hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鼓膜および膜迷路の力学的特性に関する研究

膜迷路は強度が非常に弱い点、測定条件を特別にしなければならなかった点など困難はあったが、測定は施行でも、結果は学会発表した。以上の検索に際し、測定をより精密に行うためにはミクロテンションテスタ-を改良した方が良い点がいくつか発見されたため、現在検討中である。またこの結果を実際の臨床にどのように応用していくかについても考察中である。モルモット鼓膜・ヒト鼓膜の正常例の力学的性質を検討した。モルモット鼓膜では、放射状線維に平行に引張した方が直角に引張するより約8.8倍強いこと、引張方向を放射状線維に直角〓し、引張速度を変化させても強さは変化しないこと、鼓膜を前方・下方後方と分けた場合に各部位において強度に有意差が認められないことが判明した。また引張方向を放射状線維に平行に設定すると、鼓膜後方が前方に比較すると有意に強いこと(P<0.01)が判った。また以上の測定をホルマリン固定と新鮮組織で施行した場合、新鮮組織の方が強くなっていた。ヒト鼓膜はホルマリン固定で測定したが、破断限界値が放射状線維に直角方向で1.06kgf/mm^2、平行方向で1.99kg/mm^2であり、両方向の強度の比は1.9倍とモルモットより小さかった。鼓膜の変形を円柱もしくは球形と仮定し、計算式をたてた。これに破断限界値、曲率半径、鼓膜の膜厚を代入し、破断に要する圧力を計算した。ヒト鼓膜の新鮮組織の強度はモルモット値より推定した。推定値は放射状線維に直角方向が2.56kgf/mm^2,平行方向は3.28kgf/mm^2とした。また鼓膜は常に放射状線維に直角方向の強厚が平行方向に比較して弱いため計算には直角方向の破断限界値を用い、鼓膜の膜厚は変形過程で変化しないと仮定した。以上より、ヒト鼓膜の破断に要する最小圧力は20.5gf/mm^2(2.05気圧)となった。現在はこの理論を臨床に応用し、外傷性鼓膜穿孔の介達性外傷による鼓膜穿孔の起点を考案中である。滲出性中耳炎症例の鼓膜と正常鼓膜の厚さを開理組織学的標本について計測し比較検討した。ヒトにおいて緊張部では2倍以上の厚さを示したが、弛緩部ではこれら病耳の鼓膜は3倍近く肥厚していた。滲出性中耳炎鼓膜では上皮下に腫脹肥厚があり固有層における分化した線維構成そのものが厚みを増すわけではないので、強度にはどのような影響が生じるか関心が持たれた。膜迷路は鼓膜に比べて遥かに微細で引張試験機で測定するには多くの技術的困難がある。カエル・モルモットにおいては半規管を用ちい、ヒトについては膜迷路の各部位を取出して引張強度の計測を施行した。ヒト膜迷路で新鮮なものに換算した結果は球形嚢膜36.33gf/mm^2,ライスネル膜49.75gf/mm^2,卵形嚢膜90.79gf/mm^2,半規管165.63gf/mm^2であった。これらは引張試験における破断限界である。これらの値を内圧によって膜の破断を来たす圧に換算すると次のようになる。球形嚢膜は64.0mmHg,ライスネル膜106.7ー142.2mmHg,P形嚢膜210.6mmHg,半規管1992.8mmHgとなった。球形嚢膜を理論的に破断させ得るこの値は、ヒトの小動脈圧とされる40ー85mmHgに匹敵する。つまり球形嚢内に小動脈が破れる出血を生じただけで球形嚢膜は破綻する。同じく内リンパ腔の内圧は球形嚢膜を破断させる圧64.0mmHg以上には上昇する可能性はないことが判明した。このような球形嚢破裂の内体は剖検例からの実際の内耳病理組織からも発見することができた。
高い把持性能を有する長く柔軟な指をもつ軟性内視鏡用細径鉗子

本研究の目的は,軟性内視鏡用細径鉗子による表面が滑りやすい大きな臓器の安定した把持を可能とする機構として,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な長く柔軟な指をもつ把持機構と,その指の長さと把持力の間のトレードオフを克服する柔軟指の受動的変形様相制御機構の設計を検討し,開閉量,対象物への接触面積,最大把持力,および管路内収納状態での曲げ性能を評価した両機構の最適構造条件を明らかにすることである.本年度は,前年度に精度良く製作することができなかった設計仕様を満たす幅2mmの柔軟把持鉗子および曲げ性能を評価するための実験装置を製作し,柔軟把持鉗子の曲がり管路内通過性能評価実験を行った.柔軟把持鉗子の把持機構は,柔軟把持指,把持指ホルダ,操作用ワイヤから構成される.細長い柔軟把持指の製作は,加工精度を考慮し,ワイヤーカットされた弾性薄板をプレス成形することにより行った.細径な把持指ホルダの製作は,ステンレス鋼を微細切削することにより行った.操作用ワイヤは市販のステンレスワイヤを用いた.柔軟把持鉗子は,製作された把持機構を市販の細径なステンレス製コイルばねの端部に取り付けることにより製作した.軟性内視鏡の細径な鉗子用管路は,柔軟把持鉗子が曲がり管路内を通過する様子を外部から撮影できるよう,市販の透明なウレタンチューブ(内径3.48mm)で模擬した.柔軟把持鉗子の曲がり管路内通過性能は,カメラで撮影した画像を解析することにより行った.本研究の目的は,軟性内視鏡用細径鉗子による表面が滑りやすい大きな臓器の安定した把持を可能とする機構として,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な長く柔軟な指をもつ把持機構と,その指の長さと把持力の間のトレードオフを克服する柔軟指の受動的変形様相制御機構の設計を検討し,開閉量,対象物への接触面積,最大把持力,および管路内収納状態での曲げ性能を評価した両機構の最適構造条件を明らかにすることである.本年度は,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な柔軟把持機構の設計の検討として,柔軟把持機構の弾性大変形解析を行い,数値シミュレーションを通じて以下の3つを明らかにした.1.細い鉗子用管路内へ収納可能な柔軟把持機構の幾何学的条件の解明のため,細径管内への収納シミュレーションを行い,細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の形状,寸法,および幾何学的境界条件のクラスを明らかにした.2.細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の幾何学的条件のクラスに対し,臓器を模擬した対象物の把持シミュレーションを行い,柔軟把持機構の幾何学的条件と把持性能との関係を明らかにした.3.細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の幾何学的条件のクラスに対し,曲がり管路内通過シミュレーションを行い,柔軟把持機構の幾何学的条件と細く長い管路を通過するための収納状態での曲げ性能との関係を明らかにした.以上の結果から,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な柔軟把持機構の構造と性能の関係を明らかにした.当初の研究計画である「細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の構造と性能の関係の解明」をおおむね完了した.本研究の目的は,軟性内視鏡用細径鉗子による表面が滑りやすい大きな臓器の安定した把持を可能とする機構として,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な長く柔軟な指をもつ把持機構と,その指の長さと把持力の間のトレードオフを克服する柔軟指の受動的変形様相制御機構の設計を検討し,開閉量,対象物への接触面積,最大把持力,および管路内収納状態での曲げ性能を評価した両機構の最適構造条件を明らかにすることである.本年度は,柔軟把持機構の指の長さと把持力の間のトレードオフを克服する柔軟指の受動的変形様相制御機構の設計の検討として,以下の4つを明らかにした.1.対象物把持後の柔軟指の大変形様相を外部から受動的に制御する受動的変形制御要素の配置と柔軟把持機構の性能との関係解明のため,対象物の把持シミュレーションを行い,柔軟把持機構の性能向上と細径管内への収納を可能とする受動的変形様相制御機構の構造的制約条件を明らかにした.2.本年度に得た変形様相制御機構の構造的制約条件と柔軟把持機構の性能の関係の結果に基づき,細径管内へ収納可能な受動的変形様相制御機構の最適構造条件を明らかにした.3.前年度に得た柔軟指の大変形シミュレーションによる結果の検証のため,柔軟把持機構の試作を行い,シミュレーション結果の妥当性を明らかにした.4.本年度に得た受動的変形様相制御のシミュレーションによる結果の検証のため,受動的変形様相制御機構の試作を行い,シミュレーション結果の妥当性を明らかにした.柔軟把持機構の管路内収納状態での曲げ性能を評価するための実験装置の設計完了が遅れたため.本研究の目的は,軟性内視鏡用細径鉗子による表面が滑りやすい大きな臓器の安定した把持を可能とする機構として,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な長く柔軟な指をもつ把持機構と,その指の長さと把持力の間のトレードオフを克服する柔軟指の受動的変形様相制御機構の設計を検討し,開閉量,対象物への接触面積,最大把持力,および管路内収納状態での曲げ性能を評価した両機構の最適構造条件を明らかにすることである.

