hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
全身性強皮症におけるＩＲＦ５の役割についての解析

BLM投与によって引き起こされる一連の炎症細胞活性化は、ヒトSSc患者においても認められる現象であり、BLM誘発SScモデルマウスにおける皮膚および肺線維化の誘導はSScと類似した免疫学的異常によることが推察される。本年度はIRF5が全身性強皮症の病態における関与を検討するためにIRF5ノックアウトマウスを用いてBLM誘発強皮症モデルマウスを作製した。IRF5ノックアウトマウスでは野生型マウスと比較してBLM投与によって誘発される皮膚・肺の線維化が有意に減弱した。また、詳細に見てみると、IRF5ノックアウトマウスでは同週齢の野生型マウスに比較し、真皮厚、真皮の膠原線維量が減少していた。また、ブレオマイシン投与7日の炎症期においてIRF5ノックアウトマウスでは野生型マウスに比較して、線維化を促進する細胞接着分子の発現の低下、抗線維化に働く細胞接着分子の発現の亢進が見られた。線維芽細胞、血管内皮細胞、免疫細胞においてIRF5の発現低下が抗線維化に働く可能性が示唆されている。IRF5ノックアウトマウスではブレオマイシンによる皮膚・肺の線維化が野生型に比較し減弱することが示された。今後はブレオマイシンによる線維化の減弱の機序につき検討することとする。今後はブレオマイシンによる線維化の減弱の機序につき全身性強皮症において重要な細胞である線維芽細胞、血管内皮細胞、免疫細胞につき検討することとする。IRF5ノックアウトマウスでのブレオマイシンによる皮膚・肺における線維化の減弱における機序について、全身性強皮症の病態に重要な役割を担う線維芽細胞、免疫細胞、血管内皮細胞in vitroで検討する。IRF5ノックアウトマウスでのブレオマイシンによる皮膚・肺における線維化の減弱における機序について、全身性強皮症の病態に重要な役割を担う線維芽細胞、免疫細胞、血管内皮細胞につきin vitroで検討する。
錯体重合法による希土類添加水酸アパタイト光駆動センサーの合成

水酸アパタイトセラミックスの表面活性を利用して、湿度センサーがすでに実用化されていが、光信号の変化を用いる希土類添加水酸アパタイトセラミックス湿度センサーの開発を行ってきた。水酸アパタイトセラミックス表面にH_2Oが吸着することによる、振動エネルギー順位の変化ならびに希土類イオンの価数変化が表面に吸着したH_2Oに影響され、光の反射スペクトルが変化するメカニズムを提案している。これまで、錯体重合法による希土類添加水酸アパタイトセラミックス合成方法の開発と、その基礎的な光学特性の解明を遂行して来た。添加する希土類イオンのイオン半径を増大させるに従って、赤外領域での湿度に対するスペクトル変化が大きくなることを見出している。これらに基づいて平成7年度において得られた結果を述べる。1)希土類添加水酸アパタイトセラミックス薄膜を錯体重合法により作製し、その湿度雰囲気下での反射法による光学スペクトル変化を評価した。その結果、反射スペクトルにおいて純粋な水酸アパタイトセラミックスに比べ、最大4倍の光感度を持つセンサーが得られたことを確認した。蛍光スペクトルは現時点ではほとんど変化があらわれていない。2)希土類添加水酸アパタイトセラミックスの光駆動湿度センサー特性を評価し、特性に影響を与えると考えられる因子について詳細に検討した。(1)希土類として取り扱ったSm、Eu、Euのうち、Erが最大の感度を示した。(2)希土類の濃度はCaに対して4%まで固溶し、その濃度とともに感度が上昇した。
幕末開港への畿内農村の対応-綿業から茶業へ-

1.上狛村では、太閤検地のさい、中世の荘官狛氏でなく、外来者で土地を集積した浅田家が庄屋に任命され、その後狛氏一族の松井氏が農村の秩序を背景に庄屋浅田家と対立した(ただし、浅田家の庄屋就任時期は推定にとどまる)。同村は、1635年4か村に分かれるが、それは4人の庄屋へ親戚や近隣居住者が分属する形をとったため、耕地は極端に入り組んでしまった。2.西法花野村「宗旨改帳」によると、1670年代に複合大家族の解体がみられ、18世紀中は人口・戸数とも漸減し、19世紀に入って人口が増加する。この間成年男子の出奔が多いが、絶家のあとを他村の親戚が入って継ぐこともよくみられた。出奉公人の史料からは、17世紀中葉に江戸その他、その後は畿内都市・農村への出奉公が多く、年季切れ後も戻らぬ者が多いことがわかる。19世紀に入ると、大坂への女子奉公人が何故か急増するが、人口も増加しているから、村内での就業機会も増えていたのであろう。3.中世非人宿「コマの宿」の流れを汲んで、近世の上狛村にも「夙」などの被差別民がいた。彼らは、結婚、埋葬、宗教など生活面で根強い差別を受けており、1838年には百姓の差別発言を京都町奉行所へ訴える事件が生ずるが、その基礎には、百姓・商人としての彼らの経済的成長があった。4.近世初頭から綿作地帯であった南山城は、幕末開港後は製茶輸出の刺激を受けて製茶地帯へと変貌する。比較的早くから茶業が展開していた綴喜郡田原郷などでは、多数の焙炉師と茶摘子を雇う大規模経営がみられたが、雇い入れ期間はせいぜい10日間程度にすぎなかった。なお、田原郷や和束郷の茶商人につづいて上狛茶商人が成長するのは1870年代後半からである。この地域経済の分析にさいしては、林村柳沢家にみられるような安定的だが非成長指向の酒造業経営者=豪農の存在もあわせて注目される必要があろう。1月例研究会では,各自の分担テーマについて順次報告し,討論を行った.当該地域の村落構造については,中世末期以来の伝統に基づく複雑な交錯状態が保たれており,近世村落を特徴づける杖切りの事実はみられないことが判明した.また,末端支配の担い手たる大庄屋になる浅田家は,もともと外来者であったのが急速な致富過程をへて,先住者の上位に立つのであるが,その上昇経過も少しずつ判明している.とくに当該地域が,京都や大坂とだけでなく,江戸ともかなり交流があり浅田家は江戸へ出店するなどの盛んな商人活動も行ない,その利益が土地へ投下されたことが注目される.近世初期の高率な綿作地率は,予想していたよりもずっと後年まで持続するようであるが同時に菜種作がしだいに行われ,また茶業も量的には限られつつもかなり早くから行われており,近世を通ずる作付転換な単純ではないことが判明しつつある.

