hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
選点法を用いた高精度時間積分公式の開発と非定常微分方程式系への応用

スペクトル選点法は既に開発されている手法であるが,いままでは無限精度を持つことだけ強調されて応用されてきた.それをここでは,無限精度ではなくむしろ任意精度に設定できるという特徴に着目して,任意次数の時間積分公式として新たな位置づけを行った.このような観点から見ると,いままでの次数が代わると公式自体が大幅に変わってくる時間積分公式とは全く異なった,選点数によって次数が任意に自由に設定できるという全く新しいしかも使い易い時間積分公式が誕生したといえる.また,それを応用した新たな手法をいくつか開発してスペクトル選点法による数値シミュレーションの適用範囲を大幅に広げた.具体的な内容を以下に述べる.1.スペクトル選点法による時間積分公式の高精度性との安定性解析スペクトル選点法による時間積分法は,理論的には選点数と次数が比例し絶対安定であることが予想されたが,数値実験によりそれが確認された.このことから,時間刻みを大きくとり任意の高次精度の計算をすることによって,丸め誤差の影響を受けにくい長時間積分が可能になった.2.スペクトル選点法の高速化手法の開発差分法などでも(非線形)連立一次方程式が反復で解かれるのと同様,スペクトル選点法でも反復法が用いられる.スペクトル選点法は,精度が高い反面計算規模が大きくなると行列の性質が悪くなり,前処理なしでは反復計算が収束しない.ここでは,いままでの拡張となっている前処理を新たに開発した.この前処理法によっていままでより少ない計算時間でスペクトル選点法の大規模数値シミュレーションが可能になった.3.非定常偏微分方程式系への応用時間空間ともにスペクトル選点法で離散化し写像関数を用いた固定領域法を併用することで,自由境界問題に対する新たな高精度数値計算手法を開発し,数値計算でその高精度性を確認した.スペクトル選点法は既に開発されている手法であるが,いままでは無限精度を持つことだけ強調されて応用されてきた.それをここでは,無限精度ではなくむしろ任意精度に設定できるという特徴に着目して,任意次数の時間積分公式として新たな位置づけを行った.このような観点から見ると,いままでの次数が代わると公式自体が大幅に変わってくる時間積分公式とは全く異なった,選点数によって次数が任意に自由に設定できるという全く新しいしかも使い易い時間積分公式が誕生したといえる.また,それを応用した新たな手法をいくつか開発してスペクトル選点法による数値シミュレーションの適用範囲を大幅に広げた.具体的な内容を以下に述べる.1.スペクトル選点法による時間積分公式の高精度性との安定性解析スペクトル選点法による時間積分法は,理論的には選点数と次数が比例し絶対安定であることが予想されたが,数値実験によりそれが確認された.このことから,時間刻みを大きくとり任意の高次精度の計算をすることによって,丸め誤差の影響を受けにくい長時間積分が可能になった.2.スペクトル選点法の高速化手法の開発差分法などでも(非線形)連立一次方程式が反復で解かれるのと同様,スペクトル選点法でも反復法が用いられる.スペクトル選点法は,精度が高い反面計算規模が大きくなると行列の性質が悪くなり,前処理なしでは反復計算が収束しない.ここでは,いままでの拡張となっている前処理を新たに開発した.この前処理法によっていままでより少ない計算時間でスペクトル選点法の大規模数値シミュレーションが可能になった.3.非定常偏微分方程式系への応用時間空間ともにスペクトル選点法で離散化し写像関数を用いた固定領域法を併用することで,自由境界問題に対する新たな高精度数値計算手法を開発し,数値計算でその高精度性を確認した.
刺激応答性コアセルベートによるキラル認識場の構築

分子設計された水酸基またはカルボキシル基を有する2種類のイソプロピルアクリルアミド型モノマーを合成し、それらとイソプロピルアクリルアミドとの共重合体を調製した。得られたコポリマーの温度応答性挙動に及ぼすコモノマー組成、塩濃度、pHの影響を詳細に追究した。さらにこれらの2種類のポリマーのコアセルベート形成を検討した。その結果、それぞれのコポリマーの曇点以上に加熱すると、連鎖同士が均一に混合したコアセルベート滴が形成されることを確認した。さらに、水酸基を利用して架橋反応を行い、相互侵入網目構造を有するミクロゲルの合成に成功した。得られたミクロゲルの温度応答挙動、pH応答挙動を詳細に検討した。その結果、構成する2種類の温度応答性、pH応答性に反映した極めて興味深い性質を発現することが明らかとなった。水酸基を有する新規温度応答性高分子のコアセルベート形成を利用してハイドロゲル微粒子の作製を行った。この高分子の水溶液を加熱してコアセルベート滴を形成後、ジビニルスルホンを架橋剤として反応を行うことによりハイドロゲル微粒子が得られた。さらに、カルボキシル基を有する温度応答性高分子の刺激応答挙動を詳細に解析し、その結果溶液中のpH及びイオン強度を制御することでこのポリマーもコアセルベート形成を示すことが明らかとなった。そこで水酸基およびカルボキシル基を有する温度応答性高分子が同一環境でコアセルベートを形成できる条件を検討し、この条件下で二成分系から形成されるコアセルベートを利用してsemi-IPN(相互進入網目構造)ハイドロゲル微粒子の調製を行った。この二成分系から発現されるコアセルベート滴はその内部に二種類の高分子鎖を含んだ状態で形成され、従って上述した手法により水酸基を有する高分子鎖のみを選択的に架橋することでゲルの網目にカルボキシル基を有する高分子鎖が物理的に絡み合ったsemi-IPNハイドロゲル微粒子を作製することに成功した。得られたsemi-IPNゲルは粒径が約2μm程度の比較的単分散な粒子であり、また高い分散性を示した。従って本研究はsemi-IPNハイドロゲル微粒子を作製する新規な調製法を示すものであり、また本手法は二成分系から形成されるコアセルベート滴に架橋剤を添加するだけと非常に簡便であるにもかかわらず、単分散なsemi-IPNハイドロゲル微粒子の調製が可能なことからその工業的価値は極めて高いと思われる。分子認識については、実験を継続中である。昨年度から継続して水酸基を有する新規温度応答性ポリマーのコアセルベート形成を利用してハイドロゲル微粒子の作製およびその性質について詳細な検討を行った。カルボキシル基を有する別の温度応答性高分子との相互侵入網目構造形成の確認のために、架橋に関与しないカルボキシル基を有する温度応答性連鎖に蛍光物質を固定し、蛍光顕微鏡によりその分布状態を観察した、その結果、すべてのハイドロゲルに蛍光発光が均一に観察された。これは、コアセルベートを形成する両ポリマーが偏りなく混合していることを示している。今後、その応用研究を検討していく。コアセルベートの材料化を積極的に行うためには、高収率で回収する必要がある。昨年度までに、収率に影響すると考えられる分子量の効果について検討を開始した。実験は水酸基を有する温度応答性ポリマーにおいて、分子量の異なるポリマーを用いて種々の条件でコアセルベート滴を形成させて、コアセルベート層と水層を分離した。凍結乾燥後、重量を測定するとともに、GPCにより平均分子量および分子量分布を追究した。その結果、これまでの文献報告とは異なり、高い収率でコアセルベートが回収されることがわかった。分子量の解析の結果、コアセルベート層の分子量は増大すること、さらに分子量分布が狭くなっていることが判った、これは、分子量の大きいものから先にコアセルベート層を形成し、分子量の比較的小さいものが水和状態を維持してコアセルベート形成に関与できなかったことを示している。昨年度合成に成功した水酸基を有する新規温度応答性ポリマーとカルボキシル基を有する温度応答性ポリマーの相互侵入網目構造型のミクロゲルの温度応答性を評価した。ゲルは酸性条件下からpH6付近を上回った所で急激に膨潤し、不連続的な体積変化を示した。これはゲルの網目に物理的に絡まった状態で存在しているカルボキシル基ポリマー鎖が、そのpKa近傍であるpH6付近で急激に脱プロトン化が促進され、イオン水和による親水性の大幅な増加や高分子鎖間の静電反発によりゲルが膨潤したものと考えられる。次に塩基性条件下において、マイクロゲルは温度上昇に伴い、二段階の収縮挙動を示すことがわかった。

