hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物質循環を考慮した飼料生産における精密圃場管理

1)精密圃場管理支援システムの作成中波ビーコンから得られた位置情報を,固定画面に表示する簡易なナビゲーションシステムを作成した。速度(0.252.0m/s)を変えて,位置情報の精度を光波測距測角儀(精度5mm)と比較した。その結果,平均値,最大値,および標準偏差は,それぞれ0.50m以下,1.30m以下,および0.30m以下となった。2)作物ストレスの計測牧草の2番草では,草高情報と収量情報との関連付けが難しい。しかし,分光放射計を用いて作物ストレスを計測することによって,2番草の収量分布を推定できることを明らかにした。3)圃場情報収集システムの作成圃場情報をリアルタイムに収集できるシステムを作成した。固定点の情報入手は容易であったが,トラクタなどの移動体の情報の場合,小型小電力無線機を用いたシステムではデータの欠損率が高かった。通信システムを解析した結果,LAN無線を用いた方が安定したシステムになることが分かった。4)飼料作物と土壌との間の窒素動態の把握散布堆肥と収穫時のデントコーンの成分分析結果から,堆肥の窒素成分の約半分がデントコーンの生体構成に利用されていること分かった。5)収量と土壌の理化学性のセミバリアンス解析収量のサンプリング面積は,年度および刈取り番草によって異なったが,最大でも7m×7m以下が適切であると判断された。土壌の理化学性については,NO3-NとNH4-N濃度の場合が10m以下であった。一方,pHの場合にはそれより長い距離でも空間依存性を保証できた。1.精密圃場管理支援システムの作成サブメータ精度の中波ビーコン受信システム(Trimble AgGPS132)を購入し,定点観測によって試験地域での受信状態を確認した。日中8時間の計測では,単独測位の割合が8%を占めたにも拘わらず,RMS値は0.54mで最大誤差は1.62mであった。模擬走行での位置認識精度も1m以下と良好であった。しかし,実作業時の計測では受信状態が不安定な場合が多々あった。作業ナビゲーションへの利用を考慮すると,微弱な中波ビーコンは周辺環境の影響を受け易く,海上保安庁が設置した基地局からの補正情報ではなく,林業関係で利用実績のある0mniSTAR等の情報を参照する必要があると思われた。2.作物ストレスの計測波長250-1100mmの分光放射計(オプトリサーチHSR-8100)を購入し,デントコーン収穫作業時に予備計測を実施した。直射目光下でも計測は可能であったが,一畝200mの計測中にも太陽光の照度変化が著しく,リアルタイムな参照情報が不可欠であった。3.圃場情報収集システムの作成附属農場の土壌の特性値や気象条件および中波ビーコンによる位置補正情報をリアルタイムに情報収集できるシステムを試作した。送信手段としてLAN無線導入の必要性が認められた。4.飼料作物と土壌との間の窒素動態の把握520mのメッシュ情報を基に,土壌マップを作成した。デントコーン畑の場合,土壌中の窒素成分は播種床造成時の施肥管理の影響が大きかった。一方,採草地の場合は追肥管理の影響が大きかった。しかし,いずれの数値も耕地土壌での許容基準値を下回った。5.収量と土壌の理化学性のセミバリアンス解析収量のサンプリング面積は一辺長が58mであると思われた。土壊の理化学性に関しては.硝酸態窒素濃度とアンモニウム態窒素濃度の場合が10m以下とする必要がある一方,pHの場合にはそれより長い距離でも空間依存性を保証できるという結果となった。1.精密圃場管理支援システムの作成中波ビーコン(Trimble AgGPS132)

単独の場合と,これにOmniSTARからの情報を付加し補正する場合の動的測位精度(速度1.01.5m/s)について,光波測距測角儀による計測値を用いて検討した。前者で0.35m前後,後者で0.20.6mと前者の方が有利であった。しかし,前者は気象条件によって単独測位に陥り1.5mを上回る場合があった。一方,後者は気象条件よりも衛星配置による変動が大きかった。2.作物ストレスの計測波長250-1100mmの分光放射計(オプトリサーチHSR-8100)を用いて,13番草刈取り時に,刈り倒し列に沿って反射特性を計測した。正規化植生指数を求めたところ,2番草と3番草では,牧草の乾物収量との間に相関が見られた。しかし,1番草では相関無しと判断された。各刈取り番草毎に圃場の任意の位置から牧草を採取後冷凍保存した。現在分析中で,引き続き栄養評価との関連について検討する。3.圃場情報収集システムの作成附属農場の土壌の特性値や気象条件および中波ビーコンによる位置補正情報をリアルタイムに情報収集できるLAN無線によるシステムを試作した。4.飼料作物と土壌との間の窒素動態の把握デントコーンの場合,堆肥多用区では散布直後の土壌の硝酸態窒素濃度が10ppmを越える場合があった。しかし,青刈りおよびサイレージの乾物中の硝酸態窒素濃度およびアンモニア態窒素濃度はいずれも基準値以下であった。一方,採草地の場合はいずれも基準値以下であった。5.収量と土壌の理化学性のセミバリアンス解析昨年と同様,収量のサンプリング面積は6m×6m以下が適切であると判断された。また,土壌の理化学性も同様で硝酸態窒素濃度とアンモニウム態窒素濃度の場合が10m以下とする必要がある一方,pHの場合にはそれより長い距離でも空間依存性を保証できるという結果となった。1、精密圃場管理支援システムの作成中波ビーコンから得られた位置情報を,固定画面に表示する簡易なナビゲーションシステムを作成した。速度(0252.0m/s)を変えて,位置情報の精度を光波測距測角儀と比較した。その結果,平均値,最大値,および標準偏差は,各々0.50m,1.30m,0.30m以下となった。2、作物ストレスの計測牧草の2番草では,草高情報と収量情報との関連付けが難しい。しかし,分光放射計を用いることによって,2番草の収量分布を推定できることを明らかにした。3、圃場情報収集システムの作成トラクタなどの移動体の情報を収集するシステムを試作した。SS無線を用いて位置情報に加えて作業中の画像情報を同時に送信できるシステムとなっているが,データの欠損率が高かった。通信システムを解析した結果,圃場情報と画像情報を送信する場合,LAN無線を用いた方が安定したシステムになることが分かった。4、飼料作物と土壌との間の窒素動態の把握散布堆肥と収穫時のデントコーンの成分分析結果から,堆肥の窒素成分の約半分がデントコーンの生体構成に利用されていること分かった。5、収量と土壌の理化学性のセミバリアンス解析収量のサンプリング面積は,昨年度より若干区画が大きくなり7m×7m以下が適切であると判断された。また,土壌の理化学性については,昨年同様,硝酸態窒素濃度とアンモニウム態窒素濃度の場合が10m以下とする必要がある一方,pHの場合にはそれより長い距離でも空間依存性を保証できるという結果となった。
ニューロン活動の光学的多チャンネル計測による神経系機能の分散処理システム機構の解折

