hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウシ脂肪酸代謝関連遺伝子の研究

不飽和脂肪酸は血中コレステロール値の増加を抑える効果があることなどから、ウシの育種改良において、牛肉内脂肪の脂肪酸組成が注目されている。我々は、これまでの研究で、SCD、SREBP、FASNの3遺伝子内の変異が、黒毛和種における脂肪組織の不飽和脂肪酸含有量に影響することを報告した。本研究では、脂肪酸代謝に関わっていると考えられる7つの遺伝子について、新たに多型探索を行い、脂肪酸組成に対する影響について調査した。FABP4、LXRα、Cytb5、ACSL1、ACSL4、DGAT2、ACACAに着目し、翻訳領域の塩基配列決定と多型探索を行った結果、14のSNPsを検出した。このうち、FABP4とLXRαにおいてアミノ酸置換を伴う多型が2つずつ同定された(FABP4 I74V及びV110M、LXRαG51E及びV133I)。これら4つの多型について脂肪酸組成および枝肉形質との関連について分析したところ、FABP4 I74VはC16:1の割合において高い有意差が観察され(P=0.0086)、I/Iホモ接合体がV/Vホモ接合体よりも0.51%高い値を示した。また、FABP4 I74Vの効果は相加的であり高い有意差が検出されたことから、種雄牛選抜における有効なDNAマーカーとなることが示唆された。6つの遺伝子において、黒毛和種5個体とホルスタイン種3個体の8個体による多型探索の結果、14のSNPsを検出した。これら4つの多型について脂肪酸組成および枝肉形質との関連について分析したところ、FABP4 I74VはC16 : 1の割合において高い有意差が観察され(P=0.0086)、I/Iホモ接合体がV/Vホモ接合体よりも0.51%高い値を示した。LXRαV133IはC18 : 2の割合において有意な差が観察され(P=0.0121)、V/Iヘテロ接合体がV/Vホモ接合体よりもC18 : 2の割合において0.22%有意に高い効果を示した。本研究において同定された遺伝子多型、特にFABP4 I74Vの効果は相加的であり高い有意差が検出されたことから、種雄牛選抜における有効なDNAマーカーとなることが示唆された。本研究の目的は、牛肉中の不飽和脂肪酸含有量に影響する遺伝子変異を同定し、育種選抜に利用可能なDNAマーカーを開発することである。我々はこれまで黒毛和種において牛肉中の脂肪酸組成に影響する遺伝子変異について報告してきた。本年度は、1.それらの遺伝子マーカーのホルスタイン種における効果、2.新規遺伝子マーカーの探索、について検討した。1.ホルスタイン種去勢肥育牛198頭を実験に供し、筋組織よりゲノムDNAを抽出し、PCR-RFLP法により各遺伝子の遺伝子型判定を行った。対象遺伝子マーカーは、SCD、SREBP、FABP4、LXRα、とし、対象形質は枝肉6形質及び横隔膜筋の脂肪酸組成割合とした。結果、SREBPにおいては多型が観察されず、LXRαは遺伝子型頻度に極端な偏りが見られた。いずれの遺伝子も、枝肉形質に効果は見られなかった。FABP4遺伝子型においてはC16:0との関連が見られた。また、SCD遺伝子型においてはC14:0、C14:1、C18:0、SFAとの関連が見られたが、黒毛和種において報告のあるC18:1に対する有意な効果は本研究では見られなかった。しかしながら、これはVV型の個体数が少なかった(n=18)ためであると考えられ、最小二乗平均値では黒毛和種と同様にAアリルに相加的な効果を示す傾向が見られた。

2.脂肪酸代謝においての関連が報告されているAcetyl-CoA carboxylase-α(ACACA)遺伝子に着目し、黒毛和種4個体とホルスタイン種4個体の8個体を用いて、翻訳領域全長7041bpにおける塩基配列決定及び多型探索を行った。多型探索によって同定された5個のSNPsに対して、これらの遺伝子型と脂肪酸組成および枝肉形質との関連について相関分析を行ったが、いずれの形質においても有意な効果は観察されなかった。
水産資源データベースのための生物資源量計測システム

