hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リボソーム蛋白種の集大成に基づく真核細胞構築過程の蛋白進化学的解析

リボソーム蛋白質一次構造データのコンパイル、アライメントに基づく蛋白進化学的な解析により、超分子リボソームの進化に関する総括的な理解を得ることを目的として研究を行なった。研究期間内を通して、データスクリーニング、コンパイル、アライメント更新を継続して行なった。ほとんど全てのアライメントは、分子のN端からC端に向けての一対一対応のパターンを示した。三大生物群それぞれの内部では、N端以外では、少数残基の挿入・欠失がみられる程度であり、アライメントに曖昧さを伴なうことはほとんどなかったが、生物群同士とりわけ真正細菌と古細菌・真核生物とのアライメントでは、多くの場合かなり大きな挿入・欠失を導入する必要があった。また、一部のミトコンドリアリボソーム蛋白質に関しては、相同であることは特定できても他配列とのアライメント自体が不可能であるぐらいに変化しているものが見受けられた。さらに、解析可能なすべての蛋白種について分子系統学的解析を行なったが、個々の蛋白種で解析に用いることができる座位数が少なすぎるため、多くの場合個々の蛋白種での明確な結論は得られなかった。しかしながら総合評価を行なうと、古細菌が単系統群を成しているとの可能性が低いことなどの重要な知見が得られた。一方、真核細胞構築過程におけるリボソーム蛋白種の進化的変容を明らかにするために、真核生物の進化の比較的早い時期に分岐したとされるミトコンドリアをもたない原生生物種、微胞子虫(Glugea plecoglossi)、ランブル鞭毛虫(Giardia lamblia)およびトリコモナス(Trichomonas vaginalis)について、リボソーム蛋白質遺伝子のデータを得るためのシステムを確立した。このもとで、特に既報のデータの多い'A'関連蛋白種(大腸菌L7/L12、およびL10相当種)やペプチド鎖伸長因子を取りあげ、これらに関する遺伝子解析を実施した。集大成、コンパイル:データスクリーニング、コンパイル、アライメント更新を継続して行なった結果、三大生物群に共通に存在する蛋白種が33種、真核生物と古細菌、真核生物と真正細菌のそれぞれに共通に存在する蛋白種が18種および1種、真核生物、古細菌、真正細菌、葉緑体、ミトコンドリアそれぞれに特異的な蛋白種が、28種、2種、21種、4種、および20種存在することが明らかとなった。三大生物群それぞれの内部では、N端以外では、少数残基の挿入・欠失がみられる程度であり、アライメントに瞹昧さを伴なうことはほとんどなかったが、生物群同士とりわけ真正細菌と古細菌・真核生物とのアライメントでは、多くの場合かなり大きな挿入・欠失を導入する必要があった。これら全てのアライメントは、近日中にインターネット上に公開する予定である。蛋白進化学的解析:解析可能なすべての蛋白種について分子系統学的解析を行なったが、個々の蛋白種で解析に用いることができる座位数が少なすぎるため、多くの場合個々の蛋白種での明確な結論は得られなかった。ただし、古細菌と真正細菌および高等真核生物との進化的距離があまりにもかけ離れているため、この問題は、より多くのデータの蓄積を待って慎重に再検討する必要がある。とくに本研究で取り扱う下等真核

生物のデータは、古細菌の進化的位置づけを明確にするために非常に重要である。培養、核酸の抽出、遺伝子の単離と配列決定:ランブル鞭毛虫、トリコモナスともに培養条件の検討を行ない、遺伝子解析に必要な量の核酸を抽出することができた。大腸菌L7/L12、L10相当蛋白種それぞれのアライメントで、高度に保存されている領域2箇所に対して設計したプライマーを用い、ランブル鞭毛虫のmRNA : cDNA duplexを鋳型とし、PCR法により部分遺伝子断片を増幅した。現在、これら断片の配列解析を行なっている。リボソーム蛋白質一次構造データのコンパイル、アライメントに基づく蛋白進化学的な解析により、超分子リボソームの進化に関する総括的な理解を得ることを目的として研究を行なった。昨年度に引き続いて、データスクリーニング、コンパイル、アライメント更新を継続して行なった。ほとんど全てのアライメントは、分子のN端からC端に向けての一対一対応のパターンを示した。三大生物群それぞれの内部では、N端以外では、少数残基の挿入・欠失がみられる程度であり、アライメントに曖昧さを伴なうことはほとんどなかったが、生物群同士とりわけ真正細菌と古細菌・真核生物とのアライメントでは、多くの場合かなり大きな挿入・欠失を導入する必要があった。また、一部のミトコンドリアリボソーム蛋白質に関しては、相同であることは特定できても他配列とのアライメント自体が不可能であるぐらいに変化しているものが見受けられた。さらに、解析可能なすべての蛋白種について分子系統学的解析を行なったが、個々の蛋白種で解析に用いることができる座位数が少なすぎるため、多くの場合個々の蛋白種での明確な結論は得られなかった。しかしながら総合評価を行なうと、古細菌が単系統群を成しているとの可能性が低いことなどの重要な知見が得られた。一方、真核細胞構築過程におけるリボソーム蛋白種の進化的変容を明らかにするために、真核生物の進化の比較的早い時期に分岐したとされるミトコンドリアをもたない原生生物種、微胞子虫(Glugea plecoglossi)、ランブル鞭毛虫(Giardia lamblia)およびトリコモナス(Trichomonas vaginalis)について、リボソーム蛋白質遺伝子のデータを得るためのシステムを確立した。このもとで、とくに既報のデータの多い'A'関連蛋白種(大腸菌L7/L12、およびL10相当種)やペプチド鎖伸長因子を取りあげ、これらに関する遺伝子解析を実施した。また、平成8年9月には、真核生物の初期進化の分野で優れた研究実績を有するロックフェラ-大学(ニューヨーク)において非公式のセミナーを行ない、さまざまな研究者から本研究に対するレビューを受けた。
片頭痛動物モデルに対する麻酔関連薬物の効果の検討

