hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトを特徴づけるゲノム基盤解明のための脳比較トランスクリプトーム・エピゲノム研究

また、進化の過程でそれら発現パターンを変動させてきた遺伝子群には、精神・神経疾患関連遺伝子が数多く含まれることも明らかにした。本研究では、ヒトを特徴づける最も大きな特徴である脳の発達・進化を「ヒトとは何か?」という問いに対するひとつの切り口として捉え、ヒトと非ヒト類人猿を対象とした死後脳複数領野における比較トランスクリプトーム解析を行った。ヒト、チンパンジー、ゴリラ、テナガザルの脳試料を用いて、合計101個のトランスクリプトーム用のライブラリ作製を行い、次世代シーケンサーによる発現解析を行った。その結果、ヒトとチンパンジーのそれぞれの系統において特異的に発現パターンを変化させた遺伝子数を解析した結果、海馬をのぞく領域において、ヒトの系統において発現パターンが変化した遺伝子数が有意に多くなっていることを明らかにした。次世代シーケンサーによる比較トランスクリプトーム解析は必要な配列データの解読を全て終え、現在、より詳細な解析を進めている。また、比較トランスクリプトームに用いた同じ領域からDNAを調整し、比較メチローム用のライブラリーを現在作製中である。このように、サンプリングに関しては、過去2年で必要量の死後脳サンプルの収集を終え、比較トランスクリプトーム解析に関しても、実験データの取得を全て終えており、順調に研究が進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経ゲノム科学現在までに取得したトランスクリプトームデータのより詳細な解析を進める。また、メチローム解析のためにCpGアイランドやプロモーター領域に見られるシトシンのメチル化の定量化解析をRRBS(Reduced Representation Bisulfite Sequencing)法により行う。そのためのライブラリー作製を行う。研究を通じて得られた種間・脳領域間のトランスクリプトームプロファイル、メチロームプロファイルの結果より、ゲノムにコードされた遺伝子情報の時空間的な制御機構の解明、および、ヒト化に関与した遺伝子群の同定を行うことで、それらの遺伝子群がどのようにヒト化に寄与したか、という点に関して総合的な検討を加える。高速シーケンサーによるトランスクリプトーム解析には高純度のRNAを必要とするが、サンプリングした死後脳はそれぞれ死因や死後の経過時間などの様々な要因に左右されるためRNAの質にばらつきが生じる。特に類人猿の場合は、動物園で死亡するケースがほとんどであり、死後から脳を摘出し適切な処置を講じるまでの時間がかかる場合が多い。そのため、当初予定していたより若干のサンプル数の減少はあったものの、個体数としてはおおむね順調にサンプリングはすすんでおり、実験も順調にすすんでいる。大規模な実験はほぼ終了したが、小規模の検証実験を行う必要があるため、小額の経費の次年度への繰越を行った。平成25年度に新たに収集した死後脳(ヒト4検体、チンパンジー1個体、オランウータン1個体)の12領野からRNAを抽出しクオリティチェックを行った後、ライブラリー作製→高速シーケンサーによる配列解析を順次行い、現在までに得られている結果と併せて総合的な検討を加える。また、ヒト・類人猿脳における複数領野比較
肺癌におけるEGFR-TKI耐性とRorシグナル系との関連についての探索研究

上皮成長因子受容体(EGFR)遺伝子に活性型変異を有する肺腺癌に対して、EGFRチロシンキナーゼ阻害剤(EGFR-TKI)が奏効する。しかし、奏効した症例もほぼ例外なく耐性を獲得することから、EGFR-TKIに対する耐性機構の解明が臨床的に重要な課題となっている。耐性機構の1つには、癌細胞自身や間質の線維芽細胞等が産生する肝細胞増殖因子(HGF)によるHGF-Metシグナル経路の活性化が関わっていることが知られている。またRorファミリーは細胞外領域にクリングルドメインを有する唯一の受容体型チロシンキナーゼであるが、我々(神戸大学大学院医学研究科細胞生理学分野)は諸種の癌におけるWnt5a-Rorを介するシグナルの恒常的活性化が癌の増悪過程と密接に関係することを見出している。さらに最近、Metの増幅が認められる肺腺癌や胃癌の細胞において、Ror1がMetによりリン酸化されることで細胞増殖に関与することが報告された。本研究では、EGFR遺伝子変異を持つ代表的な培養肺腺癌細胞(HCC827, PC9等)を用いて、HGF-Metシグナルと(Wnt5a-) Ror1シグナルの相互作用による細胞増殖の制御機構とEGFR-TKI耐性化におけるそれらの役割を明らかにすることを目的とした。まず、siRNAによりRor1の発現を抑制した細胞株において、コントロール群と比較し、HGF・EGFR-TKI曝露下でこれらのシグナル伝達系が受ける影響や細胞の振る舞い(増殖率、細胞死)が受ける影響を生化学的・分子細胞生物学的手法により解析を行った。Ror1の発現の抑制にて、上記細胞株での細胞増殖は抑制されることは明らかとなった。次にその代表的な下流シグナルの解析を行ったが、増殖や生存に関与するシグナル(PI3K/Akt経路等)には影響がみられなかった。したがって、細胞増殖に関わるシグナル系やメカニズムをさらに探索してゆく予定である。
有機-無機ハイブリッド界面の構築によるセラミックス粉体の改質

有機-無機ハイブリッド界面を利用して新たな機能材料の創製とその特性改善を試みた結果,以下に示す知見が得られた。1.窒化アルミニウムや窒化ケイ素の粉末の表面にセバシン酸を表面化学修飾すると,水中での安定性が大きく改善される上に親水性が付与されることを見出した。さらに,表面修飾セバシン酸の未反応末端カルボキシル基のプロトンと焼結助剤であるイットリウムイオンをイオン交換することにより,Y^<3+>を窒化物表面にナノ分散担持できた。この粉末を水溶媒系スリップキャスト法により成型したのち1900°Cで焼結すると,高い熱伝導率(250Wm^<-1>K^<-1>)を示すA/N焼結体が得られた。2.湿潤空気中で酸化処理した基板表面に1,12-ドデカンジカルボン酸でLB膜を形成した後,基板表面とジカルボン酸とを脱水縮合させた。さらに,それを均一セラミックス微粒子(数100nm径)を懸濁させたベンゼン中で環流処理(80°C,6時間)した結果,1,12-ドデカンジカルボン酸の未反応末端カルボキシル基と微粒子も脱水縮合反応することにより,安定なセラミックス単粒子膜が得られた。3.界面活性剤を鋳型としてメソポーラスSnO_2を作製したのちリン酸処理を施すと,熱的安定性が格段に向上した。すなわち,600°Cで5時間焼成しても規則性メソ細孔(3.2nm間隔)を有するとともに,非常に大きい比表面積(350m^2g^<-1>)を保持していることを確認した。4.ジエトキシジメチルシランで表面化学修飾したSnO_2粉末を用いて,部分焼結型ガスセンサ素子を作製した。その結果,生成したSnO_2の多くはSnO_2粒界に集まり粒界層を形成することを確認した。さらに,この粒界部のSnO_2は空気中における粒界部のポテンシャル障壁高さを著しく増加させるため,水素や炭化水素ガスに対して著しく感度が向上することを明らかにした。窒化アルミニウム(AIN)焼結体の熱伝導特性を改良するために、まず、AIN粉末表面をセバシン酸(ジカルボン酸)で表面修飾することで有機-無機ハイブリッド界面を構築した。得られた粉末の水溶液中での耐久試験(pH測定)により高い耐水性が確認できたことから、水系スリップキャストによる成型が可能なことがわかった。さらに、この粉末を酢酸イットリウム水溶液中に分散させ、焼結助剤Y^<3+>と表面修飾しているセバシン酸の未反応末端カルボキシル基の水素イオンとをイオン交換することによりAIN粉末表面にY^<3+>をナノ分散添加した。この粉末を1900°Cで5時間焼結させた結果、かなり緻密なAIN焼結体が作製でき、その熱伝導率もかなり高い値となった。一方、窒化ケイ素(Si_3N_4)粉末にも同様に、セバシン酸の表面修飾による有機-無機ハイブリッド界面を構築したのちY^<3+>イオン交換処理を行うことでY^<3+>ナノ分散Si_3N_4粉末を作製した。これらをホットプレス法により1750°C,50MPaで90分間焼結したところ、かなり緻密な焼結体が作製できた。

