hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子ドットの粒子追跡法を用いた食品ゲルの構造変化の計測

後述の理由により、異なる量子ドットについて比較検討することができなかったこともあり、予想以上にこの問題に時間を要したため、量子ドットによる粒子追跡法の実験まで進むことができなかった。まだ解決には至っていないが、問題点は整理されてきており、ここまでの研究の遅れは今後取り戻すことができる範囲であると考えている。まず、量子ドットを水溶液やゲル中で安定に分散させる方法を確立する。溶液中の量子ドットのセル表面への吸着を防止するため、高分子によるセルのコーティングを行う。また、種々の量子ドットの分散性を評価し、試料中で凝集しにくい量子ドットを選定する。試料に影響がない場合には、溶液のpHを調整することで、粒子の分散安定性を向上することを検討する。これにより、量子ドットの水分散液中の粒子追跡を実現する。粒子追跡法の実施にあたって、高解像度レンズ、高輝度照明、高シグナル-ノイズ比カメラなど測定システムの整備を行う。次に、ゼラチン、アガロースなど食品ゲルを構成する高分子の希薄溶液中に量子ドットを分散させて粒子追跡法を適用し、量子ドットの高分子への吸着挙動を評価するとともに、適切な粒子の種類の選択を行う。最終的に、ゼラチンおよびアガロースのゲル中での量子ドットの粒子追跡法の測定を行い、粒子の拡散挙動とゲルのエイジングの関係について検討を行う。アガロースゲルの場合、量子ドットが濃厚相中に優先的に取り込まれてしまう可能性があるため、予め粒子を溶液中に分散させるのではなく、ゲル形成後に粒子を導入する方法についても検討する。また、ゲル中の粒子の局在は、ゲル網目と流体中の粒子の同時可視化によって確認することができる。これは2020年度以降に予定していた実験と関連しており、必要に応じて予定を前倒しして研究を進めることを検討する。当初は種々の量子ドットを入手し、それらの分散性や安定性を比較・検討する予定であったが、試料の受注生産のタイミングや輸入手続等の問題により納入が間に合わず、カルボキシル基修飾CdSeS/ZnS量子ドット1種類しか発注することができなかった。次年度は問題なく実施できるように準備している。また、粒子追跡法を高精度で行うために、シグナル-ノイズ比と時間分解能に優れたカメラを導入することを予定し、その導入に先立って想定機種を用いた予行演習をするはずであったが、業者との調整が合わず、年度内での機種選定が間に合わなかった。これについても次年度は実施できるように調整を進めている。研究内容・成果を報告する研究室webページを現在作成中である。
軽度知的障害が見られるR3HDM1欠損症の脳病態の解明

軽度知的障害と自閉症様の行動が見られ、2番染色体に腕間逆位が見られる症例の染色体解析を行った。その結果、本症例は今までに疾患との関連が報告されていないR3HDM1遺伝子が機能不全となるR3HDM1欠損症と考えられた。R3HDM1タンパク質は脳で多く発現していることから、本研究ではR3HDM1の脳形成における機能を明らかにし、さらに本疾患のモデルマウスを用いてその脳病態を明らかにすることで、R3HDM1欠損症を新規の知的障害の疾患として提唱する。
超高真空ノンコンタクト原子間力顕微鏡によるダイヤモンド表面の研究

ダイヤモンドは、物質中最高の硬度と熱伝導率を誇る。特に最近は高品質の人工ダイヤモンド合成が可能となり、その優れた化学的性質や電子的特性を利用して、センサーや半導体材料としての応用を目指した研究が進められている。ダイヤモンドの特異な性質の中でも際立っているのは、表面吸着原子によって表面伝導性が大きく変化することであり、この性質を用いた表面デバイスの作製などが試みられているが、表面伝導性のメカニズムなどは未だ不明な点が多く、原子レベルでの表面構造解析及び電子状態評価が望まれる。本研究の目的は、真の原子分解能を持つ超高真空ノンコンタクト原子間力顕微鏡(UHV-NCAFM)を用いて、謎の多い絶縁性の清浄ダイヤモンド表面の微細構造を明らかにし、ダイヤモンド表面の原子レベルの構造と電子状態に関する知見を得ることであった。C(111)-(2x1)構造のNCAFM観察を目的として、人工合成ダイヤモンドのへき開面に対して、水素プラズマ処理を行った試料についてNCAFM観察を行った結果、部分的に一原子層高さのステップ状構造を確認することに成功した。しかしながら、粒状の吸着物が多く観察され、プローブのダメージが大きく、原子分解能観察は困難であった。絶縁体に対するNCAFMの性能を確認する目的で、ダイヤモンド同様ワイドバンドギャップ半導体であり、ドープにより走査トンネル顕微鏡(STM)観察も可能な窒化ガリウムについてNCAFMを行った結果、STMを凌ぐ高分解能の表面構造像を得ることに成功した。窒化ガリウム表面のNCAFM像は、プローブー試料間距離と、プローブ先端原子に強く依存していた。ダイヤモンド試料で観察されたステップ表面は原子レベルで平坦であったため、表面処理条件の最適化による粒状構造の除去と、プローブ先端の最適化により原子分解能観察が可能になると考えられる。ダイヤモンドは、物質中最高の硬度と熱伝導率を誇り、宝飾品から核融合炉のためのジャイロトロン出力窓まで幅広く応用されている。特に最近は高品質の人工ダイヤモンド合成が可能となり、その優れた化学的性質や電子的特性を利用して、センサーや半導体材料としての応用を目指した研究も進められている。本研究の目的は、真の原子分解能を持つ超高真空ノンコンタクト原子間力顕微鏡(UHV-NCAFM)を用いて、謎の多い清浄ダイヤモンド表面の微細構造を明らかにし、ダイヤモンド表面の原子レベルの構造と電子状態に関する知見を得ることである。本年度はC(111)-(2x1)構造のNCAFM観察を目的として、人工合成ダイヤモンドのへき開面に対して、酸処理と水素プラズマ処理を試みた。処理したダイヤモンド試料を超高真空中で加熱した結果、高速電子線回折で2xパターンが観察されたため、清浄表面が得られたと考えているが、酸処理した試料のNCAFM観察の結果、平坦な部分を見つけることは出来なかった。水素プラズマ処理を行った試料についてNCAFM観察を行った結果、部分的に一原子層高さのステップ状構造を確認した。しかしながら、粒状の吸着物が多く観察され、原子分解能観察は困難であった。表面処理条件の最適化が必要であると考えられる。絶縁体に対するNCAFMの性能を確認する目的で、ダイヤモンド同様ワイドバンドギャップ半導体である窒化ガリウムについてNCAFMを行った結果、導電性膜についても絶縁性膜についても同じ構造の高分解能像を得ることが出来た。
神経系細胞と間葉系細胞の新たな接点の探索