茶業の発展の画期はやはり幕末の開港であるが,当該地域はむしろ製茶の集散地として大きく伸びてゆき,神戸港の製茶輸出の最大の後方集散地となってゆく点が注目される.綿業商人から茶業商人への転換例や,浅田家による彼らへの金融の事実,木津川舟運を利用しての商品輸送など,山城町が商業村落化してゆく経過を示す史料を分析中である.2史料調査は,山城町史婦さん室をはじめ,数回実施した.とくに図室所蔵の基本史料である宗門人別帳については,夏期調査にさいして全冊の分担筆写を試み,完了することができた.目下その分析が進められつつある.また撮影を許可された文書等はマイクロフィルムに撮影し,その一部を焼付けた.3東京大学経済学部図書館文書室所蔵の浅田家文書整理も着実に進んだ.一紙物の判読・整理は大部分終了し,目下その分類整理にとりかかったところである.1.8月と11月の共同調査、3月の補充調査において、京都府相楽部山城町史編さん室所蔵文書、同部賀茂町観音寺区有文書、京都府立総合資料館所蔵文書などの、写真撮影ないし筆写を行った。山城町史編さん室では、基本史料である宗内人別帳の筆写を完了した。また、観音寺区有文書については、宗内人別帳のほか、奉公人出入、耕地所有、茶業経営などに関する詳しい史料があることを知ったので、その重要部分をマイクロ撮影した。2.前年度までに収集した史料と、上記調査による収集史料の分析を進め、月例研究会において順次、報告・討論を行った。いずれも、まだ中間報告的なものであるが、その成果は、『研究成果報告書』にとりまとめてある。3.東京大学経済学部図書館文書室所蔵の浅田家文書-紙物の整理は順調に進み、内容の解読と袋詰め、表書士は、完了した。4.浅田家文書研究会は、こんごも続けて開催し、研究成果のとりまとめを行いたい。また、文書目録の刊行の準備もさらに進めていく予定である。
地盤材料におけるすべり面の進展に関する理論的・実験的研究

人口軟岩に対して室内実験を行った。2次元的な試験を行えるように平面ひずみ供試体を準備し、上部表面上のフーチングに編心荷重を加え、片側から発生・安定成長するすべり面を観測した。レーザースペックルにより、表面変位を測定した。さらに人口軟岩の表面変位場の計測に適した方法として画象解析の手法の一つであるパターンマッチングを利用したマッチング法を開発し、変位場、ひずみ場の計測を行った。変形の局所化を引き起こす微視的構造に着目し、マイクロメカニクスの手法を用いて、変形局所化のメカニズムを解明した。微視的メカニズムを取り込んだ力学モデルを構築した。微視的メカニズムとしてはマイクロスリップモデルを考え、分散するマイクロスリップの成長とその局所化を数値シミュレーションした。さらに、平均化の操作を行い、巨視的な量に関する支配方程式を導いた。微視的構造間の相互干渉が局所化の原因であることが明かとなった。さらに、基礎・斜面・地中構造物等の構造物に対して、すべり面の発生・成長を再現・予測しうる解析手法の確立を図った。すべり面を変位の不連続面とモデル化し、境界要素法と有限要素法を重ね合わせ、すべり面には境界要素を用い、材料の非線形挙動・全体の境界条件を有限要素法により取り扱う、新しい解析手法を提案した。さらに不連続面を有する有限要素を用いた有限要素解析プログラムの開発も行った。
尿路平滑筋に対する免疫抑制剤(シクロスポリン・FK506)の作用に関する研究

雌性家兎にシクロスポリン10mg/kg/dayを2週間静脈内投与したのち膀胱、尿道を摘出し平滑筋条片を作成し、これを37°Cで酸素化したKrebs-Henseleite液を満たした筋浴槽内に懸垂固定し、尿道に対してはphenylephrine,clonidineによる収縮力と、KCI収縮後のacetylcholineによる弛緩反応を、膀胱に対してはacetylcholineによる収縮力と、KCI収縮後のisoproterenolによる弛緩反応を等尺性圧トランスデューサーを介して観察した。尿道はphenylephrine,clonidinに対しともに10^<-8>モルの底濃度より収縮を始め反応は濃度依存性であり、対照より亢進した収縮反応を認めた。phenylephrineによる最大収縮力はシクロスポリン群が2.87±0.18g,対照群が2.32±0.14gであった。clonidinによる最大収縮力はシクロスポリン群が1.62±0.16g、対照群が0.93±0.10gであった。KCI収縮後のacetylcholineによる弛緩反応は対照と比し有意差がなかった。膀胱はacetylcholineに対し濃度依存性の収縮反応を認めたもののその収縮力は対照に比し、10^<-8>,3×10^<-8>モルの高濃度でのみ有意に亢進していた。acetylcholineによる最大収縮力はシクロスポリン群が6.74±0.50g,対照群が6.40±0.49gであった。KCI収縮後のisoproterenolに対する反応は10^<-10>モルの低濃度より濃度依存性の弛緩反応が見られ、10^<-7>モルまでは対照に比し亢進した反応が観察されたが最大弛緩率には対照と有意差はなかった。最大弛緩率は77.49±2.98%であった。以上よりシクロスポリンは尿道のalpha-adrenergic agonistに対する収縮反応を亢進させ、膀胱のbeta-adrenergic agonistに対する弛緩反応を亢進させていることが明らかとなった。このことが尿道内圧を亢進させ腎移植患者の排尿障害の一因となっている可能性として示唆された。
超冷中性子による中性子β崩壊の研究

