hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新発想RT-DDSによるアレルギー・免疫疾患の遺伝子治療法の開発

私は、Reverse Targeting DDS(RT-DDS)を用いたアレルギー・免疫疾患の遺伝子治療法の開発を目的として研究を行ってきた。本研究では、RT-DDS技術によるsiRNAのデリバリーのために、モデル抗原として卵白アルブミン(ovalbumin ; OVA)を用い、製剤開発のための基礎検討、さらに、アレルギー疾患への応用に向け、スギ花粉(Cry j1)を用いたRT-DDS技術の確立を目指して行った。siRNAデリバリーベクターは、ポリカチオン脂質であるdicetyl phosphate-tetraethylenepentamine(DCP-TEPA)を基盤としたポリカチオンリポソーム(PCL)を用いることで、リポソームをプラスに帯電させ、マイナス電荷のsiRNAを修飾する方法を選択した。脂質誘導体PEG-maleimideをリンカー分子とし、OVAをリポソーム外膜に修飾することに成功した。また本ベクターはin vitroにおいてOVA抗体と特異的な結合能を示し、選択的siRNA送達キャリアとしての可能性が示された。また、その有用性はOVA感作マウスにおける脾臓の組織学的解析からも示唆された。続いて、siRNAを用いた遺伝子治療法の確立に先立ち、一般的なリポソーム組成であるDPPC/Cho=2:1のリポソームにCry j 1を修飾し、治療方法の確立を目指した。本研究ではこれまでに、スギ花粉からCry j 1を効率良く抽出・精製する方法を確立し、Cry j 1修飾リポソームがCry j 1特異的lgG1抗体と特異的かつ高い結合性を示すことが明らかにしてきた。今年度は、スギ花粉症モデルマウスを用いたin vivo実験を行った。脾臓内における詳細な局在を検討したところ、Cry j 1修飾リポソームは脾臓内に存在するB細胞集団と共局在していたのに対し、未修飾のリポソームはその周囲にのみ存在していることが確認された。さらに興味深いことに、Cry j 1修飾リポソームはB細胞集団のうち、分化成熟の場として知られる胚中心に多く集積することが明らかとなった。以上の結果より、Cry j 1修飾リポソームはCry j 1特異的免疫細胞群への標的性を有することが示唆され、スギ花粉症根治療法確立への可能性が示された。コンセプトの基盤が徐々に構築されてきていることから、本研究は一定の進展と成果を挙げている。しかし、siRNAを用いた遺伝子治療の疾患応用までには至っていない。この点でやや進展に遅れがみられるが、基盤技術の確立に伴い急速な進展が見込めると考えている。Cry j 1修飾リポソームにsiRNAを搭載し、RNA干渉によるスギ花粉症の根本治療を目指す。そのためには、本研究で製剤化に成功したsiRNA搭載OVA修飾リポソームの調製法を参考に、siRNA搭載Cry j 1修飾リポソームの調製を試みる。また、その製剤的な安定性や、ターゲット細胞への有効性をin vitroにおいて証明する。さらに、花粉症モデルマウスでの体内動態や治療効果を検討する予定である。本研究がスギ花粉症の根本治療に繋がることを期待する。本研究は薬剤キャリアーを目的組織、細胞に送達させる標的化DDSの逆バージョンとして、目的の細胞に薬剤を認識させる逆標的化DDS(Reverse Targeting DDS,RT-DDS)という新たな独創的なコンセプトにより、免疫疾患治療への応用を目的としている。siRNAデリバリーは、本研究室にて開発されたポリカチオン脂質dicetyl phosphate-tetraethylenepentamine(DCP-TEPA)を基盤としたポリカチオンリポソーム(TEPA-PCL)を用いた。リポソームの組成はDipalmitoylphophatidyl choline(DPPC):Dioleolyphosphatidy lethanolamine(DOPE):Cholesterol(Cho):DCP-TEPA=0.75:1:1:0.25となるように混合し、調製した。初めに、TEPA-PCLを調製後、siRNAをNitrogen/Phosphate=24となるようにリポソーム表面に搭載させた。生体内での安定性確保のためにはポリエチレングリコール(PEG)を、抗原である卵白アルブミン(OVA)はPEG-maleimideとOVAを反応させた後(OVA-PEG)に修飾した。その結果、新規キャリアーであるOVA-PCL/siRNAは、サイズが約130nm、表面電位は-14mVであり、RT-DDSのためのリポソーム調製に成功した。次に、OVA-PCL/siRNAの血清中での安定性を試験するために、50%FBS中にて24時間インキュベートし、OVA-PCL/siRNAのサイズζ電荷を測定した。その結果、50%FBS中においてもサイズ、ζ電位に変化は見られず、安定に存在することが明らかになった。以上の結果より、本研究によって開発した新規キャリアーovA-PcL/siRNAは、血清中においても安定なキャリアーであることが明らかになった。本研究は、現在基礎的な研究を行っている段階であり、進歩のスピードは決して速くはない。しかし、siRNAのベクター開発や、生体内での安定性試験などの基礎検討は今後の治療実験に向けて基盤となる研究でり欠かせない研究である。

本研究では、RT-DDS技術によるsiRNAのデリバリーのために、モデル抗原として卵白アルブミン(ovalbumin ; OVA)を用い、製剤開発のための基礎検討、さらに、アレルギー疾患への応用に向け、スギ花粉(Cry j1)を用いたRT-DDS技術の確立を目指して行った。siRNAデリバリーベクターは、ポリカチオン脂質であるdicetyl phosphate-tetraethylenepentamine(DCP-TEPA)を基盤としたポリカチオンリポソーム(PCL)を用いることで、リポソームをプラスに帯電させ、マイナス電荷のsiRNAを修飾する方法を選択した。脂質誘導体PEG-maleimideをリンカー分子とし、OVAをリポソーム外膜に修飾することに成功した。また本ベクターはin vitroにおいてOVA抗体と特異的な結合能を示し、選択的siRNA送達キャリアとしての可能性が示された。また、その有用性はOVA感作マウスにおける脾臓の組織学的解析からも示唆された。