Netrin-1の骨芽細胞分化に対する作用としては、細胞増殖には大きな影響を与えず、骨芽細胞分化を抑制していることを見出し、Netrin受容体であるUnc5A-Cが恒常的に発現していることを確認した。Schwann細胞株や神経鞘腫より分泌される物質で骨形成に影響するものとして、Nogginを同定し、これが神経組織周囲の骨形成抑制作用の一旦を担っていると推測された。一方、神経系細胞で重要な役割が示されているMEK5-Erk5シグナル伝達系は、骨芽細胞内にも存在し、このシグナル伝達系は骨芽細胞分化抑制い働いていることがわかった。以上の結果から、間葉系細胞においても、神経系細胞が発現しているNetrin-1などの分泌因子および、その受容体が発現しており、機能的には骨芽細胞分化に作用している可能性を示唆するものであった。また、これらの作用の細胞内シグナル伝達系も、これまで神経系細胞でのみ報告があるFAK、Src、MAPKを介して行われている可能性を示唆する結果が得られた。これら細胞内のkinaseのうち、SrcおよびMAPKのリン酸化亢進は骨芽細胞分化を抑制するという、我々のこれまでの結果および他の報告と矛盾しないものであった。神経系組織や神経系腫瘍に発現する因子における骨代謝との接点を引き続き解析をおこなった。神経系組織に発現し、解析がすすんでいるNetrin-1の骨芽細胞分化に対する影響を確認したところ、細胞増殖には大きな影響を与えず、骨芽細胞分化を極性していることを確認した(アルカリフォスファターゼ活性・アルカリフォスファターゼおよびオステオカルシンmRNA発現・細胞外基質石灰化にて評価)。また、骨芽細胞分化におけるNetrin-1およびそのレセプターであるUnc5A-Dの発現を経時的に解析したところ、分化の進行において、これらの発現に変化がないことをRT-PCR法にて確認した。一方、マウス膝関節周囲の組織におけるNetrin-1の発現を組織免疫染色にて解析したところ、この分泌タンパクが、骨膜・成長軟骨帯の肥大軟骨細胞層・関節軟骨細胞・滑膜細胞に発現している事が確認された。このことは、骨軟骨組織においてNetrin-1が何らかの機能を有している事を示唆していた。また、Netrin-1は筋組織にも強く発現しており、骨格系組織において様々な機能を有している可能性を示した。一方、神経系細胞と間葉系細胞との接点を示唆する臨床的事実として、神経鞘腫の骨形成抑制が認められる。この現象をもとにして、神経系細胞特に神経組織の支持細胞の骨代謝への影響の仮説をたて、これを解析開始した。神経系組織からの抽出物質による骨芽細胞分化への作用を骨芽細胞分化マーカー(アルカリフォスファターゼ活性・オステオカルシンmRNA発現)を用いて解析したところ、神経系組織からの抽出物質はこれらを著明に抑制した。これは、神経系組織が骨形成を抑制している可能性を示していた。これに引き続き、Netrin-1およびそのレセプターであるUnc5A-DをRNAiを用いたノックダウンにて発現量を減弱させたところ、Unc5Bのノックダウンにて骨芽細胞分化マーカーであるアルカリフォスファターゼ活性の低下を認めた。一方、神経系細胞特に神経組織の支持細胞の骨代謝への影響の解析では、神経系組織からの抽出物質による骨芽細胞分化への作用を骨芽細胞分化マーカーの抑制には、その原因物質の1つとしてnogginが考えられた。これは、神経組織の支持細胞であるschwann細胞株や神経鞘腫がnogginを高発現していることから類推された。神経系組織や神経系腫瘍に発現する因子における骨代謝との接点の解析をおこなった。解析項目は、第1に神経系組織に発現し、解析がすすんでいるNetrin-1の骨芽細胞分化に対する影響、第2に神経系細胞、特に神経組織の支持細胞が分泌する物質の骨代謝への影響、第3に神経系細胞で増殖・分化に重要な役割が解析されているMEK5-Erk5細胞内シグナル伝達系の骨芽細胞内での作用であった。

まず、Netrin-1の骨芽細胞分化に対する作用としては、細胞増殖には大きな影響を与えず、骨芽細胞分化を抑制していることを確認した(アルカリフォスファターゼ活性・アルカリフォスファターゼおよびオステオカルシンmRNA発現・細胞外基質石灰化にて評価)。同時にNetrinの受容体として考えられているUnc5A-Dの発現を確認したところ、Unc5A-Cが恒常的に発現していることを確認した。次いで、神経組織の支持細胞であるschwann細胞株や神経鞘腫より分泌される物質で骨形成に影響するものとして、Nogginを同定した。これら細胞株や腫瘍細胞の培養上清にはNogginが分泌されていることが確認され、これが神経組織周囲の骨形成抑制作用の一旦を担っていると推測された。一方、神経系細胞で重要な役割が示されているMEK5-Erk5シグナル伝達系は、骨芽細胞内にも存在し、このシグナル伝達系は骨芽細胞分化抑制い働いていることがわかった。しかし、一方で同様のMAPKシグナル伝達系であるMEK1/2-Erk1/2シグナル伝達系では、オステオカルシンの発現抑制を示していたのに対して、MEK5-Erk5系はオステオカルシンの発現促進を示しており、同シグナル伝達系はMEK1/2-Erk1/2系とは異なるメカニズムで骨芽細胞分化を制御しているものと考えられた。神経系組織と骨芽細胞との関連性について、大きく2つのタンパク質の発現や作用を解析・結果を得ており、追加的な実験を加えて、報告する段階と考えるため24年度が最終年度であるため、記入しない。RNA interferenceを用いたUnc5の発現量調整による骨芽細胞分化への影響を多数のマーカーの推移を追加的に行い、確定することに並行して、論文による報告およびそのための追加実験を行う予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
運動時の活性酸素の生成を予防できる運動処方 -過酸化脂質の産生と抗酸化防御物質とのバランスよりみた運動処方-

