hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大曲率３Ｄコンポジットの動的設計と航空・自動車構造への機能創出

その他も順調に研究は推移して,改良型ジグザグ理論に基づく有限要素の提案とサンドイッチ複合材の振動最適化,空力弾性特性を考慮した複合材積層板の重量最小化,層別ランダムサーチによる積層板の振動特性最適化,自己組織化マップによる学習型適応振動制御、一般的な外圧条件を考慮した偏平FRPパネルの座屈最適化,Blended layerを有する積層板の振動最適化,に関して予定以上に研究が進展した.こうした板構造の解析に精度の高い数値解を提供できる解析解と有限要素法の計算プログラムも開発した.これらの成果は,3件の全体講演を含む13件の国際会議での研究発表,15件の国内における日本機械学会講演会,日本感性工学会,各種シンポジウムで発表した.また研究者分担者の李美龍助教を,英国のリーズ大学に9ヶ月間派遣して,研究分野の進展を図った.本研究課題について,目的の達成は順調に推移している.その理由として,科研基盤(A)の4年目となる平成27年度は3件のIF付の海外専門誌と日本機械学会論文誌,全体講演3件を含めた13件の国際会議での研究発表,国内では15件の日本機械学会講演会,日本感性工学会,各種シンポジウムで発表成果を得たことによる.国際会議では,大学院生に多くの発表の機会を与えて,研究と教育への効果を実現した.また成果発表には至らなかったが、新しい解析手法とアルゴリズムの研究と、炭素性ファイバーの編み機を利用して新しいタイプの熱可塑性複合材料の構造を作り出す研究が進展した.平成28年度は,「自己組織化マップによる視覚化を用いた構造ヘルスモニタリング」,「自由な強化繊維形状を有する先端複合材料の最適設計」,「弾性支持条件下におけ応答局面法を用いた空力弾性特性に関する翼型複合材積層板の最適設計」.「ガラスパネルの振動の同定と定常応答」,「振動応答機能を有するタッチパネルの感性評価」,「柔軟な繊維形状を有する熱可塑性複合材の振動特性」,「積層長方形板の熱座屈解析」,「再帰型ニューラルネットワークを用いた振動制御」など申請テーマに沿った研究を進めて,国際英文専門誌5編に成果発表を行った.その他の「ファイバー縫付機による熱可塑性複合材料の作製」,「ファイバー縫付機により作成した曲線状複合材の振動特性」など小テーマに関しても順調に研究は進み,製作上の実用的問題に関して具体的成果が得られた.以上の成果は,英国サザンプトンでのMOVICや,17回US-Japan Conference on Composite Material会議などの権威ある国際学会,日本機械学会のダイナミクス&デザインD&D2016,日本航空宇宙学会の第58回構造強度に関する講演会,日本計測自動制御学会の第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会の国内専門講演会で発表された.とくに本基盤研究Aの成果である日本機械学会論文集に掲載された「双安定性を有する複合材シェルのスナップスルー変形に関する多目的最適化」の論文に関しては,2017年4月20日の日本機械学会総会の場にて日本機械学会論文賞を受けている.地球全体のエネルギー消費の高まりに対して,石油資源の有限性は人類の大きな課題である。このため石油を燃料とする自動車,航空機の交通機械において,構造軽量化により省資源を実現することは急務である。本研究は,自動車と航空機になお一層の構造軽量化による燃費向上を導入するため,形状を大きく変化させる複合材料構造の力学問題の解決と最適構造設計の研究を主な目的とする。具体的には,大曲率構造に問題となる振動環境下での動特性,熱変形,座屈や強度などの工学的諸問題を研究して,必要な場所に曲線状繊維を的確に導入する三次元的な最適複合材料構造を提案する。
胸膜中皮腫における新規バイオマーカーの検討と早期診断への臨床応用

血漿および胸水中のfibulin-3濃度は、胸膜中皮腫の診断において非常に高精度な新しいバイオマーカーとして期待されている。当研究はfibulin-3が、日本人において同様の信頼性を持って、診断、治療効果判定に用いることが出来るかを検証することが目的である。当研究の検体集積は新潟大学医歯学総合病院にて臨床試験として申請し承認を得た。胸膜中皮腫、肺癌等の患者を対象として、血液、胸水検体の採取をおこない、現在までに合わせて113検体を得た。それに加えて当科の中皮腫患者保存血清も加えてfibulin-3ならびにSMRP、CYFRA-21等の解析をおこなった。本年度中の学会発表、論文化を予定している。血漿中のfibulin-3濃度は、胸膜中皮腫患者とそれ以外との比較で感度96.7%、特異度95.5%で鑑別に用いることが出来、また、胸水での比較でも感度83.8%、特異度92.4%で鑑別出来たと報告されており、胸膜中皮腫の診断において非常に高精度な新しいバイオマーカーとして期待されている。また、臨床上常に問題となる胸膜中皮腫と他の悪性腫瘍との鑑別にも有効であると報告されている。当研究は胸膜中皮腫の有望なバイオマーカーであるfibulin-3が、日本人において同様の信頼性を持って、診断、治療効果判定に用いることが出来るかを検証することが目的である。新潟大学医歯学総合病院に当研究の臨床試験を申請し承認を得た。当院に入院した胸膜中皮腫、進行期肺癌、胸膜炎、心不全等の患者を対象として、血液、胸水検体の採取をすすめており、また当科保存検体を用いてfibulin-3の発現を検証中である。また、新潟県内の主要基幹病院にも協力を依頼し症例集積、データベース作成を進めている。患者検体を用いた研究のため、当研究を新潟大学医歯学総合病院に臨床試験として申請をおこない承認を得た。同試験ではこれから治療する胸膜中皮腫、進行期肺癌、胸膜炎、心不全等の患者に加え、当科で過去に治療した胸膜中皮腫症例の血液保存検体も使用可能なプロトコールとした。当初の想定では胸膜中皮腫患者の新潟県内での年間死亡数が約20例であり、新潟県での新規胸膜中皮腫患者は平均生存期間を考慮し15例/年と計算。当研究への登録は10例程度と考えていたが、現在それを下回っており、参加施設の増加を検討している。研究結果はまだ公表に至っていないが、登録症例や過去の保存検体を用いてfibulin-3やその他の胸膜中皮腫マーカーの測定を進めており、本年中の発表を目標に研究を進めている。当院に入院した胸膜中皮腫、進行期肺癌、胸膜炎、心不全等の患者を対象として、血液、胸水検体の採取をおこない、2016年3月までに血液、胸水を合わせて113検体を得た。胸膜中皮腫患者の入院が当初の想定以下であり、検体の集積が遅れている。肺腫瘍学臨床試験参加施設の追加を検討する。症例集積が予想を下回っている。本年当科に入院した胸膜中皮腫症例が予定より少なかったため。症例集積の遅れにより実験にかかる物品費が予定より少なかったため。当初の予定より協力病院を増やして症例集積を進める。症例集積の増加が見込めるため、繰越金は当年で使用する方針。症例集積の遅れにより実験にかかる試薬等の使用が少なかったため。症例集積の増加が見込めるため、前年度分の繰越金は当年で使用する方針。
食品流通の生産性に関する日米比較

