hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子ども虐待を未然に防ぐ予防的家庭訪問プログラムの開発

新生児期早期(4か月)から6か月(10か月)までの半年間保健師による家庭訪問による介入縦断的研究を行い、子ども虐待を未然に防ぐ予防的家庭訪問には「親の対処能力」、「ペアレンティング技術の育成」、「子どもの発達発育の促進」、「親の社会経済環境整備」について詳細な実態把握ができ、観察できる視点が有効であることが明らかになった。視点が明確になっていることで親子が必要としている支援がしやすく、子ども虐待を未然に防ぐ予防的家庭訪問プログラムの中核になると考えられた。【目的】地域で行われている保健師による乳幼児期の虐待予防活動の活動実態及び工夫、その中での保健師の役割や困難点を把握し、乳幼児期の虐待予防の課題を明らかにする。【方法】全国の市町村保健センター2,516箇所を対象に郵送による質問紙調査を行った。調査項目は、子ども虐待の視点に力を入れた家庭訪問の有無、家庭訪問における子ども虐待発生予防を視野に入れた観察、ハイリスク親子の判断基準、ハイリスク親子の把握状況などである。【倫理的配慮】浜松医科大学医の倫理審査会で承認を受けた。【結果】調査票の配布数は2,516箇所で回収数は606箇所であった(回収率24.0%)。今回は家庭訪問(以下訪問と略す)を中心に分析を行う。虐待予防の視点に力を入れた訪問「あり」316件(52.1%)、虐待予防を視野に入れた観察を家庭訪問時に「している」511件(84.3%)、訪問時の観察項目は保健師間で共有「している」104件(20.4%)、「していない」291(56.9%)であった。訪問後のハイリスクの判断は「保健師個人で判断」176件(29%)、「カンファレンスで判断」372件(61.4%)、訪問で保健師間共通したハイリスクの親子の判断基準「あり」91件(15%)、「なし」496件(81.8%)であった。訪問後フォローしているハイリスク親子の集計「している」143件(23.6%)、「していない」436件(71.9%)で、1年間の訪問後フォローのハイリスク親子の実数は946から0まであった。訪問は子ども虐待予防の効果が「ある」516件(85.1%)、「わからない」62件(10.2%)、「あまり感じられない」18件(3%)であった。【考察】保健師は約半数が虐待予防の視点で特に力を入れている訪問があり、8割以上が虐待予防を視野に入れた観察を家庭訪問時にしていることが明らかになった。この事から子ども虐待予防に家庭訪問は重要であると保健師は認識していると考えられる。しかし、訪問時の観察項目の共有化がなされていない、ハイリスク親子の判断基準がない、フォローしているハイリスク親子の集計をしていない、など客観的、普遍的な観察項目や判断基準の策定、活動評価は課題があると考えられた。【目的】母子健康手帳交付時(以下母子手帳交付時と略す)の子ども虐待予防を視点においたアセスメント項目を作成し,その信頼性について検討する。【対象】1.保健所、市町保健師12名。2.市の母子手帳交付妊婦210名。【方法】1.保健師への聞き取りで得られたハイリスク妊婦について質的分析し,母子手帳交付時の子ども虐待予防を視点においたアセスメント項目を作成する。2.母子健康手帳交付時に調査を実施し,アセスメント項目の信頼性を検討する。【倫理的配慮】書面で同意を得た上で実施した。【結果】1.母子手帳交付時のアセスメント項目の作成:1)ハイリスク妊婦は平均年齢26.6±11.5歳,平均妊娠週数20週,ハイリスク判断は第1子への不適切な関わり,情緒的不安定,経済的不安定等であった2)出産後子どもへの不適切な関わりが予測される要因の上位カテゴリは《妊婦・夫の生育歴》,《妊婦・夫の性格》,《妊婦・夫の既往歴・現病歴・治療状況・健康状態》,《環境》,《妊婦・夫のコミュニケーション・関係づくり》《妊婦・夫の生活力》等8項目であった。3)アセスメント項目は2)で要因として抽出された8項目を具体的なチェック項目化した83項目とした。2.アセスメント項目の信頼性の検討:1)母子手帳交付妊婦210名のうち同意が得られた186名に実施し有効回答は88.6%であった。2)アセスメント項目の因子構造:項目選定後,残った56項目について主因子法,バリマックス回転を行った。その結果,第1因子は「夫婦の現病歴」等6項目,第2因子は「夫婦関係」等7項目,第3因子は「夫の就業状況」等4項目,第4因子は「夫婦の交友関係」等5項目が抽出された。

3)アセスメント項目の信頼性:Cronbachα係数による内的整合性は第1因子=0.668,第2因子=0.672,第3因子=0.623,第4因子=0.656であった。【結論】一般的に内的整合性は信頼係数0.7以上が求められるが本研究のアセスメント項目は第1第4因子の信頼係数で0.6720.623で内的整合性の十分な確保ができなかった。アセスメント項目の見直しが示唆された。【目的】新生児期早期(4か月)から6か月(10か月)までの半年間保健師が「親の対処能力」、「ペアレンティング技術の育成」、「子どもの発達発育の促進」、「親の社会経済環境整備」等を達成目標にプログラム化された家庭訪問により介入する縦断的研究をランダム化比較実験の方法で行い、子ども虐待を未然に防ぐ予防的家庭訪問プログラムを開発する。【対象】【倫理的配慮】書面で同意を得た上で実施した。【方法および内容】1.パイロットスタディにあたって保健師の家庭訪問におけるアセスメント指標の必要性を理解する研修会の開催2.パイロットスタディを実施し研究班が開発したアセスメントシートの修正を行いアセスメントシートを実際に活用できるシートとする(信頼性、妥当性の検証)。3.RCTにより介入研究(対照群はアセスメントシートを使用しないで訪問した群)6月末開始から各事例6カ月後(6月末・7・8月から12月末・1・2月)【結果】介入群は非介入群に比べ親子の全体像を把握して課題を明らかにし、その課題を構成する要因をアセスメント項目から探り(特に生活場面の理解・子どもの発達発育と親の関わり、親の子どもへの関わり方)の情報を関連づけ統合した上で家庭訪問を実施していた。【考察】「親の対処能力」、「ペアレンティング技術の育成」、「子どもの発達発育の促進」、「親の社会経済環境整備」等を達成目標にアセスメント指標を明確にした家庭訪問は親子が必要としている支援がしやすく、子ども虐待を未然に防ぐことの一つになると考えられた。
生物時計に関与する分子シャペロンとATP依存性プロテアーゼの同定とその作用機構

