hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
受精卵の発育初期でのコラーゲンの役割

研究(1)受精卵の発育につれて初期胚の細胞数は増加し、胚の形態を作る。この時期にコラーゲンの必要性を調べるために、コラーゲン合成阻害剤(cis-4-hydroxy-2-proline;CHP)の添加による胚発育率と胚盤胞期胚の細胞数への影響を調べた。体外培養下の2細胞期胚にCHPを加えると、4細胞期以降への発育は中止した。CHPと同時にプロリンを加えると、CHPの胚発育阻害作用は起こらなかった。コラーゲンの構成アミノ酸であるグリシンあるいはリジンをCHPと同時添加した時にはCHPの発育阻害作用は防げなかった。これらの結果はコラーゲンの合成を人為的に乱すと、受精卵の初期発育が阻害されることを示す。研究(2)受精卵から胚盤胞期胚までの各発育過程からCHP添加し、体外発育培養を行ったところ、2細胞期から4細胞期と桑実期から胚盤胞期への発育過程で顕著に胚発育率が低下した。胚盤胞期胚に発育した胚においての細胞数は少なかった。コラーゲンは初期胚の発育に時期により重要性が異なることを示す。研究(3)受精卵の胚発育に伴うコラーゲン遺伝子の発現を逆転写ポリメラーゼチェンリアクション法で調べた。コラーゲン1と3の遺伝子は4細胞期胚で弱いながら発現し、コラーゲン3遺伝子は胚盤胞期胚でも弱く発現した。コラーゲン4遺伝子は8細胞期胚以降に発現して、胚盤胞期胚では強く発現していた。研究(4)初期胚の各発育期でのコラーゲン存在をコラーゲン15タイプの混合抗体を用いて免疫組織化学法で調べた。2、4、および8細胞期では弱く免疫反応を、桑実期と胚盤胞期になると強く免疫反応を示した。これらの結果は初期胚の24細胞期にコラーゲンの合成が行われていることおよび初期胚の発育にコラーゲンが必要であり、特に2から4細胞期と桑実期から胚盤胞期への発育に必要であることを示す。マウスの胚発育において、コラーゲン合成の阻害剤であるヒドロキシプロリンの異性体cis-hydroxy-2-proline(CHP)を体外発生培養液に添加して、胚発育への影響を調べた。未経産マウスはホルモン処理(PMSG(5iu)を注射後48時間にhCG(5iu)を注射),雄マウスとの同居で、交尾を確認した妊娠マウスを用いた。2-細胞胚は最後の注射後41から44時間の間に輸卵管から回収した。回収した胚はM16液を用いて、マイクロドロップ(50ul)法で37°C、5%O_2,95%空気の気相下で培養した。2-細胞期(224個)から桑実胚への発育率は95%で、胚盤胞期胚への発育率は87%であったが、同時に培養液にCHPを50あるいは500ug/mlを加えると発育率は0%となった。CHPと同時にプロリン50ug/mlを2-細胞胚の発育培養に加えると、CHPの発育抑制は完全に取り除かれて、胚盤胞期胚まで発育した。しかし、プロリンに代えて、グリシンあるいはリジンを添加しても、CHPの胚発育抑制効果は取り除かれなっかった。

この結果はCHPはコラーゲン構築のプロリンを特異的に阻害しでは桑実胚までの発育率は無添加の培養に同じであったが、胚盤胞期胚への発育率は著しく抑制された。つぎに、桑実胚の培養液にCHPを加えた時は胚盤胞期胚への発育率は低下したが、この中で、胚盤胞期胚にまで発育した胚では構成している細胞数は有意に少なかった。胚盤胞期胚からの培養液にCHPを添加した時には透明帯から脱出する胚盤胞期胚の率は著しく押さえられ、脱出に長く時間を要した。これらの結果CHPは2-細胞胚から4-細胞胚への発育と桑実胚からの発育に阻害効果を示し、胚発育においてコラーゲンは時期特異的に細胞増殖に必要であることが示された。マウス受精卵の初期発育過程においてコラーゲン合成の阻害は初期胚の発育を抑制した。受精卵の初期発育過程でのコラーゲン遺伝子の発現をしらべ、そしてコラーゲンの存在を免疫組織化学法で検討した。実験には1520週齢のICRマウスを用いた。2細胞期胚は過排卵処理のhCG投与後4144時間の間に採取された。採取した胚はMl6を基本とする培養液中で37°C,5%C02,95%空気の気相下で培養された。用いる胚は4細胞期、8細胞期、桑実期および胚盤胞期に回収した。胚中の総RNAはTORIZOL法により抽出し、RT-PCRに用いた。コラーゲン遺伝子の発現はコラーゲン1、3、4のタイプ毎にプライマーを設計し、調べた。コラーゲン1の遺伝子は4細胞期胚では弱い発現であったが、胚盤胞期胚では強く発現した。タイプ3では4細胞期と胚盤胞期の胚で弱く発現した。タイプ4の発現は8細胞期胚と桑実期胚では弱く、胚盤胞期胚では強かった。初期発育時のコラーゲンの存在を抗体としてヒトコラーゲンタイプ15の混合体を用いて免疫組織化学法で検討した。マウス初期胚では2、4、8細胞期胚では弱いながらも、抗体抗原反応が認められ、桑実期胚および胚盤胞期胚となると強く認められた。これらの結果はマウス受精卵の初期発育過程においてコラーゲンの合成が行われていることを示す。合成されるコラーゲンタイプは初期発育時期によって異なることを示唆する。経緯と目標:これまでの結果から、受精卵が発育する時にはコラーゲンが不可欠である。コラーゲンは24細胞期と桑実期から胚盤胞期での2時期に特異的に働いていることが示唆された。形態維持に加え、細胞増殖に寄与していると推測された。コラーゲンは細胞群の形態保持には細胞骨格物質(アクチン)との結合が大切であるので、今回、1)受精卵の発育に伴うアクチンの分布を調べた。次に、2)細胞増殖因子はコラーゲンと結合して、細胞増殖を刺激する。体外培養液に増殖因子を加えた時に体外培養下での初期胚の発育率と細胞数を調べた。増殖因子のコラーゲンへの効果については今後のテーマとして残った。結果:1)体内および体外において発育したラット初期胚のアクチン蛍光染色を行った結果、両胚ともに細胞膜皮層、割球接合部、核周囲で強い蛍光が観察された。アクチンは細胞質内に存在し、その一端を架橋蛋白を介して細胞膜に付着し、割球の接合部で良く確認できた。胚全体における細胞質内のアクチンの蛍光強度は、体外で発育した胚より体内で発育した胚の方が強かった。体外で発育した胚の細胞数が体内で発育した胚に比べて少ないため蛍光が弱いと考えられる。次に、2)ラット2細胞期胚の体外培養では、桑実期までの胚の発育率をみると、ウシ胎児血清(CS)を培養液に加えた時には対照の非添加に比べて有意に高くなった。しかし、インシュリン添加では発育率が低下した。胚盤胞期胚への発育率においても同じ傾向が強く現れた。胚盤胞期胚にまで発育した胚の細胞数はインシュリン添加区で有意に多くなった。
凍結走査型電子顕微鏡による関節軟骨表層の力学的特性と構造に関する研究

