hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
各型コラーゲンCDNAを用いた各種皮膚疾患におけるコラーゲン産生細胞の態度

基底膜の主要構成成分であるIV型コラーゲンの、表皮角化細胞における遺伝子発現をinvitroで検索した。正常ヒト角化細胞(NHEK)を、ヒト-下垂体抽出物添加MCDB変培地(0.15mM-カルシウム濃度)にて培養し、confluent(a群)およびsubconfluent(b群)の状態でRNAを採取し、Northern blottingを行った。Subconfluentの状態では2.1kbのサイズのバンドを著明にみとめるが、confluentの状態では抑制されてほとんど発現していない。この結果より以下の事が判った。すなわち(1)IV型コラーゲンの遺伝子は正常のヒト表皮角化細胞で発現している。(2)confluentの状態では何らかの原因(細胞間のinteractionなど)により、その発現が抑制される。次にラットを用いた実験で真皮全層レベルでの開放創を作製し、受傷後1,4,7日迄の治癒過程において皮膚を採取しRNAを抽出、リジルオキシダーゼC-DNAを用いてNorthern blotting及びin situ hybridizationを行い次の結果を得た。リジルオキシダーゼmRNAの発現量は受傷後4日目でピークを示し、7日目ではコントロールレベルに復帰した。in situ hybridizationでは肉芽組織周辺のfibroblastと思われる細胞に一致して陽性所見を示した。これらを参照しつつ現在各型コラーゲンmRNAの発現について検討中である。
顆粒結合タンパク質を利用した微生物の共重合ポリエステル生合成能の向上と制御

バイオプラスチックであるP(3HB-co-3HHx)の効率的微生物合成に向けた新規な改変戦略として、PHA顆粒結合タンパク質PhaPの機能に着目した。組換えRalstonia eutrophaにおける本来の主要PhaPを、広基質特異性の外来PHA合成酵素と同じ微生物に由来する外来PhaPに置換したところ、大豆油炭素源から生合成されたP(3HB-co-3HHx)の3HHx分率と分子量の増加が見られた。PHA顆粒表面に存在するPhaPの置換によって顆粒上のPHAシンターゼの触媒特性を変化させ、代謝経路やPHA蓄積機構を変えることなくPHA共重合体の組成や分子量を制御できることを示した。本研究では、環境低負荷型プラスチックとして期待されるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)の微生物合成において、PHA合成酵素PhaCとPHA顆粒結合タンパク質PhaPに着目した新たな生合成制御の確立を目的としている。申請段階で、ポリ(3-ヒドロキシブタン酸-co-3-ヒドロキシヘキサン酸)[P(3HB-co-3HHx)]生産菌においてPhaPをPhaCと同一微生物種由来とすることで共重合組成が変化する現象を見出していたが、その変化の程度は大きくはなかった。本年度ではまず宿主とする菌株の検討を行い、細胞内でのモノマー供給が十分な株を宿主としてPhaCとPhaPを同一微生物種由来とする各種組換え株とそれらのコントロール株を多数作製した。これらの株を用いて植物油を炭素源としたP(3HB-co-3HHx)生合成を行ったところ、PhaPとPhaCの由来を同じとすることで、すでに高いPHA蓄積率がさらにやや増加し、かつ3HHx分率が大きく増加することを見出した。加えて、株によっては生成したPHAの分子量も有意に変化していた。これらのことから、PHA顆粒表面におけるPhaCとPhaPの相互作用によってPHA生合成を制御できることが強く示唆された。本研究では、環境低負荷型プラスチックとして期待されるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)の微生物合成において、PHA顆粒結合タンパク質PhaPに着目した新たな生合成制御法の確立を目的としている。本年度では、まずPHA生産菌Ralstonia eutropha H16株における主要phasinであるRe-PhaP1はPHA蓄積期特異的に強く発現することを利用し、Re-phaP1下流にAeromonas caviae由来の外来PHAシンターゼ変異体遺伝子(Ac-phaC(NSDG))や(R)-エノイル-CoAヒドラターゼ遺伝子(Ac-phaJ)を挿入することで、大豆油から生合成されるP(3HB-co-3HHx)の3HHX分率が増加することを示した。さらに、これらの株におけるRe-phaP1を導入した外来phaCと同じ微生物由来のAc-phaPに置換する組換え操作を行ったところ、phaP以外の遺伝的・代謝的背景は同一であるにも関わらず3HHx分率がさらに増加することを見出した。また生合成された共重合PHAの分子量もAc-phaPへの置換によって増加した。PHA顆粒画分を用いた活性測定では、PhaP置換株ではPHAシンターゼの活性と基質親和性が顕著に増加するが、その増加の程度はC6特異的に大きくなっていることを示した。PhaP置換株およびコントロール株から密度勾配遠心によりPHA顆粒を単離し、その単離顆粒の表面に結合したPHAシンターゼの存在量を求めたところ、PhaP置換による変化はなかった。これらの結果より、PHA顆粒表面に存在するPHAシンターゼの触媒特性は同じ顆粒表面上に存在するPhaPによって変化すること、およびPhaP置換がPHA共重合体の組成制御に有効な新規改変戦略であることを明らかにした。本研究では環境低負荷型プラスチックとして期待されるポリヒドロキシアルカン酸(PHA)の微生物合成において、PHA顆粒結合タンパク質(phasin)に着目した新たな生合成制御法の確立を目的とした。phasinは疎水的なPHA顆粒を細胞内に維持する機能を担っていると考えられており、PHA生産菌Ralstonia eutropha H16株においてPhaP1Reは主要なphasinである。我々は以前に、Aeromonas caviae由来広基質特異性PHAシンターゼ変異体PhaCNSDGを機能させることで脂肪酸・植物油からP(3HB-co-3HHx)共重合体を生合成可能なRaltonia eutropha組換え株を作製しているが、この組換え株においてphaP1ReをPhaCNSDGと同じA. caviae由来のphaPAcに置換する組換え操作を行ったところ、植物油を炭素源としたPHAの3HHx分率と分子量が増加することをこれまでに示した。さらにPHA顆粒画分を用いたPHAシンターゼ活性測定を行ったところ、PhaP置換株ではC6基質に対するPHAシンターゼの活性と基質親和性が顕著に増加していることを見出した。密度勾配遠心により単離したPHA顆粒の結合タンパク質の解析では、PhaP置換株顆粒の主要phasinは確かにPhaPAcに置換されていること、また顆粒表面上のPHAシンターゼの存在量は変化ないことを明らかにした。PHA蓄積菌体の超薄切片TEM観察では、PhaP置換による菌体内PHA顆粒の数や形状に大きな差は見られなかった。

