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ヘテロカプサ赤潮はなぜ貝類のみをへい死させるか―不安定毒素の全容解明への挑戦－

渦鞭毛藻Heterocapsa circularisquama (以降,ヘテロカプサ)は,貝類に極めて強い毒性を発現する赤潮の原因種である。先行研究により,ヘテロカプサの毒素は膜タンパク質であると推定されたが,速やかに失活するため毒素の精製が困難である。そこで本研究では,毒性の異なるヘテロカプサ細胞の各種遺伝子発現量を比較して毒性発現に関わる遺伝子群を見出すとともに,毒素候補の一次配列からエピトープを人工合成・免疫して作製したポリクローナル抗体を用いた免疫学的研究によって本種による貝類へい死機構の解明を目的とした。ヘテロカプサが産生する毒素候補の選抜を行うために,無菌化した強毒株と弱毒株のトランスクリプトーム解析を実施した。この結果,膜貫通領域を有し,かつ,強毒株で有意に(FDR < 0.01)高く発現している214個の膜タンパク質関連の遺伝子群を見出すことに成功した。また,これらのうち強毒株が有する溶血活性に関連する可能性のある複数の遺伝子群を確認することができた。さらに,シオミズツボワムシを用いたバイオアッセイの結果,無菌化した強毒株の毒性は対数増殖初期より定常期で高くなること,および窒素欠乏状態における毒性の低下が観察された。一方,次年度以降に予定している毒素候補に対するポリクローナル抗体(以降,抗体)を用いた免疫学的研究を円滑に遂行するために,研究に用いたヘテロカプサ培養株での発現が確認された膜タンパク質であるNADPHオキシダーゼに対する抗体を作製して間接蛍光抗体法の条件検討を行った。この結果,作製した抗体は本種細胞表面に存在すると考えられるNADPHオキシダーゼを認識したことから,トランスクリプトーム解析で得られた配列情報を用いた抗体作製および免疫学的研究の円滑な推進に必要な条件等を確立することができた。当該年度の研究では,無菌化したヘテロカプサ強毒株と弱毒株のトランスクリプトーム解析により,ヘテロカプサの毒素と推定されている膜タンパク質であり,かつ,強毒株で有意に(FDR < 0.01)発現量が高い214個の遺伝子群を見出すことに成功したため,当初の計画が順調に進展していると判断できる。ただし,当該年度は強毒株と弱毒株をそれぞれ1株しか解析できなかったため,毒素候補遺伝子をさらに絞り込むためには解析検体数を追加する必要があると考えている。また,当該年度は増殖段階や栄養塩欠乏によってヘテロカプサの毒性が変化することを見出したため,このような同一株における毒性変化にも着目してトランスクリプトーム解析の対象として検討を進める必要がある。一方,ヘテロカプサのトランスクリプトームデータからエピトープを人工合成・免疫し,得られたポリクローナル抗体を用いた間接蛍光抗体法による標的タンパク質の蛍光観察に成功した。よって,次年度は毒素候補として選抜したタンパク質の一次配列情報を用いた抗体作製および免疫学的研究の円滑な推進が大いに期待される。以上のことから,当該年度はヘテロカプサの毒素本体や作用メカニズムの解明に繋がる基礎的知見が集積できたことから,研究はおおむね当初の計画通りに遂行できたと判断した。次年度は,さらに毒素候補遺伝子を絞り込むために,複数の強毒株および弱毒株を対象としてトランスクリプトーム解析を実施する予定である。また,当該年度に明らかとなった増殖段階や栄養塩欠乏によるヘテロカプサの毒性変化にも着目し,トランスクリプトーム解析の対象として検討を進める。解決すべき課題として,増殖初期や栄養塩欠乏状態などの低密度の培養液から解析に必要な量と質を維持した状態で細胞を回収することが挙げられる。特に,複数回の遠心分離や濾過濃縮などの操作を多用すると,ヘテロカプサ細胞の損傷が大きいため,次年度は細胞へのダメージが少ない回収方法の検討を行う予定である。一方,毒素候補タンパク質の一次構造からエピトープを人工合成・免疫して抗体を作製し,ヘテロカプサ細胞における毒素の局在部位や毒素の作用メカニズムについて検討を進める予定である。解決すべき課題として,間接蛍光抗体法の過程で実施する遠心分離(洗浄作業)によるヘテロカプサ細胞へのダメージが挙げられる。当該年度は,作製した抗体が本種細胞表面に存在すると考えられるNADPHオキシダーゼを認識したものの,ヘテロカプサ細胞の多くが遠心分離のダメージにより通常の形態を維持できなかった。よって,次年度は遠心分離による洗浄操作の代替となる方法,もしくは洗浄効果を維持した状態で細胞へのダメージを低減できる遠心分離条件の検討を行う予定である。

また,これらのうち強毒株が有する溶血活性に関連する可能性のある複数の遺伝子群を確認することができた。さらに,シオミズツボワムシを用いたバイオアッセイの結果,無菌化した強毒株の毒性は対数増殖初期より定常期で高くなること,および窒素欠乏状態における毒性の低下が観察された。一方,次年度以降に予定している毒素候補に対するポリクローナル抗体(以降,抗体)を用いた免疫学的研究を円滑に遂行するために,研究に用いたヘテロカプサ培養株での発現が確認された膜タンパク質であるNADPHオキシダーゼに対する抗体を作製して間接蛍光抗体法の条件検討を行った。この結果,作製した抗体は本種細胞表面に存在すると考えられるNADPHオキシダーゼを認識したことから,トランスクリプトーム解析で得られた配列情報を用いた抗体作製および免疫学的研究の円滑な推進に必要な条件等を確立することができた。当該年度の研究では,無菌化したヘテロカプサ強毒株と弱毒株のトランスクリプトーム解析により,ヘテロカプサの毒素と推定されている膜タンパク質であり,かつ,強毒株で有意に(FDR < 0.01)発現量が高い214個の遺伝子群を見出すことに成功したため,当初の計画が順調に進展していると判断できる。ただし,当該年度は強毒株と弱毒株をそれぞれ1株しか解析できなかったため,毒素候補遺伝子をさらに絞り込むためには解析検体数を追加する必要があると考えている。また,当該年度は増殖段階や栄養塩欠乏によってヘテロカプサの毒性が変化することを見出したため,このような同一株における毒性変化にも着目してトランスクリプトーム解析の対象として検討を進める必要がある。一方,ヘテロカプサのトランスクリプトームデータからエピトープを人工合成・免疫し,得られたポリクローナル抗体を用いた間接蛍光抗体法による標的タンパク質の蛍光観察に成功した。よって,次年度は毒素候補として選抜したタンパク質の一次配列情報を用いた抗体作製および免疫学的研究の円滑な推進が大いに期待される。以上のことから,当該年度はヘテロカプサの毒素本体や作用メカニズムの解明に繋がる基礎的知見が集積できたことから,研究はおおむね当初の計画通りに遂行できたと判断した。次年度は,さらに毒素候補遺伝子を絞り込むために,複数の強毒株および弱毒株を対象としてトランスクリプトーム解析を実施する予定である。また,当該年度に明らかとなった増殖段階や栄養塩欠乏によるヘテロカプサの毒性変化にも着目し,トランスクリプトーム解析の対象として検討を進める。解決すべき課題として,増殖初期や栄養塩欠乏状態などの低密度の培養液から解析に必要な量と質を維持した状態で細胞を回収することが挙げられる。特に,複数回の遠心分離や濾過濃縮などの操作を多用すると,ヘテロカプサ細胞の損傷が大きいため,次年度は細胞へのダメージが少ない回収方法の検討を行う予定である。一方,毒素候補タンパク質の一次構造からエピトープを人工合成・免疫して抗体を作製し,ヘテロカプサ細胞における毒素の局在部位や毒素の作用メカニズムについて検討を進める予定である。解決すべき課題として,間接蛍光抗体法の過程で実施する遠心分離(洗浄作業)によるヘテロカプサ細胞へのダメージが挙げられる。当該年度は,作製した抗体が本種細胞表面に存在すると考えられるNADPH
パーキンソン病PARK7の原因遺伝子DJ-1の構造と機能

