hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
淡水性両側回遊の起源と進化：新たな回遊生態の提案

ボウズハゼ亜科魚類の中で唯一、温帯に生息するボウズハゼ(Sicyopterus japonicus)の生態学的研究から、黒潮による仔魚の大分散の可能性、海洋での仔魚発育の必須性、淡水のみで一生を過ごす陸封型もしくは河川残留型の欠如を明らかにした。本種の温帯への分布は、海洋での仔魚期の分散と、河川での親の生残により成り立っていると考える。本種を含む熱帯・亜熱帯の島嶼域に生息するボウズハゼ亜科魚類は仔魚期の海洋依存性が高く、温帯の淡水性両側回遊魚(アユ、淡水カジカ、ガラクシアス科)は低いと考え、初期の生活史戦略が異なると推察した。2007年7月18日および8月22日、高知沖において小鷹丸のオッタートロールの採集物の中に、それぞれ1個体のボウズハゼ(Sicyopterus japonicus)仔魚(標準体長26.8mm、27.5mm)を発見した。この2個体の仔魚の形態は、河川に加入した直後の仔魚に酷似しており、さらにはミトコンドリアDNA(16SリボゾームRNA遺伝子領域)の塩基配列を成魚のそれと比較して、ボウズハゼの仔魚と同定することができた。過去に採集したサンプルをも用いて、ボウズハゼの生活史を明らかにした。すなわち、魚類全体の中でも最小の部類に入る卵および孵化サイズ(約1.5mm)を持つボウズハゼ仔魚は、夏の夜間に孵化した後、静止沈降と遊泳上昇という鉛直運動を繰り返しながら、河川を流下する。海へ到達した仔魚は、目の黒化、開口、卵黄吸収と初期発育を進める。その後半年以上、仔魚は海で成育する。水温の上昇する春に約27mmまで育った後期仔魚は、海から河口へ加入する。加入後、口器は底生生活と藻類食に適した形態へ変態し稚魚となり、河川を遡上し中流域に定着する。稚魚は水温が低下する秋まで摂餌活動を行い、冬期には石の下で越冬する。翌年の春になると、冬を生き残った稚魚と成魚は再び活動を開始し、夏の繁殖に向けて雌は産卵準備を始め、雄は成長を続ける。夏に雄は営巣し、雌に対し求愛行動を行い、巣に導き産卵を促す。産卵が成功すると雄はその卵を保護する。保護の後、卵が孵化し仔魚が流下する。夏の終わりには雌雄とも繁殖により肥満度が減少するので、それを補うため、秋に活発な摂餌を行い、越冬に備える。寿命は6年程度であり、繁殖のコストの違いにより雄は雌より大型になる。以上のように、本種の生活史は季節ごとに決まった産卵、加入などの生活史イベントがあり、それは温帯域の水温の季節変化により規定されているものと推察した。1)仔魚の海洋生活期間の推定、数値シミュレーションにおける仔魚の分散過程、海洋における仔魚の発見、さらには集団構造解析の結果を総合すると、本種の仔魚は黒潮を利用し、大分散する可能性があると推察した。2)ボウズハゼ孵化仔魚の塩分耐性に関する飼育実験と行動観察から、仔魚の発育には海洋が必須であり、淡水では決して初期の発達が進行しないことを明らかにした。この初期生活史の特性は他の研究からも示されており、本種を含むボウズハゼ亜科魚類全般に共通すると考えた。また、親魚の耳石の回遊履歴の解析から、ボウズハゼは淡水のみで一生を過ごす陸封型もしくは河川残留型が現れないと考えた。この特性は、同じ分類群内に陸封や河川残留の個体/集団/種を形成するヨシノボリ属魚類、アユ、淡水カジカ魚類、ガラクシアス科魚類(温帯の淡水性両側回遊魚)と大きく異なる。3)ボウズハゼはボウズハゼ亜科魚類の中で唯一、温帯に生息する。本種は、四季のある温帯へ柔軟に生活史を適応した結果と考える。しかしその一方で、仔魚の海への依存性は、本亜科が持つ際立った特徴を残している。本研究よりボウズハゼの淡水性両側回遊を浮き彫りにすることができた。また、ボウズハゼ亜科魚類の特徴も合わせて推察することができた。さらには、ボウズハゼ亜科魚類、アユ、淡水カジカ魚類、ガラクシアス科魚類の淡水性両側回遊魚の比較から、熱帯の両側回遊魚(ボウズハゼ亜科)は仔魚期に海洋依存性が高く、温帯の両側回遊魚(アユ、淡水カジカ、ガラクシアス科)は低いと考えた。これらは同じ淡水性両側回遊魚であるが、初期の生活史戦略が異なると推察した。

野外調査として、国内では小笠原にて、また海外ではフィリピンにて標本の採集を行い、小笠原では主に成魚(オガサワラヨシノボリRhinogobius sp BI:30個体、ボウズハゼSicyopterus japonicus:1個体)を、フィリピンでは主に仔魚(ボウズハゼ亜科とヨシノボリ属、計300個体以上)を採集した。今後、成魚の標本は系統類縁関係もしくは集団構造に使用し、仔魚は海洋生活期の推定に用いる。過去(2003年6月2006年3月)に和歌山県太田川で採集したボウズハゼ、計171個体のメスの体長、体重、生殖腺のデータを使用した。体重と生殖腺の重量比から生殖腺指数を算出した結果、メスの生殖腺指数は0.0-20.8の範囲であり、7・8月の夏にのみ高い値(平均6.5)を示した。次に、各月2-5個体について、ヘマトキシリン・エオシンの二重染色による卵巣の組織学的観察を行った結果、7・8月に採集された個体のみ、第二次卵黄球期に達していた。7・8月に採集された10個体について、その産卵期に生み出されるであろう卵径200μm以上の大型卵数を推定したところ、10,800-52,500粒であり、体長とその孕卵数の間には正の相関が認められた。熱帯に広く分布するボウズ亜科7属の系統類縁関係を、初めて分子遺伝学的手法よって解き明かした。6属(Stiphodon, Lentipes, Cotylopus, Sicyopterus, Sicydium, Akihito)はそれぞれ単系統性が示された。しかし、Sicyopus属は異なる二つのクレードにまとまった。よって、一つの属はSicyopusではなく、Smilosicyopusが有効な属名と考えた。それぞれの属における回遊特性がさらに明らかとなり、この系統結果と比較することにより、ボウズハゼ亜科の両側回遊の進化過程を説明できると考える。日本に生息するボウズハゼは、ボウズハゼ亜科(Sicydiinae)魚類の中で唯一、温帯に分布し、本科の分布北限に生息する種である。今まで本種の回遊生態に関する知見は乏しかったが、本研究によりボウズハゼの全生活史を明らかにし、本種の回遊生態を俯瞰することができた。研究成果は、原著論文1件と研究発表7件にまとめられており、今後も多くの論文発表が期待できる。初年度なので、原著論文数が少なく、研究発表数が多いことは致し方のない事と考える。淡水性両側回遊魚の研究は、これまで日本のアユ(Plecoglossus altivelis)、ヨシノボリ属(Rhinogobius)魚類および淡水性カジカ属(Cottus)魚類、またニュージーランドやオーストラリアのガラクシアス科(Galaxiidae)魚類について多くなされている。そのため淡水性両側回遊は温帯域に出現する現象と考えられてきた。しかし近年、ボウズハゼ亜科魚類の研究が盛んになるにつれ、この回遊現象は熱帯から温帯に亘り広く出現するものと理解が改められてきている。そこで本研究では今後、温帯性ボウズハゼと熱帯性ボウズハゼ亜科魚類の生活史特性を比較し、その回遊生態の相違を検討する。次に、ボウズハゼ亜科の回遊生態を、これまで様々な知見の蓄積がある温帯域の両側回遊性魚類(アユ・ヨシノボリ属魚類・淡水カジカ属魚類・ガラクシアス科魚類)のそれと比較し、両者の違いを考察する。さらには、そこから魚類の淡水性両側回遊現象についての理解を深めたい。ヨシノボリ属魚類の河川生態については、多くの研究結果がある。よって、これらの結果を積極的に活用し、ボウズハゼ亜科の河川生態との比較を行いたい。研究活動の拠点を移動したため、新たに物品の購入が必要となる。また、文献収集のための出費も検討している。さらには、まとめの年と位置づけるため、発表会への積極的な参加(旅費)や論文の出版などの経費を使用する予定である。2011年3月の震災・原発事故の影響を考慮し、前半は野外調査および実験を控えた。
新規がん治療標的経路として見出されたhypusine axisの分子機構の解明

