hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
摂食リズムに同調する新しい脳内時計システムの分子解剖

多くの生物は約24時間周期で自律的に発振する概日時計をもち、次の24時間サイクルを予知できる。概日時計の中でも、外界の明暗サイクルに同調する時計は明暗同調時計と呼ばれ、時計遺伝子による転写・翻訳フィードバックループの制御を受けて発振する。一方、食餌条件の変化に対応するための時計システムは摂餌同調時計と呼ばれ、一日の中で規則的に得られる餌の時刻を予知して探索できるため、生存競争を生き抜く上で必要不可欠であったと考えられている。本研究では、動物において特異的に発達した「摂餌同調時計」のメカニズムの解明を目指す。初年度の研究から、時計関連遺伝子E4bp4やDec1が摂餌時計の振動に必須である可能性が低いことを示した。これらの遺伝子は、明暗同調時計のサブループを構成する時計関連遺伝子である。コアとなる転写・翻訳フィードバックループにサブループが共役することは、食餌や光などの時計への入力経路と時計からの出力経路を増やす、という生物学的意義があると考えられている。Dbpも明暗同調時計のサブループを構成する遺伝子の一つであり、マウス肝臓においてmRNAレベルおよびタンパク質レベルで非常に振幅の大きい概日変動を示すが、明暗同調時計のコアループには必須でないと考えられており、あまり研究が行われていない。そこで昨年度は、DBPの未知の機能に迫るため、培養細胞に過剰発現したDBPを質量分析に供した。その結果17ヶ所のリン酸化残基を同定したので、本年度はこれらの残基を全てアラニンに置換した変異DBPを作製した。DBPはDboxとよばれるDNA領域に結合して転写を活性化する正の転写因子であることが知られているが、変異DBPはDboxに対する転写活性化能が低下した。さらに17ヶ所のリン酸化残基のうち、2ヶ所が転写活性化能に寄与することを明らかにした。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。多くの生物は約24時間周期で自律的に発振する概日時計をもち、次の24時間サイクルを予知できるという有利性により適応進化したと考えられる。この概日時計は、外界の明暗サイクルに同調する、動物と植物に共通した生理機能である。一方、動物においては、飢餓など食餌条件の変化に対応するための時計システムを備えており、この時計が作動することにより、餌の得にくい危急の事態に陥っても限られた餌の時刻を予知できる。このように動物にとって、食餌の時刻を利用してリセットできる時計機構は、生存競争を生き抜く上で必要不可欠であったと考えられる。本研究では、動物において特異的に発達した「摂餌同調時計」のメカニズムの解明を目的とし、その候補脳領域といわれている視床下部の内側基底部(MBH)に注目して分子メカニズムの解明を目指す。本年度は、食餌に直接応答する時計関連遺伝子E4bp4およびDec1それぞれのノックアウトマウスに対し、明期の決まった時刻にのみ餌を与える制限給餌を行って給餌時刻を予知する行動を示すか否かを調べた。その結果、いずれのマウスも野生型マウスと同様に給餌時刻を予知できたことから、これらの時計関連遺伝子が摂餌時計遺伝子として機能する可能性は低いと考えられた。一方、明期または暗期の決まった時刻にのみ餌を与えるという2つのタイプの制限給餌実験を野生型マウスに対して行い、これらのマウスから様々な時刻にMBHを単離してマイクロアレイ解析に供した。MBHにおいて給餌時刻に発現が高い遺伝子を絞り込んだところ、明期および暗期の給餌時刻に共通してmRNAの発現量が上昇する53個の遺伝子が同定された。逆に、給餌時刻に発現が低い遺伝子を絞り込んだところ、両給餌条件に共通してmRNAの発現量が低下する遺伝子が173個同定された。このように、給餌時刻に応答して発現が変動する遺伝子を網羅的に探索することにより摂餌時計遺伝子の候補を絞り込むことができた。初年度には、様々な時計遺伝子のノックアウトマウスに対して制限給餌実験を行い、摂餌同調時計が正常に機能しているかどうか検証した。例えば、時計関連遺伝子E4bp4やDec1のノックアウトマウスに対して制限給餌を行った結果、どちらの変異マウスも野生型マウスと同様に正常な予知行動を示したことから、これらの時計関連遺伝子は摂餌時計の振動に必須である可能性は低いと思われた。E4bp4やDec1は、明暗同調時計のサブループを構成する時計関連遺伝子である。

そこで、DBPの未知の機能に迫るため、培養細胞に過剰発現したDBPを質量分析に供した。その結果、約10ヶ所のリン酸化部位に加えて6ヶ所のユビキチン化部位を同定した。また、DBPと相互作用する因子を多数同定したが、その中には、これまで概日時計との関連が全く知られていない因子も含まれていた。多くの生物は約24時間周期で自律的に発振する概日時計をもち、次の24時間サイクルを予知できる。概日時計の中でも、外界の明暗サイクルに同調する時計は明暗同調時計と呼ばれ、時計遺伝子による転写・翻訳フィードバックループの制御を受けて発振する。一方、食餌条件の変化に対応するための時計システムは摂餌同調時計と呼ばれ、一日の中で規則的に得られる餌の時刻を予知して探索できるため、生存競争を生き抜く上で必要不可欠であったと考えられている。本研究では、動物において特異的に発達した「摂餌同調時計」のメカニズムの解明を目指す。初年度の研究から、時計関連遺伝子E4bp4やDec1が摂餌時計の振動に必須である可能性が低いことを示した。これらの遺伝子は、明暗同調時計のサブループを構成する時計関連遺伝子である。コアとなる転写・翻訳フィードバックループにサブループが共役することは、食餌や光などの時計への入力経路と時計からの出力経路を増やす、という生物学的意義があると考えられている。Dbpも明暗同調時計のサブループを構成する遺伝子の一つであり、マウス肝臓においてmRNAレベルおよびタンパク質レベルで非常に振幅の大きい概日変動を示すが、明暗同調時計のコアループには必須でないと考えられており、あまり研究が行われていない。そこで昨年度は、DBPの未知の機能に迫るため、培養細胞に過剰発現したDBPを質量分析に供した。その結果17ヶ所のリン酸化残基を同定したので、本年度はこれらの残基を全てアラニンに置換した変異DBPを作製した。DBPはDboxとよばれるDNA領域に結合して転写を活性化する正の転写因子であることが知られているが、変異DBPはDboxに対する転写活性化能が低下した。さらに17ヶ所のリン酸化残基のうち、2ヶ所が転写活性化能に寄与することを明らかにした。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。交付申請書に記載した通り、食餌に直接応答する時計関連遺伝子E4bp4およびDec1それぞれのノックアウトマウスに制限給餌を行い、予知行動の解析を行った。野生型マウスに対して明期または暗期の制限給餌を行い、様々な時刻にMBHをサンプリングしてマイクロアレイ解析に供して摂餌時計遺伝子の候補を絞り込んだ。これまで「摂餌同調時計」のメカニズムの解明を目指していたが、昨年度からは明暗同調時計のサブループを構成する時計関連遺伝子にも着目し、明暗同調時計のサブループを構成するDBPタンパク質の解析を進めている。本年度は培養細胞に過剰発現したDBPを質量分析に供して多くの修飾部位や相互作用因子を同定した。摂餌時計遺伝子の候補がMBHのさまざまな神経核においてどのような発現プロファイルを示すのか、を解析する必要がある。
自己免疫疾患における主要病態としての多クロ-ン性B細胞活性化の機序に関する研究