この条件下では、semi-IPNマイクロゲルを構成する二種類のHIPAAmポリマー鎖及びCIPAAmポリマー鎖の相分離温度はそれぞれ51.0°C及び70.0°Cであることが確認されている。すなわち温度の上昇に伴い、始めに51.0°Cに相分離温度を有するHIPAAmポリマー鎖のゲルネットワークが脱水和を引き起こしてゲルが収縮し、その後さらに高温度側で70.0°Cに相分離温度をもつCIPAAmポリマー鎖の温度応答性に基づき再び収縮したため、結果的に二段階の応答挙動を引き起こしたものと考えられる。一方、酸性条件下においても、semi-IPNゲルを構成するHIPAAmポリマー鎖及びCIPAAmポリマー鎖の相分離温度はそれぞれ49.4°C及び28.0°Cと大きな差があることが確認されている。しかし興味深いことに、この条件下でマイクロゲルは一段階の応答挙動を示した。これは酸性条件下ではCIPAAmポリマー鎖のカルボキシル基がプロトン化しているためにHIPAAm鎖のネットワークと水素結合により相互作用し、従ってCIPAAmポリマー鎖とHIPAAm鎖のネットワークが連動して協調的に温度応答性を誘起したため一段階の収縮挙動を引き起こしたことが考えられる。
パイプライン分散並列処理によるリアルタイムフィードバックシステムの研究

超高速パイプライン分散並列処理フレームワークの開発を行い、それをもちいたリアルタイムフィードバックを可能にした。計算機1台の中でマルチコアCPUを用いてパイプライン並列処理を行うコアフレームワークを核として、ネットワーク接続されたPCクラスタ上に処理を展開する外部フレームワークをかぶせることにより、大規模なパイプライオン分散処理を実現した。Belle II実験の高次トリガーテストベンチを使用して、このフレームワークの性能評価を行い、期待通りの性能が達できることが確認された。このシステムはBelle II実験のデータ収集システムの一部として使用されることになっている。3年度に渡る研究計画のうち初年度に当たる今年度は、パイプライン並列処理を行う基本要素となるコアフレームワークの開発に注力した。計画当初はBelleII実験とHSCで共通に使用する予定であったroobasfと呼ばれるフレームワークをベースにして開発を進めたが、それぞれの実験に特化された部分が多く一般的に使用するには難があることがわかった。そこでBelleII実験に参加するドイツグループと共同で新たにbasf2と呼ばれるフレームワークを開発し、これに並列処理機能を搭載することで、コアフレームワークとして使用することにした。本研究費で購入した2台のマルチコアCPUを搭載したPCサーバーを使用して、並列処理機能の実装を集中的に行い、実際に動作することを確かめた。しかし現在の実装では並列処理機能がユーザーに対して完全にトランスペアレントにならないため、さらに別の実装の研究を続けることにした。複数のPCの間を結んでパイプライン並列処理を行うために、各PCの上で動作するパイプラインカーネルの開発を行った。Belle II実験と共同でこの研究をすすめ、basf2と呼ばれるソフトウェアフレームワークとして実装を行った。このフレームワークはソフトウェアバス構造をもち、単機能のモジュールと呼ばれるソフトウェアのコンポーネントを複数プラグインすることで、それらをパイプライン実行するという機能をもつ。さらにマルチコアCPUを持つPCでは、そのパイプラインを分割し並列処理する機能を実装した。このパイプラインカーネルの完成後、Belle2のソフトウェアを動作させ性能評価を行った。使用したベンチマークソフトウェアは2種類である。一つはBelle2検出器のシミュレーションのアプリケーションである。これは1つのパイプラインで物理イベントを生成し、それを複数の別のプロセスに送り並列パイプライン処理により検出器シミュレーションを行い、その結果をまとめ別のパイプラインでファイルに記録するものである。これはCPU boundなアプリケーションの性能評価を行うものである。もう一つは前のベンチマークでかかれたデータファイルを1つのパイプラインで読み込み、複数のパイプラインでイベントリコンストラクションを行い、その結果を出力パイプラインでファイルに書き出すもので、入出力のロードが高い場合の性能評価を行うものである。性能測定には32coreを持つPCサーバーを用い、パイプラインを実行するcoreの数を変化させ実行性能の向上を測定した。その結果どちらのアプリケーションにおいても32 coreまでの直線的な性能向上が確認でき、並列パイプライン処理による性能向上が実証された。また入出力の帯域幅がハードウェアの限界に近い状況においても性能が低下しないことも確認された。前年度までに開発したパイプライン並列処理カーネルを複数のPCで動作させ、ネットワークで接続した大規模PCクラスターでパイプライン並列処理を行う最終的なパイプラインフレームワークの開発をおこなった。パイプライン同士を接続する機構は、前年度開発したマルチコアPCによるパイプライン並列処理に用いた、リングバッファとオブジェクトエンコード・デコードを組み合わせた機構をネットワーク接続対応に拡張することにより実装した。またネットワーク上の多数のPCの動作を制御するシステムをPythonとsshを用いて組み込んだ。フレームワークの完成後、Belle II実験のデータ収集システムの開発のためにKEKに設置された高次トリガーテストベンチを用いて性能評価をおこなった。このテストベンチは総計20台のマルチコアPCサーバーが10GbEネットワークで接続されており、ネットワークを越えたパイプライン並列処理動作の限界性能の測定が可能である。性能測定には前年度のパイプラインカーネルの評価に使用したものと同一の2つのベンチマークプログラム、すなわち検出器シミュレーションとイベントリコンストラクションを使用した。入力サーバーの上のパイプラインで読み込んだデータを複数の処理ノードの入出力パイプラインに対してネットワーク越しに並列に送出し、各ノードにおいてさらにマルチコアを用いた並列パイプライン処理を行い、結果を出力サーバーに集め記録する、その実時間を測定することで性能を測定した。並列パイプライン処理に使用するcoreの数を順次増加させ、実行時間を測定したところ、ネットワーク上の総計200を越えるcore数に対して直線的な性能向上が確認できた。その際入出力の性能を限界まで引き出せることも確認できた。複数のPCをつないで行うパイプライン並列処理の核となるフレームワークをほぼ計画どおり開発することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に開発したパイプラインカーネルを複数のPCで実行しその間をネットワークでつないでデータを流して大規模なパイプライン処理を行うフレームワークの開発を次年度に行う。
ヒトの複合動作生成のための力学的動作理解