本年度は,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な柔軟把持機構の設計を目的としてこれまでに行った柔軟把持鉗子の曲がり管路内通過シミュレーションの結果の妥当性を検証するため,柔軟把持鉗子および曲がり管路を製作し,柔軟把持鉗子の曲がり管路内通過性能評価実験を行った.柔軟把持鉗子の把持機構は,柔軟把持指,把持指ホルダ,操作用ワイヤから構成される.細長い柔軟把持指の製作は,加工精度を考慮し,ワイヤーカットされた弾性薄板をプレス成形することにより行った.細径な把持指ホルダの製作は,ステンレス鋼を微細切削することにより行った.操作用ワイヤは市販のステンレスワイヤを用いた.柔軟把持鉗子は,製作された把持機構を市販の細径なステンレス製コイルばねの端部に取り付け,取り付け部を熱収縮チューブでコーテングすることにより製作した.軟性内視鏡の細径な鉗子用管路は,柔軟把持鉗子が曲がり管路内を通過する様子を外部から撮影できるよう,市販の透明なウレタンチューブで模擬した.柔軟把持鉗子の曲がり管路内通過性能は,カメラで撮影した画像を解析することにより行った.細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の構造と性能の関係の解明を目的として,以下のことを明らかにした.細い鉗子用管路内へ収納可能な柔軟把持機構の幾何学的条件の解明のため,細径管内への収納シミュレーションを行い,細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の形状,寸法,および幾何学的境界条件のクラスを明らかにした.細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の幾何学的条件のクラスに対し,臓器を模擬した対象物の把持シミュレーションを行い,柔軟把持機構の幾何学的条件と把持性能との関係を明らかにした.細径管内へ収納可能な柔軟把持機構の幾何学的条件のクラスに対し,曲がり管路内通過シミュレーションを行い,柔軟把持機構の幾何学的条件と細く長い管路を通過するための収納状態での曲げ性能との関係を明らかにした.把持シミュレーションの結果の検証のため,柔軟把持指の試作を行い,シミュレーション結果の妥当性を明らかにした.曲がり管路内通過シミュレーションの結果の検証のため,柔軟把持鉗子および曲がり管路内通過性能評価のための実験装置を製作し,シミュレーション結果の妥当性を明らかにした.細径管内へ収納可能な受動的変形制御機構の構造と性能の関係の解明を目的として,以下のことを明らかにした.対象物把持後の柔軟指の大変形様相を外部から受動的に制御する受動的変形制御要素の配置と柔軟把持機構の性能との関係解明のため,受動的変形様相制御シミュレーションを行い,柔軟把持機構の把持性能向上と細径管内への収納を可能とする受動的変形様相制御機構の構造的制約条件を明らかにした.変形様相制御機構の構造的制約条件と柔軟把持機構の性能の関係の結果に基づき,細径管内へ収納可能な受動的変形様相制御機構の最適構造条件を明らかにした.受動的変形様相制御シミュレーションの結果の検証のため,受動的変形様相制御機構の試作を行い,シミュレーション結果の妥当性を明らかにした.本研究の目的は,軟性内視鏡用細径鉗子による表面が滑りやすい大きな臓器の安定した把持を可能とする機構として,軟性内視鏡の細く長い鉗子用管路を通過可能な長く柔軟な指をもつ把持機構と,その指の長さと把持力の間のトレードオフを克服する柔軟指の受動的変形様相制御機構の設計を検討し,開閉量,対象物への接触面積,最大把持力,および管路内収納状態での曲げ性能を評価した両機構の最適構造条件を明らかにすることである.
成体脳新生ニューロンのシナプス結合様式の解明

