hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
徒手筋力検査のためのグローブ型表面筋電図計測システムの開発

本研究は,筋肉の筋力を判定する筋力徒手筋力検査において,筋力を表面筋電図によって客観的に評価することを目的とした筋活動評価システムの開発である.本課題を実現するために,1神経支配帯を客観的に見つけ出すアルゴリズムを構築,2同アルゴリズムを用いた筋活動評価への応用,3簡易筋電図計測に向けた導電性布電極の検討を行った.結果として,提案アルゴリズムを利用することで,従来の目視による推定法と88 %の一致率で神経支配帯の推定が可能となり,短時間での筋活動評価が可能となった.また,導電性布により金属電極の不快感やノイズの少ない筋電図計測および筋活動評価の可能性が示された.本研究は,表面筋電位信号計測を容易にするための電極貼付位置を推定するシステムの開発を目指す.平成25年度は、(1)筋末梢部位である腱を見つけ出すためのアルゴリズムの構築、(2)筋線維走行方向と電極角度を推定するアルゴリズムの構築、(3)簡易計測のための格子状多電極内臓グローブの製作、の3課題に取り組んだ。課題(1)に関して、表面筋電位信号の計測には直径1mmの銀線を電極間距離5mmで17本配置した16チャンネルのアレイ電極を用いた。電極は上腕二頭筋の近位部もしくは遠位部に配置した。随意性最大収縮力の30%40%程度の力を発揮して貰い表面筋電図を計測した。結果として、筋末梢部付近の隣接する信号間の相関係数は0.7以下を示し、それ以外の領域(0.9以上)と比較し顕著に低下する傾向が認められた。また、同時に計算した筋線維伝導速度(MFCV)も筋末梢部では10 m/s以上となり、それ以外の領域の35 m/sよりも顕著に高い値を示すことから相関係数およびMFCVより筋末梢部である腱の位置を同定できると判断した。課題(2)に関して、電極および発揮筋力の実験条件は課題(2)と同じである。アレイ電極の長軸を筋線維走行方向に対して0°40°に傾けて表面筋電位信号を計測した。結果、傾き角度が大きくなる程、信号間の相関係数が低下する傾向が認められたが、個人差が大きいことから電極角度推定のアルゴリズムを構築するには至らなかった。今後、再検討が必要である。課題(3)に関して、直径2mm、高さ3mmの銀線を電極間距離5mmで縦6極、横4極配列した24極の多電極を手袋に設置したグローブ型電極を用いて実験を行った。グローブ型電極で被験筋を覆い(押さえ)、表面筋電図を計測したところノイズが多く混入し、明瞭な信号を計測するには至らなかった。今後、電極条件およびノイズ除去について検討する必要がある。本研究は,筋肉の筋力を判定する筋力徒手筋力検査において,筋力を表面筋電図によって客観的に評価することを目的とした筋活動評価システムの開発である.本課題を実現するために,1神経支配帯を客観的に見つけ出すアルゴリズムを構築,2同アルゴリズムを用いた筋活動評価への応用,3簡易筋電図計測に向けた導電性布電極の検討を行った.結果として,提案アルゴリズムを利用することで,従来の目視による推定法と88 %の一致率で神経支配帯の推定が可能となり,短時間での筋活動評価が可能となった.また,導電性布により金属電極の不快感やノイズの少ない筋電図計測および筋活動評価の可能性が示された.本研究は,表面筋電位信号計測を容易にするための電極貼付位置を推定するシステムの開発を目指す.本システムを用いることで,筋線維の走行方向に沿って,神経支配帯と筋末梢部である腱を除く領域に電極を貼付することが可能となる.本課題を実現するために,表面筋電位信号の計測にはアレイ電極およびマトリクス電極を用いる.得られた表面筋電位信号の形状や大きさなどの波形特徴から電極と筋線維走行方向との角度を推定するとともに,電極を貼付すべきでない神経支配帯と腱の位置を見つけ出すアルゴリズムを構築する.そして,最適な電極貼付位置を可視化して利用者に提供するアプリケーションを開発する.本課題を達成するために,平成24年度は「神経支配帯の位置を客観的に見つけ出すアルゴリズムの構築」を主な研究目的とした.従来の神経支配帯の推定方法は,主として信号の形状特徴から目視により主観的にその位置を推定しており,正確な神経支配帯の位置を推定するには専門的な知識と労力が必要であった.ゆえに本目的が達成されれば,誰でも簡単に短時間で神経支配帯の位置を見つけることができる.実験方法と神経支配帯の推定方法を次に示す.等尺性収縮(最大随意収縮の30%,60%,100%)時の上腕二頭筋の表面筋電図を電極間距離5mmおよび10mmのアレイ電極で計測した.神経支配帯推定の解析区間は100ms,80ms,50ms,40msの4条件とした.神経支配帯の推定方法は筋電位信号が筋線維を伝播する速度である筋線維伝導速度を推定する方法の一つである相互相関法を利用した.隣接する信号間の相関係数の大小関係から神経支配帯の客観的位置推定ができる可能性が示唆され,(1)電極間距離が大きい,(2)解析区間が長い,(3)発揮筋力が大きい,場合に神経支配帯が推定しやすいことが明らかになった.本研究は,筋肉の力を判定する徒手筋力検査において、筋力を表面筋電図にて客観的に評価することを目的としている。

平成26年度は、主として(1)格子状多電極内臓グローブの製作と筋活動情報通知システムの開発、(2)導電性布電極による表面筋電図計測、に取り組んだ。課題(1)では、直径2mm、高さ3mmの銀線を電極間距離5mmで縦5極、横2極配列した10極の多電極を手袋の掌部分に設置したグローブ型電極を製作し、表面筋電図の計測を行った。被験筋は大腿四頭筋(内側広筋)である。発揮筋力は、最大筋力(MVC)の2060%の等尺性収縮とした。検査者は、利き手に圧縮型のロードセルを内蔵した筋力測定器を用いて足首付近に抵抗を加えた。このとき内側広筋を利き手に装着したグローブ型電極で押さえ、表面筋電図を計測した。ノイズの影響を除去するために、ローカット10Hzのデジタルフィルター処理にて、解析を行ったところ、筋力に応じた振幅情報および筋電位信号の伝播速度である筋線維伝導速度を計測することができた。しかし、グローブ電極を皮膚に強く押し当てることにより被験者に痛みや不快感を与えることが課題として残った。この問題を解決するために、課題(2)では、電極に導電性布を用いた基礎的な筋電図計測実験を行った。30mm四方の導電性布電極をスポーツサポーターに縫い付け、漸増負荷実験および長時間負荷実験を行った。結果、漸増負荷実験では筋力に応じた振幅量の増加傾向が認められ、長時間負荷実験では疲労に伴う周波数の徐波化が認められ、導電性布が筋電図計測に利用できることが確認された。また、金属製電極のような装着における痛みや不快感の訴えは、認められなかった。人間情報学平成25年度は、筋末梢部である腱を推定するアルゴリズムの構築ができた。筋線維走行方向と電極角度を推定するアルゴリズムの構築および簡易計測のための格子状多電極内臓グローブの製作には不十分な部分もあり検討の余地があるが、計画通りに課題が遂行できていることからおおむね順調に進展していると判断する。平成24年度は「神経支配帯の位置を見つけ出すアルゴリズムの構築」を主な研究目的とし,アレイ電極による神経支配帯推定アルゴリズムの構築に関しては目的をほぼ達成できている.筋線維走行方向と電極角度を推定するアルゴリズムの構築に向け、個人差の影響について検討する。また、簡易計測のための格子状多電極内臓グローブの製作おいては、電極の直径や電極間距離などの電極条件、ノイズ除去の方法について検討を行う。マトリクス電極による神経支配帯の位置を見つけ出すアルゴリズムの構築,筋線維走行方向と電極角度を推定するアルゴリズムの構築,および表面筋電図簡易計測のための格子状多電極内臓グローブの製作を行う.該当なし
動脈硬化におけるDNA二重鎖切断とその修復機構の役割の解明

