hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
流体力学的アプローチに基づいた軟弱粘性土地盤の破壊・大変形解析

本研究においては、軟弱地盤にさまざまな外力が作用した場合の挙動を、初期状態から大変形・破壊まで連続的に解くための手法の開発を目指した。本研究では,固体力学とは全く異なる発想で、流体力学的アプローチ法によって地盤の変形問題の解析に挑戦した。以下に述べる2つの解析手法を提案し,その妥当性について検証した。まず1つ目の手法は,Bingham粘性流体とVOF法を組み合わせた解析手法である。この解析手法を用いて,液状化した地盤の側方流動解析を実施した。解析の結果,模型実験等で得られている相似則が再現できた。また,盛土地盤のすべり破壊現象について,数十mのすべり破壊現象を再現することができた。2つ目の手法は,圧縮性流体と非圧縮性流体を同時に解くことができるCIP法の採用である。ここでは,数値解析の高速化のために連立方程式の解法に不完全LU分解付き自乗共役勾配法(ILUCGS法)を新たに導入した。この解析手法においても地盤のモデルとしてBingham粘性流体を組み込んだ。まず,液状化地盤の側方流動問題については,1つ目の手法と同様に模型実験の解析を行い,提案されている相似則を高精度で再現した。また,軟弱粘土の力学挙動に関する解析として,軟弱地盤上に構築される補強土地盤について検証した。補強材の引張拘束効果を異流体間の表面張力の増大でモデル化することにより,非常に軟弱な地盤上にも補強材の効果によって固体的な盛土が構築できる可能性を示した。軟弱地盤にさまざまな外力が作用した場合の挙動を、初期状態から大変形・破壊まで連続的に解くための手法の開発を目指した。本年度は以下に述べる2つの解析手法を提案し、その妥当性について検証した。2つ目の手法は,圧縮性流体と非圧縮性流体を同時に解くことができるC-CUP法の採用である。補強材の引張拘束効果を異流体間の表面張力の増大でモデル化することにより、非常に軟弱な地盤上にも補強材の効果によって固体的な盛土が構築できる可能性を示した。昨年度は、VOF法とBingham流体モデルを組み合わせて液状化地盤の側方流動解析を行った。この手法では、固体および気体等の圧縮性が異なる材料が混在する場合の解析に困難が生じるので、本年度は、圧縮性流体と非圧縮性流体を同時に解くことができる、CIP法を採用した。CIP法の枠組みにBingham流体モデルを組み込み、昨年度までに実施した一層液状化地盤の側方流動解析をまず再現した。その後、液状化地盤上に非液状化層をもつような二層地盤についての側方流動解析を実施した。解析対象として、すでに公表されている傾斜土槽を用いた模型振動台試験を検討した。解析の結果、非液状化層による側方流動量の減少などの定量的評価が可能であることがわかった。2次元で定式化されたCIP法を3次元の枠組みに拡張した。

3次元に拡張された解析手法の妥当性を把握するために、特に実験解の得られているダムブレークを解き、拡張された3次元プログラムの妥当性を検証した。今後は、剛体および弾性体を含めた、固体との相互作用解析を目指す。
免疫抑制ラットにおける実験的根尖病変の免疫組織学的基礎研究

(目的)根尖病変の形成には、根尖部歯周組織での炎症反応・免疫応答が、深く関与していることは明らかである。近年、免疫化学染色を用いた根尖病変の組織学的研究が急進したが、T細胞とB細胞間での相互作用や、B細胞の詳細な動態に関しては、未だ推測の域を出ていない。そこで今回、免疫抑制剤によって、T細胞の増殖抑制状態にあるラットを用い、実験的に根尖病変を形成し、免疫組織化学的、組織形態計測学的に検索した。(方法)1)健常雄性SPFラット(8週齢)の第1臼歯を、ラウンドバ-により露髄させ、その状態にて放置し、実験的に根尖病変を作成した。2)またその日より、実験群のラットには、免疫抑制剤であるFK506(フジサワ薬品社製)の筋肉注射を開始する。この筋注をラットを屠殺するまで1日1回毎日行った。また対照群はFK506 Placeboを注射した。3)露髄後1、2、4、6週後にラットを屠殺し、片側は通法に従いパラフィン切片を作成し、また片側は顎骨内より病変を摘出し、凍結切片を作成した。4)パラフィン切片にはHE染色を施し、病理組織学的に、また画像解析装置を用いて、組織形態計測学的に検索した。凍結切片には、ABC法により、免疫担当細胞の染色を行い、その細胞の動態を検索した。そして、これらの結果を、実験群と対照群間で比較検討した。(結果)実験期間中のラットの体重の増加は、1、2、4週では実験群と対照群の間に差はなく、免疫抑制剤の全身的影響は少ないと思われる。組織形態計測学的検索においては、1週では対照群と実験群では病変の大きさにほとんど差はなく、2、4週では実験群の方が若干小さいようであったが、有意差は認められなかった。免疫組織化学的検索では、病変中のT細胞は1,2,4週を通し対照群に比べ有意に少なかった。またB細胞数も実験群の方が少なかった。6週と他の免疫担当細胞の動態に関しては現在実験中である。また今後免疫機能が増強したラットを用いて同実験を行い、根尖病変形成と免疫免疫機能との関係について検索していく予定である。
ファミリーグループカンファレンスにおける子ども参加研究－独立アドボケイトを参考に

昨年度まで研究してきたイギリスの独立アドボケイトの実態を踏まえ、今年度は次の3点を課題としていた。1.子どもの権利論をベースにした反抑圧実践の理論的枠組み形成を行う。2.1の観点からFGC(ファミリーグループカンファレンス)を中心とした意思決定過程を再検討する。3.イギリスの独立アドボケイトの制度は2010年の政権交代の影響によって変わろうとしている。その研究会が今年度開催されるため、情報収集と関係NGO及び有識者へのインタビューを行う。上記課題1については、反抑圧実践、その周辺理論との関係性を明らかした。その理論の核となる文献「反抑圧実践のための手段としてのアドボカシー」を翻訳し、雑誌掲載が決定している。加えて、社会福祉学会にて、この理論的な問題について発表した。課題2を1の観点で検討したところ、FGCが理念とする「家族」主義の枠内では、独立アドボケイトは「ニーズ聞き取り専門家」になってしまう危険性を指摘した。子どもが参加できない環境(周縁化)に対して独立アドボケイトが抵抗するというよりは、制度に取り込まれて「ニーズ聞き取り」に終始してしまう構造になっている。FGCという理念の再考及び独立アドボケイトの養成課程での意識変革(反抑圧実践として)がなければ、FGC内における子どもの周縁化に抵抗することは困難なのではないかと考察した。課題3については、2月末に8日間イングランドに滞在し、独自に調査を行った。この渡英調査では、理論的部分について西イングランド大学のDalrymple博士、実践の考察部分について独立アドボケイトの団体(アドボカシーサービス)6か所を訪問し、インタビュー及び資料を収集した。さらに、日本でどのように独立アドボケイトを活用できるか検討する大阪のプロジェクトに参加し、その成果を共著として出版した。
移植片に対する細胞間接着の阻害による免疫寛容成立の分子機構の解明

