hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯周病原性細菌の遺伝子解析の基づく歯周病の予防・診断・治療法の開発

〔結果〕まず63K蛋白質,50K蛋白質(実際には45K蛋白質として)を精製した。さらにこの蛋白質に対する特異抗体を家兎にて調製した。この抗体を使って調べたところ、線毛標品中に存在する微量成分(分子量は約50K)に50K蛋白質に対する抗体が結合することが明らかとなった。これはイムノブドロット法によって判明した。すなわちfimA遺伝子の下流に位置する50K蛋白質遺伝子は、線毛を構成する微量成分を支配する遺伝子であることを強く示唆している。〔今後の展望〕塩基配列の決定は、まだ完成に至っていない。今後、この面における進展が必要と考えている。歯周病原性細菌であるPorphyromonas(Bacteroides)gingivalisの保育する線毛(付着因子)の遺伝子群を解析することによって歯周病の新しい予防、診断、治療法を開発することを目的としてきた。本申請者らによって線毛を構成する主要蛋白質の遺伝子(fimA)はすでにクロ-ン化され、塩基配列が決定されている。この遺伝子の上流に63K蛋白質、下流に50Kおよび80K蛋白質をコ-ドしている遺伝子がそれぞれあることが、本研究によって判明してきた。DNAの塩基配列と遺伝子産物(蛋白質)の両面から線毛の形態形成、機能に関する因子を解明しつつある。上記の3種類の蛋白質の精製を行なった。そしてこれら蛋白質に対する特異抗体を家兎のポリクロ-ナル抗体として調整した。50K蛋白質は、技術的な問題からC末端がちぎれた45K蛋白質(45K*蛋白質と呼んでいる)を合成するリコンビナントを使ったことから、45K*蛋白質として精製を行なった。45K*蛋白質は63K蛋白質よりかなり多量に合成されることから、より純度の高い標品が得られた。常法に従って家兎に免疫し、それぞれの特異抗体を得た。これらの抗体が本菌のどのような蛋白質で、どこに存在するのかを探索したところ、特に50K,80K蛋白質は、精製線毛の分画に濃縮され、線毛を構成する微量成分と考えられる実験結果を得た。すなわち、上記蛋白質の抗血清を使って、イムノ・ブロット法にて、本菌の各種分画中から、特異的に反応する蛋白質を探索したところ、精製線毛に存在する微量成分の、それぞれ50K,80Kダルトンの移動位置の蛋白質と反応した。残念ながら、63K蛋白質の所在は今のところ不明である。この蛋白質は本菌ではきわめて小量しか発現していない可能性が考えられる。塩基配列の決定も少しずつ進展し、50K,80Kの蛋白質をコ-ドする遺伝子の塩基配列に関してはほぼ予備的な結果が得られた。歯周病理原細菌であるPorphyromonas gingivalisの保有する病原因子(線毛・血球凝集素・表層蛋白質)の遺伝子を解析することによって歯周病の新しい予防、診断、治療法を開発することを目的としてきた。申請者らによって線毛を構成する主要蛋白質の遺伝子(fimA)はすでにクローン化され、塩基配例が決定されている。この遺伝子の上流に63K、下流の50Kおよび80K蛋白質をコードしている遺伝子がそれぞれあることを明らかにしてきたが、これら蛋白質に対する特異抗体を家兎抗体として調整した。50K蛋白質は、他の蛋白質の混入をふせぐために、C末端がちぎれた45K*蛋白質を合成するリコンビナントを使い、この蛋白質として精製した。45K*蛋白質は他の蛋白質よりかなり多量に合成されることから、より純度の高い標品が得られた。
免疫サイトカイン・神経ペプチド麻酔関連薬の視床下部神経内分泌細胞への影響

1.ラット視床下部視策上核のバゾプレッシン産生細胞(神経内分泌細胞)を含むスライス標本の灌流実験系を用いて、ラジオイムノアッセイ法による灌流液のバゾプレッシンの定量を行い、次の知見が得られた。(1)新しい神経ペプチドとして注目されているPACAP(Pituitary Adenilate Cycrase Activating Polipeptid)が、バゾプレッシンの分泌を促進していることが示された。(2)静脈麻酔薬であるプロポフォールとサイアミラルが、KC1刺激によるバゾプレッシン分泌を抑制し濃度依存性に抑制することが示された。(3)脳内抑制性神経伝達物質であるGABA(γ-amino butilic acid)を外因性に与えると、プロポフォールやサイアミラルと同様に濃度依存性に、KC1刺激によるバゾプレッシン分泌を抑制することが示された。2.1.の実験で得られたバゾプレッシン分泌に対する抑制効果のメカニズムを検討するために、ラット視床下部視策上核から酵素処理により神経内分泌巨細胞を単離し、fura-2による細胞内Ca濃度の測定と、パッチクランプ法による電気生理学的検討を行い以下の結果を得た。(1)PACAPが神経内分泌巨細胞の細胞内Ca濃度を用量依存的に上昇させることが示された。(2)プロポフォールとサイアミラルは臨床濃度でGABAによるCl^-電流を相乗的に増強することが示された。(3)プロポフォールとサイアミラルは電位依存性のCa^<2+>電流を濃度依存性に抑制することが示された。今年度の結果より、これらの実験系は単に静脈麻酔薬プロポフォールとサイアミラルのバゾプレッシン分泌に対する影響だけにとどまらず、中枢神経細胞に対する麻酔薬の作用機序の検討へと展開され得ることが示された。今後中枢神経細胞への麻酔薬の作用機序を中心に研究を進めていきたい。
多発性嚢胞腎における分子標的治療創薬の研究

