hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肺癌におけるhnRNP A2/B1蛋白アイソフォーム発現の意義の解明

A2/B1に特異的なアミノ酸配列を含むオリゴペプチドを合成し、-MAPレジンの形でマウスを免疫した。ハイブリドーマを作成し、Western blotting等を用いたスクリーニングをおこない、A2蛋白に特異的なモノクローナル抗体である4G8を作成した。癌細胞を同調培養し、A2/B1蛋白の細胞周期による変化を、定量的に解析した。A2/B1は主にG1期に転写され合成され、またA2蛋白は細胞周期を通してほぼ一定に維持されるが、B1蛋白はG2とM期に減少することを明らかにした。この細胞周期における代謝の差は、両蛋白の機能の違いを示唆するものと考えられた。組換え蛋白を用いて一本鎖テロメアDNAとの結合能、テロメア維持、伸長機構との関係を検討した結果、A2蛋白に比べ、B1蛋白とマイナーアイソフォームB0b蛋白は、テロメアの一本鎖テロメアDNAと高い親和性を示し、テロメア配列と動的に結合することを明らかにした。B1/B0b蛋白はDNA分解酵素からテロメアを保護し、テロメラーゼによるテロメア伸長反応を亢進させる機能を有することを明らかにした。A2/B1蛋白の発現様式を肺癌、消化管由来の癌培養細胞や組織標本で検討した結果、A2/B1蛋白の過剰発現は肺癌に特異的ではなく、他臓器由来の癌細胞にもみられ、その過剰発現は癌に見られる普遍的な現象と考えらえた。B0蛋白を過剰発現するトランスジェニックマウスを作成し、表現型の検討をおこなった。気管支上皮を含む呼吸器系には、腫瘍形成などの変化は見られず、肺癌発生との直接の因果関係はないことが明らかになった。A2/B1蛋白のアイソフォームであるB0b蛋白を過剰発現するトランスジェニックマウスは、雄の妊孕性が低下すことから、精子形成とテロメア構造および機能との関連について、今後研究を発展させる予定である。肺癌の発生初期段階におけるhnRNP A2/B1蛋白の発現の生物学的意義を明らかにし、肺癌の臨床への応用に向けての意義を築くことを目的として、以下の研究をおこなった。1)A2/B1蛋白の各アイソフォーム蛋白の発現様式を解析するため、これまで作成した抗体であるDP-3,2B2に加えて、A2蛋白を特異的に認識する新たなモノクローナル抗体4G8を作成した。2)上記の三種類のモノクローナル抗体を用いて、ヒト正常気管支上皮培養細胞と肺癌および肺以外の臓器由来の培養細胞を対象として、A2/B1蛋白の各アイソフォームの発現量をWestern blotting法により検討した。その結果従来から報告されているように肺癌での発現同様、肺癌以外の臓器由来の培養細胞においてもA2/B1蛋白が発現していることをはじめて明らかにした。また正常気管支上皮培養細胞においてもA2/B1蛋白の発現が確認されたが、量的な比較では癌細胞での結果に比較すると発現の程度は明らかに少ないということが判明した。3)細胞内でのA2/B1蛋白の発現様式を蛍光抗体法により検討した結果、上記培養細胞ではA2/B1蛋白は核に発現しており、その発現パターンは由来する臓器による異同はみられず、肺癌では細胞質に発現するとする従前の報告とは異なる結果が得られた。4)細胞外への分泌により腫瘍マーカーとしての応用が可能か否かを明らかにするために、培養細胞上清、培養細胞を抗腫瘍薬で障害した際の細胞外への逸脱について、それら検体を濃縮しWestern blotting法により検討を加えたが、同法を用いた検討では、A2/B1蛋白の各アイソフォーム蛋白はいずれも培養上清中には確認されなかった。

肺癌におけるhnRNPA2/B1蛋白の発現の生物学的意義を明らかにし、その臨床応用に向けての基礎を築くことを目的として以下の研究をおこなった。(1)11年度に作成した抗A2抗体4G3を含む三種類の抗hnRNPA2/B1抗体を用いて、免疫染色およびWestern blotting行った。各組織型の肺癌および消化管の癌の培養細胞、さらに手術組織標本を対象として検討した結果、A2/B1蛋白の過剰発現は肺癌に特異的ではなく、他臓器由来の癌細胞においても認められることを明らかにした。従ってA2/B1蛋白の過剰発現は癌に見られる普遍的な現象と考えらえた。(2)A2/B1蛋白の発現と細胞周期との関連HeLa細胞を同調培養し、A2/B1蛋白の細胞周期による変化を、定量的に解析した。A2/B1は主にG1期に転写され蛋白合成される。A2蛋白は細胞周期を等してほぼ一定値が維持されるが、B1蛋白はG2とM期に減少することを明らかにした。この細胞周期における代謝の差は、両蛋白の機能の違いを示唆するものと考えられた。(3)A2/B1蛋白とテロメアDNAとの関連A2蛋白に比べ、B1蛋白、そのマイナーアイソフォームのB0b蛋白は、テロメアの1本鎖DNAと高い親和性を示し、テロメア配列と動的に結合することを明らかにした。B1・B0b蛋白はDNA分解酵素からテロメアを保護し、テロメラーゼによるテロメア伸長反応を亢進させる機能を有することを明らかにした。A2/B1蛋白のアイソフォームであるB0b蛋白を過剰発現するトランスジェニックマウスを作成し、表現型の検討をおこなった。気管支上皮を含む呼吸器系には、腫瘍形成などの変化は見られなかった。同マウスは雄の妊孕性が低下すことから、精子形成とテロメア構造および機能との関連について、今後研究を発展させる予定である。
フェーズフィールド法によるＭｏＳｉ２基複相超高温耐熱材料の最適合金設計

