hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スラリー保持機能を発現する電界砥粒制御技術による高能率加工メカニズムの確立

そこで,赤上らは電界砥粒制御技術を提案し,アクティブにスラリーや砥粒を研磨下に招き込み,その配置が良好になる技術を提案してきている.H23年度はガラス基板を試料にし,電界を印加した環境下にて電界砥粒制御技術が及ぼす遊離砥粒研磨技術の可能性,特に電界印加有無の状態におけるスラリーの流動挙動について詳細なる検討を深めた.この結果,電界を印加することで,上定盤にスラリーが引き寄せられ,遠心力に逆らいながらも定盤内に流入する様子を確認した.実際の研磨においても電界作用によって,研磨試料に対してスラリーの流入が良好になるとともに,印加電界強度の増加にしたがって,スラリー分布面積が増加することを明らかにした.すなわち電界印加時によって研磨下にスラリーを長く留めておくことが可能となった.これにより,砥粒を含むスラリーは研磨下において,その作用性が向上することになる.一方,電界印加によって,研磨レートは,20%向上すること,また研磨試料中央部の表面粗さが,良好になること明らかにした.また,加える最適な印加周波数が存在するという実験結果も得られた.これらの成果は世界的も極めて貴重な成果であり,まさに日本のオリジナル技術である.今後も継続して高めて行く.
社会的インフラとイノベーション政策の動学分析

イノベーションを伴う内生的成長モデルを社会的インフラを含むように拡張し、次の主要な研究結果を導出した。1不完備契約論のプローチを内生的成長論のフレームワークに組み入れることによって、研究成果に対する所有権配分と経済発展段階の関連性を理論的に解明した。2ディレクティッドな技術変化を伴う既存の内生的成長モデルに汚染排出とそれに対する家計の評価を組み入れてモデルの拡張を行い、有意味な帰結を導出した。本研究では、経済制度や社会的インフラの違いが、イノベーション政策の経済促進効果にどのような影響をもたらすかを中心に検討する。本年度は、次年度以降の研究のために資料収集を行い、海外の研究者との意見交換を行い、さらに、幾つかの点で、社会的インフラと経済成長の本格的な研究に着手した。具体的には、下記の通りである。(1)フランス・イギリス・ドイツの研究者を訪問して、研究上の情報を入手した。OECDを訪問し、3名の研究者からR&Dのデータに関する作成状況と情報入手の具体的な方法に関して説明を受けた。さらに、イギリスのバース大学のジョシー博士と会い、インド経済の状況、特に、ケーララ州の教育制度と経済発展について、示唆を受けた。また、経済成長モデルの構成に関しては、ドイツのビーレフェルト大学のボーム教授を訪問し、マクロ経済動学に関する新しい研究動向について意見を交換した。(2)研究に関しては、次のように行った。(1)大学院生の谷晶紅氏と共同研究を行い、アセモグル等(2006)の経済成長モデルにイノベーション契約に関するシステムを導入し、イノベーション契約が経済発展に伴って、どのように変化するかに関する理論的な解明を行った。この結果は、アジアの経済発展のメカニズムを解明し、今後の経済発展の方向を解明するのに有意義であると思われる。この成果は、日本応用経済学会春季大会で報告し、査読つきの学会誌に投稿し、受理された。(2)大学院生のバラス氏と共同研究を行い、経済成長と所得分配に関する論文を完成させ、日本応用経済学会春季大会とシンガポールにおける国際学会で報告した。こ結果は、マッチングを支える価格メカニズムを解明しており、経済発展に伴う熟練技能労働の評価を考えるのに有意義である。知識基盤経済を的確に描写すると想定されるイノベーションを伴う内生的成長モデルに環境要因を導入して、環境汚染と経済成長に関する理論分析とデータに基づく分析を行った。ついで、経済成長モデルにおいて共通に設定されている無限時間視野についてのモデル構造上の理論的改良を行った。最後に、OLGモデルのもとで、貧困と成長の問題を考察した。具体的には、次のような点で先行研究の議論の拡張を行った。(1)経済学研究院の谷助教、ショウ氏(博士課程)と共同研究を行い、環境要因と経済成長の関連についての理論的・実証的分析を行った。具体的には、アセモグル(2002)の偏向的技術進歩の議論を援用して、環境要因とイノベーションを内生的成長モデルのフレームワークに組み込み、環境と成長の問題を理論的に考察した。さらに、中国、韓国、日本における環境汚染と経済成長の関連について種々のデータの解析を行い、11月に開催された2010AECFにて、報告を行った。(2)経済成長の問題を考察するために、経済理論の文献では時間視野として無限時間視野が通常使用されている。無限時間視野の問題を現実的な視点から厳密に考察するために、動学的非効率性とアグリーアビリティの問題を考察し、2010年の中国数量経済学会で報告を行った。現実的な視点から内生的成長を含む経済成長の問題を動学的なフレームワークで考察するためにぜひとも必要な措置であると思われる。(3)OLDモデルにおいては、人的資本・物的資本の蓄積状態に関する分析をベースに、経済成長と所得分配の長期変動の態様が理論的にかなり明らかにされている。しかし、現実には、ある家計は貧困の罠に陥り、他の家計は裕福になっているという現状がある。九州国際大学の松尾准教授と-緒に先行研究のサーベイを行い、その原因を解明できるような理論的な研究を開始した。知識基盤経済においては、情報技術の急速な進展のため、学術における科学と産業における科学技術の距離が縮小し、密接に関連してきている。そのような経済では産業イノベーションが重要であり、さらに教育制度等の制度を含む社会的インフラの充実も重要な課題である。本研究では、このような経済制度や社会的インフラの違いが、イノベーション政策の経済成長促進効果にどのような影響をもたらすかを中心に検討する。本研究では、理論分析とともに、インドにおける実態調査を行う予定である。本年度の研究では、第Iに不完備契約を伴う内生的成長モデルのもとで、社会インフラ整備状況と成長促進政策の関連について、池下准教授(金沢大学)、中村教授(神戸大学大学院経済学研究科)と共同研究を行い、その研究成果を国際コンファレンスで報告した。第2に、松尾助教(九州国際大学)とOLGモデルの下で教育制度と経済成長の関連について理論的検討を昨年に引き続いて継続して行った。

