hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代シークエンサーを用いたゲノム損傷抑制機構の解明

リボヌクレオチドは、ゲノムDNAに誤って取込まれることにより内因性のゲノム損傷となるとともに、ゲノム修復のシグナルとなっている。しかし、損傷とその除去修復のバランスがどのように保たれているかは不明であった。本研究では、ゲノム中のリボヌクレオチドを1塩基レベルで網羅的に絶対定量することができるRiSQ-seq法を確立し、リボヌクレオチドがゲノムに均一ではなく特定の領域に取込まれることを見出した。RiSQ-seq法による解析は、野生型の細胞とリボヌクレオチドの除去が出来ない細胞を比較することで、修復効率を定量することも可能とし、変異が蓄積しやすい領域を評価する新たな指標を提供するものである。本年度の研究では、高頻度のDNA修復を誘導する内在性の損傷として、染色体中に誤って取り込まれたリボヌクレオチドに注目し、次世代シークエンサーを用いたゲノム中のリボヌクレオチド(rNMP)蓄積の網羅的定量法の確立を目指しました。(I)二次ライブラリーを用いたrNMPの一塩基レベル網羅的定量マッピング法:本年度は、細胞周期を厳密に制御できる出芽酵母を間期G1に停止同調した細胞を用いて条件検討を行いました。まず細胞から調製した全DNAから断片長が平均500bpの通常の次世代シークエンサー用の二本鎖DNAライブラリーを作成します。rNMPの検出では、ライブラリーをRNaseH I・H IIで処理することにより、rNMPの5'側が切断され、rNMPの上流(5'側)に3'-OHを生じさせ、ニックの入った二本鎖DNAライブラリーを熱変性により一本鎖化し、ニック由来の3'-OHに元のライブラリーとは異なるタグ配列をもつアダプターを付加してrNMPの検出用二次ライブラリーとしました。アダプター未結合の断片の末端を極力排除するため、一次ライブラリーの3'OH末端のマスキングと精製をライブラリー作成過程に取り入れ、偽陽性リードを出来るだけ減らしたライブラリー作成法の確立を行いました。予備実験によってrNMPの定量は、rNMP検出リードとコントロールリードの比によって定量性を持たせることが可能であることを確認しており、合成した既知のDNA断片を用いたライブラリーでは、ライブラリーの品質評価が可能であることを見出した。本年度の研究では、内因性のゲノム損傷として染色体DNA合成時にDNAポリメラーゼが、本来RNAの構成因子であるリボヌクレオチドを、誤って取込むことによって生ずるrNMPに注目し、次世代シークエンサーを用いたrNMPの絶対定量法(Ribonucleotide-sccaning Competitive Quantification sequencing: RisCQ-seq法)の確立および、大量なデータ解析の基盤の確立を行いました。(I) rNMP検出ライブラリーを次世代シークエンサーで解析した結果得られる大量のリードデータを自動で処理し、全ゲノム領域において塩基レベル・DNA鎖レベルでrNMPの存在頻度を算出・解析する解析パイプラインを確立しました。(II)既知の合成DNA-rNMP断片を混在させたライブラリーを用いて野生型株、およびrNMP除去が出来なくなるリボヌクレアーゼH2遺伝子破壊変異体rnh201のG1におけるrNMPの蓄積頻度を解析しました。(III)野生型およびrnh201変異体は、極めてよく似たゲノムのrNMP蓄積パターンを示し、ゲノム領域・DNA鎖特異的にrNMPの蓄積が変化することを見出しました。野生型および変異体の比較では、ChIP-seqなどで行われている従来のrNMPのリード分布による解析では極めてよく似たパターンを示す全体量の異なるサンプルの比較をすることは困難でしたが、RisCQ-seqでは、常に野生型のrNMP量がrnh201変異体のにくらべて低くなることを確認出来ており、サンプル間・ゲノム領域間でそのまま比較可能な絶対定量性を持っていることを明らかにしました。(III) rNMPが特異的に蓄積する機構について解析を行ったところ、ゲノム配列の特異性と高い相関があることを見出しました。本年度に入り、所属研究機関の異動などがあり、研究の進行に遅れがでる結果となったほか、本研究の中核課題であるrNMPの定量を正確に行うため、当初予定になかった標準試料の作製を行うことにしました。標準試料の作製に必要な技術的な工夫を行うのに想定以上に時間を要したため当初の予定から遅れてしまいました。また、次世代シークエンサーデータ解析のためのパイプライン構築が複雑化し、パイプラインの検証と、データ解析に時間を要したため研究に遅れがでる結果となりました。本研究では、本来RNAを構成する核酸であるリボヌクレオチドが染色体DNA合成時にDNAポリメラーゼによって誤って取込まれ内因性のゲノム損傷(rNMP)となってしまう現象に注目し、正常細胞が避けることの出来ない内因性ゲノム損傷と修復機構が、通常の細胞増殖過程でゲノムの何処でどれくらい起きているのかを明らかにすることを目的とした。rNMPを1塩基レベルで検出しゲノム各領域のrNMP蓄積頻度を絶対定量する方法(Ribonucleotide scanning quantification sequencing: RiSQ-seq)を次世代シークエンサーを用いて開発し、出芽酵母をモデルに解析を進めた結果、正常細胞の間期G1期においてもrNMPが除去されずに残存しているゲノム領域が存在することを見出した。rNMPの取り込みと残存量が多い領域は、遺伝子コード領域に集中しており、遺伝子配列のGC含量と非常に高い正の相関があった。

