hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザー光電子分光法による陰イオン金属クラスターの電子構造と表面吸着過程の研究

本研究では粒子数が、10ケ100ケ程度の金属負イオンクラスターをレーザー蒸発法により高濃度に発生させ、単一粒子数の負イオンクラスターを質量分析したのち、レーザー光脱離法で生成する光電子運動エネルギー分析を行なって金属クラスターの電子構造と反応性を明らかにすることを目的とした。この目的を遂行するため、昭和62年、63年2ケ年の計画で主に次の3段階の実験計画のもとに研究を実施してきた。1)負イオンクラスター発生源の開発,2)単一粒子数負イオンクラスターの粒子数分別,3)レーザー光脱離光電子分光法の開発と金属クラスター電子状態の解明。昭和62年度計画に沿ってまず、金属負イオンクラスターの生成と検出研究に着手した。試料としてAlを使用し、二重加速場方式による飛行時間分析型質量分析器の改良を試みた。結果として、30量体まで広がるAl負イオンクラスターの質量分離に成功し、さらに各ピークの広がりから3)の段階で行なう光脱離実験に十分な空間的収束性をもつことを明らかにした。昭和63年度計画として、レーザー光脱離実験に着手した。単一粒子数の負イオンクラスターの光脱離進行の検証として、脱離用レーザー照射のタイミングを変えながら脱離した光電子の検出を行ない、質量スペクトルとの比較を行なった。結果は質量スペクトルの核粒子数ピークに対応する光脱離スペクトルが得られ、これにより単一粒子数クラスターの光脱離実験の成功が検証された。同様の実験は試料として炭素(グラファイト)を用いて、行なわれ、負イオンクラスターの電子親和力に応じて、光脱離の可否が調べられ、本方法の性能が確かめられた。ついで、脱離用レーザーの遅延時間を固定し、充電子運動エネルギー分布測定を試みた。予備的な結果ではあるがAl、Cの負イオンクラスターの光電子スペクトルの測定に成功し、現在さらに研究は発展中である。本研究では粒子数が10ヶ100ヶ程度の金属や半導体クラスターをレーザ蒸発法により作製し,単一粒子数の陰イオンクラスターを質量分析器により単離したのち,レーザー光脱離実験によりクラスターの電子親和力を決定することを目的としている.本研究目的遂行には実験を次の3つの段階に分けることができる.1)陰イオンクラスター発生源の開発.2)〓集効率にすぐれ,空間的収束度の高い陰イオンクラスターの粒子数分別法の開発. 3)高感度光脱離光電子エネルギー分析法の開発.1)に関し,NdーYAGパルスレーザー第2高調波とパルスノズル源からなる陰イオンクラスター発生装置を完成させた.クラスター発生部は直径40cm,高さ50cmの真空容器に置かれ,3500l/秒の排気系により高速排気される. NdーYAGレーザー光は焦点距離50cmのレンズにより回転直進運動するロッドに集光され,高温プラズマを発生させる.プラズマガスはレーザー光に同期したパルス状の冷却ガス冷され,クラスターを成長させる. 2)に関して,本研究では〓集効率が高く,比較的容易な方法として2重加速場型の飛行時間分析型質量分析器を製作した.本実験で採用した2重加速方式では第1加速場はパルス電場により(立た下り200ns,-300V),クラスタービームからパルス的に切り出し,第2加速場(200V静電場)により下流50cmの位置で時間的,空間的に収束するようになっている.現在,予備実験は終了し,より〓集効率,分解能を上げる実験を行なっている.3)の実験では2)の実験結果をもとに50cm下流地点に光脱離実験用イオン化箱を製作した.

ここでは2)の方式により時間的に分離された単一粒子陰イオンクラスターの到着時間に同期したパルス色系レーザーにより光脱離を行ない,光電子エネルギー分析を行なう.この実験は次年度に遂行予定である.62年度に引き続き本年度は次の研究計画のもとに研究を遂行した。1)負イオンクラスター発生部の改良、2)質量分析器(飛行時間分析型)に改良を加え、特定粒子数のクラスターの時間的・空間的集束度を向上させる。3)イオン検出器としてチャネルプレートを用い、測定時間の短縮化を計る。4)光脱離光電子スペクトルを測定する。1)に関してはレーザー蒸発用に用いるNa-YAGレーザーの2倍波に加え、1.06μの基本波も同時に使用することにより、低出力のレーザー発振でも効率良くクラスターを発生させるのに成功した。2)に関し、2重加速場の分岐比を可変にし、質量分離に最大の分解能が得られるよう改良した後、イオンレンズ系を新らたに設置し、空間的集束をはかった。これにより光脱離実験に十分な負イオンクラスターの信号を得ることができた。3)に関しては現在改良中である。4)の項目に関しては、光電子分光実験に先立ち、光脱離実験の予備的研究を進めた。試料としてAl、炭素を用い、Aln^-及びCn^-のレーザー光脱離を行なった。特定粒子数負イオンクラスターの飛行時間に同期したNd-YAG2倍波(2.3eV)、3倍波(3.5eV)を照射し、特定粒子数から脱離する光電子を検出した。Aln^-では2倍波でいづれのイオンクラスター(<30)も光脱離し、質量スペクトルと良い対応を示した。Cn^-では興味ある結果が得られた。Cn^-の場合、2つの構造異性体が予想されており、両者の間で電子親和力の差がある。本研究でこの電子親和力の差により、クラスター発生の条件により鎖構造と環構造の2種が存在することが明らかにされた。研究はさらに、脱離用レーザーの遅延時間を固定し、光電子運動エネルギー分布測定まで進んでいる。今後、さらに試料を広げ、各粒子数における電子構造の違いを明らかにする予定である。
琉球弧サンゴ礁海域におけるサンゴ礁泥(Lime mud)の沈澱過程

