hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
X線精密分光とスペクトル変動観測による巨大ブラックホールと銀河の共進化の研究

前年度に引き続き「ひとみ」衛星で得られた観測データの解析結果をまとめて出版した。前年度はペルセウス座銀河団のX線精密分光のデータに基づき、中心銀河の巨大ブラックホールからのX線放射、ブラックホールからのジェットが周辺環境(銀河団ガス)に与える影響などについて成果を発表した。それに引き続き「ひとみ」衛星の広帯域スペクトル観測能力を用いて、非熱的放射を示すX線源(パルサー風星雲、かに星雲)などの解析結果を発表した。また、銀河中心核巨大ブラックホールとその母銀河への影響、共進化を探るため、「ひとみ」衛星による精密分光データと相補的な、中心核付近からのX線放射と、周辺物質からの赤外線放射を組み合わせた観測とデータ解析を進めた。その過程で、見かけの光度がきわめて大きい(太陽光度の4x10^14倍)赤外線銀河を発見した。この光度が重力レンズによって増光されていること、ブラックホール質量と母銀河の質量比が近傍宇宙で測定されている値に比べ顕著に大きいこと、ブラックホール進化の比較的早い段階で大量の塵に覆われた状態にあることが示唆されること、などを示した。また、中心核ブラックホールからのX線と、周辺の塵から放射される赤外線の強度比が、ブラックホールへ物質が落ち込む「質量降着率」と関係していることを示した。このことは、質量降着率によって降着流や周辺物質の構造が変化していることを示唆している。並行して、赤外線銀河のX線分光解析をが進行中であり、巨大ブラックホールと銀河の共進化過程に位置づけることを試みている。「ひとみ」衛星で得られたX線精密分光データは限られているが、巨大ブラックホールそのものからのX線放射と周辺の銀河団環境についての解析はこれまでに行うことができた。また、相補的なX線データ(膨大な各種X線天文衛星によるアーカイブデータ)、可視光や赤外線による超広域サーベイのデータを組み合わせることで、様々な巨大ブラックホール-母銀河の共進化過程にあると予想される種族を選択し、解析を進めることができている。引き続きX線分光データに多波長データを組み合わせ、様々な巨大ブラックホール-母銀河の共進化過程を探る。特に、巨大ブラックホール周辺を隠す吸収物質、中心核からのアウトフローのダイナミクス、それらの間の関係などに着目して研究を進める。得られた結果を総合的に解釈し、様々な種族の天体の進化の上での位置付けを推定する。これまでに得られた結果をまとめ、国際会議や査読論文として発表する。本研究課題では、X線分光観測を主要な手段として、巨大ブラックホールとその周辺環境(銀河や銀河団)との相互作用、および巨大ブラックホールと銀河の共進化を理解することを目指している。まず、「ひとみ」衛星による精密X線分光観測で、ペルセウス座銀河団中心にあるNGC 1275銀河中心核からのジェットが周辺(銀河団をみたす高温ガス)に与える影響を調べた。その結果、速度分散にして164+/-10 km/sという予想をはるかに下回る運動状態であることがわかった。これは、母銀河を超えた大きな空間スケールでは、ジェットが大きな擾乱を起こしていないことを示している。また、NGC 1275中心核そのもののX線精密分光データの解析も進行中である。次に、活動銀河中心核(巨大ブラックホール)のX線広帯域分光により、ブラックホール周辺の吸収体の構造の系統的調査を進めた。それにより光度が小さい天体は吸収物質の広がりが小さいか吸収物質があまり存在しない一方で、光度が中程度ではより発達した吸収体が存在していることがわかった。また、可視光とX線サーベイデータを組み合わせ、巨大ブラックホールと銀河との共進化段階を調査するための活動銀河サンプルも構築しつつある。その結果、大光度で視線上の物質によるX線吸収がそれほど大きくないが、紫外線や可視光が大きく減光されている種族が多数見つかった。ここまでの成果は査読論文として掲載済みまたは投稿済みである。これらを踏まえて、様々な種族の巨大ブラックホールについて、その母銀河との関係の調査を進めつつある。まず、「ひとみ」衛星によりペルセウス座銀河団はじめいくつかの天体について精密X線分光観測データが得られた。初年度は、ペルセウス座銀河団中の銀河団ガスに見られる活動銀河核ジェットの影響の観点で解析、成果発表を行った。ペルセウス座銀河団中心の巨大ブラックホールを持つ活動銀河NGC 1275のX線精密分光データの解析も進行中であり、ブラックホール周辺物質の運動状態と、母銀河との関係という、本研究課題の主要課題の一つについて成果が得られつつある。また、巨大ブラックホールからの物質流、それによるブラックホール周辺からの光の吸収を観測を通じて、巨大ブラックホールと母銀河の共進化過程を理解する上で、様々な状況(中心核の明るさ、周辺物質の量、母銀河の性質)をカバーするサンプルの構築と系統的研究が必要である。このために、これまでに得られたX線データや可視光赤外線データも組み合わせた、天体探索とデータ解析を進めてきている。「ひとみ」衛星によるブラックホール噴出流の観測データは限られたものであるが、得られたデータについては確実に解析が進行中であり、成果を発表できる見込みである。また、研究実施計画に記述したように、既存の大量のデータも併用することで、本研究課題を遂行していくことができる見込みを得ている。「ひとみ」衛星搭載軟X線分光器による観測を行い、ペルセウス座銀河団の精密分光データの解析を進めた。まず、ペルセウス座銀河団の中心銀河NGC 1275の中心部に存在する巨大ブラックホールの周辺物質からの鉄蛍光輝線の精密分光データをもとに、物質の運動状態を決定した。