2年間に亘る本研究の結果,以下に示すように,数々の重要な知見が得られた。(1)抗CD3抗体を用いたT細胞依存性の多クロ-ン性B細胞活性化においてはCD18分子が重要な役割を果している。(2)このB細胞活性化実験系を用いて解析を行った結果,正常人未梢血中には,リウマチ因子産生前駆細胞および抗DNA抗体産生細胞の両者が存在し,これより多クロ-ン性B細胞活性化により自己抗体の産生がおこりうることが証明された。また黄色ブドウ球菌は特にリウマチ因子産生前駆細胞を強く刺激すること,および抗DNA抗体産生前駆細胞の活性化にあたってはT細胞が重要な役割を演じている。(3)抗CD3抗体を用いた実験系で誘導される抗原非特異的・MHC非拘束性のサプレッサ-T細胞の表現型は、従来いわれてきたようにCD4・CD8による差異は存在せず,むしろT細胞の分化段階を示すとされるCD45RA分子と密接な関係がある。またヒトサプレッサ-T細胞の誘導は,IL2により促進され,抗IL2セプタ-抗体で阻害されることから,IL2が非常に重要な働きをすることが示唆された。(4)慢性関節リウマチ患者未梢血単球においては,その表面のFCレセプタ-(CD64)の発現が増強しており,これがこの疾患における免疫異常と深く関与する可能性が示唆された。以上の知見に基づいて,自己免疫疾患の代表ともされる慢性関節リウマチと全身性エリテマトーデスにみられる免疫異常が根本的に異なるものであるということが認識された。リウマチ因子産生細胞・抗DNA抗体産生細胞の活性化の機序が明らかにされた点,およびサプレッサ-T細胞の誘導メカニズムが明らかにされた点が本的研究の大きな成果であり,これにより自己免疫疾患の病因・病態の解明に大きく貢献するものと考えられる。みられる免疫異常が根本的に異なるものであるということが認識された。リウマチ因子産生細胞・抗DNA抗体産生細胞の活性化の機序が明らかにされた点,およびサプレッサ-T細胞の誘導メカニズムが明らかにされた点が的研究の大きな成果であり,これにより自己免疫疾患の病因・病態の解明に大きく貢献するものと考えられる。本年度は、抗CD3抗体刺激を用いる実験系によって、健常人末梢血中のBリンパ球・Tリンパ球の性質について基礎的な実験を行った。

特にBリンパ球活性化に必要なTリンパ球表面分子・正常人Bリンパ球の中に存在する自己抗体産生(特にリウマチ因子産生)クロ-ンの大きさと性質・正常人T細胞のサプレッサ-細胞への分化能の3点につき重点的に検討した。それによって種々の重要な知見が得られた。まず、抗CD3抗体により活性化されたT細胞はLFA1分子を介してB細胞に活性化シグナルを送っていることが示唆された。こうして活性化されるB細胞の中には抗DNA抗体やリウマチ因子を産生するクロ-ンが少なからず含まれている。つまり、正常人の末梢血中にも自己抗体を産生しうるBリンパ球が相当数存在することが判明したわけで、これは各疾患の発生機序を考える上で重要な発見である。特に、リウマチ因子産生細胞は黄色ブドウ球菌と強い親和性が認められた。また正常人Bリンパ球1000個につき平均3個の細胞がリウマチ因子を産生しうるという驚くべき知見が得られた。一方、抗CD3抗体刺激下では従来サプレッサ-と考えられてきたT8細胞のみならず、従来ヘルパ-と考えられてきたT4細胞も、B細胞の免疫グロブリン産生細胞への分化を著明に抑制した。さらに抗CD45R抗体によってT4・T8細胞をそれぞれ分画し、それらのサプレッサ-機能を検討したところ、T4・T8に拘らず、CD45R陽性細胞がCD45R陰性細胞に比して、より強いサプレッサ-機能を発揮することが判明した。これも、従来のサプレッサ-T細胞に関する知見を根本的にくつがえすもので、やはり各種自己免疫疾患(特に全身性エリテマト-デス)の発症機序を考える上で重要な所見である。本年度は,抗CD3抗体刺激を用いる実験系によって,健常人末梢血中に存在する自己抗体産生前駆細胞(特にリウマチ因子・抗DNA抗体)の活性化の機序につき詳細に検討を行った。その結果,黄色ブドウ球菌の単独刺激のみではリウマチ因子産生はみられたが,有意な抗DNA抗体産生はみられず,これにT細胞を加えると特に抗DNA抗体の産生が上昇することが判明した。さらに,抗CD3抗体刺激下では,リウマチ因子・抗DNA抗体の両者の産生がみとめられたが,これに黄色ブドウ球菌を加えると,リウマチ因子の産生のみが著明に増加した。以上観察された黄色ブドウ球菌の作用は,プロティンAによって置き換えることができた。以上より,リウマチ因子産生と抗DNA抗体産生細胞は各々活性化の機序が全く異なっていることが明らかになった。すなわちリウマチ因子産生細胞の活性化に際しては,黄色ブドウ球菌プロティンAが重要な役割を果していると考えられ,一方抗DNA抗体産生細胞の活性化にとってはT細胞の存在が必須であることが示された。これは,慢性関節リウマチと全身性エリテマト-デスの免疫異常の差異を理解する上で重要な知見である。以上に加えて,本年度は慢性関節リウマチ患者末梢血単球の表面抗原の解析を行った。その結果,慢性関節リウマチ患者単球表面のタイプI・Fcレセプタ-(CD64抗原)の発現が増強していることが明らかとなった。黄色ブドウ球菌プロティンAもこのタイプI・Fcレセプタ-もIgGと結合するという点で共通性を持つことから,こうした単球の表面抗原の異常が慢性関節リウマチ患者血清中のリウマチ因子の存在と関連する可能性が示唆された。
ZnO薄膜へのP型ドーピング