また、rNMPの絶対定量により、サンプルや株間の損傷量の比較が可能となり、rNMP除去修復異常変異体と野生型の損傷蓄積量を比較することで、rNMP除去修復の頻度や効率もゲノム全領域で推定することが可能となった。その結果、リーディング鎖で効率よくrNMPの除去が行われること、DNAにヒストンが巻き付いていない領域においてrNMP除去修復の効率が低下することを見出した。さらに、rNMP除去修復の効率が低下する領域では、挿入・欠失変異が起きやすく、rNMPの定量によって得られる新しいパラメータを用いることで、非常に効率よく挿入・欠失変異のホットスポットを予測することが可能となった。これらの結果から、内因性損傷の蓄積量ではなく、修復が困難な領域に変異が蓄積するモデルを提案した。リボヌクレオチドは、ゲノムDNAに誤って取込まれることにより内因性のゲノム損傷となるとともに、ゲノム修復のシグナルとなっている。しかし、損傷とその除去修復のバランスがどのように保たれているかは不明であった。本研究では、ゲノム中のリボヌクレオチドを1塩基レベルで網羅的に絶対定量することができるRiSQ-seq法を確立し、リボヌクレオチドがゲノムに均一ではなく特定の領域に取込まれることを見出した。RiSQ-seq法による解析は、野生型の細胞とリボヌクレオチドの除去が出来ない細胞を比較することで、修復効率を定量することも可能とし、変異が蓄積しやすい領域を評価する新たな指標を提供するものである。本年度の研究実施進行状況はほぼ予定通りであった。実際に二次ライブラリー法によりライブラリーを作成した際、一次ライブラリー作成時点でのアダプター未結合分子の残存が定量性を大きく損なう大きな問題として浮上してきたが、一次ライブラリーの精製法の確立と残存未結合分子のマスキング法などを工夫し条件を最適化することで本年度内にライブラリー作成法の確立を完了することが出来た。本問題の解決法は、今後類似の方法で次世代シークエンサー用のライブラリーを作成する際に応用可能でライブラリー作成の基本プロトコールの1ステップとして取り入れることでスムーズな解析が可能になると期待され、本研究が順調に進んでいると判断した。また、コンピューターを使ったrNMPの解析法についても、初期に作成したライブラリーのデータをモデルに解析系を確立することにより、rNMP検出時のコントロールリードの扱い方やrNMPリードのマッピングの仕方を、ライブラリー作成のプロトコールが確定する前に検討することが出来た。本年度検討したデータ解析法により、次年度以降の解析をスムーズ行える下地が出来たことも本年度の研究実施進行状況が順調であったと判断した理由である。今後の研究推進の方策として、rNMPの蓄積パターンが株間や培養条件であまり変化しないことを見出しているので、RisCQ-seq法によるrNMPの絶対定量が、ゲノム変異と関連があるかをデータ解析を中心に明らかにします。現在までに、挿入・欠失変異が頻発する領域が、特徴のあるrNMP蓄積パターンを示すことを見出していることから、rNMP蓄積のパターンの数値化を行い、rNMP定量による挿入・欠失変異のリスク予測が出来るようなパラメータの創出を行い、成果の論文化による発表を行います。
ほ乳動物の初期胚形成に必要な子宮内圧に対する胚膜の役割

ほ乳動物の胚は母親の子宮内で発生し、子宮組織と胚の間には胎盤や胚を包む胚膜が形成される。発生過程で最初に形成される胚膜は、ヒトではヒューザー膜、マウスではライヘルト膜と呼ばれるが、その機能の詳細は明らかではない。ライヘルト膜の構成成分である細胞外基質分子ラミニンの欠損マウスでは胚の形が変形しており、発生初期のE6.5以降に胎生致死となる。本研究では、ライヘルト膜形成不全と胚の変形の因果関係を明らかにし、ライヘルト膜は子宮からの圧力から胚を保護するに必要であることを証明することを目的としている。平成29年度は、子宮内で胚にかかる圧力の計測を行い下記の内容を明らかにした。1)マウス初期発生期の子宮内圧を圧力センサーつきカテーテルにより測定した。その結果、出産期に相当する子宮内圧が初期発生期にもみられていることがわかった。2)子宮筋の弛緩剤を投与すると子宮内圧は優位に低下したことから、初期発生期の子宮内圧を生み出しているのは、子宮筋の収縮・弛緩運動であることが示された。3)原子間力顕微鏡(AFM)により、ライヘルト膜の弾性率を測定し、野生型胚では発生が進むにつれて、弾性率が増していることがわかった。以上の結果から、マウス初期胚の発生にかかわる子宮内の圧力について数値化することができた。このことにより、実際にマウス初期発生過程において、胚は子宮からの圧力を受けながら形態形成をおこなっていることが考えられた。4年間の研究計画の初年度であったが、本年度計画していた内容については結果を得ることができた。妊娠初期マウスの子宮内圧測定については、当初計画していた測定機器の機種変更を行ったが、結果としてスムーズに子宮内圧を計測することができた。また、当研究室にある原子間力顕微鏡(AFM)の操作にも慣れることができ、ライヘルト膜や子宮組織の弾性率を数値化することができた。これらの結果から、初期発生期にも子宮内ではさまざまな圧力が胚に加わっていることが明らかとなり、子宮内圧と胚の変形の関係性を示唆する新規な知見が得られた点で、今後の目的達成が期待できる。今後は、ライヘルト膜形成不全をしめすラミニン欠損胚・フクチン欠損胚の変形が、胚自身の異常ではなく、子宮内圧によるものかどうかを明らかにする。具体的には、ラミニン欠損胚・フクチン欠損胚の細胞分化マーカーの発現を明らかにし、細胞分化に異常がないかを解析する。さらに、子宮内圧の主な発生要因である子宮筋の収縮運動を薬理的に阻害することで、子宮内圧を低下させ胚の変形を防ぐことができるのかを明らかにする。予定よりも物品を安く購入することができたため。
汎用的な細菌の凝集誘導システムの開発とそれを利用した二段階物質生産システムの構築

発酵阻害物質であるフルフラールのアミノ酸生産菌の増殖と発酵に対する影響を調べた。その結果、増殖は影響を受けるが、時間経過とともにフルフリルアルコールと2-フランカルボン酸に変換されることが分かった。遺伝子欠損株の解析から、フルフラールをフルフリルアルコールに変換する遺伝子を見出した。本遺伝子の精製タンパク質は試験管内でNADPHを補因子にフルフラールをフルフリルアルコールに変換した。また、酸素を代謝スイッチとして好気条件下でアミノ酸のリジンを、嫌気条件下で有機酸であるコハク酸を同一株で生産する代謝改変株を作製した。本研究は二つの柱からなっている。一つは細菌の凝集誘導システムの開発であり、もう一つは確立する凝集システムを用いて、同一反応器内で好気条件と嫌気条件で二つの異なる目的物質を効率的に生産するシステムの確立である。凝集性を代謝改変した生産株で評価するために用いるコリネ型細菌の評価株の作製は完了した。アミノ酸のリジン高生産に寄与する遺伝子の一塩基置換を3遺伝子に導入し、二つの遺伝子について高発現型のプロモーターに置換した。同時に嫌気条件下におけるコハク酸の高生産のため、他の主な最終産物であるL-乳酸と酢酸の合成に関わる計5遺伝子の欠損を行った。作製した株に用いて好気条件下でリジン、嫌気条件下でコハク酸を一つの株で生産するシステムを構築した。昨年度までに一つの株からアミノ酸であるリジンと有機酸であるコハク酸を酸素の有無でそれぞれ高生産する株とシステムを構築した。昨年度はまた、物質生産において問題となる発酵阻害物質のひとつであるフルフラールに対するコリネ型細菌の挙動を調べた。発酵阻害物質はバイオマスから糖液を調製する段階で生じる化学物質群であり、微生物の増殖と発酵を阻害することが知られており、フルフラールは代表的な発酵阻害物質である。コリネ型細菌はフルフラールの存在下で増殖阻害を示すが、時間が経過するとフルフラールをフルフリルアルコールと2-フランカルボン酸に分解することが分かった。本年度はこのうち、フルフラールをフルフリルアルコールに分解する遺伝子の同定を目指した。候補遺伝子を4つ抽出し、それぞれ欠損株を作製してフルフラールの分解とフルフリルアルコールと2-フランカルボン酸の生成挙動を調べた結果、Cgl0331(FudCと命名)遺伝子を欠損させると、フルフラール分解速度が顕著に減少し、フルフリルアルコールの生成速度も著しく減少することが分かった。大腸菌においてCgl0331の精製タンパク質を調整し、試験管内での実験を行ったところ、Cgl0331は補因子としてNADPHを利用してフルフラールをフルフリルアルコールに分解することが分かった。評価株の構築と評価は終了したが、本研究の主目的である凝集性遺伝子の発現系の構築は進行中であることから、やや遅れているとの評価にした。これは凝集誘導遺伝子を強制的に発現すると細胞が致死になることが主原因である。おそらく細胞外への輸送が上手くいかず、細胞内に凝集誘導タンパク質が蓄積しているからだと思われる。現在、目的達成のために定常期において特異的に発現するプロモーターを選抜すると同時に、シグナル配列の最適化を行うことにより凝集誘導タンパク質を細胞表層に安定的に提示できる組み合わせを検討中である。平成27年度は凝集誘導タンパク質を細胞表層に安定して提示できる系の確立に注力する。具体的には定常期において特異的に発現するプロモーターを選抜し、増殖時における凝集誘導遺伝子の発現を抑制する。また、フォールディングしたタンパク質をそのまま菌体外に輸送するシグナル配列を用いて、凝集誘導タンパク質を効率的に菌体外に輸送する系を確立する。最終的には構築した凝集誘導カセットを平成26年度に作成した評価株に導入し、2つの異なる生産物質を凝集を介することで同一反応容器において生産するシステムを確立する。
酵母核内膜蛋白質局在化シグナルの系統的検索法の確立

