hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非定型抗精神病薬による統合失調症のワーキングメモリー及び社会機能改善のメカニズム

2.セロトニン5-HT1A受容体への高い親和性を有する非定型抗精神病薬ジプラシドンならびに、同受容体への親和性の低い非定型抗精神病薬オランザピンの統合失調症患者における記憶の体制化に対する効果を検討した。方法として、語流暢性課題のひとつであるカテゴリー流暢性課題より得られる動物名から、多次元尺度法(Multidimensional Scaling, MDS)法により、長期意味記憶の体制化の度合いをcognitive mapへ変換することにより可視化し、各薬物による治療への切替えによる変化を検討した。さらに、産出される動物名のクラスター分析も合わせて行った。結果として、各薬物による治療前には、MDS法、クラスター分析いずれの解析においても、動物名の産出される順番に意味的なまとまりは認められなかった。一方、いずれの薬物においても6週間投与後には、「野生性vs.家畜性」という意味的なまとまりが出現することが確認された。さらに、これらの認知機能の改善に伴い、対象とした患者のQuality of Life Scaleにより測定される生活の質が、有意に改善されることが見出された。1.非定型抗精神病薬オランザピンによる治療を受けた統合失調症患者における事象関連電位P300成分の変化を、Low Resolution Electromagnetic Tomography(LORETA)法を用いて脳画像的に解析した。その結果、健常者に認めるような側頭葉におけるP300発生源電流密度の左>右の側性が、オランザピン投与前には認められなかったのが、治療後には明らかとなった。また、これらの患者において、Japan Verbal Learning Test(言語学習記憶)、Quality of Life Scale(生活の質)および精神病症状を表す各評価スコアが治療後に改善した。以上の結果は、非定型抗精神病薬による統合失調症患者における記憶機能の改善に、電気生理学的神経活動の解剖学的パターンの変化が関与していることを初めて示すものである。2.脳における神経細胞膜の必須不飽和脂肪酸(essential polyunsaturated fatty acid ; EPUFAs)の構成を反映するマーカーとされる、赤血球膜中のEPUFAs濃度を統合失調症患者と健常対照者間で比較し、認知機能との相関を検討した。その結果、統合失調症患者において、EPUFAs濃度の低下が認められ、その程度は社会認知機能を反映するスクリプト課題の成績と負の相関を示した。
腸管内留置形ワイヤレス消化管運動機能測定システムの構築

本研究の実施計画として(1)測定装置の試作および(2)測定チップの形状・材質の決定を挙げていたが、既製の電源及び発信装置を有するシリコン包埋トランスデューサーを流用し応用した。このトランスデューサーは圧変化をAM電波に変換し発信するように設計されており、実際の圧変化は周波数(AMラジオのスピーカーからは音程)の変化として捉えられる。腸管内圧の変化をAM電波を介してワイヤレスでAMラジオに受信さらにその音を録音することで圧情報を記録し、後に圧波形に再現させようと試みた。In vitroではトランスデューサーから3-5cmの距離でAMラジオを介して録音された内容を周波数解析することにより圧波形に変換することが可能であった。実際の腸管内圧の測定にはトランスデューサーを消化管に固定する必用があるが、内視鏡用の止血クリップ装置を応用し、トランスデューサーをブタの肛門から40cm口側の大腸への固定を試み本法で24時間の固定が可能であることがわかった。トランスデューサーを消化管内に固定した状態での圧の記録は、圧測定カテーテルを用いた従来の定量持続還流法による方法を併用し従来法と同様の圧波形が得られるかを検証した。使用したトランスデューサーからの電波受信可能距離が3-5cmであったため、腹壁に固定した受信機には一般ラジオ局などの他の地上波等のノイズが多く消化管内圧変化のみを抽出し波形に変換することは困難であった。そこでトランスデューサーからの電波出力の改善、受信側の感度・フィルタリングの改善などをin vitroで検討した。電波出力の改善には電源として様々な電池を試みたが小型のままで改善するのは困難であった。また、受信側のアンテナの形状・大きさなどを変化させ感度・指向性を変化させ感度を上げる試みをおこなったが、ノイズから圧情報を抽出することは困難であり、この部分が今後の課題である。本年度の研究実施計画として(1)測定装置の試作および(2)測定チップの形状・材質の決定を挙げていたが、既製の電源及び発信装置を有するシリコン包埋トランスデューサーを流用し応用した。今回使用したトランスデューサーからの電波受信可能距離が3-5cmと非常に短かったため、腹壁に固定されたAMラジオでは一般ラジオ局などの他の地上波等のノイズが多く消化管内圧変化を精確に抽出し波形に変換することはきわめて困難であった。この点が今後の課題となった。具体的にはトランスデューサーからの電波出力の改善、受信側の感度・フィルタリングの改善が必須である。電波出力の改善にはトランスデューサーの電源として現行の電池以外のものの使用を考慮する必用がある。

また、受信側にはアンテナの改善、ノイズから圧情報をさらに効率良く抽出するフィルターが必要でありこれらが15年度に向けの課題である。本研究の実施計画として(1)測定装置の試作および(2)測定チップの形状・材質の決定を挙げていたが、既製の電源及び発信装置を有するシリコン包埋トランスデューサーを流用し応用した。このトランスデューサーは圧変化をAM電波に変換し発信するように設計されており、実際の圧変化は周波数(AMラジオのスピーカーからは音程)の変化として捉えられる。腸管内圧の変化をAM電波を介してワイヤレスでAMラジオに受信さらにその音を録音することで圧情報を記録し、後に圧波形に再現させようと試みた。In vitroではトランスデューサーから3-5cmの距離でAMラジオを介して録音された内容を周波数解析することにより圧波形に変換することが可能であった。実際の腸管内圧の測定にはトランスデューサーを消化管に固定する必用があるが、内視鏡用の止血クリップ装置を応用し、トランスデューサーをブタの肛門から40cm口側の大腸への固定を試み本法で24時間の固定が可能であることがわかった。トランスデューサーを消化管内に固定した状態での圧の記録は、圧測定カテーテルを用いた従来の定量持続還流法による方法を併用し従来法と同様の圧波形が得られるかを検証した。使用したトランスデューサーからの電波受信可能距離が3-5cmであったため、腹壁に固定した受信機には一般ラジオ局などの他の地上波等のノイズが多く消化管内変化のみを抽出し波形に変換することは困難であった。そこでトランスデューサーからの電波出力の改善、受信側の感度・フィルタリングの改善などをin vitroで検討した。電波出力の改善には電源として様々な電池を試みたが小型のままで改善するのは困難であった。また、受信側のアンテナの形状・大きさなどを変化させ感度・指向性を変化させ感度を上げる試みをおこなったが、ノイズから圧情報を抽出することは困難であり、この部分が今後の課題である。
データ駆動型最適化モデルに対する統合的アプローチの探求

