hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
わが国におけるコーポレート・ベンチャーの導入および実践に関する研究

本研究課題の最終年度にあたる平成19年度は、ベンチャー企業に支援を提供するインキュベータの役割に焦点を当て、その役割との関連から既存企業内におけるコーポレート・ベンチャー(以下CV)の役割、およびCVに支援を提供する母体企業の役割に関する調査研究を進めた。本年度は特にインキュベータがベンチャー企業をサポートするその実態やインキュベータの現状を把握するために、英国ケンブリッジにあるBabraham Research Campusを訪問し、BBT、ERBI、EEDA、およびEEIの各インキュベーション施設を視察した。各施設では、CEOあるいはインキュベーション・マネジャーによるプレゼンテーションが行われ、各施設の位置づけ・組織概要、ケンブリッジにおけるクラスターの魅力、ベンチャー企業支援活動、ケンブリッジを含む東イングランド地域のビジネス環境などについて把握することができた。CVに支援を提供する母体企業の役割およびベンチャー企業に支援を提供するインキュベータの役割についての考察は引き続き研究課題とするが、これまでの一連の調査研究から、既存企業が新規事業に進出する際には、対象となる新規事業の内容や性質、当該企業を取り巻く環境、進出先の新分野の特徴や環境、当該企業の保有する能力、プロセス、価値基準および経営資源等を考慮し、多元的なアプローチをとること、すなわちCVを体系的に活用して、既存事業の補完および発展、従来取り組んでいない新市場における新規事業への進出、および将来の新規事業を担うベンチャー企業への投資を行うことが必要であると考えるに至った。なお本研究課題を通じて本年度までに得られた知見は、学術雑誌への投稿や学会・研究会での報告を通じて可能な限り公表したいと考えている。本研究における関心は、既存大企業におけるインキュベーション機能としてのコーポレート・ベンチャー(以下CV)による新規事業創造にある。本研究課題の初年度にあたる平成17年度は、CVに関する理論的検討を中心に研究を進めてきた。すなわち、CVに関する国内外の先行研究について書籍や学術論文などを広範に収集してサーベイすることで、本研究の基礎となるCVの体系を整理し、CVに関する論点の明確化を試みた。また、文献研究と並行して日本企業を事例として、CVの実態に関する調査研究を実施してきた。わが国においては、CVを導入あるいは導入を検討している企業の数は徐々に増加してきているが、日本企業におけるCVは、新規事業進出における組織的実験の意味合いや組織活性化を目的として導入されるケースが多いため、CVが当該企業でほとんど機能していない状況にあることがわかった。CVを導入している場合でも、社内ベンチャー、スピンオフ型ベンチャー、コーポレート・ベンチャー・キャピタルを個別に導入する企業が多く、それらがほとんど有効に機能していないこと、そしてそれらを包括的・体系的に導入している企業はほとんど存在しないなどの知見を得ることができた。今年度の本研究の成果として、日本経営学会第79回全国大会自由論題において、「コーポレート・ベンチャーの体系と動向」というテーマでそれまでの研究成果の一部を発表した。本報告では、CVに関する理論的な検討を行い、CVの体系を整理するとともに、それまで調査してきたCVを導入している企業の動向について報告した。次年度以降の本研究の目的として、CVを包括的・体系的に導入することによる新規事業への進出の必要性を明らかにするとともに、既存企業におけるインキュベーション機能としてのCVの実態や今後の方向性を明確にしたいと考えている。本研究課題の第2年度目にあたる平成18年度は、前年度に引き続き、コーポレート・ベンチャー(以下CV)に関する国内外の書籍や学術論文などの文献研究を深めるとともに、日本企業におけるCVの実態に関する調査研究を進めた。その過程で、本年度は特に、1. CVの既存企業におけるインキュペーション機能としての役割、2. CVを支援する母体企業の役割に注目した。これらの役割を検討するうえで、ベンチャー企業とそれを支援するインキュベーション施設すなわちインキュベータの役割から有用な示唆が得られると考え、インキュベータに関する文献研究とともに、インキュベータへのインタビュー調査を実施した(平成18年10月、米国シカゴにあるインキュベータへのインタビュー調査)。これまでの調査研究から、CVが有効に機能するためには、1.トップ・マネジメントによるCV支援の意思表示の企業全体への提示、2. CVを奨励する組織文化の醸成、3. CVに携わる人材への大幅な権限委譲と自由な事業運営など、CVを支援する環境やインフラを整備することが母体企業の役割として重要であることが明らかになった(研究成果参照)。既存企業内におけるCVの役割、およびCVに支援を提供する母体企業の役割については、次年度の研究課題として調査研究を継続していく計画であるが、それとともに、ベンチャー企業にく支援を提供するインキュベータの役割に関する研究を進め、それが日本企業におけるCVの導入、および母体企業による支援に適用できるかその可能性を探り、既存企業におけるCVの包括的・体系的導入による新規事業創造の体系化を図りたいと考えている。

CVに支援を提供する母体企業の役割およびベンチャー企業に支援を提供するインキュベータの役割についての考察は引き続き研究課題とするが、これまでの一連の調査研究から、既存企業が新規事業に進出する際には、対象となる新規事業の内容や性質、当該企業を取り巻く環境、進出先の新分野の特徴や環境、当該企業の保有する能力、プロセス、価値基準および経営資源等を考慮し、多元的なアプローチをとること、すなわちCVを体系的に活用して、既存事業の補完および発展、従来取り組んでいない新市場における新規事業への進出、および将来の新規事業を担うベンチャー企業への投資を行うことが必要であると考えるに至った。なお本研究課題を通じて本年度までに得られた知見は、学術雑誌への投稿や学会・研究会での報告を通じて可能な限り公表したいと考えている。
異常降雨指標の開発と地上・衛星情報を用いた地球規模での出現特性の解析