平成8年度は、激運動時の過酸化脂質の産生に、抗酸化物質がどのような影響を及ぼすかについて検討した。実験1では尿酸の抗酸化作用をin vivoで検討した。potassium ox onateの腹腔内投与によって一時的な高尿酸血症モデルラットを作成して、疲労困憊に至るまでのトレッドミル走を負荷し、肝臓での尿酸の抗酸化作用を検討した。高尿酸ラットの過酸化脂質の産生は、対照と比して有意に低下したことより、体内尿酸量の上昇が肝臓での過酸化脂質生成を抑制することが証明された。実験2ではビタミンCおよび抗酸化物質を含むヨモギ(Ar temisia)抽出物を、マウスに経口投与して、疲労困憊に至るまでのトレッドミル走を負荷した。対照には水投与群を配した。結果として、血漿および組織内での過酸化脂質に有意な差は認められなかった。このことは、激運動時において短期的な投与ではその効果は見られ難く、長期的な投与での検討が必要であることが予想された。平成9年度は、実験1では運動負荷時の生体の酸化ストレス状態を知る指標としての血清アラントイン値の有用性の検討、実験2ではビタミンC、グルタチオン、尿酸の抗酸化作用についてin vivtro実験での検討、実験3ではビタミンC欠乏での過酸化脂質生成と血漿の抗酸化能の変化について検討した。その結果、実験1より激運動時には運動前から体内に存在する尿酸が、運動時に発生するフリーラジカルと反応してアラントインに代謝されることが確認された。実験2より尿酸と反応してアラントイン生成を引き起こすラジカルはO_2や・CHであることが示唆された。また、実験3よりビタミンC欠乏は血漿の抗酸化能を低下させ、生体内の過酸化脂質の生成を増加させることが示唆された。これらの結果より、激運動時のようにフリーラジカルの増加が起こる時には、ビタミンCや尿酸が抗酸化物質として働き脂質過酸化を抑制するが、これらの物質の低下は抗酸化能の低下を引き起こし、過酸化脂質生成の増加を引き起こすことが示唆された。そして、激しい運動トレーニング時にはビタミンC等の抗酸化物質の積極的摂取が重要であることが改めて確認された。本年度は、疲労困憊に至るような激運動を行った際、過酸化脂質の産生に、抗酸化物質がどのような影響を及ぼすかを目的とした。実験1は、抗酸化物質として尿酸に着目した。ラットのウリカーゼ活性をpotassinm oxonateの腹腔内投与(運動開始1時間前)によって阻害させ、一時的な高尿酸血症モデルラットを作成した。そこでトレッドミルによる疲労困憊に至るまでの漸増負荷運動を実施し、激運動時における肝組織中での尿酸の抗酸化作用を検討した。過酸化脂質の産生は、対照と比して、有意に低下した。また、尿酸の産生には有意な差はなかったものの、産生されないはずのアラントインの上昇が検出された。これらのことから、激運動時における尿酸のさらなる上昇が、抗酸化防御機構のひとつとして働くことが証明された。

実験2は、抗酸化物質としてビタミンC、および抗酸化物質を含むヨモギ(Artemisia)抽出物を、マウスに経口投与(運動開始1時間前、直前、直後)して、トレッドミルによる疲労困憊に至るまでの運動を実施した。対照には水投与群を配した。結果として、血漿および組織中での過酸化脂質に有意な差は認められなかった。このことは、激運動時において短期的な投与ではその効果は見られ難く、長期的な投与での検討が必要であることが予想された。今後の展開としては、ビタミンCやE、β-カロチンなど抗酸化物質の蓄積(飽和あるいは欠乏)の効果による、運動時の影響をさらに検討し、抗酸化物質摂取のあり方を考察していく予定である。[方法]実験動物には遺伝的にビタミンCの合成能を有さない8週令の雄のODSラットを用いた。これらをビタミンC欠乏群(VC欠群)と対照群の2群に無作為に分け、両群とも1週間の標準飼料飼育の後、ビタミンC欠乏食(VC欠食)にて5間飼育した。この間、対照群には1mg/mL濃度のビタミンC水を飲料水として与え、VC群には蒸留水を与えた。VC欠食飼育の5日目にラットを代謝ゲージに移し、24時間尿を採取すると共に血液を採取した。一方、これらの10日間の飼育期間中、ラットを小動物用トレッドミルで毎日軽く走らせ(速度20m/分、時間10分/日)、トレッドミル走に慣らた。11日目にラットを疲労困憊に至らしめる速度漸増法によるトレッドミル走を負荷した。組織サンプルの採取は、運動負荷前と運動1時間後にラットを断頭により屠殺して肝臓、ヒフク筋を採取した。[結果・考察]VC欠食飼育によりVC欠群ラットの血漿ビタミンC値は有意に減少し、水溶性ラジカルの消去能力を表す血漿Total Radical Trapping Activity(TRAP)も対照群の約50%に減少した。また、VC欠食飼育5日目に調べた24時間尿中への過酸化脂質(TBARS)排泄量はVC欠群が有意に高い値を示した。しかし、肝臓ホモジネイトより得た細胞質分画のTRAP値は両群で有意差は認められなかった。運動負荷後の血漿TBARS値には両群で有意な差が認められなかったが、血漿より抽出したLDL分画のLDL-DC値はVC欠群が有意に高い値を示した。しかし、肝臓・ヒフク筋中のTBARS量には有意差は認められなかった。これらの結果より、ビタミンC摂取の低下は水溶性ラジカルに対する消去能力の低下を引き起こし、運動負荷の様な強いストレス刺激が生体に負荷された時に過酸化脂質生成の増加を引き起こしやすいことが示唆された。したがって、激しい運動トレーニングを行う競技スポーツ選手ではビタミンCの消費量も増加し、積極的にビタミンCを摂取することの重要性が改めて認識された。
高速AFMによる生体膜の形状に依存したタンパク質の離合集散メカニズムの解明