本研究により、ヒト動脈硬化巣にはDNA損傷、とくに二重鎖切断が存在し、これを修復するためにゲノム損傷修復酵素の活性化が認められること、さらに、動脈硬化マウスのゲノム修復機構を阻害すると動脈硬化が増悪することが示された。本研究結果から、動脈硬化の成因あるいはその進展にDNA損傷とそれに対する修復機構の異常が大きく関与していることが明らかとなった。培養ヒト冠動脈血管平滑筋(HCASM)および培養ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)をH_2O_2に15分間暴露後、生じたゲノム損傷および活性化する修復機転を観察すると、酸化的損傷(8-oxo-dG抗体を用いた細胞の免疫蛍光染色による)のみならず、二重鎖切断(リン酸化ヒストンH2AX抗体を用いたウェスタンブロットよる)が生じていることが確認された(HCASMにおいて12倍、HUVECにおいて3倍に増加)。またH_2O_2暴露により、HCASMおよびHUVECにおいてataxia-telangiectasiamutated kinase (ATM)、DNA-PK(いすれも15-30分がピーク)、Chk2、p53(いずれも1-2時間がピーク)などの活性化が認められ、修復機転が作動していることが示された。ゲノム修復機構の重要性を探るため、siRNAの手法を用いATMあるいはDNA-PKをノックダウンしたところH_2O_2による細胞のアポトーシスが減少した。さらにヒト動脈硬化巣においてリン酸化ヒストンH2AX抗体を用いた免疫組織染色により陽性に染まる細胞が確認され(非動脈硬化部は陰性)、動脈硬化巣においてはDNA二重鎖切断が増加していることが明らかとなった。二重鎖切断は動脈硬化巣を構成する内皮、血管平滑筋、マクロファージのいずれにも認められた。また動脈硬化巣ではゲノム障害修復因子の発現が認められた。このような結果をふまえ来年度はapoE-KOとKu80-KOを交配した二重変異マウスを用いてゲノム損傷修復と動脈硬化発症の関連を直接的に証明する。1.動脈硬化巣にDNA二重鎖切断が存在することを証明した培養血管細胞を用いた研究により、酸化ストレスは、ゲノムに、最も致命的な二重鎖切断を生じさせ、修復系のシグナルを活性化し、p21などの細胞分裂抑制因子の誘導、つまり老化の形質をも誘導することを見いだした。また、ヒト動脈硬化病変部にDNA二重鎖切断の存在を証明した。2.動脈硬化巣におけるゲノム損傷修復酵素の発現増加を証明した非相同末端結合(NHEJ)は生体内の細胞のDNA損傷修復において主役を演じていると言われている。我々は、そのNHEJの中心となる分子、DNA依存性プロテインキナーゼ(DNA-PK)の動脈化巣への集積を証明した。3.動脈硬化マウスのゲノム修復機構を阻害すると動脈硬化が増悪することを証明した我々は、ApoE欠損マウス(動脈硬化マウス)にゲノム修復因子であるAtaxia Telangiectasia-mutated(ATM)の阻害剤・カフェインを投与する実験系を用いて、ゲノム修復機構を阻害すると動脈硬化が増悪することを証明した。4.遺伝子改変マウスを用い、ゲノム損傷修復異常と動脈硬化発症の関連を明らかにしたApoEノックアウト(動脈硬化)マウスとゲノム損傷に対する修復異常を示すKu80(DNA-PKと共同して修復を行う)ノックアウトマウスを交配した二重変異マウスを作成し、動脈硬化巣の進行度を比較検討した。現在のところ、仮説に反し、二重変異マウスで動脈硬化巣の縮小を認めた。
ＳＰＯＣを用いた新たな心筋評価方法の開発

