hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マントル内地震波速度不連続面の物理・化学的性質の計算機シミュレーション

マントルは,上部マントル,遷移層,下部マントルの3層構造を持ち,それぞれの層の境界(地表からの深さ410kmと660km)では,密度とP及びS地震波速度が不連続に変化する.410km不連続面は,(Mg,Fe)_2SiO_4オリビンから変型スピネルへの相転移,一方660km不連続面は,(Mg,Fe)_2SiO_4スピネルから(Mg,Fe)SiO_3と(Mg,Fe)Oマグネシオウスタイトへの分解と考えられている.本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。(1)410及び660km不連続面に関係するマントル鉱物である,Mg_2SiO_4オリビン,変型スピネル,スピネル,MgSiO_3ペロフスカイト,MgOペリクレイスについての極めて精密な原子間ポテンシャルの導出に成功した.(2)得られたポテンシャルを用いた分子動力学(MD)計算機シミュレーションにより,上記マントル鉱物について,410及び660km不連続面を想定した高温高圧下における密度とP及びS地震波速度を高精度で求めることができた.(3)MDシミュレーションで得られた結果を,地震波等からの地球内部観測データと比較検討した.その結果410及び660km不連続面とも,密度変化についての地震波観測データPREMには,大きな誤差が含まれることを見出した.(4)410km不連続面におけるMD結果を地震波観測データと比較することにより,P及びS波の速度変化のいずれについても,(Mg,Fe)_2SiO_4成分の割合が最大約50%であることを見出した。(5)660km不連続面については,密度及びバルク音速変化の両者共,今回のMD計算は,shearer and Flanagan(1999)の地震波モデルと極めて調和的であることを見出した。Mg_2SiO_4オリビン、変型スピネル、及びスピネルは地球上部マントル、マントル遷移層の最重要構成鉱物である。平成10年度は、それら3種の多形の高温高圧物性計算に適用できる高精度な有効原子間ポテンシャルを求めることを主目標に置いた。結晶のポテンシャルエネルギーを、クーロン項、ファンデァワールス引力項、反発項から成る二体間相互作用の和で表した。加えて、結晶中における多体相互作用を取り扱うべく、酸素イオンについてはbreathingシェルモデルを考慮した。必要なエネルギーパラメータは、3多形の実測の結晶構造、熱膨張、圧縮率、弾性定数を可能な限り再現するとの条件を用いて経験的に求めた。3多形のそれぞれについて、求めた物性が非常に多様で、且つ取り扱った温度圧力範囲が極めて広範であるにもかかわらず、実測値と分子動力学シミュレーションによる計算値の一致は極めて満足ゆくものであった。例えば、300Kにおける静水圧縮については、実測データが存在する常圧から17GPa(オリビン)、27GPa(変型スピネル)、31GPa(スピネル)に至る圧力範囲で、3多形のそれぞれについて、実測のモル体積の圧力依存を極めて高精度で再現することに成功した。常圧下における体積熱膨張についても300Kから2100K(オリビン)、1100K(変型スピネル)、1000K(スピネル)に至る温度範囲でそれぞれの実測値を高精度で再現した。300K,OGPaにおける弾性定数(独立な弾性定数は、オリビンと変型スピネルでは共に9個、スピネルでは3個)とそれらの温度圧力依存についても、3多形の各々について、計算値が高精度で実測値を再現することを見出した。

マントル内410km地震波不連続面は、α-(Mg,Fe)_2SiO_4からβ-(Mg,Fe)_2SiO_4への相転移によると考えられている。平成11年度は、分子動力学(MD)法を用いた計算機シミュレーションにより、α-及びβ-Mg_2SiO_4の常温常圧から高温高圧に至る構造とP及びS地震波速度を高精度で求めること、及び得られたシミュレーション結果をこれら2相についての既存の構造・物性データ、及び地震波観測データと比較検討することにより、410km地震波不連続面の構造の詳細を求めることを試みた。410km不連続面における地震波速度の変化(増加)は、P及びS波のいずれについても、約4-5%と報告されている。410km不連続面を想定した温度圧力条件下(温度約1700K、圧力13.7GPa)における、α相からβ相への転移に伴う地震波速度変化のMD値は、P及びS波のいずれにおいても約10-12%であることを見出した。このことは、410km不連続面における(Mg,Fe)_2SiO_4成分の割合が最大約50%であることを示すものである。一方、同様な検討を密度の不連続変化についても行った結果、同不連続面における(Mg,Fe)_2SiO_4成分の割合は約90%にも達することが明らかになった。この結果は、410km不連続面が、α-(Mg,Fe)_2SiO_4からβ相への転移では説明できない、或いは410km不連続面における密度変化についての地震波データ(PREM)に大きな誤差が含まれることを示すものである。マントル内660km地震波不連続面は、(Mg,Fe)_2SiO_4スピネルから(Mg,Fe)SiO_3ペロフスカイトと(Mg,Fe)Oへの相変化によると考えられている。平成12年度は、分子動力学(MD)法を用いた計算機シミュレーションにより、上記相変化に伴う密度及びバルク音速変化を660km不連続面を想定した高温高圧下で求め、得られた結果を、それら不連続面における地震波観測データと詳細に比較した。Mg_2SiO_4スピネル、MgO、MgSiO_3ペロフスカイトのいずれについても、常温常圧から高温高圧に至る広範な温度圧力範囲に渡って、それぞれの実測の構造、弾性定数、及びそれらの温度圧力依存を高精度で再現することに成功した。続いて、660km不連続面を想定した高温高圧下(温度18001900K、圧力23.4GPa)における密度及びバルク音速変化についてのMDの予測値として、それぞれ、8.4%、3.6%を得た。660km不連続面における、密度及びバルク音速変化についての地震波観測データは、用いるデータの種類、解析手段の違いによりかなりの差が存在する。660km不連続面での可能な鉱物組成として、pyrolite組成あるいはpiclogite組成を考た。その結果、今回のMD計算は、Shearer and Flanagan(1999)の地震波モデルと極めて調和的であることを見出した。
副腎皮質機能と免疫系に関する研究