続いて、siRNAを用いた遺伝子治療法の確立に先立ち、一般的なリポソーム組成であるDPPC/Cho=2:1のリポソームにCry j 1を修飾し、治療方法の確立を目指した。本研究ではこれまでに、スギ花粉からCry j 1を効率良く抽出・精製する方法を確立し、Cry j 1修飾リポソームがCry j 1特異的lgG1抗体と特異的かつ高い結合性を示すことが明らかにしてきた。今年度は、スギ花粉症モデルマウスを用いたin vivo実験を行った。脾臓内における詳細な局在を検討したところ、Cry j 1修飾リポソームは脾臓内に存在するB細胞集団と共局在していたのに対し、未修飾のリポソームはその周囲にのみ存在していることが確認された。さらに興味深いことに、Cry j 1修飾リポソームはB細胞集団のうち、分化成熟の場として知られる胚中心に多く集積することが明らかとなった。以上の結果より、Cry j 1修飾リポソームはCry j 1特異的免疫細胞群への標的性を有することが示唆され、スギ花粉症根治療法確立への可能性が示された。コンセプトの基盤が徐々に構築されてきていることから、本研究は一定の進展と成果を挙げている。しかし、siRNAを用いた遺伝子治療の疾患応用までには至っていない。この点でやや進展に遅れがみられるが、基盤技術の確立に伴い急速な進展が見込めると考えている。Cry j 1修飾リポソームにsiRNAを搭載し、RNA干渉によるスギ花粉症の根本治療を目指す。そのためには、本研究で製剤化に成功したsiRNA搭載OVA修飾リポソームの調製法を参考に、siRNA搭載Cry j 1修飾リポソームの調製を試みる。また、その製剤的な安定性や、ターゲット細胞への有効性をin vitroにおいて証明する。さらに、花粉症モデルマウスでの体内動態や治療効果を検討する予定である。本研究がスギ花粉症の根本治療に繋がることを期待する。
感覚毛成熟化におけるＦＧＦシグナルの役割～内耳再生に向けて

我々はFGFシグナルがkinociliaの形態形成に関与していることを報告した後に、内耳有毛細胞のstereociliaの先端に局在するFGFR1の役割解明を行った。まず、自作抗体での免疫染色により、特徴的かつ一過性(P2-P7の蝸牛、P1-P10の前庭)にFGFR1が発現することを見つけた。また共通の抗原部位を認識する市販抗体でも同様の染色像を確認した。更にP4マウス蝸牛からクローニングしたFGFR1遺伝子の配列に、膜貫通および細胞内ドメインを含まない新規のisoformが存在した。一方、時期限定のFGFR1 cKOマウス作製を試みたが、KO効率にバラつきがあり評価が困難であった。FGFR1阻害とstereocilia形態解析:Six1-creによるFGFR1 cKOマウス(3ヶ月齢)の形態解析の結果、蝸牛器官は有毛細胞、ラセン神経節ともに顕著な細胞数減少が認められた。一方、前庭器官ではコントロールと違わず正常の形態を示した。しかしながら、これはkinociliaに存在するFGFR1のKOによるものの可能性も含む。今後はAtoh1-creERを用いたlater stageのcKOモデルでの検討を進める。細胞株を用いたFGFR1相互作用タンパクの同定:BMT10細胞株を用いたin vitro結合実験では、Pcdh15のうちstereociliaに特異的に局在するisoform(CD3)とFGFR1 full lengthとが結合し、その結合は阻害剤(SU5402)添加により低下してCD3のリン酸化も消失した。よって、CD3とFGFR1との相互作用も確認された。今後、3'Raceから発見されたFGFR1のisoformsについて、その結合特性を調べる。FGFR1相互タンパクの機能解析:LLC-PK1 clone4細胞を用いた検討では、Espin導入によりmicrovilliの伸長が見られたが、FGFR1full lengthおよびpcdh15 CD2の局在は主にprimary ciliaであった。FGFR1およびpcdh15のstereocilia特異的なisoformsを検討すべきか、もしくはモーター蛋白(myosin)との共発現が必要と考えられる。最初に、Case Western Reserve大学Algramam氏よりPcdh15-Tg2742(null)マウスの供与をうけて検討した。その結果、Pcdh15 nullマウスは、wild-typeと比べてFGFR1のstereocilaでの染色像に違いはなかった。また我々が用いている市販のPcdh15抗体は、kinociliaはspecificに染めるが、stereociliaの染色はノンスペの可能性もあり、染色像の観察において注意が必要と考えられた。次に、Atoh1-cre ERマウスによるconditional KOマウス作製について、R26R-YFPマウスを用いた検討を行った。出生後のベビーマウスにtamoxifenを腹腔内投与した場合、腹腔内から漏出する場合があり、KOの頻度にばらつきが見られた。そこで母マウスに経口ゾンデでtamoxifenを投与したところ、KOの頻度のばらつきは減った。また投与日数を1日から2日にすることにより、KOされる有毛細胞の比率は70%となった。しかしながら、100%でないため、KOされた細胞とKOされていない細胞を区別するのにR26R-YFPマウスを同時使用する必要性があった。それにより(緑:KOの区別、赤:stereociliaは固定されるので)、追加で染色できる分子が1つに限られることとなり、本実験でのこのAtoh1-cre ERマウスの使用の限界が認識された。研究分担者の所属ラボ(理化学研究所CDB・感覚発生研究室)の閉鎖・移転に伴い、実験の進行が大幅に遅れた。本研究は、内耳有毛細胞の感覚毛先端に局在する繊維芽細胞増殖因子受容体(FGFR1)の役割の解明を目指すものであり、感覚毛の形態と有毛細胞の維持に関する観察と分子間相互作用による評価を進めてきた。今年度は、これまでの成果を論文投稿するため、以下の追加実験を行った。まず、cdh23とpcdh15との相互作用をみるためにLLC-PK1細胞に各遺伝子を強制発現し、その蛋白の同局在を調べた。ともに膜蛋白であるため、別々に単独遺伝子で発現させた後に、継代の際に両方の細胞を混ぜてしばらく培養した後に顕微鏡観察をした。いずれの蛋白も非常に大きな分子のため、発現効率が低く(25%程度)かつ、近接する細胞における同局在の有無が高解像度顕微鏡(AiryScan)を用いても実証できなかった。今後、海外の共同研究先にFRET等の検討を依頼する予定である。「FGFシグナルがpcdh15のリン酸化を調節している」という現象は、cell lineを用いた検討で既に我々が明らかとしてきたが、実際に内耳蝸牛組織で生じているかの検証は行われていなかった。WBの検討の結果、FGFR1阻害剤(SU5402)添加の有無によるpcdh15のリン酸化には違いはなかった。この原因として、pcdh15のリン酸化検出にanti p-Tyr抗体を用いたため、似た分子量で異なる蛋白のリン酸化を検出した。あるいは内耳蝸牛器官培養のlysateの検討であり、有毛細胞のみのlysateでないため、他の細胞のリン酸化を検出した可能性も考えられる。今後はFACS等で細胞ソートしてからの検討が望ましい。

