hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
振幅変調超音波の復調波ビームを利用した可動音源とその応用

本研究は、視覚障害者がコンピュータのCRT表示を把握するために有用となる音響表示方式の検討である。即ち、ビーム状の可聴音をパラメトリックアレイの手法を用いて作製してこれを音声信号等を乗せて壁面(スクリーン)に投射してスクリーン面の一部を第2の音源として散乱音を受聴することによりあたかも壁面の一点から音声が発生している状態を形成するものである。この機能は、別にあるコンピュータのCRT表示の文書内容と一致させることにより位置情報を持った音声とすることで聴覚から文書とそのレイアウトを認識できるものである。2年間の研究成果を示せば以下のようである。1.簡単な手法でパラメトリックアレイを構成してビーム状の可聴音を得た。2.本方式に適する電気音響変換方式として音質の優れた静電型トランスジューサの最適性が示された。3.反射させる壁面スクリーンとしてビームの集束効果を持つ凹面の形状が最適なことを見出した。4.本方式による可聴音再生のための最適変換条件が確立した。5.音響表示位置制御のためのビーム方向制御方式が確立した。6.投影された音の定位特性が調べられ、通常の音源と同等な定位特性を持つことが明らかとなった。7.文章内容と同時に文章レイアウト把握がかなりの精度で行えることが明らかとなった。以上の多くの知見から本方式の視覚障害者への適用の可能性が十分示されたものと信じている。今後、システムの確立とともに、具体的な文書内容について視覚障害者を含めた検討を行って実用性の高いシステムとしたい。本テーマについて以下の様な研究実績が得られた。*〈超音波源御音源素子の検討:米沢担当〉ではトランスジューサについての検討を行った。今までの予備実験で用いていた圧電型は出力レベルは大きいものの周波数特性が悪いため、復調波は直接影響を受けて高周波可聴信号の出力が落ちてしまう欠点があった。このため周波数特性の優れた静電型のトランスジューサの適用を検討した。この結果面積を大きく取って出力を増加させる事で復調波の周波数特性の良い表示音を得る可能性が示された。*〈最適変調信号波形の検討:伊東担当〉では、このシステムにおける入出力波形の変換を考慮して予定した出力を得るためにあらかじめ信号に手を加えておく方式の検討を行いそれが十分可能であることを確認した。これによって通常のスピーカと同様に任意な出力音波形を得られることが示された。*〈反射壁面の検討:橋本担当〉では、表示のために効果的な反射面について検討した。この結果忠実な曲面よりも面上の入射音波をある程度散乱させる窪みの存在が重要であることを見いだし、この窪みの最適設計について検討した。以上の検討から本テーマが目標とする移動音源に付いて基礎的な部分でその可能性が認められたので、次年度における行う予定の表示音響信号の検討とその定位特性による本表示方式の実現とその評価が十分行える見通しがたった事になる。なお本年度購入のマイクロホンシステム及び計測用増幅器は各研究において有効に使用されている。また、謝金は実験装置制作、実験補助の作業のためにアルバイトとして参加した学生に支払われた。本年度本テーマについて以下のような研究成果が得られた。*<表示データの可動スピーカ用変換:米沢担当>スクリーン上の文字位置に、文字に対応した音声を表示することが本システムでは重要である。この様な効果を実現するためにテストプログラムを作製して画像表示と音声表示の同時性を実現した。*<可動スピーカーの定位特性の測定:伊東担当>上記同時表示効果を確認するために、アイマスクをした健常者による投影音源の定位特性を測定して各種パラメーターの最適状態を検討した。この結果、自然音と同様に定位することが確認された。*<表示内容の伝達効率の評価:橋本担当>

本システムにおいて実際の文章を表示した場合について、文章内容及びその表示位置の情報がどのような精度で把握されるかを伝達情報量の見地から検討した。この結果、文章レイアウトの把握が音声文字の表示中に行なえることが確認された。以上の各部門の検討から、及び昨年度の基礎的検討の成果から本テーマが提案した投射型移動音源による音声文字表示方式の実用性が十分確かめられたものと考えることができる。なお本年度購入の信号発生器は各研究において、標準信号として有効に使用された。また謝金は実験装置整備、実験補助作業を行なったアルバイト代として当該の学生に支払われた。
免疫系調節物質と脳内アラキドン酸カスケ-ド系の制御

細菌内毒素(エンドトキシン)による中枢性発熱の分子機構のうち、最終のメディエ-タ-と考えられているプロスタグランジンE_2(PGE_2)の産生部位を明らかにするため、ウレタン麻酔下でラット尾静脈にリポポリサッカライド(LPS)を投与し、発熱時の血液中・脳脊随液中・脳実質中におけるPGE_2量の変化を検討した。血液中・脳脊随液中のいわゆるコントロ-ル値は、それぞれ2.39±0.08(n=4)、1.24±0.16(n=7)pg/μlであった。発熱中枢を含む領域の脳実質のホモジネ-ト中には、通常0.26±0.07(n=6)pg/mg組織湿重量のPGE_2が含まれる。LPS投与後3時間で発熱が最大値に達した時、PGE_2量は、血液中では約2倍(4.65±0.28)、脳脊随液中では約70倍(85.6±30.0)の上昇を示し、PGE_2は主に脳内で産生されることが明らかになった。この際、前部視床下部実質では約12倍(3.12±0.63)の値となり、実質で産生され速やかに脳脊随液中に放出されることが考えられる。一方、発熱中枢に予め埋め込んだマイクロダイアリシスプロ-ブによりLPS投与後のPGE_2量を経時的に測定すると、発熱の時間経過と一致した増減を示した。この系を用いて、PG産生に至る迄の分子制御機構を明らかにすベく、PG生合成の律速段階の酵素であるプロスタグランジンエンドパ-オキサイド合成酵素(PFS)に対するcDNAプロ-ブを作製し、ノザンブロット解析を行った。これにより、はじめて、PESmRNAの存在を脳で証明した。一次培養神経細胞及びグリア細胞を用いて、PESmRNAの発現量に対するインタ-ロイキン等サイトカインの作用を検索すべくノザンブロット解析を行ったが、培養液中に(牛胎仔血清中に)既に含まれるこれらの物質によりPESmRNAは培養3日目辺りに著しく増加することが判明したので、現在、無血清培地での一次培養系にサイトカインを作用させることを試みている。
台湾の民主化における「自救宣言」の役割再考

