hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音楽認知過程の普遍的特性の解明とそれを基盤とした神経回路網モデルの提案

本研究は,人間の音楽認知の基盤となる調性認知メカニズムのモデル化に取り組んでいる。昨年度までの実験研究によって,聞き手の調性知覚処理は"音階スキーマ"を基盤として行われることが明らかになった。そこで,本年度は,調性知覚処理の基盤となる音階スキーマがどのように習得されるのかという疑問に取り組んだ。この疑問に対して,多くの研究者達は,音楽上に出現する音高クロマの頻度に大きく規定されて音階スキーマが習得されるという考えを指摘している。本研究では,諸文化の音階に共通する特徴の一つ,すなわち,オクターブ・完全5度・完全4度といった協和音程(単純な振動数比の音程)に焦点を当て,音程の協和性が音階スキーマの習得において生得的な制約となることを実験的に確認した。具体的に言うと,人間はどのような音階も等しく習得できるのではなく,協和音程を多く含む音階(i.e.,完全5度と完全4度の両方を含む音階)は生得的に習得しやすいが,含まない音階(i.e.,完全5度や完全4度のどちらかのみを含む音階,どちらも含まない音階)は習得しにくいという結果を提出した。この結果からすると,協和性という生得的な制約の上に,文化ごとに異なる「音高クロマの出現頻度」という要因が重畳することで,各文化の成員は文化特殊的な音階スキーマを習得すると考えられる。本研究の成果により,調性認知処理の基本的特徴だけでなく,その処理の仕組み(i.e.,処理基盤となる音階スキーマ)がどのように習得されるのかの説明も加えることが可能となった。以上の成果を基に,調性認知メカニズムのより包括的なモデルを提案していく。本研究では、2つの異なるアプローチを用いて、研究課題『音楽認知過程の普遍的特性の解明とそれを基盤とした神経回路網モデルの提案』に取り組んでいる。そのアプローチの1つは、「調性スキーマの普遍的特性と文化特殊的特性の解明」である。今年度は、認知科学的見地から、民族音楽学の様々な文献を整理し直し、そこで報告されていたデータの分析を行った。そして、調性スキーマ(厳密に述べると、"音階"である。そのため、以下では音階と呼ぶ)の普遍的特徴とは、従来から指摘されている(a)音階は不等分間隔のステップ状で構成されて、最少のステップ幅はいわゆる"半音"程度である、(b)1オクターブを構成するステップの数は57である、という2つの特徴に加えて、(c)4度の枠組みが音階の基礎単位となるという特徴も普遍的特徴としてとらえられるかもしれないという考えに至った。次年度からは、(c)音階の基礎単位は4度枠である、という仮説を検証するいくつかの心理学実験を実施する。もう1つのアプローチは「調性的体制化のプロセスモデル構築」である。従来の研究によって、聞き手は呈示された音列の構成音高全てを全音階の音階音として解釈できる調に知覚することが実証されてきた。今年度は、聞き手がそれまでに解釈してきた調にとっての非音階音が入力された時、聞き手はどのような反応を示すのかを検討する心理学実験を行い、得られた結果を基にモデルの精緻化を試みた。研究代表者は、「音楽認知過程の普遍的特性の解明とそれを基盤とした神経回路網モデルの提案」を達成するため、具体的には次の2つの課題に取り組んでいる。以下では、各課題の研究成果を個別に記す。【課題1】調性的体制化の処理の基本的性質の解明:西洋音楽の聞き手は、メロディの構成音高のフルセットを全音階の音階音として解釈できる調に知覚しようとすることが知られている。研究代表者のこれまでの研究により、音高フルセットが同じでも音高の系列順序が変われば知覚される調が変わることから音高フルセットのみが手がかりではないこと、だが先行諸研究の提案する局所的特徴が二次的な手がかりとなる可能性は極めて低いことが示された。今年度の研究では、同じ音高フルセットとなる最終段階での異なる調知覚がどのような経過を経て分岐したのか、最終音段階以前の各入力音高の段階に遡って調知覚の遷移を調べた。その結果は、調の知覚は各時点の入力音高のセットに大きく規定されており、より多くの音高を知覚的により安定した音階音の解釈ができる調を好むこと、先行段階の調解釈からの影響も受けること、を示すものであった。要するに、先行研究の提案する音高フルセットよりも、研究代表者の提案する音列の進行に伴う"音高セットの変化"を、調知覚の手がかりと考えることで、より良く聞き手の調知覚を説明できるわけである。【課題2】調性スキーマの普遍的特性と文化特殊的特性の解明:人間にとって、生得的制約と関連した特定の条件を満たす音楽は容易に学習できると考えられるが、その特定の条件とはどのようなものなのであろうか。研究代表者は、音楽知覚の基盤の1つといえる音階スキーマに焦点を当て、小泉文夫らによって音楽の普遍的な特徴であると指摘されてきた「完全4度枠」を含む音階に学習の優位性が見られるかどうかを検討した。何条件かの人工音階を設定し、それぞれの音階から旋律群を作成し、それらの聴取から被験者に音階を学習させたところ、4度枠を有する音階はそうでない音階よりも学習が容易になされやすい結果が示された。

本研究は,人間の音楽認知の基盤となる調性認知メカニズムのモデル化に取り組んでいる。昨年度までの実験研究によって,聞き手の調性知覚処理は"音階スキーマ"を基盤として行われることが明らかになった。そこで,本年度は,調性知覚処理の基盤となる音階スキーマがどのように習得されるのかという疑問に取り組んだ。この疑問に対して,多くの研究者達は,音楽上に出現する音高クロマの頻度に大きく規定されて音階スキーマが習得されるという考えを指摘している。本研究では,諸文化の音階に共通する特徴の一つ,すなわち,オクターブ・完全5度・完全4度といった協和音程(単純な振動数比の音程)に焦点を当て,音程の協和性が音階スキーマの習得において生得的な制約となることを実験的に確認した。具体的に言うと,人間はどのような音階も等しく習得できるのではなく,協和音程を多く含む音階(i.e.,完全5度と完全4度の両方を含む音階)は生得的に習得しやすいが,含まない音階(i.e.,完全5度や完全4度のどちらかのみを含む音階,どちらも含まない音階)は習得しにくいという結果を提出した。この結果からすると,協和性という生得的な制約の上に,文化ごとに異なる「音高クロマの出現頻度」という要因が重畳することで,各文化の成員は文化特殊的な音階スキーマを習得すると考えられる。本研究の成果により,調性認知処理の基本的特徴だけでなく,その処理の仕組み(i.e.,処理基盤となる音階スキーマ)がどのように習得されるのかの説明も加えることが可能となった。以上の成果を基に,調性認知メカニズムのより包括的なモデルを提案していく。
ゼオライト薄膜中への金属錯体の閉じ込めによる新規高選択性NOセンサーの開発