【目的】大豆蛋白投与がADPKDの動物モデルにおいて嚢胞形成を抑制することが知られ、ω3不飽和脂肪酸によると考えられている。われわれはω3不飽和脂肪酸であるイコサペント酸(エパデール^<【○!R】>:EPA)およびアンギオテンシン受容体拮抗薬(ARB)のADPKDに対する治療効果を検討した。【方法】ADPKD患者をEPA+ARB投与群、ARB単独投与群、非投与群にわけ、投与前、投与1年後の腎機能(s-Cr, Ccr)および腎容量を比較した。ARBはtelmisartanもしくはcandesartanを投与した。【結果】EPA(2400mg)+ARB投与群9例(平均年齢48.1歳)、ARB単独投与群9例(平均年齢50.0歳)、非投与群24例投与群(平均年齢52.8歳)であった。非投与群では12ヵ月後に有意な腎機能の低下を認めたが(Ccr:前;69.8±22.9ml/min、1年後;47.9±21.0ml/min、p=0.038)、EPA+ARB群(Ccr:前;50.2±17.2ml/min、1年後;40.6±23.6ml/min、p=0.468)およびARB群(Ccr:前;73.6±51.6ml/min、1年後;58.4±37.0ml/min、p=0.589)では腎機能に有意な差は認めなかった。腎容量はいずれの群でも有意な変化を認めなかった(EPA+ARB群:3384.7±2042.7 vs. 2756.4±1065.6ml;p=0.552、ARB群:1939.3±734.7 vs. 2258.7±1450.7ml;p=0.751、非投与群:1809.2±1277.8 vs. 1911.8±1109.9ml;p=0.793)。【結語】ADPKD患者に対するEPAおよびARBの投与が、腎機能増悪を抑制する可能性が示唆された。大豆蛋白投与がADPKDの動物モデルにおいて嚢胞形成を抑制することが知られ、ω3不飽和脂肪酸によると考えられている。われわれはω3不飽和脂肪酸であるイコサペント酸(エパデール^<TM>:EPA)がADPKD患者の血管内皮機能に対する影響を検討するために、EPA投与における脈波伝播速度に与える影響を検討した。【方法】ADPKD患者11例をEPA投与群(2400mg)とし投与前後で、足関節/上腕血圧比(ankle brachial index : ABI)、脈波伝播速度(pulse wave velocity : PWV)、腎容積を比較した。また非投与群との比較も行った。【結果】投与群は男性5例、女性6例、平均年齢50.2歳、平均投与期間は12.0ヶ月、非投与群は43例(男性18例、女性25例、平均年齢50.0歳)であった。両群の腎機能に有意な差は認めなかった(Ccr:投与群89.0±49.8

ml/min、非投与群88.2±41.6ml/min、P=0.8791)。ABIは投与前後で有意に低下したが(1.20±0.07mlvs 1.14±0.07ml/min、P<0.05)、PWVは有意な変化を認めなかった(1607.05±485.58ml vs 1594.71±420.177ml/min、P=0.9529)。腎容積はEPA投与前後で差を認めなかった(前2891.2±1793.5ml vs後2615.4±986.4ml/min、P=0.2162)。【結語】ADPKD患者に対するEPA投与はABIを改善することから、その有用性が示された。【目的】大豆蛋白投与がADPKDの動物モデルにおいて嚢胞形成を抑制することが知られ、ω3不飽和脂肪酸によると考えられている。またADPKD患者に対する腎不全の憎悪因子は高血圧であり、実際35歳以前に高血圧を指摘された患者は腎機能の予後が悪い。われわれはω3不飽和脂肪酸であるイコサペント酸(エパデール(R):EPA)およびアンギオテンシン受容体拮抗薬(ARB)のADPKDに対する治療効果を検討した。【方法】ADPKD患者をEPA+ARB投与群、ARB単独投与群、非投与群にわけ、投与前、投与1年後の腎機能(s-Cr, Ccr)および腎容量を比較した。ARBはtelmisartanもしくはcandesartanを投与した。【結果】EPA(2400mg)+ARB投与群9例(平均年齢48.1歳)、ARB単独投与群9例(平均年齢50.0歳)、非投与群24例投与群(平均年齢52.8歳)であった。非投与群では12ヵ月後に有意な腎機能の低下を認めたが(Ccr:前;69.8±22.9ml/min、1年後;47.9±21.Oml/min、p=0.038)、EPA+ARB群(Ccr:前;50.2±17.2ml/min、1年後;40.6±23.6ml/min、p=0.468)およびARB群(Ccr:前;73.6±51.6ml/min、1年後;58.4±37.Oml/min、p=0.589)では腎機能に有意な差は認めなかった。腎容量はいずれの群でも有意な変化を認めなかった(EPA+ARB群:3384.7±2042.7vs.2756.4±1065.6ml ; p=0.552、ARB群:1939.3±734.7vs.2258.7±1450.7ml ; p=0.751、非投与群:1809.2±1277.8vs.1911.8±1109.9ml ; p=0.793)。【結語】ADPKD患者に対するEPAおよびARBの投与が、腎機能増悪を抑制する可能性が示唆された。
マンガン自触媒反応と嫌気性膜洗浄を利用した膜処理の効率化

除濁と溶解性マンガン除去を主目的とした、マンガン自触媒汚泥循環式MF膜処理装置に関する研究を、パイロットプラント実験により行った。得られた結果は下記のとおりである。(1)生成した二酸化マンガンを含む自触媒汚泥は、粒径約3.3μmの粒子であった。本返送汚泥を塩素で活性化させた時の、溶解性マンガンの吸着等温式はフロントリッヒ型で近似された。(2)原水にアンモニアが含まれると、クロラミン生成の方が早く進行し、その後溶解性マンガンの酸化が起こると考えられる。よって、溶解性マンガンの酸化除去には、クロラミン生成に要する塩素量以上を添加する必要がある。モノクロラミン生成に必要な塩素要求量を、添加塩素濃度から差引いた塩素濃度が0.5mg/l以上では、90%以上の溶解性マンガンの除去が可能であった。(3)膜透過係数K_<20>はマンガン除去効率に影響された。マンガン除去効率が高い程、K_<20>は緩やかに減少した。(4)膜モジュールに付着した金属類を調べると、適切な塩素添加率で運転され、マンガン除去性が良好な時は、膜に直接付着しているマンガン量は少なかった。塩素添加率が不十分でマンガン除去性が低下した時は、膜付着のマンガン量は1オーダー高い値となった。よって、原水に対し適切な運転条件が保持できれば、自触媒汚泥の循環により、膜面でのマンガンの析出は防止できる。MF膜を用いて溶解性着色有機成分・溶解性マンガンを効率良く除去する浄水処理システムの検討をプラント実験で実施した。溶解性着色有機成分を除去するシステムとして、凝集処理あるいは活性炭吸着とMF膜ろ過を組み合わせた処理システム、及びこれらに生物学的マンガン除去を組み込んだ処理システムについて検討した。本研究で得られた結果は下記の通りである。(1)MF膜処理単独では、E260の除去率は約35%であった。これに対し、凝集操作を前処理で行うとE260の除去率は5055%に向上する。しかし、凝集剤PACの添加率が0.5mg Al/1の時と、2 mgAl/lの時の溶解性着色有機成分の除去性には殆ど差がなかった。(2)生物学的マンガン除去とMF膜処理の組み合わせシステムでは、前段の生物接触槽では水温の影響が比較的少なく、溶解性マンガンの約35%が除去された。また、MF膜浸漬槽の汚泥を循環させ原水と混合させるフローでは水温10°C以上では安定した溶解性マンガンの除去が行われ、ほぼ定量限界の0.005mg/lの膜透過水が得られた。ただし、水温10°C以下ではマンガンの除去性は大きく低下した。安定したマンガン除去を低水温期も維持するには、MF膜浸漬槽の生物密度を更に高濃度に保持する必要がある。(3)粉末活性炭を間欠的に投入し、汚泥と共に循環させるMF膜装置では低水温期でも粉末活性炭を投入後約34週間で溶解性マンガンの除去性が安定して行えるようになり、比較的生物学的マンガン除去の立ち上がりは早かった。(4)粉末活性炭を添加したMF膜処理では、良好な溶解性有機成分の除去が可能であった。また、粉末活性炭添加のMF膜処理とMF膜処理後の固定床活性炭処理を比較すると、E260の除去率を高く保持するには粉末活性炭循環型のMF膜装置の方が有利であった。
自己嗅粘膜とiPS由来神経細胞併用療法による脊髄損傷治療法の開発

