hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経ペプチドGALPによる脳－末梢臓器間の糖・脂質代謝調節機構の解明

ガラニン様ペプチド(GALP)は、視床下部弓状核ニューロンで産生される神経ペプチドであり、視床下部内で複数の摂食調節ニューロンと神経相関を行なうことが明らかになっている。また、抗肥満作用も報告されているが、その作用機序の全ては明らかになっていない。本研究では以下の事を明らかにした。1.脳室内に投与されたGALPはMC4Rを介して、交感神経系を活性化していることが示唆された。2.GALPは脂肪酸のみならず胆汁酸代謝にも影響を与えることを明らかにした。3.GALPの作用を投与の時間によって異なり、直後では脂質代謝が亢進するが、16時間後では糖代謝が亢進することを明らかにした。ガラニン様ペプチド(GALP)は、1999年大瀧らによってブタ視床下部から単離同定された抗肥満作用を有する神経ペプチドである。GALPの発見以降、その生理作用についての様々な研究がなされており、マウスにおいて、GALP投与により摂食量と体重の減少を引き起こすなど、GALPの抗肥満効果が報告されている。これまで、GALP発現は脂肪組織から分泌されるレプチンによって調節されていることが明らかにされている。我々はGALPの抗肥満作用の作用機序として交感神経系を介した肝臓と白色脂肪組織での脂質代謝を亢進させる事を見出しており、全身のエネルギー代謝調節に関与していることが示唆されている。神経ペプチドGALPを経鼻的に投与することにより、摂食抑制作用に加えて、体重減少作用および肝臓での脂質代謝改善作用がある事を明らかにした。GALPにより交感神経活性化の機序を調べるために、MC4Rアンタゴニストを前投与した後にGALPを脳室内投与し、脂質代謝関連遺伝子発現を測定した。その結果、MC4Rアンタゴニストを前投与によってGALPによる脂肪酸β酸化関連遺伝子や熱産生に関与する遺伝子発現の増加は抑制された。研究課題の一つであるGALPが脳内で交感神経系を活性化させるメカニズムの一つとしてαMSHを介した経路の存在が明らかにすることができた。ガラニン様ペプチド(GALP)は、視床下部弓状核ニューロンで産生される神経ペプチドであり、その発現はレプチンの作用を受けるとともに視床下部内で複数の摂食調節ニューロンと神経相関を行なうことが明らかになっている。昨年度までに、GALPの生理作用は摂食調節のみではなく、交感神経系を介して末梢でのエネルギー代謝を制御していることを明らかにしてきた。本年度では、肝臓での脂肪酸・コレステロール代謝に着目して実験を行った。脳室内投与後およそ1時間後から呼吸商がGALP群でVehicle群と比較し有意に減少した。肝臓脂質メタボローム解析の結果からGALP投与により、アシルカルニチン量が減少し、多くの胆汁酸量が減少した。肝臓中の脂肪酸酸化に関与する遺伝子発現はVehicle群と比較しGALP群で有意に増加した。また、胆汁酸合成の律速酵素であるCYP7A1発現が減少し、胆汁酸排泄に関わるBSEP発現は増加した。それは、GALPが脂肪酸だけではなくコレステロールなど脂質代謝全般に幅広く関与することを示唆する研究成果である。研究を進めている過程で、GALPの新たな生理作用として、コレステロール・胆汁酸代謝に関わる事が示唆されたため、当初の計画を変更し、脂質代謝全般に対するGALPの生理作用を検討する事を優先し、また、これまでの研究成果の論文作成することにしたことからやや当初の研究計画に遅れが生じた。ガラニン様ペプチド(GALP)は、視床下部弓状核ニューロンで産生される摂食抑制作用を有する神経ペプチドである。我々は、GALPを脳室内に投与するとその直後に呼吸商が低下するが、16時間後には呼吸商が上昇することを見出した。これは、GALPは栄養素代謝に影響を与えていることを示唆する結果である。昨年度までに、GALP投与直後には脂質代謝が亢進する事を報告しているが、本年度の研究では投与16時間後の肝臓におけるGALPの糖・脂質代謝調節作用を調べた。実験動物として11週齢の雄性C57BL/6Jマウスを用い、生理食塩水あるいはGALPを脳室内に投与し16時間後に解剖した。血糖値および血中の脂質値を測定し、肝臓および骨格筋中の糖・脂質代謝関連遺伝子のmRNA発現レベルを測定した。体重に両群間で有意な差はなかったが、投与から解剖までの摂食量はGALP群で減少した。また、血糖値に有意な差はみられなかったが、血中中性脂肪値はGALP群で減少した。肝臓の糖新生に関連するG6Pase遺伝子発現はGALP群で減少した。一方で解糖系の酵素であるGKはGALP群で増加する傾向がみられた。脂質代謝に関連する遺伝子発現には有意な差がみられなかった。本研究から、GALP投与により肝臓での解糖系が亢進し、糖新生が抑制させることが示唆された。先行研究よりGALP投与直後に脂質代謝が亢進することが報告されているが、GALP投与16時間後では脂質代謝ではなく糖代謝を亢進することが明らかとなった。つまり、GALPはエネルギー基質優先性を変化させ、脂質優位性のエネルギー代謝制御機構を担うことが示唆された。

また、抗肥満作用も報告されているが、その作用機序の全ては明らかになっていない。本研究では以下の事を明らかにした。1.脳室内に投与されたGALPはMC4Rを介して、交感神経系を活性化していることが示唆された。2.GALPは脂肪酸のみならず胆汁酸代謝にも影響を与えることを明らかにした。3.GALPの作用を投与の時間によって異なり、直後では脂質代謝が亢進するが、16時間後では糖代謝が亢進することを明らかにした。GALPが末梢の組織とどのようなネットワークで代謝を制御しているのか、GALP投与後に白色脂肪組織と肝臓の標的遺伝子発現を調べる事により検討する。昨年度新たに明らかにされた、コレステロール・胆汁酸代謝におけるGALPの働きを解明するとともに、当初の目的である肝臓ー脂肪組織、中枢と肝臓および脂肪組織間の代謝制御におけるGALPの役割を解明する。また、本年度は最終年度であることから得られた結果は、国内外で積極的に学会発表や論文作成を行う。分子栄養学研究計画と一部、実験の順番を前後させる必要があり、既存の消耗品を使用したため。当初の予定を変更し、GALPの新たな生理作用であるコレステロール・胆汁酸代謝に関する実験を行った。そのため、臓器間ネットワークに関する実験が出来ず、その分使用額が減少した。研究計画に従い、必要が消耗品や研究成果の発表等に使用する。当初の目的である肝臓ー脂肪組織、中枢と肝臓および脂肪組織間の代謝制御におけるGALPの役割を解明するため、モデルマウスの購入や試薬を購入する。また、本年度は最終年度であることから得られた結果を、国内外で積極的に学会発表や論文作成を行うため、旅費や英文校正費および投稿費などに使用する。
農耕の進化と社会性：非社会性昆虫と菌との栽培共生からのアプローチ

