hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ダール食塩感受性高血圧ラットの候補遺伝子としてのP2rx4の解析

これまでの我々の研究から染色体12番上のP2rx4領域が高血圧に関係する量的形質座位(QTL)であることが示された。本研究の目的は染色体12番上の補遺伝子P2rx4に焦点を当て、ダール食塩感受性高血圧ラットの原因遺伝子を特定することである。ルイスラットと比較してダールラットの腎臓では、P2rx4の発現がmRNAレベルでもタンパクレベルでも上昇しており、しかもこの発現差は遺伝的に決定されていることが分かった。腎障害誘導後の血圧上昇にP2rx4遺伝子欠損マウスと対照マウス間に差が認められたが、原因遺伝子であると特定するためには更なる検証が必要である。我々の研究グループではダール食塩感受性高血圧(DS)ラットと食塩抵抗性正常圧ルイス(LEW)ラットの掛け合わせ実験から血圧値に関連する候補座位を同定しているが、P2rx4遺伝子は染色体12番のQTL領域内に存在し、且つ腎臓における発現レベルがDSラットとLEWラットにおいて異なることが分かっている。本研究では染色体12番上の候補遺伝子であるP2rx4に焦点を当て、ダール食塩感受性高血圧モデル動物の染色体12番上の原因遺伝子の特定及び病態解明を目的としている。まず最初に、腎臓での発現レベルの差が遺伝的に決定されているのか検討するため、DSラットとLEWラットの腎組織から抽出したDNAを用いてプロモーター及びエクソン領域のシーケンスを行った。塩基配列を比較した結果、59の変異が見つかり、そのうち29の変異はプロモーター領域にあった。そこで、DSラットとLEWラットのプロモーター領域の配列を用いてリポーターアセイを行った。プロモーター活性はDS型に比べてLEW型で有意に高く、発項が遺伝的に決定されていることが分かった。また、DSラットとLEWラットに4週齢から普通食または8%高食塩食を6週間負荷した後、腎臓、肝臓、心臓、大動脈から組織を採取し、ウェスタンプロットによるタンパクレベルでの発現比較を行なった。P2rx4のタンパク発現は、検討した全ての組織においてDSラットで高く、また、食塩負荷の有無によって変化しないことが分かった。今後は、P2rx4遺伝子欠損マウスを用いて、P2rx4遺伝子の食塩代謝や高血圧発症、腎障害における役割を検討する。これまでの検討からダール食塩感受性高血圧ラットでは、全身性にP2rx4の発現レベルが上昇していること、しかもこの上昇は代償性のものではなく、遺伝的なものであるとの結果を得ている。そこで、P2rx4遺伝子の高血圧発症における役割を検討するため、P2rx4遺伝子欠損マウスの血圧をベースレベル及び腎障害誘発下で連続モニタリングした。血圧測定にはテレメトリーシステムを用い、小型送信機の付いたカテーテルをマウスの頚動脈に挿入し、無麻酔・無拘束下で評価した。その結果、P2rx4遺伝子欠損マゥスとその対照マウスにおいて腎障害誘導後の血圧上昇に有意な差が観察された。このことから、DSラットにおけるP2rx4の発現上昇がダール食塩感受性高血圧の原因である可能性が示唆されたが、予備的な検討のため今後匹数を増やして検証する必要がある。
フラボノイドを合成モジュールとした集積ポリフェノール構造の構築と機能開拓

ポリフェノールは、植物全般に豊富に含まれる天然有機成分であり、古来より染料や鞣皮料あるいは健康薬等として、広く利用されてきた。そのため有用生理活性物質の宝庫と期待されるが、天然から高純度の化合物を得ることが難しいため、個々の化学的性質が明らかにされた例は限られている。このような背景の下、本研究においては、天然から入手困難なフラボノイド系ポリフェノールを合成により構造が定まった単一化合物として得、それらの化学的諸性質の理解を通じ、未知であるポリフェノールと生体高分子との相互作用の解明や新機能の発見に寄与することを目指す。当研究事業の最終年度である本年度においては、次の課題に取り組み成果を得た。まず、これまでの研究により確立したフラボノイドのde novo合成法を活かし、希少フラボノイドの一つであるアフゼレキンおよびエピアフゼレキン誘導体の合成を行った。そして合成したそれらフラバン単位を本研究で開発したアヌレーション法とオルトゴナル法を用い、順次結合させることにより、甘味を呈するフラバン三量体、Selligueain Aの初の効率全合成に成功した。また、得られた知見をもとにさらに合成難度の高いフラバン4量体の合成を試みた結果、その基本オリゴマー構造を構築するための基本合成技術を開拓することができた。本法の鍵は、フラバン骨格にジチオ基を導入することにより、オルトゴナルアヌレーションを可能とした点にある。本法は、集積二重連結型フラバンオリゴマーの一般的合成法となり得る信頼性の高い方法であり、今後、様々な誘導体の合成に応用可能と期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。ポリフェノールは、植物全般に豊富に含まれる“ユビキタス"な物質群であり、古来より染料や鞣皮料あるいは健康薬などとして広く利用されてきた。そのため、有用生理活性物質の宝庫と期待されるが、天然からは類縁物質の混合物としてしか得られず、個々の化学的性質が明らかにされた例は限られている。このような背景の下、本研究においては、天然から入手困難な複雑なフラボノイドを合成的アプローチにより構造が定まった単一化合物として得、それらの化学的諸性質の理解を通じ、未知であるポリフェノールと生体高分子との相互作用の解明や新機能の発見に寄与することを目指す。本年度の研究においては、主に2つの主題について検討を進めた。まず、フラボノイドのde novo合成を行うため、フルオロベンゼン誘導体を出発原料に用いた合成法を検討した。その結果、芳香族求核置換反応によるフルオロ基から酸素官能基への変換およびオルトメタル化を契機とした炭素ー炭素結合形成法を鍵とした効率的な合成法を見出すことができた。そして2つめの課題として実際にそれらを利用した天然物合成を検討した結果、まずアリールC-グリコシド系フラボノイドvicenin-2の全合成に成功した。さらに、フルオロフェニル基を備えたエポキシアルコール誘導体のグループ選択的な1,2-転位反応と上述の芳香族求核置換反応によるオキシ環形成反応を組み合わせることにより、イソブラボノイド類縁体のひとつであるロテノンの不斉全合成に成功した。高分子量フラボノイドの合成に必要な合成モジュールの効率的な合成法を見出すなど、計画した研究課題について着実に成果を上げることができた。また、本年度の検討において1,2-転位反応を利用したあらたなイソブラボノイド合成法も開拓できるなど、来年度以降、あらたな発見に繋がりうる成果も得ることができた。これまでの検討結果を基に、より複雑な構造をもつフラボノイド、特にこれまで合成例のない累積二重連結型フラバンオリゴマーの合成法について集中的に検討を進める予定である。また、オリゴマー化を行う反応自体の検討も並行して行い、より効率的な反応条件を見出すことを目指す。
分子スピン量子制御

