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猫カリキウイルスの抗原構造の解析

猫カリキウイルス(FCV)は、猫の呼吸器疾患の重要な原因として知られている。FCVは単一血清型とされているが、多くの抗原変異株が存在しており、ワクチンの有効性を妨げる原因と考えられている。そこで、ワクチン改良の基礎データとして、FCVの抗原構造を遺伝子レベルで解析するため、中和モノクローナル抗体(MAb)に対する抵抗性変異株の遺伝子解析を行った。9つの抗FCV・F4株中和MAbに対する抵抗性変異株10株について、その主要構造(カプシド)蛋白遺伝子のvariable領域をPCR法により約500塩基対のcDNAとして増幅し、クローニング後、塩基配列を決定した。変異によるアミノ酸残基の置換を検出し、以下の成績を得た。1)linearな中和エピトープを認識している4つのMAbに対する変異株(5種)においては、variable領域の前半(アミノ酸426441)にアミノ酸残基の置換が認められた。その位置は、抵抗性変異株とMAbの中和試験における交差反応性並びにカプシド蛋白欠損発現系におけるMAb抗体の反応性とよく相関していた。2)conformationalな中和エピト-ブを認識している5つのMAbに対する変異株(5種)においては、variable領域の後半(アミノ酸490520)にアミノ酸残基の置換が認められた。以上の成績から、FCVのカプシド蛋白のvariable領域にはFCVの中和エピトープが多数存在し、その前半部はlinearな中和エピト-ブを形成し、後半部はconformationalな中和エピト-ブを形成していることが示唆された。FCVのconformationalな中和エピト-ブに関しては、現在まで我々の研究のみが知られており、その位置を遺伝子レベルで解明したことは、FCVの抗原構造を考察する上で重要な知見と考えられる。
ヒト高次連合野の成熟前後における神経回路特性と神経可塑性の検証

平成25年4月以降は、経頭蓋磁気刺激法(TMS)と脳波を組み合わせたTMS-EEG実験(研究目的1および3)を中心に実施した(n=10)。TBSの前後でTMS誘発電位を測定したところ、N100、P180などの成分の振幅の経時的変化をとらえることができた。この予備的結果はTMS誘発電位が前頭連合野の興奮特性や可塑性を反映するバイオマーカーとしての可能性を示唆した。平成25年9月以降は、被験者負担が少なくTMS-EEG実験に特化した実験環境を追求した。新しい実験システムと研究プロトコールによって、TMSアーティファクトの混入が劇的に低減され、TMS誘発電位の超早期成分(N45など)の解析が可能となった。新規プロトコールを用いて、健常成人被験者計13名のデータを取得して、予備的解析を行い、平成26年3月の領域会議にて次の2点を報告した。1)TBS前後でTMS誘発電位を経時的に測定したところ、TBS群はベースラインとの郡内比較でも、シャム群との群間比較においても、N45成分の振幅においてTBSによる増幅効果が40分程度確認された。2)TBS前後で認知機能課題を経時的に測定したところ、TBS群はベースラインとの郡内比較でも、シャム群との群間比較においても、TBSによる作動記憶課題の増強効果が40分程度確認された。本課題で検証されたTMS誘発電位を用いることで、前頭連合野の成熟前後で刺激応答特性や可塑性を比較することが可能となる。さらには、成熟への途上にある前頭連合野と共に過ごす思春期において、必要となる支援の方向性を提言できる可能性に期待している。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年5月より経頭蓋磁気刺激法(TMS)を用いた研究に必要な物品(空冷式TMSコイル、TMSニューロナビゲーションシステム、TMS専用脳波キャップなど)の選定と購入を行った。TMSパルスをランダムに発生するシステムの開発を関連業者と共に行った。またMRIスキャナーのボア内でTMSコイルを前頭前野に固定する装置も特注した。当該研究計画について健常成人を対象とした部分について昭和大学医学部の倫理審査委員会での審議を受け、改訂の上で承認を受けた(平成24年9月27日付け)。平成24年10月には研究に必要な全ての物品が揃い、TMS-EEG実験ならびにTMS-fMRI実験の予備実験を繰り返した。TMS-EEGの本実験のデータは既に健常成人7名のデータを取得済みであり、前頭連合野のTMS誘発電位を確認することができた。特にTMSにより惹起される介在ニューロンの活動を反映すると言われているN100成分を同定出来た意義は大きい。TMS誘発電位は刺激強度依存性に変化して、用量反応曲線ではシグモイド状の曲線が認められた。また、シータバースト刺激(TBS)の前後で、TMS誘発電位を経時的に測定したところ、振幅の経時的変化をとらえることができた。以上よりTMS誘発電位が高次連合野の興奮特性や可塑性を反映するバイオマーカーとしての可能性を持ちうることが示唆された。TMSーfMRIの実験は、本領域の研究員と連携しながらTMSによるノイズを軽減するためにパイロット実験を繰り返している。TMSコイルとヘッドコイルの角度を調節することでファントムでも人体でもノイズを大幅に軽減できることが明らかとなった。・研究機器類の特注や開発に予想以上の時間を要したこと。・健常者に脳刺激法を用いる本研究課題について、倫理審査委員会の審議に時間を要したこと。・TMSによるノイズを軽減する技術の確立に時間を要していること。・平成25年度初めにTMSー

fMRI実験のプロトコールと解析手法を確立する。当該領域内の研究者との連携体制の中でこれを推進したい。fMRIの解析手法に関してはA02班の研究者との連携体制を構築して推進する。・思春期健常者(中高生)のリクルート体制構築と倫理審査委員会での審議を実施する。被験者リクルート体制の構築についてはA01班の協力も得たいと考えている。・成人のデータを解析しながら、重要な研究項目を絞り込み、中高生への負担を減らした実験プロトコールを作成する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
肝静脈血酸素飽和度が患者の予後にいかに効果を与えるかについての評価に関する研究

