hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小惑星のサイズ分布観測と衝突進化計算による後期重爆撃期仮説の検証

小惑星は太陽系の進化に於いて常に中心的な役割を果たして来た天体である。その中でも地球に接近して衝突の可能性すらある天体は地球接近小惑星と呼ばれ、活発なサーベイ観測の対象となっている。本研究での各種の光学観測と数値シミュレーションの結果より後期隕石重爆撃期を引き起こした衝突天体は太陽系の多様な場所から飛来した可能性があり、その起源を知るには更に詳細な観測データや探査ミッションの積み重ねが必要であることが明らかになった。小惑星は太陽系の衝突進化に於いて常に中心的な役割を果たして来た天体である。本研究では天文観測と理論的な数値シミュレーションおよび惑星地質データから得られた知見を組み合わせる見地からこの問題に取り組み、小惑星の衝突現象とクレーターの起源、そして地球の初期史に関する新しいシナリオを構築する。近地球小惑星は現在数千個が知られているが、この数は現在の観測技術で検出できるものに過ぎない。実際に地球近傍に存在する小惑星の数はこれを大幅に上回るものと予想される。その数量を推定するため、私達は月面クレーターの非対称分布から衝突天体の速度分布を推定する数値実験を開始した。月面には光条クレーターと呼ばれる若いクレーターが多数存在するが、地球に対する月の相対軌道運動によりその分布は月の前面と後面な非対称な様相を呈する。この分布を定量的に解析すると、月-地球の周囲には相対速度の小さな天体群が観測値よりも多く存在していることが示唆される。更に、実際の観測結果から想定される近地球小惑星群から出発して月-地球系への衝突を模擬する数値実験を行ってみると、それは光条クレーターの非対称分布と合致せず、何がしかの未検出天体の存在が示唆されることが判明した。これは将来の太陽系天体の大規模サーベイ計画に対する重要な指摘であり、今後は更に詳細な調査を計画している。太陽系の歴史は衝突の歴史である。星間分子雲中の塵などから今日の惑星が形成される過程の中で、夥しい数の衝突現象が太陽系の進化に極めて重要な役割を果たして来た。一般に地球型惑星は約46-45億年前の太陽系初期の段階で形成したと思われているが、その後数億年を経て再び地球型惑星や月の表面に激しい天体の衝突が発生し、表面状態をリセットしたとする説がある。この突発的な隕石爆撃の時期は約40億年前に始まって約38億年前に終わったとされ、「後期重爆撃期」と名付けられている。本研究ではこの後期重爆撃期の原因およびその発生に重要な役割を果たした可能性が高い小天体の力学過程を明らかにする。平成22年度は主として小天体の衝突進化過程を検証するための数値実験、とりわけ小惑星のサイズ分布の時間進化を検証する精密な数値実験を開始した。かつての研究に於いて小天体間の相互重力による運動の効果を大幅な近似無しで取り扱った計算は皆無に等しい。私達は小惑星の重力相互作用を表す運動方程式を近似なしに正面から解き、衝突破壊・合体の様子を正確に計算することで、粒子塊のサイズ分布進化を詳しく検証しつつある。初期のサイズ分布にはクレーターサイズから推定される後期重爆撃期の衝突天体のものを用い、そのサイズ分布が衝突進化を経てどのように変化するのかを現在の太陽系小天体のサイズ分布との比較で検分しようとしている。また、小天体が衛星と衝突した場合に形成されるクレーターの不均質性についても検証を行っている。今年度は太陽系小天体のサイズ分布を探る中でも端成分となる構成員、すなわち最も小さな部類に入る流星、および最も遠い成分であるオールト雲に関する数値的研究を主眼として研究を進めた。流星と小惑星の関連性に関しては(25143)Itokawaと起源を共通にする流星が過去に観測されているかどうかについての数値実験を行い、軌道類似性から5個の候補を見出した。その候補の中で1975年にカナダで観測された火球(MORP 175)は、軌道の類似性から見ても大気中での運動の振る舞いから推測される物質から見てもItokawaの表面と整合性がありそうである事が判明した。また2011年11月に極大を迎えたジャコビニ流星群の観測をウズベキスタンのマイダナク観測所にて実施し、理論的な予測に従った第一ピークが発生するかどうかの確認作業を行った。この時観測されたデータについては現在解析中である。オールト雲に関しては理論的なオールト雲形成モデルから発生する新彗星が惑星軌道領域でどのような力学的振る舞いを見せるかについて大掛かりな数値実験を行った。その結果、大半の新彗星は数千万年の時間スケールで再び太陽系外に放出されるので、太陽系年齢に渡り惑星領域に留まるような超長期彗星はほぼ存在しないことが判明した。また、幾つかのオールト雲新彗星は一時的あるいは恒久的に特別な分類の小天体に変化し得ることが分かった。例えばSedna的な分離TNOや木星族彗星などである。

無論のこと近地球小惑星群への寄与も無視できない量で存在するので、それらが地球型惑星や月面に残したクレーターの痕跡との照合を今後進めてゆく予定である。
胆汁酸の免疫調節作用に関する分子生物学的研究

1)主要組織適合抗原クラスI(MHC class I)遺伝子発現調節機構能の解析ヒト株化培養肝細胞において、(i)胆汁酸で活性化されるプロテインキナーゼCアイソフォームを推定した。(ii)胆汁酸によってMHC class I遺伝子プロモーターの誘導が起こることを明らかにした。現在、論文投稿準備中である。2)ウルソデオキシコール酸の免疫調節作用機構の解明ウルソデオキシコール酸によるステロイドホルモン受容体の翻訳後修飾機構に関する研究が進展している。特に、green fluorescent proteinを用いた受容体の細胞内局在に関する実験系の整備が果たした役割が大きい。すでに、ウルソデオキシコール酸が作用する領域を特定し、転写共役因子と受容体との相互作用に関する解析も進展している。かかる成果は世界的にも画期的であり、今後のステロイドホルモン受容体を標的とした創薬に多大な影響を与える可能性がある。胆汁うっ滞が肝胆道系の免疫機構に影響を与えることは以前より知られていた。また、最近、ウルソデオキシコール酸が自己免疫生肝疾患に有効であることが報告され、胆汁酸と肝胆道系の免疫機構の関連が注目されている。そこで、本研究の要点は、ウルソデオキシコール酸をはじめとした胆汁酸の免疫系に与える影響を、免疫系の機能分子の発現に与える作用などの面から明らかにし、自己免疫生肝疾患の治療法開発に貢献することである。1)培養肝細胞において主要組織適合抗原クラスI遺伝子発現が胆汁酸によって転写レベルで調節され、かかる胆汁酸の作用は細胞内のプロテインキナーゼC活性化を介しておりその物理化学的特性(hydrophobicityなど)との関連が深いことを明らかにした。2)ウルソデオキシコール酸の作用機構の分子生物学的解析から、ウルソデオキシコール酸はステロイドホルモン非存在下でその受容体を活性化させ、インターフェロンなどのサイトカインの産生・作用をステロイドと同様に抑制することを明らかにした。ウルソデオキシコール酸によるステロイドホルモン受容体活性化機構に関し、その核移行に与える影響を生細胞下で観察するシステムを構築中である。また、ウルソデオキシコール酸が、ステロイドホルモン受容体と熱ショック蛋白の解離を促進することを、免疫沈降法などを用いて明らかにしつつある。本研究計画全体は牧野によって統括され、2プロジェクトが並行して順調に進行中である。平成9年度の成果は以下の様にまとめられる。2)ウルソデオキシコール酸の免疫調節作用機構の解明ウルソデオキシコール酸によるステロイドホルモン受容体の翻訳後修飾機構の一部を解明した。Geldanamycin,herbimycin Aを用いた実験から、ウルソデオキシコール酸は細胞質において、熱ショックと結合している安定型ステロイドホルモン受容体とは結合せず、非結合型と結合して核に移行させる可能性が高いことが判明した。本発見は世界的にも画期的であり、今後のステロイドホルモン受容体を標的とした創薬に多大な影響を与える可能性がある。1)主要組織適合抗原クラスI(MHC classI)遺伝子発現調節機構能の解析ヒト株化培養肝細胞において、(i)胆汁酸で活性化されるプロテインキナーゼCアイソフォームを推定した。(ii)胆汁酸によってMHC classI遺伝子プロモーターの誘導が起こることを明らかにした。
南アジア多言語社会における複合文化のなかの文学伝承