本研究の目的は、超冷中性子を用いてベータ崩壊の実験を行うことにあった。このためには、実験容器内での超冷中性子密度を飛躍的増強が不可欠であった。そのため、超冷中性子源の革新を行うことを研究の中心においた。まず、スパレーション中性子による超流動ヘリウム内での超冷中性子発生法の研究、それに基づく新世代超冷中性子源の開発、そしてその実証実験を行った.超冷中性子発生用スパレーション中性子源、重水熱中性子、冷中性子モデレータ、超流動ヘリウム冷凍器の製作を行い、スパレーション中性子を超流動ヘリウム内で、超冷中性子に変換し、観測することに成功した。この方法による超冷中性子発生は、世界で始めてのものであるため、超流動ヘリウムの温度を変え、また、超冷中性子検出器の前に超冷中性子を完全に反射するニッケル8μのフォイルを置き、超冷中性子計数の変化を観測し、超冷中性子計数をより確実なものにした。超冷中性子の振る舞いから予想される温度変化と超冷中性子反射による計数の減少を観測した。超冷中性子検出効率の研究を行い、実験容器内での超冷中性子数を求めた。結果は、100neVの超冷中性子に対して、陽子ビーム出力156Wで、超冷中性子密度は、1.4/cm^3となり、これは現在、世界最強のフランス・グルノーブルの値に匹敵すると判明。Phys. Rev. Lett.に発表した。陽子ビーム強度を上げ、超流動ヘリウム温度を下げると、超冷中性子強度はグルノーブルを3桁上回る見込みである。中高エネルギー陽子ビームによるスパレーション反応で発生する中性子と超流動ヘリウムを用いた超冷中性子発生を行うため、実験装置の設計と製作を行った。スパレーション反応で発生する速中性子(MeV領域のエネルギーを持つ中性子)は、常温の重水と20K重水の熱中性子、冷中性子モデレータで冷中性子(meV領域のエネルギーを持つ中性子)まで減速される。その後、超流動ヘリウム内で、冷中性子が超冷中性子(300neV以下の中性子)に変換される。設計のポイントは、超流動ヘリウム内の冷中性子強度をできるだけ大きくし、かつ超流動ヘリウム内で発生するγ発熱をできるだけ押さえることにある。陽子ビームによって発生する冷中性子束の大きさ、そして、陽子ビーム照射と中性子発生に伴う発熱の大きさをモンテカルロ計算によって求めた。同じ陽子ビーム電流においても、発生する冷中性子強度とγ発熱は、中性子発生陽子ビーム標的、熱中性子、冷中性子モデレータ、そして超流動ヘリウム容器等の形状によって大きく変化する。最適の形状をモンテカルロ計算により探究した。また、モンテカルロ計算によるγ発熱の研究に加え、外部より超流動ヘリウム生成冷凍器に流入する熱量をいかに軽減するか、また、超流動ヘリウム内に流入する熱をいかに取るかを探究し、それらの研究結果を超冷中性子発生用冷凍器の設計に反映させ、それに基づき製作を行った。結果は、2000年度、6月に行われた米国ノースカロライナでの国際会議、9月ロスアラモスでの国際会議、そして11月日本での国際会議で、計3件の招待講演、そして3件の一般講演として発表した。今回の研究の中心は、中高エネルギー陽子ビームによるスパレーション反応で発生する速中性子(MeV領域のエネルギーを持つ中性子)を、常温の重水と20K重水の熱中性子、冷中性子モデレータで冷中性子(meV領域のエネルギーを持つ中性子)まで減速し、その後、超流動ヘリウム内で、冷中性子を超冷中生子(300neV以下の中性子)に変換することにある。今年度、超流動ヘリウム冷凍器を完成し、冷却試験を行い、設計通りの性能を確認した。また、スパレーション中性子源を完成し、設計通りの中性子が生成されることを確認した。続いて、超流動ヘリウム冷凍器をスパレーション中性子源上に組み込み、各種の動作試験を行った。そして、400MeV陽子ビームによる超冷中性子発生実験を行い、世界ではじめて、超流動ヘリウムによるスパレーション超冷中性子の発生と観測に成功した。現在、発生した超冷中性子数の値を検討中であるが、超冷中性子数はモンテカルロ計算による冷中性子束の大きさから見積もった値と大きなずれはない。

γ発熱の影響は実験時の陽子ビーム電流が低かったので、冷凍器に対する影響は全く見られなかった。γ発熱以外で、外部より超流動ヘリウム生成冷凍器に流入する熱量は、設計通り非常に小さく、陽子ビームを増やした時の発熱増に対応し得ることが判明した。途中結果は2001年度・6月に行われたロシアのペテルスブルクでの国際会議、10月ハワイでの日米合同物理学会で、招待講演、そして一般講演として発表した。UCN発生に関しては、論文を準備しているところである。スパレーション中性子による超流動ヘリウム内での超冷中性子発生実験を行った。前年度、超冷中性子の発生を実験で確認したが、この方法による超冷中性子発生は、世界で始めてのものであるため、超流動ヘリウムの温度を変え、また、超冷中性子検出器の前に超冷中性子を完全に反射するニッケル8μのフォイルを置き、再度、超冷中性子を発生させ、超冷中性子を計数した。超冷中性子の振る舞いから予想される温度変化と超冷中性子反射による計数の減少を観測した。超冷中性子検出効率の研究を行い、今回の実験容器内での超冷中性子数を求めた。結果は、100neVの超冷中性子に対して、陽子ビーム出力156Wで、超冷中性子密度は、1.4/cm^3となり、これは現在、世界最強のフランス・グルノーブルの値に匹敵すると判明。Phys.Rev.Lett.に発表した。陽子ビーム強度を上げ、超流動ヘリウム温度を下げると、超冷中性子強度はグルノーブルを3桁上回ると期待できる。
強磁場NMRによる量子スピン系の新量子相の研究

量子力学の効果が顕著に現れる磁性体の強磁場中の性質を、核磁気共鳴(NMR)法を用いて調べた。特にスピンネマティック状態という、スピンの液晶に相当するような新奇な状態に着目して研究を進めた。候補物質ボルボサイトでは、25テスラ程度の強磁場領域において、新奇な磁気相を見出し、NMRの結果からスピン液晶相の可能性を指摘した。もう一つの候補物質NaCuMoO4(OH)においては、非常に低い温度で起きる磁気秩序の構造をNMRで調べ、15 Tまでの構造と磁場依存性を解明した。この結果から、NaCuMoO4(OH)においては26テスラの磁場でスピン液晶相が期待できることが示された。幾何学的フラストレーションを有する量子スピン系において、強磁場中で現れると予想されている磁化プラトーやスピンネマティック状態等の新奇な量子相を調べるために、候補物質ボルボサイトCu3V2O7(OH)2・2H2OおよびNaCuMoO4(OH)の核磁気共鳴(NMR)測定を進めた。ボルボサイトは28 T以上で1/3磁化プラトー、その直前の磁場領域(23-28 T)で新奇磁気相が現れるが、これがスピンネマティック相である可能性が指摘されている。この相の情報を得るために平成26年度は東北大金属材料研究所のハイブリッドマグネットで2024 Tの磁場領域、1.5-4.2 Kの温度範囲におけるNMR測定を行った。スペクトルの温度依存性から20-23 Tにおける相境界を決定した。また、核磁気緩和率1/T1の測定を行い、20 T以下の磁気相と23 T以上の磁気相で1/T1の温度依存性の振る舞いが定性的に異なることを見出した。他方、一次元フラストレート鎖の候補物質NaCuMoO4(OH)においては、磁気相転移温度が1 K以下と低く、実際どのような磁気状態が実現しているか明らかではなかった。平成26年度は希釈冷凍機内でピエゾモーターにより試料の角度を制御し、精密なNMR測定を行った。その結果から、1.5 T以下ではスパイラル、1.5 T以上ではスピン密度波の秩序状態が実現していることを明らかにした。このことから、NaCuMoO4(OH)は最近接の交換相互作用が強磁性的、次近接の交換相互作用が反強磁性的で競合する一次元フラストレート鎖物質であることが明らかとなった。この磁気モデルにおいては、理論的に、磁化が飽和する直前にスピンネマティック状態が実現することが示されている。NaCuMoO4(OH)は26 Tで磁化が飽和するので、平成27年度にグルノーブル強磁場施設で30 Tまでの強磁場領域におけるNMR測定を実行するための準備を進めた。幾何学的フラストレーションを有する量子スピン系において、強磁場中で現れると予想されている磁化プラトーやスピンネマティック状態等の新奇な量子相を調べるために、候補物質ボルボサイトおよびNaCuMoO4(OH)の核磁気共鳴(NMR)測定を行った。ボルボサイトは28 T以上で1/3磁化プラトー、その直前の磁場領域(23-28 T)で新奇磁気相が現れる。この相がスピンネマティック相である可能性が指摘されている。この相の情報を得るために東北大金属材料研究所のハイブリッドマグネットで1824 Tの磁場領域のNMR測定を行った。特に最終年度にはヘリウム3を用いた0.6 Kまでの測定を行った。スペクトルの温度依存性から高磁場相の相境界を決定した。また、核磁気緩和率の測定を行い、18-24 Tの磁場領域においてべき的な温度依存性を見出した。22 T以上では正のべきから負のべきに変わり、新奇相を特徴付ける温度依存性が得られた。他方、一次元フラストレート鎖物質NaCuMoO4(OH)においては、磁気相転移温度が1 K以下と低く、実際どのような磁気状態が実現しているか明らかではなかった。本研究では、希釈冷凍機内でピエゾモーターにより試料の角度を制御し、精密なNMR測定を行った。スペクトルの解析から、1.5 T以下ではスパイラル、2 T以上ではスピン密度波秩序が実現していることを明らかにした。このことから、NaCuMoO4(OH)は最近接が強磁性的、次近接が反強磁性的な交換相互作用で競合する一次元フラストレート鎖物質であることが確認された。さらに、2 T以上の磁場領域では、核磁気緩和率の温度依存性から、磁場印可方向に平行な縦の磁気ゆらぎは転移温度に向かって発散的振る舞い、垂直な横ゆらぎはギャップ的振る舞いを示すことを見出した。この異方的磁気ゆらぎは2マグノンの束縛状態の形成を示すものである。