我々が新規癌遺伝子として単離したDJ-1は、昨年家族性パーキンソン病PARK7の原因遺伝子であることが明らかとなった。現在までにパーキンソン病患者における11箇所のDJ-1遺伝子の点突然変異、欠失が報告されているが、DJ-1によるパーキンソン病発症機構は不明である。パーキンソン病の発症原因として、酸化ストレス、小胞体ストレスによるタンパク質の凝集体形成による神経細胞死、ミトコンドリア阻害による酸化ストレスの増大などが考えられている。DJ-1は酸化ストレスによって発現上昇し、同時に酸化型アイソフォームの出現する。また、最初に報告されたL166P変異DJ-1の一部がミトコンドリアに局在変動する。我々はDJ-1の基本的な機能解析とともに、パーキンソン病患者に見られるDJ-1の機能変動を分子生物学的に、またパーキンソン病患者において免疫化学的に解析した。DJ-1の機能解析の結果、DJ-1は3つの機能-転写調節、抗酸化ストレス、プロテアーゼ-を有することが明らかとなった。抗酸化ストレス機能はDJ-1の3つのシステイの内、まずC106がSO3Hとして酸化され、次にC46,C53が次々に自己酸化されることで活性酸素を除去した。細胞内においてDJ-1は抗酸化ストレス機能により酸化ストレス誘導細胞死を防御し、種々のパーキンソン病患者に見られるDJ-1変異体は抗酸化ストレス機能の消失、減弱が見られた。DJ-1機能にはC106の酸化とK130のSUMO-1化が必須であるが、L166P変異体は過剰にSUMO-1化されることで不溶化しミトコンドリアに局在変動した。また、弧発性パーキンソン病患者脳では還元型DJ-1の消失と正常と異なった酸化型DJ-1が観察された。また、DJ-1のプロテアーゼ基質としてParkinのユビキチン化基質であるPael receptorと家族性アミロードシスの原因タンパク質トランスサイレチンを同定した。更に、DJ-1はミトコンドリアのComplex1サブユニットNDUFA4に結合し、DJ-1ノックダウン細胞ではComplex1活性が著しく低下している事から、DJ-1はComplex1活性の正の制御因子であることが明らかとなった。
日本産鳥類の分類再構築に向けた分子系統学的研究

日本国内で亜種に細分化されているミソサザイとウグイスについて、各亜種の有効性を検証するためにミトコンドリアDNAの一部塩基配列から分子系統樹を構築した。ミソサザイでは伊豆諸島産のモスケミソサザイが単系統となり、亜種として矛盾しないことがわかったが、屋久島産のモスケミソサザイは再検討の余地があるとわかった。ウグイスについては、小笠原諸島産のハシナガウグイスが単系統を示したが、別種とするにはその他のサンプルとの遺伝距離が小さかった。これ以外の4亜種をすべて日本産の1亜種にまとめることに矛盾はないが、別の遺伝子マーカーで再検証する必要がある。研究対象種としたミソサザイとクロジについて昨年度はサンプル採集地に偏りがあったため、今年度は宮崎県、福岡県、兵庫県でサンプル採集を行った。その結果、ミソサザイについては各地3個体ずつを捕獲することができ、クロジについては兵庫県で1個体を採集できた(クロジは九州では繁殖しない)。ミソサザイについてミトコンドリアDNAのチトクロームb領域(1,143 bp)と調節領域(1,234 bp)の塩基配列を解読した。それぞれの領域について、塩基置換モデルを推定し、最尤法とベイズ法を用いて系統樹を作成した。チトクロームb領域についてはハイムネモリミソサザイ、調節領域についてはオオセッカとウチヤマセンニュウを外群として用いた。その結果、三宅島と八丈島のサンプルが単系統を示し、これは亜種モスケミソサザイの分布域と一致した。一方、それ以外には地理的に単系統を示すクレードは見られず、他のサンプルはすべて伊豆諸島産サンプル(モスケミソサザイ?)の側系統となった。すなわち、過去に記載された亜種エゾミソサザイ(北海道)、亜種カンサイミソサザイ(本州西部)、亜種ツシマミソサザイ(九州北部)、亜種ヒュウガミソサザイ(九州南部)に相当する地理的な分岐は見いだされなかった。また、最新の日本鳥類目録で認められているオガワミソサザイ(大隅諸島)も単系統にならなかった。よって現状では、この5亜種と本州に広く分布する亜種ミソサザイをそれぞれ別のタクサとすることは支持されていない。この成果は日本鳥学会2013年度大会において発表された(9月1316日,ポスター発表)。また、我孫子市鳥の博物館において一般向け講演「日本に生息するミソサザイに地理的な違いはあるか?」を行った(9月21日)。さらに、千葉県我孫子市で開催されたジャパンバードフェスティバルにおいて同タイトルで一般向け講演を行った(11月3日)。山階鳥類研究所が所蔵するサンプルから、繁殖期(58月と定義)に採集されたサンプルに絞った上で日本産亜種が比較的揃っているミソサザイとクロジを対象として選んだ。先行研究に基づいて、あるいは本研究所のデータとDNAデータベースから、チトクロームb(Cyt b)領域と調節領域が解明されている近縁種の塩基配列をアラインメントして、その保存的領域からプライマーを設計した。その結果、Cyt b領域については2断片で、調節領域については3断片で領域全体を読めるプライマーセットを開発できた。これらを用いてミソサザイでは8個体、クロジでは17個体の調節領域とCyt b領域を解読できた(ミソサザイのCyt bで1個体読めず)。これらから最尤法により系統解析を行った。クロジについては、同属の種を外群として用い、2領域を混合して解析した。その結果、カムチャツカの3個体(但し9月採集)は北海道札幌市と斜里町の1個体ずつを含めて単系統性を示し、この系統の側系統として北海道各市町の7個体、秋田県の4個体が含まれたため、系統の明白な地理的境界は見いだされなかった。ミソサザイについては外群サンプルとして2領域とも解読された個体がなかったため、同科の種を用い、2領域を別々に解析した。その結果、Cyt bでは屋久島の1個体を除く7個体が単形統性を示した。また、八丈島の1個体(但し12月採集)と三宅島の2個体が単形統性を示し、亜種モスケミソサザイに相当するかに見えた。また、その側系統として北海道、岩手、埼玉、屋久島からの各1個体が含まれた。よって、屋久島の亜種オガワミソサザイは単系統にならないことがわかった。一方、調節領域での解析では、八丈島産、三宅島産が単系統になることは同じであったが、解析に用いられた配列が660bp程度と短かったため(外群として選んだ個体のデータによる)、他に有意な結果は得られなかった。日本で繁殖する鳥は国内で亜種に細分化されているものがあるが、極めて多くの亜種に分けられたり、入れ子状の分布など、不自然な点が多い。