これらの結果より、PHA顆粒表面に存在するPhaPの置換によって顆粒上のPHAシンターゼの触媒特性を変化させ、代謝経路やPHA蓄積機構を変えることなくPHA共重合体の組成や分子量を制御できることが示した。一方、我々は糖質からP(3HB-co-3HHx)を生合成可能な組換えR. eutropha株を近年確立しており、この株において、phaP1ReをphaPAcに置換する操作を加えたが、糖質炭素源から生合成したPHA中の3HHx分率の増加はわずかであり、炭素源の違いによりPhaPの効果が異なる現象が見られた。バイオプラスチックであるP(3HB-co-3HHx)の効率的微生物合成に向けた新規な改変戦略として、PHA顆粒結合タンパク質PhaPの機能に着目した。組換えRalstonia eutrophaにおける本来の主要PhaPを、広基質特異性の外来PHA合成酵素と同じ微生物に由来する外来PhaPに置換したところ、大豆油炭素源から生合成されたP(3HB-co-3HHx)の3HHx分率と分子量の増加が見られた。PHA顆粒表面に存在するPhaPの置換によって顆粒上のPHAシンターゼの触媒特性を変化させ、代謝経路やPHA蓄積機構を変えることなくPHA共重合体の組成や分子量を制御できることを示した。前々年度までに顆粒結合タンパク質PhaPの置換により共重合PHAの組成が変化する現象を見出していたが、その詳細は不明であった。本年度では、PHAシンターゼのC6基質であり、市販されていない(R)-3HHx-CoAを化学合成と酵素変換を組み合わせた方法によって大量に調整し、各種組換え株の不溶性画分(PHA顆粒を含む)中のPHAシンターゼについて、鎖長の異なるモノマー基質(C4およびC6)に対する詳細な動力学的解析を行うことができた。また、密度勾配遠心で単離したPHA顆粒画分について、結合タンパク質の解析を実施した。これら検討の結果、PHA顆粒表面に結合しているPhaPの種類によって、同じ顆粒表面上に共存するPHAシンターゼの触媒特性が変化することを初めて示すことができた。これまでのP(3HB-co-3HHx)生合成の研究では3HHx分率増加はPHA生産量の低下を伴うことが多いが、本研究におけるPhaP置換では高いPHA生産量を維持しつつ、3HHx分率を増加させることが可能であり、共重合PHAの微生物生産の観点からも重要である。これらのことから概ね順調に進展したとみなせるが、PHAシンターゼの触媒特性を変化させている機構の解明には到らなかった。微生物工学これまでに作製したPhaP置換株およびコントロール株について超薄切片を調整し、その透過型電子顕微鏡により菌体内PHA顆粒の形状、大きさ、数を観察することでPhaP置換が菌体内でのPHA重合におよぼす影響を検討する。また、PHA顆粒表面上のPHAシンターゼの触媒特性を変化させている機構の可能性として、PhaC-PhaP間相互作用がある。このタンパク質間相互作用について、表面プラズモン共鳴法などによるin vitro系や、細菌two-hybrid法などによるin vivo系での検出と解析を検討する。一方、当研究室では最近、R. eutrophaの代謝工学によりフルクトース・グルコース・グリセロールを原料としてP(3HB-co-3HHx)を生合成可能な組換え株を作製している。そこで、この非油脂系バイオマスを原料した共重合PHA生合成におけるPhaP置換の効果について検討する。
ＱＣＤの真空凝縮とスペクトル関数の関係

ハドロンの性質は、量子色力学の非摂動的な性質により引き起こされたカイラル対称性の自発的破れ等と密接な関係がある。これらの現象はQCDの真空の性質と密接に関わっており、また真空の性質は真空凝縮によって特徴づけることが可能である。本研究では真空凝縮をあらわに用いる解析方法であるQCD和則を用いてハドロンの性質と真空凝縮の間の関係を調べ、特にカイラル対称性の自発的破れとハドロンの性質の間の関係を調べた。平成26年度は核物質中での核子の性質の研究を行った。核子の正負パリティの状態にはカイラル対称性が完全に回復している状況ではそれらの質量が縮退するカイラルパートナーの存在が予想されており、カイラル対称性が部分的に回復する核物質中での正負パリティのスペクトル関数の振る舞いは広く興味を待たれている。QCD和則と最大エントロピー法を用いた解析を行うことで、正負パリティのスペクトル関数を導出した。更にこれらのスペクトル関数を通して、エネルギー、有効質量、ベクター自己エネルギーの値についても調べた。カイラル対称性の破れの秩序変数であるカイラル凝縮だけではなくベクトル型のクォーク凝縮の値とこれらの量の関係に注目して解析をおこなった。解析の結果としては、正負パリティ両方の状態がこれらの凝縮と密接に関わっていることがわかった。またエネルギー等の量の密度依存性をより正確に理解するために、数値的不定性が比較的大きい4クォークの凝縮やカイラル凝縮の密度依存性に強く関係するπNシグマ項の値との関係についても議論した。この研究についての論文は現在執筆中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。ハドロンが存在する低エネルギー領域では、量子色力学の非摂動論的な効果によりカイラル対称性の自発的な破れ等の様々な現象が引き起こされ、ハドロンの性質を理解する事が容易ではなくなる。本研究では、QCD和則を用いて非摂動論的な性質を特徴づけるQCDの凝縮とハドロンの関係に注目して解析を行った。平成25年度には以下の研究を行った。・核物質中での核子についての研究核子のカイラルパートナーの性質を調べるために、核物質中で核子の正負パリティ状態のエネルギー、有効質量、自己エネルギーの密度依存性を調べ、これらの量と強く関係している凝縮を調べた。研究結果としては、カイラル対称性の秩序変数であるスカラー型のクォーク凝縮だけではなく、ベクター型のクォーク凝縮も正負パリティ状態のエネルギー等と強く関係していることがわかった。・核物質中でのφメソン解析を利用した核子のストレンジネス要素についての研究核子のストレンジネス要素は核子構造のストレンジクォークからの影響、またストレンジクォークとカイラル対称性の関係を理解するうえで重要な量である。研究結果としては、核物質中でのφメソンの質量の変化と核子のストレンジネス要素の値が密接に関係していることを示した。・複素変数に拡張したQCD和則の構築解析の際に実数しが使用されていなかったパラメータを複素領域にまで拡張しQCD和則を構築した。従来のQCD和則よりも正確にハドロンの性質を調べることが可能になることが期待される。研究結果としては、実パラメータのみを用いたQCD和則解析よりも正確に真空中でのφメソンのスペクトル関数を導出することができた。当初の計画通り、パリティ射影したQCD和則による真空中での解析を有限密度下での解析に応用し、核子の正、負パリティ状態の質量等、またこれらの量とどの凝縮との関係が強いのかを調べることができたため。

今後の研究の推進方策としてはQCD和則による解析を、ライトクォークを含むハドロンだけではなく様々なハドロンに応用し、統一的にハドロンの質量等の量と凝縮の関係を調べていきます。従来のQCD和則による解析が全てのハドロンに対して成功する保証なないので、その際には複素変数に拡張したQCD和則を使用することも考えています。
社会基盤整備を活用した協調社会の促進とコミュニティ再生

