hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
末梢型ベンゾジアゼピン受容体遺伝子多型解析を用いた補綴治療リスク診断

24年度は被験者の頬粘膜から口腔粘膜細胞を採取後、ダイレクトシーケンシング法によりPBR遺伝子多型の検討を行ったが、25年度は各被験者の睡眠時ブラキシズムの有無を検討するため、睡眠検査を行った。その間、携帯型小型筋電計を用いて咬筋筋電位の測定も行った。遺伝子多型別のブラキシズムイベント数を検討したところ、G/Gホモ型をもつものは1時間あたりのブラキシズムイベントにおいて2回以上3回未満が最も多く、一方G/Aヘテロ型をもつものは全体的にばらついており、1回未満の被験者4名もみられる一方、1時間あたり8回以上もブラキシズムイベントを行った被験者が6名いた。26年度は、睡眠時ブラキシズム前後での精神的ストレス変化に個人差があるか否かを検討するため、睡眠1時間あたり2回以上のブラキシズムイベントを行った被験者を選択し、ブラキシズム前後でのストレス変化の検討を行った。ブラキシズムイベント数が2回以上のものはG/G群が84%であり、G/A群は72%であった。G/G群では起床後の唾液中CgAは睡眠前よりも増加する傾向を示したものの、G/A群ではほとんど変化は認められなかった。以上より、PBR遺伝子多型の違いが睡眠前後のストレスマネージメントに影響を及ぼす可能性が示唆された。医歯薬学前年度に予定通り口腔粘膜細胞からのDNA増幅、その後の遺伝子解析の手法を確立することができたので、本年度はすぐに睡眠検査に移行することができた。口腔粘膜細胞からのDNA増幅、その後の遺伝子多型解析の手法を確立することが予想以上にはやくできたため、非常に順調に進展しているように思う。今後は睡眠時ブラキシズムと精神的ストレスとの関連性を明らかにするため、睡眠前後における精神的ストレスの検討を行っていく予定である。唾液中ストレスマーカーと睡眠時ブラキシズムの関連を明らかにするため、睡眠時ブラキシズム有無だけでなく、睡眠中の脳波、心電図、眼電図、筋電図、睡眠ステージの検討を行う。また、唾液採取し、睡眠前後のストレスを計測するため、CgA、コルチゾール、アミラーゼなどを検討する予定である。睡眠検査室での咬筋の筋電図や睡眠ステージなどの睡眠関連パラメータを計測し、睡眠時ブラキシズムなどの顎機能障害を調査するため、各種アッセイキットのみならず、プラスチックプレート、ピペットチップ、各種試薬が必要となる予定である。また、これまでの成果発表のため、国内、国外旅費も必要になると考える。
複雑系天然有機分子の構造と機能

最近、複雑な構造や特異な生物活性をもつ有機分子の多くが、海洋動物自身ではなく食物連鎖の関係か、共生の関係にある微小藻類が産生していることが呈示され、海洋産共生微生物の培養による化合物の供給も発展している。しかし、その生合成の機構や、生体内における必要性・存在意義など、まだ明らかにされていない問題は多い。一方、まだ我々の目に触れていない有用生物活性分子群も数多く存在し、新規有用天然分子の発見、創製、およびその機能解明は今後のますます重要課題となっている。このような背景から、「複雑系」天然有機分子の構造と機能の解明を目指した。サンゴに被覆して侵食する沖縄産カイメンTerpios hoshinotaより、極微量で強力な細胞毒性(IC_<50>=0.01μg/mL)を示すナキテルピオシンを単離した。各種スペクトルデータの解析および新モッシャー法により、その絶対立体構造を決定した。サンゴ礁保全に寄与する鍵物質として期待される。また、海洋動物ヒラムシに共生する渦鞭毛藻を大量培養し、分子量2,959のカルシウムチャネルを活性化する超炭素鎖分子シンビオジノライド、および破骨細胞の分化抑制活性を示す、両性イミニウム化合物シンビオイミンを単離し、構造を決定した。シンビオイミンは抗骨粗鬆薬として期待される。最強の海産毒パリトキシンにフラーレン分子を導入してSTMで解析する新手法を開発し、Na^+,K^+-ATPaseに対するパリトキシンの機能を明らかにした。さらに、腔腸動物イワスナギンチャクの共生微生物に分子量5,051の巨大分子が存在することを見い出した。この分子は従来の海洋生物毒を凌駕する世界最大の超炭素鎖分子である。また、沖縄産二枚貝由来のアルカロイドであるピンナ酸、およびカイメン由来の抗腫瘍性マクロリドであるハテルマライドNAの全合成を達成した。海洋性細菌より得られた新規セスタテルペン、マンギコール類については、渡環型Diels-Alder反応を用いて四環性骨格を一挙に構築することに成功した。
赤外線シミュレータ搭載10分角カメラの設計・製作

本研究で開発をめざしていた赤外カメラの特徴は広視野かつ高空間分解能をもつカメラ光学系にある。波長範囲を1.0-2.5μmに設定したこと、光線のけられ、マウントや調整のしやすさなどを考慮し、レンズ系を採用した。レンズの材質としては、屈折率の高いもの(ZnS,ZnSe)、屈折率の低いもの(SiO2,CaF2)を考え、実際に光線追跡計算を行って比較検討した。屈折率の高い材質を用いるとレンズの枚数は少なくて済むと予想したが、色収差をも十分小さくするためには3枚では難しい。一方、屈折率の低い材質を用いる場合、5枚のレンズが必要であったが、この波長範囲では色収差も十分小さくすることができた。さらに、屈折率の高い材質の場合には表面での反射を防ぐためのコーティングをしても、透過率を十分高くすることは難しい。以上の理由により、最終的には屈折率の低い材質を用いて冷却部のカメラレンズ系を設計した。現在、製作中であり、常温部のリレー光学系および、コリメータの設計の最終段階に入っている。検出器としては、当初、PtSi1040×1040アレイの使用を予定していた。制御系も一応完成しており、現在、アレイを駆動すべく最終調整を行っている。これと並行して、現在のところ世界最高の感度をもつNICMOS3アレイ(HgCdTe256×256)の入手可能性もあたっていたが、その可能性がでてきたために、PtSiでの準備も進めつつ、今回のカメラ光学系の設計、製作はNICMOS3アレイに最適化して進めている。この赤外カメラを中心としてファブリペロイメージャを赤外シミュレータに組み上げ、星形成領域、系外銀河での近赤外線スペクトル観測を行い、これらの天体の物理状態を明らかにしていきたい。
環境DNAから魚類多様性/新種探索解析を行う総合プラットフォームの開発