我々はFGFシグナルがkinociliaの形態形成に関与していることを報告した後に、内耳有毛細胞のstereociliaの先端に局在するFGFR1の役割解明を行った。まず、自作抗体での免疫染色により、特徴的かつ一過性(P2-P7の蝸牛、P1-P10の前庭)にFGFR1が発現することを見つけた。また共通の抗原部位を認識する市販抗体でも同様の染色像を確認した。更にP4マウス蝸牛からクローニングしたFGFR1遺伝子の配列に、膜貫通および細胞内ドメインを含まない新規のisoformが存在した。一方、時期限定のFGFR1 cKOマウス作製を試みたが、KO効率にバラつきがあり評価が困難であった。昨年度の検討からAtoh1-cre ERマウスは使用が限られるので、今後の検討はSix1-creマウスで行う。あと残り1年なので、分子の相互作用に関する検討を進めたい。耳科学研究が遅れている最大の理由は、P7のマウス内耳における多様なisoformsの発現にある。P6時期の内耳にはFGFR1のfull lengthが存在せず、代わりに少なくとも3種類の短いisoformsが存在すると考えられる。またpcdh15 CD1がクローニングできていない。手段を改善しながら、これらをクローニングしコンストラクトを作成する予定である。また、AtohCre-ERによるlater stageのcKOマウスは、有毛細胞のうち100%がKOされるわけではないため、RYFPマウスとの交配により、GFPの有無よる正確な解析系を確立しつつある。共同研究先のラボの閉鎖・移転(海外)に伴い、使用予定経費の消費が減ったため。本年度にやり残した事柄について検討する。すなわち、Six1-creを用いたマウスの解析ならびに、FGFR1の分子間相互作用に関するin vitro検討をメインに行う。少し遅れをとっているので、スピードアップして研究を進めていきたい。
バイオプロセスのモデリングと逆問題の解法及び数値的計算手法

本研究では環境保全に不可欠なバイオプロセスのメカニズムに数学的側面からアプローチすることを目標とした。微生物による解重合プロセスに関する数学モデルと,モデルに基づくシミュレーション,生分解性の分子量依存性および時間依存性に関する研究結果が得られた。また,養鶏場内で発生する鳥インフルエンザに関するモデルが提案され,モデルに基づく鳥インフルエンザ対処方法に関する結果が導かれた。本研究では環境保全に不可欠なバイオプロセスのメカニズムに数学的側面からアプローチするためにモデルの提案と解析法の確立及び数値的な解析手法の開発を行い,その結果によりバイオプロセスの有効な活用の促進に貢献する。生分解に関して得られたモデリングや解析手法を含む数学的研究結果を,生分解だけでなく生合成もカバーするバイオプロセスのメカニズムの数学的研究に拡張する。微生物によるポリマー解重合に関して得られた数学的結果を,水域の自然浄化作用の数学的研究に発展させることも目標とする。これまで行なってきた微生物によるポリマー解重合の数学的研究と水域の流れの有限要素解析で得られた研究結果を基に,水質に関する数学モデルとその数値的な解析手法に関する研究を行なう。それによって水域における自然浄化のバイオプロセスのメカニズムを数学的に解析する方法を開発し,解析結果を提示することを目標とする。平成20年度は,ポリマー解重合に関する数学的研究の結果を基に,モデルの提及びその数値的解析手法の開発を目標としてバイオ燃料生産など分解,合成のバイオプロセスについての調査を実施することを目標とした。またモデリング,モデル解析,シミュレーション,データ解析,研究等調査以外の研究過程にも着手することも目標とした。調査結果を基に,分解,合成のバイオプロセスモデルを提案し,その数値的な解析手法を開発し,数値シミュレーションを行なうことも目標とした。更に,シミュレーションの結果を検証し,検証結果をモモデリングにフィードバックするという一連の作業を実施することを目標とした。平成20年度には,水域の自然浄化に関する研究も実施することを目標とした。水質に関する生物的,化学的,物理的要因に関する調査を実施することを目標とした。また調査結果に基づき水質に関するバイオプロセスモデルを提案し,その数値的な解析手法を開発し,数値シミュレーションを行なうことを目標とした。またその結果に基づく数値シミュレーションを実施し,その結果を検証し,検証結果をモデリングにフィードバックすることを目標とした。平成20年度には,論文の執筆や研究集会発表など成果発表の準備も進めることも目標とした。微生物によるポリマーの解重合プロセスはexogenousタイプとendogenousタイプの2つのタイプに分けられる。Exogenousタイプの解重合プロセスでは,ポリマー分子は末端からのモノマーユニットの解離により低分子化する。Endogenousタイプの解重合プロセスでは,分子は任意の位置で切断される。平成20年度はExogenousタイプあるいはEndogenousタイプの解重合プロセスに関する数学モデルと,モデルに基づくシミュレーション,生分解性の分子量および時間依存性に関する考察を行い,その結果を論文や研究集会において発表した。本研究では環境保全に不可欠なバイオブロセスのメカニズムに数学的側面からアブローチする.平成21年度は.平成20年度に引き続きExogenousタイブあるいはEndogenousタイブの解重合プロセスに関する数学モデルと.モデルに基づくシミュレーション,生分解性の分子量依存性および時間依存性に関する考察を行い.その結果を論文や研究集会において発表することを目標とした。また,ボリマー解重合に関する数学的研究の結果を基に.