hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気相水酸化物化反応による新規酸水酸化物の合成と機能性の創出

複合アニオン化合物として、酸化物イオン(O2-)と水酸化物イオン(OH-)が共存する酸水酸化物(oxy-hydroxides)に着目する。従来研究ではほとんど調べられていない複数種の金属元素からなる「複合金属酸水酸化物」について、独自開発した合成法「気相水酸化物化反応(vapor hydroxidation)」を駆使した新規化合物探索を実施し、プロトン伝導体や電極触媒などエネルギー分野で有用な機能性材料の創出を図る。
歯肉線維芽細胞由来ヒトiPS細胞を用いた新たな歯根膜組織誘導ストラテジー

iPS細胞を用いて歯根膜組織を再生する方法の確立を目的に、細胞分化方法および細胞移植の足場となるスキャフォールドの検討を行った。ヒト歯根膜細胞をハイブリッドスキャフォールドに浸透させ培養したところ、細胞は生着しており増殖および細胞外基質の沈着が認められた。また、iPS細胞を神経堤細胞に分化誘導後、TGF-beta刺激下にて歯根膜細胞と共培養したところ、歯根膜関連マーカーの発現が上昇した。さらに詳細な検討が必要であるが、iPS細胞をハイブリッドスキャフォールドをキャリアとして移植することで新たな歯根膜組織再生誘導法の開発に繋げていける可能性が示された。本研究では、新たな歯根膜組織再生方法として、iPS細胞をin vitroにて間葉系幹細胞に分化誘導後、動物モデルに移植するというストラテジーを立て、その歯根膜組織再生能を検討することにしている。先ずヒト歯根膜線維芽細胞および歯肉線維芽細胞から樹立したiPS細胞を大量培養し、間葉系幹細胞様細胞へ分化させた。また、細胞移植の足場となるスキャフォールドに、コラーゲンおよびナノサイズのbeta-TCPのハイブリッドスキャフォールドを用いることを戦略として立てたため、その有用性をin vitroにて解析した。細胞接着性および増殖能に関しては、通常のスキャフォールドと比較して有意な差は認められず、また、硬組織形成能は高い結果が得られた。以上の結果より歯周組織再生のための新たな細胞移植に有用なスキャフォールドである可能性が高いことが示唆された。そこで、現在新たな歯周病ラットモデルの確立をめざし、人工的に歯槽骨および歯根膜組織を欠損させた後に細胞およびハイブリットスキャフォールドを移植し、その再生に関して検討を行っている。今後、iPS細胞由来の間葉系幹細胞のキャラクタライゼーションを行い、上記のラットモデルにハイブリッドスキャフォールドを移植しその再生能について検討する予定としている。本研究では、当初、ヒト歯根膜線維芽細胞および歯肉線維芽細胞由来iPS細胞を大量培養し、間葉系幹細胞へと分化させ、歯根膜組織再生のための移植細胞源としての有用性を検討することを目的としていたが、安定した細胞維持および分化のコントロールが困難であった。そこで、ヒト皮膚線維芽細胞由来iPS細胞をin vitroにて神経堤細胞様細胞に分化誘導した後、transwellを用いてTGF-beta存在下でヒト歯根膜細胞と共培養した。その結果、iPS細胞とヒト歯根膜細胞を共培養した群で歯根膜細胞マーカーであるアルカリフォスファターゼおよびperiostinの発現が有意に上昇し、さらにTGF-beta存在下でヒト歯根膜細胞と共培養した群で歯根膜細胞マーカーであるPLAP-1の発現が有意に上昇した。以上の結果から、iPS細胞を神経堤細胞に分化誘導後、歯根膜細胞が分泌する液性因子とTGF-betaを組み合わせて刺激することで、歯根膜細胞の特徴を示す細胞に分化誘導できることが示唆された。さらに詳細な検討が必要であるが、本細胞をハイブリッドスキャフォールドをキャリアとして移植することで、新たな歯根膜組織再生法の確立に繋げていける可能性が示された。歯科保存学平成25年度は、1)iPS細胞をin vitroにて間葉系幹細胞に分化誘導し、そのキャラクタライゼーションを行う、2)分化誘導後のiPS細胞由来間葉系幹細胞を動物モデルに移植し、その歯周組織再生能を検討する、という実験計画としていたが、iPS細胞の安定した大量培養に期間がかかったため、細胞分化誘導を開始したばかりである。一方、細胞移植のためのハイブリッドスキャフォールドの解析およびin vivo解析用移植モデルラット確立のための実験は進行しており、移植のためのiPS細胞由来間葉系幹細胞が確立されれば、in vivo実験を開始する準備が整っている。当初の実験計画通り、ヒト歯肉線維芽細胞および歯根膜細胞由来のiPS細胞を間葉系幹細胞に分化誘導し、そのキャラクタライゼーションを行う。その後、ナノbeta-TCPコーティングコラーゲンスキャフォールドと細胞を用いて、ペリオモデルラットの歯周組織欠損部に移植しその再生能について、組織学的および免疫組織化学的に検討する予定としている。具体的には、解析方法として、1)骨芽細胞マーカー、セメント芽細胞マーカーおよび歯根膜組織マーカー)や神経マーカー(NGF, neurotrophin-3)および血管マーカー(VEGF, Tie-2)の発現を免疫組織化学的染色法にて解析する、2)線維成分の局在および走行をマッソントリクローム染色にて観察する、3)移植細胞の局在を抗ヒトビメンチン抗体を用いて検討する。iPS細胞をin vitroにて間葉系幹細胞に分化誘導し、そのキャラクタライゼーションを行うことを計画していたが、iPS細胞の安定した大量培養に期間がかかったため、その後のキャラクタライゼーションに至らなかった。

iPS細胞を分化誘導後、間葉系幹細胞の特徴を有しているか否かを検証するため、間葉系幹細胞表面マーカーの発現をフローサイトメトリック分析法にて解析し、さらに分化アッセイ系(骨芽細胞、脂肪細胞および軟骨細胞)を用いて多分化能の検討を行う。その後、ナノbeta-TCPコーティングコラーゲンスキャフォールドと細胞を用いて、ペリオモデルラットの歯周組織欠損部に移植しその再生能について、組織学的および免疫組織化学的に検討する予定としている。
体細胞モザイシズムを呈する原発性アルドステロン症の病変・病型形成機構の解明

