hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵巣癌におけるBH3模倣薬による細胞死誘導をもとにした新規治療法の開発

腺癌における新規分子標的治療薬となり得る可能性が示唆された。1相乗効果を認めたPI3K/mTOR阻害剤とBH3模倣薬の併用において、アポトーシス誘導率が上昇したかについて検討する。2細胞株を用い、他の薬剤(プラチナ製剤やMEK阻害剤、MDM2阻害剤)などとの併用によりアポトーシス誘導において相乗効果が認められないかを検討する。3BH3模倣薬単剤及びその他の薬剤との併用において、効果を予測するバイオマーカーの有無について検討する(Bcl-2 familyタンパクの発現や遺伝子異常など)。41および2の結果から有望と考えられた薬剤投与法において、ヌードマウスなどを用い、3で明らかとなったバイオマーカーの有無の条件下でその有効性を検討する。実験の遅れに伴い、薬品などの物品購入費が予定よりも減少したため。余剰分は現在計画している来年度の研究において来年度分の助成金と合わせ、主に物品購入費として使用する予定。
周波数領域並列化コヒーレント光ニューラルネットワークの構築を目指す基礎的研究

次の2点を中心に研究を進めた。(1)体積ホログラムの光周波数多重を実現する基礎実験コヒーレント光ニューラルネットワークのシナプス荷重ベクトルを光学系で構成することとし、本研究ではここに体積ホログラムを用いる基礎実験を行った。近年の半導体レーザの高出力化にともない、体積ホログラムに高い周波数密度で周波数多重書込みを実現できる可能性が出てきたが、実用的な書込みのためには光パワーを含む各種パラメータを検討する必要があった。解析結果を用いて、実際に書込み実験を行っている。現状では、書込み結果を干渉によって読み出す最終部分の光パワーが小さく、実験を継続して行っている。機械的安定度が不十分である可能性があり、実験系を見直している。(2)キャリア周波数依存の学習・処理の実証退席ホログラムの利用と並行して、コヒーレント光ニューラルネットワークの複素Hebb則による周波数並列の関数近似ニューラルネットワークの実証システムを構築した。ここでは1対のニューロン間の結合に複数の結合シナプスを導入し、光キャリア周波数依存の情報処理の実現を試みた。そして、研究目的であるキャリア周波数をキーとする動作制御の実験を行った(ただし、ホログラムを用いてはいない。)。周波数f_1あるいはf_2に設定し、異なる位相値を出力することを実証した。この結果は、将来の適応的な全光ルータなどに用いることができる。今後、ホログラムの利用による周波数多重の実験を行う予定である。)。
デジタルPCR法を応用した非浸襲的小児がん診断法の開発

昨年度から継続して、1990年から同意を得て保存しえた神経芽腫、肝芽腫、横紋筋肉腫、ユーイング肉腫症例の外科的切除腫瘍および、術前と術後の血漿(血清)、骨髄、腹水、胸水が保存されている症例97例を対象に以下の検討を行った。1.遺伝子変異スクリーニング:既に遺伝子異常が判明している腫瘍の腫瘍由来のDNAと診断時血漿(血清)由来遊離DNA(cfDNA)、次世代シークエンサー(Cancer Panel等)にて遺伝子異常の測定を行った。その結果、遺伝子変異は98%検出できたが、miRNA発現との相関は乏しかった。神経芽腫のMYCN遺伝子増幅の検出では、腫瘍DNAに比べ、cfDNAのコピー数が高く、腫瘍細胞自体のコピー数を反映していた。また、cfDNAを用いたデジタルPCRで神経芽腫のALK変異、肝芽腫のβーカテニンエクソン3の変異と欠失を検討し、腫瘍組織のデータと照合したところ、前者は95%、後者は98%の一致率であった。MYCN増幅例では全摘後検出されなくなり、一方、再発例では全例検出され、再発予測の指標としての有効性が示唆された。2.キメラ遺伝子検索:キメラ遺伝子が検出されている肉腫症例において、腫瘍キメラ遺伝子の部位から、特異的なPCRプライマーとプローブを設計し、fDNAをデジタルPCRを用いて検索し特異的部位についての検出は可能であったが、検出率は62.5%にとどまった。3.遊離RNA(cfRNA)の検索:体液特に血液中のcfRNAキメラ遺伝子の定量をデジタルPCRを用いて試みる系の策定行ったが、cfRNAからのcDNA生成が不安定で検出法に問題が残った。以上から、血漿中cfDNAを用いたデジタルPCR法は小児がんのリキッドバイオプシーとして有効である一方、cfRNAについては更なる検討が必要と考えられた。1.遺伝子変異スクリーニング:既に遺伝子異常が判明している腫瘍の腫瘍由来のDNAと診断時血漿(血清)由来遊離DNA(cfDNA)を用いた次世代シークエンサー(Cancer Panel等)にて遺伝子異常をスクリーニングとデジタルPCRでの検証は順調であったが、miRNA発現が腫瘍と血漿中のものに相関が少なかった以外は順調であった。2.MYCN遺伝子増幅:MYCN遺伝子増幅は、腫瘍DNAに比べ、血漿cfDNAのデジタルPCRでの増幅率はかえって高く、予想と相違した結果でありその有用性が示唆された3.遺伝子異常検索:血漿由来cfDNAを用いて神経芽腫でのALK変異について、デジタルPCRでの検出、肝芽腫で高頻度に見られるβーカテニン異常のうちエクソン3の変異のある症例の血漿(血清)cfDNAを用いた2プローブデジタルPCR法でその検出は順調であった。4.キメラ遺伝子検索:横紋筋肉腫、ユーイング肉腫腫瘍のキメラ遺伝子が検出されている症例において、腫瘍キメラ遺伝子の部位から、特異的なPCRプライマーとプローブを設計し、血漿(血清)、胸水などの体液由来cfDNAをデジタルPCRを用いて検索し、検出可能であったが、検出率は62.5%とやや低かった。5.遊離RNA(cfRNA)の検索:体液特に血液中のcfRNAやエクソソーム由来RNAを用いて、腫瘍特異性が示唆されているキメラ遺伝子の発現定量をデジタルPCRを用いて試みる系の策定行った、cfRNAからcDNA生成が不安定で腫瘍のキメラ遺伝子は7例中2例にのみ検出可能で、今後の課題となった。血漿遊離DNA(cfDNA)による小児腫瘍の非侵襲的検査法は、高感度なデジタルPCRを用いた検討で、今回の検討でほぼ期待通りの成果であり、今後の臨床応用が可能であると考えられた。これらを、今回用いたがんパネルへの応用、さらに小児がん用のパネルへの応用によってより有用なゲノム医療への展開が期待される。このため、今後はリキッドバイオプシーとして小児がんに有用ながんパネルを用いたゲノム医療すなわち診断や治療薬選択に有用な検査法の検討に発展させる予定である。一方、miRNAについては腫瘍のものとの相関が乏しく、血漿中のmiRNAは腫瘍以外から由来しているものが含まれており、これらの意義については今後の検討が必要であると考えられた。また、血中遊離RNA(cfRNA)についてcfRNAやエクソソーム由来RNA等も用いて、腫瘍特異性が示唆されているキメラ遺伝子の定量をデジタルPCRを用いて試みる系の策定行ったが、cfRNAからのcDNA生成が不安定で、腫瘍のキメラ遺伝子は7例中2例にのみ検出可能で、検出法に問題が残った。このため、今後はcfRNAの検索方法についてさらに研究を進める予定である。1990年から同意を得て保存しえた神経芽腫、肝芽腫、横紋筋肉腫、ユーイング肉腫症例の外科的切除腫瘍および、術前と術後の血漿(血清)、骨髄、腹水、胸水が保存されている症例100例を対象に以下の検討を行った。1.遺伝子変異スクリーニング:既に遺伝子異常が判明している腫瘍の腫瘍由来のDNAと診断時血漿(血清)由来遊離DNA(cfDNA)を用いて次世代シークエンサー(Cancer Panel等)にて遺伝子異常をスクリーニングし、デジタルPCRで血漿cfDNAとmiRNAの測定を行った。その結果、遺伝子変異はほぼ100%検出できたが、miRNA発現は相関は少なかった。2.MYCN遺伝子増幅:MYCN遺伝子増幅は、腫瘍DNAに比べ、血漿cfDNAのデジタルPCRでの増幅率はかえって高く、腫瘍細胞自体のコピー数を反映していると考えられた。3.遺伝子異常検索:血漿

