hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハチとハエの光周性に関わる概日時計と日長測定機構の分子・神経生物学的解析

昨年度までに得られたナミニクバエのRNAseqデータから,日長測定に重要な光誘導相(φi)に光を当てた場合と当てない場合で発現量が変化するコンティグを探索した.その結果,光を当てた場合に発現が誘導されると考えられるコンティグを複数得た.そのうちのいくつかの遺伝子,さらに光周性への関与が示唆されるいくつかの遺伝子について,新たなサンプルを用いてRT-qPCRによる発現解析を行った.しかしながら,光の有無によって発現量が変化する遺伝子は見られなかった.日長測定時に起こる遺伝子発現の変化はわずかであり,その検出は困難であることが考えられた.本種は雌雄で日長測定に違いがあることが,これまでの研究から明らかになっている.今年度,日長測定を行うステージである幼虫の性を遺伝子発現をもとに区別する方法を開発できた.これにより,性による日長測定機構の違いを明らかにする研究へとコマを進められるようになった.キョウソヤドリコバチは母親が感受した光周期情報を卵(子世代)に伝えることで,次世代の休眠運命を決定する.本種の母親における遺伝子発現を比較したところ,幼若ホルモン合成遺伝子の発現が長日・短日で大きく異なることが明らかになった.また,母親でこの遺伝子の発現を抑制すると,子世代の休眠率に影響が見られた.さらに,母親に幼若ホルモンを塗布すると子世代の休眠率が変化することがわかった.これまでのところ,日長測定に関わる分子は不明であるが,その下流には幼若ホルモン合成系があることが明らかになった.上記の研究に加え,今年度はこれまでの成果の発表に注力した.ナミニクバエの日長測定機構の地理系統差・性差に関してデータを取りまとめ,時間生物学の国際誌で発表した.キョウソヤドリコバチの休眠制御機構に関して,昆虫生理学の国際誌で発表した.また,これまでの光周性と休眠に関する知見を取りまとめた総説を発表した.(概日時計細胞の探索:キョウソヤドリコバチ)キョウソヤドリコバチPER抗体を用いた免疫組織化学では特異的なシグナルが得られなかったので,セイヨウミツバチの概日時計細胞の解析を行っている京都大学の渕側太郎氏に相談し,セイヨウミツバチの概日時計細胞の探索で実績のあるPER抗体を譲り受けた.この抗体を用いたところ,弱いながらも特異的と考えられるシグナルが得られた.現在さらなる解析を行っている.(概日時計細胞の探索:ナミニクバエ)キイロショウジョウバエPER抗体を用いた免疫組織化学により,概日時計細胞と考えられるLateral Neurons (LNs),Dorsal Neurons (DNs)を明らかにした.これらの細胞におけるPER免疫染色性の時間的変化についても明らかにした.(時計からの出力分子の同定:キョウソヤドリコバチ)概日時計出力に係ると考えられるPDF, NatのRNAiを行ったものの,光周性への影響は見られなかった.一方,麻酔薬イソフルランによって歩行活動リズムを制御する概日時計の位相を変化させられることが明らかになった.(日長測定の分子機構,RNAseq:キョウソヤドリコバチ,ナミニクバエ)長日あるいは短日で飼育したキョウソヤドリコバチの頭部を明期開始直後にサンプリングした.ナミニクバエにおいては光誘導相の位相に光が当たったサンプル,当たらないサンプルをサンプリングした.これらのサンプルからRNAを抽出し,RNAseqを外部委託した.12サンプルから約8億リードを得た.この配列をもとに発現解析を進めている.ほぼ当初の計画通りに進んでおり,期待通りの成果も得られている.特に,キョウソヤドリコバチの時計細胞が明らかになりつつあるので,今後の成果に期待される.(概日時計細胞は脳のどこにあるのか:ナミニクバエ)昨年度明らかにした脳内における概日時計細胞の所在と時計タンパク質の振動に関してデータを取りまとめ,時間生物学の専門誌で発表した.(概日時計細胞は脳のどこにあるのか:キョウソヤドリコバチ)キョウソヤドリコバチ,セイヨウミツバチ,ショウジョウバエといった様々な種の時計タンパク質抗体を用いた免疫組織学を進めたものの,最終的には,再現性がある明瞭な染色像は得られなかった.今後は,免疫組織化学とは別のアプローチにより時計細胞を明らかにする必要がある.(時計からの出力:ナミニクバエ・キョウソヤドリコバチ)セイヨウミツバチにおいては,麻酔薬イソフルランが概日時計を位相依存的に前進あるいは後退させることが明らかになっている.ナミニクバエ成虫の概日歩行活動リズムにはイソフルランは影響しなかった.しかし,キョウソヤドリコバチ成虫の概日歩行活動リズムには明瞭な位相変化が見られた.概日歩行活動リズムを制御する概日時計の位相変異に伴って,光周性にも影響が出るのかを調べる必要がある.(日長測定の分子機構:キョウソヤドリコバチ,ナミニクバエ)キョウソヤドリコバチのRNAseqデータについては現在解析を進めている.ナミニクバエにおいては,光誘導相φiに光が当たらずに休眠運命のままである幼虫から取り出した脳,φiに光が当たることによって非休眠運命へと切り替わった幼虫から取り出した脳を用い,RNAを抽出した.このサンプルを用いてRNAseqを行い,発現データを得た.条件間で発現が大きく異なるコンティグが多数見つかった.それぞれ3サンプルを比較した場合,7万コンティグのうちの31コンティグが光パルスを与えることでその発現量を大きく増大させたと考えられた.今後はqPCRによる詳細な解析を行う.ほぼ計画通りに進んでおり,成果も得られている.論文発表および学会発表も精力的に行っている.