本研究では一酸化窒素NOが、ある種の金属錯体に特異的に配位結合する性質を利用し、配位に基づく色の変化を検出することによる、高選択性NOセンサーの開発することを目的とした。具体的にはゼオライト中のナノ空間中に金属錯体を、その場合成により閉じ込めることに基づく、新しい概念のセンサーを提案する。第一年度はイオン交換と錯体形成に関する検討を中心に行い、骨格をファジャサイト型ゼオライト、配位子をEDTA、中心金属をコバルト、対象ガスをNOに規定することができた。そこで、第二年度においてはセンシング実験を中心とした検討を中心に行った。流通系の装置を作製し、上述のサンプルを調製後ガラス管に充填し、前処理を行った後にNOガスを導入した。その際の固体粒子の変化をUV-vis領域においてin-situで分光測定を行った。配位子のない場合の検討から、ガス中に含まれる水分を十分除去すれば、数分という実用上問題のない速度で300-450nmにNO吸着に基づく吸光度の変化が確認できた。この領域での変化は目視によっても確認でき、また水の吸着に基づく色変化とは分離できた。NO濃度によっては、吸光度も変化し、定量分析が可能であった。しかしながら、水が共存する場合には、応答速度が著しく低下した。そこで、EDTAを配位したところ、水の存在下でも比較的短い応答時間で測定することができた。金属錯体の導入量を増加させることにより、気相中のNO濃度をセンサーの色変化として、目視により測定することも可能になるものと思われる。本年度はイオン交換と錯体形成に関して検討を行った。まず中心金属に関して、いくつかのスクリーニングを行った。その結果、当初予定していた鉄は酸化数が変化し易いため、コバルト(II)、コバルト(III)を候補として選定した。また配位子としては予定通りEDTAを用いた。EDTAはゼオライト骨格中からアルミニウムを取り出してしまう物質として著名であるが、我々の用いた条件ではファジャサイト型ゼオライトの骨格を破壊することはなかった。そこで、骨格をファジャサイト、配位子をEDTA、中心金属をコバルト、対象ガスをNOと想定して検討を進めた。ファジャサイトはナトリウム型であるので、このナトリウムをコバルトにイオン交換する条件を確定した。ICP質量分析より、イオン交換がほぼ進行すること、X線回折によりゼオライト構造が壊れていないことを確認した。その後に、錯体はゼオライトの入り口細孔径よりも大きいため、Ship-in-Bottleの手法を用いて、ゼオライト細孔中でその場合成した。X線回折によりゼオライト構造が壊れていないことを確認した。このように調製した配位子のあるサンプルとイオン交換しただけのサンプルに関して、センサーの予備実験として可視紫外領域で分光測定を行った。合成直後の状態では、水が金属に配位していること、またその吸収は600-800nmにつよくあらわれることがわかった。ファジャサイトZSM-5型、Y型薄膜の合成を行う予定でいたが、すでにX型薄膜の合成には成功しており、今回の結果から、錯形成に際してはその結晶構造が壊れないことがわかったので、来年度は粒子形態のまま、まずイオン交換と錯形成したサンプルに対してセンシング実験を行い、その後に薄膜への展開を検討する。
CAGE発現解析を用いた大腸がん肺転移予測マーカーの特定

我々はこれまで大腸癌をはじめとする癌の鋭敏な新規マーカー開発,分子標的治療の可能性を探り研究を進めてきた.とくに大腸癌では転移はリンパ節のほか,肝,肺に多く見られるが,現在は転移巣に対しても積極的治療が選択される.転移においても早期発見,早期治療は大腸癌患者の平均余命を向上させると考えられている.しかし現状では転移を検出するための「転移マーカー」は存在しない.そのため一様に抗癌剤投与を施すのが現状である.このような事情から,転移を予測可能な,あるいは早期に発見するために有効な「転移マーカー」の開発が今後の大腸癌治療の進歩をもたらすものと考えられる.我々は,先に述べたCAGE法の適用により,遺伝子の発現を転移有り,無しの2群の症例からのサンプル間で比較解析し,転移特異的な遺伝子を特定することで今までに指摘されることのなかった新たな診断マーカーの開発を行うとの着想に至った.本研究はCAGE法(Cap Analysis of Gene Expression)によって抽出した候補遺伝子群から,大腸がんの肺転移マーカーを特定することを主目的とする.本研究では癌部と採血検体も用い、発現を検証する.また患者の追跡により,採血検体で特定したマーカーレベルによる術後肺転移の予測も目指していく.以上,本研究では大腸癌の肺転移を予測できうるマーカーを取得を目指す.現状では評価できない肺転移リスク,また初期の肺転移を,診断可能にすることまでを目的とする。大腸がん肺転移を引き起こす原因遺伝子を突き止め,大腸癌の肺転移マーカーを新たに開発することを目標とする.本研究では,CAGE法というRNA転写開始点と遺伝子発現を同時に同定する方法で同定した18万のヒト転写開始点を用いる.すでに患者から採取し保管してあるサンプルを用い、肺転移を起こした大腸がん原発巣の転移有り群と転移無し群の遺伝子をCAGE法で比較解析する。その後に転移巣の解析を行うことによって,肺転移マーカー候補を選別し肺転移マーカーを特定する.特定した複数のマーカー候補遺伝子群について、患者の臨床データを解析することによって、さらに絞り込みを行う。さらに、臨床検体の追加解析を行い、腫瘍部よりRNAを抽出し、CAGEによる再解析を行う予定である。本年度購入予定であったフリーザーの購入を研究棟の移転による設置場所の事情等で見送った事による.また,試薬の購入も欠品などが有り,一部次年度に購入することとなった.さらにデーター解析について、今年度はアルバイトを雇用することなく、研究代表者・分担者にて進めたため、人件費が発生しなかったことなどから、次年度使用額が生じた。これは31年度研究における試薬・器具などの購入に当てる.また解析を要するデーター量,また実験操作で要する作業量が増えてきており,研究の潤滑な推進のために,アルバイトの雇用を検討している.
植物感染における基本的親和性関係成立の分子機構:宿主特異的毒素生産菌を例にして