本年は主に肝静脈血酸素飽和度測定の応用を救急患者と術後患者において行った。救急集中治療領域においてはとくに血圧をもとにして循環管理を行うことが多いため、血圧低下によってどのように肝機能が傷害されるかを肝静脈血酸素飽和度を媒介としてコンピューターを用いてシミュレーションした。結果は、(1)人での麻酔中の肝静脈血酸素飽和度の実測値と術後肝機能障害のデータから見た場合、hepatie arterial buffer response(HABR)が標準的な程度に存在するとき、平均血圧45mmHg程度で3時間、25mmHg程度で50分程度まで理論上容認できるが、それ以下の平均血圧では更に短時間までとなるが、その詳しい値は不明である。しかし、HABRが何らかの病態によって全く存在しなくなったとき、容認できる血圧は大幅に上昇し、平均血圧73mmHg程度で3時間、69mmHg程度で50分、67mmHg程度で30分、〓mmHg程度で10分、64mmHg程度で1分程度となった。(2)犬での麻酔中の肝酸素消費量の減少を生ずる肝酸素供給量のcritical pointのデータから見た場合、HABRが標準的な程度に存在するとき、平均血圧24mmHg程度まで容認できる。しかし、HABRが何らかの病態によって全く存在しなくなったとき、容認できる血圧は大幅に上昇し、平均血圧68mmHg程度となった。(3)犬での麻酔中の肝静脈中ケトン体比の減少を生ずる肝酸素運搬量のcritical pointのデータから見た場合、HABRが標準的な程度に存在するとき、平均血圧13mmHg以下まで容認できるがその詳しい値は不明である。しかし、HABRが何らかの病態によって全く存在しなくなったとき、容認できる血圧は大幅に上昇し、平均血圧60mmHg程度となった。次に救急集中治療領域での肝静脈血酸素飽和度の応用として救急集中治療患者の診断と病態について資料を収集した。特に肝切除術後においては術後24時間以降から肝静脈血酸素飽和度が著明に低下し肝再生の影響による肝酸素消費量の増加がある事が分かった。さらにケトン体比とGST-αによる肝小葉の中心壊死のモニタリングを行うことにより、救急患者における肝静脈血酸素飽和度の低下を間接的に知り得ることがわかってきた。肝静脈血酸素飽和度モニタリングのためのソフトウエアの開発を行った。このために必要なコンピュータとソフトウエアの購入をした。ここでは肝静脈血酸素飽和の表示のほか低下度と時間との積の表示をできるようにした。これについて臨床応用を行い以下の結果を得た。藤田保健衛生大学医学部付属病院で肝切除を最近行った39例である。肝静脈血酸素飽和度低下時間積分値は平均で479+719%min、最小で1%min、最大で2960%minであった。ここの症例で見ると積分値は肝門部剥離時に急激に増加するものが多かった。肝切除時ではpringle法を行ったもので大きく増加したが、行わないものでは増加は軽度であった。この研究から、肝静脈血酸素飽和度低下時間時間積分は、どの時点で肝が術後トランスアミナーゼが上昇するまでの障害を受けているかを検討するのに役立つことがわかった。患者の予後との関係については術後のケトン対比および総ビリルビンちなどとの検討を行った。

さらにヒアルロン酸値の測定を行った。これらの結果は次年度に明らかにする予定である。これを通じて肝静脈血酸素飽和度モニタリングが患者の予後を改善させるのに役立つかどうか、について次年度に評価を行う予定である。さらに肝静脈血酸素飽和度モニタリングを行う際の挿入手技とカテーテル改良のための検討を行った。これらのために救急集中治療関係の必要な図書の購入をした。術後肝静脈酸素飽和度モニタリングについては、その管理についてまだまだ改良すべき点が多く、次年度にそのためのソフトウエア開発とあわせて研究を行う予定である。本年は主に肝静脈血酸素飽和度測定の応用を救急患者と術後患者において行った。救急集中治療領域においてはとくに血圧をもとにして循環管理を行うことが多いため、血圧低下によってどのように肝機能が傷害されるかを肝静脈血酸素飽和度を媒介としてコンピューターを用いてシミュレーションした。結果は、(1)人での麻酔中の肝静脈血酸素飽和度の実測値と術後肝機能障害のデータから見た場合、hepatic arterial buffer response(HABR)が標準的な程度に存在するとき、平均血圧45mmHg程度で3時間、25mmHg程度で50分程度まで理論上容認できるが、それ以下の平均血圧では更に短時間までとなるが、その詳しい値は不明である。しかし、HABRが何らかの病態によって全く存在しなくなったとき、容認できる血圧は大幅に上昇し、平均血圧73mmHg程度で3時間、69mmHg程度で50分、67mmHg程度で30分、65mmHg程度で10分、64mmHg程度で1分程度となった。(2)犬での麻酔中の肝酸素消費量の減少を生ずる肝酸素供給量のcritical pointのデータから見た場合、HABRが標準的な程度に存在するとき、平均血圧24mmHg程度まで容認できる。しかし、HABRが何らかの病態によって全く存在しなくなったとき、容認できる血圧は大幅に上昇し、平均血圧68mmHg程度となった。(3)犬での麻酔中の肝静脈中ケトン体比の減少を生ずる肝酸素運搬量のcritical pointのデータから見た場合、HABRが標準的な程度に存在するとき、平均血圧13mmHg以下まで容認できるがその詳しい値は不明である。しかし、HABRが何らかの病態によって全く存在しなくなったとき、容認できる血圧は大幅に上昇し、平均血圧60mmHg程度となった。次に救急集中治療領域での肝静脈血酸素飽和度の応用として救急集中治療患者の診断と病態について資料を収集した。特に肝切除術後においては術後24時間以降から肝静脈血酸素飽和度が著明に低下し肝再生の影響による肝酸素消費量の増加がある事が分かった。さらにケトン体比とGST-αによる肝小葉の中心壊死のモニタリングを行うことにより、救急患者における肝静脈血酸素飽和度の低下を間接的に知り得ることがわかってきた。
人間との共存をめざした絶滅危惧・希少動物の種保存に関する分子・集団遺伝学的研究

本年度は本研究の第1ステップとして、イリオモテヤマネコ、ツシマヤマネコ、エゾシカの進化遺伝学的分析を中心に行い、保護管理しようとしている動物種が進化上どのような位置にあるのかを理解することに努めた。(1)イリオモテヤマネコ、ツシマヤマネコについて、各々の集団内におけるミトコンドリアDNA遺伝子(チトクロームb,12SrRNA)の個体変異はみられなかった。ネコ科全体の中で、両ヤマネコは、アジア大陸に広く分布するベンガルヤマネコと極めて近縁であることが明らかとなった。遺伝距離から算出した分岐年代は、イリオモテ-ベンガルヤマネコ間が約20万年前、ツシマ-ベンガルヤマネコ間が約10万年前であり、これらの年代は各々、南西諸島、対馬がアジア大陸から分かれた地質学的年代とほぼ一致した。この結果は、日本産の両ヤマネコの祖先が大陸産ベンガルヤマネコから地理的に隔離された集団であり、各々、島内において独自の進化を遂げながらもいまだに遺伝的に近縁であることを示している。また、両ヤマネコの個体数は各々100頭前後に減少しており、遺伝的にも集団内多様性の低下が示唆された。今後は、個体識別のできるような遺伝子マーカーを開発し、ヤマネコ集団内の変異を詳細に把握していく計画である。(2)ミトコンドリアDNAにおいて最も変異の大きいD-ループ領域を調べたところ、エゾシカ集団の各個体を4つのタイプに分けることができた。その中で、1つのタイプが北海道の広域に分布していた。このような遺伝子タイプの偏りは、エゾシカ集団が明治時代の大雪と乱獲により個体数が極端に減少し(ボトルネック現象)、ごく最近になって急増したという記録を反映していると思われる。今後、さらに調査個体数と調査地域を拡大し、北海道全域におけるエゾシカの遺伝的特性と個体群の移動経路を分析していく計画である。
染色体分離を制御する動原体に働く力バランスの定量