数値計算による操作パルスの最適化、パルス補償による過渡現象の抑制を行い、忠実度の高いスピン制御を実現した。位置選択的に同位体置換した分子を合成し、室温での核スピンの超偏極化やスピン増幅を実現した。また任意波形発生器を用いたKu帯の分光計とストリップライン共振器を開発し、極低温下でのパルスESR実験に成功した。結合に与らない単一あるいは複数個の電子スピン、及び分子骨格フレームを構成する核スピンから構成される分子スピンを人為的に量子制御するために、望ましい電磁気学的性質をもつ分子を設計し評価した。大規模量子計算を実現するには、個々の量子ゲートを高精度で実行する必要がある。分子の核スピンや電子スピンを磁気共鳴パルスで制御する場合、高感度・強照射のために用いられる共振器やその他の回路によってパルスが変形し、量子ゲートの忠実度を低下させてしまう。そこで、本研究では、系の応答を測定して歪を予め補償し、所望のパルス磁場波形を共振器内に発生する方法を開発した。この方法を用いて1量子ビットの回転ゲートに相当するラビ振動を観測し、位相過渡歪を抑制できることを初めて示した。(論文査読中)さらに、このパルス補償を任意波形発生器で実行する場合に問題となるDA変換器の縦分解能の不足を余剰な時間分解能で補う方法、電力増幅器等の非線形性による歪をも補償する方法、及び、補償したパルスを用いた系列の平均ハミルトニアンについて、基礎的検討を行った。分子スピン系については、超密度符号化などの量子情報処理を目指して量子状態制御が可能な量子ビット系として、1電子スピン+3核スピン(2水素核+1窒素核(^<15>N))を持ち一部を重水素化した分子を設計し、反磁性分子結晶格子中に磁気的に希釈した単結晶アンサンブル系を合成した。この系に対して、コヒーレントなパルスマイクロ波及び複数のパルスラジオ波を共鳴条件下で用いる、電子-核-核多重共鳴スピンテクノロジーを確立した。この電子スピン-核スピン混合系(電子スピンバス系)において、tri-partiteの擬似エンタングルメントを生成し、量子状態の位相を介して評価するアプローチを開発した。高精度量子演算を目指して、共振器内の高周波磁場パルス精度を上げるために、任意波形発生器のDA変換の縦分解能不足を時間分解能で補うバンドパス△Σ変調器の設計と数値シミュレーション、クロスダイオードの非線形過渡応答を補償する負帰還学習パルス補償の実験を行った。また、バンド選択パルスの数値最適化を行い、従来のガウシアン・カスケードを凌駕する特性を得た。光励起三重項電子スピンを用いた核スピン量子ビットの初期化、および、それを高速化する重水素デカップリングの実験を行った。単一スピン測定を目指して、高利得までスケーラブルなスピン増幅の実装を研究し、少数の核スピンの情報をスピン拡散を利用して分子の壁を越えて結晶中の多数の核スピンに移動して蓄積することによって、140倍の広義のスピン増幅を実現した。分子スピン系の電子スピンを量子ビットとして活用するために、2電子間に弱い交換相互作用、及び適当な大きさの電子スピン磁気双極子相互作用をもつ安定ビラジカルを設計・合成した。また、ビラジカルを、望みの濃度でかつ結晶の対称性を保持したままゲスト分子として結晶格子内に化学的に安定に取り込むことができる、反磁性ホスト分子を設計・合成した。希釈ビラジカル結晶系の交換相互作用、及び磁気双極子相互作用をパルス電子-電子二重共鳴(ELDOR)法によって実験的に初めて決定し、量子化学計算の結果と整合することを明らかにした。その結果、分子スピン系電子スピン量子ビットによるCNOTゲート操作を試みることができる静磁場配向を特定することができた。1.パルス補償によって共振器内に精密に実現可能なパルス波形を用いることによるデカップリングパルス系列の性能向上を、いくつかの例について数値的に調べ、有効性を見いだした。2.前年度に実現した高利得の広義のスピン増幅実験について、理論的考察を補強して、論文として出版した。さらに、狭義のスピン増幅を実現するための分子を設計し、それに至る中間的な分子として、13Cラベルp-テルフェニルと19Fラベルp-テルフェニルの合成を行った。3.動的デカップリングパルス系列を数値的に生成する方法を考案した。4.極低温下で電子スピン(10の21乗個)のアンサンブルと誘電体共振器の比較的大きな結合(66MHz)に基づく非線形光学効果によりマイクロ波の4光波混合を観測した。5.分子スピン混合系の物質開発では、Lloydモデルの電子スピン版のプロトタイプ(遷移金属カチオンを内包する高スピンゲスト3重螺旋構造体)の拡張の合成法を探索した。一方、電子スピン・核スピンを担持するスピンサイトを周期的に配置できる、二重螺旋構造体のオリゴマーを、強固な相補的な水素結合で作りあげるDNA模倣型の分子設計を考案し、パルス電子-電子スピン共鳴法によってスピン物性を解明した。

量子ビットとして利用可能な分子内の核スピンを増加させる分子設計として、π共役系を拡張した新しい安定有機ラジカル系を設計し、ここではデコヒーレンスを抑制するための分子サイズの大きな置換基をスピンサイトに導入した。分子スピン系の電子スピンを量子ビットとして活用し、パルス電子スピンニューテション法を用いてCNOTゲート操作の確立を実証した。これは分子系電子スピンを用いた実現した最初のCNOTゲート実験である。動的デカップリングのために以前考案した数値的最適化法により選択平均パルスを作成し、従来のNMR分光で用いられている多重パルス系列より高忠実度であることを示した。また核スピン間の相互作用をスピンスクイージングや磁気相転移の量子シミュレーションに用いることができるハミルトニアンに実効的に変化させるパルスを設計した。量子情報をトポロジカルに保護する新規の理論を考案し、それをスケーラブルに実装するための分子系とその合成法を検討した。量子アニーリングの研究者との共同研究により回転座標系の断熱消磁と量子アニーリングの類似性を見出した。また核スピンを用いた量子シミュレーションの実現のための装置を構築し、その系において高偏極化に成功した。光励起三重項状態を用いた動的核偏極において、新たに薄膜状およびガラス状の物質の高偏極化に成功し、バルク単結晶にドープが困難な分子を高偏極化できることを示した。分子スピンを人為的に制御する分子量子技術を開拓するために、分子の電磁気学的性質が最適化された分子スピンを合成し、量子計算の実現に不可欠な2量子ビット「制御NOT」ゲートが働く最小のスピン量子コンピュータモデル系を実証した。量子コンピュータの実現には個別にアクセスできる多数の量子ビットが必要であるが、その代わりに少ない量子ビットを1次元的、かつ周期的に配列するアプローチがある。この方法を確立するためにDNA二重螺旋構造体に安定な分子スピンを複数導入した系を設計・合成し、スピン局所構造を同定する実験的・理論的方法論を確立した。分子スピンの量子サイバネティクスでは、分子内のスピン系の部分あるいは全体制御には、複数のパルスマイクロ波、ラジオ波周波数の相互位相などを自在に制御できるスピン操作が要素技術として不可欠であり、本事業でこの要素技術を汎用性の高いマイクロ波バンド帯で理論的・実験的に実現した。2.選択的にフッ素と炭素13でラベルしたp-ターフェニルを用いて量子非破壊測定が可能な狭義のスピン増幅を実現し、初めて10倍を超える利得を達成した。(論文投稿準備中)3.光励起三重項状態を用いた動的核偏極で、ホスト分子p-ターフェニルの部分的重水素化とゲスト分子ペンタセンの重水素化によって、室温で初めて34%の高偏極率を達成した。(論文投稿準備中)4. 100mKの極低温下でKu帯パルスESR実験によって、偏極率99.9%以上に初期化された電子スピンの量子制御が可能となった。また、高効率のストリップライン型ESRプローブを開発した。(論文投稿中)
AL手法を用いた都市内斜面の地震時崩壊予測システムに関する研究-地理情報システム(GIS)による地震時斜面防災システムの構築-