生体膜は凹凸形状を持っており、形状に依存した脂質やタンパク質が特異的に離合集散することで、生命現象の素過程が実現されている。本研究では、この素過程を高速AFMでリアルタイム観察するために、集積イオンビーム(FIB)法やナノ粒子インプリンティングを用いて、ガラス基板上やPDMS上にサブマイクロメートルオーダーの細孔を持った新規のAFM観察基板を開発した。開発した基板を応用して、膜形状に依存した脂質分子の拡散運動や膜結合タンパク質の集合様式、サスペンドした天然膜を観察することに成功した。細胞膜の形状をサブマイクロメートルオーダーで変化させることができる新たなin vitro実験系の開発を行った。はじめに、実験系の基盤となるサブマイクロメートルオーダーの細孔を持ったAFMの基板の作成に以下の2つの方法で取り組んだ。1番目の方法は、FIB(Focused Ion Beam)装置を用いて、シリコン基板の上に細孔を形成するというものである。直径100 nm程度、深さ20 nm程度のもの細孔を300 nm間隔で約5000個(70×70のアレイ状)形成することができた。その上に、人工的な脂質膜や膜タンパク質が組み込まれた細胞膜を貼ることができ、その様子を高速AFM観察することができた。しかしながら、基板の作成に数日かかること、さらにシリコン基板上の細孔が空いた場所を見つけることが困難なため実験の効率が非常に悪いといった問題もあった。そこで、2番目の方法として、形状のそろったポリスチレンビーズをガラス基板上に撒き、それを鋳型に熱硬化型樹脂(PDMS:ポリジメチルシロキサン)の上に細穴を得るナノインプリントリソグラフィーの方法を試みた。非常に高価な実験装置や危険な薬品を使用することなく、サブマイクロメートルオーダーの細孔を高密度に大面積に得ることができた(特許申請準備中)。さらにそのPDMS上にできた細孔の上に、人工的な脂質膜や膜タンパク質が組み込まれた細胞膜を貼ることができ、その様子を高速AFM観察することに成功している。また、細胞膜の形状をサブマイクロメートルオーダーで変化させるために必要な磁気ピンセットのマニュピュレーション部を設計、製作し、動作の確認を行った。本年度の終わりまでに、サブマイクロメートルオーダーの細孔の上に貼られた脂質膜の形状を磁気ピンセットによってマニピュレートできるようになるところまでを目指していたが、サブマイクロメートルオーダーの細孔を高密度かつ大面積に持つ基板の開発に時間がかかってしまい、目標までは到達しなかった。しかしながら、ナノインプリントリソグラフィーで得られた細孔は、期待以上の出来で、さらにその上に人工的な脂質膜や膜タンパク質が埋め込まれた細胞膜を貼ることができ、高速AFMで分子分解能が得られることを示すことができたのは大きな成果であると考える。昨年度までに開発を進めていた、サブマイクロメートルオーダーの細孔を持ったAFM基板に関して再現性よい結果が得られるようになった。具体的には、形状のそろったポリスチレンビーズをガラス基板上に撒き、それを鋳型に熱硬化型樹脂(PDMS:ポリジメチルシロキサン)の上に細穴を得るナノインプリントリソグラフィーの方法で、非常に高価な実験装置や危険な薬品を使用することなく、サブマイクロメートルオーダーの細孔を高密度に大面積に得ることができるようになった(特許出願中)。さらに、そのPDMS上にできた細孔の上に、脂質膜を貼り、サブマイクロメートルの凹凸を持った脂質膜を形成することに成功した。また、その脂質膜に親水基がビオチン化させた脂質分子を混ぜ、ストレプトアビジンを結合させることで、脂質分子の動きモニターすることができた。これにより、脂質分子は凸面では速く、凹面ではゆっくりと拡散運動することを直接的に見出すことに成功した(生物物理学会で発表)。また、FIB(Focused Ion Beam)装置を用いて、ガラス基板の上にアレイ状の細孔を形成することに関しても手法を確立した。これまで基板上の細孔が空いた場所を見つけることが困難であったが、大規模に細孔を形成することで光学顕微鏡下で細孔の位置を識別できるようになった。また、できた細孔の上に、微小管やアクチンといった繊維状タンパク質をサスペンドさせることができるようになった(生物物理学会で発表)。これらの実績の他にもAFM走査信号とAFMの恒温観察に関する特許を出願した。また、早稲田大学の上田太郎教授との共同研究で、アクチン結合タンパク質であるミオシンIIとコフィリンが相互排他的にアクチン繊維に協同的に結合することを見出した(論文発表)。この実験のAFM観察基板には脂質二重膜を用い、本課題研究で開発したノウハウが重要な役割を果たした。計画していたサブマイクロメートルオーダーの細孔を持ったAFM基板の開発には、PDMSとポリスチレンビーズを用いたナノインプリントリソグラフィーの方法とFIBの方法で実用レベルまで達することができた。また、基板表面の清浄化についても、さまざまな洗浄法を試みることで大きな進展がみられた。さらに作成した凹凸を持った基板の上に脂質膜やタンパク質分子を置くことができ、脂質膜の形状に依存した脂質分子の拡散運動を見出すことに成功したことは大きな成果である。また、本課題研究で蓄積した脂質分子やAFM観察基板に関するノウハウを応用してタンパク質の機能メカニズムの理解を深められたことは大きな成果である。一方、細胞膜の形状をサブマイクロメートルオーダーで変化させるために必要な簡易的な磁気ピンセットを設計、製作し、動作の確認を行ったが、簡易的な磁気ピンセットでは基板上の磁気ビーズに十分な力を及ぼせないことが判明した。

別の案を模索中である。前年度までに、サブマイクロメートルオーダーの細孔を持ったAFMの基板を2つの方法で進めてきた。今年度はこれらの手法の高度化と作成した基板を用いた応用研究を行った。1つ目の基板は、FIB(Focused Ion Beam)装置を用いて、ガラス基板の上に細孔を形成するというものである。基板の作成方法とガラス基板の洗浄法を確立し、応用実験を行った。たとえば、アクチン線維を細孔上に置くと、アクチン線維に変形を誘起できることがわかった。アクチン線維のらせんピッチを調べると、凸部と凹部で、らせんピッチが、それぞれ伸びたり、縮んだりすることを見いだすことに成功した。また、アクチン線維の曲げ強度をアクチンの形状をナノレベルで可視化しながら見積もることに成功した。もう一つの基板は、形状のそろったポリスチレンビーズやシリカビーズをガラス基板上に撒き、それを鋳型に熱硬化型樹脂(PDMS:ポリジメチルシロキサン)の上に細穴を得るナノインプリントリソグラフィーの方法である。前年度までに、非常に高価な実験装置や危険な薬品を使用することなく、サブマイクロメートルオーダーの細孔を高密度に大面積に得ることができていたが、PDMSが樹脂のため、形状や硬化条件を工夫しないと、高速AFMの走査速度が下がってしまうことが判明した。今年度は、高速AFMの走査速度を落とさないPDMS基板の作成条件を検討し、現在の高速AFMのZスキャナーと同等の200 kHzの共振周波数を持つPDMS基板を作成することに成功した。また、人工脂質膜を基板上に貼り、そこで起こるタンパク質の集合・解離の様子を可視化することに成功した。また、本課題研究を実施することによって得られた脂質膜に関する知見を応用して、国内外の研究者らと共同研究を行い、論文発表した。生体膜は凹凸形状を持っており、形状に依存した脂質やタンパク質が特異的に離合集散することで、生命現象の素過程が実現されている。本研究では、この素過程を高速AFMでリアルタイム観察するために、集積イオンビーム(FIB)法やナノ粒子インプリンティングを用いて、ガラス基板上やPDMS上にサブマイクロメートルオーダーの細孔を持った新規のAFM観察基板を開発した。開発した基板を応用して、膜形状に依存した脂質分子の拡散運動や膜結合タンパク質の集合様式、サスペンドした天然膜を観察することに成功した。細孔の形成時に圧力をかけるなどして、細孔の深さを制御できるような開発を行い、細孔の中に磁気ビーズを封入できるようにする。また、膜形状を変化させることができる磁気ピンセットを完成させる。磁気ピンセットで及ぼせる磁力の見積もりは、バネ定数が既知のAFMのカンチレバーの上に磁気ビーズを固定し、それに磁力を及ぼすことで行う。また、開発したin vitro実験系を用いて、そこで起こるタンパク質分子などの離合集散過程を高速AFMで直接的に観察する。特に、膜の材質やジオメトリー(曲率やその規模)に応じたタンパク質の振舞いに注目しながら観察を進める。
グローバル時代のインドネシアとフィリピンにおける地方分権と地域間格差の分析