本研究では、地域社会や自分が所属する組織に対する協力行動が発生するメカニズムを、“公正な意思決定過程"に着目して検討した。心理実験の結果、“道徳意識"に着目することによって、協力行動に関する統合理論が構築可能であることが示唆された。さらに、東日本大震災の被災者を対象とした質問紙調査も行った。その結果、危機的状況が協力行動を促すことや、公正な地域運営がコミュニティへの協力的態度の形成を促すことが確認された。本研究では,社会基盤整備に関する合意形成活動を協働の機会として捉え,それを提供することで地域のソーシャル・キャピタルと個人のQuality of Lifeが高まり,コミュニティが再生しうることを理論と実証の両面から示すことを目的とする.その上で,コミュニティ再生策を提案する.平成25年度は,2つの調査・分析を実施した.まず,大学生を対象としたシナリオ実験を行い,協力行動とパーソナリティー(公共心の高低)の関係について分析した.これは,個人のパーソナリティによって個人の協力行動意図が変わりうることが想定されたためである.分析の結果,1)公共心が低い場合には,個人が公正な手続きを体験すると手続き的公正効果が顕著に現れるが,公共心の高い個人では手続き的公正効果は認められなかった,2)これまで,不明瞭であった手続き的公正効果の発現プロセスが,少なくとも私的利益の理解,社会的利益の理解,信頼感の向上,の3ルーツを通じて生じることが判明した.また,東日本大震災の被災者を対象とした質問紙調査のデータ分析も行った.これにより,「公正な手続きがソーシャル・キャピタルを高めうる」という仮説の正しさが支持された.さらに,その効果は,より危機的状況にある場合ほど高いことも発見された.これらの結果から,本研究で想定した仮説が概ね正しいことが判明した.しかし,これらは一回の調査結果でしかないため,別の事例を用いて知見の妥当性を改めて検証していく必要がある.本研究では、地域社会や自分が所属する組織に対する協力行動が発生するメカニズムを、“公正な意思決定過程"に着目して検討した。現在,多くのコミュニティが衰退しつつあるが,その原因は“住民間の協働が減少したことによる住民間のコミュニケーションの減少"にあると考える.そこで,本研究では,社会基盤整備に関する合意形成を活用することで地域のソーシャル・キャピタルと個人のQuality of Lifeが高まり,コミュニティが再生しうることを理論と実証の両面から示し,コミュニティ再生策を提案することを目的とする.具体的には,本研究では,公正な手続きの下で,社会基盤整備に関する合意形成を行えば,個人の協力行動が喚起され,個人のQoLと地域のSCが高まるというモデルを検証する.平成24年度は,1モデルの構築が終了し,27カ所の自治体における住民合意形成を題材にインタビュー調査を実施し,本モデルの有効性を確認した.モデルの構築においては,当初計画では想定していなかった“互酬性規範"を協力行動のモデルに組み込んだことにより,周辺理論との統合性を高めた理論モデルの構築ができた.また,インタビュー調査により,理論モデルの有効性が確認できたことから,これまで社旗基盤整備は“単なるハード面の整備"と見なされてきたが,それが“ソーシャル・キャピタルの向上"など,ソフト面の向上にも資するものであることが示唆された.このことは,社会基盤整備の意義を的確に評価する上で,極めて重要な知見だと言える.また,東日本大震災の復興計画に関する合意形成を研究題材としたことにより,当初計画では予測していなかった知見も得られた.例えば,震災復興時には,民意が時間経過とともに現地再建から集団移転に変化することや,住民間に強い意見の相違が生じた場合,強力なリーダーシップなくして合意形成が難しいこと,などが判明した,これらの知見は,合意形成の進め方を検討する際の理論的視座を与えており,その意味でも有益な知見と言える.平成26年度は,前年度分析で分析手法の誤用が発見されたため,再分析を行った.その際,既発表の2編の論文に加え,データを追加し,さらに3編の論文を執筆し,それらを成果としてとりまとめる方向で作業が行われた.まず,公正な手続きが協力的態度の形成を促す手続き的公正効果(FPE)は事業の利害構造で異なることが示唆された.次に,パーソナリティーとFPEの関係を再分析した.その結果,社会的効果がさほど高くない事業では,公共心の高い人々にFPEが認められるが,公共心の低い人々にはFPEが認められないことが示唆された.しかし,社会的効果が高い事業では,公共心の高低とFPEの関係は逆になった.そのため,FPEに対する公共心の媒介効果も,問題の利害特性によって異なることが示唆された.最後に,webを用いた行動実験のデータと場面想定法で得たデータを用いて,FPEのメカニズムが分析された.その結果,自己関連性の低い場合(自己損失が低い場合)には,公正な手続きそれ自体をもってヒューリスティックに賛否態度が形成されるが,自己関連性が高い場合(自己損失が高い場合)には,公正な手続きで得た情報を精査し,熟慮の上で態度が形成されたことが示唆された.

これまでに得られた結果を整理すると,1危機的な状況下では,公正な手続きを用いた合意形成によってコミュニティ活動が促進される,2前記の場合には,公正な手続きによって合意形成活動の参加者の生活満足度も高まる,ことが示唆され,危機的状況という条件が必要になるが,当初想定したQoLモデルの成立が確認された.一方,協力行動モデルについても,想定されたメカニズムが支持された.また,個人の態度形成メカニズムについては,情報処理過程まで分析したことにより,当初の想定以上の成果を得た.以上の成果から,当初想定したモデル構造の検証は終了した.土木計画平成25年度は,構築した理論モデルの実証研究を行う予定であったが,その前にシナリオ実験を行い,理論モデルの検証に適した実験室的状況でモデルの妥当性を検証した.さらに,東日本大震災の被災者に質問紙調査を行って得たデータを分析し,理論モデルの有効性も検証した.しかしながら,平成25年に実施予定だったweb実験はまだ実施されていない.ただし,研究で用いる尺度の選定や状況設定は既に終了しており,残すはweb実験の実施のみとなっている.そのため,時間ベースで考えれば,平成25年度予定の2/3は既に終了していると言える.平成24年度予定分は終了し,平成25年度予定の2/3が終了している.平成26年度予定の現実の合意形成活動を題材にした調査についても,調査票はほぼ完成しており,6月実施の予定で準備を進めている.さらに,平成25年度中に,当初は予定外であったソーシャル・キャピタルの形成メカニズム分析を被災者を対象に行ったことを考えれば,本研究の進行状況は「おおむね順調」だと評価できる.まず,平成24年度は,理論モデルを構築し,その検証をweb実験にて行う予定であった.理論モデルの構築は終了し,実験用webサイトも作成中だが,web実験の実行には到っていない.その点ではやや遅れていると言わざるを得ない.一方,平成25年度は,構築した理論モデルを現実のワークショップ等を用いて実証する予定であるが,東日本大震災の復興合意形成が活発化していることに鑑み,そこでの住民協議を対象とした調査を優先させ,既に7カ所で実施した.残すは,住民への質問紙調査のみとなっている.その点では平成25年度の予定は当初計画以上に進んでいる.平成24年度予定の1/2,平成25年度予定の2/3が終了しており,年内には平成24年と平成25年の研究予定が終了できることから,本研究の進行状況は「おおむね順調」だと評価した.平成26年度は,当初の予定通り,実際の社会基盤整備事業の合意形成活動を題材に,フィールド調査を行い,本理論の有効性を確認する.現在,多くの復興事業が行われていることから,宮城県仙台市,宮城県亘理町,福島県相馬市,の3市町の被災住民を対象に調査を行う予定である.いずれも,インタビュー調査の後に質問紙調査を行う.さらに,前年度の積み残しであったweb調査についても,秋口までに実施する予定である.データ収集後,これらは直ちに分析作業にかかり,できるだけ早期に学会等で発表する予定である.まず,平成25年度は平成24年度の積み残しである「心理実験を用いた理論モデルの検証」を実施する.この調査は,web調査のシステムを利用し,実験用webサイトにシナリオを提示し,それを読んだ人の反応を計測する.
Identifying the Role of Cell Polarity in 'Real-Time' during Epithelial Homeostasis