最終年度である二年目は,新たな環境条件に対応した動作の推定,すなわち評価関数の推定の可能性を探るため,前年度に構築した評価関数同定による動作表現手法による表現と,その分析を行った.前年度構築した評価関数同定手法を用いることで,計測された持ち上げ動作は,あらかじめ与えた力学的意図を表す評価式それぞれの動的な係数として表現される.新しい環境条件として,棚高さに応じた見通しのよさが必要となるため,棚高さに応じた係数の変化の分析を行うこととした.力学的意図としては,重心安定性,関節トルク低減の二つの項を考慮し,それぞれを単体で用いた場合と,両者を組み合わせた場合について,関節角度の変化とともに視覚化を行った.その結果,動的な係数の変化パターンは,関節によって,また用いる評価式(の組み合わせ)によって異なることがわかった.まず,動作全体を一かたまりで捉えた場合,ピークの位置やゲインの観点から,大きく分けて二種類のパターンが見られた.このことから,動作自体が環境条件に応じて,大きく分けていくつかのグループに分けられることが予想される.また,より詳細に結果を見ていくと,環境条件(棚高さ)に対するパラメトライズが可能であるような規則的なパターン変化が,動作を時系列データで捉えた場合に,立ち上がるフェーズ,荷物を置くフェーズなど異なる区分で現れ,評価項目の選び方によっては,関節角度パターンよりも見通しが良いことが分かった.以上から,区間毎あるいは関節毎に,評価項目を適切に切り替えることで,新たな条件での動作を推定可能であると考えられる.初年度は,動作理解のための動作表現の基礎手法構築と,その検証を目的として研究を進めた.まず,動作表現手法の概念設計として,持ち上げ動作を,手先軌道が与えられたときの冗長自由度マニピュレータの制御問題として定式化した.このとき,冗長自由度分を決定する評価関数は,ヒト動作を決定付けると推定されるいくつかの力学的意図を関数記述した評価項目の重み付き線形和で表現できると仮定した.各瞬間に対して,関節角速度が最もよく計測データに適合するよう,各評価項目の重み係数(以下評価重み係数と呼ぶ)を求める手法を構築した.これにより,計測された動作を,力学的意図の時変の構成比率という物理的意味を持った数学モデルとして記述することが可能となる.計測動作そのものの再構成が可能なだけでなく,荷重の大きさなど外部の要因に対する動作の変化が表現可能となっている.次に,1で提案した表現手法の有効性を検討するため,4種類の高さの棚を準備し,成人数名について,これを持ち上げ設置する動作を計測した.各データに対し時変の評価関数(重み係数)を求めることで,計測した動作を再生成できることを確かめた.力学的意図,すなわち評価項目としては,重心安定性,手先における可操作性,準静的なトルク低減の3項目を実装した.重み係数を表したグラフの解析から,各関節で変化パターンが異なること,その項目の変化が乏しいところでは過大な重み係数を生じ振動的となること,動作の一部で,棚高さに応じた線形的なパターン遷移が見られることが明らかになった.したがって,動作を時間軸で適切に区切り,評価項目を切り替えることで,外部条件の変化に応じた動作推定により役立つ表現になることが期待できる.最終年度である二年目は,新たな環境条件に対応した動作の推定,すなわち評価関数の推定の可能性を探るため,前年度に構築した評価関数同定による動作表現手法による表現と,その分析を行った.前年度構築した評価関数同定手法を用いることで,計測された持ち上げ動作は,あらかじめ与えた力学的意図を表す評価式それぞれの動的な係数として表現される.新しい環境条件として,棚高さに応じた見通しのよさが必要となるため,棚高さに応じた係数の変化の分析を行うこととした.力学的意図としては,重心安定性,関節トルク低減の二つの項を考慮し,それぞれを単体で用いた場合と,両者を組み合わせた場合について,関節角度の変化とともに視覚化を行った.その結果,動的な係数の変化パターンは,関節によって,また用いる評価式(の組み合わせ)によって異なることがわかった.まず,動作全体を一かたまりで捉えた場合,ピークの位置やゲインの観点から,大きく分けて二種類のパターンが見られた.このことから,動作自体が環境条件に応じて,大きく分けていくつかのグループに分けられることが予想される.また,より詳細に結果を見ていくと,環境条件(棚高さ)に対するパラメトライズが可能であるような規則的なパターン変化が,動作を時系列データで捉えた場合に,立ち上がるフェーズ,荷物を置くフェーズなど異なる区分で現れ,評価項目の選び方によっては,関節角度パターンよりも見通しが良いことが分かった.以上から,区間毎あるいは関節毎に,評価項目を適切に切り替えることで,新たな条件での動作を推定可能であると考えられる.
糖尿病マウスに接種したがん細胞の増殖：マウスに与える食餌の効果

