hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特有な集合組織の多結晶マグネシウム合金のき裂先端特異応力場での破壊機構の解明

強い底面集合組織を有する多結晶マグネシウム合金展伸材の疲労き裂進展挙動を調査した。その結果、疲労き裂進展挙動に及ぼすミクロ組織(集合組織および結晶粒径)の影響を明らかにした。また、疲労き裂進展挙動に及ぼす変形双晶の影響を明らかにした。具体的には、き裂先端に予め存在する変形双晶は疲労き裂進展速度に大きな影響を及ぼさないが、疲労き裂進展中に形成される変形双晶は疲労き裂進展速度を高くする。最終年度に実施した研究による主な成果は,以下の2点である。結晶粒径が約40μmであるAZ31マグネシウム合金圧延材の疲労き裂進展試験において,(1)応力比R=0.1では,初期き裂面が各結晶粒の底面に垂直な場合と比較して,初期き裂面が各結晶の底面に対して平行である場合に疲労き裂進展速度が高くなる。(2)初期き裂面が各結晶粒の底面に対して垂直な場合で,疲労き裂進展中に疲労き裂先端に圧縮応力が負荷される応力比R=-1での疲労き裂進展速度は,応力比R=0.1でのそれに比べ高くなる。一方,初期き裂面が各結晶粒の底面に対して平行である場合には疲労き裂進展速度に及ぼす応力比の影響は小さい。このような疲労き裂進展挙動は,疲労き裂先端で動的に形成される変形双晶の影響によるものであると考えられる。また,研究期間全体を通じて実施した多結晶マグネシウム合金の疲労き裂進展挙動に及ぼすミクロ組織の影響に関する研究によって得られた知見を以下にまとめる。1.疲労き裂進展速度は集合組織の影響を強く受ける。すなわち,初期き裂面が各結晶粒の底面に対して垂直な場合,疲労き裂は各結晶粒のc軸方向には進展し難く,a軸方向に進展し易い。また,初期き裂面が各結晶粒の底面に垂直な場合と比較して,初期き裂面が各結晶の底面に対して平行な場合に疲労き裂進展速度は高くなる。2.応力比R=0.1では,結晶粒径の粗大化により疲労き裂進展経路に(10-12)変形双晶が形成される。また,結晶粒径の粗大化により疲労き裂進展速度は高くなる。3.応力比R=0.1では,疲労き裂前方に予め形成されている(10-12)変形双晶は疲労き裂進展速度を加速することはない。また,疲労き裂は変形双晶の界面あるいはその近傍を選択的に進展することはない。一方で,応力比R=-1では,動的に形成される変形双晶の影響で疲労き裂進展速度は高くなる。マグネシウムはHCP構造であり,多結晶合金では,加工により特有の強い底面集合組織が形成される。このような組織に起因して単純な引張あるいは圧縮負荷で変形異方性を示す。き裂材の場合では,き裂先端が特異応力場になることから,変形・破壊の特異性がより顕著となることが容易に想像される。本研究では,多結晶マグネシウム合金の「集合組織および結晶粒径が疲労き裂進展メカニズムに及ぼす影響」について統一的・包括的な理解を得ることを目的とする。本年度は,(1)結晶粒径が約20μmのAZ31マグネシウム合金圧延材,(2)結晶粒径が約15μmのAZ31マグネシウム合金押出材,(3)結晶粒径が約120μmの粗大な結晶粒径のAZ31マグネシウム合金押出材および,(4)予め圧縮のひずみを付与し,疲労き裂進展前に変形双晶が導入されている結晶粒径が約120μmの粗大な結晶粒径のAZ31マグネシウム合金押出材について疲労き裂進展挙動を調査した。また,疲労破壊後の破断面をSEMを用いて観察した。さらに,疲労破壊前後の疲労き裂進展経路を光学顕微鏡およびSEM-EBSDを用いて観察した。現在までに得られている結果を以下にまとめる。1.結晶粒径が約20μmの比較的微細な多結晶マグネシウム合金において,初期き裂面が各結晶粒の底面に対して垂直となる場合,疲労き裂は各結晶粒のc軸方向には進展し難く,a軸方向に進展し易い。2.多結晶マグネシウム合金において,結晶粒径の粗大化により疲労き裂進展経路に(10-12)変形双晶が形成する。また,微細粒と比較して疲労き裂進展速度は高くなる。3.多結晶マグネシウム合金において,疲労き裂前方に予め導入された(10-12)変形双晶は疲労き裂進展速度を加速することはない。平成24年度に計画していた研究項目の内,以下の3点については十分な実験・検討を行うことができなかった。(1)集合組織をランダム化したAZ31マグネシウム合金圧延材および押出材の準備,(2)応力比の異なる疲労き裂進展挙動の観察,および(3)FIBによるTEMサンプルの作製およびTEMによる破面直下の変形組織の観察。一方で,平成25年度に計画していた(1)結晶粒径が粗大(100μm以上)なAZ31

マグネシウム合金押出材の調査,および(2)変形双晶を予め導入したAZ31マグネシウム合金押出材の調査。について実験を進めることができた。以上より,研究全体としては概ね順調に進展していると評価する。平成24年度に引き続き,多結晶マグネシウム合金の「集合組織および結晶粒径が疲労き裂進展メカニズムに及ぼす影響」について統一的・包括的な理解を得ることを目的として,結晶粒径の異なる多結晶マグネシウム合金展伸材(特に結晶粒径が約1μmの微細粒)を新たな対象材料として加え,応力比の異なる疲労き裂進展挙動,および破断後の変形組織の観察等を中心に行う。次年度への繰越し額は3,000円弱であり,概ね計画通りの予算執行がなされたものと考える。したがって,平成25年度の研究費は当初計画通りに,消耗品として,ひずみゲージ,研磨紙,光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡消耗品,油圧疲労試験機消耗品,薬品・試薬を計上する。また,旅費として,1回の国内学会発表,および1回の国外学会発表にかかる旅費等を計上する。
性同一性障害当事者の全ゲノムシーケンス解析によるバイオマーカー開発の基盤構築