C-面サファイア上にMgOバッファ層と低温ZnOバッファ層を成長し、700°CでZn/O供給比を変えながらZnO薄膜の作製を行った。RHEEDパタンのspecularスポットの強度振動からZn/O<1の酸素リッチ、Zn/O=1のストイチオメトリ、Zn/O>1のZnリッチ成長条件を決めた。AFMによる表面観察ではZn/O=1の条件で成長したZnOから原子レベルのステップ(0.5nm)とテーラス(80nm)が観察できる平坦な表面が得られた。X線回折による結晶性評価ではZn/O【greater than or equal】1の条件で成長したZnOがZn/O<1の条件で成長したZnOより転移密度が少なくなることが分かった。Photoluminescenceによる光学評価ではZn/O=1の条件で成長したZnO薄膜から一番強い積算発光強度が見積もられ結晶中の非発光センターが少ない事が分かった。転位密度と発光強度の比較調査でZnO結晶中の転移が非発光センターになっている傾向が見られた。平坦な表面と転移密度が少なく非発光センターも少ない高品質ZnO薄膜はZn/O=1の条件で作製できることが分かった。Zn/Oの供給比による転位密度変化のメカニズムを調べるため透過電子顕微鏡を用いた微細構造の分析を行った。ZnO薄膜の支配的な転移はedge転移であった。Zn/O<1とZn/O=1とZn/O>1の条件で成長したサンプルの転位密度はそれぞれ2xE+9/cm^2,8xE+8/cm^2,6xE+8/cm^2であった。Zn/O<1条件で成長したサンプルはedge転移がZnOのc-軸と平行に走っている。しかしZn/O【greater than or equal】1の条件で成長したZnOはedge転移がc-軸と20゚から30゚ぐらい傾いて走っていることが分かった。その透過電子顕微鏡写真の情報からZn/O【greater than or equal】1の条件で成長すると転移のスリップ面が普通の{0001}面から{10-11}に変わることが分かった。成長の初期段階で傾いて走る転移がぶつかって消滅することが観察されスリップ面の変化が転位密度減少の原因になっていると考えられる。
イオン性液体とポリマーのコンポジットを電解質に用いる無加湿型燃料電池

本年度は昨年度の動作原理の確認に引き続き、新しいコンセプトのイオン液体燃料電池の発電性能の向上にむけた研究に着手した。イオン液体をヒドロキシエチルメタクリレートモノマーと混合し、均一な溶液を作り、これを支持体である多孔質フィルムに含浸させ、重合開始剤を加えて熱重合させることにより、イオン液体とポリマーのコンポジット膜を作成した。組成を変えて重合させることにより、ポリマーのイオン液体保持力および機械的強度について膜組成の最適化を行い、重量比で約50対50を得た。また熱測定により、この膜が120°Cでも重量減少がなく、安定であり、フッ化水素などの遊離も起こらないことを確認した。この電解質フィルムと集電体および触媒が一体となったMEAを作成した。これをガス流路付きのセパレータではさんだ試験セルを構成し、発電試験をおこなったところ、無加湿条件(H_2およびO_2 1atm、25°C)において、セル電圧0.5V、電流密度100mA cm^<-2>(出力密度50mW cm^<-2>)の発電性能が得られた(7th International Symposium on Molten Salt Chemistryand Technology, Toulouse, France, 8/29-9/2(2005)にて発表)。この値は、現在までに報告されているプロトン伝導性イオン液体のコンポジット膜による燃料電池と比較した場合、10倍以上である。さらに、100°Cの無加湿条件下においても、少なくとも同程度の出力が得られることを確認した。なお本研究申請時に使われていた「イオン性液体」の用語は最近「イオン液体」に変わりつつあり、学術的にもより適切な用語であると考えられるので、当報告ではタイトルは申請時のままにしているが、本文中は新しい用語に改めている。HF系室温溶融塩を電解質とした燃料電池は、プロトン伝導ではなく、フルオロハイドロジェネートイオン伝導により発電することが確認された。また、HF系室温溶融塩を電解質とした燃料電池は室温および中温(100°C)において1V以上の開路電圧を示し、電解質に水が含まれた状態でも同様の結果が得られた。白金黒電極を用いた検討では水素極では、KOH水溶液およびH_2SO_4水溶液よりもEMIm(HF)_<2.3>Fが良い特性を示し、H_2SO_4水溶液のおよそ2倍の電流値を示した。酸素極ではEMIm(HF)_<2.3>Fが、KOH水溶液には及ばないものの、H_2SO_4水溶液よりも良い電流の立ち上がりを示した。以上のことから、EMIm(HF)_<2.3>Fが燃料電池用の電解質として、きわめて有望であることが示された。しかしながら、水素極と酸素極の分極曲線の電流地を比較すると酸素極の電流地が大幅に小さいため、既存の固体高分子形燃料電池でも問題とされているのと同様に、酸素極の分極特性の改善が主要な課題となることが示された。ガス拡散電極を用いた検討では、接触角の測定から、ガス拡散電極に対してHF系室温溶融塩はKOH水溶液、H_2SO_4水溶液よりも濡れやすいということが分かった。またHF系室温溶融塩に水を加えると濡れにくくなり、さらにより撥水処理をしたガス拡散電極を用いると濡れにくくなった。ガス拡散電極は水溶液系に最適化されており、HF系室温溶融塩はガス拡散電極に対して濡れすぎていると考えられる。HF系室温溶融塩を用いた単セル試験では、白金量が0.5mg cm^<-2>でPTFEが標準量の電極を用い、水素ガスおよび酸素ガスの供給量が、ともに200ml min^<-1>の場合に0.6Vで1.3mA cm^<-2>、0.4Vで4.5mA cm^<-2>の電流が観測された。

なお本研究申請時に使われていた「イオン性液体」の用語は最近「イオン液体」に変わりつつあり、学術的にもより適切な用語であると考えられるので、当報告ではタイトルは申請時のままにしているが、本文中は新しい用語に改めている。
日本語教師のためのオンラインＩＣＴ研修構築に向けた協働的アクション・リサーチ

