hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
角膜標的細胞誘導条件・培養法の検討と臨床応用

角膜上皮幹細胞メンテナンスにおける異なる特性を調べるため、角膜輪部由来の細胞(LNC)と角膜輪部の角膜実質由来細胞(LSC)との特性を比較した。両者をフィーダーとして用いた場合、角膜上皮前駆細胞のコロニー形成率、および培養角膜上皮シートの形成は、LNCにおいて有意に高かった。また、ヒト由来皮膚細胞に遺伝子導入を行い、十分数の確保・マーキングによる細胞の混入の確認ならびに選択薬剤による除去を可能にするヒト皮膚細胞由来遺伝子導入フィーダー細胞を開発した。本フィーダー上で培養した角膜上皮細胞シートは良好な増殖・分化を示した。自己角膜細胞が消失する難治性眼疾患の治療法の開発として自己角膜細胞の樹立培養に役立てるために、角膜上皮幹細胞が存在する部位に関する特性の調査した。角膜上皮幹細胞が存在する部位であるニッチェの細胞の特性を、角膜実質由来細胞と角膜輪部由来細胞に分けて特性を検索した。角膜上皮前駆細胞のコロニー形成率は角膜輪部由来細胞上の方が有意に高かった。また、角膜移植法をさらに進展させるために、移植目的の細胞シートを安全確実に得ることに焦点をあてて、遺伝子改変により修飾したヒト細胞由来の標的細胞誘導用フィーダー細胞の開発に従事した。フィーダー細胞の起源として、ヒト皮膚実質細胞を用いて、不死化遺伝子、致死遺伝子、蛍光物質遺伝子を導入して作成した。これによって、ヒト皮膚細胞の特性を保ちつつ、不死化によるライン化、蛍光物質遺伝子によるマーキング、致死遺伝子による不要時の除去が可能になった。以前に報告済みの角膜実質細胞フィーダー細胞と同様に、目的細胞の培養シート作成に利用可能であった。自己角膜輪部細胞が消失する難治性眼疾患に対する治療法の開発のため、移植医療に用いることが可能な角膜上皮細胞の培養に焦点をあてて研究をすすめた。まず、角膜上皮細胞が存在する環境であるニッチェの特性を調べるため、角膜中央の角膜実質由来細胞と角膜上皮幹細胞が存在する部位である角膜輪部由来の細胞を分けて培養し、特性を比較した。両者の培養細胞をフィーダーとして用いた場合、角膜上皮前駆細胞のコロニー形成率、および培養角膜上皮シートの形成は、角膜輪部由来細胞において有意に高かった。この角膜輪部細胞由来のフィーダーとしての有用性をInvest Ophthalmol Vis Sci. 2014;55:1453-62に発表した。さらに、移植に用いる角膜上皮細胞のためのフィーダー細胞の起源として、角膜皮膚細胞に着目して、ヒト由来皮膚細胞に不死化遺伝子、自殺遺伝子ならびにマーカー遺伝子を導入して、異生物種細胞混入の回避・十分数の確保・マーキングによる細胞の混入の確認ならびに選択薬剤による除去を可能にするヒト皮膚細胞由来遺伝子導入フィーダー細胞を開発した。フィーダー細胞自体に遺伝子導入を行うものの、遺伝子工学的な仕組みから、標的細胞に刺激を与えた後、フィーダー細胞自体は自殺遺伝子による除去によって取り除くことができるため、遺伝子導入自体も問題にならなかった。このヒト皮膚細胞由来遺伝子導入フィーダー細胞の有用性をInvest Ophthalmol Vis Sci. 2013;54:7522-31に発表した。角膜実質細胞と角膜輪部細胞の特性比較を潤長にすすめることができた。また、遺伝子改編ヒト皮膚由来フィーダー細胞を作成することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。角膜実質細胞と角膜輪部由来細胞の遺伝子発現パターンを解析することと、遺伝子改変ヒト皮膚由来細胞を使用した角膜上皮の増殖および分化能力を検討する。
寄生者介在型エネルギー流における種多様性の意義と森林管理の影響の解明

本研究課題では、申請者が発見した「寄生者が駆動する生態系間のエネルギー流;以下、PMEF (Parasite-Mediated Energy Flow)」の維持・創出機構とそれへの人的影響の解明を目的としている。本年度においては、当初の研究計画に則り、全国10サイト、およびカナダ11サイトにおいて、ハリガネムシ類とその宿主の季節消長を明らかにし、PMEFが生じる季節の地理的パターンを明らかにした。すなわち、本州とカナダのサイトでは、8-9月をピークとしてPMEFが生じているのに対して、北海道では、6-7月がピークであることが明らかになった。また、北海道の一つのサイト(北海道大学苫小牧研究林)では、ピークが6-7月と9月の2回あることも明らかになった。PMEFの生じる季節が異なることは、森林から河川へのエネルギー補償の時期が異なり、ひいては森林-河川生態系間相互作用の季節的動態にも影響する可能性がある。一方、4つの集水域から捕獲されたハリガネムシ類の種多様性について、遺伝子分析を用いて明らかにした。その結果、それぞれの集水域のPMEFが、非常に多様なハリガネムシ類(最大で8種)とさらに線虫類によって駆動されていることが明らかとなった。また、PMEFの期間や量とハリガネムシ類の種の多様性と間には関係が認められなかったが、地理的に近い集水域間でも、PMEFの期間が異なることが明らかになった。このことは、地理的に近い集水域においても、ハリガネムシ類の生活史パターン次第で、森林-河川生態系間相互作用の特徴が異なる可能性を示唆する。
間葉系幹細胞から歯胚構成細胞への分化誘導法の開発

