hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
接着接合の界面の力学特性と強度評価

応力成分は剥離応力が支配的であることが示された。ひずみの時間変動に関する測定を行い、解析の妥当性を示した。(3)衝撃引裂き荷重が作用する突合わせ接着継手及び衝撃せん断荷重が作用する重ね合せ接着継手の挙動も解析と実験の両面より検討し,衝撃荷重作用の特性を明らかにした。本研究では衝撃引張り荷重および衝撃曲げモーメントを受ける単純重ね合せ接着継手の特に接着界面での応力伝播状況及び最大主応力を、有限要素法(DYNA3D)により三次元弾性解析を行い,次の結果が得られた。1.衝撃引張り荷重を受ける被着体が異種材料異寸法の場合、上部被着体の縦弾性係数が大きくなると最大主応力σ_1の最大値は大きくなった。上部被着体の被着体厚さが小さくなると最大主応力σ_1の最大値は大きくなった。上部被着体の縦弾性係数をさらに大きくすると、被着体厚さをさらに小さくすると,最大主応力σ_1が最大となる位置は上部接着界面の端部に移ることが分かった。2.衝撃曲げモーメントを受ける被着体が同種材料同寸法の場合、被着体の縦弾性係数、重ね合せ長さ及び比着体厚さが大きくなると最大主応力σ_1の最大値は大きくなり、接着層厚さが小さくなると最大主応力σ_1の最大値は大きくなった。また、被着体厚さが小さくなるにつれて,最大主応力σ_1が最大となる位置は上部接着界面の端部に移ることがわかった。3.衝撃曲げモーメントを受ける被着体が異種材料異寸法の場合、上部被着体の縦弾性係数が大きくなると最大主応力σ_1の最大値は大きくなり、上部被着体の被着体厚さが小さくなると最大主応力σ_1の最大値は大きくなった。上部被着体の縦弾性係数がさらに大きくなると,最大主応力σ_1が最大となる位置は上部接着界面の端部に移り、上部被着体の被着体厚さが小さくなると最大となる位置は下部接着界面の端部に移ることが分かった。4.衝撃引張り荷重及び衝撃曲げモーメントを受ける単純重ね合せ接着継手のひずみ応答に関する実験を行い、解析結果と実験結果はかなりよく一致し,本解析の妥当性を示した。
河川水－底質間における医薬品類の物質移動現象のモデル化

昨年度の結果を元に、底質の構成成分である鉱物と腐植を用いて、アジスロマイシンとレボフロキサシンの河川底質への収着性(Kd)の予測可能性を検討した。具体的には、鉱物には、対象底質の主要な粘土鉱物であるイライトとクロライト、また、対象底質には含まれていないが世界的には広く分布しており陽イオン交換容量の高い粘土鉱物であるモンモリロナイトの3種を選定した。また、腐植の代わりに、底質を採取した河川流域の主要な土壌であり、負電荷サイトが主に腐植に由来する黒ボク土を対象とした。その結果、レボフロキサシンは、単位負電荷当たりのKd(=Kcec)が鉱物3種と黒ボク土で類似していたが、アジスロマイシンのKcecは鉱物3種が黒ボク土よりも100倍以上高かった。これにより、アジスロマイシンは鉱物と腐植への収着を別個に評価するべきであるという昨年度の成果が検証された。また、イライト、クロライト、黒ボク土のKcecを用いて、既存モデルにより、対象底質のKdを予測したところ、両物質共に、予測値は実測値の0.1から10倍の範囲内に含まれており、予測が可能であることが示された。また、対象底質において、アジスロマイシンは主に鉱物に収着していたのに対し、レボフロキサシンは鉱物と腐植の両方に収着していることが示された。また、両物質共に、選定した鉱物3種のKcecは類似しており、他物質での報告と併せて考えると、鉱物種別によるKcecの差異は小さいと考えられた。これらのことから、アジスロマイシンに関しては、本研究で使用したモデル式と入力値を用いることで、性状の異なる他の底質に対しても、収着性が予測可能であると考えられた。本研究で得られた結果を、河川水ー底質間の医薬品類の物質移動のモデル化に活用したいと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は医薬品類の河川底質への収着平衡定数の予測を目的に研究を実施した。収着平衡定数を予測するためには、まずは、どのようなメカニズムで底質に収着しているのか(収着機構)を明らかにする必要がある。本研究では、医薬品類の中でも特に収着性の高い、抗生物質のアジスロマイシンとレボフロキサシンを対象とし、OECDのガイドライン(No. 106)に基づいて河川底質への収着実験を行い、溶媒の水質条件を変化させることで収着機構の解明を試みた。具体的には、溶媒には塩化ナトリウム水溶液を用い、pH(6.5、11.6)、イオン強度(NaCl:100 mM、10 mM)、EDTA濃度(1 mM, 0 mM)を変化させた場合の収着平衡定数を評価した。また、収着実験に用いた底質は、淀川水系の桂川(羽束師橋、宮前橋)、西高瀬川、古川、多摩川水系の多摩川(日野橋、関戸橋)と浅川、霞ヶ浦流域の桜川の計8地点から採取した。陽イオン交換が対象医薬品の底質への主要な収着機構であると考えられた。陽イオン交換による収着平衡定数は、吸着剤の陽イオン交換容量と、対象物質と共存する陽イオンとの収着の競合性(選択性)を用いることで、NICA-Donnanモデルにより予測可能であると考えられる。従って、これら医薬品の環境水中の主要な陽イオンとの競合性を評価した。競合イオンをNa+に統一した系における収着平衡定数は、前述のとおり既に評価済みであるため、CaCl2溶液(50 mM)を用いて、競合イオンをCa2+に統一し、前述の8底質を対象に収着平衡定数を評価した。EDTAは底質の負電荷サイトに吸着している交換性の金属イオンや底質の鉱物中に含有される金属元素と錯体を形成するため、対象医薬品の錯体形成による底質への収着を抑制すると考えられる。本実験では、EDTAの添加による収着平衡定数の変化はほとんどなかったことから、錯体形成の影響は小さいと考えられた。また、対象医薬品は、pH=6.5の中性溶液中では分子内のアミノ基が正電荷を帯びているため、共存する陽イオン濃度の増加により、陽イオン交換が抑制される。ナトリウムイオン濃度の増加により収着平衡定数が低下しており、低下の程度は、陽イオン交換が主な収着機構である有機化学物質に対する報告値と類似であったことから、対象医薬品に対しても陽イオン交換が主要な収着機構であると考えられた。また、pH=11.6の塩基性溶液中においては、対象医薬品のアミノ基は帯電していないため、陽イオン交換反応は生じない。本研究では、塩基性溶液中において、対象医薬品の収着平衡定数が大幅に低下していたことから、陽イオン交換の重要性が示され、前述の結果と調和した。また、塩基性溶液中においてアジスロマイシンは分子態として存在しているため、疎水性吸着の影響は小さいことが示された。競合イオンがCa2+の場合の収着平衡定数は、Na+の場合に比べて、510倍程度の低い値をとることが明らかとなった。また、Ca2+とNa+との収着平衡定数の比は陽イオン交換が主な収着機構である有機化学物質に対する報告値とも類似していた。これにより、対象抗生物質の底質への収着平衡定数は、他の有機化学物質と類似のパターンを示す可能性が示唆された。