肥大型心筋症アクチン変異E101Kを導入したヒト心筋細胞を用いてSPOC(spontaneous oscillatory contraction)解析を行った。E101K変異導入細胞のSPOC波形は、振幅が小さくわずかな周波数の上昇が見られた。このパラメータ異常が変異アクチンのどのような性質変化に起因するのかを調べるため、E101Kアクチンを単離精製して生化学的性質を調べたところ、フィラメント形成能は正常であるが、ミオシンとの親和性が1/3に減少していることがわかった。これらの結果から、SPOCパラメータはアクチンの性質異常を反映しており、新たな心臓疾患の診断法としての利用が期待できる。H24年度で得られたヒトiPS細胞由来の心筋細胞に、心筋症変異タンパク質をコードするアデノウイルスを感染させ、拍動およびSPOC(自律振動現象)測定を行った。1)ヒトiPS細胞由来の心筋細胞による拍動およびSPOC(自律振動現象)測定Wntシグナル制御因子の添加により、培養ヒトiPS細胞(フィーダーレス培養)を、胚様体形成を経て心筋細胞へ分化させた後、ヒトアクチニン2-TagRFPをコードしたアデノウイルス(adeno-hActinin2-TagRFP)を感染させることによりZ線の蛍光イメージングを行った。細胞外液をカルシウムイオンチャンネル作用物質を含むpCa5.75の溶液に置換することにより、ヒト心筋細胞でSPOC現象を起こさせることに成功した。2)心筋症変異アクチン遺伝子を導入したヒト心筋細胞によるSPOC測定肥大型および拡張型の心筋症変異アクチン遺伝子(変異アクチン-IRES-EGFP)をコードする8種類のアデノウイルスと、adeno-hActinin2-TagRFPをそれぞれ共感染させ、サルコメア長の経時変化を測定した。症状が重い変異を導入した心筋細胞では、振幅と収縮時間において明らかに野生型とは異なる挙動を示しているが、当初の目的であるSPOC現象においてのみ検出できるパラメータ異常は見つかっていない。そこで今後はカルシウム感受性に大きな影響を与えないトロポニン変異導入を計画しており、例えばSPOC誘起可能なpCa濃度の違いなど、SPOC現象でのみ見られる変異の影響を網羅的に調査する予定である。ヒトiPS細胞のオンフィーダー培養、フィーダーレス培養に成功した。さらにWntシグナル制御因子を用いて、ヒト心筋細胞への分化誘導を行った。フィーダーレス培養したヒトiPS細胞に3日間WNTシグナル阻害剤であるCHIRとBIOを加え、その後1週間KY02111とXAV939を加えて培養した。細胞の分化は、ヒトβミオシン抗体と心筋トロポニンT抗体を用いた免疫染色によって確認し、約85%の心筋分化誘導が行われていることがわかった。また、同抗体を用いたイムノブロットにより、WNTシグナル阻害剤を加えた1週間以降から、次第にサルコメアタンパク質の発現が増加しているのが確認された。さらに分化誘導した細胞に対して、アデノウイルスベクターを用いたGFP-ヒトアクチニン遺伝子導入によって、Z線の可視化を行った。蛍光顕微鏡観察により、細胞内の横紋構造の様子と自発収縮が確認できた。今後は自励振動(SPOC)の観察を行い、ラット心筋初代培養細胞との比較検討を行う。心筋症変異を導入したミオシンやアクチンの発現系を作成するため、それらの遺伝子をコードしたアデノウイルスを作成した。これらの心筋タンパク質は、大腸菌や昆虫細胞、非筋細胞では著しく発現が制限されるため、遺伝子発現にはマウス筋芽細胞(C2C12)を筋管細胞に分化させたものを使用する。そこでC2C12細胞の培養および筋管細胞への分化を効率的に行える低血清培地の開発を行うことで、タンパク発現コストの削減を試みた。その結果、血清を筋肉加水分解物であるPeptone Primatone RL(Sigma-Aldrich)に置き換えることで、筋管細胞への分化を低コスト、高効率に行えることがわかった。今後はこれらの発現系を使って、心筋症変異タンパク質の作成を行う。引き続きヒトiPS細胞由来の心筋細胞に、心筋変異遺伝子をコードするアデノウイルスを感染させ、SPOC(自律振動現象)測定を行った。1)アデノウイルスを用いた心筋症変異アクチン遺伝子導入法の改良○変異アクチン遺伝子の導入は、変異アクチン遺伝子とレポーター遺伝子(EGFP)を同時発現させることで確認しているが、サルコメアには内在性の野生型アクチンも同時に組み込まれている。そこでアデノウイルスに、内在性アクチン発現を阻害するsiRNA発現ユニットを組み込み、サルコメア内の変異アクチンが占める割合を増加させた。2)SPOCパラメータ異常を起こす心筋症アクチン変異遺伝子E101Kはミオシンとの親和性が低い○心筋症アクチン変異遺伝子E101Kを心筋細胞で発現させたところ、SPOC時のサルコメア長の変化量が減少した。

野生型の場合、弛緩時のサルコメア長は1.7μm、収縮時1.46μmで約14%の振幅が見られたが、変異アクチンの場合は、約9%の振幅だった(弛緩時のサルコメア長は野生型と同じく1.7μm)。この変化が変異アクチンのどのような性質によるものかを調べるため、変異アクチン遺伝子をマウスC2C12細胞に過剰発現させ、単離精製した。精製した変異アクチンを用いてミオシンとのActin activated ATPase活性を測定したところ、ATPase活性(Vmax)はほとんど変わらないが、見かけのミオシンとの親和性が1/3に減少していた(Kactinが3倍に増加した)。3)SPOCはサルコメア異常を検出できる新たな測定法である○変異アクチン遺伝子を導入したヒトiPS由来心筋細胞は、野生型と異なるSPOCパラメータを示すことがわかった。これらの結果によってSPOCがサルコメア内タンパク質の異常を検出できる可能性が示唆された。総合領域前年度で得られたヒトiPS細胞由来の心筋細胞を用いてSPOC現象を確認できたこと。さらに実際に心筋症変異遺伝子を導入したヒト心筋細胞において、野生型と異なる動態が見られたことが挙げられる。ヒト由来の心筋細胞から心筋症変異遺伝子導入とSPOC測定まで、一連の測定系が確立できており、現在までのところ、本研究はおおむね順調に進展していると判断している。ヒトiPS細胞から心筋細胞への分化実験は順調に進展している、今年度の予定としてSPOC解析を行う予定だったが、心筋症変異タンパク質の発現系の開発と平行して行ったため、来年度に持ち越すこととなった。マウス筋管細胞とアデノウイルスを変異タンパク質の発現系も確立しており、筋肉加水分解物の使用によって分化速度の向上と低コスト化を行うことができた。今後はSPOC現象にのみ変異の影響(拍動では検出できない)を検出できるような心筋症変異の探索を行い、わずかな変調をきたすような(目安として4050歳以降に発症する)心筋への負荷を検出できる検査システム構築を目指す。ヒトiPS細胞由来の心筋細胞を用い、SPOC解析を行う。さらに心筋症変異遺伝子の導入を行い、SPOCのパラメータがどのように変化するのかを確認する。さらに心筋症変位タンパク質の発現精製、機能解析を行い、変異タンパク質の性質が心筋に与える影響(収縮やSPOCについて)を考察する。翌年度は多数の心筋症変異遺伝子導入を行う予定であり、培養試薬や遺伝子導入試薬など消耗品の使用額が大幅に増加することが予想されるため、今年度の研究費を減額した。心筋分化用試薬、細胞培養試薬、遺伝子構築に必要な試薬、および一般試薬等、消耗品に経費1,000千円を計上する。また心筋動態を記録する記録媒体(ハードディスク)や記録装置に150千円、学会等研究成果発表の旅費に400千円計上する。一般試薬、細胞培養試薬、細胞培養用資材等の消耗品に使用する。
人工制限酵素を用いた高効率イネ葉緑体ゲノム編集の確立