バイオ燃料生産など分解,合成のバイオプロセスに関し.モデルを提案し,数値的解析手法を開発するための調査を実施することも目標とした。更に,調査結果を基に.分解,合成のバイオプロセスモデルの提案.その数値的な解析手法の開発.数値シミュレーション.シミュレーション結果の検証.検証結果のモデリングへのフィードバックという一連の作業を実施することも目標とした.平成21年度には,水域の自然浄化に関する研究も実施することを目標とし.微生物によるポリマー解重合に関して得られた数学的結果を,水域の自然浄化作用の研究に発展させることも目標とした.これまでの微生物によるポリマー解重合の数学的研究と水域の流れの有限要素解析で得られた研究結果を基に.水質に関する数学モデルとその数値的な解析手法に関する研究を行い.水域における自然浄化のバイオプロセスのメカニズムを数学的に解析する方法を開発し.解析結果を提示することを目標とし.水質に関するバイオプロセスモデルを提案し.その数値的な解析手法を開発し,数値シミュレーションを行うことを目標とした。平成21年度には,論文の執筆や研究集会発表など成果発表の準備も進めることも目標とした。平成21年度には.本研究の一環として鳥インフルエンザに関する研究も行った。養鶏場内で発生する鳥インフルエンザに関するモデルを提案し.そのモデルに基づく結果を導いた。微生物によるポリマー解重合プロセスはexogenousタイプとendogenousタイプの二つのタイプに分けられる。平成22度は,引き続き本研究の主要なテーマであるexogenousタイプあるいはendogenousタイプの解重合プロセスに関する数学モデルと,モデルに基づくシミュレーション,生分解性の分子量および時間依存性に関する研究を行い,その結果を論文や研究集会において発表することを目標とした。また,ポリマー解重合に関する数学的研究の結果を基に,バイオ燃料生産など分解,合成のバイオプロセスに関し,モデルを提案し,数値的解析手法を開発するための調査を実施することも目標とした。更に,調査結果を基に,分解,合成のバイオプロセスモデルを提案し,その数値的な解析手法を開発し,数値シミュレーションを行なうことも目標とした。

更に,シミュレーションの結果を検証し,検証結果をモモデリングにフィードバックするという一連の作業を実施することも目標とした。また,水域の自然浄化に関する研究も実施することも目標とした。水質に関する生物的,化学的,物理的要因に関する調査を実施し,調査結果に基づき水質に関するバイオプロセスモデルを提案し,その数値的な解析手法を開発し,数値シミュレーションを行なうことを目標とした。また平成23年度には,引き続き,鳥インフルエンザに関する研究も行った。養鶏場運用のプロセスを考慮に入れたモデルに基づく解析を行うことにより,養鶏場における鳥インフルエンザ蔓延への対策を提案することを目標とした。養鶏場内で発生する鳥インフルエンザに関するモデルに基づき鳥インフルエンザの蔓延を抑制する対策に関する結果を導いた。微生物によるポリマー解重合プロセスに関する研究の結果が論文として刊行され,研究集会で発表された。鳥インフルエンザに関する研究の結果も論文として刊行され,研究集会で発表された。微生物によるポリマー解重合プロセスはexogenousタイプとendogenousタイプに分けちれる。Exogenousタイプの解重合プロセスでは,ポリマー分子は末端からのモノマーユニットの解離により低分子化する。Endogenousタイプの解重合プロセスでは,ポリマー分子は末端に限らず,任意の位置で切断されることにより高分子が減少し,低分子が増加する。平成23年度は,平成22年度に引き続きExogenousタイプあるいはendogenousタイプの解重合プロセスに関する数学モデルと,モデルに墓づくシミュレーション、,生分解姓の分事量および時間依存性を追究し,その結果を論文や研究集会において発表することを目標とした。また,ポリマー解重合に関する数学的研究の結果を基に,バイオ燃料生産など分解,合成のバイオプロセスに関する数値的解析手法を開発するための調査を実施することも目標とした。更に,調査結果を基に,分解,合成のバイオプロセスモデルを提案し,その数値的な解析手法を開発し,数値シミュレーションを行なうことも目標とした。平成23年度には,水域の自然浄化に関する研究も実施することも目標とした。
歯根、歯周組織保護を考慮したジルコニアブリッジフレームに適した支台築造法の検討

ジルコニアと呼ばれる高強度セラミックスを用いたブリッジにて奥歯二本を失った場合に機能を回復する際、歯の土台の種類によってブリッジフレーム、歯の根にどのような力が生じているのかを検討した。レジンと呼ばれる樹脂を使用した土台をRC群,金属を使用した土台をMC群とした。物の表面のひずみ量を測定する方法を用いて比較、検討を行った。ジルコニアフレーム各所に力を加えた際のフレーム表面・歯の根表面のひずみ量を計測した結果、RC群がMC群に比べて大きくひずんだ。ジルコニアブリッジの場合、樹脂を用いた土台より金属を用いた土台の方がフレーム及び歯の根表面のひずみを抑えることが可能である事が示めされた。臼歯部4ユニットジルコニアブリッジに荷重をかけた際,どのような応力が生じているかを歪みゲージ法を用いて解析し,支台築造の種類によるブリッジフレームおよび歯根表面の挙動を検討した.レジン支台築造をRC群,鋳造支台築造をMC群とした.ジルコニアブリッジフレームを作製し,歯根およびフレーム表面の大臼歯近心舌側(ML)近心頬側(MB),小臼歯遠心頬側(PB)遠心舌側(PL)にロゼッタゲージを貼付し,200Nの荷重を加えた際の歪み量を測定した.小臼歯,ポンティック,大臼歯を荷重したものをCP,CD,CMとした.歯根最大主歪み,最小主歪み,フレーム最大主歪み,最小主歪みともにCPおよびCD荷重時がCM荷重時と比較し有意に大きな値を示し,CD荷重時はCP荷重時と比較して大きな値を示す傾向にあった.CP荷重時は,歯根最大主歪みのMLとMB,フレーム最大主歪みのPBとPL,歯根最小主歪みのすべての位置でRC群とMC群の間に有意差が認められた.CD荷重時は歯根最大主歪み,フレーム最大主歪み,歯根最小主歪みのすべてのゲージ位置と,フレーム最小主歪みのMBとPBでRC群とMC群の間に有意差が認められた.CM荷重時は歯根最大主歪み,歯根最小主歪みのすべての位置と,フレーム最大主歪み,フレーム最小主歪みのMLとMBでRC群とMC群の間に有意差が認められた.