本研究は、石炭岩を固結させるのに基本的な物質であるミクライトが現在のサンゴ礁環境で、サンゴ礁泥(Lime mud)としてどのように生成されているかを解明することである。その結果、シルト、粘土サイズのサンゴ礁泥の炭酸塩は、高マグネシウム方解b(HMC)やアラレ石を含むものであるが、これらの鉱物に含まれる、Mg/Cn、Sr/Cnの比は粗粒の炭酸塩に比べて低くなっていることが解った。これは、粗粒の炭酸塩が細粒化してサンゴ礁泥になる過程で炭酸塩の鉱物学を変化させない程度、MgやSrが溶け出しているためと考えられる。また、本研究で初めて、サンゴ骨格や、石炭岩中に、パッチ状に含有される、サンゴ礁粘土(Lime clay)があることが解った。このLime clayはHMC質のものであり、サンゴや石炭岩をBoringして出来を空間で細かいHMC質の炭酸塩が沈殿して生成されている事が解った。本年度は、本プロジェクトの初年度として、石垣島や沖縄本島億首川河口沖合いのサンゴ礁域において調査を行った。石垣島では白保地区のサンゴ礁湖や石西礁海域のサンゴ礁湖でLime mudの底質からのサンプリングを行い、約30試料を採集した。現在これらの試料について、炭酸塩中の微量元素の分布や、Gypsamの存在について検討を行っている所である。億首川河口では、サンゴ礁に近い沖合いに係留観測を行い、流速や濁度を測定した。また同海域の陸上部には気象計を設置して、気象要素の変動と、流速や濁度の変動の相互関係を調べた。特に、気象計に附属する雨量計では、機器のトラブルが続き思うように記録は取れなかったが、最近、ようやく作動するようになり、次年度の観測に威力を発揮するものと思われる。2年目にあたる今年度も、サンゴ礁泥(Lime mud)を八重山諸島沿岸から採集した。特に石西礁湖内では礁湖のほぼ中央部にあたる水深20mぐらいの所からサンゴ礁泥の底質を採集することが出来、サンゴ礁泥の成因を良く理解することが出来た。サンゴ礁泥のサンプルについては、引き続き走査電子顕微鏡などで観察し、粒子を構成するものがどのようなものであるかについて検討した。また、サンゴ礁泥について、X線回折や化学分析も行った。特に、炭酸塩分の抽出分析の結果、サンゴ礁泥には、高マグネシウム方解石(HMC)や高ストロンチウムアラレ石(HSA)が含まれているにもかかわらず、このHMCやHSA中のMg/Ca,Sr/Caの比は低くなっており、MgやSrがHMCやHSAから溶け出ていることが解った。つまりサンゴ礁泥の細粒の粒子に細粒化される際に、MgやSrが溶け出している。非常に早い段階の続成作用があることが解った。研究の最終年度は主に、サンゴ礁粘土(Lime clay)の成因の解明のために、全力がそそがれた。つまり、本研究で、八重山諸島、竹富島のコントイ浜の潮間帯、石灰岩より、初めてサンゴ礁粘土(Lime clay)の存在が確認された。昨年度、潮間帯石灰岩を調査中に偶然発見されたものであるが、その産状を確認するため本年度も再び竹富島を調査した。石灰岩やAcroporaのサンゴ骨格中に、約510cmの長さのパロチとして産出する。Lime clayは非常に細粒の炭酸塩である。そして、まわりの石灰岩や、サンゴ骨格の組成のいかんにかかわらずこのLime clayは一定の炭酸塩鉱物組成を行うことが解った。つまり、高マグネシウム方解石(HMC)を約80%、高ストロンシウムアウレ名(HSA)を約10%含んでいる。この結果、Lime clayは、石灰岩やサンゴ骨格を穿孔(Boring)した穴の中で海水からかなり無機的にHMCが沈澱して生成されたものであることが判明した。このようなLime clayはLime mudの細かい粘土分の供給源として重要であり、今後ともこの生成・成因に関する研究は続行されることが望まれる。
地震波による地球核内部の流体運動の探査

本年度は昨年度に収集した地震波形データを解析した.その多くは,南極昭和基地で収録されている地震波形データである.その結果,昭和基地開設以来約30年間にわたる紙・マイクロフィルムによる地震波形記録では,本研究の目的を果たすことが不可能であることが分かった.昭和基地の地震記録は悪天候時のノイズレベルが非常に高いために,紙記録のようなダイナミックレンジが狭い観測方法では,普段から増幅率を低く設定して置かざるを得ず,微小なコア・フェイズを記録するには不向きなシステムであった.しかし,1990年から広帯域地震計とディジタル収録が開始され,今後のデータの蓄積を待って外核の構造の時間変化を追求したい.今回の研究の本来の目的は果たすことが出来なかったが,副次的とはいえ以下のような大きな成果を上げることができた.まず一つ目は,外核における対流を測定する際に目安となる内核の構造が,東と西の二つの半球で異なっていることを明らかした.この結果は,地球核の形成を議論する上で非常に重要な制約となる.二つ目は,パソコンによって紙やマイクロフィルムに記録された地震記録をディジタル化する簡便なシステムを開発したことである.従来は大型計算機センターの副システムでしか利用できなかったために,利用時間の自由度がなく,操作そのものも非常に煩雑であった画像処理システムが,パソコン上で構築できるようになったために作業効率が格段に向上した.このシステムを用いて,煤書きによる地震記録のディジタル化も行われた.本年度は解析に耐えうる地震波データの収集に努めるとともに,外核最上部以外にも流体核の運動を検知する手がかりを探るべく内核の不均質性についても解析を行った.近年,内核が流体核の対流に引きづられてマントルよりも相対的に年間1度ほど速く回転することが報告されている.ただし,この回転速度の見積もりには不確定要素が多く,さらなる検討が要求されている.そこで,本研究では回転速度を見積もる目印となる内核の不均質構造を解析した.地球深部を通過してくる地震波の中で,内核も通過するPKP(DF)相と内核のすぐ上をかすめるように通過するPKP(BC)相の走時差をとって,地球標準モデルから期待される走時差との違いを観測した.通過領域が隣接する地震波同士の走時差を調べることによって,不均質性の大きい地殻やマントルの影響を取り除き,内核の微細な不均質構造を浮き彫りにすることができる.その結果,内核は,東と西の二つの半球で形成されていることが明らかになった.東半球では地球標準モデルに比べてP波速度が0.5%速く,地震波の伝播方向によるP波速度の違いは見られない.ところが西半球においては,東西方向に地震波が伝わる場合のP波速度は標準モデルより0.5%遅いにも関わらず,南北方向に地震波が伝わる場合は逆に標準モデルより3%も速くなることが明らかになった.内核の東西半球的な不均質構造は,私が以前に報告した外核最上部における東西半球的な不均質構造と密接に関連している可能性が強い.本年度は昨年度に収集した地震波形データを解析した.その多くは,南極昭和基地で収録されている地震波形データである.その結果,昭和基地開設以来約30年間にわたる紙・マイクロフィルムによる地震波形記録では,本研究の目的を果たすことが不可能であることが分かった.昭和基地の地震記録は悪天候時のノイズレベルが非常に高いために,紙記録のようなダイナミックレンジが狭い観測方法では,普段から増幅率を低く設定して置かざるを得ず,微小なコア・フェイズを記録するには不向きなシステムであった.しかし,1990年から広帯域地震計とディジタル収録が開始され,今後のデータの蓄積を待って外核の構造の時間変化を追求したい.今回の研究の本来の目的は果たすことが出来なかったが,副次的とはいえ以下のような大きな成果を上げることができた.まず一つ目は,外核における対流を測定する際に目安となる内核の構造が,東と西の二つの半球で異なっていることを明らかした.この結果は,地球核の形成を議論する上で非常に重要な制約となる.二つ目は,パソコンによって紙やマイクロフィルムに記録された地震記録をディジタル化する簡便なシステムを開発したことである.従来は大型計算機センターの副システムでしか利用できなかったために,利用時間の自由度がなく,操作そのものも非常に煩雑であった画像処理システムが,パソコン上で構築できるようになったために作業効率が格段に向上した.このシステムを用いて,煤書きによる地震記録のディジタル化も行われた.
アクトミオシン動作機構におけるアクチンのポテンシャル変化の役割

