hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東北日本を給源とする広域テフラの研究

本研究の目的は,従来あまり注目されてこなかった東北日本の大規模火砕流堆積物に起源を持つ広域テフラを見出し,高精度第四紀編年に役立たせるものである.具体的な調査研究は,給源地域と遠隔地の模式テフラ試料を収集し,それらの岩石記載的特性を明らかにしてゆくことである.研究成果の概要は以下のとおりである.(1)八甲田地域において既知である八甲田第1期火砕流堆積物と同第2期火砕流堆積物以外に少なくとも2枚の火砕流堆積物を見出した.これらの層序を確立し記載岩石学的特性を明らかにした.また,古地磁気調査を行ない,八甲田第2期火砕流堆積物が正帯磁,同第0期火砕流堆積物と黄瀬川火砕流堆積物が逆帯磁であることを明らかにした.この結果は同第1期火砕流堆積物に伴う広域テフラの認定を支持する.(2)本研究を進めていく上で有効な九州起源の広域テフラが新たに東北日本で認められた.この広域テフラは誓願寺-栂テフラ(約60-70万年前)で,従来から房総半島までで知られていた.火山ガラスの微量成分分析を行なった結果,同広域テフラが九州から房総半島をへて,男鹿半島まで分布することが確かめられた.(3)房総地域に分布する細粒火山灰と東北日本各地の火砕流堆積物の化学組成データを整理し,類似する組み合わせがないかを検討した.その結果,北海道の火砕流堆積物に対比可能な火山灰は検出されなかった.八甲田地域の黄瀬川火砕流堆積物と白河地域の芦野火砕流堆積物は房総半島のU8テフラと類似することがわかった.これらの組み合わせではいずれも2つ程度の成分の重量比が若干異なり,どちらの対比が成り立つか,あるいはいずれも成立しないのか,現段階では判断できなかった.今後の検討課題である.本研究の目的は,従来あまり注目されてこなかった東北日本の大規模火砕流堆積物に起源を持つ広域テフラを見出し,高精度第四紀編年に役立たせるものである.具体的な調査研究は,給源地域と遠隔地の模式テフラ試料を収集し,それらの岩石記載的特性を明らかにしてゆくことである.研究成果の概要は以下のとおりである.(1)八甲田地域において既知である八甲田第1期火砕流堆積物と同第2期火砕流堆積物以外に少なくとも2枚の火砕流堆積物を見出した.これらの層序を確立し記載岩石学的特性を明らかにした.また,古地磁気調査を行ない,八甲田第2期火砕流堆積物が正帯磁,同第0期火砕流堆積物と黄瀬川火砕流堆積物が逆帯磁であることを明らかにした.この結果は同第1期火砕流堆積物に伴う広域テフラの認定を支持する.(2)本研究を進めていく上で有効な九州起源の広域テフラが新たに東北日本で認められた.この広域テフラは誓願寺-栂テフラ(約60-70万年前)で,従来から房総半島までで知られていた.火山ガラスの微量成分分析を行なった結果,同広域テフラが九州から房総半島をへて,男鹿半島まで分布することが確かめられた.(3)房総地域に分布する細粒火山灰と東北日本各地の火砕流堆積物の化学組成データを整理し,類似する組み合わせがないかを検討した.その結果,北海道の火砕流堆積物に対比可能な火山灰は検出されなかった.八甲田地域の黄瀬川火砕流堆積物と白河地域の芦野火砕流堆積物は房総半島のU8テフラと類似することがわかった.これらの組み合わせではいずれも2つ程度の成分の重量比が若干異なり,どちらの対比が成り立つか,あるいはいずれも成立しないのか,現段階では判断できなかった.今後の検討課題である.本研究の目的は,従来あまり注目されてこなかった東北日本の大規模火砕流堆積物に起源を持つ広域テフラを見出し,高精度第四紀編年に役立たせようとするものである.具体的な調査研究内容は,給源地域と遠隔地の模式テフラ試料を収集し,それらの岩石記載的特性を室内分析において明らかにしてゆくことである.平成13年度に行った研究実績の概要は以下のとおりである.(1)年度当初に試料採取予定地とした給源地域のうち,福島県白河・会津地域,青森県八甲田地域において野外調査を行なった.その結果,八甲田地域においてこれまで知られていた八甲田第1期火砕流堆積物と同第2期火砕流堆積物以外に少なくとも2枚の火砕流堆積物が見出された.野外観察を通じてこれらの岩相記載を行い層序を確立し,一方,室内分析により含有鉱物,各種鉱物・火山ガラスの屈折率,主成分組成などの岩石記載的特性を明らかにした.(2)本研究を進めていく過程で,研究遂行上きわめて有効な九州起源の広域テフラが東北日本にも存在する可能性が新たに浮かび上がった.この広域テフラは誓願寺-栂テフラ(年代は約60-70万年前)と呼ばれるもので,従来の研究により九州から房総半島まで知られていた.これに対し本基盤研究の予備調査の段階から同テフラが男鹿半島にも分布する可能性が生じた.この広域テフラが確実に対比されるならば,(1)で述べた八甲田地域を給源とする広域テフラに関する対比が裏づけられることになる.

したがって誓願寺栂テフラの対比を確かめるため,房総・大阪平野にて試料採取を行ない,火山ガラスの微量成分分析を行なった.その結果,同広域テフラが九州から房総半島をへて,男鹿半島まで分布することが確かめられた.本研究の目的は,従来あまり注目されてこなかった東北日本の大規模火砕流堆積物に起源を持つ広域テフラを見出し,高精度第四紀編年に役立たせようとするものである.具体的な調査研究内容は,給源地域と遠隔地の模式テフラ試料を収集し,それらの岩石記載的特性を室内分析において明らかにしてゆくことである.平成14年度に行った研究実績の概要は以下のとおりである.(1)前年度に青森県八甲田地域において新たに見出された火砕流堆積物について,古地磁気学的調査を行なった.これは従来知られた八甲田第1期火砕流堆積物が広域テフラを伴い,それらの層位が中期更新世初頭のブルンヌ-松山古地磁気境界直上に位置することが判明したことにより,八甲田地域の火砕流堆積物の古地磁気層序を再検討する必要性が生じたためである.その結果,八甲田第2期火砕流堆積物が正帯磁,八甲田第1期火砕流堆積物の下位に位置する八甲田第0期火砕流堆積物と黄瀬川火砕流堆積物が逆帯磁であることが判明した.この結果は八甲田第1期火砕流堆積物に伴う広域テフラの認定を支持するものである.(2)これまでに採取した房総地域に分布する細粒ガラス質火山灰と東北日本各地の火砕流堆積物の化学組成を新規測定ないしは再測定して整理し,類似する組み合わせがないかを検討した.これまでのところ,北海道を給源とする火砕流堆積物に対比されうる細粒ガラス質火山灰は検出されなかった.八甲田地域の黄瀬川火砕流堆積物は房総半島の梅ヶ瀬8テフラと類似することがわかった.しかし白河地域の芦野火砕流堆積物も梅ヶ瀬8テフラと類似する.これらの組み合わせではいずれも2つ程度の成分の重量比が若干異なり,どちらの対比が成り立つか,あるいはいずれも成立しないのか,現段階では判断できなかった.これは今後の検討課題である.
地球温暖化問題における割引率と国際環境協定に関する研究

