hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教育における評価研究の在り方に関する日韓比較研究

本年度は、研究計画に従って、下記の活動を行った。1.基礎文献の追加収集・日韓における評価研究に関する雑誌文献目録を日本語・韓国語で作成し、重要なものを収集した。2.外国調査の実施・韓国...韓国教育開発院、韓国教育課程評価院、高麗大学などで韓国における評価研究の実情について聴取し、指導助言を依頼した。・その他、来日したカナダ・韓国の評価研究者からの情報収集に務めた。3.研究成果報告書の編集・刊行・研究成果報告書の刊行に向けて原稿作成・編集を行った。4.その他・メーンバーの間で、次年度以降の研究構想に関する意見交換を重ね、個別の課題につき作業を進めた。・国内外の評価研究に関わる研究会や学会に参加した。1.基礎文献の収集・日韓における評価研究に関する雑誌文献目録を日本語・韓国語で作成し、重要なものを収集した。2.外国調査の実施・アメリカ・・・カリフォルニア州立大学ロサンゼルス校附属図書館、WestED研究所評価研究部における資料調査と研究状況に関するインタビュー調査を行った。特に、後者においては、アメリカにおける政策評価や生徒のアセスメントに従事する立場にある研究者から、評価実施のインフラストラクチャーの重要性についての情報を得た。・韓国・・・韓国教育開発院、韓国教育課程評価院、梨花女子大学校、清州教員養成大学校などで韓国における評価研究の実情について聴取した。また韓国教育開発院では韓国の国立研究機関における評価研究の体制についても聴取した。・その他、来日したアメリカ・韓国・オーストラリアの評価研究者からの情報収集に務めた。3.その他・次年度以降の研究構想に関する意見交換を重ね、個別の課題につき準備作業を進めた。2.外国調査の実施・アメリカ...オレゴン州立大学・州立高校への現地インタビュー調査、コロンビア大学附属図書館及びオレゴン州セイラム図書館における資料調査を行った。特に、オレゴン州調査においては、アメリカにおける政策評価や生徒のアセスメントの当事者から、評価実施の実際面についての情報を得た。・韓国...韓国教育開発院、韓国教育課程評価院、教育人的資源部などで韓国における評価研究の実情について聴取した。3.その他・メンバーの間で、次年度以降の研究構想に関する意見交換を重ね、個別の課題につき作業を進めた。
生体リズムに基づいた糖尿病患者教育の構築-睡眠と食事のタイミングに着目して-

糖尿病を含む生活習慣病の発症には、睡眠覚醒や代謝系活動に影響する体内時計の乱れが関与している報告は数多いが、ヒトに関する研究や報告は少ない。本研究の目的は、生体リズムに関係する因子に着目して、ヒトの睡眠時間と食事のタイミングが糖代謝に及ぼす影響を把握し、生体リズムを取り入れた糖尿病患者教育の有用性を明らかにすることである。本研究で、健康な対象者50代2名、40代1名、30代2名、20代7名の計12名に14日間のCGMと睡眠計の装着を行い、24時間の血糖と睡眠状況の測定を行った。現在個別に血糖の変動による睡眠状況と朝食の摂取時間の関連の分析を行っている。さらに、2型糖尿病患者2名に14日間のCGMと睡眠計の装着を行い、24時間の血糖と睡眠状況の測定を行った。最近、若年女性の血糖のスパイク状態が問題視されている。そのため、生体リズム要因の睡眠や食事のタイミングによる血糖変動について、20代女性3名について分析を行った。対象は、月経前後を避け日常と変わらない生活を行い、腕時計型睡眠計と24時間持続血糖測定器を装着し睡眠と血糖を14日間測定した。さらに主な行動と食事摂取状況を記録し、それらをデータとした。得られた平均の血糖振動幅(MAGE, mg/dl)と睡眠効率(%)を用いて検討を行った。対象者の平均の年齢は21.3±0.6歳、BMIは19.6±0.3であった。睡眠と血糖がともに測定できた2名の13日間、1名の12日間を分析し、3名の平均の睡眠効率は81.7±6.4%、MAGEは46.4±11.8mg/dl、摂取カロリーは1826.1±456.1kcalであった。MAGEの各人の中央値以上の日の特徴を調べた結果、MAGEは睡眠効率の低下や朝食欠食や摂取時刻と関係する可能性が示唆された。この結果は、2019年の日本看護研究学会で発表をする予定である。今年度は、主に下記の4項目について検討を行い実施した。1)本研究実施に向け、倫理審査提出書類の作成を行い、本学の倫理審査委員会の承認を受けた。2)睡眠と血糖変動を測定するための機器の選定とその精度を検討するために、各社から資料を取り寄せ把握した。3)現在販売されている24時間血糖測定器に対して、実際の日常生活上への負担やその取扱いに関する簡便性とその負担感を把握するに被験者3名に実施し確認を行った。さらに、日常生活行動記録内容の項目の確認を行い、修正・追記、表現の変更等について検討を行った。4)糖尿病に関連する睡眠と24時間血糖測定、および生体リズムに対する新たな知見を得るために各種研究会、学会に参加し情報の収集を行った。被験者に対して24時間血糖測定器の簡便性とその負担感を把握するために、国内機種の販売時期(2016年末)を待った。その後、3名の被験者に対してプレテストを行い、簡便性とその負担感の確認を行った。したがって、今年度9月頃に予定していた67名の被験者に対する実施計画から大幅に遅れている状況である。さらに、被験者の寝起きは実験室で行う予定であったが、7日間の夜の拘束に対する被験者の負担感を検討する必要性が生じている。実験室以外の寝起きで生じる問題内容を検討し、研究計画を修正していく予定である。糖尿病を含む生活習慣病の発症には、睡眠覚醒や代謝系活動に影響する体内時計の乱れが関与している報告は多いが、ヒトに関する研究や報告は少ない。本研究の目的は、生体リズムに関係する因子に着目して、ヒトの睡眠時間と食事のタイミングが糖代謝に及ぼす影響を把握し、生体リズムを取り入れた糖尿病患者教育の有用性を検討することである。当初、被験者の寝起きを実験室で行う予定であったが、被験者にとっての負担感を検討し、1週間連続夜に実験室に拘束することを避け、日常生活において血糖の日内変動と睡眠状況の測定を行うことに変更した。さらに、2週間の測定が可能な機器の発売に伴い、測定期間を延長することにした。したがって、今年度は主に下記の4項目について実施した。1)実施計画(測定環境、測定期間)の変更のため、倫理審査書類の作成と倫理審査委員会の承認を得た。2)2型糖尿病患者の被験者募集に対して、糖尿病治療を行っている施設長と主治医に研究協力の依頼を行った。3)主治医から紹介された患者2名に実際に2週間の測定を実施した。4)健康な成人の被験者の募集を行い、2名に同様に実施した。5)糖尿病に関連する睡眠と24時間血糖測定、および生体リズムに対する新たな知見を得るために各種研究会、学会に参加し情報の収集を行った。前任校(光華女子大学)の研究倫理審査で、科研費申請前に学内倫理審査の承認を受ける必要ありと1人の審査委員が主張され不承認となり、再申請受付け不可とされた。不服申し立てに対してと再申請受付の必要性の説明に時間を要した。

