hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エンハンセオソーム転写因子複合体の形成による植物細胞死の誘導の分子機構

これまでの研究から、細胞死の制御に関わることを明らかにしているAtbZIP10は、AtbZIP53、ABI3と共に「エンハンセオソーム」という転写活性化能が非常に強い転写因子複合体を形成することで、貯蔵タンパク質の蓄積や浸透圧調節などに関わる遺伝子群の転写制御を行っていることが報告されている。細胞死誘導の転写制御においてもAtbZIP10等から構成されるエンハンセオソームが機能していると示唆されることから、本研究ではAtbZIP10を含むエンハンセオソームに注目し、モデル植物シロイヌナズナにおいてエンハンセオソームによる細胞死誘導遺伝子の転写制御に関する実験を行うことで、植物細胞死の誘導の転写制御の分子機構の全体像を明らかにすることを目的とした。共発現データベースを用いた解析から、AtbZIP10と共発現する遺伝子として同定したγVPE遺伝子、及びAtbZIP10の標的遺伝子の候補であるLSD1遺伝子について、エンハンセオソームによる転写活性化を調査した。一過的遺伝子導入系を用い、ルシフェラーゼ遺伝子を用いたレポーターアッセイによる解析を行ったところ、両遺伝子はAtbZIP10、AtbZIP53、ABI3単独ではほとんど転写活性化されないが、3つの転写因子を同時に発現させた場合にのみ強く転写活性化を受ける事を明らかにした。本実験結果は、植物の細胞誘導に深く関与することが明らかになっている両遺伝子がエンハンセオソームにより転写制御を受けていることを強く示唆している。平成23年度にはエンハンセオソームによる細胞死関連遺伝子の転写活性化の調査を終了し、平成24年度に新たにCh-IP法を用いたAtbZIP10の標的遺伝子の解析を完了した。しかしながら、(1)T-DNA挿入変異体を用いた細胞死誘導に関わるエンハンセオソームを形成するABI3/VP1型転写因子群の同定、及び(2)エンハンセオソームを形成する転写因子間の相互作用解析が予定通り進まなかった。(1)については、変異体の細胞死表現型の解析手法の確立に手間取り、実験系の確立はできたが、クリアな結果を得るまでにはまだ至っていない。(2)については、酵母のツーハイブリット法では相互作用を調べたい領域の解析ができなかったため、現在は別法による解析を試みている。どちらの実験に関してもデータが出つつあるので、平成25年度には結果が得られると期待される。エンハンセオソームによる細胞死関連遺伝子の転写活性化の調査に関しては予定通り進んだが、(1)T-DNA挿入変異体を用いた細胞死誘導に関わるエンハンセオソームを形成するABI3/VP1型転写因子群の同定、及び(2)エンハンセオソームを形成する転写因子間の相互作用解析が予定通り進まなかった。どちらの実験に関してもデータが出つつあるので、平成24年度には結果が得られると期待される。前述のように鍵となるデータは得られてきているが、本年度予定通り進まなかった実験については、平成25年度中に終了できるよう研究に取り組む。また、まだ取り組めていない、細胞死誘導に関わるエンハンセオソームを形成する新奇タンパク質の同定も精力的にすすめていく予定である。
ペプチド骨格におけるらせん構造の持続と反転に関する研究

蛋白質らせん鎖の巻き(右巻きあるいは左巻き)の持続と停止は、形状および機能の鍵となる現象である。本研究では、らせんの巻き情報の発現、持続、停止・反転を支配する要因を、異常アミノ酸を含む人工ペプチドを用いて調べた。このモデルペプチドは、巻き方向に特化したユニークな情報を得ることができる。様々なペプチドを用いた実験結果から、ペプチドの化学構造や外部条件(添加剤や溶媒など)が、巻き情報の支配因子として重要であることを示した。本研究は、蛋白質模倣鎖であるペプチド骨格におけるらせんの持続と反転に及ぼす要因を明らかにする。異常アミノ酸残基からなるアキラルシーケンスを含むペプチドを用い、そこに様々な内因的効果および外因的効果を与えたとき、誘導されるらせんの巻き方向を調べる。これらの結果に基づいてらせん構造の持続・停止(反転)に関する知見を得る。本年度は主として以下の情報を得ている。アキラルセグメントのN末端側にキラルセグメントとC末端近傍にキラル残基を導入したペプチド類について、円二色性スペクトルを外部条件を変えて測定した。その結果、条件の違いによってアキラルセグメント部分の巻き方向に影響を与えることが分かった。さらに、エネルギー計算により、ヘテロキラルヘリックス(らせん反転)とホモキラルヘリックス(らせん持続)の安定構造を推定した。また、タンパク質らせん末端部位のアミノ酸シーケンスとらせんの持続・停止(反転)の関係を理論的に調べた。エネルギー計算による安定構造から、巻き方向の持続と停止はアミノ酸の種類に大きく依存することが分かった。さらに、他の幾つかのらせん形成性ペプチド類について、不斉情報の持続性についての研究を行った。即ち、ペプチド鎖の内部に導入したキラル残基の不斉情報あるいは外部分子の不斉相互作用によって、アキラルセグメントに誘起される不斉構造を調べた。キラル分子間相互作用がペプチド鎖末端に起因するもの、ヘリックス鎖を結合させたものあるいは水溶液系での不斉情報の持続現象に注目した。らせんの持続と反転を総括するための基礎的情報を収集することが出来た。本研究は、蛋白質模倣鎖としてのペプチド骨格におけるらせんの巻き情報の持続と反転に及ぼす要因を解明することを主たる目的としている。前年度から継続して、キラルセグメントとアキラルセグメントからなるペプチド類に対して、らせんの巻き方向を調べた。キラル/アキラル結合部位の構造が、らせんの巻き情報の伝播に大きく影響することが分かった。さらに、溶媒など外部条件に関する知見を得ることが出来た。次に、蛋白質らせん構造の持続と停止が、鎖末端のアミノ酸シーケンスによってどのように支配されるかを評価した。様々な末端シーケンスを有するペプチドに対して、エネルギー計算による構造最適化を行い、各アミノ酸シーケンスについての安定な主鎖構造(二面角)を調べた。蛋白質らせん末端部位でのコンホメーションの傾向を評価し、持続・反転におけるシーケンスの重要性を示した。さらに、様々なペプチド類について、巻き情報の発現や持続に及ぼす内因的効果あるいは外因的効果について調べた。特に、複数の発色基を有するペプチドについて、鎖に沿った不斉情報の伝搬を調べた。また、官能基側鎖を有するペプチドを用いて外部キラル刺激によるコンホメーション制御を試み、側鎖部分によるらせん誘起を提唱した。さらに、外部刺激として従来のペプチド以外のキラル分子によるらせん制御も試みた。最後に、計算機化学による構造最適化や円二色性などのスペクトルシミュレーションを適宜行い、実験データの支援や異常アミノ酸含有ペプチドらせんの構造的特徴を評価した。
カーリングを科学する～情報機械技術を統合した新たな戦術支援の試み