本研究では、「神経系の分散処理システムの基本」を明らかにすることを目的として、「ニューロン活動の光学的計測」という共通の研究手段を持つ本研究課題の代表者の研究室と米国の二つの研究室が共同研究を実施してきた。平成7-9年度の3年間に次のような研究をおこなった。1.東京医科歯科大学グループ:(1)鶏胚、ラット胚の脳幹における弧束核、迷走神経背側運動核、擬核の形態形成と、それに共役したニューロン活動の時間的・空間的パターン形成を追跡し、「分散システム」の構成についての解折をおこなった。(2)脊髄における機能形成についての解折を進め、monosynaptic、およびpolysynapticなシナプス結合の形成過程を軸に分散システムの形成過程の解折を進めた。(これはYale大学グループの研究と関連している。)2.Yale大学グループ:(1)アプリシア腹部神経節における分散処理機構の解折をおこなった。(2)鶏胚脊髄運動ニューロンの活動パターンの解折をおこなった。(これは医歯大グループの研究と関連している。)(3)カメ視覚野における情報の伝播とその分散処理の解折をおこなった。3.Pennsvlvania大学グループ:(1)モルモット腸管粘膜下神経叢において複数の神経節からニューロン活動の光学的同時記録をおこない、ニューロン間、神経節間の神経情報の分散処理機構の解折をおこなった。(2)マウス視床下部・下垂体の興奮・分泌連関の分散処理の研究をおこなった。以上について、夏期にWoods HoleのMBLにおいて協同実験をおこなった。神経系における「分散処理システム」についての研究は、ニューロンの機能的集合体(神経叢、神経節、神経核、皮質)における統合的情報処理機構を解析することであり、これに関する協同研究が実施された。方法論的には、東京医科歯科大学、エール大学、ペンシルバニア大学の3グループが共通の戦力として保持している「ニユーロン活動の光学的多チャネル計測法」が駆使され、次のような研究が、3グループ間の緊密な連携(e-mailによる情報交換を駆使)のもとに、(1)医歯大グループ:鶏胚、ラット胚の脳幹、特に迷走神経、及び舌咽神経からの入力に対する神経核(狐束核、運動神経背側核)の応答様式の解析;(2)エール大学グループ:アプリシアの神経節における運動核の機能形成の解析;(3)ペンシルバニア大学グループ:ラット腸管神経叢における分散処理システム形成の解析;を進め、それらについての基本的なデータの集積を行った。なお、夏期には研究代表者が米国のウッズホール生物学実験所に出向きエール大学グループと、アプリシアのエラ引っ込め反射に関連した協同実験を行ったほか、北米神経科学を機に、日米3グループが各自の実験データを持ち寄り実質的討議を行い、11月にはエール大学L.B.Cohen教授が来日して、東京医科歯科大学に於いて、データに関する討議ならびに次年度の計画について検討を行った。中枢神経系は多数のニューロンやグリアから構成されているが、その構成要素としての個々のニューロンは自律性を各々備えていると同時に、さらにそのニューロン直接・間接に複雑な機能的・構造的相互作用のネットワークで結ばれ、統合的機能構成を形成している。個々のニューロンの特性もふくめて、そのネットワークの活動パターンを解析することは中枢機能を理解する上で重要である、それらのネットワーク活動の機構については、多くのアプローチや考え方が提示されているが、その構造要素の多様性と相互関係の複雑性のために、まだ本質的な解明にはほど遠い課題として残されている。特に、従来の考え方のみに固執するだけでは、問題は解けそうにもないようにみえる。このような状況にあって、最近、本研究課題の分担であるL.B.Cohenら(Yale大)によって、中枢神経系機能の分散処理と整合性が指摘され、一つの新しい研究の方向が示唆された。これは、中枢神経系の統合的機能についての研究に一つの方向性を与えるものであり、この問題に対する有効なアプローチであると考えられる。

そこで、このような「神経系の分散処理システムの基本」を明らかにすることを目的として、「ニューロン活動の光学的計測」という共通の研究手段を持つ本研究課題の代表者の研究室と米国の二つの研究室が共同研究を実施してきた。以上の戦略にしたがって、前年度に引き続き平成8年度では次のような研究が進められた。医科歯科大学グループ:(1)鶏胚、ラット胚の脳幹における孤束核、迷走神経運動背側核、疑核との形態形成とそれに共役したニューロン活動の時間的、空間的パターン形成を追跡し、「分散システム」の構成について解析を行った。そのパターン形成のtrial-to-trial variations,animal-to animalvariationsから分散システムの形成が示唆される結果が得られた。(2)さらに脊髄における機能形成についての解析を行ない、脊髄での分散システムとしての機能形成について解析した。(これはエール大学グループの研究と関連したものである。)エール大学グループ:(1)アプリシアの腹部神経節における分散処理機構の解析が行われた。(2)鶏胚脊髄における運動ニューロンの活動パターンの解析がなされた。(これは、前述の医歯大グループの研究と関連したものである。)ペンシルバニア大学グループ:(1)ラット腸管神経叢における分散処理機構をニューロンレベル間のシステム構成の側面から解析し、分散処理機能の基本パターンが明らかにされてきた。(2)ラット視床下部の研究が開始された。これは興奮-分泌関連における分散システムの解析をめざしたものである。以上について、夏期にはウッズホールMBLにおいて共同実験を行った。本研究では、「神経系の分散処理システムの基本」を明らかにすることを目的として、「ニューロン活動の光学的計測」という共通の研究手段を持つ本研究課題の代表者の研究室と米国の二つの研究室による共同研究である。これまでの二年間の実績をふまえ、本年度は次のような研究を進めた。1.東京医科歯科大学グループ:(1)鶏胚、ラット胚の脳幹における弧束核、迷走神経背側運動核、擬核の形態形成と、それに共役したニューロン活動の時間的・空間的パターン形成を追跡し、「分散システム」の構成についての解析をさらに進めた。(2)脊髄における機能形成についての解析を進め、monosynaptic、およびpolysynapticなシナプス結合の形成過程の追跡を糸口として分散システム形成過程の解析を進めた。(これはYale大学グループの研究と関連している。)2.Yale大学グループ:(1)アプリシア腹部神経節における分散処理機構の解析をさらに進めた。(2)鶏胚脊髄運動ニューロンの活動パターンの解析をおこなった。(これは医歯大グループの研究と関連している。)(3)カメ視覚野における情報の伝播とその分散処理の解析を開始した。3.Pennsylvania大学グループ:(1)モルモット腸管
肝臓ＡｈＲによるエネルギー代謝調節機構

