hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
逆磁歪を利用した異方性制御機構の解明とそれを利用した低損失モータ用電磁鋼板の開発

以上本研究ではこれまでに、面内一様に張力を印加した際の電磁鋼板の異方性の変化について定量的に明らかにするとともに損失との関連性を明らかにし、工業的に生産可能な手法で低損失磁性材料を実現できることを明らかにし、当初の目的を達成した。逆磁歪効果を利用した新しい異方性制御手法を提案するとともに、それが大量生産に適した優れた手法であることを明確化した。具体的には、現在表面絶縁のために用いられているコーティング材料と地金との間の熱膨張係数の差を利用することで地金に面内均一な応力を与えることができ、それにより磁化の垂直方向成分を減じ、結果として面内渦電流損失を低減できることを明らかにした。この成果は、異方性制御手法という磁気工学あるいは磁性材料学の基礎検討であるとともに、エネルギー消費を驚異的に低減できる新たな材料開発であり極めて価値の高い研究である。予定通り異方性の制御に成功し、磁区観察により提案したメカニズムの妥当性が裏付けられている。よって当初の計画通りに進行していることから、おおむね順調に進展していると考えられる。本年度は、異方性制御による損失低減化メカニズムの全容を明らかにする1.異方性の変化に伴う面内渦電流損失減少量の算出:27年度までの研究で張力と異方性の関連が明確化され、工業的に印加可能な大きさの張力で制御可能な異方性の範囲が明確化された。さらに、制御可能な異方性によって減少する面内渦電流損失の大きさを定量的に算出され、それにより電磁鋼板が有する結晶磁気異方性の大きさと、張力で制御する異方性、ならびに電磁鋼板の形状から実効的な異方性の大きさを見積り、それにより磁化ベクトルの方向が算出された。しかしながらその計算には多くの仮定を前提としており計算精度としては低いため、平成28年度は詳細な検討によりその計算精度を高め、異方性と面内渦電流損失の関連をより定量的にかつ正確に評価する。2.損失計測:上記の計算の正確性を吟味するために、張力を印加した試料の損失計測を行う。すでに平成27年度までに基本的計測手法は確立されており、それを用いた評価を行う。それにより、本研究が提案するアイディアの正当性を実証するとともに、損失と異方性の定量的な関連性を明確にする。3.総合評価と材料設計:本研究全体の成果をまとめることで、申請者らの提案である張力による磁気異方性の制御が実証され、また、磁歪を仲立ちとして張力として与えた機械的弾性エネルギーが磁気異方性エネルギーに変換される様子を定量的に把握することが可能となる。そこでこれらを通じて最適な張力値を確定することで、極めて低損失の電磁鋼板を実現するための具体的条件が明らかになる。28年度が最終年度であるため、記入しない。磁気工学平成27年度は、異方性制御による損失低減化メカニズムの明確化を行う1.異方性の変化に伴う面内渦電流損失減少量の算出:26年度の研究で張力と異方性の関連が明確化され、工業的に印加可能な大きさの張力で制御可能な異方性の範囲が明確化されている。そこで本年度は、制御可能な異方性によって減少する面内渦電流損失の大きさを定量的に算出する。具体的には、電磁鋼板が有する結晶磁気異方性の大きさと、張力で制御する異方性、ならびに電磁鋼板の形状から実効的な異方性の大きさを見積り、それにより磁化ベクトルの方向を算出する。さらに、それが交流磁界中に置かれた際に磁化ベクトルが振動する量を算出し磁化の板厚方向成分変化量を見積もる。これにより、異方性の変化と面内渦電流損失低下の関連性が定量的に明らかになる。
超短パルスレーザによる有機透明導電性膜の絶縁効果発現に関する研究

有機透明導電性膜は安価で安定して供給できる。しかし、この膜は視認性が悪く、回路を形成した場合、透明性が得られないという問題があった。そこで、本研究では超短パルスレーザの光解離作用で、膜を絶縁させることを試みた。その結果、膜を除去することなく回路を形成することができ、視認性を高めることに成功した。さらに、この効果を利用して2枚の回路基板を作製し重ねることでタッチパネルを作製した。その結果タッチパネルとして機能することが確認された。現在、スマートフォンなど透明タッチパネルにはITO導電性膜が使用されている。しかしITO膜にはレアメタルが使用されているため高価であり、安定供給への懸念も取り沙汰されている。そこで安価で安定供給可能な有機透明導電性膜が注目されているが、光透過性がITOよりも僅かに低いため、膜の有無によって配線パターンが視認されてしまうという難題を抱えている。本研究代表者は、これまでに基礎研究を行い、有機透明導電性膜にフェムト秒レーザを照射すると、ピンポイントで絶縁効果が発現することを発見している。本研究ではこの発見を基礎として絶縁性と視認性の両者を満足する新しいレーザ3次元配線技術の確立を目的とした。初年度は装置及びシステムの構築と導電性の調査に重点をおいて研究活動を行った。1.装置およびシステムの構築:1)レーザは既存の超短パルスレーザ(フェムト秒レーザλ=780nm、1kHz、200fs、3Wmax)を使用し、既存の金属顕微鏡にビームスプリッターなどを組み込み、レーザ加工ヘッドを構築した。焦点合わせと試料面観察のため既存のCCDカメラを設置した。2)2軸自動リニアステージに加工試料を固定し、2次元レーザ走査が可能な加工システムを構築した。制御ソフトは既存のプログラミングソフトで作成した。2.装置性能評価1)焦点サイズの測定、光軸調整を行うとともにレーザ出力測定を行った。2)レーザ走査軌跡、ステージ速度を確認し、ハード、ソフトの性能評価を行った。3.導電性の調査1)レーザ照射による絶縁効果を把握するため、レーザ出力と膜の電気抵抗の関係を調査し、膜にダメージ無く絶縁できることを見出した。2)対物レンズによる焦点サイズを小さくして3次元配線を使用とした場合、レーザ出力は小さくなければならず、最適照射条件の選定には至らなかった。本研究ではこの発見を基礎として絶縁性と視認性の両者を満足させる新しいレーザ3次元配線技術の確立を目的とした。平成25年度には、装置を構築し性能評価を行った。最終年度の平成26年度には以下のことを行った。1.材料分析による絶縁・導電メカニズムの検討:X線光電子分光分析を行って、共役二重結合の中の炭素と酸素の結合状態が変化し、共役二重結合が分断されていることを突き止めた。2.2次元タッチパネルの作製および特性評価:透明導電性膜を塗布したPETシートを2枚用意し、XとYの直線回路から2次元のタッチパネルを作製し、タッチパネルとして使用でき得ることを実証できた3.3次元配線の作製および特性評価:導電性膜の厚みが0.3ミクロンであったため、焦点深度よりも小さく、3次元配線の作成は困難となり課題として残った。4.研究成果の公表:砥粒加工学会、精密工学会、日本機械学会にて成果報告を行った。また、日本学術振興会ひらめきときめきサイエンスで高校生に対して、本研究成果を含めた科学技術啓蒙教育プログラムを実施した。生産加工有機導電性膜の視認性を劣化させずに回路形成できれば画期的である。そのためには膜を除去する従来法ではなく、光解離による構造上の変化による絶縁処理という新しい考え方が有効であることを装置を構築して基礎的に実証できたことは、大きな進展であると考えている。さらにレーザは微小焦点で絶縁処理できることがわかったため、薄膜の厚み内で焦点軌跡を連続的に移動させ配線を形成することに成功したが、2本の配線を薄膜内で立体交差させて立体配線を形成するまでには至らなかった。これができれば、本加工法でのみ可能な立体配線となり大きな意義を持つことになる。今後、検討すべき課題として認識できた点は良かったと考えている。有機透明導電性膜のレーザ照射による構造変化について徹底して分析を行い、絶縁メカニズムを解明する。

