hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞の形態形成に必須な多機能分子スイッチの研究

全ての真核細胞は固有の形をしており、細胞の形は生物の機能と密接に関係している。我々は今回、真核細胞のモデル系として知られる出芽酵母を用いて、低分子量GTPaseRho1pという多機能シグナル伝達因子を中心に「細胞の形態形成」の研究を行った。特に、Rho1pの標的酵素のひとつである細胞壁合成酵素がダイナミックに細胞膜上を移動し、アクチンの重合と連動して出芽部分の細胞膜上を移動することを発見した。グルカン合成酵素が細胞膜上を移動できなくなると均一な細胞壁を形成できなくなり、異常な細胞壁を形成することを見い出した。こうして、細胞壁合成の場が細胞膜上を移動していることを初めて証明し、その動くことの生理学的意義を示すことができた。一方、細胞壁合成酵素の上流で働く制御因子として、Rho1p修飾酵素、スフィンゴ脂質、膜内在性の新規タンパク質等を解析し、これらが1,3-β-グルカン合成酵素の活性調節に直接関与することを明らかにした。さらにRho1pの多機能性の遺伝学的実証を、遺伝子内相補という遺伝学的な現象の解析から行った。rho温度感受性変異株は2種類あり、rho1AグループはPkc1pの活性化に、rho1BグループはFks1p/Fks2pの活性化にそれぞれ欠損を持っていることが明らかになった。以上のように、Rho1pという分子スイッチが多機能タンパク質として細胞の形態形成に必須な働きをしている点に注目し、真核細胞に普遍的な細胞形態を決定する分子機序を解明することに一部成功した。高等動物のRho GTPaseのホモグロである酵母のRho1pが多機能分子スイッチとして酵母細胞の形づくりに決定的に重要な働きをしていることが明らかになってきた。今年度は、Rho1pのターゲットのひとつである1,3-β-グルカン合成酵素の生化学的、解析を行ない、Rho1pによる細胞形態形成のメカニズムの解明にせまり、特に、1,3-β-グルカン合成酵素の活性化におけるRho1pの蛋白質修飾の役割について解析した。出芽酵母のRho1pはI型ゲラニルゲラニル転移酵素により、そのカルボキシル末端にゲラニルゲラニル基が付加されることが知られている。また、I型ゲラニルゲラニル転移酵素のβサブユニットをコードするCAL1/CDC43遺伝子の変異体の一つであるcall-1株ではRho1pのゲラニルゲラニル化が特異的に阻害される事も知られている。そこで、Rho1pのゲラニルゲラニル化と1,3-β-グルカン合成酵素の活性の関係を調べてみた。まず、call-1を許容温度下で培養し、その膜分画の1,3-β-グルカン合成酵素活性を測定した。その結果、call-1では明らかな酵素活性の低下が観察された。次にRho1pのゲラニルゲラニル化が1,3-β-グルカン合成酵素の活性化とFks1pへの結合に直接関与しているか否かを、rho1-3膜分画を用いた実験系で検討した。その結果、修飾型であるGST-Rho1pQ68Lタンパク質は試験管内でグルカン合成酵素を活性化すると共に、Fks1pとも効率よく結合する事が観察された。一方、非修飾型のGST-Rho1pQ68LC206Sでは、活性化はおろかFks1pとの結合も観察されなかった。これらの結果により、Rho1pの翻訳後修飾の有無が1,3-β-グルカン合成酵素の活性に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。細胞壁は細胞外にあり、細胞内外からの圧力に抗して細胞の形態を保持している固い殻である。その固い殻がどのように合成されているかはほとんど不明であった。今回、グルカン合成酵素の触媒サブユニットFkspにGFP(Green fluorescent protein)を融合させたFks1p-GFPを作成し、生細胞における触媒サブユニットの細胞内局在を観察した。その結果、細胞壁合成酵素がダイナミックに細胞膜上を移動することを発見した。

生きた細胞中で0.5秒おきに連続で輝点を追うことにより、グルカン合成酵素は細胞膜表面を移動していることがわかった。出芽したばかりの小さな芽では、点状のシグナルが1秒間に数百ナノメーターのオーダーで動き回わっていた。その動きは決して直線的ではなく、むしろランダムな動きであった。既に細胞膜の表層近くでアクチン・パッチが同様な動きをすることが知られていること、及びアクチン・パッチとグルカン合成酵素の点状の局在は共局在していることから、アクチン・パッチの動きに連動して細胞膜上のグルカン合成酵素が移動していることが推測され、このことをアクチン・パッチの動きを止める酵母の変異株を用いて証明した。さらに、この変異株を用いることにより、グルカン合成酵素が細胞膜上を移動できなくなると均一な細胞壁を形成できなくなること、および異常な細胞壁を形成することを証明した。こうして、細胞壁合成の場が細胞膜上を移動していることを初めて証明し、細胞壁合成酵素が動くことの生理学的意義を示すことができた。出芽酵母のRho型GTPase Rho1pは、細胞の形態形成を制御する多機能性シグナル伝達因子であり、Pkc1p、Fks1p/Fks2p、Bni1p、Skn7p、Sec3p等の複数の標的タンパク質の活性を制御している。その中でもアクチン細胞骨格の制御に関与するPkc1pと、細胞壁の主要構成成分である1, 3-β-グルカン合成酵素の触媒サブユニットであるFks1p/Fks2pが細胞増殖に必須とされている。今年度は多機能情報伝達因子であるRho1pの遺伝学的研究を行い、遺伝学的にその多機能性を証明した。まず詳細なrho1温度感受性変異の遺伝学的解析を行ったところ、2つのグループ(rho1Aグループ,rho1Bグループ)の変異間で遺伝子内相補が見られた。そこで、各相補性グループのRho1p変異タンパク質がPkc1pとFks1p/Fks2pの2つの標的タンパク質の活性化をどの程度引き起こすかを生化学的、細胞生物学的手法等により調べた結果、rho1AグループはPkc1pの活性化に、rho1BグループはFks1p/Fks2pの活性化にそれぞれ欠損を持っていることが明らかになった。それぞれの欠損は変異株の表現型にも表れていた。遺伝子内相補を示す組み合わせでは、各々のグループが持つ標的タンパク質の活性の欠損を相補していた。このように、多機能性Rho型GTPase Rho1pは複数の標的タンパク質の活性化に異なるアミノ酸が関与していることが明らかになった。
記憶の多様な形成と再形成を可能にするセル・アセンブリの動的変容