昨年度の結果を元に、底質の構成成分である鉱物と腐植を用いて、アジスロマイシンとレボフロキサシンの河川底質への収着性(Kd)の予測可能性を検討した。具体的には、鉱物には、対象底質の主要な粘土鉱物であるイライトとクロライト、また、対象底質には含まれていないが世界的には広く分布しており陽イオン交換容量の高い粘土鉱物であるモンモリロナイトの3種を選定した。また、腐植の代わりに、底質を採取した河川流域の主要な土壌であり、負電荷サイトが主に腐植に由来する黒ボク土を対象とした。その結果、レボフロキサシンは、単位負電荷当たりのKd(=Kcec)が鉱物3種と黒ボク土で類似していたが、アジスロマイシンのKcecは鉱物3種が黒ボク土よりも100倍以上高かった。これにより、アジスロマイシンは鉱物と腐植への収着を別個に評価するべきであるという昨年度の成果が検証された。また、イライト、クロライト、黒ボク土のKcecを用いて、既存モデルにより、対象底質のKdを予測したところ、両物質共に、予測値は実測値の0.1から10倍の範囲内に含まれており、予測が可能であることが示された。また、対象底質において、アジスロマイシンは主に鉱物に収着していたのに対し、レボフロキサシンは鉱物と腐植の両方に収着していることが示された。また、両物質共に、選定した鉱物3種のKcecは類似しており、他物質での報告と併せて考えると、鉱物種別によるKcecの差異は小さいと考えられた。これらのことから、アジスロマイシンに関しては、本研究で使用したモデル式と入力値を用いることで、性状の異なる他の底質に対しても、収着性が予測可能であると考えられた。本研究で得られた結果を、河川水ー底質間の医薬品類の物質移動のモデル化に活用したいと考えている。昨年度に引き続き、医薬品類の河川底質への収着予測手法の構築を目的に研究を実施した。昨年度は、底質収着性の高い抗生物質のアジスロマイシンとレボフロキサシンを対象とし、水-底質間の平衡の水質条件(pH、共存イオン濃度、共存イオン種別)への依存性について検討を行った。本年度は、水側の条件を固定し、水-底質間の平衡の底質性状への依存性について検討を行った。昨年度と同じ抗生物質2種を対象とし、淀川水系の河川5地点と多摩川水系の河川3地点から採取した幅広い性状を示す底質8種に対して、pH=6.5のCaCl2(5mM)を用いて収着平衡試験を実施した。本試験で得られた抗生物質の底質収着性と底質性状(有機炭素含有量、陽イオン交換容量)との関係性を明らかにした。まず、対象底質において、収着等温線は概ね直線性を示していたたため、直線近似の収着等温線の傾き(Kd)を用いて収着性を評価した。アジスロマイシン、レボフロキサシン共に、Kdは有機炭素含有量とは有意な相関は見られなかったが、陽イオン交換容量とは有意な相関が確認され、これにより、対象物質の河川底質への収着は、疎水性相互作用ではなく、陽イオン交換反応(静電気的相互作用)によるものであるという昨年度の結果が補完された。また、既報に従って陽イオン交換容量を底質の鉱物と腐植に由来するものに分離し、これらを説明変数として、目的変数Kdに対して重回帰分析を行ったところ、レボフロキサシンは、重回帰分析の自由度調整済み決定係数が陽イオン交換容量との単回帰分析の決定係数と同程度であったが、アジスロマイシンに関しては、Kdの予測精度が大幅に向上しており、鉱物と腐植では単位負電荷当たりのKd(=Kcec)が大きく異なることが示唆された。
単球系細胞の PPARγ活性化による敗血症病態の解明と治療法の開発

健康被験者より単球を採取し、マクロファージに分化後、LPSを投与し糖濃度の異なる培養液で72時間培養を行った。高糖環境下においてマクロファージの小胞体ストレス系が活性化することで、貪食能が低下し細胞死が亢進した。また、グレリンを投与することでこれらの現象が抑制されたが、その作用にPPARγを介する経路が関与していることが示唆された。我々はグレリンのPPARγ増強作用を介した細胞死抑制効果に注目し、実験を行った。前年度において、分化型THP-1細胞及びヒトMacrophageにLPSを投与下に、糖濃度の異なる培養液で72時間培養を行いLPS及び生理的な高糖濃度負荷により、単球系細胞内のAktのリン酸化が抑制されることで、細胞死変化が促進されると共に、ファゴサイトーシスが抑制された。また、グレリン投与により細胞内PPARγ活性が上昇しその変化が抑制された。さらに、細胞内情報伝達系のPI3K/Akt経路を抑制する目的でAkt1に対するsiRNAを単球系THP-1細胞、ヒトMonocyte/MacrophageにNucleofection法により遺伝子導入することで、Akt1の遺伝子ノックダウンを行うと、上記のグレリンの効果が消失した。従って、グレリンは、PI3K/Akt経路を介して細胞死抑制及びファゴサイトーシス促進していることが分かった。今年度はマウスにLPSを尾静脈に投与した敗血症モデルにグレリンの前処置及びPPARγアゴニストを投与した場合の腹腔内マクロファージの細胞死の変化を調べる実験を計画した。実験結果として、LPSを投与することで48時間後より腹腔内マクロファージに細胞死の変化が見られた。また、グレリンの前投与によりこれらの変化が抑制された。現在得られた結果としては、マクロファージ内のAktのリン酸化が敗血症モデルで抑制されたが、グレリンはAktのリン酸化を維持することでマクロファージの細胞機能維持に働いていると考えている。他の関連する細胞内情報伝達系の変化に関しては今後の検討課題と考えている。分化型THP-1細胞、ヒトMacrophageにLPSを投与後72時間、糖濃度の異なる培養液で培養を行い、細胞内及び培養液のサイトカイン濃度(IL1b, IL6, IL8, IL10, TNFa)、HMGB-1、HSP70濃度、アポトーシス(細胞内Akt, p38MAPKリン酸化/Total(比)変化の定量、細胞内ミトコンドリア膜電位変化、Bcl-xl, Bcl-2/Bax, Bak発現比の解析、Caspase 3, 9)、オートファジーの発現(細胞内LC3-2/1比, Beclin1発現、細胞内PI3K, mTOR activity、mTORのリン酸化/Total(比)変化定量)について観察し、LPS及び高糖濃度負荷が及ぼす細胞内情報伝達系と細胞死の関係を解析し、さらにPPARγアゴニストとしてのグレリンによる抑制効果を解析した。研究結果として明らかになったことは、LPS及び生理的な高糖濃度負荷により、単球系細胞内のAktのリン酸化が抑制されることで、細胞死変化が促進されると共に、ファゴサイトーシスが抑制されたが、グレリン投与により細胞内PPARγ活性が上昇し、その変化が抑制された。次に、細胞内情報伝達系のPI3K/Akt経路を抑制する目的でAkt1に対するsiRNAを単球系THP-1細胞、ヒトMonocyte/MacrophageにNucleofection法により遺伝子導入することで、先に観察したグレリンにおける細胞死抑制効果がどのように変化するかを観察した。実験結果として、Akt1をノックダウンすることでグレリンの効果が消失した。THP-1(単球系培養細胞)またはヒトMonocyte/Macrophageを用いた細胞培養実験において、PPARγアゴニストのロジグリタゾン5uM投与によりLPSによる細胞死変化は抑制(Caspase3の発現低下、LC3 IIの発現軽度上昇)されたが、25uM投与により逆に細胞死が促進された(Caspase3の発現上昇、LC3 IIの発現上昇)した事を解明している。また、グレリン投与によりPPARγ活性が上昇し、細胞死変化が抑制された。これらは、PPARγ活性の適度な上昇が炎症治癒期において単球・マクロファージ系を介して、免疫提示機能を賦活したり、細胞死を起こした細胞を貪食する事(Phagocytosis)で治癒過程を促進する可能性があると考察する。しかし、実験途中においてmicor RNAの実験において興味深い実験結果を得たので、動物実験系においては中断を余儀なくされている。今年度の研究