近年、ダイオキシン類の受容体であるAhRの糖・脂質代謝への関与が示唆されている。そこで、肝臓特異的AhR欠損(L-AhR KO)マウスを用いてエネルギー代謝におけるAhRの役割を解析した。L-AhR KOマウスは、インスリン感受性の増加を伴った体重量の減少を示した。また、その分子メカニズムとしてL-AhR KOマウスにおける血中レプチン量の増加による摂食シグナル抑制が示された。さらに、L-AhR KOマウスにおけるこれらの作用はレプチン欠損マウスにおいて消失した。これらの結果は、肝臓AhRが脂肪細胞由来ホルモンであるレプチンの発現制御を介してエネルギー代謝制御に関与していることを示唆している。本研究において、肝臓AhRによる脂肪組織からのレプチン分泌量の制御を通じた全身エネルギー代謝調節メカニズムを脂肪細胞ならびに視床下部とのクロストークの観点から明らかにする目的で当該年度に以下のことを明らかにした。肝臓特異的AhR欠損(L-AhR KO)マウスにおいて観察された体重増加の抑制、摂食量の減少、良好な耐糖能およびインスリン感受性の増加は、血中レプチン量の増加によるレプチン作用の影響であることが考えられる。レプチンを欠くOb/Obマウスは遺伝性糖尿病モデルマウスとして肥満ならびにインスリン抵抗性を呈する。そこでレプチン作用が消失したL-AhR KOマウスを作成し、Ob/Obマウスと比較検討を行った。その結果、L-AhRにOb/Obマウスを交配させたL-AhR KO/Ob/Obマウスにおける摂食量および体重量は、Ob/Obマウスのそれとほぼ同程度であった。また、インスリン負荷試験およびグルコース負荷試験より、L-AhR KO/Ob/Obマウスにおける、インスリン感受性ならびに耐糖能においても、Ob/Obマウスと間に有意な差は認められなかった。すなわち、L-AhR KOマウスにおいて観察された体重減少、インスリン感受性の増加および糖代謝能の増強が、L-AhR KO/Ob/Obマウスにおいて消失したことより、肝臓AhRによるレプチン量調節機構を介したレプチン作用に起因していることが明らかとなった。予備的検討において、肝臓特異的AhR欠損(L-AhR KO)マウスにおける摂餌量の減少、エネルギー消費量の増加および熱産生量の増加がL-AhR KOマウスの体重増加率の抑制を招くことを示した。また、その分子メカニズムとして血中レプチン量の増加に伴うインスリン感受性の増加を示した。そこで本研究では、肝臓AhRが遠隔に位置する脂肪組織由来の摂食ホルモンであるレプチン量の制御を介した全身エネルギー代謝機構を検討した。平成23年度には、肝臓AhRによる脂肪組織のレプチン発現調節の分子メカニズムとして液性因子を介してを明らかにした。また、L-AhR KOマウスにおける血中レプチン量の増加は視床下部におけるSTAT3の活性化を介して摂食量の減少を引き起こすことを明らかにした。平成24年度において、レプチン作用が消失したOb/Obマウスを用いてレプチン依存性を検討したところ、L-AhR KO/Ob/Obマウスにおいて観察されたインスリン感受性および体重増加率の抑制は消失した。平成25年度において、高脂肪食負荷した肥満モデルマウスについて検討を行ったところ、体重量および血中レプチン量はL-AhR KOマウスとコントロールマウスの間に違いは認められなかった。肝臓AhRに制御を受ける液性因子は食餌に由来する可能性が示唆されたことより、現在、その詳細な解析を行っている。以上の結果より、肝臓AhR制御を受ける液性因子を介したレプチン発現調節による通常食飼育下における全身エネルギー代謝制御に関与していることを明らかにした。本研究では、肝臓AhRによる脂肪組織からのレプチン分泌量の制御を通じた全身エネルギー代謝調節メカニズムを脂肪細胞ならびに視床下部とのクロストークの観点から明らかにする目的で当該年度に以下のことを明らかにした。(1)肝AhRによるレプチン発現・分泌調節の新たなメカニズム肝臓特異的なAhR遺伝子の欠損により、脂肪組織由来のホルモンであるレプチン量の増加の分子メカニズムとして、肝臓のAhRに制御を受ける液性因子の存在が推察される。そこで肝臓特異的AhR欠損(L-AhR KO)マウスおよびコントロールマウスの血清を3T3-L1成熟脂肪細胞にそれぞれ処理し、脂肪細胞におけるレプチン量への影響を検討した。その結果、L-AhR KO由来の血清刺激により、3T3-L1成熟脂肪細胞におけるレプチン発現量は増加を示した。このことは、肝AhRは液性因子を介して脂肪組織のレプチン量の制御に関与していることが明らかとなった。

(2) L-AhR KOマウスの視床下部におけるレプチン作用の亢進レプチンは視床下部においてレプチン受容体に結合し、その下流に存在するSTAT3のリン酸化を介して摂食制御を行っている。そこで、L-AhR KOマウスにおける食餌摂取量の低下と視床下部におけるレプチン作用の関連性を明らかにするため、STAT3の活性化を検討した。その結果、コントロールマウスに比較してL-AhR KOマウスにおけるSTAT3のリン酸化が著しく増加していることが明らかになった。その一方、両群間におけるtotal STAT3発現量に優位な差は認められなかった。すなわち、L-AhR KOマウスにおける血中レプチン量の増加は、視床下部においてレプチン作用の亢進を介して摂食量の減少を引き起こすことが示された。本研究は、糖代謝調節機構における肝AhRの機能解明を通じてダイオキシン類の毒性発現メカニズムならびにメタボリックシンドローム発症メカニズムを明らかにすることを目的としている。当該年度の研究により1レプチン欠損させたL-AhR KO/Ob/ObマウスとOb/Obマウスの体重量を比較検討したところ、L-AhR KOマウスで観察された体重差は消失した。2L-AhR KO/Ob/Obマウスにおけるインスリン感受性および耐糖能は、Ob/Obマウスにおけるそれと有意な差は認められなかった。これらの研究成果を基に、L-AhR KOマウスにおける肝臓および骨格筋におけるレプチン作用、さらにはAhRリガンドによるAhR活性化が及ぼすレプチン作用への影響を次年度に検討する予定である。本研究は、AhRによる肝臓での糖・脂質代謝調節機構も解明を通じてダイオキシン類の毒性発現メカニズムならびにメタボリックシンドローム発症メカニズムを明らかにすることを目的としている。当該年度の研究により(1)肝AhRが液性因子の制御調節を介した脂肪組織におけるレプチン発現・分泌調節を司っていること。(2) L-AhR KOマウスにおける食餌摂取量の低下と視床下部におけるレプチン作用の亢進が密接に関与していることを明らかにした。また、肝AhRに制御を受ける液性因子の同定および視床下部におけるSTAT3の下流に存在するレプチンシグナル関連因子についての更なる詳細についても検討を行っている。これらの研究成果を基に、L-AhR KOマウスにおける肝臓および骨格筋におけるレプチン作用、さらにはレプチン欠損マウスを用いてL-AhR KOマウスにおけるエネルギー代謝調節におけるレプチン作用の影響を次年度以降検討する予定である。当該年度の研究より、L-AhR KOマウスにおける体重減少、インスリン感受性の増加、良好な耐糖能は、レプチン作用の増強に起因していることを明らかにした。そこで、レプチンは骨格筋および肝臓においてAMPKの活性化を介して糖代謝制御に関与している。そこでL-AhR KOマウスにおけるレプチン作用の増強と肝臓および骨格筋におけるAMPK活性化作用とそのシグナリング経路について検討する。また、AhRはリガンド依存型転写因子であることから、3-methylcholanthrene(3-MC)によるAhRの活性化が及ぼすレプチン発現・分泌調節および全身性のレプチン作用への影響を検討する。当該年度の研究より、L-AhR KOマウスの視床下部におけるレプチン作用の増強を明らかにした。
通信、放送統合トラヒックのモデル化と性能評価

