hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界流体を利用した超高速・低環境負荷型新規薄膜形成技術の開発

(1)成膜パラメータを独立制御でき,成膜メカニズムなどの基礎検討を可能足らしめる新規「フロー式成膜装置」の改造および当該装置を用いた成膜基礎検討を行った。本装置は,100気圧以上の高圧の超臨界流体中に低圧の還元剤ガスを連続添加できることが最大の特徴で,安全かつ高精度の実験がはじめて可能となった。本研究では水素を還元剤として用いているが,水素に対するCu原料の比率が大きくなると,微細埋め込み性が低下することを初めて明らかにした。また,従来のバッチ法(非連続一括成膜)に比べて水素濃度を十分高めることができなかったが,水素添加機構の改造により従来法と同じ添加量を確保することができた。(2)本成膜法の特長を利用すると,MEMSやNEMSに必要な高アスペクト・複雑形状のナノパーツを製作できる可能性がある。これを実証するためにアルミナナノホールやシリコンナノパターンをテンプレート(微細鋳型)として用い,この中に金属を充填したのち鋳型を溶解除去してナノ構造体を作製することに成功した。材料には耐食性の高いPtやRuを採用し,径50nm高さ1500nm程度の超高アスペクトピラーや,ナノウォールを作製した。さらに,超臨界乾燥法を用いることで安定に超高アスペクト構造を作製できた。以上総括すると,本年度は成膜メカニズム検討およびそのための装置の性能向上と,NEMS(ナノマシン)用パーツプロセスの開発を行い成果を上げることができた。本年度は最終年度として,フロー式堆積装置を用いた反応機構解析(速度論的検討-->メカニズム議論),MEMS/NEMSプロセス開発と電子放出素子試作,酸化物堆積プロセスなどの検討を行った。(1)フロー式堆積装置を用いたCu堆積反応機構解析:本装置は,100気圧以上の高圧の超臨界流体中での成膜パラメータを独立制御できる独自の装置である。今年度は還元剤の水素添加シーケンスを改善し,添加量を従来の3倍以上に高めることができ,その結果広範な条件下での実験が可能となった。反応の活性化エネルギーは水素濃度に依存せず約0.5eVであった。堆積速度はCu原料濃度に対し0次,水素濃度に対し10次であり,Langmuir-Hinshelwood機構であることが判明した。また微細featureへの埋め込み性は水素濃度とともに改善されたが,成膜機構から説明可能である。成膜速度を高めるためには(Cu堆積計では)還元剤の吸着・解離を促進する必要があることがわかった。(2)昨年度試作に成功した超高アスペクトピラーやナノウォールプロセスをさらに発展させ,多孔質シリカをテンプレートとした大面積ナノ凸凹構造を試作した。これはSiプロセスを用いない安価な大面積冷陰極型発光素子として有望である。(3)本プロセスの汎用性を示すため,ZnOの堆積実験を行った。Zn(acac)2と酸素の反応によりZnOの堆積に成功した。(4)Cu原料回収を行い,ICPによる精製前後の純度調査を行った。以上総括すると,本研究ではフロー式堆積装置を開発し,成膜メカニズムに立脚した本法の特徴を把握することができ,高速成膜や大面積成膜への指針を立てることができた。また,NEMS用ナノパーツプロセスの開発,酸化物堆積など本法の新しい可能性を検証することができた。即ち,研究計画調書記載の内容をほぼ達成することができた。
パーキンソン病に伴う高次脳機能障害臨界期と機能回復の生体脳分子イメージング

MPTP反復投与パーキンソン病モデルサルを用いて運動障害および認知機能障害とPETによる脳内ドーパミン(DA)系機能の関係について検討した。運動障害とDA機能の関係をボクセル単位で相関解析したところ、一次運動野と密接な関係にある外側被殻において有意な正の相関を認め、線条体局所で生じたDA神経変性脱落がその部位が関与する機能に選択的な異常をもたらすことを示唆する。パーキンソン病患者において障害される認知機能は、遂行機能、作業記憶、視空間機能と考えられているが、出現時期や詳細なメカニズムは明らかではないため、パーキンソン病モデルサルを用いて認知機能障害の出現時期と脳内ドーパミン神経の関連について検討を開始した。本年度対象どした認知機能は作業記憶で、モデル作成前、パーキンソン病様症候発現前・後に評価を行った。特にパーキンソン病様症候発現前において認知機能障害が認められるかどうかに重点をおいた。パーキンソン病様症候発現時期の同定は、ポジトロンCT(PET)によるドーパミントランスポーター密度の定量的評価および行動学的評価(症候観察と自発運動量測定)により行った。過去の自験結果からドーパミントランスポーター密度はモデル作成前の約15%、自発運動量が約30%まで低下したときに振戦が出現することを確認しており、これを利用して運動症状発現時期、特に運動症状発現前の同定を試みた。その結果PETおよび自発運動量測定による運動症候発現時期の同定はうまくいった。一方、作業記憶を評価する課題をモデル作成前に訓練した後、モデル作成過程の各時期で評価を行ったところ、個体間のばらつきが大きく、狙っていたパーキンソン病様症候発現前において障害が認められない個体が散見された。これらのことから次年度は認知機能評価課題の改良を重ね、より敏感に障害を検知できる課題を構築しドーパミン神経との関連を探っていく。パーキンソン病はいくつかの運動症状を主徴とする神経変性疾患の1つで、黒質線条体を中心としたドーパミン神経の進行的変性・脱落が最も関係深いと考えられている。またパーキンソン病患者は運動障害に加え認知機能障害や情動障害も認められることがある。これら様々な症状は線条体の機能的部位におけるドーパミンとの関係が示唆されている。つまりパーキンソン病の病態を理解する上で機能的に区分された線条体のドーパミン機能異常と病態との関係を調べることが重要である。前年度、MPTP反復投与PDモデルサルを用いて認知機能障害について評価をしたが十分な結果が得られなかったため、より鋭敏に認知機能障害を検出できる課題へ改良を重ねていた。同時に認知機能障害とドーパミン機能異常の関係を解析する方法についても検討をしていたところ、過去の報告ではMPTP反復投与サルの運動機能障害と線条体の機能的部位におけるドーパミン機能異常との関係が確認されていなかった。そこで運動機能(運動量)とPETによる線条体ドーパミントランスポーター密度測定をMPTP投与開始前から振戦発現後まで経時的に定量評価し、両者の関係についてボクセル単位の相関解析で検討した。その結果、線条体において運動皮質と密接な関係にある外側被殻において有意な正の相関を認めた。これは線条体の局所で生じたドーパミン神経変性・脱落がその線条体の部位が関与する機能に選択的な異常をもたらすことを示唆する。したがってこの方法を用いれば、認知機能についてもその機能脱落とそれを説明するドーパミン系の異常が生じる限局した線条体部位が特定可能と考えられる。
哺乳類の雌性生殖器における精子認証機構の解明

