hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水素吸蔵処理によるAl-Mg材の結晶粒微細化とそのメカニズム解析

また、強加工、再結晶処理後の水素解離条件はDSC測定結果より再結晶温度以下の523K,0.1Pa,30hとした。残留水素量は0.9PPMであり未加工材の予備試験より予想した結果より高めで更なる改善が必要である。しかし、この条件では結晶粒径の成長はほとんど見られなかった。2)加工条件と組織、機械的特性:圧延加工は冷間(室温)で行い、最終圧下率は90%であった。水素吸蔵材、未処理材の同一加工条件下での組織を光顕、TEMで観察した結果、吸蔵材では著しい多重すべり、変形帯を形成しており、内部組織のセル境界での転位の集積の様子も顕著である。平均粒径はEBSPの結果より2.5μmであり、未処理材より1μm程小さくなっていた。また、降伏応力、引張り強さは未処理材のそれに比較して1.2倍,1.3倍に上昇していた。本研究は水素化物をつくる合金において、水素化物を転位の固着源として作用させ強加工により多量のひずみエネルギーを導入し、再結晶にて結晶組織微細化を図ろうとするものである。5083Al材を対象とし初年度は1)水素吸蔵条件の把握と水素化物の分布状況と存在位置の同定ならびに解離条件2)加工条件と組織、引張り特性について調べた。本年度はその延長上の研究として1)超塑性、疲労、腐食特性など微細材の有する機械的特性評価、2)水素吸蔵処理前の初期結晶粒を微細にした場合の吸蔵効果、3)外力負荷形態を変化させた場合の蓄積ひずみエネルギーの推定、再結晶分布との関係を求める事を目的とし新たに得られた知見は以下のようである。1):組織微細化と共に疲労耐久限度は上昇し、粒径9μmの微細材の耐久限度は粒径80μm鋳造材のそれより8割上昇した。しかし、再結晶が不十分で加工ひずみが残存した微細材では耐久限度が変わらないものの、10^6以下の繰り返し数での時間強度は降下する。また、予鍛造加工のままでは微細材においても粒界腐食が顕著に見られ、予鍛造により組織微細化が進んでも、旧粒界での腐食が優先的に進行し、微細加工の程度により粒界腐食の量が左右される。しかし、これら試料を脱水素、再結晶処理したものは粒界腐食も優先的に進行せず腐食面は比較的滑らかある。2):組織微細化のために行った予鍛造加工により結晶粒は10μm程度になるがこの状態で水素吸蔵させても大部分が粒界を介して材料内吸蔵され、鍛造により格子間に導入されたひずみのため粒内への侵入はほとんど見られない。そのため水素化物の生成が不十分で強度上昇には繋がらない。しかし、鍛造後、再結晶処理をすることにより水素化物の生成は十分粒内にも認められ強度上昇が可能であった。3)予加工自由鍛造に比べ3面拘束鍛造は数サイクルで加工硬化が飽和値に達し、結晶粒も等軸の形態を示し、ECAP加工の加工ひずみ上昇、結晶粒形状に近い挙動を示している。且つ、方位分布も高傾角の存在確率も高くなっており、素材寸法の制限もECAPより低くなっており、既存の設備利用で容易に微細材を得ることが可能である。
核融合炉材料表面ナノ領域での特異挙動の機構論的解明を図る革新的分析手法開発

本研究は、原子炉や核融合炉に代表される複合条件下での表面ナノ領域の、「その場的な」解明の要望に応えうる革新的新手法として、高温仕事関係測定法と雰囲気制御型クヌーセン質量分析法の併用システムを開発し、さらに本手法を適用することにより、表面効果が重要となる諸課題に対してミクロな機構論的解明を計ろうとするものであった。まず本研究では、高温仕事関数測定装置について、ノイズの低減化、試料加熱温度の向上を図る改良を行った。一方クヌーセン質量分析計については、雰囲気ガス導入系を改良し、2種類のガスの混合導入を可能にするとともに、クヌーセンセル回りの改良により測定可能温度の向上(>1500°C)を図ることができた。装置の改良を受けて、セラミック増殖材(Li_4SiO_4、Li_2TiO_3、Li_2ZrO_3など)について、高温仕事関数測定装置と雰囲気制御型クヌーセン質量分析計を併用することにより、水素や水蒸気を添加した時の蒸発化学種や表面化学種の同定を行った。特にLi_4SiO_4、Li_2ZrO_3では、水素ガス導入の前後で高温蒸発挙動が有意に異なったものの、Li_2TiO_3、Li_2OやLiAlO_2ではそのような傾向はみられなかった。特に前者の材料群では、水素の導入/停止による酸素ポテンシャルの変化に追随して瞬時に仕事関数が変化することが明瞭に示された。このような挙動は、これらの材料において表面ナノ領域不定比層の生成を示唆しているものと考えられた。からの評価一方、高温蒸発実験の結果をもとにして、Li損失と温度の関係を、各Li系セラミックス増殖材料について評価した。計算の結果、Li損失の観点からは、LiAlO_2が最も有利で、Li_2ZrO_3、Li_2TiO_3、Li_4SiO_4についてはほぼ同程度であったものの、Li_2Oが最も劣ることを示した。さらに、照射場での仕事関数測定が可能な装置体系を構築し、これをビーム照射装置に接続して仕事関数測定を試みた。さらに、表面物性である仕事関数を、バルク物性である電気伝導度と関連させて議論すべく、ゼーベック係数測定装置の構築を試みている。本研究は、原子炉や核融合炉に代表される複合条件下での表面ナノ領域の、「その場的な」解明の要望に応えうる革新的新手法として、高温仕事関数測定法と雰囲気制御型クヌーセン質量分析法の併用システムを開発し、さらに本手法を適用することにより、表面効果が重要となる諸課題に対してミクロな機構論的解析を計ろうとするものである。本年度は、まず、高温仕事関数測定装置について、ノイズの低減化、試料加熱温度の向上を図る改良を行うとともに、ガスクロマトグラフ計を配置することにより、スイ-プガス中の水素の定量を可能にした。一方、クヌーセン質量分析計については、雰囲気ガス導入系を改良し、2種類のガスの混合導入を可能にするとともに、クヌーセンセル回りの改良により測定可能温度の向上(>1500°C)を図ることができた。セラミック増殖材(Li_2TiO_3、Li_2ZrO_3など)について、既設の高温仕事関数測定装置と雰囲気制御型クヌーセン質量分析計を併用することにより、水素や水蒸気を添加した時の、蒸発化学種や表面化学種の同定を行った。特にLi_2ZrO_3では、水素ガス導入の前後で高温蒸発挙動が有意に異なったものの、Li_2TiO_3ではそのような傾向は見られなかった。また、Li_2ZrO_3では、酸素ポテンシャルの急な変化に対して仕事関数変化も速やかに追随していた(「欠陥平衡型」)ものの、Li_2TiO_3では、仕事関数変化は非常にゆっくりであった(「吸着平衡型」)。これらの事実は、前者において表面ナノ領域不定比層の生成を示唆しているものと考えられた。