台湾の民主化の歴史に残る「自救宣言事件」の当事者である彭明敏氏に台湾で長時間インタビューし、詳細な内容を聞き取った。逮捕されて取り調べを受けた特務機関や24時間監視を受けた自宅、海外脱出する際に立ち寄った関連施設の跡を訪ね、それらの現状を確認した。蔡英文政権が進める「移行期の正義」政策についても、キーパーソンとなる「移行期の正義促進委員会」の黄煌雄・主任委員や葉菊蘭・総統府資政らに台湾でインタビューし、政権の意図や政策の意義、「自救宣言事件」の位置付けなどについて聞いた。「移行期の正義」政策に関する各種資料も収集した。彭明敏氏の海外脱出に深く関わった日本人や在日台湾人関係者にも東京や山形県などでインタビューし、まだ公開されていない新事実も含め、詳しい状況を聞き出した。それらを裏付ける資料も入手した。台北駐日経済文化代表処(駐日大使館)の謝長廷代表(大使)にも東京でインタビューし、1996年の台湾初の直接総統選で、民進党の副総統候補として彭明敏とコンビを組んだ状況などについてヒアリングした。この事件は極めてセンシティブであり、50年以上たった今も公開されていない部分がある。当事者にインタビューすることで、それらをかなりの程度明らかにすることができた。彭明敏氏は現在95歳、他の関係者もほとんどが80歳代半ばで、体が弱っている人も多く、ここでインタビューをしておかないと、恐らく今後実施するのは難しいだろうという、ぎりぎりのタイミングだった。「自救宣言事件」は国民党の一党独裁に、公的機関や大組織ではなく、市井の人々が命を懸けて立ち向かって成し遂げた。その事件の詳細について調査し、記録に残すことは、世界各地で今日も続く独裁体制の打破を目指す民主化運動に大きな刺激と教訓を与える。また、事件には多くの日本人が協力しており、日台交流史に貴重な1ページを加えることになる。「自救宣言事件」当事者の彭明敏氏に2回にわたって長時間インタビューしたほか、台湾と日本の関係者ら10人以上にインタビューして当時の状況を詳しく聞き、事件について多角的に分析・検証する足掛かりができた。事件から50年以上たっているが、インタビューで初めて明らかになった事実も少なくない。関連資料なども多数入手したり、撮影することができ、研究に厚みが加わった。また、事件の現場となった施設や場所を視察し、台湾社会の移り変わりや台湾人の意識の変化などを確認することができた。蔡英文政権は国民党一党独裁時代の人権侵害について真相を究明する「移行期の正義」政策を進めており、今回訪れた施設は「不義遺跡」に指定して保存する方針を打ち出している。多くの現場を視察したことで、「移行期の正義」政策の意義を実感することができた。台湾政府関係者や台湾の研究者にもヒアリングし、「移行期の正義」政策の意味や方向性を確認した。この政策は民進党支持者対国民党支持者によって社会を分断する危険性も秘めており、そうした課題についても話を聞くことができた。このように、1年目に実施しようと考えてた関係者へのインタビューはおおむね終えることができた。関係者のインタビューや資料を詳細に分析し、事実関係を確定していく作業を行っていく必要がある。何しろ「自救宣言事件」は半世紀以上前に起こった出来事なので、関係者のインタビューの内容に曖昧な点があったり、相互に矛盾している点もある。関係者の中には、回顧録を書いたり、資料を残している人もいるので、それらとの照合・確認も進めていく。2018年度は十分にはできなかったが、台湾政府や国民党の公文書などにもアプローチし、公的資料の収集・確認も行っていく。また、この事件を蔡英文政権が進める「移行期の正義」政策の中で位置付けていくことを考えている。彭明敏氏以外の事件の当事者2人(1人は既に死去)には2018年暮れに事実上の無罪宣告が行われており、個別の事件として掘り下げていくとともに、国民党一党独裁時代の台湾で広範に行われた「白色テロ」の一部分としての意味付けもしていく。ただ、台湾では2020年1月に総統選が行われるが、国民党が勝てば、「移行期の正義」政策そのものが破棄され、関連資料の発掘や接触が難しくなる可能性がある。その意味では、次の総統が就任する2020年5月までに資料収集などは終えておく必要がある。こうした作業を通じて、最終的に研究成果を単著にまとめたい。

この事件は極めてセンシティブであり、50年以上たった今も公開されていない部分がある。当事者にインタビューすることで、それらをかなりの程度明らかにすることができた。彭明敏氏は現在95歳、他の関係者もほとんどが80歳代半ばで、体が弱っている人も多く、ここでインタビューをしておかないと、恐らく今後実施するのは難しいだろうという、ぎりぎりのタイミングだった。「自救宣言事件」は国民党の一党独裁に、公的機関や大組織ではなく、市井の人々が命を懸けて立ち向かって成し遂げた。その事件の詳細について調査し、記録に残すことは、世界各地で今日も続く独裁体制の打破を目指す民主化運動に大きな刺激と教訓を与える。また、事件には多くの日本人が協力しており、日台交流史に貴重な1ページを加えることになる。「自救宣言事件」当事者の彭明敏氏に2回にわたって長時間インタビューしたほか、台湾と日本の関係者ら10人以上にインタビューして当時の状況を詳しく聞き、事件について多角的に分析・検証する足掛かりができた。事件から50年以上たっているが、インタビューで初めて明らかになった事実も少なくない。関連資料なども多数入手したり、撮影することができ、研究に厚みが加わった。また、事件の現場となった施設や場所を視察し、台湾社会の移り変わりや台湾人の意識の変化などを確認することができた。蔡英文政権は国民党一党独裁時代の人権侵害について真相を究明する「移行期の正義」政策を進めており、今回訪れた施設は「不義遺跡」に指定して保存する方針を打ち出している。多くの現場を視察したことで、「移行期の正義」政策の意義を実感することができた。台湾政府関係者や台湾の研究者にもヒアリングし、「移行期の正義」政策の意味や方向性を確認した。この政策は民進党支持者対国民党支持者によって社会を分断する危険性も秘めており、そうした課題についても話を聞くことができた。このように、1年目に実施しようと考えてた関係者へのインタビューはおおむね終えることができた。関係者のインタビューや資料を詳細に分析し、事実関係を確定していく作業を行っていく必要がある。何しろ「自救宣言事件」は半世紀以上前に起こった出来事なので、関係者のインタビューの内容に曖昧な点があったり、相互に矛盾している点もある。関係者の中には、回顧録を書いたり、資料を残している人もいるので、それらとの照合・確認も進めていく。2018年度は十分にはできなかったが、台湾政府や国民党の公文書などにもアプローチし、公的資料の収集・確認も行っていく。また、この事件を蔡英文政権が進める「移行期の正義」政策の中で位置付けていくことを考えている。彭明敏氏以外の事件の当事者2人(1人は既に死去)には2018年暮れに事実上の無罪宣告が行われており、個別の事件として掘り下げていくとともに、国民党一党独裁時代の台湾で広範に行われた「白色テロ」の一部分としての意味付けもしていく。ただ、台湾では2020年1月に総統選が行われるが、国民党が勝てば、「移行期の正義」政策そのものが破棄され、関連資料の発掘や接触が難しくなる可能性がある。その意味では、次の総統が就任する2020年5月までに資料収集などは終えておく必要がある。こうした作業を通じて、最終的に研究成果を単著にまとめたい。
公立小学校の英語学習が低学年児童の日本語能力に及ぼす影響についての研究