途中で、我々はmiRNA定量的PCR Array (Taqman Array MicroRNA Card, Applied Biosystems社)を用いた予備実験により、高血糖またはLPS刺激による単球系細胞の経時的な変化において、miR-21, miR-155, let7-a, let7-eの発現と、貪食能低下及び細胞死の増加に相関関係がある可能性が示唆されたため、これらのmiRNAの生体内の発現を制御することで、敗血症における生存率改善が図れるとの仮説の元、今年度は、実験を行う予定にしている。具体的には以下の実験プロトコールを組んでいる。濃度の異なる溶液を用いた細胞培養実験にてLPS投与後の、THP-1細胞、Monocyte/MacrophageにおけるmiRNAの発現変化を観察し、貪食能や細胞死に関連するタンパク質のmRNAと相補的な配列を持つmiRNAの候補をデータベースで探索すること。また、候補に上がったmiRNAmimicを遺伝子導入することや、特異的な阻害薬のanti-miRを投与することで、貪食能低下、細胞死の変化を観察すること。また、グレリン投与により以上の変化がどのように修飾されるかを観察し、グレリンの炎症促進効果のメカニズムについて解明する予定にしている。本研究に用いられる試薬(miRNA関連品、PCR関連品、インヒビター、抗体、ペプチド、ELISAキット、Nulcleofection法を用いた関連試薬、培養関連品等)は大変高価である。フローサイトメトリー用の抗体は、固定標本に比べ染色時に高濃度の抗体を要する為、使用量が多くなる。また、ペプチド、ELISAキット、Nuleofectionキットについては、1バイアル、1キット当たり5万円から20万円程度であり、1回の実験で2万円から5万円程度のコストを要する時もあるため、本年度は殆どを消耗品費に使用する予定にしている。
ラット遊離肺還流モデルにおける白血球、PAF、TNFの肺血管床透過性亢進への関与

1.〔ラット遊離肺灌流標本の安定したモデルの作製に成功した。〕本モデルは変動しやすい物であるが、手術手技、還流回路、還流液の改善により安定した還流圧、湿乾重量比がえられるようになり、また同モデルにおいて肺動脈を遊離、左右肺の選択的還流、薬物投与を片肺にのみ行い対側を内部コントロールとして使用できる手技を完成した。2.〔血小板活性化因子(PAF)は肺血管床の透過性を亢進させる。〕PAFを片側肺にのみ0.05μgづつ、bolusに5回投与することにより、還流圧の上昇を認めずに対側肺に比較して肺水分量の増加を認めた。PAFのbolus大量投与は還流圧の上昇をきたすが、還流圧の上昇をきたさない少量頻回投与によって肺水分量の増加をきたし、PAFは肺血管床に対して透過性亢進作用を持つことが明らかにできた。3.〔過換気は肺血管床の透過性を亢進させ、呼気終末陽圧はこれに対して抑制的に働く。〕正常換気として一回換気量0.01ml/グラム体重、過換気として0.03ml/グラム体重にて30回/分の換気数にて、2.5cmH_2OのPEEP下、或いはZEEPにて30分間換気、肺動脈圧、湿/乾重量比の変化を比較検討した。最高気道内圧は過換気群ではPEEP群とZEEP群の間で差がなく、肺動脈圧は群間で同じである。従ってPEEPは過換気による肺水分量の増加を抑制し、低い呼気レベルから大きい換気量で換気することが肺灌流圧の上昇を伴なわずに肺水分量の増加をきたし、肺血管床の透過性亢進に起因するであろうことが明らかにできた。4.〔TNFの作用〕TNF2万単位/mlの濃度で本モデルを還流したのでは、還流圧、水分量に著変がなく、TNFは白血球の作用を介して肺血管床に働く可能性の予備的データをえて現在研究を進行中である。
放射型CTを用いた燃焼火炎内の温度・成分濃度分布の同時計測