歯の再生研究が注目されているが、現状では歯胚由来の細胞が必須であり、対象となる細胞の確保が困難である.一方体性幹細胞である間葉系幹細胞を用いて歯胚を構成する細胞への分化誘導が可能となれば、研究のみでなく将来の歯の再生への重要なステップとなる.本研究は、骨髄由来の間葉系幹細胞(MSC)を用いて、歯胚を構成する中心的な細胞である象牙芽細胞への分化の可能性を検討するものである.Macrophage Inflammatory Protein3α(MIP-3α)はMacrophageの遊走、樹状細胞の活性化、リンパ球間のシグナル伝達に関与する免疫関連因子であり、骨組織における炎症部位の修復に関与することが知られているが、近年ヒト歯髄細胞において、Dentin sialophosphoprotein(DSPP)を強発現させることが報告された。あらかじめ骨形成性細胞への分化誘導を行ったMSCにこのMIP-3αを作用させることにより、象牙芽細胞のマーカー遺伝子の一つであるDSPPの発現を誘導できる.Western blottingの結果からは、蛋白レベルでもDSPの強発現が確認された。しかしながら、これらの結果は単一の(一人のドナー由来の)細胞源の結果であった。したがって、平成18年度にはこの現象が他の細胞(他のドナー由来の細胞)を用いても再現性があるかどうかの検証を行った。これまでの18歳男性由来のMSCに加えて、20歳男性、23歳女性2名の計4名の細胞を用いて、同様の検討を行なった。用いたすべての細胞で、MIP3-αを加えることでDSPPの発現が確認され、この現象が再現性のあるものと考えられた。なお、20歳男性由来の細胞では、Dexのみの刺激でもDSPPを発現していたが、これは細胞による個体差と考えられた。本年度は、これまでの結果を論文として投稿し、受理されている。歯の再生研究が注目されているが、現状では歯胚由来の細胞が必須であり、対象となる細胞の確保が困難である.一方体制幹細胞である間葉系幹細胞を用いて歯胚を構成する細胞への分化誘導が可能となれば、研究のみでなく将来の歯の再生への重要なステップとなる.本研究は、骨髄由来の間葉系幹細胞(MSC)を用いて、歯胚を構成する中心的な細胞である象牙芽細胞への分化の可能性を検討するものである.Macrophage Inflammatory Protein 3α(MIP-3α)はMacrophageの遊走、樹状細胞の活性化、リンパ球間のシグナル伝達に関与する免疫関連因子であり、骨組織における炎症部位の修復に関与することが知られているが、近年ヒト歯髄細胞において、Dentin sialophosphoprotein (DSPP)を強発現させることが報告された。本研究期間中には、培養細胞によるin vivoでの象牙質再生のプロトコールの最適化を行った.ハイドロキシアパタイト(HA)およびβ-TCPの混合物からなる担体を孔の大きさとブロック、顆粒の3群にわけ、それぞれ培養歯髄細胞を播種し、ヌードラット皮下に移植を行った.移植後6週にて担体内面に象牙質様、あるいは骨様の硬組織の形成が認められたが、象牙質様の硬組織は多孔質の担体で、pore sizeが300μもので最も形成量が多かった.一方分化誘導後のMSCの骨形成性マーカーの増減についても比較を行った.歯の再生研究が注目されているが、現状では歯胚由来の細胞が必須であり、対象となる細胞の確保が困難である.一方体性幹細胞である間葉系幹細胞を用いて歯胚を構成する細胞への分化誘導が可能となれば、研究のみでなく将来の歯の再生への重要なステップとなる.本研究は、骨髄由来の間葉系幹細胞(MSC)を用いて、歯胚を構成する中心的な細胞である象牙芽細胞への分化の可能性を検討するものである.Macrophage Inflammatory Protein3α(MIP-3α)はMacrophageの遊走、樹状細胞の活性化、リンパ球間のシグナル伝達に関与する免疫関連因子であり、骨組織における炎症部位の修復に関与することが知られているが、近年ヒト歯髄細胞において、Dentin sialophosphoprotein(DSPP)を強発現させることが報告された。
カーボンナノチューブのガス吸着特性の解明と水素貯蔵への応用

本研究では,平均直径及び収率の異なる単層カーボンナノチューブ(SWNT)のガス吸着特性を吸着等温線および昇温脱離法により調べ,以下の成果を得た。1.SWNTの作製と直径制御ヘリウムガス中でのアーク放電法によりSWNTの作製を行った。SWNTの平均直径は,触媒金属に含まれる硫黄の濃度により1.2nmから2.3nmまで変化させることができるが、直径の増大と同時に収率が20%から1%まで減少した。2.容量法による窒素および水素ガスの吸着等温線測定未処理のSWNT試料の窒素及び水素の吸着等温線を液体窒素温度(77K)において0から400kPaまでの圧力範囲で容量法により測定した。その結果、細孔表面積は、ナノチューブの収率に対応して,それぞれ90から53m^2/gの範囲で変化したが,外表面積(94から99m^2/g)はほとんど変化しない事が分かった。また,水素吸着量(0.56wt%から0.50wt%)は,細孔表面積と対応して増減する傾向が見られたが,あまり顕著ではなかった。3.重量法による水素の吸着等温線の測定石英スプリングを用いた重量法により,低圧力領域(50Torr以下)において,直径約1.28nmのSWNTに対して,水素ガス吸着等温線を測定した。77Kにおいて,先端の閉じた(閉端)SWNTで約2.7重量%,先端の破れた(開端)SWNTで5重量%,室温においては閉端SWNTで約0.3重量%,開端SWNTで約0.7重量%であった。4.昇温脱離装置の試作と脱離スペクトルの予備測定140K,1気圧で水素を10分間吸着させた後,毎分4度Cで昇温脱離測定を行った。質量分析計により水素の強度をモニターした結果,170K付近に脱離のピークがあることを見出した。単層,多層などカーボンナノチューブには幾つかの種類があるが,ガス吸着には,多孔性の点で優れた単層ナノチューブ(SWNT)が向いているので,これを吸着材とした。ナノチューブはその直径により吸着能が異なると予想されるので,直径の異なるSWNTを合成する方法の開発を行いながら,重量法および容量法による水素の吸着等温線の測定,ならびに昇温脱離装置の試作を行った。本年度に得られた成果を下にまとめる。1.SWNTの作製と直径制御SWNTの作製はヘリウムガス中でのアーク放電法により行った。直径の太いSWNTの作製には,硫黄を鉄族金属(Fe,Co,Ni)に添加し、金属/硫黄混合物を触媒とした。硫黄を添加しない場合は,平均直径は約1.2nmであるのに対して,硫黄を添加した場合は、平均直径は約1.5nmないし2.3nmまで太くなった。また,酸化雰囲気における熱処理により,SWNT先端を破る処理を施した試料も作製した。2.重量法による水素の吸着等温線の測定石英スプリングを用いた重量法により,低圧力領域(50Torr以下)において,水素ガス吸着等温線を測定した。直径約1.28nmのSWNTでは,マイクロ孔への吸着分は、77Kにおいて閉端チューブで約2.7重量%,開端チューブで5重量%,室温においては閉端チューブで約0.3重量%,開端チューブで約0.7重量%であった。3.容量法による吸着等温線の予備測定触媒金属とアモルファス炭素を含んだ未処理SWNTを用い,77Kにおいて水素に対する吸着等温線を4気圧まで測定した結果,約0.5重量%の吸着量を得た。