海水や河川水など環境媒質の懸濁物として存在する動物由来物(粘液・鱗・皮膚片・排泄物等)をDNA分析することで、生息する動物を網羅検出する「環境DNA解析」のためのデータ解析パイプラインを作成した。本研究では主に脊椎動物ミトコンドリアゲノムの12S-rRNA部分配列(約170塩基)を種判別マーカーとしたメタバーコーディング解析を行い、次世代シークエンサーで得る1,000万本単位の配列について、クオリティ・フィルタリング等の前処理と、オリジナル配列データベースとの照合解析を自動化した。さらにLODスコアによる結果の定量的評価や分子系統解析の機能を実装し、多様性評価や新種発見に活用できるようにした。本研究計画の第一目標とした、環境DNA大量配列解析のためのコアパイプライン構築が順調に完了した。現在、種レベルでの集計と分子系統解析出力などの自動化が実現しているため、本研究計画の主目的は達成されたと考える。加えて、成果の論文公表と解析パイプラインの一部公開も完了した。以上より、おおむね順調な進展と考える。本研究計画の第二目標とした、配列エラー修正モジュールの開発を引き続き行う。次世代シークエンサーによるDNA配列解読エラーについては、予備的データの収集を行うことが出来た。今後は統計的な解析や考察を導入し、水族館などの環境水データを利用した正解セットと実データとの比較解析から、より適切なエラー較正の手法開発を進める。これらにより、本研究が開発するデータ解析パイプラインが、偽陽性を適切に抑制しながら新種検出に利用できるよう研究を推進する。ゲノム生物学
GAD遺伝子ノックアウトマウスを用いたGABAの中枢神経系における役割の研究

抑制性神経伝達物質GABAは脳内でグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)によって合成されるので、GADの2型すなわちGAD65とGAD67の遺伝子をそれぞれノックアウトし、脳内GABAが減少したマウスを作成した。その神経系を解析することによりGABAの脳の構造と機能における役割を研究し、以下の知見を得た。1)GAD65とGAD67の両者が欠損すると脳内GABAは消失する。すなわち推測されていたGAD以外によるGABA合成系は機能していない。脳内GABAが消失しても脳組織に異常がみられず、GABAの神経栄養因子説は支持されなかった。2)胎児新生児のGABA合成はもっぱらGAD67に依存するが、生後、GAD65が増加してGABA合成に関与し、GABAが増加する。成熟動物の神経機能維持にはGAD65と67の両者が必要である。3)GAD65が欠損すると、脳内GABAが30-50%減少し、動物ははけいれん発作を起こし、不安高進・異常恐怖反応など行動テストで異常を示した。恐怖条件付けの責任部位である扁桃体でシナプス伝達の異常が見いだされた。4)GAD67が欠損すると胎児脳のGABA量は7%に減少した。この動物には必ず口蓋裂がみられ、呼吸不全のため生存できなかった。口蓋裂の原因は口蓋原基部原基ではなく、神経性すなわち舌運動の異常と推測された。さらに以下の研究を実施中である。1)口蓋裂がなく脳内GABAが激減した場合の脳機能を解析するため、GAD67コンディショナルノックアウトマウスの作成。2)口蓋裂発生に関わる延髄舌下神経核の構造とシナプス機能。(3)前記以外のGABA低下でみられる呼吸、聴覚、眼球運動の異常のメカニズム。GABAは、In vitroの実験で細胞の増殖、移動、生存や突起の成長等に影響することから、神経系の発生に関与すると主張されている。in vivoでの神経発生におけるGABAの役割をみるため、合成酵素GADの遺伝子をノックアウトしてGABAを減少させたマウスの脳を14日胎仔および誕生当日において組織学的にしらべた。脳内GABA量は野生型に比し、GAD65ノックアウトマウスでは不変、GAD67ノックアウトマススでは10%以下であったが、HE染色、ニューロフィラメントやMAP2等の免疫染色では異常がみられなかった。そこで両マウスの掛け合わせを繰り返すことによりGAD65、GAD67の両方をノックアウトしたマウスを作成した。マウスでは両遺伝子が同一染色体上にあるとされ、またGAD67欠損は生育できないので、困難な実験であったが、得られた少数のダブルノックアウトマウスについて解析した。脳内GABAは0.1%以下に激減していたが、脳形成には異常がみられなかった。この結果は神経発生におけるGABAの関与を支持しないが、3つの可能性が残される。1)生体内では他の因子がGABAを代行する、2)マウスと、in vitro実験で用いられたラットで異なる、3)GABAは生後の脳発達に関わる。抑制性神経伝達物質GABAはグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)によって合成されるが、GADのうちGAD65につき、遺伝子ノックアウトマウスを作成した。脳内GABAは幼若期には正常であったが、その後の増加が起こらず、3-4ヵ月目には30-50%少なかった。欠損マウスではときに自発的なけいれんが観察され、脳波の連続記録において全例に1日1-2回、てんかん発作波がみられた。

一般的行動、記憶行動(モリス水迷路、受動回避反応)には差がなく、パッチクランプ法でしらべた小脳のGABAシナプス伝達はほぼ正常であった。従来シナプス伝達には主としてGAD67ではなくGAD65が重要とする説があるが、GAD65欠損マウスで保存されているGAD67は神経末端に輸送されてGABA合成にあたっていることは免疫電子顕微鏡観察でも確かめられた。一方、GAD65欠損マウスはすべての情動行動が異常であった。すなわち明暗箱テスト、高架式十字迷路、侵入者テスト、強制水泳、恐怖条件づけの検査の結果から不安の高進、恐怖の異常が示唆された。情動に関連する脳部位の扁桃核について恐怖条件づけ後の条件刺激に対する反応をしらべた。GAD65ノックアウトマウスでは神経活動状態の指標であるc-fos発現神経細胞の数が多く、脳内マイクロダイアリシス法でしらべた細胞外GABAの減少が軽度であった。胎児期、幼若期はGABA合成は主としてGAD67の活性によるが、その後のGABA増加はGAD65の発達によるものと結論され、GAD65が欠損すると扁桃体、視床下部のGABA量は50%に低下し、その結果、情動行動等が障害される。抑制性神経伝達物質GABAは脳内でグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)によって合成されるので、GADの2型すなわちGAD65とGAD67の遺伝子をそれぞれノックアウトし、脳内GABAが減少したマウスを作成して、その神経系を解析することによりGABAの脳の構造と機能における役割を研究した。GABAは胎児期に存在するが、生後も成熟期まで増加する。ノックアウトマウスでの解析から、胎児期のGABA合成にはもっぱらGAD67が、生後のGABA合成にはGAD65が関与していることがわかった。GABA量は前者の欠損で胎児新生児で10%以下に、後者の欠損で成熟動物で50-70%に減少した。GAD67欠損新生マウスには口蓋裂と呼吸運動異常がみられ、この原因として前者は舌下神経核の機能異常が推定され、後者は呼吸運動中枢の機能異常が示された。ノックアウト胎児では口蓋原基の水平転位が起こらないため口蓋裂となるが、妊娠マウスにGABAを持続注入すると水平転位が起こった。しかし口蓋裂の防止には至らなかった。なお両GADを欠損させるGABAが消失したが、脳の組織形成の障害は見いだされなかった。GAD65欠損成熟マウスでは不安高進、異常恐怖反応等の情動行動異常がみられ、脳波または行動でてんかん発作がみられた。恐怖条件付けの中心部位とされる扁桃体の電気生理学的解析で、GAD65欠損扁桃体ニューロンにおける興奮性伝達の高進と抑制性伝達の低下が見いだされた。GAD67欠損マウスは口蓋裂のため生存できず、生後の機能を調べられないので、任意の時期、部位で欠損させるコンディショナルノックアウトの作成を企てている。
蛋白質のS-アシル化および脱アシル化に関与する新規脂肪酸代謝酵素の検索