この焼結体の曲げ強度は約600MPa、アルキメデス法により測定した相対密度は98.8%であった。イオン交換せずに酸化イットリウム焼結助剤を直接添加したものは相対密度が約91%であることから、有機-無機ハイブリッド界面構築後の焼結助剤ナノ分散添加の有効性が確認できた。さらに、アルコキシシランゾルを用いて酸化スズ(SnO_2)焼結体にディップコーティングすることによりSiO_2-SnO_2界面を構築したセンサや、直接アルコキシシランで浸漬処理したSnO_2粉末を焼結したセンサは、未処理SnO_2センサに比べ、水素に対しては感度が増加しメタンやプロパンに対しては感度が低下した。このように、ハイブリッド界面の構築により感度や選択性などの特性が大きくかわることがわかった。本年度は,まず,窒化アルミニウム(AlN)表面をセバシン酸で表面化学修飾することで得られた有機-無機ハイブリッド界面に,様々な焼結助剤を共添加することによるAlN焼結体の焼結性・熱伝導特性の改善を試みた。すなわち,AlN表面に固定化されたセバシン酸(ジカルボン酸)の未反応カルボキシル基の水素イオンと焼結助剤(イットリウムイオン)とを酢酸イットリウム水溶液中でイオン交換し,さらに酢酸リチウムや酢酸カルシウムを焼結助剤として直接添加することにより熱伝導特性のさらなる向上を目指した。その結果,Y^<3+>のみ焼結助剤として用いた時に比べ,AlNの粒径にあまり違いが見られないものの粒径の均一性がかなり高い焼結体が作製できた。また,その熱伝導率も,Y^<3+>のみ添加して作製したAlN焼結体にくらぺ約1.5倍高い値を示すことが分かった。この結果から,添加したLi^+、Ca^<2+>が焼結助剤として有効に作用することが確認できた。次に,有機-無機ハイブリッド界面をセラミック材料のナノ構造制御に利用するという観点から,水溶液中の界面活性剤を鋳型とした高規則性メソポーラス酸化スズの調製を試みた。界面活性剤としてセチルトリメチルアンモニウムブロミドとセチルピリジニウムクロリドを,酸化物材料としてスズ酸ナトリウムやケイ酸ナトリウムを用い,それらをイオン交換水中で混合させてpHなど種々の条件を設定することにより,3-4nm径の均一微細孔を有するメソポーラス酸化スズやメソポーラスシリカが作製できることが分かった。しかし,後者は800°Cまで熱処理してもメソ構造が安定であるのに対して,前者は400°Cでの熱処理でも容易にメソ構造が破壊される。今後,化学センサ材料や触媒材料に利用するためには,この熱安定性に大幅な改良を施す必要があることが分かった。本年度は,まずLB(Langmuir-Blodgett)膜を利用した球状セラミックス微粒子の単粒子膜の調製を行った。湿潤空気中で酸化処理を施したシリコン基板あるいはガラス基板の表面に1,12-ドデカンジカルボン酸(HOOC(CH_2)_<12>COOH,DDCA)のLB膜を形成した後,基板表面の水酸基とDDCAの片方の末端カルボキシル基とを脱水縮合させ,基板表面にLB膜を安定化させた。得られたDDCA修飾基板を,数100nm径の均一セラミックス微粒子(SiO_2あるいはSiO_2-TiO_2)懸濁ベンゼン中で熱処理して,微粒子表面の水酸基とLB膜表面に存在する未反応末端カルボキシル基とを脱水縮合反応させることにより,LB膜表面にセラミックス単粒子層を形成した。このように,安定性の高い有機-無機ハイブリッド構造[球状セラミックス粒子単粒子層/LB膜(DDCA)/基板表面]が構築できた。また,前年に引き続き,半導体ガスセンサ材料として最も利用されている酸化スズをメソポーラス化することにより,反応場およびガス拡散経路を制御することを試みた。
フレキシブル基板上における歪みＳｉＧｅ擬似単結晶の創製と高速薄膜デバイスへの応用