目的:副腎皮質ホルモンは炎症とアレルギーを抑え、免疫系を抑制する働きを持っている。種々の免疫異常マウスの副腎の応答を調べ免疫系と副腎皮質機能の関連性を明らかにする。1)正常のマウスでACTHの副腎皮質細胞内情報伝達系にPAF血小板活性化因子の関与する系があることをを新たに見つけたPAFとそのレセプターの関与するレベルはcyclicAMP以降のレベルであることがわかった。2)T細胞の機能の低下したヌードマウスではACTHの副腎細胞内情報伝達系の内PAFの関与するシグナル伝達系が正常より著しく低下していた。細胞内で代謝されないPAFアゴニストに対して正常マウスと異なり全く反応しないのでヌードマウスはPAF受容体が副腎皮質細胞内にほとんどないとおもわれる。3)肥満細胞に由来するケミカルメヂエーターであるセロトニンとプロスタグランディンD2による副腎皮質ホルモン分泌がヌードマウスは正常に比べて低下していた。肥満細胞欠損マウスの副腎皮質応答は正常と比べてプロスタグランデンD2のみで低下していた。4)aFGF酸性線維芽細胞増殖因子は脳室上衣細胞や血管内皮細胞から分泌されるが、視床下部と副腎レベルで副腎皮質ホルモン分泌に関与する。新たに副腎皮質に関連するサイトカインが見つかったので、炎症・免疫との関連を調べていきたい。結論:新しく見出したPAFの関与するACTHシグナル伝達系はヌードマウスで低下していることから、免疫系と副腎皮質機能の接点として重要と思われる。免疫異常動物の持つ副腎皮質機能異常の解明はアレルギー・自己免疫疾患の病因解明に役立つと思われる。目的:副腎皮質ホルモンは炎症とアレルギーを抑え、免疫系を抑制する働きを持つ生体の防御力を制御するホルモンである。種々の免疫異常マウスの副腎を灌流してその応答を調べる免疫細胞と副腎皮質機能の関連性を明らかにする。1.正常のマウスでACTHの副腎皮質細胞内情報伝達系に血小板活性化因子(PAF)が関与することを新たに見つけた。PAFとそのレセプターの関与はcyclicAMP以降のレベルである。2.T細胞が少ないヌードマウスでは正常マウスに比べてACTHによる副腎皮質ホルモン分泌のPAF拮抗剤による抑制が起こりにくい事を見いだした。3.正常マウスでPAFは副腎皮質ホルモン分泌を促進しないが、N-methylcarbamylPAFという細胞内で代謝されないPAFアゴニストは促進作用をもっていた。しかしヌードマウスではこのアゴニストは全く促進作用をもっていなかった。この事からヌードマウスでは副腎皮質細胞内のPAF受容体がほとんど機能していないと推測される。4.肥満細胞由来のケミカルメディエーターであるセロトニンとプロスタグランディンD_2による副腎皮質ホルモン分泌がヌードマウスでは正常に比べて低下していた。肥満細胞欠損マウスの両者に対する応答も正常マウスに比較して検討している。ヌードマウスの肥満細胞機能は低下していることがすでにわかっている。結論:T細胞機能低下や肥満細胞欠損を持ったマウスは副腎皮質機能異常を伴っていた。免疫細胞と副腎皮質機能に密接な関連性があることがわかった。この研究をさらに進めてアレルギーや自己免疫疾患の病因や治療の足がかりを得たい。1)正常のマウスでACTHの副腎皮質細胞内情報伝達系にPAF血小板活性化因子の関与する系があることを新たに見つけた。PAFとそのレセプターの関与するレベルはcyclicAMP以降のレベルであることがわかった。

細胞内で代謝されないPAFアゴニストに対して正常マウスと異なり全く反応しないのでヌードマウスはPAF受容体が副腎皮質細胞内にほとんどないとおもわれる。3)肥満細胞に由来するケミカルメヂエーターであるセロトニンとプロスタグランディンD2による副腎皮質ホルモン分泌がヌードマウスは正常に比べて低下していた。肥満細胞欠損マウスの副腎皮質応答は正常と比べてプロスタグランデンD2のみで低下していた。4)aFGF酸性線維芽細胞増殖因子は脳室上衣細胞や血管内皮細胞から分泌されるが、視床下部と副腎レベルで副腎皮質ホルモン分泌に関与する。新たに副腎皮質に関連するサイトカインが見つかったので、炎症・免疫との関連を調べていきたい。結論:新しく見出したPAFの関与するACTHシグナル伝達系はヌードマウスで低下していることから、免疫系と副腎皮質機能の接点として重要と思われる。免疫異常動物の持つ副腎皮質機能異常の解明はアレルギー・自己免疫疾患の病因解明に役立つと思われる。
ヒト軟骨芽細胞様細胞におけるNF-kBの発現とアポトーシスとの関係

1:免疫組織化学染色法によるアポトーシス発現:ヒト軟骨芽細胞様細胞(USAC)を抗癌剤(スタウロスポリン)、アポトーシス誘導剤、NF-kB阻害剤(CAPE)で24,48,72,96時間処理し、免疫組織化学染色法で染色したところ、経時的にNF-kBのサブユニットであるp65およびp50の発現上昇が認められたが、アポトーシス誘導剤、NF-kB阻害剤で処理した場合に比べて抗癌剤で処理した場合の方がp65およびp50の発現は高かった。これはTUNEL法による染色結果と一致していた。2:ウエスタンブロット法による細胞内のNF-kBサブユニット(p65、p50)の発現:同様にUSACを抗癌剤、アポトーシス誘導剤で24,48,72,96時間処理したのち、細胞質抽出タンパク質(NE:Nuclear Extracts)、核抽出タンパク質(CE:Cytoplasmic Extracts)中のp65、およびp50の発現をウエスタンブロット法で検索したところ、経時的にNE中のNF-kBの増加が認められた。NF-kBは2つのsubunit(p65、p50)にl-kBが結合し、不活性型として細胞質中に存在しているが、抗癌剤など、細胞をアポトーシスに誘導する刺激が細胞外から与えられると、阻害的因子l-kBが遊離し活性型のNF-kBとなり、核内に移行する。ウエスタン法により、核内(NE)においてNF-kBのサブユニットであるp65とp50の発現上昇が認められたのは、抗癌剤、アポトーシス誘導剤などの細胞外刺激によりNF-kBが活性化し、核内に移行したためと思われる。一方、細胞質中には活性型のNF-kBが少ないので、CEではsubunitの発現上昇があまり認められなかった。これらよりヒト軟骨細胞様細胞でもNF-kBはanti-Apoptosisとして働くことが分かる。
形・作りとスス・コゲからみた縄文・弥生土器と土師器による調理方法