生後脳の海馬と嗅球における、ニューロン新生の機能的意義の一端が明らかになった。海馬の生後二ューロン新生の破綻が精神疾患や発達障害の病態に関与している可能性がある事や、嗅球の生後二ューロン新生が嗅覚神経回路可塑性に積極的に関与している事が明らかになった。今後は、ニューロン新生の発達障害や神経回路可塑性との関与について、神経回路レベルでのより詳細な理解に繋げたいと考えている。グルタミン酸作動性ニューロンに特異的に発現するVGLUTl遺伝子にloxP-Stop-loxP-TeNT配列をノックインマウスを樹立し、このマウスとNestin-CreERマウス及び、pmGFAP-Creマウスを交配し、海馬の新生ニューロン特異的にEGFP-TeNTの発現が誘導できる事を確認した。また、新生ニューロン特異的にChR2やeNpHRを発現できるような遺伝子改変マウスを作製し、これらのマウスをスライスパッチクランプ実験にて評価した。また、海馬特異的に生後脳新生ニューロンを機能阻害したモデルマウスの行動解析実験を行った。このマウスは、集中困難・他動・衝動性の向上など、注意欠陥多動性障害(ADHD)様の表現型を示した事から、生後ニューロン新生の破綻と発達障害の関与について、新たな可能性を提示できた。嗅球特異的に生後脳新生ニューロンを機能阻害したモデルマウスの行動解析実験を行った。このマウスは匂い反転学習に障害が見られた事から、柔軟な匂い学習・記憶に生後新生ニューロンが重要な役割を担っている事が明らかになった。また、Mitral cellの反回・側方抑制の形成・維持にも、生後ニューロン新生が必須の役割を担っている事を明らかにした。論文投稿を行い、現在リバイス投稿にむけて追加実験中である。また、機能性ニューロン群を遺伝子操作する事が可能な遺伝子改変マウスを樹立した。改変型Arcpromoter制御下に、不安定化FLPoRTT2を発現するようなTgマウスを作成し、ライン選択を行った。この内、3ラインはタモキシフェン投与依存的に、機能性ニューロン群に特異的に遺伝子組換えを誘導できる事が明らかになった。現在、これらのマウスの全脳マッピングの実験系を立ち上げ中である。生後脳・成体脳の神経幹細胞や新生ニューロン特異的に遺伝子操作を行う事ができるマウスモデルを作製した。具体的にはタモキシフェン投与依存的に、神経幹細胞特異的にCreの組換え活性を誘導できるトランスジェニックマウスを樹立した。また、Creの組換え依存的にシナプス放出を阻害する神経毒素であるTeNT遺伝子を発現するようなコンストラクトを、VGLUT1の遺伝子座にノックインしたマウスを作製した。これらの遺伝子改変マウスを交配する事で、生後脳海馬ニューロン新生を特異的に阻害する事が可能になった。今後、これらの遺伝子改変マウスを交配し、行動解析を行う事で、記憶•学習などの高次脳機能や、発達障害や精神疾患の発症・病態と、ニューロン新生の関係について評価を行う。現在の所、嗅覚情報と報酬の関連学習には生後脳海馬ニューロン新生の関与は少ないが、ワーキングメモリーや情動の制御に生後脳海馬ニューロン新生が積極的に関与しているという予備データを得ている。生後脳・成体脳の海馬と嗅球における、ニューロン新生の機能的意義の一端が明らかになった。海馬・生後脳ニューロン新生阻害マウスは、顕著に活動性の増加が観察された。また、衝動性の亢進とともに、ワーキングメモリーの障害が確認された。また、嗅球の生後脳・新生ニューロンを特異的に阻害したマウスでは、柔軟な嗅覚関連学習が損なわれている事が明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。神経発生学26年度が最終年度であるため、記入しない。予定通り、遺伝子改変モデルマウスを作成し、生理学的解析および行動解析を推進できている。研究の推進に必須な、モデルマウスの開発は順調に完了し、現在その解析段階に入っている。今後の生理学的解析や行動学的解析を通じて、生後脳ニューロン新生の機能的意義について、新規知見が得られると期待される。引き続き、作成した遺伝子改変モデルマウスの生理学的解析および行動解析を推進する。海馬・歯状回のニューロン新生を、特異的に阻害できる新たな遺伝子改変モデルマウスを作製し、生理学・病理学・行動学的解析を行う事で、ニューロン新生の発達障害や精神疾患への関与を解明する。

具体的には、自発活動性、不安様行動、他のマウスとの相互作用を中心とした社会性を調べる行動解析テストを行う。またポーソルト強制水泳テストやtail suspension testなどのうつモデルの行動解析テストや、統合失調症の患者で有意な低下が報告されているプレパルスインヒビションの判定も行う。また、認知能力への影響を確認するため、ワーキングメモリーや空間記憶を判定するラディアル迷路やバーンズ迷路を用いた記憶・学習課題も行う。さらに、発達障害や精神疾患の患者では睡眠障害が高頻度に観察される事から、脳波と筋電図の測定やホームケージでの活動測定を行うことで、睡眠リズムへの影響の有無を観察する。これらの様々な行動解析を行うことで、海馬のニューロン新生の阻害と、行動の変化がどのように関連しているかを多面的に観察する事が可能になる。26年度が最終年度であるため、記入しない。生理学的解析および行動解析を推進するために必要な物品費・旅費・人件費として使用する。
運動中の筋糖取り込み率を中心とした運動抵抗性メカニズムの解明

現在、運動中の肝糖放出率・骨格筋糖取り込み率の測定のための、グルコースの安定同位体の注入量の検討を行っている。一般的に、運動中はグルカゴンやカテコラミンの作用により、肝糖放出が増加し、その分、骨格筋糖取り込みも増加するので、血糖値は一定となる。どちらかのバランスが崩れると血糖は上昇し、運動抵抗性を示すこととなる。また、健常者における片足への血流は安静時には300-500ml/min程度であるが、エルゴメーターによる中強度の運動中においては5,000-6,000ml/min程度まで上昇する。そのため、全身の血流量も変化することが予測され、安定した運動中の肝糖放出率・骨格筋糖取り込み率の測定には、グルコースの安定同位体の濃度がある程度一定である必要がある。そのため、運動強度や負荷時間により、グルコースの安定同位体の注入速度を変化させる必要がある。その他の測定項目である、エルゴメーターによる最大酸素摂取量の測定、インピーダンス法またはDXAによる体重、体組成の測定、グルコースの安定同位体を使用した安静時の内因性糖産生の測定と2ステップ高インスリン正常血糖クランプによる臓器別インスリン感受性の測定、インスリンクリアランスの測定、1H-MRSによる肝細胞内脂質・骨格筋細胞内脂質の定量、内臓脂肪面積・皮下脂肪面積の測定に関しては、他の研究で継続して行っており、安定して測定できているため、問題ないと考えられる。また、現在までの結果を踏まえて、研究遂行のためのプロトコールを作成中である。現在、運動中の肝糖放出率・骨格筋糖取り込み率の測定のための、グルコースの安定同位体の注入量の検討に苦慮している。グルコースの安定同位体の濃度の測定は、採血検体を処理した後に、高速液体クロマトグラフィーで測定しているため、研究から解析までの時間がかかってしまうことも原因の一つと考えられる。運動中のグルコースの安定同位体の注入量の検討を行い、被検者のリクルートを行い、研究を進めていく。運動中の肝糖放出率・骨格筋糖取り込み率の測定が難しい場合は、運動を行った後に、内因性糖産生の測定と高インスリン正常血糖クランプを行うなどして打開策を練るようにして研究を進めていく。
ニューラルネットを用いたマイクロ弾性ロボットアーム制御システムの開発