倫理審査の承認を得ることに当初の予想以上に時間を要した。したがって、研究に着手することが出来ない状況下であったため、データ収集の予定が大幅に狂ってしまった。当初予定人数の1/4の対象にしか実施できなかったまた、2型糖尿病患者は、測定期間中測定器を外してしまうことがあり予定どおり測定ができなかったケースがあった。さらに、この年度末、1月から研究者の所属する研究施設の異動があり、データを収集する環境が整わない状況下であった。糖尿病を含む生活習慣病の発症には、睡眠覚醒や代謝系活動に影響する体内時計の乱れが関与している報告は数多いが、ヒトに関する研究や報告は少ない。本研究の目的は、生体リズムに関係する因子に着目して、ヒトの睡眠時間と食事のタイミングが糖代謝に及ぼす影響を把握し、生体リズムを取り入れた糖尿病患者教育の有用性を明らかにすることである。本研究で、健康な対象者50代2名、40代1名、30代2名、20代7名の計12名に14日間のCGMと睡眠計の装着を行い、24時間の血糖と睡眠状況の測定を行った。現在個別に血糖の変動による睡眠状況と朝食の摂取時間の関連の分析を行っている。さらに、2型糖尿病患者2名に14日間のCGMと睡眠計の装着を行い、24時間の血糖と睡眠状況の測定を行った。最近、若年女性の血糖のスパイク状態が問題視されている。そのため、生体リズム要因の睡眠や食事のタイミングによる血糖変動について、20代女性3名について分析を行った。対象は、月経前後を避け日常と変わらない生活を行い、腕時計型睡眠計と24時間持続血糖測定器を装着し睡眠と血糖を14日間測定した。さらに主な行動と食事摂取状況を記録し、それらをデータとした。得られた平均の血糖振動幅(MAGE, mg/dl)と睡眠効率(%)を用いて検討を行った。対象者の平均の年齢は21.3±0.6歳、BMIは19.6±0.3であった。睡眠と血糖がともに測定できた2名の13日間、1名の12日間を分析し、3名の平均の睡眠効率は81.7±6.4%、MAGEは46.4±11.8mg/dl、摂取カロリーは1826.1±456.1kcalであった。MAGEの各人の中央値以上の日の特徴を調べた結果、MAGEは睡眠効率の低下や朝食欠食や摂取時刻と関係する可能性が示唆された。この結果は、2019年の日本看護研究学会で発表をする予定である。当初、被験者の寝起きは実験室で行う予定であったが、7日間夜の拘束に対する被験者の負担感を検討し、日常生活時においての測定に変更する。健康な成人の被験者と2型糖尿病患者の測定(24時間血糖測定と睡眠計による)を並行して行う。下記の予定で実施していく。・健康な成人対象:1)日常生活上での24時間血糖測定と睡眠計による測定に変更するため、倫理審査書類の作成と倫理審査委員会の承認を得る。2)健康な成人の被験者募集(約10名)を行い、7日間の測定を実施する。3)食事摂取時刻と睡眠効率の視点から血糖変動パターンの関連性を分析する予定。4)その他:得られた結果を基に随時、学会発表を行い、論文発表の準備を行う。研究期間中に被験者数を増やすこと、測定日数を増やすことを検討し実施していく。・2型糖尿病患者対象:1)患者を対象とする倫理審査書類の作成と倫理審査委員会の承認を得る。2)2型糖尿病患者(約3名)の被験者募集にあたり施設へ依頼し、患者に対し7日間の測定を実施する。3)測定結果を基に、睡眠と食事摂取時間に着目し指導を行いその後の血糖変動と睡眠状況を測定する。
新層状・籠状超電導体及熱電変換物質の電子状態の極低温走査トンネル顕微鏡による研究

層状ホウ化物高温超伝導体MgB2やその置換系(Mg,Al)(B,C)2,層状窒化物,籠状物質などの単結晶を育成し,走査トンネル顕微鏡(LTSTM)を主な測定手段に用いて,超伝導状態の特異性や局所電子密度分布を探り,高温超伝導性と空間電子密度分布の関係について新たな知見を得る目的で研究を開始した.今年度は先ずその前段階として,これらの物質の多重超伝導ギャップ特性について,研究代表者の開発したエネルギー高分解能接合型トンネル分光装置で行った実験により得られた多重ギャップスペクトルと試料の質との具体的関連性を,分担者本人が以前所属したアイオワ州立大学エーメス研究所で行ってきたMgB2に関する結晶育成評価,輸送現象の研究結果を照らし合わせて様々な観点から調べ,今後やるべき課題を抽出した.現在は,ウクライナとの共同研究により新たに合成に成功した超伝導相近傍のペロブスカイト型酸化物半導体について,輸送係数とトンネル分光測定を行い,電子構造の特徴や超伝導発現の可能性について系統的に調べている.また,銅酸化物高温超伝導類縁物質についても,半導体相から超伝導相に向かう電子状態の変化を追うと云う観点から研究を開始している.これらの様々な物質の電子状態をミクロに探るにはLTSTMを用いた研究が不可欠である。現在,既設のLTSTMに,極低温超高真空試料壁開装置と,電子格子相互作用の局所構造を調べるための低インピーダンス探針電圧検出プローブの増設を行っており,配備が整い次第,これらを用いた研究を推進する.層状ホウ化物高温超伝導体MgB2やその置換系(Mg,Al)(B,C)2,層状窒化物,籠状物質などの単結晶を育成し,走査トンネル顕微鏡(LTSTM)を主な測定手段に用いて,超伝導状態の特異性や局所電子密度分布を探り,高温超伝導性と空間電子密度分布の関係について新たな知見を得る目的で研究を開始した.今年度は先ずその前段階として,これらの物質の多重超伝導ギャップ特性について,研究代表者の開発したエネルギー高分解能接合型トンネル分光装置で行った実験により得られた多重ギャップスペクトルと試料の質との具体的関連性を,分担者本人が以前所属したアイオワ州立大学エーメス研究所で行ってきたMgB2に関する結晶育成評価,輸送現象の研究結果を照らし合わせて様々な観点から調べ,今後やるべき課題を抽出した.現在は,ウクライナとの共同研究により新たに合成に成功した超伝導相近傍のペロブスカイト型酸化物半導体について,輸送係数とトンネル分光測定を行い,電子構造の特徴や超伝導発現の可能性について系統的に調べている.また,銅酸化物高温超伝導類縁物質についても,半導体相から超伝導相に向かう電子状態の変化を追うと云う観点から研究を開始している.これらの様々な物質の電子状態をミクロに探るにはLTSTMを用いた研究が不可欠である。現在,既設のLTSTMに,極低温超高真空試料壁開装置と,電子格子相互作用の局所構造を調べるための低インピーダンス探針電圧検出プローブの増設を行っており,配備が整い次第,これらを用いた研究を推進する.
NODマウスにおける膵島浸潤リンパ球の機能解析