特に,RNAseqのデータ取得は次年度の解析に重要な一歩である.昨年度までに得られたナミニクバエのRNAseqデータから,日長測定に重要な光誘導相(φi)に光を当てた場合と当てない場合で発現量が変化するコンティグを探索した.その結果,光を当てた場合に発現が誘導されると考えられるコンティグを複数得た.そのうちのいくつかの遺伝子,さらに光周性への関与が示唆されるいくつかの遺伝子について,新たなサンプルを用いてRT-qPCRによる発現解析を行った.しかしながら,光の有無によって発現量が変化する遺伝子は見られなかった.日長測定時に起こる遺伝子発現の変化はわずかであり,その検出は困難であることが考えられた.本種は雌雄で日長測定に違いがあることが,これまでの研究から明らかになっている.今年度,日長測定を行うステージである幼虫の性を遺伝子発現をもとに区別する方法を開発できた.これにより,性による日長測定機構の違いを明らかにする研究へとコマを進められるようになった.キョウソヤドリコバチは母親が感受した光周期情報を卵(子世代)に伝えることで,次世代の休眠運命を決定する.本種の母親における遺伝子発現を比較したところ,幼若ホルモン合成遺伝子の発現が長日・短日で大きく異なることが明らかになった.また,母親でこの遺伝子の発現を抑制すると,子世代の休眠率に影響が見られた.さらに,母親に幼若ホルモンを塗布すると子世代の休眠率が変化することがわかった.これまでのところ,日長測定に関わる分子は不明であるが,その下流には幼若ホルモン合成系があることが明らかになった.上記の研究に加え,今年度はこれまでの成果の発表に注力した.ナミニクバエの日長測定機構の地理系統差・性差に関してデータを取りまとめ,時間生物学の国際誌で発表した.キョウソヤドリコバチの休眠制御機構に関して,昆虫生理学の国際誌で発表した.また,これまでの光周性と休眠に関する知見を取りまとめた総説を発表した.(免疫組織化学:キョウソヤドリコバチ)セイヨウミツバチ抗体を用いた免疫組織化学を鋭意進め,概日時計細胞を明らかにする.また,日長測定をつかさどる時計細胞を推定するため,一日の中の様々な時刻(位相)でサンプリングを行い,免疫組織化学を行い,PERの免疫染色性の違いを調べる.(免疫組織化学:ナミニクバエ)ある時期を境にキイロショウジョウバエPER抗体による染色にトラブルが発生し,いまだ原因がつかめていない.問題の解決に努力する.(日長測定の分子機構)RNAseqデータの解析を進め,短日・長日あるいは光誘導相への光の有無に応じて特異的に反応して発現が増大するmRNAを推定する.またqPCRを用いて発現解析を行う.キョウソヤドリコバチの概日時計細胞を特定すべく,in situ hybridizationを行う.また,次年度はRNAseqデータをもとに,数多くの発現解析を行う.これにより,どのような遺伝子がどのような環境条件で発現するのか,その発現は日長測定の結果として得られる休眠・非休眠の表現型と一致するのか否かを調べ,光周性におけるその遺伝子の役割を検討する.RNAseq解析に時間がかかったため,以降の実験が次年度に繰り越しになった.
PDIファミリーメンバーP5による小胞体内蛋白質品質管理の解明

細胞内小器官の一つ小胞体には、厳正な蛋白質品質管理システムが存在する。近年、不良蛋白質の蓄積により誘導される小胞体ストレス応答因子の1つであるIRE1の機能制御に、PDIファミリー酵素の1つであるP5が関わっていることが報告された。しかしながら、P5は構造未知であり、機能的解析も十分に進んでいないため、同酵素による「フォールディング補助」および「小胞体ストレス応答因子の制御」の分子機構は未解明である。そこで本申請は、特に同酵素の酸化的フォールディング促進活性・シャペロン活性・小胞体ストレス応答因子の調節機構の詳細を構造生物学的、細胞生物学的手法により解明する。
高機能検索方式による大規模日本語データベースの作成

本研究は,現代の日本語に関する大量の言語データをもとに,種々の視点から豊富な言語用例を検索することのできる,大規模・高機能な言語データべ-スを作成することを目的として,以下のような成果を達成した.1.言語処理用単語辞書の作成:本研究での高機能検索は,形態素解析と品詞自動付与の言語処理に基づいており,これらの処理を行うための単語辞書を作成した.辞書は,計算機可読な新明解国語辞典(三省堂)・日本語単語機械辞書(九州大学)及び人名辞典等の言語資料を基に作成し,品詞・活用情報も見出しとともに記載・利用した.用語の活用形も見出しとして記述したので,全体で約20万項目となった.2.形態素解析・自動品詞情報付与アルゴリズムとそれらのプログラムの作成:日本語の品詞間の接続関係を国語学の資料を基に網羅的に調べ上げ,これを86×59接続表の形式にまとめるとともに,文節内構造を遷移ネットワーク形式に記述し,これらの知識を利用する形態素解析・品詞情報自動付与アルゴリズムを作成し,東京大学大型計算機上にプログラムとしてFORTRAN77で記述・実装した.3.新聞記事データの整備:申請者らにより既に収集され,機械可読な形態に加工されている新聞記事データ(1982年,朝日新聞朝夕刊合計84日分)を,高機能検索データベース用のテキストデータ(合計約30MB)として整備した.4.高機能データベースの作成:上記の13の成果に基づき,新聞記事を対象とし,文字・文字列・単語・単語列・品詞・品詞列及びこれらの任意の組合せをキーとする大規模・高機能な言語データベースを作成した.データベース管理システムは,大型計算機上に, FORTRAN77を用いて記述した.この結果,種々の観点から言語データを検索することのできるデータベースが実現された.本研究は,現代の日本語に関する大量の言語データをもとに,種々の視点から豊富な言語用例を検索することのできる,大規模・高機能な言語データべ-スを作成することを目的として,以下のような成果を達成した.1.言語処理用単語辞書の作成:本研究での高機能検索は,形態素解析と品詞自動付与の言語処理に基づいており,これらの処理を行うための単語辞書を作成した.辞書は,計算機可読な新明解国語辞典(三省堂)・日本語単語機械辞書(九州大学)及び人名辞典等の言語資料を基に作成し,品詞・活用情報も見出しとともに記載・利用した.用語の活用形も見出しとして記述したので,全体で約20万項目となった.2.形態素解析・自動品詞情報付与アルゴリズムとそれらのプログラムの作成:日本語の品詞間の接続関係を国語学の資料を基に網羅的に調べ上げ,これを86×59接続表の形式にまとめるとともに,文節内構造を遷移ネットワーク形式に記述し,これらの知識を利用する形態素解析・品詞情報自動付与アルゴリズムを作成し,東京大学大型計算機上にプログラムとしてFORTRAN77で記述・実装した.3.新聞記事データの整備:申請者らにより既に収集され,機械可読な形態に加工されている新聞記事データ(1982年,朝日新聞朝夕刊合計84日分)を,高機能検索データベース用のテキストデータ(合計約30MB)として整備した.4.高機能データベースの作成:上記の13の成果に基づき,新聞記事を対象とし,文字・文字列・単語・単語列・品詞・品詞列及びこれらの任意の組合せをキーとする大規模・高機能な言語データベースを作成した.データベース管理システムは,大型計算機上に, FORTRAN77を用いて記述した.この結果,種々の観点から言語データを検索することのできるデータベースが実現された.本研究は、現代の日本語に関する大量の言語データをもとに、種々の観点から豊富な言語用例を検索することのできる、大規模・高機能な言語データベースを作成することを目的として、今年度は以下のような成果を達成した。形態素解析アルゴリズム作成に関しては、申請者が既に作成した形態素解析アルゴリズムをもとに、(1)字種情報,(2)語の接続情報,(3)語の照応情報,(4)文体情報等を利用することにより、より正確かつ迅速に形態素解析することのできる新たなアルゴリズムを明らかにした。さらに上記(1)(4)の情報を検討・整理し、形態素解析プログラムを計算機上にインプリメントした。今後は、語境界同定の際に、品詞情報・読み(発音・アクセント)をも同時に同定することができるようにアルゴリズムを拡張する予定である。品詞情報自動付与アルゴリズム関発に関しては、既に形態素処理されている新聞記事データに対して、主として語の接続関係に基づいて品詞候補を抽出するシステムを計算機上に作成した。現在は、上記の形態素解析アルゴリズム作成の際に得られた知見をもとに、処理精度と速度の向上を図っている。日本語データベースシステムの作成に関しては、検索項目として、文字・文字種・単語・単語列・単語列共起・品詞・品詞列・品詞列共起・読みを採用することとした。また、将来的にシステムを公開することができるように、大型計算機(日立製計算機M682)と中型計算機(DEC製Micro-VAX)との上で可動するよう設計することとした。。日本語データベースの作成・検討に関しては、データベースの各種機能モジュールを大型計算機上にインプリメントし、モジュール単位での検討を行っている。なお、大量データの高速かつ多角的な検索機能の枠組みは、交代インデックスの検索方式の利用により解決した。今後は検索用データのデータ形式等を検討する予定である。
マージェリー・ケンプと聖ブリジット:写本研究と伝播の特徴