本年度は,研究計画に従い,(1)戦術要素の収集と解析,(2)戦術推論手法の開発,(3)カーリングロボット技術の開発,(4)ストーン一計測技術の開発他についての取り組みを進めた.(1)では,デジタルスコアブックを用いて新たに約100試合の試合データを記録し,このうち50試合の分析を終えた.さらに,任意のn個のストーン配置と類似した配置を過去の試合DBから検索し選択したショット種類別に試合勝率を計算してユーザに提示する局面検索技術を開発した.また,試合実況中継の支援に特化した試合分析システムの構築にも成功した.(2)では,デジタルカーリングシステムに関してルール変更および実環境に即した改良を行い,さらにデジタルカーリングを用いて局面を編集できるシステムを構築した.加えて,デジタルカーリング上で稼働する複数AIによる候補手を視覚的に表示するシステムを構築した.また,最適戦術を導出するために,深層強化学習によって評価関数を学習する手法を提案しカーリングAIの改良を行った.(3)では,昨年度に引き続きカーリングデリバリロボットを改良してより正確な投球ができるシステム開発に取り組んだ.また,スイーピングロボットの開発を開始した.評価関数方式の重み学習法についていくつかの試みを行った.(4)では,赤外線画像処理ベースのカーリングストーントラッキング技術を開発を進めた,その結果,カーリング場を模した実験フィールドにおけるストーンの平均位置計測誤差は0.032m,カーリング場におけるストーンの平均位置計測誤差は0.189mと高精度の計測性能を実現した.LEDモジュールを氷面下に敷設する方法とシート側面に設置する方法で初期設定を実施し,同等の初期設定性能が得られることを確認した.関連して,移動するストーンのカール現象に関して幾つかの実験とシミュレーションを実施し水膜モデルの現実性を確認した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,試合競技データの分析調査とカーリング戦術関連知識ベースの構築に力点をおき,(1)デジタルスコアブックの開発とこれを用いた試合情報の記録収集および共有環境の構築,(2)認知科学実験による競技者の判断情報の収集とその分析,(3)戦略による戦術判断アルゴリズムの設計と同アルゴリズムの実装,(4)スウィーピング力測定装置の開発とこれを用いたスウィーピング情報の収集,(5)デリバリーロボットの開発と実証(6)ストーン挙動測定センサーの開発,に取り組んだ.特に,(1)に関しては,関係者からの関心を集め,平成27年度終了時点で日本代表を含めた国内10チームに利用されるに至っている.(2)および(3)に関しては,実験データの分析から得られた知見および設計アルゴリズムをデジタルカーリングシミュレータに組み込み,シミュレータ同士の対戦を実現した.上記取り組み内容を発信するために,2015年に情報通信技術分野で権威ある国際学会IEEE主催による国際学会「IEEE Conference on Computational Intelligence and Games」においてカーリングセッションを設定・発表したほか,2015年に開催されたEC2015においてオリンピック選手を交えた招待パネル討論(「カーリングを科学するメダル獲得を支える情報機械技術」)を行った.また,2015年に開催された国内最大のゲーム技術カンファレンスCEDEC2015において技術セミナー(「データ分析、人工知能、実践を結ぶスポーツ戦略支援カーリングの科学研究の紹介」)を開催し,関係者から大きな反響を得た.【研究実績の概要】記載順に述べると, (1)についてはほぼ実用段階に達し,同システムが収集した試合情報をネットワーククラウド上に共有する環境の試作と約400の公式試合情報データベース構築に成功した.さらに,試合情報解析によりチーム固有の特性や経験則を裏付ける客観的知見を得た.本システムは日本代表を含めた国内10チームが利用するに至っている.(2)については,競技中に発生し得るストーン配置図を提示した際に競技者が選択する戦術上最も有利と思われるショットの種類とその根拠の収集,競技中の映像を提示した際に競技者が示す視線情報の計測を行った.収集した情報を分析した結果,競技スキルと戦術選択の過程に興味深い相関が存在するという知見が得られた.(3)については,カーリング戦術選択のプロセスを不確定ゼロサムゲームと考え,膨大な探索空間を持つゲーム木を効率よく探索するための枝刈りや評価関数を実現し,デジタルカーリングにより有効性を確認した.(4)については,無線送信機を小型ケースに収納し,ブラシシャフトに取り付けることによって,選手の負担軽減ならびに測定時の操作性の大幅な改善を図った.Bluetooth方式で送信された検出信号をタブレットPCにより処理し,直ちに選手がスウィーピング力の波形や統計諸量を確認できるようになった.(5)については,デリバリーロボットの動作性改善に掛かる仕様変更と氷上のコンディションセンシングモデルの精緻化を行い,競技者との対戦実験を通して結果性能を確認した.以上(1)(5)の進展状況は研究計画とほぼ一致したものである.(6)については,当初予定していた競技者動作情報の収集が実験環境設定の制約のために見直しを迫られたため,新たに発案したものである.年度終了時点で一定の有効性が確認できており次年度の実験実施が期待でき,研究計画修正による影響を補える進展である.今年度は,戦術要素の収集と解析および戦術推論手法の開発,デリバリーロボットおよびスウィーピング動作測定技術の精緻化に取り組んだ.以下,各項目別に報告する.(1)戦術要素の収集と解析においては,新たに日本選手権,ユニバーシアード選手権での開催試合情報を追加して分析を行い,チームショット率と得点の関係,ポジション別ショット率と得点の関係についての知見を得た.(2)人間判断要素の収集と解析においては,試合中に発生し得るストーン配置画像を提示し,状況に対する選択ショットとその思考過程を調査する認知心理学実験を実施した.