藍色細菌の生物時計は時計タンパク質(KaiA、KaiB、KaiC)及び時計関連タンパク質(Pex、SasA)から構成される。それらタンパク質、タンパク質複合体による時計分子装置の作動機構-「時計の分子装置がどのようにして、24時間周期の振動を発振するか」-の原子レベルでの解明を目指している。時計タンパク質KaiAとKaiCとの複合体形成(相互作用)はリズム発振に重要であり(Uzumaki et al.,2005,Nature Struct.Mol.Biol.)、その相互作用の解明が不可欠である。その一環としてストイキオメトリを決定した。藍色細菌生物時計分野初となるin vitro生化学解析である。in vitroで、AMPPNP(加水分解されないATPアナログ)存在下ではKaiC-KaiA複合体の検出に成功し、複数の手法でKaiA二量体:KaiC六量体=2:1であることを明らかにした。さらに、生体分子相互作用測定装置を用いてATP存在下ではKaiA二量体:KaiC六量体=1:1であることを明らかにした。KaiCリン酸化促進に対するKaiAのdose responseを調べたところ、1/2 max=0.25分子だった。以上より、一分子の六量体型KaiCに二分子のKaiA二量体が結合可能であり、KaiA一分子の相互作用でKaiCリン酸化を充分に促進すると結論した(Hayashi et al.,2004,BBRC)。今後は、KaiAによるKaiCリン酸化促進メカニズムを原子レベルで解明するため、KaiA-KaiC複合体の構造決定を目指す。また、昨年度のKaiAの原子構造解明に続き、KaiBの構造決定に成功した。サブユニット構造は新規フィールドであり、Native構造は極めてユニークな菱形板状構造であった。四量体であることは化学架橋法と分析超遠心法で確認した。静電ポテンシャル解析より、特徴的なサブ構造(1)Negativeridgeと(2)Positive cleftとを見いだした。それぞれのサブ構造にアミノ酸置換変異を導入した藍色細菌変異体を作成しin vitro生化学解析とin vivoリズム解析を行い、両サブ構造が概日リズム発振に重要であることを明らかにした(Iwase et al., submitted)。多くの生物において、様々な生理現象の活性が24時間の周期で変動することが知られており、我々はこの細胞内のリズム発振分子機構を「生物時計」と呼んでいる。この生物時計は、地球の自転に伴い24時間周期で繰り返される光や温度などの外部環境の変化に適応するための機構と考えられている。我々は藍色細菌で生物時計の中核遺伝子クラスターkaiABCを同定し、その発現機構を分子遺伝学的に詳細に解析した。今後は生物時計を非常に精巧な分子装置である「生物時計装置」と捉え、生物時計装置を構築する時計タンパク質、時計関連タンパク質の諸性質,物性を生化学的・生物物理化学的・構造生物学的手法を用いて解明する。生物時計装置を構築する部品の一つとして分子シャペロンやプロテアーゼは不可欠である。生物時計に関与する分子シャペロンやプロテアーゼとして、(1)生物時計特異的なタンパク質と(2)既存の分子シャペロンやプロテアーゼが考えられる。今年度は(1)の立場で実験を行った。ATP依存性プロテアーゼの一つであり、二組のWalker's motif A, Bを有するClpAと構造的類似性のあるKaiCに焦点を当てた。KaiCはADPではなく、ATP誘導的に六量体を形成する一方で、リン酸化反応によりATPをADPに分解する。これら相反する機能を両立する仕組みは、(1)KaiCサブユニットは親和性の異なるATP結合部位を有し、(2)高親和性結合部位への優先的なATP結合が六量体形成を誘導し、(3)高親和性結合部位に結合したATPがリン酸化反応に関与する、であることを明らかにした。ClpAがClpPと相互作用するように、KaiCがClpPと相互作用するかどうかを調べるため、ClpP1,ClpP2,ClpP3をクローニング、発現、精製を行い、結合実験を行ったが、現在のところ相互作用する結果は得られていない。条件の最適化等を行い、更に検討を進める。

以上より、一分子の六量体型KaiCに二分子のKaiA二量体が結合可能であり、KaiA一分子の相互作用でKaiCリン酸化を充分に促進すると結論した(Hayashi et al.,2004,BBRC)。今後は、KaiAによるKaiCリン酸化促進メカニズムを原子レベルで解明するため、KaiA-KaiC複合体の構造決定を目指す。また、昨年度のKaiAの原子構造解明に続き、KaiBの構造決定に成功した。サブユニット構造は新規フィールドであり、Native構造は極めてユニークな菱形板状構造であった。四量体であることは化学架橋法と分析超遠心法で確認した。静電ポテンシャル解析より、特徴的なサブ構造(1)Negativeridgeと(2)Positive cleftとを見いだした。それぞれのサブ構造にアミノ酸置換変異を導入した藍色細菌変異体を作成しin vitro生化学解析とin vivoリズム解析を行い、両サブ構造が概日リズム発振に重要であることを明らかにした(Iwase et al., submitted)。
Brain-lipid sensingからみた生活習慣病のメカニズム解明

