hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知的障害者の肥満予防のための本人活動支援モデル事業の開発

本研究は、知的障害をもつ人びとが施設職員のサポートを得ながら自ら肥満予防や改善に取り組むことができるように、本人活動のモデルをつくることを主な目的として行ない、下記のような成果をあげることができた。(1)1997年から年2回、入所更生施設や通所作業所などを巡回して行なっている体脂肪率、腰囲・殿囲、血圧などの測定を継続し、2006年には骨密度の測定も追加して、肥満と健康の実態を調べ、結果を施設や本人たちに還元した。(2)神奈川県の一施設で行なわれていた「たのしい健康学習会」を「肥満予防の本人活動」のモデルとして選び、全国に普及させることとした。本人の自覚を促して減量や生活習慣病予防対策に取り組むことにより、効果をあげている。(3)施設職員有志が集まって自主的に始めた利用者のQOL向上のための交流会を、歯科医師や管理栄養士をコンサルタントに迎えて研修会に発展させた。(4)地域栄養士の研修、大学や都内の福祉作業所で「たのしい健康学習会」のメンバーが「出前発表会」を開催し、知的障害をもつ利用者たちと大学生、あるいは本人同士の交流をはかる試みが実現した。(5)作業所の利用者たちが本人活動に取り組むに当たり、管轄する保健所の管理栄養士に肥満改善や身体活動の指導を依頼して快諾を得ることができ、指導が開始された。(6)全国的な自助組織である日本ダウン症協会との間で、相談員研修会に出向いての発表や、貸し出し用ビデオ教材の作成が決定された。(7)これらの活動を通じで本人たちは自信を深め、意欲を高めることができて、肥満予防や改善の効果があがりつつある。1.高齢化した利用者と保護者に代って施設職員のサポートにより知的障害をもつ本人の自覚を促し、肥満改善に結びつく生活習慣の確立に努める"本人活動"を神奈川県の施設の管理栄養士と共同で開始した。肥満と生活習慣病についての学習会や、減量成功例の発表会で自信をつけた本人たちが"出張発表会"を開くまでに発展しており、測定に参加している他の施設にも普及させていくための方法を探っている。2.都下・近県の入所更生施般3ヵ所(計220人)と通所作業所7ヵ所(計200人)において年2回の体脂肪率、ウェスト・ヒップ比、血圧などの測定を継続し、データを解析中である。通所施設利用者と女性の肥満が改善されにくい理由を追究する必要がある。3.これらの施設の職員に呼びかけて年2回、自主研修会を開催している。複数の管理栄養士や歯科医のコンサルテーションを受けて職員の意欲が向上し、体脂肪率の異常値から肥満だけでなく、やせすぎが心配な例や、抗てんかん薬の影響で多飲水から水中毒が懸念される例への関心が派生している。また、入所施設におけるがん検診のあり方(発見されたらどう対処するのか)、ターミナルケアや医療機関との連携の問題点等についての報・相談も寄せられるようになった。4.給食の摂取状況の観察や職員からの聞き取りも、可能な施設で引きつづき行った。5.探り、本人活動のサポートにフィードバックして高齢化に備えていく。6.ダウン症児の早期療育教室における食生活調査と集団・個別の栄養相談においても、保護者のほか、保育士とのミーティングも併行して波及効果を目指した。(1)肥満予防のため体脂肪率、ウェスト・ヒップ比等の測定を継続しながら知的障害をもつ本人の自覚を高めることや、知的障害者更生施設・福祉作業所等の看護職・栄養士・生活指導員等による支援体制づくりを図ってきた。その結果、職員の意識と技能の向上のため年2回設けている自主研修会で、職員による支援の実践例の報告が行われるようになった。

この場で形成されたネットワークを活かして、メンバー間で実践方法についての情報交換や社会資源の紹介がなされ、さらに実践の行き詰まり打開策についての検討・助言を行った。(2)神奈川県の施設と共同で開発中の「肥満予防の本人活動」の一環として、障害をもつ本人たちが「楽しい健康学習会」で食生活・運動習慣の改善に日常的に取り組んだ成果を都内の大学で披露する試みを行い、その模様をビデオ録画した。(3)上記(2)に関わっている管理栄養士の一人が、日本ダウン症協会群馬支部の合宿に招かれてワークショップ形式でダウン症児・者の肥満予防の本人活動に取り組んだ際もビデオに録画し、ビデオ教材作成の準備に取りかかった。(4)これまでに蓄積した体脂肪率、ウェスト・ヒップ比等のデータの一部を用いて、第63回日本公衆衛生学会総会において、(1)性別、通所・入所施設別および(2)年齢層別に、肥満度や健康状態についての中間報告を行った。最終年度に当たり「肥満予防の本人活動」を各地に普及させていくことが主な目的であったが、以下のように普及計画が端緒につき、今後全国に広めていける見通しが立った。(1)本人同士の交流:神奈川県A施設で開発された「肥満予防の本人活動」を普及させるため、都内のB福祉作業所にA施設の利用者・職員が出向いて「出前発表会」を開催し、知的障害をもつ本人同士の交流をはかる試みが6月に実現した。(2)地域保健所との連携:B福祉作業所を所管する区の保健相談所栄養士にも(1)の場に参加してもらい、将来は地域保健活動の一環として取り組んでいただけるよう要請し、快諾を得た。2006年2月からこの栄養士が月12回訪れ、運動の指導が開始されている。(3)他のセルフヘルプグループとの連携:2005年12月のA施設における「楽しい健康学習会・発表会」に日本ダウン症協会から本人と母親4組が参加し、ただちに今後の連携が話し合われた。2005年1月に日本女子体育大学で実施した「出前発表会」の録画を編集して普及用教材を制作することや、2006年6月に日本ダウン症協会の全国相談員研修の場で、A施設、B福祉作業所等のメンバーが成果を披露することも決まった。(4)これらの活動を通じて本人たちは自信を深め、意欲を高めることができて肥満予防や改善の効果が上がっているが、リバウンドしないよう長期にわたって持続させることや、重度利用者の勧誘が今後の課題として残った。(5)2006年2月の恒例の体脂肪率等測定の際、日本女子体育大学チームによる骨強度測定を試行したところ好評を博し、今後も継続できる体制を整える必要がある。(6)個人情報保護法への過剰反応が一部施設でみられ、いっそう慎重な対処を要する。(7)早期療育教室での栄養相談や施設職員の自主研修会は例年通り継続することができた。
哺乳類における生殖系列-体細胞系列の分岐の制御機構に関する分子遺伝学的解析