第3に、谷准教授(佐賀大学)、肖氏(九州大学博士院生)、劉氏(九州大学修士課程院生)と共同研究を行い、イノベーションと再生可能資源、および地球環境の問題に関する理論的研究を行った。第4に、肖氏、田鹿氏(九州大学博士院生)と共同で、プロダクト・サイクルに関する論文を執筆し、日本応用経済学会で報告を行った。最後に、インドにおけるインフラ整備と経済成長に関する実証的研究については、田鹿氏、野田准教授(山形大学)と共同で、計量分析に必要なデータ処理の研究会を継続して行い、さらに計量分析に必要なデータを収集した。今後は、インドの州間の違いに関するデータを整備する必要がある。補足であるが、チェンナイのインドエ科大学(IITMadras)とニューデリー近郊の東芝を訪問し、実態調査を行った。本年度の研究成果は次のようなものである。経済成長に関する最近の研究潮流アセモグル(2009)によって展開されているように、内生的成長論の最近の理論的研究の進展は急速である。経済成長に関する理論的研究のサーベイは部分的にアセモグル(2009)によってもなされているが、ヘルプマン(2004)で制度と経済成長の関連に関する部分を含めて、見事な議論が展開されている。しかし、社会関係資本・文化、地球環境といった要素に関しては、全く言及されていない。本研究では、社会関係資本、制度(経済制度、政治制度)と経済成長の関連について最近の議論の概括を行い、さらに、シンクとソースといった側面から地球環境と経済成長の関連に関する議論の整理と行う。この研究は国際学会で報告され、国内の査読付き雑誌に掲載される。知識基盤経済のもとでのグリーン経済における環境問題と経済成長に関する研究知識基盤社会のもとでのグリーン経済を適切に描写するものとしてディレクチッドな技術進歩を伴う内生的成長モデルに、汚染排出の問題を組み入れて、議論の拡張を行った。具体的には、代表的な先行研究のフレームワークのもとで、天然資源の使用によって環境汚染が生じるメカニズムを導入し、しかも環境汚染に関する評価を含むように家計の選好を導入し、拡張したモデルのもとで、環境税等の政策効果について有意味な帰結を導出した。その研究成果を九州大学での教え子であるリュウ・キンコウ(九州大学博士課程院生)と共同で論文を作成し、2012年度九州経済学会(熊本学園大学)で報告する。理論的分析に関しては順調に進行しているが、計量分析については、データの収集が若干遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度が最終年度であるので、インフラと経済成長に関する理論的分析を進める予定である。それと同時に、インドのインフラに関するデータの収集を行い、計量分析を行う予定である。
散乱特性とスペクトロミクスによる食品の熟成モニタリング手法の開発

本研究では、計測対象の光散乱特性と吸光・発光特性を網羅的に計測する手法を開発し、食品の熟成に伴う物理的構造や化学成分の変化を調べることを目的としている。本年度は研究実施計画にしたがい、以下の2テーマに沿って研究を進めた。電気インピーダンス法による肉の熟成プロセスモニタリング:電気インピーダンス法は、試料に交流電流を流し、試料がもつ抵抗値(インピーダンス)を測定する手法である。電気インピーダンスは試料の化学成分だけでなく物理構造(細胞の状態等)にも大きく影響を受けるため、散乱分光計測に類似した情報を得られる。そのため、装置の構造が比較的単純な本手法を用い、本研究の最終目的である、散乱分光測定とスペクトロミクスによる食品熟成プロセスのモニタリングを行う際の課題を探った。熟成指標としては、牛肉の硬さ(ワーナーブラッツラー法で測定)、熟成日数、および水分保持能を用いた。蛍光指紋によるコーヒー豆熟度の判別:コーヒーの未熟豆は、渋みや苦み、生臭さの原因となり、コーヒー飲料の品質低下を及ぼす。このような未熟豆を選別することを目的とし、蛍光指紋を用いた判別手法を開発した。まずは、取得した蛍光指紋の解析により判別に寄与する波長を選定し、蛍光イメージングへの応用を検討した。さらに、判別に寄与する成分を推定し、それらの成分の定量を行った。解析の結果、未熟豆は正常豆よりもクロロフィル蛍光が強いことがわかり、クロロフィル蛍光に対応する500-600nmの波長帯を用いることにより迅速な判別ができることがわかった。当該年度の9月頭から3月末まで産前・産後および育児休業を取得した。休業前の期間は、昨年度に続き下記2テーマに沿って研究を進めた。電気インピーダンス法による肉の熟成モニタリング:肉の繊維方向に対して、垂直・平行方向での電気インピーダンスを計測したところ、筋繊維に垂直な方向で電気を流した時の方がインピーダンスは大きく、また、垂直・平行方向のインピーダンスの比は肉の熟成に伴い小さくなることがわかった。これは熟成に伴い筋繊維の分解が進み、異方性が消失することよるものだと考えられる。同様な現象が散乱分光でも報告されており、異方性の強弱を熟成のパラメータとして用いることの可能性が示唆された。蛍光指紋によるコーヒー豆熟度の判別:未熟豆と正常豆の蛍光指紋パターンの違いから、未熟豆にはクロロフィルが多く含まれていることが示唆された。クロロフィルが蛍光を示す500-600nm付近の波長を用いることにより未熟豆の判別が可能であることを示した。同じ波長帯を用いることで、逆に樹上で長期間熟したコーヒー豆を高付加価値食品として判別できる可能性が示唆された。本年度は研究計画のうちのステップ2に当たる食品の熟成プロセスモニタリングを主に実施したため、今後はステップ1に当たる散乱分光システムの構築およびモデル試料の計測を行う。システム構築は、(国研)農研機構の蔦研究員と共同で行う予定である。モデル試料は吸光物質(染料)と散乱物質を複数水準の濃度で混合することにより調製する。吸光度および散乱係数が既知の試料を散乱分光システムで計測することにより、今後未知の試料を計測する際のパラメータ選択を行う。さらに、測定対象として、複数の熟成期間を経たチーズを準備し、散乱分光システムで計測し、熟成期間と散乱・吸光特性との関係性を調べる。研究実施計画に添い、本年度は以下の2テーマに沿って研究を進めた。電気インピーダンスおよび蛍光指紋による肉の熟成プロセスモニタリング:電気インピーダンス法および蛍光指紋法の2つの技術を用い、牛肉の熟成プロセスをモニタリングした。電気インピーダンス法は、試料に交流電流を流し、試料がもつ抵抗値(インピーダンス)を測定する手法であり、蛍光指紋法は試料の自家蛍光を網羅的に測定する方法である。熟成指標としては、牛肉の硬さ(ワーナーブラッツラー法で測定)、熟成日数、および水分保持能を用い、電気インピーダンス法の各パラメータおよび蛍光指紋データからこれらの指標を推定した。蛍光指紋によるアボカドの追熟プロセスモニタリング:収穫後に追熟プロセスを経て食されるアボカドを対象に、追熟過程での成分変化を蛍光指紋法により計測した。追熟の指標としてはテクスチャーアナライザーで測定した果肉の硬さを用い、果肉と外果皮の蛍光指紋データから果肉硬さおよび追熟度合い(「未熟」「適熟」「過熟」)を推定した。果肉と外果皮の計測には、同軸落射システムを用い、試料を切断することなく計測を可能とした。本年度は研究計画のうち、熟成指標の計測、および下記の2テーマに沿って食品の熟成プロセスのモニタリングを行なった。肉の熟成プロセスモニタリング:牛肉の熟成工程を電気インピーダンス法および蛍光指紋法を用いてモニタリングした。電気インピーダンス法では、肉の繊維方向に対して平行および垂直に電気を流したときのインピーダンス値の比を求めたところ、肉の熟成に伴って比が小さくなることがわかった。熟成に伴って筋繊維の構造が変化することによる、主に物理構造の変化が電気インピーダンス値を変化させていることが推察され、肉の熟成度合いを調べるための有用な技術であることがわかった。本テーマの成果は投稿論文1報としてまとめた。