大都市周辺では土地の制約もあり,多くの構造物が斜面の上あるいは急傾斜地に隣接して存在している.地震時にはこれらの斜面のかなりの部分が崩壊したり,あるいは危険となる可能性がある.この中で急傾斜地におけるがけ崩れは発生件数の割にその人的被害が大きい.また,鉄道や道路,電気や通信などのライフラインは有機的に連結して広がっており,施設によっては一カ所の斜面崩壊によりその機能が失われ社会生活に甚大な影響を及ぼす.地震発生時の崩壊予測は,斜面要因のみ,あるいは地震規模のみからのアプローチであり,本来個々の斜面が有する崩壊危険度評価に至っていないのが現状である.しかし,個々の斜面にについ地震を想定したシミュレーションを行い,地震時の危険度評価を行うことは莫大な労力を必要とすると考えられ,現実的ではない.従って,より簡単な調査・手法により崩壊発生要因と誘因とを組み合せた地震時の斜面崩壊予測手法の確立が望まれている.よって,本研究ではすでに蓄積されている斜面要因データにとマグニチュード,震央距離,最大加速度などの地震に関わる要因との組み合せにより最適化手法として,最近土木の分野においても注目されているAL(人工生命)手法を駆使して地震時の崩壊発生予測システムの構築を行試みたものである.また,膨大な斜面要因データおよび避難経路,避難施設等の防災情報のと地理情報を一元管理し,効率的な利用をはかるため,数値情報と地理情報を統合的に管理・処理することが可能な地理情報システムを導入し,これらの基礎データのデータベース化を行った.大都市周辺では土地の制約もあり,多くの構造物が斜面の上あるいは急傾斜地に隣接して存在している.地震時にはこれらの斜面のかなりの部分が崩壊したり,あるいは危険となる可能性がある.この中で急傾斜地におけるがけ崩れは発生件数の割にその人的被害が大きい.また,鉄道や道路,電気や通信などのライフラインは有機的に連結して広がっており,施設によっては一カ所の斜面崩壊によりその機能が失われ社会生活に甚大な影響を及ぼす.地震発生時の崩壊予測は,斜面要因のみ,あるいは地震規模のみからのアプローチであり,本来個々の斜面が有する崩壊危険度評価に至っていないのが現状である.しかし,個々の斜面にについ地震を想定したシミュレーションを行い,地震時の危険度評価を行うことは莫大な労力を必要とすると考えられ,現実的ではない.従って,より簡単な調査・手法により崩壊発生要因と誘因とを組み合せた地震時の斜面崩壊予測手法の確立が望まれている.よって,本研究ではすでに蓄積されている斜面要因データにとマグニチュード,震央距離,最大加速度などの地震に関わる要因との組み合せにより最適化手法として,最近土木の分野においても注目されているAL(人工生命)手法を駆使して地震時の崩壊発生予測システムの構築を行試みたものである.また,膨大な斜面要因データおよび避難経路,避難施設等の防災情報のと地理情報を一元管理し,効率的な利用をはかるため,数値情報と地理情報を統合的に管理・処理することが可能な地理情報システムを導入し,これらの基礎データのデータベース化を行った.
新型核融合炉のための基礎研究

5月下旬から6月上旬にかけて藤田教授がロシアを訪問した。目的はロシア国内のプラズマ診断に関する会議に出席し、核融合科学研究所のビームプローブ法を紹介するとともに、ロシア及びウクライナの研究機関でのプラズマ診断に関する研究の実情を知ることであった。会議の後、モスクワにあるクルチャトフ研究所、レベデフ研究所、一般物理学研究所、トロイツクにあるトリニティ研究所、分光学研究所を訪問しそこでのプラズマ・核融合研究の現状を把握した。その結果に基づき、9月から11月にかけて、プストヴィトフ博士(クルチャトフ研究所)、クレシチュク博士(トリニティ研究所)、パヴリチェンコ教授(ウクライナ、ハリコフ物理工学研究所)を招聘した。プストヴィトフ博士はCHS装置における高β実験に理論面から参加し、理想交換型不安定性に関するメルシエ条件に対してマージナルな圧力分布を解析的に与えた。これは、CHSの高βプラズマが理想モードに対して安定かどうかを考える上で非常に役に立った。また、高β化に伴うシャフラノフシフトによる最外殻磁気面のシフトの解析解も、実験結果と比較する上で有用であった。パヴリチェンコ教授はCHSプラズマの粒子輸送を調べるための提案(炭素のレーザーブロ-オフ)を行い、それに基づき各種不純物ラインの強さを調べた。また、ハリコフ物理工学研究所と核融合科学研究所との研究交流についての打ち合わせも行った。クレシチュク博士はトリニティ研究所でのFRCプラズマの生成・閉じ込め実験結果について日本の研究者と討論した。彼らの実験ではプラズマ生成時にプラズマ端に設置されたトリガーコイルを遅らせて作動させ、軸方向のショック加熱による高いイオン温度を達成している。この方法は将来に向けて有用である。
脂肪酸および脂肪酸誘導体の代謝調節機構に関する分子生物学的研究