本研究の全体構想は、副腎皮質が正常構造・機能から逸脱して、アルドステロン(ALDO)の過剰産生による原発性ALDO症(PA)の種々の病変・病型形成に至る分子基盤を理解することである。近年ALDO産生腺腫にイオンチャネル・ポンプ遺伝子群の体細胞変異が判明し、病変形成へ関与が示された。一方、研究代表者らは正常副腎に自律的ALDO産生能を有するALDO産生細胞集塊(ALDO-producing cell-cluster, APCC)を発見して、これが移行性病変を経てALDO産生腺腫へ至るスキームを示した。解析を進めてきた若年性・両側性PAの1例は、家族歴はないが副腎皮質だけでなく外胚葉由来組織に同一のKCNJ5遺伝子に変異を持つ。両親からの配偶子の一方に変異が新しく生じたことが推定されたことから、家族性ALDO症3型である。変異分布はモザイクではないが、副腎皮質は非腫瘍部と腫瘍部から構成される組織モザイクであった。この副腎におけるステロイドの産生能を、従来の合成酵素の局在による解析に加え、組織内ステロイドの分布を計測した結果、ALDOの分布において腫瘍部、非腫瘍部の強弱が観察された。PAを来していないヒトの病死時におけるAPCC形成の程度(頻度とサイズ)と死亡年齢の相関を解析した。近年研究代表者らは、小児から50歳までで様々な病気による死亡時年齢とAPCC形成との間には正の相関があることを見出していた。本研究では50歳以上で病死したヒトの副腎サンプルを用いてAPCC形成との相関を解析した。その結果、長命者ではAPCC形成を含めてALDO産生能が低いことが判明した。この結果は血中ALDO濃度が低いヒトは結果的に長命となることを示唆しているかもしれない。ALDO産生腺腫において最も高頻度に検出される体細胞変異はカリウムイオンチャネルKCNJ5のイオン選択性を損なうアミノ酸置換を起こす。解析を進めてきた若年性・両側性PAの1例は、そのような変異を新規の生殖細胞系列変異として持つので、副腎皮質でも全細胞がこの変異遺伝子を持つ。この患者の副腎皮質は正常な層機能・構造を持たず、全体が過形成を呈しており、一部の箇所には腺腫が形成していた。腺腫の細胞にはKCNJ5に加えて別の遺伝子に変異が生じている可能性があるが、これまでの解析からは別の変異の検出に至っていない。ヒトにおいてAPCC形成は50歳までは加齢と共に進むことが判明している。PAを来していないヒトにおいて50歳から100歳超で病死した際の副腎を用いて、ALDO合成酵素の発現部位を解析した。皮質球状層での正常・生理的なALDO産生細胞の数とAPCCの数・大きさは、病死時50歳以降ではその年齢と共に低下することが判明した。血中ALDO濃度が低いと長寿になりやすいことが示唆された点は、新しい知見である。若年性・両側性PAの1例は、新規の生殖細胞系列変異によるKCNJ5遺伝子変異を持つので、副腎皮質でも全実質細胞がこの変異を持つ。副腎皮質組織は、変異を持ちながら腫瘍形成しなかった部位と第2の要因により生じた腫瘍から構成されることが推定される。これらの2通りの部位を比較することにより腫瘍化機構を解析する。成人で発症するPAの中では両側過形成型の症例数が最も多い。病変については手術適応とならないので不明な点が多いが、APCCの多発化または大型化が想定される。すでに研究代表者らが報告した若年性・両側性の症例では、中胚葉形成期までの胎生期に変異が生じ、その子孫細胞が左右副腎に分配されたことが示唆された。これと同様に、成人の両側過形成病型においても副腎皮質原基の左右分離以前に生じた単一の体細胞変異が多発化・大型化APCCの形成を起こしてPA発症に関与することが考えられる。両側過剰産生の症例の中で、左右比が大きい場合などに摘除された片側の副腎を使用し、病変を同定した上で複数の病変における体細胞変異の解析を行って同一個体の病変に共通の変異が検出されるか解析する。さらに末梢血DNAを用いて病変と同一変異の検出を行う。近年ALDO産生腺腫にイオンチャネル・ポンプ遺伝子群の体細胞変異が判明し、病変形成へ関与することが示された。一方、研究代表者らは正常副腎に自律的ALDO産生細胞集塊を発見してこれが片側過形成病型に関与すること、“移行性病変"を検出してALDO産生腺腫へ至るスキームを示した。しかし、腫瘍形成及び両側過形成の詳細を含む病態全貌の解明には至っていない。若年性PAの副腎は過形成部と腫瘍部を持つ。両者は共通の第1変異を持ち、腫瘍部には第2要因が加わって腫瘍形成を起こす可能性がある。本課題では腫瘍部と過形成部の差異を見出すことにより第2要因、すなわち腫瘍化の要因の解明を計画した。若年性・両側性のPAの1例は、当初、両親がPAを示さないことから非家族性病型で、発生過程において副腎が左右分離する前(中胚葉形成期)までに体細胞変異が生じたことが推定された。

変異の分布は副腎皮質においてモザイク状であることが想定されたが、変異解析により過形成部、腫瘍部を含めてどの部位にも同一変異が検出された。外胚葉由来の細胞にも同一変異が判明したので家族性が疑われたが、両親は変異を持たなかった。これらの結果から、本症例は患者両親の配偶子形成過程で生じた生殖細胞系列変異によることが推定された。本症例は、変異の特定により日本における最初の「家族性ALDO症3型(FH-3)」と判明したが、de novo変異であることから患者子孫に初めて遺伝しうる。本症例について詳細に解析することにより、腫瘍形成の制御などPAの新しい診断・治療法につながる成果が期待される。解析を開始した若年性PAは、変異細胞の副腎内分布に関してはモザイクではなかったので想定と異なっていたが、原発性アルドステロン症の病型として希少な家族性アルドステロン症3型(FH-3)であることが示され、日本で初めての症例となった。本症例は家族性病型ではあるが、両親は変異を持たないことから、両親の配偶子形成過程で生じた生殖細胞系列変異による可能性が高い。過形成部と腫瘍部の比較解析を進めることにより、腫瘍形成機構の解明が期待できる。本症例は、若年で両側副腎から過剰ALDO産生するPAを発症し、両親がALDO過剰産生を示していない点は、最近研究代表者らが報告した若年性PAとよく似ていた。そのため、本症例は当初、家族性病型ではなく、患者の胎生初期、特に副腎が左右分離する前の段階(中胚葉形成期)に体細胞変異が起き、変異細胞の増殖により生じた子孫細胞が両側副腎皮質に分離したことが想定された。従って副腎皮質は、正常細胞と変異細胞が混在するモザイクであることが予測された。ところが、患者の副腎皮質はどの部位にも特定のカリウムチャネル遺伝子に同一の変異が検出されただけでなく、外胚葉由来細胞にも同一変異が検出されたことから、変異は全身にあること、すなわち体細胞変異ではないことが示唆された。これらの結果は、変異は両親の配偶子に由来することを示唆した。しかし、両親は変異を持たないので、患者の変異は生殖細胞系列変異に由来するが、患者両親いずれかの配偶子形成過程においてde novo変異により生じたことが推定された。本症例は、変異が検出された遺伝子・塩基配列から、家族性ALDO症3型(FH-3)と判明した。以上のように新規の病態が明らかになったが、当初の研究計画を継続することにより腫瘍形成機構の解明が可能であると考えられる。本研究の全体構想は、副腎皮質が正常構造・機能から逸脱して、アルドステロン(ALDO)の過剰産生による原発性ALDO症(PA)の種々の病変・病型形成に至る分子基盤を理解することである。近年ALDO産生腺腫にイオンチャネル・ポンプ遺伝子群の体細胞変異が判明し、病変形成へ関与が示された。一方、研究代表者らは正常副腎に自律的ALDO産生能を有するALDO産生細胞集塊(ALDO-producing cell-cluster, APCC)を発見して、これが移行性病変を経てALDO産生腺腫へ至るスキームを示した。解析を進めてきた若年性・両側性PAの1例は、家族歴はないが副腎皮質だけでなく外胚葉由来組織に同一のKCNJ5遺伝子に変異を持つ。両親からの配偶子の一方に変異が新しく生じたことが推定されたことから、家族性ALDO症3型である。変異分布はモザイクではないが、副腎皮質は非腫瘍部と腫瘍部から構成される組織モザイクであった。
バイオフィルム産生の各種多剤耐性菌感染症に対する抗菌化学療法の検討