TRMM観測情報を用いて時間・空間平均降雨量を推定し精度評価するにあたり,降雨場の確率パラメータはあらかじめ算定しておかなければならない.地上レーダなどの長期観測情報が存在するところでは問題ないが,TRMMの観測範囲を考えるとそうでない範囲が多い.そこで標本確率パラメータのうち,気候値としても重要な月降雨量の分散に焦点をあて補正手法を開発した.まず,地点月降雨量の標本分散期待値と観測回数(n)ならびに月数(m)の関係を表現できるモデルを開発するとともに,TRMM情報を用いた.地点月降雨量の分散補正でグローバル推定を行うことで、瞬時降雨強度の時間相関長さを逆推定が可能となった.さらには,新たに空間相関を考慮したモデルを開発することにより,月降雨量の分散補正から瞬時降雨強度の時間相関長さ・空間相関長さを逆推定が可能な手法を開発した.その結果,TRMMを用いてこれら確率パラメータの全球分布推定が可能となった.一方,近年以上降雨による災害が地球規模で目に付く.降雨の異常には,(1)局地的な豪雨の異常と,(2)広範囲な持続的降雨の異常の,2種類が考えられ,どういったタイプの異常さがこれまで出現してきているのかを地球井規模で解析した.1970年代後半と1990年代後半における異常降雨の全球での発生面積割合が増加しており,その空間分布からエルニーニョ現象との関係している可能性がある.しかし,全球平均降水量は必ずしも増加してない.また,大洪水のあった1993年のミシシッピ川流域では0.5°メッシュにおける年最大15日雨量の異常さよりも,2°メッシュスケールでの年最大15日雨量の異常さの方が大きかった.さらにこれが主に春夏の異常さによってもたらされている.特に季節でみた異常さは,ある季節に毎年到来する通常の多雨期が,たまたま早く始まるだけでも生じるはずであり,この場合は毎年の洪水とうまく付合って生活しているメコンデルタのような地域でも,人々にとっては極めて異常となる.まず,これまで代表者が現地調査に参加した災害タイプが異なるまたは複合する洪水災害例(ヨーロッパ,メコン川、ベネズエラ洪水災害等)の災害情報をもとに,降雨がもたらす異常さの要因を解析するとともに,降雨としての異常さを現す指標を強度,継続期間,広がりをベースに概念的に確立ならびに具体化をはかるとともに実際にその災害時の地上雨量計データをベースに、確立した指標から見て各災害例の降雨がどの程度異常だったかを再現期間をベースに解析した.突起すべき事項として,地点雨量の解析により,年最大1,3,7,15日降雨量が再現期間50年,100年を超える規模のものになる面積割合が,温暖化の影響というよりはエルニーニョと顕著に関連して増大すること,ところが,全休平均雨量はあまり大きな年々変動しないことを明らかにした.平行して,降雨観測衛星TRMM登載の降水レーダーPRのみによってこれら指標の異常さの算定ならびにその算定値の精度の客観的な評価方法を確立する第一ステップとして,特に、衛星観測は時間間歇的である欠点を有するので頻度的なサンプル数が少ないため,この少なさの影響を大数の法則や中心極限定理をベースに如何に数値的に評価できるかの方法を開発し始めている.本年度はまず,地点月降雨量の母分散を,人工衛星による低頻度観測情報からいかに推定するかの手法を開発した.ベースとなる時間相関構造を軸とした確率モデルの妥当性は高観測頻度の地上気象レーダー情報を用いて検証するともに,そのモデルパラメータの推定手法も開発した.また,実際のTRMM/PR観測情報にも適用し,本手法の基本的な有効性とその発展の方向性を見出している.特に,空間相関構造の導入が次ステップの核となる.TRMM観測情報を用いて時間・空間平均降雨量を推定し精度評価するにあたり,降雨場の確率パラメータはあらかじめ算定しておかなければならない.地上レーダなどの長期観測情報が存在するところでは問題ないが,TRMMの観測範囲を考えるとそうでない範囲が多い.そこで標本確率パラメータのうち,気候値としても重要な月降雨量の分散に焦点をあて補正手法を開発した.まず,地点月降雨量の標本分散期待値と観測回数(n)ならびに月数(m)の関係を表現できるモデルを開発するとともに,TRMM情報を用いた.地点月降雨量の分散補正でグローバル推定を行うことで、瞬時降雨強度の時間相関長さを逆推定が可能となった.さらには,新たに空間相関を考慮したモデルを開発することにより,月降雨量の分散補正から瞬時降雨強度の時間相関長さ・空間相関長さを逆推定が可能な手法を開発した.その結果,TRMMを用いてこれら確率パラメータの全球分布推定が可能となった.一方,近年以上降雨による災害が地球規模で目に付く.降雨の異常には,(1)局地的な豪雨の異常と,(2)広範囲な持続的降雨の異常の,2種類が考えられ,どういったタイプの異常さがこれまで出現してきているのかを地球井規模で解析した.1970年代後半と1990年代後半における異常降雨の全球での発生面積割合が増加しており,その空間分布からエルニーニョ現象との関係している可能性がある.しかし,全球平均降水量は必ずしも増加してない.また,大洪水のあった1993年のミシシッピ川流域では0.5°メッシュにおける年最大15日雨量の異常さよりも,2°メッシュスケールでの年最大15日雨量の異常さの方が大きかった.

さらにこれが主に春夏の異常さによってもたらされている.特に季節でみた異常さは,ある季節に毎年到来する通常の多雨期が,たまたま早く始まるだけでも生じるはずであり,この場合は毎年の洪水とうまく付合って生活しているメコンデルタのような地域でも,人々にとっては極めて異常となる.
動物プランクトンの生態学的研究へのケモスタットシステムの導入

1.研究の経過に伴い、ワムシは餌料密度の変化に対しその生理生態が敏感に反応することが明らかになり、従来のbatch culture法による既存の生態学的数値には、生態学上ほとんど信頼性が無いこと、たとえば我々の得た数値との比較が無意味であることが明らかになってきた。そこで、極めて高い精度で生物の代謝測定を可能にする窒素同位体をトレーサーとして使用し、ケモスタットシステムによって得た生態学的数値の検証を試みた。その結果、ワムシの消化効率、総生長効率(K_1)純生長効率(K_2)はそれぞれ22.8、17.4、77.5%であった。ワムシは摂餌によって取り込んだ窒素の約80%を糞として体外に排出した。同化された窒素のうち約80%は排出され、残り80%の窒素のほとんどは直ちに成長および再生産のために使われることが明らかになった。この数値は、ケモスタットシステムによる数値と完全に一致した。2.ケモスタットを2基接続し、一方の培養液からワムシ及び40μm以上のPONをフィルターを用いて除いたものを他方の培養液として加え運転した。この場合、後者のケモスタットのDON、NH_4の負荷は通常の二倍になっていたにもかかわらず、増殖不良は見られなかった。このことより、高密度飼育時に起こる増殖不良は、高い個体密度に見あった給餌に由来するPONが負荷として働くことが原因と考えられた。種苗生産現場での増殖不良や急落に関し、その主因は、高い個体密度に見合った給餌を行うことによる有機物負荷の上昇と直接的に関りあっていることが示唆されるなど従来のバッチ培養下での研究ではとらえられなかった現象を観測することができた。以上のことから、採食された餌の大部分をPONとして環境水中に排出するワムシの安定培養を行うには、有機物負荷の大部分を占めるPONの除去、またはその蓄積以前に培養系を更新する方法が適切であろうと考えられた。(1)システムの制作・調整: 2リットル規模のケモスタットシステムを制作し、培養槽の形状、培養液の移送・撹拌法、バクテリアフロックの付着対策、モニタリング方法について検討を重ねた結果、丸底フラスコを用い、内径1mmのシリコンチューブを通じてペリスタティックポンプで培養液を移送する場合、1日2回の調整下で安定した培養経過を示すシステムを作ることが出来た。なおこの場合、特別の撹拌装置およびフロック除去装置は不要であった。この試作システムについては、ケモスタットの妥当性の指標である安定した培養経過を示すことから、今後ワムシの生態学的数値を得るのに十分な性能のものと言って良い。(2)ワムシ株間の内的自然増加率の比較: L型およびS型株各1の内的自然増加率を測定したところ、いずれも従来報告されている数値より低い値となった。これは、従来のbatch culture法では、初期設定条件によっては過大評価となることを指適するものである。(3)環境条件とワムシ増殖特性:従来のbatch culture法による研究から報告されている「ワムシの飽食に必要な最低餌料密度」に維持してケモスタットを運転すると、約1000/ml程度を境に、水中の有機物負荷の増大によると考えられるワムシ密度の急落が認められた。一方、培養槽中の餌料密度を上記知見の1/10程度に維持するよう運転すると、ワムシの密度を6000/ml付近に維持することも可能となった。