従来、通常型走査電子顕微鏡で観察されてきた関節軟骨の第1層である表層が、今回の凍結走査電子顕微鏡による観察で、関節表面に平行に走るコラ-ゲン線維よりなる従来からの表層と、その上の無定形な層とからなることが明らかになった。表層上のこの層を、本研究では『(無定形)最表層』と呼ぶことにした。【関節軟骨の力学的特性に関する実験】では、インデンテ-ションによる軟骨の変形を計測した。インデンタ-下では、表層以下の層の圧縮変形量は荷重圧や荷重時間と1次相関があったが、最表層の変形量は荷重圧や荷重時間と関連がなかった。インデンタ-周辺では、最表層が肥厚し、この肥厚の厚さは荷重圧と相関があったが、荷重時間とは関連がなかった。【関節軟骨表層の形態のトポグラフィ-的変化に関する研究】では、表層の厚さは関節内の部位によって異なった。脛骨側半月板被覆部の表層が、同部の軟骨全体の厚さが大腿骨側や脛骨側半月板非被覆部より薄いにもかかわらず、それらの部位の表層より厚かった。表層上の最表層の形態は、主として4つに分類できた。最表層の厚さは関節内の部位とは関連がなかったが、この形態の分類と関連があった。【関節軟骨表層の構成物質の特性に関する研究】では、最表層は乾燥と力学的負荷とイオン状態によって影響され、その形態と厚さを著しく変化させた。最表層を構成する物質はヒアルロニダ-ゼで消化され、コラゲナ-ゼには抵抗性であった。表層以下の層のコラ-ゲン線維は、コラゲナ-ゼで消化された。最表層には、表層以下を軟骨外からのコラゲナ-ゼによる侵襲より保護する役割があると考えられ、変形性関節症および慢性関節リウマチの発生とこの層との関連が推定された。関節表面を擦過すると、最表層が失われ、関節の潤滑機能が障害された。関節の手術時に不用意に軟骨の表面を擦り、最表層を損傷しないように気を付ける必要があると思われる。今回の凍結走査電子顕微鏡によりブタの膝関節の関節軟骨の実験で得られた新たな知見のうち、最も特筆すべきは、関節軟骨表層が、superficial tangential zone(以下STZ)と、その上に存在し関節表面を覆う層とからなっていることをとらえたことである。STZは、通常型走査電子顕微鏡によって、関節表面に対して接線方向のコラ-ゲン線維の配列をなす層として観察され、従来から軟骨表層とほぼ同義語として用いられてきた。今回の凍結走査電子顕微鏡による非荷重状態の関節軟骨での観察で、STZと明暸な境界をなし、STZの上を覆う層が明らかになった。この層の厚さと形態は、関節内の部位、水分の含有状態、個体によって異なり、観察した40試料での厚さは223μmであった。このSTZの上に存在し関節表面を覆う層を、新たに『最表層』と命名した。関節軟骨表層の力学的特性に関する実験では、直径が3.5mmの平型断端のindenterを用いて1.17MPaの圧を異なる時間(2秒、1分、2分間)負荷し、軟骨の変形を凍結走査電子顕微鏡で観察した。

lndenter直下では、『最表層』は2秒間の荷重で0.65μm厚に圧縮され、1分時と2分時にもこれとほぼ同じ厚さであった。lndenter直下のSTZおよび中下層では、コラ-ゲン線維網の圧縮変形が時間とともに表面に近い部分から深部へと進行した。lndenter周辺部では、『最表層』は、2秒時で170230μm厚に肥厚し、1分時と2分時には70400μmであった。lndenter周辺部のSTZは、組織像上の肥厚を示したが、『最表層』と比べ変化は著しく少なかった。今回の実験により、軟骨表層を『最表層』とSTZに区別できた。軟骨表層の荷重負荷に対して2秒以内にその厚さを著しく変化させる力学的特性は、主として『最表層』の特性によることが明らかになった。来年度は、関節軟骨表層の構造とトポグラフィ-的分布に関して研究する予定である。平成2年度の実験では、従来、通常型走査電子顕微鏡で観察されてきた関節軟骨の第1層である表層が、関節表図に対して接線方向に走るコラ-ゲン線維をもつsuperficial tangential zone(以下STZ)と、STZ上に存在し関節表図を覆う無定形な層とからなることが明らかになった。このSTZ上の層は、位相差光学顕微鏡で観察できるMacConaill(1951)のlamina splendensや、透過電子顕微鏡で観察されてきたsurface coatに相当するものと考えられ、本研究ではこの層を、『(無定形)最表層』と呼ぶことにした。平成3年度の実験では、STZ(従来の表層)と最表層の、トポグラフィ-的分布を調べた。関節軟骨全体の厚さとSTZの厚さは、関節内の部位と関連があった。脛骨側半月板被覆部のSTZは、同部の軟骨全体の厚さが大腿骨側や脛骨側半月板非被覆部より薄いにもかかわらず、他の部位より厚い傾向を示した。最表層は様々な形態と厚さを呈し、この形態と厚さは、関節内の部位と関連していなかった。最表層の形態は縞状、葉状、斑状、不整痕跡状の4つに分類できた。これらの4形態とこの層の厚さとの間に関連性があり、縞状の最表層が最も厚く、葉状、斑状、不整痕跡状の順に厚さの平均値が小さくなった。最表層の構造を明らかにするために、主成分を除去する実験を行った。脱水処理では、最表層は虚脱し非常に薄くなり、同定し難いこともあった。最表層はヒアルロニダ-ゼによって消化された。コラゲナ-ゼ処理でSTZは良く消化された。最表層はコラゲナ-ゼに低抗性で、STZをこの酵素の消化から保護していることが明らかになった。関節表図の擦過操作で、最表層は消失した。以上より、最表層はその主成分としてヒアルロン酸を含有し、水分の出入りに伴って形態と厚さを変化させ、関節の荷重支持に関連するとともに、その下のSTZをコラゲナ-ゼの消化より保護していることが明らかになった。
公共建築物・住宅ストックを活用した自己恒常型地域公共施設ネットワークの構築