研究計画に従い割引率の研究と微分ゲームモデルの研究を進めた。割引き率に関しては、国際交渉において政策担当者が用いる割引率(政策担当者割引率)を提案し、その精緻化を課題に挙げている。そのヒントを得るべく、温暖化交渉に携わった方々へ、自身および他国担当者の外交交渉における態度についてヒアリングを行った。結果として、政策担当者割引率は、as if的にとらえるべきものであることを認識するとともに、その背後にある複数の目標の存在を理解した。すなわち、国際交渉において何らかの合意に到達すること、既存の国際合意を具体化し、より望ましい方向に進めること、NGOを含む利益集団間の要求の間のバランスをとること等である。割引き率に関するもう一つの研究として、地球温暖化問題が世代間衡平に関わることから、手続き的正義の観点からの規範的割引率について定式化し考察した。これは現在世代と将来世代の交渉解をラムゼーモデルに翻訳した際に現れる割引率である。微分ゲームの研究では、国際環境交渉をモデル化し、payoff dominantなナッシュ均衡(NE)を分析すること、特に異質プレイヤーモデルを分析することを課題としている。本年度は、そのようなモデルの分析に着手し、LQモデルのクラスで、解析的に解けるところまで解くことを試みている。また協力解の概念について検討している。同時に、同質プレイヤーモデルでの結果を論文にまとめ、また、以下の基礎的な研究を行った。戦略空間に不連続関数を含むことでより多くのMarkov perfect NEが生じ、効率的NEの可能性も広がる一方で、分析は困難になる。この困難を克服する方法に関する研究(gain functionの利用、value functionの連続性をいかに保証するか等)。LQモデルからラムゼーモデルへの展開に関わって、ラムゼーモデルの解の存在証明。研究計画に従って予定通りに研究成果をあげることができていると考えるため。研究計画に従って進める。LQモデルによる異質プレイヤーモデルの分析で、非線形Markov perfect NE戦略をclosed formで得ようとする努力を続けているが、これをさらに続けるべきか、解析的にわかることを明らかにしたうえでシミュレーションに切り替えるか、その選択が研究遂行上の課題。
創傷歯髄から単離した新しい遺伝子FIP-2の象牙質・歯髄複合体形成への関わり

象牙質・歯髄複合体の形成は重要な生態防御機能である。我々は,ラット創傷歯髄から単離した新規遺伝子FIP-2の発現動態と細胞死への影響を調べた。In situハイブリダイゼーション法によって,FIP-2A/Bがそれぞれ特異的な発現局在を示したため,プロモーターの制御機構を調べた。RACE法によって2.2-kbと1.5-kbの断片をそれぞれのプロモーター領域として単離し,プロモーターアッセイによって,FIP-2Aの転写は-1,570-1,270領域が,FIP-2Bの転写は-895-595領域が最も促進すること,さらにFIP-2Bの転写活性がより高いことを明らかにした。これらプロモーター領域とFIP-2A/B cDNAを含む発現ベクターをラット腎臓細胞に遺伝子導入し,FIP-2A/Bの細胞内局在を免疫染色法にて調べた。FIP-2Aは細胞質に疎らに発現する一方で,FIP-2Bは細胞質のゴルジ小体に機能的に局在することが分かった。すなわち,創傷歯髄で強く発現するFIP-2Bは,選択的プロモーターによって転写が調整され,細胞機能に重要な役割を果たす可能性が示唆された。ラット歯髄由来細胞株におけるFIP-2B発現は,ウエスタンブロット法によって,tumor necrosis factor(TNF)-αでc-jun N-terminal kinase依存的に誘導されること,さらに過酸化水素による細胞死誘導刺激時,翻訳後修飾を示唆する分子量の増加を伴うことを確認した。この時,FIP-2Bが核内移行することを免疫染色法にて確認した。すなわち,歯髄炎症の過程で,FIP-2Bはリン酸化などの修飾を受け核内に移行し,細胞死制御因子の転写を促進的に調節している可能性がある。以上の結果から,歯髄炎症時,FIP-2Bは選択的プロモーターを介し,TNF-αによって誘導され,細胞死を制御する可能性がある。象牙質・歯髄複合体の形成は歯髄の重要な生態防御機能である。我々はラット創傷歯髄から新規遺伝子FIP-2A/Bの単離に成功し,本年度はその発現解析を行った。FIP-2A/B mRNA発現は,real time RT-PCR法により,ラット歯髄由来細胞株(RPC-C2A cells)でtumor necrosis factor(TNF)-αにより誘導されることを示した。また,FJP-2A/B mRNA発現は,in situハイブリダイゼーション法により,ラット胎児の口蓋骨間葉系細胞およびメッケル軟骨周囲で強く強いが軟骨細胞および発育歯胚では弱いことを示した。これらの結果は,FIP-2A/Bが直接的に硬組織形成を誘導するのではなく,間葉系細胞の増殖・分化に関与することを示唆する。近年,ヒトFIP-2が上皮系細胞のゴルジ体に局在し,蛋白輸送に関与することが示されたことから(Sahleder DA, J Cell Biol, 2005), FIP-2A/BはTNF-αなどの炎症性刺激によって歯髄細胞質-細胞膜間の蛋白輸送を活性化し,象牙質・歯髄複合体の形成を誘導する可能性がある。さらに,FIP-2A/Bの5'上流の塩基配列をラットゲノムライブラリーを用いたRACE法によって調べ,それぞれに同一ゲノム上の2.2-kbと1.5-kbの領域をプロモーターとして推定した。