一方、蛍光指紋法を用いたモニタリングでは、局所的な組成の違い(脂肪と赤身の割合)が蛍光指紋に大きな影響を与えてしまい、相対的に小さい熟成に伴う変化を捉えるのが困難であった。測定面積を大きくとり、平均化する等の処理が必要であると考えられる。アボカドの追熟プロセスモニタリング:アボカドの追熟度合いは外果皮および果肉の蛍光指紋から高い精度で推定可能であった。追熟が進むにつれ、外果皮および果肉のクロロフィル量が減少し、また、過熟段階になって果肉が黒っぽく変色すると、エピカテキン等のポリフェノールの蛍光ピークが極端に弱くなることがわかった。アボカドの追熟度合いを「未熟」「適熟」「過熟」に分け、外果皮の蛍光指紋からこの分類を推定したところ、95%以上の精度で推定が可能であった。本研究では、計測対象の光散乱特性と吸光・発光特性を網羅的に計測する手法を開発し、食品の熟成に伴う物理的構造や化学成分の変化を調べることを目的としている。本年度は研究実施計画にしたがい、以下の2テーマに沿って研究を進めた。電気インピーダンス法による肉の熟成プロセスモニタリング:電気インピーダンス法は、試料に交流電流を流し、試料がもつ抵抗値(インピーダンス)を測定する手法である。電気インピーダンスは試料の化学成分だけでなく物理構造(細胞の状態等)にも大きく影響を受けるため、散乱分光計測に類似した情報を得られる。そのため、装置の構造が比較的単純な本手法を用い、本研究の最終目的である、散乱分光測定とスペクトロミクスによる食品熟成プロセスのモニタリングを行う際の課題を探った。熟成指標としては、牛肉の硬さ(ワーナーブラッツラー法で測定)、熟成日数、および水分保持能を用いた。蛍光指紋によるコーヒー豆熟度の判別:コーヒーの未熟豆は、渋みや苦み、生臭さの原因となり、コーヒー飲料の品質低下を及ぼす。このような未熟豆を選別することを目的とし、蛍光指紋を用いた判別手法を開発した。まずは、取得した蛍光指紋の解析により判別に寄与する波長を選定し、蛍光イメージングへの応用を検討した。さらに、判別に寄与する成分を推定し、それらの成分の定量を行った。解析の結果、未熟豆は正常豆よりもクロロフィル蛍光が強いことがわかり、クロロフィル蛍光に対応する500-600nmの波長帯を用いることにより迅速な判別ができることがわかった。当該年度の9月頭から3月末まで産前・産後および育児休業を取得した。休業前の期間は、昨年度に続き下記2テーマに沿って研究を進めた。電気インピーダンス法による肉の熟成モニタリング:肉の繊維方向に対して、垂直・平行方向での電気インピーダンスを計測したところ、筋繊維に垂直な方向で電気を流した時の方がインピーダンスは大きく、また、垂直・平行方向のインピーダンスの比は肉の熟成に伴い小さくなることがわかった。これは熟成に伴い筋繊維の分解が進み、異方性が消失することよるものだと考えられる。同様な現象が散乱分光でも報告されており、異方性の強弱を熟成のパラメータとして用いることの可能性が示唆された。蛍光指紋によるコーヒー豆熟度の判別:未熟豆と正常豆の蛍光指紋パターンの違いから、未熟豆にはクロロフィルが多く含まれていることが示唆された。
代謝依存的にガラス形成する細胞質のマイクロレオロジ-

力学系としての非平衡系の振る舞いは、系の"非平衡度"に依存する。系に分散させたコロイド粒子の揺らぎ応答をマイクロレオロジー計測することで、両者の関係性を明らかにできる。ただし揺らぎ応答の観測には時間を要するために、観測対象は、定常非平衡系に限定される。そのためには、継続して力学的・化学的エネルギーを注入しつつ、系内で発生した不要物を取り除く循環システムを構築する必要がある。本研究では、上記の目的細胞や生体内部環境に近い循環型の定常非平衡系を作製した。高い代謝活動を示す細胞質の化学的・生理的条件を長時間安定させられる試料セルを作製した。厚さ100μm、直径1mm程度の薄い微小試料セルの上面を半透膜で覆い、内部に非平衡試料を封入した(nL:内液)。その上部に試料の生理活性を維持するための溶液(mL:外液)を溜めた。これにより内液に発生した試料中の代謝生成物と上清液中の生理活性を持つ小分子を半透膜を介して交換させた。まず、カルシウムイオンの有無により、ゾルーゲル転移を引き起こすアルギン酸ナトリウムを用いて、実験系における小分子の交換を確認した。外液の交換により可逆的に内液試料(アルギン酸)の力学特性が変化する様子をマイクロレオロジー計測した。さらに内液を遊走バクテリアの濃厚溶液、外液をその培養液に変更してマイクロレオロジー観測を行った。その結果、内液に古典乱流に良く似た渦状の流動パターン(バクテリア乱流と呼ばれる)が生成し、その状態が1日以上の長期間に渡り安定して継続することを確認した。当該試料中において光捕捉を用いたマイクロレオロジーを行うためには、レーザー光の散乱を抑えるための屈折率整合を行う必要がある。試料の混み合いと屈折率整合を同時に実現する方法も実現し、細胞内部環境に近いアクティブガラス状態が得られた。マイクロレオロジー計測では、ドリフト(試料の遅い定常流動)や低周波数ノイズを可能な限り取り除くことが重要である。例えば半透膜にたわみが生じている場合、試料全体にわたる流動を抑えることは困難である。また、半透膜を介して試料(内液と外液中の微小分子)が交換する場合、試料交換に伴うドリフトを速やかに鎮静化させるためのチャンバーおよび内外液の試料設計が重要である。我々は、長年のマイクロレオロジー計測の経験に基づき、微小流路作製よりも簡便な試料チャンバーを作製することで、これらの問題を解決した。超濃厚な大腸菌懸濁試料においてほぼ無制限の期間に渡って活発な遊走状態が継続することを確認した。近年、遊走大腸菌懸濁液は、多彩な集団運動を示すアクティブマターの典型例として、個々の大腸菌の遊走の動力学・形状や相互作用から巨視的な集団運動パターンが生成されるメカニズム(非平衡系の統計力学)の研究が進められてきた。多くの場合、せいぜい1時間以内の過渡的期間中に低次元空間中に閉じ込められた集団運動を観察していることが多い。我々は、3次元空間中の集団運動を長期に渡り安定的に生成することで、遊走パターンの解析に留まらない、"力学系としてのアクティブマターの性質"を調べるための実験系の開発に成功した。細胞内部の高分子混みあい環境に類似した(ガラス・ジャミング状態に近い)大腸菌遊走状態も実現している。したがって、本研究は概ね順調に進展していると言える。概ね順調に推移しているために、計画通りに遂行する。我々は、これまで代謝活性を失わせた細胞抽出液の力学特性を計測することで、細胞の力学特性が主に生体高分子混みあいで決定されることを明らかにしてきた。今後は、開発した生理活性物質交換セルを用いて、細胞骨格、およびモーター蛋白質を失活させたアフリカツメガエルの細胞抽出液を調整して、ATP濃度により代謝を系統的に変化させつつマイクロレオロジー計測を行う。ATP濃度に依存して揺らぎと応答が変化する様子を確認する。外液から細胞骨格重合およびモーター蛋白質による力生成の阻害剤を除去することで、試料内部の力学駆動を出現させてその揺らぎ応答を解析する。細胞内部は、ガラス形成する生体高分子混みあった環境にあり、しかも、モーター蛋白質等のメカノエンザイムが遊走微生物の代わりに力を生成し、典型的な非平衡状態を作り出している。すなわち、生きた細胞内部の細胞質も“アクティブガラス"としてモデル化できる典型的なアクティブマターである。したがって、その力学的性質が決定される物理的機構は、簡便なモデル系である遊走微生物の濃厚懸濁系と細胞内部環境を比較することで究明することができる。