iPS由来神経幹細胞作成に時間がかかっている。iPS由来神経幹細胞作成後、嗅粘膜の基底層との共培養を行う予定である。iPS細胞と嗅粘膜組織との共培養の前に、嗅粘膜組織の神経軸索誘因作用についての検討を行った。ラット後根神経節(以下DRG)を採取し、嗅粘膜組織との培養を行ったところ明確に嗅粘膜組織に軸索誘因作用があることを確認した。次にコラゲナーゼで嗅粘膜を処理し、嗅上皮(以下OE)と基底層(以下LP)に分離し、同様の共培養を行ったところ、どちらも神経軸索誘因効果を認めたが、LPの方が優位に軸索誘因作用を有した。そのため、LPの軸索誘因作用のメカニズムを解明するため、培地内の神経栄養因子について、検討した。培地に各種抗神経栄養因子抗体を添加し、軸索誘因効果の減弱を判断した。抗NeuroGrowthFactor(以下NGF)抗体、と抗Neurotrophin-3(以下NT-3)抗体を添加したところ優位に軸索誘因効果が減弱した。一方、培地中の神経栄養因子を測定すると共培養により優位にNGFが分泌されている一方、NT-3は分泌されていないことが分かった。LP内の主構成細胞である嗅粘膜鞘細胞(以下OEC)の神経栄養因子分泌の過去の論文報告と照らし合わせると、同様にNT-3は分泌されておらず、NGFは分泌されていることをと一致していた。抗NT-3抗体による軸索伸長作用の減弱効果は主にDRGに対して影響すると判断し、LPから分泌されたNGFにより軸索の誘因がなされていることが判明した。次に、LPを乗り越えて神経軸索が伸長するかどうかを判断するためDRG-LP1-LP2となるような共培養を行ったところDRGの神経軸索はLP2内に伸長することが観察された。まだiPS細胞を扱ったことがなく各種倫理委員会の申請・細胞提供の依頼、研究室内での培養に必要物品の整備に時間がかかっている。本年度よりiPS細胞由来神経幹細胞の研究を行っている研究者と共同で行うことができるようになった。そのため、iPS細胞由来神経幹細胞を作成および神経細胞への分化誘導を主に行う方針としている。iPS細胞作製に関連した部分の進捗が遅延しているためiPS由来神経幹細胞作成にかかわる費用を繰り越すため
腸管内代謝実験モデル組み込み生物活性評価と天然素材からの肝保護物質の探索

肝保護活性を有すると思われる天然物より配糖体を多数分離し、それら化合物についてヒト由来腸内細菌株を用いた代謝研究をおこなった。また、それら天然物から得られた化合物、それらの代謝物に関して肝保護活性の評価を行った。分離してすべての配糖体は代謝を受けることが判明した。30種のヒト腸内細菌株をもちいた代謝実験をおこなったことにより、それぞれの代謝速度なども判明した。肝保護活性の測定の結果、rutinの最終代謝物のquercetin、eriocitrinの最終代謝物のeriodictyolに大幅な活性上昇が確認された。腸内細菌による代謝が、活性の賦活化に影響することか示唆された。腸管内代謝実験モデルを組み込んだ肝保護活性評価試験を用いて伝承的もしくは、論文等で発表されている肝保護効果が示されている複数の天然物エキスの活性を評価した結果、複数の肝保護活性を有するエキスが候補として認められた。活性が認められた天然物の種類は多岐にわたり、柑橘系果実のレモン、ダイダイの果皮、大豆、そば、甘草、人参などが認められた。通常、天然物のスクリーニングは、候補物の選定、候補植物の入手など非常に時間がかかるが、研究実施者が所属する研究室に蓄積された肝保護活性に関するデータや、広範囲の天然物にわたり保存されている天然物エキスを用いることにより、迅速に肝保護活性を有する天然物がピックアップすることができた。また、今回活性が認められた天然物は、入手が容易なものばかりであり、今後、同定された活性成分の大量精製が必要となった場合でも、原料の入手が容易であることから、原料入手困難により研究困難になることも避けられる。次に、肝保護活性が認められた複数の天然物に関して、今後の成分の分離精製を行うためにスケールアップしたエキスの作成を行った。それぞれの天然物より分離精製を行い、レモン果皮、ダイダイ果皮、そば、甘草よりは、複数のフラボノイド系化合物の単離に成功し、大豆、人参からも複数のサポニン系化合物の単離に成功した。現在も分離精製同定作業は進行中であり、さらに他州の化合物の単離同定が予想される。また、腸内細菌株それぞれによる代謝を解析した結果、モノグルコース配糖体であるliquiritin、isoliquiritinは、今回用いた腸内細菌株すべてて代謝されることが判明し、その他は限られた腸内細菌株でしか代謝されなかった。このことは、それら化合物の生体内利用能(BA)の解明にも役立つものと考えられる。今後さらにこれらについて、肝保護活性試験を行って行く。これまでに、腸管内代謝実験モデルを組み込んだ肝保護活性試験をもちいて複数の肝保護活性を有するエキス候補をみつけてきた。活性が認められたエキスである、レモン果皮、ダイダイ果皮、パセリ、そば、甘草、大豆、人参、葛花からの成分分離、構造決定をおこない、eriocitrin、apiin、rutin、liquiritin、liquiritin apioside、isoliquiritin、isoliquiritin apioside、naringin、neohesperidin、hesperidin、soyasaponin Iを得てきた。それにともない、次の代謝実験や活性測定に必要な成分の大量分離にもおこなった。これらすべての化合物において代謝実験を行い、これら化合物の代謝の特徴を解明した。また、これら化合物すべてで、肝保護活性試験もおこない活性の解明も行った。肝保護活性が認められた複数の天然物に関してスケールアップしたエキス作成を行い、成分の分離精製を行って来た。スケールアップした代謝実験には多量の単離成分が必要になるが、多量に成分を分離するのに時間がかかってしまい、実験の進捗が遅れてしまった。特に大豆中の活性が見いだされた大豆サポニンに関しては、特殊な分離方法が必要で特に時間がかかってしまった。天然薬物学単離した化合物それぞれに対して腸内細菌による代謝、肝保護活性評価を行う。またスケールアップした代謝実験を行い代謝物の単離同定を行い、真の活性本体の同定を行う。肝保護活性には、化合物の抗酸化作用が強く関与されることがわかっていることから、単離同定された成分の抗酸化作用についても評価していくつもりである。結果、肝庇護療法に候補となる化合物を探索できると思われる。研究実施者が所属する研究室に蓄積された肝保護活性に関するデータや、広範囲の天然物にわたり保存されている天然物エキスを用いることにより、迅速に肝保護活性を有する天然物がピックアップすることができた。また、所属する研究室には、分離を行う為の装置も多数あり、また今回購入した溶出位置自在制御精製クロマトグラムシステムを用いることによりスムーズな単離作業を行うことができた。スケールアップ実験に使用する化合物は、まとまった量のサンプル量が必要であり、その分離・精製に想像以上に時間がかかり、その結果、実験計画全体が押してしまい助成金の未使用が発生してしましました。

