hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
部位選択的な遺伝子治療のための光を利用した新規ナノ医療システムの創製

前年度までにカチオン性ペプチドとDNAの表面からなるポリプレックスの表面にアニオン性のデンドリマーフタロシアニン(DPc)を配置した光応答型遺伝子キャリアを構築し、動物実験において光照射による遺伝子導入部位の制御に世界で初めて成功した。本年度は、このようなシステムを全身投与による光選択的遺伝子導入に応用するために、ABC型トリブロック共重合体とDNAを混合することにより形成される3層高分子ミセル(JACS 127:2810(2005))のカチオン性のポリマーからなる中間層にDPcを搭載し、表面がポリエチレングリコール(PEG)で覆われた光応答型高分子ミセルを調製した。光応答型高分子ミセルは、90nmの単分散な粒径分布と有しており、DPcの搭載によってアルブミン存在下でのコロイド安定性が高まることが確認された。これは、DPcを搭載することによってアニオン性の中間層が形成され、静電反発によってアルブミンとの相互作用が抑制されることに起因するものと考えられる。DPcは、pH7.4においては中間層に安定に保持されるが、pH5.5においてはDPcが疎水化することによって3層高分子ミセルからリリースされることが示唆された。従って、本システムは、標的細胞に取り込まれた後、エンドソーム内でDPcをリリースし、エンドソーム膜に選択的な光障害を惹起することによって光誘起的な遺伝子発現を示すものと考えられる。実際に、培養がん細胞に対する遺伝子導入効率を評価したところ、光応答型高分子ミセル、光照射によって、細胞毒性を示すことなく、100倍以上のレポーター遺伝子の発現活性を示すことが確認された。本システムは、固形がんへの光選択的遺伝子導入を達成することを目標として、現在、担がんマウスを用いた動物実験を行っているところである。本研究では、光を利用した効率的かつ部位選択的な遺伝子導入を達成するために、(1)イオン性デンドリマー型光増感剤(DP)を内包する高分子ミセルによる光選択的遺伝子導入法、ならびに、(2)光に応答して機能発現する新規3元系ポリプレックスを開発することを目的としている。(1)の研究において、本年度は、DPを内包した高分子ミセルと遺伝子を内包した高分子ミセルを同時に、ガン細胞と培養し、光を照射することで光非照射時の100倍以上の遺伝子導入効率を達成した。また、遺伝子内包ミセルを構成するブロック共重合体のポリカチオンの化学構造について最適化を行ったところ、エチレンイミンの繰り返し構造を側鎖に有するポリエチレングリコール-ポリカチオンブロック共重合体により、効率的な光選択的遺伝子導入が達成された。高分子ミセルは、血流中を長期滞留し、固形ガンに選択的に集積するために、DP内包ミセルと遺伝子内包ミセルの同時投与による光選択的遺伝子導入を実行することで、固形ガンに対してより選択性に優れた遺伝子導入が実現されるものと期待される。(2)の研究において、本年度は、カチオン性ペプチドとプラスミドDNAから成るポリプレックスの表層にアニオン性のDPを作用させることにより、表面がDPに覆われた光応答型人工ウイルス(3元系ポリプレックス)を調製した。3元系ポリプレックスは、培養ガン細胞に対し、200倍の光選択的遺伝子導入を実現し、導入効率の観点においてもポリエチレンイミンに匹敵する高い遺伝子発現が達成した。また、低分子の光増感剤を使用した場合は光照射による細胞毒性が顕著であったが、3元系ポリプレックスにおいては、高い光選択的遺伝子導入効率にも拘らず、ほとんど細胞死が認められなかった。以上の結果より、3元系ポリプレックスは、局所投与において毒性を示すことなく光選択的なin vivo遺伝子導入を実現することが期待される。本研究では、光を利用した部位選択的な遺伝子導入を実現するナノキャリアを開発している。本年度は、カチオン性ペプチドとDNAからなるポリプレックスの表面にアニオン性のデンドリマー型フタロシアニン(DPc)を作用させることにより、表面がDPcで覆われた光応答型人工ウイルス(三元系コンプレックス)を開発し、その機能評価を行った。その結果、細胞外pH環境下(pH7.4)では、DPcは三元系コンプレックスの構成要素としてDNAと一体化されており同時に細胞に取り込まれるが、エンドソーム内低pH環境下(pH5.5)では、DPcは三元系コンプレックスより解離し、エンドソーム膜に選択的に相互作用することが示唆された。この結果、三元系コンプレックスは、光照射下でエンドソーム膜選択的に光障害を与え、DNA/ペプチド複合体が効率的に細胞質内に輸送されることが期待できる。実際に、三元系コンプレックスは、培養ガン細胞に対して、細胞毒性を惹起することなく、100倍以上の光選択的遺伝子導入を達成することが明らかとなった。この結果は、DNA/ペプチド複合体と低分子光増感剤(スルホン化フタロシアニン)を用いて同様な実験を行った時に、光照射による遺伝子発現効率の上昇に伴い、顕著な光毒性が惹起された結果と対象的であった。本年度は、さらに本システムのin vivoにおける有効性を確認するために、三元系コンプレックスをラットの結膜下に投与し、レーザー光照射を行ったところ、光照射部位にのみに遺伝子導入した蛍光タンパク質の発現が認められた。本成果は、動物実験で外部からの光による遺伝子導入部位の制御に成功した世界で初めての例である。現在は、この成果を全身投与による光選択的遺伝子導入に応用するために、表面が生体適合性のポリエチレングリコール層で覆われた新しい高分子ミセル型の光応答性ナノデバイスを開発している。前年度までにカチオン性ペプチドとDNAの表面からなるポリプ