すでに開発済みの複数の記憶課題、すなわち異なる音刺激対を用いた複数の条件性弁別課題を数日間にわたり次々と学習していくラットの海馬からマルチニューロン活動を記録し、異なる記憶の形成と再形成をとおして変化する神経細胞集団の発火頻度と同期発火について解析した。その結果、記憶課題IIと記憶課題IIIの学習過程(Learn1とLearn2)それぞれにおいて、記憶が形成されつつある時期でのみ一過性の同期発火を示すニューロンペアがあり、そのペアはLearn1とLearn2で異なっていた。またそれら一過性の同期発火は、記憶が形成された学習完成期にはほぼ消失した。これらの結果から、以下の仮説を提示することができた。(1)海馬で一時的に作られるセル・アセンブリ(temporary cell assembly)によって記憶が作られ、その記憶は新皮質に移されることで固定される。(2)その記憶が固定されるに伴い海馬のセル・アセンブリはリセットされ、次の新しい記憶を形成する際には異なるセル・アセンブリがまた一時的に作られる。(3)このような海馬のセル・アセンブリの柔軟なセット・リセットにより、限られた神経細胞集団により多様な記憶を次々形成することが可能となる。また、これらの仮説を検証するため、新たなアデノ随伴ウイルスを用いたオプトジェネティクス法を開発した。この方法を活用することで、海馬のセル・アセンブリの活性化により新たな記憶課題の学習が促進されることを因果的に検証することが可能となった。29年度が最終年度であるため、記入しない。1.ラットの記憶課題の決定:学習過程を見る複数の記憶課題について検討した。その結果、下記の記憶課題が実用的であることがわかり、今後活用していくことにした。(1)共通の方法である基本課題として、周波数の異なる2種類の音と左右2箇所の穴との対応を記憶する条件性弁別課題を用いる。まず基本課題として音AとBを用い、音Aが提示された時は穴Lへ反応し、音Bが提示された時には穴Rへ反応することを訓練する。(2)基本課題をラットが十分習得した後、新たな周波数を持つ2種類の音(C, D)を用いた記憶課題Iを訓練する。すなわち、音C →Lへ反応、音D →Rへ反応、という新たな音ー場所の記憶を、3日ほどの訓練で形成できるように、音CとDの周波数の差を設定する。(3)記憶課題Iを習得した後、新たな周波数を持つ2種類の音(E, F)を用いた記憶課題IIを訓練する。そして、音E →Lへ反応、音F →Rへ反応、という新たな音ー場所の記憶を、やはり3日ほどの訓練で形成できるように、2種類の音の周波数の差を設定する。(4)記憶課題IIを習得した後、記憶課題I(音C→Lへ反応、音D→Rへ反応)を12日間かけて再訓練する。2.マルチニューロン活動の記録法の決定:前年度までに開発し改良した記録方法をさらに検討した。その結果、局所的な集団を構成する神経細胞の活動をもれなく検出し、記憶課題を学習する全プロセス(約10日間)を通じ、マルチニューロン活動を記録する方法を確立した。同時に、データの収集も開始した。3.マルチニューロン活動の解析法の決定:これまで得られたデータについて多様な解析を試みた。その結果、ショットガン相関解析を中心とした解析法を確立した。また、セル・アセンブリを構成する神経細胞間の機能的結合の動的変化を同期発火に基づき正確に記述できる理論的モデルについても検討を進めた。予定通り複数の記憶課題を連続して学習させる方法を確立できた。またマルチニューロン活動の記録法と解析法もほぼ確立することができ、データも収集することができた。当初の予定通り、データの収集と解析を進める。最終的に、記憶形成過程で生じる海馬と前頭前野のセル・アセンブリの動的変化を明らかにし、記憶形成のセル・アセンブリモデルを作成する。
モバイル空間での利用に適した実世界指向インタフェースに関する研究

モバイル空間での利用に適した実世界指向インタフェースを実現するために,第3年目では1,2年目に引き続き,視線情報を日常生活で計測できる装置の実現とそれを利用したインタラクションシステムの研究を行った.具体的には,2年目で試作した計測装置の問題点である光源環境の変化に弱いという点を克服した.具体的には,赤外センサを用いた計測から,カメラを用いた計測に方式を変更し,また装置の簡素化,軽量化を実現することにより,モバイル空間での計測において重要なこれらの問題を解決することができた.さらに視線情報を長時間記録し,その解析やインタラクションでの利用方法について研究を行った.1年目で作成した何を見ていたかを視線情報に基づき判定する画像処理システムを応用し,見たものに関する注釈情報をフィードバックするシステムを作成した.視線を用いるインタラクションシステムで問題になる"ミダスタッチ問題(ただ見ているだけで「選択」されてしまうなど,意図しない動作を引き起こす周題)"を,視線の変化を計測することで解決を図った.利用者が文章を読み始めるとそれを認識し,翻訳した音声でフィードバックするという実世界指向インタフェースを実現した.明示的な指示をすることなくコンピュータによる支援をどこでも受けることができるという,本研究の目的の一部を達成したといえる.また,複合現実感技術を用いたフィードバック手法の提案も行った.歩行や運転,作業中などのモバイル空間では,視界をふさぐような視覚フィードバックは適さないため,人間の視覚特性を利用することで,行動を阻害しないフィードバックの実現を目指した.実際に視覚特性を利用する場合としない場合の比較実験を行ったところ,特性を利用した手法が行動を阻害しにくいという,有意な差が認められた.これらの研究成果により,モバイル空間での利用に適した実世界指向インタフェースの実現に貢献することができたと考えている.モバイル空間での利用に適した実世界指向インタフェースに関する研究として,本年度は,まず,常用可能な視線認識装置を用いた情報抽出を行った.このために(1)常用可能性を考慮した視線認識装置の試作,(2)視線情報による人間の日常生活での興味の抽出,の大きく2つの研究を行った.視線情報は見ている対象を指し示すだけでなく,その人の心理状態を表すことが近年の研究で分かってきており,これらの情報をモバイル空間でのインタラクションに利用する.(1)では,研究用に販売されている装置よりも精度は低いが,小型で実装することが可能な装置を試作した.また(2)では,実際に空間を撮影しながら視線を用いてその空間中の文字,顔などの物体をリアルタイムで抽出し,それを記録するシステムを作成した.さらに,心理状態として瞬目の頻度から集中度の抽出を実際に試作した装置を用いて行った.これらの情報はライフログとして記録される.モバイル環境では移動の妨げにならないインタラクション手段が必要であるため,マウスやキーボードのように手を使う方法ではなく,従来から視線の利用が検討されてきた.これまでは主に,視線を用いたポインティング手法が検討されてきたが,本研究のように視線を計測し,何を見ていて,どのような心理状態か,というコンテキスト情報をインタラクションに利用した研究は新しく,これらの情報を入力としてだけではなく,モバイル環境で情報提示に応用することも可能であると考えている.これらの研究の有意性が認められ,H.22年4月,5月にそれぞれ国際会議で発表することが決まっている.本研究では,移動や行動中など"モバイル空間"での拡張現実感(AR)技術などを用いた人間の行動支援を目的としてヒューマンコンピュータインタフェースの研究を行っている.昨年度は視線計測装置の試作と,それを用いた情報の抽出に関する研究を行った.そこで今年度は視線情報を活用するモバイル空間での情報提示技術について検討,実験を行った.移動や歩行などの行動中において,情報機器を操作,提示する方法は,従来のデスクトップにおける作業と異なる方法が必要になる.ARとは,現実環境中にあたかもそこに存在するかのように仮想情報を重畳描画する技術のことで,活発に研究が行われている.一方で近年の携帯端末などを用いたARサービスでは,提示する情報が増加するに従って,表示情報が環境を埋め尽くしてしまうという問題がある.今後モバイル環境において利用されると考えられるHead Mounted Display (HMD)を用いた場合,これらの提示情報が利用者の現実視界を完全に覆い隠してしまう.また,たとえ提示する情報が1つだけだとしても,それが利用者の行動にとって重要な部分(たとえば運転中における信号など)を覆い隠してしまうことで行動を阻害してしまう.このようなことから視界を阻害しないことがもっとも重要だと考え,視線情報と人間の視覚特性を利用し,周辺視野領域に表示することで,情報の有無を視覚の阻害なく提示し,さらに注視することで詳細情報を取得することが可能な表示方法の提案を行った.これは,Retinal Imaging Displayと呼ばれるHMDと,昨年度までに開発した視線認識装置を組み合わせ,計測した視線の位置に対して,それを阻害しない周辺視野領域に情報を提示するという技術である.なおこの手法は査読付きの国際会議Augmented Human 2011で発表し,best paperを受賞した.モバイル空間での利用に適した実世界指向インタフェースを実現するために,第3年目では1,2年目に引き続き,視線情報を日常生活で計測できる装置の実現とそれを利用したインタラクションシステムの研究を行った.具体的には,2年目で試作した計測装置の問題点である光源環境の変化に弱いという点を克服した.具体的には,赤外センサを用いた計測から,カメラを用いた計測に方式を変更し,また装置の簡素化,軽量化を実現することにより,モバイル空間での計測において重要なこれらの問題を解決することができた.