これにより、ブラックホール周辺物質の存在する領域が銀河中心部から1.6キロパーセク以内であることを明らかにした。この領域は、活動銀河核で中心部を隠す分子トーラスとよばれる構造か、中心から数100パーセク程度の領域に存在する中心核周辺円盤に対応するものである。このようなブラックホール周辺物質の精密分光観測は世界初の結果である。また、同じ観測データを用い、銀河団内の高温プラズマからのX線放射の解析も進めた。銀河団プラズマはほぼ衝突電離平衡状態にあり、熱的プラズマからの放射過程を理解する基礎となる。この精密分光データ解析から、熱的プラズマの観測的特徴、元素組成、運動状態、温度分布について調べ結果を発表した。また、原子物理的な検討を行い、プラズマ放射コードの現状についてまとめた。これらの結果は、今後ブラックホール周辺物質に見られる光電離プラズマとの比較をする基礎になるものでもある。さらに、中心の巨大ブラックホールからの高速アウトフローは、銀河団スケールに影響を及ぼし高音ガスの乱流速度を増しているが、その程度は大きくなく、速度分散の大きなガスでも200 km/s程度であることを明らかにした。X線精密分光と並行して、相補的な観測として、X線/可視光/赤外線の広視野サーベイデータを用い、遠方(赤方偏移4程度)の巨大ブラックホール(クェーサー)や、吸収を受けた巨大ブラックホールの探索を行った。これにより、可視光で暗くX線で明るく見える天体内部の吸収物質について考察した。「ひとみ」衛星搭載軟X線分光器を用い、ペルセウス座銀河団中心に存在する巨大ブラックホール周辺物質のの精密分光を行うとともに、銀河団ガスの運動学的解析や巨大ブラックホールからのアウトフローの影響を観測的に明らかにすることができている。また、プラズマ分光データは、衝突電離平衡状態にあるガスと、ブラックホール周辺で期待される光電離プラズマの区別をする基礎となるものである。一方、「ひとみ」衛星による巨大ブラックホールの観測は計画通りには進められなかったが、得られたデータを多角的に解析するとともに、相補的に用いることができる多波長データを併用することで、当初の目的の巨大ブラックホールからのアウトフローと、母銀河やその外部の銀河団環境へのフィードバック過程の研究を進めることができている。前年度に引き続き「ひとみ」衛星で得られた観測データの解析結果をまとめて出版した。前年度はペルセウス座銀河団のX線精密分光のデータに基づき、中心銀河の巨大ブラックホールからのX線放射、ブラックホールからのジェットが周辺環境(銀河団ガス)に与える影響などについて成果を発表した。それに引き続き「ひとみ」衛星の広帯域スペクトル観測能力を用いて、非熱的放射を示すX線源(パルサー風星雲、かに星雲)などの解析結果を発表した。また、銀河中心核巨大ブラックホールとその母銀河への影響、共進化を探るため、「ひとみ」衛星による精密分光データと相補的な、中心核付近からのX線放射と、周辺物質からの赤外線放射を組み合わせた観測とデータ解析を進めた。
動脈硬化と血栓症の遺伝的素因のDNA診断システムの確立

本研究は、血栓症や動脈硬化症と各種因子の遺伝子多型との関連に注目し、十数種類の候補遺伝子を挙げ、遺伝子型と血栓症の頻度、重症度、血栓形成部位特異性(脳、冠動脈、深部静脈など)の関係を患者一対照試験で検討するとともに、これら遺伝子の関与を包括的に評価し、対立遺伝子頻度が欧米と異なるわが国でも、同じように危険因子となりうるか、わが国独自のデータを蒐集し、これらの結果に基づき、個人個人の疾患予測のための遺伝子診断システムを構築し個体にあわせた血栓症予防法と治療法を考案することを目的とした。まず脳血管障害については血小板の受容体の一つである膜GPIbαの多型が特にラクナ梗塞と関連すること、また血液凝固刈因子の多型(46C/T)がある種の脳硬塞と関連することを明らかにした。また糖尿病大血管症の発症にはCETPやMTHFR遺伝子多型が関係することも明らかにされた。白血球の受容体の一つであるCD14抗原の遺伝子多型と脳血管障害について血中可溶性CD14抗原濃度も測定し興味深い知見を得た。糖尿病患者において腹部CTによる大動脈石灰化と血液凝盾刈因子の血中濃度および遺伝子多型が関連することが明らかになった。さらに心血管危険因子マーカーとしてparaoxonasc、ホモシステイン、活性化XII因子、ANPの血中濃度測定法の確立とその臨床的意義の検討し、これらの遺伝子変異(多型)が活性に大きく影響することを明らかにした。また新たに幾つかの遺伝子多型が心血管病の危険因子である可能性を見出した。例えばNotch3と脳梗塞との関連、CETPと2型糖尿病の大血管障害との関連などを明らかにした。血栓症においては後天的因子のみならず遺伝的危険因子についてもその総合的評価が個人のリスクを評価する上で重要である。そこでmultiplexPCRを用いた動脈血栓症危険型遺伝子の同時診断法を開発した。具体的には通常のmultiplcxPCR技法を用い、末梢血から直接遺伝子型タイピングを行なえるシステムを検討し、実際に幾つかの遺伝子の組み合わせにおいて、本方法が有効であることを示した。今後は遺伝子診断システムの構築を目指して、これまでの研究で得られた情報を基に日本人に特有な多型を対象とした診断法の開発を開発が必要と思われる。本研究は血栓形成因子のなかで、最近欧米などで提唱されている遺伝的危険因子(遺伝子多型)に着目し、(1)十数種類の候補遺伝子を挙げ、遺伝子型と血栓症の頻度、重症度、血栓形成部位特異性(脳、冠動脈、深部静脈など)の関係を患者ー対照試験で検討するとともに、これら遺伝子の関与を包括的に評価し、対立遺伝子頻度が欧米と異なるわが国でも、同じように危険因子となりうるか、わが国独自のデータを蒐集し、これらにの結果に基づき、個人個人の疾患予測のための遺伝子診断システムを構築し個体にあわせた血栓症予防法と治療法を考案することを目的としている。今年度の具体的研究成果は、主に患者の蓄積と検体採取、臨床所見、検査値の整理を行なったことと、脳血管障害、糖尿病の代表的合併症である大血管症、ならびに閉塞性動脈硬化症、いくつかの遺伝子多型の関連を明らかにしたことである。

まず脳血管障害については血小板の受容体の一つである膜GPIbの多型が特にラクナ梗塞と関連すること、また血液凝固XII因子の多型がある種の脳梗塞と関連することが明かとなった。糖尿病大血管症の発症にはでは、CETPやMTHFR遺伝子多型が関係すること、また閉塞性動脈硬化症と血液凝固VII因子の関連も明らかにされた。本研究は血栓形成因子のなかで、最近欧米などで提唱されている遺伝的危険因子(遺伝子多型)に着目し、(1)十数種類の候補遺伝子を挙げ、遺伝子型と血栓症の頻度、重症度、血栓形成部位特異性(脳、冠動脈、深部静脈など)の関係を患者一対照試験で検討するとともに、これら遺伝子の関与を包括的に評価し、対立遺伝子頻度が欧米と異なるわが国でも、同じように危険因子となりうるか、わが国独自のデータを蒐集し、これらにの結果に基づき、個人個人の疾患予測のための遺伝子診断システムを構築し個体にあわせた血栓症予防法と治療法を考案することを目的としている。動脈硬化病変の評価は、臨床症状や通常の臨床検査の他に頚動脈エコー、大動脈CT所見で評価した。冠状動脈疾患については冠状動脈造影が得られた症例のみエントリーした。また遺伝子多型検査は末梢白血球のgenomic DNAを用いた。通常の方法で抽出された遺伝子DNAによるPCRのほか、全血からの直接PCRも行った。後者については既に基礎検討が終了しており、その方法が簡便であることから、本研究のように多数の個体の遺伝子解析に適していると考えられた。本年は、昨年に引き続き脳血管障害、糖尿病大血管症、ならびに閉塞性動脈硬化症と、種々の遺伝子多型の関連を検討し、いくつかの新知見を得た。白血球の受容体の一つであるCD14抗原の遺伝子多型と脳血管障害について血中可溶性CD14抗原濃度も測定し興味深い知見を得た。糖尿病患者において腹部CTによる大動脈石灰化と血液凝固XII因子の血中濃度および遺伝子多型(46C/T)が関連することが明らかになった。本研究は、血栓症や動脈硬化症と各種因子の遺伝子多型との関連に注目し、(1)十数種類の候補遺伝子を挙げ、遺伝子型と血栓症の頻度、重症度、血栓形成部位特異性(脳、冠動脈、深部静脈など)の関係を患者一対照試験で検討するとともに、これら遺伝子の関与を包括的に評価し、対立遺伝子頻度が欧米と異なるわが国でも、同じように危険因子となりうるか、わが国独自のデータを蒐集し、これらにの結果に基づき、個人個人の疾患予測のための遺伝子診断システムを構築し個体にあわせた血栓症予防法と治療法を考案する事を目的としている。平成13年度は、以下の研究成果を得た。1.心血管危険因子マーカーのとしてparaoxonase、ホモシステイン、活性化XII因子、ANPの血中濃度測定法の確立とその臨床的意義の検討:昨年までの研究で、動脈血栓症に対する意義が明らかとなったこれらマーカーの測定法につき検討した。その結果、これらの遺伝子変異(多型)は活性に大きく影響し、特にlparaoxonaseについては測定方法に強く依存することが明かとなった。
芸術・文化政策の便益と評価に関する理論的・実証的研究

