hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ES細胞における挿入変異形成による新規遺伝子の有効なる系統的単離法の確立

インサーショナル・ミュータジェネシスは、近年のフォワード・ジェネティクスにおいて頻用される手法であるが、これをマウスに応用することにより、有効で系統的な変異マウスの樹立システムを開発するため、新たなジーントラップ・ベクターを開発し、それを用いて実際に変異マウスの作製を試みることが本研究の目的である。我々は、従来よりスプライシング・アクセプター配列を有するレトロウイルス・ベクターを用いて、マウスのインサーショナル・ミュータジェネシスを試みているが、本研究において、新たに2種類のジーントラップ型のレトロウイルス・ベクターを開発することに成功した。第1のタイプは、3′LTR内にloxP配列を持つトラップ・ベクターROSA-βgeo-loxPである。このベクターにより導入される遺伝子変異は、Cre組換え酵素を発現させることにより解消することが可能であることが確認され、リバーシブルなジーントリップ・ベクターが完成した。第2のタイプは選択用遺伝子のβgeoの5′端にIRES(internal ribosome entry sequence)を付加したトラップ・ベクターのROSA-IRES-βgeoであり、これを用いることにより染色体上の遺伝子の3′側のイントロン内への挿入変異形成が生じ、よりhypomorphicな変異体の単離が可能となった。我々は、これらのベクターを用いて20ラインを超す変異マウスを樹立し、その解析を行っているが、変異が導入された遺伝子の発現パターンのX-gal染色による解析等の結果も、これらのベクターを用いたインサーショナル・ミュータジェネシスが、効率の良い変異マウスの樹立に有効な手段であることを示しており、実際に胎生期致死を示す変異マウスが得られている。ES細胞を用いた有効なランダム・ミュータジェネシス法の確立を目指して実験を進め、以下の業績を得た。1)リバーシブル・ジーントラップベクターの開発ランダム・ミュータジェネシスにおいて、もし変異導入をリバーシブルな形で行うことが可能となれば、遺伝型と表現型との連関を容易に確認することが可能となる。そこで我々はスプライシングアクセプターを持つレトロウイルスベクターの3'側LTR内にloxP配列を導入し、新規のジーントラップベクターを作成した。ES細胞を用いた実験では、Cre組換え酵素を発現させることにより、挿入されていたこのトラップベクターのプロウイルスが切り出されることが確認され、リバーシブルな変異導入を行うレトロウイルスベクター系が確立された。2)ES細胞でのランダム・ミュータジェネシス1)で開発したレトロウイルスベクターを用いてランダム・ミュータジェネシスを行い、約150個の変異ES細胞を得た。現在、5'RACE法によりこれらのES細胞のRNAから、変異が導入された遺伝子のcDNAを単離している。3)変異マウスの樹立2)で得た変異ES細胞のうち、約25クローンを用いて変異マウスを樹立し、lacZ染色を行うことにより、変異が導入された遺伝子の発現パターンを解析した。現在、これらの変異マウスのヘテロ接合体同士の交配によりホモ接合体を得て、表現型の解析を行っている。本研究の目的は、ジーントラップ型レトロウイルスベクターをES細胞に感染させ、多数のトラップされた遺伝子を単離して塩基配列を決定することにより、このシステムのランダムネスをチェックし、さらにそれらのES細胞より得られるキメラ胚における各遺伝子の発現様式に着目してESクローンを選択し、このES細胞から変異マウスを作成してその遺伝子機能を解析することである。我々は、本年度までに約400クローンのG418耐性ESクローンを単離し、その中の約2割(50クローン)について、5'RACE法を用いてcDNAを単離し、トラップされた遺伝子の塩基配列の解析を行った。その結果、その約2割が既知の遺伝子であった。ただし、5'RACE法により得られる遺伝子断片はいずれも短く、残りの8割に関しては、未知の遺伝子であるか否かの断定は出来なかった。いずれにしても、これらのクローンはいずれもユニークな配列を示し、ジーントラップのランダムネスが証明された。