本研究は、葉緑体工学を推進する上で欠かせない技術となる「葉緑体ゲノム編集」を確立することを目的し、人工ヌクレアーゼによる葉緑体ゲノム切断システムの構築をおこなった。人工ヌクレアーゼとしてTALENを選び葉緑体ゲノムを特異的に切断する葉緑体移行シグナルを保持するTALEN (tp-TALEN)の合成に成功した。しかし、このTALENは葉緑体移行が出来ないことがわかったため、葉緑体移行型Cas9ヌクレアーゼ(tp-Cas9)を新規に合成し、葉緑体移行することを明らかにした。葉緑体は二酸化炭素同化をおこなう重要な細胞小器官であり、糖、アミノ酸および脂質代謝に欠かせない場である。また核ゲノムとならび、遺伝子導入を行える重要な標的ゲノムでもある。ところが、葉緑体ゲノムへの遺伝子導入技術は、モデル植物であるタバコを除いて、イネなどの主要農作物については実用化に至っていないのが現状である。そこで、本研究ではゲノム遺伝子を自在に改変するゲノム編集技術を応用し、いまだ汎用的な技術に至らないイネ葉緑体ゲノムへの遺伝子導入法を確立することを目指す。H25年度において得られた成果は以下のとおりである。1.タバコおよびイネにおけるイソロイシン-tRNA(trnI)遺伝子とアラニン-tRNA(trnA)遺伝子間配列を標的とした遺伝子ターゲッティングコンストラクトを構築した。タバコについては、さらにメチオニン-tRNA遺伝子/グリシン-tRNA遺伝子連結配列(trnfM / trnG)およびバリン-tRNAコード遺伝子/リポソームタンパク質遺伝子連結配列(trnV / rps12)を標的とした遺伝子ターゲッティングコンストラクトを構築した。3.trnfM / trnG遺伝子連結配列を標的とするTALENに対して、葉緑体以降シグナルを連結し、タバコに導入し葉緑体において発現することを明らかにした。平成25年度に作製したTALEN発現コンストラクトの遺伝子導入をタバコ葉緑体内において発現させたが、標的近傍における切断を検出することができなかった。あらためてTALENタンパク質の葉緑体以降を確認するため、TALE+GFPレポーターを作製し葉緑体内GFP蛍光の観察をおこなったところ、有意な傾向は認められず、不完全なTALEタンパク質が葉緑体へと移行している可能性も考えられた。そこで、TALENにかわる人工制限酵素として核ゲノム編集では実績のある、CRISPR/CAS9システムの利用を考え、葉緑体以降シグナルを保持するCAS9ベクターを作製し、葉緑体型CRISPR/CAS9システム構築の整備を行った。そこで、本研究ではゲノム遺伝子を自在に改変するゲノム編集技術を応用し、未だ汎用的な技術に至らない農作物葉緑体ゲノムへの遺伝子導入法を確立することを目指す。平成26年度に作成したCAS9タンパク質の葉緑体移行を蛍光観察によりレポートする葉緑体移行シグナル+CAS9+GFP融合遺伝子(tp+Cas9-GFP)を用いて、作製した融合Cas9ヌクレアーゼが、葉緑体に移行するかどうか検証をおこなった。アグロインフィルトレーション法を利用した一過的発現系によりタバコ本葉に導入を行ったところ、tp-Cas9-GFP遺伝子を導入した場合にのみ、葉緑体へのGFP蛍光が観察された。そこで、タバコ葉緑体ゲノムの標的に相当するgRNAターゲット配列をデザインし、アグロ員フィルトレーション法により、tp-Cas9-GFP発現カセットとgRNA発現カセットを同時に発現させ、タバコ葉緑体ゲノムの切断および変異導入が起きるか検証をおこなった。葉緑体へのGFP移行は認められたが、葉緑体ゲノムDNAの切断とそれに伴う変異導入は認められなかった。アグロインフィルトレーション法による導入効率の問題もあるため、引きつづき導入効率を高める手法による検証が必要である。また、Cas9とともにgRNAを効率よく葉緑体に移行させる手法の開発も有効であると考えられるため、tp-Cas9タンパク質とgRNAを予め混合させ、Cas9タンパク質の葉緑体移行を利用し、効率化を図る実験系の確立を行っていく必要があると考えられる。

当初の計画では人工制限酵素としてTALENを利用する方針で行ってきたが、TALENタンパク質の葉緑体内以降が不確かなため、TALENに変わる人工制限酵素として急遽CRISPR/CAS9システムの利用を考え、葉緑体ゲノム切断を行える実験ツール整備を行ったため。植物分子遺伝学TALENにかわる人工制限酵素として葉緑体移行シグナルを保持するCAS9を利用した葉緑体CRISPR/CAS9システムを整備するため、まずの葉緑体移行シグナル+CAS9+GFP融合遺伝子をタバコプロトプラストへ導入し、CAS9タンパク質の葉緑体移行を確認する。葉緑体移行が確認できれば、標的認識分子であるgRNAとともに葉緑体移行シグナル+CAS9をタバコプロトプラストへ導入し葉緑体ゲノム切断の確認を行う。ついで遺伝子ターゲッティング実験を進め、切断後の野生型cpDNAの構造変化を解析し、人工制限酵素による切断を行いさらに遺伝子変換を進めるか、切断を行わず薬剤選抜のみにより野生型cpDNAを排除するか決定する。最終的に組換え型cpDNAからなるホモプラストミック化の最適な条件を絞り込んでいく。当初の計画では、ジーンガンを利用した遺伝子導入法により、遺伝子ターゲッティング実験を行う予定であったが、代表者が年度途中に転出し、転出先機関においてジーンガンが利用できないため、代替法による遺伝子導入を確立中であり、遺伝子ターゲッティング実験は遅れている。標的を切断する人工制限酵素の作製については、当初の予定通り進んでいる。当初計画していた人工制限酵素の利用が不確かとなったため、実際に計画していた遺伝子ターゲッティング実験およびその結果を精査するジェノタイピング実験に係る試薬の購入を行うことができず、代わりに計画外であった人工制限酵素を作製する試薬に変更したため、その差額として使用に変更が生じた。(1)人工制限酵素を用いた高頻度ジーンターゲッティングジーンガン法に変わる方法として、プロトプラストを利用したエレクトロポレーション法を用いて遺伝子ターゲッティング実験を進める。またTALENを同時発現する実験系を試み、効率化への影響を精査する。(2)人工制限酵素を用いたホモプラストミック化技術の確立TALEN切断後の野生型cpDNAの構造変化を解析し、TALENによる切断を行いさらに遺伝子変換を進めるか、切断を行わず薬剤選抜のみにより野生型cpDNAを排除するか決定する。当初計画していた実験を次年度に行うため、それに必要な試薬を購入する。また次年度は最終年度であり、実験計画の迅速な進行を行うために、遺伝子クローニングおよび塩基配列の確認には受託合成および受託シーケンスの利用を考え、それに充填する。旅費使用に関して、当初予定していた国際学会参加について取りやめとなったため、また年度末に開催された国内学会参加に関して旅費執行がH26年度に行われることになり、その差額について次年度使用額が生じることとなった。
ルイス酸によるSi-H結合活性化メカニズムの包括的理解に向けた理論的検討