Hypusine経路は、タンパク質の翻訳制御を担っており、発生や細胞増殖などその機能は多岐にわたる。現在までに申請者は、同経路の異常な活性化がRhoAの翻訳を促進し、この被翻訳遺伝子が、がん細胞の移動能・浸潤能を亢進することを見出しているが、その他のがんの悪性化に関与する被翻訳遺伝子は未だ不明である。本研究の目的は、RNAシーケンス解析とプロテオーム解析で得られたデータを用いた統合的オミックス解析により、同経路の異常な活性化による腫瘍形成の亢進と関連する被翻訳遺伝子を同定し、新規がん治療標的経路としてのhypusine axisの意義を明らかにすることである。今年度は、現在までに明らかとなってきたhypusine経路が関わるがん転移機構の解析を行い、それら解析結果をまとめた後、論文投稿に至っている(査読中)。また、hypusine経路の標的遺伝子探索として、翻訳を担うeIF5Aと結合するmRNAの同定を行うべく、RNA-ChIP assay (RIP-assay)を施行した。また、RIP-assayで得られたRNAを用いてRNA-seqを行うに当たり、RNAの断片化処理の条件検討(ソニケーターの出力、処理回数、一回あたりの秒数)を行った。条件を決定した後、RNA-seq用に最適化されたRNAを用いて、ライブラリー作製を施行した。ライブラリーの品質を検討するため、バイオアナライザーで解析した際にRNA-seqに十分な量のライブラリーが作製されていなかったため、内在性のeIF5Aに結合するRNAの収集率が低いことが判明した。そのため、現在、eIF5Aの強制発現系を構築し、RIP-assayにはeIF5Aに対する抗体ではなくTag抗体を用いた形でeIF5Aに結合するRNAを回収している。また、プロテオーム解析においても上記強制発現系において解析を施行中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。
地球規模での異常気象に対抗するイネ新規遺伝子資源の開発

冷害ならびに穂いもち病に脆弱な「ササニシキ」と、より抵抗性の「ひとめぼれ」のゲノム・ポストゲノム解析を行ない、冷害の抵抗性に関わる第7染色体qCT-7領域といもち病の抵抗性に関わる領域は異なること、また、第11染色体のイモチ病抵抗性遺伝子Pi54を含む周辺領域が両品種間では大きく異なることを見出した。Pi54遺伝子は特定のインド型イネにおいて、広範なイモチ病抵抗性を示す重要な遺伝子である。一方、ほとんどの日本型イネにおいてはその機能が欠失していることが知られていたが、今回、野生イネゲノムとの比較において、その起源や進化の過程についても解明することができ、新たな遺伝資源としての重要性を見出した。本研究では、宮城県古川農業試験場ならびに山形県水田農業試験場の協力により複数の抵抗性ならびに脆弱品種、RIL系統を用いて、上記候補遺伝子の多型と発現量、活性変化について調べる。さらに、抵抗性型遺伝子を「ササニシキ」に形質転換体し、冷害といもち病に対する改善効果を評価する。これらの研究を通して、地球規模での異常気象下におけるイネ安定供給に資する新たな遺伝子資源の開発を目指す。なかでも、今年度の研究実績として、「ササニシキ」にみられる抵抗性遺伝子領域の欠損部位の特定を、ゲノムPCRと塩基配列の決定により、欠失領域のボーダー配列の決定に成功した。一方、このボーダー配列を利用したlong PCR法では欠失領域を含む全体の領域をクローン化することができず、大規模な挿入含めた大きな染色体レベルでの構造変化が生じている可能性が示唆された。そこで、あらたに、「ササニシキ」ゲノムのBACライブラリーを構築して、ボーダー配列を含むクローンの選抜を現在行っている。ポジティブクローンを2クローン得たので、次年度に向けてこの領域の塩基配列の決定に取組んでいる。また、イモチ病に抵抗性を示す品種の抵抗性遺伝子座の塩基配列の決定も行い、候補遺伝子の特定に迫っている。また、冷害に関わるジベレリン生合成酵素GA20ox3とGA3ox1の冷害抵抗性品種のゲノム多型を調べる準備を整えた。また、低温耐性と糖の関係についても新たに研究を開始した。「ササニシキ」における遺伝子欠失領域の特定は、存在するボーダー配列を決定した後に、その配列を利用して、欠失領域間をはさむDNA断片がPCR法により容易に増幅できるものと、当初、期待していたが、long PCRによっても、増幅断片を得ることができず、新たな挿入含めた染色体置換が生じている可能性が示唆され、この点は、少し、想定外であった。現在、BACクローンを新たに作成して、大規模な染色体置換があっても、これを特定する戦略に変更している。今年度は、特に、ササニシキと日本晴ゲノム配列上において、ササニシキで大きな欠損がみられる第13番染色体上の欠損領域を特定するとともに、その領域に新たに見出された挿入部位の塩基配列の決定を行った。この塩基配列を決定するにおいて、単純な欠損ではなく、ある程度の長さの挿入がみられたたため、ササニシキゲノムDNAのBACライブラリーを作成して、当該ライブラリーのスクリーニングにより、当該欠失領域を有するクローンを得ることができた。さらに、本クローンの塩基配列を決定することで、欠失領域に新たに見出された挿入塩基配列の決定も行うことができた。今後は、この新たな挿入遺伝子の相同性検索による由来を調べるとともに、多数のイネ品種を用いて、この染色体リアレンジメントがいつ頃、どこで生じたものかの推定を行いたい。ササニシキとヒトメボレのRIL系統を用いて、古川農業試験場との共同研究により、イネ圃場イモチ病の病害抵抗性と上記の染色体変異部位との関連性について調べた。その結果、今回の圃場イモチ病のレイスに対する抵抗性との有意な相関関係を見出すことができなかった。また、病害抵抗性の研究と並行して、イネ耐冷性形質と深く関わる葯特異的なジベレリン生合成遺伝子の品種間差異についても、複数のイネ品種を用いて比較検討している。現在、クローニングした領域の塩基配列の決定を随時進行している。ササニシキにおいて、病害抵抗性に関わる遺伝子群の単純な欠損が生じているものであると当初、マイクロアレイ解析の結果からは想定していたが、欠損を含む形でのゲノムDNAに対するPCR増幅が成功せず、long PCRにおいても断片を得ることができなかった。最終的に、BACライブラリーを作成して、それからクローニングすることで、この欠損の部位には、数十kbを含む、新たな挿入が生じていることが確認され、当初の想定よりは、かなりの労力を要した。本研究では、冷害ならびに穂いもち病に脆弱な「ササニシキ」と、より抵抗性の「ひとめぼれ」のゲノム・ポストゲノム解析を行い、ジベレリン生合成酵素GA20ox3とGA3ox1が冷害に、また、病害抵抗性モチーフを有する3遺伝子を含む約80 kbの染色体欠失がいもち病に、それぞれ脆弱となる原因の候補である可能性を見出した。これらの研究を通して、地球規模での異常気象下におけるイネ安定供給に資する新たな遺伝子資源の開発を目指した。そのなかで、いもち病抵抗性に関わる第11番染色体上のPi54遺伝子座について、特に、研究を展開した。