計算の結果、Li損失の観点からは、LiAlO_2が最も有利で、Li_2ZrO_3、Li_2TiO_3、Li_4SiO_4についてはほぼ同程度であったものの、Li_2Oが最も劣ることを示した。さらに、照射場での仕事関数測定が可能な装置体系を構築し、これをビーム照射装置に接続して仕事関数測定を試みた。さらに、表面物性である仕事関数を、バルク物性である電気伝導度と関連させて議論すべく、ゼーベック係数測定装置の構築を試みている。今年度はLi_2Oを対象に、雰囲気制御型クヌーセン質量分析計ならびに高温仕事関数測定装置による測定を行い、得られた結果を前年度のLi_2TiO_3、Li_2ZrO_3の結果と比較した。Li_2Oに重水素(D_2)を添加することにより、Li(g)の蒸発が促進され、また、D_2とLi_2Oの反応により生成するD_2Oにより、LiOD(g)による蒸発も促進されることが分かった。一方、高温・水素導入時の仕事関数測定を行ったところ、Li_2Oでは、仕事関数変化は酸素分圧の変化に追随していなかったので、酸素空孔生成によるものではないと考えられた。この結果は、酸素分圧に対する仕事関数変化の追随性が見られず、水素の吸着・脱離が仕事関数変化の主な変化要因であると推定されたLi_2TiO_3の挙動と似ていたが、酸素空孔を生成すると推定されたLi_4SiO_4、Li_2ZrO_3の結果と明白に異なるものであった。また、高温蒸発実験の結果をもとにして、Li損失と温度の関係を、各Li系セラミックス増殖材科について評価した。ここでは、上流側から一定分圧の水素を導入した場合の系内のLiを含む蒸気種の合計分圧を、各測定から得られた平衡定数を用いて算出した。一方で、Li_4SiO_4とLi_2ZrO_3については、D_2導入による酸素ポテンシャルの変化が蒸発反応の平衡定数に変化をもたらすことを観測した。その結果を踏まえて上記の計算を行うと、低酸素ポテンシャルではLi損失が低く抑えられることがわかり、その傾向は特にLi_4SiO_4で顕著に見られた。この原因として、表面近傍層の非化学量論性(酸素不足層)が考えられ、高温仕事関数の測定結果と符合する。さらに新しい研究の展開として、照射下での仕事関数測定が可能な装置体系を構築した。(1)今年度は前年度取り上げたLi_2Oに加え、LiAlO_2についても同様の検討を行った。特に今年度は、高温・水素導入時の仕事関数変化について重点的に検討した。仕事関数測定を広範な酸素ポテンシャル(10^<-16>10^2Pa)領域で行った結果、Li_2O、LiAlO_2ともに、仕事関数変化は酸素ポテンシャルと負の相関関係にあることが分かった。これは他の個体増殖材料では見られなかった傾向である。そこでより詳細に検討したところ、水素の導入に伴う系内の水蒸気分圧が増加することが確認され、この水蒸気による影響がより顕著に現れたためではないかと推察した。なお、両試料とも仕事関数変化は同じ程度であったが、LiAlO_2の方が測定温度は150K程度高かった。(2)照射下での仕事関数測定が可能な装置体系を構築し、これを2つのビーム照射装置に接続して、仕事関数測定を試みた。
超分子化学/遺伝子工学融合による人工アロステリック酵素の開発

生体内に存在するアロステリック酵素は、分子シグナルにより活性を厳密に制御され、生体恒常性を保つ鍵分子である。本研究ではこの機能に創発され、特定イオンを認識して膨潤・収縮するイオン認識応答ポリマー(分子認識ユニット)と、酸化還元酵素であるシトクロムP450(酵素ユニット)のコンジュゲイションを実現し、イオンシグナルにより自身の触媒活性を自律的に制御する人工アロステリック酵素を創製することを目的として研究を行った。本研究実現の鍵は、P450camの触媒活性を維持しながら、反応部位付近にイオン認識ポリマーを結合する厳密なナノ構造制御である。遺伝子工学的手法を利用し、不要なシステイン残基をセリン残基に置き換え、新たに反応活性部位付近にシステインを導入した組み換え体P450camを大量精製するスキームを確立した。さらに、末端にビニルスルホン基を持つイオン認識ポリマーを重合した。両者をコンジュゲイションする手法を、(1)温度、(2)pH、(3)ジビニルスルホン添加量、(4)還元剤添加量などを変えて検討した。GPC、SDS-PAGE、MALDI-TOF-MSなどによって、コンジュゲイト前後の分子量を比較することによって、確かにコンジュゲイションの確認を行った。この中でも、特にチオール基の定量を行うことによって、コンジュゲイションが起こることを確認した。さらに人工アロステリック酵素の酵素活性を測定した。この結果ナトリウム環境下とカリウム環境下で、酵素活性が10%程度変化した。本研究のコンセプトの基本コンセプトを示すことができた。今後、人工アロステリック酵素の反応メカニズムを解明するために、共鳴ラマンスペクトル、ESR(電子スピン共鳴)、UV-visスペクトルなどの測定により、野生型・変異型・コンジュゲイトにおいて、反応中心のヘム鉄がどのような影響を受けるか、あるいは酵素近傍の水の状態がどう変化するか、あるいはポリマーの膨潤・収縮による基質の接近阻害効果はどのように効果を発揮しているか、などを検証することによって、更なる研究の深化が可能になると考えられる。これにさらにフィードバックをかけることによって、より大きな酵素活性の差を生みだす分子設計が可能になる。本研究ではこの機能に創発され、特定イオンを認識して膨潤・収縮するイオン認識応答ポリマー(分子認識ユニット)と、酸化還元酵素であるシトクロムP450(酵素ユニット)のコンジュゲイションを実現し、イオンシグナルにより自身の触媒活性を自律的に制御する人工アロステリック酵素を創製する。H21年度は、遺伝子工学的手法により、Pseudomonas putida由来P450(P450cam)に存在する7つのシステイン残基のうち、P450camの外表面に露出するCys13、58、334をセリシ残基に置換した上に、さらに基質ポケット入口付近に存在するAsp27をシステイシに置き換えた変異体の作製に成功し、野生体と同等の酵素活性を維持していることを確認した。また連鎖移動剤を用いたラジカル重合により末端にビニルスルホン基を導入したイオン認識ポリマーを合成し、ゲルクロマトグラフィーによる分子量が異なるフラクションへの分取に成功した。さらに、P450camと分子量を制御したイオン認識ポリマーを混合し、導入したシステインCys27とイオン認識ポリマー末端のマイケル付加反応により、コンジュゲイション体の作製を行った。TOF-MS測定によってコンジュゲイションの存在を確認した。今後反応条件の最適化により、高収率でコンジュゲイションできるように改善を行っていくとともに、人工アロステリック酵素としての機能を検証していく。