さらに我々は、これらのESクローンのうち約20種のクローンよりキメラマウスを作成し、各遺伝子の発現パターンを解析した。現在のところ、その中の11クローンで変異マウスが樹立されている。これらのうち、5系統の変異マウスはそのホモ接合体が胎児性致死であることが判明しており、このことはジーントラップによる変異マウス樹立が、未知の遺伝子の単離とその機能解析にとって極めて有効な手法であることを証明した。この研究課題において我々が作成、使用したジーントラップベクター内には1対のLoxP配列が挿入されており、Cre組み換え酵素の発現によりジーントラップが解消されるよう設計されている。現在我々は上記の変異ESクローンに、Cre遺伝子を持つアデノウイルスを感染させることにより、ジーントラップが解消されるか否かを解析中である。ES細胞におけるジーントラップにより、マウスの発生初期に発現する遺伝子に変異が形成されたクローンを効率よく選択することが可能であり、このES細胞より作製されるマウスの体内でのレポーター遺伝子の発現を解析することにより、その遺伝子の発現部位及び時期を知ることが出来る。本研究の目的は、より遺伝子機能の解析に有用なジーントラップベクターを開発すると同時に、ES細胞にジーントラップ型レトロウイルスベクターを感染させて、多数の変異ES細胞を作製し、これらを用いて多くの変異マウスを樹立し、その表現型を解析する点にある。第1の新たなトラップベクターの開発に関しては、本年度は昨年度までに我々が作製した、3'LTRにloxP配列を組み込んだレトロウイルス・トラップベクターについて解析し、Cre組換え酵素の発現により染色体DNA上からこのトラップ・マシンを切り出し、変異形成を解消することが可能であることを示した。現在、我々はすでにこのベクターを用いて変異ESクローンを作製している。第2の実際のミュータントマウスの作製・解析に関しては、本年度新たに8系統のミュータントマウスの作成に成功した。これらのマウスに関しては、現在F1マウス同士の交配によりF2マウスを得て、これを解析することにより、劣性の致死性変異を持つマウスの同定を行っている。昨年度までに樹立したマウスに関しては、5'RACE法により原因遺伝子の単離を試み、5系統についてその原因遺伝子の塩基配列の一部を同定した。その結果、その中の3つは既知の遺伝子であった。他のマウスに関しても、現在原因遺伝子の単離を進めている。
量子場で見るインフレーション宇宙の探究

本研究課題の目標は、インフレーション宇宙で生成される密度ゆらぎの量子相関の従来の計算方法における定量性の向上、およびde Sitter時空の量子的安定性の解析であった。2012年度は前者の定式化を精密に行い、従来の計算方法の妥当性を確立した。そして、それが後者に与える重要な示唆について考察した。2013年度は、de Sitter時空の量子的安定性を中心に研究を進めた。特に、重要であると考えられているde Sitter時空上の質量を持たないスカラー場の解明に向けて、2012年度に出版した論文[Y. Korai and T. Tanaka (2013)]をその重要な布石と位置付け研究に取り組んだ。この研究の第一歩は安定なユークリッド真空を定義することから始まるが、考察を進めるにつれ、質量を持たないスカラー場の理論ではそもそもそれを定義すること自体に困難があることが分かってきた。その問題は、de Sitter時空上の質量を持たない量子場の特質、すなわち自由場の相関が一般に長距離極限で減衰しないという性質に由来する。そこで私は、研究を迅速に前進させるために、先行研究の中心であるIan A. Morrison氏(現McGill大学、前Cambridge大学)およびAtsushi Higuchi氏(York大学)を訪問し、活発に議論した。特に前者は、私も重要であると考えるdeSitter時空上の量子状態の安定性という性質について顕著な業績がある第一人者である。