単離された化合物それぞれに対して、腸内細菌による代謝、肝保護活性評価を行う。活性が認められた化合物に関しては腸内細菌による代謝物の単離同定を行い、真の活性本体の同定を行う。結果、肝庇護療法に候補となる化合物を探索する。来年度は所属学会の開催地も遠方であり学会旅費としての使用と、生物活性試験とうの試薬や、分離精製に必要な単体の購入などに使用したいと思っています。研究実施者が所属する研究室の備品、消耗品を他の研究テーマと共同で使用したことにより次年度使用額が生じた。今年度行う分離精製同定には、多量の有機溶媒や、分離単体が必要になるのでその購入に使用する。
脳タンパク質老化と認知症制御に関する国際共同研究を加速するための国際活動支援

加齢に伴う脳老化は認知症の最も強力かつ本質的要因であり、その主要な分子基盤は神経系を構成するタンパク質の生理機能の喪失および毒性・病原性の獲得による神経回路の破綻である。本領域ではこうした機能タンパク質の毒性獲得のプロセスを「脳タンパク質老化」と定義し、脳タンパク質老化を軸に、分子レベルから個体レベルまで視野に入れ、脳におけるタンパク質老化学を切り開くことを目的とする。また、国際的視野を持つ研究者育成、国際交流促進、国際共同研究の展開も重要な目的であり、平成30年度も国際活動支援班事務局、国際共同研究推進委員会、若手研究者国際交流推進委員会を設置し、国際共同研究や国際交流を推進した。若手研究者短期学会派遣・中期海外研修プログラムと共に海外ラボや研究者との共同研究推進のために外国人招聘プログラムも併せて策定した。派遣の対象は本領域に関連する研究者で今後の拠点形成や発展に重要な役割を果たす者とし、公募による選考を行い国際共同研究推進委員会にて申請書を審査した。本年度はのべ20名が海外の学会で発表し、1名が海外機関にて中期研修を行った。帰国後は研修レポートの提出を義務づけた。海外からは計3名の研究者を招聘し、新たな国際共同研究やネットワーク形成を推進した。国際的ネットワークシステム構築のために周辺機器を整備し、国際活動支援班のホームページを定期的に英語でも更新し領域内の情報共有を促進した。ニュースレターを発行すると共に平成30年度の活動を報告書としてまとめ、本領域に関連する国際的な活動の情報を国内外に発信した。加齢に伴う脳老化は、認知症の最も強力かつ本質的要因であり、その主要な分子基盤は神経系を構成するタンパク質の生理機能の喪失および毒性・病原性の獲得による神経回路の破綻である。また、国際的視野を持つ研究者の育成、国際交流の促進、国際共同研究への展開も重要な目的である。平成27年度は国際活動支援班事務局、研究者派遣事業班、国際共同研究推進委員会、若手研究者国際交流推進委員会を設置するとともに、業務を円滑に推進するため、専従で技術補佐員を1名雇用した。本領域において、国際的視野を有する若手を育て、その視点を取り入れつつ、国際共同研究や国際交流を推進するために、若手研究者短期学会派遣・中期海外研修プログラムを策定した。また実質的な海外ラボや研究者との共同研究推進のために、短期・中期・シニア外国人招聘プログラムも併せて策定した。公募による選考を行い、国際共同研究推進委員会にて申請書を審査し、派遣・招聘の是非を決めた。派遣の対象は本領域に関連する研究者とし、今後の拠点形成や発展に重要な役割を果たす者とした。平成27年度は若手2名が海外の学会に参加するとともに、海外からは2名の研究者を招聘し、新たな国際共同研究やネットワーク形成が推進された。招聘にあたっては国際活動支援班が軸となり、領域内研究計画と有機的に連携を行うと共に海外研修にあたっては研修レポートの提出を義務付けた。国際活動支援班のホームページを立ち上げ、領域内の情報共有を促進するとともに、英語版ホームページの充実を諮り、本領域に関連する国際的な研究者コミュニティをリードし、国際社会における我が国の存在感の維持と向上に努めた。平成27年度国際活動支援班に内定後、迅速に国際活動支援班事務局を立ち上げるとともに、専従で研究をサポートする技術補佐員を雇用し、プログラム推進のための体制を整えた。研究者派遣事業班、国際共同研究推進委員会、研究者若手研究者国際交流推進委員会を整備した。領域代表と計画班メンバーとの合意の下、若手研究者の研究成果発表のための海外派遣プログラム、若手研究者の研修プログラムを策定した。海外派遣プログラム申請書は、発表演題名、演者、発表内容の要旨、当領域との関連性などの記載を必須とし、学会報告書は、発表の様子を文書と写真で報告することを必須とした。研修プログラムについても同様に申請書と報告書の必須事項を定めた。国際共同研究を推進し、技術、知識、方略の交流を諮るために、海外の研究者を対象とした短期・中期・シニア招聘プログラムを策定した。12月には公募をかけ、応募者に対しては推進委員会にて可否を決定した。派遣プログラム・招聘プログラムを利用した研究者には報告書の提出を義務付け、ホームページに掲載するなど国際的な研究活動の周知に努めた。この時期にはすでに出張の手続きを終えている研究者が多く、予定した派遣と招聘の人数に達しなかったが、次年度は本年度の派遣・招聘プログラムを発展させ、さらなる国際化に務める。本年度は隔年で予定していた国際シンポジウムを総括班にてすでに開催したが、来年度も国際的に著名な研究者を招き、研究に関する情報交換と国際的なネットワーク構築のために国際ワークショップの開催準備を開始している。