本研究遂行上得られた成果の主なものは次の通りである。1.トラヒック特性の長時間依存性を表現するために、MMPP(Markov Modulated Poisson Process)に基づくモデルを提案し、その有効性を示した。2.MPEG2で符号化された動画像情報の基本的特性を、特にATM交換機の段数が及ぼす影響を評価するためにシミュレーション・モデルを作成した。3.MPEG2エンコーダからのATMセル・ストリームでのセル送出間隔を実測した。その結果、一定個数のセルからなるグループ単位での特性とそのグループ内での特性とに大別されることが判明した。4.MPEG2で符合された動画像セル・ストリームをATM網を介して送受信した場合のセルジッターの実測データを収集し、統計的検証を行なった。5.LANにおいて音声を始めとするマルチメディア情報を送受信する際のプロトコルとして提案されているCSMA/CD-DRCをトラヒック理論を基に性能解析を行なった。6.MPEG2符号化された実トラヒックを計測し、自己相似性・長時間依存性を表現するハースト・パラメータを中心に4種の手法を用いて理論的検討を行なった。7.ATMネットワークにおけるセル・ジッターを評価するためのシミュレーション・モデルをOPNET環境下で開発した。8.無線LANなどにおける多元接続方式における有効なプロトコルとして注目されているCSMA/CD-PSの性能評価を行なうための数学モデルを開発し、その解析を行なった。9.IP over ATMにおけるSVCCの性能評価のための数学モデルの提案を行ない、その数学的解析手法の開発を行なった。本年度は通信・放送統合型ネットワークにおける各種メディアから生成されるトラヒックの基本的性質を実測データから定量的・定性的に明らかにし、それを数学的に表現する数学モデルの開発を目指して研究を行なった。得られた主な成果は次のようなものである。1.マルチメディア情報の中でもトラヒックの観点から他のメディアへの影響が一番大きい動画像トラヒックの性質を解明するために、MPEG2符号化された実トラヒックを計測し、自己相似性・長時間依存性に関してこれらの性質を表現する代表的数値であるハースト・パラメータを中心に4種の手法を用いて理論的検討を行なった。2.動画像情報を始めとするバースト性・長時間依存性を持つトラヒックを表現する数学的記述法を開発した。特にトラヒック解析が可能であることと、シミュレーションにおいてトラヒックを短時間で生成できることを目指して、2状態を持つMMPP(Markov Modurated Poisson Process)を基に実用的で。精度の高いものが得られた。3.マルチメディア・トラヒックがATMネットワークを介して送信されたときに発生するセル・ジッターを評価するためのシミュレーション・モデルをOPNET環境下で開発した。5. IP over ATMにおけるSVCCの性能評価のための数学モデルの提案を行ない、その数学的解析手法の開発を行なった。今年度得られた研究成果の主なものは次の通りである。1.多様なQoS制約を持つ複数のトラヒックを多元接続するに適したアクセス方式としてCSMA/CDを拡張したプロトコルを提案し、その性能解析を行い有効性を定性的・定量的に示した。このプロトコルはパケットの優先権と回線の輻輳度に応じて再送のタイミングを動的に制御するものである。2.インターネット等に見られるように多種のトラヒックがバースト的に送受信されるネットワークにおいては、従来とは異なり、トラヒック量の長時間依存性あるいは自己相似性が観察され、ネットワークの性能を低下させ、また既存のトラヒック理論を用いた性能予測を困難にしている。ウェーブレット変換を基にして、このようなトラヒックの数学的記述法を開発した。3.通信・放送統合型ネットワークにおける動画像トラヒックの特徴を実測データを基に検証するために、ATM交換機で相互接続されたCATVネットワーク群におけるセル流のモニタリングを行い、その統計的性質を解明した。

4.3において得られた成果を基に、通信・放送型ネットワークの性能評価のためのシミュレーション・モデルを作成し、収容されるCATV局の数などがネットワーク性能に及ぼす影響を考察した。5.携帯電話を始めとするセルラーネットワークにおいて、音声のみならずデータなどのマルチメディアトラヒックを効率良く回線接続するために、待時と即時を組み合わせた交換方式のモデル化を行い、その性能解析を行った。
硬組織に由来する細胞の機能発現とリソゾ-ム性酵素の役割に関する実験薬理学的研究