由来cfDNAを用いて神経芽腫でのALK変異について、デジタルPCRでの検出について検討する。さらに、肝芽腫で高頻度に見られるβーカテニン異常のうちエクソン3の変異のある症例の血漿(血清)cfDNAを用いた2プローブデジタルPCR法でその検出率を検討し、腫瘍細胞から得られた欠失、変異のデータと照合したとこで、前者は95%、後者は98%の一致率であった。4.キメラ遺伝子検索:横紋筋肉腫、ユーイング肉腫症例で、腫瘍からキメラ遺伝子が検出されている症例において、腫瘍キメラ遺伝子の部位から、特異的なPCRプライマーとプローブを設計し、血漿(血清)、胸水などの体液由来cfDNAをデジタルPCRを用いて検索し、検出可能な条件を検討した。5.遊離RNA(cfRNA)の検索:体液特に血液中のcfRNAやエクソソーム由来RNAを用いて、腫瘍特異性が示唆されているキメラ遺伝子の定量をデジタルPCRを用いて試みる系の策定行った。1.遺伝子変異スクリーニング:既に遺伝子異常が判明している腫瘍の腫瘍由来のDNAと診断時血漿(血清)由来遊離DNA(cfDNA)を用いた次世代シークエンサー(Cancer Panel等)にて遺伝子異常をスクリーニングとデジタルPCRでの検証は順調であったが、miRNA発現が腫瘍と血漿中のものに相関が少なかった以外は順調であった。2.MYCN遺伝子増幅:MYCN遺伝子増幅は、腫瘍DNAに比べ、血漿cfDNAのデジタルPCRでの増幅率はかえって高く、予想と相違した結果でありその有用性が示唆された3.遺伝子異常検索:血漿由来cfDNAを用いて神経芽腫でのALK変異について、デジタルPCRでの検出、肝芽腫で高頻度に見られるβーカテニン異常のうちエクソン3の変異のある症例の血漿(血清)cfDNAを用いた2プローブデジタルPCR法でその検出は順調であった。4.キメラ遺伝子検索:横紋筋肉腫、ユーイング肉腫腫瘍のキメラ遺伝子が検出されている症例において、腫瘍キメラ遺伝子の部位から、特異的なPCRプライマーとプローブを設計し、血漿(血清)、胸水などの体液由来cfDNAをデジタルPCRを用いて検索し、検出可能な条件を検討中であり、ほぼ順調である5.遊離RNA(cfRNA)の検索:体液特に血液中のcfRNAやエクソソーム由来RNAを用いて、腫瘍特異性が示唆されているキメラ遺伝子の発現定量をデジタルPCRを用いて試みる系の策定行ったが未だに確立できていないが、来年度への向けての課題の抽出はできている。昨年度から継続して、1990年から同意を得て保存しえた神経芽腫、肝芽腫、横紋筋肉腫、ユーイング肉腫症例の外科的切除腫瘍および、術前と術後の血漿(血清)、骨髄、腹水、胸水が保存されている症例97例を対象に以下の検討を行った。1.遺伝子変異スクリーニング:既に遺伝子異常が判明している腫瘍の腫瘍由来のDNAと診断時血漿(血清)由来遊離DNA(cfDNA)、次世代シークエンサー(Cancer Panel等)にて遺伝子異常の測定を行った。その結果、遺伝子変異は98%検出できたが、miRNA発現との相関は乏しかった。神経芽腫のMYCN遺伝子増幅の検出では、腫瘍DNAに比べ、cfDNAのコピー数が高く、腫瘍細胞自体のコピー数を反映していた。
走査トンネル顕微鏡のトンネル電流に誘起される単一吸着子のダイナミクスの理論

走査型トンネル顕微鏡により,金属表面に吸着した単一原子・分子吸着子に電流を流すことにより,その非弾性電流成分が吸着子のダイナミクスを起こす素過程を明らかにした。特に,吸着子の反応座標を直接に非弾性トンネル電流により励起するプロセスだけでなく,高振動数モードに一旦エネルギーを蓄えた後,反応座標系にエネルギーを移し,どのように単一吸着子のダイナミクスが誘起されるかをレート方程式を用いて,解析的に,定性的に解明し,その2電子過程のすべてを明らかにした。それによると,5つの素過程が存在し,(1)直接反応座標を2電子を使って励起する。(2)はしめに直接反応座標を励起し,次に高振動数モードを励起し,その高振動数モードのエネルギーを反応座標に移し運動を励起する。(3)はじめに高振動数モードを励起し,そのエネルギーを反応座標に移した後,直接,もう一度反応座標を励起する。(4)高振動数モードを2回励起し一段づつ二回エネルギーを反応座標に移し,ダイナミクスを励起する。(5)高振動数モードを2回励起し,一度に二段階の脱励起を行い,一気に反応座標を励起することにより,単一吸着子の運動を励起する。これら,5つの素過程によるダイナミクスが起こされる確率を解析的に導き出し,いかなる条件のもとでどのような素過程が重要になるかを明らかにした。この結果は現在,論文としてまとめている。走査型トンネル顕微鏡により、金属表面に吸着した単一原子・分子吸着子に電流を流すことにより、その非弾性電流成分が吸着子のダイナミクスを起こす素過程を明らかにした。特に、吸着子の反応座標を直接に非弾性トンネル電流により励起するプロセスだけでなく、高振動数モードにいったんエネルギーを蓄えた後、反応座標系にエネルギーを移し、どのように単一吸着子のダイナミクスが誘起されるかをレート方程式を用いて、解析的に、定性的に解明し、その2電子過程のすべてを明らかにした。それによると、5つの素過程が存在し、(1)直接反応座標を2電子使って励起する。(2)はじめに直接反応座標を励起し、次に高振動数モードを励起し、その高振動数モードのエネルギーを反応座標に移し運動を励起する。(3)はじめに高振動数モードを励起し、そのエネルギーを反応座標に移した後、直接、もう一度反応座標を励起する。(4)高振動数モードを2回励起し、一段づつ二回エネルギーを反応座標に移し、ダイナミクスを励起する。(5)高振動数モードを2回励起し、一度に二段階の脱励起を行い一気に反応座標を励起することにより、単一吸着子の運動を励起する。これら、5つの素過程によるダイナミクスが起こされる確率を解析的に導き出し、いかなる条件の下でどのような素過程が重要になるかを明らかにした。この結果は現在、論文としてまとめて、学術雑誌Journal of Chemical Physicsに投稿中である。
麹菌のプロセッシングプロテアーゼの基質となる菌糸分岐制御タンパク質の探索と同定

