hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネ3量体Gタンパク質が制御する遺伝子群の解明

イネ3量体Gタンパク質αサブユニット遺伝子欠失変異体d1が示す矮性の原因は、細胞数の減少であることを明らかにした。マイクロアレイ解析を行った結果、Gα欠失変異体において、11個の細胞数の制御に関わる可能性のある候補遺伝子を同定した。これらの候補遺伝子の特徴から、(i)細胞分裂速度が遅延する可能性と(ii)細胞分裂方向に異常が生じ、正しい方向への分裂ができないために細胞数が減少する可能性が考えられた。イネ3量体Gタンパク質は,それぞれ1種類のα(Gα)、β(Gβ)、γ(Gγ)サブユニットから構成される。現在までに、イネGα遺伝子欠損変異体d1の綾化の原因は細胞数の減少であることを明らかにした。幼苗期のWTとd1に、7つの植物ホルモンを投与したところ、d1はブラシノライド(24-epi BL)に対する応答が低下していた。本年度は、d1-1とd61-2(BR受容体変異体)との2重変異体を用いて、両シグナリングが、細胞数の制御に共通したパスウエイを利用しているか否かを検討した。葉鞘において、d1-1d61-2の組織長は相乗的に減少したが、d1-1d61-2の細胞数はd1-1と同じであった。この結果は、葉鞘の細胞数の制御に関しては、d1-1はd61-2の下流に位置することを示した。Gβ遺伝子(RGB1)とGγ遺伝子(RGG1)の欠失変異体は未だ単離されていない。そこで、Gβの機能を推定するため、WTとd1のおのおのに、RNAi法を用いてGβ遺伝子発現抑制個体を作出し、rgb1RNAi/WT、rgb1RNAi/d1-5と名付けた。rgb1RNAi/WT、rgb1RNAi/d1-5は蟻性、ラミナジョイント部位と節の壊死、種子の小粒化、稔性低下などの異常を示した。細胞数の制御に関しては、RGB1はRGA1とは独立して、細胞数を正に制御することが示唆された。rgb1RNAi/WT and rgb1RNAi/d1-5におけるラミナジョイント部位と節の壊死は、d1-5では見られなかった新規な特性であった。野生型においてRGB1が強く発現している器官と、rgb1RNAi/WT and rgb1RNAi/d1-5において異常が認められた器官は一致した。これらの結果は、イネにおいてGβは、Gαとは独立した機能を有することを示唆した。1)Gタンパク質αサブユニット(Gα)とBRシグナリングの相関関係BR受容体変異体d61-2とd1-1の2重変異体(d61-2 d1-1)を組織学的に解析した。BR変異体の矮性は、主に細胞長の減少が原因であり、d1-1の簸性は細胞数の減少が原因である。4葉鞘の縦方向の細胞数は、2重変異体において、d1-1がd61-2に対してエピスタテイックであった。第1節間の縦方向の細胞数は、両シグナリングが欠失すると顕著に減少し、複雑な相互作用の可能性を示唆した。外頴の縦方向の細胞数は、D1の働きで説明がつき、BRシグナリングの関与は少ないと判断した。以上を総合的に考察すると、Gタンパク質シグナリングとBRシグナリングは、器官ごとに相互作用の様式を異にする可能性があることが示された。2)Gタンパク質βサブユニット(Gβ)の機能推定Gタンパク質βサブユニット(Gβ)遺伝子(RGB1)の発現抑制個体を作出し、表現型解析を行った。平成23年度は、この発現抑制により異常を示す器官を詳細に調べ、論文として発表した(Plant J.67,907-916)。本研究により、(1)Gβは、Gαとは独立に細胞数を正に制御すること、(2)Gαの完全な消失は背丈が半分になる綾性を示すことに対比して、Gβの完全な消失は致死に至る可能性のあること、(3)Gβの発現抑制は、ラミナジョイント部位や節の枯死を誘発すること、などを明らかにした。イネ3量体Gタンパク質Gα遺伝子欠失変異体d1と野生型の転写産物の量比を、マイクロアレイ法(44kオリゴマイクロアレイ、一色法)にて解析した。幼苗期のイネの生育は、グロースチャンバー(30°C)で、3種類の生育条件、Yoshida培地(12時間明所、12時間暗所)、Yoshida培地(連続光)、1/2 MS培地(12時間明所、12時間暗所)の結果を比較した。幼苗期は、第4葉展開期に着目し、野生型で、伸長が終結した第3葉(L3)と伸長中の第4葉(L4)を比較し、L4で転写量が多い遺伝子(L4/ L3比が共に1.5以上)を選択した。

上記の3種類の生育条件全てにおいて同様の解析をした後、共通して、野生型でL4/ L3比が共に1.5以上の遺伝子を選択した。圃場で生育させたイネより花芽を採取した。今回は、46cmの花芽(野生型)、23cmの花芽(d1)用い、野生型(WT)とd1の転写産物量を比較した。上記、全てに共通して、野生型よりd1で変動する転写産物を探索した。その結果、Gα遺伝子が欠失すると、同調して減少する31個の転写産物を同定した。細胞数を制御する候補として、4種類の転写因子、1種類の細胞周期関連遺伝子、2種類の細胞骨格関連遺伝子、1種類のオーキシン応答遺伝子、3種類の情報伝達関連遺伝子、合計11個を同定した。これらの遺伝子の機能から、これらの遺伝子の発現抑制で、(i)細胞分裂速度が遅延する可能性と(ii)細胞分裂方向に異常が生じ、正しい方向への分裂ができないために、縦方向の伸長が抑制され、矮性を示す可能性が考えられた。本研究の重要性・意義:この候補遺伝子の中から、真にGα遺伝子に依存する転写産物が同定できれば、植物Gタンパク質シグナリングの初めての転写マーカーになり、Gαから標的遺伝子の転写スイッチの開始に関わる因子の解析が可能になる。(ア)3量体Gタンパク質シグナリンとブラシノステロイド(BR)シグナリングの相関関係を、2重変異体を用いて検証した結果、器官ごとに、両シグナリングの相互作用の仕方が異なることを見出した。これにより、Gαに支配される遺伝子発現制御機構は、全器官の共通性を見出す方向の試みより、器官ごとの特徴をまずは調べる必要があるとの結論に至った。この着眼点により、次年度の研究計画を合理的に進められることになった。(イ)GαサブユニットとGβサブユニットは、独立した機能を有すること示せた。この結果により、Gβの機能発現を必要とする器官の同定ができ、次年度の研究計画を合理的に進めることが可能になった。24年度が最終年度であるため、記入しない。(ア)Gαが制御する遺伝子群の解明は、葉鞘、節、外頴などの諸器官で、ブラシノステロイドをはじめとする植物ホルモンの影響を、器官ごとに、異なった様式で受けることが示唆された。この知見に立ち、最終年度は、葉鞘に着目したマイクロアレイ解析を行い、葉鞘でのGαが制御する遺伝子群を同定する。この成果を受け、次年度は、Gβが関与する最適な組織として、葉期別の葉鞘に着目しマイクロアレイ解析を行い、Gβが制御する遺伝子群を同定する。
多端子量子通信ネットワークの理論的解析