幾何学的フラストレーションを有する量子スピン系において期待される新奇な量子相を、強磁場中の核磁気共鳴(NMR)測定で直接観測し、その物理的性質を実験的に解明する目的に向けて順調に進んでいる。平成26年度は東北大金属材料研究所のハイブリッドマグネットでボルボサイトCu3V2O7(OH)2・2H2OのNMR測定を2024 Tの磁場領域、1.5-4.2 Kの温度範囲において行った。この結果及び経験から、測定システムの改良を行い、平成27年度は東北大金属材料研究所のハイブリッドマグネットで2026 Tの磁場領域、0.5-4.2 Kの温度範囲で測定を行う予定である。これにより、23-28 Tの磁場領域に現れるボルボサイトの新奇相の構造や励起等の物理的性質を実験的に解明することができると考えられる。また、一次元フラストレート鎖の候補物質NaCuMoO4(OH)においては、平成26年度は、希釈冷凍機内でピエゾモーターにより試料の角度を制御した精密なNMR測定行い、1 K以下の磁気構造を明らかにした。この結果から、最近接の交換相互作用が強磁性的、次近接の交換相互作用が反強磁性的で競合する一次元フラストレート鎖物質であることが明らかとなった。平成27年度にグルノーブル強磁場施設で、スピンネマティック状態が実現すると期待される26 T前後の磁場領域のNMR測定を遂行するための準備が整った。スピンネマティック相を、強磁場中のNMR測定で直接観測し、その物理的性質を実験的に解明できると考えられる。磁性物理学平成27年度は東北大金属材料研究所のハイブリッドマグネットでボルボサイトCu3V2O7(OH)2・2H2OのNMR測定を、2026 Tの磁場領域、0.5-4.2 Kの温度範囲で行う予定である。また、一次元フラストレート鎖の候補物質NaCuMoO4(OH)においては、スピンネマティック状態が実現すると期待される26 T前後の磁場領域のNMR測定をグルノーブル強磁場施設で遂行する計画である。強磁場中のNMR測定でスピンネマティック相を直接観測し、その物理的性質を実験的に解明できると考えられる。これら以外にも、フラストレート正方格子候補物質RbMoOPO4Clおよび、カゴメ格子物質ベシニエイトBaCu3V2O8(OH)2の単結晶NMR測定を進める。両物質共に、強磁場領域において、磁化プラトーやスピンネマティック状態などの実現が期待される物質である。研究の進捗状況に応じて、これら物質の強磁場NMR測定を行うことを検討している。
化学気相堆積速度の理論上限を超える主・副反応設計

本研究では、表面化学反応過程を加速する新たな方法を開発するため、以下の思想を検証する。(1)反応思想:CVD装置を用い、珪素塩化物(SiHCl3, SiH2Cl2)に珪素水素化物など(SiHx,BCl3)を加えることにより、複数のラングミュア型表面過程を並列させる方法を試みる。(2)主反応検証:珪素薄膜を製膜し、製膜速度が珪素水素化物などの濃度と共に変化する挙動を把握する。一般にシリコン薄膜形成に用いられる珪素塩化物(トリクロロシラン、ジクロロシラン)を用いたシリコン製膜における製膜速度の飽和を超えることを目的とし、製膜時の中間体(*SiCl2)からClを取り除く機能を持つ物質として珪素水素化物など(SiHx, BCl3)の使用を試みる。珪素水素化物を反応器内で安全に生成し、それが中間体の分解に寄与することにより製膜速度が飽和値よりも増大することを明らかにし、製膜機構を保ちつつ製膜速度が従来の過程(単ラングミュア)時の理論的上限値を超えることを確認する。(3)副反応検証:クロロシランを用いた場合に下流側に堆積する可燃性副生成物が上記の反応過程により減少することを把握する。平成29年度におけるトリクロロシランの結果に加え、平成30年度は、ジクロロシランにモノメチルシランを加えたことにより製膜速度が約2倍に上昇したこと、副生成物の堆積量が減少すること、を把握できた。今後は、本研究の方法による製膜においてホウ素を添加するために三塩化ホウ素を用いる。これらの工程において製膜が加速される様子と副生成物堆積量の関係を把握し、その機構を検討する。CVD装置内に堆積したシリコンをHClがエッチング(クリーニング時)する際の副生成物堆積について、並行して把握する。平成30年度においては、ジクロロシランにモノメチルシランを加えた場合のシリコン製膜速度の変化を調査した。課題1(製膜速度計測):シリコン製膜用の珪素塩化物にジクロロシラン(SiH2Cl2)を用い、製膜加速用の珪素水素化物としてSiHx(x=14)を用いた。ジクロロシラン単独における製膜速度が毎分0.2μmである条件を把握し、同じ温度においてモノメチルシラン単独の製膜速度がジクロロシランによる製膜速度より著しく小さいことを把握した。次に、ジクロロシランにモノメチルシランを加えたところ、製膜速度は、実験条件における最大では毎分0.5μmとなり、成長速度が増大することを把握した。その際に、排出ガス中のクロロシラン濃度が、モノメチルシランガスの添加と共に減少することをガス分析により確認した。課題2(水晶振動子による副生成物堆積量計測):平成30年度に続き、水晶振動子の振動数の変化の様子を確認し、ジクロロシランにおいてもトリクロロシラン使用時と同様であることを確認した。これを主に製膜時に計測し、副生成物の堆積速度と挙動を観察した。以上の方法に基づき、一定時間当たりの副生成物堆積量の変化を把握したところ、ジクロロシランに加えるモノメチルシランガスの濃度を増大させることにより、水晶振動子表面に体積する副生成物(塩化珪素)の量が減少する傾向が把握された。上記の排出ガス分析の結果にこれを加えることにより、珪素塩化物と珪素水素化物の間の化学反応による珪素塩化物消費効率向上が証明された。これまで研究を進めて来たトリクロロシラン、ジクロロシランとモノメチルシランによるシリコン製膜に、ドーピングが可能であることを実証するため、珪素塩化物と三塩化ホウ素を用いたシリコン製膜を行う。三塩化ホウ素は、従来用いられているジボランに比較して大幅に安全な物質であることが、ここに採用する理由である。三塩化ホウ素自体の挙動を詳しく調べるため、シリコン表面における三塩化ホウ素単独の挙動を把握する。特に、三塩化ホウ素はプラズマプロセスにおけるエッチングガスとしても採用されている物質であることから、製膜とエッチングの両方の挙動を示す可能性があるので、これに注目して幅広い条件における挙動を調査する。その後に、トリクロロシラン或はジクロロシランに三塩化ホウ素を加えて、ドーピングできることを示し、更にモノメチルシランを加えて高速化を検証する。その他に、CVD装置内に堆積したシリコンをHClがエッチング(クリーニング時)する場合には、Si+3HCl→SiHCl3↑+H2↑となることが知られているが、SiHCl3は高温の気相中においてSiCl2を形成し易くなり、副生成物堆積を生じ易い。そこで、上記の製膜に並行してクリーニングの温度による副生成物堆積速度の変化も並行して把握する。表面化学反応過程を加速する新たな方法を開発するため、以下の思想を検証する。反応思想:CVD装置を用い、珪素塩化物(SiHCl3, SiH2Cl2)に珪素水素化物など(SiHx,BCl3)を加えることにより、複数のラングミュア型表面過程を並列させる方法を試みる。主反応検証:珪素薄膜を製膜し、製膜速度が珪素水素化物などの濃度と共に変化する挙動を把握する。