我が国の代表的産業微生物である麹菌のプロセッシングプロテアーゼの基質タンパク質を酵素反応中間体をpull-downすることによって補足する方法を開発し、候補の一つとしてポリリン酸キナーゼを見出した。同酵素は酵母においては、酸化ストレスや飢餓ストレスへの対応、リン酸の恒常性維持等に関与している。kexin欠損株では、細胞壁合成に関わるタンパク質のプロセッシング不全が細胞壁の異常を引き起こし、生育が大きく抑制されると考えてきた。しかし、今回の結果から、kexinが細胞の恒常性に関与するような生育に重要な働きを持つタンパク質の活性化を行っていることが示唆され、新たなkexinの重要性が示された。麹菌A. oryzaeのゴルジに存在する唯一のプロセッシングプロテアーゼであるKexA並びにKexBの生体内での基質を決定するために必要なツールとなるタンパク質の発現と精製を試みた。pull-down用のFLAG-tag、精製用のHis-tagを付加し、膜貫通領域を欠失したKexAあるいは、KexBをコードする遺伝子を麹菌用発現ベクターpNGA142の改変グルコアミラーゼプロモーターの下流に挿入した。各プラスミドを用いて、A. oryze niaD300株を形質転換し、KexA並びにKexB高発現株を作製した。各高発現株をマルトースを含む発現誘導培地で培養し、培養上清、菌体内可溶性画分、菌体内不溶性画分についてSDS-PAGEでタンパク質の生産を確認し、抗His-tag抗体を用いたウェスタンブロッティングによってタンパク質の発現を確認した。興味深いことにKexAは、細胞内の可溶性画分、不溶性画分、細胞外可溶性画分のいずれにおいても発現していることが確認できたが、KexBは菌体内可溶性画分のみに発現していることが確認できた。一方、活性測定の結果からは、KexBが培養上清に置いても発現していることが確認できた。麹菌Aspergillusoryzaeのゴルジ体に存在する唯一と考えられるプロセッシングプロテアーゼであるkexinと酵母でkexinと共同作業を行っていると考えられるセリンカルボキシペプチダーゼKexAの生体内での基質を明らかにするために必要となるツールとなるタンパク質の発現と精製をこころみた。これらのタンパク質には、pull-down用のFLAG-tag、精製用のHis-tagを付加し、膜貫通領域を欠失させたkexinならびに、KexAをコードする遺伝子を麹菌用発現ベクターpNGA142の高発現プロモーターの下流に挿入し、麹菌を宿主として発現を行ったところ活性測定によって目的タンパク質は発現していることが確認できた。両タンパク質は、それぞれカルボキシル末端にFLAG-tag、His-tagの順に結合しているが、麹菌を宿主とした発現系では、これらが欠落していることが明らかとなった。この欠落は、ホスト由来のタンパク質分解酵素の影響であることが考えられた。そこで、新たにこれらのTagの欠落が生じないようなアミノ酸配列を挿入したタンパク質をを設計した。これらを同様に麹菌の発現系を用いて発現させた。しかし、これらによっても活性を持つタンパク質の生産には成功したものの、精製、検出用のtagを確認することはできなかった。そこで、これらと並行して大腸菌を用いた発現系でのタンパク質の発現を開始した。一方、麹菌kexin破壊株と野生株の間で、解析用サンプルの調製が同じように可能であるかどうかの確認を行った。本研究は、我が国の代表的産業微生物であり、様々なタンパク質を細胞外に大量に生産することが知られている麹菌(Aspergillus oryzae)のプロセッシングプロテアーゼの基質タンパク質のpull-downによる捕捉、同定法を確立し、KexA、および、KexBにプロセッシングされるタンパク質を同定することを目的として行った。KexBのC末端側領域に存在する膜貫通領域を除き、pull-down用のFLAG-tag、精製用のHis-tagをC末端に付加したKexBをコードする遺伝子を高発現するA. oryzae株を作製した。作製した高発現株の培養上清、並びに菌体内可溶性画分に抗FLAG-tag抗体を用いた免疫ブロットおよび、活性測定によりKexBの発現を確認した。そこで、様々な精製方法により精製を試みたが、必要酵素量の精製には至らなかったことから、麹菌KexBの比活性が酵母のそれと比較して非常に高いことが示された。抗FLAG-tag抗体を用いて菌体内可溶性画分のpull-downを行い、得られた沈殿画分を回収し、trypsin処理の後MALDI TOF-MSでの質量分析に供し、データベースに照合した。その結果、3つのタンパク質の同定に成功し、それらは転写に関するタンパク質、液胞のポリリン酸蓄積に関与するタンパク質であることを明らかにした。一方、KexAもKexBと同様のコンストラクトで麹菌を宿主としてタンパク質発現を行ったが、タンパク質の発現が見られなかった。また、活性測定によってもKexAの発現は確認ができなかった。そこで、KexAを同じコンストラクトにより大腸菌で発現させることとし、大腸菌での発現、並びにその精製に成功した。KexA破壊株を用いた基質タンパク質の同定を継続している。