本研究では、核内膜への膜蛋白質輸送経路の解明を念頭に置いて、どのような膜内在性蛋白質が核内膜に存在するかを、酵母において生化学的に解析するシステムの構築をめざした。これには、核膜の大量調製法の確立に加え、細胞分画中の核膜の状態をモニターするシステムの確立が必要である。本研究では、ます、核膜の内在性膜蛋白質であると予想されているSen2pおよび、核膜孔複合体の膜貫通サブユニットであるPoml52pを取り上げ、これらの特異抗体の作成と、これらとGFP(Green Fluorescent Portein)との融合タンパク質発現株の構築を行った。Sen2pは本来発現量が低く、かつ、分解の速いタンパク質で、この局在をGFPの蛍光で捉えるためには、融合タンパク質のかなりの過剰生産を必要とすることが明らかとなった。結果として、大量培養時に十分な発現を与えるプラスミドの構築には至らなかった。しかし、その解析中、Sen2pは可溶性核タンパク質に見られる典型的な核移行シグナルとは異なった、新規の核移行シグナルを持つ可能性が明らかとなった。核の分画には、Blobelらの報告したFicollを用いる方法と、Kilmartinらの報告したsucrose・PVPを用いる方法があり、この二者を比較した。Ficollを用いた方法では、純度の高い核が回収されたものの回収率は低く、sucrose・PVP法では十分な純度が得られなかった。核膜に特異的に存在する膜タンパク質を同定するためには、純度・回収率共に満足のいく分画法を工夫する必要があり、現在、更なる検討を加えている。
不飽和土の透水特性に及ぼす間隙空気の挙動

河川堤防などの土構造物が降雨・洪水時に浸水を受ける現象の機構解明では,不飽和土中における間隙空気の挙動(透気特性)と透水性の相互関係を把握することは重要である.本研究は,主に砂質土やシルト質土を対象として,土の間隙構造の視点で,不飽和土中における間隙空気の挙動が透水性に及ぼす影響を究明したものである.一方で,透気・透水係数や水分特性曲線の浸透特性値データを蓄積して,粒度などの土質物性から浸透特性値が容易に得られる推定手法を検討した.本研究で得られた成果の概要は以下のようである.先ず,不飽和土の透気試験装置・手法について検討した結果,(1)試作した装置では,従来のものに較べると,同一試料層に対して飽和度を制御しながら連続的に透気試験ができる.また,(2)この試験によって,筆者らが提案した空気圧入法や従来の水分法による間隙径分布を推定できることが判明した.次に,不飽和土の浸水時における透気係数の変化について検討して,(3)そのときの透気係数と飽和度・サクションのそれぞれとの関係は,土の初期の飽和度・サクションによって異なり影響を受けることなどが得られた.一方,砂質土やシルト質土を対象として,粒度から水分特性曲線を推定する手法を究明した.従来から提案されている手法についてそれぞれ整理するとともに,それらの推定精度を検証した.そして,(1)体積含水率を粒径の頻度分布から算出し,サクションを筆者らのβr値と粒径から算出することによって,水分特性曲線が精度良く推定できることを見出した.本研究は,試作した「サクション制御による不飽和透気・透水試験装置」を用いて,その不飽和土の透気試験手法を明確にしつつ,土構造物が浸水を受けるときの機構を解明する手掛かりを得るために,不飽和土中の間隙空気の挙動(透気特性)が透水性に及ぼす影響を究明したものである.一方で,透気・透水係数や水分特性曲線の浸透特性値データを蓄積して,粒度などの土質物性から浸透特性値が容易に得られる推定手法を検討した.初年度の平成14年度に得られた成果を要約すると次のようである.1.不飽和土の透気性と透水性不飽和土の透気試験装置・手法について検討した結果,(1)試作した装置では,従来のものに較べると,同一試料層に対して飽和度を制御しながら連続的に透気試験ができる.また,(2)この試験によって,筆者らが提案した空気圧入法や従来の水分法による間隙径分布を推定できることが判明した.次に,透気係数と透水係数の値の関係を究明して,(3)乾燥土透気係数と飽和土透水係数の関係は空気と水の粘性係数の相違のみで表現できるが,(4)空気と水が混在するときは透気と透水のそれぞれに寄与する問隙部分が相違することも影響することが得られた.2.土質物性と水分特性曲線砂質土やシルト質土を対象として,粒度から水分特性曲線を推定する手法を究明した.従来から提案されているAryaやHaverkampなどによる理論的手法やGuptaなどによる統計的手法についてそれぞれ整理するとともに,それらの推定精度を検証した.そして,Aryaの手法を参照しながら,(1)体積含水率を粒径の頻度分布から算出し,サクションを筆者らのβ_r値と粒径から算出することによって,水分特性曲線が精度良く推定できることを見出した.河川堤防などの土構造物が降雨・洪水時に浸水を受ける現象の機構解明では,不飽和土中における間隙空気の挙動(透気特性)と透水性の相互関係を把握することは重要である.本研究は,主に砂質土やシルト質土を対象として,土の間隙構造の視点で,不飽和土中における間隙空気の挙動が透水性に及ぼす影響を究明したものである.一方で,透気・透水係数や水分特性曲線の浸透特性値データを蓄積して,粒度などの土質物性から浸透特性値が容易に得られる推定手法を検討した.本研究で得られた成果の概要は以下のようである.先ず,不飽和土の透気試験装置・手法について検討した結果,(1)試作した装置では,従来のものに較べると,同一試料層に対して飽和度を制御しながら連続的に透気試験ができる.また,(2)この試験によって,筆者らが提案した空気圧入法や従来の水分法による間隙径分布を推定できることが判明した.次に,不飽和土の浸水時における透気係数の変化について検討して,(3)そのときの透気係数と飽和度・サクションのそれぞれとの関係は,土の初期の飽和度・サクションによって異なり影響を受けることなどが得られた.一方,砂質土やシルト質土を対象として,粒度から水分特性曲線を推定する手法を究明した.従来から提案されている手法についてそれぞれ整理するとともに,それらの推定精度を検証した.そして,(1)体積含水率を粒径の頻度分布から算出し,サクションを筆者らのβr値と粒径から算出することによって,水分特性曲線が精度良く推定できることを見出した.
薬剤師の行動心理に基づく調剤エラーのメカニズム解明と実臨床への応用