これにより内液に発生した試料中の代謝生成物と上清液中の生理活性を持つ小分子を半透膜を介して交換させた。まず、カルシウムイオンの有無により、ゾルーゲル転移を引き起こすアルギン酸ナトリウムを用いて、実験系における小分子の交換を確認した。外液の交換により可逆的に内液試料(アルギン酸)の力学特性が変化する様子をマイクロレオロジー計測した。さらに内液を遊走バクテリアの濃厚溶液、外液をその培養液に変更してマイクロレオロジー観測を行った。その結果、内液に古典乱流に良く似た渦状の流動パターン(バクテリア乱流と呼ばれる)が生成し、その状態が1日以上の長期間に渡り安定して継続することを確認した。当該試料中において光捕捉を用いたマイクロレオロジーを行うためには、レーザー光の散乱を抑えるための屈折率整合を行う必要がある。試料の混み合いと屈折率整合を同時に実現する方法も実現し、細胞内部環境に近いアクティブガラス状態が得られた。マイクロレオロジー計測では、ドリフト(試料の遅い定常流動)や低周波数ノイズを可能な限り取り除くことが重要である。例えば半透膜にたわみが生じている場合、試料全体にわたる流動を抑えることは困難である。また、半透膜を介して試料(内液と外液中の微小分子)が交換する場合、試料交換に伴うドリフトを速やかに鎮静化させるためのチャンバーおよび内外液の試料設計が重要である。我々は、長年のマイクロレオロジー計測の経験に基づき、微小流路作製よりも簡便な試料チャンバーを作製することで、これらの問題を解決した。超濃厚な大腸菌懸濁試料においてほぼ無制限の期間に渡って活発な遊走状態が継続することを確認した。近年、遊走大腸菌懸濁液は、多彩な集団運動を示すアクティブマターの典型例として、個々の大腸菌の遊走の動力学・形状や相互作用から巨視的な集団運動パターンが生成されるメカニズム(非平衡系の統計力学)の研究が進められてきた。多くの場合、せいぜい1時間以内の過渡的期間中に低次元空間中に閉じ込められた集団運動を観察していることが多い。我々は、3次元空間中の集団運動を長期に渡り安定的に生成することで、遊走パターンの解析に留まらない、"力学系としてのアクティブマターの性質"を調べるための実験系の開発に成功した。細胞内部の高分子混みあい環境に類似した(ガラス・ジャミング状態に近い)大腸菌遊走状態も実現している。したがって、本研究は概ね順調に進展していると言える。概ね順調に推移しているために、計画通りに遂行する。我々は、これまで代謝活性を失わせた細胞抽出液の力学特性を計測することで、細胞の力学特性が主に生体高分子混みあいで決定されることを明らかにしてきた。今後は、開発した生理活性物質交換セルを用いて、細胞骨格、およびモーター蛋白質を失活させたアフリカツメガエルの細胞抽出液を調整して、ATP濃度により代謝を系統的に変化させつつマイクロレオロジー計測を行う。ATP濃度に依存して揺らぎと応答が変化する様子を確認する。外液から細胞骨格重合およびモーター蛋白質による力生成の阻害剤を除去することで、試料内部の力学駆動を出現させてその揺らぎ応答を解析する。細胞内部は、ガラス形成する生体高分子混みあった環境にあり、しかも、モーター蛋白質等のメカノエンザイムが遊走微生物の代わりに力を生成し、典型的な非平衡状態を作り出している。
アニオン促進型分子内Diels-Alder反応の開発と合成的応用

申請者は、本研究課題においてアリールー1,6-ジイン化合物の塩基による環化異性化反応を見出し、多環芳香族化合物の効率的合成法を見出した。本反応系は、アニオンによって活性化されたジエンによるDiels-Alder反応が進行しているものと考えられ学術的にも非常に興味深い成果を得ることができた。また、本反応系を応用することで多様な生理活性を有する化合物群であるアリールナフタレンリグナン天然物の効率的合成法を開発することができた。申請者は、アリール-1,6-ジイン化合物に塩基を作用させると、室温で環化異性化反応が進行し、置換ナフタレンが得られることを見出しており、本研究課題においてその詳細な検討を行っている。この反応システムでは、塩基により発生したプロパジルアニオンがアレニルアニオンへ異性化し、アニオンがジエン部分に含まれる分子内Diels-Alder反応が進行しているものと考えられる。このシステムでは、従来のLewis酸によるジエノフィルの活性化によるDiels-Alder反応の活性化とは異なり、アニオンがジエンに含まれることでジエンが活性化されるという全く異なる手法になりうると考えられる。今年度は、この反応システムの基礎的検討として基質適用性及び反応性の調査、反応機構の解明を目的とした。その結果、この反応システムでは、多様な芳香環がジエンの一部として利用できること、非対称なアリール-1,6-ジインを用いた場合には、アリール基上の置換基の電子的性質によってどちらのアリール置換基が生成するナフタレン環に組み込まれるかという化学選択性が完全に制御されることを明らかとし、この手法が一般的な多環芳香環合成法として有用であることを明確にした。また反応機構を解明するための様々な実験、分子軌道計算を実施することにより、この反応がアニオンによって活性化された分子内Diels-Alder反応であることを強く示唆する結果を得ることができた。今年度は、この反応システムの合成的応用として、多様な生理活性を有する天然物であるアリールナフタレンリグナン類の合成研究を行った。これらの化合物は過去に多くの合成例が報告されているが、その構造的多様性に対応した効率的な合成法が確立されているとは言い難い。申請者は、本研究課題で開発したアニオン促進型分子内Diels-Alder反応を鍵反応とすることで、対応するプロパジルアルコールからわずか4工程でアリールナフタレンリグナン類の全合成に成功した。この手法では、原料として適切なプロパジルアルコールを使用することで、アリールナフタレンリグナン類の構造的多様性に対応することができ、効率的な合成経路を確立できたものと考えている。申請者は、アリール-1, 6-ジイン化合物に塩基を作用させると、室温で環化異性化反応が進行し、置換ナフタレンが得られることを見出しており、本研究課題においてその詳細な検討を行っている。この反応システムの合成的応用として、多様な生理活性を有する天然物であるアリールナフタレンリグナン類の合成研究を行った。またいくつかの化合物に関しては、生理活性の調査も行った。
手・腕・胴・脚の協調動作のバイオメカニクスに関する研究