非社会性昆虫ニホンホホビロコメツキモドキー酵母栽培共生系には、病害となる非共生菌が侵入し、幼虫の生存や成長、酵母の増殖に負の影響を及ぼした。しかし、幼虫と酵母が共存する場合、病害菌の増殖は抑制された。成虫が酵母を運搬する器官「菌嚢」からは酵母のみが検出され、病害菌の汚染は見られなかった。酵母と関係するニホンホホビロコメツキモドキ近縁種が見つかった。ニホンホホビロコメツキモドキー酵母栽培共生系を深く理解するため、(1)酵母の増殖に幼虫が及ぼす影響、(2)非共生菌に対する幼虫の応答、(3)幼虫の成長に対する非共生菌の影響、(4)酵母の増殖に対する非共生菌の影響を調べた。その結果、(1)幼虫は竹の中で積極的かつ広範囲に酵母を拡げ、菌園を迅速に創設した。(2)幼虫は、非共生菌を摂食したが、食べつくすことは見られなかった。(3)非共生菌を餌として飼育した場合、酵母を餌として飼育した場合と比べ、幼虫の成長は悪く、体サイズの小さな成虫が羽化する傾向が見られた。(4)酵母と非共生菌を同じ培地で培養した場合、非共生菌の増殖が酵母よりも圧倒的に速く、培地の大部分を覆ったのに対し、酵母の増殖は妨げられ、狭い範囲に限定された。これらの結果から、非共生菌は、酵母に対しても、ニホンホホビロコメツキモドキ幼虫に対しても負の影響を与える害菌であること、幼虫不在下では非共生菌が蔓延してしまうこと、幼虫単独では非共生菌を駆除できないことが示唆された。これらの結果の一部について、論文として公表し、学会発表を行った。コメツキモドキ族の系統関係及び栽培共生の進化に関して、国内外でサンプリングと生態調査を行った。国内では、鹿児島県奄美大島と沖縄県石垣島にて、それぞれオオシマコメツキモドキとセダカヒメコメツキモドキの生態を調査した。国外では台湾各地でフィールド調査を行い、コメツキモドキ数種をサンプリングし、生態調査を行った。サンプリングできた個体数が少なかったため、再調査を計画中である。平成26年度は、生きたニホンホホビロコメツキモドキ成虫のいるメダケ節間内より非共生菌の分離を試み、共生酵母に加えて4種類の糸状菌が分離された。これらの糸状菌が本共生系にとって害となるかどうかを検証するために、幼虫にこれらの糸状菌を餌として与えて飼育したところ、酵母を餌とした場合と比べて生存率の減少、発育期間の延長、成虫体サイズの減少が見られた。酵母とこれらの糸状菌を対峙培養したところ、酵母の増殖が阻害された。これらの実験により、本栽培共生系には確かに有害となる非共生菌が存在し、侵入し得ることが明らかとなった。この結果について、学会発表を行った。共生酵母を垂直伝播するために、メス成虫は酵母を腹端部にある嚢状器官(菌嚢)に入れて運搬するが、いつ、どのように酵母を入れるかは不明であった。菌嚢内の菌相の変化を調べるため、野外に出て活動する前と野外で活動中のメス成虫の菌嚢から菌の分離を行った。その結果、菌嚢からは酵母のみが得られ、特に野外で活動中の個体からは多量の酵母が分離された。このことから、メス成虫は、野外に脱出する前、自身が育った節間内で酵母を菌嚢に取込むこと、野外に脱出後、なんらかの方法を用いて菌嚢内の酵母の量を増やすことが示唆された。国内では、京都府と福井県にて、それぞれツマグロヒメコメツキモドキとクロアシコメツキモドキの調査を行った。国外では、ベトナムにて調査を行い、ニホンホホビロコメツキモドキ近縁種の生態調査を行った。本研究によって、ニホンホホビロコメツキモドキー酵母栽培共生系について、害菌が存在し、農園内に侵入すること、菌嚢内では酵母は害菌に汚染されていないことが示唆された。生態・環境ニホンホホビロコメツキモドキー酵母共生系における栽培共生の程度の解明に関しては、研究実績の概要に挙げたように順調に成果を上げられている。コメツキモドキ族の系統関係の解明や、栽培共生の進化に関しては、海外調査許可を調査適期に得られなかったため、サンプリングが予定よりはかどらなかった。ニホンホホビロコメツキモドキの害菌対策をより詳細に調べる。コメツキモドキ族の系統関係の解明がやや予定より遅れているため、より重点的に行う。
ゼロ金利制約下における非伝統的金融政策の効果