また,戦略書に基づきデジタルカーリングAIにおける序盤定石の構築を行った.(3)ストーン挙動要素の収集においては,昨年度に開発した移動型ストーンロボットを用いて赤外線画像処理に基づくストーン動作解析手法の有用性を検証する評価実験を実施した.その結果,複数のカメラを用いることで一定範囲内の誤差で移動するストーンの位置測定が可能であることがわかった.氷上実験については,キャリブレーション用シートを氷上に設置する際に氷上に影響を与え得るという課題が顕在化したため実験は見送った.(4)戦術推論手法の開発では,ストーンの配置状態を離散化した座標で表現し,あるショットによって生成される結果に関する評価値の期待値によりショット選択を行う人工知能アルゴリズムを提案し,デジタルカーリング上で実現した.(5)デリバリーロボットの開発では,ロボットについては,カーリングストーンの滑走時の荷重分布測定を行った.(6)スウィーピング計測装置の開発では,スウィーピング計測については,カーリング場での実証実験結果に基づき測定性能の精緻化を進めた.(1)戦術要素の収集と解析においては,新たに80試合(約5,000ショット)分のショット情報をデータベース化した.得られた試合データについてチームショット率と得点の関係を分析した結果,昨年度と同様の相関関係があることを確認した.加えて,ポジション別ではそれぞれ異なる相関が存在し,これらの特徴が戦術役割に関連するという知見を得た.(2)人間判断要素の収集と解析においては,序盤定石を導入した人工知能の強さが,デジタルカーリング条件下において向上していること,定石による待ち時間の節約効果が得られることを確認した.(3)ストーン挙動要素の収集においては,移動型ストーンロボットを用いた実験の結果,複数のカメラを用いることで一定範囲内の誤差で移動するストーンの位置測定が可能であることがわかった.(4)戦術推論手法の開発のおいては,提案した人工知能をデジタルカーリング用プログラムに実装した.同プログラムはデジタルカーリング大会で優勝した.(5)デリバリーロボットの開発においては,カーリングストーンの滑走時の荷重分布の測定結果から,ストーン挙動を説明する物理的パラメータに関する新たな知見を得た.(6)スウィーピング計測装置の開発においては,カーリング場での実証実験結果に基づき測定性能の精緻化を進めた.今年度は,戦術要素の収集・解析と戦術推論手法開発の継続,ストーントラッキング手法の実証実験,人工知能アルゴリズムの応用,スウィーピング計測システムのモデル化と実験に取り組んだ.以下,各項目別に報告する.
香りが感情と社会的認知に与える効果に関する研究

1.香りのイメージについて。(1)等感覚刺激で一定濃度の4種類の香りについて、103名の女子大学生がSD法によるイメージ評定を行った。因子分析の結果、快-不快、緊張-弛緩、活力-静止という3次元が抽出された。(2)香りからイメージする色を日本色研配色体系PCCS37より選択させた。しかし香りの種類による特定の色選択は認められなかった。以上より、香りと対人認知に関する研究の基礎データと展望が与えられた。2.香りと感情制御について。(1)不安や緊張感などは、安静にするだけでも主観的に低下するが、好きな香りが加わることによって、さらに低下させ、明晰感を高めることができることが明らかになった。(2)スピーチ前後での連続的脈圧記録から、心収縮周期と血圧の時系列解析を行った。その結果、スピーチ前にLF/HF比が大きくなり、血圧と心拍数が上昇したことが明らかになった。しかしBRSは変化がなかった。スピーチストレスに関する心機能変化の指標として、心収縮周期の周波数解析が適することが明らかになった。以上より、心収縮周期の周波数解析を指標として、香りが感情制御過程に与える効果についての研究の展望が得られた。3.対人場面での香りの効果について。見知らぬ女性同士が、30cmと260cmの距離で討議する場面で、好きな香りの有無が、相手との距離感覚、心地よさ、話しやすさに影響する傾向を認めた。好きな香りが対人不安、コミュニケーション不安に与える効果についての研究の展望が得られた。1.香りのイメージと個人差について。(1)103名の女子学生が等感覚刺激で一定濃度の4種類の香りについてSD法によるイメージ評定を行った。因子分析の結果、快ー不快次元、緊張ー弛緩次元、力動性次元の3次元が共通して抽出された。(2)同じ4種類の香りからイメージする色を、日本色研配色体系PCCS37色標準色紙より1色を選択させた。その結果香りの種類による特定色の選択は認められなかった。傾向としてゲラニオールは、被験者の42%がrY8-9sとY8-9sを選択した。(3)特性不安の高低という個人差は、香りのイメージと色彩選択には有意な効果を与えなかった。2.香りがストレス低減に与える効果について。スピーチ前後での連続的脈圧記録から、心収縮周期と血圧の時系列解析を行った。その結果LF/HF比がスピーチ前に大きくなり、血圧と心拍数が上昇したことが明らかになった。しかしBRSは変化が無かった。今回のストレス時の心機能変化の指標としては、心収縮周期の周波数解析が適していることが明らかになった。3.対人相互作用場面での香りの効果について。見知らぬ女子2名が、正面での対人距離が30cmまたは260cmで、10分間で物語を作る課題に臨んだ。その際に好きな香りの有無が対人魅力や距離感等の主観的評価に与える影響を検討した。その結果、課題の満足度、楽しさに物理的距離の主効果が認められた。好きな香りの有無は傾向として、相手との距離の知覚、心地よさ、相手との話しやすさに影響した。香りがストレス低減に与える効果について、健康な女子大学生を対象としてスピーチ場面での効果を検討した。スピーチ場面は、安静期、スピーチ準備期、スピーチ実施、スピーチ後安静期にわけて検討した。まず、スピーチ場面での唾液中の分泌型免疫グロブリンA(sIgA)濃度を測定した。その結果、唾液分泌量は、安静期とスピーチ準備期との間では、安静期の方が多かったが、唾液中のsIgA濃度は、スピーチ準備期の方が高かった。同時に、連続的脈圧記録から測定された心収縮周期と血圧の時系列解析を行った。

その結果、収縮期圧と平均血圧は、好きな香りの有無とは無関係に、スピーチ準備期の方が安静期よりも高かった。しかし香りが無い場合のみ、安静期の方がスピーチ準備期よりも、P-P間隔が長いこと、および、心周期の変動係数は、スピーチ準備期の方が安静期よりも大きいことが認められた。次に、特性不安の高低という個人差と、好きな香りの有無による効果を検討すると、変動係数の変化パターンに、特性不安の高低と好きな香りの有無が交互作用を与えることが認められた。つまり、特性不安が高いと、好きな香りがある方が無い場合よりも、変動係数が小さくなった。一方、特性不安が低いと、好きな香りが無い方がある場合よりも、変動係数が小さくなった。さらに特性不安が高いと、特性不安が低い場合よりも、LF/HFが小さかった。これらのことから、香りがストレス低減に与える効果には、個人差要因、特に特性不安の高低という要因が媒介することが示唆される。1.香りがスピーチ場面での不安に与える効果。特性不安の高低と好きな香りの効果を,連続脈圧記録から測定される心収縮周期と血圧の変化を解析することで検討した。その結果,香りの存在とは無関係に,心収縮周期と血圧,心収縮周期の変動係数は,安静期よりもスピーチ準備期の方が大きかった。しかし香りがあると,p-p間隔はスピーチ準備期と安静期の間で差が無く,香りがないとp-p間隔は,安静期の方が長かった。さらに特性不安の高低と香りの有無は,変動係数の変化パターンに交互作用を与えた。特性不安が高いと,好きな香りがある方が変動係数が小さいが,特性不安が低いと,香がない方が変動係数が小さかった。香りが不安低減に与える効果に,特性不安の高低という個人差が媒介することが明らかになった。2.不安が感覚のモダリティーに与える効果。姿勢は,視覚,平衡感覚,深部感覚のモダリティーによって維持されている。不安がこの感覚のモダリティーに与える効果を検討した。その結果,閉眼状態では,状態不安の高低による身体動揺の変化に差は認められなかった。しかし開眼状態では,状態不安が高いと前後軸の揺れの周期が短くなることが認められた。不安の高低は,視覚を通して姿勢の維持に効果を与えることが明らかになった。今後,不安が感覚のモダリティーに与える効果について,嗅覚を加えることによって検討する基礎データが得られた。
金属疲労損傷可視化のための損傷メータへの状態変数理論構成式の適用検討

