hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肥育中組織を用いた発現量解析による脂肪交雑責任遺伝子の探索

Marbling-2がQ型とnon-Q型の各3頭から肥育期間中に採取した20ヶ月齢時の最長筋組織によるRNA-Seqで検出したQ型とnon-Q型で発現量が異なる6遺伝子の機能を調べ、Q<non-Qで有意傾向を示したWNT signaling pathwayを調節する遺伝子を候補とした。この肥育期間中の発現変動を調べるために、これら6頭から肥育中11回採取した最長筋組織のうちRNA抽出とcDNA合成が行われていない残り30組織についてRNAを抽出し、その状態に問題ないことを電気泳動で確認した。cDNAを合成し、定量的RT-PCRを行ったところ、9ヶ月齢時(p<0.05)と24ヶ月齢時(p<0.1)で20ヶ月齢時とは逆のQ>non-Qの差を示した。差が検出されたことから、Marbling-2との関連が示唆された。9ヶ月齢と24ヶ月齢時はそれぞれ肥育の導入期と後期である。脂肪交雑を高めるためにビタミンA(VA)給与が制限されるが、その効果が見られる時期は肥育前期から中期であることが示されている。そのため、肥育導入期も含めた肥育中期までが脂肪交雑形成に重要である可能性があり、9ヶ月齢または20ヶ月齢時の発現量差が脂肪交雑に関連している可能性が考えられた。現在、この遺伝子の多型を探索している。また、non-Q型の1頭は他の2頭よりもBMSが高い。そこで、Marbling-2関連とは異なる脂肪交雑遺伝子を探索するために、これら1頭と2頭間でRNA-Seqデータを再解析した。その結果、有意に発現量が異なる177遺伝子を検出した。これらの17遺伝子は黒毛和種の脂肪交雑QTLに位置する可能性がある。さらに、これらの1遺伝子はKOマウスで除脂肪体重が増加することが示されており、脂肪交雑形成に関係する可能性がある。この遺伝子の発現量差について定量的RT-PCRで確認するとともに多型を探索する。Q型Marbling-2とnon-Q型の各3頭から肥育期間中の異なる時期に11回採取した最長筋組織(66組織)からRNA抽出とcDNA合成が完了し、候補としたWNT signaling pathwayを調節する遺伝子の肥育期間中の発現変動を調べた。脂肪交雑形成に重要と思われる肥育中期以前でQ型とnon-Q型間で差がある時期が検出され、Marbling-2との関連が示唆された。また、non-Q型産子3頭でBMS値が異なる1頭と2頭に分け、発現量に差がある遺伝子をRNA-Seqデータを再解析し探索することで、脂肪交雑QTL領域に位置し、KOマウスで除脂肪体重が増加することが示されている脂肪交雑と関連する可能性がある遺伝子を検出した。これら黒毛和種における多型を探索すべき遺伝子を選抜し、多型探索を始めている。また、NGS解析による黒毛和種SNPデータを保有しているため、関連解析に利用するSNPマーカーの選抜を迅速に行うことができる。Marbling-2のQ型とnon-Q型間で発現量差が検出された遺伝子から候補としたWNT signaling pathwayを調節する1遺伝子およびこの遺伝子の上流で機能すると考えられる遺伝子でMarbling-2領域に位置する1遺伝子、さらに、non-Q型3産子のBMS値が異なる個体間で発現量差が検出された遺伝子から候補とした1遺伝子の3遺伝子について、黒毛和種における多型を探索する。検出された多型について、東京都中央卸売市場食肉市場および大阪市中央卸売市場南港市場で腎周囲脂肪組織と各種枝肉形質データが収集されたサンプルを型判定し、脂肪交雑との関連解析を行う。Marbling-2領域に位置する遺伝子については、Marbling-2検出に用いた種雄牛Aの父方半きょうだい家系の型判定も行い、ハプロタイプを再構成し、各アレルとQおよびnon-Qハプロタイプの関係も調べる。種雄牛AからMarbling-2のQ型とnon-Q型を遺伝した各3産子から肥育期間中に採取した最長筋組織の20ヶ月齢時サンプルを用いて行ったRNA-Seqデータを条件変更して改めて解析した。その結果、有意に2倍以上Q型3個体とnon-Q型3個体間で発現量が異なる遺伝子が26個検出された。これら発現量差を再解析するために、20ヶ月齢時サンプルのRNAを用いてcDNAを合成した。これら26遺伝子に対してプライマーを設計し、定量的RT-PCRを試みた。その結果、13個の遺伝子で正常な増幅が確認され、これら遺伝子は20ヶ月齢時の最長筋で発現していることが示唆された。Q型3個体とnon-Q型3個体間で有意差(p<0.05)が検出された遺伝子は4遺伝子(Q>non-Q:1遺伝子、Q<non-Q:3遺伝子)であり、有意傾向(p<0.1)であったものが2遺伝子(Q>non-Q:1遺伝子、Q<non-Q:1遺伝子)であった。Q<non-Qで有意傾向の1遺伝子は、WNT signaling pathwayを抑制する遺伝子であった。そのため、その遺伝子は脂肪細胞分化にも関係すると示唆され、霜降り形成に関わる可能性も考えられる。また、その遺伝子の発現にMarbling-2領域に位置する遺伝子が関係することも示唆されている。最長筋組織は肥育期間中の異なる時期に11回採取されている。その66組織(11回×6頭)のうち、20ヶ月齢時以外の10回60組織からはRNA抽出とcDNA合成が行われていない。