火炎自らが出す熱放射の投影データから,CT手法を用いて燃焼火炎断面の温度分布を求める計測手法の開発を目的とし,メタン空気混合炎を対象とした測定実験を行った.光源にハロゲンランプを使用し,InGaAsを検出器に用いた128素子近赤外アレイセンサ(観測波長域0.7μm1.4m)を用いて投影データを収集する計測システムを試作し,実験を行った.推定された温度は真の値(約1800K)から約800K低く,精度は十分ではないが,分布の形は正しく推定できた.この結果は,従来の燃焼ガスによる吸収を考慮しない方法に較べると,かなり真の値に近付いた結果となっている.測定誤差の原因は観測波長で燃焼ガスの吸収が小さい,すなわち,放射率が小さいため,吸収の測定誤差が,放射率の補正を行う際に大きく影響し,誤差を増大させるためと考えられる.吸収の測定精度を向上させるために,半導体レーザー(LD)を用いて分光した吸収の計測を試みた.LDを光源として炎の温度を計測するまでには至っていないが,赤色LD(波長635nm)で一酸化炭素(CO)を計測し,LDの温度を変化させると発振波長を変調できることを利用すると,気体の分光スペクトルが選択的に計測できる見通しを得た.今後は,LDを光源として利用した計測システムを構築し,温度の測定精度向上と成分濃度の計測法の開発を行う予定である.火炎自らが出す熱放射の投影データから,CT手法を用いて燃焼火炎断面の温度分布を求める計測手法の開発を目的とし,メタン空気混合炎を対象とした測定実験を行った.光源にハロゲンランプを使用し,InGaAsを検出器に用いた128素子近赤外アレイセンサ(観測波長域0.7μm1.4m)を用いて投影データを収集する計測システムを試作し,実験を行った.推定された温度は真の値(約1800K)から約800K低く,精度は十分ではないが,分布の形は正しく推定できた.この結果は,従来の燃焼ガスによる吸収を考慮しない方法に較べると,かなり真の値に近付いた結果となっている.測定誤差の原因は観測波長で燃焼ガスの吸収が小さい,すなわち,放射率が小さいため,吸収の測定誤差が,放射率の補正を行う際に大きく影響し,誤差を増大させるためと考えられる.吸収の測定精度を向上させるために,半導体レーザー(LD)を用いて分光した吸収の計測を試みた.LDを光源として炎の温度を計測するまでには至っていないが,赤色LD(波長635nm)で一酸化炭素(CO)を計測し,LDの温度を変化させると発振波長を変調できることを利用すると,気体の分光スペクトルが選択的に計測できる見通しを得た.今後は,LDを光源として利用した計測システムを構築し,温度の測定精度向上と成分濃度の計測法の開発を行う予定である.
反応熱による光の偏向を利用する酵素反応の局所的な非接触in-situ計測法の開発

本研究では、筆者らが提案した反応熱によるプローブ光の偏向を利用する新規計測法を酵素反応系に応用し、酵素反応の新規非接触in-situ計測法を開発することを目的とした。研究実績として、次のような成果を挙げた。まず、酵素反応熱によるプローブ光の偏向測定系及び測定方式を検討した。モデル酵素反応はカタラーゼによる過酸化水素の分解反応を選んだ。測定系は酵素反応セルとプローブ光検出系とに分けられる。測定方式については、まず酵素反応の水相反応場を四塩化炭素相の上に置き、プローブ光を四塩化炭素相に通過した。この場合、酵素反応熱によるプローブの偏向信号と酵素反応の生成物である酸素の四塩化炭素相への拡散溶解により生じた濃度勾配により生じた偏向信号とが同時に検出されることが分かった。次に、反応熱による偏向信号のみを測定するため、酵素反応の水相反応場と四塩化炭素相を薄い金箔で分離する測定方式を考案した。偏向信号の大きさは過酸化水素の濃度及び酵素活性とそれぞれ10^<-3>M-10^<-2>Mと11-550unit/mlの範囲内で直線関係を有する。次に、カタラーゼを金箔上に固定し、本法を新規バイオセンサーとして利用する可能性についても検討した。測定はフローインジェクション方式で行い、りん酸ナトリウム緩衝液をペリスタポンプでセルに流し、そこへ過酸化水素溶液を注入した。反応信号の大きさは注入した過酸化水素の濃度と5x10^<-3>M-10^<-2>Mの範囲内で直線性を示した。金箔上に固定したカタラーゼを用いるフロー測定系は良好な安定性を示し、本法を新規バイオセンサーとして発展させられることを示した。さらに、プローブ光の通過位置と偏向信号との関係を調べ、偏向信号と固定した酵素の活性分布との関係を検討した。また、偏向信号の時間変化から酵素反応速度の解析を行い、酵素活性と反応速度との関係について有益な知見を得た。
グルタミン酸誘発性網膜細胞死におけるPDGF-R-A1phaの役割

グルタミン酸誘発性網膜細胞死が生じると思われるグルタミン酸トランスポーターの一つであるEAAC1のノックアウトマウスとコントロールトールとなるICRマウスの網膜サンプルを用いて行ったプロテオミクス解析により、画群間でタンパク発現量に差が見られたものがいくつかあり、再現性を確認するためにウェスタンブロット法をまず行った。コントロール群と比較したEAAC1ノックアウトマウスの網膜内での網膜細胞死に関与する可能性のある候補タンパクの発現量の差は、スクリーニング目的で行ったプロテオミクスの結果と一致するものとそうでないものに分かれていた。またEAAC1ノックアウトマウスの網膜内で起こっているタンパクレベルでの変化に伴って起こるシグナル伝達系についで、網膜のlysateを用いてウェスタンブロット法を用いて解析を行った。さらに、In vitroでのグルタミン酸誘発性網膜細胞死とPDGF-R-Alphaの関連性を調べるために、網膜由来の細胞を用いて種々の実験を行った。プロテオミクス解析により得られたタンパクの中には網膜内における輿奮性神経伝達を促進する働きのあるタンパクや、阻害する働きのあるタンパなどが含まれており、このようなタンパクと、PDGF-R-Alphaについての相互作用についても調べた。PDGF-R-Aiphaの特異的なリガンドであるPDGF-AAを網膜由来細胞に作用させて所、グルタミン酸により細胞死が誘導された網膜由来細胞に対し、細胞死を抑制する働きを示すことが判った。また、この神経保護効果は細胞内でのシグナノ巨云達系の一つであるMPKの系を介する可能性が示唆された。以上から、グルタミン酸誘発性網膜細胞死にはPDGF-R-Alphaか部分的に関与していると思われる。グルタミン酸誘発性網膜細胞死が生じると思われるグルタミン酸トランスポーターの一つであるEAAC1のノックアウトマウスとコントロールとなるICRマウスの網膜サンプルを用いて行ったプロテオミクス解析により、両群間でタンパク発現量に差が見られたものがいくつかあり、再現性を確認するためにウェスタンブロット法をまず行った。またEAAC1ノックアウトマウスの網膜内で起こっているタンパクレベルでの変化に伴って起こるシグナル伝達系について、網膜のlysateを用いてウェスタンブロット法を用いて解析を行った。さらに、In vitroのグルタミン酸誘発性網膜細胞死とPDGF-R-Alphaの関連性を調べるために、網膜由来の細胞を用いて種々の実験を行う準備を行った。プロテオミクス解析により得られたタンパクの中には網膜内における興奮性神経伝達を促進する働きのあるタンパクや、阻害する働きのあるタンパクなどが含まれており、このようなタンパクと、PDGF-R-Alphaについての相互作用についても調べていく準備を行った。このようなデータの結果を踏まえ最終年度となる来年度はグルタミン酸により細胞死が誘導された網膜由来細胞に対するPDGF-R-Alphaの作用や、その時に起こる細胞内でのシグナルの変化などについてさらに検討を進めたい。
口内炎予防における口腔内保湿に及ぼすグリセリン濃度の影響