これまでに積み上げてきた共同研究の成果を整理し纏める方向で推進した。研究協力者も含めて総勢30名をこえる参画メンバーが集結し成果を持ち寄る機会として2回、全体研究会を開催した。2018年7月7日の研究会では、安永有希が、19世紀末から20世紀初頭にかけて活躍したヒンディー大衆小説作家デーヴキーナンダン・カトリーの執筆言語をめぐり、当時の言語論争や文学の状況を紹介した。代表者・水野善文は、ゴーダーナという名称の儀礼につきヴェーダから近現代までの玉虫色の様相を垣間見ながら「ラーマ物語」の伝承変容を文化的背景と照合した。石田英明は、カムレーシワル(1932-2007)の作品『いくつのパーキスターン』(2000)における「パーキスターン」という呼称に込められた感情の観点からアウラングゼーブ、ジンナー、マウントバテンらの役割に焦点を当てて印パ分離独立の背景を探り、この作品の今日における意義を探った。2019年2月2日の研究会では田森雅一が、ラージャスターンのボーパbhopasと彼らの民族叙事詩語りおよび絵解きパフォーマンスに用いられる大型の布絵phadの地理的空間と物語構造、そこに組み込まれた各種のエピソード、とりわけ「ラーマ物語」に焦点を当てて考察した。また、高橋明がインド独立後、言文一致の原則に基づいたマラーティー語の正書法定着の試みが奏功していないことの証左を示しつつ、実際の辞書編纂における試行錯誤と正書法との関わりについて、事例の一部を紹介した。共通課題としている六つのトピック「ラーマ物語」「歴史事象と文学」「映画と文学」「十二ヶ月諷詠」「美的表現法」「語り」のうち、とりわけ前二者に関する報告が中心だったが、研究会とは別に、参画者9名から12本の論文による報告をいただき、全252頁になる中間報告書『南アジア多言語社会における複合文化のなかの文学伝承』を刊行した。研究会を繰り返し開催してきたので、参画者は問題意識を共有できており、南アジアのそれぞれ専門とする時代・地域の言語による文学作品・文芸状況の分析作業を遂行している。六つのトピック「ラーマ物語」「歴史事象と文学」「映画と文学」「十二ヶ月諷詠」「美的表現法」「語り」のうち「語り:その担い手、場、媒体」について若干成果報告が遅れているが、これは、このテーマが他のトピックともオーバーラップするからである。例えば、ラーマ物語の伝承は文字媒体よりもはるかに口承による度合いが高かったから、ラーマ物語の伝承および変容を探ることは、すなわち「語り」の様相をも分析していることに通じるのである。中間報告書をまとめることができたことにより、これをステップとして最終段階の成果報告ができる見通しがたった。最終年度になるので、全体を纏めることに全力を注ぎたい。昨年度まとめることができた「中間報告書」は、論集の形態をとらざるを得なかったが、さらに各時代・各地域の論考が出揃った暁には、各トピックごとの文学・文芸のダイナミックな動態が目に見える形で紹介できるよう、全体を融合して整理、まとめる作業が必須となる。さらには、とりわけ「ラーマ物語」について、南アジア圏を超えて伝承された事実は、この文化圏内での伝承・受容を考察する上でも重要であるので、少々手を拡げ、東南アジア文化圏を専門とする研究者の協力も仰いで、研究の充実を図りたい。研究協力者を含めた全体研究会を2回開催し、それぞれの担当事項に関する報告を受けて討論することを通して、メンバー各々の研究分担事項についても有益な情報交換ができた。具体的には、「ヒンディー大衆文学作家デーヴキーナンダンの描く世界」(安永報告)によって、古典サンスクリット説話やダースターンが語りの形態を経て近現代文学へ至る一つの道筋が示された。文芸の受容形態の変遷を考察する上で有益であった。「タミル古代文学における自然ー地勢・季節・時間・動植物ー」(高橋報告)では、タミル古代文学の約8割をしめる恋愛文学と北インドの文芸伝統ある十二ヶ月諷詠との距離が指摘され、その距離感にこそ注目すべき要素があるという新たな視点を得た。「ヒンディー語で16世紀に編まれた『ラーマの行いの湖』ーその形成に資した先行作品群と後世の作品にそれがおよぼした影響ー」(坂田報告)では、16世紀のラーマ物語が、先行の作品をどう参照し、のちの作品にどういう影響をおよぼしたかについての検証結果が報告され、他の言語への移入状況を考察する他の担当者にも大いに裨益した。「現代インド映画における『マハーバーラタ』の英雄像の継承と編成ービーマ、アルジュナ、クリシュナを中心として」(沖田報告)では、二つの映画につき、古典叙事詩のテクストを丹念に吟味しながら、戦士像が現代に忠実に継承されている例を示す一方で、全くの現代風アレンジがなされた例の紹介もあった。やはり受容という側面から、創作意図やそれぞれの時代の嗜好も、異なるジャンルの文献や芸術作品などによって補助的な情報を得ながら考察する必要性を再認識させられた。「神について語ること:中世マラーティー語のバクティ文学から」(井田報告)では、マハーヌバーヴ派の中で神の化身達に関する語りについての調査報告がなされ、宗教信仰集団における語りという一つのサンプルが示された。本科研開始前までに積み上げ、確立されていた6つのトピック、すなわち「十二ヶ月諷詠」「ラーマ物語」「歴史事象をめぐる文学」「映画と文学」