荷重の部位に関わらず,歯根最大主歪み,最小主歪みともにPBおよびPLはMLおよびMBと比較し有意に大きな値を示す傾向にあったが,フレーム最大主歪み,最小主歪みは荷重部位下に貼付されたゲージが非荷重部位下のゲージに比べて,有意に大きな値を示す傾向にあり,CD荷重時の最大主歪みはPLがMBに比べて有意に大きな値を示したものの,他部位ではほぼ同じ値を示した.MC群と比較してRC群は表面歪みが増加し,CD荷重時にもひずみの値が大きくなる傾向にあった.ジルコニアと呼ばれる高強度セラミックスを用いたブリッジにて奥歯二本を失った場合に機能を回復する際、歯の土台の種類によってブリッジフレーム、歯の根にどのような力が生じているのかを検討した。臼歯部4ユニットジルコニアブリッジに荷重をかけた際,どのような応力が生じているのかをひずみゲージ法を用いて解析し,支台築造の種類によるブリッジフレームおよび歯根表面の挙動を検討した.レジン支台築造をRC群,鋳造支台築造をMC群とした.ジルコニアブリッジフレームを作製し,歯根及びフレーム表面の大臼歯近心舌側(ML)近心頬側(MB),小臼歯遠心頬側(PB)遠心舌側(PL)にロゼッタゲージを貼付し,200Nの荷重を加えた際のひずみ量を測定した.小臼歯,ポンティック,大臼歯を荷重したものをCP,CD,CMとした.歯根,フレームのひずみは共にCPおよびCDがCMと比較して大きな値を示し,またCDはCPと比較し大きな値を示した.CPは,歯根最大主ひずみのMLとMB,フレーム最大主ひずみのPBとPL,歯根最小主ひずみの全てのゲージ位置でRC群がMC群と比較し大きな値を示した.CDは歯根最大主ひずみ,フレーム最大主ひずみ,歯根最小主ひずみのすべてのゲージ位置と,フレーム最小主ひずみのMBとPBにおいて,CMは,歯根最大主ひずみ,歯根最小主ひずみの全てのゲージ位置と,フレーム最大主ひずみ,フレーム最小主ひずみのMLとMBにおいてRC群がMC群と比較して大きな値を示した.荷重の部位に関わらず,歯根のひずみはPB及びPLはML及びMBと比較して有意に大きな値を示したが,フレームのひずみは荷重部位下に貼付されたゲージが非荷重部位下のゲージに比べて,大きな値を示し,CDの最大主ひずみはPLがMBに比べて大きな値を示し,他部位ではほぼ同じ値を示した.レジン支台築造を行った場合,鋳造支台築造を行った場合よりも表面ひずみが小臼歯,大臼歯ともに増加する傾向にあった.ジルコニアブリッジで補綴する際,レジン支台築造より鋳造支台築造の方が歯根およびフレーム表面のひずみを抑えることが可能であると示唆された.臼歯部4ユニット

ジルコニアブリッジに荷重をかけた際,どのような応力が生じているのかをひずみゲージ法を用いて解析し,支台築造の種類によるブリッジフレームおよび歯根表面の挙動を検討した.レジン支台築造をRC群,鋳造支台築造をMC群とした.ジルコニアブリッジフレームを作製し,歯根及びフレーム表面の大臼歯近心舌側(ML)近心頬側(MB),小臼歯遠心頬側(PB)遠心舌側(PL)にロゼッタゲージを貼付し,200Nの荷重を加えた際のひずみ量を測定した.小臼歯,ポンティック,大臼歯を荷重したものをCP,CD,CMとした.歯根,フレームのひずみは共にCPおよびCDがCMと比較して大きな値を示し,またCDはCPと比較し大きな値を示した.CPは,歯根最大主ひずみのMLとMB,フレーム最大主ひずみのPBとPL,歯根最小主ひずみの全てのゲージ位置でRC群がMC群と比較し大きな値を示した.CDは歯根最大主ひずみ,フレーム最大主ひずみ,歯根最小主ひずみのすべてのゲージ位置と,フレーム最小主ひずみのMBとPBにおいて,CMは,歯根最大主ひずみ,歯根最小主ひずみの全てのゲージ位置と,フレーム最大主ひずみ,フレーム最小主ひずみのMLとMBにおいてRC群がMC群と比較して大きな値を示した.荷重の部位に関わらず,歯根のひずみはPB及びPLはML及びMBと比較して有意に大きな値を示したが,フレームのひずみは荷重部位下に貼付されたゲージが非荷重部位下のゲージに比べて,大きな値を示し,CDの最大主ひずみはPLがMBに比べて大きな値を示し,他部位ではほぼ同じ値を示した.レジン支台築造を行った場合,鋳造支台築造を行った場合よりも表面ひずみが小臼歯,大臼歯ともに増加する傾向にあった.ジルコニアブリッジで補綴する際,レジン支台築造より鋳造支台築造の方が歯根およびフレーム表面のひずみを抑えることが可能であると示唆された.補綴系歯学コンポジットレジン製の人工歯を用い昨年度に引き続き研究を進めた.築造様式はグラスファイバー併用レジン支台築造と白金加金合金を用いた鋳造支台築造との二種で行った.ジルコニアフレームはフレーム設計の簡便性,操作性の点より計画していたナノジルコニアではなくイットリア系ジルコニアを使用した.昨年度,学会発表を行ったブリッジフレーム表面のひずみに関する報告に加え,歯根表面のひずみに関する学会報告を行い,学術誌への投稿も行うことができた.研究全体の遂行状態はおおむね順調である.平成24年度は当初の計画に従い,コンポジットレジン製の人工歯を用い研究を進めた.築造様式はグラスファイバー併用レジン支台築造法と白金加金合金を用いた鋳造支台築造法との二種で行う事が出来ている.ジルコニアフレームに関しては計画ではナノジルコニアを用いる予定であったが,フレーム設計の簡便性,操作性を考慮しイットリア系ジルコニアを用いる事に変更した.ブリッジフレーム表面のひずみに関する報告は学会発表で行っており,歯根表面のひずみに関しては次年度に報告する予定である.研究全体の遂行状態はおおむね順調である.平成25年度に投稿済みの学術論文は受理までされており,校正作業を進める.同時に今後は小臼歯の支台築造をグラスファイバー併用レジン支台築造,大臼歯の支台築造の様式を白金加金合金を用いた鋳造支台築造とした支台歯(または小臼歯,大臼歯の支台築造様式の組み合わせを逆にしたもの)にジルコニアブリッジフレームワークを用いた際のフレーム表面,歯根表面のひずみを測定,検討を行って行く予定である.平成24年度の研究で得られた結果をまとめ,引き続き関連学会で報告する予定である.ジルコニアフレームブリッジに加え,陶材焼付用合金ブリッジフレームでのフレーム表面ひずみ,歯根表面ひずみの測定,検討を行っていく予定である.ヒト抜去歯が入手困難な状況を踏まえ,引き続きコンポジットレジン製人工歯を使用していく予定である.