今回発現が確認された遺伝子の肥育期間中発現変動を調べるために、残りの60組織からRNA抽出とcDNA合成を行う必要がある。これまでに、36組織についてRNA抽出を行い、21ug以上のRNAが抽出できている。これらRNAの分解程度に問題ないことが電気泳動で確認できたため、cDNAを合成した。平成29年度の計画で、RNA-SeqでQ型Marbling-2産子とnonQ型産子間で発現量差が検出された22遺伝子について定量的RT-PCRを行い、発現量差が確認された遺伝子についてデータベース解析を行い、その遺伝子の上流で作用する遺伝子にMarbling-2遺伝子領域に位置する遺伝子を探索するとしていた。また、20ヶ月齢時に発現量が異なる遺伝子が、肥育中にどのように発現が変動するのかを明らかにするために、肥育期間中に採取した全6頭の最長筋組織からRNAを抽出し、cDNAを合成するとしていた。実際には、RNA-Seqデータを改めて解析して発現量差が検出された26遺伝子について定量的RT-PCRを行い、13個の遺伝子が20ヶ月齢時の最長筋で発現していることを確認した。また、これらの6遺伝子はQ型産子とnonQ型産子間で発現量が異なる可能性が示された。さらに、そのうちの1遺伝子は、Marbling-2領域に位置する遺伝子によって発現影響を受ける可能性のある遺伝子であった。RNA抽出およびcDNA合成は36組織について行い、全組織のcDNAが揃っていないが、過半数以上は完了し、方法も確立したため、概ね順調とした。Marbling-2がQ型とnon-Q型の各3頭から肥育期間中に採取した20ヶ月齢時の最長筋組織によるRNA-Seqで検出したQ型とnon-Q型で発現量が異なる6遺伝子の機能を調べ、Q<non-Qで有意傾向を示したWNT signaling pathwayを調節する遺伝子を候補とした。この肥育期間中の発現変動を調べるために、これら6頭から肥育中11回採取した最長筋組織のうちRNA抽出とcDNA合成が行われていない残り30組織についてRNAを抽出し、その状態に問題ないことを電気泳動で確認した。cDNAを合成し、定量的RT-PCRを行ったところ、9ヶ月齢時(p<0.05)と24ヶ月齢時(p<0.1)で20ヶ月齢時とは逆のQ>non-Qの差を示した。差が検出されたことから、Marbling-2との関連が示唆された。9ヶ月齢と24ヶ月齢時はそれぞれ肥育の導入期と後期である。脂肪交雑を高めるためにビタミンA(VA)給与が制限されるが、その効果が見られる時期は肥育前期から中期であることが示されている。そのため、肥育導入期も含めた肥育中期までが脂肪交雑形成に重要である可能性があり、9ヶ月齢または20ヶ月齢時の発現量差が脂肪交雑に関連している可能性が考えられた。現在、この遺伝子の多型を探索している。また、non-Q型の1頭は他の2頭よりもBMSが高い。そこで、Marbling-2関連とは異なる脂肪交雑遺伝子を探索するために、これら1頭と2頭間でRNA-Seqデータを再解析した。その結果、有意に発現量が異なる177遺伝子を検出した。これらの17遺伝子は黒毛和種の脂肪交雑QTLに位置する可能性がある。さらに、これらの1遺伝子はKOマウスで除脂肪体重が増加することが示されており、脂肪交雑形成に関係する可能性がある。
鉄イオン標的タンパク質(Fur)の機能と構造解析

鉄元素は生物にとって欠くことのできない成分であるが、鉄(III)イオンは生理的pH条件ではほとんど水に溶けない。そこでバクテリアは、周囲の環境から鉄を吸収するための精巧なシステムを細胞内に発達させている。多くの病原性バクテリアは、鉄イオンの有無を毒素生産の制御スイッチとして使っている。また、大腸菌の内部では、鉄イオン取り込み調節タンパク質(ferric Iron Uptake Regulator, Fur)が、30以上もの遺伝子発現を制御している。鉄イオン存在条件下で、このタンパク質は特定のDNA配列に結合し、その下流の遺伝子発現を抑制することが知られている。Fur相同タンパク質は、結核菌や淋菌をはじめとした多くのグラム陽性菌、陰性菌も持っていることがわかっている。Fur相同タンパク質の立体構造に関する報告はほとんど無い。Furタンパクは、病原菌の毒素発現システムと、鉄イオン吸収システムの両方で、中心的な役割を果たしているが、哺乳類には類似タンパク質は存在しない。だから、Furタンパクは、薬剤設計の標的として適していると言える。今回、Furに類似したNikAと呼ばれる蛋白質の結晶構造解析に成功した。NikAはABCトランスポーターファミリーでニッケルイオン結合蛋白質として働いている。バクテリアのペリプラズム層で、ニッケルイオンの初期結合蛋白質および受け渡し役を担っていて、バクテリアの金属イオン濃度による走化性反応を引き起こしている。NikAの高分解能立体構造を、ニッケルイオンのあり、なしの両方の条件で決定したところ、他のペリプラズム層蛋白質と同様の蛋白質全体の構造変化が確認された。しかし、ニッケルイオンと蛋白質の直接の結合が存在しないなど、今までに見つかっている蛋白質には見られない特徴があった。NikAは、ニッケルイオンにのみ結合能力を持っている。鉄元素は生物にとって欠くことのでぎない成分であるが、鉄(III)イオンは生理的pH条件ではほとんど水に溶解できないことが知られている。そこでバクテリアでは、周囲のから欽を吸収するための精巧なシステムを細胞内に発達させている。一方、大腸菌の内部では、鉄イオンの取り込み調節タンパク質(Ferric Iron Uptake Regulator, Fur)が数多くの(30以上)遺伝子発現を制御している。すべてのFur相同タンパク質は、分子量約17kDaの単量体である。本研究の目的は、大腸菌由来のFurタンパク質の構造解明と金属イオンによるDNA遺伝子発現メカニズムを解明することである。昨年度と同様に酵素のX線結晶構造解析に向けて、単結晶製作のために、大量に試料調整を行って、単結晶作成条件の検索(現有クリスタルスクリーン等を用いる)を行う。クリスタルスクリーンでは、約600種類以上の結晶化条件と結晶化のbufferを作製し単結晶の条件を検索して行く。現在のところ、幾つかの条件で結晶が得られているが、分解能が低くて構造解析に向いてない。本年度も、良い結晶の条件を検索していく。
トルコにおけるデュルケーム社会学の受容と展開に関する研究

本研究課題においては、そのテーマの特殊性から、研究資料の発掘、収集が首尾よく進捗するか否かが大きな関門であったが、幸いにも9月にトルコ本国(イスタンブル)で資料探索を行う機会に恵まれたこともあって、今だ論及の対象となっていない多くの貴重な著書、論文入手することができた。当初入手を期待した文献資料のおよそ78割を座右に置き得たことは、大きな喜びとするところである。資料収集と並行して、夏休み明け頃より、文献の読解、データの整理と批判的検討等、論文執筆のための基礎作業に従事してきたが、その成果から判断する限り、"ズィヤ・ギョカルプのデュルケーム受容"の種々相の解明を相当程度明確かつ詳細に行い得る、との見通しが開けたように思う。フェミニズムの問題等、当初視野の外にあったトピックも浮上してきた。現在、そうした新たな知見を踏まえて、幾篇かの論文について執筆プランを練り直し、アウトラインを確定する作業に入りつつある。とりわけ、以下の論文に関しては、具体的な章・節の組立もほぼ完了し、近々執筆に着手し得る段階にある。「ズィヤ・ギョカルプのOrf概念について」(仮題)「トルコ革命・カリスマ的リーダー・デュルケーム」(仮題)「革命期トルコにおける近代的社会秩序の探究とデュルケーム社会学」(仮題)これらは、脱稿したものから学会誌ならびに勤務校の紀要に遂次発表していく予定である。
生長過程にある肥大組織の糖濃度に対する糖輸入・水流入の相対速度の影響