本Pi54遺伝子は一部のインド型イネにおいて見出されたものであるが、日本型イネにおいてはほとんどその発現がみられないことが近年、知られてきた。さらに、本研究で、このPi54領域が「ササニシキ」と「ひとめぼれ」では、大きく異なること、「ひとめぼれ」においてはさらに3つの病害抵抗性R遺伝子が存在することを明らかにした。また、ジベレリン生合成に関わる遺伝子群における多型を、複数の系統と調べたが、ORFにおける塩基配列レベルでの多型は見出すことができなかった。今後は、遺伝子間領域やイントロンにみられる少数の多型の影響も検討しなければならないが、エピジェネティックな制御についての新たな知見が得られてので、この点からも今後の展開が期待される。冷害ならびに穂いもち病に脆弱な「ササニシキ」と、より抵抗性の「ひとめぼれ」のゲノム・ポストゲノム解析を行ない、冷害の抵抗性に関わる第7染色体qCT-7領域といもち病の抵抗性に関わる領域は異なること、また、第11染色体のイモチ病抵抗性遺伝子Pi54を含む周辺領域が両品種間では大きく異なることを見出した。Pi54遺伝子は特定のインド型イネにおいて、広範なイモチ病抵抗性を示す重要な遺伝子である。一方、ほとんどの日本型イネにおいてはその機能が欠失していることが知られていたが、今回、野生イネゲノムとの比較において、その起源や進化の過程についても解明することができ、新たな遺伝資源としての重要性を見出した。BACライブラリーの作成から、当該、目的領域のクローン化には成功していると判断できているので、引き続き、これらポジティブクローンの塩基配列の決定を進めていきたい。また、今年度、冷害に感受性の品種において、低温処理により糖をより多く蓄積する傾向が確認されたので、そのメカニズムについても、引き続き、研究を進める。一方、イネの品種の育種ならびに進化を考える上で、かなり、新しい大変、興味深い挿入であることも示唆され、当初予期していなかった展開が期待される。引き続き、最終年度に向けて、研究に取組む。日本での栽培品種をはじめ、中国での品種、その他の品種も利用して、今回の挿入の起源について、新たな研究を展開する。29年度が最終年度であるため、記入しない。分子遺伝学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト神経芽腫細胞増殖抑制因子の分子作用機構と神経芽腫治療の可能性

「アストロサイト由来神経栄養因子によるニューロン・グリア相関」をメインテーマとして研究する過程で、ニューロンおよびグリア発生に密接に関連すると思われるタンパク質性因子を同定した。なかでもグリア成長因子(GMF)、グリア増殖制御因子(グリオスタチン)の2種の因子は、いづれもアストロサイトが産生する神経栄養因子で、GMFとグリオスタチンについては分泌シグナルを持たない細胞質タンパクであることを証明した。さらに昨年度、グリアが神経芽腫細胞の増殖を特異的に抑制するタンパク性の神経芽細胞増殖抑制因子(NGIF)を産生していることを見い出した。この因子はアストロサイトが産生する弱塩基性タンパク質で、、分子量60Kのホモダイマー構造(120K)をとる。さらにこのNGIFはラット大脳皮質ニューロンに対し、生存維持および突起進展作用といったいわゆる神経栄養因子活性をもつことがわかった。この知見は、神経芽腫細胞増殖抑制因子(h-NGIF)が特異性の高いサイトカインであり、脳発生や神経機能修復過程で作用すると考えられる新しい神経栄養因子であることを示している。将来的な臨床応用を考慮して、これまでのラットからヒトに切り替え、ヒト星状膠腫細胞(NAC1)が産生するヒトNGIFを用いて実験を遂行中である。いまのところ、定法のカラムワークとともにサブトラクション法も用いてNGIFの化学構造の決定を急いでいる。得られた遺伝子構造をもとに組換え体ヒトNGIFを大量する。この新規のサイトカインを用い神経芽腫の治療をめざす。
単為生殖卵と受精胚とを集合したキメラ牛の作出に関する研究