当該年度では研究体制の大幅な変更があったものの、最新の全ゲノム解析パイプライン構築と候補遺伝子の検証系準備に一定の進捗を得た。前年度から引き続き解析環境のアップデート(hg38/GRCh38及びJRGv2対応など)をおこなってきたが、拡張著しい公共データベースや変異データベースなどに逐次対応することで、全ゲノム解析および大規模オミクックスデータとの統合解析をより詳細におこなえるようになった。また2次解析として性ステロイドホルモン受容体などの転写調節因子の認識配列解析などのバイオインフォマティクス解析も進めてきたが、in silicoだけではなくin vitro、とくに神経芽細胞などの株化細胞をもちいた遺伝子導入実験により候補遺伝子検証系を当該年度で準備することができた。マーカー蛋白と融合させた候補遺伝子由来産物の核内移行の確認や安定発現株の作成による発現解析などを用いた候補遺伝子の検証を現在進めており、これまでの全ゲノム解析で抽出されてきた候補遺伝子などについて順次検証実験をおこなっている。そのため次年度以降は新規のGID当事者サンプルの確保も追求しつつ、既存のシーケンスデータも含めて解析を進めるほか、性ステロイドホルモン受容体による転写調節にも着目したGID機序を考察がしていく予定である。現在までの進捗は第41回日本分子生物学会年会(2018年11月30日・横浜)にてポスター発表、およびGID(性同一性障害)学会第21回研究大会(2019年3月23日・岡山)にて口頭発表をおこなっている。前年度での法令改正への対応などにより、予想外の計画の遅れが避けられない状況であったが、当該年度においても研究体制自体を大幅に変更することになった。研究代表者・連携協力者の異動とそれにともなう利用機器の変更・縮小に加え、研究体制変更による倫理再申請などがあらたに必要となっている。そのため研究計画の遂行がおおきく制限されたことで進捗に遅れが生じている。当該年度に開始を計画していた検証実験(アゴニスト・阻害剤投与モデル動物や培養細胞をもちいた解析)を大幅に変更する必要があったものの、培養細胞をもちいた候補遺伝子の検証系構築では一定の成果を得ることができた。またGID当事者サンプル数を増やすことはできなかったが、最新の解析ツールとデータベース導入により解析パイプライン構築が完了したことと候補遺伝子の抽出自体が進展したこともあり、一定の進捗をみることができた。懸念された計画自体の大幅な方向転換を会費することができたことから、次年度はさらにあらたな進捗を得るべく研究を促進する予定である。今後は既存サンプルも含めた最新環境での全ゲノム解析および2次解析をあたらしい研究体制の中で進めつつ、可能なかぎり新規GID当事者サンプルも追求する。また抽出されてきた候補遺伝子について、培養細胞などをもちいた機能解析などの検証も併行して進める。とくに前年度からマウスの遺伝子発現データとの統合が課題であることから、今後も脳の性分化に関する時系列発現データの採取と統合をすすめていく予定である。当該年度は主として、このかんにリファレンス情報となる各種データおよび全ゲノム解析ツールのアップデートがあったためこれらへの対応と、全ゲノムシーケンス後の2次解析環境の整備をおこなった。全ゲノム解析に必要な参照ゲノム配列を最新のhg38/GRCh38およびJRGv2に、また解析ツールをGATK3/4系にアップデートし、日本人変異データベースに3.5KJPNを採用するなど、解析環境の再構築と検証をおこない、また既存サンプルを用いた再解析もおこなった。これまで既報の変異・多型は遺伝子間領域やイントロン領域でおおく報告されており、全エクソーム解析では同定がむずかしかったが、全ゲノム解析によってこれらの解析・検証が可能なことを確認した。既存論文でみられていた変異・多型が日本人当事者では同定されなかったことから、人類集団間での差異の存在が示唆された。配列解析などから遺伝子上の多型・変異だけでなく、性ステロイドホルモン受容体の認識配列や他転写調節因子の認識配列上にみられる多型・変異についても考察をおこなった。今後は当事者ゲノムの解析に加えて、モデル動物などを利用して脳の性分化時期に機能する遺伝子群の情報を拡充する必要がある。一部の進捗については2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)にてポスター発表(2017年12月6日、神戸、1P-1186)、およびGID(性同一性障害)学会第20回研究大会にて口頭発表(2018年3月24日、東京、一般演題2-6)をおこなった。所属機関の倫理審査委員会による外部監査結果および個人情報・臨床研究関連の法令改正への対応のため、大阪医科大学・埼玉医科大学それぞれで研究計画の変更申請および再審査をおこなった。そのため申請期間中は研究の推進を停止していた。当該年度中にそれぞれ承認を得て研究計画を再開しているが、結果として今年度においてGID当事者サンプル数を増やすことはできなかった。また全ゲノム解析と統合するマウスの発現解析データを現在よりも充実させ、アゴニストや阻害剤投与での視床下部周辺での発現変化や、幼若マウスと成獣との発現差をあらたに準備する必要が生じているため、これらの解析を研究に追加・計画している。

前年度から引き続き解析環境のアップデート(hg38/GRCh38及びJRGv2対応など)をおこなってきたが、拡張著しい公共データベースや変異データベースなどに逐次対応することで、全ゲノム解析および大規模オミクックスデータとの統合解析をより詳細におこなえるようになった。また2次解析として性ステロイドホルモン受容体などの転写調節因子の認識配列解析などのバイオインフォマティクス解析も進めてきたが、in silicoだけではなくin vitro、とくに神経芽細胞などの株化細胞をもちいた遺伝子導入実験により候補遺伝子検証系を当該年度で準備することができた。マーカー蛋白と融合させた候補遺伝子由来産物の核内移行の確認や安定発現株の作成による発現解析などを用いた候補遺伝子の検証を現在進めており、これまでの全ゲノム解析で抽出されてきた候補遺伝子などについて順次検証実験をおこなっている。そのため次年度以降は新規のGID当事者サンプルの確保も追求しつつ、既存のシーケンスデータも含めて解析を進めるほか、性ステロイドホルモン受容体による転写調節にも着目したGID機序を考察がしていく予定である。現在までの進捗は第41回日本分子生物学会年会(2018年11月30日・横浜)にてポスター発表、およびGID(性同一性障害)学会第21回研究大会(2019年3月23日・岡山)にて口頭発表をおこなっている。前年度での法令改正への対応などにより、予想外の計画の遅れが避けられない状況であったが、当該年度においても研究体制自体を大幅に変更することになった。研究代表者・連携協力者の異動とそれにともなう利用機器の変更・縮小に加え、研究体制変更による倫理再申請などがあらたに必要となっている。そのため研究計画の遂行がおおきく制限されたことで進捗に遅れが生じている。当該年度に開始を計画していた検証実験(アゴニスト・阻害剤投与モデル動物や培養細胞をもちいた解析)を大幅に変更する必要があったものの、培養細胞をもちいた候補遺伝子の検証系構築では一定の成果を得ることができた。またGID当事者サンプル数を増やすことはできなかったが、最新の解析ツールとデータベース導入により解析パイプライン構築が完了したことと候補遺伝子の抽出自体が進展したこともあり、一定の進捗をみることができた。懸念された計画自体の大幅な方向転換を会費することができたことから、次年度はさらにあらたな進捗を得るべく研究を促進する予定である。アップデートした解析環境での既存サンプルの再解析を進めるほか、GID当事者サンプル数を増やすことを今後も継続して追求する。また全ゲノム解析だけでなく実験動物をもちいた解析と検証の比重を上げることも今後考慮する。特に全ゲノム解析と統合するマウスの発現解析データを現在よりも充実させる必要が生じていることと、本研究計画後半で脳の性分化の臨界期における脳組織内での発現を詳細に検討する必要があることから、分子生物学・組織学的な検証も含めた研究体制の見直しを進めていく予定である。今後は既存サンプルも含めた最新環境での全ゲノム解析および2次解析をあたらしい研究体制の中で進めつつ、可能なかぎり新規GID当事者サンプルも追求する。また抽出されてきた候補遺伝子について、培養細胞などをもちいた機能解析などの検証も併行して進める。
一塩基多型解析による子宮体癌幹細胞の個性診断