本研究は園芸生産物の品質にきわめて重要な関わりを有する糖の濃度がどのように決定されているのかを明らかにするための基礎研究である.ここではカブの肥大組織の中に流入する水による影響をなくした場合の糖濃度の動向を調べることにより,組織固有の値の存在を確かめ,糖の変動に関与する遺伝的要因と環境の影響を区別することを期待した.方法としては,水の流入の影響を除くために肥大根の周囲を半截したアクリルパイプで被い,ホースバンドで広がらないように固定した.根がアクリルパイプの内面に触れる直前からその後十分に隙間を埋めつくしてからの数日間,肥大量と糖濃度を調査した.その結果, 1.処理により肥大部の生長は大きく(約40%)抑制された.2.カブの主要糖はグルコースとフルクトースであるが,還元糖(両糖の和)濃度は肥大抑制処理により有意に高まることはなかった.これは肥大根1器官当たりに固有の糖蓄積能力があることを否定するものであり,濃度が生化学的に,また生物物理学的に制御されていることを示していた.3.還元糖とは対照的に,還元糖の12%とわずかに存在するスクロースの濃度は処理により2倍以上の上昇を示した.この事実はスクロースとヘキソースの間に関与すると予想されるスクロース分解酵素の研究の必要性を示唆している.4.水の流入量が本実験において糖濃度に影響しなかったことは従来潅水を控えた実験から推測された通説とは異なる重要な事実である.主に糖濃度により起因する細胞の水ポテンシャルが一定に保たれるように細胞壁の物理学的強度(伸展性)が一定に保たれていることを示唆した本結果は,細胞壁の物理学が園芸学上重要であることを明確に示している.本研究は園芸生産物の品質にきわめて重要な関わりを有する糖の濃度がどのように決定されているのかを明らかにするための基礎研究である.ここではカブの肥大組織の中に流入する水による影響をなくした場合の糖濃度の動向を調べることにより,組織固有の値の存在を確かめ,糖の変動に関与する遺伝的要因と環境の影響を区別することを期待した.方法としては,水の流入の影響を除くために肥大根の周囲を半截したアクリルパイプで被い,ホースバンドで広がらないように固定した.根がアクリルパイプの内面に触れる直前からその後十分に隙間を埋めつくしてからの数日間,肥大量と糖濃度を調査した.その結果, 1.処理により肥大部の生長は大きく(約40%)抑制された.2.カブの主要糖はグルコースとフルクトースであるが,還元糖(両糖の和)濃度は肥大抑制処理により有意に高まることはなかった.これは肥大根1器官当たりに固有の糖蓄積能力があることを否定するものであり,濃度が生化学的に,また生物物理学的に制御されていることを示していた.3.還元糖とは対照的に,還元糖の12%とわずかに存在するスクロースの濃度は処理により2倍以上の上昇を示した.この事実はスクロースとヘキソースの間に関与すると予想されるスクロース分解酵素の研究の必要性を示唆している.4.水の流入量が本実験において糖濃度に影響しなかったことは従来潅水を控えた実験から推測された通説とは異なる重要な事実である.主に糖濃度により起因する細胞の水ポテンシャルが一定に保たれるように細胞壁の物理学的強度(伸展性)が一定に保たれていることを示唆した本結果は,細胞壁の物理学が園芸学上重要であることを明確に示している.
放物型方程式に対するポテンシャル論的研究

当該研究では,放物型方程式として,多重熱方程式および分数ベキの方程式を中心に研究を進めそれぞれ次の成果が得られた.1.多重熱方程式本研究ではそれまでに得られていた多重熱関数に関する平均値の定理をもとに,その優解について研究し,平均値の性質およびそれによる優解の特徴付けが得られた.また,ある種の最小値の原理を導き,それにより,解の一意性に関する定理が得られた.当初予定していた局所化と容量については残念ながら記すべき成果は得られず,今後の課題として残ることになった.2.分数ベキの放物型方程式いわいるリース核に対応した半群がここで扱った分数ベキの放物型方程式である.ラプラシアンの分数ベキが大域的なものであることから必然的に分数ベキの放物型方程式は局所的ではあり得ない.本研究では,調和性と平均値の性質の関係を調べることによって,分数ベキの放物型方程式の調和性が局所的に論じられることがわかった.今後はそれをもとに優調和性へと議論を進めていく予定である.また,平均値の性質の逆問題として領域の形を決定する問題があるが,帯状領域の決定に関してこれまで得られていた熱方程式の場合を拡張した結果が得られた.以上のように,本研究ではポテンシャル論の中でも平均値の性質を中心に研究が展開されたが,最後に,その平均値の性質の逆問題に関して波動方程式への応用が得られたことを付記しておく.放物型方程式の中でも,高階の熱方程式および,分数ベキの放物型方程式を中心に本年度は研究をすすめた.高階の熱方程式については,鈴木紀明氏,下村勝孝氏の協力により,優解の概念および,平均値の不等式とその挙動に関する結果が得られた.これらの成果は,平成11年8月23日から27日までルーマニアのイアシイで開催された複素解析とその関連分野の国際会議で発表した.その析の討論などの結果をふまえ,現在,平均値の凸性および連動する容量について研究をすすめている.分数ベキの放物型作用素については、鈴木紀明氏の協力により,平均値の性質と帯状領域の関連が得られた.これは平成11年6月16日から18日まで京都大学数理解析研究所において開催された研究集会「ポテンシャル論とその関連分野」で発表し,近々論文に発表する予定である.さらに研究をすすめるには,掃散測度のくわしい解析が必要であり,絶対連続性や密度関数の解析をすすめている.当該研究では,放物型方程式として,多重熱方程式および分数ベキの方程式を中心に研究を進めそれぞれ次の成果が得られた.1.多重熱方程式本研究ではそれまでに得られていた多重熱関数に関する平均値の定理をもとに,その優解について研究し,平均値の性質およびそれによる優解の特徴付けが得られた.また,ある種の最小値の原理を導き,それにより,解の一意性に関する定理が得られた.当初予定していた局所化と容量については残念ながら記すべき成果は得られず,今後の課題として残ることになった.2.分数ベキの放物型方程式いわいるリース核に対応した半群がここで扱った分数ベキの放物型方程式である.ラプラシアンの分数ベキが大域的なものであることから必然的に分数ベキの放物型方程式は局所的ではあり得ない.本研究では,調和性と平均値の性質の関係を調べることによって,分数ベキの放物型方程式の調和性が局所的に論じられることがわかった.今後はそれをもとに優調和性へと議論を進めていく予定である.また,平均値の性質の逆問題として領域の形を決定する問題があるが,帯状領域の決定に関してこれまで得られていた熱方程式の場合を拡張した結果が得られた.以上のように,本研究ではポテンシャル論の中でも平均値の性質を中心に研究が展開されたが,最後に,その平均値の性質の逆問題に関して波動方程式への応用が得られたことを付記しておく.
ショウジョウバエ神経幹細胞プログラムのdecoding