芸術・文化政策は地域経済の活性化やまちづくりとして期待される一方で、科学的根拠に基づいた政策判断が行われていない。過去の研究では、芸術・文化が利用者への直接便益に加えて、家計の生活環境や企業の活動環境に対する間接便益を与えることを明らかにした。2016年度はその研究結果を基盤研究とし、主に2つの政策研究を行った。(1)家計や企業への芸術・文化の影響が各経済主体に相互に影響を及ぼしながら、最終的に地域経済や住民の厚生水準をどのように変化させるのかを検証するため、各経済主体の相互依存関係を考慮した応用一般均衡モデルを開発し、政策シミュレーション分析を行った。その結果、芸術・文化施設のソフト面の充実に資源を投入することは第2次産業や第3次産業の労働生産性を上昇させ、家計の効用を引き上げるとともに、地域の生活環境を改善することによってさらに効用を引き上げることが明らかになった。したがって、芸術・文化政策を総合的に判断するためには、各経済主体の相互依存関係を考慮することが必要であり、住民の厚生水準の引き上げには質の高い芸術・文化に触れる機会を増やすことが必要である。このように芸術・文化は地域経済や財政に大きな影響を及ぼすが、厳しい財源調達の中、多様な便益を最大化する効率的な芸術・文化施設の最適整備が重要である。そこで(2)直接・間接便益の複数アウトプットを考慮した包絡分析(DEA)法を行うことで、芸術・文化施設ごとの効率性の違いとその違いの要因を検証した。その結果、博物館の集積度が高ければ高いほど効率的であることや、交通機関の整備や都心からの距離、事業形態なども効率性に影響する要因となることが明らかになった。以上のように、多様な便益を客観的に評価し政策分析につなげることは、芸術・文化のあり方の議論を成立させるためにも重要であり、政策インプリケーションへの足がかりとなる。28年度が最終年度であるため、記入しない。地方自治体が供給する財・サービスの多くは、利用者への直接便益と非利用者への間接便益(外部性)を併せ持つ準公共財である。しかし、準公共財から発生する多様な便益の評価が困難であることから、公共部門の関与のあり方を検討するための科学的な判断材料が欠如している。したがって、本研究は近年、地域経済の活性化やまちづくりとして注目されている芸術・文化を準公共財として取り上げた。これまでの研究から芸術・文化には、利用者の直接便益や居住環境の改善による周辺住民への間接便益が存在することが証明されたが、芸術・文化が労働生産性を向上させ、企業の活動環境面に間接便益を与える可能性があることから、当該年度は芸術・文化の「企業活動の環境改善効果」について理論的・実証的に検証した。その結果、企業活動環境改善に対して、特別展や事業などのソフト面の充実や民間の芸術・文化活動へのサポートの有効性などが示され、芸術・文化は地域経済のポテンシャルを高めることが分かった。また、当該年度は、芸術・文化の家計や企業への影響が各経済主体に相互に影響を及ぼしながら、最終的に実体経済や住民の厚生水準にどのような影響を及ぼすかについて各経済主体の相互依存関係を考慮した応用一般均衡モデルを開発した。さらに効果分析として芸術・文化の質、量を変更した場合の政策シミュレーション分析を行った。その結果、ソフト面の資源の投入は第2次産業や第3次産業の労働生産性を上昇させ、住民の厚生水準を引き上げるとともに、居住環境の改善によって厚生水準を引き上げることが分かった。以上のように、非市場価値を含めた便益を客観的に評価することは、科学的基準の開発といった学術面や芸術・文化のあり方の議論を成立させるための政策面においても重要であり、本研究の考え方や手法を多くの準公共財に適用することで、準公共財による政策インプリケーションへの足がかりとなる。芸術・文化の差が引き起こす生産性の違いに着目した研究は学会で報告し、得られた結果は査読付き学術誌に掲載された。また、これまでの研究である仮想評価法を用いた芸術・文化の直接便益の計測に関する研究は、さらに改善した結果、査読付き学術誌に掲載された。さらに、応用一般均衡モデルを用いた芸術・文化の効果分析は学会で報告した。また「交差する地域文化とイノベーション」をテーマとした公開シンポジウムで、これまでの研究成果を用いて文化に対する経済学的評価方法について講演をおこなった他、本成果についてワークショップや研究会等で報告をかさねた。以上のように、当該年度の研究計画であった芸術・文化の便益評価に関する研究は、無事進展でき、それを基盤研究とする政策研究では、まだ改善する必要があるが基本モデルを構築し、理論的・実証的に検証できたことから、おおむね順調であると評価できる。

その結果、芸術・文化施設のソフト面の充実に資源を投入することは第2次産業や第3次産業の労働生産性を上昇させ、家計の効用を引き上げるとともに、地域の生活環境を改善することによってさらに効用を引き上げることが明らかになった。したがって、芸術・文化政策を総合的に判断するためには、各経済主体の相互依存関係を考慮することが必要であり、住民の厚生水準の引き上げには質の高い芸術・文化に触れる機会を増やすことが必要である。このように芸術・文化は地域経済や財政に大きな影響を及ぼすが、厳しい財源調達の中、多様な便益を最大化する効率的な芸術・文化施設の最適整備が重要である。そこで(2)直接・間接便益の複数アウトプットを考慮した包絡分析(DEA)法を行うことで、芸術・文化施設ごとの効率性の違いとその違いの要因を検証した。その結果、博物館の集積度が高ければ高いほど効率的であることや、交通機関の整備や都心からの距離、事業形態なども効率性に影響する要因となることが明らかになった。以上のように、多様な便益を客観的に評価し政策分析につなげることは、芸術・文化のあり方の議論を成立させるためにも重要であり、政策インプリケーションへの足がかりとなる。これまでの研究では、家計、企業、不動産業の相互依存関係を考慮した応用一般均衡モデルを構築し、芸術・文化が家計の厚生水準や地域経済に与える影響を推定したが、モデルに政府部門を組み込むことで、各経済主体から徴収する税金などの財源調達のあり方について、より具体的な検証が可能となる。そのためには、まず芸術・文化と財政(財源)に関する研究が必要である。また、これまでの研究から推定された直接便益、間接便益をもとに、複数アウトプットを考慮して包絡分析(DEA)法を行うことで、施設ごとの効率性の違いを検証する。その際、施設の地理的条件や人口密度といった自治体の裁量が及ばない非裁量要因をTobit分析によって除去し、技術的効率性の決定要因を分析する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
多回交尾システムをもつ直翅目昆虫における精子競争の適応的意義