平成30年度の研究では、スクリーンを用いて原寸大の調剤現場を再現し、アイトラッキング(eye-tracking)手法を用いて、薬剤師12名の調剤時の視線動向について「どの薬剤を」、「どのタイミングで」、「どのような順序」で確認するのかを検証した。アイトラッキングで得られる眼球運動は主にfixation、saccadeに分類され、fixationは視点がある範囲内に一定時間留まる状態(注視)を意味する。また、saccadeは高速に移動する眼球の動きである。本研究では、プロジェクターから投影されるスクリーン画面の座標を左上(0、0)、右上(1280、0)、左下(0、960)と設定し、アイトラッカで得られるX、Y軸上の視点座標に対して、fixation、saccadeの判定を行った。また、スクリーンの上部・下部をそれぞれ薬棚領域(縦80cm×横160cm)と処方領域(縦40cm×横160cm)とし、一連の調剤プロセスを1つのスライド内で検証できるようにした。そして、2種類の規格を有する「規格薬(12薬剤)」と1種類のみの規格を有する「単独薬(3薬剤)」を対象とし、それらの配置方法・配置場所に応じた処方領域の処方注視(回数)、薬棚領域の薬剤注視(回数)、処方領域ー薬棚領域間の視線の上下移動(回数)および視線の移動距離(m)、調剤時間(秒)などの関係を解析した。検証の結果、薬剤師の「認識(注視)と行動(指差呼称)」という観点から、調剤時における対象薬剤の確認手順や調剤エラーの発生要因を解明することができた。例えば、2種類の規格薬の調剤では双方の右斜めの配置方法でエラーが少なくなること、調剤の煩雑性は「単独薬<規格薬」かつ「左面領域<右面領域」の関係となることが示された。さらに、薬剤の配置場所に応じて調剤手順を変更しようとする薬剤師の行動心理の一つを解明することもできた。平成30年度の進捗状況としては、当初の計画通り順調に進行しており、アイトラッキング(eye-tracking)手法を用いた検証を薬剤師12名で実施した。現在は、本研究成果を日本医療薬学会の雑誌である「医療薬学」に投稿する準備を進めている。平成31年度(令和元年)の研究では、本研究で得られた結果を日本医療薬学会の雑誌である「医療薬学」への投稿する。さらに、2019年11月に開催される第29回日本医療薬学会年会での口頭発表を予定している。平成29年度の研究では、調剤者により不適切に集薬されたものを「調剤エラー」、その後鑑査者により見逃されたエラーの中で軽度以上の患者障害に至ったものを「インシデント(レベル2以上)」とし、平成18年度からの9年間で入院内用薬処方において発生したこれらのエラー(薬名間違い、規格間違い、計数間違い)について調査を行った。先ず、調剤用処方箋(以下、調剤箋)に基づく調剤手順は、プロセス1(薬名の認識)→プロセス2(配置エリアへの移動)→プロセス3(エリアの絞り込み)→プロセス4(配置ポイントの特定)→プロセス5(計数の確認)となる。ここで、当院のような薬効別の棚番配置とする施設では、「異なる薬効」を有する調剤エラーは目的の配置ポイントとは異なるエリアで発生しているため、その調剤エラーの発生タイミングはプロセス1(薬名の認識)の段階である。一方、「計数間違い」の調剤エラーは、目的と一致した配置ポイントで発生しており、そのタイミングはプロセス5(計数の確認)の段階と考えられる。本研究では、調剤エラーの発生場所(発生タイミング)としての観点から、調剤エラーを「異所(序盤)エラー、同所(中盤)エラー、一致(終盤)エラー」の3クラスに分類し、それらが後に患者への障害発生に至った割合(レベル2以上/調剤エラー)を危険性の指標として解析した。その結果、「序盤(異所)エラー」、「中盤(同所)エラー」、「終盤(一致)エラー」の調剤エラー件数はそれぞれ258件、900件、2839件であり、これらの調剤エラーが後に患者への障害発生に至った割合はそれぞれ1.16%、0.56%、0%であった。つまり、調剤プロセスの早いタイミング(異なる配置エリア)で発生した調剤エラーである程、その後の患者への危険性が高くなることが示され、調剤エラーの発生タイミングとその後の危険性との関係を明らかにすることができた。平成29年度の進捗状況としては概ね順調に進行しており、成果報告としても平成30年3月に開催された日本薬学会第138回年会にて「調剤エラーの発生メカニズムと患者への危険性との関係」のタイトルで口頭発表を行っている。