本研究は既存公共建築物の長寿命化を図るとともに,公的集合住宅を中心とする地域住宅ストックの活用を視野に入れ,新規・既存の建築物について,柔軟な転用や複合化によって施設群を有効活用する地域公共施設ネットワークを構築する方法論の開拓を目指すものである.研究成果は次の通りである.対象地域として東京都多摩市を選び,学校,庁舎などの市有の公共建築物について,建設年次,規模,構造,転用履歴,修繕・改装履歴などの項目を悉皆的に調査し,データベース化した.また,対象地域の国勢調査の人口データを町丁目等の単位でデータベース化し,それをもとに20年後までの将来人口予測を行った.続いて,地域集会施設機能の再配置計画手法を開発した.まず,地域集会施設の整備の歴史的経緯を市の基本計画におけるコミュニティゾーンと対応付けつつ整理した.一方で,地域集会施設のなかでもコミュニティセンターに注目して,利用実態調査を行った.あわせて既往のアンケート調査からも利用実態に関するデータを抽出した.これらをもとに,コミュニティセンターの貸室の将来需要の変動を予測したところ,ホールへの需要が施設容量を超過することが判明したので,既存の小中学校にホールを追加設置する場合の最適位置を算出した.さらに,市有の公共建築物の転用可能性の定量化手法を開発した.まず室の床面積,階高,天井高といった規模指標に着目して室を分類した.これを受けて床,壁,天井の構法を詳細に分析した.この結果として,同一の名称を持った室においても諸元が大きく異なる例があることや,逆に諸元がほぼ等しい室に異なる名称がついている例も多数見られることが判明した.この分析をもとに,転用可能性を評価する基本的な考え方を提案した.本研究は既存公共建築物の長寿命化を図るとともに,公的集合住宅を中心とする地域住宅ストックの活用を視野に入れ,新規・既存の建築物について,柔軟な転用や複合化によって施設群を有効活用する地域公共施設ネットワークを構築する方法論の開拓を目指すものである.研究成果は次の通りである.対象地域として東京都多摩市を選び,学校,庁舎などの市有の公共建築物について,建設年次,規模,構造,転用履歴,修繕・改装履歴などの項目を悉皆的に調査し,データベース化した.また,対象地域の国勢調査の人口データを町丁目等の単位でデータベース化し,それをもとに20年後までの将来人口予測を行った.続いて,地域集会施設機能の再配置計画手法を開発した.まず,地域集会施設の整備の歴史的経緯を市の基本計画におけるコミュニティゾーンと対応付けつつ整理した.一方で,地域集会施設のなかでもコミュニティセンターに注目して,利用実態調査を行った.あわせて既往のアンケート調査からも利用実態に関するデータを抽出した.これらをもとに,コミュニティセンターの貸室の将来需要の変動を予測したところ,ホールへの需要が施設容量を超過することが判明したので,既存の小中学校にホールを追加設置する場合の最適位置を算出した.さらに,市有の公共建築物の転用可能性の定量化手法を開発した.まず室の床面積,階高,天井高といった規模指標に着目して室を分類した.これを受けて床,壁,天井の構法を詳細に分析した.この結果として,同一の名称を持った室においても諸元が大きく異なる例があることや,逆に諸元がほぼ等しい室に異なる名称がついている例も多数見られることが判明した.この分析をもとに,転用可能性を評価する基本的な考え方を提案した.本研究は既存公共建築物の長寿命化を図るとともに,公的集合住宅を中心とする地域住宅ストックの活用を視野に入れ,新規・既存の建築物について,柔軟な転用や複合化によって施設群を有効活用する地域公共施設ネットワークを構築する方法論の開拓を目指すものである.本年度の実績は次の通りである.まず,本研究の目標を達成するに相応しい対象地域として,住宅市街地を中心として高度経済成長期に建築ストックが蓄積された地域であり,かつ我が国の将来の市街地像を先取りしている東京都多摩市を選んだ.多摩市は我が国最大の計画開発住宅地である多摩ニュータウンを含んでいる.続いて準備として,対象地域に存在する学校,庁舎などの市有の公共建築物について,建設年次,規模,構造,転用履歴,修繕・改装履歴などの項目を悉皆的に調査し,データベース化した.また,対象地域の国勢調査の人口データを町丁目等の単位でデータベース化し,それをもとに20年後までの将来人口予測を行った.これを受けて,特に市有の地域集会施設を対象とした分析を行った.まず,地域集会施設の整備の歴史的経緯を市の基本計画におけるコミュニティゾーンと対応付けつつ整理した.この結果から,コミュニティゾーンごとの地域集会施設の整備状況が大きく異なっていることが判明した.一方で,地域集会施設のなかでもコミュニティセンターに注目して,利用実態調査を行った.あわせて既往のアンケート調査からも利用実態に関するデータを抽出した.これらをもとにして,コミュニティセンターの貸室の将来需要の変動を予測したところ,ホールへの需要が施設容量を超過することが判明したので,既存の小中学校にホールを追加設置する場合の最適位置を算出した.さらに,ニュータウンのイメージを探るための基礎的研究として,多摩ニュータウンを舞台とした映画に現れたニュータウンらしい景観を定量的に分析した.本研究は既存公共建築物の長寿命化を図るとともに,公的集合住宅を中心とする地域住宅ストックの活用を視野に入れ,新規・既存の建築物について,柔軟な転用や複合化によって施設群を有効活用する地域公共施設ネットワークを構築する方法論の開拓を目指すものである.本年度の実績は次の通りである.

まず,本研究の目標を達成するに相応しい対象地域として昨年度に選定した多摩市において,蓄積した学校,庁舎などの市有の公共建築物の建設年次,規模,構造,転用履歴,修繕・改装履歴などの項目を悉皆的に調査したデータベースをもとに,学校と体育施設という特有の性状を持つ施設以外の公共建築物に着目して,下記の分析を行った.第一に室の床面積,階高,天井高をといった規模指標に着目して室を分類した.これを受けて床,壁,天井の構法を詳細に分析した.この結果として,同一の名称を持った室においても諸元が大きく異なる例があることや,逆に諸元がほぼ等しい室に異なる名称がついている例も多数見られることが判明した.さらにこの分析をもとに,転用可能性を評価する基本的な考え方を提案した.続いて,公共建築物の立地ポテンシャルを定量化するため,傾斜の多い多摩市の住宅地の特徴に鑑みて,傾斜路を徒歩で移動する際の負荷を力学的モデルから定量化した.さらに現在我が国において進行中である激しい高齢化を考慮して,加齢による移動負荷の増加を距離の増加に変換する式を提案した.これらの提案をもとにして,多摩市の多摩ニュータウンの一角を対象として,実際にコミュニティセンターまでの移動負荷を定量的に測定し,高齢化による影響を図示した.以上の研究成果に加えて,昨年度の研究成果を含めて,別添の通り多数の研究発表を行った.
関節窩内での関節頭位置描出への挑戦―精度の高い外科的矯正治療を目指してー