現在、火力発電用ガスタービン翼材にはNi基超合金が広く用いられている。本研究は低炭素社会実現に向けて、Ni基超合金を凌駕する新しい超高温耐熱材料として提案されているMoSi2基合金の実用化を目指している。昨年度までの研究で、ラビリンス組織を形成するMoSi2/Mo5Si3合金が有する凝固方向から約15°傾いた組織は、相界面においてレッジが形成されることに由来しており、弾性ひずみエネルギーと界面エネルギーの両方の因子が大きく寄与することを示した。これまでの研究では組織形状に注目し、C11b相からD8m相が析出する反応を仮定していた。しかしながら実際には、共晶反応によりラビリンス組織は形成されており、共晶点である2173Kよりも高温の液相領域から冷却を経て、2相組織が形成される。本研究では相を表す秩序変数が0でC11b相、1でD8m相と定義しているが、今年度の研究では、凝固プロセスを計算に反映させるために、温度依存性のエネルギーペナルティを与え、共晶点温度以上においては秩序変数が0.5が安定、すなわち溶融状態となるようなシミュレーションモデルを作成した。冷却速度(dT/dt[K/s])、温度勾配(G[K/m])、固液界面移動速度(R[m/s])の間には、GR=(dT/dt)の関係があるため、冷却速度を一定として、温度勾配および界面移動速度を変化させた。また、共晶反応は溶質移動律速のため、相変態に起因する界面易動度は十分大きくしている。シミュレーション結果より、実験で見られているようなD8m相が凝固方向に対して約15°傾いて伸長した微細な組織が得られた。一般的には、組織形状は界面エネルギーと弾性ひずみエネルギーのバランスによって決まるが、凝固プロセスを考慮することで組織形状だけではなく、微細な組織や、温度勾配により組織が伸長していく成長過程を再現することができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。低炭素社会実現に向けて、火力発電用ガスタービン翼材料のさらなる高効率化が必要とされている。従来のタービン翼材であるNi基超合金を遥かに上回る新しい超高温耐熱材料として、MoSi2基合金が提案されており、特にラメラ組織を形成するMoSi2/NbSi2合金と、ラビリンス組織を形成するMoSi2/Mo5Si3合金は、異相界面制御による特性制御が可能と注目されている。本研究では、組織形成の連続体モデルシミュレーション手法であるフェーズフィールド法を用いて、MoSi2基合金実用化に不可欠な組織安定性向上のため、MoSi2基合金中の添加元素の界面偏析や、微細組織形成のメカニズム解明、組織安定化の最適添加元素の探索を行っている。今年度は、MoSi2/NbSi2合金の研究を前年度から引き続き行っただけではなく、ラビリンス組織を形成するMoSi2/Mo5Si3合金についてもシミュレーションモデルを展開した。このMoSi2/Mo5Si3合金についてはC11b構造のMoSi2相とD8m構造のMo5Si3相が一定の方位関係を持つことでラビリンス組織を形成する。また、本合金の凝固方向に平行な断面において、凝固方向から約15°傾いた組織が観察されている。この15°の傾きは、階段状の界面すなわちレッジが形成されることに由来していると考えられている。レッジを考慮したシミュレーションの報告は殆ど無いため、弾性ひずみエネルギーにレッジの影響を考慮した本研究は、学術的に新しい分野を拓いていると言える。実際に行われたシミュレーション結果から、この15°の傾きは、レッジが形成されることに由来していることが結論づけられた。本研究により、MoSi2基超高温耐熱材料の早期実現に向けた組織安定性向上に貢献すると共に、シミュレーションモデルを他の合金系へと応用していくことが期待される。研究計画予通り、外部応力やクリープひずみといった実使用環境を考慮したシミュレーションモデルや、弾性率が系全体で均一なものと仮定するのではなく、場所により変化する弾性不均質を考慮したシミュレーションを行うことができた。また、界面に存在するレッジを考慮したMoSi2/Mo5Si3合金のシミュレーションモデルの構築も行い、実際に組織観察で見られているような斜めに伸長した組織を再現することができており、今年度の研究では、十分な進捗が得られていると言える。

冷却速度(dT/dt[K/s])、温度勾配(G[K/m])、固液界面移動速度(R[m/s])の間には、GR=(dT/dt)の関係があるため、冷却速度を一定として、温度勾配および界面移動速度を変化させた。また、共晶反応は溶質移動律速のため、相変態に起因する界面易動度は十分大きくしている。シミュレーション結果より、実験で見られているようなD8m相が凝固方向に対して約15°傾いて伸長した微細な組織が得られた。一般的には、組織形状は界面エネルギーと弾性ひずみエネルギーのバランスによって決まるが、凝固プロセスを考慮することで組織形状だけではなく、微細な組織や、温度勾配により組織が伸長していく成長過程を再現することができた。実時間に対応したより精査なシミュレーションを行うために、合金中の天下元素の拡散データや相変態速度の実験による測定が必要となる。また、MoSi2/Mo5Si3合金に関しては、弾性ひずみエネルギーや界面エネルギーの異方性により、組織形状が大きく依存するため、界面領域に十分な数の差分格子を用いることや、Kim-Kim-Suzuki(KKS)モデルを導入することも検討する。界面幅が変わると界面領域内で化学的自由エネルギーが過剰なエネルギーを生じさせてしまうため、界面エネルギーが変化するように作用し、界面幅に依存して結果が変わってしまう。KKSモデルでは界面幅に濃度依存性が無く、界面領域における化学的自由エネルギーの過剰を生じさせないシミュレーションを行うことができる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
振動インテンシティの計測に関する研究

本研究は,いわゆる2点法による振動インテンシティの計測精度を検討し,振動騒音問題へのその応用を図ることを目的とした。本研究では,以下の成果を得た。(1)インピーダンスヘッドによる振動パワーの計測精度を機械的および電気的方法によって調べ,これによる計測が十分な精度を有することを確認した。(2)一部に制振材を貼付した銅のはりを用いて振動インテンシティの計測精度を検討した。すなわちインピーダンスヘッドで計測した加振機からの供給振動パワーと,振動インテンシティの計測結果から求めた振動パワーを比較し,振動インテンシティの計測が十分な精度を有することを確認した。(3)一部に制振材を貼付した銅の平板を用いて振動インテンシティの計測精度を検討した。すなわちインピーダンスヘッドで計測した加振機からの供給振動パワーと,平板の振動インテンシティの計測結果から求めた加振点を囲む閉曲線と平板を水平に横切る直線を通過する振動パワーを比較し、振動インテンシティの計測が十分な精度を有することを確認した。(4)制振材を貼付した平板について振動インテンシティを計算する有限要素法のプログラムを作成した。上記(3)の実験に使用した平板において計算結果と計測結果を比較し,振動インテンシティの計算と計測が十分な精度を有することを確認した。また貼付された制振材が振動エネルギの流れの状況に与える影響を調べた。(5)振動インテンシティの分布と平板の振動の節線の動きとの関係について考察した。1.振動インテンシティの計測値の精度を検定するため、加振点から構造物に供給されるエネルギと支持点から流出するエネルギを計測する方法を検討した。具体的には加速度計とロ-ドセルを加振点と支持点に挿入し,この加速度計とロ-ドセルの出力を基に加振点からの供給エネルギと支持点からの流出エネルギを計算した。その結果、加振点及び支持点と振動の節との位置関係、及び加速度計等の取付状態により測定精度に影響を受けるが、この方法により供給エネルギと流出エネルギを十分正確に測定することができることを確認した。2.梁の一点を加振し他点を防振ゴムで支持した実験装置と、梁の一点を加振し一端を砂の中に固定した実験装置を構成し、梁の振動インテンシティを測定する実験を行った。実験結果と理論計算結果とを比較し、測定精度について検討した。3.平板内を流れる振動エネルギの流れの大きさと方向を計算するためのプログラムを有限要素法に基づいて作成した。理論解析が可能である特別な場合について、このプログラムを用いて有限要素計算を行い、理論計算結果と比較検討し、加振点及び支持点付近での計算精度の向上が必要であるとの結果を得た。4.鋼板の一点を加振し、一辺を砂の中に固定した実験装置の振動インテンシティ分布を測定する実験を行った。この実験結果と有限要素計算結果とを比較検討し、実験結果と計算結果との間に良好な相似がある結果を得た。平成4年度は、以下の成果を得た。(1)一部に制振材を貼付した鋼の平板を用いて振動インテンシティの計測精度を検討した。すなわち加振機と平板の間に挿入したインピーダンスヘッドによって計測した加振機からの供給振動パワーと,平板の振動インテンシティの計測結果から求めた加振点を囲む閉曲線と平板を水平に横切る直線を通過する振動パワーを比較し,振動インテンシティの計測が十分な精度を有することを確認した。(2)各節点においてたわみ,傾きの3自由度を持つ双1次四辺形ミンドリン板要素を用い,制振材を貼付した平板について振動インテンシティを計算する有限要素法のプログラムを作成した。この要素を使用することで振動インテンシティ計算に必要な変数(たわみ,傾き,モーメント,せん断力)を全て求めることができる。上記(1)の実験に使用した平板において計算結果と計測結果を比較し、振動インテンシティの計算と計測が十分な精度を有することを確認した。