珪素水素化物を反応器内で安全に生成し、それが中間体の分解に寄与することにより製膜速度が飽和値よりも増大することを明らかにする。それにより、製膜機構を保ちつつ製膜速度が従来の過程(単ラングミュア)時の理論的上限値を超えることを確認する。副反応検証:クロロシランを用いた場合に下流側に堆積する可燃性副生成物が上記の反応過程により減少することを把握する。副生成物の発生・堆積挙動を把握するための手段として、コールドウォール型CVD装置内の基板より下流側の低温域に水晶振動子(感度0.5ng/cm2)を設置し、薄膜形成時とクリーニング時に、振動数を即時その場計測する。尚、副生成物の堆積については、製膜とクリーニングの両方に亘り計測し、その挙動を把握する。平成29年度は、トリクロロシランにモノメチルシランを加えたことにより製膜速度が約2倍に上昇したこと、副生成物の堆積量が減少すること、を把握できた。今後はジクロロシランを対象とし、より塩素が少ない系において同様の過程が成り立つことを確認する予定である。平成29年度においては、トリクロロシランとモノメチルシランを用いたシリコン製膜を調査した。課題1(製膜速度計測):シリコン製膜用の珪素塩化物にトリクロロシラン(SiHCl3)を用い、製膜加速用の珪素水素化物としてSiHx(x=14)を用いた。トリクロロシラン単独による製膜速度を把握すると共に、モノメチルシラン単独による製膜速度が著しく小さいことを把握した。その上で、モノメチルシラン濃度の増加により珪素製膜速度が増大することを確認した。トリクロロシラン単独における製膜速度が毎分0.2μmである条件を把握し、同じ温度においてモノメチルシラン単独の製膜速度がトリクロロシランによる製膜速度より著しく小さいことを把握した。次に、トリクロロシランにモノメシルシランを加えたところ、製膜速度は、毎分0.4μmとなり、成長速度が増大することを把握した。課題2(水晶振動子による副生成物堆積量計測):基板温度を上げ、製膜用のガスを導入することにより水晶振動子の振動数が上下するものの、状態が安定した後には振動数に反映される変化は堆積だけになる。従って、進行する副生成物の堆積のみにより振動数は穏やかに下降し続ける。製膜ガスを停止し、降温すると振動数は室温の時の値に復帰するが、堆積した副生成物の量だけ低下した値になる。これを製膜時とクリーニング時に計測し、副生成物の堆積速度と挙動を把握する。以上の方法に基づき、一定時間当たりの副生成物堆積量の変化を把握した。モノメチルシランガスの濃度を増大させることにより副生成物(塩化珪素)の堆積量が減少する傾向が把握された。これにより、珪素塩化物と珪素水素化物の間の化学反応による珪素塩化物消費効率向上が証明された。本研究では、表面化学反応過程を加速する新たな方法を開発するため、以下の思想を検証する。(1)反応思想:CVD装置を用い、珪素塩化物(SiHCl3, SiH2Cl2)に珪素水素化物など(SiHx,BCl3)を加えることにより、複数のラングミュア型表面過程を並列させる方法を試みる。(2)主反応検証:珪素薄膜を製膜し、製膜速度が珪素水素化物などの濃度と共に変化する挙動を把握する。一般にシリコン薄膜形成に用いられる珪素塩化物(トリクロロシラン、ジクロロシラン)を用いたシリコン製膜における製膜速度の飽和を超えることを目的とし、製膜時の中間体(*SiCl2)からClを取り除く機能を持つ物質として珪素水素化物など(SiHx, BCl3)の使用を試みる。
アルカリハライドの固有発光機構と緩和励起子の安定構造の研究

