hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サンゴ礁生物からの新規抗ウイルス剤の探索

沖縄沿岸で採集したサンゴ礁生物からエキスライブラリー、ならびに少数の海洋天然物ライブラリーを作成し、それらをHCV NS3 helicase、HCV replicon、HBV core promoterなどの抗ウイルススクリーニングに提供した。ヒットしたエキスからは、アッセイと並行して活性成分を単離・構造決定をするとともに、同定した化合物の類縁体の探索、誘導体の作成、活性評価を行った。これらの内容を研究協力者とともに論文と学会で報告してきた。まず最初の段階のスクリーニングを行い、有意な活性を示す天然物そのものがいくつか見られた。さらにその誘導体を作成するとともに、関連物質を分離して供給し、テストした結果、構造活性相関についても若干の知見が得られているので。現在進行中のメロセスキテルペン類のHBVに対する抗ウイルス活性については、できるだけ類似の化合物を提供し、その構造活性相関についての知見を得て、天然物よりも活性の高いものがないか探索する。さらに新規に提供するエキスや海洋天然物からも、よりHBVに対して抗ウイルス活性の高い物質を見つけるように努力する。海洋天然物化学さらに入手可能なサンゴ礁生物に特徴的な物質を提供し、新たなリード化合物の発見を目指す。引き続き、ヒット化合物に関連した化合物を提供して、構造活性相関に関して知見を得る。すでに論文発表された化合物の分離や精製、ならびに、現在、HBVに対する抗ウイルス活性について研究が進行しているメロセスキテルペン類の分離と誘導体の作成を行ってきたが、予算の範囲内で行えたので、次年度使用額が生じた。しかし、実際には、平成27年度内に使用した金額は、当初の配分額とほぼ同様の金額であった(初年度の繰り越しがあったため)。化合物の分離・精製・誘導体の作成等の実験で予想したほど物品費ならびに測定経費がかからなかったため。最終年度の平成28年度には、再びスクリーニングが行われる予定なので、多くのサンプルの分画等が予定されている。この研究過程で使用する測定においては、こちらの機器分析センターが平成28年度からかなり値上げしているので、次年度使用額の分も含めてかなりの予算がこれに使われるものと予想される。平成27年度の物品費や測定経費として活用する予定である。
高機能表面創製法としての複合めっきプロセスの効率化に関する研究

今年度は、各種めっき浴からの疎水性粒子の共析について検討を行った。PTFEのような疎水性粒子はそれ自身ではめっき浴には分散しないので界面活性剤を用いてめっき浴に分散させる。既に昨年度明らかにしたように分散粒子の共析がおこるためには、金属イオンと粒子自身との相互作用が必要であるから、ここで用いる界面活性剤にも金属イオンと相互作用する官能基を疎水基として持っているものが必要である。そこで、金属イオンと配位結合すると考えられるアミノ基を持つ活性剤をめっき浴に添加して分散めっきを検討したが、活性剤の添加量によって粒子の共析率が大きく変化するばかりでなく、金属の析出形態も影響を受けた。共析させるためには、粒子の表面だけに金属と相互作用する官能基が存在すればよいと考えられるので、めっき浴に添加する前に粒子を界面活性剤を加えた蒸留水中に分散させた後、濾過を行い余分の活性剤を取り除いた。このようにして前処理を施した粒子を添加して分散めっきを行ったところ、金属の析出状態にあまり影響を与えることなく、粒子が金属とともに析出した。このような実験をふまえて、どのような活性剤が分散めっきに効果があるのかを明らかにし、めっき浴設計指針を得るため、界面活性剤を加えためっき浴にアルカリを添加して電位差滴定を行った。界面活性剤をしてはポリオキシエチレン基を親水基として持つ非イオン系の活性剤とアミノ基を持つカチオン系の活性剤を検討したが、ポリオキシエチレン基を持つ活性剤は金属イオンとの相互作用が弱いが陰極との相互作用も弱く金属析出反応にあまり影響しないことがわかった。アミノ基を持つ活性剤は陰極と強く相互作用することから、金属イオンと相互作用する活性剤の添加量はできるだけ抑え、非イオン活性剤をもちいて粒子を分散させることが疎水性粒子共析用の分散めっき浴を設計する要点と考えられる。今年度は、各種めっき浴からの微粒子共析現象に対する溶液pHのおよぼす影響を中心に研究を進めた。特に酸化物粒子の場合、金属イオンとの相互作用は溶液pHに依存するので、酸性のめっき浴中で安定と考えられるTiO_2粒子の挙動を中心に検討した。また、難溶性イオン結晶であるBaSO_4粒子の挙動もあわせて検討し比較を行った。めっき欲として副反応があまり起こらず電解条件による溶液pHや金属イオン濃度の変動がほとんどないと考えられる酸性硫酸銅めっき浴中でのTiO_2およびBaSO_4粒子の銅イオンとの相互作用について、アルカリ添加による電位差滴定法によって検討した。TiO_2粒子の場合には、酸化物粒子としての個体酸・塩基的性質から予測される挙動とは異なり、TiO_2粒子が本来は塩基として振る舞う酸性条件(pH=5.5以下)においても、みかけ上固体酸として振る舞うことが明らかとなった。これは金属イオンとの相互作用の結果、プロトンが溶液中に放出されたと考えることができ、同時に銅イオンが粒子表面に結合したためと考えられる。粒子表面に対する銅イオンに吸着量とpHの間にはこれを裏づける関係が見いだされた。BaSO_4粒子の場合には溶液との間での酸・塩基的な相互作用は観測されず、また銅イオンとの相互作用も見いだされなかった。次に、各種の電解条件のもとで粒子の共析について検討したが,TiO_2粒子の場合その共析量は、粒子表面に存在する銅イオンの量に比例した。BaSO_4粒子の場合には、粒子を水平に配置した電極上に沈積させた場合においても析出金属中への粒子共析は観測されなかった。