哺乳動物精子が子宮から子宮卵管接合部、卵管峡部を経由して卵管膨大部へ移動する過程で起こる精子認証システムを調べた。まず、精子表層タンパク質ADAM3と相互作用する雌性生殖器側の膜タンパク質を同定した。この分子が精子と卵管上皮細胞との結合を解除する役割を演じている可能性が見いだされた。また、ACRとPRSS21の両方を欠損するマウスを解析したところ、生体外では精子の卵子透明帯の通過に必須であったが、この精子機能不全は雌性生殖器内で補償されていた。さらに、哺乳動物と海産動物での精子プロテアソームの機能的差異を検討し、精子プロテアソームが動物種によって機能的に多様化していることが示唆された。マウスの系を利用して、雌性生殖器で起こる精子認証機構に関する研究を行い、次のような成果を得た。(1)子宮卵管接合部での精子認識システムの解析精子膜タンパク質ADAM3などをひとつのターゲットとして、子宮輸卵管接合部の抽出液からその結合タンパク質を同定することを試みた。いくつかの候補タンパク質が得られたが、有意にADAM3と1対1で結合するものが得られなかった。今後は、視点を変えて実験系を確立させる予定である。(2)卵管峡部での精子認識システムの解析子宮卵管接合部から移動した精子は、卵管峡部上皮細胞に接着・結合して一時的に滞留し、排卵刺激などによって離脱する。どのような認識システムで精子が結合し、どのようなシグナルが卵管から分泌・拡散され、そのシグナルの受容を介して精子が卵管膨大部へ移動するのかを理解するために、まず、精子への結合に関与する卵管峡部上皮細胞側の分子の同定を試みた。精子膜タンパク質画分をゲルに固定し、そこへ卵管峡部上皮細胞抽出液を通して結合するタンパク質の検索し、いくつかの候補分子を得ることに成功した。現在、それらの分子がどの精子タンパク質と結合するのかを調べている。(3)卵子卵丘細胞塊での精子認識システムの解析卵管膨大部に到達した精子は卵子卵丘細胞塊に侵入し卵丘細胞層を通過するが、これらの過程が受精で極めて重要であることが明らかになった。そこで、精子ヒアルロニダーゼSPAM1とHYAL5の阻害剤アピゲニン存在下で精子の挙動を調べた。アピゲニン存在下でも精子は正常に卵子卵丘細胞塊へ侵入し、十分な卵丘細胞層通過能と受精能を保持していた。したがって、ヒアルロニダーゼは精子認証に関与していないことが明らかになった。雌性生殖器で起こる精子認証機構に関する研究を行い、次のような成果を得た。まず、精子表層タンパク質ADAM3と相互作用する雌性側の因子を単離・同定するために、成熟型ADAM3をコードするプラスミドを構築して大腸菌で発現させ組換え型タンパク質を調製した。その組換え型タンパク質をベイトとして、子宮と卵管の細胞抽出液から目的の候補タンパク質を同定した。いくつかの候補分子の中で200キロダルトンタンパク質は、ADAM3と有意に結合することがプルダウンアッセイによって明らかになった。この分子はいくつかのIgドメインを含んでおり、おそらくそのドメインとADAM3のディスインテグリンまたはシステインリッチドメインと結合していることが示唆された。この分子に対する抗体を作製して子宮と卵管の免疫染色を行ったところ、それらの上皮細胞で発現していることも明らかになった。現在、そのノックアウトマウスを作製し、最終的な結論を得ることを試みている。一方、卵管膨大部で起こる受精過程でトリプシン様のプロテアーゼが機能しているのかどうかを調べるために、ACRとPRSS21の両方を欠損するマウスを解析した。生体外の実験系では、精子トリプシン様活性は卵丘細胞塊と卵子透明帯の通過に必須であることが明らかになった。しかし、この精子機能不全は雌性生殖器内で部分的に補償されていた。したがって、精子トリプシン様活性は生体内受精過程で重要といえるが必須ではないと結論した。まず、精子表層タンパク質ADAM3と相互作用する雌性側の因子を同定するために、大腸菌で発現させた組換え型ADAM3をベイトとして、目的の候補タンパク質Xを見いだした。そのタンパク質は、オルタナティブスプライシングによってひとつの遺伝子から2種類の転写翻訳物(long formとshort form)を生成していた。Long formはIgドメインとフィブロネクチンドメインを含む膜貫通タンパク質であり、short formはIgドメインだけから構成されていた。また、long formは卵管や子宮の上皮細胞に局在していたが、short formは部分的に細胞外へ分泌されていた。

プルダウンアッセイによって、タンパク質XはIgドメインを介してADAM3と結合しており、特にADAM3のシステインリッチドメインとEGF様ドメインがその結合に関与していることも明らかになった。さらに、精子とタンパク質Xのshort formの相互作用を調べたところ、野生型精子と比較してADAM3欠損精子への結合が有意に減少していた。以上の結果から、これら2形態のタンパク質XがADAM3との相互作用を通して精子の子宮卵管接合部から卵管への移動に関与していることが示唆された。現在、そのノックアウトマウスを作製し、最終的な結論を得ることを試みている。精子が子宮から子宮卵管接合部、卵管峡部を経由して卵管膨大部へ移動する過程に関して検討を加え、次のことが明らかになった。ヒト絨毛性ゴナドトロピンで排卵を誘発させたマウスを用いて調べると、精子は交尾後1時間くらいまでに卵管峡部へ達し、次の数時間以内に卵管膨大部まで到達していた。その際の受精率を調べてみると、交尾後2時間くらいから受精が始まっており、68時間でほとんどすべての卵子が受精を完了していた。卵管膨大部へ到達する精子数はきわめて少なく、交尾後46時間でほぼ1030匹程度であった。一方、アクロソーム反応が雌性生殖管のどこで起こるかは、いまだに想像の域を脱していない。そこで、交尾後に雌性生殖管を移行途中のマウス精子のアクロソーム反応状況を調べた。精巣上体精子と同様に、子宮内精子のアクロソーム反応率は1割程度であった。この比率は卵管峡部でも維持されていたが、卵管膨大部まで到達した精子はこの比率が逆転しており、大部分がアクロソーム反応を起こしていた。卵管峡部から膨大部までの精子を観察すると、いくつかの卵管のターンを経たあたりから徐々にアクロソーム反応が起こり始まることが見いだされた。このように、マウス精子は子宮から子宮卵管接合部へ移動し、卵管峡部付近から精子の受精能獲得が進行して超活性化運動能が付与され、精子の卵管膨大部への移行にしたがってアクロソーム反応が起こるということが示唆された。現在、卵管内で起こるアクロソーム反応のトリガーの探索を行っている。受精での精子によるプロテオリシスの意義を明確にするために、精子プロテアソームに関して検討を加えた。典型的な26Sプロテアソームと異なり、精子は通常のサブユニットPSMA7が別のサブユニットで置換された特異的なプロテアソームを含有していることが明確になった。この新規プロテアソームは精子後頭部の表層に存在しており、体外受精試験によって精子の卵子透明帯通過で機能していることが明らかになった。しかし、海産動物の場合といくつかの点で異なっており、精子プロテアソームが動物種によって機能的に多様化していることが示唆された。すなわち、(1)哺乳動物ではプロテアソームが精子アクロソームには含まれていないこと、(2)一般的な基質であるユビキチン化されたタンパク質は透明帯ではなく卵子細胞膜に存在すること、(3)精子プロテアソームの作用点は受精時ではなく、おもに精巣上体での精子成熟時であること、さらに(4)精巣上体では容易に精子から遊離されていることなどが明らかになった。現在、この精子特異的プロテアソームサブユニットのノックアウトマウスを作製して詳しい機能解析を試みている。
高磁界用A15型先進超電導線材・導体の開発と歪効果の評価

