hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物語文と日常会話文における発話文体と話者属性の分析

小説内での登場人物の発話の特徴抽出に関しては、国立国語研による現代日本語書き言葉均衡コーパス(Balanced Corpus of Contemporary Written Japanese)からランダムサンプリングした日本文学の100テキストを対象として,発話に相当する部分を抽出し,性別・年齢などの発話者の情報に合わせて,発話者と聴者の間の人間関係(家族,友人,教師と生徒,上司や部下や同僚,店員と客など),発話の行われた場の状況(家庭の日常会話,学校での会話,仕事上の会話,警察の尋問や裁判での弁論など)や発話者の感情状態(喜び,悲しみ,怒り,驚き,恐れなどの基本感情状態に複合的な感情状態も合わせて現在18種類),行われた発話の語用論的な意図(導入,陳述,意思,願望,提案,質問などの機能で分類した大カテゴリ19種類,それらをさらに詳細に分類した小カテゴリ103種類)などに関するタグを定義表に基づいて付与した.また語用論的な機能に関しては他の分析者による分析と照らし合わせて統計的な一致度の検定を行いその分類手法の妥当性を確認した.またそれらのタグに基づいて小説における日本語発話文体の特徴を分析した.また日常会話における発話の特徴に関しては同じく国立国語研究所で現在開発中の日本語日常会話コーパス(Corpus of Everyday Japanese Conversation)の先行公開版に基づき,発話者の年齢・性別による発話文体の特徴の差異を抽出した.二年目で行う予定であった語用論的な機能の分類及びタグ付けまでおおよそ終了している.当初計画よりも進捗が早いため,小説文の会話に合わせて日常会話の分析及びそれらの比較を前倒して行うことができるのではないかと考えている.小説内での登場人物の発話の特徴抽出に関しては、国立国語研による現代日本語書き言葉均衡コーパス(Balanced Corpus of Contemporary Written Japanese)からランダムサンプリングした日本文学の100テキストを対象として,発話に相当する部分を抽出し,性別・年齢などの発話者の情報に合わせて,発話者と聴者の間の人間関係(家族,友人,教師と生徒,上司や部下や同僚,店員と客など),発話の行われた場の状況(家庭の日常会話,学校での会話,仕事上の会話,警察の尋問や裁判での弁論など)や発話者の感情状態(喜び,悲しみ,怒り,驚き,恐れなどの基本感情状態に複合的な感情状態も合わせて現在18種類),行われた発話の語用論的な意図(導入,陳述,意思,願望,提案,質問などの機能で分類した大カテゴリ19種類,それらをさらに詳細に分類した小カテゴリ103種類)などに関するタグを定義表に基づいて付与した.また語用論的な機能に関しては他の分析者による分析と照らし合わせて統計的な一致度の検定を行いその分類手法の妥当性を確認した.またそれらのタグに基づいて小説における日本語発話文体の特徴を分析した.また日常会話における発話の特徴に関しては同じく国立国語研究所で現在開発中の日本語日常会話コーパス(Corpus of Everyday Japanese Conversation)の先行公開版に基づき,発話者の年齢・性別による発話文体の特徴の差異を抽出した.二年目で行う予定であった語用論的な機能の分類及びタグ付けまでおおよそ終了している.当初計画よりも進捗が早いため,小説文の会話に合わせて日常会話の分析及びそれらの比較を前倒して行うことができるのではないかと考えている.国内で開催された国際学会で発表したため当初計画よりも旅費が安くなった.その費用をデータ作成の人件費に充当し,より多くのテキストのタグ付けを行うことを目指す.
凝固加工プロセスにより組織制御した高強度・高弾性アルミニウム合金の開発研究

低密度、高強度、高弾性率を有する高性能アルミニウム合金材料の開発を目的として、SiCウイスカ強化Al-LiおよびAl-Mg合金複合材料についてスクイズキャステキング法による作製技術の確立と、組織制御における性能特性の関係を解明した。鋳造過程で、合金溶湯のSiCプリフォーム内への浸透経路に沿ってLi,Mg原子が捕獲され、欠乏する異常マクロ偏析現象を見出した。これはプリフォーム内に存在するSiO_2とLi,Mgとの反応によることを明らかにし、溶質欠乏溶湯をプリフォーム外に押出す方法を考案し、加圧条件、凝固条件を変化させて凝固組織を制御し、均一溶質分布の複合材料鋳塊を得るプロセスを確立した。Al-Li合金複合材料は、他の析出硬化型アルミニウム合金複合材料とは異なり、焼入れ時にδ'相が析出し、顕著な時効硬化を示し、Al-Li-Cu合金複合材料では、焼入れ時に導入される高密度の転位上に優先的にT_1相が析出し、強度増加に寄与することを明らかにした。時効硬化させた複合材料の弾性率と降伏強度は、強化材の体積率の増加に伴い直線的に上昇し、時効組織の変化により引張強度および破断伸びを制御することが可能となった。焼入処理により複合材料の母相中には引張残留応力が生じ、材料の引張降伏強度を低下させ、圧縮降伏強度を増加させる。また、液体窒素温度への冷却と室温への昇温により、引張残留応力を減少させて転位密度を増加させ、更に析出硬化の利用により複合材料の強度特性を大きく改善することができる。X線回折により求めた残留応力値は引張降伏強度と良い対応を示し、非破壊的に材料の強度を評価できる。Al-Mg合金複合材料において、強化材/母相合金界面での反応相はSiO_2量が多いとMgAl_2O_4が主体となり、界面の接合が良好となる。適正なSiO_2量の選定により、界面反応生成物の種類とその厚さを制御することができ、接合強度の制御と材料の強度特性向上が可能となる。低密度・高弾性材料として宇宙・航空機用に注目されているAl-Li系合金の健全な鋳塊の作製のために、スクイズキャスティングプロセスにおける凝固条件を調べ、さらに本合金系の溶体化・焼入れ・時効硬化処理に伴う組織変化にを明らかにした。Al-Li、Al-Li-Cu系合金を100MPa以上の高圧力下で凝固させることにより、ガスや凝固収縮によるポロシテイ欠陥がない健全な鋳塊が得られた。とくに、Al-Li系溶湯は水素ガス吸収が激しく、アルゴン雰囲気溶解においても他のアルミニウム合金溶湯の場合の34倍の吸収量であったが、高圧力凝固によりガスポロシテイの生成や加熱によるふくれの発生を抑制することができた。高圧下では分配係数が非常に小さいCuは正偏析が著しく生じる傾向にあるが、0.200.25mass%のZrを添加するとα-Al相の異質核となるZrAl_3化合物が生成し、結晶粒が微細な等軸晶組織となるとともに、Cuの偏析が消失した。Al-Li二元系の溶体化後の時効過程においては、α-マトリックスと整合なLl_2構造の球状δ'中間相が析出し、著しく硬化する。