過年度に引き続き、複数のトピックについて並列的に進めた。まずは過年度からの継続テーマである、分布的ロバスト最適化モデルのハイパーパラメータとその最適解の事後パフォーマンスの関係について、海外の共同研究者との研究を進めた。以下に具体的に説明する。未知の確率分布を持つ確率変数によって定義される期待利得最大化問題に対し、現実には経験的な分布の情報からの推定に基づく最適化を行う必要があるが、ロバスト最適化ではその推定がある意味で最も不都合なケースに対して最適化を行う。そのときロバスト性の程度を規定するパラメータが小さいとき、収益率の期待値の増加よりも収益率の分散の減少がより大きくなることを、事後的なふるまいの観点からも言えることを示した。この論文は前年度終盤に国際学術論文誌へ投稿しており、昨年6月に大幅改訂後再査読(相当)の査読結果を得、昨年度はその改訂を進めた。特に、夏には数理最適化に関する最大の会議であるISMPにて当該論文の内容について口頭発表を行いフィードバックを得、また、中盤と終盤には研究代表者と共同研究者がそれぞれ互いの勤務先に出向き、数日間集中的に改訂に向けた議論を進めた。その結果として、分散に関する項は機械学習における標準的な正則化とは必ずしも一致しないことなどの知見を得た。(当該論文の改訂については年度が代わった現在も続けている。)なお、過年度に投稿や改訂を繰り返した事前のふるまいに関する論文が昨年度採択・出版された。また、修士論文指導の一環として、指導学生にテーマとして与える形で、スパース復元問題に対する反復解法の数値実験、および、ISMPにて講演を聞いた凸包を用いた協調フィルタリング、ロバスト性を考慮したDEAなどの予備的な実験を行い、将来的な発展に向けた知見を得た。このうちはじめのスパース復元のテーマについてはその途中結果を国内学会で報告を行った。分布的ロバスト最適化モデルとは,適当に定義された報酬の期待値を最大にする代わりに,意思決定者にとって最も都合の悪い分布の下での期待値を最大にするような目的関数によって定義される.これは未知の真の分布の代わりに,過去に得られた有限個の観測標本に基づく経験分布からの最悪の乖離を考える意思決定基準を表現したものである.本研究の1つ目の成果は,ロバスト最適化モデルの目的関数が,経験分布の下での平均分散最適化,すなわち経験分布に基づく平均報酬を大きくしつつ,その分散を小さくするような基準で表現できることを理論的に示したものである.2つ目の成果は,1つ目の解釈を踏まえた計算機的手法の提案である.分布的ロバスト最適化モデルにおいては,不確実性に対する許容の程度を表すパラメータを決める必要がある.一方でどの値にすべきかは難しい問題である.データ駆動的な立場からは,既に得られている経験分布のみを用いてこのパラメータを決定すべきであると考えられる.そのような代表的手段として交差検証法が知られている.本課題ではこの標準的な交差検証をポートフォリオ最適化問題に対して適用し,得られた結果のばらつきが予想以上に悪化することを観察した.そこで,既述の理論的成果を鑑み,交差検証する際,平均報酬だけでなく,報酬の分散も小さくなるようにパラメータを選択する方法を提案し,事後的にも分散の低いロバストな結果が達成されることを確認した.筆者らはこのような交差検証をロバスト検証と名付けた.この方法の有効性の検証は今後の課題であるが,ロバスト最適化に対するパラメータ推定方法としては,首尾一貫したものであり,非常に用途も広く有望な方法ではないかと筆者らは考えている.2015年度はこの成果を論文にまとめ,国際学術雑誌への投稿と改訂を行った.また国内外の学術会議,ワークショップにおいて成果の発表を行った.学会,国際会議での研究成果発表および論文の執筆(改訂)と投稿まで到達しており,順調に推移していると言える.共同研究者は国外(シンガポールとカナダ)在住であるが,対面でのディスカッションのほか,インターネットを介した打ち合わせを幾度となく実施するなど,時差を越えて協力体制を確立できた点は評価できると自負している.より具体的には,業績欄に述べたように,平均分散モデルとしてのロバスト最適化の解釈を導くにあたり,当初は相対エントロピーという特殊な(しかし様々な場面で中心的な)関数によって最悪な乖離を表現することから始めていたが,より一般的なf-ダイバージェンスに拡張しても同様な解釈が成り立つことを示し,解釈の汎用性を主張できたことは非常に意義のあるものと考えている.一方で,当初考えていたロバスト最適化に対する事後的なパフォーマンスを保証する確率的不等式について,事後的なパフォーマンスについて何かを語るものではないとの結論に至った,この点については今後新たな理論的保証を探していく方向につながればと考えている.過年度に引き続き、分布的ロバスト最適化に基づく意思決定問題を主たる対象とした。分布的ロバスト最適化は、意思決定変数が確率変数を規定する不確実性下の最適化問題に対する1つのアプローチである。具体的には期待値で表される目的関数あるいは制約条件式を持った最適化問題を考えるが、期待値を与える確率分布が未知であり、真の分布が名目的に与えられた確率分布から乖離する最悪の可能性を考慮して最適化を目指す方法論である。本研究では名目的に与えられた分布が、得られているデータの一様分布で与えられる経験分布によって与えられた場合を考え、その経験分布のみから事後的なパフォーマンスを制御する方法の可能性を検討している。