1.宿主特異的毒素(HST)生産菌の探索とHSTの単離・構造決定アブラナ科植物黒すす病菌のHST(AB毒素)は宿主植物を介して生産されるタンパク質であるが、宿主のAB毒素生産誘導因子を明らかにし、本誘導因子処理によるAB毒素生産法を確立した。一方、アブラナ科植物黒斑病菌ではdestruxin BがHSTとして報告されているが、destruxin BはHSTではなく、本菌はタンパク質HSTを生産することを見出した。2.病原菌における病原性獲得の分子機構解析トマトアルターナリア茎枯病菌のHST生合成遺伝子としてポリケチド合成酵素遺伝子ALT1を単離し、ターゲティング実験により本遺伝子が毒素生産および病原性に必須であることを証明した。また、ALT1はクラスターを形成し、少なくとも13遺伝子群から構成されていることを明らかにした。さらに、本遺伝子クラスターは、本菌のみが特異的に保有し生育には必要でないconditionally dispensable(CD)染色体に座乗しており、HST生産(病原性)遺伝子の水平移動の可能性を示唆した。3.宿主植物における病原菌受容化の分子機構解析HST(AM毒素)生成菌のリンゴ斑点落葉病菌に対するリンゴの感受性は葉緑体シャペロニンαサブユニット(cpn-α)のホモログ(SA60)と密接に関与し、SA60はAM毒素の受容体である可能性を示した。さらに、その遺伝子解析から、SA60はcpn-α遺伝子の1塩基の変化によって生じたことを明らかにした。一方、トマトの病原菌は、HST生産以外にトマトに存在する抗菌性物質α-トマチンの解毒能力を持っており、病原菌の受容化誘導にはHST生産以外にα-トマチンの解毒も重要であることを明らかにした。1.宿主特異的毒素(HST)生産菌の探索とHSTの単離・構造決定アブラナ科植物黒斑病菌ではHSTとしてdestruxin Bが報告されているが、destruxin Bとは別のHST様物質の存在が明らかとなり、現在、本物質の病理学的役割の検討とその単離を進めている。一方、アブラナ科植物黒すす病菌のHST(AB毒素)は宿主植物を介して生産されるタンパク質であるため単離が困難であったが、宿主のAB毒素生産誘導因子が明らかとなり本誘導因子処理によるAB毒素生産法を確立した。現在、本法を用いてAB毒素の単離を進めている。2.病原菌における病原性獲得の分子機構解析トマトアルターナリア茎枯病菌のHST(AAL毒素)生合成遺伝子としてポリケチド合成酵素(PKS)遣伝子ALT1を単離し、ターゲティング実験により本遺伝子が毒素生産および病原性に必須であることを証明した。さらに、ALT1のフランキング領域を解析し、ALT1を含め10個の遺伝子がクラスター形成していることを明らかにした。また、ALT1を含む遺伝子クラスターは、本菌のみが特異的に保有するconditionally dispensable (CD)染色体に座乗しており、病原性遺伝子の水平移動の可能性を示唆した。3.宿主植物における病原菌受容化の分子機構解析HST(AM毒素)生成菌のリンゴ斑点落葉病菌に対するリンゴの感受性は葉緑体シャペロニンαサブユニット(cpn-α)のホモログ(SA60)の発現と密接に関与し、SA60はAM毒素の受容体である可能性が示唆された。一方、トマトを用いてAlternaria属病原菌の感染において発現する防御関連遺伝子を解析し、PRタンパク質遺伝子など複数の遺伝子発現を検出した。現在、これら遺伝子の詳細な発現パターンとHST処理によるその制御を解析中である。1.宿主特異的毒素(HST)の単離・構造決定

アブラナ科植物黒斑病菌では低分子二次代謝物のdestruxin BがすでにHSTとして報告され、多くの論文に引用されているが、destruxin Bは、その毒性が非特異的であること、感染場面でのHSTの大きな特徴である病原菌の受容化誘導作用を示さないことから、HSTではないと判断した。そこで、本菌が生産するHSTの探索を試みた結果、蛋白質HSTの存在を見出した。現在、本HSTの単離を進めている。2.病原菌における病原性獲得の分子機構解析トマトアルターナリア茎枯病菌のHST生産を支配する遺伝子はクラスターを形成し、本遺伝子クラスターは、ポリケチド合成酵素遺伝子、アミノ基転移酵素遺伝子、ABCトランスポータ遺伝子など少なくとも13遺伝子群から構成されていることを明らかにした。さらに、本遺伝子クラスターは、本菌のみが特異的に保有し生育には必要でない1.0Mbのconditionally dispensable (CD)染色体に座乗しており、HST生産(病原性)遺伝子の水平移動の可能性を示唆した。3.宿主植物における病原菌受容化の分子機構解析トマトおよびナシ葉を用いてHST生産アルターナリア属病原菌の感染において発現する防御関連遺伝子を解析した結果、トマトおよびナシに共通に誘導されるPRタンパク質遺伝子など複数の遺伝子発現を検出した。現在、これら遺伝子の詳細な発現パターンとHST処理によるその制御機構を解析中である。一方、トマト褐色輪紋病菌、トマトアルターナリア茎枯病菌などのトマトの病原菌は、HST生産以外にトマトに存在する抗菌性物質α-トマチンの解毒能力を持っており、病原菌の受容化誘導にはHST生産以外にα-トマチンの解毒も重要であることを明らかにした。1.宿主特異的毒素(HST)の単離・構造決定アブラナ科植物黒斑病菌では低分子二次代謝物のdestruxin BがすでにHSTとして報告されているので、本菌の培養ろ液からdestruxin Bを単離した。しかし、純化destruxin Bは非特異的毒性を示すこと、感染場面でのHSTの大きな特徴である病原菌の受容化誘導作用を示さないことから、HSTではないことを明確にした。なお、昨年度の研究から本菌は蛋白質のHSTを生産することが示唆されたので、本HSTの単離を進めたが、生産量が少ないこと不安定な物質であることから純化までには至らなかった。2.病原菌における病原性獲得の分子機構解析HSTを生産するAlternaria属菌は、交配不完全性の菌である。そこで、HSTを生産するAlternaria属菌の同種の病原型間(トマトアルターナリア茎枯病菌とイチゴ黒斑病菌)において細胞融合を行い、得られたバイブリッド株の生物学的、遺伝学的性質を解析した。その結果、ハイブリッド株におけるHST生産能および病原性がそれぞれ独立した優性の形質であることが示唆された。また、これらのバイブリッド株は継代を繰り返してもその形質がほぼ安定していた。今後、これらの菌における病原性獲得機構の解析に、細胞融合技術を利用した準有性的遺伝解析は有効な方法であることを示した。3.宿主植物における病原菌受容化の分子機構解析HST生産菌の病原菌受容化機構を解析するためには、宿主植物におけるHSTの作用点を明らかにすることが重要である。
LOH症候群に対するテストステロン補充療法がメタボリック・血管因子に与える影響