1997年度は、SNA産業連関表を用いて、日本における食品流通経路の短縮化が分析された。その結果、多くの市場で1995年から1996年にかけて流通経路の短縮化が生じた事が明らかとなった。輸入品との競合が激化する中でもっと前の時期からその傾向が見られたものもあるが、1995年以降の流通経路の短縮化はほぼ共通した現象である。大店法改正に象徴される流通制度の改革は流通革命に影響をもたらしたと言える。1998年度は同様の研究をアメリカについて行った。ただし、利用可能なSNA産業連関表の制約から、商業マージンの推計は1985年と1987年のみ行い、以下の事柄が明らかになった。(1)牧畜畜産は0.087から0.079へと低下した。(2)他の農産物は0.069から0.058へと低下した。(3)食料品は0.027から0.031へと低下した。1999年度は日本とアメリカの比較と行った。同一の部門分類が必要なため、データとしては国際産業連関表が再集計され、二つの産業連関表が作成され用いられた。生鮮度合いの重視される食品(農業)の流通コストについては、水準と傾向の両面において、日本の「優位性」が明らかとなった。これは生鮮野菜などが「大量買付けによる仕入コストの削減」という手法と馴染みにくい性質(傷みやすい、品質のバラツキが大きい、産地の散らばりが大きい、等)を持っているためと考えられる。より加工度の高い食料品の流通コストについては、アメリカにおける減少傾向が強く、1995年には日本とほぼ等しい水準にまで低下した。これは加工度が高くなると「大量買付けによる仕入コストの削減」という手法がより有効になるためと思われる。わが国でも大店法改正・廃止などの既成緩和が進展しているとは言え、より一層の改善が必要であろう。特に、外食化と中食化の進展を考慮すると、加工度の高い食品に対する需要は今後も増加が見込まれるので、この分野の流通に関するより詳細な検討(例えば、規制緩和の事後評価分析など)がより重要になると思われる。3年計画の初年度にあたる本年度は日本の食品流通業の効率性に関する分析を行った。第一に、既往の流通マージン率に関する数量分析論文のサーベイを行い、1980年代までのデータに関して、(1)日本の流通マージン率はアメリカのそれと比較して低い水準にある、(2)したがって、通説となっている「日本の流通業は非効率である」という見解は必ずしも支持されない、(3)ただし、時系列的には日本の流通マージン率は上昇傾向にある、という整理を行った。第二に、1990年代のデータを用いて、日本の近年の動向を検討した。その結果、上記の(2)は1990年代においても引き続き継続していることを確認した。また、同様のことは食品業についても当てはまることが確認された。第三に、しかしながら、定性的な分析により、以下に示す考察を行った。まず、流通マージン=流通費+流通利潤、流通マージン率=流通マージン/消費者価格、であることから、消費者価格の大小に関係しない一定の流通費が存在するならば、消費者価格が高くなれば流通マージン率は小さくなる傾向が出てくることを指摘した。

したがって、流通マージン率の小さいことをもって効率的であるとは言えない。消費者価格が高いためにこのような現象が生じているかもしれないからである。第四に、以上の考察を踏まえ、流通業の投入構造を分析し、流通のしめる比率が時系列的にどのような変遷をとげてきたかを分析した。その結果、この比率が増加していることが観察された。また、運賃、包装資材費、貯蔵費などの比率も増加する傾向にあった。第五に、以上から、大規模小売店舗法の規制緩和は消費者価格の低下を誘発し、流通マージン率を高める結果となったのではないかという結論に達した。昨年度は日本の食品流通の簡素化について研究を行ったので、本年度は類似の研究をアメリカについて行った。家計消費1ドルによって直接間接に発生した商業マージンの推移を1985年と1987年のアメリカ産業連関表を使って検討したところ、主な食料品については、以下の事柄が明らかになった。(1)牧畜畜産は0.087から0.079へと低下した。(2)他の農産物は0.069から0.058へと低下した。(3)食料品は0.027から0.031へと低下した。来年度の予備的考察として、以下の比較を試みた。牧畜・畜産:同じ時期に、日本の畜産食料品製造業では0.114から0.117へ変化した。畜産・養蚕業と比較しても、0.098から0.092への変化であった。したがって、水準としては日本の方が高い。変化の方向では畜産食料品製造業で微増、畜産・養蚕業で微減しているが、流通経路の短縮化はアメリカの方がより進んでいる。他の農産物:同じ時期に他の耕種農業では0.063から0.069へ増加している。したがって、水準としてはほぼ同じであるが、流通経路の短縮化はアメリカの方がより進んでいる。食料品:同じ時期に、その他の食料品製造業では0.104から0.115へ変化している。食品加工関連で一番商業マージンの低い飲料製造業と比較しても0.066から0.074への変化である。したがって、水準はアメリカの方がはるかに低い。一方、変化の向きは共に増加傾向にある。ただし、アメリカにおけるこのような変化は流通経路が短縮化と逆方向に進んでいるわけではなく、高付加価値化等の要因によるものと思われる。部門分類や物価水準の影響を受けているという意味で上述の比較はあくまでも第一次接近である。次年度では、日米の部門分類を統一し、データをドルベースに換算して比較を行う予定である。1997年度と1998年度はそれぞれ日本とアメリカの食品流通の簡素化について研究を行ったので、本年度は日本とアメリカの比較を行った。生鮮度合いの重視される食品(農業)の流通コストについては、水準と傾向の両面において、日本の「優位性」が明らかとなった。規制緩和が進んだアメリカよりも日本の方が効率的であるという結論は意外に思えるかもしれないが、これは生鮮野菜などが「大量買付けによる仕入コストの削減」という手法と馴染みにくい性質(傷みやすい、品質のバラツキが大きい、産地の散らばりが大きい、等)を持っているためと考えられる。しかしながら、より加工度の高い食料品の流通コストについては、アメリカにおける減少傾向が強く、1995年には日本とほぼ等しい水準にまで低下した。したがって、生鮮食品とは異なり、日本の「優位性」は示されなかった。これは加工度が高くなると「大量買付けによる仕入コストの削減」という手法がより有効になるためと思われる。
An improved radiocarbon calibration dataset from Lake Suigetsu (Japan) by application of an advanced varve interpolation algorithm to an extended Lake Suigetsu varve chronology

水月湖の年縞(毎年または季節ごとの葉理)計数による年代決定モデルを年縞の下限(コア深度40.4m)にまで拡張し、年縞の下限の正確な深度が初めて高い確度で決定された。不完全な年縞記録を解読するため、年縞を内挿するプログラムの開発を行い、自動化により開発初期から大きく改善した。確率分布適合という新しいアプローチにより様々な堆積物に応用可能となった。年縞の計数とともに微細堆積相データを高解像度で取得した。これらは最終氷期末期の気候変動や、最終氷期の洪水や台風の高解像度復元といった古環境復元に有用である。これらのデータは現在、さらなる古環境解析に用いており、年代論に関する論文を準備中である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
DNAミスマッチのDNA複製酵素による伸長と熱力学的安定性についての研究