調理民族誌の比較分析と複製土鍋による調理実験という2種類の基礎研究を踏まえ、土鍋の形・作りから推定される「製作時に意図された機能」、および、スス・コゲから復元される「実際の使い方」の2面から、縄文古代の調理方法の復元を試みた結果、以下の点が解明された。第一に、弥生古墳中期までの炊飯方法は「吹きこぼれ直後に鍋を傾けて湯取り⇒オキ火上転がしによる側面加熱蒸らし」という手順をとる湯取り法であり、粘り気の弱い米品種を用いた。第二に、粘り気の強い米品種への交代が完了した中世では、炊き干し法で炊かれた。第三に、両時代の間の古代では蒸し米が主食だったが、その理由として「粘り気が弱い米品種から粘り気の強い米品種への交代・並存期だったため、どちらの品種にも対応できる蒸し調理が選択された」という仮説が提示された。土器の機能研究の方法を確立することを目的として、「ワークショップ形式でのスス・コゲ観察会(7回開催)」、「伝統的(薪と土鍋による)調理方法のノーハウを教えてもらうための東南アジア稲作農耕民の調理民族誌の調査」、「調理実験」、「調理方法との関連からみた深鍋の成形方法の分析」の4つを行い、以下の成果が得られた。まず、縄文深鍋の上半部コゲには「横倒し時のオキ火上加熱痕」が主体を占めることが明らかになり、縄文深鍋の多くは、盛り付け終了後、「直立状態での、オキ火による下半部のこびり付きの空焚き乾燥」→「オキ火上に転がすことによる上半部のこびり付きの空焚き乾燥」という2段階を経ることが示された。この事実は、洗い落ちにくい「澱粉粉(ナッツ類)+油脂(肉・魚)」の組み合わせが多かったことを示す。第二に、「34リットル付近の谷部を境に小型と中型に作り分けられ、中型は大半に胴下部喫水線下コゲが付くのに対し、小型は胴下部コゲ頻度が低い」という使い分けが九州の弥生早期深鍋にも認められたことから、飯の重要性が弥生初期から高かったことが明らかとなった。東北タイとラオス南部における調理民族誌の調査(12月後半1月中葉)では、東南アジアの湯取り・法炊飯に「側面加熱を伴う蒸らし」が組み合うことが確認されたが、西日本では弥生早期から高い頻度で側面加熱痕が付くことから「炊き上げる湯取り法」炊飯が想定された。第三に、東北地方の中型弥生深鍋は、側面加熱痕を欠く代わりに、吹きこぼれ後も強火加熱が継続する点で、西日本の炊飯方法とは異なっている。精米度が低い(玄米に近い)可能性と、硬い穀物(大麦?)や芋などを混ぜたカテ飯の可能性が考えられる。また、西日本に比べて上半部の被熱が強いため、「喫水線が高め(肩部以上)に位置する」という炊飯の特徴が検証された。最後に、北部九州の弥生前期深鍋の断面薄片分析により、(1)折り曲げ技法により口頚部の括れを作り出すこと、(2)粘土帯の外傾接合であること、が明らかにされ、(2)の背景として「粘土帯を上下に伸ばして接着を強める技法」が想定された。なお、ワークショップでのテキストとして『土器使用痕研究;スス・コゲからみた縄文・弥生土器、土師器による調理方法の復元』を製作した(2011年3月末)。本研究の中核である土器使用痕観察ワークショップは、十日町市博物館(4月)、韓国ソウル市(高麗文化財研究院・漢江文化財研究院、8月)、北九州市文化財調査室(9月)、千葉県埋蔵文化財センター(10月)、青森市三内丸山遺跡(11月)、新潟県埋蔵文化財センター(1月)、の6回開催し、いずれも、先史時代の調理方法についての新知見の獲得および、考古学専門職の方々に対する土器使用痕研究の普及活動の両面において多くの成果を上げることができた。このほかに小林と数名の共同研究者による資料観察を、古代吉備文化財センター(上東・津島遺跡、7+8月)、兵庫県考古博物館(玉津田中遺跡、7+8月)、アリゾナ大学博物館(グラスホッパー遺跡、89月の3週間)、九州歴史博物館(古代の立野遺跡、10月)、是川縄文館(田向冷水遺跡、11月)、名取市教育委員会(原遺跡、12月)、岩手県埋蔵文化財センター(金附遺跡、12月)、などにおいて行った。民族考古学的調査は、23月の約4週間、ラオス南東部のオイ族の集落において本調査を行った(昨年度に予備調査を実施)。

その結果、東南アジアと東アジア(先史時代)の伝統的(薪と土鍋による)調理方法について、蒸らし時に側面加熱と行う共通点と後者の方がオキ火加熱(およびそれに必要な灰敷き炉)を多用するという違いが見出されたことが大きな成果としてあげられる。また、弥生土器における調理使用痕を検証するために調理実験を5月と7月に金沢(北陸学院大学)で行った。最後に、「使い勝手との関連から見た土器つくり技術の分析」については、縄文前・中期の円筒土器、東北の遠賀川系深鍋、北部九州の弥生中期深鍋の3資料群の断面薄片分析を行い、鍋の形の変化に応じた紐積み成形方法の変化を明らかにすることができた。研究成果の公開については、日本考古学協会において「土器使用痕研究」分科会を開催し、できるだけ多くの考古学研究者が土器の機能研究にも目を向けるように呼びかけた。縄文から古代までの土鍋による調理方法を復元し、土鍋の形・作りの機能的意味を明らかにする、という目的に沿って、1ワークショップ形式による土器観察会、2伝統的蒸し調理の民族調査(タイ、ラオス、スリランカ)、3複製縄文・弥生深鍋による調理実験、4土器の断面薄片の粘土粒子配向の顕微鏡観察による紐積み方法の復元、などを組み合わせた研究を行った。以下の成果が得られた。第一に、弥生前期古墳中期の深鍋では、「鍋を傾ける湯取り法炊飯」の証拠となる「斜め白色吹きこぼれ痕」が、条件が良い遺跡では高い頻度でみられることが明らかになった。このため、炭化穀粒と斜め白吹きの存在から、炊飯用鍋をより高い頻度で認定できるようになった。第二に、弥生前期古墳中期の炊飯用と推定される中型深鍋では、上述の「斜め白吹き」と「側面加熱痕」が高い頻度でみられることから、東南アジアと共通した「側面加熱蒸らしを伴う湯取り法炊飯」が普及していたことが明らかになった。第三に、穀粒痕の種類が粘り気の強い米品種(白抜き粒状剥離痕)と粘り気の弱い米品種(立体的穀粒痕)では異なることが炊飯民族誌調査と調理実験から明らかにされた。その結果、後者が付く弥生古墳中期深鍋と前者が付く中世土鍋では米品種が異なっていた(すなわち、古代の米蒸し期を挟んで、「東南アジアと共通する粘り気の弱い米品種」から「現在まで継続する粘り気の強い米品種」に交代した)ことが明らかになった。第四に、炊飯方法が具体的に明らかになった結果、口縁部の形状が「湯取り時やオキ火上転がし時に鍋が傾けた際にフタが外れないようにすること」を意図して作られていることが明らかになった。さらに、土器観察ワークショップを通じて土器使用痕分析を行う研究者が増えてきたことも大きな成果である。土器使用痕ワークショップ、民族考古学的調査(ラオス)、調理実験、土器の断面薄片分析、の主要4分野において、当初計画していたプログラムをおおむね達成できた結果、(1)暖房にオキ火を多用する東アジアでは、調理においても東南アジアに比べてオキ火を多用したこと、(2)「東南アジアは丸底・浮き置きなのに対し、東アジアは平底・直置き」という初期水田稲作農耕民の土鍋の形の違いが理解できた、などの新知見がえられた。また、考古学研究者に対する土器機能研究の普及活動にも一定の広がりがみられた。24年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き、ワークショップを通して「製作・使用痕跡の詳細な観察、民族誌の比較分析、使用(調理)・製作実験」の3方法を組み合わせた土器機能研究の普及を図る。民族誌調査については、東南・南アジアにおける「土鍋と薪による炊飯調理民族誌」は近年急速に消失しつつあるので、消失する前に詳細な食文化調査を実施したい。土器機能研究を行う研究者を増やすことが重要なので、(1)土器使用痕研究によりどのような新知見が得られたかを具体的に示す、(2)ワークショップ開催後、参加者のレポート作成・出版を促す工夫をする、などの方策を検討中である。
ダイニンにおける長大なコイルドコイル構造を介した情報伝達機構