はじめに,海水中における光の減衰のシミュレーションを行い,レーザ光を検出しやすい色の組み合わせについて検討した.シミュレーションの結果,本研究で想定している計測レンジである1m2mにおいて,照射した光は移動すると色相が最大で30degほど変化するため,隣り合う色の色相が30deg以上離れた色でなければ画像処理でレーザ光の検出が困難であることが分かった.この知見をもとに,本研究は,色相が60deg以上離れた赤,黄,緑,水,青,紫の6色で構成されるデブルーイン系列に基いたレーザパターンを設計した.デブルーイン系列でデコードすることで少ない色で54通りのレーザ光の組み合わせを実現した.本研究では54通りのレーザ光の組み合わせを2回ずつ照射したレーザーパターン(54x2=128)を計測に利用した.次に,課題1のレーザパターンを計測対象に照射し,カメラで撮影したレーザの反射光の画像から多くの計測点が得られる画像処理手法を開発した.本計測手法において,レーザの検出は,レンズの歪みや屈折の影響の補正をした画像から高周波成分抽出し,その抽出した画像に対して各色に対する二値化処理によって実現した.また,演出したレーザ光に対してデコードし,例外処理をすることで,どの角度で照射したレーザ光の組み合わせかを特定し,3次元位置を算出した.課題1と課題2を実装した本装置により,1m先の白色物体(150x20x20mm)に対して10,000点以上の計測点が得られ,形状を最大誤差1.1%以内の計測に成功した.そして,FPGAを用いた照射するレーザ光の色数を増やしてもリアルタイムにレーザ光を検出する装置の開発を行った.各色の二値処理を並列演算し,レーザ光を検出する機能をFPGAに実装することで,480x640のサイズの画像に対して色数に関係なく30fpsの速度でレーザ光を検出する装置を開発した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は試作のフルカラーレーザ光を用いた3次元計測装置を開発し,レーザプロジェクターのキャリブレーションおよび水中におけるレーザー光の変化について調査した.調査の結果,大気中と異なり水中(海中)は可視光の中で赤色が最も減衰率が高く青色が最も減衰率が低いため,距離によってレーザー光の反射画像の色味(色相や彩度)が変化し,その減衰率を考慮してレーザパターンを決定しなければ正しく各色のレーザー光を検出できないことが分かった.本研究ではレーザー光の減衰モデルを構築し,計測距離において隣り合うレーザー光の色相差が大きくなるレーザパターンを計測に用いることにした.また試作機の調査で得られた知見をもとに高耐圧の3次元計測装置のシステム設計およびカメラ容器および制御容器の設計を行った.画像を用いた水産生物資源の識別処理で問題となっていた生物候補の検出および切り取りアルゴリズムの開発を行った.本研究では,色差,明るさ,模様(オリエンテーション)であらわされるサリエンシーマップ(顕著性)を用いて海底にいる生物の検出を行った.サリエンシーマップを用いることで海底とは色や模様が異なる特徴的な生物を安定的に検出することができた.しかし,特徴的な画像を生物候補として検出するため,岩などに重なるように留まっている生物は,岩などと一緒に1つの生物として検出される恐れがある.本研究では検出された生物候補の画像に対して原色処理を行い,それに対してk-meansによるクラスタリングを行うことで生物だけを切り出す手法を開発した.本切り取り手法を導入することで海底の構造物に重なった生物に置いても安定して生物だけを切り出し,特徴量を抽出することができる.本年度に開発した生物の検出および切り取り手法を水産資源の識別アルゴリズムに適用することで,以前より10%ほど高い識別結果が得られた本年度購入したレーザープロジェクタを用いた予備試験を行った結果,理想的な位置にレーザーを照射することができず,また各色(赤,緑,青)のレーザー光の照射位置がずれており指定した色のレーザー光の照射されないという問題が発生した.その問題を解消するため簡易式の3次元計測装置を開発し,レーザープロジェクターのキャリブレーションに必要なデータを集めるための検証実験をおこなっためプロジェクト全体が遅れた.本年度は23m先の生物形状を計測できる実海域用3次元計測装置を開発した.開発した装置は水中カメラ容器と制御装置の2つに分かれている.水中カメラ容器内にはGigEインターフェイス,フルサイズのCCDを有したカメラを搭載している.制御装置にはレーザープロジェクタとCPUボードを搭載しており,CPUボードによって照射するレーザーパターンをレーザープロジェクターに出力し,カメラのシャッタータイミングなどを制御している.高解像度の画像を安定してCPUボードで取得できるよう水中カメラ容器と制御装置はGigE用の水中コネクタおよびケーブルを介して接続されている.本計測装置を用いた撮影試験を水槽にて行い,容器レンズの歪みや光の屈折などのキャリブレーションに必要なデータを得ることができた.レーザ光の検出並列処理による高速化を実現するためには,プログラマブルロジックデバイスであるFPGAにカメラ制御,画像データの取得,レーザ光検出の並列処理の3つを実装する必要がある.レーザ光検出などの画像処理の実装は今までの経験をもとに実装し,高速化に成功した.様々な水中環境で得られたレーザ光の反射画像を比較したところ,水の透明度やマリンスノーなどの浮遊物によってレーザ光検出に関するパラメータが変化することが分かった.水中環境に依存せず安定してレーザ光を検出するため,レーザ光パターンのような画像の高周波成分を鮮明にする前処理アルゴリズムを開発した.

開発した前処理アルゴリズムは,撮影画像を反射画像(必要な画像)と水中環境によって変化する照明画像の成分に分け,照明画像を光の減衰と散乱から導出される係数を用いて推定し,撮影画像から照明画像成分を除去することで鮮明な画像を得ることができる.レーザ光の検出並列処理のボトルネックは,FPGAとカメラ間の通信および画像取得である.レーザ光検出はアルゴリズム的に並列化しやすくFPGAでの高速化できたが,イーサネット通信での画像取得は並列化できなく,処理速度はある程度マシンスペックに依存する.単純な画像取得部を実装したFPGAのボードでは想像以上に画像取得に時間がかかってしまい,処理全体での処理速度はCPUボードとの処理とそれほど変わらない結果であった.その画像取得部の高速化の調整および検討に時間がかかった.購入したレーザプロジェクターのレーザーパターンが当初計画したように制御できず,また製造修了にともないメーカーサポートも受けられなくなったためレーザープロジェクターの制御プログラムの実装にかなりの時間を費やした.はじめに,海水中における光の減衰のシミュレーションを行い,レーザ光を検出しやすい色の組み合わせについて検討した.シミュレーションの結果,本研究で想定している計測レンジである1m2mにおいて,照射した光は移動すると色相が最大で30degほど変化するため,隣り合う色の色相が30deg以上離れた色でなければ画像処理でレーザ光の検出が困難であることが分かった.この知見をもとに,本研究は,色相が60deg以上離れた赤,黄,緑,水,青,紫の6色で構成されるデブルーイン系列に基いたレーザパターンを設計した.デブルーイン系列でデコードすることで少ない色で54通りのレーザ光の組み合わせを実現した.本研究では54通りのレーザ光の組み合わせを2回ずつ照射したレーザーパターン(54x2=128)を計測に利用した.次に,課題1のレーザパターンを計測対象に照射し,カメラで撮影したレーザの反射光の画像から多くの計測点が得られる画像処理手法を開発した.本計測手法において,レーザの検出は,レンズの歪みや屈折の影響の補正をした画像から高周波成分抽出し,その抽出した画像に対して各色に対する二値化処理によって実現した.また,演出したレーザ光に対してデコードし,例外処理をすることで,どの角度で照射したレーザ光の組み合わせかを特定し,3次元位置を算出した.課題1と課題2を実装した本装置により,1m先の白色物体(150x20x20mm)に対して10,000点以上の計測点が得られ,形状を最大誤差1.1%以内の計測に成功した.そして,FPGAを用いた照射するレーザ光の色数を増やしてもリアルタイムにレーザ光を検出する装置の開発を行った.各色の二値処理を並列演算し,レーザ光を検出する機能をFPGAに実装することで,480x640のサイズの画像に対して色数に関係なく30fpsの速度でレーザ光を検出する装置を開発した.レーザーパターンを検証には水中における光の減衰の影響が大きく関わってくることが予想される.高耐圧の3次元計測装置を用いて行う予定であったレーザーパターンの検証する前に,試作機を用いてレーザー光の変化を計測し,光の減衰モデルを構築することでレーザーパターンの検証が円滑に進むと考えられる.
社会発展の中での歴史的都市空間の保全-許容される変化の質と程度に着目して-