溶体化・焼入れした合金の昇温過程での比熱測定により、δ'相が析出する前段階に明らかに析出一溶解反応が観察され、δ'相の析出に先だって、前駆構造の相分解過程の在存が明らかになった。Al-2.3%Li-0.2%Zr、Al-2.3%Li-2.9%Cu-0.2%Zr合金においては、溶体化温度において固溶されたZrがα-マトリックスに整合なLl_2構造の中間相ZrAl_3を析出する、時効硬化処理により析出するδ'相は、ZrAl_3析出相を核として析出する、この複合析出組織により、硬さは上昇し、引張強さと伸びが向上した。さらに強度とじん性を増加するためMgを添加したAl-Li-Cu-Mg-Zr合金系における析出挙動を明かにした。また、Inの微量添加により強化相となるT_1相の析出が促進されることが示された。SiC_w/Al-Li系複合材料(体積率1530%)をSiC_wプリフォームを用いて高圧下でスクイズキャスティング法により製造し、製造条件の改善と時効析出挙動の解明をおこなった。高圧鋳造過程で、合金溶湯のプリフォーム内ヘの浸透経路に沿って活性な元素のLi、Mg原子が捕獲され、欠乏する異状マクロ偏析現象を見い出した。これはプリフォーム内に存在するSiO_2との酸素と活性金属との反応によることを明かにし、溶質欠乏溶湯をプリフォーム外に押し出す溶湯の浸透法を考案し、金型およびプリフォームの加熱・冷却を制御して均一溶質分布の複合材料鋳塊を得るプロセスを確立した。Al-Li、Al-Li-Cu合金基複合材料は、Al-Cu合金基複合材料と異なり、顕著な時効硬化挙動を示し、SiC_w体積率の増加に伴い最高硬さに達する時効時間は短くなる。これは、金属マトリックスとSiCセラミックスとの熱膨張率の大きな差により、溶体化温度から水中に焼入れる事によって生じる熱応力により導入された転位密度がSiC_wの体積率の増加とともに増加し、硬化に寄与する中間相の析出が促進される。とくにAl-Li-Cu系合金では、最も硬化に寄与するT_1相が転位上に優先析出し、複合材料の著しい強度上昇が得られた。さらに、熱応力によって生じたマトリックス内の残留応力をX線回折法で測定し、複合材料の熱履歴を変えて残留応力と析出挙動を制御し、複合材料の強度改善する手法を見い出した。423Kでの等温時効における複合材料の時効硬化挙動は、2段階の硬さの上昇を示し、各時効段階における主な析出硬化寄与相がSiC_wの体積率によって異なることが示された。1段目の析出硬化寄与相は、16%SiC_w複合材料ではδ'相、31%SiC_w複合材料ではδ'とT_1相であり、SiC_w体積率が高いほどT_1相の寄与度が高くなる。また、2段目のピーク時効硬化においては、16%SiC_w複合材料ではδ'、θ'とT_1の3相が、31%SiC_w複合材料では主にT_1相が硬化に寄与する。Al-Li系合金をマトリックスとした複合材料は、主硬化寄与相のδ′中間相が焼入れ時に析出するため、Al-Cu系合金複合材料とは異なり、顕著な時効硬化挙動を示す。Al-Li-Cu合金複合材料では時効硬化相のT_1相が焼入れ時に導入される転位上に析出し、時効硬化度が高い。時効硬化させた複合材料の弾性率と降伏強度は強化材の体積率の増加に対して直線的に上昇し、時効組織を変化させることにより引張強度ならびに破断伸びを制御することが可能となった。溶体化・焼入れ・焼もどしの熱処理によって複合材料内には大きな残留応力が発生する。焼入れ処理によって複合材料中には引張残留応力が生じ、材料の引張降伏強度を低下させ、圧縮降伏強度を増加させる。
遺伝子修復治療を目指した化学的RNA Editing法の確立

BFP-mRNAに対して脱アミノ化誘起用ODNを用いて光化学的な部位特異的脱アミノ化処理を行った。光化学的RNA editingは、RT-PCR-RFLPとin vitro翻訳したタンパク質の蛍光を確認した。また、光化学的RNA editingした当該mRNAの全長をシークエンスし、他の箇所に変異が生じていないことも確認した。効率的な脱アミノ化を誘起するODNデザインについても検討し、相補的配列長が14塩基で、ヘアピン長が9塩基のODNが12.4%と最も高い光化学的RNAediting効率を示した。この結果は光化学的RNA editing法が疾患治療法として適用可能であることを示唆している。本研究は、RNA Editingと同様の反応を人為的に再現することで、点変異したRNAを標的に、細胞内で部位特異的な脱アミノ化を誘起し、遺伝コードを変換・修復する方法を確立することを目的とする。具体的にはGFP遺伝子の199T>C変異がBFPとなることに注目し、BFPの恒常発現細胞に部位特異的な脱アミノ化を誘起させ、199C>UとしてGFPとする方法の確立を目指している。まず、GFP199T>C変異体が青色蛍光を発することを確認し、BFP遺伝子プラスミドを構築した。これまでの研究結果を基に、BFP-mRNAを対象に199Cを脱アミノ化するための人工ODNを設計し、合成した。2種のCNVK含有ODNと7種のCVU含有ONNはBFP-mRNAに相補的に結合し、官能基CNV又はCVを標的となる199C近傍に提示する設計となっている。人工合成した100merの1本鎖BFP-ODNを標的として、上記9種のODNの光重合、光解列の条件を検討し、最適な光重合・解列の条件を調べた後、実際に部位特異的な光化学的脱アミノ化を試みた。脱アミノ化の有無は、PCR-RFLPによって確認した。CNVK含有ODNを用いた実験では、90度C、2時間の処理により、40%程度のBFP-ODNでC>U変異修復が確認されたが、37度Cでは10時間以上の処理でも変異修復が見られなかった。一方、CVU含有ODNでは、90度C処理ではCNVK含有ODNに比して変異修復効率が低いものの、長時間の37度C処理によって6%の変異修復が確認された。脱アミノ化誘起ODNの相補鎖長やヘアピン長によって変異修復効率が異なるため、これらの最適化によって、より高い修復効率が得られると期待される。また、これまでにBFPプラスミドをHEK293細胞に導入して恒常発現細胞株を樹立し、細胞内遺伝子修復研究のための実験系の確立にも成功した。従来の遺伝子治療は機能を失った遺伝子を外来導入遺伝子によって代償するものであった。本研究では、生体内のRNA Editing機構を化学的に模倣し、部位特異的に塩基を脱アミノ化して遺伝暗号を修復することを目指している。具体的には、GFP遺伝子の199T>C変異がBFPとなることに注目し、BFP-mRNAに化学的に199C>U変異を誘起してGFPとする方法を確立する。5'端に脱アミノ化用官能基CVU、あるいはCNVKを有するODNを設計・合成して部位特異的な脱アミノ化効率を確認したところ、CNVK含有ODNは脱アミノ化効率が高いものの、60°Cの高温でしか作用しないことが明らかとなった。一方、CVU含有ODNは37°Cでも脱アミノ化の誘起が可能であった。今年度はCVU含有ODNを用いたBFP-mRNAの部位特異的脱アミノ化を確認した。In vitro転写によって調製したBFP-mRNAとCVU含有ODNを混合後、光照射による結合、熱処理による脱アミノ化、別波長の光照射による解離による部位特異的脱アミノ化処理を行った。反応産物は逆転写後にPCR-RFLPを行って部位特異的な脱アミノ化効率を確認した。37°C、10日間の処理によって6%程度の部位特異的脱アミノ化が観察された。そこで、人為的RNA EditingされたBFP-mRNAをin vitro翻訳し、合成したタンパク質の蛍光を確認したところ、GFPに特異的な蛍光が検出され、mRNAの一部がGFPのmRNAとなっていることが確認された。また、効率的に脱アミノ化を誘起するODNのデザインについても検討し、ヘアピン長や相補的配列長に最適な条件が存在することを明らかにした。機能を失った遺伝子を外来導入遺伝子によって代償するという従来の遺伝子治療に対し、本研究ではRNA editing機構を化学的に模倣して部位特異的に塩基を脱アミノ化することで遺伝コードを修復することを目指している。GFP遺伝子の199T>C変異体は青色蛍光を発しBFPとなることに注目して、BFP-mRNAに化学的に199C>U変異を誘起してGFPとする方法を研究した。光化学的脱アミノ化を誘起可能なCVU官能基を5'端に有するODNは37°Cでも脱アミノ化の誘起が可能であった。この結果から、疾患治療用としてはCVU官能基を用いることとして以降の実験を行った。