また、スクリーンの上部・下部をそれぞれ薬棚領域(縦80cm×横160cm)と処方領域(縦40cm×横160cm)とし、一連の調剤プロセスを1つのスライド内で検証できるようにした。そして、2種類の規格を有する「規格薬(12薬剤)」と1種類のみの規格を有する「単独薬(3薬剤)」を対象とし、それらの配置方法・配置場所に応じた処方領域の処方注視(回数)、薬棚領域の薬剤注視(回数)、処方領域ー薬棚領域間の視線の上下移動(回数)および視線の移動距離(m)、調剤時間(秒)などの関係を解析した。検証の結果、薬剤師の「認識(注視)と行動(指差呼称)」という観点から、調剤時における対象薬剤の確認手順や調剤エラーの発生要因を解明することができた。例えば、2種類の規格薬の調剤では双方の右斜めの配置方法でエラーが少なくなること、調剤の煩雑性は「単独薬<規格薬」かつ「左面領域<右面領域」の関係となることが示された。さらに、薬剤の配置場所に応じて調剤手順を変更しようとする薬剤師の行動心理の一つを解明することもできた。平成30年度の進捗状況としては、当初の計画通り順調に進行しており、アイトラッキング(eye-tracking)手法を用いた検証を薬剤師12名で実施した。現在は、本研究成果を日本医療薬学会の雑誌である「医療薬学」に投稿する準備を進めている。平成30年度の研究では、薬剤師の調剤時における視線動向を検証することで、調剤エラーの発生メカニズムを解析する。その方法としては、薬剤師が調剤箋上の薬名確認の瞬間から目的の配置ポイントに手を伸ばすまでの間に発生する「注視点の回数」や「視線の移動距離」などを、アイトラッキングの原理に基づいて検証する。アイトラッキングとは、心理学、認知科学、マーケティングなどの研究分野でも活用されており、赤外線の角膜反射探知により「視線の動き」を追跡する手法である。本研究では、調剤者への装着が可能なメガネ型のアイトラッキング機種を用いる。先ず、当院採用の複数規格を有する薬剤(以下、類似薬)の50品目を対象として、模擬的な薬剤配置画像を作成する。次に、当院の調剤箋レイアウトに基づいて「薬名(何を)、棚番(何処で)、総量(何錠)」などの調剤情報を表示した模擬調剤箋を作成する。これらの薬剤配置画像と模擬調剤箋を1つの画面(等身大スクリーン)の上下に投影することにより、薬剤師の「調剤箋上の薬剤認識配置ポイントに手を伸ばす」までの一連の調剤プロセスでの視線動向を模擬的に検証することができる。なお、対象薬剤師は調剤経験が2年以上の10名を予定している。本研究では、上記類似薬を斜め・左右での隣接配置や調剤棚の左エリア・右エリアに寄せた配置における薬剤師の調剤時の視線動向を検証することで、類似薬の配置方法が調剤時の注視点回数や視線移動距離にどのような影響を与えるのかを解析する。平成31年度(令和元年)の研究では、本研究で得られた結果を日本医療薬学会の雑誌である「医療薬学」への投稿する。さらに、2019年11月に開催される第29回日本医療薬学会年会での口頭発表を予定している。平成29年度の研究では、人件費・謝金が発生しておらず、物品費等も予定ほどの使用額ではなかったが、平成30年度に予定しているアイトラッキングでの検証では、初年度以上の研究費が必要になることが想定される。平成29年度と比較して、平成30年度の研究ではアイトラッキング検証費用やエラー解析に必要な物品費などの多くの経費が必要となったが、61,164円の次年度使用額が発生している。
超COP10熱・マイクロ波併用吸着ヒートポンプの開発

水蒸気系オープン式吸着ヒートポンプのコンパクト・高性能化を目的とし、マイクロ波照射型の超COP10熱・マイクロ波併用吸着ヒートポンプを提案し、本形式の吸着ヒートポンプ用吸着材モジュールの合理的設計基準を確立するために、(1)本ヒートポンプ用としての吸着材の選定を行った。ついで、(2)選択された吸着材を用いてマイクロ波による脱着促進効果を実験的に検討した。(1)水蒸気系オープン式吸着ヒートポンプ用吸着材の選定水蒸気吸着性能を有するとされるシリカゲル、ゼオライト、活性炭、アロフェン、機能性ゼオライト(FAM)を対象とし、その水蒸気吸着等温線の測定を行い、水蒸気系オープン式吸着ヒートポンプ用としての吸着平衡論的性能評価を行った。その結果、ゼオライトおよびシリカゲルは低湿度水蒸気の大容量吸着性を示すことを明らかにした。(2)水蒸気脱着に及ぼすマイクロ波照射の影響の検討吸着材単粒子装填流通式吸着器で構成されるマイクロ波照射型の吸着ヒートポンプを試作し、この試作装置による13X型ゼオライトおよびA型シリカゲル(いずれも粒径500μm)の水蒸気脱着に及ぼすマイクロ波照射の影響についてマイクロ波強度(200800W)などを変化させた実験を行った。その結果、マイクロ波非照射の脱着では脱着開始後に吸着材温度は急激に降下しその後初期温度に回復する。これに対して、マイクロ波照射下でも脱着開始後の急激な温度降下を示すが、この降下は非照射に比べて小さく、さらにその後、吸着材温度は初期温度以上に上昇し、マイクロ波照射を停止すると速やかに初期温度に回復することが確認された。ゼオライトではマイクロ波照射による脱着量変化は初期において大きく、それはマイクロ波照射強度の増大とともに大きくなり、非照射脱着のそれの最大1.4倍となることを認めた。水蒸気系オープン式吸着ヒートポンプのコンパクト・高性能化を目的とし、マイクロ波照射型の超COP10熱・マイクロ波併用吸着ヒートポンプを提案し、本年度は本形式の吸着ヒートポンプ用吸着材モジュールの合理的設計基準を確立するために、まず、(1)本ヒートポンプ用としての吸着材の選定を行った。ついで、(2)選択された吸着材を用いてマイクロ波による脱着挙動の把握を行った。(1)水蒸気系オープン式吸着ヒートポンプ用吸着材の選定水蒸気吸着性能を有するとされるシリカゲル、ゼオライト、活性炭、アロフェン、機能性ゼオライト(FAM)を対象とし、その水蒸気吸着等温線の測定を行った結果に基づいて水蒸気系オープン式吸着ヒートポンプ用としての吸着平衡論的性能評価を行った。その結果、ゼオライトがより低湿度の水蒸気の大容量吸着性を示すことを明らかにし、このゼオライトを以下の検討材料として選定した。(2)水蒸気の脱着挙動の把握マイクロ波照射型の試作ゼオライト単粒子装填流通式吸着器による水蒸気脱着挙動を実験的に検討した。具体的には、ゼオライトには市販の13X型(粒径500μm)を使用し、種々の初期温度、流通ガス流量条件下でマイクロ波照射の有無による水蒸気脱着実験を行い、その挙動の相異を実験的に把握するとともに、脱着速度を指標とするマイクロ波照射効果を検討した。その結果、マイクロ波非照射の脱着では脱着開始後に吸着材は急激に温度降下しその後初期温度に回復する。一方、マイクロ波照射下でも脱着開始後の急激な温度降下を示すが、この降下は非照射に比べて小さく、さらにその後マイクロ波照射中の吸着材温度は初期温度以上に上昇し、マイクロ波照射を停止すると速やかに初期温度に回復することが確認された。また、マイクロ波照射における水蒸気の脱着速度は非照射に比べて1.52倍程度増大することが分かった。
近代日本における漁業制度の形成と周辺地域への普及に関する研究