8細胞期に達した受精胚と単為胚の透明帯を外し、それぞれ半分ずつ、または全部を寒天の0,1.0%,1.2%に包んで体外で培養し、胚の集合率と胚盤胞率を調べた。その結果寒天に包んだ場合の集合率は93%-95%となり、寒天に包まない場合の53%-70%に比べて有意に高い成績が得られた。胚盤胞の割合はどの試験区においても有意差は認められなかった。単為生殖卵と受精胚とを集合して胚盤胞に達した胚についてカリオタイビングした実験ではXX+XY,XYとXXの割合が、それぞれ53%、27%と20%となり、1/2分割の集合胚に比べて全卵を集合した胚の細胞数が有意に多かった(158±65vs202±32)。ホルスタインの卵子を黒毛和種精子で体外受精させた。一方、同時期に褐毛和種から得た卵子を7%のエタノールで活性化させたのち、5mg/ml加サイトカラシンB処理により単為発生させた。次いで、これらの両者の細胞が8細胞期に達したとき微細刃により卵子の透明帯を切断したのち、両者を集合して更に5-6日間体外で培養した。なお、受精胚由来のブラストメアーの2-3個を取り出し、PCRで増幅したのち、雄(XY)と判定されたものを用いた。こうして得られた胚盤胞を借り腹牛の子宮角へ移植した。その結果移植した11頭中6頭が妊娠し、比較的高い受胎例が得られたが、いずれも流産や早産などが起こり正常な生存胎児は得られなかった。流産は移植した11頭中2頭がそれぞれ58日と60日に起こり、分娩した子牛は7頭で、このうち双子が3組である。1993年に生まれた双子の牛胎児は妊娠期間が234日で約50日間の早産であり、分娩後間もなく斃死した。生まれた胎児はいずれも23kgと19Kgの雄で各組織、器官や血液から受精細胞のXYと処女発生細胞由来のXXの染色体を持っていた。処女発生由来の褐色部分の割合は身体全体の20%程度であった。1995年7月に分娩したクローンキメラ牛は妊娠期間が261日で20日間の早産であった。体重は36キロの雄で外見的には正常で呼吸がみられたが、48時間後に斃死した。この子牛について各組織、器官や血液の染色体を分析したところ、受精細胞由来のXYと処女発生細胞由来のXXの両者を持ち合わせていた。また体毛も受精細胞のホルスタインの黒毛と処女発生細胞由来の褐毛とが明瞭に確認できた。褐毛部分の占める割合は身体全体の20%弱であった。剖検の結果臍帯鞘は通常の大きさに比べて2倍も大きく、心臓の腫大、腸管の出血などがみられた。また、胎児胎盤結節数は50個で正常の60から80個よりも少なかった。これらの生まれたクローンキメラを遺伝的に解析した結果、処女発生細胞と受精細胞を持つキメラであることが実証された。

体重は36キロの雄で外見的には正常で呼吸がみられたが、48時間後に斃死した。この子牛について各組織、器官や血液の染色体を分析したところ、受精細胞由来のXYと処女発生細胞由来のXXの両者を持ち合わせていた。また体毛も受精細胞のホルスタインの黒毛と処女発生細胞由来の褐毛とが明瞭に確認できた。褐毛部分の占める割合は身体全体の20%弱であった。剖検の結果臍帯鞘は通常の大きさに比べて2倍も大きく、心臓の腫大、腸管の出血などがみられた。また、胎児胎盤結節数は50個で正常の60から80個よりも少なかった。これらの生まれたクローンキメラを遺伝的に解析した結果、処女発生細胞と受精細胞を持つキメラであることが実証された。牛胚と単為生殖卵の1/2分離卵を集合してキメリック胚盤胞胚を作り出した。胚はホルスタイン種由来母細胞を体外成熟したのち、黒毛和種精液で受精後発生培養させ、PCRにより雄と性別した胚を実験に供した.単為生殖卵は褐毛和種由来の卵母細胞を成熟させたのち、7%エタノールとサイトカラシンDの5μg/mlにより処置して活性化した.単為生殖卵が8細胞期に達したとき、その1/2を取り出したのち、8細胞期胚の1/2を挿入して集合した。これらの集合胚をそのまま、または1.0%と1.2%の寒天ゲルのシリンダー内に収めて培養し、その集合率を調べた。その結果1.0%または1.2%寒天ゲル内に収めた例と寒天内に収めない例では、前者で有意(P<0.01)に高かった(39/42.93%;36/38.95%と27/51、53%).しかし、胚盤胞胚への発生率には差異が認められなかった(36/39、92%;32/36、89%と23/27、85%).1.0%の寒天ゲル内に収めたキメリック胚盤胞胚を3頭の受胚牛に移植した実験では2頭が受胎し、40日の超音波による鑑定で妊娠が確認された。しかし妊娠した2頭中1頭では妊娠60日までに胎子が子宮から消失した.他の1頭は妊娠234日目に雄の双子を分娩したが、生後直死であった。これらの子牛の血液について核型分析したところ、いずれもXXとXYの両方の染色体を持ち合わせていた。また、体毛は胚由来の黒色と脚部に単為生殖細胞由来の褐色を呈していた。このことから得られた産子は胚と単為生殖卵由来の両者の細胞を持つキメラ牛であることが判明した.その後同様な実験で作出したキメリック胚を受胚牛へ移植した実験では1頭が妊娠60日齢で流産、他の1頭は270日目の早産であった.後者は残念ながら生後48時間目に死亡したが、明瞭な単為生殖細胞の褐毛が身体全体の20%を占めていた.核型分析をしたところ、いずれもXXとXYの両者を持ち合わせていた.平成8年度に行った成果としてホルスタイン種受精胚と褐毛和種単為生殖卵とが体外で8細胞期に達したとき、両者を透明帯から取り出して集合し、キメリック胚を作出した。これを受胚牛に移植して3頭の子牛を分娩させたが、1頭は双子の早産、他の1頭も早産であり、いずれも死亡した。その後平成9年の始めから食肉処理場より得た牛卵母細胞を研究室まで持ち帰り、褐毛和種卵母細胞を20時間成熟培養したのち褐毛のリムジン種精液で受精した。一方同時期に採取したホルスタイン種卵母細胞を20時間成熟培養したのち7%エタノールで10分間活性化させサイトカラシンDの5ug/mlにより単為生殖処置した。これらの卵が48時間培養後に8細胞期に達したとき、両者の透明帯を除去後集合してキメリック胚を作出し、これを3頭の受胚牛に移植した。その結果3頭が受胎したが、このうち1頭は50日を過ぎて流産した。他の2頭は現在妊娠中であり1月18日と2月20日が分娩予定日である。これまでの例と違って既に妊娠後270日を過ぎており、正常な産子の生まれる確立は高いと思われる。分娩を待って表皮の色から単為生殖細胞と受精細胞の占める割合、血液型分析や染色体分析による詳細な検討、マイクロサテライトDNAのゲノタイプと赤血球細胞のタイピングで親の詳細な分析を行う。
キラルなホスフィンオキシドを有機触媒とする新規不斉反応の開発