本研究によって、上皮細胞の恒常性維持に重要な因子を、細胞極性調節因子のノックダウンスクリーニングによって、候補因子を同定しました。興味深いことに、細胞死の際に細胞間接着部位に機能するような遺伝子グループを同定した。興味深いことに、これらの遺伝子をノックダウンすると、上皮の一過性の増加が観察された。このように、下流の分子標的を同定することができ、上皮の恒常性の維持において、上皮がどのようにバリア機能を維持するかについての分子メカニズムがわかってきた。
重力レンズで探る不明確な宇宙論パラメータの制限

重力レンズ現象とは、遠方天体の像が、観測者と遠方天体の間に位置する質量分布によってゆがめられる一般相対論的な効果である。一般に重力レンズ効果による像のゆがみ具合はわずかなものであるが、統計処理を施すことにより視線方向に位置する質量分布を再構築することが可能である。重力レンズ現象によって再構築された質量分布は、我々の宇宙の組成や膨張史に依存しているために、重力レンズ解析により我々の宇宙の組成や膨張史に制限を与えることができる。採用第三年度は、重力レンズ解析と多波長観測データの組み合わせにより、重力レンズの単独解析では明らかにできない暗黒物質の素粒子的性質を調査した。この研究では、暗黒物質の素粒子的な性質として、対消滅反応に着目した。実在するガンマ線観測と銀河撮像観測の2種のデータの相関解析を世界で初めて行い、暗黒物質の対消滅可能性を探査した。現行のデータでは有意な相関は見られなかったが、測定結果と理論モデルの比較から、暗黒物質対消滅に関する上限を与えることに成功した。また、将来銀河撮像計画における背景銀河楕円率のデータ蓄積により、期待される暗黒物質対消滅に関する制限は、幅広い暗黒物質質量の範囲で近傍の制限と同等かそれ以上になることを示した。また、昨年度に引き続き、重力レンズ解析によって再構築される二次元質量密度場(convergence field)に関する統計解析と、その結果得られると期待される宇宙論的な制限についての研究を行った。複数の統計量のモデル化において、先行研究では明らかにされていなかった理論的な不定性の一つであるバリオン物理の影響を、数値シミュレーションを利用して調査した。バリオン物理の影響は、1,000平方度クラスの銀河撮像観測には大きな影響は与えないが、10,000平方度程度の観測では、統計誤差を上回る系統誤差を生じさせる可能性があることを示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題で取り扱う重力レンズ現象とは、遠方天体の像が、観測者と遠方天体の間に位置する質量分布によってゆがめられる一般相対論的な効果である。この方法は、銀河団のような孤立した大質重天体の同定に利用できる。また、重力レンズ現象によって再構築された質量分布は、我々の宇宙の組成や膨張史に依存しているために、重力レンズ解析により我々の宇宙の組成や膨張史に制限を与えることができる。採用第一年度は、重力レンズ解析によって再構築される二次元質量密度場(convergence field)に関する統計解析と、その結果得られると期待される宇宙論的な制限についての研究を行った。統計解析手法として、convergence fieldのもつ宇宙論的な情報をより効率的に捉えるために、ミンコフスキー汎関数という形態学に関する統計量に注目した。ミンコフスキー汎関数は、2次元場に対しては、一点分布(V0),等高線の長さ(V1),等高線の曲率(V2)の3つで定義される。この研究では、高解像度の宇宙論的N体シミュレーションを利用することで、非線形な重力進化を考慮したconvergenceマップを作成した。作成したconvergenceマップに対し、ミンコフスキー汎関数を計測し、convergence fieldのもつ宇宙論的な情報がミンコフスキー汎関数を通じてどのように明らかにできるかを示した。また、ミンコフスキー汎関数を使った解析は、従来よく用いられてきた2点角度相関関数による解析より強い宇宙論的な制限を可能にすることが分かった。また、実際の観測に含まれるマスク領域がどのようにミンコフスキー汎関数解析に影響するかを調べた。・さらに、convergence fieldと視線方向に位置する孤立した銀河団クラスの大質量天体の関係についての研究を行った。重力レンズ解析によって得られたconvergence fieldから大質量天体を同定する際には、通常convergence fieldのピークを指標にする。ノイズレベルより十分に大きいピークは、1014-1015太陽質量程度の大質量天体と関係していることが先行研究により知られていた。この研究では、多数の高解像度シミュレーションを利用することで、convergenceのピークが、大質量天体のどのような性質を反映しているかを調査した。この研究により、convergenceピークはこれまで考えられていたより比較的内部の質量構造に感度をもっており、大質量天体の楕円率とその向きにより、convergenceピークでの大質量天体同定にはバイアスが生じることが明らかになった。このバイアスは三軸不等質量密度モデルによる理論モデルによって計篁で労.理論干ヂルキシミュレーシqン結果が整合的であるrとタ禾した.昨年度に引き続き、重力レンズ解析によって再構築される二次元質量密度場(convergence field)に関する統計解析と、その結果得られると期待される宇宙論的な制限についての研究を行った。ミンコフスキー汎関数は、2次元場に対しては、一点分布(V_0),等高線の長さ(V_1),等高線の曲率(V_2)の3つで定義される。このマップを利用して、先行研究では考慮されていなかったいくつかの観測効果を含めた統計解析を行い、将来観測におけるミンコフスキー汎関数解析の適応性をテストした。