本研究の目的は、適度に動的不安定性(自律性・可塑性)を備えた細胞分裂装置により、精緻に進行する染色体分離のダイナミックな分子プロセスの一端を明らかにすることである。そのため細胞分裂装置を駆動している生体分子を蛍光標識し、この生体分子1少数個を3次元空間でイメージングし、少数分子が共同で機能することで始めて出現する挙動の分子機構の解明を目指す。本年度は、細胞分裂を駆動する生体分子のうち、真核生物である出芽酵母の分裂期細胞質ダイニンに着目した。昨年度に構築した3次元位置検出顕微鏡技術と本年度に新たに導入を試みた微細加工技術とを組み合わせ、細胞内の細胞骨格の空間配置に近い状況下でダイニン分子の運動を定量できる実験系を構築し、少数分子のダイニン分子が運動方向を決定する分子機構の解明を試みた。定量の結果、細胞質ダイニンは単独では微小管のマイナス端長軸方向に移動するだけではなく、微小管の周りを両方向にランダムに回っていることを見出した。このことは、従来定説であった運動方向を決定する分子機構とは異なり、ダイニン分子が微小管と結合する反応において運動方向が決定する、ということが示唆された。さらに、少数のダイニン分子がチームとなって共同して運動する場合、微小管側面を一定方向に回り続けることを見出した。少数分子のダイニン分子が協同して機能する際、ランダムな回転運動方向性が一方向性へと転換する分子機構の解明が今後の課題である。25年度が最終年度であるため、記入しない。そのために蛍光標識した1分子少数分子の生体分子を3次元空間でイメージングする。本年度は、分裂に必須な生体分子のうち、分裂期キネシン14に着目し、その運動方向を決定する分子機構の解明を試みた。キネシン14の運動性の定量のため、全反射顕微鏡及び3次元位置検出顕微鏡システムを確立した。複数のキネシン14分子が協同して運動する場合、ガラス面やビーズなどに固定する必要があるが、その際に固定する部位によって、微小管上での運動方向が変わることが始めて分かった。このことは、従来、キネシン14は微小管のマイナス端方向に運動することで、分裂装置・紡錘体極の形成に関与すると考えられていたが、結合タンパク質などの外部からの相互作用により運動方向を変えることができ、分裂過程において状況に応じ機能する方向を変える可能性を示唆する結果を得た。さらに、1分子のキネシン14が、連続的に微小管と相互作用して機能し続けることができるようなコンストラクトに改変することに成功し、運動方向を決定する部位の特定を試みた。運動連続性キネシン14を用いた運動の定量により、キネシン14のモーター部位は微小管のプラス端方向に移動し、キネシン14特異的なネック部位がモーター部位の運動方向を逆転させるのに重要な働きをしていることがわかった。このことは、従来考えられていた分子機構とは異なり、「モーター部位が微小管と結合する反応段階で運動方向が決定する」ということが示唆された。運動方向性の決定機構は、どうやって動くのかという運動機構そのものと密接に関連しているため、両者の分子機構を包括的に説明できる可能性がある。染色体分離に関わる構成要素をアフリカツメガエル卵から抽出し、自律的に細胞分裂装置・紡錘体を構築させ染色体の分離過程を再構成する系を確立する過程において、構成成分タンパク質・チューブリンが、重合しにくいことが分かった。観察時の温度制御が不十分であったことがわかり、計画を変更して装置の改善に取り組んだ結果、他の構成生体試料の定量化実験のための最適化が不十分であった。

本研究課題の遂行により、新たに分裂期キネシンの運動方向が、外部から負荷のかかる部位に依存し、従来とは異なる分子機構を示唆する結果を得た。これらのキネシンの運動方向決定機構の分子メカニズムを理解するため、以下について更なる改良・検討が必要である。微小管の両端のみを橋のように設置した観察系を確立し、1分子少数分子のモータータンパク質がチャンバー側面と接触せずに3次元方向に運動する様子を定量するのに背景光を低減した照明系の導入が必要がある。また、モータータンパク質の方向性を有した運動が染色体の分離過程にどのように係わっているのかを明らかにするため、再構成した紡錘体様高次構造体の中で少数のモータータンパク質を3次元空間でイメージングできる技術及び力学的な操作が可能な光ピンセット技術を統合した顕微システムを構築する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
自然言語処理とパターン処理を相補的に用いることになる説明文と概念図の統合的理解

概念図の持つパターン情報と,説明文の自然言語情報とを統合し,計算機により自動的に多くの情報を文書から取り出すための方法について,以下のような研究を行なった.1.パターン情報と概念との対応のバリエーションを詳細に検討し,概念図におけるパターン情報の使われ方を調査した,その結果,概念図の書き方(意味的構造)には小数の規則のようなものがあり,それが比較的よく守られていることが明らかになった.例えば,典型的なものとしては,物質や情報の流れ,変化,その他の相互作用を表す図の構成規則などがあげられる.2.上記のように得られた複数の概念図の構成規則のうち,実際にどれを基にして図が構成されているかを判断するために,説明文を自然言語処理した結果を用いる方法を明らかにした.具体的には,説明文の動詞の語彙的な知識,格フレームなどの情報を用いることにより,対応する意味的構造を矛盾なく絞り込む方法について研究行った.3.また,得られた意味的構造を用いることによって,説明文で述べられていない情報を概念図から取り出すことについて検討を行なった.実際に,多くの情報を抽出することができることが実験で明らかになった.4.上記の処理により得られた結果は,お互いに対応づけの行なわれたパターン情報とテキスト情報である.これを用いて実際にハイパーテキストを構築し,人間にわかりやすい形で提示するシステムを試作した.このシステムでは,ユーザが図中の知りたい部分を指示すると,その部分の持つ意味を自動的に提示したり,本文中の説明部分,関連部分との相互参照を行うことができる.なお,本補助金で,自然言語辞書,概念図データ等の大量のデータを格納するための,大容量の補助記憶装置(固定磁気ディスク)を備品として購入した.概念図の持つパターン情報と,説明文の自然言語情報とを統合し,計算機により自動的に多くの情報を文書から取り出すための方法について,以下のような研究を行なった.1.パターン情報と概念との対応のバリエーションを詳細に検討し,概念図におけるパターン情報の使われ方を調査した,その結果,概念図の書き方(意味的構造)には小数の規則のようなものがあり,それが比較的よく守られていることが明らかになった.例えば,典型的なものとしては,物質や情報の流れ,変化,その他の相互作用を表す図の構成規則などがあげられる.2.上記のように得られた複数の概念図の構成規則のうち,実際にどれを基にして図が構成されているかを判断するために,説明文を自然言語処理した結果を用いる方法を明らかにした.具体的には,説明文の動詞の語彙的な知識,格フレームなどの情報を用いることにより,対応する意味的構造を矛盾なく絞り込む方法について研究行った.3.また,得られた意味的構造を用いることによって,説明文で述べられていない情報を概念図から取り出すことについて検討を行なった.実際に,多くの情報を抽出することができることが実験で明らかになった.4.上記の処理により得られた結果は,お互いに対応づけの行なわれたパターン情報とテキスト情報である.これを用いて実際にハイパーテキストを構築し,人間にわかりやすい形で提示するシステムを試作した.このシステムでは,ユーザが図中の知りたい部分を指示すると,その部分の持つ意味を自動的に提示したり,本文中の説明部分,関連部分との相互参照を行うことができる.なお,本補助金で,自然言語辞書,概念図データ等の大量のデータを格納するための,大容量の補助記憶装置(固定磁気ディスク)を備品として購入した.
狩野亨吉文書の調査を中心とした近代日本の知的ネットワークに関する基礎研究