最初に8-ヒドロキシグアニン(8-OHG)を含むDNA断片を高収率かつ簡便に合成可能な新規ホスホロアミダイト体を化学合成した。これをビルディングブロックとして用い、DNA自動合成機を用いて8-OHGを含むオリゴヌクレオチドを合成し、HPLCを用いて高純度に精製した。次にオリゴヌクレオチドを酵素的に連結させ、鋳型DNAを調整した。3'-末端にミスマッチを含むプライマーと鋳型DNAをアニーリングさせ、哺乳動物細胞から調整したDNAポリメラーゼαを用いて、DNA鎖伸長反応を行った。電気泳動を用いて分析したところ、G:T(鋳型:プライマー)塩基対の伸長と、配列によってはG:A(鋳型:プライマー)塩基対の伸長が観察された。一方、8-OHGの場合には、8-OHG:C、8-OHG:A(鋳型:プライマー)塩基対の伸長と、配列によっては8-OHG:T(鋳型:プライマー)塩基対の伸長が観察された。以上の結果を、同一配列を用いて測定した熱力学的安定性と比較したところ、予想とは異なり、Gの場合にも8-OHGの場合にも、DNAポリメラーゼαによる伸長と熱力学的安定性には直接的な相関関係がないことが明らかとなった。以上、本研究で得られた結果から、DNAポリメラーゼの塩基対伸長反応には、熱力学的安定性によって、一義的に決定しているのではなく、他の要因(例えば、塩基対の形やDNAポリメラーゼとの親和性)による影響が大きいことが明らかとなった。
「社会性動機検出法」の開発

複雑な社会的交互作用事態における一般的行動特性の個人差を弁別検出し得る検査法を構成し、これを規準化することができれば、【◯!1】交互作用事態における実験事態で個人の結果を比較検討したり、【◯!2】個人的特性を予め統制して個人差に基づくバイアスを実験前にできるだけ除去したり、【◯!3】個人の行動特性を積極的に主変数にして各種の事態との関係を調べることを可能にする点で有効となる。本研究は、こうした事情をふまえて、社会的な一般的行動特性の基盤となる「社会的動機」(social motive)を社会的交互作用事態を抽象化したゲーム事態での選択行動の側面から直接的に効率よく検出できる検査技法の開発を目的としたものである。これは、ある意味では社会性に関して新たな視点に基づくパースナリティ検査を提起することにほかならない。本研究はすでにある程度方法論的に具体化している「IF-THEN法」(IF-THEN method)と対称分解型ゲームの形態を利用した「分解ゲーム法」(decomposed game method)の2種の方法を理論的・実験的に比較検討したものである。前者は2×2型30課題、後者は9×2型48課題の利得行列が用いられるが、ともに最終的には9種の社会動機(単利・自虐・献身・加害・共栄・共倒・優越・卑下・平等)の混合比で表現されるものである。両方法とも計算機上への具現化、実験的比較は完了したが、総合的にみて、分解ゲーム法は単一利得行列でひとつの動機成分を検出できる利点はあるものの検査結果の明確性・安定性に関してはむしろ4利得行列でひとつの動機成分を検出するIF-THEN法の方が優れている結果を示した。したがって、検査法としてはIF-THEN法を標準的検出法として確立すべく、最終成果としては構成過程・実施方法・分析方法・応用研究例も含めて必要情報が記載された一般利用が可能なかたちで公表されるマニュアル(大型計算機・NEC9801利用)を完成した。
加工用並びに子実用とうもろこし収穫機の自動化に関する研究

1.トラクタ直装式1条刈コ-ンピッカの所要動力空転時動力は、PTO軸220550rpmにおいて、28PSであり、コンベや関係に占められている。デント種での負荷動力は、作業速度26km1hにおいて810PSであり、海時処理量が、1.56tonにおいて、脱穂ロ-ルの抵抗は3PS程度となる。スイ-ト種での負荷動力は、69PSであり、脱穂ロ-ルの抵抗は、毎時処理量が1tonにおいて26PSであった。適用トラクタの大きさは、収納タンク積載量0.71tonに対し、70PSクラスを必要とする。デント種の圃場損失は1%以上であるが、子実損傷は2%以下であった。スイ-ト種では、スナップ板の装着のため、子実損傷はほとんど発生していない。2.VTR映像による雌穂の挙動脱穂ロ-ル周速度は、3m/sであるから、茎葉は0.5秒以下で地面へと排出される。雌穂はこの瞬間にもぎ取られる。デント種では、収穫後期において脱穂時の子実損傷が目立つ。この時期では、脱穂とともに苞皮の半分位は茎測に穂柄と残される。剥皮では、0.25秒で軸の半分測が剥け、0.1秒で残り半分が剥ける。穂先供給が比較的能率的に剥ける。3.剥皮実験(1)スイ-ト種(ねじれ溝ゴムロ-ル)の所要トルクは、苞皮1418枚に0.41.5Kgf.m(40150J)を要し、250350tpm(0.91.3m/s)が適している。副軸傾角は20度で剥度性能は向上する。(2)デント種(溝付鉄ロ-ルとゴムロ-ルの組合せ)では、苞皮枚数に比例して抵抗も増すが、ロ-ル回転数(300450tpm)と苞皮水分には関係がなかった。剥皮抵抗は、スイ-ト種の1/3であった。4.収穫機自動化の検討当研究室で開発したトラクタ作業モニタの装備によって、作業速度、刈高さ、うね合せ、ホッパ警告等の表示が可能となり、収穫後の地上残茎に対しても計測上の問題は見られなかった。1.トラクタ直装式1条用とうもろこし収穫機の所要動力(1)空転時動力トラクタPTO軸トルクは、220550rpmにおいて28psであり、その大部分はコンベア関係であった。(2)負荷時全動力a.子実用とうもろこし(デントコーン)では、作業速度26km/hにおいて810psであった。大部分は脱穂ロール抵抗であり、毎時処理量は1.56tに相当する(子実含水率26%)。b.加工用とうもろこし(スイートコーン)では、69psであり、脱穂ロールの負荷量は26ps程度であった。毎時処理量は1tに相当する(子実含水率75%)。