以上のような結果から、粒子共析現象にとって金属イオンと粒子との相互作用が重要であることが明らかとなった。今年度は、各種めっき浴からの疎水性粒子の共析について検討を行った。PTFEのような疎水性粒子はそれ自身ではめっき浴には分散しないので界面活性剤を用いてめっき浴に分散させる。既に昨年度明らかにしたように分散粒子の共析がおこるためには、金属イオンと粒子自身との相互作用が必要であるから、ここで用いる界面活性剤にも金属イオンと相互作用する官能基を疎水基として持っているものが必要である。そこで、金属イオンと配位結合すると考えられるアミノ基を持つ活性剤をめっき浴に添加して分散めっきを検討したが、活性剤の添加量によって粒子の共析率が大きく変化するばかりでなく、金属の析出形態も影響を受けた。共析させるためには、粒子の表面だけに金属と相互作用する官能基が存在すればよいと考えられるので、めっき浴に添加する前に粒子を界面活性剤を加えた蒸留水中に分散させた後、濾過を行い余分の活性剤を取り除いた。このようにして前処理を施した粒子を添加して分散めっきを行ったところ、金属の析出状態にあまり影響を与えることなく、粒子が金属とともに析出した。このような実験をふまえて、どのような活性剤が分散めっきに効果があるのかを明らかにし、めっき浴設計指針を得るため、界面活性剤を加えためっき浴にアルカリを添加して電位差滴定を行った。界面活性剤としてはポリオキシエチレン基を親水基として持つ非イオン系の活性剤とアミノ基をもつカチオン系の活性剤を検討したが、ポリオキシエチレン基を持つ活性剤は金属イオンとの相互作用が弱いが陰極との相互作用も弱く金属析出反応にあまり影響しないことがわかった。アミノ基を持つ活性剤は陰極と強く相互作用することから、金属イオンと相互作用する活性剤の添加量はできるだけ抑え、非イオン系活性剤をもちいて粒子を分散させることが疎水性粒子共析用の分散めっき浴を設計する要点と考えられる。
病原性細菌による水環境汚染の実態解明に資する病原性細菌の網羅的定量解析手法の開発

本研究では、多様な病原性細菌の一斉定量解析法の開発と、それを用いた水環境中の病原性細菌汚染実態の解明を目指し、1DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択的検出法の開発、2DNAマイクロアレイを用いた900種余の病原性細菌の一斉定量解析法の開発、3国内外の水環境における病原性細菌汚染のデータ基盤の整備に取り組んだ。本研究の結果から、ある程度多様な細菌種に有効なDNAインターカレーター処理条件を明らかにし、多様な病原性細菌の一斉定量解析法の確立に向けたヒントを得ることができた。また、相模川水系及びネパール・カトマンズ盆地の水試料における病原性細菌汚染の状況を把握することができた。本研究では、900種余の病原性細菌(生菌)を一度に定量解析する新規解析手法の開発と、それを活用した水環境の病原性細菌汚染の実態解明を目標とし、1DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択的検出法の開発、2DNAマイクロアレイを用いた900種余の病原性細菌の一斉定量解析法の開発、3国内外の水環境における病原性細菌汚染のデータ基盤の整備の3つの研究課題の達成を目指している。平成25年度は、主に課題1に取り組んだ。Escherichia coli、Pseudomonas putida、Bacillus subtilis subsp. subtilis、Enterococcusfaecalis、Rhodococcus equiを対象病原性細菌として選定し、エチジウムモノアザイド(EMA)とプロピジウムモノアザイド(PMA)をDNAインターカレーターとして用いた。添加するEMA/PMAの濃度とEMA/PMA添加後の光照射時間を検討し、EMA/PMAがDNAと強固に結合しPCRを阻害するには15分の光照射が必要であること、また、1μg/mlのEMA/PMAで細菌種によらず死菌の98%以上を排除できることを明らかにした。しかし、決定したDNAインターカレーター処理条件の環境水試料への適用性について検討した結果、一部の菌種では生菌DNAの選択的検出ができず、さらなる検討の必要性が見出された。また、課題2に関して、文献調査等により、定量のために使用する内部標準プローブ(16S rRNA遺伝子ユニバーサルプローブ)の選定を行うとともに、標的細菌の16S rRNA遺伝子コピー数の一部を明らかにした。また、文献調査により、各標的細菌プローブと内部標準プローブとのハイブリダイゼーション効率の差異を実験的に評価し外挿することが必要であることを明らかにし、その評価にも着手した。本研究では、900余の病原性細菌(生菌)を一度に定量解析する新規解析手法を開発し、同手法を活用して水環境中の病原性細菌汚染の実態を解明することを目標として、1DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択検出報の開発、2DNAマイクロアレイを用いた900種余の病原性細菌の一斉定量解析法の開発、3国内外の水環境中における病原性細菌汚染のデータ基盤の整備の3つの研究課題の達成を目指している。平成26年度は、平成25年度から実施している課題1および課題2を継続するとともに、課題3に関して国内河川におけるモニタリング調査を実施した。課題1については、平成25年度にも使用した標準菌のうち、Pseudomonas putida、Enterococcus faecalis、Rhodococcus equiを用い、環境水試料に対するDNAインターカレーター処理(エチジウムモノアザイド、プロピジウムモノアザイドによる処理)の適用方法について検討を進めた。課題2については、新たなDNAマイクロアレイフォーマットを完成させるとともに、バクテリアゲノム情報の調査によって標的細菌の16S rRNA遺伝子のコピー数をある程度明らかにした。また、DNAマイクロアレイ解析の条件について検討し、最適化を行った。課題3については、夏季、秋季、冬季に相模川水系におけるモニタリング調査を実施し、各種水質分析を行った。また、一部の試料を対象として、DNAインターカレーター処理の有無による病原性細菌解析結果の差異を調査し、河川水中の病原性細菌の存在状態について知見を得た。本研究では、900種余の病原性細菌(生菌)を一度に定量解析する新規解析手法を開発し、同手法を活用して水環境中の病原性細菌汚染の実態を解明することを目標として、1DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択検出法の開発、2DNAマイクロアレイを用いた900種余の病原性細菌の一斉定量解析法の開発、3国内外の水環境中における病原性細菌汚染のデータ基盤の整備の3つの課題達成を目指した。最終年度である平成27年度は、課題3について、これまでに確立・最適化した解析手法を用いて、国内外の水試料における病原性細菌汚染の調査を実施した。国内の調査では、平成26年度に実施した相模川水系におけるモニタリングを継続して、合計72試料の河川水試料における病原性細菌分布を解析した。また、海外の調査では、ネパール連邦民主共和国のカトマンズ盆地を調査地域に選定し、飲用ボトル水10試料、地下水13試料、公共水場水1試料、河川水2試料、湧水2試料の合計28試料における病原性細菌分布の解析を実施した。相模川及びカトマンズ盆地における調査結果から、各地域の水試料において頻繁に検出される病原性細菌種をリストアップし、バイオセーフティレベル3の病原性細菌の出現状況を明らかにするとともに、両地域における病原性細菌の出現状況の相違等を検討した。さらに、大腸菌・大腸菌群等の微生物指標や理化学指標と病原性細菌の出現との関連性についても検討し、地域によらず、従来の一般的な水質指標によって病原性細菌の出現を評価することが困難である可能性を見出した。