その後、2次元タッチパネルの作製の後、25年度には実現できなかった3次元配線の作製を試み、微視的導電特性を含めた評価を行う。このためにもメカニズムの解明が重要であると考えている。まずレーザ照射した膜の構造変化を詳細に調査する。ここではX線光電子分光分析を行うことにする。これにより、共役二重結合の中の炭素と酸素の結合状態の変化が明らかになると期待される。この分析結果を基にして絶縁メカニズムを解明し、導電メカニズムについても解明を試みる。次に有機透明導電性膜を塗布したPETシートを2枚用意し、XとYの直線回路を形成する。回路の微細領域について電気抵抗測定を行うため、実体顕微鏡とマニピュレーターで微小領域電気抵抗測定器を構築する。この測定後、絶縁効果の高い2枚のシート試料を重ね、2次元のタッチパネルを作製する。これに電池と接点数分の点灯部を接続して導通信号認識装置を構築し、タッチパネルとして使用でき得ることを実証する。最後に、3次元配線の設計指針を得て配線作製を試みる。有機透明導電性膜の厚みは、一般的に300ミクロンであるため、焦点サイズ5ミクロンの対物レンズを使用すれば、絶縁効果を最小で5ミクロンにすることが可能になると考えられる。したがって、配線幅を同じ5ミクロンとすれば膜の厚み方向に30層の3次元配線が作製できることになる。新たな配線作製技術を実現できるよう努める。このほかには、精密工学会、砥粒加工学会、日本機械学会にて成果発表を行うことを計画している。また、平成26年度の高校生を対象としたひらめきときめきサイエンス事業に採択されており、本研究成果を含めたレーザ加工の研究成果を科学技術啓蒙教育プログラムに取り入れることを計画している。
円盤状非対称中心型分子の面内回転運動による強誘電性誘起の試み

本研究では、双極子モーメントをもつ分子の動的運動の自由度を与える電荷移動相互作用の弱い交互積層型構造の結晶を対象に、極性分子がフリップフロップ運動をすることで誘電応答を示す物質の開発を目的とした。円盤状の極性アクセプタ、TCPA (tetrachlorophthalic anhydride)および類似化合物について、いくつか電荷移動錯体を作製し、相転移で分子運動が段階的に停止し、低温相では極性空間群となる錯体を見出した。また、極性ドナーの錯体結晶の作製も平行して行った。本研究では、双極子モーメントをもつ分子の動的運動の自由度を与える電荷移動相互作用の弱い交互積層型構造の結晶を中心に、極性分子がフリップフロップ運動をすることで誘電応答を示す物質の開発を目的とした。円盤状の極性アクセプタ、TCPA (tetrachlorophthalic anhydride)および類似化合物について、電荷移動錯体を作製し、相転移で分子運動が段階的に停止する錯体を見出した。特にpyrene-TCPAの場合、室温では激しい熱振動に対応する配向のdisorderを示すが、290 Kと170 Kでの相転移で分子運動は段階的に押さえられ、170 K以下では分子運動が示すdisorderは消滅する。これらの過程で結晶の対称性は低下するが、温度履歴によって対称性が変化することが判明した。つまり、90 Kまで急冷した場合、TCPAはお互いに逆向きの2種類の配向で固定化されるが、165 Kで1日放置してその後回折測定を行うと、極性空間群となり、TCPAの配向が一方向に揃うことが分かった。分子配向の変化によって極性が生まれるという状況は本研究の目標である強誘電性に直接繋がるが、運動がかなり遅いため、通常の周波数の誘電率の測定では強誘電体への転移の検出は難しいことが分かった。非対称中心型のドナー成分を用いればカラムは反転対称を持たないため、結晶全体の極性反転方向は結晶中の対称要素に関わらず一方向に揃うことが期待される、そこで、極性ドナー成分として1-fluoropyreneの合成を行い、TCNQ, TCNB, DDQ, PMDAとの錯体結晶の作製に成功し、分子運動を示唆する配向のdisorderを観測した。また、極性有機カチオンを用いたイオン結晶も作製し、室温で極性空間群となる物質も見出している。本研究では、双極子モーメントの動的な極性反転運動の自由度を与える構造として電荷移動相互作用の弱い交互積層型構造の結晶を提案し、円盤状非対称中心型で双極子モーメントを持つアクセプタ分子がフリップフロップ運動をすることで強誘電性が発現する機構を提唱し、極性アクセプタ分子の「動的な」機能性を明らかにすることを目的とする。目的の交互積層型電荷移動錯体のアクセプタ成分には、アクセプタ性が弱く、平板円形に近い形状を持ち、C2v対称性を持つ、という条件が課されるが、24年度はそのような分子としてTCPA (tetrachlorophthalic anhydride)、TBPA (tetrabromophthalic anhydride)に注目し、電荷移動錯体をいくつか作製した。pyrene-TCPAの場合、室温の結晶中ではpyrene及びTCPAの両方が激しい熱振動を起こしていることを示唆する配向のdisorderが観測され、冷却すると290 Kと170 Kで相転移を示すことが見出された。これらの相転移で分子運動は段階的に押さえられ、170 K以下では分子運動が示すdisorderは消滅する。これらの過程で結晶の対称性は低下しているが、温度履歴によって対称性が変化することが示唆されており、今後詳細について調べる予定である。同様にpyrene-TBPAにおいても分子運動と相転移が観測されており、TCPA錯体と同様の分子運動が示唆されている。また、非対称中心型のドナー成分を用いればカラムは反転対称を持たないため、結晶全体の極性反転方向は結晶中の対称要素に関わらず一方向に揃うことが期待され、実際azuleneをドナー成分とする結晶は極性空間群で結晶化することが見出された。また、極性ドナー成分として1-fluoropyreneの合成も同時に進めており、電荷移動錯体の作製にも成功している。申請書の計画に記載したTCPA, TBPAの電荷移動錯体の作製は順調に進めることができた。また、結晶構造も予想した通り交互積層型であり、さらに室温では分子面内方向でのかなり大きな分子回転運動が示唆される配向のdisorderが観測された。このdisorderは温度低下によって押さえられ、分子運動が回転からフリップフロップへと段階的に変化することが見出された。特にpyreneとの組合せでは、温度変化をゆっくり行うことで低温相が極性空間群となることが示唆されており、この状態で外部電場によって結晶の極性を反転できれば、当初の目的である強誘電性の発現に成功したことになる。上記のpyrene-TCPA