また貼付された制振材が振動エネルギの流れの状況に与える影響を調べた。(3)振動インテンシティの計測と同時に平板の振動モードの計測を行った。この振動モードの計測結果と振動インテンシティの計測結果を比較し,平板の振動の節線の動きの方向と振動インテンシティの流れの方向が一致することを確認した。
物体作業記憶の検索における空間情報・注意の役割

本年度は、研究目的である「物体作業記憶の検索過程における空間情報・注意の役割」解明のため、(1)物体作業記憶課題遂行中の視線計測実験の実施、また(2)物体作業記憶課題遂行中の定常状態視覚誘発電位(SSVEP)測定実験のプレテストを行った。(1)の実験は、初年度すでに報告していた研究内容の発展形にあたる。初年度に報告した実験内容では、行動成績にエラーが生じていた際、物体表象の記憶時に結合錯誤が生じていたのか、その他の理由によって生じたのかが区別できなかったが、今回の実験では回答の確信度を報告させることでその区別を可能とした。また、今回の実験では、記憶課題の回答を思いついた時点でキー反応させたことで、より視線移動と検索過程との対応関係を追うことが可能となった。すなわち、これらの方法論的改良によって、物体作業記憶の検索過程において、回答すべき物体が提示されていた位置に対して視線が移動したのか、より精緻な検討を行うことができたと言える。また(2)の実験は、本計画の研究3にあたるものであり、この実験を行うことにより、回答すべき物体が呈示されていた場所に対して、検索過程の間空間的注意が向くか、またその注意はどの程度の時間持続するかを脳活動から把握できる。現段階ではプレテストを実施したのみであるが、実験プログラムの作成は既に終え、細かい点を修正することで本実験実施が可能となり、来年度には実験の完了・成果報告が見込まれる。本年度は、物体作業記憶課題中の視線停留関連脳電位(EFRP)測定実験を予定していたが、その実施が出来ていない。また、SSVEP計測を行う実験についてもプレテスト実施に留まっている。その理由のひとつは、本研究計画以外に並列して進行中であった研究プロジェクトの実験が予想していたよりも多くの時間を必要としたことにある。また別の理由として、SSVEP実験では複雑な刺激呈示プログラムの作成が必要であり、またその刺激呈示の正確性を確認する作業に時間を費やした。現在は、実験実施のために必要な技術・機材等はほぼ準備できているので、来年度は実験実施協力者の雇用などを行い、スムーズな実験実施・成果報告を行いたい。EFRP計測実験について必要な技術は、眼電図を脳波と同時に計測することのみであり実験はすぐにでも実施可能である。実験実施協力者の雇用などによって、スムーズなデータ収集を行いたい。また眼電図上からサッケードが生じたタイミングを検出する作業に時間がかかることが見込まれるため、この分析においても協力者を雇用するなどの工夫を考えている。SSVEP実験については、実験プログラム自体はほぼ完成しているため、細かな変数の調整・確認等を行ったうえで、早期の実験実施を行いたい。またこれらの成果をもとに、各学会・学術誌での報告を行いたい。平成29年度は、本研究の目的である「物体作業記憶の検索プロセス解明」に関連して、視覚情報(色)を記憶する作業記憶課題を遂行中の脳波を測定し、事象関連電位を分析した。本実験で用いた作業記憶課題は、continuous report taskと呼ばれ、比較的近年に開発された課題であり、作業記憶内表象の精度を計測できる点でそれ以前に用いられてきた作業記憶課題(主に遅延見本合わせ課題)に比べて優れている。ただし、このcontinuous report task遂行中の事象関連電位についてはこれまで学術誌上での報告がない。遅延見本合わせ課題等を用いてその遂行中の事象関連電位を分析した報告は多数あり、そうした研究から作業記憶の記銘・保持・検索に対応した事象関連電位成分を区分けできることが知られているが、continuous report task遂行中の脳波からも同様にこれらの事象関連電位成分が観察できるかは未知数であった。本実験の結果、continuous report task遂行時にも遅延見本合わせ課題同様、作業記憶の各認知プロセスに対応する事象関連電位成分を観察できることが明らかになった。これにより、これまで作業記憶表象の精度はcontinuous report taskの行動成績のみを指標として定義されてきたが、今後は事象関連電位を用いることにより、その精度が認知プロセスのどの段階で決定されているのかなどをより詳細に検討することが可能となる。この実験の一部を、2018年10月に開催されるSociety for Psychophysiologyの年次大会にてポスター発表することが決定している。平成29年度は、continuous report taskを用いてその課題遂行中の脳波を測定、事象関連電位を分析し、その各認知プロセス(記銘・保持・検索)に対応する事象関連電位成分が観察できることを明らかにした。この成果により、作業記憶内表象の質がどの過程で決定されるのかより詳細に分析することが可能となり、今後物体作業記憶の検索プロセス解明を行っていくうえでも重要な知見を得たと言える。また、現在は物体作業記憶の検索時の視線を計測する実験を実施中であり、実験が終了し次第、その分析を行う予定である。またその結果については、順次学術大会や論文等にて発表を行う予定である。しかしながら、研究実施計画において平成29年度に本来実施を予定していた物体作業記憶課題遂行中の眼球停留関連電位計測については実施ができなかった。それゆえに、予定していた実施計画に比較し進捗はやや遅れていると言える。