4昇温脱離装置の試作と脱離スペクトルの予備測定140K,1気圧で水素を10分間吸着させた後,毎分4度Cで昇温脱離測定を行った。質量分析計により水素の強度をモニターした結果,170K付近に脱離のピークがあることを見出した。平均直径及び収率の異なる単層カーボンナノチューブ(SWNT)を作製し、未処理のSWNT(as-grown SWNT)及び、アモルファス炭素の除去処理を施したSWNTのガス吸着特性を容量法により調べた。1.アーク放電法によるSWNTの作製と直径制御SWNTの平均直径は、触媒金属に含まれる硫黄の濃度により1.2nmから2.3nmまで変化させることができるが、直径の増大と同時に収率が20%から1%まで減少した。平均直径及び収率の異なるSWNT試料の窒素及び水素の吸着等温線を液体窒素温度(77K)において0から400kPaまでの圧力範囲で容量法により測定した。その結果、細孔表面積は、ナノチューブの収率に対応して,それぞれ90から53m^2/gの範囲で変化したが,外表面積(94から99m^2)はほとんど変化しない事が分かった。また,水素吸着量(0.56wt%から0.50wt%)は,細孔表面積と対応して増減する傾向が見られたが,余り顕著ではなかった。3.アモルファス炭素の除去処理を施したSWNTのガス吸着特性アモルファス炭素を除去するための精製処理を施したSWNT試料においては、精製後の細孔表面積(14.134m^2/g)が精製前の細孔表面積(74.560m^2)の約7分の1に減少し、それに伴い水素吸着量も減少した。これは、精製処理により細分されたアモルファス炭素が細孔部分に詰まったためと推測される。CNTへの水素吸着量を実用化レベルとされる6.5wt%まで向上させるには、高純度SWNTの作製、SWNT表面と水素分子との吸着力を高めるための化学修飾などを行う必要があることを本研究は示唆している。
大規模機械システムインタフェースのユーザ適合化に関する基礎研究

本年度は以下の二つの内容について検討を行った。1.プロトタイプインタフェースを用いたカスタマイズの形態に関する検討2.協調作業におけるインタフェース適合化のあり方に関する検討1.に関しては、前年度の段階で構築した実験用の加速器に対するプロトタイプインタフェースを中心に検討を進めた。構築したプロトタイプインタフェースを実際の加速器のオペレーションにおいて利用してもらい、利用者からのフィードバックを設計の改善に反映させるという進化的な設計の適応過程を繰り返した。この過程を通じて、利用者個人の嗜好の多様性を反映させるユーザ参加型の適応型の設計過程を実践した。この結果から、ユーザの要求は、嗜好による部分とタスク側からの要求による部分があることが明らかになり、特にタスクの内容に基づくユーザ要求が有用であることが明らかになった。更に、このようなユーザ毎の要求を抽出することは、概念的な設計段階では困難であり、実際のプロトタイプシステムを用いて実践の場で用いてはじめて明確にすることができるということを確認することができた。複数のユーザの適応の結果として得られたインタフェースの形態は、比較的情報量の少ないミミック画面と、ポップアップ画面の組み合わせとなっており、ユーザは自分の要求に基づき必要と感じる情報だけを表示できる形態となっている。2.に関しては、研究の重点を置いた加速器のインタフェースが、主に一人の運転員によって利用されるために、十分な検討を行うことは出来なかった。しかしながら、航空機のコックピットにおける機長と副操縦士の協調的なタスク実行の在り方の検討を行い、インタフェースの適合の可能性についての知見を得ており、今後の研究として発展させていく予定である。1.従来の大規模システムのインタフェースのカスタマイズ機能に関する調査2.プロトタイプインタフェースを用いたカスタマイズの形態に関する検討1.に関しては、原子炉プラント運転員、航空機のパイロット、及び実験用加速器のオペレータという、大規模システムに関連する広範囲な分野において現役として働き、高い熟練度を有している方々からの聞き取り調査を行った。その結果としては、大規模複雑システムのインタフェースにおいては、ほとんどカスタマイズ可能な機能は準備されていないと言うことが明らかになった。これは、チームにより制御されるシステムにおける情報共有の問題、訓練過程がカスタマイズを前提としていないという点が大きな原因であると考えられる。しかしながら、聞き取りを通じて、カスタマイズが透明性を持ち、かつ簡単に行えその利点が十分認識できる場合は、大規模システムにおけるユーザ適合化の意義は十分あるという認識にいたることができた。重要なポイントは、対象システムに対する、人間側からの要求を明確にし、それに対して適切なカスタマイズのための選択肢を提供することである。2.に関しては、遠隔操作マニピュレータのインタフェースと、実験用の加速器のインタフェースを対象にして、プロトタイプインタフェースを作成し、ユーザ適合化という観点から検討を行った。遠隔操作マニピュレータのインタフェースに関しては、操作デバイスの種類とカメラ操作という観点でユーザに自由度を与え実験を行った結果、ユーザ毎の適合過程に相違が観測され、システムのカスタマイズの有効性が示された。実験用の加速器のインタフェースに関しては、LabVIEWを利用してプロトタイプインタフェースを作成しその有効性の検証を行っている段階である。研究の第一段階としては、加速器運転員のタスク分析を行い、熟練運転員の操作の形態の構造化を行った。来年度は、更にプロトタイプインタフェースを実際の利用してもらい、ユーザの意見を反映させつつ適応を行う過程に関して検討を行う予定である。
遺伝子・タンパク発現及び代謝反応を基にした運動プログラムの開発

本研究において得られた成果は下記の通りである。1.乳酸閾値強度(全力のおよそ50%)の運動はインスリン抵抗性を改善させる。運動と食事制限によって、減少する脂肪の部位が異なる可能性を示した。2.運動中の心臓の音(心音)の変化から、安全で効果的な運動強度を知ることができる。3.高強度連続運動の間に低強度運動の休息を入れることで発揮筋力の低下を抑制し、骨格筋のグリコーゲンの消費を増やすことができる。4.運動によるインスリン抵抗性の改善は、アディポネクチンを介した経路が主とならない可能性を示した。5.乳酸閾値強度の運動トレーニングが前頭葉機能を向上させる可能性を示した。骨格筋エネルギー代謝関連の遺伝子、タンパク発現及び糖、脂質代謝反応の観点より,運動適応を効率的に引き起こす運動の強度,持続時間を検証した。脳血管疾患(認知症を含)およびメタボリックシンドローム(MS)の予防治療に対する運動適応の程度を調べる介入研究を開始した。また,エネルギー代謝に関連するPGC-1αのタンパク量とミトコンドリア量の定量分析法のセットアップを完了した。さらに,第一心音を自動検出するシステムを開発した。若年男性9名は,乳酸閾値(LT)強度の120%と80%の運動及び安静(CON)の翌日に高脂肪食負荷試験を行った。次に,LT強度で60分間1回,3分間20回,30秒間120回(6名で実施)及びCONを実施した。TG積分値はCONと比較して,120%LTのみ有意に低値を示した。更にPGC-1αは120%LTでのみ有意に増加した。また,60分,3分,30秒実験時のTG積分値はCONと比して有意に低値を示した。高齢者58名を有酸素トレーニング群,筋トレ群,ストレッチ群に分け10週間の介入研究を行った。ファイブ、コグテストにおける正答数は,有酸素群と筋トレ群において有意に向上し,並行正答数と言語流暢性は筋トレ群でのみ有意に向上した。MS者39名を食事,運動,併用群に分け12週間の介入を行った。食事,併用ともに体重と腹囲が減少した。運動群の体重も有意に減少したが、その程度は他の群に比して小さかった。食事群は,HOMA指数が有意に改善し,併用群で改善の傾向が認められた,運動群と併用群でのみ,最大酸素摂取量が有意に向上すると共に,動脈硬化指数small dense LDLが有意に改善し,HDLコレステロールは改善傾向を示した。運動群と併用群のこれらの指標の改善の程度と運動量に関連性が認められた。メタボリックシンドロームの予防・改善を目的とした運動の機序を調査するために12週間の介入研究を引き続き行った。身体組成、身体作業能、血管内皮機能、生活習慣に関する様々な調査(日常身体活動量、食事調査、QOLなど)に加えて、採血、筋生検を実施して、平成20年度は新たに47名の介入をスタートした。この研究で得た少数データではあるが、インスリン感受性には内臓脂肪とアディポサイトカインが強く影響することを再確認、発表した(吉村ら、的野ら)。また減量による血中レプチン濃度の減少が安静時代謝の低下に影響を及ぼす可能性を見いだした(井上ら)。糖尿病のリスクの一つとして骨格筋のエネルギー代謝能力の低下が報告されているため、前年度にセットアップしたリアルタイムPCRで骨格筋ミトコンドリア量(mtDNA)を評価した。その結果、生活習慣病患者とそのリスク保有者の骨格筋ミトコンドリア量は健常者に比して少ないことを報告した(中島ら)。これまで我々は乳酸閾値強度の運動トレーニングによる生活習慣病の予防・治療効果を発表してきた。その研究の骨格筋サンプルを用いて、乳酸閾値強度の運動トレーニングによる骨格筋のミトコンドリア量の変化を調査した。12週間の運動トレーニングにより有酸素性作業能力は向上したにも関わらずミトコンドリア量は増加せず、ミトコンドリアの機能を評価する必要性を再認識した。またミトコンドリア量は加齢に伴い減少する結果を得た。一方で、非侵襲的かつ簡易な運動処方システムを開発するために我々は心音に着目して研究を進めてきた。平成20年度は、運動中の心音を正確に検出するアルゴリズムを開発、発表した(Matsuda et al.松田ら、田中ら)。内臓脂肪型肥満を有する日本人の男女において、体脂肪分布と全身のインスリン抵抗性の関係について調査を行った。その結果、CTを用いた内臓脂肪、皮下脂肪、骨格筋内脂肪は性別、体脂肪量の影響を調節した結果、有意な関係が認められなかった。しかしながら、肝臓内脂肪は、性別、体脂肪量もしくは内臓脂肪と独立して全身のインスリン抵抗性と関連している可能性が示唆された。

