hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重症筋無力症自己抗体と免疫抑制薬が筋細胞遺伝子発現に及ぼす影響に関する研究

重症筋無力症(myasthenia gravis, MG)は、神経筋接合部シナプス後膜上のアセチルコリン受容体(acetylcholine receptor, AChR)に対する自己免疫疾患であると考えられてきた。MGの臨床的特徴の一つとして、胸腺異常を高率に合併することがあげられる。約90%のMG患者で胸腺の異常があり、その約80%が胸腺過形成、20%が胸腺腫である。胸腺腫合併MGは非合併MGと異なり、難治性(ステロイドの減量が難しい)であることが知られている。我々は、胸腺腫合併MGの免疫学的異常を明らかにするために、血清中のAChR抗体、サイトカインならびに抗サイトカイン抗体を測定した。AChR抗体の測定は免疫沈降法、サイトカインの測定にはELISA、そしてサイトカイン抗体の測定には我々が開発したELISA変法を用いた。その結果、Interleukin(IL)-12 p70抗体はMG合併の有無にかかわらず胸腺腫合併例で上昇していた。しかし、IL-12 p40ならびにIL-12 p40抗体は胸腺腫合併MG例のみで上昇していることがわかった。さらに、我々は興奮収縮連関(E-C coupling)に関連するリアノジン受容体(ryanodine receptor, RyR)に対する自己抗体測定系も新規に開発した。この方法は合成ペプチドではなく全リアノジン受容体タンパクに対する抗体を測定できるもので、感度・特異度共にこれまでの測定系に比べて優れていることが証明された。この方法を用いてMG患者血清をスクリーニングすることにより、MGは単にAChR抗体により、神経筋接合部のシナプス伝達障害が起こる病気ではなく、その一部(胸腺腫合併例)はさらにE-C couplingを同時に障害することにより骨格筋め収縮をも障害する疾患である可能性が高くなった。すなわち、MGの筋力低下、易疲労性は神経筋伝達障害のみならず筋収縮の障害が関与している可能性が示された。重症筋無力症myasthenia gravis(MG)は神経筋接合部のシナプス後膜上のアセチルコリン受容体acetylcholine receptor(AChR)に対する自己抗体により引き起こされる自己免疫疾患である。その診断には、AChR抗体の測定が有用であるが、TE671/RDより抽出したAChRを抗原としたradioimmunoasseyが用いられている。TE671/RDは横紋筋肉腫から得られたセルラインである。この研究では、アセチルコリン(ACh)添加により引き起こされたTE671/RDの細胞内カルシウム濃度について、リアノジン受容体ならびにイノシトール三リン酸受容体に注目して調べた。細胞内カルシウム濃度の変化は、muscarinic type 3(m3)AChRを介することがわかった。Phosphatidylinositol-specific phospholipase C阻害薬(U73122)ならびにIP_3R阻害薬(2-APB)はAChによる細胞内カルシウム上昇を阻害した。このことは、イノシトール三リン酸経路が細胞内カルシウムの上昇に関与していることを示すものである。リアノジンとFK506はAChによる細胞内カルシウム濃度上昇を増強したが、リアノジン受容体阻害薬(ruthenium red)は、これを抑制した。これらの結果は、RyRとFK506 binding protein 12kDa(FKBP12)複合体が細胞内カルシウム濃度変化に関係していることを示すとともに、TE671/RDが平滑筋ならびに横紋筋、両者の性質を持っていることを示すものである。

以上より、TE671/RDは、特殊な性質を持った培養細胞であり、今後、リアノジン受容体ならびにイノシトール三リン酸受容体の研究には有用なモデルになると考えられた。重症筋無力症myasthenia gravis(MG)は神経筋接合部シナプス後膜上のアセチルコリン受容体acetylcholine receptor(AChR)に対する自己抗体により引き起こされる自己免疫疾患である。MGの臨床的特徴として、胸腺異常を高率に合併することがあげられる。約90%のMG患者で胸腺の異常があり、その約80%が胸腺過形成、20%が胸腺腫である。胸腺腫合併MGは非合併と異なり、難治性である(ステロイドの減量が難しい)ことが知られている。我々は、胸腺腫合併MGの免疫学的異常を明らかにするために、血清中のサイトカインと自己抗体を測定した。サイトカイン濃度の測定にはEnzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)を、抗サイトカイン抗体の測定にはELISA変法を、抗アセチルコリン受容体抗体(AChRAb)の測定には、免疫沈降法を用いた。Th1・Th2バランスに影響を与えるInterferon(IFN)-α,IFN-γ,Interleukin(IL)-4,IL-12p40,IL-12p70の中で、IL-12p40が胸腺腫合併MG群で有意に高いことがわかった。コントロールとして、MG非合併胸腺腫例についても検討したが、この群ではIL-12p40の上昇が見られなかった。一方、AChRAbは胸腺組織に関係なく全てのMGにおいて上昇していた。抗サイトカイン抗体の中では、抗IL-12p70抗体は胸腺腫合併MG例とMG非合併胸腺腫例で高値であったが、抗IL-12p40抗体は胸腺腫MG例のみで上昇していることがわかった。以上より、胸腺腫合併MG例の免疫学的特徴として、血清IL-12p40と抗IL-12p40抗体の上昇があり、MGの中でも特殊な免疫学的背景を持っていることがわかった。重症筋無力症myasthenia gravis (MG)は神経筋接合部シナプス後膜上のアセチルコリン受容体acetylcholine receptor (AChR)に対する自己抗体により引き起こされる自己免疫疾患であると考えられてきた。胸腺腫合併MGは非合併と異なり、難治性(ステロイドの減量が難しい)であることが知られている。我々は、胸腺腫合併MGの免疫学的異常を明らかにするために、血清中の抗AChR抗体、サイトカインならびに抗サイトカイン抗体を測定した。抗AChR抗体の測定は免疫沈降法、サイトカインの測定にはELISA、そして抗サイトカイン抗体の測定には我々が開発したELISA変法を用いた。その結果、抗IL-12 p70抗体はMG合併の有無にかかわらず胸腺腫合併例で上昇していた。しかし、IL-12 p40ならびにそれに対する抗体は胸腺腫合併MG例のみで上昇していることがわかった。
オキシナイトライド系の高温融体物性を利用した窒化ケイ素低温焼結プロセスの開発研究