本研究は、研究代表者がメンター、研究協力者がメンティーとなり、日本語授業におけるICT活用をテーマとし、協働的アクション・リサーチをオンライン上で実施し、日本語教師にとって最適なオンラインICT研修とはどのようなものかを検討した。2年間の研究期間中に得られた成果は、1)ICTの技術的な進歩が早過ぎるため、ICTのスキル習得に主眼を置くと授業の質がおろそかになってしまうこと、2)オンライン上でのやり取りでは他の教師の授業の雰囲気が把握できずに、助言が抽象的になってしまうことの2点であった。このことから、研修でICTを扱う際にはオンラインとオフラインの共存が望ましいということが明らかになった。本研究は、研究代表者がメンター、研究協力者がメンティーとなり、日本語授業におけるICT活用をテーマとし、協働的アクション・リサーチをオンライン上で行うことを計画した。その最大の理由は、日本語教師の自律的なICTリテラシー能力の向上図るためである。これにより、(1)ICTスキルを自分の文脈で捉え、自信の授業に活用できる教員を育てること、(2)効果的なオンラインICTスキル研修プログラムの構築を試みること、(3)研修プログラムの経過および経過から得られた結果をデータベース化すること、の3つを目指した。2年間の研究期間中に実施されたオンライン上でのやり取りやワークショップを通して得られた最大の成果は、日本語授業に必要なICTスキルをオンライン上だけで習得することは、あまり効率が良くないということがわかった。その理由として、(1)ICTの技術的な進歩が早過ぎて、技術習得を追うと、授業の質がおろそかになるということ、(2)オンライン上でのやり取りでは、他の教師の授業の雰囲気が把握できずに、アドバイスが抽象的なものになってしまうということの2点が挙げられる。そのため、オンラインを活用して日本語教師のICTリテラシーを向上させるためには、オンライン上にいつでも参照できるリファレンスを用意し、そのリファレンスをICT機器類の操作マニュアルと位置づけ、その上で、教師間の授業での活用を議論し合うという形が望ましいと言える。さらに、オフラインでのミーティングやスクーリングも行うことで、オンラインでのやり取りが活発になるという結果も得られた。本研究が持つ最大の意義は、日本語教師が必要としているICTリテラシーの習得にはどのような形態が最適かについて実験がなされたことである。現在でも、ICTリテラシーの習得は個人の教師に委ねられたままである。今後、より体系だったICTリテラシー研修の出現が望まれる。本研究では、研究代表者がメンター、研究協力者がメンティーとなり、日本語教育におけるICT活用をテーマとし、協働的アクション・リサーチをオンライン上で行うことを計画した。その最大の目的は、日本語教師の自律的なICTスキル能力の向上を図ることである。これにより、(1)ICTスキルを自分の授業に活用できる教員を育てること、(2)効果的なオンラインICTスキル研修プログラムの構築を試みること、(3)研修プログラムの経過、及び、経過から得られた結果をデータベース化しWEB上で日本語教師等へ公開すること、の3つを目指した。現時点で、(1)と(2)は概ね達成できている。その理由として、研究協力者によるメーリングリスト上での意見交換に加え、研究代表者が日本国内外で開催しているICT活用のための研修会で収集したフィードバックデータから、本当に必要なICT活用のスキルおよび理想的な研修デザインの形が見えて来ているからである。(3)に関しては、研究代表者が行っている研修会でのヒアリング調査から、必ずしもWEB上に情報が上がっていることが望ましいわけではないことが見えて来た。特にインフラ整備が整っていない国で働く日本語教師にとっては、情報が一冊にまとまっている紙媒体が役に立つということもわかった。本研究が持つ最大の意義は、日本語教師が必要としているICTスキルの整理がなされたことである。多くの日本語教師にとっては、ICTスキルの何が必要で何が必要でないかがそもそもわからない。更に、必要なICTスキルの習得の仕方もわからない状態である。本研究は習得すべきICTスキルにはどのようなものがあるのかをはっきりと提示し、それらをどのように伝達していくかの研修デザインの検討に入っている。このことにより、日本語教師全体のICTスキル向上へと繋がることが期待される。本研究は、日本語教育の教育現場でのICT活用の普及を目指している。そのため、オンライン上で現職日本語教師らによる協働的アクション・リサーチを実施し、日本語教師が必要としているICTスキルには、どのようなものがあるのか、それらのスキルを獲得していく過程で、どのような支援が必要なのか、また、日本語教師にとって有用なICT授業実践報告とは、どのようなものなのかの3点について明らかにすることを研究の目標に設定した。上記の計画に対して、現在までで進んでいることは、日本語教師が必要としているICTスキルの収集および整理である。

当初は、オンライン上でのメールのやり取りから必要とされるスキルを探る計画であったが、オンライン研修に参加を希望した教師から、直接会って話したいとの要望が多かったため、研究代表者が研修参加者の勤務校に赴き意見を聴取し、その補助的なものとしてメーリングリストを活用することにした。その結果、現職日本語教師が必要としているICTスキルには、大きく分けて、「パソコンの基礎知識」、「授業前の準備および教材作成での活用方法」、「授業中にICTを活用する方法」、「情報検索と整理のための活用方法」、「トラブル解決」の5つに大分類できることがわかった。これらの分類をもとに2012年4月刊行予定であった『日本語教師のためのTIPS77 2ICTの活用』を再構成し、上記の5分類に「日本語教育で使えるフリーソフト」と「ICTの可能性について考える」の2つの項目を加えて2012年8月に刊行した。課題も残る。当初予定していたオンライン上でのやり取りが参加者から敬遠された原因の究明である。ICTスキルを習得するには、直接詳しい人から聞きたいという意見が圧倒的に多かった。この結果を踏まえた上で、理想的なICT研修のデザインの確立が25年度に残された課題である。今後は、「パソコンの基礎知識」、「授業前の準備および教材作成での活用方法」、「授業中にICTを活用する方法」、「情報検索と整理のための活用方法」、「トラブル解決」の5つの大項目をどのように研修で伝えていくかの「研修デザイン」の確立を目指していく。ICTの活用を学ぶ研修では、習ったことを参加したその場ではわかったつもりが、家に帰ると忘れていたり、パソコンのソフトのバージョンが違ったりすると前に進めなくなる事例が数多く見受けられる。このような状況を打破していくために、習ったICTスキルを自分の文脈で取り込むことができるような研修のデザインを検討している。このために、研究代表者は、実際にICT活用の研修会を日本各地および海外の高等教育機関で開催する。その研修会の参加者からのフィードバックを蓄積していき、参加した教師が自分の文脈で応用できるようになるには、どのような研修デザインとフォローアップ体制が必要なのかを明らかにする。平成24年度予算においてにて198077円の繰越額が発生した。これは、平成24年度内に購入予定であったWIndows8搭載パソコンの納期が遅れたためである。このパソコンは平成25年度4月に納入された。なお平成25年度の研究費の主たる使途は研究代表者による研修会開催および学会発表のための旅費である。この他、ICTを日本語の授業に積極的に取り入れている機関への聞き取り調査旅費、メーリングリスト研修の参加者への聞き取り調査旅費にも使う。
糖質変換・糖鎖工学を指向した微生物二次代謝酵素の構造と機能の解析

