hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人と協調して整頓を行うロボットシステムの構築

本研究では,人間とロボットとが協調してテーブル上の片付けを行うシステムの実現を目指し,ロボットによる片付けの促しについて,実験を通じて検証した.その結果,作業者の離席時に,テーブル上に放置された道具をロボットが落とす排除行動が,作業者の片付けへの動機付け,および実際の片付けにつながることが示唆された.快適な住環境や職場環境の実現には,清掃や整頓が不可欠である.特に,使用した道具を所定の場所に片付ける,いわゆる「整頓」は,その環境における作業者の作業効率を向上させることが知られている.近年「お掃除ロボット」の普及など,清掃の自動化は進められている.一方で整頓は,一般に対象となる物体(道具)やそれらを仕舞う場所が多岐に渡るため,タスクの定型化が困難であり,その自動化は未だ実現していない.そこで本課題では,整頓を物体の認識と搬送という二つのサブタスクに分け,それらをロボットと人間とで分担して行う協調型のシステムの構築を目指す.提案システムの実現により,整頓作業の効率化や習慣化を図ることが期待でき,快適な環境の実現につながる.本研究の具体的な実施事項は,追加学習可能な物体識別モデルの構築,搬送の動機付けにつながるインタラクションの解明,整頓システムの開発の3つである.このうち初年度は「追加学習可能な物体識別モデルの構築」主に取り組んだ.具体的には,申請者らがこれまでに提案してきた物体識別モデルを改良することで,追加学習が可能なモデルを構築するというものである.結果として,追加学習を実現する上で必須となる,高速な学習を実現できるアルゴリズムを提案することができた.また,次年度以降に予定していた実ロボットと人間とのインタラクション実験の予備実験も実施することができた。初年度に予定していた物体識別モデルの構想もまとまり、次年度以降に予定していた被験者によるインタラクション実験の予備実験も実施しているため、順調に進展しているといえる。快適な住環境や職場環境の実現には,清掃や整頓が不可欠である.特に,使用した道具を所定の場所に片付ける,いわゆる「整頓」は,その環境における作業者の作業効率を向上させることが知られている.近年「お掃除ロボット」の普及など,清掃の自動化は進められている.一方で整頓は,一般に対象となる物体(道具)やそれらを仕舞う場所が多岐に渡るため,タスクの定型化が困難であり,その自動化は未だ実現していない.そこで本課題では,整頓を物体の認識と搬送という二つのサブタスクに分け,それらをロボットと人間とで分担して行う協調型のシステムの構築を目指す.提案システムの実現により,整頓作業の効率化や習慣化を図ることが期待でき,快適な環境の実現につながる.本研究の具体的な実施事項は,追加学習可能な物体識別モデルの構築,搬送の動機付けにつながるインタラクションの解明,整頓システムの開発の3つである.このうち当該年度は,申請者らがこれまでに提案してきたロボットの物体識別モデルを改良し,追加学習を実現する上で必須となる,高速な学習を実現できるアルゴリズムを提案し,シミュレーション実験を通じて,その効果を検証した.また,識別対象となる物体の分類ラベルが未知な場合においても,学習が可能な自己組織化モデルの構築も行った.さらに,実ロボットと人間とのインタラクション実験も実施し,ロボットによる整頓の促しが,ヒューマンエラーの低減につながることを確認した.これらの成果について,国内学会および国際会議での発表を実施した.物体識別モデルの改良や被験者実験に関しても実施しており,当該年度に予定していた実施内容を順調に進めているといえる.快適な住環境や職場環境の実現には,清掃や整頓が不可欠である.特に,使用した道具を所定の場所に片付ける,いわゆる「整頓」は,その環境における作業者の作業効率を向上させることが知られている.近年「お掃除ロボット」の普及など,清掃の自動化は進められている.一方で整頓は,一般に対象となる物体(道具)やそれらを仕舞う場所が多岐に渡るため,タスクの定型化が困難であり,その自動化は未だ実現していない.そこで本課題では,整頓を物体の認識と搬送という二つのサブタスクに分け,それらをロボットと人間とで分担して行う協調型のシステムの構築を目指す.提案システムの実現により,整頓作業の効率化や習慣化を図ることが期待でき,快適な環境の実現につながる.本研究の具体的な実施事項は,追加学習可能な物体識別モデルの構築,搬送の動機付けにつながるインタラクションの解明,整頓システムの開発の3つである.このうち当該年度は,申請者らがこれまでに提案してきたロボットの物体識別モデルを改良し,追加学習を実現する上で必須となる,高速な学習を実現できるアルゴリズムを提案し,シミュレーション実験を通じて,その効果を検証した.また,識別対象となる物体の分類ラベルが未知な場合においても,学習が可能な自己組織化モデルの構築も行った.さらに,実ロボットと人間とのインタラクション実験も実施し,ロボットによる整頓の促しが,ヒューマンエラーの低減につながることを確認した.これらの成果について,国内学会および国際会議での発表を実施した.本研究では,人間とロボットとが協調してテーブル上の片付けを行うシステムの実現を目指し,ロボットによる片付けの促しについて,実験を通じて検証した.その結果,作業者の離席時に,テーブル上に放置された道具をロボットが落とす排除行動が,作業者の片付けへの動機付け,および実際の片付けにつながることが示唆された.今後も、予定通りに研究を推進していく。特に研究分担者と連携研究者とのミーティングを密に行い、お互いの研究成果の共有と、議論に時間を割く予定である。今後も、予定通りに研究を推進していく。

特に研究分担者と連携研究者とのミーティングを密に行い、お互いの研究成果の共有と、議論に時間を割く予定である。国際会議等への出席の予定が延期になったため国際会議等への出席の予定が延期になったため本年度開催される国際会議への出席に使用する予定である本年度開催される国際会議への出席に使用する予定である
新型核スピンメーザーによる^<129>Xeの電気双極子モーメントの超高感度探索