本研究は、次世代情報通信機器である高性能フレキシブル・システム・イン・ディスプレイの実現を目指し、プラスチック基板上における高速薄膜トランジスターの基盤技術を創出することを目標としている。本年度は、軟化温度の低い( 250oC)材料であるプラスチック基板上に高移動度シリコンゲルマニウム(SiGe)擬似単結晶を形成するため、「Au誘起低温層交換成長法」の検討を行なった。まず、昨年度までの成果をもとに、Au誘起低温層交換成長法を用いてプラスチック基板上に形成した、方位制御され、かつ大粒径(≧10μm)を有するGe結晶薄膜の電気特性を評価した。成長温度におけるGe中のAu固溶度が極めて低いため、成長層中のキャリヤ密度が従来法(Al誘起成長法)に比べて低いことを明らかにするとともに、低いキャリヤ密度に起因して高キャリヤ移動度が発現することを明らかにした。さらに、Au誘起低温層交換成長法をSiGe系に展開した。Si濃度の上昇に伴い、結晶成長様態が変化することを明らかにするとともに、その現象を、Si濃度上昇に伴って、結晶成長反応の活性化エネルギーが上昇することに起因すると推察した。プロセス条件の適正化を進めることで、SiGe系においても、方位制御され、かつ大粒径(≧10μm)を有する結晶薄膜を実現した。フレキシブル・システム・イン・ディスプレイの基盤技術として期待される成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,次世代情報通信機器であるフレキシブル・システム・イン・ディスプレイの創製を目指し,透明プラスチック基板上における高速動作薄膜トランジスタの実現を目標としている.研究代表者は,軟化温度の低い(2500C)材料であるプラスチック基板での高移動度(800cm^2/Vs)歪みシリコンゲルマニウム(SiGe)擬似単結晶(結晶粒径〉30μm)の形成のため,「歪み印加用Geバッファ層の低温形成法」及び「低温エピタキシー法」を融合したアプローチの計画し,検討を行なっている.本年度は,その鍵となる「歪み印加用Geバッファ層の低温形成」の高度化に注力した.これ迄に研究代表者が開発してきた「Au誘起低温層交換成長法」では,Geの低温成長(≧2500C)が実現するものの,Au中への高いGe原子の供給により,バルク核発生が界面核発生に優先するため,微粒径かつランダム結晶方位を有する多結晶Ge薄膜が得られる問題があった.そこで,大粒径化・方位制御を目指し,a-Ge/Au界面にAl_2O_3拡散防止層を挿入し,その結晶成長様態への影響を検討した.その結果,拡散防止層の膜厚を最適化(Al_2O_3厚:7nm)することにより,バルク核発生を効果的に抑制し,大粒径(>20μm)Ge結晶が実現すると共に,その結晶面が(111)面方位に優先配向することを観測した.これらの結果を,拡散防止層の挿入による核発生サイトの制御の観点からモデル化すると共に,界面核発生時の優先配向性が界面のエネルギーの面方位依存性に起因することを明確にし,研究成果報告を行った.Ge擬似単結晶の低温形成法における粒径・面方位制御の指針となる成果であると考えられる.本研究は,次世代情報通信機器であるフレキシブル・システム・イン・ディスプレイの創製を目指し,プラスチック基板上における高速動作薄膜トランジスターの実現を目標としている.研究代表者は,軟化温度の低い(250°C)材料であるプラスチック基板での高移動度歪みシリコンゲルマニウム(SiGe)擬似単結晶を形成するため,「歪み印加用Geバッファ層の低温形成法」及び「低温エピタキシー法」を融合したアプローチの計画し,検討を行なっている.本年度は,昨年度Gと続き,実現の鍵となる「歪み印加用Geバッファ層の低温形成」の高度化に注力した.これ迄に「Au誘起低温層交換成長法」での多結晶Ge薄膜の大粒径化・方位制御を目指し, a-Ge/Au界面にAl_2O_3拡散制御層を挿入の効果を検討して来た.その結果,拡散制御層の膜厚を最適化(Al_2O_3厚: 7nm)することにより,成長時の界面核発生の優先化及び界面エネルギーの最小値に起因する大粒径(>20μm)かつ(111)面方位に優先配向したGe結晶が実現することを明らかにした.更に,核発生サイトでの界面エネルギーの変調を試み,下地基板界面にAl_2O_3(厚: 30nm)の挿入を検討したところ,同手法にて, Ge結晶の面方位を(100)に制御することに成功した. Ge擬似単結晶の成長における粒径・面方位制御の指針を明確にした成果であると考えられる.これらの知見の基,フレキシブル基板であるポリイミド基板上での成長実験を行った.ポリイミド基板上及び界面エネルギー変調層(SiO_2,厚: 100nm)を挿入したポリイミド基板上にa-Ge/Al_2O_3,拡散制御層/Auの構造を作製・成長させることにより,大粒径(>50μm)かつ(111)配向したGe結晶を実現した.本手法によるフレキシブル基板上の成長を実証した結果であり,上記で確立した粒径・面方位制御法がフレキシブル基板での良好なGe結晶成長に有効でる事を示す成果である.本研究は、次世代情報通信機器である高性能フレキシブル・システム・イン・ディスプレイの実現を目指し、プラスチック基板上における高速薄膜トランジスターの基盤技術を創出することを目標としている。

本年度は、軟化温度の低い( 250oC)材料であるプラスチック基板上に高移動度シリコンゲルマニウム(SiGe)擬似単結晶を形成するため、「Au誘起低温層交換成長法」の検討を行なった。まず、昨年度までの成果をもとに、Au誘起低温層交換成長法を用いてプラスチック基板上に形成した、方位制御され、かつ大粒径(≧10μm)を有するGe結晶薄膜の電気特性を評価した。成長温度におけるGe中のAu固溶度が極めて低いため、成長層中のキャリヤ密度が従来法(Al誘起成長法)に比べて低いことを明らかにするとともに、低いキャリヤ密度に起因して高キャリヤ移動度が発現することを明らかにした。さらに、Au誘起低温層交換成長法をSiGe系に展開した。Si濃度の上昇に伴い、結晶成長様態が変化することを明らかにするとともに、その現象を、Si濃度上昇に伴って、結晶成長反応の活性化エネルギーが上昇することに起因すると推察した。プロセス条件の適正化を進めることで、SiGe系においても、方位制御され、かつ大粒径(≧10μm)を有する結晶薄膜を実現した。フレキシブル・システム・イン・ディスプレイの基盤技術として期待される成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で計画したアプローチを実行していく過程において,絶縁膜上の歪みGeバッファ層の低温形成技術は,研究の出発点となる鍵技術である.そこで,本年度の成果である大粒径(111)-Ge結晶の低温成長(250°C)の実現及びその成長モデルの解明は大きな意味を持つ成果であると言える.今後の研究の進捗を加速すると期待する.本研究で計画したアプローチを実行していく過程において,フレキシブル基板上の歪みGeバッファ層の低温形成技術は,研究の出発点となる鍵技術である.そこで,本年度の成果である大粒径・(111)-, (100)-Ge結晶の選択成長技術の確立及びフレキシブル基板での大粒径・(111)-Ge成長を実証した成果は大きな意味を持つ成果であると言える.今後の研究の進捗を加速すると期待する.現在,大粒径Geの面方位を(111)に制御する技術を取得しているが,テバイスへの応用を考慮すると,(111)面だけでなく,(100)や(110)面方位など,結晶面方位を自由に制御する技術が望ましい.そこで、今後,本機構で結晶核が発生する界面のエネルギー状態を変調することによる結晶面方位の制御可能性を検討する.なお,プラスチック基板上での成長の実証,並びに低温SiGeエピタキシャル成長などを検討する予定である.現在,フレキシブル基板上において大粒径Geの面方位を(111)に制御を実証していると共に, (111)面だけでなく, (100)面方位に結晶面方位を自由に制御する技術を確立している.そこで、今後は,これらの結晶薄膜の電気的特性や不純物濃度等の物理特性を明らかにする並びに低温SiGeエピタキシャル成長などを検討する予定である.
自己免疫疾患の新規バイオマーカーの追究