多回交尾を行う直翅目昆虫において、いかに配偶者選択が行われているのか、またとりわけ精子置換という現象を背景に雌においては多回交尾からいかなる利益を得ているのか、という点を明らかにする目的で、2種の昆虫に関して検討を行った。まず、多回交尾を行うオンブバッタに関しては、交尾活動に対する体サイズと日齢の影響を調べた。その結果、体サイズに関しては全体としてみた場合に、雌については中間サイズの個体の交尾頻度が高い傾向が示された。しかし、体サイズは羽化時期が後になるにしたがって小さくなる傾向があったので、結果としては羽化時期後半(9月)に羽化した個体では体サイズに依存した交尾頻度が高まる結果につながった。また日齢に関しては、雌雄ともに日齢の進行にともなって交尾活動が活発になり、観察開始時の雌雄各個体の日齢と交尾またはマウントが観察された頻度の間には有意な正の相関がみられた。一方、アオマツムシについては、雄が交尾時に雌に提示し、雌が交尾中に摂食するMetanotal Secretion(MS)が、多回交尾システムの中で、雌の卵生産にどのような効果を及ぼすかを調べた。その結果、MSの摂食が雌の卵生産にマイナスの効果があるという興味深い結果が得られた。すなわち、人為的に複数回MSを提示した個体は、40日齢において総卵数が有意に少なく、特に卵巣内に残存する卵数が少なかった。また、MSの摂食量と卵巣内残存卵数の関係を調べると有意な負の相関がみられた。今後、本種の繁殖システムのなかでこの現象がどのような生物学的な意義をもっているのかの検討が必要である。非常に頻繁に交尾をおこなうオンブバッタにおいて、配偶者選択があるのか、あるのであれば体サイズはその指標になるのかという点を調べるため、約2ヶ月にわたって室内飼育個体の行動を記録した。この観察においては本種のオンブ行動はすでに交尾後警護行動であることがわかっているので、交尾およびオンブ行動を記録した。また、本種には体色多型があるので体色を記録するとともに、すべての個体の体サイズを測定した。まず飼育した個体全体をみると、雌雄とも羽化時期が後になるほど体サイズが小さくなること、また、一般に雌では褐色タイプは大きく、緑色タイプは小さいことが明らかとなった。つぎに、全観察期間の8割以上生存し観察が行われた個体の結果をまとめると、雌雄ともに体サイズと交尾頻度に相関はなく、また、体色タイプ間で交尾頻度に差はなかった。しかし、雌雄を体長の平均値によって大型・小型に二分して、それぞれの中で、交尾頻度との相関を見ると、雌では小型個体で体サイズに依存した交尾頻度の増加がみられ、大型個体では逆に逆依存した減少がみられた。しかし、雄ではいずれも相関はなかった。ところで、8月と9月の羽化個体を比べると、雌雄とも8月の方が体サイズが大きい。そこで観察個体を8月と9月羽化個体に分けて分析した結果、雌雄とも、9月ではサイズに依存して交尾頻度が高くなった。これらの結果から、オンブバッタでは、発生前半(8月)では大きい個体が出現する傾向にあるため、体サイズと交尾頻度の関係が不明瞭であるが、後半(9月)では全体に小型の個体が出現するため、体サイズに依存した交尾頻度の変化、すなわち配偶者選択がある可能性が示唆された。なお、オンブバッタの交尾行動は雄が能動的で、雌は受動的であるので、これは雄による雌の選択と考えるのが妥当と思われた。多回交尾を行う直翅目昆虫において、いかに配偶者選択が行われているのか、またとりわけ雌においては多回交尾からいかなる利益を得ているのか、という点を明らかにする目的で2種の昆虫に関して検討を行った。まず、多回交尾を行うオンブバッタに関しては、前年に引き続いて交尾活動に対する日齢の影響を調べた。

その結果、雌雄ともに日齢の進行にともなって交尾活動が活発になり、観察開始時の雌雄各個体の日齢と交尾またはマウントが観察された頻度の間には有意な相関がみられた。しかし、実験的に日齢構成を「老:中:若」の3段階で組み合せた雌雄を同居させて観察した場合にも、特定の組み合せの間で特に交尾活動が多い等の傾向はなかった。一方、アオマツムシについては、雄が交尾時に雌に提示し、雌が交尾中に摂食するMetanotal Secretion(MS)が、多回交尾システムの中で、雌の卵生産にどのような効果を及ぼすかを調べた。その結果、MSの摂食が雌の卵生産にマイナスの効果があるという興味深い結果が得られた。すなわち、人為的に複数回MSを摂食した個体は、30日齢において総卵数が有意に少なく、特に卵巣内に残存する卵数が少なかった。また、MSの摂食量と卵巣内残存卵数の関係を調べると有意な負の相関を示した。過去に多くの昆虫種で、本種と類似の求愛給餌行動が報告されているが、求愛給餌がそれを摂食した個体にマイナスの効果を及ぼすとの報告はこれまでになく、きわめて興味ある事実である。今後、本種の繁殖システムのなかでこの現象がどのような生物学的な意義をもっているのかの検討が必要である。
成層圏オゾンの3次元輸送・反応モデルの作成