同酵素は酵母においては、酸化ストレスや飢餓ストレスへの対応、リン酸の恒常性維持等に関与している。kexin欠損株では、細胞壁合成に関わるタンパク質のプロセッシング不全が細胞壁の異常を引き起こし、生育が大きく抑制されると考えてきた。しかし、今回の結果から、kexinが細胞の恒常性に関与するような生育に重要な働きを持つタンパク質の活性化を行っていることが示唆され、新たなkexinの重要性が示された。本年度は、pull-down assayを行い基質となるタンパク質を明らかにする試験を行っているべきところ、タグ付きタンパク質の精製が遅れているために、全体に遅れが生じている。応用酵素学pull-down assay用のツールとなるタンパク質の発現系を変更し、ツールの作成を行う。これを用いて、pull-down assayを行い、kexin、KexAの基質を探索する。この結果得られたタンパク質を同定する。ついで、この基質となるタンパク質をコードする遺伝子の欠損株を作成し、kexinならびにKexAの破壊株と同様の変化が生じるかどかを明らかにする。本年度は、in vivo用にFLAG-tagを持ち、膜貫通領域を持たないKexA並びにKexBを作成し、in vitro解析用に前述の発現系を造成する予定であったが、in vivo用の解析系が先に完成できた。これは、膜貫通領域を持つ両酵素の高発現株作製のための形質転換がうまく行かなかったためである。これに対して、in vitro解析用タンパク質の発現はこれらの問題がなかったため、膜貫通領域を持つことでゴルジ体にこれらの酵素が大量に蓄積してしまい、タンパク質分泌などに影響が生じてしまい、生育が困難になったものと考えられた。しかし、in vitro用の解析ツールの作製は順調であったため、in vitro解析を先行しておおなうこととした。最終的な解析には問題がないものと考えられる。実験計画が遅れたため、必要な消耗品を購入することができなかった。26年度以降は、in vitroのpull down assayを優先的に行い、in vitroでのpull down assayによってKexA, KexBの基質の同定を行うこととする。引き続き、膜貫通領域を持つKexAおよびKexBの発現系の構築は、継続する。先行するin vitroでのpull down assayで得られたタンパク質について、麹菌ゲノム情報を利用して、そのコードする遺伝子を明らかにし、その機能の推定を行う。この中で、細胞壁形成に関与すると推定されるタンパク質の欠損株を作成し、表現型の観察を行う。この中でKexAのpull-downからは、菌糸の分岐が生じない変異株が、KexBのpull-downからは、菌糸の分岐が過剰になる変異株が得られると考えている。次年度で計画の遅れを取り戻し、予定通りの実験を行うため支出する予定である。KexA並びにKexBのin vivo解析用の発現系の造成に遅れが生じたため、全体計画が若干の遅れをきたしたためである。pull down assayとタンパク質の同定が行えなかったためである。
Ｂ中間子の電弱ペンギン崩壊におけるレプトン対の前後非対称性による新物理の探索

Belle実験のデータを用いての、B→K*γ崩壊解析を行うための解析手法・プログラミング手法の学習するとともに、B→K*γ崩壊の一部のモードを再構成するための解析モジュールの開発を行った。
ラット交叉神経移植モデルにおける神経端側縫合と血管柄付神経移植の検討

ラットの左右胸背神経間に神経移植を行い、交叉神経モデルを用いた。移植神経は右大腿神経を使用した。レシピエントの左胸背神経は末梢と端々縫合し、ドナーの右胸背神経は端側縫合をするもの、端側縫合後ドナー神経末梢を切断するもの、端々縫合をするものを比較した。各部位での神経軸索数を計測し、再生神経を比較したところ、端々縫合群が最も優れ、端側縫合群はドナー神経末梢の状態に関わらず、再生は悪かった。顔面神経麻痺の治療において、神経端側縫合を利用した治療が報告されてきているが、神経端側縫合の神経再生メカニズムは完全には解明されていない。神経端側縫合は、端々縫合に比べ、ドナー神経の犠牲が無い点で優れているが、力源としては劣っている。また、端側縫合ではドナー神経から側芽が萌出し、レシピエント神経側に伸長すると考えられているが、一つの神経細胞が異なる筋肉を支配している状態は認められていない。そこで、側芽からレシピエント神経側に伸長した神経線維が終末器官に到達し、機能し得るものは、ドナー神経本幹内の神経終末到達していなかった線維ではないかと考えた。つまり神経再生の程度は、端々縫合、端側縫合の縫合法による差ではなく、神経終末に到達していない神経線維の数に影響され、それが再生軸索の数に影響するのではないかと考えた。以上を検証するため、ラット交叉神経移植モデルを使用し、縫合法による神経再生を検討した。右正中神経をドナーとし、大腿神経を左正中神経に交叉神経移植を行った。その際、端々縫合する群、端側縫合する群、端側縫合し、ドナー神経末梢を切断する群の三群を作製した。神経縫合後12週の時点で、ドナーの神経縫合部の近位部、グラフト中央部、レシピエント神経縫合部の遠位部の三カ所において、神経刺激装置による神経再生を確認し、それぞれの群間における再生軸索の計量を行うべく、検体を採取した。今後、神経再生の程度を定量化し、評価を行っていく予定である。昨年はドナー神経を正中神経としていたが、より移植神経と太さの近い胸背神経をドナーとした交叉移植を行った。ドナー神経の中枢側、移植神経、レシピエント神経の末梢側について軸索の形成を病理学的に検討した。さらに縫合法をかえた群間での再生軸索数を計測した。また、移植後、胸背神経末梢にDiI、DiOを作用させ、神経再生の様式と、二重支配の有無についての検討を行った。血管柄付神経移植群はラットの旺盛な再生能力により、無血管移植との有意差を見いだせなかった。
分散系高温融体の安定度に関する研究

ガラス形成系における不混和現象は、B_2O_3系で見られるような液相線温度以上に存在する安定不混和(液ー液不混和)と、GeO_2系で見られるような液相線温度以下に存在する準安定不混和の二つに分類される。しかし、これら高温が関与する酸化物系融体の不混和については、その組成や温度領域は報告されているものの相分離状態に関する詳細な研究例はなく、理論的にも検討されていない。本研究では、二成分GeO_2系での核生成ー成長型の分相成長機構ならびに二成分B_2O_3系での二液相分離過程を詳細に調べるとともに、それらの成長機構および相分離状態を融体の物性値から検討した。1.二成分GeO_2系での核生成ー成長型の分相の成長機構分相粒子の成長は粒子同士の連結ー合体ー粗大化というプロセスにより進行しており、その成長機構が粒子の連結合体個数nにより決定されることを明らかにした。また、粒子の連結合体個数nは分相粒子の占める体積分率Vfと分相粒子および媒質相の表面張力によって定義した凝集力Cにより決定され、VfおよびCの値が大きなものほどnも大きく、分相粒子の成長速度も大きいことを明らかにした。2.二成分B_2O_3系での二液相分離過程二成分B_2O_3系の均一な融体を二液相領域に急冷し等温保持すると、微細な液体粒子が分散した白濁状態から完全に二液相に分離した状態へと変化し、この相分離過程が分散粒子の連結合体による粒子の粗大化過程と、分散粒子の移動とによって進行することを明らかにした。さらに相分離状態の定量的評価を可能とする相分離係数Ωを定義し、Ωが分散粒子の体積分率Vfおよび融体の表面張力γ、密度ρ、粘度ηによって支配されることを示すとともに、これらの物性値により相分離状態を分類、整理した。熱力学的に二液相に分離すると予測される高温融体でも,その相分離状態を詳細に観察すると,エマルジョンのように微細な液体粒子が均一に分散した二相分離状態が安定な系と,上下二相に完全に分離する系とが存在している.しかしこれらの高温が関与する融体の二液相分離状態についての研究例はほとんどない.そこで本研究では連続鋳造の潤滑剤やGaAs半導体の押湯あるいはh-BNの焼結助剤に用いられているB_2O_3系融体を中心に二液相分離状態を決定する系の物性値について系統的な研究を行った.二成分B_2O_3系の均質な融体を二液相領域に急冷し等温保持すると,微細な液体粒子が分散した白濁状態から完全に二液相に分離した状態へと変化し,この相分離過程が分散粒子の合体による粒子の成長と,分散粒子の移動とによって進行することを明らかにした.さらに相分離状態の定量的評価を可能とする相分離係数Ωを定義し, Ωが分散粒子の体積分率および融体の表面張力,密度,粘度によって支配されることを示すとともに,これらの物性値により相分離状態を分類,整理した.また,二液相分離状態を計算機シミュレーションにより解析し,前述の各物性値が相分離過程にどのような影響をおよぼすかを明らかにするとともに, Ωと各物性値との関係式を求めることにより相分離状態の経時変化を予測することを可能とした.お互いに混合しない二種類の液体からなる分散系はエマルジョンまたは乳濁液と呼ばれている。エマルジョン技術の実際的応用は広範囲にわたり、食品、化粧品、製薬、アスファルト製品などの製造において重要な役割を果たしている。