量子系での多端子のネットワークにおいて,量子的な効果を用いた通信を行うには,それらの端子間での量子もつれ状態の活用が不可欠である.本研究では,多端子間での量子もつれ状態の識別,定量化,分類,変換可能性を扱った.さらに一入力多出力の量子通信路でも有効に働く量子通信路のユニバーサル符号を与えた.(1)量子系での情報処理が古典系と異なる点は量子もつれがある点である.従来研究では,2端子の場合の量子もつれの定量化は進んでいたが,多端子の量子もつれの解析は十分に進んでいない.本研究では,多端子量子通信ネットワークの性能を明らかにするために,多端子系での量子もつれを解析する.(2)また,多端子系での通信では送信者・受信者が複数存在するため,受信者・受信者の複数の組み合わせに対して同時に高いレートを実現する符号化・復号化の組み合わせが求められる.本研究ではそのような符号化・復号化の構成を行う.量子系での多端子のネットワークにおいて,量子的な効果を用いた通信を行うには,それらの端子間での量子もつれ状態の活用が不可欠である.本研究では,多端子間での量子もつれ状態の識別,定量化,分類,変換可能性を扱った.さらに一入力多出力の量子通信路でも有効に働く量子通信路のユニバーサル符号を与えた.本年度の研究では,多端子の量子情報通信ネットワークを解析するために,量子状態のユニバーサルな近似理論を構築した.この成果を利用して,ベイズ符号の量子版として,ユニバーサルな量子情報源圧縮の理論を構築した.さらに,量子通信路の形に依存しない符号化を与えるユニバーサル量子通信路符号化定理を与えた.さらに.量子系において多端子のネットワークの性能を解析するには,エンタングルメントの解析が鍵となる.最初に,エンタングル状態の検定を群共変的な枠組みの中で論じた.この議論においては,第1種誤り確率と第2種誤り確率を厳密に定義し,これらのトレードオフを扱った.特に,この設定では遠隔地の問での量子相関を許さず,2つの端子間の古典通信のみ許す設定を考えた.この設定では,同じ状熊(コピー)を複数準備する.そのため,各端子にて,コピー間の量子相関を用いて測定することが可能となる.この研究では,端子間の量子相関を用いない場合に,コピー間の量子相関の利用の有無でどのように検定性能に差が生じるか調べた.その結果,1次漸近論の枠組みでは,端子間の相関を許さない設定でも,コピー間の量子相関を利用すると,端子間の量子相関を許す場合とほぼ同等の性能の検定が可能であることが分かった.一方,同じ端子間の量子相関を用いない場合でもコピー間の量子相関の有無で1次漸近論の枠組みで差が生じることがわかった.さらに,多体系でのエンタングルメントを定量的に評価する指標であるgeometric measureの計算を著しく単純化する公式を導出した.多端子の場合での量子情報処理について調べるために,多端子系の量子もつれ状態の度合いを表す量である幾何学的測度の注目した.多端子の情報処理の場合,異なる端子に跨る量子処理を行うことができないことが考えられる.このような場合,端子間のエンタングルメントは量子効果を生かした処理を行うための資源として考えることができる.従って,エンタングルメントの度合いを表す幾何学的測度は量子情報処理を行うことのうまみを表わしていると考えることができる.はじめに,対称性を満たす状態の場合に簡便な公式を与えた.さらに,この量について加法性について調べた.その結果,係数が正値となる場合について,加法性が成り立つことを示した.この成果を用いて,Dicke状態,最大相関ベル基底状態,Smolin状態,Dur状態の場合に加法性が成り立つことを示した.この結果を用いて,Dicke状態について漸近的エンタングルメント相対エントロピーについても計算した.一方,係数が正値とならない場合についても考察し,そのような場合には,加法性が成り立たないことの方が一般的であることを確率的手法を用いて示した.特にその典型例として,反対称状態に注目した.この場合に,2コピー状態の幾何学的測度と1コピー状態の幾何学的測度について計算し,両者を比較することで,加法性が成り立たないことを具体的に示した.この事実は,ほとんどの場合2コピー状態は幾何学的測度の意味で,エンタングルメントが小さいことを示している.一方,先行研究により,ほとんどの量子状態はエンタングルが強すぎて1方向量子計算と呼ばれる多端子量子情報処理には向かないということが指摘されている.しかしながら,本結果そのため,2コピー状態を用いると,エンタングルメントの度合いが抑制でき,1方向量子計算に適していることが期待できる.多端子糸の量子もつれ状態を純粋状態の場合に変換可能性の観点から特徴つけることに成功した.本研究では3種類の変換可能性に注目し,これらの変換可能性の間の関係を明らかにした.具体的には,多コピー変換可能性,確率的LOCC変換可能性,確定的LOCC変換可能性の3つの変換可能性について扱った.これらの変換可能性には強弱があり,多コピー変換可能性が弱く,その次に確率LOCC変換可能性が弱い.すなわち,多コピー変換可能である場合は,確率的LOCC変換及び,確定的LOCC変換が可能である.特に最も弱い変換可能性である多コピー変換可能性については,端子間の量子もつれを表すグラフを用いて分類可能であることを示した.また,確率LOCC変換可能性とテンソルラングとの関係を明らかにした.

具体的には,テンソルランクと局所ランクから確率LOCC変換可能性が完全に決まる場合と,テンソルランクと局所ランクだけから確率LOCC変換可能性が完全に決まらない例があることを明らかにした.例えば,テンソルランクと全ての局所ランクが等しい場合,すべての状態は互いに,確率LOCC変換可能である.しかし,1つの系の除くすべての系で局所ランクがテンソルランクに等しく,その1つの系での局所ランクがテンソルランクよりも1つ小さい場合は異なる.この場合,その系の局所ランクの数の確率LOCC変換可能で移りあわない部分集合に分かれる.また,3体系の場合には,これ以外の場合にも,与えられたテンソルランクと局所ランクの下で,複数の確率LOCC変換可能な軌道に分かれることを示した.さらに,テンソルランクと全ての局所ランクが等しい場合であっても,全ての状態は確定的LOCC変換可能とは限らないことも示した.
北部九州弥生人のミトコンドリアDNAの変異パターンとその系統