「修辞法をはじめとする美的表現法」「様々な場における語り」につき、年度毎に重点項目を絞って進める予定でいたが、大勢のメンバーに参画いただいているので、全員が足並みをそろえることは難しく、各人の進捗に併せて研究報告をいただく形にならざるを得なかった。2回の全体研究会における計5本の研究報告では、4つのトピックに亘ったが、複数のトピックに担当項目を有するメンバーも多勢いるので、各人の研究進捗には有益であった。研究会のほか、論文の形で公表すべく原稿を5本提出いただいているが、予算の関係で年度内に刊行までこぎ着けなかった点は悔やまれる。研究協力者もふくめて30名をこえるメンバーが結集して、2回全体研究会を開催し、すでに役割を分担している研究項目のそれぞれにつき、進捗状況を確認するとともに、情報共有も深めながら推進することができた。すでに設定済みの6つの共通課題トピックのうち、「直接表示、間接表示、そして暗示ーサンスクリット言語論における言葉の三機能」および「詩と文法」(いずれも川村報告)は、<美的表現法>トピックについて、文学における言葉の機能という側面から比喩法など詩的技巧にかんする研究成果である。「祭馬追跡エピソードの起源ー『マハーバーラタ』と初期仏典の比較ー」(手嶋報告)は、<様々な場における語り>トピックの枠で、一見すると隔たったジャンルの文献でも<語り>という文芸技法の共用を前提として考察した時、それらの文献伝承の密なる関連が見いだされることを例示してくれて他の言語による伝承考察にも大いに裨益した。また「北インドにおける主要ラーガ名の変遷:1720世紀の諸文献の分析から」(田中報告)は、音楽というジャンルから<語り>に関わる歴史的変容についての問題提起となって有益であった。「民謡に見られる近代と現代の歴史ーヒンディー語のブンデーリー方言の民謡に詠われたインド大反乱の模様とインド独立への途」(坂田報告)および「ウルドゥー動乱文学ーその諸相の再検討ー」(萩田報告)は、いずれも<歴史的事象と文学>トピックに関わる報告で、国を揺るがす大きな出来事を民謡レベルおよび立場を異にする文人同士の批評などを通して、描かれ方を観察することによって、その時代その地方の空気までをも読み取ろうとする試みの成果であった。以上、研究会報告のほか、雑誌寄稿の形でも数多成果が報告されたが、そのうち「パンジャービー語の歌で生み出す起伏」は<映画と文学>トピックに含められる成果であった。当科研研究に先行して実施した共同研究の成果に基づき、多言語状況のなか展開してきたインド文学史の動態を描き出しつつリアルな精神史を明らかにするため、6つのトピックが抽出されていた。すなわち、「十二ヶ月諷詠」「ラーマ物語」「歴史事象をめぐる文学」「映画と文学」「修辞法をはじめとする美的表現法」「様々な場における語り」である。さらに参画メンバーに1つもしくは複数のトピックにわたり、それぞれの言語圏・時代における資料調査・分析が役割分担されている。昨年度は上述の通り、研究会および雑誌論文の形で、それぞれのトピックにおける調査・分析の報告が行われた。論文のかたちでの成果報告については、掲載雑誌サイドでの編集方針等の制約により、計画していたすべての論文を掲載してもらうことができなかったが、各メンバーはそれぞれ関係の研究雑誌にて論文を発表しており、成果を共有できている。
条件付きＲｅｎｙｉエントロピーによる多元ポーラ符号の解析

平成30年度においては、主に次の二つの研究成果をあげた。(1)無限位数の群作用に基づく情報源ポーラ符号ー可算無限階数をなす多段分極現象の解析前年度の研究では、有限巡回群の操作に基づく通信路ポーラ符号化の問題に着手し、特殊な通信路モデルにおいて、未解決問題の一つである通信路多段分極現象の漸近分布の正確な計算方法を与えた。本年度はその拡張として、無限位数を許容した位相群に基づく情報源ポーラ符号化の問題に着手した。無限位数の代数系に基づくポーラ符号の研究は前例がなく、本研究はその先駆けとして、問題の数理的基礎の構成を目的としている。より詳細には、群の上に確率変数を定義し、その確率変数間の群作用が及ぼす確率構造への影響を問題の本質とした。結果として、正規部分群構造に基づく消失型確率分布モデルを提案し、その確率モデルに対するポーラ符号の操作を簡略化する手法を、群論の第二同型定理より示した。さらに本応用として、群が局所巡回群である場合に、情報源多段分極現象が正規部分群の束構造によって特徴付けられることを示した。本結果は、可算無限の分極階数を有する多段分極現象として初めての成果であり、情報理論で最も権威のある国際会議The 2019IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT'19)にて採択された。(2)Fanoの不等式による漸近等分割性の特徴付けFanoの不等式は、情報理論において達成不可能性を示す古典的な不等式である。前年度の研究にて、本不等式を様々な方向性より一般化した。本年度は、一般化したFanoの不等式が、情報理論において古典的かつ重要な概念である漸近等分割性の新たな漸近的性質を、マルコフ連鎖の研究にて用いられる古典的手法より示した。本結果は、符号の達成不可能性の新しい特徴付の一つとなることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度においては、主に次の二つの研究成果をあげた。(1)合同算術型消失通信路モデルの提案と、その通信路モデルの多段分極現象の漸近分布解析本研究課題の主な研究対象である多元ポーラ符号について、未解決問題の一つである多段分極現象の漸近分布解析に着手した。雑音のある通信路の数学的モデルとして新たに「合同算術型消失通信路」を提案し、本テーマの問題設定として、これに対する合同算術演算に基づくポーラ符号を考えた。これまでの研究成果で国際会議The 2016IEEE Information Theory Workshop (ITW2016)にて証明した再起式に基づき、本問題設定における多段分極現象の計算可能な一表現を与えた。本結果は、情報理論で最も権威のある国際会議The 2018IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT2018)にて採択され、次年度の6月に発表予定である。また、情報理論で最も権威のある論文誌IEEE Transactions on Information Theoryに現在投稿中である。(2)Fanoの不等式の一般化:可算無限アルファベット、一般化条件付き情報量、リスト復号法への拡張情報理論の符号化逆定理との関連の深いFanoの不等式を、有限アルファベット上の確率変数から可算無限アルファベットへと拡張し、条件付きRenyiエントロピーを含んだ一般化条件付き情報量へと拡張し、誤り確率の定義を一意的な復号からリスト復号へと拡張した。本結果により、条件付きRenyiエントロピーと誤り確率との関係性をより明確にした。本年度1月に情報理論で最も権威のある論文誌IEEE Transactions on Information Theoryに投稿し、現在査読コメントを受けて改訂中である。多元ポーラ符号の研究において未解決問題の一つとされる多段分極現象の漸近分布解析は、多元ポーラ符号を定義する代数系の多様性を議論するために重要な理論解析の一つである。平成29年度の研究成果として、合同算術演算に基づく多元ポーラ符号において、多段分極現象の漸近分布の計算可能な一表現を合同算術型消失通信路に対して与えた。このことは、トイモデルに対する解析の成功を意味しており、一般の通信路に対する多段分極現象の漸近分布解析の足がかりとなることが期待される。本結果は、情報理論で最も権威のある国際会議IEEE ISIT2018にて採択されている。ポーラ符号の符号構成には各情報点の信頼性を計算する必要があり、実用的な計算量でこれを行うためには、確率の近似計算アルゴリズムが必要である。平成29年度の研究成果として、2元ポーラ符号における2種類の最適な近似アルゴリズムに対して、行列のMonge性を利用したアルゴリズムの高速化がそれぞれ可能であることを証明した。本結果は、情報理論で最も権威のある国際会議IEEE ISIT2017とIEEE ISIT2018にて採択されている。条件付きRenyiエントロピーにより多元ポーラ符号を解析するにあたり、条件付きRenyiエントロピーと復号誤り確率の一般的な相関関係の解明に取り組んだ。平成29年度の研究成果として、条件付きShannonエントロピーと復号誤り確率との相関関係を特徴付ける「Fanoの不等式」を有限から可算無限アルファベットに拡張し、条件付きShannonエントロピーから条件付きRenyiエントロピーを包含する一般化条件付き情報量へと拡張し、一意的な復号法からリスト復号法へと拡張した。