本研究では『マージェリー・ケンプの書』の中心であるキリストの生誕、受難、霊的婚姻の黙想にスウェーデンの聖ブリジットの『啓示』が与えた影響を論考した。キリストの生誕、受難に関して、両者は『キリストの生涯に関する黙想録(Meditationes vitae Christi)』の影響を強く受けている。特に、マージェリーではブリジットの『啓示』を通してMeditationesが受容されているため、本研究では『啓示』のラテン語写本の初版Indices of the 1492 Ghotan editionと比較しThe Book of Margery Kempe,中英語写本Liber Celestis,そしてMeditationesの研究を行った。霊的婚姻のテーマをめぐっては、それが最も顕著に現れているのは、エルサレム巡礼とそれに続くローマでの神秘の結婚、そしてローマ滞在中の出来事に見られるマージェリーの変化をブリジットとの類似性において考察した。さらに、本研究はMargeryの霊的指導者として30年以上に亘り彼女を支えたカルメル会の神学博士アラン・オヴ・リン(Alan of Lynn)に注目した。John Baleの調査に始まり、アランはLynn for the Revelations, The Oxford Lincoln College MS Lat69/75を編纂したとされていた。そこで、ブリジットの著作と霊性がマージェリーに与えた影響とアランのインデックスの関係を調査した。さらに、それがアランの所属するカルメル会の観想的神秘主義とマリア崇敬とブリジットの霊的婚姻を考察しマージェリーの神秘霊性を涵養した土壌を研究した。しかし、Liber Celestis of St Bridget of Sweden (EETS 291,1987)の校訂を行った聖ブリジット研究の碩学Roger Ellis教授と行った調査と研究で、MS Lat69とMS Lat75に類似性は認められるが、別個の製作者の手によるIndexと考察された。これらの実証的研究により、聖ブリジットの著作や霊性が15世紀前半のイギリスの学僧や在俗信徒に伝播する過程が解明されていっている。今後はMS Lat69とMS Lat75の相異をさらに検証し、アラン・オヴ・リツと写本制作の関係を明らかにした上で、マージェリーとブリジットの著作と霊性の関係を検証、考察する必要がある。MargeryとBridgetの神秘的経験に表れたイメージは観想修道会で形成、継承された神秘主義文学、図像学のコンテクストと連動している。特に、キリストの生誕、受難に関して、Margery,Bridget共にMeditationes vitae Christiの影響を受けている。さらに、Margeryの場合、BridgetのLiber Celestisを通してMeditationesが受容されているため、Margeryの黙想はMS Lat69/75に見られるであろうMeditationesの影響をふまえ複眼的に考察する必要がある。尚、ブリジットとマージェリーの神秘的霊性について写本研究と平行して行ってきた論文はReading MedievalStudiesに掲載予定である。さらに、マージェリーの神秘的黙想の論考もLeeds Studies in Englishに掲載される。また、マージェリーとブリジットの著作と霊性の関係については、霊的婚姻のテーマをめぐる類似性をカルメル会の観想神秘主義に内在する霊的婚姻の希求に照らして考察した。

そのため、Alan of Lynnの観想神秘主義を彼の霊性に多大な影響を与えたヵルメル会の神学者John Baconthorpe, Philip Ribotの著作を通して検証し、マージェリーへ伝播されたブリジットの霊性がカルメル会のマリア崇敬と呼応し、マージェリーの霊性を形成していることを考察した。
セミ類における幼若ホルモンの解明：ウンカ・ヨコバイ類の特異的制御剤開発を目指して

