hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形相転移を有するポリイオン液体を用いた可変選択性ＨＰＬＣの実現

とくに、尿素結合型は、一部の物質に対して著しく高い選択性を示すことが確認されたので、今後その識別メカニズムについて検討する予定である。(3)上記の課題に加えて、現在、ポリイオン液体類似の性能を有する有機相をシリカ中に導入し、この対イオンとしてメチルオレンジ誘導体を導入する方法について検討中である。本課題は引き続き次年度の研究目標とする。本年度は、アミノ酸をベースとする4種類のキラルな超分子ゲル形成物質を設計・合成し、これらを多孔質シリカ粒子に固定化することによって液体クロマドクラフィ用分離剤とした。研究成果を下記のように要約する。(1)リシンの2つのアミノ基を通じて、アミド結合あるいはウレタン結合によって長鎖アルキル基を導入した。両者ともに有機溶媒中で配向集合し、超分子ゲルに特徴的な性質を示した。これらの超分子ゲル形成物質を多孔質シリカに固定化し、親水性相互作用モードでの液体クロマドクラフィを核酸塩基類に対して実施すると、市販の分離剤と類似したゲスト分子の溶出順序が得られるだけでなく、著しく高い保持係数(すなわち、ゲスト分子との相互作用が大きい)が観察された。ただし、選択性についてはアミド結合あるいはウレタン結合で若干の相違はあったが、大きな差異は見られなかった。一方、順相モードにおいてビナフトールのエナンチマーに対して分離を試みたところ、アミド結合型有機相ではほとんど分離が見られなかったが、ウレタン結合型有機相で顕著な光学分割能が発現し、有機相の水素結合が重要な役割を担っていることが推察された。(2)グルタミン酸およびαーアミノアジピン酸をベースに、二つのカルボキシル基を経由して長鎖アルキル鎖を導入した超分子ゲル形成物質を作製し、これらを多孔質シリカに固定化して新規の液体クロマドクラフィ用分離剤とした。期待通り、両者は多環芳香族類の構造異性体に対して高い分子形状識別能を示したが、とりわけαーアミノアジピン酸誘導体において選択性が高くなることが明らかになった。基本構造の相違はわずかメチレン鎖一個分にすぎないため、今後、このメカニズムについてさらに詳しく調査することにより、より高い選択性を与える分離剤の開発が可能になると期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。2年目に予定していたキラルアニオン性色素の合成を並行して実施した。イオン液体様の有機固定相については引き続き検討すべき課題であるが、グルタミド型誘導型固定相(SIL-G1、SIL-G2)およびリシン誘導型固定相(とくに尿素結合型)では、分子形状選択性において、期待通り高い数値が得られた。イオン交換法によりキラルアニオン性色素をSil-PlmC_<18>-Brに導入し、その配向状態等の調査を行い、配向性の制御を試みる。得られたキラルアニオン性色素導入ILsポリマーグラフト化シリカ粒子をカラムに充填し、基本性能ならびに応用(幾何異性や光学異性)分析を実施する。とくに高い選択性が得られたリシン誘導型固定相(尿素結合型)について、分離対象を光学活性物質に拡げ、多様な分離の可能性を追求する、,以上に加え、ポリイオン液体様有機固定相の作製を行い、イオン対の系統的な変換と光学分離を含めた分離の多様化について検討する。
グリッドのプログラミングモデルProActiveを大規模テストベッド上でGridRPCなどと比較する

これまで、自律的でスケーラブルな効率の良いグリッドモニタリングシステムの構築を行ってきた。このモニタリングシステムは自律的に動作するためにP2Pネットワークを通して、情報のやり取りを行う。一般的にシステムのモニタリングは、イベントのモニタリングを行い、その結果得られた情報を必要とするシステムへ通信することにより行われる。現在のモニタリングシステムの問題点は、中央管理型であり、また構成の静的な決定を前提とすることである。中央管理型は単一故障点が存在し、ボトルネックを発生させる。また、環境の静的構成は大規模システムにおいて、すべての構成ノードの位置を正確に知る必要があり管理者に大きな負担を与える。これらの問題を解決するために、我々はP2Pネットワークの大規模性、単一故障点の回避による頑健性を利用した自律的モニタリングシステムを提案した。提案システムを利用することにより、自律構成、自己最適化、自己回復、および自己保護が実現可能となり、システムの完全な自律運用が可能となった。本年度は、上記提案の開発を進めた。これまでのプロイタイプは、自律構成を実装し、実環境で運用可能であった。これに加え、システム運用時の振る舞いを利用した自己最適化を実装した。自己最適化は通信量、分散データベース、情報の分散速度、システムの適応性と動的なサイズ決定、グリッドサービスの協調性、システムを構成するコンポーネントの構成に焦点をあてて行っている。Ninfは産業総合研究所で研究されている分散コンピューティングシステムでユーザーによるさまざまな分散リソースへの利用を簡便にするものである。また、Ninf-GはNinfに対しセキュリティや情報サービスなど様々な要素技術においてグリッドの標準技術(Globus)を導入したシステムとなっている。Jojo/Jojo-2はJAVAベースのGridプログラミング環境で、アルゴリズムの階層構造を利用し、分枝限定法プログラムの記述を容易にする。これらのシステムとProActiveモデルとの共通点として非同期性やSPMDモデルといったものがあげられた。またJojo/Jojo-2においてはObject-Orientedを採用し下てるといった共通点も見られた。差異としてProActiveモデルにはメッセージパッシングモデルを採用している点や計算結果の集計方法の違いなどがあげられる。またProActiveモデルと連携可能なGridインフラストラクチャを調査した。結果として効率のよい配置を行うスケジューラやP2P接続のためのオーバーレイネットワーク、コードマイグレーションや複数のプログラミングモデルを結びつけるコンポーネントモデルなどとの連携があげられた。いずれもGrid分野において盛んに研究されており,、今後これらについて詳細に調査する。グリッドの規模の拡大につれて、システム、アプリケーションの構築を行う管理者やプログラマへの負担は増大している。このため、本年度は自律計算、特にグリッド環境における適応について調査した。また、自律計算を行うための効率的なグリッドモニタリングシステムの提案と検証を行った。グリッドシステムの自律的な運営は、構成、最適化、復旧、保護を自律的に行うことによりなされる。これらには、スケーラブルなグリッドモニタリングシステムが必要不可欠である。また、大規模システムにおいて、すべての構成ノードの位置を正確に知る必要がある環境の静的構成は管理者に大きな負担を与える。これらの問題を解決するために、本研究ではpeer-to-peerオーバーレイネットワークとgossip型のマルチキャストを用いて、Grid Monitoring Architectureに準拠したスケーラブルで頑健なモニタリングシステムを提案した。gossipプロトコルは完全にスケーラブルであるが、大量のメッセージを生成する。このメッセージはネットワークに大きな負荷を与えてしまう。このため提案システムは有向非循環グラフを自動的に構成し、不必要な通信を避けることによりメッセージ量の削減を実現した。また現在は有効期限切れのメッセージを積極的に排除する実験を行っており、予備評価の結果、最大で60%のメッセージ量削減を確認した。
乳酸を発酵原料とする新規有用物質の微生物合成に関する研究