東京大学駒場図書館所蔵の狩野亨吉文書の書簡に関するデータ入力を約半数終了した。手紙内容の分析により、例えば旧制一高医学部の千葉大学移管にへの関与など、これまで知られてこなかった教育分野における狩野の功績などが徐々に明らかになってきている。また、東北大学や九州大学に所蔵される狩野文庫の多くの書物は、蔵書家としての狩野亨吉の姿を証するが、一方で駒場図書館の狩野亨吉文書からは、上述のように旧制高等学校もしくは京都帝国大学の教員としての狩野亨吉の姿が浮かび上がる。狩野は入学式の祝辞等のメモも几帳面に保存しており、研究メンバーはそれぞれの問題関心にしたがって特に一高校長時代の狩野亨吉について研究を進めてきた。また、昨年度は狩野亨吉の故郷である秋田県大館市で碑文調査および博物館の方々との意見交換や資料蒐集などを行い、知見を深めた。狩野亨吉文書のうち、書簡については約半数のデータ入力を終了し、順調に進行している。また、各々のメンバーの問題関心に沿って、狩野亨吉文書を用いた研究を展開しつつある。当初予定していた資料撮影については、まだ取りかかっていない。個人情報への配慮について慎重に検討した上で、最終年度である令和元年度に取り組む予定である。書簡のデータ入力および調査については、従来通り行う。より多くの情報を集積していくことで、著作の少ない狩野の残した功績を正当に評価できると予想される。各地に分散している狩野亨吉関係資料の情報共有のため、九州大学、東北大学等の研究者とシンポジウムを行い、意見交換を行う。日程は、現在のところ令和元年11月16日(土)を想定している。旧制一高校長だった狩野亨吉の功績と残された資料群の利用価値について、調査結果を進め、それにより得られた知識を広く世間へ還元するため、駒場図書館において展示を行う。展示期間は令和元年7月1日(月)15日(月)の予定である。1.駒場図書館所蔵の狩野亨吉文書についての調査を開始した。夏休み、冬休み、春休みの長期休業期間には学生アルバイトを募った上で、科研費メンバーと合同で文書の整理・封入作業を行った。従来、書簡類は数通まとめて和紙に挟んであるだけのものが多く、中性紙の封筒に一通ずつ整理して収めることで、閲覧利用の便も向上した。封入と併せ、主に研究協力者の川下俊文氏によってデータの入力作業も進められている。2.平成29年11月12日(日)11:00から、「夏目漱石その魅力と周辺の人々」展の見学および狩野亨吉研究の進捗報告会」をせんだいメディアテーク(宮城県仙台市)において開催した。科研のメンバーで夏目漱石展(漱石の交流のあった狩野亨吉に関する資料も展示された)を見学し、その後狩野亨吉研究の進捗について、メンバーがそれぞれ報告した。分担は以下の通りである。本年度の資料調査状況(丹羽・川下)、画像データベースの構築計画(田村)、一高歴史画展(駒場博物館)の紹介(折茂)。3.平成30年3月21日(水)13:00 17:00の日程で、「狩野亨吉研究会」を開催した(会場:東京大学駒場Iキャンパス18号館1階メディアラボ2)。次第は以下の通りである。秋田テレビ制作「秋田人物伝狩野亨吉」(2017.9.30放送)上映、【研究発表】文化資源としての個人文書ー狩野亨吉文書についてー折茂克哉(東京大学)、司馬遼太郎と狩野亨吉丹羽みさと(立教大学)、狩野亨吉と郷土秋田ー秋田県護国神社忠魂碑撰文の経緯ー川下俊文(東京大学・院)、一高旧蔵書と狩野亨吉田村隆(東京大学)。本年度は狩野亨吉文書の整理・調査も概ね順調に進展した。文書の今後の閲覧利用の基盤となる封入・整理作業も大半は終了し、残りを来年度に実施する予定である。川下俊文氏の調査からは秋田の顕彰碑に関わる知見も得られ、上記の秋田テレビの番組で紹介された他、3月の研究会においても報告があった。他機関との連携という点についても、上記の通り、二度の会を持つことができた。本研究課題の拠点である東京大学のほか、東北大学、九州大学、近畿大学の研究者にも参加いただき、有益な議論を交わすことができた。本来は一般公開のシンポジウムなど、大きな規模での開催がより望ましかったが、それは来年度以降に開催したい。

当初予定していた資料撮影については、まだ取りかかっていない。個人情報への配慮について慎重に検討した上で、最終年度である令和元年度に取り組む予定である。今年度は夏の集中整理作業によって、書簡の残り4000通についても整理・封入作業を終える予定である。その上で、書簡の概略をデータ入力する作業に本格的に移行したいと考えている。画像データベースの構築についても、著作権なども問題に十分配慮しながら進めてゆく。狩野亨吉の事績は研究者間では知られているものの、広く一般に認識されているとは言えず、本研究の成果をわかりやすい形で発信していくことが求められている。今年度は東京において研究会を開催したが、来年度(平成30年度)においては可能であれば九州大学伊都キャンパスにおいて研究会もしくはシンポジウムを開催したいと考えている。最終年度となる平成31年度は、狩野亨吉の出身地である秋田大館で開催することを目指したい。書簡のデータ入力および調査については、従来通り行う。より多くの情報を集積していくことで、著作の少ない狩野の残した功績を正当に評価できると予想される。各地に分散している狩野亨吉関係資料の情報共有のため、九州大学、東北大学等の研究者とシンポジウムを行い、意見交換を行う。日程は、現在のところ令和元年11月16日(土)を想定している。旧制一高校長だった狩野亨吉の功績と残された資料群の利用価値について、調査結果を進め、それにより得られた知識を広く世間へ還元するため、駒場図書館において展示を行う。展示期間は令和元年7月1日(月)15日(月)の予定である。年度途中に丹羽みさと氏を研究分担者に加え、所属機関の立教大学に分担金として直接経費50,000円(間接経費15,000円)を配分したため。当初の計画では、当該年度に狩野亨吉文書の撮影を予定していたが、調査を進める上で書簡類のうち、個人情報等の観点から配慮を要するものについて、調査段階で十分に検討してから撮影に入ることにしたため。駒場図書館作成。8頁に狩野亨吉文書についてのコラムを執筆(田村隆)。
相対論的場の偏微分方程式の初期値問題の適切性および非相対論的極限