本研究の目的はイネの害虫であるウンカ・ヨコバイに近縁なセミ類における幼若ホルモン(JH)の構造を解明することである。セミからJHを生産する内分泌器官、アラタ体(CA)を取り出して、培養し培地中に放出された生産物を分析した。その結果、当初想定した物質とか異なる構造を有する物質が生産されていることが明らかになったが、構造を決定には至らなかった。次に、セミ類におけるJH活性検定法を検討し、CA摘出とサンプルの注射を組み合わせる方法の利用可能性を見出した。本研究は、カメムシ目昆虫に対する制御剤の開発を目指して、セミ類におけるJHを解明するものである。セミ類は稲作の重要害虫であるウンカ・ヨコバイ類に近縁なので、ウンカのモデルとしてきわめて有用であり、ウンカ・ヨコバイ類におけるJHの解明に貢献すると考えられる。アブラゼミおよびクマゼミから幼若ホルモンを生産する内分泌器官であるアラタ体を取り出してin vitroで培養した。アラタ体生産物には、想定された構造を有する合成品とODSカラムを装着したLCにおける挙動が一致しないものが含まれ、これまでの想定とは異なる構造をもった生産物が存在することが示された。H24年度にキラルカラムを用いた分析では、想定される分子であるJHSB2と溶出時間が一致するものが認められたが、今年度ODSカラムにおける挙動は一致しなかった。したがって、昨年度アラタ体生産物の一つがJHSB2であると結論したが、それは正しくなかったと判断される。H26年度において、さらに可能性を広げて、予測される構造を持つ候補物質を網羅的に合成し、2つのカラムでの挙動をアラタ体生産物と比較する予定である。JH活性検定系を確立するため、検定する物質を注射し、その後卵巣発育を観察する方法を検討した。羽化直後のセミ成虫を解剖したところ、一部の卵母細胞への卵黄蓄積が認められ、すでに卵巣発育は開始されていると考えられた。その後卵巣は速やかに発育し、羽化後4.5日経過すると、卵殻を持った卵が卵巣小管内に認められた。羽化の翌朝のメス成虫に対するJHSB1注射により、卵巣の発育が処理量に応じて促進されることが示された。このことから、候補物質の注射とその後の卵巣発育状態の観察から、セミにおけるJH活性検定が可能と考えられた。重要な稲作害虫であるウンカ・ヨコバイ類と同じ亜目に属し、かつ巨大な昆虫であるセミ類から、幼若ホルモン(JH)作る内分泌腺、アラタ体取り出し、器官培養してその生産物をキラルカラムを装着したLC-MSを用いて分析した。その結果カメムシ類から見いだされたJHSB3に加えて、JH IIおよびJH Iのビスエポキシドと想定される化合物を見いだした。そこで、これらのビスエポキシドのいくつかを合成し、アラタ体生産物との異同を検討し、生産物の一つをJH IIのビスエポキシドで、エポキシドの立体配置がJHSB3と同じであるもの(JHSB2)と同定した。JH Iのビスエポキシドと想定される生産物のエポキシドの立体配置は決定に至っていない。アラタ体生産物がJHとして機能していることを示すため、セミ類におけるJH活性検定法を確立するため、卵巣のろ胞細胞が作る「隙間」の開閉を観察する方法及び、脂肪体におけるビテロジェニン(Vg)遺伝子の発現を検出する方法を検討した。「隙間」の開閉を観察する方法はカメムシ類やバッタ類で有効とされているが、セミでは「隙間」のでき方にJHとの関連性が見いだせていない。次に、雌成虫におけるVg遺伝子の発現を調べたところ、羽化直後からこの遺伝子が発現していることが示された。したがって、他の多くの昆虫と異なりセミでは、Vg遺伝子発現がJHの支配下にない可能性が考えられる。これら2つの方法ではJH活性が評価できないのか、次年度さらに検討を進る必要がある。仮に評価が困難と判断されれば、代替する方法の導入を図る予定である。セミ類はイネの重要害虫であるウンカ・ヨコバイ類に近縁であり、これらは同じJHを共有している可能性がある。従って、まず体の大きいセミ類においてJHの構造を解明し、ついで、ウンカ・ヨコバイ類のJHとセミ類のそれとの異同を問えば、ウンカ・ヨコバイ類のJHの構造をより容易に決定出来るだろう。このようにしてウンカ・ヨコバイ類のJHを解明しそれに基づく制御剤を開発するため、本研究ではアブラゼミとクマゼミにおけるJHの構造解明を目的とした。メス成虫を採集して、JHを作る内分泌器官、アラタ体(CA)を摘出し培養した。培地中に放出されたCA生産物を抽出して、LC-MSで分析した。その結果、カメムシ類で見出されたJHSB3だけでなく、異なる複数の物質を生産してことが明らかになった。

予備実験から予想される構造の物質を立体特異的に合成し、LCーMS分析してCA生産物と比較したところ、MSは類似しているが、LCの溶出時間が両者間で異なることが示された。このことから、CA生産物は、想定された物質と異なる新規なJHであると考えられた。次にセミ類におけるJH活性検定法を検討した。先行研究で有効とされた卵巣のろ胞細胞の隙間を観察する方法やビテロジェニン遺伝子の発現を指標に活性を検出する方法を試みたが、安定してJH活性を検出することは難しいと判断した。そこで、メス成虫に対してCA摘出およびJH塗布を同時に行う検定法を検討した。メス成虫からのCA摘出により卵巣発育は、著しく抑制された。一方、JH候補物質を注射すると対照個体よりはやく卵巣発育が進行した。これらから、CA摘出およびJH候補物質の処理を組み合わせることによって、JH活性の検定が可能であると考えられた。セミ類における想定外の新規JHが存在する可能性が示されたが、構造決定と活性の確認まで至らず、これらは今後の課題である。昆虫生理・生化学セミ類成虫が夏の比較的短期間にしか地上に出現しないことから、年度毎に段階的に実験を遂行する研究計画は立案していない。これまでの2年で、JH活性検定に一応の目途がついたので、おおむね順調に予定した実験を進めていると考えられる。ただし、アラタ体生産物が当初の想定以外の構造を持つことが明らかになったので、構造として考えられる想定を拡げて、網羅的な化合物ライブラリを作る必要が生じた。そのため最終年度で必ず構造が解明可能か、不明確な部分が生じたことは否定できない。従って、実験の効率化が必要である。その方法は、「今後の研究の推進方策」で述べる。セミのアラタ体生産物の分析は、順調に進展している。JH活性の検定法の確立は,まだポジティブな結果を得ていないが、有効性を判断しようとする段階であり、セミという対象昆虫の、夏にしか実験できないという生活史上の特殊性を踏まえると、おおむね計画通り進展している。セミ類のJHが当初の想定とは異なる構造をもつ物質であることが明らかになったので、より多くの構造を含む化合物ライブラリを作り、その中から天然物と同じ構造を有するものを絞り込む。そのため、より効率よくJH活性を検定する手段が必要である。その一つとして、JH誘導性遺伝子を培養細胞に導入して、その発現量を測定する、in vitroでの検定法の可能性を検討する。この方法が可能になれば、セミ成虫がいない時期にも、JH活性検定が可能になるため、効率よく事件が進むことが期待される。次年度は、JH Iのビスエポキシドのすべての光学異性体を合成し、それらとアラタ体生産物との異同を分析し構造の同定を行う。卵巣のろ胞細胞が作る「隙間」の開閉を観察する方法及び、脂肪体におけるビテロジェニン(Vg)遺伝子の発現を検出する方法の有効性についてさらに検討を進る。仮にこれらによる評価が困難との判断に至れば、代替する方法の導入を図る予定である。ウンカ等他の昆虫に対して、今回見いだされた物質がJH活性を持つかどうか調査する。セミの採集や解剖、実験補助のためアルバイトを雇用したが、当初の予定より勤務可能な日が少なく、人件費が計画通り消化できなかった。実験の内容が、試薬類をあまり必要としないものに偏ったので、消耗品類の購入額が少なく、結果として物品費の使用額が計画よりも少なくなった。
シリコン血管モデルによる脳血管内治療トレーニングシステムの開発