すなわちbatch culture法では、実験条件である餌料密度が経時的に減少するため正しい測定ができず、飽食維持密度を著しく過大に評価していたことになる。この知見は、応用的には、今後濃縮餌料の使用が一般的になると思われるなかで、過大な給餌に対し細心の注意を要することを警告するものである。1.前年度の研究から、ワムシは餌料密度の変化に対しその生理生態が敏感に反応することが明らかになり、従来のbatch culture法による既存の生態学的数値には、生態学上ほとんど信頼性が無いこと、たとえば我々の得た数値との比較が無意味であることが明らかになってきた。そこで、極めて高い精度で生物の代謝測定を可能にする窒素同位体をトレーサーとして使用し、再度ケモスタットシステムによって得た生態学的数値の検証を試みた。その結果、餌が充分にある時のワムシの消化効率、総成長効率(K_1)純成長効率(K_2)はそれぞれ22.8、17.4、77.5%であった。ワムシは摂餌によって取り込んだ窒素の約80%を糞として体外に排出した。同化された窒素のうち約80%は排出され、残り80%の窒素のほとんどは直ちに成長および再生産のために使われることが明らかになった。この数値は、ケモスタットシステムによる数値と完全に一致した。2.ケモスタットを2基接続し、一方の培養液からワムシ及び49μm以上のPONをグラスフィルターを用いて除いたものを他方の培養液として加え運転した。この場合、後者のケモスタットのDON、NH_4の負荷は通常の二倍になっていたにもかかわらず、増殖不良は見られなかった。このことより、高密度飼育時に起こる増殖不良は、高い個体密度に見あった給餌に由来するPONが負荷として働くことが原因と考えられた。種苗生産現場での増殖不良や急落に関し、その主因は、高い個体密度に見合った給餌を行なうことによる有機物負荷の上昇と直接的に関りあっていることが示唆されるなど、従来のバッチ培養下での研究ではとらえられなかった現象を観測することができた。以上のことから、採食された餌の大部分をPONとして環境水中に排出するワムシの安定培養を行なうには、有機物負荷の大部分を占めるPONの除去、またはその蓄積以前に培養系を更新する方法が適切であろうと考えられた。
リモートブレインロボット方式に基づく生活支援パーソナルIT環境の研究

ITの深化によりこれからの環境が個々人の生活支援をどのように行うかをテーマとし,現状のIT環境と実世界で生活する個人との間でかけている部分を明らかにし,その間を埋めるために無線化技術を駆使した遠隔知能化(リモートブレイン)ロボット技術を利用することで生活支援のためのパーソナルIT環境の構成法を研究することを目的とし,今年度は,小型ヒューマノイドを対人インタフェースとして,オフィース案内,物体操作指示インタフェース,定型動作のメール指示などの基本実験,個人情報環境としてのRoboxNetソフトウェアシステムを実現し,それを通した生活支援のための基本実験を行った.(1)家庭用小型ヒューマノイドIT端末の対話行動実験:形態は身体の動きによる表現能力の高いヒューマノイドを端末として,対象物の指示や動作指示を視覚的に行う行動実験,移動ロボット上に乗り,移動ロボットへの移動指示を行いながら,オフィース案内を行う行動実験などを行った.(2)携帯用小型ロボットIT端末からの家庭情報サーバシステムの利用携帯用小型ロボットIT端末から家庭用留守番ロボットとを通信することで家庭用ロボットの動作を遠隔操縦したり,情報サーバから情報を得たものを表示したりするためのソフトウェアシステムとしてRoboxNetを実現した.(3)生活支援のための基本実験携帯電話,PDA,携帯型ノートコンピュータなどの通常のパーソナルIT環境と,実現した小型ロボットシステムを組み合わせて,家庭内,車中,屋外等の異なる場面での生活支援形態を想定した実験を行い,小型ロボットの生活支援へのケーススタディを通した研究総括を行い,今後の課題をまとめた.ITの深化によりこれからの環境が個々人の生活支援をどのように行うかをテーマとし,現状のIT環境と実世界で生活する個人との間でかけている部分を明らかにし,その間を埋めるために無線化技術を駆使した遠隔知能化(リモートブレイン)ロボット技術を利用することで生活支援のためのパーソナルIT環境の構成法を研究することを目的とし,今年度は,小型ヒューマノイドを対人インタフェースとして,オフィース案内,物体操作指示インタフェース,定型動作のメール指示などの基本実験,個人情報環境としてのRoboxNetソフトウェアシステムを実現し,それを通した生活支援のための基本実験を行った.(1)家庭用小型ヒューマノイドIT端末の対話行動実験:形態は身体の動きによる表現能力の高いヒューマノイドを端末として,対象物の指示や動作指示を視覚的に行う行動実験,移動ロボット上に乗り,移動ロボットへの移動指示を行いながら,オフィース案内を行う行動実験などを行った.(2)携帯用小型ロボットIT端末からの家庭情報サーバシステムの利用携帯用小型ロボットIT端末から家庭用留守番ロボットとを通信することで家庭用ロボットの動作を遠隔操縦したり,情報サーバから情報を得たものを表示したりするためのソフトウェアシステムとしてRoboxNetを実現した.(3)生活支援のための基本実験携帯電話,PDA,携帯型ノートコンピュータなどの通常のパーソナルIT環境と,実現した小型ロボットシステムを組み合わせて,家庭内,車中,屋外等の異なる場面での生活支援形態を想定した実験を行い,小型ロボットの生活支援へのケーススタディを通した研究総括を行い,今後の課題をまとめた.
慢性腎不全に対する血管内皮前駆細胞による再生治療の可能性の検討