今後、人工アロステリック酵素の反応メカニズムを解明するために、共鳴ラマンスペクトル、ESR(電子スピン共鳴)、UV-visスペクトルなどの測定により、野生型・変異型・コンジュゲイトにおいて、反応中心のヘム鉄がどのような影響を受けるか、あるいは酵素近傍の水の状態がどう変化するか、あるいはポリマーの膨潤・収縮による基質の接近阻害効果はどのように効果を発揮しているか、などを検証することによって、更なる研究の深化が可能になると考えられる。これにさらにフィードバックをかけることによって、より大きな酵素活性の差を生みだす分子設計が可能になる。
コンパクトディスク型マイクロチップを用いるオンサイト遺伝子検査システムの開発

平成30年度は,1) CD型マイクロチップと蛍光検出システムが一体化して回転する分析システムの基礎的な性能評価および酵素反応のリアルタイムモニタリングに基づくグルコースの定量,2) LAMP法に基づく携帯型遺伝子検査システムの改良・性能評価について検討した.1) CD型マイクロチップと蛍光検出システムが一体化して回転する分析システム:前年度での研究では,CD型マイクロチップと検出器が一体化して回転するシステムを改良し,グルコース測定に伴う酵素反応の進行によって生成するレゾルフィンの蛍光強度を連続的に計測することに成功した.そこで平成30年度は,静止状態および回転中での蛍光検出における感度・再現性の違いなど,システムの基礎性能を評価するとともに,リアルタイム蛍光強度測定によるレゾルフィンおよびグルコースの検量線の作成について検討した.2)携帯型遺伝子検査システム:前年度の研究では,試料溶液を加熱する透明フィルムヒーターを検出システムに組み込むことにより,遺伝子増幅に伴う蛍光強度の変化をモニターすることに成功した.しかし,このシステムは,加熱に伴う透明フィルムヒーターの劣化によって引き起こされるフィルム面の白濁が測定に影響を及ぼすことや,多検体の同時検査が出来ないという問題点を抱えていることがわかった.そこで,比較的高温でも問題なく発熱することが可能な透明ガラスヒーターや,複数の試料溶液を迅速に加熱することのできるアルミニウム製マイクロウェルホルダーを用いて,遺伝子検査システムの改良を行った.このシステムによる試料溶液の昇温制御および検出感度を,サーモカメラおよびカルセインの蛍光測定によって評価した。その結果,本システムは,透明フィルムヒーターを用いるシステムと同等の感度を有するとともに,多検体の同時測定に応用が可能であることがわかった.1) CD型マイクロチップと蛍光検出システムが一体化して回転する分析システム:まず,チップが回転している状態において,遠心力や回転のブレによる測定値への影響を明らかにするために,チップの回転状態および静止状態においてレゾルフィン溶液の蛍光測定を行った.その結果,回転中においても大きな影響なく測定できることがわかった.また,回転によって生じる遠心力によって,レゾルフィン溶液がチップの検出チャンバーに流入する様子を,連続的に測定することに成功した.種々の濃度のレゾルフィン溶液で同様の測定を行い,レゾルフィンの検量線を作成した.検出限界(3σ)は0.21 μM,相対標準偏差(n = 4)は< 14.7 %と見積もられ,回転した状態においてレゾルフィンの蛍光測定が可能であることが分かった.2)携帯型遺伝子検査システム:改良したシステムを評価するために,ヒーター上に試料溶液が,66 °Cに達するまでの時間を測定した.その結果,ガラスヒーターは透明フィルムヒーターと比較して約4倍の速度で目的温度に到達できることがわかった.これは,1ガラスヒーターが高温制御が可能であること,2アルミニウム製マイクロウェルホルダーにより,熱を試料溶液に効率よく伝達できたためと考えられる.また,多検体の同時測定が可能であるか評価するために,同時測定が可能な測定プラットフォームを構築し,各チャンネルでカルセインの蛍光測定を行った.その結果から作成した各チャンネルにおける検量線は,相関係数R2 = 0.980 0.999の良好な直線性を示し,検出限界(3σ)は0.29 4.28 μMと見積もられた.この結果は,改良前のシステムを用いたカルセインの測定により得られた結果と良く一致しており,本システムは改良したシステムと同等の感度で測定が可能であることがわかった.平成31年度は,開発したCD型マイクロチップと蛍光検出・温度制御システムを組み合わせた全自動遺伝子検査システムを構築し,LAMP法による遺伝子増幅を検討する.まず,DNA抽出操作をチップ上で達成できるCD型マイクロチップを,フライス加工機を用いて作製する.回転数の制御のみで,溶液の順次送液が可能であることを確認する.小型ヒーターと蛍光検出システムを内蔵したターンテーブルを作製し,これをCD型マイクロチップと組み合わせて遺伝子検査システムを開発する.CD型マイクロチップを回転させた状態で,増幅チャンバー内に入れた溶液の等温制御が可能であることを確認する.温度が低い場合には,チップの回転数やヒーターの設定温度を制御し,最適条件を選定する.開発したシステムを用いて,LAMP法に基づくHuman ALDH2に関連する遺伝子増幅が可能であることを明らかにする.これにより,DNA抽出・遺伝子増幅・検出をマイクロチップ上で一貫して行えることを確認する.次に,LAMP法に基づく最適条件下で検量線を作成し,開発したシステムによりDNAの定量が可能なことを確認する.また,マニュアル操作によるDNA抽出とリアルタイムPCR装置を組み合わせた手法により,同一試料の測定を行う.得られた結果から,試薬・試料量,分析時間,再現性,感度,装置サイズ,コストなどついて詳細に比較検討する.これにより,本システムを用いてLAMP法によるDNAの定量が可能なことを実証する.次に,会合曲線解析によるSNP解析への応用について検討する.会合曲線解析では,試料溶液の温度を増加させ,低下する温度を連続的に測定する必要がある.そこで,時間変化に対して温度を制御できるシステムを設計・作製し,ターンテーブルに内蔵する.このシステムを遺伝子検査システムに組み込み,会合曲線解析が可能であることを明らかにする.平成29年度は,コンパクトディスク(CD)型マイクロチップと検出システムが一体化して回転する分析システムの改良と,透明フィルムヒーターを用いる等温遺伝子増幅-リアルタイム蛍光検出システムの構築およびその性能評価について検討した.・CD型マイクロチップと検出システムが一体化して回転する分析システムの改良:本研究以前に開発した分析システムでは,CD型マイクロチップと共に回転する光学部品や電子部品を,加工したスチレンボードで固定し,そのボードとチップを共に回転させることで測定を実施していた.