光化学的RNA editingは、RT-PCR-RFLPで確認しただけでなく、in vitro翻訳したタンパク質の蛍光を確認して実証した。GFPに特異的な蛍光が検出され、mRNAの一部がGFP-mRNAとなっていることが確認された。また、光化学的RNA editingした当該mRNAの全長をシークエンスし、他の箇所に変異が生じていないことを確認した。この結果は光化学的RNA editing法が疾患治療法として適用可能であることを示唆している。より効率的な脱アミノ化を誘起するODNデザインについても検討した。ODNはBFP-mRNAに相補的な配列と、CVU官能基およびヘアピン構造で構成されるが、相補的配列長が14塩基で、ヘアピン長が9塩基のODNが12.4%と最も高い光化学的RNAediting効率を示した。平成26年度より、研究代表者が研究科長を務めることとなり、大学の用務で多忙のため、研究に集中することが困難になった。また、研究協力者である博士後期課程学生が妊娠・出産のため、休学と研究中断を余儀なくされ、研究の遂行に遅延が生じた。RNA editing機構を化学的に模倣して部位特異的に塩基を脱アミノ化することで遺伝コードを修復することを目指して研究を行った。GFP遺伝子の199T>C変異体は青色蛍光を発しBFPとなることに注目して、BFP-mRNAに化学的に199C>U変異を誘起してGFPとする方法を研究した。In vitro転写によって調製したBFP-mRNAとCVU含有ODNを混合後、光照射による結合、熱処理による脱アミノ化、別波長の光照射による解離による部位特異的脱アミノ化処理を行った。本研究によって、全長のBFP-mRNAを標的分子とした光化学的RNA editing(部位特異的脱アミノ化)が可能であること、さらには光化学的RNA editingを受けたmRNAから機能を有するタンパク質が合成されることが明らかとなった。これは、人為的なRNA editingによって、変異したmRNAを人為的に修復できること、即ち本法が疾患治療法として適用可能であることを示している。また、より効率的な脱アミノ化を誘起するODNデザインについても検討した。ODNはBFP-mRNAに相補的な配列と、CVU官能基およびヘアピン構造で構成されるが、BFPをターゲットとした場合は、相補的配列長が14塩基、ヘアピン長が9塩基のODNが最も効率的であることも判明した。BFP-mRNAに対して脱アミノ化誘起用ODNを用いて光化学的な部位特異的脱アミノ化処理を行った。光化学的RNA editingは、RT-PCR-RFLPとin vitro翻訳したタンパク質の蛍光を確認した。
地球中心核の構成と進化

本研究においては、ダイヤモンドアンビル・マルチアンビル高圧装置と放射光X線を用いて、地球核条件での金属鉄軽元素合金の高圧相の研究、融解および核とマントル反応の研究、、内核と外核の間の元素分配関係、金属鉄軽元素系の液体の物性研究を行い、内核の成長にともなう地球核の分化、地球の中心部の構造と性質を明らかにした。本研究では、地球核の条件を実現し、そこでの核構成物質の構造と物性を高温高圧実験にもとづいて明らかにし、地球核の実態を解明することを目的としている。この研究では、(1)内核を構成する物質の解明、(2)内核と外核の反応と元素分配関係と地球核の形成と進化の解明、(3)外核を構成する金属液体の物性の解明、外核とマントルの反応様式の解明を重点目標にして研究を行うものである。(1)核マントル境界条件,140GPa,3000Kまでの条件で金属鉄とペロブスカイト相,ポストペロブスカイト相の反応様式を解明した.これによると46wt.%の珪素と酸素が溶融金属鉄に溶け込むことが明らかになった.金属鉄と高圧で安定な含水相AlOOH相との反応を明らかにした.60GPa以上の圧力では,1300K以上でFeHが生成し,含水相は不安定化することが明らかになった.(2)試料の安定な過熱のために,加熱領域を絞ることができるファイバーレーザーシステムを導入し,100GPa以上でも効果的に過熱できるようになった.(3)高温高圧で回収した試料の分析電子顕微鏡観察による元素分析の方法を確立した.これによって,O, Si, K, Pt, Osなど金属鉄に溶融する元素の定量分析の準備が整った.(4)核の条件を目指して,Fe-Si系の高圧相,その圧縮,融点の測定を100GPa以上まで行った.特にFe-Si系のサブソリダス温度を120GPaまで測定した.(5)外核の性質を解明するために,Fe-S融体の液相不混和,密度を3GPa程度まで明らかにした.測定には浮沈法とともに放射光を用いたX線ラジオグラフィ法を使用した.また,同様の方法で,Fe-S, Fe-C系の融体の粘性率を世界最高の15GPaまで明らかにした.今年度は、核マントル境界の反応、外核の金属鉄メルトの物性、内核の結晶構造と地震波異方性についての研究が進展した。具体的には以下のような成果が得られた。(1)金属鉄と高圧で安定な含水相AlOOH相との反応を明らかにした.60GPa以上の圧力では,1300K以上でFeHが生成し,含水相は不安定化することが明らかになった.(2)試料の安定な過熱のために,加熱領域を絞ることができるファイバーレーザーシステムを導入し,100GPa以上でも効果的に過熱できるようになった.(3)内核の条件に近い256GPa、3600Kにおいて、高温高圧実験を可能にし、Fe-Si系の高圧相としてhcp相が安定であることを明らかにし、内核の異方性がhcpのFeSi相の選択配向である可能性を示した。(4)外核の性質を解明するために,Fe-Sメルトの密度を3GPa程度まで明らかにした.測定には浮沈法とともに放射光を用いたX線ラジオグラフィ法を使用した.金属鉄系元素合金の高圧相の研究(1)核内部の条件において、鉄・ニッケル合金、鉄・軽元素(FeNi, FeNiSi, Fe3S, (FeNi)3Sなど)系の高圧相転移と圧縮特性を解明する実験を行った。FeNi)3S系においては、未知の高圧相が100GPa, 2000K以上で存在することを見出した。未知相の構造については解析中である。(2)地球中心を越える超高圧下374GPaにおいて、FeNiSi合金のX線回折実験に成功した。この結果を用いて、内核の珪素量を推定した。金属鉄軽元素合金の融解および核マントル反応の研究(3) 140GPa2000-4000Kを条件で金属鉄と下部マントル鉱物(ペロブスカイト相、ポストペロブスカイト相、ホーランダイト相など)の反応様式を解明した。(4)金属鉄と高圧で安定な含水相A100H相との反応を明らかにした。60GPa以上の圧力では,1300K以上でFeHが生成し,含水相は不安定化することが明らかになった。(5)核マントル境界起源のプルームに見られるOs同位体異常を解明するために、Pt, Os, Reの金属鉄、金属鉄メルト間の元素分解を10-20GPaの条件で明らかにした。そして、Os同位体異常の起源を議論した。金属鉄軽元素系の液体の物性研究(1) SP8およびPF設置のマルチアンビル高圧装置を用いて、外核を構成すると考えられる鉄・軽元素系(S, Siなど)