糖尿病(DM)は生活習慣と関連したがんの発症の高リスク群である。ストレプトゾトシン(STZ)によりDM化したBALB/cマウスにColon26大腸癌細胞(5x104)を皮下移植し担がんマウスを作り、n-3系不飽和脂肪酸としてイコサペント酸エチル(EPA)を100mg/bodyで連日経口投与した。EPA投与による腫瘍進展は抑制傾向にあるが、免疫担当細胞数には差異はなかった。一方、DM/担がんマウスにEPA投与を行った群に選択的なNK細胞活性の顕著な低下が見られた。DM併発がん患者におけるEPAの摂取は腫瘍進展を促進するものではないが、NK細胞の活性低下による免疫監視低下には注意が必要と考える。Streptozotocinによる糖尿病マウスに移植可能な乳癌を接種し、糖尿病合併乳がんマウスモデルを作製し検討を行った。Glucose濃度の違いにより4T1乳がん細胞の増殖が72時間以上になると増加することが分かった。また、糖尿病状態では、乳がんの進展が促進された。そこで、当該モデルにn-3系不飽和脂肪酸を豊富に含むエイコサペンタエン酸(EPA)を摂取させ、がん進展と転移動態を試験したところ、がんの増殖を抑制する可能性が示唆された。1.糖尿病合併乳がんマウスを作製し、腫瘍増大の解析BALB/cマウスにstreptozotocin (200mg/kg)を腹腔内接種し糖尿病マウスを作製後、エイコサペンタエン酸投与群と生食投与群の2群で実験を行った。BALB/cマウスに由来する大腸癌細胞株Colon26(5X 105個)を皮下に接種し、腫瘍径を計測することにより腫瘍サイズを経時的に計測し、生存率を検定した。がんの種類(発生母地)による応答性の違いが存在する可能性から、同じBALB/cマウスに由来する乳癌細胞株4T1を用いて同様の試験を実施した結果、糖尿病では乳がんの進展が促進した。2.糖尿病合併乳がんマウスにおけるがん転移促進の解析前述と同様に糖尿病化したLB/cマウスと食餌下で、血行性転移能についての試験を行った。この際、移植するがん細胞株はpMSCV-luciferaseレトロウイルスによりホタル由来luciferaseを安定的に発現するマウスの尾静脈から接種し、全身における転移状態を計測するがん細胞に由来するluciferaseの発光を指標に定量的に解析した。肺においては、糖尿病で転移する率が低下した。糖尿病モデルマウスにおける4T1乳がん細胞の腫瘍進展について、luciferase(Luc)発光による生体内イメージング解析を行った。また、4T1細胞にLucを安定発現させた4T1-Luc細胞(2×105)をBALB/cマウスの乳腺脂肪組織に接種し、同所性乳がんモデルマウスを作製し、担がん状態と糖尿病/担がん状態について比較検討した。その結果、1)マウス乳癌細胞株では高血糖状態で細胞増殖が促進された。2)STZによりDM化した担がんマウスでは個体生存率が低下した(vs担がんマウス)。しかしながら、DM化した担がんマウスでは転移は促進されなかった。3)担がんマウスの脾臓では未熟骨髄細胞の割合が顕著に増加するが、それはDMの有無には関係しない(T細胞、B細胞、NK細胞の割合は大きな変化はない)。4)DM化した担がんマウスにおけるエイコサペンタエン酸(EPA)投与は対照群と比較してNK細胞活性を阻害した。これらの結果から、糖尿病/担がん群における造腫瘍性の増大と個体生存率の減少は、高血糖状態における4T1-Luc細胞の増殖刺激に加え、宿主免疫監視機構の低下が関与することが考えられた。当該モデルにn-3系不飽和脂肪酸を豊富に含むEPAを摂取させ、がん進展と転移動態を試験したところ、がんの増殖を抑制する可能性が示唆された。糖尿病(diabetes Mellitus:DM)における高血糖状態は大腸がんや乳がんなどの生活習慣と関連したがんの発症の高リスク群である。特にDM状態における脂肪摂取の在り方はインスリン抵抗性と相まって、DM状態に悪性腫瘍(がん)を併発した患者の食事療法に対して重要であると言える。これまで魚油に豊富に含まれているn-3系不飽和脂肪酸の摂取は健常人には発がん予防として推奨されてきた。本研究では、宿主免疫監視の観点から、高血糖状態におけるがん進行とn-3系不飽和脂肪酸の役割について検討を試みた。ストレプトゾトシン(STZ)をBALB/cマウスの腹腔内に投与(200mg/kg)し、血糖値400mg/dl以上の個体をDMとした。さらにColon26大腸がん細胞(5万個)を皮下移植し胆がんマウスを作製した。n-3系不飽和脂肪酸としてイコサぺント酸エチル(EPA:エパデール)を0.1mL/body/day(薬物量として100mg)連日経口投与した。DM併発胆がんマウスに通常食を与えた群ではDX5+NK細胞は維持されていた。各群におけるColon26由来腫瘍増大に大きな差は観察されなかった。一方、脾細胞に含まれるNK細胞活性を評価の為、luc活性による細胞障害性を評価した。EPA投与を行った群に選択的に顕著なNK細胞活性の低下が観察された。

以上の結果から、DM併発がん患者におけるn-3系不飽和脂肪酸の摂取は腫瘍進展を顕著に促進させることはないものの、Nk細胞の活性低下から宿主免疫観視機能の低下が懸念材料となることが示唆された。EPAを投与することにより、NK細胞の活性が低下するすることから、DMを併発した担がん患者場合においては、EPAの摂取は避けることが望ましいと考えられた。糖尿病(DM)は生活習慣と関連したがんの発症の高リスク群である。ストレプトゾトシン(STZ)によりDM化したBALB/cマウスにColon26大腸癌細胞(5x104)を皮下移植し担がんマウスを作り、n-3系不飽和脂肪酸としてイコサペント酸エチル(EPA)を100mg/bodyで連日経口投与した。EPA投与による腫瘍進展は抑制傾向にあるが、免疫担当細胞数には差異はなかった。一方、DM/担がんマウスにEPA投与を行った群に選択的なNK細胞活性の顕著な低下が見られた。DM併発がん患者におけるEPAの摂取は腫瘍進展を促進するものではないが、NK細胞の活性低下による免疫監視低下には注意が必要と考える。Streptozotocinによる糖尿病マウスに癌を接種したモデルマウスの作成が困難であったため、実験が遅れた。モデルマウス作成後は、糖尿病合併乳癌マウスにおけるがん転移促進の解析を行った。糖尿病DM化した担がんマウスにおけるエパデール投与は対照群と比較してNK細胞活性を阻害することまで明らかになったので、H27年度はこれらの結果に再現性があるか確認するための実験を行う。Streptozotocinによる糖尿病マウスに癌を接種したモデルマウスの作成が難しかったため、実験が遅れた。H26までにDM化した担がんマウスにおけるエパデール投与は対照群と比較してNK細胞活性を阻害することまで明らかになったので、H27はこれらの結果に再現性があるか確認するための実験を行う。糖尿病合併乳がんマウスにおける腫瘍進展とn-3系不飽和脂肪酸を含むEPA投与によるがん進展への影響に焦点を絞り解析を進める。これまでn-3系不飽和脂肪酸を多く含む魚油を健常マウスが摂取するとNK細胞の数と活性化が低下することが報告されている。このことから、糖尿病状態並びに糖尿病合併乳がん状態では、さらにNK細胞の減少と活性低下が予想される。糖尿病合併乳がんマウスから脾臓を取り出し、1)CD3-DX5+NK細胞数をflow cytometer(FACS解析)により計測し、2)YAC-1細胞を標的としたNK細胞依存的な傷害活性を求める。これらにおいて有意な結果が得られた場合、当該乳がん動物モデルにおいて、NK細胞の寄与を確かめるため、活性に重要なNKG2D分子の関与、抗asialo-GM1抗体投与によるNK細胞の除去実験等を実施する。さらに、前年度の結果から、関連するシグナル伝達経路を構成するたんぱく質のリン酸化状態の分析を進める。特に、前述のp53とがん細胞の代謝は重要な経路であるためAKT経路とp53経路との接点となる中核分子を見極め、摂取脂肪酸に選択的な活性化シグナルを同定する。
環境をテーマとした「総合的学習」における意思決定能力育成の研究