本年度は、ダイニンによって引き起こされる微小管滑り運動において、ストークが果たす役割について研究を行った。細胞質ダイニンを用いて微小管滑り運動を観察すると、微小管はガラス上に固定されたダイニンの上を直線的に移動する。しかし、一部の軸糸ダイニンを用いると、微小管が進行方向に対して右ねじ様の回転をしながら移動することが知られており、これはそれらのダイニンが微小管に対して力を発生する際にストークのコイルドコイルあるいはストークヘッドがねじれるような動きをするためであると考えられる。軸糸ダイニンとはすなわち、真核細胞の鞭毛を動かすモータータンパク質であるから、このような機構は長年の研究課題となっている鞭毛の屈曲の仕組みを知る上で極めて重要である。ところが、細胞質ダイニンについては既にこの実験に十分な量のタンパク質の精製が可能な発現系が完成しているのにもかかわらず、軸糸ダイニンの発現系では十分な発現量が実現しておらず、回転運動の機構を詳細に解析することが困難な状況にある。そこで、細胞質ダイニンのストークのコイルドコイルまたはストークヘッドのみを軸糸ダイニンと置き換えたコンストラクトを作製して細胞質ダイニンの発現系で発現し、この機構の解明に取り組んだ。この結果、微小管の回転はコイルドコイルによって引き起こされることが明らかになった。また、ヒトにおいても細胞質ダイニンは微小管を回転させず、軸糸ダイニンは回転させることを示した。以上の結果から、ダイニンの運動におけるストークの役割について新しい知見を得るとともに、軸糸ダイニンによるトルクの発生がヒトから単細胞生物に至る広範囲の種に共通した性質であり、生理的にも重要な意義を持つであろうことを示すことができた。細胞骨格系のモータータンパク質はATP加水分解による化学エネルギーを利用して細胞骨格上を一方向に運動するが、一般にこの運動にはATP加水分解部位と細胞骨格結合部位との間の双方向的な情報伝達が必須である。しかし、ダイニンのATP加水分解部位である頭部と微小管結合部位であるストークヘッドとは、それらの間に存在する10-15nmにおよぶ逆平行のコイルドコイル構造、ストークによって隔てられている。本研究の目的は、ダイニンがこの長大かつ安定な構造を介しでどのように双方向の情報伝達を行っているかを解明することである。この研究を開始するに当たっては、まずダイニンの微小管相互作用についてその性質を詳細に決定する必要があった。ミオシンやキネシンなど他の細胞骨格系モータータンパク質と比べて、ダイニンについてはこの情報が圧倒的に不足していたためである。ダイニンの微小管相互作用の定量的解析は前年度に行っていたので、本年度はこれを速度論的に解析し、ダイニンの微小管からの解離速度を求めるとともに、変異体を用いることでダイニンが複数持つATP加水分解部位がそれぞれ微小管相互作用に対してどのような影響を持つのかを決定した。次に、コイルドコイル構造を介した情報伝達機構について解析するため、ダイニンのストークコイルドコイルに含まれる2本のαらせんのそれぞれにシステインを導入し、ジスルフィド結合によるαらせん同士の架橋がダイニンの活性にどのような影響を与えるかを調べた。その結果、ダイニンはαらせんが架橋される位置に依存して、ATP加水分解活性と微小管親和性がともに高い、ATP加水分解活性は高いが微小管親和性は低い、ATP加水分解活性と微小管親和性がともに低い、という3種類の大きく異なる活性を示した。この結果から、ストークコイルドコイルの2本のαらせんの相対位置のずれが、情報伝達の本質となりうることが示された。本年度は、ダイニンの微小管相互作用、特に微小管滑り運動におけるストークの役割の詳細な研究を開始した。しかし、一部の軸糸ダイニンを用いると、微小管が進行方向に対して右ねじ様の回転をしながら移動することが知られており、これはそれらのダイニンが微小管に対して力を発生する際にストークあるいはストークヘッドがねじれるような動きをするためであると考えられる。そこで、細胞質ダイニンのストークまたはストークヘッドのみを軸糸ダイニンと置き換えたコンストラクトを作製して細胞質ダイニンの発現系で発現し、この機構を解明することを試みた。多くのコンストラクトの作製、発現に成功し、微小管の回転運動について調べた結果、有用な情報が少なからず得られたものの、本年度においてはまだ微小管の回転運動の分子機構を明らかにするには至っていない。

軸糸ダイニンとはすなわち、真核細胞の鞭毛を動かすモータータンパク質であるから、このような機構は長年の研究課題となっている鞭毛の屈曲の仕組みを知る上で極めて重要である。ところが、細胞質ダイニンについては既にこの実験に十分な量のタンパク質の精製が可能な発現系が完成しているのにもかかわらず、軸糸ダイニンの発現系では十分な発現量が実現しておらず、回転運動の機構を詳細に解析することが困難な状況にある。そこで、細胞質ダイニンのストークのコイルドコイルまたはストークヘッドのみを軸糸ダイニンと置き換えたコンストラクトを作製して細胞質ダイニンの発現系で発現し、この機構の解明に取り組んだ。この結果、微小管の回転はコイルドコイルによって引き起こされることが明らかになった。また、ヒトにおいても細胞質ダイニンは微小管を回転させず、軸糸ダイニンは回転させることを示した。以上の結果から、ダイニンの運動におけるストークの役割について新しい知見を得るとともに、軸糸ダイニンによるトルクの発生がヒトから単細胞生物に至る広範囲の種に共通した性質であり、生理的にも重要な意義を持つであろうことを示すことができた。
単純ヘルペスウイルスの統一的多因子機能解析