NODマウスにおける膵島浸潤リンパ球の検定と流血中の自己抗体の検索を行った。抗glutamic acid decarboxylase(GAD)抗体は全体として46/99(46.5%)に出現した。5-15週では39.5%、26-35週では96.9%の出現率であり、週令とともに抗体が出現し、同時期に糖尿病が発症した。また週令が高いほど抗体価も高値を示した。抗gGAD抗体の特異性はGADに阻害され、insulinでは阻害されないことで確認された。流血中の抗GAD抗体のサブクラスはIgG2aであった。抗リン脂質抗体は、37.4%に出現した。5-15週令では6.9%、16-25週令では31.6%、26-35週令では71.9%の出現率であった。また週令とともに抗体価は上昇した。さらに糖尿病を発症したNODマウスはより高率(84.6%)で高い抗体価を示し、糖尿病を発症していないマウスではより低率(63.2%)で低い抗体価を示した。抗体の特異性について検討してみるとCLでは阻害されるがinsulinやssDNAでは阻害されず特異性の高い抗体であることが証明された。抗体のサブクラスはIgG2aであった。膵島浸潤リンパ球の免疫組織化学的検討も行った。NODマウスの膵島炎はその初期では、CD5およびCD4陽性Tリンパ球を中心として一部CD8陽性Tリンパ球が浸潤したが、NK細胞やBリンパ球は認められなかった。その後Bリンパ球が、Tリンパ球の周囲に経過とともに浸潤した。IgM,IgGを表出しているリンパ球の浸潤が主体でありIgA陽性リンパ球の浸潤は乏しかった。またIgGのサブクラスについて検討すると初期にはIgG2aとIgG3であったが後期にはIgG3が優位となった。膵島浸潤リンパ球のinvitro検定は現在進行中であるが、膵島浸潤リンパ球のsubpopulationは免疫組織化学的検討を確認する結果であった。現在、培養上清の抗体活性、immunoglobulin Vregionのレパートリーについても、検討中であり順次報告していく予定である。NODハウスの膵島炎を経時的に観察し、免疫組織染色を用いた浸潤リンパ球のサブポピュレ-ションの解析を行ない、糖尿病発症との関連について検討した。また、産生された自己抗体、即ち、抗Glufmic Acid Decarboxylase(GAD)抗体、抗インスリン抗体等についても検討した。浸潤リンパ球は初期に、CD4,CD5陽性Tリンパ球、IgG2aおよびIgG3陽性Bリンパ球が主体であり、CD8陽性T細胞も散在性に存在していた。後期には、浸潤リンパ球の主体は、特にBリンパ球の中で、IgG2aからIgG3へと変化して、同時に血清分の免疫グロブリンサブクラスも、組織変化に一致する動態を示した。また血清中のG4D、インスリンに対する抗体はIgG2aのサブクラスであり、かつインヒビションテストによって、交差反応が乏しく、特異性の高い抗体であることが判明した。

一方、IgG3クラスの抗体の反応する標的抗原は、不明であり、現存、その検索を進めている。膵島炎の発症と、臨床的な糖尿病発症との関連を検討したが、やはり膵島炎の進展、及び自己抗体の産生と糖尿病の発症に関連のあることが明らかとなった。インスリン抗体は、発症早期より認められ、一方GAD抗体は遅れて出現するので、インスリン抗体は発症初期のマ-カ-、GAD抗体は、結果としてのマ-カ-としての有用であると思われた。このモデルにおける糖尿病発症をコントロ-ルする目的で免疫調節剤proxygermanium(SK818)をSTZマウスに投与する予備実験を行なった所、膵島炎、糖尿病発症ともに抑制された。今後NODマウスにおける検討、また、その抑制のメカニズムの検討を行なう予定である。NODマウスにおける膵島浸潤リンパ球の検定と流血中の自己抗体の検索を行った。抗glutamic acid decarboxylase (GAD)抗体は全体として46/99(46.5%)に出現した。5-15週では39.5%、26-35週では96.9%の出現率であり、週令とともに抗体が出現し、同時期に糖尿病が発症した。また週令が高いほど抗体価も高値を示した。抗gGAD抗体の特異性はGADに阻害され、insulinでは阻害されないことで確認された。流血中の抗GAD抗体のサブクラスはIgG2aであった。抗リン脂質抗体は、37.4%に出現した。5-15週令では6.9%、16-25週令では31.6%、26-35週令では71.9%の出現率であった。また週令とともに抗体価は上昇した。さらに糖尿病を発症したNODマウスはより高率(84.6%)で高い抗体価を示し、糖尿病を発症していないマウスではより低率(63.2%)で低い抗体価を示した。抗体の特異性について検討してみるとCLでは阻害されるがinsulinやssDNAでは阻害されず特異性の高い抗体であることが証明された。抗体のサブクラスはIgG2aであった。膵島浸潤リンパ球の免疫組織化学的検討も行った。NODマウスの膵島炎はその初期では、CD5およびCD4陽性Tリンパ球を中心として一部CD8陽性Tリンパ球が浸潤したが、NK細胞やBリンパ球は認められなかった。その後Bリンパ球が、Tリンパ球の周囲に経過とともに浸潤した。IgM,IgGを表出しているリンパ球の浸潤が主体でありIgA陽性リンパ球の浸潤は乏しかった。またIgGのサブクラスについて検討すると初期にはIgG2aとIgG3であったが後期にはIgG3が優位となった。膵島浸潤リンパ球のin vitro検定は現在進行中であるが、膵島浸潤リンパ球のsubpopulationは免疫組織化学的検討を確認する結果であった。現在、培養上清の抗体活性、immunoglobulin Vregionのレパートリーについても、検討中であり順次報告していく予定である。
関節リウマチにおける破骨細胞の炎症性変化に関する研究－骨破壊の制御を目指して－