等質は細胞内外の情報伝達に関わるなどさまざまな機能を有し、生理活性物質の素材として重要である。新規有用な物質を創製するためさらに新しい糖質変換・糖鎖合成の方法論が開拓される必要がある。多種多彩な生理活性物質を産する微生物二次代謝には各種の化学反応が含まれ、有効な活用が待たれている。本研究は、アミノ配糖体抗生物質の生合成系にある酵素群を有用な糖質変換・糖鎖合成酵素群と捉え、酵素の探索と反応機構について検討した。糖鎖合成酵素の探索は、基本構成単位パロマミンの生成酵素を対象に、活性検出法の検討と予想前駆体の合成を行ない、抗生物質生産菌5種から無細胞系を調製して行なった。現在までのところ、再現性よく反応系を確立するに到っていない。糖質変換反応としては特異な炭素環化合物2-デオキシストレプタミンに注目し、D-グルコースからの環化酵素を検討した。先ずHPLCによる反応追跡法を確立し、Streptomyces fradiae及びBacillus circulansに酵素活性を認めた。前者の酵素は不安定であったが、後者の酵素は低温保存に安定であった。精製を進め、数種の蛋白質に限定すると共に40Kd-60Kdの分子量を推定した。機能はいずれの酵素もグルコース-6ーリン酸を基質とし、NAD^+の存在下(1)基質4位の酸化、(2)脱リン酸化、(3)4位の還元、(4)アルドール縮合、から成る多段階を触媒することを明らかにし、ス-デオキシ-scylls-イノソース合成酵素と呼ぶべき単一酵素であることを示した。B.circulansゲノムDNAの部分消化とE.coliプラスミドへのクローニングによりライブラリーを構築し、組み換え体細胞の酵素活性を調べることで酵素遺伝子の探索を続けている。さらに本酵素反応に化学的に等価な反応であるFerrier反応について検討し、ラジカル中間体が関与する反応機構を提案することができた。基質特異性が比較的寛容とされる微生物二次代謝酵素を糖質変換・糖鎖合成に活用する基礎研究として、アミノ酸糖体抗生物質生合成で機能する炭素環形成酵素(2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素)及びアミノ糖転移酵素について、酵素活性の確認、酵素の精製、酵素遺伝子の探索などを通して反応機構の精密な解析、酵素蛋白質の構造解析等を行うため、各種微生物から酵素活性を検出するとともに、酵素の精製を進めた。2.デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素をStreptomyces fradiaeの超音波破砕細胞から、硫安沈殿、イオン交換クロマトグラフィーで部分精製した。この酵素標品により反応機構を解析し、反応にはコバルトが必要であり、また、NADにより脱水素される基質グルコース-6-リン酸の4位水素は炭素六員環2-デオキシ-scyllo-イノソースの6位に保持されることを明らかにし、本酵素は反応機構的にデヒドロキナ酸合成酵素に酷似することを見出した。また、異種微生物のBacillus circulansの破砕細胞にも2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素活性が検出できた。現在、酵素精製の検討に入っている。さらに、化学的に等質なFerrier反応の反応機構を重水素標識糖を用いて詳細に検討し、ラジカル機構で反応する可能性を指摘した。

アミノ糖転移反応については、まず転移生成物であるパロマミン・ネアミンの分析法を検討し、アミノ基のダンシル化とHPLCによる分析で、微量定量分析が可能であることを見出した。ついで、パロマミン生合成の予想前駆体として五種類のヌクレオチジル化グルコサミンを化学合成した。これを用いて、Streptomyces kanamyceticus,St.ribosidificusの破砕細胞によりデオキシストレブタミンヘのアミノ糖転移反応を検討している。微生物二次代謝酵素を糖質変換・糖鎖合成に活用する基礎研究として、アミノ配糖体抗生物質生合成で機能する炭素環形成酵素(2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素)及びアミノ糖転移酵素について反応機構の精密解析、酵素蛋白質の構造解析等を行うため、二重標識プローブの合成とそれによる反応解析、酵素調整法の改良、酵素遺伝子探索用のライブラリーの確立を行った。2-デオキシ-scyllo-イノソース(DOI)合成酵素の調製について、これまでのStreptomycesfradiae細胞の超音波破砕による方法から細胞壁溶解酵素による方法へとその効率化を図った。DOI合成酵素の反応機構をさらに厳密に検証するため、二重標識体[4-^2H,3-^<18>O]グルコース-6-リン酸の化学合成法を初めて開発した。これを基質として部分精製酵素により酵素反応を行ってその生成物を質量分析で解析し、非標識グルコース-6-リン酸との共存下においても二重標識体由来の生成物は二重標識体を維持しており、NADに移転する基質4位水素は元の分子由来の炭素六員環生成物分子に復帰することを示した。酵素分子はNADと強く結合しており、反応の間基質分子が活性中心から離脱すること無しに、脱水素、脱リン酸、還元、アルドール縮合の多段階反応が整然と進行していることを初めて明らかにした。2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素活性が検出できたBacillus circulansから、常法によりフェノール抽出したゲノムDNAを用い、EcoRI及びHindIIIにて切断してE.coliプラスミドpUC19へと挿入し、E.coliJM103の形質転換により、約2000個からなるB-circulansのゲノムDNAライブラリーを作製した。既に確立してあるHPLCによる分析法を用いて、この中から2-デオキシ-scyllo-イノソース合成酵素活性を持つもののスクリーニングを開始している。微生物二次代謝酵素を糖質変換に活用する基礎研究として、本年度は光合成産物であるグルコース-6ーリン酸を直接炭素六員環に変換する2-デオキシ-scyllo-イノソース(DOI)合成酵素に焦点を絞り、その精製と反応機構の解析、並びに酵素遺伝子の探索を中心に研究を進めた。Streptomyces fradiae及びBacillus circulansのDOI合成酵素の精製を検討した。St. fradiaeの酵素は不安定で-80°Cに保存しても経時的に失活する。一方B. circulansのDOI合成酵素は、DEAE-セルロファインによるイオン交換及びQ-セファローズクロマトグラフィを経て得た標品は長時間の冷凍保存に耐える。B. circulansの酵素はSt. fradiaeの酵素とやや性質は異にするが、いずれもCo^<++>により活性が亢進する。
湿潤大気環境中での腐食疲労機構とその電気化学的評価法

本研究は最近その使用が広まりつつある高強度材料の腐食疲労について,より実際の環境に近い液膜下および乾湿繰り返し環境において再現・解析し,その評価法を確立しようとするものである。本研究では特に,電気化学的計測によりき裂先端でのアノード溶解反応を機械的なひずみに同期する電流または電位の変動として捉え,それらの波形の成分からき裂進展およびアノード溶解反応の大きさを求め,疲労き裂の発生の検出法およびき裂進展速度と腐食疲労寿命の推定法の確立を目指している。前年度までの研究によって,定電位分極状態では機械的なひずみに応答する電流に含まれる高調波成分を周波数解析によって取り出すことにより,疲労き裂の発生と進展をモデリングできることが示された。本年度は,機械的なひずみに伴う腐食電位の変動を正確に測定する技術を確立し,液薄膜状態でのき裂の進展・アノード反応の加速に伴うき裂周辺での電位分布の変化を計測すること,濡れ・乾燥の繰り返しにおける電位と電流の変化を計測・解析することを目的とした。工業用純鉄の丸棒試験片に直径0.8mm,深さ1.0mmの人工切欠きをつけ,弾性範囲内の応力比0.1の正弦波繰返し応力を印加し,塩化物を含む中性の緩衝溶液に間欠的に浸漬することにより乾湿を繰り返した。溶液中および乾燥過程での腐食電位の変化は,き裂発生以前では電気二重層の充放電に基づく極めて小さな変化(<0.5mV)であるが,き裂発生後はひずみに同期する電位振幅が数mVまで増加した。また,き裂の開口に伴うアノード電流の増加によって電位が低下するため,電位波形は最高応力の前後で切り取られた形になった。また,電位波形の周波数解析から,き裂発生に伴い第2次高調波が増加することが確認され,き裂発生のモニタリングに適用できることが示された。湿潤・乾燥状態の水膜の再現性を高めるために,板状の試験片の4点曲げによる疲労試験を行った。試料上に形成された水膜によりカソード反応が増加することから,腐食電位の変動幅は小さくなった。しかしながら,水膜環境では比液量が小さくなり腐食生成物の沈殿形成も加速され,アノード反応が抑制されることから,腐食疲労き裂発生の大幅な加速現象は見られなかった。高強度材料の腐食疲労に関し,実在環境に近い液薄膜下および乾湿繰り返し環境において再現・解析し,その評価法を確立することを目的とする。本年度は,(1)繰り返し応力および静的応力下でのき裂発生・進展に対応する電流の計測法の確立,(2)表面観察による不均一腐食とき裂の発生・成長の追跡,(3)き裂進展に及ぼす溶解・再不働態化速度の影響を明らかにする。(1)繰り返し応力および静的応力下でのき裂発生・進展に対応する電流の計測法の確立については,各種波形の繰り返し応力およびステップ状荷重変化による静的応力下で電流応答を計測し,き裂の発生・成長に対応する電流成分を抽出する。