さらに視線情報を長時間記録し,その解析やインタラクションでの利用方法について研究を行った.1年目で作成した何を見ていたかを視線情報に基づき判定する画像処理システムを応用し,見たものに関する注釈情報をフィードバックするシステムを作成した.視線を用いるインタラクションシステムで問題になる"ミダスタッチ問題(ただ見ているだけで「選択」されてしまうなど,意図しない動作を引き起こす周題)"を,視線の変化を計測することで解決を図った.利用者が文章を読み始めるとそれを認識し,翻訳した音声でフィードバックするという実世界指向インタフェースを実現した.明示的な指示をすることなくコンピュータによる支援をどこでも受けることができるという,本研究の目的の一部を達成したといえる.また,複合現実感技術を用いたフィードバック手法の提案も行った.歩行や運転,作業中などのモバイル空間では,視界をふさぐような視覚フィードバックは適さないため,人間の視覚特性を利用することで,行動を阻害しないフィードバックの実現を目指した.実際に視覚特性を利用する場合としない場合の比較実験を行ったところ,特性を利用した手法が行動を阻害しにくいという,有意な差が認められた.これらの研究成果により,モバイル空間での利用に適した実世界指向インタフェースの実現に貢献することができたと考えている.
発達障害児のコミュニケーション行動の成立条件に関する研究

本年度は、コミュニケーション行動における基礎的技能として、自閉性障害の語彙獲得に焦点を当てて研究を実施した。具体的には、見本合わせ課題を通じた語彙獲得について、その促進要因を行動分析学的に検討することを目的とした事例研究を実施した。行動分析学においては、語彙獲得の基礎には、刺激等価性の成立が存在していると考えられてきている。そこで、本研究では、音声・絵・平仮名単語間の刺激等価性の成立を目的として指導プログラムの検討を、自閉性障害2名を対象に実施した。この2名の対象児は、音声→絵の関係が成立している一方で、音声・単語間の関係ならびに絵・単語間の関係が成立していなかった。そこで、次のような訓練プログラムを実施した。第一に、絵→単語の関係を形成するための直接訓練を行った(第一訓練)。第二に、1)単語が提示された後、その単語が撤去された条件で、その単語に含まれる文字を構成する課題(遅延構成反応同一見本合わせ課題)、2)文字構成に伴う音声音のフィードバック、の2つの介入(操作)を実施した(第二訓練)。その結果、絵→単語の関係を直接訓練する方法(第一訓練)では効果が十分でなかった一方で、第二訓練を実施することによって、音声・絵・平仮名単語間の関係性の成立が示された。この結果より、遅延構成反応同一見本合わせ課題の実施と、それに伴う教示フィードバックの提示が、直接訓練対象となっていない関係性(音声と平仮名の関係性、絵と平仮名の関係性)の成立を促進する可能性が示唆された。本年度は、発達障害児のコミュニケーション行動の形成について、1)言語反応型の形成、2)言語反応型の機能分析に関する研究を実施した。言語反応型の形成に関しては、刺激等価性の枠組みに基づいて、選択反応型言語と分化反応型言語の生成過程の検討を行った。具体的手続きは、3名の自閉性障害児を対象に、意味対象となる刺激(具体物・絵・写真)と言語反応型(文字・音声など)との対応関係の成立を促進する条件について見本合わせ課題を用いて検討した。その結果、見本合わせ課題における見本刺激に対応する分化反応の形成、および正比較刺激を選択したときに対応関係に基づいた分化結果を随伴させる方法が、対応関係の成立を促進することが明らかになった。言語の機能分析に関する検討については、2名の自閉性障害児を対象として、対象児童が好む遊び(「ままごと」)を使用して、その遊びに含まれる動作に付随した音声(例えば、口に果物模型を運ぶ動作に付随した「あーん」という音声)の表出を促すための指導を行った。音声表出可能になった後に、その音声に関する機能分析を行った。具体的には、音声表出に対して逆模倣フィードバックを付随する指導者とフィードバックを付随しない指導者の間で、その音声の生起頻度に違いが存在するかどうかについて検討を行った。結果として、音声フィードバックを与える指導者において相対的に高い反応生起率を示した。この結果から、音声が指導者の音声フィードバックによって維持しているオペラント反応として機能していることが明らかになった。本年度は、コミュニケーション行動の機能的使用に関する研究を中心に実施した。具体的には、社会的コミュニケーションに顕著な問題を有していた高機能自閉性障害の幼児1名を対象として、その問題を解決するための指導方法について、単一事例実験計画法に基づいて検討を行った。まずアセスメントとして、親と幼稚園教師に対する聞き取り調査、ならびに幼稚園での保育場面に関する行動観察を実施した。その結果、他の児童から嫌がられるような言動が問題とされていたことが明らかになった。具体的には、「逃げ回る相手を無理矢理追いかけ回す」「他児童が使用しているおもちゃ等を取り上げる」などであった。また勝負事については強い執着心を見せ、自分が勝てないとパニックを行うようなことも頻繁に見られた。これらの行動の機能分析を大学相談室において実施したところ、「他者からの注目」「(勝負に負けるという)嫌悪事態からの回避行動」として機能している可能性が示唆された。そこで指導プログラムとして、1)他者を賞賛する行動、2)他者を応援する行動、の2つに分けて、対象児童に対して援助しているための指導内容の検討を実施した。場面設定としては、大学指導室内において設定可能な競争的場面である「双六場面」および「リレー場面」の2場面を用いた。その結果、他者を賞賛する行動、ならびに他者を応援する行動が即座に成立した。また大学相談室だけではなく、そのような行動が幼稚園場面においても指導後に般化したことが、幼稚園教諭に対する質問紙調査で明らかになった。本研究の結果、これまで高機能自閉性障害児に対して標的とされることが少なかった、他者賞賛や他者応援が、機能分析によるアセスメント大学相談室での場面設定、および幼稚園教諭へのコンサルテーションを通じて成立することが示された。