酵素活性の調節機構の解明は古くから生化学、酵素学の中心的なテーマであった。古くは基質や生成物質の濃度の変化で酵素活性が調節されるという酵素反応論がさかんに研究されていた。しかし、酵素活性の制御、調節は、単に基質や生成物質の濃度やアベイラビリティによるものだけではなく、個々の酵素により様々な調節機構が存在する。これには酵素蛋白質のリン酸化、脱リン酸化による調節に代表されるように、酵素蛋白質をコバレントに修飾、脱修飾することにより酵素活性を巧妙に制御する機構もある。ある種の蛋白質は脂肪酸により様々な形で修飾されていることが知られているが、これらのなかで蛋白質のシステイン残基にパルミチン酸がチオエステル結合するパルミトイル化(S-アシレーション)は、その結合が比較的不安定であることから、S-アシル化および脱アシル化が蛋白質の機能や局在性を可逆的に調節し、いわゆる分子スイッチの役割をしていることが考えられている。しかし、蛋白質のリン酸化、脱リン酸化による調節に比べ、S-アシル化および脱アシル化が関与する活性調節機構の実体はほとんど明らかになっていない。特に関与する酵素の性状は明らかでない。本研究では、基質蛋白質のひとつとして脳成長円錐画分に濃縮されており、神経軸索の成長に関与しているとされる、GAP-43をもちいた。脳成長円錐膜画分を標識したアシルCoAとインキュベートすると、GAP-43へ放射活性の取込みがみられた。GAP-43ヘアシル基を転移するアシルトランスフェラーゼの細胞内分布を調べると、この活性は膜画分に存在した。また、膜画分にパルミトイル化GAP-43を脱アシル化する酵素活性が存在した。基質としてS-アシル化されたUDPグルワロン酸転移酵素をもちいると、肝臓可溶性画分や膜画分にも脱アシルを触媒する酵素活性が存在することが明らかとなった。これらの結果は、S-アシル化蛋白質の脱アシル化に関与する酵素が複数存在する可能性を示唆する。分子生物学的手法を導入するために、酵素の精製を試みたが現状では完全精製品は得られていない。蛋白質がアシル化される際にはアシルCoAが必要であることが考えられている。アシルCoAの産生経路として、これまでにATPのエネルギーを利用して脂肪酸とCoAを縮合するアシルCoAシンセターゼが知られている。本研究では、ラット肝臓のミクロソーム画分などに、ATPに非依存性のアシルCoA合成経路が存在することを発見した。この経路はアシルCoAを基質とするリゾリン脂質アシルトランスフェラーゼの逆反応によるものであることを、部分的に証明した。この新規アシルCoA合成経路は潜在的に非常に強い活性をもつことから、蛋白質のアシル化にも関与することが考えられた。ある種の蛋白質は脂肪酸により修飾されており、N末のグリシン残基にミリスチン酸がアミド結合するミリストイル化や、システイン残基にパルチミン酸がチオエステル結合するパルミトイル化などがある。このふたつのアシル化のなかで、チオエステルを介するパルミトイル化(S-アシレーション)は、その結合が可逆的でS-アシル化および脱アシル化が、蛋白質の機能や局在性を可逆的に調節し、分子スイッチの役割をしていることが考えられている。しかし、これまでS-アシル化および脱アシル化に関与する酵素の性状は明らかでない。様々な研究グループが、脱アシル化に関与するチオエステラーゼの精製を試みているが、酵素の諸性質から、それらの酵素が、はたして本当に、S-アシル化蛋白質の脱アシル化に関与するかは明らかになっていない。いままで同定された酵素が全て、アシルCoAを水解する活性をもっているということに着目して、既知のアシルCoAヒドロラーゼに、S-アシル化蛋白質の脱アシル化活性があるかどうか検討中である。1、基質蛋白質のひとつとして脳成長円錐画分に濃縮されており、神経軸索の成長に関与しているとされる、GAP-43をもちいた。また、GAP-43へアシル基を転移するアシルトランスフェラーゼの細胞内分布を調べると、この活性は膜画分に存在した。さらに、膜画分にパルミトイル化GAP-43を脱アシル化する酵素活性が存在した。2、これらの現象を再現させるため、基質蛋白質およびアシルCoAヒドロラーゼの発現系を作成中である。これらの酵素と基質の組合せが、成長円錐画分でみられた現象を再現できるかどうか、検討中である。また、基質にH-Ras p21を用いた発現系も作成している。

ある種の蛋白質は脂肪酸により様々な形で修飾されていることが知られているが、これらのなかで蛋白質のシステイン残基にパルミチン酸がチオエステル結合するパルミトイル化(S-アシレーション)は、その結合が比較的不安定であることから、S-アシル化および脱アシル化が蛋白質の機能や局在性を可逆的に調節し、いわゆる分子スイッチの役割をしていることが考えられている。しかし、蛋白質のリン酸化、脱リン酸化による調節に比べ、S-アシル化および脱アシル化が関与する活性調節機構の実体はほとんど明らかになっていない。特に関与する酵素の性状は明らかでない。本研究では、基質蛋白質のひとつとして脳成長円錐画分に濃縮されており、神経軸索の成長に関与しているとされる、GAP-43をもちいた。脳成長円錐膜画分を標識したアシルCoAとインキュベートすると、GAP-43へ放射活性の取込みがみられた。GAP-43ヘアシル基を転移するアシルトランスフェラーゼの細胞内分布を調べると、この活性は膜画分に存在した。また、膜画分にパルミトイル化GAP-43を脱アシル化する酵素活性が存在した。基質としてS-アシル化されたUDPグルワロン酸転移酵素をもちいると、肝臓可溶性画分や膜画分にも脱アシルを触媒する酵素活性が存在することが明らかとなった。これらの結果は、S-アシル化蛋白質の脱アシル化に関与する酵素が複数存在する可能性を示唆する。分子生物学的手法を導入するために、酵素の精製を試みたが現状では完全精製品は得られていない。蛋白質がアシル化される際にはアシルCoAが必要であることが考えられている。アシルCoAの産生経路として、これまでにATPのエネルギーを利用して脂肪酸とCoAを縮合するアシルCoAシンセターゼが知られている。本研究では、ラット肝臓のミクロソーム画分などに、ATPに非依存性のアシルCoA合成経路が存在することを発見した。この経路はアシルCoAを基質とするリゾリン脂質アシルトランスフェラーゼの逆反応によるものであることを、部分的に証明した。この新規アシルCoA合成経路は潜在的に非常に強い活性をもつことから、蛋白質のアシル化にも関与することが考えられた。
硬質地盤材料の小ひずみレベルでの三次元粘弾塑性特性