液体の密度および粘性を吸収法および落球映像法を用いて測定を行った。(2)外核の性質を解明するために,浮沈法とともに放射光を用いたX線ラジオグラフィ法によってFe-Sメルトの密度を3GPa程度まで明らかにした。本研究では、内核を構成する物質の解明、内核の成長にともなう地球核の分化作用の解明、外核を構成する金属液体の物性の解明、外核とマントルの反応様式の解明を目標にしている。具体的には、平成21年度は以下のような成果を上げることができた。金属鉄合金の高圧相の探索と内核の構成の研究1.より高温を安定に発生するためにダイヤモンドアンビルの試料部構成や加熱システムの改良を行った。特に圧媒体をMgO,Al2O3,アルゴンなど各種を試みた。2.FeSi系合金およびFeS系合金などの高温高圧安定相、融点を核の圧力で決定する。FeSi合金、FeNiSi合金の高温高圧相関係を250GPa,3500K以上の条件で決定した。これらの条件でhcp構造相が安定であることが明らかになった。また、Fe3S相が220GPa,3500K程度まで安定であることを明らかにした。3.FeNi合金、FeNiSi合金等の状態方程式を300GPa以上の条件で決定し、金属鉄合金の密度に対するNi,Si等の影響を評価した。これらの効果は、小さくこれを評価するには圧力精度の向上が不可欠であることが明らかになった。金属鉄とケイ酸塩および含水鉱物との反応の解明:4.金属鉄と金属鉄軽元素液体の間のPt,Os,Reの元素分配を100GPaの条件まで明らかにした。Os同位体異常の原因が地球核内部で生じる内核分別作用が原因ではないことが明らかになった。5.金属鉄ニッケル合金と含水鉱物(含水δAlOOHや含水リングウッダイト)との高温高圧下での反応を解明した。高温高圧下で、含水鉱物は分解し、水素は金属鉄に吸収されることを示した。金属鉄軽元素系の液体物性と核物質の変形流動の解明:6.これまでのFe-S系液体の組成と密度関係に加えて、高温高圧下でのFe-Si系の液体の密度を浮沈法によって明らかにした。その結果、Fe-Si系においてもFe-S系と同様、非理想性を示し、負の混合の体積を示すことが明らかになった。
ビタミンD_3新規代謝経路の解明と骨粗鬆症薬開発への展開