1901年に最初の漁業法が制定されるまで、多くの議論があり、帝国議会での審議が難航したことが知られている。漁業法案に対する反対論の一つに北海道の漁業者の見解があったことが知られている。本研究は、明治期に漁業法が制定されるにあたっての北海道漁業者の見解を、漁業の実態から解明し、また修正の上制定された明治漁業法が日本の周辺地域に普及していく際の問題点を、朝鮮を事例として解明した。これらの研究により、現行漁業法の前提である明治漁業法の性質を考察した。次に、明治漁業法は、日本本土のみならず、樺太、朝鮮、台湾にも普及し、影響を拡大していった。しかし、樺太、朝鮮、台湾には日本とは異なった独自の漁業制度があり、明治漁業法をそのまま移植することは困難であった。そこで本研究では朝鮮に視点を定めて、明治漁業法の影響や朝鮮への制度導入とその影響を考察することを二つ目の課題としている。こうした課題の達成のため、平成22年度においては以下の作業を行った。(1)北道調査を行い、北海道立文書館及び函館市中央図書館所蔵の漁業関係資料を閲覧し、関係資料を収集した。(2)東京海洋大学所蔵の朝鮮関係資料を収集した。ここで収集できた資料としては、朝鮮東海岸の迎日湾に関する資料及び、朝鮮南部の鎮海湾に関する資料がある。いずれも古来より漁業が盛んな地域であり、かつ近代において、日本人の漁業者が多く移住した地域である。(3)朝鮮の近代漁業について、北海道大学附属図書館所蔵の朝鮮総督府関係文献を閲覧し、資料収集を行った漁業は漁獲対象の存在によって規定されているため、無制限に漁獲をすれば資源が枯渇し、産業は衰退する。従って日本を含めて各国は漁獲を制限し、持続的な漁業が可能となるよう、法律や制度を生にする。日本では明治34年に成立した漁業法がこのような法律の出発となっている。本研究は、明治漁業法に基づく近代日本の漁業制度の特質を、日本の漁業の実態と、周辺地域での明治漁業法の適用のあり方を研究することによって解明することを目指している。朝鮮などでの漁業法施行のあり方や問題点の解明は、日本の漁業制度を浮き彫りにするからである。昨年度の研究は、国内では、東京海洋大学付属図書館所蔵の旧水産講習所学生、教員の調査になる日本統治下の朝鮮に関する資料を中心に資料を収集し、その一部は数編の論文等として公表した。この資料の主たるものは、学生、教員の調査報告であるが、むしろそこに挟み込まれているパンフレット、冊子が資料的な価値が高い。そのため、これまで2年間で、そのようなパンフレット類のコピーを集めた。また、戦前の朝鮮に関する資料は北海道大学にも相当数あるので、その閲覧をした。また、実際に韓国に行き、統営と浦項を訪問して、統営近辺の海域や迎日湾の漁業事情を調査した。こうした資料収集や調査の結果、いくつかの新たな知見を得ることができた。その主なものは次のようなものである。(1)日本の漁業組合は漁業法によって規定されているのであるが、漁業法成立以前にも多くの漁業組合が成立し、活動していた。なお、これらの組合は漁業法成立後は水産組合として再編成される。(2)朝鮮での漁業法の適用は日本の漁業法を直ちに導入されたのではなく、段階的に適用された。この方式は樺太と同様であった。(3)朝鮮での日本の漁業法導入は、日本人に有利な側面が強く、植民地支配と一体という性質があった。以上の研究をさらに進め、成果の取り纏めやその公表に努めていきたい。本研究は明治漁業法の成立と周辺地域への普及に関するものであり、特に成立過程について、帝国議会での法案審議にあたって独自の意見を表明した北海道の漁業者に着目し、立論の根拠を確かめることに重点を置いた。また普及については、朝鮮に注目し、漁業法の適用過程とそれに応じて漁業組合が形成され、活動していく実態を解明することに主眼を置いた。本年度は、札幌調査を2回行った。調査先は北海道立文書館、北海道大学附属図書館であった。ここで、北海道の漁業組合と水産組合に関する資料を収集した。さらに、これまでの北海道および韓国調査を取り纏め、明治漁業法の成立過程と普及過程の意義を考察するための参考として、漁業制度関係の図書および資料を購入した。北海道に関しては漁業法成立以前に漁業組合が広く結成されており、同業組合として活動していた。それらの漁業組合は漁業法成立以後は水産組合として、新しく結成された漁業組合と協力しつつ、漁村地域で活動を続けていく。こうした漁業法成立以前の漁業組合と、漁業法成立以後の水産組について、重要な資料を発掘し、論文として発表することができた。これらの漁業組合、水産組合に結集したのは、ニシンやサケ・マス定置網などの沿岸地域の有力漁業者であり、それらの漁業者は漁業法成立以前に築いた権益が侵害されることを危惧し、当初の漁業法案に疑問を提出し、その意見を成立した漁業法に反映させたことがわかった。

朝鮮については、東京海洋大学に所在する日本人関係の漁業組合資料をまとめ、論文にすることができた。朝鮮における漁業組合は、朝鮮漁業令によって漁業組合設立が認められることによって発足したものであるが、その性格は日本の漁業組合とは異質な面があり、日本人だけの漁業組合が存在した。これらは漁業組合に関する法的な規定の例外であった。以上の研究の取り纏めにはアルバイターを雇用した。目標とした課題をほぼ達成している。また、論文等による研究成果の公表も順調に行っている。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在の研究を続け、国内、国外の調査を進めていきたい。また、収集した資料やデータを分析し、論点を明確化していきたい。さらに、見いだされた新たな知見を論文等として公表したい。そのために、研究会、学会等での報告を行いたい。
天然高分子化合物による軟骨アンチエイジングへの挑戦