初年度に報告した実験内容では、行動成績にエラーが生じていた際、物体表象の記憶時に結合錯誤が生じていたのか、その他の理由によって生じたのかが区別できなかったが、今回の実験では回答の確信度を報告させることでその区別を可能とした。また、今回の実験では、記憶課題の回答を思いついた時点でキー反応させたことで、より視線移動と検索過程との対応関係を追うことが可能となった。すなわち、これらの方法論的改良によって、物体作業記憶の検索過程において、回答すべき物体が提示されていた位置に対して視線が移動したのか、より精緻な検討を行うことができたと言える。また(2)の実験は、本計画の研究3にあたるものであり、この実験を行うことにより、回答すべき物体が呈示されていた場所に対して、検索過程の間空間的注意が向くか、またその注意はどの程度の時間持続するかを脳活動から把握できる。現段階ではプレテストを実施したのみであるが、実験プログラムの作成は既に終え、細かい点を修正することで本実験実施が可能となり、来年度には実験の完了・成果報告が見込まれる。本年度は、物体作業記憶課題中の視線停留関連脳電位(EFRP)測定実験を予定していたが、その実施が出来ていない。また、SSVEP計測を行う実験についてもプレテスト実施に留まっている。その理由のひとつは、本研究計画以外に並列して進行中であった研究プロジェクトの実験が予想していたよりも多くの時間を必要としたことにある。また別の理由として、SSVEP実験では複雑な刺激呈示プログラムの作成が必要であり、またその刺激呈示の正確性を確認する作業に時間を費やした。現在は、実験実施のために必要な技術・機材等はほぼ準備できているので、来年度は実験実施協力者の雇用などを行い、スムーズな実験実施・成果報告を行いたい。平成30年度は、まず平成29年度に予定していた、物体作業記憶課題遂行中の眼球停留関連電位を測定する実験を行う。眼球停留関連電位の測定には、独立したデジタル測定機器(眼球運動測定装置・脳波計)を同期する必要があり、その点において工夫・時間が必要であると予想される。眼球運動の測定には、光学的な眼球運動測定装置に加えて、脳波計によって同時に眼電図も測定するなどの工夫を予定している。また、上記の実験を順調に実施できることが分かり次第、並行して特徴情報(色など)を記憶する作業記憶課題時の眼球停留関連電位の測定実験も行う。眼球停留関連電位の測定に眼電図を用いる場合、サッケードがいつ生じたのかを手作業でコーディングする必要があるが、その実施のために実験協力者を雇用することも計画している。これらの実験・分析が終了した後、その成果を学術大会や学術誌において発表することも予定している。EFRP計測実験について必要な技術は、眼電図を脳波と同時に計測することのみであり実験はすぐにでも実施可能である。実験実施協力者の雇用などによって、スムーズなデータ収集を行いたい。
プラナリアにおける生殖戦略転換機構-無性生殖から有性生殖へ-

独自に開発したプラナリア無性生殖個体を有性生殖個体に転換させる系(有性化)を用いて、(1)有性化因子の単離、(2)有性化関連遺伝子群の解析、(3)全能性幹細胞ネオブラストの生殖細胞分化能について研究を進めてきた。有性化因子の一つとしてD-Trpが卵巣の顕著な発達と異所的な卵巣形成を誘導することを示し、有性化誘導初期に発現する遺伝子群を探索し見いだした。また、誕生時の生殖様式によってネオブラストの生殖細胞への分化能が異なることが示した。我々は、多細胞動物における無性生殖から有性生殖への転換機構について解明するために、1個体に由来し、20年近くにわたって一度も性個体を生じたことの無いリュウキュウナミウズムシ(Dugesia ryukyuensis)の無性系クローン(OH株)個体に、有性生殖のみを行うと考えられているイズミオオウズムシBdellocephala brunnea)の成熟個体を餌として与えることによって、比較的速やか(1週間程度の処理)かつ確実(有性化率100%)に有性化させる実験系を確立した。本研究課題では、1)有性化物質の完全精製と構造の決定、2)有性化に係わる遺伝子群の網羅的解析、有性化現象のEST解析とデータベースの構築及び、各有性化ステージにおけるマイクロアレイ解析、3)致死量X線照射個体への新生細胞の移植実験を用いた全能性幹細胞といわれる新生細胞の分化能力の解析、4)染色体の異常な挙動に関わると予想されるテロメア・テロメレース系の解析、5)DNAのメチル化によるゲノムレベルの質的、量的変化について解明することを目的として行った。特に1)については逆相クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィー、陰イオン交換クロマトグラフィーにより分画し、投餌により活性をチェックした。その結果、分子量500以下の低分子であることがわかった。2)については、有性化個体cDNAライブラリーから10000クローンの配列を決定し、2500クラスターの存在を確認した。これらのクローンについてアノテーションを終了し、データベースを作成し、ホームページ(http://planaria.bio.keio.ac.jp/planaria/)を公開した。無性生殖で増殖させたリュウキュウナミウズムシOH株に、イズミオオウズムシという有性生殖のみを行うプラナリアを餌として与えることによって、人為的に無性生殖を行う個体から有性生殖を行う個体へと転換させる実験系(有性化)を確立している。有性化は形態的特長からステージ1-5に分類され、有性化がある程度進行すると、投餌を止めても自立的に有性化が進行するようになり、この時期をPoint of No Returnとよぶ。プラナリアの有性化による無性生殖から有性生殖への転換は、自然界における生殖転換機構のモデルと考えることができる。昨年度、作成したデータベースを基に、これらのクラスターと既知の有性化に伴い発現する遺伝子を用いてDNAマイクロアレイを作製した。本年度の研究では、無性生殖個体に対して有性化段階を5つのステージの個体に対して、有性化における遺伝子発現のプロファイルを作成し、これを基に作製したDNAチップを用いて有性化に伴って発現の変動する遺伝子を探索し、有性化を引き起こす遺伝子群を同定することを目的とした。昨年度構築した完全に有性化したプラナリアのDatabaseを元にその遺伝子を載せた有性化プラナリアDNAチップを作成した。有性化段階の5つの各ステージの個体に対して無性生殖個体を比較する方法で、マイクロアレイ解析を行った。発現クラスタリングによってこれらの遺伝子と遠いクラスターに分類されており、生殖器官に関連しているタンパク質と相同性の高い遺伝子は、交接器官や卵巣原基、脳に発現することが分かった。さらに、この発現クラスターにより、ステージ3の有性化個体では3,077種の遺伝子のうち、約2,850種が無性個体よりも発現量が減少していることが確認された。このステージ3は自立的に有性化が進行するPoint of No Returnと一致することから、自律的な有性化に関連している可能性がある。後生動物には、自然環境により生殖方法を無性生殖と有性生殖の間で転換させるものが少なくない。私たちは、扁形動物プラナリアを材料にして、人為的に無性生殖から有性生殖への有性化系を確立している。この系では、無性個体に有性個体を投餌することにより完全に有性化がおこっていることから、有性個体に含まれている「有性化因子」の投与によって、いつでも生殖様式の転換を誘発できると考えられる。有性化系は、ほとんど研究の進んでいない後生動物の生殖戦略転換機構の解析という点で、優れた実験系である。有性化因子の存在は1973年に証明されたものの、約40年たった現在も明らかになっておらず、その化学構造が明らかになれば、後生動物における初の生殖戦略転換にかかわる鍵物質の同定となる。