化石燃料から作られる難分解性の環境汚染問題の解決と木材性農産廃棄物の有効利用を目的として、L.lactisとA.eutrophusを用いてキシロースからL-乳酸を経て生分解性プラスチック素材であるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)を生産する微生物プロセスの開発を行った。特に本年度は、L-乳酸からPHAを生産する培養ステージの効率化について検討した。乳酸濃度が高くなると菌体の増殖が阻害されるため、オンライン乳酸アナライザーを用いて乳酸濃度が3g/lに保たれるように培養系にL-乳酸Na溶液をフィードする流加培養を行ったが、Na^+の蓄積により高い菌体濃度を得ることはできなかった。このため、L-乳酸Na溶液に替えて、培養系のpHを指標にして市販のL-乳酸溶液をフィードする流加培養を行ったが、L-乳酸溶液に含まれるラクチドの蓄積によって菌体増殖は阻害された。ラクチドの影響を解除するため、pHを7.0から8.0に上げ、培養系の制御乳酸濃度を2g/l程度に下げて流加培養を行ったところ、ラクチドの分解が促進され、培養系における蓄積量を抑えることができた。これにより、乾燥菌体重量当たり80%近い含有率にまでPHAを菌体内に蓄積させることができた。また、一定の希釈率で乳酸培地をフィードする連続培養についても検討したところ、希釈率0.2h^<-1>でも安定して培養を行うことができたが、流加培養よりも高い生産性を得ることはできなかった。実際に、キシロース培地でL.lactis IO-1を培養して得たL-乳酸液の上清をフィードした流加培養でも、A.eutrophusは良好に増殖し、PHAを蓄積した。本研究により、L.lactisとA.eutrophusを用いてキシロースから生分解性素材であるPHAを効率よく生産する培養方法を開発できた。
シングルセル解析によるヒト精子エピゲノムプロフィール多様性の検討

近年、親の遺伝子以外の情報が子に伝わるエピゲノム遺伝現象が注目されている。一方で生殖補助医療の発展と普及も近年目覚ましい。特に顕微授精(精子を1匹選んで卵子に注入する)の割合は年々増加しており、日本では体外受精の7割が顕微授精という報告もある。しかし精子の選択は客観的指標が乏しく、上述のエピゲノム遺伝現象を考慮すると、精子エピゲノムの客観的な品質評価方法の確立は急務である。本研究では精子残存ヒストンを指標に「正常な精子(クロマチン)」を定義するとともに、個々の精子におけるクロマチン構造の多様性を定量的に評価することで、不妊治療における精子の「品質管理」に有用な知見を提供することを目的とする。
細胞周期と転写制御因子エピプロフィンによる上皮系器官構成細胞の運命決定機構の解明

エピプロフィン/Sp6(Epiprofin, Epfn)は、Sp/KLFファミリーに属する転写因子で歯原上皮細胞の分化と増殖を制御する。本研究の成果により、Epfnの多彩の生物活性には、Epfn蛋白のリン酸化が関与していることが明らかとなった。また、Epfnの発現を誘導する小分子化合物の同定に成功し、マウス臼歯歯胚を用いた器官培養系においてエナメル芽細胞分化の誘導活性が確認された。しかしながら、K5-Epfnトランスジェニックマウスで認められた異所性のエナメル形成などは確認されなかった。本研究成果は、歯やエナメルの再生医療の実現化に寄与すると考えられる。本研究では、エピプロフィン(Epiprofin, Epfn)よる細胞周期制御と転写制御を介した上皮系器官構成細胞の運命決定機構の解明を目指す。具体的には、Epfn遺伝子欠損マウス(Epfn KO)、上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス(K5-Epfn)の発生歯胚と上皮・毛根、および初代培養細胞ならびに歯原性上皮細胞とケラチノサイト細胞株を用い、Epfnの細胞周期制御の分子機構の解明、細胞増殖・分化時におけるEpfnの蛋白間相互作用ドメインの決定と共役因子の同定を行い、これらの結果を応用しEpfn発現調節による上皮器官組織幹細胞の効率的誘導法の確立を目指す。本年度は、上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス(K5-Epfn)の解析を中心に進め、同マウスの異所性エナメル芽細胞誘導能を明らかにした。歯胚発生初期におけるEpfnは、細胞増殖を促進させる働きがあるが、歯胚発生後期になると細胞増殖を停止させ、エナメル芽細胞分化を促進させる。この2つの役割の中で、Epfnは歯胚発生初期での歯原性上皮の増殖のみならず、ShhやFGF9の上皮細胞発現誘導を介し、歯原性間葉細胞の増殖にも関与していることが明らかとなった。歯胚の発生は、上皮組織と間葉組織の分化と増殖がシンクロナイズし進められる。このことから、本年度得られた結果は、これまでの歯の発生過程における上皮間葉相互作用機構の解明に大きく寄与するものと考える。上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス(K5-Epfn)の解析は、ある程度進んだものの、マウスの繁殖能力の低下があり、将来、現在のラインの維持が困難な状況が予想される。次年度以降の研究のため、新しいトランスジェニックマウスラインの作成も視野に入れ進めていく。我々が同定したエピプロフィン/Sp6(Epiprofin, Epfn)は上皮系器官に発現するSp/Kruppel-likefactor (KLF)ファミリーに属するZnフィンガー転写因子である。Epfnは発生初期の歯原上皮全体に発現し、その後、内エナメル上皮に限局して発現する。また、上皮においてEpfnは、幹細胞と増殖能の高い前駆細胞で構成されている基底細胞層および分化が進み細胞分裂が停止した細胞で構成される上基底細胞層のケラチノサイトに発現している。毛根においては細胞増殖の活発な毛根最下部のマトリックスおよびキューティクルを行う細胞層に発現している。具体的には、Epfn遺伝子欠損マウス(Epfn KO)、上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス(K5-Epfn)の発生歯胚と上皮・毛根、および初代培養細胞ならびに歯原性上皮細胞とケラチノサイト細胞株を用い、(1)Epfnの細胞周期制御の分子機構の解明、(2)細胞増殖・分化時におけるEpfnの蛋白間相互作用ドメインの決定と共役因子の同定(3)Epfn発現調節を応用した上皮器官組織幹細胞の効率的誘導法の確立を目指す。上皮特異的なケラチン5プロモーターを用いて作成したEpiprofinトランスジェニックマウスでは、本来エナメル芽細胞に分化しない歯原性上皮細胞の異所性分化誘導がみられ、異所性のエナメル質形成が観察された。この発見により、エピプロフィン遺伝子を用いることでエナメルの人工的再生に応用できる可能性を見出した。本年度は上皮特異的なケラチン5プロモーターを用いて作成したEpiprofinトランスジェニックマウスでは、本来エナメル芽細胞に分化しない歯原性上皮細胞の異所性分化誘導がみられ、異所性のエナメル質形成が観察された研究を国際的な科学雑誌に発表し、いくつかの新聞等で研究内容が紹介された。エピプロフィン/Sp6(Epiprofin, Epfn)は、上皮系器官に発現するSp/Kruppel-likefactor (KLF)ファミリーに属するZ nフィンガー転写因子であり、細胞の増殖や分化に重要な役割を演じている。