まず,誘導体化-LC/MSを基盤とする生体内ビタミンD製剤及び代謝物の高感度分析法を開発した.すなわち,ビタミンD化合物と定量的にDiels-Alder付加体を形成するCookson型試薬の中で,プロトン親和力の高いDMEQTADを正イオン検出APCI-MS用誘導体化試薬として導入し,1α-ヒドロキシビタミンD_3(アルファロール^<【○!R】>)のヒトにおける体内挙動を初めて明らかとした.さらに同様の手法を用いて生理的条件下の尿中ビタミンD_3代謝物の同定にも成功した.続いて電子親和性原子団を有する化合物が負イオンモードのAPCI-MSに高感度な応答を示すことに着目してニトロ基を有するCookson型試薬(NPTAD)をヒト血中25-ヒドロキシビタミンD_3測定に適用した.本アッセイは操作が簡便で市販のRIAへを凌駕する感度を有していた.さらに24,25-ジヒドロキシビタミンD_3[24,25(OH)_2D_3]用にボロン酸を反応活性基とする新規試薬も開発した.一方,3位異性化酵素及び機構について検討し,3α-及びβ-ヒドロキシステロイド脱水素酵素が24,25(OH)_2D_3の3位異性化を触媒することを見出した.また,これら酵素は3位異性体[3-epi-24,25(OH)_2D_3]も基質とすることも明らかとした.さらに反応混合物から3位にオキソ基を有する化合物も単離し,本異性化反応が脱水素と還元の2段階で進行することを強く示唆するデータを得た.最後にキンギョウロコ細胞を用いるin vitroアッセイにより種々のビタミンD_3化合物の骨代謝能を吟味したところ,3-epi-24,25(OH)_2D_3は10^<-8>Mレベルで骨芽細胞活性を上昇させ,24,25(OH)_2D_3や活性型D_3(1,25-ジヒドロキシビタミンD_3)とは異なる挙動が観察された.まず,誘導体化-LC/MSを基盤とする生体内ビタミンD製剤及び代謝物の高感度分析法を開発した.すなわち,ビタミンD化合物と定量的にDiels-Alder付加体を形成するCookson型試薬の中で,プロトン親和力の高いDMEQTADを正イオン検出APCI-MS用誘導体化試薬として導入し,1α-ヒドロキシビタミンD_3(アルファロール^<【○!R】>)のヒトにおける体内挙動を初めて明らかとした.さらに同様の手法を用いて生理的条件下の尿中ビタミンD_3代謝物の同定にも成功した.続いて電子親和性原子団を有する化合物が負イオンモードのAPCI-MSに高感度な応答を示すことに着目してニトロ基を有するCookson型試薬(NPTAD)をヒト血中25-ヒドロキシビタミンD_3測定に適用した.本アッセイは操作が簡便で市販のRIAへを凌駕する感度を有していた.さらに24,25-ジヒドロキシビタミンD_3[24,25(OH)_2D_3]用にボロン酸を反応活性基とする新規試薬も開発した.一方,3位異性化酵素及び機構について検討し,3α-及びβ-ヒドロキシステロイド脱水素酵素が24,25(OH)_2D_3の3位異性化を触媒することを見出した.また,これら酵素は3位異性体[3-epi-24,25(OH)_2D_3]も基質とすることも明らかとした.さらに反応混合物から3位にオキソ基を有する化合物も単離し,本異性化反応が脱水素と還元の2段階で進行することを強く示唆するデータを得た.最後にキンギョウロコ細胞を用いるin vitroアッセイにより種々のビタミンD_3化合物の骨代謝能を吟味したところ,3-epi-24,25(OH)_2D_3は10^<-8>Mレベルで骨芽細胞活性を上昇させ,24,25(OH)_2D_3や活性型D_3(1,25-ジヒドロキシビタミンD_3)とは異なる挙動が観察された.まず,超微量のビタミンD化合物を同定,定量するためのLC/APCI-MS用検出指向誘導体化法を開発した.すなわち,正イオン検出APCI-MSにおいては,ビタミンD化合物をCookson型試薬の一種である4-[2-(6,7-dimethoxy-4-methyl-3-oxo-3,4-dihydroquinoxalyl)ethyl]-1,2,4-triazoline-3,5-dione(DMEQTAD)との付加体に導くことにより,極めて高感度な応答(検出限界:数ピコグラム)が得られることを見出した.また,側鎖上にビシナールジオール基を有する代謝物の負イオン検出APCI-MS用の新規誘導体化試薬,[3-(2-nitro-4-trifluoromethylphenyl)aminophenyl]dihydroxyboraneを開発した.続いて上記のDMEQTADを用いる誘導体化-LC/MSによる1α-ヒドロキシビタミンD_3[lα(OH)D_3]定量法を開発した.本薬物は,骨粗鬆症をはじめ各種骨疾患治療薬として20年以上も前から臨床に供されているものの,その体内挙動はほとんど解明されていなかった.そこで,開発した方法をヒト血漿中1α(OH)D_3分析に適用し,本薬物の体内挙動を初めて明らかとした.さらに同様の手法を用いて生理的条件下のヒト尿中ビタミンD_3代謝物の存否について検討した.その結果,尿中に24,25-ジヒドロキシビタミンD_3に加え,血中では極めて微量でしか存在しない

23,25-ジヒドロキシビタミンD_3及びその24位ケト体のグルクロニドが検出され,23位の水酸化とそれに続くグルクロニデーションがビタミンD_3の排泄に重要な役割を果たしていることが明らかとなった.一方,3位異性化代謝物は検出されず,生理的条件下では本代謝経路がビタミンD_3の排泄にほとんど寄与していないことを示す結果を得た.(1)生体内ビタミンD化合物及び代謝物の動態解析のための高感度LC/MS分析法を開発した.すなわち,電子親和性原子団を有する化合物が負イオンモードの大気圧化学イオン化(APCI)にて効率的に電子を捕獲しイオン化することに着目して,4-(4-nitrophenyl)-1,2,4-triazoline-3,5-dioneを誘導体化試薬として用いるLC/電子捕獲APCI-MS分析法を確立した.本法をヒトにおける循環型代謝物である25-ヒドロキシビタミンD_3[25(OH)D_3]分析に適用すると,4pgのそれが検出可能であり,感度の点において市販のRIAキットを凌駕するものであった.また,血清分析に応用したところ,わずか20μlの試料で再現性良く25(OH)D_3が定量可能で,スループットの面でも満足し得る結果が得られた.(2)先に報告者らは,24,24-ジヒドロキシビタミンD_3[24,25(OH)_2D_3]の3位異性化が,肝のサイトゾル画分に存在する酵素により触媒され,補酵素としてNAD及びNADPHを要求することを見出しているが,これを他のステロイド(例えば強心性ステロイド)の水酸基におけるヒドロキシステロイド脱水素酵素による異性化と比較すると,酵素の存在部位や反応条件など共通する点が多い.そこで,ビタミンD化合物も本酵素により3位水酸基が異性化されるとの仮説を立てて検討したところ,24,25(OH)_2D_3では3α-及びβ-ヒドロキシステロイド脱水素酵素のいずれでも3位異性化が起こることが明らかとなった.また,3-epi-24,25(OH)_2D_3もこれらの酵素の基質となり,24,25(OH)_2D_3が生成することが判明した.さらに,3位にオキソ基を有する化合物も単離し,本異性化反応が脱水素と還元の2段階で進行することを強く示唆するデータを得た.24,25-ジヒドロキシビタミンD_3[24,25(OH)_2D_3]は,in vivoにおいて活性型D_3とは異なったメカニズムで骨塩量及び骨の強度を増加させることが示唆されている.しかし,in vitroのアッセイ系が確立されていなかったことから,その詳細については明らかとされていない.一方,魚類のウロコは骨形成に不可欠な破骨細胞と骨芽細胞が共存しているため,優れた骨代謝研究モデルとなり,最近キンギョウロコ細胞を用いた骨代謝アッセイシステムが開発されている.そこで,本年度はこのアッセイシステムを用いて24,25(OH)_2D_3を始め,種々のビタミンD_3化合物の破骨細胞及び骨芽細胞に対する活性を測定した.その結果,活性型D_3は破骨細胞活性を上昇させることなく,添加6及び18h後の骨芽細胞(アルカリフォスファターゼを指標)を活性化したのに対し,24,25(OH)_2D_3添加では6h後に破骨細胞の活性化(酒石酸抵抗性酸フォスファターゼを指標)が認められた(いずれも10^<-8> Mレベル).また,24,25(OH)_2D_3の3位異性体である3-epi-24,25(OH)_2D_3は10^<-8>
脊髄損傷後の運動機能回復における側坐核の役割；意欲と可塑性の神経・分子基盤の解明