【目的】細胞間接着分子の機能を抑制することにより、抗原特異的な寛容が誘導できる。本研究の目的は本寛容導入における胸腺の役割、寛容の安定性、IL-2の産生の異常が伴っているか否かを検討することにある。【方法と結果】C3H/HeにBALB/cの心臓を移植した。抗マウスICAM-1と抗LFA-1抗体100μgを腹腔内に投与して寛容を導入した。(1)マウスの胸腺を摘出し、4週後に心移植を行い、移植心の生着を検討した。抗体を短期投与した胸腺摘出マウスでは、全例が無期限に移植心を受け入れた。(2)寛容マウスにレシピエントと同じストレインの正常マウスから採取したリンパ球、5×10^7個を静注した。また同じマウスの組合せで心移植を行い、拒絶反応をおこしたマウスから同様にリンパ球を採取して、寛容マウスに静注した。全例移植心の拍動に変化はなく、寛容状態が破綻することはなかった。(3)寛容を導入時に同時にIL-2を投与した。10万単位/7日間を投与したマウスでは7匹中5匹で心拒絶が誘発され、寛容となったのは2匹であった。また寛容心では拒絶心に比べてNorthern blot法でIL-2mRNAが低下していた。(4)同様の方法で、脾臓におけるTh2サイトカインであるIL-4mRNAの発現を検討した。IL-4mRNAは寛容マウスで発現の増強が見られ、拒絶マウスでは、むしろ低下していた。これに対して、FK506で治療したマウスの脾臓では、IL-2、IL-4ともmRNAの発現は低下していた。【結論】以上、本寛容の導入には胸腺内でのT細胞成熟が必ずしも必要でないこと、正常リンパ球によって寛容は破綻しないこと、寛容の成立に何らかのIL-2の産生異常とTh1/Th2比の相対的低下が関与していることが示された。
LB膜中の分子間電荷移動を利用した1次の電気光学効果に関する研究

分子間の電荷移動およびその光励起状態を用いると、2次の分子超分極率(β)を極めて大きくできる可能性があることが指摘されている。これは基底状態と励起状態が例えば錯体の中性状態とイオン性状態に対応するため、両者の双極子モーメントの差が大きくできる為である。本研究では、高い非線形感受率が期待できるドナー・アクセプターの系をLB法を用いて配列制御し、分子間の電荷移動励起状態を利用した非線形光学材料の構築を試みた。2次への非線形性を得るために、膜に非対称構造を持たせる必要がある。そこで、1)ドナー・アクセプターの交互ヘテロ膜、2)長鎖アクセプターと無置換ドナーとの錯体のX型膜を形成した。前者について前年度までに合成した4種(C_<17>C_<18>DMTTF,C_<18>DCNQI,C_<18>Q,C_18HQ)の分子を用いてLB膜を作製した。この中でC_<18>HQとC_<18>Qの組み合わせについて分子間電荷移動が確認できた。この膜について電場変調スペクトルおよびメーカーフリンジ法を用いて2次の非線形光学特性を評価した。後者についてはOMTTF-C_<10>TCNQおよびBEDOTTF-C_<10>TCNQ錯体を合成し、水平付着法でLB膜を形成した。得られた膜について電場変調スペクトルおよびメーカーフリンジ法で評価した。BEDOTTF-C_<10>TCNQについては比較的大きな2次の非線形光学特性が観察された。一方、OMTTF-C_<10>TCNQは、スペクトル特性からN-I転移近傍に存在することが判り、現在詳細な物性測定を進めている。
神経疾患治療を指向した神経栄養因子受容体に対する新規低分子リガンドの創製