これらの問題を解決する端緒として、本研究では日本国内に複数亜種を含む陸鳥のうち、繁殖期採集の組織サンプルが山階鳥類研究所に保管されている種を選び、ミトコンドリアDNA一部領域の塩基配列から分子系統樹を作成した。日本産ミソサザイは過去に7亜種が記載されたことがある。新たに採集したものを含む29サンプルを用い、ミトコンドリアDNAのCytochrome-bからD-loopに至る塩基配列のべ2869bpから分子系統樹を作成したところ、伊豆諸島産は単系統を示したが、それ以外には地理的な系統は認められなかった。したがって、伊豆諸島産亜種のモスケミソサザイは認められるが、屋久島産のオガワミソサザイや過去に記載されたその他の4亜種に相当する系統は支持されない。また、伊豆諸島産以外は側系統となった。日本産ウグイスは45亜種が認められているが、亜種の有効性が分子系統学的手法で研究されたことはない。63サンプルを用いてミトコンドリアDNAのCytochrome-b領域の塩基配列1143bpを解読し、DNAデータバンクに登録された本種とその近縁種のデータを加えて分子系統樹を作成した。その結果、日本産亜種は中国黒竜江省産のウグイスと姉妹群となった。日本産のうち、小笠原諸島産が単系統を示す一方、それ以外には地理的な系統は認められなかった。小笠原諸島産は形態や生態もその他の日本産亜種と異なることが指摘されているが、遺伝距離は種間で一般に見られる距離よりも小さかった。沖縄で越冬する集団は、より北方で繁殖して渡ってくるものが含まれていると考えられているが、今回の分析に沖縄越冬個体とサハリン産や南千島産を含めても地理的な系統は認められなかった。分子生態学宮崎、福岡、兵庫各県でのサンプル採集でミソサザイは順調に捕獲できたが、兵庫県でのクロジ捕獲は1体にとどまった。したがってクロジについて十分にデータを増やすことができていない。次に扱う種としてウグイスを選んだが、ミトコンドリアDNAのチトクロームb領域と調節領域のプライマーを開発することに時間がかかり、プライマー開発に利用した6体以外には手がつけられず、サンプル数をこなすには至っていない。入手済みサンプルが100以上あることからすると不十分な結果と言わざるを得ないため、やや遅れていると判断した。2種について本年度中に予定していた実験と解析を終わらすことができたため概ね順調であると判断した。ただし、実際に扱えたサンプル数は少なく、この2種について系統関係の結論を得るには今後の野外採集を待たねばならない。野外採集については当初から想定内なので、平成25年度は野外採集にも力を入れることとする。順調に進んでいるミソサザイについて確実に進展するよう、現時点で本州産亜種ミソサザイとは別亜種と広く認められている伊豆諸島の亜種モスケミソサザイと屋久島の亜種オガワミソサザイについてサンプル数を増やす。このために伊豆諸島と屋久島へのサンプル採集調査を実施する。また、外群として同種の外国産亜種を用いるため、海外の博物館等にサンプル提供を依頼する。これらの追加サンプルから得られた成果を2014年8月に立教大学で開催される第26回国際鳥類学会議で発表する。ウグイスについてはプライマーを開発したのでサンプル数をこなすことに専念する。本年度に扱った2種についてはサンプリングの地理的偏りが大きかった。よって、得られた結果で地理的な境界が存在している、あるいは存在していないと十分に示すことはできなかった。
フラストレーション格子磁性体におけるトポロジカルな量子輸送特性