またメタボリックシンドローム患者を対象として運動トレーニングが認知機能に及ぼす影響を検討するために運動群7名(男性4名,女性3名,52±17歳)、観察群11名(男性2名,女性9名,54±9歳)を対象に研究を行った。その結果、複数の情報を平行して処理する能力を評価するDual課題のうち、行動の決断や抑制を評価するGo No-Go課題が運動群で有意に向上した。心音から運動中の身体の変化を予測する研究では、心室から駆出される血液の逆流を防ぐことで生じる大動脈・肺動脈弁の閉鎖音である第二心音振幅(AHS2)と血圧の関連性を明からにすることを目的に、2773歳の有疾患者男女を対象に、運動負荷中の心音を連続的に測定した。その結果、運動負荷の漸増に伴うAHS2と収縮期血圧、並びに平均血圧の間に有意な相関関係が認められた。運動中のAHS2の変化は血圧変動の指標になりうる可能性が示唆された。骨格筋のエネルギー代謝を効率良く向上させる運動条件の調査については、骨格筋のグリコーゲンを減少させた状態でトレーニングを実施することで、骨格筋内のエネルギー代謝関連の遺伝子・タンパク発現を、より増加させるとの報告をもとに、骨格筋のグリコーゲンを効率良く減少させる運動条件を検討した。その結果、30秒間の高強度運動の間に積極的休養を入れることで、筋グリコーゲンをより減少させることができることを示した。
核構成々分のモノクローナル抗体の細胞内注入による細胞複製機構の研究

真核細胞にとって最も大切な遺伝子の複製と転写が行われる場は核である。それに関与するたんぱく質はすべて核へ以降していかなければならない。これ等の核たんぱく質もすべて細胞質で合成され核へ移行する。核たんぱく質には核へ移行するためのシグナルが存在し、それは塩基性アミノ酸に富んでいる。最も典型的なのはSV40T抗原のもつKKRKである。核たんぱく質は核孔を通過して核内へ至る。核孔を形成するたんぱく質にKKRKを認識するものがあり、その活性中心はDDED又はEEDEと予測し、それぞれの抗体を家兎で得た。この抗体を用いて細胞を間接蛍光抗体法で染色すると、核の表面を小さな点状に染色し、抗体は核孔を認識した。この抗体と3種の核たんぱく質をそれぞれ細胞質へ注入したところ、抗DDED抗体は核への移行を阻害したが、抗EEDE抗体は阻害しなかった。この抗体が認識するたんぱく質は、69と59Kを抗孔の65、54、50Kを認識した。核たんぱく質の核移行のためのシグナルを受容するたんぱく質の活性中心はDDEDであることが解った。遺伝子とたんぱく質を細胞に同時に殆ど100%の効率で導入する方法を開発した。DNAをリポソームに包み、核たんぱく質HMG-1を赤血球膜に包み、この2つのベジクルにHVJを加えてこれ等3つの複合体を形成し、培養細胞に加えて導入したところ6時間後には大部分のDNAが核へ移行していた。そして発現もすでに最高値に達していた。HMG-Lの替わりにBSAを入れた場合には、6時間後にはDNAは殆ど核へ移行していない。この場合には2024時間で初めて最高値に達する。動物個体の臓器へDNAを注入して発現させることが可能になった。SV40T抗原DNAをこの方法で包み、複合体を内脈から注入したところ、肝細胞の核へDNAは移行し発現し、T抗原たんぱく質が全体の肝細胞のうち510%の細胞の核にみられた。
太陽エネルギーによるエネルギー自立型住宅の提案-コンピュータシミュレーションによる検討-