それらを組み込んだプラスミドを用いたプロモーターアッセイによって,FIP-2Aの転写は-1,570-1,270領域が,FIP-2Bの転写は-895-595領域が最も促進することが分かった。すなわち,FIP-2A/Bは同一ゲノム上に存在し,それぞれ独立のプロモーターによって転写が調整されることが示唆された。プロモーターの塩基配列にはTNF-αシグナルに関連する転写因子の結合部位がないことから,FIP-2A/Bは既知のTNF-αシグナルとは別の経路で誘導される可能性がある。象牙質・歯髄複合体の形成は歯髄の抗炎症反応において非常に重要である。我々は,ラット創傷歯髄から単離した新規遺伝子FIP-2の発現動態とアポトーシスへの影響を調べた。ラットゲノムライブラリーを用いてクローニングしたFIP-2A/B cDNAの5'上流のDNA断片と,FIP-2A/B cDNAを含む発現ベクターをラット腎臓細胞に遺伝子導入・選択培養し,FIP-2A/Bの細胞内局在および発現量を免疫染色法にて調べた。FIP-2Aは核内および細胞質に均一に発現する一方で,FIP-2Bは細胞質のゴルジ小体に局在することが分かった。また,FIP-2B発現細胞ではアクチンフィラメントの減少が確認できた。すなわち,FIP-2Bの細胞生物学的な機能は,ゴルジ小体での蛋白輸送と細胞骨格の再構成に関与する可能性がある。次に,創傷歯髄で強く発現するFIP-2Bに着目して,ラット歯髄線維芽細胞での発現動態を調べた。FIP-2BがTumor necrosis factor(TNF)-αにより誘導されること,さらにTNF-αにより活性化するパスウェイに対する薬理的阻害剤の併用により,FIP-2Bの増加がc-jun N-terminal kinase依存的であることをウエスタンブロットにて明らかにした。また,過酸化水素による細胞死誘導刺激でFIP-2Bが核内移行することを免疫染色法にて確認した。この時,ウエスタンブロットにおいて,翻訳後修飾を示唆するFIP-2Bのバンドのシフトが確認された。すなわち,歯髄炎症の過程で,FIP-2Bはリン酸化などの修飾を受け核内に移行し,細胞死制御因子の転写を促進的に調節している可能性がある。以上の結果から,FIP-2Bは生理的条件下では蛋白輸送と細胞骨格に関与する一方で,歯髄炎症時のFIP-2Bの発現増加に伴う細胞死制御因子の促進により,炎症反応が増悪することが示唆された。
西域南道仏教遺跡及び仏教文献の総合的研究-特にホ-タン、ニヤ地区の調査-

1.《輸送・設営》尼雅遺跡は、補給基地(民豊)から130km砂漠の中に入った厳しい環境の中にある。92年には砂漠車(砂漠用WD仕様トラック)4台で2日を要して現地に到達し、1週間滞在した。93年には5台の砂漠車で1日で到着し、現地に3週間滞在して大きな成果をあげた。来年度から現地に45週間滞在し発掘等本格的調査をする見通しがついた。2.《遺跡分布調査》(1)東西7km、南北25kmの範囲に散在する遺跡群の位置をGPS(衛星電波による位置測定装置)で測定し、標識を付けた。91年には、住居址15箇所(内5箇所は後年度と重複)、仏塔1箇所を測定。92年には、住居址30箇所(内無標識1箇所)・墓地1箇所(93年と重複)・家畜小屋1箇所・並木跡1箇所を測定。93年は、住居址39箇所(内無標識3箇所)・墓地4箇所・古代の橋(Anicent Bridge)1箇所・桑などの並木跡5箇を測定した。スタインの遺跡全体地図(Revised Site Plan of Anicent Site Beyond NIYA River in “Serindia")には、経・緯度の記載がなく、また、記載のある地図(Sheet No.37)によれば、仏塔の位置がスタインの方がGPS測定位置よりもおよそ2'(3km)東にずれていることがわかった。3年間に及ぶ遺跡分布調査で、ほぼ住居址等の位置測定は完了した。次年度からは、光波測量計による遺跡間の正確な距離の測定、および、精密な住居址の平面図の作成を目標にする。(2)遺跡分布調査と平行して住居址の平面図作成・文物収集を行ってきたが、平面図作成に関しては、今後より精密な住居址の平面図作成の必要がある。また、文物収集については、92年度は、未開封くさび形カロ-シュティー木簡2対。カロ-シュティー文字記載の木簡数枚・卍刻印木器・紋様入り陶片・鉄製ナイフ・鉄製鏃・装飾品等を収集した。93年の収集文物の種類、数量ともきわめて多く、その中尼雅の最北端の遺跡〈93 A-10〉の東から多数の鉄製/青銅製鏃・刃物・鎧破片等のかなりまとまった武器が出たこと、その他、動物模様入り陶片・漆器片・銅鏡・木製器具、北方の新遺跡からの紋様入り土器・壷破片・石器等を収集した。これら文物は、新彊考古研究所で整理中である。さらに、次年度からはじまる発掘調査にともなって、新たな文物出土が期待できる。次年度から、光波測量計によるより正確な遺跡間距離の測定、より精密な住居址の平面図作成が目標となる。3.《遺跡測量》93年度には、尼雅遺跡中唯一の集落(19戸)を形成する〈92 B-4〉(N.II)を測量した。これによって、来年度の発掘への準備が整った。4.《墓地試掘》中国隊によって墓地の発掘が行われた。仏塔の北北東2.9kmにある墓地からは、数体のミイラや遺品多数を収集した。また、〈92 B-9〉(N.III)遺跡の南南東約500mにある墓地からは、人骨と多数の紋様入り壷を収集した。5.《地理学調査》93年度から、新たに地理学班のスタッフが加わり、ニヤ遺跡周辺の堆積岩層の調査を行ったまた、サンプルの砂を持ち帰り、現在分析中である。6.《新遺跡調査》石油埋蔵調査のためにタクマラカン砂漠の内奥に入った中国地質調査隊が、尼雅遺跡のさらに北方80km地点までの古代尼雅川の川床に沿って、遺跡や遺物が多数存在することを報告している。今回ラクダで3泊4日の探査旅行を実施し、総勢9名(内日本人3名)で、尼雅北方40km地点まで砂漠の中に入った。遺跡場所は発見できなかったが、多くの地点に壷や陶片・青銅器・石器等が散在していることを確認し、貴重な遺物を収集した。この遺跡群は、鉄器使用の尼雅文化より古いと推定される。7.《化学分析用サンプル種集》100種類以上の文物サンプルを収集し、日本に持ち帰った。各専門機関に依託して、化学分析を行うよう準備中である。8.《基準点設置》93年度、仏塔近くに測量基準点を設置した(92年度のものをより堅固なものにつくり直した9.《収集済み文物の研究》尼雅現地調査終了後、2名の研究協力者がさらに1週間ウルムチに滞在し、新彊考古研究所/新彊博物館に保管してある文物の研究(収集文物の写真撮影・カロ-シュティー木簡の調査)をした。2.《遺跡分布調査》