北部九州弥生人のミトコンドリアDNA(mtDNA)のシークエンスの変異を解析し、その系統について考察した。試料として用いたのは、福岡県筑紫野市の隈・西小田遺跡から出土した甕棺人骨薬200体である。表面を削り、粉末状にした大腿骨の緻密質1グラムからDNAを抽出し、PCR法を用いてmtDNAのD-ループの一部、252ないし213塩基対を増幅した。増幅したDNAはプラスミドベクターにライゲートした後、大腸菌にトランスフェクションし、定法に従ってシークエンスを行った。シークエンスはそれぞれの固体で4個以上のクローンを取って比較検討したのちに決定した。その結果、最終的に塩基配列が決定できたのは97個体であり、このなかに見いだされた塩基配列のタイプは23種類であった。今回配列を決定した部分は、すでに報告されている現代日本人の塩基配列部位に完全に含まれているので、このデータと併せて、近隣結合法を用いてそれぞれの系統関係を考察した。その結果、隈・西小田弥生人のタイプは特定の系統に収斂することなく、広く現代日本人の変異の中に散在する結果となった。mtDNAの変異を用いた研究から、現代日本人は異なる2つの系統の集団から構成されていることが知られている。これが渡来系弥生人と縄文人を反映するという仮説が示されているが、今回の結果はそれを単純に支持してはいない。むしろ北部九州の渡来系弥生人はmtDNAの変異からみる限り、現代日本人の原型とでも言うべき形で成立していたと考えられる。ただし、隈・西小田遺跡から出土する人骨は弥生時代前期末以降のものなので、すべてが純粋な渡来人とは断定できず、ネイティブな集団との混血が進んでいたと考えればそれらの結論を否定するものではない。今後はより広範な地域の人骨を用いた解析と、特に弥生時代初期の人骨の解析が必要であろう。
結合型肺炎球菌ワクチン低応答例の免疫学および細菌学的要因の検討と早期同定法の確立

フローサイトメトリーを用いて、造血幹細胞移植後の児および早産児および健常乳児から採取した血液中のT細胞およびB細胞サブセットの詳細な解析を行い、結合型肺炎球菌ワクチン(PCV)接種後の免疫低応答例(肺炎球菌特異的IgG・IgM抗体価低値)で割合が低下しているT細胞およびB細胞サブセットを特定することで、宿主側の低応答の要因を探る。また、免疫低応答の要因としての肺炎球菌の上気道での常在や気道細菌叢の変化などの細菌の関与を探るために、16S ribosomal RNA遺伝子を利用した上気道細菌叢の網羅的解析を行い、正常応答例と低応答例では異なる細菌叢パターンが得られるかを検討する。
植物にATG5/ATG7非依存性のオートファジー経路は存在するか？

酵母で同定されたオートファジーに必須のコアATG遺伝子群は植物を含めた真核生物全般で保存されている。しかし、コアATGを欠損するシロイヌナズナ変異体は生活環を完結することから、従来型とは異なる新奇オートファジー経路の存在が示唆される。本研究では、シロイヌナズナにおけるATG非依存性の新奇オートファジー経路の存在について検証した。そしてATG5あるいはATG7を欠損する変異体においても葉の老化時にオートファジーで分解されることが知られる葉緑体の細胞あたりの数やサイズが減少することが確認された。また植物におけるATG非依存性のオートファジーの新奇の可視化方法について検討した。独立栄養生物である植物にとって、必須栄養素やエネルギーの体内リサイクルは過酷な環境下での生存戦略の一つとして極めて重要な意味を持つ。これらのリサイクル機構には、細胞自己分解システム「オートファジー」が、重要な役割を担っていることが明らかになりつつある。酵母で同定されたオートファジーに必須の遺伝子群ATGsは植物を含めた真核生物全般で保存されており、オートファジーの中核的なメカニズムは共通とされる。しかし、ATGを欠損するシロイヌナズナ変異体は基本的な生活環を完結することから、動物で報告されたように従来型とは異なる新奇オートファジー経路の存在が示唆される。本研究では、植物におけるATG非依存性の新奇オートファジー経路の存在について明らかにするとともに、その従来型オートファジーとの関係について検証することを目的として、今年度は新奇オートファジー経路の可視化系の構築について進めた。3種類のコンストラクト(35S:mKeima、35S:TP-mKeima、SAG12:SAG12-mRFP)を作成した。これらのコンストラクトを用いてシロイヌナズナ野生体の形質転換を行った。得られた複数の形質転換体候補種子の選抜を行い、目的の蛍光タンパク質が正しくより多く発現する個体の同定を進めた。それぞれのラインについて複数の形質転換体が得られたが、35S:TP-mKeimaとSAG12:SAG12-mRFPについては蛍光タンパク質の発現量が想定よりも低かった。本研究では、植物におけるATG非依存性の新奇オートファジー経路の存在について明らかにするとともに、その従来型オートファジーとの関係について検証することを目的として、今年度は昨年度に引き続き新奇オートファジー経路の可視化系の構築について進めた。さらにこれらのコンストラクトの導入が確認された形質転換体とオートファジー欠損変異体(atg5-1およびatg7-2)の交配を進め、F1種子を獲得した。また並行してオートファジー欠損変異体における葉緑体の消長(オルガネラのサイズや細胞当たりの数)について顕微鏡による定量解析を進めた。初年度に完了する予定であったコンストラクトの野生体における有効性の確認の遅れを引きずる形で、今年度も当初の計画からは遅れている状況にある。35S:mKeimaまたは35S:TP-mKeimaを発現するatg5-1およびatg7-2の準備が、交配に一定時間を要するために完了しなかった。本研究では、植物におけるATG非依存性の新奇オートファジー経路の存在について明らかにするとともに、その従来型オートファジーとの関係について検証する。今年度は新奇オートファジー経路の可視化系の構築について昨年度から引き続いて進めた。3種類のコンストラクト(35S:mKeima、35S:TP-mKeima、SAG12:SAG12-mRFP)を作成し、これらの蛍光マーカーを発現するシロイヌナズナ野生体の形質転換体を作成した。