正弦波については,フーリエ積分法による高調波解析の手法を既に確立しており,台形波,三角波に対する電流応答をき裂先端の再不働態化過程とひずみの減少に伴う新生面の消滅速度を考慮したシミュレーションにより説明することができた。さらに,正弦波についてもシミュレションができたことから,今後高調波解析と併せてき裂先端の電流応答を解析する目処がつけられた。(2)表面観察による不均一腐食とき裂の発生・成長の追跡については,孔食および人工的な切り欠きから発生するき裂をレーザー顕微鏡により追跡することを試みた。現在までのところ,発生したき裂の確認と成長は測定できたが,装置の関係で追跡はできていない。(3)き裂進展に及ぼす溶解・再不働態化速度の影響については,乾燥と湿潤時における溶液組成の急激な変化に伴って溶解・再不働態化の速度が大幅に変化することを,溶液濃度を変化させることでシミュレートできた。本研究は、高強度材料の腐食疲労に関し、実在環境により近い溶液薄膜下および乾湿繰り返し環境において再現・解析し、その評価法を確立することを目的としている。本年度の研究では、(1)動的なひずみ条件におけるき裂の発生・成長に伴う電流応答の解析法の確立、(2)湿潤および乾湿繰り返し環境においてひずみに応答する電気化学的信号の計測と解析法の確立を目的とした。(1)き裂の発生・成長に伴う電流応答については、ひずみに伴う新生面の形成・消滅過程をより詳細にシミュレーションすることによりき裂進展の微細メカニズムに迫る手法を確立した。すなわち、ひずみに伴って出現・消滅するき裂先端での新生面の面積は、ひずみの増加過程ではあるしきい値からひずみの極大までひずみに比例して増加し、ひずみの減少過程では異なるしきい値までひずみに比例して減少するという仮定のもとで最も適合するシミュレーションが達成できた。これによって、フィッティングのパラメータを合理的に変動させることとパラメータの物理的意味を検討することが可能となった。(2)液薄膜下での電気化学測定は、これまでの定電位分極が適用できないため腐食電位の測定となる。き裂発生前の腐食電位の変化は、ひずみのよる電極面積(電気二重層容量)の増減に伴う電位変化となる。一方、き裂発生後のひずみに伴う腐食電位の変化は、き裂の進展に伴うアノード電流によって極大ひずみの直前から電位が反転して減少しはじめ、ひずみ減少過程のあるしきい値で電気二重層容量の変化と再び一致することがわかった。これらの変化は予想されたものと一致したが、電位の変化は定性的であり、定量的な反応量を決められないことから、定量化の手法を検討する必要がある。さらに、乾湿繰り返しにおける液薄膜下での腐食は、乾燥直前と湿潤開始直後の腐食速度が極めて大きく、完全な乾燥状態と浸状態では腐食は停止またはきわめて遅くなる。実験室での加速試験ではより適切な乾湿繰り返しサイクル条件の選定が必要であることが示された。本研究は最近その使用が広まりつつある高強度材料の腐食疲労について,より実際の環境に近い液膜下および乾湿繰り返し環境において再現・解析し,その評価法を確立しようとするものである。本研究では特に,電気化学的計測によりき裂先端でのアノード溶解反応を機械的なひずみに同期する電流または電位の変動として捉え,それらの波形の成分からき裂進展およびアノード溶解反応の大きさを求め,疲労き裂の発生の検出法およびき裂進展速度と腐食疲労寿命の推定法の確立を目指している。前年度までの研究によって,定電位分極状態では機械的なひずみに応答する電流に含まれる高調波成分を周波数解析によって取り出すことにより,疲労き裂の発生と進展をモデリングできることが示された。
鉱物資源の国際産業連関分析

本研究では「1995年日米ECアジア国際産業関連表」(通商産業大臣官房調査統計部編)を使った資源産業の関連分析を試み、産業に特徴的な構造・波及効果について検討を行った。対象とした産業は、鉱物資源を扱う産業だけでなく、上連関表で部門分類されている鉱業部門・非鉄金属部門・石油製品部門である。結果として得られたものの中から主なものを挙げる。まず、資源産業が産業の川上に位置することを考慮して、従来の生産波及効果分析とは波及効果の流れを逆に考え、どの地域のどの産業の最終需要が伸びれば資源産業に間接的な生産の増加をもたらすのかを調べた。その結果、日本の資源産業にとって、1985年の時点ですでに、アメリカ・ECとの関係よりもアジア諸国との相互依存関係が強く、アジア諸国の動向に多くの注意を払う必要があることがわかった。また、価格波及についても分析を行った。分析課程では、資源が国際取引商品であることと、ほぼ世界一律に価格が決定されることを考慮して、輸入資源・国内資源の価格が同時に同じ割合で上昇するとした均衡式を立てた。資源価格(鉱業部門の価格)が2倍になったときの価格の波及効果は、総生産額をかけ合わせた金額に換算して、自部門を除く4地域の産業全体で7,100億ドル分の価格上昇の効果が見込まれるとの結果を得た。比較のために他の産業についても同様の計算をしたところ、この資源価格の波及効果は、一次産品・製造業の中で、もっとも他の製品価格を押し上げる効果があることがわかった。鉱業部門にはすべての資源抽出産業が含まれることを考え合わせても、資源の価格変化に経済がかなり敏感に反応すると考えられる。
クワおよびクヌギの根による大地センサに関する研究