二次の非線形項を持つ非線形ディラック方程式の初期値問題を空間一次元で考察した。初期値の滑らかさを小さいものにし、超関数まで含める負の指数のソボレフ空間での解の一意存在を得ることができた。ディラック方程式が相違なる伝播速度の波動方程式系で記述されることに着眼し解決を見た。具体的な証明はJ.Bourgainのフーリエ制限ノルムを用いたもので双線形の評価に対しては肯定的な結果とともに否定的なものも得ることができた。この仕事は論文「One dimensional Dirac equation with quadratic nonlinearities」として関連雑誌において公表済みである。上記と同じ問題を別のアプローチを行いより小さい指数のソボレフ空間での、つまりより初期値の滑らかさの低い仮定の下で、解の一意存在を証明した。ここでこのソボレフ空間の指数は上記論文の考察における双線形の評価に対する否定的な結果より小さいものであり、根本的な改良が行われたといえる。この仕事は論文「Dirac equation with certain quadratic nonlinearities in one space dimension」として纏められ関連雑誌に掲載が決定している。非斉次輸送方程式の解に対する双線形の評価式を上記二つの論文の二つの双線形評価を元に考察を行った。輸送方程式系の解の一意存在を得た。この仕事は論文「Bilinear estimates for the transport equations」として纏められ関連雑誌に掲載が決定している。第一の研究成果として小澤徹氏、中村誠氏、中西賢次氏との共同研究により、空間三次元、三乗冪の非線型項を持つ非線型ディラック方程式の解の一意存在を示すことができた。詳しく述べると、尺度不変性の議論により得られる臨界指数が1のソボレフ空間において初期値が小さいときに解が一意的に時刻無限まで存在することを証明した。このとき証明の主なブレイクスルーは解の挙動の時間方向と空間方向の統一的評価で、これまで直交座標で研究されていた既存の評価式を極座標で書き直し、動径方向と回転方向のそれぞれに適した関数空間を設定することにより評価構築に成功した。この仕事は論文「Endpoint Strichartz estimates and global solutions for the nonlinear Dirac equation」として纏めることができ現在関連ジャーナルに投稿中である。第二の成果は小澤徹氏、中村誠氏との共同研究で同じく非線型ディラック方程式をより一般の次元、一般の非線型項に対して解の一意存在を証明することができた。上記の時間空間統一評価は既存のものを使い、解を求める関数空間に工夫を施し結論を得ている。この仕事は論文「Small global solutions for nonlinear Dirac equations」として投稿、そして掲載が決定している。第三の成果は同じく非線型ディラック方程式を空間一次元の場合に絞り、更に精度の高い結論を得ることができた。初期値の滑らかさを小さいものにし、解関数まで含める負の指数のソボレフ空間での解の一意存在を得ることができた。この仕事は論文「One dimensional Dirac equation with quadratic nonlinearities」として投稿中である。この仕事は論文「Endpoint Strichartz estimates and global solutions for the nonlinear Dirace quation」として纏めることができ関連雑誌Journal of Functional Analysisにおいて公表済みである。第二の成果は同じく非線型ディラック方程式に対し空間一次元の場合に、更に精度の高い結論を得ることができた。この仕事は論文「One dimensional Dirac equation with quadratic nonlinearities」として纏められて現在関連雑誌に投稿中である。

この仕事は論文「Dirac equation with certain quadratic nonlinearities in one space dimension」として纏められ関連雑誌に掲載が決定している。非斉次輸送方程式の解に対する双線形の評価式を上記二つの論文の二つの双線形評価を元に考察を行った。輸送方程式系の解の一意存在を得た。この仕事は論文「Bilinear estimates for the transport equations」として纏められ関連雑誌に掲載が決定している。
雌雄交尾器の「錠と鍵」的共進化過程における遺伝的背景の解明

性選択によって多様化する交配隔離形質の進化過程を解明することを目的として、種特異的な交尾器形態に雌雄の「錠と鍵」的対応が見られるオオオサムシ亜属を用いて研究を行った。これまでに、2種のオサムシの予備的な種間交配からF1・F2および両方向戻し交配(BC1・BC2)世代を作製し、量的遺伝学的解析により、交尾器形態を支配する遺伝的背景の概要を明らかにした(今年度Heredityに発表済み)。また、F1きょうだい間交配によって得られたF2世代の遺伝子型をAFLP多型解析によって決定し、基盤連鎖地図を作製した。このことにより、野外集団のオサムシを用いた連鎖地図作製およびQTL解析への具体的な道筋が示されたものの、供与個体数が少なかったため、信頼のおける結果とは言い難かった。そこで今年度はさらに信頼性の高いマッピング世代を得るため、平成17年度より交配系を拡張した。本年度は、以前と同様にF1きょうだい同士の交配実験を行い、177個体のF2世代を育成し、表現型データをともなった多数の個体を得ることに成功した。これらについてまずはAFLPで分離世代の遺伝子型を特定した。現在までに66個のマーカーが9個の連鎖群に位置づけられており、今後さらに解析を続ける予定である。また、この連鎖地図および表現型データ(交尾片長・交尾片幅・膣盲嚢長)に基づいて分散分析法を用いた予備的なQTL解析を行ったところ、それぞれについて形質に有意な種間差を与えるマーカーの存在が示唆され、そのうち少なくともひとつは交尾片の長さと幅の両方の形質と連鎖していた。このことは、交尾器形態が量的形質でありながらも比較的少数の遺伝子によって支配されているという予測と合致する。また、交配系の親2種のうち1種を用いて92対のマイクロサテライト用プライマーを作製した。これらのうち、84対のプライマーで多型が認められ、52対では両親を完全に見分けることができることが明らかとなり、マッピングに有効であることが示された。性選択によって多様化する交配隔離形質の進化過程を解明することを目的として、種特異的な交尾器形態に雌雄の「錠と鍵」的対応が見られるオオオサムシ亜属を用いて研究を行っている。これまでに2種のオサムシの種間交配からF1・F2および両方向戻し交配(BC1・BC2)集団を得た。これらの世代について、以下のような研究を展開した。1.オサムシにおける予備的連鎖地図の構築F1のきょうだい交配(full-sib)から得られたF2世代について、AFLPにより遺伝子型を特定し連鎖解析を行うことで、予備的な連鎖地図を作製した。現在までに約50個のAFLPマーカーが、オサムシの染色体数(n=13)と一致する13の連鎖群上に位置づけられている。この結果は、オサムシとAFLPを用いた現在の系において、比較的精度の高いマッピングが実行可能であることを具体的に示すものである。2.交尾器形態の遺伝的背景交尾器形態を支配する遺伝的背景の概要を把握するため、世代平均を用いた解析を行った。F1・BC1・BC2および両親(P1・P2)の5世代について交尾器形質を計測し、世代ごとの平均・分散のデータから、交尾器形態に種間差をもたらす遺伝効果と有効因子数を推定した。遺伝効果についてはjoint-scaling testを行い、有効因子数はCastle-Wrightの推定式を用いた。その結果、(1)関与遺伝子座の効果はほとんどが相加的であること、(2)オス交尾片の長さと幅に関与する遺伝子座の推定数はそれぞれ4.9±1.9、3.9±1.6個、メス膣盲嚢の長さについては1.5±0.6個であること、が明らかになった。以上の結果から、交尾器形態は比較的単純な遺伝効果をもつ少数の遺伝子座によって支配されていることが示唆された。3.マッピング用の世代育成精度の高いQTLマッピングを行うためには、これまでに得られたF2よりも多数の個体が必要であるため、新たに分離世代の育成に着手した。現在までに充分な数のF1が得られており、平成18年度初旬にはF2の育成が完了する。