さらに形質転換体とオートファジー欠損変異体(atg7, atg5)との交配を進め、F2種子を獲得した。並行してatg7およびatg5変異体の葉の老化過程における葉緑体の消長について、解析した。酵母で同定されたオートファジーに必須のコアATG遺伝子群は植物を含めた真核生物全般で保存されている。しかし、コアATGを欠損するシロイヌナズナ変異体は生活環を完結することから、従来型とは異なる新奇オートファジー経路の存在が示唆される。本研究では、シロイヌナズナにおけるATG非依存性の新奇オートファジー経路の存在について検証した。そしてATG5あるいはATG7を欠損する変異体においても葉の老化時にオートファジーで分解されることが知られる葉緑体の細胞あたりの数やサイズが減少することが確認された。また植物におけるATG非依存性のオートファジーの新奇の可視化方法について検討した。今年度は、3種類のコンストラクト(35S:mKeima、35S:TP-mKeima、SAG12:SAG12-mRFP)をオートファジー欠損変異体(atg5, atg7)にも導入して、ATG非依存性のオートファジー経路の有無について検証する予定であったが、コンストラクトの作成ならびに野生体におけるコンストラクト自体の有効性の検証にやや手間取り、そこまで到達することができなかった。35S:mKeimaまたは35S:TP-mKeimaを発現する形質転換体とatg5-1またはatg7-2を交配して得たF1種子を播種し自殖F2種子を早急に獲得する予定である。また今年度から着手したオートファジー欠損変異体における葉緑体の消長の顕微鏡による定量解析をさらに推進していく。植物栄養生理学今年度作成した形質転換体の選抜をさらに進めると共に、Keima以外の蛍光タンパク質の使用についても検討する。またオートファジー欠損変異体(atg5, atg7)へのコンストラクト導入については、アグロバクテリウムを用いた形質転換のみならず、現在選抜中の野生型バックグラウンドの形質転換体とオートファジー欠損変異体の交配により達成することも検討していく。今年度はATG非依存性のオートファジー経路の存在について検証する中心材料である35S:mKeima、35S:TP-mKeimaを発現するオートファジー欠損変異体(atg5-1およびatg7-2)の作成まで至らなかった。そのため、その検証に要する物品費や人件費、その成果発表に係る旅費やその他の経費が未使用となった。作成したコンストラクトをオートファジー欠損変異体(atg5, atg7)にも導入して、ATG非依存性のオートファジー経路の有無について検証する予定であったが、変異体を形質転換するまでに至らず、それにかかる物品費や人件費、その成果発表に係る旅費やその他の経費が不要となったため。ATG非依存性のオートファジー経路の存在について検証するため、物品費は植物栽培用品20個として計20万円、薬品20個として計20万円、旅費は国内学会発表用に2人、1回づつで20万円、人件費は植物栽培の補助に1人、2か月で20万円程度を使用する予定である。
高性能線形擬似乱数の開発と非線形化、暗号耐性化の研究

本年度の概要は次のとおりである。発表ずみの成果1.連携研究者・原本博史氏ならびにモントリオール大学レキエ教授との共同研究により、高速多項式掛け算に基づく擬似乱数の高速ジャンプ技法を確立し、国際会議SETA2008にて発表し、共著論文として査読付き会議録に収録された。従来の方法より少ないメモリでより高速なジャンプを、Karatsuba乗算の利用により実現した。2.連携研究者・萩田真理子氏らとの共同研究により、部分系列が符号をなすような循環数列であるerror-correcting sequenceの概念を提唱した。M系列として、Hamming符号を生成するものを実現した。2報の論文を発表した。3.連携研究者・斎藤睦夫氏との共同研究により、「IEEE754」実数表現を直接生成する擬似乱数発生法を開発実装した。従来の、整数乱数から実数乱数に変換する方法にくらべると格段に高速である。本研究成果は、MCQMC2008研究集会にて口頭発表した。未発表の成果MCQMC2008にて、ドイツマックスプランク研究所Heiko Bauke氏とマールブルグ大学Mertens氏を招聘し、非線形フィルターによる高次元均等分布乱数の非線形化に関する討論を行い、高速なジャンプ・並列化法を備えた擬似乱数発生法の着想を得た。SFMTは、現在世界標準となっているメルセンヌツイスター(MT)擬似乱数発生法の2倍程度高速であるのみならず、高次元均等分布性もかなり向上し、さらにビット中に0が多い偏った初期化に対する耐性も格段に良くなっている。この研究成果は、2006年8月にドイツUlm大学で開かれたモンテカルロ法国際研究集会MCQMC2006にて口頭発表し、現在論文を投稿中である。SFMTの出力を、整数乗算を利用しだメモリつきフィルターにより変換することで非線形化し、高速なストリーム暗号を実現するアルゴリズムCryptMT Version 3を設計し、欧州eSTREAM乱数コンペティションに提示した。eSTREAMが主催した、査読つき国際会議SASC2007(2007年2月、ドイツ)で口頭発表した。擬似乱数の状態を高速にジャンプさせる研究を行い、上記MCQMC2006にて口頭発表した。論文は共著で執筆し、投稿中である。擬似乱数の世界的権威であるモントリオール大学Pierre L'Ecuyer教授を2007年3月に10日間招聘し、並列擬似乱数の評価方法等について研究打ち合わせをしたほか、広島大学ならびに熊本大学で同教授を含めた講演者によるミニワークショップを開催した。1.最近のCPUの特長である単命令複数データ命令(SIMD)を用いた高速擬似乱数発生法SFMTを発表した(斎藤-松本。国際会議発表し、査読論文掲載済み、インターネット上公開しダウンロード多数)。2.SFMTを整数乗算によるフィルターを用いて暗号耐性化したCryptMTを開発した。(松本-斎藤-西村-萩田。国際会議発表し、査読論文掲載済み)。3.擬似乱数の初期化法の多くが欠陥を持っていることを発見し、その理由を精査した(松本-和田-芦原-蔵本、査読論文掲載済み)。4.乱数の品質の評価法として、符号理論における分離型MacWilliams恒等式を用いた非実験的評価法を開発した(原本-西村-松本、査読論文掲載済み)。6.擬似乱数発生に用いられる線形回帰数列に対して、そのセグメントがq-aryハミング符号となるための必要十分条件を与え、具体例を構成した(萩田-松本-大塚-夏、査読論文受理済み)現在進行中の研究として、1.実数乱数の高速生成、2.乱数検定の自動化(人工知能化)、3.形式冪級数格子による低齟齬列生成法、4.物理乱数と擬似乱数の融合の4つが進んでいる。
重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開の総括的研究