(3)適応トラクタについて機体重量は、子実用で960kg、加工用で1280kgとなり、子実タンク積載量0.71tを考慮すれば、70psクラスのトラクタを必要とする。2.雌穂損傷及び子実損失について(1)子実用とうもろこし脱穂ロールに茎葉の巻付きはなかった。切断雌穂数比で14%となり、未収穂は未熟が大部分である。子実損失は、含水率が下がると多くなるが、1穂当たり30粒以下であった。(2)加工用とうもろこし国産機で、脱穂用カッタの作用は、優れた性能を発揮し、雌穂損傷及び未収穂はほとんど認められなかった。(3)収穫時期について子実用とうもろこしの場合に、収穫適期が過ぎて苞皮含水率が15%以下では、脱穂と共に穂柄と苞皮が若干剥皮されるから、剥皮ロールの負担が少なく、従ってこのロールに苞皮の巻付きは少ない。3.次年度の計画プロトタイプモデルによる雌穂の剥皮状況について、抵抗測定及びビデオ撮影解析により詳細に研究する。1.VTRによる収穫機の脱穂状況(1)9月上旬におけるスイ-トコ-ン収穫において、脱穂部にあるスナッピングプレ-トによって、雌穂損傷はほとんど見られない。(2)収穫適期を過ぎた11月上旬のデントコ-ンでは、降霜の影響もあって、包皮水分が下がり、容易に脱穂し易く、倒伏茎がなかったので、正常な位置で収穫作業ができた。脱穂ロ-ルの表面周速は、秒速3.1mとなるから、茎の引込みが速く、雌穂元部への衝撃が大きい。包皮の枯れ具合いが進むと、茎に着生し易くなり、脱穂後の付着枚数が57枚に減ることが明かとなった。2.プロトタイプモデル(実機模型)による剥皮実験(1)スイ-トコ-ン(らせん溝付きゴムロ-ル)包皮は1418枚と多いため、一般に剥皮抵抗は大きく、トルクで0.41.0kgf・m、仕事で40150Jであり、ロ-ル軸は300400rpm(周速度1.11.5m/s)が適している。軸間角度は20度あれば性能は向上する。剥皮仕事は、包皮枚数・軸回転数にほぼ比例して増す傾向にある。(2)デントコ-ン(溝付き鋳鉄ロ-ルとゴムロ-ルの組合せ)収穫時期を3回に分けて実験したが、軸回転数を上げ、包皮数が多くなると抵抗も高くなるが、包皮の水分変化には左右されない。剥皮平均トルクは0.51.5kgf・mで、仕事は1550Jとなり、包皮はスイ-トコ-ンより少ない分だけ低い値となり、およそ1/3であった。雌穂の穂先供給では直ちに剥皮されるが、穂元供給では180度反転した2分割剥皮が一般的な傾向となる。ロ-ル軸は400500rpm(1.21.5m/s)が上限と考えられる。穂供給角は30度が良い結果を示した。3.次年度の計画収穫機のセンサによる収穫高さ調節、トラクタPTO軸回転制御、ホッパ内材料の確認、脱穂ロ-ル特性等を研究する。1.収穫機自動化の検討トラクタ作業モニタによって,各種センサからの情報が計測・表示される。標準的な仕様としては、超音波ドップラ・レ-ダ,トラクタ駆動輪回転ピックアップ,三点リンク昇降スイッチを装備しており,作業速度,タイヤすべり率,実作業時間等を表示するとともに,作業面積,時間,走行距離等を累計する。(1)うね合せモニタ(スト-クセンサ使用)センサをコ-ンハ-ベスタの左右のギャザリングポイントに取付け,とうもろこし茎の位置を検出する。モニタでは、センシングア-ムが茎に接した側の移動量を表示するので、脱穂ロ-ル間にとうもろこし茎が正確に入るようにできる。(2)集稈部高さ制御(超音波高さセンサ使用)センサを集稈部下面から30cmの高さに取付け、0.7秒間かくに超音波で地上高さを検出する。とくに,収穫後の残茎が分布している地上高を8%の変異係数で計測できた。(3)作業速度モニタ(超音波ドップラ・レ-ダ使用)トラクタ前車軸に俯角35^゚で取付けたレ-ダから残茎の多い地面に向けて超音波を発射し、ドップラ・シフトの原理で車速を0.1秒ごとに測定できる。
ブタ脂肪前駆細胞におけるゲノム編集を用いた細胞分化制御メカニズムの解析

近年、ゲノム編集技術が開発され、遺伝子改変を容易に行うことが可能になった。しかし、従来のノックアウト法とは異なりゲノム編集では薬剤耐性遺伝子を用いないため、遺伝子改変が起こった細胞を選択するために多大な手間と時間を要していた。そのため効率の良い新たな選択方法が求められていた。一方、新世界ザルより下等な生物は全て細胞表面にαGal抗原(Galα1-3Gal-R)という糖鎖構造を持つ。この糖鎖構造はBS-IB4というレクチンによって特異的に認識される。また、このレクチンにタンパク合成を阻害する毒素であるサポリンを結合させたIB4-SAPを動物細胞に作用させると、この物質が結合した細胞に細胞死を起こす。その濃度は0.4-1.0 μg/mlと極めて低濃度であり処理時間も30分間で十分である。また、Endo-β-galactosidase C (EndoGalC)はウェルシュ菌から単離されαGal抗原を特異的に切断する酵素である。この酵素遺伝子を動物細胞で発現させると細胞表面のαGal抗原を除去することができ、IB4-SAP処理による細胞死を回避できる。そこで、EndoGalC発現ベクターをhCas9発現ベクター、gRNA発現ベクターと細胞に共導入し、IB4-SAP処理を行うことで遺伝子改変細胞を濃縮する方法を開発した。これまでに、ブタ胎児繊維芽細胞、ブタ脂肪前駆細胞、マウス繊維芽細胞、マウスES細胞など、生物・細胞種を問わず遺伝子改変細胞の濃縮が確認でき、単離された細胞の約10%がbi-allelicなノックアウトであることが確認された。これらより、EndoGalCとIB4-SAPの組み合わせはCRISPRにおける遺伝子改変細胞の濃縮方法として非常に有効であることが示された。
米生産調整及びその代替的政策手段の存続、廃止に関する政治経済的条件の定量分析