顎関節直上の皮膚面にセンサーを設置して、顎運動の際の関節頭の動きを描出した。滑走運動として触診できる関節の外側への突出をきれいに描出できた。一方、回転運動の描出は、設置方法の工夫、センサーの顎関節への圧接法の工夫を行ったが困難であった。人の手で感知できるものはセンサーで感知できるはずとの考えのもと試行錯誤したが、関節頭の外側極はその周囲の側頭骨より内側に位置しているため、フラットパネルである本センサーでは感知困難であった。感度を上げたり、皮膚への圧接法、手技を工夫し、皮膚のわずかな膨らみをも触知しようと試みたがアーチファクトやエラーが目立つだけで期待した結果は得られなかった。顎変形症の手術では、下顎枝を矢状分割しフリーになった近位骨片切断端をペアンで把持して可動させることが可能であるため、顎関節そのものも自由に位置づけできる特徴を有するため、どの程度可動させれば描出できるか検討を行った。結果、関節結節を超える前方滑走や、大きな回旋運動は描出可能であったが、関節窩内にとどまるわずかな可動での関節頭の描出はやはり困難であった。また、術中の腫脹も加わり困難であった。ただ、滑走運動は鮮明に描出できたため、顎関節の全運動軸の描出に応用できないかと思案した。外側からかける圧接力を一定にするため、顎関節症学会で提唱している顎関節部測定に用いる500gの荷重を参考にしキャリブレーションを行った。しかし、左右顎関節同時の測定はビュアーの特徴より困難でそれぞれ単独で測定せざるを得なく、また、同点を立体的な座標軸に置き換えることは困難であった。手技による描出の誤差も否めず、外側極を近傍の特定の顆頭点の描出も判然としないため、関節運動の概略は判明するものの精度の高い描出は困難であった。手術の際に応用するためには、パネルの形状の検討が必要であると思われた。顎関節の動きを皮膚の上に設置したセンサーで評価するシステムの構築を試みた。センサーは日本写真印刷株式会社製のフォースセンサーを選定した。基盤の大きさは関節の可動域を30mm程度と推定し、55mmX55mmセンサーを用いた。全体概要は、センサーはフレキシブル基板(FPC)を介してUSB-ZIF変換基板と接続し、USBケーブルでコンピュータに接続した。センサーの形態は平面とし手指でスマートフォンのタッチパネルをなぞるように、顎関節頭の外側極で基盤をなぞり、その軌跡を点の動きとして描出することを目指した。センサーのコアの部分の構造は変更できないが、センサー表面のコーティング剤は工夫できるため保護フィルムの有効性を研討した。また、効率的な設置方法も検討した。センサー保護のフィルムの効果は現時点では判然とせず、さらに、良好な体裁がある可能性も考えられた。設置は徒手で押しつける方法、ほおづえをついて測定する方法、テープで押さえつける方法、何らかのクッションを介在させる方法など様々行い、軌跡を本センサー用に独自に開発した簡易ビューアーで圧迫した範囲の重点として表示したところ、結果的には台所の洗浄用のスポンジにセンサーを接着剤で固定し、そのままスポンジの外から皮膚に圧迫する方法が現時点は一番効果的できれいに軌跡が描出できた。同一被験者で繰り返し測定し確認したところ、再現性は得られ信頼のおけるデータと認識した。今後は、左右の顎関節の動きの差異を測定するため、左右同時にセンサーを装着して行ううことを予定しているが、簡易ビュアーには同時描出できる機能がないこと、描出画面を適宜回転できないこと等の問題もあるため、この点の改善についても努める予定である。MRIのシネモードで撮影した軌跡と比較して、センサーで描出されている軌跡の距離が一致しているか否かの整合性も研討したが、MRIでは顎関節外側極と内側極を結ぶ長軸に垂直な面でかつ直線上の距離として計測されるため、皮膚上に置いたセンサーで描出される軌跡と異なり、距離を比較することはできなかった。逆に、従来はこの直線距離を可動距離として表していたが、実際の可動域は滑らかな曲線を描いており、これまでに無い新鮮で正確な可動距離が計測できた。また、本センサーで経時的変化を追うことも可能であるため、これまでに無い関節の可動域に関連する様々な研究に応用可能と考えている。昨年施行したスポンジにセンサーを付着して顎関節の軌跡を描出する様態でのテータ収集を引き続き行った。徒手で外側からスポンジを顎関節に圧迫し計測を行うが、一様に徒手で圧迫しただけでは力の分布が広範囲になり、その重心を計算上で求めた際、"ぼける"状態となるため、正確な軌跡は評価できなかった。そのため、顎関節の可動に同調させて、関節頭外側極の位置を推測しながら徒手で押す手法で描出した。結果、比較的きれいな軌跡が採取できるものの、力の入れ方や力の方向でデータが左右され、再現性のあるものとは言いづらかった。そのため、弾力絆や弾性包帯で関節周囲を覆いデータを収集した。比較的再現性のあるデータは採取できたが、センサーの設置位置や配線なども工夫も必要であるため、頻回に手際良く採取するためには設置方法、センサーの形態など改善すべき点が多数あることが判明した。センサーのビュアーが1チャンネルであるため、左右の顎関節の軌跡を一度に採取して重ね合わせての評価ができない。