意欲ややる気を司る側坐核の運動機能の回復時における役割と神経・分子メカニズムを明らかにするためにサルの脊髄損傷モデルを用いて側坐核の破壊実験、遺伝子解析、イメージング実験を行った。その結果、側坐核の活動は脊髄損傷後における運動機能、特に手の巧緻運動が回復に必要不可欠であること、また、可塑性的な組織再編に関わる遺伝子の運動野や運動前野における部位特異的、時間依存的な発現が関係している可能性があること、さらに、障害後の意欲やうつ症状の発現には、側坐核におけるセロトニン神経伝達が関係している可能性があることが明らかになった。本研究課題では、マカクサルの脊髄損傷後の機能回復過程における側坐核の役割について検証し、その神経・分子機構を明らかにするために、脊髄損傷後の回復過程に対する影響を拡散テンソル画像(DTI)およびPET分子イメージングにより解析し、損傷後の回復過程における脳局所の神経繊維連絡の変化やドーパミン、セロトニン神経伝達の変化を明らかにする。また、イメージングにより同定された特定領域における遺伝子発現変化をDNAマイクロアレーにより解析し、可塑的変化に関わる分子を同定する。さらに、側坐核へ直接の電気刺激や薬物注入を行うことで、手の巧緻運動の機能回復に対する側坐核の影響を明らかにし、イメージングに基づいた新しいニューロリハビリテンション法を創生することを目的にしている。平成24年度は、脊髄損傷前後の脳局所の神経繊維連絡の変化を拡散テンソル画像(DTI)で測定し、また、セロトニン神経伝達の変化を、セロトニンIB受容体のアンタゴニストである[^<11>C]標識AZ10419369を麻酔下のアカゲザル(macaca mulatta)へ静脈投与し測定した。機能回復過程における側坐核の活性化の意味について明らかにするために、脊髄損傷前の側坐核の破壊、および脊髄損傷後の回復期の初期または回復期においてムシモールの投与を行い、手の巧緻運動への影響を検討した。1頭のサルについて、脊髄損傷前に十分な「精密把握課題」のトレーニングを行った後に、拡散テンソル画像(DTI)、および[^<11>C]AZ10419369のPET脳画像を撮像した。その後、頚髄の一部を切断し、直後および回復1ヶ月後、3ヶ月後に同様の撮像を行った。現在、例数を増やしている。脊髄損傷前の側坐核の破壊は、習得した精密把握課題の遂行になんら影響を与えないが、脊髄損傷後の破壊は、把握運動の回復を遅らせることが明らかになった。平成25年度は、脊髄損傷前後の脳局所の神経繊維連絡の変化を拡散テンソル画像(DTI)で測定し、また、アカゲザル(macaca mulatta)の側坐核におけるセロトニン神経伝達の変化を、セロトニン1B受容体のアンタゴニストである[11]C-標識AZ10419369を用いて調べた。機能回復過程における側坐核の活性化の意味について明らかにするために、脊髄損傷前および脊髄損傷後の回復期の初期、回復期においてムシモールの投与を行い、手の巧緻運動への影響を検討した。2頭のサルについて、脊髄損傷前に十分な「精密把握課題」のトレーニングを行った後に、頚髄の一部を切断前後および回復期に拡散テンソル画像(DTI)の撮像を行った。データに関しては現在解析中である。セロトニン1B受容体のアンタゴニストである[11]C-標識AZ10419369のケタミンによる影響を調べたところ、ケタミンがAMPA受容体を介して、側坐核のセロトニン1B受容体結合を増加させることが明らかになった。また、脊髄損傷後の回復期の初期において側坐核にムシモールを投与すると、回復中の手の巧緻運動へ影響することを確認した。本研究課題では、本研究課題では、マカクサルの脊髄損傷後の機能回復過程における側坐核の役割について検証し、その神経・分子機構を明らかにするために、脊髄損傷後の回復過程に対する影響を拡散テンソル画像(DTI)およびPET分子イメージングにより解析し、損傷後の回復過程における脳局所の神経繊維連絡の変化やドーパミン、セロトニン神経伝達の変化を明らかにする。これまで拡散テンソル画像(DTI)を用いたリハビリ前後の神経繊維連絡の解析を行ってきたが、回復過程の個体間のバラツキやSN比の問題などがあり現在までの解析では有意な神経繊維連絡の変化は得られなかった。

そのため平成26年度は、脊髄損傷前後の側坐核と運動野の神経連絡の変化を、深部電極と多チャンネルECoGにより測定し、情報の時空間分布を明らかにするとともに、Granger causality analysis法を用いて因果解析を行った。また、機能回復過程における側坐核の活性化の意味について明らかにするために、脊髄損傷前および脊髄損傷後の回復期の初期、回復期にムシモールを側坐核に局所投与して手の巧緻運動への影響を検討した。その結果、脊髄損傷後の回復期早期には、損傷前には認められなかった側坐核から知覚運動野への情報の流れが生じ、手の巧緻運動が十分に回復した後期にはそれは認められなくなること、また、ムシモールの側坐核への局所投与は、脊髄損傷前には影響しないが、損傷後の回復期の初期に投与すると回復中の手の巧緻運動に影響し、後期には影響しなくなることが確認された。本研究課題では、マカクサルの脊髄損傷後の機能回復過程における側坐核の役割について検証し、その神経・分子機構を明らかにするために、脊髄損傷後の回復過程に対する影響をPETやMRIなどのイメージングにより解析し、損傷後の回復過程における脳局所の神経繊維連絡の変化やドーパミン、セロトニン神経伝達の変化を明らかにする。また、イメージングにより同定された特定領域における遺伝子発現変化をDNAマイクロアレーにより解析し、可塑的変化に関わる分子を同定する。さらに、側坐核へ直接の電気刺激や薬物注入を行うことで、手の巧緻運動の機能回復に対する側坐核の影響を明らかにし、イメージングに基づいた新しいニューロリハビリテンション法を創生することを目的にしている。平成27年度は、平成26年度に引き続き、機能回復過程における側坐核の活性化の意味について明らかにするために、脊髄損傷前および脊髄損傷後の回復期の初期、回復後期にムシモールを側坐核に局所投与して手の巧緻運動への影響を他のサルにおいても検討した。その結果、ムシモールの側坐核への局所投与は、脊髄損傷前には影響しないが、損傷後の回復期の初期に投与するとある程度回復した手の巧緻運動課題が一次的にできなくなること、また、巧緻運動が十分に回復した回復後期に投与しても影響しないことが追認され、側坐核が脊髄損傷後の初期において重要な役割を担っていることが行動実験からも再認された。鬱症状の発現に関係するとされるp11蛋白のshRNAを作製し、アカゲザルにおけるp11蛋白の発現阻害効果を検討した。また、損傷後の回復初期や回復後期における運動野などの脳組織をサンプリングをマイクロアレーにより遺伝子発現解析を行い脊髄損傷後の可塑的変化に関わる遺伝子の解析を行った。意欲ややる気を司る側坐核の運動機能の回復時における役割と神経・分子メカニズムを明らかにするためにサルの脊髄損傷モデルを用いて側坐核の破壊実験、遺伝子解析、イメージング実験を行った。その結果、側坐核の活動は脊髄損傷後における運動機能、特に手の巧緻運動が回復に必要不可欠であること、また、可塑性的な組織再編に関わる遺伝子の運動野や運動前野における部位特異的、時間依存的な発現が関係している可能性があること、さらに、障害後の意欲やうつ症状の発現には、側坐核におけるセロトニン神経伝達が関係している可能性があることが明らかになった。研究計画のうち、イメージングにより同定された特定領域における遺伝子発現変化をDNAマイクロアレーにより解析し可塑的変化に関わる分子を同定する実験ができていない。
加圧による酵母アミノ酸輸送体のユビキチン化と圧力シグナル伝達機構の解明