実作用荷重による大規模重要構造物の変位と地盤の変形、及び構造物・地盤の内部応力と接触応カを推定する方法を確立するために、硬質粘性土・砂質土・礫質土・良く締固めたシルト質砂・堆積軟岩・セメント改良砂等の硬質地盤材料の系統的な三軸圧縮試験・真の三軸試験・平面ひずみ圧縮試験・ねじりせん断試験を行い、微少ひみレベルでの変形特性を一般的応力状態において系統的に求めて、そのモデル化を行い、以下の成果を挙げた。弾性変形特性に関して: 1)セメンティションの有無にかかわらず、0.001%以下のひずみレベルで観測される弾性的変形特性には初期異方性があり、またある方向の最大主ひずみ増分に対して定義したヤング率は、その方向の直応力の関数であり、従って応力状態誘導異方性がある。破壊状態に近づくと、構造の損傷のために低下する。2)実験データは、弾性compliance matrixの対称性の仮定と矛盾しない。3)上記1)、2)から弾性ポアソン比は応力比の関数となる。ある直交2方向に対するポアソン比が0.5以上になっても、圧縮波速度、体積剛性率に関する問題は生じない。4)ポアソン比に関する低位な仮定をすることにより、直交異方性せん断剛性率は、ヤング率とポアソン比の関数として導ける。非線形粘塑性変形特性に関して: 1)0.001%以上のひずみレベルでの非線形性の、応力経路・圧力レベルに独立なモデルは、セメンテイションの無い土に対しては、sinφ_<mob>[せん断ひずみγ]/γ_r,γ_r=[現在の平均応力の関数としてのせん断強度〓現在の平均応力・せん断による損傷の関数としてのせん弾性せん断剛性率が妥当である。セメンテイションのある土に対しては、「接線せん断剛性率」と「破壊接近度(あるいはせん断応力レベル)」の関係が、初期応力状態と応力経路に依存しない最も基本的関係である。2)繰返し載荷の応力・ひずみ関係のモデル化に対しては、Masingの第2則に加えて繰返し載荷に伴う塑性ひずみの発生に伴いひずみ軸方向に骨格曲線を移動させる新しいモデルを提案した。従来別の枠組みで研究されていた地盤材料の1)クリープ変形・リラクゼーション等のレオロジー的性質、2)変形特性のひずみ速度依存性、3)クリープ変形後に載荷を再開したときの変形特性を、同一の枠組みの中で実験的・理論的に研究した。1)粘性土・砂礫・セメント改良土・堆積軟岩共通して、弾性波速度により測定される変形特性と静的試験により測定される変形特性は、ひずみレベルを併せて比較すれば、基本的に同一の特性である。2)クリープ変形後に載荷を再開すると、クリープ中の排水条件にかかわらす、載荷直後微小ひずみで弾性的変形特性を示し、降伏後クリープ変形の影響を受けない元々の変形特性に復帰する。クリープ中に排水、構造化、セメンテイションが進行するほど、高剛性を示す応力範囲は大きくなる。この特性は、応力履歴に殆ど依存しないので、この変形特性を調べる目的では異方圧密の必要性はない。3)粘性土と堆積軟岩に関しては、現在の応力・ひずみ関係は現在のひずみ速度に支配される(Isotach特性)。

この性質を利用して、ピーク強度のひずみ速度依存性、ひずみ速度に依存しない正規化応力・ひずみ関係から、クリープひずみ速度を予測できるモデルを構築した。このモデルは、クリープ中の排水、セメンテイションの効果を考慮できる。砂礫の応力・ひずみ関係は、一定のひずみ速度である限り、100倍程度ひずみ速度の変化の影響は殆どない。それにもかかわらず、一定荷重下でのクリープ変形と一定ひずみ下でのリラクゼーションは明確に生じる。さらに、単調載荷中にひずみ速度を急増させると、高剛性を示し上記の一定ひずみ速度で観測された応力・ひずみ関係の上方にovershootingしたのち降伏し、ひずみの進行とともに上記応力・ひずみ関係に収斂する。ひずみ速度を急減させた場合は、上記と逆の現象(undershooting)が生じる。これらの変形特性の時間依存性は、変形特性がひずみ速度依存性ではなく、ひずみ加速度(ひずみ速度の時間に対する微分)の影響を受けることを意味している。これは、従来の殆どのレオロジー理論では説明できない全く新しい現象であり、抜本的な理論構築の必要性を示している。実作用荷重による大規模重要構造物の変位と地盤の変形、及び構造物・地盤の内部応力と接触応力を推定する方法を確立するために、硬質粘性土・砂質土・礫質土・良く締固めたシルト質砂・堆積軟岩・セメント改良砂等の硬質地盤材料の系統的な三軸圧縮試験・真の三軸試験・平面ひずみ圧縮試験・ねじりせん断試験を行い、微少ひずみレベルでの変形特性を一般的応力状態において系統的に求めて、そのモデル化を行い、以下の成果を挙げた。弾性変形特性に関して:1)セメンテイションの有無にかかわらず、0.001%以下のひずみレベルで観測される弾性的変形特性には初期異方性があり、またある方向の最大主ひずみ増分に対して定義したヤング率は、その方向の直応力の関数であり、従って応力状態誘導異方性がある。破壊状態に近づくと、構造の損傷のために低下する。2)実験データは、弾性compliance matrixの対称性の仮定と矛盾しない。3)上記1)、2)から弾性ポアソン比は応力比の関数となる。ある直交2方向に対するポアソン比が0.5以上になっても、圧縮波速度、体積剛性率に関する問題は生じない。4)ポアソン比に関する低位な仮定をすることにより、直交異方性せん断剛性率は、ヤング率とポアソン比の関数として導ける。非線形粘塑性変形特性に関して:1)0.001%以上のひずみレベルでの非線形性の、応力経路・圧力レベルに独立なモデルは、セメンテイションの無い土に対しては、sinφ_<mob>[せん断ひずみγ]/γ_r,γ_r=[現在の平均応力の関数としてのせん断強度]/[現在の平均応力・せん断による損傷の関数としてのせん弾性せん断剛性率]が妥当である。セメンテイションのある土に対しては、「接線せん断剛性率」と「破壊接近度(あるいはせん断応力レベル)」の関係が、初期応力状態と応力経路に依存しない最も基本的関係である。2)繰返し載荷の応力・ひずみ関係のモデル化に対しては、Masingの第2則に加えて繰返し載荷に伴う塑性ひずみの発生に伴いひずみ軸方向に骨格曲線を移動させる新しいモデルを提案した。
新しいがん遺伝子検出用細胞の確立