様々な疾患により腎組織は荒廃し、腎機能は低下、最終的には尿毒症に至るが、この過程には、疾患特異的なものばかりでなく、様々な腎疾患に共通する異常がみられる。本研究では、傷害された腎組織での血管系再生に焦点をあて、その異常と病的機序、治療の可能性を検討した。腎臓亜全摘モデルラットでは、腎機能障害の進行とともに血管系の傷害も進展するが、この傷害は血圧非依存性の部分もあり、尿毒症自体が血管傷害性を有している可能性が示唆された。その後の検討では、貧血、高P血症、高PTH血症が心血管系のremodeling異常に関与していること判明し、また血管新生を司る血管内皮前駆細胞(EPC)の異常が確認された。前者の異常は、エリスロポエチン製剤の投与や食餌療法、副甲状腺摘除、薬物治療による是正により、心血管系remodeling異常、腎臓内血管傷害が改善することが確かめられた。一方、EPCの異常は、尿毒症ラットではその数の低下ばかりでなく、その機能異常も認められた。透析患者においても末梢循環血液中のEPC数の減少がみられ、その減少の程度と個々の患者の心血管イベント(脳血管障害、心血管傷害、末梢動脈疾患)との関連が認められた。つまり、末期腎不全患者では循環血液中EPCが心血管イベントのリスクファクターである可能性が示唆された。また、EPC減少とエリスロポエチン投与量には統計学的には有意には至らないが、負の相関関係の傾向が認められた。これらの結果から、腎不全病態下では貧血、様々な動脈硬化促進因子に加え、EPCの量的、質的異常による血管新生の低下が加わり、腎組織での虚血状態が遷延、悪化することが、腎不全進展において一定以上の役割を果たしていると推察された。本研究では、腎不全における再生医療の可能性を検討することを主眼にしている。初年度は、まず腎不全病態下の血管内皮前駆細胞(EPC)の異常を検討するために、安定期血液透析患者および健常人の末梢血中のEPC(CD34及びKDR陽性細胞)数をフローサイトメトリーで測定した。その結果、腎不全患者では健常人に比較して、EPC数は有意に低下しており、既報の結果と一致した。しかしながら、EPC数と患者の心血管障害(心筋症、虚血性心疾患及び末梢血管疾患)とは明らかな関連はみられなかった。続いて、腎不全ラットモデルを用いて、尿毒症病態下における心臓の病理学的所見を検討した。雄性SDラット(8週齢)に5/6腎摘を行い、高タンパク食を与えた。8週後に屠殺、血液生化学検査、心臓の病理学的所見を検討した。腎不全ラットでは、著明な高窒素血症、貧血、低Ca血症及び高P血症がみられた。病理学的所見では、腎不全ラットでは正常ラットに比較して左心室重量の増大、心筋内細動脈/心筋組織比の低下がみられた。また、心筋配列の錯綜化、心筋内の線維組織の増生が観察された。これらの所見は、uremic cardiomyopathyの特徴に一致する。腎不全での血管新生の低下が心筋障害の原因である可能性を示唆している。つまり、抑制された血管新生が組織のリモデリングに影響を与え、虚血に対する脆弱性を引き起こしている可能性が考えられた。今後、尿毒症病態下の血管新生の低下と循環血液中EPC数の減少の関連を検討していく予定である。

本研究では、傷害された腎組織での血管系再生に焦点をあて、その異常と病的機序、治療の可能性を検討した。腎臓亜全摘モデルラットでは、腎機能障害の進行とともに血管系の傷害も進展するが、この傷害は血圧非依存性の部分があり、尿毒症自体が血管傷害性を有している可能性が示唆された。その後の検討では、貧血、高P血症、高PTH血症が心血管系のremodeling異常に関与していること判明し、また血管新生を司る血管内皮前駆細胞(EPC)の異常が確認された。前者の異常は、エリスロポエチン製剤の投与や食餌療法、副甲状腺摘除、薬物治療による是正により、心血管系remodeling異常、腎臓内血管傷害の一部が改善することが確かめられた。一方、EPCの異常は、尿毒症ラットではその数の低下ばかりでなく、その機能異常も認められた。透析患者においても末梢循環血液中のEPC数の減少がみられ、その減少の程度と個々の患者の心血管イベント(脳血管障害、心血管傷害、末梢動脈疾患)との関連が認められた。つまり、末期腎不全患者では循環血液中EPCが心血管イベントのリスクファクターである可能性が示唆された。また、EPC減少とエリスロポエチン投与量には統計学的には有意には至らないが、負の相関関係の傾向が認められた。これらの結果から、腎不全病態下では貧血、様々な動脈硬化促進因子に加え、EPCの量的、質的異常による血管新生の低下が加わり、腎組織での虚血状態が遷延、悪化することが、腎不全進展において一定以上の役割を果たしていると推察された。
植物天然物代謝の柔軟性の基盤解析とマメ科モデル系の生合成エンジニアリング