研究計画最終年度は前年度に引き続き、樹木の接地インピーダンス測定法の改良を行い、4電極法による測定法を導出するに至った。これにより初めて、樹木の接地インピーダンス測定が実用化の域に達したので特許出願を行った。次に、本学附属大室農場の天蚕用クヌギ林において、研究計画初年度(平成8年度)より準備した、組織と結合が十分安定している電極を用いて、幹電位の連続測定を1998年6月より開始した。幹電位変化には1日周期の変動がみられたため、その発現原因についてまず調査した。気温との相互相関関数を計算し検討した結果、24時間周期で変化する幹電位は、電極と植物組織との界面に生じる分極電圧の温度依存性が主原因であると推測された。浅間山火山活動と電位変化の比較については、電位観測期間中浅間山には特に目立った活動はなく比較に至らなかった。一方、地震については1998年8月から9月にかけて上高地地震が発生した。上田地方で震度1以上の有感地震(最高2まで)に対し、幹電位との比較を行ったが、地震発生前後においてとくに変わった電位変動は見られなかった。ただし、地震発生時には枝の揺れによるノイズと考えられる電位変動が記録されたこともあった。1999年1月23日には上田地方で本年度最大の揺れを感じた大町の地震(震度3、M4.7)においても、何らの異常電位も見出されなかった。一方、98年7月1日には長野県北部地震(震度2、M4.7)があり、上述のノイズによるものとみられる電位変化が記録された他、約20時間前に通常の電位波形の中に大きな単相性のhumped waveがみられた。しかし,1回だけの現象でこれが何に由来したかは不明であった。樹木の大地センサとしての可能性については、以上の研究を通じ根の接地インピーダンスや幹電位測定手法が本研究によって確立されたので、これらを手がかりにさらに研究を進めることが必要とされる。樹木の根を大地センサとして役立たせるための基礎的研究として、根の接地抵抗を測定する方法を考案し、クワおよびクヌギの木に適用した。従来から用いられている接地抵抗計を樹木へ応用することを考えたが、測定リ-ド線の樹木への接続には電極を使用しなければならない。すると、被測定対象の等価回路は電極抵抗と接地抵抗の直列回路で表される。一般に、電極抵抗(数kΩ以上)は接地抵抗より1桁以上大きく、電極抵抗の測定誤差の中に接地抵抗が埋もれてしまい、接地抵抗を測定することはおよそ不可能である。この欠点を解決するためにマルチ電極法を考案した。電極には防錆上の観点からステンレス製の釘を用い、対象樹木の周囲に等間隔で10数本打ち込む。各電極の抵抗はすべて等しくなるようにア-ステスタの指示を読みながら調整する。次に電極を1本ずつ並列接続しながらア-ステスタの読みをプロットする。被測定系の合成抵抗は、電極の並列接続によって、次第に減少する。このカーブは並列電極本数nのマイナス1乗で下がる。ここで、nを無限大とすれば、漸近する値が求める接地抵抗である。実際にはnを無限大とすることはできないので、10数点のプロットから漸近する値を求める。これには最小2乗法によるカーブフィッティングを用いた。この過程から、接地抵抗と電極抵抗を分離して同時に求めることができる。以上の原理に基づくマルチ電極法を用いて、幹の太さが胴回りにして6080cmのクワ3本に対し接地抵抗を測定した結果、100400Ωの値が得られた。また、胴回りが、3080cmのクヌギ8本に対しては2001200Ωが得られた。また、これらの値は降雨によって変化することが認められ、接地抵抗自身が大地センサとしての情報をもち得ることが確認できた。研究計画2年度目は、まず前年度に考案した根の接地抵抗測定法を複素インピーダンスへ拡張した。被測定系における電圧と電流の位相差を求め、これとマルチ電極法による外挿法から、インピーダンスの実数部と虚数部を得た。さらに、測定周波数を10Hz1MHzまで変化させ、Cole-Coleプロットを求め、根の接地インピーダンスの周波数プロフィールを明らかにした。結果の考察から、根のインピーダンスは単純なRC回路ではなく、低周波(1kHz以下)においては電気化学でいうところの電極反応に基づくワールブルグインピーダンスの存在が顕著に認められた。これは生体の細胞膜における物質の拡散過程によるものと考えられた。これを基に、Randlesの等価回路を用いることによって樹木の根の電気的等価回路をモデル化することができ、大地センサとしての電気的基礎が固められた。次に、地電流を実験場(本学附属大室農場)に人為的に流し、樹木の幹電位の変化を観察した。天蚕用クヌギ林1列12本の両側に埋設した接地電極(電極間距離約30m)にDC200V、AC200Vppの電圧を印加した。流した電流はDC280mA,AC200mAである.クヌギ林の真ん中の4本の幹電位をレコーダによって同時記録した。幹電位は地面から高さ10cmのところに昨年度埋め込んだ電極から誘導した。インパルス応答、ステップ応答、パルス周波数掃引、正弦波周波数掃引(掃引周波数最低0.1mHz最高20kHz,三角波掃引)について実験を行った。各々の刺激持続時間はインパルス応答を除いて100秒とした。

インパルス応答、ステップ応答の観測時間は刺激後100秒までとした。しかしながら、幹電位には刺激電流の重畳波以外特段の変化は認められなかった(感度:5mV以上)。この種の測定においては実験パラメータが極めて多いので、さらにいろいろな条件下で実験を行うことが生体センサとしての可能性を見出だす上で重要であると考えられた。研究計画最終年度は前年度に引き続き、樹木の接地インピーダンス測定法の改良を行い、4電極法による測定法を導出するに至った。これにより初めて、樹木の接地インピーダンス測定が実用化の域に達したので特許出願を行った。次に、本学附属大室農場の天蚕用クヌギ林において、研究計画初年度(平成8年度)より準備した、組織と結合が十分安定している電極を用いて、幹電位の連続測定を1998年6月より開始した。幹電位変化には1日周期の変動がみられたため、その発現原因についてまず調査した。気温との相互相関関数を計算し検討した結果、24時間周期で変化する幹電位は、電極と植物組織との界面に生じる分極電圧の温度依存性が主原因であると推測された。浅間山火山活動と電位変化の比較については、電位観測期間中浅間山には特に目立った活動はなく比較に至らなかった。一方、地震については1998年8月から9月にかけて上高地地震が発生した。上田地方で震度1以上の有感地震(最高2まで)に対し、幹電位との比較を行ったが、地震発生前後においてとくに変わった電位変動は見られなかった。ただし、地震発生時には枝の揺れによるノイズと考えられる電位変動が記録されたこともあった。1999年1月23日には上田地方で本年度最大の揺れを感じた大町の地震(震度3、M4.7)においても、何らの異常電位も見出されなかった。一方、98年7月1日には長野県北部地震(震度2、M4.7)があり、上述のノイズによるものとみられる電位変化が記録された他、約20時間前に通常の電位波形の中に大きな単相性のhumped waveがみられた。しかし,1回だけの現象でこれが何に由来したかは不明であった。樹木の大地センサとしての可能性については、以上の研究を通じ根の接地インピーダンスや幹電位測定手法が本研究によって確立されたので、これらを手がかりにさらに研究を進めることが必要とされる。
正常妊娠絨毛上皮不死化細胞株を用いた子宮内胎児発育遅延に対する分子標的療法の検討