文部省の研究開発指定校(英語教育)1校とその他の小学校2校の計3校を選び、それぞれの小学校1、2年生の各1クラスの児童を対象に日本語力判定テストを実施した。テスト問題は次のように構成した。1表現(1)話す能力(2)書く能力2理解(1)話の内容の大体を聞いて理解できる(2)文章の内容の大体を読み取れる(3)語や文のまとまりをとらえて音読ができる3関心(1)身近な物の名や事象などを表わす語句についての知識がある。(2)語句の意味や使い方についての知識がある。4文字(1)平仮名習得率(2)片仮名習得率(3)漢字習得率研究開発指定校の国語の時間は、総合的学習の時間に充てるために、週当たり通常より1時間少ないにもかかわらず、研究開発指定校の児童の総合的な国語力は3校のうちの中位であった。テストの実施は担任教師に任せたので、受験条件は必ずしも同一ではない。テストの内容を「日本語を開いたり話したりすること」に絞るべきであったとも言える。小学校の英語教育が児童の言語能力全般に良い影響を与えているとは必ずしも断定は出来ない。しかし、少なくとも国語の授業時間数の減少にもかかわらず国語力の低下は見られず、逆に「関心」の分野においては他の小学校の児童よりも良い成績を収めるという結果になっている。小学1年生の日本語能力を「表現」「理解」「関心」「文字」の4分野に分けて次のような調査を各校の担任に依頼して実施した。調査対象とした小学校は3校(国際理解教育の一環として週1回の英語教育を実施している小学校1校と、その他の小学校2校)である。「表現」については、話す能力について「(1)尋ねたことに答えられる(2)自分から進んで答えられる(3)経験したことの順に話せる」の項目で調査した。個人面接で、担任が子供に「今の放課の時間には何をしていましたか。先生に教えて下さい」と尋ね、子供の答えを録音して、その語数、内容について比較調査をした。「理解」については「話の内容の大体を聞いて理解できるかどうか」を試すために、教科書から未習のお話を選び、「次のお話を聞いて答えましょう」「次のお話を読んで答えましょう」と指示して、筆記試験を行なった。「関心」については「語句の意味や使い方についての知識があるかどうか」を試すために絵を言葉で表現させることにした。「絵を見て動きを表す言葉を書きましょう」と指示した。「文字」については「平仮名、片仮名、漢字習得率」を調査した。本年2月から3月にかけて上記調査を実施し、完了した。現在は答案の採点が完了して、内容分析とテープ資料の分析が進行中であるが、おおよそ次のような結果が出つつある。公立小学校で英語教育を受けている1年生は「表現」については、「自分から進んで答えられる」傾向が強く、「理解」については、全般的に優れている。さらに、文字の習得率も他の小学校に比べて高い。
血液凝固因子に対する自己抗体が原因となる不育症の研究

不育症の原因の1つとして、血液凝固因子に対する自己抗体の存在が明らかとなった。我々は、プレカリクレイン(PK)欠乏症患者を見つけ、その原因を解析したところ、PK遺伝子に変異は見出されず、抗PK抗体の存在が明らかにされた。様々な血液凝固因子に対する自己抗体を簡便・網羅的に検出するシステムが開発されれば、不育症治療の一助になると考えられた。本目的の第一段階として、PKにHalo-Tagを導入するHalo-Tag/Halo-Tagリガンドシステムを用いて、PKに対する自己抗体を検出するシステムを作成した。様々な血液凝固因子に対しても応用を試みた結果、多くは抗原タンパク質の作成ができた。不育症の原因の1つとして、血液凝固関連因子に対する自己抗体の存在が指摘されている。本研究では血液凝固関連因子に対する自己抗体を簡便に検出するシステムの構築を目指した。まず、血液凝固関連因子の例として、プレカリクレイン(PK)のC末端にHalo-Tag配列を付加してPK-Halo-Tag融合タンパク質発現ベクターを作成した。PKはN末端のシグナルペプチドが分泌に必須である。そこでN末端のシグナルペプチド部分のみ、アップルドメイン1まで、アップルドメイン2まで、アップルドメイン3まで、アップルドメイン4まで、全長(Full)を含む6種類のHalo-Tag融合タンパク質発現ベクターを作成した。それぞれのベクターを培養細胞Hek293に導入後、その培養液をSDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけ、抗PK抗体を用いたウエスタンブロッティングを行った。その結果、培養液中にFull-PK-Halo-Tag融合タンパク質が検出できた。次いで、抗PK抗体の検出系の可能性について検討した。まず、ニュートラルアビジンをコートしたプレートにビオチン標識Halo-Tagリガンドを固相化した。これに培養細胞で発現したFull-PK-Halo-Tag融合タンパク質を含む培養液を添加した。プレートに抗ヒトPKヒツジ抗体を添加後、HRP標識抗ヒツジIgGを反応させた。TMB発色によって自己抗体検出システムが機能することが示された。そこでPK以外の血液凝固関連因子のcDNAを単離し、Halo-Tag融合タンパク質発現ベクターに挿入した。これらをHek293で発現させたところ、FXIIIB、FVは培養液中に発現タンパク質が検出されなかった。血液凝固関連因子に対する自己抗体の網羅的検出システムを開発するためには、個々の血液凝固関連因子の発現について改良する必要があると考えられた。不育症の原因の1つとして、血液凝固第XII因子や高分子キニノゲン(HMWK)に対する自己抗体の存在が指摘されている。本研究では不育症患者の血漿中に血液凝固関連因子に対する自己抗体の存在を示し、これを簡易に検出するシステムの構築を目指している。さらに、患者ごとに異なると推定される多種類の自己抗体を、網羅的に検査できる方法を開発する。【研究計画1】では、プレカリクレイン(PK)のC末端にAvi-Tag配列を融合タンパク質として発現させるシステムを用いて研究を進めた。PK-Avi-Tag融合遺伝子とビオチン・リガーゼ(BirA)遺伝子を培養細胞で共発現させると、Avi-Tag部位にビオチン(Bio)が標識される。従ってアビジン(Avi)固相化プレートを用いると、Bio標識PKをAvi固相化プレートに結合できる。これに患者血漿を反応させると、もし血漿中に抗PK抗体が存在した場合は、固相化されたPKに結合した抗PK抗体を検出することができる。しかし、当初利用を計画していた本システムが、研究の途中で利用できなくなった。そこで研究計画を変更してHalo-Tag/Halo-Tagリガンドのシステムを導入して研究を進めている。【研究計画2】では患者由来の抗PK自己抗体の抗原認識部位について、合成ペプチドを用いたエピトープ解析を予定している。【研究計画3】では各種血液凝固関連因子の遺伝子を単離し、それぞれのC末端にHalo-Tagを付加しする発現ベクターを作製した。今後はこれらの各種血液凝固因子のcDNAを培養細胞で発現し、プレートに固相化する。これに患者血漿を反応させて血液凝固因子に対する自己抗体を網羅的に検出できる方法を開発する。【研究計画4】では抗血液凝固因子抗体の網羅的検出方法を用いて、不育症患者の血漿について解析を行ない、血液凝固関連因子と不育症の相関を証明する。【研究計画1】で計画していたPKのC末端にAvi-Tagを付加する発現ベクターシステムが特許の関係で利用できなくなった。従ってこれまで作成してきたタンパク質発現システムを根本的に検討し直す必要に迫られた。そこで使用する発現ベクターを、目的タンパク質のC末端にHalo-Tagを付加するHalo-Tagベクター(プロメガ社)に変更した。次いでこれまでに作成したPK遺伝子を、新たにHalo-Tagベクターにクローニングし直した。まずこの予期しない研究計画の変更に時間を要してしまった。