植物天然物の構造多様性が生み出される機構を、生合成酵素(マメ科モデル植物ミヤコグサのフラボノール、シオンの特異なトリテルペノイドおよびアカシアのポリフェノール合成系)をコードする遺伝子の取得と酵素反応の解析により検討した。またフラボノイド系酵素遺伝子を改変したミヤコグサ毛状根培養による代謝エンジニアリングを試み、同培養細胞の微生物シグナル刺激に対するファイトアレキシン応答を解析して生合成調節に関する知見を得た。植物天然物の構造の多様性の要因を,生合成構造遺伝子の重複と変異による酵素機能の拡大・変化の観点から探るため,マメ科モデル植物ミヤコグサのフラボノイド代謝系2-オキソグルタル酸依存ジオキシゲナーゼ(2ODD)遺伝子の解析を行った。ゲノム情報とディジェネレートPCRにより3種類のフラボノール合成酵素(FLS)および2種類のフラバノン3-ヒドロキシラーゼ(FHT)のcDNAを得,大腸菌で発現させて一部重複する触媒機能の概略を明らかにした。またマメ科の種によりイソフラボン4'位の修飾が2種類に大別されることの要因である2-ヒドロキシイソフラバノン脱水酵素(HID)の基質特異性を,異なるマメ科植物由来のHID間の構造比較と変異タンパク質による機能解析によって検討し,重要なアミノ酸残基を推定した。一方キク科植物シオンよりディジェネレートPCRにより得られた新規オキシドスクワレン環化酵素(OSC)のcDNAについて酵母発現系での機能解析を行い,きわめて複雑な骨格形成過程を触媒するシオノン合成酵素と同定した。既知OSCとの配列比較と反応機構の考察より,祖先型OSC遺伝子からの進化過程を推定した。一方二次代謝遺伝子の発現状態の変化や変異遺伝子の発現による植物代謝の柔軟な変動を検討するため,ミヤコグサの毛状根培養系を用いた酵素遺伝子の導入を行った。ミヤコグサ自身の2つのタイプのカルコン異性化酵素,ポリケタイド還元酵素や上記2ODDなどの(イソ)フラボノイド系の酵素の過剰発現,発現抑制体を作製した。予定していた当該年度中の大量培養には至らなかったが,成分変化を検討し今後の変動成分の同定に向けた準備を整えた。植物天然物の構造の多様性の要因を生合成構造遺伝子の重複による酵素機能の変化の観点から探り,その植物生理的意義を実証するため次の研究を行い,一定の理解の進展を得た。生合成酵素の構造と反応特性の解析:これまでに特異なトリテルペンケトンを与えるキク科シオンのオキシドスクワレン環化酵素・シオノン合成酵素cDNAが得られている。今回酵母発現系を利用した複数の生成物の詳細な同定,RT-PCRによる器官特異的発現および分子系統解析を行い,1960年代の高橋武美らによる生合成仮説に示された反応を行う,β-アミリン合成酵素ファミリー中限られたキク科植物で進化を遂げた酵素の実体を明らかにした。またマメ科モデル植物ミヤコグサから得られたフラボノイド合成系のフラボノール合成酵素(FLS),フラバノン-3-ヒドロキシラーゼ(FHT)の複数のcDNAについて,大腸菌リコンビナント系で触媒機能を解析し,2種のFLSがフラバノンからフラボノールに至る2段階の反応を行う多機能性酵素であることや,基質フラバノンの立体異性体に対する反応性や生成物構造の多様性に関する知見が得られた。二次代謝遺伝子改変植物組織による解析:マメ科特異型(II型)及び非特異型(I型)カルコン異性化酵素をノックダウンしたミヤコグサ毛状根培養の成分を解析し,II型はもとよりI型の抑制もマメ科に特徴的な5-デオキシ(イソ)フラボノイド経路に影響を与えることを見出した。FLSの過剰発現毛状根の解析では,フラボノール生産には光照射が重要であることがわかり,また形質転換によって生産量が変化する未知物質の存在が明らかになった。さらに地上部付きの形質転換毛状根(コンポジットルート)への根粒菌感染実験により,FLS,FHTの過剰発現・発現抑制と根粒形成効率に密接な関連が示されたので,代謝物変化と共生の関係を解析している。植物天然物の構造と機能の多様性の要因を,生合成酵素遺伝子のクローニングと機能解析および形質転換植物の作成を通じて解明し,代謝エンジニアリングに役立てるため次の研究を行った。生合成酵素の構造と反応特性の解析:マメ科ネムノキ亜科アカシア属には5-デオキシ型フラボノイドや縮合型タンニンが含まれ,環境ストレス耐性や生態系での機能が期待される。しかし5-デオキシ構造の構築に関する酵素はソラマメ亜科のみで研究され他ではほとんど知見がない。この多様性の解明を目指してアカシアマンギウム培養細胞のフラボノイド合成系酵素の解析を行い,ソラマメ亜科と共通の2つの型のカルコン異性化酵素遺伝子を見出し,系統樹解析によりマメ科の成立時に遺伝子重複による多様化が起きたことを推定した。二次代謝遺伝子改変植物と培養細胞を用いた代謝機能のエンジニアリング:フラボノール合成酵素改変ミヤコグサ毛状根の成分解析を続行し,毛状根系ではフラボノール生産に光が必要であり,光照射条件では導入した遺伝子の生産量への効果が見られることを明らかにした。

一方ミヤコグサ培養細胞に対する微生物分子パターンの効果を解析し,脱分化細胞では植物体(実生)とは異なるファイトアレキシン組成を示すこと,病原菌と共生菌の分子パターンが異なる応答を引き起こすことを見出した。以上の知見を総合し,植物天然物の構造多様性を産み出す二次代謝酵素遺伝子の適切な選択と,組換え体での発現を促す条件検討を通じて,環境適応および高機能植物の育成に繋がる生合成工学への展開が期待された。
超流動ヘリウムの噴水効果を利用した超伝導磁石の高性能化

超流動ヘリウムによる超伝導マグネットの冷却を想定し,冷却流路を模擬した素子を用いて,スペーサー形状が熱輸送に及ぼす影響について実験を行った。また数値解析により,スペーサーで隔てられた流路での温度変化や熱の排出の様子をシミュレーションした。その結果,以下の結論が得られた。FRPスペーサーに直径が数mm程度の穴を設けたスペーサーにおいては,λ転移熱流束の値は穴をあけていないスペーサーの場合より上昇する。λ転移熱流束の値は,穴の空隙率に依存した。5%程度の小さな空隙率でも,2流路間の良好な熱伝導が得られることが明らかになった。このことから実際の超伝導マグネットにおいて,スペーサーに小さな穴を設けることは有効な手段となると思われる。スペーサーとして多孔質材を用いた場合においては,熱機械効果による流れの影響でさらに効率の良い排熱状況が得られた。そのためλ転移熱流束の値は,直径が数mm程度の穴を設け同じ空隙率にしたスペーサーより高い値になった。流路内がHe IIで満たされているときはもとより,He Iが発生したときにおいても熱機械効果が効果的に作用していることが示唆された。巻線のとぎに破損する可能性が低い硬質ポリエチレン(HDPE,高密度ポリエチレン)製の焼結プラスティックについても実験を行った。焼結プラスティックの場合も,アルミナ製多孔質材とほぼ同程度の冷却性能が得られた。流路内でHe Iが発生した非定常時においては,熱機械効果が期待できないスペーサー形状では,温度上昇が局所的に大きくなる。多孔質スペーサーはHe I発生時においても,自然対流により流路全体に及ぶ流れが生じるよりも早く熱機械効果が作用し,流路内の熱を有効に排出する効果があることが明らかになった。超流動ヘリウム(HeII)浸漬冷却超伝導磁石では、電線間の電気絶縁と冷却流路を作ることを目的に、FRP(繊維強化プラスティック)などがコイル内にスペーサーとして挿入されている。これらの材料は熱伝導率が小さいため、冷却流路間はほぼ断熱された状態になる。ところが、スペーサーとしてFRPの代わりに多孔質材を利用すれば、超流動ヘリウム成分が多孔質材を通り抜けることができるため、流路間は熱的につながると同時に、噴水効果によりコイル内の発熱に対応してHeIIの強制流が生じ、コイル内の局所的な温度上昇を抑えることが期待できる。そこで本研究では、FRPスペーサーの代わりに多孔質スペーサーを用いた場合の冷却性能と超伝導磁石の熱的安定性の向上について,定量的に明らかにすることを目的としている。平成12年度では,コイルの冷却流路を模擬した試験流路素子を製作し、これを使った基礎実験によって冷却特性を調べた。試験流路素子は、大気圧下のHeII槽内に浸漬する。試験流路素子はFRP部材で構成され、2本のHeII冷却流路をスペーサーで仕切り、片方の流路にはコイルの発熱を模擬するためのヒーターが張り付けられている。本研究で用いたスペーサーは以下の3種類である。(1)従来から用いられているFRP製のもの、(2)2本の流路を熱的につなげるために、FRPに直径数mm程度の穴を多数あけたもの、(3)2本の流路を熱的につなげるとともに、HeIIの噴水効果を生じさせる平均直径数μmの多孔質性のもの。多孔質材として、アルミナ焼結体とポリカーボネイト製のものを用いた。