本結果は、情報理論で最も権威のある論文誌IEEE Transactions on Information Theoryに投稿中である。平成30年度においては、主に次の二つの研究成果をあげた。(1)無限位数の群作用に基づく情報源ポーラ符号ー可算無限階数をなす多段分極現象の解析前年度の研究では、有限巡回群の操作に基づく通信路ポーラ符号化の問題に着手し、特殊な通信路モデルにおいて、未解決問題の一つである通信路多段分極現象の漸近分布の正確な計算方法を与えた。本年度はその拡張として、無限位数を許容した位相群に基づく情報源ポーラ符号化の問題に着手した。無限位数の代数系に基づくポーラ符号の研究は前例がなく、本研究はその先駆けとして、問題の数理的基礎の構成を目的としている。より詳細には、群の上に確率変数を定義し、その確率変数間の群作用が及ぼす確率構造への影響を問題の本質とした。結果として、正規部分群構造に基づく消失型確率分布モデルを提案し、その確率モデルに対するポーラ符号の操作を簡略化する手法を、群論の第二同型定理より示した。さらに本応用として、群が局所巡回群である場合に、情報源多段分極現象が正規部分群の束構造によって特徴付けられることを示した。本結果は、可算無限の分極階数を有する多段分極現象として初めての成果であり、情報理論で最も権威のある国際会議The 2019IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT'19)にて採択された。(2)Fanoの不等式による漸近等分割性の特徴付けFanoの不等式は、情報理論において達成不可能性を示す古典的な不等式である。前年度の研究にて、本不等式を様々な方向性より一般化した。本年度は、一般化したFanoの不等式が、情報理論において古典的かつ重要な概念である漸近等分割性の新たな漸近的性質を、マルコフ連鎖の研究にて用いられる古典的手法より示した。本結果は、符号の達成不可能性の新しい特徴付の一つとなることが期待される。平成30年度の研究方針として、次の3つのサブテーマの達成を目指す。(1)一般的な離散無記憶通信路に対する多段分極現象の漸近分布解析:平成29年度は、合同算術型消失通信路に対する多段分極現象の漸近分布を定式化したが、この通信路は非常に限定的なモデルであるため、より一般的な確率構造を有する離散無記憶通信路に対する多段分極現象の漸近分布を解析することが、あらゆる通信システムに対する多元ポーラ符号の評価につながる。したがって、前年度の解析手法の拡張を考え、本テーマの解決を目指す。(2)合同算術演算に基づく多元ポーラ符号から、有限群に基づく多元ポーラ符号への解析対象の拡張:平成29年度までは、合同算術演算に基づく多元ポーラ符号に対する解析を行った。これは、有限巡回群に基づくポーラ符号の解析と同型である。一方で、送信者が複数存在する通信システムにおけるポーラ符号を解析するためには、有限アーベル群の基本定理より、有限巡回群から有限アーベル群への代数系の拡張が必要である。
iPSにより発生過程をトレースした難治性がん発癌モデル作成とマルチオミックス解析

これまでに正常人からのiPSをiPS研究所から3株、Li-Fraumeni症候群(LFS)の患者由来iPSをiPS研究所から1株入手し、iPSとしての培養保存、このiPSからNCCへの分化はPlosOneに基づき、>90%以上の陽性率を得た。これらのiPS/NCC4ペアのトランスクリプトーム・メチローム・ChIPseqを行い解析中である。iPSに対してMYCN遺伝子をトランスポゾンに導入し、誘導を行った。MYCN発現は確認できたが、悪性形質転換は得られなかった。そこで誘導したNCCに対してがん遺伝子MYCNを導入すると多数の悪性形質転換クローンを得ることができた。これらのクローンは足場非依存性増殖が可能であり、NCC細胞培養で必要であったフィブロネクチンに非依存になった。また、これらのクローンでのMYCN遺伝子高発現をRT-PCRおよびウェスタンブロッティングで確認した。これまで報告が無かった多能性幹細胞由来の正常細胞をMYCNで形質転換した神経芽腫モデルが得られたと考えられる。現在、p75レセプター、GD2、CD24,CD140b等の表面マーカー蛋白をFACS解析中である。また、免疫不全マウスにてXenograft形成を施行中である。これらのクローンのトランスクリプトーム・メチローム・ChIPseqを実施し、MYCNによる神経芽腫発がんのエピゲノム機構を明らかにする。
金属-半導体界面:マイクロエレクトロニクス発展への基礎研究

平成元年度3年度に推進された重点領域研究「金属-半導体界面:マイクロエレクトロニクス発展への基礎研究」で得られた研究成果を取纏め、社会に還元するための会議を開催し、成果報告書の出版を行うことが本研究の目的であった。このため、本研究組織が中心となって、以下のことを遂行または計画している。1.今年度に開催された2度の応用物理学会でそれぞれシンポジウム「金属-半導体界面」を開催し、特に有用な研究成果を公表した。2.4班から構成された研究組織により得られた過去3年間の研究成果を、その内容により5章に取纏め、B5版(436頁)の成果報告書として出版した。3.得られた研究成果の主要部分を取纏め、6章より構成される英文の一般図書として出版する計画を進展させている。4.日本学術振興会第154委員会の主催で開催予定(1993年11月軽井沢:組織委員長は本重点領域代表者)の「第1回半導体の界面制御に関する国際会議」で、主要な研究成果を口答発表した後、プロシーディング(英文)を出版することにより、得られた研究成果を広く海外にも公表する計画を進めている。なお、本重点領域研究により、「金属-半導体」積層界面の固相反応とその電子状態とを、原子尺度で理論的・実験的に解明する糸口が得られ、「金属-半導体」界面の制御とその自在な設計を可能とする技術に関する重要な知見が得られた。また、X線を中心とする積層界面の評価技術の向上にも少なからぬ貢献をした。
LRRK2変異と高脂肪食による糖代謝異常の機序解明：パーキンソン病発症への関与