昨年度同様、平成28年度は国際活動支援班事務局、研究者派遣事業班、国際共同研究推進委員会、若手研究者国際交流推進委員会を設置し、国際的視野を有する若手を育て、その視点を取り入れつつ、国際共同研究や国際交流を推進するために、若手研究者短期学会派遣・中期海外研修プログラムを策定した。また実質的な海外ラボや研究者との共同研究推進のために、短期・中期・シニア外国人招聘プログラムも併せて策定した。公募による選考を行い、国際共同研究推進委員会にて申請書を審査した。派遣の対象は本領域に関連する研究者とし、今後の拠点形成や発展に重要な役割を果たす者とした。平成28年度は8名が海外の学会で発表するとともに、3名の研究者が海外機関にて研修を行った。海外からは4名の研究者を招聘し、新たな国際共同研究やネットワーク形成を推進した。国際活動支援班が軸となり、領域内研究計画と有機的に連携を行うと共に海外研修にあたっては研修レポートの提出を義務付けた。海外から招聘した4名の内、3名は9月に開催した国際ワークショップ2017において研究発表を行うと共に、新学術の研究者との情報交換に努めた。国際活動支援班のホームページを日本語と英語で立ち上げ、領域内の情報共有を促進するとともに、ニュースレターを発行し、本領域に関連する国際的な活動の情報を発信した。平成27年度国際活動支援班に内定後、迅速に国際活動支援班事務局を立ち上げるとともに、専従で研究をサポートする技術補佐員を雇用し、プログラム推進のための体制を整え、また研究者派遣事業班、国際共同研究推進委員会、研究者若手研究者国際交流推進委員会を整備した。平成28年度は「研究者の研究成果発表のための短期海外派遣プログラム」を利用して8名の若手を中心とする研究者が海外の学会で発表し、「研究者の研修のための中期海外派遣プログラム」を利用して3名が本領域の研究推進と共同研究の発展につながる海外の先端的研究施設における研修を行った。また、「海外研究者招聘プログラム」を利用し、海外から4名の著名な研究者を招聘した。うち3名は、国際ワークショップで発表を行い、本領域の研究に関わる活発な情報交換を行うことで領域の活性化を大いに図るとともに国際ネットワークの構築に努めた。ニュースレターを発行するとともに国際活動支援班独自のホームページを日本語・英語で立ち上げ、日本国内のみならず海外への情報の発信や拠点の活動周知に努めた。ニュースレターには、それぞれのプログラムを利用した研究者からの報告を文書と写真とともに掲載し、情報の共有化を促進した。加齢に伴う脳老化は認知症の最も強力かつ本質的要因であり、その主要な分子基盤は神経系を構成するタンパク質の生理機能の喪失および毒性・病原性の獲得による神経回路の破綻である。本領域ではこうした機能タンパク質の毒性獲得のプロセスを「脳タンパク質老化」と定義し、脳タンパク質老化を軸に、分子レベルから個体レベルまで視野に入れ、脳におけるタンパク質老化学を切り開くことを目的とする。
サイトカイン療法を応用した脱臼歯の再植 ―置換性吸収、骨性癒着の防止―

歯牙再植時に生じやすい置換性吸収や骨性癒着を防ぐため、線維芽細胞の活性を向上させるとされているサイトカインの一つであるbasic Fibroblast Growth Factorを再植歯に応用し、線維芽細胞の活性を向上させ歯根膜の治癒を促進させることを目的として、本研究を行った。また、basic Fibroblast Growth Factorは線維芽細胞のみならず神経成長因子としても作用することから、歯根膜中の神経系においても作用する可能性があるため、歯根膜の治癒状況に差は認められなかったが、歯根膜中の神経線維の動態ならびに知覚神経終末の活性について免疫組織化学的に検討を継続していく予定である。本研究の目的は、歯牙再植時に生じやすい置換性吸収や骨性癒着を防ぐため、サイトカインの一つであるbasic Fibroblast Growth Factorを用い、線維芽細胞の活性を向上させ歯根膜の治癒を促進させることである。本年度は、応用するbasic Fibroblast Growth Factorの濃度を決定するため、様々な濃度のbasic Fibroblast Growth Factorを歯牙再植に用い、H-E染色標本から歯根膜の治癒状況を観察し、その濃度を決定することを試みた。ラットの前歯を再植した場合、断裂した歯根膜が連続性を回復するのは術後3日目から7日目であったことから、その時期に最も効果を発揮し、治癒状態に差を生じさせる濃度を決定する必要があると思われた。現在、試料作製途中であり、再植時に用いるbasic Fibroblast、Growth Factorの濃度を決定するには至っていないが、濃度の違いにより治癒過程に差が生じると考えられる。また、basic Fibroblast Growth Faotorは線維芽細胞のみならず、神経成長因子としても作用しすることから歯根膜中の神経系においても作用することが予想されるため、次年度はその結果を踏まえ、最も効果的かつ効率的な濃度でbasic Fibroblast Growth Factorを用いた際の歯根膜中の神経線維ならびに知覚神経終末の活性について検討する予定である。
Ni^3Al基合金の高温耐食性向上に関する研究

3種類の合金試料、Ni^3Al、Ni^3Alー0.1BおよびNi^3Alー1Bー0.42Hf(質量%)を作製し、次に示す表面処理を施した後、大気圧下の純酸素中にて、等温酸化および繰り返し酸化試験を行った。また、表面処理後および酸化後の表面性状の組織学的調査を行い、表面処理が耐酸化性を向上させる機構を検討した。酸化温度はおもに1300Kである。表面処理は次の3種類である。(1)炭酸ガスレ-ザ-による試料の表面層のみの溶触急冷による、結晶粒の微細化、(2)1300K、(1.53)x10^<-5>Torrの真空中または大気圧下の水素中での焼鈍、(3)イオンビ-ム技術を用いた表面処理。レ-ザ-による表面処理では、レ-ザ-出力(4902000W)を上げるほど、保護性の高いアルミナ皮膜が形成され、耐酸化性が大きく向上した。この処理による表面層の結晶粒の微細化で、アルミの拡散が促進されたと考えられる。レ-ザ-出力が大きいほど、処理層が厚いので、アルミの供給がより速いと考えられた。低酸素分圧下における予備酸化でも、薄くて保護性の高いアルミン皮膜が形成されており、その後の酸化では酸化速度が非常に小さいことかがわかった。水素中の焼鈍も、その後の酸化速度を著しく下げる。イオンビ-ム技術を用いた表面処理では、MgまたはTaイオンの注入で酸化速度が下がった。この場合も、イオン注入によりアルミナ皮膜の形成が非常に促進された。薄いS1皮膜をつけXeイオンでミキシング層を形成した場合も酸化速度が非常に低下した。これも保護性の高いアルミナ皮膜の形成の結果である。さらに、IBED法により、厚さ0.5μmのCr^2Nあるいは厚さ1μmのS1^3N^4の皮膜をつけると、酸化速度を大きく下げることがわかった。次の三種類の試料Ni_3Al(試料1)、Ni_3Alー0.1B(試料2)、Ni_3Al-1.0B-0.4Hf(試料3)を作成し、これらおよびこれらの薄い表面層のみを炭酸ガスレ-ザ-を用いて溶融急冷した試料について、大気圧下の純酸素中、1300Kで等温酸化試験および繰り返し酸化試験を行った。等温酸化試験中の試料質量の変化の測定には、本補助金で購入した測定精度の高い自動記録熱天秤を用いた。酸化生成物の性状の調査には、X線回折、走査電子顕微鏡、マイクロアナライザ-などを用いた。(1)等温酸化試験試料1、2では、レ-ザ-表面処理により、合金表面層の結晶粒が微細となり、アルミナ皮膜の形成が促進され、酸化速度は下がった。しかし、長時間酸化ではアルミナ皮膜の上に酸化ニッケルが成長してきて、酸化速度が速くなる。組織観察の結果などによると、これはアルミナ皮膜に小さい欠陥があるためと考えられる。試料3では、非常に密着性の良い酸化皮膜が形成され、塑性変形能を上げるため添加したボロンの量を増加してもハフニウムが密着性を著しく高め、酸化速度を小さくし、耐酸化性を著しく向上させることがわかった。