片頭痛発生メカニズム、脳血管障害急性期の病態進行に深く関与しているとされているCortical spreading depression(CSD)発生に対してプロポフォール、デクスメデトミジンがどのような作用を及ぼすかについて、CSDラットモデルを用いて検討した。コントロールとしてCSDを抑制するといわれているイソフルレン、CSDを抑制しないといわれているペントバルビタールを用いた。その結果、プロポフォールはペントバルビタールと同程度のCSD発生閾値を示し、一方、デクスメデトミジンンとイソフルランは、プロポフォール、ペントバルビタールと比較して、有意にCSD発生閾値を低下させた。片頭痛は人口の約10%が罹患している疾患であり、発作の際には日常生活の継続が困難なほどの拍動性頭痛が起こり、悪心・嘔吐などを伴う。また発作中には歯痛や顔面痛を伴うことがあるため、患者が歯科を受診する場合も多い。本研究の目的は、片頭痛の発生機序に関与しているといわれているCortical Spreading Deprexsion(CSD、大脳皮質内拡延性抑制)ラットモデルを用いて、現在の臨床麻酔領域で使用されている麻酔薬等がCSD発生にどのような影響を及ぼすかについて検討することである。そして、それぞれの薬物が持つ作用機序とCSDの関連を明らかにすることで、片頭痛発症メカニズムの解明、さらには新規の片頭痛予防薬、治療薬の開発につながるものと考えられる。今年度は、まずCSD測定装置のセットアップを行い、CSDモデルラットを確立した。このモデルの作製方法は、(1)雄ラットをイソフルレン、笑気で麻酔し、気管切開を行う、(2)筋弛緩薬投与後、ベンチレーターに接続し、脳定位固定装置に固定する、(3)ブレグマとラムダの間の右側頭蓋骨に穴を3箇所開け、そのうちの1つは皮質表面を損傷しないように硬膜を剥離し、皮質表面を露出させる、(4)他の2つの穴より電極を皮質内に挿入する、(5)大脳皮質表面に1M KClによる化学刺激を与えてCSDを誘発する、(6)脳波、DC potentialの記録を行い、CSD発生頻度、CSD伝播速度等を測定する。CSDは脳損傷でも誘発されるため、頭蓋骨に穴を開ける際に皮質表面を傷つけないこと、硬膜を剥離する際にも損傷しないことが重要である。また、記録中の動脈血圧、動脈血液ガス分析を適宜行い、循環動態を正常に保つことも安定したCSD測定をする上で大事なことである。現在、これらの手技を確立し、新しいセットアップで安定したCSD測定が可能となり、デクスメデトミジン、プロポフォール等の麻酔薬の投与条件を検討しているところである。本研究の目的は、片頭痛の発生機序に関与しているといわれているCortical Spreading Depression(CSD、大脳皮質内拡延性抑制)ラットモデルを用いて、現在の臨床麻酔領域で使用されている麻酔薬等がCSD発生にどのような影響を及ぼすかについて検討することである。今年度は、昨年度に確立したCSDモデルラットを用いて、現在の臨床領域でよく使用されているプロポフォール、ヂクスメデトミジン、イソフルレンの3種類の麻酔薬のCSD発生に対する効果を検討した。まず、この実験に最適な投与濃度を過去の文献を参考にして検討した。次に、これらの麻酔薬のCSD発生頻度、伝播速度等について解析した。その結果、イソフルレンはプロポフォールと比較して、有意にCSD発生頻度を抑制し、デクスメデトミジンは抑制傾向を示した。この結果は2011年5月のBrain'11(国際脳循環代謝学会)で発表する予定である。現在、CSD測定と同時に脳血流変化を測定するためにセットアップを行っているところである。本研究の目的は、片頭痛の発生機序に関与しているといわれているCortical Spreading Depression (CSD、大脳皮質拡延性抑制)ラットモデルを用いて、現在の臨床麻酔領域で使用されている麻酔薬等がCSD発生にどのような影響を及ぼすかについて検討することである。

そして、それぞれの薬物が持つ作用機序とCSDの関連を明らかにすることで、片頭痛発症メカニズムの解明、さらには新規の片頭痛予防薬、治療薬の開発につながるものと考えられる。また、CSDは片頭痛だけでなく、脳梗塞などの脳血管障害発症時に発生し、その病態進行に悪影響を与えることが分かってきていることから、本研究の結果によって、脳血管障害急性期の病態進行と麻酔薬の関連についても明らかにしていくことが期待される。今年度は、昨年度に引き続き、現在の臨床領域でよく使用されているプロポフォール、デクスメデトミジン、イソフルレンの3種類の麻酔薬のCSD発生に対する効果を検討し、この成果を2011年5月にBrain'11(国際脳循環代謝学会)、10月に第39回日本歯科麻酔学会総会・学術集会で発表した。さらに、これまでに得られた結果(CSD発生を抑制するといわれているイソフルレンよりやや弱いものの、デクスメデトミジンがプロポフォールと比較して有意にCSD発生を抑制する)に、CSD発生を抑制しないといわれているペントバルビタールとの比較検討を加えて、論文にまとめる予定である。
3次元構造を有する銅および銅錯体ポリマーの合成設計と結晶構造制御

本研究は新物質の探索を目的として、ドナー分子のtetrakis(methylthio)tetrathiafulvalen(TMT-TTF)を用いて新規銅錯体ポリマーを合成し、結晶構造解析により分子構造およびパッキングを明らかにし、これを部分酸化し、伝導機能を付与しすることを目的とした。(1)まずCuIを用いて、TMT-TTFのMeS-基のSが四角形Cu_2I_2のCuに架橋配位した1次元鎖構造の錯体ポリマー[(CuI)_2(TMT-TTF)]_nを構築した。TMT-TTFのスタッキング方向のS・・・S間距離は3.75Åで弱いS・・・S接触があると考えられる。次にCuIをCuBrに変えて、2次元錯体ポリマー[(CuBr)_2(TMT-TTF)]_nを合成した。注目されることは螺旋構造を有するCuBr骨格のCuにTMT-TTFが架橋配位した2次元構造をとり、さらにTMT-TTFのスタッキング方向で伝導経路となるS・・・S接触(2.68Å)があり、2次元ネットワークが存在することである。最後に、CuClはジグザグ骨格を形成しており、この骨格の間にTMT-TTFが架橋配位した2次元シート構造錯体ポリマー[(CuCl)_2(TMT-TTF)]_nを構築した。興味あることに、2次元シート間でS・・・S接触(2.63Åと3.63Å)がありシート内ではS・・・S接触は存在しない。(2)オレンジ色の[(CuX)_2(TMT-TTF)]_n(X=I,Br,Cl)はいずれも絶縁体である。これをヨウ素ドープにより部分酸化した黒色粉末{[(CuX)_2(TMT-TTF)]I_x}_nを得た。いずれもカチオンラジカル(TMT-TTF^<・+>)によるCT吸収帯を850nm付近に与え、TMT-TTFが部分酸化されたことを示している。黒色粉末をベレットにして、電気伝導度σ_<25°C>を測定したところ、10^<-1.7>Scm^<-1>(I)、10^<-2.1>Scm^<-1>(Br)、10^<-3.6>Scm^<-1>(Cl)を得た。以上、ハロゲン化銅(I)の骨格を利用することによって、伝導性を有する超構造錯体ポリマーの合理的設計が可能なことを明らかにした。
唾液腺型腫瘍における新規融合遺伝子の同定と機能解析