本研究では、多様な病原性細菌の一斉定量解析法の開発と、それを用いた水環境中の病原性細菌汚染実態の解明を目指し、1DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択的検出法の開発、2DNAマイクロアレイを用いた900種余の病原性細菌の一斉定量解析法の開発、3国内外の水環境における病原性細菌汚染のデータ基盤の整備に取り組んだ。本研究の結果から、ある程度多様な細菌種に有効なDNAインターカレーター処理条件を明らかにし、多様な病原性細菌の一斉定量解析法の確立に向けたヒントを得ることができた。また、相模川水系及びネパール・カトマンズ盆地の水試料における病原性細菌汚染の状況を把握することができた。課題1『DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択的検出法の開発』については、これまでに使用していた方法では、一部の細菌において生菌の検出阻害が生じることが明らかになり、DNA抽出方法を含めて、適用方法についてさらなる検討が必要であることが明らかになった。課題2『DNAマイクロアレイを用いた900種余の病原性細菌の一斉定量解析法の開発』については、GenBankに登録されているバクテリアゲノム情報から16S rRNA遺伝子のコピー数を整理しているが、情報が大量であるため、想定していたよりも時間を要している。課題3『国内外の水環境における病原性細菌汚染のデータ基盤の整備』は、概ね予定していた内容を達成している。生物環境工学課題1『DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択的検出法の開発』:生菌の検出阻害が生じず、かつ、死菌を選択的に検出できるよう、DNAインターカレーター処理の環境水試料への適用方法を明らかにし、手法を完成させる。課題2『DNAマイクロアレイを用いた900種余の病原性細菌の一斉定量解析法の開発』:標的病原性細菌の16S rRNA遺伝子コピー数を整理し、DNAマイクロアレイ解析結果に基づいて病原性細菌数を評価する方法論を確立する。課題3『国内外の水環境における病原性細菌汚染のデータ基盤の整備』:国内外におけるモニタリング調査を実施する。国内は、平成26年度に調査を行った相模川水系において調査を継続するとともに、他の特徴的な河川(畜産業等の排水が流入する河川や汚染度の高い河川)での調査も実施することを検討している。また、国外(アジア地域)でのモニタリング調査も実施し、病原性細菌汚染の実態について広くデータを蓄積し、水質分析結果と併せて整理する。平成25年度の主要な検討課題として設定した課題1『DNAインターカレーター処理を用いた水中の生菌DNA選択的検出法の開発』に関して、細胞構造の異なる系統分類学的に多様な病原性細菌の生菌DNA選択的検出に適したDNAインターカレーター処理条件を明らかにすることができた。しかし、その環境水試料への適用において新たな課題が見出されたことから、平成26年度にも課題1を継続することが必要になった。他方、課題
帯状流の 乱流渦によるプラズマ閉じ込め劣化の抑制効果と内部輸送障壁形成の相関究明

研究内容は以下の通りである。即ち、プラズマ内で半径方向にプラズマの持つエネルギーが逃げることを防ぐための内部輸送障壁(ITB)を、外部から制御する解析検討を行った。エネルギー輸送障壁部は、強い回転速度差(シアー)を持って局所的に創られる。このような強い渦度を持つ回転層は、プラズマ中心位置をはずした電子サイクロトン加熱により生成維持され、局所的に高エネルギー電子を生成し、これにより元のガウス分布形状のなだらかな径方向電位分布を、一部膨らみ(ハンプ)を持つ電位分布形状に変形する。イオン温度や電子温度の局所的な勾配は、内部輸送障壁内で明らかに増大し、これは丁度トカマクやステラレータ装置の内部輸送障壁と類似している。内部輸送障壁内のイオンや電子の実効的熱拡散係数が減少していることが分かる。またこの内部輸送障壁では低周波乱流の抑制が観測され、内部輸送障壁を境に乱流構造が障壁内外で分離されて繋がっていない様子が、分かる。この研究の意義や重要性は以下の通りである。上述のように、プラズマ内部のエネルギー閉じ込めの改善を行い、よりコンパクトで経済的な核融合実現には、内部輸送障壁によるエネルギー閉じ込めとその制御が喫緊の研究課題である。ところが現在内部輸送障壁の外部制御方法が確立されていない一方、ITER等では、これを重要視しているために、その手法と物理機構を明らかにすることは必要不可欠である。本研究ではそのはじめての成功に当たる画期的な研究成果と位置づけることができる。本研究では、(1)最近トカマクやヘリカル装置のプラズマ閉じ込め改善に著しい効果を発揮し、学術的にも生成物理機構の究明が急がれている、内部輸送障壁(ITB)とこれに伴う帯状流(zonal flow)の生成過程、並びにその生成要因として理論予想されているドリフト波や乱流渦(vortex)との相関等を、実験的に究明することを研究の全体構想とする。加えて、(2)zonal flow等を模擬し、装置端部を持つミラー独自の特色を活かして、後述する装置端部からの帯状層流now入射を行う独自の着想と手法により、(3)帯状層流の存在時のドリフト波や乱流渦への影響や、プラズマ閉じ込めへの効果、層流強度への依存性等を明らかにし、輸送障壁生成の物理と効果の究明・学術普遍化を行うことを目的とする。本年度は、本研究のアイデアの骨格を成す「外部生成円環状電子入射による円筒環形状の帯状層流」が、乱流渦[2次元構造を初めてX線計測により成功;T.Cho et al., Physical ReviewLetters 94,085002(2005)]を、実際に分断し径方向の乱流渦の動きを強く妨げ、ITBの帯状層流の様に径方向輸送を改善できるかについて、初期データに基づき更なる予備実験・解析を実施した。即ち、本研究課題である「帯状層流の乱流渦によるプラズマ閉じ込め劣化抑制効果」が円環状電子流/帯状層流の外部入射形成で同様に起り課題実施が可能であることを確認した。更に、本実験結果を更に詳細に究明するため、相対論効果で温度上昇と共に位置が動くバリア部高温電子リングを、時間変化が無く特性が明確で流量や密度・速度が制御可能な「円環状の電子ビーム源」に置き換え、帯状層流の生成・制御を自在にできる「帯状層流(zonal/laminar flow)生成」を実施するための準備を行った。本研究では、(1)プラズマ閉じ込め改善に著しい効果を発揮し、学術的にも生成物理機構の究明が急がれている、内部輸送障壁(ITB)とこれに伴う帯状流(zonal flow)の生成過程、並びにその生成要因として理論予想されているドリフト波や乱流渦(vortex)との相関を、実験的に究明することを研究の全体構想とする。加えて、(2)zonal flow等を模擬し、装置端部を持つミラー独自の特色を活かして、後述する装置端部からの帯状