レックスの表面にアニオン性のデンドリマーフタロシアニン(DPc)を配置した光応答型遺伝子キャリアを構築し、動物実験において光照射による遺伝子導入部位の制御に世界で初めて成功した。本年度は、このようなシステムを全身投与による光選択的遺伝子導入に応用するために、ABC型トリブロック共重合体とDNAを混合することにより形成される3層高分子ミセル(JACS 127:2810(2005))のカチオン性のポリマーからなる中間層にDPcを搭載し、表面がポリエチレングリコール(PEG)で覆われた光応答型高分子ミセルを調製した。光応答型高分子ミセルは、90nmの単分散な粒径分布と有しており、DPcの搭載によってアルブミン存在下でのコロイド安定性が高まることが確認された。これは、DPcを搭載することによってアニオン性の中間層が形成され、静電反発によってアルブミンとの相互作用が抑制されることに起因するものと考えられる。DPcは、pH7.4においては中間層に安定に保持されるが、pH5.5においてはDPcが疎水化することによって3層高分子ミセルからリリースされることが示唆された。従って、本システムは、標的細胞に取り込まれた後、エンドソーム内でDPcをリリースし、エンドソーム膜に選択的な光障害を惹起することによって光誘起的な遺伝子発現を示すものと考えられる。実際に、培養がん細胞に対する遺伝子導入効率を評価したところ、光応答型高分子ミセル、光照射によって、細胞毒性を示すことなく、100倍以上のレポーター遺伝子の発現活性を示すことが確認された。本システムは、固形がんへの光選択的遺伝子導入を達成することを目標として、現在、担がんマウスを用いた動物実験を行っているところである。
水素添加およびEGR適用に伴う燃焼改善による舶用ガス機関の性能改善に関する研究

国際海事機関(IMO)による排ガス規制への対応手段の一つとして、天然ガスを燃料とする希薄予混合燃焼式舶用ガス機関が注目されている。希薄予混合式ガス機関は、異常燃焼に課題を有する。特に操船時や荒天時に負荷変動にさらされる舶用機関では、非定常時の異常燃焼抑制・制御技術が重要となる。本研究課題では燃焼を活性化する水素添加技術と燃焼を緩慢化する排ガス再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)技術を組み合わせ、異常燃焼抑制、環境負荷物質(CH4及びNOx)排出低減、非定常性能改善を両立させる、水素添加率とEGR率の同時制御技術を確立することを目的とする。特に、主室・副室に対し個別に水素を添加することで主室燃焼、副室燃焼を制御する。実験は発電出力400kWの実機ガス機関を用いる。H29年度は、水素添加効果とEGR効果の双方に対して個別に着目した定常状態の実験を実施した。主室水素添加については、ガス機関を希薄条件で運転し不安定燃焼状態にあったとしても、水素を添加することによって大幅に燃焼安定性を改善できることが分かった。さらにNOx排出増加を抑制しつつ、未燃率を低減できることも分かった。一方、EGR実験では、給気マニホールド圧力が同一であった場合に、EGR率の増大とともに主室燃焼期間が拡大し、燃焼の緩慢化することを確認した。さらに副室内燃焼に関しては、主室水素添加では大きな変化はな見られず、一方でEGRでは燃焼期間が拡大した。来年度以降実施する非定常性能を改善するための基礎試験データを取得できた。H29年度は、主室・副室に水素を供給するシステムおよび、既有のEGR装置の改良を実施した。特に主室への水素供給システムは計画を前倒しで、ポートインジェクションシステムを構築した。H29年度はこれらの設備を用いて、水素添加効果とEGR効果の双方に対して個別に着目した定常状態実験を実施した。H30年度は、平成29年度に実施した定常性能評価結果をもとに、負荷変動を加えた際の水素添加率とEGR率の同時制御方法を立案する。次に水素添加率、EGR率を制御するために平成29年度に構築した実験・計測システムに対して、副室・主室水素添加率およびEGR率の同時制御システムを追加する。構築した制御システムを用いることによって、ガス機関に負荷変動を与えた場合の非定常時の機関状態を計測する。なお、実験では負荷制御試験を行い、負荷投入後のサイクル毎の燃焼状態、機関状態、排ガス組成(最大5Hzで分析可能な高速フーリエ変換型赤外分光多成分ガス分析器(FTIR)を用いる)を高速計測することで、非定常時のエンジン性能の変化を詳細に明らかにする。
アフリカツメガエル印母細胞発現系によるATP依存性Kチャンネルの単離

本研究を遂行するにあたって必須となるものは適切なpositive controlの開発と,これを用いたXenopns oocyteの発現系の確立である。そこで本年度はウサギ脳より、膜電位依存性のKチャンネルcDNAを単離し,そのcRNAをoocyteに注入し発現させることにより,本イオンチャンネルの解析を行った。まずShaker遺伝子に関連したRBK1(Science,221,1989)の塩基配列をもとにpolymerase chain reaction法によりプロ-ブを作製,これを用いてウサギ脳のcDNAライブラリ-より,全長2,3kbのクロ-ン(BSH51)を得た。本クロ-ンは1431b.pのopenreading frameをもち,477残基のアミノ酸をコ-ドし,その分子量は53879であった。ラット脳のKチャンネルであるRBK1との相同性は約80%であり,特に膜貫通部はH_2でI→F,H_4でF→Iの相違が認められる他は定全に一致していた。本クロ-ンをT_7プロモ-タ-をもつベクタ-に組み込むことより,cRNAを作製し,これをXenopus oocyteに注入することよりその発現蛋白を電気生理学的に解析した。その結果,膜依存性に5μAのAtype outuard電流を観察した。本電流はTetraethy lammonium(Ec50=0.1mM),4ーAminopyridine (Ec50=0.1mM),及びBarium cbhoride (EC_<50>=10mM)により抑制され,また外液のK濃度卸を変化させた際のreversal potentialより,本電流が,K電流であることが推測された。本クロ-ンはoocyte注入后,24時間以内にその蛋白が発現されることにより,今后oocyte発現系によるクロ-ニングに際し有力なpositive controlとして用いることが可能となる。そこで現在,本クロ-ンの発現を指標として本研究の主題であるATP依存性Kチャンネルの検索を行っているところである。尚申請者は,本学でのR.Iの使用が不能になっていることより渡米してこれを遂行中であることを付記する。
高張力銅板の集合組織と異方性を表現する塑性構成モデルとその数値シミュレーション