成層圏オゾンに関する3次元輸送・反応モデルを作成した。また、このモデルの結果を検証するために、成層圏オゾンの変動、およびオゾン反応の反応係数に関する室内実験などを行った。成層圏オゾンの変動に関しては、日本の打ち上げたADEOS衛星のTOMSのデータの解析から、平成9年の冬に見られた北極地域でのオゾンホールについての解析を試みた。成層圏の光化学反応に関しては、オゾンの光化学反応の他、窒素酸化物、ハロゲン化合物などの反応も組み込んだ。化学反応式としては、おおよそ50程度の式が組み込んである。反応に関しては、ファミリー法を用いた。3次元モデルへの組み込みに関しては、それほどの問題もなく組み込むことができた。結果を確認するために、全球的なオゾン分布、および、季節変化などの変化のシミュレーションなどを行った。その結果、第0近似としての季節変動は良く表現できてはいるが、依然として、オゾンホールなどの年々変動などの再現にはほど遠い状況である。そこで引き続きこのシミュレーションを改良するために、モデル開発を行った。特に、成層圏でのPSC(成層圏雲)に伴う不均質反応を取り込む券キュを行った。モデルでは、不均質反応は、パラメタリゼーションとして取り込まざるを得ない。しかしながら、この方式に関しては、確率した方法は存在しない。2、3の提案されている方法をテストし、その成果をテストしてみた。そこで、オゾンホールのシミュレーションを行ったが、オゾンホールの生成に関しては成功しなかった。今後とも、不均質反応に関する取扱いを研究する必要がある。もう一つの重要なプロセスは、対流圏の光化学過程である。対流圏に関しては、成層圏に比べて各段に難しく、依然として研究段階である。そこで、このモデル化を試みた。その結果、一応の計算結果は得られたが、依然として、観測結果を十分に表現できていない。今後とも、研究を続けていく必要がある。本研究では、大気大循環モデルにオゾンを中心とする光化学反応モデルを組み込み、成層圏オゾンの変動をシミュレートすることを目指している。本年度は、まず成層圏にchapman反応を主体とした光化学反応モデルを組み込み、シミュレーションを試みた。得られた結果は、北半球夏のオゾンの減少が良く表現されていないことを除けば、大きなスケールの特長は良く再現されており、将来に希望がもてる結果となった。又、成層圏オゾンのシミュレーションを正しく行うためには、やはり、対流圏のオゾンを正しく取り扱う必要があり、その化学反応モデルの開発に取り組み始めた。成層圏と異なり、対流圏では、反応が複雑であり、大気大循環モデルの時間積分と整合性があるように反応を取り扱わざるを得ず、ファミリー法の適用を考えている。又、オゾンのモデル作成のための実験室における反応定数の測定、モデルの結果のチェックのための成層圏衛星成分の観測、大気の成層構造の観測なども行い、貴重なデータが得られた。気候センター(CCSR)と国立環境研(NIES)共同の大気大循環モデル(CCSR/NIES AGCM)に成層圏オゾンを主体とした化学反応の過程を導入している.このモデルは予報したオゾンを放射と相互作用させることに特徴がある。昨年は,オゾン反応のうち純酸素反(Chapman反応)系のみを導入した.今年度はまず,反応が比較的遅く,輸送の効果のおおきいCH4とN20を導入した.これらの物質は温室効果気体でもあるので,興味ある実験と思われる.濃度の緯度,鉛直分布などをみると再現性はきわめてよい.さらにHOX系からNOX系までのオゾン破壊反応を導入させることにした.結果は定性的にはオゾン分布の年変動や緯度分布などをおおむね再現している.しかし定量的にはまだ十分とはいえず,今後改良していく予定である.このGCMは世界で最初に赤道下部成層圏の準2年振動(QBO)を再現したモデルである.このことを利用して,オゾン反応は純酸素反応系のみであるが,HOX,NOXのオゾン破壊作用をパラメタライズしたモデルを作成して,オゾンQBOを調べてみた.変動の様子は観測と同じような振る舞いをしており,モデルの信頼性があるとみていいであろう.対流圏オゾンのモデリングについては導入する反応が一応きまり,現在導入,テスト中である.成層圏オゾンに関する3次元輸送・反応モデルを作成した。

2、3の提案されている方法をテストし、その成果をテストしてみた。そこで、オゾンホールのシミュレーションを行ったが、オゾンホールの生成に関しては成功しなかった。今後とも、不均質反応に関する取扱いを研究する必要がある。もう一つの重要なプロセスは、対流圏の光化学過程である。対流圏に関しては、成層圏に比べて各段に難しく、依然として研究段階である。そこで、このモデル化を試みた。その結果、一応の計算結果は得られたが、依然として、観測結果を十分に表現できていない。今後とも、研究を続けていく必要がある。
パーキンソン病が創造性と自己評価に及ぼす影響と創造的活動の効果に関する基礎的研究

本研究はパーキンソン病患者(PD)への創造的活動による運動機能,認知機能,心理的機能への影響を単一システムデザイン(SSD)によって検討することを目的とした.対象は痴呆が認められない外来通院中のPD2名(76歳,女性,Hoehn-Yahr重症度III,75歳,女性,Hoehn-Yahr重症度IV)であった.8週間のベースラインを設定した後,8週間にわたり通常の薬物療法,理学療法に加え,創造的活動を付加した.具体的には患者との話し合いの結果から1名には陶芸活動を小グループで行い,もう1名にはパズル的活動をそれぞれ40分間行った.上述した指標についてPDに反復測定し,創造ら活動未実施時をA期,創造的活動を加えた時期をB期とするSSDによって検討した.Wilcoxon検定,加減速線法などによりA期とB期の得点の有意差を検討した結果,日常生活活動,運動機能障害,神経症状には有意差が認められなかったものの,UPDRSの下位項目である自覚・精神症状とself-esteem score,wordfluencyに有意な差が認められた(p<0.05).創造的活動の付加がこれらの項目の得点の上昇に効果があったことが明らかにされた.しかし創造的活動は個人によってその意味と価値が異なることが推測され,活動を選択する際には患者との十分な話し合いと検討が必要であると考えられた.今後も症例を重ねて検討していきたい.対象はPD患者40名(65.08±7.10歳),NC57名(64.07±9.45歳),DC17名(65.00±11.08歳)であった.診断と年齢,及び診断と性の2要因分散分析の結果,いずれもFluency,Flexibility,Elaborationに年齢,及び性の主効果が認められ,創造性は加齢により低下し,男性は女性より有意に高い得点を示した(Fluency:t=2.11,p<.05).診断による差は認められなかった.今後,創造的な活動がPDの創造性と自身感情にどのように影響を及ぼすかを検討する.本研究はパーキンソン病患者(PD)への創造的活動による運動機能,認知機能,心理的機能への影響を単一システムデザイン(SSD)によって検討することを目的とした.対象は痴呆が認められない外来通院中のPD2名(76歳,女性,Hoehn-Yahr重症度III,75歳,女性,Hoehn-Yahr重症度IV)であった.8週間のベースラインを設定した後,8週間にわたり通常の薬物療法,理学療法に加え,創造的活動を付加した.具体的には患者との話し合いの結果から1名には陶芸活動を小グループで行い,もう1名にはパズル的活動をそれぞれ40分間行った.上述した指標についてPDに反復測定し,創造ら活動未実施時をA期,創造的活動を加えた時期をB期とするSSDによって検討した.Wilcoxon検定,加減速線法などによりA期とB期の得点の有意差を検討した結果,日常生活活動,運動機能障害,神経症状には有意差が認められなかったものの,UPDRSの下位項目である自覚・精神症状とself-esteem score,wordfluencyに有意な差が認められた(p<0.05).創造的活動の付加がこれらの項目の得点の上昇に効果があったことが明らかにされた.しかし創造的活動は個人によってその意味と価値が異なることが推測され,活動を選択する際には患者との十分な話し合いと検討が必要であると考えられた.今後も症例を重ねて検討していきたい.
大環状化合物は溶液中で柔軟な構造を持ち、この柔軟性は生理活性を制御している