第一段階として、実際の観測に含まれるマスク領域がどのようにミンコフスキー汎関数解析に影響するかを調べた。結果として、マスクの領域の有無によって、ミンコフスキー汎関数の値はバイアスされることがわかった。さらに、このバイアスの度合いは現段階ではシミュレーションによってのみ補正することが可能であることも明らかにした。これは、1000平方度以上の広視野観測領域が予定される将来観測において、ミンコフスキー汎関数解析によって宇宙論的な制限をつけるためには、観測領域と同程度の広視野をカバーした数値シミュレーションが必要になることを意味する。これをうけて、現存する重力レンズデータであるCanada-France-Hawaii Telescope Lensing Survey (CFHTLenS)にミンコフスキー汎関数解析を適応し、宇宙論パラメータ推定における系統的な研究を行った。CFHTLenSは合計154平方度をカバーする4つの領域からなる重力レンズデータである。CFHTLenSにおける観測効果を網羅するため、観測と同じ視野を確保するconvergenceマップを作成し、直接的に観測結果とシミュレーション結果を比較した。複数の観測効果を取り入れると、ミンコフスキー汎関数による宇宙論的な制限は、先行研究の予言する制限に比べ数倍悪化するが、依然として暗黒エネルギーの状態方程式パラメータに感度を持つことを明らかにした。この結果から、すばる望遠鏡次世代観測Hyper Suprime Camでの制限は、既存の宇宙論な制限から大きく向上することが予測される。さらに、二点相関関数と同時にミンコフスキー汎関数を用いることで、よく知られる宇宙論パラメータ間の縮退を解くことに成功した。重力レンズ現象とは、遠方天体の像が、観測者と遠方天体の間に位置する質量分布によってゆがめられる一般相対論的な効果である。一般に重力レンズ効果による像のゆがみ具合はわずかなものであるが、統計処理を施すことにより視線方向に位置する質量分布を再構築することが可能である。重力レンズ現象によって再構築された質量分布は、我々の宇宙の組成や膨張史に依存しているために、重力レンズ解析により我々の宇宙の組成や膨張史に制限を与えることができる。採用第三年度は、重力レンズ解析と多波長観測データの組み合わせにより、重力レンズの単独解析では明らかにできない暗黒物質の素粒子的性質を調査した。この研究では、暗黒物質の素粒子的な性質として、対消滅反応に着目した。実在するガンマ線観測と銀河撮像観測の2種のデータの相関解析を世界で初めて行い、暗黒物質の対消滅可能性を探査した。現行のデータでは有意な相関は見られなかったが、測定結果と理論モデルの比較から、暗黒物質対消滅に関する上限を与えることに成功した。また、将来銀河撮像計画における背景銀河楕円率のデータ蓄積により、期待される暗黒物質対消滅に関する制限は、幅広い暗黒物質質量の範囲で近傍の制限と同等かそれ以上になることを示した。
動的カシミア効果の研究

動的カシミア効果に関する実験的・理論的研究を行った。共振空胴の壁を振動させると、実の光子が生成されるという動的カシミア効果を実験的に確認出来るように、マイクロ波共振空胴を極低温に冷却し、空胴の中心に置いた半導体薄膜をパルスレーザーで照射して実効的に壁の振動を起こさせる。これに外部よりリドベルグ原子を導入して光子を検出する装置を製作した。関連して、最適な実験装置の配置と予想される光子数を理論的に求めた。量子真空状態の揺らぎ効果は種々の物理現象として現れるが、中でも重要なものは所謂カシミア効果である。静的カシミア効果は実験的に確認されているが、空洞の壁が振動した場合に生じると考えられている動的カシミア効果はまだ確認されていない。壁のパラメトリック振動により、空洞中に実の光子が生成されるという動的カシミア効果は、宇宙のブラックホールの蒸発(またホーキング輻射)とも深く関係すると考えられ、幅広い影響を持つ重要課題である。本研究は実験的にこの効果を検証しようとするもので、特に二つの実験技術を用いる。まず、空洞壁を実効的に振動させるために、空洞中に半導体薄膜を挿入し、パルスレーザーを照射して伝導体に電子を励起し、それによりマイクロ波を反射させる。また、検出効率の高いマイクロ波単一光子検出器としてリドベルグ原子を用いる。装置系は黒体輻射効果を低減するために100mK以下の極低温に保持される。今年度は、以上の目的を達成するために独自の装置系を設計・製作した。特に、液体Heや液体窒素などの寒剤を用いないで極低温環境を実現出来るようにパルスチューブを用いて4Kまでの冷却を達成し、さらに希釈冷凍機で100mK以下まで装置系を冷却するクライオスタットを設計・製作した。この装置系には、原子ビーム、リドベルグ原子励起生成用レーザー、パルスレーザー用ファイバー系、などが導入・設置され、内部にはマイクロ波共振空洞、リドベルグ原子の選択的フィールドイオン化装置系、半導体薄膜、などが装着されている。これらの装置系製作と同時に、最も効率的なマイクロ波光子検出を行う為に量子論的数値計算を行い、TE波とTM波の共振について特徴を明らかにし、実験の最適設定条件を得た。本研究の目的は、動的カシミア効果の実験的検証を行うことである。具体的には、マイクロ波共振空胴の壁を実効的に振動させることにより発生すると考えられる実のマイクロ波光子を、リドベルグ原子単一光子検出器を用いて検出する。空胴壁を実効的に振動させる為に、空胴中に半導体薄膜を置き、パルスレーザーを照射して、伝導帯に電子を励起して周期的に金属化する。発生する光子は高励起リドベルグ原子に吸収させ、電場中でイオン化(フィールドイオン化)して検出する。今年度は超電導ニオブ空胴とリドベルグ原子検出装置を100mK領域まで冷却する為のクライオスタット、および関連する装置系を製作した。このクライオスタットでは、寒剤を使用しないようにパルスチューブと希釈冷凍機を用いる。これに付属して、原子ビーム発生源、真空排気装置系、リドベルグ原子生成用2段励起レーザー源、関連する光学系、などを製作した。これらの装置系をクライオスタットを中心に配置し、全系をほぼ完成させた。一方、我々の実験方法の有効性を確認し、実験の最適な条件を得るために、量子理論に基づいたシミュレーション計算を行って、ほぼ予想通りの結果を得た(Phys.Rev.A80(2009)043835に発表)。また、実効的な空胴壁の振動を誘起するためのGaAs半導体膜に金原子を注入し、伝導帯電子再結合緩和時間を短くする工夫を行っている。空胴の壁を振動させると実の光子が生成されるという動的カシミア効果を、実験的に検証する為の実験装置を設計・建設した。本実験では、冷却したマイクロ波共振空胴の壁を実効的にマイクロ波領域の振動数で振動させる。この振動の結果、生成されると予想されるマイクロ波光子を、空胴中に導入したリドベルグ原子により吸収し、空胴通過後にイオン化して検出する。冷却はパルスチューブと希釈冷凍機を用いるが、100mK領域までの冷却達成を目的としている。この為、極低温まで冷却出来るクライオスタットを製作し、パルスチューブと希釈冷凍機を内部に設置して、寒剤無しで冷却できるシステムを製作した。空胴壁の振動は、空胴中に置いた半導体薄膜をパルスレーザーで照射し、伝導帯に電子を励起してマイクロ波を反射させることで、実効的に壁の振動を誘起する。薄膜は空胴の中央に置くのが最適であることを、理論数値計算で確認している(Phys.Rev. A80 (2009) 043835, ibid., A83 (2011) 013819)。