本研究ではとくに腺様嚢胞癌に着目し、100例を解析した。全例に対しFISHを施行し、凍結保存検体が利用可能であった27例に対しては分子生物学解析も行った。その結果、27例全例でMYBあるいはMYBL1のmRNA高発現が見られ、それらの遺伝子座の再構成と一致していた。フォルマリン固定パラフィン包埋検体のみ利用可能であった73例によるvalidationにより、ほぼ全例においてMYBあるいはMYBL1遺伝子座の再構成が生じていることを見出した。予後解析により、組織学的グレード、初発時腫瘍サイズ、初発時リンパ節転移は独立した予後不良因子であることが示された。これらの結果を論文に発表した。唾液腺型腫瘍には,その稀少さから,これまで詳細な解析がなされず,ドライバー変異が同定されない組織型・症例も多く存在する.加えて,組織型の多彩さから,形態学的分類が困難なケースが度々見られる.一方,唾液腺型腫瘍においてドライバー変異と目される融合遺伝子が,近年組織型特異的に同定されている.そこで,唾液腺型腫瘍の病型診断,悪性度分類,および分子標的治療の開発に寄与することを目指して,RNA capture sequencingにより検討を重ねたところ,腺様嚢胞癌において新規融合遺伝子MYBL1-NFIBを同定したことから,とくに腺様嚢胞癌に着目することとした.腺様嚢胞癌においては,これまでMYB-NFIBが広く知られている.MYBL1-NFIBの機能解析の途中でMYBL1-NFIBが報告されたが,MYB-NFIB, MYBL1-NFIBのいずれも陰性である例が全体のおよそ半数にのぼることが示唆されたため,それら陰性例を詳細に解析し,腺様嚢胞癌の病因を検討することを研究の目的とした.具体的には,凍結保存検体27例を用いて,FISHによるMYB, MYBL1 locusの構造異常,multiplex RT-PCRや3'-RACE, RNA capture sequencingによるMYB-NFIB, MYBL1-NFIBの頻度やMYB, MYBL1発現量,付加的遺伝子異常の解析を行ったところ,以下の結果が得られた.(1) 27例全例で,MYBあるいはMYBL1の相互排他的な高発現がみられた.(2) MYB-NFIBは27例中9例(33.3%),MYBL1-NFIBは6例(22.2%)で陽性であった.(3)それらのトランスクリプトの構造は,融合型だけでなく,欠損型,全長型を含み様々であった.(4) MYBあるいはMYBL1のmRNA高発現は,MYBあるいはMYBL1再構成と完全に一致した.(5)付加的遺伝子異常は,Notchシグナリングやクロマチンリモデリングに関わる因子の変異が見つかり,これまで報告と一致していた.現在,多数のFFPE検体を用いて,結果のvalidationを行っている.28年度中に実施を予定していた,MYB-NFIBおよびMYBL1-NFIBの頻度,融合様式,発現量,付加的異常の解析を終え、FFPE検体を用いた解析にも着手したから.本研究では、昨年度までに、腺様嚢胞癌においてMYBあるいはMYBL1が相互排他的に高発現しており、それらはMYBあるいはMYBL1遺伝子座の再構成と一致することを、凍結保存検体27例のcapture RNA sequencing, FISHにより明らかにした。今年度は、それらの結果を踏まえ、フォルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)検体のみ利用可能であった73例を解析対象に追加し、MYB, MYBL1遺伝子座の再構成についてvalidationを行った。また、解析対象例のうち、原発組織が頭頸部領域であり、かつMYBあるいはMYBL1遺伝子座の再構成が実証された78例の臨床データを詳細に解析し、腺様嚢胞癌における予後因子の抽出を試みた。結果を以下に示す。まず、100症例のうち97症例にMYB遺伝子座(73例)あるいはMYBL1遺伝子座(24例)の再構成が認められた。MYB, MYBL1の転写産物は融合型、切断型、全長型と様々であり、融合型については、in-frameだけでなくout of frameの転写産物も検出され、検出されたすべての転写産物は、DNA結合ドメイン、転写活性化ドメインを保持していた。また、MYB, MYBL1の遺伝子再構成様式は多彩であり、split FISHのみでは検出できないMYBの再構成様式、すなわちMYB遺伝子座へのNFIB遺伝子座の1Mb以下と考えられるsmall insertionが示唆される転写産物が2例で検出された。さらに、予後解析により、組織学的に充実部の割合が高い症例、初発時腫瘍サイズが30mmよりも大きい症例、初発時にリンパ節転移が陽性であった症例は有意に予後不良であり、多変量解析から、これらは独立した予後因子であることが示された。以上の成果を論文に発表した。

これらの結果を論文に発表した。現在,多数のFFPE検体を用いて,凍結保存検体で得られた結果のvalidationを進めている.また,今回の研究で解析対象となっている症例群の臨床データの収集を待ち,予後を含めた詳細な解析を行うことで,腺様嚢胞癌において悪性度にかかわる因子の抽出を目指す.分子生物学
日本周辺領域における船舶起源大気汚染物質の排出インベントリー作成と大気質計算

本研究では、船舶から排出される大気汚染物質の環境影響を評価するため、AIS(Automatic Identification System)データに基づく排出量の推計方法を提案した。また、本研究では、主機の分類、補機の定格出力と負荷率、両エンジンの燃費を算出するための詳細な手法も提案した。次に、NOx、SOx、PMの排出係数を適応し、日本沿岸からの船種別の排出量を集計した。最後に、気象場と大気質計算についてWRFとCMAQモデルで行い、日本領域における大気汚染物質の空間濃度と船舶の寄与率を示した。本研究は船舶起源大気汚染の現状把握・将来予測を行い、大気汚染の評価・防止に資することを目的とする。そのため、日本周辺海域を航行する船舶や、国内港湾に停泊する船舶の主機および補機の排ガスに含まれる大気汚染物質(NOx、SOx、BC、PM2.5等)の濃度拡散問題に対応する。本年度は日本周辺領域を対象とし、2陸上局により受信されたAIS(自動船舶識別装置)データに基づき、年間単位の船舶位置、サイズ、長さ、船籍等の情報を抽出した。また、船種・船型ごとの時間帯別・曜日別に船舶の活動量(速度、航海時間、隻数)を算出した。さらに、内航船舶明細書等のデータにより、船舶の全長から対象船の総トンおよび主機の種類を推定し、燃料消費量を算出する。500トン以下のAIS非搭載船の活動量の推定について、港湾統計を用いて入港隻数の比率を求め活動量および燃料消費量を推定した。漁船の活動量に関しては、漁船によって使用されたエネルギー量の統計値を漁業形態別、漁業海区別に配分するトップダウン方式に推定した。本年度の研究成果により、船舶起源大気汚染物質を算定する基礎データを整備することができた。計画の練り直しを実施し、研究作業の効率化を図ったためである。本年度は、計算対象年度における6時間ごとの気象場(WRFモデル)の計算を行い、気象観測値と計算値との比較を通して、計算誤差を把握した。より正確に実船舶運航形態を捉えるため、気象場の年間計算を実施し、また、東アジア陸上排出源による越境影響を考慮するため、東アジアを含めた2次ネスティング計算の実施とともに、格子サイズは陸上、海上それぞれの排出量データに合わせるように設定した。次に、排出量データの精緻化を図るため、単位燃料消費量当たりの排出物(SO2、Sulfate、NOx、PM、CO、CH4、NMVOC、N2O)と排出係数を設定した後、各大気汚染物質に関する単位燃料消費量当たりの排出係数を乗じて、航海データごとに航行時および停泊時の各大気汚染物質の排出量を求めた。更に、上記の排出量データに基づき、PM2.5、NOx、SOxや等に着目して日本周辺における大気質モデル(CMAQ)の試算を実施した。また、種々の領域境界条件や鉛直層に関する最適な設定を見い出した後、プロセス解析、感度解析、計算値と観測値の比較検証を通して、大気質モデルの計算精度の向上を図った。最後に、日本国内主要港湾、主要都市に着目して、陸上地域に対する船舶起源大気汚染物質の濃度拡散状況等の環境影響評価を実施し、船舶による大気汚染への寄与率を算出した。当初の計画通りに作業および研究を進めることができた。本年度は、船舶AIS(Automatic Identification System)情報に基づき、2016年の1ケ月に日本周辺を航行する船舶を対象とし、船舶排出量データを新たに作成した。さらに、本排出量データに基づき、PM2.5、NOxやSOxに着目して日本領域における大気質モデル(CMAQ)の計算を実施した。また、既存の排出量データと今年度で作成した排出量データと比較検証を通し、大気汚染物質の量的変化と船舶活動量の変化を把握した。最後に、船舶に起源する大気汚染物質の排出・拡散状況を解析し、政策決定に資する解析システムを開発できた。船舶動静情報に基づき、船舶起源大気汚染物質の排出量データを作成する。さらに、PM2.5、NOx、SOxやO3等に着目して日本周辺における大気質モデル(CMAQ)の計算を実施する。また、領域境界条件や鉛直層に関する最適な設定を見い出した後、プロセス解析、感度解析、計算値と観測値の比較検証を通して、大気質モデルの計算精度の向上を図る。種々の船舶主機、航行形態、トン数や速力等の違いを考慮し、排出量データの精緻化を図る。船舶海洋工学研究計画の変更に伴う予算執行の変更です。研究内容を微調整したことにより、予算の使用計画を変更したためである。新しい予算執行の計画に従い、使用する予定です。新しい研究計画に基づき、予算を使用して行く予定である。
太陽ニュートリノ・暗黒物質観測のための指向性をもつ反跳検出器の開発