第一に、絵→単語の関係を形成するための直接訓練を行った(第一訓練)。第二に、1)単語が提示された後、その単語が撤去された条件で、その単語に含まれる文字を構成する課題(遅延構成反応同一見本合わせ課題)、2)文字構成に伴う音声音のフィードバック、の2つの介入(操作)を実施した(第二訓練)。その結果、絵→単語の関係を直接訓練する方法(第一訓練)では効果が十分でなかった一方で、第二訓練を実施することによって、音声・絵・平仮名単語間の関係性の成立が示された。この結果より、遅延構成反応同一見本合わせ課題の実施と、それに伴う教示フィードバックの提示が、直接訓練対象となっていない関係性(音声と平仮名の関係性、絵と平仮名の関係性)の成立を促進する可能性が示唆された。
手術後の疼痛緩和と皮膚知覚低下との関連

本研究は、手術後の疼痛緩和の方法と皮膚知覚低下との関連を明らかにすることを目的として実施された。結果、Pain Visionでの評価により術後の患者の半数に皮膚知覚低下を認めた。皮膚知覚低下者の割合は術後日数の経過とともに減少した。また、Semmes-Weinstein monofilaments testで評価された知覚では、術前から皮膚知覚低下している患者が半数に上ることが明らかとなった。術前からの皮膚知覚低下が高頻度にみられることから、がんの遠隔障害の可能性が示唆された。術後の疼痛緩和による皮膚知覚低下との関連をIV-PCA単独とIV-PCAおよび硬膜外麻酔併用で検討したが、皮膚知覚低下との関連は認められなかった。【目的】本研究の目的は、手術後の疼痛緩和の方法と皮膚知覚低下との関連を明らかにすることである。【方法】対象は、上部・下部消化管および乳腺の手術を実施し、術後に疼痛緩和を行う周手術期患者とした。除外基準は、ペースメーカー装着患者、潰瘍性大腸炎患者、認知機能障害者とした。方法は、術前と術後3日間の両下肢第1足趾裏側の皮膚知覚をpain visionおよびSemmes-Weinstein monofilaments testにより評価した。その他として皮膚温や足関節のMMT等を測定した。属性については診療録よりデータ収集した。【結果】平成22年1月3月までの対象患者は59名(うち4名除外基準適合者、5名調査拒否、3名主治医より中止指示)で、調査が実施できたのは47名であった。データ入力が完了した35名分について報告する。平均年齢は63.5±11.2歳、性別(男性)54.3%、上部消化管手術17名(48.6%)、下部消化管手術8名(22.9%)、乳腺手術10名(28.6%)であった。術後の疼痛緩和方法は、Patient Controlled Analgesia(PCA:患者自己管理鎮痛法)3名(8.6%)、硬膜外麻酔2名(5.7%)、PCAと硬膜外麻酔の併用20名(57.1%)、その他10名(28.6%)であった。pain visionで評価された下肢知覚低下者は、1日目(n=28)右足14(50.0%)、左足9名(32.1%)、2日目(n=26)右足13名(50.0%)、左足10名(38.5%)、3日目(n=28)右足9名(32.1%)、左足16名(57.1%)であった。monofilaments testで評価された下肢知覚低下者は、1日目(n=29)右足5名(17.2%)、左足5名(17.2%)、2日目(n=28)右足5名(17.9%)、左足4名(14.3%)、3日目(n=28)右足6名(21.4%)、左足3名(10.7%)であった。疼痛緩和の方法別による皮膚知覚低下との関連についてはPCAの症例数が少なかったため検討できなかった。【方法】対象は、上部・下部消化管および乳腺の手術を実施する患者とした。【結果・考察】平成22年1月平成23年3月までの対象患者は263名(うち15名除外基準適合者、57名調査拒否、7名主治医より中止指示)で、調査へ同意が得られたのは184名であった。調査が実施できたのは177名であった。解析対象者は、術前および術後3日間に調査が遂行できなかった者25名を除外した159名とした。平均年齢は649±11.9歳、性別(男性)57.2%、上部消化管手術71名(44.7%)、下部消化管手術54名(34.0%)、乳腺手術33名(20。8%)であった。1名は上部・下部消化管とも同時手術であった。

術後の痔痛緩和方法は、Patient Controlled Analgesia (PCA:患者自己管理鎮痛法)18名(11.3%)、硬膜外麻酔2名(1.3%)、PCAと硬膜外麻酔の併用105名(66.0%)、その他16名(10.1%)であった。monofilaments testで評価された下肢知覚は3.61/0.4gを正常とした場合、手術前の知覚低下者は左右の両脚とも約7割を占めていた。術後3日間の知覚低下者の割合は術前と同程度であった。pain visionで評価された下肢知覚低下者は、術後3日間を通じて、左右両脚とも約3割程度であった。疼痛緩和の方法別による皮膚知覚低下との関連は認められなかった。しかしながら、術前評価におけるmonofilaments testでの下肢知覚低下者は高頻度にみられており、術後も3割程度は術前と比べて知覚が低下することから、早期離床の際の転倒予防や、早期離床困難時には褥瘡予防といった知覚低下による影響を考慮した充分な看護ケアが必要と考えられた。
大腸発酵水素の全身供給の可能性とその栄養学的役割