骨格形態による顎関節の軌跡の違い、左右非対称症例での左右の関節の動きの違いなども、同一画面で重ね合わせて評価したかったが、困難ではあった。特に下顎後退症では習慣位として顎関節は関節窩内で前方に位置している事が多く、下顎後方位(あるいは中心位)との違いなどについて描出したかったが、精度の関係から困難ではあった。また、前後方向や上下方向への軌跡だけでななく、頬側舌側側への軌跡もフォースセンターの3次元描出が可能である特徴より、測定評価したかったが、前述の如く外側からの力の入れ方でも左右されるため、なかなか困難であることも判明した。興味のあるデータが採取できた一方で、問題も多々浮き彫りになった。骨格形態による顎関節の可動の軌跡を描出し、それを手術に反映させたかったが、手術に必要な1mmのオーダーでの描出はなかなか困難であった。しかし、これまで下顎の滑走運動は比較的ストレート、あるいは緩やかな曲線を呈して動くと考えられていたが、関節結節を超える周囲でむしろ逆方向に動く軌跡が、いくつかの症例で示された。通常行っているMRIシネで同様の所見はあまり得られた記憶がないが、今回のセンサーでの描出で初めて明らかになった。MRIの撮影断面とセンサーで感知している位置は異なるため、この違いについての評価は今後必要かと思われた。顎関節直上の皮膚面にセンサーを設置して、顎運動の際の関節頭の動きを描出した。滑走運動として触診できる関節の外側への突出をきれいに描出できた。一方、回転運動の描出は、設置方法の工夫、センサーの顎関節への圧接法の工夫を行ったが困難であった。人の手で感知できるものはセンサーで感知できるはずとの考えのもと試行錯誤したが、関節頭の外側極はその周囲の側頭骨より内側に位置しているため、フラットパネルである本センサーでは感知困難であった。感度を上げたり、皮膚への圧接法、手技を工夫し、皮膚のわずかな膨らみをも触知しようと試みたがアーチファクトやエラーが目立つだけで期待した結果は得られなかった。顎変形症の手術では、下顎枝を矢状分割しフリーになった近位骨片切断端をペアンで把持して可動させることが可能であるため、顎関節そのものも自由に位置づけできる特徴を有するため、どの程度可動させれば描出できるか検討を行った。結果、関節結節を超える前方滑走や、大きな回旋運動は描出可能であったが、関節窩内にとどまるわずかな可動での関節頭の描出はやはり困難であった。また、術中の腫脹も加わり困難であった。ただ、滑走運動は鮮明に描出できたため、顎関節の全運動軸の描出に応用できないかと思案した。外側からかける圧接力を一定にするため、顎関節症学会で提唱している顎関節部測定に用いる500gの荷重を参考にしキャリブレーションを行った。しかし、左右顎関節同時の測定はビュアーの特徴より困難でそれぞれ単独で測定せざるを得なく、また、同点を立体的な座標軸に置き換えることは困難であった。手技による描出の誤差も否めず、外側極を近傍の特定の顆頭点の描出も判然としないため、関節運動の概略は判明するものの精度の高い描出は困難であった。手術の際に応用するためには、パネルの形状の検討が必要であると思われた。最終的には顎変形症の手術時、下顎枝を分割した際に近位骨片を従来の位置に整復するガイドとして活用したいが、そこまでの精度は現時点ではだせていない。ただ、描出された軌跡そのものは信憑性があるため、側方への偏位や形態不全がある人の顎運動の評価はできそうであり、これまでに無い視点でのデータを収集する。
プロテアーゼ受容体PAR-2によるTRPA1チャネルの機能調節メカニズム

H18年からスタートした本研究ではTRPV1と同じファミリーに属すTRPA1とPAR-2の機能的interactionを検討した。免疫組織化学法を用いてTRPA1とPAR-2のラット後根神経節(DRG)細胞における共存を確認した後、パッチクランプ法を用いてHEK293細胞やDRGニューロンにおけるAITC活性化電流を測定した。TRPA1を発現させたHEK293細胞では、PAR-2選択的なagonistであるSLIGRL-NH2はAITC活性化電流及びCinnamaldehyde活性化電流を増大させた。このような現象は疼痛行動学的実験においても観察された。この増大効果は、phospholipaseC(PLC)の選択的inhibitorで抑制できたが、PKC inhibitorは抑制できませんでした。細胞内PIP2の投与はこの増大を抑制した。これらの結果はPLCの活性化によりPIP2が加水分解され、TRPA1に対する抑制を解くことが考えられた。また、DRGニューロンにおいても同様の所見が観察された。以上の結果から、皮膚組織の炎症や、出血、膵臓炎などPAR-2を活性化する因子が放出される場合は、TRPA1を介した痛み発症の新しいメカニズムが示唆された。これらの結果は今まで報告されず、われわれの一連の研究から炎症性疼痛の新しいメカニズムが明らかとなりつつある。またTRP/PAR-2シグナルは鎮痛治療の新しいターゲットとして期待される。Transient receptor potential A1(TRPAI)は一次知覚ニューロンの小型細胞に発現し、Allylisothiocyanate(AITC)やCinnamaldehydeによって活性化するチャネルタンパクとして知られ、痛み受容の新しい分子として注目されている。一方、炎症、腫瘍など組織損傷のとき放出されるプロテアーゼがProtease-activated receptor 2(PAR-2)を介して痛みを引き起こす新しい所見が報告された。我々は2004年にPAR-2によるTRPV1の活性増強をJ Neurosci.誌にて報告したが、本研究ではTRPV1と同じファミリーに属すTRPA1とPAR-2の機能的interactionを検討した。パッチクランプ法を用いてHEK293細胞やラット後根神経節(DRG)細胞のAITC活性化電流を測定した。この増大は、phospholipase C(PLC)の選択的inhibitorで抑制できたことから、PLCの活性化はTRPA1の機能調節において重要な役割を果たすことが推測された。代謝型受容体であるPAR-2とTRPA1がPLCを介して疼痛発生システムを形成することは、炎症性疼痛発生の新しいメカニズムである。Transient receptor potential A1(TRPA1)は一次知覚ニューロンの小型細胞に発現し、Allyl isothiocyanate(AITC)やCinnamaldehydeによって活性化するチャネルタンパクとして知られ、痛み受容の新しい分子として注目されている。昨年度の研究を続き、パッチクランプ法を用いてHEK293細胞やラット後根神経節(DRG)細胞のAITC活性化電流を測定した。この増大効果は、phospholipase C(PLC)の選択的inhibitorで抑制できたが、PKC inhibitorは抑制できませんでした。

細胞内PIP2の投与はこの増大を抑制した。これらの結果はPLCの活性化によりPIP2が加水分解され、TRPA1に対する抑制を解くことが考えられた。また、DRGニューロンにおいても同様の所見が観察された。以上のデータはJournal ofclinical investigationにて発表された(次ページの研究発表を参照)。
ヌクレオポリン機能異常による細胞癌化メカニズムの解析