層流flow入射を行う独自の着想と手法により、(3)帯状層流の存在時のドリフト波や乱流渦への影響や、プラズマ閉じ込めへの効果、層流強度への依存性等を明らかにし、輸送障壁生成の物理と効果の究明・学術普遍化を行うことを目的とする。本年度は、円環状電子流/帯状層流の外部入射形成による「帯状層流の乱流渦によるプラズマ閉じ込め劣化抑制効果」を確認すべく、時間変化が無く特性が明確で流量や密度・速度が制御可能な「円環状の電子ビーム源」を使用するアイデアに基づき、帯状層流の生成・制御を自在にできる「帯状層流(zonal/laminar flow)生成」を実施するための準備を行うとともに、E_rシアー効果に加え従来からタンデムミラーの軸方向閉じ込めに有効なプラグ並びにサーマルバリア電位を生成し、このE_z効果による軸方向輸送の抑制実験を行った。以上より、径方向・軸方向輸送の抑制・制御もあわせた閉じ込め特性の研究を行った。
固-液界面の液体吸着構造制御による新規ナノ潤滑機構の研究

我々はこれまでに、非極性溶媒中のシリカ表面に吸着したアルコールなどの水素結合性液体分子が、表面から水素結合によりつながった厚さ数10nmにおよぶ規則構造を形成することを見いだしている(界面分子マクロクラスター)。また、界面分子マクロクラスターが形成された表面間には、5nm以下の近距離で、液体構造に起因する強い斥力が働くことを明らかにしてきた。この現象は、低分子・低粘度の液体の吸着層でありながら高負荷下でも安定に存在し、固体表面の直接接触を避けるという潤滑層に求められる特性を実現している。本研究では、吸着分子種により界面分子マクロクラスターの構造・厚みを制御し、その力学特性との相関を解明し、この知見に基づき、液体ナノ薄膜による高潤滑とその分子論的な制御を実現する新しい方法論の確立を目的として、測定用のセルの設計・製作を行い、これを用いてエタノール-シクロヘキサン,エチレングリコール-シクロヘキサン,水-シクロヘキサン2成分液体を用いたシリカ表面間の潤滑特性の評価を行った。この現象は、低分子・低粘度の液体の吸着層でありながら高負荷下でも安定に存在し、固体表面の直接接触を避ける機能を実現したものである。本研究では、吸着分子種により界面分子マクロクラスターの構造・厚みを制御し、その力学特性との相関を解明し、この知見に基づき、液体ナノ薄膜による高潤滑とその分子論的な制御を実現する新しい方法論の確立を目的としている。評価法として、距離を連続的に制御しながら液体ナノ薄膜の摩擦・潤滑特性を調べることができるナノ共振ずり測定法を用いる。平成22年度は、界面分子マクロクラスター吸着層の潤滑特性の評価にナノ共振ずり測定法を適用可能とするため、小容量かつ密閉状態型で溶液交換可能なチャンバーの設計・作製、および液中で動作可能な共振ずりユニットの設計・製作・動作テストを行った。液中動作可能な共振ずり測定ユニットの製作では、ばねの変位を測定するセンサーとして静電容量計の代わりにひずみゲージを導入した。また、表面を水平方向に駆動するためのピエゾは、薄く削りだしたテフロン製のケースで被覆することで測定溶液との接触を避けて絶縁・保護することができた。これらの作製、改良した装置が正常に動作することも確認した。平成23年度は、表面力および共振ずり測定により、界面分子マクロクラスターの潤滑特性の評価を開始した。具体的には、エタノール-シクロヘキサン2成分液体中のガラス表面間の表面力測定を行い、エタノールをシクロヘキサンに微量添加すると、ガラス表面間の距離が数nm以下で斥力の増大を観測することができた。これは、エタノールマクロクラスター形成による構造斥力と考えられる。またこのとき、表面をより強く押しつけるほど接着力が増大することが分かった。これらの結果より、界面分子マクロクラスターの形成が確認されたと考えている。我々はこれまでに、非極性溶媒中のシリカ表面に吸着したアルコールなどの水素結合性液体分子が、表面から水素結合によりつながった厚さ数10 nmにおよぶ規則構造を形成することを見いだしている(界面分子マクロクラスター)。

また、界面分子マクロクラスターが形成された表面間には、5 nm以下の近距離で、液体構造に起因する強い斥力が働くことを明らかにしてきた。この現象は、低分子・低粘度の液体の吸着層でありながら高負荷下でも安定に存在し、固体表面の直接接触を避ける機能を実現したものである。本研究では、吸着分子種により界面分子マクロクラスターの構造・厚みを制御し、その力学特性との相関を解明し、この知見に基づき、液体ナノ薄膜による高潤滑とその分子論的な制御を実現する新しい方法論の確立を目的としている。評価法として、表面力測定と共振ずり測定法を用いた。23年度までに、製作した液浸型共振ずりユニットの動作テスト・改良、内容積が小さく密閉状態で溶液を交換可能なポートをもつチャンバーを用いて、エタノール-シクロヘキサン2成分液体のシリカ表面間の表面力測定、共振ずり測定を行った。24年度は、エタノールより厚く、安定なクラスター構造形成を観測しているエチレングリコール-シクロヘキサン、および水-シクロヘキサン2成分液体中の表面力・共振ずり測定を行った。エチレングリコール、水のシリカ表面への吸着によると考えられる接着力は観測されたが、構造斥力による耐荷重性と高い潤滑性は今のところ観測されていない。さらに、表面調製および測定溶液条件の最適化を図り、本課題で整備した測定装置を活用して研究を進める。当初の計画に従って、平成22年度は小容量かつ密閉状態型で溶液交換可能なチャンバーの設計・作製、および液中で動作可能な共振ずりユニットの設計・製作・動作テストを行い、平成23年度は、表面力および共振ずり測定により、界面分子マクロクラスターの潤滑特性の評価を開始しており、(2)おおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、引き続き、表面力・共振ずり測定により、マクロクラスター吸着層による潤滑特性の表面間距離・垂直負荷依存性を評価する。特に、クラスター層の構造の斥力により高い垂直負荷条件においてもガラス表面間の直接接触を避けて、潤滑特性が維持されるかどうかの検討を進める。
紫外光照射によるブドウ果実のアントシアニン生成促進とその機構解析