転写因子NF-κBは、さまざまな免疫過程および細胞過程において重要な役割を担っており、その調節異常はがんおよび炎症性病態の主要な誘因であり、NF-κB構成因子であるp50/p52の2重欠損マウスは大理石骨病を呈することが報告され、NF-κBが破骨細胞分化を制御することで、骨疾患の病態形成に大きく関与することが示されている。RANKLまたは炎症性サイトカイン刺激の時間経過とともに活性化するNF-κB構成因子が変化していることがわかった。つづいて、関節リウマチにおける破骨細胞の分化を制御する因子の探索を行った。1年目の研究で見出すことに成功しており、破骨細胞分化過程において活性化しているNF-κB構成因子との関連性の高い因子についてピックアップし、siRNAを用いたノックダウン実験を行った。種々のsiRNAをトランスフェクトした骨髄由来マクロファージ(BMM)を50 ng/ml RANKLで3-4日間培養することで破骨細胞へと分化させ、TRAP染色、qPCRによる破骨細胞分化マーカーの発現解析を行うことで、RNAiにより種々のタンパク質をノックダウンした際の破骨細胞分化を検討することで、破骨細胞分化に影響するタンパク質の同定を行う。ノックダウン効率の確認にはRT-PCR法を用いた。破骨細胞分化誘導刺激後、TRAP染色にて破骨細胞を染色すると、ある因子のノックダウンにより、破骨細胞数が減少することがわかった。さらに、同定した因子が破骨細胞分化に関わることを詳細に調べるため、ゲノム編集により、同定した因子のノックアウトES細胞を作製し、ES細胞から破骨細胞分化誘導系を確立した。同定した因子のノックアウトES細胞に破骨細胞分化誘導刺激を行ったところ、wild-type ES細胞から誘導される破骨細胞に比べ、分化した破骨細胞数が減少していることを見出した。28年度が最終年度であるため、記入しない。骨組織がその健常性を維持するためには、骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収がバランスをとることが重要であるが、関節リウマチや歯周病などの炎症性骨疾患においては、破骨細胞の活性化による骨吸収が過剰となり異常な骨破壊が生じることが知られている。本研究では、炎症性骨破壊疾患において、破骨細胞がいかにビスフォスフォネート系薬剤に対して治療抵抗性を示すのかそのメカニズムを解明することを主な目的とする。まずNF-κBに着目して研究を進めた。NF-κBは活性化刺激の種類、刺激時間、刺激を受ける細胞ごとに活性化している2量体の構成因子が異なる。そこで、1年目の研究では破骨細胞分化因子RANKLが誘導するNF-κB活性化の時間変化を詳細に解析することで、古典経路や非古典経路と呼ばれるNF-κB活性化経路の関与が破骨細胞分化過程のどのタイミングで起こっているかを明らかにすることを調べた。破骨細胞前駆細胞をRANKLで刺激した際のNF-κB活性化の検出には、核タンパク質とRIまたは蛍光標識したNF-κB結合配列オリゴの混合サンプルをポリアクリルアミドゲルで電気泳動した際に、NF-κB/オリゴ複合体が形成されれば移動度が小さくなる性質を利用してNF-κBの活性化を検出する手法(EMSA)を用いる。その結果、RANKL刺激の時間経過とともに活性化するNF-κB構成因子が変化していることがわかった。また、通常の破骨細胞と炎症性骨破壊を行う炎症環境下で分化した破骨細胞を区別するための細胞表面マーカーを同定すべく、通常の破骨細胞と比較して炎症環境下で分化した破骨細胞に高発現する因子を探索したところ、炎症環境下のみにおいて高発現する細胞表面マーカーを同定することに成功した。関節リウマチにおける破骨細胞の分化を制御する因子の探索を行った。1年目の研究で見出すことに成功しており、破骨細胞分化過程において活性化しているNF-κB構成因子について、関連性の高い因子についてピックアップし、siRNAを用いたノックダウン実験を行った。6-7週齢C57BL/6マウスより骨髄を採取し、10 ng/ml M-CSF下で2日間培養することで骨髄由来マクロファージ(BMM)を得る。続いて、種々のsiRNAをトランスフェクトしたBMMを50 ng/ml RANKLで3-4日間培養することで破骨細胞へと分化させ、TRAP染色、qPCRによる破骨細胞分化マーカーの発現解析を行うことで、RNAiにより種々のタンパク質をノックダウンした際の破骨細胞分化を検討することで、破骨細胞分化に影響するタンパク質の同定を行う。さらに、同定した因子の阻害剤を添加することで、破骨細胞分化が抑制され、破骨細胞の分化や機能に関わる分子の発現が抑制されることをRT-PCR法により見出した。次に破骨細胞分化を誘導する刺激を加えた時のその因子の発現をRT-PCR法およびImmunoblot法により調べた。破骨細胞分化を誘導するサイトカインを添加しても発現量には影響を与えなかった。しかし、破骨細胞分化を誘導する刺激を加えると、その因子の短時間での活性化が確認された。関節リウマチ等の炎症性骨疾患における骨破壊に関わるタンパク質を見出すことに成功し、昨年度に引き続き、同定したタンパク質の病態への関わりを調べている。さらに、そのタンパク質の機能解析について自ら積極的に実験計画を提案する姿勢を見せており、詳細な機構を見出すことに成功している。

これらの成果をまとめ、学術論文投稿の準備をしており、新奇性の高い成果を挙げることが予想されることや、研究を着実に進行させていることから、今後のさらなる成果が期待される。転写因子NF-κBは、さまざまな免疫過程および細胞過程において重要な役割を担っており、その調節異常はがんおよび炎症性病態の主要な誘因であり、NF-κB構成因子であるp50/p52の2重欠損マウスは大理石骨病を呈することが報告され、NF-κBが破骨細胞分化を制御することで、骨疾患の病態形成に大きく関与することが示されている。RANKLまたは炎症性サイトカイン刺激の時間経過とともに活性化するNF-κB構成因子が変化していることがわかった。つづいて、関節リウマチにおける破骨細胞の分化を制御する因子の探索を行った。1年目の研究で見出すことに成功しており、破骨細胞分化過程において活性化しているNF-κB構成因子との関連性の高い因子についてピックアップし、siRNAを用いたノックダウン実験を行った。種々のsiRNAをトランスフェクトした骨髄由来マクロファージ(BMM)を50 ng/ml RANKLで3-4日間培養することで破骨細胞へと分化させ、TRAP染色、qPCRによる破骨細胞分化マーカーの発現解析を行うことで、RNAiにより種々のタンパク質をノックダウンした際の破骨細胞分化を検討することで、破骨細胞分化に影響するタンパク質の同定を行う。ノックダウン効率の確認にはRT-PCR法を用いた。破骨細胞分化誘導刺激後、TRAP染色にて破骨細胞を染色すると、ある因子のノックダウンにより、破骨細胞数が減少することがわかった。さらに、同定した因子が破骨細胞分化に関わることを詳細に調べるため、ゲノム編集により、同定した因子のノックアウトES細胞を作製し、ES細胞から破骨細胞分化誘導系を確立した。同定した因子のノックアウトES細胞に破骨細胞分化誘導刺激を行ったところ、wild-type ES細胞から誘導される破骨細胞に比べ、分化した破骨細胞数が減少していることを見出した。まず、修士課程から継続している研究である、アレルギーや自己免疫疾患等に重要なマスト細胞において、NF-κB活性化によりMMP-2発現が誘導され、マスト細胞の浸潤に重要であることを証明した研究について、Int Arch Allergy Immunol誌にアクセプトされた。また、関節リウマチ等の炎症性骨疾患の関節破壊と機能的に直接連関して、関節炎の発症、増悪に関与している可能性のあるタンパク質を見出すことに成功しており、この因子の関節リウマチ病態との関わりをさらに深く調べていくことにより今後のさらなる研究の発展が期待できると考えている。本研究1年目において、学術誌に掲載されるなどの研究成果を上げることができ、現在進行中の研究では炎症性骨疾患の治療ターゲットとなりうる因子の同定に成功したため、研究は順調に進んでいると考えている。
吸入麻酔薬の心筋Na+/H+交換系への作用と心筋の虚血再灌流障害の関係