特に昨年度は、考えているロバスト最適化の定式化が経験分布に基づく平均項と分散項の同時最適化で近似できるという過年度の結果をベースに、平均項、分散項それぞれに対するパラメータの感度を調べた。その結果、分散項に対する感度の方が平均項に対するそれよりも高いという理論的な結果を得た。前年度には交差検証法に基づくパラメータ設定を提示したが、今年度は査読結果を受けた改訂の機会に事後的なパフォーマンスに対する感度分析を行い、ブートストラップ法に基づく与え方の方が理論的な結果が示唆する方法に整合している結果を得た。そのことから、後者の方法論に基づくパラメータの設定でロバスト平均・分散フロンティアを提示する形で論文の改訂を行った。また、目的関数として期待値だけでなく、金融実務で重要と位置づけられるCVaR(条件付きバリューアットリスク)のロバスト化も、経験分布に基づくCVaRとVaRを超える部分のばらつきで表されることを示した。2016年度は過年度に投稿した際の査読結果を受け、論文の改訂と再投稿を行った。また、国内外の国際学術会議やワークショップにおいて成果発表を行った。昨年度と同様、国内外の国際会議、ワークショップでの研究成果発表および論文の投稿と査読結果を受けた改訂を続けているという点では進捗が認められる。一方で、経営科学分野での一流学術雑誌に投稿していることもあり、初期バージョンの投稿から2年近く経った現在も採択に至っていないのは残念である。ただ、海外(シンガポール、カナダ)の共同研究者との研究打ち合わせは、シンガポールの共著者の勤務地や東京、ナッシュビルでの国際会議の際に行った直接のものの他にも、インターネットを介した形式で幾度となく実施していること、また、投稿中の論文の続編として、事後パフォーマンスについての理論を検討しており、数値実験の検討などを進めるなど、形にこそなっていないものの、素地は固まりつつある状況である。そのような状況を総合すれば、外的な要因により想定よりやや遅れているものの、今後十分に挽回可能であり、概ね問題はないと考えている。いくつかのトピックについて研究を行った。まずは、過年度に引き続き、確率変数とそれと独立な決定変数を引数に持つような利得関数の期待値を最大にするような問題に対し、意思決定者にとって最悪な分布を前提に最適化を行うロバスト最適化問題をメインに進めた。特に、経験的な分布が与えられた(つまり、想定している確率変数の有限個の実現値が観察された)状況で、ロバスト最適化問題に現れるロバスト性のハイパーパラメータをいかに決めるべきかという問題に焦点を当てた。過年度における分析では、件のハイパーパラメータが小さいとき、対象とするロバスト最適化問題が平均・分散モデルで近似できることを示した。これが最適化モデルの事前の振る舞いを記述する理論であったのに対し、2017年度は対象とするクラスの分布的ロバスト最適化問題の事後的な振る舞いに関する統計理論的な結果を論文としてまとめた。これによると対象とするロバスト最適化の特徴は、平均報酬への影響よりも分散に対する影響の大きいことが示唆された。この結果をまとめた論文は2月下旬に国際学術論文誌に投稿された。
舌痛症における脳病態解明に向けて－脳形態及び機能に関する統合的高磁場MRI解析

本研究の主たる研究施設であり、症例リクルートを担当している連携研究者の所属する日本大学歯学部においてこれまで取得していた倫理委員会承認の期限が失効したため、同学部における新たな研究承認を申請中である。その承認を待って東京大学医学部附属病院倫理委員会における承認を申請、受理後速やかに東京大学における3テスラMRI撮像を開始する予定である。それまでは、日本大学医学部附属板橋病院において撮像された正常データおよび1.5テスラデータを用いて、1)VBMおよびSBM解析の前段階における歪み補正および不均一信号補正の有効性、2)拡散解析の前段階における静磁場不均一性および強力な拡散検出傾斜磁場による渦電流に起因する歪み補正の有効性、3)機能的MRIにおける静磁場不均一に起因する歪み補正の有効性について検討中である。その結果、1.5テスラのデータではあるが舌痛症における脳内ネットワークの異常を検出し、論文発表している(Wada, A., Shizukuishi, T., Kikuta, J. et al. Neuroradiology (2017). doi:10.1007/s00234-017-1830-2)。これらの前処理は東京大学において今後撮像される3テスラMRI装置のデータ解析にも直ちに適応可能であり、信号雑音比に優れた3テスラMRIデータを取得・解析していくことにより、1.5テスラMRIデータでは捉えられなかった微細な異常を検出可能になることが期待できる。本研究の主たる研究施設であり、症例リクルート・加療および効果判定を担当している連携研究者の所属する日本大学歯学部の倫理委員会において平成28年11月17日に本研究は承認されたが、東京大学における倫理委員会承認が平成30年2月5日にずれこんだためそれまでは日本大学医学部付属板橋病院の3テスラMRI装置での撮像を継続した。舌痛症患者は11名と比較的十分な症例の撮像ができたが、正常ボランティアの撮像が5名と少なかったため、今後は年齢・性別のマッチした正常ボランティアのリクルートおよび撮像に特に力を入れる予定である。これまで1)VBMおよびSBM解析の前段階における歪み補正および不均一信号補正の有効性、2)拡散解析の前段階における静磁場不均一性および強力な拡散検出傾斜磁場による渦電流に起因する歪み補正の有効性、3)機能的MRIにおける静磁場不均一に起因する歪み補正の有効性について検討を加えてきた。その結果、1.5テスラのデータではあるが舌痛症におけるstructural connectivityの異常(Neuroradiology. 2017 59(5):525-532)、温度刺激に対する反応性の違い(J Dent Res. 2016 95(10):1138-46)、拡散画像における静磁場不均一性および強力な拡散検出傾斜磁場による渦電流に起因する歪み補正の有効性(PLoS One. 2014 18;9(11):e112411)などを報告してきた。現時点では正常ボランティアが5名と少なく本格的解析を加えるには十分な症例が登録できていないが、今後症例数を増やし、信号雑音比に優れた3テスラMRIデータを解析していくことにより、1.5テスラMRIデータでは捉えられなかった微細な異常を検出可能になることが期待できる。研究代表者が所属する東京大学医学部附属病院には複数の3テスラMRI装置が稼働しており、前施設では撮像が不可能であった多断面同時励起法(simultaneous multi-slice imaging: SMI)による撮像時間の短縮、あるいは時間・空間分解能の向上が可能となる。SMI法を用いることで、拡散検出傾斜磁場方向の高角度分解能化、複数のb値を用いたmulti-shell解析など従来の拡散画像で捉えられなかった情報収集が可能になる。また安静時機能的MRIでは高時間分解能化することで、周波数分離の精度が向上し、呼吸や心拍動などによるartifactを除去した、目的の安静時ネットワークのみを検出することが可能になる。さらにはQRAPMASTER (Quantification of Relaxation times and Proton density by Multi-echo Acquisition of Saturation recovery with TSE Read-out)を用いることで6-7分程度で全脳のT1値・T2値・プロトン密度の定量的マップを取得することが可能で、これまで短時間での計測が困難であったこれらMRIの基本パラメータの画像統計解析も可能となっている。これまでに検討しつつある各種画像の前処理による品質向上、解析手法の洗練化に加え、あらたに上記シークエンスを加えることで、研究構想時には不可能であった追加の情報取得が可能になると考えられる。平成29年度の早い段階で東京大学における研究承認を受け、画像データを取得することで、その後のデータ処理は速やかに施行できる準備は整っていると言える。研究代表者が所属する東京大学医学部附属病院には複数の3テスラMRI装置が稼働しており、前施設では撮像が不可能であった圧縮センシング(compressed sensing: CS)や多断面同時励起法(simultaneous multi-slice imaging: SMS)による撮像時間の短縮、あるいは時間・空間分解能の向上が可能である。CSおよび/またはSMS法を用いることで、拡散画像では拡散検出傾斜磁場印加方向の増加、複数のb値を用いたdiffusion kurtosisimagingやNeurite orientation dispersion and density imaging解析など、従来の正規分布を前提とした拡散テンソル解析で捉えられなかった細胞レベルの拡散環境がより正確に捉えられる可能性がある。