従来、アルカリハライドの固有発光は「σ発光」と「π発光」の二群に分類されているが、そのスペクトルは結晶の種類によって様々な特徴を示し、これまでに膨大な研究が各国で行われてきたにもかかわらず、その物質依存性を整合的に理解することは長年厚い壁に阻まれていた。しかし、本研究によって固有発光帯はストークス・シフトの違いに基づく三群に分類すべきことが見出され、それらの始状態であるSTEには、少なくとも三種類の異なる緩和形態が存在することが判った。これらは、局所的に安定な三つの配置(on-center、weak off-center、strong off-center)に対応させることができる。このような観点に立つと、発光スペクトルの物質依存の様子も、個々の結晶におけるSTEの緩和形態としていずれの配置が安定構造をとるか、という断熱不安定性のEnergeticsとして捉えることが可能である。本研究の意義は大きく次の二つに纏めることができる。一つは、固有発光帯が三つの型からなることを発見し、これらが個々の物質で多様な現れ方をみせる状況を結晶構造パラメーターと関連づけて解析・整理したことで、その結果、格子緩和エネルギーと遷移双極子強度の双方について、簡明な法則性を見つけ出すことができた。他の一つは、これまで励起一重項状態からの純粋な蛍光と考えられていたσ発光帯に、長寿命の燐光成分が含まれていることを発見し、緩和励起子の発光機構の新しいモデルを提案したことである。それはσ帯を含むすべての固有発光が、最低エネルギーの断熱ポテンシャル面の異なる局所安定点から生ずるというもので、多様なスペクトルを統一的に記述することが初めて可能になったと言える。可変温度クライオスタット(OXFORD社)とゲ-テドホトンカウンタ-(STANFORD RESEARCH SYSTEMS社)を購入、既設装置との併用により、微弱蛍光の減衰波形の高感度検出と時間分解蛍光スペクトルの測定を3Kから室温にわたる任意温度で行った。緩和励起子(STE)の安定構造に関して得られた結果を纏めると以下のようになる。(1)アルカリハライドの固有発光(σ、π)やハロゲン不純物による緩和発光は、三種の型(I,II,III)に分類出来る。これはアルカリとハロゲンのイオンサイズ比と関係しており、物質に依存して、三通りの異なる格子緩和配置が存在するためである。その構造モデルとして、オン・センタ-(I型)、弱いオフ・センタ-(II型)、強いオフ・センタ-(III型)の三つの配置を想定することが出来る。(2)π発光は、同じハロゲン種の物質間でも、それが三種の型のいずれであるかにより、発光寿命やその温度変化の様子に系統的な変化が存在する。これは、輻射遷移確率や零磁場分裂幅が電子と正孔の重なりと関係しており、従って、三重項STEの緩和形態の違いに応じて敏感に変化するためである。(3)IIIIの発光帯が同じハロゲン核種の祐和励起子について観測されているNaBr:I,KBr:I,RbBr:Iの三つの系([Brl-+e]異核型励起子)について、三重項発光寿命の温度変化と磁場変化を測定し、輻射遷移確率、零磁場分裂幅、占有数の初期流入比、電子・正孔の交換エネルギ-、等を決定し、オフ・センタ-変位との相関を考察した。(4)KBrとRblについて、従来は励起一重項STE状態からの純粋許容遷移と考えられていた「σ発光」に、長寿命の燐光成分が付随していることを見出した。この成分はI型配置(オン・センタ-)に緩和した最低三重項STEからの部分許容遷移と同定出来る。前年度までの研究で、アルカリハライドの緩和励起子(STE)による固有発光(σ、π)や、ハロゲン不純物による局在励起子の緩和

発光は、三種の型(I,II,III)に分類出来ることを各種混晶における発光スペクトル変化の調査から明らかにした。今年度は、これらの各発光帯について、1.時間分解発光分光と磁場効果を系統的に調査し、格子緩和エネルギ-、輻射遷移確率、零磁場分裂幅、占有数の初期流入比、電子・正孔の交換エネルギ-等を決定した。この結果、輻射遷移確率や零磁場分裂幅の物質依存性の原因は、(1)電子と正孔の空間的重なりの程度や、(2)スピン軌道相互作用による励起一重項状態の混成の程度が、STEの緩和形態の違いに応じて敏感に変化するためであることが明らかになった。2.三重項発光(π帯)は、それが三型のいずれであるかにより、スペクトル位置や発光寿命、その温度依存性に系統的変化が存在することを発見した。RabinーKlickバラメタ-を拡張定義することにより、一見複雑なこれらの物質依存性を明快に整理出来ることを示した。3.従来、励起一重項状態からの純粋許容遷移と思われていた「σ発光帯」にも、長寿命の燐光成分が例外無く付随していることを発見した。これはI型(オン・センタ-)配置に緩和した最低三重項STEによる部分許容遷移と同定することができ、STEの断熱ポテンシャル曲面や励起子緩和のダイナミクスについて、重要かつ具体的な知見が得られた。4.緩和形態の構造決定をめざして磁気共鳴法による研究を開始し、まずその手ががりとしてNaCl:1の一中心型捕獲正孔のESRスペクトルの解析を行った。また、この正孔に電子を再結合させた時に、一中心型の局在励起子発光が生ずることを確認した。
骨組織でのアクチンダイナミクスの観察〜骨芽細胞から骨細胞への形態変化の解明〜

骨細胞は分化する際に、立方体の骨芽細胞から、ダイナミックな形態変化を引き起こして、突起を持った星状の骨細胞に形態変化を起こす。この形態変化に関して、骨芽細胞から骨細胞へ分化する際には、アクチンのダイナミクスな変化があることが分かり、各分化の段階で弾性も変化することが本研究により分かった。さらに突起が骨芽細胞と接触している詳細および、分化に伴う細胞接着の変化もとらえた。骨細胞は骨系細胞の中でもづとも数の多い細胞である。その形態は非常に特徴的で、長い突起を持って骨細胞同士、および骨芽細胞とネットワークを形成している。骨細胞はその突起によるネットワークを生かして、メカニカルストレスを感知し、骨代謝を制御していると言われているがその詳細は不明である。骨細胞は周囲を硬い骨基質に覆われているために、その三次元的構造を観察することさえ困難であったからである。研究者は骨中の骨細胞、骨芽細胞を蛍光色素を共焦点レーザー顕微鏡を用いて3次元的に観察する方法を考案している。そこでその方法を応用することによって、骨芽細胞から骨細胞へと分化するに従い、流体剪断応力に対ずるカルシウム応答能が変化し、それはアクチン線維と密接に関係している細胞接着の変化と関係していることをつきとめ、発表した(Interface Oral Health Science, 2007)。これにより、骨芽細胞から骨細胞へ変化するとアクチン線維などの細胞骨格だけでなく、メカニカルストレスに対する応答も異なることが分かった。また、骨中骨細胞のアクチン線維などによって成り立っているネットワークは、ギャップジャンクションを介して3次元的に形成されていることもつきとめた(Microscopy and Microanalysis,2007)。また、細胞のアクチン線維はその細胞の弾性と密接に関与している。そこで細胞の弾性を調べた。その結果、骨芽細胞から骨細胞へ変化して行くに従いその弾性率は低下した(Bone,in press)。さらに、現在骨芽細胞から骨細胞への動態変化を調べるにあたり、FRET法を行うために、シアン蛍光タンパク質と黄色蛍光タンバク質とアクチンとの融合タンパクを作成している。骨細胞は骨芽細胞から分化して出来た細胞であるが、その際には直方体から、星状の形へとダイナミックな形態変化を引き起こす。この分化に伴う形態変化の詳細はあまり知られていない。なぜならば骨細胞は周囲を堅い骨基質に被覆されているため、その3次元構造を観察することさえ困難であったからである。申請者らは過去に、骨中の骨細胞、骨芽細胞を蛍光染色することにより、三次元的に観察し形態計測する手法を確立した。そこで本研究では、骨芽細胞から骨細胞への形態変化に伴う状態をさらに突き止めた。まず、実際の3次元的な骨中の細胞を骨芽細胞、類骨骨細胞、成熟骨細胞と分化の段階で3段階に分類した。さらにその生きた細胞を骨中から単離し、単離した細胞も骨芽細胞、類骨骨細胞、成熟骨細胞と分類することに成功した。次に、各細胞の弾性率を計測した結果、細胞辺縁部において骨芽細胞、類骨骨細胞、成熟骨細胞と分化にしたがって弾性率を低下させることが分かった。この弾性率はアクチン線維と密接に関与していることから、骨系の細胞分化にしたがって、アクチンはダイナミックな変化を引き起こすことが分かった。さらに、細胞接着阻害剤を投与することにより、骨芽細胞、類骨骨細胞はその影響を受け、弾性率を低下させたが、成熟骨細胞は変化しなかった。これは細胞接着に関与するタンパクを蛍光色素で染色させ、細胞接着領域を計測した結果と類似していた。これらの結果から骨芽細胞から骨細胞へ形態変化を引き起こしながら分化する際には、アクチン線維のダイナミックな変化と共に細胞接着と密接に関与した弾性率が変化することが分かった。また、さらにその変化も分化段階順に徐々に起こることも分かった。これらの結果は骨系細胞の分化に伴う変化に対して新たな知見を生み出し、国際誌に発表した。
コケイン症候群A群原因遺伝子のクローニング