本研究では,マイクロロボットアーム制御システム開発のためにニューラルネットワークを用いたマイクロロボットアームの先端位置追従制御系について理論解析とその実験を行い,提案したコントローラの有効性とその妥当性について検討を行った.本研究で得られた新しい知見と成果を列記すると以下の通りである.(1)高分子圧電素子を用いたマイクロロボットアームを試作し,その構造と動作原理より,数式モデルを導出し,数値解析と実験の両面よりマイクロロボットアームの基本動特性を明らかにした.(2)従来型のモーメント法を用いた誤差逆伝播法のニューラルネットワークを用いた数値シミュレーションを行い,良好な結果を得たが,このコントローラをディジタルシグナルプロセッサに実装する段階で,演算処理時間が掛かりすぎる問題点が明かとなり,実装することが不可能となった.(3)(2)の問題点を解決するために,一括修正型である「適応学習率を用いた高速逆伝播法」と「Levenberg-Marquardt法」を新規提案の「目標値補正型ニューラルネットワーク」に適用することによって,数値シミュレーション及び実験によって,その有効性を確証した.また,本制御法はアームの特性の変化にも対応可能であることを明らかにした.本研究では,マイクロロボットアーム制御システム開発のためにニューラルネットワークを用いたマイクロロボットアームの先端位置追従制御系について理論解析とその実験を行い,提案したコントローラの有効性とその妥当性について検討を行った.本研究で得られた新しい知見と成果を列記すると以下の通りである.(1)高分子圧電素子を用いたマイクロロボットアームを試作し,その構造と動作原理より,数式モデルを導出し,数値解析と実験の両面よりマイクロロボットアームの基本動特性を明らかにした.(2)従来型のモーメント法を用いた誤差逆伝播法のニューラルネットワークを用いた数値シミュレーションを行い,良好な結果を得たが,このコントローラをディジタルシグナルプロセッサに実装する段階で,演算処理時間が掛かりすぎる問題点が明かとなり,実装することが不可能となった.(3)(2)の問題点を解決するために,一括修正型である「適応学習率を用いた高速逆伝播法」と「Levenberg-Marquardt法」を新規提案の「目標値補正型ニューラルネットワーク」に適用することによって,数値シミュレーション及び実験によって,その有効性を確証した.また,本制御法はアームの特性の変化にも対応可能であることを明らかにした.高分子圧電材料は弾性的な柔らかさを持ち、衝撃にも強く、水や人体とのインピーダンス整合が図り易い特徴を備えており、マイクロメカニズムを実現する際の新しい小型化に適したアクチュエータ材料としても注目されている。さらに、現実のシステムにおいてはさまざまなタイプの外乱が考えられ、これを補償するのは容易ではない。そこで本研究においては、この特徴ある高分子圧電材料を用いてマイクロロボットを作製し、自己組織化による学習能力が注目され、各技術分野で活発に応用が検討されているニューラルネットを用いて非線形な制御対象に対してロバストな制御系を実現し、パラメータ同定などの適応能力を越えた高度な学習能力獲得ができるマイクロ弾性ロボットアーム制御システムを開発することを目的とし、今年度は、以下のような研究を行い、いくつかの有用な知見を得た。1.現在のこの分野の研究・開発状況に関する調査並びに開発システムの詳細を決定した。2.現在までに、研究代表者らが見いだしたマイクロマニピュレータモデルについて、ニューラルネットを用いた制御システムのコンピュータシミューレーションをワークステーション上のMATLABで行い、ニューラルネットを用いたコントローラを設計した。この結果より、非線形な制御対象に対して外乱に強いロバストな制御系を実現し得る見通しを得た。3.シミュレーション結果をふまえて、マイクロ弾性ロボットアームを製作した。本研究では,マイクロロボットアーム制御システム開発のためにニューラルネットワークを用いたマイクロロボットアームの先端位置追従制御系について理論解析とその実験を行い,提案したコントローラの有効性とその妥当性について検討を行った.本研究で得られた新しい知見と成果を列記すると以下の通りである.(1)高分子圧電素子を用いたマイクロロボットアームを試作し,その構造と動作原理より,数式モデルを導出し,数値解析と実験の両面よりマイクロロボットアームの基本動特性を明らかにした.(2)従来型のモーメント法を用いた誤差逆伝播法のニューラルネットワークを用いた数値シミュレーションを行い,良好な結果を得たが,このコントローラをディジタルシグナルプロセッサに実装する段階で,演算処理時間が掛かりすぎる問題点が明かとなり,実装することが不可能となった.(3)(2)の問題点を解決するために,一括修正型である「適応学習率を用いた高速逆伝播法」と「Levenberg-Marquardt法」を新規提案の「目標値補正型ニューラルネットワーク」に適用することによって,数値シミュレーション及び実験によって,その有効性を確証した.また,本制御法はアームの特性の変化にも対応可能であることを明らかにした.
キャリア教育・キャリアガイダンスにおけるデマケーションに関する実証的研究