米生産調整政策において、名目的な減反率は現在40%、100万haとされているが、その実質的な減反率、裏返せば米増産見込みを全国各県、市町村への詳細な現地調査に基づき、計量経済学モデルによって推定したところ、10%、17万ha程度であり、更に実際の増産は米価下落が伴うことにより、4. 2%程度であることが解明された。米価下落率は、13. 4%である。円滑に廃止できる可能性はある。ただし、その所得減をある程度補償する施策が必要である。それは、デカップリングされたものである必要がある。OECD基準に照らして50%程度のデカップリングができれば、2500円/60kgの固定支払により3848億円の財政負担があるものの、現行所得移転規模を維持したまま廃止が可能であるとの推定結果を得た。また、4%の米価低下が容認できれば、その額は、1866円/60kgの固定支払、2807億円の財政負担に節減できるとの推定結果も得られた。研究内容は、三つの系、即ち「存続廃止定量分析系」、「日米比較政治過程系」、「ローカルレベル施策手法系」に大別される。これらは、初年目から同時並行的に進めた。各系別には、次のような成果が得られた。「存続廃止定量分析系」平成21年度は、生産調整(数量割当)及びその代替的政策手段を単独で用いた場合の、その政策強度を強めていった時の余剰変化についてSTC分析を行った。その結果、固定支払方式による直接支払でも、当年実績生産量基準のものよりも、生産刺激を50%程度にカットできれば、予算額が多少増額しなければならないというものの、2800億円程度の財政規模で、現行の生産調整の場合とほぼ同水準の所得移転ができることがわかった。「日米比較政治過程分析系」日米比較政治過程系については、アメリカ穀物生産調整の歴史について、レビューし、その成果をまとめた(成果の一覧表参照)。議会公聴会の記録、Congressional Recordの分析は、次年度以降の課題である。「ローカルレベル施策手法系」ローカルレベル施策手法系では、^平成21年度は、市町村別データの収集に力を入れ、秋田県、長野県、茨城県、滋賀県、岡山県、兵庫県を重点的に訪問調査し、詳細かつ網羅的な生産調整関連施策の実施状況を把握することができた。具体的には、集落別、個人別配分方法、交付金の運用、互助金制度の活用方法等について、新たな情報が得られた。「存続廃止定量分析系」本年度は、生産調整の代替手段である直接支払について、そのデカップリング度合いによって異なる余剰への影響を理論的に精査するとともに、海外文献から計測値等を収集分析した。なお、当初予定していたシミュレーションについて、研究全体の力点を第三の系においたため、予定していたものの一部についてのみ試算を行った。「日米比較政治過程分析系」本年度は、前年度に引き続き、アメリカ議会公聴会の記録をCongressional Recordから拾う作業を、Congressional Recordの完備したメリーランド大学のMckeldin Libraryを訪問して行った。ロビー活動に関する調査は、次年度行うこととした。一方、日本の政治過程分析に関して、Coughlinらにより定式化されている確率投票モデルの文献収集と分析を行った。「ローカルレベル施策手法系」ローカルレベル施策手法系では、本年度は重点的に進め、各県から過去四十年間の米生産調整目標配分に関する市町村別データを収集し、また、全国米生産県のうち1/2程度の府県について、市町村調査を実施し、市町村レベルでの施策の経過と今後の政策手段の変更、改善に関して予想される変化を探るための知見を得た。具体的には、市町村別単独予算措置、市町村単独のとも補償制度、互助金制度等を明らかにした。1.米生産調整を存続した場合、廃止した場合、更に廃止と引き換えに直接支払をデカップリング型で実施した場合、不足払い型で実施した場合について、弾力性等に一定の仮定を置いた上で、シミュレーションを行った。その結果、政策選択の適否には、公的資金限界コスト(MCF)が大きく影響することがわかった。徴税コストと歳入・歳出両側面で生ずるデッドウエイトロスから構成されるこの比率は、通常0.70.8等の計測値がある。これが小さければ、不足払いによる価格引下げで、輸出も検討してよいが。

これが大きければ、財政負担による価格引下げで輸出振興することは適切ではない。現下の財政危機に鑑みれば、MCFは大きいことが予想される。財政支援型輸出振興は適切ではない、との結論が得られた。輸出するにしても、研究開発による自力の競争力強化が基本となろう。2.米生産調整の歴史的経緯や政治的背景等を調査したところ、青刈り面積が概ね未達成予備軍の指標として適切であることがわかった。この市町村別実績については、全国網羅的なデータは残されていないため、特定の市町村につきケーススタディを行った。また、農地流動化が進む過程で、未達成が解消していくことも、複数の市町村担当者から指摘された。米生産調整廃止の場合の米増産については、東日本では大きく、西日本では小さいことがわかった。ただし、その詳細については、一時的に西日本でも増加に転ずる可能性も示唆された。
身体性拡張のためのアクチュエータの固有インピーダンス・平衡位置の同時制御と伝達

超高齢化社会の到来が予測される中で、知能ロボットの活用が注目されている。当該研究では、次世代FAやリハビリテーションのためのアシストロボットに必要で、従来産業ロボットが実現できていない「人の筋のしなやかさ」、つまり可変/低インピーダンス特性をハードウェア的に実現することを目的とし、駆動装置(アクチュエータ)自体の開発と、位置・インピーダンス・力の制御手法と、各種センサに基づき制御入力を学習する手法とを実機で実証した。従来の産業ロボットの固い関節機構を擬似的に制御するのではなく、本質安全を実現するハードウェア的に可変かつ低インピーダンスの駆動関節の基盤技術を構築した点が、重要な成果である。超高齢者社会の到来で、健康寿命を延ばすためのロボットの用途として、介護者・介助者の物理的な生活支援に期待が集まっている。これまでの産業用途では工場などの柵内で使用されたためロボットに必要とされたのは、高い位置決め精度の固い関節機構であった。しかし、リハビリ・工場などのアシスト機器を始め、ヒトと協調するロボットに必要なのは、ヒトの関節と互換性のある力強く柔軟な駆動関節である。このような背景から、柔軟性を変えることのできる駆動関節の開発が盛んに行われているが、駆動装置自体の開発が必要な点に加え、駆動装置をどのように制御すれば良いかが明らかではない点が課題である。今年度は、柔軟性を変えることのできる駆動装置のハードウェア開発と、柔軟性がある駆動関節の位置制御に取り組んだ。位置と柔軟性を制御可能にするために、空気圧人工筋の拮抗駆動関節の固有インピーダンス制御モデルの実装と、位置制御を行うためのモデル化を行った。具体的には、駆動装置の先端に取り付けた力センサからモデルのキャリブレーションを行うことで、位置・インピーダンスを同時に制御する制御系の実装と実験機を用いた動作テストを行い、実際に剛性が変化できることを確認した。さらに、筋電位信号などに基づき、上肢外骨格型ロボットの動作生成を行うなどの技術課題に取り組み、アシスト力が適切に学習されるかなどを検証した。当初の予定どおり、上肢外骨格型ロボットのための可変剛性の関節における制御の課題に取り組んだ。実際に空気圧人工筋を拮抗筋として搭載した実験機によって、剛性を変えつつ位置を制御する制御手法が実機に実装できることを確認した。上肢・下肢外骨格型ロボットの制御に向けたソフトウェアおよびハードウェアの開発が順調に進んでおり、概ね当初の予定どおり順調に伸展している。これまでの産業ロボットは正確な制御が必要とされていたため、高い位置決め精度が実現できる固い駆動関節に基づくロボットが開発されてきた。その一方で近年、リハビリ・工場などのアシスト機器を始めとした、ヒトと協調するロボットに期待が集まっており、盛んに開発されている。本研究では、このようなロボットに必要な機能で従来産業ロボットで実現できない要素として、ヒトの関節と互換性のある力強く柔軟な駆動関節を実現する。当該年度は柔軟性のある関節で実現される外骨格型ロボットもしくはロボットの遠隔操作において、身体性拡張に用いるためのアクチュエータの制御で柔軟性を変えることのできる駆動装置(アクチュエータ)の、角度や位置の制御システムを構築するとともに、特に制御におけるパラメータ調整・キャリブレーションの問題を検討した。本研究で採用している空気圧により駆動されるアクチュエータでは、従来のモータに比べて大きな力を伝達する必要があるため、機構の改良を実施した。具体的には、力の伝達経路において、力の伝達要素とアクチュエータ・関節部の接続部と力センサの取り付け部の改良を行うことで、サイズの大きなアクチュエータからの大きな駆動力をコンパクトに伝達できる機構を実現した。さらに、計画通り上記アクチュエータを実証的に制御するための多リンク機構を製作し、プラットフォームの整備を完了した。非常に軽量な関節機構で実現される可変インピーダンスの機構はこれまでの産業用ロボットでは実現されておらず、重要な成果である。当初の予定どおり、可変剛性における制御モデルの改良に取り組むとともに、多リンク機構の整備を完了しており、本研究における実証実験のためのプラットフォームの整備が進んでおり、概ね当初の予定どおり順調に進展している。近年、協働ロボットや外骨格ロボットなど、人と協調・人が装着するようなロボットの使われ方が急速に普及し、また多くの機器開発が行われている。これまでの産業ロボットはバックドライバビリティを犠牲にすることで高い位置決め性能を追求し、固い駆動関節による制御を目的としていた。人と協調するロボットには高いバックドライバビリティ、ハードウェア的に低インピーダンスの力制御、など全く異なる性能が求められる。しかし、従来のモータ制御でこれらの特性を実現するには、低減速比にするほかなく、結果的に駆動装置の重量や装置のイナーシャを増加させる原因となる。当該研究課題では、アクチュエータに空圧もしくは空圧と電磁力を合成させて利用することで、低インピーダンスでハードウェア的に可変な駆動システム、制御モデルを開発した。当該年度は、これまでに開発しているハードウェア的なインピーダンス制御可能なプラットフォームの改良を実施し、具体的には、人工筋や直動型のアクチュエータにおける構造設計の最適化による改良に加え、多リンク系への実装を可能とするメカトロニクス部分の開発と制御モデルの改良を行った。実機において、周期運動に追従する制御系および制御アルゴリズムを開発し、センサ情報の取得を行うためのインタフェース系を実装することで、生体信号や脳情報解析技術と連動するプラットフォームとして機能することを実験的に実証した。これまでの産業用ロボットや協働ロボットとは全くことなる制御特性、また低インピーダンスで可変制御が達成可能である点において、重要な成果である。