本年度は,人間の巧みな作業における各肢の協調動作を明らかにするために必要となる計測・分析・解析システム全体の溝築を図った.具体的内容を以下に記す.1.力計測装置の開発手先が外部に与える力を計測するシステムを構築し,そこから得られるデータ並びに既存設備である3次元運動計測装置と床反力測定装置とのデータを融合・分析するアルゴリズムをパーソナルコンピュータ上に構築した.2.システム評価のための基礎実験人間の巧みな作業の一例としてバイオリン演奏における操弓動作,ウェイトリフティングのスナッチ動作および移動を伴う一自由度拘束作業を取り上げ,システム評価の基礎実験を行った.バイオリン演奏の操弓動作については,右腕における力学解析を行った.その結果,軌道生成に関しては肩関節の関与が大きいことなど,操弓動作に関して各関節が果たす役割を明らかにした.また,熟練者は初心者に比べ,手関節駆動トルクの変動が少なくなるよう軌道を決定していることが解った.ウェイトリフテイング動作については,リンクモデルを用いて解析を行った.その結果,バーベル加速は主に股関節伸展により行っていること,膝関節は身体のバランス調整していることなどが推察できた.また,胴体は姿勢保持並びにトルク伝達を果たしていることが明らかとなった.また移動を伴う一自由度拘束作業の分析から,人間は主に足による身体方向,身体位置の変化により手先の作業を遂行し,手・腕姿勢は手先可操作性が大きな領域にあるようにしていることが明らかとなった.本年度は,人間の巧みな作業における各肢の協調動作を明らかにするために必要となる計測・分析・解析システム全体の溝築を図った.具体的内容を以下に記す.1.力計測装置の開発手先が外部に与える力を計測するシステムを構築し,そこから得られるデータ並びに既存設備である3次元運動計測装置と床反力測定装置とのデータを融合・分析するアルゴリズムをパーソナルコンピュータ上に構築した.2.システム評価のための基礎実験人間の巧みな作業の一例としてバイオリン演奏における操弓動作,ウェイトリフティングのスナッチ動作および移動を伴う一自由度拘束作業を取り上げ,システム評価の基礎実験を行った.バイオリン演奏の操弓動作については,右腕における力学解析を行った.その結果,軌道生成に関しては肩関節の関与が大きいことなど,操弓動作に関して各関節が果たす役割を明らかにした.また,熟練者は初心者に比べ,手関節駆動トルクの変動が少なくなるよう軌道を決定していることが解った.ウェイトリフテイング動作については,リンクモデルを用いて解析を行った.その結果,バーベル加速は主に股関節伸展により行っていること,膝関節は身体のバランス調整していることなどが推察できた.また,胴体は姿勢保持並びにトルク伝達を果たしていることが明らかとなった.また移動を伴う一自由度拘束作業の分析から,人間は主に足による身体方向,身体位置の変化により手先の作業を遂行し,手・腕姿勢は手先可操作性が大きな領域にあるようにしていることが明らかとなった.
転写因子ＣＲＥＢ活性のｉｎ　ｖｉｖｏ動態可視化による、長期記憶形成の機序解明

長期記憶獲得の機序において、細胞内シグナルの活性化が重要であることが知られている。神経活動によってCa2+下流の細胞内シグナルが活性化され、転写因子CREBがリン酸化されることで、神経活動依存的に遺伝子を発現した細胞に、記憶の痕跡が残ることが示唆されている。よって、行動中のマウス生体内において、神経活動と細胞内シグナル活性化を同時にマッピングすることにより、それぞれの動態と相互作用を可視化する技術は、記憶形成メカニズムを理解する上で非常に有用であると考えられる。近年のカルシウムプローブの改良により、数百から数千個の神経細胞の活動を一度に可視化できるようになってきている。しかし一方で、カルシウムシグナルと同時に可視化可能な、マウス脳において単一細胞レベルで細胞内シグナルを検出できるプローブはほとんどない。よって本研究では、CREBに着目し、その蛍光プローブの開発と特徴づけを目指している。本年度は、(1)CREBリン酸化プローブの構築と検定を行った。コンストラクトをデザインし、最適化のためのスクリーニングを実施し、蛍光シグナル変化が最良であったものをXCREB-Gと名付けた。(2)XCREB-Gをタンパク精製し、蛍光プレートリーダーを用いてin vitroの特徴づけを行った。その結果、XCREB-Gの蛍光変化が、CREBp133セリンのリン酸化に依存していることを確認した。(3)XCREB-Gを培養神経細胞に発現させ、蛍光イメージングを行いながら、CREBをリン酸化することが知られる刺激を与えることで特徴づけを行った。今後、これらの結果にもとづき、生きたマウス脳におけるCREBリン酸化動態の可視化を実現するXCREB-Gベクターを樹立し、二光子励起顕微鏡観察を実現するための条件検討を実施する予定である。引き続き当初計画に沿って、次年度の目標達成を目指していく。
口腔癌に対するウイルス療法の開発-免疫チェックポイント阻害薬との併用療法ー