核融合用超伝導マグネットには、高磁界で臨界電流密度が高く、耐歪特性の優れた超伝導線材・導体の開発が強く要請されている。本研究では、種々の先進材料のうち最も実用に近い段階にあるA15型先進材料をとりあげ、1.現在迄線材化技術の確立していない高特性A15型先進超伝導材料(Nb_3Al,Nb_3Ga,Nb_3(Al,Ge)など)、および2.製造方法に特徴を有し、歪特性の良好な、インサイチュ(I/S)法Nb_3SnおよびV_3Ga線材の製造方法の確立および高磁界特性の改善を目指すものである。Nb_3Alでは粉末治金(P/M)法線材に関する研究により、Nb中へのAl拡散機構を明らかにし、クラッドチップ押出(CCE)法による線材技術をほぼ確立した。Nb_3GeではCVD法による長尺化を試みた。さらにI/S法Nb_3SnおよびV_3Gn線材の高磁界特性の改善を試み、これらの線材の1部については、高磁界特性および歪効果の評価を行った。またブロンズ法Nb_3Sn導体の研究として複合強化と安定化を同時に行い、歪効果の測定も行い、高電流密度導体の開発研究も併せて行った。更に高磁界用Nb_3(Al,Ge)線材の開発研究も鋭意行った。一方、最近発見された酸化物高温超伝導体は、実用化された際の将来の核融合用超伝導マグネットへのインパクトの大きさの観点からも非常に重要であると考え、その線材化に向けての基礎研究および安定化等の線材化に必要な物性の研究に限って採りあげた。現在迄これらの酸化物はいずれも十分に高いTc,Bc_2を持つことを確かめた。またバルクや線材でのJcは低いが、CVD-YBCO薄膜では27Tの高磁界迄6・5×10^4A/cm^2の注目すべき高特性を持つことを見出している。
虚血による心筋内脂肪酸の蓄積とその抑制物質に関する研究

冠動脈に閉塞がおこると心筋が虚血状態になる。心筋が虚血になると、生理的,生化学的,組織学的変化がおこる。我々の研究室では、虚血になると心筋がアシドーシスとなり、β-遮断薬であるプロプラノロールは、このアシドーシスを減弱することを報告してきた。虚血になるとなぜ心筋がアシドーシスになるのかはまだ不明であるが、心筋内に遊離脂肪酸が蓄積することがアシドーシスに関連しているものと予想された。そこで本実験では、虚血にすると心筋に遊離脂肪酸の蓄積がおこるのか否かをまず検討した。それには心筋内の遊離脂肪酸を正確に測定しなければならない。本研究ではADAM試薬を用いる方法が最も簡便で、しかも信頼性の高いことを見出し、この方法を用いて脂肪酸を蛍光標識し、高速液体クロマトグラフィーで分離して蛍光測定を行ない各脂肪酸の同定と定量を行なった。動物としては犬を用いた。正常心筋中の遊離脂肪酸含量はラウリン酸10.23ミリスチン酸48.29,パルミトレン酸7.53,アラキドン酸25.48,リノレン酸106.61,パルミチン酸135.02,オレイン酸78.58,ステアリン酸57.47mmol/gwet tissueであった。冠動脈を結紮すると(90分間)これら脂肪酸含量はいずれも上昇した(1.70-3.38倍)。中でもアラキドン酸の上昇は最も著しかった。このことは、虚血によって心筋内の中性脂肪およびリン脂質の分解がおこっていることを示唆する。冠動脈結紮5分前にプロプラノロール(1mg/kg)を投与すると、虚血による心筋内遊離脂肪酸の上昇は完全に抑制された。α-プロプラノロールもプロプラノロール同様の効果を示した。この結果から、虚血により心筋内にカテコールアミンが遊離し、これが心筋内遊離脂肪酸の上昇をおこすことが結論された。しかしプロプラノロールの膜安定化作用も脂肪酸上昇抑制に関連あるものと思われる。
エキソ電子放射過程の研究