日本語音声の韻律的特徴と言語的・パラ言語的情報に関する定量的研究

本年度は、前年度に整備した基本周波数(F_0)パタ-ンの高精度分析・特徴抽出手法を用いて共通語・方言音声の韻律的特徴の分析を行うとともに、起伏型アクセントの語が連続する場合のF_0パタ-ンの特徴および無型アクセント方言に見られる上がりイントネ-ションの定式化、統語構造と韻律構造の対応関係、モ-ラの言語学的役割、強調と韻律的特徴の関係、に関する研究を進め、以下に示す実績をあげた。(1)全国21地域の話者の連続音声についてF_0パタ-ンの特徴抽出を行い、それらの特徴の異同を把握するとともに、統語情報・談話情報とF_0パタ-ンのフレ-ズ成分・アクセント成分との関係を明らかにした。(2)日本語音声におけるアクセント核の音響的特徴は、単にF_0パタ-ンの局所的な下降(ダウンステップ)としてではなく、生成過程のモデルにおけるアクセント指令、および統語・談話情報によるその振幅の変化の結果として、的確かつ定量的に表現しうることを示した。(3)無型アクセント方言の中には、文末に向かってF_0パタ-ンが上昇する場合が見られるが、生成過程のモデルに負のフレ-ズ成分を導入することによってこの現象を精度よく表現し得ることを示した。(4)「右枝分かれ制約」という統語構造からの制約が、日本語の音韻規則に広範囲に働く制約であることを確認し、日本語の音韻記述にも、モジュラ-文法の考え方が基本的にあてはまることを考察した。(5)語形成規則や吃音現象などのように人間の言語に共通して観察される現象でも、日本語と英語では異なる音韻単位により一般的な記述がなされるという知見を得た。(6)東京・大阪・茨城の話者による強調の音声デ-タを分析して、特徴を視覚化するとともに、強調部分の特徴を各種の観点から計測した。以上、ほぼ当初の計画通りに研究は進行している。
イヌiPS細胞による脊髄損傷の治療に向けた基盤技術の開発

イヌの人工多能性幹細胞(iPS細胞)による脊髄損傷イヌの治療に向けた基盤技術の開発を目的に検討し、以下の成果を得た。(1)イヌ胎子線維芽細胞に4つの転写因子をレンチウイルスベクターによって導入することにより、マウスES細胞に類似した形態の、25代以上安定して継代できる多能性細胞株を作製することができた。(2)本細胞から選択的に神経細胞へ分化誘導できた。(3)骨髄間質細胞を代用した脊髄損傷イヌの細胞治療により、その安全性と有効性を評価したが、iPS細胞の利用についてはさらに検討が必要と考えられる。本研究は、ヒトと共通の脊髄疾患が自然発症するイヌに着眼し、イヌの人工多能性幹細胞(iPS細胞)を効率的に樹立する技術を開発し、脊髄損傷モデルイヌの治療へ応用することを目的にしている。本研究年度では、イヌiPS細胞株の樹立、胚性幹細胞(ES細胞)から神経系細胞への分化誘導法、骨髄間質細胞を利用した脊髄損傷モデルイヌの治療について検討し、以下の結果を得た。1.イヌ胎子線維芽細胞にOct4、Sox2、Klf4およびc-Mycの4つの転写因子とマーカー遺伝子としてDsRedをレトロウイルスベクターによって導入することにより、ヒトES細胞に類似した平坦なコロニーを形成し、胚様体の形成や三胚葉に分化し、一部の多能性遺伝子およびタンパク質を発現する多能性細胞株を作製することができた。2.カニクイザル由来ES細胞株から、ラット胎子由来初代培養アストロサイトの培養上清を用いて、脊髄損傷治療の臨床応用に最も適した細胞と考えられている神経系細胞のオリゴデンドロサイトへ短期間で簡便に分化誘導できることが分かった。3.重度脊髄損傷を伴った胸腰部椎間板ヘルニアのイヌを用いて、脊髄の減圧および逸脱した椎間板物質の除去手術を行い、術後1カ月の時点で感覚および運動機能に改善の認められないイヌに対して、第5および6腰椎間より脳脊髄液中へ自己の骨髄間質細胞を移植した結果、10頭中6頭が歩行可能となった。一方、椎間板物質の除去手術後に細胞を移植しなかった対照群では、13頭中2頭が歩行可能となった。本研究年度では、イヌiPS細胞株の樹立、神経幹細胞への分化誘導、およびその代用として骨髄間質細胞を利用した脊髄損傷イヌの治療について検討し、以下の結果を得た。1.イヌ胎子線維芽細胞に4つの多能性関連転写遺伝子(Oct4,Sox2,Klf4およびc-Myc)、さらに、多能性選抜マーカーとしてEOSレポーターをレトロウイルスベクターを用いて導入した。両遺伝子導入後、出現したEOS-GFPを発現するコロニーは、継代後もマウスES細胞様の形態を維持し、トリプシン処理で継代可能であった。また、多能性遺伝子および関連タンパク質の発現を検討した結果、内因性のイヌOCT3/4やKANOGなどの発現、および体細胞マーカーであるTHY1の発現の減少が見られたことから、作製したイヌiPS細胞は、マウスES細胞様の形態と多能性をもつことが明らかとなった。2.イヌiPS細胞を浮遊培養して胚様体を形成させた後、さらに、Neuron Culture Medium中で浮遊培養すると、神経幹細胞類似の浮遊細胞塊が形成された。これをNBM+B27培地中で接着培養すると、幼若神経細胞マーカーであるTuj1陽性を示す細胞が得られたことより、選択的に神経細胞へ分化誘導できることがわかった。3.重度脊髄損傷を受傷後1週間以内で、感覚および運動機能を欠如した胸腰部椎間板ヘルニアのイヌを用いて、脊髄の減圧および逸脱した椎間板物質の除去手術を行い、自己の骨髄間質細胞を第5および6腰椎間より脳脊髄液中へ移植して安全性の評価を行なった結果、7頭中2頭が歩行可能となり、細胞移植に伴う感染症や腫瘍形成は観察されなかった。
中耳含気腔内の粘膜換気障害に伴う中耳炎症病態遷延化の臨床的・動物実験学的研究