出芽酵母Saccharomyces cerevisaeのトリプトファン輸送は高圧や低温への感受性が高く、トリプトファン要求株の増殖はこうした条件下で強く制限される。これまでに、トリプトファン輸送体Tat2の分解が圧力負荷により促進され、その過程はユビキチンシステムに依存することを示してきた。脱ユビキチン化酵素Ubp (Ubiquitin-specific protease)の遺伝子を破壊したところ、doa4,ubp6およびubp14破壊株において高圧・低温増殖能が確認された。これらの遺伝子破壊株ではTat2が安定化していることから、Tat2の圧力制御に脱ユビキチン化も関与する可能性を示唆している。さらなる高圧・低温増殖関連遺伝子の検索を目的とし、4828株からなる酵母遺伝子破壊ライブラリーの網羅的スクリーニングを行った。その結果、遺伝子型がトリプトファン非要求性であるにもかかわらず、317株もが高圧(25MPa)と低温(15°C)への感受性を示した。MIPS (Munich Information Center for Protein Sequences)のカテゴリーに準じてそれらを分類したところ、代謝および転写に関わる遺伝子が多数を占めていることわかった。一方、DNAマイクロアレイにより両条件下での全遺伝子の発現パターンを調べたところ、高圧で誘導される遺伝子の多くは低温で誘導され、逆に高圧で抑制される遺伝子の多くは低温でも抑制されるという顕著な結果が得られた。一方、こうした遺伝子のほとんどは破壊実験の結果に対応していなかった。このことは、必須遺伝子=発現量上昇という単純な図式化が成り立たないことを示している。出芽酵母Saccharomycescerevisiaeを1525MPaで圧力培養すると細胞周期がG1期で停止する。この現象はトリプトファン要求株に特徴的に認められ、トリプトファン輸送体遺伝子TAT2を高発現させると細胞は高圧下で増殖する。既に私は高圧増殖変異(High-pressure growth)株を多数得ており、その原因遺伝子の一つ、HPG1がRsp5ユビキチンリガーゼの準優性変異であることを示している。すなわちTat2がRsp5の基質になっていて、HPG1変異の結果、Tat2はユビキチン化をまぬがれて安定化し、このことが高圧増殖の直接要因であること報告した。そこで本研究では、次なる遺伝子HPG2のクローニングを行った。驚いたことに、HPG2変異はTat2そのものに生じており、3つの変異アレルはTat2のN未端(Tat2^<Glu27Phe>)とC末端(Tat2^<Asp563Asn>, Tat2^<Glu570Lys>)に見つかった。これらの場合もやはり変異型Tat2はユビキチン化を受けにくくなり、高圧下で安定化していた。一方、Tat2の細胞内局在を調べたところ、野生型Tat2はゴルジ体やprevacuolar compartmentなど内膜系により多く存在していた。ところが変異型Tat2(すなわちHpg2)は細胞膜上に多く見いだされた。25MPaで圧力培養すると、野生型Tat2が速やかに細胞膜フラクションから消失するのに対し、Hpg2は安定に維持されていた。以上の結果はGlu27、Asp563およびGlu570残基が高圧下におけるTat2タンパク質のユビキチン化やエンドサートシスに重要な役割を果たしていることを示唆している。
効率的な凍結胚移植用受容雌系統の検討

胚移植用受容雌には多産系で哺育の良好なICR系が汎用されている。しかし、限られた少数の凍結胚から産仔を作出する場合、1匹の受容雌に全ての胚を移植するのは、その雌が妊娠しなかった場合を考えると極めて危険である。更に、妊娠しても産仔数が少ない場合には過熟仔となりやすく、死産や喰殺等の可能性が高くなる。そこで、本研究では凍結胚の移植において、ICR系よりも効率的な移植用受容雌の検索を行った。受容雌にはICR系、CDF1、B6C3F1を用いた。移植胚はC57BL/6Jの9週齢の雌と1224週齢の雄から採取した卵子と精子を体外受精して得た胚を凍結後、融解して使用した。胚の採取・凍結・融解はマウス発生工学の操作手順に準拠して行った。実験I:ICR系の精管結紮マウスと交配させた場合の膣栓の形成率(膣栓の付いた匹数/交配させた匹数)を各マウス間で比較した。実験II:偽妊娠マウスに融解した胚を片側のみ10個、左右各5、7、10個ずつの4種のパターンで移植し、各マウスの妊娠率、産仔率、着床率を比較した。実験III:妊娠出産後1日で1匹当たりの哺育数を6匹に調整し、各マウスで哺育させ、これらの仔の体重を1、8、15、22日齢で測定し哺育能を比較した。実験I(膣栓形成率)、実験II(妊娠率、産仔率など)、実験III(哺育能)のいずれの項目においても、ICR系とCDF1、B6C3Fの間に有意差は認められなかった。寧ろ、ICR系はCDF1、B6C3F1に比べ、実験IIIIにおいて高値を示す傾向があり、CDF1やB6C3F1はICR系よりも受容雌として効率が良いとは言えなかった。一方、凍結胚ではなく新鮮胚を用いた同様の実験では、BDF1マウスはICR系に比べ受容雌として効率が良いと報告されており、我々の結果とは多少異なる傾向であったが、その原因は不明である。
第一次世界大戦から第二次世界大戦にかけての現代アメリカ技術の実証的研究