ハフニウムがこのように優れた効果を示すため、レ-ザ-表面処理の効果は現れず、むしろボロンを多量に添加したため、レ-ザ-表面処理により合金表面に小さい割れが発生し、アルミナ皮膜の保護性が少し悪くなる。(2)繰り返し酸化試験試量1、2では酸化皮膜の剥離が繰り返されるので、試料質量が減少する。レ-ザ-表面処理を行うと、酸化皮膜と合金の界面にできるボイドが小さくなり、剥離の程度は小さくなるが、剥離は防止できない。これに対して、試料3では繰り返し酸化でも剥離は見られない。レ-ザ-表面処理を行うと少し酸化速度が上がる傾向があるが、耐酸化性は充分である。3種類の合金試料、Ni_3Al、Ni_3Alー0.1BおよびNi_3Alー1Bー0.42Hf(質量%)を作製し、次に示す表面処理を施した後、大気圧下の純酸素中にて、等温酸化および繰り返し酸化試験を行った。また、表面処理後および酸化後の表面性状の組織学的調査を行い、表面処理が耐酸化性を向上させる機構を検討した。酸化温度はおもに1300Kである。表面処理は次の3種類である。(1)炭酸ガスレ-ザ-による試料の表面層のみの溶融急冷による、結晶粒の微細化、(2)1300K、(1.53)x10^<ー5>Torrの真空中または大気圧下の水素中での焼鈍、(3)イオンビ-ム技術を用いた表面処理。レ-ザ-による表面処理では、レ-ザ-出力(4902000W)を上げるほど、保護性の高いアルミナ皮膜が形成され、耐酸化性が大きく向上した。この処理による表面層の結晶粒の微細化で、アルミの拡散が促進され、ニッケルの酸化を抑制して保護性の高いアルミナが形成されたと考えられる。レ-ザ-出力が大きいほど、処理層が厚いので、アルミの供給がより速いと考えられた。低酸素分圧下における予備酸化でも、薄くて保護性の高いアルミナ皮膜が形成されており、その後の酸化では酸化速度が非常に小さいことがわかった。水素中の焼鈍も、その後の酸化速度を著しく下げる。イオンビ-ム技術を用いた表面処理では、MgまたはTaイオンの注入で酸化速度が下がった。この場合も、イオン注入によりアルミナ皮膜の形成が非常に促進された。薄いSi皮膜をつけ、Xeイオンでミキシング層を形成した場合も酸化速度が非常に低下した。これも保護性の高いアルミナ皮膜の形成の結果である。さらに、IBED法により、厚さ0.5μmのOr_2Nあるいは厚さ1μmのSi_3N_4の皮膜をつけると、酸化速度を大きく下げることがわかった。
動的速度論分割に基づく不斉水素化反応(生理活性物質の立体選択的合成への適用)

不斉反応条件下においては、エナンチオマーの関係にある分子は異なった速度で反応する。この原理に基づいてラセミ化合物を不斉反応によって速度論的に光学分割することができる。この方法は、近年、有機合成にしばしば利用されるが、収率は理論的に50%を越えない、生成物ないし未反応基質の鏡像体過剰率は変換率に依存するという本質的な欠点を有する。しかし、基質が光学的に不安定で反応系中でラセミ化可能な場合には、動的な速度論分割によって原理的には100%の収率で、生成可能な複数の立体異性体のなかから一つだけを得ることが可能となる。立体選択的合成法の新しい方向として注目される。本研究者は2,2′-ジフェニルホスフィノ-1,1′-ビナフチル(BINAP)を配位子とする光学活性ルテニウム(II)錯体を用いる触媒的水素化反応を活用して、α位に置換基をもつβ-ケトエステル類を動的速度論分割する方法を開拓し、プロスタグランジン関連物質、カルバペネム抗生物質、異常アミノ酸などの有用生理活性物質群の効果的合成を実現した。さらに、立体化学制御因子を系統的に整理して、これらの関数化することによって、任意時間における選択性の予測、また、その時間変化の視覚化を可能にした。従来、試行錯誤的になりがちな反応条件の最適化に論理的な要素を与えるとともに、反応系の定量的解析を可能にした。また簡単な分子モデリングから立体選択性発現の分子機構を説明することにも成功した。本研究は当初の計画通りに進行し研究計画はすべて成功した。
難治性中耳炎における抗体の量的・質的評価と免疫グロブリン療法適応基準の作成

本研究では、難治性中耳炎の診断においてこれまで困難であった病原細菌に対する特異的抗体の機能評価法を導入し、難治性中耳炎の原因菌である肺炎球菌と無莢膜型インフルエンザ菌に対する抗体の量的評価(抗体価)とともに質的評価(機能評価)を行うことで、難治性中耳炎患児の免疫能を2つのパラメーターによって評価する。さらに近年保険適応が認められたにも関わらず、実施臨床での使用が敬遠されがちである免疫グロブリン製剤の投与による免疫能の改善をin vitroで評価し、反復性中耳炎における免疫グロブリン製剤の明確な治療基準の提唱に展開したい。
火山における植物の侵入定着様式と多種共存機構

これまでの調査研究によって、4つの植物供給起源を明示し、これらの植物の生活型・供給起源と回復様式との対応様式を確定し、さらに、有珠山火口原域における種子の定着域を微地形レベルで明らかにした。本科研においては永久調査区内において種子の定着位置及び発芽位置を調査し実生にとってのセイフサイトが種子にとってのセイフサイトになりうることを示し、また、散布された種子と微地形との対応関係を明らかにした。特に、種子発芽にとって不利である粒径の大きな土壌上において種子がトラップされやすいため、結果的に微地形変化の大きな所で植生回復が早く進むことを示した。さらに、散布種子を土壌中から回収し同定選別を行い、これらの種子を実験室において光条件を変えて発芽試験にかけて最適発芽温度及び光条件を決定した(温度可変インキュベータを本科研にて購入)。次に、発達した大型多年生草本の光合成能力を野外において階層別に測定し、さらに最下層植物の光合成能を裸地に定着しているものと比較し、これらの植物が下層形可能な要因を探る(調査実験継続中)。これらの結果と今までの結果を合わせることによって、植物群集の垂直方向への発達様式とその要因を考察した。有珠山においては、現在でもなお個体数は激しく変動しており安定した変動傾向を得るためにも今後とも継続調査を行うことが重要であるが少なくともこれまでに上記のような結果を本科研によって得ることができた。
高校生物教育における「植物の成長と形態形成」の実験開発