素粒子の崩壊に現れ、また宇宙の物質-反物質非対称の原因ともいわれるCP非保存の起源は謎のままである。標準理論はCP非保存をK-M行列要素の位相として組み込むが、この形のCP非保存は電気双極子モーメント(EDM)に非常に小さな値しか与えない。一方、超対称理論など標準理論を超える理論はEDMに有限な値を予言する。本研究は、このようにEDMが標準理論を超える物理をプローブする有望な観測量であることに着目し、CP非保存を通じた素粒子像の解明のために新しいタイプの核スピンメーザーによる129Xe原子EDM高感度探索手法を開発した。EDMの高感度検出には、スピン歳差周波数の電場反転に伴う変化を検出する必要がある。このため当グループ発案による、光ポンピング法で偏極した129Xe原子核スピンの歳差をmGレベルの低磁場において半永久的に維持する光検出-外部帰還型核スピンメーザーを実現、スピン歳差持続の実証を行なった。ついで磁気シールドの強化、ソレノイド磁場の均一性・安定度の改良、高精度の磁場計測技術と歳差検出手法の開発を行なった。その結果、歳差周波数精度がΔv∝1/T^<13/2>と測定時間Tとともに急速に向上することを確認、T=30000sの測定時間でΔv=9.3nHz(Δd9×10^<-28>ecmに相当)の周波数精度に到達した。また一連の性能評価実験から、これより長時間では昼間の気温上昇や送電線・電車走行等に起因すると見られる周波数変動が問題となることがわかった。これらの結果は、今後のEDM本格測定に向けた装置高度化への明確な指針と、現在の129Xe原子EDM実験上限値の1-2桁下の領域の探索への目途を与えた。また八重極集団性のために2-3桁増強されたEDMを持つと期待される不安定領域の原子核をも対象とすべく、EDM実験に向けた停止・収集・引き出しの技術を開発し、4%の収集効率を達成した。希ガス元素^<129>Xeの低周波核スピンメーザー装置を永久電気双極子モーメント(EDM)探索実験へ応用するための開発に着手した。EDMは時間反転対称性を破っており、その大きさは素粒子の標準模型では測定不可能なほど小さい一方、超対象性模型など標準模型を越える理論の多くは現在の実験上限値近く乃至その1-2桁下の値を予言する。そのため本実験では、現上限値の2桁下までのEDM探索を狙う。EDM検出のために、光ポンピング法でスピン偏極したRb原子とのスピン交換反応により得られるスピン偏極した^<129>Xe原子核のスピン歳差周波数が印可電場の作用でシフトすることを測定する。特に、当研究室で開発を行ってきた、緩和のない連続的なスピン歳差をmGレベルの磁場中で行わせることを可能にする低周波核スピンメーザーを利用して、核スピン歳差信号を長時間観測することでわずかな歳差位相のずれの検出を行うことを目指す。本年度は、このような低磁場での精密実験を行うため、外部磁場を遮蔽するための磁気シールドの設計・製作を行った。実験装置を組み込むために円筒型の形状をした、磁性材料パーマロイを4層にして磁気シールドを構成した。

円筒軸方向に関して10^4を実現するために、最外層に関しては長さ160cm直径40cm、最内層は長さ120cm直径31cmの形状にした。シールド内残留磁場測定を行い、円筒軸、垂直軸方向ともに残留磁場は2050μGと測定され、【approximately equal】10^4の遮蔽率が実現できていることを確認した。またEDM実験にとって重要な磁力計の開発に着手した。これは低磁場におけるRb原子の磁気光学回転効果を測定するもので、外部共振器レーザーと磁気光学回転の検出系の整備を行い、Rb参照セルを用いてテスト測定を行った。現在、実験セルでの測定を準備中である。希ガス元素^<129>Xeの低周波核スピンメーザー装置を永久電気双極子モーメント(EDM)探索実験へ応用するための開発を継続して進展させた。EDMは時間反転対称性を破っており、その大きさは素粒子の標準模型では測定不可能なほど小さい一方、超対称性模型など標準模型を越える理論の多くは現在の実験上限値近くその1-2桁下の値を予言する。そのため本実験では、現上限値の2桁下までのEDM探索を狙う。EDM検出のために、光ポンピング法でスピン偏極したRb原子とのスピン交換反応により得られるスピン偏極した^<129>Xe原子核のスピン歳差周波数が印可電場の作用でシフトすることを測定する。特に、当研究室で開発を行ってきた、緩和のない連続的なスピン歳差をmGレベルの磁場中で行わせることを可能にする低周波核スピンメーザーを利用して、核スピン歳差信号を長時間観測することでわずかな歳差位相のずれの検出を行うことを目指す。本年度は一様性の高い低磁場を生成するソレノイドコイルを設計・製作し、そのコイルに供給する安定化定電流源の製作を行った。市販されている安定化電流源の安定度は10^<-4>が最高で、これによって1μGの静磁場の揺らぎが生じていた。新しく製作した電流源では基準電圧源に低ノイズバッテリを使用することで、低周波数のノイズを減少させて、10^<-6>の安定度を達成することができた。これは磁場の揺らぎに換算して10nGのオーダーである。また、これに平行して磁場を感度良くモニターする磁力計の開発を行った。磁場測定はEDM実験にとって磁場の揺らぎを感知する重要な項目である。原理はRb原子に直線偏光レーザーを照射し、そこでの偏光面の回転を検出することで、磁場の大きさを測定するものである。外部共振器レーザーの周波数安定化システム、光学偏光面の回転を感度良く検出する装置の構築を行った。現在10μGのオーダーでの測定ができているが、試料の容器作成手法の改良を行うことで大幅な改善を行う予定である。原子の永久電気双極子モーメント(EDM)は時間反転対称性を破っており、その大きさは素粒子の標準模型では極めて小さい一方、超対称性模型など標準模型を越える理論の多くは現在の実験上限値近くその1-2桁下の値を予言する。そのため本研究では、希ガス元素の低周波核スピンメーザー装置を^<129>XeのEDMを現在の上限値の2桁下まで探索する事を狙っている。EDM検出のために、光ポンピング法でスピン偏極した^<129>Xe原子核のスピン歳差周波数が印可電場の作用でシフトすることを測定する。特に、低周波核スピンメーザーによって核スピン歳差信号を長時間観測し歳差位相のずれの検出を行う。本年度は、前年度開発した一様性の高いソレノイドコイル、安定化電流源および4層磁気シールドを用いてアクティブスピンメーザー発振システムの構築を行った。第一段階として光学的自由誘導減衰測定からメーザー発振の基本的なパラメータとなる^<129>Xeの横緩和時間(T_2)の測定を行った。
超精密旋盤用ラテラルシアリング干渉計によるオンマシン形状計測に関する研究