高張力鋼板成形技術設計開発期間の大幅な低減を実現可能とする汎用数値シミュレータを構築した.特に本研究では,高張力鋼板の二軸塑性変形挙動や面内繰返し応力反転挙動の実験挙動を非常に安定的に計測する実験手法の構築・実用化するとともに,上記変形挙動を定量的・定性的に検討することが可能な汎用FEMツールを開発・実用化した.実験に関しては,二軸引張り試験装置により高張力鋼板を代表とするプレス用鋼板の降伏曲面の取得を可能とした.また,面内繰返し反転試験によって大ひずみ域におけるプレス用板材の繰返し応力-ひずみ曲線を安定的に計測する手法の確立が出来た.更に上述プレス用板材の弾塑性変形挙動を非常に高精度に再現可能なプレス成形シミュレータを構築した.構築したシミュレータは現在,各ソフトウェアベンダーから"Yoshida-Uemoriモデル"としてその有用性が確認されている.より複雑な変形履歴を受けた鋼板の二軸変形・繰返し変形挙動の解析も行われている.解析では,上記巨視的塑性理論だけではなく,メゾミクロ領域での解析も行った.BCC結晶構造を考慮した結晶塑性有限要素法によって鋼板の面内繰返し解析,二軸引張り解析を行った.得られた結果を考慮すると,48すべり系を有するBCC金属材料の繰返し弾塑性変形挙動は(110)面の変形を中心にその変形が行われており,それを正確に記述する為には単結晶レベルでの構成式にバウシンガー効果(背応力)の考慮が必要であるという認識を得た.更に集合組織を考慮した解析結果より,初期集合組織は塑性変形進展時における流動応力値に影響を及ぼすが,バウシンガー効果には余り影響を与えない.本年度は,実験装置の開発・改良を行い,高張力鋼板(以下,ハイテン板)の複雑変形履歴を解明する為の材料試験を以下に示すように行った.(1)二軸引張り試験装置を用いたハイテン板の初期降伏曲面の実験観察.得られた結果は概ね良好であり,ハイテン板の降伏曲面や後続降伏曲面の検討が可能になった.(2)圧延方向に対し種々の方向に切り出したハイテン板の単軸引張り試験,繰り返し面内反転試験による応力-ひずみ関係の実験観察.複雑な変形履歴をハイテン板に加えることが可能になった.(3)従来の塑性理論を用いた数値シミュレーターの開発.得られた結果は本研究で提唱しているマクロ塑性理論(Yoshida-Uemoriモデルを用いること)で再現できることを確認した.(4)材料のメゾ領域でのより詳細な検討をする必要があるため,上記実験結果に対応する結晶塑性シミュレーターの開発.より詳細な検討を行うためにはハイテン板の初期結晶方位を実験的に得ることが可能なEBSP装置を使用する必要がある.上記装置は本年度本格的に使用する予定である.本年度は実験装置の開発・改良を主に行った.最終年度となる本年度は,結晶塑性理論による塑性異方性(特に集合組織および変形誘起異方性形成過程)についてより検討を深めたい.本年度は,集合組織および変形誘起異方性を表現可能とする大ひずみ塑性構成モデルの構築を行うべく,実験・解析共に精力的に行った.実施した内容を以下に示す.(1)非比列負荷変形履歴を有する高張力鋼板の二軸塑性変形挙動の実験観察を詳細に行い,本モデル構築に必要な実験結果を得た.本実験から得られた知見より,非比例二軸引張り実験結果ならびに非比例繰返し塑性変形拳動は,異方性降伏関数と移動硬化則の組み合わせで正確に再現出来る可能性が有ることが確認された.(2)上記実験結果を高精度に代言可能な材料構成モデルの構築を行った.本モデルは,マクロ塑性理論に基づいた移動硬化則であり,汎用FEMに導入可能である.本モデルを汎用FEMに導入してより複雑な変形履歴を有するプレス加工過程の解析を行い,実モデルと検証して行く予定である.(3)上で示したマクロ塑性モデルとは全なる"結晶塑性理論"を用いた解析ツールの構築が出来た.本モデルは現在単調負荷仮定しか解析出来ないが,最終年度である本年度により複雑な変形工程を解析できるツールとする.最終年度である本年度は,上記結果を基に汎用数値解析に材料モデルを導入してより現実的な解析を行うことを目標としている.また,現在進行が若干遅れている"結晶塑性解析"もより充実させるべく,実験並びに解析手法の構築を目指して行く予定である.高張力鋼板成形技術設計開発期間の大幅な低減を実現可能とする汎用数値シミュレータを構築した.特に本研究では,高張力鋼板の二軸塑性変形挙動や面内繰返し応力反転挙動の実験挙動を非常に安定的に計測する実験手法の構築・実用化するとともに,上記変形挙動を定量的・定性的に検討することが可能な汎用FEMツールを開発・実用化した.実験に関しては,二軸引張り試験装置により高張力鋼板を代表とするプレス用鋼板の降伏曲面の取得を可能とした.また,面内繰返し反転試験によって大ひずみ域におけるプレス用板材の繰返し応力-ひずみ曲線を安定的に計測する手法の確立が出来た.更に上述プレス用板材の弾塑性変形挙動を非常に高精度に再現可能なプレス成形シミュレータを構築した.構築したシミュレータは現在,各ソフトウェアベンダーから"Yoshida-Uemoriモデル"としてその有用性が確認されている.より複雑な変形履歴を受けた鋼板の二軸変形・繰返し変形挙動の解析も行われている.解析では,上記巨視的塑性理論だけではなく,メゾミクロ領域での解析も行った.

BCC結晶構造を考慮した結晶塑性有限要素法によって鋼板の面内繰返し解析,二軸引張り解析を行った.得られた結果を考慮すると,48すべり系を有するBCC金属材料の繰返し弾塑性変形挙動は(110)面の変形を中心にその変形が行われており,それを正確に記述する為には単結晶レベルでの構成式にバウシンガー効果(背応力)の考慮が必要であるという認識を得た.更に集合組織を考慮した解析結果より,初期集合組織は塑性変形進展時における流動応力値に影響を及ぼすが,バウシンガー効果には余り影響を与えない.
日独共同観測による「北極の湿潤化」の追究