しかしこのシステムは,増加する回転数に制限がある,長時間の測定が困難である,測定再現性が低いなどの問題を抱えており,そのような点を克服するためにシステムの改良を行った.改良したシステムを用いてグルコースの定量を行ったところ,高い再現性で測定を実施することに成功した.また,酵素反応により増加するレゾルフィンの蛍光強度を,25分の間,リアルタイムにモニタリングできることを確認した.・等温遺伝子増幅-リアルタイム蛍光検出システムの構築および性能評価:LAMP法に基づく遺伝子増幅過程のリアルタイム測定を実施するためには,70°C付近の定温で試料溶液を加熱しながら蛍光強度の経時変化を測定する必要がある.当初の計画では,光通過用の穴を中心部に形成したヒーターを有する透過型の蛍光検出システムを作製する予定だった.しかし,ヒーター中心部に穴があるために,検出チャンバー内の試料への伝熱ムラが引き起こされることが予想された.そこで,加熱とともに光を透過できる「透明フィルムヒーター」に着目し,このヒーターを用いる新たな蛍光検出システムを構築した.このシステムの性能をLAMP法に基づく遺伝子検査により評価したところ,陽性コントロールの試料溶液の測定において,経時変化する蛍光強度をリアルタイムに検出することに成功した.・CD型マイクロチップと検出システムが一体化して回転する分析システムの改良:まず,光造形方式3Dプリンターおよびフライス加工機を用いてアクリル製の治具を作製した.測定に必要な周辺機器を治具に固定し,CD型マイクロチップと共に回転する蛍光検出システムを構築した.改良したシステムの性能を,AmplexTM Redを基質とする酵素反応に基づくグルコースの定量により評価した.作製したCD型マイクロチップを検出システム上にセットし,遠心力により試料・試薬溶液を検出チャンバー内に順次導入することで測定を行った.その結果,本システムによる測定は,96穴マイクロプレートを用いる従来法と同等の感度を有し,相対標準偏差10 %未満の高い再現性で測定を実施できることがわかった.また,酵素反応により増加する蛍光強度の変化を,25分の間,リアルタイムに検出することに成功した.・等温遺伝子増幅-リアルタイム蛍光検出システムの構築および性能評価:透明フィルムヒーターの特性について評価した後に,このヒーターを用いて,透過型の蛍光検出システムを構築した.このシステムの性能を,カルセインの蛍光測定により評価した.その結果,検出限界(3σ)は0.85 μM,相対標準偏差(n = 4)は3.7 %と見積もられ,本システムによりカルセインが測定できることを確認した.次に,本システムを,LAMP法に基づくコメ品種判別試験に応用した.陽性コントロールおよび陰性コントロールをそれぞれ含む試料溶液を調製し,システムを用いて溶液を加熱しながら蛍光強度を測定した.
高効率電気機器の設計法の開発

電気機器の高効率化を図るために,回転機の磁界解析法,電気機器の最適設計法,高精度磁気測定法の開発及び永久磁石回転機の最適化法の検討を行った.本研究の成果を要約すると,以下のようになる.1.回転子の運動,ひずみ波電源の考慮が可能な磁界解析法の開発インバータ駆動等の運動形態でも解析が可能な回転子の運動,ひずみ波電源が扱える三次元の電圧が与えられた有限要素法を開発した.2.電気機器の最適設計法の開発永久磁石回転機に的をしぼって,三次元有限要素法とRosenbrock法を併用して実機の最適設計を行う際の問題点の検討を行った.すなわち,設計変数の初期値や制約範囲の決定に実験計画法を用いる方法や,実際にどの程度の反復が必要かを明らかにした.3.高精度磁気測定法の開発及び高磁束密度,磁気特性の測定Hコイルの位相ずれや等価回路を利用した波形制御法の検討,新型二次元磁気特性測定装置の開発を行うことにより,磁界解析に用いる磁気特性を高磁束密度領域まで高精度に測定することができた.4.永久磁石回転機の最適化三次元有限要素法と最適化手法の併用法を用いて永久磁石回転機の最適化を行い,現状のワークステーションで一日程度の計算時間で最適化が可能であることを示した.また,最適化手法を用いれば,例えば約40%トルクが増加することが明らかになった.電気機器の高効率化を図るために,回転機の磁界解析法,電気機器の最適設計法,高精度磁気測定法の開発及び永久磁石回転機の最適化法の検討を行った.本研究の成果を要約すると,以下のようになる.1.回転子の運動,ひずみ波電源の考慮が可能な磁界解析法の開発インバータ駆動等の運動形態でも解析が可能な回転子の運動,ひずみ波電源が扱える三次元の電圧が与えられた有限要素法を開発した.2.電気機器の最適設計法の開発永久磁石回転機に的をしぼって,三次元有限要素法とRosenbrock法を併用して実機の最適設計を行う際の問題点の検討を行った.すなわち,設計変数の初期値や制約範囲の決定に実験計画法を用いる方法や,実際にどの程度の反復が必要かを明らかにした.3.高精度磁気測定法の開発及び高磁束密度,磁気特性の測定Hコイルの位相ずれや等価回路を利用した波形制御法の検討,新型二次元磁気特性測定装置の開発を行うことにより,磁界解析に用いる磁気特性を高磁束密度領域まで高精度に測定することができた.4.永久磁石回転機の最適化三次元有限要素法と最適化手法の併用法を用いて永久磁石回転機の最適化を行い,現状のワークステーションで一日程度の計算時間で最適化が可能であることを示した.また,最適化手法を用いれば,例えば約40%トルクが増加することが明らかになった.電気機器の効率化を計るために,ひずみ波電源駆動の回転機の磁界解析法の開発,最適設計法の検討,高磁束密度,高周波での磁気特性測定法の検討を行った.今年度の研究によって得られた成果を要約すると以下のようになる。1.回転子の運動,ひずみ波電源が可能な磁界解析法の開発インバータ駆動等の運転形態でも解析が可能な回転子の運動,ひずみ波電源が扱える三次元の電圧が与えられた有限要素法を開発した.2.最適化手法の検討所望の性能を満足する機器形状等を決定するためには,有限要素法等の磁界解析法と最適化手法を併用する必要がある.Rosenbrock法,Simulated Annealing法,遺伝的アルゴリズム及びEvolution Strategyの優劣比較を行い,Rosenbrock法とEvolution Strategyが実用できる可能性のあることを示した.また,高効率化設計のための,トルクを最大にし,かつ損失を最小にする目的関数の与え方の検討も行った.3.高磁束密度,高周波での磁気特性測定法の検討機器の小型・高効率化を計るために,磁性材料が高磁束密度,MHzオーダの高周波で使用されている.それに対応できるように,従来のパ-ミアメータ及び単板磁気試験器を改良することにより,2.3TまでのB-H曲線の測定法及びMHzオーダの高周波鉄損の測定法をほぼ確立することができた.電気機器の高効率化を図るために,磁界解析法と最適化手法を併用した最適設計法の開発,高精度磁気測定法の開発及び永久磁石回転機の最適化法の検討を行った.今年度の研究によって得られた成果を要約すると,以下のようになる.1.電気機器の最適設計法の開発永久磁石回転機に的をしぼって,三次元有限要素法とRosenbrock法を併用して実機の最適設計を行う際の問題点の検討を行った.すなわち,設計変数の初期値や制約範囲の決定に実験計画法を用いる方法や,実際にどの程度の反復が必要かを明らかにした.2.高精度磁気測定法の開発及び高磁束密度,磁気特性の測定Hコイルの位違ずれや等価回路を利用した波形制御法の検討,新型二次元磁気特性測定装置の開発を行うことにより,磁界解析に用いる磁気特性を高磁束密度領域まで高精度に測定することができた.3.永久磁石回転機の最適化