金属絶縁体転移は古くから固体物理学の中心的課題であり続けている。特に、電子間の斥力相互作用によるモット転移近傍においては、電荷自由度の局在化だけでなくスピンや軌道自由度も絡んだ多彩な秩序相が現れ、3d電子系を中心に研究が活発に進められてきた。一方、近年のトポロジカル絶縁体発見以来、相対論的スピン軌道相互作用に注目が集まっている。スピンと軌道自由度が相互作用することにより電子バンド構造が再構築され、しばしばトポロジカル絶縁体やディラック半金属などのトポロジカルに非自明な電子状態を実現する。重い元素を含む5d電子系酸化物においては、この相対論的効果と電子間相互作用の競合が非従来的な電子・磁気基底状態を発現させる可能性が議論され、理論と実験の双方から現在盛んに研究されている。本研究では、5d電子系酸化物の一つであるパイロクロア型イリジウム酸化物を対象として、金属絶縁体転移の起源の解明、新奇電子・磁気相の探索を目的として研究を行った。外部圧力や化学置換、外部磁場により実効的な電子相関や磁気構造を精密に制御することで、常磁性金属や常磁性絶縁体、反強磁性絶縁体、強磁性半金属などの多岐にわたる相が現れることを明らかにした。電荷輸送測定と光学測定を組み合わせることで、それぞれの相における電子バンド構造に関する知見を得るとともに、金属絶縁体転移の起源や性質について多角的な議論を行なった。さらに、反強磁性絶縁体相において、磁気的界面に高い伝導性を持つ異常な金属状態が存在することを見出した。最先端の顕微法により金属的磁壁の直接観測に成功し、輸送特性と電荷ダイナミクスから金属的磁壁の性質を明らかにした。以上の結果から、パイロクロア型イリジウム酸化物においては磁性と電子状態が密接に関係しており、電子相関や外部磁場によって多彩な電子、磁気相が現れることが明らかとなった。27年度が最終年度であるため、記入しない。パイロクロア型Nd_2Ir_2O_7においては、電子間相互作用と重い元素に由来した強いスピン軌道相互作用が協力的に働くことにより、様々な磁気・電子構造が実現する可能性が指摘されている。特に、ワイル半金属相は、バルクがギャップレスな線形分散を持ちつつトポロジカルに守られた端状態が試料表面または磁気的な界面である磁壁に生じる、新奇なトポロジカル量子相として注目を集めている。本研究では、ワイル半金属相の大きな特徴である磁壁の端状態について、電気輸送測定やテラヘルツ時間分解分光法による多角的な研究を行った。抵抗率の磁場依存性では、磁気対称性を反映した抵抗率の磁気ヒステリシスが観測された。これは、外部磁場により単一磁区状態に配向されたことを示唆している。さらにゼロ磁場下で冷却した状態(多磁区状態)に比べ抵抗率が増大していることから、磁壁が電気伝導性を持つことを明らかにした。さらに分光測定により光学伝導度スペクトルを得た。ゼロ磁場下冷却後と磁場印加後の光学伝導度に違いが見られた。これは電気伝導性を持つ磁壁の有無によると考えられる。その差分を磁壁の光学伝導度スペクトルとして実部と虚部をそれぞれ求めると、半値幅約2meVのドルーデ応答に似た振る舞いを示した。これは、磁壁が非常に高い電気伝導性を持つことを示唆している。しかし、光学伝導度の実部はゼロエネルギー極限である直流電気伝導度よりも三桁以大きな値をとる。これは、光学伝導度は直流電気伝導度と異なり、高周波の電場に駆動される局所的な電気伝導度を検知しているためと考えられる。一方、磁壁は多結晶の粒界によって途切れてしまっているために直流電流は絶縁体のバルク中を通りながら磁壁間を流れ、結果として直流極限で電気伝導度が著しく減少していると考えられる。以上から、絶縁体のバルクと対照的な、電気伝導性のきわめて高い磁壁の存在が明らかとなった。パイロクロア型イリジウム酸化物においては、電子間相互作用と重い元素に由来した強いスピン軌道相互作用が協力的に働くことにより、様々な磁気、電子相が実現する可能性が指摘されている。特に、電子相関は磁気秩序を誘起するため、磁性と結びついたトポロジカル電子状態(ワイル半金属状態)という新奇な量子相の発現が期待され注目を集めている。本研究では、単結晶を用いて磁気抵抗効果を調べ、磁気構造変調に伴う電気伝導特性の変化について議論した。[111]結晶軸方向への外部磁場による反強磁性磁区の制御に成功した。磁区の配向、反転に伴う特徴的な磁化、抵抗率のヒステリシスから、金属状態が磁壁に存在することを明らかにした。[001]結晶軸方向への外部磁場による、磁気構造変調に伴う絶縁体金属転移を発見した。パイロクロア型酸化物においては、ゼーマンエネルギーの利得が十分大きくなると、強磁性的な磁気秩序形態をとる。磁化の飽和値から、高磁場下ではこの磁気構造であることがわかる。磁場印加により抵抗率がヒステリシスを伴って三桁以上減少する巨大な磁気抵抗効果を観測した。さらに、磁場の角度依存性から、強磁性的な磁気構造をとりうる磁場方位のみ金属転移が生じることを確かめた。以上の結果は、磁気構造変調による一次絶縁体金属転移が生じている可能性を示唆している。理論計算から、観測された転移を以下のように説明できる。

反強磁性的磁気構造から強磁性的磁気構造になると対称性が低下する。そのため、電子バンドのトポロジーが変化しなければならず、バンドの歪みが生じる。結果、電子状態密度が異常に大きくなり金属状態となる。本研究は、磁性と電子バンドのトポロジーの関係について議論した最初の例である。さらにこの計算結果は、電子相関、磁気構造の変調による多くの非従来的な電子相の発現を予言しこれからの実験指針を与えている重要な研究である。金属絶縁体転移は古くから固体物理学の中心的課題であり続けている。特に、電子間の斥力相互作用によるモット転移近傍においては、電荷自由度の局在化だけでなくスピンや軌道自由度も絡んだ多彩な秩序相が現れ、3d電子系を中心に研究が活発に進められてきた。一方、近年のトポロジカル絶縁体発見以来、相対論的スピン軌道相互作用に注目が集まっている。スピンと軌道自由度が相互作用することにより電子バンド構造が再構築され、しばしばトポロジカル絶縁体やディラック半金属などのトポロジカルに非自明な電子状態を実現する。重い元素を含む5d電子系酸化物においては、この相対論的効果と電子間相互作用の競合が非従来的な電子・磁気基底状態を発現させる可能性が議論され、理論と実験の双方から現在盛んに研究されている。本研究では、5d電子系酸化物の一つであるパイロクロア型イリジウム酸化物を対象として、金属絶縁体転移の起源の解明、新奇電子・磁気相の探索を目的として研究を行った。外部圧力や化学置換、外部磁場により実効的な電子相関や磁気構造を精密に制御することで、常磁性金属や常磁性絶縁体、反強磁性絶縁体、強磁性半金属などの多岐にわたる相が現れることを明らかにした。電荷輸送測定と光学測定を組み合わせることで、それぞれの相における電子バンド構造に関する知見を得るとともに、金属絶縁体転移の起源や性質について多角的な議論を行なった。さらに、反強磁性絶縁体相において、磁気的界面に高い伝導性を持つ異常な金属状態が存在することを見出した。最先端の顕微法により金属的磁壁の直接観測に成功し、輸送特性と電荷ダイナミクスから金属的磁壁の性質を明らかにした。以上の結果から、パイロクロア型イリジウム酸化物においては磁性と電子状態が密接に関係しており、電子相関や外部磁場によって多彩な電子、磁気相が現れることが明らかとなった。単結晶の育成は非常に難しいため、試料の品質や再現性に問題があった。また試料が小さいために測定手法が制限されていた。しかし、試料の組成比や溶媒と溶質の比、合成温度や徐冷速度など、最適な条件を徹底的に探すことで、磁化や電気輸送測定に適した大きさの、高品質な試料の合成に成功した。十分な大きさの試料ができたので、電流や磁場の方向を様々な方向に変えて測定できるように試料を整形することができた。これにより、結晶軸方向と電流、磁場の方向の関係についての網羅的な議論が可能となった。理化学研究所に所属する理論計算を専門とする研究員と共同研究する機会を得たことで、観測された実験結果を理論的に解明することができた。さらに、物理パラメータを変えることでより多くの電子相が実現する可能性について議論することができた。以上は、磁性と電子バンドのトポロジーの関係について議論した初めての例であるだけでなく、実効的な電子相関変調、磁気構造変化による様々な電子状態の実現可能性を予言し今後の実験方針を示した画期的な成果である。以上から、当初の計画以上に研究が進展しているといえる。
アリル基を含むリンカーを用いた固相糖鎖合成法の開発