窒化ケイ素セラミックスは高耐熱性および高強度を兼ね備えた非酸化物セラミックスであるため,高温構造材料として広く用いられている.しかし,窒化ケイ素は共有結合性が非常に強く固相焼結が困難であるため,工業的には液相焼結が発達している.本研究ではオキシナイトライドを焼結助剤として用いることにより,より低温・低圧で窒化ケイ素セラミックスを得ることを試みた.また得られた焼結体の力学および熱的特性も調査した窒化ケイ素セラミックスは高耐熱性および高強度を兼ね備えた非酸化物セラミックスであるため,高温構造材料として広く用いられている.しかし,窒化ケイ素は共有結合性が非常に強く固相焼結が困難であるため,工業的には液相焼結が発達している.本研究ではオキシナイトライドを焼結助剤として用いることにより,より低温・低圧で窒化ケイ素セラミックスを得ることを試みた.また得られた焼結体の力学および熱的特性も調査した当該粘度は、希土類系酸化物ガラスとα-Si_3N_4の混合粉末を種々の温度・時間保持することによって、本研究の最終目的である窒化ケイ素セラミックスの低温焼結に最適な窒化ケイ素過飽和の焼結助剤(オキシナイトライドガラス)作製することを目的とした。低温において液相を生成させるため、ベースガラスの組成はMgO-SiO_2系の共晶組成に対して9mol%の希土類を添加した組成を用いた。これに対して十分に過飽和になるであろうと考えられる10mol%のα-Si_3N_4を窒素源として添加した。混合したガラスバッチはBNルツボ中、窒素加圧雰囲気下(窒下ケイ素は雰囲気中の微量の酸素とも反応・分解し、気相中に離脱することが、一般的に知られているため)において種々の温度・時間、黒鉛発熱体電気炉を用いて保持した。得られた試料をXRDにかけた結果、1800°Cにおいて256分間保持した試料(Y)は完全にα-Si_3N_4からβ-Si_3N_4への相転移、すなわちα-βは目転移が完了していることがわかった。また、XRDパターンのバックグラウンドには非晶質特有のハローパターンを確認することができた。すなわち、β-Si_3N_4結晶を含んだオキシナイトライドガラス焼結助剤を作製することに成功した。また、得られた試料をSEM観察(ここで、観察を易化するために、試料の鏡面研磨面を300°Cで溶融したアルカリ(KOH:NaOH=1:1)に30sec浸漬し、粒界オキシナイトライドガラス相を選択的に除去した。)し、画像解析を行った結果、平均幅1.6ミクロン、平均長さ10.0ミクロン、平均アスペタト比6.6の針状のβ-Si_3N_4結晶が得られていることがわかった。当該年度は前年度に作製した窒化ケイ素過飽和オキシナイトライド焼結助剤を用いた,窒化ケイ素セラミックスの低温液相焼結プロセスの開発を中心に研究を推進した.前年度において得られた窒化ケイ素過飽和焼結助剤を原料であるα-Si3N4粉末に対して10mol%程度添加し,パウダープロセッシングを行った.各特級試薬粉末を秤量し,遊星ボールミルを用いて2h粉砕混合した.なお,ポットおよびボールは窒化ケイ素製のものを,また分散媒にはメタノールを用いた.得られた試料スラリーをロータリーエバボレータによって乾燥させ,さらに40°Cの恒温乾燥器で乾燥した.その後,250meshのポリエチレンふるいによって粒度調整を行い,焼結に供した.得られた試料粉末をグラファイトモールドのホットプレス(15MPa)中において,1600°Cで種々の時間保持することによって焼結体を作製した.なお,焼結雰囲気は0.1MPaN2であった.焼結体中の相同定はXRDを用いて行い,全窒化ケイ素量(α-Si3N4+β-Si3N4)に対するβ-si3N4の割合(vo1%)は金属Si粉末を標準物質とする内部標準法によって求めた3).また,試料断面のSEM観察を行った.ここで,観察を易化するために,試料の鏡面研磨面を300°Cで溶融したアルカリ(KOH:NaOH=1:1)に30sec浸漬し,粒界ガラス(焼結助剤)相を選択的に除去した.また,JIS R1601に基づく三点曲げ試験により焼結体の曲げ強度を求めた.オキシナイトライド焼結助剤を用いた試料では保持時間の経過にともいα-Si3N4が焼結助剤融体を介した溶解再析出反応を経て,β-Si3N4へと転移するα-β相転移が生じているのがわかった.内部標準法により定量した各試料中におけるβ-Si3N4体積分率の経時変化は,オキシナイトライド焼結助剤を用いた試料においてα-β相転移が劇的に促進されていることがよくわかった.得られた窒化ケイ素セラミックス断面のSEM写真から,保持時間の経過にともないオキシナイトライド助剤を用いた試料は針状のβ-Si3N4が絡み合う複雑な微構造を示すことがわかった,オキシナイトライド焼結助剤を用いた試料は保持時間にともない曲げ強度が上昇することがわかった.
肝酵素誘導あるいは阻害作用を示す食品成分の検索と安全性評価