第一段階として、空気集熱/単結晶シリコン太陽電池タイプの太陽光/熱ハイブリッドコレクタの夏期及び冬期実験を行った。これにより、夏期実験では早朝と夕方に直達日射の入射角度が大きいことによる発電効率の低下を、また日中に太陽電池セルの温度上昇による発電効率の低下を確認し、冬期実験では外気風速が発電/集熱性能に及ぼす影響が極めて大きいことを確認した。これらの実験で得られた知見から太陽光入射角度による日射透過率への影響、外気風速による外気側対流熱伝達率への影響等に配慮した詳細なハイブリッドコレクタのシミュレーションモデルを構築し、±5%以内の再現誤差と高い精度を得た。実験に用いたハイブリッドコレクタは市販の太陽電池の裏面を空気集熱層にしていることや表面に断熱空気層を持っていないことなどから冬期集熱効率が12%前後と極めて低かった。そこで第二段階として、より高性能なハイブリッドコレクタを提案するとともに、計算モデルを改良し計算時間を大きく短縮した。また特殊なハイブリッドコレクタとして、太陽光透過型太陽電池モジュールを使用したハイブリッドコレクタを提案し、開口率によって集熱/発電のバランスをコントロールできることを示した。第三段階として、TRNSYSによって高性能ハイブリッドコレクタ、太陽電池パネル、平板型集熱器の3種類の利用システムを次世代省エネルギー基準の住宅に設置したときの性能を比較した。冷暖房負荷と給湯負荷への利用を想定した場合、2次エネルギー基準のシステム成績係数でみると、集熱器と太陽電池は2.5と2.7とほぼ同程度だが、ハイブリッドコレクタは5.8という高い値であった。1次エネルギーで評価すると、太陽電池ではほぼ消費がゼロになり、ハイブリッドコレクタについては年間1GJもの1次エネルギーを生産している結果になった。現在までに、太陽光/熱ハイブリッドコレクタの夏期予備実験及び冬期本実験を行い、データの解析を行なった。これらの実験で得られた知見から太陽光入射角度による日射透過率への影響、外気風速による外気側対流熱伝達率への影響等に配慮したハイブリッドコレクタのシミュレーションモデルを構築した。モデルは動的シミュレーションプログラムTRNSYSで利用可能なFORTRAN90サブルーチンとし、その結果、実測結果の±5%以内という高い精度で集熱及び発電性能を再現することが可能となった。更にシミュレーションにより太陽電池パネルとハイブリッドコレクタとの性能比較を行った結果、外気に完全にさらされている状況での太陽電池パネルの発電性能はハイブリッドコレクタと同程度であり、集熱利用が可能な点でハイブリッドコレクタが有効であることを確認した。例えば集熱空気を空気熱源ヒートポンプの熱源として利用すると仮定した場合、ヒートポンプのCOPが117%と向上しハイブリッド利用が有効であると考えられた。現在、他タイプのハイブリッドコレクタ(太陽光透過型太陽電池モジュールを使用したもの、アモルファス薄膜型モジュールを使用したもの等)モデルを構築し、先に検討したタイプとの性能比較を行っている。また来年度はTRNSYSによる戸建住宅のシステムシミュレーションを実施し、実用性の検討、地域性の検討等を行っていく予定である。
細胞内寄生細菌感染によるオートファジー誘導シグナルの解析

自然免疫はほとんどすべての多細胞生物が有する免疫系であり、細菌等の感染に対する抵抗性に必須である。細胞内寄生細菌は体液中から細胞内に侵入して増殖するが、それらに対する宿主側の防御反応として、宿主の持つ病原体認識分子が細胞質に侵入した菌を認識し、その認識依存的にオートファジーが誘導されて菌の増殖が抑制されることが明らかとなっているが、この細胞内寄生細菌の侵入に対するオートファジー誘導の分子機構は多くが不明である。本研究では、細胞内寄生細菌であるリステリア菌に対する抵抗反応として機能するオートファジーがPGRP-LEにより誘導される機構の解明を目的としている。本年度は、認識分子依存的なオートファジー誘導の分子機構を解明するために、PGRP-LEにおける自然免疫活性化に必要なアミノ酸領域を詳細に検討した。内在性のPGRP-LEを発現していない細胞であるショウジョウバエ胚由来培養細胞S2細胞を用い、様々な欠損を有するPGRP-LEを発現させ、細胞内寄生細菌であるリステリア菌の感染を行うことにより、自然免疫応答であるオートファジー誘導と抗菌ペプチド産生誘導の各々に必要なアミノ酸領域の検討を行った。その結果、オートファジー誘導に必要であるが、抗菌ペプチド産生誘導には不必要な領域(7893番目のアミノ酸)を同定し、この配列内に新たにRHIM like motifが存在するこどを示した。この結果は、今回存在が示唆されたN末端側のRHIM like相同モチーフは、抗菌ペプチド発現誘導に必要とされる既知のRHIMlikeモチーフとは異なる機能を持ち,選択的オートファジーの際に下流の因子と相互作用することにより、現在未向定である自然免疫経路を活性化することを示唆しており、病原体認識分子による選択的オートファジー誘導の分子機構解明に新たな情報を与えるものである。本年度は、認識分子依存的なオートファジー誘導の分子機構を解明するために、PGRP-LEにおける自然免疫活性化に必要なアミノ酸領域を検討した。その結果、オートファジー誘導のみに必要な領域(90番目93番目のアミノ酸)、抗菌ペプチド産生誘導のみに必要な領域(98番目101番目のアミノ酸)、また、両方の誘導に必要な領域(102番目105番目のアミノ酸)を同定した。この結果は、オートファジー誘導と抗菌ペプチド産生誘導というPGRP-LE依存的な2つの自然免疫応答の活性化が異なる機構に依っていることを示唆しており、未同定の自然免疫経路である細菌感染における選択的オートファジー誘導の分子機構解明に新たな手がかりを与えるものである。
ジャガイモそうか病多発土壌の特性解明と施肥改善による防除法の確立