1.臨床的研究滲出性中耳炎例で鼓室換気チューブ留置時に患者の承諾を得て採取した中耳粘膜(65例90耳)を対象に、その組織学的炎症性変化度と、(1)中耳含気腔内の全圧値、(2)含気腔の再気腔化、(3)チューブ抜去後の予後、について比較検討した。結果:(1)粘膜の軽度病変例では増悪例と比較して、有意に全圧値が高く、治療開始後1年未満の早期から全圧値が上昇した。一方、粘膜増悪例でも18ヶ月以上の長期チューブ留置に伴って全圧値の有意な上昇が観察された。(2)含気腔の再気胞化に伴う容積の拡大も(1)と同様な粘膜病変の影響を受け、同時期に再気胞化が確認された。(3)チューブ抜去後、経過良好例は穿孔残存例や再発例と比較して有意に全圧値が上昇していた。以上より、中耳含気腔内には中耳粘膜の影響を強く受けた変化が観察され、粘膜の改善に伴う容積の拡大や全圧値の上昇が確認された。また、チューブ抜去時の全圧を計測することで、予後を判定することも考えられた。2.動物実験的研究中耳腔内全圧の変化について、成熟家兎を用いて動物実験学的に検討を加えた。耳管を閉鎖した後、中耳腔内を(1)大気、(2)5%CO_2混合ガス(O_2は20%)、(3)5%O_2混合ガス(CO_2は大気と同等、N_2でバランス)で置換して密閉した中耳腔について、各群の中耳腔内の全圧変化と酸素分圧の変化を比較検討した。結果:中耳腔内の酸素分圧は(1)(2)グループでは同様に一定の割合で低下したが、(3)ではほとんど変化しなかった。一方、全圧の変化は(1)では陽圧側で山型のカーブを形成し、(2)では陰圧側で谷型のカーブを形成し、(3)では陽圧に変化した圧の低下が(1)と比較して明らかに緩除であった。以上より、中耳腔内では中耳粘膜内血管と腔内のガス分圧較差に応じた。CO_2、O_2のガスの交換が盛んに行われており、この粘膜換気が中耳腔全圧の変化をもたらしているこうとが判明し、臨床例で観察された全圧変化の機序を明らかにした。1.臨床的研究小児滲出性中耳炎例の鼓膜換気チューブ留置時に、保護者の承諾の上で29例について極少量の中耳粘膜を採取し、その炎症性変化度に基づいて組織学的分類を行い、チューブ留置期間中の中耳含気腔内の全圧、含気腔容積の変化について計測し、この3つの所見およびとチューブ抜去後の予後について比較検討した。

その結果、粘膜病変度の軽度な症例では全体的に含気腔容積は大きく、全圧のピーク値も高い傾向を示し、チューブ留置治療に伴う両者の改善もチューブ留置後1年末満の早期から認められた。一方、粘膜病変度の増悪した症例では含気腔容積や全圧ピーク値も軽度粘膜病変例と比較して有意に小さく、チューブ留置治療に伴う両者の有意な改善も18ヵ月以上の長期留置後に初めて観察された。含気腔容積の増加は、含気腔粘膜下の骨代謝層の改善に伴う結果と考えられた。一方、含気腔全圧の変化をほぼ粘膜が正常に帰した症例で観察すると、外耳道閉鎖後1530分で放物線的に上昇してピーク値に達し、その後3060分で直線的に低下して0mmHgを示していた。2.動物実験的研究上記の中耳腔内圧の変化について、成熟家兎を用いて動物実験学的に検討を加えた。耳管を閉鎖した後、中耳腔内に経外耳道的に酸素プローベを留置して外耳道を密閉し、酸素のマスク吸入や末梢血管拡張剤と末梢血管収縮剤投与に伴う中耳腔内酸素分圧の変化を計測した。その結果、中耳腔内の酸素分圧は血管内の酸素分圧や組織内の血流量に比例して変化することから、中耳粘膜を介したガス交換が行われていることが判明した。このため臨床例に観察された含気腔全圧の変化が、中耳粘膜病変に伴うガス交換能の変化による結果と考えられ、粘膜下の含気腔骨代謝層の活性化に伴う再気胞化と絡めて、含気腔圧の計測は中耳炎症病態度の把握に有意義な検査方法と考えられた。現在、その予後との関係についてさらに検討中である。1.臨床的研究小児滲出性中耳炎例の鼓膜換気チューブ留置時に、保護者の承諾を得て昨年度までに採取した中耳粘膜(34例)の組織学的炎症性変化度を基準に、チューブ留置期間中の中耳含気腔内の全圧、含気腔容積の変化、およびチューブ抜去後の予後について比較検討した。その結果、粘膜病変度の軽度な症例では含気腔容積は大きく、全圧のピーク値も高い傾向を示し、チューブ留置治療に伴う両者の改善もチューブ留置後1年未満の早期から認められた。一方、粘膜病変度の増悪した症例では含気腔容積や全圧ピーク値も軽度粘膜病変例と比較して有意に小さく、チューブ留置治療に伴う容積や含気腔圧の有意な改善も18カ月以上の長期留置後に初めて観察された.含気腔内の全圧の変化が腔粘膜を介したガス交換能に由来することは現在行っている動物実験から明らかであり、この含気腔圧の改善と同時に含気腔容積の増加も確認されたことから、含気腔粘膜の改善に伴い含気腔粘膜下の骨代謝層も同様に改善したと考えられた。2.動物実験的研究上記の中耳腔内全圧の変化について、成熟家兎を用いて動物実験学的に検討を加えた。耳管を閉鎖した後、中耳腔内に経外耳道的に酸素プローベ、温度センサー、デジタルマノメーターを留置して外耳道を密閉し、この中耳腔内を大気と置換したグループと5%CO_2混合ガス(O_2は20%)で置換したグループで中耳腔全圧の変化と中耳腔内酸素分圧の変化を比較検討した。その結果、中耳腔内の酸素分圧は両グループ同様に一定の割合で低下したが、全圧の変化は大きく異なり、大気置換グループでは全圧は上昇し、混合ガス置換グループでは全圧は陰圧に低下した。このことから、中耳腔内では中耳粘膜を介したCO_2、O_2のガスの交換が盛んに行われており、この粘膜換気が中耳腔全圧変化の因子であることが判明した。このため臨床例に観察された含気腔全圧の変化が、中耳粘膜病変に伴うガス交換能の変化による結果であることは明らかで、含気腔圧の計測は中耳炎症病態度の把握に有意義な検査方法であることが再確認された。1.臨床的研究小児滲出性中耳炎例の保護者の承諾を得て、鼓室換気チューブ留置時に中耳粘膜を採取した44例を対象に、その組織学的炎症性変化度と、中耳含気腔内全圧の変化、およびチューブ抜去後の予後について比較検討した。その結果、粘膜病変度の軽度な症例では増悪した症例と比較して、全圧のピーク値も有意に高く、治療に伴う全圧の上昇もチューブ留置後1年未満の早期から認められた。一方、粘膜病変度の増悪した症例でも、18ヶ月以上の長期チューブ留置に伴って全圧の有意な改善が観察された。また、チューブ抜去時の全圧と予後の関係について検討を加えた結果、抜去後に経過の良好な症例は穿孔残存例や再発例と比較して有意に全圧が上昇していた。
長ストロークと高精度の両立可能な，特殊加工用５自由度磁気浮上アクチュエータの研究

本研究では,長ストロークと高精度,5自由度制御型磁気浮上アクチュエータの構成と駆動原理を検討し,アクチュエータの設計と試作を行った.提案アクチュエータは並進方向に4mmのストローク,1μmの位置決め分解能,101Hz(径方向)と70Hz(軸方向)のバンド幅を実現した.また,傾き方向には,70mradのストローク,25μradの位置決め分解能,40Hz以上のバンド幅を実現した.次いで,磁気駆動アクチュエータを用いて穴の放電加工を行い,高速ギャップ制御による加工速度向上への有効性を検証した.また,多自由度方向に制御可能なアクチュエータの研磨加工への応用を検討した.本研究では,数ミリメートルのストローク,簡易な構造を有する,放電加工やレーザ加工用高精度な5自由度制御型磁気浮上アクチュエータの実現を目的としている.このため,本年度では,放電加工用電極またはレーザ加工用集光レンズの長ストロークかつ高精度の案内方法を検討した.提案アクチュエータにおいては,ロータには極性の異なるリング状の永久磁石を2個取り付け,2個の永久磁石の間に電磁軟鉄が挟まれる.