三次元有限要素法と最適化手法の併用法を用いて永久磁石回転機の最適化を行い,現状のワークステーションで一日程度の計算時間で最適化が可能であることを示した.また,最適化手法を用いれば,例えば約40%トルクが増加することが明らかになった.
産地横断的及び縦断的品質評価の戦略；漢方生薬４品目について

生薬は医薬品原料であることから安定した品質が要求される。しかし生薬は同時に、原植物の成育の過程では自然環境により、収穫後は人為的な加工条件を経ることにより必然的に品質のバラツキが生じるという性質を有している。すなわち生薬の品質のバラツキを産地間(横断的)および年次間(縦断的)で比較することの可能性を検討し、これにより「等級」分けの指標となる品質評価の要素および数値を設定することを試みた。金沢大学で試験栽培を進めている重要漢方生薬4品目(当帰、芍薬、地黄、麻黄)を中心に品質を調査した。生薬は天然品に由来するという性格上、同じ産地でも品質は毎年同一とは限らない。一方、生薬の安定した品質は医薬品原料として必須事項である。そこで「バラツキのあるロット内から同等の品質の生薬を選ぶことができれば」この品質の問題を克服できると考えた。本研究課題ではポイント制を導入することで品質のバラツキを産地間(横断的)、年次間(縦断的)で比較する戦略を検討する。これにより絶対的な「等級」分け数値の設定が可能になる。まず栽培化が進む重要漢方生薬4品目(当帰、芍薬、地黄、麻黄)を対象にすることを計画し、4品目の生産地に関する情報収集を実施した。平成26年度の石川県の栽培地における収穫物に対して品質評価試験を実施し、日本薬局方の基準を満たすことを確認した。当帰に対しては主成分リグスチリド含量及び希エタノールエキス、芍薬に対してはペオニフロリン含量、地黄についてはカタルポール含量、希エタノールエキス含量、糖類含量、麻黄についてはエフェドリン含量を測定した。次いで平成27年秋には、4品目のうち、当帰及び地黄に関して一定区画の収穫物全ての個体重量を測定し、重量分布曲線を作成した。一方で芍薬及び麻黄については1個体としての単位が曖昧で、株あたりの平均収量として算出した。平成27年度の収穫物は平成28年の夏に生薬が仕上がり、品質評価試験が実施できる。この試験を毎年実施することによりポイント制についての値を蓄積していく。平成27年秋において、収穫時期である11月に雨天が多く作業の進展に遅延を生じた。その影響で収量の減少、品質の低下がやや見られた。測定用サンプルは必要分確保できているため、今後の進捗に影響はない。すなわち生薬の品質は産地間や年次間で個々の正規分布でバラツキを有していることになる。これまでは個々(ある生産地の1年次分)の正規分布内での相対的な指標で評価されてきた。本研究課題では絶対的な指標の設定を目指し、産地間(横断的)や年次間(縦断的)での比較を計画した。さらにここで品質を左右する重要な加工工程が産地間で統一されていないことを重要視し、平成28年度はまず当帰に対して加工条件が品質に及ぼす影響を調べた。平成28年度は計画通りに収穫物および生産物を得ることに成功し、前年度に引き続き品質評価の測定結果を蓄積した。測定は次のとおり。当帰に対しては主成分リグスチリド定量および糖類定量、芍薬に対しては主成分ペオニフロリン定量、地黄に対しては主成分カタルポール定量および糖類定量、麻黄に対しては総アルカロイド(エフェドリン、プソイドエフェドリン)定量である。当帰の品質に最も影響を与える加工条件は加温を伴うもみ洗い工程である。この温湯の温度と浸漬時間が産地間で異なっていることから、各条件による変動を測定した。40度から90度までの各温度では温度の増加とともにリグスチリドの減少、糖(特にグルコース)含量の増加を認めた。この結果より産地間(横断的)な比較では加工条件の違いも考量して品質評価の結果を理解する必要があることを明らかにした。平成29年度はこの点も踏まえてデータを蓄積していく。石川県の当帰、地黄の原植物栽培地では安定して収穫物を得ることができるようになった。特に当帰については加工条件の検討が進み、品質との関係が明らかになりつつある。計画の4品目について、最終年度も評価できる見通しができている。この品質の問題を克服するために「バラツキのあるロット内から同等の品質の生薬を選ぶこと」を目的に研究を実施した。すなわち生薬の品質のバラツキを産地間(横断的)および年次間(縦断的)で比較することの可能性を検討し、これにより「等級」分けの指標となる要素を設定することを試みた。まず日本において栽培化が進行している重要漢方生薬4品目(当帰、芍薬、地黄、麻黄)を研究対象に設定した。この4品目は金沢大学でも試験栽培を進めている品目でもある。金沢大学および4品目(当帰、芍薬、地黄、麻黄)のそれぞれ産地において、サンプルの収集および3年間にわたる品質を調査した。(1)当帰について:成分リグスチリド定量および希エタノールエキス定量。1個体の重量、太い根と細い根の比率。