暗黒物質のための原子核反跳検出器を開発するために、まずクエンチングファクターを簡単に測定する方法を開発した。従来、クエンチングファクターは加速器によって作られたエネルギーの決まった中性子ビームを用いて測定されるが、装置が大がかりでいろいろな検出器のクエンチングファクターを迅速に測定するのは簡単ではない。そこで、放射性同位元素^<252>Cfの放出する連続スペクトル中性子を用いてクエンチングファクターを簡単に測定する方法を開発した。有機単結晶シンチレータの一種スチルベンにより散乱された中性子の散乱角と運動エネルギーを決めてやることで実質的に単色中性子線を用いるのと同様にクエンチングファクターを決めることができる。中性子の運動エネルギーは、散乱体であるスチルベンの信号が出てから散乱された中性子を捕らえる別の中性子カウンタが信号を発するまでの飛行時間(TOF)測定による。また、運動学の拘束条件を強くするために,^<252>Cfの放出する即発γ線をNaI(Tl)でとらえて、入射中性子の飛行時間をも測定した。これらの飛行時間とスチルベンの信号波高を事象ごとに取り込みクエンチングファクターの測定に成功した。また、スチルベン結晶の劈開面と原子核反跳の向きが平行と垂直の場合でクエンチングファクターが異なることも測定することができた。今回測定できたのは、スチルベン中のさ素原子核反跳であったが、とにかく指向性を持つ固体反跳検出器を原理的に作ることができることを示すことができた。この結果は現在論文にとりまとめ中である。電子反跳の方向によるニュートリノの飛来方向の推定を目標に、多層式プラスチックシンチレータなどで電子の進行方向をある程度決定することを試みた。まず、コンピュータによるシミュレーションを系統的に行なった。その結果、プラスチックシンチレータ中では、クーロン多重散乱の影響がかなり強く、数MeV以下の電子エネルギーではそもそも電子の方向が明確に定まらないことが明らかになった。さらに、ニュートリノ・電子散乱の際の電子の反跳方向もこの程度の低エネルギーでは前方ピークがあまり顕著ではないので、いっそうの困難が予想される。今後は、プラスチックよりも有効原子番号の小さな物質の使用を念頭にさらに有効な方法を追求する。暗黒物質のための原子核反跳検出器開発については、まずクエンチングファクターを簡単に測定する方法を開発することから開始した。そこで、放射性同位元素^<252>Cfの放出する連続スペクトル中性子を用い、散乱された中性子の散乱角と運動エネルギー(TOF測定による)を決めてやることで実質的に単色中性子線を用いるのと同様にクエンチングファクターを決めることを試みた。コンピュータシミュレーションによる結果では、中性カウンタの寸法を最適化する必要はあるが、この方法の有効性が確認された。また、比較的簡単な、ガンマ線のコンプトン散乱を用いた予備実験をおこなった。今後^<252>Cfによる検証実験を行い、実際に特定のシンチレータのクエンチングファクターを決定したい。
胎仔心臓におけるレチノイン酸の転写制御因子に関する研究

レチノイン酸欠乏、レチノイン酸過剰あるいはレチノイン酸受容体(RAR、RXR)遺伝子破壊マウス胎仔に心血管系異常が認められることから、レチノイン酸関連遺伝子の機能不全は心奇形誘発原因のひとつと考えられる。核内レチノイン酸受容体のレチノイン酸受容体(RAR)とレチノイドX受容体(RXR)は2量体を形成して標的遺伝子に結合しレチノイン酸シグナルを伝達すると考えられ心臓のRARおよびRXRの遺伝子発現を検討した。マウス胎仔心および成獣心でRARα、β、γ及びRXRαのmRNAは発達に従いこれら遺伝子の減少傾向が認められたが、出生後および成獣心にもその発現は続いた。成獣心でのRARβは、右心室が左心室の2倍強い発現が認められた。レチノイン酸(RA)の2つの細胞内蛋白(細胞性レチノイン酸結合蛋白:CRABPI,CRABPII)の両者の遺伝子欠失マウスではほとんど異常がみとめられず正常であったことが報告されている。CRABPI、CRABPII蛋白発現は発生初期から心筋に強い発現がみとめられ、RARとRXR蛋白も同様に心筋で発現が認められた。特に房室管の心内膜床部域と流出路の円錐動脈幹隆起部の直下の心筋に強い発現を認めたが、上皮性間葉細胞や心内膜にはいずれもその発現は認められなかった。ノザンブロットで、RA処理マウス胎仔心ではRARα,RARβ因子が増加した。胎仔心を心房、心室、流出路にわけてRA効果を検討したところ、各領域でRAに対する反応が異なることが判明した。マウス胎仔心と成獣心でのTransforminggrowthfactor(TGF)-βのmRNAと抗原の発現検討では、発達中の胎仔心ではどの抗原も心筋全体に発現するが、特に、心内膜床、円錐動脈幹隆起部の直下にある心筋に強い発現が認められた。しかし、心ゼリーのある心内膜床、円錐動脈幹隆起部では発現は認められなかった。成獣心でのTGF-β1,2,3の発現は心房、心室、心室中隔によって異なっていた。マウス胎仔心ではレチノイン酸に対する反応が各領域で異なることが心奇形誘発原因を考える上で役立つと思われ、今後さらに詳細な検討を必要とする。レチノイン酸の欠乏あるいは過剰は、発生過程の心臓に強い影響を与えることは古くから知られており、私たちはレチノイン酸がマウス胎仔心流出路に異常を誘発し円錐隆起部の間葉系細胞の増殖を抑制することを確認している。核内レチノイン酸受容体にはレチノイン酸受容体(RAR)とレチノイドX受容体(RXR)があり、2量体を形成して標的遺伝子に結合レチノイン酸シグナルを伝達すると考えられていることから、私たちは心臓でのRARおよびRXRの遺伝子発現に注目した。マウス胎仔および成獣心を用いてRARα、β、γ及びRXRαcDNAをプローブとしてノザンハイブリダイゼーションで検討したところ発達に従ってこれら遺伝子の減少傾向が認められたが、出生後および成獣心にもその発現が認められた。