(2)産科疾患のメカニズムを解明するためにはヒト正常絨毛上皮不死化細胞株を樹立が必須であるため、インフォームドコンセントを得た人工妊娠中絶症例(妊娠7週)の絨毛組織を培養液内でリンスし、遠心、洗浄を行った後、コラーゲンコートディッシュで培養、クローニングし、E6/E7/hTERT遺伝子を導入し、細胞株を樹立した。免疫細胞的検討により、hCGβ陽性、サイトケラチン8,18陽性、インヒビンα陽性の合胞体栄養細胞の特徴を有する不死化細胞株であり、現在90継代以上増殖を続けている。染色体解析では正常核型を示し、ヌードマウス皮下接種後3ヶ月以上腫瘍形成は認められていない。われわれが樹立した正常の性質に近いヒト正常絨毛上皮不死化細胞株は生理機能解析,薬のターゲット探索,薬の毒性評価など様々な方面の研究に応用可能である。(2)インフォームドコンセントを得た正常妊娠絨毛上皮細胞にE6/E7/hTERT遺伝子を導入し、正常核型の正常絨毛上皮不死化細胞株を樹立した。免疫細胞学的検討によりhCG陽性、alpha-inhibin陽性であり、この絨毛上皮はsyncytiotrophoblast由来であることが判明した。さらにヌードマウスに接種したところ100日を経過した段階で腫瘍原性は認められていない。今後この正常絨毛上皮不死化細胞株にIGF1, Activinの両増殖因子を投与し、形態的、機能的また遺伝子レベルでの変化を検討する予定である。
磁気・電子・光学部品ガラスのサブナノメータ加工システムと多目的加工機械の創作研究

従来、複数の工作機械により行われていた磁気・電子・光学部品ガラス加工の加工工程簡略によるコスト削減、および生産性向上を図るため、研削(ナノメータオーダ)から研磨(サブナノメータ)までを、一台の機械で対応できる研削-研磨融合加工機械システムの開発する。そこでは延性モード加工条件を一般化すると同時に、ガラスのナノメータオーダ表面精度の加工条件の割り出しを図る。平成11年度は[I]開発加工機械による各供試ガラス材料のサブnm寸法精度加工[II]国際会議等における研究成果報告[III]では、平成911年度における研究成果をまとめ、報告書を作成した。を行った。以下、研究成果を記述する。[I]では、既設備の多目的加工装置を使用し、平成lO年度年度に明らかにした各供試ガラスの延性モード加工条件を考慮しながら超精密研削実験を行い、表面寸法精度サブnm精度を達成した。さらに、弾性砥石を用いた研削・研磨融合システムによる供試ガラスの超精密仕上げ加工を行った。研究成果の一部はJournal of the Balkan Tribo1ogical Association(5巻,2号,pp.95-104)に掲載されている。[III]では、平成911年度における研究成果をまとめ、報告書を作成した。を行った。平成9年度の研究は、磁気・電子・光学部品ガラスのサブナノメータ加工とそのシステム開発、並びに開発する多目的加工機械の実用化基礎実験を行うことである。申請書に記載した通り、ガラスの電子顕微鏡内引っかき試験機を設計することから始めた。1.二次電子検出器、2.高真空ユニット、3.二次電子観察ユニット、4.CRT写真撮影装置を組み上げた。同時に引っかき過程を動画処理するために、5.電子シャッターが用いられ、1/60sec1/3,000secで微小塑性領域のその場観察が行われる。以下にH9年度申請の進捗過程で得られた実績を記述する。〔実績1〕磁気・電子・光学部品に用いるガラスの微小領域発現のその場動画観察を世界で初めて成功した。この結果をドイツ、ブラウンシュバイクの第4回超精密国際会議で、日本代表として発表し、ガラスの塑性研削が認知された。つまり、一般の鉄鋼材料の如く、切りくずが破砕されずに、連続的に流出することを実証した。この実績により、遠方宇宙観測、探査、コンピュータの記憶容量増大、高速計算が可能となる。〔実績2〕ガラスを全くき裂を発生させずに、超平滑表面が創成できるので、安全性、信頼性が大幅(ほぼ弾性限界まで)に向上し、使用できる。つまり、強化ガラスでは約100MPa辺りまで、従来の35倍まで設計条件を厳しく制約を受ける条件まで可能である。平成10年度は、この微小塑性条件を実現しつつ、大口径加工が可能な多目的加工機械開発に入る。従来、複数の工作機械により行われていた磁気・電子・光学部品ガラス加工のコスト削減、生産性向上を図るため、研削(ナノメータオーダ)から研磨(サブナノメータ)までを、一台の機械で対応できる研削-研磨融合加工機械を開廃する。平成10年度は〔I〕ガラス材料の延性モード加工条件の一般化〔II〕ガラス材料の研削・研磨融合多目的加工機械の開発を行った。〔I〕では、既に装備されている研削・研磨加工装置を使用して各供試ガラスの超精密研削実験を行い、臨界微小塑性深さd_<GC>を割り出し、それと硬度との関係を明らかにした。さらに、そこで得られた結果と、各供試ガラスについて平成9年度の電子顕微鏡内の引っかき実験から割り出した臨界微小塑性深さd_<SC>との関係を明らかにし、その関係式を求めた。それらの成果は、精密工学会誌(64巻,4号,pp.613-617)、およびInt.J.JSPE(32巻,2号,pp.98-103)に掲載されている。加えて、実験装置について、国際会議ECCM-8(ナポリ)にて発表した。研磨における加工条件については、既に開発されているプレストンの式に従う研磨装置上で、弾性砥石を用いた加工実験から割り出した。〔II〕では、ガラスの研削・研磨融合多目的加工

機械を設計・制作するとともに、機械の制御システムとソフト開発の創作開発、標準化を行った。開発した装置は、工具の回転軸に、駆動モータビルドイン型のエアベアリングスピンドルを採用し、切込みや送り、工具軸の回転数などの制御はNC制御装置により行うようになっている。工具軸は、40,000rpm以上の高速回転が可能である。従来、複数の工作機械により行われていた磁気・電子・光学部品ガラス加工の加工工程簡略によるコスト削減、および生産性向上を図るため、研削(ナノメータオーダ)から研磨(サブナノメータ)までを、一台の機械で対応できる研削-研磨融合加工機械システムの開発する。そこでは延性モード加工条件を一般化すると同時に、ガラスのナノメータオーダ表面精度の加工条件の割り出しを図る。平成11年度は〔I〕開発加工機械による各供試ガラス材料のサブnm寸法精度加工〔II〕国際会議等における研究成果報告〔III〕平成911年度における研究成果の総括を行った。以下、研究成果を記述する。〔I〕では、既設備の多目的加工装置を使用し、平成10年度年度に明らかにした各供試ガラスの延性モード加工条件を考慮しながら超精密研削実験を行い、表面寸法精度サブnm精度を達成した。さらに、弾性砥石を用いた研削・研磨融合システムによる供試ガラスの超精密仕上げ加工を行った。研究成果の一部はJournal of the Balkan Tribological Association(5巻,2号,pp.95-104)に掲載されている。〔III〕では、平成911年度における研究成果をまとめ、報告書を作成した。