全能性細胞・始原生殖細胞を特異的にマーキングし、これらの細胞を純化単離する方法を確立し、現在までに、始原生殖細胞発生の16の段階からPGCの単離を行った.純化したPGCを材料としてcDNAライブラリーの作製を行った.これまで得られたcDNAクローンの配列解析と相同性検索の結果、約30%が未知遺伝子であり、また既知遺伝子の中にも、始原生殖細胞において特異的な発現を示すものが多く含まれていた.大規模PCR解析により多数の遺伝子のPGC発生過程における発現プロファイルを調べ、発現パターンの類似性を指標として遺伝子の分類を行い、発生段階特異的に発現の消長を示す遺伝子群、また雌雄のPGCで発現が異なる遺伝子群などを同定した.これによりPGC発現遺伝子を機能的に分類することが可能となってきた.これらの遺伝子の構造、発現制御領域の解析を目的に約2000のPGC発現遺伝子をゲノム上にマップしたところ、ES細胞やPGCに特異的に発現する遺伝子がゲノム上で近接して存在する例が複数認められた.我々が収集したEST配列を元にしてカスタムcDNAアレイを作製し、発現解析を行ったところ、PGC癸現遺伝子にはES細胞特異的な発現を示すものが数多く含まれていることが明らかとなった.これらの結果を併せて考えると、始原生殖細胞はES細胞、あるいは胚盤胞と非常によく似た発現プロファイルを持つことが明らかとなり、これらの細胞では共通した発現制御機構が働いていること、またそれらの発現は染色体ドメインレベルで制御されている可能性が示唆された.全能性細胞・始原生殖細胞を特異的にマーキングし、これらの細胞を純化単離する方法を確立し、現在までに、始原生殖細胞発生の16の段階からPGCの単離を行った.純化したPGCを材料としてcDNAライブラリーの作製を行った.これまで得られたcDNAクローンの配列解析と相同性検索の結果、約30%が未知遺伝子であり、また既知遺伝子の中にも、始原生殖細胞において特異的な発現を示すものが多く含まれていた.大規模PCR解析により多数の遺伝子のPGC発生過程における発現プロファイルを調べ、発現パターンの類似性を指標として遺伝子の分類を行い、発生段階特異的に発現の消長を示す遺伝子群、また雌雄のPGCで発現が異なる遺伝子群などを同定した.これによりPGC発現遺伝子を機能的に分類することが可能となってきた.これらの遺伝子の構造、発現制御領域の解析を目的に約2000のPGC発現遺伝子をゲノム上にマップしたところ、ES細胞やPGCに特異的に発現する遺伝子がゲノム上で近接して存在する例が複数認められた.我々が収集したEST配列を元にしてカスタムcDNAアレイを作製し、発現解析を行ったところ、PGC癸現遺伝子にはES細胞特異的な発現を示すものが数多く含まれていることが明らかとなった.これらの結果を併せて考えると、始原生殖細胞はES細胞、あるいは胚盤胞と非常によく似た発現プロファイルを持つことが明らかとなり、これらの細胞では共通した発現制御機構が働いていること、またそれらの発現は染色体ドメインレベルで制御されている可能性が示唆された.生物を構成する細胞の中で生殖細胞は唯一、次世代に受け継がれると言う意味で不死であり、また全能性を有するという点で、非可逆的な分化を行う体細胞とは大きく異なり、生物種の存続、進化を考える上で非常に重要な細胞である.しかし、その分子的実体の殆どが不明である.これは、生殖系列の各ステージでどのような遺伝子が発現するかという基本的知見の欠如に起因するところ大である.そこで、本研究では、始原生殖細胞(Primordial Germ Cell;PGC)を純化単離し、そこに発現する遺伝子を網羅し、他の細胞と比較することによって生殖系列発生過程に発現し、利用される遺伝情報を明らかにし、始原生殖細胞の成立、維持、その属性を規定するための遺伝子的基礎を追究していくことを目的とする.Oct3/4-GFPマウス胚からレポーター発現を指標にFACSにてPGCの純化、単離を行った.単離した細胞は100%が蛍光陽性であり、アルカリフォスファターゼ活性染色を行ったところ強弱はあるもののほぼ全てが陽性であった.胎生日10.5日から15.5日までのPGC,あるいは新生産仔、生後1週仔の精巣内の精原細胞を実際にFACSで単離した.Oct-GFPマウスの胎生11.5日,12.5日,13.5日の雌雄胚それぞれからPGCを単離し、ライブラリーを作製し、各ライブラリーから1万クローン,計6万クローンをピックアップしタイタ-プレ-ト中に凍結保存した.これらのクローンを用いて、高密度にコロニーを整列させたmacroarray blotを作製した.TNAPマウスから単離したPGCを用いて,H19遺伝子座位のゲノムインプリンティングの消失の時期を調べるため,bisulfate mutagenesisの手法を用いてmethylation imprintを受ける領域のメチル化状態を検討した.その結果、雌のPGCゲノムにおいては胎生13.5日において大半の細胞において消去が起こっており、14.5日に完全に消去される.対して、雄PGCでは13.5日において部分的な消去が認められるが、決して完全ではなく、14.5日以降ではむしろメチル化は増加していた.したがってインプリントの消去の時期、程度は雌雄で異なることが判明した.この時期のde novo methylaseであるDnmt3のPGCにおける発現を検討している.