本研究では大腸発酵由来水素の一部が全身の組織へ移動することを明らかにするとともに、生体内へ広く供給された水素が肥満等の全身の酸化ストレス軽減に寄与することを明らかにすることを目的とした。まず大腸発酵由来水素の生体内分布を網羅的に解析し、門脈血、肝臓、腎周囲脂肪、精巣上体周囲脂肪中の水素濃度が上昇することを見出した。また、門脈を介した経路のみでは全ての組織に水素を供給しえないことを明示した。次に遺伝的肥満モデルマウスの肥満を誘発する遺伝的背景が大腸水素生成に与える影響を検討し、野生型マウスよりもフラクタンによる大腸水素生成が強く誘導されることを明らかにした。本研究の目的は大腸発酵由来水素の一部が全身の組織へ移動することを明らかにするとともに、生体内へ広く供給された水素が肥満等の全身の酸化ストレス軽減に寄与することを明らかにすることである。この目的の達成のために、大腸発酵由来水素の生体内分布を網羅的に解明し、門脈を介した経路のみでは全ての組織に水素を供給しえないことを明示した。具体的には、標準飼料または難消化性糖質のハイアミロースコーンスターチ(HAS)を20%添加した飼料をラットに与え、それぞれをC群、HAS群とし、呼気+放屁、門脈血、末梢血、肝臓、脾臓、腎臓、腎周囲脂肪、精巣、精巣上体周囲脂肪、肺、脳から含有水素量を測定した。2群間に有意な差が認められたのは、(呼気+放屁)水素排出量、腹腔内投与生理食塩水中水素濃度、門脈水素濃度、腎周囲脂肪水素量、精巣上体周囲脂肪水素量であった。門脈を経由する水素移動経路に関係するのは門脈、肝臓、肺である。一方、腎周囲脂肪、精巣上体周囲脂肪では門脈血中水素濃度よりも濃い状態で水素が含有されていることを新たに発見した。これらの脂肪組織は門脈を経由する移動経路では水素が到達しない部位である。さらに、HAS群の腹腔内投与生理食塩水中水素濃度はC群に比べ約10倍高く、大腸発酵水素は臓器を貫通、腹腔内を経由して広く全身に到達する可能性が示唆された。次に、遺伝的肥満モデルマウスを用いて大腸発酵由来水素の酸化ストレス軽減効果を確認するに当たり、肥満を誘発する遺伝的背景が大腸水素生成に与える影響を検討し、野生型マウスよりも肥満型マウスで難消化性糖質のフラクトオリゴ糖による大腸水素生成が強く誘導されることを明らかにした。これは腸内細菌叢の変化によるものであると考えられるが、肥満モデルの細菌叢でも水素生成を増強する難消化性糖質を発見できたことは、今後の肥満モデルを用いた検討において非常に有益である。本研究の目的は大腸発酵由来水素の一部が全身の組織へ移動することを明らかにするとともに、生体内へ広く供給された水素が全身の酸化ストレス軽減に寄与することを明らかにすることである。平成24年度の研究目的は大腸発酵水素の一部が全身に広く供給されることを明らかにすることであった。具体的には、5%セルロース添加飼料または難消化性糖質のハイアミロースコーンスターチ(HAS)を20%添加した飼料をラットに与え、それぞれをC群、HAS群とし、試験飼育開始14日後まで飼育した。飼育最終日には(呼気+放屁)水素排出量を測定後、麻酔下で腹腔へ3 mLの生理食塩水を投与した。30秒後に1 mLの生理食塩水を回収し、腹腔内の水素量を推測した。その後、開腹を行い、門脈血、末梢血を採取した。続いて肝臓、脾臓、腎臓、腎周囲脂肪、精巣、精巣上体周囲脂肪、肺、脳を摘出した。全てのサンプルから含有水素量を測定した。HAS群の肝臓水素量はC群に比べ増加傾向が認められた。これまでに我々が見出した門脈を経由する水素移動経路に関係するのは門脈、肝臓、肺である。さらに、HAS群の腹腔内投与生理食塩水中水素濃度はC群に比べ約10倍高かった。以上の結果から、大腸発酵水素は臓器を貫通し、腹腔内を経由して広く全身に到達する可能性が示唆された。

平成24年度の研究目的は大腸発酵水素の一部が全身に広く供給されることを明らかにすることであった。この目的の達成のために、対照食または消化性糖質のハイアミロースコーンスターチ(HAS)を20%添加した飼料をラットに与え、それぞれをC群、HAS群とし、試験飼育開始14日後まで飼育した。排出水素量、腹腔内水素量、門脈および末梢血水素濃度、脳、肺、肝臓、脾臓、腎臓、および内臓脂肪の水素濃度を測定した。末梢血では殆ど水素が検出されないにもかかわらず、内臓脂肪組織には多くの水素が蓄積されていた。また、腹腔内に投与、回収した生理食塩水には門脈血を超える多量の水素が含まれており、大腸発酵水素は臓器を貫通し、腹腔内を経由して広く全身に到達する可能性が示唆された。また、脂肪組織は他の組織に比べ水素を蓄積しやすいことが示唆された。以上の結果から、発酵水素の一部が全身に広く供給されることを明らかにするという平成24年度の研究目的は達成された。水素の大腸壁通過能に関しては平成25年度の「腹腔を介する経路の貢献度の解明」と同時に行う予定である。現在は平成25年度の計画に示した酸化ストレスモデルラットに対する難消化性糖質の効果を検討中である。平成25年度の研究目的は昨年度に明らかにした腹腔を介する水素移動経路の重要性を指摘し、その上で腹腔を介する経路によって全身に供給された水素が全身の酸化ストレスを軽減することを明らかにすることである。目的のとおり、今後は全身の酸化ストレスに対する大腸発酵水素の効果を検討していく。研究実施計画では5%セルロースまたは20%HAS飼料で14日間飼育したラットに0.2 mL/kgの四塩化炭素を経口投与することで、肝臓をはじめとした全身の酸化障害を誘発させ、大腸発酵水素の酸化ストレスに対する効果を検討する。解剖で得られた肝臓、脾臓、腎臓、内臓脂肪組織のグルタチオン濃度、過酸化脂質濃度、SOD活性を測定し、総合的な抗酸化能力を判定する。続いて腹腔を介する水素移動経路と門脈を介する水素移動経路の水素移動寄与率を検討する。本試験には結腸結紮ループおよびユッシングチャンバーを用い、門脈へ流入する水素と結腸壁を通過する水素の割合を算出する。当初の予定と比べ大きな変更は無い。平成24年度の繰越金は物品費に充てる予定である。従って、物品費962,936円、旅費100,000円、人件費・謝金80,000円、その他100,000円である。物品費は実験試薬および機器の購入に用いる。旅費は学会参加のための移動、宿泊費に用いる。人件費・謝金は投稿論文の校閲に用いる。その他は論文の投稿料金に用いる。
冠循環の代謝性血流調節機構におけるATP感受性ポタシウムチャンネルの役割