本研究ではLRRK2遺伝子変異に起因する糖代謝異常と中枢神経変性のクロストークによるPD発症メカニズムを明らかにするため、以下の解析を3年計画で行う。(1)高脂肪食摂取によるLRRK2遺伝子改変マウスの代謝・内分泌系の変化の解析、(2)脂肪細胞を対象にしたLRRK2による糖代謝調節機構の解析、(3) LRRK2変異と高脂肪食摂取の相互作用によるPDの中枢神経病態の解析。本研究では、分子生物学的手法に加えて、プロテオミクスや生理学的手法を駆使することで、生体レベルから分子レベルまで統合的に解析できる体制を構築している。
ガスハイドレートを用いた生鮮農産物の長期保存法

生鮮農産物は,凍結・解凍処理によって組織を著しく軟化し,その価値を低下させてしまう.そのため,生鮮農産物に適切な新しい長期保存法の検討が望まれてきた.そこで本研究では,生鮮農産物に適した保存法の確立を究極の目的とし,新しい保存法として氷様結晶「ガスハイドレート」を用いた保存法を提案し,その効果について検討した.生鮮農産物は,凍結・解凍処理によって組織を著しく軟化し,その価値を低下させてしまう.そのため,生鮮農産物に適切な新しい長期保存法の検討が望まれてきた.そこで本研究では,生鮮農産物に適した保存法の確立を究極の目的とし,新しい保存法として氷様結晶「ガスハイドレート」を用いた保存法を提案し,その効果について検討した.生鮮農産物は,凍結処理によって著しいダメージを受け,解凍後,その品質を低下させてしまう.そのため,凍結保存に変わる新しい長期保存技術の開発が望まれている.本研究では,新たな生鮮農産物の低温保存法としてガスハイドレート形成の利用を提案し,ガスハイドレートが農産物に与える影響を理解することを目的とする.本年度は,凍結保存と比較しながら,基礎として農産物におけるガスハイドレートの形成の観察を行った.氷・ガスハイドレートの形成が,細胞構造へ与える影響をマイクロレベルで検討するため,凍結置換による組織切片の作成を試みた.農産物における置換条件は明確に示されていない.そのため,カールフィッシャー水分計(787KT Titrino,Metrohm)を用いて,組織内の水分と置換溶剤が置き換わるために必要な期間を測定した.その結果,-20°Cで置換する場合,組織中の水分が置換溶剤(ケトン類)と置き換わるために,2週間もの期間が必要であることがわかった.しかし,置換が十分であっても,その後の工程において細胞構造が破壊されることを確認した.従って,置換過程だけでなく,置換後の操作に関しても農産物に適した手法を検討する必要があると考えられた.次に保存中の組織内におけるガスハイドレートの形成過程を観察するため,ガスハイドレートの形成割合の変化を,パルスNMR(MU25A,JEOL)を用いたソリッドエコー法によって測定した.その結果,キセノン分圧0.8MPa,5°Cで保存した場合,組織内の水の約50%しかガスハイドレートに変化しないことを確認した.また,その形成割合は,付加圧力を調整することで,人工的に制御できることを確認した.凍結保存において,氷の形成割合を制御することはできない.従って本結果より,組織内での形成割合を調整できるガスハイドレートは,結晶形成によるダメージを軽減できる可能性があることが示された.生鮮農産物は,凍結処理によってダメージを受け,そのテクスチャーを著しく低下させる.そのため、凍結保存法に代わる新しい技術の提案が求められてきた.本研究では,組織のテクスチャーを保持しながら長期保存できる技術の確立を目的に,氷様結晶「ガスハイドレート」の利用を提案してきた.その基礎としてH22年度には,農産物組織におけるガスハイドレート形成の確認をX線回折測定,NMR測定より行った.これら結果を受けて,本年度は,ガスハイドレート形成・解離に伴う農産物組織のテクスチャー変化について測定を行った.レオメータを用いたテクスチャー測定の結果,ガスハイドレートの形成・解離によってタマネギ組織のテクスチャーは,凍結・解凍処理後の組織と比較して,生鮮組織に近いことが確認された.細胞膜に対するダメージは,ガスハイドレートの形成量に依存し,組織内の水が約35%ガスハイドレートを成すと,生鮮組織と比較して50%程度を低下することが示された.一方,細胞壁の力学的性質を示す破断強度においては,生鮮組織と比較して凍結・解凍処理後の組織は70%近く低下したのに対し,ガスハイドレート形成・解離後の組織では20%程度の低下にとどまっていた.同様の傾向は,ニンジン組織においても確認された.H22年度の研究において,ガスハイドレートの形成量は,保存時に使用する付加圧力を調整することで人工的に制御できることを確認してきた.従って,その形成量を人為的に調整することで,農産物組織のテクスチャー低下を抑えて保存できることが示されたと考えられる.以上のことより,ガスハイドレートを利用した保存法は,凍結保存法と比較して農産物のテクスチャー低下を抑制できる有効な長期保存法として利用できることが示された.
宿主・寄生虫相互作用に関する免疫学的・分子生物学的研究