【研究計画3】では自己抗体の抗原を網羅的に解析するためには、様々な種類のcDNAを取り揃えて発現ベクターに組み込んだ上でこれらを培養細胞で発現させる必要がある。cDNAの数をそろえることは労力と時間を要する。さらに血液凝固関連因子の遺伝子の中にはサイズの大きなものが存在する。特にFVのcDNAはその大きさが約7kbと非常に大きいため、さまざまなcDNAライブラリーを試みたものの単離出来ずに徒労に終わった。しかし、幸いにも理研のcDNAバンクに全長鎖のFV cDNAがあることが分かり、入手出来たのでFV cDNAに関しては解決できた。【研究計画1】では使用する発現ベクターをHalo-Tagベクターに変更した。PKは分泌タンパク質であるから、N末端のシグナルペプチド部分(SP)のみ、SPからアップルドメイン1(SP-A1)まで、アップルドメイン2(SP-A2)まで、アップルドメイン3(SP-A3)まで、アップルドメイン4(SP-A4)まで、全長(Full)の6種類のcDNAを作成した。今後はこれらのcDNAをHEK293などの培養細胞に導入する。遺伝子導入の効率については、GFP発現ベクターを共発現して蛍光顕微鏡によりモニターする。これには購入した10倍の対物レンズを活用する。目的タンパク質が発現しているかの確認は、抗Halo-Tag抗体や抗PK抗体を用いたウエスタンブロッティング法により行う。Halo-Tag融合タンパク質は、ビオチン標識したHalo-Tagリガンドと共有結合をする。そのためにアビジンを結合したシャーレ上に発現タンパク質を固相化できるため、Avi-Tagを用いた方法と基本原理の変更はない。【研究計画2】で予定していた、抗PK自己抗体の抗原認識部位について、合成ペプチドを用いてのエピトープ解析はまだ開始していないが、今回作成した6種類のPK cDNAを用いることにより、抗PK抗体のエピトープは大まかに解析できるものと考えている。【研究計画3】は種々の血液凝固関連因子について網羅的に自己抗体を解析するために各種血液凝固因子のcDNAを単離した。PK以外に、HMWK、FV、FXII、FXIIIのAおよびB、FVII、GPIIb/IIIaのcDNAを単離した。今後はこれらのcDNAを培養細胞で発現させる。さらに血液凝固関連因子のcDNAの種類を増やしていく。【研究計画4】では開発できた各種血液凝固因子の検出システムを不育症患者の検体に応用する。次年度は、【研究計画1】としてまず6種類のPK cDNAの培養細胞を用いた発現実験を行う。次いで抗Halo-Tag抗体や抗PK抗体を用いたウエスタンブロッティングにより、PKタンパク質の発現について確認する。培養細胞におけるPK cDNAの発現が確認できたら、6種類のHalo-Tag標識PKに、ビオチン標識Halo-Tagリガンドを結合させて、PKを間接的にビオチン標識する。
部分的内耳破壊による難聴モデル動物試作の研究

本研究の目的は内耳蝸牛の各部位が聴覚受容器としてどのような役割をはたしているか知ることであり、感音難聴のモデル動物を試作するものである。内耳の部分破壊には米国コヒレント社製のアルゴンレーザー装置を用いた。実験動物としてはモルモットを用いた。中耳骨胞を開放して蝸牛を露出させ、蝸牛骨壁に、または蝸牛窓膜より内部にアルゴンレーザーを照射した。動物は実験直後、あるいは2日後に生体固定しセロイジン標間を作製して観察した。照射したアルゴンレーザーの照射時間、電力は0.5秒、1ワットであった。蝸牛骨壁に照射した時、骨壁の厚さにより1回の照射では焼灼される場合とされない場合があり、したがって内部に対する影響モ一定しない。蝸牛窓膜より照射した場合は、蝸牛窓膜には黒化、穿孔などを生じないにも拘らず内部に病変をつくることが判明した。すなわち、血管条の空胞化、前庭膜の破綻、らせん器の変性、骨らせん板の骨折、蓋膜の変形などが生じた。これらの変化は蝸牛窓膜より5回のレーザー照射で生じた変化で、今後、照射方向、回数、時間、電力を調節することにより一定の病変を作ることができるものと信じている。この結果は蝸牛内リンパシャント術をアルゴンレーザーを用いて行うことができることを示しており、内耳疾患の治療に一つの道がひらけたと考えられる。電気生理学的研究は今回は行えなかったが、近く行える見通しがたった。
協調ロボットの安全性、作業性向上のための近接覚・触覚センサモジュールの開発

現在、人と同じ場所で人と協調して作業する協調ロボットが注目されている。これらが安全、確実に作業するためには、ロボットの皮膚となる触覚センサや対象を接触前に検出する近接(非接触)センサが重要な役割を果たす。しかしながら、触覚センサ及び近接センサの標準デバイスは、まだ確立されていない。本研究では、これまで提案した手法を発展させ、これまでの近接における対象の検知と接触における接触状態の取得に加え、非接触における広範囲の距離情報の取得が可能な近接覚・触覚センサモジュールを開発する。それにより協調ロボットの安全性、作業性の向上のための近接覚・触覚センサとして実用化を目指す。
短周期表面波による構造ダイナミックス解析の高度化と設計への導入に関する研究