成獣心でのRARβは、右心室が左心室の2倍強い発現が認められた。第61回日本循環器学会発表(1997年4月東京)、第30回日本発生生物学会発表(1997年5月筑波)、Weinstein Cardiovascular Conference発表(1997年6月オハイオ、米国)、第33回日本小児循環器学会発表(1997年7月京都)、第37回日本先天異常学会シンポジウム発表(1997年7月京都)、The 14th annual meeting of the Japanese Section,International Society for Heart Research発表(1997年7月北海道)、AHA Scientific Conference on the GenomeProgram:Applications toCardiovascular Biology発表予定(1998年3月サンディエゴ、米国)、第62回日本循環器学会発表予定(1998年4月東京)、第34回日本小児循環器学会発表予定(1998年7月東京)レチノイン酸(RA)は細胞内の2つの核内受容体(レチノイン酸受容体:RARa、bg、レチノイドX受容体:RXRa)と2つの細胞内蛋白(細胞性レチノイン酸結合蛋白:CRABPI,CRABPII)によってそのシグナルが伝達され標的細胞に効果が表れるとされている。しかし、細胞性レチノイン酸結合蛋白(CRABPI、CRABPII)の両者の遺伝子欠失マウスではほとんど異常がみとめられず正常であったことが報告されている(Development1995,121,539)。免疫組織化学染色でCRABPI、CRABPII蛋白の発現をマウス胎仔心で検討したところ、発生初期から心筋に強い発現がみとめられた。またRARとRXR蛋白も同様に心筋で発現が認めら、とくに房室管の心内膜床部域と流出路の円錐動脈幹隆起部の直下の心筋に強い発現を認めた。上皮性間葉細胞や心内膜にはいずれもその発現は認められなかった。ノザンブロットで、RA処理マウス胎仔心ではRARa,RARb因子が増加した。胎仔心を心房、心室、流出路にわけてRA効果を検討したところ、それぞれRAに対する反応が異なることが判明した。第62回日本循環器学会発表(1998年3月東京)、Weinstien発達心血管カンファレンス発表(1998年5月ナッシュビル市、テネシー州、米国)、第34回日本小児循環器学会発表(1998年7月東京)、American Heart Association the 71st Scientific Sessions発表(米国心臓科学会議、1998年11月ダラス市、テキサス州、米国)、第5回先天性心臓病の疫学と形態形成国際シンポジウム発表(1998年12月東京)、第32回日本発生生物学会発表予定(1999年5月神戸)第35回日本小児循環器学会発表予定(1999年7月福岡)レチノイン酸欠乏、レチノイン酸過剰あるいはレチノイン酸受容体(RAR、RXR)遺伝子破壊マウス胎仔に心血管系異常が認められる。このことからレチノイン酸関連遺伝子の機能不全は心奇形の誘発原因のひとつと考えられる。過剰レチノイン酸投与により発達中のマウス胎仔心ではレチノイン酸受容体が変化することをこれまでに明かにしてきた。今年度はマウス胎仔心と成獣心でのTransforming growthfactor(TGF)-βのmRNAと抗原の発現分布を検討した。発達中の胎仔心ではどの抗体も心筋全体に発現するが、特に、心内膜床、円錐動脈幹隆起部の直下にある心筋にはどの抗体も強く発現が認められた。
気泡の崩壊圧力抑制に対する単一蒸気／不溶性冷媒気泡の膨張・収縮運動の動力学