マウスNIH3T3細胞とは異なる性質を有するがん遺伝子検索細胞としてSHOK細胞系を確立し、約150例のヒトおよびマウス腸瘍DNAを用いて、新たながん遺伝子を検索した。その結果、ヒト甲状腺癌細胞、ヒト大腸癌組織および遺伝性マウス肉腸組織の3例から、独立にcotがん遺伝子を検出した。これらは、SHOK細胞に対してNIH3T3細胞より高い形質転換能を示し、その遺伝子構造と機能を解析することは、SHOK細胞の有用性を理解する上で重要と思われた。ヒト甲状腺癌由来のcotがん遺伝子cDNAは、protein kinase群遺伝子と43ー45%の類似性を有する分子量52kDの蛋白をコ-ドしていた。cDNA塩基配列をもとに作成した合成ペプチドに対する抗体を用いてin vitroの自己リン酸化活性を検出し、cotがん遺伝子が、mos,raf,pimlに続く第4のserine/threonine protein kinase系がん遺伝子であることを明らかにした。また、ヒト胎盤DNAからcot protoーoncogeneをクロ-ニングし、exon領域のDNA塩基配列を比較した結果、cotがん遺伝子では第6coding exon内でのrearrangement、大腸癌由来のCTー12 cotでは第7exon領域の欠損が見いだされた。いずれの場合にも、正常cot遺伝子産物のC末端側でtruncationが生じており、cotがん遺伝子の活性化は、この領域に局在するkinase活性制御domainの機能欠損による可能性が考えられた。実験マウスを用いて発癌過程におけるcot遺伝子の関与を解析する目的で、マウスcot遺伝子のゲノムDNA及びcDNAをクロ-ニングした。マウスcot遺伝子は、ヒトcot遺伝子と93.3%の類似性を示す467アミノ酸の蛋白をコ-ドし、exon/intron境界部は両者で完全に一致した。また、成熟マウスでは、胸腺、脾臓、甲状腺の3つの臓器で発現が認められた。今後、gene targeting等の手法を用いて詳細な解析を続けたい。
実時間動画像処理ビジョンチップに関する研究

網膜に基づき高開口率・広ダイナミックレンジの特長を有するエッジ検出回路の構築を試みた。高開口率を実現するために、画素に相当する単位回路をnMOSトランジスタのみで構成した。考案した回路は、電子回路シミュレータ(SPICE)を用いた結果および市販のMOSトランジスタを用いたテスト回路の測定結果から、正常に動作することが確認できた。また、SPICEを用いたシミュレーション結果から、考案したエッジ検出回路は、約5桁のダイナミックレンジを有することが確認できた。次に、エッジ信号を入力とするシンプルかつ正常に動作する動き検出回路を考案した。動き検出部をディジタル化することで、正常に動作する回路の実現を目指した。考案した動き検出回路は、1つのXOR回路と1つのAND回路で構成された。本回路を集積回路化する場合は、12個のMOSトランジスタで実現でき、非常にシンプルな構成になる。考案した回路は、FPGAボードに実装された。実装さるれた回路の測定結果より、考案した回路は物体(光)が移動するときにパルス信号(動き信号)を生成することがわかった。考案した動き検出回路とマイコンを接続した移動方向を検出するネットワークを構築し、そのネットワークをロボットに搭載した。動き検出回路の出力がディジタル信号であったため、回路とマイコンとの接続は容易であり、システムもシンプルな構成になった。ロボットの実験結果から、構築したシステムは物体の移動方向を検出できることがわかった。また、考案した動き検出回路を用いることで、ロボットを制御することができることも確認することができた。平成17年度は、基本的な電子回路の考案とその回路を用いた応用システムの構築、測定システムの検討を行った。まず、網膜に学んで動き検出アナログCMOS電子回路の構築を試みた。構築した回路は、エッジの動き情報を生成することが、SPICEシミュレーション、市販トランジスタおよび1.2μmプロセスのMOSトランジスタにより作製した回路の測定結果からわかった。単位回路は、14個のMOSトランジスタおよび1個のキャパシタで構成されており、これまでの回路の約半数の素子で実現することができた。単位回路を一次元配列したネットワークは、物体の速度検出が可能になることも作製した電子回路の測定結果からわかった。また、出力電圧(速度信号)をパソコンに取り込むことが可能なことも確認した。これにより、無人速度取り締まり装置などに応用可能なことが、模型を作製して実験した結果から明らかになった。上記の動き検出回路を初段として、対象物を追跡する回路を考案した。そこには移動方向検出機能を導入し、回路からの電気信号によりモータをコントロールさせて、対象物体を追跡させた。手を対象物として移動させた実験により、作製した電子回路は正常に動作することが確認できた。衝突防止システムを構築するために、上述した動き検出回路を初段とする接近検出ネットワークを考案した。初段の動き検出回路がシンプルになったため、以前の接近検出ネットワークと比較して、約半分の素子数で実現された。最後に、光に対するダイナミックレンジを広くするために、エッジ検出回路の改良を試みた。網膜にある杆体の機能と同様な増幅回路を用いることで、約5桁のダイナミックレンジを確保できることが、SPICEシミュレーションにより確認できた。今年度は、シンプルな基本回路の構築と応用システムの具体化を行っており、来年度は基本回路の二次元アレイに関する研究を行う予定である。平成18年度は、特に対象物追跡システムに関するモデル・電子回路の検討およびシステムの構築を行ってきた。まず、平成17年度に網膜の情報処理に学んで構築した素子数が少ない動き検出電子回路を入力部とする対象物追跡システムを構築した。動き検出回路では、物体の移動速度および方向を検出するようにした。動き検出回路で得られた速度および方向の電圧信号をモータドライバに入力して、モータを回転させて、対象物を追跡させた。将来的に監視システムなどの応用を可能にするために、回路の受光部(フォトダイオードアレイ)は、360°回転できるようにシステムを構築した。実験では、光を対象物として与えた。実験結果により、作製した対象物追跡システムは、対象物を追跡して、受光部の中心付近で捕らえることができることがわかった。今年度は、この対象物追跡システムを模型自動車などの高速移動体に搭載する予定である。また、動き検出回路を用いて、監視システムなども構築する予定である。これまでの対象物追跡システムでは、1つの対象物が与えられたときにしか追跡することができなかった。そのため、複数の対象物が与えられてもそれらを視野(受光部)の中心で捕えることができる電子回路・システムを構築するために、モデルを考案した。特に、カエルの視覚システムに学んで、モデルを考案した。今年度は、複数の対象物が与えられても、それらを追跡することが可能なシステムを具体化する予定である。