本年は、申請書記載の化合物群に関して、神経成長因子受容体TrkAに関する対する活性評価系の検討を引き続き行ったが、再現性良く作動するものが無く、Trk受容体に関するスクリーニング等は中止した。そこで、リード化合物の骨格として指定していた中央の環が6員環であるフェナンスリジノン骨格の汎用性を示すために各種の核内受容体の転写活性などについて、改めて広く生理活性の検討・実験を行った。RORは、核内受容体ファミリーに属する受容体群であり、α、β、γの3種類のサブタイプが存在する。RORは、その応答配列であるROREを介して、概日リズムや、TH17細胞に関係する免疫応答、糖・脂質の代謝などを制御しているとされるが、詳細な機能などは、不明な部分が多い。既に報告されているリガンドとしては、all-trans retinoic acid(ATRA)や合成LXRアゴニストT0901317が挙げられる。3つのサブタイプのうち、特にRORγは、未分化T細胞からTH17細胞への分化において重要であるとの報告があり、自己免疫疾患(多発性硬化症、関節リウマチ、炎症性腸疾患、全身性エリテマトーデスなど)との関連が示唆されている。今回、発見された化合物は、RORγに選択的に作用しており、自己免疫疾患の病態解析や治療に役立つものと期待される。合成した候補化合物を用いて、PC12細胞(ラットの副腎髄質由来の褐色細胞腫)を処理し、形態変化による樹状突起の伸長を観察することで、化合物のTrkAアゴニスト作用を評価したが、positive contro1である神経成長因子NGFの投与では、再現性良く形態変化が見られた一方で、低分子化合物のpositive controlである三環系抗うつ薬Amitriptylineや、我々が合成した化合物群では、再現性が得られなかった。その後、基本骨格として利用して来た三環系骨格のフェナンスリジノン骨格の汎用性を示すため、他の受容体などをスクリーニングしたところ、核内受容体RORに対して、転写抑制活性を持つ化合物を得ることに成功した。Trk活性については、PC12細胞(ラットの副腎髄質由来の褐色細胞腫)を用いた形態変化に依拠した評価系のみを使用したため、新たにTrkのプラスミドを用意し、アゴニスト結合時の受容体の自己リン酸化を観測する方法などに検討の余地があると考えれらる。また、フェナンスリジノン骨格をもつ核内受容体RORリガンドが見出されたので、その転写抑制活性により下流の遺伝子の発現量の増減などを観測する実験を行うことで自己免疫疾患などへの応用可能性を示すことが出来ると考えられる。1.神経障害に対してNGFなどの神経栄養因子が有効であると言われ、その受容体であるTrk受容体ファミリーに対する低分子有機化合物のリガンドが発見されている。本研究では、リード化合物の選定が容易と考えられるNGF受容体であるTrkAに対する低分子有機化合物によるリガンド(アゴニスト/アンタゴニスト)創製と構造活性相関の獲得を目的とし、さらに他のサブタイプ(TrkB、TrkC)への拡充を目指した。これを達成するために以下の手法によって研究を行った。2.リード化合物の分子デザインとその合成法:スクリーニングにより見出された低分子有機化合物のTrk受容体アゴニストの構造を参考にすると、三環系抗うつ薬(アミトリプチリンなど)のような平面性の高い多環構造の基本骨格を持ち、そこから炭素数3程度の空間的距離を取り、その末端がアミンなどの塩基性官能基であれば、リガンドとなりアゴニスト活性が得られると考えた。そこで、申請書記載の、フェナンスリジノン骨格をはじめとする平面性の高い骨格を、基本骨格候補として採用した。また、誘導体展開を行っていくための合成経路の検討を行い、各種の三環系のリード化合物を得た。3.活性評価:合成した候補化合物を用いて、PC12細胞(ラットの副腎髄質由来の褐色細胞腫)を処理し、形態変化による樹状突起の伸長を観察することで、化合物のTrkAアゴニスト作用を評価しようとした。Positive controlである神経成長因子NGFの投与では、再現性良く形態変化が見られたものの,低分子化合物のpositive controlである三環系抗うつ薬Amitriptylineや自らが合成した化合物群では、再現性が得られなかった。

今回、発見された化合物は、RORγに選択的に作用しており、自己免疫疾患の病態解析や治療に役立つものと期待される。合成した候補化合物を用いて、PC12細胞(ラットの副腎髄質由来の褐色細胞腫)を処理し、形態変化による樹状突起の伸長を観察することで、化合物のTrkAアゴニスト作用を評価しようとした。Positive controlである神経成長因子NGFの投与では、再現性良く形態変化が見られたものの、低分子化合物のpositive controlである三環系抗うつ薬Amitdptylineや自らが合成した化合物群では、再現性が得られなかった。合成した候補化合物を用いて、PC12細胞(ラットの副腎髄質由来の褐色細胞腫)を処理し、形態変化による樹状突起の伸長を観察することで、化合物のTrkAアゴニスト作用を評価したが、positive contro1である神経成長因子NGFの投与では、再現性良く形態変化が見られた一方で、低分子化合物のpositive controlである三環系抗うつ薬Amitriptylineや、我々が合成した化合物群では、再現性が得られなかった。その後、基本骨格として利用して来た三環系骨格のフェナンスリジノン骨格の汎用性を示すため、他の受容体などをスクリーニングしたところ、核内受容体RORに対して、転写抑制活性を持つ化合物を得ることに成功した。TrkAに関する別の活性評価系の検討を行うとともに、リード骨格(中央の環が6員環であるフェナンスリジノン骨格)の汎用性を示すために、抗ウイルス活性や各種の核内受容体の転写活性などについて広く生理活性の検討を行う予定である。Trk活性については、PC12細胞(ラットの副腎髄質由来の褐色細胞腫)を用いた形態変化に依拠した評価系のみを使用したため、新たにTrkのプラスミドを用意し、アゴニスト結合時の受容体の自己リン酸化を観測する方法などに検討の余地があると考えれらる。また、フェナンスリジノン骨格をもつ核内受容体RORリガンドが見出されたので、その転写抑制活性により下流の遺伝子の発現量の増減などを観測する実験を行うことで自己免疫疾患などへの応用可能性を示すことが出来ると考えられる。
宇宙環境におけるステロイド合成と造精機能への影響とその責任遺伝子の同定

マウスLeydigcellのcell lineであるTM3細胞およびマウスLeydig腫瘍細胞のcell lineであるI-10細胞をインキュベーター内(cont-1:Stationary control,cont-2:Rotational control,CR:Clinostat rotatio)で24時間培養しテストステロン産生およびプロゲステロンの産生について検討した。テストステロン産生についてはLuteinizinghomone(LH:)を負荷しない群と負荷する群に分け、テストステロンの測定はTestosterone EIA Kitを使用した。Cont-1,2に比し、CRにおいてテストステロン産生の低下する傾向が認められた。プロゲステロンの産生についてはcAMPを負荷しない群と負荷する群に分け、プロゲステロンの測定はラジオイムノアッセイを使用した。CRにおいて、Cont-1,2に比し、cAMP負荷群にて有意なプロゲステロンの産生充進が認められた。また、ステロイド合成に関わる転写因子Ad4BP/SF-1 DAX-1、ステロイド合成酵素である3βHSDはwestern blottingにて各群で発現を認めたが、PCRを用いた定量ではその発現量は各群で差は認めなかった。生存細胞数、アポトーシスは各群で差を認めなかったが、細胞形態ではCRでは細胞径の拡大、NIC比の低下が有意に認められた。細胞自体が少なくとも微小重力環境から影響を受ける可能性が考えられ、プロゲステロン産生が充進した理由としてはステロイド合成の揚である細胞質の増加による可能性が考えられた。ただし、宇宙では重力以外に磁揚、太陽光、宇宙放射線なども性腺に影響を及ぼすと考えられ、これらの因子が宇宙環境におけるステロイド合成にいかなる影響があるか解明していく必要があると考える。(1)マウスLeydigcellのcell lineであるTM3 cell lineを培養し、細胞数を2.0×10^6個/mlに調整した。chamberをLuteinizing hormone(LH:)を負荷しない群と負荷する群(0.5IU/ml,5.0IU/ml)に分け、インキュベーター内(cont-1:Stationary control, cont-2:Rotational control, CR : Clinostat rotation)で48時間培養(5%CO2,37°C)した。テストステロンの測定はTestosterone EIA kitを使用した。cont-1,2に比し、CRにおいてテストステロン産生の低下する傾向が認められ、特に、その傾向は高回転で認められた。Cont-1,2及びCRにおいて、TM3細胞のテストステロン産生はLH負荷に対して反応が認められた。微小重力環境でのステロイド産生はマウスLeydig cellのcell lineでは産生低下傾向、マウスLeydig腫瘍cellのcell lineでは産生亢進であった。微小重力から受ける影響は細胞により異なる可能性が考えられたが、少なくとも、細胞自体が微小重力環境の影響を受ける可能性が示唆された。マウスLeydig cellのcell lineであるTM3細胞およびマウスLeydig腫瘍細胞のcell lineであるI-10細胞をインキュベーター内(cont-1:Stationary control,cont-2:Rotational control,CR:Clinostat rotation)で24時間培養しテストステロン産生およびプロゲステロンの産生について検討した。テストステロン産生についてはLuteinizing hormone(LH:)を負荷しない群と負荷する群に分け、テストステロンの測定はTestosterone EIA kitを使用した。CRにおいて、Cont-1,2に比し、cAMP負荷群にて有意なプロゲステロンの産生亢進が認められた。