最終年度はミャンマーのヤンゴン市、および台湾と韓国において現地調査を実施した。ミャンマーでは、民政移管により社会システムが変わり、都市開発が急速に展開していることを背景に、遺産保全に取り組む地元NGOであるYangon Heritage Trustへのヒアリングと市街地踏査を行った。ヒアリングは、社会経済状況の変化が都市の歴史的環境に与えた影響、保全のための施策・活動、都市社会における保全の取組みの受け止め、官民の関わり等をトピックとした。長く軍事政権が支配してきたミャンマーでは、今なお法律や行政計画が大きな意味をもたないことも多い反面、NGOによるアドボカシーを中心とした取組みや直接的な対話は時に高い有効性をもつといった状況も明らかになった。韓国と台湾では、東南アジア諸国に比べ制度整備が進んでいることから、都市の歴史的環境保全に関する制度調査を主眼とした。特に、変化を前提とする都市部での歴史的環境保全を進めるうえでは、文化財保護に依らない手法をいかに用いるかも重要になると考えられることから、専ら保全を目的とする制度のほか、都市計画関連制度の活用、および文化財保護行政と都市計画行政の連携状況等を主たる調査内容として設定した。いずれの国でも、歴史的環境保全制度と都市計画制度の専門家のほか、複数の自治体の文化財部局と都市計画部局においてヒアリングを行った。両国ともに、文化財行政と都市計画行政の協働の枠組みが法制度上規定されており、運用においても、比較的近い距離で両者が連動している様子が伺われたが、こうした異なる部局間の協働が、変化、発展する社会において保全を進めていくカギになることを再確認することができた。本年度は、ベトナム・ハノイ市旧市街とタイ・バンコク市歴史地区を対象に調査を行った。1ハノイ旧市街:2014年から進められているHang Duong通りの保全プロジェクトを調査の中心テーマとして、ヒアリングと現地踏査を行った。ヒアリングは、コミュニティ・アーキテクトとハノイ建設大学の教員4名とのディスカッション形式で行った。ハノイでは地区保全のために活動する確立された市民団体や専門家組織は見られないものの、国外諸都市とは異なる形で民間専門家、大学、行政、および国外研究者が協働している等、新たな知見を得ることができた。また、建物よりも伝統的営みや人間にフォーカスしたプロジェクトとして、地元の人々のインタビュー音声を利用したエキシビションを考えている等、この地域としては新しい試みが計画されていることも把握した。さらに、コミュニティ・アーキテクト同行のもと、地区内の一部地区を踏査することで、建物のファサード保存の考え方や中国式建築の修復技術者の不在など、旧市街の保全に関する課題と考えられる点を認識することができた。2バンコク歴史地区:1990年代に地域コミュニティの強制移転を前提とするマスタープランが作成され、それに対応する形で保全プロジェクトが行われているターティエン地区を主たる対象地区として、調査を行った。土地所有者、コミュニティ、専門家といった異なる立場の組織・個人に対し、ヒアリングを行い、社会変化や観光増進に伴い、地域を訪れる人々や地元住民・商業者の意識がどのように変化し、その変化がどのように対応されようとしているかを把握した。今後、調査結果をまとめ、論文として発表する準備を進めていきたい。当初、ハノイとネパールのバクタプル市の2都市を調査対象地として予定していたところ、ネパールの復興の状況を鑑み、代わりに、バンコクを2つめの調査対象地とするという変更はあったものの、順調に2都市の調査を終えることができた。今年度はタイの歴史的市街地の中から、保全の取組みが進んでいるチェンマイ、プーケット、バンコクを事例として取り上げ、現地調査を実施した。日本では歴史地区保全のための法制度として、文化財保護法による伝建地区制度があるが、タイでは、古記念物・古物・美術品・国立博物館法に基づく文化財保護行政が対象とするのは、考古学遺跡や仏教寺院等の単体の建造物のみであり、人々の暮らす歴史的な地域を一体的に保全する仕組みが存在しない。一方、昨年度の調査等を通して、タイでは、ボトムアップの取組みとして1990年代より旧市街保全の活動が行われており、それが現在では天然資源・環境省のプログラムともなり、全国的な動きになっていることが明らかになっている。そこで今回の調査では、タイの住民主導の都市保全の取組み最初のものであるプーケット旧市街の保全、および世界遺産登録を視野に入れつつ、創造都市の手法も用いながら進められているチェンマイ旧市街の保全について、インタビュー調査を行った。チェンマイではチェンマイ芸術文化センター所長、プーケットではコミュニティ組織の中心メンバーにヒアリングを行い、保全の取組みの背景、全体的方針、手法、関係主体の属性・役割・協働の状況、保全の対象、および観光との共存等を中心に話を伺うことができた。バンコクでは、旧市街において昨年度調査の補足調査を行い、地域の変化の様子、および王室財産管理局の修復方針が実現している様子を確認した。以上のほか、国際記念物遺跡会議総会に出席し、社会の中での文化遺産・都市遺産の位置づけや、複雑化する社会への文化・都市の側からの貢献のあり方等について、幅広い知見を得ることができた。初年度の調査結果を踏まえ、調査対象地をタイの歴史地区3カ所に設定し、順調に調査を終えることができた。

ヒアリングは、社会経済状況の変化が都市の歴史的環境に与えた影響、保全のための施策・活動、都市社会における保全の取組みの受け止め、官民の関わり等をトピックとした。長く軍事政権が支配してきたミャンマーでは、今なお法律や行政計画が大きな意味をもたないことも多い反面、NGOによるアドボカシーを中心とした取組みや直接的な対話は時に高い有効性をもつといった状況も明らかになった。韓国と台湾では、東南アジア諸国に比べ制度整備が進んでいることから、都市の歴史的環境保全に関する制度調査を主眼とした。特に、変化を前提とする都市部での歴史的環境保全を進めるうえでは、文化財保護に依らない手法をいかに用いるかも重要になると考えられることから、専ら保全を目的とする制度のほか、都市計画関連制度の活用、および文化財保護行政と都市計画行政の連携状況等を主たる調査内容として設定した。いずれの国でも、歴史的環境保全制度と都市計画制度の専門家のほか、複数の自治体の文化財部局と都市計画部局においてヒアリングを行った。両国ともに、文化財行政と都市計画行政の協働の枠組みが法制度上規定されており、運用においても、比較的近い距離で両者が連動している様子が伺われたが、こうした異なる部局間の協働が、変化、発展する社会において保全を進めていくカギになることを再確認することができた。・平成29年度も、現地調査をアジアの2都市で実施する。・事例調査で得られる知見を踏まえ、歴史的都市空間の保全に関する国際原則・理念の再検討を進める。合わせて、国や地域レベルでの原則・理念の収集を進める。・調査に基づく論文の執筆、投稿を精力的に行い、地域への還元を図る。・最終年度となる平成30年度は、本研究目的を達成できるよう、これまでの調査結果およびその他都市保全に関するアジアにおける近年の動向も踏まえつつ対象地を設定し、現地調査を実施する。・調査対象地変更により、旅費・交通費が予定より小額になったため・人件費、謝金が不要になったため・人件費、謝金が不要になったため。・調査旅費、翻訳・通訳等のための人件費・謝金等に充てる。・調査旅費、翻訳・通訳等のための人件費・謝金に充てる
脱フロンに向けての低温空気泡と冷水の直接接触による環境調和型蓄冷熱製氷システム