また,ロータの上下に,2個で1セットとする8個ずつの空心コイルが配置される.コイルと永久磁石間の吸引力または反発力によって,ロータの5自由度方向の運動を制御する.また,アクチュエータの性能目標値を,5自由度方向に100Hz以上の応答周波数,1μmの位置決め分解能,並進方向に4mm,回転方向に0.1rad以上のストロークにし,コイルと永久磁石の寸法を探索し,5自由度制御型磁気浮上アクチュエータを設計して試作した.試作したアクチュエータの高さは190mm,幅は134mm,質量は8.0Kgである.ロータの長さは148mm,径は45mm,質量は0.7Kgである.本研究では,長ストロークと高精度位置決めを両立できる5自由度制御型磁気浮上アクチュエータの開発,およびそれを従来の放電加工機やレーザ加工機に取り付け,放電加工とレーザ加工の高速化,高精度化,微細化の実現を目的としている.平成27年度には,放電加工用電極またはレーザ加工用集光レンズの長ストロークかつ高精度の案内方法を検討し,5自由度制御型磁気浮上アクチュエータを設計して試作した.そこで,本年度の研究配開発はおおむね順調に進展していると考えている.本研究では,長ストロークと高精度位置決めを両立できる5自由度制御型磁気浮上アクチュエータの開発,およびそれを従来の加工機に取り付け,放電加工や研磨加工などの高速化・微細化の実現を目的としている.昨年度では,放電加工用電極または研磨加工用工具の長ストロークの案内方法を検討し,5自由度制御型磁気浮上アクチュエータを設計して試作した.本年度では,まずアクチュエータの長ストロークの高速・高精度の位置決め・軌跡制御を実現できる電気系と制御系を構築した.また,アクチュエータのコントローラを設計して浮上実験を行った.今後は制御パラメータをチューニングし,アクチュエータの位置決め精度を向上する.次いで,従来提案するアクチュエータを用いて穴の放電加工を行い,高速ギャップ制御による加工速度向上への有効性を検証した.従来の放電加工機と比較して,アクチュエータより平均加工速度が138%向上した.また,電極の加工方向と垂直な平面内で加振しながら,穴加工を行い,電極の振動振幅,振動周波数と加工速度の関係を検討した.電極の振動振幅の増大に伴い,加工時間を短縮することができ,高速加工が実現できる.さらに,3自由方向に制御できる磁気浮上アクチュエータを用いて研磨工具を駆動させ,部品の微細部の精密研磨や金型表面に任意のテクスチャを施した.本研究では,長ストロークと高精度位置決めを両立できる5自由度制御型磁気浮上アクチュエータの開発,およびそれを従来の加工機に取り付け,放電加工や研磨加工などの高速化・微細化の実現を目的としている.平成28年度では,まずアクチュエータの電気系と制御系を構築し,そのコントローラを設計して浮上実験を行った.また,従来提案するアクチュエータを用いて穴の放電加工を行い,ギャップの高速制御および加工屑の排出性の改善による加工速度向上への有効性を検証した.さらに,磁気浮上アクチュエータを用いて研磨工具を駆動させ,テクスチャの創成ができると確認した.そこで,本年度の研究開発はおおむね順調に進展していると考えている.本研究では,長ストロークと高精度位置決めを両立できる5自由度制御型磁気浮上アクチュエータの開発,およびそれを従来の加工機に取り付け,放電加工と研磨加工の高速化,微細化の実現を目的としている.昨年度までは,長ストロークかつ高精度の案内方法の検討,アクチュエータの設計・試作,およびその電気系と制御系の構築をした.また,従来提案したアクチュエータを用いて放電加工の高速化を検証した.さらに3自由度方向に制御可能なアクチュエータを研磨加工への応用を試みた.今年度では,アクチュエータの長ストロークと高精度位置決めを両立できるアルゴリズムを検討し,その位置決め性能を評価した.提案アクチュエータは並進方向に4mmのストローク,1μmの位置決め分解能,101Hz(径方向)と70Hz(軸方向)のバンド幅を実現した.また,傾き方向には,70mradのストローク,25μradの位置決め分解能,40Hz以上のバンド幅を実現した.また,3自由度方向に制御可能なアクチュエータを研磨加工への応用を続いて検討した.まず,研磨工具の位置と研磨力を同時に制御するために,位置と力のハイブリッド制御システムを設計した.

次に,研磨工具のいくつかのパターンの運動目標値を設定して研磨工加工を行った.その結果,研磨工具の位置を随時に調整して研磨力を一定するように制御できることを明らかにした.さらに,アクチュエータを加工機に取り付け,長方形模様と台形模様のテクスチャの創成が実現できた.本研究では,長ストロークと高精度,5自由度制御型磁気浮上アクチュエータの構成と駆動原理を検討し,アクチュエータの設計と試作を行った.提案アクチュエータは並進方向に4mmのストローク,1μmの位置決め分解能,101Hz(径方向)と70Hz(軸方向)のバンド幅を実現した.また,傾き方向には,70mradのストローク,25μradの位置決め分解能,40Hz以上のバンド幅を実現した.次いで,磁気駆動アクチュエータを用いて穴の放電加工を行い,高速ギャップ制御による加工速度向上への有効性を検証した.また,多自由度方向に制御可能なアクチュエータの研磨加工への応用を検討した.平成28年度は,まず,アクチュエータの長ストロークの高速・高精度の位置決め・軌跡制御を実現できる電気系と制御系を構築する.それから,5自由度制御型アクチュエータの位置決め性能を評価する.具体的に,アクチュエータの目標値特性(制御帯域),位置決め精度,及びストロークの検討を行う.また,アクチュエータの軌跡制御特性の検討を行う.その後,5自由度制御型アクチュエータの適用による放電加工やレーザ加工の加工速度の向上への有効性を確認する.平成29年度は,まず,試作したアクチュエータの制御パラメータをチューニングし,アクチュエータの位置決め精度を向上する.それから,アクチュエータの位置決め性能を評価する.具体的に,アクチュエータの目標値特性(制御帯域),位置決め精度,及びストロークの検討を行う.また,磁気浮上アクチュエータを用いて,複雑な形状を有する金型の研磨および異なるテクスチャ創成を試みる.工学電磁石用のアンプが在庫切れのため,導入が遅れた.ただし,平成28年度にアクチュエータ電気系と制御系を構築する予定のため,研究の支障にならない.研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行した.研究計画のとおり,電磁石用のアンプを導入する予定である.研究計画に変更はなく,前年度の研究費も含め,当初予定とおりの計画を進めていく.