1.市販缶入り飲料(コーヒー,緑茶,ウ-ロン茶,紅茶,杜仲茶)を,水道水群を対照として雄ラットに20日間,または10日間自由摂取させ,それぞれ21日目または11日目に屠殺して肝ミクロソームを調製し,シトクロムP450系に及ぼす影響につき検討した.2.各飲料中のカフェイン含量(mg/100ml)は,コーヒー34.0,緑茶14.1、ウ-ロン茶19.4,紅茶14.3,杜仲茶0.0で,この値と各飲料の飲用量から計算すると,コーヒー群でのラット1匹当たりのカフェイン1日摂取量は8mgとなった.他の飲料群ではこの約半分,またはそれ以下となる.3.緑茶,ウ-ロン茶,紅茶の主要カテキンたる(-)エピカテキン,(-)エピカテキンガレート,(-)エピガロカテキンおよび(-)エピガロカテキンガレートの各含量はロット間でかなり変動するが,その総量は1326mg%となり,カフェイン含量と似たレベルであった.4.各飲料の摂取量は対照群にくらべ有意差はなかったが,体重は20日間の飲用実験で,コーヒー群と杜仲茶で有意な増加の抑制がみられた.ただし,その機序については検討していない.5.対照群にくらべ,コーヒー群ではP450含量の有意な増加とともに,それに並行して7-エトキシレゾルフィンO-脱エチル化(EROD)活性,アセトアニリド水酸化活性およびテストステロンβ-水酸化(6β-OH化)活性の有意な上昇がみられ,P450の1Aと3Aサブファミリーの誘導が示唆された.また,この結果に付随してベンツフェタミンN-脱メチル化活性の有意な低下やテストステロン2α-および16α水酸化活性の低下傾向がみられ,常在性のP4502C11の減少が示唆された.6.以上のP450系の変化の主因は主成分の1つ,カフェインによると考えられるが,お茶類よりカフェインを除去した飲料にも,EROD活性,6β-OH化活性の有意な上昇がみられることから,カテキン類にも弱いながらカフェイン類似の誘導作用がある可能性が示唆された.ただし,これを積極的に支持するデーターは得られなかった.1.市販缶入り飲料(コーヒー,緑茶,ウ-ロン茶,紅茶,杜仲茶)を,水道水群を対照として雄ラットに20日間,または10日間自由摂取させ,それぞれ21日目または11日目に屠殺して肝ミクロソームを調製し,シトクロムP450系に及ぼす影響につき検討した.2.各飲料中のカフェイン含量(mg/100ml)は,コーヒー34.0,緑茶14.1、ウ-ロン茶19.4,紅茶14.3,杜仲茶0.0で,この値と各飲料の飲用量から計算すると,コーヒー群でのラット1匹当たりのカフェイン1日摂取量は8mgとなった.他の飲料群ではこの約半分,またはそれ以下となる.3.緑茶,ウ-ロン茶,紅茶の主要カテキンたる(-)エピカテキン,(-)エピカテキンガレート,(-)エピガロカテキンおよび(-)エピガロカテキンガレートの各含量はロット間でかなり変動するが,その総量は1326mg%となり,カフェイン含量と似たレベルであった.4.各飲料の摂取量は対照群にくらべ有意差はなかったが,体重は20日間の飲用実験で,コーヒー群と杜仲茶で有意な増加の抑制がみられた.ただし,その機序については検討していない.5.対照群にくらべ,コーヒー群ではP450含量の有意な増加とともに,それに並行して7-エトキシレゾルフィンO-脱エチル化(EROD)活性,アセトアニリド水酸化活性およびテストステロンβ-水酸化(6β-OH化)活性の有意な上昇がみられ,P450の1Aと3Aサブファミリーの誘導が示唆された.また,この結果に付随してベンツフェタミンN-脱メチル化活性の有意な低下やテストステロン2α-および16α水酸化活性の低下傾向がみられ,常在性のP4502C11の減少が示唆された.6.以上のP450系の変化の主因は主成分の1つ,カフェインによると考えられるが,お茶類よりカフェインを除去した飲料にも,EROD活性,6β-OH化活性の有意な上昇がみられることから,カテキン類にも弱いながらカフェイン類似の誘導作用がある可能性が示唆された.ただし,これを積極的に支持するデーターは得られなかった.1.市販缶入り飲料(コーヒー、ウ-ロン茶、緑茶、紅茶、杜仲茶)を、水の代わりにラット(ウィスター系雄、各群4匹)に20日間自由摂取させ、21日目に屠殺して肝ミクロゾームを調製し、シトクロムP-450系に及ぼす影響につき検討した。その間の各飲料の摂取量と体重は毎日測定した。2.各飲料中のカフェイン含量(mg/100ml,HPLC測定)は、コーヒー34.9,ウ-ロン茶19.6,緑茶14.6,紅茶13.2,杜仲茶0であった。各飲料の摂取量は対照の水道水のそれと有意差はなかったが、体重はコーヒー群と杜仲茶群で有意な増加抑制がみられ、特に杜仲茶は顕著であった(約20%減)。他群では対照と有意差はなかった。3.P-450含量はコーヒー群で有意な増加、逆に杜仲茶では有意な低下がみられた。他の飲料では有意な変化はなかった。

4.P-450IA1の代表的基質7-エトキシレゾルフィン脱エチル化活性は、コーヒー群で対照の2倍以上の上昇を示し、IA1の誘導が示唆された。本活性はウ-ロン茶でも僅かな上昇がみられ、カフェイン摂取量にほぼ比例しての上昇が示唆された。5.P-450のIIB1の特質的基質ベンツフェタミン脱メチル化活性はウ-ロン茶群を除き、他はすべて僅かに低下した。この活性は雄ラットの常在型IIC11によっても触媒されるが、その特異的反応であるテストステロン2α-及び16α-水酸化の低下傾向と合わせ考えると、コーヒー群での低下はIA1の増加に伴うIIC11の減少として理解された。他群の低下には他の因子の関与も考えるべきであろう。6.杜仲茶による体重増加抑制の機作やP-450含量の低下が如何なる分子種によるかは今後の課題として残された。また、緑茶、紅茶、ウ-ロン茶成分は肝ミクロゾームによる酸化反応を阻害することが見出されたが、in vivoでの影響についてはさらに検討が必要である。1.前年度、市販缶入り飲料(コーヒー、緑茶、ウ-ロン茶、紅茶、杜仲茶)を雄ラットに20日間自由摂取させ、肝ミクロゾームのシトクロムP450系への影響について検討した結果、カフェイン含量の高いコーヒー群で、特に有意なP450含量の上昇、さらに特異的基質の使用により、P450分子種として1Aあるいは3Aサブファミリーの増加と、常在性の2C11の低下が示唆された。2.本年度は飲料の摂取期間を半分の10日間とし、なお同様の変化がみられるか否か、さらには、カフェイン以外の主成分たるカテキン類でも影響を与えるか否かについて検討した。3.その結果、P450含量並びに7-エトキシレゾルフィン脱エチル化(EROD)、ベンツフェタミン脱メチル化、テストステロン酸化(2α-、16α-、6β-水酸化及びアンドロステンジオン生成)など、特異的基質の代謝活性に昨年とほぼ同様の変化が認められた。また、新たに追加したアセトアニリド水酸化活性にもコーヒー、緑茶群で有為な上昇がみられた。4.コーヒー外の低カフェイン飲料でも、各酵素反応に対し常に有意な変化を与えたわけではないが、傾向としてはコーヒー群と同方向の変化を示すと考えられた。5.以上の結果は、カフェインによるP450の1Aあるいは3Aサブファミリーの誘導と、2C11の減少を示唆するものと考えられる。6.一方、カテキン類の作用については、まず、各飲料中の主要カテキン4種の定量を行うとともに、各飲料よりカフェインを除去した溶液、またこれよりさらにカテキン類を抽出した溶液等を用いて検討した。7.その結果、カフェイン除去後もEROD活性とテストステロン6β-水酸化活性の上昇が認められたが、抽出カテキン溶液では、EROD活性の上昇のみが紅茶群に認められただけに終り、抗2C11抗体を用いたブロッティング実験の結果も含めて、カテキン類のP450系に対する作用に明確な結論を得ることができなかった。
親子関係認知に関する家族社会心理学的研究