低テストステロン(T)血症がメタボリックシンドロームや動脈硬化に関連し、動脈硬化は性機能、排尿機能に関連していた。T補充療法は脱落症例を無効とした評価で、全817名での有効性は65.0%であった。主訴別では、身体症状を主訴とした患者では212名中149名(70.3%)の有効率であった。精神・心理症状を主訴とした患者では293名中180名(61.4%)、性機能症状を主訴とした患者では312名中202名(64.7%)が有効であり、身体症状>性機能症状>精神・心理症状であった。このことは、身体症状を主訴とした患者にはテストステロン補充療法が比較的効果を示しやすいことを意味している。多数例の横断的な研究成果を得ている。我々はこれまでに、低テストステロン(T)血症がメタボリックシンドロームに密接に関係することに加え、動脈硬化を助長する因子であると報告してきた。さらに動脈硬化は、血流障害から虚血を招き、性機能・排尿機能症状やlate-onset hypogonadism(LOH)症状を引き起こす要因となることが推測されている。すでに動脈硬化が進行すると、Erection Hardness Score(EHS)とInternational Prostate Symptom Score(IPSS)が悪化し、特に、夜間頻尿スコアに関与していることを報告した。今年度は、テストステロン補充療法の有効性を検討した。LOH症状を主訴に受診した733名(22歳86歳:50.2 ±10.6歳)を対象とし、最も受診の契機となった症状を主訴とし、身体症状、精神症状、性機能症状の3つに大別し、T値を検討した。その結果、主訴は、身体症状187名(25.5%)、精神症状259名(35.3%)、性機能症状287名(39.2%)で、血中T値はそれぞれ、5.42 ±2.13 ng/ml、5.21 ±2.50 ng/mlおよび5.09 ±1.95 ng/mlであり、身体症状>精神・心理症状>性機能症状であった。治療を要した559名(76.3%)のうち、有効例は359名(64.2%)、無効例は66例(11.8%)、不明例(理由なく再診せず)は134名(24.0%)であった。不明例を除いた主訴別での有効性評価では、身体症状が71.4%(95名/133名)、精神・心理症状が65.9%(122名/185名)、性機能症状が58.9%(142名/241名)であり、身体症状>精神・心理症状>性機能症状であった。身体症状を主訴とする患者のT値が最も高く、同時に治療による有効性も高かった。横断的な解析に加え、治療効果の判定にまで解析が進んでいる。すでに1000名近い患者のデータが集積できており、研究は順調に進んでいると判断している。我々はこれまでに、低テストステロン(T)血症がメタボリックシンドロームに密接に関係することに加え、動脈硬化に関連すると報告した。昨年度は、LOH症状を主訴に受診した733名(22歳86歳:50.2 ±10.6歳)を対象とし、最も受診の契機となった症状を主訴とし、身体症状、精神症状、性機能症状の3つに大別し、T値を検討した。不明例を除いた主訴別での有効性評価では、身体症状が71.4%(95名/133名)、精神・心理症状が65.9%(122名/185名)、性機能症状が58.9%(142名/241名)であり、身体症状>精神・心理症状>性機能症状であることを報告した。今年度は動脈硬化と最も関連性の高い性機能障害を主訴とした患者群と他の症状群を比較し、性機能障害を主訴とする群は、うつ症状が低く、T値が高いことを見いだし、報告した。

T補充療法は脱落症例を無効とした評価で、全817名での有効性は65.0%であった。主訴別では、身体症状を主訴とした患者では212名中149名(70.3%)の有効率であった。精神・心理症状を主訴とした患者では293名中180名(61.4%)、性機能症状を主訴とした患者では312名中202名(64.7%)が有効であり、身体症状>性機能症状>精神・心理症状であった。このことは、身体症状を主訴とした患者にはテストステロン補充療法が比較的効果を示しやすいことを意味している。これまでに、健康診断受診者による縦断的な検討で、血中テストとステロン値が低下している男性は、現時点ではメタボリックシンドロームを呈していないとしても、将来的(5年後)にメタボリックシンドロームを呈する可能性が高くなることをすでに確認した。さらに、その際、血中総テストステロン値4ng/mlを維持することが重要であることが判明した。今後はテストステロン補充療法を施行した患者のメタボリック因子の変化、および動脈硬化の変化、性機能症状、排尿機能症状、更年期症状の変化につき、縦断的な研究を追加する予定である。テストステロンとメタボリック因子との横断的、縦断的解析をさらに発展させること、さらに血中テストステロン値と様々な症状との関連性からテストステロン補充療法の有用性およびその予測因子に解析を進める予定である。泌尿器科おおむね計画通りの予算執行であったが、少額が使用できずに残ってしまった。一部、実験用試薬の購入を延期したため、次年度繰り越しとさせていただきます。H28年度の物品費の一部として使用予定。第105回泌尿器科学会総会が2017年4月21日より24日まで開催。その出張費として充当することにいたします。
食前と食後に重点をおいた食物教材の開発

本研究では,食前や食後に栄養素を理解することができるように食品中のミネラルのうち磁気性をもつ鉄とビタミンCの理解を深め,可視化する教材開発を行った。食品中の鉄の有無を検証するため23種類の食品を灰化しネオジウム磁石との付着度合いを観察した。ビタミンCについては,酸っぱいというイメージをもっているためビタミンCのナトリウム塩やカルシウム塩を用いる官能検査や野菜や果物切片を用いてスタンプ法によるビタミンCの検出実験を行った。平成23年度より全面的に新学習指導要領の実施が行われる。特に小学校ではこれまで中学校の内容であった栄養素について五大栄養素と食品の体内での主な働きを中心に扱うことように改訂が行われた。食前の教育として、食品は子どもが比較的理解しやすいが、食品の中に含まれる栄養素については、それを概念的に捉えており、また、目で見えることができないため多くの教育現場でも子どもに教育し、それを理解させるのが難しい内容である。今年度はそれらの栄養素の中でも無機質に焦点をあてて研究を行った。脂質はサラダ油等を見れば、また、たんぱく質は肉や卵、炭水化物は米や小麦粉等を見せれば概ねそれらの栄養素を理解できるが、無機質やビタミン等は含まれる量が少なく見えないため教員側にとっては教えるのが難しい内容である。本年度は、無機質の中でも鉄をとりあげ、鉄がネオジウム磁石にくっつく性質を利用した教材開発を研究した。食品の中に鉄が多く含まれると言われている乾燥パセリは、メッシュ(600200μm)で3種類に分類して白ペンキでコートしたネオジウム磁石との附着実験をおこなった。さらに動物性と植物性由来の23種類の食品(長ひじき,カットわかめ,青のり,煮干(肝臓),花かつお,鶏レバー,切り干し大根,凍り豆腐,冷凍枝豆,小松菜,ほうれん草,いりごま,大豆,パセリ,バジル(自家製),タイム,コショウ,アーモンド,煎茶,紅茶,きくらげ,バジル(市販),ココア(ピュア))を灰化し、磁石との反応性を観察した。さらにこれらの灰化した食品を弱酸性溶液で溶解し、その上清を鉄測定用試験紙および分光学的方法により含まれる鉄量を測定し,比較検討した。その結果、磁石への附着状態、鉄試験紙および分光学的に測定した3つの鉄量が概ね一致した。来年度、高等学校あるいは中学校でその教材についての有効性を検討する。本年度は、食品中に含まれる栄養素を可視化した下記の2つの教材を用いて中学生を対象に授業実践を行うた。また、教材開発には授業を行う教師側の「準備の負担がかからず」「短時間でできる」「結果を可視化できる」の3点を目的に開発をすすめた。1.無機質の鉄分を磁石でくっつけて可視化する教材:栄養素として鉄分を多く含む食品22品を灰化し、それを強力なネオジウム磁石でくっつける様子を見せ、磁石にくっつく量から鉄の含有量を推測することで鉄分の可視化ができた。また、授業実践の中では実生活でできるように紅茶にグラニュ糖あるいは蜂蜜を入れることにより紅茶の色の変化を観察し、食品成分表をもとに無機質含量の差、すなわち蜂蜜に含まれる鉄分が多いことから紅茶の黒変が生じる現象を無機質から徳島県内のF中学校2年生女子12名を対象に8時間の授業実践を行った。また、鉄分を多く含む食材を用いて調理実習を行い,8回の授業実践前と最後の調理実習の食後でのアンケート調査を実施した。2.調理方法によるビタミンCの変化を可視化する教材:大根と人参をすりおろして混合した紅葉おろしでは大根のビタミンCが人参のビタミンC分解酵素により減少することが知られている。それを視覚的に捉えるためにニンジンジュースのカロテン色素をセライトと活性炭混合物のろ過により色素を除去し、ほぼ透明にした。この人参ジュースの加熱の有無により大根のビタミンCの量をイソジンあるいはインドブェノールを用いて簡易スポイトを用いて適定し、その量を測定する教材を作成した。その教材を用いて徳島県内のM中学校1年生30名を対象に授業実践を行った。上記の2つの教材開発から栄養素を可視化することにより生徒が栄養素学習をする際にその量的把握の理解が深まり授業前後のアンケート調査でもその成果が現れた。特に1)の教材に関してはさらに高等学校での授業実践を行うことも計画中である。最終年度は特に2つの課題について研究を行った。1.授業者の家庭科教員とこれまで研究してきた食品中の鉄の可視化に関する教材について説明し、授業実践を依頼した。高校1年生8クラス計318名(男子168名、女子150名)を対象とした「家庭基礎」の授業の中で、鉄分の可視化に関する実験を取り入れた実践を各クラス1時間行った。事前アンケートで、これまでに家庭科の授業で実験の経験があると回答した生徒は、わずか14名(4.5%)と少なかった。