(1)芍薬:成分ペオニフロリン定量、希エタノールエキス定量。(3)地黄:まず収穫物を乾地黄に調製する方法、そして乾地黄を熟地黄に加工する方法を検討した。調製の可否は、希エタノールエキス定量試験、主成分であるカタルポール含量、糖含量試験。(4)麻黄:エフェドリン、プソイドエフェドリン定量。金沢大学薬用植物園での生産物を中心に任意に抽出した各生薬に対して各評価試験法を実施した。いずれも石川県での栽培歴が短いため、安定した生薬を生産できるまでに至っていない。加えて天候不順という要素があるものの生産技術は着実に上達している。当帰、芍薬については市場品と同等の品質であり、その生産地におけるバラツキをも明らかにした。地黄および麻黄については、日本での生産実績がなかったが、加工条件の確立に向けた品質指標を明らかにした。生薬は医薬品原料であることから安定した品質が要求される。しかし生薬は同時に、原植物の成育の過程では自然環境により、収穫後は人為的な加工条件を経ることにより必然的に品質のバラツキが生じるという性質を有している。すなわち生薬の品質のバラツキを産地間(横断的)および年次間(縦断的)で比較することの可能性を検討し、これにより「等級」分けの指標となる品質評価の要素および数値を設定することを試みた。金沢大学で試験栽培を進めている重要漢方生薬4品目(当帰、芍薬、地黄、麻黄)を中心に品質を調査した。平成27年度の研究活動に付随して、石川県内の栽培地が拡大しつつある。生産者と連携をとり、データ収集を効率的に進めていく体制が整ったため、より効率的に研究が実施できる。一方、本研究課題は大量のサンプルを対象に品質評価試験を実施することから、試験実施が律速となる。サンプルの選定や抽出、試験法の精査も行うことでこちらも効率化を計る。平成28年度、平成29年度に仕上がる生薬4品目についても同様の試験法を実施し、縦断的な比較を実施する。同時に他の産地との比較も可能な限り実施する。平成28年度は、当帰について加工条件が品質に及ぼす影響を検討した。産地間で加工条件が異なることは当初の計画には考慮されていなかった。このことは産地間(横断的)の比較に大きな影響があることが想定される。今後は産地間と年次間のいずれがバラツキが大きいのか、この点にも注意を払い研究を遂行していく。薬用植物学、生薬学
蛍光分光表面力装置による固-液界面pHの定量評価

本研究では、蛍光分光表面力装置において蛍光プローブ法を用いることで、固-水界面におけるpH分布を評価した。また同試料系について表面力測定を行い、観測される電気二重層斥力から表面電位・電荷密度等の特性評価を行い、固-液界面におけるpH分布に与える影響について定量的に調べ、その機構解明を目指す。本年度は、蛍光性pHプローブ色素(C.SNARF-4F)を溶解させた雲母表面間の水において,蛍光分光表面力装置によって蛍光スペクトルの表面間距離依存性を測定することで,pHの距離依存性を評価した.また、添加する電解質について、化学種およびその濃度を変化させて,その界面pHへの影響を調べた.また,同じ系について表面力測定を行って,観測される電気二重層斥力をPoisson-Boltzmann方程式により解析することで雲母の表面電位・電荷密度を求め,それらが界面pHに与える影響について調べた.得られた表面電位から電気二重層内のプロトン濃度分布のモデル計算を行って,蛍光分光表面力装置による評価結果と比較すると、いずれの電解質種の場合でも低電解質濃度の場合のみ両者は一致し、これは電気二重層によるプロトン濃縮で定量的に界面pH変化が説明できることを示している。一方、高濃度の場合はモデル計算に比べて遠距離から実験値の変化が観測され,その値は電解質種によって異なることが分かった.これらの結果から,高濃度の電解質の場合,電気二重層におけるプロトンの濃縮効果に加えて,他の要素が界面pH変化に影響することが示された。当初の計画通り、添加する電解質の化学種を変化させて固ー水界面におけるpHへの影響を評価することができた。前年度までに蛍光分光表面力装置を用いて明らかにしてきた固ー水界面pHの変化と電解質添加の影響についてについて,基板を変えて調べる.具体的には,これまで用いてきた雲母基板に対して,水和の異なるシリカ基板,および電荷の正負が異なるアルミニウム基板を用いて,前年度と同様に蛍光分光表面力装置を用いて,固ー水界面pHを蛍光プローブ法により評価する.また前年度まで検討してきた電解質種の違いは界面pHに及ぼす影響についても,同様に基板を変えて検討する.また表面力測定についても前年度と同様に行い,電気二重層と界面pHの相関に基板およびイオン種が及ぼす影響を調べる.全体の結果を相互して、pHに電解質や水和が影響を与える機構について理解することを目指す.本研究では、蛍光分光表面力装置において蛍光プローブ法を用いることで、固-水界面におけるpH分布を評価した。本年度は、蛍光性pHプローブ色素(C.SNARF-4F)を溶解させた雲母表面間の水において,蛍光分光SFAによって蛍光スペクトルの表面間距離依存性を測定することで,pHの距離依存性を評価した.また、電解質として加えるCsClの濃度を変化させて,そのpHへの影響を調べた.本研究で用いたpHプローブであるC-SNARF 4Fは酸解離平衡が単純なためpHに対するスペクトル変化が明瞭であり,従来評価に用いてきた酸解離平衡が複雑なフルオレセインと比べて,より精密な評価が可能であることが分かった.また,同じ系について表面力測定を行って,観測される電気二重層斥力をPoisson-Boltzmann方程式により解析することで雲母の表面電位・電荷密度を求め,それらが界面pHに与える影響について調べた.得られた表面電位から電気二重層内のプロトン濃度分布のモデル計算を行って,蛍光分光SFAの評価結果と比較すると、低電解質濃度の場合のみ両者は一致し、これは電気二重層によるプロトン濃縮で定量的に界面pH変化が説明できることを示している。一方、高濃度の場合はモデル計算に比べて遠距離から実験値の変化が観測されることから、電気二重層に加えて他の要素が界面pH変化に影響することが示された。当初予定していた固-液界面pHの電解質濃度依存性の評価を順調に終えることができた.本研究では、蛍光分光表面力装置において蛍光プローブ法を用いることで、固-水界面におけるpH分布を評価した。一方、高濃度の場合はモデル計算に比べて遠距離から実験値の変化が観測され,その値は電解質種によって異なることが分かった.

これらの結果から,高濃度の電解質の場合,電気二重層におけるプロトンの濃縮効果に加えて,他の要素が界面pH変化に影響することが示された。当初の計画通り、添加する電解質の化学種を変化させて固ー水界面におけるpHへの影響を評価することができた。前年度にCsClで行った雲母表面間の水のpH評価を添加する電解質種を変えて行う.雲母表面に存在するカリウムは水溶液中において電解質のカチオンと置換することが知られている.溶液に添加する電解質のカチオンをLi, Na, K, Cs等に変化させて,イオン吸着が界面pHに及ぼす影響について明らかにする.また表面力測定についても前年度と同様に行い,電気二重層と界面pHの相関にイオン吸着が及ぼす影響を調べる.前年度までに蛍光分光表面力装置を用いて明らかにしてきた固ー水界面pHの変化と電解質添加の影響についてについて,基板を変えて調べる.具体的には,これまで用いてきた雲母基板に対して,水和の異なるシリカ基板,および電荷の正負が異なるアルミニウム基板を用いて,前年度と同様に蛍光分光表面力装置を用いて,固ー水界面pHを蛍光プローブ法により評価する.また前年度まで検討してきた電解質種の違いは界面pHに及ぼす影響についても,同様に基板を変えて検討する.また表面力測定についても前年度と同様に行い,電気二重層と界面pHの相関に基板およびイオン種が及ぼす影響を調べる.全体の結果を相互して、pHに電解質や水和が影響を与える機構について理解することを目指す.購入予定であった雲母や石英レンズ等の消耗品について効率的に使用することで,経費節約することができた.この節約した経費を有効に利用して,次年度は後年行う予定であったシリカ-水界面のpH評価についても、前倒しして開始する予定である.購入予定であった雲母や石英レンズ等の消耗品について効率的に使用することで,経費節約することができた.この節約した経費を有効に利用して,次年度は当初計画に加えて、界面pH測定に利用するアルミナ基板の成膜手法を変えて、測定に最適な試料調製法の検討を行う予定である.
司法面接における子どもの語り：質問形式と応答の関係性について