申請後の研究進捗を考慮し,試料導入処理装置(特注型)の設計を改善した.技術面と予算面について,製造会社との折衝に時間がかかり,発注が予定より約2ケ月遅れた.これにより本装置による研究は未着手であり,成果を出すに至っていない.この間,設計と並行して現有装置による研究を進め,いくつかの成果を得た.その代表的なものは次の通りである.不純物としてAgを含むKCI単結晶は400K付近に強い熱刺激エキソ電子放出(TSEE)と熱ルミネッセンス(TL)を生じることが知られている.このTLの主成分は275nm光で,これはAg^+の励起状態Ag^<+*>の放射減衰による発光であることはほぼ確立しているが,Ag^<+*>の生じる過程については2種類の機構が提案されている.ひとつはBohun等によるもので,Ag^o_kから解放された電子が伝導帯を通じてAg^<2+>と再結合してAg^<+*>生じるというもので,彼らは400KのTSEEは伝導帯に励起された電子で仕事関数以上のエネルギ-をもつものが結晶外に放出されているという,いわゆるMaxwellーtail型の放出機構を提案している.一方Sridaran等はAg^o_kから隣接のV_k中心への電子のトンネルによりAg^<+*>が生じるという機構を提案している.この場合,伝導帯には電子が存在しないのでBohun等による放出機構とは対立する.この点を明らかにするために,KCI:Agについて100600KでTSEE・TLグロ-曲線の同時測定,各TLピ-ク分光スペクトル,optical repopulation等を測定した.それらの結果から以下の機構が妥当であるとの提案をした.400KになるとAg^o_kが不安定になり電子を解放する.電子は伝導帯を移動し,Ag^<2+>と再結合してAg^<+*>を生じる.Ag^<+*>の放射減衰がTLの275nm成分であり,この過程と競合するAugerーlike的な電子放出により400KのTSEEを生じる.なお,試料導入処理装置が稼働次第,それにより得られる知見をもとにさらに研究を発展させる予定である.申請後の研究進捗を考慮し,試料導入処理装置(特注型)の設計を改善した.技術面と予算面について,製造会社との折衝に時間がかかり,発注が予定より約2ケ月遅れた.これにより本装置による研究は未着手であり,成果を出すに至っていない.この間,設計と並行して現有装置による研究を進め,いくつかの成果を得た.その代表的なものは次の通りである.不純物としてAgを含むKCI単結晶は400K付近に強い熱刺激エキソ電子放出(TSEE)と熱ルミネッセンス(TL)を生じることが知られている.このTLの主成分は275nm光で,これはAg^+の励起状態Ag^<+*>の放射減衰による発光であることはほぼ確立しているが,Ag^<+*>の生じる過程については2種類の機構が提案されている.ひとつはBohun等によるもので,Ag^o_kから解放された電子が伝導帯を通じてAg^<2+>と再結合してAg^<+*>生じるというもので,彼らは400KのTSEEは伝導帯に励起された電子で仕事関数以上のエネルギ-をもつものが結晶外に放出されているという,いわゆるMaxwellーtail型の放出機構を提案している.一方Sridaran等はAg^o_kから隣接のV_k中心への電子のトンネルによりAg^<+*>が生じるという機構を提案している.この場合,伝導帯には電子が存在しないのでBohun等による放出機構とは対立する.この点を明らかにするために,KCI:Agについて100600KでTSEE・TLグロ-曲線の同時測定,各TLピ-ク分光スペクトル,optical repopulation等を測定した.それらの結果から以下の機構が妥当であるとの提案をした.400KになるとAg^o_kが不安定になり電子を解放する.電子は伝導帯を移動し,Ag^<2+>と再結合してAg^<+*>を生じる.Ag^<+*>の放射減衰がTLの275nm成分であり,この過程と競合するAugerーlike的な電子放出により400KのTSEEを生じる.なお,試料導入処理装置が稼働次第,それにより得られる知見をもとにさらに研究を発展させる予定である.
融液からの磁場印加結晶成長における誘起電流分布の非接触計測

1.測定原理の構築磁場内で回転する導体に誘起される電流と、導体外の誘起磁場の関係を、ビオサバールの式に基づき特定観測点について計算した。2.簡単な導体系による誘起磁場の測定円筒状導体として固体ガリウムと液体ガリウムを回転させ、誘起磁場を測定した。前者について磁場分布は直観的な対称性の考察と一致したが、磁場強度は計算値よりも約2桁も小さい結果が得られた。分流効果を考慮することにより、より精密な解釈を与えた。3.誘起電流のジュール熱測定誘起電流の推定は逆問題的なテーマなので、他の側面からの裏付け的データが必要である。有力な非接触測定法として赤外線サーモグラフィにより、導体表面の温度上昇とその分布を測定した。計算値と一致する傾向が得られたが、回転駆動エネルギー(消費電力)からの見積もりとくらべ、絶対値が約70%であり、理論面の不備を解析しつつある。4.今後の研究の展開表面電位の測定という別の側面から、より直接的に誘起電流を確認し比較基準を確立して、本手法の特長を生かすこと。液体ガリウムの測定結果に見られる電流飽和、減少のメカニズムを解明して現実の系の理解に近づけたい。1.測定原理の構築磁場内で回転する導体に誘起される電流と、導体外の誘起磁場の関係を、ビオ・サバ-ルの式に基づき特定観測点について計算した。前者について磁場分布は直観的な対称性の考察と一致したが、磁場強度は計算値より約2桁も小さいという意外な結果が得られた。この原因は分流効果と考えられるので、これを考慮したより精密な解析を進めている。3.誘起電流のジュール熱測定逆問題的なテーマであるため、他の側面からの裏付け的データが必要である。有力な非接触測定法として赤外線サーモグラフィにより、導体表面の温度上昇とその概略的分布を測定した。計算値と概ね一致する結果が得られたが、放射率補正と応答速度向上の必要がある。4.今後の研究の展開理論面、実験面で上記のような問題点が明らかになったので、今後これらの改善を進めるとともに、回転の消費電力、表面電位の測定という別の側面から、誘起電流を確認する作業を行いたい。運動する導体に磁場を印加して二次的誘起磁場や温度分布を測定し、これから融液などの導体中の誘起電流の分布や時間変動を非接触で逆問題的に推定する方法を提案している。最終目的は流れを推定することである。本年度はこの手法を簡単な回転導体に適用し、誘起電流を二次的磁場と発熱による温度上昇から評価した。1.固体導体(ガリウム)で、印加磁場強度を変化させて誘起磁場を測定し、これが印加磁場と回転速度の積に正確に比例することを確認した。2.導電性流体(ガリウム)を用いて、同様の誘起磁場の印加磁場強度依存性の測定を行ったが、500-1000Gでは飽和傾向、1000G以上では減少傾向を示した。この結果に対して流体の粘性と境界層を考慮して定性的な解釈を試みた。3.誘起電流のジュール熱により導体(黄銅)独楽に生ずる温度変化を測定し、熱収支を分析して発熱量を見積った。簡単な解析は、実験的に求めた発熱量に対して1.9倍もの発熱量を与え、還流効果と分流効果が無視できないことが判明した。これらを考慮して等価的電気回路にもとずく計算を行った結果、20%以内の誤差で一致することが明らかになった。これら一連の過程は、実験結果から試謬法の手法で電流分布を限定的に求めていく方法を示唆している。今後、測定の多様化(電位実測など)・精密化および計算方法の改良を行い、電流分布を絞りんで求めていくことが残された課題である。