人類初の重力波の直接観測が2015.9.14に米国の検出器によってなされた。重力波源は質量が太陽質量の30倍程度の2つのブラックホール連星の合体であった。これは多くの研究者には予想外であったが、本領域は2014年に宇宙で最初に生まれた重元素のない星ではこのようなブラックホール連星が形成され2015年にも検出されると予言していて、発見を報じた論文中でも、本領域の予言が観測と驚くべきレベルで一致すると引用された。又2017.1.4にも同様の重力波源が発見された。今後の観測で本領域の起源説がさらに有力になるだろう。本領域では、重力波とX線、光学観測、ニュートリノ観測並びにデータ解析も同時に実施した。総括班は領域代表者を研究代表者とし計画研究代表者を分担者として構成している。また評価担当の連携研究者も構成員である。総括班の中で連携研究者以外の会議を代表者会議と称して毎月1回第1金曜日の9時から行い、領域の各計画研究の進行状況のcheck,総括班の予算使用方法についての検討、2ヶ月に1回、各計画研究が回り持ちで行う1日から2日間のface to faceでのworkshopの日程、内容の検討を行った。本年度は2012年8月27日に京都大学で新学術領域のkickoff会議を開催した。10月21日には富山大学でニュートリノ観測と超新星爆発に関するwork shopを開催した。前日の20日には神岡鉱山中の100m重力波干渉計CLIO並びにLCGT(KAGRA)の建設現場の見学を行った。12月27ー28日には、光赤外の計画研究担当で広島大学のかなた望遠鏡の見学を含むworkshopを実行した。2013年2月20日と22日には、国立天文台にて、データ解析グループがKAGRAデータ解析スクールを開催しデータ解析の仕方を他分野の大学院生を含む60名程度の参加者に教えた。2013年3月1日から2日には領域シンポジウムを大阪市立大学で開催した。領域の2つの計画研究への理解が深まった。2013年度には残り3つの計画研究担当のwork shopを開催する予定である。総括班の中で連携研究者以外の会議を代表者会議と称して毎月1回第1金曜日の9時から行い、領域の各計画研究の進行状況のcheck,総括班の予算使用方法についての検討、2ヶ月に1回、各計画研究が回り持ちで行う1日から2日間のTV会議またはface to faceでのworkshopの日程、内容の検討を行った。本年度は2013年5月24日に東京工業大学でx線観測に関するworkshopを開催した(67名参加)。また、7月26日には理論担当で京大を主な開催地にし東京、広島等はTV会議システムで中継して重力波の理論に関するworkshopを開催した(59名参加)。さらに、10月19日には大阪市立大学を中心にデータ解析のworkshopを開催した(42名参加)。2014年1月13日から15日には3日間の領域シンポジウムを東京工業大学で開催し(98名参加)、16の公募研究の発表もしてもらうと同時に総括班会議を行い、評価担当の連携研究者から有益なsuggestionを貰った。9月27日から28日には「データ解析スクール」を東大で開催し60名程度の参加があった。さらには、YKIS2013とMMCOCOSという関連国際会議も共催した。重力波天体の観測を確立するために、重力波そのものの観測と、補い合う関係にある天体観測が必要であるこれらに、重力波天体の理論的な研究をあわせたものが本領域を成している。計画研究A01ではガンマ線・X線、A02は可視・赤外線・電波、A03はニュートリノについて、重力波天体探索に対応する装置の開発や観測(網)の整備をおこなう。一方、A04は重力波観測データを解析し、イベント検出の速報を目指す。またA05は重力波の源・波形の理論で、候補天体の研究や、新しい波源も考える。これらの計画研究は、相互の追観測や同時観測で連携し、重力波天体についての多様な情報を得、理論研究とつきあわせて、重力波天体の正体やその仔細なメカニズムの解明を目指すというのが、主な目的であった。総括班は各計画研究が相互に関連しながら進行するようにするとともに、若手の育成、社会・国民に研究成果を発信する。中間評価では全体としては「(A-)研究領域の設定目的に照らして、概ね期待通りの進展が認められるが、一部に遅れが認められる。」と言う評価であった。総括班に関しては「研究領域内の情報共有や進行状況の確認のための各種会議の開催、研究会の企画など、総括班としての役割を十分に果たしている。若手育成のための貢献も見られる。今後の具体的な成果のために、領域代表者の実験面に関するさらなるリーダーシップを期待する。計画研究と公募研究の調和や、若手研究者の育成に関して、現在の取り組みが実効的なものとなるよう注視されながら領域を運営していただきたい。KAGRAによる重力波観測開始に向けて、研究成果の積極的な公表・普及に一層力を入れるべきである。このため、本計画研究については、計画変更及び研究経費について継続に係る3年目の審査が必要である。」であった。このような中間評価に対する対応を総括班で議論し実行した。

総括班の運営に関しては中間評価では概ね高く評価されているので、従来通り、1運営委員会(月例開催)、2総括班会議開催(毎年度に最低でも1回)、評価担当者による点検評価、3定例(隔月)領域研究会の開催,4領域シンポジウム(年に1回、3日間開催)公募研究の研究発表も含む。5若手育成(研究員雇用による若手研究者のこの分野への定着を応援。若手勉強会、領域シンポジウムでの「若手セッション」など)6一般への情報公開:一般向け講演会、一般科学雑誌、新聞記事等で研究成果を国民に還元する。という方針で進める。一方、一部に計画変更の必要が生じた点があるため、代表者会議を開き対策を協議した。その結果、1「A01のWF-MAXIのISS搭載提案不採択と言う事態に対しては、小規模の観測装置へと開発方針を変更し、主検出器である軟X線カメラはISSの小型ペイロードとして搭載機会の確保、硬X線モニターは超小型衛星や海外ミッションへの搭載を目指すこととした。また現行のMAXIとadvanced-LIGO/Virgoとの観測協定が成立したため、計画を前倒ししてLIGOが運転を開始する平成27年度からMAXIによる重力波対応現象の全天監視を実施する。」とする。2「A02の50 cm望遠鏡については、既に本体は購入しており、日本で調整を行っている。中国チベットに搬入することについては、中国国家天文台と引き続き協議を行っており、現地のインフラ整備や、日本の研究者がチベット入境するための手続きについては国家天文台主導で調整することで合意を得ている。うまく行けば平成27年度中には中国に望遠鏡設置が実現し平成28年度から観測投入できる。以上のように概ね順調に本領域の研究が進んでいると言える。今年度の最も大きな事件は米国の4Kmx4kmの2台のレーザー干渉計からなるaLIGOによる初の重力波観測が2016年の2月11日に公表された世界初の重力波の直接検出である。この領域が主体となって重力波発生源天体からの電磁波信号検出のためのJapanese vollaboration for Gravitational-Wave Electro-Magnetic Follow-up Observation (J-GEM)を組織した。このJ-GEMと国際宇宙ステーション搭載の全天X線監視装置MAXIはaLIGO-Virgoと追観測パートナーとしての協定(MOU)を結んで追観測の準備を進めてきた.J-GEMに参加している南天にある名古屋大学のB&C 61cm望遠鏡において9月20日から26日に追観測が行われ,東京大学木曽観測所のシュミット望遠鏡の広視野カメラKWFCでも9月18日に限界等級が約18等級で24平方度の観測が行われた。いずれの観測でも有意なイベントは検出されていない。MAXIは全天を約90分で観測可能であるが,今回の到来方向の誤差領域の90\\%はイベント発生後30分で観測された。そして、1x 10の{-9}乗erg/s/平方cmという3σの上限値を得た。この重力波源はGW150914と呼ばれるが、質量が太陽質量の36倍と29倍の連星ブラックホールからのもので、我々の銀河中のCgn X-1等ののブラックホール候補の質量の2ー3倍大きなもので、多くの研究者には予想外の重さであった。
熟帯のサンゴ礁域におけるフエフキダイ類仔稚魚の資源生態学的研究