HSV因子ICP22、gB、ICP0が、HSV因子複合体UL31/UL34、宿主因子NMHC-IIB、宿主転写因子RanBP10とそれぞれ相互作用し、HSVカプシドの核外輸送、細胞侵入、遺伝子発現を制御することを明らかにした。また、HSVがコードするDNA分解酵素UL12の酵素活性が、リン酸化で制御され、その制御がHSVの病態発現に極めて重要であることを明らかにした。さらに、機能が未知のHSV因子Us8Aが、末梢から中枢神経系への神経侵襲性に大きな役割を果たしており、その機能発現にはUs8Aのリン酸化が必須であることを明らかにした。単純ヘルペスウイルス(HSV: herpes simplex virus)は、約80種類と多くのウイルス因子をコードしている。これらウイルス因子機能の総和として引き起こされるHSVの増殖や病原性発現のメカニズムを解明するためには、全てのウイルス因子の機能を統一的に解析し、それらの解析で得られる知見を体系的に統合し、理解することが必須である。本研究課題では、全てのHSVウイルス因子機能発現機構の統合的理解を最終目標とし、その第一歩として、申請者が独自に構築してきた技術基盤を利用したHSVウイルス因子の多因子統一解析システムを構築することを目的とする。本年度はHSV制御因子ICP22と相互作用する新規HSV因子としてHSVカプシドの核外輸送に寄与するHSV複合体UL31/UL34を同定し、ICP22がHSVカプシドの核外輸送を制御することを明らかにした(Y. Maruzuru et al., J. Virol. 88: 7445-7454, 2014)。また、HSVエンベロープ糖蛋白質gBが宿主因子NMHC-IIB (non-muscle mysoin IIB)と相互作用し、HSVの細胞侵入に寄与することを明らかにした(J. Arii et al., J. Virol. 89: 1879-1888, 2015)。さらに、HSVのヌクレアーゼUL12の機能がタイロンリン酸化で制御されていることを明らかにした(H. Fujii et al., J. Virol. 10624-10634, 2015)。単純ヘルペスウイルス(HSV)は、約80種類と多くのウイルス因子をコードしている。これらのウイルス因子機能の総和として引き起こされるHSVの増殖や病態発現のメカニズムを解明するためには、全てのウイルス因子の機能を統一的に解析し、それらの解析で得られる知見を体系的に統合し、理解することが必須である。本研究課題では、全てのHSVウイルス因子の機能発現機構の統合的理解を最終目標とし、その第一歩として、申請者が独自に構築してきた技術基盤を利用したHSVウイルス因子の多因子統一解析システムを構築することを目的とする。本年度は、ユビキチンリガーゼ活性を有し,ウイルスの複製,遺伝子発現,抗ウイルス活性の抑制能に関わる重要な多機能ウイルス因子ICP0に焦点を当てた。ICP0と相互作用する宿主転写因子としてRanBP10を新たに同定した。RanBP10発現抑制および欠損時,ICP0欠損時と同様にHSV-1の増殖性の低下,様々なウイルス遺伝子の転写および蛋白質発現の低下,HSV-1ゲノムのプロモーター領域におけるhistone H3 occupancyの増加が認められた。また,これらの表現型はICP0欠損ウイルス感染時に野生型感染時と比較して極めて顕著だった。さらに,レポーター遺伝子アッセイにおいてRanBP10はHSV-1ゲノムのプロモーター領域に対するICP0の転写活性能を著しく増強させた。本解析より,RanBP10はICP0と同様に,HSV-1ゲノムのクロマチン構造をリモデリングすることで遺伝子発現を活性化し,効率的なHSV-1増殖に関与することが明らかとなった。また興味深いことに,本作用はICP0欠損時に著しく増強されたこと,RanBP10がICP0の転写活性能を増強したことから,RanBP10はICP0と協調して働いているということが示唆された。昨年度に引き続き、HSVウイルス因子と相互作用する宿主因子を同定し、その生物学的意義を明らかにした。また、これらの知見をウイルス学において評価の高い国際学術専門誌であるJournal of Virologyに発表した。これらウイルス因子群の総和として引き起こされるHSVの増殖や病原発現のメカニズムを解明するためには、全てのウイルス因子の機能を統一的に解析し、それらの解析で得られる知見を体系的に統合し、理解することが必須である。本研究課題では、全てのHSV因子の機能発現機構の統合的理解を最終目標とし、その第一歩として、申請者が独自に構築してきた技術基盤を利用したHSV因子の多因子統一解析システムを構築することを目的とする。本年度は、多くのHSV株の遺伝子解析から、最も保存されているウイルス遺伝子Us8Aに着目した。その高い保存性から、重要な機能が推測されていたが、ウイルス増殖や病態発現における役割は不明であった。我々は、まず、既に確立済みのHSV感染遺伝子クローンを用いたウイルス改変系を改良した。新たなHSV遺伝子クローンを単離し、クローンからウイルスの再構築時に大腸菌でのクローン維持のために挿入しているbacmidが除去される改変系を確立した。その結果、新しいクローンから再構築されたウイルスは、より野生体に近い病原性をマウスモデルにて呈することが明らかになった。

また、Us8Aが末梢から中枢神経系への神経侵襲性に大きな役割を果たしており、その機能発現には、Us8Aのリン酸化が必須であることを明らかにした。改良された新たなHSV改変系を構築しただけでなく、確立した系を利用して、機能未知のウイルス因子が病原性発現に大きな役割を果たしていることを明らかにした。さらに、当該ウイルス因子のリン酸化部位をリン酸化プロテオームを利用して同定し、そのリン酸化が当該ウイルス因子を介するウイルス病態発現に必須であることを明らかにしている。この膨大なデーターをウイルス学において評価の高い国際学術専門誌であるJournal of Virologyに発表した。単純ヘルペスウイルス(HSV: herpes simplex virus)は、約80種類と多くのウイルス因子をコードしている。これらウイルス因子群の総和として引き起こされるHSVの増殖や病原発現のメカニズムを解明するためには、全てのウイルス因子の機能を統一的に解析し、それらの解析で得られる知見を体系的に統合し、理解することが必須である。本研究課題では、全てのHSV因子の機能発現機構の統合的理解を最終目標とし、その第一歩として、申請者が独自に構築してきた技術基盤を利用したHSV因子の多因子統一解析システムを構築することを目的とする。本年度は、HSVのカプシド蛋白質VP26に焦点をあて、VP26欠損ウイルスを用いた解析を行った。その結果、VP26欠損ウイルスでは、ウイルスゲノムDNAの切断とカプシドへのパッケージングにそれぞれ必須であり、カプシド成熟に関与するUL17およびUL25の核内キャプシドへの取り込みが野生体と比較して著しく低下していた。また、VP26欠損ウイルスでは、ウイルスDNAのカプシドへのパッケージングが野生体と比較して有意に低下することが明らかとなった。以上の結果は、VP26が、UL17,UL25のカプシドへの取り込みを促進することで、ウイルスゲノムDNAのカプシドへの効率的なパッケージングへ貢献していることを示唆している。今回、我々は、VP26がHSVカプシドの成熟に関与する新規制御因子であることを明らかにした。HSV因子ICP22、gB、ICP0が、HSV因子複合体UL31/UL34、宿主因子NMHC-IIB、宿主転写因子RanBP10とそれぞれ相互作用し、HSVカプシドの核外輸送、細胞侵入、遺伝子発現を制御することを明らかにした。また、HSVがコードするDNA分解酵素UL12の酵素活性が、リン酸化で制御され、その制御がHSVの病態発現に極めて重要であることを明らかにした。さらに、機能が未知のHSV因子Us8Aが、末梢から中枢神経系への神経侵襲性に大きな役割を果たしており、その機能発現にはUs8Aのリン酸化が必須であることを明らかにした。初年度にもかかわらず、対象ウイルス因子と相互作用するウイルス因子および宿主因子を複数同定し、その生物学的意義を明らかにした。また、HSV特異酵素の制御機構を明らかにした。さらに、これらの知見をウイルス学において評価の高い学術専門誌であるJournal of Virologyに発表した。本年度と同様に研究を遂行する。
非小細胞肺癌の進展における血管新生と血管内皮前駆細胞の関与