本回路を集積回路化する場合は、12個のMOSトランジスタで実現でき、非常にシンプルな構成になる。考案した回路は、FPGAボードに実装された。実装さるれた回路の測定結果より、考案した回路は物体(光)が移動するときにパルス信号(動き信号)を生成することがわかった。考案した動き検出回路とマイコンを接続した移動方向を検出するネットワークを構築し、そのネットワークをロボットに搭載した。動き検出回路の出力がディジタル信号であったため、回路とマイコンとの接続は容易であり、システムもシンプルな構成になった。ロボットの実験結果から、構築したシステムは物体の移動方向を検出できることがわかった。また、考案した動き検出回路を用いることで、ロボットを制御することができることも確認することができた。
トランスジェニックラットにおけるエストロゲン受容体陽性ニューロンの選択的破壊

エストロゲンは脳の特定領域に分布するエストロゲン受容体(ER)陽性ニューロンを介して生殖内分泌や生殖行動・攻撃行動などを調節する。我々はこれまで、雌ラットの生殖行動を調節する脳内神経回路の研究を進め、エストロゲンの作用に明らかな性差があり、また脳内で部位特異性があることを明かにした。性差や部位特異性は、ER発現の雌雄差、あるいはER活性化に続く転写機序の違いと考えられる。エストロゲンはα受容体(ERα)、1996年Gustafssonらによりクローニングされたβ受容体(ERβ)、さらに膜レベルで未知の機構を介して作用する。生殖行動・攻撃行動の調節にERαが不可欠であることは、ERαノックアウトマウス(Korachら、1993)で示されている。そこで、本研究計画では、これまで我々が雌ラットの誘惑行動とロードーシス反射のそれぞれの調節に決定的な役割を演じている内側視索前野と視床下部腹内側核のERα陽性ニューロンのイムノトキシン法による選択的破壊を目指した。ERαタンパクの遺伝子上流には複数の転写制御領域があり、時期あるいは部位特異的なERα発現に関わると考えられる。kこれまでにERα遺伝子の2kb上流のプロモータP1と、さらに1kb上流のプロモータP0のそれぞれに蛍光タンパクの遺伝子を結合した融合遺伝子を作成し、ラット胚に導入してP0が視床下部や大脳辺縁系のER陽性ニューロンや腎近位尿細管、子宮筋層で使われていることを明らかにした。さらに大脳皮質や海馬など、成熟ラット脳ではERαを認めない脳部位に、生後10日令前後で一過性発現を認めた。現在これら予期しなかった興味ある現象の解明を進めており、本計画の実施には遅れを生じている。ラットにおけるERα陽性ニューロンの蛍光タンパクによる標識は世界的に先例のない先駆的成果である。ERβについては脳内発現に性差を認め、その意義を検討して米国科学アカデミー紀要(2002年2月)に発表したことが特筆される。エストロゲン分泌は合成に依存し微妙な調節を欠くので、ER発現の変化がこれらの機能の調節に重要と考えられている。これまでに知られている複数のERのうち、ERαとして知られる分子が、内分泌や行動に必須であるとされているので、本計画ではこの分子を発現するニューロンをイムノトキシン法で任意の時期に選択的に死滅させる計画である。現在、これらの機能に関与する脳部位に発現するERαのプロモータの決定を進めている。この間分子生物学的手法によりERαの発現制御にはDNAの折れ曲がり構造も関与すること、in situ hybridization法、免役組織化学的方法により海馬のインターニューロンにはERαを発現するものがあること、ERαを介する一酸化窒素合成酵素の調節、最近発見されたエストロゲン受容体β(ERβ)の特異な分布などについて研究を進め公表した。行動学的研究ではエストロゲンが実験的脳梗塞による位置記銘力の低下を防護すること、エストロゲンとプロゲステロンにより起こる雌ラットの誘惑行動に関与するニューロンが内側視索前野の外側にあり、エストロゲンによる興奮性の増加を示すニューロンの分布と一致することを明らかにした。比較形態学的研究では硬骨魚の性腺刺激ホルモン放出ホルモンの合成がエストロゲンの調節下にあることを複数の種で示し、甲状腺ホルモン作用との関連を明らかにした。
細胞質から分泌経路の亜鉛トランスポーターへ亜鉛を受け渡す分子機構の解明