これまでは各ボクセル値の大小により群間差や臨床指標との相関について画像統計解析が行われてきたが、われわれの脳はネットワークとして活動しており、本年度確立したstructural & functional connectivity解析により、より実態に近い舌痛症患者の脳内ネットワーク異常を解析可能となり新たな知見が見いだせる可能性もある。また安静時機能的MRIではSMS法を用いて高時間分解能化することで、周波数分離の精度が向上し、呼吸や心拍動などによるartifactを除去した、目的の安静時ネットワークのみを検出することが可能になる。これまでに検討してきた各種画像の前処理による品質向上、解析手法の洗練化に加え、あらたに上記シークエンスを加えることで、研究構想時には不可能であった追加の情報取得が可能になると考えられる。平成30年度は東京大学における3テスラMRI撮像を重ね、画像データを取得することで、その後のデータ処理は速やかに施行できる準備は整っていると言える。
小胞体マンノシダーゼEDEMの基質特異性と異常タンパク質選別機構

糖タンパク質の分解に必要なマンノーストリミングは、EDEMファミリータンパク質(EDEM1/2/3)により実行される。本研究では、マンノーストリミングにおけるEDEM2の機能的意義を明らかにするとともに、EDEM2の酵素活性に必須な3つのシステイン残基を同定した。さらにEDEM2の機能を制御するパートナー分子の候補も見いだした。また、構造異常の度合いが強い糖タンパク質は、EDEMタンパク質によるマンノーストリミングに依存せずに強制的に分解されることを見いだした。糖タンパク質は、N型糖鎖からマンノースが2段階で刈り取られることによって分解すべき基質として認識される。我々は、このマンノース刈り込みの第1段階がEDEM2により実行され、第2段階がEDEM3およびEDEM1により実行されることを明らかにしている。本年度では、EDEM2を欠損したヒトHCT116細胞を詳細に解析することにより、EDEM2によるマンノース刈り込みはEDEM3による刈り込みに必須であること、EDEM3は第1段階の刈り込みを受けた糖タンパク質と好んで相互作用することを示唆する結果を得た。したがって、第1段階のマンノース刈り込みには、基質糖タンパク質の糖鎖をEDEM3に認識されうる構造へ変換する意義があると考えられた。また、EDEM2の酵素活性の生化学的な検出を目的として、人工ヌクレアーゼTALENとジーンターゲティング法を組み合わせた手法により、タンパク質の発現に汎用される293細胞のEDEM2欠損株を作成した。作成したEDEM2欠損293細胞においては、基質糖タンパク質のマンノース刈り込みがHCT116細胞の場合と同様に停止した。この結果は、EDEM2の機能が細胞種によらず普遍的であることを示すものである。続いてHisタグを付加したEDEM2(EDEM2-His)をEDEM2欠損細胞に安定的に導入した。このEDEM2-His安定発現細胞においてはマンノース刈り込みが回復していることが確認された。したがって、安定発現細胞からEDEM2-Hisを精製することにより、EDEM2の酵素活性を生化学的に検討することが可能と期待される。初年度では、EDEM2によるマンノース刈り込みの意義を示唆する成果を得るとともに、タンパク質発現に汎用される293細胞のEDEM2欠損株の作成、およびEDEM2-His安定発現株の作成に成功した。当初の計画ではすでに保有していたHCT116細胞のEDEM2欠損株を用いてEDEM2-His安定発現株を作成する予定であったが、発現量の観点から293細胞に切り替えた。そのため、実際にEDEM2-Hisの精製を完了するまでにはいたっておらず、やや遅れていると判断した。本研究は、EDEMファミリータンパク質(EDEM1/2/3)による構造異常タンパク質認識とマンノーストリミング機構の解明を目的としている。我々が樹立したEDEM2破壊株ではモデル異常糖タンパク質のマンノーストリミングが起こらないが、この破壊株に野生型EDEM2を過剰発現させるとマンノーストリミングが回復する。そこで本年度では、この表現型の回復を指標として、点変異導入解析によりEDEM2のマンノシダーゼ活性に必須なアミノ酸の同定を試みた。その結果、1アミノ酸置換によってマンノシダーゼ活性が欠失あるいは低下するアミノ酸部位を3箇所同定することに成功した。EDEM1/2/3は、マンノシダーゼホモロジードメインと、それぞれに特徴的なC末端領域を有しているが、同定した3箇所のうち2箇所についてはマンノシダーゼホモロジードメイン内に位置しており、EDEM1およびEDEM3においても保存されていた。したがって、これらのアミノ酸はEDEMタンパク質のマンノシダーゼ活性に共通して必須であると予想される。興味深いことに、同定した残り1箇所のアミノ酸残基はC末端領域に位置しており、ファミリー間で相同性の低い領域もEDEMタンパク質の活性発現に重要な役割を果たすことが明らかとなった。このアミノ酸はEDEM1およびEDEM3では保存されていないことから、EDEM2特異的な活性制御機構の存在が示唆される。C末端領域に着目した解析をすすめることにより、各EDEMタンパク質の基質認識や特異性を決定するメカニズムの解明につながる可能性がある。マンノシダーゼ活性の生化学的検証を目的としたEDEMタンパク質複合体の精製は遂行中であるが、精製とは異なるアプローチによってEDEM2のマンノシダーゼ活性に必須なアミノ酸部位を複数同定することに成功した。この知見と手法は、EDEM1およびEDEM3の機能解析にも適用することが可能であり、今後の研究の大きな進展が期待される。予備的な解析結果として、同定したアミノ酸部位が他分子との相互作用に寄与している可能性も見いだしている。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。本年度ではEDEM2の機能について、以下の解析を行った。1EDEM2変異体の機能解析:前年度までにEDEM2のマンノシダーゼ活性に必要なアミノ酸残基を3箇所同定している。今年度では、マンノシダーゼ活性を失う変異体の分解促進活性を検討した。その結果、いずれの変異体においても、モデル分解基質であるCD3δΔTMの分解を促進する活性が低下した。この結果は、EDEM2のマンノシダーゼ活性とタンパク質分解促進機能が強く相関することを示している。2EDEM2の機能に必須なパートナー分子の同定:EDEM2の出芽酵母ホモログであるHtm1pは、プロテインジスルフィドイソメラーゼPdi1pと相互作用することによって活性制御を受ける。そこで、種々のPDI様タンパク質とEDEM2の相互作用を検討した結果、EDEM2と安定な複合体を形成する分子を同定することに成功した。