本年度はベンジル保護グルコースの結合したリンカーと樹脂との結合、及びグルコース部分の切り出しを試みた。まず、1%架橋のMerrifield樹脂を用い、N,N'-ジメチルアセトアミド中水素化ナトリウムを用いてリンカーを結合し、糖をリンカーを介して結合した樹脂を得た。次に、Wilkinson錯体を用いて異性化、続いて水、TMSOTfにより切り出しを行ったが、目的の1-ヒドロキシグルコースの収量は10%以下にとどまった。今後、樹脂上におけるアリル基の異性化及び切り出しについて詳細な条件検討が必要である。次に、樹脂上における糖鎖伸長に用いる新たなグリコシル化反応の探索を行った。これまでに、糖ドナーとアクセプターアルコールを炭酸エステルで結合した混合カルボナートが、化学量論量のTMSOTfにて効率よくグリコシドを与えるという脱炭酸グリコシル化を開発していたが、今回新たに、わずか2mol%のHf(OTf)_4がこの反応を触媒する事を見いだした。グリコシル化法としては画期的な触媒量であり、他の添加物も不要であることから、今後糖鎖の固相合成法への応用が期待される。さらに古典的な交差実験を行い、脱炭酸グリコシル化反応が分子間で進行することを証明した。このことから、一度の脱炭酸反応で3糖以上を結合させるとき、ドナー部は同じ糖であることが必要と考えられる。実際、アクセプターにに対し2つの同一のドナーを混合カーボナートとして結合し、一度に脱炭酸させることで分岐3糖の合成に成功した。固相合成用の樹脂上にアリル基を含むリンカーを介して糖の一位を結合させるモデル化合物として、種々の炭素鎖を持つジオール(一方はアリルアルコール)の合成法の条件検討を行った。末端二重結合を持つ直鎖一級アルコールの水酸基をベンジル保護した後、二重結合をエポキシ化し、ジメチルスルフォニウムメチリドを作用させることにより効率良くアリルアルコール誘導体へと導くことができた。モデル化合物としてベンジル保護グルコースを用い、その一位に先の保護ジオールを結合させる反応では、種々条件を検討した結果、ジフェニルフォスファートを脱離基とし低温下TMSOTfを作用させる方法が、副生成物が少なく収率が最も良いものであった。この際、グリコシル化反応として非常に良く用いられるトリクロロアセトイミデ-トを脱離基とした反応では、目的物と副生成物との分離精製が困難であった。このようにして得られたグリコシドのアリル部分の異性化はWilkinson錯体により効率良く進行し、得られたビニル体をアセトニトリル中cyclohexanol存在下TMSOTfを作用させることにより76%の収率でグリコシドを得ることができた。以上のように目的とする樹脂上での反応のモデルとなる液相反応の反応条件を確立した。しかしながら、Wilkinson錯体などの遷移金属触媒が樹脂上で使用可能かなど、場合によっては更なる条件検討が必要である。本年度に計画していたリンカーの樹脂との結合の条件検討および樹脂からの切り出しの条件検討は次年度に行う予定である。
急性腸管虚血症に対するインドシアニングリーン動注による腸管血流評価の有効性の検討

急性腸管膜虚血症は、腸の血流低下により、腸に壊死(腐ること)をきたす致死的な疾患である。近年、カテーテル治療(血栓を溶かす、吸引するなど)により腸の血流を再開させ、引き続き開腹術を行い、壊死した腸のみを切除する治療戦略が普及してきている。ただ壊死に至った腸の評価を客観的に行う確立された方法はない。そこで本研究では、腸間膜虚血症における新たな腸管血流評価法として、腸に分布する動脈から直接蛍光色素(Indocyanine green:以下、ICG)を投与する事で壊死腸管を正確に同定し、ブタモデルを用いた実験を行った後に、多施設共同研究による臨床試験の立案までを行う。
享保改革末期の研究ー両国幕領を主なフィ-ルドとしてー

研究初年度である平成2年度には、幕府享保改革に関する文献を集めて研究史の整理を行うこととともに、主に畿内およびその周辺幕領の関係史料の調査・収集を行ったが、本年度には、そのあとをうけて、関係文献を補足収集するとともに、美作・備中・備後・豊後を中心に主に中国・四国・九州地方の幕領関係史料の収集につとめた。また、国立公文書館(内閣文庫)・国会図書館・国立史料館へも足を運び、さらに余勢をかって、北陸・東海・関東・東北地方の幕領所在地の一部へも調査に赴いて、関係史料を収集した。史料収集は順調に進み、学界未紹介の貴重な関係史料も多く収集しえた。特に、国立公文書館所蔵の『松平左近将監風説集』や国会図書館所蔵の『楫焼舟』などは、享保改革末期の勝手掛老中松平乗邑ー勘定奉行神尾春央ラインによる年貢増徴路線に批判的な勢力の存在を如実に物語るものであり、改革を幕閣内部の路線の対抗も視野に入れてダイナミックに捉えることを可能にするものである。また、年貢増徴政策に抗する各地の幕領民衆の抵抗=百姓一揆の関係史料も数多く収集することができ、民衆の例に視座をおいた形で享保改革を捉えなおすことが可能になってきている。さらに、従来研究が手薄であった改革末期における幕府の政策内容を具体的に看取しうる多くの史料も収集しえている。そうした調査・研究の成果の一部は、「延享二年正月幕府勘定所における神尾春央の演説について」と題して発表したが、さらに今後東国幕領の関係史料の収集を精力的に行って史料を補充し、全国的視野に立って、研究成果を『転換期の幕府と民衆一勘定奉行神尾春央とその時代ー』と題する一書にまとめて公刊する予定である。2年度にまたがる研究であるので,初年度である今年度は、研究史の整理と問題点の明確化、および関係史料の調査・収集に力を注いだ。前者については概ね作業を果しえたが、一部未入手の文献もあり、それらも含めて次年度に作業を完了したい。後者については、信濃および伊勢・山城・大和・摂津・河内・和泉・播磨など畿内とその周辺の幕領関係史料の調査・収集を行い、三井文庫,内閣文庫(国立公文書館)・東京大学史料編纂所所蔵の関係史料も調査・収集した。関係史料の保存状況は地域によって差があるが、関係史料の収集作業を順調に進めることができ、享保改革末期の各地の幕領での年貢増徴の実態をうかがうことができる史料や、延享元年の幕府勘定奉行浦尾春央の西国幕領巡見に関する史料、同じく神尾の幕府勘定所での演説内容を書き留めた史料、年貢増徴に抗して各地の幕領で展開された百姓一揆に関する史料、など学界未紹介の貴重な史料も多く収集することができた。今年度は初年度であるので研究成果は公表しなかったが、次年度には、中国・四国・九州幕領の関係史料の調査・収集も行い、その作業もふまえて本研究課題について総括を行った上で、研究成果を公表する予定である。なお、収集した史料の一部を「延享2年正月幕府勘定所での神尾春央の演説書」と題する小論で紹介した。『瀬戸内海地域史研究』第4輯(発刊末定)に収載予定である。また、信州幕領への神尾の巡見についても小論を発表する予定である。
双極性障害・統合失調症のトランスオミックス・モデリングによる構成的理解