整形外科領域の人工関節等のインプラントや心臓血管外科の心臓の人工弁などに付着した細菌がバイオフィルムを形成すると抗菌薬が菌体に到達しにくくなり難治化する。本研究では、マクロライド系薬のクラリスロマイシンが、黄色ブドウ球菌により形成されたバイオフィルムを50%程度除去する作用を示すことを明らかにした。そこで院内感染で問題になるMRSAによるインプラント上でのバイオフィルム形成汚染モデルを作製し、クラリスロマイシンとダプトマイシンの併用処理72時間にて殺菌できることを確認した。各種耐性菌によって形成されたbiofilmに対し、マクロライド系薬のクラリスロマイシン(CAM)とアジスロマイシン(AZM)のbiofilm破壊能を検討した。対象菌株は、いずれも臨床分離株であり菌種は、メチシリン耐性Staphylococcus aureus(MRSA)、ペニシリン耐性肺炎球菌(PRSP)、βラクタマーゼ非産生アンピシリン耐性Haemophilus influenzae(BLNAR)、多剤耐性緑膿菌(MDRP)、2剤耐性Acinetobacter baumannii (MDRA)とした。A.baumanniiは、感染症法に規定されている多剤耐性株が入手できなかったため、β-ラクタム系薬とキノロン系薬の2剤耐性株を用いてbiofilm形成およびマクロライド系薬による除去能を測定した。各種菌株によって形成されたbiofilmに対してマクロライド系薬を各1, 10, 100μg/mLで処理したところ、MRSA株とBLNAR株が形成したbiofilmに対し3濃度とも40%程度除去された。MDRP、MDRA、PRSPに対し濃度依存的に除去率は上昇し100μg/mLで50%程度除去されたが、血漿中濃度に近い1μg/mLでは、いずれも10%以下であり、臨床的biofilm除去効果は低いと考察された。細菌によるBiofilm産生は、人工関節や心臓の人工弁、人工呼吸器など医療用デバイスの装着がリスク因子であり、MRSAは整形外科や心臓血管外科、呼吸器内科領域で特に注意が必要である。そこで今回、biofilm除去能が最も高かったMRSAを対象に、デバイス感染のin vitroモデルを作成し、抗MRSA薬とマクロライド系薬の併用によるデバイス上のbiofilm形成MRSAの除去(除菌)効果を検討し、塩酸バンコマイシンとの併用が、24時間で優れた除菌効果を示した。本検討では、臨床で問題となるメチシリン耐性S.aureus(MRSA),ペニシリン耐性S.pneumoniae,βラクタマーゼ非産生アンピシリン耐性H.influenzae(BLNAR)、多剤耐性緑膿菌および2剤耐性A.baumanniiのbiofilm産生能を調査し、グラム陰性菌は耐性獲得株の方がbiofilm産生量が高く、グラム陽性菌では、耐性の有無に影響されなかった。さらにbiofilm産生抑制効果が報告されているマクロライド系薬のクラリスロマイシン(CAM)とアジスロマイシンの披検菌株に対するbiofilm破壊能を検討したところ、血漿中濃度に近い1μg/mLでbiofilm破壊が確認された株はMRSAとBLNARのみであり、他の菌種に対し血中濃度レベルでは、いずれも10%以下と低く臨床的biofilm除去効果は期待できないと考察された。Biofilm産生菌は、主に人工関節や心臓の人工弁など医療用デバイスの装着患者で注意が必要である。そこでbiofilm除去能が最も高かったMRSAを対象に、デバイス感染のin vitroモデルを作成し、抗MRSA薬とマクロライド系薬の併用によるデバイス上のbiofilm形成MRSAの除去(殺菌)効果を検討した。マクロライド系薬と抗MRSA薬の新薬であるダプトマイシン(DAP)の併用により72時間後に優れた殺菌効果を示した。DAPは、整形外科領域の感染症に対する適応は承認されていないものの高齢化が進むわが国では、人工関節等のデバイスに付着したS.aureus(MRSAを含む)がbiofilmを形成し、感染症が難治化する症例が増加する可能性が高い。また、マクロライド系薬のうちCAMの骨近傍の筋組織移行性は、研究代表者が200mg錠経口投与後のCmaxが1μg/mgであることを報告していることから、CAMとDAPの併用療法はbiofilm形成S.aureusによる難治性デバイス関連感染の治療に応用が期待される成果であった。これまではStaphylococcus aureusの産生するBiofilmについて、14員環マクロライド系薬のクラリスロマイシンと15員環のアジスロマイシンが、成熟Biofilmを破壊できるか否か、吸光度と走査型電子顕微鏡を用いて測定および観察した。これにより濃度依存的に除去効果がみられることを明らかにした。次年度が最終年度となるが、秋ごろには国際学会での報告を予定しており、実験データが順調に出ている。今年度は、既存の設備および薬剤を使用してin vitroによるbiofilm作成および薬剤による除去効果を検討した。順調に実験が進んでおり、成果が出てきている。

最終年度となる今年度は新規抗MRSA薬のダプトマイシンを併用した除去効果を検討する予定である。今年度以降は、この2剤のマクロライド系薬が、成熟Biofilmにどう作用しているのかを明らかにする必要があると考えている。我々は、マクロライド剤がbiofilmの菌体接着因子に何らかの影響を及ぼしているものと仮定し、マクロライド剤とbiofilmの結合する成分の特定をするために、質量分析装置等を用いた化学分析を試みる予定である。ダプトマイシンを用いた実験は、これまでのバンコマイシンと同様の消耗品で対応可能である。したがって、研究費は、国際学会等の旅費に充てる予定である。マイクロプレート上に付着させた成熟biofilmおよび各マクロライド剤を添加して、剥がれ落ちた層の成分分析の外注もしくは分析費用に、今年度使用しなかった繰越金と併せた額をすべて使う予定である。
磁気流体過程を考慮した銀河中心核ガス円盤の形成と活動性の研究