本研究の目的は、歯や骨などの硬組織の形成や吸収に関与する各種細胞の機能変化を、細胞内プロテア-ゼとの関連性において検索しようとするものである。その目的で、まず前年度に引き続いて、ラット脾臓と肝臓およびヒト血液細胞を材料にして、通法によりアスパルティックプロテア-ゼのカテプシンDとE,システインプロテア-ゼのカテプシンB,HとL,セリンプロテア-ゼのエラスタ-ゼ様酵素Xダラシンを分離精製した。さらにこれらの酵素に対する特異抗体を家兎で作成した。歯周疾患は多くの場合歯槽骨の吸収を伴うのであるが、この様な骨組織の吸収が炎症経過におけるどの段階で発現してくるのかについては殆んど明らかではない。我々は、歯周疾患を病理学的な骨吸収の代表として、炎症進行過程における歯肉溝浸出液の各種プロテア-ゼ活性を測定することにより、炎症過程と各種プロテア-ゼの関係を推定し、さらに骨組織の破壊過程を考察することを試みた。その結過、カテプシンB,H,L,は病勢に対応して変動することや、エラスタ-ゼ様酵素のメダラシンは活性としては検出されないが、インヒビタ-と結合した型で病態の進行と密接に対応して変動することを確認した。また今回の新たな知見として、ラット好中球にはヘモグロビン水解活性を示す酵素としてカテプシンDとEが存在しているが、ヒト好中球ではカテプシンEに代って至適pHを3.8付近とするユニ-クなセリンプロテア-ゼが存在することが示された。これらの酵素が骨吸収の場で、どの様な働きをしているかはなお不明であるが、酵性状態で活性を示す酵素のうちカテプシンDが硬組織由来のすべての細胞に見出されるのに比べて、カテプシンEは破骨細胞の刷子縁部分に局在する事や、この酵素がコラ-ゲンの分解能を示す事などから、特にカテプシンEの骨吸収部位での積極的な役割が注目される。歯や骨などの硬組織は、周囲の恒常性に何等かの変化が生じて、物理化学的な刺激が生体に加わると、特に骨は形態と機能の両面において積極的な変化を遂げる事が知られている。外来性の刺激が原因となって骨吸収や骨形成に到る過程は複雑であり、現在のところ、なお明確にされているわけではないが、刺激に誘導されて出現してくる骨芽細胞や破骨細胞などの分化過程や、それらの細胞の本来の機能発現には、恐らくそれらの細胞内のリソゾ-ム性プロテア-ゼが深く関与していると考えられる。我々はリソゾ-ム性プロテア-ゼのうちで、アスパルティックプロテア-ゼのカテプシンDとE、システインプロテア-ゼのカテプシンBとH、セリンプロテア-ゼのエラスタ-ゼなどの酵素の生理的、病理的役割を検索する目的で研究を行っている。まず、ラット脾臓や肝臓およびヒト血球細胞を材料としてこれらの酵素を分離精製する。つぎにそれぞれの特異抗体を作製した。歯周疾患患者において、これらの酵素の活性測定と特異抗体による酵素量の測定を行ったところ、それらの測定値は歯肉溝滲出液量と相関を示すが、歯槽骨の吸収度合とは相関しない事が判明した。また免疫組織化学的検索により、歯周組織のうち、カテプシンDが歯肉の内縁上皮及び外縁上皮に均一な形で局在していること、また同酵素は歯根膜の線維芽細胞、骨芽細胞、破骨細胞に見出されること、骨細胞に関しては、骨膜に近い部分の骨細胞に同酵素が見出されたが、内部では酵素分布の度合が減少した。一方、現段階では、カテプシンEの局在を明確に示す所見は得られておらず、なお今後の課題である。またカテプシンEは、ATPの共存によって、活性を示すpHの領域が中性側に広がるばかりでなく、熱に対する安定性も増すことが新たに判明し、同酵素の生体における役割を考えるための新たな情報となり得ると考えられる。

これらの酵素が骨吸収の場で、どの様な働きをしているかはなお不明であるが、酵性状態で活性を示す酵素のうちカテプシンDが硬組織由来のすべての細胞に見出されるのに比べて、カテプシンEは破骨細胞の刷子縁部分に局在する事や、この酵素がコラ-ゲンの分解能を示す事などから、特にカテプシンEの骨吸収部位での積極的な役割が注目される。
チェルノブイリ周辺における金属汚染の実態と住民の遺伝子不安定性の解明

1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故において、事故時に乳幼児であった世代から甲状腺がんが多発したことはよく知られているが、この詳細なメカニズムについてはまだ明らかになっていない。一方で、事故直後に放射能の除染を目的として鉛をはじめとする重金属類が空中から散布されたことが明らかになっており、すでに鉛の汚染状況についての地図も作成されている。しかしながら、これによる住民の健康影響については、これまで全く調査が行われていない。近年、in vitroにおいて、カドミウムやニッケルといった金属に曝露したcell lineにおける遺伝子不安定性が報告されており、放射線被ばくと同様、金属曝露も遺伝子不安定性の原因となることが示唆されてきている。そのため我々は、主にウクライナ放射線医学研究所との共同研究で、チェルノブイリ原発事故のもう一つの側面として、同地区における金属汚染の実態を明らかにし、さらにこれによる染色体レベルでの変異解明を目的としている。本年度は、昨年度までの解析結果に加えて毛髪を用いた微量金属の再評価を行ったが、毛髪と金属汚染レベルでは相関関係はみられなかった。その一方で血液中の微量元素については有意に上昇しているものがみられ、今後さらなる評価が必要であると考えられた。7月にはこれまでの研究成果の総括を行うために、研究代表者、分担者に加えてウクライナの海外共同研究者、さらに国内や中国、ベラルーシ共和国などからも専門家を招聘しての国際会議を開催し、グローバルな視点からの金属汚染の現状についての報告と今後の取り組みについて協議した。本年度は、研究代表者の齋藤、及び分担者の高村が平成16年8月にウクライナを訪問してウクライナ放射線医学研究所と共同で高度汚染地区、中等度汚染地区、非汚染地区の3群から尿、及び同一サンプルの血液を採取した。現在3群間における尿中の鉛をはじめとする金属排泄量を比較している。今後は、同一症例の血液サンプルを用いてCGH法を用いた網羅的な染色体分析を行うことで、放射線以外の発癌要因としての金属汚染を評価する。これによって放射線被ばくと金属汚染の二段階リスクによる染色体不安定性が証明されれば、チェルノブイリ周辺地区による発がんメカニズムの解明に大きく貢献するものと考えられる。

本年度は、昨年度研究代表者の齋藤、及び分担者の高村が平成16年8月にウクライナを訪問してウクライナ放射線医学研究所と共同で高度汚染地区、中等度汚染地区、非汚染地区の3群から尿を用いた3群間における尿中の鉛をはじめとする金属排泄量を比較したが、3群間には鉛をはじめとする金属濃度に差は見られなかった。また、尿中のヨード濃度を評価したところ、現時点においてウクライナはヨード欠乏地域ではないことが示された。これは、ヨード塩の普及によることが大きいと考えられる。現在、同一症例の血液サンプルを用いてポルフィリン体の評価を行うと同時に、次年度には毛髪を用いた微量金属の再評価を行い、結果をまとめた上で、研究者を集めてのシンポジウムを開催する予定である。1986年のチェルノブイリ原子力発電所事故において、事故時に乳幼児であった世代から甲状腺がんが多発したことはよく知られているが、この詳細なメカニズムについてはまだ明らかになっていない。一方で、事故直後に放射能の除染を目的として鉛をはじめとする重金属類が空中から散布されたことが明らかになっており、すでに鉛の汚染状況についての地図も作成されている。しかしながら、これによる住民の健康影響については、これまで全く調査が行われていない。近年、in vitroにおいて、カドミウムやニッケルといった金属に曝露したcell lineにおける遺伝子不安定性が報告されており、放射線被ばくと同様、金属曝露も遺伝子不安定性の原因となることが示唆されてきている。そのため我々は、主にウクライナ放射線医学研究所との共同研究で、チェルノブイリ原発事故のもう一つの側面として、同地区における金属汚染の実態を明らかにし、さらにこれによる染色体レベルでの変異解明を目的としている。本年度は、昨年度までの解析結果に加えて毛髪を用いた微量金属の再評価を行ったが、毛髪と金属汚染レベルでは相関関係はみられなかった。その一方で血液中の微量元素については有意に上昇しているものがみられ、今後さらなる評価が必要であると考えられた。7月にはこれまでの研究成果の総括を行うために、研究代表者、分担者に加えてウクライナの海外共同研究者、さらに国内や中国、ベラルーシ共和国などからも専門家を招聘しての国際会議を開催し、グローバルな視点からの金属汚染の現状についての報告と今後の取り組みについて協議した。
高等動物、特に肝臓におけるビタミンB_<12>の新規な機能、細胞内情報伝達への関与