同定した結合分子の機能を明らかにするために、HCT116細胞において、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集法による遺伝子破壊を行った。その結果、同定したEDEM2結合分子の遺伝子破壊により、EDEM2タンパク質の発現量が有意に低下することを見いだした。この知見は、同定した結合分子がEDEM2の安定性に関与することを示唆している。さらに、樹立した遺伝子破壊細胞においては、(1)種々の糖タンパク質の糖鎖トリミングが阻害されること、(2)モデル分解糖タンパク質であるATF6の分解が遅延すること、が明らかとなった。これらの結果はEDEM2欠損細胞の表現型と一致している。以上のことから、同定した分子は、EDEM2の機能に必須なパートナー分子であると考えられた。糖タンパク質の分解に必要なマンノーストリミングは、EDEMファミリータンパク質(EDEM1/2/3)により実行される。本研究では、マンノーストリミングにおけるEDEM2の機能的意義を明らかにするとともに、EDEM2の酵素活性に必須な3つのシステイン残基を同定した。さらにEDEM2の機能を制御するパートナー分子の候補も見いだした。また、構造異常の度合いが強い糖タンパク質は、EDEMタンパク質によるマンノーストリミングに依存せずに強制的に分解されることを見いだした。作成したEDEM2-His発現細胞より、EDEM2-Hisの精製を行う。また、定法にしたがって合成糖鎖を調製し、精製したEDEM2-Hisの酵素活性を検討する。精製したEDEM2-His複合体の構成因子の同定についても、質量分析法を用いて試みる。変異導入による機能解析が順調に進んでいることから、EDEM1およびEDEM3についても同様の解析を行い、マンノシダーゼ活性発現メカニズムについて、EDEM1/2/3の共通点と相違点を明らかにする。EDEM2のマンノシダーゼ活性に必須であることが明らかとなったC末端領域のアミノ酸残基については、タンパク質間相互作用に関与することが予想される。そこで、種々の結合候補タンパク質との相互作用に関してこの残基の寄与を詳しく検討する。当該アミノ酸残基依存的に結合することが確認された分子については、遺伝子破壊を行ってその影響を解析する。細胞生物学初年度に予定していたEDEMタンパク質の精製実験を次年度に実施することとなったため。点変異導入による機能解析が順調に進んだことから、EDEM1およびEDEM3への変異導入解析を重点的に実施するよう計画を微修正したため。次年度に使用することとした助成金は、すべてタンパク質精製にかかる消耗品の経費に充てる。次年度へ繰り越した研究費はEDEM1およびEDEM3への変異導入解析に使用する。
非直視下冷凍凝固を用いた不整脈外科治療に関する研究

薬物抵抗性および致死的不整脈に対し、手術療法、カテーテル電気焼灼法が試みられてきた。手術療法として心筋切開,心筋切除,冷凍凝固が上げられるが、臨床的に不整脈の発生部位が心内膜側に存在することが多く人工心肺を使用して直視下に行う必要があった。そこで、より手術侵襲の少ない冷凍凝固法として非直視下冷凍凝固法を動物実験で試み臨床応用の可能性と問題点につき検討した。(方法)1)冷凍プローベの開発:心内膜側からの冷凍が可能な様に工夫がされた。冠静脈洞用(左心型WPW症候群),T字形三尖弁用(右心型WPW症候群),His束用(房室結節リエントリー),心室用(心室性頻拍)などの特殊な形、カーブを有し、効果的な冷凍凝固を行うため先端以外は断熱材でカバーされている。しかも心内膜マッピング用の近接双極電極が先端に内蔵されている。2)冷凍凝固部位の決定:プローベでマッピングを行い、コンピューター処理を加え最早期興奮部位,His束記録部位,遅延電位記録部位より得られた情報にもとずき電気生理学的検査に冷凍部位を決定した。3)手術:冷凍プローベの捜入部位はWPW症候群、房室結節リエントリーでは右房より、心室性頻拍では右室起源であれば右房、左室起源であれば左房よりアプローチし房室弁を通して心室に到達した。冷凍は体表面心電図、プローベ先端からの電位をモニターしながら23分間行い、効果が認められなければ、部位を移動して繰り返し行った。(結果)、今回の研究で以下の点が明らかとなった。1)各々の不整脈にあったプローベ、マッピング法、手術のアプローチを選択することにより非直視下冷凍凝固で十分な効果が得られることが判明した。2)冠静脈洞の冷凍凝固は損傷が多く危険であった。3)左室由来の心室性頻拍も心室切開なしに根治可能と思われた。
DNA－蛋白質ハイブリッドナノシステムによるやわらかいナノデバイスの作製