脂肪酸とその誘導体の代謝調節機構を解明する目的で、脂肪酸生合成律速酵素アセチルCoAカルボキシラーゼ(ACC)と、アラキドン酸から作られ循環器の生理に重要なトロンボキサン(TX)とプロスタサイクリン(PGI)の生合成に関与する3つの酵素-シクロオキシゲナーゼ(COX)、TX合成酵素、PGI合成酵素に関する分子生物学的研究を行い、以下の成果を得た。1.これまで不明であったヒトACCの遺伝子構造を明らかにするため、cDNAの蛋白質翻訳領域(約7Kb)をクローン化し、ほぼ90%の塩基配列を決定した。現在、全構造の決定を試みている。2.炎症への関与が注目されているCOXの新アイソザイムCOX2の発現調節機構を明らかにするため、ヒト酵素遺伝子の全塩基配列8.3kbを決定し、さらにU937細胞を用いて遺伝子のプロモータ領域の解析を含め発現調節機構の解析を行った。ヒトCOX2遺伝子は、9番染色体に存在するCOX1とは異なり、1番染色体に存在し、10個のエキソンから構成されていた。また、LPSによるCOX2の劇的な誘導には、cAMP応答配列の役割が重要であった。3.TX合成酵素の発現調節機構を調べるため、遺伝子をクローニングした。ヒト酵素遺伝子は、100kb以上で、13個のエキソンからなり、7番染色体に存在した。HEL細胞におけるTX合成酵素遺伝子のTPAによる誘導は、mRNAの安定化に起因していた。4.PGI合成酵素のcDNAクローニングのため、酵素をウシ動脈より精製し部分アミノ酸配列を決定した。これを基に培養内皮細胞からcDNAをクローニングし、500アミノ酸残基から成るウシ酵素の1次構造を決定した。次いで、ヒト酵素の構造を決定し、組織におけるPGI合成酵素遺伝子の発現を調べた。また、IL-1、IL-6、TNFなどの炎症性サイトカインにより遺伝子発現が誘導されることを明らかにした。脂肪酸は、エネルギー源、生体膜として生体にとって不可欠の物質である。しかし、脂肪酸の過剰は高脂血症、糖尿病などの直接、間接の成因となっている。一方、不飽和脂肪酸の代謝物であるプロスタノイドは、炎症、血栓形成、血圧調節に関与していると考えられている。このため、今年度は脂肪酸生合成の律速酵素であるアセチルCoAカルボキシラーゼ(ACC)と血栓形成に重要な働きをしているプロスタノイド、トロンボキサンの生合成に関与する2つの酵素、トロンボキサン合成酵素(TXS)とシクロオキシゲナーゼ(COX)の研究を行った。1.高等動物のACCは4種類の機能が、1本のポリペプチド鎖上に存在する多機能蛋白質である。高等動物ACCの分子進化と構造と機能の相関を明らかにするために、既報の関連酵素の一次構造との相同性を調らべるとともに、系統樹を作成し分子進化を調らべた(田辺)。2.既に得ているヒトTXScDNAをバキュロウイルスを使った系で発現させ、我々の得ているTXScDNAがTXSをコードしていることを、抗体と酵素活性の測定により確認した。又、TXS遺伝子の転写調節機構を明らかにするために、ヒトTXS遺伝子のクローニングを行った(宮田)。更に、ヒト赤白血病細胞におけるTXSmRNAの誘導機構の解析を血小板のモデルとして行った。(井原、宮田)。3.最近COXにアイソザイム(COX-2)が発見されたため、ヒトCOX-2のcDNAと遺伝子のクローニングを行った(原、井原)。

既に得ているヒトCOX-1cDNAとCOX-2cDNAを用いて、ヒト赤白血病細胞を用いて、フォルボールエステルによる両遺伝子の転写調節機構の解析を行った(井原)。脂肪酸の過剰は、循環器病の直接、間接の成因となっている。また、脂肪酸同族体であるプロスタノイドは、炎症、血栓形成あるいは血圧調節において強い生理作用を示し、循環器の生理と病態に密接に関連している。このため、本研究においては、脂肪酸とその誘導体であるプロスタノイドのうち特にトロンボキサン(TX)の生合成調節機構を調べる。脂肪酸生合成は、アセチルCoAカルボキシラーゼ(ACC)を介して調節されている。また、アラキドン酸からTXA_2が生成する反応は、アラキドン酸からプロスタグランジン(PG)H_2の生成を行うシクロオキシナーゼ(またはPGエンドペルオキシド合成酵素、COX)と、PGH_2の異性化によりTXA_2の生成を行うTX合成酵素の2つの酵素が関与する。本年度は(1)ACCに関して、すでにクローニングに成功している7.3kbのニワトリ肝臓ACCcDNAをプローブに約10kbあるヒトACCcDNAをヒト肝細胞ランブラリーからクローニングし、約2/3の塩基配列を決定した。(2)最近見いだされたCOXアイソザイム、COX-2のcDNAクローニング及び遺伝子の単離を行い、約10kbの全塩基配列を決定した。現在転写調節領域の特定を行っている。(3)現在のCOX-1,2およびTXのcDNAをプローブにヒト単球系培養細胞U937を用いて3つの酵素の転写調節機構の調べ、LPSによるCOX-2mRNAの強い誘導を見いだした。(4)COX-1,2の遺伝子の染色体上の連鎖をFISH法により調べ、それぞれ9q32-33.3および1q25.2-25.3に存在し、連鎖していないことが分かった。(5)TX合成酵素に関しては、ヒト酵素TX合成酵素cDNAをプローブに、遺伝子のクローニングを行っている。今後、転写開始点、転写調節部位の決定および遺伝子マッピングを行う。脂肪酸とその誘導体の代謝調節機構を解明する目的で、脂肪酸生合成律速酵素アセチルCoAカルボキシラーゼ(ACC)と、アラキドン酸から作られ循環器の生理に重要なトロンボキサンとプロスタサイクリンの生合成に関与するシクロオキシゲナーゼ(COX)、トロンボキサン(TX)合成酵素、プロスタサイクリン(PGI)合成酵素に関する分子生物学的研究を行い、以下の成果を得た。1.これまで、不明であったヒトACCの遺伝子構造を明らかにするため、培養ヒト肝細胞HepG2から作製したcDNAライブラリーのスクリーニングとPCRを用いて、cDNAの蛋白質翻訳領域(約7kb)のほぼ90%の塩基配列を決定した。現在、全構造の決定を試みている。2.炎症への関与が注目されている新アイソザイムCOX2の発現調節機構を明らかにするため、ヒト酵素遺伝子の全塩基配列を決定し、さらにU937細胞を用いて遺伝子のプロモーター領域の解析を含め発現調節の解析を行った。ヒトCOX2遺伝子の大きさは8.3kbで、1番染色体に存在し、10個のエキソンからから構成されていた。また、LPSによるCOX2の劇的な誘導には、cAMP応答配列の役割が重要であった。3.TX
日本語の「フレ-ジング」の指導法の開発についての基礎的研究