本研究の目的は、化学放射線併用療法や抗がん剤を用いた化学療法時に発生する口内炎発現の前段階として発現する口腔内乾燥に着目し、口腔内保湿に及ぼすグリセリン製剤添加による効果を明らかにし、がん患者や造血幹細胞移植患者の口内炎発現予防方法を確立する事にある。健常者を対象として、含嗽剤使用前後における口腔内保湿に及ぼす影響について検討することにあった。【研究・方法】1.医療用含嗽剤単剤の保湿効果に関する検討保湿前後の基準として市販のミネラルウォーターを用い、比較対照群として含嗽用ハチアズレ顆粒0.1%、イソジンガーグル、ネオステリングリーン、更に0.5%NaCl-0.5%NaHCO_3水溶液、アルギン酸ナトリウムを用いて口腔内水分環境変化について、使用前、使用直後、5分後、15分後、30分後の口腔内水分変化を検討した。2. 1で用いた各水溶液へのグリセリン製剤添加による保湿効果へ及ぼす検討各水溶液100mLに対し、グリセリン添加後の終濃度が0.5%、5%、10%となるよう検討を行った。主観的評価として、自覚症状の変化、使用感等についてアンケート調査を行い、客観的評価のために生体電気インピーダンス(BIA)法による口腔粘膜水分計ムーカスを用い、唾液分泌の評価には、簡易型唾液分泌測定シート法を用いた。結果、いずれの試験においてもグリセリン添加後、濃度が上がるごとに515%程度の水分保湿パーセントの上昇、使用感の向上を認めた。特に、アルギン酸ナトリウムにおいては、薬剤の粘度低下に伴う自覚評価における使用感の向上も得られた。一方で、アルギン酸ナトリウムは、全例において水分保湿パーセントの大きな変化は認められなかった。このとこは、使用感の向上、味覚改善を含め、今後の口腔内保湿への薬剤使用へ貢献できる可能性が得られたと考えられる。【研究目的】化学放射線併用療法や抗がん剤を用いた化学療法時に発生する口内炎発現の前段階として発現する口腔内乾燥に着目し、口腔内保湿に及ぼすグリセリン製剤添加による効果を明らかにし、がん患者や造血幹細胞移植患者の口内炎発現予防方法を確立する事にある。まず、健常者を対象として、含嗽剤使用前後における口腔内保湿に及ぼす影響について検討する。【研究・方法】1.医療用含嗽剤単剤の保湿効果に関する検討保湿前後の基準に市販のミネラルウォーターを用い、比較対照群として含嗽用ハチアズレ穎粒、イソジンガーグル、ネオステリングリーン、0.5%NaCl-0.5%NaHCO_3水溶液、アルギン酸ナトリウムを用いて口腔内水分環境変化について各群10名程度対象とし、使用前、使用直後、5分後、15分後、30分後の口腔内水分変化を検討する。2. 1で用いた各水溶液へのグリセリン製剤添加による保湿効果へ及ぼす検討各水溶液100mLに対し、グリセリン添加後の終濃度が0.5%、5%、10%となるよう検討を行う。本研究に用いるグリセリン製剤は、湿潤剤として保険適応を有する日本薬局方グリセリン外用液(8487%)を用いる。主観的評価として、自覚症状の変化、使用感等についてアンケート調査を行い、客観的評価のために使用する口腔粘膜水分測定器として口腔粘膜水分計ムーカスを用い、唾液分泌の評価は、簡易型唾液分泌測定シート法を用いる。本研究は、事前に東北大学医学部倫理委員会の承認後、研究目的、実施方法及び個人情報の取り扱いについて十分説明し、同意の得られた健常者の協力のもと実施する。【研究成果】情報収集を目的として第11回日本臨床腫瘍学会学術集会に参加し、口内炎発現予防方法に関する最新の情報及び他病院等での状況について知見を得ることができた。また、東北大学病院倫理委員会に実験の承認申請を行い、承認を得た後、実験に必要な医薬品、物品の購入及びアンケート分析のためのソフト購入を行った。

特に、アルギン酸ナトリウムにおいては、薬剤の粘度低下に伴う自覚評価における使用感の向上も得られた。一方で、アルギン酸ナトリウムは、全例において水分保湿パーセントの大きな変化は認められなかった。このとこは、使用感の向上、味覚改善を含め、今後の口腔内保湿への薬剤使用へ貢献できる可能性が得られたと考えられる。
共形場理論と量子タイヒミュラー理論を通した共形ループ集団の研究

統計物理学や場の量子論などの無限自由度の系では、臨界点において様々な物理量の振る舞いが系の詳細によらず、少数のパラメータで記述される現象(臨界現象)が広く現れる。このような特異な性質から、臨界点での物理系の振る舞いは古くから関心を集めてきた。本研究では、O(n)-ループ模型と呼ばれる統計物理学の模型を研究する。臨界点上ではいくつものクラスターが複雑に組み合わさった構造が現れるが、これらのクラスターの境界線を共形場理論や幾何学的手法を用いて具体的に記述することが本研究の目的である。
アリ-アブラムシ-共生細菌による複合共生系の解明