グローコールマン果皮のアントシアニン蓄積に及ぼす光強度の影響(UV-A域01.1W・m^<-2>、可視域1100μmol・m^<-2>・s^<-1>)を散乱光下でみたところ、光強度の低下に伴ってアントシアニン含量が低下した。白色光照射では、100μmol・m^<-2>・s^<-1>までは照射強度の上昇に伴ってアントシアニン含量が増加した。紫外光照射下では約1W・m^<-2>まではアントシアニンが急増したが、それ以上では逆に低下した。LED光源を用いて可視域におけるアントシアニン生成の反応スペクトルを調査したところ、青色光に対する反応性が高く、緑色黄色域では小さかった。赤色系、黒色系各4品種の計8品種のブドウについて、成熟開始期にUV-A照射およびABA処理を行い、アントシアニン生成に及ぼす影響をみた。コールマン、ピオーネ、安芸クイーンのアントシアニン含量はUV-A照射よりもABA処理で多く、一方ヒロハンブルグではUV-A照射で多かったが、ルビーオクヤマでは両者に差がなかった。アントシアニン含量が多いほどPAL活性が高かった。ピオーネとマスカット・オブ・アレキサンドリアのPAL活性と遺伝子発現は果実発育に伴って急減し、ベレゾーン期にはほとんど検出されなかった。アントシアニンを蓄積しないマスカット・オブ・アレキサンドリアでは成熟期にはPAL活性と遺伝子発現は検出限界レベルで推移したが、ピオーネとグローコールマンではアントシニン蓄積に伴ってPAL活性が増加し、これに平行して後者では3種、前者では2種のPAL遺伝子の発現増加がみられた。ABA処理はピオーネとグローコールマンのアントシアニン蓄積、PAL活性および遺伝子発現を顕著に促進した。ブドウは、果皮色の違いからピオーネに代表される黒色系、デラウエアーのような赤色系およびマスカット・オブ・アレキサンドリアのような白色系品種に分けられる。黒色系と赤色系品種では、着色程度が市場価値を決定する重要な指標となっている。これまでに、ブドウ果実のアントシアニン合成は、成熟期のABA処理や紫外光(UV)照射によって促進されること、アントシアニン合成経路の中で、その入り口に位置するフェニールアラニンアンモニアリアーゼ(PAL)活性が重要な律速段階になっていることが明らかにされている。本研究では、着色促進技術の改善を目指して、ブドウ果実におけるアントシアニン合成の制御機構を分子レベルで解明することを目的に、PALをコードする遺伝子のクローニングとその発現解析を試みた。ピオーネ果皮よりRNAを抽出し、RT-PCR法およびRACE-PCR法により、PALをコードする3種の全鎖長cDNAのクローニングに成功し、Vv-PAL1,Vv-PAL2およびVv-PAL3と命名した。このうち、Vv-PAL3はデータベースに登録されているブドウのPAL遺伝子と同一であったが、他の2種は新規遺伝子であった。それぞれのcDNAは約2,500の塩基からなり、PAL遺伝子に特徴的な保存領域を含む約380アミノ酸のオープンリーディンクフレームを有していた。発現解析の結果、幼果期には着色、非着色品種に関わらず、いずれの品種でもPAL遺伝子の強い発現がみられたが、成熟期には着色品種でのみPAL活性の促進と一致した遺伝子発現の上昇がられた。また、ABA処理によるピオーネの着色促進には、Vv-PAL2遺伝子発現の促進が伴っており、アントシアニン合成における同遺伝子の重要性が示された。また、グローコールマンではUV照射によって、アントシアニン蓄積の増加と特異的なVv-PAL3遺伝子の促進が認められた。ブドウ'グローコールマン'、'カベルネソービニオン'および'メルロー'

果皮のアントシアニン蓄積に及ぼす光強度の影響(UV-A域O1.1W・m^<-2>、可視域1l00μmol・m^<-2>・s^<-1>)を散乱光下でみたところ、いずれの品種も光強度の低下に伴ってアントシアニン含量が低下した。光強度に対する反応性は'グローコールマン'で高かった。人工光照射下では、いずれの品種も白色光および紫外光強度の上昇に伴ってアントシアニン含量が増加した。白色光照射では、100μmol・m^<-2>・s^<-1>までは照射強度の上昇に伴ってアントシアニン含量が増加した。紫外光照射では、'グローコールマン'では約1W・m^<-2>まではアントシアニンが急増したが、それ以上では逆に低下した。'カベルネソービニオン'と'メルロー'では約4W・m^<-2>まではアントシアニン含量が増加した。'グローコールマン'と'カベルネソービニオン'について、可視域におけるアントシアニン生成の反応スペクトルを青から遠赤までのLED光源を用いて調査したところ、両品種とも青色光に対する反応性が高かった。また、'グローコールマン'では赤遠赤色でも高い反応がみられた。'ピオーネ'、'グローコールマン'および'マスカット・オブ・アレキサンドリアのPAL活性と遺伝子発現は果実発育に伴って急減し、ベレゾーン期にはほとんど検出されなかった。アントシアニンを蓄積しない'マスカット・オブ・アレキサンドリア'では成熟期にはPAL活性と遺伝子発現は検出限界レベルで推移したが、'ピオーネ'と'グローコールマン'ではアントシニン蓄積に伴ってPAL活性が増加し、これに平行して後者では3種、'前者では2種のPAL遺伝子のこ発現増加がみられた。ABA処理は'ピオーネ'と'グローコールマン'のアシトシアニン蓄積、PAL活性および遺伝子発現を顕著に促進した。ブドウ果実のアントシアニン生成に及ぼす光条件の影響を詳細に調査するため,赤色(R)および遠赤色(FR)発光ダイオードで照射したところ,'グローコールマン'果実のアントシアニン生成は,赤色光により促進され,生成量はその強度に依存すること,R/FR比が1.00.5の範囲での遠赤色光の共存は,赤色単色に比べ,アントシアニン生成量をやや増加させるが,R/FR比が0.5以下となるFRの照射では,生成量は低下することが明らかとなった.栽培条件の異なる'安芸クイーン'収穫果のアントシアニン含量は高冷地産で多く,暖地の加温ハウス産がこれに次ぎ,暖地の露地産で少なかった.アントシアニン含量が多いほど明度が低い一方,彩度が高く,またその組成比が加温・無加温ハウスおよび高冷地産と暖地の露地産では異なった.クロロフィル含量は加温ハウス産で多く,無加温ハウスと暖地の露地産で少なかった.'安芸クイーン'の成熟開始期にABA処理,白色または黒色の袋掛けおよび成熟期間を通して紫外光照射を行った.アントシアニン含量はABA処理で最も多かったが,PAL活性との関係は明確でなかった.処理区間でアントシアニンの組成比に違いがみられたが,クロロフィル含量には差がなかった.着色品種の'ピオーネ'と'グロー・コールマン'を供試し,ABA処理によるブドウ果皮のアントシアニン生成促進とmyb遺伝子の発現との関係を調査した.5種のmyb様遺伝子断片が得られ,そのうちG-myb20とG-myb11
竹林は水資源涵養機能・水土保全機能に悪影響を及ぼすのか?