Epfn遺伝子欠損マウス(Epfn KO)、上皮特異的Epfnトランスジェニックマウス(K5-Epfn)の発生歯胚と上皮・毛根、および初代培養細胞ならびに歯原性上皮細胞とケラチノサイト細胞株を用い、(1)Epfnの細胞周期制御の分子機構の解明、(2 )細胞増殖・分化時におけるEpfnの蛋白間相互作用ドメインの決定と共役因子の同定(3)Epfn発現調節を応用した上皮器官組織幹細胞の効率的誘導法の確立を試みた。本研究によりエピプロフィンは細胞周期調節因子であるCDK4と結合し、G1/SチェックポイントでRbタンパクのリン酸化を制御していることが明らかとなった。また、Epfn蛋白のN末端のセリンのリン酸化により細胞増殖活性を、また、脱リン酸化によってZnフィンガードメインの核移行シグナルにより核に局在し転写因子としてはたらき、細胞の分化を制御していることが明らかとなった。Epfn蛋白に変異を入れ、恒常的にリン酸化している、あるいはリン酸化しないEpfn蛋白を用いた上皮細胞の分化誘導システムは現在解析中である。エピプロフィン/Sp6(Epiprofin, Epfn)は、Sp/KLFファミリーに属する転写因子で歯原上皮細胞の分化と増殖を制御する。本研究の成果により、Epfnの多彩の生物活性には、Epfn蛋白のリン酸化が関与していることが明らかとなった。また、Epfnの発現を誘導する小分子化合物の同定に成功し、マウス臼歯歯胚を用いた器官培養系においてエナメル芽細胞分化の誘導活性が確認された。しかしながら、K5-Epfnトランスジェニックマウスで認められた異所性のエナメル形成などは確認されなかった。本研究成果は、歯やエナメルの再生医療の実現化に寄与すると考えられる。本年度得られた結果より、歯原性上皮細胞に発現するEpfnが、歯の発生過程において展開される上皮間葉相互作用を制御している1分子であることが明らかとなった。歯の発生初期、中期、後期に断続的に発現しているEpfnがどのような転写制御を受けているのかも、次年度以降の解析課題として進めていく。具体的には、2箇所存在するEpfnのプロモータ領域をそれぞれクローニングしたレポーターベクターシステムを作成し、様々な増殖因子、例えばShh, FGFs, BMPs, FGFsなどの応答性を歯原性細胞を用いて解析し、どのシグナルにより、どちらのEpfnプロモーターが活性されるかを明らかにしていく。また細胞実験と並行して、in vivoで2種類のEpfnの転写産物の発現局在を解析する。この実験には、Epfnの2つのヴァリアントが有している2つのisoformのエクソン1配列をもとにプローブとし、in situ hybridizationを行い、ステージごとのEpfnヴァリアントの発現を決定していく。また、研究計画通り、今年度はEpfn分子のリン酸化部位の決定し、Epfnのリン酸化がどのような生理活性に作用しているのかを解析していく。また、Epfnのリン酸化が、細胞周期調節因子であるE2F1やRbのリン酸化にどのような影響を与えているかも検討していく。今後も当初の研究計画通りに研究を進める。具体的には、1)エピプロフィン分子のリン酸化とその制御機構の解析、2)エピプロフィン分子を用いた再生医療への応用へ向けた基盤研究、を行う。
分子マーカーを利用いた高オレイン酸ダイズ突然変異系統の選抜と育成