地域所得データと家計調査データを用いて、インドネシアとフィリピンにおける地域間/都市農村間所得格差の分析を行った。家計調査データにより構築した地域パネルデータを用いたインドネシアにおける都市化と家計間消費支出格差に関する分析では、これらの変数の間で逆U字の関係があることが分かった。また、教育拡充と家計間格差の間にも同様な関係があることも分かった。一方、2次元要因分解手法を用いた1975-2009年のフィリピンにおける構造変化と地域間所得格差の分析によると、マニラ首都圏を含むルソン地域内の所得格差は総地域間格差の約85%を占めており、総格差を決定する主な要因となっていることが分かった。フィリピンとインドネシアにおける所得格差と貧困に関する以下の2本の論文をインドネシアで開催された国際会議で発表しWorking Paperとして公表した。1. Akita & Pagulayan, `Structural Changes and Interregional Income Inequality in the Philippines, 1975-2009' : 1975年から2009年までの地域別・産業別地域所得データを用いてbi-dimensional decomposition methodにより、フィリピンの産業構造変化と地域間格差の長期的な分析を行った。マニラ首都圏を含む地域データによると、ルソン島内格差はフィリピン全体の地域間格差の多くを説明しており、したがってフィリピン全体の地域間格差はルソン島内格差に連動している。グローバリゼーションが進む中でマニラ首都圏の経済発展速度が弱まることは当面ないが、フィリピン全体の地域間格差を減少させるためには、マニラ首都圏とルソン島内その他地域との格差を減少させることが必要である。2. Sagala, Akita & Yusuf, `Urbanization and Expenditure Inequality in Indonesia':インドネシアにおける地方分権化政策導入以降の家計調査データによって構築された地域パネルデータを用いて、都市化と家計消費支出格差に関する逆U字仮設の検証を行った。この分析によると、格差の尺度としてGini係数とTheil尺度のどちらを用いても逆U字仮設が成立することが分かった。推定値を用いて消費支出格差がピークに達する都市化率を計算すると50%弱で、これは2010年時点の約50%を若干下回っている。したがって、さらなる都市化は消費支出格差を下げる可能性がある。24年度は、2008-2010年度の社会経済家計調査によるパネル・データ(サンプル・サイズ:60,947)を用いて、インドネシアにおける家計消費支出格差要因が農村と都市でどのように異なるかをさまざまな要因分解手法を用いて分析した。Theil尺度によると、総格差のほぼ85%は農村内あるいは都市内における格差により説明できることが分かった。また、都市化の進展と都市内格差の上昇により、都市内格差の比重が高まっていることも分かった。しかし、Elbers, et al. (2008)が提唱しているグループ間格差の新しい指標によると、都市・農村間格差の貢献度は、通常の指標と比べて、10パーセント・ポイントほど増加する。すなわち、都市・農村間格差は総格差の重要な要因であることが分かった。Blinder (1973)とOaxaca (1973)が開発した要因分析手法よると、都市・農村間格差としては都市・農村間の平均的な教育レベルの違いによるものが大きく、全体の都市・農村間格差の約35%を説明している。また、都市内格差についても教育の役割は大きく、家計主の教育レベルによる格差は、新指標によると、総都市内格差の約30%を説明している。一方、地域間(スマトラ・ジャワ・カリマンタン・スラウェシ・その他地域間)格差の総格差に対する貢献度は新指標で計測しても約1-2%であり、地域間格差の比重は極めて低い。24年度は、2008年度の消費モジュール社会経済家計調査データ(サンプル・サイズ:282,387)を用いた都市・農村間家計消費格差の分析も行った。その成果は、Letters in Spatial and Resource Sciencesに掲載される予定である。また、本科学研究費プロジェクトとは直接は関係ないが、バングラデッシュにおける家計所得消費データを用いて家計所得格差と貧困の地域分析も行った。1、地方分権化前後の1975から2009年までの16行政地域別・11産業別地域所得データを用い、フィリピンにおけるこの期間の産業構造及び空間構造変化が地域間所得格差にどのように影響を及ぼしてきたかを、研究代表者が開発した地域間格差2次元分解手法を用いて分析した。この分析の主な結果は、以下のとおりである。(1)マニラ首都圏など7行政地域を含むルソン地域内の所得格差は総地域間格差の約85%を占めており、総格差を決定する主な要因となっている。すなわち、フィリピンの総地域間格差を縮小させるためには、ルソン地域内の格差是正が必要である。

(2)最貧地域であるイスラム教徒ミンダナオ自治地域(ARMM)とカラガ地域など6行政地域を含むミンダナオ地域内の地域間格差は、ARMMとカラガ地域が分離された1990年代中盤以降、大きく拡大している。マニラ首都圏をルソン地域から除いた場合、フィリピンの総地域間格差は、2000年以降ミンダナオ地域内格差によって大きく影響を受けている。(3)マニラ首都圏を含めた場合、ルソン地域におけるサービス部門所得地域間格差の寄与度が大きく上昇しており、2009年には総地域間所得格差の約65%を説明している。一方、製造業を含む第2次産業所得の地域間格差の寄与度は減少しているが、製造業からの所得の地域間格差は依然総格差の32%を占めている。2、全国社会経済家計調査データにより構築された2000年から2009年までの地域パネルデータを用いて、インドネシアにおける都市化と家計間消費支出格差のパネルデータ分析を行った。この分析によると、都市化と消費支出格差の間にはクズネッツが提唱した逆U字の関係があることが分かった。2010年における都市化率は50%で、これは格差がピークとなる都市化率を超えており、更なる都市化は消費支出格差を減少させる可能性がある。地域経済学平成25年度は、グローバル時代における地方分権化政策と地域間あるいは都市・農村間格差の分析の第2段階として、フィリピンについては1991年の地方分権化政策導入を含む1975年から2009年までの地域別・産業別地域所得データを用いて、産業構造変化と地域間所得格差の長期的な分析を行った。インドネシアについては、地方分権化政策導入以降の家計調査データによって構築された地域パネルデータ(33州10年間のパネルデータ)を用いて、都市化と家計消費支出格差に関するKuznets仮説の検証を行った。フィリピンの論文は、Review of Urban and Regional Development Studiesの2014年7月号に掲載される予定である。また、インドネシアの論文は、Letters in Spatial and Resource Sciencesの2014年6月号に掲載される予定である。平成25年度は、これらの研究に加えて、1996年から2011年までの家計調査データによって構築された地域パネルデータを用いて、インドネシアにおける教育の拡充と消費支出格差に関するKuznets仮説の検証を行った。また、2008年から2010年までの家計レベルのパネル社会調査データ(panel Susenas)を用いて、インドネシアにおける5つの地域における貧困ダイナミックスの分析も行った。これらの研究成果についても、インドネシアのバンドンで開催された国際会議で発表しWorking Paperとして公表している。なお、24年度に実施された2008年度の家計調査データを用いた都市・農村と教育に関する消費支出格差の分析結果は、2013年11月のLetters in Spatial and Resource Sciencesに掲載された。
企業家精神の国際比較:構造方程式モデルによる経済発展プロセスの定量的解明