フレ-ジング(表現意図に応じて文に休止を挿入し,休止によって区切られた句に適切なイントネ-ションを与えること)によって意味が変わるものとして統語的あいまい文を材料にして,ポ-ズの適切な位置と長さを検討している。統語的あいまい文としては,[Vして]の主語が主文の主語[NP1]とも,埋め込み文の主語[NP2]とも解釈できる次の構造のものを使い,(1)・(2)・(3)の3種類のポ-ズの位置を設定した。(例)おじいさんは(NP1)びっくりして(Vして)角から飛び出してきた男の子が(NP2)よけきれなかった(1) NP1は(1)VしてNP2 Pred ([NP1は]のあとにポ-ズ)(2) NP1は(1) Vして(2)NP2 Pred ([NP1は][Vして]のあとにポ-ズ)(3) NP1は(1)VしてNP2(2) Pred ([NP1は][NP2]のあとにポ-ズ)テスト文18,フィラ-文22あわせて実験文40を作成し,日本人学生を対象に予備的な実験を行った。その結果,[Vして]の主語の解釈は,(1)では埋め込み文の主語,(2)では主文の主語に偏る傾向が見られた。(3)ではすべて埋め込み文の主語と解釈された。(3)で[NP2]のあとにポ-ズを挿入するのは日本語のフレ-ジングとしては多少自然だとの評価を受けたが,あいまい性の解消という点では効果的であった。
マルチウェーブレットフレームによる超局所フィルタリング

本研究では,次の2つを目的とした研究を行った.(i)ヒルベルト空間L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる正規直交マルチウェーブレットがバナッハ空間L^p(R^n),(1<p<∞)においてどのような性質を持ったシャウダー基底となっているかを研究する.(ii)Z^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができるx空間で局在性のよい新しいマルチウェーブレットフレームを構成し,数値計算によって工学への応用の有効性を検証する.その結果として次の2つを結果を得た.(i)ヒルベルト空間L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる正規直交マルチウェーブレットがL^p(R^n)を含むいくつかの関数空間において部分的に無条件収束するシャウダー基底となっていることを示し,これらの関数空間におけるサンプリング定理の簡単な証明を与えた.(ii)x空間で局在性のよいL^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる新しいマルチウェーブレットフレームを構成し,数値計算によって方向性を持った特異性の分離や雑音除去に有効であることを示し,またフーリエ空間のみならずもとの空間においても解像度が優れていることが示せた.これは,我々の方法が画像処理へ応用できることを意味する.これら一連の成果は,モスクワ,杭州,北京,クリミアの国際会議および国際シンポジウムにて発表した.本研究では,次の2つを目的とした研究を行った.(i)ヒルベルト空間L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる正規直交マルチウェーブレットがバナッハ空間L^p(R^n),(1<p<∞)においてどのような性質を持ったシャウダー基底となっているかを研究する.(ii)Z^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができるx空間で局在性のよい新しいマルチウェーブレットフレームを構成し,数値計算によって工学への応用の有効性を検証する.その結果として次の2つを結果を得た.(i)ヒルベルト空間L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる正規直交マルチウェーブレットがL^p(R^n)を含むいくつかの関数空間において部分的に無条件収束するシャウダー基底となっていることを示し,これらの関数空間におけるサンプリング定理の簡単な証明を与えた.(ii)x空間で局在性のよいL^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる新しいマルチウェーブレットフレームを構成し,数値計算によって方向性を持った特異性の分離や雑音除去に有効であることを示し,またフーリエ空間のみならずもとの空間においても解像度が優れていることが示せた.これは,我々の方法が画像処理へ応用できることを意味する.これら一連の成果は,モスクワ,杭州,北京,クリミアの国際会議および国際シンポジウムにて発表した.ウェーブレット解析の特徴は,ディジタルフィルタリングという数値計算により,信号や画像などの自然界に存在する各種のデータを少ない情報で効率よく近似できることと,とりわけデータの特異点の検出に優れていることである.効果的なウェーブレット解析を行うためには,良い性質を持つウェーブレット関数を構成する必要がある.本研究の目的は次の2つである。(i)ヒルベルト空間L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる正規直交マルチウェーブレットがバナッハ空間L^p(R^n),(1<p<∞)においてどのような性質を持ったシャウダー基底となっているかを研究する.(ii)L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができるx空間で局在性のよい新しいマルチウェーブレツトフレームを構成し,数値計算によって工学への応用の有効性を検証する.平成13年度には以下の成果を得た.(1)超局所解析可能な正規直交ウェーブレットとL^p(R)におけるシャノンのサンプリング定理との関係を明らかにした.(2)超局所解析のできる多次元の滑らかなウェーブレットフレームのプロトタイプを構成した.(3)この多次元の滑らかなウェーブレットフレームによるフィルタリングのアルゴリズムを設計した.また,前処理に必要なプレフィルタリングも設計した.ウェーブレット解析の特徴は,ディジタルフィルタリングという数値計算により,信号や画像などの自然界に存在する各種のデータを少ない情報で効率よく近似できることと,とりわけデータの特異点の検出に優れていることである.効果的なウェーブレット解析を行うためには,良い性質を持つウェーブレット関数を構成する必要がある.本研究の目的は次の2つである.(i)ヒルベルト空間L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができる正規直交マルチウェーブレットがバナッハ空間L^p(R^n),(1<p<∞)においてどのような性質を持ったシャウダー基底となっているかを研究する.(ii)L^2(R^n)の関数を超局所的に分解することができるx空間で局在性のよい新しいマルチウェーブレットフレームを構成し,数値計算によって工学への応用の有効性を検証する.平成14年度には以下の成果を得た.(1)超局所解析可能な正規直交ウェーブレットによる再構成年式の収束はL^p(R^n),1<p<∞において段階的に無条件収束することを示した.(2)超局所解析のできる多次元の滑らかな隙間のないウェーブレットフレームを構成した.(3)R^2で数値解析的に便利な隙間のないウェーブレットフレームを提案し,画像処理への応用を与えた.(4)ニューラルネットを使ったマルチウェーブレットのプレフィルタリングを設計した.
文化的背景に基づいたケアリング能力を測定する尺度開発と看護学生の能力への影響要因

