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最近の研究成果

活性汚泥 2019年5月13日発表

活性汚泥中のごくわずかな微生物が全体の水処理性能を左右-微生物の遺伝子多様性から環境中の反応機構を知る新解析手法の開発-

廃水中の重油分解において、複雑な水処理微生物群(活性汚泥)の中で存在量がわずか0.25 %未満の硝化細菌が活性汚泥全体の重油分解性能を左右することを見いだした。活性汚泥は世界中で100年以上利用されてきた最も身近で重要なバイオテクノロジーだが、数千種以上で構成される複雑な微生物群であるため、その水処理メカニズムは謎が多く、今なお原因不明のトラブルが尽きない。今回、産総研は遺伝子の多様性を評価する新しい手法とメタトランスクリプトーム解析を組み合わせ、廃水処理を行う活性汚泥リアクターに適用することで、多種類の微生物が介在する複雑な代謝経路から重油分解の鍵となる反応を抽出した。その結果、水処理システム全体の重油分解の性能を左右しているのは重油分解菌そのものではなく、重油分解菌にエネルギー源を供給する存在量がごくわずかの硝化細菌であることを見いだした。今後、今回の解析手法を応用して、水処理システム以外のさまざまな環境においても微生物反応の解明が期待される。

活性汚泥による廃水中の重油分解反応

再生医療 2019年4月24日発表

イモリの再生能力の謎に迫る遺伝子カタログの作成-新規の器官再生研究モデル生物イベリアトゲイモリ-

イベリアトゲイモリの網羅的遺伝子カタログ作成に成功しました。各研究室から持ち寄った29種類もの多様なイベリアトゲイモリ試料からRNAを抽出し、次世代シーケンシング技術によるRNA-seq法により遺伝情報を解読しました。得られた配列情報を大型計算機で解析することにより、202,788個のイベリアトゲイモリの遺伝子モデルを構築しました。これらのモデルを検証したところ、イベリアトゲイモリが保有する全遺伝子の約98%をカバーする網羅性の高い高品質の遺伝子カタログであることが確認されました。さらに、研究チームは、この遺伝子カタログを世界中の研究者と共有するためのポータルサイト “iNewt” (http://www.nibb.ac.jp/imori/main/)を開設しました。iNewtでは遺伝子カタログに加えて、ゲノム編集のプロトコルなどイベリアトゲイモリの研究リソース情報を無料で提供しています。本研究によって作成された遺伝子カタログを利用することで、ゲノム編集や、次世代シーケンサーを用いた遺伝子の発現解析など、イベリアトゲイモリを用いた研究が格段にスピードアップすることが期待されます。これにより、再生医療や発生生物学はもちろん、癌研究、幹細胞生物学、生殖生物学、進化学、毒性学などの研究分野でイモリを活用した研究が大きく発展することが期待されます。

イベリアトゲイモリの写真

JIS規格 2019年5月20日発表

ロボットサービスの安全マネジメントに関する規格JIS Y1001発行-新JIS法のもとでのサービス分野規格第一号として制定-

「サービスロボットを活用したロボットサービスの安全マネジメントシステムに関する要求事項」が、JIS規格「JIS Y 1001」として2019年5月20日に制定されることとなった。なお、この規格は一般社団法人日本ロボット工業会のJIS原案作成委員会(産総研を中心とし、メーカーや事業者、有識者で構成)にて審議され、「産業標準化法」のもとで役務(サービス)規格の第一号として制定されるものである。この規格は、少子高齢化による労働力不足を解決するものとして普及が期待されるサービスロボットが人と安全に共存するために、ロボットを用いてサービスを提供するロボットサービスプロバイダーが行うべき安全な管理や運用に関する要求事項を体系化、標準化したもので、今後のロボットサービスの安全・安心な普及に貢献することが期待される。