本研究の目的は,アメリカ技術史の結節点である両大戦間期に着目して,この時期のアメリカ技術の中核的分野である,機械,化学,電気,軍事生産などに関する調査・研究をおこない,アメリカ技術の特質を総合的に分析することであった。しかし,実際にはそれぞれの分野の基礎史料の収集を達したのみで,それらの個別分野の分析,ならびに総合的分析は,今後の課題として残された。とはいえ,化学技術の分野では,アメリカにおける石油化学工業の成立と発展についての概観がなされるし,また電力・通信技術の分野では第二次世界大戦中のレーダー開発の概観がなされる。これらは,今後の研究課題を設定するうえで多いに役立つものと考えられる。とりわけ本研究で注目されるべきは,アメリカの第二次世界大戦中の軍事的研究開発に占めるOffice of Scientific Research and Development(OSRD)の位置を明確にした調査・研究であろう。そこでは,アメリカ上院軍事委員会への戦争動員小委員会報告書(1944年)とOSRD解散にあたっての事業報告書(1946-48年)が分析され,第二次世界大戦後のアメリカの科学技術政策との関連が明確にされる。またOSRDが経費の点で,戦時下の軍事的研究開発において,陸軍や海軍と並ぶ位置を占めていることを明確にしる。その内容は基礎的研究開発部門が多いと判断され,特に大学の研究者を動員する有効な手段となったことが明確となった。こうしたアメリカの科学技術政策史と比較・対照して日本の科学技術政策史を概観することもなされる。時期的異なることもあり,相互の比較検討は今後の課題として残される。本年度の研究目的は、以下の4点であった。1,アメリカ的生産様式を,生産ラインの自動化などの機械技術史の視点から分析し,その特質を解明する。2,アメリカの石油化学工業の展開を,装置技術史・化学技術史の視点から分析し,その特質を解明する。3,アメリカ電子工業の成立・展開を,電力・通信技術史の視点ならびに研究開発制度史の視点から分析し,その特質を解明する。4,アメリカの戦時経済体制と技術ならびに技術開発との関係を明らかにする。本年度は,3回の研究会開催によって,アメリカ経営史研究とアメリカ政済史研究の成果を学ぶことができる。しかし,上記の研究目的の達成という点から見れば,一次資料の入手がようやくできる段階であり,それら資料の本格的分析は次年度の作業として残されている。本年度は,第一次世界大戦から第二次世界大戦にかけての現代アメリカ技術のなかでも,レーダー開発にテーマをしぼって資料・図書の収集に力を入れた。実際には,関連テーマということで,日本のレーダー開発史の研究者を招いて研究会を開いた。収集資料の解析は今後の課題として残されている。
医療・材料から宇宙探査へ：　単発微粒子低速・高速・超高速衝突機構の構築

本研究は、将来の深宇宙探査で求められる11000ミクロンオーダーの固体微粒子を11000m/sオーダーの速度で、真空中にて単発ずつ加速し、衝突現象をリアルタイムで観察できる実験機構群を、3年をめどに世界に先駆けて構築することが目的である。そのために、低速・高速・超高速の速度領域ごとに専用の固体微粒子加速機構を、日米に現存する実験装置を改良して構築する。また全機構に共通する検証用標的を開発し、地上での校正実験と本期間中に打上げ予定の宇宙検証実験の両方を行い、各性能を評価する。2018年度には、低速と超高速の領域で宇宙科学研究所(ISAS)と法政大学院が持つ衝突実験機構の改良・実験・検証を行った。まず110m/sオーダーには真空自由落下チューブを法政大学院に整備した。また法政大学院の一段式軽ガス銃に「運動量伝導ピストン」を追加することで、微粒子を10100m/sオーダーで射出することができるようになった。超高速である2-6 km/sの範囲では、ISAS二段式軽ガス銃のサボ射出法を調整して、50ミクロンから数100ミクロン径の単発粒子の加速を可能にした。一方100m-1000m/sオーダーの高速領域では、米国マサチューセッツ工科大学(MIT)の「Laser Induced Particle Impact Test(LIPIT)」機構に小型真空チェンバを新設し、従来のLIPITが大気中で実現した速度範囲である1-2km/sまで、真空中でも1-100ミクロンオーダーの微粒子を加速できることを確認した。また宇宙実証機会の一つとして想定していた国際宇宙ステーション搭載「たんぽぽ2」実験が2019年夏期打上げに採択されたので、実験準備をタイムリーに推進するため2018年度と2019年度の二か年にかかる関連予算および共同研究体制の見直しを行った。本研究は、以下の三つの具体的な作業パッケージに大別される。(1)低速・高速・超高速専用の真空中での固体微粒子加速機構を、日米に現存する実験装置を改良することで構築する、(2)全機構に共通する検証用標的を日米それぞれに開発し、地上での校正実験を行う、(3)本期間中に打上げ予定の宇宙実験・探査計画に同じ標的を搭載し、宇宙での検証実験を行う。(1)については、低速と超高速を担当する日本の実験装置ではチーム内のこれまでの実績を生かして効率よい開発が進められ、それぞれが分担する速度領域での加速はおおむね実現できた。一方中速高速を担当するMITのLIPIT装置では本研究採択前の予備実験で大気中での性能評価をほぼ終えていたので、本年度はその結果に基づいて真空チェンバーを日米協力して設計し、MITの費用にて製作し、増設できた。真空中で7ミクロンの単体微粒子を2km/s以上で射出し、高速度撮影・速度測定・標的センサのデータ取得のすべてに成功した。その結果、初年度ながらすべての速度領域で、真空中での固体微粒子の単発加速が実現できた。(2)については、特に極低密度超高速用捕集材「エアロゲル」、低密度低速度用捕集材「カーボンナノチューブ」、超高速用検出センサ「PVDF」、そして超高速衝突検出新素材「圧電繊維布材」の4種について、地上校正実験を開始できた。(3)については、2020年度末までの宇宙実証実験の機会の一つとして想定していたものの、本研究申請時には採択されていなかった国際宇宙ステーション搭載「たんぽぽ2」実験が、幸いにも2019年夏期打上げに採択された。そこで、その実験準備を前倒して推進するとともに、2019年度早々より軌道上運用調整の支援を受ける必要が生じたため、当該担当として分担研究者を一人追加し、本年度予算の一部を次年度4月に執行するなど、研究計画を一部見直した。2019年度以降の2か年度は、2018年度の前述の成果に基づき、作業パッケージ3項目についてそれぞれ、以下のように研究を推進する予定である。:(1)低速・高速・超高速専用の真空固体微粒子加速機構の構築、(2)検証用標的の開発と地上校正実験の実施、(3)検証用標的の宇宙検証実験の実施。(1)については各速度域で宇宙検証用実験装置の衝突校正データの取得を、それぞれの機構にて開始する。特にLIPITについては、本年度達成した2km/s以上の速度に加速して実際の校正実験に資するには、レーザー加熱で溶けない個体微粒子の選定や、照準精度と射出頻度を向上させるために射出部および光学パスのさらなる改良を行う。そのために日本側メンバーのMITへの長期滞在による、LIPIT改良と性能評価の集中的な開発試験を2019年内に実現する予定である。(2)については、日本側はエアロゲル、カーボンナノチューブ、PVDFセンサ、米国側は圧電繊維布材それぞれ開発をさらに進めるとともに、日本国内での加速機構を用いた校正実験のデータ取得にも着手する。米国のLIPITを用いた校正実験データの取得は、(1)の改良のめどがたったのち、2019年度末以降に着手する。(3)については、まずエアロゲルとカーボンナノチューブを2019年夏期に国際宇宙ステーションに打ち上げる「たんぽぽ2」実験に搭載し、2020年度の地球帰還・評価を想定した一年間の軌道上曝露運用を開始することを目指す。PVDFセンサと圧電繊維布材については、それぞれ2020年度打上げ機会の実現を目指して、フライトモデルの開発・地上校正を着実に実施していく。