本研究の目的はどのような農薬も使用せずに,従来と同じ肥料を使用しながら,特殊な施肥法によって土壌pHを低く維持し,水溶性アルミニウムを一時的に増大させてジャガイモそうか病を抑制することにある.過燐酸石灰や硫酸カリウムは全作土に施肥するが,硫酸アンモニウムのみジャガイモの播種する作条に施肥する.この方法によって,土壌pHは低く維持され,ジャガイモ塊茎の肥大する領域の水溶性アルミニウムは増大する.ジャガイモそうか病は水溶性アルミニウムが0.2-0.3mg L^<-1>かこれ以上で抑制される.N,P,Kの3要素を混合して全量を作条に施肥する従来の方法に比較して,この特殊な施肥法によって土壌pHは開花期から収穫期まで0.10.8低く維持される.しかしながら一部のアロフェン含有率の高い淡色黒ボク土においは可溶性アルミニウムが低いために,ジャガイモそうか病の抑制はきわめて困難である.他の土壌タイプにおいてはこの方法によって容易にジャガイモそうか病は抑制できる.この方法の利点は肥料以外に農薬を全く使用しないために,土壌や農業環境に害を与えないこと,それにコストはきわめて低いか無料であることにある.本研究の目的はどのような農薬も使用せずに,従来と同じ肥料を使用しながら,特殊な施肥法によって土壌pHを低く維持し,水溶性アルミニウムを一時的に増大させてジャガイモそうか病を抑制することにある.過燐酸石灰や硫酸カリウムは全作土に施肥するが,硫酸アンモニウムのみジャガイモの播種する作条に施肥する.この方法によって,土壌pHは低く維持され,ジャガイモ塊茎の肥大する領域の水溶性アルミニウムは増大する.ジャガイモそうか病は水溶性アルミニウムが0.2-0.3mg L^<-1>かこれ以上で抑制される.N,P,Kの3要素を混合して全量を作条に施肥する従来の方法に比較して,この特殊な施肥法によって土壌pHは開花期から収穫期まで0.10.8低く維持される.しかしながら一部のアロフェン含有率の高い淡色黒ボク土においは可溶性アルミニウムが低いために,ジャガイモそうか病の抑制はきわめて困難である.他の土壌タイプにおいてはこの方法によって容易にジャガイモそうか病は抑制できる.この方法の利点は肥料以外に農薬を全く使用しないために,土壌や農業環境に害を与えないこと,それにコストはきわめて低いか無料であることにある.1.ジャガイモそうか病の多発土壌はアロフェン含有率の高い土壌地帯であり,同一土壌地帯では作土層よりその下の層で著しく高くなる.ほ場の基盤整備したところでは下層の土壌が作土層に混入し,アロフェン含有率を高めている.現在,ジャガイモそうか病の多発地帯となっている網走管内では20数年前にほ場の基盤整備を行なった地帯で,ジャガイモそうか病の発生が多くなった時期と一致する.馬齢しょ栽培の従来の施肥法は3要素を全量作条に与える.しかしこれを硫安のみあるいはリン酸と加里を塊茎肥大領域から離して施肥することによって,土壌pHが3要素作条施肥より一時的に著しく低下し,ジャガイモそうか病の抑制に効果のあることが明らかになった.このためにはリン酸と加里を全面全層に施肥するかあるいは難溶性のリン酸と加里肥料を硫安と同じに全量作条施用しても同様な効果が認められた.この施肥法による病害の抑制はジャガイモそうか病のみならず,ジャガイモ粉状そうか病,あるいは象皮病にも有効であった.3.硫安のみを作条施肥した場合の土壌pH低下の現象は1試験地のみに認められたのではなく,実施した数ヶ所の試験地に共通して観察された.その巾はpHで0.30.8の低下とかなり大きく変化し,このような現象の報告はこれまで見あたらず,またかなりの分野に応用可能と考えられる.1.ジャガイモそうか病防除に対するアロフェン質土壌における施肥法の影響(1)塩基置換容量が10前後の小さいアロフェン質においては処理前の土壌pHが6近い土壌であっても,過燐酸石灰と硫加を全面散布し,硫安のみ作条施肥にした場合,土壌pHは開花期から塊茎肥大期にかけて著しく低下し,水溶性アルミニウムは溶液中で0.5ppm以上となり,ジャガイモそうか病病は抑制された.3要素を全量作条に施用した場合に比較して,最大に差のあった時点ではpH0.8程度低い値となった.2.ジャガイモそうか病防除に対するアロフェン質土壌における施肥法の影響(2)塩基置換容量が15前後で,アロフェンの含有率が5%以上と高い土壌においては,3要素全量作条施肥では健全な塊茎は皆無であった.しかしPK全面散布で硫安のみの施肥でも若干の改良効果しか認められなかった.しかし,この方法と硫酸アルミニウムを組み合わせた改良区では無病の塊茎が30%にも達した.また,この区においては病害程度の著しい発病度3と4の合計は20%以下であった.また,PKを全面散布する代わりに,緩行性肥料のPKと硫安の作条施用区ではPK全面散布区よりpHを低く維持し,良好な結果が得られた.3.ジャガイモそうか病防除に対する灰色台地土における堆きゅう肥施用の効果灰色台地土において,堆きゅう肥を20t/ha施用したほ場においてはいずれの処理区も土壌pHは低下せず,水溶性アルミニウムが極端に低く経過したため,ジャガイモそうか病の防除は発揮できなかった.

これは堆きゅう肥の分解に伴って発生する二酸化炭素による緩衝効果であると考えられた.1.1998年度研究実績褐色森林土における試験結果処理前の土壌pHが4.4の褐色森林土において試験を行った.当ほ場は前年度までジャガイモそうか病の発生が認められた場所である.処理区は3要素全量を作条に施用する対照区とリン酸とカリウムを全面に施用し,窒素肥料の硫安のみ作条に施用する対策区をもうけた.どちらの施用区も着蓄期にはpH4.0まで低下し,水溶性アルミニウムも0.4mg L^<-1>以上となったが,その後のpHの回復は対照区で早く,塊茎肥大期の7月中旬には処理前に戻る傾向を示した.これに対して対策区は収穫期近くまで低pHを持続した.発病度は全体にpHが低かったことを反映して,対照区で8.3,対策区で2.3といずれも低い値を示した.2.3年間の研究によって得られた知見土壌病害であるジャガイモそうか病の多発は農家経済に大きな打撃を与えているが,農薬の使用規制の強化と生産物の高品質を要求の強まる中にあって早急な対策が求められている本研究においてとられた対策法は農薬を使わず,同じ肥料をその使い方のみで一時的に土壌pHを低く抑え,土壌のアルミニウム活性を高めて抑制する方法である.発病度が10以下では実質的に問題が無く,一部の多発土壌を除けばここに提案した方法で本病の抑制は実用的な方法として可能になった.試験を実施した農家ではその特徴をつかみ,すでに自分の経営に取り入れている.また,この方法は土壌の悪化を招かないので輪作体体系にも取り入れ可能である.アロフェン含有率の高い火山灰土壌では土壌pHの低下が困難で,本法では十分な成果を得られなかった.これについては他の方法と組み合わせた対策をとる必要があろう.
長屋王政権における対地方政策の評価に関する考古学的研究

藤原不比等のあとを継いだ長屋王政権が、律令国家体制のもとで、どれだけ政治的実績のあった政権と受け止められるのか、といった政策面での評価まで踏み込んだ研究は、意外と少ない。本研究は、そうした課題を考古学の上から検討するため、多賀城・多賀城廃寺、下野薬師寺、大宰府・筑紫観世音寺、およびそれらと関連した寺院・官衙、さらに諸国国府、平城宮内裏などの遺跡を取り上げ、それらの新造・造営促進などが行われた年代の検討を行った。その結果、多賀城・大宰府・多賀城府II期政庁の成立時期、下野薬師寺の官寺化、平城宮内裏の改作、諸国国衙の成立などが、養老67年に集中して行われていることを明らかにした。これは、対地方政策を重視した不比等の政策を次期政権が受け継いだものであり、不比等の時代にできなかった地方行政施設と拠点的官寺政策の整備を大きく前進させたことで、中央集権国家的体制を実質的に完成させる政策であったと評価できるのである。その契機となったのは、養老四年の不比等の死をはさみ、隼人と蝦夷の起した同時テロ事件であったと考えた。これは、辺境政策を強力に進めてきた不比等の不予および死という時期を的確にとらえ、政策の同様をねらった事件であった。長屋王政権は、そうした現実を担って誕生した政権であり、発足の当初から、地方政策を直視した政策を取らざるを得なかったのである。しかし、そのときの政策は、辺境のみの小手先の政策にとどまったのではなく律令国家の将来を見据えた計画的なものであった。さらに、そうした計画の立案や政策の実施にあたり、無智麻呂を中心とした藤原氏の力が大きかったことを考古学的に明らかにした意義は大きい。長屋王政権の対地方政策に関する歴史的評価を考古学上から検討するため、今年度は、3つの視点を用意し、分析を行った。第1点は、最近の多賀城創建年をめぐる研究成果の再確認と太宰府II期政庁の成立時期の分析を行い、両者が養老四年の隼人・蝦夷の反乱を背景に、政府の同時政策によって成立した新たな地方統治機関であることを明らかにした。同時に、同期間の整備は、ほぼ同時期に独立して成立する諸国の国庁と一連の計画のもとで行われた可能性が高いと考えたが、この問題の解明については、次年度で行う予定である。第2点として、日本三戒壇の一つである下野薬師寺が官寺に列した時期の検討を行い、多賀城廃寺・筑紫観世音寺などの地方官寺の整備とともに、藤原氏が推進してきた寺院併合令を背景とした氏寺対策とが同時政策として実施されたことを明らかにした。さらに第3点目として、そうした国衙を中心とした地方官衙や、国府付属寺院ともいうべき地方官寺や氏寺の整備に到った直接的契機は、養老四年の藤原不比等の死を挟んで同時多発的に起こった隼人・蝦夷の氾濫によるものと考えられるが、その時に執った政府の対策は、単に辺境問題にとどまったのではなく、地方行政機関や地方寺院を含め全国規模で展開した大規模なものであった。その政策は、藤原不比等の跡を継いだ長屋王政権下で行われたが、同政権が、地方統治機関としての官衙・官寺及び氏寺の整備を大きく前進させ、中央集権国家体制を実質的に確立したことを評価した。藤原不比等の後を継いだ長屋王政権が、律令国家体制のもとで、どれだけの政治的実績のあった政権と受け止めるのか、といった政策面での評価にまで踏み込んだ研究は、意外と少ない。