本研究では、2001年から2006年にかけて日本銀行が採用した非伝統的金融政策が資産価格にもたらした効果について明らかにした。そこでは、量的緩和期間における金融政策ショックを識別する新しい手法が提案されている。本研究による発見は次の通りである。まず、量的緩和期の金融政策ショックに対する株式市場の反応は、経済理論が予想するものとは一致しなかった:緩和的な金融政策ショックに対して、株価は下落していた。さらに量的緩和期の金融政策ショックに対する株式市場の反応は、景気拡張期と景気後退期で非対称的であった。この株式市場の複雑な反応は、予想物価上昇率に対する不確実性の高まりと関係があることが示唆された。本研究の目的は、ゼロ金利制約下における非伝統的金融政策の効果を分析することである。先進国の主要中央銀行は、近年、金利操作によらない「非伝統的」な金融政策(特に、経済主体の「期待」に働きかけて緩和効果を得ようとする政策)を運営しているため、それらの政策の効果分析に関心が高まっている。しかし、非伝統的金融政策の効果分析は、発展途上である。その理由は、非伝統的金融政策が、民間経済主体の期待形成に働きかけることを狙った政策であり、研究遂行に際し、観察不可能な「期待」を扱うため、分析が難しいからである。本研究では、期待に関するサーベイデータ、及び金融商品の価格に織り込まれた情報を期待形成の代理指標とし、「非伝統的金融政策が、期待への働き掛けを通して、家計や金融市場に与えた影響」を分析することを目的としている。平成25年度は、研究遂行に必要なデータを購入し、2000年代の日本銀行による非伝統的金融政策の政策効果分析を行った。具体的には、米国の金融政策に関する先行研究に従い、金利先物(ユーロ円金先)の時系列データを活用することで、非伝統的金融政策ショックの識別を行い、このショックが資産価格に与える影響を分析した。研究結果からは、当時の日本銀行によって採用された、期待に働きかけて緩和効果を得ようとする政策は、資産価格に対し、一定の効果を持っていたことが示唆された。なお本研究成果は、2013年度日本経済学会秋季大会にて報告済みである。その理由は、非伝統的金融政策が、民間経済主体の期待形成に働きかけることを狙った政策であり、政策遂行に際し、観察不可能な「期待」を扱うため、分析が難しいからである。本研究では、サーベイデータから得られた情報などを期待形成の代理変数とし、「非伝統的金融政策が、期待への働きかけを通して、家計や金融市場に与えた影響」を分析することを目的としている。平成26年度は、昨年度に引き続き、金融商品の価格に織り込まれた金利の先行きに関する「期待」を活用し、2000年代の日本銀行による非伝統的金融政策(コミットメント政策を伴う、量的緩和政策)の政策効果分析を行った。具体的には、金利先物(ユーロ円金先)の高頻度データを用いて、非伝統的金融政策ショックを識別し、このショックが資産価格に与える影響を分析した。研究結果からは、非伝統的金融政策が資産価格(株価)に与える影響は、将来の経済見通し、特に将来の物価に関する見通しの不確実性の大きさに依存することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。マクロ経済学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、関連文献のサーベイ、必要なデータの取得と整理、及びファクト・ファインディングを行い、研究成果を2013年度日本経済学会秋季大会にて報告した。研究課題は当初計画通り順調に進展している。これまでの研究内容を踏まえ、本年度は実証された結果を理論的に再整理しながら、引き続き研究計画に沿って研究を遂行していく予定である。
ポンプ水車S字特性発生機構に関する基礎的研究

高落差ポンプ水車の特性曲線は、無拘束域・制動域・逆転ポンプ域において、S字状を呈するようになる。本研究では、このようなS字特性の発生原因を解明することを最終目標にして、以下の基礎研究を行なった。1.小形フランシス水車試験装置を用いた定常性能試験により、ランナ出入口の全ヘッド差、軸回転数、軸トルク、流量を計測し、以下のことを明らかにした。(1)供試ポンプ水車には、案内羽根の有無によらず、S字特性が発生することを確認した。(2)S字特性発生域のトルク特性及びトルク変動を計測した結果、トルク特性にもS字状特性が発生することを確認した。(3)ランナに対向するケ-シング壁面の静圧を計測し、S字特性発生域でのランナ内流れを推定した。2.上記実験結果、特に案内羽根の有無がS字特性の有無に関係なかったことより、ランナ出入口角度がS字特性を支配する大きな因子と考えられた。3.そこで、S字特性発生域における一次元流れ解析を行ない、S字特性発生域での性能予測を試みた。その結果、計算結果でもS字特性が出現した。ランナ出入口の全ヘッド差に占める理論ヘッド、各種損失ヘッドを比較することにより、S字特性の発生原因の一つはランナ出入口の角度であることが判明した。案内羽根は流動損失を抑える作用をするから、S字特性を強める作用はするが、二次的な要素であることも判明した。本研究の結果を整理、さらに検討を加え、日本機械学会にて発表する予定にしている。
三重項から一重項励起状態への逆エネルギー移動機構を用いた新機構有機電界発光素子

OLEDは、通常、蛍光分子では75%の三重項励起子は熱失活してしまい、25%の一重項励起子しかEL発光には利用できないが、三重項励起状態からの発光を使えば、究極の効率が得られることになる。このことは電流励起下において、スピン統計則に則り、一重項励起子と三重項励起子が1:3の割合で生成され、更に一重項準位から三重項準位への項間交差(ISC)が100%の確率で生じることにより、三重項励起子の生成効率が100%まで達していることを意味している。このように、りん光デバイスは優れたOLED性能を有することから、従来の蛍光性発光材料に代わり、OLEDの基幹発光材料となり、現実に実用化が進んでいる。一方、このような優れた発光特性を有するものの、高電流密度領域では発光効率が急激に減少するTriplet-Triplet Annihilation (TTA)やTriplet-Polaron Annihilation (TPA)等の励起子失活の発生や、化合物がIr、Pt等の貴金属を含有する化合物に限定されるなどの問題点があり、再度、基本に戻った幅広い材料開発が必要とされていた。本研究では、蛍光材料の励起子生成効率を熱活性遅延蛍光(TADF)により上昇させる新しいEL発光機構を実現した。π-π^*遷移性の化合物において、HOMOとLUMOの軌道の重なりの小さい分子を設計することにより、小さな一重項と三重項エネルギー差(ΔE_<ST>)を有し、かつ高い発光効率を両立させる分子2-biphenyl-4,6-bis(12-phenylindolo[2,3-a]carbazole-11-y1)-1,3,5-triazine(PIC-TRZ)を実現した。この分子の逆エネルギー移動効率は30%に達し、OLEDにおいても10%に迫る高い効率が得られた。OLEDのEL外部量子収率(η_<ext>)は、キャリヤバランス(γ)、光取り出し生成効率(ηp)、励起子生成効率(η_r)、PL量子収率(η_<PL>)の4つの因子からなる。電流励起時の励起子生成効率は、一重項励起子と三重項励起子が1:3の割合で生成されるため、従来の蛍光材料を用いた場合、η_<PL>が100%であっても、内部量子収率(η_<int>)は25%に留まる。そのため、25%以上の励起子生成効率を得るためには、三重項励起子の利用が必須である。近年、T-T annihilation (TTA)を用いることで、三重項励起子を一重項準位へ遷移させ、遅延蛍光として取り出す方法が報告されている。しかしながら、TTAを用いた場合、半数の三重項励起子は無放射失活により基底状態に戻るため、TTAによる一重項励起子の最大生成効率は15%であり、トータルの励起子生成効率は最大40%に留まる。そこで、本研究では、新たな励起子生成機構として、熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)を有機ELの新しい発光機構として用いる。この現象は、一重項準位と三重項準位のエネルギー差が小さい材料を用いることにより、三重項準位から一重項準位への逆項間交差(RISC)を熱エネルギーにより実現し、三重項励起子を遅延蛍光として利用する。本研究では、高効率の熱活性化遅延蛍光を示す材料として、トリアジン誘導体(PIC-TRZ)を見出した。蛍光及びりん光は、λ_<Flu>=466nm(2.66eV)、λ_<phos>=492nm(2.52eV)にピークを示し、この値から一重項準位と三重項準位のエネルギー差(ΔE=0.14eV)が非常に狭いことが分かった。さらに、三重項準位の高いm-CPをホスト材料として用い、6_<wt>%-PIC-TRZ:m-CPの過渡PL特性から、初期成分の蛍光スペクトルと遅延成分の発光スペクトルが完全に一致することが分かった。5Kにおいて、η_<PL>=24%の発光効率が得られ、温度の上昇に伴い発光強度は著しく上昇し、常温においてη_<PL>=41%を実現した。このことは、熱エネルギーにより、遅延蛍光成分の強度が上昇することを示している。更に、熱活性化遅延蛍光をOLEDへ適用したところ、常温において強い熱活性化遅延EL発光を示し、電流励起下において高い励起子生成効率を実現した。