本研究では脳腫瘍のような難治性のがんに対して、安全でかつ強い抗腫瘍効果の確認できた単純ヘルペスウイルス1型治療用ウイルス(G47Δ)が、舌癌などの口腔扁平上皮癌の治療に応用し得るかの再検討を行った。まず、マウスにおいて舌癌モデルを作成し、皮下または舌に腫瘍を作成し、G47Δの効果を検討した。さらに舌に腫瘍を播種させ、形成した頚部リンパ節転移に対して、G47Δの効果を検討した。結果は本研究で作成した舌腫瘍モデルにおいて、ヌードマウス、イムノコンピテントマウスにおいて、G47Δは舌局所のみならず、リンパ節転移腫瘍においても抗腫瘍効果を発揮した。さらに本研究のメインテーマであるウイルス療法と免疫チェックポイント阻害剤の併用療法に関する実験を計画した。併用療法を行う前に免疫チェックポイント阻害剤のin vitroの結果はえられているものの、in vivoの検討を行った。この研究においては期待していた結果に反して、免疫チェックポイント阻害剤の抗腫瘍効果においては効果的な結果が得られなかった。マウスの免疫反応による影響があることは想定していたのもの、現時点ではin vitroとin vivoの結果についていかなる相違が生じているのかの検討を行っている。本研究の継続においては、このポイントの詳細な、継続的研究が必要である。そのうえで臨床研究へフィードバックし得る免疫チェックポイント阻害剤との併用ウイルス療法の確立があると思われる。本研究の途中でスタッフの人事異動があり、実験計画の変更を余儀なくされた。それに伴いin vivoの実験に大きなブランクが生じて、総じて実験を遅れが生じた。今後その遅れを取り返すべく実験を進めてゆきたい。人事異動に伴うスタッフの変更を改善すべく新しいスタッフを募集し、新たな実験スタッフを加え、研究を進めてゆく予定である。口腔扁平上皮癌細胞に対するウイルス療法の確立を目指し、治療効果安全性の確立されている、第三世代遺伝子組換えHSV-1(G47⊿)すなわち増殖型HSV-1ウイルスベクターを用いた治療法が応用できるのかを検討した。In vitro in vivoの実験においては、ウイルス複製能、ウイルス感染能、ウイルス殺細胞効果をスクリーニングとすることにより、OSC-19、SAS、HSC-3を用いて以下の実験を進めた。OSC-19、SAS、HSC-3はウイルス複製能、ウイルス感染能が得られる細胞種であれば、G47⊿が有効な殺細胞効果を発揮することが明らかとなった。さらに、同様の細胞を用い、舌に投与するモデルでも有効な結果を得られた。この結果は少なくとも、局所投与に当たっては、G47⊿が口腔扁平上皮癌の臨床応用に当たり、十分有効性を発揮することを示唆する結果であった。またGFP導入は腫瘍の動態を見るうえで有効な方法であると考えられる。本実験においても転移腫瘍の有効な検出手段となった。マウスモデルとして有効に機能すると考えられる。リンパ節転移腫瘍をいかに制御するかを検討することになる。ウイルスによる腫瘍免疫活性化効果を期待できると思われる。それならいかなる免疫担当細胞が関与しているかの詳細な検討を行いたい。さらにテーマである免疫チェックポイント阻害剤との併用を検討し得るモデルを作成中である。現所属施設においては、大学の運営上(人件費)の問題で診療スタッフの確保が難しく、申請者本人が診療に携わり、研究時間が取れない、さらに同様の理由でスタッフが確保しづらい状況にあり、人手不足で研究の進捗に支障が出てきている。しかし研究分担者の協力などで状況の改善を図りつつある。近年、ウイルスゲノムを遺伝子工学的に改変し、癌細胞で選択的に複製するウイルスを癌治療に応用する試みがなされ、特に単純ヘルペスウイルスI型(HSV-1)は癌治療に適した特徴を有することがわかってきた。治療用の増殖型変異HSV-1は、癌細胞に感染すると複製し、その過程で宿主の癌細胞を死滅させる。複製したウイルスは周囲に散らばって再び癌細胞に感染し、その後複製→細胞死→感染を繰り返して抗腫瘍効果を現す。一方、正常細胞に感染した治療用ウイルスは複製せず、正常組織には害が生じない。また腫瘍内でのウイルス増殖は、特異的抗腫瘍免疫を誘導する。従って、ウイルス複製による直接的殺細胞効果と、特異的抗腫瘍免疫の惹起により、特定の治療遺伝子の発現なしに癌を治癒させることが可能で、新しい癌治療法として高いポテンシャルを有している。一方、口腔癌は全癌の数%程度を占めており、手術を中心とした集学的治療が行われており治療の可能な癌の一つになってきた。しかしながら、口腔癌は呼吸、咀嚼・嚥下、発声、構音などの生活上で重要な機能が集中した部位で手術による機能障害は大きなQOLの低下をもたらす。そこで手術による機能障害を避け得る、新しい治療法の出現が待望されてきた。さらに、口腔癌の予後因子の一つに頚部リンパ節転移がある。局所は制御できても、リンパ節への転移を制御しなければ、完治は望めない。そこで本研究ではもう一つの目的として、ウイルス療法が転移リンパ節を制御できるかを検討することを目的としている。口腔扁平上皮癌細胞に対するウイルス療法の確立を目指し、まずすでに、治療効果安全性の確立されている、第三世代遺伝子組換えHSV-1(G47⊿)すなわち増殖型HSV-1ウイルスベクターを用いた治療法が応用できるのかを検討した。

OSC-19、SAS、HSC-3はウイルス複製能、ウイルス感染能が得られる細胞種であれば、G47⊿が有効な殺細胞効果を発揮することが明らかとなった。動物実験において免疫チェックポイント阻害剤の影響を検討するモデルを作成中である。本研究では脳腫瘍のような難治性のがんに対して、安全でかつ強い抗腫瘍効果の確認できた単純ヘルペスウイルス1型治療用ウイルス(G47Δ)が、舌癌などの口腔扁平上皮癌の治療に応用し得るかの再検討を行った。まず、マウスにおいて舌癌モデルを作成し、皮下または舌に腫瘍を作成し、G47Δの効果を検討した。さらに舌に腫瘍を播種させ、形成した頚部リンパ節転移に対して、G47Δの効果を検討した。結果は本研究で作成した舌腫瘍モデルにおいて、ヌードマウス、イムノコンピテントマウスにおいて、G47Δは舌局所のみならず、リンパ節転移腫瘍においても抗腫瘍効果を発揮した。さらに本研究のメインテーマであるウイルス療法と免疫チェックポイント阻害剤の併用療法に関する実験を計画した。併用療法を行う前に免疫チェックポイント阻害剤のin vitroの結果はえられているものの、in vivoの検討を行った。この研究においては期待していた結果に反して、免疫チェックポイント阻害剤の抗腫瘍効果においては効果的な結果が得られなかった。マウスの免疫反応による影響があることは想定していたのもの、現時点ではin vitroとin vivoの結果についていかなる相違が生じているのかの検討を行っている。本研究の継続においては、このポイントの詳細な、継続的研究が必要である。そのうえで臨床研究へフィードバックし得る免疫チェックポイント阻害剤との併用ウイルス療法の確立があると思われる。本研究の途中でスタッフの人事異動があり、実験計画の変更を余儀なくされた。それに伴いin vivoの実験に大きなブランクが生じて、総じて実験を遅れが生じた。今後その遅れを取り返すべく実験を進めてゆきたい。本年4月において免疫チェックポイント阻害が頭頸部癌領域の腫瘍に適応拡大された。今後本薬剤が歯科・口腔外科領域においても使われ始め、臨床データが出てくることが予想される。その治見を得ることにより、ウイルス療法との併用療法のモデル作成に役立つことがきたいできるので、各分野での免疫チェックポイント阻害使用例の検討を追跡したい。まずは単独で免疫チェックポイント阻害剤の効果を確認、ウイルス療法との併用治療法を検討する予定である。人事異動に伴うスタッフの変更を改善すべく新しいスタッフを募集し、新たな実験スタッフを加え、研究を進めてゆく予定である。今年度は臨床と研究への時間、労力配分を見誤り、十分な研究に費やす時間を確保できなかった。そのため、計画通リ進まなかったが、その反省をもとに、計画を練り直しているため、挽回が可能と思われる。
中枢ミエリン特異的遺伝子MOBPの基礎的・臨床的研究