リノール酸を主成分とする食用油(いわゆるサラダ油)を揚げ物調理中に加熱すると、酸化力が強いヒドロキシノネナール(HNE)という過酸化脂質が生じる。同様に、細胞膜に取り込まれたリノール酸も種々の酸化刺激で変性し、体内でHNEを作る。したがって、HNEの血中濃度は加齢と共に漸増し、ことに50歳以降になると急増する。HNEは血管プラークやアミロイドβに集簇し周辺に拡散するが、アルツハイマー剖検脳においても残存濃度が高い。サル脳を用いた申請者らの研究では、HNEはリソソーム膜を安定化する熱ショック蛋白Hsp70.1のカルボニル化をもたらし、Hsp70.1はカルパインによって切断され易くなった。その結果、リソソーム膜の透過性が亢進しカテプシンが漏出することが種々の臓器において細胞死を惹起する。すなわち、HNEは中・長鎖脂肪酸の受容体であるGPR40を介して神経細胞や肝臓・膵臓の細胞を過剰興奮させ細胞死を惹起する。本研究においては、5mgのHNEを毎週1回半年間にわたり総計25回静脈内注射した後に脳と肝臓、膵臓を組織学的に調べると、海馬CA-1の神経細胞死と肝細胞の壊死および膵臓β細胞の空胞変性がみられた。採血では、AST、ALTおよびΓ-GTPの上昇などがみられた。以上から、次の3点が示唆された。1)ヒトと同様にGPR40を高発現するサルを対象とすることで、HNEによるHsp70.1の機能障害がGPR40を介し脳・肝・膵の細胞死を惹起し得る。2)ω-6系のリノール酸を主成分とするサラダ油が、アルツハイマー病や2型糖尿病、非アルコ-ル性脂肪性肝炎(NASH)などの生活習慣病の原因物質である可能性が高い。3)アルツハイマー病や2型糖尿病、NASHなどの生活習慣病の根本原因である細胞死は、実は脳梗塞と共通性の高い分子基盤によって生じる可能性が高い。GPR40は食事由来の中・長鎖の遊離脂肪酸に反応し細胞内のCa2+動員をきたす。平成28年度は、成体脳ニューロン新生が亢進している脳虚血サルを対象とし、ニューロン新生が最大となる虚血第2週目に摘出した海馬歯状回組織とコントロール(非虚血)サンプルとをGPR40のagonistないしantagonistで処理後、ウエスタンブロットで比較した。着目したのは、mature-BDNF (m-BDNF)とその前駆体のpro-BDNF、および後者から前者へのプロセッシングを行う蛋白分解酵素であるfurinの3者である。GPR40のagonistとしてDHAと魚油の2種を用い、特異的なantagonistとしてGW1100を用い、これら3種のリガンドの刺激によって、正常および虚血後の海馬組織において、m-BDNF、pro-BDNFおよびfurinの蛋白量の発現変化を検索した。その結果、DHAと魚油に対してはm-BDNFとfurinは有意な増加を、pro-BDNFは減少を示した。一方、GW1100に対してはm-BDNFの増加は有意に抑制されたが、pro-BDNFは抑制されなかった。すなわち、GPR40のagonistはfurinの活性化によりpro-BDNFからm-BDNFへのプロセッシングを増やし、反対に、GPR40のantagonistはそれを抑制していた。これらの発現変化は、正常(非虚血)および虚血後の海馬組織のいずれにおいてもみられたが、正常よりは虚血後組織に強く、かつ、虚血後day 7よりはday15の海馬に強い傾向がみられた。しかも、2種のPUFAの刺激効果はDHAよりは魚油の方が強かった。pro-BDNFからm-BDNFへのプロセッシングは、DHAや魚油を反応させた後、短時間で生じ、GPR40の発現増加とm-BDNFおよびfurinの産生増加は同期していた。ドコサヘキサエン酸(DHA)やエイコサペンタエン酸(EPA)など、魚油由来のω3系の多価不飽和脂肪酸(PUFA)は神経細胞膜に取り込まれ主要な構成要素となるため、脳や目の発達および機能維持に必須である。DHAやEPAは学習や記憶に密接に関与していることが知られているが、PUFAの2重結合の存在によって膜リン脂質間の空隙が増える結果、神経細胞膜の流動性が高まり膜蛋白が入り込むスペースができると漠然と推定されているだけで、PUFAそのものの生物学的意義や具体的な作用機序に関しては全く解明されていなかった。平成29年度の研究で、申請者は「PUFAによるGPR40の活性化がbrain-derived neurotrophic factor (BDNF)の産生を惹起し、ニューロン新生やシナプスの可塑性を担っている」という可能性を指摘した。具体的には、あらかじめ海馬組織内にプールされていたpro-BDNFが、PUFA-GPR40結合の刺激によって活性化されたfurinによるプロセッシングを受け、m-BDNFが産生されるものと推定された。すなわち、「PUFAが成体脳においてニューロン新生やシナプスの可塑性と密接に関与し学習や記憶能力を高める」という従来のコンセプトは、「GPR40とfurinの活性化によって、細胞内にストックされていたpro-BDNFを用いてm-BDNFが分単位で産生される」ためであると示唆する予備的な実験データが得られたことになる。

つまり、PUFAが脳に果たす役割に関してPUFA-GPR40-furin-BDNFという新規の情報伝達機構の存在が示唆された。平成29年度の研究では、本来神経細胞の機能維持に必須のPUFAが酸化型となった場合、ことにリノール酸由来のヒドロキシノネナール(HNE)は神経毒性を示すだけでなく、肝細胞や膵臓β細胞を変性させることを証明する。ω-6系多価不飽和脂肪酸(PUFA)は、加熱により過酸化脂質であるヒドロキシノネナール(HNE)に変性する。そのためω-6系PUFAの長期摂取は神経変性疾患や心血管疾患、肝臓病など様々な疾患を引き起こすと考えられているが、動物モデルなどを用いin vivoでの研究はなされていない。平成29年度には、ニホンザルやマウスに一定期間HNEを投与し、サルについては脳や肝臓、膵臓および脂肪組織などの細胞変性を組織学的に検討し、マウスについては脂肪肝、脂肪肝炎、脂肪組織炎症、糖代謝に対する影響を評価した。毎週5mgのHNEを静脈注射することを半年間続けた結果、サルにおいては海馬の錐体細胞の壊死がみられた。肝細胞も局所的な壊死とバルーニング変性をきたし、マロリー小体も形成されていた。膵臓のβ細胞は空胞変性をきたし、細胞数が減少していた。一方、サルとマウスの両者においてHNE投与により脂肪組織にcrown-like structureが出現し、60%高脂肪食誘導性肥満マウスにおいて炎症性変化が増悪することを見出した。また、HNE投与マウス脂肪組織の細胞表面マーカー解析において、炎症性誘導性マクロファージ(M1)が増加し、炎症抑制性マクロファージ(M2)が減少し、M1/M2比が上昇していた。このような炎症性変化がインスリン抵抗性を引き起こすと推測された。以上より、リノール酸に由来するHNEにより、マクロファージ極性がM2からM1へのシフトし、脂肪組織あるいは脂肪肝における炎症を促進し、糖尿病発症や非アルコール性脂肪肝の発症に関与する。同時に、HNEによってHsp70.1がカルボニル化を受けた結果、カルパインによって分解されやすくなり、その結果、Hasp70.1のシャペロン機能とリソソーム巻くの安定化ができなくなるために、神経細胞や肝細胞、膵臓β細胞の変性が進み、細胞死をきたすと結論された。ω-3系の多価不飽和脂肪酸(PUFA)は神経細胞膜に取り込まれその流動性を高めるため、脳機能維持に必須である。一方、ω-3系とは異なりω-6系のPUFAは加熱により過酸化脂質であるヒドロキシノネナール(HNE)やトランス脂肪酸を産生しやすい。そのため、ω-6系PUFAの長期摂取により神経細胞や膵臓β細胞は変性し得る。摂食時の血中脂肪酸の変化を視床下部のGPR40は検知し、その信号強度に応じてインスリン分泌を調整する。このbrain-lipid sensingは生体の恒常性維持を司るが、その異常は肥満や動脈硬化、糖尿病などの病気につながる。本研究は脂肪酸の過剰摂取や酸化型脂肪酸に対して過剰反応を示すGPR40に注目して生活習慣病の病因を解明するのが目的である。その理由は、HNEやトランス脂肪酸、抱合型脂肪酸はGPR40と結合して過剰のCa2+動員と2次的な細胞変性をきたすからである。げっ歯類に比べてGPR40の脳内発現量が著しく多いサルを用いて脂肪酸の異常が惹起する細胞変性を追跡し、GPR40の関与に着目してアルツハイマー病や糖尿病、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)等の病態を解明するのが本研究の最終目標である。前者の目標に関しては昨年度まででほぼ検索を終了したが、後者の目標
抗脱毛ペプチドおよび育毛ペプチドの開発