心筋の虚血ー再灌流障害は、虚血中に心筋細胞膜Na+/H+交換系の活性化による細胞内ナトリウム蓄積とそれに伴うカルシウム蓄積が不可逆的障害の原因と考えられている今回、pH感受性蛍光色素とナトリウム感受精蛍光色素を使用し、虚血再灌流時の細胞内水素イオン濃度(pH)の変化と細胞内ナトリウム濃度とを検討することで、虚血ー再灌流障害における心筋細胞膜Na+/H+交換系の関与を検討した。ウサギ単離心筋細胞を使用し、虚血再灌流モデルは化学的無酸素化としsodium cyanide(NaCN)を含むglucose無添加灌流液と通常の灌流液による再酸素化にて作製した。虚血再灌流の前から吸入麻酔薬を投与し、細胞内pH、細胞内ナトリウム濃度の変化を検討した。次にNa^+/H^+交換抑制剤amilorideを前投与し、同様に細胞内pH、ナトリウム無能度の変化を検討した。吸入麻酔薬の投与により虚血再灌流中のアシドーシスは抑制された。Na+/H+交換抑制剤amilorideを前投与しても吸入麻酔薬によるアシドーシスの抑制の程度は変化しなかった。以上から、吸入麻酔薬は再灌流障害時のアシドーシスを軽度抑制することが示された。吸入麻酔薬は主にNa+/H+交換系を抑制することが示唆された。平成10年度は虚血再灌流モデルでの細胞膜Na+/H+交換系機能を細胞内pHと細胞内ナトリウム濃度の変化から検討した。ウサギ単離心筋細胞を用い、sodium cyanide(NaCN)を含むglucose無添加の灌流液で虚血状態を作成した。再酸素化は通常の灌流液に戻して行った。細胞内pHとナトリウム濃度の変化は、それぞれpH感受性蛍光色素(BCECF)とナトリウム感受性蛍光色素(SBFI)を使用し、細胞内イオン測定装置で測定した。まずNa+/H+交換系抑制薬であるEIPAを投与して虚血再灌流前後での細胞内pHとナトリウム濃度の変化を記録した。虚血中、細胞内pHは低下し、細胞内ナトリウム濃度は増加した。再灌流後は細胞内pH・細胞内ナトリウム濃度ともに虚血前値に復した。EIPA投与群では、虚血中の細胞内pHは低下したものの、細胞内ナトリウム濃度は変化しなかった。再灌流後は細胞内pHは虚血前値に復し、細胞内ナトリウム濃度は虚血中と同様に変化しなかった。以上から細胞膜Na+/H+交換系の抑制は虚血再灌流障害を軽減する可能性が示唆された。心筋の虚血-再灌流障害は、虚血中に心筋細胞膜Na+/H+交換系の活性化による細胞内ナトリウム蓄積とそれに伴うカルシウム蓄積が不可逆的障害の原因と考えられている今回、pH感受性蛍光色素とナトリウム感受性蛍光色素を使用し、虚血再灌流時の細胞内水素イオン濃度(pH)の変化と細胞内ナトリウム濃度とを検討することで、虚血-再灌流障害における心筋細胞膜Na+/H+交換系の関与を検討した。次にNa^+/H^+交換抑制剤amilorideを前投与し、同様に細胞内pH、ナトリウム濃度の変化を検討した。
ナノメートルオーダの3次元構造物の高速制御の研究