宿主・寄生虫相互作用の機序を細胞・分子レベルで明らかにするため下記の点について解析を行った。1)宿主内における原虫の適応と抗原変異:熱帯熱マラリア原虫の赤血球内寄生の適応に関して検討したところNa^+、K^+レベルに依存することなく増殖するが、寄生赤血球のCa^<2+>代謝を乱した場合には、原虫が容易に死滅することを認めた。また、Trypanosoma cruziについては全形体型に共通する本原虫特異的糖蛋白も見出す一方、T.gambienseについて、in vivoにおいては抗体の作用によって抗原変異の頻度は数倍高まるがin vitroでは抗体に非存在下でもin vivoの約100倍高まることを見出した。2)寄生虫抗原の解析と遺伝子のクローニング:熱帯熱マラリア原虫メロゾイト表面抗原のp190の遺伝子について、その全塩基配列を決定した。これを他原虫株の同一遺伝子と比較したところ、。p190は7つの変異領域を持つこと、それらはランダムに変異するのではなく2型に分類し得ることが判明した。また、旋毛虫幼虫のmRNAを用いて、分子量48kDaの抗原蛋白遺伝子の97%に相当するcDNAを得た。さらに、抗日本住血吸虫モノクローナルIgE抗体の認識するシストソミュラ膜上の97kDa抗原分子は、アスパラギン結合型糖鎖を有する糖蛋白であることを明らかにした。3)寄生虫感染における免疫応答の変調:糞線虫症患者では、OKT4陽性細胞およびOKIa-1陽性細胞の相対的増加とOKT8陽性細胞の減少が認められ、マイトゲン刺激によるリンパ球増殖活性は有意の低下を示した。一方、住血吸虫感染は、IL-2産生ならびにIL-1、IL-2応答性の低下を来たし、虫卵抗原にはポリクローナルなB細胞活性化因子が存在することが示された。さらに、好酸球には広東住血線虫幼若成虫および第一期幼虫由来の遊走因子に対するレセプターが存在することが示唆され、寄生虫感染はIgE B細胞の数的増加と細胞表面IgEの量的増加を来たすことが明らかとなった。宿主・寄生虫相互作用の機序を細胞・分子レベルで明らかにするため、本年度は下記の如き研究を行った。1.宿主内における原虫の適応と抗原変異に関する解析:熱帯熱マラリア原虫の赤血球内寄生の適応に関し、高【Na^+】、低【K^+】レベルを示す赤血球を作成し、原虫の増殖性について検討したところ、本原虫は両イオンレベルに依存することなく増殖することが判明した。また、同原中MAD20株のメロゾイト表面抗原について遺伝子のクローニングを行い、全塩基配列を決定し、他原虫株のそれと比較したところ、この抗原が対立遺伝子の産物であるにもかかわらず、限られた変異を示すことを認めた。クルーズ・トリパノソーマでは、全形態型に共通する糖蛋白を見出す一方、ガンビア・トリパノソーマの抗原変異は【10^(-4)】【10^(-5)】の頻度で自然発生的に生ずることを認めた。2.寄生虫抗原の解析と遺伝子のクローニング:旋毛虫感染幼虫より抽出したmRNAの翻訳により48kDaの抗原が得られたが、分泌排泄抗原および虫体抗原中には、これと異なる分子が数種類含まれていた。

また、日本住血吸虫シストソミュラと結合するモノクローナルIgE抗体産生ハイブリドーマの樹立に成功し、シストソミュラ膜上の防御抗原の解析が可能となった。3.寄生虫感染における免疫応答の変調に関する解析:糞線虫症患者の抗体反応は、重症化とともに減弱する一方、住血吸虫感染では、インターロイキン産生および反応性T細胞の機能減弱が認められ、少数のセルカリアによる感染でも多クローン性B細胞活性化がおこることが判明した。また、広東住血線虫に対するラットの再感染防御能は、系統間で差が認められたが、末梢血好酸球レベルとの間には相関が認められなかった。また、フローサイトメトリーによる分析の結果、寄生虫感染によりIgE-B細胞の表面IgEが増量することが認められた。1.宿主内における原虫の適応と抗原変異に関する解析:熱帯熱マラリア原虫MAD20株のメロゾイト表面抗原前駆体(p190)の遺伝子には,その塩基配列からみて,幾つかの相同領域と変異領域とがあることをすでに明らかにしたが,同原虫の種々の株についてこの変異領域の塩基配連を比較した結果この遺伝子は二型性の対立遺伝子であることが判明した.このことは,トリパノソーマにみられる抗原変異の機序とは異なり,メロゾイト表面抗原多型性は,これら対立遺伝子の組み換えによって生じることを示唆するものである.一方,ガンビアトリパノソーマの抗原変異に関して,同原虫のin vitro.長期培養法を確立して検討したところ, in vivoにおける自然発生的変異の頻度と比較し,約100倍高い頻度で変異が生ずることを見出した. 2.寄生虫抗原の解析と遺伝子のクローニング:旋毛虫感染マウスと特異的に反応する48kD抗原をコードする遺伝子中構造を明らかにするため, cDNAライブラリーを作製し,感染血清をプローブとしてスクリーニング後,陽性クローンについてエピトープ選択法による各クローン特異的抗体を分離し,これを用いつ目的のクローンλTs39を選択した.さらに,その構造を解析し,全長1266base中に383アミノ酸残基からなる読取り枠を確認したが,さらに上流の5′末端は欠失しているものとみられるため,この点について検討中である.一方,日本住血吸虫抗原について,モノクローナルIgE抗体の認識する97kD分子はシストソミユラ膜上に表現されており,防御抗原として機能する可能性が示された.3.寄生虫感染における免疫応答の変調に関する解析:日本住血吸虫虫卵抗原は,マクロファージの存在下でも, NK, T細胞の増殖反応を誘導しないが,マクロファージの非存在下でB細胞を活性化の増殖させること,その分子は分子量650kDと120kDの糖蛋白であることが判明した.宿主・寄生虫相互作用の機序を細胞・分子レベルで明らかにするため、下記の点について解析を行なった。1)宿主内における原虫の適応と抗原変異:熱帯熱マラリア原虫の赤血球内寄生の適応に関して検討したところ、Na^+、K^+レベルに依存することなく増殖するが、寄生赤血球のCa^<2+>代謝を乱した場合には、原虫が容易に死滅することを認めた。また、Trypanosoma cruziについては全形体型に共通する本原虫特異的糖蛋白を見出す一方、T.gambienseについて、in vivoにおいては抗体の作用によって抗原変異の頻度は数倍高まるが、in vitroでは抗体の非存在下でもin vivoの約100倍高まることを見出した。2)寄生中抗原の解析と遺伝子のクローニング:熱帯熱マラリア原虫
断層モデルを考慮した確率論的設計用地震動の提案