2018年11月に海洋地球研究船「みらい」による北極航海にて、明星電気社製の雲粒子(CPS)ゾンデ観測を実施し、機材の作動状況や取得データの質を確認した。合計12回の観測を行い、雲水と雲氷の判別、粒径分布の鉛直構造など、想定されたパラメータが概ね良好に取得できる観測システムであることが確認できた。特に、海氷縁からの寒気吹き出しに伴う気団変質過程で形成される筋状雲の風下方向への変化は、鉛直方向の粒径の分布の差として観測され、海氷のない北極海での代表的な雲システムの理解に資するデータとなる。また数値モデリングに関しては、既存の観測データを用いた領域大気モデルの比較プロジェクト(Arctic CORDEX)に参加し(ドイツの対応者:アルフレッドウェーゲナー極地海洋研究所AWIのAnnete Rinke氏)、特に2014年の「みらい」北極航海での定点観測データを検証材料とした相互比較を当研究課題で担当することにし、解析に着手した。この観測データには雲粒子を観測するビデオゾンデデータも含まれており、不確実性の高い領域モデルの雲物理過程をそれらのデータを用いて詳細に検証する予定である。AWIが主導する北極海で一年間砕氷船を漂流させるMOSAiCプロジェクトには、本研究課題から2名の研究分担者が乗船する。それぞれのタスクチーム(海洋チーム、地球化学チーム)内の連携を深めるため、ドイツのポツダムで開催されたワークショップ等の機会を利用し、自分が乗船しない時期の観測の分担について綿密に調整を行い、人的配置も考慮した通年観測データの取得方法の道筋をつけた。測器に関しても、海氷の動きや温度を計測できる漂流ブイの購入準備を進めた。また海氷の空撮を行うためのドローンの運用方法についても検討を進めた。CPSゾンデの試験観測では十分な結果が得られ、2019年度の本格実施に向けて調整を開始した。特にニーオルスン(北緯79度の北極基地)ではAWIの協力が必要不可欠であるため、2018年3月にAWIを訪問し、CPSゾンデの観測方法(AWIにヘリウムガスとゴム気球を用意してもらい、AWIが実施する他の気球観測に便乗)などをAWIのMarion Maturilli氏と相談しており、大方こちらの提案を承諾してもらった。2019年10月に実施する「みらい」北極航海でもCPSゾンデを実施するが、研究分担者の一人が航海首席研究者としてその準備を進めている。MOSAiCを対象として大気領域モデルの相互比較研究も、日本が取得した北極の観測データを検証材料とする研究を当研究課題で実施することになり、国際的にも注目されている。2019年10月から一年間の予定で行われるMOSAiCプロジェクトが始まることを受け、当研究課題では10月に「みらい」船上でのCPSゾンデ観測およびドップラーレーダー観測を実施するとともに、海氷縁では海洋表層の成層構造を高頻度に観測する。また、船上からドローンを飛行させ、周辺の海氷分布や氷上の積雪状態を観測し、数値モデルの検証・改良に資する知見を得る。MOSAiC期間中の2020年2、3月には北極のニーオルスン基地においてもCPSゾンデ観測を実施し、ドイツ砕氷船上の観測データと比較できるデータを取得する。こちらはドイツ基地との連携でもあり、CPSゾンデ以外に通常のラジオゾンデ観測を1日4回に頻度を上げ、MOSAiCのラジオゾンデも含めたデータ同化実験により、北極圏および中緯度での極端現象の予測可能性研究を推進する。2018年度に着手したArctic CORDEXの研究成果を論文としてまとめるとともに、MSOAiC、「みらい」、ニーオルスンで新たに取得されるデータについて、事例解析を始める。2020年4月以降にドイツ砕氷船に乗船予定の研究分担者2名においては、機材の準備・輸送手続き、各国際研究グループ(海洋グループと地球化学グループ)との連携を密に行い、通年観測データの取得に貢献する。サイエンス面では、昨年度オホーツク海での海氷観測で得られたデータを解析し、渦相関法による乱流フラックス手法の有効性を確実なものとする。特に、計算の効率化・解析データの解釈・定式における係数の再検証などに注力し、MOSAiC本観測中でのタスク遂行を意識した研究に取り組む。

AWIが主導する北極海で一年間砕氷船を漂流させるMOSAiCプロジェクトには、本研究課題から2名の研究分担者が乗船する。それぞれのタスクチーム(海洋チーム、地球化学チーム)内の連携を深めるため、ドイツのポツダムで開催されたワークショップ等の機会を利用し、自分が乗船しない時期の観測の分担について綿密に調整を行い、人的配置も考慮した通年観測データの取得方法の道筋をつけた。測器に関しても、海氷の動きや温度を計測できる漂流ブイの購入準備を進めた。また海氷の空撮を行うためのドローンの運用方法についても検討を進めた。CPSゾンデの試験観測では十分な結果が得られ、2019年度の本格実施に向けて調整を開始した。特にニーオルスン(北緯79度の北極基地)ではAWIの協力が必要不可欠であるため、2018年3月にAWIを訪問し、CPSゾンデの観測方法(AWIにヘリウムガスとゴム気球を用意してもらい、AWIが実施する他の気球観測に便乗)などをAWIのMarion Maturilli氏と相談しており、大方こちらの提案を承諾してもらった。2019年10月に実施する「みらい」北極航海でもCPSゾンデを実施するが、研究分担者の一人が航海首席研究者としてその準備を進めている。MOSAiCを対象として大気領域モデルの相互比較研究も、日本が取得した北極の観測データを検証材料とする研究を当研究課題で実施することになり、国際的にも注目されている。2019年10月から一年間の予定で行われるMOSAiCプロジェクトが始まることを受け、当研究課題では10月に「みらい」船上でのCPSゾンデ観測およびドップラーレーダー観測を実施するとともに、海氷縁では海洋表層の成層構造を高頻度に観測する。また、船上からドローンを飛行させ、周辺の海氷分布や氷上の積雪状態を観測し、数値モデルの検証・改良に資する知見を得る。MOSAiC期間中の2020年2、3月には北極のニーオルスン基地においてもCPSゾンデ観測を実施し、ドイツ砕氷船上の観測データと比較できるデータを取得する。こちらはドイツ基地との連携でもあり、CPSゾンデ以外に通常のラジオゾンデ観測を1日4回に頻度を上げ、MOSAiCのラジオゾンデも含めたデータ同化実験により、北極圏および中緯度での極端現象の予測可能性研究を推進する。2018年度に着手したArctic CORDEXの研究成果を論文としてまとめるとともに、MSOAiC、「みらい」、ニーオルスンで新たに取得されるデータについて、事例解析を始める。2020年4月以降にドイツ砕氷船に乗船予定の研究分担者2名においては、機材の準備・輸送手続き、各国際研究グループ(海洋グループと地球化学グループ)との連携を密に行い、通年観測データの取得に貢献する。サイエンス面では、昨年度オホーツク海での海氷観測で得られたデータを解析し、渦相関法による乱流フラックス手法の有効性を確実なものとする。特に、計算の効率化・解析データの解釈・定式における係数の再検証などに注力し、MOSAiC本観測中でのタスク遂行を意識した研究に取り組む。消耗品の使用の効率化、及び国内研究打ち合わせの効率化を図ったため、物品費と旅費に余剰金が発生した。余剰金は、次年度に計画されている北極観測の滞在日数を増やすため、外国旅費として充当する。
生態学における比較法の新しい展開