細胞がん化に関る事が知られている核膜孔構成因子(ヌクレオポリン)であるNup98の機能解析を行った結果、Nup98は核外輸送因子Crm1と結合し、核外輸送に関与していることが明らかになった。また、Nup98は核-細胞質間を行き来(シャトリング)しながら核外輸送に関っていることが分かった。更に、白血病において見られるNup98-HoxA9融合遺伝子の発現により、核外輸送が阻害されることが明らかになった。本研究では核膜孔構成因子(ヌクレオポリン)の一つであるNup98の機能解析を行い、その機能異常による細胞癌化のメカニズムを明らかにする事を目的とする。これまでに(i)GFPタグを付けたNup98(GFP-Nup98)が形成する核内ドットには核外輸送因子であるCrmlが共局在を示す事、(ii)GFP-Nup98が形成する核内ドットはCrmlの阻害剤であるレプトマイシンB処理により速やかに消失する事、を見出しているが、本年度は先ず内在性Nup98の細胞内局在への様々な薬剤処理の影響を観察した。その結果、内在性Crmlと同様に、内在性Nup98は低濃度アクチノマイシシD存在下で核小体に移行する事が分かった。そして核小体に移行したNup98はレプトマイシンB処理により消失する事から、Crml依存的に核小体に局在している事が明らかとなった。更にNup98の様々な欠失変異体を作製し、その内在性Crmlの局在・機能に対する影響を解析した。その結果、Nup98のFGリピートのうち、特にA.A.126-360の領域が核内のドット形成には必須で、この領域を含むA.A.1-360或いはA.A.120-480はNup98核内ドットを効率よく形成する事が分かった。また、いずれの場合にもNup98欠失変異体の核内ドットには内在性Crmlが共局在化しており、Crml依存的な内在性RanBP1の核外輸送が阻害されることが明らかとなった。本研究では核膜孔構成因子(ヌクレオホリン)の一つであるNup98の機能異常による細胞癌化のメカニズムを明らかにする事を目的としている。Nup98は染色体転座により数多くのパートナーと融合遺伝子を形成し、それらが白血病の原因となる事が知られている。これまでに(i)Nup98の形成する核内ドットは核外輸送因子Crm1と共局在を示すこと、(ii)Nup98ドットはCrm1の阻害剤であるレプトマイシンBで処理により速やかに消失する事、(iii)Nup98のFGリピート領域がCrm1との共局在に必要なこと、を見出している。そこで、本年度はNup98の様々な領域とCrm1の相互作用を生化学的手法により詳細に解析した。その結果、Nup98とCrm1の結合にはGTP結合型のRanが必要である事が明らかとなった。また、Nup98のFGリピート部位はCrm1と結合するのに対し、C末側のFGリピートを持たない領域はCrm1との相互作用を示さない事が明らかとなった。興味深いことに、Nup98のFGリビート領域はこれまで報告されているすべてのNup98融合遺伝子において保持されている領域である。そこで、代表的なNup98融合遺伝子として知られているNup98-HoxAを細胞に発現させ、Crm1依存的な核外輸送への影響を見たところ、その発現により顕著に核外輸送が阻害されることが分かった。これらの結果は、Nup98の機能異常によるCrm1の核外輸送の阻害と、細胞癌化の関連を示唆するものである。本研究では核膜孔構成因子(ヌクレオポリン)の一つであるNup98の機能異常による細胞がん化のメカニズムを明らかにすることを目的としている。Nup98は数多くのパートナーと融合遺伝子を形成し、それらが細胞がん化の原因となる事が知られている。これまでにNup98のN末端FGリピート領域が核外輸送因子Crm1と相互作用を示すことを明らかにしている。本年度は抗Nup98抗体を用いて生細胞におけるNup98の機能解析を進めた。抗Nup98抗体の核へのマイクロインジェクションを行った結果、マーカータンパク質であるGST-GFP-NESの核外輸送が顕著に阻害されることが分かった。更に、細胞質へ抗Nup98抗体をマイクロインジェクションした場合にも同様に核外輸送の阻害活性が見られた。また、その際に細胞質に注入した抗Nup98抗体が核へと移行していることが分かった。これらのことからNup98は核一細胞質問をシャトリングしながらCrm1依存的な核外輸送に関っていることが示唆された。また、Crm1依存的な核外輸送においてコファクターとして機能するRanBP3がNup98-Crm1-NESの相互作用に濃度依存的な影響を示す事が明らかとなった。

核一細胞質問をシャトリングする因子の中には細胞がん化との関連性が報告されているものが存在する。今後は、これらの因子の局在制御と細胞がん化の関連性を更に明らかにしてゆく予定である。
生物活性テルペンインドールアルカロイドの新合成方法論の開発

複雑なテルペン構造を含む天然インドールアルカロイドの一つ、セスペンドールの効率的な化学合成法の開拓が本研究の目的である。セスペンドールの芳香環を含むセグメント1とテルペン部分のセグメント2を別個に合成し、アセチレンを介して連結、最後にBC環を連続的に形成させるルートを検討した。セグメント1は、2つの可能なジアステレオマーを合成し、インドールへ変換して、そのNMRスペクトルを天然物と比較することで、これまで未決定だったエポキシアルコールの相対的立体配置をsynと決定した。2つのセグメントの連結とBC環の連続環化反応をモデル化合物を使って検討し、銅、パラジウム触媒を使う方法を開発した。今年度は、(1)Castroインドール合成法を使った連続環化反応の開発と(2)それを利用した天然物レカインドールの全合成(3)セスペンドールの芳香環セグメントの合成を検討した。(1)Castroインドール合成法を使った連続環化反応の開発:レカインドールのABCD環を含むモデル化合物を使った連続環化反応では、ヨウ化銅(I)を使った穏和な反応条件を見いだした。しかし、実際のレカインドール合成の基質では、全く環化反応は進行しなかった。そこでさらなる条件検討をした結果、2価パラジウム触媒を使った連続環化反応条件を見いだした。この条件は、低収率ながらレカインドール合成の基質でも連続環化反応が進行することが分かった。今後、アニリンの保護基、脱離基の最適化などを行い、収率改善とレカインドール類の全合成を行う予定である。(2)それを利用した天然物レカインドールの全合成:上記、2価パラジウム触媒を使った連続環化反応条件で連続環化反応が初めて進行した。あと全合成まで、脱保護を残すのみだが、連続環化反応の収率が低いため、次年度は、さらなる環化条件の検討と環化反応形式の見直しを行う。(3)セスペンドールの芳香環セグメントの合成:市販の3-hydroxy-4-nitrobenzaldehydeを原料にして、2-methylpropenyl Grignard反応剤の付加、立体選択的にエポキシ化、アセチレンを部分還元し、Claisen転位によって2つ目のプレニル基を導入した。フェノールをトリフルオロメタンスルホニル化し、ニトロ基を還元して芳香環セグメントの合成に成功した。さらに、エポキシアルコールの可能な2つのジアステレオマーを立体選択的に合成し、合成品と天然物のNMRの比較により、syn体である事を明らかにした。今年度は、(1)パラジウム触媒を使った連続環化反応の開発とセスペンドール合成への応用、と(2)セスペンドールの芳香環セグメントの光学活性体の合成を検討した。(1)パラジウム触媒を使った連続環化反応の開発とセスペンドール合成への応用:昨年度、2価パラジウム触媒を使ったレカインドールのABCD環を含むモデル化合物を使った連続環化反応を見いだした。今年度は、まずこの反応の前駆体のアニリン保護基などを含む条件を最適化した。次いでセスペンドールの芳香環セグメントを含んだ数種類のモデル前駆体を合成し、上記の条件下での連続環化反応を検討し、いずれも期待した生成物が得られることを確認した。(2)セスペンドールの芳香環セグメントの光学活性体の合成:昨年度、芳香環セグメントのエポキシアルコールの2つの不斉炭素に関する2つの可能なジアステレオマーを立体選択的に合成し、合成品と天然物のNMRの比較により、syn体である事を明らかにした。この合成中間体のアリルアルコールを光学活性体として合成できれば、芳香環セグメントの光学活性体の合成が可能になる。本年度は、アリルアルコールの光学分割を試みた。まず、数種類のリパーゼによるエステルの加水分解、エステル化を検討したが、反応が極めて遅く、利用できないことが分かった。また、Sharplessの不斉エポキシ化による速度論的分割も検討したが、反応がおそく、生成物の光学純度も不十分なものであることが分かった。本年度は、昨年度に引き続き(1)連続環化反応の開発とセスペンドール合成への応用と(2)セスペンドールの芳香環セグメントの光学活性体の合成を検討した。(1)パラジウム触媒を使った連続環化反応の開発とセスペンドール合成への応用:昨年度までに開発した連続環化反応の基質一般性を調べる実験を行った。セスペンドールのベンゼン環に含まれる2種のプレニル基が一つ導入された基質では、収率よく連続環化反応が進行したが、セスペンドールと同じ2つの置換基が導入された基質では、低収率であった。触媒などの条件を再検討したが、大きな改善は見られなかった。なお、塩基として銀塩を使った際、連続環化反応が途中でとまった生成物が高収率で得られることが分かった。(2)セスペンドールの芳香環セグメントの光学活性体の合成:昨年度、合成中間体のアリルアルコールのリパーゼによるアシル化とSharplessの不斉エポキシ化による速度論的分割を検討したが、反応がおそく、生成物の光学純度も不十分であった。そこで、今年度は、エノンの不斉エポキシ化、エノンの不斉1,2還元とSharplessの不斉ジヒドロキシル化を検討した。エノンの不斉エポキシ化をEndersらの方法によって行ったが、生成物の光学純度は28%eeと低く、エノンの不斉1,2還元をCBS還元剤で行ったが、オレフィンのヒドロホウ素化が優先し、ケトンの還元体がほとんど得られなかった。