本研究では児童に対する司法面接(NICHDプロトコル)において、面接者の質問と子どもの反応との関係性や、子どもの語りの特徴について検討した。就学前後の児童と大学生の計20名に対し、個別に調査が実施され、子ども群10名(男児6名・女児4名、M=6.9歳)と大学生群10名(男性5名・女性5名、M=19.4歳)が参加した。研究成果として明らかになったのは、主として以下5点であった。1子どもに対する司法面接と大学生に対する司法面接はともに、司法面接で推奨される質問(オープン質問とWH質問)が多く用いられた。しかし、オープン質問は大学生に対する面接でより多く用いられ、WH質問は子どもに対する面接でより多く用いられていた。2被面接者の発話については、子どもへの面接において、沈黙や知らない・覚えていないといった回答が出現することが示された。3発話文字数の分析では、大学生に対する面接において、エピソード記憶の練習において面接者より被面接者(大学生)の発話文字数が多かった。また、本題においては、子どもに対する面接において、面接者の方が被面接者(子ども)より発話文字数が多かった。4司法面接後の再認課題では、子どもは大学生よりも正棄却率が低く、「わからない」の選択率が高いことが示された。5保護者アンケートと面接における子どもの語りの関係性について、「日常の報告において語りの正確性が高い」と保護者が認識している子どもは、面接内のエピソード記憶の練習段階において多く語ること(中程度の正の相関)が認められ、「日常会話でよく話す」と保護者が認識している子どもは、本題の総発話文字数・平均発話文字数ともに多くなるという傾向(弱い正の相関の傾向)があることも示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は欧米で用いられている司法面接の手法が日本においてどの程度有効であるかについて検証することを目的としている。本年度(平成24年度)は、データ収集と分析を行う予定であった。具体的には、6歳前後の子どもに、視聴してもらったDVDの内容について司法面接の枠組みを用いた面接を行い、質問と応答との関係性について分析を試みるものである。データ収集に先立ち、研究協力者が視聴するDVDを選定した。ストレスの少ない、子ども同士の対人関係のやりとりが描かれた場面を邦画DVDの中から選び、刺激場面として選んだ。また、DVD選定と並行して、研究協力者への説明書・フェイスシートの作成・予備調査協力者の募集等、司法面接を実施するための準備を整えた。本調査の前に、研究協力者(7歳女児1名)に対し予備的な調査として、選定したDVDを視聴した後に司法面接を実施した。この面接における質問と応答の関係性を分析し、分析方法や結果の解釈法について確認するとともに、調査の手続きについて(調査の説明やフェイスシートに不備等がないか)確認し、一部を修正した。また、DVDの内容の難易度や長さなどについても意見・感想を求めた。さらに、これら予備的な調査結果をふまえ、保護者向けの質問紙を作成した。これは、普段の子どもの語りに関する質問紙(子どもへの日常的な語りかけ・これまでに経験した子どもからの出来事の報告エピソード・子どもの証言の信憑性への評価等について問うもの)である。今後は、引き続き研究協力者の募集・日程調整等を行い、育児休業による中断期間の後に本調査の実施・分析を行う予定である。本研究は、欧米で用いられている司法面接の手法が日本においてどの程度有効であるかについて検証することを目的としている。本年度(平成26年度)は、日本における司法面接の手法の有効性について検証するための調査を行った。調査に先立ち、研究協力者が視聴するDVDを選定した。一昨年度(平成24年度)の予備調査において使用した邦画の一部は、視聴時間が長く、分析対象となる事象が膨大となることが判明したため、新たに刺激となる動画を撮影・編集し、本調査において用いることとした。また、動画の作成と並行して、調査協力者の募集や日程の調整等を行い、調査実施の準備を整えた。また、予備調査の結果をふまえ、調査対象となる子どもの保護者向けの質問紙を作成した。これは、普段の子どもの語りに関する質問紙(子どもへの日常的な語りかけ・これまでに経験した子どもからの出来事の報告エピソード等について問うもの)であった。調査は平成26年度12月から3月にかけて、6歳児6名、7歳児2名(計8名)の子どもとその保護者(母親7名、父親1名の計8名)が調査協力者として調査に参加した。子どもに対しては、作成した動画を視聴した後、その内容について司法面接の枠組みを用いた面接を行い、質問と応答との関係性について分析を試みた。保護者に対しては、子どもの調査の後に、インタビュー形式で、子どもの語りに関する質問紙を実施した。子どもに対する面接については、ICレコーダーで録音したものを逐語禄におこし、保護者の質問紙については集計を行った。今後は、新たな調査協力者のデータも含めて、総合的にデータを分析し、結果の考察を行うことにより、司法面接の有効性について検証を行う予定である。

研究成果として明らかになったのは、主として以下5点であった。1子どもに対する司法面接と大学生に対する司法面接はともに、司法面接で推奨される質問(オープン質問とWH質問)が多く用いられた。しかし、オープン質問は大学生に対する面接でより多く用いられ、WH質問は子どもに対する面接でより多く用いられていた。2被面接者の発話については、子どもへの面接において、沈黙や知らない・覚えていないといった回答が出現することが示された。3発話文字数の分析では、大学生に対する面接において、エピソード記憶の練習において面接者より被面接者(大学生)の発話文字数が多かった。また、本題においては、子どもに対する面接において、面接者の方が被面接者(子ども)より発話文字数が多かった。4司法面接後の再認課題では、子どもは大学生よりも正棄却率が低く、「わからない」の選択率が高いことが示された。5保護者アンケートと面接における子どもの語りの関係性について、「日常の報告において語りの正確性が高い」と保護者が認識している子どもは、面接内のエピソード記憶の練習段階において多く語ること(中程度の正の相関)が認められ、「日常会話でよく話す」と保護者が認識している子どもは、本題の総発話文字数・平均発話文字数ともに多くなるという傾向(弱い正の相関の傾向)があることも示唆された。当初の計画では、本年度中に調査(データ収集)と分析を完了する予定であった。実際には、おおむねデータの収集は完了しているが、数名の調査対象者のデータを収集することが出来ず、そのため分析も半ばの状態である。予備調査の結果をうけて刺激となる動画を作成し直したことや、調査対象者との日程調整がスムーズに運ばなかったことなどが原因として考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、昨年度完了できなかった調査対象者の調査(データ収集)を実施する予定である。そして、総合的なデータ分析、考察を行い、司法面接の有効性や大人と子どものコミュニケーションについて検証を行いたい。また最終年度であるため、結果の公表作業(学会発表・論文執筆・報告書作成)にも対処する。さらに、研究協力者の希望に応じて研究成果の報告(報告書の送付や報告会の実施)を行い、子ども語りについての研究成果について広く共有をはかりたいと考えている。当初の計画では、研究年度1年目(平成24年度)にデータ収集と分析を行う予定であった。実際には24年度前半に、データ収集に関わる準備(予備調査の実施・分析)を行った。また、予備調査の結果から調査手続きを一部修正し、本調査に向けて子どもの語りに関する保護者向けの質問紙を作成した。しかし、年度の後半(9月以降)からの育児休業による中断のため、本調査の実施には至らなかった。研究再開後、本調査の実施・分析を行う予定である。育児休業による中断の再開は、平成25年9月を予定している。再開後(平成25年度9月から3月まで)に、研究協力者の募集と日程調整を行い、本調査の実施・分析を行う。また研究協力者の希望に応じて、個別の結果のフィードバックもあわせて行う予定である。
AFLP法によるウシ・ゲノム解析とその応用