現在までに66個のマーカーが9個の連鎖群に位置づけられており、今後さらに解析を続ける予定である。また、この連鎖地図および表現型データ(交尾片長・交尾片幅・膣盲嚢長)に基づいて分散分析法を用いた予備的なQTL解析を行ったところ、それぞれについて形質に有意な種間差を与えるマーカーの存在が示唆され、そのうち少なくともひとつは交尾片の長さと幅の両方の形質と連鎖していた。このことは、交尾器形態が量的形質でありながらも比較的少数の遺伝子によって支配されているという予測と合致する。また、交配系の親2種のうち1種を用いて92対のマイクロサテライト用プライマーを作製した。これらのうち、84対のプライマーで多型が認められ、52対では両親を完全に見分けることができることが明らかとなり、マッピングに有効であることが示された。
がん抑制遺伝子RB1CC1のシステム破綻による発がん機構とその制御

RB1CC1はRBを介した細胞増殖抑制の系とTSC-mTORを介した蛋白合成、細胞成長の制御系をクロストークさせながら、組織、生体の恒常的システム維持に貢献する。本年度は主にRB経路への貢献について、詳細に解析した。RB経路への貢献は、RB1CC1分子が細胞核内でhSNF5,p53両分子と転写因子複合体を形成することによって、p16,p21,RB1すべての発現を亢進させるものであると明らかにできた。一方で、RB1CC1は細胞質においては、TSC-mTOR経路、mTOR活性化因子として働く。両系は、RB1CC1低発現の骨髄では効率的な細胞増殖継続のために、RB1CC1高発現の神経、筋では過剰な細胞増殖を来すことなぐ、細胞、組織を大型に維持するために機能している。更に最近、RB1CC1の発現状態が乳癌症例の生存率に大きく関与していることを明らかにできた。RB1CC1の細胞質での働きと細胞核内での機能を病理標本において簡便に判別することによって、臨床的予後が早期に類推でき、治療選択の一指針にもなり得る事実が明らかになった。新規分子であるRB1CC1の機能を明らかにすることによって、本経路の破綻より生じる発がんの機構を理解することを目的として研究を行っている。これまでにRB1CC1結合分子として、TSC1,GADD34,hSNF5,Smad7等を同定していたが、本年度は特にhSNF5との関わりについて解析した。CAG-loxP-neo-loxP-FlagRB1CC1を導入したマウスの解析においては、全身性のRB1CC1高発現マウスの他、肝特異的、骨、軟骨特異的マウスを得てきているので、これらマウスの解析を進めることによって、RB1CC1の生体内における機能を明らかにしたい。また、RB1CC1 conditional knock-out mouseについては、これを樹立したMichigan大学のグループよりマウスの分与を受け、共同で研究を進めてゆく計画である。
居住環境における行動蓄積のための動作解析手法に関する研究

本研究では,人間と機械が密に協調する将来の人間支援システムに不可欠な基礎的技術となる動作認識手法の開発を目指し,その中核となる動作解析・モデル化について「人間の活動の基盤である居住環境における日常行動」を対象に研究を行う.そのために,人の日常行動を解析するための道具立てを開発し,それにより記録・蓄積された行動情報を解析処理するための手法を確立する.これまでに進めてきた視覚センサ群や圧力センサ群に関するセンサ情報処理研究をおしすすめ,それらから得られる情報を統合処理することでシンタクティックレコーディング(統語的記録)するシステムの開発と長時間・長日数にわたって記録された行動情報の解析手法を研究している.本研究では,動作データベースの統計分析に基づく動作解析手法の開発として,人間と機械が密に協調する将来の人間支援システムに不可欠な基礎的技術となる動作認識手法の開発を念頭に,その中核となる動作解析,モデル化を中心課題としている.初年度の今年は,まず,モーションキャプチャスタジオで取得されたデファクトスタンダードのBVH形式で記録された運動情報集であるBIOVISION社のMOTIONCOLLECTIONなどのデータとこれまでの研究で天井カメラは床センサにより長時間・長日数にわたってためてきた日常生活空間における動作情報を比較分析することにより,単なる関節位置・姿勢といった運動情報と「まっすぐ歩いている」「ものを右手で引き寄せた」といった行為・動作情報との対応関係の統計的解析を行なった。視覚センサ群と圧力センサ群の統合による動作理解手法の開発として,人の日常行動を解析するための道具立てとして,過去の研究で開発してきた天井カメラセンサ・床センサから得られる位置・姿勢情報から上で述べたようなレベルの行為・動作情報として認識するための手法の開発を開始した.それにより,記録,蓄積された行動情報を動作として理解する手法確立の可能性が示された。
作用点が複数ある低用量化学物質の毒性の解析法