抗脱毛および育毛は快適な社会生活として重要な問題であるが、特に、抗がん剤による脱毛は深刻な問題であり、患者のquility of lifeの向上という観点から有効な抗脱毛剤の開発が期待されている。我々は各種の生活習慣病を予防する機能を有する成分を食品から探索する過程で、大豆タンパク質の酵素消化物から免疫促進ペプチドとして単離したペプチドsoymetide-4が抗がん剤etoposideによる脱毛を経口投与で抑制することを幼ラットを用いたモデル系で見出し、本研究を企画した。先ず、soymetide-4による抗脱毛作用が細菌由来の走化性ペプチドとして知られているfMLPと共通のレセプターを介していること、fMLPそのものは経口投与では無効であるが、腹腔内投与では抗脱毛作用作用を示すことを見出した。また、fMLPレセプターサブタイプのうち、低親和性レセプターであるFPRL1に対する選択的なアゴニストペプチドであるMMK-1も抗脱毛作用を示すことを見出した。このことはfMLPに対する高親和性レセプターであるFPRのみならず、低親和性レセプターであるFPRL1も抗脱毛作用に関与していることを示唆している。さらに、fMLPアゴニストによる抗脱毛作用がヒスタミンH1アンタゴニストであるpyrilamine、IL-1阻害物質であるLys-D-Pro-Thr、およびNF-κB活性化阻害物質であるpyrrolidine dithiocarbamateammonium(PDTC)によってブロックされることから、fMLPレセプター下流の作用機構として、histamineの遊離⇒H1レセプター⇒IL-1の放出⇒IL-1レセプター⇒NF-κBの活性化⇒毛母細胞のetoposideによるアポトーシスの抑制⇒抗脱毛作用、という機構を推定した。また、soymetide-4をリード物質として、同様のメカニズムに基づいて、より強力な抗脱毛作用を示すオリゴペプチドを設計することにも成功し、経口投与で有効な抗脱毛ペプチドを、将来、食品タンパク質の酵素消化物から探索したり、遺伝子操作によって食品タンパク質中に組み込んで生産するための基盤を確立した。ダイズβ-conglycinin α'subunitに由来するsoymetide(MITLAIPVNKPGR)はfMLPレセプターを介して作用する免疫促進ペプチドである。そのN-末端のテトラペプチドに相等するsoymetide-4(MITL)が活性発現に最小限必要な単位であるが、本ペプチドは経口投与の際にマウスにおける腫瘍壊死因子(TNF)の産生を促進し、また抗癌剤によるラットの脱毛を阻止する作用を示した。fMLP(formyl-MLF)は経口投与では無効であったが、10mg/kgの腹腔内投与では抗脱毛作用を示した。一方、formyl化されていないMLFはfMLPレセプターに対する親和性が小さく、免疫促進作用が弱いにも関わらず経口投与で抗脱毛作用を示した。また、MLWおよびMIWも抗脱毛作用を示すことが判明した。fMLPのアンタゴニストであるBoc-MLFも意外なことに抗脱毛作用を示した。これがBoc-MLFそのものの作用によるのか、あるいは体内でBoc基が除かれたことによるのか未だ明らかではないが、fMLPレセプターサブタイプのいずれが抗脱毛作用に関与しているかについても検討中である。一方、MLFは剃髪マウスに対しては経口投与の際に育毛促進活性を示した。

fMLPの抗脱毛作用についてはIL-1の遊離を介していることを示唆する結果を得ているが、天然育毛に関してIL-1はむしろ阻害的に作用することが知られていることから、育毛促進活性を仲介するメディエーターについても検討している。ダイズβ-conglycinin α'subunitに由来する免疫促進ペプチドsoymetide-4(MITL)の経口投与によって、抗ガン剤etoposideによるラットの脱毛が阻害されることを見出しているが、これは、soymetide-4がfMLPレセプターに結合することによって、IL-1の遊離を促進し、IL-1によって、抗ガン剤による毛母細胞のアポトーシスが阻害されることによるものである。soymetide-4の抗脱毛作用が、複数存在するfMLPレセプターのどのサブタイプを介するかについては、選択的なアンタゴニストがないため明らかでない。fMLPレセプターはアンジオテンシンAT1レセプターとホモロジーを有することが知られている。AT1アンタゴニストのうち、ロサルタンおよびカンデサルタンはsoymetide-4の抗脱毛作用を阻害したが、salalasinにはそのような作用が認められなかった。このことはアンジオテンシンAT1レセプターそのものは抗脱毛作用には関与しないこと示唆している。fMLPそのものは経口投与では無効であるが、腹腔内投与では同様な作用を示す。一方、formyl化されていないMLF,MLWおよびMIW等のトリペプチドは経口投与の際に抗脱毛作用を示した。そこで、次に各種ジペプチドの抗脱毛作用を検討したところ、MFが腹腔内および経口投与のいずれの場合でも活性を示したが、MW,MYおよびMLはいずれも無効であった。MFもfMLPレセプターに対して弱い親和性を有し、また、ファゴサイトーシス促進活性を示した。剃髪マウスに対する育毛促進作用のアッセイ系でもMFは経口および経皮投与のいずれの際にも有効であった。
乳癌細胞の生物学的特性に基づいた薬剤〓〓性の解析と新たな治療戦略の開発