骨髄由来の血管内皮前駆細胞(EPC)は腫瘍の増殖と腫瘍血管新生において重要な役割を担っている。しかし、非小細胞肺癌においてはEPCが血管新生や臨床経過にどのように関与しているかは明らかにされていない。そのため、本研究では末梢血中のEPC数と非小細胞肺癌患者の臨床経過、治療経過などとの関連を明らかにすることとした。方法としては、CD34、CD133、EGFR2陽性細胞をEPCと定義し、フローサイトメトリーでカウントした。EPCは非小細胞肺癌患者および健常者から採取し比較した。また、非小細胞肺癌患者においてEPC数が、腫瘍のサイズや転移と関連があるか、また腫瘍の治療効果と関連があるかを検討した。その結果、EPC数は健状者に比べ、明らかに肺癌患者で増加していることが確認された。しかし、患者の年齢、性別をはじめ、腫瘍のサイズや臨床ステージなどとの関連はなかった。ただ、EPCが高値になるにしたがい、抗癌剤に対する反応が乏しく、また無増悪生存期間が長いことが示された。非小細胞肺癌の増殖や転移において腫瘍血管が重要なことは知られている。血管内皮前駆細胞(endothelial progenitor cell:EPC)は腫瘍血管へと分化する細胞であるが、EPCが肺癌の進展とどのような関連を持っているかはわかっていなかった。我々は、EPCが肺癌の増殖や転移に大きな役割を担っていると推測した。そこで、EPCが血管新生のマーカーとなりうる細胞と考え、腫瘍組織型、分化度、進行度との関連を検討した。さらに、治療効果とも関連があるのではないかという仮説を立て検証を行った。治療前の非小細胞肺癌患者の末梢血よりEPCを採取し、その数を測定した。同時にEPCに関与するVEGF-A、IL8などのサイトカインの測定をした。そしてこれらのマーカーと癌の組織型や分化度、腫瘍サイズなどの背景因子、および治療効果や予後など治療関連因子との関連を統計的に検討した。結果、EPCは腫瘍サイズが大きいほど低値となっており、EPCが腫瘍の増大の際に血管への分化のため消費されていることが示唆された。そのほかの組織型など背景因子とは明らかな関連をもっていなかった。治療効果とEPC数の関連としては、EPC数と化学療法の治療効果に強い相関が証明された。これは、非小細胞肺癌患者において化学療法施行前のEPCが、その治療の抗腫瘍効果を予測する因子となることを示唆するものである。これまで、癌治療の効果を予測しうる因子の報告はほとんどなく、今後の癌治療において大きな功績となると思われる。さらに、今後EPCを抑えることが化学療法の効果を増強させる可能性を示唆するものでもあり、この研究のさらなる発展が期待できると思われる。血管内皮前駆細胞(endothelial progenitor cell : EPC)は腫瘍血管へと分化する細胞であるが、EPCが肺癌の進展とどのような関連を持っているかはわかっていなかった。同時にEPCに関与するVEGF-A、IL8などのサイトカインの測療効果や予後など治療関連因子との関連を統計的に検討した。
消費者の持つ評価因子に基づく魅力製品の設計方法に関する研究

本研究では,市場における消費者の品質向上期待について,その構造を明らかにすることを目的としている。そのために,いくつかの耐久消費財に対し,具体的に消費者はどのような品質向上の期待を持っているのか,その期待項目を調査し,さらにそれらの項目を整理して各項目に対する期待の程度を調査し因子分析を行った。その結果,市場の評価の観点として,各製品にほぼ共通する10因子が得られ,製品によって異なるのはそれらのウエイトであることを示した。これらの因子を用いることによって,製品に対する品質向上の期待と消費者属性,および企業が供給する製品品質との関係を明らかにすることができた。そこから,製品品質に対する市場の評価の観点である評価因子は,内容的には時間変化にも安定したものであること,また,調査年による期待の上昇傾向が認められるが,これは新しい品質機能を持つ製品が市場に出現し,それが市場に普及する過程でその製品の未使用者の対応する評価因子の期待が相対的に増大することに起因するなどの結論が得られた。さらに,本研究では,企業の従業員の期待に関しても,彼らの深層において知覚される因子が存在していることを実験的に明らかにしている。このような消費者の期待と従業員の期待に関する二つの因子相互間の関連に基づいて,本研究では耐久消費財に限定されるが消費者にとって魅力的な製品を設計することと,従業員の満足に対して適切な作業条件や作業環境を設計することについて,一元的な方針設定に関する一つの方法を提示した。1.代表的な電化製品として,冷凍冷蔵庫,電気洗濯機,電気掃除機,カラーテレビを対象として,消費者からそれらの商品に関する品質向上期待項目を調査収集した。(予備調査)2.これら収集した品質向上の期待項目を5060項目に整理し,さらにこれらの項目に関して消費者はどの程度の期待を持っているのか,品質向上期待度を調査した。(本調査)3.これらの調査結果に基づいて因子分析を行い,それぞれの製品に対して消費者が商品を見る目ともいえる製品評価因子を抽出した。4.いままでに抽出されている製品評価因子と対応させ,消費者が重点とする製品評価因子の推移傾向を確認した。また,その推移傾向を調査する方法を提案し,それぞれの製品に適合することを確認した。5.消費者が重点とする製品評価因子に関係の大きい品質向上の期待項目を指摘し,それに対する技術課題を設定し,その機能向上程度が消費者の期待にどの程度寄与するのかを表示するために,技術課題貢献値という尺度を設置した。6.この技術課題貢献値を用いて,製品設計に関する技術開発相互の比較,ならびに効果的な研究投資を判定する方式を提案した。7.これら提案した各方法を企業において試行し,その有用性・妥当性を実証した。1.市場における消費者の品質向上期待の構造を明らかにし、消費者の深層にある10個の製品評価因子が得られているが、消費者の期待重点と生産者の設計重点との合致の程度と市場占有率とが強い関係を示すことを示し、これらの因子の有用性を検証した。2.今までは製品評価因子の研究対象を主として耐久消費財に置いたが、その構成部分または生産財に対しても適用した結果、整合性のある結果が得られた。ここから、この研究の適用範囲をさらに広げることが可能であると考えられる。3.消費者が持つ品質向上への期待の構造を評価因子によって解明したのと同様に、企業にいる従業員についても作業条件や作業環境に対して持つ期待因子として抽出するために、実際に従業員に対して期待項目の調査を行い2,500項目を得た。それらの項目を整理して、さらに各項目に対する期待の程度を調査分析した結果、12個の期待因子が抽出された。これらの期待因子について、職場別、性別、年令別にその整合性を分析したところ、意味のある結果が得られた。4.そこで、消費者の品質向上に対する製品評価因子と従業員の作業条件・環境などに対する期待因子とによって、製品設計と工程設計とを一元的に取り組む方式を構築した。5.さらには、消費者、従業員ならびに事業所を取り巻く社会の期待因子をも抽出し、これら三つの面を一元化して投資配分を行う意志決定システムを構築することを意図している。
免疫学的作用機序に着目したセツキシマブ感受性因子の検討