超精密旋盤で金属を切削して球面や非球面を加工し,レンズの金型や特殊なミラーを製作することができるようになってきている.このような加工面全体を計測するために,機上において形状測定が可能な干渉計を開発することと,高精度な解析法を開発することが本研究の目的である.以下に研究実績を報告する.1.シアリング干渉のパラメータであるシア量の変化による積分誤差を明らかにした.さらに積分誤差によって生じる系統的な誤差を取り除いて高精度に形状誤差を解析する理論を構築した.これらの成果を踏まえて,得られた干渉縞からより精密に形状誤差を測定できる解析プログラムを構築した.2.光学素子およびそれらの配置の誤差などの系統的な誤差を取り除く方法とそのプログラムを構築した.3.加工によって生じやすい同心円状の形状誤差を持つ測定対象をシアリング干渉計で測定した場合に生じる誤差について解析した.4.ラテラルシアリング干渉計の設計と製作を行い,その干渉計によって旋盤上で形状計測を行った.5.超精密旋盤の刃物台を取り除かずに測定できるような小型ラテラルシアリング干渉計の設計と製作を行った.超精密旋盤で金属を切削して球面や非球面を加工し,レンズの金型や特殊なミラーを製作することができるようになってきている.このような加工面全体を計測するために,機上において形状測定が可能な干渉計を開発することと,高精度な解析法を開発することが本研究の目的である.以下に研究実績を報告する.1.シアリング干渉のパラメータであるシア量の変化による積分誤差を明らかにした.さらに積分誤差によって生じる系統的な誤差を取り除いて高精度に形状誤差を解析する理論を構築した.これらの成果を踏まえて,得られた干渉縞からより精密に形状誤差を測定できる解析プログラムを構築した.2.光学素子およびそれらの配置の誤差などの系統的な誤差を取り除く方法とそのプログラムを構築した.3.加工によって生じやすい同心円状の形状誤差を持つ測定対象をシアリング干渉計で測定した場合に生じる誤差について解析した.4.ラテラルシアリング干渉計の設計と製作を行い,その干渉計によって旋盤上で形状計測を行った.5.超精密旋盤の刃物台を取り除かずに測定できるような小型ラテラルシアリング干渉計の設計と製作を行った.(1)小型のシアリング干渉計の開発小型のオンマシン用干渉計を設計製作した.これまでのものより,幅を50mm小型化することができた.1999年1月,この干渉計を旋盤の上に搭載して,加工直後のミラーの形状を測定することができた.空気の擾乱や外部の振動による干渉縞の乱れはほとんど観測されず,本装置の有効性があらためて確認された.しかし,まだ干渉計が大きすぎるため,実用化のためにはさらなる小型化を行う必要があることが分かった.本装置で解析した値とフィゾー干渉計で測定した値とでは,異なる値となった.原因のひとつは,ラテラルシアさせるための光学素子のオプチカルパラレルの精度が悪かったためである.従って,もっと高精度のオプチカルパラレルを採用する必要がある.(2)干渉縞解析プログラムの改良作業者が容易に扱えるように干渉縞解析プログラムを改良した.また,積分誤差などの誤差を補正する理論を考案し,その有効性をシュミレーションで確かめた.本年3月,精密工学会講演会全国大会で発表の予定である.(3)原器ゾーンプレートの製作装置の改良測定対象に合わせたゾーンプレートを現有のゾーンプレート描画装置で製作している.描画の精度を上げるため,ピエゾ駆動装置(科研費の備品費で購入)に対物レンズを取り付けて,焦点位置を調整して描画を行った.これまでのものより,精度の高いゾーンプレートを製作できるようになった.超精密施盤で金属を切削して球面や非球面を加工し,レンズの金型や特殊なミラーを製作することができるようになってきている.このような加工面全体を計測するために,機上において球面や非球面の形状測定ができる干渉計を開発することと,回転しているミラーの形状誤差を精密に測定する技術を開発することが本研究の目的である.以下に本年度の研究実績を報告する.1昨年度,シアリング干渉のパラメータであるシア量の変化による積分誤差を明らかにした.今年度は,さらに積分誤差によって生じる系統的な誤差を取り除いて高精度に形状誤差を解析する理論を構築した.これらの成果を踏まえて,得られた干渉縞からより精密に形状誤差を測定できる機能を解析プログラムに入れた.この研究内容は,投稿中である.2光学素子およびそれらの配置の誤差などの系統的な誤差を取り除く方法とそのプログラムを構築した.この研究内容は,投稿準備中である.3加工によって生じやすい同心円状の形状誤差を持つ測定対象を,シアリング干渉計で測定した場合に生じる誤差について解析した.4超精密施盤の刃物台を取り除かずに測定できるような小型干渉計の設計を行った.現在製作を行っており,完成は平成12年5月の予定.
社会システムにおける最適化問題を解く内点法の研究

社会システムにおける最適化問題を解く内点法についての基礎的な研究を平成8年度より引き続き行った。今年度は、社会システムによく現れる線形計画問題と半正定値計画問題を解く内点法の開発とその大域的収束性と局所的収束性について重点的に研究した。社会システムにおける最適化問題の多くは、数理計画問題としてモデル化することができる。最も基本的な数理計画問題は、線形計画問題である。線形計画問題を解く内点法について、主だった研究を二つ行った。ひとつは、内点法の局所的な収束性を高めるために、問題の実行可能領域内を通り最適解まで導くセンターパスを高次元に近似するアルゴリズムを研究した。この研究の結果、局所的に高次に収束する内点アルゴリズムを開発することができた。もうひとつは、内点アルゴリズムを実行する上で、初期点を簡単に得るための研究を行った。そのために、与えられた問題に対して自己双対線形計画問題を使うことが有効であることを調べ、そのような内点法について詳しく研究した。さらに、線形計画問題だけでなく、凸計画問題、半正定値計画問題、半無限計画問題などを解く内点法を研究した。半正定値計画問題に対する内点法では、数多くの探索方向が存在する。そのような方向族の中で、自己双対なものの特徴を詳しく調べあげた。また、線形および2次の半無限計画問題に対する内点法に基づくアルゴリズムの研究と、凸半無限計画問題に対する双対パラメトライゼイションを使ったアルゴリズムの開発を行った。社会システムにおける最適化問題を解く内点法についての基礎的な研究を行った。とくに、内点法にもとづくアルゴリズムの開発とその理論的な収束性について研究した。線形計画問題を解く内点法には、多項式オーダーで収束するアルゴリズムが数多く提案されているが、その中でも係数行列のみに依存した数で反復回数がおさえられる新しいタイプのアルゴリズムが、VavasisとYeにより発表された。この新しいアルゴリズムの収束性について研究し、特別な線形計画問題に対して、クロスオーバ現象が数多く発生することを明らかにした。そして、反復回数の計算複雑度に関する一つの下限値を求めることに成功した。また、数理計画問題の最適条件をモデル化した相補性問題を解く内点法について研究した。相補性問題の実行可能領域に存在するセンターパスを高次に近似する新しいアルゴリズムを提案し、その理論的な性質を解析した。その結果、十分行列からなる線形相補性問題を解くときに、提案したアルゴリズムが局所的に超一次収束することを明らかにした。さらに、この時の局所的な収束オーダがセンターパスの近似オーダに比例して高くなることを証明した。この結果は、線形相補性問題に強相補性解が存在しない場合にも成り立つ。社会システムにおける最適化問題を解く内点法についての基礎的な研究を昨年度に引き続き行った。今年度は、とくに実用的なアルゴリズムの開発とその理論的な収束性について研究した。モデル化された線形計画問題の特徴は、その規模が非常に大きくなることである。内点法は、反復解法であり、各反復ごとに線形方程式を解くことにより探索方向を求め、点を更新する。大規模な線形計画問題では、その線形方程式系も大規模になり、正確に解く場合には多くの計算時間を必要とする。そこで、アルゴリズムの計算効率をあげるために、近似計算を使い線形方程式系系を解く内点法を提案した。適当にステップサイズをコントロールすることにより、このアルゴリズムが収束することを明らかにした。さらに、線形計画問題だけでなく、より複雑な問題をモデル化した、半正定値計画問題、半無限計画問題などについて研究した。