申請者らは本研究において、まず種子中のオレイン酸含量がいずれも4045%のKK21およびHOLL突然変異系統を交雑し、そのF2集団から約60%の超高オレイン酸含量を示す6個体を選抜し、その後代(F3世代およびF4世代)についてオレイン酸含量を解析した。この結果、高オレイン酸として選抜した3系統のF3世代におけるオレイン酸含量は、57.967.6%、56.468.4%および47.468.4%と、いずれも両親となるKK21(37.251.2%)あるいはHOLL(44.653.8%)のオレイン酸含量を上回る個体が認められた。更に、これらの系統のうち35個体ずつを20個体からなる系統として扱い、合計11系統のF4世代についてオレイン酸含量を調べたところ、うち1系統において60%以上の非常に高いオレイン酸含量を示す系統が得られた。また、FAD2-1およびFAD2-2遺伝子について、ノーザンブロット法およびRT-PCR法を用いた発現量の解析を行ったが、系統間で有意な差は認められなかった。そこで、現在Bayと突然変異系統との間でFAD2-1およびFAD2-2遺伝子の塩基配列についての比較を行い、どの様な変異が生じているのかについて塩基置換レベルでの解析を行っている。今後は、更に選抜を行った後代を用いて、この超高オレイン酸含量(>60%)の固定系統が得られるかどうか遺伝的安定性の検討を進めて行く必要がある。また、塩基レベルでの変異が同定出来しだい多型を検出可能なプライマーを設計し、選抜個体の解析を行う予定である。申請者らは、本年度は研究でオレイン酸含量がいずれも4045%のKK21およびHOLL系統を交雑し、そのF2個体について脂肪酸含量の分析を行った。その結果、これらは4060%のオレイン酸含量を示した事から、低含量及び高含量の各々6個体ずつを選抜し、現在その後代について解析を進めている。また、FAD2-2遺伝子について、ノーザンブロット法およびRT-PCR法を用いた発現量の解析を行ったが、系統間で有意な差は認められなかった。そこで、今後は現品種Bayと突然変異系統との間で、FAD2-2遺伝子の塩基配列についての比較を行い、どの様な変異が生じているのかについて詳細な解析を行う。さらに、塩基レベルでの変異が同定出来しだい多型を検出可能なプライマーを設計し、選抜個体の解析を進めて行く予定である。申請者らは、昨年度の研究においてオレイン酸含量がいずれも4045%のKK21およびHOLL系統を交雑から4060%のオレイン酸含量を示すF2集団を得た、このうち低含量及び高含量の個体を選抜し、その後代(F3世代およびF4世代)についてオレイン酸含量を解析した。この結果、高オレイン酸として選抜した3系統のF3世代におけるオレイン酸含量は、57.967.6%、56.468.4%および47.468.4%とずれも両親となるKK21(37.251.2%)あるいはHOLL(44.653.8%)のオレイン酸含量を上回る個体が認められた。更に、これらの系統のうち35個体ずつを20個体からなる系統として扱い、合計11系統のF44世代についてオレイン酸含量を調べたところ、うち1系統において60%以上(54.562.5%)の高いオレイン酸含量を示す系統が得られた。今後、更に後代を用いて、この高オレイン酸含量(>60%)の固定系統が得られるかどうか検討を進めて行く必要がある。
セラミックス皮膜の高温はく離強度を「その場」測定するエッジインデント試験機の開発

ジェットエンジン、発電用ガスタービンなどでは、熱効率の向上と長寿命化が重要な課題となっている。現在、高温部材に、耐熱・耐酸化性にすぐれたセラミックスを溶射する方法が採られているが、熱・応力サイクル、界面酸化などにより、コーティング皮膜の損傷・はく離が生じる。また、高温鍛造用溶射コーティング金型でも同様な問題が起こる。このため、皮膜の高温での損傷・はく離強度を直接測定できる装置の開発が待たれている。平成13年度は、ガスタービン用遮熱コーティング(TBC)試験片(超合金に8%Y_2O_3・ZrO_2セラミックスを溶射)を高温で保持し、どの程度の高温保持温度および時間で、界面強度の低下が生じるかを調べるとともに、高温で皮膜のはく離強度を測定できる「高温エッジインデント装置」を設計・試作した。平成14年度は、種々の実験を行い、この装置の特性を調べた。その結果、つぎの点が明らかになった。1.高温(8001000°C)では、荷重-変位曲線に折れ曲がりが生じにくいので、TBCのはく離荷重の決定が難しい。しかし、荷重増減法(荷重を変化させながら押し込み、その都度はく離を調べる方法)を用いると、はく離の上限値および下限値を決定することができる。2.試験速度は、はく離荷重に大きな影響を与えない。したがって、押し込み冶具の高温損傷を防ぐには、押し込み速度が速いほうがよい。3.常温では、圧子の頂角が80度でも120度でも、はく離エネルギーに差はないが、高温では頂角120度のほうが、はく離エネルギーが大きい。したがって、頂角の小さい圧子を用いる必要がある。4.頂角を80度とすると破損しやすい。高温で圧子を押し込むため、圧子を炭化ケイ素で作製したが、今後圧子の頂角と材質については検討を要する。このように、解決すべき点はあるが、この装置により、高温でのTBCのはく離強度を十分評価できることが分かった。ジェットエンジン、発電用ガスタービンなどの高温機械では、熱効率の向上と長寿命化が重要な課題となっている。現在、高温部材に、耐熱・耐酸化・耐摩耗性にすぐれたセラミックスを溶射する方法が採られているが、熱・応力サイクル、界面酸化、粒子衝突などにより、コーティング皮膜の損傷・はく離が生じる。申請者はすでに、皮膜にエッジを導入し、その近傍にダイヤモンド圧子を押し込んで皮膜をせん断はく離させる「エッジインデント法」を提案している。この方法は、はく離エネルギーによりはく離強度を定量的に表現できる、基材の硬さに無関係にはく離強度を測定できる、試験片は実部品から切り出した小型のものでよいなど、優れた特徴を有している。本年度は、高温での皮膜はく離強度を「その場」評価できる試験装置を開発することを試みた。そのため、試験片加熱装置、試験片支持台移動装置、冷却装置、TiN円錐圧子およびホルダーの購入・試作・組み立てを行った。一方、押し込み装置には、引張り速度可変の圧縮試験機を用いたが、高温での急速負荷試験でも問題はないことがわかった。ガスタービン用遮熱コーティング(Ni基超合金に8%Y_2O_3・ZrO_2を溶射)についての実験の結果、つぎの点が明らかになった。

1.常温では、押し込み速度の影響はないが、高温では押し込み速度が大きいほど、はく離エネルギーが大きくなる。2.高温では、常温に比べはく離エネルギが大きくなる。3.高温保持時間の増加につれ、はく離エネルギーは一度大きくなるが、さらに保持時間が長くなると低下する。なお、保持時間が短い場合には、荷重一変位曲線上で皮膜のはく離が検出できない場合がある。これについては、今後、圧子形状の検討、圧子ホルダーの剛性低減などの改良を加える必要がある。ジェットエンジン、発電用ガスタービンなどでは、熱効率の向上と長寿命化が重要な課題となっている。現在、高温部材に、耐熱・耐酸化・耐摩耗性にすぐれたセラミックスを溶射する方法が採られているが、熱・応力サイクル、界面酸化、粒子衝突などにより、コーティング皮膜の損傷・はく離が生じる。また、高温鍛造用溶射コーティング金型では、高温での繰返し使用により、溶射皮膜のはく離が起こる。このため、皮膜の高温での損傷・はく離強度を直接測定できる装置の開発が待たれていた。そこで、昨年度は、高温で皮膜のはく離強度を測定できる、「高温エッジインデント装置」を開発した。本年度は、この高温エッジインデント試験装置を用いて、種々の実験を行い、装置の特性を明らかにするとともに、その有効性を確かめた。まず、ガスタービン用遮熱コーティング(Ni基超合金に8%Y_2O_3・ZrO_2を溶射)についての実験の結果、つぎの点が明らかになった。1.高温(8001000°C)では、荷重-変位曲線に折れ曲がりが生じにくいので、コーテイングのはく離が起こる荷重の決定が難しい。赤外線加熱炉の側面からのはく離観察は、押し込み速度が大きい場合には困難であるので、荷重増減法(荷重を変化させながら押し込み、その都度はく離を調べる方法)により、はく離の上限値および下限値を決定することができる。2.圧子の頂角は、はく離強度に影響を及ぼす。常温では、頂角80度でも120度でも、はく離エネルギーに差はないが、高温では頂角120度のほうが、はく離エネルギーが大きい。したがって、頂角の小さい圧子を用いる必要があることが分かった。高温で圧子を押し込むため、圧子を窒化ケイ素で作製したが、頂角を80度とすると、破損しやすい。したがって、今後圧子の頂角と材質については検討を要する。つぎに、金型用高速フレーム溶射皮膜(WC-10%Co)については、使用温度が600°C以下であり、SKD6基材の軟化も小さいので、皮膜のはく離を十分検出でき、はく離エネルギーの測定が可能である。
知覚的時空の積分的構造に関する心理物理学的研究