セツキシマブはEGFRを標的としたキメラ化モノクローナル抗体であるが、その作用機序は不明な点が多く、その抗腫瘍効果において免疫学的作用機序の面からはほとんど検討されていない。そこで本研究は、ジェネティクス、エピジェネティクス、immunologyといった多方面から解析する事で、セツキシマブの作用機序の解明ならびに治療効果予測マーカーの開発を試みることとした。まずはじめに複数の扁平上皮癌由来細胞を培養し、セツキシマブに対する感受性を調べた。対象とした細胞はHSC-2、HSC-3、HSC-4、B-88、SAS、KOSC-2、A431の7株であった。このうち、結果としてセツキシマブの持続的な感受性を示したものはA431のみであった。EGFRのタンパク発現に関しても、ウエスタンブロット法による検討で高値を示したのは、A431のみであった。ジェネティクな検討として、IonAmpliseq Cancer Hotspot Panel v2によるがん遺伝子hot spotの網羅的遺伝子変異解析を行った。セツキシマブに影響を及ぼす可能性が考えられるものはNRASやHRAS変異が一部の細胞でみられる程度であった。エピジェネティックな検討では、複数種類のHDAC阻害剤との併用を検討した。その結果、ある種のHDAC阻害剤により、EGFRのmRNA値の上昇を認め、セツキシマブ感受性を獲得するものがみられた。特に影響の強くみられた細胞では、形態的に細胞間の結合性の低下がみられた。これらの結果から、内在性にEGFRの発現が低く、セツキシマブ抵抗性を示す細胞において、ある種のHDAC阻害剤をセツキシマブに併用することで、セツキシマブの効果を増強する可能性が示唆された。今後は、この機構のさらなる解明に挑んでいきたい。そこで本研究では、頭頸部扁平上皮癌におけるセツキシマブを介した抗体依存的細胞障害活性(ADCC : Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity)について着目し、ジェネティクス、エピジェネティクス、immunologyといった多方面から解析する事で、セツキシマブの作用機序の解明ならびに治療効果予測マーカーの開発を試みることとした。初年度である本年は、まずはじめに複数の扁平上皮癌由来細胞を培養し、セツキシマブに対する感受性を調べた。対象とした細胞はHSC-2、HSC-3、HSC-4、B88、SAS、KOSC-2、A431の7株であった。このうち、結果としてセツキシマブの持続的な抵抗性を示したものはA431のみであった。今後、これらの細胞において遺伝子変異解析を順次実施予定である。遺伝子変異解析においてハード面、ソフト面にてトラブルがあり、順調に遂行することができなかった。本年度は、次世代シークエンサー法を用いて、それぞれの細胞の体細胞遺伝子変異、融合遺伝子を測定する。さらに、該当遺伝子を対象にリアルタイムPCR法を施行しmRNA発現量の定量化も試みる予定である。本年度は、複数の扁平上皮癌由来細胞(HSC-2、HSC-3、HSC-4、B88、SAS、KOSC-2、A431)でIonAmpliseq Cancer Hotspot Panel v2によるがん遺伝子hot spotの遺伝子変異解析を行った。今後は、エピジェネティックの解析や免疫学的な解析を順次、実行予定である。遺伝子変異解析は終了したが、エピジェネティックの解析や免疫学的な解析が充分に検討できていないため。

その結果、ある種のHDAC阻害剤により、EGFRのmRNA値の上昇を認め、セツキシマブ感受性を獲得するものがみられた。特に影響の強くみられた細胞では、形態的に細胞間の結合性の低下がみられた。これらの結果から、内在性にEGFRの発現が低く、セツキシマブ抵抗性を示す細胞において、ある種のHDAC阻害剤をセツキシマブに併用することで、セツキシマブの効果を増強する可能性が示唆された。今後は、この機構のさらなる解明に挑んでいきたい。研究計画に変更はなく、残りの2年で予定通りに順次実験を実施する。研究計画に変更はなく、最終年度である次年度で、研究結果のまとめを行う。1年目に予定していた実験(次世代シークエンサー等)が、時間、および物理的な理由から、2年目に実施する予定となったため。一部未実施の実験があったため、次年度使用額が生じたが、当初の予定通り、各種実験に使用する。当初の予定通り、各種遺伝子解析等に使用する。
含窒素廃棄物の資源化

下水汚泥コンポスト製造のプロセスからサンプリングし,好気,嫌気状態で微生物の分離をおこなったところアルカリ性で汚泥の分解が進行することが酵素の解析からも明らかになった(藤尾).コンポストの施用がVA菌根菌に与える影響についてダイズを用いて検討した.下水汚泥コンポスト,都市ゴミコンポストを用いたところ40日目では特にVA菌根菌への効果はみられなかった(吉田).下水汚泥コンポストにオガクズを加え, 6-8週間コンポスト化をおこない化学成分の変化およびコマツナによる植物テストをおこなった. 8週間では植物テストによる阻害がみられ,その生育阻害因子の精製を試みている(矢崎).下水汚泥のコンポスト化製品を射出成形装置によってペレット化をおこなった.この際水分調整のために珪酸カルシウムを加え,水稲試験を実施した.ペレット化の効果は未だに明確ではないが今後,肥料の組成との関係で検討を加える(小林).種々のコンポストから植物病原菌を抑制する微生物を検索したところ,その一種類は, Bacillus subtilisと同定された.木菌の生産する物質がinVcvo inVitroにおいて各種の糸状菌,細菌によってひきおこされる植物病を抑制することが明らかになった(正田).コポストプラント13ヶ所にアンケート調査を実施し,その経済評価を加えた.人件費,電力費がコストの大半をしめる場合が多かった(久保田).下水汚泥コンポスト製造のプロセスからサンプリングし,好気,嫌気状態で微生物の分離をおこなったところアルカリ性で汚泥の分解が進行することが酵素の解析からも明らかになった(藤尾).コンポストの施用がVA菌根菌に与える影響についてダイズを用いて検討した.下水汚泥コンポスト,都市ゴミコンポストを用いたところ40日目では特にVA菌根菌への効果はみられなかった(吉田).下水汚泥コンポストにオガクズを加え, 6-8週間コンポスト化をおこない化学成分の変化およびコマツナによる植物テストをおこなった. 8週間では植物テストによる阻害がみられ,その生育阻害因子の精製を試みている(矢崎).下水汚泥のコンポスト化製品を射出成形装置によってペレット化をおこなった.この際水分調整のために珪酸カルシウムを加え,水稲試験を実施した.ペレット化の効果は未だに明確ではないが今後,肥料の組成との関係で検討を加える(小林).種々のコンポストから植物病原菌を抑制する微生物を検索したところ,その一種類は, Bacillus subtilisと同定された.木菌の生産する物質がinVcvo inVitroにおいて各種の糸状菌,細菌によってひきおこされる植物病を抑制することが明らかになった(正田).コポストプラント13ヶ所にアンケート調査を実施し,その経済評価を加えた.人件費,電力費がコストの大半をしめる場合が多かった(久保田).
不確実な生産環境下における遅延リスク回避のためのロバストスケジューリング法の開発