また、ステロイド合成に関る転写因子Ad4BP/SF-1DAX-1、ステロイド合成酵素である3βHSDはwestern blottingにて各群で発現を認めたが、PCRを用いた定量ではその発現量は各群で差は認めなかった。生存細胞数、アポトーシスは各群で差を認めなかったが、細胞形態ではCRでは細胞径の拡大、N/C比の低下が有意に認められた。細胞自体が少なくとも微小重力環境から影響を受ける可能性が考えられ、プロゲステロン産生が亢進した理由としてはステロイド合成の場である細胞質の増加による可能性が考えられた。ただし、宇宙では重力以外に磁場、太陽光、宇宙放射線なども性腺に影響を及ぼすと考えられ、これらの因子が宇宙環境におけるステロイド合成にいかなる影響があるか解明していく必要があると考える。
パルスフィールド電気泳動法によるH.pylori除菌治療効果判定法の構築

分子生物学的手法により、Helicobacter pyloriの除菌療法効果判定、感染率の推移の検討、およびH. pyloriの病原因子cagAの保有率の検討を試みた。一年目の検討では、2001年1月2002年1月にLPZ+AMPC+CAM3剤による除菌療法を施行した14症例の治療前および治療23ヶ月後の、計28検体を対象とし、除菌療法前後に検出されたH. pyloriのAMPC、CAM、MNZ3剤に対する感受性パターンの比較と、Pulsed field gel electrophoresis (PFGE)によるゲノム型解析により、除菌失敗例の原因を検討した。除菌失敗の5症例とも治療前後のゲノム型は一致した。3症例では除菌前後に3剤ともに感受性であり、残り2症例では、治療前にCAMに1次耐性であり、除菌による耐性獲得とはいえなかったため、除菌失敗原因は、耐性化や再感染ではなく、除菌薬を正確に服用しなかったためと考えられた。二年目の検討で、糞便中抗原検出試薬HpSA ELISAを用いて、H. pyloriの感染率の推移、および日常的にH. pyloriを扱う臨床検査技師の感染状況を検索した。感染率は10年前と比べ、各年齢層の陽性率がシフトしたのみであった。日常的にH. pyloriを扱う検査技師の7名のうちでは、2名でH. pylori糞便中抗原が陽性であった。内視鏡検査等の医療従事者がH. pyloriの感染率が50%以上との報告に比べ、H. pylori検査に関わる細菌検査技師にはこの現象は認められなかった。三年目に、PCRにより、H. pyloriの病原因子cagAの検索を行った。臨床分離株108株中106株がcagAを保有しており、本邦で、臨床分離株の95100%がcagAを保有しているとの報告と一致した。cagAの保有は、H. pyloriによる発症、あるいは予後診断の指標とならないことが示唆された。本邦では、2000年11月からH.pyloriのLPZ+AMPC+CAM3剤の除菌治療が保険適応になったが、耐性菌の出現も報告され始めた。今回、除菌療法前後に検出されたH.pyloriのAMPC、CAM、MNZ3剤に対する感受性パターンの比較と、パルスフィールドゲル電気泳動法(PFGE)によるゲノム型解析により、除菌失敗例の原因を明らかにした。今回、2001年1月2002年1月にLPZ+ANPC+CAM3剤による除菌療法が施行された14症例の治療前および治療23ヶ月後の、計28検体を対象とした。(1).除菌療法が施行された14症例の除菌治療後、培養法とウレアーゼテストで、5症例でH.pyloriが陽性であった。(2).除菌失敗の5症例のH.pyloriゲノムDNAのPFGEの結果、除菌前後で、それぞれ同一泳動パターンを示し、再感染によるものではないことが確認された。(3).除菌失敗の5症例中3症例に検出された株は除菌前後の株にAMPC、CAM、MNZ3剤とも感受性であった。抗菌薬感受性でありながら除菌失敗した3症例は耐性化あるいは再感染ではなく、除菌薬を正確に服用しなかった可能性が考えられる。