正常ヒト線維芽細胞、NIKAよりグアニジンチオシアネート法により全RNAを抽出し、オリゴdTを用いてmRNAを分離後、cDNA合成を行った。得られたcDNAを真核生物発現用ベクターpRC/RSV(ネオマイシン耐性遺伝子を含む)に導入し、cDNAライブラリーを作成した。このライブラリーは、cDNAの平均サイズが、1.2kbpで、70万の独立したクローンを含んでいた。このライブラリーをコケイン症候群A群細胞株、CS2OSSVにリポフェクション法を用いて導入した。得られた約12万のネオマイシン耐性コロニーを紫外線照射により選択したところ5コロニーが生き残った。これらのコロニーの生存率曲線を調べたところ、4コロニーはCS2OSSVと同程度か、若干耐性を示す程度であったが、1コロニーは正常細胞と比較して半分から2/3程度の回復を示した。この細胞からゲノムDNAを抽出し、ネオマイシン遺伝子をプローブとしてサザンブロット解析を行ったところ1本のバンドが検出された。そこで、cDNAの外側のベクター部分にプライマーを設定し、ゲノムDNAを用いてPCRを行ったところ単一バンドが検出された。次に、このDNAの塩基配列をダイデオキシ法を用いて決定したが、ベクターのみの配列で、cDNAは含まれていなかった。従って、この紫外線耐性細胞は、自然復帰突然変異体であり、目的とするcDNA導入により回復した細胞ではないことが判明した。今回使用した発現ベクターpRC/RSVは、ゲノムに組み込まれるタイプである。最近EBウイルスの複製開始点oriPを含む発現ベクターがEBNA遺伝子の発現している細胞では高効率に導入され、しかもプラスミドの状態で複製することを利用した遺伝子の単離が報告された。本研究においてもこの方法を導入すべく、現在EBNA遺伝子の発現したCS2OSSV株を樹立し、oriPを持つ発現ベクターを用いてcDNAライブラリーの作成を行っている。
前立腺癌細胞浸潤を促進する新規細胞膜結合型タンパク分解制御因子に関する研究

前立腺癌の浸潤・転移メカニズムは明らかにされておらず、効果的治療を行う上で浸潤・転移制御を担う鍵因子の同定は必須であると考えられる。本研究では、前立腺癌転移モデルショウジョウバエを用いたスクリーニングにより見出した二つの浸潤促進因子(CNPY2・MEP1A)を介した前立腺癌細胞の浸潤・転移メカニズムの解明を目指す。前年度までの研究により、CNPY2の作用機序の一つとして前立腺癌増悪の鍵因子であるアンドロン受容体(AR)のタンパク量制御メカニズムを見出した。CNPY2はE3ユビキチン化酵素MYLIPとE2ユビキチン酵素UBE2D1の相互作用を阻害することで、MYLIPによるARのポリユビキチン化を抑制した。CNPY2によるARのポリユビキチン化抑制はユビキチン-プロテアソーム系を介したARのタンパク分解を阻害し、結果的にARタンパクの蓄積を誘導すると考えられる。前立腺癌患者検体においてCNPY2とARの発現量に正の相関が認められたことから、CNPY2はARタンパク分解抑制を介して前立腺癌の増悪促進を担うことが示唆された。当該年度は、CNPY2の作用機序のさらなる解明を目的とし、CNPY2と相互作用する因子の網羅的探索を試みた。樹立したflagタグ融合CNPY2安定発現細胞株の細胞質画分を用いてflag抗体による精製の後、サイズ分画し、MS解析により相互作用因子の同定を行った。その結果、CNPY2は数種のヒートショックプロテインと相互作用することを見出し、タンパク質フォールディングに関与する可能性が示唆された。今後、CNPY2がヒートショックプロテインに対してどのように作用するのかを明確にすることで、癌細胞におけるタンパク質の量的・質的管理メカニズムの一端を解明できると考えられる。その成果は、がんに対する新たな治療法の開発に繋がると期待される。当該年度に行った研究により、CNPY2の作用機序の一つとして前立腺癌増悪の鍵因子であるアンドロン受容体(AR)のタンパク量制御を見出した。まず、CNPY2との相互作用が知られているE3ユビキチン化酵素MYLIPがARのポリユビキチン化を担うことを示した。次に、CNPY2はMYLIPとE2ユビキチン酵素UBE2D1の相互作用を阻害することで、MYLIPによるARのポリユビキチン化を抑制する分子メカニズムを明らかにした。実際に、CNPY2の機能阻害により引き起こされる前立腺癌細胞の増殖抑制はARの強制発現により抑制解除された。また、前立腺癌患者検体においてもCNPY2とARの発現量に正の相関が認められた。ARは病期が進み転移性を有する前立腺癌において高発現しており癌の増悪に寄与すると推測されているものの、これまでにその発現量制御メカニズムは殆ど明らかにされていなかった。本研究では、CNPY2がARタンパク分解抑制を介して前立腺癌の増悪促進の一端を担う分子メカニズムを示すことができた。CNPY2は前立腺癌の治療標的分子となりうる可能性が高く、さらなる分子機能評価の遂行が悪性度の高い転移性前立腺癌に対する効果的治療法の開発に繋がると期待される。本研究の目的は、CNPY2とMEP1Aの作用機序解明を通じて前立腺癌の細胞浸潤・転移制御メカニズムを解明することである。当該年度までに実施した研究の結果、前立腺癌細胞におけるCNPY2の作用機序の一端としてARのタンパク分解制御メカニズムを明らかにするに至った。また、当初計画していたCNPY2をベイトとしたアフィニティー精製により、前立腺癌細胞における数種のCNPY2相互作用因子の同定に成功している。一方、MEP1Aはアンドロゲン刺激によりプロセッシングを受け活性化することを見出しており、MEP1A活性化制御メカニズムに関して解析中である。