そして、半正定値計画問題に対する多項式主双対内点法と2次維計画問題に対する多項式主双対内点法について研究し,それぞれに対するアルゴリズムを提案し,多項式性の証明を与えた。また、線形および2次の半無限計画問題に対する内点法に基づくアルゴリズム、凸半無限計画問題に対する双対パラメトライゼイションアルゴリズム、非線形の半無限計画問題に対する逐次2次計画法によるアルゴリズムなどの開発を行なった。社会システムにおける最適化問題を解く内点法についての基礎的な研究を平成8年度より引き続き行った。今年度は、社会システムによく現れる線形計画問題と半正定値計画問題を解く内点法の開発とその大域的収束性と局所的収束性について重点的に研究した。社会システムにおける最適化問題の多くは、数理計画問題としてモデル化することができる。最も基本的な数理計画問題は、線形計画問題である。線形計画問題を解く内点法について、主だった研究を二つ行った。ひとつは、内点法の局所的な収束性を高めるために、問題の実行可能領域内を通り最適解まで導くセンターパスを高次元に近似するアルゴリズムを研究した。この研究の結果、局所的に高次に収束する内点アルゴリズムを開発することができた。もうひとつは、内点アルゴリズムを実行する上で、初期点を簡単に得るための研究を行った。そのために、与えられた問題に対して自己双対線形計画問題を使うことが有効であることを調べ、そのような内点法について詳しく研究した。さらに、線形計画問題だけでなく、凸計画問題、半正定値計画問題、半無限計画問題などを解く内点法を研究した。半正定値計画問題に対する内点法では、数多くの探索方向が存在する。そのような方向族の中で、自己双対なものの特徴を詳しく調べあげた。また、線形および2次の半無限計画問題に対する内点法に基づくアルゴリズムの研究と、凸半無限計画問題に対する双対パラメトライゼイションを使ったアルゴリズムの開発を行った。
大学生のインターンシップにおけるプロアクティブ行動と組織内社会化に関する縦断研究

本研究ではインターンシップの有効性について,組織社会化の概念を援用し,大学生活から職業生活への参入後までを視野に入れた検討からこれを明らかにすることを目的とする。その具体的な目的は以下の4点に集約される。(1)同一の測定変数による大学生と企業の新入社員の比較,(2)企業への就職後の追跡調査による大学生のインターンシップ経験の影響,(3)人事担当者を対象としたヒアリング調査,(4)大学生のインターンシップ経験に関する理論構築これらを踏まえた上で,就職後の職業生活に対して有効なインターンシップを実証的に明らかにする。
科学計算における高速ソルバーの研究・開発

流体力学における高速算法(岡本、坂上、大木谷、西田)、建築構造解析における薄層要素法(高野)、ウェーブレット(佐々木)、保存型差分法の開発(降旗)等の研究を行った.岡本は代用電荷法の様々な応用についてサーベイした論文を発表した。また、岡本の指導によって京都大学大学院生小林健太が、極小曲面の簡便な作成プログラム開発に成功した。佐々木は直交ウェーブレット変換での積分核の違いによる、関数近似に関する研究を行い、従来、ウエーブレットとしては局在性が良くないためにあまり利用されていないマザーウェーブレットが、非常に良い近似を与えることを発見した.混合行列が物理的に自然な変換群の下で一意的に確定する正準形(Combinatorial Canonical Formと呼ばれる)をもつことが知られているが,室田と岩田はそのためのプログラムをMathematicaで開発し,インターネット上に公開した.杉原は代用電荷法の3次元ポテンシャル問題への適用に取り組み、球領域の場合において新しい点配置を考案し、その有効性を実験によって示した。その理論的研究にはまだ不明な点も多いが、今後の研究によってすこしづつ明らかになってくるであろう。また杉原は、2重指数関数型変数変換をSinc関数近似に適用し、そのアルゴリズムの誤差が最適であることを理論的に示した。磯は逆散乱問題の数値解析という困難な問題に挑戦し、多倍長計算を駆使して実用に耐える数値実験が可能であることを示した。池田は反応拡散系や流体問題の並列計算に取り組み、これまで理論的にあやふやであった点を理論的に改善した。研究集会「産業に現れる数値解析法の諸問題」を神戸インステイチュートで開催し(平成9年11月13、14、15日)、実用上の問題としての数値計算法の研究・討論を行なった。目的は、既存のプログラムではうまく計算できない問題を一堂に集め、どういった問題点が新たな困難となっているのかを全員で理解することにあったが、精度保証などの問題と絡み、多くの問題の所在を理解し、その対策を論じあった。研究集会「領域分割法とその周辺」を(財団法人)国際高等研究所において開催した(平成9年11月6、7、8日)。領域分割法は有限要素法などで並列化を実行するための有効な方法として注目を集めている方法である。領域分割法をメインにした国際会議も2年ごとに開かれており、各国が研究競争をしている状態である。しかし、日本の場合、特に理論的な研究が遅れていた感がある。本研究会では、企業の研究者を含め、海外の動向に詳しい数学者が領域分割法の将来性と問題点について徹底的な議論を行なった。代用電荷法の様々な応用についてサーベイした論文を発表した。同法の新たな応用として、極小曲面の簡便な作成プログラム開発に着手した。また、渦法おける高速解法としてDraghicescuの方法に着目し、渦層の不安定化現象の数値シミュレーションに応用した。結果は極めて満足のいくものであった:実際、2次元渦層の問題では、10^<-6>程度の誤差を許容するだけで30倍以上の高速化が達成できた。本年度は,流体力学における高速算法(岡本、坂上、大木谷、西田)、建築構造解析における薄層要素法(高野)、ウェーブレット(佐々木)、保存型差分法の開発(降旗)等の研究を行った.岡本は代用電荷法の様々な応用についてサーベイした論文を発表した。佐々木は直交ウェーブレット変換での積分核の違いによる、関数近似に関する研究を行い、従来、ウェーブレットとしては局在性が良くないためにあまり利用されていないマザーウェーブレットが、非常に良い近似を与えることを発見した.

混合行列が物理的に自然な変換群の下で一意的に確定する正準形(Combinatorial Canonical Formと呼ばれる)をもつことが知られているが,室田と岩田はそのためのプログラムをMathematicaで開発し,インターネット上に公開した.杉原は代用電荷法の3次元ポテンシャル問題への適用に取り組み、球領域の場合において新しい点配置を考案し、その有効性を実験によって示した。その理論的研究にはまだ不明な点も多いが、今後の研究によってすこしづつ明らかになってくるであろう。また杉原は、2重指数関数型変数変換をSinc関数近似に適用し、そのアルゴリズムの誤差が最適であることを理論的に示した。磯は逆散乱問題の数値解析という困難な問題に挑戦し、多倍長計算を駆使して実用に耐える数値実験が可能であることを示した。池田は反応拡散系や流体問題の並列計算に取り組み、これまで理論的にあやふやであった点を理論的に改善した。
ペロブスカイト型炭化物による低比重高強度ピアノ線の開発