PGCにおけるレポーター発現を指標として様々なステージのPGCを純化・単離し、これを材料にcDNAライブラリーを作製し、計6万クローンを単離した.平成12年度は9000クローンのシングルパスシークエンシングを行なった.e11.5,13.5雌雄、計4種類のPGCライブラリーから得られた計5055配列の情報を用いてGenBank,nrデータベースに対してblastnによる相同性解析を行ったところ、既知遺伝子が36.1%,未知遺伝子が63.9%であった.ESTデータベースに対する検索では、約40%が未知のものであることが判明した.このように純化PGCライブラリーには、既存のライブラリーには含まれない未知遺伝子クローンが濃縮されており、生殖系列細胞に特徴的な遺伝子を検索するのに有効な材料と期待される.実際、192の未知遺伝子の精巣での発現をin situ hybridizationで検索したところ、約半数でシグナルが検出され、その多くは生殖細胞に特異性を示した.配列解析に加えて、PGCライブラリーから一万余のクローンのインサートをPCR増幅し、そのDNAをスポットしたcDNAアレイを作製し、各クローンの発現解析に用いている.また、PGCに特徴的なゲノム刷り込み消去のタイミングを探るため、純化したPGCのゲノムでのH19遺伝子のメチル化状態を調べ、刷り込みの消去はe12.5以前より始まるが、雌雄の細胞で消去の様式が異なることを明らかにした(Ueda,T.et al.,2000).前年度までに、始原生殖細胞特異的にレポーター遺伝子を発現するトランスジェニックマウスを作製し、これを指標にPGCを純粋に単離する方法論を確立した.この手法により、今年度は始原生殖細胞発生のほぼすべての段階からPGCを単離し、それを材料に16種類のcDNAライブラリーを作製した.これまで、4つのライブラリーから計6万クローンを単離し、12000クローンに関する配列決定を行った.相同性検索の結果、約半数が未知遺伝子であり、また既知遺伝子の中にも、始原生殖細胞において発現することが知られていなかったものも多く含まれていた.in situ hybridization法を用いて未知遺伝子192クローンに関して精巣での発現を調べたところ、89クローンにおいて発現が認められ、その中に始原生殖細胞特異的な発現を示すクローンも同定された.このように、PGC cDNAライブラリー中には新規遺伝子、PGC特異的発現を示す遺伝子が多数含まれることが明らかとなり、始原生殖細胞遺伝子解析のための恒久的研究資源として非常に有用なものと考えられる.さらに大規模PCR解析により多数の遺伝子のPGC発生過程における発現プロファイルを調べ、同様の発現パターンを持つ遺伝子群の分類を行ったところ、初期の移動期PGCにおいて高発現し、生殖隆起到達後発現が減少する遺伝子クラスター、生殖隆起到達後、新規に発現がみられる遺伝子群、その後、減数分裂が開始する頃になり、雌雄のPGCで発現が異なる遺伝子群など、いくつかのクラスターが存在することが明らかとなった.
五感における嗜好の変容……生活情報論的研究

本研究は、衣食住遊にわたる生活文化全般の変化、とくに「五感における嗜好の変容」に対して、生活情報論的なアプローチから考察することを目的として実施された。20世紀を代表する五感の嗜好は視聴覚を中心に展開し、ト-キ-映画に代表されるメディア体験を生み出してきた。これに対して、味・嗅・触覚は劣等感覚として孤立化・局所化させられてきた。21世紀のメディア体験は、この味・嗅・触の劣等感覚をトリガーとする形で変容し、視・聴・味・臭・触の五感が統合された「多重的共感覚」へ移行するものと予測される。この予測を、生活美学・生活情報論的に検証した。とりわけ自分自身の五感センサーで生活情報を受信し、自分なりの感性で加工・編集・創造し、メッセージを発信していく才能が問われる「感性化」の動向に注目した。いささか逆説的ではあるが、「情報化」「マルチメディア化」が進めば進むほど、必然的に「感性化」傾向もまた、より一層急速に促進されていくものと思われる。おそらく21世紀は、国民一人ひとりが「一億総ア-ティスト」「一億総映画監督」「一億総工芸家」「一億総多趣味人」として、家をベースにした小型・簡便な生活情報機器を駆使しつつ、多彩な生活文化を開花させる時代となる点を論証した。具体的には、アンケートと文献調査による各種「五感」データを、マンパワーによる入力・解析にたよることなく、高速・高性能のパソコンと解析・グラフィックソフトを駆使することによって、感性情報処理の試みをおこない、おおむね成功をおさめた。
疎結合分散コンピューターシステムを用いた貯留層解析

安価に入手可能な複数台のパソコンを、100Mbpsあるいは1GbpsのLANで接続して、並列処理環境を構築し、それぞれのハードウェアの性能評価を実施した。様々なテスト環境を構築するためにOSとしてLinuxとWindowsを採用してデュアルブート環境を構築し、、起動時に選択可能とした。特にWindows環境では独自のリモートシェル環境を新しく開発し、全てのパソコンを相互にリモートで利用可能とした。そうすることで、システム全体の構築コストを低減できた。既に開発済みのハイブリッド遺伝的アルゴリズムを用いたトレーサー解析手法を分散環境に適用するために、分散遺伝的アルゴリズムを用いたトレーサー試験の解析プログラムを開発し、地熱地域で実施されるトレーサー試験におけるトレーサー濃度曲線の応答解析を実施した。複数流路モデルを仮定して逆解析を行った結果、最適流路数(最適な解析モデル)の自動推定を行うことができ、より客観的な結果を得ることができるようになった。また、地熱地域全体の坑井配置を可視化し、トレーサー試験時のトレーサーの流動状況を3次元的に可視化するソフトウェアの開発を行い、従来生産井で観測される濃度変化のみを対象に実施されていた解析を、3次元的なアニメーション表示によりトレーサーの流動状況が可視化できるようになり、地熱地域全体の各坑井間のつながりの状況が容易に把握できるようになった。さらに、片対数プロットを利用した新しい解析手法を提案し、従来分離が困難であった重なりが大きな濃度曲線の分離手法の指針を得ることができた。加えてトレーサーの最適サンプリング間隔やサンプリング終了時間の予測が可能になった。以上の研究成果により、構築した分散環境を利用することで、短期間に膨大な計算が可能となり、大型計算機などを利用する場合と比較して、計算コストの削減や実用性の高さが確認できた。安価に入手可能な複数台のパソコンをネットワークで接続し、分散処理可能な計算環境の構築を行った。OSとしてはフリーのLinux、並列処理システムとしては新情報処理開発機構により開発されたSCoreを採用することにより、システム全体の構築コストを低減できた。構築した計算環境上で、断裂型地熱貯留層における3次元的な浸透率の分布や亀裂の広がりを想定して、種々の3次元亀裂モデルを作成し、還元井と生産井の間で実施されるトレーサー試験におけるトレーサー濃度曲線の応答挙動のシミュレーションを行った。得られた濃度曲線に対して、複数流路モデルを仮定して逆解析を行った結果、亀裂の広がりや透水係数の分布により、再湧出率や平均滞留時間、ペクレ数の変化を伴った特徴ある流路に基づく複数の濃度曲線として分離され、今後のより複雑な亀裂モデルを用いたトレーサー濃度曲線の逆解析を行う場合の亀裂モデル構築の指針となる知見を得た。また、地熱坑井内の二相流体の挙動を把握するために、気液二相流体シミュレーションプログラムを開発した。計算手法には複雑な流体挙動を計算可能な格子ボルツマン法を採用した。地熱生産井内における気液二相流体の挙動を検討するために、気液二相状態における気泡の生成・移動・分離・結合などの種々の挙動の可視化を行った。更に、地熱生産井内にスケール析出防止を目的として薬注管を挿入した二重管構造における複雑な形状に対して、気液二相流体の挙動、並びに気泡の発生および成長過程のシミュレーションを行い、可視化した。これらのシミュレーションを、構築した計算環境で実施した結果、短期間に膨大な計算が可能となり、大型計算機などを利用する場合に比べ、計算コストの削減や実用性の高さが確認できた。
作用素環における散乱理論の研究とその応用