本研究は、経済発展における企業家精神(entrepreneurship)の役割を検証することを目的とする。本研究において企業家精神は以下のように定義する。すなわち、市場不均衡状態を利潤機会の源泉とみなし、すぐれてこれに感応的であり、合理的計算よりも直感に近い動悸に基づいて組織を構築するリスクを厭わない個人的性質とする。このような企業家は、経済発展の初速度を与える。本研究では、このような企業家精神の性質を吟味するものであるが、特に、途上国における地場企業とそこに進出した多国籍企業との間の企業間関係の脈絡の中で検証していく。両者の関係は、典型的には後方リンケージの形成として立ち現れる。この形成に、地場企業の企業家精神がどのような影響を与えているかを吟味する。ペナン(マレーシア)での現地調査における知見に基づき、リンケージの形成と発展を規定する決定因、性質を検証し、経済発展に対する含意を導くことを目的とする。本研究は、定量研究を志向する。企業家精神を構成する諸要素、例えば企業家的動機、家庭環境、就労経験などの要素が企業発展にどのように関係するか、その因果関係を検証する。その目的にために、構造方程式モデルの適用を試みるものである。しかしながら、収集したデータが不十分であったために、実証結果は不十分ながら、諸要素間の因果関係を規定する理論的なフレームワークを構築することには成功している。本研究は、東アジア諸国の経済発展プロセスにおける企業家精神(Entrepreneurship)の役割に着目し、経済発展に果たす企業家精神の役割を構造方程式モデルを用いて定量化することを目的としている。企業家精神とは、資本、労働、技術、情報などを効果的に結合・動員させる高次元な個人的能力を指す。これは、他の生産要素に対して優越する特殊な生産要素に他ならず、経済発展プロセスにおける積極的な役割が期待されるが、市場メカニズムが不完全な途上国では、その健全な発揚が一般に著しく抑制される。本研究は、経済発展に成功しつつある東アジア諸国の経験を現地調査を通じて体系的に整理し、これに地場企業を対象にしたアンケート調査の結果を踏まえて定量的分析な考察を加えていく。研究初年度である平成21年度には、複数回にわたりマレーシア・ペナンでの現地調査を敢行した。この地域は、多国籍企業の進出を契機に関連部品供給のために創業した企業家精神あふれる地場サプライヤーが集積していることで知られている。調査では、約50社の地場企業の創業者とのインタビューから、創業者のプロフィール(学歴、資産状況など)、創業の契機、技術導入のチャンネル、主要顧客との接触経緯など、企業家精神とその後のパフォーマンスに影響を与えうる諸変数の体系化に注力した。同時に、多国籍企業の購買担当者にも広くインタビュー調査を行い、サプライヤーの発掘、育成、選別などの戦略に影響を与える要因を整理、体系化することができた。研究初年度につき、本格的なアンケート調査とそれに基づく定量分析は次年度以降の課題として残されている。本年度の研究成果は、途中経過的ではあるが2本の英語論文として公表され、有益なコメントも届いている。本研究プロジェクトは、インタビュー、およびアンケート調査を行うための現地調査を中心的活動としていたが、平成22年度はその研究計画が大きく変更された。日本学術振興会が実施する優秀若手研究者海外派遣事業(以下、派遣事業と略述)に採択され、平成22年度の研究期間の大部分を、英国Oxford大学にて遂行することになったためである。その結果、予定していた第二ラウンドの現地調査の実施は不可能となり(上記派遣事業は、原則として派遣先国での研究に専念することが規定され、第三国での調査・研究は認められていない)、代わりに、派遣先のOxford大学にて、これまでの研究成果のとりまとめと今後の研究方法の精緻化の作業に専念することとなった。研究プロジェクト初年度に5回にわたって実施した現地調査の結果、多国籍企業10社、地場企業44社のインタビュー結果が手元にあり、今年度は主にこれらの整理と分析・解釈、ならびに成果の公表に向けたアウトプット作業を行った。

SEM分析による定量分析を行うにはサンプル数が不十分であるために、未だ行っていない。Oxfordでは、企業家とのインタビュー調査に基づく定性的分析に専念し、その結果、mimeoながら、英文にて8万字以上のドラフトを脱稿している。そこでは、潜在的企業家が、技能を蓄積しつつビジネス・アイデアの着想に至り、資金調達、チーム組織化などの段階を経て、多国籍企業のサプライヤーと成長・発展する課程を、Entrepreneurial Process Approachに基づき描写した。ドラフトの作成には、Oxford大学における共同研究者、Adrian Wood教授からの示唆も大いに活かされている。かかる成果を基に、完成年度にあたる平成23年度には、企業家発展プロセス・モデルの定式化を目指していきたい。本研究では、地場企業の生成・発展について、現地調査を基にそのメカニズムの体系化を試みた。電機・電子産業多国籍企業のサプライヤーとして操業しているマレーシア地場企業43社に行ったインタビュー調査の結果、地場企業の生成・発展を段階的に捉えることが適切であると理解し、プロセス・アプローチによってこれを定式化した。プロセスは、(i)Back Ground,(ii)Work Experience,(iii)Nascent Process,(iv)Start-up,(v)Developmentの5段階からなる。多国籍企業サプライヤーの出現を説明する上で、この5段階はいずれも重要であるが、特に決定的な段階は(ii)Work Experienceである。多国籍企業内部での就業経験、あるいは顧客、サブコントラクターとして多国籍企業と取引関係を有する企業での就業経験が、後に成功裏に多国籍企業とのビジネス関係を構築する上で重要であることが明らかにされた。多国籍企業と関連した就業経験は、(1)先進的技術の移転、(2)機会認識、(3)ネットワーク構築などの側面で、地場企業に創業機会とその後の発展の可能性を高める効果がある。逆に、創業以前に国内市場向け生産に特化した企業での就業経験しか持たない地場企業は、多国籍企業サプライヤーとしての発展の機会が著しく制限されることが示された。これらの知見から得られる教訓として、地場企業の生成・発展の前提条件としての多国籍企業の事前のコミットメントがある。多国籍企業の進出が受入地域にスピルオーバー効果をもたらすことによってその契機が作られるのであり、地場企業はこの影響を受けて多国籍企業サプライヤーに成長する。したがって、多国籍企業の進出と地場企業とのGVC形成には、一般にタイムラグが生じることになる。
銀河団プラズマと銀河の相互作用の研究