彼との議論により、技術的な困難を解決する道が開けつつあり、さらに、もし安定なユークリッド真空が定義されればそれが16真空(従来の計算で用いられてきた真空)と一致することは、我々の論文(前掲)によって自明であるという認識を共有できたが、これは今後の研究にとって不可欠の進展であると考える。Higuchi氏との議論においても、当時発表前の数学的技術を学び研究の遂行に大いに役立った。2013年度はグラビトンのモデルとして、de Sitter時空上の質敏を持たない量子場の性質解明を目指して研究してきた。その結果、実に多くの困難があることがわかったため、それを一つずつ解決する必要があった。学術論文の発表に至らなかった点は不満ではあるが、その困難を徐々に取り除いていき、解決の道筋が立ちつつある点で、本研究計画は順調に進展していると考えている。上記の質量を持たないスカラー場の性質、特にユークリッド真空のクラスター性の成否を徹底的に解明しなければならないと考えている。これはグラビトンと構造が似ているので、このスカラー場の研究が完成すれば、もしあまり大すぎるような困難を伴わなければ、そのままグラビトンに適用できると考えられる。これは上述のIan A. Morrison氏も同意見であった。これはdeSitter時空の安定性の議論に不可欠である。具体的な手順としては、まずtreeレベルで理論を徹底的に調ベ上げ、性質を抽出し、その後loop補正を考察する。また、必要があればIan A. Morrison氏などと詳細に議論することも考えている。本研究課題の目標は、インフレーション宇宙で生成される密度ゆらぎの量子相関を、定量的に精確に予言すること、およびde Sitter時空の量子的安定性・不安定性の問題に迫ることであった。そこで我々は2012年度、インフレーション宇宙上の相互作用量子場のモデルとしてその理想的な極限であるde Sitter時空上の相互作用量子場を考察してきた。後者については、Higuchi et al.(2010)による先行研究があり、その内容は、二つのまったく異なる仕方で定義された量子場の真空状態が実は等価であることを示す画期的なものであった。しかし彼らの証明は限られた理論に対してなされたものであり、そのほかの理論への拡張は自明でない。このことは、より現実的なモデルを考察するという我々の本来の目標からすれば不満の残るものである。そこで我々は発想を切り替え、その拡張が可能な形を目指して独自のアプローチでこの問題に迫った。その結果、先行研究で得られた等価性の別証を与えることが出来、さらに、本来の目的であったより広い理論への拡張も、我々のアプローチではほぼ自明な形でなされることがわかった。deSitter時空上の重力波はさまざまな観点から見て重要な研究対象であるが、我々のアプローチにより、とくにde Sitter時空上のグラビトンの相関関数を計算する手法の基礎ができた。これを応用すれば、de Sitter時空の量子的安定性の問題に寄与できると考える。また、我々の手法を用いれば、インフレーション宇宙で生成される密度ゆらぎの量子相関を、量子補正まで含めて定量的に計算することができると期待される。

この研究の第一歩は安定なユークリッド真空を定義することから始まるが、考察を進めるにつれ、質量を持たないスカラー場の理論ではそもそもそれを定義すること自体に困難があることが分かってきた。その問題は、de Sitter時空上の質量を持たない量子場の特質、すなわち自由場の相関が一般に長距離極限で減衰しないという性質に由来する。そこで私は、研究を迅速に前進させるために、先行研究の中心であるIan A. Morrison氏(現McGill大学、前Cambridge大学)およびAtsushi Higuchi氏(York大学)を訪問し、活発に議論した。特に前者は、私も重要であると考えるdeSitter時空上の量子状態の安定性という性質について顕著な業績がある第一人者である。彼との議論により、技術的な困難を解決する道が開けつつあり、さらに、もし安定なユークリッド真空が定義されればそれが16真空(従来の計算で用いられてきた真空)と一致することは、我々の論文(前掲)によって自明であるという認識を共有できたが、これは今後の研究にとって不可欠の進展であると考える。