神経幹細胞は「時間とともに自らの性質を変化させる」ことによって娘細胞の多様性に寄与しなければならない.ショウジョウバエの胚中枢神経系では,神経幹細胞はHunchback, Kruppelといった転写因子を順次発現し,それを自分の「誕生の順序」の情報として分化していく神経細胞に提供する.HunchbackからKruppelへの切り替えは,転写因子Seven-up(SVP)によって制御されている.SVPはHunchbackからKruppelへのスイッチング時に一過的に発現し,切り替えのタイミングを決めている.今年度は,神経幹細胞の細胞系譜において転写因子SVPの一過的発現はいかに調節されているかを解析した.細胞周期の進行を止める突然変異系統ではsvp mRNAが異常に蓄積することから,svppの発現をONにするには細胞周期の正常な進行は不要であるが,OFFにするには細胞分裂が必要であることがわかる.一方,第1回の分裂を行う前の神経幹細胞ではsvp mRNAは存在するがSVPタンパク質は観察できないので,SVPの発現制御には翻訳制御機構が関与することを示唆している.更に,細胞分裂を止めてsvp mRNAの異常蓄積が起こっている状況下でもSeven-uタンパク質は存在しない.したがって,細胞周期情報が翻訳制御を解してSVPタンパク質の発現を調節している可能性がある.SVPによる遺伝子発現スイッチングの分子機構を探るために,SVPが細胞運命決定に関与しているもう一つの系である複眼に着目した.この系でSVPを強制発現すると,遺伝子発現パターンに様々な変化が生じ,複眼の外見が異常になる。この強制発現系統はSVPの機能に関与する分子を遺伝的スクリーンによって検索するためのよい実験系となるだろう.神経幹細胞のように多様な細胞種を生み出す必要のある幹細胞は,完全に自己複製するのではなく,「時間とともに自らの性質を変化させる」ことによって娘細胞の多様性に寄与しなければならない.ショウジョウバエの胚中枢神経系では,神経幹細胞は発生の時間経過に従ってHunchback, Kruppelといった転写因子を順次発現し,それを「誕生の順序」の情報として分化していく神経細胞に提供する.従って,神経細胞多様性生成の分子機構を理解するためには「神経幹細胞はいかにして発生の時間情報をその遺伝プログラムのスイッチングへと変換するか?」という問題が重要である.神経幹細胞においてHunchback, Kruppel遺伝子にスイッチングの時間情報を与えているのは転写因子Seven-upである.Seven-upはHunchbackからKruppelへの切り替え時に一過的に発現し,seven-up変異体では,この切り替えが正常に起こらず,神経細胞の多様性生成は破綻する.本研究では,神経幹細胞の時間情報の最上流因子としてのSeven-upの発現制御機構を解析した.まず,神経幹細胞の細胞周期進行を止めると,本来Seven-up mRNAが消失した後の時期にも大量のmRNAが蓄積していることを見いだした。これは,Seven-up遺伝子の転写をONからOFFに切り替えるには細胞周期進行あるいは細胞分裂からの入力が関与していることを示している.また,Seven-up mRNAとSeven-upタンパク質の発現プロファイルを比較することにより,第1回の分裂を行う前の神経幹細胞ではSeven-up mRNAは存在するがSeven-upタンパク質は観察できないことも見いだした.これは,Seven-up発現をONにするには転写後調節が働いていることを示唆している.神経幹細胞は「時間とともに自らの性質を変化させる」ことによって娘細胞の多様性に寄与しなければならない.ショウジョウバエの胚中枢神経系では,神経幹細胞はHunchback, Kruppelといった転写因子を順次発現し,それを自分の「誕生の順序」の情報として分化していく神経細胞に提供する.HunchbackからKruppelへの切り替えは,転写因子Seven-up(SVP)によって制御されている.SVPはHunchbackからKruppelへのスイッチング時に一過的に発現し,切り替えのタイミングを決めている.今年度は,神経幹細胞の細胞系譜において転写因子SVPの一過的発現はいかに調節されているかを解析した.細胞周期の進行を止める突然変異系統ではsvp mRNAが異常に蓄積することから,svppの発現をONにするには細胞周期の正常な進行は不要であるが,OFFにするには細胞分裂が必要であることがわかる.一方,第1回の分裂を行う前の神経幹細胞ではsvp mRNAは存在するがSVPタンパク質は観察できないので,SVPの発現制御には翻訳制御機構が関与することを示唆している.更に,細胞分裂を止めてsvp mRNAの異常蓄積が起こっている状況下でもSeven-uタンパク質は存在しない.したがって,細胞周期情報が翻訳制御を解してSVPタンパク質の発現を調節している可能性がある.SVPによる遺伝子発現スイッチングの分子機構を探るために,SVPが細胞運命決定に関与しているもう一つの系である複眼に着目した.この系でSVPを強制発現すると,遺伝子発現パターンに様々な変化が生じ,複眼の外見が異常になる。この強制発現系統はSVPの機能に関与する分子を遺伝的スクリーンによって検索するためのよい実験系となるだろう.
内骨格生物における筋肉配置の潜在的意義の解明とロボットの動作生成への応用