亜鉛トランスポーターZnT5とZnT6のヘテロダイマー(ZnT5-ZnT6)は、活性中心に亜鉛を必要とする亜鉛要求性酵素の活性化に不可欠である。このZnT5-ZnT6を介した亜鉛要求性酵素の活性化は、細胞質の亜鉛濃度の変動の影響を受けないことが示唆されている。またZnT5-ZnT6において、亜鉛輸送活性を保持しながら、亜鉛要求性酵素を活性化できない変異体も見出されている。従って、ZnT5-ZnT6による亜鉛要求性酵素の活性化過程において、細胞質から分泌経路へ亜鉛が送り込まれる際には、細胞質の亜鉛を分泌経路のZnT5-ZnT6へ受け渡す分子機構の存在が考えられる。加えて、亜鉛とは別の必須微量元素である銅において、細胞質の銅を分泌経路の銅トランスポーターATP7AやATP7Bに受け渡す、銅シャペロンATOX1が知られている。本研究では、このATOX1と同様に、ZnT5-ZnT6に相互作用して亜鉛の受け渡しを行う「亜鉛シャペロン」が存在する可能性について検討している。本年度は、HaloTagを融合したZnT5(HaloTag-ZnT5)による実験系を用いて、クロスリンカーを使用するなど新たな条件検討を様々に行い、HaloTag-ZnT5と相互作用する因子の精製を進めたが、特異的な因子を特定するには至らなかった。また、細胞質において亜鉛の恒常性維持に機能することが知られるメタロチオネインなどの分子が、HaloTag-ZnT5と相互作用する可能性についても検討を行なったが、いずれの解析でも相互作用は検出できなかった。今後の研究の発展に有用と考えられる細胞株の作出、および解析系の確立には成功したものの、本年度においては全体として確たる進展は得られていない。現在、新たに作出した細胞株を用いて、タンパク質精製のための条件検討を重ね、因子の同定に最適な条件の確立を進めている。28年度が最終年度であるため、記入しない。亜鉛は、300種類を越える酵素において活性補因子として機能する。酵素が獲得する亜鉛は、分泌経路に局在する亜鉛トランスポーターZnT5により、細胞質から分泌経路内へと送り込まれるが、ZnT5が細胞質の亜鉛をどのように取り込むのか、その機構は明らかではない。銅においては、銅シャペロンATOX1が細胞質の銅を取り込み、銅酵素の活性化に関わる分泌経路の銅トランスポーターと相互作用し、銅を受け渡すことが知られる。この例から亜鉛においても、細胞質でZnT5と相互作用して亜鉛を受け渡し、亜鉛酵素の活性化に関わる「亜鉛シャペロン」の存在が予想される。本研究では、ZnT5と相互作用し複合体を形成する因子を探索し、細胞質から分泌経路のZnT5へ亜鉛を受け渡す「亜鉛シャペロン」の同定を目指している。本年度において、ZnT5と相互作用する因子の探索に用いる、HaloTagプルダウンシステム解析系の構築に成功した。すなわち、1) HaloTagの付加がZnT5の機能を阻害しないことを明らかにし、2) HaloTag-ZnT5と相互作用するZnT6を銀染色レベルで検出できることを確認した。同時に、3)プルダウンした溶液中に、HaloTag-ZnT5と相互作用する因子が、ZnT6以外にも存在する可能性を示す結果を得られた。現在、構築した解析系を用いて、「亜鉛シャペロン」の探索に最適な沈降条件の検討と、質量分析機を用いた相互作用因子の決定とを進めている。本年度において、亜鉛トランスポーターZnT5と相互作用する因子の探索に必要な、HaloTagプルダウン実験系の構築に成功した。具体的には、HaloTagがZnT5の機能を阻害しないこと、HaloTag-ZnT5と相互作用するZnT6を、プルダウン後の銀染色により検出できること、ZnT6以外にもHaloTag-ZnT5と相互作用する因子を検出できること、が明らかとなった。また、上記のHaloTag-ZnT5を用いたプルダウン実験系に加え、研究代表者が以前より解析を実施している、分泌小胞内への亜鉛輸送に機能する亜鉛トランスポーターZnT2についても、HaloTag-ZnT2を使った相互作用因子探索のプルダウン実験系の構築に成功した。ZnT5がユビキタスに発現し、細胞質から分泌経路(ゴルジ体、小胞体)内へ亜鉛要求性酵素の活性化に必要な亜鉛を送り込むのに対し、ZnT2は乳腺上皮細胞や小腸上皮のパネート細胞において発現し、細胞質から分泌小胞内へ多量の亜鉛を送り込むことが知られる。このようにZnT5とZnT2は機能面で大きく異なることから、相互作用する因子に関しても、何らかの差異があるものと期待される。HaloTag-ZnT5による沈降物の解析に並行して、HaloTag-ZnT2による沈降物の解析も進めることで、それぞれが形成する複合体の異同を明らかにすると共に、ZnT5に特異的に相互作用する「亜鉛シャペロン」の候補因子を同定できるものと考えている。以上のように、今後の研究の足がかりについては構築が完了したが、実際に因子を探索するための、大量に培養した細胞によるHaloTagプルダウンの条件はなお検討中である。従って、当初目標としていた、1年目での「亜鉛シャペロン」の候補因子の同定までは至っておらず、全体の進捗状況としてはやや遅れていると判断する。

亜鉛トランスポーターZnT5とZnT6のヘテロダイマー(ZnT5-ZnT6)は、活性中心に亜鉛を必要とする亜鉛要求性酵素の活性化に不可欠である。このZnT5-ZnT6を介した亜鉛要求性酵素の活性化は、細胞質の亜鉛濃度の変動の影響を受けないことが示唆されている。またZnT5-ZnT6において、亜鉛輸送活性を保持しながら、亜鉛要求性酵素を活性化できない変異体も見出されている。従って、ZnT5-ZnT6による亜鉛要求性酵素の活性化過程において、細胞質から分泌経路へ亜鉛が送り込まれる際には、細胞質の亜鉛を分泌経路のZnT5-ZnT6へ受け渡す分子機構の存在が考えられる。加えて、亜鉛とは別の必須微量元素である銅において、細胞質の銅を分泌経路の銅トランスポーターATP7AやATP7Bに受け渡す、銅シャペロンATOX1が知られている。本研究では、このATOX1と同様に、ZnT5-ZnT6に相互作用して亜鉛の受け渡しを行う「亜鉛シャペロン」が存在する可能性について検討している。本年度は、HaloTagを融合したZnT5(HaloTag-ZnT5)による実験系を用いて、クロスリンカーを使用するなど新たな条件検討を様々に行い、HaloTag-ZnT5と相互作用する因子の精製を進めたが、特異的な因子を特定するには至らなかった。また、細胞質において亜鉛の恒常性維持に機能することが知られるメタロチオネインなどの分子が、HaloTag-ZnT5と相互作用する可能性についても検討を行なったが、いずれの解析でも相互作用は検出できなかった。今後の研究の発展に有用と考えられる細胞株の作出、および解析系の確立には成功したものの、本年度においては全体として確たる進展は得られていない。現在、新たに作出した細胞株を用いて、タンパク質精製のための条件検討を重ね、因子の同定に最適な条件の確立を進めている。HaloTagプルダウンの実験系の構築は完了しているため、引き続き大量に培養した細胞による沈降の条件検討を進め、質量分析機を用いてZnT5との相互作用因子を同定する。ZnT5とは異なる亜鉛トランスポーターである、ZnT2との相互作用因子を対照とし、細胞質からZnT5への亜鉛の受け渡しに機能する「亜鉛シャペロン」の候補を決定する。続いて、候補因子とZnT5を共発現させた細胞株を用いて、その共局在及び相互作用を、免疫染色と免疫沈降により確認する。これによりZnT5と確実に相互作用する因子を得る。ZnT5との相互作用を確認した因子については、遺伝子欠損が容易なニワトリDT40細胞株を用いて、遺伝子欠損株を樹立する。欠損株における、亜鉛要求性酵素の酵素活性、および亜鉛添加による表現型の変化を指標とし、「亜鉛シャペロン」として機能する因子を同定する。さらに、単独の遺伝子欠損で顕著な表現型が確認できない場合には、複数の因子からなるファミリーが、互いに相補して「亜鉛シャペロン」として機能する可能性を考え、遺伝子多重欠損株を樹立して解析を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
立体形状をした強磁性体の高精度非破壊検査技術の開発と傷の定量的評価手法の検討