断層モデルを用いた詳細法による強震動評価に基づいて、地震ハザード曲線を求め、そこから、確率的に設計用地震動を策定する手法について、過去の研究成果による手法の原型を元に提案を行った。本研究は、地震動の位相特性の違いによる応答の差異や、位相特性と断層パラメータの関係、および断層モデルの不確かさの考え方について、原型をさらに発展させることを試みた。また、設計用地震動を選定する際に行う、安全性のレベルを表す信頼性指標の値の設定についても考察を行った。平成18年度(平成19年8月31日)の研究実施において、関東地方を検討対象として、断層モデルを考慮した確率論的設計用地震動を作成する初期段階の研究を行った。まず、検討対象サイトを複数選定し、それぞれにおいて予備的地震ハザード解析を行った。検討対象サイトとしては東京都の中心に位置する大手町と、比較するための研究事例の多い神奈川県横浜市をまず選定した。これらの検討サイトにおいて距離減衰式を用いて予備的地震ハザード解析を行い、それぞれの検討サイトにおいて、より高精度の地震ハザード評価を行うために、地震ハザードに寄与率の大きな地震を選定した。それらの結果を用いて、地震ハザードにおける地震動強さを算定するためにスタディ用の複数の断層モデルの構築を行った。今後の研究において、これらの断層モデルに基づいて、詳細法による波形合成を実施し各断層モデル毎の強震動予測を行う。また、検討サイトにおいて適切な地震動評価を行うには、特に発生頻度の高い地震において、断層モデルのパラメータのばらつきを考慮して、地震動のばらつきを評価すること、すなわち1つのシナリオ地震を確率論的に評価することが設計用地震動を決定するにあたって極めて重要である。平成18年度の研究計画目的においては、詳細法による波形合成に適用するための断層パラメータのばらつきの客観的な定量的評価を行うことを目的としていた。従って、それぞれの検討サイトにおいて予備的地震ハザード解析結果に最も貢献度の高い1923年関東地震の震源モデルについては、断層パラメータのばらつきの定量化を試みるため、数値シミュレーションによるスタディを行った。18年度の繰越事業において,新たに設定し直した関東地震の断層モデルを用いて,既往の断層モデルとの比較検討および,断層パラメータのばらつきの検討をやり直した。断層モデルについては,既往の断層モデルの内容とは詳細な部分で異なっているが,複数の観測地点で試計算を行った結果,震度分布について,既往の断層モデルと整合がとれていることを確認した。また,既往の断層モデルに比べて,最新のプレート深度に基づく本研究による断層モデルの方がより強い地震動となることがわかった。断層パラメータのばらつきについては,短周期領域における加速度震源スペクトルのレベルに加えて,アスペリティ位置,破壊開始点位置,地震波の長周期部分に影響する地震モーメントをばらつかせて検討を行った。これらの検討結果と18年度の結果を合わせて,関東地方の検討サイトにおける地震ハザードの試計算を行った。断層モデルを用いて計算した地震波の位相特性については,まず既往の文献の整理を行った。さらに本研究で作成した断層モデルによる地震波群と,本研究以外の過去の研究成果で作成した断層モデルによる地震波群も合わせて,整理を行った。詳細な分析については,20年度も続けて行う。経験的グリーン関数法による合成計算によって得た複数の時刻歴波形について、その位相特性と断層パラメータや敷地との関係について、分析を行った。具体的には、地震のタイプや震源域、マグニチュードの違いによって、特徴が見いだせるかについて検討を行った。位相特性の分析では、各地震波の位相差分分布を調べ、位相差分スペクトルを正規分布と見たときの標準偏差を算出し、その値を比較した。また、各地震動の位相差分の標準偏差に対して、比率R(=1%減衰における応答値/5%元減衰における応答値)を定義し、比率Rの位相差分に対する傾向の検討を行った。さらに、設計用地震動を提案するために、応答スペクトルを不変とした時の、位相の違いによる地震動の影響についても検討を行った。具体的には、位相をランダムとした場合、経験的グリーン関数法によって計算した合成波による位相を用いた場合、実際の地震記録の位相を用いた場合とで、比較検討を行った。最後に、設計用地震動を確率論的に策定する際、選択する確率について考察を行い、例として東京都周辺の地震断層による合成波より設計用地震動の策定を行った。
ゲノム解析による尿路結石形成機構の解明

OPNは糖鎖を伴うリン酸化蛋白で多くの機能を持ち、結石関連蛋白では最も重要と考えられている蛋白の一つである。これまでに、結石形成時にOPNが遠位尿細管で過剰に発現することを報告してきた。家族歴のある結石患者は再発歴が有意に高いことが報告されており、遺伝素因の存在を示唆している。しかしながらOPN遺伝子要因が結石にどのように関連しているかの詳細については明らかではない。一塩基多型(single nucleotide polymorphism(SNP))はゲノム配列上の単一の塩基が変異する現象で、癌、糖尿病、循環器病などの多因子疾患で、遺伝要因を診断する目的で用いられている。我々は結石患者およびコントロールの血液よりゲノムDNAを抽出し、SNP解析のための特異的なprobe(TaqMan probe)を用いた5'nuclease assayによって、既に報告されているOPNのSNPのうち、アミノ酸配列置換が生じるcoding SNPであるA-9402→G(Arg→His)を解析して、尿路結石症患者とコントロールの間に有意差を認めた。OPN遺伝子の全配列にあるSNPsと尿路結石との関係を調べるために、direct sequencingの方法でOPN遺伝子に対してre-sequencingを行い、69個のSNPsを同定した。遺伝統計学的に解析し、OPN遺伝子のpromoter領域にある4つのSNPsからのhaplotypesが尿路結石症と関係があることが判明した。さらに分子生物学手法により、そのhaplotypeの機能が徐々に明らかになってきている。われわれの研究成果はOPNの遺伝子多型と結石のリスクが関連し、診断に有用であることを示している。osteopontin(以下OPN)は尿路結石関連物質であり、結石形成過程に何らか重要な役割を有することが示唆される。今回はOPN欠損マウスを作成し、その腎結晶沈着について検討を行った。また、OPNの遺伝子多型のうち4番染色体のexon7について尿路結石症発症との関係をSNPs解析により明らかにした。実験1:マウスES細胞のOPN遺伝子exon4を組換えるためNeomycin耐性遺伝子targetting vector導入した。OPN欠損株を受精卵にmicroinjectionし、交配によりOPNノックアウトマウスを作成した。実験2:Wild-type(以下WT)およびOPN欠損マウス(以下KO)[C57BL/6,雄8週齢]に、1-5% ethylene glycole(以下EG)を自由飲水で、50-100mg/kg glyoxylate(以下GOx)を腹腔内注射で2週間投与した。投与後、腎OPN発現(定量PCR, insitu hybridization,免役染色)および結晶形成(Pizzolate染色)を評価した。実験3:尿路結石症77例と健常人81例のDNAを血液から採取し4番染色体のexon7の9402^<nd>と9171^<st>についてのSNPs解析を行った。KOマウスは正常な成長・生殖機能を有し、骨・腎構造も正常であった。80mg/kg以上のGOxを投与した場合のみWT, KOとも腎結晶沈着を認めたが、KOはWTと比して結晶沈着を多く認めた。KOマウスは実験的高シュウ酸尿による腎結晶沈着がより生じやすいと考えられ、結晶形成においてOPNは抑制因子であることが示唆された。また、今回のSNPs解析の結果からは、9402^<nd>と9171^<st>は尿路結石症の遺伝子マーカーにはならないことが証明された。