本年度は、研究の最終年度でもあり、これまでの平成11年、12年度の研究成果にもとづき研究を行った。まず、米国の初等及び中等教育において現在開発されている環境教育プログラムを調査・分析した。そしてこれらの結果にもとづいて、我が国の環境教育において児童・生徒の意思決定能力育成を目指した具体的な目標を各学年レベルで設定し、その目標に沿った実践プログラムの事例を示した。カリキュラム開発に関しては、米国環境教育研究者との情報交換(今年度の米国・ノースカロライナ州での調査も含む)により、米国の総括的な環境教育ガイドラインである北米環境教育協会(NAAEE)の"Excellence in EE-Guidelines for learning(K-12)":「卓越した環境教育-学習ガイドライン(K-12)」の有益性が明らかとなり、これについて分析を行った。その結果、このガイドラインは4つの要素(strand)から構成されており、各学年段階における児童・生徒の習得すべきスキルや知識等が示されていた。特に、意思決定に関する具体的な要素についても示されており、カリキュラム開発のための指針となることが明らかとなった。さらに、このガイドラインを基に、小・中・高等学校教諭に協力を得て、この我が国における各学校及び学年段階での環境教育ガイドラインと具体的な目標を設定した。特に、我が国において課題とされている「市民としての責任」と「行動及び意思決定」を重視して提案することができた。そして提案したこの環境教育ガイドラインに沿って、特に児童・生徒の意思決定や批判的思考スキルを育成するための環境教育モジュールについて、米国の文献よりその事例を明らかにした。さらにこの結果をもとに、各学校及び学年段階における環境をテーマとした総合的学習のプログラムを作成した。以上、これまでの研究成果は、学校教育において有益な指導指針となると考える。米国の初等及び中等学校における環境教育及び科学教育を中心とした児童・生徒の意思決定スキル及び能力育成に関してする文献の収集と分析を行ってきた。また、認知心理学、社会科学の分野においても意思決定スキル及び能力に関する文献の収集と分析を行ってきた。その結果、まず、学校教育において指導されるべき意思決定の定義とプロセス、さらに意思決定スキルについては、思考スキルと行動スキルの両面から詳細なファクターを明らかにした。また、意思決定指導においては、遺伝子治療を題材として取り上げ、具体的指導方策として「意思決定ツリー」を活用した意思決定プログラムを開発した。この意思決定プログラムでは、3つのサブモジュールを設けた。まず高校生物の遺伝に関する授業を第1のサブモジュールとし、第2のサブモジュールでは、イシューズの知識と情報の収集を行い、第3のサブモジュールでは、意思決定ツリーを活用した個人の意思決定を行うように設定している。これは教科学習の内容を基盤として、社会的なイシューズの解決(総合的学習)ヘと展開したものである。また、生徒の意思決定の状況と、意思決定プロセス及び批判的思考スキルを基にした評価用紙を開発し、生徒の意思決定スキル及び能力の評価を行った。その結果、生徒の意思決定スキル及び能力が育成され、意思決定指導プログラム及び「意思決定ツリー」の有効性が明らかとなった。さらに、我が国の小学校及び中学校における環境をテーマとした総合的学習に関して、文献を収集し分析を行ってきた。その結果及びこれまでの研究成果を基に、小・中学校における意思決定指導プログラムを開発中である。これまで(平成11年度)の研究成果をもとに、米国の初等及び中等学校における環境教育を中心とした児童・生徒の意思決定スキル及び能力育成のための具体的な目標設定やカリキュラム開発に関する文献の収集と分析を行った。特に、米国ウイスコンシン州の環境教育スタンダードについて分析を行い、小学校から高等学校までの各学年段階での具体的なパフォーマンス基準を明らかにした。さらに、全米科学教育プログラム"SEPUP"についても分析し、環境イシューズ解決を目指した意思決定の具体的指導方策等についても明らかにした。また、児童・生徒(全国5つの県内の小・中・高等学校)を対象として、環境イシューズをテーマとした意思決定の実態調査を行った。その結果、我が国の児童・生徒の意思決定能力が未熟であることや、意思決定の際の問題点が明らかとなった。よってこのことより、今後、総合的学習として開発すべき意思決定指導プログラムの方向性を確認することができた。これらの結果をもとに、現在、我が国の学校教育において実践されている環境に関する総合的学習との比較から、各学年段階ごとに、意思決定指導プログラム開発のための具体的な目標を提案(試案)することができた。また、これまでの研究成果をもとに、小・中学校における意思決定指導プログラムについても引き続き開発中である。尚、渡米して、米国での先進的な実践研究を実際に調査したり、新たな情報の収集を行うことについては、今年度内に2度も先方の研究者が来日して打ち合わせできたことと、相手方の都合により渡米時期を来年度に変更することとした。

その結果、このガイドラインは4つの要素(strand)から構成されており、各学年段階における児童・生徒の習得すべきスキルや知識等が示されていた。特に、意思決定に関する具体的な要素についても示されており、カリキュラム開発のための指針となることが明らかとなった。さらに、このガイドラインを基に、小・中・高等学校教諭に協力を得て、この我が国における各学校及び学年段階での環境教育ガイドラインと具体的な目標を設定した。特に、我が国において課題とされている「市民としての責任」と「行動及び意思決定」を重視して提案することができた。そして提案したこの環境教育ガイドラインに沿って、特に児童・生徒の意思決定や批判的思考スキルを育成するための環境教育モジュールについて、米国の文献よりその事例を明らかにした。さらにこの結果をもとに、各学校及び学年段階における環境をテーマとした総合的学習のプログラムを作成した。以上、これまでの研究成果は、学校教育において有益な指導指針となると考える。
新規多機能ジグリセリド代謝経路の探索同定とその異常による難治性病態形成の分子機構