錯体は低温で極性結晶となることから、今後はこの相の強誘電性を誘電率の温度変化および分極-外部電場のヒステリシスの測定により確認することに注力する。また、同様の分子運動の特徴を持つ電荷移動錯体は他にもいくつか得られており、これらの構造的な共通性を抽出し、動的な機能性に基づく物質設計の指針を探る予定である。経費の節減(申請当初購入を計画した電気炉を無償で入手)によって生じた使用残と25年度の予算を併せて、連携研究者および学生のシンガポールで開催される国際会議(ICMAT 2013)での本研究成果の発表のための旅費、試料作製のための試薬類、ガラス器具類の購入、物性測定に伴う消耗品の購入に充てる。
鉄還元細菌とフェントン反応を用いた難分解性汚泥の高度嫌気性消化・資源化プロセス

フェントン反応によって生成するヒドロキシラジカルを用いて消化汚泥を部分酸化し、これを原料としたメタン発酵の連続運転をおこなった。このフローによれば、消化汚泥中の非生物分解性COD成分の約31%をメタンに転換することが可能であった。これら一連の実験結果をもとに、国際水協会(IWA)の活性汚泥モデルと嫌気性消化モデルをプラットフォームとしてフェントン処理を組み入れた数学モデルを作成した。本モデルによって連続運転で得られたメタン生成のみならず、リアクタの汚泥濃度や処理水に出現する難分解性の溶解成分の濃度も精度良く計算することができた。F県K市の下水処理施設から採取した嫌気性消化汚泥を植種源と供試汚泥にそれぞれ用い、フェントン処理を供試汚泥に施してリアクタ(有効容積9L)に添加した連続実験をおこなった。汚泥VSS単位重量あたり10%の過酸化水素添加をフェントン処理の条件とし、鉄イオンを理論当量よりも充分に多く加えた。運転においてはリアクタの汚泥を遠心分離し、その上澄液を排出することでリアクタの汚泥濃度を高めた。リアクタに投入するフェントン処理嫌気性消化汚泥の濃度をおよそ12,000 mgVSS/Lに調整し、リアクタの水理学的滞留時間を75日に設定した条件で200日の連続実験をおこなった。また、反応の収支を把握するために、リアクタから排出される液成分のTVSとバイオガスのメタンをそれぞれ計測し、一定の換算係数を乗じてCOD基準の物質収支を得た。連続運転の経過とともにリアクタ内の汚泥濃度は次第に上昇し、約200日目にはVSS換算で30 g/Lほどに達した。VSSの蓄積に対応してフェントン処理汚泥の分解が徐々に進行するようであり、リアクタ内のVSS濃度の増加は連続実験の経過に従って緩やかになった。COD基準の物質収支(投入/排出の比)は約0.9-1.1程度であり、かなり精度の高い分析結果が得られた。本リアクタにおいてバイオガスに分解した嫌気性消化汚泥は、投入CODの約15%に相当しており、フェントン処理によって嫌気性消化汚泥が生物分解される成分に転換することを確認することができた。生物反応の残渣で不活性な有機性固形物である嫌気性消化汚泥から一定のバイオガスを回収することができた。嫌気性消化プロセスに投入される原料(下水汚泥)には、リアクタ内の微生物によって分解されない不活性成分が含まれている。そのため、嫌気性消化プロセスのメタン転換率を高めるには、この成分を物理化学的に改質し、リアクタ内の微生物によって分解されるようにすればよい。この考えに基づき、不活性成分の含有比率が最も高い嫌気性消化汚泥を対象とした改質の実験をおこなった。具体的には、フェントン反応(Fe + H2O2)によって生成するヒドロキシラジカル(OH・)により消化汚泥を部分酸化し、これを原料とした連続運転によってメタン転換を数ヶ月に亘って計測した。また、この処理プロセスの改良版として、リアクタから少量の汚泥を引き抜き、これにもフェントン処理をおこなった後にリアクタに返送するフローも検討した。原料CODを基準としたメタン転換率を性能の指標に置くと、第1のフローで14.5%の転換率が得られたことに対し、改良版のフローでは効率が31.0%に向上した。このことから、フェントン処理をリアクタ汚泥と投入消化汚泥の両方におこなうことでメタン転換性能を大幅に高めることができると考えられた。これらの結果をもとに、国際水協会(IWA)の活性汚泥モデルと嫌気性消化モデルをプラットフォームとしてフェントン処理を組み入れた数学モデルを作成した。これは、フェントン処理によって基質有機物の生物学的な加水分解反応が促進することと、不活性固形成分の一部が可溶化することを骨子としたものである。COD基準の回収率(有機性固形物の分解率)はまだ15%ほどに留まるため、フェントン処理の条件を変えて分解の促進を次年度に検討する。環境保全工学本年度におこなった実験条件ではリアクタのレスポンスがかなりゆっくりしており、その安定状態を見極めることに時間を要したため。複数の装置を用いることでデータの取得を加速化する。
機能的電気刺激による麻痺肢の動作再建に関する基礎的研究