エノンのSharplessの不斉ジヒドロキシル化も反応せず、これまでのところ、セスペンドール合成に必要な光学活性な芳香環セグメントが得られていない。セスペンドールの両セグメントの光学活性体の合成を検討した。(1)芳香環セグメントの光学活性体の合成:昨年度までに、ラセミ体合成のルートを活用して、光学活性体の合成を試みてきたが、既存の方法では、どれも十分な光学純度の生成物を得ることができなかった。そこで今年度は、名古屋大学大学院工学研究科の大井貴史教授の研究室と共同で新規不斉酸化剤を使ったラセミアリルアルコールの速度論的分割を検討した。この反応剤は、セスペンドールが有するsynの立体化学のエポキシアルコールを優先的に与えたが、変換率が悪く生成物の光学純度も中程度にとどまった。以上の結果から、ラセミ体合成ルートの活用を断念し、全く新しいルートを提案した。(2)テルペンセグメントの光学活性体の合成:既に報告したラセミ体合成では、出発原料であるWieland-Mieschserケトンが十分高い光学純度で得るのが困難な上、合成工程数が20段階を越えているという問題点があった。そこで、Diels-Alder反応を利用する全く異なる合成法の開発を計画した。まず文献に従って、2,2-ジメチルシクロヘキサ-1,3-ジオンのパン酵母による不斉還元を利用してジエンを合成した。次いで、アセチレンジカルボン酸ジエステルとのDiels-Alder反応を検討した。アセチレンジカルボン酸ジエステルでは立体選択性は発現しなかったが、この親ジエンと合成的に等価なブロモマレイン酸無水物を使ってDiels-Alder反応を行ったところ、3:1という比較的高い立体選択性が発現した。脱臭化水素反応によってマレイン酸無水物構造を合成し、位置選択的にエポキシ化することで必要な3級水酸基導入のための手がかりを得た。今後、シクロプロパン経由のメチル基の導入とアルデヒドのアセチレンへの変換でセスキテルペンセグメントを合成する予定である。複雑なテルペン構造を含む天然インドールアルカロイドの一つ、セスペンドールの効率的な化学合成法の開拓が本研究の目的である。セスペンドールの芳香環を含むセグメント1とテルペン部分のセグメント2を別個に合成し、アセチレンを介して連結、最後にBC環を連続的に形成させるルートを検討した。セグメント1は、2つの可能なジアステレオマーを合成し、インドールへ変換して、そのNMRスペクトルを天然物と比較することで、これまで未決定だったエポキシアルコールの相対的立体配置をsynと決定した。2つのセグメントの連結とBC環の連続環化反応をモデル化合物を使って検討し、銅、パラジウム触媒を使う方法を開発した。(1)パラジウム触媒を使った連続環化反応の開発とセスペンドール合成への応用:パラジウム触媒による連続環化反応の収率が、天然物の構造に近い基質構造になるにつれ低下し、この問題を解決できていないことによる。基質の特殊な反応性を予測できなかった為である。(2)セスペンドールの芳香環セグメントの光学活性体の合成:これまでの実験で、このセグメントの光学活性体合成に利用できると考えた既存の不斉合成反応のすべてが、この基質に利用できないことが分かった。この基質の構造が予想を越えて特殊な反応性を示すためであると考えている。
ドライ・ウェット複合プロセスによるナノドットDLC皮膜の創製と構造制御