一方、このような優れた発光特性を有するものの、高電流密度領域では発光効率が急激に減少するTriplet-Triplet Annihilation (TTA)やTriplet-Polaron Annihilation (TPA)等の励起子失活の発生や、化合物がIr、Pt等の貴金属を含有する化合物に限定されるなどの問題点があり、再度、基本に戻った幅広い材料開発が必要とされていた。本研究では、蛍光材料の励起子生成効率を熱活性遅延蛍光(TADF)により上昇させる新しいEL発光機構を実現した。π-π^*遷移性の化合物において、HOMOとLUMOの軌道の重なりの小さい分子を設計することにより、小さな一重項と三重項エネルギー差(ΔE_<ST>)を有し、かつ高い発光効率を両立させる分子2-biphenyl-4,6-bis(12-phenylindolo[2,3-a]carbazole-11-y1)-1,3,5-triazine(PIC-TRZ)を実現した。この分子の逆エネルギー移動効率は30%に達し、OLEDにおいても10%に迫る高い効率が得られた。
新たな遺伝学的アプローチによる下垂体後葉系を基軸とする生体防御反応の統合機構解明

下垂体後葉ホルモンに関連する種々の遺伝子改変動物(トランスジェニックラット)を用いて実験を行い、平成30年度に得られた成果は以下のとおりである。1)バゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラットを用いて、視床下部視索上核を含む脳切片を作成し、ホールセルパッチクランプ法により青色光照射した間の内向き電流の大きさの変化とその間の興奮性および抑制性シナプス後電流を解析した。その結果、内向き電流の逆転電位はほぼ0mVであることを明らかにした。2)バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラットを用いて、利尿剤として汎用されているフロセミドの効果を検討した。その結果、フロセミド投与による利尿作用は血管内容量減少を引き起こし、バゾプレッシン-eGFP合成の増加を引き起こすことを明らかにした。3)バゾプレッシン-eGFPおよびオキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットの視床下部バゾプレッシン-eGFPおよびオキシトシン-mRFP1発現の雌雄差および卵巣摘出、卵巣摘出後のエストロゲン補充の効果を検討した。その結果、バゾプレッシン-eGFP蛍光の正中隆起外層での劇的な変化を明らかにした。さらにバゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットを用いることでこの変化がストレスホルモンの分泌に関与していることを明らかにした。4)オキシトシン-hM3Dq-mCherry融合遺伝子を用いてトランスジェニックラットの作出に着手し、ファウンダーが得られた。現在、交配によってF1を得てトランスジェニックラインを確立しようとしているところである。バゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットおよびオキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットは本学動物研究センターにて順調に繁殖・継代しており、種々の生理学的実験二充分な引数を供給し続けている状況である。また、計画通り、今年度にオキシトシン-hM3Dq-mCherry融合遺伝子を用いて作出したトランスジェニックラットのファウンダーからF1を複数匹得ることができ、新たなトランスジェニックラットラインの確立が期待できる状況にある。2年目を終え、おおむね計画通りに進展していることから、今後もバゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットおよびオキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットを用いた生理学的実験を進めていく予定である。さらに、オキシトシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットラインの確立により、オキシトシン系の脳内神経回路網の生理的役割解明にさらなる研究の進展が期待できる。バゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラットおよびバゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットを用いて実験を行い、平成29年度に得られた成果は以下のとおりである。1)バゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラットに2%食塩水の飲水負荷を5日間行った後、視床下部視索上核を含むラット脳切片を作成して、視索上核のeGFP陽性の大細胞性神経分泌ニューロンからホールセルパッチクランプ法により興奮性および抑制性シナプス入力を記録した。青色光の照射により、大きな内向き電流を記録することができ、さらに一部のニューロンでは興奮性シナプス入力が変化することが観察された。2)バゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットにhM3Dq選択的作動薬物(Clozapine-N-oxide: CNO)(1mg/kg)を腹腔内に投与して、血中バゾプレッシンの変化、およびバゾプレッシンニューロンへのFosタンパクの発現について免疫組織化学的染色法を用いて検討した。その結果、CNO投与後、血中バゾプレッシン濃度が投与10分後から120分後にかけて有意に増加し、視床下部室傍核および視索上核に局在するバゾプレッシン-mCherry陽性ニューロンに選択的にFosタンパクが発現した。3)バゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットから体温および活動量を慢性記録(24時間)しながら、CNO投与後の摂食量、飲水量、尿量の変化とともに検討した。その結果、CNO投与後に摂食量、飲水量および尿量の抑制と体温・活動量のサーカでイアンリズムの乱れが観察された。4)バゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットから下垂体を取り出し、CNOとともにインキュベーションすると溶液中のバゾプレッシンが有意に増加することを確認した。バゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラットおよびバゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットは本学動物研究センター内で順調に繁殖・継代しており、生理学的実験に十分な匹数を供給することができる状態である。これらのトランスジェニックラットの脳スライス標本を用いたin vitro系の実験は順調に実施されている。in vivo系の実験も特に問題なく計画通り実施することができている。1)バゾプレッシン-