超高齢化社会の到来が予測される中で、知能ロボットの活用が注目されている。当該研究では、次世代FAやリハビリテーションのためのアシストロボットに必要で、従来産業ロボットが実現できていない「人の筋のしなやかさ」、つまり可変/低インピーダンス特性をハードウェア的に実現することを目的とし、駆動装置(アクチュエータ)自体の開発と、位置・インピーダンス・力の制御手法と、各種センサに基づき制御入力を学習する手法とを実機で実証した。従来の産業ロボットの固い関節機構を擬似的に制御するのではなく、本質安全を実現するハードウェア的に可変かつ低インピーダンスの駆動関節の基盤技術を構築した点が、重要な成果である。既に、可変インピーダンス制御なアクチュエータの制御として、位置と剛性を同時に制御できる制御アルゴリズムを、空気圧人工筋による拮抗駆動の実験機に実装できているが、キャリブレーション時のデータが不足領域での不安定性の課題に取り組む必要がある。剛性と位置のデータセットを十分に提示できるようキャリブレーションの方法を検討するか、解析的なモデルを用いたデータセット削減方法などを検討する必要がある。さらに今後の研究では、制御の多自由度化に向けて、安定性の課題に取り組む。アクチュエータ自体の改良および制御システムの構築は研究が順調に進展しており、駆動関節の位置・インピーダンスの制御を実証的に実施することで、本研究の仮説検証を実施することが可能である。アクチュエータからの大きな力が伝達できるようになったため、関節部において軽量化と強度の確保にトレードオフの課題があるため、今後の研究ではこの課題に取り組むとともに、出力側での性能評価を実施する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。知能ロボティクス29年度が最終年度であるため、記入しない。
目貫（刀装金具）制作手法の科学的検証及び復元技術の開発

室町時代の目貫の制作工程で、漆がどのように使用されたのか明らかにするため、非破壊的分析調査および歴史的資料調査の両面から進めた。デジタルマイクロスコープ、FT-IR、SEM、X線CTを活用して、漆が金属材料の接着剤として使用されていることを明らかにした。歴史的調査でも、金属材料の接合に漆が使用されていた事例を確認した。そして金属材料を漆で接着する実験を行い、その試料を引張せん断接着試験(JISK6850)で評価をおこなった。その結果、漆には金属材料を接着させる接合強度があることを実証した。室町時代における目貫の制作に、漆がどのように使用されたのかを明らかにするため、非破壊的手法および歴史的資料の調査という両面から研究を進めた。H28年度は、従来から研究に供してきた南天図目貫を対象として、さらに詳細な調査を実施した。非破壊的手法に関して、デジタルマイクロスコープを活用して観察したが、金箔を引っ掛けて固定するほぞ穴が確認できなかったことから、機械的な固定ではないことが示された。また、X線CTおよびSEMを用いた解析においても、当時の金属接合で一般的に用いられていたロウ材が検出されなかった。一方、FT-IR解析では、固着された金箔の端部に漆が多く検出された。漆の分布状況を詳細に検討した結果、南天図目貫においては、余剰の漆を使用して金箔を固着したことが明らかになった。歴史的資料に関して、古の金属工芸作品における漆との関連性を調査した。甲冑金物、建築飾り金物などに漆を施すことが多いことについて、主要素材である鉄は日本の気候において腐食しやすいため防錆処理を必要とすることから、美観を良くすることに加え、高い防錆効果を期待して漆を塗布していたと考えられる。文献および実施調査から、現代における施工方法は、漆を炎で焼き付ける手法が殆どであることが分かった。そこで、「焼き付けによる硬化」、および「常温での硬化」という、二つの異なった手法で硬化させた漆試料を自作し、FT-IRで解析したところ、手法の違いを判断できる差異はなかった。今後は、金属接合材料としてこれまで知られていなかった漆の役割を実用面から検討するために、接合時の温度、接合面の表面粗さ、漆の接合促進剤である添加物の影響などの接合条件の分析を行う。そして金属工芸作品における漆での接合方法適用の指針を確立する。室町時代における目貫の制作に、漆がどのように使用されたのかを明らかにするため、非破壊的手法および歴史的資料の調査という両面から研究を進めた結果、おおむね順調に進展している。特性X線像の解析から、南天図目貫の固着部から漆がはみ出ていることが確認された。FT-IRの分析結果からも余剰な漆が検出されたことから、室町時代には金属同士を漆で固着する手法があったと判断した。歴史的な金属工芸作品における漆との関連性を調査したところ、鉄製の甲冑金物、建築飾り金物は、漆で仕上げられているものが多いことが分かった。実際、室町時代に制作された鉄製甲冑金物をFT-IRで解析したところ、漆の使用が確認された。その他、江戸期に制作された鉄製の自在置物にも、漆で塗られた作品が見つかった。鉄製品のみ漆が使用されていたことから、漆が持つ光沢などの美観もさることながら、漆で塗布する第一の目的は防錆効果であったと考えられる。高精細なX線CT観察から、南天の実を表現した黒く見える4個の突起した粒は、金を象嵌していることが分かった。黒く見える表面をEDXで計測したところ、多量の銀と硫黄が検出された。また、FT-IR解析より、漆が検出された。これらの測定結果から、黒く見える粒は、金に漆で銀粒子を固定し、その表面に硫化銀が形成したと判断した。銀粒子の固定手法を推定するため、芸術分野で使用される銀箔、最も細かな銀粉を金の板に漆で固着した自作試料と黒く見える粒をSEM観察により比較検討を行い、象嵌した金粒の表面に銀箔を用いて漆で固着したと結論付けた。これまでの研究で、室町時代に制作された目貫に漆が固着剤として使用されていることを明らかにした。H29年度は、これまで金属接合材料として知られていなかった漆の用途を歴史的資料の調査を行うと共に、金属工芸作品における漆での接合方法適用の指針を図った。歴史的資料調査より、飛鳥時代に制作された金銅仏である法隆寺釈迦三尊像本尊の頭部に銅製の螺髪を取り付ける手法は、機械的に差し込む機構がないこと、当時の金属接合方法であるロウ付けの痕跡がないこと、螺髪の欠損部の破断面観察から、漆を固着剤として使用したと結論付けた。この事例から、古代に金属材料の接合材料として漆が使用されていたことを確認した。金属材料における漆の固着手法は、準備として金属材料の接着面に漆で焼き付け処理をすること、漆に小麦粉を添加材として加えた麦漆を用いることが通例とされる。しかし、その手法を科学的に評価する資料は確認出来なかった。よって、金属材料における漆での接合方法に焼き付け漆と麦漆の有効性を、破壊試験である引張せん断接着強さ試験(JISK6850)とT型はく離試験(JISK6854-3)で評価を行った。