教員免状制度「職業指導」は他の校種・教科とは異なる成立要因を持っていた。それは戦後の教員免許状の一つとして、元来中・高校の「職業指導」は教科ないしそれに準ずるものと位置づけられていた。このことは、戦後の教育理念に基づくことと同時に、戦前から独自の役割を担っており、他の教科とは異なっている。それ故にその後の教育の教育内容や卒業後の進路状況の変化によって、職業指導を機能不全とし、その機能や教育的価値は見過ごされることとなった。さらに、現代におけるキャリア教育の必要性はこれを担当する教職員の専門的能力を要請するものの、「職業指導」免許状の趣旨が活かされない状況を発生させている。初年度は中・高校教員免許状「職業指導」の現状について、免許状の発行状況や単位認定を行っている大学の講義等の免許取得に関する現況を整理した。これと相互に補完する研究課題として、第2年度である2013年度は、「職業指導」の成立時の事実経過の整理とその特徴について研究を進めた。「職業指導」は、例えば教科の内容に関連する内容構成とはなっていないなど、中・高校の他教科の免許状とは異なる側面を持っていた。このことは戦後の教員免許制度成立時からの特徴であり、一貫してその特徴を備えていたことが今年度の研究によって明らかにされた。戦後の教員免許制度及び職業指導に関する文献や史料の収集も一定程度進んでおり、当時の事実経過が整理できている。しかし、戦前期の学校における職業指導の取り組みは、教師による職業斡旋や子どもの適性等の把握など教科の学習・指導とは異なる内容と方法を持っており、一般的な教科とは位置づけが同じではない。こうした相違がありながら、戦前戦後の論議を踏まえて、結果的に中・高校の教員免許に「職業指導」を新設したことの意味は、戦後の新教育の影響を受けながらも、戦後日本固有の社会事情と学校文化の影響があったことを看取ることができる。またその一方で、「職業指導」を教科と位置づけなかったことは、その後の戦後教育の普及と定着の過程において、上級学校への進学を第一とするいわゆる学歴主義などと相まって、その存在意義を明らかにすることはできず、現在のキャリア教育への注目の時期まで機能不全となったことも事実である教員免状制度「職業指導」は他の校種・教科とは異なる成立要因を持っていた。今年度は当初の計画通り、教員免許状「職業指導」の発行状況や発行機関などに関する実証的な調査研究を行った。その結果は日本産業技術教育学会近畿支部第29回研究発表会において口頭発表し、「中学校・高等学校免許状「職業指導」に関する発行等状況の実態調査研究」(和歌山大学教育学部紀要(教育科学)第63集2013年2月)として論文にまとめた。今回の調査研究によって明らかになったことは、以下の3点である。本研究では、以下の3つの課題に関して、実証的な研究を実施し、学会発表及び大学紀要への学術論文投稿によって、その成果の一部をすでに発表している。解明できた成果は、第一に、中学校及び高等学校教員免許状「職業指導」の発行に関して、課程認定を受けている大学・学部の養成上の特徴を解明した。第二に、戦後の「職業指導」に関するの設立経緯として、中学校及び高等学校の教科・科目と免許法との関連について、その設置経緯に関する事実確認とその意義について検証した。第三に、学校のキャリア教育・キャリアガイダンスの実態調査の一つとして、高等学校の専門教育とりわけ総合学科における専門的職業に関連する分野の教育を教育課程分析を実施し、その後の進路(進学・就職等)との関連を検討した。以上の成果によって、戦後の中等教育段階において「職業指導」は、他の教科とは異なる独自の存在となっていることが明らかになった。職業教育やキャリア教育の必要性が強調される現在においては、教員免許法に規定される「職業指導」を見直し、再利用を含めた扱いが高校教育現場では有効であることが示唆される結果となった。進路指導の取り組みが現場の教員のいわゆる経験知だけに頼ることなく、教員免許法の趣旨に基づいた教育実践となることは、現代の若者の進路選択・決定に成果を上げると期待できる。この分野の専門性を高めた教員を育成するためにも、今後の進路指導・キャリア教育には、教員免許「職業指導」の活用が有効であることが解明された。職業教育学全体計画にある「職業指導」免許状の現状分析に続き、今年度は歴史的調査および分析を行うことができた。研究で解明された結果の概要は日本産業技術教育学会近畿支部第30回大会(兵庫教育大学)において「中等教育段階における教員免許状「職業指導」に関する研究」として報告済みである。また、この研究発表に基づいた内容は、論文化の手続きも進行中である。本研究のもうひとつの課題である学校におけるキャリア教育や進路指導の実態に関する調査研究に関しては、昨年度の引き続き高校等を対象として続けてきており、調査の実績は順調に積み上げてきている。すでに調査の一部は、佐藤史人「関西における職業教育第1節第3節」

『日本と世界の職業教育』(2013年法律文化社p.30-40)にまとめており、刊行済みである。以上の進捗状況から、計画通り研究が進んでいると評価する。教員免許状の1つである「職業指導」はその存在自体も知られていないように、この分野の現状を正確に調査し、実態を解明すること自体が本研究のねらいのひとつである。研究期間の初年度にこの課題・ねらいについて成果をまとめ、学会発表および論文として公刊することができたので、初年度の進捗状況は良好と判断できる。来年度は最終年度なので、これまでの個別の研究をまとめることを主な研究内容とする。そのためには、「職業指導」現在及び歴史的成立過程に関して、通史的な観点から学校のおける「職業指導」の役割と意義を解明することが課題である。さらに教員免許状「職業指導」の有り様から現代の学校におけるキャリア教育や進路指導を担う教職員の能力や「デマケーション」に関する考察を深めることが本研究の目指すところである。上記の課題を取り扱うためには、現実のキャリア教育や進路指導に実践について実証的に調査・分析をすることが必要となる。これらの作業に関してはこれまで十分に調査できておらず、今年度の重点課題として積極的に実施していく。具体的には、学校現場への訪問や聞き取り調査による教育実践の検証とこうした事例を分析するための論点整理と新たな分析視角の確立のために、学会・研究会への参加及び自主的な協議の場の設定を行い予定である。これまでの調査及び資料収集によって得られた資料・データ等に関して効率的な分析・考察を行うことが、最終年度には不可欠である。そのために当初の計画通りに、基本的なデータ処理・解析はアルバイト補助者に分担させ、効率化・短期間化をはかる。現在の状況に関して調査及びその分析が一定程度できたので、これに関連づけて以下の課題について今後取り組んでいきたい。第一に、現在の「異例」な位置づけとなった「職業指導」の教員免許状の成立の過程とその後の推移を事実に即して解明すること、である。第二に、学校における教員の職務(デマケーション)の特殊性とのその実態を解明すること、である。第三に、「職業指導」の存在意義とその役割を分析すること、である。加えて、第四として、これら3つの課題を現実の教育実践、例えば特定の高校の事例を詳細に調査・検討することを合わせて実施する。これらの課題を成し遂げることで、現代社会における職業指導やキャリア教育の社会的効用やその在り方について示唆を得るとともに、今後の職業指導やキャリア教育の具体的・実践的な活動の基本的理念を議論し、モデルを提供できるよう研究を進捗させる。年度計画にそって予定していた調査出張が本務校の校務により実施できず、年度末に予算執行ができなかった。前年度に予定していた出張の内、実施できなかったものは1つであるので、次年度の早い時期に実施する予定である。当初計画における次年度の実施には影響はない。次年度では上記3つの課題のうち特に第一の課題である「職業指導」の教員免許状の成立の過程とその後の推移を事実に即して解明することを重点に研究を進める予定である。
反射型テラヘルツ偏光顕微鏡の開発