人間に代表される脊椎動物の構造的特徴として,内骨格構造がある.この構造では筋肉を動かすことで関節を駆動しており,筋肉間の内力を調整することで,関節の硬さなどを調節することが可能となる.申請者らはこれまで内骨格構造に対し,目標姿勢で釣り合う筋内力をステップ上に入力することで,センサや複雑な実時間計算が不要な位置制御が可能であることを示してきた.しかしながら,その収束性は筋肉の配置に依存しており,位置制御可能な数学的条件などが明らかにされていなかった.そこで,本申請では一般的な内骨格構造に対し,筋内力制御の収束条件を数学的に明らかに,シミュレーションなどで検証した.筋骨格構造を有するシステムに対し、釣り合い内力をステップ入力することで、センサレスでフィードフォワード位置決めする手法について、無重力化での2リンク6筋システムを対象に解析を進めた。今回は第一段階として、2リンクシステムに解析の対象を限定し、目標姿勢への収束性を入力されるポテンシャルとリアプノフ関数を用いて解析した。その際、目標姿勢への収束性は筋肉の配置に強く依存する。そこで、筋肉の幾何学モデルとして2次のテーラー展開を用いることで近似し、関節角と筋肉長との関連を明らかにした。さらに、ポテンシャル解析とリアプノフ関数によって得られた収束条件の結果から、近似した筋肉長におけるテーラー展開の各係数の満たすべき条件を明らかにした。これれらの結果に基づき、シミュレーションを用いて導出した条件の検証を行い、有用性を確かめた。また、シミュレーションのモデルでは極めて理想状態であるため、リニアアクチュエータを6つ用いた、2リンク6筋システムを作成し、同様の検証を実機においても確かめた。これらの結果については、初期研究成果として、国内での学会発表を複数行い、また、ロボット関連の国際英語論文誌であるIEEE Transaction on Roboticsに投稿した。昨年度の段階で筋骨格システムに釣合内力をステップ状にフィードフォーワード入力した際の収束性について、安定解析を行った。ただし、対象とするシステムは2自由度関節を有する6筋肉システムに限定されていた。また、安定解析によって、収束性の数学的な条件はテーラ展開で近似した際の係数が満たすべき条件であった。本年度では、昨年度までの論議を更に発展させ、対象としていた2自由度関節6筋肉システムにおいて、目標姿勢に収束するための、筋配置の幾何学的条件を明らかにした。この結果を日本ロボット学会学会誌に投稿し、掲載された。その他、収束性を論議していたシステムをより一般的なシステムに拡張した。また実験に関しては、より高精度の位置決めが可能なように、ディザーなどの非線形補償を追加する試みを行った。本年度では(2)筋肉配置の収束条件の解析と(3)多リンク内骨格ロボットの製作を進め、同時に(4)超冗長自由度部位への基礎的な解析に着手する予定であった。概ね計画通り進んでおり、特に問題ないように考えられる【最終年度に実施した研究の成果】最終年度では,本研究にて対象とする筋内力のフィードフォワード位置制御について,筋の付着位置に関する収束性の数学的条件を詳細に明らかにした.具体的には前年度までの収束条件の解析では,1)1関節2筋システムの収束条件,2)2関節6筋システムの収束条件など,システムを限定して収束条件を明らかにしてきた.またこれらの解析結果を拡張して,より一般的なシステムについて3)個々の関節自由度が1自由度に制限された場合にのみ収束条件を明らかにしてきた.最終年度では,上記3)の成果を拡張し,個々の関節自由度数が特に制限されていない場合の収束条件を明らかにすることが出来た.また,コンピュータシミュレーションを用いて,解析により得られた条件を検証した.その他,本手法を実際に多リンクを有する内骨格ロボットに適応するために,形状記憶合金アクチュエータやゲル状アクチュエータを用いた制御手法の確立とモデル化を行った.また,これらの内容について,国内学会,国際会議などを通じて広く成果を公表し,さらに査読付き英文雑誌に論文投稿を行った.【研究期間全体を通じて実施した研究の成果】研究期間全体を通して実施した研究の成果は以下にまとめることが出来る.I)内骨格構造を有する一般的なシステムについて,筋内力のフィードフォワード制御による位置決めが可能な数学的な条件を明らかにした.II)コンピュータシミュレーションによる検証を行った.III)数学的条件をもとに,ロボットマニピュレータの応用を行う上での設計法を提案した.IV)ロボットマニピュレータに応用する際に必要となる人工筋肉について,モデル化を行った.人間に代表される脊椎動物の構造的特徴として,内骨格構造がある.この構造では筋肉を動かすことで関節を駆動しており,筋肉間の内力を調整することで,関節の硬さなどを調節することが可能となる.申請者らはこれまで内骨格構造に対し,目標姿勢で釣り合う筋内力をステップ上に入力することで,センサや複雑な実時間計算が不要な位置制御が可能であることを示してきた.しかしながら,その収束性は筋肉の配置に依存しており,位置制御可能な数学的条件などが明らかにされていなかった.そこで,本申請では一般的な内骨格構造に対し,筋内力制御の収束条件を数学的に明らかに,シミュレーションなどで検証した.研究計画において、平成26年度に行う予定であった(1)筋肉のモデル化、(2)筋肉配置の数学的証明、(3)多リンクを有する内骨格ロボットの設計などを行うことが出来た。具体的には、(1)についてはテーラー展開での幾何学モデルの構築を行い、有用性を確かめることが出来た。また、(2)については、収束性の条件として筋肉長のテーラー展開の満たすべき係数を明らかにした。

(3)については2リンク6筋ロボットを作成し、実験を行うことが出来た。次年度は最終年度となるが、当初の計画通り、超冗長自由度部位の詳細なシミュレーションによる有用性の検討、更に製作した多リンクロボットの位置制御実験を行い、ロボットの運動生成への応用を確率させる予定である。ロボット工学現段階までの研究では、対象とするシステムを2リンク6筋肉システムに限定して、解析を行った。今後の研究としては、当初予定したように、自由度が増加したより一般的なシステムの解析を進める。また、さらに拡張した超冗長システムなどについても解析の準備を行い、シミュレーションや実験機の作成を検討する。計画したハードウェアの製作において、いくつかのシステムについて、試作段階として福岡工業大学の設備を利用できたため。また、国際会議の発表を2件程度想定していたが、その際、開催地を北米と想定していた。実際には開催地が日本で行われたため。計画当初、購入を予定していた3Dプリンタについては、当該年度において使用しなかったため、購入を見送った。一方で、プレゼンテーション用などにタブレットPCを購入したため、差額が発生した。ハードウェアに関しては、試作時の仮段階として大学の機材を利用したため、次年度には機材の購入を考えている。また、旅費に関しても、次年度は多くの国際会議の参加を予定していることから、次年度に使用を完了する予定である。次年度使用額については、実際のロボット作成のための3Dプリンタの購入を再度検討する。
実験的横隔膜疲労に及ぼす一酸化窒素の役割と呼気一酸化窒素濃度の変化

呼吸筋は換気運動のジェネレーターであり、各種の神経・筋疾患において呼吸筋の収縮力低下により呼吸不全が発症するとされている。このように呼吸不全の一因と呼吸筋の機能不全、特に横隔膜疲労の関与が示唆されている。イヌを用いた敗血症モデルにおいて呼吸筋疲労の増加とともに一酸化窒素の産生も増加することが既に知られているが、横隔膜疲労と一酸化窒素の関係は不明であった。昨年度の研究では、生体内に存在する内因性の一酸化窒素の産生を抑制する一酸化窒素合成阻害酵素であるN^G-nitro-L-arginine methyl ester(LNAME)を投与した後に実験的横隔膜疲労を作成し、その収縮力を測定することにより一酸化窒素の役割を調べた。その結果、実験的横隔膜疲労作成前にLNAMEを投与することによって経横隔膜圧差の低下が認められないことから、横隔膜疲労の作成が抑制されたことが示された。今回の研究では、呼気一酸化窒素濃度の変化と横隔膜疲労との関係を調べた。雑種成犬を用い、静脈麻酔薬を投与した後気管内挿管して人工呼吸を開始した。両側頸部を皮膚切開して頸部横隔神経を剥離展開して横隔膜が刺激されるように刺激電極を装着した。胃と食道にラッテクスバルンを留意し、それぞれの圧を測定し、その差圧を経横隔膜圧差として横隔膜収縮力の指標とした。両側頸部横隔神経を連続刺激して実験的横隔膜疲労を作成した。横隔膜疲労作成前後の呼気一酸化濃度をBIO検体用化学発光一酸化窒素測定装置を用いて測定した。実験的横隔膜疲労を作成すると呼気一酸化窒素濃度は有意に上昇することが示された。この結果から、横隔膜疲労の指標として呼気一酸化窒素濃度の測定は有用であることが示唆された。今回の研究では、生体内に存在する内因性の一酸化窒素の産生を抑制する一酸化窒素合成阻害酵素であるN^G-nitro-L-arginine methyl ester(LNAME)を投与した後に実験的横隔膜疲労を作成し、その収縮力を測定することにより一酸化窒素の役割を調べた。胃と食道にラッテクスバルンを留置し、それぞれの圧を測定し、その差圧を経横隔膜圧差として横隔膜収縮力の指標とした。両側頸部横隔神経を連続刺激して実験的横隔膜疲労を作成する。疲労作成前にLNAMEを投与して横隔膜圧差の変化を観察した。実験的横隔膜疲労作成前にLNAMEを投与することによって経横隔膜圧差の低下が認められないことから、横隔膜疲労の作成が抑制されたことが示された。以上の結果から、横隔膜疲労の成因に一酸化窒素は関与するこが示唆された。さらに研究を続けて、呼気一酸化窒素濃度の変化と横隔膜疲労との関係を調べていきたい。
アメリカ中等後教育改善基金における政府間関係の形成と展開に関する研究