本研究の目的は、脊髄損傷などの中枢神経障害患者を対象とした機能的電気刺激による麻痺肢の動作再建の臨床応用への橋渡しとなる基礎的研究をおこなうことであった。フィードフォワード制御に関する動物実験では、麻酔下にて末梢神経、脊髄前根・後根、脊髄灰白質を電気刺激し、後肢の運動出力特性を検討した。前根あるいは後根への電気刺激ではそれぞれ全方向への運動が誘発不可能であったのに対し、末梢神経、脊髄刺激では全方向への運動が誘発可能であった。脊髄灰白質刺激では、複数の電極刺激により麻酔下で歩行様運動が誘発可能であった。上位脳を離断した除脳状態、脊髄を切断した脊髄損傷状態下での脊髄灰白質電気刺激では、麻酔下と同様、全方向への運動を誘発できたが、多くは後肢の屈曲運動であり、伸展運動は少なかった。これは脊髄灰白質中心部(いわゆる「movement primitives」に相当する部位)の神経回路が、下行路や反射路の影響を多分に受けるためと思われた。フィードバック制御に関しては、剣山型微細電極を用いてネコの後根神経節からの細胞外電位の記録を行った。大多数のニューロンからは足部の位置、速度と関連したスパイクが記録され、68個の一次感覚ニューロン(Ia,II繊維)の発火パターンからほぼ正確に足部の位置や膝・股関節の角度を予測できることが判明した。これらのデータは実験後に解析したものであるが、今後はリアルタイムで解析し、クローズドループコントロールに反映させることにより精度が高いモーターコントロールが実現可能かどうかを確認する必要がある。ネコを用いて、'剣山型'微細電極の末梢神経への移植をおこない、慢性期における安定性の検討をおこなった。複数の実験動物において同一のチャンネルから同一の筋群を4ヶ月以上にわたって刺激可能であった。慢性期には刺激閾値は約3倍に上昇し、電極のインピーダンスは約70%の低下を示した。慢性期の実験動物のトレッドミル上での歩行機能は正常であり、組織学的な検討では神経線維の形態や密度も正常に保たれていた。剣山型微細電極による末梢神経への物理的な侵襲はないと考えられ、機能的電気刺激(Functional Electrical Stimulation, FES)におけるフィードフォワード制御の可能性が示唆された。さらに末梢神経、脊髄根(前根および後根)、脊髄灰白質を電気刺激し、後肢の運動出力特性を比較検討した。前根刺激では下方および後方への運動、後根では上方および前方への運動のみが誘発可能であったのに対し、末梢神経、脊髄刺激では全方向への運動を誘発できた。脊髄刺激では、複数の電極刺激により麻酔下で歩行様運動が誘発可能であった。また剣山型微細電極を用いてネコの後根神経節からの細胞外電位の記録を行った。麻酔下で100チャンネルの電極から50以上のニューロンの記録が可能であり、大多数のニューロンは、足部の位置、速度と関連した発火パターンを示した。さらに510個の一次感覚ニューロンの発火パターンからほぼ正確に足部の位置を予測できることが示され、FESによる運動再建においてクローズドループ制御に応用できる可能性が示唆された。後根神経節における長期的な安定性については、これまでの予備実験で1ヶ月以上にわたる後根神経節からの細胞外電位の記録が可能であった。しかしながら、同一電極から異なったニューロンを記録するケース、日数が経つに従い記録可能な電極が減少し、数週程度で記録不可能になる電極も存在した。慢性期に、結合組織の増殖のため電極の先端部が後根神経節内で移動している可能性が考えられた。
顎顔面領域における高効率かつ部位特異的な遺伝子導入法の開発

本研究では、構築が容易で、導入後に遺伝子の発現が制御できるようなレトロウイルスベクターを開発し、これを高電圧パルス穿孔法で直接組織に導入して、その部位の細胞にウイルスを産生させることにより、従来より簡便に、発生中の顎顔面組織のような微小領域に、高効率かつ選択的に遺伝子を発現できるような技術基盤の確立を目指した。[1]ニワトリレトロウイルスベクターRCASにCre-lox Pシステムの応用により導入遺伝子の発現制御を試みた。感染力の弱いsubgroup Eのニワトリレトロウイルスベクターにlox-P配列を組み込み、感染力の強いsubgroup BのウイルスベクターにCre recombinaseを組み込んだ。レポーターにはGFP遺伝子を用いた。ウイルスフリーのSPF卵より線維芽細胞を分離して、GFP遺伝子を組み込んだウイルスを感染させた。その後、さらにrecombinaseを組み込んだウイルスを感染させた。感染一週間後に、蛍光顕微鏡にて細胞内でのGFP発現を観察した。GFP遺伝子のみを導入した細胞では、70%以上がGFP発現が検出された。一方、GFPおよびCre recombinase遺伝子を導入した細胞では、GFPの発現はほぼ完全に消失した。[2]また、高電圧パルス穿孔法による遺伝子導入条件の検討を行なった結果、遺伝子を導入する組織の抵抗値によって条件は、若干異なるものの、20-60V/cmの電圧で50msec、2-4回のパルスの範囲で至適であった。[3]さらに、同方法の実用化を検討する目的で、マウス培養歯胚の微小領域にソニックヘッジホッグ(Shh)遺伝子を導入する実験を行なった。Shh遺伝子がエナメルノットに導入された歯胚では、遺伝子導入部位での同遺伝子発現が確認された。また、同遺伝子に対するアンチセンスオリゴによる歯胚発生阻害作用を一部レスキューした。以上の実験結果より微小領域に、高効率かつ選択的に遺伝子を発現することは技術的に可能であることが明かとなった。平成11年度は、[1]遺伝子発現制御を可能なレトロウイルスベクターの改良と[2]高電圧パルス穿孔法による遺伝子導入条件の比較検討を行った。[1]ニワトリレトロウイルスベクターRCASにはエンベローブの異なる3つのsubgroup(A,B,E)があるために多重感染が可能である。そこで、subgroup Aベクターのcloning siteの両端にlox-P配列を組み込んだウイルスベクターと、lox-P配列部で選択的に組み換えを起こすCre recom bin aseを組み込んだsubgroup Bのウイルスベクターを作製した。clon in g siteの両端にlox-P配列を組み込んだウイルスベクターには、レポーターとなるGFP遺伝子を組み込んだ。その後、一部の細胞には、さらにrecom bin aseを組み込んだウイルスを感染させた。GFP遺伝子のみを導入した細胞では、97%以上がGFP発現が検出された。一方、GFPおよびCre recom bin ase遺伝子を導入した細胞では、約7%の細胞でGFP発現が検出された。この実験結果よりCre-lox Pシステムの応用により導入遺伝子の発現制御は、ある程度可能であることがわかった。[2]リコビナントウイルスcDNAを高電圧パルス穿孔法で直接ニワトリ胚に導入する場合の、最適条件を検討する予備的検討として、まずニワトリ胚に、レポーター遺伝子を組み込んだpSG5発現ベクターをインジェクションして、様々な条件で電圧パルスをかけた場合の遺伝子導入効率を比較した。その結果、25-50V/cmの電圧で50msec、4回のパルスで最も高効率で遺伝子導入できることがわかった。

平成12年度は、[1]遺伝子発現制御レトロウイルスベクターの改良と[2]高電圧パルス穿孔法による遺伝子導入条件の検討ならび[3]微小電極を用いた微小領域への遺伝子導入実験を行なった。[1]前年に引き続き、ニワトリレトロウイルスベクターRCASにCre-loxPシステムの応用により導入遺伝子の発現制御を試みた。本年は、感染力の弱いsubgroup Eのニワトリレトロウイルスベクターにlox-P配列を組み込み、感染力の強いsubgroup BのウイルスベクターにCre recombinaseを組み込んだ。レポーターにはGFP遺伝子を用いた。ウイルスフリーのSPF卵より線維芽細胞を分離して、GFP遺伝子を組み込んだウイルスを感染させた。その後、さらにrecombinaseを組み込んだウイルスを感染させた。感染一週間後に、蛍光顕微鏡にて細胞内でのGFP発現を観察した。GFP遺伝子のみを導入した細胞では、70%以上がGFP発現が検出された。一方、GFPおよびCre recombinase遺伝子を導入した細胞では、GFPの発現はほぼ完全に消失した。[2,3]また、高電圧パルス穿孔法による遺伝子導入条件の検討を行なった結果、遺伝子を導入する組織の抵抗値によって条件は、若干異なるものの、20-60V/cmの電圧で50msec,2-4回のパルスの範囲で至適であった。さらに、同方法の実用化を検討する目的で、マウス培養歯胚の微小領域にソニックヘッジホッグ(Shh)遺伝子を導入する実験を行なった。Shh遺伝子がエナメルノットに導入された歯胚では、遺伝子導入部位での同遺伝子発現が確認された。また、同遺伝子に対するアンチセンスオリゴによる歯胚発生阻害作用を一部レスキューした。
地球温室効果ガス分離材料の開発と実ガス評価