Higuchi氏との議論においても、当時発表前の数学的技術を学び研究の遂行に大いに役立った。deSitter時空上のグラビトンについてループ補正を計算することが本年度の一つの目標であったが、研究開始当初はどうしていいか全く分からなかった。そこで我々は、2012年度の研究において簡単なモデルについて計算方法を確立した。これはグラビトンにも応用できる形をしている。グラピトンへの具体的な応用がまだ遂行できていないのは不満な点だが、その基礎を確立したという点において、本研究計画は順調に進展しているといえる。2013年度はグラビトンのモデルとして、de Sitter時空上の質敏を持たない量子場の性質解明を目指して研究してきた。その結果、実に多くの困難があることがわかったため、それを一つずつ解決する必要があった。学術論文の発表に至らなかった点は不満ではあるが、その困難を徐々に取り除いていき、解決の道筋が立ちつつある点で、本研究計画は順調に進展していると考えている。今後、2012年度に確立した方法をグラビトンに適用し、その具体的な計算を遂行する。とくに、第一歩としてはtreeレベルでグラビトンの相関関数を計算し、クラスター性等の成立を確認する。我々はクラスター性は成立することを期待しているが、もし成立しないことが分かればその原因を考察する。次にループ補正を考察するが、これには相関関数を計算したい物理量を適切に指定しなければ赤外発散が伴われることが他の研究から示唆されている。そこで、彼らの方法で定義される物理量の相関関数を見ることが第一のステップとなる。また、deSitter時空上での計算を参考に、インフレーション宇宙における重力波相関等、観測にとって重要となる物理量の計算についても考察を進めたい。上記の質量を持たないスカラー場の性質、特にユークリッド真空のクラスター性の成否を徹底的に解明しなければならないと考えている。
カルコパイライト構造化合物の高熱電特性機構の解明と新規環境調和型材料への展開

本研究課題は、申請者ら着目しているカルコパイライト構造化合物の高熱電特性発現機構を解明し、そこで得た知見を基に、構成元素を環境負荷の低い元素に置き換え、さらに熱電特性を高効率化させる事を目標とした。最終的には、環境負荷の低い熱電材料として、Cu2ZnSnS4を選定し、320-720 Kでの熱電特性を評価した。この材料は、大気中でも不活性雰囲気中と変わらぬ熱電特性を示すことを明らかにした。しかしながら、高温下になるとデバイス作成時に電極材料となるPtとなんらかの反応を起こし、ZnS相が分離することから、デバイス作成時には、Cu2ZnSnS4とPtの間にバリア層が必要なことが示唆された。本年度は、下記2項目について研究を行った。(1)高い熱電特性を示す事が明らかになっているカルコパイライト構造化合物の結晶構造解析ホットプレスにより作製したカルコパイライト構造化合物の固まり状の試料を作製し、室温にてX線回折法により得た実験データを、リートベルト法により解析した。その結果、カルコパイライト構造化合物に存在する2種類のカチオンサイトは、それぞれ単一のカチオン元素で占められているわけでなく、2種類のサイト間で元素の入れ替わり(アンチサイト欠陥)が一定量生じている事がわかった。粉末状の試料を固める際に、ホットプレスとは異なる手法を適用することで、アンチサイト欠陥を意図的に増やした試料を作製した。熱電特性にとって重要な物性である熱伝導率は大幅に低減することができたが、電気的特性は劣化してしまった。これには、2つの原因が考えられる。1つ目は、アンチサイト欠陥によりキャリア密度が増加し、ゼーベック係数が低くなったこと、2つ目は、アンチサイト欠陥により易動度が低下し、電気伝導率が劣化したことである。本研究により、カチオンサイトのアンチサイト欠陥が、カルコパイライト構造化合物の熱電特性に与える影響を明らかにする事ができた。(2)環境負荷の低いカルコパイライト構造化合物の選定・合成条件の確立・高温での化学的安定性の評価環境負荷の低い元素からなる新規カルコパイライト構造化合物の選定を行った。