これまでの文献検討の結果から、ケアリングは看護師ー患者関係といった看護を表す概念に内在しており、看護師の行動や態度的側面を具体化した概念として表されていた。また、その中でも患者の尊厳の保持といった基本的人権に基づいたことに関しては、看護基礎教育で使用されるテキストの中でケアリングとして示されていた。今年度は、それらを基に作成したインタビューガイドに沿って、過去2年以内に1週間以上の入院経験のある患者を対象として面接調査を実施した。半構成的面接法を用い、入院生活における看護師との関わりを通して、安心できた、癒されたといった肯定的な思いにつながった内容について語ってもらった。面接調査は、研究代表者の所属機関での倫理審査委員会承認後、協力病院での倫理審査委員会から承認を得て実施した。これまでに実施した対象者は、男性7名、女性12名の合計19名である。全般的に看護師の対応に満足しているが、安心感といった肯定的感情につながる具体的事象に関する語りを引き出すために、インタビューガイドを精錬しながら進めている。面接調査は継続しており、結果は分析途中の段階である。現段階で明らかになったこととして、患者は、看護師が「気にかけてくれる」、「応えてくれる」、「察してくれる」、「距離感を図る」、「親近感を生む会話をする」、「柔らかい態度で接する」ことによって、安心し、肯定的感情につながっていた。また、それらの思いは、看護師としての専門的な知識や技術を前提としたうえで成立していた。わが国の文化的背景に基づいたケアリング能力を測定する尺度開発に向けての基礎資料とするために、Caring Ability Inventoryの日本語版について学会発表をした。また、日本と海外で求められる看護ケアリング能力の相違点を明らかにするために文献検討に着手した。海外文献について、データベースにPubMedとCINAHLを用い、「caring」「cultural diversity」「nursing」をキーワードとして検索をした。重複した文献を除いた147件から、特定の文化的背景を有する患者への看護について記述された9文献について検討した。対象文献は全て移民である患者に対する看護に関するもので、そのうち3件は患者を対象としており、6件が看護師を対象とした研究だった。研究が行われた国は米国4件、スウェーデン2件、英国1件、サウジアラビア1件だった。ケアリングに影響する文化的多様性として、コミュニケーション、患者および家族の価値観、宗教、患者および家族が感じる民族主義、看護師の限られた文化的知識が挙げられた。国内文献に関しては、海外文献と同様のキーワードでは十分な文献抽出ができなかったため、キーワードについて再検討している。また、国際ケアリング学会へ参加し、教育に必要なケアリングの視点に関して示唆を得ることができた。国内文献では、十分な文献数が得られずキーワードの再検討が必要になったため、予定通りに進めることができなかった。一方で、海外文献に関しては最初の段階で抽出された文献数が多かった。国内文献が得られなかったため、海外文献を包括的に見ていくようにし、スクリーニングに時間を要した。本年度は、文献検討に加え、国内の看護基礎教育で使用される教科書、看護師国家試験の出題についての内容分析を行い、ケアリング能力の概念枠組みを検討する予定であったが、文献検討に時間を要し、概念枠組みの作成まで到達できなかったため、やや遅れていると評価した。わが国の文化的背景に基づいたケアリング能力を測定する尺度の作成のために、その概念枠組みについて検討した。これまでに、文化的背景とケアリング能力の関係という視点で文献検討を行ったが、ケアリングという用語の抽象度が高く、概念が十分に確立されていないため、概念枠組みの検討が困難であった。そのため、ケアリングの概念に加え、それに類似、関連する概念を明らかにするための文献検討に着手した。国内文献では「ケアリング」「概念分析」といったキーワードでは十分な文献数が得られなかったため、海外文献について同様のキーワードで検索し、ヒットした文献の条件を絞り込み、比較検討した。その結果、ケアリングは、ケアや看護師-患者関係といった看護を表す概念に内在していることが明らかになった。また、属性の一つとしてケアリングを含む概念には、患者の自律性、尊厳の保持、感情労働、思いやり、感情移入といった看護師の行動や態度といった側面について具体化した概念が抽出された。現在、これらの関連概念をキーワードに加えて国内文献を検索し、国内文献におけるケアリングの概念について検討を進めている。さらに、これらの文献検討の結果を踏まえ、尺度の質問項目作成に着手している。また、研究分担者と共に国内の看護基礎教育で使用されるテキストについて精選した。これらのテキストを対象に、看護基礎教育におけるケアリングに関する記述の分析に取り組んでいる。ケアリングという概念が曖昧であることから、包括的な文献レビューを必要とし、十分にまとめることができなかった。そのため概念枠組みの検討にかなりの時間を要した。現在、海外文献のレビュー結果を踏まえて、国内文献についてレビューしている段階で、同時に質問紙項目について精選している。また、国内における看護基礎教育で使用される教科書の選定に時間を要したことも進捗状況へ影響した。文化的背景に基づいた看護者に必要なケアリング能力を測定する尺度開発のために、文献検討をもとに概念枠組みについて検討中である。今年度は、概念枠組みを設定できず、その後のインタビュー調査が遅れている状況である。これまでの文献検討では、ケアリングという用語の抽象度の高さから枠組み設定が困難であったが、海外文献よりケアリングが尊厳の保持など看護師の行動や態度を包含していることが明らかになった。

しかし、「ケアリング」という用語では、国内文献数が十分でなく、文化的差異についての検討ができなかった。国内でのケアリング能力を検討するために、看護基礎教育で使用されている教科書の中から看護倫理学および看護学概論に焦点をあてて分析を行った。それらの教科書にあるケアリングに関する記述について、テキストマイニングを使用して、単語頻度解析、係り受け頻度解析、ことばネットワーク分析を行った。その結果、ケアリングとケアは別の概念として説明されており、ケアリングに関する行動や態度については、「尊厳」ー「守る」、「患者」ー「尊重」といった基本的人権に基づいた内容が多かった。ケアリングを表す具体的な行動や態度を教授するためには、分析対象の拡大が必要だと考えられた。現在、海外文献検討、国内教科書分析の結果から、視点を広げて概念について分析を続けている。それと同時に、患者を対象としたインタビュー調査に向けて倫理申請の準備を進めている段階である。ケアリング能力に関する文化的差異について文献検討が不十分であり、概念枠組みを設定できずにその後の患者へのインタビュー計画に影響した。これまでの文献検討の結果から、ケアリングは看護師ー患者関係といった看護を表す概念に内在しており、看護師の行動や態度的側面を具体化した概念として表されていた。また、その中でも患者の尊厳の保持といった基本的人権に基づいたことに関しては、看護基礎教育で使用されるテキストの中でケアリングとして示されていた。今年度は、それらを基に作成したインタビューガイドに沿って、過去2年以内に1週間以上の入院経験のある患者を対象として面接調査を実施した。半構成的面接法を用い、入院生活における看護師との関わりを通して、安心できた、癒されたといった肯定的な思いにつながった内容について語ってもらった。面接調査は、研究代表者の所属機関での倫理審査委員会承認後、協力病院での倫理審査委員会から承認を得て実施した。これまでに実施した対象者は、男性7名、女性12名の合計19名である。全般的に看護師の対応に満足しているが、安心感といった肯定的感情につながる具体的事象に関する語りを引き出すために、インタビューガイドを精錬しながら進めている。面接調査は継続しており、結果は分析途中の段階である。現段階で明らかになったこととして、患者は、看護師が「気にかけてくれる」、「応えてくれる」、「察してくれる」、「距離感を図る」、「親近感を生む会話をする」、「柔らかい態度で接する」ことによって、安心し、肯定的感情につながっていた。また、それらの思いは、看護師としての専門的な知識や技術を前提としたうえで成立していた。今後は海外文献の検討結果および学会参加で得た情報に、国内文献の検討結果、国内の看護基礎教育で使用される教科書・看護師国家試験の出題の内容分析結果を加え、ケアリング能力の概念枠組みを検討する。
アメーバ共生系を基盤とする新規微生物の探索