親子関係認知に関する2研究を大学生女子を対象に行った。研究1では親子関係認知構造を計量的に把握するために質問紙調査を実施した( N=213)。「過去の対父親・対母親経験」,「現在の家族関係認知」,「自尊心」に関する測度に回答させた。親子関係認知構造を共分散構造分析によって明らかにした。研究2では回顧調査を実施した( N=447)。過去の親子経験を自由想起させる質問紙を作成した(対父母ごとに,肯定的・否定的経験を3つずつ自由記述)。全反応を整理し,親子関係経験の対父母での共通点と差異点を質的に明らかにした。親子関係認知に関する先行文献の収集を行い,本研究全体の指針を再度確認した。そのうえで,親子関係認知の基本構造を計量的に把握するために,大学生女子を対象とする質問紙調査を2007年秋に実施した。この調査では,「過去(小学上級学年)の対父親・対母親経験」,「現在の家族関係認知」,「家族経験に関わる自己評価としてのアダルト・チルドレン傾向」に関する一連の測度に回答させた。これらの測度は,申請者の先行研究で開発したものである。現在,解析中であるが,測度ごとに因子分析などを用いて尺度分析を行ったうえで,親子関係認知の基本構造を共分散構造分析などによって明らかにする。この調査とは別に,過去(小学上級学年)の親子経験を自由想起させる質問紙を作成した。その際,父親と母親ごとに,肯定的経験と否定的経験をそれぞれ自由に記述させるようにした。この自由記述質問紙を2008年1月に男女大学生を対象に実施した。データ整理中であるが,これによって,過去の親子経験の基本構造をWord Minerなどを駆使して検討する。なお,自由記述質問紙については,2008年度にも追加データを収集する予定である。これらの2種類の調査の結果を踏まえ,親子関係認知の基本構造をより精細に解明するための調査を2008年度に実施することとなる。前年度に引き続き親子関係認知に関する先行文献の収集を行い,本研究全体の指針を再度確認した。そのうえで,親子関係認知の基本構造を計量的に把握するために行った前年度の研究を踏まえ,以下の女子大学生を対象とした回顧調査を実施した。過去(小学上級学年)の親子経験を自由想起させる質問紙を作成し,父親と母親ごとに,肯定的経験と否定的経験をそれぞれ3つずつ自由に記述させるようにした。この自由記述質問紙を女子大学生(N=447)を対象に実施した。回答者の全反応を基に記述内容を整理した。ここでは,計量化よりも質的分析に中心をおいた。全反応を整理した結果,肯定的経験では「家族旅行」や「おでかけ」などの「共行動」,否定的経験では「けんか」や「怒られる」などの「いさかい」という点で父母の共通性があったが,ジェンダー差も検出された。母親との肯定的経験は日常生活に密着したものがあり,父親との否定的経験では一方的強制に関するものが顕著であった。記述内容をさらに精査し,親子関係認知の対父母での共通点と差異点をさらに明らかにするための分析を引き続き行っている。前年度の調査では,「過去(小学上級学年)の対父親・対母親経験」,「現在の家族関係認知」,「家族経験に関わる自己評価としてのアダルト・チルドレン傾向」の間の関係を捉えた。今年度の質的分析の結果を,前年度に実施した計量的研究に基づく結果と比較し,親子関係認知の心理学的意義をより明確にする。
超高密度ハードディスク用複合フェライト薄膜の柱状微粒子化・孤立化に関する研究

日本で発明された垂直磁気記録方式が小型ハードディスクとして実用化され、ハードディスクドライブの超高密度化大容量化が今後ますます加速されるであろう。記録方式は当然垂直記録方式である。次世代の記録媒体としてはディスクリート媒体か、もしくはパターン化媒体が有力であろう。すなわち、磁性粒子の微細化は、高密度記録ならびに媒体雑音の低減のためにの必要条件である。本研究ではさらに粒子間の磁気的結合を遮断した低雑音媒体の実現を目的としている。ナノスケールのフェライトのドットアレイを有する、すなわちフェライト微粒子薄膜を自己組織化によって形成しようとするものである。具体的には、適当な下地層用いることにより、上部に形成した非晶質フェライト薄膜を熱処理によって結晶化する際に、下地層が自己組織化の状態によって、結晶化した部分(磁性体化)と非晶質状態を保った部分(非磁性体)がドットアレイとして形成される。基本実験としてAl下地層そして非晶質Si下地層上の各バリウムフェライト薄膜の熱処理による結晶化について検討した。その結果、Al下地層上のバリウムフェライトの結晶化温度は650°C程度、Si下地層上では700°C程度であり、Al層上で結晶化温度が50°C程度低下していることが明らかになった。一方、自己組織化作用のよる相分離型Al-Si合金が知られており、Al相とSi相が作成条件によってナノスポット状に析出することが知られている。これが実現すれば、その上部に付着した非磁性バリウムフェライト層を、選択的にしかもスポット状に磁性体化が可能となる。すなわち自己組織作用を用いたバリウムフェライトの柱状粒子化ならびに孤立化が実現する。実際に得られた結果では、バリウムフェライト薄膜の見かけの磁化はAl組成に応じたものであり、Alスポット状に磁性体化している可能性を見いだした。また、δMプロットからは、粒子間の磁気的結合の遮断されたものであることが推察される結果となった。以上から、本研究において非磁性フェライト層を選択的に結晶化する手法を見いだすことができた。本研究は、粒子径が10nm以下の超微粒子からなる六方晶フェライト(バリウムフェライトやストロンチウムフェライト)薄膜の形成と、その微粒子の孤立化を目的としている。これによって、次世代における超高密度垂直磁気記録媒体、主にはハードディスク記録媒体の実現を図ろうとするものである。従来六方晶フェライト薄膜の粒子は、その形成温度が高いため粒子が容易に成長し、100nm以上のものが多く形成されてきた。これを微細化することにより、1ビットあたり1磁性粒子と言う超高密度記録媒体を実現するために、これまで種々の添加元素を用いた研究を展開してきた。また下地層に関する検討も行ってきた。今年度は、より詳細に下地層の検討を行った。その結果、PtやPdといった単一の貴金属を用いた下地層では、粒子径が数十ナノメートルと比較的大きかったが、Pt-Pd合金下地層において、磁性粒子径が約5nmとこれまでにない、超微細粒子を実現することに成功した。この理由はまだ明らかではないが、本研究の一つの大きな目的を達成することが出来た。しかしながら、保磁力に関しては、23kOeと比較的低い値であり、これを改善する必要がある。さらに、粒子の孤立化に関する基礎的検討を加えた。