キャビテーションの崩壊にともなう強い圧力は,流体機械に対して振動,騒音や物体表面に損傷を与えることが知られている.本研究では,水中に不溶性冷媒液滴(HFE:ハイドロフルオロエーテル)を添加することで,キャビテーションの崩壊にともなう強い圧力を抑制について調べた.流体機械などに発生するキャビテーションは,複数の気泡が隣接して存在する.ここでは,キャビテーションによって発生した気泡について,単一気泡の半径運動に注目した.本研究により,冷媒液滴を添加することで,気泡の成長は助長されるものの,その時の崩壊にともなう圧力は大幅に低減できることが分かった.キャビテーションの崩壊にともなう強い圧力は流体機械の振動,騒音の要因の一つとなる.本研究はキャビテーションの崩壊圧力の抑制に関して不溶性冷媒液体を用いることを検討している.本研究で提案した不溶性冷媒液体の注入による崩壊圧力抑制メカニズムを明らかにするために単一気泡の膨張・収縮運動に注目した実験を実施した.実験は第一に大気圧下で水中に単一の空気気泡を生成し,その周囲圧力を急速に水の飽和蒸気圧力以下まで減圧することで気泡の膨張運動を促す.その後,周囲圧力を水の飽和蒸気圧力を上回るまで回復することで気泡の崩壊を得る.この時の気泡の半径運動を高速度カメラを用いた可視化計測と崩壊圧力を計測した.本実験により水中に発泡した空気気泡の崩壊にともなう圧力は,最大で大気圧力の4倍程度まで達することを確認した.単一のHFE液滴を水面に対して滴下すると,空気気泡を内部に持つHFE液体が水中を落下する.本研究では,この水中を落下するHFE液滴の空気気泡を対象に,上述した実験と同様に減圧および圧力回復実験を行い,その時の可視化計測と崩壊圧力計測を実施した.HFEは水よりも飽和蒸気圧力が高いため,気泡の膨張は水中で発泡する空気気泡と比較すると格段に大きいものの,崩壊にともなう圧力は1気圧以下となることを見出した.両者の運動に対してBrenenn(1995)が提案した熱的パラメータを算出した結果,HFE液体を用いた場合の方が水中に発泡した空気気泡よりも十分大きいことを示した.得られた結果より,HFEから発泡する気泡の運動は,気液界面における熱輸送の影響により崩壊運動を緩和させ,その結果崩壊圧力を抑制する効果が有ることを見出した.平成27年度に予定していた実験装置の構築に関しては予定通り実施することができた.より詳細な知見を得るためには気泡の崩壊を促す圧力回復に関して改善の予定があると思われる.今後実験装置の最適化を行う予定である.共沸系単一気泡の運動に関する数値計算コードの構築に関して,研究論文を調査しており開発する数値モデルを調査している.今後計算モデルの構築に着手する予定である.キャビテーションの崩壊にともなう強い圧力は流体機械の振動,騒音の要因となる.本研究はキャビテーションの崩壊圧力抑制として不溶性冷媒液体(HFE:ハイドロフルオロエーテル)をキャビテーション中に添加することを検討しており,気泡力学の最も簡素化された系である単一気泡の運動に注目している.本年度は,単一気泡の膨張・収縮運動を実験的に調べる際に必要となる気泡核の生成ついて,単一冷媒液滴の水面に対する衝突挙動を実験的に調べた.単一冷媒液滴を水面に対して滴下すると,水中に一つの冷媒液滴が生成され,その中に気泡が混入する.本実験では異なる高さから単一冷媒液滴を水面に衝突させ,そのときの気泡の混入の様子を高速度カメラを用いて可視化し,同種液滴を用いた液滴衝突に比べ異なる挙動となることを見出した.これらの結果は学術雑誌,国際学会にて公表した.さらに,水面と異なる物体を液面に衝突させた際の,水中の挙動を調べるため,単一鋼球を用いた水面衝突実験を実施し,鋼球背後の気泡の巻込み挙動および衝突時における水面下の流速計測をPIV(Particle Image Velocimetory,粒子画像流速計)を用いて計測した.また,複数鋼球を用いた水面衝突挙動について同様の可視化計測を行い,鋼球背後の気泡の挙動について可視化計測を行い,鋼球背後の3次元的な流れが気泡の生成に強く影響することを確認した.これらの結果を可視化情報学会全国大会にて発表している.計画では単一気泡の膨張・収縮に関する数値計算の実施を計画していたが,この数値計算の構築に遅れが生じている.また,大学院生,学部生を加えた研究体制で本研究に臨むことを計画していたが,本年度本研究に取り組む学生を確保できず,研究体制が希薄となっている.一方,これまで実施してきた単一液滴の液面衝突に関する実験について,その詳細を調べるために自由表面を有する数値計算の構築と言う新たな研究課題に着手した.今後,単一異種液滴の液面衝突に関する数値コードを構築し,新たな知見を得ることを予定している.キャビテーションの崩壊にともなう強い崩壊圧力は,流体機械に振動,騒音,表面の損傷を引き起こすことから,これを抑制することが模索されてきた.液体中に発生するキャビテーションは,物体が高速に移動することにより発泡するが,物体の表面性状,液体の純度を初めとした様々な要因に影響を及ぼされることが知られており,キャビテーションの発生を抑制することは容易ではないことが過去の研究より明らかにされている.そこで,本研究では,キャビテーションの崩壊にともなう強い圧力を抑制することに焦点を当てた.キャビテーションの崩壊は,気泡周囲の圧力回復によって誘起される.

そこで,圧力回復に対して,水と異なる熱物性を持つ不溶性冷媒液滴を核とした気泡の膨張・収縮運動について,圧力変化と気泡の運動およびその時の崩壊にともなう圧力計測を実施した.流体機械に生じるキャビテーションは,多数の気泡が隣接することや,壁面影響なども重要な要因となるが,ここでは,最も簡略された単一気泡の運動に注目した実験を実施した.本研究を進めるための重要な要素として,水中に単一気泡を生成する事が挙がる.本研究では,単一の不溶性冷媒液滴を水面上空から滴下することで,水中に単一気泡を含む冷媒液滴が自由落下する現象を見出した.この気泡に対し,周囲の圧力を減少し,その後回復することで,気泡の膨張と収縮を促した.以上の実験を通して,不溶性冷媒液滴を用いた場合,気泡の成長は,水中にある空気気泡からの発泡よりも助長されるが,収縮時では水と冷媒液体の飽和蒸気圧が異なることから収縮速度を緩和する効果を与え,その結果,崩壊にともなう強い圧力を抑制することができることがわかった.キャビテーションの崩壊にともなう強い圧力は,流体機械に対して振動,騒音や物体表面に損傷を与えることが知られている.本研究では,水中に不溶性冷媒液滴(HFE:ハイドロフルオロエーテル)を添加することで,キャビテーションの崩壊にともなう強い圧力を抑制について調べた.流体機械などに発生するキャビテーションは,複数の気泡が隣接して存在する.ここでは,キャビテーションによって発生した気泡について,単一気泡の半径運動に注目した.本研究により,冷媒液滴を添加することで,気泡の成長は助長されるものの,その時の崩壊にともなう圧力は大幅に低減できることが分かった.単一気泡の運動に関する実験では,減圧時間,圧力回復量,圧力回復勾配を変化させた実験を行い,不溶性冷媒液体を用いた場合に高い崩壊圧力が生じる条件の有無を調べる予定である.実験と平行して実験結果を模擬できる数値計算モデルの構築を予定してる.研究協力者として当初大学院生1名を予定していた.しかし,予定していた当該学生の進路変更を余儀なくされたため,研究体制を修正する必要がある.予定していた単一気泡の運動の崩壊にともなう崩壊圧力の抑制に関して,冷媒液体を使用することにより大幅に抑制できることがわかった.これらの結果を学術論文に投稿する予定である.一方,当初予定していた研究体制を確保することが難しく,研究方針を修正する必要がある.また,液滴の水面衝突に関する数値計算に関して定式化,数値解法の構築は概ね終了しており,今後,数値コードの構築を行う予定である.流体工学現在投稿中の論文があり,その掲載費用として使用するため繰越金が生じた.また,2016年3月に出席した国際学会の諸経費を予定していために繰越金が発生した.昨年度末での旅費分,投稿中論文費用を勘案して平成27年度分の一部を計画的に平成28年度に繰り越している.研究計画に大きな変更などは無いが,物品購入費,旅費などに使用することを予定してる.
サイトカイニン高感受性突然変異体の分離による菌条(シュート)文化機構の研究

植物のカルスにサイトカイニンを作用されると、カルス増殖、緑化、シュート誘導が引き起こされる。サイトカイニンによるシュート誘導の分子機構を調べることが本研究の目的である。エンハンサーを用いたタギングにより過剰発現すればシュートを誘導する遺伝子のクローニングをおこなった。シロイヌナズナのカルス50,000個のゲノムDNAにCaMV35Sエンハンサーを導入し、サイトカイニン非存在化でもシュートを再生する変異体を得た。その1系統よりDNAを抽出して導入されたエンハンサー周辺の植物DNAをクローニングした。このDNA断片はエンハンサーとともに植物に導入すればサイトカイニン非存在下でもシュートを誘導する。このことよりこのDNA断片にはサイトカイニン合成あるいはサイトカイニン受容からシュート誘導にいたる情報伝達系の遺伝子を含んでいると考えられる。このDNA断片の全塩基配列を決定した。今後これに対応するcDNAのクローニングを行なう。また、サイトカイニン情報伝達の研究に役立つと考えられるサイトカイニン高感受性突然変異体を7系統得た。現在これら突然変異体をもちいた生理学的実験と変異遺伝子座の染色体マッピングを行なっている。
血中接触レーザ光照射時の経カテーテル的光学モニターに関する研究