(1)東西7km、南北25kmの範囲に散在する遺跡群の位置をGPS(衛星電波による位置測定装置)で測定し、標識を付けた。91年には、住居址15箇所(内5箇所は後年度と重複)、仏塔1箇所を測定。92年には、住居址30箇所(内無標識1箇所)・墓地1箇所(93年と重複)・家畜小屋1箇所・並木跡1箇所を測定。93年は、住居址39箇所(内無標識3箇所)・墓地4箇所・古代の橋(Anicent Bridge)1箇所・桑などの並木跡5箇を測定した。スタインの遺跡全体地図(Revised Site Plan of Anicent Site Beyond NIYA River in “Serindia")には、経・緯度の記載がなく、また、記載のある地図(Sheet No.37)によれば、仏塔の位置がスタインの方がGPS測定位置よりもおよそ2'(3km)東にずれていることがわかった。3年間に及ぶ遺跡分布調査で、ほぼ住居址等の位置測定は完了した。次年度からは、光波測量計による遺跡間の正確な距離の測定、および、精密な住居址の平面図の作成を目標にする。(2)遺跡分布調査と平行して住居址の平面図作成・文物収集を行ってきたが、平面図作成に関しては、今後より精密な住居址の平面図作成の必要がある。また、文物収集については、92年度は、未開封くさび形カロ-シュティー木簡2対。カロ-シュティー文字記載の木簡数枚・卍刻印木器・紋様入り陶片・鉄製ナイフ・鉄製鏃・装飾品等を収集した。93年の収集文物の種類、数量ともきわめて多く、その中尼雅の最北端の遺跡〈93 A-10〉の東から多数の鉄製/青銅製鏃・刃物・鎧破片等のかなりまとまった武器が出たこと、その他、動物模様入り陶片・漆器片・銅鏡・木製器具、北方の新遺跡からの紋様入り土器・壷破片・石器等を収集した。これら文物は、新彊考古研究所で整理中である。さらに、次年度からはじまる発掘調査にともなって、新たな文物出土が期待できる。次年度から、光波測量計によるより正確な遺跡間距離の測定、より精密な住居址の平面図作成が目標となる。3.《遺跡測量》93年度には、尼雅遺跡中唯一の集落(19戸)を形成する〈92 B-4〉(N.II)を測量した。これによって、来年度の発掘への準備が整った。4.《墓地試掘》中国隊によって墓地の発掘が行われた。仏塔の北北東2.9kmにある墓地からは、数体のミイラや遺品多数を収集した。また、〈92 B-9〉(N.III)遺跡の南南東約500mにある墓地からは、人骨と多数の紋様入り壷を収集した。5.《地理学調査》93年度から、新たに地理学班のスタッフが加わり、ニヤ遺跡周辺の堆積岩層の調査を行ったまた、サンプルの砂を持ち帰り、現在分析中である。6.《新遺跡調査》石油埋蔵調査のためにタクマラカン砂漠の内奥に入った中国地質調査隊が、尼雅遺跡のさらに北方80km地点までの古代尼雅川の川床に沿って、遺跡や遺物が多数存在することを報告している。今回ラクダで3泊4日の探査旅行を実施し、総勢9名(内日本人3名)で、尼雅北方40km地点まで砂漠の中に入った。遺跡場所は発見できなかったが、多くの地点に壷や陶片・青銅器・石器等が散在していることを確認し、貴重な遺物を収集した。この遺跡群は、鉄器使用の尼雅文化より古いと推定される。7.《化学分析用サンプル種集》100種類以上の文物サンプルを収集し、日本に持ち帰った。各専門機関に依託して、化学分析を行うよう準備中である。8.《基準点設置》93年度、仏塔近くに測量基準点を設置した(92年度のものをより堅固なものにつくり直した9.《収集済み文物の研究》
マイクロCTによる化石ホミニド・類人猿骨格の骨梁分析

化石類人猿・人類の運動様式を大腿骨骨頭の骨梁構造から明らかにする試みを行った。ケニア国立博物館に小型マイクロCTを輸送し、化石資料の精密CT撮影を行った。鉱物化の著しい資料が多かったが、少数だが分析可能な結果が得られた。もっとも良好な画像が得られた人類化石資料は、ボイセイ猿人(KNM-ER738)の大腿骨頭であった。類人猿化石に関しては、ナチョラピテクス資料の多くでは鮮明な画像が得られた。骨頭上部から直径5mmの球体の関心領域を抽出し、Quant 3Dプログラムで骨梁の異方性を分析した。ヒトでは、上下方向に異方性が著しく高かった。厳密には、主軸は若干前下方向に傾斜し、接地時の制動による負荷が影響を与えていることが示唆された。ローズダイアグラムの分布は円盤状で、板状の骨梁が発達していることを示唆した。ボイセイ猿人の分析結果は、現代人に強く類似し、その歩容が現代人のものと変わらない可能性が高いことを示唆した。チンパンジーでは異方性が強いが、主軸は上後方から下前方へ、また上内側から下外側方向を向いた。ローズダイアグラム全体の形状は、桿状であった。オランウータンでは、骨表面から骨頭中心に向かう方向で異方性が高いが、ローズダイアグラムの形状は同様に桿状であった。ナチョラピテクスのローズダイアグラムはやや楕円体に近く、主軸は骨頭関節面から骨頭中心の方向に向かっていた。こうした結果は、ナチョラピテクスの股関節においては、日常的に様々なタイプの負荷がまんべんに加わっていたことを示唆する。この研究は、化石資料の骨梁分析より、鮮新世ホミニドの二足歩行の歩容(bent-hip bent-kneeタイプか否か)、中新世類人猿の運動様式の解明を目指している。これらの股・膝関節関と脊椎の椎体の海面質骨梁をマイクロCTによって非破壊的に精密計測し、その三次元的構造特性を分析する。また、二足性に適応したニホンザルの運動解析運動解析を行い、bent-hip bent-kneeタイプの歩行による身体負荷、特異的な骨梁パターンの解析も行う。化石標本の計測について、ケニア国立博物館(ケニア国、ナイロビ)に赴き、資料の選定とX線透過性の調査を行った。化石類人猿ナチョラピテクス資料については比較的透過率が高く鮮明な画像が得られることが期待されたが、トゥルカナ湖周辺から出土している化石ホミニド資料については材質の密度の高さから、CT撮影にかなりの時間がかかることが明らかになった。またこれら化石資料のタフォノミーについて現地調査を行った。参考資料としてbent-hip bent-knee型の二足歩行を行う猿まわしのニホンザルの運動解析と膝関節の骨梁解析を行った。長期の二足歩行訓練を受けたニホンザルは、通常の実験用サルと異なり、ヒト的な倒立振子の原理を利用した歩行特性を示すことがビデオ解析と床反力分析により認められた。膝関節については、骨梁の異方性が低下する特徴が認められたが、平均的な骨梁の走行方向には通常のニホンザルと違いが現れなかった。これは二足姿勢といえども、膝が半屈曲姿勢を維持していることを反映していると考えられる。これら以外に、比較標本計測のため、スミソニアン博物館にCTを輸送し所蔵霊長類標本約40固体の撮影を行った。