本課題であるSi-H結合活性化と密接に関連した,Si-C結合活性化に関して,そのメカニズムの検討をおこなった。村上らは最近,N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)等の非プロトン性極性溶媒中でシラシクロブタンのSi-C結合が活性化されることを見いだし,この結果をもとにして,シラシクロブタンと二酸化炭素からシララクトンを生成する反応を報告した(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 11399)。この反応は,溶媒である中性ルイス塩基が触媒としてはたらくことで,シラシクロブタンのSi-C結合が活性化され,カルバニオン中間体を経て進行しているものと考えられている。そこで,M06-2X/6-311G**レベルDFT計算により,Si-C結合活性化の反応経路の検討をおこなった。DMF一分子がシラシクロブタン一分子を直接に活性化する反応経路は,高い吸熱反応であった。それに対し,DMF一分子とシラシクロブタン二分子が関わる反応経路は,活性化エネルギーも低くなることがわかった。すなわち,複数のシラシクロブタン分子が関与することでSi-C結合が活性化されるメカニズムを提案することができた。この反応メカニズムは,ルイス酸を用いたSi-H結合活性化のメカニズムを逆の視点から考えることで解釈できるものである。このように,弱いルイス塩基であるDMFが,強いルイス塩基であるカルバニオン中心をつくりだす興味深い反応に関して,新規知見をみいだすことができた。現在,論文公表に向けて準備中である。所属機関異動に伴い,計算機等の研究環境の移動・整備に時間を要した。そこで,今年度は当初の計画から軌道修正をおこない,研究課題に関連する内容について扱うこととし,一定の成果をあげつつある。まず,研究課題に関連する内容,すなわち,ルイス酸を用いたディールス・アルダー反応やS-C結合活性化メカニズムに関してこれまで得られている研究成果の早急な論文公表をめざす。その上で,それらで得られた新規知見をもとに,Si-H結合活性化のメカニズムに関して,当初の計画に沿って研究を推進する。平成29年度は、本申請課題に関連する次の3点について検討をおこなった。1)ルイス酸触媒を用いたディールス-アルダー反応に関する量子化学的検討:標記反応では、ルイス酸がジエノフィルに配位することでジエノフィルのLUMOのエネルギー準位が低下し、ジエンからの電子非局在化が容易になるために反応性が高まる。さらに、ジエノフィルの反応中心から電子ポピュレーションが減じられることにより、ジエンとの間の重なり反発が減少することも反応性の増大に寄与していると考えられる。そこで、AlCl3をルイス酸触媒とした1,3-ブタジエンとアクロレインとの間の単純なモデル反応系を用いてルイス酸による効果を詳細に検討した。2)相互作用系における力の定数の解析:二体間相互作用系におけるエネルギー変化を、2つの孤立系の構造変位に伴う不安定化エネルギー項と、相互作用に伴う安定化エネルギー項とに分けて議論する試みが古くよりされてきた。その上で、安定化エネルギー項を分割する、いわゆるエネルギー分割法に関して、様々な方法が提案されてきた。この考え方を、各原子に働く力や、平衡構造における力の定数の分割について適用する方法について考察し、CH3Cl + Cl-系のSN2反応における遷移状態構造に関してRHF/6-311G**レベルでの数値計算の検証をおこなった。3)Bis(perfluorocatecholato)silaneのルイス酸性に関する予備的検討:Bis(perfluorocatecholato)silane (Si(catF)2)をルイス酸触媒として用いたアルデヒドのヒドロシリル化反応に注目し、予備計算として、ルイス酸(Si(catF)2, B(C6F5)3)とルイス塩基(OPMe3,ベンズアルデヒド)の配位付加体に関してM06-2X/6-311G**レベルのDFT計算による検討をおこなった。研究課題に向けて、まず、ルイス酸の反応性を様々な視点から明らかにすることが重要である。そこで、ルイス酸に関わる反応として、当初は計画に含めていなかったテーマであるルイス酸触媒を用いたディールス・アルダー反応に関して検討をおこない、現在、論文発表を目指して原稿作成中である。また、触媒であるルイス酸と基質分子との間の相互作用にともなうコンプレックスの構造安定性や化学反応性を明らかにするため、相互作用系における力の定数の解析の手法を提案し、論文発表することができた。さらに、Bis(perfluorocatecholato)silane (Si(catF)2)をルイス酸触媒として用いたアルデヒドのヒドロシリル化反応に関して予備計算をおこなうことができた。

DMF一分子がシラシクロブタン一分子を直接に活性化する反応経路は,高い吸熱反応であった。それに対し,DMF一分子とシラシクロブタン二分子が関わる反応経路は,活性化エネルギーも低くなることがわかった。すなわち,複数のシラシクロブタン分子が関与することでSi-C結合が活性化されるメカニズムを提案することができた。この反応メカニズムは,ルイス酸を用いたSi-H結合活性化のメカニズムを逆の視点から考えることで解釈できるものである。このように,弱いルイス塩基であるDMFが,強いルイス塩基であるカルバニオン中心をつくりだす興味深い反応に関して,新規知見をみいだすことができた。現在,論文公表に向けて準備中である。所属機関異動に伴い,計算機等の研究環境の移動・整備に時間を要した。そこで,今年度は当初の計画から軌道修正をおこない,研究課題に関連する内容について扱うこととし,一定の成果をあげつつある。H29年度の成果をもとに、研究課題に関して、より本格的な検討をおこなっていく予定である。なお、研究代表者はH30年度から所属機関が変わったため、当初計画に沿って研究が円滑に進むよう、まずは研究室の立ち上げに専心する予定である。まず,研究課題に関連する内容,すなわち,ルイス酸を用いたディールス・アルダー反応やS-C結合活性化メカニズムに関してこれまで得られている研究成果の早急な論文公表をめざす。その上で,それらで得られた新規知見をもとに,Si-H結合活性化のメカニズムに関して,当初の計画に沿って研究を推進する。
機能性ケイ素高分子における超分子構造制御

機能性ケイ素高分子における超分子構造制御本研究の第一目標は、ケイ素を含む新しい機能性高分子の合成と物性の解明である。異なった官能基により光電子物性の異なる二種類のポリシランを合成した。第一にオリゴエーテル結合をもつ新規芳香ポリシランを合成し、周囲の物質との相互作用を検討した。第二に光学的に純粋な側鎖を主鎖に結合させて高次のコンフォメーションを制御することによりらせん光学活性をもつ新規ポリシランを合成し、その凝集相の研究を行った。螺旋光学異性体については、らせんホモ重合体と共重合体の光学活性凝集体について非常に良好な結果を得て、一般的なこれらの凝集体の性質の解明を進めることができた。この成果は、アメリカ化学会誌に掲載された("Chirality Control in Optically Active PolysilaneAggregates", W.Peng and J.R.Koe, J.Am.Chem.Soc.,2004,126,13822-13826)。また光学活性部位と不活性部位の割合を変化させた供重合体についての円偏光二重性と紫外分光の結果は投稿準備中である。オリゴエーテル結合をもつ新規芳香ポリシランについては光電子スペクトルの温度依存性およびイオン性物質の添加効果を検討し、芳香環をもたないものとの比較を行った。この結果も学術雑誌に投稿準備中である。本研究費の成果は以下のように発表した。第8回ケイ素化学協会シンポジウム,京都,2003年10月第4回CREST/JSTシンポジウム.,東京,2003年12月第9回ケイ素化学協会シンポジウム,東京,2004年10月機能性ケイ素高分子における超分子構造制御本研究の第一目標は、ケイ素を含む新しい機能性高分子の合成と物性の解明である。第8回ケイ素化学協会シンポジウム,京都,2003年10月第4回CREST/JSTシンポジウム.,東京,2003年12月第9回ケイ素化学協会シンポジウム,東京,2004年10月
RCおよびPC製構造部材のCFSTによるエネルギー吸収能の向上と評価方法の確率