1.研究目的:本研究では、金属疲労損傷の可視化を目標として、状態変数である作用応力と内部応力の差(有効応力と呼ぶ)を利用した損傷方程式を適用することにより、損傷をHart型非弾性構成式で時々刻々と計算して表示するような損傷メータの概念を試行することを最終目的とした。本年度の目標は,室温でも高温型の塑性状態式(両対数上での応力-非弾性ひずみ速度の関係が上に凸型の曲線)が見込める純アルミニウムについて、荷重緩和実験を実施して、応力-非弾性ひずみ速度のデータを取得する。この塑性状態式や追加の実験より、他の材料で開発済みの非弾性構成式群のパラメータ等を決定し、疲労損傷パラメータである有効応力の仕事を計算できるようにすることを目指した。2.研究方法:最初に、市販の純アルミニウムA1050の丸棒を購入し、直径10mm平行部長さ72mmの試験片に加工した。本研究では試験片平行部を測定する伸び計が都合できず、試験片の掴み部間の変位を測定するため、正確な変位データを取得することは難しい。したがって、本研究において取得した変位データと試験片形状から変位計標点間の剛性からモデリングした変位との関係を求める手法を開発することも試行した。次に、室温におけるモデリングを検証する予備実験、塑性状態式のパラメータを同定する引張ひずみ振幅を数種類変えた荷重緩和実験、引張負荷速度を数桁変えた硬化関数を定式化するための定速引張試験を実施して、データを解析した。しかしながら,目標に到達することはできなかった。3.研究成果:モデリングした標点間変位については、荷重及び変位の実験データのばらつきとセンサー分解能(1μm)が原因で誤差が非常に大きくなった。これより、正確に測定可能な変位計が必要であることが判明した。そのためか、荷重緩和データは両対数上で期待とおり室温で「上に凸な高温型」にはならず、ほぼ直線となり、「下に凸な低温型」とも言えず、中間型になることが判明した。これは、現状の試験機では不可能な高温度での実験が必須であることを示唆する。定速引張実験は,室温で負荷速度の影響が認められたが、応力-ひずみ曲線において十分に非弾性ひずみが生じた領域でも小さい依存性を示すだけであることが判明した。しかし、ひずみ速度依存性がないとの通説には疑問が残る結論となった.1.研究目的:本研究では、金属疲労損傷の可視化を目標として、状態変数である作用応力と内部応力の差(有効応力と呼ぶ)を利用した損傷方程式を適用することにより、損傷をHart型非弾性構成式で時々刻々と計算して表示するような損傷メータの概念を試行することを最終目的とした。しかし、ひずみ速度依存性がないとの通説には疑問が残る結論となった.
接合制御ジョセフソン素子を用いた低温量子伝導現象の研究

様々な物質を挟み込んだ新奇ジョセフソン接合の低温量子伝導現象を探索することを目的として、ブレークジャンクションによる超伝導接合を用いた研究を行った。ジャンクションにヘリウム原子を吸着させた測定では、接合サイズを小さくしたとき、ヘリウム原子がトンネル状態での電子輸送に影響を及ぼすことが明らかになった。ニオブ細線を使った超伝導ジャンクションの実験と合わせて、様々な物質を挟みこんだジョセフソン接合の研究を確立できる目処が立った。ブレークジャンクションは、基板を機械的に変形させることによって基板上に設置した金属細線を破断するとともに、破断された細線間の距離をナノスケール以下の精度でコントロールする実験方法である。本研究では、ブレークジャンクションを用いて制御した超伝導接合に様々な物質を挟み込むことで、新奇ジョセフソン・ジャンクションの低温量子伝導現象を探索することを目的として実験を行った。超伝導の微小接合を用いた実験の前段階として、昨年度までにコンダクタンスの量子化が最も明瞭に観測された金を用いて、ブレークジャンクションで作製した接合部に物質を挟んだ場合にどのような変化が現れるのかを検証した。ジャンクションにヘリウム原子を吸着させたとき、接合の距離に対して指数関数的な真空中でのコンダクタンスの振舞いから逸脱し、コンダクタンスの減少が観測された。ヘリウム原子がトンネル状態での電子輸送に影響を及ぼしていることを示唆している。過去の報告ではヘリウム原子サイズ程度の接合距離で異常が現れたのに対して、それよりも短い距離で観測されており、ヘリウムの圧力などを変えた詳細な実験により原子吸着による電気伝導への影響の解明が新たな課題となった。Nbワイヤーを用いた超伝導での実験では、ジャンクションの距離を変えながら電流電圧特性を測定した。コンダクタンスが小さくなるにつれて、臨界電流が観測できなくなり、それに変わって微分コンダクタンスに0Vのときのブロードなピークが出現した。Nbのナノサイズ化が臨界電流に何らかの影響を与えていると考えられる。常伝導および超伝導での実験を通して、様々な物質を挟みこんだジョセフソン接合の研究を確立できる目処が立った。ブレークジャンクションは、基板を機械的に変形させることによって基板上に設置した金属細線を破断するとともに、破断された細線間の距離をナノスケール以下の精度でコントロールする実験方法で、量子ポイントコンタクトやナノワイヤーなどの微小接合における電気伝導度の研究に用いられている。本研究では、ブレークジャンクションを用いて制御した超伝導接合に様々な物質を挟み込むことで、新奇ジョセフソン・ジャンクションの低温量子伝導現象を探索することを目的としている。今年度は、ブレークジャンクション装置の開発と低温測定用の冷凍機の整備を行い、4.2 Kまでの実験を行った。冷凍機は、冷却および昇温が速やかに行なうことができ、試料となる金属細線の取替えが短時間で可能となるように、液体ヘリウムベッセルに直接挿入するトップロード型とした。高真空容器中に置いた基板にサンプルとなる金属細線を取り付け低温にした後、低温においたマイクロメータヘッドを室温部から制御し基板をたわませ、細線を破断できるようにした。ジャンクションの距離はピエゾ素子を用いて基板の曲がりを調節することによりコントロールした。4.2 Kまでの低温実験では、金や銅の細線を破断したポイントコンタクトの電気伝導度の測定において、量子コンダクタンスの整数倍のところにステップを持つ電気伝導度の量子化を観測することに成功し、接点の制御に使用できることが確認された。さらに、ジャンクションにヘリウム原子を吸着させたときの電気伝導度の変化を観測できたので、今後、様々な物質を挟み込んだジョセフソン素子の振舞いを解明したい。本研究では、超伝導接合をブレークジャンクションを用いて制御することで、電極間に強磁性体や半導体、吸着分子などを架橋した新奇ジョセフソン・ジャンクションの低温量子現象を探索することを目的としている。これまでに、低温実験のための冷凍機の整備が終わり、ブレークジャンクションの装置の製作が完了した。4.2 Kまでの低温実験では、金や銅の細線を破断したポイントコンタクトの電気伝導度の測定において、量子コンダクタンスの整数倍のところにステップを持ち電気伝導度の量子化を観測することに成功し、ジョセフソン・ジャンクションの実験に使用できるめどが立った。初年度に予定していた強磁性ナノコロイドや半導体ナノコロイドを導入する装置の開発については、導入ラインの設置方法に変更の必要が生じたため少し遅れている。替わりに次年度以降に予定していた吸着気体分子の実験に取り掛かっており、ヘリウムを入れた場合の電気伝導度の変化が観測され始めた。また、さらに低温を目指した冷凍機の開発を進めており、超伝導転移温度の低い様々な金属の測定ができるようになりつつある。以上のように、新奇超伝導素子の基礎研究へ向けて、研究はおおむね順調に進展している。これまでに、低温におけるブレークジャンクションの動作を確認できたので、ナノ粒子導入装置を完成させ、接合制御可能なジョセフソン・ジャンクションに磁性体ナノコロイドや半導体ナノコロイドを挟みこんだ実験に取り掛かる。コロイドの架橋には、室温からジャンクションまで導入するキャピラリーを用いる。コロイド溶媒の融点以上の温度にするため、途中のキャピラリーにヒーターを取り付け、梗塞が生じないように工夫する。