系統関係の情報を使った比較法のうち、独立比較法、高次分類群平均法、分類群内比較法について、系統関係の情報の不十分さの影響をコンピューター・シミュレーションによって調べた。その結果、いずれの方法も系統関係の情報の不十分さの影響を強く受けることがわかった。また、独立比較法が情報を有効に使っていることが明らかになった。しかし,系統樹の枝長も含めた系統関係の情報の効果は大きく、これに誤りがあると独立比較法においても第1種の過誤の率は大きくなった。さらに、系統関係の情報を使った方法のなかでも一般性の高い独立比較法について、種内の抽出誤差の影響と、進化速度の変異の影響を調べた。系統関係の情報がある場合でも種内の抽出誤差の影響を受けることが示された。種間でのサンプルサイズのばらつきも種内変異が種間で異なることと同様の効果を持った。そこで,形質値に種内変異やサンプルサイズに応じた重みをかける補正は,種内変異が既知の場合にはほぼ名目値通りの第1種の過誤の率を与えたが,種内変異が既知でない場合には補正はうまく働かなかった。また,形質の進化をブラウン運動以外のものにすると定性的には同様だったが,補正のかけかたを修正する必要があった。また、進化速度の変異があると,種間比較における推論に影響があることも示唆された。さらにシミュレーションに使用したランダマイゼーションやモンテカルロ検定のプログラムは,種間比較以外のデータ解析でも有効に使えることがわかった。1.種間比較の統計的推論に与える種内変異の効果について、系統的影響を排除するため同時分岐のほうき状の系統樹を用い、種ごとの母集団平均形質値の進化はブラウン運動を仮定して、検討した。種内・種間の変異の量やその分布を変えた個々の条件について10000回のシミュレーションにより、末端種の2つの形質の標本平均の相関係数について、平均、分散、通常の相関係数の検定を行なったときの第1種の過誤の率などを調べた。その結果、末端種の種内変異の量の2形質間での相関が、標本平均の相関係数の分散および第1種の過誤の率に影響を与える事がわかった。正の相関は標本平均の相関係数の分散と第1種の過誤の率を増加させ、負の相関は相関係数の分散と第1種の過誤の率を減少させる効果があった。2.種ごとの標本数(調査個体数)の変異について、種内変異の効果と同様のシミュレーションによる解析を行なった。個体数の変異は、種内変異に形質間で正の相関がある場合と定性的にはまったく同じ効果をもつことがわかった。つまり、標本平均の相関係数の分散および第1種の過誤の率を増加させる効果があった。3.以上の結果から、種内変異のばらつきと調査個体数の変異が種間比較における統計的推論に影響を与えることがわかった。次年度(本研究の継続の2年目)は、もっとも有望と思われる種内の変異と調査個体数に適切な重みをかけて補正する方法の妥当性を確認することが重要である。種間比較における統計的推論では,種内変異の影響がみられることが前年度の研究で明らかになった。また,種間でのサンプルサイズ(調査個体数)のばらつきも種内変異が種間で異なることと同様の効果を持つこともわかった。これらはいずれも第1種の過誤の率に影響を与える。そこで,形質値に種内変異やサンプルサイズに応じた重みをかけて補正することを試みた。すでに別の大標本から種ごとの形質の種内変異が推定されている場合と種ごとの形質値を知るのに使ったサンプルしか使えない場合について,シミュレーションで検討した。すでに種内変異がわかっている場合には,補正はうまく働きほぼ名目値通りの第1種の過誤の率を与えるようにできた。しかし,種内変異が既知でなく当該のサンプルから推定した場合には,補正はうまく働かなかった。これはとくに個体数が少なく種内変異が大きい場合に顕著であった。

同時分岐のほうき状系統樹(系統的影響がないと考えられる)と現実に近いと思われる系統樹の両方を用いたが結果は定性的には同じだった。形質の進化をブラウン運動以外のものにすると定性的には同様だったが,補正のかけかたを修正する必要があった。これらのことから,種内変異が既知でなくしかも種内変異が大きくて調査個体数が少ない種が含まれるデータセットには,独立対比法などは適当でなく,近縁種のペア間の形質の大小関係などを使ったロバストな方法の方が適切だと考えられる。なお,連続的な形質と同様のことが離散的な形質でも生じないかどうか分析したところ,進化速度の変異についてほぼ類似した現象が起こることが示唆された。とくに連続的な形質のシミュレーションに使用したランダマイゼーションやモンテカルロ検定のプログラムは,種間比較以外のデータ解析でもいくつかの局面で有効に使えることがわかった。
一斉授業の双方向コミュニケーションを活性化するための画像処理技術の研究