樹立したflagタグ融合CNPY2安定発現細胞株の細胞質画分を用いてflag抗体による精製の後、サイズ分画し、MS解析により相互作用因子の同定を行った。その結果、CNPY2は数種のヒートショックプロテインと相互作用することを見出し、タンパク質フォールディングに関与する可能性が示唆された。今後、CNPY2がヒートショックプロテインに対してどのように作用するのかを明確にすることで、癌細胞におけるタンパク質の量的・質的管理メカニズムの一端を解明できると考えられる。その成果は、がんに対する新たな治療法の開発に繋がると期待される。当該年度に引き続き、培養細胞とin vitro解析系を用いたCNPY2・MEP1Aの分子機能解析を遂行する。また研究計画に従い、マウス前立腺癌転移モデルを用いてCNPY2・MEP1A・相互作用因子の転移制御能を個体レベルで評価する。さらに、ヒト前立腺癌患者検体におけるCNPY2・MEP1A・相互作用因子の発現量解析を行い、癌の悪性度との相関を検証する。[次年度使用額が生じた理由]研究の進行状況に応じて必要となる試薬(カスタムオリゴなど)に係る使用額が、当初の計画に比べ少額で済んだため。[翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画]申請時の使用計画に従い、実験用試薬・消耗品及び旅費・論文投稿料・学会参加費等に使用する予定である。
自己免疫病と糖鎖構造異常に関する研究

我々はこれまでに、慢性関節リウマチ(RA)患者のIgGでガラクトース(Gal)欠損糖鎖が著しく増加するという糖鎖構造異常現象を見いだしている。本研究では、このIgG糖鎖構造異常現象の自己免疫病発症における意義を明らかにするために、健常マウスに投与すると自己免疫病を発症させることができるMRL/Iprマウス由来の病原性モノクローナルリウマチ因子IgG3(6-19)分子をモデルとして用い、IgGの糖鎖構造異常と病原性との関連について詳細に検討した。まず、γ3鎖とκ鎖で構成されるIgG3(6-19)のH鎖とλ1鎖で構成される2種のIgGを、λ1鎖産生細胞であるJ558L細胞に6-19H鎖の遺伝子を導入する方法と6-19産生細胞とJ558L細胞を細胞融合させる方法で作製した。これら2種のIgGが同一の蛋白質部分を有することを確認後、その病原性を詳細に調べた結果、細胞融合法を用いて作製したIgG(L8D)は糸球体腎炎をマウスに発症させたが、遺伝子導入法を用いて作製したIgG(6-19J)は病原性を示さなかった。そこでこれら2種のIgGの糖鎖構造を6-19IgGとともに詳細に解析した結果、病原性を示したIgG(L8D)は6-19IgGと同様にGalを欠損するという糖鎖構造異常を起こしていたが、病原性を示さなかったIgG(6-19J)にはGalが高度に付加しており糖鎖構造異常は認められなかった。これらの結果は、糖鎖構造異常がIgG3分子に病原性を付与していることの直接的証拠であるといえる。また、L鎖の置換によってリウマチ因子活性を失っても糖鎖異常を伴ったIgG3であれば病原性を示したことから、抗原抗体反応が病原性の発現に必ずしも必要ではないことも判明した。さらに、IgG3の糖鎖構造異常が補体系を活性化するマンノース結合蛋白質を介して病態形成に関与している可能性も示唆された。
生物生産ロボットの外界センシングシステム

本研究は,人間および作業環境と共存できるロボットシステム実現のため,ロボットの周囲に存在する物体の検出および識別が可能なセンシングシステムの開発を目標としている。センシングシステムは,対象の二次元座標が検出できるレーザ距離計と人間の存在の有無を検出できる赤外線センサから構成されており,昇降装置でレーザ距離計を上下移動させることにより,三次元の距離情報を収集できる。まず,センシングシステムを用いて圃場にて基礎実験を行った。ブドウの幹や棚を支える支柱を対象に検出を行ったところ,距離が3m以内であれば±5mm程度の精度で物体の幅を検出することができた。また,レーザ距離計を上下移動させて三次元距離情報を得ることにより,物体までの距離だけでなく,大きさや主幹の枝分かれした部分や葉の形状も良好に検出することができた。次に,人間の検出においては,レーザ距離計と赤外線センサの情報を融合することで,人間と背景とを識別し,人間の動きだけを検出することができた。複数の人間を識別するアルゴリズムに関しては,ある程度距離が大きい場合には良好に識別できた。さらに,センシングシステムの有効性を確認するため,センシングシステムをロボットに搭載し,人間ならびに植物や支柱などの物体に対するマニピュレータの障害物回避制御の実験を行った。その結果,レーザ距離計を上下移動させることで,マニピュレータが通過する高さの障害物の位置および大きさが検出され,マニピュレータは物体に接触することなく回避動作を行った。また,人間と背景との識別ならびに人間の移動の検出が良好に行われ,その情報をマニピュレータの情報と融合することで,人間を含む物体に対してマニピュレータの回避制御が行われた。今年度はTVカメラおよび超音波センサから成るセンシングシステム,レーザ距離計を用いたセンシングシステムの2種類を検討した。前者は,TVカメラからの画像をもとに物体の識別を行い,超音波センサからの距離情報をもとに位置検出を行うものである。まず,超音波センサによって検出範囲内に存在する物体の位置を検出し,TVカメラの画像上の物体との対応付けを行う。次に対応付けされた物体の画像を抽出し,数種類のフィルタを用いたテクスチャー解析ならびに色情報によって物体の識別を行う。圃場での実験の結果,木や支柱などの位置検出や識別は良好に行えた。しかし,超音波センサの指向性の影響で,枝葉など細長い物体の位置検出は困難であった。そこで,指向性や検出時間の面で超音波センサに比べ優位性のあるレーザ距離計を距離センサとして用いた。この距離計は二次元平面内の距離データを180°の範囲で検出できるが,これを地面と垂直方向に移動させることで三次元の距離情報を収集し,距離情報のみならず,物体の形状から識別も行うことを試みた。実験の結果,超音波センサでは検出困難であった細長い物体や表面形状も良好に検出することができた。また,得られた三次元情報の特徴量(フェレ長比,複雑度など)にしきい値を設定することで物体の識別が可能であった。以上の実験の結果,レーザ距離計を移動させて三次元情報を得ることにより,物体の距離情報だけでなく,それが何であるかの識別も可能であることが確認された。今後は人間の移動の検出やセンシングシステムからの情報をロボットにフィードバックし,ロボットの障害物回避制御を行う予定である。

まず,センシングシステムを用いて圃場にて基礎実験を行った。ブドウの幹や棚を支える支柱を対象に検出を行ったところ,距離が3m以内であれば±5mm程度の精度で物体の幅を検出することができた。また,レーザ距離計を上下移動させて三次元距離情報を得ることにより,物体までの距離だけでなく,大きさや主幹の枝分かれした部分や葉の形状も良好に検出することができた。次に,人間の検出においては,レーザ距離計と赤外線センサの情報を融合することで,人間と背景とを識別し,人間の動きだけを検出することができた。複数の人間を識別するアルゴリズムに関しては,ある程度距離が大きい場合には良好に識別できた。さらに,センシングシステムの有効性を確認するため,センシングシステムをロボットに搭載し,人間ならびに植物や支柱などの物体に対するマニピュレータの障害物回避制御の実験を行った。その結果,レーザ距離計を上下移動させることで,マニピュレータが通過する高さの障害物の位置および大きさが検出され,マニピュレータは物体に接触することなく回避動作を行った。また,人間と背景との識別ならびに人間の移動の検出が良好に行われ,その情報をマニピュレータの情報と融合することで,人間を含む物体に対してマニピュレータの回避制御が行われた。