「研究の目的」,「研究実施計画」に沿って幾つかの興味ある知見が得られた.目的・計画I.モデル動物や質量分析(MS)等を駆使して,未だ存在が確定していない「ホスファチジルイノシトール(PI)代謝回転とは独立した未知のジアシルグリセロール(DG)代謝経路」を探索・同定した:1.液体クロマトグラフィー/MSを用いたDGキナーゼ(DGK)の代謝産物ホスファチジン酸分子種の簡便・安定的な分析手法を確立した.2. DGKαはアラキドン酸(20:4)以外の不飽和脂肪酸(22:6等)を含むDG分子種に選択性を持つ.3. DGKδは主に飽和脂肪酸のみを含有するDG分子種(30:0, 32:0, 34:0(2本の脂肪酸の和))に選択性を示す.以上の結果は,DGKαやδはPI由来のアラキドン酸(20:4)を含むDGではなく他の経路由来のDG分子種を基質にすること,即ち,これまで誰も想定していなかったPI代謝回転とは独立した「新規シグナルグリセロ脂質代謝系」の存在の可能性を示している.目的・計画II.本新規経路の生理機能や病態における役割を解析することによって,その重要性・普遍性を明らかにした:1. Ca2+結合に伴いDGKαのEFハンドモチーフの構造が変化し,それによってC末側領域との分子内相互作用が弱まる.2.神経細胞においてDGKγの細胞膜局在と糸状仮足様突起形成に相関関係が認められる.3. DGKγはPA(及びセラミド1リン酸)に対して選択性を持つ脂質結合蛋白質であり,EF-handドメインがその結合に重要である.4.高濃度グルコース刺激によってDGKδはプレクストリンホモロジーとC1ドメインを介して細胞膜へ一過性に移行する.5. DGKηは高浸透圧刺激に応じて脂質ラフトとは異なる界面活性剤不溶性膜画分へ移行する.6. DGKη-KOマウスは双極性障害の躁状態に類似する表現型を示した.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。以下の本年度の「研究の目的」,「研究実施計画」に沿って幾つかの興味ある知見が得られた.目的・計画1.モデル動物や質量分析(MS)等を駆使して,未だ存在が確定していない「ホスファチジルイノシトール(PI)代謝回転とは独立した未知のジアシルグリセロール(DG)代謝経路」を探索・同定する:1.液体クロマトグラフィー/MSを用いたDGキナーゼ(DGK)の代謝産物ホスファチジン酸分子種の簡便・安定的な分析手法を確立した2.DGKαはアラキドン酸(20:4)以外の不飽和脂肪酸(18:1等)を含む幅広いDG分子種に選択性を持つ3.DGKδは飽和脂肪酸のみを含有するDG分子種(30:0,32:0,34:0(2本の脂肪酸の和))に選択性を示す以上の結果は,DGKαやδはPI由来のアラキドン酸(20:4)を含むDGではなく他の経路由来のDG分子種を基質にすること,即ち,これまで誰も想定していなかったPI代謝回転とは独立した「新規シグナルグリセロ脂質代謝系」の存在の可能性を示している.目的・計画II.本新規経路の生理機能や病態における役割を解析することによって,その重要性・普遍性を明らかにする:2.c-AblチロシンキナーゼはTyr-218のリン酸化によってDGKαの血清誘導性の核から細胞質への移行を制御している3.Ca^<2+>結合に伴いDGKαのEFハンドモチーフの構造が変化し,それによってC末側領域との分子内相互作用が弱まる4.神経細胞においてDGKγの細胞膜局在と糸状仮足様突起形成には相関関係が認められる5.グルコース刺激によってDGKδはプレクストリンホモロジーとC1ドメインを介して細胞膜へ一過性に移行する6.DGKηは高浸透圧刺激に応じて脂質ラフトとは異なる界面活性剤不溶性膜画分へ移行する「研究の目的」,「研究実施計画」に沿って幾つかの興味ある知見が得られた.目的・計画I.モデル動物や質量分析(MS)等を駆使して,未だ存在が確定していない「ホスファチジルイノシトール(PI)代謝回転とは独立した未知のジアシルグリセロール(DG)代謝経路」を探索・同定した:1.液体クロマトグラフィー/MSを用いたDGキナーゼ(DGK)の代謝産物ホスファチジン酸分子種の簡便・安定的な分析手法を確立した.2. DGKαはアラキドン酸(20:4)以外の不飽和脂肪酸(22:6等)を含むDG分子種に選択性を持つ.3. DGKδは主に飽和脂肪酸のみを含有するDG分子種(30:0, 32:0, 34:0(2本の脂肪酸の和))に選択性を示す.以上の結果は,DGKαやδはPI由来のアラキドン酸(20:4)を含むDGではなく他の経路由来のDG分子種を基質にすること,即ち,これまで誰も想定していなかったPI代謝回転とは独立した「新規シグナルグリセロ脂質代謝系」の存在の可能性を示している.目的・計画II.本新規経路の生理機能や病態における役割を解析することによって,その重要性・普遍性を明らかにした:1. Ca2+結合に伴いDGKαのEFハンドモチーフの構造が変化し,それによってC末側領域との分子内相互作用が弱まる.

2.神経細胞においてDGKγの細胞膜局在と糸状仮足様突起形成に相関関係が認められる.3. DGKγはPA(及びセラミド1リン酸)に対して選択性を持つ脂質結合蛋白質であり,EF-handドメインがその結合に重要である.4.高濃度グルコース刺激によってDGKδはプレクストリンホモロジーとC1ドメインを介して細胞膜へ一過性に移行する.5. DGKηは高浸透圧刺激に応じて脂質ラフトとは異なる界面活性剤不溶性膜画分へ移行する.6. DGKη-KOマウスは双極性障害の躁状態に類似する表現型を示した.24年度が最終年度であるため、記入しない。上記のように,本年度の研究目的・計画に沿ってほぼ順調に進行し,これまで誰も想定していなかったPI代謝回転とは独立し,且つ,PI代謝回転に匹敵するほど多機能な「新規シグナルグリセロ脂質代謝系」の存在とその重要性の証明に繋がる様々な興味ある知見が得られた.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後更に研究を進め,恐らくDGKアイソフォームごとに複数存在するPI代謝回転とは独立してDGを供給する新経路の存在と重要性を証明したい.また,これらの経路と脂質メディエータ産生経路との関連性も明らかにしたい。本新規経路の生理機能や病態における役割の解析を更に進めたい.
ダイバーシティ・マネジメントの観点からみた企業におけるジェンダー平等戦略