コバラミン(ビタミンB_<12>)はビタミンの中で最大の分子量を持ち、非常に複雑な構造の水溶性ビタミンで、所要量は成人で一日当たり2.4μgと、非常に微量である。しかし、コバラミン欠乏時、成長遅延、神経障害、進行性の悪性貧血など、様々な症状を呈する。細胞内でコバラミンはメチオニンシンターゼ(MS)とメチルマロニル・CoAをスクシニル-CoAに変換するメチルマロニル-CoAムターゼ(以下MCM)で機能する。MCM活性が低下するとメチルマロン酸尿症を引き起こし、その症状は重篤なケトアシドーシスであり、特に先天性のメチルマロン酸尿症患者にとっては生命に係わる問題である。ラット肝臓におけるMCM活性を測定したところ、コントロール群においてもMCMのホロ活性はトータル活性(ホロ酵素+アポ酵素)の約3%であり、MCMはそのほとんどがアポ酵素として存在していた。しかしながらMCMmRNAレベルには変化は見られず、MCMタンパク質発現レベルの上昇は転写の活性化によるものではないことが示唆された。培養細胞(COS-7細胞)系でのMCMはコバラミンを大過剰量添加してもポロ酵素はトータル酵素の10%程度であり、ラット肝臓と同様にMCMの大半はアホ酵素であった。また、MCMタンパク質の安定性(半減期)に及ぼす培地中のコバラミン濃度の影響を調べたが、コバラミン供給細胞と欠乏の間でMCMタンパク質の安定性に差は見られなかった。先天的な遺伝子異常によるメチルマロン酸尿症はコバラミン応答性のメチルマロン酸尿症として8種類の存在が知られている。このうち、cblA型と呼ばれるメチルマロン酸尿症はミトコンドリア内におけるコバラミン補酵素合成系に障害があり,MCMの補酵素であるアデノシルコバラミンが合成されず、MCMの活性が低下すると考えられている。近年、このcblA型メチルマロン酸尿症の原因遺伝子としてMMAAが同定されたが、その生理機能については未だ何の知見も得られていない。そこで、MMAAの生理機能を解明することを目的として本研究を行った。cblA型メチルマロン酸尿症患者由来の繊維芽細胞において、ホロMCM活性は検出されなかった。また、この細胞ではMMAA遺伝子に変異が起こっていた。そこで、この細胞に変異のないMMAA遺伝子を導入し、MCMのホロ活性が回復した。このMMAA遺伝子はタンパク質の存在が確認されていないので、組み換え体MMAAを用いてポリクローナル抗体を作成し、細胞内局在を調べたところ、ミトコンドリアの外膜に局在していた。故にMMAAタンパク質はミトコンドリア外膜においてコバラミンの輸送、あるいは補酵素型への変換に関与するタンパク質であると考えられる。ビタミンB_<12>(B_<12>)

欠乏ラットは8週齢を過ぎる頃から肝臓肥大が認められるようになる。その反面で、極度の生殖器官の萎縮が進行する。これがどのような体内機能の変化によるかを検討した。本年度はまず、肝臓に焦点を当てて研究を進めた。肝細胞の代謝回転及びネクロシスに関連するグルタミン酸トランスアミナーゼ及びアスパラギン酸トランスアミナーゼの血清中活性が高くなる。このことは肝細胞破壊が進行すると共に、肝細胞の代謝回転が進行していることを示している。この事実はB_<12>欠乏ラット血中HGFを測定の結果、対照群に週齢で大きい変化は認められないが、B_<12>欠乏により、週齢を重ねるにつれて、有意に増加した。このとき、アデノシルB_<12>を補酵素とするメチルマロニルCoAムターゼ(MCM)のタンパク質が極度に誘導を受けた。しかし、ほとんどの酵素タンパク質がアポ酵素として存在し、総活性(アデノシルB_<12>を添加して活性測定)の0.3%しかホロ酵素として存在しなかった。このMCMの誘導合成は、シトゾルで行われ、アポ酵素としてミトコンドリアに移入されて局在する。この現象からミトコンドリアで明らかに何らかの機能を持っていることを示している。故に、今後の課題として、このように多量のアポ酵素が安定な状態で何故存在し得るのか。また、どのような機能を持つのかを明らかにすることが課題である。そこでB_<12>投与ラットと欠乏ラットから初代肝細胞を調製して、B_<12>無添加培地で細胞培養を行ってMCMのタンパク質誘導がどのように進行するかを検討中である。昨年は、ビタミンB_<12>を補酵素とするメチルマロニルCoAムターゼ(MCM)のタンパク合成がシトゾルで行われ、アポ酵素としてミトコンドリアに移入されて、そのまま補酵素を結合することなく、安定に存在し続けることを示し、このような状態が何故存在し得るのかについて疑問を投げかけた。そこで本年は、MCMの酵素活性が低下することで引き起こされるcblAメチルマロン酸尿症の原因遺伝子として同定されたMMAAが、微生物におけるホモログの働きからMCMとの相互作用が予想された。そこでMMAAとMCMとの相互作用の科学的証明を行い、最終的にMMAAの機能を解明することを目的とした。種々の遺伝子レベルでの検討の、MMAA遺伝子に変異が起こるとアデノシルコバラミンが合成されないこと、そしてメチルマロン酸尿症を引き起こすことが知られた。このことがら、MMAA遺伝子は、コバラミンの代謝に影響を与え、MCMの補酵素供給に異常を来たし、MCMホロ酵素への変換に影響を与えていることが推定された。コバラミンは細胞内に取り込まれた後、数段階の還元後、補酵素型に変換される。この経路は、コバラミン合成機能を欠損した先天性コバラミン欠乏症患者由来の細胞を用いた研究により明らかにされてきた。先天性コバラミン欠乏症患者は、機能欠損している場所により、cblAからcblHまでの8つのグループに分類されている。このうち、cblAメチルマロン酸尿症の原因遺伝子であるMMAA遺伝子と、cblBメチルマロン酸
重調和擬過程のpathの境界での挙動の研究