その際、毒性元素・希少元素を含まない元素を含む硫化物を中心に過去の文献を参考に選択した。それらの合成条件を合成し、高温での化学的安定性と熱電特性について評価した。本研究により、高温において、不活性雰囲気中だけでなく、大気中でも化学的安定な硫化物で、熱電材料としてのポテンシャルを有する化合物を見出す事ができた。(1)高い熱電特性を示す事が明らかになっているカルコパイライト構造化合物の室温以上での結晶構造変化の評価昨年度の研究より、カルコパイライト構造化合物の作製法を変えることで、異なる結晶学的な特徴をもつ材料が作製できることを明らかにした。また、その特徴により熱電特性が大きく変化することも明らかにした。今年度は作製法のみならず、室温以上の温度で、試料の結晶学的な特徴がどのような影響を受けるかを解明することを試みた。その結果、過去の報告とは異なる結果が得られた。過去の報告では、ある温度以上でカルコパイライト構造中の2種類のカチオンサイトの原子が完全に不規則になる構造転移があるとの結果であった。しかしながら、我々の研究では、高温での結晶構造の変化を熱分析の結果と併せて考察することで、カルコパイライト構造に含まれる成分元素の一部分離などを含む非常に複雑な挙動を示すことがはじめてわかった。(2)環境負荷の低いカルコパイライト構造化合物の高温大気中での長期安定性とペースト材料との反応性の評価昨年度選定し、高温大気中での安定性が確認された材料について、長期安定性の評価を行った。その結果、高温大気中で長期間保持しても重量変化がみられないことから、材料の構成成分の揮発や酸化は起こらないことがわかった。しかしながら、高温大気中で長期間保持し、電気抵抗を測定すると緩やかにその値が増加することがわかった。組織の観察などの結果より、電気抵抗率を測定する際に使用するペーストが材料自体に悪い影響を与えていることがわかった。熱電モジュールを作製する際には、電極との接合に何らかのペーストを使用する必要があることから、熱電モジュール作製段階での問題点をみつけることができた。本年度は、下記項目について研究を行った。(1)高い熱電特性を示すことが明らかになっているカルコパイライト構造化合物の第一原理計算昨年度の研究で、様々なカルコパイライト構造化合物の形成相や結晶構造について、実験的なデータを収集した。本年度は、これらのデータを基に、第一原理計算を行うことで、実験的に得られた輸送特性のデータの解析を行った。その結果、結晶中に含まれる欠陥により、電子状態が大きくかわり、それが輸送特性に大きな影響を与えていることが明らかになった。また、環境負荷の低いカルコパライト構造化合物についても、同様の計算を行い、輸送特性の予測を行った。研究期間全体を通して、カルコパイライト構造の結晶構造・実験的に得られた輸送特性・第一原理計算による形成相と電子状態の予測などの、様々な観点での研究を深く進めることができ、それぞれで新しい知見を得る事ができた。また、それだけでなくそれぞれで得られた結果を総合的にみることで、カルコパイライト構造化合物の高熱電特性の起源を特徴づける性質を明らかにすることができた。

さらに、環境負荷の低いカルコパイライト構造化合物については、モジュール化時に必ず評価が必要となってくる電極と試料の接合の際のペーストと試料の反応や、大気中での使用を考えた化学的安定性の評価などまで研究を進めることができた。本研究課題は、申請者ら着目しているカルコパイライト構造化合物の高熱電特性発現機構を解明し、そこで得た知見を基に、構成元素を環境負荷の低い元素に置き換え、さらに熱電特性を高効率化させる事を目標とした。最終的には、環境負荷の低い熱電材料として、Cu2ZnSnS4を選定し、320-720 Kでの熱電特性を評価した。この材料は、大気中でも不活性雰囲気中と変わらぬ熱電特性を示すことを明らかにした。しかしながら、高温下になるとデバイス作成時に電極材料となるPtとなんらかの反応を起こし、ZnS相が分離することから、デバイス作成時には、Cu2ZnSnS4とPtの間にバリア層が必要なことが示唆された。