ミオシンの運動メカニズムとして"バイアスのかかった熱ゆらぎ運動"で説明出来そうである。2002年に私達が学術論文でミオシンがアクチンに結合する事によりアクチンフィラメント上に"ホットスポット"を呼び起こすと言う仮説を示したが、さらに一方向に動く決め手となり得る証拠を出したい。この2年間の成果として、先ず、1)アクチン上のホットスポットの確認を生理的条件下により近いクライオ電子顕微鏡を用いてもプレリミナリーでは有るが同様な結果を得た。続いて2)アクチンフィラメント上の活性化とミオシン連続運動の共同性の確認としてGFP結合ミオシンVa, VIに加え、Quantum Dot付加後でも十分に活性を保持するミオシンVa組み換え体を用いて滑走中のミオシンの1分子運動イメージングの観察並びに平均75ナノメーターの連続ステップの計測に成功した。Cy3-ATPをさらに加え、ATP加水分解とステップとの同時計測を行い、一方向性を得る現場を直接捉える事に成功した。さらに、3)アクチンフィラメントの回転に関してはミオシンVa運動時に歩行1歩当り、2度のATP依存的90度回転が起こる事が明らかになった。その回転方向はランダムで熱ゆらぎを利用して回転すると考えられる。4)アクチンの活性化状態を可視化するためにアクチンの分子内コンフォメーション変化を1分子FRETを用いて確認した。活性を保持したまま、特異的な位置に2種類の蛍光色素を導入したアクチン組み換え体はATP並びにミオシン存在の有無等でそれぞれFRET効率が異なるというすなわち、アクチンの活性化状態を示唆する分子内構造ゆらぎの検出に成功した。アクチン組み換え体の発現系の確立は今後、多くの情報を得る重要な研究成果である。最後に5)アクチンフィラメント上でのミオシンのネックの役割とミオシン運動機構の共通性についての結果を得た。1)、2)の研究成果は現在、学術論文として準備中、3)から5)については多くの会議での口頭発表並びに学術論文として報告した。ミオシンの運動メカニズムとして今まで広く信じられてきた"首振り説"が本当に正しいかどうか証明したい。単なる首振り運動ではなく、"バイアスのかかった熱ゆらぎ運動"で説明できそうである。どちらが正しいかは今後様々な方法で検討されるべき重要な問題ではあるが、2002年に私達が学術論文で発表したミオシンがアクチンに結合することによりアクチンフィラメント上に"ホットスポット"を呼び起こすという仮説から、さらに一方向に動く決め手に成りえる証拠を出したい。一方、アクトミオシン相互作用時にアクチンが回転するという実験結果に非常によく合う結果を計算機実験から得た。私達はこの結果を2005年に学術論文に報告し、アクチン側の重要性は回転とも密接に関与していることを示した。"回転"と"ホットスポット"との関係も明らかにしたい。平成18年度は、先ず、(1)ホットスポットが出来る機序を電顕画像とは別の方法で確認する目的でGFPを付加したミオシンVに加え、Quantum Dotでミオシンを標識するのに相応しい組み換え体を作成した。また、(2)我々の他のグループが1分子FRET技術を用いてATP存在下、ミオシンVと相互作用時に骨格筋アクチンの分子内構造変化(アクチンの活性化)を示唆する結果を本年報告した。そこで、活性化状態のアクチンを観察・解析するために必要不可欠なアクチン変異体作成も行っている。続いて、(3)イメージングの技術を用いてATP存在下、ミオシンV運動時に骨格筋のアクチンフィラメントが回転している様子を実時間で可視化することに成功し、ミオシンVの運動様式(モデル)を提唱することが出来た。

アクトミオシン相互作用時のアクチンフィラメントの回転が実験でも確認された。この結果は現在学術論文に報告するため準備中である。一方、(4)低濃度のATP存在下、ミオシンVとアクチンフィラメントを相互作用させるとミオシンの結合部位周辺だけアクチンフィラメントの構造が少しねじれることが電子顕微鏡像から得られた。ミオシンの結合に伴い、次にミオシンが相互作用し易い部位をアクチンがあえて露出させている可能性が出てきた。ホットスポットの存在がまさに明らかにされようとしている。ミオシンの運動メカニズムとして"バイアスのかかった熱ゆらぎ運動"で説明できそうである。2002年に私達が学術論文でミオシンがアクチンに結合することによりアクチンフィラメント上に"ホットスポット"を呼び起こすという仮説を示したが、さらに一方向に動く決め手に成りえる証拠を出したい。平成19年度は、先ず、ATP存在下ミオシンが一方向性に動く決め手を電顕画像とは別の方法で、確認した。(1)18年度に作成したGFPを付加したミオシンV,VIに加え、Quantum Dot付加後でも十分に活性を保持しているミオシンV-HMM組換え体を用いて滑走中のミオシン運動を1分子運動イメージングで観察し、平均75ナノメートルでの連続ステップの計測に成功した。さらにCy3-ATPをこの実験系に加え,ATP加水分解とこのステップとの同時計測を行い、ミオシンV-HMM組換え体の進行方向の前足ではADP放出が抑制され、一方向性を得る現場を直接とらえることに成功した。また、(2)アクチンの活性化状態を可視化するために分子内コンフォメンション変化を1分子FRETを用いて確認した。骨格筋由来のα-アクチン,細胞性粘菌のβ-アクチン両組換え変異体を用い、特異的な位置に蛍光色素を導入後、無蛍光のアクチンモノマーと共重合させ、ATP存在下、ミオシンVと相互作用有無でアクチンの分子内構造変化が異なる結果を得、現在詳細に解析を行っている。続いて、(3)ミオシンV運動時に歩行1歩あたり2度のATP依存的90度回転が起こることが明らかとなった。その回転方向はランダムであり、ミオシンVは熱ゆらぎを利用して回転すると考えられる。(1)、(2)研究成果は現在、学術論文として準備中、(3)については今年度学術論文として報告し、幾つかの会議で口頭発表を行った。熱ゆらぎを一方向運動にする仕組みは明らかになりつつある。
ヒト遺伝性fragile siteと腫瘍染色体再配列に関する研究