ChR2-eGFPトランスジェニックラットを用いて、視床下部視索上核を含む脳切片を作成し、ホールセルパッチクランプ法により青色光照射した間の内向き電流の大きさの変化とその間の興奮性および抑制性シナプス後電流を解析した。その結果、内向き電流の逆転電位はほぼ0mVであることを明らかにした。2)バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラットを用いて、利尿剤として汎用されているフロセミドの効果を検討した。その結果、フロセミド投与による利尿作用は血管内容量減少を引き起こし、バゾプレッシン-eGFP合成の増加を引き起こすことを明らかにした。3)バゾプレッシン-eGFPおよびオキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットの視床下部バゾプレッシン-eGFPおよびオキシトシン-mRFP1発現の雌雄差および卵巣摘出、卵巣摘出後のエストロゲン補充の効果を検討した。その結果、バゾプレッシン-eGFP蛍光の正中隆起外層での劇的な変化を明らかにした。さらにバゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットを用いることでこの変化がストレスホルモンの分泌に関与していることを明らかにした。4)オキシトシン-hM3Dq-mCherry融合遺伝子を用いてトランスジェニックラットの作出に着手し、ファウンダーが得られた。現在、交配によってF1を得てトランスジェニックラインを確立しようとしているところである。バゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットおよびオキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットは本学動物研究センターにて順調に繁殖・継代しており、種々の生理学的実験二充分な引数を供給し続けている状況である。また、計画通り、今年度にオキシトシン-hM3Dq-mCherry融合遺伝子を用いて作出したトランスジェニックラットのファウンダーからF1を複数匹得ることができ、新たなトランスジェニックラットラインの確立が期待できる状況にある。バゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラットおよびバゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットを用いたin vitro実験およびin vivo実験を継続して展開する予定である。最近、hM3Dq選択的作動薬物として汎用されているClozapine-N-oxide(CNO)が脳内ではその分解産物が作用する可能性が提起された。そこで、分解されないCompound 21(DREADD agonist)を用いて、その効果を検証する計画を立てている。もう一つの下垂体後葉ホルモンであるオキシトシンについても、オキシトシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットを作出予定である。2年目を終え、おおむね計画通りに進展していることから、今後もバゾプレッシン-ChR2-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-eGFPトランスジェニックラット、バゾプレッシン-hM3Dq-mCherryトランスジェニックラットおよびオキシトシン-mRFP1トランスジェニックラットを用いた生理学的実験を進めていく予定である。
医療被ばく情報の提供と受診者の意識に関する検討とその応用

本研究は、医療被ばくの中でも特に線量が高いとされるCT検査とその医療被ばく管理システムに対する人々の態度を明らかにし、システムの運用上留意すべき点を検討することを目的とした。まず、一般大学生496名、検診受診者497名に調査参加を依頼し、人々のCT検査と医療被ばく管理システムに対する基本的な態度を知るためにそれぞれに関する尺度を開発した。さらに、収集されたデータを解析し、CT検査と医療被ばく管理システムに対する態度の傾向と態度構造を構造方程式モデリングなどにより明らかにした。その上で、個人差に関する分析を行った結果、年齢差や性差に応じて情報提供の行い方に関して留意すべき点が一部明らかになった。1.本研究の目的近年,社会問題となっている医療被ばくの中でもその過半数を占めるというCT検査に使用する線量を低減するため,被ばく情報の把握・管理に関する研究が行われている。この中で,受診者にも被ばく情報を提供すべきではないかという議論があるが,実際に受診者たちがそのような情報を必要としているのか,知らせた際にどのような反応をするかは不明である。そこで本研究では,一般成人がCT検査に対しどのような認識を持っており,被ばく情報の提供や提供の仕方などでその認識にどのような影響が出るかを明らかにすることを目的とした。2.平成26年度の研究成果平成26年度においては,当初の研究計画に沿って4つの研究活動を行った。(1)調査の準備:先行研究文献および関連資料の入手,作成済みである3種類の質問紙の再構成,大量のデータを処理するための機材の調達,記録様式の設定,調査補助要員の確保などを行った。(2)既有調査データの再分析・公表:本研究テーマに関連して過去において大学生を対象とし収集したデータのうち解釈困難であったものを再分析し,日本健康心理学会第27回大会にて発表を行った。(3)医療機関での調査:検診受診者497名を対象とし,3種類の質問紙に対する回答を医療機関にて求めた。(4)データの分析:医療機関で収集したデータの入力・確認と統計ソフトによる分析を行い,次年度における学会発表に向けての準備を行っている。1.本研究の目的近年,社会問題となっている医療被ばくのなかでもその過半数を占めるというCT検査に使用する線量を低減するため,被ばく情報の把握・管理に関する研究が行われている。このなかで,受診者にも被ばく情報を提供すべきではないかという議論があるが,実際に受診者たちがそのような情報を必要としているのか,知らせた際にどのような反応をするかは不明である。そこで本研究では,一般成人がCT検査に対してどのような認識を持っており,被ばく情報の提供や提供の仕方などでその認識にどのような影響が出るかを明らかにすることを目的とした。2.平成27年度の研究成果平成27年度においては,当初の研究計画に沿って4つの研究活動を行った。(1)データの分析:平成26年度に収集した検診受診者497名の3つの調査データに関して,因子分析・共分散構造分析による解析を行った。(2)データの公表:大学生と検診受診者を統合した3つの調査データの因子分析結果をそれぞれ第24回日本パーソナリティ心理学会,第79回日本心理学会,第56回日本社会心理学会において発表した。(3)新たな調査の準備:平成28年4月に新たに進級した診療放射線技師養成大学の各学年の学生を対象にCT検査に対する態度調査を行う準備を行った。(4)新たな調査:平成28年3月に卒業した診療放射線技師養成大学の卒業生にCT検査と医療被ばく管理システムに対する態度調査を実施した。平成27年度は,26年度に行った調査の分析を行い,順調に進んでいる。また,CT検査や放射線に対する知識が,CT検査や医療被ばく管理システムに対する態度にどのように影響するかを検討するための調査準備をしており,こちらも順調である。1.本研究の目的近年,社会問題にもなっている医療被ばくの中でもその過半数を占めるCT検査に使用する線量を低減するため,被ばく情報の把握・管理に関する研究が行われている。このような状況の中で,受診者にも被ばく情報を提供すべきだという議論があるが,実際に受診者がそのような情報を必要としているのか,知らせた場合にはどのような反応をするのかは不明である。そこで本研究では,一般成人がCT検査に対してどのような認識を持っており,被ばく情報の提供や提供の仕方などでその認識がどのように変わるのかを明らかにすることを目的とした。2.平成28年度の研究成果(1)新たなデータの収集:診療放射線技師養成大学の新1年生から新4年生に対してCT検査に対する態度調査を実施した。(2)データの分析:平成27年度に行った診療放射線技師養成大学の新卒業生に行ったCT検査に対する態度調査と上記(1)のデータに関して,分散分析を行い学年が上がるごとにCT検査への態度がどのように変化するのか,何をきっかけにCT検査の不安が低減されるのかを検討した。(3)データの公表:心理学系・医療系学会において5件の発表を行った。CT検査とその放射線に対する態度の年代間による比較に関して日本発達心理学会第27回大会で発表を行った。CT検査に対する一般成人の態度構造のモデルを31st International Congress of Psychology・日本心理学会第80回大会において発表をした。診療放射線技師養成大学新卒業生と一般大学大学生のCT検査に対する態度の比較を行い日本教育心理学会第58回総会にて発表した。