今年度は、高い熱電特性を示す事が明らかになっているカルコパイライト構造化合物の室温以上での結晶構造変化について、従来とは異なる新しい知見が得られた。また、環境負荷の低いカルコパイライト構造化合物の高温大気中での長期安定性とペースト材料との反応性の評価という、モジュール化を見据えた研究まで踏み込めた点で、おおむね順調に進展しているといえる。大阪府立大学大学院理学系研究科物理科学専攻小菅研究室ホームページエネルギー材料工学今年度得た結晶構造解析のデータをもとに、電子状態計算をおこなうことで、バンド構造の温度変化を明らかにし、輸送特性の詳細な解明につなげていく予定である。今年度は、これまで高熱電特性が明らかになっていたカルコパイライト構造化合物の結晶構造を詳細に解析し、それらの違いが熱電特性に与える影響を明らかにできた。また、来年度研究予定であった環境負荷の低いカルコパイライト構造化合物についても、同時に研究を進める事ができた点で、本年度の研究はおおむね順調に進展しているといえる。予算使用計画当初、参加予定であった学会への参加期間が短くなったことや、他の予定との兼ね合い上、参加できなくなったため差額が生じた。本年度行った結晶構造解析のデータをもとに、電子状態計算を行うことで、カルコパイライト構造化合物の輸送特性の理解をバンド構造の観点から深めていく予定である。さらに、バンド構造から得られた熱電特性高性能化への知見を、環境負荷の低いカルコパイライト構造化合物についても適用していくことで、本研究目標の達成を図る予定である。次年度生じた差額分については、残りの研究期間で行う予定のための研究用消耗品や、成果発表費(学会参加旅費及び論文別刷り代金)に充てる予定である。大阪府立大学21世紀科学研究機構ナノ科学・材料研究センター小菅研究室ホームページ予算使用計画当初は参加予定であった国際学会に、他の予定との兼ね合い上、参加できなくなったため差額が生じた。次年度生じた差額分については、研究用消耗品に充てる予定である。
慢性虚血性心疾患における再生医療を併施した外科的血行再建術の実験的検討

ウサギ冠虚血再灌流モデルにおけるG-CSF皮下投与大網充填術の左室機能改善効果について検討した。術後心機能評価ではG-CSF皮下投与大網充填術群で有意に心機能の改善を認め、組織学的評価ではG-CSFの投与群で梗塞領域の減少がみられた。また胸腔内大網重量(g)はG-CSF投与で増大しており、充填した大網がG-CSF皮下投与で発育し虚血部位の血流を改善する事で、梗塞領域を縮小させ冠虚血再灌流後の心機能低下を改善する可能性が示唆された。【目的】兎冠動脈虚血再潅流モデルを用い、G-CSF投与および大網充填術が、心筋梗塞後の血流再開において虚血心筋のviabilityを改善させるか否かを検討した。【方法】兎冠動脈虚血再潅流モデル:前下行枝を30分間遮断しその後再開させた。G-CSF投与:術後10ug/kg/day 5日間皮下投与した。大網充填術:心筋虚血領域を擦過後有茎で固定した。C群:対象群、O群:大網充填術のみ、G群: G-CSF単独投与、OG群:両者併用とした。心機能評価:術前、術後4週間の左室拡張期系(LVDd)、左室駆出率(EF)測定した。病理学的検討: Evans Blue冠動脈注入、Triphenyltetrazolium chrolide浸漬処理により梗塞、虚血領域の重量比およびMasson Trichrome染色にて心筋全体の梗塞面積比を検討した。【結果】心エコー上N、O、G群に比較してOG群で心機能が有意に改善した。一方、梗塞領域虚血領域比はG-CSFの投与が梗塞領域を減少させた。また胸腔内大網重量はOGで有意に増加していた。【まとめ】ウサギ冠虚血再灌流モデルにおいて、充填した大網がG-CSF皮下投与で発育し虚血部位の血流を改善する事で、梗塞領域を縮小させ冠虚血再灌流後の心機能低下を改善する可能性が示唆された。【今後の課題及び来年度研究計画】心筋におけるアポトーシス抑制効果の評価、大網内VEGF定量や大網心筋間血流の有無の評価など、上記現症を来たし得たメカニズム解明の為の実験を行う予定である。G-CSF投与:術後10ug/kg/day5日間皮下投与した。