モウソウチク林が、水資源涵養・水土保全・水質浄化機能に及ぼす影響について実測結果から解析した。その結果、モウソウチク林では、1)針葉樹人工林と比較して遮断蒸発量は約10%少ないが、蒸散量は約12%多く、結果として蒸発散量は針葉樹人工林と同程度であること、2)地表流の発生頻度は高いが地表流出率(0. 6 33. 5%)は他の森林と比較して少ないこと、3)樹冠からのK+, Cl-, SO2の溶脱が極めて高いことを明らかにした。本研究では,様々な立竹密度のモウソウ竹林における水循環過程を測定し,竹林が水資源涵養や水土流出に与える影響を総合的に評価することを目的とする.平成21年度の研究実績は以下の通りである.1.蒸散量について(1)立竹密度約9000本/haの竹林に樹液流速測定サイトを設置し,測定を開始した.(2)上記竹林のタケが侵入しつつあるスギ林および未侵入のスギ林に樹液流速測定サイトを設置し,タケおよびスギの樹液流速の測定を開始し,竹林の拡大が地域の水資源涵養機能に及ぼす影響に関する調査を開始した.(3)樹液流計測により竹林の林分蒸発散量を推定できることを検証した(論文投稿中).(4)寡雨地域において針葉樹林が竹林に駆逐された場合,竹林の林分蒸発散量の方が他の樹種の林分蒸発散量より多いため,森林の水資源涵養機能が低下する可能性があることを明らかにした(論文投稿中).2.林内雨量について(1)竹林における竹冠通過雨量の空間的変動性は竹林の葉面積指数にはほとんど依存せず,林外雨量の多寡に依存することを明らかにした(論文掲載済み).3.土壌浸透量について(1)竹林の根群密度・土壌水分特性・浸透能を調査した.4.表面流量について(1)立竹密度約4000本/haの竹林に表面測定プロットを設け,竹林の表面流の発生特性を明らかにした(学会発表).5.竹林降る雨の化学特性竹林における竹冠通過雨および竹桿流の化学特性を明らかにした(論文掲載予定).本研究では,様々な立竹密度のモウソウ竹林における水循環過程を測定し,竹林が水資源涵養や水土流出に与える影響を総合的に評価することを目的とする.平成22年度の研究実績は以下の通りである1.蒸散量立竹密度約9000本/haの竹林,タケが侵入しつつあるスギ林およびタケが未侵入のスギ林に樹液流速測定サイトを設置し,タケおよびスギの樹液流速の測定を開始した結果,三者の林分蒸散量に大差がないことを明らかにした(投稿準備中)樹液流計測により竹林の林分蒸発散量を推定できることを検証した(論文掲載済み)寡雨地域において針葉樹林が竹林に駆逐された場合,竹林の林分蒸発散量の方が他の樹種の林分蒸発散量より多いため,森林の水資源涵養機能が低下する可能性があることを明らかにした(論文掲載済み)2.林内雨量竹林における竹冠通過雨量の空間的変動性は竹林の葉面積指数にはほとんど依存せず,林外雨量の多寡に依存することを明らかにした(論文掲載済み)3.土壌浸透量竹林の根群密度・土壌水分特性・浸透能を調査した4.表面流量立竹密度約4000本/haの竹林に表面測定プロットを設け,竹林の表面流の発生特性を明らかにした(論文掲載済み)5.竹林内雨の化学特性竹林における竹冠通過雨および竹桿流の化学特性を明らかにした(論文掲載済み)本研究は、モウソウ竹林(以下、竹林と称す)における水循環過程を測定し、竹林が水資源涵養や水土流出に与える影響を総合的に評価することを目的とした。平成23年度の研究実績は以下の通りである。1.蒸散量について他の温帯の森林と同様に、竹林の群落コンダクタンスは基本的に飽差に依存し、2次的に日射に依存する。ただし、竹林の葉面積はスギ・ヒノキ林の葉面積より少ないにも関わらず、光飽和条件下では竹林の群落コンダクタンスはスギ・ヒノキ林の群落コンダクタンスの約2倍であった。この結果より、竹林は蒸散量・光合成量が多く、竹林の拡大や針葉樹林への侵入は地域の水・炭素循環を大きく変化させる可能性があることが示唆された。(論文掲載済み)

隣接する竹林(タケ:9000本/ha)、竹林が侵入しつつあるスギ林(タケ:4200本/本、スギ:300本/ha)、スギ林(1300本/ha)において蒸散量を測定した結果、45月には蒸散量は竹林とスギ林はほぼ同程度で、タケ侵入林が若干少ないが、7月下旬には竹林の蒸散量はスギ林の蒸散量の約2倍になり、竹侵入林の蒸散量はスギ林の蒸散量の約1.5倍になった。これは、7月に入りタケが新葉に変わった後には竹林の蒸散量が増加したことに起因すると考えられた(投稿準備中)2.表面流量について竹林内に地表流観測プロットを6プロット、バイオマットフロー観測プロットを3プロット設置し、観測を行った。地表流の総量はプロットによって異なり、地表流流出率(地表流量/降水量)は、0.6%から35.5%であった。本研究で観測された地表流量は、先行研究におけるヒノキ林のものと比較して明確に小さく、スギ林、広葉樹林と比較しても小さい部類に入った。また、バイオマットフローはほとんど観測されなかった。(論文掲載済み)
根尖性歯周炎の成立進展におけるインターロイキン1の意義

歯周疾患の成立進展におけるILー1に関する基礎的研究として、軟組織の炎症に始まり硬組織破壊に至る過程を培養下の線維芽細胞、骨芽細胞および軟骨細胞を用いて、生化学的、免疫学的に解析を行った。また臨床的には根尖性歯周炎を有する患者の根管浸出液中に認められるILー1様因子が根尖性歯周炎の成立、進展とどの様な関連性があるかを追求した。その結果、以下のことが明らかになった。1)種々細菌細胞壁の有する多彩な生物活性の最小有効単位であることが知られたムラミルジペプチド(MDP)で線維芽細胞を刺激することによって得られたILー1様因子(FTAF)はSDSーポリアクリルアミドゲル電気泳動にて、分子量約2万と3万五千の画分に活性を認め、等電点電気泳動による分画で、酸性側(PH3.54.7)にPIをもつ因子であることが判明した。2)細胞の増殖分化の細胞レベルでの解析が最も進んでいる培養軟骨細胞を用いた検索によりILー1(α、β)と腫瘍壊死因子(TNF)は結合組織の主要成分であるプロテオグリカンの合成を抑制する一方、その分解を促進することが明らかになった。またILー1αに対する6種類のモノクローナル抗体を作製し、ILー1活性ならびにプロテオグリカン合成・分解に及ぼす中和能を調べ、ほぼ平行関係がみられることが分った。3)ILー1は骨芽細胞を骨面から遊離させて、前破骨細胞が骨面に接触できうるような微小環境をつくりだし、破骨細胞性骨吸収を惹起させる作用を有していることが分った。また高濃度ILー1を添加すると、前破骨細胞が癒合して破骨細胞への分化過程を活性化する可能性が示唆された。4)根尖性歯周炎を有する歯牙より調整した根管浸出液には分子量約1万のILー1様活性物質が認められ、このILー1様活性は歯肉治療の経過に伴い、消失することが明らかになった。また、抗ILー1α抗血清を用いた中和実験では、根管浸出液中のILー1様活性は2831%の抑制効果を示した。昭和62年度, ILー1に関する生化学的並びに免疫学的研究として,合成ムラミルジペプチド刺激モルモット線維芽細胞由来のT細胞活性化因子(FTAF)の性状の解析ならびにヒトリコンビナントILー1分子と腫瘍壊死因子(TNF)との作用解析を目ざし,研究成果として以下の所見を得た.(1)ILー1αとILー1βに特異的な抗血清及びモノクローナル抗体を用いた結果, FTAFはヒトILー1とは類似性の少ない分子であることが示唆された.(2)SDSーポリアクリルアミドゲル電気泳動にて, FTAFは分子量約2万と3万5千の位置に認められ,マクロファージ由来ILー1様因子(分子量約6万5千)との違いが明らかとなった.(3)培養軟骨細胞レベルでサイトカイン作用を高感度に解析する方法を確立した. (4)(3)の方法によりILー1(α, β)とTNFは結合組織の主要成分であるプロテオグリカンの合成を抑制する一方,その分解を促進することを明らかにした.(5)ILー