実験1:マウスES細胞のOPN遺伝子exon4を組換えるためNeomycin耐性遺伝子targetting vector導入した。OPN欠損株を受精卵にmicroinjectionし、交配によりOPNノックアウトマウスを作成した。実験2:wild-type(以下WT)およびOPN欠損マウス(以下KO)[C57BL/6,雄8週齢]に、1-5% ethylene glycole(以下EG)を自由飲水で、50-100mg/kg glyoxylate(以下GOx)を腹腔内注射で2週間投与した。投与後、腎OPN発現(定量PCR, insitu hybridization,免役染色)および結晶形成(Pizzolate染色)を評価した。実験3:尿路結石症77例と健常人81例のDNAを血液から採取し4番染色体のexon7の9402^<nd>と9171^<st>についてのSNPs解析を行った。KOマウスは正常な成長・生殖機能を有し、骨・腎構造も正常であった。80mg/kg以上のGOxを投与した場合のみWT, KOとも腎結晶沈着を認めたが、KOはWTと比して結晶沈着を多く認めた。KOマウスは実験的高シュウ酸尿による腎結晶沈着がより生じやすいと考えられ、結晶形成においてOPNは抑制因子であることが示唆された。また、今回のSNPs解析の結果からは、9402^<nd>と9171^<st>は尿路結石症の遺伝子マーカーにはならないことが証明された。OPNは糖鎖を伴うリン酸化蛋白で多くの機能を持ち、結石関連蛋白では最も重要と考えられている蛋白の一つである。これまでに、結石形成時にOPNが遠位尿細管で過剰に発現することを報告してきた。家族歴のある結石患者は再発歴が有意に高いことが報告されており、遺伝素因の存在を示唆している。しかしながらOPN遺伝子要因が結石にどのように関連しているかの詳細については明らかではない。一塩基多型(single nucleotide polymorphism(SNP))はゲノム配列上の単一の塩基が変異する現象で、癌、糖尿病、循環器病などの多因子疾患で、遺伝要因を診断する目的で用いられている。我々は結石患者およびコントロールの血液よりゲノムDNAを抽出し、SNP解析のための特異的なprobe(TaqMan probe)を用いた5'nuclease assayによって、既に報告されているOPNのSNPのうち、アミノ酸配列置換が生じるcoding SNPであるA-9402→G(Arg→His)を解析して、尿路結石症患者とコントロールの間に有意差を認めた。OPN遺伝子の全配列にあるSNPsと尿路結石との関係を調べるために、direct sequencingの方法でOPN遺伝子に対してre-sequencingを行い、69個のSNPsを同定した。
超音波振動援用による高性能内面ホーニング加工法の開発

本研究の目的は、機械部品の小径内面仕上げ用の高性能ホーニング加工法を開発することである。これは振動子が発する軸方向の振動を砥石半径方向の振動に変換し、この半径方向振動を砥石の切込み運動として利用する新しいホーニング加工法である。焼入鋼およびセラミックスのホーニング加工において、砥石半径方向振動の振幅変化に対応した寸法生成量が確認された。さらに、このホーニング加工法は仕上げ面性状の向上の点でも有利であることがわかった。本研究で目指す高性能ホーニング加工法の実現には装置の開発が不可欠である。平成24年度は、23年度中に開発、製作された砥石半径方向の振動を励起する超音波振動装置を使用して各種材料のホーニング加工実験を行い、装置の性能評価と改良等を行った。1.ホーニング実験に先駆け、従来の焼入れ鋼加工用のcBN砥石に加え、セラミックス材料加工用の電着ダイヤモンド砥石を設計、製作した。これらは振動耐久試験および砥石作用面の観察によって品質評価を行い実験に供した。2.焼入れ鋼およびセラミックス材料(ジルコニア、炭化けい素)のホーニング加工において、いずれの場合も超音波振動の振幅増加に対応した寸法生成量が得られることから、超音波振動が砥石の切込み運動として作用し、材料除去および寸法生成に寄与していることが確認できた。これは機械加工における超音波振動の新たな効果の発現である。振動振幅と加工量(寸法生成量)の関係は加工材料によって異なるが、材料による両者の関係を予め求めておけば、実際の小径内面加工においてμmオーダーの寸法調整が可能となる。3.本ホーニング加工法による仕上げ面粗さは、通常の定切込み内面ホーニングに比べて改善され、特に焼入れ鋼および破壊靱性値が高いセラミックスの仕上げ面には、クロスハッチパターンを描く切削条痕にそって超音波振動切削特有の加工模様が形成され、粗さの小さな表面が得られた。4.実用化に際して消耗交換部品となる砥石部分の小型・高精度化と製作費低減に向けた改良設計および製作準備を開始し、今後の進展を図った。本研究最終年度の平成25年度は、本開発技術の実用化に向け、装置の改良とその評価のための実験研究を推進した。1.実験用超音波振動ホーニング装置の第1号試作機は、砥石ツールの回転運動を固定した工作物回転方式を採用したが、この方式では、工作物の大きさ・形状に制限があり、また、工作物回転用駆動装置を必要とするなど改良の余地があった。このため、スリップリングを用いた回転主軸取付け型のロータリー振動子を製作し、改良を行った。2.これまでのホーニング砥石ツールは、砥石と振動子取付け用シャンク部を一体構造としていたが、ツールの製作精度および振動子への取付け再現性の向上を図るため、ツールシャンク部を精密コレットチャック(特注品)に代え、これを介して砥石を取付ける方式に変更した。これによって消耗部品である砥石部の構造が単純化され、砥石ツールの製作精度と振動子への取付け精度を向上させることができた。3.改良装置の超音波振動特性をレーザ変位計によって調べた結果、砥石は半径方向に安定したたわみ振動を発生し、振幅は振動制御装置によって約30μmを上限として任意に制御することができた。4.開発・改良を加えた超音波振動ホーニング加工装置および方法に対して評価実験を行った結果、(1)砥石半径方向の超音波振動の振幅制御によって小径穴の内径調整が可能であることを確認した。(2)内面ホーニングに必要な回転運動は、工作物側よりも工具側に与える機構・構造とする方が円筒形状精度を得る上で有利である。(3)超音波振動の援用によって焼入れ鋼および構造用セラミックスのホーニング仕上げ面粗さが向上することなどを明らかにした。小径内面の高精度加工技術の向上を目的とした超音波振動援用によるホーニング加工法の開発は、大手自動車部品メーカーからもその応用が注目され、今後の進展が期待されている。機械の構成要素(部品)は大小さまざまな円筒穴を有し、これら内径面の加工精度の向上と高能率加工の進展は、機械の性能および生産性の向上に不可欠である。本研究の目的は、砥石部分をパイプ・スリット構造としたホーニング工具を用いて、振動子が発する軸方向の超音波振動を砥石径方向の振動に変換し、これを円筒内径面に対する切込み運動として活用した新しい高性能ホーニング加工装置および方法を開発することである。本研究で開発する加工装置は、搭載する工作機械に特別な切込み機構を設けることなく、超音波振動の振幅を制御することによってμmオーダーの内径寸法の調整を可能にするものである。本研究初年度の23年度は、工作物回転型ホーニング装置による加工実験と並行して、給電方式にスリップリングを用いた小径穴加工用の工具回転型超音波振動ホーニング装置を設計、試作し、その基本性能の評価実験を行った。その概要は以下の通りである。