医療被ばく管理システムに対する一般成人の態度構造のモデルを日本健康心理学会第29回大会で発表した。上部消化管造影検査に対する受診者の苦痛とその関連因子に関して第57回日本人間ドック学会学術大会で発表を行った。本研究は、医療被ばくの中でも特に線量が高いとされるCT検査とその医療被ばく管理システムに対する人々の態度を明らかにし、システムの運用上留意すべき点を検討することを目的とした。まず、一般大学生496名、検診受診者497名に調査参加を依頼し、人々のCT検査と医療被ばく管理システムに対する基本的な態度を知るためにそれぞれに関する尺度を開発した。さらに、収集されたデータを解析し、CT検査と医療被ばく管理システムに対する態度の傾向と態度構造を構造方程式モデリングなどにより明らかにした。その上で、個人差に関する分析を行った結果、年齢差や性差に応じて情報提供の行い方に関して留意すべき点が一部明らかになった。過去に行った予備調査をもとに医療機関での検診受診者を対象としたデータ収集を当初の予定よりも大きな規模で行うことができた。このため,データの分析に若干時間を要しているがおおむね順調に進展していると言うことができる状態である。最終年度である平成28年度は,研究の総括として,データ解析,CT検査に対する態度構造のモデリング,医療被ばく管理システムに対する態度構造のモデリング,医療被ばく情報の公開にあたっての提言を検討する。心理学これまで使用したCT検査と被ばく情報に関する質問紙と過去の同様な質問紙を平行して調査をし,より妥当性の高い質問紙であることを確認する。さらに,これらの質問紙を被ばく情報の提供の前後やリスクコミュニケーションの前後で調査し,それらの効果を測定する。また,新たにX線CT検査に関する知識尺度を作成し,CT検査や被ばく情報に関する態度と知識の関連を探る。前倒し請求の残額であり,使用はほぼ計画通りのものである。研究を進めていくうえで必要に応じて研究費を執行したため当初の額と執行額が異なったが,計画に変更はなく,当初の予定通りの計画を進めていく。引き続き主に学会での成果発表,論文投稿,調査補助員の人件費に使用される。1研究動向の入手のために学会・講習会への参加・発表を行う。2知識提供者との情報交換のため出張する。3調査補助員の人件費。4書籍,データ分析に必要な物品の購入。
半導体ナノワイヤを用いた高効率多接合型太陽電池の研究

今年度は先行研究で得たデバイス作製手法や知見を生かし、化合物半導体ナノワイヤを用いた多接合型太陽電池構造案のミドルセルの1つに相当するInGaAs(約1.1eV)ナノワイヤアレイ太陽電池の作製を行った。しかしながら、直列抵抗が4.72Ω/cm2と大きく、表面電極として用いた透明導電膜とナノワイヤ間の接触抵抗を下げる必要があった。そこで、本研究ではn型ドーパントとしてTESnを用いたコンタクト層の導入を提案した。これは高濃度ドーパントとして使用できることに加え、Snを含有する透明導電膜ITOとの接触性の良さも期待できるためである。しかしながら従来の結晶成長時のドーピング手法に従ってTESnを導入すると、ナノワイヤ形状に強く影響を与え、横方向成長を促進する結果となった。軸方向にpn接合を形成するために、パルスドーピング手法を用いて実効的なTESn分圧を細かく制御することで、縦方向にSnドープしたコンタクト層を得ることに成功した。コンタクト層の導入によりデバイスの直列抵抗を0.132Ω/cm2まで低減することに成功し、短絡電流密度が18.2mA/cm2、電圧が0.544、FFが0.721で、発電効率7.14%を達成した。また、関連研究では透明絶縁性樹脂を用いたナノワイヤアレイの剥離手法ならびに剥離後の成長用基盤再利用を提案した。特に剥離したナノワイヤアレイ構造の裏面に金属電極を真空蒸着法で堆積することで、約2μmと薄く、空間占有率13%と隙間の多い構造ながら、約400nmから900nmの波長範囲で平均82.7%の光吸収率を実証した。これらの結果から、低コストかつ高効率化が求められる次世代型太陽電池として、ナノワイヤアレイ構造が持つ可能性と優位性を実証することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。
北朝鮮が体制永続化のために他の権威主義体制から得た教訓

本研究で明らかにしようとするのは、北朝鮮が、他の権威主義体制における崩壊や変容の事実をいかに認識し、そこからいかなる教訓を得て自らの体制永続化に役立ててきたか、である。とりわけ重視しているのは、1ソ連におけるスターリン批判と中国における林彪事件から教訓を得た「社会主義体制初の世襲」、2中国における第2次天安門事件とルーマニアにおけるチャウシェスク大統領夫妻の殺害から教訓を得た「『先軍政治』の確立」、3リビアのカダフィ体制が核開発計画を放棄したことによって体制崩壊したとの認識に基づき、核保有を体制護持の装置に据えた「『並進路線』の提示」、の3点である。研究初年度には、いずれの論点についても徐々に検証を進めることができた。本研究では、新たに入手した北朝鮮資料を活用することも大きな特徴である。最高指導者の著作や『労働新聞』のような従来資料と新資料の内容を突き合わせることによって、新資料を活用することの効用とともに限界も示し得る。研究初年度における新資料の精査では、新たな知見を得た部分はあるものの、その内容は従来の公開資料と論調が似通っていることも痛感した。そのため、公開資料を読み解く意義を主張できる根拠も確保しつつある。北京などで本研究課題についての意見聴取を行ったことも有用であった。本研究課題についての論文を執筆中であるが、研究初年度においては周辺分野についてのアウトプットに留まった。北朝鮮情勢の急展開に伴う諸業務や学務等との兼ね合いで、当初の想定より文献精査とアウトプットを進めることができなかった。文献の精査を継続するとともに、国外における調査、新資料の渉猟にも努める。また、北朝鮮政治体制が、比較政治学の既存概念でいかに位置付けられるべき体制か、についても再検討する。
素点を利用したDIF指標の開発