学校教育の一斉授業において、教員の問いかけに対して学生が選択的にカードを挙げた教室風景を画像処理して得た認識情報をもとに、教員と学生の双方向コミュニケーションを活性化する方式について研究を実施した。カードにプリンタ色、蛍光色や色上質紙を用いた比較実験を行い、反射しにくい黒上質紙の台紙に、照明によらず色が安定している蛍光紙を貼ったカードの仕様を確定して、対応した画像処理方式を研究開発した。最終的に、教室において机の上にカードを設置した予備実験においてカード検出率99%、授業で学生が挙げたカードの集計値については93%を達成した。本システムにより、授業にて学生の回答集計を即座にできるようになった。学校教育の一斉授業において,教員の問いかけに対して学生が選択的にカードを挙げた教室風景を画像処理して得た認識情報をもとに,教員と学生の双方向コミュニケーションを活性化する方式について研究を継続した.2年目は初年度の成果システムをもとに,認識精度向上方式の開発を行い,開発用システムの完成版構築とともに評価実験を行った.初年度システムの入力部は,2台のカメラを教卓に離れて置いていたので,後ろの学生のカードが前の学生に重なる不具合と2台のカメラの中間部分を捉えられない問題があった.そこで,2台のカメラを向きだけ変えて3脚に固定する治具を開発して従来の問題を解消した.カードについては学生の指が黒枠にかかる場合にカードを認識できないので,カードのレイアウトを変更して持ち手部分をつけた.また,カードの色が赤,黄,青であったが,色相空間で等距離にある印刷の3原色であるマゼンタ,イエロー,シアンに変更し,色の識別尺度をユークリッド距離からマハラノビス距離に変更することにより,色の識別力を向上させた.画像処理については,照明むらがある場合に2値化処理が失敗することがあったため,2値化の閾値を任意の座標点について設定できるようにして,設定した点を頂点にした三角形分割により,他の点における2値化のしきい値を自動的に決定できるようにした.完成した開発用システムを用いて,実際の授業に適用した.本システムを授業に適用した結果,教員は学生の理解度や学習に対する興味や意欲などの状況を確認しながら授業を進行できたので,授業運営が円滑になった.学校教育の一斉授業において、教員の問いかけに対して学生が選択的にカードを挙げた教室風景を画像処理して得た認識情報をもとに、教員と学生の双方向コミュニケーションを活性化する方式について研究を実施した。学校教育の一斉授業において履修学生が選択的にカードを挙げた風景を画像処理して得た認識情報をもとに、教員と学生の双方向コミュニケーションを活性化する方式について研究を実施した。初年度は、開発用システムの一次構築とともにカード仕様の改良を行った。前年度に試作したシステムに認識プロセスの各段階の処理データを可視化するツールを組み込み、誤認識の場合に認識プロセスのどの段階で失敗したかを明らかにできるようにして一次の開発用システムとした。この一次の開発用システムを用いて、試作システムの画像処理のプロセスとカードを改良した。試作システムにはカード認識のために大きく2つの問題があった。第1の問題はカードの色を正確に識別することである。第2の問題は教室で広く散在した色つきカードを捉えることである。第1の問題を解決するためには、カードに白と黒の2色の枠を付け、カードの内部色が背景と混在しないようにしたうえで、定めた仕様のカードを風景画像から抽出する画像処理方式を開発した。まず入力画像から抽出した黒領域について外部輪郭が四角形かつ内部色が該当色の場合にカードと判定するようにした。また、使用環境におけるカードの色を登録する色キャリブレーション技術を開発した。第2の問題を解決するためには、試作システムが1台のカメラのみで画像入力するのに対して、2台のカメラからの入力画像を処理するシステムに拡張したうえで2枚の画像の処理結果を統合する処理を開発した。以上のように、初年度は、改良したマーカーを抽出する画像処理技術、色キャリブレーション技術、複数カメラを利用したカード抽出技術を開発することで、試作システムの2つの問題を解決してシステムを改良した。比較実験の結果、初年度の研究により、本システムのカード認識率が前年度の試作システムの認識率を上回ることを確認できた。学校教育の一斉授業において、教員の問いかけに対して学生が選択的にカードを挙げた教室風景を画像処理して得た認識情報をもとに、教員と学生の双方向コミュニケーションを活性化する方式について研究を継続した。最終年度は、授業現場である教室での実証用システムを構築するとともに、実際の授業での運用方式の構築と最終評価実験を行った。このために、カードにプリンタ色以外の蛍光色や色上質紙を用いた比較実験を行い、実験結果を用いてカードの仕様を確定した。2年目のカードは、周囲に同様な色がある場合に対応するために、カードを色部分の周囲に黒枠を設けた仕様であったが、照明に対してカードが反射する場合やカードが遠方の場合はカードの黒枠の検出に失敗するケースがあった。

そこで、3年目は、反射しにくい黒上質紙の台紙に、照明によらず色が安定している蛍光紙を貼ったカードの仕様に改良した。カードの仕様の変更に対応して画像処理方式も変更した。この結果、教室(A)において机の上にカードを設置した予備実験において、2年目システムのカード検出率は64%であったが、3年目システムのカード検出率は99%に向上した。授業で学生が挙げたカードの集計値については、教室(A)よりも小さい教室(B)における2年目システムのカード検出率は70%であったが、教室(A)における3年目システムのカード検出率は93%に向上した。本システムの役立ち度に関する学生へのアンケートでは、2年目システムについては、「役立つ」と回答した学生が33%であり、「役立たない」と回答した学生は28%であったが、3年目システムについては「役立つ」と回答した学生が39%と増加して、「役立たない」と回答した学生は14%と半数に減少した。本システムを授業に使用した結果、教員と学生が学習効果、学習意欲の集計値を即座に確認することができるようになった。教育工学、画像処理2年目の計画通り,開発用システムの完成版構築とともに認識精度向上方式の開発と評価実験を行えた.画像入力部とカード仕様,画像処理方式,色の識別方式の改良を行えた.また,実際の授業に適用して試行できた.このため,おおむね順調に進展していると考える.第1に、前年度に開発した試作システムに、認識プロセスの可視化処理を組み込むことにより一次の開発用システムの構築を行えた。第2に、一次の開発用システムを用いて、カード仕様の改良と対応するシステムの認識方式の改良を実施できた。この結果、初年度の目標である一次の開発用システムの構築と、教室の色と混在しないカード仕様の選択と対応するシステムのカード認識方式の開発を実現でき、認識実験により有効性を実証できた。以上から研究はおおむね順調に進展していると判断する。最終年度は、授業現場である教室での実証用システムを構築するとともに,実際の授業での運用方式の構築と最終評価実験を行う.このために,カードにプリンタ色以外の蛍光色や色上質紙を用いた比較実験を行い,実験結果を用いて,カードの仕様を確定する.初年度に開発したシステムを基にして、実際の教室授業での使用を想定した評価実験用システムを構築して、カード認識実験を行い、誤認識の分析、原因究明、認識方式の改良を繰り返す。この際に一次開発用システムにおける誤認識の可視化機能を拡充して完成版の開発用システムを構築する。システムの改良にあたっては、特に、位置や時間で変化するカード色を認識できるように色キャリブレーション処理部を改良する。初年度購入設備と既存の設備により,システムの研究開発と評価実験が可能であったため実証用システムの構築と最終評価実験のために,必要な備品として,パーソナルコンピュータ,画像入力用機器を購入する.必要な仕様を指定してカードを購入する.その他,資料購入,出張旅費,学会参加のために使用する.開発用システムと評価実験用システムの構築のために、必要な備品としてパーソナルコンピュータ、画像入力用機器(カメラ、三脚)を購入する。カードの作成のために、印刷機材、印刷材料を購入する。
カエデ属樹木の性転換が森林更新に与える影響