子宮体癌に対する術後補助化学療法の効果を早期に的確に判定する手法の構築を目指し、薬物反応を規定する宿主側因子としての一塩基多型(SNP)に着目した。網羅的SNP解析を行い、治療ターゲットとしての癌幹細胞個性診断を試みた。本研究により、化学療法時の薬物反応と相関する薬物代謝関連の特定のSNPを選別することができた。これらは化学療法の毒性の予測と同時に、治療効果をも予測する因子として有用であった。以上のことから、個体のゲノム情報に基づいた癌幹細胞個性診断が、新たな個別化治療戦略に応用できる可能性が示された。本研究では、正常細胞と癌幹細胞の個性を共通して規定する因子としての一塩基多型(single nucleotide polymorphism: SNP)に着目し、SNPに基づいて評価可能病変のない卵巣癌および子宮体癌の標準的術後化学療法(パクリタキセル+カルボプラチン併用療法:TC療法)の効果を予測できるシステムを開発し、さらに分子標的薬の関連経路との相関から治療適応の判別に有用なバイオマーカーを探索することを目的としている。第1段階として研究の同意が得られ血液検体が採取された上皮性卵巣癌63症例を対象に、血中正常リンパ球から抽出したDNAを用いて網羅的SNP解析(Illumina社)を実施した。化学療法時の好中球減少の程度で分けた2群間で統計学的に差の見られたSNPを選別し、好中球減少と相関する3つのSNPを抽出することができた。このうち、1つのSNPは良好な予後(無増悪生存)とも相関していることを見出した。第2段階として、研究の同意が得られた子宮体癌35例を対象に、非がん部分のホルマリン固定パラフィン包埋ブロックよりDNAを抽出し、選別したSNPの有無をdirect sequence法にて確認する作業に取りかかった。未使用額の発生は、研究への同意取得が予定より少なく解析症例数が減ったためであり、次年度も引き続き症例集積を行いこれに充てる予定である。近年、薬物代謝に関与する一塩基多型(SNP: single nucleotide polymorphism)が数多く見出され、SNP解析は薬物療法における個別化医療としての応用が期待されている。本研究では、正常細胞と癌幹細胞の生物学的特性を共通して規定する因子としてのSNPに着目し、SNPの有無に基づいて子宮体癌および卵巣癌の標準的術後化学療法(パクリタキセル+カルボプラチン併用療法:TC療法)の効果を予測できるシステムを開発し、さらに分子標的薬の関連経路との相関から治療適応の判別に有用なバイオマーカーを探索することを目的とした。術後化学療法としてTC療法を施行した子宮体癌もしくは卵巣癌症例(81例)を対象に、TC療法中の有害事象の指標としての好中球減少の程度と効果の指標としての無増悪生存期間(PFS)との相関性を解析した。この結果、TC療法中の好中球減少が高度であった群のPFSは有意に良好であり(p<0.01)、多変量解析においても好中球減少は独立した予後因子であった(HR=2.2, p<0.01).同意が得られ血液検体が採取された上記とは別の子宮体癌もしくは卵巣癌症例(63症例)を対象に、血中正常リンパ球から抽出したDNAを用いて網羅的SNP解析(Illumina社)を実施した。TC療法時の好中球減少の程度で分けた2群間で統計学的に差の見られたSNPを選別し、好中球減少と相関するSNPを、薬物代謝関連遺伝子上を中心に抽出することができた。この中から、良好なPFSとも相関しうる5つの候補SNPを選別した。さらに、好中球減少を予測する最適なSNPの組み合わせを判別分析にて検討したところ,タキサン代謝関連遺伝子を中心に20個のSNPを抽出できた。TC療法において、これらの2剤併用時の薬物反応と相関する特定のSNPを選別することができた。これらは化学療法の毒性の予測と同時に、治療効果を予測する因子としても有用である可能性がある。標準的治療を施行された上皮性卵巣癌症例および子宮体癌症例のうち、研究の同意が得られ血液検体が採取されている100例を第一段階の研究の対象とした。各症例より採取した血液検体にEDTAを添加し、遠心分離にて血漿成分を採取し、さらに各血漿検体よりリンパ球DNAを抽出した。上記100例の中から、進行期等、臨床的背景に基づきアレイ解析に適切な64症例をまず選別し、抽出したDNAを用いて網羅的SNPアレイ解析を実施した。

アレイチップは、日本人に該当するSNPを効率よく検出する目的から、HumanOmniExpressExome BeadChips(イルミナ社)を選択しこれを用いた。網羅的SNPアレイ解析の結果に基づき、術後化学療法後の好中球減少の程度が大きい群と小さい群の2群間で異なっていたSNPの抽出を行い、統計学的な解析を行ったうえで、術後化学療法の毒性を予測できるSNPを選別した。現在、術後化学療法(TC療法)の効果を予測できる診断キットを構築中である。さらに、次年度に予定している研究作業につき準備を進めた。本研究の前半部分である、SNPに基づいた卵巣癌・子宮体癌の術後化学療法(TC療法)の効果を予測する診断キットの構築に必要な解析はすでに終了した。引き続き、別検体での当該SNPの検証作業に移行しており、本研究はおおむね順調に進展していると考える。本研究の前半部分である、SNPに基づいた卵巣癌・子宮体癌の術後化学療法(TC療法)の効果を予測する診断キットの構築に必要な解析はすでに実施しており、本研究はおおむね順調に進展していると考える。引き続き次年度以降は、上記SNPアレイで選別したSNPについて、別途の卵巣癌・子宮体癌症例において検証を行う。手術摘出検体の非がん部位のパラフィン組織よりDNAを抽出し、PCRにてこれを増幅する。抽出したDNAをdirect sequence法にて選別したSNPにつき解析し、化学療法効果および毒性との関連を検証する。さらにこの結果から、術後化学療法(TC療法)の効果を予測できる診断キットを構築し、また分子標的治療薬のターゲット分子に関連した遺伝子変異を探索し、臨床的背景等との関連性を検証する。新規の症例100例を選択し、手術摘出検体の非がん部位のパラフィン組織より、脱パラフィンの後DNAを抽出し、PCRにてこれを増幅する。さらにこの結果から、分子標的治療薬のターゲット分子に関連した遺伝子変異を探索し、臨床的背景等との関連性を検証する。未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果であり、翌年度のdirect sequence法に関連した物品等の購入に充てる予定である。翌年度の研究費は、新たな症例に対してdirect sequence法にてすでに選別したSNPを解析する作業に主に使用する。その他、各種消耗品の購入、情報収集や成果発表のための旅費も見込んでいる。次年度の研究費は、新たな症例に対してdirect sequence法にてすでに選別したSNPを解析する作業に主に使用することを見込んでいる。
AOP研究基盤の高度化を目指した魚類を用いた化学物質の影響評価