3カ年の研究期間にわたり地盤構造急変箇所を含む不整形地盤の地震応答解析プログラムの高度化をすすめるとともに,短周期表面波と直達実態波との干渉を詳細に解析するアルゴリズムを開発した.成果は年度ごとに各所で発表することに務めた.特に,最終年度では成果を冊子の形でまとめた.短周期表面波と直達実態波との干渉における検討では各種の条件によるシミュレーションから条件次第では予想を越える長周期(13秒)の合成地震動が生じ得ることを発見した.このような長周期の地震動発生は入射波の周期特性とは無関係に短周期表面波を発生する不整形構造の構造と入射波の入射方向との関係に大きく依存することが明らかになった.すなわち,短周期表面波キラーパルスとも呼べる地震被害の鍵を握る現象が不整形地盤の地震応答に存在し得ることが新たなテーマとして浮かびあがった.このような現象把握は2003年に東北地方に相次いで発生した被害地震の調査活動とこれまでの本研究課題のシミュレーションから得られたものである.解析の高度化とともに進められた設計への導入のテーマではテストサイトとして仙台市圏における実際の不整形地盤を対象に検討すすめた.線形問題の範囲内では仙台市圏のアレー地震観測システムSmall-Titanによる実測結果を説明可能であることから,設計基準への短周期表面波の導入が可能であるとの結論となった.しかし,これをまとめる段階で,並行して進めた実際の不整形地盤における非線形応答解析が膨大な計算処理時間を要すること,現在の研究担当者が有するコンピュータシステムでは実現困難であることが明らかとなった.これを解決するにはコンピュータ設備の更なる充実と解析コードの効率化が必須である.このため,本研究課題は15年度をもって終了したが,これを発展させる新たな科研費研究プロジェクトを16年度以降の研究テーマとして申請した.3カ年の研究期間にわたり地盤構造急変箇所を含む不整形地盤の地震応答解析プログラムの高度化をすすめるとともに,短周期表面波と直達実態波との干渉を詳細に解析するアルゴリズムを開発した.成果は年度ごとに各所で発表することに務めた.特に,最終年度では成果を冊子の形でまとめた.短周期表面波と直達実態波との干渉における検討では各種の条件によるシミュレーションから条件次第では予想を越える長周期(13秒)の合成地震動が生じ得ることを発見した.このような長周期の地震動発生は入射波の周期特性とは無関係に短周期表面波を発生する不整形構造の構造と入射波の入射方向との関係に大きく依存することが明らかになった.すなわち,短周期表面波キラーパルスとも呼べる地震被害の鍵を握る現象が不整形地盤の地震応答に存在し得ることが新たなテーマとして浮かびあがった.このような現象把握は2003年に東北地方に相次いで発生した被害地震の調査活動とこれまでの本研究課題のシミュレーションから得られたものである.解析の高度化とともに進められた設計への導入のテーマではテストサイトとして仙台市圏における実際の不整形地盤を対象に検討すすめた.線形問題の範囲内では仙台市圏のアレー地震観測システムSmall-Titanによる実測結果を説明可能であることから,設計基準への短周期表面波の導入が可能であるとの結論となった.しかし,これをまとめる段階で,並行して進めた実際の不整形地盤における非線形応答解析が膨大な計算処理時間を要すること,現在の研究担当者が有するコンピュータシステムでは実現困難であることが明らかとなった.これを解決するにはコンピュータ設備の更なる充実と解析コードの効率化が必須である.このため,本研究課題は15年度をもって終了したが,これを発展させる新たな科研費研究プロジェクトを16年度以降の研究テーマとして申請した.これまで開発してきた地盤構造急変個所を含む不整形地盤の応答解析プログラムを面外震動問題(SH波),面内震動問題(P-SV波)を対象にそれぞれの解析コードを高度化することを試みた。第一に,効率的な計算実行が可能なように擬似スペクトル法のアルゴリズムを再考し,新しくコード化を行った。これにより,これまでのプログラムコードによる計算実行時間を約2倍程度に短縮することに成功した。第二に,地盤物性の応力-ひずみ関係における非線形性の導入を検討した。この種の非線形地震応答の検討では二次元不整形地盤における適用の前に,一次元地盤での有効性を確認することが必要である。このためSH波問題を対象に,一次元の非線形地震応答解析のための新しい手法を開発することを試みた。この方法は応力-ひずみ履歴を詳細に追跡する逐次積分法と異なり,応答計算に差程の時間を要することなく,等価線形法より格段に精度のよい結果を与える新しいアイデアに基づくものである。この手法は1995年兵庫県南部地震の際に得られた鉛直アレー記録に適用され,その有効性が確認された。この確認に基づき,新しいアイデアによる非線形地震応答手法の二次元不整形地盤への適用が現在進行中であり,次年度への研究に継続される予定である。その他,アレー地震観測システムによるひずみ成分の算定に関する検討を併行して実施した。これについても次年度へ継続される予定である。前年度に開発した地盤構造急変箇所を含む不整形地盤の地震応答解析プログラムをさらに高度化するとともに,機能性を高める検討を行った.今年度重点的に取り組んだ高度化は1.地形における不整形の導入とその効率的な処理,2.面外問題(SH波問題)と面内問題(P-SV波問題)ごとの二次元非線形性の導入とそのプログラミング,3.非線形問題の処理における等価線形法と逐次積分法の比較,4.二次元への応用可能な新しい非線形地震応答解析法の開発,等である.

これらの問題の重点的な検討により,地形が不整形な二次元地盤における非線形地震応答解析が可能な解析コードが新たに開発された.このプログラムコードは等価線形法と逐次積分法のハイブリッドな方法の性質を有しており,一定の精度の解析を短い時間で実施できる.以上の新しい地震応答解析コードの妥当性を検証する目的も兼ねて,これまで世界各所で展開されているアレー地震観測システムの事例とその記録を収集することに努めた.この結果,この研究の研究代表者が別途のプロジェクトで進めているアレー地震観測システムSmall-Titanによる記録が多様な不整形性の影響を検討するのに優れているとの結論を得た.そこで,同システムで得られた強震記録を用いて,新しい地震応答解析コードの有効性が実測記録とシミュレーション記録との比較を通して検証された.この比較結果によれば新しい地震応答解析コードのシミュレーションは実測記録をかなりの精度で再現していることがわかった.ひずみをパラメータとした耐震設計指針のモデルを確立することについても検討を進めた.特に,地盤構造急変箇所を含む不整形地盤の影響を如何に耐震設計に盛り込めるかの考察を中心的に行うため,上述のアレー観測システムSmall-Titanを利用した地震応答解析で対象となった実地盤でのひずみ挙動をアニメーションにより考察した.前年度までに開発した地盤構造急変箇所を含む不整形地盤の地震応答解析プログラムの高度化をすすめるとともに,短周期表面波と直達実態波との干渉を詳細に解析するアルゴリズムを開発した.今年度は本研究課題の最終年度にあたることから,これまでの成果を各所で発表することに務めた.短周期表面波と直達実態波との干渉における検討では各種の条件によるシミュレーションから条件次第では予想を越える長周期(13秒)の合成地震動が生じ得ることを発見した.このような長周期の地震動発生は入射波の周期特性とは無関係に短周期表面波を発生する不整形構造の構造と入射波の入射方向との関係に大きく依存することが明らかになった.すなわち,短周期表面波キラーパルスとも呼べる地震被害の鍵を握る現象が不整形地盤の地震応答に存在し得ることが新たなテーマとして浮かびあがった.このような現象把握は2003年に東北地方に相次いで発生した被害地震の調査活動とこれまでの本研究課題のシミュレーションから得られたものである.解析の高度化とともに進められた設計への導入のテーマではテストサイトとして仙台市圏における実際の不整形地盤を対象に検討すすめた.線形問題の範囲内では仙台市圏のアレー地震観測システムSmall-Titanによる実測結果を説明可能であることから,設計基準への短周期表面波の導入が可能であるとの結論となった.しかし,これをまとめる段階で,並行して進めた実際の不整形地盤における非線形応答解析が膨大な計算処理時間を要すること,現在の研究担当者が有するコンピュータシステムでは実現困難であることが明らかとなった.この困難を解決するにはコンピュータ設備の更なる充実と解析コードの効率化が必須である.このため,本研究課題は本年度をもって終了するが,これを発展させる新たな科研費研究プロジェクトを次年度以降の研究テーマとして申請した.
光励起分子の分子構造および構造ダイナミクスに関するX線回折的研究