手のひらにのるような、検査・治療装置作る為には、非常に小型の検出・診断・合成装置が必要である。蛋白質はナノメートルサイズの高効率な分子機械であるので、これらを集積化し、ナノシステムを構築できれば、小型な構成能装置を構築できると考えられる。本研究では、転写システムを集積化した転写ナノチップを作製し、1チップレベルで高効率なナノデバイスを合理設計できる事を明らかにした、今後、制御系を組み込む事で、自律動作するナノデバイスの構築が可能になると期待される。手のひらに乗るような、検査・治療来期を作成するためには、非常に小型の検出・診断・合成装置が必要であり、DNAの2次元ナノ構造物(DNA-tile)上に多数の蛋白質分子を固定した"DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステム"を構築し観察を行った。本年度は、T7-RNAポリメラーゼ(T7-RNA polymerase、以下RNAP)蛋白質をモデルとして用い、ナノ反応場における蛋白質活性の特質を明らかにする事に注力した。具体的には、DNA-tile上にRNAPと、(RNAPが転写する)遺伝子を集積化し(以下Gene-chip)、活性測定した。その結果、Gene-chipには小型反応系構築に都合の良い性質が備わっていた。1つ目は、合理設計性であり、DNA-tile上のRNAPと遺伝子の距離を制御する事で、転写活性を設計できる事が明らかになった。2つ目は、直交性であり、自身の内部遺伝子を高効率に転写する一方、溶液中を漂う外部遺伝子はあまり転写しないという性質が明らかになった。これらの性質を利用する事で、無細胞翻訳系PUREsystemにおいて、2つの遺伝子の発現量を合理設計可能である事を示した。また、人工細胞に見立てたエマルジョンの中で、1個のnano-chipの測定を行った所、10^4-10^5のRNAPに相当する活性を持っている事を明らかにした。また、小型反応系構築には、機能モジュールとして1ユニット単体で動作する必要があるが、従来の反応拡散系では、濃度を希釈していくと、ランダムな配分により、重要な因子が欠けてしまい、確実に動作できなくなる可能性があった。一方、gene-chipでは、必要な因子を全部集積化するので、この問題を回避できる可能性がある。そこで、人工細胞を用いて、完結したユニットとして機能することを確認した。これらの結果は、従来は経験則的に反応設計が行われてきた転写活性を工学的なアプローチで反応設計可能な事を示しており、生物化学反応の制御にDNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムを用いる事の有用性を示唆する。本研究では、DNAナノ構造上に様々な種類の蛋白質を結合させたナノシステムを構築し、非常に小型の反応系構築を目標としている。初年度は、ナノシステムには、小型反応系構築に有利な性質が備わっていることが明らかとなり、次年度の基盤を確かにした。手のひらにのるような、検査・治療機器を作成する為には、非常に小型の検出・診断・合成装置が必要である。生化学反応を集積化した、ナノチップは、1チップで高効率の反応を実現できる可能性を秘めており、有用であると期待される。本年度は、DNAナノ構造物(DNA origami)上に転写酵素(T7 RNA polymerase、以下T7 RNAP)と基質遺伝子を集積化した"転写ナノチップ"を構築し、観察を行った。前年までの基本的な性質の評価を踏まえ、制御システムの導入に注力した。具体的には、基質遺伝子と、固定部位の間に、センサーとして機能するリンカーを入れ、外部シグナルによって、ナノチップの機能のON/OFFを制御した。活性を溶液反応系で測定した所、外部シグナル依存的に、ナノチップの転写活性をON/OFFできる事がわかった。続いて、論理演算子の組み込みを行った。外部シグナルとして、microRNA(miRNA)を用いた実験系を計画・実施した所、3入力のAND、OR、多数決回路を構築することができた。これらの演算子付ナノチップを、人工細胞に見立てたエマルジョンの中に閉じ込めて、非常に薄い濃度で活性を測定した所、1分子で動作することがわかった。すなわち、1分子のチップで、検出・演算・出力の機能を併せ持つ、自律的ナノデバイスの構築に成功した。そこで、このナノチップを組合わせた遺伝子回路を構築し、人工細胞の中に入れた所、miRNAのプロファイルに自律的に応答する事に成功した。これらの成果は、従来、多種・多数の生体因子を用いる必要があった論理機能の実現が、1分子のチップで実現できる事を示唆しており、従来作製することが難しかったより複雑な遺伝子回路の構築や、複雑な遺伝子回路を用いた装置の開発に有用であると期待される。3つの方向で研究を進める。1つは、多機能化を目指して、様々な生体分子の集積化を試みる。2つ目は高性能化を目指して、集積化する請うその数を増やし、chipあたりの活性向上を目指す。3つ目は、半導体加工技術との組合せを目指す。

いずれの方向性に関しても、ナノシステムの特徴である、ナノメートル精度での分子配置という特性を生かし、蛋白質相互作用における分子間距離の影響の評価や、逆に距離制御による反応制御に注力する。生物物理
フラーレン・金属錯体積層構造を用いた機能調和型高効率光電変換機能材料の構築

太陽光を効率良く吸収する金属ポルフィリン錯体と電子親和力が大きいフラーレンを交互に組み合わせた積層構造を創製し、その構造と電子構造を評価し、光電変換機能の評価を行ない、高い量子効率を有する機能調和型光電変換素子への展開を目的とする。まず、フラーレンと金属ポルフィリン錯体との相互作用を調べることが重要であり、そのために、交互積層構造の電子構造をIn situ光電子分光を用いて調べた。既存の光電子分光装置に付設した超高真空蒸着チャンバーに、所長リーダーシップで製作した金属錯体導入セルおよび既存のフラーレン導入セルを真空蒸着チャンバーに取り付け、水晶振動子を用いて蒸発温度と蒸着速度の基礎データを取得した。水晶振動子により蒸着レートをモニターしながら、グラファイト基板上にフラーレン層(10nm)を作製し、その上に金属ポルフィリン錯体Zn(oep)層(10nm)をデポして光電子分光を測定した。その結果、亜鉛のピークが高エネルギー側にシフトし、フラーレンの炭素ピークが低エネルギー側にシフトしていたことから、金属ポルフィリンからフラーレンに電荷移動が起こっていることがわかった。通常、フラーレンは高い電子受容能力を有し、ポルフィリンからフラーレンに電荷移動が起こることが知られている。フラーレンからポルフィリンへ電荷移動が起こるのは今回が初めての観測例と考えられるが、メカニズムについては第一原理計算による理論解析を行っている最中である。さらに、この積層膜の上にフラーレン層をデポすると、水晶振動子の測定から下地のZn(oep)層が見えなくなる程度にフラーレン層をデポしているにもかかわらず、Zn(oep)層のピークの強度がほとんど変化せずに観測した。参照として、フラーレンとZn(oep)が1:1の混晶の単結晶の光電子スペクトルを測定して比較した結果、まったく同じスペクトル形状をしていることがわかった。このことより、下地がZn(oep)層の場合、フラーレン分子をデポすると、Zn(oep)層に入り込んでいき最終的には1:1の混晶構造を形成するという化学的には非常に面白い現象を発見した。本申請では、太陽光を効率良く吸収する金属ポルフィリン錯体と電子親和力が大きいフラーレンを交互に組み合わせた積層構造を創製し、その構造と電子構造を評価し、光電変換機能の評価を行ない、高い量子効率を有する機能調和型光電変換素子への展開を目的とする。今年度は、主としてフラーレン・金属錯体積層構造の光電変換特性の基礎となるフラーレンポリマーの伝導特性と電子構造に関する研究を行った。フラーレンポリマーとしては、光重合および電子線重合の2種類について行った。四端子測定の結果、室温・大気下において光重合フラーレンポリマーは典型的な真性半導体的特性を、電子線重合フラーレンポリマーは金属的特性を、それぞれ示すことがわかった。これらの伝導性の起源について、密度汎関数分子軌道計算を用いて最高占有分子軌道(HOMO)の波動関数を調べた結果、半導体特性を示す光重合ポリマーでは、フラーレン分子同士の結合部分で、電子が存在できない節が存在しており、分子間同士で電子が移動できないことがわかった。これがエネルギーギャップの起源であると考えられる。これに対して、電子線重合ポリマーでは、HOMOの波動関数が全体に拡がったパイ電子共役系になっていることがわかり、このことが金属的性質の起源になっていることを明らかにした。実際に、電子線重合ポリマーの金属的性質をin situ光電子分光により調べた結果、フェルミ準位に状態密度が生じていることがわかり、金属であることを実験的に解明した。この他、積層構造を評価するための赤外反射分光装置を超高真空成膜装置に取り付けた。また、光電変換機能をその場で評価するために、四端子プローブ機構を設計製作し光電子分半装置に組み込んだ。