事後アンケートで、実験に対して興味をもって取り組めた230名(74.4%)、今回の実験の手順や方法が理解できた253名(81.9%)、今後も実験を取り入れた授業を受けてみたい259名(83.8%)と肯定的な回答が多く見られた。事前アンケートで、毎日の食事の中で食品に含まれている栄養素を実感することがあるかの問いに対して、254名(83.3%)がないと回答していたが、事後アンケートでは、今回の実験で食品の中に鉄が含まれていることを実感することができたと230名(74.4%)に肯定的な回答が見られた。(平成25年度日本家庭科教育学会発表予定)。2.ビタミンCを多く含むものが,必ずしも酸味を感じる食品ではない場合が多いためビタミンCとその塩化合物であるビタミンCのナトリウム塩(ビタミンC・Na)やビタミンCのカルシウム塩(ビタミンC・Ca )を用いてそれぞれに比較し,舌で感じる酸味と食品のビタミンCの含有量との違いとその科学的な裏付けを伴った実験を行った。官能検査やインドフェノール法やpHメーターでの水素イオンの測定を行い科学的な裏付けを伴った実験を行った。そして,それらの科学的根拠をもとに,子どもが視覚的にビタミンCの含有量を理解できるインドフェノールで染色したろ紙を用いたスタンプ教材の開発を行った。2つの教材を中学校現場で授業実践を行うことができた。しかし、その教材の評価はまだ多くの生徒に使用しなくては最終的な評価につながらない。24年度が最終年度であるため、記入しない。中学校の学習指導要領の中で無機質の取り扱いはカルシウムが中心に扱われている。しかし、中学生から高校生の年齢の女子生徒には生理的に鉄の要求量が男子学生よりも多くなることからこの教材は有効であると思われる。高等学校でも特に1)の教材については実践することが必要である。
電子機器の超高発熱密度化対応のための沸騰蒸発冷却システム構築に関する基礎研究

電子技術のめまぐるしい発展に伴って、半導体チップの発熱密度が急速に増大しつつあり、従来の空気冷却方式に代わる液体冷却の採用が不可欠となっている。しかも沸騰・蒸発などの相変化を利用した効果的な除熱方法の確立、および実際への適用に際しての冷却システムの開発が不可欠である。本研究では、まず沸騰時の伝熱面近傍薄液膜挙動を詳細に調べる目的で、(i)伝熱面表面近傍の沸騰気泡や薄液膜挙動の観察と高精度での熱伝達データ計測結果を可能とする沸騰実験用高機能伝熱面を開発した。また(ii)電子機器適用時の形態を想定した狭隘流路における沸騰気泡付着状況の観察を行い、加熱速度が高いと気泡付着面積が小さくなることを見出した。さらに(iii)沸騰気泡の気液二相流動をシミュレートできる数値シミュレーション手法の開発と解析を行うとともに気泡の合体問題、せん断流れ場中でのガス気泡の成長・離脱問題に適用し、その有用性を確認した。次に、電子機器冷却システムへの具体的な適用を考えた試験として、(iv)毛細管力による沸騰気泡部への液体供給効果を適用した密閉循環型狭隘流路除熱装置を製作し、狭隘流路でも伝熱劣化を防止可能であることを確認した。また(v)作動流体に自己浸潤性流体を用いたヒートパイプを製作し、従来型に比べ最大熱輸送量で40%の増大、熱抵抗値で最大40%の改善が達成できることを実験的に確認した。本年度(平成14年度)は、以下のとおり研究を行った。(1)基礎的アプローチ水平平面上の気液挙動と熱伝達との対応に関する実験・伝熱面上のセンサー加工透明ガラス板上にマトリックス状に抵抗温度計方式の温度センサーを、直接コーティングすることにより、伝熱面温度分布計測および伝熱面温度制御、加熱量制御を行える透明伝熱面を製作した。これにより、核沸謄熱伝達の主要メカニズムであるミクロ液膜の蒸発に関する挙動を直接熱伝達に関連づけることができるようになった。・単成分液体に関する液膜加熱実験(予備試験)水平下向き面で気泡を扁平として気泡の接触面積を増大させて観察を容易にし、気泡成長に伴う温度分布の変化を時間系列で測定したところ、ミクロ液膜中に急速に広がる乾き部の伸展に伴って、その部分の伝熱面温度が急上昇してゆく状況が観察され、本研究で開発されたセンサー付伝熱面の機能が正常に作動していることが確認された。・局所熱流束の時間変化に対するデータの精度確認と評価基板の熱伝導計算により、表面温度一様条件と裏面付与熱流束一様条件のそれぞれに対して、最適なガラス基板材質を見出して、局所熱伝達の評価誤差について検討を行った。・自己浸潤性混合液体に関する液膜加熱実験混合媒体の自己浸潤性を評価検討するにあたり、相平衡データの調査と相平衡図の作成を複数の混合媒体について行った。また自己浸潤性の基本となる表面張力の濃度および温度依存性について、実際に相平衡図上で沸謄による低沸点成分の欠乏により実現される最低の低沸点成分濃度について、界面に沿う濃度差マランゴニ力と温度差マフンゴニ力の考え方と双方の分離方法について検討を行った。(2)応用的アプローチ数値シミュレーション・気液界面挙動解析のための数値計算法の検討レベルセット法による気液界面挙動解析法について、計算の安定化と合理的な気液界面形状の時間変化を得るための手法について検討を行った。本年度(平成15年度)は、以下のとおり研究を行った。1.基礎的アプローチ加熱に伴う気液挙動と熱伝達挙動との対応に関する実験電子機器冷却のための小型かつ高効率冷却システムを開発するために、密閉循環型狭隘流路沸騰実験を実施した。伝熱面は130mm×140mmで、V字型の溝が加工されている。テストセクションは、蒸発部、凝縮部、副流路に分かれており、伝熱面で蒸発した蒸気は、凝縮部で液化され副流路を通って再び伝熱面へ供給される。