立体的な形状をした被検査対象物を高精度に非破壊検査する技術の確立を目的とし、磁粉探傷試験と渦電流探傷試験を組み合わせたハイブリッド電磁非破壊検査システムの確立を検討した。具体的には、磁粉探傷試験と渦電流探傷試験において、立体的な形状の強磁性体を探傷するため、三次元空間に均一且つ簡便に磁界を発生できる回転磁界型磁化装置の開発を行った。渦電流探傷試験により極微小な傷を探傷可能とするため、高感度な渦電流プローブを開発し、その特性を評価した。磁粉探傷試験により得られた探傷結果から、傷形状を定量的に評価する手法の確立を目的に、傷の形状と付着磁粉量および傷からの漏洩磁束密度の関係について評価した。立体的な形状をした被検査対象物(強磁性体)を、高精度に非破壊検査する技術の確立を目的とし、研究を実施した。極微小な傷の検査が可能な“磁粉探傷試験"と、傷形状(長さ、深さ、幅)を定量的に評価するのに有利な“渦電流探傷試験"を組み合わせたハイブリッド電磁非破壊検査システムの確立を検討した。磁粉探傷試験と渦電流探傷試験において、立体的な形状の強磁性体を探傷するため、三次元空間に均一且つ簡便に磁界を発生できる磁化装置の開発を検討した。平成25年度の具体的な研究実績を以下に示す。1.磁化器の開発・・・磁粉探傷試験および渦電流探傷試験において、強磁性体である被検査物を磁化する磁化装置の開発を行った。有限要素法を用いた数値解析を実施し、三次元立体空間に均一な強度の回転磁界が発生できる磁化装置を検討した。2.渦電流探傷試験における定量的評価の検討・・・強磁性体を渦電流探傷する場合、強磁性体中に存在する磁気特性の差により、検出信号にノイズが生じる。そのため、強磁性材料の微小な傷を渦電流探傷することは難しい。そこで、強磁性体を磁化することで磁気的なノイズの低減を試みた。本年度は、微小な傷におけるS/N比を向上させることを目的とし、検出コイルに小型パンケーキコイルを用いたプローブを作製した。3.磁粉探傷試験における定量的評価の検討・・・磁粉探傷試験により傷を定量的に評価する手法を確立するため、傷の深さと付着磁粉量の関係について評価した。傷深さを変化させた試験体を作製し、各試験体の傷に付着する磁粉の幅と高さを、高速度カメラを用いて観察した。傷に付着した磁粉の幅と高さのデータを用いて、傷の深さを定量的に評価する手法を検討した。平成24年度の具体的な研究実績を以下に示す。立体形状の強磁性体を三次元の全方向に磁化するため、三次元方向に回転磁界を発生できる磁化装置の開発を行った。有限要素法による数値解析モデルを作製し、磁化器から発生する磁界分布を評価することにより、磁化器の配置、コイル・コアの形状および励磁電流の最適条件を求めた。2個の磁化器を対向して配置することで、三次元立体空間に回転磁界を発生できることを確認した。強磁性体中に存在する極微小き裂を、渦電流探傷試験により検出することを検討した。相互誘導型差動貫通プローブを用いて、強磁性体を最適な条件で磁化すること、さらに多重周波数法によりデータ処理することで、深さ50μmのき裂をS/N比2以上で探傷可能な渦電流探傷システムを開発した。磁粉探傷試験によりき裂を定量的に評価する手法を確立するため、き裂形状の違いによるき裂への磁粉付着量の変化に関して、高速度カメラを用いた動画像計測により評価した。また、三次元ホール素子を用いてき裂からの漏洩磁束密度(x,y,z方向成分)を計測し、き裂形状と漏洩磁束密度分布の関係について評価した。

立体的な形状をした被検査対象物(強磁性体)を、高精度に非破壊検査する技術の確立を目的とし、“磁粉探傷試験"と“渦電流探傷試験"を組み合わせたハイブリッド電磁非破壊検査システムの確立を検討した。磁粉探傷試験と渦電流探傷試験において、立体的な形状の強磁性体を探傷するため、三次元空間に均一且つ簡便に磁界を発生できる磁化装置の開発を検討した。具体的な研究実績を以下に示す。1.回転磁界発生磁化器の設計と作製・・・磁粉探傷試験および渦電流探傷試験において、強磁性体である被検査物を磁化する磁化装置の開発を行った。有限要素法を用いた数値解析を実施し、三次元立体空間に均一な強度の回転磁界が発生する最適条件を検討することにより、磁化器を設計した。数値解析による設計を基にプロトタイプの磁化器を作製し、その特性を評価した。2.高感度な渦電流探傷プローブの設計と作製・・・強磁性体を渦電流探傷する場合、強磁性体中に存在する磁気特性の差により、検出信号にノイズが生じる。そのため、強磁性材料の微小な傷を渦電流探傷することは難しい。そこで、強磁性体を磁化することで磁気的なノイズの低減を試みた。本年度は、微小な傷におけるS/N比を向上させることを目的とし、検出コイルに小型パンケーキコイルを用いた回転型プローブを作製した。3.磁粉探傷試験における定量的評価の検討・・・磁粉探傷試験により傷を定量的に評価する手法を確立するため、傷の深さと付着磁粉量の関係について評価した。傷の形状(長さ、深さ、幅)を変化させた試験体を作製し、各試験体の傷に付着する磁粉の幅と高さを、高速度カメラを用いて観察した。傷に付着した磁粉の幅と高さのデータを用いて、傷の深さを定量的に評価する手法を検討した。さらに、試験鋼材の種類や熱処理状態の違いによる付着磁粉量や漏洩磁束密度分布に関しても詳細に評価した。電磁非破壊検査交付申請書の「研究の目的」、「研究実施計画」に即して、予定通りの研究が実施できている。また成果についても、期待していた結果が得られている。平成24年度は、三相交流を用いた3極コイル型磁化器2個を対向して配置することで、三次元立体空間に回転磁界を発生できることを確認した。しかし、その回転磁界は各方向で強弱があり、不均一な回転磁界分布であることも確認した。そこで本年度においては、発生する回転磁界が全方向に均一に分布する磁化器の配置に関して検討した。有限要素法解析を行い、対向させて配置した磁化器の角度が変わると、各方向に発生する磁界強度が変化することが判った。したがって、一方の磁化器を固定しておき、もう一方の磁化器を探傷作業中に回転させることで、三次元空間の全方向に均一な強度の回転磁界が得られることを確認した。渦電流探傷試験に関しては、平成24年度の研究において、丸棒状の試験体を対象とし、貫通コイル型プローブを検討した。本年度は、平板状の試験体を対象としたプローブの開発を目的とし、探傷結果より傷の形状を把握することが有利な、一様渦電流プローブを用いた探傷システムについて検討した。複雑形状部の探傷試験に対応させるため、フレキシブル基板に32個の検出コイルを並べたアレイ型マルチ一様渦電流プローブを作製した。また、強磁性体を磁化し磁気飽和させることで、磁気ノイズの低減を図った。冷間圧延鋼板SPCCに、長さ6mm、幅100μm、深さ500μmの傷を放電加工により作製した試験体を用いて、開発した渦電流探傷システムにより傷の検出が可能であることを確認した。磁粉探傷試験に関しては、昨年度に引き続き、傷の深さの違いによる傷への磁粉付着量の変化に関して、高速度カメラを用いた動画像計測により評価した。傷の深さをパラメータにした試験体を作製し、付着磁粉量から傷深さを推定する手法の開発を検討した。交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」に即して、予定通りの研究が実施できている。