我々はキッコーマン社との共同研究により軟骨代謝に対するプロシアニジンB3の効果を、培養細胞およびマウス外傷性変形性膝関節症モデルを用いて検証した。その結果、プロシアニジンB3は酸化ストレス抑制に伴い軟骨保護作用と異所性骨化予防効果を示した。元来、アントシアニジンは腸管からの吸収効率が極めて低いため、経口投与されたアントシアニジンが小腸から吸収され、門脈を経て末梢臓器に至るという経路は想定しにくい。したがって我々は、経口投与されたアントシアニジンが腸内細菌叢に与える影響を調べるために、糞便解析を行った。[背景]肥満は変形性関節症(OA)の危険因子だが、その病態は不明な点が多い。OA患者より摘出された膝蓋下脂肪体(IPFP)において炎症性サイトカインやアディポカインの産生亢進が確認されている。本研究ではHFD給餌中にGSEを経口投与しOAに対する予防効果を検証した。[方法]C57BL/6Jマウス(オス、n=10)に7週齢時より、HFD(脂肪含有率32%、日本クレア)あるいは通常食(ND、脂肪含有率4.6%、日本クレア)の給餌を開始した。GSE投与群と溶媒投与群に分類した。GSEはゾンデにより連日実施され、投与量は100mg/kg、あるいは1000mg/kgとされた。HFD給餌開始後12週にて膝関節を採取し、脱灰後、膝関節にて矢状方向の連続切片を作成し組織学的評価を行った。膝蓋下脂肪体(IPFP)と内臓脂肪採取し、qPCR法にてmRNA発現解析を行った。μCTにて大腿骨骨密度を測定した。[結果]マウスの体重は、HFDによって増加した。GSE100mg/kg投与では体重に影響は認めらなかったが、同1000mg/kg投与によって体重は減少した。骨密度測定ではGSE投与による一定の効果は認められなかった。qPCR法による膝蓋下脂肪体の評価ではGSE投与において炎症性サイトカインの発現が抑制されていた。内臓脂肪では反対にGSE投与群において炎症性サイトカインの発現が亢進していた。膝関節の組織学的解析では、HFDにより骨棘形成と、変形性膝関節症の進行に伴って生じる軟骨下骨肥厚が認められた。1000mg/kg投与群において骨棘形成が抑制されていた。100mg/kg投与群、1000mg/kg投与群のいずれにおいても、軟骨下骨肥厚が抑制されていた。[考察]GSEはHFDによって惹起される変形性膝関節症を抑制する可能性が示唆された。変形性関節症(OA)は関節軟骨が変性し摩耗する疾患であるが、その発症メカニズムは十分に解明されていない。ヒトにおいて、肥満は変形性関節症の重要な危険因子のひとつであるが、非荷重関節においても関節症変化が促進されることより(Cicuttiniら1996年、Oliveriaら1999年)、体重負荷によるメカニカルストレス増加のみが関節軟骨変性の機序であるとは考えにくい。現在OAに対する薬理的な治療方法の手段は限られており、経口摂取可能で根治的治療効果を有する治療薬が待望される。本研究では、ブドウ種子やトマト果皮に含有されるポリフェノール類の軟骨代謝に対する薬理作用を明らかとして、メタボリックシンドロームの一貫として位置づけられる、OAの発生、進行を制御し、国民のADL向上に寄与することを目的とした。我々はキッコーマン社との共同研究により、軟骨代謝に対するプロシアニジンB3の効果を、培養細胞およびマウス外傷性変形性膝関節症モデルを用いて検証した。この実験結果から派生して、高脂肪食負荷による変形性膝関節症モデルにアントシアニジンを投与し、その薬理効果を検証した。この過程で、アントシアニジンを投与したマウスの骨組織を解析したところ、アントシアニジン投与群において海面骨量が増加していた。これらの結果から、我々は、経口投与されたアントシアニジンが腸内細菌叢に影響を与えるという仮説を立て、糞便解析を行った。その結果、アントシアニジン投与によって、腸内細菌フローラに影響があることが明らかとなった。この研究結果は、現在特許申請準備中である。分子生物学GSEはHFDによって惹起される変形性膝関節症を抑制する可能性が示唆された。今回はGSE投与により今回の実験ではゾンデによるGSEあるいは溶媒の経口投与を行ったが、これがマウス生体にストレスを与え、骨密度や内臓脂肪の炎症に影響を与えた可能性が考えられる。

飲水投与など、マウスにストレスを与えない投与法による再実験が望まれる。現在、組織解析結果の定量化、uCTによる軟骨下骨の定量、免疫染色やTUNEL染色による変形性膝関節症進行の解析などが行われている。より低侵襲なGSE投与法により、HFDOAモデルに対するGSE投与効果を検証する。以上の研究により、メタボリックシンドロームに伴う骨代謝異常、変形性膝関節症の治療効果、あるいは予防効果を有するサプリメントの商品化のために有用な知見を蓄積する。事務手続きの都合上、次年度の計上となったため。消耗品として次年度計上としてすでに使用した。
カロテノイド励起状態中の振動緩和と光合成系におけるエネルギー伝達の研究

本研究では、光合成系において光アンテナ分子の役割をもち初めに光エネルギーを吸収するカロテノイド類の緩和過程について系統的研究を行なった。カロテノイド類としては、共役結合数や置換基・終端構造の異なる試料を調製し、基本的光学特性を定常吸収・発光および電場変調分光により測定した。超高速緩和過程を測定するために現有のフェムト秒時間分解吸収・ラマン・発光分光の改良を行ない、近赤外から可視領域までの波長可変励起光を得た。この励起光を用いて3種類の分光法を同一条件下で測定し、互いに比較可能なデータを得ることに世界で初めて成功した。さらに光反応中心複合体の調製も行ない、試験的測定を行なった。本研究では、電子励起状態における振動の役割に着目することで、カロテノイド類の緩和過程のほぼ全容を解明することに成功した。本研究で新たに得られた成果の中で、特に重要な点を以下にまとめる。・フェムト秒時間分解吸収・ラマン・発光分光を同一の励起光条件下で高精度に測定する分光システムを開発した。・カロテノイドのC=C伸縮振動は、電子励起状態においても数ps以上の長い寿命を持つ。・カロテノイドでは励起状態の振動が内部転換による緩和を遅くしている。・遅延時間0付近に現われる3準位系に共鳴した非線形光学効果による信号を実験および理論的に明らかにし、励起状態の生成による信号と区別した。これらの結果は、光合成系のエネルギー伝達過程を完全に解明するには、励起状態の振動に着目すべきであるという研究の指針を示している。本研究では今後の研究に必要となる手法の試験的な実験にも成功しており、光合成機構の解明につながる重要な成果をあげることに成功した。吉澤(代表者)は、フェムト秒分光装置の改良およびカロテノイド緩和過程の測定を行った。分光装置の安定性を向上させるために、LD励起CWグリーンレーザーを購入した。さらに、光パラメトリック増幅装置(OPA)を製作して可視光領域で波長可変なフェムト秒光源とした。これらの改良により各種カロテノイド試料のフェムト秒分光を系統的に行う準備が整った。吉澤はポリエン鎖長の異なるカロテノイドでは励起状態のエネルギーが異なることに着目して、橋本が調整した長さの異なる数種類のカロテン類についてフェムト秒吸収分光およびフェムト秒ラマン分光を行った。この結果、光励起された^1B_u^+励起状態から2^1A_g^-励起状態への緩和過程において^1B_u^-励起状態が重要な役割をもつという予測が裏付けられた。さらに、2^1A_g^-状態中の振動緩和に^1B_u^-状態が影響していることを初めて明らかにした。この成果は、米科学誌Phys. Rev. Bに投稿中である。橋本(分担者)は、β-カロテンの純化およびそのアナログ体を合成して吉澤に供給した。さらに、平成15年度以後に必要とされる試料を大量合成(グラムスケール)する準備を行った。代表的なカロテノイド分子であるβ-カロテン及びリコペンについては、可視域において10フェムト秒以下、近赤外域において15フェムト秒のパルス幅を持つレーザーを用いてポンプ-プローブ過渡吸収分光測定を行うことにより、光励起により生成した^1B_u^+励起状態から2^1A_g^-励起状態への緩和を別の一重項励起状態(^1B_u^-状態?)が仲介することを世界で初めて実時間スケールで明らかにした。得られた成果を米科学誌サイエンスに発表した。