自己免疫疾患は、遺伝的要因、環境要因、時間要因によって引き起こされると考えられる。しかし、環境要因や時間要因を含む診断方法は確立されていない。NK細胞は、自然免疫系の細胞群として知られている。NK細胞は、腫瘍、感染防御の除去の観点から、細胞表面分子と受容体が検討されてきた。したがって、今まで、NK受容体およびNK細胞は自己免疫疾患に関与しているかどうかは不明であった。本研究では、NKレセプターおよびNK細胞が自己免疫疾患に関与するというオリジナルのアイデアに基づいて実験を行った。私たちの目的は、全身性エリテマトーデス(SLE)やI型糖尿病などの自己免疫疾患に対する診断指標のための新たなバイオマーカーを探索することであった。本研究では、自己免疫疾患モデルマウスにおいて、正常組織でほとんど発現しないNKG2Dリガンドが異常発現することを見出した。また、自己反応性T細胞がNKG2D分子を異常に発現していた。したがって、これらの結果は、NKG2Dリガンドは、I型糖尿病の新しいバイオマーカーとして利用可能であることを示唆している自己免疫疾患は、遺伝的要因、環境要因、時間要因によって引き起こされると考えられる。自己免疫疾患はこれまで、自己抗体や、自己反応性T細胞、主要組織適合抗原との相関などの点から研究されてきた。主要組織適合抗原と自己免疫疾患患者との相関は見られ、遺伝的要因の一つと考えられている。環境要因や時間要因も含め、免疫細胞の動態から研究を進めていくことは意義がある。しかし今まで、NK受容体およびNK細胞は自己免疫疾患に関与しているかどうかは不明であった。本研究では、自己免疫疾患モデルマウス、NODマウスにおいて、正常組織でほとんど発現しないNKG2Dリガンドが異常発現することを見出した。したがって、これらの結果は、NKG2Dリガンドは、I型糖尿病の新しいバイオマーカーとして利用可能であることを示唆している。したがって、これらの結果は、NKG2Dリガンドは、I型糖尿病の新しいバイオマーカーとして利用可能であることを示唆している申請者は、自己免疫疾患をNK細胞やNKレセプターという独創的観点から研究を展開し、自己免疫性糖尿病の発症にNK活性化レセプターNKG2Dが深くかかわっていること、NK細胞活性が低下していることを報告した。本研究は、自己免疫疾患、特に自己免疫性(I型)糖尿病と全身性エリテマトーデス(SLE)におけるNK細胞活性の変化の分子機構を明らかにし、診断指標となる新規バイオマーカーを確立することを目的とし、研究を遂行している。自己免疫疾患におけるNK細胞活性の変化の分子機構の解明自己免疫疾患においてNK細胞活性が変化するが、その分子機構についてはわかっていない。疾患モデルマウスからNK細胞を単離し、NK細胞の標的細胞認識に関わるレセプター群、NK活性化レセプターNKG2D, NKR-P1 (NK1.1)など、NK抑制性レセプターLy49A, Ly49Cなどの発現をフローサイトメトリーで測定した。NK細胞が樹状細胞との相互作用を検討した。これまでNK細胞は樹状細胞と相互作用することで活性化することが知られていた。本研究において、NK細胞が樹状細胞と接触することで、ドレス細胞と呼ばれる新たな細胞に変化することを発見した。この細胞は免疫抑制能を示した。NK細胞と樹状細胞との接触で、NK細胞の機能が正から負に変化することを発見した。自己免疫疾患モデルマウスの交配に時間がかかり、実験に必要な数の実験動物の確保に時間がかかってしまったため。自己免疫疾患モデルマウスの実験動物数を十分確保し、NK細胞の機能に関わる分子群を解析する。NK細胞は、細胞傷害活性およびIFNをはじめとするサイトカイン産生が主たる機能であることから、細胞傷害性に関わる分子の発現およびサイトカイン産生を測定し対照群と比較検討する。

自己免疫疾患患者および健常人の末梢血よりリンパ球を単離し、NKG2Dなどの共刺激分子の発現を解析し検証する。これら細胞を培養し、各種Toll like Receptor (TLR)に対応するリガンドで刺激し、共刺激分子の発現および炎症性サイトカインの産生を検出する。加えて自己免疫疾患モデルマウス、野生型マウス、主任研究者が作製したRAE-1遺伝子導入マウスのリンパ球を採取し、NKG2Dリガンドなど共刺激分子のリガンドの発現を中心に解析しヒトデータと比較検討する。物品費に使用し研究成果を挙げるとともに、旅費、その他の費用を用いて、学会および専門誌にて研究の成果発表を行う。
満足化主体による並列処理系をベースとした複雑系経済シミュレーションシステム

満足化原理に従う主体が不可逆的時間の中で自立分散的に行動し、それらの相互作用によってマクロの振舞いが規定される経済システムを分析するものとして複雑系経済学を捉え、その構築作業を行ってきた。これはもともとケインズの『一般理論』形成史研究の中でケインズ・テクストの理論構造を明確化するために構想された体系であるが、学説史的背景と基礎モデルについては平成9年に出版した『ケインズ-歴史的時間から複雑系へ』(日本経済評論社)にまとめた。さらに複雑系経済学を具体化するために、定型的行動を考える際の正常概念が組織内部より自己組織されるメカニズムをモデル化(NOLTA`97および進化経済学会非線形問題研究部会で報告)、その後モデルのバージョンアップとその成果の研究会報告(岐阜経済大シンポジウム・経済理論史研・ケインズ研ほか)を経て、一層の具体化作業を続行。また様々な複雑系経済学を巡る立場を整理するために、経済学にとっての方法論的変革となりうるかという観点からその条件を考察(社研年報)、一方、こうした経済モデルをベースにしたアプリケーションのひとつとして情報処理バッファとしての貨幣の評価方法を確立するための作業も行った(小樽商科大学におけるワークショップ報告)。高次の複雑系としての経済を考えるために、ここ数年、不可逆的な時間のなかで、ローカルな情報をもとに自らの調整行動を実行する経済主体からなる開放システムモデルの構築作業を続けてきたが、平成9年度中には、そうした仕事の集大成として『ケインズ-歴史的時間から複雑系へ』(日本経済評論社)を出版。さらに複雑系経済学のいっそうの具体化のために、高次複雑系経済学の条件、定型的行動を考える際の基準が組織内部より自己組織されるメカニズムを示したモデルを構築。その成果はNOLTA'97(11/29-12/2)で報告(M4Aセッション、タイトルParallel Processing Economic System Composed of Non-optimizing Agentsとしてプロシ-ディングスに収録)された。その後いくつかのモデルのバ-ジョンアップと研究会報告(岐阜経大シンポジウム、経済理論史研、ケインズ研ほか)を経て、現在も、不可逆的時間・ルーズな結合・自律分散システム・満足化原理による主体行動を特徴とした並列処理経済系モデルの具体化作業を次年度に向けて継続中。とくに情報処理バッファとしての貨幣・在庫の評価方法を検討している。
間葉系幹細胞から線維芽細胞への分化における主要制御因子の探索