本年度は「すざく」衛星を用いて銀河団プラズマの研究を行った。「すざく」は低いバックグラウンドで、特に低エネルギー側(0.2-1keV)に高い感度を誇るX線CCD検出器(XIS)と、世界最高の感度で硬X線領域(10-600keV)をカバーするHXD検出器を搭載しており、これらを組み合わせることで新しい重要な成果を得た。一つは銀河団からの硬X線探査である。共同研究者として観測提案し、2006年5月に観測された衝突銀河団A3667の解析を行った(2007年春の天文学会T08A)。私が行ったX線の放射中心、17分角のオフセット領域、そして電波レリックが観測されている領域(離角35分)の3つの領域いずれからも、HXDのバンドで30keVまで、光子指数にして3のソフトな信号が検出された。私はXISで熱的成分を決定し、それをHXDのエネルギーバンドまで伸ばして評価したところ、3つの観測いずれにおいても、HXDの信号には熱的成分だけでは説明できない超過成分があることがわかった。現在より詳細な解析により、この超過成分の位置や起源について研究を進めている。もう一つは銀河団プラズマ中における酸素の分布の研究である。これまでIa型の超新星爆発で作られる鉄の分布については研究が進んできたが、II型超新星で主に作られる酸素の研究は、0.65keVのOVIIIのラインに対する感度不足のために研究が進んでこなかった。そこで打ち上げ後の機器較正期間に「すざく」で観測されたケンタウルス座銀河団のデータを解析し、酸素の空間分布が鉄のように中心に向かって増加してはおらず、空間的に一様に広がっていることがわかった(2006年すざく京都会議)。このことは、銀河が過去には現在よりも銀河団中において一様に分布しており、そのころに活発だったII型に超新星爆発によって酸素が銀河団プラズマに供給されたことを示唆している。本年度は、私が開発に携わってきた「すざく」衛星が7月に無事に軌道に投入された。私は打ち上げ前の機能試験に参加し、打ち上げ後は運用にも参加してきた。現在、初期運用および検出器の軌道上較正を行うフェーズが終了し、公募観測が開始されるところである。銀河団に関してはすでに10天体ほどが観測され、いくつかの天体から銀河団プラズマ(Intra-Cluster Medium; ICM)と銀河の相互作用に由来している可能性がある、硬X線放射の兆候が見えてきている。現在は、検出器の応答を精確に決めて銀河団からの硬X線放射を確立する作業が進行しているところである。上記に平行して、私は欧州のXMM-Newton衛星を用いた研究を行った。すでにアーカイブデータになっている近傍(z=0.008-0.03)にあるリラックスした12の銀河団について、ICM中の重元素の空間分布と銀河の空間分布を比較した。ICM中の重元素はもともと銀河中の星の内部や超新星爆発によって作られたものが、やがて銀河間空間にまで広がったものであるから、銀河から重元素が漏れ出してきたのか、それとも銀河とICMの相互作用が効いているのかを調べることができるわけである。結果として、いずれの天体でも重元素分布は銀河分布よりも広がっており、中心100kpcでは周辺部にくらべて一桁以上も重元素が銀河光度に対して卓越していくこと、さらに系ごとの重元素量は、銀河光度×ICM質量に比例することが明らかになった。これらは、銀河が進化にともなって中心部に落ち込んできたこと、しかもそのときに銀河とICMの相互作用が効いていることを強く示唆している。このように私は、銀河とICMの相互作用が、銀河団における銀河分布の進化、およびICMの重元素汚染に重要な役割を果たしていることを観測的に明らかにした。

そこで打ち上げ後の機器較正期間に「すざく」で観測されたケンタウルス座銀河団のデータを解析し、酸素の空間分布が鉄のように中心に向かって増加してはおらず、空間的に一様に広がっていることがわかった(2006年すざく京都会議)。このことは、銀河が過去には現在よりも銀河団中において一様に分布しており、そのころに活発だったII型に超新星爆発によって酸素が銀河団プラズマに供給されたことを示唆している。
ウイルス感染への新しい対処法の確立:人工DNA結合蛋白質によるウイルス複製阻害

昨年度では、人工DNA結合タンパク質を用いて、子宮頸ガンを誘発する原因ウイルスであるヒト・パピローマ・ウイルスの18型の疑似ウイルスゲノムの複製を動物細胞で阻害することに成功した。本年度は、このアプローチの有効性をさらに高めるために、新たな人工DNA結合タンパク質のデザインを行った。その際、複数のタンパク質をデザインし、各々の大腸菌発現ベクターを作成した。各々の発現ベクターを大腸菌に導入し、タンパク質を発現させた。大腸菌を集菌し、超音波破砕した後の上清を陽イオン交換カラムにより精製した。次に、それぞれの標的DNAへの結合力をゲル・シフト・アッセイにより評価した。そのうち、もっとも結合の強い人工DNA結合タンパク質の動物細胞用の発現ベクターを作製し、すでに当研究室で構築してあるヒト・パピローマ・ウイルスの18型の疑似複製系に導入し、疑似ウイルスゲノムの複製量をサザンブロット法により定量した。複製阻害能をさらに上昇させるため、人工DNA結合タンパク質をさらに改良した。この改良版を同様に疑似ウイルス複製系で評価したところ、満足のいく阻害効果が見られた。次に、ヒト・パピローマ・ウイルスのほかの型に対する複製阻害能を評価するために、さらに危険度の高い3種類の型の疑似ウイルス複製系を構築した。すなわち、それぞれの型のウイルス複製タンパク質E1とE2の動物細胞用発現ベクターおよび各々の複製起点を有する疑似ウイルスゲノムを作製した。本年度はAZPを用いた抗ウイルスタンパク質製剤の開発を試みた。すなわち,発癌性の高いHPV-18型を標的ウイルスに選び,AZPのタンパク質導入によるHPV-18型のDNA複製阻害を試みた。まず,遺伝子導入によってHPV-18型のDNA複製阻害に成功したAZPに細胞膜透過能を付与するために,細胞膜透過ペプチド(cell-penetrating peptide:CPP)をAZPタンパク質に融合したCPP-AZPをデザインした。そのCPP-AZPタンパク質を大腸菌で大量発現させ,精製した。次に,既に構築してある動物細胞を用いたHPV-18型のDNA複製モデル系において,この精製したCPP-AZPを細胞の培地に添加することでHPV-18型のDNA複製阻害を評価した。その結果,CPP-AZPはHPV-18型のDNA複製を阻害しており,特に250nMCPP-AZPはコントロール(タンパク質添加なし)と比べて3%までDNA複製効率を下げていた。さらに,一般的なタンパク質機能阻害法の1つであるドミナントネガティブ法によるDNA複製阻害効果とAZPによるDNA複製阻害効果を比較した。すなわち,ウイルス複製タンパク質のDNA結合部位のみにCPP-AZPと同様にCPPを融合させたドミナントネガティブ体との複製阻害効果を比較した。その結果,250nMのドミナントネガティブ体はコントロールと比べて50%までしかDNA複製効率を下げられなかった。したがって,我々が開発したCPP-AZPは,ドミナントネガティブ体よりも少ない添加量で高いDNA複製阻害効果を示すことが分かった。
油圧回路内でのエネルギー回生が可能な次世代油圧制御技術の研究