相利共生は状況に応じて変化し、時として解消される。例えば、アリとアブラムシの関係は、アブラムシが甘露を提供するかわりに、アリがアブラムシの天敵を排除するという、良く知られた相利共生の一つであるが、アリ-アブラムシの関係は生態的あるいは進化的に変化しやすく、相利から片利、さらには敵対にいたるまで多様な形態が存在する。このような関係の変異の創出のついて、これまではアブラムシがアリに随伴されることに対するコストと利益を考慮した最適化理論が用いられてきたが、その範疇に収まらない例が多い。したがって、アリ-アブラムシの2者間の相互作用だけではなく、第3者を含めた複数種間の相互作用について解析する必要がある。本研究では、周囲の天敵の群集構造がアリとアブラムシの共生関係に変異をもたらすかを明らかにするために、アリの随伴に関するアブラムシの種内変異と各地域の天敵群集ついて調べ、以下の結果を得た。・マメアブラムシには、排泄する甘露に関して2つの生態型(以下Suc型とMel型)が存在した。・Suc型のマメアブラムシより、Mel型のマメアブラムシの方がアリの随伴能力は低かった。・マメアブラムシとアリの共生関係が強い場所では、寄生蜂に寄生されたアブラムシの割合が高かった。・アリと共生関係をもつマメアブラムシのコロニーでは、大型のテントウムシの個体数が少なかった。以上の結果を基に、個体群動態モデルをベースとしたシミュレーションを行ったところ、アブラムシの系統間で、寄生蜂に対する防衛能力とアリによるテントウムシ排除効果の間でみられるトレードオフが強い場合に、アリと共生関係をもつアブラムシの系統ともたない系統の入れ替わりが激しくなるという結果を得た。これらの結果は、周囲の天敵群集との相互作用の中で、アリ-アブラムシ相利共生が変化し、地理的変異が生み出させる可能性を示唆するものである。群集内で作用する相利共生の動態について考える場合,相利共生を多種が関わる相互作用系として捉えなければならない。そこで本研究では、マメアブラムシとアリとの共生関係を材料とし、局所的なアブラムシの天敵群集との相互作用によってアブラムシとアリの共生関係が推移し、そのような共生の変異にアブラムシの共生細菌が関与するという仮説を検証することを目的とした。まず、日本国内17カ所で、マメアブラムシとアリの共生関係の地理的パターンと、アブラムシコロニーに訪れる天敵の種類組成を調べた。その結果、アリを随伴していたアブラムシの割合は場所によって大きく異なり、アリを随伴しているコロニーほど、上位捕食者であるテントウムシ類の出現頻度が低く、寄生蜂による寄生率は高かった。これらの結果は、アブラムシに随伴するアリが局所的な天敵の群集構造を変化させることを示唆するものである。次に、アリの随伴頻度の異なった佐賀市と大津市からマメアブラムシを採取し、いくつかの形質について比較した。その結果、佐賀と大津のマメアブラムシでは、生存日数や産子数などには違いがみられなかったが、佐賀よりも大津のマメアブラムシの方が誘引されるアリの個体数が多く、アリの誘引性は強かった。さらに、これらの系統では、(a)アブラムシの体表化学成分、(b)排泄する甘露成分、および(c)保有する共生細菌組成に違いがみられた。今後、各地でサンプリングしたアブラムシが保有する共生細菌組成を調べるとともに、共生細菌組成を変化させたアブラムシを作成し、アブラムシがアリを誘引することに影響すると予想されるアブラムシの体表成分と甘露成分に、共生細菌が関与するかについて実験的に調べる予定である。アブラムシの甘露には、(a)キーストン捕食者であるアリを誘引する、(b)土壌中で分解を担う微生物を増加させる、など生物群集々生態系に対して大きな役割がある。このため、アブラムシの甘露タイプとアリ随伴能力の種内変異を明らかにすることは,個体の適応と生物群集、さらには生態系機能を繋ぐ上で重要である。そこで本研究では、まず、アブラムシの甘露タイプやアリの随伴能力における種内変異の存在を確認するために、日本各地から採取した21クローンのマメアブラムシを用いて、彼らの増殖速度、甘露タイプ、アリの随伴能力について調べ、マイクロサテライトマーカーによる遺伝型の分離を試みた。加えて、アブラムシには複数種類の共生細菌を保有するものがみられ、これらの共生細菌の存在によって、アブラムシの代謝経路は変化することが知られている。そこで上述のアブラムシの内部共生細菌組成(絶対共生細菌と任意共生細菌)について調べ、任意共生細菌がアブラムシの甘露やアリの随伴能力を変化させるかについて検証した。その結果、(1)マメアブラムシには、スクロースを多く含む甘露を排泄するタイプ(以下Suc型)とメレジトースを多く含む甘露を排泄するタイプ(以下Mel型)の2つの生態型が存在する。(2)Suc型のマメアブラムシより、Mel型のマメアブラムシの方が増殖速度は低い。(3)Suc型のマメアブラムシより、Mel型のマメアブラムシの方がアリの随伴能力は低い。(4)マイクロサテライトマーカーを用いた遺伝解析では、上記のSuc型とMel型のマメアブラムシを分離できない。(5)マメアブラムシには、任意共生細菌であるArsenophonusが感染するクローンがみられる。(6)任意共生細菌であるArsenophonusは、ホストであるアブラムシの増殖速度や甘露成分、およびアリの随伴能力に影響しない。という結果を得た。

例えば、アリとアブラムシの関係は、アブラムシが甘露を提供するかわりに、アリがアブラムシの天敵を排除するという、良く知られた相利共生の一つであるが、アリ-アブラムシの関係は生態的あるいは進化的に変化しやすく、相利から片利、さらには敵対にいたるまで多様な形態が存在する。このような関係の変異の創出のついて、これまではアブラムシがアリに随伴されることに対するコストと利益を考慮した最適化理論が用いられてきたが、その範疇に収まらない例が多い。したがって、アリ-アブラムシの2者間の相互作用だけではなく、第3者を含めた複数種間の相互作用について解析する必要がある。本研究では、周囲の天敵の群集構造がアリとアブラムシの共生関係に変異をもたらすかを明らかにするために、アリの随伴に関するアブラムシの種内変異と各地域の天敵群集ついて調べ、以下の結果を得た。・マメアブラムシには、排泄する甘露に関して2つの生態型(以下Suc型とMel型)が存在した。・Suc型のマメアブラムシより、Mel型のマメアブラムシの方がアリの随伴能力は低かった。・マメアブラムシとアリの共生関係が強い場所では、寄生蜂に寄生されたアブラムシの割合が高かった。・アリと共生関係をもつマメアブラムシのコロニーでは、大型のテントウムシの個体数が少なかった。以上の結果を基に、個体群動態モデルをベースとしたシミュレーションを行ったところ、アブラムシの系統間で、寄生蜂に対する防衛能力とアリによるテントウムシ排除効果の間でみられるトレードオフが強い場合に、アリと共生関係をもつアブラムシの系統ともたない系統の入れ替わりが激しくなるという結果を得た。これらの結果は、周囲の天敵群集との相互作用の中で、アリ-アブラムシ相利共生が変化し、地理的変異が生み出させる可能性を示唆するものである。
活動筋の酸素不足発生の仕組み

運動を長く続けるためには活動筋への適切な酸素供給が不可欠である。これまでヒトでは全身および単一の活動筋の酸素消費(VO2)と酸素供給(QO2)の応答速度が異なることが明らかにされている。この背景には、運動時に動員される筋線維の種類と毛細血管血流の分布が複数の筋肉間、あるいは同一の筋肉内で異なるので、局所レベルのVO2とQO2の応答にミスマッチが起き、VO2の応答に不均一が生じるためと予想される。この検証のため、1)運動の強度が急に変化する時、VO2が定常状態に達するまでの時間は部位ごとに異なるのか?2)局所部位におけるVO2の不均一度が活動筋全体の酸素不足発生に関与するのか?を明らかにする。
Y染色体関連自己免疫促進遺伝子(Yaa遺伝子)の同定