研究代表者は,「企業におけるジェンダー平等」に関する研究で,2006年に博士の学位を得た.研究をさらに進展させるために,本研究では,企業調査を実施し,分析をした.ワークライフ・バランスの実現に向けて,生活経営学の果たす役割が大きいとの認識を強くした.また,ワークライフ・バランスは,ジェンダー平等実現のカギであるとの確信を得た.しかし,ジェンダー視点と生活者視点とを入れたディーセントな経営教育学の再構築に向けてのミニマムエッセンシャルを示すにはいたらず,今後の課題である.(1)文献検索・収集,内容の把握.(2)アンケート調査とその集計・分析,研究成果の発表(学会,紀要等)(3)インタビュー調査とその分析,研究成果の発表(学会,紀要等)(4)研究成果の「総まとめ」,報告書作成研究代表者は,「企業におけるジェンダー平等」に関する研究で,2006年に博士の学位を得た.研究をさらに進展させるために,本研究では,企業調査を実施し,分析をした.ワークライフ・バランスの実現に向けて,生活経営学の果たす役割が大きいとの認識を強くした.また,ワークライフ・バランスは,ジェンダー平等実現のカギであるとの確信を得た.しかし,ジェンダー視点と生活者視点とを入れたディーセントな経営教育学の再構築に向けてのミニマムエッセンシャルを示すにはいたらず,今後の課題である.1.本年度の研究の中心であるアンケート調査を実施するに当たって,ワークライフ・バランスに関する国内外の文献で,ワークライフ・バランスに関する現状等を把握した.2.企業におけるジェンダー平等が形成されるためには,男女がともにワークライフ・バランスの取れた働き方ができることが前提であるので,本年度は,厚生労働省の均等推進企業表彰受賞企業(1999年2006年)と同ファミリー・フレンドリー企業表彰受賞企業(1999年2005年)とに,ワークライフ・バランスに関するアンケート調査を実施した.実質アンケート送付企業は537社,61社(回収率11.4%)から回答を得たが,有効回答企業は49社(有効回答率9.1%)であった.企業アンケート回答企業のなかで,従業員アンケート可との回答を得た企業15社に従業員アンケートを実施し,12社(回収率80.0%)の男女従業員311人(男性174人,女性137人)から回答を得た.3.企業アンケートと従業員アンケートとを集計・分析した.4.初年度の研究成果を論文にまとめて,紀要に発表した.紀要発表後の分析結果を追加したものは,ワーキング・ペーパーとしてまとめた.1.2007年度の研究の中心であるインタビュー調査を実施した.インタビュー調査実施企業は,2006年度アンケート調査回答企業のうち,インタビュー調査可と回答のあった企業のなかで,東日本を中心とした.インタビューは,面接によるものが13社,25人,メール送受信によるものが8社,8人,FAXによるものが2社,2人である.2.インタビューは,面接によるものはテープ起こしをし,メール・FAXによるものとともに質的分析を行った.3.研究成果は,紀要に発表したものと,ワーキングペーパーにまとめたものがある.4.一部未発表部分に関しては,2008年度に発表予定である.1. 2008度の研究の中心であるインタビュー調査を実施するとともに,従業員アンケート調査も実施した.インタビュー調査実施企業は,2006年度アンケート調査回答企業のうち,インタビュー調査可と回答のあった企業のうち,西日本を中心に実施した.インタビューは面接によるものであり,9社,16人である.従業員アンケート調査は,一企業の従業員22人(男性8人,女性14人),研究者のホーム校の学生と非常勤校の学生を通してその両親等186人(男性81人,女性105人)に実施した.2.面接によるインタビュー内容は,テープ起こしをし,質的分析を行った.従業員アンケート調査は,集計・分析した3.研究成果は,著書(共著),紀要に発表したもの,ワーキングペーパーにまとめたものがある.4.研究成果の総まとめとして,2009年度に報告書を作成する予定である.1.日本経営教育学会の会員を通して,2社にインタビュー調査を依頼した.結果,1社1名に対して面接によるインタビュー調査を実施することができた.テープ起こしをしたうえで,質的分析を行った.結果は,「4.」に示した『20062009科学研究費補助金研究成果報告書』の「インタビュー調査企業におけるワークライフ・バランス」に「インタビュー調査企業のWLB MT33」として執筆した.2.2006年度のアンケート調査企業における「男女従業員のワークライフ・バランスの現状」について,均等推進企業表彰受賞企業とファミリー・フレンドリー企業表彰受賞企業とに分類したうえで,「WLB実態/WLB満足度分析」を行い,結果を「WLB尺度図」に表し考察した.この成果は,昭和女子大学女性文化研究所編『女性と仕事』に,「ワークライフ・バランスはジェンダー平等実現のカギ」というテーマで執筆した.3.2006年度のアンケート調査企業における「男女従業員のワークライフ・バランスの現状」について,20歳から49歳までを全年齢と年齢階級別とに分類したうえで,「WLB実態/WLB満足度分析」を行い,結果を「WLB尺度図」に表し考察した.

この成果は,日本経営教育学会第59回全国研究大会で,「ワークライフ・バランスに関する考察」というテーマで口頭発表をした.4.2007年度から2009年度までのインタビュー調査企業33社のうち,2008年度までに活字にしなかった企業29社に関して,『20062009科学研究費補助金研究成果報告書』に,「インタビュー調査企業におけるワークライフ・バランス」というテーマで執筆した.
競技力向上に有効な心理サポートの検討－熟練者の視点を手掛かりに－