1αに対する6種類のモノクローナル抗体を作製し, ILー1活性ならびに上記のプロテオグリカン合成・分解に及ぼす中和能を調べ,ほぼ平行関係がみられることを明らかにした.また, ILー1に関する免疫組織化学的並びに臨床的研究では, (6)PLP固定後のヒト根尖病巣組織内におけるILー1の局在をモノクローナル抗体を用いてABC法により検索した結果,主として多形核白血球,内皮細胞なでに陽性所見を認めた. (7)根尖病巣を有する歯牙より調整した根管浸出液にはILー1様活性が認められ,このILー1様活性は治療の経過に伴い,消失することが明らかになった.歯周疾患の成立進展におけるILー1様因子に関する基礎的ならびに臨床的研究として、軟部組織の炎疾にはじまり硬組織破壊に至る過程を培養下の線維芽細胞、骨芽細胞、軟骨細胞などによるILー1ないしはILー1様因子の産生、性状と作用の解析を行っている。今年度の成果として、1)種々細菌細胞壁の多彩な生物活性の担い手であるムラミルジペプチド(MDP)による刺激で得られ、部分精製の線維芽細胞由来T細胞活性化因子(FTAE)をSDSーPAGEで分画し、還元条件下、分子量20,00035,000ダルトンの画分にFTAF活性を認め等電点電気泳動による分画で、酸性側(PH3.5ー4.7)にPIをもつ因子であることが判明した。2)陰イオン交換体としてFPLCーMonoQカラムを用いることにより、FTAFを他の血清蛋白成分と分離出来ることせ明らかにした。3)培養軟骨細胞を用いて種々のサイトカインの作用を解析する方法を確立しており、この方法を用いてMDPや細菌性リポ多糖(LPS)がILー1やTNFに匹敵する程に強く軟骨細胞のプロテオグリカンの分解系を促進することを見出した。4)ラット頭蓋骨の組織培養系において、低濃度のILー1は骨芽細胞に作用し、骨芽細胞の骨面からの遊離、破骨細胞性骨吸収の活性化を惹起させる作用を有していることが明らかになった。また高濃度のILー1を添加すると、前破骨細胞から破骨細胞への分化過程を活性化する可能性が示唆された。5)根尖性歯周炎を有する歯牙の根管浸出液より得られたILー1様活性物質は歯肉溝滲出液より得られたものと比較すると、その活性は約1/10で抗ILー1d抗血清を用いた中和実験では28%31%の抑制効果を示した。また、根管浸出液や歯肉溝滲出液において分子量約1万の画分に活性が認められた。
遺伝子導入によるマラリアを伝播しないハマダラカの作製

研究代表者(吉田)は海外共同研究者であるProf. Crisantiのグループと共同でハマダラカのカルボキシペプチターゼ遣伝子プロモーター領域をクローニングし、抗マラリア活性を有する一本鎖抗体遺伝子をこのプロモーター下に連結したプラスミドベクター2種類(中腸細胞内型、中腸分泌型)を構築した。中腸細胞内型プラスミドDNAをハマダラカ卵にインジェクションして5系統のトランスジェニック蚊を確立した。このトランスジェニック蚊は、吸血3時間後にはカルボキシペプチターゼ遣伝子プロモーターが活性化し、中腸内で一本鎖抗体遺伝子の発現を強力に誘導することを明らかにした。しかしながらこれらのトランスジェニックハマダラカにはマラリア伝播阻止能はなかった。同様に中腸分泌型プラスミドDNAをハマダラカ卵にインジェクションして1系統のトランスジェニック蚊を確立した。現在解析中である。海外共同研究者であるProf. Crisantiのグループはハチ毒タンパクを発現するトランスジェニックハマダラカを作製し、これにマラリア伝播阻止能があることを見出した(JBC 2002)。またトランスジェニックハマダラカによるマラリアコントロールの方向性を示す報告として、トランスジェニックハマダラカはWTに淘汰されないような工夫を施すことが必須であることを明確にした(Science 2003)。海外共同研究者であるProf. Sindenのグループは熱帯熱マラリア原虫の各ステージにおけるタンパク発現プロファイルを明らかにした(Nature 2002)。またマウスマラリアゲノムプロジェクトにも参加し、その全塩基配列を明らかにした(Nature 2002)。本研究課題において研究代表者は日本では初めてとなるハマダラカ遺伝子操作施設をつくり、マラリアコントロールを主目的とする蚊-マラリア原虫の相互関係を解明する研究が可能となった。現在解析中である。研究代表者(吉田)は2001年78月にかけて英国インペリアル大学において、海外共同研究者であるProf. Sinden, Prof. Crisantiらと共に本研究課題である『遺伝子導入によるマラリアを伝播しないハマダラカ作製』のための予備実験および研究打ち合わせを行った。Prof. Crisantiの研究グループと研究代表者は構築したプラスミドベクター(マラリア原虫の発育阻害をするタンパクをコード)を用い、すでに4系統のトランスジェニック蚊を樹立している。14年度はこれらトランスジェニック蚊のマラリア感受性を研究代表者がインペリアル大学において検討する。またProf. Crisantのグループは、新たなトランスジェニック蚊作製のための新技術(PiggyBac)を開発した(JBC 2002)。さらにハマダラカの強力なプロモーターとしてトリプシンプロモーターの解析を行い、trypsin regulatory elementを同定した(JBC 2001)。共同研究者であるProf. sindenのグループは、蚊のステージで重要な役割を演じているマラリア原虫のP25, P28, pbCHT1分子を同定し、knockout parasiteを作製してその機能を明らかにした(EMBO J 2001, Infect Immun 2001)。最近では、in vitro培養系でマラリア原虫のステージを再現することに成功した(Science 2002)。これらの研究成果は、トランスジェニック蚊研究の本課題の遂行に深く関わっている。研究代表者(吉田)は海外共同研究者であるProf.Crisantiのグループと共同でハマダラカのカルボキシペプチターゼ遺伝子プロモーター領域をクローニングし、抗マラリア活性を有する一本鎖抗体遺伝子をこのプロモーター下に連結したプラスミドベクターを構築した。ハマダラカ卵にこのベクターDNAをインジェクションして4系統のトランスジェニック蚊を確立した。