egr2とtbx2の発現抑制でGFP陽性細胞への分化抑制及びコラーゲンの発現低下が確認できたため、これらの遺伝子の過剰発現を行ない、GFP陽性細胞への分化及びコラーゲン産生への影響を確認した。過剰発現細胞はpMY-IRES-LNGFRベクターを用いて作製したレトロウイルスにより作製した。egr2の遺伝子の発現が上昇していることをRT-PCRにより確認した結果、コントロールと比較して培養の前後どちらにおいてもegr2の発現は50倍以上上昇していた。egr2過剰発現によるGFP陽性細胞への分化を確認するため、フローサイトメトリーを用いて解析したが、コントロールと比較してGFP陽性細胞の細胞数に変化はみられなかった。GFPの発現をRT-PCRによりmRNAレベルでも検証したが、発現上昇は確認できなかった。次に、egr2の過剰発現によるコラーゲンの発現への影響をRT-PCR及びハイドロキシプロリンアッセイを用いて解析した。RT-PCRの結果、egr2過剰発現細胞とコントロール細胞の間に差は見られなかった。ハイドロキシプロリンアッセイによるコラーゲン定量を行ったが、コラーゲン量にも変化はみられなかった。平成27年度に行ったマイクロアレイ解析の結果を再解析したところ、サイトカイン誘導によりcol15a1の発現が顕著に上昇していた。そこで、培養後のerg2過剰発現細胞におけるcol15の発現をRT-PCR及びhorseradish peroxidase (HRP)標識抗col15抗体による免疫組織染色により確認した。RT-PCRの結果、コントロールと比較してcol15の発現が顕著に上昇していた。HRPを用いた免疫組織染色でもコントロールと比較してcol15の発現が上昇していた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本分化系で誘導される細胞に特徴的な転写因子を抽出するために、CTGFでのみ発現誘導される遺伝子の探索を試みた。CTGFの有無により培養されたそれぞれのGFP陽性細胞のマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行った。発現変動がみられた遺伝子におけるクラスター解析及びGene ontology解析によりCTGFでのみ発現が上昇するクラスター(126遺伝子)が得られ、細胞の移動に関する遺伝子や間葉系細胞系列への細胞分化を抑制する遺伝子が含まれていることが明らかとなった。これら遺伝子の発現を制御している主要制御因子を明らかとするためにTRANSFACによる上流解析を行った結果、約100の転写因子が候補因子として抽出された。サイトカイン刺激を受けた細胞に分化能が保持されているのかを確認した。GFPの発現にかかわらず、サイトカイン含有培地で培養した細胞はどちらの系列への分化も示さなかった。これに対し、サイトカイン非含有培地で培養した細胞は脂肪細胞、骨芽細胞どちらへも分化した。また、どちらの培養でもGFP陰性であった細胞はソーティング後、サイトカイン含有培地で培養することによりGFP陽性細胞が出現した。GFP陽性細胞はソーティング後、サイトカイン含有培地で培養するとGFPの発現を維持したが、非含有培地で培養すると一部の細胞はGFP陰性になった。サイトカイン非含有培養でのGFP陰性細胞及びサイトカイン含有培養でのGFP陽性細胞と陰性細胞、それぞれをソーティングし、細胞の形態、増殖能を評価した。GFP陽性細胞は、培養容器への接着が強固になっていたが、その形態は線維芽細胞様の細長い紡錘形とは著しく異なっていた。細胞増殖アッセイの結果、GFP陽性細胞の増殖速度は著しく低下していることが明らかとなった。また、GFP陰性細胞もサイトカイン含有培地で培養した細胞では増殖速度の低下がみられた。当初計画していた「pericyteの単離・培養法の確立」については現在難航しているため、pericyteから(筋)線維芽細胞への分化・活性化に関わる因子の抽出には至っていない。MSCから線維芽細胞への分化に関わる主要制御因子の候補因子については抽出が完了した。現在、論文検索等を行い、ターゲット因子をピックアップ中である。機能的アッセイ系としてコラーゲンゲル収縮アッセイのサイトカイン誘導前のMSCを用いた最適化が完了した。昨年度、候補因子として抽出した約100の転写因子をより絞り込むために、col1遺伝子の-1000から+100の配列に結合配列を持つ32の転写因子を抽出した。これらの遺伝子の発現を抑制するためにピューロマイシン耐性遺伝子をマーカーとするレンチウイルスshRNAベクターを用いてウイルスを作製し、MSCへ感染させた。ピューロマイシンによるセレクションの後、サイトカインを含む培地で培養し、GFP陽性細胞への誘導を行った。GFP陽性細胞への誘導の抑制が確認できたcdkn2a、egr2、sox2、tbx2を対象とした。実験をより簡便且つ効率的に行うため、ベクターのマーカーを細胞表面マーカーであるlow-affinitynerve growthfactor receptor (LNGFR)に改変した。shRNA発現ベクターライブラリーの中から抑制効果の高いベクターを選択するために、各ベクターのDNAを調整後、一過性に遺伝子を導入した。その後、LNGFRを用いて磁気分離法により遺伝子が導入された細胞を純化し、RT-qPCRによって転写因子の発現を定量し、最も抑制効果の高いベクターを選択した。sox2に対しては全てのベクターで抑制効果を得られなかったため、この時点で候補から除外した。ウイルスを作製し、MSCへ感染させ、LNGFRを用いて磁気分離法により感染細胞を純化した。その後、サイトカインを含む培地で培養し、GFP陽性細胞への誘導を行った。