その結果、金属材料を麦漆で固着した試料は、現在市販されている一液性接着材で固着した試料と同等の接着強度があった。そして、文化財資料と同じく、金箔を銅合金に麦漆で固着する復元実験を行った。その試料は仕上がりも美観も良く金属材料を漆で固着出来ることを実証した。室町時代の目貫の制作工程で、漆がどのように使用されたのか明らかにするため、非破壊的分析調査および歴史的資料調査の両面から進めた。デジタルマイクロスコープ、FT-IR、SEM、X線CTを活用して、漆が金属材料の接着剤として使用されていることを明らかにした。歴史的調査でも、金属材料の接合に漆が使用されていた事例を確認した。そして金属材料を漆で接着する実験を行い、その試料を引張せん断接着試験(JISK6850)で評価をおこなった。その結果、漆には金属材料を接着させる接合強度があることを実証した。室町時代における目貫の制作に、漆がどのように使用されたのかを明らかにするため、非破壊的手法および歴史的資料の調査という両面から研究を進めてきた。今後は再現研究も進めて金属工芸作品における漆での接合方法適用の指針を目指し、成果をまとめる。H28年度は、漆を使用して金箔を固着したことを明らかにした。古の金属工芸作品と漆との関連性を探ると、鉄で制作された作品に漆が用いられていることを確認した。H29年度は金属接合材料としてこれまで知られていなかった漆の役割を実用面から検討するために、接合時の温度、接合面の表面粗さ、漆の接合促進剤である添加物の影響などの接合条件を検討し復元実験を行う。接合温度は、常温乾燥と焼き付け漆での乾燥との接合強さ、その仕上がり(光沢・色彩等)を評価する。従来法で知られる小麦、砥の粉を添加物として漆に加えて接合強さ、その仕上がりを評価する。目貫制作で漆を使用する影響を調査・検討し、目貫の制作工程を確立して復元実験を行う。加えて、復元試料の接合部の分析を行い、文化財資料と比較し技法の使用可能性を実証する。このように非破壊機器を使用して室町時代の目貫の制作技法を探り、その施工法を明らかにする。これらの成果は広く学会(金属学会、保存修復学会等)公表するとともに、文化財の修理、復元研究に生かし、教場での学生指導にも役立てる。29年度が最終年度であるため、記入しない。金属工芸29年度が最終年度であるため、記入しない。
熱励起レーザーの基礎過程および放電励起法との重畳研究

衝撃波管と超音波ノズルを用いたガスダイナミック的反転分布生成法は、熱的励起を行った後、原子分子の各種エネルギーレベル間での緩和時間の差を利用して分布を反転させると同時に、ノズル流による急速冷却により下準位の失活を促進させ反転分布を増大させるものである。本研究計画では、熱励起レーザーとして衝撃波プラズマから超音波ノズル流を作り出し、反転分布生成過程についての基礎的研究を各種気体に関し詳細に行うとともに、反転分布をさらに増大させることを目指して、超音速ノズル流へ放電励起を重畳する方式を新しい方法として提案し試行研究を行う。本年度は、まずショックチューブ(Shock Tubeは内径約100mm)の製作を行った。この設計にあたって、これまでに通常行われていた隔膜式は、各ショットごとに行う大気開放にともなう不純物混入の問題や実験の再現性の問題、さらに実験時間の問題などが指摘されていた。今回、これらを克服する方策として、高圧動作2重ピストンを用いる方式を考案し、設計製作を行い、開発実験を進めてきた。この過程で、ピストン動作の問題およびo-リングの破断の問題などが発生したが、それぞれの工夫によりこれらを解決し、衝撃波を発生させることに成功した。また、開発した無隔膜ショックチューブを用いて、各種混合ガスの衝撃波特性実験を行い、衝撃波速度に関する初期高圧室・低圧室圧力依存性などの詳細なデータを取得することに成功した。今後の展開としては、以下のような課題が考えられる。(1)Co_2-N_2-He系によるGDLの詳細研究(Stagnation温度・密度依存性、ノズル配位依存性等)(2)各種ガスによる新しい波長領域でのGDLの開発研究(3)GDLに放電励起を重畳した新しいタイプのレーザーの開発研究(4)熱励起媒質と冷却媒質との接触方式による熱励起レーザーの検討衝撃波管と超音速ノズルを用いたガスダイナミック的反転分布生成法は、熱的励起を行った後、原子分子の各種エネルギーレベル間での緩和時間の差を利用して分布を反転させると同時に、ノズル流による急速冷却により下準位の失活を促進させ反転分布を増大させるものである。本研究計画では、熱励起レーザーとして衝撃波プラズマから超音速ノズル流を作りだし、反転分布生成過程についての基礎的研究を各種気体に関し詳細に行うとともに、反転分布をさらに増大させることを目指して、超音速ノズル流へ放電励起を重畳する方式を新しい方法として提案し試行研究を行う。本年度は、まず小型ショックチューブ(Shock Tubeは内径約100mm)の製作を行った。これに際し、これまでに通常行われていた隔膜式ではなく、隔膜のない衝撃波発生の機構を提案し試作を行った。この方式により期待した動作および性能が順調に得られれば、不純物問題の解消や実験再現性の向上、さらに実験時間の短縮など非常に大きな利点となる。当面は、この無隔膜衝撃波管の動作特性の詳細な研究に力を注ぐ。その後、ノズルを設置して超音速流の特性を調べる。これと同時に超音速ノズル流中の共振器設計を行い、赤外検知器を準備し設置調整する。これらの準備の後、CO_2-N_2-He系によるGDLの基本特性の実験研究に入る。その後、以下のような順序で研究開発を進める予定である。(1)CO_2-N_2-He系によるGDLの詳細研究(Stagnation温度・密度依存性、ノズル配位依存性等)(2)各種ガスによる新しい波長領域でのGDLの開発研究(3)GDLに放電励起を重畳した新しいタイプのレーザーの開発研究(4)熱励起媒質と冷却媒質との接触方式による熱励起レーザーの検討衝撃波管と超音速ノズルを用いたガスダイナミック的反転分布生成法は、熱的励起を行った後、原子分子の各種エネルギーレベル間での緩和時間の差を利用して分布を反転させると同時に、ノズル流による急速冷却により下準位の失活を促進させ反転分布を増大させるものである。この過程で、ピストン動作の問題およびO-リングの破断の問題などが発生したが、それぞれの工夫によりこれらを解決し、衝撃波を発生させることに成功した。今後、ノズルを設置して超音速流の特性を調べる。これらの準備の後、CO_2-N_2-He系によるGDの基本特性の実験研究に入る。(1)CO_2-N_2-He系によるGDLの詳細研究(Stagnation温度・密度依存性、ノズル配位依存性等)(2)各種ガスによる新しい波長領域でのGDLの開発研究(3)GDLに放電励起を重畳した新しいタイプのレーザーの開発研究