本年度では,1)実際の心理尺度データに対してDIF(Differential Item Functioning:特異項目機能)分析を応用し,評定者間の差異に関する分析を行うこと,2)複数のテスト冊子がある状況でのDIF分析の問題点の洗い出しとその解決および実データによる検証に取り組んだ。1)では,316歳くらいまでの子どもの内在化・外在化問題を測定するための国際標準ツールであるStrength and Difficulties Questionnaire (SDQ; Goodman, 1997)の調査データに対して,子どもの自己評価のほか,父親,母親,教師の評定データについて,DIF分析の手法を応用して,評定者間の差異を検討することを試みた。この研究により,データ構造をどのようにしてDIF分析を行うのかで,その結果が異なることが示された。この成果に関して複数の学会発表を行った。2)では,問題項目が異なる(共通項目は存在する)複数のテスト冊子において,できるだけ情報を多く用いる形でのDIF分析の手法について検討した。本研究で提案してきた素点を用いたDIF検出方法では,素点の合計点を用いていたのに対し,この部分を項目反応理論(Item Response Theory; IRT)の潜在特性尺度値を利用することで,共通項目以外の部分の情報も取り入れた形でDIF分析を行うことが可能となった。。またこの手法を,欧州言語共通参照枠(Common European Framework of Reference for Languages :CEFR)の能力記述文(descriptors)に関する質問紙調査データに適応することも試みた。この成果については,2019年度の学会で発表を行う予定である。上記活動の中で,IRT (Item Response Theory:項目反応理論)による指標K (熊谷,2012)を用いた分析では対応できないデータに対するDIF分析について,素点を利用した方法(熊谷,2015)がどこまで有用であるかが検討された。この中で,実際のテストデータ分析を行なった際に,指標KではDIF検出項目数が過大になっている可能性のあることが議論になり,新たな指標を用いることで,この状況がどうなるかを調査することが今後の検討課題となった。また新たな視点として,素点の代わりにIRTの潜在特性尺度値を利用して,熊谷(2015)の方法が適用できるかどうかが検討された。新しい方法では,能力別に群分け(クラスタリング)を行う際に素点を利用しているが,この代わりにIRTの潜在特性尺度値を利用することで次の2点がメリットになる。1)厳密には素点は順序尺度であるが,間隔尺度である潜在特性尺度値を用いることで,精緻なクラスタリングを行うことができる,2)DIFを検討する下位集団ごとに異なるテストの版を受験している状況にも対応できる,の2点である。この点についても次年度の検討課題とした。当初の研究計画通り,素点を利用した新たなDIF分析指標に関して,理論的精緻化を進めることができた。本年度は,研究代表者が勤務校においてサバティカル研修期間を取得したことにより,当初想定していたようなシミュレーション研究を計画通りに実施することができなかった。その代わりに,海外の研究期間において,実際のテストデータを分析する際に,DIF(Differential Item Functioning:特異項目機能)分析がどのような方法で実施されているのか,等についての知見を得ることができた。具体的には,多くのテストデータ分析場面でDIF分析が実施されており,DIF分析自体がテストデータ分析の必要要件となっていることを確認した。ただし,実施されているDIF分析手法については,正答率の比較等のシンプルな形式のものが利用されていた。また研究分担者とともに,研究分担他者がこれまで実施・収集してきたテストデータの整理・検討を行ない,本研究において利用可能なものを分類し,次年度の研究に利用できることを確認した。具体的には,芝(1978)による語彙理解尺度についての経年比較データが利用できることを確認し,次年度の実データによる研究に用いることができることを確認した。さらに研究分担者との協議において,下位集団をクラスタリングする際に,テストが測定しようとしている構成概念とクラスタリングにおいて関連がある場合に,DIFと見なせるのかどうかについての議論を行なった。このような場合,DIF項目が検出された場合に,従来のような取り扱いができるかどうかについて,さらに検討が必要であることを確認した。研究代表者が,勤務校においてサバティカル研修を行なったことにより,当初想定していたようなシミュレーション研究を進めることが難しくなったため,理論の精緻化や,海外研究機関における情報収集を追加で行なうことにしたため。2)では,問題項目が異なる(共通項目は存在する)

複数のテスト冊子において,できるだけ情報を多く用いる形でのDIF分析の手法について検討した。本研究で提案してきた素点を用いたDIF検出方法では,素点の合計点を用いていたのに対し,この部分を項目反応理論(Item Response Theory; IRT)の潜在特性尺度値を利用することで,共通項目以外の部分の情報も取り入れた形でDIF分析を行うことが可能となった。。またこの手法を,欧州言語共通参照枠(Common European Framework of Reference for Languages :CEFR)の能力記述文(descriptors)に関する質問紙調査データに適応することも試みた。この成果については,2019年度の学会で発表を行う予定である。次年度は,今年度に検討した新たなDIF分析指標に関して,コンピュータ・シミュレーションを利用した実験により,その性能を検討することが目標となる。また,その結果を国内外の学会において発表するための準備を行なう。本来,平成29年度に実施する予定であったシミュレーションデータを用いた研究を進めると同時に,実データの収集・分析を行なうこととする。シミュレーションデータを用いた研究については,できるだけ早く学会発表等での研究成果の公開を行なうこととする。当初二人分で予定していた海外旅費が一人分の支出となったため。および,人件費・謝金に関する調査を来年度以降にしたため。本年度,研究代表者が勤務校においてサバティカル研修期間を取得したため,計画通りの予算執行を行なうことができなかった。平成30年度において,データの収集,整備などについて,申請者が勤務している大学院学生を研究補助として採用する予定であるが,その人件費について当初よりも増額して使用することとする。また,シミュレーションデータ分析に必要となる計算機関係の整備,海外研究期間への調査などに利用することとする。旅費については,次年度以降の調査研究費に充てる。人件費・謝金についても,次年度以降に上乗せして使用する。
パルサ-の構造と安定性の研究