散乱理論は発展方程式系の解の無限の過去での状態と無限の未来での状態を散乱作用素や散乱行列の存在性と構造を調べることにより発展してきた。今まで散乱理論の研究は多くの研究者によって、量子力学の立場(波動方程式など)や作用素論の立場から、散乱作用素のスペクトラムやその構造や摂動性などの研究が行われてきている。本研究では、作用素環上の力学系から、散乱作用素の概念を定義することにより、力学系の無限の過去での状態と無限の未来での状態を調べることを目的とした。力学系の生成作用素はvon Neumann環上の非有界微分子となり、その理論は作用素環の分野の1つになっており、多くの研究成果がある。まだ、充分な結果を出していないが、それと散乱作用素の関係や不変部分空間の構造との関係を調べることは作用素環上の力学系の構造やその分類問題と関連して興味のある問題であることが認識された。非可換Hard空間を用いることにより、不変部分空間の形を決定して、それを散乱理論に応用する。それをするためには、Hilbert空間上の正規でない作用素の構造研究が重要であることが分かった。そこで、1つの実験として、解析的接合積より定義されるToeplitz作用素やHankel作用素の構造について調べた。Teoplitz作用素やHankel作用素はinterpolationの立場からも重要であり、過去の情報と未来の予測ができる。そこで、今後の問題として、これらの結果を応用することにより、散乱作用素の構造を作用素環の立場から追求する足がかりを作ったことは意義深いことである。これらの理論を情報数学や幾何学など他分野への応用も将来考察されるであろう。
Pro-IGF-IIシグナルを利用した安全性の高い老化筋再生促進治療法の開発

高齢者において転倒や骨折に伴う筋損傷からの回復の遅れは、要介護状態への進行の主要原因であり、健康寿命延伸のために解決すべき重要課題である。我々は、再生過程筋組織におけるpro-IGF-IIの発現低下が、加齢による筋再生能力低下の一因であり、pro-IGF-IIの補充は骨格筋幹細胞の増殖促進や間葉系前駆細胞の脂肪分化抑制を介して、老化マウスの筋再生能力を改善することを見出した(Stem Cells, 2015)。本研究では、pro-IGF-IIによる筋再生促進メカニズムを解明するために、骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞におけるpro-IGF-II下流シグナルの解析を行う。ヒトへの臨床応用を視野に入れ、ヒト由来細胞を用いた実験系の構築に取り組んだ。その結果、ヒト骨格筋から高精度に骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞を単離する方法、及び、単離された細胞を継代・培養しin vitroで増幅できる条件の確立に成功した。そこでまず、ヒト骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞を用いて、増殖・分化に対するpro-IGF-IIの影響を調べた。マウスで見られた効果と同様、ヒト細胞においても、pro-IGF-IIは骨格筋幹細胞の増殖を促進した。また、濃度依存的に間葉系前駆細胞の脂肪分化を抑制し、その効果はmature IGF-IIでは全く見られず、pro-IGF-IIに特異的な効果であることを見出した。さらに、間葉系前駆細胞においてpro-IGF-IIシグナルの下流に位置し、脂肪分化を強力に抑制する候補因子を同定した。この因子には骨格筋幹細胞に対する増殖促進効果は見られなかったが、pro-IGF-IIの癌細胞増殖促進作用をキャンセルできる可能性があり、この因子の投与は高齢者の筋再生能力改善のためのより安全な治療法となる可能性がある。超高齢社会を迎えた我が国は世界屈指の長寿大国であるが、平均寿命と健康寿命の間には約10年の乖離があり、健康的に老いることの必要性が高まっている。我々は最近、再生筋組織におけるpro-IGF-II (pro-insulin-like growth factor-II)の発現低下が加齢による筋再生能力低下の一因であり、pro-IGF-IIの補充は骨格筋幹細胞の増殖促進や間葉系前駆細胞の脂肪分化抑制を介して、老化マウスの筋再生能力を改善することを見出した(Stem Cells. 33(8): 2456-68, 2015.)。しかしながら、pro-IGF-IIは癌細胞で発現し、自身の増殖を促進すると考えられているため、臨床応用にはより安全で特異的な治療法が求められる。そこで本研究では、骨格筋幹細胞の増殖促進や間葉系前駆細胞の脂肪分化抑制効果を発揮するpro-IGF-II下流シグナルパスウェイを探索し、筋再生能力改善に有効な標的分子・パスウェイを明らかにする。本年度は、pro-IGF-IIのヒトへの応用を視野に入れ、初代培養ヒト筋衛星細胞を用いて、増殖や分化に対するpro-IGF-IIの影響を調べた。その結果、マウスで見られた効果と同様、ヒトにおいても、pro-IGF-IIは筋衛星細胞の増殖を促進することが明らかとなり、ヒト細胞を用いたpro-IGF-II下流シグナルパスウェイ探索のための基盤的知見を得ることができた。また、初代培養ヒト間葉系前駆細胞におけるpro-IGF-IIの効果もマウス同様に見られるのかについても今後検討していく予定である。本年度、pro-IGF-IIのヒトへの応用を視野に入れ、初代培養ヒト筋衛星細胞を用いて研究を行い、これまでのマウスと同様の結果を得ることができた。ヒト細胞でデータが得られたことは非常に有益である。しかしながら、当初、pro-IGF-II処理および未処理の細胞を用いてプロテオーム解析を行い、pro-IGF-II処理により発現変動する因子を探索する予定であったが、本年度途中で代表研究者の所属先の移動があり、その項目については当初の予定より遅れている。細胞内シグナルを詳細に解析するには、ある程度の細胞数が必要になる。そのため、マウス由来骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞をin vitroで増幅し、実験系の確立を試みた。しかし、マウス由来細胞はin vitroでの継代・培養による性質の変化が大きく、細胞の増幅が困難であった。そこで、ヒトへの臨床応用も視野に入れ、ヒト由来細胞を用いた実験系の構築に取り組んだ。