銀河中心核ガス円盤の形成機構と、その活動性の起源を明らかにすることを目的として星とダークマターが作る銀河重力ポテンシャル中を回転するガス円盤の時間発展を3次元磁気流体(MHD)コードを用いて調べた。その結果、磁気回転不安定性の成長とともに磁気乱流が生成され、磁気ストレスによる角運動量輸送に伴って円盤ガスの一部が銀河中心から1kpc以内の領域まで落下すること、方位角方向の平均磁場が10億年程度の周期で向きを反転しながら1μG程度まで増幅されること、平均磁場方向が銀河面付近と銀河ハローで逆転すること、磁場反転は銀河円盤からの磁束浮上によって駆動されること等が明らかになった。次に、銀河中心から1kpc内の中心核ガス円盤の時間発展を調べ、中心ブラックホールに向けて降着が進むこと、観測と類似した磁気ループ構造が形成されること等を明らかにした。ガス円盤を垂直方向に貫く磁場が中心核に持ち込まれる場合の時間発展を磁気拡散の影響を考慮して調べ、準定常的にジェットを噴出しながら質量降着が進むことを示した。また、カーテシアン座標系3次元の磁気流体シミュレーションの結果、ジェットの回転によって電流駆動型の非軸対称不安定性の成長が抑えられることがわかった。次に、非軸対称重力ポテンシャル中を回転するガス円盤中に発生する渦状衝撃波の安定性をMHD数値実験によって調べ、1μG程度の磁場がある場合でもケルビンヘルムホルツ不安定性に起因するwiggle構造が成長することを示した。宇宙磁気流体統合コードCANSにRoe法にもとつく3次元磁気流体シミュレーションエンジンを実装した。CANSのドキュメント化を進め、英語版Webページを公開するとともに、2006年3月に千葉大学で開催したアジア地域の国際シミュレーションスクールの教材としても活用した。銀河中心核ガス円盤の形成機構と、その活動性の起源を大局的な3次元磁気流体(MHD)数値実験によって明らかにすることを目的として研究を進めた。まず、ガス系の自己重力が無視できる場合について、星とダークマターが作る軸対称な銀河重力ポテンシャル中を回転するガス円盤の時間発展を3次元MHDコードを用いて調べた。その結果、磁気回転不安定性の成長とともに磁気乱流が生成され、磁気ストレスによる角運動量輸送に伴って円盤ガスの一部が銀河中心から1kpc以内の領域まで落下すること、方位角方向の平均磁場が10回転程度のタイムスケールで向きを反転しながら1μG程度まで増幅されること、平均磁場の向きが銀河面付近と銀河コロナで逆転することなどが明らかになった。この成果はAstrophysical Journalに投稿中である(Nishikori, Machida and Matsumoto 2005)。また、非軸対称重力ポテンシャル中を回転するガス円盤中に発生する渦状衝撃波の安定性を2次元MHD数値実験によって調べ、1μG程度の磁場がある場合でもケルビンヘルムホルツ不安定性に起因するwiggle構造が成長することを示した(Tanaka et al. 2005投稿準備中)。さらに、銀河中心核ガストーラスを鉛直方向に貫く磁場がある場合の時間発展を磁気拡散の影響を考慮して調べ、準定常的にジェットを噴出しながら質量降着が進むことを示した(Kuwabara et al. 2005)。宇宙磁気流体統合コードCANSの発展的構築を進め、Roe法にもとづく3次元磁気流体シミュレーションエンジンを実装した。また、銀河中心核領域における自己重力トーラスの時間発展シミュレーションを行うため、マルチグリッド法に基づくポアッソンソルバーと3次元MHDコードを結合し、テスト計算を実施した。その結果、磁気回転不安定性の成長とともに磁気乱流が生成され、磁気ストレスによる角運動量

輸送に伴って円盤ガスの一部が銀河中心から1kpc以内の領域まで落下すること、方位角方向の平均磁場が10回転程度のタイムスケールで向きを反転しながら1μG程度まで増幅されること、平均磁場の向きが銀河面付近と銀河ハローで逆転すること、磁場反転は磁気浮力による銀河円盤からの磁束浮上によって駆動されること等が明らかになった(錦織、町田、松元2006,ApJ印刷中)。中心核付近に鉛直磁場が持ち込まれ、アウトフローが発生することも示された。このような鉛直磁場に貫かれた中心核円盤の時間発展を磁気拡散の影響を考慮して調べ、準定常的にジェットを噴出しながら質量降着が進むことを示した(桑原ら2005)。また、ジェットの安定性をカーテシアン座標系3次元の磁気流体コードを用いて調べた結果、ジェットの回転によって電流駆動型の非軸対称不安定性の成長が抑えられることがわかった。次に、非軸対称重力ポテンシャル中を回転するガス円盤中に発生する渦状衝撃波の安定性をMHD数値実験によって調べ、1μG程度の磁場がある場合でもケルビンヘルムホルツ不安定性に起因するwiggle構造が成長することを示した。宇宙磁気流体統合コードCANSにRoe法にもとづく3次元磁気流体シミュレーションエンジンを実装し、マルチグリッド法に基づくポアッソンソルバーと結合して銀河中心核円盤に適用した。CANSのドキュメント化を進め、英語版Webページを公開するとともに、2006年3月に千葉大学で開催したアジア地域の国際シミュレーションスクールの教材としても活用した。
アクチン結合蛋白質エズリンの上皮機能調節、神経ネットワーク構築における役割の解明