本研究では、新しい非破壊検査技術として注目されているテラヘルツ波・イメージングについて、従来技術である「振幅」「位相」情報に加えて「偏光」情報を利用したイメージング装置を開発し、物質表面形状計測など新しい応用事例を示すことに成功した。また研究代表者が発明した回転電気光学結晶法を改良し、装置の小型化、CCDカメラを用いた高速電場ベクトルイメージング、計測エラーの評価など、実用化に向けた様々な課題を克服することに成功した。本課題の目的は、研究代表者が発明した「回転検出結晶法」による高速・高精度テラヘルツ波偏光(偏波)分析装置を用いて、反射型高精度テラヘルツ「偏光」イメージング計測技術を開発することである。すでに前年度(平成24年度)にて当該研究課題の当初計画に記した「装置開発」と「応用事例の提示」の双方について大きな成功をおさめたため、平成25年度は更に信頼性が高く、かつ使いやすい装置を目指した研究および開発を進めた。以下、平成25年度に達成した研究・開発内容を箇条書きで記す。・「回転検出結晶法」について、計測に用いる結晶内部の残留ひずみや、波長板などの光学素子の角度が計測に与える影響を調べた。その結果、多少光学素子の調整がとれていなくても、極めて正確に偏光計測ができることを理論と実験の双方で証明した。・同手法でスペクトル計測を行うときに問題となる位相整合条件の議論について、理論的および実験的な検証を行った。・同手法とCCDカメラを組み合わせた高速テラヘルツ電場ベクトルイメージング光学系の装置改善に努めた。・「回転検出結晶法」に代わる、電気光学変調器を用いた超高速テラヘルツ電場ベクトル計測装置を開発した。以上のように平成25年度は、研究代表者が発明した技術について更にその内容を深化・改善することに努めた。その結果、測定装置の信頼性評価が進み、また産業応用に適するような可搬式でかつ高速に計測が終了する装置開発に弾みをつけることができた。「偏光」情報の利用により、従来の「振幅」・「位相」の変化情報を利用したテラヘルツ・イメージング装置では捉えられなかった、表面の細かい凹凸などのイメージングを行うことが目標である。当初の研究計画では「平成24年度に装置系の開発、平成25年度に応用事例の提示」というスケジュールだったが、平成24年度末の段階で、応用事例の提示までできるほどハイスピードで研究が進行している。装置系の開発としては、時間約20分で3 cm×3 cmの空間領域のテラヘルツ電場ベクトルイメージングを可能にする光学系を構築した。応用事例としては、本イメージング計測装置を用いて物質表面の非接触凹凸観測を行った。凹凸のある試料表面に楕円偏光したテラヘルツ電磁波パルスを照射した場合、高さの違う2点から反射した電磁波の、ある決められた時刻における電場ベクトルの方向はそれぞれ異なる。この違いを精密電場ベクトル計測によって高精度計測することで試料の高さ情報を抽出する仕組みである。本手法により、既存技術の10倍の深さ分解能を持つ表面形状計測装置開発に成功した。本研究成果は産業界で大変大きな注目を集め、新聞主要紙に大きく取り上げられた。さらに、産業応用に適用しやすいように、小型の高繰り返しフェムト秒レーザーを用いた高速・高精度テラヘルツ波偏光分析装置を実現させた。「研究実績の概要」で記したように、平成24年度末の段階ですでに平成25年度までの達成目標をほぼクリアしている。従って達成度は「当初の計画以上に進展している」である。残された課題は、テラヘルツ電場ベクトルの時間波形を計測することでテラヘルツ偏光スペクトルイメージングを行うことである。技術的に困難な点は存在しないので、このまま研究を進めれば容易に達成できると考えられる。今年度はスペクトル情報を用いたテラヘルツ・エリプソメトリー・イメージング計測など、より高度なテラヘルツ偏光イメージング技術を開発していく予定である。平成24年度に繰り越した研究費は、平成25年度においてテラヘルツ・スペクトルの高精度計測装置系構築のための光学部品の購入に充てる。
新しいPET用癌トレーサーであるF-18コリンの基礎的・臨床的評価

本研究は、PET用の新しいトレーサーである^<18> F-コリンの有用性を評価するために行った。^<18>F-コリンも^<18>F-FDGも細胞周期に依存して取り込まれ、細胞分裂能力がPET画像として描出されていることが示された。歯肉癌に対する^<18> F-FDGの平均SUVは、舌癌のそれより著明に大きな値を示した。それに対し、^<11> Cあるいは^<18> Fで標識したコリンの集積は、舌癌と歯肉癌とで相違はなかった。しかも舌癌に対しては^<18> F-FDGと同レベルのSUVを示した。すなわちコリンは^<11> Cで標識しようとも^<18> Fで標識しようとも、癌細胞には集積するが顎骨浸潤には集積しないことが予測された。FDGに代わる新しいPET用トレーサーであるCholineに注目し、その腫瘍への集積特性を明らかにするために細胞レベルでの分析と臨床的な分析を行い、H21年度は次の様な成果が得られた。1.培養癌細胞の細胞周期と<18>^F-Choline集積培養癌細胞HeLaを用い、Thymidineによるダブルブロッキング法にて細胞周期同調を行った。<18>^F-CholineはG2/M期で集積増大が認められた。細胞分裂頻度が高い癌ではPET検査ではCholine集積が増大することが推測された。しかしながら、各培養フラスコでデータのばらつきが多く、さらなる実験が必要であった。2. <18>^F-コリンを用いた口腔癌のPET診断歯肉癌の6例に対し、<18>^F-Choline-PETを行えた。<18>^F-Cholineの平均SUVは5.7、FDGでは7.1(16症例)であった。症例数が少なく同一症例の比較ではないが、口腔癌では<18>^F-cholineはFDGより集積がやや低いことが予測された。^<18>FDGに代わる新しいPET用トレーサーであるCholineに注目し、その腫瘍への集積特性を明らかにするために臨床的な分析行った。特にH22年度は、^<11>Cあるいは^<18>Fで標識したCholineを用い、舌癌と歯肉癌に対する集積について^<18>FDGとの比較を行った。(1)舌癌23例、顎骨浸潤を伴う歯肉癌16例の^<18>FDG-PETを分析したところ、トレーサー集積量を示すSUVは、舌癌より顎骨浸潤を伴う歯肉癌に対し高値を示した。(2) ^<11>C-Cholineあるいは^<18>F-CholineによるPETでは、舌癌と顎骨浸潤を伴う歯肉癌に対して有意なSUVの違いは認められなかった。(3) ^<11>C-Cholineあるいは^<18>F-Cholineの舌癌に対する集積は、^<18>FDGと同程度であった。すなわちCholineの場合、^<18>Fで標識しようが^<11>Cで標識しようが、顎骨浸潤の有無による集積に違いはない。(3)以上の所見から、^<18>FDGが骨浸潤のある症例に高集積を示すのは、^<18>Fがハイドロオキシアパタイトに結合するのではなく、それ以外の間質細胞に集積するためと推測された。^<18>FDGを用いたPETでは、顎骨浸潤を伴う歯肉癌は舌癌より大きなSUVを示した。この理由には2つの可能性がある。1つは、^<18>F自身が骨の破壊によって露出されたハイドロオキシアパタイトへ吸着すること、他方は破壊された骨や腫瘍細胞に集まっている間質細胞への集積である。しかしながら、^<18>Fで標識したCholineは、舌癌に対し^<18>FDGと同等の集積を示すにもかかわらず、歯肉癌に対しては大きな違いを示さない。すなわち^<18>F自身のハイドロオキシアパタイトへの吸着の関与は少ないと思われる。これらの成績から、^<18>FDGは腫瘍細胞のみならず、骨代謝に関連するosteoblastやosteoclastなどの間質細胞へ集積することが予想される。このことから、Cholineは癌細胞のみに集積し骨に関連する細胞にはほとんど集積せず、Choline PETは^<18>FDG PETよりも正確な腫瘍領域を画像化していると推測された。現在PETの腫瘍トレーサーとして^<18>F-FDGが広く用いられている。しかし、^<18>F-FDGは糖尿病患者では集積が低下するという短所がある。