研究目的:本研究はヒト染色体上の遺伝性fragile site(脆弱部位,FSと略す)と染色体再配列が関与する発癌機構との関連性を明らかにするとともに, FSの発現機構とDNA構造変異を解析して発癌の分子機構の解明と発癌の予防に関する基礎的知見を得ることを目的とする.研究成果:(1)一般集団におけるFSの検査ー1般健常人集団(1022人)を対象にFS検索を行い, 52人(52/1022,5.09%)の遺伝性FS保因者を検出した.本調査により既知の3種類のFSのうち3郡6種類のFSと新しい2種類のFSが検出された.(2)FSと造腫瘍性染色体変異との関連性ー癌患者集団を対象にFS検索を実施し,これまでに239白血病症例中12例に4種類のFS保因者をそして, 308固形腫瘍症例中17例に3種類のFS保因者をそれぞれ検出した.この調査により,前白血病症例,肺癌症例および前癌症例においてFS保因者の頻度が高いこと,そして,腫瘍特異的染色体再配列を示す癌患者の中にその切断点に一致したFS保因者が複数例存在することが明らかとなった.今後,さらにFS調査を継続してFS保因者の発癌危険度を検討する必要がある.(3)FSの発現機構ーヒト・マウス体細胞雑種のチミジン非要求性および要求性株を用いた実験系において,葉酸感受性FSのfra(x)(q27)の発現にはFS部位のDNA構造変異そのものが直接的に関与しており,その構造変異には低dTTPあるいは低dCTPに高感受性の高プリン/高ピリミジン塩基配列が関係している可能性が示唆された.今後はFSのDNA構造の解析が重要な課題となる.研究目的:本研究はヒト染色体上の遺伝性fragile site(脆弱部位,FSと略す)と染色体再配列が関与する発癌機構との関連性を明らかにするとともに, FSの発現機構とDNA構造変異を解析して発癌の分子機構の解明と発癌の予防に関する基礎的知見を得ることを目的とする.研究成果:(1)一般集団におけるFSの検査ー1般健常人集団(1022人)を対象にFS検索を行い, 52人(52/1022,5.09%)の遺伝性FS保因者を検出した.本調査により既知の3種類のFSのうち3郡6種類のFSと新しい2種類のFSが検出された.(2)FSと造腫瘍性染色体変異との関連性ー癌患者集団を対象にFS検索を実施し,これまでに239白血病症例中12例に4種類のFS保因者をそして, 308固形腫瘍症例中17例に3種類のFS保因者をそれぞれ検出した.この調査により,前白血病症例,肺癌症例および前癌症例においてFS保因者の頻度が高いこと,そして,腫瘍特異的染色体再配列を示す癌患者の中にその切断点に一致したFS保因者が複数例存在することが明らかとなった.今後,さらにFS調査を継続してFS保因者の発癌危険度を検討する必要がある.(3)FSの発現機構ーヒト・マウス体細胞雑種のチミジン非要求性および要求性株を用いた実験系において,葉酸感受性FSのfra(x)(q27)の発現にはFS部位のDNA構造変異そのものが直接的に関与しており,その構造変異には低dTTPあるいは低dCTPに高感受性の高プリン/高ピリミジン塩基配列が関係している可能性が示唆された.今後はFSのDNA構造の解析が重要な課題となる.
絶滅危惧種カワヤツメの保全・再生手法の確立と地域文化の保全

1.幼生の分布調査・環境DNA(石川県・町野川)環境DNA調査を実施する事前調査として、調査対象河川である石川県を流れる町野川の河岸付近の止水域で、ヤツメウナギ類幼生の分布調査を実施した。カワヤツメ幼生は河川の下流域に分布しており、その分布上流端には,農業用取水堰堤が存在した。この上流側には陸封型のスナヤツメ二種の幼生が分布していた。カワヤツメを環境水から検出するため、NADH5領域上に種特異的なプライマーとプロープを設計した。石川県町野川において、2時期に河川で縦断点に採水し、カワヤツメのDNA濃度を測定した。4月は下流の4地点を除き,13地点で検出され、幼生の分布とも概ねー政していた。またDNA濃度は堰堤の下流で高い傾向となり、このことは産卵のために遡上する成体の移動障害に起因する濃度勾配の不均衡であると推察される。6月は検出地点数が半分以下となり。幼生の分布と一致しなかった。このことは止水域の底質中に潜って生活する幼生のみが河川内に存在しており、河川中のDNA量が減少したためであると考えられる。2.地域文化(新潟県・各河川)日本国内におけるカワヤツメの漁業など地域文化の有無とその過去から現在にかけての変遷を探るために、カワヤツメの産地として有名な新潟県において、漁業協同組合への聞き取りを実施した。新潟県では過去に広範囲で、カワヤツメ漁が実施されていた。また阿賀野川や信濃川では下流域から支流を含む上流域で漁獲されており、成体が山間部にまで遡上していたことがうかがえる。しかし現在、カワヤツメは阿賀野川や信濃川河口域でのみ捕獲されていることが明らかとなった。このことは、河川を横断する大型のダムなどによって、成体の遡上が妨けられていると推察された。また数少ない漁業従事者の年齢は60歳以上であり、カワヤツメに関する地域文化の伝承が困難な状況であることが判明した。【生物保全の観点】昨年度は、カワヤツメの分布域を調べるための手法として、種特異的な環境DNA分析を構築し、河川からカワヤツメ及びヤツメウナギ類を検出することに成功した。特に本研究対象地である石川県は,世界的なカワヤツメの分布南限域に位置し,その河川に遡上する絶対的生物量は他の河川と比べて著しく低い。その為、河川内に存在する環境DNA量も相対的に低くなるため、本河川は分析の検出感度を検証するために最適な対象地であった。本研究は河川内におけるカワヤツメの分布構造やその季節的変動を捕らえることに成功したため、今後実施する応用的な研究(1環境DNA量の時間的変動、2他河川における分布構造、3河川横断構造物が遡上に及ぼす影響)に展開することが可能となった。【文化保全の観点】これまでの研究により、新潟県と山形県でカワヤツメの利用や漁業といった文化や資源量に関する聞き取りを実施した。その成果として、文化的な面では、地域ごとに多様なカワヤツメの漁獲方法や調理方法といった利用形態が存在することが明らかとなった。これまでの既存の報告と合わせると、我が国のカワヤツメ漁法は、四季と環境に合わせて、河川の規模や流程により、様々な漁法が古くから開発されており、3種類に分類されることがわかった。特にカワヤツメ漁業は、同じ遡河回遊性のサケ科魚類と比べると、商業的に利用されていなかった。その為、過去の捕獲地域や漁獲量などの情報が非常に乏しいことも明らかとなった。カワヤツメは個人単位での捕獲と消費が行われており、その経験者は主に高齢者であった。その情報は河川内における過去のカワヤツメの分布域を示すものであり、さらには地域独自の伝統漁法である。高齢化に伴って、これらの情報が喪失することが予測されるため、今後さらに広域的かつ大規模な聞き取り調査を実施するための、基礎的な情報を蓄積することができたと考えられる。【環境DNA】環境DNAによる分析手法に関して、使用したプライマーや分析方法の種特異性が不十分であり、近縁種のスナヤツメ北方種やスナヤツメ南方種も検出してしまった。解決策として、プライマーの塩基配列を再検討する。また、一般社団法人環境DNA学会が公表した環境DNA調査・実験マニュアルを参照し、分析手法を改善する。再構築した分析手法を用いて、1カワヤツメ由来環境DNA量の時間的変動、2複数河川における分布構造、3河川横断構造物が遡上に及ぼす影響の3点を調べるため、実験水路や河川から採水し、それらを分析に用いる。【地域文化】カワヤツメの地域文化に関する聞き取りは、これまで内水面漁業協同組合への電話による方法を中心としており、それによって得られた結果はその漁場区域を反映するデータとして、信憑性が不十分である。そこで、今後は漁業協同組合へ所属する全組合員を対象としてアンケートを依頼し、地域ごとの漁獲状況の変遷や漁法、採集地点、調理方法などのデータを集積する。対象地域も今後は拡大し、青森県、秋田県、岩手県、宮城県、福島県、富山県、福井県で実施する。またそれによって得られたカワヤツメの過去の分布情報は、MaxentとGISを用いて生息域に必要な地理的要因を選択し、河川改修以前におけるカワヤツメの分布図を作成する。【魚道】