本年度は,ビスフェノールAを用いて実施した曝露実験で得られた脳試料について,マイクロアレイによる遺伝子発現の定量を行った.すなわち,0.0055.0mg/L曝露群に対照群を加えた5群から,2群を選び対比較する方法によって遺伝子発現への影響を検討した.主要な結果は以下の通り:対照群と比較した場合,最大用量(5mg/L)群で発現に変化(2倍あるいは1/2倍より大きい変化)のあった遺伝子は25の遺伝子に増加が1個で減少が認められた.これに対し低用量群の中の0.05mg/L群では発現の増大した遺伝子が16個,減少した遺伝子が19個認められた.0.005mg/L群においては,増大した遺伝子は5個,発現減少遺伝子が28個となった.0.05mg/Lで反応した遺伝子のうちMus musculus serine incorporator 3を含む2遺伝子は最大用量においても増加していた.したがって,残りの14個が低用量のみで増大していたことになる.一方,発現が抑制された遺伝子は,量によって全く異なっており,共通の遺伝子を見いだせなかった.一方,0.05mg/Lと0.005mg/L群の間には,共通して変化する遺伝子は見いだせなかった.これらの結果より,より低用量においてのみ発現変化する遺伝子候補を複数見いだすことができた.これらの遺伝子変化をrealtime-PCRで確認した後,個々の遺伝子発現と毒性発現との関連を検討することが今後の課題となる.本年度は,当初予定のエストロゲン様作用を有する化学物質としてビスフェノールA(BPA)を用い,In vivoにおける量-反応関係を検討した.C57BL/6Jマウスを妊娠8日で購入,妊娠10日からBPAを飲料水に添加して曝露を開始した.既存文献の中でも比較的低用量の報告を参考に,量は,0.0055.0mg/Lまで(対照群を含めて)5段階を設けた.分娩は通常におこなわせ,特にculminationは行なわず,分娩後も同じ濃度で曝露を継続,新生仔が出生12日(PND12)に達した時点で麻酔下に解剖して,組織のサンプリングを行なった,母体脳(大脳・小脳・その他の部位に3分割).新生仔の雌雄それぞれ2匹ずつを選び,脳を摘出,冷凍保存した.この曝露において,各群n=4としたが,仔を出産しなかった個体が,5,0.5mg/L群の中に,それぞれ1,2個体あった.さらに,5,0.05,0.005の各群それぞれ1母体では,出生時における仔の一部の死亡が観察された.対照群にはこのような事象は観察されなかった.生後12日目(解剖時)まで仔の数はほとんど変化しなかったが,12日の時点での平均litter sizeは,対照群から順に,8.3,7.0,7.5,3.3,5.5であって,高用量2段階が胎仔毒性を有するのは明らかであり,以降の実験は0.05mg/Lの用量で実施すべきことが示唆された.現在,採取組織をDNAマイクロアレイにより,RNAの発現量を探索的(マウス用搭載数5,000のチップを使用)に検討中である.なお,年度当初に分担者2名の異動があったこと,研究代表者の実験室でも大型機器を導入したことなので,実験は当初の予定より遅れることとなったが,次年度(最終年度)は当初予定へのキャッチアップを目指して計画を実施する予定である.本年度は,ビスフェノールAを用いて実施した曝露実験で得られた脳試料について,マイクロアレイによる遺伝子発現の定量を行った.すなわち,0.0055.0mg/L曝露群に対照群を加えた5群から,2群を選び対比較する方法によって遺伝子発現への影響を検討した.主要な結果は以下の通り:対照群と比較した場合,最大用量(5mg/L)群で発現に変化(2倍あるいは1/2倍より大きい変化)のあった遺伝子は25の遺伝子に増加が1個で減少が認められた.これに対し低用量群の中の0.05mg/L群では発現の増大した遺伝子が16個,減少した遺伝子が19個認められた.0.005mg/L群においては,増大した遺伝子は5個,発現減少遺伝子が28個となった.0.05mg/Lで反応した遺伝子のうちMus musculus serine incorporator 3を含む2遺伝子は最大用量においても増加していた.したがって,残りの14個が低用量のみで増大していたことになる.一方,発現が抑制された遺伝子は,量によって全く異なっており,共通の遺伝子を見いだせなかった.一方,0.05mg/Lと0.005mg/L群の間には,共通して変化する遺伝子は見いだせなかった.これらの結果より,より低用量においてのみ発現変化する遺伝子候補を複数見いだすことができた.これらの遺伝子変化をrealtime-PCRで確認した後,個々の遺伝子発現と毒性発現との関連を検討することが今後の課題となる.
新生児低酸素性脳障害における脳エネルギ-代謝と臨床検査との相互関係に関する研究

低酸素虚血性脳症は脳性麻痺の主要な原因疾患であり,その病態を解明することは非常に重要である。今回生後24時間以内の新生仔豚を用い,低酸素負荷前後の脳内エネルギ-代謝(CEM)の動態を^<31>PーNMRにより測定すると共に血液生化学的検査成績,脳波等と比較検討した。臍動脈カテ-テルを挿入し血圧・心拍数を測定し,気管内挿管後人工呼吸器にて急激に60分前後で低酸素にした群(A群:7頭)と緩徐に120分前後で低酸素にした群(B群:6頭)に分けて検討した。〔結果〕1.負荷開始後両群共に血圧が上昇する間は,CEMは殆ど変動せず,B群ではその後血圧低下と共に,A群ではやや遅れて急激にPCr・pHi・ATPは低下し,Piは上昇した。PCr/Piは,蘇生後血圧の上昇と共にA群は前値にまで回復したが,B群は70%までしか回復しなかった。負荷中両群共血圧上昇時には,PCr/Piはほぼ一定に保たれていたが,血圧低下時B群は血圧と正の相関をもって低下したが,A群では平均動脈血圧60mmHg前後まではほぼ一定で,それ以下で正の相関をもって低下した。蘇生時のpHiは,A群に比しB群は有意に低値を示したが,蘇生後では逆に有意にアルカロ-シスを示した。又両群共負荷中PCr/Piは,動脈血pH・BEと正の相関を,乳酸・ヒポキサンチンと負の相関を示した。これよりCEM障害の臨界値は,動脈血pH7.25前後,BEー7μmol/1前後,乳酸95mg/dl前後,ヒポキサンチン23μg/ml前後と考えられた。2.負荷中脳波はA群ではCEM低下の時期とほぼ一致して,B群ではCEMの低下に遅れて平坦化した。〔結論〕1.脳内アシド-シスが強度になると,蘇生後脳内はアルカロ-シスになることが証明され,Na^+ーK^+ATPaseの障害による可能性が示唆された。2.動脈血pH・BE・乳酸・ヒポキサンチンの変動の値からCEMを推定することが可能であることが証明された。
三次元的に方位制御された短繊維で強化したマイクロ構造物の光造形