Photosensitization reaction (PR)による不整脈治療に運用可能な経カテーテル的光学モニターとして、診断モニターとして光過敏症の発症リスクを評価する皮膚内残留薬剤モニターの開発を目指した。皮膚内残留薬剤モニターは、PRによる治療後に皮膚内に残留する光感受性薬剤によって生じる光過敏症の発症リスクを術後あるいは退院時に評価し、医師による退院指示の判断を支援することを目的としており、安全かつ早期の退院も可能になることに意義がある。昨年度までに皮膚残留薬剤モニターの試作およびin vivo動物実験を実施して臨床への応用可能性を明らかにしてきた。本年度は、in vivo動物実験にて得られた血漿中薬剤濃度計測結果と薬物動態解析を併用することで、皮膚内残留薬剤モニターの性能を調査した。本年度の研究の結果、皮膚内残留薬剤モニターにより計測した蛍光のうち約6割が光過敏症が発症する表皮由来であり、薬物動態解析を併用することによって表皮内の薬剤情報を抽出可能であること、また皮膚内残留薬剤モニターによって検出可能な最小血漿中薬剤濃度は2.5 ug/mlであり、光過敏症の発症閾値濃度の範囲であった。以上のように、開発した皮膚内残留光過敏症は臨床において利用可能な性能を有することを確認した。以上の結果を受けて、東京医科大学呼吸器外科の協力を得て、皮膚内残留薬剤モニターの臨床研究を開始した。既に複数例の計測を実施しており、ヒトにおいても経皮的蛍光計測により光感受性薬剤の代謝過程を追跡可能であり、光過敏症発症リスクのリスクマネジメントに利用できる可能性があると考えられる。皮膚内残留薬剤モニターは光感受性薬剤を投与して治療を行うあらゆる治療、例えば、PRによる不整脈治療、早期肺癌や原発性悪性脳腫瘍に対する治療においても利用可能であるため、臨床における重要性は高いと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。血液焦げ付き防止モニターに関して、カテーテル先端光学窓界面における血液の焦げ付きまでの現象を定量的に明らかにするため、レーザ照射中経時的に光学特性を計測したところ、焦げ付きまでの光学現象は赤血球形態変化に伴う光学特性変化によるものであることを明らかにした。本モニター法による焦げ付き未然防止のための事前検知の判定精度を検証したところ(in vivo)、sensitivity:0.88、falsepositive:0.72であり安全装置として実用上十分な精度を有することを示した。本モニターは、血中雰囲気で行われるレーザ治療にも広く応用可能であると考えられた。治療深度モニターに関しては、PR施行中の光感受性薬剤蛍光計測により心筋組織のネクローシス深度を推定する方法を検討した。PR進行に伴う光感受性薬剤退色に注目した指標;photosensitizerbleaching index(PBI)を提案し、PBIによるネクローシス深度推定の妥当性を実験的に調査した。In vivo開胸下動物実験においてPRを行い、術中に拡散反射蛍光強度を計測、PBIを算出した。術一週間後のネクローシス深度とPBIの相関を調査したところ、両者は自然対数近似にてR^2=0.58-0.83を示した。PRによる不整脈治療において治療進行モニターとして有用であると考えられた。本治療深度モニターは今後治療装置への搭載を予定して検討を行っている。治療深度モニターに関しては、昨年度までに光感受性薬剤由来蛍光計測に基づいて定義した指標により組織傷害深度を推定可能であることが明らかになったが、モニターの精度や精度に影響を与える要因に関して検討が不足していた。本年度の検討により、治療深度モニターはmm精度の深度推定性能を有することが明らかになった。治療深度モニターの精度に影響を与える要因の一つとして、レーザカテーテルの接触圧力に注目した。カテーテルの接触圧力が大きくなると、経カテーテル的に受光する蛍光強度が減少する傾向が得られ、心筋圧排に伴う血流量の低下や光感受性薬剤の排除が原因であると考えられた。カテーテル接触圧力によって治療深度および推定治療深度が影響を受ける可能性が高いことから、モニター運用時に補正する方法を検討する必要性が明らかになった。皮膚内残留薬剤モニターは、PRによる治療後に皮膚内に残留する光感受性薬剤によって生じる光過敏症の発症リスクを事前に評価するものであり、安全かつ早期の退院を支援することに意義がある。PRによる不整脈治療のみならず呼吸器癌、悪性脳腫瘍に対する治療においても利用可能であるため、臨床における重要性は高いと考える。本モニターは経皮的に皮膚内に残留する光感受性薬剤由来蛍光を分光し解析することによって相対的な光感受性薬剤濃度を推定する構想であり、本年度はモニター装置の開発、解析方法の検討、大型動物を用いた実証実験を行った。In vivo大型動物実験により、試作したモニター装置によって薬剤投与後経過時間に伴って代謝される薬剤の時間推移を推定可能であり診断モニターとして利用可能であることが明らかになった。来年度より、臨床研究を開始できる見込みである。

本年度は、in vivo動物実験にて得られた血漿中薬剤濃度計測結果と薬物動態解析を併用することで、皮膚内残留薬剤モニターの性能を調査した。本年度の研究の結果、皮膚内残留薬剤モニターにより計測した蛍光のうち約6割が光過敏症が発症する表皮由来であり、薬物動態解析を併用することによって表皮内の薬剤情報を抽出可能であること、また皮膚内残留薬剤モニターによって検出可能な最小血漿中薬剤濃度は2.5 ug/mlであり、光過敏症の発症閾値濃度の範囲であった。以上のように、開発した皮膚内残留光過敏症は臨床において利用可能な性能を有することを確認した。以上の結果を受けて、東京医科大学呼吸器外科の協力を得て、皮膚内残留薬剤モニターの臨床研究を開始した。既に複数例の計測を実施しており、ヒトにおいても経皮的蛍光計測により光感受性薬剤の代謝過程を追跡可能であり、光過敏症発症リスクのリスクマネジメントに利用できる可能性があると考えられる。皮膚内残留薬剤モニターは光感受性薬剤を投与して治療を行うあらゆる治療、例えば、PRによる不整脈治療、早期肺癌や原発性悪性脳腫瘍に対する治療においても利用可能であるため、臨床における重要性は高いと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は経カテーテル的な光学モニターとして(1)診断モニター、(2)治療モニター、(3)装置モニターを開発することにある。本年度は(3)装置モニターとして装置安全運用のための焦げ付き防止モニター法を確立し、生体内での運用可能性を確認した。また(2)治療モニターとして心筋組織のネクローシス深度を推定する治療深度モニターの検討を進めており、来年度中に治療装置への搭載を予定している。本年度は(2)治療モニターとして心筋組織傷害深度を推定するモニターの検討を進め臨床研究用装置に搭載し生体内での運用可能性を確認した。また(1)診断モニターとして光過敏症のリスクマネジメントを目的とした皮膚内残留薬剤モニターの開発を行い、in vivo動物実験によりその利用可能性を確認するとともに来年度より臨床研究を予定している。(1)診断モニターおよび(2)治療モニターに関する検討を進める。(1)診断モニターに関しては早期退院を実現するための光線過敏症診断モニターの開発に取り組む。光線過敏症は光感受性薬剤の体内残存による日焼け症をいい、光線過敏症発症の光感受性薬剤濃度閾値を下回るまで患者は遮光入院する必要がある。PRによる頻脈性不整脈治療を早期に実用化するために光線過敏症診断モニターが役立つと判断したため、優先的に検討を行うこととした。
腐食ひび割れ幅に基づく鉄筋腐食したRC梁部材の残存耐力と破壊性状評価モデルの構築