本研究は,インド・太平洋域のサンゴ礁域の中で最も水揚げが多い魚類の一つであるフエフキダイ属を対象に,年々の新規加入量水準決定の鍵を握るとされる生活史初期に着目して,本属魚類の海草藻場への着底機構,日齢,成長,生残,成長に伴うサンゴ域への生息場移動機構を明らかにすることで,本属魚類の資源変動機構を解明することを目的とした。1.フエフキダイ類の浮遊仔稚魚が,海草藻場が存在する沿岸を識別して接岸しているのかどうかを明らかにするために,沖縄県石垣島沿岸で,海草藻場が存在する沿岸と存在しない沿岸に接岸した仔稚魚の量を比較した。その結果,両沿岸に接岸した仔稚魚の数に有意な違いが認められなかったことから,仔稚魚は海草藻場がある沿岸を識別しないで接岸していると考えられた。2.仔稚魚の着底時の体長と日齢を,DNAによる種判別と耳石による日齢査定を用いて調べた。多くの種で全長と日齢はそれぞれ20-30mmと20-30日であった。幾つかの種間で着底時の日齢と体長に有意な違いが認められた。さらに,5月と7月の個体を比較すると,後者の方が日齢が少なく肥満度が高かったことより,水温の高い夏期の方が浮遊期の成長が良いことがわかった。3.フエフキダイ類の成長に伴う海草藻場からサンゴ域への生息場移行メカニズムを明らかにするために,両生息場における稚魚の摂餌率と生残率の違いを,体サイズの異なる稚魚に対してそれぞれ野外実験で調べた。その結果,体長の小さな個体ほど,海草藻場での生残率や摂餌率が高いことが明らかになった。本研究は,インド・太平洋域のサンゴ礁域の中で最も水揚げが多い魚類の一つであるフエフキダイ属を対象に,年々の新規加入量水準決定の鍵を握るとされる変態期から稚魚期初期に着目して,本属魚類の着底場選択機構,日齢,成長,生残,移動,生息場所を明らかにすることで,これら魚種の資源変動機構を解明することを目的とする。(1)フエフキダイ属浮遊仔魚の接岸から着底までの過程を明らかにするために,沖縄県石垣島沿岸で,浮遊仔魚と着底稚魚の水平分布を集魚灯採集と目視観察によって調べた。その結果,フエフキダイ属仔魚は全長2-3cmに達すると接岸することが明らかになり,さらに,接岸後,すべての個体が海草藻場に着底したことから,本属仔魚は海草藻場に対して着底場選択性があるものと考えられた。(2)フエフキダイ属仔魚の海草に対する基質選択性の有無を,室内実験によって検討した。実験では,サンゴと海草を設置した水槽内に仔魚を放して,仔魚の移動した位置を記録した。移動が確認された個体のうち8割の個体が海草の方へ移動したことから,フエフキダイ属仔魚は海草に対して基質選択性があることが示唆された。(3)海草藻場におけるフエフキダイ属稚魚の個体数変動を明らかにするために,石垣島の沿岸で計6つの海草藻場を選定し,6月から12月まで毎月1回,目視で各海草藻場に出現する稚魚の個体数と体長を記録した。合計6種1204個体のフエフキダイ属魚類が確認され,そのうち,イソフエフキが全体の68%と最も優占していた。月毎の個体数をみると,どの海草藻場でも新規加入稚魚が出現する6月から8月にかけて最も多く,9月以降は個々の成長とともに個体数は徐々に減少し,12月にはほとんどいなくなった。また,イソフエフキは全長約12cmに達するとサンゴ域に生息場所を移行させていたことから,本種は海草藻場を稚魚の成育場として利用していると考えられた。本研究は,インド・太平洋域のサンゴ礁域の中で最も水揚げが多い魚類の一つであるフエフキダイ属を対象に,年々の新規加入量水準決定の鍵を握るとされる生活史初期に着目して,本属魚類の着底機構,日齢,成長,生残,生息場移動を明らかにすることで,これら魚種の資源変動機構を解明することを目的とする。1.フエフキダイ属浮遊仔魚の接岸時の体長と日齢を明らかにするために,沖縄県石垣島沿岸で,5月から9月にかけて毎週1回,仔魚を集魚灯によって採集した。調査期間中118個体が採集され,5月中旬と7月上旬に加入盛期が認められた。全長範囲は1630mmで,季節による体長や肥満度の違いは認められなかった。2.海草藻場に加入してからサンゴ礁に生息場を移行するサイズまでに成長する間の生残率を明らかにするために,石垣島の沿岸2ケ所で4月から12月まで毎週1回,目視で各海草藻場に出現するイソフエフキ稚魚の個体数と体長を記録した。調査期間中,それぞれの調査地で合計293個体と267個体の稚魚(全長212cm)が確認された。加入後の成長に伴う総個体数の減少曲線を求めることで,上述の生残率を求めたところ,どちらの調査地でも5%未満と低いことが明らかとなった。

3,成長に伴うフエフキダイ属の海草藻場からサンゴ礁への生息場移行メカニズムを明らかにするために,両生息場におけるイソフエフキ稚魚の摂餌率と生残率の違いを,体サイズの異なる稚魚に対してそれぞれ調べた。その結果,体長の小さな個体ほど,海草藻場での生残率や摂餌率が高いことがわかった。本研究は,インド・太平洋域のサンゴ礁域の中で最も水揚げが多い魚類の一つであるフエフキダイ属を対象に,年々の新規加入量水準決定の鍵を握るとされる生活史初期に着目して,本属魚類の海草藻場への着底機構,日齢,成長,生残,成長に伴うサンゴ域への生息場移動機構を明らかにすることで,本属魚類の資源変動機構を解明することを目的とした。1.フエフキダイ類の浮遊仔稚魚が,海草藻場が存在する沿岸を識別して接岸しているのかどうかを明らかにするために,沖縄県石垣島沿岸で,海草藻場が存在する沿岸と存在しない沿岸に接岸した仔稚魚の量を比較した。その結果,両沿岸に接岸した仔稚魚の数に有意な違いが認められなかったことから,仔稚魚は海草藻場がある沿岸を識別しないで接岸していると考えられた。2.仔稚魚の着底時の体長と日齢を,DNAによる種判別と耳石による日齢査定を用いて調べた。多くの種で全長と日齢はそれぞれ20-30mmと20-30日であった。幾つかの種間で着底時の日齢と体長に有意な違いが認められた。さらに,5月と7月の個体を比較すると,後者の方が日齢が少なく肥満度が高かったことより,水温の高い夏期の方が浮遊期の成長が良いことがわかった。3.フエフキダイ類の成長に伴う海草藻場からサンゴ域への生息場移行メカニズムを明らかにするために,両生息場における稚魚の摂餌率と生残率の違いを,体サイズの異なる稚魚に対してそれぞれ野外実験で調べた。その結果,体長の小さな個体ほど,海草藻場での生残率や摂餌率が高いことが明らかになった。
不均一場の日常現象から導入する物理現象の新しい表現方法の研究