開頭手術を行わずにカテーテルで治療する脳血管内治療は従来の開頭手術では治療困難な脳血管疾患を治療可能にした。日進月歩の非常に繊細な技術を習得するためのシミュレーションシステム開発に取り組んだ。3Dプリンター技術を用いて人体の脳血管画像からプラスチック模型を作成し、それにシリコン樹脂を塗布して脳血管模型を作成した。これを人体全身血管モデルに結合させてシミュレーションモデルを完成させた。このモデルを用いて実際の治療とほぼ同等の操作が可能となり、治療技術の習得に非常に有用であることが判明した。1.総頸動脈ー大動脈ー腸骨動脈ー大腿動脈一体モデル作成:図面を基にシリコン製血管モデルを業者に作成依頼。2.脳動脈瘤モデル作成:脳血管撮影dicomデータを3次元空間処理ソフトで読み込み、STLファイルを作成し、ABS樹脂を用いて3次元プリンターで脳動脈瘤モデルを作成。これからシリコン製血管モデル作成。3.シリコン血管モデルでの拍動流作成:頸動脈血流を想定して、毎分200mlの拍動流が得られるよう、WELCO社製水流ポンプを調整し、拍動循環装置を作成。4.アクリル樹脂製人体モデル作成:実際の血管内治療と同等の状況を得るために、アクリル製人体模型にシリコン血管モデルを組み込んだ人体血管モデルを作成。5.頭部脳血管モデル作成:頚部頸動脈モデルを作成し、近位側は人体モデルと結合し、遠位側は脳動脈瘤モデルを結合させて、総頸動脈、内頸動脈、前大脳動脈、中大脳動脈を前方循環系に配備した。更に、鎖骨化動脈から頚部椎骨動脈モデルも作成し、後方循環系も整備し、頭部の脳血管、脳動脈瘤モデルを統合的に作成した。6.脳動脈瘤モデルの臨床応用:未破裂脳動脈瘤の血管内治療前に、3次元血管撮影画像のdicomデータから実寸大の脳動脈瘤モデルを作成し、そのモデルを基に脳動脈瘤へのカニュレーションのためのマイクロカテーテルの先端部形状を作成した。従来のテレビモニター上の画像では3次元画像を2次元で観察しており、また実寸大ではないために、カテーテル先端部の形状作成が困難であった。このモデルを作成したことにより、正確なカテーテル先端部の形状作成が可能となり、脳動脈瘤内でのカテーテル位置が安定し、コイル留置が正確に遂行可能となり、安全かつ有効な血管内治療を実施するために術前検討に必須の技術となると期待された。以上に関し、2014年中に国内学会および国際学会での発表を予定し、論文を投稿予定である。1.脳血管モデル作成:3DプリンターでABS樹脂製脳血管モデルを作成。これを基にシリコーン製の中空構造を有する脳血管モデルを作成。この脳血管モデルを全身血管モデルに組み込み灌流ポンプによる拍動流の中でX線透視下でカテーテル操作が可能なシミュレーションシステムを完成した。2.シリコーン製脳動脈瘤モデル作成:同様に脳動脈瘤モデルを作成。脳動脈瘤に対する脳血管内治療のシミュレーションが可能となった。術者の経験が治療の成否に関わるものであるが、このシステムにより経験の少ない医師でも技術習得が可能となった。3.脳血栓回収術シミュレーションモデル作成:多糖類に凝固剤を加えて血液成分を含まない人工血栓を開発し、脳血管モデルに注入して中大脳動脈閉塞モデルを作成した。急性期脳梗塞で実施されている血栓回収術のシミュレーションが可能となった。4.本シミュレーションシステムによる血管内治療技術訓練(1)血管内治療の経験のない研修医がマイクロカテーテル操作を術者として体験することにより、血管内治療への理解と興味を深めることになり、血管内治療を実践する分野に進む動機づけをすることになった。(2)脳動脈瘤の血管内治療の実践経験の乏しい医師が本システムで脳動脈瘤治療を体験することにより、治療上の重要な点を理解、習得することが可能となり、その後の実践で非常に有用であったとの報告を受けた。(3)急性期脳血栓回収術を本シミュレーションシステムで再現し、実際の治療における技術的な問題点を解明し、解決方法を検討し、更なる機材の改良法を見出すにいたった。5.シミュレーションシステムを完成させ脳血管内治療の有効性と安全性を高めるという本研究の目的はほぼ達せられたと言える。脳神経外科1.シリコンによる総頸動脈ー大動脈ー腸骨動脈ー大腿動脈一体モデル:作成し使用可能な状態となっている。2.脳動脈瘤モデル作成:ABS樹脂でのモデル作成は実現している。3.シリコン血管モデルでの拍動流作成:水流ポンプにより200ml/分の拍動流でシリコン血管モデルを灌流することができるようになった。4.アクリル樹脂製人体モデル作成:アクリル樹脂の人体模型にシリコン血管モデルを組み込んだ人体血管モデルが完成した。5.頭部脳血管モデル作成:人体モデルと脳動脈瘤シリコンモデルとを一体化させてモデルが完成した。

6.脳動脈瘤モデルの臨床応用:未破裂脳動脈瘤の血管内治療でマイクロカテーテルの先端部形状作成に血管モデルを利用して良好な結果を得た。2013年11月日本脳神経血管内治療学会総会において本研究の成果を発表した。1.脳動脈瘤モデルを各部位、サイズで作成し、血管内治療のシミュレーションのバリエーションを増やす。血管壁の性状をより人体血管に近い状態に改善する。2.拍動流モデルをより人体の脳血流に近い状態に改善する。3.脳動脈瘤だけでなく他の脳血管疾患のモデルを作成する。4.脳血管内治療トレーニングプログラムを発展させる。3Dプリンターの導入が遅れ、脳動脈瘤モデル作成開始が遅れた。動脈瘤モデル作成は初めての試みであり、研究実行に必要な機材の見通しがつかないため、当初少量の研究資材購入で開始した。動脈瘤モデル作成が軌道にのってきたため、より多くのモデル作成に必要な機材を購入予定。
大学入試における当事者の公正感を基軸にした社会的公正研究

受験当事者の公正感にアプローチするために,採用斯間中で行った研究は大きく2つに分けられる。1つ目は,大学入試の面接試験における受験者の公平性認知について分析しものである。この結果からは,面接試験の雰囲気や面接者の被面接者に対する接し方などを示す「社会的要因」が直接的にも間接的にも影響していることが示された。2つ目は,「入試ミス」に対する受験当事者による社会的受容に関するものである。この結果からは,入試ミスのパターンによって,受験当事者および社会一般からみたときに,許容範囲内のミスと社会的受容を得ることが難しい事例があることが示された。これらの研究は,交付申請書の目的で示した「大学入試における具体的な手続きに対する公正感:大学入試の公正に関わる具体的な手続きとして,得点調整や出題ミスなどがよく問題にされるが,こうした手続きの問題点を踏まえつつ,本研究では,面接試験における選抜手続き,出題ミスにおける事後手続き,最近話題となっている大学間の入試問題共有の手続きに関する諸問題に対して当事者がどのような公正知覚を示すか,また,どのような手続きにより不公平感は軽減されるかなどについて『手続き的公正』の側面から検討する。」という部分の目標を達成したものとして位置づけられ,当初の計画通りに研究が遂行されている。また,翌年度計画に向けて「当事者たちは,どのような適性を評価されることが公正だと感じるのか」を検討するための調査実施も既に完了しており,今年度中に分析を行う予定である。
無機/有機ハイブリッド型mRNAナノキャリアの構築と膵臓がん治療への展開