ジャンクションの距離は、トンネル電流とジャンクション間の距離の関係をピエゾ電圧の関数として調べ、使用する金属の仕事関数の値を使って校正する。この測定は温度を制御し常伝導状態で行う。導入するナノ粒子のサイズにしたがって、ピエゾ電圧をコントロールし、超伝導接合部の距離を調節する。架橋する粒子の物性やサイズ、またはジャンクションの距離が、超伝導体におけるクーパー対のトンネルにどのように影響するか詳細に調べる。ジョセフソン接合間にヘリウム原子を導入した実験では、ヘリウム3とヘリウム4の違いから、スピンが及ぼす効果を調べる。ヘリウム3の核スピンが電子スピンとのhyperfine相互作用を通してクーパー対にどのような影響を与えるかを検証する。また、原子の数や極板間の距離を制御し、常伝導接合で観測されているヘリウム原子による仕事関数の変化や、ヘリウム原子を介した二準位トンネルについて、超伝導状態でどのような振舞いとして観測されるか検証する。ヘリウム原子の導入装置を利用し、酸素分子の磁性による強磁性ジョセフソン素子の実験を行い、ヘリウム3で得られた結果と比較検証する。これらの実験から得られた、新奇ジョセフソン素子の基礎物性についての新たな現象を取りまとめ、成果の発表を行う。今年度に申請した旅費の残額を有効利用し物品費として使用したが、少額の未使用分が残った。次年度の研究費と合わせ物品の購入に使用する予定である。これまでよりも低温での測定を目指して冷凍機を製作しているので、そのための金属材料や真空部品の購入に物品費を使用する。また、試料となる高純度金属細線や、ナノコロイドの購入を行う。ほかには、電子回路部品や寒剤の購入に物品費を使用する。旅費は、研究分担者との打合せのための金沢と長野の間の移動、および学会における研究発表に使用する。
新規mRNA代謝監視機構に作用するハーボキシジエンの分子作用機構

ハーボキシジエンは除草剤として報告のあった放線菌の代謝産物であるが、申請者らは細胞周期のG1,G2期の進行を阻害する化合物として再発見した。この化合物の細胞周期阻害のメカニズムを解析していく中で、イントロンを含む未成熟mRNAが翻訳され、異常なタンパク質が生産されることがわかってきた。しかし、スプライシングを直接阻害するものではないと考えられた。このことから核内で合成されたmRNA前駆体は成熟するまで核内にとどまり、細胞質で翻訳されることがないことを保証するシステムが存在し、ハーボキシジエンはその監視機構そのものを破壊しているものと推定された。そこで本研究は、このイントロンの存在意義とも関わる進化的にも重要なmRNA代謝の基本的制御メカニズムの解明するための出発点として、ハーボキシジエンの作用機構解析を目的とする。ハーボキシジエンによる未成熟mRNAが翻訳されるメカニズムを解明するため、ハーボキシジエンの標的分子を同定する。そのための第1の方法としては、ハーボキシジエンの持つカルボン酸部位にスペーサーおよびビオチンを有機化学的に付与し、ハーボキシジエンと結合するタンパク質をストレプトアビジンに対するアフィニティーによって精製する。第2の方法は、分裂酵母でイントロンを含む遺伝子(pgr1,cct8)の第1イントロン中にインフレームでβ-ガラクトシダーゼ遺伝子を挿入し、イントロンが翻訳されたときのみ酵素活性が検出できるような系を構築し、遺伝学的な解析を行うこととした。現在までのところ、活性を保持したハーボキシジエンのビオチン化誘導体の作製には成功していない。一方、第2の方法において分裂酵母においてイントロンの翻訳をβ-ガラクトシダーゼ活性で検出することに成功し、ハーボキシジエンの標的分子をスクリーニングするための基盤を確立した。
高分子マトリクスによる孤立共役高分子鎖内電荷移動度の絶対定量分析