(4).残りの2症例はいずれも治療前に検出された株でCAMに一次耐性であった。また、治療によりMNZの耐性化が1症例で認められた。除菌失敗の2症例は除菌療法不成功の最大因子と言われているCAMに一次耐性のもので、除菌療法によりCAM耐性化になったとはいえない。本年度の検討の結果からも、パルスフィールドゲル電気泳動法によるゲノム型解析がHelicobacter pyloriの分子疫学解析、除菌療法の判定に有用であることが証明された。本年度、糞便中抗原検出試薬HpSA ELISA (Meridian, USA)を用いて、H.pyloriが本邦での感染率の推移、およびH.pyloriを扱う臨床検査技師および、彼らの家庭内での感染状況を詳細に検索した。対象として、(1)2002年5月2003年5月に昭和大学病院検査部において、潜血陽性および虫卵の疑いの807症例;(2)昭和大学病院検査部細菌検査室の技師7名の検体;(3)職員の7家族からの28検体を用いた。(1).H.pyloriの感染率は10年前の報告と比べ、各年齢層の陽性率が次の年齢層にシフトしたのみで、新たな増加は認められなかった。この中で、若年層に相当する10代(10%)、20代(25%)30代(約20%)は先進国パターンを示したが、50代以降は依然50%が陽性であり、途上国パターンを示した。(2).大学病院検査部細菌検査室技師の7名の内、H.pylori糞便中抗原が2名陽性であった。内視鏡検査等の医療従事者がH.pyloriの感染率が高い(50%以上)との報告があるが、H.pylori検査に関わる細菌検査技師にはこの現象は認められなかった。(3).陽性の2名の家族の感染状況について調べたところ、1家族は父親が陽性で、母親と妹が陰性であった。もう1家族が全員H.pylori陽性であった。(4).残りの5家族の感染状況は、1家族が家族全員H.pylori陽性、2家族では両親が陽性で、1家族が母親のみが陽性で、1家族は全員陰性であった。H.pyloriの家族内の感染状況については一定のパターンが認められなかった。平成17年度は、昨年度に引き続き、E-test法により、臨床分離株68株のH.pyloriのamoxicillin(AMPC)、clarithromycin(CAM)およびMetronidazole(MNZ)3剤に対する感受性パターンを検討した。68株すべてでAMPCの耐性株は認められなかった。MNZの耐性株は68株中2株で、耐性率が約2.9%であった。CAMの耐性株は68株中19株あり、耐性率が約27.9%であり、平成15年の11.4%と比べ高い耐性率であった。さらに、次に示す4系統の検体を使用して、PCR法により、H.pyloriの病原因子cytotoxin-associated geneA(cagA)の検索を行った。(1).除菌療法が施行された22症例の治療前後の38株。(2).14症例の胃前庭部と胃体部大弯の2カ所からの28株。(3).胃ガン・胃MALTリンパ腫症例の15株。(4).(1)(3)とは異なる患者から分離された27株である。その結果、(1)の38株のうち、除菌療法を受けて成功した8症例9株および失敗した14症例29株、(2)では14症例の2カ所からの28株のすべて、(3)では胃ガン・胃MALTリンパ腫症例の15株中14株、(4)については27株中26株がcagAを保有していた。欧米の分離株では、cagAが6070%存在するのに対し、本邦では、臨床分離株の95100%がcagAを保有しているとの報告があり、我々の結果はその報告と一致した。
薄膜および極細線疲労試験方法の開発と電子顕微鏡による疲労破壊過程のその場観察

従来の試験装置では困難であった厚さ10100μmの薄膜・極薄板および径10100μmの極細線の疲労試験装置を試作することを本研究の第一の目的としている.これらの試料の疲労試験においては,試料つかみ部における応力集中による破断の防止と微小荷重の精密な制御が問題であり,試験の実施が困難であった.本研究では,この点に従来の疲労試験装置とは異なる空気圧式負荷機構と特殊なチャッキング機構を取り入れた試験装置を試作した.本装置により薄膜や極細線の疲労強度特性を明かにすることができる.本年度は,昨年度に製作した疲労試験装置の試験片つかみ部に改良を加えて試験片取り付け部分からの破断防止策を検討した.また,疲労試験装置を走査型電子顕微鏡内に取り付けて,薄膜や極細線の疲労破壊過程の詳細を疲労試験中にその場観察できるシステムを開発した.銅の極細線(直径70μm)の引張りおよび疲労試験を実施し,良好に試験を行えることを確認した後,強度および荷重-伸び関係等を得た.また,破面観察を行って破壊機構について検討した.アルミニウム薄膜(厚さ15μm)の引張りおよび疲労試験を実施し,その場観察を行うとともに強度等について検討した.また,表面硬化処理の機械的性質に及ぼす影響,薄膜の残留応力測定等の試験方法,微小部材の破壊等についても解析し,薄膜や極細線の試験方法について総合的に検討を加えた.従来の試験装置では困難であった厚さ10100μmの薄膜・極薄板および径10100μmの極細線の疲労試験装置を試作することを本研究の第一の目的としている.これらの試料の疲労試験においては,試料つかみ部における応力集中による破断の防止と微小荷重の精密な制御が問題であり,試験の実施が困難であった.本研究では,この点に従来の疲労試験装置とは異なる空気圧式負荷機構と特殊なチャッキング機構を取り入れた試験装置を試作した.本装置により薄膜や極細線の疲労強度特性を明かにすることができる.本年度は,昨年度に製作した疲労試験装置の試験片つかみ部に改良を加えて試験片取り付け部分からの破断防止策を検討した.また,疲労試験装置を走査型電子顕微鏡内に取り付けて,薄膜や極細線の疲労破壊過程の詳細を疲労試験中にその場観察できるシステムを開発した.銅の極細線(直径70μm)の引張りおよび疲労試験を実施し,良好に試験を行えることを確認した後,強度および荷重-伸び関係等を得た.また,破面観察を行って破壊機構について検討した.アルミニウム薄膜(厚さ15μm)の引張りおよび疲労試験を実施し,その場観察を行うとともに強度等について検討した.また,表面硬化処理の機械的性質に及ぼす影響,薄膜の残留応力測定等の試験方法,微小部材の破壊等についても解析し,薄膜や極細線の試験方法について総合的に検討を加えた.従来の試験装置では困難であった厚さ10100μmの薄膜・極薄板および径10100μmの極細線の疲労試験装置を試作することを本研究の第一の目的とした。これらの試料の疲労試験においては,試料つかみ部における応力集中による破断の防止と微小荷重の精密な制御が問題であり,試験の実施が困難であった。本研究では,この点に従来の疲労試験装置とは異なる空気圧式負荷機構と特殊なチャッキング機構を取り入れた試験装置を試作した。本装置により薄膜や極細線の疲労強度特性を明かにすることができる。本年度は,疲労試験装置を製作し,予備試験より新しい機構の機能を確認した。基本的に大きな問題はないが,試験条件によってチャッキングに不具合が現れることがあり,改良を行っている。また,炭素繊維試験片を用いて疲労試験を開始し,基礎疲労データの取得を図っている。本研究の第二の目的は,試作した疲労試験装置を走査型電子顕微鏡内に取り付けて,薄膜や極細線の疲労破壊過程の詳細を疲労試験中にその場観察できるシステムを開発することである。これにより,薄膜や極細線の微小欠陥の成長等の破壊過程の微視的な連続観察が可能となる。疲労試験装置の製作時点で電子顕微鏡の組み込みを考慮して,疲労試験部分の小型化を図るとともに電子線を乱さない構造を考案した。架台やシール部分等の電子顕微鏡組み込みに必要な細部の基本設計を終了し,次年度には計画どおり組み込みができる見通しがついた。従来の試験装置では困難であった厚さ10100μmの薄膜・極薄板および径10100μmの極細線の疲労試験装置を試作することを本研究の第一の目的としている。本年度は,昨年度に製作した疲労試験装置の試験片つかみ部に改良を加えて試験片取り付け部分からの破断防止策を検討した。また,疲労試験装置を走査型電子顕微鏡内に取り付けて,薄膜や極細線の疲労破壊過程の詳細を疲労試験中にその場観察できるシステムを開発した。銅の極細線(直径70μm)の引張りおよび疲労試験を実施し,良好に試験を行えることを確認した後,強度および荷重-伸び関係等を得た。また,破面観察を行って破壊機構について検討した。