本研究では,鉄筋腐食を生じたRC梁部材の残存耐力と破壊性状評価を目的として,鉄筋腐食率に加えて腐食ひび割れ性状,付着応力性状,せん断補強筋,部材の形状寸法,腐食の不均一性について実験的検討を行った。また,得られた結果に基づき鉄筋腐食を生じたRC梁部材の曲げ耐荷性能ならびにせん断耐荷性能の簡易評価手法を提案した。本研究の目的は,既存コンクリート構造物の腐食ひび割れ幅,腐食ひび割れ発生領域,腐食ひび割れ先端位置等に代表されるコンクリートの腐食ひび割れ性状から構造細目や構造形式に応じた残存耐力を推定可能なモデルの構築であり,本年度は曲げ破壊形式を呈する鉄筋腐食したRC梁部材の残存耐力評価モデルの構築を目的とし,断面幅,せん断補強筋間隔,主鉄筋の平均腐食率,鉄筋腐食領域,定着の有無をパラメータとした曲げ載荷試験を実施した。以下に,本年度の研究により得られた主たる成果を示す。1.引張主鉄筋側のせん断補強筋が鉄筋腐食により消失しない限り,せん断補強筋間隔によらず残存耐力はほぼ一定である。また,破壊性状も曲げ破壊を生じる。このことは,荷重の載荷に伴う引張力を分担する主鉄筋の領域が等曲げ区間およびその近傍のせん断区間であり,せん断補強筋の存在により腐食鉄筋とコンクリートの付着が十分に保持されていることによる。2.上記1.の状態はせん断補強筋の腐食性状に大きく依存し,引張主鉄筋側のせん断補強筋が鉄筋腐食により消失した場合には,残存曲げ耐力は著しく低下するとともに,破壊性状は脆性的な斜め引張破壊を呈する。すなわち,引張主鉄筋の抜出し挙動を抑制するせん断補強筋の主たる部位が,引張側に位置する補強筋領域であることを示している。3.定着領域にのみせん断補強筋を配筋した場合,残存耐力はスパン全域に渡ってせん断補強筋を配筋した試験体とほぼ同程度であるが,破壊性状は脆性的な斜め引張破壊を呈する。すなわち,定着がある程度十分に確保されていれば,その効果のみで上記1.とほぼ同じ耐力が期待できる。4.鉄筋腐食の不均一性を平均的腐食率からの偏差率で整理すると,本研究の範囲内では偏差率が1.0以上となる領域で変形の局所化や鉄筋の破断が生じ,その領域でのみ破壊が進行する。本研究の目的は,既存コンクリート構造物の腐食ひび割れ幅,腐食ひび割れ発生領域,腐食ひび割れ先端位置等に代表されるコンクリートの腐食ひび割れ性状から構造細目や構造形式に応じた残存耐力を推定可能なモデルの構築であり,本年度は昨年度の結果を踏まえて,(1)他の形状寸法を有する試験体に対する残存耐力評価,(2)主鉄筋の腐食率の不均一性と残存耐力の定量的評価,(3)腐食鉄筋とコンクリートの付着モデルの拡張および鉄筋腐食したRC梁部材の非線形変形挙動解析手法の改良と拡張である。1.今年度の対象としたRC梁試験体は昨年度に比べて有効高さを100mm大きくしたせん断スパン比2.79(昨年度4.53)を有するものである。曲げ破壊を呈する場合,主鉄筋の腐食による材料劣化が残存耐力に影響を及ぼす主要因でありせん断スパン比はほとんど影響しない。すなわち,曲げ理論に主鉄筋の平均腐食率ならびに腐食の不均一性(偏差率)を導入することにより,統一的に残存耐力の評価が可能である。2.上記1.においてせん断破壊(鉄筋腐食により破壊モードが曲げからせん断に移行)を呈する場合,主鉄筋の平均腐食率に伴う耐力の低下割合は昨年度の試験体の形状寸法に比べて今年度の方が小さくなり,形状寸法およびせん断スパン比は鉄筋の腐食に伴うせん断耐力性状に大きな影響を及ぼす。3.上記2.の主たる原因は鉄筋腐食に伴う定着性能の劣化であり,その劣化程度は定着領域の最大付着応力で表すことができる。すなわち,せん断耐力と最大付着応力には相関関係があり,その相関性は試験体の形状寸法やせん断スパン比によらず一義的に表すことが可能である。4.付着強度試験結果よりエネルギー的観点に基づき,鉄筋腐食率,腐食ひび割れ幅,腐食ひび割れ性状を統一的に加味することのできる付着モデルの拡張が行われた。本研究の目的は,既存コンクリート構造物の腐食ひび割れ幅,腐食ひび割れ発生領域,腐食ひび割れ先端位置等に代表されるコンクリートの腐食ひび割れ性状から構造細目や構造形式に応じた残存耐力を推定可能なモデルの構築であり,本年度は昨年度の結果を踏まえて,(1)せん断破壊先行型のRC梁部材の耐荷メカニズムに及ぼす鉄筋腐食の影響評価、(2)鉄筋腐食を生じたRC部材のせん断耐荷予測手法の構築である。1.今年度の対象としたRC梁試験体はせん断破壊先行型の構造緒言を有するものである。鉄筋腐食を生じた場合,梁の残存耐力は非腐食時に比べて増加した。2.上記1の主たる要因は鉄筋腐食に伴い,支点間の付着性能が低下し,梁の耐荷メカニズムが梁機構からアーチ耐荷機構へ移行したためである。

3.上記2.の場合における残存耐力は定着性能が大きな影響を及ぼし,鉄筋が非腐食時におけるアーチ耐力を最大とし,定着性能(定着領域の最大平均付着応力)に応じて耐力低下が生じることが確認された。4.定着性能と残存耐力の間には良好な相関性が確認され,定着性能に基づく残存せん断耐力評価の妥当性が示された。5.定着筋や端面プレートによる定着補強は、残存せん断耐力の低下抑制に非常に有効であるが,完全アーチを形成する過程において,支点上縁のコンクリートが曲げ破壊を生じる恐れがあり,圧縮鉄筋やメッシュ筋の必要性が確認された。