本申請研究の目的は、ビスベンジルイソキノリン(BBIQ)の生理活性発現のメカニズムを解明する上で、コンフォメーションの平衡状態を測定する手法の汎用性を高めつつ適用することによって、有用な新規の「動的構造-活性」相関を実証することである。この目的で、(1)BBIQ誘導体の構造的なバラエティを十分に考慮したシリーズを用いて、ラジカル消去活性を一定の条件にて測定した。また、(2)これらの立体構造を広範囲にわたるコンフォメーション探索を計算すると同時に、溶液状態における立体構造の特性をNMRを用いて測定し、実証的な分子の動的構造の解析手法を開発した。BBIQ誘導体3種類のラジカル消去活性とそれらの構造解析から、反応メカニズムにたいしてテトラヒドロイソキノリン(THIQ)部分構造の立体的特性が重要な役割を有していることを報告した。また、構造的特性の測定においては、BBIQ誘導体のコンフォメーションについて、AMBER99力場を用いて網羅的に探索するプログラムMGPを開発した。その計算結果から、大環状構造のラジカル反応活性中心と推定されたTHIQ部分構造に対して及ぼす影響として、エカトリアル-アキシャル変換の発生頻度に極端な相違が見られ、これがラジカル消去反応において必要となる構造変化の許容度と関連づけられると結論づけられた。大環状ビスイソキノリンアルカロイドのうち、セファランチンおよびイソテトランドリンは強力なラジカル消去活性、および生体試料における脂質過酸化に対する抑制効果を測定したところ、その効果はビタミンEと比較して速度的には緩やかであるが量的には大きい抑制効果を示すことを見いだした。しかしながら、これらと化学構造の相違がほとんど見られないテトランドリンでは同等の活性は見られなかった。テトランドリンが不活性であることについては他の研究グループからも報告されている内容と一致した結果であった。そこでこれらの化合物のラジカル消去活性のメカニズムを明らかにするために、分子軌道法計算を行い活性化エネルギーの比較を行った。活性中心として筆者らが提唱しているのはこれら化合物のテトラヒドロイソキノリン部分である。このモデル化合物についてメトキシラジカルとの水素移動反応のシミュレーションを密度汎関数法分子軌道法計算(B3LYP/6-31G*)にて実行したところ、テトラヒドロイソキノリンの立体構造と活性化エネルギーとの間に注目すべき関係性が見られることを明らかにした。そこでこの部分構造の立体構造の変化が大環状構造の中でどのような制約を受けるかについて検証するために、大環状構造の立体構造解析を行うためのコンピュータプログラムを開発した。構造探索法は大沢らの報告した貯水池アルゴリズムを拡張したものを用い、構造計算はP.A.Kollmanらの報告したAMBER力場を用いた。その結果、活性の見られないテトランドリンではコンフォメーション変化についてのエントロピーが非常に小さく、このためラジカル分子種の接近に伴う化学反応に対して構造変化を起こしにくく、一方セファランチンやイソテトランドリンでは大きいエントロピー変化を可能にする構造条件を有しており、ラジカル反応の発生がモデル化合物と同様の低い活性化エネルギーの条件で起こりうることが明らかとなった。
T4ファージ尾繊維および小尾繊維とリポ多糖との相互作用

本年はファージおよび小尾繊維蛋白質の分子認識をさらに詳細に検討するために阪大理学部の米崎哲朗博士によって単離されたnik変異株ファージ(B株にのみ感染でき、K株に感染できない)を用いて解析を行った。表現型は曖昧さがなく、B型にのみ感染し、K12由来株には野生株はもちろんのこと、糖鎖長の異なる一連の変異株にも全く感染できなかった。この特異性がファージの吸着の段階で起こっているかを調べるために、各大腸菌株よりLPSを単離してLPSによるファージの失活を調べたところ、野生株ファージがB株由来のものとD21-e7で失活したのに対し、nikファージはB株由来のLPSでのみ失活した。このことはnik変異が感染初期段階の分子認識に関係していることを示すだけでなく、分子の微妙なコンホメーションを認識していることを示している。今後LPSの構造をさらに詳細に調べて行かなくてはならないが、これと並行してnik変異株ファージの変異部位の決定を行った。まず、おおまかに変異部位の推定を行うためにnikファージと遺伝子9および15に変異を持つamファージとの掛け合わせを行ったところ、両者からほぼ等距離にあるという結果を得た。そこで、遺伝子12に変異を持つ可能性が高いと考え、同変異株の遺伝子12の全塩基配列決定を行った。その結果、残基番号457ロイシンのコドンCTGがTCT即ちセリンに変異していることが分かった。これは遺伝子12のC末端領域にあり、糖鎖認識部位である可能性が高い。
エリスロポエチンの先天性横隔膜ヘルニアにおける肺高血圧への有用性の検討