重調和作用素,-△^2は,"コンクリート構造物内部での応力伝搬"や"浅い流体層での波の挙動"を記述する偏微分方程式なだの主要項として,しばしば現れる重要な作用素である.我々は重調和作用素の性質を確率論の視点から調べるために,それを生成作用素とする"確率擬過程"を考え,BPPと呼ぶ.BPPの構成方法は,"(i)Funaki-Burdzy-Maderecki等によるiteratedBrownian motin"と(ii)Krylov-Hochberg-Nishioka等による符号つき確率測度"の二つの方法がある.昨年度に引き続き,本年度は,"BPPの確率過程としての性質の研究"と"BPPの確率積分やIto/Girsanovの公式などの定式化とその応用"を目的とし,それぞれの構成法の特徴を生かす結果をえるために国内/国際で共同研究を行った.西岡,佐藤とA.Madrecki(ポーランド,ヴォロツラフ大学)は,Bppの最小到達時間と境界値問題を共同で調べた.Brownn運動などの通常の拡散過程と大きく異なり,Bppは境界に到達するとき"単極子"と"双極子"の2種類の粒子として振る舞う.吸収,粘着,反射の境界条件を"単極子"と"双極子"それぞれに設定するが,いままで反射境界条件の設定には多くの困難があった.今回の研究により,(1)境界に到達した粒子を*だけ内部に戻しそこから再出発させ確率擬過程を構成する.という操作を行うことにより,"単極子"や"双極子"の反射境界をふくむBppが構成できた.これらの結果は,ヴォロツラフ大学でのセミナーや名古屋大学での研究集会「確率過程とその周辺」などで発表し,現在研究論文として投稿中である.一方"Bppの境界値問題"は重調和作用素を持つ発展方程式でx=0に各種の境界条件を設定することに対応している.(*)の解は"コンクリート構造物内での亀裂周辺の応力の解析"と密接に関連している.そこで(*)の解を具体的に求めることが必要になるが,その解は"境界条件を持つBpp"のある平均として得られる.数値解析で解を求める場合後者の方がより簡単におこなえることが多い.最近,佐藤は後者の方法により幾つかの境界条件にたいし,数値解析を実施し,数値解析をえた.現在その結果の発表を準備している.(*)の解は,ある無限次元空間上の力学系を与える.特別な力学の極限分布がPoisson分布になる(Poisson法則と呼ぶ)という予想は以前からあったが、青木,鷲見,平田はそれを拡張子、この無限次元力学系についてもPoisson法則に類似したものが成立するための判定条件を与えた.この結果は,都立大で研究集会「力学とカオス」で発表した.重調和作用素,-△^2は,"コンクリート構造物内部での応力伝搬"や"浅い流体層での波の挙動"を記述する偏微分方程式なだの主要項として,しばしば現れる重要な作用素である.我々は重調和作用素の性質を確率論の視点から調べるために,それを生成作用素とする"確率擬過程"を考え,BPPと呼ぶ.BPPの構成方法は,"(i)Funaki-Burdzy-Maderecki等によるiteratedBrownian motin"と(ii)Krylov-Hochberg-Nishioka等による符号つき確率測度"の二つの方法がある.昨年度に引き続き,本年度は,"BPPの確率過程としての性質の研究"と"BPPの確率積分やIto/Girsanovの公式などの定式化とその応用"を目的とし,それぞれの構成法の特徴を生かす結果をえるために国内/国際で共同研究を行った.西岡,佐藤とA.Madrecki(ポーランド,ヴォロツラフ大学)は,Bppの最小到達時間と境界値問題を共同で調べた.Brownn運動などの通常の拡散過程と大きく異なり,Bppは境界に到達するとき"単極子"と"双極子"の2種類の粒子として振る舞う.吸収,粘着,反射の境界条件を"単極子"と"双極子"それぞれに設定するが,いままで反射境界条件の設定には多くの困難があった.今回の研究により,(1)境界に到達した粒子を*だけ内部に戻しそこから再出発させ確率擬過程を構成する.という操作を行うことにより,"単極子"や"双極子"の反射境界をふくむBppが構成できた.これらの結果は,ヴォロツラフ大学でのセミナーや名古屋大学での研究集会「確率過程とその周辺」などで発表し,現在研究論文として投稿中である.一方"Bppの境界値問題"は重調和作用素を持つ発展方程式でx=0に各種の境界条件を設定することに対応している.(*)の解は"コンクリート構造物内での亀裂周辺の応力の解析"と密接に関連している.そこで(*)の解を具体的に求めることが必要になるが,その解は"境界条件を持つBpp"のある平均として得られる.数値解析で解を求める場合後者の方がより簡単におこなえることが多い.最近,佐藤は後者の方法により幾つかの境界条件にたいし,数値解析を実施し,数値解析をえた.現在その結果の発表を準備している.(*)の解は,ある無限次元空間上の力学系を与える.特別な力学の極限分布がPoisson分布になる(Poisson法則と呼ぶ)という予想は以前からあったが、青木,鷲見,平田はそれを拡張子、この無限次元力学系についてもPoisson法則に類似したものが成立するための判定条件を与えた.

この結果は,都立大で研究集会「力学とカオス」で発表した.重調和作用素,-△^2,は弾性論や流体力学で重要な役割を果たしている.重調和作用素の性質を確率論の視点から調べるために,それを生成作用素とする“確率擬過程"を考え,BPPと呼ぶ.BPPの構成方法は,概ね,(i)Funaki-Burdzy-Madrecki等によるiteratedBrownian motinと(ii)Krylov-Hochberg-Nishioka等による確率擬過程の方法がある.本年度は,この両方法での“BPPの確率解析の可能性とそれの応用"を調べるための情報収集/国際共同研究を行った.1.西岡,志村,佐藤等とA.Madrecki(ポーランド)により,“BPPの確率積分,Itoの公式,Girsanovの公式,の定義と応用"をテーマとした国際共同研究により,Kuramoto-Sivashinnski方程式などの非線形方程式の確率解が構成できることが判明した.この確率解は係数の僅かの変化によりその性質が大きく変わるなどの著しい性質を持つが,これらの結果は,「確率過程とその周辺」などのシンポジウムで発表した.2.上記の確率解は,無限次元空間上の力学系を与える.青木,鷲見はそれを有限次元空間上力学系ーへノン型写像ーとして扱った.この写像は微分同相写像であるが、より低次元の空間上で定義される非可逆可微分写像の摂動としてあたえられる.そして,エルゴード理論の立場から、そのカオス現象を解析した.この結果は,「ランダム力学系とその応用」などのシンポジウムで発表した.3.佐藤,志村はBrown運動で,“矩形領域からの脱出時間の分布"を調べた.この結果はProc.Japan Acad.に発表予定であるが,研究の次の段階として,これらの結果の“BPPの脱出時間の分布"への応用を調べている.重調和作用素,-Δ^2,は"コンクリート構造物内部での応力伝搬"や"浅い流体層での波の挙動"を記述する偏微分方程式などの主要項として,しばしば現れる重要な作用素である.我々は重調和作用素の性質を確率論の視点から調べるために,それを生成作用素とする"確率擬過程"を考え,BPPと呼ぶ,BPPの構成方法は,"(i)Funaki-Burdzy-Madrecki等によるiteratedBrownian motin"と"(ii)Krylov-Hochberg-Nishioka等による符号付き確率測度"の二つの方法がある.昨年度に引き続き,本年度は,"BPPの確率過程としての性質の研究"と"BPPの確率積分やIto/Girsanovの公式などの定式化とその応用"を目的とし,それぞれの構成法の特徴を生かす結果をえるために国内/国際で共同研究を行った.西岡,佐藤とA.Madrecki(ポーランド,ヴォロツラフ大学)は,BPPの最小到達時間と境界値問題を共同で調べた.Brownn運動などの通常の拡散過程と大きく異なり,BPPは境界に到達するとき"単極子"と"双極子"の2種類の粒子として振る舞う.吸収,粘着,反射の境界条件を"単極子"と"双極子"それぞれに設定するが,いままで反射境界条件の設定には多くの困難があった.今回の研究により,(1)境界に到達した粒子をεだけ内部に戻しそこから再出発させ確率擬過程を構成する.(2)上の確率擬過程のリゾルベントをもとめ,ε→0の極限をもとめる.という操作を行うことにより,"単極子"や"双極子"の反射境界をふくむBPPが構成できた.
ホッピング工具と微小熱源を塔載した超小型自走機械によるマイクロ金型とモールド成形