RCおよびPC製構造物は、大地震や巨大落石あるいは土石流によって脆性的に破壊しやすい。このような生起確率は低いが巨大なエネルギーを有する荷重に対しては、構造物あるいは部材の塑性変形(靭性)によってエネルギーの吸収が図られるべきであることが提案されるようになってきた。そのためには、エネルギー吸収能の優れた部材の開発と評価方法の確立が不可欠である。本研究は,RCおよびPC製構造部材の鉄筋をコンクリート充填鋼管(CFST)で置き換えることにより新しい複合構造部材を開発し、高エネルギー吸収能を必要とする土木構造物へ適用することを目的としている.本研究成果報告書は,そのための基礎的研究結果を以下のような項目についてとりまとめたものである。1.コンクリートと充填鋼管(CFST)の付着強度に関する押し抜き強度試験(1)有孔鋼管を用いてコンクリートダウエルを形成し,ダウエルのせん断強度を利用した。(2)接着剤や鋼管表面のサンドブラスト処理による鋼管とコンクリート界面の付着力を増加させた。2.鋼管コンクリート複合はりの静的曲げ試験および落錘衝撃載荷試験CFSTを圧縮補強鋼材とすることにより靭性(変形能)が著しく向上することを実験的に確認した。3.鋼管コンクリート複合柱の軸カ-曲げ載荷実験地震荷重のような交番曲げが作用する鋼管コンクリート複合柱では,有孔鋼管の孔が欠陥となる。4.鋼管コンクリート複合はりの実構造物への応用鋼管コンクリート複合はりの優れた変形能を落石覆工へ応用するための設計例を示し,1/2モデルはりの曲げ実験により,高靭性を必要とする落石覆工に有用であることを確認した。1.孔あき鋼管とコンクリートの付着せん断試験コンクリート充填鋼管(CFST)をRC製曲げ部材の圧縮側補強材とすることにより,変形能,すなわちエネルギー吸収能を向上させることができる。その際に鋼管とコンクリートの付着強度の確保が問題となるため,鋼管に複数の孔をあけるてコンクリートダウエルを形成させる方法を用いた。その強度を明らかにするために,コンクリートブロックに埋め込んだ有孔CFSTの押し抜き試験を行った。実験供試体のパラメータは,鋼管形状(円形・角形),鋼管寸法,および孔径である。研究対象がプレキャスト部材であることから,コンクリートの設計圧縮強度は50 MPaを用いた。得られた結果は次のようである。(1)コンクリートと鋼管の付着力強度はばらつきが大きく,普通丸鋼の場合の1/101/7程度である。(2)コンクリートダウエルによる付着強度への寄与は,ダウエルのせん断単位面積当たり0.6fcで評価できる。fcはコンクリートの圧縮強度であり,0.6は暫定値である。(3)汎用コードMARCによる解析に有効CFSTの付着特性を取り入れるための手法(付着要素のモデル化)を確認できた。2.CFST複合はりの静的載荷試験圧縮補強材として有孔CFSTを用いた鋼管・コンクリート複合はりの曲げ試験を行った。補強材量と曲げ耐荷力を同程度に設計した通常のRCはりと比較することにより変形能に対するCFSTの効果を検討した。実験に用いた有孔CFST複合はりの変形能(エネルギー吸収能)はRCはりの2倍に達することがわかった。ただし,エネルギー吸収能の定量的な推定方法については検討中である。本研究では、RCおよびPC製構造部材の圧縮鉄筋に代えてコンクリートを充填した鋼管(CFST)を用いることにより新しい複合構造部材を開発し、高エネルギー吸収能を必要とする土木構造物への適用を目指している。本年度は、1)鋼管とコンクリートの付着強度と、2)CFST-PC複合はりの静的載荷時の挙動、について実験的検討を行った。1)鋼管とコンクリートの付着強度試験圧縮側にCFSTを配置した複合部材では鋼管とコンクリートの付着を確保するために有孔鋼管を用いている。

前年度に有功鋼管の付着特性の評価法を検討し、曲げを受けるCFST-RC複合はりが高エネルギー吸収能(高靭性)を示すことを確認した。一方、軸力と繰り返し曲げを受けるCFST複合部材の高靭性化のためには、有孔鋼管が引張応力により破断しやすいという欠点を回復する必要がある。そこで、鋼管に孔を開けることなく付着強度を確保するための検討を行った。鋼管の表面に、サンドブラストによる凹凸を施したタイプ、ワープ筋を溶接したタイプ、銅・コンクリート用の接着剤(ライオン試供品SLP-1)を塗布したタイプについて押し抜きによる強度試験を行った。その結果、コンクリートのせん断破壊が支配的となるフープ筋タイプの強度が最も高いが、製作コストや強度および強度評価の簡便さを考慮して、サンドブラストのタイプが最も実用的である。なお、接着剤を塗布したタイプは付着強度が比較的高いのみならず、最大強度に達した後の粘り強さを示した。高エネルギー吸収能を必要とする土木構造物の一つである落石覆工について、その主桁の1/2モデルであるCFST-PC複合はりを製作し曲げ試験を行った。曲げによるクラックが集中しやすいPCはりにおいても、圧縮鉄筋に変えて充填鋼管(CFST)を用いることによりはりの高靭性化が可能であることを確認できた。
日韓低所得世帯教育支援法制の公法学的実証的研究