双極性障害や統合失調症を合併する遺伝病であるダリエ病の原因遺伝子(ATP2A2)の脳特異的ヘテロノックアウトマウスを作製した。単離小胞体においてカルシウム取り込みを検討したところ、変異マウス由来小胞体では、カルシウム取り込みが減少していた。また、初代培養神経細胞における検討では、脱分極刺激に対する細胞内カルシウム上昇後のカルシウム濃度低下が緩徐になっていることがわかった。輪回し行動解析を行ったところ、ケージ交換時に対する反応が野生型マウスと異なることが分かった。オープンフィールド試験を行ったところ、レアリングが増加していることが見出された。これらの結果から、新規環境に対する反応が異なる可能性が考えられた。そこで、摘出脳を用いて、高速液体クロマトグラフィーによりドーパミンとその代謝産物を測定したところ、代謝回転が増加していることが示唆された。インビボダイアリシスにより、新規環境および脱分極刺激におけるドーパミン量を測定したところ、ドーパミン量の基礎値が高くなっていると考えられた。これらの結果は、ATP2A2のヘテロ欠損は、カルシウムシグナル変化を介して、ドーパミンの機能亢進を引き起こし、これが双極性障害や統合失調症のリスク要因になっていると考えられた。また、患者iPS細胞由来脳オーガノイドを用いて、シングルセルトランスクリプトーム解析を行い、患者由来iPS細胞では、細胞分化の方向に違いがあることがわかった。視床室傍核を巡る神経回路のシングルセルオミクス解析については、セルソーターを用いて単一神経細胞を得るための基礎的検討を行った。視床室傍核の神経回路操作については、DREADDを用いて、行動への影響について検討を進めた。計画は順調に進んでいる。ATP2A2の研究について、論文化を目指す。およびiPS細胞の研究については、さらにデータを追加して論文化を進める。視床室傍核の神経回路操作については、さらにデータを追加して論文化を目指す。視床室傍核のシングルセル解析については、得られた単一神経細胞を用いて、シングルセルトランスクリプトーム解析の条件検討を開始する。
ヒト乳歯幹細胞を用いた造血機能再生医療へのチャレンジ

乳歯幹細胞にエリスロポイエチン(EPO)受容体が発現していた。EPO(1, 10 , 100 ng/ml)で刺激後30分程でStat5のリン酸化の上昇が確認された。EPOで3日間刺激したSHEDとハイドロキシアパタイト/リン酸三カルシウム結晶とを混合し、免疫不全マウスの皮下に移植した。移植8週後、EPO刺激群での骨髄ニッチ形成の増加所見が認められた。SHED移植体より細胞を回収し、免疫蛍光染色法およびフローサイトメトリー法で造血系細胞のマーカーの発現を検索し、再生骨髄での造血系幹細胞を確認した。本研究では、乳歯幹細胞を利用した造血組織の誘導を目的とし、in vitroならびにin vivoの研究を行った。前年度までに、1.脱落乳歯の歯髄から、乳歯幹細胞(SHED)を単離した。2.SHEDにおけるエリスロポイエチン(EPO)受容体の発現解析および機能性解析:RT-PCR法、フローサイトメトリー法、免疫蛍光染色法、Western Blotting法にてSHEDにおけるEPO受容体の発現を明らかとした。また、EPO(1, 10 , 100 ng/ml)刺激下にて、EPO受容体下流分子Stat5のリン酸化の経時的変動を解析したところ、刺激後30分程でStat5のリン酸化の上昇が確認された。siRNA法により、EPO受容体の発現の低下およびStat5の発現ならびにリン酸化の低下を確認した。従って、本年度は、in vivoでの骨髄造血能について重み検索した。1.EPO刺激SHEDの生体内骨髄ニッチ再生能力を解析:EPOで3日間刺激したSHEDとハイドロキシアパタイト/リン酸三カルシウム結晶とを混合し、免疫不全マウスの皮下に移植した。移植8週後の移植体を用いた組織学的解析により、EPO刺激群での骨髄ニッチ形成の増加所見が認められた。免疫染色法により、新生骨表面にヒト由来細胞の局在を示した。2.SHED移植体より細胞を回収し、免疫蛍光染色法およびフローサイトメトリー法で造血系細胞のマーカーの発現を検索し、再生骨髄での造血系幹細胞を確認した。3.eGFPマウス骨髄細胞をSHED移植マウスの尾静脈から投与し、。投与2週後に回収したSHED移植体を二次移植する。二次移植後4週で末梢血を回収し、eGFP陽性細胞の血中動態をフローサイトメトリー法で解析し、骨髄機能を営んでいる事を確認した。以上の事から、乳歯幹細胞はエリスロポイエチン誘導性に造血作用をサポートすることが示された。1.SHEDの単離と培養:九州大学病院小児歯科外来で、患児ならびにその保護者の同意のもと採集された脱落乳歯の歯髄から、乳歯幹細胞(SHED)を単離した。フローサイトメトリー法にて、間葉系幹細胞のマーカーの発現(CD146, CD90, CD105, CD73陽性;CD34, CD45, CD14陰性)を確認し、さらに骨芽細胞/軟骨細胞/脂肪細胞への分化誘導も示した。単離したSHEDは3継代し、研究に供した。3.EPO刺激SHEDの生体内骨髄ニッチ再生能力を解析:EPOで3日間刺激したSHEDとハイドロキシアパタイト/リン酸三カルシウム結晶とを混合し、免疫不全マウスの皮下に移植した。移植8週後の移植体を用いた組織学的解析(パラフィン切片)により、EPO刺激群での骨髄ニッチ形成の増加所見が認められた。EPO受容体およびStat5 siRNAで処理したSHEDを同様の手法で移植した移植サンプルで骨髄ニッチの再生能力の比較検討を組織学的に積極的に行っている。また、平成24年度の歯科基礎医学会にてサテライトシンポジウムを開催し、歯の幹細胞による再生医療に関する知識の集積と情報交換に努めた。また研究成果も発表した。第1のステップでは、SHEDを単離し培養した。単離した細胞が間葉系幹細胞であるか否かを確認するために、細胞表面マーカー発現と多分化能の解析に成功した。我々が乳歯歯髄から単離した細胞は間葉系幹細胞の一種であるSHEDであると確認した。継代培養は問題なく行えた。