アクチン結合タンパク質であるエズリンは,細胞内で膜タンパク質と細胞骨格とを有機的に連結して,上皮細胞の頂端膜や神経組織の形態形成に働く。近年になって,エズリンが特定の膜輸送タンパク質や接着分子の細胞表面へのターゲッティングに関わることが明らかにされた。本研究では,エズリン遺伝子を改変したノックダウンマウスなどを用いて,主に動物個体におけるエズリンの上皮組織構築,上皮輸送調節や,神経細胞の突起形成やネットワーク形成における役割を検討した。その結果,エズリンが腎尿細管におけるリンの再吸収や,胆管細胞における胆汁の修飾や流量調節,また神経細胞における突起形成に関わることを見出した。エズリン欠損マウスでの胆管障害について検討した。エズリンは肝臓内では胆管細胞に発現する。エズリン欠損マウスでは肝内胆管細胞の増殖や胆管周辺の繊維化、胆汁酸の滞留、肝障害が観察された。このことから、エズリンの欠損が胆管細胞の機能異常を誘起することが考えられた。次に、不死化させた胆管細胞(NMC細胞)に野生型のエズリン(WTE細胞)、またはC末端側のドメインを欠損したドミナントネガティブ体のエズリンを発現させた安定発現株(DNE細胞)を構築した。NMC細胞に内在的に発現し、胆汁の流動性の調節に働くCFTR(クロライドチャネル), AE2(アニオン交換輸送体), AQP1(水チャネル)タンパク質の発現レベルや発現部位の検討を行った。WTE細胞と比較してDNE細胞では、アピカル側細胞表面でのCFTR, AE2, AQP1の発現が低下して、CFTRの活性化(リン酸化)が阻害され、Cl-輸送活性が有意に低下した。これらの実験結果から、エズリンは胆管細胞においてCFTR, AE2, AQP1の細胞膜表面への発現を促し、Cl-輸送活性を活性化し、AQP1による水分泌を促進して胆汁の流動性を高めることが明らかになった。これとは別に、エズリンの神経細胞の軸索や樹状突起の形成における働きを検討した。エズリン欠損マウス由来の初代神経培養細胞を用いて、神経突起形成を観察したところ、野生型由来の培養神経細胞と比較して有意な神経突起の数の減少と、Gタンパク質であるRhoAの活性化、ミオシンのリン酸化が観察された。これらの現象はRho kinaseの阻害剤を添加すると回復することから、エズリンはRhoAを介して、神経細胞の軸索や樹状突起の形成の調節に働くことが確認された。現在、これらの成果を取り纏めた論文を投稿中である。エズリン欠損マウスと野生型マウスとを比較する形で、腎臓の近位尿細管の刷毛縁膜におけるトランスポーターの発現を比較した。マウスの腎臓を単離して、腎皮質を分離した後、全膜画分をともに、分別遠心法やMgCl2沈殿法を用いて刷毛縁膜画分を調製して、リン酸輸送体(Npt2a, Npt2c)や尿酸輸送体URAT1、および足場タンパク質であるNHERF1の発現を確認した。その結果、全膜画分中におけるNpt2a, Npt2cの発現は、エズリン欠損マウスと野生型マウスの間で大きな差は見られなかったが、刷毛縁膜画分におけるNpt2a, Npt2cの発現は著しい低下が観察された。これと共に、刷毛縁膜画分におけるNHERF1の発現も著しい低下が観察された。これらの事実から、エズリンはリン酸輸送体Npt2a, Npt2cの刷毛縁膜表面への発現に重要な役割を果たすことが確認された。また、これらの効果は、足場タンパク質であるNHERF1との相互作用によって行われることが考えられた。一方、刷毛縁膜画分におけるURAT1の発現は、エズリン欠損マウスと野生型マウスの間で大きな差は見られなかった。エズリンがURAT1の刷毛縁膜表面への発現に果たす役割は限定的で、Npt2a, Npt2cの場合とは異なることが明らかになった。これと同様に、エズリン欠損マウスと野生型マウスの十二指腸の刷毛縁膜におけるカルシウムチャネルTRPV6の発現を比較した。その結果、全膜画分中におけるTRPV6の発現は、欠損マウスと野生型マウスの間で大きな差は見られなかったが、刷毛縁膜画分におけるTRPV6の発現は著しい低下が観察された。この事実は、エズリン欠損マウスに低かるしうむ血症が観察されることとよく対応した。これらの事実から、エズリンはカルシウムチャネルTRPV6の刷毛縁膜表面への発現にも重要な役割を果たすことが確認された。エズリンは肝臓内の胆管細胞に発現する。

エズリン欠損マウスでは胆管細胞の増殖や胆管周辺の繊維化、胆汁酸の滞留、肝障害が観察された。また、胆汁流量や胆汁中のHCO3-濃度の低下も観察された。不死化胆管細胞であるNMC細胞に野生型のエズリン(WTE細胞)、またはC末端側のドメインを欠損したドミナントネガティブ体のエズリンを発現させた安定発現株(DNE細胞)を構築した。WTE細胞と比較してDNE細胞では、クロライドチャネルであるCFTR、アニオン交換輸送体であるAE2、水チャネルであるAQP1の頂端膜表面での発現が低下した。またCFTRの活性化(リン酸化)が阻害され、Cl-輸送活性が有意に低下した。これらの実験結果から、エズリンは胆管細胞においてCFTR, AE2, AQP1の細胞膜表面への発現を促し、Cl-輸送を活性化し、AE2のHCO3-分泌による胆汁の中和、AQP1による水分泌を促進して胆汁の流動性を高めることに働くことが明らかになった。今年度、これらの結果を原著論文として取り纏めてHepatology誌(2015年)に発表した。また、エズリン欠損マウス由来の初代神経培養細胞を用いて、神経細胞の軸索や樹状突起の形成における働きを検討した。エズリン欠損マウス由来の神経細胞では、野生型由来の細胞と比較して有意な神経突起の数の減少が観察された。また、Gタンパク質であるRhoAの活性化、ミオシンのリン酸化が観察された。さらにこれらの現象はRho kinaseの阻害剤を添加すると回復した。以上のことから、エズリンがRhoAを介して、神経細胞の軸索や樹状突起の形成の調節に働くことを確認した。これらの結果を原著論文として取り纏めてPLOS ONE誌(2014年)に発表した。医歯薬学平成24年度には、エズリン欠損マウスの腎機能を、おもにリン酸代謝の観点から検討しKidney International誌に論文発表を行った。これにつづく平成25年度の研究成果(研究実績の概要に記載した2課題:胆管細胞における病態生理機能、神経細胞における生理機能)については、論文作成を終えて投稿中である。年度前半を目処に論文受理されることを目指している。これと平行して、野生型マウスとエズリン欠損マウスから腎臓や小腸の刷毛縁膜画分の単離、調製も進めており、質量分析によるタンパク質の網羅的な解析の準備が整いつつある。年度後半には、両者の間でのタンパク質の発現プロファイルの比較が明らかにできる予定である。遺伝子改変マウスを用いたin vivo実験に関しては、エズリン欠損マウスに加えて、ラディキシン、モエシン欠損マウスの繁殖に成功し、系統維持が可能となった。これにともなって、エズリン、ラディキシン、モエシン各欠損マウスから初代培養神経細胞を構築し、神経突起の伸長、分岐などに対する影響を比較、検討することが可能となった。以上のように概ね計画通りに研究が進捗しているものと考える。というタイトルでKidney International誌に論文発表を行った。遺伝子改変マウスを用いたin vivo実験に関しては、エズリン欠損マウスに加えて、エズリンと同じアクチン結合タンパク質に属するラディキシン、モエシン欠損マウスを繁殖を開始し、順調に進行している。エズリン欠損マウスの腎臓、胆管、消化管における機能解析や、刷毛縁膜画分の単離、調製についても順調に進行している。エズリン、ラディキシン、モエシン各欠損マウスからのニューロンの初代培養の系を構築し、神経突起の伸長、分岐などに対する影響の検討についても研究をスタートさせた。
向流接触塔を用いた乳化液膜法による連続濃縮操作に関する研究