それに対しCholine製剤は細胞膜の脂質代謝亢進に伴って細胞内に取り込まれるが、血中グルコースや腫瘍細胞のグルコース代謝に関係しないと言われている。特にH23年度は、^<18>Fで標識したCholineを用い、Choline集積に対する患者の血中グルコース濃度の影響について^<18>FDGと比較した。H23年3月の東日本大震災のためサイクロトロンが故障し、研究開始が9月と遅れ対象症例は少なかったが、以下の成績が得られた。1.口腔癌患者(T2症例)に対し、^<18>F-Choline PET検査15名と^<18>F-FDG PET検査9名の腫瘍組織のSUVと空腹時血糖値を測定した。血糖値が高い状態で^<18>F-FDGを投与した場合、血中から組織への^<18>F-FDGの取り込みは血中グルコースと競合が起こり、腫瘍組織のSUVの低下を引き起こして診断に影響が生じる。今回我々は^<18>F-Choline PET検査による腫瘍のSUVと空腹時血糖値の関係を検討したが、空腹時血糖値に関わらず^<18>F-Cholineは腫瘍組織へ良好に集積し、基礎疾患として糖尿病を有する口腔癌患者に対しても有用であることが示唆された。しかしながら、今回行った^<18>F-FD GPET検査においてSUVと血糖値の間には相関を認めなかった。これは検査に影響を与えるような血糖値でなかったことが大きな要因の1つと考えられる。しかし更に今後症例数を増やして検討しなければならない。
癌間質ニッチに存在する膵癌浸潤／転移責任間質細胞同定とその制御による新規治療開発

膵癌は現在も有効な治療法がなく癌死の上位を占める。特に癌間質相互作用により高い浸潤、転移能、治療抵抗性を有することから、癌間質ニッチに存在する膵癌浸潤/転移責任間質細胞を同定し、その成果を基盤にして間葉系細胞や内皮性幹細胞のマーカーを用い、切除癌組織より樹立した間質細胞集団のprospective isolationを進め、その機能解析により更に詳細なphenotypingを行い、癌細胞増殖・浸潤・転移・EMT・治療抵抗性に深く関わる癌間質細胞集団を特定、癌間質を制御する薬剤を同定し、治療効果を明らかにした。また細胞選択的ドラッグデリバリーシステムを開発するため人工ウイルスの改変を進めた。特に癌間質相互作用により高い浸潤能、転移能、治療抵抗性を有し、最近申請者はその責任細胞として癌間質ニッチに存在する膵癌浸潤/転移責任間質細胞を同定し、報告した。本研究ではこの癌間質相互作用を主導する癌間質ニッチ転移浸潤責任間質細胞に注目し、これをターゲットとして、さらなるcharacterizationとその機能、機序を解明し、その制御を目的としたドラッグデリバリーシステム(DDS)の開発を行う。本年度は、CD34,CD44,CD54,CD90,CD105,CD133,CD308,CD309など間葉系や内皮性幹細胞のマーカーを用い、切除組織より樹立した間質細胞集団のprospective isolationを進め、それに続く機能解析により更に詳細なphenotypingを行い、複数の有望なマーカーを同定した。現在そのマーカーにより特異的に分取した細胞集団の機能解析を進めている。また、純化した間質細胞集団を、膵癌細胞と共培養もしくはマウスに共移植することで、特定の癌間質細胞集団による癌細胞の増殖・浸潤・EMTへの関与を検討し、特にin vivo環境において癌間質相互作用に深く関わる細胞集団、標的分子の検討を行い,有望な分子を複数同定した。今後は,さらに、癌悪性化責任間質細胞の同定を進め、それをターゲットとしたDDSの開発をすすめていく。特に癌間質相互作用により高い浸潤能、転移能、治療抵抗性を有し、これまでに申請者はその責任細胞として癌間質ニッチに存在する膵癌浸潤/転移責任間質細胞を同定し、報告した。昨年度までに、CD34,CD44,CD54, CD90, CD105, CD133, CD308, CD309など間葉系や内皮性幹細胞のマーカーを用い、切除組織より樹立した間質細胞集団のprospective isolationを進め、それに続く機能解析により更に詳細なphenotypingを行い、複数の有望なマーカーを同定した。さらにそのマーカーにより特異的に分取した細胞集団の機能解析を進め、ある特定の表面マーカーを発現する細胞が癌間異質相互作用に深く関わることが明らかになった。また、純化した間質細胞集団を、膵癌細胞と共培養し、癌の浸潤能に関する変化を検討した。さらに、マウスに共移植することで、特定の癌間質細胞集団による癌細胞の増殖・浸潤・EMTへの関与を検討した。その結果、がん幹細胞の性質とEMTの性質がその発現状態によって異なる表面マーカーの同定に至った。さらに癌の悪性度に深く関わるPSC細胞に特異的に作用する化合物の同定のため、化合物ライブラリーを用いた解析を進めるための基礎的検討を進めた。さらに複数のマウスの系統を輸入して、膵がん自然発生マウスモデルを作成して、そのin vivo状態の浸潤形式、転移形式の解析を進めるとともに新規に開発したDDSの効果検証のための系を確立した。昨年度は、CD34,CD44,CD54, CD90, CD105, CD133, CD308, CD309など間葉系や内皮性幹細胞のマーカーを用い、切除組織より樹立した間質細胞集団のprospective isolationを進め、それに続く機能解析により更に詳細なphenotypingを行い、複数の有望なマーカーを同定した。今年度は、そのマーカーにより特異的に分取した細胞集団の機能解析を進めた。

その結果、ある特定の表面マーカーを発現する細胞が癌間異質相互作用に深く関わることが明らかになった。また、純化した間質細胞集団を、膵癌細胞と共培養し、癌の浸潤能に関する変化を検討した。さらに、マウスに共移植することで、特定の癌間質細胞集団による癌細胞の増殖・浸潤・EMTへの関与を検討した。特にin vivo環境において癌間質相互作用に深く関わる細胞集団、標的分子の検討を行い,有望な分子を複数同定した。今後は,さらに、癌悪性化責任間質細胞の同定を進め、それをターゲットとしたDDSの開発をすすめていく。新規性の高い知見が得られるとともに,順調に標的細胞や標的分子の絞り込みが進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。関連する分子を複数同定し、膵星細胞のcharacterizationが順調にすすんでいいるため。標的細胞における標的分子の作用機序をさらに解明し、癌間質ニッチを標的とした治療法の開発をすすめていく。
ATL腫瘍細胞におけるLECAM-1発現異常の分子機構の解析