今年度までで、クライオスタットと関連する低温実験機器・レーザー系、超電導ニオブ材によるマイクロ波共振空胴などを製作・設置した。リドベルグ原子励起用として、2段階のダイオードレーザー励起系を構築し、また電子励起用のパルスレーザー系を整備した。現在、実験装置全体を組み立てて、真空システム、冷却システム、レーザー系について、それぞれテストを行っており、今後全系を動作させて、当初の目的達成を目指して装置を運転・実験を行う予定である。
臨界領域付近の性能向上に基づく画像からの幾何学量推定手法の再構築と応用範囲の拡大

本年度行った研究は主に2つある.まず1つ目は,これまで研究してきた単一の平面からカメラ位置を推定する手法を拡張し,画像上から複数の平面領域を取り出して全体最適化問題を解き,カメラの位置姿勢と各平面の位置を導出する方法を考案した.このシステムでは,画像中の平面領域を取り出し,各平面に独立したパラメータとして法線ベクトルを置いた.ここで,カメラの回転・並進運動と各平面の法線ベクトルがわかっていれば,対象領域がどのように見えるか計算できるため,各平面に共通したパラメータとして回転・並進運動を置き,対象領域の濃淡が変わらないという条件より最適化する評価関数を設計した.この評価関数の解くことで,回転・並進と法線のパラメータが得られるが,解析的に求めるには高次の偏微分の積を複数しなければならず,煩雑さや計算量の面で困難な問題である.カメラの位置推定や地形のマップ生成などを取り扱う際には,リアルタイム性が重要視されることがよくあるため,簡潔な形で計算できることが望ましい.現在では,このような問題を高速かつ数値的に解くためのライブラリが充実してきたため,今後の課題として数値的に解く手法にも取り組みたい.2つ目は,被災地ロボットや動物にカメラを搭載し,実環境の中でも特に幾何学量の推定が困難な状況で,カメラの自己位置推定と環境の3次元マップの生成を実現する方法を考えた.動物に搭載されたカメラは激しく動く場合が多く,ローリングシャッター方式のカメラを使うと画像が歪んでしまうことは良く知られていた.この歪みによって画像間のマッチングもズレが生じ,位置の推定精度が悪くなるため,歪みのパラメータを考慮にいれた補正用の評価関数を作り,歪んだ画像間のマッチングから推定されたカメラ位置・姿勢と3次元の位置を初期値として,数値的に解く方法を確立した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。画像からの幾何学量推定問題一般において,推定が不安定となる臨界領域付近や,その他の追跡性能が劣化するような状況に対して,従来法よりも高精度に推定を行うための方法論の確立を目指した.本年度では,具体的に次の2つの項目の研究を実施した.1.テンプレート画像の実効的解像度が,追跡中の領域よりも低い場合に発生する追跡性能低下について調査し,様々な画像を用いて実環境における実験を行う.2. 1の問題をモデル化し,平面追跡のアルゴリズムに組み込むことで,安定性や精度の向上を図る.1の実験から,平面がカメラに対して近くなるような状況において,追跡中の領域の実効的な解像度が上がり,テンプレートと追跡対象の見え方が一致しなくなることが判明した.これによって画像の比較がうまくいかず平面追跡の精度と安定性が低下していた.そこで我々は, 2において,平面の位置・姿勢に応じて変化する線形フィルターを入力画像に適用することで,テンプレート画像と比較対象の画像の実効的解像度を調整し,見えが一致するようにモデル化した.入力画像よりもテンプレート画像の解像度の方が悪いという状況は,一般的なコンピュータビジョンの問題を現実環境で解く際に頻繁に起こり得るため,提案手法は,様々な画像処理の精度や安定性の向上に寄与すると考えられる.以上のモデルは,我々が研究してきた臨界条件付近のモデルに組み合わせることが可能である.両者のモデルは相補的であり, 2つのモデル統合をすることで,対象平面がカメラに近い場合は入力画像の画質を調整し遠くに行った場合はテンプレート画像の画質を調整するように働く.したがって,提案手法を使うことで,カメラと追跡対象の相対的な位置・姿勢によって決まるすべての解像度変化の問題に対処することができるようになった.本年度行った研究は主に2つある.まず1つ目は,これまで研究してきた単一の平面からカメラ位置を推定する手法を拡張し,画像上から複数の平面領域を取り出して全体最適化問題を解き,カメラの位置姿勢と各平面の位置を導出する方法を考案した.このシステムでは,画像中の平面領域を取り出し,各平面に独立したパラメータとして法線ベクトルを置いた.ここで,カメラの回転・並進運動と各平面の法線ベクトルがわかっていれば,対象領域がどのように見えるか計算できるため,各平面に共通したパラメータとして回転・並進運動を置き,対象領域の濃淡が変わらないという条件より最適化する評価関数を設計した.この評価関数の解くことで,回転・並進と法線のパラメータが得られるが,解析的に求めるには高次の偏微分の積を複数しなければならず,煩雑さや計算量の面で困難な問題である.カメラの位置推定や地形のマップ生成などを取り扱う際には,リアルタイム性が重要視されることがよくあるため,簡潔な形で計算できることが望ましい.現在では,このような問題を高速かつ数値的に解くためのライブラリが充実してきたため,今後の課題として数値的に解く手法にも取り組みたい.2つ目は,被災地ロボットや動物にカメラを搭載し,実環境の中でも特に幾何学量の推定が困難な状況で,カメラの自己位置推定と環境の3次元マップの生成を実現する方法を考えた.動物に搭載されたカメラは激しく動く場合が多く,ローリングシャッター方式のカメラを使うと画像が歪んでしまうことは良く知られていた.この歪みによって画像間のマッチングもズレが生じ,位置の推定精度が悪くなるため,歪みのパラメータを考慮にいれた補正用の評価関数を作り,歪んだ画像間のマッチングから推定されたカメラ位置・姿勢と3次元の位置を初期値として,数値的に解く方法を確立した.26年度が最終年度であるため、記入しない。