これらのスペーサーを用いた場合についてそれぞれ、ヒーターを加熱したときの流路内の温度分布と流路内でλ転移を起こすときの熱流束を計測した。スペーサーとしてFRPの代わりに多孔質材を用いることによって、噴水効果による流れが生じ,流路内の温度分布が平坦になり,局所的な温度上昇を抑制するとともに,λ転移熱流束が2倍程度大きくなることが明らかになった。まずFRPに直径が数mm程度の穴を多数あけたスペーサーでHeII流路を仕切った場合に,穴のあいていないスペーサーで流路が仕切られている場合に比べて,どの程度冷却特性が向上するかを明らかにした。つぎに,直径が数μm程度の多孔質材を用いることで,熱機械効果によるHeIIの強制対流を流路内に誘起させたときの,冷却性能の向上について明らかにした。多孔質材には,アルミナ製とプラスティック製を用いて,両者の性能の比較を行った。その結果,主に次のようなことが明らかになった。穴の直径が数mm程度のスペーサーが使われたときのλ転移熱流束は,穴のあいていないスペーサーが使われたときのそれより,約1.5倍大きくなった。5%程度の小さな空隙率でも2流路間の良好な熱伝導が得られたことから,実際の超伝導マグネットにおいて,スペーサーに若干の穴をあけてHeII流路をつなげることは、発熱が生じた流路内の局所的な温度上昇を抑えるための有効な手段となり得る。穴の平均直径が数μm程度の多孔質スペーサーを用いた場合は,λ転移熱流束はさらに大きくなる。多孔質材が焼結プラスティックの場合も,アルミナ製多孔質材とほぼ同程度の冷却性能が得られた。これらのスペーサーを用いた場合は,定常時だけではなく非定常時でも高い冷却安定性を得ることができる。また流路内がHeIIで満たされているときはもとより,HeIが発生したときにおいても,熱機械効果が効果的に作用する。以上のことから,HeII浸漬冷却超電導コイルにおいて,超電導線間やターン間にスペーサーを使うのならば,若干でいいから穴をあけると,熱的な安定性が向上することが示唆される。とくに,熱機械効果が誘起されるような,直径が数μm程度の多孔質材をスペーサーに使うと,その安定性はさらに向上する。ただし,実際にコイルにスペーサーを巻き込むことを考えると,多孔質材の機械的強度や電気絶縁性などについて,明らかにする必要がある。
VMAIプロトザイムにおける自触的プロテインスプライシング機構の分子生物学的研究

本研究は,VMAlプロトザイムにおける自触的スプライシングの分子機構を解明し,この新規の蛋白質組み継ぎ機構の反応論を一般化することを目的として、以下の諸問題点を明らかにした。I.正常およびタグつきVDEエンドヌクレアーゼの製造・精製・試験管内スプライシング反応機構の解明(分担研究者・安楽泰宏):下記のポリペプチドの大量精製法を確立し,反応解析を行い,結晶化に成功した(A),WT-VDE;(B),XC-VDE;(C),XA-VDE;(D)XC-VDE-His(x6);(E),MIIYVG-VDE-VMAlC,(A),(C)を対照として,(B)の切断・組み継ぎ反応解析し反応の至適温度,pHを決定した.(D)を精製し,精製された(D)単独で切断組み継ぎが生ずること,(E)を用いて組み継ぎ部位のアミノ酸配列を決定した.上記5種のポリペプチドに加えて,GST-Vmal融合蛋白をプローブとして,スプライシング関与するVDE領域中の機能性アミノ酸種を決定した.II.分子遺伝学による平行β鎖構造の機能とスプライシング活性との相関(分担研究者:大矢禎一):スプライシングの反応部位の近傍に位置し、平行β鎖構造を形成するのに重要と考えられる疎水性アミノ酸クラスター領域に着目し,反応に必要不可欠な一次構造上の配列を分子遺伝学的に探査した.即ち、第一切断点(Gly283-Cys284)の外側の領域IIY(279-281)および第二切断点(Asn737-Cys738)の内側の領域VVV(733-735)をランダムな配列に置き換え,スプライシング可能な配列、不可能な配列を酵母の表現型を指標にして選択した.最終的なスプライシング活性の評価は、V-ATPase触媒サブユニットおよびVDEエンドヌクレアーゼ特異的な抗体を用いて、酵母細胞を用いる解析系で行った.この結果,遺伝学的にみて,組み継ぎ反応の開始・進行には平行β鎖の形成が必要であることが判明した.本研究は,VMAlプロトザイムにおける自触的スプライシングの分子機構を解明し,この新規の蛋白質組み継ぎ機構の反応論を一般化することを目的として、以下の諸問題点を明らかにした。I.正常およびタグつきVDEエンドヌクレアーゼの製造・精製・試験管内スプライシング反応機構の解明(分担研究者・安楽泰宏):下記のポリペプチドの大量精製法を確立し,反応解析を行い,結晶化に成功した(A),WT-VDE;(B),XC-VDE;(C),XA-VDE;(D)XC-VDE-His(x6);(E),MIIYVG-VDE-VMAlC,(A),(C)を対照として,(B)の切断・組み継ぎ反応解析し反応の至適温度,pHを決定した.(D)を精製し,精製された(D)単独で切断組み継ぎが生ずること,(E)を用いて組み継ぎ部位のアミノ酸配列を決定した.上記5種のポリペプチドに加えて,GST-Vmal融合蛋白をプローブとして,スプライシング関与するVDE領域中の機能性アミノ酸種を決定した.II.分子遺伝学による平行β鎖構造の機能とスプライシング活性との相関(分担研究者:大矢禎一):スプライシングの反応部位の近傍に位置し、平行β鎖構造を形成するのに重要と考えられる疎水性アミノ酸クラスター領域に着目し,反応に必要不可欠な一次構造上の配列を分子遺伝学的に探査した.即ち、第一切断点(Gly283-Cys284)の外側の領域IIY(279-281)および第二切断点(Asn737-Cys738)の内側の領域VVV(733-735)をランダムな配列に置き換え,スプライシング可能な配列、不可能な配列を酵母の表現型を指標にして選択した.最終的なスプライシング活性の評価は、V-ATPase触媒サブユニットおよびVDEエンドヌクレアーゼ特異的な抗体を用いて、酵母細胞を用いる解析系で行った.この結果,遺伝学的にみて,組み継ぎ反応の開始・進行には平行β鎖の形成が必要であることが判明した.研究代表者はVMA1プロトザイムの中央部分に位置する50kDaDNAエンドヌクレアーゼの両末端(Gly283-Cys284およびAsn737-Cys738)でペプチド鎖の切断・再結合が生じ、ヌクレアーゼの切出しと共役して69kDa V-ATPase触媒サブユニットが生産される根拠を示し,スプライシングの反応過程を提案した.本研究は,この自触的スプライシングの分子機構を解明することを目的として、以下の研究を行った.I.正常およびタグつきVDEエンドヌクレアーゼの製造・精製・スプライシング反応の解析:下記のポリペプチドをHPLCにより効率良く大量精製する方法を確立した.(A):C284FAK....VVVHNC738;(B):IIYVGC284FAK....VVVHNC738GER;(C):IIYVGA284FAK....VVVHNA738GER.ポリペプチドA(結晶化に用いる)は正常のVDEエンドヌクレアーゼ、BはN-末端に疎水性アミノ酸クラスターIIYを付加し、更に、C-末端に解離性アミノ酸を連結している.この279II Y281は733VVV735と平衡β鎖構造を形成すると予見されている.CはBのCys284,C738をAlaに置換した変異ポリペプチドであり、スプライシング活性を持たないと考える.