フェライト(αFe)とセメンタイト(Fe3C)の層状パーライト組織からなる現用のピアノ線に代えて、フェライトとペロブスカイト型炭化物Fe3A1C(κ)の層状パーライト組織からなる、従来にない高強度ピアノ線の作製を目的として、昨年度はFe-A1-C3元系に関して、熱力学解析とパーライト組織の形成を実施した。本年度は、パテンティング処理後の炭化物が球状化を抑制し、さらにラメラー間隔を小さくするために、Crを添加したFe-A1-Cr-C4元系について熱力学解析を行い、熱力学データベースを開発してパーライト組織形成のための合金設計を行い、以下に示す結果を得た。(1)Crを添加した合金から生成するペロブスカイト炭化物は、Fe-A1-C3元系に比べてA1とCの濃度が高くなるため、炭化物自身の強度が上昇することが期待できる。(2)Fe-A1-C3元系にCrを添加するとオーステナイト(γFe)が現れる組成領域が拡大する。したがって、Fe-A1-C3元系よりも高C高A1濃度のオーステナイト単相が得られるので、共析変態後に得られるαFe+Fe3A1C(κ)層状パーライト中のペロブスカイト炭化物の体積分率が増加して、より強度の高い線材作製の可能性が示唆される。(3)Crを5mass%以上添加すると、Cr7C3炭化物が生成するため、γFe→αFe+Fe3A1C(κ)の共析変態が阻害される。熱力学データベースを活用することにより、合金組成の最適化を行った。現用のピアノ線はフェライト(α)とセメンタイトの層状組織から成るパーライトをパテンティン処理によって形成した組織を有しているが、本研究はフェライト中にペロブスカイト型炭化物Fe_3AlC(κ)をラメラー状に形成させる事によって従来にない高強度ピアノ線の作製を試みる事を目的とし、本年度は次の結果が得られた。1、α+κのラメラー組織を有するための基本系であるFe-Al-C合金の相平衡を解析するために、ベロブスカイト型炭化物を4つの副格子に分けて記述した。すなわち、第一副格子にFe、第二副格子にAl、第三副格子にC、第4副格子に空孔が入る様な格子モデルである。これにより化学量論組成より偏荷する組成を有する炭化物についても表現する事が出来た。2、以上の熱力学モデルによってFe-Al-C3元系の相平衡め計算が出来るようになった。さらにオーステナイト(γ)からフェライトとベロブスカイト炭化物に共析変態する温度、組成を計算で予想できるようになった。3、Fe-Al-C系の相平衡の計算を参考にして、Fe-(59)%Al-(0.91.6)%C合金を数種類作製し、ラメラー組織形成について調査した。その結果、Fe-8.1%Al-0.9%Cでは、700°C以下でフルラメラー組織が得られた。一方、Al量が少ないFe-5.3%Al-1.1%Cでは、700°Cではフルラメラー組織が得られたが、600°C以下の低温では不完全ラメラー組織であった。一方、Cが1.3%以上では、炭化物が極めて微細に分散した組織が得られた。4、変態温度が低いほど、ラメラー間隔は小さく、硬さは上昇する事がわかった。
腐植物質の影響を考慮した水圏でのREEパターンの定量的解釈とREEの挙動解析

本年度は以下のことを行った。(1)これまでの研究で得られたREEと腐植物質の錯生成定数はみかけの定数であったので、モデル計算に使用するために電場の項を排除し真の定数を決定した。また真の定数はpH、イオン強度変化についてはほぼ一定であるが、REEと腐植物質の比(REE loading)の変化については大きく変化することが示された。これは腐植物質中のREEの結合サイトがREE loadingの変化に伴い変化していることを反映している。(2)希土類元素(REE)と腐植物質の錯生成において競合するFeの量及び存在状態が重要であることが昨年度の研究から示された。様々な金属イオンと腐植物質の錯生成定数決定に用いられる標準腐植物質試料中のFeの存在状態をXAFS法を用いて決定した。その結果Feは3価のカルボン酸で存在することが分かり、錯生成モデル(Model VI)を用いて微量金属イオンの錯生成に及ぼす影響を評価した。これらの結果を国際誌投稿し受理された。(3)天然環境中において腐植物質中のFeは水酸化鉄の状態でも存在する。腐植物質と水酸化鉄が相互作用した際のREEと腐植物質の錯生成定数がどのように変化するかをバッチ吸着実験と透析実験を用いて調べた。高腐植物質/水酸化鉄比の条件では吸着した腐植物質とREEの錯生成定数に変化は見られなかった。一方低腐植物質/水酸化鉄比の条件では錯生成定数に変化が見られた。これは腐植物質が水酸化鉄に吸着する際に不均一に固液分配していることを反映している。天然水中におけるREEの存在状態を考える上で様々化学状態の鉄と腐植物質の相互作用は非常に重要であることが示唆された。本年度は腐植物質と希土類元素(REE)の錯生成反応の定量化を様々な条件下で行った。加えて錯生成反応のメカニズムを分光学的に解明するために放射光(XAFS)を用いた実験も行った。(1)標準腐植物質試料(Suwannee River fulvic and humic acids)について全REEとの錯生成定数を溶媒抽出法を用いて決定した。錯生成定数は腐植物質濃度とREE濃度の比(loading)の変化に対して系統的な変化を示した。系統的変化には元素間でわずかに差があり、結果として錯生成定数のREEパターンはloadingに伴って変化した。様々な物質の錯生成定数のREEパターンの形状を、腐植物質のREEパターンと比較した結果、REEパターンの形状の類似性から、高loadingではモノカルボン酸がREEの主な結合サイトであることが示唆された。一方低loadingでは、腐植物質内に存在する微量かつ強い錯生成能を持つキレートサイトの存在が示唆された。天然条件において共存する他の陽イオンの影響により高loadingの状態にある腐植物質を想定した海水中のREEの化学状態のモデル計算は実測値とよく一致し、海水中の粒子状態の腐植物質がREEのキャリアーとして重要であることが示唆された。この結果を論文にまとめて投稿中である。(2)キレートサイトの存在を分光学的手法で確認するために、KEK-PF BL12Cにおいて、標準腐植物質試料についてloadingを変化させたサンプルのEXAFSスペクトルを測定した。軽希土類としてNd、重希土類としてLuを用いた。モノカルボン酸、ジカルボン酸のリファレンスサンプルのEXAFSスペクトルと比較すると結合距離、配位数に有意な変化が見られた。より定量的な解釈を得るために追加実験を行う予定である。(1)希土類元素(REE)と腐植物質の錯生成反応を定量化について、昨年度まで行っていた溶媒抽出法以外に透析法を用いてREEと腐植物質の錯生成定数を決定し、値の信頼性のクロスチェックを行った。各実験法によって得られた錯生成定数の絶対値は非常によく一致した。しかし溶媒抽出法で見られたREEと腐植物質の濃度比(loading)の変化に伴う錯生成定数のREEパターンの変化が透析法では見られなかった。これは実験の際に共存する他の多価陽イオンが実験法によって腐植物質中の存在量が変化することが原因と考え(2)の実験を行った。(2)腐植物質中には多くの陽イオンが元々含まれており、それらはREEのような微量元素の錯生成反応に影響を及ぼすと考えられる。溶媒抽出法では腐植物質の競合配位子として強力な抽出剤(ジエチルヘキシルリン酸)を使用しているが、透析法では強力な競合配位子は実験系に存在しない。そのため透析法では腐植物質中に多くの陽イオンが残るため、バックグラウンドのloadingが上昇し、マイナーなキレートサイトの影響が見られないのではと推測した。競合陽イオンの中でとくに存在量が多く腐植物質との親和性が強いFeに着目し、腐植物質中のFeの存在状態をXAFS法を用いて解析した。その結果Feは腐植物質中に有機錯体として存在し、キレート構造を持って腐植物質に結合していることが分かった。これらのことからFeを除去した場合にのみ、REEがキレートサイトに結合し、Feが多く残った系ではモノカルボキシル基と結合していると考えられる。蛍光分光XAFS法を用いて低濃度ウランについてXAFSスペクトルを得ることを試みた。1ppm前後の低濃度試料についてXANESスペクトルを得た。REEにも適用が可能であり、応用を検討中である。