近年の企業間競争の激化に伴い,製造業はリードタイム短縮・短納期化のために非常にタイトなスケジュールでのものづくりを強いられている。このような状況下では,機械故障や資材/部品の調達遅れ,特急ジョブや急な納期変更などが発生し,事前に綿密に計画されたスケジュールどおりの生産が実施できない事態に陥ると,一転して大幅な遅延を起こしてしまう場合が多い。迅速にスケジュールの修正を行い事態の収拾に努めるリアクティブスケジューリングは有効な対処法の一つであるが,リスケジューリングに伴う加工順序や加工経路の変更が複数発生すると,現場が混乱しさらなる遅延を誘発することが懸念される。そこで本研究課題では,上述のような不確実事象が発生しても可能な限りリスケジューリングは行わないという方針のもと,不確実事象の影響を受けにくく,計画からのズレが少ない生産が実施できると期待されるロバスト(頑健)なスケジュールをあらかじめ作成するロバストスケジューリング法の開発に取り組んだ。初年度にあたる平成30年度は,スケジュールのロバスト性を数値化する「ロバスト性評価指標」の算定式についておもに検討した。計画スケジュールにおけるジョブ間遊休を不確実事象による加工遅延を吸収するためのバッファとしてとらえ,吸収可能な加工遅延時間の長さでスケジュールのロバスト性を評価することとした。システム構成が比較的単純なフローショップを対象に,不確実事象として機械故障を想定して提案指標の有効性をシミュレーション実験により検証した。その結果,提案指標は故障発生によるメイクスパンの増加量(遅延時間)との相関係数が約0.7であることが示された。また,より現実的なシステム構成における提案指標の有効性を検証するための準備として,フレキシブル加工-組立セルに対する静的スケジューリング法を開発し,その内容を国際会議で発表した。ロバストスケジューリングの成否のカギを握る「スケジュールのロバスト性評価指標」について,その基本算定式を提案し,フローショップに適用した場合の有効性を確認できた。その過程で,ジョブショップ,フレキシブル・フローショップ,フレキシブル・ジョブショップなど,より複雑な形態の生産システムに提案指標を適用する場合の課題についても明確にすることができた。また,次年度以降に、上述のような生産システムに対する提案指標の有効性について検証実験をするために不可欠な静的スケジューリング法についても提案できた。ロバスト性評価指標の提案とロバストスケジューリング法の開発という本研究課題の目的を3年間で達成するため,今後は以下のように研究を進めることを考えている。まず、2年目にあたる次年度は,初年度(平成30年度)に提案したロバスト性評価指標の算定式が,ジョブショップ,フレキシブル・フローショップ,フレキシブル・ジョブショップなど,フローショップ以外の生産システムにも適用可能か確認する。シミュレーション実験を行い,提案指標の上記の各生産システムにおける有効性を検証する。実験結果を分析し,必要に応じて指標の改善を行う予定である。その際には,各システム独自の事情による修正は最低限に抑える方向で検討を進める。以上を次年度に行い,最終年度には多目的ロバストスケジューリング法の開発を進めたい。まずはシステム構成が単純でベンチマーク問題も豊富なフローショップを対象に,ロバスト性評価指標最大化とメイクスパン最小化の2目的スケジューリング問題を取り上げ,この2目的に対する非劣スケジュール集合を求めて提案スケジューリング法の有効性を確認する。その後,対象を納期遅れ時間を目的に加えた3目的スケジューリング問題へと拡張し,同様の検証を行いたい。さらに,最終的にはより複雑な生産システムへの提案内容の展開について示唆し,研究のまとめとしたい。

また,次年度以降に、上述のような生産システムに対する提案指標の有効性について検証実験をするために不可欠な静的スケジューリング法についても提案できた。ロバスト性評価指標の提案とロバストスケジューリング法の開発という本研究課題の目的を3年間で達成するため,今後は以下のように研究を進めることを考えている。まず、2年目にあたる次年度は,初年度(平成30年度)に提案したロバスト性評価指標の算定式が,ジョブショップ,フレキシブル・フローショップ,フレキシブル・ジョブショップなど,フローショップ以外の生産システムにも適用可能か確認する。シミュレーション実験を行い,提案指標の上記の各生産システムにおける有効性を検証する。実験結果を分析し,必要に応じて指標の改善を行う予定である。その際には,各システム独自の事情による修正は最低限に抑える方向で検討を進める。以上を次年度に行い,最終年度には多目的ロバストスケジューリング法の開発を進めたい。まずはシステム構成が単純でベンチマーク問題も豊富なフローショップを対象に,ロバスト性評価指標最大化とメイクスパン最小化の2目的スケジューリング問題を取り上げ,この2目的に対する非劣スケジュール集合を求めて提案スケジューリング法の有効性を確認する。その後,対象を納期遅れ時間を目的に加えた3目的スケジューリング問題へと拡張し,同様の検証を行いたい。さらに,最終的にはより複雑な生産システムへの提案内容の展開について示唆し,研究のまとめとしたい。計画では,企業等に出向いて生産現場における不確実事象発生状況の調査を行うために使用するノート型パソコンを本年度購入することを考えていた。しかし,年度内に調査に伺うことができた企業においては情報は紙媒体での提供にとどまり,それを持ち帰ってデスクトップPCで処理するという対応が可能であったことに加えて,12月に研究成果発表のために参加した国際会議への参加費ならびに旅費が想定よりも高額となり,今後,電子データで情報を提供いただけた場合に必要な性能を有するノート型パソコンの購入が困難となったことから,ノート型パソコンの本年度の購入を見送った。次年度早々に最新機種のノート型パソコンを購入することを予定している。