低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムに関して,貯水中に低温空気を噴出し製氷を行う製氷槽,圧力操作により空気を冷却するための渦発生器,および空気圧縮機より構成される実験装置を作製し,検討を行った結果の概要を以下に記す.(1)空気噴射ノズルの検討:ノズルに氷が付着し易く製氷が困難になるため,種々のノズルを検討した結果,ドーム形状の薄膜ゴム製ノズルを用いることにより,連続的な製氷が可能になることが明らかになった.(2)熱伝達挙動に及ぼす諸因子の影響:空気温度,空気流量,製氷槽水位を実験条件に設定し,諸因子の影響について検討した.特に水位が50mmと低い場合には,ノズルから噴出した空気が水層を吹き抜け,効率的に熱交換が行われないことが判明した.また,流動・気泡挙動の詳細な観察を行い,気泡群と水の熱伝達特性には,槽内の水や気泡群の流動挙動,ならびに気泡径分布が大きく関与することが明らかになった.(3)スラリー状氷生成機構の把握:本方法にて生成される氷片は,過冷却が非常に小さい状態で生成され,フラジルアイスとなり薄い円盤状の形状を持つことが判明した.(4)製氷効率および応用技術に関する検討:流入空気のエンタルピーおよびスラリー状氷の生成量をもとに製氷効率を算定した結果,低温空気温度が-1°Cと比較的高い温度にても製氷が可能であり,製氷効率は低温空気流量が大きい範囲では,空気温度に関係なく高い製氷効率で安定し,高効率でスラリー状氷の生成が可能であることが判明した.さらに,直接接触熱交換の応用技術として低温空気と温水との直接接触熱交換についても検討した.以上の様に低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムの有効性を明らかにし,その実用化に向けての基礎的資料を収集した.低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムに関して,貯水中に低温空気を噴出し製氷を行う製氷槽,圧力操作により空気を冷却するための渦発生器,および空気圧縮機より構成される実験装置を作製し,検討を行った結果の概要を以下に記す.(1)空気噴射ノズルの検討:ノズルに氷が付着し易く製氷が困難になるため,種々のノズルを検討した結果,ドーム形状の薄膜ゴム製ノズルを用いることにより,連続的な製氷が可能になることが明らかになった.(2)熱伝達挙動に及ぼす諸因子の影響:空気温度,空気流量,製氷槽水位を実験条件に設定し,諸因子の影響について検討した.特に水位が50mmと低い場合には,ノズルから噴出した空気が水層を吹き抜け,効率的に熱交換が行われないことが判明した.また,流動・気泡挙動の詳細な観察を行い,気泡群と水の熱伝達特性には,槽内の水や気泡群の流動挙動,ならびに気泡径分布が大きく関与することが明らかになった.(3)スラリー状氷生成機構の把握:本方法にて生成される氷片は,過冷却が非常に小さい状態で生成され,フラジルアイスとなり薄い円盤状の形状を持つことが判明した.(4)製氷効率および応用技術に関する検討:流入空気のエンタルピーおよびスラリー状氷の生成量をもとに製氷効率を算定した結果,低温空気温度が-1°Cと比較的高い温度にても製氷が可能であり,製氷効率は低温空気流量が大きい範囲では,空気温度に関係なく高い製氷効率で安定し,高効率でスラリー状氷の生成が可能であることが判明した.さらに,直接接触熱交換の応用技術として低温空気と温水との直接接触熱交換についても検討した.以上の様に低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムの有効性を明らかにし,その実用化に向けての基礎的資料を収集した.気泡と冷水の直接接触による製氷挙動を検討するための実験装置を作製した.本システムは,貯水中に低温空気を噴出し製氷を行う製氷槽,圧力操作により空気を冷却するための渦発生器,および空気圧縮機より構成される.製氷槽は,スラリー状氷生成挙動を観察するために,側面を透明アクリル板にて作製し,槽底部には,空気噴霧ノズルを設置した.また,連続的にスラリー状氷を生成するため,製氷槽上部には氷を取り出すオーバーフロー部を設け,液位に応じて位置を調整した.本実験装置を用い,本年度は以下の検討を行った.(1)空気噴射ノズルの検討:ノズルには氷が付着し易く空気噴出を妨げるため,熱伝導率の低い材質や氷が表面に付着し難い材料で試験を行ったが実験の継続は困難であった.一方,ドーム形状の薄膜ゴム製ノズルを用い,閉塞した場合にはノズルが膨らみ噴射孔が大きくなり,気流により氷を除去することができ連続製氷が可能となることが判明した.(2)槽内流動および熱伝達挙動に及ぼす諸因子の影響:空気温度,空気流量および製氷槽水位を実験条件に設定し,これらの諸因子が流動および熱伝達特性に及ぼす影響について検討した.その結果,空気流量により水層上部に生じる気泡層の厚さが変化し気泡と冷水との熱移動および製氷挙動に影響を及ぼすこと,特に空気流量0.1m^3/min.以下では気泡層の厚さが非常に薄くなることが明らかになった.また,製氷槽水位の影響については,水位が50mmと低い場合には,ノズルから噴出した低温空気が水層を吹き抜け,効率的に熱交換が行われないことが判明した.低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムに関して,昨年度作製した実験装置を用い,本年度は,以下の点に着目し検討を行った.

1槽内流動・気泡挙動と熱伝達特性に関する検討:ビデオ・写真撮影により流動・気泡挙動の詳細な観察を行い,熱伝達特性との関係を検討した.気泡群と水の熱伝達特性には,槽内の水および気泡群の流動挙動,ならびに気泡径分布が大きく関与することが判明した.2スラリー状氷生成機構の把握:スラリー状氷の性状の検討,顕微鏡による氷組織観察,およびビデオ撮影による生成挙動の観察を行った.その結果,本方法にて生成される氷片は,過冷却が非常に小さい状態で生成されるため,フラジルアイスとなり薄い円盤状の形状を持つことが明らかになった.また,その寸法は,低温空気吹き込み温度が低くなるに従い小さくなり,製氷槽内において過冷却の生成・解除が頻繁に繰り返されることを表している.3製氷効率および応用技術に関する検討:流入空気のエンタルピーおよびスラリー状氷の生成量等をもとに製氷効率を算定した結果,低温空気温度が-1°Cと比較的高い温度にても製氷が可能であり,製氷効率は低温空気流量が大きい範囲では,空気温度に関係なく高い製氷効率で安定し,高効率でスラリー状氷の生成が可能であることが判明した.さらに,直接接触熱交換の応用技術として低温空気と温水との直接接触熱交換についても検討した.以上の様に新たな製氷法である低温空気泡と冷水の直接接触による製氷システムの有効性を明らかにし,その実用化に向けての基礎的資料を収集した.
HIVベクターを用いた成人T細胞白血病(ATL)の遺伝子治療の研究