BXSBマウスはメスC57BL/6とオスSB/Leマウスの交配から作製されたマウスで、オスはメスより早期にヒト全身性エリテマトーデス類似の病変と単球増多を生じる。戻し交配や骨髄細胞キメラの実験から、Y染色体上のY染色体関連自己免疫促進遺伝子(Y chromosome-linked autoimmune acceleration gene(s),Yaa遺伝子)がオスマウスで自己免疫病の発症と単球増多を促進していることが証明された。Yaa遺伝子はY染色体に位置しているため、micro-satelliteを利用したポジショナルクローニングは不可能なため、PCRを利用したRepresentational Difference Analysis(RDA)法でYaa遺伝子の分離同定を試みた。cDNARDAおよびgenomic DNA RDAを行った。骨髄細胞によるcDNARDAでは42クローンの配列を得たがすべて既知の配列であった。genomic RDA法ではSIL(SCL interrupting locus)geneのイントロン配列と一致するクローンを得た。この差異は遺伝子多型によると考えられた。Yaa遺伝子は骨髄細胞キメラの実験から少なくともB細胞上に発現していると考えられた。精製脾臓B細胞を使用してcDNA RDA法を施行したところ、20万倍のcDNA重量比において3種類の既知のcDNA配列を同定したが、Northen Blotでは有意な差は検出できなかった。また、80万倍のcDNA重量比においてホモロジーサーチから1つの新規のcDNA配列を同定した。それは66個の翻訳可能なアミノ酸配列からなり、現在cDNA配列全長を同定中である。BXSBマウスのY染色体上に存在するYaa遺伝子の分離同定を試みるため、雌雄のBXSBマウスの骨髄細胞からそれぞれcDNAを調整してRepresentational Difference Analysis(RDA)法により発現に差のあるクローンを同定した。メス骨髄細胞からオス骨髄細胞を差し引く方向とオス骨髄細胞からメス骨髄細胞を差し引く方向の両方を行い、最終的に50万倍に双方のcDNA重量比をとってPCRを行なった。核酸配列のシークエンスをおこなった結果、メス骨髄細胞からオス骨髄細胞を差し引く方向では3種類の未知の配列を含む18種類のcDNA断片を同定した。オス骨髄細胞からメス骨髄細胞を差し引く方向では42クローンの配列を得たがすべて既知の配列であった。Yaa遺伝子は骨髄細胞キメラの実験よりY染色体上に存在し、発現していると考えられる。オス骨髄細胞に未知の遺伝子を同定できなかったため、現在、精製B細胞を使用して実験を継続している。また、genomic DNA Representational Difference Analysis(RDA)法を用いて、[C57BL/6xBXSB]F_1マウスと[BXSBxC57BL/6]F_1マウスのgenomic DNAを比較し、少なくとも3種類のオスマウス間でY染色体上に差があるPCR断片を同定した。現在、このPCR断片をシークエンス中である。今後、Yaa遺伝子の関連について検討する。BXSBマウスのY染色体上に存在するYaa遺伝子の分離同定を試みるため、昨年度、雌雄の骨髄細胞からそれぞれcDNAを調整してRepresentational Difference Analysis(RDA)法により発現に差のあるクローンを同定した。メス骨髄細胞からオス骨髄細胞を差し引く方向では3種類のEST配列を含む18種類のcDNA断片を同定した。本年度はgenomic DNA RDA法を用いて、[C57BL/6xBXSB]F_1マウスと[BXSBxC57BL/6]F_1マウスのgenomic DNAを比較し、最終的にdriver DNAをtester DNAに対して20万倍過剰に存在させた条件でPCRを行い高頻度に検出されるPCR断片を同定した。ホモロジーサーチにより、SIL(SCL interrupting locus)geneのイントロン配列と一致した。この差異はゲノムの多型によると考えられた。Yaa遺伝子は骨髄細胞キメラの実験からY染色体上に存在し、少なくともB細胞上に発現していると考えられた。

精製脾臓B細胞を使用してcDNA RDA法を施行したところ、最終的に20万倍のcDNA重量比において3種類の既知のcDNA配列を同定したが、Northen Blotでは有意な差は検出できなかった。また、最終的に80万倍のcDNA重量比においてホモロジーサーチから1つの新規のcDNA配列を同定した。それは66個の翻訳可能なアミノ酸配列からなり、現在cDNA配列全長を同定中である。
Zero-group velocity ラム波を用いた接着性状の非接触非破壊評価

適用分野が拡大している高分子接着剤による金属の接合の接着性状を超音波を用いて非破壊で評価する技術の構築を試みた。本研究では群速度が0となる板波(Zero-group-velocity(ZGV)ラム波)をレーザを用いて励起・検出することで高空間分解能・高精度での接着性状を評価できる可能性を示した。本手法で計測したZGVラム波の周波数(位相速度に対応)は、破壊試験による得られた接着部のせん断強度が低いものでは低下しており、両者の間には良い相関が得られた。この相関は、時間領域差分法によって数値計算したところ接着界面の剛性に低下に対応していることが予想される。2013年度は,主に以下の2つの測定を行った.(1)厚さ3mmのアルミニウム合金板を2液混合型エポキシ系接着剤で接合したラップジョイント型試験片を作成し,Zero-group-velocity(ZGV)ラム波をレーザ超音波法を用いて測定し,その後引張せん断試験で求めたせん断強度との関係を調べた.(2)同様な試験片に対して,接着部に円孔を付与した応力集中部を作成し,引張せん断試験による円孔周辺部の微小き裂とZGVラム波の相関について検討した.以下に主な結果を示す.1)ZGVラム波とせん断強度の関係について接合試験において密着強度は接合面の性状を変化させて行った.すなわち,高強度試験は接合面(25mm×13mm)を#80で研磨した粗面仕上げとし,低強度試験では鏡面仕上げののち接合面にグリースを薄く塗布した.測定は接合面内において2mmピッチで8点を3列に対して行った.両試験片において1MHzおよび3MHz近傍にZGVラム波に起因する周波数スペクトルが明瞭に検出され,それらの周波数と完全接合状態(界面において応力と変位が連続)における解析に求まるZGVラム波の周波数との差とせん断強度の差を評価した.その結果,1MHz近傍でのZGVラム波において接合面内のもっとも低い周波数(解析解との差の大きな周波数)は,せん断強度が低いほど,低い周波数を示し,相関があった.一方,3MHz近傍のZGVラム波の周波数は相関を示さなかった.2)微小欠陥とZGVラム波の周波数の関係引張せん断試験中の円孔周りの微小き裂についてアコースティック・エミッション法を用いた発生の状況を把握し,除荷したのち円孔周りのZGVラム波の計測を行った.その結果,負荷前に計測したZGVラム波の周波数と大きな変化は得られなかった.一方,ZGVラム波のスペクトルの振幅は微小欠陥が累積した領域では明瞭に低下することが確認できた.今年度は主に以下の2つの課題に対して取り組んだのでその結果を示す.あらかじめ欠陥を導入し,さらに引張応力を付加することによる密着性状の変化をレーザ超音波法を利用したZGVラム波を周波数を用いて評価できるのかを検討した.この引張負荷中の損傷の進展についてはアコースティック・エミッション法を用いて行った.その結果,アコースティック・エミッションの発生が多い部位,すなわち界面での損傷が発生・進展している部位では,ZGVラム波の周波数は低周波側に遷移することを確認した.また,その低下の程度はAE発生数が多い部位ほど低下しており,損傷の程度を評価できることがわかった.時間領域差分法(FDTD法)を用いたZero-group-velocityラム波の周波数を1%以下の精度で計算できることを確認し,計算結果を用いて材料のヤング率・ポアソン比が推定できることを確認した.また,密着不良を示す境界条件として弾性支持層(スプリング層)を導入し,密着不良材の実験結果と対応する結果を得ることに成功した.すなわち,スプリング層の弾性的な特性は密着性状の良否を評価するためにパラメータと使用できる可能性があることを見出した.高湿環境下・温水浸漬環境下・紫外線照射における高分子系接着剤によるアルミニウム合金材の接着性状の劣化の評価をZero-group-velocity(ZGV)ラム波および破壊試験によって行った.その結果,高湿環境下で30日間放置した場合,ZGVラム波の周波数はほとんど変化せず,接着性状は劣化していないと予想された.また,引張せん断試験によっても接着強度はほとんど変化しておらず,ZGVラム波の予想とほぼ一致していた.また,温水(80°C)浸漬試験では,引張せん断試験による接着強度は浸漬日数が7日を超えると大きな低下がみられた.一方,ZGVラム波では浸漬3日後には周波数の低下が確認でき,破壊試験である引張せん断試験よりも早期に接着性状の劣化を捉えることができた.紫外線照射した場合では,ZGVラム波の周波数は接着の淵部のみがわずかに低下していた.これは紫外線に暴露される領域が接着部側面のみに限定されたためだと思われ,ZGVラム波を用いれば接着強度の空間的な分布も評価できる可能性があることが確認できた.一方,数値計算においては,接着性状を示す境界条件であるスプリング境界を導入し,接着剛性を変化させることで接着性状との対応を検討した.