概要図

氷結合タンパク質 2019年5月15日発表

低温環境に弱い線虫が氷点下で生き延びた!-新しい低温保存技術と長期常温保存への期待-

世界で初めて、氷結合タンパク質分子(Ice-Binding Protein: IBP)の個体動物としての低温耐久性と細胞保護効果について、筋肉系、神経系、そして消化器系において評価し、筋肉系にIBPを発現した場合、マイナス5 ℃で1日間飼育した時の生存率が野生型で7 %だったのに対し、体壁筋にIBPを発現した線虫では、生存率約72 %以上に上昇することを定量的に示しました。凍結温度域における氷の結晶成長を抑えることで、線虫生体内へのダメージを防ぎ、個体レベルの活動を維持できることが判明したのです。

氷結合タンパク質TisIBP8の分子構造モデル図

接合 2019年5月20日発表

薬品処理と低温加熱だけでダイヤモンド基板の原子レベルの接合を可能に-ダイヤモンドを用いたパワー半導体の実現を推し進め、省エネルギー社会に貢献-

化学薬品によって表面処理したダイヤモンド基板を、大気中で接触させたシリコン(Si)基板と比較的低い温度(200 ℃程度)の熱処理により直接接合する技術を開発した。近年、ダイヤモンドを用いた高い性能を持つ半導体素子の実現に向けた研究開発が活発化している。今回開発した技術は、ダイヤモンド基板とSi基板の表面反応を用いたもので、大気中での接触と200 ℃程度の加熱で直接接合でき、さらに接合してもダイヤモンドの結晶の乱れが少ない。従来技術のような高温(1000 ℃以上)や超高真空中でのプロセスが不要で、容易に実施できるプロセスで高品質のダイヤモンド半導体の実現が見込まれる。本技術により、電力制御を行うパワー半導体の効率化による省エネ効果や、小型軽量化により電動車両への搭載が可能になるなど、効率的な電力変換技術の普及への貢献が期待される。

概要図

巨大地震による炭素輸送 2019年4月4日発表

膨大な量の有機炭素が巨大地震によって超深海海底に供給されていた-日本海溝を例とした地球表層での炭素輸送における巨大地震の役割の理解-

2011年東北地方太平洋沖地震(以下「2011年東北沖地震」という)に伴って膨大な量の有機炭素が日本海溝の海底に供給されたことを解明した。2011年東北沖地震では、有機物に富んだ表層堆積物が、地震動に伴って水深7 km以深の日本海溝の海底に広く再堆積したことがわかっていた。今回、2012~2016年に取得された海底地形、サブボトムプロファイラーのデータ、堆積物コア試料を用いて、巨大地震により日本海溝の海底に再堆積した堆積物の体積計算を初めて行った。この結果から、2011年東北沖地震によって少なくとも100万トンの有機炭素が海溝底に供給されていたことが明らかになった。これらの結果は超深海では初めての報告例であり、また、2011年東北沖地震が日本海溝での炭素循環や短期的な底生生物活動に与えたインパクトが想像以上に大きいことを示唆する。

日本海溝の小海盆に2011年東北沖地震により再堆積した有機炭素の質量

300 GHz帯 2019年5月17日発表

超高精度平面回路計測技術により300 GHz帯で印刷配線の性能を評価-未開拓周波数領域を利用した通信やセンサーの利用を加速-

新たに超高精度の回路計測技術を開発した。この技術により、印刷技術で作製した高周波伝送線路(コプレーナ導波路)の伝送特性を測定し、今後の社会実装が期待される未開拓周波数領域である300 GHz帯の超高周波領域でも低損失であることを実証した。今回開発した計測技術では、高周波プローブが接触する電極の位置決めを目視やカメラで行わず、実際のプローブで測定されるSパラメーターの解析に基づいた高精度プロービング技術による正確な位置決めを採用している。そのため、測定される反射係数値のばらつき(標準偏差)が従来に比べて300 GHzで1/3程度の優れた測定再現性を実現できた。これにより、印刷技術で作製したコプレーナ導波路の特性を300 GHz以上の超高周波数領域で高精度に測定できるようになり、従来の成膜技術で作製されたコプレーナ導波路に比べ、60 %以上の性能向上を実証できた。

概要図

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