メッセンジャーRNA (mRNA)は、従来のDNAによる治療と比べてホストゲノムへの偶発的な遺伝子挿入がなく、安全性に優れる事から新たな核酸医薬として注目されている。一方で、mRNAは生体内において極めて不安定である為、生体内でmRNAを安定化する為のデリバリーキャリアの開発が求められている。本研究では、mRNAを用いた膵臓がん治療用プラットフォームを構築すべく、mRNAをリン酸カルシウム粒子に内包し、これをPEG-CCPで被覆したミセルを作製した。当ミセルを膵臓がんモデルマウスに投与すると腫瘍組織でmRNA導入が確認された事から、膵臓がん治療用プラットフォームとしての有用性が示された。本研究は、ポリエチレングリコール(PEG)とポリアニオン性ポリマーからなるブロック共重合体とリン酸カルシウム(CaP)粒子、およびメッセンジャーRNA(mRNA)から形成されるナノサイズのミセルを構築し、がん治療へと展開することを目的とする。本年度は、mRNA内包CaPミセルの調製条件の検討とともに、培養がん細胞を用いたに対するmRNA導入試験を行った。まず、ポリカチオン性ポリマーの側鎖にマレイン酸誘導体を導入することで、細胞内酸性環境下においてのみポリカチオン性ポリマーへと変換され、mRNAのエンドソーム脱出を促進するpH応答性電荷反転型ポリアニオン(PEG-CCP)の合成を行った。このとき、PEG鎖長やポリアニオン鎖長の違いが、形成されるミセルの粒子径や、細胞導入効率に与える影響等を検討するため、PEG鎖長およびポリアニオン鎖の重合度の異なるものを4種類合成した。次に、合成した4種類のPEG-CCPを用いてmRNA内包CaPミセルの調製を試みた結果、いずれにおいても粒子径100 nmのミセルを形成することが確認された。このことから、PEG鎖長やポリアニオン鎖長の違いは、CaPミセル形成に影響を与えないことが示唆された。次に、合成した4種類のPEG-CCPを用いて、分泌型ルシフェラーゼ発現mRNA (mGLuc)内包CaPミセルを調製し、培養ヒトがん細胞への導入実験を行った。その結果、市販の導入試薬で導入されたmGLuc由来のLucタンパクの発現量は3日間で90%低下したが、CaPミセルにより導入されたmGLuc由来のLucタンパクの発現量の低下は30%ほどで抑制されていた。一方で、興味深いことにPEG鎖長の違いによってタンパク発現効率に差が出るという知見も得られた。以上の結果を受け、今後はmRNA内包ミセルの細胞内動態に関して、詳細な評価を行うとともに、in vivoにおける機能性評価へ向けて推進する。前年度では、ポリエチレングリコール(PEG)と酸性環境応答性電荷反転型ポリアニオン(CCP)のブロック共重合体(PEG-CCP)において、PEG鎖長およびCCP鎖長を各々変えた4種類のPEG-CCPを合成し、これらを用いてmRNA内包CaPミセル(mRNA-CaP)を調製した。また、ヒト膵臓がん細胞株へのmRNA導入試験において、mRNA-CaPはmRNAそのものよりも顕著に標的タンパク発現効率が向上し、かつCCP鎖長が短い方がその効率が高い事を明らかにした。そこで本年度は、まず標的タンパク発現効率の差異の要因を明らかにする為、蛍光標識したmRNA-CaPの細胞内取り込みを蛍光顕微鏡観察により評価した。その結果、mRNA-CaPはCCP鎖長を短くすると、CCP鎖長が長いPEG-CCPで調製したミセルと比較し、より細胞内に取り込まれる事がわかった。さらに、mRNA-CaPの腫瘍内における標的タンパクの発現効率を評価する為、担がんマウスにmRNA-CaPを静脈内投与(i.v.)し、その後腫瘍中における標的タンパク発現量を確認した。興味深い事にPEG鎖長が短いPEG-CCPで調製したミセルは、i.v.後6時間において腫瘍中に標的タンパクの発現が確認され、PEG鎖長が長くCCP鎖長が短いPEG-CCPを用いて調製したミセルは、i.v.後24時間に標的タンパク発現が確認された。以上より、mRNA-CaPは全身投与によりmRNAを安定に腫瘍まで送達でき、かつPEG鎖長を調節する事で標的タンパク発現までの時間を調節しうることが示唆された事は、mRNAの全身投与へ向けた重要な知見であると考えられる。しかしながら、腫瘍中における標的タンパクの発現量は未だに十分とは言えず、改善の余地がある為、今後はさらに安定で効率良くmRNAを送達しうるキャリアの開発が必要である。本年度は、mRNA内包CaPミセル調製条件の検討および、in vitroにおけるmRNAの導入実験を行う予定であった。実際に、合成されたPEG-CCPを用いることで、100 nmのmRNA内包CaPミセルの調製に成功するとともに、がん細胞への導入実験においても市販の導入

試薬と比較し、mRNA由来のタンパク発現持続効率が高いことが確認されている。以上のように、当初計画されていたミセルの調製から、細胞へのmRNA内包CaPミセルの導入試験まで到達しているため、おおむね予定通り進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。生体高分子材料これまでに、PEG-CCPの合成およびmRNA内包CaPミセルの調製が完了しており、さらに細胞導入実験においては、CaPミセル導入mRNAによるタンパク発現の持続性が確認されている。平成27年度は、in vivoにおけるmRNA内包CaPミセルによるがん治療効果まで検討する予定である。平成27年度前半では、蛍光標識mRNAや、定量的PCRを用いてmRNA内包CaPミセルの細胞内動態をより詳しく評価する。また、平成27年度後半では、in vivo導入におけるmRNA内包CaPミセルの機能評価を行う。mRNA内包CaPミセルのin vivo環境下における安定性は、マウスへの静脈内投与後、血液中や組織中に存在するmRNA量を定量的PCR法にて定量し、評価する。さらに、生体内共焦点顕微鏡を用いて、生きたマウスの血液中、組織中におけるmRNAの凝縮状態をFRETにより観察することで、ミセルの生体内での安定性や、ミセルからのmRNAの放出挙動について定量的に評価する。最終的には、膵臓がんモデルマウスを作成し、がん治療用mRNAを内包したCaPミセルを経静脈投与することによる腫瘍体積変化、ないしは標的タンパク発現量を指標として抗腫瘍効果を評価するとともに、生体毒性に関する知見も明らかにする。以上の評価を通じて、mRNA内包CaPミセルのがん治療へ向けた有用性を明らかにする。
玉ネギ鱗茎の貯蔵中における休眠と休眠打破時の炭水化物の生化学および生理学的研究