前者について磁場分布は直観的な対称性の考察と一致したが、磁場強度は計算値よりも約2桁も小さい結果が得られた。分流効果を考慮することにより、より精密な解釈を与えた。3.誘起電流のジュール熱測定誘起電流の推定は逆問題的なテーマなので、他の側面からの裏付け的データが必要である。有力な非接触測定法として赤外線サーモグラフィにより、導体表面の温度上昇とその分布を測定した。計算値と一致する傾向が得られたが、回転駆動エネルギー(消費電力)からの見積もりとくらべ、絶対値が約70%であり、理論面の不備を解析しつつある。4.今後の研究の展開表面電位の測定という別の側面から、より直接的に誘起電流を確認し比較基準を確立して、本手法の特長を生かすこと。液体ガリウムの測定結果に見られる電流飽和、減少のメカニズムを解明して現実の系の理解に近づけたい。
ミスマッチ塩基対と金属イオンの特異的結合を利用した一塩基多型の効率的検出法の開発

一塩基多型(SNP)のハイスループットな検出を目指して,標的とする2本鎖DNAをAu電極上に固定化して電気化学的にSNPを検出する方法を確立することを目的とした.これまでは,標的2本鎖DNA中に電荷をドープするために2本鎖DNAをアントラキノンで標識して,T:Tミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとHg(II)イオンとの結合形成の有無,またはC:Cミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとAg(I)イオンと結合形成の有無を電気化学的に検出しようと試みたが,予想通りの電気化学的応答を得ることができなかった.そこで今年度は,2本鎖DNA中に電荷をドープするアプローチを検討して,2本鎖DNAの5末端側を標識する物質としてアントラキノンの代わりに,電子授受を行う物質として広く用いられているフェロセンを用いる方法を試みた.また,ヘテロデュープレックス法において,従来標的にした糖尿病発症関連遺伝子のT←→A置換およびC←→G置換のSNP以外の様々なSNPを検出可能にするためにT:TおよびC:C以外のミスマッチ塩基対と特異的に結合する新規金属イオンを探索することを目的とした.今年度は,これまでに2本鎖DNAの融解温度(T_m)測定の結果として得られたCu(II)イオンによるG:Aミスマッチ塩基対の安定化が,Cu(II)イオンとG:Aミスマッチ塩基対との特異的結合形成に基づくかを検討した、まず,G:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合反応における熱力学的パラメーターをITCにより測定した.同様にして,Watson-Crick塩基対のみを含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合反応における熱力学的パラメーターをITCにより測定した,そして,G:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合定数の値とWatson-Chick塩基対のみを含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合の結合定数の値を比較したところ,前者の値の方が後者の値よりも約10倍だけ大きな値となった.すなわち,Cu(II)イオンは,Watson-Crick塩基対のみを含む2本鎖DNAよりもG:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAに強く結合するという結果が得られた.標的二本鎖DNAの片方の鎖の5'末端をホール授受ができるアントラキノンで標識し、3'末端をチオール化して金基板上に固定化した。二本鎖DNAの塩基配列としては、インシュリン遺伝子のSNP(T〓A置換)やアディポネクチン遺伝子のSNP(C〓G置換)を含む配列を用いた。これらの二本鎖DNAのHg^<2+>及びAg^+非存在下・存在下における電流値を、電気化学的に解析することでミスマッチ塩基対の検出を行った。また、我々が従来開発してきたSNP検出法は、T:T及びC:C以外のミスマッチ塩基対が関わる多様なSNPの検出には対応できず、このSNP検出法へのアプローチの適用範囲を広げるためには、T:T及びC:C以外のミスマッチ塩基対と特異的に結合する金属イオンを探索する必要があった。そこで、Watson Crick塩基対のみを含む二本鎖DNAと、T:T及びC:C以外のミスマッチ塩基対各々を含む二本鎖DNAについて、様々な金属イオンの非存在下及び存在下で二本鎖DNAの熱安定性を示す融解温度(T_m)を測定した。金属イオン添加後に、Watson Crick塩基対のみを含む二本鎖DNAのT_mは変わらないが、ミスマッチ塩基対を含む二本鎖DNAのT_mは上昇するような挙動を示す、ミスマッチ塩基対を特異的に安定化する金属イオンを探索した。T_m測定の結果、Cu^<2+>イオンがA:Gミスマッチ塩基対を含む二本鎖DNAを安定化するが、その他の塩基対を含む二本鎖DNAは安定化しない、という結果が得られた。さらに、この安定化は、二種類の異なる配列をもつ二本鎖DNAを用いたときにもみられた。我々が従来開発してきた一塩基多型(SNP)検出方法は,T:TおよびC:Cミスマッチ塩基対以外が関わる多様なSNPの検出には対応できず,このSNP検出法へのアプローチの適用範囲を広げるためにはT:TおよびC:Cミスマッチ塩基対以外のミスマッチ塩基対と特異的に結合する金属イオンを探索する必要があった.昨年度行った融解温度(Tm)測定の実験では,銅(II)イオンがG:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAを安定化するが,その他の塩基対を含む2本鎖DNAは安定化しないという結果が得られた.今年度は,このTm測定の結果として得られた銅(II)イオンによるG:Aミスマッチ塩基対の安定化が,銅(II)イオンとG:Aミスマッチ塩基対との特異的結合形成に基づくかを検討するため,G:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAと銅(II)イオンとの結合反応における結合定数を等温滴定型熱量計(ITC)により決定した.さらに,Watson-Crick塩基対のみを含む2本鎖DNAと銅(II)イオンとの結合反応における結合定数をITCにより決定し,ここで得られた結合定数の値と,既に求めてあるG:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAと銅(II)イオンとの結合の結合定数の値を比較することで,Watson-Crick塩基対のみを含む