再発・進行乳癌の末稍血造血幹細胞(PBSC):抗癌剤投与后の白血球減少が最低値となる回復する時期に,骨髄より末稍血中へ幹細胞が放出される。このPBSCを効取し,自己骨髄とともに骨髄再構築に利用する事を研究した。PBSCは末稍血中のCD34モノクロナ-ル抗体陽性細胞をTargetとして,その細胞が最も増加する時期を決定した。そして更にGーCSFを投与してPBSCのより効率的な採取の条件を研究した。その結果最低値から白血球数が平均2000/ulに回復した時が最適と決定され(通常2日后),4.5×10^4/KgのCFUーGM数で血液の再構築が可能であった。予め採取した自己骨髄,PBSC及びGーCSFの併用により,末稍血中の好中球数500/ul迄の回復に必要とした期間は約30日従来は必要であったのに対して5日間と著るしく短縮した。更に血小板数50×10^3/ul迄への回復も約40日から17日へと短縮し,よって次の記述する超大量化学療法は安全に実施可能となった。超大量化学療法:Thiotepa 6mg/1Kg及びCyclophosphamide 60mg/Kgをそれぞれ3日間投与するA法,この2剤にVP16500ー600mg/m^23日間を加えたB法又はEpirubicin120ー210mg/m^2を加えたC法を,進行・再発乳癌の主として多剤耐性例に投与した。A法は5例中CR1例,DR3例で80%の有効率,B法は3例中CR1例,DR2例で全例有効,C法は9例中CR3例,DR5例で89%の有効率であった。薬剤耐性関連遺伝子:P糖蛋白遺伝子(MDR1)の発現を乳癌手術材料で解析した。術前化学療法施行の57例ではMDR1の発現は1例もなく,更に術前化学療法施行の3例でも発現は認められなかった。
複雑ネットワークの自己組織化マップと粒子群最適化への応用

1.自己組織化写像(Self-Organizing Map : SOM)は教師なしニューラルネットワークの一つであり、クラスタリング分野で注目されている。SOMは、複数の離れたクラスタを持つ入力データに対して学習を行うと、入力データが存在しない部分にニューロンが存在してしまうという、「不活性ニューロン問題」が発生する。そこで、不活性ニューロンを削減するために、誤り近傍の効果を除去する、重み付けされた結合を持つSOM(WC-SOM)を提案した。これは、SOMのニューロン間に「誤り近傍重み」と呼ばれる新たな指標を用いることで、"本当の近傍"と"間違った近傍"を区別することを可能とする。本手法により、従来法と比較してより柔軟な自己組織化が可能となった。また、クラスタリング制度の向上を確認した。2.本研究では、複雑ネットワークの新しい考え方を粒子群最適化(Particle Swarm Optimization : PSO)へ応用し、主体性を持つPSO(IPSO)を提案した。本手法の最大の特徴は、各粒子が個別に動くか、粒子群内の他の粒子と情報交換しながら動くかは、確率的に決定される点である。つまり、IPSOの各粒子は常に粒子群と結合されているわけではなく、自立心を持って振舞う。本手法を様々なベンチマーク問題へ応用し、提案手法の振る舞いを調査した。またシミュレーション結果では、従来法と比較して大幅な制度の改善に成功したことを確認した。
マイクロファイバの自己折り畳みによる複合ゲル３次元構造構築

本研究の目的は,外部刺激により変形可能な刺激応答性ハイドロゲルをマイクロファイバ状に成形し,マイクロファイバの自己折りたたみにより複雑な3次元構造を形成する技術を確立することである.マイクロ流体デバイスを利用し,一部分が膨潤・収縮する機能を持つ機能性マイクロファイバ形状を構築した.このマイクロファイバを温度およびpHで刺激することにより,伸縮をするスプリング型のソフトアクチュエータや送液可能なチューブ状マイクロポンプ,バンドル構造をもつ人工筋肉アクチュエータの構築に成功した.多様な機能性材料が3次元的に配置された複合ハイドロゲル構造の構築のために、マイクロゲルファイバを自己折り畳みすることで3次元構造を構築する方法を提案し実現することが本研究提案の目的である。具体的にはマイクロ流体デバイス利用することで、アルギン酸ゲルファイバー内に空間的に膨潤・収縮するゲル材料をパターニングする。これらのパターンに依存してファイバーが自発的に折り畳まれることにより、3次元構造の形成を狙う。H27年度はマイクロゲルファイバ内への機能性材料のパターニングに取り組んだ。まず、ファイバ作成のために用いるマイクロ流体デバイス内部に、層流を形成することによって断面方向への機能性材料のパターニング技術を開発した。それにより、2重同軸ファイバ、2層ファイバ、2軸2重ファイバなど様々なマイクロファイバの形成に成功した。それらを螺旋状に自己折り畳みさせることで、機能性材料を含有する3次元構造の構築法を確立した。また、マイクロファイバ内部へ封入可能な機能性素材の検討も行った。当初より予定していたpNIPAMの誘導体であるpNIPAM-co-AAcのファイバ形状への形成に成功し、温度及びpHの変化によるファイバの動的な形状変化を確認した。さらに、ファイバの直径を変化させることにより、温度及びpHの刺激に対して、ファイバの形状変化速度が異なることも確認し、今後の機能性材料のパターニングのための設計指針を得た。これら2つの成果に関して、国内学術論文を1報、国際学会に1件、国内学会に2件の発表を行った。当初の計画では、H27年度においてはゲルファイバー内へ封入する機能性材料の探索と条件検討までを行う予定であった。しかし、当該年度中にpNIPAM-co-AAcによるマイクロファイバの作製に成功し、そのマクロな形状の変化についての結果も得られ始めた。そのために、H28年度に購入を計画していたマイクロスコープ用の画像解析ソフトを前倒しにより購入し、マクロなファイバの形状変形の評価に取り掛かっている。そのため、当初の計画以上に進展していると評価している。平成28年度は(1)異種材料のファイバ内パターン形成(2)ファイバの自己折り畳みの検討と3次元構造の形成の2項目を主に実施した.(1)についてはマイクロ流体デバイス内の層流パターンを制御することで,中空やヤヌス型の断面形状を持つ刺激応答性Nipam-co-aacゲルファイバの形成に成功した.温度及びpHに応答することで,ファイバ内のNipam-co-aacのパターンに応じてファイバ形状が変化することを確認した.特に中空状の刺激応答性ゲルファイバを収縮・膨潤させることで(2)については竹槍状先端を持つマイクロ流路とパターニング技術を組み合わせることにより,Nipam-co-aacゲルがパターンされたスプリング形状の3次元構造の形成に成功した.このスプリング型3次元構造に温度による刺激を与えることで3次元構造が変形し,スプリングの伸縮が生じることを確認した.また,刺激応答性ゲル以外の物質を含む3次元構造体の形成の例として,磁性ナノ粒子および培養細胞を封入した3次元構造を形成し,それぞれ磁場応答性及び3次元組織形成が可能であることを実験により実証した.これらの成果は国際学術論文誌Scientific Reportsに1編掲載,またマイクロ工学分野の権威ある国際会議であるMEMS2017及びmicroTAS2016においての発表を含む国際会議4件,国内学会4件として発表した.また刺激応答性マイクロゲルファイバの作製方法に関して特許を1件申請した.当初の計画であったファイバ内の材料のパターニングに着手し,断面方向への機能性材料の配置に成功した.また,マイクロスプリング形状の自発的な形成にも成功し,3次元構造体がマイクロゲルの自己折り畳みにより形成可能である実施例を実験的に示した.それに加え,当初は次年度に予定していた刺激による3次元構造体の変形も手がかりを掴み,本技術の応用先の一つであるソフトアクチュエータの実現可能性へ大きく前進した.そのため,当初の計画以上に伸展していると評価している.プロジェクト最終年度であるH29年度は,self-foldingによる3次元構造構築と構築した複合材料を用いた応用として,ソフトアクチュエータの研究を行った.具体的には,H28に研究開発を行った温度/pH刺激応答性ゲルNIPAM-co-AAcによるマイクロプリング構造を用い,内部の刺激応答性ゲルの配置を流体のパターンを変化させることにより変化させた.刺激応答性部にはNIPAM-co-AAcとアルギン酸ナトリウムの混合ポリマー,非刺激応答性部にはアルギン酸プロピレングリコールポリマーを用い,マイクロ流体デバイスを用いて層流を形成して塩化カルシウム溶液内に射出した.このプロセスにより形成された刺激応答性ゲルファイバを加熱することで,刺激応答性部の伸縮に応じ,多様な動作およびself-foldingをするマイクロゲルファイバ構造体の実現に成功した.