エクインエストロゲン(EQs)は、妊馬の尿中から検出されるステロイドホルモンであり、医薬品の原料としても使用されている。欧米では、下水処理水などからEQsが検出されており、水生生物への影響が危惧されている。昨年度まで、北海道河川水からEQsの一種であるエクイリン(Eq)やエクイレニン(Eqn)を検出し、日本の水環境におけるEQsの存在実態を初めて明らかにし、Eqを3週間曝露したメダカにおいて、産卵数の減少や次世代胚の孵化率の低下を明らかにした(Ishibashi et al., 2018)。本年度は胚の孵化率の低下のメカニズムを明らかにすべく高電界パルス印加法を用いてメダカ受精卵にEq及びEqnを導入し、発生毒性と胚トランスクリプトームに及ぼす影響を調査した。結果としてEq及びEqn共通して主に神経発達や細胞接着などの発生影響に関与するパスウェイが同定された。また、Eq特異的にレチノール代謝の撹乱による胚の奇形に関与するMAPK signaling, retinol metabolismパスウェイ、Eqn特異的に細胞の分化や増殖などへの影響するcytokine-cytokine receptorinteractionパスウェイが確認された。さらにゼブラフィシュ胚を用いてエクイン類のエストロゲン作用のED50はエクイン類の相互作用スコア(S-Score)との間で有意な正の相関をもつことと、Eq、Eqnは17位がカルボニル基からα、β体のヒドロキシ基になることでエストロゲンレセプター結合性が強化される事実が明らかになった。以上平成30年度はEQsは発生初期における代謝経路の攪乱を惹起、多くの代謝経路に関わるネットワーク系に影響を及ぼし、代謝されさらに強いエストロゲン活性を持つ可能性を明らかにできた。AOP研究基盤の高度化をめざし、平成30年度までエクインエストロゲンによる胚の孵化率の低下のメカニズムを明らかにすべく高電界パルス印加法を用いてメダカ受精卵にエクイリン及びエクイレニンを導入し、発生毒性と胚トランスクリプトームに及ぼす影響を調査した。結果として、高電界パルス印加法によってエクインエストロゲンは発生初期における神経発達や細胞接着などの代謝経路の攪乱を惹起、細胞の分化や増殖に関わる多くの代謝経路のネットワーク系に影響を及ぼしていることを明らかにした。これらの事実は高電界パルス印加法はAdverse Outcome Pathwayの概念に基づく有害作用について、分子、細胞、組織、個体レベルの各階層の事象に関する知見を有機的につなぎ、それらの因果関係を評価する手法として有用であることも明らかになった。また、ゼブラフィシュ胚のCYP19A1b遺伝子発現を指標としてエクイン類のエストロゲン作用を評価したところその強さはE2>17β-Eq>17α-Eq>Eq> Eqn >17β-Eqn>17α-Eqnでエクイン類のエストロゲン作用のED50はエクイン類の相互作用スコア(S-Score)との間で有意な正の相関をもつことも示された。さらにメダカ及びゼブラフィシュのエストロゲン受容体のインシリコ解析系を構築しこれらの評価系がエストロゲン作用を示す内分泌かく乱物質検出評価ルールとして活用できる可能性を示した。これらの事実からおおむね順調に進展しているとした。平成30年度までの研究で、エクインエストロゲンは発生初期における代謝経路の攪乱を惹起、多くの代謝経路に関わるネットワーク系に影響を及ぼしている可能性を明らかにでき、エクインエストロゲンの生態リスクの一端として発生毒性を指摘できた。AOP研究また、高電界パルス印加法はAdverse Outcome Pathwayの概念に基づく有害作用について、分子、細胞、組織、個体レベルの各階層の事象に関する知見を有機的につなぎ、それらの因果関係を評価する手法として有用であることも判明した。平成31年度は水環境中の内分泌かく乱物質の生態リスク評価としてAdverse Outcome Pathway研究基盤の高度化をめざし、エクインエストロゲンの発生後期における解析をすすめ、孵化の遅延、血栓、心拍・血流の異常、尾部湾曲などの奇形発生について詳細に調査を進める。さらにエクインエストロゲンの残留性や蓄積部位に関する知見についても精査し、各臓器内での環境化学物質代謝を触媒するCYP遺伝子やビテロゲニン遺伝子発現などのバイオマーカーを指標としてエクイン類の生理的作用やエストロゲン作用を評価していく予定である。一方で、メダカ及びゼブラフィシュのエストロゲン受容体のインシリコ解析評価系を活用しエクインエストロゲンのみならずエストロゲン作用に起因する知見を蓄積し、Adverse Outcome Pathway研究基盤の高度化を目指していく。本申請課題「AOP研究基盤の高度化を目指した魚類を用いた化学物質の影響評価」の全体構想は、日本で初めてエクインエストロゲン類(EQs)が検出された北海道の静内川流域をモデルとして、1.河川水、底質、魚類中のEQsの汚染実態と環境動態の解明、2.捕獲した魚類におけるEQsの標的組織への移行・分配の解析と実験室内曝露した魚類の体内濃度との比較、3.繁殖影響評価と次世代シーケンスを用いた網羅的遺伝子発現解析による内分泌かく乱性等の毒性発現の解明を目的としている。平成29年度は、6種類のエクイン類に加え、その硫酸およびグルクロン酸抱合体も対象に、分析法の改良を行い、河川水、底質、魚類中の汚染実態と環境挙動を調査し、エクインエストロゲン類濃度の季節変動を明らかにした。さらに馬尿中のエクイン類の変動についても継続検討中である。