ハロゲン架橋一次元複核白金錯体の構造相転移に関する構造科学的研究において、分子内の低エネルギー振動モードと白金原子の原子価状態がカップルし、一次元電子系の変化を誘起していることが明らかになった。今後の物質開発において興味深いテーマと考えられる。dta(ジチオ酢酸)を配位子とするヨウ素架橋一次元複核白金錯体Pt_2 (dt a)_4Iは、多様な原子価状態が考えられるが、電気伝導度測定から3070°Cの温度領域でヒステリシスを伴う半導体→金属→半導体の相転移が報告された。XPS測定からは常に混合原子価状態が示唆されるが、赤外線吸収スペクトルからは5°C前後でPt (II) -Pt (II)混合原子価状態から2.5価-2.5価の平均原子価状態への転移が示唆され、半導体→金属転移と対応している。単結晶X線回折計を使って-160190°Cの温度領域で格子定数の温度依存性を測定したところ、単位格子の体積について、010°Cで低温相から中間相への2次相転移に対応する折れ曲がり、8090°Cで中間相から高温相への一次相転移に対応する不連続が観測された。-89.4°C(低温相)と130°C(高温相)で構造解析したところ、2つの白金原子を架橋する4つのdta配位子のつくる面はスクリュー上に捩れており、低温相ではこの捩れは固定され空間群C2/cであるが、高温相では乱れて空間群A2/mに相転移していることが明らかになった。さらに、イメージングプレートを検出器として中間相の20.4°Cと49.5°Cで構造解析したところ、dta配位子面がPt-Pt軸に平行になった構造の出現が新たに確認された。分子モデルによる考察では、Pt-Pt軸に対して配位子面が捩れた状態と平行な状態では白金原子間距離が伸縮することが予想される。この分子振動は、共有結合が存在するPt^<3+>-Pt^<3+>状態と結合がないPt^<2+>-Pt^<2+>の間の電子構造変化とカップルしていると推測される。
アルケンのチイラン化を志向した新規な硫黄原子導入試薬の開発

硫黄原子に直接結合した置換基の電子吸引性や脱離能を活かした硫黄原子導入試薬を,市販の無機あるいは有機硫黄化合物を用いて簡便に合成した.それら試薬の硫化能を調べた結果,いくつかの試薬に立体保持してアルケンをチイラン化する能力があることがわかった.合成甘味料であるサッカリンから合成した硫黄原子導入試薬は,穏和な条件で電子豊富なヘテロ芳香族化合物であるベンゾチオフェンを硫化した.硫黄原子に直接結合した置換基の電子吸引性や脱離能を活かした硫黄原子導入試薬を,市販の無機あるいは有機硫黄化合物を用いて簡便に合成した.それら試薬の硫化能を調べた結果,いくつかの試薬に立体保持してアルケンをチイラン化する能力があることがわかった.合成甘味料であるサッカリンから合成した硫黄原子導入試薬は,穏和な条件で電子豊富なヘテロ芳香族化合物であるベンゾチオフェンを硫化した.本申請研究は,アルケンをチイラン化する新規で汎用性のある硫黄原子導入剤を開発することを目的とする.銀塩AgXを用いてPh3CSCI(1)をPh3CSXに変換することを検討した,AcOAgとともにノルボルネンやビピリジンなど銀塩を有機溶媒に可溶にする添加剤を加えて反応を低温で行うと,Ph3CSOAc(2)を収率よく得ることができた.2は1よりも反応性が低く取り扱いやすく,TsOHなどの酸存在下である種のアルケンをチイラン化した.1,1'-ジチオビス(lH-l,2,4-トリアゾール)(3)を用いたアルケンのチイラン化反応を検討し,2-アダマンチリデン基や9-ベンゾノルノルネニリデン基など嵩高い置換基が結合した四置換アルケンがチイラン化できることを見いだした.また,cis-およびかtransシクロオクテンのチイラン化が立体化学を保持して進行することから,本硫黄原子導入剤を用いると立体特異的にアルケンをチイラン化することがわかった.3の取り扱いにくさを克服するため,炭素上に置換基を持つ1,2,4-トリアゾールを出発物質として合成を検討したが,望む硫黄原子導入剤を得ることはできなかった.ある種のアルケンを1,2-ベンゾジチオール-3-オン3,3-ジオキシド(4)と市販のシリカゲルと一緒に乳鉢中,乳棒ですりつぶしたのち,室温で放置するとアルケンが硫化されることを見いだした.アルミナ,モレキュラシーブスやスルホン酸型陽イオン交換樹脂などをシリカゲルの代わりに用いてもアルケンのチイラン化は進行しなかったが,4の分解は観測された.また,(t-Buo)3sioHや(t-Buo)2si(oH)2を用いてもアルケンのチイラン化は進行しなかったが,前者では4が定量的に回収され,後者では4が定量的に分解した.本申請研究は,アルケンをチイラン化する新規で汎用性のある硫黄原子導入剤を開発することを目的とする.昨年度に引き続き1,1'-ジチオビス(1H-1,2,4-トリアゾール)を用いたアルケンのチイラン化反応を検討し,ノルボルネンやジシクロペンクジエンが穏和な状況下でチイラン化されることを見いだした.スチルベンを用いた反応では,トランス体が定量的に回収されるのに対し,シス体がシス体とトランス体の混合物を与えることをも見いだした.他のアルケンとの反応も検討し,本チイラン化の適応範囲を明らかにした.1,2-ベンゾジチオール-3-オン1,1-ジオキシド(1)とシリカゲルを用いたアルケンの固相チイラン化につき,表面水酸基をなくしたシリカゲルや孤立水酸基がない微細シリカゲル,吸着性のないガラス粉末を用いた反応を行い,1の分解にはシリカゲルの表面水酸基が関与すること,チイラン化には孤立水酸基の存在が重要であることを明らかにした.このことからシリカゲル水酸基の反応への関与の詳細を明らかにするため,拡散反射IR分光法を用いた解析の結果,シリカゲルの孤立水酸基と1のカルボニル基とスルホニル基の間に水素結合による相互作用が示唆され,経時とともに変化することがわかった.アルケンとシリカゲルの孤立水酸基の間の水素結合の存在は示唆されたが,アルケンのどの部位と相互作用しているのかは明らかにできなかった.塩化メトキシカルボニルスルフェニル(2)とアルケンの反応では,2がC=C結合に付加した付加物とチイランの混合物が生成することを見いだした.本申請研究は,アルケンをチイラン化する新規で汎用性のある硫黄原子導入剤を開発することを目的とする.塩化メトキシカルボニルスルフェニル(1)と環状アルケンの反応で,溶媒効果があることを見いだした.すなわち,ベンゾノルボルナジエンに1を塩化メチレン中,室温で反応させると,塩素原子とメトキシカルボニルチオ基がC=C結合に付加したtrans-およびcis-2,3-付加物と,骨格転位を伴って生成したcis-2,9-付加物を含む混合物を与え,対応するチイランの生成は確認できなかった.