egr2、tbx2の発現抑制では、GFP陽性細胞への誘導が抑制され、コラーゲンの沈着量も減少していた。cdkn2aの発現を抑制したところ、GFP陽性細胞への誘導が亢進された。この時、コラーゲンの沈着量も増加していた。ターゲット遺伝子の発現を抑制してもGFP陽性細胞への誘導が抑制できなかったため、cdkn2aは候補から除外した。分化を抑制し得る転写因子は絞り込めたが、それらの遺伝子発現制御に伴うその他の間葉系の細胞への多分化能への影響までは至ることができなかった。また、それらの転写因子に関して、遺伝子欠損細胞や遺伝子改変マウスを作製することには着手できていない。egr2とtbx2の発現抑制でGFP陽性細胞への分化抑制及びコラーゲンの発現低下が確認できたため、これらの遺伝子の過剰発現を行ない、GFP陽性細胞への分化及びコラーゲン産生への影響を確認した。過剰発現細胞はpMY-IRES-LNGFRベクターを用いて作製したレトロウイルスにより作製した。egr2の遺伝子の発現が上昇していることをRT-PCRにより確認した結果、コントロールと比較して培養の前後どちらにおいてもegr2の発現は50倍以上上昇していた。egr2過剰発現によるGFP陽性細胞への分化を確認するため、フローサイトメトリーを用いて解析したが、コントロールと比較してGFP陽性細胞の細胞数に変化はみられなかった。GFPの発現をRT-PCRによりmRNAレベルでも検証したが、発現上昇は確認できなかった。次に、egr2の過剰発現によるコラーゲンの発現への影響をRT-PCR及びハイドロキシプロリンアッセイを用いて解析した。RT-PCRの結果、egr2過剰発現細胞とコントロール細胞の間に差は見られなかった。ハイドロキシプロリンアッセイによるコラーゲン定量を行ったが、コラーゲン量にも変化はみられなかった。平成27年度に行ったマイクロアレイ解析の結果を再解析したところ、サイトカイン誘導によりcol15a1の発現が顕著に上昇していた。そこで、培養後のerg2過剰発現細胞におけるcol15の発現をRT-PCR及びhorseradish peroxidase (HRP)標識抗col15抗体による免疫組織染色により確認した。RT-PCRの結果、コントロールと比較してcol15の発現が顕著に上昇していた。HRPを用いた免疫組織染色でもコントロールと比較してcol15の発現が上昇していた。現段階でpericyteの単離・培養法の確立については難航している。今後、MSCから線維芽細胞への分化を制御する転写因子の解析に注力していくことも検討する。今後のウイルス実験において、現在所有するベクターの選択マーカーが薬剤耐性遺伝子であり自動磁気分離装置やソーティングが行えないため、細胞表面マーカーや蛍光マーカーへの再構築を行う。
Down症候群由来細胞を用いた早期発症型歯周炎における自然免疫機構の解明

小児や青年に発病する早期発症型歯周炎の原因を自然免疫学的側面から解明するため、本研究は、Down症候群を疾患モデルとして、口腔上皮細胞および歯肉線維芽細胞の自然免疫応答について検討する。本年度は、細胞培養系の確立を目指し、研究実施計画に基づき、歯肉組織片を採取する対象となるDown症候群患者とコントロール群である健常者を抽出するため、年齢、歯肉炎および歯周炎の有無等、対象者の背景把握を目的とした事前プロトコールを検討、作成した。対象者の抽出は、すでに歯周炎に罹患した組織を除外することが重要になるため、プロトコールに基づき現在実施中である。また、口腔内には細菌から生体を守る抗菌ペプチドが常に存在しており、歯周組織を構成している口腔上皮細胞はこれらの抗菌ペプチドを産生し、炎症状態でその産生が増強することが知られている。本年度は、ヒト口腔扁平上皮癌細胞HSC-2を用いて、抗菌ペプチドの産生量を定量した。口腔内の炎症状態を想定して、IL-1α、TNF-αなどの炎症性サイトカインを加えて培養回収した上清中の抗菌ペプチドLL-37濃度を測定した結果、TNF-α刺激によって濃度が優位に上昇した。口腔上皮細胞は、粘膜自然免疫研究のモデルとして非常に優れているが、初代培養細胞の分離および継代が難しく、その中でもDown症候群の口腔上皮細胞は、特に分離培養が困難であるため、細胞培養系が確立することにより、初代培養細胞の免疫応答を検討することができ、学術的に有意義である。
デジタルトモシンセシスを模擬した教育用シミュレーションツールの作成

本研究は,トモシンセシスの基本原理および特性を把握するためのシミュレーション補助ツールを構築することを目的とした.そして,デジタルX線TV装置を用いたファントム実験との比較から,教育の一助となる可能性を示唆した.本ツールは,トモシンセシスの装置がない施設においてもトモシンセシスの基本原理を把握する上で,教育用シミュレーションは効果的であると考える.近年,病変部を高い空間分解能で正確にとらえることができるFPD検出器を搭載したX線装置が急速に普及している.これに伴い,デジタルトモシンセシスは臨床的に有用な技術として,胸部検診,整形外科領域,乳房検査の領域で有用な検査法として利用されつつある.このトモシンセシスは,一般的なX線CT装置とは異なり,収集角度が40度程度の限られた角度から収集された投影データを用いて画像を再構成する技術である.このため投影データを周波数空間上で考えると周波数の情報が何も無い領域がほとんどを占め,不完全な投影データからの画像再構成を余儀なくされる.このため画像再構成法においても従来の手法をそのまま適用することができず,トモシンセシスの画像再構成法を理解することは教育上とても重要である.またデジタルトモシンセシスは特殊な装置なため,教育機関においては設置されていないところもあり,学内実習及び実験において,実際にトモシンセシスの画像再構成を実施出来ない場合がある.そこで本研究はデジタルトモシンセシスの装置が無くても,その基本原理および諸特性を把握することが可能な簡易的な教育用シミュレーションツールを構築することを目的としている.初年度(平成25年度)は,一般的なデジタルX線テレビ装置のジオメトリのプログラム化を行い実際の装置から得られた実測値とシミュレーションの結果を比較して,シミュレーションの妥当性を検証した.そして先行研究で作成した画像再構成プログラムを適用して,簡易的な方法でシミュレーションの有用性を示し,その内容を日本医学物理学会で発表した.デジタルトモシンセシスは,一般的なX線CT装置とは異なり,データの収集角度が制限されており,限られた角度から収集された投影データからの画像再構成を余儀なくされる.このため周波数空間上では周波数の情報が何も無い領域が存在し,不完全な投影データからの画像再構成を行うことになってしまう特殊な画像再構成法である.このため,この再構成を理解することは教育上ともて重要なことである.またデジタルトモシンセシスは,特殊な装置であるため,教育機関においては設置されていない施設も存在し,そのような教育機関においては,学内実験および実習でトモシンセシスの画像を実際に再構成できない場合がある.そこで本研究の目的はデジタルトモシンセシスが無い施設においても,その原理および諸特性を把握することが可能な簡易的な教育用シミュレーションツールを構築することである.研究期間は,平成25年度から平成27年度の間で,初年度は本学に設置しているデジタルX線テレビ装置のジオメトリを計測し,プログラム化を行い実際の装置から得られた実測値とシミュレーションの結果を比較して妥当性の検討を行った.そして,簡易的な方法でシミュレーションの有用性を示し日本医学物理学会で発表した.次年度の平成26年度は,主に画像再構成アルゴリズムの作成に着手した.平成26年度に作成した画像再構成アルゴリズムはデジタルトモシンセシスのジオメトリに適応したShift add法(SA法),解析的手法であるフィルタ付き逆投影法と逐次計算で画像を再構成する代数的手法および統計的手法を用いた画像再構成アルゴリズムである.これらの画像再構成アルゴリズムを作成し,シミュレーション結果の妥当性について検討を行った.また今年度の後半から一部の再構成アルゴリズムをGUIを用いてシミュレーションツールの作成を行っている.デジタルトモシンセシスは特殊な画像再構成法であり,この再構成の原理を理解することは教育上とても重要なことである.また,デジタルトモシンセシスは特殊な装置であるため,教育機関においては設置されていない施設も存在し,そのような教育機関においては,学内実験および実習においてトモシンセシスの画像を実際に再構成できない場合がある.そこで本研究の目的は,トモシンセシスが設置されていない施設においても,その原理および諸特性を把握することが可能な簡易的な教育用シミュレーションツールを構築することである.当初,研究期間は平成25年度から平成27年度の間であったが,期間延長申請し,平成28年度3月22日に承認を得た.これまでの概要を以下に記す.初年度は本学に設置しているデジタルX線テレビ装置のジオメトリを計測し,プログラム化を行い実際の装置から得られた実測値とシミュレーションの結果を比較し,本研究の妥当性の検討を行った.この内容は所属学会である日本医学物理学会で発表した.次年度の平成26年度は,主に画像再構成アルゴリズムの作成に着手した.作成した画像再構成アルゴリズムは,装置のジオメトリに適応したShift and add法,解析的手法であるフィルタ補正逆投影法,そして,逐次計算を行う画像再構成法である.これらの画像再構成アルゴリズムを作成して,シミュレーション結果の妥当性の検討を行ったが逐次計算のアルゴリズムにおいて大幅な時間がかかり,前年度から,この点がボトルネックとなっている.平成27年度は画像再構成アルゴリズムの改良とユーザフレンドリーなソフトウエアの構築としてGUI化を試みていたが,諸事情が重なり,研究に着手することが難しくなり,研究に遅れが生じた.GUI化は順調に進んでいるが,再構成時間の改善についてはまだ改題が残されている.今後,この点については画像の縮小化を施す予定である.初年度は本学に設置しているデジタルX線テレビ装置のジオメトリを計測し,プログラム化を行い実際の装置から得られた実測値とシミュレーションの結果を比較し,本研究の妥当性の検討を行った.