(1)これまでの研究で得られたREEと腐植物質の錯生成定数はみかけの定数であったので、モデル計算に使用するために電場の項を排除し真の定数を決定した。また真の定数はpH、イオン強度変化についてはほぼ一定であるが、REEと腐植物質の比(REE loading)の変化については大きく変化することが示された。これは腐植物質中のREEの結合サイトがREE loadingの変化に伴い変化していることを反映している。(2)希土類元素(REE)と腐植物質の錯生成において競合するFeの量及び存在状態が重要であることが昨年度の研究から示された。様々な金属イオンと腐植物質の錯生成定数決定に用いられる標準腐植物質試料中のFeの存在状態をXAFS法を用いて決定した。その結果Feは3価のカルボン酸で存在することが分かり、錯生成モデル(Model VI)を用いて微量金属イオンの錯生成に及ぼす影響を評価した。これらの結果を国際誌投稿し受理された。(3)天然環境中において腐植物質中のFeは水酸化鉄の状態でも存在する。腐植物質と水酸化鉄が相互作用した際のREEと腐植物質の錯生成定数がどのように変化するかをバッチ吸着実験と透析実験を用いて調べた。高腐植物質/水酸化鉄比の条件では吸着した腐植物質とREEの錯生成定数に変化は見られなかった。一方低腐植物質/水酸化鉄比の条件では錯生成定数に変化が見られた。これは腐植物質が水酸化鉄に吸着する際に不均一に固液分配していることを反映している。天然水中におけるREEの存在状態を考える上で様々化学状態の鉄と腐植物質の相互作用は非常に重要であることが示唆された。
新規樹立細胞株とXenograftを用いた前立腺癌に対する治療標的分子の同定

新規アンドロゲン非依存性前立腺癌細胞株とXenograftを用いて前立腺癌のアンドロゲン非依存性増殖能の獲得機構を解明し、新たな治療標的分子を同定、ホルモン不応性前立腺癌の新規治療法の開発につなげることを目的とし研究を遂行した。2.組織マイクロアレイを含めたヒト前立腺癌組織を用いた免疫組織学的染色によってc-Src/FAK/Rac1/PKCz/S6K経路の各分子が実際の臨床的ホルモン不応性前立腺癌において発現亢進していることを見出した。S6K経路の上流に位置すると考えられるPKCζの発現および活性をRT-PCR・Western blotting法等を用いて検討した。PKCζの特異的阻害剤を用いて前立腺癌細胞増殖に対する影響を検討した。また、未治療前立腺癌及びホルモン不応性前立腺癌の免疫組織学的染色を行った。その結果、PKCζの発現量はmRNA・タンパクレベルともにアンドロゲン依存性に変化はしなかった。リン酸化特異抗体を用いたWB法ではPKC・の活性はアンドロゲン依存性を示した。また、PKC・の活性はアンドロゲン非依存性細胞株PC3・DU145で恒常的に亢進していた。PKCζのpseudosubstrateによりLNCaPの増殖抑制・apoptosis亢進がみられた。免疫組織学的染色上、ホルモン不応性前立腺癌では未治療前立腺癌に比べてS6K・PKCζともに高発現していた。LNCaPにおいてPKCζの活性はアンドロゲン依存性に制御されており、S6Kの活性と一致した動態を示した。PKCζ/S6K系路の恒常的活性化が前立腺癌細胞において重要な役割を担っていることが示唆された。2.組織マイクロアレイを含めたヒト前立腺癌組織を用いた免疫組織学的染色によってc-Src/FAK/PKCz/S6K経路の各分子が実際の臨床的ホルモン不応性前立腺癌において発現亢進していることを見出した。
ヒト癌幹細胞と樹状細胞との融合細胞を用いた膵臓癌に対する新規治療法の開発

1.成熟樹状細胞と熱処理した癌細胞を細胞融合させた新規癌ワクチンを作成した。2.融合細胞から癌拒絶抗原を同定する新技術を開発した。3. CD133陽性の膵臓癌細胞は癌幹様細胞の特徴を有していた。4.癌ワクチンは、免疫抑制状態を改善する治療法と併用することが望ましい。5.進行膵臓癌において塩酸ゲムシタビンと癌ワクチン療法の併用療法により、相乗的治療効果が得られた。(1)改良型融合細胞ワクチンの開発Toll-like receptor agonistであるOK-432にて成熟誘導した樹状細胞と熱処理した腫瘍細胞を融合した改良型融合細胞は(1)熱ショック蛋白、MHC classI、II、CEA、CD80、CD86、CD83とIL-12の著しい発現増強、(2)融合細胞からのIL-12の産生増強、(3)自己腫瘍細胞に対するCTL活性の増強、そして(4)CD107+IFN-gamma+CD8+T細胞とCD154+IFN-gamma+CD4+の誘導亢進が認められた。以上より、改良型融合細胞は相乗的に免疫源性が増強し、ワクチンによる癌治療効果の改善が期待される。(2)マウス肝癌に対する免疫学的生体防御機構と病態における意義マウス肝癌細胞を取り込ませた樹状細胞(DC)とコントロールDCのMHC class II上に提示されるペプチド抽出し、LC/MS/MSを用いて両者を比較検討することにより、T細胞に提示される腫瘍抗原の同定を試みた。同定された抗原ペプチドを人工合成しアジュバントとともにマウスに免疫し、T細胞からのサイトカイン産生を検討した。LC/MS/MSによる解析の結果、肝癌細胞に発現するCytochrome p-450 2j subfamily(CYP2js)分子の一部を構成するペプチドが肝癌細胞を取り込ませたDCのMHC class IIから分離された。(3)膵臓細胞株における癌幹細胞の同定5種類の膵臓癌細胞株のCD133発現を調べた結果、Capan-1において高い発現を認めた。このCD133陽性細胞をsortingし、上述(1)にて開発した改良型融合細胞の作製を試みた。その融合細胞にて誘導されたCTLに関して検討中である。1.融合細胞ワクチンの癌逃避機構の解明昨年度、改良型融合細胞の開発を行ったが、これまでの融合細胞ワクチン療法にて、治療効果が認められなかった原因を解明した。(1)癌細胞分泌物質に暴露された融合細胞ワクチンにて誘導した細胞傷害性T細胞はIFN-γの産生能が低下しており、癌細胞に対して殺傷能力の低下が認められた。(2)融合細胞ワクチン投与により、患者の樹状細胞は活性化された。しかし、癌細胞が分泌する免疫抑制物質により、融合細胞は非活性化された。2.膵臓癌に対する癌ワクチン療法(1)標準治療である塩酸ゲムシタビンを膵臓癌細胞株であるPaCa-2に処理することにより、腫瘍抗原であるWT1のmRNAの発現が増強された。(2)WT1特異的な細胞傷害性T細胞にて、塩酸ゲムシタビン処理後の膵臓癌細胞は非常に良く殺傷することができた。3.膵臓癌細胞の癌幹細胞の特徴Capan-1細胞をCD133抗体にてsorting後、SCIDマウスにCD133陽性細胞1000個移植したところ、陰性細胞の場合と比較して腫瘍の生着発育を認めた。CD133陽性細胞の純化し癌幹様細胞の正常に近い細胞の同定を試みている。
木部細胞において表層微小管の空間構造を制御する新規転写因子の機能解明