しかしながらこれらのトランスジェニックハマダラカにはマラリア伝播阻止能はなかった。現在中腸分泌型コンストラクトを持ったトランスジェニック蚊を作製中である。Prof.Crisantiのグループはハチ毒タンパクを発現するトランスジェニックハマダラカを作製し、これにマラリア伝播阻止能があることを見出した(JBC2002)。またトランスジェニックハマダラカによるマラリアコントロールの方向性を示す報告として、トランスジェニックハマダラカはWTに淘汰されないような工夫を施すことが必須であることを明確にした(Science2003)。海外共同研究者であるProf.Sindenのグループは熱帯熱マラリア原虫の各ステージにおけるタンパク発現プロファイルを明らかにした(Nature 2002)。またマウスマラリアゲノムプロジェクトにも参加し、その全塩基配列を明らかにした(Nature 2002)。
高速回転用水潤滑軸受に関する研究

電子機器、光学機器の高精度化に伴い、小径の内面研削盤や、小径ドリル用の高速回転スピンドルには、ますます高い剛性と回転精度、そしてより高い回転数が要求されるようになってきている。従来これらのスピンドルには転がり軸受や静圧気体軸受が広く応用されてきた。しかし転がり軸受は振動、回動精度および寿命の点で、また静圧気体軸受は剛性および負荷容量の点で十分とは言えず、高い剛性と負荷容量、そして優れた回転精度と十分な高速回転が可能なスピンドルの開発が強く要望されていた。そこで本研究では、これらの要求を同時に満足できる高速回転スピンドル用軸受として、新構造の水潤滑静圧軸受を提案した。新構造の水潤滑軸受はコニカル形状であり、軸受面にはゴムが張られ、変形可能となっている。さらに潤滑流体の水は軸の中を通して軸受すきま内に給水される形式となっている。したがって回転速度が増加するにつれ、遠心力により給水圧力が増加する原理となっている。前年度は、主軸を実際に製作し、それを12万rpm程度にまで高速回転させ、提案する軸受が安定に動作することを確かめた。今年度は、遠心力による給水圧の増加を実験的に確かめるために、軸受面を金属とした軸受を製作し、軸受内圧力の計測を行った。また、有限要素法により、軸受内圧力を理論的に求め実験値との比較検討を行った。その結果、軸受内の圧力上昇には、回転による遠心力だけではなく、軸表面に設けられたスパイラル溝の影響が大きいことが明かとなった。また、軸回転による動圧効果を有効に利用するために、軸受面に浅いポケットを設けた軸受についても理論的な検討を行い、高速回転スピンドル用軸受としてきわめて有用なことを明らかにした。近年、プリント基板用スピンドルには、穴径の微小化によりますます高い回転数と回転精度が要求されるようになってきた。また、この種のスピンドルにはプリント基板の輪郭加工をも同時に行えるようにと、ラジアル方向剛性についてもかなり高い値が要求される場合が多い。これまで、このような高速スピンドルには、静圧気体軸受や高精度転がり軸受が使用されてきたが、静圧気体軸受ではラジアル方向の剛性が低く輪郭加工に使えない、また転がり軸受では回転精度や軸受寿命が劣るなど従来の軸受ではプリント基板の高集積化に適用できなくなってきており、新しいスピンドルシステムの開発が必要となってきている。そこで本研究では、これらの要求に応えることのできる軸受として、水を潤滑剤とした新しい構造の軸受ースピンドルシステムを提案した。水の粘性は油などに比べ小さいばかりでなく、環境を汚染しないという利点を持つ。また、本スピンドルシステムでは、潤滑剤としての水はスピンドルを通して軸受すきま内に供給され、軸回転とともに遠心力により給水圧が自動的に上昇するという特徴を持っている。さらに、軸受面にはゴムが張られており、発生する圧力により自動的にポケットが形成される構造となっている。本年度は、提案する軸受ースピンドル系における軸受内圧力、負荷容量、消費動力などの静的特性を有限要素法を用いて理論的に解析することにより、軸受すきま内の圧力発生のメカニズムを明らかにした。また実際に軸受を製作し実験を行うことにより、12万rpmで回転可能なことを確認するとともに、理論計算結果の妥当性についても検討を行った。以上の結果、提案した軸受ースピンドルシステムは、高速かつ高精度な回転を得るための軸受系として有用であるとの見通しを得ることができた。

従来これらのスピンドルには転がり軸受や静圧気体軸受が広く応用されてきた。しかし転がり軸受は振動、回転精度および寿命の点で、また静圧気体軸受は剛性および負荷容量の点で十分とは言えず、高い剛性と負荷容量、そして優れた回転精度と十分な高速回転が可能なスピンドルの開発が強く要望されていた。そこで本研究では、これらの要求を同時に満足できる高速回転スピンドル用軸受として、新構造の水潤滑静圧軸受を提案した。新構造の水潤滑軸受はコニカル形状であり、軸受面にはゴムが張られ、変形可能となっている。さらに潤滑流体の水は軸の中を通して軸受すきま内に給水される形式となっている。したがって回転速度が増加するにつれ、遠心力により給水圧力が増加する原理となっている。前年度は、主軸を実際に製作し、それを12万rpm程度にまで高速回転させ、提案する軸受が安定に動作することを確かめた。今年度は、遠心力による給水圧の増加を実験的に確かめるために、軸受面を金属とした軸受を製作し、軸受内圧力の計測を行った。また、有限要素法により、軸受内圧力を理論的に求め実験値との比較検討を行った。その結果、軸受内の圧力上昇には、回転による遠心力だけではなく、軸表面に設けられたスパイラル溝の影響が大きいことが明かとなった。また、軸回転による動圧効果を有効に利用するために、軸受面に浅いポケットを設けた軸受についても理論的な検討を行い、高速回転スピンドル用軸受としてきわめて有用なことを明らかにした。