第2のステップでは、SHEDにおけるEPO受容体の発現を遺伝子レベルおよび蛋白質レベルで確認した。さらに発現している受容体が機能的な受容体であるかを検索するため、そのリガンドであるEPOで刺激し、受容体下流シグナルのStat5のリン酸化の検知にも成功した。残念ながら計画していたJak2は抗体の親和性の問題からか決定的なデータは得られなかった。またsiRNA法により、EPO受容体およびStat5の発現低下も確認した。第3のステップでは、EPO刺激したSHEDを用いて、皮下移植実験を行い、生体内骨髄ニッチ再生能力を解析した。組織学的にEPO刺激群では骨髄ニッチの再生が進んでいた。ただし、マイクロCT解析とEPO受容体およびStat5 siRNAで処理したSHEDの骨髄ニッチの再生についての解析は現在進行中である。一部の解析が未完了であるが、本年度計画した研究内容をほぼ行い、SHEDにおけるEPO受容体を経由した骨髄再生の研究内容ををほぼ達成した。したがって、本年度の達成度を自己点検した区分を「おおむね順調に進展している」と評価した。まずは、現在進行中の解析を早急に行うことを急務とする。当初の研究計画通り研究を遂行することとに十分に努める。そのためにはハイドロキシアパタイト/リン酸三カルシウム結晶と混合したSHEDを免疫不全マウスの皮下に移植することを作業としなければならない。まずSHED移植体に再生した骨髄ニッチ中の造血系細胞のキャラクターを解析する。SHED移植体より細胞を回収し、免疫蛍光染色法およびフローサイトメトリー法で造血系細胞のマーカーの発現を検索する。次に、SHED移植体で再生した骨髄ニッチでの骨髄機能および造血機能の機能を解析する。第1に再生骨髄ニッチの骨髄機能を調べるために、eGFPマウスの骨髄細胞をSHED移植マウスの尾静脈から投与する。投与2週後に回収したSHED移植体を二次移植する。二次移植後4週で末梢血を回収し、eGFP陽性細胞の血中動態をフローサイトメトリー法で解析する。第2に、SHED再生骨髄ニッチの造血機能を検索する。SHED移植体より回収した細胞を全身X線照射したC57BL/6マウスに経静脈的に注入し、その生存状態を解析する。以上の研究成果をもとにして、SHEDにおけるEPO刺激による積極的な骨髄再生機能に関した論文を作成し、国際学術雑誌(査読あり)に投稿するとともに、国内学会または国際学会で発表し、研究成果を世界に発信することを目指す。該当なし。
統語・意味解析情報タグ付きコーパス開発用アノテーション研究：複文を中心に

本研究は現代日本語の特徴の一つである関係節および従属節を中心とする複文について言語学的情報を検索、抽出するために必要なアノテーション方法を研究し、それに基づいて約5万文(約90万語)に対してタグ付け作業を行い、複文に関するより高度の環境整備を整えることを目標とする。この作業は国立国語研究所の「統語・意味解析コーパスの開発と言語研究」プロジェクトと連携をしながら進め、以下の成果があった。2研究発表:本課題の共同研究者が以下の研究会で研究成果の一部を発表した:(a)言語資源活用ワークショップ(国立国語研究所、2017年9月6日)口頭発表1件、(b)日本語文法学会第18回大会(筑波大学、2017年12月2日)でパネルセッション「統語・意味解析情報をタグ付けした日本語コーパスの開発ーアノテーションの方法と文法研究への応用ー」、(c)国際シンポジウムNINJAL International Symposium "Exploiting Parsed Corpora: Application in Research, Pedagogy and Processing(2017年12月9日@国語研究所)で口頭発表を3件、(d)言語処理学会第24回年次大会(2018年3月12日@岡山大学)で発表を1件、(e)東海意味論研究会(名古屋学院大学、2018年7月23日)口頭発表2件1昨年度の引き続き、アノテーション方法を研究する研究班が関係節を含む従属分のアノテーション基準についてデータに基づいて研究を進め、基準を決定した。また、アノテーションを施す日本語のテキスト(新聞記事)を選定した。2アノテーションを実施する開発班では研究補助員を指導してアノテーションを実施した。上記1と2の作業を国立国語研究所の「統語・意味解析コーパスの開発と言語研究」プロジェクトと連携をしながら進めた。3研究成果をネットで一般公開するためにインターフェースの試作版を内部公開し、共同研究者から修正・改良についてご意見をいただいた。これに基づき来年度はさらに改良を加えインターフェースを一般公開する。4研究成果の一部を国内外の研究会で発表した。本研究が開始していてからちょうど3年たち、アノテーション方法もほぼ固まりつつあり、また、アノテーションを施す実施体制も確立している。しかし、今後も、アノテーション方法の研究を続けると同時にコーパス開発も継続する。各文について得られた意味解析を手掛かりとして、アノテーションの評価を行い、アノテーション方法を改良する。残りの2年間ではデータの量を増やし、また、検索のしやすさを実現するために内部公開中のインターフェースに文字列検索などの機能を追加し、ネットを通じて国内外に向けて発信する。加えて、アノテーション方法やインターフェース開発に関する成果を国内外の学会発表、論文執筆を通じて発信する。上記の目標を達成するために、本年度はアノテーション方法を研究する班およびアノテーションを実施する開発班(東北大ユニット、神戸大ユニット)を組織し、アノテーション方法の研究を開始するとともにアノテーション作業も開始した。関係節および従属文のアノテーション基準についてデータにもとづいて決定した。アノテーション対象とする日本語テクストを新聞記事等から選び、研究補助員を指導してアノテーションを開始した。意味論的に良質かつ均質な論理意味表示を得ることに配慮した。かたわら、理論的考察およびプログラム開発も行った。今年度は計画通り、約1万文にアノテーションを付与することができた。アノテーションしたデータをネットを通じて公開するために準備作業としてインターフェースの試作版の開発も行った。来年度に一般公開できるように今後改良作業を進める予定である。1アノテーション方法を研究する班およびアノテーションを実施する開発班(東北大ユニット、神戸大ユニット)が予定通り組織することができた。2公開可能な日本語のテキスト(新聞記事など)を確保することができた。3アノテーション方法の研究やアノテーション作業を実施すための人材を確保することができた。4研究成果をネットで一般公開できるためにインターフェースの試作版が完成した。上記の理由により、本研究は概ね順調に進めることができた。1昨年度の引き続き、アノテーション方法を研究する研究班が関係節を含む従属分のアノテーション基準についてデータに基づいて研究を進め、基準を決定した。これに基づき来年度はさらに改良を加えインターフェースを一般公開する予定である。