身の回りの物理現象としての電場や磁場は、場を作り出す帯電体や磁石の形に突起がある場合は特に、突起の周りで場が強いことから気づきが始まる。これらを物理の数理的扱いにつなげる資料を作成した。指先からドアノブへの放電直前の電場分布から仮想的に帯電体を変形する有限要素法シミュレーションや、それと同様の不均一電場分布の実験およびそれをシミュレーションにより説明する資料を作成した。磁石が作る磁場分布や磁石にかぶせた鉄キャップが磁場を強める効果についても、位置分解能の高い測定システムを構築して実験を行い、シミュレーションと比較した。身近でありながら定式化が困難なために,物理の内容として教育上は意識的に回避されている現象のひとつとして,静電気をため込んだ体から指先を通しての,ドア、ノブへの放電がある。腕と指,ドアとノブなどの形状を2次元でモデル化し,ドア側を接地,腕側を一定電圧とする条件の下で,腕とドアの距離を変えながら,そのあいだの空間における電気エネルギーをカラーコード化して描画し,この距離の変化だけで電気エネルギーの分布が劇的に変わるようすをシミュレーションにより描き出した。一般の物理教科書では電場(ベクトル量)をまず定式化するが,電場により誘起される効果(電気変位)と電場との積に比例する電気エネルギーは,スカラー量であり分布の表示には適切といえる。初等的な教育段階では,腕とドアの距離が変化するだけで空間の電気エネルギーが変化するイメージを与えることが大切で,放電という極端な状況はその変化の末に生じることを背景知識として,電場についての理解につなぐことができる。さらに,腕や指の周りの等電位線を袋に見立て,適切な電圧をその袋に設定すれば,周りの空間の電気エネルギー分布は腕、指の形状のときと変わらない。この例示を通して,表面電荷が外形の湾曲度の大きな(曲率半径の小さな)部分に集中することを説明することができ,身近な電気力や磁気力を感じとりやすい,電気力線や磁力線が集中したときの状況へと言及することが,学習内容への理解度を増すと考えられる。以上の内容を資料として,千葉県下の高校において,物理全体あるいは電磁気分野が未履修の生徒26名に対して「電場や磁場の感じ方不均一場の利用」と題した講義を行う機会があり,たとえ話を多用しながら,一定の理解を与えることができた。身近でありながら定式化が困難な、不均一場に関わる現象は、目には見えない「場」やそれにより伝わる「力」の概念を考えさせるのに都合良い。強い効果が局所に集中することで、問題にする現象を対象化しやすくし、また、その概念を扱う意義も理解しやすいからである。しかし、その説明を、高校や大学初等で扱う物理学につなげるためには、基礎的な式や単純な図との関連を理解させなければならない。本研究では電場・磁場・応力場を対象として、シミュレーションと測定を行うことによってデータ化し、理解を与える資料を制作することを目指した。電場の測定については、比較的知られた基礎実験の中に2次元電流場の測定実験があり、それに放電現象を起こしやすい「突起」のある形状を導入し、放電の起こる部位やその理由を考察させることのできる教材資料を作成することができた。磁場測定はホール素子、応力場測定は光弾性効果を用いる測定システムを作成した。これらの測定の中では唯一、磁場測定が3次元に分布する3成分の場が実測可能であり、不均一な場を使った遊具が力学的に興味深い運動を示すことで知られている。そのような遊具について個々の原理を説明するには精密な分布測定が必要と考え、磁場測定は高い位置分解能をもつ測定システムとした。不均一場に由来する興味深い現象の説明を定量的に行いそれを理解してもらうことは、必ずしもすべての場合に容易ではないが、経験に基づいて日常的に行っている行為が物理学の概念と結びつき、理由付けられることは学習上大きな効果があり、多くの例を通して納得してもらうことができるよう、測定とシミュレーションによる教材資料の研究開発を行った。
異種ゲノム由来配列の遺伝子機能獲得機構の解明

(1)異なるオルガネラ由来遣伝子による遣伝子置換ポプラとマメ科植物であるタルウマゴヤシにおいて葉緑体ゲノムから消失していることが報告されているrps16について解析を行ったところ、ミトコンドリア由来のrps16がミトコンドリアと葉緑体へのDual targetingシグナルを獲得することで、葉緑体ゲノムにコードしてあったrps16を置換したことが明らかとなった。この現象は葉緑体ゲノムにrps16をコードしているイネやシロイヌナズナなどの他の顕花植物についても広く確認できることから、ミトコンドリアに由来するrps16による葉緑体ゲノム上のrps16遺伝子の置換は、顕花植物が誕生したごく初期の段階から現在まで行われていることが示唆された。本研究により、Dual targetingシグナル獲得による遺伝子置換の例を世界で初めて明らかにした。(2)ミトコンドリアゲノム上の遺伝子が有する潜在的移行シグナルこれまでにミトコンドリアから核へ転移しか遺伝子の中には明確な移行シグナルを有していない遺伝子の存在が知られていた。申請者はこの点から、現在ミトコンドリアゲノム上にコードされている遺伝子の幾つかは、遺伝子転移が起こる以前に潜在的な移行シグナルを有していたのではないかと考え検証を試みた。その結果、実際に移行シグナルとして機能する配列を有するミトコンドリア遺伝子の存在が示唆された。本研究によって得られた知見を以下に記す(1)葉緑体から核へ転移した遺伝子の同定と転移機構の解明ポプラの葉緑体ゲノムから消失したことが明らかとなっているリボソームタンパク質遺伝子であるrps16とrpl32について解析を行った。解析の結果、核ゲノムで機能するrps16とrpl32ともに単離することができた。rpl32については、葉緑体から核へ転移した後に核ゲノム内に存在する葉緑体Cu-Znスーパーオキシドジスムターゼ遺伝子から葉緑体移行シグナルを獲得することで、遺伝子転移を成立させていたことが判明した。rps16についてばマメ科植物であるタルウマゴヤシにおいても同様に葉緑体ゲノムから消失していることが報告されていたので、ポプラとタルウマゴヤシにおいて解析を行ったところ、ミトコンドリア由来のrps16がミトコンドリアと葉緑体へのDual targetingシグナルを獲得することで、葉緑体ゲノムにコードしてあったrps16と置換されたことが明らかとなった。この現象はイネやシロイヌナズナなどの他の高等植物についても広く確認でき、葉緑体ゲノムにコードしてあるrps16は、高等植物が誕生したごく初期の段階で、ミトコンドリアに由来するrps16による置換が進行していることが示唆された。
新しい免疫抑制剤CAM点眼による実験的ぶどう膜網膜炎の抑制効果の解析の研究