1.代謝性冠拡張はglibenclamideによって抑制される麻酔開胸犬において、glibenclamideは安静時の血行動態には影響を与えなかったが、頻拍刺激による冠血流増加を有意に抑制した。繰り返し頻拍刺激を行った実験では、頻拍による代謝性冠血流増加反応に再現性が認められた。GlibenclamideはKATP開口薬pinacidilによる冠血流増加は抑制したが、アセチルコリンや硝酸薬による冠血流増加は全く変えなかった。覚醒犬においても、glibenclamideは頻拍刺激による代謝性冠血流増加反応を抑制した。本研究において、glibenclamideが代謝性冠拡張を有意に抑制することが示された。このことは代謝性冠拡張の機序にKATPが関与することを示唆する。2.代謝性冠拡張はpinacidilによって増強するPinacidil前投与によって安静時血行動態は変化しなかっったが、denopamineによる冠血流増加は有意に増加した。Denopamineによる血行動態変化にもpinacidilは影響しなかった。Denopamineによる冠血流増加反応には再現性があった。Denopamine冠動脈内投与による冠拡張はβ1拮抗薬bisoprolol投与により完全に抑制された。選択的β2刺激による冠血流増加はpinacidilによって有意に増強した。したがって、Denopamineによる代謝性冠拡張がKATP開口薬pinacidilによって増強することが示唆された。【研究目的】心臓では酸素消費量の変化に対応して必要十分な血流量が供給されることが心臓能の維持に不可欠である。このため、冠循環には運動や心拍数増加により心筋酸素消費量が増加すると、その増加に見合うだけ冠血流量を増加させる調節機構が内在している。しかし、これらの冠循環調節の機序は未だ不明である。本研究では、冠循環の血流調節機構におけるATP-sensitive K^+channels(K_<ATP>チャンネル)の役割を明らかにすることを目的とした。【研究成果】(1)交感神経β受容体刺激よる冠血管拡張におけるK_<ATP>チャンネルの役割.非選択的B刺激薬isoproterenol(ISO)による冠血管拡張はglibenclamide5μg/min・kgにより抑制された。しかし、β遮断薬後のISOによる拡張はglibenclamideにより変化しなかった。選択的βI刺激薬denopamineによる冠血管拡張はglibenclamideによりほとんど消失した。これらの成績から、心筋β1受容体刺激による心筋酸素消費量増加に伴う代謝性冠血管拡張はK_<ATP>チャンネルを介することが推測された(Am J Physiol1994)。(2)頻拍ペーシングによる代謝性冠拡張におけるK ATPチャンネルの役割.心房ペーシングによる頻拍に伴う冠拡張はglibenclamide 1.5,5.0μg/min・kgにより用量依存性に抑制された。Nitroglycerineによる冠拡張はglibenclamideでは抑制されなかった。このことは、ペーシングによる冠拡張もK ATPチャンネルを介することが示唆された(Circulation投稿中)。1.代謝性冠拡張はglibenclamideによって抑制される麻酔開胸犬において、glibenclamideは安静時の血行動態には影響を与えなかったが、頻拍刺激による冠血流増加と有意に抑制した。2.代謝性冠拡張はpinacidilによって増強するPinacidil前投与によって安静時血流動態は変化しなかっったが、denopamineによる冠血流増加は有意に増加した。

Denopamine冠動脈内投与による冠拡張はβ1拮抗薬bisoprolol投与により完全に抑制された。選択的β2刺激による冠血流増加はpinacidilによって有意に増強した。したがって、Denopamineによる代謝性冠拡張がKATP開口薬pinacidilによって増強することが示唆された。
Dravet症候群のiPS細胞モデルにおける治療標的の選定と創薬基盤研究

Dravet症候群(DS)の病態研究ならびに創薬研究の発展に寄与するため、1患者由来iPS細胞の樹立、2アイソジェニックな人工健常コントロールiPS細胞の作製、3活動電位測定による各種神経細胞の機能的差異を検討した。本研究において、新たに3検体よりDS患者由来iPS細胞の樹立に成功した。また、1検体においては、TALEN法によるゲノム編集技術を用いてDS患者由来の人工健常コントロールiPS細胞の作製にも成功した。機能異常の有無を同定するまでには至らなかったが、次世代多電極アレイシステムを用いた神経細胞の活動電位測定に成功したため、今後、新たな創薬基盤研究への応用が可能と考えられる。てんかんの病態は長い間不明であったが、近年の分子生物学の発展に伴い、てんかんに関連した遺伝子異常が発見されるようになった。単一遺伝子の異常によるてんかんであれば、理論的にはその遺伝子異常を修復することにより、細胞レベルでの疾患関連表現型の妥当性を深めるとともに、細胞間での特性のバラつきによる差異を軽減することができる。生きている細胞の遺伝子を修復することは、かつては不可能であった。しかしながら、近年ではいくつかの革新的な分子生物学的技術により、それが可能となった。また、患者自身の細胞よりiPS細胞を作出し、そのiPS細胞から特定の神経細胞へ分化誘導することにより、従来では困難であった病変細胞を得ることでき、その病因や病態のメカニズムを研究することが可能となった。ドラベ症候群は、ナトリウムチャネルをコードする遺伝子、SCN1Aの異常により引き起こされる、単一遺伝子異常に起因した難治性のてんかんである。今回、世界に先駆けて、このドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞から神経細胞へ分化誘導することに成功した。これにより、ドラベ症候群の分子病態を明らかにすることができた。さらには、このiPS細胞を用いて、そのSCN1Aの遺伝子異常を、TALEN法を用いて修復することに成功した。今後は、遺伝子異常が修復されたiPS細胞から分化誘導した神経細胞と、健常者iPS細胞より分化誘導した神経細胞の神経活動が同じであるか等を比較し、てんかんの病態が回復しているか評価する予定である。前年度には、このiPS細胞を用いて、SCN1Aの遺伝子異常をTALEN法により修復することに成功した。今年度は、さらに健常人由来iPS細胞にSCN1Aの同遺伝子変異を導入し、アイソジェニックラインの作出に成功した。現在は、これらのアイソジェニックiPS細胞由来のGABA作動性神経細胞の神経活動を比較し、てんかんの病態が解析可能であるか電気生理学的に評価を行っている。信頼性の高い実験系を確立するために、アイソジェニックなiPS細胞の樹立に成功した。アイソジェニックなiPS細胞でドラベ症候群と健常対照を比較するため、健常対照iPS細胞にドラベ患者で発見されたSCN1A遺伝子異常をTALNE法によるゲノム編集システムを利用して導入することに成功した。これと相対して、ドラベ症候群から樹立したiPS細胞のSCN1A遺伝子異常をTALNE法によるゲノム編集システムを利用して修復することに成功しており、現在は樹立した細胞の全ゲノムを解析中である。iPS細胞から神経幹細胞を経て成熟な神経細胞への分化誘導を行った。分化神経幹細胞の多くが免疫細胞化学的にFoxG1陽性およびNkx2.1陽性を示したことから、標的となるMGE由来の神経幹細胞へ誘導されたことが示された。系譜決定した神経幹細胞を最終分化のために数週間以上分化成熟培養を行い、神経細胞へ分化させたところ、神経細胞マーカーであるβIII-tubulinとNeuN発現を検出した。また、それらの細胞の大半がGABA陽性およびGAD65/67陽性を示し、MGE由来のGABA作動性の抑制性神経であることを確認した。GABA作動性神経のサブタイプを確認したところ、大半の細胞がCalbindin陽性とSomatostatin陽性を示し、CalretininとParvalbuminの発現は見られなかった。分化誘導に成功したヒトiPS細胞由来のGABA作動性神経細胞において、より成熟度の高い細胞を選別するためにSCN1A発現細胞のレポーターを用いた。Nav1.1発現のGABA陽性な神経細胞を30-35日間培養した後、電流固定によるカレントクランプ法を用いて脱分極電流刺激を加えると、微弱ながら活動電位の応答を確認することができた。