世界的に深刻な環境問題である地球温暖化に対し、その原因とされる二酸化炭素(CO2)排出量の削減が急務とされている。これに対し、CO2削減の抜本的かつ有効な対策として注目されているCO2回収貯留技術(CCS)の実証試験が現在世界中で進められている。本申請ではこのCCSにおける回収技術として大きく期待されている省エネルギーかつクリーンな経済性の高い膜分離法に着目する。このCO2分離膜材料には高いCO2透過性と分離性および実用環境での性能安定性が求められる。本研究の目的は、高分子と多孔性ナノ粒子からなる高分子ハイブリッド分離膜の実ガスを想定した分離性能試験および分離膜モジュールの試作を検討し、CO2高分子分離膜の実用化を目指すものである。具体的には、基課題である1実ガスを想定した不純物を含む混合ガスを用いた高分子分離膜のCO2分離性能および2分離膜の薄膜化と分離膜モジュールの作製および3新規な高分子分離膜の作製(超臨界二酸化炭素(Sc-CO2)による分離膜の作製)を計画している。2018年度は2019年度の渡航前の準備実験として、基課題である実ガスを想定した不純物のひとつである酸性ガスを含む混合ガスを用いた高分子分離膜(厚膜)のCO2分離性能を評価した。またナイフキャスティング法による高分子ハイブリッド膜の薄膜形成の初期検討を行った。また新規分離膜の創製として、超臨界二酸化炭素を用いて、ポリイミド、酢酸セルロースをはじめ、高透過性高分子であるpolymer of intrinsic microporosity (PIM-1)やポリ(1-トリメチルシリル-1-プロピン)(PTMSP)などのさまざまな高分子膜の改質を行った。当初の予定では、渡航前の準備実験として、基課題である実ガスに含まれる不純物のひとつである酸性ガスを含む混合ガスを用いた高分子ハイブリッド膜の分離性能評価、薄膜形成の初期検討、新規な高分子分離膜の創製研究として、超臨界二酸化炭素を用いた高分子分離膜の改質を年度の目標と設定した。当初の予定通り順調に研究が進んでおり、予定を十分達したと考えている。引き続き、計画に従い、研究を遂行していく。2019年度では前年度に引き続き、分離膜モジュールで重要な分離層の薄膜形成の検討を継続して行う。薄膜形成は多孔質支持体上にナイフキャスティング法により行う。膜構成は多孔質支持体、ガター層、分離層を予定している。また新規な高分子分離膜の創製として、超臨界二酸化炭素により改質した高分子分離膜の構造解析、物性評価および気体透過性評価を行い、超臨界二酸化炭素処理による膜構造の変化と気体透過性への影響を考察する。2019年度にメルボルン大学に渡航し、研究の進捗に関する打ち合わせおよび上記内容に関連する実験を行う。内定年度:2017世界的に深刻な環境問題である地球温暖化に対し、その原因とされる二酸化炭素(CO2)排出量の削減が急務とされている。
miRNAによるCYP3A4の転写後調節:薬物動態研究の新展開

主要な薬物代謝酵素であるヒトCYP3A4の発現量や酵素活性に認められる大きな個人差の原因を明らかにすることを目的として、その発現制御にmicroRNAが関与している可能性を検討した。その結果、核内レセプターであるpregnane X receptorがmiR-148aによって転写後調節されており、それが原因でCYP3A4発現量の個人差が生じていることを明らかにした。遺伝子多型や転写調節など従来の概念では説明できなかった現象を解明することができた主要な薬物代謝酵素であるヒトCYP3A4の発現量や酵素活性に認められる大きな個人差の原因を明らかにすることを目的として、その発現制御にmicroRNAが関与している可能性を検討した。遺伝子多型や転写調節など従来の概念では説明できなかった現象を解明することができたCYP3A4は肝臓および小腸に高く発現し、50%以上の医薬品の代謝に関与する最も重要な薬物代謝酵素である。CYP3A4の発現量や酵素活性には大きな個人差があり、薬効や副作用の個人差をもたらす大きな原因となっている。多くの遺伝子変異型が存在するが、遺伝子多型と表現型との関連は認められず、遺伝子多型では個人差を説明できていない。CYP3A4の誘導的発現は核内転写因子pregnane X receptor(PXR)に依存している。申請者は、CYP3A4の発現を制御している可能性のある因子としてmicroRNA(miRNA)に注目した。miRNAは約21-23塩基の小さなRNAであり、標的mRNAに相補的に結合して翻訳を抑制する。本研究では薬物代謝酵素CYP3A4とその発現を制御する転写因子PXRの発現がmiRNAによって転写後調節されている可能性を明らかにすることを目的とした。CYP3A4の3'-非翻訳領域に見出されたmiR-148が結合し得る配列をレポータープラスミドの下流に組み込み、ルシフェラーゼアッセイを行った結果、CYP3A4はmiR-148によって直接は制御されていないことが示された。一方、PXRは3'-非翻訳領域に存在するmiR-148結合配列を介してmiR-148によって制御されていることが明らかになった。複数のヒト正常肝組織を用いた検討において、PXR mRNA発現量とPXR蛋白発現量に相関関係が認められなかったことからも、PXRに転写後調節が関与していることが支持された。PXR蛋白発現量はCYP3A4 mRNA発現量と有意に相関した。以上の検討より、miR-148によるPXRの転写後調節がCYP3A4発現量の個人差の原因となっていることを明らかにした。CYP3A4は肝臓および小腸に高く発現し、50%以上の医薬品の代謝に関与する最も重要な薬物代謝酵素である。miRNAは約21-23塩基の小さなRNAであり'、標的mRNAに相補的に結合して翻訳を抑制する。複数のヒト正常肝組織を用いた検討において、PXRmRNA発現量とPXR蛋白発現量に相関関係が認められなかったことからも、PXRに転写後調節が関与していることが支持された。PXR蛋白発現量はCYP3A4mRNA発現量と有意に相関した。
膵幹細胞を起点とした腫瘍化プロセスにおけるポリコーム群遺伝子の機能解析