昨年度より継続していた研究課題について,(1)加速度検出器の存在根拠に関する研究が国際会議で発表され,国際誌に原著論文として公刊された.(2)スロー動画における見かけの時間長短縮現象とそのメカニズムに関する研究が国際会議で発表され(Travel grant受賞),国際誌に原著論文として公刊された.(3)運動軌跡の知覚に及ぼす形状情報の影響に関する研究が国際誌に原著論文として公刊された.(4)連続運動がシータ帯域で離散的に知覚される錯視の研究が国際誌に原著論文として採択された.以上に加えて,(5)異なる視覚モダリティ間の情報統合の行動成績がシータ帯域で振動する現象およびそれと関連した脳波成分を突き止め,国内学会で発表し(優秀発表賞),次年度の国際会議に採択された.(6)刺激の事前分布に基づく時間長知覚の変動を解析したところ,現在の時間知覚は過去の刺激のみならず過去の自己の意思決定に強く影響されることを発見した.この成果は国内学会で発表され(優秀発表賞),次年度の国際会議(口頭発表)に採択されると同時にTravel awardを受賞した.(7)ランダムに変動する視覚刺激の数秒後の未来の状態に関する人間の予期的な意思決定が,過去に観察した情報の二階微分情報(加速度など)の統合という極めて単純な機構により説明できることを明らかにした.この成果は国内学会で発表され次年度の国際会議に採択された.なお,(2,6)の研究を主に進めていた学部生はその業績により東京大学総長大賞および一高記念賞を受賞した.また,(1,3,4,5)の研究を主に進めていた研究員は次年度の日本学術振興会特別研究員SPDに採択された.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。加速度の処理機構や自然動画の速度による知覚変化について一連の心理物理学実験により検討し,以下の結果を得た.(1)運動の速度変調に対する検出感度を種々の変調時間周波数で測定したところ,運動刺激を比較的狭い範囲に提示,あるいは検出課題と同時に文字判断課題を行わせ観察者の集中的注意を剥奪すると, 1 Hz程度の加減速に対する感度が最大となった.(2)速度変調する標的の視覚探索課題において,約2 Hzで速度変調する標的が最も容易に検出された.(1)及び(2)の結果は,緩やかな速度変調に対する高感度が主に注意による追跡の産物であり,初期視覚系には加減速に感度をもつ機構が存在することを示唆している.これらの成果は,国内学会や班会議において発表(優秀発表賞を受賞)したのち,原著論文として国際誌に投稿した.また次年度の国際会議に投稿し,採択された.(3)加速度が位置や速度の知覚に影響を及ぼすことを予備実験により確認した.この効果は,視覚系が加速度情報から速度や位置の知覚を再構成するという積分的過程と符合する.(4)スロー再生された自然動画の時間長が静止画より(通常の運動の効果とは逆に)短く感じられる現象を発見した.詳細な分析により,直近に提示された動画速度の分布に基づき錯覚が生じていることが判明した.この成果は,国内学会で発表したのち,原著論文として国際誌に投稿した.また次年度の国際会議に投稿し,採択された.(5)様々な自然動画について,自然だと感じられる再生速度を評定実験により求めた.自然動画のカテゴリや内容が,自然らしさに対する感度とどのような関係にあるか明らかにした.申請時に予定していた研究計画のうち,すべての心理物理学実験をほぼ完了し(一部は予備実験段階),実験を終えたデータについては分析まで済ませている.かつ当初の計画にはなかった新たな実験を実施し,有益な結果を得ることもできた.なお,実験そのものはおこなったものの発表しなかったデータも数多く蓄積されている.研究の成果は着実かつ戦略的に発表され,国内外における学会発表と賞の受賞,および原著論文の投稿へと至っている.昨年度より継続していた研究課題について,(1)加速度検出器の存在根拠に関する研究が国際会議で発表され,国際誌に原著論文として公刊された.(2)スロー動画における見かけの時間長短縮現象とそのメカニズムに関する研究が国際会議で発表され(Travel grant受賞),国際誌に原著論文として公刊された.(3)運動軌跡の知覚に及ぼす形状情報の影響に関する研究が国際誌に原著論文として公刊された.(4)連続運動がシータ帯域で離散的に知覚される錯視の研究が国際誌に原著論文として採択された.以上に加えて,(5)異なる視覚モダリティ間の情報統合の行動成績がシータ帯域で振動する現象およびそれと関連した脳波成分を突き止め,国内学会で発表し(優秀発表賞),次年度の国際会議に採択された.(6)刺激の事前分布に基づく時間長知覚の変動を解析したところ,現在の時間知覚は過去の刺激のみならず過去の自己の意思決定に強く影響されることを発見した.この成果は国内学会で発表され(優秀発表賞),次年度の国際会議(口頭発表)に採択されると同時にTravel awardを受賞した.(7)ランダムに変動する視覚刺激の数秒後の未来の状態に関する人間の予期的な意思決定が,過去に観察した情報の二階微分情報(加速度など)の統合という極めて単純な機構により説明できることを明らかにした.この成果は国内学会で発表され次年度の国際会議に採択された.