この10年、有性個体より有性化因子(群)の特徴を明らかにし、単離・同定を目指してきた。本年度は、有性化因子(群)は、逆相、イオン交換そしてゲル濾過クロマトグラフィーを組み合わせた方法によって分離した。その有性化因子のひとつを精製に成功し、NMR解析およびCD測定により、L-トリプトファンであることがわかった。市販のL-トリプトファン投与による生物検定を行ったところ、卵巣の発達及び異所的な卵巣の発達が観察されたが、精巣の発達は観察されなかった。L-トリプトファンは、無性個体の卵巣形成(雌化)を誘導すると考えられ、有性化には複数の因子が関わっていると考えられる。現在、精巣や他の生殖器官を形成する(雄化)因子を精製し、構造解析を行っている。プラナリアで独自に開発した有性個体を行う個体を餌として無性個体を行う個に与えることにより、無性生殖を行う個体から有性生殖を行う個体に転換させる系を活用して、無性生殖から有性生殖へと生殖様式の転換を誘導する因子の単離精製を進めている昨年度はこの誘導分子の一つがL-トリプトファンであることを示し、市販のL-トリプトファンの投餌により、卵巣の顕著な発達は誘導するが、完全な有性生殖を行う個体への転換は誘導しないことを示した。本年度はトリプトファン以外の因子を探索するとlともに、既に作成している有性化プラナリアEST-データベースと各有性化段階でのマイクロアレイを活用して、Gene Ontologyといったバイオインフォマティクス的手法により、有性化誘導初期に発現する遺伝子群を探索し見いだした。トリプトファン投餌個体においてもこれらの遺伝子の発現は観察された。現在、RNAiにより有性化誘導初期に発現する遺伝子群の蛋白質の発現を押さえたどきにそれらが生み出す効果を検討しているプラナリアを用いて私たちが独自に開発した有性生殖を行う個体を餌として無性生殖を行う個体に与え、無性生殖個体を有性生殖個体に転換させる(有性化)系を活用して、1有性化を誘導する因子の単離、2有性化に関わる遺伝子群の解析、3全能性幹細胞ネオブラストの生殖細胞分化能について研究を進めてきた。1については、構造解析を行いこの誘導分子の一つがトリプトファン(Trp)の単分子であることを示した。市販のL-Trp及びD-Trpの無性個体への投餌により、D-Trpが卵巣の顕著な発達と異所的な卵巣形成を誘導することを示した。しかし、完全な有性生殖個体への転換は誘導しなかった。現在、完全有性化のために必要なD-Trp以外の因子を探索中である。2については、有性化プラナリアEST-データベースを作成し、各有性化段階でマイクロアレイ解析を活用して、Gene Ontologyなどバイオインフォマティクス的手法により、有性化誘導初期に発現する遺伝子群を探索し見いだした。これらの遺伝子はD-Trp投餌個体でも発現していた。また、Vasa, Piwiなどの他の生物で生殖細胞分化維持に関わることが知られている遺伝子を単離し、RNAiによりこれらの遺伝子群の機能を解析した。3については、生殖様式が異なる個体由来のネオブラスト画分をX線照射個体に移植したところ、誕生時の生殖様式によってネオブラストの生殖細胞への分化能が異なることが示された。
OR的アプローチによる生産システムの柔軟性に関する研究

本研究では、FMSに代表される最近の自動生産システムの柔軟性がディスパッチングや最適化といったスケジューリングに及ぼす影響の分析や、機械の柔軟性に伴う工程集約がスケジューリングに及ぼす影響の分析を中心に、生産の計画管理と柔軟性との関係を明らかにした。主な成果は、以下の通りである:(1)FMSにおけるディスパッチング規則の性能:柔軟性を有する自動生産システムが持つ、自動搬送装置、有限パレット、有限バッファ、品種ロットの存在等の特徴を念頭に置き、総納期遅れ等のロット関連評価尺度と稼働率等のショップ関連尺度を考慮してディスパッチング規則の性能評価と最適化を行った。その結果、経路選択の自由度がない状況下では、主に、(1)SPT(Shortes Processing Time first)規則のような負荷の小さいジョブを優先的に流す規則が、納期関連評価尺度に関しても良い性能を示すこと、(2)ロットの大きさを考慮に入れた簡単なディスパッチング規則が納期関連評価尺度の改善に大きく役立つこと等が明らかになった。さらに、経路選択の柔軟性がディスパッチング規則の性能に及ぼす影響を、シミュレーションによって調べた。その結果、経路選択の柔軟性が高まるにつれて、加工時間が短いジョブを優先する規則の相対的優位性が低下することが判明した。このことから、ディスパッチング優先する規則の相対的優先性が低下することが判明した。このことから、ディスパッチング規則の性能が、システムの柔軟性と相互に関連することが明らかになるとともに、従来の規則がシステムの柔軟性を十分に考慮していないことが明らかになった。(2)柔軟性を生かす"Cooperative Dispatching"の提案と評価:経路選択の自由度によって得られたシステムの柔軟性を十分に生かすために、Cooperative Dispatchingというフレームワークを構築し、ジョブと機械の協調によって、ジョブの処理機械を決定する方法を提案し、シミュレーションによってその性能を評価した。提案する方法によって、納期遅れ、滞溜時間、稼働率の各評価尺度とも改善されることが分かった。(3)FMSにけるディスパッチング規則の最適化:品種(ロット)を明確に意識した「品種(ロット)管理」を採用するフレキシブル生産システム(FMS)を想定し、品種(ロット)の優先順序に基づくディスパッチング規則を考えるとき、評価尺度(納期遅れ)の最適化を図る品種の優先順序決定問題に対してシミュレーテッド・アニーリング法と離散型シミュレーションとを併用したアルゴリズムを構築し、その性能を評価した。1.スケジューリングの柔軟性:1)ジョブショップスケジューリング問題の近似解法の開発と評価:スケジューリングの柔軟性を検討する準備として、メイクスパン最小化の大規模ジョブショップスケジューリング問題を取り上げ、タブーサーチに基づく近似解法を設計し、性能評価を行った。この解法を基に、同じ品種(ロット)に対するジョブが繰り返されるにもかかわらず、ジョブ一つ一つを別個に扱い最適化を目指す「枚葉管理」的方法が、実際の現場で通常用いられている品種(ロット)に基づくディスパッチング規則的管理に対して、どのような状況下で、どの程度効率の向上が望めるかを調べている。