本研究では,磁界を用いて配向した短繊維で強化したマイクロ部品を光造形法によって製作することを目的としている.その方法を以下に述べる.液体の紫外線硬化樹脂と強磁性体の短繊維を混合する.この混合物に磁界を印加すると,強磁性体の短繊維の両端は分極し,磁力線の方向に短繊維の長手軸方向が配向する.この状態で混合物の表面上を紫外線レーザービームによって照射して所望の形状に樹脂を硬化させる.以上の工程によって,方向を揃えた短繊維で強化したマイクロ部品を製作することができる.最初に,本方法によって配向が可能であることを理論的に検証した後に,造形を行う装置を設計,製作し,配向実験および樹脂硬化実験を行った.強磁性体の短繊維としては,長さ0.32μm,直径0.04μmの磁性酸化鉄を使用した.この磁性酸化鉄を液体の紫外線硬化樹脂に混合すると,短繊維は微小であり,液体樹脂の粘度が高いために,短繊維はほとんど沈降しないことを計算の上で確かめた.次に,短繊維と液体樹脂の混合物に一様磁界が印加されると,短繊維の長手軸が磁界方向に向くようにモーメントが作用することも計算の上で確かめた.以上の検討を行った後,造形装置を製作した.造形部分を囲んで水平面内の周囲4方向と底面に電磁石を設置した.電磁石は自作し,鉄芯には高い透磁率を有するパーマロイを使用した.製作した造形装置によって短繊維を配向できることを確認し,配向時間を短縮するための条件について検討を行なった.これらの結果を利用して,面内で方位制御された短繊維で強化した簡単な構造物の造形を行った.次に,その内部で短繊維を配向した紫外線硬化樹脂を積層する実験を行った.積層した樹脂の厚さは20μm程度である.現状では,積層数は2であるが,顕微鏡観察により,それぞれの層において,設定した方向に配向していることを確認した.本研究では,磁界を用いて配向した短繊維で強化したマイクロ部品を光造形法によって製作することを目的としている.その方法を以下に述べる.液体の紫外線硬化樹脂と強磁性体の短繊維を混合する.この混合物に磁界を印加すると,強磁性体の短繊維の両端は分極し,磁力線の方向に短繊維の長手軸方向が配向する.この状態で混合物の表面上を紫外線レーザービームによって照射して所望の形状に樹脂を硬化させる.以上の工程によって,方向を揃えた短繊維で強化したマイクロ部品を製作することができる.最初に,本方法によって配向が可能であることを理論的に検証した後に,造形を行う装置を設計,製作し,配向実験および樹脂硬化実験を行った.強磁性体の短繊維としては,長さ0.32μm,直径0.04μmの磁性酸化鉄を使用した.この磁性酸化鉄を液体の紫外線硬化樹脂に混合すると,短繊維は微小であり,液体樹脂の粘度が高いために,短繊維はほとんど沈降しないことを計算の上で確かめた.次に,短繊維と液体樹脂の混合物に一様磁界が印加されると,短繊維の長手軸が磁界方向に向くようにモーメントが作用することも計算の上で確かめた.以上の検討を行った後,造形装置を製作した.造形部分を囲んで水平面内の周囲4方向と底面に電磁石を設置した.電磁石は自作し,鉄芯には高い透磁率を有するパーマロイを使用した.製作した造形装置によって短繊維を配向できることを確認し,配向時間を短縮するための条件について検討を行なった.これらの結果を利用して,面内で方位制御された短繊維で強化した簡単な構造物の造形を行った.次に,その内部で短繊維を配向した紫外線硬化樹脂を積層する実験を行った.積層した樹脂の厚さは20μm程度である.現状では,積層数は2であるが,顕微鏡観察により,それぞれの層において,設定した方向に配向していることを確認した.本研究では,磁界を用いて方位制御した短繊維で強化したマイクロ部品を光造形法によって製作することを目的としている.その方法を以下に述べる.液体の紫外線硬化樹脂と強磁性体の短繊維を混合する.この混合物に磁界を印加すると,強磁性体の短繊維の両端は分極し,磁力線の方向に短繊維の長手軸方向が配向する.この状態で混合物の表面上を紫外線レーザービームによって照射して所望の形状に樹脂を硬化させる.以上の工程によって,方向を揃えた短繊維で強化したマイクロ部品を製作することができる,平成17年度は,本方法によって方位制御が可能であることを理論的に検証した後に,造形を行う装置を設計,製作し,配向実験および樹脂硬化実験を行った.強磁性体の短繊維としては,長さ0.32μm,直径0.04μmの磁性酸化鉄を使用した.この磁性酸化鉄を液体の紫外線硬化樹脂に混合すると,短繊維は微小であり,液体樹脂の粘度が高いために,短繊維はほとんど沈降しないことを計算の上で確かめた.次に,短繊維と液体樹脂の混合物に一様磁界が印加されると,短繊維の長手軸が磁界方向に向くようにモーメントが作用することも計算の上で確かめた.以上の検討を行った後,造形装置を製作した,造形部分を囲んで水平面内の周囲4方向と底面に電磁石を設置した.電磁石は自作し,鉄芯には高い透磁率を有するパーマロイを使用した.製作した造形装置によって短繊維を方位制御できることを確認し,方位制御に要する時間や条件などを検討した.

さらに,方位制御した状態で樹脂を硬化させた.これらの結果を利用して,面内で方位制御された短繊維で強化した簡単な構造物の造形は行った.本研究では,磁界を用いて方位制御した短繊維で強化したマイクロ部品を光造形法によって製作することを目的としている.その方法を以下に述べる.液体の紫外線硬化樹脂と強磁性体の短繊維を混合する.強磁性体の短繊維としては,長さ0.32μm,直径0.04μmの磁性酸化鉄を使用した.この混合物に磁界を印加すると,強磁性体の短繊維の両端は分極し,磁力線の方向に短繊維の長手軸方向が配向する.この状態で混合物の表面上を紫外線レーザービームによって照射して所望の形状に樹脂を硬化させる.以上の工程によって,方向を揃えた短繊維で強化したマイクロ部品を製作することができる.前年度は主に,造形を行う装置を設計,製作し,基礎的な配向実験を行なった.本年度は,製作した装置を用いて以下のような実験を行なった.本実験装置は三次元的に短繊維を配向することができるように,造形部分を囲むように電磁石が設置されている.電磁石の鉄心には透磁率の高いパーマロイを使用している.磁界を印加すると,磁力線は磁界印加に関与していない電磁石の鉄心を通りやすくなってしまう.このため,造形部分に印加される磁界の値は小さくなり,配向に要する時間が長くなる.一方,実際に造形を行なう場合には,配向時間は短いほうが良い.このため,短繊維として用いた磁性酸化鉄をあらかじめ磁化しておくことによって配向時間を短縮させた.この配向時間を短縮するための条件について検討を行なった.次に,その内部で短繊維を配向した紫外線硬化樹脂を積層する実験を行った.積層した樹脂の厚さは20μm程度である.現状では,積層数は2であるが,顕微鏡観察により,それぞれの層において,設定した方向に配向していることを確認した.