アルドール反応は,有機合成化学において最も重要な炭素-炭素結合形成反応の一つであり,生物活性物質の鍵反応としてしばしば用いられている.中でも、アルデヒド同士の直接的アルドール反応は,自己縮合や生成物の脱水反応,ならびに過剰反応などが生じることから,ケトンとアルデヒド間のアルドール反応よりも,その実現が困難であるとされる.申請者は,脂肪族アルデヒドと共役・芳香族アルデヒドの反応性の差に着目し,アルドール反応としては極めて困難とされているアルデヒド同士の直接的アルドール反応に拡張することに成功したので以下に述べる.10モル%のBINAPO,1.5当量の四塩化ケイ素存在下,プロピオニトリル中室温にて,イソブチルアルデヒドとベンズアルデヒドを反応させたところ,望みとするアルドール付加体のみが良好な収率で得られ,中程度のエナンチオ選択性が観測された(87% yield,55%ee).本結果は,ルイス塩基を触媒としたアルデヒド同士の直接的としては初めての例である.さらにα,α-二置換非対称アルデヒド(2-メチルペンタナール)を基質とすることで,第四級不斉中心を持つジオールの合成にも成功した(80% yield,major/minor=2/1,49%ee(major)).本研究は,ルイス塩基触媒反応の適用系を飛躍的に拡張するものであるとともに,有機合成化学に新たな手法を提供するものである.これまで申請者は、キラルホスフィンオキシドBINAPOが、トリクロロシリル化合物と高配位ケイ素化合物を形成し、アルデヒドの不斉アリル化反応やアルドール反応を促進する触媒となることを見出している。今年度は、さらにホスフィンオキシドを有機分子触媒として利用した反応開発研究を行い、以下の知見を得た。従来の不斉アルドール反応においては、不安定なトリクロロシリルエノールエーテルを一旦単離して利用してきた。そこで、ケトンと四塩化ケイ素からこれを反応系中で発生させ、単離すること無く共存するアルデヒドと反応させることができるのではないかと考えた。検討の結果、キラルホスフィンオキシドを有機触媒として用いることでこれが実現可能であり、ケトンからの直接的不斉アルドール反応を達成することができた。本反応の特徴として、得られる化合物には高いジアステレオ選択性が観測されることが挙げられ、最高で1/49のsyn/anti選択性で目的物が得られた。また、適切な基質を用いることで、最高で89%eeのエナンチオ選択性を得ることに成功した。さらに、Lewis酸触媒反応では、触媒の失活を伴うため基質として利用することが極めて困難である塩基性官能基を持つケトンを用いることも可能であることは、本反応の有用性を示すものと期待している。これまで、Lewis塩基を触媒とした直接的アルドール反応の例はなく、有機合成化学におけるホスフィンオキシド触媒の有用性を飛躍的に向上させるものである。アルドール反応は,有機合成化学において最も重要な炭素-炭素結合形成反応の一つであり,生物活性物質の鍵反応としてしばしば用いられている.中でも、アルデヒド同士の直接的アルドール反応は,自己縮合や生成物の脱水反応,ならびに過剰反応などが生じることから,ケトンとアルデヒド間のアルドール反応よりも,その実現が困難であるとされる.申請者は,脂肪族アルデヒドと共役・芳香族アルデヒドの反応性の差に着目し,アルドール反応としては極めて困難とされているアルデヒド同士の直接的アルドール反応に拡張することに成功したので以下に述べる.10モル%のBINAPO,1.5当量の四塩化ケイ素存在下,プロピオニトリル中室温にて,イソブチルアルデヒドとベンズアルデヒドを反応させたところ,望みとするアルドール付加体のみが良好な収率で得られ,中程度のエナンチオ選択性が観測された(87% yield,55%ee).本結果は,ルイス塩基を触媒としたアルデヒド同士の直接的としては初めての例である.さらにα,α-二置換非対称アルデヒド(2-メチルペンタナール)を基質とすることで,第四級不斉中心を持つジオールの合成にも成功した(80% yield,major/minor=2/1,49%ee(major)).本研究は,ルイス塩基触媒反応の適用系を飛躍的に拡張するものであるとともに,有機合成化学に新たな手法を提供するものである.
更新世以降の棲息ニッチ分割における生態化学量論の相対的重要性

ヒゲナガケンミジンコ類の「棲息ニッチ分割」要因を検討するための一助として、餌である植物プランクトンのリン含有量が、ヒゲナガケンミジンコ類の発育に与える影響について調べ、得られた結果を「低標高・低緯度分布種」と「高標高・高緯度分布種」との間で比較することを試みた。いずれの種とも、リン含有量が小さい餌を与えた場合には発育が著しく遅滞すること、「低標高・低緯度分布種」では低水温での生存率が低下すること、がわかった。従ってヒゲナガケンミジンコ類の「棲息ニッチ分割」には、餌の質よりも棲息水温の方が強く影響している可能性が示された。本研究は、「生態化学量論Ecological Stoichiometry」を、その有効性が広く認められている「現世現象」あるいは「近未来予測」に対してではなく、これまでに殆ど扱われたことがない「大過去から継続する現象」に対して応用を試みるものである。具体的には、我が国のヒゲナガケンミジンコ類の「更新世以降の棲息ニッチ分割」について、その維持機構に対する「生態化学量論」の相対的重要性を検証する。「生態化学量論」は幅広い生態系にて応用されてきた概念であるが、関連研究の殆どは「現世現象」解析あるいは「現世データからの近未来予測」の観点にたつ。本研究ではこれらの研究とは異なり、「生態化学量論」の「過去一万年の時間スケールで継続してきた現象」に対する説明能力を取り上げた点が特徴的である。なお本研究は「飼育実験」と「野外採集」から構成されるが、「飼育実験」では、異なる炭素:リン比の(すなわち、質的に異なる)植物プランクトンをヒゲナガケンミジンコ類に与え、その個体群成長速度と「ダメージ係数(質の悪い餌を与えた時の成長速度が、質の良い餌での値の何%に減少するか)」を見積ることを目的としている。そして得られた結果から、ヒゲナガケンミジンコ類の競争的優劣関係が「餌の質」の劣化(すなわち炭素:リン比の増加)に伴い逆転するか否かを確認する。平成24年度は、平成23年度に確立した「飼育実験」系を使って、ヒゲナガケンミジンコ類を異なる「質」の餌(珪藻類とクリプト藻類)で飼育・その成長応答を確認し、ダメージ係数を見積もることを継続した。また野外採集で得られたヒゲナガケンミジンコ類の空間分布パターンから「生態化学量論」以外の要因が「棲息ニッチ分割」に関与する可能性を検討した。本研究では、現世のタイムスケールでの生態学的事象を解析する際に有効であるとされている「生態化学量論Ecological Stoichiometry」を、これまでにほとんど扱われたことがない「大過去から継続する現象」に対して応用を試みた。すなわち、我が国の淡水ヒゲナガケンミジンコ類を材料とし、更新世以来継続されていると考えられる種間の棲息ニッチ分割(高緯度あるいは高標高地域分布種と、低緯度あるいは低標高地域分布種に大別される)において、生態化学量論の相対的重要性を検討することを試みた。具体的には、本研究により開発した連続飼育培養系により、異なる炭素:リン比(すなわち、質的に異なる)の植物プランクトンを作成してヒゲナガケンミジンコ類にあたえ、個体群成長速度と「ダメージ係数(質の悪い餌を与えた時の成長速度が、質の良い餌での値の何%に減少するか)」を見積ることに成功した。そして高緯度/高標高地域分布種と低緯度/低標高地域分布種との間で「ダメージ係数」を比較することを試みたが、現時点までに明瞭な差は得られていない。これとは別に、質の良い餌で飼育した場合でも、低緯度あるいは低標高地域分布種では、低温域における死亡率が著しく高いことも判明した。現時点までに得られた結果を総合すると、高緯度/高標高地域分布種と低緯度/低標高地域分布種との間にみられるニッチ分割は、餌の質を考慮する生態化学量論から論議せずとも、至適水温の違いにより説明できると考えられた。