本研究は、共生菌研究や巨大ウイルス研究において宿主として利用されているアカントアメーバをモデル宿主として利用し、環境中より新たなアメーバ寄生・共生微生物を探索し、CPR細菌に代表される新規ダークマター微生物を単離・培養・解析することより「新たな生命樹観」を確立することを目的とする。本研究で発見を期待しているアメーバ寄生・共生微生物は、これまで培養不能であることなどから記載されることがなかった新規微生物である。本研究の成果は、アメーバ寄生性の病原微生物や巨大ウイルスの進化の理解を新たに方向づける可能性があるだけでなく、地球上の生命の起源や進化について一石を投じるものになると確信している。
中脳視蓋の層形成と回路形成機構の解析

視蓋は鳥類以下の脊椎動物の視覚の中枢で、視神経線維の位置特異的な投射を受ける。視蓋の位置特異性の決定に関して、視蓋で、耳側網膜からの線維を反発するEphrinA2とA5を指標にして解析したところ、視蓋、小脳のオーガナイザーとして働くFgf8が大きな役割を果たすこと、しかしその細胞内シグナルトランスダクションは異なっていること明らかになった。また、神経線維の新しいトレース法を考案し、その方法で視神経線維をラベルした結果、胚時期の一過的なものではあるが、今まで報告のない新しい網膜視蓋投射経路が見つかった。鳥類以下の脊椎動物の中脳視蓋は視覚の中枢として働き網膜からの位置特異的投射を受ける。本研究は視蓋の層形成、極性形成の解析を通して網膜視蓋投射機構を明らかにしようとするものである。本年度は、ERKの活性化が視蓋前後極性の形成に関係しているという仮説のもとに実験を行った。中脳胞・後脳胞領域にDN-Ras(ドミナントネガティブ型Ras)を強制発現すると、ERKのリン酸化が抑制され、後脳領域に異所的視蓋が分化する。Dilで鼻側網膜神経節細胞をラベルすると、本来発生初期にERKが活性化されていた視蓋後側に投射するはずであるが、投射点が明確には見られなかった。異所的視蓋が本来の視蓋とつながっているときはそこまで線維が伸びていた。耳側網膜線維は視蓋前側で投射点が見られたが、そこから後の方に伸びている線維が存在した。これまでに視蓋の極性形成にEn2が大きな役割を果たすことが示されているが、その上流でFgf8-Ras-ERKシグナル経路が働いていることが分かった。視蓋でEnによりその発現が負に制御される分子のスクリーニングで2つのHes5が単離された(Hes5-1とHes5-3)。さらにホモロジーサーチによりHes5-2の存在が分かり、それも単離した。Hes5-2の中脳・後脳部での発現はない。Hes5-3はEn2による発現抑制を受ける。また、Hes5-1,Hes5-3はお互いの発現を抑制している。Hes5-1の強制発現によりDeltaの発現が抑制され、Hes5-3のsiRNAを発現させてもDelta1の発現が抑制された。このことから、Hes5-3がHes5-1を抑制し、Hes5-1はDelta1を抑制することにより神経分化の制御にあたっている。その結果、視蓋前側では後側よりも神経分化が早く進む。またHes5はephrinA-2の発現を抑制することによっても視蓋の前後軸形成に関与している。網膜視蓋投射が正確に形成されるためには視蓋の極性形成が必須である。本年度は峡部からのFgf8のシグナルによるERKの活性勾配が視蓋iの前後極性形成に重要な役割を果たすという仮定の下に実験を行った。DN-Ras(ドミナントネガティブ型Ras)を強制発現するとERKのリン酸化が抑制され、後脳領域に視蓋が分化する。DN-Rasにより、En2、及びEphrinA2,A5の発現が抑えられた。鼻側網膜線維の中には本来の視蓋から、異所的視蓋まで伸びるもの、視蓋からでて、菱脳を進んでいくものもあった。このことは、正常視蓋の後極には視神経のストッパーが存在することを示唆している。耳側網膜繊維の中には視蓋上の標的を通り越すものがあった。これらのことは実際ERKの活性化により視蓋の前後極性が決まっていることを示唆している。En2を強制発現すると、細胞自律的にはEphrinA2の発現が抑制され、その周りにEphrinA2の発現が誘導されていた。En2はFgf8,Fgf18の発現も細胞自律的には抑制し、細胞非自律的に誘導していた。Fgf8,Fgf18は正常胚では峡部で強くそこから前の方に勾配を持って発現している。エレクトロポレーションによる強制発現を行うと、両者ともERKを活性化するが、Fgf8はEphrinA2を細胞自律的には抑制し、細胞非自律的に誘導することを示唆するような結果が得られている。Fgf8はSprouty2を細胞自律的に誘導したが、Fgf18は誘導することがなかった。Fgf8とFgf18の違いはSproutyの発現を誘導するか否かによっていると思われる。これらのことは、En2はFgf8の発現を細胞非自律的に誘導することにより視蓋の前後極性の形成に関わっているということ、また、Fgf8がFgf18を誘導し、Fgf18-Ras-ERKシグナル経路によりEphrinA2が誘導され、視蓋の前後極性が決まるということを示唆している。鳥類以下の脊椎動物の中脳視

蓋は視覚の中枢として働き網膜からの位置特異的投射を受ける。実験的操作が施しやすいことから、このシステムは神経回路形成のモデルとして採用されてきている。一方、発生初期に中脳後脳境界部(峡部)はオーガナイザーとして働き、そのシグナルによりRas-ERK経路が活性化され小脳が分化する。本年度は、ERKの活性化と視蓋前後極性の形成について研究を行った。DN-Ras(ドミナントネガティブ型Ras)を強制発現するとERKのリン酸化が抑制され、後脳領域に視蓋が分化する。DN-Rasにより、En2の発現、及びEphrinA2, A5の発現が抑えられる。耳側網膜線維をラベルすると、その標的が後により、鼻側網膜線維は異所的視蓋まで到達していた。一方Fgf8aを強制発現するとERKが中脳胞で全体的に活性化され、EphrinA2の発現が誘導され、鼻側網膜線維の標的が前に移動する。En2を強制発現すると、細胞自律的にはEphrinA2の発現が抑制され、その周りにEphrinA2の発現が誘導されていた。これはEn2によりSprouty2が誘導され、それによりEphrinA2の発現が抑制されたと考えられる。総合して考えると、En2よりもFgf8がEphrinA2, A5の発現誘導に関わり視蓋の極性形成により直接的に働いていると思われる。鳥類以下の脊椎動物の中脳視蓋は視覚の中枢として働き網膜からの位置特異的投射を受ける。正確な網膜視蓋投射の形成には網膜、視蓋それぞれに位置特異性が形成される必要がある。その位置特異性形成に峡部オーガナイザーがどのように関わっているかに焦点をあてて研究を行った。まず、視神経線維をエレクトロポレーションによりGFP蛍光ラベル法を開発した。この新しい視神経ラベル法により、視神経の走行と視蓋の極性分子等との関係を直接見ることができるようになった。実際、これまでに報告されてない視神経の経路が見つかり、現在解析をすすめている。峡部オーガナイザー分子であるFgf8とその下流Ras-ERK経路を遮断するDN-Rasの強制発現により、視蓋後ろのマーカーであるEphrinA2の発現にはFgf8-Ras-ERKシグナルが関わっていることが示された。これまで、En2が視蓋に後ろとしての性質を付与することが示されていたが、siRNAによりEn2の発現を抑制するとEphrinA2, EphrinA5の発現が抑えられることから、En2はこれら視蓋後ろマーカーの発現誘導に必須であることが示された。しかし、En2はFgf8-Ras-ERK経路の負の制御因子であるSprouty2を誘導し、細胞自律的にはむしろEphrinA2の発現を抑制すること、En2はFgf8を誘導し、それにより周りの細胞にEphrinA2の発現を誘導し、結果的にEn2が視蓋に後ろとしての性質を付与するように見えることが明らかになった。本研究により、視蓋の誘導因子がさらに極性形成に関係すること、それらと網膜視蓋投射形成との関係が明らかになった。鳥類以下の中脳視蓋は視覚の中枢であり、網膜から位置特異的な投射を受ける。本研究では網膜視蓋投射系研究のための視神経のラベル法の開発、峡部オーガナイザーシグナルと視蓋の前後軸形成機構、視蓋層形成機構について解析を行った。まず、トランスポゾンのシステムにより、トランスフェクトしたGFPを発生初期の網膜神経節細胞のゲノムに組み込み、長期にわたって、追跡する方法を開発した。この方法により、従来知られてなかった網膜視蓋投射の新しい経路を発見した。
カタストロフィー構造を持つ非線形アクチュエータによる能動索状体の分布駆動と制御