HTLV-Iのキャリアーは日本に約100万人いると推定されており、そのうち急性型成人T細胞白血病(ATL)を発症するのは、年間500人位であり、極めて予後不良の疾患である。本研究により、HIVベクターを用いATL細胞株に効率良く遺伝子を導入し自殺させることが可能であることが示された。自殺遺伝子である単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ(HSV-TK)遺伝子の上流にT細胞で強い発現活性をもつSL3プロモーターを連結しHIVの両LTR間に組み込んだ(HXBSL3TK)。HSV-TK遺伝子は、細胞毒性はないがガンシクロビルをリン酸化することにより毒性を発揮し細胞を死滅させる。HIVベクターとHXBSL3TKをCos細胞にリン酸カルシウム法を用いて導入し2日間培養し、上清をATL細胞株と2日間培養した後、トリパンブルーで染色し死細胞率を測定すると、ガンシクロビルの濃度依存性に死細胞率が上昇し約90%の細胞が死滅した。このようにHSV-TK遺伝子をHIVベクターによりATL細胞特異的に導入し、ガンシクロビルにより死滅させる系が有効に働くことが示された。更に、HSV-TK遺伝子の発現量を増加させるためにTAT遺伝子を利用したプラスミドを作成した。TAT遺伝子はTARに働き蛋白の発現量を数百倍増加させる作用があり、SL3プロモーターに比較しても数百倍が発現量が高くガンシクロビルに対する感受性を高めることが可能となった。これにより臨床で使用されているガンシクロビルの血中レベルで自殺させることが可能となった。更にパッケイジング細胞株を作成しており新鮮ATL白血病細胞にも高いタイタ-で遺伝子を導入できることを確認している。このようにHIVベクターを用いたATLの遺伝子治療が可能であることが示されたことは治療法の開発のみならず遺伝子治療の分野にも有益と思われる。薬剤耐性遺伝子をもつ新しいHIVパッケイジングベクターDNAの作成を行った。従来のHIVパッケイジングベクターには薬剤耐性遺伝子が組み込まれていないため、Cos細胞にリン酸カルシウム法で導入しても、一時的に発現するだけであった。タイタ-もこの系では10^2/ml台であり十分に高い値が得られないという問題があった。そこで今年度はHIVベクターに薬剤耐性遺伝子であるネオマイシン遺伝子をHIVベクターに組み込んだプラスミドを作成した。薬剤耐性遺伝子をエンベロープの3'側に組み込み、スプライシングにより、この遺伝子が発現するようにした。これをCos細胞リン酸カルシウムで導入した。この細胞をG418(500ng/ml)存在下で培養した。その結果、数十クローンを得た。その中の数クローンについて免疫染色法でウイルス蛋白を発現しているか検討した。クローンを無蛍光スライド上で培養した。抗エンベロープ抗体または抗P24抗体を結合させ、その後FITCラベルの抗マウス抗体イムノグロブリン抗体を結合させ、蛍光顕微鏡下で観察すると、全ての細胞が抗エンベロープ抗体および抗P24抗体で染色していることが明らかとなった。このようにしてHIVパッケイジング細胞株を作成することができた。現在、プロデューシング細胞株の樹立を試みている。HTLV-1のキャリアーは日本に約100万人いると推定されており、そのうち急性型成人T細胞白血病(ATL)を発症するのは、年間500人位であり、極めて予後不良の疾患である。本研究により、HIVベクターを用いATL細胞株に効率良く遺伝子導入し自殺させることが可能であることが示された。自殺遺伝子である単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ(HSV-TK)

遺伝子の上流にT細胞で強い発現活性をもつSL3プロモーターを連結しHIVの両LTR間に組み込んだ(HXBSL3TK)。HSV-TK遺伝子は、細胞毒性はないがガンシクロビルをリン酸化することにより毒性を発揮し細胞を死滅させる。HIVベクターとHXBSL3TKをCos細胞にリン酸カルシウム法を用いて導入し2日間培養し、上清をATL細胞株と2日間培養した後、トリパンブルーで染色し死細胞率を測定すると、ガンシクロビルの濃度依存性に死細胞率が上昇し約90%の細胞が死滅した。このようにHSV-TK遺伝子をHIVベクターによりATL細胞特異的に導入し、ガンシクロビルにより死滅させる系が有効に働くことが示された。更に、HSV-TK遺伝子の発現量を増加させるためにTAT遺伝子を利用したプラスミドを作成した。TAT遺伝子はTARに働き蛋白の発現量を数百倍増加させる作用があり、SL3プロモーターに比較しても数百倍が発現量が高くガンシクロビルに対する感受性を高めることが可能となった。これにより臨床で使用させているガンシクロビルの血中レベルで自殺させることが可能となった。更にパッケイジング細胞株を作成しており新鮮ATL白血病細胞にも高いタイタ-で遺伝子を導入できることを確認している。このようにHIVベクターを用いたATLの遺伝子治療が可能であることが示されたことは治療法の開発のみならず遺伝子治療の分野にも有益と思われる。
チオバナジウムポルフィリンを電極接合部位に備えたアセチレンワイヤーの合成研究

分子を用いた電子素子の開発する際、従来の電子回路を構成している素子、例えば抵抗、コンデンサ、ダイオード、トランジスタ等の役割を分子に担わせることを目標とすれば、その分子設計が容易となる。電子回路を構築する際、電子への摂動を与える素子の重要性は言うまでも無いが、電子を輸送する配線は、回路全体を作り上げる基盤技術として必要不可欠である。本研究では、実用に耐え得る配線素子(分子ワイヤー)の実現を目指し、両末端にポルフィリンを連結させたオリゴアセチレンの合成と機能評価を行った。具体的には、電極接合部位としてチオカルボニル基を用い、当該分野の標準化合物として世界中で用いられている1,4-ベンゼンヂチオールに匹敵する伝導度を有する分子の合成に成功している。具体的には、チオアミド、セレノアミド、チオセミカルバジドに注目し、これらをベンゼンの1位と4位に導入した化合物の合成を行った。これらの構造を評価した後、Break Junction法により単分子電気伝導度の測定を行った結果、極めて高い伝導を示すことが明らかになった。今回得られた化合物は実験室雰囲気下で著しく安定であり、1,4-ベンゼンヂチオールが有していた欠点をすべて克服することにも成功している。具体的には、電極接合部位としてチオカルボニル基を用い、当該分野の標準化合物として世界中で用いられている1, 4-ベンゼンヂチオールに匹敵する伝導度を有する分子の合成に成功している。かつ、今回得られた化合物は実験室雰囲気下で著しく安定であり、1, 4-ベンゼンヂチオールが有していた欠点をすべて克服することにも成功している。
汗孔角化症の高発癌性に関する研究