なお,(2,6)の研究を主に進めていた学部生はその業績により東京大学総長大賞および一高記念賞を受賞した.また,(1,3,4,5)の研究を主に進めていた研究員は次年度の日本学術振興会特別研究員SPDに採択された.今後は,これまでの結果に基づき新たに着想した心理物理学実験を続けるとともに,様々な画像の変化に対する視覚系の時間応答を検討するため,画像に注意を向けた場合と向けない場合とで,コントラスト感度の時間周波数特性や事象関連電位を比較する.特に,視覚系がどのような画像で急峻な変化に対して高い感度を示すかを同定するとともに,過去の様々な実験研究における感度特性と比較し,注意が過渡的な変化の検出にどのような役割をもつか明らかにすることを目指す.また加速度検出機構の特性をフォローアップする.その存在から予測される速度知覚や時間知覚におけるいくつかの錯覚効果を探索し,これらの効果を決定づけている信号のタイプを,追跡眼球運動による時空間座標系の切り分けなどを用い,逆相関分析により特定する.これらに加えて,われわれの前年度までの研究は,離散的で疎な変化の情報が注意の働きを基盤として周期的に統合されている可能性を示唆している.そこで,この周期的処理が位置や速度,時間の知覚に周期的なふるまいとして現れるか検討する.以上の成果は国内外の学会で発表するとともに,複数の原著論文にまとめ国際誌に投稿する.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
トラヒックエンジニアリングに基づく動的経路制御アルゴリズムの提案とその性能評価

トラヒックエンジニアリング(TE)の目的は、ネットワーク資源を効率的に利用することであり、さらにはそれと同時にユーザから要求される通信品質(QoS)を満足させることである。本研究の目的は、ISP (Internet Service Provider)のバックボーンネットワークにおいてTEを実現させるためのフロー配置アルゴリズムを提案し、負荷平滑化(ロードバランシング)への効果を評価することである。昨年度(平成14年度)は、(1)IPSバックボーンネットワークのモデル化および問題設定、(2)フロー配置アルゴリズムの提案、(3)アルゴリズムの性能評価、(4)成果発表、を行った。本年度は、昨年度の内容を次のように発展させた。まず、フローの初期配置のためのアルゴリズムを再検討し、新たなアルゴリズムを考案した。このアルゴリズムでは、すでに配置済みのフローを考慮してリンクの残余容量に基づいてリンクの重みを設定し、まだ配置されていない次のフローを配置する。次に、昨年度に考案したアルゴリズムと本年度考案したアルゴリズムを総合的に再評価した。その結果、次のことが明らかになった。本年度考案した初期フロー配置アルゴリズムにより初期解を生成した場合、目的関数である最大リンク利用率はある程度低い値となる。それを初期解として解の改良を行った結果、昨年度に得られた解よりも良好な解が得られた。ISPバックボーンにおいてエッジルータ間でフロー要求が既知の場合、本研究で考案したフロー配置アルゴリズムを用いてフローを配置することで負荷分散が実現されることが示された。本研究の目的は、ISP(Internet Service Provider)のバックボーンネットワークにおいてTEを実現させるための複数のフロー配置アルゴリズムを提案し、それらの負荷平滑化(ロードバランシング)への効果を評価することである。本年度は、(1)IPSバックボーンネットワークのモデル化および問題設定、(2)フロー配置アルゴリズムの提案、(3)アルゴリズムの性能評価、(4)成果発表、を行った。目的関数としては最大リンク利用率を採用した。この目的関数が最小化されるように各フローを配置する。ただし、1つのエッジノードの組の間には高々1つのフローが配置されるものとし、各フローの容量はある値の範囲からランダムに同確率で決定されるものとする。提案した各フロー配置アルゴリズムの概略は次のとおりである。まず、初期のフロー配置を決定する。次に、最も利用率の高いリンクに着目し、そのリンク上を流れているフローを選択する。そのフローの新しいパスを再計算し、その新規パス上に再配置する。このような操作をあらかじめ決めておいた回数実行する。本研究では、最も利用率の高いリンクから一つのフローを選択するためのアルゴリズムとして2種類を考案し、選択したフローの新しいパスを計算するためのアルゴリズム(フロー配置アルゴリズム)として3種類を考案した。評価の結果、フローを選択するアルゴリズムとしては、フローの容量によらずランダムに選択する方法が良好な性能を示した。また、フロー配置アルゴリズムとしては、全ての配置可能なパスのなかから最大リンク利用率特性が最も大きく改善するようなパス上に当該フローを配置するアルゴリズムが良好な特性を示した。
ミルフィーユ構造を有するＮｂ－ＴｉＮｉ系共晶合金の機械的性質と水素化

水素分離精製膜として使用されるNb-TiNi合金は、Nb相とTiNi相が層状に積層したミルフィーユ構造を形成する。この構造を形成することで、この合金はNb相やTiNi相からは予想を超える高い強度を示す。また、この合金に水素を吸蔵させると、Nb相はTiNi相の10倍以上の水素を固溶するので、Nb相のみが大きく膨張する。すると、外力がなくとも合金内部に複雑な応力状態を発生させることができる。このように2つの相からなる合金の機械的性質を明らかにし、キンク変形との関連性を見出すことを目的とする。
家庭用ピレスロイド系殺虫剤曝露の理解に向けたバイオモニタリングの実践応用