さらにエクイン類のエストロゲン作用評価の一つとしてゼブラフィッシュ胚(受精後4日)のCYP19A1b mRNAを指標として評価したところ、エクイリンがエストラジオールに匹敵するエストロゲン活性を持っていることが明らかになった。メダカを用いて次世代影響を調査したところ、雌雄メダカを用いた21日間繁殖試験において雌雄メダカの全長、体重、HSIおよびGSIへの影響は確認されなかったものの、曝露開始7日後以降から総産卵数の低下がみられた。また、受精率、孵化率それぞれ100および1000 ng/Lエクイリン曝露群で有意な減少が確認され次世代影響が推察された。また、孵化仔魚において、背骨の湾曲や遊泳阻害などの異常個体がみられた。平成29年度予定通りエクイン類の分析法の改良と魚類繁殖試験を行った。結果として改良法で、河川水、底質、魚類中の汚染実態と環境挙動を調査した。また魚類繁殖試験としてゼブラフィッシュ胚(受精後4日)においてエクイリンがエストラジオールに匹敵するエストロゲン活性を持っていること、メダカでは総産卵数、受精率、孵化率の有意な減少が確認され次世代影響が推察された。エクインエストロゲン(EQs)は、妊馬の尿中から検出されるステロイドホルモンであり、医薬品の原料としても使用されている。欧米では、下水処理水などからEQsが検出されており、水生生物への影響が危惧されている。昨年度まで、北海道河川水からEQsの一種であるエクイリン(Eq)やエクイレニン(Eqn)を検出し、日本の水環境におけるEQsの存在実態を初めて明らかにし、Eqを3週間曝露したメダカにおいて、産卵数の減少や次世代胚の孵化率の低下を明らかにした(Ishibashi et al., 2018)。本年度は胚の孵化率の低下のメカニズムを明らかにすべく高電界パルス印加法を用いてメダカ受精卵にEq及びEqnを導入し、発生毒性と胚トランスクリプトームに及ぼす影響を調査した。結果としてEq及びEqn共通して主に神経発達や細胞接着などの発生影響に関与するパスウェイが同定された。また、Eq特異的にレチノール代謝の撹乱による胚の奇形に関与するMAPK signaling, retinol metabolismパスウェイ、Eqn特異的に細胞の分化や増殖などへの影響するcytokine-cytokine receptorinteractionパスウェイが確認された。さらにゼブラフィシュ胚を用いてエクイン類のエストロゲン作用のED50はエクイン類の相互作用スコア(S-Score)との間で有意な正の相関をもつことと、Eq、Eqnは17位がカルボニル基からα、β体のヒドロキシ基になることでエストロゲンレセプター結合性が強化される事実が明らかになった。以上平成30年度はEQsは発生初期における代謝経路の攪乱を惹起、多くの代謝経路に関わるネットワーク系に影響を及ぼし、代謝されさらに強いエストロゲン活性を持つ可能性を明らかにできた。AOP研究基盤の高度化をめざし、平成30年度までエクインエストロゲンによる胚の孵化率の低下のメカニズムを明らかにすべく高電界パルス印加法を用いてメダカ受精卵にエクイリン及びエクイレニンを導入し、発生毒性と胚トランスクリプトームに及ぼす影響を調査した。
チトクロ-ムPー450遺伝子および蛋白質一次構造の解析

1.[背景]チトクロ-ムPー450遺伝子族は典型的な多重遺伝子族であり、哺乳動物一ゲノムあたり数十の遺伝子が存在する。これらは多様な生理活性物質を代謝する種々のPー450蛋白質をコ-ドしている。現在までに50近い哺乳動物のPー450遺伝子が単離されその全体的構造が明らかになった。また下等動物のものを含め約140分子種のPー450蛋白質の一次構造が知られている。2.[成果]現在までに発表されたチトクロ-ムPー450遺伝子、cDNAおよびアミノ酸配列をほぼ完全に収集した。これらをアミノ酸配列の比較に基づいて26のファミリ-、38のザブファミリ-に分類した。これらの結果から、現存するPー450分子種の起源は非常に古く、哺乳動物のPー450でもそれらの共通の祖先は真核細胞出現以前までさかのぼることが分かった。これまでの解析でPー450には数か所の保存部位が存在することを示してきたが、分子種の数が140に達しても基本的に以前の知見を確認するものであった。一方同じサブファミリ-に属するPー450mRNAの配列に着目し、アミノ酸置換を伴うものと伴わない塩基置換それぞれにつき配列上での分布を調べた。その結果アミノ酸置換を伴う変化が集中している領域が、以前Pー450camの三次元構造に基づいて予測した基質結合部位とよく一致していることが分かった。このことは、哺乳動物に見られるPー450の広範な分子多様性が、適応的進化によってもたらされたものであることを示唆している。3.[今後の方針]以上の結果からチトクロ-ム蛋白分子中の各部位ごとの役割がかなり明確になってきた。立体構造、基質特異性を決定する要因を更に細かく検討する必要がある。また遺伝子発現の制御に関わる諸因子の解析を進めたい。
スポーツにおける性的マイノリティの包括と排除のサーキュレーション・モデリング研究

近年、スポーツイベントの女子競技において、インターセックスやトランスジェンダーの選手の参加の是非をめぐり論争が起きている。本研究ではスポーツにおける「フェアネス」を満たすために行われるマイノリティの排除と、人権保護のためにマイノリティを包括しようとする姿勢が、いかに互いに相反しあうものであるかを確認し、こうしたコンフリクトの中で到達される「フェアネス」の構築プロセスを解き明かしていく。
新しい機能性拡張π電子系の創出と物性・機能の研究