一方、高温が関与する酸化物系融体の液一液間の不混和については、アルカリ、アルカリ土類ケイ酸塩系融体を中心に、その組成、温度領域は確立されているものの、二液相分離状態に関する詳細な研究例はなく理論的にも検討されていないのが現状である。本研究では二成分B_2O_3系の二液相分離状態の経時変化をホットサーモカップル法を用いて観察した。また、ホットサーモカップル法とルツボを用いて作製した急冷相分離ガラスを用いてその相分離状態の定量的評価を行うとともに、二液相分離過程に影響を与える融体の諸物性値についても検討し、そのプロセスについて考察した。ホットサーモカップル法ではジャンクションの左右に相分離していたのに対し、ルツボでは上下二相に相分離していた。これはホットサーモカップル法では試料融体の熱攪拌により擬無重力状態にあり分散粒子の密度の影響がなく、表面張力の影響が大きいためであり、ルツボでは重力場であるため分散粒子の密度の影響が大きいためであると推定した。二成分B_2O_3系の均一な融体を二液相領域に急冷し等温保持すると、微細な液体粒子が分散した白濁状態から完全に二液相に分離した状態へと変化し、この相分離過程が分散粒子の連結合体による粒子の粗大化過程と、分散粒子の移動とによって進行することを明らかにした。さらに相分離状態の定量的評価を可能とする相分離係数Ωを定義し、Ωが分散粒子の体積分率Vfおよび融体の表面張力γ、密度ρ、粘度ηによって支配されることを示すとともに、これらの物性値により相分離状態を分類整理した。
新規強磁性半導体(Zn,Cr)Teを用いたスピン依存伝導素子の研究

電子の電荷とスピン両方の性質を同時に取り入れて,新機能素子の実現を図るスピントロニクス技術が大きく注目されている。強磁性を示す半導体物質はスピントロニクス分野のキーマテリアルであると目されている。本研究は,研究代表者が初めて合成に成功した強磁性半導体新材料である(Zn,Cr)Teを用いたスピン依存伝導素子を作製し,その動作を実証することを目的とする。具体的には,トンネル磁気抵抗素子およびその半導体的(絶縁体的)な性質を利用したスピンフィルター磁気抵抗素子の実現に挑戦する。本年度は,1)(Zn,Cr)Teを強磁性障壁層とするFe/(Zn,Cr)Te/InAsスピンフィルター素子の作製と伝導特性の評価1,2)Fe/ZnSe/(Ga,Mn)Asのスピン依存トンネル分光測定を行った。まず,1)の素子において,電流増幅素子への応用が可能である負性抵抗特性が生ずることを発見した(応用物理学会で発表,論文投稿準備中)。現在までのところ明瞭な磁気抵抗効果は得られていないが,同素子を発展させることにより,メモリ機能と増幅機能を兼ね備える新規デバイスに繋がる可能性を示した。2)の研究は,本プロジェクトの研究過程で見出した高性能磁気抵抗素子電子の電荷とスピン両方の性質を同時に取り入れて、噺機能素子の実現を図るスピントロニクス技術が大きく注目されている。本研究は、研究代表者が初めて合成に成功した強磁性半導体新材料である(Zn,Cr)Teを用いたスピン依存伝導素子を作製し、その動作を実証することを目的とする。具体的には、トンネル磁気抵抗素子およびその半導体的(絶縁体的)な性質を利用したスピンフィルター磁気抵抗素子の実現に挑戦する。本年度は1)新障壁層材料の開発、2)ZnTe絶縁層を有するトンネル磁気抵抗素子の作製と伝導特性に関する研究を行った。1)の研究は、(Zn,Cr)Teをトンネル磁気抵抗素子の強磁性電極として用いる場合、その比較的大きなバンドギャップ(2.4eV)のため従来の半導体障壁層材料を用いることが困難であることから必要である。種々のワイドギャップ系半導体障壁層を有するトンネル素子を作製して伝導過程の詳細を調べたところ、ZnTeと同じII-VI族半導体であるセレン化亜鉛(ZnSe)が高品位の障壁層材料として有望であることが明らかになった。2)の研究は(Zn,Cr)Teを強磁性障壁層として利用するスピンフィルター素子開発のための基礎研究である。電極には一般の強磁性金属であるFeや代表的な強磁性半導体物質である(Ga,Mn)Asを用いた。その結果、何れの強磁性電極においてもZnTeは良好な障壁層と成り得ることを、トンネル分光実験より実証した。このことは、スピンフィルター素子へ向けた重要な成果である。以上の結果は、学術論文として現在投稿中である。電子の電荷とスピン両方の性質を同時に取り入れて、新機能素子の実現を図るスピントロニクス技術が大きく注目されている。本年度は、(Zn,Cr)Teをベースとするスピンフィルター素子開発のための基礎として、1)金属/絶縁体/半導体構造から成るFe/ZnTe/InAsトンネルダイオードの作製と伝導過程の研究、2)高Cr濃度(Zn,Cr)Te単結晶成長技術の確立に取り組んだ。まず、1)の素子の伝導メカニズムはトンネル伝導が支配的であることをトンネル分光の手法により、明らかにした。また、ZnTeと格子ミスマッチの小さなIII-V族半導体InAs基板を用いることにより、Cr濃度20%までの単結晶(Zn,Cr)Teの作製に成功した。この結果より、スピンフィルター素子の電極材料として一般の強磁性金属であるFeと半導体InAsが有望であること示した。以上の結果は、応用物理学会にて発表した。なお、下記の発表論文は平成17年度における本プロジェクトの研究成果である。

現在までのところ明瞭な磁気抵抗効果は得られていないが,同素子を発展させることにより,メモリ機能と増幅機能を兼ね備える新規デバイスに繋がる可能性を示した。2)の研究は,本プロジェクトの研究過程で見出した高性能磁気抵抗素子
就業におけるジェンダー・ギャップの実態と背景,解決方法に関する日英比較研究