細胞壁のセルロースミクロフィブリルの配向角度は、木材の強度を決定する要因の一つである。本課題では、セルロースミクロフィブリルの配向性を細胞内で制御する表層微小管に着目し、細胞内での表層微小管の空間配置を制御する分子機構の解明を最終目標としている。これまでの研究からポプラにおいて表層微小管の密度と平行性を制御する新規転写遺伝子(TF26遺伝子及びTF34遺伝子)を同定している。昨年度に引き続き、本年度もTF26遺伝子を中心に遺伝子の機能解析を進めた。TF26遺伝子及びそのパラログTF26b遺伝子を破壊した組換えポプラの幹をサンプリングし、透過型電子顕微鏡を用いてS1層、S2層、S3層の観察に着手した。また、TF26・TF26b遺伝子欠損ポプラの木部組織を用いて細胞壁成分の化学分析を行ったところ、遺伝子欠損ポプラではS2層およびS3層に高蓄積する細胞壁成分が減少することを明らかにした。これらの結果は、TF26遺伝子及びTF26b遺伝子がS2層およびS3層の堆積に寄与していることを示唆している。次に、TF26遺伝子及びTF26b遺伝子とポプラNST/SNDオルソログが互いに直接的または間接的に転写制御するかどうかを調べるために、各遺伝子にグルココルチコイド受容体ドメインを連結した遺伝子コンストラクトを作成しポプラに形質転換を行った。作成した組換えポプラを用いて懸濁培養細胞を作成し、グルココルチコイドおよびシクロヘキシミドを単独もしくは同時に添加することによりターゲット遺伝子の発現変動解析を行った。本課題では、セルロースミクロフィブリルの配向性を細胞内で制御する表層微小管に着目し、表層微小管の空間配置を制御する細胞内分子機構の解明を最終目標としている。これまでの研究からポプラにおいて表層微小管の密度と平行性を制御する新規転写遺伝子(#26遺伝子及び#34遺伝子)を同定しており、本年度は#26遺伝子を中心に遺伝子の機能解析を進めた。まず、#26遺伝子の組織レベルでの遺伝子発現パターンをreal time PCRにより解析した結果、#26遺伝子は二次木部で高発現することを明らかにした。次に、#26遺伝子を過剰発現させたポプラを用いて組織観察を行い、木部繊維の細胞壁が厚くなること、さらにセルロース、ヘミセルロース、リグニンが異所的に蓄積することを明らかにした。これまでに#26遺伝子が木部繊維の二次壁形成のマスター転写因子であるNST/SNDオルソログと正の転写フィードバックループを形成することを解明しており、#26遺伝子の過剰発現ポプラでは#26遺伝子-NST/SNDオルソログの転写制御ネットワークが活性化することにより細胞壁の厚壁化と細胞壁構成成分の蓄積が生じたと考えられる。そこで、#26遺伝子の機能をさらに詳細に解析するために、#26遺伝子及び#26遺伝子のパラログ(#26b遺伝子)の遺伝子破壊をゲノム編集技術により行った。その結果、#26遺伝子及び#26b遺伝子の2遺伝子を破壊した二重変異体ポプラの作成に成功した。二次壁形成過程における#26遺伝子の機能推定が順調に進んでいる。#26遺伝子を過剰発現させたポプラを用いて機能解明を進めるとともに、ゲノム編集技術を用いて#26遺伝子/#26b遺伝子二重変異体の作成にも成功した。これにより、過剰発現体とノックアウト体の両面から詳細な機能解析が可能となった。細胞壁の二次壁はセルロースミクロフィブリルの配向の違いにより外層(S1層)、中層(S2層)、内層(S3層)に分けられ、セルロースミクロフィブリルの配向変化が木材の強度を決定する要因の一つであることが知られている。本課題では、セルロースミクロフィブリルの配向性を細胞内で制御する表層微小管に着目し、表層微小管の空間配置を制御する細胞内分子メカニズムの解明を最終目標としている。これまでの研究からポプラにおいて表層微小管の密度と平行性を制御する新規転写因子遺伝子(#26遺伝子)を同定している。昨年度までの研究では、#26遺伝子を過剰発現させたポプラを用いて#26遺伝子の機能解析を進めてきた。本年度は#26遺伝子及び#26遺伝子のパラログ(#26b遺伝子)をゲノム編集技術によりノックアウトした二重変異体を用いて、細胞壁の厚さの計測と木部組織における二次壁形成関連遺伝子の発現パターンを解析した。その結果、#26遺伝子/#26b遺伝子の二重変異体では野生型と比較して木繊維の細胞壁厚が約半分に薄くなることを明らかにした。一方で、道管要素の細胞壁の厚さには大きな違いが見られなかった。二重変異体の木部組織から抽出したRNAについて、real time PCRにより遺伝子発現解析を行った結果、二重変異体では木繊維の二次壁形成のマスター転写因子であるNST/SNDオルソログの遺伝子発現量が減少していた。これまでの結果を総合的に考察すると、#26遺伝子/#26b遺伝子がコードする転写因子はNST/SNDオルソログと正の転写フィードバックループを形成することにより、二次壁の厚さや表層微小管の空間配置を制御していると推察される。木繊維の二次壁形成過程における#26遺伝子及び#26遺伝子のパラログ(#26b遺伝子)の機能推定が順調に進んでいる。#26遺伝子を過剰発現させた組換え体及び#26