本研究課題の第一の目標は、今までにない新規な拡張パイ電子系を創出しそれらの基本的性質やその構造との相関を明らかにすることにより、機能性物質開発の基盤を充実させることにある。この研究目標について2年間の研究で以下のような結果が得られている。(1)我々は数年前、ベンゼン環やチオフェン環で拡張されたいくつかのトリメチレンメタン類(トリキナレンメタン類と命名)を世界で初めて合成しそれらの高い四極性構造と特異な性質を明らかにした。に本研究では引き続き、構造、物性的に大変興味深いヘキサシアノトリキナレンメタンジアニオン(1)や末端に芳香環で安定化されたイオン構造をもつトリキナレンメタンジイオン類の合成に成功しそれらの構造や性質を明らかにした。(2)ジアニオン(1)の合成と関連して、7、7-ジシアノ-8,8-ジアリールキノジメタン類(2)の効率的合成法を見いだしそれらの構造・物性も明らかにした。さらにキノジメタン部にメチル基による立体障害を導入して、構造、物性への影響を調べた。その結果、立体障害の増大とともに可視部吸収が長波長移動(極性構造の寄与の増大)して近赤外部におよび、それらのなかには普通得るのが難しい水色の色素も見いだされた。また、(2)のチオフェン類縁体であるジシアノジアリールチエノキノジメタン類の合成も行いそれらの構造を物性を明らかにした。チエノ体は(2)の場合よりも極性構造の寄与が若干小さい。この合成法は類縁体合成への応用が高く、一層の展開が期待される。(3)ホウ素原子の電子吸引性に鑑み新規な機能性物質の開発を目指して、立体保護により安定化されたボラキノン類やトリキナレンメタンジイオンのホウ素類縁体の初めての合成に成功し、前者はかなりのソルバトクロミズムを示し、後者の性質については詳しく検討している。(4)これらの他、6置換ベンゼンを骨格とするデンドリマ-型ヘキサカチオン類の合成と物性、テトラキス(2-チエニル)キノジメタン類の合成、電気化学的性質およびそれらのジアニオン種の生成と物性、ジベンゾタ-キノン誘導体の合成とそのジラジカル種との光と熱による興味ある相互変換(スイッチ機能)などの成果が得られており、これらの結果は近々公表できる予定である。上記の研究課題について今年度以下のような結果が得られている。(1)昨年度までに得ている結果ならびに理論計算から、ベンゼン環で拡張されたトリメチレンメタンのジアニオン(1)は物性、機能の観点から大変興味ある化合物と予想されたのでまずその合成を検討した。その結果、ジシアノ(4-プロモフェニル)メタンから生成するジリチオ体(2)がジアニオン1のみならジシアノパラキノジメタンや関連化合物の合成に大変有用であることを見いだした。ジアニオン(1)も2とクロロ酢酸エチルとの反応により82%の高収率で得ることができた。ジアニオン(1)は安定な水溶性の濃青色化合物で、スペクトル結果から強い4極性の性質を示す。また、その電気化学的挙動からジラジカルならびにトリアニオンラジカルの容易な生成が期待される。

ジリチオ体(2)を用いると種々の興味ある化合物の合成が可能で、1ならびにそれらの化合物の化学の発展は次年度の大きな課題である。また、1以外にも幾つかの拡張トリメチレンメタン類の合成も検討し、末端にジベンゾヘプタトリエニルカチオンを有する化合物の合成も達成し、現在その性質等の検討している。(2)申請者らは既に鎖状および環状のオリゴチエニルペンタフルベン類の合成に成功し、興味ある結果について発表してきている。今年度は他のメンバーに相当する、ヘプタフルベン、キノメチドならびにクムレン結合をユニットとするオリゴマー類の合成を検討し、それぞれ4量体までの合成に成功して、基本的物性を明らかにすることができた。(3)ジアリールボリル基はホウ素原子の特徴から電子吸引性基としての性質を持つので、この基を置換基としてパラ位に有するフェノールやフェニルマロンニトリルのアニオン類は環境の変化によりソルバトクロミズムを示すと期待される。立体保護により安定化されたこれらのトリアリールボラン類を初めて合成し、顕著とは言えないが明確なソルバトクロミズムを観測した。適当な分子設計により機能の観点からも優れた分子の開発も可能と期待し、研究を次年度さらに継続する。(4)これらのほか6置換ベンゼンを骨格とする、初めての2種のヘキサカチオンの生成にも成功しており、今後一層詳しく研究する予定である。上記の研究課題について昨年に引き続き研究し、今年度以下のような結果が得られている。(1)昨年度、トリキナレンメタン類の中でも構造・物性的に興味深いヘキサシアノトリキナレンメタンジアニオン(1)の初めての合成に成功し、その物性並びに色素としての機能について明らかにした。ジアニオン(1)は水溶性のかなり安定な科学種でその水溶液は美しいコバルトブルーである。構造的には種々のデータから高い四極性構造が示された。今年度さらにトリキナレンメタン類の化学の展開を図り、末端にキサンチル、チオキサンチル、ジベンゾシクロヘプタトリエニルなどの芳香族イオン環を持つトリキナレンメタンジイオン類の合成を行いそれらの物性を詳しく検討した。(2)昨年度、(1)の合成と関連して、7、7-ジシアノ-8,8-ジアリールキノジメタン類(2)の効率的合成法を見いだしそれらの構造・物性も明らかにしたが、今年度、キノジメタン部にメチル基による立体障害を導入して、構造・物性への影響を調べた。その結果、立体障害の増大とともに可視部吸収が長波長移動(極性構造の寄与の増大)して近赤外部におよび、それらのなかには普通得るのが難しい水色の色素も見いだされた。また、(2)のチオフェン類縁体であるジシアノジアリールチエノキノジメタン類の合成も行いそれらの構造を物性を明らかにした。チエノ体は(2)の場合よりも極性構造の寄与が若干小さい。(3)前年に引き続き、新規な機能性物質の開発を目指して、立体保護により安定化されたこれらのトリアリールボラン類の研究を行い、トリフェノール体の初めての合成に成功し、現在そのアニオン種の性質を詳しく検討している。(4)これらの他、6置換ベンゼンを骨格とするデンドリマ-型ヘキサカチオン類の合成と物性、テトラキス(2-チエニル)キノジメタン類の合成、電気化学的性質およびそれらのジアニオン種の生成と物性、ジベンゾタ-キノン誘導体の合成とそのジラジカル種との光と熱による興味ある相互変換(スイッチ機能)などの成果が得られており、これらの結果は近々公表できる予定である。
概日時計により統合されるシアノバクテリアの細胞システムの時間的