アルミニウム薄膜(厚さ15μm)の引張りおよび疲労試験を実施し,その場観察を行うとともに強度等について検討した。また,表面硬化処理の機械的性質に及ぼす影響,薄膜の残留応力測定等の試験方法,微小部材の破壊等についても解析し,薄膜や極細線の試験方法について総合的に検討を加えた。
小窩裂溝部表層エナメル質の経時的変化と酸処理効果との関連性

〔実験目的〕sealantの保持力を長期にわたり安定したものとするためには,窩溝開口部における内斜面エナメル質の強固な接着が必要であり,そのための十分な酸処理効果が必要である。しかし,窩溝部表層エナメル質は,萌出後,唾液,食物等の外的環境に接することによって石灰石が促進されるposteruptive maturationがある。さらに,エナメル質表層には構造的にみて,耐酸性のある無小柱エナメルが存在しているため,期待する酸処理効果が,得られていないように思われる。そこで今年度は,sealantの接着にとってマイナス要因と言われている無小柱エナメル質に着目し,萌出直前の未萌出第一小臼歯をコントロールとして,萌出後3年以内のものの小窩裂溝部無小柱エナメル質へのsealantの浸透状態の観察を走査型電子顕微鏡にて行った。〔実験方法〕矯正治療の目的で抜去されたヒト未萌出下顎第一小臼歯10歯,萌出後3年以内の下顎第一小臼歯10歯計20歯を,♯6K-fileを付した1/4power down型超音波発振装置とGK101液を併用して清掃後,40%リン酸ゼリーで40秒間処理し,高粘度のsealantと低粘土のsealantを,それぞれの歯牙につき5歯ずつ填塞後,20秒間放置し,光照射を行い,縦断連続研磨標本を鏡面研磨し,SEMにて観察した。〔結果および考察〕従来無小柱エナメル質は,酸に抵抗する組織として,sealantの接着に不利と言われてきた。しかし,今回,未萌出歯,萌出後3年以内の歯について検討した結果,小窩裂溝部無小柱エナメル質が存在することは少なかった。高粘土のsealantでは,この無小柱エナメル質へのsealantの浸透はみられなかった。しかし,低粘土のsealantでは,未萌出歯,萌出歯とも無小柱エナメル質の部分への浸透が確認できたことから,無小柱部は有小柱部に比べると酸処理後の小孔は超微細ではあるが,脱灰は十分に行われていると考えられる。
赤外線映像法による農産物の品質判別に関する画像処理

本研究は赤外線映像法により得られた農産物表面の湿度分布の変化、ITVカメラ等により得られた種々の画像データを解析して、直接農産物の品質判別、形状並びにカラー解析等を行える装置の構築と、これにより得られた基礎資料をもとに簡易な検出判別装置を試作しようとするものである。そこで、赤外線カメラで撮影した画像について乳頭の検出を行い、またITVカメラで撮影した画像について里芋の形状の解析並びに芽部の検出を行って構築したシステムの性能を検討した。その結果、(1)乳頭の検出は下方向から撮影した画像では画像解析装置の機能を利用することにより可能であった。(2)里芋の形状は装置の機能とプログラムを開発することにより解析することが可能であった。(3)座標軸を利用した芽部位置の検出は開発したプログラムにより芽の長さが3mm以上の里芋に対して80%以上が可能であり、また里芋の芽部方向の検出は芽の長さが7mm以上の里芋に対してほぼ100%の精度で可能であった。さらに画像処理の成果をもとに、里芋の植え付け機の実用化を目的として簡易芽部検出装置を試作しその性能を検討すると、芽部の検出精度はダイオードの型式により異なったが、1190ー01型(浜松フォトニクス)では3mm以上の芽の長さの里芋を全て検出することが可能であった。しかもこのダイオードの個数を増すことにより確実に検出できる可能性を示した。一般に、画像解析において最適な2値画像を得るためには先ず種々の前処理が必要であり、さらに2値画像の特徴量を抽出するには種々の計測処理が必要である。この結果、本画像解析システムは今後種々のプログラムを開発することによりさらに多くの農産物の品質並びに形状の判別に有効に利用できると考えられる。さらにこのシステムの利用分野はこれら品質の直接判別以外に種々の検出器等の開発を行うための基礎資料の作成にも利用できることが示された。農産物の形状及び品質の判別は、これらの映像パターンを解析することにより可能であることが示された。そこで、種々の農産物の表面温度ならびに形状を撮影し、画像解析装置及びコンピュータを用いて処理し、農産物等の形状及び品質判別の自動処理システムの確立を試みた。赤外線及びITVカメラからの画像信号を、今年度購入した画像解析装置(ピアス社、La-4)に入力するためのA/Dコンバータ,インターフェイスを開発した。さらに、今年度購入のコンピュータ(NEC,PC9801)と画像解析装置間のインターフェイスも開発し、画像解析のためのシステムを構築した。里芋の播種機開発には、芽部を検出し、播種時における里芋の姿勢制御を行うことが必要である。このため、構築した画像解析システムを用いて、芽部の検出実験を行った。ITVカメラによる撮影は播種時の条件を考慮して照度、芽部の長さ及び里芋とカメラの距離を変えて行った。里芋の芽部の輝度は塊茎部の輝度よりも高くなり、輝度の高い部分を取り出すことにより、芽部の検出が可能となった。播種時の条件としては、照度は200〔lx〕以上で、芽部の長さが15〔mm〕以上の里芋であれば芽部の検出が可能であった。また、搾乳を自動化するためには、乳頭の判別が必要である。乳房を下方向から影響した赤外線画像では、乳頭の判別は可能であったが、横方向ならびに後方向から撮影した画像では、乳頭の判別はできなかった。