本研究では、共役高分子鎖1本の電荷輸送特性を評価すべく、完全非接触分子内電荷移動度評価法の確立を目的として研究を遂行してきた。具体的には、時間分解マイクロ波伝導度測定法(TRMC法)と過渡吸収分光法を組み合わせることで、絶縁マトリクス中に混在された試料の電気伝導度を非接触で評価するという手法である。以前の研究報告では、マトリクスとしてポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を用い、マトリクス中に分散させたpoly(3-hexylthiophene)(P3HT)の電荷移動度の評価を行ったことを報告した。さらに詳細な研究を行った結果、マトリクス中、P3HTは低濃度でも凝集していることが確認され、本研究の主目的である分子1本の電荷輸送特性評価は困難であるという結論に至った。一方、P3HTをマトリクスに混合した際に電子吸収スペクトルの変化が確認され、700nm付近のピークの強度増加、長波長シフトが観測された。また、混合するマトリクスを変化させると吸収ピークの強度、位置が変化することから、ポリマーアロイ構造がP3HTの骨格構造に影響を及ぼしていることが確認された。また、P3HTの濃度変化と共に表面構造が変化し、低濃度においても海島型相分離が誘起されていることが確認された。さらに、マトリクス+P3HT+ペリレンジイミド(PDI)3元混合系ポリマーアロイについて電荷移動度の定量を行ったところ、PMMA中の方がポリスチレン中に分散させたものより電荷移動度が上昇していることが確認された。これにより、ポリマーアロイが、共役高分子の骨格構造及び電荷輸送特性の変調に有効な手段であることが示された。今後は、導電性高分子の構造と電荷輸送との相関に対する追及、ポリマーアロイによる海島型相分離構造の簡便な変調を利用した材料デザインを目標として掲げ、研究を進める予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究者は、共役高分子鎖1本の電子特性を評価すべく、完全非接触分子内電荷移動度評価法の確立を目的として研究を進めてきた。具体的には、時間分解マイクロ波伝導度測定法(TRMC法)と過渡吸収分光法、絶縁マトリクス、アクセプター分子であるペリレンジイミド(PDI)を組み合わせる。これにより、分子間の相互作用を無視でき、かつ、非接触での電荷移動度の評価が可能となる。この時、移動度を評価するための条件として、測定試料、PDIが共にマトリクス中に分散する必要がある。以前、PDIを分散させるために、スチレン-PDIコポリマーの分子設計・合成を行い、P3HTの分子内電荷移動度μ=約0.2cm^2V^<-1>s^<-1>を定量することに成功している。今回、ポリスチレンの代わりに、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を絶縁マトリクスとして用い、高分子の形態と分子内電荷移動度の相関を得ようとを考えた。まず、PMMA中にPDIを単純混合させたところ、ポリスチレン同様に、PMMA中でのPDIの凝集が確認された。そこで、スチレン-PDIコポリマーと同様の手順で、MMA-PDIコポリマーを設計・合成を行った。マトリクス中でのPDI分子の分散を確認するため、紫外可視分光スペクトル、蛍光スペクトルの測定を行ったところ、スチレン-PDIコポリマーと同程度のPDIの分散が達成されているという結果が得られた。しかし、このコポリマーを用いてP3HTの分子内電荷移動度評価を試みたところ、過渡吸収分光によるPDIラジカルアニオンのピーク強度が小さいために、分子内電荷移動度の評価には至らなかった。これは、ポリスチレン中に比べ、PMMA中でのP3HTとPDI間の電荷分離効率の減少が原因であると考えられるが、詳細については現在検討中である本研究では、共役高分子鎖1本の電荷輸送特性を評価すべく、完全非接触分子内電荷移動度評価法の確立を目的として研究を遂行してきた。

これにより、ポリマーアロイが、共役高分子の骨格構造及び電荷輸送特性の変調に有効な手段であることが示された。今後は、導電性高分子の構造と電荷輸送との相関に対する追及、ポリマーアロイによる海島型相分離構造の簡便な変調を利用した材料デザインを目標として掲げ、研究を進める予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定である、『高分子の延伸による配向』については進展していない。一方、『絶縁マトリクスの材料を変えることによる光電気伝導度の変化』に関しては、順調に研究を進めることができていると考えている。上で述べたように高分子の延伸による配向について、今後研究を進めいていく予定である。それと並行し、n型共役高分子の分子内電荷移動度測定に対応した、p型絶縁マトリクスの設計・開発を進めていきたいと考えている。
新規レアメタルフリー酸化物半導体を用いた機能性デバイス開発のための格子欠陥評価

新規レアメタルフリー酸化物半導体材料(Ga-Sn-O(GTO))に着目し、薄膜トランジスタ(TFT)・熱電素子・抵抗変化型メモリーなどのデバイス応用を目指した研究を推進した。即ち、GTO薄膜をSiウェハ上にRFマグネトロンスパッタリング法により成膜したTFTは高移動度であり、TFTの漏れ電流は低く、オン電流は充分に高い。GTO薄膜はレアメタルであるインジウムを含まないにもかかわらず、可視光において透明であり、ワイドバンドギャップである。これらの特性により、保護膜なしの条件において光照射下ゲート電圧印加試験耐性(NBIS)が良好であることが確認できた。これらの特性の得られる要因は、Gaの酸化物としての安定性、またSnの化学的な特性によると考えられる。即ち,Snが四価であるSnO2の場合はn型伝導を示し、一価であるSnOの場合はp型伝導を示すことにより、特性劣化の要因となりうるキャリアや欠陥を局所的な電荷の補償を行うことにより、材料の構造を大きく変化することなく吸収できるからであると考えられる。これまでの開発において得られた知見を活用し、低温デバイス形成応用、熱電素子応用を目指した特性評価、ニューラルネットワークへの応用など、様々な可能性を実現していくための研究を進めている。これらのデバイスはTFTの半導体層とは異なる特性が必要とされるので、これまでに得られたGTO薄膜形成のノウハウを活用して必要な特性が得られる膜を形成している。また,GTO薄膜の材料のさらなる特性を引き出すために,様々な成膜手法や後処理技術などを含めて開発を進める。具体的には,ミストCVD法などのプラズマを用いない成膜手法を適用してさらなる高性能デバイスを形成していきたい。これらの酸化物半導体薄膜は多元系材料であり、その物性は酸素空孔と深く関わっていると考えられるため,これまでに形成したデバイスの特性に影響するメカニズムを明らかにし,新しい分野を開拓していきたいと考えている。Ga-Sn-O薄膜をRFマグネトロンスパッタリング法で形成することにより、GTO薄膜トランジスタ(TFT)を無加熱,最高プロセス温度350°Cにて形成する事に成功した。GTO TFTの特性はゲート電圧が低いオフ領域では漏れ電流が概ね低く,ゲート電圧を印加することによるオン電流は高く良好な特性を示している。また熱・光負荷における電圧ストレス条件に対する安定性について期待できることが明らかになった。GTOデバイスの形成に関する知見を発展させることによって,抵抗変化型メモリーの形成を試みた。即ち,石英ガラス基板上に適切なバス電極を真空蒸着法によって50nmの膜厚で形成する。その後GTO薄膜(Ga:Sn=1:3(原子比))をRFマグネトロンスパッタリング法により成膜する。その際,成膜ガスはAr/O2であり,それぞれ20:1sccmとし,投入電力は60Wであった。その後,上部電極をAlを熱蒸着を利用して成膜することによりクロスポイント型の抵抗変化型メモリー素子を形成した。その結果,各電極間にプラスマイナス3.5Vの電圧を印加することによりGTOデバイスは高抵抗状態と低抵抗状態を繰り返すことが確認できた。即ち,GTO ReRAMの形成に成功し,Set/Reset特性を示すことが明らかとなった。GTO ReRAMの特性は繰り返し読み取り試験を行うことができ,1000000回にわたって動作することが確認できた。以上の結果を論文誌・学会で発表することができたため,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。これまでの研究においてレアメタルフリーなGa-Sn-O薄膜を見出し,酸化物半導体としての応用が可能であることが明らかになった。即ち,Ga-Sn-O材料は薄膜トランジスタを形成すると良好な特性ならびに安定性を示し,熱電素子への応用が可能であり,抵抗変化型メモリーデバイスへの応用が可能であることが明らかになった。特に,酸化物半導体の新しい応用として,抵抗変化型メモリーの形成を行っており,一定の成果を得ることができた。これらのデバイスを形成するために,酸化物半導体としての物性・電極材料界面での電気的特性と,それらと材料がどのようなメカニズムで関わり合っているのかが明らかになってきた。今後はこれらの知見と材料及び特性の制御技術を総合的に活用する事によって、新規材料研究分野の開拓を行っていきたい。Ga-Sn-O材料のポテンシャルを引き出すために、成膜方法をこれまでに開発を推進してきた従来技術であるRFマグネトロンスパッタリング法だけでなく、ミストCVD法を適用することなども検討し、研究・開発を進める。ミストCVD法は近年注目を浴びている成膜手法であり、成膜出発材料を噴霧することによって基板上に成膜するものである。本手法はプラズマを用いないためダメージが少ないこと、反応場が従来のCVDとは異なる状態であることなどが特長であり、新しい材料特性を発現させることが期待できると考えられる。即ち、従来培われてきた技術・材料に関する知見と、新しい成膜手法・新しい材料とを活用することによって相乗効果を生み出し、今後の研究分野を開拓していきたいと考えている。新規レアメタルフリー酸化物半導体材料(Ga-Sn-O(GTO))に注目し、薄膜トランジスタ(TFT)などのデバイス応用を目指した研究を推進した。現在ディスプレイの画素駆動デバイスとして既に実用化されているIn-Ga-Zn-O(IGZO)は、TFTの活性層として良好な電気的特性を示すことが既に知られている。