2)ディスパッチング・ルールの最適化:品種(ロット)を明確に意識した「品種(ロット)管理」を採用するフレキシブル生産システム(FMS)を想定し、品種(ロット)の優先順序に基づくディスパッチング規則を考えるとき、評価尺度(納期遅れ)の最適化を図る品種の優先順序決定問題に対してシミュレーテッド・アニーリング法と離散型シミュレーションとを併用したアルゴリズムを構築し、その性能を評価した。2.経路選択の柔軟性:実在するFMSをモデル化したシミュレーション・モデルをもとに、経路選択の自由度が稼働率、メイクスパン等にどのような影響を及ぼすかを実験的に明らかにした。また、この現象を解析的に明らかにするための簡略なモデルを構築している。3.工程集約がシステム特性に及ぼす影響:工程集約による工程数削減が、システム性能にいかなる影響を及ぼすかをFMS、ジョブショップを想定して、シミュレーションにより明らかにし、さらに最適化の側面から分析している。1.前年度からの継続研究1)スケジューリングの柔軟性:FMSに代表される近年の自動化生産システムが有する、自動搬送装置、有限パレット、有限バッファ、品種ロットの存在等の特徴を念頭に置き、総納期遅れのようなロット関連評価尺度と稼働率のようなショップ関連尺度を考慮したときのディスパッチング規則の性能評価と最適化を行った。その結果、主に、(1)SPT(Shortest Processing Time first)規則のような負荷の小さいジョブを優先的に流す規則が、納期関連評価尺度に関しても良い性能を示すこと、(2)ロットの大きさを考慮に入れた簡単なディスパッチング規則が納期関連評価尺度の改善に大きく役立つこと、等を明らかにした。2)経路選択の柔軟性:一般モデルを構築して、シミュレーションと待ち行列解析によって経路選択の柔軟性の影響を分析した。2.バッファの柔軟性:FMSの特徴の一つは、バッファの有限性にあるが、有限バッファを想定した待ち行列網モデルに対するYao and Buzacottの解法を用いて、バッファの有限性がシステム性能に及ぼす影響を分析した。また、待ち行列網モデルの結果をFMSのシミュレーション・モデルと比較検討することによって待ち行列網解析の評価も合わせて行った。3.工具・冶具の柔軟性:FMSでは、工具マガジンの制約から同時に生産可能な品目の数に限りがある。このため、マガジンの容量を越えた生産要求が存在するときに、どの部品をいつ投入するかを決定する投入部品選択問題が重要である。本研究では、投入部品選択問題を最適化問題として捉え、複数のアプローチの比較評価を数理計画法とシミュレーションとの組み合わせによって行っている。
リバースジェネティクスを用いた狂犬病ウイルス病原性の解析とワクチン開発への応用

狂犬病ウイルスのリバースジェネティクスを利用し、P遺伝子欠損狂犬病ウイルスを作製し、そのウイルスの生ワクチンとしての有効性を検討した。先ずは、欠損したP蛋白質を補うため、マウス神経芽腫細胞、ハムスターBHK細胞より、P蛋白質発現細胞を樹立した。ウイルス完全長cDNAプラスミドからP遺伝子のコード領域を取り除いたプラスミドを作製し、これらP蛋白質発現細胞において、P遺伝子欠損狂犬病ウイルスを産生させることに成功した。このウイルスのin vitroでの性状解析を行ない。増殖速度、転写産物の解析、ウイルス蛋白質の産生等を調べた。ウイルスの増殖、ウイルスタンパクの産生量はP蛋白質発現細胞中で発現しているP蛋白質の量に依存していることが明らかとなった。通常の感染細胞と比べ、およそ5%の量を産生していることが分った。さらに、in vivoでの性状解析を行ない。この欠損ウイルスは乳のみマウスの脳内接種でもマウスを殺すことなく、完全に病原性を欠失していることが示された。各種接種経路からの中和抗体産生能、防御効果を親株であるHEP株と比較した結果、腹腔内・筋肉内接種において親株であるHEP株と同程度の中和抗体誘導と防御効果を得た。もうひとつの研究として、安価な抗狂犬病ウイルス免疫グロブリンの生産を目指し、大腸菌で発現させたG蛋白質の一部を抗原とし、鶏に免疫、その鶏卵のIgYを精製、狂犬病ウイルス中和抗体としての有用性を検討した。そのIgY標品は中和抗体として働くことが示され、狂犬病ウイルス感染マウスに投与することで、マウスの生存率を高めることが分かった。これらの結果はこのIgYが現在使用されているヒト、ウマグロブリン製剤に替わりうる有用な製剤であることを示した。狂犬病ウイルスのHEP-Flury株をそのcDNAプラスミドより作製する方法(リバースジェネティクス)を確立した。増殖欠損ウイルスを生ワクチンとして利用する目的で、P遺伝子欠損狂犬病ウイルスの作製を行なった。先ずは、欠損したP蛋白質を補うため、マウス神経芽腫細胞(NA)、ハムスターBHK-21細胞を用いて、P遺伝子発現プラスミドをトランスフェクトし、P蛋白質発現細胞(NA-P,BHK-P)を樹立した。このdef-P virusのin vitroでの性状解析を行ない。ウイルスの増殖、ウイルスタンパクの産生量はP蛋白質発現細胞(NA-P,BHK-P)中で発現しているP蛋白質の量に依存していることが明らかとなった。(通常の感染細胞のおよそ5%の量を産生している。)ウイルスの産生量もほぼ5%であった。さらに、def-P virusのin vivoでの性状解析を行ない。病原性の解析、接種後の体重変化、中和抗体産生能、ワクチンとしての有用性を親株であるHEP株と比較検討した。又、各種経路からの免疫後の致死量のウイルス感染に対する防御効果も調べた。この結果、P遺伝子欠損狂犬病ウイルス粒子は乳のみマウスの脳内接種でもマウスを殺すことなく、成マウスの脳内接種において体重減少を示さず、完全に病原性を欠失していることが示された。中和抗体産生、感染防御効果も親株であるHEP株と変わらず、ワクチンとしての有用性が示された。狂犬病ウイルスのリバースジェネティクスにより、増殖欠損ウイルスを生ワクチンとして利用する目的で、P遺伝子欠損狂犬病ウイルスの作製を行なった。

ウイルスの増殖、ウイルスタンパクの産生量はP蛋白質発現細胞(NA-P,BHK-P)中で発現しているP蛋白質の量に依存していることが明らかとなった。(通常の感染細胞のおよそ5%の量を産生している。)ウイルスの産生量もほぼ5%であった。P蛋白質誘導発現系の細胞を新たに構築することにより、ウイルス産生量の増加を検討している。さらに、def-P virusのin vivoでの性状解析を行ない。P遺伝子欠損狂犬病ウイルス粒子は乳のみマウスの脳内接種でもマウスを殺すことなく、成マウスの脳内接種において体重減少を示さず、完全に病原性を欠失していることが示された。中和抗体産生能、ワクチンとしての有用性を親株であるHEP株と比較検討した。各種経路からの免疫後の致死量のウイルス感染に対する防御効果を調べた結果、腹腔内、筋肉内接種においては親株であるHEP株と同程度の中和抗体誘導、防御効果を示した。しかしながら、鼻腔接種、口腔接種では不十分な防御効果しか得られないことが分った。アジュバントの検討が必要であるとともに、より高濃度のワクチン接種が可能となるよう欠損ウイルス産生量の増加が検討課題である。
ブイ型テレメトリーシステムによるミズダコの日周行動のGIS解析