本研究は、そうした課題を考古学の上から検討するため、多賀城廃寺、下野薬師寺、筑紫観世音寺およびそれらと関連した寺院・官衙、さらに諸国国衙、平城京などの遺跡をとりあげ、それらの新造・改作・造営促進などが行なわれた年代の検討を行い、これまで個別に進められてきた研究を、初期長屋王政権下で実施された対地方政策と位置づけ、その実態をもとに、政策面での同政権の評価を行なうことを目的とした。その結果、(1)多賀城・多賀城廃寺および周辺諸城柵・官衙、坂東の下野薬師寺の改作、平城京内裏の改作、大宰府II期政庁の改作、さらには、独立した諸国国庁の出現など、地方の官衙・寺院の整備が、養老47年の、わずか4年間に次々と実施されたことをつきとめた。(2)そうした契機を、不比等の不予から死をはさんで相次いで勃発した隼人と蝦夷の反乱に求め、不比等から政権を引き継いだ長屋王政権が背負った最初の課題が、対地方政策であったと考えた。(3)その際、多賀城・多賀城廃寺の造営に藤原宇合が、下野薬師寺・大宰府II期政権・鴻臚館の改作に藤原武智麻呂が直接的に、筑紫観世音寺の造営促進に藤原房前が間接的に関与したことを明らかにし、藤原氏の活躍が顕著であることを立証した。
AE法を用いた通電トライボロジー現象下の損耗診断・評価に関する研究

本研究では,集電材料の通電下トライボロジー現象を拡大観察するとともに,アコースティックエミッション(AE:材料の変形・破壊時に生じる弾性応力波)信号を計測し,通電下の損耗現象とAE信号の対応関係を調査した.その結果,AE信号の周波数スペクトルの特徴が集電材料の種類によって異なり,周波数の特徴から放電あるいは溶融の主たる通電下トライボロジー特性を判別評価できることを示した.また,通電を伴う長距離摩擦実験を実施し,集電材料のトライボロジー特性が評価できることがわかった.得られた結果をまとめ,AE計測による通電下トライボロジー現象の診断評価に欠かせない損耗モード-AE信号相関マップを作成した.本研究は,材料の変形・破壊時に発生する弾性波を検出するアコースティックエミッション法(AE法)を利用して,通電下のトライボロジー現象(摩擦・摩耗,溶融・放電)の認識と損耗状態の定量的評価を目的としている.通電に伴う損耗は,集電材料の摩耗を急激に進行させるため,その診断評価技術の確立は大きな意義がある.また,通電下の損耗現象を顕微鏡視野内で拡大観察すると同時にAE信号の計測を行う本実験手法は,世界的にも例がなく,非常に特色のある研究になると考える.平成25年度は,光学顕微鏡に通電摩擦駆動系・AE計測系を組み込んだ実験装置の構築を行った.ここでは,3次元形状計測が可能な光学顕微鏡を選定し,実験中の摩擦面の損耗状態を評価できるようにした.また,顕微鏡視野内にピン・オン・ブロック型の摩擦系(摩擦力計測系を含む)を設置し,電圧印加回路および電圧降下測定回路,AE計測系を組み込んだ.さらに,顕微鏡カメラに高速度カメラを追加することで,速い摩擦速度での実験を実施できるようにするとともに,摩擦界面で瞬間的に発生するアーク放電現象を捉えられるようにした.実験装置の構築後,十分なノイズ対策を施し,摩擦駆動系や計測系の調整を行った.人為的に試験片を乖離させて放電現象と溶融現象を発生させる予備実験結果から,放電時には白色や青白い発光が発生し,溶融時には橙色や黄色の発光が観察できることを確認した.この各現象時に計測されたAE信号の周波数解析を行い,放電時には高周波のピークが存在し,溶融時には低周波のピークが存在する傾向がみられた.また,長摩擦距離の通電下摩擦実験において,銅系焼結合金と鉄系焼結合金のAE周波数の特徴が異なることがわかってきた.これは,摺動材料材種による通電下の主たる損耗現象が異なることを示唆していると考える.本研究は,材料の変形・破壊時に発生する弾性波を検出するアコースティックエミッション法(AE法)を利用して,通電下のトライボロジー現象(摩擦・摩耗,溶融・放電)の認識と損耗状態の定量的評価を目的としている.通電に伴う損耗は,集電材料の摩耗を急激に進行させるため,その診断評価技術の確立は大きな意義がある.また,通電下の損耗現象を顕微鏡視野内で拡大観察すると同時にAE信号の計測を行う本実験手法は,世界的にも例がなく,非常に特色のある研究になると考える.平成26年度は,昨年度に構築した光学顕微鏡に通電摩擦駆動系・AE計測系を組み込んだ実験装置を用いて,通電摩擦下で起こる溶融・放電現象時に計測されるAE信号の周波数スペクトルの特徴を明らかにした.溶融時には0.10.3 MHzに周波数ピークが分布し,放電時には0.51.1 MHzに周波数ピークが分布することがわかった.また,AE信号波形の振幅値は,放電時は溶融時の数倍大きいことがわかった.この結果から,摺動材料ごとのAE信号振幅と周波数の関係をあらわすAE信号-損耗現象マップを作成した.さらに,顕微鏡下での通電摩擦実験より,放電の開始を左右する機械的な表面損傷状態が電気的損耗を加速させることがわかった.そのため,表面の損傷状態が変化するアブレシブ-凝着摩耗遷移を検出するための長距離摩擦実験を実施し,高周波のAE信号検出から凝着摩耗への遷移点を評価できることを確認した.このとき,粒度の違いによる遷移点の変化も捉えられることを確認している.また,異物混入時(砥粒などを混入させた三元アブレシブ摩耗)の長距離摩擦実験を実施し,AE信号の周波数変化から異物混入が把握できる可能性を見いだした.本研究は,材料の変形・破壊時に発生する弾性波を検出するアコースティックエミッション法(AE法)を利用して,通電下のトライボロジー現象(摩擦・摩耗,溶融・放電)の認識と損耗状態の定量的評価を目的としている.通電に伴う損耗は,集電材料の摩耗を急激に進行させるため,その診断評価技術の確立は大きな意義がある.また,通電下の損耗現象を顕微鏡視野内で拡大観察すると同時にAE信号の計測を行う本実験手法は,世界的にも例がなく,非常に特色のある研究になると考える.平成27年度は,実験装置に押付け荷重および光量の計測系を追加し,異なる通電摩擦条件で摩擦界面のin situ観察を実施した.このin situ観察実験から,押付け荷重が小さく,摩擦速度が大きいほど溶融・放電が起こる頻度が増加し,表面の損傷が大きくなることがわかった.本計測条件下では,溶融発生時のAE平均値電圧変化は11.5 mVと小さかったが,放電発生時は250 mVと大きな変化を示した.このとき,試験片同士が触れる瞬間または離れる瞬間に放電現象が連続的に生じ,AE平均値電圧は徐々に上昇していく傾向が多くの実験で確認された.