汗孔角化症(porokeratosis,以下PK)は角化異常症と考えられてきたが、近年皮疹の悪性化が知られるようになって、高発癌性遺伝性皮斐疾患として認識されつつある。最近、我々は発癌機序の解明に努め、1)PK皮疹表皮に存在する腫瘍性クローンが悪性化すること、2)患者の培養皮膚線維芽細胞に染色体不安定性があり、表皮角化細胞の染色体変化が悪性化の過程に重北な役割を担っていることを示した。一方、一連の研究過程で、我々は悪性化の母地となる皮疹は通常そのサイズが大きいことを見い出している。本研究では、上記に述べた皮疹の大小と悪性化頻度との関係を病理組織学、細胞学的側面からから検討し、悪性化機序の一端を明らかにすることを目的とした。方法は病理組織学的観察、顕微蛍光測光法による細胞核DNA量の測定、培養表皮細胞を用いた染色板異常検索である。17例のPK患者のから得た切除、生検標本を用いた。PK皮疹を大きさによって分け、大きい皮疹21検体、小さい皮疹14検体について表皮細胞の形態、組織構築、分裂期細胞の頻度を調べた。大きい皮疹では表皮の肥厚性変化が強く、分裂期細胞数の頻度も高かった。一方、小皮疹では表皮はやや萎縮性で、分裂期細胞頻度は極めて低かった。構成細胞の組織学的な異型性も大きい皮疹で強い傾向があった。表皮細胞のDNA ploidyを検討すると、大きい皮疹ではabnormal DNA ploidyを示す細胞の出現頻度が小さい皮疹より有意に高く、またその指標であるDNA指数値も高値を示した。以上、PKの大きい皮疹は表皮細胞の増殖活性が高いことが明らかとなり、また同部には組織学的異型性にも反映される悪性化能の高い腫瘍性クローンが存在、あるいは高頻度に存在することが示唆された。本研究結果はPK皮疹悪性化の機序の一面を明快に示したことになる。
日本における70ミリ劇映画文化の受容とそのイメージの復元

日本における70ミリ劇映画の永続的な保存と再現を可能とすべく、3年間の研究期間で、以下3点を行う。(1)東京、大阪、名古屋、京都の地方紙等の調査により、1950年代から1970年代の国内主要各地における70ミリ劇映画と映画文化の受容様態を明らかにする。(2)70ミリ映画の上映を頻繁に行っている欧米の機関への視察調査により、欧米での70ミリ映画の上映に関する機器及び技術の維持方法を明らかにする。(3)権利会社、国内外の現像所、サウンド復元ラボとの技術打合せ等を重ね、三隅研次監督『釈迦』(大映、1961)、黒澤明監督『デルス・ウザーラ』(ソ連、黒澤プロ、1975)の最適な復元方法を明らかにする。
柔らかな分子系としてのポリ(置換メチレン)の応用に関する研究

ピレンをエステル部の置換基として有するジアゾ酢酸エステルを合成し、その重合により、主鎖周囲にピレンが集積した構造のポリマーの合成に成功した。ピレンと主鎖の炭素に結合したエステル部のアルコキシ酸素との間のリンカー部が、ないもの、メチレン1つのもの、メチレン4つのものという3種のモノマーの重合を行い、主鎖とピレンの間の距離が異なるポリマーを合成し、その構造の違いが光物性に与える影響を検討した。さらには、ピレンの集積効果が光物性に与える影響を評価するため、対応するアクリレートモノマーの合成と重合を行い、得られたポリマーの光物性を測定した。上記のピレン含有ポリマーの超高速近赤外吸収測定を行ったところ、ジアゾ酢酸エステルから得られたポリマーは、対応するビニルポリマーに比べて、リンカーの長さに関わらずエキシマー形成速度が増大することが明らかとなった。さらに、リンカー部の長さは短いものほど、エキシマー形成速度が増大することも確認した。これらの測定結果から、ジアゾ酢酸エステルの重合により得られるポリマーでは、主鎖周囲でのピレンの集積効果により、ピレンのエキシマー形成効率が上昇していることが明確に示された。このような官能基集積効果は、今後の光機能性高分子材料の開発に繋がる重要な知見である。ピレンと同様の光機能性官能基としてBODIPYをエステル部に導入したジアゾ酢酸エステルの合成とその重合に成功した。BODIPYに結合した置換基の違いにより、吸収・発光波長の異なるものをエステル部に有するモノマーのブロック共重合によって、BODIPYブロック間の高効率エネルギー移動を利用した光機能性高分子の開発へと展開することが可能となった。さらに、親水性や耐熱性を有するポリマーを、各種の置換基を有するジアゾ酢酸エステルの重合により合成することに成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。ピレンをエステル部に有するジアゾ酢酸エステルを合成し、そのパラジウム(Pd)錯体を開始剤とする重合により、ピレンが炭素-炭素結合からなる主鎖の周囲に集積したポリマーを合成した。ポリマー主鎖のエステル部とピレンとを結合するスペーサーの長さが異なる3種のモノマーを用いることにより、そのスペーサー長がポリマーの光物性に与える影響を検討した。スペーサーが(CH2)4およびCH2のポリマーでは、対応するアクリレート型のポリマーに比べて、[エキシマー発光]/[モノマー発光]の値が大きく増加していることを確認した。これに対して、スペーサーを介さず、エステル部にピレンが直接結合したポリマーでは、逆の傾向を確認した。以上の結果から、適度なスペーサー長を介して結合したピレンを主鎖の周囲に集積させることにより、エキシマー発光効率を増大させることができることが明らかとなった。また、エキシマー発光効率の増大に伴い、蛍光寿命は長く、量子収率は高くなることも確認している。ピレンの主鎖周囲への集積が、光物性に大きな影響を与えることを明らかにした。ホスファゼンやデンドロンといった立体的に嵩高い置換基を有するジアゾ酢酸エステルの、Pd錯体を開始剤とする重合がリビング的に進行し、分子量の揃ったポリマーが得られることを明らかにした。立体的に嵩高いモノマー間でのブロック共重合も効率良く進行した。水酸基を有するジアゾ酢酸エステルの重合により、主鎖のすべての炭素に水酸基が結合したポリマーの合成に成功した。このポリマーは、水酸基の集積効果により、対応するビニルポリマーよりも高い極性を示すことを明らかにした。計画通りに、3種類のピレンを有するジアゾ酢酸エステルの合成と、それらの重合による主鎖の周囲にピレンが集積したポリマーの合成に成功した。