玉ネギ鱗茎中には機能性オリゴ糖の一種である重合度が3約10のフルクトオリゴ糖が多く含まれている。このフルクトオリゴ糖は鱗茎育成中には肥大因子の一つとして働き、成熟期には貯蔵炭水化物として貯えられ、休眠期には抗凍結および発芽時期にはエネルギー供給源としての役割を果たしているとされている。平成14年度は玉ネギ鱗茎生育時期、休眠期(貯蔵期)におけるグルコース、フルクトース、シュクロース、各種オリゴ糖含量とこれらの糖質の代謝に関連する酵素〔(sucrose : sucrose 1-fruclosyltransferase (SST),1^F-fructosyltransferase (1^F-FT)、6G-fructosyltransferase (6^G-FT), fructooligosaccharide-hydrolase (FH), invertase (Inv),1-kestose hydrolase (1-KH)〕活性を調べた。平成15年度は玉ネギ鱗茎を10°Cおよび20°Cで25週間貯蔵した時のグルコース、フルクトース、シュクロース含量とインベルターゼ(Inv)およびフルクトシルトランスフェラーゼ(1^F-T,6^G-FT)活性の変動を調べ、休眠覚醒との関係を検討した。平成16年度の4ヵ月(4月1日7月31日)は平成15年度の実験で未分析のフルクトオリゴ糖アイソマーの消長と関連酵素活性(FH,1-KH)の変動を追跡した。シュクロースやフルクトオリゴ糖アイソマー含量の変動はグルコースとフルクトース含量の変動パターンとほぼ一致したが、13週から14週にかけて再度増加した。Inv、1^F-FT、6^G-FT、FHおよび1-KH活性は12週から14週にかけて増加した。これらの変動時期と休眠覚醒とほぼ一致した。
遷移金属カルコゲニド錯体の特性を利用した新規メタラサイクルの合成と機能解明

これまでの我々の研究の結果、カルコゲン元素特有のレドックス活性と欠電子性前周期遷移金属錯体が連動させることによって、カルコゲン上が反応点となりうることを示す結果が得られた。これらの知見を踏まえて以下の手法による新規なメタラサイクル合成を検討している。(1)遷移金端カルコゲニドへの多重結合化合物の付加環化反応による環状化合物の合成タングステン上に3つの末端スルフィドを有する[Cp*M(E)_3]^-(E=S, Se)と、リン3重結合をもつホスファアルキンtBuC≡Pの反応を行った。その結果、2つの末端スルフィドとホスファアルキンの[3+2]付加環化生成物[Cp*M(E)(E_2PC^tBu)]^-が生成したことがNMRから予想されたが、単離にはいたらなかった。そこで、[Cp*M(S)(S_2PC^tBu)]^-を酸素酸化したところ錯体が酸化され、残っている1つの末端スルフィド部分がタングステン間を架橋した2核錯体が得られた。一方、[Cp*M(Se)(Se_2PC^tBu)]^-は過剰のtBuC≡P存在下ではタングステン部分が脱離し、2種類のセレノジホスホールを与えることがわかった。(2)アルキンカルコゲノラート配位子上の多重結合を利用した新規な多元素環状化合物の合成Cp^*_2ZrCl_2とアルキンチオラートの反応で合成できるCp^*_2Zr(SC≡CPh)_2を、トルエン中で加熱した。その結果、炭素-硫黄結合切断をともない、チオフェン環を有する錯体が生成した。一方、(dppe)Ni((SC≡CBu^t)_2を用いて同様の検討を行った場合には、ニッケルジチオレン骨格を有する錯体が得られることもわかった。他の遷移金属を用いた反応についても検討している。
甲殻類心臓神経系ニューロンにおける神経伝達物質の超高感度HPLC分析

甲殻類の心臓調節における神経伝達物質の特定を生化学的に行った。材料には海産の等脚類オオグソクムシ(Bathynomus doederleini)をもちいた。心臓神経節、中枢の神経節、神経分泌器官(囲心器官)のホモゲネート中の神経伝達物質(アセチルコリン、ドーパミンなどのモノアミンおよびグルタミン酸やGABAなどのアミノ酸)の含有量を測定した。本年度は特に心臓神経節の興奮性アミノ酸神経伝達物質について重点的に研究した。われわれはこれまでに、生理学薬理学的研究からオオグソクムシでは、心臓神経節運動神経がグルタミン酸作動性であることを推定したが、心臓神経節中にグルタミン酸が存在することを確かめることによってさらに確実にするため、アミノ酸をOPA試薬により蛍光物質に変えHPLCカラムで分離し、蛍光測定法により目的のアミノ酸を検出する、HPLC-OPAデリバチブ法を適用した。組織サンプルの作製法およびその必要量は、前年度の研究で明らかになったので、その方法を用いた。定量分析の結果、オオグソクムシ心臓神経(0.55mg)および心筋(7.57mg)の抽出液から、L-glutamate,9117.6+/-288.9pmol/mg wettissue;L-aspartate,4864.2+/-185.8pmol/mg wet tissue,および、L-glutamate,788.4+/-9.6pmol/mg wettissue;L-aspartate 477.7+/-2.6pmol/mg wet tissueをそれぞれ検出した。運動神経の細胞体がある心臓神経節および、神経終末を含む心筋からグルタミン酸作動性神経支配の可能性を示す濃度のアミノ酸が検出された。これによりわれわれの推定は生化学的にも支持された。アスパラギン酸が同時に存在することは以前から甲殻類骨格筋の神経節接合部で知られているが、心筋でも同様その機能はまだ不明である。アセチルコリンは十脚甲殻類心臓に対し顕著な興奮性作用を示すことは古くから知られていたが、このアセチルコリンの興奮作用の機序については全く知られていなかった。最近、筆者の一部による、薬理学的実験でオニヤドカリ(Aniculus aniculs)の心臓神経節小細胞の神経伝達物質としてアセチルコリンが最有力候補であることが示された(Yazawa and Kuwasawa,1992)。今回、オニヤドカリおよびアメリカンロブスター(Homarus americanus)の心臓神経節でHPLCを用いてアセチルコリン分析を行った結果、両種でアセチルコリンを検出した。アメリカンロブスター心臓神経節ではアセチルコリンの定量測定を行い、心臓神経節内アセチルコリン含有量は129±3.2fmol/mg wet weightの値を得た。本研究により心臓神経節小細胞そのものがコリン作動性ニューロンであることの生化学的証拠が得られたものと考える。