一般家庭におけるPYR濃度をアクティブサンプラーおよびパッシブサンプラーで測定する方法を確立し、一般住宅および人工気象室を用いた殺虫剤使用時の殺虫剤濃度測定とその曝露量との関係について予備的に調査し、現在は本調査に向けて準備している。研究協力者による検体収集作業がスムースに進み、検体分析体制も堅実に構築され円滑に運営されていることが大きな要因である。また、人工気象室を用いて夏場の気象条件を再現できるようになったため、一定のデータを得ることができるようになったことも順調に研究が進んでいる要因となっている。本研究計画の最終年度は計画通りに進める予定であるが、研究結果の解析と社会への還元をスピード感をもって実施するために、統計解析に特化した研究協力者を得ること、衛生学、環境学、毒性学の領域での成果の発表を研究協力者で分担することを予定している。平成29年度は主に多検体分析に対応できる尿中殺虫剤代謝物測定法の確立と室内PYR測定法の確立を目指して各種検討を重ねた。測定対象は新規ピレスロイド系(PYR)殺虫剤代謝物5種(2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-benzenedimethanol; HOCH2-FB-Al、2,3,5,6-tetrafluorobenzyl alcohol;FB-Alなど)およびその他PYR代謝物4種(trans-chrysanthemumdicarboxylic acid; trans-CDCA、3PBAなど)とした。尿2.5mlを採取し、PYR代謝物の脱抱合体化反応を目的とした酸による加水分解後、自動サンプル前処理装置を用いてtert-ブチルメチルエーテルにより液-液抽出を行った。抽出液を蒸発乾固した後、誘導体化操作を加えた。誘導体化された代謝物はGC-MS/MSにて定量分析。分析法のうち主に誘導体化と蒸発乾固の過程を感度と再現性向上のために最適化を行い、とくに揮発性の高い代謝物であるFB-Alは蒸発乾固による溶媒置換操作での温度コントロールが高回収率の鍵であることが判明した。さらに開発した分析法を用いて3歳児50名から採取した尿を分析し、一般生活でのPYR曝露による尿中代謝物濃度の測定に検出率は50%前後であり、十分な感度であった。本分析法は一般生活者におけるPYR系殺虫剤曝露のリスク管理の発展に重要な役割を果たすと考えられる。室内のPYR測定法に向けて、標準物質を購入し、気中PYR分析に必要な基礎的条件を整えた。一般的な化学物質の捕集ろ紙にて十分な回収率を得ることができた。現在は、一般家庭における気中調査に向けてモデルハウスを使った検討を進めている。市販品として標準物資を入手できたこと、尿中新規PYR代謝物測定法における誘導体化の最適化、低温条件下での蒸発乾固による回収率の向上が測定法開発の成功につながった大きな要因であると思われる。測定法の自動化のために予算計上していた機器は購入できなかったが、代替え機器として購入した機器は96wellのフォーマットで液液抽出や固相抽出が可能となったため、全自動の前処理は実現できなかったものの、大量検体を同時に処理することが可能となったため、目標の測定検体数をクリアできるものと予想している。平成30年度の測定対象の確実な収集と円滑な測定を実現することが本研究課題で重要な作業である。現在のところ検体収集に関する各研究協力者と順調に作業をすすめており、新規の検体収集については一般健常人からは600検体強を収集済である。室内環境測定の協力家庭のリクルート作業について具体的な計画を立てている最中であるが、研究協力者のフィールドで実施することで目標数の大半は確保できると予想している。
細胞死の時空間伝播による生体損傷チェックポイントの分子基盤

多細胞生物において個々の組織・臓器は単独で機能しているわけではなく、互いにコミュニケーションすることで個体の形態・機能を維持している。しかしながら、生体内に形成された組織間ネットワークの分子実体やその制御機構はいまだ不明な点が多い。そこで本研究では、ショウジョウバエ上皮をモデルとして生体損傷に応答して駆動される細胞死を介した組織ネットワークによる個体の恒常性維持の分子基盤を明らかにすることで、新たな組織間ネットワークの解明を目指す。
ニホンザルの道具使用と模倣能力に関する実験的研究

本研究は、岡山県真庭郡勝山町にある大阪大学人間科学部比較行動学勝山第2実験所のニホンザル放飼集団を対象として、ニホンザルの道具使用の可能性と限界を明らかにすることを目的として行った。いずれの実験においても、実験中の被験体による呈示物への関わりは、8mmVTRを用いて記録し、生起した行動と持続時間を記号化してパーソナルコンピューターに入力して分析した。本集団において、棒を壁に立てかけ高所の食物をとることのできる個体は1頭だけであったが、その個体の行動はより優位の個体の存在により制限されていた。そこで、優位個体を集団から一時的に取り除いた上で棒状物の提示実験を行った。まず、壁の高所に食物を貼り付け、長さの異なる棒の提示実験を行った。その結果、この個体は、より長い棒を(必要以上に長い場合でも)選択して使う強い傾向を示した。次に、形状の異なる2種類の棒状物の同時提示を行ったが、必ずしも壁に立てかけやすい形状の物を安定の良い向きで立てるとは限らなかった。さらに、棒状物を高所に到達するため以外の目的で道具として使用できるかどうかを調べるために、場内に筒を設置してその中に食物を置き、棒を提示した。しかし、棒で食物を引き寄せたり押し出したりするような行動は観察されなかった。これらの結果は、ニホンザルが棒状物を高所に到達するための道具として理解していることを示しているが、目標到達にとって適切な形状に対する理解は不十分であるとともに他の目的への応用も難しいことを示している。本年度はさらに、棒の壁への立てかけを行ったことはあるが目標への到達のために利用できない個体を優位個体とするような集団形成を行い、壁への食物の張り付けと棒の提示を行ったが、食物を取ることができるようにはならなかった。これは、棒を決まった位置に立てる技術の模倣がニホンザルには簡単でないことを示している。
極めて柔らかい膜環境にあるタンパク質分子のナノ動態イメージングの実現