1980年代に日英両国では20代後半と30代の女性の就業率が一旦低下するM字曲線が見られた。20年後の今世紀初頭、英国でM字曲線は解消されたが日本では存続している。英国では10代の高就業率に加え30,40代で子を持つ母親層の就業率が増加し、男女賃金格差が縮小し、上級職・専門職へ女性が進出するなど均等待遇が進展した。少子化の進行も緩慢で合計特殊出生率は日本の1.29に対し1.74である(2004年)。上記英国事情の背景には以下の事柄が指摘される。1,脱工業化・第三次産業化による「労働の女性化」の進行。歴史ある金融・保険業、福祉国家の教育・保健、商業等第三次産業が拡大し、農工業は縮小した。第三次産業中、教育・保健の7割弱、金融・商業の5割を女性が占める一方、工業等の男性職は減少した。2,女性の就職・再就職やキャリア形成を可能とする就職市場の存在。転職が多いため、多くの就職紹介会社や求人広告があり新卒以外の女性にも就職機会が開かれている。育児経験も履歴となる。3,様々な保育方法の選択が可能。育児・家事の社会化と父等家族の育児・家事参加の進展。4,差別禁止の法制化とEUの男女平等政策。5,ブレア政権の仕事・家庭の両立支援政策。6,家庭と両立が可能なデーセントな労働環境。7,出産・育児を支える安全網、社会保障制度の充実。8,母イメージ等文化の差。日本のジェンダー格差の背景には、1,男女均等待遇実現の遅れ、2,苛酷な労働環境と役割分業観による家庭・仕事の両立困難、3,多様性に欠け、量的に不充分な保育サービスと三歳児神話、4,新卒若年中心で女性の再就職に厳しい正規求人環境、5,パート・派遣等の不均等待遇、6,ジェンダーバイアスをもつ諸手当・税額控」除、があり、7,セーフティネットの不充分さ、8,男性中心の企業文化、9,儀式慣習等に残る儒教的男尊女卑文化、の影響も大きい。解決のため背景事情の改善に取り組む必要がある。平成16年度における文献・統計による解析ならびに研究と現地調査から、以下の事柄が判明した。イギリスにおいては、第二次世界大戦後、女性の就業分野への社会進出が顕著である。特に80年代以降、子育て中の母親を含む女性の雇用労働への進出が進み女性就業におけるM字カーブが解消された。背景には労働の女性化と第二波フェミニズム、母性権利法・均等法制定が指摘される。ジェンダー・ギャップに関していえば男女の賃金格差は依然として大きく(約25%)、男性は管理、女性はケアといった職種による棲み分け(セグリゲーション)が遅々として解消されないことが大きな問題であるとされている。ギャップ解消に向けての行政の取り組みとしては、均等政策の一環としての機会平等委員会設置のほか、現ブレア政権の「子ども第一」政策の中で「ファミリー・フレンドリー」が重視され、取り組みが弱かった子育て環境整備への支援がなされつつある。イギリスにおける女性の労働参加において、日本と比べ注目される背景として、家族賃金の崩壊、家族形態の多様化、移動・参入の容易な労働市場、短い労働時間、低賃金ではない短時間労働形態の存在が挙げられる。

また、M字カーブ解消の背景も注目される。子育て中の母親の就業に際し、公的保育施設は少ないが、家族・知人などインフォーマルなケア、あるいは市場ベースのチャイルド・マインダーやナニー、ナーサリーなど様々な形態の保育がなされている。この背景には母親以外が育児を担うことへの社会的合意と保育市場の存在が指摘される。日本における女性の就業参加は進んだが、M字カーブは存続し、女性の不安定就業比率は高く実質賃金のジェンダー・ギャップは5割に及ぶ。この背景には年功序列賃金、役割分業観、年金・扶養制度等に組み込まれたジェンダー・バイアス、母性神話、性別職業分離、教育、家制度や儒教的道徳の名残等が指摘される。本年度の文献調査・統計分析・現地調査から、以下のことが判明した。第一に、労働力状態において日本では専業・兼業を含め「家事が主」の女性が最大の勢力を占め、専業主婦もイギリスに比べ1割程度多いことから、「男性=仕事」、「女性=家庭」という性別役割分業が根強いと判断される。第二に、家計における所得の男女差をみると、日本では「普通勤務・職員」である配偶者女性は家計の4割弱を担うが、妻が「パートタイム・労務者」の世帯では妻の収入は家計の一割程度に止まる。この結果、「平均的勤労者世帯」では、配偶者女性の収入は、配偶者男性の12%にすぎない。一方、イギリスではカップルにおける女性の可処分所得は男性の34割を占めている。平均的にみると日本はイギリスに比べ女性の所得が家計に占めるウエイトが小さい。第三に、イギリスでは時間賃金の男女格差は急速に縮小し現在2割程度(フルタイム)であるが、日本では月間賃金の性差は33%(常用労働者)と大きく、パートでは性差は一層拡大する。イギリスでは女性パートの時間賃金は男性フルタイムの62%であるが日本では女性パートの時給は男性一般労働者の44%にすぎない。全体として日本はイギリスに比べ賃金の男女格差が大きい。第四に、男女格差における差異の背景として、イギリスでは同一賃金法や性差別禁止法に基づく「同一価値労働同一賃金」原則があること、パートは、短時間労働者をさし、日本とは異なること、が指摘される。加えて、日本では終身雇用制とリンクした年功序列賃金が男性の相対的高賃金と男性片働きジェンダー・レジームを支えてきたが、イギリスでは「家族賃金」は崩壊し、平均的男性の賃金は年功賃金カーブを示さないこと、が指摘される。第五に、イギリスにおける女性労働力率上昇の背景には、育児者支援政策と、転職が多く、就職紹介業務が企業・ネットを通し活発なこと、等が指摘される。第六に、女性就業には日英共に地域差があることが指摘される。地域差の内容分析は今後の課題としたい。16・17年度研究成果と18年度の文献・現地調査結果から、以下の事柄が判明した。1980年代両国の女性就業は20,30代で率が低下するM字曲線を示していた。その後英国でM字曲線は解消したが日本では存続している。英国では10代の高就業率に加え30,40代の子を持つ母親層の就業率が増加した。また、同国では男女賃金格差改善や上位・専門職への女性進出等、均等待遇が進展した。少子化も緩慢で合計特殊出生率は日本の1.29に対し1.74である(2004年)。背景にある英国の事情を列挙する。1,脱工業化・三次産業化による「労働の女性化」。歴史ある金融・保険、福祉国家の教育・保健等、商業等三次産業比率が増大し、農工業の比率は減少した。三次産業就業者中、教育・保健等の7割り弱、銀行・金融,商業等の約5割が女性である。
新規FLT3キナーゼ阻害剤の臨床応用へ向けた基盤的研究と評価モデルマウスの作製