すなわちIGZO TFTは極めて低いオフ電流、良好な立ち上がり特性、Inの等方的で大きな軌道に起因する比較的高移動度であることが知られており、現行の画素を駆動するには十分な初期特性を示す。しかし、IGZOは産出地が限られており、資源としてのリスクが高いインジウムを主成分として含んでいる。またその駆動条件下に対する安定性(光照射下のゲート電圧印加試験耐性(NBIS))に課題があり、保護膜に工夫を施す事により安定性を向上するなどの対策がとられている。その特性の不安定性の要因として、アモルファス構造を保持する目的で添加されているZnが酸素と弱結合を形成することによることが懸念されている。そこでわれわれは、インジウムに代わって、イオンとして同じ電子構造を持つSnを含み、不安定性の要因であると考えられるZnを含まないGa-Sn-O(GTO)に着目した。その結果、GTO薄膜は可視光において透明ですなわちワイドバンドギャップである事、XRD評価によってアモルファスである事が確認できた。また、そのTFT特性はきわめて良好であり、保護膜なしの比較においてNBIS試験耐性でIGZOを上回る結果が得られた。本成果により、GTO薄膜は新規レアメタルフリーワイドバンドギャップ半導体である事が明らかになったため、低温デバイス形成応用、熱電素子応用を目指した特性評価、ニューラルネットワークへの応用など、様々な可能性を実現していく研究を進めていく。研究の提案書に沿った形で、新規レアメタルフリー酸化物半導体(Ga-Sn-O(GTO))を用いた薄膜トランジスタ(TFT)形成を行うことができた。まず、現行のディスプレイ中の画素を駆動するにはIn-Gz-Zn-O(IGZO)のような酸化物半導体を用いたTFTによって十分な特性が得られている。またその駆動条件に対する安定性(光照射下のゲート電圧印加試験耐性(NBIS))に課題があり、保護膜に工夫を施すなどの対策がとられている。その要因として懸念されているのがZnが形成する弱い結合である。その結果、以下のことが確認できた。・GTOはRFマグネトロンスパッタリング法によって比較的容易に成膜できること。・GTO薄膜は可視光において透明で、XRD評価によるとアモルファスである事。・シート抵抗の制御性も他の酸化物半導体の手法を適用できる事。これにより、GTO TFT作製プロセス開発がそれほど困難を伴わないことが予測できたため、TFT形成実験を行った。その結果、そのGTO TFTの電気的特性は十分良好であり、保護膜なしの比較においてNBIS試験耐性で現行材料を上回る結果が得られた。そのため、本研究の進捗状況はおおむね順調であると考えられる。新規レアメタルフリー酸化物半導体材料(Ga-Sn-O(GTO))に着目し、薄膜トランジスタ(TFT)などのデバイス応用を目指した研究を推進している。
6自由度顎運動測定装置と非接触三次元形状測定装置による咬合面形状と咀嚼運動の分析

本研究の目的は、6自由度顎運動測定分析システム((株)東京歯材社・トライメットJKN-1型)の咀嚼運動測定と、非接触式三次元形状計測装置/VMS-250R(UNISN社)による咬合面形態計測を統合処理する分析システムを開発することである。(1)非接触三次元計測分析システムで基準として用いていた石膏球をセラミック球に変更し、ノイズによる測定精度の低下があったが、サンド・ブラスター表面処理により安定した結果が得られた。(2)顎運動と咬合面形状の分析を行う目的で、非接触三次元計測分析システムを用いて、咬合弯曲の数学的分析手法について検討を行った。まず正中矢状面に対して垂直な円筒を左右歯列弓上に適合する方法、もうひとつは最小自乗法を応用して二次多項式を適合する方法を用いて検討を行い、分析手法として妥当であることが確認された。(3)6自由度顎運動測定分析システムの市販クラッチは、広範な部位に接着するため着脱が困難で口唇の閉鎖も難しく自然な咀嚼運動記録できない可能性があった。そこで、独自に設計した新型クラッチ(OrthoClutch-2)を開発し、矯正用接着剤(FujiOrthoLC、GC)を使用したところ、良好な結果が得られた。(4)顎運動はデータ量が多く、咬合相付近の三次元座標値を客観的かつ定量的に取り出すことが必要である。そこで開発用ソフトウエア言語(Visual Basic 6、Microsoft Co.)で独自の分析用ソフトウエアを開発した。以上のことから、6自由度顎運動測定分析システムと非接触三次元形状計測システムおよびデータ処理の問題に関する基礎的研究、および新たに開発した咀嚼運動自動分析システムによって、歯科矯正学の診断の分野において重要な不正咬合者の咀嚼運動機能の三次元的な分析システムが構築された。本研究の目的は6自由度顎運動測定分析システム((株)東京歯材社・トライメットJKN-1型)により顎運動の計測及び分析を行い,さらに,現有の非接触式三次元形状計測装置/VMS-250R(UNISN社)にて咬合面形態を記録し,両システムからのデータをグラフィックワークステーション/Indigo2(Silicon Graphics,Inc)と三次元CADソフトウェア/Surfacer(Imageware,Inc)にて統合処理することである.計測装置,データ処理装置の個々の問題として(1)6自由度顎運動測定分析システムのクラッチを歯面に装着する際に,歯面の広範な部位に接着剤を用いて接着を行うので,着脱が困難であること.(2)非接触三次元計測分析システムによる三次元座標の計測に用いていた石膏球の材質が接触式の計測に耐え得るだけの強度がないこと.以上2点があげられていた.そこで初年度は計測精度の向上のための基礎的実験として(1)クラッチを歯面に簡易に装着することのできる接着式チューブを開発した.(2)石膏球を接触式の計測にも耐え得るだけの強度を持たせるために,セラミック球に変更することを考案し,直径約3mmから25mmまでのセラミック球11種類を用意し,角度を変化させて計測を行った.その結果,計測の際にセラミック球の光沢によりレーザ光は散乱し計測の精度が低下する結果を得た.以上より本年の実験結果から,今後は生体における顎運動を6自由度顎運動測定分析システムにおいて計測する際に接着式チューブを用いて計測を行ったときの精度とセラミック球の散乱光の影響を少なくする方法について検討する必要性が示唆された.計測装置およびデータ処理の問題として以下の2点が上げられる.今年度は主にこの問題について対応した.(1)非接触