本申請研究では,北海道南部におけるミズダコ亜成体の日周行動を,飼育実験とブイ型テレメトリーシステムを用いてGIS解析を行い,最も適した成長と行動が可能な水温環境などを明らかにすることを目的とした。飼育実験と野外実験は,2002-2003年の2年間,北大フィールド科学センター臼尻水産実験所内の各種飼育水槽および臼尻沿岸で行った。異なる水温条件(2,5,7°C)下で,1グループ4-5個体(1-5kg)の亜成体を同時飼育して,行動と縄張りなどを観察した。各個体の行動は,体全体を丸めた休息姿勢から,腕と傘膜を広げて相手をその中に包み込む行動など,16通りの行動パターンに区分できた。また,水温が高いほど個体間の攻撃などの接触回数が増加した。特に,より大型個体ほど,高い水温で縄張り行動が増加した。これらのことから,適水温範囲内での水温の上昇は各個体の餌の探索範囲や縄張り行動などを活発化させると推定した。2003年の4月から6月の間,臼尻水産実験所近くの沿岸域に,3つのラジオ・ブイ(Vemco社)を正三角形状(一辺:300m)に配置し,ロガーを装着した8個体のミズダコ亜成体(体重3-4kg)の日周行動を追跡した。行動解析は,3つの受信ブイから送信される発信を実験棟屋上のアンテナで受信し,室内のPC上で各個体の行動解析を行った。その結果,標識個体は,個体当たりで平均約250m^2のホームレンジ(索餌などで移動可能な範囲)で活動し,この行動範囲で過ごす時間の42%は狭い特定の範囲(core area,平均46m^2)にとどまり,この範囲は個体間で明瞭に離れていた。このことから,core areaが厳密な意味での縄張りと推定した。また,潜水観察した標識3個体は,観察範囲内の底刺し網に羅網した魚を摂餌するという特異な行動を示した。この行動は,非標識個体でも観察されており,ミズダコが漁具に羅網する魚介類を餌として利用する可能性が高いことが,今回の研究で初めて明らかとなった。本申請研究は,タコ類の中で最大型種である亜寒帯海域に生息するミズダコの行動特性を明らかにすることを目的とした。具体的には,北海道噴火湾に面する北大臼尻水産実験所の前浜を実験対象海域として,ブイ型テレメトリーシステムを用いて,発信機を装着したミズダコの各個体のテリトリーとホーミング,索餌・探索行動などの日周行動の解析,水温・水深データロガーも装着して生息環境データを集積・解析を行なう。平成14年度は,大分県杵築市に設置されている受信アンテナおよび送受信ブイ(3機)を,北海道南茅部町の北大臼尻水産実験所に輸送し,受信設備を設置した。また,本申請経費により,ブイソフトのバージョンアップ,長寿命へのバッテリーの交換,PC上でのGISマッピングシステムの設定を行い,12月に北海道電波管理局の実験局の許可を取得した。一方,潜水により調査設定海域の海底地形,底質,水深,海藻繁茂状態,生息生物の事前調査により,実験設定海域の海底地形・底質などのGISマッピングを行なった。さらに,実験所内の飼育水槽(約15トン容量)にて,ミズダコを飼育し,発信ロガーとデータロガーの装着と送受信テストを行なった。同時に,1-5kgサイズのミズダコについて,異なる水温における食物要求量と成長の関係と酸素消費量を求めた。本実験に関して,ミズダコの接岸は3月以降であるため,現場海域での追跡試験は平成15年3月から7月と10月から平成16年1月の間に実施する計画である。

その結果,標識個体は,個体当たりで平均約250m^2のホームレンジ(索餌などで移動可能な範囲)で活動し,この行動範囲で過ごす時間の42%は狭い特定の範囲(core area,平均46m^2)にとどまり,この範囲は個体間で明瞭に離れていた。このことから,core areaが厳密な意味での縄張りと推定した。また,潜水観察した標識3個体は,観察範囲内の底刺し網に羅網した魚を摂餌するという特異な行動を示した。この行動は,非標識個体でも観察されており,ミズダコが漁具に羅網する魚介類を餌として利用する可能性が高いことが,今回の研究で初めて明らかとなった。
ダイヤモンドワイヤ工具を用いた次世代型超高能率シリコンスライサーの開発