我々は変異FLT3発現細胞株に対する増殖抑制効果を指標にしたハイスループットスクリーニングにより、数十nMのIC_<50>値を示す新規FLT3キナーゼ阻害剤を見出した。本研究においては、FLT3を標的分子とした新規治療法の開発を最終目標として、この薬剤の白血病治療におけるproof of principleを確認すべく基礎的検討を行い、下記の結果を得た。1.各種タイプの変異FLT3発現32D細胞を同系のC3Hマウスに静注することにより、約7日目には白血病の全身性浸潤を認め、2週間以内には全例死亡したが、これら白血病発症マウスに、静注後10日目より薬剤の投与を2週間行うと治癒が得られた。これらの結果により本剤はマウス白血病を治癒に導くことが可能であり、POPは確認された。2.既存の抗白血病治療薬であるAra-Cと抗腫瘍効果ならびに骨髄抑制に対する効果を定量PCR法、FCM法を用いて検討した。変異FLT3発現32D細胞をC3Hマウスに静注後10日目より4日間の薬剤投与を行い、治療前後での末梢血中白血病細胞数の変化を定量PCR法を用いて検討した所、阻害剤投与群では、治療により白血病細胞数の減少が認められたのに対し、Ara-C群では、治療効果を認めなかった。一方、治療後の骨髄中の白血病細胞の割合をFCMで定量化によっても同様の結果が得られた。注目すべき点は、Ara-C治療群においては、骨髄細胞数が約1/10に著減していたのに対し、阻害剤治療群では、ほとんど骨髄抑制を認めなかった。3.上記の検討により、新規FLT3阻害剤の有用性は確認されたが、実際の臨床使用においては、その効果を予測するサロゲートマーカーが必要である。リン酸化STAT5は、その有力な候補であるが、我々はFCMでも使用可能なリン酸化STAT5抗体を作製し、短時間の阻害剤処理前後でSTAT5リン酸化状態の変化を比較することにより、増殖抑制効果を予測する検査システムを構築した。本年度は、この薬剤の白血病治療におけるproof of principleを確認すべく基礎的検討を行い、下記の結果を得た。1.変異FLT3発現ヒト白血病細胞株、各種タイプの変異FLT3発現32D細胞ならびに、正常FLT3とFL共発現により恒常的に正常FLT3分子が活性化している32D細胞を用いて、FLT3下流で活性化している分子への効果を検討したところ、FLT3分子の脱リン酸化に対応して、STAT5、MAPK、AKTの脱リン酸化を認めた。また、各種細胞株における検討より、STAT5のリン酸化レベルが阻害剤感受性を予測するサロゲートマーカーの候補であることが示された。2.各種タイプの変異FLT3発現32D細胞を同系のC3Hマウスに静注することにより、約7日目には白血病の全身性浸潤を認め、2週間以内には全例死亡したが、これら白血病発症マウスに、静注後10日目より薬剤の投与を2週間行うと治癒が得られた。現在、薬剤安定性、血中濃度維持、副作用の点において詳細に検討を加えており、更なる構造展開も行っている。3.細胞株、マウス白血病に対するPOPが得られたことから、白血病臨床検体を用いた阻害効果をMTT法ならびに、コロニー形態で検討した。

MTT法では、基礎実験で得られた結果と同等レベルでの増殖抑制効果が得られた。また、正常骨髄細胞に対するコロニー形成の阻害には、白血病細胞コロニー形成阻害の100倍以上の濃度が必要であり、正常造血に対する影響が少ないことが示唆された。我々は数十nMのIC_<50>値を示す新規FLT3キナーゼ阻害剤を見出した。昨年度に引き続き、この薬剤の白血病治療におけるproof of principleを確認するための基礎的検討を行うとともに、FLT3遺伝子変異陽性症例を更に細分化するNPM1遺伝子変異との関連性を検討し、下記の結果を得た。1.既存の抗白血病治療薬であるAra-Cと抗腫瘍効果ならびに骨髄抑制に対する効果を定量PCR法、FCM法を用いて検討した。変異FLT3発現32D細胞をC3Hマウスに静注後10日目より4日間の薬剤投与を行い、治療前後での末梢血中白血病細胞数の変化を定量PCR法を用いて検討した所、阻害剤投与群では、治療により白血病細胞数の減少が認められたのに対し、Ara-C群では、治療効果を認めなかった。一方、治療後の骨髄中の白血病細胞の割合をFCMで定量化によっても同様の結果が得られた。注目すべき点は、Ara-C治療群においては、骨髄細胞数が約1/10に著減していたのに対し、阻害剤治療群では、ほとんど骨髄抑制を認めなかった。2.新規FLT3阻害剤の有用性は確認されたが、実際の臨床使用においては、その効果を予測するサロゲートマーカーが必要である。リン酸化STAT5は、その有力な候補であるが、我々はFCMでも使用可能なリン酸化STAT5抗体を作製し、短時間の阻害剤処理前後でSTAT5リン酸化状態の変化を比較することにより、増殖抑制効果を予測する検査システムを構築した。3.核内リン酸化蛋白をコードするNucleophosmin(NPM1)遺伝子変異はFLT3遺伝子変異と強い相関関係を示し、臨床的には、NPM遺伝子変異の存在は寛解導入率に対して独立した良好な予後因子であり、更に、FLT3遺伝子変異陽性群においても寛解導入率、全生存率に対して良好な予後因子であることを明らかにした。したがって、本遺伝子変異は臨床的には化学療法に対する感受性を規定する重要な遺伝子変異であり、一部の白血病細胞においてはFLT3遺伝子異常と協調して病態形成に関与している可能性を明らかにした。
多繊維油圧人工筋肉が切り拓くパワー筋肉ロボティクス