1)黒毛和種とホルスタイン種及びそのF1を識別できるDNA断片の検索;約2000プライマーにおよぶAFLP分析を行った結果、黒毛和種とホルスタイン種の識別に有効なAFLP断片45マーカーを開発した。これらのAFLP断片を利用して、黒毛和種とホルスタイン種およびそのF1の識別を行ったところ、夫々100頭レベルでの比較ではあるが,それらの品種を識別できることが明らかとなった。今後は、AFLPマーカーの由来となっている塩基置換の個所(SNPs)を明らかにし、PCR-RFLP法やマイクロアレー法によって、簡便に塩基置換を認識し、品種の識別に利用できるようにすることが必要である。2)黒毛和種繁殖集団内での脂肪交雑の育種価で区分した上位25頭と下位23頭の雌牛のDNAを入手し,160プライマーセット、2,000DNA多型マーカーを目標に上下を区分できるAFLPマーカーの開発を行った。16種類のグループ特異的なマーカーが得られた。それらを使って、育種価の予測値とDNAマーカーから推定した総合遺伝子型値との関連を見たところ、r=0.92の極めて高い相関が得られた。そこで,次に,頭数を169頭にまで増加させ、育種価の予測値とDNAマーカーから推定した総合遺伝子型値との関連を見たところr=0.70の有意な相関が得られた。牛枝肉では,脂肪交雑評点とロース信面積との間には相関がある。そこで,ロース芯面積の予測育種価と総合遺伝子型値との関係も調査した所,r=0.63の有意な相関がまたしても得られた。このような手法による、牛の育種改良の試みは無いので、ここで開発した方法を用いれば、DNA多型情報を用いて牛を選抜するマーカーアシスト選抜が実現する事になる。これまでAFLP法のこのような利用は家畜では行われていないので、その成果は画期的なものである。また,この方法は牛に限らず、あらゆる家畜や植物の育種改良に利用可能である。AFLP法は2種類の制限酵素の組み合わせで、ゲノムDNAを切断し、PCR法によって、その断片を増幅する方法で、制限酵素で切断される個所に塩基置換があると、断片の長さが異なり、多型として検出される。1)AFLP法を用いたホルスタイン種と黒毛和種の品種鑑定PCRの組み合わせは約4000通りある。これまでに、800通りのプライマーセットの組み合わせを調査し、ホルスタイン種と黒毛和種の両者で比較した。その結果、ホルスタイン種に絶対的に特異なDNA断片は得られておらず、現在のところ、両品種を識別することの出来る1塩基置換(SNP s)は見出されていないが、ひたすら、AFLP分析を続けることによって、理想的なAFLP断片が得られると考えられる。2)AFLPによるDNA断片のRDA法による特異断片の選択的分離4000通りのAFLP分析は、余りにも労力がかかりすぎる。そこで、ホルスタイン種と黒毛和種から得られたAFLP断片を用い、お互いに引き算をして、品種特異的なAFLP断片の検出を試みている。現在のところ、引き算によって、特異的な断片を得るまでには至っていないが、今後の試行に期待出来る。3)黒毛和種の経済形質に関わる遺伝子の特定黒毛和種を肉質のような形質に目をつけて、その上位10%と下位10%にグループ分けする。

その個体のDNAを入手し、AFLP法によるDNA断片の比較を行う。1)、2)の成果待ちであるが、宮崎県の繁殖雌牛集団から、育種価により、グループ分けした牛、各20頭を選定し、血液の採取を済ませており、分析に入る準備は整っている。1,2)の成果、特に2)の成果が得られ次第、研究に着手する。1)黒毛和種とホルスタイン種及びそのF1を識別できるDNA断片の検索;約2000プライマーにおよぶAFLP分析を行った結果、黒毛和種とホルスタイン種の識別に有効なAFLP断片45マーカーを開発した。これらのAFLP断片を利用して、黒毛和種とホルスタイン種およびそのF1の識別を行ったところ、夫々100頭レベルでの比較ではあるが,それらの品種を識別できることが明らかとなった。今後は、AFLPマーカーの由来となっている塩基置換の個所(SNPs)を明らかにし、PCR-RFLP法やマイクロアレー法によって、簡便に塩基置換を認識し、品種の識別に利用できるようにすることが必要である。2)黒毛和種繁殖集団内での脂肪交雑の育種価で区分した上位25頭と下位23頭の雌牛のDNAを入手し,160プライマーセット、2,000DNA多型マーカーを目標に上下を区分できるAFLPマーカーの開発を行った。16種類のグループ特異的なマーカーが得られた。それらを使って、育種価の予測値とDNAマーカーから推定した総合遺伝子型値との関連を見たところ、r=0.92の極めて高い相関が得られた。そこで,次に,頭数を169頭にまで増加させ、育種価の予測値とDNAマーカーから推定した総合遺伝子型値との関連を見たところr=0.70の有意な相関が得られた。牛枝肉では,脂肪交雑評点とロース信面積との間には相関がある。そこで,ロース芯面積の予測育種価と総合遺伝子型値との関係も調査した所,r=0.63の有意な相関がまたしても得られた。このような手法による、牛の育種改良の試みは無いので、ここで開発した方法を用いれば、DNA多型情報を用いて牛を選抜するマーカーアシスト選抜が実現する事になる。これまでAFLP法のこのような利用は家畜では行われていないので、その成果は画期的なものである。また,この方法は牛に限らず、あらゆる家畜や植物の育種改良に利用可能で,その意味でも画期的な手法の出現となった。