その結果、ヒト骨格筋から高精度に骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞を単離する方法、及び、単離された細胞を継代・培養しin vitroで増幅できる条件の確立に成功した(Stem Cell Reports, 2016)。本技術により、細胞内シグナルを網羅的に調べるなど詳細な解析が可能になると考えられる。そこでまず、ヒト骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞を用いて、増殖・分化に対するpro-IGF-IIの影響を調べた。その結果、マウスで見られた効果と同様、ヒト細胞においても、pro-IGF-IIは骨格筋幹細胞の増殖を促進した。また、濃度依存的に間葉系前駆細胞の脂肪分化を抑制し、その効果は、mature IGF-IIでは全く見られず、pro-IGF-IIに特異的な効果であることを見出した。今後、ヒト細胞を用いた実験系でpro-IGF-II下流シグナルの解析に取り組み、pro-IGF-IIによる筋再生促進メカニズムを明らかにする。実績で述べた通り、マウス細胞を用いて研究を進展させることは困難であるという問題に直面したが、ヒト細胞を用いた実験系の構築に取り組み、その問題を解決することができた。ヒト骨格筋由来の高品質な骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞を大量に得ることが可能となり、ヒト細胞でもマウス同様にpro-IGF-IIの効果が確認されたことから、今後、ヒト細胞を用いてpro-IGF-IIの作用機序の解明に取り組むことが可能となった。高齢者において転倒や骨折に伴う筋損傷からの回復の遅れは、要介護状態への進行の主要原因であり、健康寿命延伸のために解決すべき重要課題である。我々は、再生過程筋組織におけるpro-IGF-IIの発現低下が、加齢による筋再生能力低下の一因であり、pro-IGF-IIの補充は骨格筋幹細胞の増殖促進や間葉系前駆細胞の脂肪分化抑制を介して、老化マウスの筋再生能力を改善することを見出した(Stem Cells, 2015)。本研究では、pro-IGF-IIによる筋再生促進メカニズムを解明するために、骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞におけるpro-IGF-II下流シグナルの解析を行う。ヒトへの臨床応用を視野に入れ、ヒト由来細胞を用いた実験系の構築に取り組んだ。その結果、ヒト骨格筋から高精度に骨格筋幹細胞と間葉系前駆細胞を単離する方法、及び、単離された細胞を継代・培養しin vitroで増幅できる条件の確立に成功した。マウスで見られた効果と同様、ヒト細胞においても、pro-IGF-IIは骨格筋幹細胞の増殖を促進した。また、濃度依存的に間葉系前駆細胞の脂肪分化を抑制し、その効果はmature IGF-IIでは全く見られず、pro-IGF-IIに特異的な効果であることを見出した。さらに、間葉系前駆細胞においてpro-IGF-IIシグナルの下流に位置し、脂肪分化を強力に抑制する候補因子を同定した。この因子には骨格筋幹細胞に対する増殖促進効果は見られなかったが、pro-IGF-IIの癌細胞増殖促進作用をキャンセルできる可能性があり、この因子の投与は高齢者の筋再生能力改善のためのより安全な治療法となる可能性がある。今後は、pro-IGF-IIの生理的作用のうち、癌細胞の増殖を引き起こすことなく、筋衛星細胞の増殖や間葉系前駆細胞の脂肪分化抑制効果を発揮できるpro-IGF-II下流シグナルパスウェイを探索し、筋再生能力改善に有効な標的分子・パスウェイを明らかにする。
マイクロ曲面操作で切り拓く細胞の形状認識機構と接着界面力学のメカノバイオロジー

細胞は周辺環境の立体形状を鋭敏に感知し、自らの機能や挙動を能動的に制御しているが、そのメカニズムの詳細はいまだに分かっていない。本研究は、細胞の接着面の曲率やその向きを自在に操作できる新しい細胞培養技術・可変曲面マイクロデバイスを開発し、変形する曲面上で細胞が周辺形状に適応する様子のリアルタイム観察を実現する。このようなデバイスと細胞内生体分子を阻害する薬剤を用い、細胞の曲面上での挙動を解析することで、細胞がどの生体分子を用いて周辺の立体形状を認識しているか、その詳細を明らかにする。
小学校における「縦割り班」活動を中心とした異年齢の仲間づくりに関する研究

1、小学校における「縦割り班」活動を中心とした異年齢の仲間づくりの実践について、その活動原理や教育的な意義を文献研究によって原理的に基礎づけるとともに、「縦割り班」活動の取り組みに関する全国調査の結果を詳細に分析することで、全国の小学校の「縦割り班」の編成状況と活動内容に関する、地域別および学校規模別の傾向と特徴を明らかにした。2、「縦割り班」活動の取り組みがどのようにして全国各地の小学校に普及していったのか、その経緯を明らかにした。さらに、現在、「縦割り班」活動がどのような条件のもとで実践されているのかについても解明した。3、香川県下のいくつかの小学校の特色ある実践について、継続的な観察取材および担当教員へのインテンシヴな聞き取り調査を行うことで、「縦割り班」活動の実践の成果とともに、現在の厳しい条件下での教師たちの指導上の課題を明確にした。4、上の2および3の成果の概要については、中国四国教育学会第56回大会(於、鳴門教育大学)において、「小学校における「縦割り班」活動と指導上の課題」のテーマのもとに口頭発表した。さらに、13に関わる全体的な研究の成果については、最終的な研究成果報告書『小学校における「縦割り班」活動を中心とした異年齢の仲間づくりに関する研究』(全72頁)にまとめた。1、遊びや作業を通した異年齢の子どもの交流や特別活動での仲間集団づくりに関する文献を広く調べ、分析検討するなかで、小学校における「縦割り班」活動を中心とした異年齢の仲間づくりの実践について、その活動原理や教育課程上の位置づけを明らかにするとともに、異年齢の子どもが交流することの教育的な意義について原理的に考察し、その理論的な研究の成果を「小学校における「縦割り班」の活動とその教育的意義」という題目で中国四国教育学会第54回大会(於、高知大学)において発表した。2、香川県の西部に位置する三豊地区の小学校全31校の「縦割り班」の編成状況や活動内容を網羅した「縦割り班」活動マップを作成するとともに、高松市立二番丁小学校の「きょうだいっ子」活動および豊中町立本山小学校の「色別班」活動の二つの特色ある実践をモデルケースとして選び、継続的な参与観察と研究取材を行うことで、こうした「縦割り班」活動の成果と指導上の課題を明らかにした。3、平成13年度に実施した香川県下の小学佼における「縦割り班」活動に関する予備的調査の結果をふまえ、今年度は、全国の小学校の4パーセント(940校)を抽出して、全国的な「縦割り班」活動への取り組みについて、その編成状況(地域別、学校規模別の「縦割り班」の編成率と編成方法)、活動内容(集会活動、当番活動、業間の活動、学校行事などの「縦割り班」での実施率)等を統計的に明らかにするための本格的調査を実施した。1、異年齢の子どもの交流や特別活動での仲間集団づくりに関する文献をさらに広く精査しつつ、小学校における「縦割り班」活動の特質とその教育的な意義について、とくに「学級」という横割りの集団による教育活動との比較において明らかにし、その研究成果の一部を中国四国教育学会第55回大会(於、広島大学)の課題研究(「今、<学級>を問い直す」において発表した。.2、昨年度に実施した「縦割り班」活動の取り組みに関する全国調査の結果を分析することで、全国の小学校における「縦割り班」の編成状況(地域別、学校規模別の「縦割り班」の編成率と編成方法)、活動内容(集会活動、当番活動、業間の活動、学校行事などの「縦割り班」での実施率)等を統計的に明らかにした。また、この取り組みが全国各地の小学校に普及した経緯についても解明できた。3、香川県下のいくつかの特色ある実践について、継続的な観察取材および担当教員へのインテンシヴ聞き取り調査を行った。これによって、「縦割り班」活動の成果とともに、この取り組みが抱えているいくつかの課題がかなり明確になった。4、2および3の成果については、日本教育方法学会第39回大会(於、滋賀大学)において、「小学校のおける「縦割り班」活動-取り組みの現状と課題」のテーマのもとに口頭発表した。また、香川大学教育実践総合研究第8号に、これとほぼ同趣旨の論文(「小学校における「縦割り班」活動の現状と課題)を掲載した。
極微細素子を用いた一般化座標上のトンネル現象の研究