無溶媒下で反応を行うと前記の混合物の他にチイランが低収率ながら生成し,ペンタン中の反応ではチイランが好収率かつ選択的に得られた.一方,塩化メチレン中,シクロヘキセンと1を室温で反応させると,定量的にtrans-1,2-付加物(2)を与えた.2を水酸化ナトリウム存在下で加メタノール分解すると,好収率で対応するチイランが生成したことから,塩化メチレン中,シクロヘキセンと1を室温で反応させたのち,水酸化ナトリウムのメタノール溶液を作用させると,ワンポットでチイランが生成することを明らかにした.1,2-ベンゾジチオール-3-オン1,1-ジオキシド(3)とシリカゲルを用いたアルケンの固相チイラン化につき,添加物の効果について検討した.アルケン,3,シリカゲルを一緒にすりつぶした混合中に過剰のシリカゲルあるいはアダマンタンを加えすり混ぜると,対応するチイランの収率は低下した.一方,混合物を過剰の臭化カリウムとすり混ぜた場合には,顕著な希釈効果は見られす,希釈しない場合と同程度の収率でチイランが生成した.これらのことより,アルケンおよび3とシリカゲルの間の弱い相互作用が反応の進行に関与していることが示唆された.
位相的弦理論の研究

局所ミラー対称性におけるB模型はある種のアフィン曲線とその囲繞空間の相対コホモロジーの混合ホッジ構造とその変形を扱う.これはミラー対称性のB模型から派生しており,さまざまな点で類似している.本研究では局所B模型においてまだよくわかっていなかった湯川結合の定義を与え,Bershadsky-Cecotti-Ooguri-Vafaの正則アノマリー方程式を提唱した.なお,Batyrev,Stienstraによる相対コホモロジーの混合ホッジ構造の変形に関する結果を用いている.局所ミラー対称性におけるB模型はある種のアフィン曲線とその囲繞空間の相対コホモロジーの混合ホッジ構造とその変形を扱う.これはミラー対称性のB模型から派生しており,さまざまな点で類似している.本研究では局所B模型においてまだよくわかっていなかった湯川結合の定義を与え,Bershadsky-Cecotti-Ooguri-Vafaの正則アノマリー方程式を提唱した.なお,Batyrev,Stienstraによる相対コホモロジーの混合ホッジ構造の変形に関する結果を用いている.本年度はノンコンパクトなカラビヤウ多様体のミラー対称性について研究した。ミラー対称性の主張は3次元カラビヤウ多様体の種数ゼロ・グロモフ・ウィッテン不変量の生成母関数(A模型)がミラー対のカラビヤウ多様体の複素変形族のホッジ構造の変動、特に正則3形式の周期積分の満たす微分方程式系によって記述できるということであった。1996年にChiang-Klemm-Yau-Zaslowはある特定のタイプの3次元カラビヤウ多様体のある極限を考察することでミラー対称性から局所ミラー対称性を導いた。局所ミラー対称性では次の2つのものを扱う:一つはなめらかなネフ・トーリック曲面の種数ゼロ局所グロモフ・ウィッテン不変量(の生成母関数)であり、こちらはA模型と呼ばれる。もうひとつは、2次元反射的多面体に付随する、Gel'fand-Kapranov-Zelevinskyによって定義されたA-超幾何方程式系と呼ばれる微分方程式系(B模型)である。A模型のトーリック扇の1次元錐の生成元の張る多面体に対してB模型を考えると、その微分方程式系の解を用いてA側の生成母関数を求めることができるというのが局所ミラー対称性の主張である。局所B模型の幾何学的対象は多面体から決定されるノンコンパクトな3次元カラビヤウ多様体の族であり、またその上の相対正則3形式の満たす微分方程式が、A超幾何方程式であるということが挙げられる。このノンコンパクト多様体の中間次元のコホモロジーの混合ホッジ構造の変動(VMHS)を調べた。その結果、このコホモロジーは多面体に付随したヤコビ環で記述できることが分かった。反射的2次元正凸多面体に対して,3次元トーリックカラビヤウ多様体Xと2次元代数的トーラス内のアフィン曲線の族C(あるいはCと密接に関連したアフィン3次元多様体の族Z),Gelfand-Kapranov-Zelevinskyの超幾何系と呼ばれる偏微分方程式が定まる.局所ミラー対称性とはXの種数ゼロのグロモフ・ウィッテン不変量の生成関数とCの混合ホッジ構造の変形が,GKZ超幾何系を介して対応している現象を指す.局所ミラー対称性はトーリック多様体内の3次元カラビヤウ多様体のミラー対称性から導かれた現象であり,ミラー対称性の最も重要な特徴(あるカラビヤウ多様体の種数ゼログロモフ・ウィッテン不変量の生成関数と別のカラビヤウ多様体のホッジ構造の間の対応)を受け継いでいる.しかしミラー対称性と局所ミラー対称性のアナロジーは完全ではない点がある.湯川結合,BCOV正則異常方程式,フロベニウス多様体の構造などはミラー対称性では重要な役割を果たすが,局所ミラー対称性においては定義されていなかった.本研究ではBatyrevによるアフィン曲線の族の混合ホッジ構造の変形の結果を用いて,湯川結合と正則異常方程式の定義を与えることに成功した.またBatyrevの結果をまねてアフィン3次元多様体の族Zの混合ホッジ構造の変形について調べ,(物理で期待されていたとおり)アフィン曲線族Cの場合と同様に記述されるという結果を得た.
温熱耐性誘導欠損変異株を用いた熱耐性機構の研究