そして,簡易的な方法でシミュレーションの有用性を示し,所属学会である日本医学物理学会で発表した.平成26年度は主に画像再構成アルゴリズムの作成に着手した.作成した画像再構成アルゴリズムは,デジタルトモシンセシスのジオメトリに適応したShift and add法,解析的手法であるフィルタ補正逆投影法,そして逐次計算を行う画像再構成法である.これらの画像再構成アルゴリズムを作成して,シミュレーション結果の妥当性の検討を行った.解析的手法を用いた結果では,実際の装置に附随するワークステーションの再構成画像とほぼ同様な結果が得られたため,デジタルトモシンセシスのジオメトリに適応した画像再構成アルゴリズムは良好に作成できていると思われる.一方,逐次計算を用いたい画像再構成法では計算時間がボトルネックになっている.この点については投影データの縮小化を行い対応することを検討している.現在,逐次計算を用いたい画像再構成法の改善策とソフトウエアのGUI化を行っており,この作業を遅くても平成28年度の7月までには終了する予定である.平成28年度は,アルゴリズムの改良,そしてGUI化を年度初頭に目処をつけ,論文化に取りかかる予定である.トモシンセシスは一般的なX線CT装置の画像再構成法とは異なり、特殊な再構成法である。このため原理を理解することは教育上とても重要なことである。また教育機関においては設置されていない施設も存在する。そのような教育機関においては、学内実験において実際にトモシンセシスの画像を再構成することができない。そこで本研究の目的はトモシンセシスが設置されていない施設においても、その原理および諸特性を把握することが可能な簡易的な教育用シミュレーションツールを構築することである。申請当初は、平成25年度から27年度の3年間を予定していたが、諸事情のため、昨年度、期間延長を申請し承認を得た。これまでの概要を以下に記す。初年度は本学に設置しているトモシンセシス装置のジオメトリを計測し、プログラム化を行い実際の装置から得られた実測値とシミュレーションの結果を比較し、本研究の妥当性の検討を行った。次年度の平成26年度は主に画像再構成アルゴリズムの作成に着手した。作成した画像再構成アルゴリズムは、装置のジオメトリに適応したシフト加算法、フィルタ補正逆投影法、逐次計算を行う画像再構成法である。これらのアルゴリズムのプログラム化を行いシミュレーション結果の妥当性の検討を行ったが逐次計算において大幅な時間を要しこの点が前年度からの問題点となっていた。平成27年度は画像再構成のアルゴリズムの改良とGUIを用いたいツールの構築を試みていたが、諸事情が重なり、研究への着手が困難となり大幅な遅れが生じた。最終年度は、GUIを使ったツールの構築と計算時間の改善について着手したが、既存の画像サイズのままでは大幅な計算時間を要するためデータの縮小化を行い実行することとした。データの縮小化を行ってもトモシンセシスの原理および特性の把握に影響を及ぼすことはないため今のところ問題がないと考えている。
局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構の解明