現在,ポリペプチドCを対照として、ポリペプチドBのスプライシング反応の温度,pHおよび塩濃度依存性を解析している.II.分子遺伝学による平衡β鎖構造の機能とスプライシング活性との相関:プロテインスプライシングの反応部位の近傍に位置し,平行β鎖構造を形成するのに重要と考えられる疎水性アミノ酸クラスター領域(279IIY281および733VVV735)に着目し、スプライシング反応に必要不可欠な一次構造上の配列に置き換えた変異,を分子遺伝学的に探査するため,これらの疎水性アミノ酸クラスター領域をランダムな配列VMA1遺伝子を多数作製し,スプライシング可能な配列、不可能な配列を評価した.スプライシング反応に必要かつ十分であるとして選抜された配列が、平行β鎖構造を形成しうるか否かを蛋白質モデリングにより検証する予定である.本研究は,VMA1プロトザイムにおける自触的スプライシングの分子機構を解明し,この新規の蛋白質組み継ぎ機構の反応論を一般化することを目的として、以下の諸問題点を明らかにした.I.正常およびタグつきVDEエンドヌクレアーゼの製造・精製・試験管内スプライシング反応機構の解明(分担研究者・安楽泰宏):下記のポリペプチドの大量精製法を確立し,反応解析を行い,結晶化に成功した(A),WT-VDE;(B),XC-VDE;(C),XA-VDE;(D)XC-VDE-His(x6);(E),MIIYVG-VDE-YMAlC.(A),(C)を対照として,(B)の切断・組み継ぎ反応解析し,反応の至適温度,pHを決定した.(D)を精製し,精製された(D)単独で切断組み継ぎが生ずること,(E)を用いて組み継ぎ部位のアミノ酸配列を決定した.上記5種のポリペプチドに加えて,GST-Vmal融合蛋白をプローブとして,スプライシング関与するVDE領域中の機能性アミノ酸種を決定した.II.分子遺伝子学による平行β鎖構造の機能とスプライシング活性との相関(分担研究者:大矢禎一):スプライシングの反応部位の近傍に位置し、平行β鎖構造を形成するのに重要と考えられる疎水性アミノ酸クラスター領域に着目し、反応に必要不可欠な一次構造上の配列を分子遺伝学的に探査した.即ち、第一切断点(Gly283-Cys284)の外側の領域IIY(279-281)および第二切断点(Asn737-Cys738)の内側の領域VVV(733-735)をランダムな配列に置き換え,スプライシング可能な配列、不可能な配列を酵母の表現型を指標にして選択した.最終的なスプライシング活性の評価は、V-ATPase触媒サブユニットおよびVDEエンドヌクレアーゼ特異的な抗体を用いて、酵母細胞を用いる解析系で行った.この結果,遺伝学的にみて,組み継ぎ反応の開始・進行には平行β鎖の形成が必要であることが判明した.
遷移金属-酸素四面体を骨格構造とするナトリウム二次電池用正極材料の開発

電極材料面でのブレークスルーを起こすべく、電池材料として一般的な遷移金属-酸素八面体を基本骨格とした層状岩塩型酸化物やリン酸塩とは異なる遷移金属-酸素四面体を骨格構造とするナトリウム酸化物正極材料の創製を目指した。FeO4四面体骨格構造を有するbeta-NaFeO2はナトリウム電池において電気化学活性不活性であるが、Na4Mn2O5は可逆的にNa脱挿入可能であることを初めて明らかにした。また、5配位四角錐骨格を有するコバルト酸化物等のNa電池特性や、さらにLiおよびK電池での電気化学特性も調査し、骨格構造や電荷担体の違いによる電気化学特性への影響を明らかにした。持続可能なエネルギー社会の実現に向けて、蓄電デバイスの技術革新が求められている。資源が無尽蔵な“ナトリウム"を利用した“ナトリウムイオン二次電池"は、希少金属や有害元素を含まない究極の“元素戦略電池"として期待できる。しかし、現状の層状酸化物正極では作動電圧が3 Vとリチウムイオン電池の4 Vよりも低く、容量も150 mAh/gとリチウムイオン電池と同等であり、実用化には更なる蓄電エネルギーの向上を要する。本研究では、ナトリウムイオン電池の実用化に向けて、電極材料面でのブレークスルーを起こすべく、電池材料として一般的な遷移金属-酸素八面体を基本骨格とした層状岩塩型酸化物やリン酸塩とは異なる遷移金属-酸素四面体を骨格構造とするナトリウム酸化物を探索し、新奇な電池材料群の創製を目的とする。特に、鉄およびマンガンをベースとし、遷移金属が結晶構造中の四配位四面体位置に占有した四面体を骨格構造とする酸化物を合成し、その電気化学特性を評価して、さらに電極反応機構の解明を目指す。本年度は四面体を骨格構造とする酸化物の合成と電気化学特性の評価を行った。鉄酸化物としてはbeta-NaFeO2の合成に成功し、電気化学特性を評価したが、可逆的な電気化学容量は得られなかった。これは四面体を骨格構造とする酸化物も層状酸化物やリン酸塩と同様にナトリウムイオンの脱挿入に適した結晶構造が存在することを示唆しており、材料合成において重要な知見が得られた。また、マンガン酸化物として、Na2Mn2O3の合成に成功し、電気化学特性が得られた。今後はNa2Mn2O3の反応機構の解明をベースとし、新規材料合成も引き続き並行して行う。本年度は鉄およびマンガンをベースとし、遷移金属が結晶構造中の四配位四面体位置に占有した四面体を骨格構造とする酸化物の合成とその電気化学特性の評価を計画していた。鉄酸化物としてはbeta-NaFeO2の合成に成功し、可逆的な電気化学容量を示さないことを明らかにした。これは四面体を骨格構造とする酸化物もナトリウムイオンの脱挿入に適した結晶構造が存在することを示唆しており、材料合成において重要な知見が得られた。また、マンガン酸化物として、Na2Mn2O3の合成に成功し、電気化学特性が得られ、当初の計画を達成した。本研究では、電極材料面でのブレークスルーを起こすべく、電池材料として一般的な遷移金属-酸素八面体を基本骨格とした層状岩塩型酸化物やリン酸塩とは異なる遷移金属-酸素四面体を骨格構造とするナトリウム酸化物正極材料の創製を目指し、昨年度、MnO4四面体骨格構造を有するNa2Mn2O3がナトリウム電池において電気化学活性であることを初めて明らかにした。本年度はNa2Mn2O3のナトリウム電池における充放電機構を明らかにするため、充放電前後のNa2Mn2O3の構造解析を試みた。しかし、結晶性が低く、また不純物の混入の影響から詳細な構造解析は困難であった。そこで、本四面体骨格構造材料を他の多面体骨格構造材料と比較するため、酸素5配位4錐型骨格を有する遷移金属酸化物を合成し、電気化学特性および構造変化を調査した。CoO5四角錐を有するKxCoO2を合成し、そのナトリウム電池特性を調べたところ、可逆容量はわずか40 mAh/g程度であることがわかった。これはCoO6酸素6配位八面体を骨格構造とする従来の層状酸化物の半分以下の容量である。そこで、低容量である原因をX線回折測定で調査し、初回充電過程で非晶質に相転移し、不可逆的な構造変化が低容量の原因であることを見出した。さらに、KxCoO2をリチウム、カリウム電池でも評価し、可逆容量は類似しているものの、充放電時の電位変化はキャリアイオンによって異なることを見出した。以上のことから、遷移金属種は異なるが、酸素の配位およびその結晶学的位置によって、ナトリウム電池特性は異なり、さらにナトリウム脱挿入による結晶構造の変化も異なることを明らかにした。今後は四面体を骨格構造とする酸化物を更に探索し、遷移金属種や四面体配列の影響解明に展開する。