本研究は、極微細な双安定素子に生じる回路座標上のトンネル現象に関するものである。従来、我々が観測してきたトンネル現象は、共鳴トンネルダイオードのように、実空間上の位置座標間のトンネルであった。しかし、量子力学はより抽象化した一般化座標と一般化運動量においても成り立つ。回路方程式上の変数(ノード電圧や端子電流)を一般化座標とした系を考えれば、この変数空間におけるトンネル現象も理論的には存在する。これに関し、我々は共鳴トンネル素子を直列接続することにより生じる双安定システムを取り上げ検討を行った。この検討においてはトンネル確率が素子の面積に依存することを見出し、特に0.1ミクロン以下の微小な素子においてトンネルの可能性が無視できなくなることが明らかになった。この検討を進める過程において、双安定状態をもつ回路を利用した新しいタイプの発振器となりうる回路構成を見出した。この発振器は、非常に小さな出力パワーしか得られないという共鳴トンネル発振器の問題点を克服できる可能性がある。この回路の特徴は直列接続した共鳴トンネル素子の接続点に共振器を設け、バイアスを直列接続回路の両端に加えることにある。このため、直流バイアス点と共振点が分離することができる。これにより、従来の共鳴トンネル発振器で問題となっていたバイアス不安定性による制限を克服でき、大きな出力パワーが得られることをシミュレーションにより示した。本提案は、現在多くの興味を集めているサブテラヘルツからテラヘルツ帯における信号源を可能とする点において非常に重要と考えられる。本研究の目的は、極微細な双安定素子に生じる回路座標上のトンネル現象という新しい現象の実証である。ここでは微小な双安定素子における電圧座標間のトンネル現象を取り上げ検討をすすめた。具体的には微小共鳴トンネル素子を直列接続した系についてそのモデル化を行い、これを支配する運動方程式を検討した。この系はエネルギー散逸系であるため、ハミルトニアンを用いた量子化を行うことはできない。そこで現在、この系のラグランジアンの構築とそれを用いた量子化法に関して検討を進めている。なお、この検討において興味深い回路構成とその方程式を見出した。この回路構成は、共鳴トンネル素子の従来技術の欠点を克服した新しい発振器として使える可能性がある。この回路は直列接続した共鳴トンネル素子の接続点に共振器を設け、バイアスを直列接続回路の両端に加えることが特徴である。このとき、直流バイアス点と共振点が分離されるため、従来、共鳴トンネル発振器において問題となっていたバィアス不安定性を抑制できる。したがって、超高周波で高出力、高効率が得られることが期待できる。今後、これについても実験的に検証する予定である。
高次Aggregation Operatorの開発とクラスタリングモデルへの適用

高次元Aggregation Operatorを提案し、このOperatorの各種特性を精査するとともに、クラスタリングモデルへ適用し、実用化を図った。従来、統計的測度空間に基づく研究がなされてきたが、より一般的に表現した高次Aggregation Operatorは、未だ開発されていなかった。そこで、高次Aggregation Operatorを開発し、より汎用性の高いクラスタリングモデルを実現した。本研究は、高次元Aggregation Operatorの開発を目的とする。また、開発した高次元Aggregation Operatorの各種特性を精査するとともに、クラスタリングモデルへ適用し、実用化を図る。従来、統計・確率の分野では、統計的測度空間(確率的測度空間)に基づくT-normが定義され、数学的見地で、研究がなされてきたが、より一般的に表現したAggregation Operatorの研究が広く知られている。一方、精度の高い識別を実現するための方法として、カーネル関数による写像から高次ヒルベルト空間上の内積値を算出するという方法がある。しかし、ヒルベルト空間上の測度についての研究は、確率測度にとどまり、Aggregation Operatorについては、未だ開発されていない。そこで、本研究では、高次ヒルベルト空間におけるAggregation Operatorを開発しようとするものである。本年度は、高次ヒルベルト空間におけるAggregation Operatorを定義し、その性質を、推定するパラメータ空間の次元による相違性と、クラスター問の交互作用量を考慮した場合におけるモデルの非線形性の観点から調査した。その際、加法モデルに、カーネル法を利用し、高次ヒルベルト空間におけるパラメータ推定で、分類構造を抽出するクラスタリングモデルを提案した。クラスタリングモデルへ、提案したAggregation Operatorを適用し実データに当てはめることにより、評価を行い、随時、公表を行った。本研究の意義は、高次元Aggregation Operatorを開発し、クラスタリングモデルへ適用して実用化を図ることである。また、より汎用性を高めるため、一般化したAggregation Operatorを提案することである。従来、統計・確率の分野で提案されてきた確率的測度空間に基づくノルムは、数学的見地で研究がなされてきたが、より一般的に表現したAggregation Operatorについては、ヒルベルト空間上の測度が未だ開発されていない。そこで、高次ヒルベルト空間におけるAggregation Operatorを開発しようとするものである。本年度は、一般化Aggregation Operatorを定義し、クラスタリングモデルへの応用を行った。また、一般化クラスタリングモデルの性質と、従来のクラスタリングモデルの関連性を解析した。応用として、ノイズが多くデータの明確な構造抽出が困難であるとされる脳波データに適用し、人間の思考判別に対して、応用可能であることを示した。さらに、大規模データへの適用可能性を検証するため、時系列画像データを用いて、応用可能性を調査した。その際、高次元データの次元縮約に当たり、主成分分析に高次元の距離構造を導入することで、新たな手法を開発した。これらの成果を、論文誌に公表し、さらに、招待講演を含む国内外の国際会議、学会発表で公表した。その際、The 6th International Symposium on Management Engineeringにおいて、Excellent Paper Awardを受賞した。さらに、学生の発表が、2009年に開催された5th International Workshop on Computational Intelligence & Applicationsにおいて、Best Student Presentation Awardを受賞した。
植物細胞壁の高次構造の構築に係わる遺伝子群の解明