その結果、適当な金属下地層を用いることにより、より低温の熱処理で結晶化が可能であることが明らかになった。このことは、金属下地層の有無によって、結晶質(磁性体)と非晶質(非磁性体)の領域を任意に形成可能であることを意味しており、非常に興味ある現象を見いだすことが出来た。この研究の進展によっては、これまで世界中で例の無いフェライト薄膜を用いた自己配列ナノドットアレイを実現することが可能となる。本研究は、粒子径が10nm以下の超微粒子からなる六万晶フェライト(バリウムフェライトやストロンチウムフェライト)薄膜の形成と、その微粒子の孤立化を目的としている。これによって、次世代における超高密度垂直磁気記録媒体、主にはハードディスク記録媒体の実現を図ろうとするものである。前年度の研究の大きな成果としてPt-Pd合金下地層を用いた場合、粒子径を約5ナノメートルまで微細化可能であった。しかしながら磁気特性等に置いて、まだまだ改善の余地があり、詳細な研究が必要であった。今年度はまず、下地層の基本的な見直しを行なった。様々な下地層材料を検討し、熱処理による結晶化の温度に注目した。その結果、非晶質シリコン下地層ではバリウムフェライトフェライト薄膜の結晶化温度は約700°Cであった。一方、各種下地層材料の中でもアルミニウム下地層上のバリウムフェライトは約650°Cで結晶化できることが明らかになった。さらに、下地層に関する調査を進めた結果、シリコンとアルミニウムは非個陽系であり、自己組織化的にシリコンマトリックス中にアルミニウムドット(柱状構造)を形成する可能性を見いだした。このシリコン-アルミニウム系の下地層の形成条件を検討した結果、基板温度や、スパッタ速度に依存するがアルミニウムドット径の大きさを制御可能であることがわかった。また、この下地層上にスパッタ方で形成した非晶質(非磁性)バリウムフェライト薄膜を約675°Cで熱処理した結果、一部磁性体化した薄膜を形成することが出来た。磁器力顕微鏡での磁区構造観察、磁性粒子間相互作用の評価等はまだ行なってないが、ナノドット径を有するバリウムフェライト薄膜が本研究で実現したものと考えている。これは、将来の超高密度磁気記録媒体であるパターン媒体に適用可能である。日本で発明された垂直磁気記録方式が小型ハードディスクとして実用化され、ハードディスクドライブの超高密度化大容量化が今後ますます加速されるであろう。記録方式は当然垂直記録方式である。次世代の記録媒体としてはディスクリート媒体か、もしくはパターン化媒体が有力であろう。すなわち、磁性粒子の微細化は、高密度記録ならびに媒体雑音の低減のためにの必要条件である。本研究ではさらに粒子間の磁気的結合を遮断した低雑音媒体の実現を目的としている。ナノスケールのフェライトのドットアレイを有する、すなわちフェライト微粒子薄膜を自己組織化によって形成しようとするものである。具体的には、適当な下地層用いることにより、上部に形成した非晶質フェライト薄膜を熱処理によって結晶化する際に、下地層が自己組織化の状態によって、結晶化した部分(磁性体化)と非晶質状態を保った部分(非磁性体)がドットアレイとして形成される。
協調戦術を適応学習するエージェントの構築と分析

本研究は,実際のサッカーの指導で戦術がいかに獲得されるかを参考に,小人数による練習課題の達成,グリッドによる適切な認知地図の獲得,そして,適応学習によるプレーの最適化を軸にした協調戦術決定学習アルゴリズムを提案し,そのパフォーマンスをシミュレーションにより検証したものである.エージェントは環境をグリッド化して知覚することで有限の状態変数空間を持ち,この状態変数の遷移を条件付き確率によって予測することで他エージェントの振舞いの傾向を知り,この予測と各状態変数の効用から期待効用を計算し,これを最大化する戦術を選択する.練習を通じエージェントは状態間の条件付確率と効用関数を学習することができる.本研究では,まず3×4の離散グリッドフィールドで,3対2のミニゲームを対象にシミュレーションを行った.3攻撃エージェントと2防御エージェントはそれぞれエンドラインの突破課題と防御課題の達成時に状態の効用値を強化した.シミュレーションの結果,学習によって壁パスやワン・ツー・パスのような局所的協調戦術が獲得されること,および数的に優位な攻撃チームのミニゲームでの勝率が安定して高くなること,が確認された.次に,連続空間でのシミュレーションをRoboCup標準サッカーサーバ環境で行うための予備的実験を行った.各エージェントの周囲に相対的なグリッドを内部モデルとして与え,各グリッドをパス到達可能性や敵味方の寡多により変数化し,離散空間でのエージェント同様,条件付き確率により予測し,課題の達成により状態の効用値を学習する方式を採用した.予備的なシミュレーションの結果,区切られた学習領域でのディフェンスライン突破課題に基づき学習したエージェントを,11対11のゲームの中盤で用いると,学習エージェントの参加したチームは,学習を行わないエージェントのチームに対して優勢であることが示された.本研究は,実際のサッカーの指導で戦術がいかに獲得されるかを参考に,小人数による練習課題の達成,グリッドによる適切な認知地図の獲得,そして,適応学習によるプレーの最適化を軸にした協調戦術決定学習アルゴリズムを提案し,そのパフォーマンスをシミュレーションにより検証したものである.エージェントは環境をグリッド化して知覚することで有限の状態変数空間を持ち,この状態変数の遷移を条件付き確率によって予測することで他エージェントの振舞いの傾向を知り,この予測と各状態変数の効用から期待効用を計算し,これを最大化する戦術を選択する.練習を通じエージェントは状態間の条件付確率と効用関数を学習することができる.本研究では,まず3×4の離散グリッドフィールドで,3対2のミニゲームを対象にシミュレーションを行った.3攻撃エージェントと2防御エージェントはそれぞれエンドラインの突破課題と防御課題の達成時に状態の効用値を強化した.シミュレーションの結果,学習によって壁パスやワン・ツー・パスのような局所的協調戦術が獲得されること,および数的に優位な攻撃チームのミニゲームでの勝率が安定して高くなること,が確認された.次に,連続空間でのシミュレーションをRoboCup標準サッカーサーバ環境で行うための予備的実験を行った.各エージェントの周囲に相対的なグリッドを内部モデルとして与え,各グリッドをパス到達可能性や敵味方の寡多により変数化し,離散空間でのエージェント同様,条件付き確率により予測し,課題の達成により状態の効用値を学習する方式を採用した.予備的なシミュレーションの結果,区切られた学習領域でのディフェンスライン突破課題に基づき学習したエージェントを,11対11のゲームの中盤で用いると,学習エージェントの参加したチームは,学習を行わないエージェントのチームに対して優勢であることが示された.サッカーサーバー上で動くサッカーエージェントについては,マルチエージェントシステムの標準問題として多くの研究がなされており,エージェントがボールを扱う上での基本スキルの研究や,エージェントをフィールドに配置するフォーメーションや攻撃パターンなど戦略の研究が主となっている.しかし,スキルと戦略とのあいだには本来戦術という階層が存在すると,実際のサッカーの専門家は指摘している.申請者は現在までに,戦術の中でも特に重要だと考えられる協調的戦術を学習によって獲得するサッカーエージェントの構築を目的とし,実際のサッカーの指導で戦術がいかに獲得されるかを参考に,小人数による練習課題の達成,グリッドによる適切な認知地図の獲得,そして,適応学習によるプレーの最適化を軸にした協調戦術決定学習アルゴリズムを提案し,そのパフォーマンスをシミュレーションにより検証してきた.エージェントは環境をグリッド化して知覚することで有限の状態変数空間を持ち,他エージェントの挙動を条件付き確率によって予測推定する.さらに推定結果と各状態変数の効用に基づき自らの戦術を決定する.練習を通じエージェントは状態間の条件付確率と効用関数を学習することができる.シミュレーションの結果,ミニフィールドにおいて,壁パスやワン・ツー・パスのような局所的協調戦術が適応学習によって獲得されることが確認された.エージェントは,ボールタッチ等により報酬を受ける従来のサッカーエージェントとは異なり,望ましい状況についての効用を参照しているので,より協調の面において,優れた学習結果を示していた.さらに,シミュレーションで経験した状態列の遷移を適切にチャンク化することで学習結果に一貫した戦術の傾向を観察することができた.昨年度までに申請者らは、人間のサッカープレイヤに類似した学習方法によって、他プレイヤの行動の予測と状況のリスク計算の最適化を行うサッカーエージェントを構築した。本年度は、(1)この学習が、動的環境下におけるマルチエージェント学習の方法として頑健性をもつことの検証、および(2)より一般的な連続空間での学習環境へのこの学習法の拡張、を行った。(1)に関しては、同一のサッカー課題(中盤における攻守3対2のボールの取り合いと攻撃側による防御ラインの突破課題)を、強化学習の代表的な方法であるQ-Learning法ないしProfit Sharing法を用いて学習したサッカーエージェントのパフォーマンスと本サッカーエージェントのパフォーマンスが有意に優れ、かつ環境の変動に対してもロバストであることが示された。