遺伝子/#26b遺伝子をノックアウトした二重変異体を用いることにより、#26遺伝子と#26b遺伝子が二次壁の厚さを制御する転写因子であることを明らかにした。また、分子生物学的手法を用いることにより、両遺伝子を介した二次壁形成の分子ネットワークの一端を解明した。細胞壁のセルロースミクロフィブリルの配向角度は、木材の強度を決定する要因の一つである。本課題では、セルロースミクロフィブリルの配向性を細胞内で制御する表層微小管に着目し、細胞内での表層微小管の空間配置を制御する分子機構の解明を最終目標としている。これまでの研究からポプラにおいて表層微小管の密度と平行性を制御する新規転写遺伝子(TF26遺伝子及びTF34遺伝子)を同定している。昨年度に引き続き、本年度もTF26遺伝子を中心に遺伝子の機能解析を進めた。TF26遺伝子及びそのパラログTF26b遺伝子を破壊した組換えポプラの幹をサンプリングし、透過型電子顕微鏡を用いてS1層、S2層、S3層の観察に着手した。また、TF26・TF26b遺伝子欠損ポプラの木部組織を用いて細胞壁成分の化学分析を行ったところ、遺伝子欠損ポプラではS2層およびS3層に高蓄積する細胞壁成分が減少することを明らかにした。これらの結果は、TF26遺伝子及びTF26b遺伝子がS2層およびS3層の堆積に寄与していることを示唆している。次に、TF26遺伝子及びTF26b遺伝子とポプラNST/SNDオルソログが互いに直接的または間接的に転写制御するかどうかを調べるために、各遺伝子にグルココルチコイド受容体ドメインを連結した遺伝子コンストラクトを作成しポプラに形質転換を行った。作成した組換えポプラを用いて懸濁培養細胞を作成し、グルココルチコイドおよびシクロヘキシミドを単独もしくは同時に添加することによりターゲット遺伝子の発現変動解析を行った。#26遺伝子のプロモーター領域にレポーター遺伝子(GFP-GUS)を連結したコンストラクトを導入した組換えポプラを用いて、#26遺伝子の発現パターンを細胞レベルで明らかにする。また、ゲノム編集技術により作成した#26遺伝子/#26b遺伝子二重変異体ポプラを用いて、木部細胞の細胞壁について詳細な観察を行う。特に、二次壁を構成する各壁層(S1層、S2層、S3層)の壁厚を測定し、#26遺伝子及び#26b遺伝子が二次壁形成のどの段階で機能をしているのかを推定する。#26遺伝子/#26b遺伝子をノックアウトした二重変異体について、二次壁の壁層構造(S1層、S2層、S3層)を電子顕微鏡を用いて詳細に観察する。また、二重変異体の木部から抽出した細胞壁画分を用いて、セルロース、ヘミセルロース、リグニンの量的かつ質的変化をGC-MSや2D-NMRにより解析する。遺伝子解析用の試薬を購入する予定であったが、該当試薬の納入の目処が立たないため、購入を断念した。実験の進捗状況を鑑み、一部の遺伝子解析用試薬の購入を見送った。平成30年度に当該試薬を購入する予定である。前年度に購入予定であった遺伝子解析用試薬の同等品を購入する。招待講演:岩手大学農学部附属寒冷バイオフロンティア研究センター主催112th CRC Seminar(兼第7回植物生命科学セミナー)発表標題:樹木の二次壁の厚さを制御する発表者名:高田直樹
磁性流体のスパイク状不安定波の周波数応答

本研究では鉛直交流磁場作用下でのスパイク状突起の挙動に関して,まずスパイク形状を半回転楕円体と仮定して近似解析を行い,さらに高速度ビデオカメラやレーザ外径測定器等を用いてスパイク形状や印加磁場に対する振動の周波数特性を実験的に調べた.また,SOLA-VOF法によってスパイク形状や,スパイク内部の流動の様子の数値解析を行い次の結論を得た.[近似解析](1)振幅の周波数特性について共振周波数が存在し,その約0.5倍,2倍の周波数においてスパイクの高さ変化の波形に乱れがみられる.(2)スパイクは印加磁場周波数の倍の周波数で振動するが,共振周波数は2倍の周波数近傍では印加磁場周波数と同じ周波数で振動する.(3)液滴体積の増加に伴い共振周波数は下がり,その影響は印加磁場強さの影響よりも顕著である.[実験](1)液滴の振動パターンは,印加磁場周波数と同じ周波数で振動する場合が1通りと2倍の周波数で振動する場合が2通りある.(2)印加磁場周波数の2倍の周波数で振動する場合は単一スパイクを形成するが,印加磁場周波数と同じ周波数で振動する場合は単一スパイクとそれが分裂して生じる複数のスパイクとが交互に形成される.(3)スパイクの最高高さは周波数によらずほぼ一定である.(4)液滴振幅の共振周波数は近似解析で求められる周波数とほぼ一致している.(5)印加磁場周波数と同じ周波数の振動はある特定な周波数,印加磁場強さにおいて発生し,その発生領域に水平面で発生する振動不安定波の発生領域と酷似している.[VOF法による数値解析](1)液滴振動の3つの振動パターンについて,印加磁場周波数の2倍に周波数で振動するパターンについては振動の様子を再現することが出来る.(2)印加磁場周波数と同じ周波数で振動するパターンについては軸対称性が崩れている部分をのぞき,ほぼ再現することが出来る.(3)振動にみられる3つのパターンはスパイク内部の流動の周期と印加磁場の周期の違いによって発生する.本研究では鉛直交流磁場作用下でのスパイク状突起の挙動に関して,まずスパイク形状を半回転楕円体と仮定して近似解析を行い,さらに高速度ビデオカメラやレーザ外径測定器等を用いてスパイク形状や印加磁場に対する振動の周波数特性を実験的に調べた.また,SOLA-VOF法によってスパイク形状や,スパイク内部の流動の様子の数値解析を行い次の結論を得た.[近似解析](1)振幅の周波数特性について共振周波数が存在し,その約0.5倍,2倍の周波数においてスパイクの高さ変化の波形に乱れがみられる.(2)スパイクは印加磁場周波数の倍の周波数で振動するが,共振周波数は2倍の周波数近傍では印加磁場周波数と同じ周波数で振動する.(3)液滴体積の増加に伴い共振周波数は下がり,その影響は印加磁場強さの影響よりも顕著である.[実験](1)液滴の振動パターンは,印加磁場周波数と同じ周波数で振動する場合が1通りと2倍の周波数で振動する場合が2通りある.(2)印加磁場周波数の2倍の周波数で振動する場合は単一スパイクを形成するが,印加磁場周波数と同じ周波数で振動する場合は単一スパイクとそれが分裂して生じる複数のスパイクとが交互に形成される.(3)スパイクの最高高さは周波数によらずほぼ一定である.(4)液滴振幅の共振周波数は近似解析で求められる周波数とほぼ一致している.(5)印加磁場周波数と同じ周波数の振動はある特定な周波数,印加磁場強さにおいて発生し,その発生領域に水平面で発生する振動不安定波の発生領域と酷似している.[VOF法による数値解析](1)液滴振動の3つの振動パターンについて,印加磁場周波数の2倍に周波数で振動するパターンについては振動の様子を再現することが出来る.(2)印加磁場周波数と同じ周波数で振動するパターンについては軸対称性が崩れている部分をのぞき,ほぼ再現することが出来る.(3)振動にみられる3つのパターンはスパイク内部の流動の周期と印加磁場の周期の違いによって発生する.