エンド型キシログルカン転移酵素(EXGT)のキシログルカン分子間のつなぎ換え反応をin vivoで実証するために、フルオレッセインにより蛍光標識したキシログルカンオリゴ糖を合成し、これを蛍光ブローブとしてタバコ培養細胞BY-2に投与することにより、EXGTのつなぎ換え反応を細胞レベルで確認することに初めて成功した。また、この方法を用いて、EXGTのアンチセンス及びセンスRNAを過剰に発現した形質転換細胞おける反応活性の増減を視覚的に評価することができた。この事実はEXGTのキシログルカン分子間のつなぎ換え反応が細胞伸長の細胞壁再構築だけでなく、細胞分裂時における細胞壁構築の初期段階から働いている可能性を示すものとなった。EXGTのつなぎ換え反応がいつ、どこで行われているか明らかにするため、EXGTの局在及び輸送経路を、間接蛍光抗体法とEXGT-GFP(Green Fluorescent Protein)融合タンパク質を用いて解析した。その結果、EXGTは細胞が伸長する間期には小胞体-ゴルジ体輸送経路を経て細胞壁へ分泌され、細胞分裂期には、EXGTの細胞外への分泌が遮断され、細胞板に輸送されることが明らかとなった。EXGT遺伝子群の植物体における役割を明確にするために、T-DNAの挿入によりEXGT遺伝子ファミリーに属する遺伝子が欠損しているシロイヌナズナの突然変異体をPCRとサザンハイブリダイゼーション法でスクリーニングした。約17000ラインのT-DNA挿入形質転換体から7ラインのEXGTファミリー遺伝子欠損突然変異体をスクリーニングした。このうち3ラインについては、各々、EXGT遺伝子ファミリーに属するEXGT-A2,XTR4,XTR15が欠損した突然変異体であることをT-DNA挿入領域の塩基配列をシークエンスすることにより明らかにした。植物細胞壁は細胞拡大の方向や速度を規定することにより、植物の形態形成の制御に於いて中心的な役割を演じる構造体である。細胞壁の高次構造の構築にはエンド型キシログルカン転移酵素(略称EXGT)およびその類縁遺伝子群が重要な役割を演じていると考えられているが、それらの遺伝子の機能の詳細は未だ不明である。本研究では、シロイヌナズナのEXGT遺伝子群を手がかりとして、葉の形態異常を指標とした分子遺伝学的アプローチと細胞壁異常変異体に焦点を当てた生化学的アプローチを融合させ、植物細胞壁の高次構造の構築とその制御に係わる分子過程の解明を目指している。初年度である平成9年度は専ら準備的な研究を中心に進め以下の成果を得た。1)増殖中のタバコ培養細胞で発現するEXGT-N2遺伝子のセンス及びアンチセンスmRNAを発現させる改変遺伝子をタバコ培養細胞に導入し、EXGTタンパク質の発現が著しく低い形質転換培養細胞株を作成した。EXGTタンパク質の蓄積が少ないことはイムノブロット法と酵素活性測定により確認した。この形質転換体の細胞壁の動態とその高次構造の解析を目下進めている段階である。2)培養細胞形質転換体の作成と並行して、シロイヌナズナで発現するEXGT-A1,A2,A3,A4,A5のアンチセンスmRNAを発現する形質転換体を作成中である。3)T-DNA挿入によって得たシロイヌナズナの変異体の中よりEXGT遺伝子に挿入または欠失のあるものをPCR法により検索中している。4)形態異常を示すシロイヌナズナ変異体について、その細胞壁の多糖構造と組成を解析し、細胞壁構築に異常を示す変異体の探索を進めている。本研究は、シロイヌナズナおよびタバコ培養細胞のエンド型キシログルカン転移酵素(EXGT)遺伝子群を手がかりとして、植物細胞壁の高次構造の構築とその制御に係わる分子過程の解明を目指して、計画したもので、本年度の研究により以下の成果を得た。1)アンチセンス法によりEXGTタンパク質の発現量に変化のある細胞株を選抜した形質転換タバコ培養細胞を作成した。

生体内でのEXGT活性を細胞学的による追跡するために、FITC標識キシログルカンオリゴ糖を合成し、この蛍光プローブを用いて、細胞壁構築活性を可視化する方法を工夫した。これらの方法を用いて、細胞壁構築活性を解析した結果、EXGT発現量と細胞壁構築活性の間に高い相関があることが分かった。また、EXGTタンパク質の蓄積の少ない形質転換体株では、増殖速度の減少と細胞形態の異常が見られた。2) EXGTの分泌ペプチドにGFPを繋いだ融合タンパク質(EXGTsp-GFP)、シグナルペプチドを含むEXGTタンパク質にGFPを繋いだタンパク質(EXGT-GFP)を、タバコ培養細胞内で発現させた安定な形質転換細胞株を複数種作成した。間期のEXGTsp-GFP細胞株では細胞壁に顕著な発現がみられた。また、細胞内では原形質内のERやゴルジなどの膜輸送経路と思われる部分で強い蛍光が観察された。この結果はEXGTspが細胞壁中への分泌シグナルとして機能していることを示している。一方、分裂期にある細胞では、隔膜形成体および細胞板において強いGFPの発現が見られ、その際、細胞壁や細胞外への膜輸送経路での発現が間期の細胞に較べて著しく低下した。これは分裂時にEXGTが主として隔膜形成体に向けて輸送され、細胞板内に蓄積されることを示している。この結果は、EXGTが細胞板での細胞壁新生に関与することを始めた示したものである。エンド型キシログルカン転移酵素(EXGT)のキシログルカン分子間のつなぎ換え反応をin vivoにおいて実証するため、フルオレッセインにより蛍光標識したキシログルカンオリゴ糖を合成し、これを蛍光プローブすることによりEXGTのつなぎ換え反応を細胞レベルで確認した。また、この方法を用いて、EXGTのアンチセンス及びセンスRNAを過剰に発現した形質転換細胞おける反応活性の増減を視覚的に評価することに成功した(Ito and Nishitani 1999,Plant Cell Physiol. 40,1172-1176)。また、このようなEXGTのつなぎ換え反応がいつ、どこで行われているか明らかにするため、EXGTの局在及び輸送経路を、間接蛍光抗体法とEXGT-GFP(Green Fluorescent Protein)融合タンパク質を用いて解析した。その結果、EXGTは細胞が伸長する間期には小胞体-ゴルジ体輸送経路を経て細胞璧へ分泌され、分裂期においては細胞壁が新たに構築される細胞板に輸送されていることが明らかになった。次にEXGT遺伝子群の形態形成等における役割を明確にするために、T-DNAの挿入によりEXGT遺伝子ファミリーに属する遺伝子が欠損しているシロイヌナズナの突然変異体をPCRとサザンハイブリダイゼーション法でスクリーニングした。その結果、EXGT遺伝子ファミリーに属するEXGT-A2,XTR4,XTR15が欠損した突然変異体を選抜することに成功した.
微小構造の変形の解析とそのマイクロフレキシブルデバイスへの応用