新しい免疫抑制薬CAM(EtylO-N-(p-calboxyphenyl-calbampyl)-mycophenolate)はMycophenolic acid(MPA)の誘導体であり、プリン合成系のGMP合成を阻止する事により細胞増殖を抑制する。今回、CAMが不溶性のためCAMの活性体であるMPA点眼薬を作製し、Interphotorecepter retinoid-binding protein(光受容体間レチノイド蛋白;IRBP)により惹起される実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(以下EAU)の抑制効果を検討した。MPAの点眼濃度を0.1%、1%、5%、10%とし、IRBP免疫後翌日より19日まで1日3回の投与を行った。濃度に依存したEAU抑制効果がみられ、10%では完全な抑制を示したが局所における副作用を呈した事を考慮し、5%を至適濃度に設定した。家兎を用いた5%MPA点眼液の眼内移行動態の検索の結果、前房水では最終点眼後1時間後まで、虹彩毛様体、脈絡膜では30分後まではMPAの有効血中濃度である5mg以上を検出した。IRBP30μgを接種したラットEAUモデルに免疫後1日目から5%MPAを点眼した群ではEAU発症が完全に抑制された。IRBP接種量を50μgに増量した強いEAUモデルでも、発症の遅延、炎症の軽症化がみられたが、このモデルのリンパ節細胞を用いたリンパ球増殖試験ではMPA投与による増殖抑制は認められなかった。従って、MPA点眼は全身の免疫応答に影響を与えず局所で作用してEAUの発症を抑制すると考えられた。
レーザを用いた高温溶融金属液柱の制御システム

純Arシールドガスを用いた消耗電極式溶接(Ar-GMA溶接)、ワイヤ先端には長く伸びた溶融金属液柱が生じるので安定なAr-GMA溶接は困難である。そこで、不安定の原因である溶融金属液柱をレーザにより切断・除去できる方法を開発する。溶融金属液柱を最適な条件で切断・除去するためのレーザ照射技術を開発した。これを用いることでワイヤ先端部の溶融挙動を制御することができ、溶接安定性がさらに向上したAr-GMA溶接を開発した。純Arシールドガスを使用したMIGアーク中ではワイヤ先端に溶融した金属が連なり長く伸びた液柱を形成する。この液柱はアーク内で不安定に動き回り不規則な短絡が発生して溶接を不安定にする。このため、純Arシールドガスを使用したMIG溶接では溶融金属の液柱を短くすることが安定な溶接を行う上で必須である。本研究ではMIGアーク中でレーザ光を溶融金属液柱に照射し、非接触で溶融金属の液柱を切断するためのレーザ照射条件を実験により求める。市販の鋼用溶接用ワイヤ(直径1.2mm)を使用し、アーク溶接中にワイヤ先端に生じた液柱を安定に切断するためのレーザパワー、レーザのパルス条件、レーザの照射位置を求めた。液柱下部(先端に近い部分)にレーザを照射するとレーザの反兆力により液柱が曲がり安定な切断ができない。液柱の上部(コンタクトチップ側)にレーザを照射することで安定な切断が可能となった。MIGアーク内で溶融金属の液柱を切断できる条件を求めることができた。アーク内で切断状況の観察を行うことができるように高速ビデオカメラを使用した実験装置を構成した。その結果、10000コマ/sで撮影することが可能になりレーザ照射時の溶融金属液柱の切断時の挙動を明らかにできた。さらに、レーザのパルス照射条件についても高速度撮影により適正な条件を求めることができた。溶接ワイヤと溶融金属液柱の粘性を調べて最適な切断位置を調べるために、ワイヤの温度分布の数値解析を行うための準備を完了した。このため、純Arシールドガスを使用したMIG溶接では溶融金属の液柱を短くしなければ、安定な溶接を行うことができない。本年はレーザ切断に対するワイヤ材質の影響とレーザ照射位置を調査した。市販の鋼ワイヤ、ステンレスワイヤ、Ni合金ワイヤの3種類の直径1.2mmワイヤを使用した。アーク溶接中にワイヤ先端に生じた液柱を安定に切断するため、レーザパワー、レーザのパルス条件を固定し、各種材料に対するレーザの照射位置を求めた。鋼ワイヤ、ステンレスワイヤ、Ni合金ワイヤでは長く伸びた液柱が生じ、液柱下部(径0.5ー0.6mm)にレーザを照射するとレーザの反兆力により液柱が曲がり安定に切断することができなかった。これより細い部分(板に近い下端部)では液中が不安定に動き回り、液中にレーザを命中させることが困難であった。ワイヤ先端に生じる液柱は直径が1.2mmより狭くなった部分であり、固体部分はワイヤ径が1.2mmの部分であると予想される。そこで、径が0.8ー1.0mm付近では中心部に固体部が存在し液柱の動きがほとんど無いことがわかった。この部分を照射したところ、レーザの命中率もあがり、レーザの反兆力に影響されることなく安定に切断できるようになった。アーク内で切断状況の観察を行うことができように高速ビデオカメラを使用した実験装置を構成し、10000コマ/sで撮影することが可能になった。さらに、レーザ照明装置と、高速度カメラの撮影速度に同期して溶接電流、電圧、レーザ信号の計測が可能となる装置とインターフェイスを導入した。レーザ照射と同期して照明しながら撮影できるシステムにより、レーザの照射位置を明瞭に観察でき、レーザ照射位置の最適化のための検討が可能となった。さらに、高速度カメラと同期した溶接条件・レーザパルス条件の計測システムにより、レーザ照射時の溶融金属液柱の切断時の挙動と溶接条件の関係を求めることができた。これらの方法を鋼ワイヤ、ステンレスワイヤ、Ni合金ワイヤに適用し、各ワイヤについて適正な切断位置と用湯金属の切断挙動の解析が可能になった。レーザの反兆力により溶融金属の液柱が曲がることを抑えるために、レーザの照射方向を2系統にして、互いに反対方向からレーザを照射するためのシステムの設計(レーザ分岐システム、レーザヘッドシステム、2つのレーザヘットを保持し、溶接トーチに取り付けるための装置)を行った。溶接ワイヤと溶融金属液柱の粘性を調べて最適な切断位置を調べるためには、ワイヤと溶融金属液中の温度分布を求めることが必要である。そこで温度分布をもとめるためのた数値解析を行う準備をおこなった。この溶融金属柱は純Arシールドガスを使用したMIG溶接を不安定にする主原因である。