本研究では、雌雄異株の高木ウリハダカエデ(カエデ科)の個体群の空間的遺伝構造、送粉による遺伝子流動、種子の両親間の血縁度を調べ、二親性近親交配の程度を評価した。さらに、稀に見つかる両性個体の自殖率を調べ、雌雄異株が自殖による近親交配を避ける有効なシステムであるかを考察した。その結果、種子の両親の血縁度は距離が近いものほど高く、送粉は主に近隣個体間で行われていたことから、二親性の近親交配が起きていることが示唆された。また両性個体の自殖率は高く、ウリハダカエデは、自家不和合性を持たず、雌雄異株というシステムが近親交配を避けるために有効であることが示された。カエデ属樹木については、性転換の報告例が多い。申請者らは、ウリハダカエデの性転換について、健康状態が悪化すると雌に、回復すると雄に転換するという規則性を見出し、さらに、その性転換は、親株の樹冠下での実生の生存率を高めるために有効だ、という仮説を提示した。DNA解析による繁殖成功度の直接的測定からこの仮説を検証することが、本計画の目的である。奈良県春日山照葉樹林に設置された面積13haの固定調査区において、胸高直径5cm以上のウリハダカエデ個体すべてを調査対象とした。調査対象個体はナンバーテープで標識付けし、そのサイズと調査区内の位置を記録した。また、双眼鏡を用いて繁殖器官を観察した。5月には花の有無およびその性を、10月には種子の有無を観察した。その結果、2008年においては、ほとんどの繁殖個体の性表現は単性であること、オス個体、メス個体の割合はそれぞれ、55%と38%で、オス個体の割合が高いことが分かった。また、繁殖個体の7%と少数であるものの、両性個体も存在した。胸高直径5cm以上の全個体から生葉を採取した。葉からCTAB法によりDNAを抽出した。抽出したDNA溶液からは、精製キットを用いて不純物を取り除いたのち、マイクロサテライト解析により各個体の遺伝子型を決定した。増幅に成功した8遺伝子座についての対立遺伝子数は、312個の範囲にあった。すべての調査対象個体には、アルミバンド製デンドロメーターを取り付け、幹の肥大生長量の測定を開始した。また、胸高直径15cm以上の個体のうち、なるべく調査区の中央付近に生育している30個体を選び、その樹冠下にリタートラップを設置した。トラップからは定期的に繁殖器官を回収した。回収した繁殖器官は60°Cで72時間乾燥させ、定量作業を開始した。また、2008年にメスとして繁殖していた個体の樹冠下に1m x 20mの実生観察枠を設け、実生の追跡調査の準備を完了した。奈良県春日山照葉樹林に設置された面積13haの固定調査区において,胸高直径5cm以上のウリハダカエデ個体すべてを調査対象とした.調査対象個体の開花j状況を4月5月に,結実状況を10月11月に,樹冠を双眼鏡で観察して評価した.2009年においては,ほとんどの繁殖個体の性表現は単性であること,オス個体,メス個体,両性個体,非開花個体の割合はそれぞれ,74%,16%,8%,2%で,オス個体の割合が高いことが分かった.すべての調査対象個体には,アルミバンド製デンドロメーターを取り付け,幹の肥大生長量の測定した.成長量の大きい個体は,特にオス個体で多く見られた.胸高直径15cm以上の個体のうち,なるべく調査区の中央付近に生育している30個体を選び,その樹冠下にリタートラップを設置し,トラップからは定期的に繁殖器官および種子を回収した.回収した種子からはCTAB法によりDNAを抽出した.繁殖器官は60°Cで72時間乾燥させ,重量を測定した.また,母樹の樹冠下に1m×20mの実生観察枠を設け,実生の追跡調査した.多くの実生は発生から半年以内に死亡あるいは消失した.(1)奈良県春日山照葉樹林に設置された固定調査区において、胸高直径5cm以上のウリハダカエデ全木(180個体)を標識付けし、そのサイズと調査区内の位置を記録した。(2) 2008年2010年まで、毎年45月にかけて、双眼鏡を用いて、標識付された個体の花の性と開花量を観察し、各年の性表現を明らかにした。また、911月にかけて、樹冠を直接観察して結実量を評価するとともに、そのデータを性判定にも用いた。いずれの年においても、開花個体の性比は雄に偏っていた。

また、少数ではあるものの、雄花と雌花の両方をつけた両性個体も確認された。性表現と個体サイズの間に、対応関係は見られなかった。(3)標識付された個体の幹肥大成長量を2008年2010年まで、毎年、アルミバンド製バンド型デンドロメーターを用いて測定した。また、個体の状態(幹が折れたり、腐ったりしていないか等)も併せて確認した。調査期間中には、台風などの自然撹乱は起きず、個体の状態の変化は、ほとんど見られなかった。また、成長量の年変動も小さかった。(4)標識付された個体の葉からCTAB法によりDNAを抽出した。抽出したDNA溶液からは、精製キットを用いて不純物を取り除いたのち、マイクロサテライト解析により各個体の遺伝子型を決定した。その結果、父性解析が十分可能な多型をもつ遺伝子座が、複数見つかった。(5)花粉流動を調べるため、10本の母樹から種子を採集した。(1)奈良県春日山照葉樹林に設置された固定調査区において、胸高直径5cm以上のウリハダカエデ全木(180個体)を標識付けし、そのサイズと調査区内の位置を記録した。(2)2011年45月にかけて、双眼鏡を用いて、標識付された個体の花の性と開花量を観察し、各年の性表現を明らかにした。また、911月にかけて、樹冠を直接観察して結実量を評価するとともに、そのデータを性判定にも用いた開花個体の性比は雄に偏っていた。被陰個体,幹折れ・枝折れ等の損傷を持つ個体は,雌として繁殖している傾向があり,個体の健康状態を性表現との対応関係が示唆された.(3)標識付された個体の幹肥大成長量をアルミバンド製バンド型デンドロメーターを用いて測定した。調査期間中には、台風などの自然攪乱は起きず、個体の状態の変化は、ほとんど見られなかった。成長量の小さい個体は,雌として繁殖している傾向が見られた.(4)花粉流動を調べるため、10本の母樹から種子を採集した。(5)標識付された個体の種子からCTAB法によりDNAを抽出した。植物の世界では、近交弱勢を引き起こす可能性のある近親交配、特に自殖を避けるための様々な繁殖様式がある。中でも雌雄の性機能を個体レベルで分業する雌雄異株は、他殖だけで種子が生産されるシステムである。本研究では、奈良県春日山原始林において、雌雄異株植物であり、かつ性転換することで知られるカエデ科のウリハダカエデの個体群の空間的遺伝構造、送粉による遺伝子流動、種子の両親間の血縁度を調べ、二親性近親交配の程度を評価した。さらに、稀に見られるウリハダカエデの両性個体における自殖率を調べ、雌雄異株という繁殖システムが自殖に伴う近親交配を避ける有効なシステムであるかを考察した。本研究では林内に設置された永久調査区において、胸高直径(DBH)約10cm以上のウリハダカエデ129個体を対象とした。開花調査による性の判別、雌木からの種子の採取、マイクロサテライト12遺伝子座について親木と種子の遺伝子型を決定を行った。雄花をつけた個体は78個体、雌花をつけた個体は40個体で性比は有意に雄に偏っていた。両性個体は3個体見つかった。親木間の空間距離とペアワイズ近交係数Fijの関係から、空間的遺伝構造は有意であり、近距離個体間の血縁度が高かった。
組換えTSHレセプター発現細胞を用いた自己免疫性甲状腺疾患の病態解析