本研究では、プログラム援助を実施するアメリカ連邦政府の一組織である中等後教育改善基金(以下、FIPSE)と州政府との関係において、FIPSEがどのような役割を果たしていたのか、その意義と限界を明らかにすることを目的としている。研究の結果、FIPSEと州政府の関係がどのような経緯のもと、1972年教育改正法において規定化されたのかということ、また、規定化された後に、FIPSEと州政府の関係がどのように変容し、1992年改正高等教育法において消滅したのかを明らかにした。本研究では、アメリカ連邦政府の一組織である中等後教育改善基金(以下、FIPSE)を対象として、FIPSEが財政援助の際にどのような役割を州政府との関係において果たしていたのか、その意義と限界を明らかにすることを目的としている。具体的には、政府間関係に関する規定の運用されていた時期にFIPSEが果たしていた役割を検討し、規定が削除された後には、法令上の政府間関係が直ちに消滅したのか、あるいはインフォーマルな関係に変容して存続しているのかについての分析を行うことを目的としている。このうち、平成25年度は、FIPSEによる財政援助の際、なぜ州政府が関係したのかを明らかにするために、FIPSEと州政府との政府間関係がどのような経緯の下で規定されたのかを検討することとした。具体的には、1972年教育改正法において、FIPSEと州政府との政府間関係に関する規定がいかなる経緯を経て制定されるにいたったのかの検討を行うことを作業課題として設定した。そこで、連邦議会の議事録や連邦議会のヒアリング記録、上院下院の報告書などといった関連諸資料の収集活動を行った。また、FIPSEの創設期にFIPSE職員として勤務し、当時の教育事情にも精通しているチャールズ・バンティング氏に対する聞き取り調査も実施した。これらの収集活動および聞き取り調査を通じて、1972年教育改正法において、連邦政府と州政府の関係に関する規定がFIPSEにも準用され、条文に明記されたことを明らかにした。このうち、平成26年度は、FIPSEによる財政援助の際、なぜ州政府が関係したのかを明らかにするために、FIPSEと州政府との政府間関係がどのような経緯の下で規定されたのかという平成25年度の作業課題を成果としてまとめること、また、FIPSEと州政府との政府間関係に関する規定が1972年教育改正法の成立後、どのように運用され、展開していったのかに関する資料を収集することを作業課題として設定した。前者については、1972年教育改正法において、当初からFIPSEをめぐる政府間関係が明確な意図を以て規定されたわけではなく、政府間関係に関する他の規定との整合性を図るために規定されたことを明らかにした。後者については、連邦議会の議事録や連邦議会のヒアリング記録、上院下院の報告書などといった関係諸資料の収集活動を行った。また、FIPSEプログラム担当官のフランク・フランクフォート氏やフレデリック・ウィンター氏に対する聞き取り調査も実施した。これらの収集活動および聞き取り調査を通じて、1972年教育改正法制定以後の連邦政府と州政府との関係がどのように運用および展開されていったのかを整理した。本研究では、連邦政府の一組織である中等後教育改善基金(以下、FIPSE)と州政府との関係においてFIPSEがどのような役割を果たしていたのか、その意義と限界を明らかにすることを目的としている。本研究をめぐっては、FIPSEと州政府との関係を規定した法令の概要を指摘した申請者の研究がみられる程度であり、この規定が定められた経緯やその後の展開過程について明らかにはされていない。そこで研究当初は、FIPSEと州政府の関係がどのように規定化されたのかを明らかにしてきた。研究の結果、次の3点が明らかになった。まず、1972年教育改正法の成立後、FIPSEと州政府の関係が法制的のみならず実態的にも機能していたことである。次に、1980年教育改正法において、州政府に関する規定は修正されたものの、FIPSEと州政府の関係に関する規定自体に根本的な変更は加えられなかったことである。そして、1992年改正高等教育法の制定によって、FIPSEと州政府の関係が法制度上消滅したことである。平成25年度に設定した作業課題は研究成果としてまとめることができた。

また、平成26年度に予定していた、FIPSEと州政府との政府間関係の展開過程に関する資料収集について、一定程度の資料を収集することはできた。ただ、これらの資料だけでは展開過程を描き出す上で十全とは言いがたい。加えて、展開過程を論文など一定の成果としてまとめるに至っていない。このことを踏まえ、当初の計画からはやや遅れていると判断した。教育制度学平成26年度に十分に達成できなかった課題を進めていくために、これまでに注目していなかった周辺分野の資料にも対象を広げて収集活動を行い、収集した資料を分析した上で、一定の成果として論文等にまとめていく予定である。関連資料の収集活動および聞き取り調査を通じて、平成25年度に設定した作業課題について概ね整理してきている。ただ、収集した連邦議会等の関連資料が十全とは言い難いために、論文など一定の成果としてまとめるには至っていない。連邦議会議事録等や周辺分野の資料といった関連資料の収集が十分ではなかったため。上記の残された課題を進めていくために、関連資料の収集活動を継続して行い、政府間関係が形成された経緯をより明確にした上で、一定の成果として論文等にまとめていく予定である。また、この作業と並行して、平成26年度には、FIPSEと州政府の関係を規定した条文が削除された理由を明らかにするために、1992年高等教育法や同法制定に関わる連邦議会の議事録、連邦議会のヒアリング記録、上院下院の報告書などの資料を収集していく予定である。関連資料の収集に係る経費、つまり、文献複写費や資料購入費に使用する予定である。連邦議会等の関連資料の収集が十全ではなかったため。連邦議会等の関連資料の収集に係る経費、つまり、文献複写費や資料購入費に使用する予定である。
放射光Ｘ線高圧下その場観測と局所微量分析による核－マントル間軽元素分配の決定