本研究では膵幹/前駆細胞の自己複製制御の破綻によって生じる膵発癌モデルの理解に向け、転写因子Pdx1の発現を指標とした膵幹/前駆細胞の選択的単離法の確立、および、幹細胞の自己複製制御に関わるとされるポリコーム群遺伝子Bmi1の機能解析を行った。その結果、膵幹/前駆細胞の増殖・分化はBmi1の過剰発現時に変化を認めなかった。膵発癌プロセスを生体内で解析することが重要と考えられたため、Pdx1陽性細胞において恒常活性型Kras変異を誘導することが出来る膵発癌モデルマウス(Pdx1-Cre;LSL-KrasG12D mouse)を用いて発癌プロセスを再構成し、発癌過程を解析した。その結果、幹細胞の局在部位と考えられる小葉内/間導管近傍で高頻度に前癌病変像(PanIN)が観察された。本研究より、膵幹/前駆細胞の分離技術が確立され、さらに膵発癌過程において膵幹細胞の活性化が生じている可能性が見い出された。今後、より詳細な膵発癌メカニズム解明への展開が期待される。幹細胞の「自己複製」は、細胞分化や細胞増殖などに関わる複数の遺伝子が協調しながら制御されていると考えられており、エピジェネティクスの関与が重要視されている。近年、幹細胞の形質維持に関わる分子としてポリコーム群タンパク質複合体の機能が注目されてきているが、これらポリコーム群タンパク質は様々な組織の発癌プロセスにおいても深く関連していることが明らかにされつつある。これらの背景の元、本研究では膵発癌プロセスの理解を目的として膵幹細胞におけるポリコーム群タンパク質複合体の機能解析を試みている。最近、ポリコーム群タンパク質Bmi1が様々な臓器の発癌において特に重要な機能を担っていることが報告されたことから、本年度は膵幹細胞の特性制御におけるBmi1の機能を明らかにすることを試みた。我々は先行研究において膵幹細胞の特異マーカー(pdx1)の発現を可視化可能なpdx1::DsRed2-Tgマウスを樹立しており、本研究ではこのマウスからフローサイトメトリー(FACS)膵幹細胞を選択的に単離し、特性解析を行った。その際、レトロウイルスベクターを用いてBmi1遺伝子の過剰発現を誘導し、膵幹細胞の増殖能や分化能に及ぼす影響を検討した。その結果、Bmi1は膵幹細胞の増殖性や分化に影響を与えないことが明らかとなった。今回の結果は、我々が先行研究において見いだしたBmi1が肝幹細胞の自己複製を「正」に制御することと相反しており、肝幹細胞と膵幹細胞の自己複製制御機構との間に存在する相違点を明らかにすることが重要であると考えた。現在、肝幹細胞と膵幹細胞におけるポリコーム群タンパク質の機能の差異について検討を進めている。本研究では、膵幹細胞の自己複製におけるポリコーム群タンパク質複合体の関与、ならびに、膵幹細胞における過剰な自己複製を介した膵発癌プロセスの理解を目指している。平成21年度は、膵発癌におけるポリコーム群タンパク質複合体の機能解析を行うため、ヒト膵癌の性質や組織像を最も良く再現するモデルとして知られる恒常活性型Kras変異マウス(Pdx1-Cre;LSL-Kras^<G12D>マウス)を用いた発癌プロセスの解析に力点を置いた。Pdx 1-Cre;LSL-Kras^<G12D>マウスは膵幹細胞の特異マーカーとして知られるpdx 1遺伝子の発現制御下で活性型Krasの発現誘導が生じる特徴を持ち、膵幹細胞を起点とした膵発癌プロセスの理解において有用と考えられた。まず、Pdx 1-Cre;LSL-Kras^<G12D>マウスの膵発癌過程における組織解析を行い、膵前癌病変(Pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN); PanIN)の形成時期を検討した。その結果、Pdx l-Cre; LSL-Kras^<G12D>マウスでは生後9週頃までに膵管中に粘液性の扁平上皮細胞から構成される前癌病変像(PanIN)が生じていることが観察された。次に、PanINの発生部位について検討を行ったところ、主膵管や小葉内導管に比べて小葉間導管においてPanINが高頻度に生じていることが明らかとなった。これまでに、我々は小葉間導管において膵幹細胞が存在することを見いだしていることから、膵発癌過程において膵幹細胞の活性化が生じている可能性が示唆された。

現在、膵癌モデルマウスにおけるポリコーム群タンパク質複合体の発現解析ならびに、膵癌幹細胞におけるこれら因子の機能解析を進めており、膵幹細胞を起点とした発癌プロセスの全体像の理解に努めている。本研究では、膵幹細胞の自己複製におけるポリコーム群タンパク質複合体の関与、ならびに、膵幹細胞における過剰な自己複製を介した膵発癌プロセスの理解を目指している。我々はこれまでに、肝幹細胞でPcG遺伝子Bmi1を過剰発現させると肝幹細胞の自己複製が亢進し肝発癌に至ることを見いだしている。一方で、膵幹細胞でBmilを過剰発現させても膵幹細胞のクローン性コロニー形成は促進されないことが確認された。平成22年度は、膵発癌プロセスにおけるPcGの役割について検討を行うため、ヒト膵癌細胞株およびヒト正常膵臓検体におけるPcG遺伝子の発現について検討を行った。その結果、ヒト膵癌細胞株(AsPC1,PL45,Panc-1,BxPC-3,HPAF-2,Capan-1,MIAPaCa-2)では正常ヒト膵臓組織に比べてPolycomb Repressive Complex (PRC)1構成分子であるPcG遺伝子EZH2,BMI1,RING1Bの発現増加が観察された。一方で、PRC2構成因子の発現について検討したところ、PRC2構成因子の一つであるPHC1は膵癌細胞株間で発現状態に違いを認め、膵癌細胞株間でPcGの発現パターンが異なることが明らかとなった。PRC2分子は核内でmicroRNAあるいは他の因子と相互作用を行いながら、PcGタンパク質複合体の集積部位を決定する役割があるとされている。膵癌細胞における、PcGタンパク質複合体の役割を理解する上で、PRC2分子の重要性が考えられた。
高騒音環境におけるサイレントスポット生成技術