これらの股・膝関節関と脊椎の椎体の海面質骨梁をマイクロCTによって非破壊的に精密計測し、その三次元的構造特性を分析した。また、二足歩行に適応したニホンザルの運動生理学的解析を行い、bent-hip bent-kneeタイプの歩行による身体負荷、関連する骨梁パターンの解析も行った。化石標本については、ケニア国立博物館において、中新世類人猿ナチョラピテクスとプロコンスルの四肢骨の連続CT撮影を行った。トゥルカナ湖周辺から出土している鮮新世化石人類資料については材質の密度の高さから、1個体のみ鮮明な断層画像が得られた。また化石資料のタフォノミーを分析する目的で、ナカリ地域において現地調査を行い、中新世後期の化石資料の収集を行った。その結果、大型類人猿を含む、1000万年前の動物相を400点あまりの化石標本により復元することができた。bent-hip bent-knee型の二足歩行を行うニホンザルの運動生理については、床反力、足圧分布、呼気分析によると解析を行った。二足歩行訓練を受けたニホンザルは、通常の実験用サルと異なり、ヒト的な倒立振子の原理を利用した歩行特性を示すことがビデオ解析で知られていたが、床反力のデータは、運動エネルギーと位置エネルギーの交換がヒトほど効率的には行われていないことを示した。足圧の解析においては、ヒールコンタクトは認められないものの、通常のニホンザルと異なり、足のより後部で接地し、体重心が後方に移動することなく第三中足骨頭へ移動する点が観察された。呼気分析については、よりbent-hip bent-knee型が強い個体において、二足歩行の相対的エネルギー消費が著しく高いことを明らかにした。化石類人猿・人類の運動様式を大腿骨骨頭の骨梁構造から明らかにする試みを行った。ケニア国立博物館に小型マイクロCTを輸送し、化石資料の精密CT撮影を行った。鉱物化の著しい資料が多かったが、少数だが分析可能な結果が得られた。もっとも良好な画像が得られた人類化石資料は、ボイセイ猿人(KNM-ER738)の大腿骨頭であった。類人猿化石に関しては、ナチョラピテクス資料の多くでは鮮明な画像が得られた。骨頭上部から直径5mmの球体の関心領域を抽出し、Quant 3Dプログラムで骨梁の異方性を分析した。ヒトでは、上下方向に異方性が著しく高かった。厳密には、主軸は若干前下方向に傾斜し、接地時の制動による負荷が影響を与えていることが示唆された。ローズダイアグラムの分布は円盤状で、板状の骨梁が発達していることを示唆した。ボイセイ猿人の分析結果は、現代人に強く類似し、その歩容が現代人のものと変わらない可能性が高いことを示唆した。チンパンジーでは異方性が強いが、主軸は上後方から下前方へ、また上内側から下外側方向を向いた。ローズダイアグラム全体の形状は、桿状であった。オランウータンでは、骨表面から骨頭中心に向かう方向で異方性が高いが、ローズダイアグラムの形状は同様に桿状であった。ナチョラピテクスのローズダイアグラムはやや楕円体に近く、主軸は骨頭関節面から骨頭中心の方向に向かっていた。こうした結果は、ナチョラピテクスの股関節においては、日常的に様々なタイプの負荷がまんべんに加わっていたことを示唆する。
細胞内Ca^<2+>制御蛋白質レギュカルチン遺伝子導入動物における生体機能調節の解析

本研究は,レギュカルチン(regucalcin)遺伝子導入ラットを用いて,これまでに得られた本蛋白質の細胞機能調節に関する知見をもとに,さらに,生体調節系での新しい生理作用を解明することを目的に実施した。3年間の研究によって得られた成果の主要なことは下記の通りであり,その知見は8報として国際誌に発表した。1.レギュカルチントランスジェニック(RC-Tg)ラットにおいては,加齢に伴った体重増加が有意に抑制されることが見出され,成長抑制に役割を果たしているものと推察された。2.RC-Tgの雌ラットにおいてはほとんど臓器組織のRCの発現増加をもたらしたが,雄ラットでは臓器によっては発現増加していないものもあった。これは,RCの遺伝子がX染色体に位置していることと関連していた。性差があることを見出した。3.RCの細胞機能調節がRC-Tgラットの各臓器組織においても認められた。特に,肝臓,腎臓,心臓,大脳及び骨組織における役割が明らかになた。4.RC-Tgラットにおいては,これまでに見出されていなかった骨量減少をもたらすことが明らかにされた。これは,破骨細胞の分化・形成が亢進し骨吸収が増大されたことによる破骨細胞機能の活性化によった。さらに,骨芽細胞でも発現増加した。5.RC-Tgラットは加齢に伴って,高アルブミン血症・高脂血症をもたらすことが見出された。このようにRC-Tgラットは疾患モデル動物として有用であった。本研究は、レギュカルチン(regucalcin)遺伝子導入ラットを用いて、これまでに得られた本蛋白質の細胞機能調節に関する知見をもとに、さらに、生体調節系での新しい生理作用を解明することを目的にしている。本年度は、生体の内分泌調節におけるレギュカルチンの役割を解析した。1.レギュカルチン遺伝子導入ラットの出生後の成長(体重)が有意に抑制されることが明らかになった。この成長抑制は雄ラットよりも雌ラットで著しかった。2.レギュカルチン遺伝子導入ラットの各臓器における本蛋白質の発現をウェスタンブロット法で調べると、雌ラットではすべての臓器(肝、腎、心、ひ臓、胃、小腸、大腸、肺、大脳)で著しく発現増大していたが、雄ラットでは肝、腎、肺、心、胃において発現増加しており、性差が認められた。3.ホルモン調節をうける生体恒常性維持機構の変容性を知るために、血糖値、血清無機成分の変動を調べた。遺伝子導入ラットでは、血糖値は低下傾向にあり、血清カルシウムは変動しなかったが、無機リン濃度が有意に減少していることを明らかにした。血糖調節ホルモンやカルシウム代謝調節ホルモンの変容が示唆された。4.レギュカルチン遺伝子導入ラットでは、心臓シクロゾームのCa^<2+>-ATPase(Ca^<2+>ボンゴ)活性が著しく増加していることが見出された。本年度に得られた研究実績は下記の通りである。1.レギュカルチン遺伝子導入ラットは、寿命が短く(1.52年)なった。また、加齢とともに野性型ラットではみられなかった頭部脱毛が生じる異常が見出された。2.レギュカルチン遺伝子導入ラットは成長期から骨減少(骨成長不全)がみられた。レギュカルチンは骨髄細胞においても発現されており、骨髄細胞から破骨細胞への分化形成が促進されているものと推察された。3.レギュカルチン遺伝子導入ラットの肝臓の細胞核中のレギュカルチンレベルが増大されており、この細胞核のRNA合成活性が低下され、細胞核機能が制御されていることが見出された。