本研究の目的は、メンタルトレーニングとスポーツカウンセリングの共通点を明らかにし、競技力向上に有効な心理サポートについて検討することであった。この目的達成のために、1)心理サポート熟練者の支援方略の検討、2)個別心理サポート事例の検討を行った。その結果、心理サポートの実践者が「自分との対話」を基にアスリートに働きかけることが、メンタルトレーニングとスポーツカウンセリングに共通しており、そのことがアスリートの心理的成長や競技力向上に有効であると示唆された。本研究は、心理サポートの熟練者の視点を手掛かりにメンタルトレーニングとスポーツカウンセリングの共通点を明らかにし、競技力向上に有効な心理サポートについて検討することを目的としている。この目的の達成のために、以下の2つの下位検討課題を設定した。それぞれの課題ごとに実施状況と成果の概要を述べる。1.心理サポート熟練者の支援方略の検討:本年度はまず、メンタルトレーニングとスポーツカウンセリングに関する実践研究論文を概観し、心理サポートの研究ならびに実践の現状と課題を整理した。その結果、心理サポートの実践研究に特徴的な3つの視点が認められた。それは、(1)心理的変容過程、(2)心理的変容に関わる「身体」、(3)実践と研究の共存である。平成28年度は、この結果を基に面接マニュアルを作成し、心理サポートの熟練者を対象とした面接調査を実施し、彼らの支援方略を明らかにしていく。2.個別心理サポート事例の検討:複数の個別心理サポート事例の検討を通して、心理サポートを利用するアスリートの心理的課題として「自立」の課題が通底していることを見出した。また、カウンセリングをベースとした心理サポート事例を検討し、競技力向上を目指すアスリートの自立の過程とその過程における「対話」の意義を明らかにした。個別心理サポート事例の検討は、計画当初は平成28年度に実施予定であったが、分析に必要なデータが収集・整理できたため前倒して本年度に行った。平成28年度は、引き続き心理サポート事例の検討を重ね、メンタルトレーニングをベースとした心理サポートにおける「対話」の位置づけや、両アプローチの共通点を明確にしていく。下位検討課題のうち、熟練者の支援方略の検討は、先行研究の概観に当初の予定よりも時間を要したため調査を翌年度に移行して行うことになった。一方で、個別心理サポート事例の検討は、当初の計画を前倒しして実施することができた。以上の理由により、研究全体としては「おおむね順調に進展している」。本研究の目的は、心理サポートの熟練者の視点を手掛かりにメンタルトレーニングとスポーツカウンセリングの共通点を明らかにし、競技力向上に有効な心理サポートについて検討することであった。それぞれの課題ごとに研究成果の概要を述べる。1.心理サポート熟練者の支援方略の検討:メンタルトレーニングとスポーツカウンセリングに関する実践研究論文を概観し、心理サポートの研究ならびに実践の現状と課題を整理した。その結果、(1)心理的変容過程、(2)心理的変容に関わる「身体」、(3)実践と研究の共存といった心理サポートの実践研究における特徴的な3つの視点が認められた。また、実践者(研究者)の主観を取り上げることが実践ならびに研究上の課題となっていることが明らかとなった。そのため、平成28年度には、メンタルトレーニングをベースとした心理サポートを実践している熟練者を対象に面接調査を行った。その結果、心理サポートの熟練者は、「自分との対話」を基にアスリートへ働きかけていることが明らかとなった。これは、カウンセリングにおいて必要とされている姿勢と同様であった。また、スポーツカウンセリングをベースとした心理サポートの事例を検討し、アスリートが他者との「対話」を通して自立(心理的課題を克服)していき、結果的に競技力向上を果たしていく過程が認められた。以上から、アスリートを対象としたメンタルトレーニングならびにスポーツカウンセリングでは、自他との「対話」が重要視されており、それが彼らの競技力向上に寄与している可能性が示唆された。平成28年度は、前年度実施できなかった「心理サポート熟練者の支援方略の検討」に関する調査・分析を中心に進める。また、「個別心理サポート事例の検討」も並行して行い、それらの成果をまとめ、スポーツ心理学会にて学会発表ならびに論文化する予定である。スポーツ心理学当初計画していた面接調査が次年度に繰り越しになったため、調査に使用する予定であった機器(ボイスレコーダー)を購入しなかった。そのため、次年度使用額が生じた。本年度の面接調査に必要な機器(ボイスレコーダー)を購入する。
非線形光学刃物を用いた新しいマイクロマシン作製技術の開発

マイクロマシン技術の確立は、人工臓器の開発など先端医療のさらなる発展には必要不可欠であり、社会的にもその実現が待望されている。従来のマイクロマシニングは半導体加工技術を用いているため、アスペクト比の小さな平面的な構造を持つマイクロマシンしか作製することしかできない。本研究においては、従来にない簡便に立体的なマイクロマシン作製技術の開発を目指し、高分子材料をレーザーと光学顕微鏡を用いて3次元的に加工する新しいマイクロマシニング技術の開発を行った。光硬化性樹脂であるノプコキュア800に355nmのピコ秒パルスレーザー(パルス幅:30ps,10Hz)を集光照射したところ焦点付近にのみ光硬化反応が誘起され、1μm以下の樹脂の形成が確認された。この3次元的に誘起される光硬化反応を利用して、顕微鏡に装着した電動ステージを走査し、一辺10μm、高さ50μmの中空四角柱を作製することに成功した。一方、同様にフェムト秒パルスレーザー光(波長:400nm、パルス幅:130fs,5kHz)を集光照射してもピコ秒パルスレーザーと同様アスペクト比10以上の微小構造物の作製に成功した。また、この手法により線幅700nmのラインをそれぞれ接触させるように2次元平面でパタ-ニングし、それをさらに3次元的に積み上げることに成功した。このような構造は、最近、無しきい値レーザーの共振器として注目されているフォトニックバンド構造に応用することが可能であり、本マイクロマシン作製技術の新しい分野への応用も期待できる。マイクロマシン技術の確立は、マイクロサージェリーや人工臓器などの先端医療技術の更なる発展に必要不可欠であるといわれており、社会的にもマイクロマシンの実現が待望されている。従来のマイクロマシン作製技術は半導体加工技術を応用しているため薄膜形成とエッチングによる2次元微細加工技術が基本であるため、アスペクト比の小さな平面的な構造を持つマイクロマシンしか作製することができない。本研究においては、従来にはない簡便に立体的なマイクロマシンを作製するための方法論の開発を目指し、すでに医療材料として広く利用されている高分子材料をレーザーと光学顕微鏡を用いて3次元的に加工する新しいマイクロマシン作製技術の開発を行った。光硬化性樹脂であるノプコキュア800に355nmのピコ秒パルスレーザー(パルス幅:30ps)を集光照射すると、焦点付近にのみ光硬化反応が誘起され、1μm以下の大きさの樹脂の形成が確認された。この3次元的に誘起できる光硬化反応を利用して顕微鏡に装着した電動ステージを走査し、一辺が10μm、高さ50μmの中空四角柱を作製することに成功した。また、本3次元加工技術の加工分解能は、作製した構造物を原子間力顕微鏡を用いて形態観測することにより照射レーザーパワー、電動ステージの走査速度に強く依存することも明らかにした。現在の我々の開発した装置では、光軸方向では500nm程度、また光軸と垂直方向では1μm程度の加工分解能を有することが明らかとなった。今後、電動ステージの位置精度の向上をはかり、加工分解能の更なる向上を行っていきたいと考えている。

この3次元的に誘起される光硬化反応を利用して、顕微鏡に装着した電動ステージを走査し、一辺10μm,高さ50μmの中空四角柱を作製することに成功した。一方、同様にフェムト秒パルスレーザー光(波長:400nm,パルス幅:130fs,5kHz)を集光照射してもピコ秒パルスレーザーと同様アスペクト比10以上の微小構造物の作製に成功した。また、この手法により線幅700nmのラインをそれぞれ接触させるように2次元平面でパタ-ニングし、それをさらに3次元的に積み上げることにせいこうした。このような構造は、最近、無しきい値レーザーの共振器として注目されているフォトニックバンド構造に応用することが可能であり、本マイクロマシン作製技術の新しい分野への応用も期待できる。