特に,刺激応答性部の場所を工夫することにより,刺激応答性ゲル部が収縮するが,ゲルファイバ構造体は逆に大きさを拡大する構造を実現し,self-foldingにより本来素材がもつ挙動とは異なる動作をマイクロゲルファイバ構造により達成した.この研究内容は,国際学会での招待講演(MHS 2017, VSJE2017)で2件,国際学会(MEMS2018)での発表で1件をはじめ,国内学会(日本機械学会)他で発表した.また,書籍のチャプターとして2件発刊し,現在国際学術誌Sensors and Actuators: B-chemicalにおいて査読・修正中である.本研究の目的は,外部刺激により変形可能な刺激応答性ハイドロゲルをマイクロファイバ状に成形し,マイクロファイバの自己折りたたみにより複雑な3次元構造を形成する技術を確立することである.マイクロ流体デバイスを利用し,一部分が膨潤・収縮する機能を持つ機能性マイクロファイバ形状を構築した.このマイクロファイバを温度およびpHで刺激することにより,伸縮をするスプリング型のソフトアクチュエータや送液可能なチューブ状マイクロポンプ,バンドル構造をもつ人工筋肉アクチュエータの構築に成功した.H28年度は、(1)異種材料のファイバ内パターン形成、(2)自己折り畳みによる3次元構造構築の2つの課題に取り組む。(1)H28年度は膨潤・収縮するゲルの候補としてH27年度に見出したpNIPAM-co-AAcを利用し、温度やpHなどにより駆動するマイクロファイバをさらに機能化する。具体的には、self-foldingのため機能性材料のファイバ内へのパターニングを行う。同時に応用展開のための準備として、種々の機能性材料をファイバ内へ封入するたえの技術開発を行う。具体的には、作製時に温度制御が必要なゲル(コラーゲンなど)を用いる場合、大型の冷蔵庫内で実験セットアップを組み立て、その中でファイバ作業を行う。また、シリンジを制御してファイバを動かす技術にも取り組む。これらの技術を元に、膨潤・収縮するゲルをアルギン酸ゲル内にパターン形成する。特に膨潤ゲルのパターンの幅や中心からの偏心、またファイバ直径などがself-foldingに与える影響を検討する。(2)ゲルファイバを自己折り畳みさせることにより、3次元構造を構築するための条件検討を行う。まず最初に、形状情報の元となる膨潤・収縮ゲルの位置を替えることにより、スプリング、チューブ、バンドルなどといった基礎的な3次元構造の構築を実現する。評価方法としては、膨潤・収縮によるfoldingの角度やファイバ表面の物理的相互作用を変化させるとのにより、形成される3次元構造がどのように影響されるかを、デジタルマイクロスコープを利用した画像解析から評価を行う。
PPVとAlq_3構造を同時に有する高分子錯体の創成と電界発光への応用

有機エレクトロルミネッセンス(electroluminescence : EL)素子は,電極から有機物質に電子と正孔を注入することにより得られる発光を利用するもので,次世代のフラットディスプレイの有力候補として注目され、ここ数年活発な研究開発が続けられている。しかし、従来検討されてきた有機EL材料のほとんどは一次元的に発達したいわゆる鎖状導電性高分子である。本研究は、新規立体的な電子構造を有する高分子及び高分子錯体を設計合成し、新たな光電子機能材料の開発を目的とする。今年度は材料合成とELデバイス作製及び評価を行った。数種類の新規ホウ素錯体を合成、同定した。真空蒸着及びスピンコート法によりフィルムを作製した。これらの材料のイオン化ポテンシャルは低エネルギー電子分光装置により測定した。さらに、吸収スペクトルの吸収端よりエネルギーギャップを求め、擬電子親和力を算出した。積層構造EL素子を作製し、その素子の発光と電流密度の電圧依存性などを測定評価した。これらの青色発光素子の最高輝度は7000cd/m2が達しており、これは現在までの青色発光素子のトップデータである。
腹側被蓋野ドーパミン性オートレセプターの機能に関するパッチクランプ法による研究

ドーパミン受容体はD_1D_5のサブタイプに分類され、D_1およびD_5がD_1ファミリー、D_2D_4がD_2ファミリーに属する。また、中脳の腹側被蓋野はドーパミン性細胞の起始核であり、情動機能の中枢である。我々はこれまでに腹側被蓋野ドーパミン性細胞の活動はD_2受容体を介して抑制されることを報告したがこの抑制のイオン機構は不明であった。さらに、D_1受容体の機能も不明であった。そこで本研究ではこれらの点を明らかにする目的で電気生理学的実験を行ない、以下の結果を得た。生体位ラットを用いた実験では、側坐核に投射する腹側被蓋野のドーパミン性細胞はマイクロイオントフォレ-シス法により投与したD_2アゴニストにより抑制され、この抑制効果は同時に投与したD_1アゴニストにより増強することを見いだした。また、この増強効果は同時に投与したD_1アンタゴニストにより拮抗された。生体位における結果の詳細な機構を検討するために、ラット脳のスライス標本を用いて細胞内記録法およびパッチクランプ法による実験を行なった。この結果、腹側被蓋野ドーパミン性細胞は灌流液中に投与したD_2アゴニストにより過分極し、この過分極はカリウムイオンの透過性亢進によることを見いだした。さらに、D_1およびD_2アゴニストを同時に投与することにより活動電位の閾値が上昇することも明らかにした。以上により、腹側被蓋野ドーパミン性細胞は、D_2受容体を介しカリウムイオンの透過性が高まることにより過分極し、この結果細胞活動が抑制されること、さらに、D_1およびD_2受容体が同時に活性化することにより、活動電位の閾値が上昇して、D_2受容体を介する抑制効果が増強されることが明らかとなった。
人口臓器としての人工喉頭の基礎的研究-喉頭駆動信号抽出技術の開発-