1.乳化液膜によるフェノールの透過に対して,透過速度のシミュレーションに必要なすべてのパラメーターを,操作条件と(W/O)エマルション滴径および内水相微小滴径から推算できる汎用的な物質移動モデルを提案した.種々の条件下で測定した回分透過速度を本モデルにより良好に説明できることを明らかにした.2.回分式攪拌槽を用いて, LIX64Nによる銅イオンおよびD2EHPAによる亜鉛イオンの透過濃縮実験を種々の条件下で行い, 1.で提案した物質移動モデルを金属イオンの透過に拡張したモデル計算と比較検討した結果,透過速度のシミュレートがほぼ可能であり,乳化液膜による金属イオンの透過に対しても本モデルの適用できることが判明した.3.向流接触塔による金属イオンの連続濃縮操作のモデルシミュレーションを行った.連続相に軸方向分散モデルを, (W/O)エマルションの分散相には上記の物質移動モデルを適用し,キレート抽出剤を担体とする2価の金属イオンの液膜濃縮操作に対して数値計算を行い,塔内濃度分布に及ぼす操作因子の影響について検討した.効率的な操作には連続相PHのコントロールが肝要であること,および先に報告された塔内実測濃度分布のシミュレーションがほぼ可能であることを明らかにした.4.乳化液膜による分離濃縮操作用として,平行に設置した銅製の多孔板電極の間を通過するW/Oエマルションに,直流の静電気高電圧を印加する方法を適用した連続解乳化装置を試作した.本装置による効率的な解乳化には,エマルションと電極が常に接触した状態で操作する必要のあること,およびエマルションの供給速度と解乳化速度が等しい条件下の場合,処理量の二乗が印加電圧に比例して増大し,極板間隔には依存しないこと,さらに良好に解乳化されていることを示した.1.乳化液膜によるフェノールの透過に対して,透過速度のシミュレーションに必要なすべてのパラメーターを,操作条件と(W/O)エマルション滴径および内水相微小滴径から推算できる汎用的な物質移動モデルを提案した.種々の条件下で測定した回分透過速度を本モデルにより良好に説明できることを明らかにした.2.回分式攪拌槽を用いて, LIX64Nによる銅イオンおよびD2EHPAによる亜鉛イオンの透過濃縮実験を種々の条件下で行い, 1.で提案した物質移動モデルを金属イオンの透過に拡張したモデル計算と比較検討した結果,透過速度のシミュレートがほぼ可能であり,乳化液膜による金属イオンの透過に対しても本モデルの適用できることが判明した.3.向流接触塔による金属イオンの連続濃縮操作のモデルシミュレーションを行った.連続相に軸方向分散モデルを, (W/O)エマルションの分散相には上記の物質移動モデルを適用し,キレート抽出剤を担体とする2価の金属イオンの液膜濃縮操作に対して数値計算を行い,塔内濃度分布に及ぼす操作因子の影響について検討した.効率的な操作には連続相PHのコントロールが肝要であること,および先に報告された塔内実測濃度分布のシミュレーションがほぼ可能であることを明らかにした.4.乳化液膜による分離濃縮操作用として,平行に設置した銅製の多孔板電極の間を通過するW/Oエマルションに,直流の静電気高電圧を印加する方法を適用した連続解乳化装置を試作した.本装置による効率的な解乳化には,エマルションと電極が常に接触した状態で操作する必要のあること,およびエマルションの供給速度と解乳化速度が等しい条件下の場合,処理量の二乗が印加電圧に比例して増大し,極板間隔には依存しないこと,さらに良好に解乳化されていることを示した.1.(W/O)/W乳化型液膜によるフェノールや金属イオンの濃縮に対して、透過速度のシミュレーションに必要なすべてのパラメーターを、操作条件と内部水滴径および(W/O)エマルション滴径から推算できる汎用的な透過モデルを提案した。回分式撹拌槽を用いて種々の条件下で測定したフェノールの透過速度は、本モデルによって良好に説明できること、および銅や亜鉛イオンの透過濃縮に対しても適用可能であることを明らかにした。2.撹拌型向流接触塔における金属イオンの連続透過プロセスに対し、連続相に軸方向分散モデルを、(W/O)エマルションの分散相に1.に基づく透過機構を適用してモデル化を行い、軸方向分散係数、分散相ホールドアップ等の装置特性をパラメーターとして塔内濃度分布のシミュレーションを行った。数種の金属イオンに対して報告された連続透過テストの実測濃度分布を、従来の液一液抽出操作で得られた諸関係を利用してシミュレートできることを示した。3.内径5cm、有効塔高90cmの向流スプレー塔を製作し、(W/O)W分散系(分散相:(W/O)エマルション相、連続相:水相)における分散滴径および分散相ホールドアップを、分散相ノズル流速と連続相流速に対して測定し、既往の液一液スプレー塔の結果と比較検討した。4.(W/O)/W乳化型液膜操作用の連続解乳化装置として、平行多孔板電極を有する箱型装置を試作した。連続解乳化のための基礎的知見を得るため、実験系としてLIX64Nによる銅イオンの濃縮系を採用し、直流の静電気高電圧をパルス状に印加する方法により回分実験を行い、解乳化に及ぼす印加電圧極板間隔など種々の操作因子の影響を調べた。本装置により、(W/O)エマルションは短時間で良好に解乳化され、連続操作への発展が期待できる結果を得た。
咽喉頭における慢性疼痛・知覚過敏の発症機序に関する研究

近年、侵害刺激の受容体としてカプサイシン受容体、ATP受容体、酸感受性受容体などがクローニングされ、侵害受容体の研究が急速に進んでいる。本研究では、カプサイシン受容体の一つであるTRPV1に着目し、喉頭知覚神経系におけるTRPV1の関与について検討した。本研究には実験動物としてラットを用いた。まず、喉頭におけるTRPV1の発現を免疫組織化学法により検討した。TRPV1陽性神経線維は粘膜固有層内に認められた。次に、喉頭知覚の大半を支配している上喉頭神経内枝および上喉頭神経へ神経線維を送る節状神経節内の神経細胞について、定常状態および神経障害時のTRPV1発現様式を神経トレーサー法と免役組織化学法により神経解剖学的に解明した。定常状態では、節状神経節神経細胞の約50%がTRPV1陽性であった。上喉頭神経切断により同神経へ線維を送る節状神経細胞におけるTRPV1の発現は切断3,7,14日のいずれにおいてもほぼ消失していた。しかし、切断後7日目には、上喉頭神経へ線維を送る比較的小型の神経細胞の近傍に存在する大型の神経細胞において、TRPV1の新たな発現が確認された。また、Aδ線維のマーカーであるneurofilament (NF)200に対する免疫組織化学法を施行した結果、新たにTRPV1陽性の多くは、NF200陽性であることが確認された。定常状態では、節状神経節におけるTRPV1陽性神経細胞の多くはNF200陰性であり、神経切断後にTRPV1とNF200の共存率は明らかに増加していた。これらの結果から、知覚神経障害によって喉頭における侵害刺激情報伝達に何らかの変化が生じていることが示唆された。この変化は喉頭における神経因性疼痛の発症に関与している可能性がある。これらの研究を、平成16年度に行い、本年度は国際学会で発表した。また、追加実験を行い、国際誌へ投稿した。近日、掲載予定である。また、Aδ線維のマーカーであるneurofilament(NF)200に対する免疫組織化学法を施行した結果、新たにTRPV1陽性の多くは、NF200陽性であることが確認された。この変化は喉頭における神経因性痺痛の発症に関与している可能性がある。定常状態では、節状神経節におけるTRPV