2本鎖DNAと銅(II)イオンとの間では特異的結合が形成されていないかどうかを検証する予定である.また,昨年度は,T:Tミスマッチ塩基対と水銀(II)イオンまたはC:Cミスマッチ塩基対と銀(I)イオンとの結合形成の電気化学的検出を試みたが,予想通りの電気化学的検出を達成できなかった.そこで今年度は,2本鎖DNA中に電子をドープするアプローチを検討して,アントラキノンを2本鎖DNAの末端に標識するのではなく,2本鎖DNAにアントラキノンをインターカレートさせることで2本鎖DNA中に電子をドープする方法を行った.一塩基多型(SNP)のハイスループットな検出を目指して,標的とする2本鎖DNAをAu電極上に固定化して電気化学的にSNPを検出する方法を確立することを目的とした.これまでは,標的2本鎖DNA中に電荷をドープするために2本鎖DNAをアントラキノンで標識して,T:Tミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとHg(II)イオンとの結合形成の有無,またはC:Cミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとAg(I)イオンと結合形成の有無を電気化学的に検出しようと試みたが,予想通りの電気化学的応答を得ることができなかった.そこで今年度は,2本鎖DNA中に電荷をドープするアプローチを検討して,2本鎖DNAの5末端側を標識する物質としてアントラキノンの代わりに,電子授受を行う物質として広く用いられているフェロセンを用いる方法を試みた.また,ヘテロデュープレックス法において,従来標的にした糖尿病発症関連遺伝子のT←→A置換およびC←→G置換のSNP以外の様々なSNPを検出可能にするためにT:TおよびC:C以外のミスマッチ塩基対と特異的に結合する新規金属イオンを探索することを目的とした.今年度は,これまでに2本鎖DNAの融解温度(T_m)測定の結果として得られたCu(II)イオンによるG:Aミスマッチ塩基対の安定化が,Cu(II)イオンとG:Aミスマッチ塩基対との特異的結合形成に基づくかを検討した、まず,G:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合反応における熱力学的パラメーターをITCにより測定した.同様にして,Watson-Crick塩基対のみを含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合反応における熱力学的パラメーターをITCにより測定した,そして,G:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合定数の値とWatson-Chick塩基対のみを含む2本鎖DNAとCu(II)イオンとの結合の結合定数の値を比較したところ,前者の値の方が後者の値よりも約10倍だけ大きな値となった.すなわち,Cu(II)イオンは,Watson-Crick塩基対のみを含む2本鎖DNAよりもG:Aミスマッチ塩基対を含む2本鎖DNAに強く結合するという結果が得られた.
有限群作用をもつCW複体のホモトピー型及び単純ホモトピー型による分類に関する研究

有限群Gに対してそのSK_1(Z[G])は、G作用を持つCW複体の単純ホモトピー型による分類を研究する上で欠くことの出来ない概念である。球面に自由かつ線型に作用できる有限可解群Gに対して、そのSK_1(Z[G])は一般には私が以前研究したように複雑な式で表されるが、球面の次元を3に制限した場合の簡潔な構造式を今回得た。更にある型に属する群に対しては、SK_1(Z[G])がある種の構造を持つということが、その群が3次元球面に自由かつ線型に作用できることの十分条件となることを本年度の研究により明かにした。尚、この研究には設備備品費にて購入したノート型パーソナルコンピュータの上でMathematicaを起動し、それにより多くのSK_1(Z[G])に関する計算結果を得ことが大きく寄与している。これらの研究成果は京都産業大学論集・自然科学系列I第27巻に投稿され、受理された。また、同機には群計算ソフトのGAPもインストールしたので、今後これを用いてのより一層の研究も期待できる。以上は交付申請書の研究目的(ii)に関することであるが、これは同書の研究目的(i)に記載した同変(G,d)-複体の同変ホモトピー型及び同変単純ホモトピー型での分類に関する理論の確立とも、代数的K-理論および低次元位相幾何学を接点としてつながっており、そちらの方面への応用も今後期待できるであろう。更に、(i)についてはLueckが導入したfundamental groupoidの利用を試みる方向で現在研究を重ねている。これについては、消耗品として購入したレクチャーノート類、内外の研究者との郵便等による交流が寄与している。
浮魚資源の産卵資源量(SSB)推定のための分子マーカーの開発

本研究期間において以下の成果が得られた。(1)マサバ雌の飼育下における生殖年周期と卵形成に関するステロイドホルモンの血中変化を明らかにした。(2)飼育下でマサバの産卵個体を安定して入手するための技術開発を行った。(3)マサバではhCGあるいはGnRHaの投与時刻に関係なく,卵成熟と排卵はホルモンの種類ごとに一定のタイムコースで進行することを明らかにし,投与時刻の調節により任意の時間帯に人工授精を行うシステムを確立した。(4)GnRHaを投与することにより長期間にわたる産卵を誘導し,卵群における産卵期間,産卵時刻,産卵量,受精率等を明らかにした。(5)マサバ脳下垂体における2種のGtH(FSHおよびLH)産生細胞の免疫組織化学的同定を行うとともに,飼育下におけるマサバの生殖周期に伴うそれら産生細胞の活性変化を解析した。(6)10%ホルマリンで固定されたマサバの卵巣卵を対象として,核移動期卵を判別する二つの透明化法、ギムザ(Giemsa)法およびズダン(Sudan)法を開発した。(7)水温20°Cで33時間後に排卵が起こる実験系を用いて、フィルトレーションと遠心分離を繰り返すことにより,大量の排卵後濾胞を入手できる実験系を確立した。得られた排卵後濾胞は,液体窒素で保存することにより,その後のプロテオーム解析,ステロイドのTLC解析等に使用できるようになった。(8)排卵後経過時間が明確な排卵後濾胞の消長過程を記載した。(9)排卵後濾胞(12時間)の総蛋白質を2次元電気泳動(IEF/SDS-PAGE)で展開し,排卵6時間目から特異的に出現するp40,p38の二つのスポットについてアミノ酸シーケンス法によって解析した。その結果,p40由来のペプチドにはYPIEHGIVTNNDMEが,またp38由来のペプチドにはIVHHTFYYELが含まれていることが明らかとなった。本年度の実績は以下の通りである。(1)排卵後濾胞の大量入手、調整法の確立卵黄形成が終了したマサバ親魚(卵径550-600μm)に、ヒト絨毛性生殖腺刺激ホルモン(500IU/kg)を背筋部に注射投与すると、水温20°Cで33時間後に排卵が起こる。排卵を触診とバイオプシーで確認した後、排卵後0,6,12,18,24,30,36,42,48,60および72時間目にそれぞれ5尾ずつ取り上げた。卵巣組織を4°Cの生理食塩水の中で緩やかにピペッティングすることにより、容易に排卵後濾胞が剥離し、フィルトレーションと遠心分離を繰り返すことにより、大量の排卵後濾胞を入手できるようになった。しかし、排卵後濾胞は退行が早く、この方法で得られるのは排卵後24時間までであった。得られた排卵後濾胞は、液体窒素で保存することにより、その後のプロテオーム解析、ステロイドのTLC解析、あるいはcDNAサブトラクションに使用できる。(2)排卵後濾胞の消長過程の形態記載排卵後経過時間が明確な排卵後濾胞をBouin液で固定し、メタクリレート樹脂による2μmの組織切片標本を作製し、光学顕微鏡により観察した。