先天性横隔膜ヘルニアの肺高血圧及び肺低形成の病態解明の手段としてナイトロフェン誘導のRatモデルを用いた。モデル肺血管内皮においてRhoAの高発現を認め、Rhoキナーゼ経路の肺高血圧の病態への関与とRhoキナーゼ阻害剤の有用性が示唆された。またモデル肝臓、腎臓においてエリスロポエチンの産生抑制を認め、エリスロポエチン経路の肺高血圧の病態への関与とエリスロポエチンの有用性が示唆された。Rhoキナーゼ阻害剤もエリスロポエチンもすでに臨床実用されている薬剤であり、横隔膜ヘルニア患者への臨床応用の可能性も示唆された。まず、ナイトロフェン投与による横隔膜ヘルニアモデルの作成にとりかかった。2013年8月頃から順調にモデルが作成できるようになり、予定通り妊娠17日目、19日目、21日目の胎児から肺、心臓、肝臓、腎臓、横隔膜を冷凍切片用、核酸抽出用に採取した。ついでRhoAKinase関連が横隔膜ヘルニア(CDH)における肺高血圧に関わっているか否かを評価した。RT-PCRにてRho-Aと、その上流に位置するWnt11のモデル肺における高発現を認めた。さらに、その結果は免疫染色に手も確認された。肺の血管におけるRhoAの発現を正確に評価するためにvWFとRhoAの共染色を行い、モデル肺の血管、とくに末梢の血管におけるRhoAの高発現を認め、RT-PCRの結果と矛盾しなかった。以上よりRho Kinase PathwayのCDH肺高血圧への関与が示唆され、RhoKinase阻害剤の治療への応用の可能性が示唆された。他に、Wntシグナル伝達系の肺高血圧への関与を調べた。横隔膜ヘルニアを合併する多発奇形において遺伝子変異と発現の低下が報告されているWnt4の発現は、モデル肺において有意に低下していた。また、他の肺高血圧モデルで示されているGSK3betaのmRNAレベルの発現亢進やベータカテニンの核への移行と蓄積は認めなかった。ついで、肝臓におけるエリスロポエチンおよびそのレセプターの遺伝子や蛋白の発現も調査した。エリスロポエチンの胎児肝臓における発現は在胎19日目にピークを迎えることが分かったが、mRNAレベルでは負う隔膜ヘルニアモデル群で有意に発現が落ちており、その傾向は免疫染色にても確認された。ついで胎児肺において、気管の内皮細胞にてエリスロポエチンの発現を認めた。しかし、その発現量は少なく、モデルと比較群で発現量に差を認めなかった。現在、エリスロポエチンレセプターの局在を調査中である。さらに、出生直後の血清エリスロポエチンの濃度を測定することも試みたが、ラットの新生児の血液量が、測定に必要な量に著しく不足である事が、数回の試みにて分かった。なお、肝臓におけるエリスロポエチン発現の抑制については、2015年5月に行われる太平洋小児外科学会で発表する予定である。また論文も作成中である。妊娠ラットやマウスにナイトロフェンを投与すると胎児にCDHが生じ、このモデル(CDHモデル)は肺低形成や肺高血圧の病態を再現するモデルとして利用されてきた(Takayasu Hら、J Pediatr Surg.2010、Pedatr Surg Int.2008、J Pediatr Surg.2007)。申請者は、平成25年より3年間、本研究において同モデルを用いて肺におけるRhoAの過剰発現(Takayasu H,Masumoto Kら、J Pediatr Surg.2015や肝臓及び腎臓におけるエリスロポエチン(Epo)の低発現(Takayasu H,Masumoto Kら、投稿準備中)を見いだした。よってRho阻害剤、Epoの治療に対する有効性が示唆された。また最近、アンギオテンシンII(AngII)受容体拮抗薬が同モデルにおいて肺の発生を促し、心機能を改善した(Cristina Nogueira-Silva, Jorge Correia-Pintoら、Mol Med.2012)という報告がなされた。さらにAngIIとRhoキナーゼの経路が互いに活性化しあい、そのターゲットの一つがIL-6であることが報告されている(Magdalena ,DariaらPharmacological Reports2014)。よって上記の薬剤が単独あるいは併用により出生前あるいは出生後のCDH患児の肺低形成、肺高血圧を改善することが期待される。母胎や新生児のラットモデルへのRho阻害剤やEpo投与の効果については目下条件検討の段階である。胎児のエリスロポエチンの濃度の測定がほぼ不可能であると判断された。また、その判断を下すのに要した実験の分だけ研究が遅れている。それ以外は順調であり、ほぼ仮説通りに研究が進んでいると考えている。小児外科肺高血圧に対するエリスロポエチンの有用性は動物実験でも示されている。

本実験で用いているモデルは肺高血圧のモデルではあるが、生後すぐに致死的になるため、生後の治療や病態の研究に適さない。今後、仮説が正しいことを確かめるため、エリスロポエチンの肺高血圧における分子生物学的役割を調査し、それらの異常を本モデルで証明する事により、エリスロポエチンの横隔膜ヘルニア、肺高血圧に対する有用性を証明する一助としたいと考えている。(理由)実験を開始した当初は、横隔膜ヘルニアを認めないことが続いた。思ったより早くに出産していることなどより業者の報告するところの妊娠日数に幅があり、一日でも投与日が狂うとモデルが出来ない事を経験上知っていたので、ラット一匹あたりの値段は高いが、より信用のおける業者に切り替えたところ、次第に順調にモデルが作成されるようになった。エリスロポエチンの評価にはとりかかれなかったが、沢山のモデル胎児の臓器検体を冷凍保管で来た事、まとめて核酸を抽出して保存出来た事より、それほど作業が遅れているとは考えていない。また、RhoA Pathwayの系で有意な結果を得たため、それをさらに発展する事も考えており、比較的順調に進展していると考えている。仮説通りに最も重要な因子であるエリスロポエチンの肝臓での産生低下を効率よく証明出来たため、RT-PCRに要する費用が予定より少額に収まった。2013年に確保した臓器検体のうち肺、肝臓からRNAを抽出し、エリスロポエチンおよび、そのレセプターの発現をRT-PCRおよび免疫染色で確認する。有意差が得られた場合は、そのメカニズムの探求と、エリスロポエチンの投与効果をモデル動物を用いて検討する。また、Rho Kinase阻害剤の投与効果も同様にモデルを用いて検討したいと考えている。エリスロポエチンレセプターの胎児肺における発現の局在を明らかにする。エリスロポエチンの先天性横隔膜ヘルニアに伴う肺高血圧における分子生物学的役割を解明する。前倒し請求を行い、次年度分を使用して研究を継続したが、本年度の目的は達成され、わずかに残金が生じた。次年度に役立てる事とした。エリスロポエチンおよび、そのレセプターを認識する免疫染色用の試薬および抗体の購入。エリスロポエチン、そのレセプター、またエリスロポエチン関連物質のRT-PCRに必要な試薬およびプライマーの購入。免疫染色とPCRに要する消耗品の購入。ラットの購入。RhoKiase阻害剤の購入。ヨーロッパ小児外科学会において2013年の成果を発表するための旅費。2013年の成果を論文にするために必要な経費(英文添削、投稿費用)。
材料自由度が高く傾斜機能特性を持つ造形が可能な付加製造法に関する研究