1陽性神経細胞の多くはNF200陰性であり、神経切断後にTRPV1とNF200の共存率は明らかに増加していた。これらの結果から、知覚神経障害によって喉頭における侵害刺激情報伝達に何らかの変化が生じていることが示唆された。この変化は喉頭における神経因性疼痛の発症に関与している可能性がある。これらの研究を、平成16年度に行い、本年度は国際学会で発表した。また、追加実験を行い、国際誌へ投稿した。近日、掲載予定である。
仮想空間を利用したコミュニケーション・システムの認知的評価と応用

本研究の目的は,(1)ネットワーク上の3次元仮想空間を利用したコミュニケーション・システムを開発し,(2)そのユーザビリティならびにコミュニケーション過程の認知的評価をおこなうとともに,(3)がん患者のサポート場面と外国語などの学習場面での実証的研究を進めることである.本年度は,(1)開発したコミュニケーション・システムに関する量的・質的な評価データの分析をおこなうとともに,(2)ガン患者のメンタルサポート場面に,3次元仮想空間コミュニケーション・システムを導入し,そのコミュニケーション過程とその心理的効果に関する実験を長期的に継続して実施した.最後に,(3)3年間の研究のまとめとして,実験データにもとづいて,(a)3次元仮想空間を利用したコミュニケーション・システムのインタフェースに関するユーザビリティ向上と効果的な利用のための指針をまとめた.とくに,アバター(会話エージェント)の感情表出機能の洗練とその効果的利用が,利用者間の感情理解を促進し,コミュニケーションを活発にすることを指摘した.さらに,(b)3次元仮想空間コミュニケーション・システムが,患者グループのコミュニケーションを促進し,精神的健康を向上させるプロセスについてのモデル化をおこなった.また,(c)3次元仮想空間コミュニケーション・システムの外国語学習への利用においては,学習者の匿名性と仮想空間への没入感が,コミュニケーションへの動機づけを高め,学習を促進するプロセスについてのモデル化をおこなった.本研究の目的は,ネットワーク上の3次元仮想空間を利用したコミュニケーション・システムを開発し,そのユーザビリティならびにコミュニケーション過程の認知的評価を行うとともに,専門家によるがん患者のサポート場面での実証的研究を進めることである。第一に,ネットワーク上の3次元仮想空間において,アバター(avatar;仮想人物)の表情動作を操作しつつ,テキストチャットができるシステムを構築した。このシステムでは,複数のがん患者が自宅から仮想会議室に同時に参加できる。また,会話のログやアバターの表情動作をリアルタイムに分析することを可能にした。第二に,本システムが,がん患者のためのサポートグループにおけるコミュニケーション過程に及ぼす効果,さらに患者のメンタルヘルスに及ぼす効果を検討した。あわせて,システムのユーザビリティの評価をおこなった。参加者はガン患者7名とファシリテータ(医師または看護師)3名であった。5-8名の2グループに分かれて,1回1時間,全8回(1週1回,2ヶ月半)のチャットに参加した。事前-事後で,ガンへの心理的適応感(40項目)とサポートグループ満足度(8項目)を測定し,各回では,グループの雰囲気と参加度,抑うつ感(20項目)と多面的感情気分尺度そして,システムの評価(13項目)を求めた。その結果,仮想世界でのチャットに参加することで,回を経るごとに,参加者は,仮想人物が自分の分身に感じられ,仮想人物を使うと積極的になり,会話が楽しいという評価,および,システムのユーザビリティ評価が,セッションの反復によって上昇した。一方で,否定的な感情や気分がセッションの反復によって低下した。しかし,対面グループでの豊富な経験をもつファシリテータからは,「本音が出にくい」「話題が深まらない」「キー入力の負担が大きい」などの問題点が指摘された。本研究の目的は,ネットワーク上の3次元仮想空間を利用したコミュニケーション・システムを開発し,そのユーザビリティならびにコミュニケーション過程の認知的評価を行うとともに,がん患者のサポート場面と初心者の学習場面での実証的研究を進めることである。本年度の成果は以下の2つに大きく分かれる。第一に,ネットワーク上の3次元仮想空間において,複数のがん患者が自宅からアバター(avatar;仮想人物)でテキストチャットをするシステムに,新たな機能を付加した。これは,チャットを始める前と後に,気分など(6項目:元気,楽しい,悩んでいるなど)などの自己評価(10点尺度)をオンラインで入力する機能である。そして,がん患者グループ(6人)におけるチャットを毎週1回ずつ継続的に測定し,チャットログと気分の変化を分析した。第二に,経済学習のための初心者向けの学習システムにおいて,3次元のメニュー表示,キャラクター,映像,音声が,大学生と専門家デザイナー(各30人)のユーザビリティ評価や理解度,興味に及ぼす効果を実験的に検討した。あわせて,操作ログも計測した。その結果,学習の事前-事後では,経済に関する概念(キャピタルゲインなど)の知識が増加し,経済リスクに対する態度がリスクを取る方向に変化した。また,知識を深めたいなどの学習意欲が向上した。一方,インターフェース評価に関しては,大学生群,デザイナー群とも,3次元表示の見やすさ,キャラクターに対して肯定的な評価が得られた。本研究の目的は,(1)ネットワーク上の3次元仮想空間を利用したコミュニケーション・システムを開発し,(2)そのユーザビリティならびにコミュニケーション過程の認知的評価をおこなうとともに,(3)がん患者のサポート場面と外国語などの学習場面での実証的研究を進めることである.本年度は,(1)開発したコミュニケーション・システムに関する量的・質的な評価データの分析をおこなうとともに,(2)ガン患者のメンタルサポート場面に,3次元仮想空間コミュニケーション・システムを導入し,そのコミュニケーション過程とその心理的効果に関する実験を長期的に継続して実施した.最後に,(3)3年間の研究のまとめとして,実験データにもとづいて,(a)3次元仮想空間を利用したコミュニケーション・システムのインタフェースに関するユーザビリティ向上と効果的な利用のための指針をまとめた.とくに,アバター(会話エージェント)の感情表出機能の洗練とその効果的利用が,利用者間の感情理解を促進し,コミュニケーションを活発にすることを指摘した.さらに,(b)3次元仮想空間コミュニケーション・システムが,患者グループのコミュニケーションを促進し,精神的健康を向上させるプロセスについてのモデル化をおこなった.また,(c)

3次元仮想空間コミュニケーション・システムの外国語学習への利用においては,学習者の匿名性と仮想空間への没入感が,コミュニケーションへの動機づけを高め,学習を促進するプロセスについてのモデル化をおこなった.
PACAPによる角膜上皮創傷治癒効果とその作用機構の解明