次年度は当初の研究計画の通り、充放電反応機構の解析を予定している。四面体を骨格構造とする酸化物の電極特性の理解および更なる特性向上に向けた材料設計には、充放電反応機構を解明する必要があり、充放電前後および充放電中の結晶構造の変化をin-situ X線回折およびex-situ放射光X線回折を用いて調べ、四面体酸化物を構成するナトリウム、遷移金属、酸化物イオンの電子状態については放射光X線吸収分光で調査する。これらの解析を進めるとともに材料合成にもフィードバックさせ、ナトリウムイオンの脱挿入に最適な四面体を骨格構造とする酸化物の合成を目指す。無機固体化学物品費の変動によって50円の残額が発生した。50円で本実験に必要かつ購入可能な物品等は存在しなかったため、50円を次年度に繰り越した。物品費に50円を加算して、本研究に必要な消耗品の購入に充てる。
ガスおよびプラズマ切断における形状誤差の予測とその制御

1950年代初めに導入されたNS切断技術により、船舶建造時における鋼材切断工程の飛躍的な合理化、自動化が図られた。さらに最近では、ロボット技術の進歩により、熱練工に代わって、溶接ロボットが積極的に導入されるようになった。また、このような自動化と平行して、機械化・自動化をより効果的なものとするために、組立手順の見直しが行なわれている。効率的な建造を行うためには組立手順として、例えば、ロンジ材を自動溶接により板材に先付けし、これに、トランス材を差入れるという組立手順が考えられる。さらに、溶接の工程数を削減するために、従来のスロットを開け、ロンジ材を通した後でスロットを再びカラープレートでふさぐ方法をやめ、スリット型の穴にロンジ材を通す形に組立手順を改善しようとすると、各部材に対して従来にも増して高い寸法精度が要求される。このような寸法精度を実現するためには、部材の切断工程における精度の保証と溶接変形の制御が是非とも必要となる。そこで、本研究では、FEMによる切断シミュレーションプログラムを開発するとともに、一連の実験を行いFEMモデルおよび理論的予測の妥当生について検討した。つぎにFEMシミュレーションを用いて、切断に伴う寸法誤差を支配する要因を分析し、その分析結果に基づき、切断誤差の制御・抑制対策の検討を行った。船殻の加工、組立は切断と溶接に代表されるが、いずれも熱変形を伴い、特にガスやプラズマによる鋼板の切断は、入熱の管理が難しく変形要因も複雑で、精度不良の最大の原因となっている。切断精度が悪いと、次工程である溶接において開先ギャップのばらつきが生じ、溶接変形による誤差にも影響を及ぼすため、切断精度の向上が改めて見直されている。そこで、その第一歩として本年度は、ガスおよびプラズマ切断をシミュレーションするためのFEM(有限要素法)を開発するとともに、切断変形の実験計測およびFEMによる数値シミュレーションを行い、切断誤差を支配する種々の因子を定量的に考察し、支配因子の抽出と実現可能な切断精度の限界について検討した。その結果、新しく開発したFEMが切断現象を定量的に解析する手段として非常に優れていることを確認することができた。また、切断誤差の要因として、平行同時切断のように入熱が対称な場合には、過渡的熱変形、残留変形ともに小さく、入熱が非対象な時に大きな切断誤差が生じることが分った。誤差のばらつきに対しては、被切断材の熱膨張による剛体的変形や鋼材に存在する残留応力の影響も無視できないことが明らかとなった。切断精度が悪いと、次工程である溶接において開先ギャップのバラツキが生じ、溶接変形による誤差にも影響を及ぼすため、切断精度の向上が改めて見直されている。そこで、昨年度は、切断シミュレーションのためのFEM(有限要素法)を開発するとともに、実験計測および数値シミュレーションに基づき、切断誤差を支配する主要因子の抽出と現実可能な切断精度の限界について検討した。本年度は、切断誤差のバラツキの原因の一つと考えられる切断前の鋼材に元々存在する残留応力に注目し、その影響についてFEM解析により検討した。特に、初期残留応力の分布領域と切断線の相対的位置および切断幅の相対的大きさが切断誤差に及ぼす影響について検討した結果、これらにより切断誤差が大きく変化するため、鋼材に大きな初期応力が存在する場合には、誤差のバラツキが生じることが明らかとなった。また、切断変形とこれの原因である固有ひずみの関係に注目し、切断中の拘束が固有ひずみに及ぼす影響について実験計測を行い、これを明らかにした。これらの成果は、今後、現実の状況での切断誤差を予測、制御を目指して行く上での指針を与えるものである。