文化的な聞き取りにより過去のカワヤツメの分布域を推定し、環境DNAにより現在のカワヤツメの分布域を推定する。またカワヤツメの主要な減少要因として、河川横断構造物が遡上能力の乏しいカワヤツメにとって障壁となり、生息域が縮小したことが挙げられる。今後の保全策として、カワヤツメの遡上行動や特性に合わせた魚道の設置を提言する必要がある。しかし、カワヤツメの遡上に関する知見は乏しい。そこで、実験水路を用いてカワヤツメの遡上に適した、簡易的に設置可能な魚道の開発を進める。1.幼生の分布調査・環境DNA(石川県・町野川)環境DNA調査を実施する事前調査として、調査対象河川である石川県を流れる町野川の河岸付近の止水域で、ヤツメウナギ類幼生の分布調査を実施した。カワヤツメ幼生は河川の下流域に分布しており、その分布上流端には,農業用取水堰堤が存在した。この上流側には陸封型のスナヤツメ二種の幼生が分布していた。カワヤツメを環境水から検出するため、NADH5領域上に種特異的なプライマーとプロープを設計した。石川県町野川において、2時期に河川で縦断点に採水し、カワヤツメのDNA濃度を測定した。4月は下流の4地点を除き,13地点で検出され、幼生の分布とも概ねー政していた。またDNA濃度は堰堤の下流で高い傾向となり、このことは産卵のために遡上する成体の移動障害に起因する濃度勾配の不均衡であると推察される。6月は検出地点数が半分以下となり。幼生の分布と一致しなかった。このことは止水域の底質中に潜って生活する幼生のみが河川内に存在しており、河川中のDNA量が減少したためであると考えられる。2.地域文化(新潟県・各河川)日本国内におけるカワヤツメの漁業など地域文化の有無とその過去から現在にかけての変遷を探るために、カワヤツメの産地として有名な新潟県において、漁業協同組合への聞き取りを実施した。新潟県では過去に広範囲で、カワヤツメ漁が実施されていた。また阿賀野川や信濃川では下流域から支流を含む上流域で漁獲されており、成体が山間部にまで遡上していたことがうかがえる。しかし現在、カワヤツメは阿賀野川や信濃川河口域でのみ捕獲されていることが明らかとなった。このことは、河川を横断する大型のダムなどによって、成体の遡上が妨けられていると推察された。また数少ない漁業従事者の年齢は60歳以上であり、カワヤツメに関する地域文化の伝承が困難な状況であることが判明した。【生物保全の観点】昨年度は、カワヤツメの分布域を調べるための手法として、種特異的な環境DNA分析を構築し、河川からカワヤツメ及びヤツメウナギ類を検出することに成功した。特に本研究対象地である石川県は,世界的なカワヤツメの分布南限域に位置し,その河川に遡上する絶対的生物量は他の河川と比べて著しく低い。その為、河川内に存在する環境DNA量も相対的に低くなるため、本河川は分析の検出感度を検証するために最適な対象地であった。本研究は河川内におけるカワヤツメの分布構造やその季節的変動を捕らえることに成功したため、今後実施する応用的な研究(1環境DNA量の時間的変動、2他河川における分布構造、3河川横断構造物が遡上に及ぼす影響)に展開することが可能となった。【文化保全の観点】これまでの研究により、新潟県と山形県でカワヤツメの利用や漁業といった文化や資源量に関する聞き取りを実施した。
神経変性疾患、特にポリグルタミン病に対する分子治療法の確立

ポリグルタミン(PolyQ)病は種々の脊髄小脳変性症、ハンチントン病などを含む一群の難治性遺伝性神経変性疾患の総称で、異常伸長PolyQ鎖が病的コンフォメーション変移を生じ、難溶性凝集体の形成あるいは病的な蛋白質間相互作用の獲得により神経変性を引き起こすと考えられている。我々はこれまでに異常伸長PolyQ鎖選択的に結合するペプチドQBP1がin vitroおよび培養細胞において異常伸長PolyQ蛋白質の凝集体形成・細胞死を抑制することを明らかにしてきた。本研究では(1)異常伸長PolyQ蛋白質による神経変性に対するQBP1のin vivoでの抑制効果を明らかにするために、PolyQ病モデルショウジョウバエを用いた遺伝学的解析を行った。ショウジョウバエ複眼に異常伸長PolyQ蛋白質と共にQBP1を共発現させると、PolyQ蛋白質の凝集体形成・複眼変性が著明に抑制されることを見い出した。また神経系ではQBP1の共発現により、異常伸長PolyQ蛋白質による神経変性・寿命短縮の著明な改善を認めた。また(2)QBP1に膜透過性ペプチド(PTD)を付加して高効率での細胞内導入を可能にし、PTD-QBP1の脳内長期投与によるPolyQ病モデルマウスの分子治療を行った。その結果、PTD-QBP1投与部付近の大脳皮質においてPolyQ凝集体形成の著明な抑制を認めた。さらに(3)異常伸長PolyQ蛋白質の病的コンフォメーション変移から凝集体形成に至る分子機構、さらにQBP1の結合による凝集阻害の分子機構を解明することを目的とし、円偏光二色性分散計、フーリエ変換赤外分光光度計および電子・原子間力顕微鏡によるPolyQ蛋白質の構造解析を行った。その結果、異常伸長PolyQ蛋白質は溶液状態で経時的にβ-sheetへのコンフォメーション変移を経てアミロイド様の細線維状構造を形成することを見い出した。さらにQBP1は異常伸長PolyQ蛋白質の病的コンフォメーション変移を阻害することで凝集形成を阻害することを明らかにした。以上の結果から、QBP1がPolyQ病に対する新しい分子治療薬となる可能性を示した。また異常伸長PolyQ蛋白質のβ-sheetへのコンフォメーション変移がPolyQ病の治療標的となることが示唆された。ポリグルタミン(PolyQ)病は種々の脊髄小脳変性症、ハンチントン病などを含む一群の難治性神経変性疾患の総称で、異常伸長PolyQ鎖が病的コンフォメーションを獲得し、難溶性凝集体の形成あるいは病的な蛋白質間相互作用などにより神経変性を引き起こすと考えられている。我々はこれまでに異常伸長PolyQ鎖選択的に結合するペプチドQBP1が試験管内、培養細胞において異常伸長PolyQ蛋白質の凝集体形成・細胞死を抑制することを明らかにしてきた。本研究では(1)異常伸長polyQ蛋白質による神経変性に対するQBP1の生体内での抑制効果を明らかにすることを目的として、PolyQ病ショウジョウバエモデルを用いた遺伝学的解析を行った。ショウジョウバエ複眼に異常伸長PolyQ蛋白質と共にQBP1を共発現させると、PolyQ蛋白質の凝集体形成・複眼変性を著明に抑制することを見い出した。また神経系に異常伸長PolyQ蛋白質とQBP1とを共