4.レギュカルチン遺伝子導入ラットの肝臓、腎臓、心臓及び大脳における細胞質にはレギュカルチンが高発現されており、それら臓器細胞のNO合成酵素の活性減弱していることが明らかとなった。さらに、大脳の細胞核におけるレギュカルチンが発現増大しており、心臓ミクロゾームにおける発現増大を認め、それら細胞内器官の機能調節に役割を果たしていることが明らかとなった。本研究は,レギュカルチン(regucalcin)遺伝子導入ラットを用いて,これまでに得られた本蛋白質の細胞機能調節に関する知見をもとに,生体調節系での新しい生理作用を解明することを目的にしている。本年度においては,レギュカルチントランスジェニック(RC-Tg)ラットにおける骨量減少のメカニズム,心筋プロテインホスファターゼ活性の変動及び血清中代謝成分の変動について調べた。1.RC-Tgラットの大腿骨組織には,RCが発現増加しており,骨髄細胞のその発現増加を見出した。RC-Tgラットの加齢に伴って,骨髄細胞から破骨細胞への分化・形成が著しく亢進していることが明らかになった。さらに,骨塩溶解を促進する副甲状腺ホルモンの骨髄細胞から破骨細胞への分化・形成促進作用がRC-Tgラットにおいては有意に高められた。2.心筋プロテインホスファターゼ(心筋の収縮の調節に関係した酵素)の活性がRC-Tgラットにおいては有意に折制されることが見出され,レギュカルチンが心機能の調節に関与していることが示された。3.RC-Tgラットの血清成分(アルブミン,トリグリセライド,HDL-コレステロール,グルコース)の変動を調べた。加齢に伴って,血清アルブミン,トリグリセライド,HDL-コレステロール値が著しく上昇することが見出された。
サンゴ食害生物の誘引物質に関する化学的研究

多様な生物が生息するサンゴ礁海域は貴重な生態系を形成しており、その保全は重要である。しかし近年、地球環境の悪化や食害生物の異常発生などによりサンゴ礁は急激に減少している。特に、周期的に大発生してサンゴ群集を壊滅寸前の状態まで陥らせている食害生物として、オニヒトデとレイシガイダマシ類が知られている。これら食害生物被害の対策として、多大な時間と予算をかけた人海戦術による駆除が頻繁に行われているが、つねに大被害の事後対策的な駆除に終始することと、人員と予算の関係で長期的な継続や広範囲の守備が難しく、充分な効果が得られていない。本研究は、サンゴ食害生物として知られるオニヒトデやレイシガイダマシ類について摂餌行動刺激物質を解明し、誘引剤として応用することを目指した。レイシガイダマシ類の誘因物質に関する研究では,より強い活性が見られたコモンサンゴ抽出物の水溶性画分の分離を検討した。活性物質はシリカゲル、ODS、活性炭など各種樹脂では吸着されなかったが、アミノ基を担持した塩基性シリカゲル樹脂で効率よく部分的に精製できることを見いだした。また詳細なGC-MS分析により、吉草酸および類似の低分子脂肪酸化合物が活性本体である可能性が高いことを見いだした。また関連した研究として、養殖アサリを食害する巻貝の一種ツメタガイの誘因物質についても検討した。各種クロマトグラフィーによりアサリ抽出物を分離し、活性画分にグルタミン酸が含まれていることを見いだした。レイシガイダマシ類の誘因物質として、これまでにコモンサンゴの抽出液から摂餌行動刺激物質としてモンチポリ酸類を同定した。今回、銅触媒を用いた末端アルキンのカップリング反応を鍵反応に用いることで、短段階で高効率にモンチポリ酸類を合成することに成功した。実際に実験水槽において、レイシガイダマシ類は合成品に誘引するされることを確認した。また関連した研究として、養殖アサリを食害する巻貝の一種ツメタガイの誘因物質についても研究を行った。レイシガイダマシ類の誘引剤の研究で確立した方法を用いて、実験水槽においてツメタガイがアサリの海水抽出物に誘引されることを確認した。またクロマトグラフィーにより分離し、数種のアミノ酸が活性画分に含まれることを見いだした。
日本におけるバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の感染制御と治療法の確立

1996年に日本の病院で初めてバンコマイシン耐性腸球菌(VRE)が確認されて以降,国内でのVRE感染症および保菌者の報告数は必ずしも多くないが,既に全国各地に拡散していると考えられる。VREの院内感染ないしVanA型VREのアウトブレイクも報告されるようになり,感染防止対策の強化が求められている。1998年5月,岡山大学病院へVanA型Enterococcus faecium (VREF)が腸内に定着した白血病患者が入院したのを契機に,我々はVREの問題点を認識し,その対応としての研究に着手した。その後VRE検出法,分子疫学,VRE感染症に対する併用療法に関する検討を行った。現時点で日本において最も重要であると考えられるVRE対策は,日常の臨床検体からのVRE検出を確実に行うことである。我々が確立したmultiplex-PCR法は,迅速性・簡便性・再現性に優れ,菌種の同定とバンコマイシン耐性遺伝子の検出を同時に行うことができる。多数の検体を同時に解析するために考案したが,日常的にVREを迅速に確定するためにも有用である。分子疫学的検討に関しては,Tn1546関連遺伝子群の解析を重要な検討課題として位置づけた。岡山大学病院で分離されたVREFがヨーロッパ産豚由来株と同一のトランスポゾンTn1546亜型2を保有することを確認して以来,日本で分離され,我々が分与を受けたVREのトランスポゾン(TP)型の解析を継続している。輸入鶏肉からVanA型VREが検出され問題となっているが,日本におけるVRE拡散には別経路からの可能性も考慮する必要がある。またTP型の解析は,院内での交差感染の有無を判断する上でも重要であった。重症腸球菌感染症の治療にはアンピシリン(ABPC)とゲンタマイシン(GM)の併用療法が汎用されてきた。GMに高度耐性を示すVRE感染症の治療に,ABPCとアルベカシン(ABK)の併用が一つの選択肢となりうる成績が得られた。バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の感染制御と治療法の研究は,平成10年5月に岡山大学医学部小児科へ,VanA型Enterococcus faecium(VREF)が腸内に定着した患者が入院したのを契機として始まった。VREに関する主要な研究課題として,VRE検出のためのmultiplex-PCR法,分子疫学,VRE感染症に対する併用療法の検討を遂行した。その研究成果を本年度に論文あるいは著書として発表した。一方,科学研究費補助金が本年度から交付されたので,以上の研究課題を更に進展させている。我々が確立したmultiplex-PCR法は,迅速性・簡便性・再現性に優れている。本法がJournal of Clinical Microbiology(38:3092-3095,2000)に掲載された後,PCR法を施行していない米国のニューヨーク州Westchester・Medical CenterよりVanB型,VanC型VREのmultiplex-PCR法による確認依頼があった。また日本,韓国および米国で分離された臨床分離株の分与も受け,本法の有用性を再確認した。主として米国由来の臨床分離株でバンコマイシン(VCM)に軽度高度耐性を示した計158株を対象にmultiplex-PCR法を行った結果,全ての菌株で明瞭な増幅産物が得られ,菌種同定とVCM耐性遺伝子の同時検出が可能であった。蛍光検出による全自動核酸電気泳動装置でも同様な成績が得られた。アガロースゲル電気泳動法に比較して,同装置は操作手順の簡便性・安全性に優れ分析時間の短縮化が可能であることから,微生物検査室での使用に適していると考えられる。分子疫学的検討に関しては,韓国Dankook大学病院で分離されたアウトブレイク株(VREF)のトランスポゾンTn1546関連遺伝子群を分子遺伝学的に解析した。その結果,病院内でのVREのアウトブレイク中にVCM耐性を担うTn1546関連遺伝子群が菌株間を水平伝播した可能性が示唆された。同アウトブレイク株のTn1546関連遺伝子群は,IS1216VがvanX-vanY部位に挿入していることが特徴であると考えられる。現在までに我々が分与を受けた日本の臨床分離株には,同様の変異は確認されなかった。

