日本海上越沖で掘削採取された、塊状のメタンハイドレート（水分子とメタン分子からなる氷状の固体物質）の強さ（強度）や硬さ（剛性）を測定することに、世界で初めて成功した。メタンハイドレートは、低温高圧下では安定しているが、常温大気圧下ではメタンガスと水に分解してしまうため、天然のメタンハイドレートの強度や剛性を測定するのは極めて困難であった。産総研では、深海底の水圧を保持したまま採取されたメタンハイドレートの物性を評価する装置の開発を進めており、今回、産総研と明治大学が協力して採取した表層型メタンハイドレートの強度や剛性を測定する実験に成功した。深海底の泥の中に塊状で存在する表層型メタンハイドレートが、どのくらいの硬さで、また力学的にどのように安定しているのか、これまで明らかになっていない。メタンハイドレートの強度や剛性は、表層型メタンハイドレートの具体的な回収技術(砕く、壊す、集めるなど)の検討や、メタンハイドレート開発時の海底地盤の力学的安定性を評価する上で重要な物性である。今回の研究成果は、深海底の資源開発及び環境評価へ重要な役割を果たすことが期待される。

アルツハイマー病（AD）の原因因子の一つであるアミロイドβタンパク質（Aβ）のオリゴマーのみを神経細胞内に発現し、発症初期の病態を示す新規ADモデルマウスを開発した。ADはAβが凝集し、老人斑となって脳の神経細胞周囲に蓄積することが発症の引き金であると考えられてきた。しかし最近、老人斑ができる以前から神経機能障害が始まり、これを引き起こすのは、少数のAβ分子が重合したAβオリゴマーであることが多数報告されている。産総研はこれまでにAβと緑色蛍光タンパク質のGFP（Green Fluorescent Protein）を融合させると細胞内で３量体前後のオリゴマーを形成することを見出していた。今回、このタンパク質を発現し神経細胞内に蓄積するADモデルマウスを開発した。このマウスは、AD発症初期に見られるオリゴマーの毒性による神経機能障害を示した。このマウスを用いることで、ADの発症原因の解析や予防、初期の段階で病気の進行を抑える創薬候補物質の開発への貢献が期待される。

脳損傷後に新たに形成される神経路を発見した。モデル動物を用いて、大脳皮質の第一次運動野に永続的な損傷を作成した後、運動機能の回復過程で生じる脳の神経路の変化を調べた。その結果、回復時に、損傷により失われた第一次運動野の機能を代償する損傷周囲領域である「運動前野腹側部」と、滑らかな運動を行うために重要な役割を果たす小脳からの出力を担う「小脳核」との間に新たな神経路が形成されることを発見した。この成果は、脳損傷後に、適切な脳の変化を促すことで機能回復を目指すニューロリハビリテーションの技術開発の鍵となる。

走査型電子顕微鏡（SEM）中でのエネルギー分散型エックス線分光法(EDS)による元素分析を従来よりも２桁以上高い空間分解能で可視化する技術を開発した。SEM中でのEDS計測は、元素組成を簡便に定量分析する手法としてさまざまな材料に広く用いられているが、一方で空間分解能が低く、ナノメートルサイズの材料を精度良く分析することが困難であった。今回開発した技術では、試料の支持基板を工夫することで観察時のエックス線信号検出の安定性を飛躍的に改善し、空間分解能10ナノメートル以下のイメージングを実現した。カーボンナノチューブ（CNT）材料開発では、機能性を付与するためにCNT表面に官能基を導入する技術開発が盛んに行われている。CNTは直径数～数100ナノメートル程度の束状の構造（バンドル）を形成し、それらバンドルの特性、溶媒や母材中での解繊状態、ネットワーク構造が、最終的に得られるCNT材料の機能に大きく影響する。したがってCNTバンドルの表面官能基の分布を高い空間分解能で迅速に評価する技術が求められていた。今回開発した技術により、バンドル状のCNT表面の官能基分布を高い精度で評価できるようになった。CNTをはじめとするさまざまなナノ材料の表面状態を実用的な大面積視野で評価できる技術として今後の材料開発への貢献が期待される。

牛の繁殖における人工授精時の受胎率を向上させる精液の前処理技術を開発した。さらに精液の大量生産と、規格流通形態であるストロー型容器に封入した状態での凍結保存を行い、牛に人工授精を行う実証実験により高い受胎率を確認した。これまでに、人工授精や体外受精など用途ごとに受胎に有利な精子を泳ぎの形で見分けることができることを報告していた。今回、牛の人工授精に的を絞り、生産工程の簡便さを重視して、前回製作したマイクロ流路をスケールアップして、大量生産技術を開発した。また、既存の繁殖方法と同じく凍結ストロー状態で提供することができる精液の量を確保することで、繁殖の現場に導入しやすくした。

静岡県西部の太田川低地から7世紀末と9世紀末の津波堆積物を発見し、歴史記録上未確認であった2回の東海地震の発生を確認した。南海地震が684年と887年に発生したことは歴史記録にあるが、同時代の東海地震については確実な歴史記録がない。特に887年の南海地震では東海地域も含む広い範囲で強い揺れを感じたという記録があり、今回の津波堆積物の発見により東海地震も同時に発生したことが確認された。これにより過去1300年について東海地震がいつ発生し、それが南海地震とどういうタイミングであったかをより詳しく明らかにした。

世界で初めてアイソマー状態を人工的に生成することに成功しました。本方法は大型放射光施設（SPring-8）の高輝度X線を用いるもので、放射線の少ないクリーンな環境下でアイソマー状態を自在に生成できるという利点があります。これによりアイソマー状態の研究が進展し、原子核時計の実現に向けて大きく前進するものと期待されます。