得られたポリマーの光物性を測定し、対応するビニルポリマーの光物性との比較を行い、ポリマー主鎖周囲へのピレンの集積が、光物性に与える影響を明らかにすることに成功した。また、嵩高い置換基を有するモノマーがリビング的に重合するということを見出したが、これは今後のジアゾ酢酸エステルの重合による機能性高分子の開発研究において、大きな意義を持つ結果である。さらには、水酸基を有するジアゾ酢酸エステルの重合により、新しい水溶性ポリマーの合成にも成功した。以上のように、ジアゾ酢酸エステルの重合により得られるポリ(置換メチレン)を、柔らかな分子系として応用し、様々な機能性高分子を合成するという本研究計画の目標達成のために、極めて重要な研究成果を上げることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。既に合成に成功したピレン含有ポリマーについて、さらに詳細な光物性の測定とその測定結果の解析を進める。これにより、ポリマー主鎖周囲へのピレンの集積が光物性に与える影響をさらに詳細に明らかにする。BODIPYを有するジアゾ酢酸エステルの合成とその重合によるBODIPYが集積したポリマーの合成を実施したが、得られたポリマーの有機溶媒への溶解性が低く、ポリマーの構造分析および光物性の測定を十分に行うことができなかった。そこで、BODIPYに結合した置換基を変えることにより、溶解性の向上したポリマーの合成を試みる。さらには、アントラセンを始めとする光機能性官能基を導入したモノマーの合成と、その重合による官能基集積型高分子の合成を試みる。上記のものを含めた各種の置換基を有するジアゾ酢酸エステルの重合を制御することにより、分子量やモノマー配列の制御されたポリマーを合成し、その機能性材料としての応用を試みる。
圧縮せん断法新規 Ti/HA 合金インプラント材としての臨床応用に関する基礎研究

本研究ではHAとTiを混合させた複合材料を圧縮せん断法によって作製し,その特性を明確にするとともに,この複合材料への培養骨芽細胞MC3T3-E1の接着・増殖性を検討した.1100°Cで焼結したHA分散Ti基複合プレート上にMC3T3-E1細胞を播種して培養したところ,HA体積含有率の増加に従って,MC3T3-E1細胞の接着・増殖が抑制された.この抑制作用は,材料からの溶出成分によるものではなく,材料表面の性状に起因することも原因と考えられた.これらの結果から,本実験に用いたHAは細胞接着・増殖を抑制する作用を認め,焼結温度1100°CのHAから部分的な分解により生成された他の物質が,細胞の接着・増殖を促進する可能性が示唆された.アパタイトの性状によって,細胞増殖活性は全く異なる可能性が示唆された.本研究ではHAとTiを混合させた複合材料を圧縮せん断法によって作製し,その特性を明確にするとともに,この複合材料への培養骨芽細胞MC3T3-E1の接着・増殖性を検討した.圧縮せん断法により作製したHA分散Ti基複合材料の特性を解析した結果報告とし,この複合材料に対するMC3T3-E1細胞の接着・増殖性を細胞生物学的に検討して,HAの問題点と改善のための方向性を得たので下記に示す.1.HAは圧縮荷重やせん断距離そして800°Cでは,その結晶特性に影響を与えなかったが,1100°Cの焼結温度によって部分的な分解が認められた.2.EPMAの面分析から,1100°Cで焼結されたHA分散Ti基複合材料表面には,HA主成分であるPの分布はHA体積含有率増加と一致したが,Ca分布は不一致であった.3. HA分散Ti基複合材料上のMC3T3-E1細胞の接着・増殖は,HA体積含有率の増加によって抑制された.この抑制作用に複合材料からの溶出成分の影響は認められなかった.HAの存在は,細胞からのO2-生成を減少させた.4.焼結温度500°C, 800°CのHAプレート上では,細胞は接着・増殖しなかったが,1100°C上には,細胞の接着・増殖が認められた.本実験に用いたHAは細胞接着・増殖を抑制する作用を認め,焼結温度1100°CのHAから部分的な分解により生成された他の物質が,細胞の接着・増殖を促進する可能性が示唆された.アパタイトの性状によって,細胞増殖活性は全く異なる可能性が示唆された.それらを決定づける化学的・細胞生物学的な機序の詳細は未だ不明な点が多く,今後明らかにすべき研究課題と考えている.本研究ではHAとTiを混合させた複合材料を圧縮せん断法によって作製し,その特性を明確にするとともに,この複合材料への培養骨芽細胞MC3T3-E1の接着・増殖性を検討した. 1100°Cで焼結したHA分散Ti基複合プレート上にMC3T3-E1細胞を播種して培養したところ,HA体積含有率の増加に従って,MC3T3-E1細胞の接着・増殖が抑制された.この抑制作用は,材料からの溶出成分によるものではなく,材料表面の性状に起因することも原因と考えられた.これらの結果から,本実験に用いたHAは細胞接着・増殖を抑制する作用を認め,焼結温度1100°CのHAから部分的な分解により生成された他の物質が,細胞の接着・増殖を促進する可能性が示唆された.アパタイトの性状によって,細胞増殖活性は全く異なる可能性が示唆された.平成23年度内容は圧縮せん断法により作成した新規Ti/Hapプレートを用い、マウス頭蓋冠骨芽細胞(MC3T3-E1)との接触実験を行った。実験1として、Controlをプラスチックプレートとし、対照をTiプレート、圧縮せん断法により作製されたTi/Hapプレート(含有率0 %、5%、7.5%、10%)に設定し、5%CO2下、37°Cインキュベーター内で培養後、0時間、24時間、48時間、72時間の細胞増殖傾向をプレート上培養液のアミノ酸分析にて行った。実験1の結果として、過去の研究によりMC3T3ーE1細胞の増殖に特異的と考えられたアミノ酸Gln、Ile、Leuの消費が優位に認められたが、本実験において細胞培養液中のアミノ酸の経時的な濃度変化が見られたため、この方法は細胞増殖評価として反映しない可能性が考えられた。そのため、実験2として、プレート上の培養は同方法を行い、細胞増殖試薬であるWST-1を用いた細胞増殖定量を行った。その結果、control(100%)と比較し、Ti/Hapプレート(含有率0 %、5%、7.5%、10%)は、それぞれ増殖率100.87%、97.40%、93.26%、106.87%で、ほぼcontrolと同程度の細胞増殖が見られた一方、Tiプレートでは、増殖率169.81%と高い細胞増殖が見られた。本実験予想として、Hap含有率増加に伴う細胞増殖傾向を示すと予想していたが、同材料を使用したTiプレートとTi/Hap含有率0%複合材料を比較しても、細胞増殖に大きな差が見られた。そこで同金属間での作製方法の違いに着目し、実験3としてcontrolをTiプレートとし、対照を焼成温度1100°Cと1300°Cに設定し、同培養実験をと行った。