解像度変化に対応した統一的なモデルを作ることができたため,大まかな理論についての目途が立った.しかし,コンピュータビジョンの問題に応用するにはまだ計算量が大きいため,その点について改善する必要がある.これまでの研究では,平面追跡という最も基本的な問題に焦点を当てて,理論を構築していた.そのため一般的なコンピュータビジョンの問題への応用についてはまだ検討されておらず,有用性の証明という点では不十分であった.そこで今後の課題として,従来手法では困難であった複雑かつ画質が極端に変化するような画像群における,カメラの自己位置推定や物体の3次元形状計測の問題に提案手法を適用し,推定精度や形状計測の安定性がどのように向上するか調査を進める予定である.具体的には,動物に搭載したカメラから得られた悪条件な画像から高速・高精度に画像間の特徴の対応付けを行うシステムを構築することを目指す.
血管炎症を標的とした新しいフレイルの病態解明

本研究の一つの目的は血管細胞のアポトーシスやネクローシスが主導する炎症作用に着目し、新たな血管老化機序を見出すことであり、平成30年度は血管平滑筋細胞を用いてアポトーシスと炎症の関連を検討し、血管老化病態における血管細胞のアポトーシスの役割と炎症を惹起する機序を明らかにすることを試みた。具体的にはアポトーシスが主な病態機序である血管平滑筋細胞の石灰化モデルを用いて、アポトーシスにより発現変化が認められる炎症性サイトカインやその受容体を網羅的に検討した。その結果、IL-1αとβ、colony stimulating factor(CSF2)などがアポトーシスを引き起こした血管平滑筋細胞でその発現上昇を認めた。特にIL-1βの発現上昇に関してはinflammasome形成が関与する可能性が考えられ、inflammasome合成タンパクであるNLRPやASCの発現や関連因子であるIL-18の発現を検討したところ、いずれも発現上昇が認められなかった。また血管炎症が主体である大動脈瘤の動物モデルを用いて、12週間の高リン食で大動脈瘤の形成を促進すると瘤の病変周辺に石灰化が著明に形成されることが分かった。さらに、瘤および石灰化病変の周辺にTUNEL陽性のアポトーシス細胞が局在することや大動脈のF4/80およびIL-1βの発現が普通食の大動脈での発現に比べて、上昇していることから血管細胞のアポトーシスが特定の炎症反応を誘導することが示唆された。具体的には血管平滑筋細胞のアポトーシスがIL-1などの炎症性サイトカインの発現および分泌を亢進し、単球のリクルートメントやマクロファージの炎症性形質変換を促すことで血管石灰化や瘤の形成を促進する機序が考えられる。本研究は新規血管老化の機序として、血管細胞の死が主導する炎症惹起機序を明らかにするとともに血管炎症により変動する血中炎症誘導因子を網羅的に探索することで、直接あるいは炎症細胞を介して下流臓器特異的に炎症を波及・拡大する機序を明らかにすることを目的とする。そのなか、今年度は血管細胞のアポトーシスと炎症反応の関連を培養系と動物モデルを用いて検討することができた。具体的に培養系において、リン刺激により誘導される血管平滑筋細胞のアポトーシスはIL-1αとβの発現上昇と関連するがinflammasomeの形成とは関連しないことを突き詰めた。また、野生型マウスでの塩化カルシウムの局所刺激とアンジオテンシンIIの持続投与により誘導される大動脈瘤のモデルにおいて、瘤の病変にアポトーシス細胞が局在することや大動脈IL-1βの発現が上昇することまで突き詰めることができた。このような血管細胞のアポトーシスにより誘導される特定の炎症反応経路がアポトーシスの中核因子であるgrowth arrest-specific gene 6(Gas6)とどのような位置関係にあるかを今後検討する予定である。さらに、マクロファージとの関係を明らかにするために、共培養系を用いて血管平滑筋細胞のアポトーシスが炎症性細胞の形質変化や炎症性細胞内炎症活性シグナル経路に及ぼす影響を検討する。またマクロファージなどの貪食細胞によるクリアランス能が血管石灰化や大動脈瘤などの老化病態で低下されているかを検討することで、血管細胞のアポトーシスから炎症を誘導する機序解明をさらに追求する予定である。今後、培養系においてはアポトーシスを引き起こした血管細胞で上昇する炎症性サイトカインや炎症誘導因子が炎症性細胞に与える影響(形質の変化や細胞内シグナル経路の変化)を検討する。また血管炎症誘導のモデル動物を用いて、血管炎症から全身炎症制御機構の破綻を引き起こす機序、さらにフレイル関連臓器へ炎症を波及・拡大する機序について検討を行う。具体的には血管炎症の誘導後、血中変動する炎症性サイトカイン(インターロイキン類、ケモカイン類、インターフェロン類など)やexosome, miRNAなどの炎症誘導因子を網羅的に検討する。さらに、炎症細胞(単球、マクロファージ、好中球、樹状細胞、T細胞など)をそれぞれの特異的な表面マーカー(CD34+、CD11b+Ly6Chi、Ly6G+、CD11c+MHCII+、CD4+)を用いて解析し、各炎症細胞の分布や数の増加、炎症性形質などを検討する。同時にフレイル関連臓器である骨格筋や海馬での炎症作用について、炎症細胞の由来(浸潤してきた細胞および内在性細胞)や炎症性サイトカイン、またその受容体の発現や関連シグナル経路を中心に明らかにする。特に血中IL-1βやCSF2による影響を中和抗体での制御やFlox/Creシステムを用いた組織特異的な欠損マウスモデルを構築し検討することで、選択的、特異的な炎症因子の制御により骨格筋および海馬への炎症波及や拡大の抑制や機能低下の改善効果を検証し、治療標的としての可能性を検討する。