(2)に関しては、既存のサッカーエージェントで、単純な動作ルールを用いながらもRoboCupチャンピオンチームCMUnitedを下すほどの高いパフォーマンスを示すチームYowAIの基本スキルをベースとし、意思決定部分を本サッカーエージェントの他プレイヤの行動の予測と状況のリスク計算の最適化に基づく方法によるもので置き換えたエージェントを構築した。計算量の問題から、このエージェントは自分を中心とした相対グリッドにより環境の情報を状態変数化することとした。シミュレーション環境としてRoboCup標準サッカーサーバを用いた。このエージェントをオリジナルのYowAIエージェントと、上述したサッカー課題のパフォーマンスで比較した結果、本サッカーエージェントのパフォーマンスが有意に優れていることが示された。以上より、申請者が提案した学習方法が、動的環境下におけるマルチエージェント学習の方法として、頑健性と一般性を有することが示された。
MAPKシグナル依存性MITF活性化機構の悪性黒色腫の病態における意義の解明

悪性黒色腫細胞で活性化の見られる二種類の癌遺伝子、BRAFとMITFを標的化する治療法の有用性を検討した。各単独の抑制で細胞増殖抑制効果に対して耐性を示す複数の悪性黒色腫細胞株において、両者を同時に抑制することでより強力な抑制効果を認めた。DNAマイクロアレイ解析により、両者の遺伝子により個別にまたは共通に発現制御を受ける遺伝子発現プロフィールを作製し、悪性黒色腫に対する新規分子標的の候補を得た。MITFをノックダウンするshort hairpin RNA(shRNA)発現HIVレンチウイルスベクターを作成し、8種類のヒト悪性黒色腫細胞株に感染実験を行った。MITF RNAiは、全ての株で有意に細胞増殖を抑制し、1株でアポトーシスを誘導した。また、2種類の株で有意にマトリゲル浸潤能力を抑制した。これらの結果は、MITFが悪性黒色腫の種々の悪性形質に関連する癌遺伝子として機能していることを支持しており、分子標的として有意義であると言える。活性型BRAF変異(BRAF^<V600E>)を持つ悪性黒色腫において、BRAF^<V600E>特異的RNAiは、有意に細胞増殖を抑制するが(Sumimoto, et. al.,Oncogene 23:6031-9,2004)、BRAF^<V600E>とMITFを同時に抑制するshRNAHIVベクターを作製し、各単独抑制群と細胞増殖抑制効果を比較したところ、4種類の悪性黒色腫細胞株で単独抑制と比較して有意に細胞増殖抑制効果を増強した。単独では増殖抑制効果が弱い細胞株でも強力な増殖抑制効果を誘導できたことから、両者を同時に抑制する治療法の有用性が示唆された。上記で検討した8種類の悪性黒色腫細胞株に対して、コントロールshRNA,MITF shRNA,BRAF^<V600E>shRNAの三種類のHIVベクターを感染後、total RNAを抽出してDNAマイクロアレイ解析を施行した。コントロールvs MITF RNAi((1)),コントロールvs BRAF^<V600E> RNAi((2))間で発現プロフィールを比較し、各細胞株でコントロールよりも1.5 or 2倍以上発現変動を示した遺伝子を抽出して、それぞれMITF依存性発現、BRAF-MAPK依存性発現を示す遺伝子群を同定した。さらに、MITFおよびBRAF^<V600E>RNAiにより共通に変動した遺伝子((3))を抽出して、BRAF-MAPKシグナルとMITFのシグナルクロストーク依存性に発現制御を受ける遺伝子の候補を得た。また、8種類の細胞株でクラスター解析を施行して、各クラスターで共通に変動した遺伝子群を同定した。変動した遺伝子を機能別に見ると、あるクラスターで共通に発現低下した168種類の遺伝子には、リン酸代謝関連遺伝子、免疫応答関連遺伝子、細胞接着・細胞間コミュニケーション関連遺伝子、シグナル伝達分子などを認めており、腫瘍形成における腫瘍細胞一間質・免疫細胞間の相互作用の重要性を示唆していると考えられた。昨年度、8種類のヒト悪性黒色腫細胞株につき、コントロールshRNA vsMITFshRNA vs BRAF^<v600E> shRNA処理細胞株のDNAマイクロアレイ解析を施行し、MITFおよびBRAF発現抑制により発現変動した遺伝子リストを作成した。各細胞株につき、以下の3種類のカテゴリーに分けて遺伝子リストを作成した。(1)MITF発現抑制に伴い発現が変動するが、BRAFの発現抑制によっては影響を受けない遺伝子、(2)BRAF発現抑制に伴い発現が変動するが、MITFの発現抑制によっては影響を受けない遺伝子、(3)MITFとBRAFの発現抑制により、共通に発現が変動する遺伝子。まず、8種類の細胞株全てに共通して変動する各カテゴリーの遺伝子リストの作成を試みたが、該当する遺伝子は存在しなかったため、クラスター解析を施行して、遺伝子発現プロフィールの類似した細胞株をグループ化し、各グループで共通に変動する遺伝子リストの作成を試みた。クラスター解析により、大きく二種類のクラスターに分類が可能であり(5株vs3株)、前者のクラスターは更に、3株(クラスターA)vs2株の小クラスターに分類が可能であった。クラスター毎に遺伝子リストの作成を行い、比較的該当遺伝子数が多い、クラスターAに関して(3)のカテゴリーに該当する遺伝子リスト中、機能が既知の分子に着目して悪性黒色腫における機能及び発現機構の解析を行った。クラスターA中、(3)のカテゴリーに属する遺伝子中、ETV4, BMX, PIWIL2, TGM2の4遺伝子が既に癌の悪性形質との関連性が指摘されている分子であった。ETV4の発現抑制は、細胞増殖抑制とマトリゲル浸潤能を抑制した。ETV4遺伝子のプロモーター配列中にMITFの結合配列E-boxが一箇所存在したため、ルシフェラーゼアッセイによりETV4のプロモーター活性が、MITFとBRAFにより活性調節を受けるか否かを検討したが、MITFによる直接制御は証明されず、二次的な発現調節を受けている可能性が高いと考えられた。
超短時間定量的オートラジオグラフィーの実現