濾胞腔は排卵後18時間までに完全に閉鎖すること、顆粒膜細胞は排卵後12時間までは伸長するが、その後退行が進行し、48時間で細胞膜の崩壊が起こることなど、退行過程の詳細な形態記載を行った。(3)排卵後濾胞のプロテオーム解析排卵後0,6,12,18時間目の排卵後濾胞を用い、高解像度2次元電気泳動システムにより各群の全タンパク質の分離、銀染色法による検出、および各群間での画像解析の比較を行った。現在、全スポット情報のデータベース化と、群間で有無の違いがあるスポット、顕著な増減の変化を示すスポットの選出を行っている最中である。排卵後濾胞(12時間)の総蛋白質を2次元電気泳動(IEF/SDS-PAGE)で展開し、排卵6時間目から特異的に出現するp40、p38の二つのスポットについてアミノ酸シーケンス法によって解析した。各スポットを5-10個集め、インゲルダイジェスション法によりトリプシンで消化を行った。続いて逆層クロマトグラフィーによってペプチドを分取し、N-末端アミノ酸配列を分析した。数サンプルをシーケンスした結果、p40由来のペプチドにはYPIEHGIVTNNDMEが、またp38由来のペプチドにはIVHHTFYYELが含まれていた。BLASTサーチの結果、両ペプチドともアクチンであることが同定された。これらの2つのスポットは排卵後3時間目までは存在せず、6時間目から出現し18時間でも完全分解されずに存在した。すなわちアクチンの限定分解が6時間目から生じていることが示された。限定分解されたアクチンがどのような機能をもつのかは不明である。限定分解箇所に関しては本実験では明らかにできなかったが、分解ペプチドの分子量から両末端のどちらかである事が予想できた。今後は、アクチンを基質に用い限定分解に関与するプロテアーゼ活性を測定し、排卵後濾胞の分解に関与するプロテアーゼを同定する必要があると考えられる。メダカではマトリクスメタロプロテアーゼが濾胞で発現し、排卵過程で重要な役割を担っていると考えられている。サバの排卵後濾胞でもどのような型のプロテアーゼが発現しているのかを、ISH、IHC法などを用いて調査する必要があるであろう。18年度は以下の成果を得た。(1)マサバの排卵された卵は排卵後過熟を起こすため,人工授精を行う場合,排卵後直ちに媒精しないと受精率が急激に低下する。したがって,ホルモン投与に当たり,排卵までの時間を明らかにしておく必要がある。卵黄形成を終了したマサバにHCGあるいはGnRHaを投与し,卵成熟と排卵のタイムコースを明らかにするとともに,投与時刻の検討も併せて行った。その結果、水温19-20°CでHCGを投与した場合,14:00および02:00のいずれの投与時刻でも投与後約33時間を中心に排卵が起こった。一方,GnRHaを投与した場合,いずれの時刻でも投与後約36時間を中心に排卵が起こった。このように,マサバでは投与時刻に関係なく,卵成熟と排卵はホルモンの種類ごとに一定のタイムコースで進行することが明らかとなった。(2)マサバ脳下垂体におけるGtH産生細胞の免疫組織化学的同定を行うとともに,飼育下におけるマサバの生殖周期に伴うそれら産生細胞の活性変化を解析した。その結果、主葉主部を中心に2種のGtH細胞が確認され,雌雄ともに,FSH量は産卵期間をピークとする増加傾向を示し,産卵後減少した。一方,LHの発現量は,特に雌において,産卵後を除いた生殖周期を通して一定した高い値を示した。このように,マサバの2種のGtHはサケ科魚とは異なった発現プロファイルを示すことが明らかとなった。(3)GnRHaの投与によりマサバの連続産卵を誘導し、産卵期間、産卵時刻、産卵量、受精率等の変化を調べ、マサバの産卵生態の詳細な動態を明らかにした。
p21細胞周期チェックポイントを標的とした口蓋粘膜創傷治癒機構の解明

p21ノックアウトマウス、WTマウスへbite plateを装着し、10日後にサクリファイスを行い各種測定を行った。ヘマトキシリンエオジン染色像、マイクロCT像から、WTマウスのTMJと比較して、p21ノックアウトマウスTMJは軟骨下骨の破壊の亢進を認めた。また、トルイジンブルー染色、サフラニン-O染色において軟骨領域を染色し、面積を測定したところ、プロテオグリカン層の領域が、WTマウスTMJに比べp21ノックアウトマウスTMJでは有意に狭くなっていた。免疫組織学解析においては、MMP-9及び、MMP13について検索した。その結果、WTマウスTMJに比較して、p21ノックアウトTMJでは両抗体に対する陽性細胞の発現数が有意に増加していた。マウス口蓋粘膜の創傷治癒・瘢痕形成の動物モデルの作成がよく進んでいない。上顎の口蓋骨が薄く、力を入れると、骨を破壊するまでなってしまうため。一定の大きさの創傷を口蓋に形成することは慣れてきているので、骨を破壊しないように創傷を作成するために習熟がもう少しかかるかと思われる。創傷を作成後は、切片作製までに多少時間が必要なものの、組織学的解析についての実験手技は慣れてきているため、結果を出し、まとめていきたいと考えている。創傷治癒過程に応じた口蓋組織中のマクロファージの分化解析(M1/M2比):マクロファージの分化マーカーについてフローサイトメーターにて発現パターンの解析を行う。口蓋粘膜組織のマクロファージ解析に必要な分化マーカーを決定後、創傷治癒の進展に応じた口蓋組織中のマクロファージの数や分化状態(M1/M2比)を検討する。p21を介した創傷治癒過程におけるマクロファージの局在と増殖の確認(組織免疫染色):口蓋組織を分散後、血球細胞にゲートをかけてF4/80、CD11b等で展開することによりマクロファージの数やM1/M2比を求めることができるが、さらに創傷治癒組織にどのように存在するかを知る必要がある。そこで口蓋組織中の凍結切片やパラフィン切片を用い、蛍光免疫染色によるM1、M2マクロファージ等の創傷治癒過程における口蓋粘膜組織中での局在を確認することによって、病態マクロファージの機能を推測することができると考えている。また、創傷治癒過程において集積しているマクロファージについて口蓋粘膜組織中での増殖の有無に対して、Ki-67等を利用して確認する。抗体が予想より少額で購入できたため。この金額については、次年度分の物品購入費に充てる予定である。
小型無人航空機の飛行時間の飛躍的向上を目指した小型ロータの開発と設計理論の再構築