本研究課題では工場など非常に大きな騒音が発生する環境下において、ユーザに快適な音環境を提供するサイレントスポット生成技術の開発を目的とした。そこで、快適な音環境が求められる空間にサイレントスポットを生成することにより、ユーザがいつでも耳を休めることができる環境を提供することが本研究課題の大きな目標である。このような研究目標を実現するために、パラメトリックスピーカを用いたスポット外での音の増音を防ぐシステムの開発、作業環境に物理的障害となるセンサなどを配置せずに済むバーチャルセンシング技術の開発を行い、実験を通じてその有効性を実証した。工場内ではスピーカやマイクロホンの設置位置が限定されるためアクティブノイズコントロール(ANC)においてはバーチャルセンシング技術が必須となる。しかしながら、バーチャルセンシング技術において物理マイクロホンからどの程度離れた位置で実現できるかは明らかになっていないため、本研究課題を達成するにはバーチャルセンシング技術の適用範囲の検討が急務である。そこで以下の2つの事項について検討を行った。(1)枕内にフィードバックANCを実装し,枕内に埋め込まれた物理マイクロホンを利用した場合にどの程度の距離まで既存のバーチャルセンシング技術が適用可能かどうか性能限界を明らかにした。(2)パラメトリックスピーカ(PAL)を利用したフィードフォワードANCを実装し,ユーザの耳元近くに設置された物理マイクロホンを使って,バーチャルセンシング技術を使って鼓膜位置付近で騒音を低減可能かどうか検討した。(1)ではすでに我々が提案しているバーチャルセンシング技術について実際の実験を通じてその性能限界を明らかにするとともに、なにがボトルネックになっているかを明確化することで新たなバーチャルセンシング技術の開発を検討した。具体的には、物理マイクロホンからバーチャルマイクロホン位置までの距離が5cm程度であれば十分に低減が可能であることを実証した.これについては制御対象騒音の最高周波数に依存するため,枕型ANCで対象としたMRI騒音に対しての適用範囲であるといえる。(2)では、PALのサイレントスポット生成技術への適用可能性を見出すために連携研究者のサポートの下、さまざまな実装実験を試みた。実験においては最適配置の検討、音圧レベルの検討、PALの最適数の検討などを主に行うとともにバーチャルセンシング技術の適用可能性について検討した。その結果,PALを利用したフィードフォワードANCにおいてバーチャルセンシング技術が適用可能であることを実証した。本研究課題において研究目的を達成するために以下の3点を段階的に検討する計画であった。・パラメトリックアレースピーカによるサイレントスポット生成技術の検討・物理マイクロホンとの距離が離れた場合におけるバーチャルセンシング技術の開発・上記技術の高速ディジタルハードウェアへの実装と実現そして、初年度において最初の2項目について概ねの検討を進めることができた。残された点としては新しいバーチャルセンシング技術の考案があるが、それについてもこれまで存在しなかったフィードフォワードANCにおけるバーチャルセンシング技術を提案することに成功しているため、おおむね順調に研究が進捗しているといえる。サイレントスポット生成技術に関して,今年度は工場内騒音に着目して検討を進めた.工場内騒音に対する対策としてサイレントスポットを作業者の両耳付近に生成する2つの方法について検討した.工場内騒音は広帯域な騒音であるため,フィードフォワード型の制御方法が適している.この制御方法では,参照マイクロホン地点の騒音と誤差マイクロホン地点の騒音の相関を保つことがじゅうようなため,マイクロホン間の距離を近づけることが好ましい.そのためには,システム全体の処理遅延を減らす必要がある.もし,以上のことが実現できれば,ヘッドマウント型のサイレントスポット生成システムの実現が可能となる.そこで,処理速度が高速で高いサンプリング周波数で処理が可能なFPGAでの実装を行った.結果としてマイクロホン間距離を5cm程度にしたコンパクトなヘッドマウント型サイレントスポット生成システムの製作に成功し,騒音低減も十分に行えることが実際の工場内における実験を通じて実証された.一方,工場内では椅子に座って作業を行うことがあるため,ヘッドレスト型のサイレントスポット生成システムも考えられる.ヘッドレスト型とは,椅子のヘッドレスト部に制御音源および誤差マイクロホンを配置し,椅子に座っている人の両耳付近にサイレントスポットを生成するシステムである.これによって,作業者は自然な状態で静かな音環境を享受することができる.しかし,そのようなシステムを構築するには騒音低減が行われる誤差マイクロホン地点を作業者の耳付近に設置しなければならないが,実際にはヘッドレスト部にマイクロホンは内蔵されるため,所望の場所にサイレントスポットを生成できない.そこで,バーチャルセンシング技術を新たに開発するとともに,それをヘッドレストシステムに導入して,実際の工場内において実験を行った.その結果,十分な騒音低減を両耳付近で達成することができた.サイレントスポットを生成技術でキーとなるバーチャルセンシング技術およびFPGAによる高速演算技術を確立し,実際の環境において十分な騒音低減(サイレントスポットの生成)が行えることが実証された.バーチャルセンシング技術についてはさまざまな手法がこれまで提案されているが,それらに比べて環境変化にロバストな新しい枠組みを提案することができ,その有効性をシミュレーションならびにフィールド実験を通じて実証することができた.また,FPGAによる高速演算技術を利用して非常にコンパクトなヘッドマウント型のサイレントスポットシステムを構築することにも成功し,その有効性をフィールド実験を通じて実証できた.以上のことから,本研究課題を当初の計画通りに進めることができたといえる.サイレントスポット生成技術に関して,今年度はフィードフォワードシステムのマルチチャンネル化を中心に検討を進めた.工場内などの様々な方向から騒音が到来する環境においてサイレントスポットをユーザーの両耳付近に生成するための方法について検討した.騒音の多くは広帯域な騒音であるため,フィードフォワード型の制御方法が適しているが,参照

マイクロホン地点の騒音と誤差マイクロホン地点の騒音の相関を保つ必要があるため,マイクロホン間の距離を近づける必要がある.これまで,ヘッドマウント型のサイレントスポット生成システムの実現法として,処理速度が高速で高いサンプリング周波数で処理が可能なFPGAを利用してマイクロホン間距離を5cm程度にしたコンパクトなヘッドマウント型サイレントスポット生成システムの製作に成功し,騒音低減も十分に行えることを実験を通じて実証してきた.しかし,低減可能な騒音到来方向が限定されていたため,参照マイクロホンを増設したマルチチャンネルシステムの導入を行った.その結果,非常に広範囲からの騒音に対して低減が可能となることを実験ならびに理論を通じて実証した.一方,ヘッドレスト型のサイレントスポット生成システムについてもマルチチャンネル化の有効性について検討を行った.ヘッドレストシステムを構築するには騒音低減が行われる誤差マイクロホン地点を作業者の耳付近に設置しなければならないが,実際にはヘッドレスト部にマイクロホンは内蔵されるため,所望の場所にサイレントスポットを生成できない.そこで,バーチャルセンシング技術の導入を行い,その有効性をこれまで実証してきた.本年度はマルチチャンネル化した場合の理論の構築と実験による実証をともに行った.その結果,高い騒音低減効果を実現するヘッドレスト型のサイレントスポット生成システムの構築に成功した.本研究課題では工場など非常に大きな騒音が発生する環境下において、ユーザに快適な音環境を提供するサイレントスポット生成技術の開発を目的とした。そこで、快適な音環境が求められる空間にサイレントスポットを生成することにより、ユーザがいつでも耳を休めることができる環境を提供することが本研究課題の大きな目標である。このような研究目標を実現するために、パラメトリックスピーカを用いたスポット外での音の増音を防ぐシステムの開発、作業環境に物理的障害となるセンサなどを配置せずに済むバーチャルセンシング技術の開発を行い、実験を通じてその有効性を実証した。工場内騒音に対応できるPALの構成やバーチャルセンシング技術について一定の成果が得られたため、本格的なサイレントスポット生成技術の構築に研究のフェーズを進める。具体的には(1)PALを用いたマルチチャネル制御での実現並びにフィールド実験、(2)バーチャルセンシング技術を用いたマルチチャネル制御での実現並びにフィールド実験である。
cGMP系の血管平滑筋細胞分化決定における新しい意義に関する分子医学的研究