このことより、下地がZn(oep)層の場合、フラーレン分子をデポすると、Zn(oep)層に入り込んでいき最終的には1:1の混晶構造を形成するという化学的には非常に面白い現象を発見した。
インドネシア気象レーダ網観測の高精度化と衛星降雨推定手法開発への応用

今年度は、インドネシア気象気候地球物理庁からサンプルとして提供を受けた気象レーダデータを用いてGSMaP準リアルタイム配信版を検証した。その結果、GSMaPの推定した降雨システムの伝播方向が、気象レーダの観測と逆方向を示す事例を検出した。当該期間の気象再解析データを解析したところ、インドネシア上空の環境風が下層で西風、上層で東風と深い鉛直シアーを持っていた。降雨システムは下層西風によって東へ伝播していたのに対し、GSMaPは、上層東風で西へ流される上層雲の動きを反映した雲移動ベクトルを赤外放射計から推定して利用していたため、降雨システムの伝播を逆方向に推定してしまっていたと推測した。長期間の気象レーダデータの提供を正式に受けるのに必要な学術交流協定を締結するためのドラフトを作成し、インドネシア気象気候地球物理庁を訪問して打ち合わせを行った。また、インドネシア気象レーダ網から降雨量データを作成するために行う雨滴粒径分布現地観測の観測装置設置場所の検討をバンドン工科大学を訪問して行った。インドネシア気象気候地球物理庁の規定が2019年秋に変更され、学術交流協定を締結しなければデータの提供を受けられなくなった。このため、学術交流協定を締結するための交渉に入ったが、インドネシア外務省による学術交流協定ドラフトのチェックを受ける手続きもあって時間がかかっている。インドネシア気象気候地球物理庁との学術交流協定を締結し、長期間の気象レーダデータの提供を正式に受けて全球衛星降水マップの検証・改良を行う。また、バンドンでの雨滴粒径分布現地観測の前に、観測装置を京都大学で設置して試験運用を行う。インドネシア気象気候地球物理庁職員1名を日本に招聘しようとしたが、インドネシア気象気候地球物理庁の規定によって認められなかった。次年度招聘する予定である。
脳腫瘍における高悪性度を示す新規疾患群の病態解明と疾患概念の確立

脳腫瘍は小児腫瘍の中では最も発生頻度が高く、病理診断が難しいとされる腫瘍の一つである。近年、小児脳腫瘍の領域においても大規模な分子遺伝学的研究によって様々な遺伝子異常が報告され、生物学的特性に関する多くの知見が明らかになり、病理組織学的・分子遺伝学的特徴を統合した疾患概念の構築が進んでいる。しかし、最近になって認識され、頻度が低く、診断に難渋するような腫瘍の病態解明は遅れており、正確な診断や適切な治療に繋がらない症例も多い。我々はこのような腫瘍を、多角的に解析し、生物学的理解を深め、疾患群としての輪郭を明確にしていく。
浸炭鋼の転動疲労寿命向上に対応した水中キャビテーションピーニングの構築