本研究の目的は,これまでほとんど開発されていなかった「植物の成長と形態形成」に関する高校レベルに適した生徒実験を開発することであった. 2年間にわたる研究成果は,次のようである.1.植物ホルモンの作用に関する実験開発:サイトカイニンが黄化したキュウリの子葉の緑化と肥大成長を促進することを確かめる実験と熟した果実からエチレンが発生し,それが落葉をひきおこすことを確かめる実験を開発した.2.植物の運動に関する実験開発:オジギソウとヒネムの葉の小葉の就眠運動(開閉運動)とそれに及ぼす光の質(特に赤色光と近赤外光)の影響を調べる実験を開発し,ヒネムを用いて生徒実験を試行してみた.試行の結果は成功であった.3.光形態形成に関する実験開発:種子の光発芽や光による器官形成などの実験に用いるための光源をくふうするとともに,それを用いて光形態形成の実験を開発した.ギシギシ種子の発芽(光発芽)条件を調べる実験とインゲンアメ黄化芽生えの上胚軸の立ちあがりと葉の展開の条件を調べる実験である.4.種子の発芽に関する実験開発:種子の発芽に光も影響を及ぼしていることを確かめる実験を開発し,生徒実験を試行し,テキストや教師用マニュアルを修正した.また,実験に用いる種子の検討および実験条件の検討も行った.この成果の一部は,論文として発表した.本研究の目的は,これまでほとんど開発されていなかった「植物の成長と形態形成」に関する高校レベルに適した生徒実験を開発することであった. 2年間にわたる研究成果は,次のようである.1.植物ホルモンの作用に関する実験開発:サイトカイニンが黄化したキュウリの子葉の緑化と肥大成長を促進することを確かめる実験と熟した果実からエチレンが発生し,それが落葉をひきおこすことを確かめる実験を開発した.2.植物の運動に関する実験開発:オジギソウとヒネムの葉の小葉の就眠運動(開閉運動)とそれに及ぼす光の質(特に赤色光と近赤外光)の影響を調べる実験を開発し,ヒネムを用いて生徒実験を試行してみた.試行の結果は成功であった.3.光形態形成に関する実験開発:種子の光発芽や光による器官形成などの実験に用いるための光源をくふうするとともに,それを用いて光形態形成の実験を開発した.ギシギシ種子の発芽(光発芽)条件を調べる実験とインゲンアメ黄化芽生えの上胚軸の立ちあがりと葉の展開の条件を調べる実験である.4.種子の発芽に関する実験開発:種子の発芽に光も影響を及ぼしていることを確かめる実験を開発し,生徒実験を試行し,テキストや教師用マニュアルを修正した.また,実験に用いる種子の検討および実験条件の検討も行った.この成果の一部は,論文として発表した.本研究の目的は、これまでほとんど開発されていなかった「植物の成長と形態形成」に関する高校レベルに適した生徒実験を開発することにある。今年度の研究内容は、次の3つである。1.植物ホルモンの作用に関する実験開発:キュウリの黄化子葉の緑化や肥大は、サイトカイニンによって促進される。これを調べるための実験条件(特に光条件)を検討し、一般の高校で生徒実験として容易に実施できる実験系を確立した。また、果実の成熟・落果を促進するエチレンの作用を、ピーマン・シシトウ・ブドウなどを用いて生徒自身が容易に確認できる実験系を確立した。2.光形態形成に関する実験開発:種子発芽(光発芽)や光による器官形成など光形態形成の実験は、単色光を用いる必要がある。そこで市販の螢光灯と色フィルターの組合せにより、単色光を容易に得ることのできる装置を考案した。この装置を用いて、種子の発芽に及ぼす光の影響を調べる生徒実験を開発した。また、この装置は次項に述べる実験にも用いることができる。3.植物の運動に関する実験開発:オジギソウの葉の羽片の就眠運動(開閉運動)とそれに及ぼす光の質(特に赤色光・近赤外光)の影響を調べるための実験方法・実験条件を検討し、生徒自身がこれらの現象を短時間で容易に確認できる実験系を確立した。以上の開発した生徒実験を高校の教育現場で試行するために、実験テキスト及び教師用の指導マニュアルを作成した。
生体肝移植患者におけるCYP3A5遺伝子多型を考慮したタクロリムス投与設計の構築

生体肝移植治療において、タクロリムスは術後免疫抑制薬として用いられる。日常診療では、頻回の薬物血中濃度モニタリングと臨床情報に基づく投与設計が行われているが、過剰免疫抑制による感染症や腎障害等の副作用も散見される。肝移植では、小腸と肝臓のCYP3A5遺伝子型が異なる症例が存在し、この群における動態特性や副作用への影響についての情報は少ない。そこで、遺伝子型がタクロリムス動態特性や腎障害等の予測に有用か否かについて精査することを目的とし、術後早期におけるタクロリムス関連急性腎障害(AKI)の発症とCYP3A5遺伝子型の関連について検討した。2008年1月から2009年12月に京都大学で生体肝移植術を施行された成人患者及びそのドナーのうち、ABO不適合症例を除く53例の術後256日目を解析対象期間とした。AKIの評価は、48時間以内の血清クレアチニンの変化を指標としたAKIN (Acute Kidney Injury Network)criteriaかつ、京大病院の基準を超える場合とした。AKI発症患者において、発症前3日間のタクロリムス平均血中濃度に及ぼすCYP3A5遺伝子型の影響を検討した結果、ドナー及び患者において有意な差は認められず、遺伝子型の影響は認められないことが明らかとなった。累積発症率と遺伝子型の関連については、ドナーにおいて、CYP3A5機能発現(*1)群が、機能欠損(*3)群よりAKIの発症頻度が高い傾向が認められた(*1;55.6%、*3;36.0%:P=0.313)。その傾向は術後3週間目以降により強く認められ、周術期では遺伝子型の影響に比して術後合併症や循環動態の影響を強く受ける可能性が考えられた。以上より、術後38週目のタクロリムス関連AKIには、CYP3A5遺伝子型が関与する可能性が示唆され、術後の副作用予測に重要な知見であると考える。
高分子材の寸法依存性応答の評価のためのマルチスケール構成モデルの構築