オートラジオグラフィーの二次元情報に、液体シンチレーション・カウンターの高感度と即時性を付加するのが本研究の目的である。そのため、組織切片に薄膜シンチレーターを密着させて、放射線画像を光学画像に変換、この微弱光学像を二次元光子計測用増中装置で処理することにした。最終年度である昭和61年度では、動物の組織でオートラジオグラフィーを実施したほか、モデル実験で各種の核種とシンチレーターとの組み合わせも検討した。1.シンチレーターの再検討プラスチック・シンチレーター,液体シンチレーター,噴霧式オートラジオグラフィー増感剤の三種に、【^(18)F】,【^(14)C】,【^3H】を組み合わせて、発光強度を比較した。もっとも効率の悪いのは、【^3H】とプラスチック・シンチレーターの組み合わせである。結論は、【^(14)C】,【^(18)F】にはどれでもよいが、【^3H】には液体シンチレーターがもっとも適している。2.放射強度と露出時間放射エネルギーのもっとも低い【^3H】と液シンの組み合わせでは、【^3H】-ヂオキシグルコースの原液(1mCi/1.47ml)を50倍に希釈しても10分間の露出で検出できる。この薬剤は全身投与されると1.3%が脳に、1.8%が心臓に集まることを考えれば、【^3H】でも実用化される見通しがついた。【^(14)C】であればどのシンチレーターでも1分以内に充分な明るさがえられる。【^(18)F】-ヂオキシグルコースをラットに注射して、脳と心臓で調べると、4半減期である8時間後でもはっきりした画像がえられた。この場合は、放射強度は時間とともに指数関数的に減少するので、放射強度と発光強度との関係が求められることになる。このことから、超短時間定量的オートラジオグラフィーは、どの核種を用いても実現できることが明かとなった。本研究の目的は、オートラジオグラフィ(ARG)の二次元情報に、液体シンチレーションカウターの高感度と即時性を付与することである。そのために組織切片に二次元シンチレーターを密着させ、放射線画像を光学的画像に変換、こうして得られた微弱光学画像を二次元光子計測用画像増幅装置(浜松ホトニックス社)によって処理する、という方針を樹てた。今年度実施したのは以下の通りである。1.二次元シンチレーターの検討プラスチックシンチレーターの100ミクロンと10ミクロンの二種のいずれも実用になり得ることが明らかとなった。10ミクロンの方は光の散乱が少なく優れているが、台紙から剥すと空気中でシワができて甚だ使用しにくいものである。最も良いのは、カバーグラスに10ミクロンの薄膜シンチレーターを張り付けたものである。このシンチレーターの欠点は高価なことであり、使い捨てする訳にはいかない。研究室内で自作することを検討している。2.ARGの実施ポジトロン放出ディオキグルコース(18F-FDG)をラットに注射し、心臓と脳のARGを試みた。切片の厚さを200ミクロン程度にしておけば、マイクロチャネルプレート1段で充分の光量が得られる、1分程度の露出で明るい写真が出来る。次に、β線放出のディオキシグルコース(14C-DG)を用いて同様にARGを試みた。この場合は、二次元光子計測を行う必要があった。しかし、計測の時間は10分をこえることなく、明るい影像を得ることができた。
HIV感染者数・AIDS患者数の近未来予測

HIV感染者数、AIDS患者数の近未来予測を実施した。エイズ発生動向調査の2007年までのデータを用いて、直線回帰による予測を行った。2012年の予測値は、全国のHIV感染者報告数が1,312人、AIDS患者報告数が444人であった。地域ブロック別の2012年の予測値は、HIV感染者報告数が10482人、AIDS報告数は896人であった。本研究の目的は、わが国におけるHIV感染者数・AIDS患者数の推計・将来予測である。2年計画の1年目である平成20年度の計画は、基礎的な検討のための文献の収集、推計の基礎となる資料の収集、現状のHIV/AIDS患者数の検討の3つであった。文献の収集としては、我が国のHIV/AIDS感染者・患者数を推計したものや他国におけるHIV/AIDSの推計などの文献や、推計の方法に関連して、我が国における他の疾患の推計や推計の方法論の論文など、HIV/AIDSの状況に関するものとしては、小地域における実態調査や治療成績などの文献を収集した。推計の基礎となる資料の収集では、平成19年までの日本におけるHIV/AIDS患者数の推計を実施するための、推計の基礎データを収集した。エイズ発生動向調査からは、平成19年までの国籍別、性別、感染経路別、年齢別、感染地域別の報告数のデータを得た。このほか、人口動態統計のエイズによる死亡数などを収集した。現状のHIV/AIDS患者数の検討としては、推計方法についての検討を行った。推計の方法としては、エイズ発生動向調査における報告数を基礎として、未報告の程度(捕捉率)や死亡状況を勘案し、先行研究の方法を下敷きとした回帰モデルを適用して検討した。平成20年度の成果を基礎として、平成21年度にはHIV感染者数・AIDS患者数の将来予測を実施する計画である。以上により、当初の研究目的をおおよそ達成したものと考える。本研究では、エイズ発生動向調査へのHIV感染者報告数とAIDS患者報告数について、1999年4月の感染症法施行以降である20002007年の推移傾向に基づいて、5年先の2012年までの近未来予測を地域ブロック別にはじめて試みた。平成19年エイズ発生動向年報から20002007年の地域ブロック別、日本国籍のHIV感染者報告数およびAIDS患者報告数を用いた。全国および地域ブロック別の直線回帰式を得て、寄与率を確認し、2012年のHIV感染者・AIDS患者報告数を推計した。回帰式の寄与率は、全国ではHIVが0.96、AIDSが0.87といずれも高かった。報告数のごく少ない北陸を除く地域ブロック別の寄与率は、HIVでは0.820.98、AIDSでは関東・甲信越と東京が0.4前後、それ以外では0.700.96であった。回帰式による2012年の予測値は、全国のHIV感染者報告数が1,312人、AIDS患者報告数が444人であり、地域ブロックごとの予測値の合計とそれぞれ一致した。地域ブロック別の予測値は、HIV感染者報告数が10482人で、すべての地域ブロックで増加していた。AIDS報告数予測値は896人であり、関東・甲信越で減少、東京でほぼ横ばい、それ以外で増加していた。これらのことから、HIV感染者報告数は全国も地域ブロック別にも直線的な増加であり、今後5年間も同じ傾向とすると5年後の報告数は2007年の約1.4倍と試算された。AIDS患者報告数も全国としては直線的増加であったが、地域ブロック別では傾向が異なっていたことから、今後さらに観察が必要と考えられた。HIV/AIDSは世界的に大きな問題であり、わが国においてもHIV感染予防や、感染者・患者への医療体制の整備がますます重要となっている。本研究の結果はその計画立案の基礎として参考となるものである。
皮膜に網をかぶせた長時間飛翔用スーパープレッシャー気球の開発