喉頭は発声,上気道反射,呼吸という多機能を有する器官であり,喉頭摘出による喉頭機能の喪失はquality of lifeの著しい低下を招く。これらの種々の喉頭機能回復を植え込み型人工臓器によって実現させるためには,喉頭運動を駆動する神経すなわち反回神経の活動をモニターし,中枢からのリアルタイムの出力情報を取得する必要が生じる。しかし,反回神経は拮抗筋である声門閉鎖筋および声門開大筋支配運動神経の双方を含んでいるという解剖学的な特徴があり,この異なる2系統の神経出力情報を分離できなければ,喉頭への複雑な運動出力を適切にモニターすることは困難である。本研究において,喉頭摘出後の反回神経から声門閉鎖筋および開大筋への出力情報を分離して取り出す試みを行った。実験にはネコを用い,片側の反回神経を切断後,同側の除神経した胸鎖乳突筋に植え込みを行った。神経再支配の確立した後胸鎖乳突筋より筋電図を記録し,同時に横隔膜筋電図記録,健側の内喉頭筋筋電図記録を行い,これらの筋活動パターンの解析を行った。切断側の反回神経の電気刺激により同側胸鎖乳突筋に誘発筋電位が認められ神経再支配が確認されたが,安静呼吸時における胸鎖乳突筋の自発活動の電位振幅が低く,安静時における神経出力情報の分離は困難であった。一方誘発発声中において,胸鎖乳突筋活動が認められ,さらに横隔膜活動の有無を指標に分離を行うことにより,健側の内喉頭筋筋活動に類似した活動パターンを得ることが出来た。反回神経の出力情報がより高感度に抽出できるよう改善できれば,種々の喉頭運動を駆動する閉鎖筋および開大筋への神経出力情報の分離を行える可能性が示された。
ナノ集積構造制御に基づくオリゴピリジルの固体超分子発光材料の設計

1.分子ナノ集積化で誘起されるtpy固体発光2,2':6',2"-テルピリジン(tpy)は、溶液中つまり単分子状態では発光を示さないが、板状結晶からΦ=0.2の強い青色発光を示すことを見出した(励起波長300nm)。溶液中では非蛍光性の分子が、結晶という組織化されたナノ集積構造を取ることで固体発光を示すという報告は非常に少なく、tpyの系は特異な例である。2.ナノ集積様式に依存するtpy固体発光特性Tpyは固相で、アモルファス、針状結晶、板状結晶という異なるナノ集積構造をとった。このうち板状結晶のみが強い青色発光を示し、アモルファスと針状結晶からの発光はほとんど見られなかった(Φ<0.01)ことから、ナノ集積様式が固体発光特性に大きく影響することが明らかとなった。それぞれの結晶中でtpy分子は異なるコンホメーションを取っており、さらに分子軌道計算から、光励起状態特性が異なることが示唆された。また、針状結晶には多分子間相互作用の可能なπ平面のカラム状配列が見られたが、板状結晶では、πスタック二分子ユニットが互いに直交しており、多分子間相互作用の効果は小さいと予想された。3.ナノ集積構造制御による固体発光スイッチングヘキサンからの再結晶条件を検討した結果、板状結晶(強発光性)と針状結晶(非発光性)とを相互変換する条件を確立した。さらにこの再結晶プロセスを繰り返すことで、tpy固体発光の可逆的on-offスイッチングに成功した。以上13の成果は、ナノ集積構造と固体発光特性との密接な関与を証明しており、さらにナノ集積構造制御という方法論が、蛍光性有機分子で従来行われてきた分子修飾の手法に加え、固体超分子発光材料の開発に有用な指針となることを明らかにできた。溶液中つまり単分子状態では発光を示さない2,2':6',2"-テルピリジン(tpy)について、結晶が青色または緑色の比較的強い発光を示すことを見出した。一般に凝縮系では発光特性が阻害される場合が多く、集積化によって発光性を示すTpyの系は非常に特異な例といえる。Tpyの再結晶条件を種々検討したところ、集積構造の異なる二種類の結晶が得られた。紫外光(366nm)照射により、板状結晶(B-type)が青色(434nm)、針状結晶(G-type)が緑色(527nm)の発光を示し、集積構造が発光波長にも影響することが明らかになった。それぞれの結晶についてX線結晶構造解析をおこなったところ、B-type結晶中にはπ平面を重ね合わせた二分子ユニットが存在し、π-スタッキング効果の発現が示唆された。一方、ユニット間は互いに直交するように配列していることから、相互作用が小さいと予想される。これに対しG-type結晶中では、tpyがπ平面を重ね合わせたカラム状の配列が確認された。以上のことから、G-type結晶中ではtpyのより多分子間での相互作用が期待でき、光励起状態の安定化によって発光励起準位が低下し、より長波長側に発光を示したものと考えられる。以上の成果は、従来蛍光有機分子で行われてきた分子構造修飾という手法に加えて、集積構造制御という方法論が固相発光特性の制御に向けた有効な手段となることを示すものである。
天保の飢饉による被害とその回復-近世盛岡藩と仙台藩の史料から