本年度は圧力4ー12GPaの範囲において金属鉄ーケイ酸塩液相間の炭素分配実験を行った。実験回収試料中の金属鉄中の炭素は電子線プローブマイクロアナライザを用いて、ケイ酸塩中の炭素は二次イオン質量分析装置によってそれぞれ定量分析を行った。その結果、炭素が飽和した系で実験を行った先行研究と比較して本研究で得られた金属鉄ーケイ酸塩間の炭素の分配係数は低い可能性があることがわかった。この結果は現在論文にまとめ、国際学術誌に投稿準備中である。一方で、今年度行った実験では試料を封入するカプセルとして用いた窒化ホウ素と試料の反応が起こり、実験回収試料中に数質量%のホウ素および窒素を検出した。窒化ホウ素カプセルを用いた実験では酸化鉄量が変化し、酸化還元状態が変わっていた。炭素の分配係数は試料の酸化還元状態によっても変化することが予想されるため、酸化還元状態を制御できない窒化ホウ素に代わる適切なカプセルを今後検討する必要が出てきた。また、当初予定していた放射光X線その場観測によって金属鉄中の水素量の見積もりも行う予定であったが、金属鉄中の水素量を格子体積から見積もるには飽和に近いかなりの量の水素を鉄に溶かす必要があることがわかった。分配係数は対象元素の濃度によっても変化することが予想されるため、天然の系に比べて過剰に水素を入れた系で実験を行い、地球の核ーマントル間の水素分配に適用するには注意を払う必要がある。今後はまず、実験回収試料中のケイ酸塩相の水素の定量と出発試料に含めた水素量の違いから金属鉄ーケイ酸塩間の水素分配の推定を行っていく予定である。当初予定していた放射光X線を用いた金属鉄中の水素量を見積もるには金属鉄に相当量の水素を添加しないと難しいことがわかったため、今後研究計画を多少変更する必要性が出てきたが、二次イオン質量分析や電子線プローブマイクロアナライザを用いた高圧実験回収試料の局所微量分析は順調に行うことができ、炭素については金属鉄とケイ酸塩液相間の分配係数を決定することができたことを考えると研究は概ね順調に進展していると判断した。次年度以降では、試料を封入するカプセル材をいくつか用意し、カプセル材の分配係数への影響を調べる。また前年度で得られた金属鉄ーケイ酸塩液相間の炭素分配係数の実験結果を国際学術誌に論文として投稿する。
クラウドソース型地理情報のトラスト：網羅性と正確性，ダイバーシティに着目して

本研究は,近年活発化しているクラウドソーシングと呼ばれる一般市民からの情報によって,インターネット上の地図を編集するプロジェクトに着目し,そのようなクラウドソース型地理情報のトラストに関して,多角的な視点による研究を行う.研究実施計画に設定した5つの研究フェイズのうち、主に以下の2つを中心に研究を実施した.・クラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関する研究(西村・瀬戸):クラウドソース型地理情報に関する先行研究・論文は,主に英語圏におけるGISと社会に関する地理学的な研究を中心に存在するが,クラウドソース型地理情報に関する理論的な位置づけ・学術的な議論に関するレビューを行い,従来の研究を包括的に整理した.また,クラウドソース型地理情報の実践的な取り組みにも着目し,作成方法やデータの編集方法の進展について調査を行うとともに,それらを整理した.・日本におけるクラウドソース型地理情報の正確性や網羅性に関する分析(西村・瀬戸・吉田):クラウドソース型地理情報は、地理情報に関する専門的な知識や技能を必ずしも持っていない一般の市民によって作成されている.日本におけるクラウドソース型地理情報に対して,公的な組織が測量によって作成した地理情報や,商用の地理情報とその正確性や網羅性を比較した.また,クラウドソース型の地理情報の編集の特徴の一つである,コミュニティによる正確性や網羅性を実現するための試みや,データの相互チェックなど実態に関しての分析を行った.研究実施計画に設定した5つの研究フェイズのうち、とくに2つのクラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関する研究を中心に研究を行い、奥津かの査読付き論文を含む研究業績が順調に出ていること、ならびに研究者間の綿密なディスカッションによって、クラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関して、参画研究者間の共通理解が得られていること研究実施計画に設定した5つの研究フェイズのうち、2年目は1年目に行った(1)(3)に加えて、(2)について特に研究を進める。(1)クラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関する研究(西村・瀬戸):クラウドソース型地理情報に関する先行研究・論文は,主に英語圏におけるGISと社会に関する地理学的な研究を中心に存在するが,クラウドソース型地理情報に関する理論的な位置づけ・学術的な議論に関するレビューを行い,従来の研究を包括的に整理する.また,クラウドソース型地理情報の実践的な取り組みにも着目し,作成方法やデータの編集方法の進展について調査を行うとともに,それらを整理する.(2)日本におけるクラウドソース型地理情報の進展に関する研究(西村・瀬戸・金杉):東日本大震災以降の日本の状況における,クラウドソース型地理情報の進展ならびにその現状に関する,インタビュー調査・メールやソーシャルメディアなどを用いた調査,現地調査などを行う.クラウドソース型地理情報の参加者の数やそれらの参加者の作成する地理情報の正確性や網羅性の地理的差異を分析する.(3)日本におけるクラウドソース型地理情報の正確性や網羅性に関する分析(西村・瀬戸・吉田):クラウドソース型地理情報は、地理情報に関する専門的な知識や技能を必ずしも持っていない一般の市民によって作成されている.日本におけるクラウドソース型地理情報に対して,公的な組織が測量によって作成した地理情報や,商用の地理情報とその正確性や網羅性を比較する.また,クラウドソース型の地理情報の編集の特徴の一つである,コミュニティによる正確性や網羅性を実現するための試みや,データの相互チェックなど実態に関しての分析を行う.本研究は,近年活発化しているクラウドソーシングと呼ばれる一般市民からの情報によって,インターネット上の地図を編集するプロジェクトに着目し,そのようなクラウドソース型地理情報のトラストに関して,多角的な視点による研究を行う.研究実施計画に設定した5つの研究フェイズのうち、主に以下の2つを中心に研究を実施した.・クラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関する研究(西村・瀬戸):クラウドソース型地理情報に関する先行研究・論文は,主に英語圏におけるGISと社会に関する地理学的な研究を中心に存在するが,クラウドソース型地理情報に関する理論的な位置づけ・学術的な議論に関するレビューを行い,従来の研究を包括的に整理した.また,クラウドソース型地理情報の実践的な取り組みにも着目し,作成方法やデータの編集方法の進展について調査を行うとともに,それらを整理した.・日本におけるクラウドソース型地理情報の正確性や網羅性に関する分析(西村・瀬戸・吉田):クラウドソース型地理情報は、地理情報に関する専門的な知識や技能を必ずしも持っていない一般の市民によって作成されている.日本におけるクラウドソース型地理情報に対して,公的な組織が測量によって作成した地理情報や,商用の地理情報とその正確性や網羅性を比較した.また,クラウドソース型の地理情報の編集の特徴の一つである,コミュニティによる正確性や網羅性を実現するための試みや,データの相互チェックなど実態に関しての分析を行った.研究実施計画に設定した5つの研究フェイズのうち、とくに2つのクラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関する研究を中心に研究を行い、奥津かの査読付き論文を含む研究業績が順調に出ていること、ならびに研究者間の綿密なディスカッションによって、クラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関して、参画研究者間の共通理解が得られていること研究実施計画に設定した5つの研究フェイズのうち、2年目は1年目に行った(1)(3)に加えて、(2)について特に研究を進める。(1)クラウドソース型地理情報の理論的位置づけに関する研究(西村・瀬戸):クラウドソース型地理情報に関する先行研究・論文は,主に英語圏におけるGISと社会に関する地理学的な研究を中心に存在するが,クラウドソース型地理情報に関する理論的な位置づけ・学術的な議論に関するレビューを行い,従来の研究を包括的に整理する.また,クラウドソース型地理情報の実践的な取り組みにも着目し,作成方法やデータの編集方法の進展について調査を行うとともに,それらを整理する.