研究代表者が所有するキャビテーションピーニング(CP)装置とスラスト型転動疲労試験機を用いることによって,試験片へのCP処理から試験片の疲労試験まで一貫して実施できる.そこで本研究課題では,CP条件の最適化を行った上で,浸炭硬化鋼の転動疲労試験により転動疲労寿命に及ぼすCPの影響を検証した.CPの加工能力は壊食試験で得られたアルミニウム試験片の質量損失から判断する.つまり,質量損失が大きいほどCPの加工能力が大きいと評価する.壊食試験の結果,質量損失が最大となったノズル形状を決定した.決定した最適条件で浸炭硬化鋼試験片にCPを施し,その転動疲労試験を行った.その結果,浸炭硬化鋼試験片の転動疲労寿命がCPによって向上する結果が得られた.特にCP処理時間30 minまではCP処理時間が長くなるほど転動疲労寿命が向上する傾向となり,30 minでCPを施した浸炭硬化鋼試験片の転動疲労寿命は,CP未処理の場合に比べて約7倍向上した.噴射圧力を大きくすることによって,CPの加工能力を増大させることができる.そこで,最大噴射圧力35 MPaのプランジャーポンプを用いたCP装置を構築し,その加工能力を検証した.噴射圧力20 MPaと35 MPaで比較すると,20 MPaの場合に比べ,35 MPaの条件下でのCPの加工能力は約3倍に達した.すなわち,噴射圧力の増加がCPの加工能力の増大に明確に結びつくことが分かった.さらに,アルミニウム試験片の質量損失が大きいCP条件ほど,CPを施したステンレス鋼の表面圧縮残留応力が大きくなることを示した.本研究では,キャビテーションピーニング(CP)条件の最適化を行った上で,浸炭鋼の転動疲労試験により転動疲労寿命に及ぼすCPの影響を検証する.そして,浸炭鋼の転動疲労寿命の向上に対応した水中CPを構築することを目的とする.CP用ノズルはノズルアダプタ,ノズルプレート,ノズルキャップで構成され,これらの構成部品はステンレス鋼製である.平成27年度では,ノズルキャップ穴径ならびにノズルプレート穴径の大きさを変更し,最適なCP用ノズル形状を検証した.CPの加工能力は壊食量から判断でき,壊食量はCP処理前後での試験片の質量差つまり質量損失で求まる.分解能0.1 mgの精密天秤でCP処理前後の試験片質量を測定し,質量損失から壊食量を評価した.質量損失が大きいほどCPの加工能力が大きいと判断した.試験片は90 mm×35 mm×4 mmの大きさのアルミニウムで,質量は33.9 g34.2 gである.まず,ノズルキャップ穴径を4.07.2 mmの範囲で変えて壊食試験を行った.その結果,ノズルキャップ穴径5.6 mmで質量損失が最大となったため,ノズルキャップ穴径の最適値を5.6 mmとした.次にノズルプレート穴径を0.61.4 mmの範囲で変えて壊食試験を行った.その結果,ノズルプレート穴径0.9 mmで質量損失が最大となったことから,ノズルプレート穴径の最適値を0.9 mmとした.したがって,平成27年度では,CP用ノズルの形状として,ノズルキャップ穴径とノズルプレート穴径の最適値がそれぞれ5.6 mm,0.9 mmとなることを見出した.キャビテーションピーニング(CP)用ノズルの最適形状を見出すために,様々な形状のノズル部品を製作し,壊食試験を行った.その結果,ノズル穴の最適値を見出すことができた.キャビテーションピーニング装置や精密天秤が故障するなどのトラブルはなく,実験を順調に進めることができた.CP装置や精密天秤が故障しても,すぐに修理できるように手配先を確保している.また,CP装置を構成する部品の中には,市販のものだけでなく,自作のものもあるため,図面を準備して,すぐに部品を外注できるような態勢を整えている.本研究では,キャビテーションピーニング(CP)条件の最適化を行った上で,浸炭鋼の転動疲労試験により転動疲労寿命に及ぼすCPの影響を検証する.そして,浸炭鋼の転動疲労寿命の向上に対応した水中CPを構築することを目的とする.CPノズルはノズルアダプタ,ノズルプレート,ノズルキャップで構成され,これらの構成部品はステンレス鋼製である.平成28年度では,ノズルキャップ穴長さならびにノズルプレート穴長さを変更し,最適なCPノズル形状を検証した.まず,ノズルキャップ穴長さを5.26.0 mmの範囲で変えて壊食試験を行った.その結果,ノズルキャップ穴長さ5.6 mmで質量損失が最大となったため,ノズルキャップ穴長さの最適値を5.6 mmとした.次にノズルプレート穴長さを1.03.2 mmの範囲で変えて壊食試験を行った.その結果,ノズルプレート穴長さ1.6 mmで質量損失が最大となったことから,ノズルプレート穴長さの最適値を1.6 mmとした.次に10 min60 minの処理時間でCPを施した浸炭鋼の転動疲労試験を行った.その結果,ほとんどの浸炭鋼の転動疲労寿命がCPによって向上し,特にCP処理時間30 minまでは,CP処理時間が長くなるほど,転動疲労寿命が長くなった.ただし,CP処理時間60 minになると,CPによる転動疲労寿命の向上はみられなかった.

したがって,平成28年度では,CPノズルの形状として,ノズルキャップ穴長さとノズルプレート穴長さの最適値がそれぞれ5.6 mm,1.6 mmとなることを見出した.また,CPによって浸炭鋼の転動疲労寿命が向上し,特に処理時間30 minのCPにおいて転動疲労寿命が向上することを確認した.キャビテーションピーニング(CP)ノズルの最適形状を見出すために,様々な形状のノズル部品を製作し,壊食試験を行った.その結果,ノズル穴長さの最適値を見出すことができた.キャビテーションピーニング装置や精密天秤,転動疲労試験機が故障するなどのトラブルはなく,実験を順調に進めることができた.実験装置が故障しても,すぐに修理できるように手配先を確保している.また,CP装置を構成する部品の中には,市販のものだけでなく,自作のものもあるため,図面を準備して,すぐに部品を外注できるような態勢を整えている.本研究では,キャビテーションピーニング(CP)条件の最適化を行った上で,浸炭鋼の転動疲労試験により転動疲労寿命に及ぼすCPの影響を検証する.そして,浸炭鋼の転動疲労寿命の向上に対応した水中CPを構築することを目的とする.CPノズルはノズルアダプタ,ノズルプレート,ノズルキャップで構成され,これらの構成部品はステンレス鋼製である.平成29年度では,前年度までに得られた最適なノズル形状から2条件を選定し,その2条件でCPを施した浸炭鋼の転動疲労試験を行った.ノズル形状として,ノズルキャップ穴径5.6 mm,ノズルキャップ穴長さ5.6 mmを固定し,1つはノズルプレート穴径0.9 mm,ノズルプレート穴長さ2.4 mmであり,もう1つはノズルプレート穴径1.0 mm,ノズルプレート穴長さ1.6 mmである.前者の条件名をCP1とし,後者の条件名をCP2とする.前年度までにCP処理時間30 minで転動疲労寿命が最も向上したことから,CP処理時間は30 minとした.壊食試験では,CP1よりCP2の質量損失が大きく,浸炭鋼の表面硬さ,表面圧縮残留応力,表面粗さにおいてもCP1よりCP2の方が大きい結果となった.転動疲労試験の結果,CP1,CP2のいずれもCPによって転動疲労寿命が向上したが,CP1を施した浸炭鋼よりCP2を施した浸炭鋼の転動疲労寿命が短い結果となった.転動疲労試験では,表面粗さの影響を受けやすいことから,表面粗さが大きかったCP2の浸炭鋼において転動疲労寿命があまり向上しなかったと考えられる.したがって,CPによって転動疲労寿命が向上することを確認したが,CP条件によっては転動疲労寿命の向上が得られにくい場合があることを確認できた.キャビテーションピーニング(CP)を施した浸炭鋼の転動疲労試験を行った.その結果,CPによって転動疲労寿命が向上するが,CP条件によっては転動疲労寿命があまり向上しない場合があることを確認した.キャビテーションピーニング装置や転動疲労試験機が故障するなどのトラブルはなく,実験を順調に進めることができた.CP条件においてノズル形状は重要であるため,同形状のノズル構成部品を複数製作し,適宜,交換している.また,CP装置を構成する部品の中には,市販のものだけでなく,自作のものもあるため,図面を準備して,すぐに部品を外注できるような態勢を整えている.研究代表者が所有するキャビテーションピーニング(CP)装置とスラスト型転動疲労試験機を用いることによって,試験片へのCP処理から試験片の疲労試験まで一貫して実施できる.そこで本研究課題では,CP条件の最適化を行った上で,浸炭硬化鋼の転動疲労試験により転動疲労寿命に及ぼすCPの影響を検証した.CPの加工能力は壊食試験で得られたアルミニウム試験片の質量損失から判断する.