これまで我々は、ナトリウム利尿ペプチドがcGMP系を活性化しvascular growthに対して抑制的に作用することを明らかにした。更に、ナトリウム利尿ペプチドの一つであるCNPが血管内皮細胞において生合成されることを明らかにし、CNPがNOと並ぶペプチド性のEDRFであることを証明し、“血管壁ナトリウム利尿ペプチド系"という概念を提唱した。最近、CNP遺伝子組み換えアデノウイルスを構築し、培養血管平滑筋細胞にCNP遺伝子を導入し過剰発現させることでcGMP系を活性化すると、増殖がGl期で停止するとともに、再分化が生ずるという新しいcGMP系の作用を報告した。更に、心血管系特異的ホメオボックス遺伝子であるGaxがcGMP系の活性化によりその遺伝子発現が亢進することも報告し、cGMP系において転写因子Gaxという新しいシグナル伝達経路が存在する可能性を提示した。本年度は、cGMPカスケードにおいてcGMP産生よりGax発現亢進に至るシグナル伝達経路を明らかにするため、我々が既にクローニングに成功したヒトcGMP依存性プロティンキナーゼ(Gキナーゼ)タイプIαについて検討した。すなわち、GキナーゼのN端部の二重化ドメイン、cGMP結合ドメインを欠失させたミュータントを作成し、βアクチンプロモーター、サイトメガロウィルスエンハンサーを有する発現ベクターを構築した。Gキナーゼ特異的基質を用いたin vitroのGキナーゼkination assayを確立し、このミュータントGキナーゼがcGMPを必要としない持続活性型constitutive activeであることを明らかにした。更に、このミュータントGキナーゼ発現ベクターを用い、培養血管平滑筋細胞の遊走、増殖が著明に抑制されることを明らかにし、cGMPカスケードによる血管平滑筋細胞のフェノタイプ決定におけるGキナーゼの関与を証明した。更に、CNP-cGMP-Gキナーゼ-Gaxに至る血管平滑筋分化決定におけるシグナル伝達経路においてcyclin/CDK complexの抑制因子であるp21^<CIPl>の関与を明らかにした。
言語・非言語コミュニケーション評価に基づく高齢者の多様性理解と支援

高齢者の多様性を、言語・非言語コミュニケーションの視点から、高精度に評価し、効果的に支援する学術的枠組みを構築する。社会心理学のコミュニケーション理論と測定手法を、工学技術と融合させることで学際的に拡張し、高齢期における社会性を多角的に理解することで、従来の年齢による画一的な高齢者定義を発展的に深化させる。具体的には、テレビゲーム課題を用いた個人で完結する従来型の心身マルチタスクの手法を、ロボットへ拡張する。さらに、個人的な認知身体機能だけではなく、社会的な認知身体機能を評価することで、高齢期における多様な個人に応じた支援を提案する。
モルモット抗原吸入誘発喘息における好中球の関与についての研究

1モルモットの感作:ハートレイ系雄モルモットを購入。生後4週と6週に、Ascaris suum抗原20μgを覆腔内投与した。7週目に、5mg/ml濃度のA. suum抗原液を10分間吸入させ、感作を成立させた。2抗原吸入誘発試験:モルモットの生後8週目の時点で、A. suum抗原液を吸入させ、呼吸抵抗の変動を記録した。呼吸抵抗は、前値を100%とすると、吸入誘発直後には平均182.3±16.0%まで増加し、その後次第に低下し、吸入2時間後には124.0±8.4%になった。しかし、呼吸抵抗はその後再上昇し、吸入4時間後に、135.1±12.2%となり、吸入5から6時間後には再度低下した。このように、抗原吸入誘発試験によりモルモットは二相性の喘息反応を示した。3 BALF中エラスターゼ値の測定:抗原吸入誘発前と吸入6時間後、モルモットに麻酔下に気管内カニューレを留置し、気管支肺胞洗浄を施行した。生理食塩水を2mlづつ4回注入して洗浄液を回収、遠心し、その上清中エラスターゼをELISA法を用いて測定した。吸入誘発前のBALF中エラスターゼ値は全例測定感度以下であったのに対し、吸入6時間後では33.2±6.8μg/lと増加していた。
反跳ドップラーシフト測定装置によるN=Z近傍の電磁モーメントの測定

A=80領域のN=45の遷移核では高スピン・高励起状態になるにつれて、独立粒子的な準位から集団的な準位に変化する。準位の寿命測定から電磁モーメントについてモデルと比較し、原子核の形状の励起エネルギー、中性子数による変化を調べること興味がある。これらの核種は重イオン核融合反応で生成されsinglesのγ線スペクトルは多くの核種からのγ線で満たされる。Si・ボールは重イオン核融合反応で生成される出口チャンネルの高い選別能力と高い検出効率を持っている。プランジャー装置によるDoppler Shift Recoil-Distance Methodはpsecからnsecの核準位の寿命測定に有効である。本研究は両装置の同時使用により進められた。1。Si・ボールとプランジャー装置の同時使用の特徴1)高い検出効率の荷電粒子とγ線の同時計測はクーロン励起、生成される放射性核種からのγ線は著しく低減され、目的核種のγ線の検出効率は落ちない。2)加工性の良いAuのバッキングとストッパーの使用により、両膜共に平滑な面を得た。3)ボールの検出効率はターゲット周りの物質により低くなっているが、荷電粒子多重度のゲートは非常に強力である。4)反応で生成される主な核種の場合、測定時間は短時間で済み1点あたり1時間で充分である。2。(^<58>Ni+^<16>O)反応によりソフトな核種でかつ異なる形状が共存するAs,Seでの解析が進んでいる。3。(^<33>S+^<58>Ni)反応でN=45の遷移核^<85>Zrを生成した。この原子核の低励起状態では独立粒子の性格が強いが高スピン・高励起状態では集団的な性質が観測されている。4。北欧諸国の研究者とのSi・ボールを用いた共同実験で^<100>Sn近傍核の^<102>Sn,^<96>Cdの励起状態を観測した。またA=60近傍核の研究をSi・ボールにより、国内のクリスタル・ボールを用いて行った。1。2。3。4。1、高精度のプランジャーシステムの開発2、Si・ボールの改良現行のSi・ボールは12個の5角形のSi検出器から成り立っているが、プランジャー装置のターゲット・キャッチャー部をSiボール内部に納めるために新たに20個の6角形のΔE-Si検出器を導入して、既存のSi検出器と共に大きな内部空間(内接球の直径で約8.5cm)を確保する事ができた。3、真空チェンバーの設計・製作重イオン融合反応に伴う荷電軽粒子の多重度測定装置であるSi・ボールとプランジャー装置の同時使用を可能にし、かつ最前方に於かれた高分解能Ge検出器によりγ線を高検出効率で測定するために、コンパクトな真空チェンバーを設計・製作することが出来た。4、その他(1)既設のプランジャー装置による^<145>Smの実験を終了しその解析を進めている。これにより^<145>Smの準位構造に於ける定量的な議論が進み、準粒子状態への理解が進んだ。これらの経験は今回の装置の設計に於いて非常に有益であった。