本年度の研究計画に基づき以下の事柄を明らかにした。ATL腫瘍細胞に於けるLECAM-1mRNAの発現の解析を、7例の患者の新鮮白血病細胞についてNorthernブロット法で行った。その結果、構成的な過剰発現が認められ、これがATL腫瘍細胞に共通する一般的な現象であることが確認された。リンパ球活性化刺激に対する発現の変化を解析したところ、正常リンパ球とは逆に発現が更に増強する例が認められ、このときHTLV-1pXmRNAの発現も誘導されていた。発現の変化の認められなかった2例は共に欠損型ウイルスを持つことが明らかになった。LECAM-1のプロモーターを同定するため我々は、"Oligo Cap法"を用いて、mRNAの5'末端を明らかにした。その結果、Tedderらの報告しているエクソン2の上流14bpから転写されているものが40%を占め、その他はその前後1020bp転写されていることが明らかになった。主な転写開始点を含む上流約1000bpをPCRでクローニングしCATプラスミドに導入してプロモーター活性を検討した結果、確かにプロモーターとして機能することが示された。転写開始点の上流には典型的TATAボックス等は存在しなかった。細胞株(Jurkat、FL)を用いたcotransfection assayでHTLV-1Taxによる転写活性化の有無を検討したところ、約5-6倍の転写活性化が認められた。現在この転写活性化に関わるプロモーター領域の解析を行っている。これらの結果は、第52回日本癌学会総会、第16回日本分子生物学会年会で発表し現在投稿準備中である。
単結晶ダイヤモンド製マイクロフライス工具によるセラミックスの超精密切削

DVD,デジタルカメラ等の情報電子デバイス,マイクロカプセル等の医療用マイクロデバイスにおいて,非球面ガラスレンズの微小化,微細化,高精度化が強く要求されており,ガラス成形に対する高温耐熱性のあるセラミックス型の超精密・微細加工が重要な課題となっている.従来のマイクロ・ダイヤモンドホイール(砥石)による超精密研削加工では,工具摩耗等のため加工精度と能率に限界が生じていた.そこで本研究では,レーザ加工による単結晶ダイヤモンドの微細加工技術を開発し,マイクロフライス工具を試作し,工具摩耗が非常に小さいことを示し,硬質脆性材料であるセラミックスに対して鏡面切削の実現が可能であることを明らかにした.情報電子デバイス,医療用マイクロデバイスにおいて,素子のガラス化,微小化,微細化,高精度化が強く要求されており,ガラス成形の高温耐熱性のあるセラミックス型の超精密・微細加工が不可欠である.しかし,従来のマイクロ・ダイヤモンドホイール(砥石)によるセラミックの超精密研削加工では,工具摩耗等のため加工精度と能率に限界が生じている.そこで,本提案書では,断続切削の「マイクロフライス工具」に着目し,レーザ加工を応用して単結晶ダイヤモンド製のマイクロフライス工具の創成技術を開発し,硬質脆性材料であるセラミックスに対して,微細で構造的な超精密形状の創成を目指し,そのメカニズムを明らかにすることを目的としている.今年度は以下の研究実績が得られ,おおむね本年度の目標を達成した.レーザビーム走査装置の設計・試作するために,パルス・ファイバーレーザに集光光学系を付加したレーザ走査システムの仕様を策定した.これらの設計・試作したパルス・ファイバーレーザとレーザ集光光学系を,3軸制御の位置決め装置(同時3軸制御)に搭載し,レーザビームスキャン装置を試作した.次に,レーザビームによる単結晶ダイヤモンドの加工特性の評価を行うために,構築したレーザビーム走査装置を用い,単結晶ダイヤモンドに対する基礎的な加工特性を評価した.ダイヤモンドの結晶方位によるレーザ加工の熱加工速度や表面粗さを明らかにした.そして最も良好な粗さ分布が得られるレーザ照射条件を解明した.さらに,ダイヤモンド上の単一加工痕の分布形状から,デコンボリューション理論によりレーザ走査軌跡と速度分布を計算する理論を明らかにし,レーザの3次元軌跡を逆算する方法を確立した.最後に,滞留時間制御レーザ加工システムを構築し,φ0.55mm程度のダイヤモンドの形状誤差を最小にするための形状修正手法,レーザ走査条件を明らかにした.情報電子デバイス,マイクロカプセル等の医療用マイクロデバイスにおいて,素子のガラス化,微小化,微細化,高精度化が強く要求されており,ガラス成形の高温耐熱性のあるセラミックス型の超精密・微細加工が不可欠である.従来のダイヤモンド砥石によるセラミックの超精密研削加工では,工具摩耗等のため加工精度と能率に限界が生じている.そこで,本提案書では,断続切削の「マイクロフライス工具」に着目し,レーザ加工を応用して単結晶ダイヤモンド製のマイクロフライス工具の創成技術を開発し,硬質脆性材料であるセラミックスに対して,微細で構造的な超精密形状の創成を目指し,そのメカニズムを明らかにすることを目的としている.今年度は以下の研究実績が得られた.(1)単結晶ダイヤモンド製マイクロフライス工具の形状を設計し,CAMデータを作成し,H25年度試作したレーザビーム走査装置を用いて,超硬合金切削用のマイクロ工具を試作した.工具は超硬合金製のシャンク(軸)に銀ロウ付けしてから,シャンクの外周を基準にレーザ加工した.また単結晶ダイヤモンドの結晶方位による硬度,へき開性,耐摩耗性を考慮し,工具形状,方位を決定する方法を構築した.さらに摩耗特性を比較するため,先端がシャープなものとアール加工をしたものを試作した.(2)単結晶ダイヤモンドの結晶方位,刃先アールなど工具仕様を変化させ,摩耗特性を評価した.試作した単結晶ダイヤモンド工具を超高速空気静圧スピンドルに取り付け,平面形状のセラミックス(超硬合金)を切削加工し,各結晶方位のダイヤモンド工具の摩耗速度を比較評価した.摩耗の評価法:工具をスピンドルに取り付けた直後と,所定の切込回数毎に,カーボン板をダミー材としてプランジカットし,その形状を非接触形状測定装置により計測し,そのデータから摩耗量を計算した.耐摩耗性を考慮し,最適な工具形状や結晶方位を明らかにした.情報電子デバイス,マイクロカプセル等の医療用マイクロデバイスにおいて,素子のガラス化,微小化,微細化,高精度化が強く要求されており,ガラス成形の高温耐熱性のあるセラミックス型の超精密・微細加工が不可欠である.しかし,従来のマイクロ・ダイヤモンドホイール(砥石)によるセラミックの超精密研削加工では,工具摩耗等のため加工精度と能率に限界が生じている.そこで,本提案書では,断続切削の「マイクロフライス工具」に着目し,レーザ加工を応用して単結晶ダイヤモンド製のマイクロフライス工具の創成技術を開発し,硬質脆性材料であるセラミックスに対して,微細で構造的な超精密形状の創成を目指し,そのメカニズムを明らかにすることを目的としている.最終年度である今年度は,レーザ加工による単結晶ダイヤモンドの微細加工の加工特性,工具摩耗の評価結果など,これまで実施した基礎的な検討結果を基にして,超硬合金製マイクロ非球面の超精密切削実験を実施した.そして,切削加工実験装置として同時4軸(X,Y,Z,C)