MOBP-/-マウスを作成し報告したが行動異常等は認めなかった。今回はこのマウスのradial component(RC)に注目し、解析した。RCは1960年代に発見された中枢ミエリンに特異的構造物でありその機能からintramyelinic tight junction(ITJ)とも呼ばれている。MOBP-/-マウスと野性型マウスをパラホルムアルデヒド+グルタールアルデヒドで灌流固定後、視神経/脊髄を取り出し、タンニン酸を加えた液で浸漬固定し、電子顕微鏡でRCを観察した。また、ミエリン障害を引き起こすことで知られているヘキサクロロフェン(HCP)を経口投与し、同様に固定した後ミエリンの形態を観察した。野性型のマウスでは従来報告されているdiffuse typeのRCが観察されたが、MOBP-/-マウスではcondensed typeのRCが観察された。ノックアウトマウスでは、各RCの間隔は短く特徴的なジグザグ走行も失われている。HCP投与した野性型マウスでは従来報告されたVacuolationがintraperiod line(IPL)を割くように出現しているのが観察されたが、ノックアウトマウスではIPLに出現したVacuolation以外にmajor dense lineがゆるんだ像が観察された。RCの構成成分は長い間謎であったが本研究によりMOBPがその構成分子の一つである可能性が示唆された。RCはITJとも呼ばれミエリンにおける一種のtight junctionとも考えられていたが、通常tight junctionを構成しているocculudinなどは発現していない。HCP投与実験からはMOBPがmajor dense lineのcompactionに重要な役割りを演じている可能性を示した。(1)変異マウスの作製:myelin-associated oligodendrocytic basicprotein(MOBP)は申請者らによって発見された中枢ミエリンに特異的蛋白である。今回の研究ではgene targeting法にてこの遺伝子をknockoutした。この変異マウスにおいて、Sourthern blot解析では確かにゲノムがtargeted disruptionしており,その結果Western blot解析ではMOBP蛋白を認めなかった。しかし,6ヶ月経った現在も神経学的症状は認めない。電子顕微鏡で観察しても髄鞘形成には異常を認めなかった。しかし,タニタン酸固定にて中枢神経特異的髄鞘構造物であるradial component(RC)を観察すると変異マウスではRCの走行異常が認められた。現在RCの機能等検討中である。(2)実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)の作製:MOBPのcDNAによってコードされると思われる蛋白を合成しLewis Ratに免疫し,その神経症状と神経病理学的検討を行った。一部病理学的に異常を認めたものの,EAEは誘導できなかった。(3)ヒトcDNAのクローニング:ラットcDNAではMOBP-81が圧倒的に頻度が高いが,ヒトcDNAではそのアイソフォーム構成は不明である。PCRなどを含めヒトで検討中であるがMOBP-81に相当するものは存在するがその頻度は低くラットとの違いが示唆されたが,もう少し検討を要す。(4)MOBP蛋白の精製:ラットの抗体を用いて蛋白精製を行ってきたが,MOBP蛋白が溶解困難であるため分子修飾については未だ不明である。

また、ミエリン障害を引き起こすことで知られているヘキサクロロフェン(HCP)を経口投与し、同様に固定した後ミエリンの形態を観察した。野性型のマウスでは従来報告されているdiffuse typeのRCが観察されたが、MOBP-/-マウスではcondensed typeのRCが観察された。ノックアウトマウスでは、各RCの間隔は短く特徴的なジグザグ走行も失われている。HCP投与した野性型マウスでは従来報告されたVacuolationがintraperiod line(IPL)を割くように出現しているのが観察されたが、ノックアウトマウスではIPLに出現したVacuolation以外にmajor dense lineがゆるんだ像が観察された。RCの構成成分は長い間謎であったが本研究によりMOBPがその構成分子の一つである可能性が示唆された。RCはITJとも呼ばれミエリンにおける一種のtight junctionとも考えられていたが、通常tight junctionを構成しているocculudinなどは発現していない。HCP投与実験からはMOBPがmajor dense lineのcompactionに重要な役割りを演じている可能性を示した。
自律分散システムにおける情報処理機能

1.並列分散型協調処理システムのモデル化と記述言語に関する研究デ-タ駆動計算機を実行環境として宣言型言語によるニュ-ラルネットワ-クの記述方法を検討した。本年度は具体的には、ニュ-ロンおよびサブネットワ-クの自律性とモジュ-ル性を陽に記述するためにオブジェクト指向を宣言型言語に融合した。また、ニュ-ラルネットワ-クによる画像理解システムの研究として、各概念抽出過程が自動的に動作するICE Systemを提案した。2.自律分散システムにおける論理構造と情報ネットワ-クの研究ネットワ-クによって連結されている複数のコンピュ-タ端末において、一つの文書を編集するための枠組みの構築について検討を行い、複数の作業者が同時に編集作業を行うことを可能にする共有エディタの制御系を設計する方法を示した。次に、分散環境においてロボットが共同作業を行うための枠組み構築のために、2台のロボットが1本の棒を持って、それを別の場所へ運ぶという問題を考え、どのような協調が可能かをリストアップした。また、複数台マニピュレ-タが共同作業を行う際のより一般的な協調制御問題を取り上げ、階層化ファジイ制御アルゴリズムとそれに基づくニュ-ラルネットワ-ク型コントロ-ラの開発を行った。また、協調制御のル-ルとル-ルに基づく協調作業のためのシステム構成について検討し、実験でその有効性を確認した。3.自律的主体相互間の協調作業の研究人間相互の協調作業を例に取り、距離を隔てて存在する2主体が知識ベ-スを共有することにより、交換情報がどの程度節約できるかについて、定量的に測定を行った。具体的には、遠隔地間での共同作業において、視線方向の相違、視野角、ジェスチャ-などがコミュニケションに与える影響を定量化した。評価は、会話の機能解析、及び作業指示時間を用いて行い、機能解解は、さらに、位置表現、動作・操作表現、確認表現に分類した。4.免疫系にみる自律分散処理と免疫ネットワ-ク情報モデルに関する研究免疫システムそのものについて、そこでみられる自律分散情報処理機能について検討した。次の2点について工学的な、モデル化とシミュレ-ションを行った。1.少ない情報から、組合せ的爆発を通じて多様な発想を得る。これを現実に照らし合わせて選別することで、最適なものを見いだす。2.ニュ-ラルネトワ-クの解析に応用されているPDPモデルを利用して、免疫ネットワ-クの非線形応答をシュミレ-トする。
空間対称性の破れによるプラズマ・メーザー効果