なお本研究は「飼育実験」と「野外採集」から構成されるが、「飼育実験」では、異なる炭素:リン比の(すなわち、質的に異なる)植物プランクトンをヒゲナガケンミジンコ類に与え、その個体群成長速度と「ダメージ係数(質の悪い餌を与えた時の成長速度が、質の良い餌での値の何%に減少するか)」を見積ることを目的としている。そして得られた結果から、ヒゲナガケンミジンコ類の競争的優劣関係が「餌の質」の劣化(すなわち炭素:リン比の増加)に伴い逆転するか否かを確認する。平成23年度は、東北大学に「飼育実験」系を立ち上げ、実際にヒゲナガケンミジンコ類を異なる「質」の餌(珪藻類とクリプト藻類)で飼育・その成長応答を確認し、ダメージ係数を見積もることに成功した。前述のとおり、本研究の「飼育実験」に関して最も重要なことは、ヒゲナガケンミジンコ類において、質の悪い餌を与えた時の成長速度が、質の良い餌での値の何%に減少するか、すなわち、ダメージ係数を定量することである。この点を初年度で達成し、かつ今年度でも継続できたため、本研究はおおむね順調に進展していると判断される。上述のごとく、本研究の「飼育実験」のポイントは、ヒゲナガケンミジンコ類において、質の悪い餌を与えた時の成長速度が、質の良い餌での値の何%に減少するか(すなわち、ダメージ係数)を定量することである。この点を初年度で達成クリアしたため、本研究はおおむね順調に進展していると判断される。東北大学内に構築した飼育系において、餌質(炭素:リン比)と餌量(炭素量)の変化に対する、ヒゲナガケンミジンコ類の発育成長応答に関して、平成24年度に引き続き、実験的に解析する。特にヤマヒゲナガケンミジンコ(Acanthodiaptomus pacificus)とヤマトヒゲナガケンミジンコ(Eodiaptomus japonicus)に関して、両種の空間分布パターンの相違が、餌質を介した生態化学量論の観点から説明できるか否かを検証する。さらに野外での餌質の違いが、両種の分布に影響を与えているかを検討する。これらに加えて、野外採集で得られたヒゲナガケンミジンコ類の空間分布パターンから「生態化学量論」以外の要因が「棲息ニッチ分割」に関与する可能性について、さらに検討する。平成23年度に構築した飼育系において、餌質(炭素:リン比)と餌量(炭素量)の変化に対する、ヒゲナガケンミジンコ類の発育成長応答に関して、平成23年度に引き続き、実験的に解析する。特にヤマヒゲナガケンミジンコとヤマトヒゲナガケンミジンコに関して、両種の空間分布パターンの相違が、餌質を介した生態化学量論の観点から説明できるか否かを検証する。東北大学にて飼育しているヒゲナガケンミジンコ類の維持管理に必要な、ガラス器具類などの消耗品と、飼育に際して作成する培地用の試薬類の購入にあてる。また野外調査に際して必要な器具類と消耗品類の購入も行う。これらに加えて、採集に必要な調査旅費、および得られた結果を学会にて発表する際の旅費も必要である。平成23年度に構築した飼育系の維持管理に必要なガラス器具類等消耗品と、各種飼育培地作成に必要な試薬類の購入に充てる。また、ヤマヒゲナガケンミジンコとヤマトヒゲナガケンミジンコの、野外個体群の採集に必要な器具類と消耗品類の購入も行う。採集に必要な調査旅費、および得られた結果を学会にて発表する際の旅費も必要である。
グラフ・ネットワーク・離散幾何学におけるアルゴリズムの研究

1.供給点配置問題供給点配置問題は、インターネットにおけるミラーサーバ配置問題に応用できる基本的問題である。本研究では、入力が有向グラフG=(V, E)で、両方向の流れに対応する制約条件λ(S, x)≧kとλ(x, S)≧hがあるような供給点配置問題に対し、kとhが定数である場合に多項式時間で動作するアルゴリズムを得た。2.設備故障に強いインターネットルーチング方式インターネットにおいて、設備故障などがおきた場合にネットワーク情報の変化を全網に通知して通信経路を変更するが、情報伝達の遅延の影響で、パケットがループに陥ってしまうという「ルーチングループ問題」がおきることが知られている。これを回避するために、ネットワークリソースの変化情報を段階的に流す手法を提案し、最適アルゴリズムを得た。また、リンク故障時の迂回方式として、各ノード毎に迂回テーブルを一つ用意するだけで、かつパケットのヘッダに1ビット加えるだけで実行できる方法を提案した。3.ファイル転送木問題与えられたグラフG=(V, E)の各節点x∈Vに対して出次数の上限値d(x)が与えられ、その制約の下での最短路木を求める問題に対し多項式時間アルゴリズムを得た。本問題は、通信ネットワークにおいてファイルを転送する際の適切な経路を計算する問題などに応用を持つ。さらに、出次数制限や最短路性などの制約を緩和した種々の問題について、多項式時間アルゴリズムを与えるか、さもなけれな計算困難であることを証明した。4.ハイパーグラフの凸多角形上への描画ハイパーグラフを平面上に描画した時の、各ハイパーエッジの作る面積の和と、凸3カットとの間に成立する、同値な関係を明らかにした。1.供給点配置問題供給点配置問題に対し、グラフG=(V,E)が有向グラフで、制約条件が枝連結度λ(S,x)≧k(x∈Vは任意の節点、S⊆Vは供給点の集合)である問題に対し、kが定数の場合の多項式時間アルゴリズムを既に得ていたが、これを、両方向の制約を同時に満足させる問題に拡張した、すなわち、制約条件がλ(S,x)≧kかつλ(x,S)≧hである様な問題に対し、kとhが定数の場合の多項式時間アルゴリズムを得た。2.設備故障に強いインターネットルーチング方式インターネットにおけるルーチングにおいて、設備故障や過負荷などでネットワークリソースの情報が変化した場合、ノード毎にその変化情報を受け取る時間差が原因で、別のノードで計算した経路間に矛盾が生じ、データがループを回り続けてしまうことがある。これは「ルーチングループ問題」と呼ばれている有名な問題である。この問題に対し、ネットワークリソースの変化情報を段階的に流すことによって、ループが起きない様にする手法を提案した。ここで提案する手法は、流す段階数が最小であることが保証されている。また、段階数の厳密な上限も求めた。この手法は現在のインターネットルーチングのアルゴリズムをほとんど変えることなく適用することができる。3.ファイル転送木問題グラフG=(V,E)の各節点x∈Vに対して出次数の上限値d(x)が与えられ、その制約の下での最短路木を求める問題は、通信ネットワークにおけるファイル転送に応用を持つ重要な問題であるが、これまで理論的に扱われることは無かった。我々はこの問題に対し、O(m^<1.5>)時間のアルゴリズムを与えた(mはグラフの枝数)。さらに次数制限や経路長制限を緩和した種々の問題を考え、それぞれについて多項式時間アルゴリズムを与えるか、もしくはNP困難であることを示した。1.設備故障に強いインターネットルーチング方式インターネットにおいてリンク故障が発生した場合には、パケットは代替経路を用いて目的地へと送られる。代替経路の計算はあらかじめ行っておかないと、パケット損失を招く。しかしあらゆるリンク故障を想定して代替経路のためのテーブルを用意しておくのは、多数のテーブルが必要となってしまう。