本実験により、間隙幅20mmの場合は通常のプール沸騰より22%の熱伝達の増大が、間隙幅2mmの場合は58%の低下が確認された。長さ20mm×幅5mm×厚さ2mmのソーダライムガラスにITO薄膜をコーテイングした伝熱面を、透明容器の水の中に上向き水平に設置し、ITOヒータを通電加熱してサブクールプール沸騰を行った。伝熱面上部には伝熱面を十分覆うガラス板をサブクール度10Kの場合は4mm、40Kの場合は1mmの間隔で伝熱面に平行に設置した。加熱はバーンアウトするまで20秒と300秒の2通りの方法でほぼ一定の割合で電力を増加させ、気泡付着面積の変化を伝熱面の裏側から高速ビデオカメラで撮影し観察した。同一熱流束では、短時間加熱の方が平均的に伝熱面付着割合(付着面積/伝熱面積)は小さい。また、バーンアウトは気泡が伝熱面全体を覆わなくても、伝熱面の一部の気泡によりドライアウトするだけでも十分起こる。従って、高発熱密度電子素子の沸騰冷却では伝熱面局所の過熱度、熱流束がバーンアウトに関係する。電子機器のヒートシンクを想定し、自己浸濡性流体を作動液体に用いて、直径4mmの細径ヒートパイプを試作し、従来技術である水を作動媒体とした同寸法の細径ヒートパイプとの熱輸送特性の比較実験を実施した。その結果、自己浸濡性流体を用いたヒートパイプでは、最大熱輸送量で最高40%の増大、熱抵抗値で最大40%の改善を図ることが実験的に確認することができた。2.応用的アプローチ数値シミュレーション液膜の界面挙動を解析する基礎となる、高い密度比ならびに表面張力による圧力ジャンプを有する気液二相流動に適用可能な3次元レベルセット法に基づく数値解法を開発するとともに、その質量保存性を改良した。本手法を、気泡の合体問題、水面での気泡の破裂と液滴の生成問題に適用し、本手法の有用性を示した。また、本手法を用いて、せん断流れ場中でのガス気泡の成長・離脱問題を解析し、気液界面の変形ならびに気泡離脱の機構を明らかにした。
発癌過程におけるギャップ結合の機能及び形成の異常と、その発生機構の解析

1.マウス皮膚多段階発癌系におけるコネキシン発現の解析(Carcinogenesis16:1287-1297,1995)(1)扁平上皮癌では、正常表皮、papillomaに比べて、ギャップ結合が有意に減少しており、癌細胞の脱分化に伴って、コネキシン26の減少が見られるが、コネキシン43は、ほぼ一定であること、(2)癌の浸潤部位では、コネキシン43の更なる減少が見られること、(3)リンパ節への転移部位では、癌細胞は、コネキシン43をほとんど発現していない一方、コネキシン26の発現が見られること、(4)E-cadherinは、扁平上皮癌の原発、浸潤、リンパ節転移部位いづれでも細胞膜上への局在が保たれることを明らかにした。ヒト食道癌細胞株において,細胞間コミュニケーション能の減少,ギャップ結合蛋白質のmRNA,蛋白発現,局在の異常が起こっていることを明らかにした。3.ギャップ結合の発癌過程における異常機構の解析発癌プロモーターであるDDTをラットに投与したときの,肝臓におけるギャップ結合細胞間コミュニケーションの機能解析及び,コネキシンの発現を解析することにより,発癌プロモーターがギャップ結合細胞間コミュニケーション能を阻害すること,コネキシンの発現を変化されることを明らかにした(Carcinogenesis 1994,15:517-521)。ハムスター舌発癌系における扁平上皮癌を,in situ hybridizationにより解析し,コネキシン26mRNAも減少していることを見いだし,癌組織におけるコネキシン蛋白の発現低下がmRNAレベルでも起こっていることを明らかにした。1.マウス皮膚多段階発癌モデルにおけるギャップ結合蛋白質(コネキシン)の異常(1)前癌病変であるpapillomaでは、正常表皮角化細胞の分化に伴って起こる、ギャップ結合蛋白質の発現調節に異常が起こっていた。(2)扁平上皮癌では、正常表皮、papillomaに比べ減少が見られるが、コネキシン43はほぼ一定であった.(3)癌の浸潤部位では、コネキシン43の更なる減少が見られた。(4)リンパ節への転移部位では、癌細胞は、コネキシン43をほとんど発現していなかった一方、コネキシン26の発現が見られた.(5)E-cadherinは、扁平上皮癌の原発、浸潤、リンパ節転移部位いづれでも細胞膜上への局在が保たれることを明らかにした(投稿中).消耗品費のうち、動物代と免疫化学用試薬費がこのために使われた。2.ヒト食道癌細胞株における、ギャップ結合の異常ヒト食道癌細胞株において、細胞間コミュニケーション能の減少、ギャップ結合蛋白質のmRNA、蛋白発現、局在の異常が起こっていることを明らかにした(J.Cancer Res.Clin.Oncol.120:445-453,1994).培養試薬費がこのために使われた。3.ヒト胃癌及び大腸癌組織のコネキシンの免疫組織学的解析高分化型腺癌では、ギャップ結合が比較的よく保たれているのに対して、低分化型腺癌では,低下が見られることがわかった.4.ギャップ結合蛋白質の転写調節機構の解析ヒトのコネキシン遺伝子のPCRを用いたクローニングに成功し、コネキシン遺伝子のヒト食道癌細胞株へのトランスフェクションを行っているところである。現在、設備備品として購入したルミノメーターを用いて、発現組織、細胞特異的発現を調節している遺伝子領域を解析している。1.マウス皮膚多段階発癌モデルにおけるギャップ結合蛋白質(コネキシン)の異常(1)扁平上皮癌では、正常表皮、papillomaに比べて、ギャップ結合が有意に減少しており、癌細胞の脱分化に伴って、コネキシン26の減少が見られるが、コネキシン43は、ほぼ一定であること、(2)癌の浸潤部位では、コネキシン43の更なる減少が見られること、