高速回転するパルサ-の構造を一般相対論を考慮して求めた。その際、状態方程式としては、BetheJohnson(以下ではBJという)の方程式を2種類(I、およびV)、FriedmanーPandharipande (以下ではFPという)の状態方程式、Pandharipandeの中性子物質のものを使用した。誕生直後の回転中性子星、非一様回転をしていて、誕生後十分時間のたった中性子星は一様回転へと変化していくと考えられるので、回転則としてはその両者を考えた。非一様回転の回転則は十分にわかっていないので、ここではニュ-トン的な極限において比角運動量が一定に近付くように選んだ。その結果、FPの状態方程式では角速度の上限値がこれまでの計算で得られていたものよりかなり大きくなり、パルサ-の周期の下限値としてO.5ミリ秒がでてくる。観測的にこの周期のものが見いだされた場合に中性子星の密度領域での状態方程式を決定できる。BJの状態方程式に関しては、従来の計算との違いはあまりないといえる。従来のFreiedmanたちの計算法は一般相対論がきいてきた場合に、圧縮性ガスを十分に扱えない可能性のあるもので、重力と回転がつりあうあたりでの平衡状態を求めるのが困難になっていることが考えられる。誕生直後の非一様回転している中性子星の構造も、非一様回転の度合を変えて求めた。この場合には回転軸付近は極めて高速に回転でき、したがってパルスが磁極付近から放射されるとするとO.5ミリ秒より短い周期も可能になる。ただし、現実的には重力波放出に対するセキュラ-不安定を考慮する必要がある。このセキュラ-不安定をニュ-トン的なN=1.5と3のポリトロ-プについて調べた。その結果、m=3,4のモ-ドに対してセ-キュラ-不安定の起きる点での回転角速度は質量放出の起きる角速度に比べて80-90%になっていることが確かめられた。
機械学習するゲルロボ・自律型3Dゲルプリンター＆スキャナーシステムの開発

申請者は平成25-27年度の基盤研究(B)「高強度・形状記憶ソフト&ウェット材料の超高精度自由造形法の確立」において、3Dゲルプリンティング技術の確立とその応用可能性を示すことに成功し、その成果は3Dゲルプリンターの実用化や大学発ベンチャーの設立に至っている。本研究は、デジタル制御で高機能性3Dゲル材料の合成と構造物性解析の両方ができるシステムを試作し、機械学習によって造形する材料の成分や反応条件の最適化や新規機能性材料を自律的に探索するゲル材料研究ロボットの開発を目的とする。従来のコンビナトリアル・ケミストリーのアプローチを刷新し、デジタル活用でゲル研究の超加速化の可能性を探り、最終的には深層学習と材料研究の広範な融合を目指す。3Dプリンター分野での日本の遅れを挽回し一気に先頭に踊り出ることを目指す。平成30年度は下記を実施した。【テーマ1.診ながら合成するゲルロボ1号の開発】(4) 3Dゲルプリンター×3Dゲルスキャナーシステム「ゲルロボ1号」の構築H29年度の成果を組み合わせて、実験者が作りたいゲルの組成とゲルの3D形状をデータ入力するだけで、自動的にゲルを3D合成してくれる装置を組み上げている。また、顕微光散乱の測定における音響的なノイズを取り除く方法について検討を進めた。(4) 3Dゲルプリンター×3Dゲルスキャナーシステム「ゲルロボ1号」の構築光ファイバーに3Dプリンティングに用いるゲル合成用のUV光(365nm)と走査型顕微光散乱用のレーザー光(532mn)を入れる検討を進めた。3Dプリンティング可能な相互架橋網目(ICN)ゲルを、モノマーであるジメチルアクリルアミド(DMAAm)と架橋剤であるメチレンビスアクリルアミド(MBAA)の溶液に浸漬させたところ、UV照射による白濁化を確認できた。MBAA濃度を調整することで照射感度が可変であることが確認された。このゲルを用いることで、任意に照射感度が違うゲル試料を用いて、光ファイバーを用いた3Dプリンティングに適したゲルを探索することが可能になる。またこのゲルは乾燥によって透明化することを偶然発見した。白濁の程度により、透明になる乾燥度が異なることから、最も光が照射した部分がどこだったかを、透明化の過程で確認できるという使い方が可能である。また、3Dゲルスキャナーシステムの試作を行なった。この装置は生物顕微鏡に組み込まれ、散乱光情報と画像情報を同時に取り込み、簡単なイメージング処理をすることができる。主となる機器は、レーザ、レンズ、光検出器、カメラ、および計算機で構成した。ゲル試料は、生物顕微鏡によって画像情報として記録されるが、同時に、レーザー光を入射しレーザー光の散乱光を光検出器で検出する。単体のレーザーを用いて、レーザエキスパンダで拡大後、レンズによって集光を行い、スポット径約20μmとして測定が可能であることを確認した。今後は光ファイバー光源に変更するとともに顕微光散乱の測定における音響的なノイズを取り除く方法について検討を進める。(5)ゲルの透明度・色の測定: 3光源による吸光度・散乱;色の表現は顔料の比率だけでは決まらず、ゲル中の顔料の分散具合で見え方は大きく変わる。これを評価するために色を検出できる装置を開発する。具体的には現有設備の3波長のRGBレーザー光源を同軸光ファイバに入射し、反射光の強度と散乱光の強度のそれぞれを同時に検出することを試みる。(6)柔らかさ・滑らかさの測定:マイクロプローブ測定;3Dゲルプリンターには、場所によって硬さ(弾性率)や滑らかさ(表面摩擦)を局所的に変えて作ることが期待されている。ゲルロボの光ファイバーを保護するためのスリーブ部分を光ファイバー部分と力学的に分離し、強制振動させる。先端がゲルの表面と相互作用することで、プローブの振幅と位相の変化が生じるのをレーザー変位計によって測定し、表面付近のゲルの粘弾性や摩擦挙動を検出できるかに挑戦する。(7)レーザー後加工の検討:レーザーカッター適用;ゲルロボシステムにもレーザー加工のアドインを検討する。レーザーカッターには炭酸ガスレーザーが光源として用いられることが多く、最近安価にもなっている。しかし最近安価で安全な光源として可視光のレーザーダイオードも注目されている。場合によって両者を選択する。(8)ゲルロボ1号を用いた探索研究手法の確立;ユーザーが入力したゲル成分から要求される硬さや形を得るために、ゲルロボ1号が自動的に、照射光強度、照射光走査速度、走査回数、走査線密度、などのパラメーターを細かく変える。機械が自動的で最適条件を探索することを試みる。平成29年度は下記を実施した。【テーマ1.診ながら合成するゲルロボ1号の開発】(1)ゲル化