その結果,スプリングのばね定数(剛性)を低下させるとZGVラム波の周波数は低下しており,実験で得られるZGVラム波の周波数の低下は接着剛性の低下に対応していると考えられる.すなわち,接着面の局所領域で微小なはく離や水分の侵入によって接着している部分へのひずみが大きくなり,剛性が低下したと考えればZGVラム波の周波数の低下と接着強度を関連づけられる可能性があることがわかった.適用分野が拡大している高分子接着剤による金属の接合の接着性状を超音波を用いて非破壊で評価する技術の構築を試みた。本研究では群速度が0となる板波(Zero-group-velocity(ZGV)ラム波)をレーザを用いて励起・検出することで高空間分解能・高精度での接着性状を評価できる可能性を示した。本手法で計測したZGVラム波の周波数(位相速度に対応)は、破壊試験による得られた接着部のせん断強度が低いものでは低下しており、両者の間には良い相関が得られた。この相関は、時間領域差分法によって数値計算したところ接着界面の剛性に低下に対応していることが予想される。Zero-group-velocityラム波の励起・検出法についてはレーザ超音波法を用いる方法は確立できたが,当初の予定していた空中超音波を用いる方法はいまだスペックを満たす探触子を探せずにいる.そのためのその部分については計画を変更する必要がある.密着性状とZGVラム波の周波数との実験的な評価については,接着せん断強度とZGVラム波の周波数との関係を表すことができたなどの十分な成果が得られており,当初の予定よりも進んでいる.数値計算においては,実験で得られたZGVラム波の周波数を高精度(誤差1%程度)で再現することができており,基礎的なモデルの構築は終了した.また,密着不良を示す境界条件をモデルに導入することもほぼ終了しており,こちらに関しても実験と対応する結果が得られており,当初の予定通りに進んでいる.超音波計測今後は,数値計算結果に基づくZGVラム波の振動形態と周波数変化の度合いなどを検討し,評価にもっとも最適な振動モードの条件を探す.また,3次元による計算を検討する.さらに,水蒸気や温度による劣化を評価できるか検討する.また,これらについても数値計算によって接着剤そのものの劣化を程度を定量的に評価できるのかを検討する.研究実績概要に示したように当初予定していた実験のうち空中超音波による計測を除いては,十分に行うことができ,今後の研究につながる成果を得た.空気結合型の探触子による非接触計測については,1MHzと3MHz近傍のZGVラム波を同一の探触子で検出できる探触子の選定ができなかった.この点については継続して探触子の選定を行う.また,数値計算については,基本的な部分のプログラムが完成しており,2014年度にZGVラム波の振動形態について評価を行う.一方,2014年度に予定していたラップジョイント型試験片で求めた密着せん断強度とZGVラム波の周波数の関連については前倒しで測定を行っており,実験の手順に変更はあったが研究自体はおおむね順調に進んでいる.予定していた研究のひとつである空中超音波探触子を用いた非接触計測について,2014年度の各種探触子メーカーと相談し,仕様に合う探触子の製作を検討したが,2014年度内では希望するスペックを満たす探触子の作成の目途を立てることができず,探触子にかかわる必要が次年度使用額となった.2014年度は,ZGVラム波と接着状態についてFDTD(Finite domain time domain)法による数値計算を用いて接着性状の違いによる界面部での振動形態の変化について理解する.そこで,接着性状はスプリングモデルを用いてモデル化を行う予定にしている.
グラフトスクレロ-シスの発生と防止機構の解明

1.材料と方法体重2026kgの雑犬使用し、1頭に3様の動脈血管移植を行なった。術式は、左前肢静脈を用いた前肢動脈のin-situバイパス、右前肢静脈を用いたreversed vein頚動脈置換、および左内胸動脈グラフトを用いた頚動脈置換であり、5頭に施行した。術後1カ月を待って520%の高コレステロ-ル食を投与し、高脂血症病態を作成した。血清コレステロ-ル値は、2週毎に測定した。6カ月後に屠殺し各移植血管を摘出し、アテロ-ム変性の有無を形態学的に解析した。2.結果1)病態の作成3種類の動脈移植は問題なく作成されたが、当初予定した内胸動脈の有茎グラフトは長さに問題を生じたため遊離グラフトに変更した。5頭中4頭が目標期間に到達しておらず観察が継続されている。缶詰との混合によるコレステロ-ル食の投与は順調に行われたが、高脂血症犬の作成に問題を生じた。すなわちイヌはヒトに比べ血清脂質が低いうえ、他の報告にある方法に準じてコレステロ-ル投与量を設定(5%)したが、まったく高脂血症とならずコレステロ-ル食の至適条件の決定に時間を要した。現在20%まで増量して追跡中である。5%の条件では血清コレステロ-ル値:平均119mg/dl、トリグリセライド:19mg/dlであった。2)移植グラフトの形態学的解析3種類の静脈グラフトはいずれも順調に作成され、良好に機能している。しかし高脂血症が得られていないため各代用血管壁の組織学的所見に、大きな変化は見られていない。なお4頭を追跡中であり年度内に結果が得られる見込みである。3.結論小動脈再建に使用されている自家代用血管の3つのグラフトが同一犬に作成可能であることを知り、今後種々の研究に応用されるものと思われる。またイヌの高脂血症犬作成ではコレステロ-ル配分が重要で緻密な脂質検査が必要と思われた。今回の目的である自家代用血管に対する高脂血症の影響については今後の追跡観察から明らかにされるものと考える。