アメリカンロブスター心臓神経節ではアセチルコリンの定量測定を行い、心臓神経節内アセチルコリン含有量は129±3.2fmol/mg wet weightの値を得た。本研究により心臓神経節小細胞そのものがコリン作動性ニューロンであることの生化学的証拠が得られたものと考える。甲殻類の心臓調節における神経伝達物質の特定を生化学的に行っている。材料には海産のオニヤドカリ、ワタリガニ、ロブスターなどをもちいた。心臓神経節、中枢の神経節、神経分泌器官(囲心器官)のホモゲネート中に存在している神経伝達物質(アセチルコリン、ドーパミンなどのモノアミンおよびグルタミン酸やGABAなどのアミノ酸)の含有量の決定を目指した。本年度は特に心臓神経節のアセチルコリンについて重点的に研究した。HPLC分析の甲殻類神経系への応用ははこれまでにほとんど前例がなかった。検査組織の重量は最低5mg前後が必要、しかし100mgに達するほど過多ではサンプルホモゲナイズ作業でかえって精度が落ちること、一回のHPLC注入における基準となる標準物質量および被測定物質量はそれぞれ10-100ピコグラムが最適であることなど、甲殻類神経組織中の神経伝達物質の超微量定量測定の為の基本条件をまづ技術面で明らかにした。ついで、これまでのわれわれの研究によって甲殻類では最も生理学薬理学的研究が進んでいるオニヤドカリ心臓神経系を用いて、アセチルコリンの定量を行った。16匹および22匹の材料から心臓神経節組織それぞれ7.22mgおよび3.74mgを得、HPLCサンプル中のアセチルコリンの含有量が4.0pmol/mg wet weightおよび41.4pmol/mg wet weightという値を得ることに成功した。ワタリガニでは3.7mgの心臓神経節から約3.7pmol/mgのアセチルコリンを,ロブスター24匹、38.2mgの心臓神経節からは129.4+3.2fmol/mg wet weightのアセチルコリンが検出できた。われわれは心臓神経節のペースメーカーニューロンがアセチルコリン作動性であることをオニヤドカリで薬理学的に示したが(1992)本研究でこれが生化学的にも指示された。さらに、系統進化学的に論議することが可能になった。ワタリガニやロブスターの心臓神経節からもアセチルコリンが検出されたことにより、ペースメーカーニューロンがアセチルコリン作動性であるというわれわれの結論は、甲殻十脚類全般に適用できるものと思われる。材料には海産のオオグソクムシをもちいた。心臓神経節、中枢の神経節神経分泌器官(囲心器官)のホモゲネート中に存在している神経伝達物質(アセチルコリン、ドーパミンなどのモノアミンおよびグルタミン酸やGABAなどのアミノ酸)の含有量の決定を目指した。本年度は特に心臓神経節の興奮性アミノ酸神経伝達物質について重点的に研究した。われわれはこれまでに、生理学薬理学的研究から甲殻等脚類オオグソクムシでは、心臓神経節運動神経がグルタミン酸作動性であることを推定した。
塑性接合過程のバーチャル化に関する研究

本研究は、塑性変形を利用して金属部材の接合を行う2種の接合方式(回転かしめ及びセルフピアシング接合)を対象とし、その接合過程を有限要素法(FEM)により解析した、言い換えれば、バーチャル化したのもである。回転かしめは、公転・自転する工具で軸の頭部を加圧し、軸・板を接合する。精密機構の小形化のため、ネジに代る手段として利用が拡大しているが、接合の最適化が試行錯誤的実験に依存することが、利用上の隘路となっていた。これに対し、円錐形工具を剛体、円筒軸および平板を変形体とする解析モデルを作成し、3次元形状を対象とする弾・塑性解析を非線形構造解析FEM(MARC)を用いて可能とした。ここだ、円錐形工具は公転・自転しつつ下降するものであるが、プログラムの機能上、工具に自転・公転の両方を与えることはできないので、摩擦係数0で公転・下降するものとした。また、セルフピアシング接合は、リベットを用い2枚の平板を下孔なしで結合するものである。下孔の穴明けおよび孔の位置あわせが不要であるため設計・製造面で大きな効果が期待できるが、接合の最適化を行うことができず、利用上の隘路となっていた。これに対しても、ダイおよびリベットを剛体、平板を変形体とする軸対象解析モデルを作成し、解析を行った。以上により、近年その有効性が認識されつつあるバーチャル・マニュファクチャリングの一環として、塑性変形を利用した接合過程をバーチャル化を可能にした。また、上記の研究活動を通して、有限要素法による弾・塑性解析についての技術・ノウハウを蓄積できたことも、今後の発展に向けた大きな成果であると考える。1.本研究の目的;この研究は、回転かしめ(rolling calk)およびセルフピアシング接合(self-piercing junction)の2種の接合方式を対象とし、加圧により金属が変形して接合に至る過程を有限要素法による解析を用いて、バーチュアル化することを目的とする。2.成9年度における研究実績の概要;回転かしめを対象として、非線形構造解析プログラムMARC(MARC Analysis社)を用いて、接合過程の有限要素法による解析を進めた。2.1有限要素法におよる解析モデルの作成;回転かしめは、スナップと呼ばれる円錐形の工具が自転・公転しつつ円筒軸を加圧して塑性変形させ、この円筒軸と平板などを接合するものである。モデル化にあたって、円錐形の工具は変形しない剛体とし、円筒軸は、1,888個の節点・1,5000個の要素からなる3次元変形体とした。解析にあたって、プログラムの機能上、工具に自転・公転の両方を与えることはできないので、摩擦係数0で公転するものとした。また、円筒軸による変形は加工時には加圧によって発生するが、これもプログラムの機能上、工具が円筒軸を等速で変形させ、その反力を出力させることにした。2.2有限要素法による解析およびその結果;前記のモデルに従い、ワークステーション(日立;3053RX/340T、131MIPS)を用いて解析した。これにより、加工過程における各部分の変形・応力の履歴、および加工後すなわち工具除荷によるスプリングバック後の変形・残留応力を求め、回転かしめに関する当初の目的を達成した。1.本研究の目的;回転かしめ(rolling calk)およびセルフピアシング接合(self-piercing junction)の2種の接合方式を対象とし、加圧により金属が変形して接合に至る過程をバーチュアル化するすることを目的とする。解析は、非線形構造解析プログラムMARC(MARC Analysis社)を用いて有限要素法により行う。2.回転かしめ接合過程の解析;2.1解析モデルの作成

;回転かしめは、自転・公転する円錐形工具を加圧して円筒軸を塑性変形させ、円筒軸と平板を接合させる。モデル化にあたって、円錐形工具は剛体とし、円筒軸は3次元変形体とした。また、プログラムの機能上、工具に自転・公転の両方を与えることはできないので、摩擦係数0で公転するものとした。2.2解析および結果;公転速度に比しこれに垂直方向の加工(変形)速度が極めて小さく、収束可能な解析条件の探索が困難であった。また、局部座標設定による任意方向の変形等の表示、加工後のスプリングバックの解析を可能にした。3.セルフピアシング接合過程の解析;3.1解析モデルの作成;軸対称モデル(2次元解析)として処理しうるが変形量が大である。3.2解析および結果;回転かしめ接合過程の解析で蓄積された解析手法を発展させ、接合過程の解析が可能になった。しかし、変形量が一定量以上の領域での解析、接合後の接合強度評価の解析は、今後の課題として残された。4.まとめ回転かしめおよびセルフピアシング接合の2種の接合方式を対象とする研究目的が基本的に達成できた。細部にわたる解析については、今後継続して進めて行く。また、本研究で蓄積した弾・塑性変形の解析手法は、学生・若手研究者に対する好個の資料になると思われる。