高分子材の機械的性質及び強度評価と密接に関連した欠陥の発生及びその進展の予知ならびに高機能性の創生のために,高分子材の寸法依存性挙動を適切に表現し得る構成モデルを構築することを目標として標記の研究を推進し以下の成果を得た.(1)高分子材の下部組織は,高分子鎖のからまりからなる非晶相とそれが配向した結晶相からなっており,かつその非晶・結晶両相のナノスケールの界面層において相変化が生じている.高分子非晶相と結晶相界面のナノスケール構造ならびにその影響領域を分子動力学法を用いて評価し,その有効厚さならびに構造を非晶および結晶混合相のメゾスケールモデルに導入し易い形式で表現した.(2)分子動力学的手法を用いて解明された,高分子非晶および結晶界面のナノスケール構造ならびに有効厚さ等の情報を用いてメゾスケールの非晶および結晶複合相有限要素モデルを構築した.これにより,高分子非晶・結晶複合相の相界面での急激な相変化ならびに相間の相互作用を考慮した複合相モデルの構築が可能となる.(3)均質化法によるマクロモデルの構築により極めて大きな時空的隔たりを回避し,高分子材の寸法依存性挙動を表現可能な新しいマルチスケール構成モデルを提案した。これにより,マクロな環境条件下での高分子材の損傷や破壊の発生を律する微視的な領域での高分子材の変形応答の評価ならびにその制御の途が開けた.高分子材の機械的性質及び強度評価と密接に関連した欠陥の発生及びその進展の予知ならびに高機能性の創生のために,高分子材の寸法依存性挙動を適切に表現し得る構成モデルを構築することを目標として標記の研究を推進し以下の成果を得た.(1)高分子材の下部組織は,高分子鎖のからまりからなる非晶相とそれが配向した結晶相からなっており,かつその非晶・結晶両相のナノスケールの界面層において相変化が生じている.高分子非晶相と結晶相界面のナノスケール構造ならびにその影響領域を分子動力学法を用いて評価し,その有効厚さならびに構造を非晶および結晶混合相のメゾスケールモデルに導入し易い形式で表現した.(2)分子動力学的手法を用いて解明された,高分子非晶および結晶界面のナノスケール構造ならびに有効厚さ等の情報を用いてメゾスケールの非晶および結晶複合相有限要素モデルを構築した.これにより,高分子非晶・結晶複合相の相界面での急激な相変化ならびに相間の相互作用を考慮した複合相モデルの構築が可能となる.(3)均質化法によるマクロモデルの構築により極めて大きな時空的隔たりを回避し,高分子材の寸法依存性挙動を表現可能な新しいマルチスケール構成モデルを提案した。これにより,マクロな環境条件下での高分子材の損傷や破壊の発生を律する微視的な領域での高分子材の変形応答の評価ならびにその制御の途が開けた.
指先に三軸触覚センサを塔載した多指ハンドの開発に関する研究

ロボットにヒト並みの器用なハンドリングや物体認識を実現することを目的として,研究代表者らが開発を進めてきた光導波形三軸触覚センサを指先に組み入れた多本指ハンドを新しく開発する.研究の成果を以下に要約する.(1)連続平面走査において,円柱状触子が過度に傾く現象を検討した.その結果,連続平面走査では静的負荷実験時とは円柱状触子の変形モードが異なることを明らかにし,円柱状触子の曲げ変形を考慮して、連続平面走査時の垂直力とせん断力を同定できる式を定式化した.(2)精密研磨紙を連続平面走査する実験では,粒径に比例してせん断力が大きくなり,その値から粒径を推定できることを示した.(3)精密研磨紙上の走査速度を変化させる実験では,速度に比例してせん断力が減少した.一方,切削理論ではせん断力は研磨面の速度に反比例するとされており,この結果はそれと一致している.(4)段差を計測する実験では,、段差の大きさに比例して段差の存在位置でせん断力が階段状に変化する現象が認められ,この変化の大きさに基づいて段差の大きさを計測できることを示した.(5)より汎用性の高い多指ハイドを開発する目的から,先端が半円球状の新しい三軸触覚センサを設計製作するとともに,ドーム状アクリル板に分布する光のスポットから三軸力を逆同定する数式を定式化した.(6)開発した半円球状触覚センサの検出精度を検証するため,荷重負荷試験機により触子に既知荷重を加える実験を行った.その結果,輝度値から作用力を同定する場合には,感度は触子が位置する緯度に依存するが補正可能であることがわかった.ロボットにヒト並みの器用なハンドリングや物体認識を実現することを目的として,研究代表者らが開発を進めてきた光導波形三軸触覚センサを指先に組み入れた多本指ハンドを新しく開発する.研究の成果を以下に要約する.(1)連続平面走査において,円柱状触子が過度に傾く現象を検討した.その結果,連続平面走査では静的負荷実験時とは円柱状触子の変形モードが異なることを明らかにし,円柱状触子の曲げ変形を考慮して、連続平面走査時の垂直力とせん断力を同定できる式を定式化した.(2)精密研磨紙を連続平面走査する実験では,粒径に比例してせん断力が大きくなり,その値から粒径を推定できることを示した.(3)精密研磨紙上の走査速度を変化させる実験では,速度に比例してせん断力が減少した.一方,切削理論ではせん断力は研磨面の速度に反比例するとされており,この結果はそれと一致している.(4)段差を計測する実験では,、段差の大きさに比例して段差の存在位置でせん断力が階段状に変化する現象が認められ,この変化の大きさに基づいて段差の大きさを計測できることを示した.(5)より汎用性の高い多指ハイドを開発する目的から,先端が半円球状の新しい三軸触覚センサを設計製作するとともに,ドーム状アクリル板に分布する光のスポットから三軸力を逆同定する数式を定式化した.(6)開発した半円球状触覚センサの検出精度を検証するため,荷重負荷試験機により触子に既知荷重を加える実験を行った.その結果,輝度値から作用力を同定する場合には,感度は触子が位置する緯度に依存するが補正可能であることがわかった.ロボットにヒト並みの器用なハンドリングや物体認識を実現することを目的として,研究代表者らが開発を進めてきた光導波形三軸触覚センサを指先に組み入れた多本指ハンドを新しく開発する.本年度では,多指ハンドの指の設計・製作,触覚センサのセンサ素子の改良,触覚センサの設計を中心に研究開発を進めた.本年度の成果を以下に要約する.(1)小型化と簡便さからモータとしてRCサーボモータを使用して,ロボット・ハンドの指を設計製作した.各指の自由度は3で,DOS/V機からRS232C経由で制御するようにシステム構成した.この指を3本製作し,自由に組み換えることによって種々の実験を実施できるような環境を整えた.(2)製作したロボット・ハンドの位置制御の精度を確認するため,指の先端を直径30mmの円形経路の沿って運動させる実験を実施した.指先端の位置計測は画像処理装置によって実施した.その結果,先端が描く軌跡と設定した円形経路の間の偏差が約1mm程度であり,画像処理の誤差を考慮すると十分な精度が得られていることがわかった.(3)従来の三軸触覚センサにおいて,過度のせん断力が加わると発生しているせん断力を計測できなくなるという問題があった.これを解決するために従来の1円柱状触子-4円すい状触子から1円柱状触子-1円すい状触子の構成に改良した.(4)試作したセンサ素子を既存設備の触覚センサに装着して実験を行った.その結果,垂直荷重の大きさに伴って感度が変化する現象があることがわかった.次年度でこれを解決するために,さらに構造を検討する予定である.(5)試作した指に搭載するための触覚センサの設計を完了した.しかし,触子の設計が現状では定まっていないため,製作は次年度で行う予定である.