今後、里芋の芽部の検出をフォトダイオード等を用いた安価でしかも簡便な検出装置の開発をてがけるとともに、乳頭の検出においては、横方向と後方向から撮影した画像についても乳頭の判別が可能なソフトを開発する。さらに、他の農産物に対しても適用を試み、自動処理システムの確立をはかっていく計画である。農産物の形状及び品質の判別は,これらの映像パターンを解析することにより可能であることが示された.そこで種々の農産物の表面温度並びに形状を撮影し,構築した画像解析システムを用いて形状の特性を明らかにした.里芋の播種機開発には,里芋の芽部を検出し播種時における里芋の姿勢制御を行うことが必要である.このために昨年度より種々の長さの芽部を有する里芋に対して播種時の条件を考慮して照明及び里芋とカメラとの距離を変えてITVカメラで撮影し画像解析システムにより解析を行った.里芋の芽部は塊茎部よりも輝度は高くなり,芽部と塊茎部の輝度差を利用すると芽部の検出が可能であり,さらに里芋の芽部が左右いずれに存在するかを検出することにより芽部を精度よく判別することが可能であることが示された.この結果を基に,安価で簡便な検出装置としてフォトダイオードを用いた光量比較回路を作成した.先ず可視から近赤外領域の光に反応する浜松フォトニクス社製の1133,1133-01,1190,1190-01の4種のフォトダイオードについて角度に対する受光感度特性試験を行った.さらにこれらのフォトダイオードを内臓する検出装置を用いて,芽部の長さが540〔mm〕の里芋について芽部の判別試験を行った.照度を500〔Lx〕,検出装置と里芋の距離を10〔cm〕として実験を行うと前3つのフォトダイオードは芽部の長さが10〔mm〕以上でないと検出できなかったが,指向性が強くしかも出力電圧が高い1190-01型のフォトダイオードは5〔mm〕の長さの芽部の検出が可能であった.今後,照度ならびに距離を変えて実験を行い,検出精度について検討する.また,ラッキョウの形状特性を画像で解析すると,重心は3:7の割合で根側に位置し,しかも芽部と根部から一定の位置での最大幅は根部が芽部に比して3倍もの値となった.この結果,ラッキョウの根部を下方にして播種する播種機開発の可能性が示された.農産物の形状及び品質の判別は、これらの映像パターンを解析することにより可能であることが示された。そこで種々の農産物の表面温度並びに形状を撮影し、構築した画像解析システムを用いて形状の特性を明らかにした。里芋の植付け機の開発には、里芋の芽部を検出し、植付け時における里芋の姿勢制御を行うことが必要である。従って、構築した画像解析システムにプログラムを開発して里芋の芽部方向と位置の検出を試みた。芽部方向の検出では7mm以上の芽の長さの里芋(品種:赤芽大吉)に対し97%以上の確立で芽部方向を検出することが可能となった。また芽の位置の検出は2mm以上の芽の長さの里芋(品種:石川早生)に対して65%、また3mm以上の芽の長さの里芋(品種:赤芽大吉)に対して70%の確立で位置を検出することが可能となった。さらにこれらの結果をもとに、浜松フォトニクス社の1133-01型と1190-01型の2つのタイプのダイオードをそれぞれ8個用いて芽部検出器を試作した。この検出器は左右にそれぞれ4個のダイオードを有する光量比較回路で構成されており、左右の光量を比較することにより芽部方向の検出を行うものである。258mmの芽の長さの石川早生と327mmの芽の長さの赤芽大吉の2品種の里芋に対し性能を検討した。
基本権実現の他主体性と多層性－－基本権保障の態様の多角的研究

ドイツ公法学を参考として、基本権(人権)実現(具体化・内容形成とも呼ばれる)が、多様な主体(具体的には私人、議会、裁判所、内閣と行政機関)によって担われ、多層的・複層的であることを検証し、基本権保障のあり方と態様を再考するものである。
燃料電池の水素製造のための高性能メタノール改質触媒の開発

メタノール改質による水素製造に対する高性能触媒の設計・開発のための基礎的知見を得ることを目的に、本年度は以下の研究を行った。前年度の研究で、メタノール水蒸気改質に高い活性を示すCu/ZnO触媒の調製条件を明らかにしたが、本年度は酸素共存下において特性の評価を行ない、酸素の共存効果について明らかにした。メタノール水蒸気改質における転化率および水素生成速度が酸素の共存により著しく向上することを明らかにした。特に、低温においてはその効果が顕著であり、酸素共存下の反応における水素生成速度は、非共存下の速度の10倍以上に増加することを見出した。これは、酸素共存下ではメタノール部分酸化反応(CH_3OH+1/2O_2→2H_2+CO_2)が選択的に起こること、その反応速度が水蒸気改質に比べ著しく速いためであることを明らかにした。また、前駆体構造(aurichalcite、malachite、hydrozincite)およびCu/Zn比の種々異なるCu/ZnO触媒やSiO_2およびZrO_2に担持したCu触媒を用いて酸素の共存効果を検討した結果、いずれの触媒でも酸素の共存により転化率および水素生成速度が向上するが、その増加が顕著となる温度が触媒により異なることを明らかにした。すなわち、aurichalcite構造の前駆体から調製したCu/Zn比30/70のCu/ZnO触媒が、酸素の共存により最も低温から転化率および水素生成速度が増加することを明らかにした。沈殿剤のアルカリ水溶液の濃度、硝酸銅と硝酸亜鉛の混合水溶液の濃度や滴下速度を制御することにより、種々Cu/Zn比の異なる条件でaurichalcite、malachite、hydrozincite構造の前駆体を調製した。これらの前駆体を焼成、還元することにより得られたCu/ZnO触媒のメタノール水蒸気改質に対する特性評価を行い、aurichalcite構造の前駆体から調製した触媒が、他の構造の前駆体から調製した触媒よりも高い水素生成速度および熱安定性を示すことを見出した。種々の8-10族遷移金属合金触媒を調製しメタノール水蒸気改質に対する特性評価を行い以下の結果を得た。種々の8-10族遷移金属(Pd、Pt、Ni、Fe、Co)と金属Znの粉末を混練後、窒素気流中623Kで熱処理をすることにより、これらの遷移金属とZnの合金触媒を調整した。これらの合金触媒上で水蒸気改質を行い、Pd-Zn合金およびPt-Zn合金上では高選択的に反応が進行するのに対し、Ni-Zn、Fe-Zn、Co-Zn合金上では反応は全く起こらないことを明らかにした。また、Pd-Zn合金が、水素生成速度、選択率共に最も高い値を与えることを見出した。
イオン性スイッチングよる記憶・高速書換が可能な反射型カラー表示液晶デバイスの開発