本研究の目的である、「材料自由度が高く」さらには「傾斜機能特性を持つ材料の創成も可能」とする「新たな付加製造技術」の構築においては、微粒子化した異種の各種材料粒子を2次元平面内の任意の位置に並置配置することが可能な積層層形成技術がKey技術となる。またその積層層形成技術を構築するための要素技術となるのが、1種々材料を数μmからサブμmの大きさにするための微粒子化技術であり、2微粒子材のハンドリングに必要な物理特性の制御技術である。そこで平成30年度においては、研究実施計画にのっとり、1各種材料の微粒子化技術に関する研究と2粒子の物性制御技術に関する研究を行った。1の研究においては、入手可能な熱可塑性樹脂材料と利用可能な微粒子化作製装置に関する情報収集を行い、その情報を基に3種の樹脂(ABS、AS、アクリル)材料の選択と入手を行い、更に、入手した樹脂材料の粒子作製ができるかをトナー粒子作製に用いられる粉砕法の装置を用いて検討した。その結果、AS樹脂とアクリル樹脂においては、衝突板タイプのジェットミル粉砕機の制御条件範囲内で10μmサイズの所望の粒子を作製できることが確認できた。しかしながら、ABS樹脂に関しては、粉砕法装置である衝突板タイプのジェットミル粉砕機とカッターミルの両方の装置において、それぞれの制御条件範囲内では所望の粒子作製ができないことが分かった。2の研究においては、樹脂粉体を摩擦帯電させ静電気力を利用してそのハンドリングを行うことから、最初に樹脂粉体の摩擦帯電特性を測定する装置の立ち上げを行い、次に立ち上げた測定装置と他の測定装置との帯電量値を共通基準で評価する方法に関して検討を行った。また、摩擦帯電列上の異なる位置に存在する種々の摩擦帯電粒子を用い、作製した樹脂粒子の摩擦帯電特性に応じて各樹脂粒子を異なる帯電量値に制御できることが確認できた。1の各種材料の微粒子化技術の研究においては、平成30年度の達成目標を、造形材となる種々材料をサブμmまで微粒化するための手法と制御条件を明らかにすることとしていたが、この目標に対して、AS樹脂とアクリル樹脂に関しては、樹脂粒子作製に一般的に用いられる粉砕法が10μmサイズの粒子作製装置として適用可能であることを明らかにできた。また、ABS樹脂に関しては、一般的な粉砕法装置の制御条件範囲内では粉砕を行うことができず、一般的な粉砕法はサブμmサイズまでの粒子作製法としては用いることができない手法であることを明らかにできた。樹脂粒子の作製に関しては、上記樹脂以外にも、ポリアミド(PA)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリエチレン(PE)樹脂が実験用として入手可能であることまでは確認できた。しかしながら、これらの樹脂材料の入手と粒子作製検討までは行うことができなかった。2の粒子の物性制御技術の研究においては、平成30年度の達成目標を、粒子のハンドリングに関して、印刷技術の画像形成制御手法に適応させるために必要な物性条件とその物性制御手法を明らかにすることを目標としていた。この目標に対して、粉体ハンドリングに用いる印刷技術が粉体の摩擦帯電特性を利用していることから、樹脂粉体の摩擦帯電量測定を行うことができる測定装置の構築を行った。また、作製したAS樹脂とアクリル樹脂の樹脂粒子の摩擦帯電特性に関して、共通基準で規定された摩擦帯電列上において、摩擦帯電特性の相対位置関係がどのようになっているかの確認を行った。しかしながら、もう一つの検討項目であった異種材粒子並置配置技術の研究に関しては、検討装置の立ち上げが行えず、作製した異種材粒子を用いての2次元画像の作製とその条件抽出検討は行えなかった。1の各種材料の微粒子化技術の研究に関しては、平成31年度も継続して行う計画としており、追加する達成目標項目としては、本研究で構築を目指す「新たな付加製造技術」では水溶性のサポート材粒子を用いることから、樹脂以外の材料の粒子作製法とその作製制御条件を見出すこととしている。従って、平成31年度は、構造材樹脂の粒子化検討の継続として、候補樹脂である{ポリアミド(PA)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリエチレン(PE)樹脂等}に関して、10μmサイズまで微粒化するための手法と制御条件を明らかにしていくことと、それと並行して、樹脂材以外の材料に関しても10μmサイズまで微粒化していくための手法と条件を明らかにしていく。同様に平成31年度も継続して行う計画としている2の粒子の物性制御技術の研究に関しては、新たに作製する造形材粒子やサポート材粒子の摩擦帯電特性を明らかにし、また摩擦帯電量の制御条件を明らかにしていく。また、摩擦帯電特性以外にも制御が必要となる粉体ハンドリングのための粉体特性に関しても、その特性と条件を明らかにしていく。また、検討の効率化を図るために、原材料入手の段階で所望のサイズの原材料粒子が存在するようであれば、原材料からの粒子作製を行わず、その原材料粒子を用いて検討を進めていく。また、上記1と2を踏まえた3異種材粒子並置配置技術の研究も並行して行い、印刷技術において異種材粒子の並置配置2次元画像作製を高精度に行うための制御条件を明らかにしていく。また、異種材の並置配置2次元画像の作製を実際に行うための機構の構築に関しては、冶具及び検討装置の作製を開始していく。本研究の目的である、「材料自由度が高く」

さらには「傾斜機能特性を持つ材料の創成も可能」とする「新たな付加製造技術」の構築においては、微粒子化した異種の各種材料粒子を2次元平面内の任意の位置に並置配置することが可能な積層層形成技術がKey技術となる。またその積層層形成技術を構築するための要素技術となるのが、1種々材料を数μmからサブμmの大きさにするための微粒子化技術であり、2微粒子材のハンドリングに必要な物理特性の制御技術である。そこで平成30年度においては、研究実施計画にのっとり、1各種材料の微粒子化技術に関する研究と2粒子の物性制御技術に関する研究を行った。1の研究においては、入手可能な熱可塑性樹脂材料と利用可能な微粒子化作製装置に関する情報収集を行い、その情報を基に3種の樹脂(ABS、AS、アクリル)材料の選択と入手を行い、更に、入手した樹脂材料の粒子作製ができるかをトナー粒子作製に用いられる粉砕法の装置を用いて検討した。その結果、AS樹脂とアクリル樹脂においては、衝突板タイプのジェットミル粉砕機の制御条件範囲内で10μmサイズの所望の粒子を作製できることが確認できた。しかしながら、ABS樹脂に関しては、粉砕法装置である衝突板タイプのジェットミル粉砕機とカッターミルの両方の装置において、それぞれの制御条件範囲内では所望の粒子作製ができないことが分かった。2の研究においては、樹脂粉体を摩擦帯電させ静電気力を利用してそのハンドリングを行うことから、最初に樹脂粉体の摩擦帯電特性を測定する装置の立ち上げを行い、次に立ち上げた測定装置と他の測定装置との帯電量値を共通基準で評価する方法に関して検討を行った。また、摩擦帯電列上の異なる位置に存在する種々の摩擦帯電粒子を用い、作製した樹脂粒子の摩擦帯電特性に応じて各樹脂粒子を異なる帯電量値に制御できることが確認できた。1の各種材料の微粒子化技術の研究においては、平成30年度の達成目標を、造形材となる種々材料をサブμmまで微粒化するための手法と制御条件を明らかにすることとしていたが、この目標に対して、AS樹脂とアクリル樹脂に関しては、樹脂粒子作製に一般的に用いられる粉砕法が10μmサイズの粒子作製装置として適用可能であることを明らかにできた。また、ABS樹脂に関しては、一般的な粉砕法装置の制御条件範囲内では粉砕を行うことができず、一般的な粉砕法はサブμmサイズまでの粒子作製法としては用いることができない手法であることを明らかにできた。樹脂粒子の作製に関しては、上記樹脂以外にも、ポリアミド(PA)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリエチレン(PE)樹脂が実験用として入手可能であることまでは確認できた。しかしながら、これらの樹脂材料の入手と粒子作製検討までは行うことができなかった。2の粒子の物性制御技術の研究においては、平成30年度の達成目標を、粒子のハンドリングに関して、印刷技術の画像形成制御手法に適応させるために必要な物性条件とその物性制御手法を明らかにすることを目標としていた。この目標に対して、粉体ハンドリングに用いる印刷技術が粉体の摩擦帯電特性を利用していることから、樹脂粉体の摩擦帯電量測定を行うことができる測定装置の構築を行った。また、作製したAS樹脂とアクリル樹脂の樹脂粒子の摩擦帯電特性に関して、共通基準で規定された摩擦帯電列上において、摩擦帯電特性の相対位置関係がどのようになっているかの確認を行った。