本研究は、1日韓比較を通じて、2低所得世帯への義務教育レベルにおける教育(費)支援制度について、3公法学的実証的研究を行なうことにより、制度の憲法上の根拠、将来構想を再検討することを目的とする。本研究では、1日韓教育支援法制の歴史展開を明確にした。2韓国の貧困層児童給食支援制度について、地方自治体レベルの制度の現状を明らかにした。3就学援助制度の成立過程を明確にすることにより、この制度が生存権と教育を受ける権利の双方を保障しようとするものであることを明らかにした。具体的には、就学援助制度を構成する4法すべての成立過程を明らかにした。平成25年度は、文献収集およびいくつかの論文執筆を行った。まず、文献については、韓国教育支援法制の最新状況をしるための収集を行い、一定の成果を得た。韓国は制度の改変が早い国であるため、今後とも最新状況の把握につとめていきたい。とりわけ、現在の韓国では、学校給食を無償とするかどうかという「無償給食論争」があり、この議論の動向については、注視する必要があるものと考えている。また、無償給食に代表されるように、近年、地方自治体のとった政策が、韓国全土に波及するという流れがあるので、この動向をつかむ努力を行った。平成25年度は、京畿道、大田広域市の資料分析を行った。平成26年度、準備ができたものから公表して行く予定である。次に、論文執筆については、韓国の最新事情を紹介したものと、憲法学の立場から社会保障の権利論を検討した論考を公表した。また、日本の教育支援法制の中核的存在である就学援助制度の成立過程研究に関する論考の公表が決定している。これで、就学援助制度を形成する4つの法律(就学援助法・学校給食法・学校保健法・日本学校安全会法)における就学援助規定の成立過程すべてを網羅することができた。この作業により、就学援助制度の憲法上の根拠は、従来考えられてきた憲法26条ではなく、憲法25条および26条の2つの条文を根拠とする制度であることを明らかにした。今後は、就学援助制度の給付方法の特質、すなわち、実は就学援助制度は単なる現金給付の仕組みではなく、現金給付と現物給付の2つの方法を併用することが想定された仕組みであること、を明らかにするため、さらに、就学援助制度成立過程の研究を深めていく予定である。今年度は、次の研究成果を出すことができた。1就学援助制度成立過程研究のうち、論文「学校保健法における就学援助規定の成立」大阪経大論集63巻4号(2012)を公表した。本論文は、私の就学援助制度研究のうち、就学援助規定成立過程を追った研究の第三作目である。本論文では、学校保健法における就学援助規定を追った。その結果、就学援助制度は成立当初から現物給付の存在を想定していたこと、健康を学力向上と同じくらい重要なものとみなしていたことがわかった。そこから制度の将来構想として、学校病領域の医療費を無償とするべきであることを示した。2これまでの研究成果に、科研費による成果を加えてまとめたものを、金沢大学博士(法学)請求論文としてまとめ、2013年3月、博士(法学)の学位を得た。論文表題は「教育費保障制度の法的研究就学援助制度を中心に」である。本論文は、就学援助制度をめぐる学説史および成立史研究を網羅しようと試み、そこから制度の特質を検討した。その結果、この制度は、金銭給付と現物給付の併用を想定した制度であること(「併用」特質)および、ここのニーズに対応可能な柔軟な制度設計がなされていたこと(「柔軟」特質)の二つの特質を抽出できた。そのうえで、憲法論としては、経済的事情で学校に通うことのできない状況というのは、子どもにとってきわめて過酷な状況であり、これは「人間の尊厳」にかかわることではないかとし、憲法上の根拠として憲法11条及び13条の重要性とこれら条文と社会権規定(憲法25、26条)との関連性をさらに深めるべきであるとした。3上の研究成果を公表する前に、福祉権理論研究会、福祉国家構想研究会、憲法・政治学研究会での報告を行い、研究会メンバーよりさまざまな示唆を得た。平成26年度は、次の研究活動を行った。(1)文献収集、(2)論文執筆、(3)研究報告である。(1)文献収集については、韓国教育支援法制の最新情報を知るための情報収集をおこない、一定の成果を得た。第一に、韓国子どもの貧困政策の特性に関する文献を複数収集できた。第二に、韓国給食支援制度に関する現況を知る資料を手に入れることができた。すなわち、仁川広域市の児童給食支援制度、ソウル市の無償給食に関する資料などである。第三に、現在の韓国で注目されている教育福祉の取り組みに関する文献の収集にも成功した。平成27年度も、引き続き収集を続け、準備のできたものから公表する予定である。(2)論文執筆については、韓国の給食支援状況についてまとめた論文と、日本の就学援助制度の成立過程をまとめた論文を執筆した。前者については、昨年度収集した資料から大田広域市の欠食児童給食支援制度の現況をまとめた論文を公表した。後者については、昨年度のうちに執筆した日本学校安全会法における就学援助規定の成立過程をまとめたものと、「学ぶ者の生きる場所をめぐる検討」と題して就学援助制度の総論的検討を行ったものを公表した。(3)研究報告については、福祉権理論研究会(於:早稲田大学)にて、「韓国子どもの貧困政策の特性について」と題する研究報告を行った。

韓国子どもの貧困政策を概観し、その特性を明らかにしたうえで、日本の子どもの貧困政策との比較検討を行った。その結果、韓国では子どもの貧困対策として、現物給付の政策が重視されている点で日本と若干の差異があり、金銭給付と現物給付のバランスをどう考えるのかという点で、日本と韓国との間には同様の問題点があることが明らかになった。最終年度は、次の研究成果を上げることができた。(1)論文「韓国における子どもの貧困政策の法的検討」(大阪経大論集66巻4号pp45-70、単著、査読なし)。筆者は、韓国低所得世帯教育支援法制の研究を進めていくうちに、韓国子どもの貧困政策の概要をまとめる必要を感じた。そこで先行研究を調査してみたところ、日本ではほとんど韓国の制度・政策が紹介されていないことがわかった。そこで、入手した政府系研究機関の報告書をもとに、上の研究論文を公表した。韓国では、給付方法については、現金給付と現物(サービス)給付の双方バランスを考えた制度設計が行われていること、給付対象については、対象を限定する政策と対象を限定しない普遍的な政策のどちらが優れているかが検討されていることをあきらかにした。そして、給付方法については、どちらが優れているということはなく、双方の充実が望まれること、給付対象については、今後は、すこしずつ普遍的な方向に向かうのではないかと考えられることを指摘した。(2)研究報告「教育と福祉の交錯ー学校給食費公会計化論の検討ー」(福祉権理論研究会、2015年12月5日、於・早稲田大学)。近年、日本では、学校給食費未納問題を解決するために、学校給食費会計を公会計化するべきとの議論がある。しかし、このような議論は、未納世帯からの徴収を行いやすくすることが目的となっており、学校給食の、子どもの食育・栄養改善をはかるという目的を没却した、きわめて倒錯した議論であることを、公会計化推進論の検討、給食費未納問題の現状の検討から明確にした。(3)研究成果の社会への還元「Knowledge Cafe」(2015年10月22日、於・紀伊国屋書店グランフロント店、主催・大阪経済大学)。本研究の成果を社会に還元するため「Knowledge Cafe」と題する講演会を行った。学校給食費未納問題や韓国の学校給食の現状などを話し、市民と質疑応答を行った。本研究は、1日韓比較を通じて、2低所得世帯への義務教育レベルにおける教育(費)支援制度について、3公法学的実証的研究を行なうことにより、制度の憲法上の根拠、将来構想を再検討することを目的とする。本研究では、1日韓教育支援法制の歴史展開を明確にした。2韓国の貧困層児童給食支援制度について、地方自治体レベルの制度の現状を明らかにした。3就学援助制度の成立過程を明確にすることにより、この制度が生存権と教育を受ける権利の双方を保障しようとするものであることを明らかにした。具体的には、就学援助制度を構成する4法すべての成立過程を明らかにした。昨年度、達成度が思わしくなかった分を取り返すことができたのではないかと考えている。文献収集については、渡韓こそできなかったものの、精力的に情報収集を行った成果が出ている。論文執筆については、順調に進んでいると考えている。平成27年度も複数の論文の公表を目指していきたい。
動物介在における緩和ケア病棟入院患者の変化と動物を用いた看護援助法の構築