我々は、各ノード毎に1つずつ代替テーブルを用意するだけで、あとはパケットのヘッダに1ビット加えるだけで、実行できる迂回方式を考案した。その代替テーブルの計算時間は、一般のネットワークでほぼ線形時間であり、さらに全てのリンクの距離を等しいと考えたネットワークに対しては厳密に線形時間でできる。2.ハイパーグラフの凸多角形上への描画ハイパーグラフHの各節点x1,x2,...,xnを、凸n角形の頂点1,2,..,nにそれぞれ対応させて描画する方式において、各ハイパーエッジの形作る多角形の面積の総和をA(P,H)と書くことにする。このとき、「任意の凸n角形Pに対し、常にA(P,H)≦A(P,H')である」ことは、任意のある種のカット(凸3カット)の大きさの大小関係と等価であることを証明し、それを用いて、上記に性質を判定する多項式時間アルゴリズムを与えた。
金属熱還元法によるZr-Ni-Mn系水素吸蔵合金の直接製造法の開発

1.研究目的カルシウムを還元剤として用い,酸化ジルコニウム,二酸化マンガンなどの原料からZr-Ni-Mn系の水素吸蔵合金粉末を直接的に製造する金属熱還元法(還元拡散法)を開発するため,合金の組織や組成と水素吸蔵特性との関係および合金生成機構などを明らかにする。2.Zr-Ni-Mn3元系合金の組織・組成と水素吸蔵特性アーク炉により溶製した各種Zr-Ni-Mn3元系合金の組成および組織と水素吸蔵特性との関係を系統的に調べ,合金組織としては副相を無くして単相化を図ることが必要とされること,副相が丁度消失する境界上の42.2%Zr-29.9%Ni-27.9%Mnおよび44.4%Zr-34.3%Ni-21.3%Mnの組成を有する合金が水素吸蔵合金として最も優れた特性を有することなどが明きらかになった。3.金属熱還元法による合金生成の機構44.4%Zr-34.3%Ni-21.3%Mnの組成を有する合金粒子の1273-1423Kの温度域における生成機構を調べた結果,合金粒子の生成が,固相Ni中へのZrやMnの反応拡散によるものではなく,Ca融体中へのNiの溶解反応と溶融Ni-Ca合金中のNiと固相Zr,Mnとの不均一系反応によるものであることが明らかとなった。また,金属熱還元法により作成された合金粒子の水素吸蔵量が,アーク炉溶製により作成されたものよりはかなり少なく,水素透過を困難にしていると考えられる合金表面上酸化膜を除去することが,水素吸蔵特性を向上させるうえで必須の課題であることが分かった。還元剤としてカルシウムを用い,金属ニッケルと酸化物から粉末状のZr(Ni_<0.6>Mn_<0.4>)_2合金を直接的に作製する実験を行ない,作られた合金の水素吸蔵特性を評価した結果について以下に示す。1.合金化反応は,反応の初期段階で生成される低融点のNi-Ca合金を介してカルシウムの融点(842°C)以下の温度でも起こり,1000°Cでは2時間程度の短時間で完了する。3.原料となるニッケルや酸化物,カルシウム還元剤などの大きさが著しく異なると均質な合金を生成することが難しくなる。この場合,高温での均質化処理が必要とされる。4.作製された合金は,20°CにおけるPCT(平衡水素圧-合金中水素濃度-温度)相関図において,圧力約3気圧,幅(n_H)おおよそ0.5のプラトーを呈する。このプラトー幅は,溶製法により作製された同一組成の合金の値(n_H=1.0)よりもかなり小さい。5.合金粒子表面に存在する酸化物がプラトー幅を狭くしている要因と考えられ,金属熱還元法による合金製造プロセスでは,合金表面に酸化物を生成させない条件を設定することが重要である。また金属熱還元法の後処理工程として,合金表面の清浄化工程を導入することも有用と考えられる。1.目的2.Zr-Ni-Mn3元系合金の最適組成の検索アーク炉により溶製した各種Zr-Ni-Mn3元系合金の組成および組織と水素吸蔵特性との関係を系統的に調べ,合金組織としては副相を無くして単相化を図ることが必要とされること,副相が丁度消える境界上の組成を有する合金ZrNi_<1.1>Mn_<1.1>ないしはZrNi_<1.2>Mn_<0.8>が水素吸蔵合金として最も優れた特性を有することなどが明らかにされた。3.金属熱還元法による合金製造ZrNi_<1.2>Mn_<0.8

>合金粒子の生成機構について調べた結果,合金粒子の生成が,固相Ni中へのZrやMnの反応拡散によるものではなく,Ca融体中へのNiの溶解反応と溶融Ni-Ca合金中のNiと固相Zr,Mnとの不均一系反応によるものであることが明らかにされた。また,金属熱還元法により作成された合金粒子の水素吸蔵量は,アーク炉溶製法により作成されたものよりはかなり少なく,水素透過を困難にしている合金表面上酸化膜の除去が水素吸蔵特性を向上させる上で必須の課題であることが分かった。
多孔質ファインセラミックスを用いた高剛性・高機能静圧空気ガイドの開発に関する研究