本研究は,カタストロフィー構造を持つ非線形流体アクチュエータによるエネルギーの瞬発的放散,および,流体の慣性による衝撃力及び衝撃波を活用する方式により,能動索状体の励振力・駆動力を飛躍的に向上させる方法を開発する.また,素子の非線形特性を活用することによって,複雑な配線無しに多数の素子を多自由度に駆動し,かつ,索状体上での駆動力の分布を制御することを可能にすることを目的としている.平成26年度は,ImPACT PM就任のため,年度途中で中断を余儀なくされたが,下記の研究成果を上げた.(1)カタストロフィー構造を持った超小型非線形流体アクチュエータの研究開発:効率的に大きな衝撃力を発生できるアクチュエータ素子の新しい3次元機械構造の研究を行い,弾性エネルギー・慣性エネルギーを緩慢に蓄積し,急激に放散する過程を繰り返すことができる構造について,最適設計を行った.シミュレーション及び試作機構による実験によりその効果を確認した.(2)衝撃力と慣性力の活用法の研究:衝撃力や慣性力を推進させたい方向への駆動力に効率的に変換し,索状体の運動に変換するメカニズムを研究した.その結果,衝撃力を使って平面を効率的に前進し,また,直管を垂直上昇できる機構を試作し,性能の評価を行った.(3)多数の素子の駆動分布の制御:年度途中で中断したため,多数の素子や分布素子の駆動制御の研究まで進めることはできなかった.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,カタストロフィー構造を持つ非線形流体アクチュエータによるエネルギーの瞬発的放散,および,流体の慣性による衝撃力および衝撃波を活用する方式により,能動索状体の励振力・駆動力を飛躍的に向上させる方法を開発する.また,素子の非線形特性を活用することによって,複雑な配線無しに多数の素子を多自由度に駆動し,かつ,索状体上での駆動力の分布を制御することを可能にすることを目的としている.平成25年度は,下記の研究実績を上げた.(1)カタストロフィー構造を持った超小型非線形流体アクチュエータの研究開発a)新アクチュエータの3次元構造の研究:衝撃力によるアクチュエーションのためには,超小型非線形流体アクチュエータに対して弾性エネルギー・慣性エネルギーなどを緩慢に蓄積する過程と,それらを瞬間的に放散して運動エネルギー・衝撃力・衝撃波に変換する過程を,効率よく交互に繰り返すことが必要である.このため,各種バックリング機構の調査を行った.b)アクチュエータの試作と評価:最初,弾性膜方式の試作を行ったが,膜材料の降伏応力の制約のために割れが生じてしまい,大きな推進力を発生出来ないことがわかった.これを解決するため,コイルバネと磁石を使った機構を考案した.c)シミュレーションに基づくアクチュエータの最適設計:有限要素解析により弾性膜方式の,MATLABによりコイルバネ磁石方式の特性を定量的に解析し,それぞれについて最適設計を行った.(2)衝撃力や衝撃波の活用法の研究:コイルバネ磁石方式の試作の結果,摩擦平面上で,インパクト駆動と同様の方式によって,慣性力と衝撃力を活用し,推進力が発生できることを実験的に示した.本研究は,カタストロフィー構造を持つ非線形流体アクチュエータによるエネルギーの瞬発的放散,および,流体の慣性による衝撃力及び衝撃波を活用する方式により,能動索状体の励振力・駆動力を飛躍的に向上させる方法を開発する.また,素子の非線形特性を活用することによって,複雑な配線無しに多数の素子を多自由度に駆動し,かつ,索状体上での駆動力の分布を制御することを可能にすることを目的としている.平成26年度は,ImPACT PM就任のため,年度途中で中断を余儀なくされたが,下記の研究成果を上げた.(1)カタストロフィー構造を持った超小型非線形流体アクチュエータの研究開発:効率的に大きな衝撃力を発生できるアクチュエータ素子の新しい3次元機械構造の研究を行い,弾性エネルギー・慣性エネルギーを緩慢に蓄積し,急激に放散する過程を繰り返すことができる構造について,最適設計を行った.シミュレーション及び試作機構による実験によりその効果を確認した.(2)衝撃力と慣性力の活用法の研究:衝撃力や慣性力を推進させたい方向への駆動力に効率的に変換し,索状体の運動に変換するメカニズムを研究した.その結果,衝撃力を使って平面を効率的に前進し,また,直管を垂直上昇できる機構を試作し,性能の評価を行った.(3)多数の素子の駆動分布の制御:年度途中で中断したため,多数の素子や分布素子の駆動制御の研究まで進めることはできなかった.26年度が最終年度であるため、記入しない。研究の計画当初に考えていたように,下記の見通しを得ることが出来た.(1)カタストロフィー構造を持つ超小型非線形流体アクチュエータの研究開発:エネルギーを蓄積し,それを瞬発的に放散することができるアクチュエータの開発.現段階で最有力と考えられるコイルバネ磁石方式は,機構設計によって細径の索状体に埋め込みが可能なセンチメートルサイズに小型化することが可能と考えられる.(2)索状体の運動・形状制御に対する慣性による衝撃力や衝撃波の活用に関する研究開発:慣性力と衝撃力を異なる方向に発生できるコイルバネ磁石方式の考案によって,索状体の運動を制御できると考えられる.