代表者は従来のAFMよりも千倍速い高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を実現し、個々の蛋白質分子機械の機能動態をリアルタイム、高解像で直接観察することを世界で初めて可能にした。これまでに行った高速AFMイメージング研究は、高速AFMが他の手法では不可能な発見を可能にするブレークスルー技術であることを実証した。だが、生きた真核細胞や細胞内小器官の極めて柔らかい膜は大きく変形するため、その表面上にある蛋白質分子の高解像観察ができない。また、精製膜蛋白質系においては、生理的には存在する膜を挟んだ非対称な環境を持たせることができず、生理的環境下で膜蛋白質を観察することができない。そこで、以下123の技術開発を実施し、これらの困難な観察、及び、膜を一部除いた細胞の内部の動態観察を可能にする。1非接触イメージング可能な走査型イオン伝導顕微鏡(SICM)の高速化・低ノイズ化を更に進展させるとともに、カーボンナノチューブ(CNT)などを利用し解像度を向上させる。2膜タンパク質を中心にいくつかのタンパク質系の高速AFM観察を継続するとともに、小さな膜を宙に張り、膜表裏の間に非対称な環境を形成できるアッセイ系を開発する。3細胞内の構造を出来るだけ元の状態に保ったまま膜を一部除くアンルーフ処理法を開発する。本プロジェクト二年目にあたる30年度の研究により、SICMのイメージング速度は従来比で100倍を超えた。高解像化については、初年度に実施したCNTプローブ作成法の開発を前進させた。また、CNTを使わずに先端孔の非常に小さなガラス製のナノプローブを作成可能か検討した。膜表裏の間に異なるイオン環境を与える技術については、新規なアイデアを検討した。真核細胞のアンルーフ処理法についても検討し、ストレスファイバーについては元の構造を維持できることを見出した。膜蛋白質の調製や高速AFM観察を実施した。SICMの100倍の高速化は、初年度の段階でイオン電流ノイズとピペット抵抗の低減化により実現できていた。更なる高速化に向け、電流計測アンプの更なる低ノイズ化を進め、市販の超低ノイズアンプを上回る性能を実現し、400 kHzの帯域を達成した。高解像化については、初年度に行った手法(ガラスピペット先端に張った脂質二重層膜にCNTを自動挿入)を更に検討した。光重合性脂質がやはりCNT挿入に使えないことが確認されたため、この方向の技術検討を中止した。代わりに、誘電泳動により可溶化CNTをピペット先端のナノポアに挿入する方法を検討した。確率は低いもののCNTの挿入を確認した。加えて、ガラスピペット自身のナノポアを小さくする条件検討を行い、薄い壁(5 nm)に囲まれたナノポア(最小で約3 nm)を形成可能であることを確認した。この寸法計測は開発した透過電顕観察法によるものである。生理的イオン環境を付与可能な微小膜の作成については、無数の孔の空いたタマビジンの二次元結晶を利用する方法を初年度に検討した。プロテオリポソームを結晶表面上で破裂させ脂質二重層を形成できるが、膜蛋白質を高い確率でナノポアに入れることは難しい。この手法検討と並行して、ガラスキャピラリーのナノポア(直径50-100 nm)に膜蛋白質を含む脂質を張る新しい手法の検討も行った。ナノポアにAFM探針をアプローチすることは極めて困難と思われたが、キャピラリー内部に光を通すことによりナノポアの位置を確認し、そこにAFM探針をアプローチすることができた。実際、ナノポアのAFMイメージングも実施できた。膜蛋白質については、ABCトランスポータなどを調製し、高速AFM観察を行った。細胞のアンルーフ処理については、先ずは超音波と界面活性剤を併用する方法で実施した。ストレスファイバーのように膜に強く結合した構造体は無傷のまま残り、ATP添加による収縮が観察された。いくつかの技術的課題は残されているが、それぞれのテーマでいくつかの有望な要素技術と新しいアイデアも出てきており、今のところ研究は順調に進展している。SICMの更なる高速化のための要素技術は、Z走査手順とパソコンの入出力部分だけが残っている。これらを早急に確立して世界最速のSICMを2019年度中に確立したい。高解像化については、ルーチン(高い確率)で利用可能な技術でなければならない。CNT利用よりもガラスナノピペットの先鋭化の方がその条件を満たす可能性が出てきたため、2019年度中にこの手法の検討を更に進め、実際に高解像の像が得られるか試験する。ガラスピペット先端へのAFM探針のアプローチとその先端部の高速AFMイメージングがうまく実施できたため、ピペット先端に膜蛋白質を含む膜を張る手法と張れたかどうかを簡便、迅速に検出する方法を検討し、実際に高速AFM観察できるか試験する。超音波と界面活性剤の併用よりも穏やかなアンルーフ処理を、膜孔形成毒素とナノディスク形成に利用される両親媒性ポリマーの併用で可能か検討する。代表者は様々な技術開発を通して従来のAFMよりも千倍速い高速原子間力顕微鏡(高速AFM)を実現し、個々のタンパク質分子機械の機能動態をリアルタイム、高解像で直接観察することに世界で初めて成功した。これまでに着実に進められてきた高速AFMのバイオ応用研究は、高速AFMが他の手法では得られない発見を可能にするブレークスルー技術であることを実証してきた。

その一方で、現在の最先端高速AFMでも観察できない系があることも明らかになってきた。具体的には、生きた真核細胞や細胞内小器官の膜にあるタンパク質の高解像観察ができない。その理由は、膜は非常に柔らかく、AFM探針との接触により大きく歪むためである。また、精製膜タンパク質系においても、膜表裏の間に生理的には存在するイオン環境を持たせることができず、生理的環境下での膜タンパク質を観察することができない。そこで、本プロジェクトで以下12の技術を実現し、これら困難な観察が可能であることを実証する。1これまで進めてきた非接触イメージング可能な走査型イオン伝導顕微鏡(SICM)の高速化・低ノイズ化を更に進展させるとともに、カーボンナノチューブ(CNT)などを利用し解像度を向上させ、非侵襲、高解像、高速なSICMを実現する。2膜タンパク質を含む脂質平面膜の小さな面を宙に張り、膜表裏の間に生理的イオン環境を形成できるアッセイ系を開発する。本プロジェクト初年度にあたる2017年度では、上記研究実施に必要な環境を整えるとともに、「現在までの進捗状況」に記したとおり、1についてはCNT利用技術を開拓してCNTを流れるイオン流の計測に成功し、2については必要なアッセイ系の基礎となるタンパク質の二次元結晶作成に成功し、次年度以降の順調な進展に繋がる良好な成果を得ることができた。SICMの解像度向上については、CNTの超音波による切断、短いCNTの可溶化、ガラスナノピペット先端の脂質二重層膜によるギガシール形成、その脂質二重層膜へのCNTの挿入、CNT内部を流れるイオン流の計測まで成功させた。CNTの膜への挿入は脂質の流動性などの性質、ガラスナノピペットの性質に依存することを見出した。また、脂質によっては、バイアス電圧100 mVで破壊されることもあることを確認した。光重合可能な脂質としてよく利用されるDiynePCの二重層膜にはCNTは挿入されなかった。そこで、複合脂質系に加え、他の脂質にも適用可能な脂質重合法も検討した。SICMの更なる高速化(高帯域化)には低ノイズ化が必須である。そこで、ガラスナノピペット外壁にアルミニウムの原子層を形成させ、低ノイズ化が期待される電気容量の低減化に成功した。Zピエゾ駆動に伴ってイオン電流に生ずるノイズの低減化についても、ピエゾ素子の静電遮蔽に加え、ノイズをキャンセルする信号を発生させるなどの工夫により、ノイズ低減化が進んだ。生理的イオン環境を付与可能な微小膜環境の作成法についても、大きな前進があった。ビオチン結合能を有するタマビジンの二次元結晶をマイカ表面に直接形成させる条件検討を行った。その結果、タマビジンの二次元結晶がきれいに形成された。更には、種々の溶液を試したところ、二次元結晶に空隙結果を一度に多く生成させることにも成功した。この二次元結晶上にビオチン脂質を含む脂質平面膜を張ることにより空隙欠陥の上に宙に張られた膜が形成された。この微小な膜領域は非常に硬く、AFM探針との接触で0.1 nm程度しか歪まないことを確認した。この宙に張られた膜に膜タンパク質を導入できれば、膜タンパク質の高解像高速AFM観察が実現されると期待される。