温熱により生体に誘導発現する熱耐性の解明は、癌温熱療法の基礎確立において重要であるのみならず、生体のストレス応答のモデルとして生物学的にも重要である。これまで熱耐性機構における熱ショック蛋白質(HSP)の関与が示唆されているが、両者の因果関係は必ずしも明らかとなっていない。我々は熱耐性機構の解明において、熱耐性誘導欠損変異株を用いた解析が、有力なアプローチの1つであると考えた。C3Hマウス乳癌由来FM3A細胞を親株として分離されたいくつかの温度感受性変異株、ts85、tsT244及びtsFT101、を用いて温熱処理による熱耐性誘導発現及びHSP合成を比較検討した。親株FM3A細胞は39.541°Cに加温すると、加温中に熱耐性を誘導し、次の44°C加温に対して熱耐性を発現した。一方、温度感受性変異株ts85細胞は、同一条件下で耐性を誘導しなかった。しかし、他の変異株T244及びFT101細胞は熱耐性を誘導発現した。このように、39°C以上の非許容温度下での変異株の熱耐性誘導欠損はts85細胞に特異的であった。次に、主要HSP合成について、親株及びts85細胞について比較した。FM3A細胞は39.5°C3時間の加温で70K、85Kおよび100Kの主要なHSPs合成を有意に促進しなかったのに対して、ts85細胞では同じ条件下で有意にこれらのHSP合成を促進した。この条件下、親株は熱耐性となったが、ts85細胞は熱耐性は示さなかった。ts85細胞は蛋白質ユビキチン化反応に関与するユビキチン活性化酵素の温度感受性変異株であることが明らかにされている。また、ユビキチンはHSPの一種であることも示されている。これらのことは、ts85細胞の熱耐性欠損はこの株の特異的変異である蛋白質ユビキチン化の温度感受性変異と密接に関連している可能性を強く示唆している。また、主要HSP合成の誘導は熱耐性発現に必須ではないことも示された。
超並列単一細胞操作技術に基づく均一・安定細胞集団構築システムの開発

超並列単一細胞操作技術に基づく均一・安定細胞集団構築システムの開発を行うために,超並列の細胞内デリバリと細胞回収技術の2つに取り組んだ.細胞内デリバリを行う技術として,ナノ秒パルスレーザを用いたフォトポレーション法を基軸にしている.チタン膜をガラス基板上にパターニングしたあと,HeLa細胞を培養してナノ秒パルスレーザを照射した.レーザのエネルギを変えて照射した後,細胞の生存率を評価した.照射点の近距離では死細胞の割合が増えるという傾向が観察された.細胞核内デリバリを実現するには,穿孔位置を厳密にするための細胞パターニングが必須である.細胞核を金属チタン膜上にパターニングするには,細胞接着性タンパク質を基板上に配置する必要がある.この方法として,マイクロコンタクトプリンティング(PDMSスタンプ)で他基板を位置合わせする技術に取り組んだ.PDMSスタンプが収縮・変形したことから,光を用いたフォトリソグラフィベースでパターニングするように変更した方が良いことを見出した.目的の細胞を回収する方法として,光硬化性ゲルを用いて行うことにした.倒立顕微鏡画像とMATLABによる画像解析によって,一度に顕微鏡画像中の細胞を単一ごとに認識させた.また光硬化性ゲルに光を照射する際に硬化部分を回収することが困難であったが,カバーガラスのカバー部分をPDMSに変更することで,容易に回収した.本研究結果をふまえ,光照射する際のセットアップをPDMSのカバーのものに変更し,顕微鏡画像中の細胞を単一ごとに認識させ,単一細胞周りに光照射させるシステムの構築が可能になった.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,超並列単一細胞操作技術に基づいて,均一かつ安定な細胞集団を構築するシステムを開発することを目的としている.1.細胞内デリバリー用のデバイスと2.細胞スクリーニング用のデバイスの両方に分けて研究を進めて,次の実績を得た.1.超並列の細胞核内デリバリー用デバイスと細胞穿孔に必要な光学システムを提案した.レーザー光をサンプルに対してスキャンするための機械ステージを構築した.また細胞核のみを穿孔するデバイス作製に必要なPDMS/SU-8の接合強度を評価した.N2プラズマを利用して接合すると,500 kPa以上の接合強度を得られた.一般的に流体を輸送する際,これ以上の圧力を印加しない.そのためデバイス作製に必要な接合強度を満たしている.2.誘電泳動プローブアレイの開発に必要な主要プロセスを確立した.作製したデバイスを用いて,電極の導通評価実験や細胞操作の特性評価実験を行った.得られた実績は3点である.1エポキシ樹脂のピラー構造物に金属薄膜を被膜し,3次元電極を作製できるようになった.さらに2層の犠牲層を用いたリフトオフにより,3次元電極への配線を作製した.23次元電極をSU-8で被覆後,フォトリソグラフィによるパターニングで3次元プローブ形状を作製した.3作製した4×5の3次元のプローブアレイを用いて,誘電泳動力を利用した並列捕獲実験を行った.各プローブで細胞捕獲を平行して進行させた.これにより,10の24乗本のプローブによる超並列細胞操作の実現を示唆した.主要な2方面で研究を着手して,細胞評価にまで到達することができたため.【細胞核内への一定量の遺伝子導入システム】超並列の細胞核内デリバリー用デバイスと細胞穿孔に必要な光学システムを完成させた.【水中でのチタン薄膜のフォトアブレーションの検証】細胞内デリバリを行うためには,アブレーションに続く衝撃波の発生が必要であり,まずはアブレーションの発生を確認した.527nmのナノ秒パルス光を凸レンズで集光して,水中に設置したチタン薄膜に照射して,レーザーアブレーションを発生させた.そのときの様子を自作の顕微鏡で観察しながら,アブレーションのサイズとパワーの関係を測定した.純水を用いたときは,照射部の周辺に気泡の残留が観察された.【衝撃波が細胞に与える影響の調査】レーザーを使ったフォトアブレーションによって発生する衝撃波が,接着させたHeLa細胞にどのように作用するか調査した.レーザ照射部から少し離れた位置の細胞が移動した.これは細胞のガラスへの接着力が弱かったこと,アブレーションによる衝撃波が,水を伝搬してレーザ照射部を中心に放射状に作用したと考えらえる.レーザ照射部付近にあった細胞はその場に停滞した.このことはこの細胞の接着強度が十分であったこと,レーザ照射部付近の衝撃波の方向性は,細胞に対して垂直に作用したと考えらえる.【マイクロコンタクトプリンティング】想定よりも小さいPDMS柱(直径3μm)を形成して,蛍光色素Fluoresceinがガラス基板上に転写されることを確認した.これは細胞接着タンパク質をパターニングするときに役立つ技術となる.目的に対して必要となる要素技術が,順調に開発できているため.超並列単一細胞操作技術に基づく均一・安定細胞集団構築システムの開発を行うために,超並列の細胞内デリバリと細胞回収技術の2つに取り組んだ.細胞内デリバリを行う技術として,ナノ秒パルスレーザを用いたフォトポレーション法を基軸にしている.チタン膜をガラス基板上にパターニングしたあと,HeLa細胞を培養してナノ秒パルスレーザを照射した.レーザのエネルギを変えて照射した後,細胞の生存率を評価した.照射点の近距離では死細胞の割合が増えるという傾向が観察された.