(4)熱励起媒質と冷却媒質との接触方式による熱励起レーザーの検討衝撃波管と超音波ノズルを用いたガスダイナミック的反転分布生成法は、熱的励起を行った後、原子分子の各種エネルギーレベル間での緩和時間の差を利用して分布を反転させると同時に、ノズル流による急速冷却により下準位の失活を促進させ反転分布を増大させるものである。本研究計画では、熱励起レーザーとして衝撃波プラズマから超音波ノズル流を作り出し、反転分布生成過程についての基礎的研究を各種気体に関し詳細に行うとともに、反転分布をさらに増大させることを目指して、超音速ノズル流へ放電励起を重畳する方式を新しい方法として提案し試行研究を行う。本年度は、まずショックチューブ(Shock Tubeは内径約100mm)の製作を行った。この設計にあたって、これまでに通常行われていた隔膜式は、各ショットごとに行う大気開放にともなう不純物混入の問題や実験の再現性の問題、さらに実験時間の問題などが指摘されていた。今回、これらを克服する方策として、高圧動作2重ピストンを用いる方式を考案し、設計製作を行い、開発実験を進めてきた。この過程で、ピストン動作の問題およびo-リングの破断の問題などが発生したが、それぞれの工夫によりこれらを解決し、衝撃波を発生させることに成功した。また、開発した無隔膜ショックチューブを用いて、各種混合ガスの衝撃波特性実験を行い、衝撃波速度に関する初期高圧室・低圧室圧力依存性などの詳細なデータを取得することに成功した。今後の展開としては、以下のような課題が考えられる。(1)Co_2-N_2-He系によるGDLの詳細研究(Stagnation温度・密度依存性、ノズル配位依存性等)(2)各種ガスによる新しい波長領域でのGDLの開発研究(3)GDLに放電励起を重畳した新しいタイプのレーザーの開発研究(4)熱励起媒質と冷却媒質との接触方式による熱励起レーザーの検討
時期特異的ＲＮＡｉスクリーニングによる睡眠関連遺伝子の探索

ショウジョウバエをモデル動物として、睡眠と記憶の遺伝学的解析を進めた。研究計画当初は、RNAiスクリーニングを計画していた、CRISPR/Cas9によるゲノム改変技術を導入し、そちらを中心として遺伝子改変をショウジョウバエにおいて行っている。CRISPR/Cas9を用いた遺伝子改変により、睡眠を制御する新規遺伝子の同定ができた。これまでは外注で作成していた、トランスジェニックラインを、研究室内で胚にDNAをインジェクションすることにより、自前で作成することができるようになっている。これにより、迅速かつ安価にトランスジェニックラインを多数の遺伝子をターゲットとして利用することができるような体制が整っている。さらに、CRISPR/Cas9を応用することにより、ノックイン個体の作成にも成功しており、蛍光タンパク質との融合タンパクを内在性のプロモーターで発現する個体が得られている。これらの技術を発展させることで、今後、睡眠や記憶に関わる遺伝子のさらなる詳細な解析ができるものと期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究では、ショウジョウバエの睡眠制御遺伝子を特定することを目的とし、新たな時期特異的遺伝子制御システムの構築を試みた。睡眠の分子生物学は、ショウジョウバエにおける睡眠研究によって大きく進歩したが、発生を考慮していないといった問題点が依然存在している。本問題は、睡眠の遺伝学的研究のみならず、行動の分子メカニズムを探る上で共通の課題として認識されるべき問題である。概日リズムが消失するperiod変異体の発見(Konopka & Benzer, 1971, PNAS)以降、行動を制御する遺伝子の探索が進められている。しかし、遺伝子の機能阻害によって得られる表現型が、発生後の影響なのか、あるいは発生などを介した二次的な影響であるかという問題は、これまでほとんど検討されてこなかった。行動遺伝学の知見を将来社会に還元させる過程において、本課題は疾患の理解や創薬におけるターゲット分子を考える上で、解決が不可欠な課題である。睡眠ならびに行動の遺伝学が直面している上記課題を解決するために、適切な時期特異的遺伝子制御システムを構築することが重要であると考える。時期特異的なloss of functionを解析するために、当初、時期特異的なRNAiの実装を試みていたが、近年開発された新規遺伝子改変技術であるCRISPR/Cas9システムの導入も並行して実施した。その結果、CRISPR/Cas9システムを用いて、内在性の遺伝子にGFPなどを融合させることに成功した。GFP融合タンパク質を用いることにより、内在性の発現パターンが明らかになるとともに、GFPをターゲットとしたプロテインノックアウト技術を用いて、時期特異的なloss of functionを検討することが可能となった。同定した新規睡眠関連遺伝子について、解析を進めている。当初は、時期特異的RNAiによる作用が見られなかったが、その後、CRISPR/Cas9を用いた遺伝子改変に成功し、その後の解析が可能となった。CRISPRを用いた遺伝子改変個体を用いて、見出した新規睡眠関連遺伝子の解析を進める。同定した新規睡眠関連遺伝子の研究成果については、現在論文投稿中である。