てんかんの病態は長い間不明であったが、近年の分子生物学の発展に伴い、てんかんに関連した遺伝子異常が発見されるようになった。単一遺伝子の異常によるてんかんであれば、理論的にはその遺伝子異常を修復することにより、細胞レベルでの疾患関連表現型の妥当性を深めるとともに、細胞間での特性のバラつきによる差異を軽減することができる。生きている細胞の遺伝子を修復することは、かつては不可能であった。しかしながら、近年ではいくつかの革新的な分子生物学的技術により、それが可能となった。また、患者自身の細胞よりiPS細胞を作出し、そのiPS細胞から特定の神経細胞へ分化誘導することにより、従来では困難であった病変細胞を得ることでき、その病因や病態のメカニズムを研究することが可能となった。ドラベ症候群は、ナトリウムチャネルをコードする遺伝子、SCN1Aの異常により引き起こされる、単一遺伝子異常に起因した難治性のてんかんである。今回、世界に先駆けて、このドラベ症候群の患者より樹立したiPS細胞から神経細胞へ分化誘導することに成功した。これにより、ドラベ症候群の分子病態を明らかにすることができた。さらには、このiPS細胞を用いて、そのSCN1Aの遺伝子異常を、TALEN法を用いて修復することに成功した。当研究課題による補助事業期間内での研究成果についての論文作成中であり、今年度中での投稿予定である。計画と同様にドラベ症候群のiPS細胞における遺伝子修復をTALEN法により成功することができた。知りうる限り、ドラベ症候群のiPS細胞の遺伝子修復を行い神経活動を詳細に調べた研究例は他に報告がない。これにより、本研究の最終目的である、ドラベ症候群患者における真の細胞分子病態の解明へ大きく近づいたことになった。さらにTALEN法を用いることで、逆に健常者由来のiPS細胞にドラベ症候群で見られる任意の遺伝子異常の導入が可能であることを意味しており、希少疾患であるドラベ症候群の患者よりiPS細胞を樹立することなく、様々な遺伝子異常によるドラベ症候群の病態研究が行えるようになったと言える。また、新たにドラベ症候群iPS細胞株を3ライン樹立した。現在、当研究室には健常iPS細部株3ライン、ドラベ症候群iPS細胞株4ライン、ドラベ症候群iPS細胞の遺伝子修復細胞1ラインを保有している、これらの細胞株を用いて電気生理学的な自発活動測定を行い、ドラベ症候群由来抑制性神経細胞の発火頻度が健常コントロールより低下していることを見出した。
不確定状況における意思決定ヒューリィスティックの構造的モデル

本研究は、対人関係に関する不確定状況の1つとして、囚人のディレンマや社会的ディレンマを含むN人対等ゲームの枠組みのゲーム状況を取り上げ、そのディレンマの特徴と選択反応としての意思決定ヒューリスティックスの関係をN人対等ゲームの観点から整理することを目的として、様々なゲーム状況における選択基準の整理分類を行った。ゲーム課題の質問紙として、2選択肢線形利得関数のN人対等ゲームΓLと2区間2選択肢区間内定値利得関数のゲームΓsのすべての基準ゲームそれぞれ39種類(1端点水準から4端点水準までのCC、CI、CD、II、DD、IDの各群の全ゲーム)合計78種類を具体的な得点で表現した利得表を提示した。また、ゲーム状況における参加プレイヤーの人数設定の硬化をみるために、N=3とN=11の2条件を設定した。結果は、(1)被験者の選択反応、(2)当該選択の難易度、(3)被験者自身が記述した選択理由、の3点に分けられ、ディレンマとコンフリクトに関係する意思決定ヒューリスティックスに関係する反応を中心に分析・整理した。本研究の特色は、限定した状況ではあるが,資源ディレンマのパラダイムによって代表される社会的ゲーム状況を含む全体的枠組みにおいて,これまで考慮の対象外とされてきた個人的意思決定ヒューリスティックスの構造を実証的に探るための基礎構造解析をおこなった点にある。資源ディレンマのパラダイムにおいて,集団の構成員は他の構成員と有限資源を共有しなければならないが,本研究では個々の意思決定が単なる数量的最大化ではなく,意思決定ヒューリスティックスの採用過程としてとらえるために必要な基礎的構造データを収集分析した。本研究の知見により、集団意思決定過程におけるヒューリスティックスの構造的分析が可能となった。本年度においては、資源ディレンマ状況において報告される具体的な意思決定ヒューリスティックスを収集整理した。用いられた資源ディレンマの状況は本研究代表者とD.Messickとの共同研究によって提案されたグループサイズ不確定性変数に基づく場面設定の3条件、すなわち、2資源3人条件10組、2資源4人条件6組、2資源5人条件6組であった。実験は個別に行われ、すべての試行数は10試行とし、各プレイヤー相互の要求量調整過程を調べるとともに、質問紙法によって被験者の用いた意思決定ヒューリスティックスを収集した。要求量の計量的側面の統計的分析をおこなった結果、役割と条件の差が統計的に有意であった。一方、得られたヒューリスティックス群を記号構造に変換するとともに、一般的な意思決定ヒューリスティックス(平等分配ヒューリスティックスなど)との相互関係を分析している。この関係分析は複数のヒューリスティックスが相互に生成ないしは誘導できるかどうかによって樹状に分類するものである。分析途中ではあるが、基本的構造は、平等性と、プレイヤーの役割(ないしは制約)の2つの次元によって意思決定ヒューリスティックのモデルが構成されるものと思われる。来年度においては、そのモデルをコンピュータに実装し、シミュレーション実験によって妥当性を検証する予定である。本年度においては,初年度(平成6年度)で整理されたゲーム場面の分類に基づいて,それぞれの場面で葛藤を生じる条件を設定し,質問紙法によるデータ収集を行い,葛藤解消のために用いられるヒューリスティックスならびに選択基準を収集整理し,最後にそれらの相互関係を分析した。質問紙で記述させる方法は初年度と同様であるが,初年度において分類した。ゲーム課題の質問紙として、2選択肢線形利得関数のN人対等ゲームΓLと2区間2選択肢区間内定値利得関数のゲームΓsのすべての基準