(2)日本におけるクラウドソース型地理情報の進展に関する研究(西村・瀬戸・金杉):東日本大震災以降の日本の状況における,クラウドソース型地理情報の進展ならびにその現状に関する,インタビュー調査・メールやソーシャルメディアなどを用いた調査,現地調査などを行う.クラウドソース型地理情報の参加者の数やそれらの参加者の作成する地理情報の正確性や網羅性の地理的差異を分析する.(3)日本におけるクラウドソース型地理情報の正確性や網羅性に関する分析(西村・瀬戸・吉田):クラウドソース型地理情報は、地理情報に関する専門的な知識や技能を必ずしも持っていない一般の市民によって作成されている.日本におけるクラウドソース型地理情報に対して,公的な組織が測量によって作成した地理情報や,商用の地理情報とその正確性や網羅性を比較する.また,クラウドソース型の地理情報の編集の特徴の一つである,コミュニティによる正確性や網羅性を実現するための試みや,データの相互チェックなど実態に関しての分析を行う.当該年次内に行った研究において、次年次以降の予算と合わせて支出することで調査を円滑に進めることが判断されるソフトウェア開発などの物品購入や旅費などのため、次年度使用額が生じた
液体水素冷却超伝導導体を指向した二ホウ化マグネシウム多芯素線の開発

MgB_2超伝導線材は臨界温度が39Kと高くそして2元系の物質のという特徴を有し、更に原料コストにおいて他の超伝導体よりも格段に低いことから、送電ケーブルやコイル等の大量供給されることによる実用化される点で他の超伝導体よりも有利である。そして、高い臨界温度特性に由来して、新エネルギー源として有力な液体水素温度(20K)での応用に興味深い物質である。本研究では、MgB_2超伝導線材による20K運転可能な送電ケーブル応用を念頭に、多芯化等の大容量化や撚線加工に向けた最適断面構成や機械的特性の把握に努め、20kA級導体の設計に繋げる。低炭素社会における液体水素冷却超伝導導体として、MgB_2超伝導線材による液体水素温度(20K)での運転可能な送電ケーブル応用を念頭に、多芯化等の大容量化や撚線加工に向けた最適断面構成や機械的特性の把握に努めて20kA級導体の設計に繋げることを目的に、平成21年度はMgB_2/Ta/Cu複合7芯及び19芯多芯線材の最適線材加工条件及び超伝導特性について検討を行った。MgB_2多芯線の断面構成はMgB_2/Ta単芯線をフィラメントとして、Cu管に7本及び19本の単芯線を組み込んで加工試験を行った。フィラメント単芯線は六角形状に加工した方が異常変形による断線が抑制される事が分かった。これは六角形状にすることでフィラメントは最密充填され、均一な減面加工が可能になったためと考えられる。多芯線材の長尺加工条件として、加工率が80%を超えた加工工程では顕著な断線やソーセージング(フィラメントの異常変形)が観察される結果となった。80%の加工率を経た19芯線材を400°Cの2h(Ar雰囲気)の焼鈍処理を行うことで、その後の減面加工で断線が見られなくなった。以上のことから、Ar雰囲気での焼鈍処理は長尺加工工程において重要な処理であることが分かった。次に、これら作製した線材の超伝導特性を測定するために、温度可変用の臨界電流測定プローブを設計・製作を行った。次年度はこのプローブを使用して温度-磁場-臨界電流(T-B-Ic特性)を測定し、20K付近での特性を明らかにする。低炭素社会における液体水素冷却超伝導導体として、MgB_2超伝導線材による液体水素温度(20K)での運転可能な送電ケーブル応用を念頭に、多芯化等の大容量化や撚線加工に向けた最適断面構成や機械的特性の把握に努めて20kA級導体の設計に繋げることを目的にMg_2Cu化合物を添加源としたCu添加MgB_2/Ta/Cu線材の超伝導特性を検討するために、温度-磁場-臨界電流(T-B-lc特性)を測定した。その結果、冷媒温度の上昇に伴い、臨界電流値の低下が見られたものの30Kの冷媒温度・自己磁場での条件で300Aの臨界電流を示し、液体水素温度である20Kでの超伝導送電応用に見通しが得られた。さらに、線材価格の低廉化を目的にTa母材からFe母材への転換を検討した結果、Ta母材よりも良好な線材加工性を示した。次の段階として、Fe金属母材とした多芯線材の試作及び超伝導特性の把握に努める予定である。一方、MgB_2線材の新しい応用として、低誘導放射化特性を生かした中性子環境での応用を考慮して、原料であるホウ素の同位体効果を検討するために、ホウ素同位体(^<11>B:B-11)を原料としたMgB_2/Ta/Cu多芯線材を作製した。通常使用されるホウ素粉末は^<10>B(B-10)と^<11>Bの混合粉体であり、^<10>Bは反応断面積が大きく原子炉の中性子吸収体として使用される。この特性は中性子環境下では大きな影響があるために^<11>Bで作製されたMgB_2の超伝導特性が重要になる。^<11>Bで作製されたMgB_2線材の臨界温度(Tc)を測定した結果、これまでと同様なTc特性が得られ、生成されたMgB_2相には同位体によるTc特性の劣化が見られないことが明らかになった。Mg_2Cu化合物によるCu添加二ホウ化マグネシウム(MgB_2)短尺線材の臨界温度(Tc)は、3738Kとほぼ理論値と同じ特性を示しており、液体水素温度(20K)での応用に大変有利である。