近年,LSIチップの高性能化と低コスト化が要求されており,原材料であるシリコンインゴットは大口径化への一途を辿りつつある.それに伴って,内周刃スライシングから遊離砥粒によるマルチワイヤソー方式へと移行した。しかし,.次世代型のスライシング加工技術としてワイヤ表面にダイヤモンド砥粒を強固に固着させたワイヤ工具を利用したマルチワイヤソーが注目されている.本研究は高性能なダイヤモンドワイヤ工具の開発に加えてそのワイヤ工具を用いてスライシング加工することを可能ならしめる高能率加工装置の開発をそれぞれ行った.本補助金により得られた研究成果はそれぞれ以下の通りである.<ワイヤ工具の開発>申請者らはφ58μmのピアノ線2本を縒り合わせながら3040μmのダイヤモンド砥粒をその縒り線表面に電着可能なメッキ装置を試作し,実験を行った.その結果,1.ワイヤ工具φ0.180mmのワイヤ工具の試作に成功した.2.加工能率は従来型のワイヤ工具の加工能率より30%向上することが明らかとなった.3.ワイヤ工具の材料強度試験の結果,加工時のワイヤ張力7.84N以下に設定する必要があることを明らかにした.<加工装置の開発>工作物を高速で自転させながら高速切断ができる切断装置を用いて切断実験を行った結果,1.工作物を自転させることによって加工能率は2倍まで向上し,加工面粗さも向上することが明らかとなった2.ワイヤ工具の往復走行時の反転時間と工作物自転運動の反転時間をずらすことによって加工表面のソーマークと呼ばれる加工痕を低減できることが明らかとなつた.3.細線ワイヤ工具を高速で走行させながらスライシング加工を可能にするスライサーの開発も行い,200m/minで走行させることが可能となった.近年,LSIチップの高性能化と低コスト化が要求されており,原材料であるシリコンインゴットは大口径化への一途を辿りつつある.それに伴って,内周刃スライシングから遊離砥粒によるマルチワイヤソー方式へと移行した。しかし,.次世代型のスライシング加工技術としてワイヤ表面にダイヤモンド砥粒を強固に固着させたワイヤ工具を利用したマルチワイヤソーが注目されている.本研究は高性能なダイヤモンドワイヤ工具の開発に加えてそのワイヤ工具を用いてスライシング加工することを可能ならしめる高能率加工装置の開発をそれぞれ行った.本補助金により得られた研究成果はそれぞれ以下の通りである.<ワイヤ工具の開発>申請者らはφ58μmのピアノ線2本を縒り合わせながら3040μmのダイヤモンド砥粒をその縒り線表面に電着可能なメッキ装置を試作し,実験を行った.その結果,1.ワイヤ工具φ0.180mmのワイヤ工具の試作に成功した.2.加工能率は従来型のワイヤ工具の加工能率より30%向上することが明らかとなった.3.ワイヤ工具の材料強度試験の結果,加工時のワイヤ張力7.84N以下に設定する必要があることを明らかにした.<加工装置の開発>工作物を高速で自転させながら高速切断ができる切断装置を用いて切断実験を行った結果,1.工作物を自転させることによって加工能率は2倍まで向上し,加工面粗さも向上することが明らかとなった2.ワイヤ工具の往復走行時の反転時間と工作物自転運動の反転時間をずらすことによって加工表面のソーマークと呼ばれる加工痕を低減できることが明らかとなつた.3.細線ワイヤ工具を高速で走行させながらスライシング加工を可能にするスライサーの開発も行い,200m/minで走行させることが可能となった.平成11年度の研究計画は,シリコンインゴットの次世代型スライシング加工法の1つとして注目されているダイヤモンドを固着したワイヤ工具を用いるマルチワイヤソー方式に関して,ワイヤ工具の開発と加工装置の開発の2つの分野でそれぞれワイヤ工具作製装置の開発や加工装置の開発を行い、それらの実用化への可能性を探ることを予定としていた。本年度の研究により次に述べる事柄が明らかとなった。◎ワイヤ工具の開発1.従来からの実験で使用していた芯線であるピアノ線ワイヤ上にダイヤモンド砥粒を電着するためのメッキ装置を改良すると共に高速メッキ浴を用いて電着するダイヤモンド砥粒槽へポンプを持ちいて積極的に送り込むことによって,ワイヤ工具の作製速度を約200mm/minまで高速化を図ることができた。2.申請者らが加工実験に使用してきた従来のワイヤ工具は粒径3040μm,ワイヤ径φ0.3mmであった。切断代を減らすためにφ0.056mmのピアノ線を2本縒ったワイヤに3040μmの砥粒を電着することにより,φ0.195mmのダイヤモンドワイヤ工具を試作できた。3.ワイヤ工具の作製速度の更なる高速化を目指して各種樹脂コーティングを利用したワイヤ工具の試作を試みたが,現時点では実際の加工に十分耐えうるワイヤ工具には達していない。◎加工装置の開発1.スラシング加工装置の高能率化を図るためにワイヤ工具の高速走行を実現するために,従来からあるスライシング加工装置のモータのパワーアップと装置周辺部分の強度向上に関して検討し,実際の装置の改良を行い,ワイヤ工具を最大400m/minで加工できるようになった。2.工作物を自転させながらダイヤモンドワイヤ工具を低速で送りながら加工するモデル実験機を製作し,スライシング加工を行った。その結果,ワイヤ工具を往復走行させる方式に比して,加工能率は2倍まで向上し,加工面粗さは格段に小さくなることが明らかとなった。

平成12年度の研究計画は,ダイヤモンドワイヤ工具を用いるマルチワイヤソーに関して,ワイヤ工具作製装置の開発や加工装置の開発を行った.本年度の研究により次に述べる事柄が明らかとなった.◎ワイヤ工具の開発1.細線電着ワイヤ工具の開発申請者らは,既に3040μmのダイヤモンド砥粒を電着したワイヤ工具径φ0.195mmのワイヤ工具の試作に成功している.このワイヤ工具を安定して実験で利用できるように,従来のワイヤ作製装置(メッキ装置)を基に,新たに細線ワイヤ工具用メッキ装置を作製し直した.その結果,ピットの少ないメッキが行えるようになった.◎加工装置の開発1.工作物回転型実験装置の高速切断化昨年度までに工作物を自転させながらワイヤ工具を低速走行させると高精度な切断面を得やすいが,工作物の中心部の加工がしにくいことが明らかとなっている.そこで,今年度はダイヤモンドワイヤ工具を高速で往復走行させながらに工作物を自転させて切断するための高性能切断装置の設計製作を行った.現在までに90%程度完成し,現在試運転しながら最終調整中である.2.細線ワイヤ駆動用のワイヤソーの開発往復走行型ワイヤソーの場合にワイヤ走行の反転時に摩擦や転がり抵抗により張力変動を生じ,細線ワイヤは断線を生じやすいことが明らかとなっている.そこで,今年度は細線ワイヤを高速可能ならしめるために張力調整部でワイヤ走行の反転時に発生する張力変動を機械的に緩和させる機構を考案し,ワイヤ走行実験のためのモデル機を作製した.その結果,φ58μmのワイヤを200m/min走行可能とした.このデータを基に,細線ワイヤ工具用ワイヤソーの設計製作を行い,現在最終調整中である.近年,LSIチップの高性能化と低コスト化が要求されており,原材料であるシリコンインゴットは大口径化への一途を辿りつつある.それに伴って,内周刃スライシングに代わり,大口径インゴットのスライシングに対応できる遊離砥粒によるマルチワイヤソー方式へと移行したが,次世代へ架橋するスライシング加工技術としてワイヤ表面にダイヤモンド砥粒を強固に固着させたワイヤ工具を利用したマルチワイヤソーが注目されている.本研究は高性能なダイヤモンドワイヤ工具の開発に加えて大口径シリコンをスライシング加工することを可能ならしめる高能率加工装置の開発をそれぞれ行った.今年度の研究成果はそれぞれ以下の通りである.<ワイヤ工具の開発>申請者らはφ58μmのピアノ線2本を縒り合わせながら3040μmのダイヤモンド砥粒をその縒り線表面に電着可能なメッキ装置を試作し,実験を行った.また,細線を高速走行可能ならしめるワイヤソーも試作し,切断実験を行った.その結果,1.ワイヤ工具径φ0.180mmのワイヤ工具の試作に成功した.2.加工能率は従来型のワイヤ工具の加工能率より30%向上することが明らかとなった.3.ワイヤ工具の材料強度試験の結果,加工時のワイヤ張力7.84N以下に設定する必要があることを明らかにした.<加工装置の開発>工作物を高速で自転させながら高速切断ができる切断装置を用いて切断実験を行った結果,1.工作物を自転させることによって加工能率は2倍まで向上し,加工面粗さも向上することが明らかとなった.