結果は、Tiプレートと比較し、それぞれ56.2%、55.6%と低い細胞増殖傾向であった。現在までの達成度の遅れている理由として、Ti/Hapプレートの作製工程に大幅な時間を要する点と、細胞増殖に影響のないとされるTiとHapが圧縮せん断により混和されることにより細胞増殖が抑えられてしまうという結果が、当初の実験予想と大きく違った点が挙げられた。作製過程で多孔質金属のため表面研磨に用いるカーボン、シリコンなどの研磨材料が多孔質部に残留している可能性や、Ti焼成温度の不十分さなどが原因として挙げられた。作製工程の見直しや、研磨材料の元素分析等を進めていたため、実験の進行状況に遅れが出てしまったと考えている。今後の推進方策として、平成24年度は、千葉工業大学機械サイエンス学部とのディスカッションを重ね、圧縮せん断法の作製工程および研磨材料の再検討を行う。Ti/Hapプレートにあるカーボンの除去をUV照射にて行い、細胞増殖の再実験を行い、またプレート上の細胞付着状態を光学顕微鏡にて観察を行う予定である。その後、細胞の分化マーカーであるアルカリフォスファターゼによりTi/Hapプレート上での細胞分化を観察する予定である。年度後半には、インプラント形状(スクリュー型)に加工したTi/Hap複合材料をビーグル犬下顎骨に埋入し、骨融合について進めていく予定である。次年度の研究費使用計画として、MC3T3-E1細胞、細胞培養液(α-MEM)、HBSS、FBS、細胞増殖試薬(WST-1)、アルカリフォスファターゼ試薬、TCA、プラスチックシャーレ、Western blot用試薬(検体含む)、RT-PCR用試薬(プライマー含む)、金属研磨材料、金属研磨用バフ、研究用ビーグル犬、動物用抗生剤、吸入麻酔薬セボフルレン、鎮静剤ドミトール、圧縮せん断Ti/Hapプレート作製費、(株)鈴木プレシオンへのインプラント体加工料、細胞観察用カメラ(付属品を含む)、画像解析ソフト(付属品を含む)、UV照射滅菌器、インプラント切片標本作製委託費、学会費にあてる予定である。
マイクロアーク溶接法の開発とその実用化

本研究で対象とする技術は、製造業の各分野で多用されているアーク溶接法であるが、マイクロアーク溶接法といえる微細加工技術を完成させるためには、溶接熱源・被加工材のハンドリング、加工現象の観察ならびに監視方法を確立するとともに、アーク放電現象を支配するパラメータを明確にし、再現性のある溶融部を形成するための制御方法を確立しなければならない。平成7年度においては、走査電子顕微鏡の鏡体内でマイクロ放電を発生させ、真空絶縁破壊電圧に及ぼす電極間ギャップ長や電極先端形状の影響が明らかとなった。平成8年度は実用化への第1ステップとして、主にアルゴンをシールドガスとした大気中での実験を行った。得られた結果を研究実施計画に従って報告する。1.マイクロアーク放電現象の実験的解析電極間ギャップの絶縁破壊電圧は、ギャップ長が5μm以上ないなるとほぼパッシェン則に従い、距離とともに高くなる。一方、2μmよりも短くなると距離によらず300V程度となり、陰極からの電界放出電流が影響することが明らかとなった。実験範囲のギャップ長(0.550μm)では放電電流を1A以上にすると、放電電圧が2040Vで電極先端部と試料間のギャップが高輝度に発光するアーク放電が発生した。2.マイクロ溶融現象試料陽極としてステンレス鋼を用いて、単パルス放電による溶融スポットの形成条件を調べた。ギャップ長を5μm以上にすると、アーク放電が発生しても試料表面には溶融部が生じなかった。一方、ギャップ長を24μm以下にすると円形の溶融スポットが形成され、そのサイズを放電電流と放電時間によって制御できることが明らかとなった。本研究では、電極間距離と放電電流・電圧波形がマイクロアーク放電現象と被加工材の溶融現象におよぼす影響を明らかにすること、ならびに、これら条件の最適化と実用化に対応できる制御方法を検討することを目的としており、本年度の研究実施計画に従って報告する。1.走査電子顕微鏡内で、電極ならびに被加工材をナノメートルオーダの精度で操作できる装置の設計・製作ピエゾ素子を組み合わせた粗微動機構を試作し、これを走査電子顕微鏡(SEM)の鏡体内に組み込んでおり、SEM画面(5000倍)を見ながら、電極や被加工材を制度よく操作できることを確認した。2.マイクロアーク放電の電気特性電極として90μmの細径タングステンを用い、先端形状を電解研磨により調整し、上記装置をSEM鏡体にセツトし、放電実験を行なった。その結果、電極と試料のギャップ長をサブミクロンにすると、数百ボルト程度の電圧でも真空絶縁破壊が生じ、同時に持続時間の短いアーク放電が発生することがわかった。絶縁破壊電圧は電極間距離とともに上昇するが、電極先端の曲率半径にも依存することが明らかとなった。昨年度、走査電子顕微鏡の鏡体内でマイクロ放電を発生させ、真空絶縁破壊電圧に及ぼす電極間ギャップ長や電極先端形状の影響が明らかとなった。本年度は実用化への第1ステップとして、主にアルゴンをシールドガスとした大気中での実験を行った。1.マイクロアーク放電現象の実験的

解析電極間ギャップの絶縁破壊電圧は、ギャップ長が5μm以上になるとほぼパッシェン則に従い、距離とともに高くなる。一方、2μmよりも短くなると距離によらず300V程度となり、陰極からの電界放出電流が影響することが明らかとなった。実験範囲のギャップ長(0.550μm)では放電電流を1A以上にすると、放電電圧が2040Vで電極先端部と試料間のギャップが高輝度に発光するアーク放電が発生した。2.マイクロ溶融現象試料陽極としてステンレス鋼を用いて、単パルス放電による溶融スポットの形状条件を調べた。ギャップ長を5μm以上にすると、アーク放電が発生しても試料表面には溶融部が生じなかった。一方、ギャップ長を24μm以下にすると円形の溶融スポットが形成され、そのサイズを放電電流と放電時間によって制御できることが明らかとなった。