ゲームそれぞれ39種類(1端点水準から4端点水準までのCC、CI、CD、II、DD、IDの各群の全ゲーム)合計78種類を具体的な得点で表現した利得表を提示した。また、ゲーム状況における参加プレイヤーの人数設定の効果をみるために、N=3とN=11の2条件を設定した。したがって、課題条件は合計4条件である。結果は、(1)被験者の選択反応、(2)当該選択の難易度、(3)被験者自身が記述した選択理由、という3つに分けられ、ディレンマとコンフリクトに関係する意思決定ヒューリスティックスに関係する反応を中心に分析・整理した。選択基準に対する優先順位を整理した結果、α基準(内部性)>β基準>格差>利得和>選択肢の型>外部性、という順序性が明らかにされた。さらに、等価的ならびに排他的ディレンマの構造的特性を分析し、このようなディレンマを解決する方法がヒューリスティックスとしての選択基準によって解決される方法が示唆された。
磁気ディスク表面の潤滑膜によって形成される分子液体架橋の動特性の測定

研究計画に基づき研究を行い,以下のような結果を得た.1.装置の改良伸び方向の実験を継続したために大きな装置の改変は行わなかった.しかし,潤滑剤の膜厚が数nmの領域では,振動ノイズの影響が無視できず,実験データの再現性が得られにくい等の問題があったので,振動ノイズを分析評価して振動源を特定するとともに,これに基づいて実験装置を再構成(高性能の除振台の導入,光学系の高剛性化)して,主要ノイズ源を除去するとともに,深夜実験により外乱を大幅に低減させた.さらに,液架橋が安定して得られるように,初期押し込み荷重,引き上げ速度を最適化し,Å単位で膜厚を同定することにより,実験の再現性を高めた.これらの改良や工夫により,単分子厚さのナノ液体高分子潤滑膜の伸び量と凝着力の測定を可能にした.2.伸び方向への引き離し実験潤滑剤として単分子膜厚さのPFPE系の直鎖状液体を使用して,触針と磁気ディスク表面の間に液体架橋を形成させたまま,触針を引き上げる実験を行い,膜厚をパラメータにして,分子鎖末端の極性基の有無(極性潤滑剤/無極性潤滑剤)の影響を比較した実験,および単分子層膜厚において,極性基の有無,分子量の大小を比較した実験を行い,伸び量と凝着力を測定して,分子量,極性基の有無,膜塗布後の時間経過,膜厚との関係を測定した.3.実験から得られた結果極性/無極性に関わらず,膜厚の増大とともに伸び量は増大すること,また極性潤滑剤では初期膜厚によらず時間の経過とともに伸び量が減少することなどを明らかにした.次に,無極性潤滑剤において,接触力は膜厚,分子量にかかわらず潤滑剤なしの場合と同等であることを確認した.最後に,極性潤滑剤において,接触力は2分子層膜厚までは潤滑剤なしの場合の半分程度と小さく,膜厚の増大とともに増加することを確認した.研究計画に基づき研究を行い,以下のような結果を得た.1.装置の改良実験装置に水平方向のアクチュエータを導入する場合に,必要となる変位量などを較正するために,レーザー光てこを使用した二次元の変位センサを製作した.これを用いて,レーザー光干渉による変位量との較正を行う予定である.2.外部振動の除去微小なカンティレバー触針の振動に混入する外部振動の影響のために,20nm以下の振動の測定が困難であったが,特定の振動の減衰に効果的と考えられるアクティブ制御の除振台を導入した.除振台の上面の面積が限られているため,実験装置の配置方法などを工夫したところ,除振台を使用せずに,外部振動の影響の低減効果が得られた.原因は不明であるが,アクティブ除振台を使用することでさらに外部振動の影響を低減できるものと考えられる.3.画像処理ソフトウェアの改良カンティレバーのたわみ・ねじれに対応したプログラムを作成した.今後検証と改良を進める予定である.4.伸び方向の振動特性の測定実験液体潤滑剤を塗布した磁気ディスク表面と接触させたダイヤモンド触針を引き上げ,潤滑剤による液架橋を維持したまま,液架橋を多段駆動により減衰振動させ,潤滑剤の初期膜厚と分子量を変化させて,液架橋の減衰係数とばね定数を測定した.液架橋が破断するまで引き上げる実験を行ったことで,破断の前の特徴的な現象を連続的に測定することに成功した.また,カンティレバーの過渡振動から,凝着力を直接求める動的凝着力モデルを導入し,膜厚依存性と速度依存性を測定した.動的凝着力モデルは従来モデルでは困難であった分離直後と破断直前の非線形性の強い領域についても,凝着力の変化を連続的に求めることができることを確認した.また,接触力は膜が厚いと大きくなり,液架橋のばね定数の絶対値が速度の増大につれて微増することを確認した.研究計画に基づき研究を行い,以下のような結果を得た.1.装置の改良伸び方向の実験を継続したために大きな装置の改変は行わなかった.しかし,潤滑剤の膜厚が数nmの領域では,振動ノイズの影響が無視できず,実験データの再現性が得られにくい等の問題があったので,振動ノイズを分析評価して振動源を特定するとともに,これに基づいて実験装置を再構成(高性能の除振台の導入,光学系の高剛性化)して,主要ノイズ源を除去するとともに,深夜実験により外乱を大幅に低減させた.さらに,液架橋が安定して得られるように,初期押し込み荷重,引き上げ速度を最適化し,Å単位で膜厚を同定することにより,実験の再現性を高めた.これらの改良や工夫により,単分子厚さのナノ液体高分子潤滑膜の伸び量と凝着力の測定を可能にした.2.伸び方向への引き離し実験潤滑剤として単分子膜厚さのPFPE系の直鎖状液体を使用して,触針と磁気ディスク表面の間に液体架橋を形成させたまま,触針を引き上げる実験を行い,膜厚をパラメータにして,分子鎖末端の極性基の有無(極性潤滑剤/無極性潤滑剤)の影響を比較した実験,および単分子層膜厚において,極性基の有無,分子量の大小を比較した実験を行い,伸び量と凝着力を測定して,分子量,極性基の有無,膜塗布後の時間経過,膜厚との関係を測定した.3.実験から得られた結果極性/無極性に関わらず,膜厚の増大とともに伸び量は増大すること,また極性潤滑剤では初期膜厚によらず時間の経過とともに伸び量が減少することなどを明らかにした.

次に,無極性潤滑剤において,接触力は膜厚,分子量にかかわらず潤滑剤なしの場合と同等であることを確認した.最後に,極性潤滑剤において,接触力は2分子層膜厚までは潤滑剤なしの場合の半分程度と小さく,膜厚の増大とともに増加することを確認した.