発現させると、異常伸長PolyQ蛋白質による神経変性・寿命短縮の著明な改善を認めた。また(2)QBP1の結合による異常伸長PolyQ蛋白質凝集阻害の分子機構を解明することを目的とし、異常伸長PolyQ鎖の病的コンフォメーション獲得に対する影響を検討した。QBP1結合時の異常伸長PolyQ蛋白質の円偏光二色性分散を測定したところ、二次構造に大きな変化を与えないことから、QBP1は病的コンフォメーション獲得より下流でPolyQ蛋白質凝集形成を阻害していると考えられた。一方、PolyQ蛋白質凝集体のフーリエ変換赤外分光光度測定では溶液状態に比べ、β-Sheet含有率の増大を認め、電子顕微鏡観察ではアミロイド様の線維状構造物を見い出したことから、異常伸長PolyQ蛋白質は他のアミロイド性蛋白質と同様に、β-Sheetへのコンフォメーション変化→線維状凝集体形成という過程で凝集体を形成すると考えられた。以上の結果から、異常伸長PolyQ鎖選択的結合ペプチドQBP1のin vivoでの治療効果を示すと共に、異常伸長PoIyQ蛋白質のβーSheetへのコンフォメーション変化→線維状凝集体形成という過程を阻害することが、ポリグルタミン病の治療標的となると考えられた。ポリグルタミン(PolyQ)病は種々の脊髄小脳変性症、ハンチントン病などを含む一群の難治性神経変性疾患の総称で、異常伸長PolyQ鎖が病的コンフォメーションを獲得し、難溶性凝集体の形成あるいは病的な蛋白質間相互作用などにより神経変性を引き起こすと考えられている。我々はこれまでに異常伸長PolyQ鎖選択的に結合するペプチドQBP1がin vitro、培養細胞およびショウジョウバエモデルにおいて異常伸長PolyQ蛋白質の凝集体形成・神経変性を抑制することを明らかにしてきた。本研究では(1)異常伸長PolyQ蛋白質の病的コンフォメーション変移から凝集体形成に至る分子機構を明らかにし、さらにQBP1による凝集阻害の分子機構を解明することを目的とし、円偏光二色性分散計、フーリエ変換赤外分光光度計および電子・原子間力顕微鏡によるPolyQ蛋白質の構造解析を行った。その結果、異常伸長PolyQ蛋白質は溶液状態でβ-sheetへのコンフォメーション変移を経てアミロイド様の細線維状構造を形成することを明らかにした。さらにQBP1は異常伸長PolyQ蛋白質の病的コンフォメーション変移を阻害することで凝集形成を阻害することを明らかにした。また(2)QBP1に膜透過性ペプチド(PTD)を付加して高効率での細胞内導入を可能にし、PTD-QBP1長期投与によるPolyQ病モデルマウスの分子治療を行った。その結果、PTD-QBP1投与部付近においてPolyQ凝集体形成の著明な抑制を認めた。以上の結果から、異常伸長PolyQ蛋白質はβ-sheetへのコンフォメーション変移を経てアミロイド様細線維状凝集体を形成し、QBP1はコンフォメーション変移を阻害することで治療効果を発揮することを明らかにし、異常伸長PolyQ蛋白質のβ-sheetへのコンフォメーション変移がポリグルタミン病の治療標的となると考えられた。
ダイヤモンド工具の損耗に及ぼす被削材との熱的親和性と切削形態に関する研究

単結晶ダイヤモンド工具を用いて炭素綱,チタン合金,ステンレス鋼,ニッケル合金の断続切削実験を行い,工具刃先温度を測定した.温度測定には赤外線放射2色温度計を使用した.実験は連続切削と断続切削で実験を行った.切込み100μmにおけるステンレス鋼,炭素綱は約450°C,チタン合金,ニッケル合金に対しては約550°Cであった.切削条痕と切りくずの観察を行い被削材が切削特性に及ぼす影響を調べた.単結晶ダイヤモンド工具を用いて炭素綱,チタン合金,ステンレス鋼,ニッケル合金の断続切削実験を行い,工具刃先温度を測定した.温度測定には赤外線放射2色温度計を使用した.実験は連続切削と断続切削で実験を行った.切込み100μmにおけるステンレス鋼,炭素綱は約450°C,チタン合金,ニッケル合金に対しては約550°Cであった.切削条痕と切りくずの観察を行い被削材が切削特性に及ぼす影響を調べた.ダイヤモンド工具による切削において,切削時の到達温度と切削時間が工具摩耗に及ぼす影響を,被削材の熱化学的な性質に基づいて明らかにし,ダイヤモンド切削の新たな展開を図ることを目的としている.本年度は主に実験装置の製作と,数種の被削材に対する切削実験を行った.実験には旋盤を使用し,高剛性微動ステージを刃物台に取り付けることにより,微小な切り込みの切削ができるようにした.工具ホルダには,小型の圧電素子型3成分切削動力計を取り付け,切削抵抗を測定できるようにした.温度計には,光ファイバと赤外線検出素子とを組み合わせた熱放射温度計を製作し使用した.切削中に工具すくい面から放射され工具内を透過してくる赤外線を工具裏面から受光し,温度に換算する.被削材としてチタン合金,ステンレス鋼,銅,炭素鋼を使用した.切込みが0.03mm,切削速度18m/sの条件下でのダイヤモンド工具刃先温度は,チタン合金を被削材とした場合が約800°C,ステンレス合金を使用した場合が約600°Cであった.銅および炭素鋼の場合には切削温度を測定することができなかった.これは,使用したInAs-InSb温度計の測定下限が約200°Cであったためであり,これらの被削材に対する切削温度は200°C以下であったと推測できる.これらの被削材に対する温度測定にも対応させるために,新たにInSb-MCT温度計を製作した.次年度はこの温度計を使用し,銅および炭素鋼に対する温度測定を行うこととする.工具摩耗は,チタン合金に対する方がステンレス鋼に対するよりも大きかった.切削時間,すなわち到達温度の持続時間が工具摩耗に及ぼす影響については次年度の検討とする.本年度は被削材として炭素綱S45C,チタン合金Ti-6A1-4v,ステンレス鋼SUS304,ニッケル合金Inconel718,無酸素銅Cuに対する単結晶ダイヤモンド工具による切削実験での工具刃先温度と工具摩耗を測定した.温度測定には赤外線放射2色温度計を使用し,切削中に工具と切りくずとの接触面から放射され工具内を透過してくる赤外線を工具裏面で受光することにより温度に換算した。実験は断続切削とし,切削長さを20mm,切削速度を1050m/min,被削材に傾斜をつけることにより切込みを0100μmの間で変化させた.切込みが10μmの場合には,工具刃先温度はS45Cで200°C,SUS304で250°C,Ti-6A1-4Vで500°C,Inconelで400°C,Cuで200°C以下であり,100μmの場合ではS45Cで420°C,SUS304で500°C,Ti-6A1-4Vで550°C,lnconelで550°C,Cuで200°Cであった.Ti-6A1-4Vやlnconelの場合には切込みが小さくても刃先温度は高い,Ti-6A1-4V,SUS304,Inconelの場合には,切削後も工具すくい面に切りくずが凝着しているためにすくい面温度の低下は非常に遅かった.工具への凝着性が刃先温度に影響するものと考えられる.電子顕微鏡で工具摩耗を観察した結果,Cuに対しては工具はほとんど摩耗せず,Ti-6A1-4Vに対する摩耗が最も大きかった.ただし摩耗幅が数μmであり被削材ごとの定量的な比較と評価までは至っていない。S45Cに対しても摩耗が大きいが,チッピングも観察された.仕上げ面粗さについては,いずれの被削材に対しても工具の転写が明瞭に行われており,摩耗による変化は少なかった.ただし仕上げ面を観察したところS45Cの表面は若干荒れており,工具逃げ面に対する悪影響が考えられる.
プラークの形成と破綻における泡沫細胞の細胞死の役割を解明するためのモデルの樹立