1)数ミクロンからサブミクロンオーダの単結晶シリコンカンチレバーで、先端に探針を有するものの作製に成功した.シリコンの結晶方位による異方性を用いてカンチレバーと探針を形成しているため、極めて精度の高い作製が可能となった.これにより、スケーラブルな作製方法が実現され、形状と寸法精度が全体の大きさや、フォトリソグラフィー装置の精度に大きく依存しないことを確認した.この作製手法により、一平方センチメートルあたり、数100万個のカンチレバーの作製が可能となった.2)上記のような、ナノメートルオーダの3次元構造物の動特性の評価を目的として、100MHzまでの帯域を有するレーザドップラー振動計を実現した.その際、ヘリウムネオンレーザの880MHzのビートを光音響変調器を用いて1080MHzとし、これを搬送周波数として用いた.1GHz以上の搬送周波数を用いることにより、100MHz程度までのドップラー計測が可能となった.3次元のナノ構造物はその質量が小さいために、機械的固有振動数が1MHzから1GHz程度に存在する.本年度の成果によって、様々なナノ構造物の動特性の計測が可能になると考えられる.一例として、上記カンチレバーを真空中で計測したところ、Q値が10000であることを確認した.3)超高真空内で作動する、レーザドップラー振動計プローブ位置決め機構を実現した.これを用いて、今後、超高真空内での質量や場の計測を行う.1)数ミクロンからサブミクロンオーダの単結晶シリコンカンチレバーで、先端に探針を有するものの作製に成功した.シリコンの結晶方位による異方性を用いてカンチレバーと探針を形成しているため、極めて精度の高い作製が可能となった.これにより、スケーラブルな作製方法が実現され、形状と寸法精度が全体の大きさや、フォトリソグラフィー装置の精度に大きく依存しないことを確認した.この作製手法により、位置平方センナメートルあたり、数100万個のカンチレバーの作製が可能となった.2)上記のような、ナノメートルオーダの3次元構造物の動特性の評価を目的として、100MHzまでの帯域を有するレーザドップラー振動計を実現した.その際、ヘリュームネオンレーザの880MHzのビートを光音響変調器を用いて1080MHzとし、これを搬送周波数として用いた.1GHz以上の搬送周波数を用いることにより、100MHz程度までのドップラー計測が可能となった.3次元のナノ構造粒はその質量が小さいために、機械的固有振動数が1MHzから1GHz程度に存在する.本年度の成果によって、様々なナノ構造物の動特性の計測が可能になると考えられる.一例として、上記カンチレバーを真空中で計測したところ、Q値が10000であることを確認した.3)超高真空内で作動する、レーザドップラー振動計プローブ位置決め機構を実現した.これを用いて、今後、超高真空内での質量や場の計測を行う.1)シリコンのナノマシーニングにより3次元構造物を作製した.その固有振動数は100MHzに達した.2)表面弾性波素子の固有振動数をカンチレバーのそれと一致させ、真空中でカンチレバーの励振を行ったところ、バルクビエゾ素子を用いた場合と比べて、33dB小さい励振信号で同一の振幅を得ることが可能となった.その結果を受け、表面弾性波を発生させるカンチレバーホルダーを実現している.3)フィールドエミッション式走査型電子顕微鏡の試料台に載る走査型力顕微鏡を実現し、3次元ナノ構造物の静的機械特性の計測を可能とした.現在、カーボンナノチューブの作製と、それをバネ材に用いた振動子を実現する装置を実現した.4)光励振と電界励振により、100MHz以上での3次元構造物の励振を行うための装置を実現した.5)表面弾性波素子の表面に生じる楕円振動を用いたリニアアクチュエータの機能を確認し、それを用いてカンチレバーの有効長を連続的に変化させるための予備実験を行った.カンチレバーの支持部の構造の選定と、摺動支持によるロスの低減が今後の課題として把握された.6)多数の3次元構造物の同時振動計測を念頭に、レーザを固有振動数近傍で変調し、周波数差をCCDなどの2次元受光素子で検出する装置を実現した.カンチレバー一本についてその有効性を確認した.7)AFMカンチレバーをねじれ方向で自励させ、安定した自励を維持するための高周波信号処理系を実現した.それにより、異なる自己組織化単分子膜の領域がことなる自励振幅を生じさせ、微小領域の異なる特性のマッピングが可能であることを示した.1)数ミクロンからサブミクロンオーダの単結晶シリコンカンチレバーで、先端に探針を有するものの作製に成功した.シリコンの結晶方位による異方性を用いてカンチレバーと探針を形成しているため、極めて精度の高い作製が可能となった.これにより、スケーラブルな作製方法が実現され、形状と寸法精度が全体の大きさや、フォトリソグラフィー装置の精度に大きく依存しないことを確認した.この作製手法により、一平方センチメートルあたり、数100万個のカンチレバーの作製が可能となった.2)上記のような、ナノメートルオーダの3次元構造物の動特性の評価を目的として、100MHzまでの帯域を有するレーザドップラー振動計を実現した.

その際、ヘリウムネオンレーザの880MHzのビートを光音響変調器を用いて1080MHzとし、これを搬送周波数として用いた.1GHz以上の搬送周波数を用いることにより、100MHz程度までのドップラー計測が可能となった.3次元のナノ構造物はその質量が小さいために、機械的固有振動数が1MHzから1GHz程度に存在する.本年度の成果によって、様々なナノ構造物の動特性の計測が可能になると考えられる.一例として、上記カンチレバーを真空中で計測したところ、Q値が10000であることを確認した.3)超高真空内で作動する、レーザドップラー振動計プローブ位置決め機構を実現した.これを用いて、今後、超高真空内での質量や場の計測を行う.1)数ミクロンからサブミクロンオーダの単結晶シリコンカンチレバーで、先端に探針を有するものの作製に成功した.シリコンの結晶方位による異方性を用いてカンチレバーと探針を形成しているため、極めて精度の高い作製が可能となった.これにより、スケーラブルな作製方法が実現され、形状と寸法精度が全体の大きさや、フォトリソグラフィー装置の精度に大きく依存しないことを確認した.この作製手法により、一平方センチメートルあたり、数100万個のカンチレバーの作製が可能となった.2)上記のような、ナノメートルオーダの3次元構造物の動特性の評価を目的として、100MHzまでの帯域を有するレーザドップラー振動計を実現した.その際、ヘリウムネオンレーザの880MHzのビートを光音響変調器を用いて1080MHzとし、これを搬送周波数として用いた.1GHz以上の搬送周波数を用いることにより、100MHz程度までのドップラー計測が可能となった.3次元のナノ構造物はその質量が小さいために、機械的固有振動数が1MHzから1GHz程度に存在する.本年度の成果によって、様々なナノ構造物の動特性の計測が可能になると考えられる.一例として、上記カンチレバーを真空中で計測したところ、Q値が10000であることを確認した.3)超高真空内で作動する、レーザドップラー振動計プローブ位置決め機構を実現した.これを用いて、今後、超高真空内での質量や場の計測を行う.
ブラウン運動を駆動力とする生体分子モーターの制御メカニズムの解明

骨格筋のミオシンはATPの加水分解エネルギーとブラウン運動を利用して、アクチンフィラメント上を動く。このミオシンの運動機能とブラウン運動の関係をより詳細に調べるためには、空間分解能がナノメートル、時間分解能がマイクロ秒の計測を行うことが一番である。しかしながら、ミオシンはアクチンと相互作用後に数ミリ秒で解離拡散してしまうため、同一分子の運動計測、統計解析を行うことが不可能に近かった。そこで本研究ではアクチンと常にアンカーされた鎖(アンカーDNA)を用いたミオシンの調整を行うことにした。本研究の目的は、超高速暗視野顕微鏡とアンカーDNAを用いてブラウン運動を駆動力としたミオシンの運動制御メカニズムを解明することである。具体的には、(i)超高速顕微鏡の改善、(ii)DNAの調整、(iii)先行研究で示された結果の追試、(iv)解離状態でブラウン運動するミオシンのアクチンへの結合定数の定量、(v)アクチンの構造的要因とミオシンの運動との関係の解明、等を行う。本年度は主に上記の(i)、(ii)の計画を遂行した。今回構築した暗視野顕微鏡を用いることで、27kfpsの時間分解能でかつナノメートル計測が可能になった。また、今回プローブとして金ナノロッドを使用することを検討した。金ナノロッドは、入射光の偏光方向により短軸、長軸それぞれのプラズモンを励起することが可能であるため、ロッド回転に伴う散乱光の強度、彩度が変化する。今回その特徴を活かし、金ナノロッドを標識として用いたミオシンの1分子回転(ねじれ)計測系の構築を行った。今後、(iii)以降の計画を実行することで、ブラウン運動を駆動力とする生体分子モーターの制御メカニズムの解明を行っていきたい。(i)今回構築した暗視野顕微鏡を用いることで、27kfpsの時間分解能でかつナノメートル計測が可能になった。(ii)DNAをアンカーと用いて、プローブをアクチンフィラメントと結合させることに成功した。来年度は、プローブにミオシンを結合させ、アクチンフィラメント上での運動を計測する。
若年者と老年者の音韻知覚に関する実験的検討