特にIL-1βの発現上昇に関してはinflammasome形成が関与する可能性が考えられ、inflammasome合成タンパクであるNLRPやASCの発現や関連因子であるIL-18の発現を検討したところ、いずれも発現上昇が認められなかった。また血管炎症が主体である大動脈瘤の動物モデルを用いて、12週間の高リン食で大動脈瘤の形成を促進すると瘤の病変周辺に石灰化が著明に形成されることが分かった。さらに、瘤および石灰化病変の周辺にTUNEL陽性のアポトーシス細胞が局在することや大動脈のF4/80およびIL-1βの発現が普通食の大動脈での発現に比べて、上昇していることから血管細胞のアポトーシスが特定の炎症反応を誘導することが示唆された。具体的には血管平滑筋細胞のアポトーシスがIL-1などの炎症性サイトカインの発現および分泌を亢進し、単球のリクルートメントやマクロファージの炎症性形質変換を促すことで血管石灰化や瘤の形成を促進する機序が考えられる。本研究は新規血管老化の機序として、血管細胞の死が主導する炎症惹起機序を明らかにするとともに血管炎症により変動する血中炎症誘導因子を網羅的に探索することで、直接あるいは炎症細胞を介して下流臓器特異的に炎症を波及・拡大する機序を明らかにすることを目的とする。そのなか、今年度は血管細胞のアポトーシスと炎症反応の関連を培養系と動物モデルを用いて検討することができた。具体的に培養系において、リン刺激により誘導される血管平滑筋細胞のアポトーシスはIL-1αとβの発現上昇と関連するがinflammasomeの形成とは関連しないことを突き詰めた。また、野生型マウスでの塩化カルシウムの局所刺激とアンジオテンシンIIの持続投与により誘導される大動脈瘤のモデルにおいて、瘤の病変にアポトーシス細胞が局在することや大動脈IL-1βの発現が上昇することまで突き詰めることができた。このような血管細胞のアポトーシスにより誘導される特定の炎症反応経路がアポトーシスの中核因子であるgrowth arrest-specific gene 6(Gas6)とどのような位置関係にあるかを今後検討する予定である。さらに、マクロファージとの関係を明らかにするために、共培養系を用いて血管平滑筋細胞のアポトーシスが炎症性細胞の形質変化や炎症性細胞内炎症活性シグナル経路に及ぼす影響を検討する。またマクロファージなどの貪食細胞によるクリアランス能が血管石灰化や大動脈瘤などの老化病態で低下されているかを検討することで、血管細胞のアポトーシスから炎症を誘導する機序解明をさらに追求する予定である。今後、培養系においてはアポトーシスを引き起こした血管細胞で上昇する炎症性サイトカインや炎症誘導因子が炎症性細胞に与える影響(形質の変化や細胞内シグナル経路の変化)を検討する。また血管炎症誘導のモデル動物を用いて、血管炎症から全身炎症制御機構の破綻を引き起こす機序、さらにフレイル関連臓器へ炎症を波及・拡大する機序について検討を行う。具体的には血管炎症の誘導後、血中変動する炎症性サイトカイン(インターロイキン類、ケモカイン類、インターフェロン類など)やexosome, miRNAなどの炎症誘導因子を網羅的に検討する。
磁気援用加工法を複合した固定砥粒研磨技術の開発

本研究では,高品位高能率加工が求められる難削材などに対して,微細磁性粒子ブラシによる精密仕上げと固定砥粒研磨法を融合させた新しい磁気援用固定砥粒研磨法を提案し,高精度と高能率の両立を図る.また,本手法は良好な精密仕上げ面と高能率除去との両立を可能とするだけでなく,既存の工作機械への適用も容易であることから,当分野に大きく寄与することも期待される.本研究で提案する磁気援用固定砥粒研磨法では,磁気ブラシの形成および分離・再生が適切に行われることが重要である.平成30年度にはまず磁気ブラシ形成及び作用条件を検討した.その結果,砥石寸法が直径10mm,高さ10mmの軸付電着砥石に対して砥石の上部にリング状のNd-Fe-B磁石を取り付けることにより磁石と反対側の工具端面に磁気吸引力が発生し,磁気ブラシが形成されることが確認された.形成された磁気ブラシは工具回転数が8000min-1に達しても遠心力によって分離することは無く,加工に十分な磁気吸引力が発生しているといえる.次いで,加工対象に応じた加工条件の最適化と難削材への適用を目的として実験的検討を行うため,研究代表者,研究分担者の双方で加工装置を試作した.試作した加工装置を用いて,それぞれ,アルミナセラミックス,Ti合金に対して本研究で提案する手法を適用しその効果を検証した.その結果,いずれの材料に対しても既存の手法に比べて高能率,高品位化が達成されることが示され,その効果は負荷荷重や磁性粒子径などの加工条件によって異なることが明らかとなった.また,これらの研究成果をまとめ,学会発表を行い、特許出願を予定している.平成30年度にはまず磁気ブラシ形成及び作用条件を解明することを目的とした.磁気ブラシに働く力は工具端面に磁気吸引力によって付着している磁性粒子が工作物表面と直接接触し,接線研磨抵抗と遠心力を受ける.吸引磁力が接線研磨抵抗と遠心力の和より大きければ,磁性粒子は工具端面に留まりながら工作物表面の加工に関与し続け,逆に小さくなると分離脱落する.磁気吸引力は永久磁石の磁気特性や磁性粒子サイズ,磁極形状等によって変化することから,磁場測定・解析を行い永久磁石の仕様,磁極形状を検討した.その結果,市販の直径10mm,高さ10mmの軸付電着砥石に対して砥石の上部にリング状のNd-Fe-B磁石を取り付けることにより磁気ブラシが形成されることを明らかにし,磁性粒子径が比較的小さい0.03mmの場合でも工具回転数が8000min-1に達しても遠心力によって分離することは無く,加工に十分な磁気吸引力が発生していることを確認した.さらに,磁気ブラシを工作物に対して適切に作用させるためには磁性粒子に対して十分に大きい砥粒突出し高さが必要であることから,#120の粗粒ダイヤモン粒を有する電着軸付砥石を用いた加工実験に着手した.この加工実験に先立ち,研究代表者,研究分担者の双方で加工実験装置を製作した.アルミナセラミックス,Ti合金に対して加工実験を行い,固定砥粒による高能率除去と磁気ブラシによる精密仕上げの複合作用が実現化されることを明らかにし,これらの研究成果をまとめ,学会発表を行い,特許出願を予定している.以上より,当該研究はおおむね順調に進展していると評価する.平成30年度の研究により固定砥粒による高能率除去と磁気ブラシによる精密仕上げの複合作用が一定の条件下で実現されることを明らかにすることができた.本手法の適用範囲を広げるためにはより詳細な検討が必要とされる.そこで平成31年度以降は,高品位高能率加工を実現する加工条件の最適化を図る.固定砥粒研磨においてプレストンの法則が成り立つとすれば,高能率化に寄与する要因は定圧力と工具回転速度である.いずれも高くなるほど除去能率は高くなる.しかし,定圧力の増加は接線研磨抵抗の増大を招き,工具回転速度の増加は遠心力を増加させるため磁気ブラシの形成に影響を与える.また,仕上げ面性状に影響する要因として,磁性砥粒の種類,サイズおよび固定砥粒のサイズが考えられる.一般に砥粒サイズが小さくなるほど仕上げ面粗さは良好になるが除去能率の低下を招き,固定砥粒サイズが大きい場合は入念なドレッシングが必要となる.さらに固定砥粒サイズの減少は砥粒突出し高さの減少につながるため磁気ブラシの形成に影響する.従って,高能率除去と精密仕上げを両立させるためには,(1)定圧力,(2)磁性砥粒の種類,サイズ,(3)固定砥粒サイズ,(4)工具回転速度について最適化を図る必要があり,加工実験を行い加工量,仕上げ面粗さを評価することによりこれらの条件を実験的に検討する.またこれらの条件のうち,(3)固定砥粒サイズ,(4)工具回転速度については,磁気ブラシの形成およびその作用条件に関係することから随時フィードバックしながら検討を進める.最終的に,現在生産現場で高品位高能率加工が強く求められている次世代難削材に対して本加工法を適用し,その有効性を実験的に検証する.そして,研究成果をまとめ,学会発表し、論文投稿する.