本研究では圧竃素子で精密移動する超小型自走機械に微細金型工具を塔載し、これを試料に打ち付けてミクロン以下の大きさの凹凸形状を精密連続転写加工し、さらに熱可塑性樹脂や金属を充填し、微小な形状を連続形成するシステムを提案する。そして実際に機構を設計試作し、加工実験によりその有効性を示すことを目的としている。初年度(平成13年度)は下記の項目を検討をした。(1)圧電共振式の微小金型加工用ホッピング工具の設計試作本課題で提案する機構は先端に微小金型工具を取り付けた片持ち梁を本体の移助時の変形を起振源とする機械共振を利用してそのストロークを増大させている。工具には特別なアクチュエータを付加せずに加工に十分な振動を得るためできる限り減衰の小さい振動機構の設計試作を行い、振動挙動を確認した。(2)超小型精密自走機械への搭載と加工基礎実験このホッピング工具を搭載できる超小型精密自走機械を設計試作するとともに、実際にホッピング工具を取り付けて、加工実験を行った。使用した金型工具は曲率半径0.5ミクロンの半球形ダイヤモンド工具であり、加工対象をアルミニウムとした。加工痕を走査電子顕微鎮(現有)で観察し、それらの大きさや間隔から基本的な性能を確認した。ここでは1ミクロンの圧痕を精密な間隔で連続打刻することに成功した。本年度(平成14年度)は次の項目について検討を行った。(3)熱源の搭載および溶融金属の微少量射出まず上下アクチュエータ機構の先端部に電熱線式の高温マニピュレータを超小型自走機械に搭載し、精密な熱加工ができることを確認した。次に凹形状内に溶融金属を流し込み、精密なマイクロ部品のモールディングを実現するために、高温微少量射出機構を開発した。ここでは溶融用のヒーターと温度センサが付属したシリンダパーツと、マグネットアクチュエータが付属したロッドパーツから構成されている。ロッドをステップ移動させ注射器の原理でハンダを吐出させるものである。実験では基本性能を調べるため吐出量の測定を行い、最小で0.02mm^3の微量な溶融金属(融点240度)を吐出可能であることを確認した。(4)連続打刻の2次元への拡張と微細溝加工への応用またもう1台の試料搭載用の超小型ロボットとホッピング工具を搭載したそれを直交方向に移動できるように配置し、2台の超小型機構を制御することで任意の軌跡の微細溝を囲うすることに成功し、これらを組み合わせて微細なモールド成形が可能であることを示唆した。本研究では圧電素子で精密移動する超小型自走機械に微細金型工具を搭載し、これを試料に打ち付けてミクロン以下の大きさの凹凸形状を精密連続転写加工し、さらに熱可塑性樹脂を充填し、微小な形状を連続形成するシステムを提案する。

そして実際機構を設計試作し、加工実験によりその有効性を示すことを目的としている。本年度は下記の検討を実施した。(1)圧電共振式微小金型加工用ホッピング工具の設計試作本課題で提案する鵬は先端に微小金型工具を取り付けた片持ち梁を本体の移動時の変形を起振源とする機械共振を利用してそのストロークを増大させている。工具には特別なアクチュエータを付加せずに加工に十分な振動を得るために、できる限り減衰の小さい振動機構の設計試作を行い、振動挙動を確認した。(2)超小型精密自走機械への搭載と加工基礎実験このホッピング工具を搭載できる超小型精密自走機械を設計試作するとともに、実際にホッピング工具取り付けて、加工実験を行った。使用した金型工具は曲率半径0.5ミクロンの半球形ダイヤモンド工具であり、加工対象をアルミニウムとした。加工痕を走査電子顕微鏡(現有)で観察し、それらの大きさや間隔から基本的な性能を確認した。(3)マイクロ熱源搭載による熱処理システムの構築次に形成された微少な型にマイクロ熱源を正確に充てながら移動する超小型自走機構を設計製作した。ここでは微小形状に熱可塑性樹脂を充填するために、加工された微小金型に必要な熱源を供給することを目的としている。微小熱源として抵抗発熱体を搭載し、これを上下微動アクチュエータにより駆動している。これにより所定の位置に300度程度の温度まで局所的に熱を与えることか可能になった。この温度特性や処理時間について材料的な観点でも検討を行った。本研究では圧竈素子で精密移動する超小型自走機械に微細金型工具を塔載し、これを試料に打ち付けてミクロン以下の大きさの凹凸形状を精密連続転写加工し、さらに熱可塑性樹脂や金属を充填し、微小な形状を連続形成するシステムを提案する。そして実際に機構を設計試作し、加工実験によりその有効性を示すことを目的としている。初年度(平成13年度)は下記の項目を検討をした。(1)圧電共振式の微小金型加工用ホツビング工具の設計試作本課題で提案する機構は先端に微小金型工具を取り付けた片持ち梁を本体の移助時の変形を起振源とする機械共振を利用してそのストロークを増大させている。工具には特別なアクチュエータを付加せずに加工に十分な振動を得るためできる限り減衰の小さい振動機構の設計試作を行い、振動挙動を確認した。(2)超小型精密自走機械への搭載と加工基礎実験このホッビング工具を搭載できる超小型精密自走機械を設計試作するとともに、実際にホッピング工具を取り付けて、加工実験を行った。加工痕を走査電子顕微鎮(現有)で観察し、それらの大きさや間隔から基本的な性能を確認した。ここでは1ミクロンの圧痕を精密な間隔で連続打刻することに成功した。本年度(平成14年度)は次の項目について検討を行った。(3)熱源の搭載および溶融金属の微少量射出まず上下アクチュエータ機構の先端部に電熱線式の高温マニピュレータを超小型自走機械に搭載し、精密な熱加工ができることを確認した。次に凹形状内に溶融金属を流し込み、精密なマイクロ部品のモールディングを実現するために、高温微少量射出機構を開発した。ここでは溶融用のヒーターと温度センサが付属したシリンダパーツと、マグネットアクチュエータが付属したロッドパーツから構成されている。ロッドをステップ移動させ注射器の原理でハンダを吐出させるものである。