1.若年者を対象とした実験から得られた成果:言語音のカテゴリー判断に、音響特徴を抽出する処理(低次のレベル)と、それを音韻記憶と照合させる処理(高次のレベル)のどちらが、より重要な役割を果たすのかを検討した。(1)対象:若年者17名(平均29.2歳)。(2)方法:実験刺激と、それに時間的に先行する刺激(先行刺激)を対にして呈示し、先行刺激の性質によって、実験刺激に対する判断がどのように変化するかを測定した。実験刺激は/ba/から/da/に至る刺激連続体。先行刺激は、(a)実験刺激と共通の音響特徴をもつ/ba/,/da/、(b)実験刺激と共通の音響特徴をもつ/pa/,/ta/、(c)実験刺激の母音部分に相当する/a/、であった。(3)結果と考察:実験刺激と共通の音響特徴をもつ先行刺激は、/ba/か/da/かの判断境界を変化させ、判断の精度を低下させた。その傾向は、実験刺激と先行刺激の間隔が短い時に顕著であった。以上は、音響特徴に基づいた判断の比重が増すと、/ba/か/da/かの判断が、カテゴリー的でなくなることを示していた。言語音のカテゴリー判断の成立により重要な働きをするのは高次のレベルの処理であることが示唆された。2.老年者(脳損傷例を含む)を対象とした研究から得られた成果:言語音のカテゴリー判断を低下させる要因が何かを検討した。(1)対象:健常老年者14名(平均60.7歳)と左半球損傷の失語症14例(平均55.1歳)。(2)方法:/ba/から/wa/に至る10種類の合成音声を呈示し、/ba/か/wa/かの判断を求めた。(3)結果と考察:失語症例のカテゴリー判断の精度は、健常老年者のそれよりも低かった。カテゴリー判断の障害は、Wernicke領野の損傷で生じた。言語音のカテゴリー判断には、Wernicke領野の音韻記憶に基づいた処理が重要であることが示された。1目的:言語音のカテゴリー判断には、音響的特徴を正確に抽出する処理(低次のレベル)と、それを音韻記憶と照合させる処理(高次のレベル)が必要なことが知られている。本研究の目的は、老年者の言語音のカテゴリー判断の良否に関わる要因を、低次、高次のレベルに分けて検討することである。2平成11年度の研究実績:合成音声と実験課題を作成し、予備実験を行った。(1)実験課題の内容は、実験刺激と、それに時間的に先行する刺激(係留刺激)を対にして呈示し、係留刺激の存在が、実験刺激に対する判断をどのように変化させるか(係留効果)を測定するものである。(2)実験刺激として、第2、第3フォルマントを変化させることにより/ba/から/da/に至る刺激連続体(9種類)を作成した。(3)係留刺激として、以下の3条件、計5種類の刺激を作成した。(1)実験刺激/ba/,/da/と、音響的特徴が完全に同一な係留刺激/ba/,/da/。実験刺激が/ba/か/da/かを判断する際の、低次のレベルの処理に対して影響を及ぼすと仮定される。(2)実験刺激/ba/,/da/に対応する係留刺激/pa/,/ta/。実験刺激が/ba/か/da/かを判断する際の、高次のレベルの処理に影響を及ぼすと仮定される。(3)実験刺激/ba/,/da/の母音部分に相当する/a/。3今後および平成12年度の計画:若年者、老年者を対象とした実験の実施、データの解析を行い、カテゴリー判断の低下に関わる要因を明らかにする計画である。(1)係留刺激が、(1)実験刺激と完全に同一か、高次のレベルで同一か、(2)係留刺激と実験刺激との時間間隔が短い(聴覚的記憶の関与が大きい)か、長い(音韻的記憶の関与が大きい)かを統制し、係留効果を測定する。(2)若年者と老年者とで、係留効果の現われ方に差があるか否かを検討する。

言語音のカテゴリー判断の成立により重要な働きをするのは高次のレベルの処理であることが示唆された。2.老年者(脳損傷例を含む)を対象とした研究から得られた成果:言語音のカテゴリー判断を低下させる要因が何かを検討した。(1)対象:健常老年者14名(平均60.7歳)と左半球損傷の失語症14例(平均55.1歳)。(2)方法:/ba/から/wa/に至る10種類の合成音声を呈示し、/ba/か/wa/かの判断を求めた。(3)結果と考察:失語症例のカテゴリー判断の精度は、健常老年者のそれよりも低かった。カテゴリー判断の障害は、Wernicke領野の損傷で生じた。言語音のカテゴリー判断には、Wernicke領野の音韻記憶に基づいた処理が重要であることが示された。
睡眠時無呼吸症候群簡易検査法開発と生活習慣病との因果関係解明の為の疫学研究