(3)リンパ節への転移部位では、癌細胞は、コネキシン43をほとんど発現していない一方、コネキシン26の発現が見られること(4)E-cadherinは、扁平上皮癌の原発、浸潤、リンパ節転移部位いづれでも細胞膜上への局在が保たれることを明らかにした(Carcinogenesis16:1287-1297,1995)。2.ハムスター舌粘膜の創傷治癒及び、多段階発癌過程における、ギャップ結合蛋白質(コネキシン)の発現の異常とその発生機構の解析コネキシン蛋白の発現の異常を蛍光抗体法により調べ、in situ hybridizationによりその発生機構を解析し、次のような新しい知見が得られた。(1)正常舌粘膜において、上皮細胞が基底層から角化層へと分化する過程で、コネキシン蛋白質の発現がコネキシン43からコネキシン26へと変化することを明らかにした。in situ hybridizationによるmRNAの局在の解析では、コネキシン43、26mRNAとも基底層より発現が見られ、コネキシン蛋白の局在の違いは、転写後の調節によって起こっていることが示された。(2)創傷治癒過程において、コネキシン蛋白、mRNAの発現が大きく変化することを見いだした。すなわち、初期(6時間後)ではコネキシン43、26とも減少するが、1-3日後では、正常に比べて増加し、2種類のコネキシン蛋白が同一のプラークに共存すること、7日後にほぼ正常の局在に回復することが分かった。(3)化学物質による多段階発癌系において、前癌病変であるpapillomaでは2種類のコネキシン蛋白、mRNAとも増加し、2種類の蛋白が同一のプラークに共存すること、扁平上皮癌では脱分化に伴ってコネキシン26の発現が低下することを明らかにした。さらに、papilloma、扁平上皮癌及び創傷治癒過程の角化細胞において、コネキシン蛋白が細胞膜上だけではなく、細胞質内特に、核の周囲に局在することを見いだした。
レーザー加熱相変態を利用した制菌傾斜機能合金の開発：アンカースクリューへの応用

レーザー局所加熱相変態によりTi-Ag合金を組織制御した制菌性傾斜機能合金の開発を目的とし、Ti-Ag合金を設計、試作した。矯正用アンカースクリューは機械加工により製作するため、Ti-Ag合金の機械加工性を工具寿命の観点から調べ、チタンよりも優れていることを明らかにした。また、合金組織制御の一例として、チタンにニオブと銅を添加したTi-Nb-Cu合金を設計、試作した。Ti-Nb-Cu合金の強さと硬さの向上には、固溶強化とα+βの析出強化が関与していることを明らかにした。さらに、動物実験に備え、ビーグル犬に埋入した試料をデンタルX線画像により経過観察するための補助装置を開発した。本研究課題では、レーザー局所加熱相変態を利用してTi-Ag合金を組織制御し、αプライム相(生体適合性優位)から共析組織(制菌性優位)へ金属組織を連続的に変化させた、制菌性傾斜機能合金の開発および矯正用アンカースクリューへの応用を試みる。平成27年度は、チタンに銀を22.5、25、27.5、30 mass%添加したTi-Ag合金を設計し、それら合金インゴットの試作を行った。そして、試作したTi-Ag合金の機械的性質(引張強さ、耐力、伸び、硬さ、ヤング率)を調べ、X線回折試験により合金相を同定した。【合金インゴットの試作】金属元素を設計した合金組成となるようにスポンジチタン(>99.8%)と銀粒(>99.9%)を秤量し、アルゴンアーク溶解炉を用いて溶解して、ボタン状の合金インゴットを溶製した。【試料の作製】引張試験用のダンベル型試験片と、硬さ、弾性率、X線回折試験用の板状試験片を、歯科用チタン鋳造機で製作した。【機械的性質】引張試験は、直径3 mm、標点距離15 mm、引張速度0.5 mm/min、室温の条件で行った。硬さ試験は、荷重1.961 N、荷重時間30 sの条件で行った。ヤング率の測定は、超音波パルス法で行った。X線回折試験は、管電圧30 kV、管電流10 mAの条件でCu Kα線を用いて行った。引張強さと耐力は、Ti-25 mass%Ag合金が最も大きかった。また、そのとき延性を示した。硬さとヤング率は、添加量の多いものほど大きかった。X線回折と金属組織観察の結果から、Ti-Ag合金の強さと硬さの向上には、固溶強化と金属間化合物の析出に加え、共析組織が関与していることを明らかにした。銀の添加量30 mass%までのTi-Ag合金の機械的性質と金属組織を調べ、組成と合金相と機械的性質の関係を明らかにした。その成果は原著論文として英文誌に受理された。これまでの結果から、組織制御するTi-Ag合金のベース組成と、目指すべき金属組織が決定した。また、圧延機を用いたインゴットの圧延加工(冷間加工)の予備実験により、加工度と硬さの関係や、割れや裂けの発生する限界加工度を知った。組織制御の実験は概ね予定どおりである。今年度は、高ひずみを与えたTi-Ag合金の真空熱処理を行い、組織の微細化を試みる予定である。平成28年度は、合金組織制御の一例として、チタンにニオブと銅を添加したTi-Nb-Cu合金を設計し、それら合金インゴットを試作した。そして、試作Ti-Nb-Cu合金の金属組織観察とX線回折試験により合金相を同定するとともに、機械的性質(引張強さ、耐力、伸び、硬さ)を調べた。これら研究成果は、Ti-Ag合金を組織制御する際の参考とした。また、次年度の動物実験に備え、ビークル犬に埋入した試料をデンタルX線画像により経過観察するための補助装置を開発した。【合金インゴットの試作】金属元素を設計した合金組成となるようにスポンジチタンとニオブ塊、銅片を秤量し、アルゴンアーク溶解炉を用いて溶解して、ボタン状の合金インゴットを溶製した。【試料の作製】引張試験用のダンベル型試験片と、硬さ、X線回折試験用の板状試験片を、歯科用チタン鋳造機で製作した。【機械的性質】直径3 mm、標点距離15 mm、引張速度0.5 mm/min、室温の条件で引張試験を行った。荷重1.961 N、荷重時間30 sの条件で硬さ試験を行った。【金属組織観察】管電圧30 kV、管電流10 mAの条件でCu Kα線を用いてX線回折試験を行った。鏡面研磨後にエッチングした試料を光学顕微鏡で組織観察した。【結果】Ti-18Nb-2Cu合金はα+β合金で、引張強さは850 MPa以上だった。銀の添加量30 mass%までのTi-Ag合金の機械的性質と金属組織を調べ、組成と合金相と機械的性質の関係を明らかにし、組織制御するTi-Ag合金のベース組成と、目指すべき金属組織が決定した。