この作業は国立国語研究所の「統語・意味解析コーパスの開発と言語研究」プロジェクトと連携をしながら進め、以下の成果があった。2研究発表:本課題の共同研究者が以下の研究会で研究成果の一部を発表した:(a)言語資源活用ワークショップ(国立国語研究所、2017年9月6日)口頭発表1件、(b)日本語文法学会第18回大会(筑波大学、2017年12月2日)でパネルセッション「統語・意味解析情報をタグ付けした日本語コーパスの開発ーアノテーションの方法と文法研究への応用ー」、(c)国際シンポジウムNINJAL International Symposium "Exploiting Parsed Corpora: Application in Research, Pedagogy and Processing(2017年12月9日@国語研究所)で口頭発表を3件、(d)言語処理学会第24回年次大会(2018年3月12日@岡山大学)で発表を1件、(e)東海意味論研究会(名古屋学院大学、2018年7月23日)口頭発表2件1昨年度の引き続き、アノテーション方法を研究する研究班が関係節を含む従属分のアノテーション基準についてデータに基づいて研究を進め、基準を決定した。また、アノテーションを施す日本語のテキスト(新聞記事)を選定した。2アノテーションを実施する開発班では研究補助員を指導してアノテーションを実施した。上記1と2の作業を国立国語研究所の「統語・意味解析コーパスの開発と言語研究」プロジェクトと連携をしながら進めた。3研究成果をネットで一般公開するためにインターフェースの試作版を内部公開し、共同研究者から修正・改良についてご意見をいただいた。これに基づき来年度はさらに改良を加えインターフェースを一般公開する。4研究成果の一部を国内外の研究会で発表した。今後もアノテーション方法の研究を続けると同時にコーパスの開発も継続し、最終的にアノテーションを完了させる。各文について得られた意味解析を手掛かりとして、アノテーションの評価を行う。また、結果をまとめて国内外の学会発表、論文執筆を通じて研究成果を発信する。また、インターフェース開発を完成させ、研究成果をネットを通じて国内に発信する。本研究が開始していてから2年たち、アノテーション方法は徐々に固まりつつあり、また、アノテーションを施す実施体制も確立している。しかし、今後も、アノテーション方法の研究を続けると同時にコーパス開発も継続する。各文について得られた意味解析を手掛かりとして、アノテーションの評価を行い、アノテーション方法を改良する。
インパクトタイプのダンパを応用した無振動工作機械構造物の開発

この研究では,ステンレス鋼製の角パイプに粒子および液体を充てんした構造物をインパルス加振した場合の減衰特性について実験的に検討した.実験は,粒子量,粒径および液体粘度を種々変化させて行い,振動と騒音の同時測定を行った.粒径と液体粘度の組み合わせにより様々な減衰特性を示し,両者の組み合わせによっては,減衰能を著しく向上させることができた.また,粒子および液体充てん構造物の減衰能発生要因には,粒子に働く抗力と粒子重量が強く関係しており, μ/d2ρPを2.5 s-1程度とすることで減衰能を著しく向上させることができることが明らかとなった.ここでμは液体粘度,dは粒径,ρPは粒子密度である.工作機械は最も振動・騒音が発生しやすい機械の一つであり,振動・騒音の発生は,作業現場および近隣に悪影響を及ぼす.したがって,これらの問題を解決するための加工精度,生産性の向上を使命とする工作機械に適切な機械要素・構造となるべく静音振動高減衰能化技術を開発することを目的とする.当該年度の目的は,粒子ダンパと液体ダンパを組み合わせた新しい減衰能向上方法を確立・提案することである.粒子と液体を利用した複合構造物の設計を行った.複合構造物は,工作機械構造を念頭においた基準となる単純な形状のモデル構造物の空洞部に粒子と液体を充てんする形式とした.続いて,使用する粒子と液体を検討した.粒子には,はじめに比重の比較的大きな鋼球を用いることとした.液体には周囲環境の影響を受けにくく,粘度変化が可能なものとしてシリコーンオイルを用いることとした.設計した複合構造物の作製並び減衰特性を検討するための実験台及び実験装置に必要なその他の部品を準備・作製した.比較のため粒子と液体を適用していないモデル構造物,粒子のみを充てんした場合および液体のみを充てんした場合の減衰特性を把握するため,現有のインパルスハンマーによりインパルス加振したときの振動と騒音の発生状況を検討した.このような予備的実験により,減衰特性に及ぼす粒子と液体の複合構造の影響について検討する準備をした.実験については,粒径,粒子量,液体粘度などを変化させて振動および騒音減衰特性を調べていく予定である.工作機械の歴史は古く,産業革命の歴史において工作機械が果たした役割は非常に大きい.それ以来,多くの工業製品の製造に使用されており,工作機械の発達が,科学技術の進歩を支えてきた.しかし,鍛造機械および切削加工機械などにおいて,過渡的な振動は避けることのできない問題である.これらの振動を低減し,工作機械の性能を向上することは重要度が高く,現在までに多くの研究が行われている.その中でも固体の衝突を利用したダンパは単純な構造により,比較的大きな減衰能が得られるため,優れた減衰能改善方法の一つである.しかし,このようなダンパでは,衝突体が衝突した際に発生する騒音が発生し,必ずしも振動と騒音の減衰能が一致するとは言い難い.そこで,インパクトタイプのダンパに着目し,静音および振動高減衰能を目的として,液体との複合構造における工作機械構造物の減衰特性について検討した.作製した複合構造物に対して,インパルス加振実験を行い,その減衰特性を調べた.また騒音特性も同時に測定した.実験は,粒子の粒径,質量,材質および液体の粘度を種々変化させた場合に対して行った.以上の実験により減衰特性に影響を及ぼすパラメータを明らかにし,最大減衰能が得られる液体の種類及び粒子条件を検討した.また,粒子に作用する抗力について,簡単な計算式を検討するとともに,それが減衰能に及ぼす影響について考察を加えた.さらに,いくつかの条件において,高速度カメラにより液体中における粒子の挙動観察を行い,減衰能発生に関する粒子の挙動を明らかにした.当初予定の実験についてはおおむね完了することができた.また,粒子に作用する抗力などの簡単な計算および粒子の挙動観察などの考察に関する内容もおおむね予定通り進行することができた.本研究では,機械構造物の減衰能の向上および騒音の低減を目的として,ステンレス鋼製の角パイプに粒子および液体を充てんした構造物において,多数のパラメータを変化させて減衰特性を実験的に検討するとともに,減衰能発生機構を明らかにすることである.平成27年度は,粒径および液体粘度を変化させて減衰特性を調べるとともに,粒子挙動の観察を行うことで,減衰特性を向上させるための条件や減衰能発生による粒子挙動の違いなどが明らかとなった.しかしながら,粒子の材質の違いによる質量比の影響や構造材の厚さによる剛性の確保の検討,および減衰能発生機構の詳細な検討などは行えていなかった.また,粒子に作用する抗力の計算を行い,粒子挙動との比較まではできていない.平成28年度の研究では,粒子の材質などを変化させて粒子および液体充てん構造物の減衰特性に及ぼす質量比の影響を検討するとともに,構造材の厚さを変化させた場合の機械構造物の剛性の確保について明らかにすることを目的とする.さらに,粒子挙動の観察や粒子に作用する抗力の解析を行うことによって,減衰能発生についても検討した.この研究では,ステンレス鋼製の角パイプに粒子および液体を充てんした構造物をインパルス加振した場合の減衰特性について実験的に検討した.実験は,粒子量,粒径および液体粘度を種々変化させて行い,振動と騒音の同時測定を行った.