本研究の目的は、ドライプロセス表面改質法とウェットプロセス表面改質法とを融合させて優れた潤滑性、耐摩耗性および撥水性などを併有する革新的な高機能化膜を創製することである。本年度はアルミニウムのアノード酸化により創製されるポーラスーラスアルミナ皮膜をマスク材としてDLC膜を創製した.昨年度の課題となっていたマスク材の割れを防ぐよう治具を調整してカーボンをUBMS装置にてスパッタリングしてナノドットDLC膜の創製を試みた.マスク材のセル径を変化させて,ナノドッドDLC膜の形状について調べた.さらにスパッタリング時のバイアス電圧の影響についても調べた.得られた結果を以下に示す.1治具を改良することでマスク材の割れを防止することができた,ただし,成膜範囲がφ2mm程度と極めて狭い範囲のみでしか成膜できなかった.2ナノドットDLCの形成についてバイアス電圧の印加は有効であった.すなわち,原子間力顕微鏡SPMにてカーボンをスパッタ後の各供試材を観察した結果,バイアス電圧を印加しな場合では供試材表面にドット状の突起物ががほとんど確認ができなかったのに対し,バイアス電圧を印加した場合はナノスケールの突起物が表面上に観察された.3孔径の異なるマスク材を用いてカーボンをスパッタした結果,形成されるカーボンの突起の径は用いるマスク材の孔径に依存することが分かった.すなわち,マスク材の孔径が大きいほど形成される突起の径が大きくなった.一方,突起の高さはマスク材の孔径の大きさに係わらずほぼ一定であった.4以上からマスクと基材を治具にて固定する方法では,ナノスケールのカーボンの微細突起が形成されることは明らかになったが,成膜範囲が極め小さいこと,また,形成される突起は高さが低いこと,さらに局所的な分布であることから成膜方法の見直しを行なう必要があることが示唆された.ナノドットDLC皮膜の形成が不十分であるため,摩擦摩耗特性,残留応力評価,曲げ試験などの機械的特性評価や、表面の濡れ性などの機能性評価を行なえていない.マスクと基材を治具にて固定する方法を用いてナノドットDLCの作製を試みた結果,カーボンがマスク材を通過し,基材上には突起の形成が見られた.しかしながら突起の分布が疎であり形状も不安定であった.この原因としてマスク材と基材を治具にて固定する方法では,両者の間に隙間が生じることが原因のひとつであると考えれらる.そこで,マスク材と基材の設置方法について別の方法を検討し,成膜を行なう.本研究の目的は、ドライプロセス表面改質法とウェットプロセス表面改質法とを融合させて優れた潤滑性、耐摩耗性および撥水性などを併有する革新的な高機能化膜を創製することである。本年度はアルミニウムのアノード酸化により創製されるポーラスーラスアルミナ皮膜をマスク材としてDLC膜を創製した.昨年度の課題となっていたマスク材の割れを防ぐよう治具を調整してカーボンをUBMS装置にてスパッタリングしてナノドットDLC膜の創製を試みた.マスク材のセル径を変化させて,ナノドッドDLC膜の形状について調べた.さらにスパッタリング時のバイアス電圧の影響についても調べた.得られた結果を以下に示す.1治具を改良することでマスク材の割れを防止することができた,ただし,成膜範囲がφ2mm程度と極めて狭い範囲のみでしか成膜できなかった.2ナノドットDLCの形成についてバイアス電圧の印加は有効であった.すなわち,原子間力顕微鏡SPMにてカーボンをスパッタ後の各供試材を観察した結果,バイアス電圧を印加しな場合では供試材表面にドット状の突起物ががほとんど確認ができなかったのに対し,バイアス電圧を印加した場合はナノスケールの突起物が表面上に観察された.3孔径の異なるマスク材を用いてカーボンをスパッタした結果,形成されるカーボンの突起の径は用いるマスク材の孔径に依存することが分かった.すなわち,マスク材の孔径が大きいほど形成される突起の径が大きくなった.一方,突起の高さはマスク材の孔径の大きさに係わらずほぼ一定であった.4以上からマスクと基材を治具にて固定する方法では,ナノスケールのカーボンの微細突起が形成されることは明らかになったが,成膜範囲が極め小さいこと,また,形成される突起は高さが低いこと,さらに局所的な分布であることから成膜方法の見直しを行なう必要があることが示唆された.ナノドットDLC皮膜の形成が不十分であるため,摩擦摩耗特性,残留応力評価,曲げ試験などの機械的特性評価や、表面の濡れ性などの機能性評価を行なえていない.本研究の目的は,ドライプロセス表面改質法とウェットプロセス表面改質法とを融合させて優れた潤滑性、耐摩耗性および撥水性などを併有する革新的な高機能化膜を創製することである。すなわち,1アルミニウムの陽極酸化処理により生成される規則配列した直管状の孔を持つ陽極酸化ポーラスアルミナ皮膜をDLC皮膜の成膜時にマスキング材として使用して、ナノメートルオーダーで格子状または点状に一様に分布させたナノドッドDLC皮膜を創製すること,2さらにナノドットDLCのトライボロジー特性や濡れ性などの表面機能について調査することである.平成29年度はポーラスアルミナ皮膜のをマスキング材としたDLC皮膜の創製について調査した.まず,陽極酸化処理の電圧,電解液などの条件を変えて孔径および膜厚の異なるポーラスアルミナ皮膜を作成した.その結果,セル径は100nm400nm,孔径は100300nm,膜厚は1μm10μmの皮膜を作成することができた.

次にナノドットDLC膜を成膜するために,上記で作成した陽極酸化皮膜をマスキング材として超鋼基材上に配置し、その上からUBMS装置を使用してDLCをスパッタリングした.スパッタリングをする際にマスキング材と基材を固定するために必要な治具を設計し作成した.まず,マスキング材のセル径は300nm,膜厚は3μmにて成膜を行なった.スパッタリング後のマスキング材を調べた結果,割れや破れが認められた.また,走査型電子顕微鏡および原子間力プローブ顕微鏡などで基材上を観察した結果,ナノドットDLC膜の形成が認められなかった.これより,マスク材が割れない成膜条件の検討や治具の再設計をが必要が有ることが分かった.今年度は,ポーラスアルミナ皮膜をマスキング材としてナノドットDLCを成膜することを目標としていたが,成膜時にマスキング材に割れがよれなどが発生し,基材上にDLCを成膜するまでに至っていない.マスクと基材を治具にて固定する方法を用いてナノドットDLCの作製を試みた結果,カーボンがマスク材を通過し,基材上には突起の形成が見られた.しかしながら突起の分布が疎であり形状も不安定であった.この原因としてマスク材と基材を治具にて固定する方法では,両者の間に隙間が生じることが原因のひとつであると考えれらる.そこで,マスク材と基材の設置方法について別の方法を検討し,成膜を行なう.ナノドットDLCを創成するために,まず,マスキング材が割れないよう治具の再設計やUBMS成膜条件(スパッタ電力,バイアス電圧,ガス圧力など)の検討を行なう.さらにマスキング材のセル径の大きさ及び膜厚について成膜時に割れない形状を調べる.残金が5000円未満で小額であり研究に必要な消耗品の購入ができなかったため,次年度の助成金と合わせてそれらの購入に使用する.研究調査や研究打ち合わせの旅費の使用が少なかったこと.研究計画の遂行の遅れからUBMS用のターゲットの購入を控えたこと.研究調査および学会等に出席するための旅費やUBMS用ターゲットの購入を予定する.