また,炭素系材料を用いた長距離摩擦実験を実施し,摩耗量,電圧変化,損傷状態すべてにおいて銅系焼結合金と鉄系焼結合金よりも優れており,検出されるAE信号の振幅値も小さいことが確認された.さらに,雨天を想定した水滴滴下の長距離摩擦実験を行い,雨天では放電や溶融がほとんど起こらないという結果が得られた.これまでに得られている放電時に検出される高周波のAE信号と溶融時に検出される低周波のAE信号は,機械的な摩耗で発生する中周波のAE信号と複合的に計測されることがわかった.本研究において提案したAE信号振幅と周波数の関係をあらわすAE信号-損耗現象マップを用いて,損耗モードの診断が可能であり,AE信号の振幅値から摩擦面損傷状態の定量的評価が可能になる.本研究では,集電材料の通電下トライボロジー現象を拡大観察するとともに,アコースティックエミッション(AE:材料の変形・破壊時に生じる弾性応力波)信号を計測し,通電下の損耗現象とAE信号の対応関係を調査した.その結果,AE信号の周波数スペクトルの特徴が集電材料の種類によって異なり,周波数の特徴から放電あるいは溶融の主たる通電下トライボロジー特性を判別評価できることを示した.また,通電を伴う長距離摩擦実験を実施し,集電材料のトライボロジー特性が評価できることがわかった.得られた結果をまとめ,AE計測による通電下トライボロジー現象の診断評価に欠かせない損耗モード-AE信号相関マップを作成した.平成26年度は,昨年度に達成した通電摩擦駆動系・AE計測系を組み込んだシステム顕微鏡実験装置を用いて,「計画2)顕微鏡下での現象再現実験」を実施した.試験片間の接触部を乖離させ人為的に放電・溶融現象を発生させ,AE信号の周波数スペクトルの特徴を見いだすことができた.この結果から,計画として掲げていた「計画4) AE信号-損耗現象マップの作成・検討」を達成することができた.また,「計画5)実機を想定した長摩擦距離の通電摩擦・AE計測実験」を実施し,摺動材料の違いによる通電下の摩擦・摩耗特性を把握できることを明らかにした.「計画3)顕微鏡下での通電摩擦・AE計測実験」に関して,集電材料(炭素系材料)および摺動条件(荷重,摩擦速度)の影響調査については,計画通り平成27年度も継続して遂行していく.以上のように,当初の計画を概ね順調に進展している.埼玉工業大学長谷研究室(マイクロ・ナノ工学研究室)ホームページトライボロジー,アコースティックエミッション,精密加工今後の推進方策として,当初の計画通り「計画3)顕微鏡下での通電摩擦・AE計測実験」を実施するとともに,炭素系材料に関して「計画5)実機を想定した長摩擦距離の通電摩擦・AE計測実験」を遂行していく.集電材料および摺動条件(荷重,摩擦速度)の違いによる,現象およびAE信号への影響について調査を継続して実施する.さらに,実用環境下を想定した水雰囲気下(雨天時)の実験を実施する.平成27年度は,計画3)の実験に関して詳細な現象評価を行うために,実験系に垂直荷重の変化を計測するためのロードセルと光量の変化を計測するためのフォトディテクタを新たに付加して実験を進めていく予定である.これにより,溶融・放電の発生への垂直荷重の変化の影響を検討できるとともに,溶融・放電の定量的な発生状態との関係を検討できると考える.計画2)および3)で得られた実験結果を元に,引き続き計画4)のAE信号-損耗現象マップの検討を進めると同時に,損耗量をインプロセス計測するためのAEエネルギー(AE信号の積分値)と損耗量の関係などを調査していく.
マクロ経済時系列分析のための非線形時系列モデル

これまで経済理論の上で、景気循環を非線形微分方程式よって表現し、景気の上昇と下降のサイクルに非対象性をもたらすリミットサイクルの概念が議論されてきたが、その理論的展開から実証分析可能なようなモデルへの変換およびその統計的検証は行われてこなかった。本研究では非線形微分方程式の離散化を目指しリミットサイクルの存在条件を明示的にモデルの係数の制約をしてあらわれるExponential Autoregressive(ExrAR)モデルを扱った。GNP、失業率などのマクロ経済時系列の定常性への変換モデルとして、決定論的トレンド回りで定常(Trend Stationariy(TS))および差分をとったものが定常(Differenece Stationary(DS))の2種類の定常性のモデルを考慮し、それぞれExrARモデルにあてはめ、マクロ経済時系列にリミットサイクルが存在するか否かを統計的に推測した。リミットサイクルの存在に関する必要条件および十分条件は、非線形時系列モデルの係数パラメーターに関する非線形な制約として表されており、ベイズ統計学の手法によりそれらの緒条件に対する統計的推測の理論的展開および手続きを与えた。実証分析としてアメリカのGNP(季節調節済み四半期データ:1960年第1四半期-1989年第4四半期)及び失業率(季節調整済み月次データ:1960年1月-1979年12月)に関して、ExrARモデルにあてはめ、データからパラメーターの推定を行い、リミットサイクル存在条件に関する命題が個別あるいは同時に成立する事後確率を評価した。その結果、TSモデルにたいして、GNPに関しては、必要条件:0.015、十分条件:0.179そして必要十分:0.002と評価され、失業率に関しては、必要条件:0.302、十分条件:0.130そして必要十分:0.031と評価された。両者ともリミットサイクルの存在を支持する程ではないが、失業率ほ方がより理論モデルと整合的といえる。