TSHレセプター(R)の細胞外領域へのTSHやTSH(R)抗体の結合性について、lambdagt-11ファージにヒトTSH(R)cDNA[細胞外領域を150残基ずつ3部分(13168残基、159308基、299448残基)]を組み込んだのち、大腸菌(Y1090)に感染させガラクトシダーゼとの融合蛋白としてTSH(R)部分を作成し、標識TSHとの結合を検討したところ、TSH(R)のN端側の結合が大であった。この標識TSHの結語合抑制実験から、TSAb(甲状腺刺激性抗体)もTSBAb(阻害性TSH受容体抗体)も主にTSH(R)のN端側へ結合することを見い出した。次に、作成されたこのTSH(R)抗体を用いて^<125>I-標識TSHのレセプターへの結合阻止能やcAMP生成反応へN検討を予定している。ウシ甲状腺細胞膜抗体にてウサギを免疫して、TSH(R)抗体陰性でTSBAb陽性を作成し得た。このことから、ヒトの場合にもTSH(R)抗体陰性のTSBAb抗体が推定された。
球面座を用いたセラミックス板の切断

本研究では球面座を用いた切断法を取り上げ、その実用化への可能性について検討した結果、次のような研究成果を得た。本切断法は同じ曲率半径をもつ凹と凸の球面座の間に、切断しようとする形状に切欠きを設けたセラミックス板を配置して、圧縮荷重を球面座に負荷すれば、セラミックス板は球面に沿うように変形することからセラミックス板内には球面座の曲率に比例した曲げモーメントを自動的に誘起する。本切断法はこの曲げモーメントによる破壊を利用してセラミックス板を切断するものである。このため適当な球面座の曲率を選ぶという検討を必要とするが、曲率が決定されれば切欠き部からき裂を伝播させることができるため、セラミックス板を一度の圧縮で、希望する形状の小片に切断することができる。さらに多数枚のセラミックス板を積み重ねて、上述した一枚のセラミックス板と同様に、凹と凸の球面座の間に配置して荷重を負荷すれば、積み重ねたすべてのセラミックス板から希望する形状の小片を同時に採取することができる「重ね切り」という特殊切断も可能である。以下、本切断法の主な特徴を示す。1.本切断法では直線や曲線のみならず、円形、楕円形などの閉曲線も切断可能であり、得られる切断面は平滑である。2.切欠き深さを変えることにより、き裂の発生順序をコントロールすることができる。3.切断において切屑や騒音をほとんど発生せず、しかも切断に要する時間とエネルギーは僅少である。4.多数枚のセラミックス板を同時切断する「重ね切り」も可能である。また本研究ではこの切断法が実用製品であるセラミックス基板などの切断においても、十分に利用可能であることを確認した。したがって本切断法はセラミックス加工業界において、特に生産性の向上に寄与すると結論される。集積回路などの基板は大量に生産されているが、その加工の基本ともいうべき切断では、国の内外を問わず、従来のダイヤモンド砥石や鋸歯による切断法が主流をなしている。しかしこの切断法では、切断において切屑や騒音を発生するばかりでなく、切断までにかなりの時間とエネルギを要するなどの欠点を持つ。このため本研究では、球面座を用いたセラミックス板の切断法を提示し、その開発を試みた結果、次のような研究成果を得た。本切断法は同じ曲率半径を持つ凹と凸の球面座の間に、切断しようとする形状に切欠きを設けたセラミックス板を配置して、圧縮荷重を球面座に負荷すれば、セラミックス板は球面に沿うように変形することから、セラミックス板内には球面座の曲率に比例した曲げモーメントを自動的に誘起する。したがって適当な球面座の曲率を選ぶことにより、セラミックス板に設けた切欠き部から曲げ破壊によるき裂を伝播させることができる。本切断法はこの曲げ破壊によるき裂の伝播を利用して、セラミックス板を切断するものである。このためぜい性材料の破壊条件、材料の機械的性質などを考慮して、切断に適した球面座の曲率半径について検討した。その結果、本切断法は使用する球面座の曲率半径を選定する必要があるが、その曲率半径が決定されれば、上述したように極めて簡単な切断法であり、また本切断法はぜい性材料の破壊時に発生するき裂の伝播を利用しているので、従来の切断法では企て及ばない、以下に示す特徴を持つものであることを明らかにした。1、本切断法では一枚のセラミックス板を母材として、それから多数の希望する小矩形板や三角形板はもちろん、円板をも一度に採取することができる。2、切断において切屑や騒音をほとんど発生せず、しかも切断面はセラミックス板の表面とほぼ垂直となる。3、切断に要する時間とエネルギは僅少である。

本研究では球面座を用いた切断法を取り上げ、その実用化への可能性について検討した結果、次のような研究成果を得た。本切断法は同じ曲率半径を持つ凹と凸の球面座の間に、切断しようとする形状に切欠きを設けたセラミックス板を配置して、圧縮荷重を球面座に負荷すれば、セラミックス板は球面に沿うように変形することから、セラミックス板内には球面座の曲率に比例した曲げモーメントを自動的に誘起する。本切断法はこの曲げモーメントによる破壊を利用して切断するものである。このため適当な球面座の曲率を選ぶという検討を必要とするが、曲率が決定されれば切欠き部からき裂を伝播させることができるため、セラミックス板を一度の圧縮で、希望する形状の小片に切断することができる。さらに多数枚のセラミックス板を積み重ねて、上述した一枚のセラミックス板と同様に、凹と凸の球面座の間に配置して荷重を負荷すれば、積み重ねたすべてのセラミックス板から希望する小片を同時に採取することができる「重ね切り」という特殊切断も可能である。以下、本切断法の主な特徴を示す。1、本切断法では直線のみならず、円形、楕円形などの閉曲線も切断可能であり、得られる切断面は平滑である。2、切欠き深さを変えることにより、切断発生順序をコントロールすることができる。3、切断において切屑や騒音をほとんど発生せず、しかも切断に要する時間とエネルギーは僅少である。4、多数枚のセラミックス板を同時切断する「重ね切り」も可能である。また本研究ではこの切断法が実用製品であるセラミックス基板などの切断においても、十分に利用可能であることを確認した。したがって本切断法はセラミックス加工業界において、特に生産性の向上に寄与すると結論される。