また、圧延機を用いたインゴットの圧延加工(冷間加工)の実験により、加工度と硬さの関係や、割れや裂けの発生する限界加工度を知った。Ti-Ag合金で既知のα相や金属間化合物だけではなく、β相の金属組織も知った。さらに、動物実験で使用するデンタルX線撮影補助装置を開発した。これら成果は、原著論文として英文誌に受理された。追加の実験をしたため、進捗状況はやや遅れているが、これらは本研究の主題である金属組織制御を確実に行うことにつながるため、この遅れは次年度に挽回可能と考えている。本研究課題では、レーザー局所加熱相変態を利用してTi-Ag合金を組織制御し、αプライム相(生体適合性優位)から共析組織(制菌性優位)へ金属組織を連続的に変化させた、制菌性傾斜機能合金の開発および矯正用アンカースクリューへの応用を試みる。平成29年度は28年度に続き、合金組織制御の一例として、チタンにニオブと銅を添加したTi-Nb-Cu合金を設計し、それら合金インゴットを試作した。試作インゴットを歯科鋳造し、それら鋳造体の金属組織観察とX線回折試験を行うことで合金相を同定した。そして、その結果を基に、歯科鋳造の冷却速度における室温でのTi-Nb-Cu系合金の三元状態図を作成した。【合金インゴットの試作】設計した合金組成となるようにスポンジチタンとニオブ塊、銅片を秤量し、アルゴンアーク溶解炉を用いて溶解して、ボタン状の合金インゴットを溶製した。ひとつのインゴットにつき、計6回融解した。【鋳造体試料の作製】板状ワックスパターンを埋没材で埋没して鋳型を作り、メーカー指示に従い加熱後、試作インゴットを歯科用チタン鋳造機で鋳込んで板状試験片を製作した。さらに、板状試験片を切断し、樹脂包埋して、X線回折および金属組織観察用の試料を製作した。【X線回折試験】試料の表面を耐水研磨紙で1000番まで研磨し、管電圧30 kV、管電流10 mAの条件でCu Kα線を用いてX線回折試験を行い、合金相を同定した。【金属組織観察】鏡面研磨後にエッチングした試料を光学顕微鏡で観察した。【結果】設計したTi-Nb-Cu三元系チタン合金にはα-Ti、β-Ti、Ti2Cuの3相が存在した。適切な組成範囲を選択することで、歯科の様々な用途に対して応用可能であると考えられた。レーザー局所加熱相変態によりTi-Ag合金を組織制御した制菌性傾斜機能合金の開発を目的とし、Ti-Ag合金を設計、試作した。矯正用アンカースクリューは機械加工により製作するため、Ti-Ag合金の機械加工性を工具寿命の観点から調べ、チタンよりも優れていることを明らかにした。また、合金組織制御の一例として、チタンにニオブと銅を添加したTi-Nb-Cu合金を設計、試作した。Ti-Nb-Cu合金の強さと硬さの向上には、固溶強化とα+βの析出強化が関与していることを明らかにした。さらに、動物実験に備え、ビーグル犬に埋入した試料をデンタルX線画像により経過観察するための補助装置を開発した。【圧延加工】圧延機を用いたTi-Ag合金インゴットの圧延加工を、割れや裂けの発生する限界加工度まで段階的に上げながら行う。各加工度における硬さと金属組織を調べ、加工度との関係を検討する。【真空熱処理】圧延により強加工したTi-Ag合金に対し、再結晶による結晶粒微細化と、共析反応によるTi2Agの分散析出を目指し、真空熱処理を行う。熱処理温度と処理時間をパラメーターとする。
アレルギー・自然免疫に関与する受容体によるマスト細胞活性化の分子生物学的制御

マスト細胞はアレルギー反応のみならず、グラム陰性桿菌、寄生虫などの病原微生物からの生体防御に重要であることが報告されている。また近年マスト細胞は、グラム陰性桿菌LPS認識に重要なToll-like Receptor 4(TLR4)を発現しており、マスト細胞はこの受容体からの情報伝達により活性化され、グラム陰性桿菌からの生体防御に重要な役割を演じていることが報告されてきている。マスト細胞は常に種々の(複数の)リガンドにより刺激されマスト細胞の活性化が制御されているのではないかと考えられ、さらにマクロファージにおいて認められている"トレランス"という現象が、マスト細胞にも認められるかどうか、また認められる場合、トレランスを引き起こす分子生物学的機序に関してはほとんど不明のままである。本研究では、マスト細胞をLPSおよびIgEという複数のリガンドで経時的に刺激し、これらの受容体刺激の相互作用を比較検討した。100ng/mlのLPSにてマスト細胞を一次刺激し、その16時間後にDNP・IgEおよびDNP・HSAにてFc・RIを介する二次刺激を行った。LPSで一次刺激を行った細胞と一次刺激を行わなかった細胞と比較すると、Fc・RIを介する二次刺激後のヒスタミンの産生はLPSで一次刺激を行った細胞で若干低下が認められたが有意ではなかった。また我々が用いたコマーシャルのDNP・IgEは、単独でDNP・HSAの添加なしにヒスタミンの産生を誘導することが判明した。従ってトレランスの有無を判別するためには、単独ではヒスタミンの遊離を来たさないIgEが必要であると考えられた。今年度は、自然免疫に重要であるToll-like receptor(TLR)の各リガンドでマスト細胞RBLを刺激し、ヒスタミン遊離ならびにNF-κB活性化を検討した。本研究には、TLR2のリガンドであるPam_3Cys-Ser-(Lys)_4(Pam_3CSK_4)およびペプチドグリカン(PGN)、TLR3のリガンドであるpoly I : C、TLR4のリガンドであるLPS、TLR5のリガンドであるフラジェリン、TLR7のリガンドであるR-848、TLR9のリガンドであるCpG DNAを使用した。マスト細胞は、TLR2のリガンド刺激によりヒスタミンを遊離することが最近報告されているが、本研究において、TLR2のリガンドであるペプチドグリカン(PGN)刺激により、きわめて弱いヒスタミンの遊離が認められたものの、コントロールに比べ有意にヒスタミンを産生しているとは断定できなかった。さらにPam_3Cys-Ser-(Lys)_4、poly I:C、LPS、フラジェリン、R-848、CpG DNA刺激では、ヒスタミンの遊離は認められなかった。またマスト細胞がこれらの各リガンドにより活性化されるかどうかを検討するため、各リガンドでRBLを刺激し、NF-κBの活性化をルシフェラーゼレポーターアッセイにて検討した。その結果、LPS刺激ではNF-κBの活性化が顕著に認められたが、その他の使用したすべてのリガンド刺激では、NF-κBの活性化は認められなかった。RBLにおけるTLRの発現に関しては確認していないが、少なくとも機能面ではLPSのみに対して反応するものと考えられ、これはマスト細胞がグラム陰性桿菌の防御に重要であるとの過去の報告を裏付けるものであると考えられた。次年度はこの結果をもとに、LPS刺激とFcεRI刺激によるマスト細胞の調節作用を検討する予定である。

また近年マスト細胞は、グラム陰性桿菌LPS認識に重要なToll-like Receptor4(TLR4)を発現しており、マスト細胞はこの受容体からの情報伝達により活性化され、グラム陰性桿菌からの生体防御に重要な役割を演じていることが報告されてきている。マスト細胞は常に種々の(複数の)リガンドにより刺激されマスト細胞の活性化が制御されているのではないかと考えられ、さらにマクロファージにおいて認められている"トレランス"という現象が、マスト細胞にも認められるかどうか、また認められる場合、トレランスを引き起こす分子生物学的機序に関してはほとんど不明のままである。本研究では、マスト細胞をLPSおよびIgEという複数のリガンドで経時的に刺激し、これらの受容体刺激の相互作用を比較検討した。100ng/mlのLPSにてマスト細胞を一次刺激し、その16時間後にDNP・IgEおよびDNP・HSAにてFc・RIを介する二次刺激を行った。LPSで一次刺激を行った細胞と一次刺激を行わなかった細胞と比較すると、Fc・RIを介する二次刺激後のヒスタミンの産生はLPSで一次刺激を行った細胞で若干低下が認められたが有意ではなかった。また我々が用いたコマーシャルのDNP・IgEは、単独でDNP・HSAの添加なしにヒスタミンの産生を誘導することが判明した。従ってトレランスの有無を判別するためには、単独ではヒスタミンの遊離を来たさないIgEが必要であると考えられた。