自然界において独特な微小な構造を持つことによって回折、吸着や撥水などの機能を発現しているケースが多くある.このような複雑な形状を構造に変位を与えたときに現れるさまざまな変形を利用して工学的に再現することが本研究の目的である.本年度は薄膜と弾性体で構成される微小構造を変形させたときに表面にできるシワ構造の理論的な解明と現象の工学的デバイスへの応用を探った。実験、理論、計算機によるシミュレーションを用いシワ構造の定量的評価を行った。この研究成果は査読付学術誌Advanced Materialsに採択された。デバイスとしての応用に関しては本研究の利点を追及し、応用例を提示した。具体的には申請課題が扱っている現象を使えば機能性表面が従来方法と比べ簡易に作成できることを確認した。従来研究では高い撥水性をもつ表面を実現する際には、表面の粗い表面を準備した後、表面に撥水性材料を成膜する方法が主であった。本研究では撥水性材料を弾性体上に薄くコーティングし構造に変形を加えることで、撥水性薄膜の表面粗さが増加し撥水性が増加することを確認した。この方法では表面の粗い構造の発現と撥水性の付加が同時に行えるため手順が簡略化される。また、従来の方法ではマイクロフルイディクスを用いて製作された流路の内壁に構造を付加することは困難であった。この課題を申請者は有機蒸着を用いマイクロ流路の内壁に薄膜を蒸着することで解決した。流路に変形を加えることで薄膜にシワが発現しマイクロ流路の内壁にマイクロメートルスケールの構造を付加することを実現した。この結果は物理系学会American Physics Society March Meeting 2014において口頭発表を行った.(抄録なし)自然界において独特な微小な構造を持つことによって回折、吸着や撥水などの機能を発現しているケースが多くある.このような複雑な形状を構造に変位を与えたときに現れるさまざまな変形を利用して工学的に再現することが本研究の目的である.本年度は前期と後期に大きく分け研究を行った.前期は2種類の異なる材質で構成されるシステムに変位を与えたときに現れる形状の変化を理論的に求めることを目的とし,後期は変形を利用したシステムを微小領域において応用することを目的とした.以上をふまえ,前期には亀裂、剥離、表面張力を用いた薄膜の変形などの解析を専門的に行っているパリ工業物理化学高等大学にて研究を行い,ラージスケールでの異性材料の変形の解析を行った.変位を与えたときに異性材料表面に現れるシワの形状を定量的に求めた.この研究結果は物理系学術誌EuroPhysics lettersにて論文掲載するとともに,American Physics Society学会において口頭発表を行った.同時に単一素材に変形を与えた時に起こる形状変化を観察した.後期には,東京大学生産技術研究所において前期に得られた結果をもとに,ポリジメチルシロキサン(PDMS)等を伸縮性を用いて微小構造を作成しその変形を観察した,微細加工を行うにはさまざまな装置を扱う必要がある.本年度の後半は装置の使用方法を習得し,素材の形状変化を利用したデバイス製作の準備を行った.自然界において独特な微小な構造を持つことによって回折、吸着や撥水などの機能を発現しているケースが多くある.このような複雑な形状を構造に変位を与えたときに現れるさまざまな変形を利用して工学的に再現することが本研究の目的である.本年度は薄膜と弾性体で構成される微小構造を変形させたときに表面にできるシワ構造を利用した工学的なデバイスの製作を行った。マイクロフルイディクス技術と組み合わせることで、構造に与える変位をコントロールし表面形状を流体を使いコントロールすることができるデバイスを4mmのサイズで実現した。さらに、構造を撥水処理することで撥水性を表面の形状変化を利用して調整できるデバイスとして完成させた。この研究成果は査読付き学会であるMicro Electromechanical Systems Conference 2013に採択され、同学会でポスター発表を行った。また、構造の変化の理論的側面からの解析も行った。大変形の下での構造変化は、既存の理論で解析することは難しいが実験および計算機での解析を繰り返し一定量の成果がでた。この結果は物理系学会American Physics Society March Meeting 2013において口頭発表を行った.また、前年度行った薄膜の破断形状に関する実験の理論的考察を行った。この研究結果は物理系学術誌Physical ReviewLettersにて論文掲載された。

この方法では表面の粗い構造の発現と撥水性の付加が同時に行えるため手順が簡略化される。また、従来の方法ではマイクロフルイディクスを用いて製作された流路の内壁に構造を付加することは困難であった。この課題を申請者は有機蒸着を用いマイクロ流路の内壁に薄膜を蒸着することで解決した。流路に変形を加えることで薄膜にシワが発現しマイクロ流路の内壁にマイクロメートルスケールの構造を付加することを実現した。この結果は物理系学会American Physics Society March Meeting 2014において口頭発表を行った.本年度は構造の変形の理論化とその理論を微小領域で実現することを目標としていた.構造の変形の理論はラージスケールでの実験を通じ論文1本,口頭発表1件と研究成果を残すことができた,微小領域の実現にあたっては当初から微細加工にはラージスケールでの加工よりも多くの時間を要することを想定していた.微小領域においての研究について論文や学会発表などの具体的な成果はまだ出ていないが当初の予定通りといえる.当初の目的である、表面形状の変化を利用した機能調節可能なデバイスの製作に成功した。研究成果は、微細加工の最高の権威と言える査読付き学会Micro Electromechanical Systems学会に採択されるなど一定の評価を得た。変形の理論的な解析は古典材料力学からは説明することが難しいが、実験データと計算機によるシミュレーションから解明に向けての道筋がついた。今後は微小構造により機能を持ったデバイスの製作・評価を行う.ひきつづき微小構造の変形に関する実験、理論考察を行う。また、今まで製作したデバイスは機能が擾水調節のみであったが、今後は他の機能を持ったデバイスの実現を目指す。(抄録なし)