既存の科学実験用大気球には長時間飛翔ができないという弱点がある。我々は、それを克服すべく、皮膜に網をかぶせ耐圧性能を持たせたスーパープレッシャー気球の開発を進めた。大型気球に必要な要素技術の開発、小型気球の膨張試験や数値シミュレーションで設計の妥当性の検証を行い、最終的に体積2,000 m3で重量54 kgと軽いが1,000 Paの耐圧性能を有する気球を開発することに成功した。この気球は、40 kgのペイロードを搭載して高度22 kmの上空を長時間飛翔させることが可能であり、たとえば成層圏の気象観測に利用できる。これは、我が国で初めて科学観測に利用できるSP気球を具現化したことを意味する。本研究の目的は、薄いポリエチレンフィルムに高張力繊維の網をかぶせる方法で、軽いスーパープレッシャー気球(SP気球)を具現化し、気球の長時間飛翔を可能にすることにある。このため、1.実験室内実験、小型気球の地上膨張試験、および、数値計算による形状、製作方法の最適化、2.ゼロプレッシャー気球(ZP気球)に吊り下げた飛翔による、飛翔時の特性評価、3.小型、中型と順次大型化させたシステムの飛翔試験による実証、を行なう。将来的には、ISAS/JAXAの気球プロジェクトの一環としてPIの科学実験へ適用すると共に、大型気球の開発を進める。本年度は、以下を行った。1.昨年度判明した気球の極部の構造の問題点に対する対策を施した直径3mの気球を製作して飛翔性能試験を実施し、成層圏の低温環境下において、最大差圧6,230 Paに耐えることを実証し、改良の有効性を確認した。2.放球時にスプーラーとの干渉が懸念された網とフィルムとの結合方法の改良を行い、ミシンで縫い付ける方法を開発し、地上での要素試験により確認した。3.引き裂き機構と気球尾部構造との干渉を避けることができる尾部構造を検討し、その有効性を地上での要素試験によって確認した。4.気球製作時の網の取り扱いを容易にする網の改良を行った。5.来年度に飛翔試験を実施するため、体積5,000 m3の気球の開発を開始した。1.別予算により開発した体積3,000 m3のSP気球を、体積15,000 m3のZP気球から吊り下げたタンデム気球システムとして飛翔性能試験を行った。気球が設計通りに展開することを確認すると共に、タンデム気球の高度安定性を初めて定量化をすることに成功した。しかし、耐圧性能は数100 Paにとどまっており、この原因として、気球の極部の構造に問題がある可能性が判明した。2.上の問題を解消するため、気球の極部の構造の改良方法を検討し、対策を施した直径3mの気球を製作し、-30度の低温で破壊試験を行った。目標耐圧5,000 Paに対し、6,800 Paの耐圧性能が達成でき、改良の有効性を確認した。同型の気球を製作し、平成25年度には飛翔性能試験を実施する予定である。3.網をかぶせた気球の数値構造解析を行い、耐圧性能を定量化すると共に展開の安定性を確認した。また、網目のアスペクト比の気球形状や耐圧性能への影響を評価した。4. 1トン程度の装置の吊り下げを可能にする気球尾部構造を設計し、試作品を製作した。5.網の強度を改善するため、ダイニーマによる網を試作した。平成25年度に開発した尾部構造、および、網の取付方法を用いて体積5,000 m3のスーバープレッシャー気球を製作すると共に飛翔試験用のゴンドラを製作し、平成26年6月の飛翔試験に臨んだが、飛翔機会が得られなかった。そこで、代替として、地上での膨張破壊試験を平成26年9月に行ったところ、気球引き裂き機構の気球頭部側のフィルムが、引き裂き機構部に伸びが小さく、かつ貼り付け後に縮むフィルムを貼り付けていることに伴う応力集中のため破壊し、十分な耐圧性能が得られない、という問題が判明した。このため、引き裂き機構部の補強と、網をフィルムよりも短くしてフィルムへの応力を下げる改良を行い、平成27年6月に地上での膨張破壊試験を実施した。その結果、一部のフィルムが展開せず、非対称な形状に膨張し、網の一部に応力が集中し破断する問題が判明した。ゴア形状を細長くするという改良を提案し、平成27年11月に体積10 m3の気球をその方法で製作し、地上膨張試験により対策の有効性を確認した。この方法で体積2,000 m3の気球を製作し、地上膨張試験を実施したところ、耐圧性能1,000 Paの達成が確認された。この気球の重量は54 kgと極めて軽く、40 kgのペイロードを搭載して高度22 kmの上空を長時間飛翔させることが可能な性能である。

これは、我が国で初めて実用的な小型スーパープレッシャー気球が成立することが示された実験であった。地上試験において性能の確認を完了することができたが、年度当初に計画していた飛翔試験での実証までは完了できなかったため。平成28年3月に実施した体積2,000 m3のスーパープレッシャー気球は、実用上十分な耐圧性能1,000 Paを達成したものの、理論的には3倍高い耐圧性能も達成可能である。この原因について検討した結果、網と皮膜の結合部付近で網の偏りが発生していることが要因であることが判明した。網と皮膜との結合間隔を密にすることで、この影響は低減できる。これまでに得られた知見を元に気球を製作し、飛翔試験を実施することを念頭におき、実験実施の際の安全検討、実験実施の提案、実験で必要となるゴンドラの準備を行った。既存の科学実験用大気球には長時間飛翔ができないという弱点がある。我々は、それを克服すべく、皮膜に網をかぶせ耐圧性能を持たせたスーパープレッシャー気球の開発を進めた。大型気球に必要な要素技術の開発、小型気球の膨張試験や数値シミュレーションで設計の妥当性の検証を行い、最終的に体積2,000 m3で重量54 kgと軽いが1,000 Paの耐圧性能を有する気球を開発することに成功した。この気球は、40 kgのペイロードを搭載して高度22 kmの上空を長時間飛翔させることが可能であり、たとえば成層圏の気象観測に利用できる。これは、我が国で初めて科学観測に利用できるSP気球を具現化したことを意味する。現状の製作方法では、理想的な場合の3割程度の耐圧性能を引き出しているにすぎない。この原因を探り、改善案を検討する。27年度が最終年度であるため、記入しない。気球工学当初の予定では、本年度末に次年度飛翔用の気球を完成させる予定であったが、必要な要素技術の開発に予想以上に時間がかかり、開発の途中となっている。とはいえ、要素技術の開発はすでに完了しており、早急に気球の製作を行なうことで、十分挽回可能な状態にある。小型SP気球の飛翔試験の結果、耐圧性能が不十分であることが判明し、その対策を行ったため。平成26年度には体積5,000 m3の気球を製作し、飛翔性能試験を実施する。この結果を踏まえ、体積30,000 m3の気球の開発を行なう。平成25年度に極部の構造を改良した直径3mのSP気球の飛翔性能試験を行い、改良の有効性を確認すると共に、気球の頭部、尾部金具の開発を行い、その有効性を地上試験を通じて確認する。