本研究の目的は、天保の飢饉に際して、盛岡藩および仙台藩の領民がどのような打撃を受け、そして回復してきたのかを明らかにするものである。とくに中山間地域に着目し、そこで暮らす猟師や杣びとなど非農業者の盛衰を考察する。研究の手法としては、盛岡藩と仙台藩の古文書から未翻刻・未公刊の一次史料を収集した。具体的には盛岡藩の藩日記「盛岡藩家老席日記雑書」と「同覚書」(もりおか歴史文化館所蔵)を調査し、ひろく安永年間(1772)から文久年間(1861)の記事を収集した。この数万頁分の日記から、天候不順、米価・酒価、領内人口や猟師の記録を抽出した。あわせて仙台藩本寺村(現一関市厳美町)の宗門人別改帳(東北芸術工科大学、写所蔵)から山立猟師の田畑の持高を抽出した。これらの史料を現在分析中であるが、必ずしも望ましい結果は出ていない。たとえば天保の飢饉に限らず、その他の困難な状況において多くの領民が死亡したり、その生業を廃絶しており、村から「欠落」(失踪)して行方不明となる者も少なくない。ただし、こうした窮地は冷害や凶作による飢饉のみが原因ではなかった。とりわけ、18世紀末以降は蝦夷地に出没するロシア船への警備のために、盛岡藩から数多くの猟師が駆り出されていた。そして、その猟師の多くが病気や栄養不良などによって蝦夷地で落命していたことが判明した。領民を苦しめるのは飢饉だけではなく、外敵への備えという国防による疲弊も大きな要因であった。今後は、天保年間以降に領民がどのように回復していったのか、とりわけ山間集落の猟師人数の増減を分析し、数ヶ月以内に結論を導き出したい。また、仙台藩の宗門人別改帳を分析したところ、(1)猟師は標準以上の持高のある者が多いこと。(2)そうした猟師はそれ以外の百姓に比べて、天保の飢饉後の生存率が高いことが判明した。つまり、農耕のみの単一な生業に頼らずに、多様な生産手段を持つ者の方が、凶作や飢饉を乗り越える力があったと考えられる。これは本寺村において当てはまる事項であるが、その他の村にも言えることであるのかは不明である。そこで、今後はより多くの村の宗門人別改帳を調査して、天保年間の前後の変化を分析することが必要であると思われる。
窒化物セラミックスのメカノルミネッセンス

本研究ではウルツ鉱型構造を有するMnドープAlNセラミックスとEuドープCaAlSiN3セラミックスについてトライボルミネッセンスについて検討した。トライボルミネッセンス測定は摩擦摩耗試験機に光電子増倍管を付設して行った。その結果、いずれの試料でも印加荷重の増加とともに発光強度が増加した。いずれの試料でも摩耗量の増加と共に積算光電子数は増加したが、MnドープAlNセラミックスでは積算光電子数は摩耗体積の増加と共に線形的に増加し、摩耗体積0においても発光していることが確認された。また、MnドープAlNセラミックスの発光強度は、AlN粒子内の酸素固溶量の減少により増加することも明らかとなった。今年度は、ZnSやSrAl2O4と同じウルツ鉱型構造を有する蛍光体であるMn添加AlNセラミックスに着目し、メカノルミネッセンスの一つであるトライボルミネッセンスについて検討することを目的とした。原料粉体としてAlNとMnOを用いた。これらをモル比で99.8:0.2となるように湿式混合した後、1850°C、2時間保持、N2雰囲気、15MPa加圧の条件でホットプレスした。焼成後の試料表面を研削加工して試験片とした。この試験片とアルミナボールを用いて、ボールオンディスク試験を行った。ボールオンディスク試験の条件は、回転半径2mm、荷重5N、すべり速度10cm/sとした。この時の摩擦面からの発光を光電子増倍管で検出した。作製した試料の構成相はAlN単相であり、Mnを含む第二相は現れなかったことから、MnはAlN中に固溶したものと考えられる。この材料の発光および励起波長は約600nmであった。ボールオンディスク試験開始と同時に強い発光が観察された。ボールオンディスク試験における摩擦係数を測定した結果、ボールオンディスク試験開始とともに、摩擦係数は0.1程度の値を示した。また、フォトンカウント数を同時測定したところ、時間の経過とともにフォトンカウント数は減少し、摩擦係数は増加した。しばらくの後、フォトンカウント数と摩擦係数は一定値を推移した。ボールオンディスク試験を終了してディスクの回転を停止したところ、フォトンカウント数は試験開始前とほぼ同程度の値に減少した。ボールオンディスク試験前後の試験片表面のレーザー顕微鏡観察の結果、ボールオンディスク試験の時間経過とともに、軌道面の幅が広くなり、試験前に存在していた試験片表面の凹凸が減少して比較的平坦な摩耗面へと変化していた。このような摩耗面の変化がフォトンカウント数の時間依存性の要因であると考えられる。トライボルミネッセンスは応力発光の一種であり、機械的な外力(摩擦)を受けて光を出す現象である。本研究では既往の応力発光材料に共通しているウルツ鉱型構造を有するAlN:MnとCaAlSiN3:Eu(以下:CASN)の2つに着目し窒化物セラミックスのトライボルミネッセンスについて検討した。その結果、AlN:Mn、CASN共に荷重増加に伴い発光強度が増加することがわかった。その摩耗面はAlN:Mnにおいて滑らかであったのに対して、CASNの表面は顕著な凹凸が生じていた。このような摩耗の挙動の差異が2つの材料におけるトライボルミネッセンスに影響を及ぼしたと考えられる。また、AlN:Mnは摩耗体積の増加と共に積算光電子数は線形的に増加した。これよりAlN:Mnの摩耗により発光が助長されることが分かった。しかし、両者の関係は、直線的ではあるもの切片が0でないことから摩耗体積0においても発光していることが示された。これは非破壊的な変形においてもAlN:Mnは発光する事を意味しており、AlN:Mnの発光は摩耗だけでなく弾性変形によっても発光する事が明らかになった。一方CASNについては摩耗体積の減少と共に発光量も減少し摩耗が0においてはほぼ0となった。すなわち、CASNでは摩耗による破壊がトライボルミネッセンスを支配している事が分かった。焼成温度と焼成時間を変化させてAlN:Mnの試料を作製したところ、両者の増加に伴って粒成長している事が確認できた。焼成温度と焼成時間の増加に伴ってAlNのc軸が伸長、すなわち、AlN粒子が高純度化していることもわかった。焼成温度と焼成時間の増加に伴い発光強度は上昇した。これは粒成長に伴う粒内を高純度化と対応している。すなわち、AlN:Mnの発光強度は、AlN粒子内の酸素固溶量の減少により増加することが示唆された。

先進セラミックスこれまでに、摩擦摩耗試験機と新たに導入した光電子増倍管を用いて、窒化物セラミックスのメカノルミネッセンス評価のためのトライボルミネッセンス測定装置を立ち上げ、摩擦摩耗に伴う発光を定量的に測定できることを明らかにした。さらに、発光強度は印加した荷重に依存することも明らかにしており、今後、発光メカニズムの解明や他の窒化物セラミックスにおけるメカノルミネッセンス評価のために、有意義な結果が得られているため。今後も引き続き、、Mn添加AlNセラミックスを用いて、トライボルミネッセンス評価に及ぼす表面状態の影響についても検討を行っていく。特に、AlNは六方晶であることに起因して特性に結晶方位依存性があることから、磁場中成形法などによる配向制御を行った試料も用いて、その発光メカニズムについて明らかにしていく。さらに、他の窒化物セラミックスについても同様の評価を行い、新たなセンサ材料としての探索も進めていく。