鮮やかな反射色を呈すことで知られるコレステリック液晶は、液晶中に添加したキラルな化合物の分子構造及び濃度によって反射色を一義に決定できる。このコレステリック液晶の反射色を外部刺激によって変調することができれば、バックライトを用いない反射型のディスプレイとしての開発が期待できる。これまでに申請者が開発した電場応答性キラルドーパントの研究の中で、キラルドーパントがイオン性を有する時、らせん誘起力が低下するという新たな知見を発見している。この知見を元にこれまで、液晶中での酸化還元状態によって、らせん誘起力を変調可能な世界で初めての『酸化還元応答性キラルドーパント』の開発に成功した。このキラルドーパントは可逆な酸化還元活性を有し、酸化時はイオン性、還元時は非イオン性に変化し、それぞれの状態でのらせん誘起力は異なる。このため、このキラルドーパントが酸化・還元状態において、コレステリック液晶はそれぞれ異なる反射色を呈色する。このキラルドーパントと支持電解質を液晶中に混合したコレステリック液晶サンプルに電圧印加を行うことで、1.5 Vという低電圧にて可視領域の反射色の変調に成功した。またこの液晶材料は繰り返し変調可能であり、反射色の変調速度は、他のコレステリック液晶材料と比較しても世界最速であることが明らかとなった(S. Tokunaga et al., J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 10946.)。さらにこの研究を通じて培った測定技術、解析法などのプロトコルを学術論文として発表するに至った(S. Tokunaga et al., J. Vis. Exp. 2019, 144, e59244.)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。酸化還元応答性キラルドーパントを用いたコレステリック液晶の反射色制御過去研究者が報告した論文(S. Tokunaga et al., Adv. Mater. 2016, 28, 4077.)の中で、キラルドーパントがイオン性を有する時、らせん誘起力が低下するという新たな知見を発見した。この知見を元にこれまで、液晶中での酸化還元状態によって、らせん誘起力を変調可能な世界で初めての『酸化還元応答性キラルドーパント』の開発に成功している。このキラルドーパントは可逆な酸化還元活性を有することをサイクリックボルタンメトリーにて確認した。このキラルドーパントは、酸化時はイオン性、還元時は非イオン性に変化し、それぞれの状態でのらせん誘起力は異なることを発見し、化学酸化剤の添加にて反射色の変調を達成した。このキラルドーパントと支持電解質を液晶中に混合したコレステリック液晶サンプルを、電荷の保証剤が塗布された透明電極セルに注入し電圧印加を行うことで、1.5 Vという低電圧にて可視領域の反射色の変調に成功した。またこの液晶材料は繰り返し変調可能であり、反射色の変調速度は、他のコレステリック液晶材料と比較しても世界最速であることが明らかとなった。また、この液晶材料の反射色変化が、『酸化還元応答性キラルドーパント』の電気化学反応であることをX線光電子分光などを用いて確認している。これらの研究成果は、特許申請(特願2018-38836)を行い、現在論文の投稿準備中である。研究者自身が開拓した、『酸化還元応答性キラルドーパント』について、研究戦略の実証に成功した。本研究成果は、特許申請(特願2018-38836)を行い、学術論文の投稿準備中であるため。

本年度の研究にて、世界ではじめての「酸化還元応答性キラルドーパント」の開発に成功し、このキラルドーパントを用いて、実践的な反射型ディスプレイデバイスの開発に着手する。具体的には、ホスト液晶分子を変更し、幅広い温度領域で均一な反射色の変調を行う、また電極基板材料を検討し、フレキシブルディスプレイの作成を行うなど。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
酵素累積膜修飾電極におけるメディエーター反応

乳酸酸化酵素(ラクテートオキシダーゼ、LOx)を常法によりビオチンで修飾し、アビジン・ビオチン法により白金電極上に累積膜とした。フェロセン誘導体を電子メディエーターとしてこのLOx累積膜修飾電極での酵素メディエーター反応を検討した。LOxの特異基質である乳酸が存在すると電子メディエーター機能が良好に発現することを確認した。触媒電流の値が、電極上に固定化されたLOx累積膜の層数(110層)にほぼ直線的に依存することから、本法により調製したLOx累積膜はほぼ完全に触媒活性を保持していることが示唆された。また、この結果は予期したように定序的な累積膜構造が形成されていることを示すものである。さらに、電極上のLOx層数が多い場合にも電気化学応答が非常に速いことから、フェロセンはLOx累積膜中を迅速に拡散して、酵素と電極間の電子授受を仲介していることが明らかになった。次に、電子メディエーターを電極上の酵素累積膜中に固定化することを検討した。はじめに、グルコース酸化酵素(GOx)累積膜修飾電極を作製後に反応性フェロセンを反応させることによって、累積膜中にフェロセンを導入する方法を試みた。しかし、この方法で得た修飾電極は電子メディエーター機能を示さなかった。一方、あらかじめフェロセンで化学修飾したアビジンを用いてGOx累積膜修飾電極を調製し、グルコース存在下の電子メディエーター機能を検討したところ、予期したように触媒電流が観察された。触媒電流の値はGOx累積膜層数に依存して増加した。しかし、電流値は充分ではなく、今後フェロセンの固定化法の改善等が必要である。