岡山大学病院で分離されたVREFがヨーロッパ産豚由来株と同一のトランスポゾンTn1546亜型2を保有することを確認して以来,日本で分離され,我々が分与を受けたVREのトランスポゾン(TP)型の解析を継続している。輸入鶏肉からVanA型VREが検出され問題となっているが,日本におけるVRE拡散には別経路からの可能性も考慮する必要がある。またTP型の解析は,院内での交差感染の有無を判断する上でも重要であった。重症腸球菌感染症の治療にはアンピシリン(ABPC)とゲンタマイシン(GM)の併用療法が汎用されてきた。GMに高度耐性を示すVRE感染症の治療に,ABPCとアルベカシン(ABK)の併用が一つの選択肢となりうる成績が得られた。バンコマイシン耐性腸球菌(VRE)の感染制御と治療法の研究は,平成10年5月に岡山大学医学部小児科へ,VanA型Enterococcus faeciumが腸内に定着した患者が入院したのを契機として始まった。VREに関する主要な研究課題として,VRE検出法,分子疫学,VRE感染症に対する併用療法の検討を継続している。一連の研究成果の一部は既に論文あるいは著書として発表した。現時点で日本において最も重要であると考えられるVRE対策は,日常の臨床検体からめVRE検出を確実に行うことである。我々は,迅速性・簡便性・再現性に優れ,菌種の同定とバンコマイシン耐性遺伝子の検出を同時に行うことができるmultiplex-PCR法を確立したので(Journal ofClinical Microbiology 38:3092-3095,2000),今年度は本法を基盤としたVRE検出法の研究を主に発展させた。(1)vanB遺伝子は3タイプに分類されることが報告されているが,全ての亜型を検出できる新規プライマーの設計により,より確実なVREスクリーニングが可能となった。(Journal of Clinical Microbiology 39:2367-2368,2001)(2)PCR法を施行していない施設では,日常検査においてvanA, vanB遺伝子保有のE.faecalisとE.faeciumを,vanC遺伝子保有のE.gallinarum, E.casseliflavus, E.flavescensと識別することが院内感染対策上重要である。つまり運動性を有するvanC遺伝子保有株の確認を確実に行う必要がある。運動性試験に用いる市販の各種培地の評価と顕微鏡観察法の検討を行ったDr.Van Hornの依頼で,VRE株をmultiplex-PCR法にて確認し共著論文としてまとめた。(投稿中)(3)VRE治療法において,薬剤の選択に有用となりうるアミノ配糖体耐性遺伝子の検出法としてmultiplex-PCR法を検討した。(Abstract for 41^<st>Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy)一方,今年度新たに日本で分離された約20株のVanA型,VanB型VREの分与を受け,現在分子疫学的検討を進めている。VREに対す抗菌療法に関しては,各種薬剤(単独または併用)による超微形態観察を行い,基礎的観点からの検討を加えた。
強毒性志賀毒素2含有エキソソーム産生抑制による新規腸管出血性大腸菌感染症治療戦略

O157:H7に代表される腸管出血性大腸菌感染症の主要な病原因子であるShiga toxin (Stx)は、Stx1とStx2の2つのファミリーからなり、Stx2の方が臨床上、症状の重篤化に深く関与することが知られている。これまでに我々は、Stxが細胞内に取り込まれたのち、Stx1と比較してStx2がより積極的に細胞外へ放出されること、放出されたStx2の一部はexosome結合型(exo-Stx2)であること、exo-Stx2が個体レベルでの強毒性に関与することを見出している。本研究では、Stxにより活性化されるキナーゼ群を網羅的解析することでStx2に特徴的な細胞内輸送の分子機構を明らかにすることを目的としている。キナーゼ群の活性化を網羅的に解析するために、Intavis社のCelluspotsを用い、セリンスレオニンキナーゼ群及びチロシンキナーゼ群の基質ペプチド(各群384種)をスライドグラス上にスポット合成した。Stx1あるいはStx2存在下、30分37度培養したベロ細胞の細胞溶解液を、作成したスライドグラスに添加し、リン酸化ペプチドをPhos-tag biotinにより検出した。その結果、Stx1あるいはStx2で刺激した場合、リン酸化される基質ペプチドはそれぞれ10種類以上存在すること、またStx1よりもStx2でより強くリン酸化される基質ペプチドが11種類あることが示された。詳細は現在解析中であるが、Stx2でより強く活性化されるキナーゼ群には、少なくともAktとその上流キナーゼが含まれていることが示唆された。当初の計画通り、セリンスレオニンキナーゼ群あるいはチロシンキナーゼ群の基質ペプチド、各群最大384種類をスライドグラス上にスポット合成した。本スライドグラスを用いて、細胞溶解液中のキナーゼ活性化によりリン酸化される基質ペプチドを、Phos-tag-biotinで検出する系を確立した。さらに各Stx刺激で活性化される細胞内キナーゼ群の網羅的解析が進行中であり、経過はおおむね良好である。スライドグラスを用いた検討によって同定されたキナーゼ分子について、その阻害剤を用いた検討を行う。各阻害剤とStx2存在下、ベロ細胞を一定時間培養し、Stx2の培養上清中への放出を効率よく阻害することを指標に、Stx2の細胞外輸送に関与する責任キナーゼを同定する。既存の阻害剤があるものを優先させる。また、キナーゼ関連遺伝子のsiRNAを用いた検討も行う。ベロ細胞でのStx2の細胞外放出量、exo-Stx2の産生量の減少を指標に、exo-Stx2の産生に密接に関係する分子の同定を行う。

シーケンス受託解析を予定していたが、解析サンプル数に変更が生じたため、解析自体を次年度に行うこととした。次年度は、Stxタンパク質精製を行う予定であり、その中でシーケンス受託解析や関連する消耗品、試薬等を購入予定である。
マルチニードル型キャピラリを用いた液滴の自在変形によるマイクロマニピュレーション