本研究は,本来の動物の命とふれあい,大切な時間を生きている緩和ケア病棟に入院している患者のQuality Of Lifeを高めることを目標とし,入院中であっても動物とのふれあいを希望している患者に,ふれあいの希望を叶え,動物のいる環境を提供し,ふれあいにおける患者への効果を見出し,動物にいる入院環境,動物を用いた看護援助のあり方の検討を行った。今年度も平成18年度同様,静岡県静岡市獣医師会(ひだまり倶楽部)が月1回,動物ふれあい活動を行っている静岡県立総合病院緩和ケア病棟で調査をした。平成18年7月から平成20年3月まで,18名の患者から研究協力が得られた。調査は,動物ふれあい前後において,バイタルサイン(体温,脈拍,血圧)とフェイススケール評価を行った。また,動物ふれあい後に患者の動物に対する思いをインタビューした。バイタルサインについては,動物ふれあい前後で,ほとんど変化が見られなかった。しかし,フェイススケールにおいては,動物ふれあい前より,動物ふれあい後にすべての患者が「プラスの気分」となった。インタビューにおいても,入院する前の動物と過ごした生活の思い出,家で待っている伴侶動物のこと,病院における動物とのふれあいのこと,病院における伴侶動物との面会や同居のことについて,詳細に話していただいた。平成19年度は,11th International Conference on Human-Animal Interactionsと日本がん看護学会にて,成果を発表した。今後は,この研究を継続するとともに,これらのデータをまとめ,また,文献からヒトと動物の関係,先人たちの思想も含め,論文とし,投稿していく。本研究は、本来の動物の命とふれあい、大切な時間を生きている緩和ケア病棟に入院している患者のQuality Of Lifeを高めることを目標とし、入院中であっても動物とのふれあいを希望している患者に、ふれあいの希望を叶え、動物のいる環境を提供し、ふれあいにおける患者への効果を見出し、動物にいる入院環境、動物を用いた看護援助のあり方を検討することである。今回(平成18年度)、静岡県静岡市獣医師会(ひだまり倶楽部)が月1回、動物ふれあい活動を行っている静岡県立総合病院緩和ケア病棟で調査をした。静岡県立大学・静岡県立総合病院の倫理審査委員会の承認を得、平成18年7月から調査を開始した。7月から平成19年3月まで、13名の患者から研究協力が得られた。調査は、動物ふれあい前後において、バイタルサイン(体温、脈拍、血圧)とフェイススケール評価を行った。また、動物ふれあい後に患者の動物に対する思いをインタビューした。バイタルサインについては、動物ふれあい前後で、ほとんど変化が見られなかった。しかし、フェイススケールにおいては、動物ふれあい前より、動物ふれあい後にすべての患者が「プラスの気分」となった。インタビューにおいても、入院する前の動物と過ごした生活の思い出、家で待っている伴侶動物のこと、病院における動物とのふれあいのこと、病院における伴侶動物との面会や同居のことについて、詳細に話していただいた。現在、フェイススケール評価結果については、動物関係の国際学会と看護系の学会で発表を行うための査読中である。インタビューした内容については、逐語録をおこし、カテゴリー別に分類しているところである。今後は、これらをまとめ、論文を投稿していくと同時に、対象者が20名に達するまで継続していく。
塩基増殖反応を組み込んだ高感度有機-無機ハイブリッド型フォトレジストに関する研究

本研究では、塩基増殖反応を組み込むことで塩基触媒反応を利用した感光性有機-無機ハイブリッド材料の感度を飛躍的に向上させることを目的とする。昨年度までに、9-フルオレニルメチルカルバモイル基を有するオリゴシロキサンを合成し、このシロキサン樹脂を光塩基発生剤(PBG)と組み合わせることで感度数mJ/cm^2のフォトレジスト材料として機能することを見出した。今年度は、分子量の増大および無機的性質の向上を目指して9-フルオレニルメチルカルバモイル基を有するアルコキシシラン(FS)とテトタエトキシシラン(TEOS)との共重合体を合成し、その感光特性を評価した。FSとTEOSを水と酸触媒存在下、加水分解重縮合することで塩基増殖基を有する共重合体(pFS_<1.0>-TEOS_<1.6>)を合成した。合成物の同定は^1H,^<29>Si-NMR、FT-IRスペクトルを用いて行った。合成したpFS_<1.0>-TEOS_<1.6>の重量平均分子量は6000であり、FSのホモポリマーに比べて分子量が2倍も増大した。次に、10wt%のPBGを含むpFS_<1.0>-TEOS_<1.6>フィルムにUV光照射し、130°Cで加熱したときのフィルムのIRスペクトル変化を追跡することで樹脂の分解挙動を評価した。その結果、pFS_<1.0>-TEOS_<1.6>は光化学的にPBGから発生した塩基の作用で塩基増殖反応を引き起こすことがわかった。さらに、10wt%のPBGを含むpFS_<1.0>-TEOS_<1.6>フィルムの感光特性を評価したところ、感度3.2mJ/cm^2で、解像度は4-10μmのL&Sパターンまで確認できた。従来の塩基触媒を利用したフォトポリマーの感度が100mJ/cm^2前後であることを考えると、本研究によりレジストの感度を飛躍的に向上させることに成功したと言える。本研究では、塩基触媒を利用した化学増幅レジストの感度を飛躍的に向上させ、かつ良好なプラズマエッチング耐性を持たせるためのケイ素を含む塩基増殖性有機-無機ハイブリッド型フォトレジストを開発することを目的とした。まず、塩基増殖基である9-フルオレニルメチルカルバモイル基を有するアルコキシシランを合成し、さらにこれを水と酸触媒存在下、加水分解重縮合することで目的物である塩基増殖基を有するシリコーン樹脂(BS)を合成した。合成物の同定は^1H-、^<29>Si-NMR、FT-IRスペクトルを用いて行った。GPC測定の結果から、得られたBSは46量体程度のオリゴマーであることがわかった。次に、10wt%の光塩基発生剤(PBG)を含むシリコーン樹脂(BS)のフィルムにUV光照射し、100°Cで加熱した時のフィルムのIRスペクトル変化を追跡することで樹脂の分解挙動を評価した。その結果、あらかじめUV光照射したBSは加熱により直ちに分解した。一方、UV光照射しなかったフィルムは約20分間の誘導期間の後、爆発的に分解が進行し、自己触媒反応特有のS字形の転化率曲線を描いた。このことから、BSは光化学的に発生した塩基を触媒として塩基増殖反応を引き起こすことがわかった。最後に、10wt%のPBGを含むBSフィルムの感光特性を評価した。その結果、用いる現像溶媒によりネガ型またはポジ型レジストとして機能し、その感度は約??mJ/cm^2であった。これは、従来の塩基触媒を用いた化学増幅レジストの感度が数100mJ/cm^2であることを考えると、2桁も感度を向上させることに成功したことがわかる。さらに、10wt%のPBGを含むpFS_<1.0>-

TEOS_<1.6>フィルムの感光特性を評価したところ、感度3.2mJ/cm^2で、解像度は4-10μmのL&Sパターンまで確認できた。従来の塩基触媒を利用したフォトポリマーの感度が100mJ/cm^2前後であることを考えると、本研究によりレジストの感度を飛躍的に向上させることに成功したと言える。
改良された動的スケーリングが導くトポロジカル相転移の高精度解析法と普遍性の研究

Koterlitz-Thouless (KT)転移に始まるトポロジカル相転移系では非常に遅い緩和によるシミュレーションの難しさが共通の課題になっている。非平衡緩和法は、遅い緩和によって平衡シミュレーションに困難を来たす系に、系統的な数値解析を実現してきた。さらに最近、ベイズ推定とカーネル法を利用して、動的スケーリング解析が改良され、汎用で高信頼・高効率な解析法に発展した。この方法を活用して論争されている諸問題の解決や、普遍性クラスに関する議論を深化させる。さらに、この種の系の解析法として非常に強力であることを周知し、汎用な標準解析法としての地位の確立を目指す。