PWM制御により油圧内部でエネルギーを回生することを考え,基礎技術を確立し油圧システムの省エネルギー化に貢献することをねらって研究を推進した.電気回路と比べ自由度が大きくバルブ圧損の非線形性や油の弾性の影響もある複雑な油圧システムのエネルギー回生について,系の動特性を考慮した近似による理論解を用いたモード解析とフーリエ級数展開を組み合わせた流量応答計算法およびエネルギー回生率を平均回生率と振動回生率の積で表現する評価法を提案するとともに,提案法により回生のメカニズムを明らかし,パラメータの影響を把握することができた.また,実験によりバルブ切換速度を十分確保することが重要であることがわかった.油圧システムにおいて運動する負荷を油圧シリンダのメータアウト側の圧力でブレーキをかける場合に,これまでよく用いられている弁の圧損によりブレーキ圧を発生させる方法では負荷の運動エネルギーはすべて消散してしまうのに対して,弁の圧損のかわりに高圧源と低圧源を高速で切り替えるPWM制御によりブレーキ圧を発生させ,高圧源側にエネルギーを回生する制御方法を提案し,システムの基本的な構成を設定するとともに,それを多自由度系としての動的解析モデルに置き換え,その圧力と流量の時刻歴応答を計算する数値シミュレーションプログラムを開発した.開発した数値シミュレーションプログラムを用いて,典型的な油圧駆動システムについて圧力および流量の時刻歴応答計算を実施した結果,デューティー比を変化させることによって圧力を制御できること,条件をうまく設定すればエネルギーが回生できることを確認した.次に,エネルギー回生メカニズムを把握するために,パラメータ変更を行いながら検討を行った.その結果,高圧源からシリンダ側への逆流が発生するかどうかによってエネルギー回生性能が決まり,逆流量が増加するにしたがって,エネルギー回生性能が低下することがわかった.パラメータの影響については,全体的には切換え周波数が小さくなるほど,また,油圧管路の等価質量が小さくなるほど,逆流が増加しエネルギー回生性能が低下する傾向があることがわかった.ただし,現象が複雑で直感的に理解しにくい部分もあった.PWM制御は,その性質上,圧力脈動が発生するので,その低減方法を検討するために,前述のシステムに,脈動低減用のサイドブランチを付加したシステムの圧力脈動を計算する数値シミュレーションプログラムを開発し計算を行った結果,サイドブランチにより大幅に脈動を低減できることがわかった.計画していたPWM制御を用いてブレーキ圧を発生させる油圧システムの圧力および流量の時刻歴応答シミュレーションプログラム開発は順調に進み,開発したプログラムを用いた計算により,デューティー比を変更することにより圧力制御が可能であること,条件をうまく設定すれば,エネルギー回生が可能であることが確認できた.また,エネルギー回生性能を支配する現象として高圧源への逆流に注目すればよいことも示すことができた.それらの結果は,今後の計画の障害になるものではなく順調に推移しているといえる.PWM制御では圧力脈動が発生するというデメリットがあるが,それを抑制するためにサイドブランチを付加することを考え,その効果を確認するための脈動解析プログラムの開発は計画通り順調に進んだ.そのプログラムを用いた計算では,サイドブランチを用いることにより,大幅に圧力脈動を低減できることがわかり,考えていた脈動対策も有効であることを確認した.したがって,脈動対策についても順調に進んだといえる.基礎実験のための準備については,次年度にまとめて実施することにした.まず,パラメータの影響が把握できる方法について検討した.バルブの切換え周波数が負荷と配管系からなる低次の固有振動数よりも十分高くかつ管路系の1次の固有振動数の1/4以下の条件に対して,油を剛体と見なした1自由度系の理論解をベースとした計算法を導出し,パラメータの影響について検討した.その結果,管路の等価質量と切換周波数の積を流体抵抗で除したものが現象を支配する重要なパラメータであることが確認できた.しかし,それよりも高い周波数では,管路系の固有振動数の共振などが問題となり,基本周波数だけでなく,2次,3次の高調波が共振にかかれば流量変動が大きくなり高圧源から配管系への逆流も発生することがわかった.圧力の変化によりサイドブランチの固有振動数が変化し,周波数がずれることに対する対策としては,サイドブランチ固有振動数変化を圧力計測によりリアルタイムで推定し,切換周波数をそれにあわせれば,サイドブランチの効果を維持することが可能であることがわかった.実験装置については,モデル化の妥当性検証のための基礎実験装置の設計を完了し,製作を開始し,納期が遅れている部品を除いて完成した.当初計画にはなかったが,平均的な現象に対しては非線形減衰を考慮して計算し,振動的な現象については管路の弾性を考慮するものの大胆な近似による理論解とモード解析を組み合わせ周波数領域で応答計算する方法,およびエネルギー回生率と平均回生率と振動回生率に分離して評価する方法を新たに開発した.その結果,共振が問題となる切換周波数でも,また,油圧シリンダと負荷を有するような実際的な油圧システムであっても,近似はあるものの,現象を理解し回生効率の対する各パラメータの影響などの見通しを得ながら検討することが可能となった.このことにより,効率的なエネルギー回生システムを指針をもって設計する技術の骨組みが得られた.実験装置の製作が一部の部品の納期遅れなどにより計画よりもおくれている一方,当初計画にはなかった近似理論解とモード解析を応用した新たな応答解析手法および新たな回生率の評価法を開発することができたことにより,近似ではあるが,現象を理解しつつパラメータの影響が的確に把握できるPWMによる油圧システムのエネルギー回生技術の基本設計技術確立の重要な手がかりが得られた.