プラズマ・メーザー効果の発現には、外磁場効果による非等方性や空間不均一による非一様性に起因する対称性の破れが不可欠である。本研究ではプラズマ・メーザーの物理を対称性の破れの見地から解明した。1.外磁場効果の為の非等方性によるオンサーガ-の相反定理の破れ温度の非等方性が存在するといわゆるダイナモ電流が流れる。この時、プラズマ中の静電波と電磁波では異なる対称性を満たす。静電波動は元来のオンサーガ-の相反定理を満足する電磁波動は修正された対称性を持つ。その理由は、キューリ-の対称性の原理から電場と磁場は異なるベクトル性を有するためであると考えられる。2.空間不均一による非一様性に起因する対称性の破れ密度勾配を持つプラズマに固有なドリフト波動に対するオンサーガの相反定理を調べた。この時、いわゆる密度勾配に起因する反磁性電流が対称性を破る。特に、静電波動は対称性を失う。然し、電磁波動はいわゆる局所モードの時に限り完全にオンサーガ-の相反定理を満足する。プラズマ・メーザー効果におけるマンリー・ロ-関係式の破れマンリー・ロ-関係式は非線形プラズマ物理で最も基本的な法則であるが、その成立にはエネルギー散逸過程が存在しないことが必要である。一方、プラズマ・メーザーではランダウ減衰という散逸過程が共存するのでマンリー・ロ-関係式の破れが予想されていた。本研究で、上記予想が始めて確認された。
従来原理の限界を超える"進行波"空気軸受の開発

本研究では,進行波を利用した新しい軸受原理によって高性能軸受を開発し,さらに超精密送り装置としての性能を評価した.まず,有限要素法解析により適切な駆動条件と装置寸法を決定し,理論性能を求めた.次に,直接軸受荷重を支える方向に多数の圧電板を配置する高剛性・高精度軸受を提案し,進行波発生部をモジュール化することで安定した性能の実現を目指した.その結果,浮上量4 μm時において68.8 Nの軸受荷重と27.4N/μmの剛性が得られることを実証した.その他,軸受媒体として液体を用いる進行波軸受も新たに提案し,剛性・耐荷重性能が大幅に向上すること等を解析的に明らかした.本研究では,進行波を利用した新しい軸受原理によって高性能軸受を開発し,さらに超精密送り装置としての性能を評価した.まず,有限要素法解析により適切な駆動条件と装置寸法を決定し,理論性能を求めた.次に,直接軸受荷重を支える方向に多数の圧電板を配置する高剛性・高精度軸受を提案し,進行波発生部をモジュール化することで安定した性能の実現を目指した.その結果,浮上量4 μm時において68.8 Nの軸受荷重と27.4N/μmの剛性が得られることを実証した.その他,軸受媒体として液体を用いる進行波軸受も新たに提案し,剛性・耐荷重性能が大幅に向上すること等を解析的に明らかした.本研究では、進行波を利用した独創的な軸受原理を適用することで、従来の空気軸受の限界を超える高性能軸受を設計・開発し、さらに超精密送り装置としての実用性能を評価・検討する目指している。本年度は以下の研究を行った。1)解析モデルの改善と軸受寸法・駆動条件の最適化進行波軸受においては、進行波の波長や振輻、波数、周波数、さらに軸受の寸法とすき間が性能に影響を与える主なパラメータと考えられる。これらの数多くのパラメータの影響をすべて実験的に調べることは現実的ではないため、有限要素法解析モデルを駆使して適切な進行波の波長や波数、振幅、周波数、軸受径、すき間等を決定し、さらに理論上(理想的な場合)の性能を求めた。2)高剛性・高精度軸受装置の設計・試作上記1)で行った基本設計に基づく寸法、および周波数や振幅等を可能とする進行波軸受装置の詳細設計を行った。初めて製作した装置では、薄板状の軸受面を数少ない積層型圧電素子で変形させる構造としたため、軸受面形状および進行波形状が歪み、特に負荷時に大きな歪を生じて性能の低下を引き起こしたことが分かっている。そこで本装置では、比較的高振幅で滑らかな進行波を発生すると同時に、直接軸受荷重を支える方向に数多くの薄板状圧電板を配置することで軸受面の剛性・精度を向上した。また、中央の圧力溜まり部分は、弾性変形と熱変形を抑制するため、圧電素子と同程度の熱膨張孫数を持つブロックで強固に支える構造とした。本研究では、進行波を利用した独創的な軸受原理を適用することで、従来の空気軸受の限界を超える高性能軸受を設計・開発し、さらに超精密送り装置としての実用性能を評価・検討することを目指している。1)試作した軸受装置の基本特性評価前年度において試作開発した高剛性・高精度軸受装置の基本特性として、軸受すき間および駆動周波数に対する軸受力の変化(軸受剛性、耐荷重)の測定・評価を行った。この際、高精密・高耐荷重の運動機構を有する精密工作機械のテーブル上に力センサーを介して軸受面を固定し、主軸側に軸受装置を固定することで両面の平行調整を適宜行いながら正確な特性評価を試みたところ、操作ミスにより試作した軸受を破損する事故が発生した。ただし、この事故の前に、浮上量のみの測定を行っていた。その浮上量は、進行波振幅2.9μm??<p-p>、周波数2kHz、波長18mm、波数1、軸受荷重(自重)16.7Nにおいて、18.7μmであった。この値は、解析値に近いものであり、浮上量(軸受すき間)を減少することで、目標とする高い軸受力と剛性が得られることが期待される。2)進行波アクチュエータの開発と軸受装置の適用上記の事故に対応し、計画の一部を変更して、再度軸受装置の試作を行った。ただし、次年度の送り装置への応用を視野に入れ、圧電素子を用いた進行波発生部を一つのアクチュエータとしてモジュール化することで,組立てを簡素化するとともに,安定した高い軸受性能の実現を目指した。重りを載せる簡易的な方法で特性測定を実施した結果、浮上量4μm時において68.8Nの軸受荷重と27.4N/μmの剛性が得られることを実証した。本研究では、進行波を利用した独創的な軸受原理を適用することで、従来の非接触軸受の限界を超える高性能軸受を設計・開発し、さらに超精密送り装置としての実用性能を評価・検討することを目指した。(1)軸受媒体として液体を用いる進行波軸受の提案と性能解析:前年度までに研究・開発してきた気体を利用する進行波軸受に対して、軸受媒体を液体とすることで、大幅に剛性および耐荷重性能を向上することを目指した。ここでは、まずその解析モデルを構築し、解析的にその特性と各パラメータの影響について検討を行った。