低レイノルズ数領域でのロータ性能について,レイノルズ数変化に対するロータ性能の変化を明らかにする為に,7つの翼型に対してロータのホバー効率の指標であるFigure of Merit(FM)の評価を行った.レイノルズ数20000-50000で計測を行い,レイノルズ数変化に対する最大FMの変化を定量的に明らかにした.水平飛行時のクアッドロータ機について,ロータ間流れ干渉が機体に働く空気力へ及ぼす影響を明らかにする為に,風洞を用いて,煙による流れ場の可視化と,ロータ間隔と機体のヨー角に対する空気力変化の評価を行った.可視化により,上流側と下流側のロータを通過する流れが干渉する様子を明らかにした.また,空気力計測から,流れ干渉によって機体に働くピッチングモーメントが増加することを確認した.これらの結果から流れ干渉を避けることにより,水平飛行時に機体に働くピッチングモーメントを低減できることを明らかにした.更に,離着陸時のロータ推力変化の低減を目指して,クアッドロータ機が地面効果を受けた際の推力と地面からの高さの関係を明らかにする為,推力変化の評価を行った.また,ロータ後流どうしが干渉する様子を明らかにする為に,Particle image velocimetry計測を実施した.推力計測から,ロータ間隔を広げることにより推力増加が抑えられるとともに,高さ変化に対するロータ推力の変化が単調に変化しなくなることを明らかにし,クアッドロータ機が受ける推力変化量の見積もりを可能とした.また,流れ構造の解析から,機体中央部の形状が機体に働く空気力とロータ推力に影響することを明らかにした.以上の成果を活用してロータ配置を行うことで,小型マルチロータ機の飛行時間の延長と離着陸時の地面効果の低減を実現する機体設計が可能となり,小型マルチロータ機の飛行性能の改善が期待できる.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では低レイノルズ数流れとなる,小型マルチロータ機用ロータについて,実験による評価を行う.具体的には,低レイノルズ数におけるロータの形状と空気力学的な性能の関係を明らかにするとともに,マルチロータ機の飛行状態を念頭に置き,ロータ形状や配置に関して実験的に検証を行う.低レイノルズ数でのロータの空気力学的解析は,通常のヘリコプタに比べて報告例が少なく,マルチロータ機用小型ロータの設計には,低レイノルズ数におけるロータ特性を明らかにする必要がある.本研究の目的は,低レイノルズ数でのロータ性能を検証し,得られた知見を基にマルチロータ機の性能を向上させる手法を提案することである.平成28年度は,低レイノルズ数でのロータ形状とロータ性能の実験的検証について取り組み,3Dプリンタによって製造した小型ロータを用いてレイノルズ数20,000-30,000における性能を検証した.また,複数ロータが存在する場合にロータ位置関係がロータ性能に及ぼす影響を検証した.無風時のロータ流れ干渉によるロータ性能変化とロータの位置との関係を明らかにした.さらに,一様流中でのロータ推力の変化特性に着目し,水平飛行中にマルチロータ機にはたらくピッチングモーメントを低減する手法として,傾斜ロータの利用を提案した.風洞実験により,本手法によってピッチングモーメントが低減できることを確認し,マルチロータ機についてピッチングモーメントが発生するメカニズムを明らかにした.本成果は,平成29年4月に雑誌に投稿予定である.28年度は当初の予定通り低レイノルズ数でのロータの計測を実施し,数種類の翼型について,レイノルズ数20,000-30,000での性能について比較を行った.29年度内の取りまとめに向けて,計測レイノルズ数域の拡張と,翼型の種類を増やすことを計画しており,計測の継続が必要である.また,マルチロータ機のロータ配置とロータ性能の関係について,計測実験を行った.計測結果については,平成28年度中に国際学会で発表を行った.更に,一様流中におけるロータ性能計測を実施し,水平飛行時のマルチロータ機上のロータ性能について解析を行った.本解析結果に基づいて,水平飛行時のマルチロータ機の性能を向上する手法を提案し,風洞試験によって効果を示した.現在,本成果の雑誌への投稿準備を進めている.雑誌への提出後には本提案の有効性を,着実に証明するために飛行試験の実施を検討している.以上に示したように,マルチロータ機のロータ特性に研究を進めており,進捗状況は順調であるといえる.今年度はこれらの実験を継続し,学会と雑誌を通じて成果発表を進める予定である.低レイノルズ数領域でのロータ性能について,レイノルズ数変化に対するロータ性能の変化を明らかにする為に,7つの翼型に対してロータのホバー効率の指標であるFigure of Merit(FM)の評価を行った.レイノルズ数20000-50000で計測を行い,レイノルズ数変化に対する最大FMの変化を定量的に明らかにした.水平飛行時のクアッドロータ機について,ロータ間流れ干渉が機体に働く空気力へ及ぼす影響を明らかにする為に,風洞を用いて,煙による流れ場の可視化と,ロータ間隔と機体のヨー角に対する空気力変化の評価を行った.可視化により,上流側と下流側のロータを通過する流れが干渉する様子を明らかにした.また,空気力計測から,流れ干渉によって機体に働くピッチングモーメントが増加することを確認した.

これらの結果から流れ干渉を避けることにより,水平飛行時に機体に働くピッチングモーメントを低減できることを明らかにした.更に,離着陸時のロータ推力変化の低減を目指して,クアッドロータ機が地面効果を受けた際の推力と地面からの高さの関係を明らかにする為,推力変化の評価を行った.また,ロータ後流どうしが干渉する様子を明らかにする為に,Particle image velocimetry計測を実施した.推力計測から,ロータ間隔を広げることにより推力増加が抑えられるとともに,高さ変化に対するロータ推力の変化が単調に変化しなくなることを明らかにし,クアッドロータ機が受ける推力変化量の見積もりを可能とした.また,流れ構造の解析から,機体中央部の形状が機体に働く空気力とロータ推力に影響することを明らかにした.以上の成果を活用してロータ配置を行うことで,小型マルチロータ機の飛行時間の延長と離着陸時の地面効果の低減を実現する機体設計が可能となり,小型マルチロータ機の飛行性能の改善が期待できる.平成29年度は,低レイノルズ数でのロータ特性の検証に引き続き取り組み,レイノルズ数30,000-70,000での各ロータ形状と性能の関係を明らかにする.また,一様流中でのロータ間での流れ干渉がロータ性能に与える影響について検証を行うため,風洞実験を実施する予定である.加えて,ロータ性能を向上させる効果が期待されるシュラウド付きロータについて,風洞実験を継続する.以上の実験結果をとりまとめ,29年度内に学術誌へ,2本の論文を投稿する予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。