概日時計は時計遺伝子の発現のフィードバック制御によるとされており、概日振動の周期長や安定性を説明するためには細胞の遺伝子発現の包括的解析が必要で、それを基にシステム的解析が必要と考えられた。当初の計画ではDNAチップと生物発光レポーターで遺伝子発現の包括的解析を可能として、シアノバクテリア細胞の概日システムの分子機構の全体像を解明することを目的とした。シアノバクテリアの概日時計による遺伝子発現制御の包括的解析を2つの方法(SynechococcusのGeneChipの開発、生物発光による遺伝子発現解析)で可能とし、振動サイクルでの時間経過について解析を行なった。その結果、当初の期待と予測をほぼ裏付ける成果を得ることができた。この成果は、新たなタンパク質による時計モデルに基づいて、概日システムを解析する時には、その基礎となろう。一方、全く予想していなかった転写の停止した暗期中でのKaiCリン酸化サイクルを見出し、さらに3つのタンパク質とATPのみでこれを再構成した。これは極めてインパクトの大きな発見で、概日時計の基本モデルに大きな修正を迫るものである。そこで、期間の後半はin vitroの再構成系を利用したKaiCのリン酸化サイクルの生化学解析を中心として行い、1)KaiA,KaiBの相互作用2)KaiCのリン酸化プログラムの解明、3)周期を規定するKaiCのATPase活性の発見、4)KaiCリン酸化リズムの自己同調機構などの極めて新規な成果を得た。いずれもタンパク質自体が高度な機能をもつことを示したものであるが、特に概日時計の特徴である24時間の周期長とその安定性がKaiCのATPase反応に基づくことやKaiC6量体間でその時間情報が交換されることなど、大きなインパクトをもつ結果が得られ、概日時計のデザイン原理を理解する可能性をもつものである。シアノバクテリア(Synechococcus elongatus PCC 7942)で概日時計を中心としたシステムを解明するため、今年度は2つの基本的な解析手法の開発を行った。まず、杉田らが確定したゲノム情報に基づき、含まれるORFの解析を行い、これに基づきDNAチップを設計し作成した。他方、包括的な遺伝子発現のリアルタイムモニターを実現するために各ORFの上流部をレポーター遺伝子に接続するプロトコルの検討を行った。ここでは様々な発光レポーター、抗生物質耐性マーカーを自由に組み合わせるようゲートウェイシステムを採用し、パイロット実験から能率的な作成法を開発した。すでに系統的な作成を行っており、DNAチップと合わせ2つの包括的な解析方法がまもなく可能となる予定である。一方リアルタイムモニター法をより高精度に行うため鉄道虫のルシフェラーゼを利用した、2遺伝子の同時リアルタイムモニター法を開発した。またこれを測定するため2波長測光が可能な288チャンネルの生物発光自動測定装置を新たに設計し、製作した。これらのシステムは既に稼働している。これらの包括的解析のセットアップとともに、概日時計によるシアノバクテリアの包括的遺伝子発現制御を解析し、シアノバクテリアのすべてのプロモーターが概日時計蛋白質により包括的に制御されていることを見いだした。またシアノバクテリアではプロモーター活性はが概日時計成分と非振動成分により構成されており、これらの成分の相違と機能について解析した。一方、発現強度を適当に調整すれば大腸菌のプロモーターでも概日時計の進行が可能なことを見いだし、上記の知見と併せ、ゲノムレベルの制御を含んだ新たな時計モデルを提出した。本研究ではシアノバクテリア(Synechococcus elongatus PCC 7942)で概日時計を中心としたシステムを解明するため2つの解析手法の開発を行っている。まず、DNAについては昨年度杉田らのゲノム情報に設計したDNAチップが完成し、これを利用した解析が軌道に乗った。

即ち、連続明条件下での基本的な遺伝子発現の解析を終了し、そのプロファイルについての解析を終了し、現在最初の論文を準備中である。さらに様々な局面での解析や、共同研究で、概日時計以外の分野の研究にも利用が広がっている。一方、包括的な遺伝子発現のリアルタイムモニターを実現するために、昨年度開発したゲートウエイシステムを採用したプロトコルに従って、発光レポーターコンストラクトの作成を進め、今年度末までに1500遺伝子の発光レポーターを作成した。また、288チャンネルの生物発光自動測定装置の整備も進み、シアノバクテリアへ発光レポーターコンストラクトへ導入し、発光パターンの解析を開始した。今後上記のDNAチップのデータとの比較、鉄道虫のルシフェラーゼを利用した2波長測光の利用を進め、シアノバクテリアの概日時計を核にした細胞システムの同定を進める。一方、今年度は概日時計の発振機構の解明について、大きな展開があった。すなわち転写や翻訳が停止中の暗期でも、KaiCのリン酸化サイクルが概日リズムを示し、この振動が温度補償されていることを発見し、KaiCのリン酸化サイクルが概日時計の真の発振機構であることを明らかにした。さらにこのKaiCのリン酸化サイクルがin vitroで3つのKai蛋白質とATPのみで持続できることを見いだし、KaiCのリン酸化サイクルがあたかも時計の振り子のように時を刻むプロセスであること示した。これらの進展は概日システムの解明に大きな意味をもつものであり、今後のシステムとしての概日時計の解明はKaiCのリン酸化サイクルを核にして進められる。本研究ではシアノバクテリア(Synechococcus elongatus PCC 7942)で概日時計を中心としたシステムを解明するため2つの解析手法の開発をほぼ完了し、それを利用し以下の成果を得た。GeneChipを用いた概日リズム解析様々な条件下でのゲノムワイドな発現を調査した。ほぼ25%にあたる700弱の遺伝子に有意な概日蓄積リズムが認められ,約7割が主観的夕暮れ時にピークをもち,2割ほどが主観的夜明けにピークを示した。さらに,高振幅遺伝子群のほとんどは主観的夕暮れ時にピークを持つこと,多くの夜明け発現遺伝子があること、3つのシグマ因子が高振幅リズム発現をすることなどが明らかになった。生物発光包括的遺伝子発現リアルタイム解析全ORFに対するセットをほぼ完成した。300余りの株を用い、1)発光する全ての発光レポーター株には概日リズム成分が観察された。2)野生型は明開始で一過的なピークをもち、暗開始まで発光量が上昇する。3)暗期後一過的な発光上昇を示し、いくつかは暗誘導のかかるものもあった。kai欠失株背景では、その多様性が失われkai遺伝子が明暗周期下でも広範囲な発現制御機構に関わっていることが示された。KaiCによる遺伝子発現機構の解析37個の二成分制御系遺伝子を調査し、rpaA破壊により全ての遺伝子発現リズムが消失することを見いだした。
ナノ微粒子懸濁による潜熱輸送スラリーの伝熱・晶析制御