吉澤(代表者)は、フェムト秒分光装置の改良を行い、代表的カロテノイドであるβ-カロテンとリコペンの緩和過程を詳細に調べた。現有のフェムト秒分光装置に和周波発生および光カー効果を用いた発光分光装置を自作して組み合わせ、吸収・ラマン・発光の時間分解分光を同一条件下で行うことに初めて成功した。発光と吸収の比較からは、100200フェムト秒の寿命を持つ電子状態が光学的に許容な1B_u^+励起状態と考えられることが示された。さらに、波長可変光パルスを用いて異なる振動準位を励起することで、緩和過程における振動の役割を調べた。その結果、2A_g^-状態まで内部転換による緩和が起きた後でも、振動エネルギーが数ピコ秒以上にわたり残っていることが示された。振動はカロテノイドの緩和過程に大きな影響を与えており、振動励起状態からの内部転換が遅くなることがわかった。ラマン分光からも2A_g^-状態の振動状態が励起光波長により異なることが示された。これらの成果の投稿を準備中である。橋本(分担者)は、カロテノイド欠損光合成細菌より調製した光反応中心複合体(RC)に有機合成により調製した種々のアナログカロテノイドを再構築した人工のRCを創成し,これらの単結晶成長,X線構造解析を達成した.原子スケールで解明した詳細な分子構造をもとに,カロテノイド色素と周囲蛋白および他色素との相互作用について考察した.特にカロテノイドが結合サイトに侵入するには一定の方向性が存在することを明らかにした.この成果を学術雑誌Structureに投稿し採択された.吉澤(代表者)は、フェムト秒分光装置に用いる励起光パルスの波長域をさらに拡大して近赤外域の励起光を得た。この励起光を用いてカロテノイドの非線形光学効果を測定し、3準位系の非線形光学過程で説明した。この結果、これまで短寿命の励起状態として報告されていた信号が非線形光学過程によるものであることが明らかとなり、カロテノイドの初期緩和過程で生じていた解釈の矛盾が解消された。光反応中心複合体は800nm付近に吸収をもっているため、従来のフェムト秒ラマン分光のラマン励起光を用いることができない。このため、新たにラマン励起光の光源を開発して試験的な測定を行なった。橋本(分担者)は、種々のカロテノイドおよび光反応中心複合体(RC)を調整して代表者に供給するとともに、これらの基本的光学特性を調べた。長さの異なるカロテノイド同族体については、電場変調分光から励起状態のもつ対称性やエネルギー準位を明らかにした。さらに、種々のアナログカロテノイドを再構築した人工のRCを創成し,これらの特性を明らかにした。本研究で得られた実験結果から、カロテノイド単体における光励起後の緩和過程を振動状態を含めて明らかにした。カロテノイドの励起状態には長い寿命をもつ振動モードが存在し、この振動が光合成系のエネルギー伝達において重要な役割をもつと推測された。本研究では、エネルギー伝達過程の完全な解明に向けて今後行なうべき道筋を示し、必要な研究方法の試験的な実験に成功した。
金属スクラップから複雑断面素形材への環境調和型アップグレードリサイクル法の開発

温間押出し加工を用いて,アルミニウム合金の切削屑を外観や機械的特性に優れた形材へと固相リサイクルするための最適加工条件を明らかにした.1使用する押出し加工試験機を製作するため,温間押出しサブプレスを設計・加工し,手持ちのマントルヒータとともに万能試験機に取り付けた.2温間押出しは,複数の押出し温度,ダイス形状(異なる押出し比とダイ半角),押出し速度の下で,アングル形状,C型チャンネル形状,パイプ形状のそれぞれに対して行った.作製した押出し材の表面状態,真直性,密度,長手方向の機械的性質について検討し,これら性質の優れた押出し材が得られる押出し加工条件を見出だした.表面状態については,軸断面から表面割れの発生状態を観察し,表面割れの発生限界を明らかにした.機械的性質については,引張試験片を機械加工で切り出し,降伏点,引張強さ,伸びを測定し,機械的性質に優れたリサイクル形材が得られる条件を実験的に求めた.3大変形解析に定評のある有限要素解析ソフトDEFORM-3Dを用いて,押出し加工によって切削屑圧密体(ビレット)に導入される加工ひずみ量およびその分布を定量的に予測し,リサイクル材の機械的性質と導入された加工ひずみ量との関係を明らかにした.また,硬さ試験により,再生材の硬さ分布を調べ,有限要素解析から得られた塑性ひずみ分布との相関性を確認し,解析結果の妥当性を確認した.当初,初年度に予定していた「リサイクル材の組織観察に基づく内部固相接合状態の調査」がまだ実施されていない.これは,光学顕微鏡によるミクロ組織観察及び電子顕微鏡による引張破面観察を行い,リサイクル材内部の固相接合状態を調べるものである.この理由は,3月上旬に行われた「組織検査用試料の作り方(組織の現出)」講習会に参加し,(顕微鏡の選定法を含めた)十分な専門知識を身に付けた後に,組織観察を行う計画にしたからである.初年度に未実施だった項目は,翌年度の前半(9月末まで)に速やかに実施し,当初の研究計画の遅れを取り戻す.温間押出し加工を用いて,アルミニウム合金の切削屑を外観や機械的特性に優れた形材へと固相リサイクルするための最適加工条件を明らかにした.1使用する押出し加工試験機を製作するため,温間押出しサブプレスを設計・加工し,手持ちのマントルヒータとともに万能試験機に取り付けた.2温間押出しは,複数の押出し温度,ダイス形状(異なる押出し比とダイ半角),押出し速度の下で,アングル形状,C型チャンネル形状,パイプ形状のそれぞれに対して行った.作製した押出し材の表面状態,真直性,密度,長手方向の機械的性質について検討し,これら性質の優れた押出し材が得られる押出し加工条件を見出だした.表面状態については,軸断面から表面割れの発生状態を観察し,表面割れの発生限界を明らかにした.機械的性質については,引張試験片を機械加工で切り出し,降伏点,引張強さ,伸びを測定し,機械的性質に優れたリサイクル形材が得られる条件を実験的に求めた.3大変形解析に定評のある有限要素解析ソフトDEFORM-3Dを用いて,押出し加工によって切削屑圧密体(ビレット)に導入される加工ひずみ量およびその分布を定量的に予測し,リサイクル材の機械的性質と導入された加工ひずみ量との関係を明らかにした.また,硬さ試験により,再生材の硬さ分布を調べ,有限要素解析から得られた塑性ひずみ分布との相関性を確認し,解析結果の妥当性を確認した.当初,初年度に予定していた「リサイクル材の組織観察に基づく内部固相接合状態の調査」がまだ実施されていない.これは,光学顕微鏡によるミクロ組織観察及び電子顕微鏡による引張破面観察を行い,リサイクル材内部の固相接合状態を調べるものである.この理由は,3月上旬に行われた「組織検査用試料の作り方(組織の現出)」講習会に参加し,(顕微鏡の選定法を含めた)十分な専門知識を身に付けた後に,組織観察を行う計画にしたからである.初年度に未実施だった項目は,翌年度の前半(9月末まで)に速やかに実施し,当初の研究計画の遅れを取り戻す.初年度末(3月上旬)に行われた組織観察技術の講習会に参加し,顕微鏡の(購入)選定を含めた十分な専門知識を身に付けた後に組織観察を行う計画にしたため,初年度内に金属顕微鏡の購入をしなかったから.翌年度の前半(6月末まで)には購入する計画である.