三次元計測分析システムによる三次元座標計測に用いていた石膏球の材質が,接触式の計測に耐え得るだけの強度がないため,強度の向上のためセラミック球に変更することを考案したが,レーザ光は散乱し計測の精度が低下した.最も誤差が大きかったのはCCDカメラとレーザの反射光が直交する位置のデータであり,その原因としてセラミック球の表面形状の影響によるレーザ反射光の散乱(収束)が考えられた.そこでこのノイズを削減するためにセラミック球の表面にサンド・ブラスターにより表面処理を行った結果,ノイズは軽減し比較的良好な結果が得られた.(2)現有の日本歯科大学式半調節性咬合器(NDU-77型)に口腔模型を通法にしたがって付着し,咬合器の開閉口運動について6自由度顎運動測定分析システムを用いて記録した.計測点は下顎模型上に設定したセラミック球の表面に20点設定した.また、開閉口運動は約10秒間に3回を手動にて行った.その結果、開閉口運動の出力データは1秒間に100点もの高速度の計測がスムーズに行われており,咬合器の微少な位置が補正された運動データを得る事ができた.しかし(1)データをCADソフトウェアにて読み込むためのデータ形式の変換が必要となった.(2)データの量が多いため、全ての運動データから任意の時点の三次元座標値を取り出すことが必要となった.よって,まずMS-DOSを基本ソフトとするC言語(Microsoft Visual C)にてソフトウェアを開発し試用したところ,良好な結果が得られた.しかし依然として操作性には劣ることから,同じアルゴリズムをMicrosoft Visual Basic6.0に移植し,Windowsを基本ソフトとする設計の変更について検討する必要性が示唆された.昨年度までに得られた計測装置およびデータ処理の問題に関する基礎的情報をもとに、今年度は以下の実験を行い、さらなる改良の方向性が明らかとなった。(1)非接触三次元計測分析システムによる三次元座標計測に用いていた石膏球を強度の問題からセラミック球に変更することを考案し、市販のベアリング用セラミック球の応用を試みた。その結果、反射光の散乱(収束)による精度の低下が認められたことから、サンド・ブラスターにて表面処理を施して比較的良好な結果が得られた。セラミック球は表面が硬い一方で滑りやすいため、接触式である計測点指示装置の先端を固定することが困難であるという問題が明らかとなり、改良を試みている。(2)現有の日本歯科大学式半調節性咬合器(NDU-77型)を使用した実験において、良好な結果が得られたことから、同時に正常被験者を用いた実験を開始することとした。(3)顎運動と咬合面形状の分析を行う目的で、非接触三次元計測分析システムを用いて、咬合弯曲の数学的分析手法について検討を行った。まず正中矢状面に対して垂直な円筒を左右歯列弓上に適合する方法、もうひとつは最小自乗法を応用して二次多項式を適合する方法をもちいて検討を行った。
分子シャペロンを介する歯根膜線維芽細胞における力学的刺激応答機構の解析

歯科矯正治療における不正咬合の改善は、歯に力学的刺激を負荷し、歯周組織の改造を誘導することによって行われる。このとき、歯根膜線維や血管組織へ過剰な圧縮・牽引力を負荷することにより、炎症性のストレスが加わる。この歯周組織の改造過程において、生理的・病理的なストレスに伴い、タンパク質の構造変化が起きることにより誘導される分子シャペロンが細胞を炎症性ストレスから守り、何らかの重要な機能を果たしていると考えられる。本研究では、力学的刺激による歯周組織改造機構における分子シャペロンの発現誘導を明らかにすることを目的とし以下の実験を行った。充分なインフォームドコンセントを患者に行い承認を得た上で、ヒト歯根膜を採取した。これより分離培養した継代数57代の数種類のヒト歯根膜線維芽細胞に力学的刺激を負荷した。力学的刺激を負荷した後、短時間で、細胞は伸展方向に対し垂直に再配列し、細長い形態に変化した。以後の変化は認められなかった。力学的刺激を負荷した後、細胞粉砕液を用い電気泳動用の試料を得た。電気泳動後、タンパク質の機能発現に影響を与えていると推察される分子シャペロン(HSP70およびHSP90)の経時的な変化をウェスタンブロッティング法により調べた。その結果、6時間以降有意に発現が増強したもの、および、わずかに増強したものとの2種類の発現パターンが認められた。これらより、ヒト歯根膜線維芽細胞に対する力学的刺激は、分子シャペロンのタンパク発現に影響を与える可能性が示唆された。歯に対して力学的刺激が負荷された環境下では、歯根膜腔に圧迫側と牽引側が生じる。歯周組織の改造過程では、(この炎症性の)分子シャペロンが重要な役割を果たしていると考えられる。分子シャペロンは、そのほとんどがストレスタンパク質(以下HSP)であり、生理的・病理的なストレスに伴い、タンパク質の構造変化が起こることにより誘導される。HSPは、細胞をストレスから守り、恒常性を維持する上で重要な機能を果たしていると考えられている。本研究では、力学的刺激による歯周組織改造機構における分子シャペロンの果たす役割を明らかにすることを目的とし以下の実験を行った。矯正的便宜抜歯により得られたヒト歯根膜より、分離培養した継代数57代の数種類のヒト歯根膜線維芽細胞に力学的刺激を負荷した。力学的刺激負荷後、細胞破砕液を調整し、電気泳動用の試料とした。電気泳動後、各種ストレスタンパク質の経時的なタンパク発現をウェスタンブロッティング法により調べた。その結果、HSP60とHSP70において発現の増強が観察された。今後、他のヒト歯根膜線維芽細胞においてもその発現様相について調べ、発現を増強させる各ストレスタンパク質の経時的な遺伝子発現や細胞内局在の変化を調べるとともに、そのターゲットとなるタンパク質を同定することを検討している。