スクリーニング機器と終夜睡眠ポリグラフを同時使用し、相関ならびに感度、特異度について検討した結果、スクリーニング機器としての有効性が確認された。さらに、生活習慣病との関連においては、15≦AHI群において高血圧症、脂質異常症、メタボリック症候群の有病率は高く、またAHI<5群と比較した年齢調整オッズ比では有意な関連が見られた。生活習慣病を複数有する者に関しては、睡眠時無呼吸低呼吸症候群の合併の有無を確認することが重要である。SASはその病態の性質上、個人の健康のみならず社会的にも影響を与え得る疾患であり、早期の発見と適切な治療が望まれる。golden standardであるPSG検査に効率よくつなげるためには、その前段階におけるスクリーニング検査方法の確立が期待される。試験段階まで熟成している簡易検査法をPSGと比較し、SASスクリーニング機器として有用なものたりえるか評価を行った。PSGによるAHIによって睡眠呼吸障害の有無・程度をAHI<5回/時間の対照群、5≦AHI<15回/時間の軽症群、15≦AHI<30回/時間の中等症群、AHI≧30回/時間の重症群に分類し、SAS簡易モニターで検出した睡眠呼吸障害指数(respiratory disturbance index, RDI)との相関、SAS患者診断の敏感度、特異度を算出した。これまでに実施した男性88名[平均年齢44±11歳(平均±標準偏差)、身長170.7±6.1cm、体重68.4±10.3kg、BMI(body mass index)23.8±3.2kg/m^2]のPSGの結果については、正常56名(AHI<5)、軽症16名(5≦AHI<15)、中等症6名(15≦AHI<30)、重症10名(AHI≧30)であった。また、PSGとSD-101のカットオフ値を5、15、30とした場合、すなわち軽症以上、中等症以上、重症のSASの検出について敏感度、特異度を算出したところ、各々軽症以上93.8%、46.4%、中等症以上100%、94.4%、重症90.0%、97.4%であった。さらにPSGのAHIとSD-101のRDIの相関については、PSGのAHIを目的変数、SD-101のRDIを説明変数とした時の一次回帰式はy=1.0263x-3.7819、相関係数0.936と強い正の相関を認めた。引き続き調査を実施し、生活習慣病との関連を検証する。長野県内の1企業の全男性社員165名を対象に疫学調査を実施した。集団特性は、平均年齢43.4±11.5歳(平均±標準偏差)、身長169.6±6.0cm、体重68.1±11.0kg、BMI(body mass index)23.6±3.3kg/m^2、ESS値4.7±3.7点、AHI8.9±14.3回/時間であった。・スクリーニング機器としてのSAS簡易モニターの評価、改良PSGによるAHIとSD-101で検出した呼吸イベントとは、R=0.92(p<0.01)と高い相関関係を示した。AHI≧5を有病者とすると、SD-101の検出感度は0.98、特異度は0.42、またAHI≧20を基準とすると、感度は0.83、特異度は0.94であり、SD-101は高い測定感度を有すると考えられた。SD-101は呼吸運動を正確に評価することが可能である。また、従来の測定装置と異なり、測定中にセンサーが脱落するようなことがない点も睡眠呼吸障害のスクリーニングにおいて有用である。・SASと種々の生活習慣病との関連の評価AHI重症度分類別では、正常群103名(AHI<5)、軽症群34名(5≦AHI<15)、中等症群12名(15≦AHI<30)、重症群16名(AHI≧30)であった。5≦AHIかつ11≦ESS値をSASと定義した場合、5名が条件を満たした。また、5≦AHI<15群、15≦AHI群における、AHI<1群と比べた際の生活習慣病のオッズ比をロジスティック回帰分析によって求めた。AHI<1群と比べた際の15≦AHI群における高血圧症のオッズ比(95%CI)は、粗オッズ12.00(3.90-36.96)、年齢調整後5.47(1.59-18.82)、年齢およびBMI調整後3.01(0.80-11.37)であった。AHIが重症化した群において生活習慣病合併のリスクが高まっている傾向がみられた。

(1)簡易モニタのスクリーニング機器としての有効性SDBのAHIの重症度分類別による頻度は、正常群103名(AHI<5)、軽症群34名(5≦AHI<15)、中等症群12名(15≦AHI<30)、重症群16名(AHI≧30)であった。またICSD-2の分類から、閉塞型睡眠時無呼吸低呼吸症候群(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome:OSAHS)は39名(23.6%)、中枢性睡眠時無呼吸低呼吸症候群(central sleep apnea-hypopnea syndrome:CSAHS)は5名(3.0%)であった。これら結果より、欧米諸国の報告と比し、日本人のSDB、SAHSの有病率は高かった。生活習慣病との関連においては、15≦AHIの群になると、高血圧症、脂質異常症、メタボリック症候群の有病率は、各々75.0%。75.0%、67.9%と高い結果となった。AHI<5群と比較した高血圧症、脂質異常症、メタボリック症候群の年齢調整オッズ比は、15≦AHI群と比し、各々4.52(1.62-12.56)、3.75(1.33-10.60)、8.94(3.18-25.13)と、有意な関連が見られ、傾向性の検定においてもいずれも有意であった。生活習慣病を複数有する者に関しては、SAHSを合併していないか確認することが重要である。
マイクロ・ナノマシニングにおける加速度と振動の有効性

本研究は、nm数十nmの振幅で、かつ従来用いられてきた数十kHzの周波数を超える領域の振動、つまり超高加速度ないし超高周波微小振動をマイクロ・ナノ加工に適用し、おもに延性を呈する材料について塑性変形を抑制すること、および接触時間を低減させ、熱応力や工具摩耗の原因となる摩擦熱の発生を抑制すること、さらにはそれらの加工メカニズムを解明することを目的とする。平成16年度は、(1)超高周波数微小振動を利用したμmオーダの電子顕微鏡内微小切削実験、および(2)3次元分子動力学シミュレーションモデルを構築し、それを用いて超高周波数微小振動援用切削に対する検討を行なった。得られた成果を以下に示す。1振動工具の振動振幅のSEM観察により確認した上で、数種類の振動周波数・振幅の組み合わせにおいて、超高周波数微小振動援用切削実験を行なった。2振動を付加させた加工実験において、最大振動速度が切削速度に比べ十分大きく、周期的に切削と非接触の状態を有する場合、慣用切削に比べて切りくずが細かく分断し円滑に排出されること、また、低速切削であっても、工具の上すべりが抑制され、慣用切削に比べて小さい切込み深さでの加工も可能になることを明らかにした。2 3次元分子動力学シミュレーションにより、振動を付加させた加工において、最大振動速度が切削速度に比べ十分大きく、周期的に切削と非接触の状態を有する場合、慣用切削に比べて塑性変形および切削抵抗の低減といった、2次元シミュレーションにおいて判明した効果に加え、バリの低減や切削痕形状の安定化にも効果があることを明らかにした。平成15年度は、(1)超高周波数微小振動を利用した数nmサブμmオーダの電子顕微鏡内微小切削実験システムの製作、および(2)平面ひずみモデルを用い、一定加速度および超高周波数微小振動援用切削の分子動力学シミュレーションを行った。1振動子にPZT素子、工具にダイヤモンド微細砥粒を利用し、振動(共振)周波数23MHzで振幅nmオーダの振動工具の設計および製作を行なった。2開発した振動工具を用い、電子顕微鏡内において切削実験を行ない、定速切削(加速度も振動も無付加)に比べ、バリの発生がある程度抑制されることを明らかにした。3分子動力学シミュレーションにより、超高加速度切削加工は、定速切削に比べ塑性変形は抑制されるが、ひずみ速度の上昇に伴う硬化の影響により、主分力は増加する傾向を示すことがわかった。4分子動力学シミュレーションにより、超高周波微小振動援用切削加工において、振動の効果を得るための条件を十分満たし、工具と切りくずが断続的に接触する場合、塑性変形および切削抵抗は低減することを明らかにした。また、振動の効果を得るための条件を満たさない場合、塑性変形叫びおよび切削抵抗は低減させる効果は、ほとんどないことを明らかにした。