深溶込みはレーザ溶接の長所である.本研究は,局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構解明のための溶込み特性,レーザ誘起プルームの光学特性および溶融池内部のキーホール挙動について,基礎研究を実施した.溶込みは, 2.5倍以上の高効率深溶込みが実現され,レーザ誘起プルームの入射レーザ光への光学的な影響は,1桁以上改善され,キーホールは不安定な挙動が観測されるが,溶接ポロシティの形成には至らないことが初めて明らかになった.深溶込みはレーザ溶接の長所である.本研究は,局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構解明のための溶込み特性,レーザ誘起プルームの光学特性および溶融池内部のキーホール挙動について,基礎研究を実施した.溶込みは, 2.5倍以上の高効率深溶込みが実現され,レーザ誘起プルームの入射レーザ光への光学的な影響は,1桁以上改善され,キーホールは不安定な挙動が観測されるが,溶接ポロシティの形成には至らないことが初めて明らかになった.本年度の研究では、局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構の世界初の解明に向けて、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304およびアルミニウム合金A5052に対し、大気圧から100Pa程度までの低真空下で、6kW、10kWおよび16kW出力を用いて高輝度レーザ溶接を行い、溶込みに及ぼす真空度の影響およびその溶接現象について明らかにした。主な研究成果を下記に示す。1.低真空下における高輝度レーザの高効率溶接:最大の溶込み深さは、100Pa低真空雰囲気下、16kW出力、5mm/s溶接速度、焦点はずし位置の加工条件で、SUS304では52mm、A5052では57mmであった。これまでの大気圧での知見(1mm/kW程度)と比較すると、3倍以上の高効率深溶込みが実現されることが判明した。2.低真空下における高輝度レーザ溶接現象:周囲雰囲気の圧力の低下に伴い、レーザ誘起プルームの発光は弱くなり、大気圧下および50kPaまでは大量のスパッタを伴う発光が、10kPa以下になるとレーザ光軸線上に発光する(金属蒸発とレーザ光の相互作用)新しい知見が得られた。また、溶融池の挙動は、圧力の低下に伴って安定化し、キーホール口前方の融液および溶融池幅が大幅に減少するため、低真空雰囲気下では、特有の細いビードおよび溶込み形状(花瓶型)となることが推察された。本年度は、局所低真空下での高輝度レーザの溶接性のおよびレーザ誘起プルーム特性の明確化を行った。■局所低真空下における高輝度レーザの溶接性の明確化簡易的な局所低真空カバーにて、局所低真空を実現し、5kWおよび10kWレーザ出力、17mm/s溶接速度で、焦点位置に設置したステンレス鋼SUS304の厚板に対し、メルトラン溶接を行った。真空チャンバーと同様なシャープな深溶込み形状および溶込み深さが実現されることを確認した。■局所低真空下の高輝度レーザ誘起プルーム特性の明確化0.1kPa低真空から101kPa(大気圧)までの様々な圧力下において、16kWレーザ出力、17mm/s溶接速度で、焦点位置に設置したステンレス鋼SUS304およびアルミニウム合金A5052の厚板に対して、メルトラン溶接を行った。溶接時に発生するレーザ誘起プルームの状態観察および、プルームによって可視光プローブレーザが屈折される角度の計測を行い、レーザ誘起プルームの光学影響と溶込みとの関係を調査した。さらに、各減圧雰囲気下でのキーホールロおよびその周囲の溶融池挙動を高速度観察し、キーホールロの安定性を評価し、溶込み深さとの関係を検討した。・レーザ誘起プルームの状態観察:減圧する伴い、羽状のプルームと呼ばれる発光から、レーザビームの軌跡と思われる発光状態へと変化することが明らかになった。・レーザ誘起プルームの光学影響と溶込み:ステンレス鋼SUS304およびアルミニウム合金A5052のともに、10kPa減圧雰囲気下にて最大溶込みとなり、10kPa以下の屈折特性は、0.07mrad以下と非常に小さく、大気圧の15%程度と非常に改善させることが判明した。・キーホールロと溶込み深さとの関係:キーホールロ挙動が最も安定する10kPaで、最大溶込みとなり、レーザビームの集中が溶込みを最大化させた要因と推察される。今後の低炭素社会においては、大気中で深溶込み溶接ができるだけでなく、高効率な溶接法が求められる。本研究では、局所低真空下の高輝度レーザ溶接において、簡易的な局所低真空カバーにより大気中で溶接できる特徴を犠牲にせず、低いレーザ出力で電子ビーム溶接と同様のシャープな深溶込みを実現するとともに、独自開発した溶融池内部のX線透視リアルタイム観察法およびレーザ照射部から発生する金属蒸気(レーザ誘起プルーム)の分光分析などによって、局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構を世界で初めて解明する。

本年度の研究は、局所低真空下の高輝度レーザによる高効率深溶込み溶接機構の解明に向けて、ステンレス鋼SUS304およびアルミニウム合金A5052に対し、大気圧から100Pa程度の真空度までの雰囲気下で、様々なレーザ出力および溶接速度でのメルトラン溶接を行い、当研究所が独自開発したX線透視リアルタイム観察装置を用いて、溶融池内部のキーホール挙動を高速観察した。減圧下の溶融池内部のキーホール挙動は、従来のキーホール(直径0.6 mm)よりも太く、内壁が100Hz程度の周期で大きく搖動していることが判明した。これは、世界初の知見である。キーホールの不安性挙動(搖動を含む)が、溶接欠陥ポロシティ(溶接金属部の空隙)の原因と従来考えられてきたが、シールドガスのキーホール侵入こそが原因である可能性が出てきた。また、減圧に伴い、ポロシティは減少し、レーザ誘起プルームおよびキーホール口の挙動は安定化するが、溶融池内部のキーホール挙動は、内壁が大きく搖動し、逆の対応になる新たな知見も得られた。さらに、溶込み深さを決定する要因が、溶融池にキーホールを掘る実時間(常圧時と比較して、減圧下では最高6倍程度速い)と密接に関係していることも明らかになった。ほぼ予定通りに進行しているから。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在、良い結果が得られており、来年度のX線透視観察の結果を踏まえて、十分な形での対外発表・論文投稿を来年度に行っていく予定である。研究成果としては、基礎的で包括的な溶接・接合の学問体系創出の新しい視点になりえる研究成果として期待される。
米国と日本におけるHPWP(高業績管理)の理論・実証研究

一部の米国製造業は、知識、技能等のコンペテンシー(組織能力)の育成・維持を目指した最新のHRMを採用し、そのような管理手法は生産性、品質等の操業的威果だけでなく、資本回転率、最終利益価(the bottom line)等の財務的成果へも影響を及ぼしていることを発見した。このような高業績を実現するHRMは、米国ではHigh Performance Work Practices(HPWPs、高業績型管理慣行)と呼ばれていた。一方で、HPWPsを採用し、それが高業績に結びついている日本企業の事例を探してみようとし、主として電機・電子産業の最終組立ラインで用いられている「セル生産」にいきついた。そして、セル生産においてHPWPsは重要であり、そのような管理手法を採用しているセル生産の工場は、高い成果を生み出しているのではないかという仮説を立てて、フィールドワークを実施してきた。そこで得られた事実発見は以下である。自律性に関しては通説とは異なり、セル生産の現場組織のそれはそれほど高くなかった。一方で、セルリーダーの役割は、セル生産以前の時と比較して重要になっていた。技能の点に関していえば、セル生産では通説通り、その導入以前よりも幅広い技能が要求され、そのための教育訓練が重要であった。しかし、製品のモジュール化度が高い場合は、それほど高い技能は要求されていなかった。モチベーションに関しては、依然として年功型の報酬制度を採用している工場が多かったが、それに加えて改善に対する報酬、チーム型の報酬、及び「やりがい」などの内的報酬等も必要とされていた。自律性、技能、モチベーションに関するHRMに加えて、セル生産では「学習」に関するHRMが重要であった。それは、セルラインがそれ以前の大規模投資による自動化ラインほど固定的でないので、より効率的なラインにするために改善活動等の学習の機会が重要だからである。そして、このようなセル生産に適したHRMは、セル生産の効果、つまりQCD(品質、コスト、納期)等を改善すると期待される。そのようなレビューに基づきある一定の仮説を思いつき、それらに従い日本国内の工場のいくつかを訪問して、そこの管理者にインタビューを実施した。特に、セル生産を導入している工場を訪問することに力点を置いた。さらに、日本国内に所在する米国系企業の事務所を訪問し、日本人マネジャーに対して、日本事務所だけでなく、米国本社の組織、HRMの実態についてインタビューを行った。そして、今度は、このような日本事務所でのインタビューに基づいて、米国本社での調査を行った。米国人マネジャーに対して、その会社のHRM、組織等についてインタビューを行った。さらに、米国の経営大学院の研究者にも、米国における最新のHRMについてのインタビュー調査を行った。このような文献レビュー、及び日本国内、米国でのフィールドワークに基づいて、理論と仮説を構築している段階である。そして、今後、この仮説に基づいて、さらにフィールドワークを続け、さらにアンケート調査を実施し、戻ってきた回答に基づいて統計的分析を実施する予定である。