本研究では,生体細胞・組織やMEMS/NEMSデバイスといった大きさがμmオーダーの対象物を,液体の表面張力を利用して多自由度で操作することができるマルチニードル型キャピラリの開発およびその性能評価を目的としている.まずマイクロリニアステッピングモータを用いて円柱状に配置されたタングステン棒を上下させるマルチニードル型キャピラリを試作した.キャピラリ端面に形成させる液滴の表面張力による微小物体の把持,傾斜動作,回転動作を行い,マイクロマニピュレータとしての動作検証,評価を行った.また表面張力による把持力を制御するため,ニードルを傾斜させたマルチニードル型キャピラリを試作した.キャピラリ端面の面積を変化させることで,表面張力による把持力が変化することを確認した.そしてマルチニードル型キャピラリによるアセンブリ作業システムを構築し,微小な電子部品を再配置し,組み立てを行うアセンブリ作業を実現した.(1)ニードルを従来の円筒状ではなく,円錐状に配置することでキャピラリ端面の面積を変化させることができるマルチニードル型キャピラリを試作した.円筒状に配置された直径300 μmのタングステン棒6本を,キャピラリの軸方向へ5 °傾斜させた.それぞれのタングステン棒をマイクロリニアステッピングモータで直動させることで,キャピラリ端面の直径を1.25 mmから0.85 mmまで変化させることができる.(2)キャピラリ端面の直径を1.25 mm,1.05 mm,0.85 mmとした場合の把持力の計測,把持したチップ抵抗の開放・回転動作の検証を行った.落下したチップ抵抗の質量から見積もった把持力は,平均0.1048 mN,0.0862 mN,0.0823 mNとなり,キャピラリ端面の変形による把持力制御が確認できた.そこで供給する液滴の質量を増加させ,把持したチップ抵抗を開放できることも確認できた.またキャピラリ端面を鉛直方向より60 °傾斜させた状態で,1608型チップ抵抗,1005型チップ抵抗の回転動作を実現した.(3)試作したマルチニードル型キャピラリを用いてチップ抵抗のピックアンドプレース,回転動作を要するアセンブリ作業を行うシステムを構築した.まずキャピラリ径を0.85 mmにした状態で1005型チップ抵抗を把持し,指定した場所まで移動した後,液滴の質量を増加させることでキャピラリから開放した.続いてキャピラリ径を1.05 mmにした状態で1608型チップ抵抗を把持し,2つの1005型チップ抵抗の上部へ移動させた.そしてキャピラリ径を0.85 mmに戻し,把持力を減少させることでキャピラリから開放した.以上のように,従来の液体の表面張力を利用したマニピュレーション手法では困難であった対象物の多自由度操作を実現した.本研究では,生体細胞・組織やMEMS/NEMSデバイスといった大きさがμmオーダーの対象物を,液体の表面張力を利用して多自由度で操作することができるマルチニードル型キャピラリの開発およびその性能評価を目的としている.まずマイクロリニアステッピングモータを用いて円柱状に配置されたタングステン棒を上下させるマルチニードル型キャピラリを試作した.キャピラリ端面に形成させる液滴の表面張力による微小物体の把持,傾斜動作,回転動作を行い,マイクロマニピュレータとしての動作検証,評価を行った.また表面張力による把持力を制御するため,ニードルを傾斜させたマルチニードル型キャピラリを試作した.キャピラリ端面の面積を変化させることで,表面張力による把持力が変化することを確認した.そしてマルチニードル型キャピラリによるアセンブリ作業システムを構築し,微小な電子部品を再配置し,組み立てを行うアセンブリ作業を実現した.(1)直径510μmのステンレス管、その周囲に円筒状に配置された直径300μmのタングステン棒6本、それらのタングステン棒を直動させるアクチュエータなどを用いてマルチニードル型キャピラリを試作した。アクチュエータとして用いたマイクロリニアステッピングモータは、1パルスで0.24μmニードルを上下させることができる。またステンレス管にシリコンチューブ、マイクロシリンジを用いて精製水を送ることで、キャピラリ先端に微少液滴を形成することができる。(2)試作したマルチニードル型キャピラリを用いて1005型チップ抵抗の把持実験を行い、液滴の表面張力によるチップ抵抗の傾斜動作、回転動作を検証した。まず長辺1mm、短辺0.5mmのチップ抵抗をキャピラリ端面の液滴で把持した状態で、キャピラリの端面を±60°の範囲で傾斜させた。把持されたチップ抵抗は、キャピラリ端面に追従し、±45°の範囲での傾斜動作が確認できた。次にキャピラリの端面を60°傾斜させた状態で、鉛直軸を中心にキャピラリの端面を回転させた。傾斜動作と同様に、45°傾斜したチップ抵抗の回転動作が確認できた。(3)表面張力によるマニピュレーションにおいて、対象物を把持するピック動作は比較的容易に行うことができる。しかしながら、把持された対象物を離すプレース動作は非常に困難である。そこで対象物のピックアンドプレースを実現するため、表面張力による把持力を制御することができるマルチニードル型キャピラリを提案した。提案するキャピラリでは、マルチニードルを従来の円筒状ではなく、円錐状に配置する。するとニードルを上下させることでキャピラリ端面の面積を変化させることができる。

キャピラリ端面の面積が変化すると、生成される液滴の大きさも同様に変化するため、表面張力による把持力を制御することができる。当初予定していた計画のうち、「マルチニードル型キャピラリの試作、把持性能の評価」など約3分の2を達成している。さらに交付申請時より高度な研究テーマである「表面張力によるマニピュレーションでのピックアンドプレース動作の実現」において一定の進捗を得ているため、おおむね順調に進展していると評価することができる。(1)把持力制御が可能なマルチニードル型キャピラリの試作を行い、キャピラリ端面の面積変化による把持力制御の評価を行う。そして表面張力による対象物のピックアンドプレース作業の実現を目指す。(2)端面形状を高速で変形させることで対象物の高速な傾斜・回転動作が期待できる。しかし実際は端面形状に対する対象物の追従速度の限界や遅れが生じることが考えられる。そこで対象物の質量、液滴の容積・粘性などを変化させて、対象物の傾斜・回転動作における追従速度限界、遅れの有無などを実験的・解析的に計測する。(3)対象物の姿勢・質量や液滴の容積・粘性が変化した場合、回転動作や傾斜動作における対象物の挙動が変化すると考えられる。そこで、対象物の挙動から実験的、解析的に対象物や液滴のパラメータを検出するセンサ機能を、マルチニードル型キャピラリに付加することによってマニピュレータの知能化を目指す。次年度の研究費の約1,800,000円は、物品費として約800,000円、旅費として約700,000円、その他として約300,000円使用する予定である。物品費では、マニピュレーションにおける動特性を解析するための数値計算用PC、実験機器制御用PC、アクチュエータなどその他の構造部品を購入する。成果発表は国内で3回、海外で2回予定しており、その旅費を支出する予定である。また学術論文誌への論文投稿、学会での参加講演費などをその他として支出する予定である。