プラークの形成に与る中心的細胞であるマクロファージについて、その細胞死の誘導物質の同定と、細胞死の回避を可能とする薬物的あるいは遺伝子操作について検討した。プラークに沈着するコレステロールは主にLDLに由来すると考えられた。そこで、LDLとその変性生成物であるアセチルLDLと酸化LDLとマクロファージ系株化細胞であるP388D1細胞とをインキュベートし、その細胞死を観察した。酸化LDLにアポトーシスの誘導が認められたが、LDLや、酸化LDLと同程度のコレステロール沈着を惹起するアセチルLDLにはアポトーシスの誘導は認められなかった。酸化LDL中のアポトーシス誘導原因物質を同定するために、7ケトコレステロールや25水酸化コレステロールなどのオキシステロールやリゾプォスファチジルコリン(LysoPC)について、アポトーシス誘導作用の有無を検討した。その結果、オキシステロール群に酸化LDLに匹敵するアポトーシス誘導作用が存在することが明かになった。次に、オキシステロールによって誘導されるアポトーシスが、アポトーシス抑制物質のひとつであるBc12を遺伝子導入により防御されるか否か、また、カスパーゼ3(CPP32)阻害剤で抑制されるかを検討した。Bcl2発現にもCPP32阻害剤にも、オキシステロールによる細胞死を抑制する作用が認められたが、その効果は弱く、特に、Bcl2発現をあたえた場合にはCPP32阻害剤は観察されなかった。以上のことから、プラークの細胞死においても酸化LDLの中のオキシステロールが重要な役割をはたし、Bcl2やカスパーゼ3を介する分子機構とは独立の機構の存在が強く示唆された。今後、これらの知見を踏まえて、動物モデルを作成する予定である。
ガスクロマトグラフィーによる低濃度試料中の揮発性脂肪酸分析法の確立

揮発性脂肪酸の安定同位体組成を含む地球化学的なデータは、それに関わる化学反応や物質循環を解明する上で有力なツールとなるが、分析上の問題から未だデータが限られている。そこで本研究では、ガスクロマトグラフィーを利用した汎用的な揮発性脂肪酸の濃度・炭素同位体比分析法を確立することが目的である。また低濃度試料分析を実現させるためには、分析前処理として試料の濃縮を行う必要があり、本研究ではコンタミネーションのリスクを低減した濃縮法の検討・評価を行う。本年度は、主に前処理作業に用いる装置の設計・製作と、市販の揮発性脂肪酸試薬を用いた予備実験を計画した。まず初めに、試料を大気に曝すことなく真空凍結乾燥させるシステムの試作を行った。市販の真空凍結乾燥機は大気開放された構造で、試料の出し入れ時や装置内が十分に減圧状態になるまで、試料は大気に曝された状態である。大気中にも微量の揮発性脂肪酸が含まれており、それらはコンタミネーションの原因となりうる。しかも真空凍結乾燥を行う際には試料を強アルカリ性にするため、より大気成分を吸収しやすい条件になっている。そこで、サンプル容器を真空ラインに直結できるような真空凍結乾燥システムを作った。昇華速度および試料部温度に関する実験を行った結果、常温のままでは真空凍結乾燥中に試料が融けてしまうことが分かった。今後、昇華温度と供給される熱量(試料部の温度)のバランスを取るために、試料部の冷却や配管方法の見直しを図る必要がある。当初は、真空凍結乾燥システムの構築とそれを用いた予備実験を行う予定であったが、システムの構築に難航したため試薬を用いた予備実験まで至らなかった。本年度はまず始めに、試料を大気に曝すことなく真空凍結乾燥させるシステムを試作した。市販の冷却トラップと真空ポンプに、サンプル容器(ガラスバイアル瓶+ブチルゴム栓+アルミシールキャップ)を直接接続できるよう、シリンジ針の付いたポートを配管した。また、配管内の圧力をモニターできるようキャパシタンスゲージを取り付けた。試しに凍らせた純水試料を真空凍結乾燥させたところ、室温条件下では30分程度で試料が全て溶けてしまった。そこで、試料部を氷水で冷却した条件下で再度実験したところ、若干の融解は観測されたものの、6時間後も氷の状態を保っていた。試作のシステムでは、「昇華速度」に対して「供給される熱量」が大きすぎるために乾燥中に試料が融けてしまう問題があると分かった。原因として、配管内の径が細いことで試料部の排気速度が小さくなっていることが考えられる。今後の改善策として、配管の見直しと、試料部を常時冷却させるシステムを導入することを計画している。以上のことより、現在までの進捗状況を「やや遅れている」と評価した。まずは前年度に作成した真空凍結乾燥システムの改良を行い、乾燥中に試料が融解しない条件を整える。具体的な方策としては、配管径を太く短くし、バルブは圧力損失の小さいものに変更する。さらに、試料部を常時0°C未満に保てるよう冷却装置の導入を検討する。次に、コンタミネーションのリスクを低減した濃縮法として、水酸化カルシウムCa(OH)2のpH調整試薬としての評価実験を行う。真空凍結乾燥による濃縮法では、揮発性脂肪酸の蒸発による損失を防ぐために水溶液試料を強アルカリ性条件(pH = 1012)にして行う。これまでpH調整の際には水酸化ナトリウム(NaOH)と水酸化カリウム(KOH)を使用するのが一般的であった。しかしながら、上記の試薬は空気中の成分(水、二酸化炭素、揮発性脂肪酸など)を即座に吸収する性質を持ち、また吸着したコンタミネーションを除去することが困難である。そこで、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)をpH調整試薬として用いる。Ca(OH)2は融点が高く、加熱処理により有機物を除去することができるはずである(通常、有機物を除去する際には450°Cで5時間加熱する)。上記の一連の操作について、それに伴うバックグラウンドを定量的に評価する。また、同位体比が既知の標準試料を用いて、分析操作に関わる同位体分別の程度を見積もる。その後確立した手法を、天然の水試料(ギ酸、酢酸濃度:<10 uM)に適用する計画である。