【正常ヒト角膜上皮創傷治癒In vitroモデルによる細胞増殖および遊走能の測定】正常ヒト角膜上皮細胞(HCEC-2)を96ウェルプレート内に播種しコンフルエントに培養した後、ピペットチップで創傷パターンを作製し、その創傷パターンへ向かって周りから細胞が遊走する過程を経時的に顕微鏡で観測した。創傷パターンの面積(細胞に覆われていない部分)を画像解析ソフトで測定することで細胞遊走能を評価した。創傷パターンを塞ぐ細胞が細胞遊走あるいは細胞増殖によるものかは観察だけでは判断が難しいため、細胞増殖阻害剤であるシタラビン(Ara-C)を添加した条件でのスクラッチアッセイにおいて細胞分裂マーカーのBrdU陽性細胞の測定した。【結果】創傷パターンの面積は無添加と比較して、PACAP添加のほうが優位に狭くなることが確認できた。PACAPの濃度は10^7M、10^9M、10^11Mの濃度で行ったが、10^9Mの条件が最も創傷パターンの面積が狭くなった。Ara-C添加での実験ではPACAPによる創傷パターンの面積は無添加とあまり変わらないことも確認できた。次に細胞分裂マーカーのBrdUを用いた実験を行ったが、感度が悪かったため、EdU標識による細胞増殖を確認したところ、PACAPによりEdUポジティブの細胞数が増加することが分かった。以上のことから治PACAPによる治癒作用が細胞遊走ではなく細胞増殖が中心となっていることが示唆された。正常ヒト角膜上皮創傷治癒In vitroモデルを作成することができ、さらにPACAPによる創傷治癒効果が細胞遊走ではなく細胞増殖によるものであることが示唆できた。このことによりPACAPによる創傷治癒効果の作用機序を解明するために次年度予定しているマイクロアレイ解析用のサンプリングも可能となった。今後は正常ヒト角膜上皮創傷治癒In vitroモデルを行い、PACAPによる創傷治癒効果の作用機序を解明するためのマイクロアレイ解析用のRNA抽出を行う。マイクロアレイ解析で得られたデータからパスウェイ解析ソフトなどを用いることでPACAPの創傷治癒に関与する分子を探索する。
固液ぬれ現象における接触角のアトムスケール計測

現在行われているろう付やはんだ付けでは,平衡状態で良好な接合部を得ることに努力を払っている例がほとんどである.非平衡状態でぬれ速度が制御できれば,さらに広い条件範囲で接合が可能になるばかりでなく,ろう材の設計に応用できる可能性がある.これらを実現するにはぬれの駆動力の大きさを予測,評価できるようになることが必要である.ぬれ性の理論に関しては,180年前に発表されたヤング・デュプレの式からの進歩がない.この理論は平衡状態を前提としたもので,ぬれの速度論に適応するには問題が多い.上記の目的を達成するためには,実験事実に基づき新しい理論を構築していく事が重要である.そのための基礎として本研究では,超高真空-原子間力顕微鏡(UHV-AFM,すでに保有している)を用いて,固体間凝着力のアトムスケールにおける計測を行い,同時に,数値計算に基づく固体表面の量子論的検討を行った.原子間力顕微鏡による計測の方は,グラファイトと金の間に働くの力を計測する事ができた.さらに異なるぬれ形態を示す材料の組み合わせに対しAFM計測を行うためには,1)大学の実験室の床が,近所を走る東急電鉄や,大学内工事の影響で振動する.2)空中電波が計測誤差を生じさせる.3)電源とアースにある微妙なノイズが誤差を生じさせる.など主に大学設備の問題を解決する必要がある事が判明した.一方,量子論に基づく数値計算による検討では,固体間に働く力の駆動力となる表面エネルギーを電子密度(ジェリウム近似ではフェルミエネルギーと一義に対応する)と仕事関数などの物性値から評価できることを示した.現在行われているろう付やはんだ付けでは,平衡状態で良好な接合部を得ることに努力を払っている例がほとんどである.非平衡状態でぬれ速度が制御できれば,さらに広い条件範囲で接合が可能になるばかりでなく,ろう材の設計に応用できる可能性がある.これらを実現するにはぬれの駆動力の大きさを予測,評価できるようになることが必要である.ぬれ性の理論に関しては,180年前に発表されたヤング・デュプレの式からの進歩がない.この理論は平衡状態を前提としたもので,ぬれの速度論に適応するには問題が多い.上記の目的を達成するためには,実験事実に基づき新しい理論を構築していく事が重要である.そのための基礎として本研究では,超高真空-原子間力顕微鏡(UHV-AFM,すでに保有している)を用いて,固体間凝着力のアトムスケールにおける計測を行い,同時に,数値計算に基づく固体表面の量子論的検討を行った.原子間力顕微鏡による計測の方は,グラファイトと金の間に働くの力を計測する事ができた.さらに異なるぬれ形態を示す材料の組み合わせに対しAFM計測を行うためには,1)大学の実験室の床が,近所を走る東急電鉄や,大学内工事の影響で振動する.2)空中電波が計測誤差を生じさせる.3)電源とアースにある微妙なノイズが誤差を生じさせる.など主に大学設備の問題を解決する必要がある事が判明した.一方,量子論に基づく数値計算による検討では,固体間に働く力の駆動力となる表面エネルギーを電子密度(ジェリウム近似ではフェルミエネルギーと一義に対応する)と仕事関数などの物性値から評価できることを示した.
棟札から幣串への変遷の研究

和歌山県橋本市中心市街地(橋本・古佐田・東家地区)の町並み調査では、上棟式において幣串を複数本作成し、この内1本を小屋裏へ納め、その他を関係職方に配る慣習が確認された。本研究では、文献調査及び橋本における建造物調査に加え、和歌山県・奈良県の大工職に悉皆的な聞取調査(アンケート)を実施し、当該地域における上記慣習の実態について以下の諸点を確認した。1)同慣習は少なくとも和歌山県、奈良県、三重県に分布が確認された。2)同慣習は民家の他、小学校、堂、神社等の様々な建築工事で行われた。3)同慣習の実施は明治時代末期頃まで遡ることができ、地域によって現在も行われている。4)文献によれば、作成される幣串は3本を基本としながらも、1、5本の場合もあるとされる。本研究ではこの他10、18本の事例も確認され、実際は工事によって様々である5)幣串の配布先には棟梁、副棟梁、左官、屋根(瓦)屋、材木(製材)店、建築手伝が挙げられた。棟札・幣串は共に上棟式で用いる式具であるが、古式の上棟式においては棟札を小屋裏に納めたとされる。これが何故、幣串へと移り変わったのか、明確な理由は現時点で明らかにならなかったが、明治時代末期の和歌山県・三重県は神社合祀が盛んに行われた年代・地域であり、これに関わる政策が小屋裏へ納める重要な式具を棟札から幣串へと変遷させる一要因となった可能性が考えられた。これまで棟札・幣串は建築工事に際し小屋裏へ納めることが周知され、建築年代の判定に多用されてきたが、本研究では小屋裏以外にも存在が確認できることを明らかとした。また、建築工事において最も重要な儀式の1つである上棟式の実態を明らかにする上で、棟札・幣串に関する様々な慣習の把握は不可欠であり、限られた地域ながらも、この内容・分布・地域性を明らかとした点に本研究の意義を見出すことができると共に、全国的調査の必要性が指摘される。