平成30年度は,特に多繊維油圧人工筋肉の研究に注力した.当初予定したニトリル系ゴムに加えてフッ素系ゴムをあわせて用い,外径約7mmの油圧/水圧人工筋肉の試作を行い,動作に成功した.また,基礎的な静特性試験を行い,7MPa以下の加圧領域において,おおよそ計算値と会う特性が得られることを示した.また,これら試作した人工筋肉を集積,あるいは織布化することにより,空圧人工筋肉において既に得られている知見と同様に,単体の人工筋肉よりも大きな収縮率が得られることを油圧人工筋肉においても実証した.しかしながら一方で,当初の目標最大加圧10MPaに対して,7MPa程度の加圧で端末締結部から漏れが発生することがしばしば発生した.特に,布状に編みこんだ場合に端部において厳しい屈曲が発生するとその頻度が上がる.このため,高耐圧化,高耐久化には来年度も引き続き検討が必要である.細径化に伴う課題であった(i)ネッキングと(ii)ゴム-繊維間面圧上昇に関しては,ゴムチューブ押し出しプロセスの工夫と,繊維の適切な製紐構成により解決できた.これは,研究協力者である株式会社ブリヂストンの櫻井良博士によるゴム材料開発と押し出し成型の工夫,ならびに同じく研究協力者である株式会社池田製紐所の清板祝士氏による製紐プロセスの工夫,といった特徴ある基盤技術をうまく活用できた点にポイントがある.また,あわせて,来年度以降のロボット応用に向けて,パワーアシストグラブの試作,および一部空気圧人工筋肉も用いてパワースーツの試作検討を前倒しに進めた.研究の成果の多くは,現在投稿中であり,来年度公表される予定である.油圧/水圧で動作する当初計画した形状の人工筋肉が実現できたが,目標最大加圧10MPaに対して,まだ,7MPa程度の加圧が限界である.次年度は端末締結の工夫を中心に耐久性の向上を進める必要がある.次年度は端末締結の工夫を中心に耐久性の向上を進める.さらに,いよいよパワー筋肉ロボットへの応用展開を開始する.まず,小規模モデルとしてそれぞれ,キリンの首型筋骨格ロボットと,パワーアシスト手袋を研究対象とする.パワーアシスト手袋としては最大500 kgf程度の握力の実現を目指す.キリンの首型筋骨格ロボットでは,解剖学的知見に基づいた筋骨格構成を実現し,実物サイズのロボットを実現する.平成30年度は,特に多繊維油圧人工筋肉の研究に注力した.当初予定したニトリル系ゴムに加えてフッ素系ゴムをあわせて用い,外径約7mmの油圧/水圧人工筋肉の試作を行い,動作に成功した.また,基礎的な静特性試験を行い,7MPa以下の加圧領域において,おおよそ計算値と会う特性が得られることを示した.また,これら試作した人工筋肉を集積,あるいは織布化することにより,空圧人工筋肉において既に得られている知見と同様に,単体の人工筋肉よりも大きな収縮率が得られることを油圧人工筋肉においても実証した.しかしながら一方で,当初の目標最大加圧10MPaに対して,7MPa程度の加圧で端末締結部から漏れが発生することがしばしば発生した.特に,布状に編みこんだ場合に端部において厳しい屈曲が発生するとその頻度が上がる.このため,高耐圧化,高耐久化には来年度も引き続き検討が必要である.細径化に伴う課題であった(i)ネッキングと(ii)ゴム-繊維間面圧上昇に関しては,ゴムチューブ押し出しプロセスの工夫と,繊維の適切な製紐構成により解決できた.これは,研究協力者である株式会社ブリヂストンの櫻井良博士によるゴム材料開発と押し出し成型の工夫,ならびに同じく研究協力者である株式会社池田製紐所の清板祝士氏による製紐プロセスの工夫,といった特徴ある基盤技術をうまく活用できた点にポイントがある.また,あわせて,来年度以降のロボット応用に向けて,パワーアシストグラブの試作,および一部空気圧人工筋肉も用いてパワースーツの試作検討を前倒しに進めた.研究の成果の多くは,現在投稿中であり,来年度公表される予定である.油圧/水圧で動作する当初計画した形状の人工筋肉が実現できたが,目標最大加圧10MPaに対して,まだ,7MPa程度の加圧が限界である.次年度は端末締結の工夫を中心に耐久性の向上を進める必要がある.次年度は端末締結の工夫を中心に耐久性の向上を進める.さらに,いよいよパワー筋肉ロボットへの応用展開を開始する.まず,小規模モデルとしてそれぞれ,キリンの首型筋骨格ロボットと,パワーアシスト手袋を研究対象とする.パワーアシスト手袋としては最大500 kgf程度の握力の実現を目指す.キリンの首型筋骨格ロボットでは,解剖学的知見に基づいた筋骨格構成を実現し,実物サイズのロボットを実現する.
ストレスシールディングフリーを実現：新規開発材料による次世代型骨伝導インプラント

Titanium Fiber Plate(以下TFP)は骨と厳密に同等の弾性率を持ち合わせた線維性の多孔性構造を有しており,既に骨再生の足場材として有用であると報告した.今回チタン繊維の長さと直径の比を定義したアスペクト比(Aspect Ratio:AR)を調節することにより表面積,多孔率,引張率の高い改良型のTFP(AR500)を開発できた.AR500のTFPを用いて,1. In vivoで脊椎横突起間にTFPを使用して骨癒合を促すことができるか,2. In vivoでTFPを用いることで同種骨の骨吸収を抑制できるかに関する検討をした。これらの研究によって、改良型の新規TFPが整形外科脊椎手術治療における骨補填剤として有用かどうかを検討する。本研究で検証するTFPの骨補填剤としての用途は、現在の整形外科脊椎手術治療における重要な課題を解決する。本研究により高い有効性を認められれば、脊椎固定術の際の骨癒合率の向上を見込むことが出来、早期に整形外科手術への導入が期待できる。以下に実施した2項目の進捗状況を記載する。1. In vivoで脊椎横突起間にTFPを使用して骨癒合を促すことができるか:骨再生評価として、ラットの脊椎横突起(L4/5)を露出して横突起をデコルチケーションし、一方にはTFPを移植した群(TFP群: n=5)と移植しない群(Empty群: n=5)でどちらが骨再生されるかを比較評価した。移植に用いるTFPサイズは3mm×5mmとした。実験では術後1、4、8、12週後のMicro-computedtomogramphyを用いた画像と組織標本で評価した。単純CT評価において、Empty群では骨再生を全く認めなかったのに対して、TFP群では12週で有意に骨再生を認めた。骨組織標本の評価は現在進行中である。2. In vivoでTFPを用いることで同種骨の骨吸収を抑制できるか:骨吸収抑制評価として、ラットの背筋膜下に同種骨のみ移植した群(同種骨単独群: n=5)とTFP+同種骨(TFP群: n=5)を移植して、どちらの同種骨が骨吸収されずに組織内に留まるかを比較評価した。移植に用いるTFPサイズは10mm×10mm、移植骨は粉砕状で0.05g移植した。同種骨単独群よりもTFP群で4週以降で有意な骨吸収抑制を認めた。上記の様にAR500のTFPは脊椎横突起間の骨再生に優れ,また同種骨の骨吸収抑制も優れていることから骨補填材として有用であることが動物実験で明らかになった.今後細胞実験も含めて更に検討を重ねていきたい.上記の結果より、AR500のTFPは繊維長が長いためによりARの短いものよりも高い表面積と多孔率を有し,細胞接着保持も高い傾向がある.繊維長が長いと引張率も高いデータは工学部で既に出されており,骨母床に対しての自由度が上がり組織にフィットしやすいと考えられる.本年度はARの違うTFPについて主に細胞実験を行い、更なる検討を進めて行く予定である。

上記の様にAR500のTFPは脊椎横突起間の骨再生に優れ,また同種骨の骨吸収抑制も優れていることから骨補填材として有用であることが動物実験で明らかになった.今後細胞実験も含めて更に検討を重ねていきたい.上記の結果より、AR500のTFPは繊維長が長いためによりARの短いものよりも高い表面積と多孔率を有し,細胞接着保持も高い傾向がある.繊維長が長いと引張率も高いデータは工学部で既に出されており,骨母床に対しての自由度が上がり組織にフィットしやすいと考えられる.本年度はARの違うTFPについて主に細胞実験を行い、更なる検討を進めて行く予定である。次年度使用額は平成31年度請求額と合わせて研究のための物品の購入費、学会発表費として使用する予定である。