本研究では気孔率,気孔の大きさや配置を自在に制御可能な製法で作られた多孔質セラミックスを用い,高剛性かつ高機能の静圧空気ガイドを開発することを目的とした.静圧空気ガイドにおける高剛性化の方法として,ガイド隙間に流入する空気流量を絞り隙間を微小にすることが必要である.多孔質体において空気流量を絞るために,本研究ではNiめっきを用いた表面改質をとりあげ,その有効性を示した.また,機器の小型化に伴い静圧空気ガイドを構成する多孔質セラミックスの寸法および厚さを小さくすることが必要となる.この場合,供給される空気圧により多孔質セラミックスの変形が少なからず生じる.本研究では,静圧空気ガイドの静特性に及ぼす多孔質セラミックスの変形の影響を検討した.得られた結果は以下の通りである.1.本試験に用いた部分多孔質セラミックスはとくに表面に処理を加えない場合においても実用に耐えうる剛性値をほぼ満足していた.また,多孔質体に本来的に存在する気孔率などのばらつきを制御する方法として,また高剛性化への対応の方法として,めっきの有効性が確認できた.2.最大無次元静剛性が得られる最小隙間は,多孔質体のたわみの有無によりほとんど変化しなかった.このため,多孔質体にたわみが生じる場合の代表隙間として最小隙間が適当であった.3.最小隙間で評価したとき,多孔質体のたわみにより最大無次元静剛性および負荷容量は減少した.4.多孔質体の厚みやめっきの有無によらず,最大無次元静剛性の値はみかけの隙間に占めるたわみの割合で整理でき,みかけの隙間に占めるたわみの割合が大きいほど最大無次元静剛性の値は小さかった.5.以上の結果に基づき部分多孔質セラミックスを用いた静圧空気ガイドの設計指針を示した.本研究では気孔率,気孔の大きさや配置を自在に制御可能な製法で作られた多孔質セラミックスを用い,高剛性かつ高機能の静圧空気ガイドを開発することを目的とした.静圧空気ガイドにおける高剛性化の方法として,ガイド隙間に流入する空気流量を絞り隙間を微小にすることが必要である.多孔質体において空気流量を絞るために,本研究ではNiめっきを用いた表面改質をとりあげ,その有効性を示した.また,機器の小型化に伴い静圧空気ガイドを構成する多孔質セラミックスの寸法および厚さを小さくすることが必要となる.この場合,供給される空気圧により多孔質セラミックスの変形が少なからず生じる.本研究では,静圧空気ガイドの静特性に及ぼす多孔質セラミックスの変形の影響を検討した.得られた結果は以下の通りである.1.本試験に用いた部分多孔質セラミックスはとくに表面に処理を加えない場合においても実用に耐えうる剛性値をほぼ満足していた.また,多孔質体に本来的に存在する気孔率などのばらつきを制御する方法として,また高剛性化への対応の方法として,めっきの有効性が確認できた.2.最大無次元静剛性が得られる最小隙間は,多孔質体のたわみの有無によりほとんど変化しなかった.このため,多孔質体にたわみが生じる場合の代表隙間として最小隙間が適当であった.3.最小隙間で評価したとき,多孔質体のたわみにより最大無次元静剛性および負荷容量は減少した.4.多孔質体の厚みやめっきの有無によらず,最大無次元静剛性の値はみかけの隙間に占めるたわみの割合で整理でき,みかけの隙間に占めるたわみの割合が大きいほど最大無次元静剛性の値は小さかった.5.以上の結果に基づき部分多孔質セラミックスを用いた静圧空気ガイドの設計指針を示した.多孔質ファインセラミックスを用いた静圧空気ガイドでは,気孔率,気孔の大きさや配置などをいかに制御するかが課題となる.本研究ではこれらを自在に制御可能な製法で作られた多孔質ファインセラミックスを用い,高剛性かつ高機能の静圧空気ガイドを開発することを目的とする.このため,多孔質ファインセラミックスを用いた静圧空気ガイドの剛性を実験で明らかにする.加えて,絞り効果を高め高剛性化を図るとともにファインセラミックス表面の2次元的な気孔の最適な大きさや配置を明らかにする.本年度は,静圧空気ガイドの剛性に及ぼす多孔質ファインセラミックス表面の気孔の大きさや配置の影響を明らかにすることに主眼を置いた.多孔質ファインセラミックスを用いた静圧空気ガイドの剛性の評価は,静圧空気ガイドに負荷した荷重,供給空気の圧力およびガイドの浮上量から行った.多孔質ファインセラミックス表面の気孔の解析は,レーザー顕微鏡を用いて取得した多孔質ファインセラミックス表面の高さデータを画像解析の手法を用いて行った.これらの実験・解析結果から静圧空気ガイドの剛性と多孔質ファインセラミックス表面の気孔の大きさやその分布との関係を明らかにした.また,高剛性および接触時のトライボ性能を付与するため多孔質ファインセラミックス表面に表面改質を施し,先に示した方法により表面改質前後の気孔の大きさの変化の解析ならびに剛性の測定を行った.得られた結果は以下の通りである.(1)本試験で用いた多孔質セラミックスを用いた場合,約0.4の無次元静剛性を得ることができ,静圧空気ガイドに適用可能であることがわかった.(2)多孔質部に無電解めっきを施すことで流量を1/10以下に絞ることができ,最大無次元静剛性が得られる隙間を約1/3にできた.高剛性化への対応方法として,めっきの有効性が確認できた.

本研究では気孔率,気孔の大きさや配置を自在に制御可能な製法で作られた多孔質セラミックスを用い,高剛性かつ高機能の静圧空気ガイドを開発することを目的とした.機器の小型化に伴い静圧空気ガイドを構成する多孔質セラミックスの寸法および厚さを小さくすることが必要となる.この場合,供給される空気圧により多孔質セラミックスの変形が少なからず生じる.したがって,本年度は,主として静圧空気ガイドの静特性に及ぼす多孔質セラミックスの変形の影響を明らかにした.多孔質セラミックスを用いた静圧空気ガイドの剛性の評価は,静圧空気ガイドに負荷される荷重と供給空気の圧力およびガイドの浮上量から行った.また,現有の試験装置を改良し,隙間内の圧力分布を測定した.これらの実験・解析結果から静圧空気ガイドの剛性と圧力分布に及ぼす多孔質セラミックスの変形の影響を明らかにした.得られた結果は以下の通りである.1.最大無次元静剛性が得られる最小隙間は,多孔質体のたわみの有無によりほとんど変化しなかった.このため,多孔質体にたわみが生じる場合の代表隙間として最小隙間が適当である.2.最小隙間で評価したとき,多孔質体のたわみにより最大無次元静剛性および負荷容量は減少した.3.多孔質体の厚みやめっきの有無によらず,最大無次元静剛性の値はみかけの隙間に占めるたわみの割合で整理でき,みかけの隙間に占めるたわみの割合が大きいほど最大無次元静剛性の値は小さかった.4.最小隙間が同じ場合,ピストン中央の受圧面圧力はたわみの有無によらずほぼ同じであったが,たわみが生じた場合の圧力減少はピストン外周に近いところで大きかった.また,その圧力減少はみかけの隙間に占めるたわみの割合の大きいめっき試験片で大きかった.以上の結果から部分多孔質セラミックスを用いた静圧空気ガイドの設計指針を示した.