昇華速度および試料部温度に関する実験を行った結果、常温のままでは真空凍結乾燥中に試料が融けてしまうことが分かった。今後、昇華温度と供給される熱量(試料部の温度)のバランスを取るために、試料部の冷却や配管方法の見直しを図る必要がある。当初は、真空凍結乾燥システムの構築とそれを用いた予備実験を行う予定であったが、システムの構築に難航したため試薬を用いた予備実験まで至らなかった。本年度はまず始めに、試料を大気に曝すことなく真空凍結乾燥させるシステムを試作した。市販の冷却トラップと真空ポンプに、サンプル容器(ガラスバイアル瓶+ブチルゴム栓+アルミシールキャップ)を直接接続できるよう、シリンジ針の付いたポートを配管した。また、配管内の圧力をモニターできるようキャパシタンスゲージを取り付けた。試しに凍らせた純水試料を真空凍結乾燥させたところ、室温条件下では30分程度で試料が全て溶けてしまった。そこで、試料部を氷水で冷却した条件下で再度実験したところ、若干の融解は観測されたものの、6時間後も氷の状態を保っていた。試作のシステムでは、「昇華速度」に対して「供給される熱量」が大きすぎるために乾燥中に試料が融けてしまう問題があると分かった。原因として、配管内の径が細いことで試料部の排気速度が小さくなっていることが考えられる。今後の改善策として、配管の見直しと、試料部を常時冷却させるシステムを導入することを計画している。以上のことより、現在までの進捗状況を「やや遅れている」と評価した。まずは前年度に作成した真空凍結乾燥システムの改良を行い、乾燥中に試料が融解しない条件を整える。具体的な方策としては、配管径を太く短くし、バルブは圧力損失の小さいものに変更する。さらに、試料部を常時0°C未満に保てるよう冷却装置の導入を検討する。次に、コンタミネーションのリスクを低減した濃縮法として、水酸化カルシウムCa(OH)2のpH調整試薬としての評価実験を行う。真空凍結乾燥による濃縮法では、揮発性脂肪酸の蒸発による損失を防ぐために水溶液試料を強アルカリ性条件(pH = 1012)にして行う。これまでpH調整の際には水酸化ナトリウム(NaOH)と水酸化カリウム(KOH)を使用するのが一般的であった。しかしながら、上記の試薬は空気中の成分(水、二酸化炭素、揮発性脂肪酸など)を即座に吸収する性質を持ち、また吸着したコンタミネーションを除去することが困難である。そこで、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)をpH調整試薬として用いる。Ca(OH)2は融点が高く、加熱処理により有機物を除去することができるはずである(通常、有機物を除去する際には450°Cで5時間加熱する)。上記の一連の操作について、それに伴うバックグラウンドを定量的に評価する。また、同位体比が既知の標準試料を用いて、分析操作に関わる同位体分別の程度を見積もる。その後確立した手法を、天然の水試料(ギ酸、酢酸濃度:<10 uM)に適用する計画である。
ロボットの機能と人の能力を協調し高精度作業を可能とするスキルアシストハンドの開発

本研究では,ロボットを人間の代わりに用いるのではなく,ロボットと人間の動作を協調し,ロボットの精密な動作,人の判断による柔軟な動作を利用することで,高度な作業が可能となるスキルアシスト装置を検討した.提案した装置は2自由度のロボットハンドからなり,可動節上の関節はアクチュエータを配置せず,人間によって回転される.その時に生じる回転変位を計測し,ベース上に配置したアクチュエータに連結されている関節を制御し,ロボットハンドと人の手指によって把持した出力点を高精度に操れる.まず,スキルアシストロボットハンドの制御系を検討するとともに,機構の動作シミュレーションを行うプログラムを作成した.同プログラムを用い,ハンド先端を人が動作させたとし,動節上の関節の回転変位から,検討した制御系でベース上のアクチュエータの制御指令値を決定して場合の,ロボットハンドの動作を検討した.その結果,ロボットハンドの特異姿勢や,提案する装置特有の制御不能となる,位置・姿勢などを明らかにし,同条件を避ける,また,同条件を通過する制御系を構築した.次に,実際にロボットハンドを製作し,計測・制御系の構築を行った.製作された装置を用いて,機構および制御系を調整した後に,直線動作,円弧動作を対象とした実験を行った.実験では,右利きの被験者が左手で,以上の動作を複数方向,複数条件で行い,先端の運動を画像記録装置,タブレットなどを利用して計測した.その結果,直線動作および円弧動作それぞれにおいて,複数の方向,半径で,人間の運動を補助することで,数mmの誤差しか生じない軌跡を描けることが確認できた.さらに,以上の結果を総括しより複雑な動作をアシスト可能とするための,ブレーキやクラッチを付加した機構系に関する設計指針を明らかにしている.本研究では,ロボットを人間の代わりに用いるのではなく,ロボットと人間の動作を協調し,ロボットの精密な動作,人の判断による柔軟な動作を利用することで,高度な作業が可能となるスキルアシスト装置を検討した.提案した装置は2自由度のロボットハンドからなり,可動節上の関節はアクチュエータを配置せず,人間によって回転される.その時に生じる回転変位を計測し,ベース上に配置したアクチュエータに連結されている関節を制御し,ロボットハンドと人の手指によって把持した出力点を高精度に操れる.まず,スキルアシストロボットハンドの制御系を検討するとともに,機構の動作シミュレーションを行うプログラムを作成した.同プログラムを用い,ハンド先端を人が動作させたとし,動節上の関節の回転変位から,検討した制御系でベース上のアクチュエータの制御指令値を決定して場合の,ロボットハンドの動作を検討した.その結果,ロボットハンドの特異姿勢や,提案する装置特有の制御不能となる,位置・姿勢などを明らかにし,同条件を避ける,また,同条件を通過する制御系を構築した.次に,実際にロボットハンドを製作し,計測・制御系の構築を行った.製作された装置を用いて,機構および制御系を調整した後に,直線動作,円弧動作を対象とした実験を行った.実験では,右利きの被験者が左手で,以上の動作を複数方向,複数条件で行い,先端の運動を画像記録装置,タブレットなどを利用して計測した.その結果,直線動作および円弧動作それぞれにおいて,複数の方向,半径で,人間の運動を補助することで,数mmの誤差しか生じない軌跡を描けることが確認できた.さらに,以上の結果を総括しより複雑な動作をアシスト可能とするための,ブレーキやクラッチを付加した機構系に関する設計指針を明らかにしている.