界面活性剤を添加し流動特性を改善した高温系潜熱輸送媒体である無機水和物スラリーの伝熱特性改善および管閉塞抑制を目的として,ナノ微粒子を添加することによる流体の熱伝導度向上と結晶化促進効果の検討を行った.その結果,ナノ微粒子は無機水和物溶液内で凝集し,熱伝導度の向上および伝熱特性改善効果は現れなかった.一方で著しい過冷却解消効果が現れ,さらにナノ微粒子が結晶核となり,壁近傍でのみの結晶化が抑制され,管閉塞抑制効果があることが確認された.さらに潜熱輸送スラリーの伝熱特性の管径効果を記述するモデルの開発に成功した.界面活性剤を添加し流動特性を改善した高温系潜熱輸送媒体である無機水和物スラリーの伝熱特性改善および管閉塞抑制を目的として,ナノ微粒子を添加することによる流体の熱伝導度向上と結晶化促進効果の検討を行った.その結果,ナノ微粒子は無機水和物溶液内で凝集し,熱伝導度の向上および伝熱特性改善効果は現れなかった.一方で著しい過冷却解消効果が現れ,さらにナノ微粒子が結晶核となり,壁近傍でのみの結晶化が抑制され,管閉塞抑制効果があることが確認された.さらに潜熱輸送スラリーの伝熱特性の管径効果を記述するモデルの開発に成功した.本年度においては界面活性剤を添加したアンモニウムミョウバン水和物の潜熱輸送スラリーの伝熱特性および晶析性の改善を行うためのナノ微粒子に関して,まずその結晶系の類似性および文献で伝熱特性改善に用いられた実績から酸化チタンおよび酸化アルミニウムを候補として選定した.さらにナノ微粒子を混入したアンモニウムミョウバン水和物溶液の熱伝導度の測定,潜熱特性,粘度特性,粒度特性,ゼータ電位,晶析性の諸量から最適なものとして酸化チタン10nm微粒子を選定した.ナノ微粒子懸濁により,本研究の目的である,晶析性が向上し,低温壁面のみからではなく,液中からアンモニウムミョウバン水和物が析出することが確認された.一方,熱伝導度については予測されたものより小さな値を示した.詳細に検討した結果,アンモニウムミョウバン水和物溶液のpHが低いため,ナノ微粒子のゼータ電位の等電点に近く,十分に分散されていないことが明らかとなった.そのため,分散剤の検討が必要であることが明らかとなった.次年度に分散特性の向上を目指して,分散剤等の検討を行う.本年度は産業トモグラフィーを組み込んだ伝熱・流動特性を測定する流路作成を行い,既知の流体に対する圧力損失および伝熱特性の測定を行い,精度が十分であることを確認した.次年度にはこの流路を用いて,ナノ微粒子を懸濁しない場合の,管流動場におけるアンモニムミョウバン水和物微粒子の管内流動特性について検討し,測定精度を検証する.さらに本年度には潜熱輸送スラリーの伝熱・流動特性に関する数値モデルを構築した.特に伝熱モデルに関しては新規にステファン数を導入した修正プラントル数モデルを考案し,既存の実験値とよく一致することを確認した.さらに本年度は,ナノ微粒子懸濁溶液に対する適応性を検証する.前年度まで検討を行っていた無機水和物であるアンモニウムミョウバン水和物へのナノ微粒子分散において,分散特性が不良であることが明らかとなった.この原因はアンモニウムミョウバン水和物のpHが低いためである.このことから本年度においては,潜熱輸送素材としてアンモニウムミョウバン水和物と同様に有望視されているリン酸水素2ナトリウム水和物を対象として,ナノ微粒子懸濁による潜熱輸送スラリーの高機能化の検討を行った.ナノ微粒子にはシリカ10nmの微粒子を新たに選定し,熱伝導度,潜熱輸送の流動特性および伝熱特性について検討した.その結果,リン酸水素2ナトリウム水和物溶液においては分散剤として界面活性剤を用いた場合,ナノ微粒子の分散性が向上し,若干の熱伝導度の向上が観察された.しかしながら熱伝達特性の向上の割合は,本年度の検討範囲では,顕著には見られなかった.このことは加熱条件によって,加熱区間上流部で晶析が生じてしまい,潜熱輸送スラリーの特性である,温度維持性が十分でななかったものと考えられる.加熱条件および流動条件をより広範囲に変更し,さらに検討する予定である.また,分散剤についてもさらに検討を行った結果,ポリビニルアルコールを若干添加することで,飛躍的に分散性が向上することがわかった.次年度には,本分散剤を添加して熱伝導特性の改善を検討する予定である.また前年度に検討した伝熱モデルについて界面活性剤を添加した場合においても,実験結果とよく一致することが明らかとなり,今度管径を変化させた場合についての流動・伝熱モデルを構築する予定である.前年度まで検討を行ってきた無機水和物であるリン酸水素2ナトリウムへのナノ微粒子分散による晶析促進および潜熱輸送スラリーの高性能化について検討を行った.ナノ微粒子にはシリカ10nmの微粒子を用い,界面活性剤に加えて,ポリビニルアルコールを添加して,分散性の向上による熱伝導度向上を目指した.しかしながら,リン酸水素2ナトリウムの濃度が高い場合およびナノ微粒子の濃度が高い場合には,熱伝導度の向上が観察されなかった.このことに関して動的光散乱計を用いて分散性の測定を行ったところ,数100nmの凝集体が生成されていることが明らかとなり,このことから熱伝導の向上が見られないことが明らかとなった.

一方でリン酸水素2ナトリウム溶液の濃度が低い場合かつナノ微粒子の濃度が低い場合には,分散性が高く,熱伝導度が向上することがわかった.しかしながら相変化物質が低濃度であるために,熱伝達の向上は見られなかった.しかしながら一方で,ナノ微粒子を懸濁させることで,晶析特性が改善され,過冷却現象出現の抑制効果が観察された.このことにより,相変化は壁近傍のみではなく,冷却管流路中央において効率的に生ずることがトモグラフィー観察によって,明らかとなった.また前年度において構築した流動伝熱モデルを基に,界面活性剤およびポリビニルアルコール添加によって生ずる高分散性の流動伝熱モデルを構築し,実験結果とよく一致することを確認した.さらに管径の異なる伝熱管を用いた実験とも比較を行い,潜熱輸送スラリーのスケール効果を考慮した流動・伝熱モデルの開発に成功した.26年度が最終年度であるため、記入しない。化学工学26年度が最終年度であるため、記入しない。流動伝熱装置については作成が週路由している.また,輸送モデルについての検討は終了し,数値計算コードの開発は終了している.熱伝導度測定方法,熱物性特性の方法についての検証は終了している.最適なナノ微粒子選択についても検討を終えている.しかしながら,ナノ微粒子の分散性の改善には課題が残っており,次年度に継続して行う.流動・伝熱モデルの構築についてはほぼ予定通りに進行しているものの,ナノ微粒子の分散性の向上にまだ検討の余地がある.また流動・伝熱実験の手法についてはほぼ確立できているが,伝熱条件等の検討が新たに必要であることが明らかとなり,より広範囲に検討する必要が生じている.26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の変更はないが,ナノ微粒子分散性の確保については次年度に課題を残したので,あわせてこのことについて次年度に検討する.研究計画の変更はないが,ナノ微粒子の分散性をより向上させること,伝熱条件の検討を行い,ナノ微粒子分散による伝熱促進法における最適な流動条件,管径条件を検討していく.26年度が最終年度であるため、記入しない。