C群:対象群、O群:大網充填術のみ、G群:G-CSF単独投与、OG群:両者併用とした。病理学的検討:Evans Blue冠動脈注入、Triphenyltetraaolium chrolide浸漬処理により梗塞、虚血領域の重量比およびMasson Trichrome染色にて心筋全体の梗塞面積比を検討した。【結果】心エコー上N、O、G群に比較してOG群でEFとLVDdが改善し、エコー上有意な心機能の改善を認めた。【まとめ】ウサギ冠虚血再灌流モデルにおいて、G-CSF皮下投与で虚血部位の血流を改善して梗塞領域を縮小させ、発育した大網が心拡大を防止することで冠虚血再灌流後の心機能低下を改善する可能性が示唆された。
耐汚染性酵素・微生物固定化膜の合成と排水中のBOD成分の除去

都市排水の処理やバイオリアクターの下流処理に膜プロセスを利用しようとするとき、膜の有機物汚染が深刻な問題となる。膜表面にタンパク質などを主とする有機物が付着しゲル層を形成するために、透過性の低下や選択性の変化などの障害が起こるためである。そこで有機汚染ができるだけ起こり難い膜プロセスの開発と汚染の起こり難い膜素材の探索を行った。ドナン透析法は膜をへだてる濃度拡散によりイオンの交換透析を行う方法であるが、本研究で新たに開発した方法は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列しドナン透析を行うプロセスで、このとき陽イオンと陰イオンの流れが局所的な循環電流を形成し、イオン移動が加速される。さらに原液相と陽イオン交換膜,陰イオン交換膜をへだててそれぞれ酸,アルカリを供給すると原液相で起こる中和反応によって駆動されて、非常に高度の脱塩が起こることが確められ、またグルコースなど中性溶質の透過はほとんど認められず、有機非電解質を含む排液の脱塩などに有効に利用できることが確認された。膜の有機汚染ではとくにタンパク質の吸着と変性による不可逆的付着が問題となる。この場合、膜素材の電荷および親疎水性がとくに大きい影響を与えると考えられ、一般に正電荷をもち疎水性の強い材料ほど汚染をうけやすい。そこで汚染に強い陰イオン交換膜の探索を企てた。タンパク質あるいは細胞と適切な相互作用をもつ材料設計として、水和層を形成できるジヒドロキシエチルアミノ基を導入したポリアミノ酸膜の合成を行い、この膜の物質透過性を檢討した。またこの膜と細胞との相互作用の程度を調べたところ、ジヒドロキシエチルアミノ基はその3級アミノ基により細胞をひきつけるが、水酸基のまわりの水和層により細胞の変性,変形伸長が抑制されることが認められ、とくに親水性アミノ酸残基が4050%のとき、最も良好な膜特性を与えることが確められた。
アメリカ合衆国における多人種コミュニティ論の歴史社会学的構想

本研究はアメリカ合衆国における「多人種コミュニティ」の歴史的形成過程を、1940年代後半から50年代に至るロスアンジェルスの日系人、黒人、メキシコ系などのあいだの集団間関係の構築に注目して分析したものである。その結果、既存の二集団の関係にもとづく「同化」理論の枠組は不十分であり、(1)アメリカ社会の人種エスニック関係の言説編成のなかでの位置づけ、(2)地域レベルで複数の人種エスニック集団が市民的な連携関係を構築する過程、(3)当該エスニック集団と出身国との結びつきの重層として、「多人種コミュニティ」が形成されることが明らかになった。平成24年度は、多人種コミュニティとしてのリトルトーキョーをめぐる実証研究を中心に、理論的には、多人種コミュニティ論からアメリカ型多文化主義論への発展、実証的には、第二次世界大戦前・戦中・戦後の日系人のコミュニティ形成の長期的変遷と二つの多人種コミュニティの形成、という二つの課題について進められた。まず、理論研究では、本研究課題によって提案された「多人種コミュニティ」論を、将来的に「アメリカ型多文化主義」論へと接続するための理論的検証が進められた。本研究では「アメリカ型多文化主義」の特徴を、都市における草の根的な集団間関係と冷戦期のアメリカ型リベラリズムの融合としてとらえる視点を提案し、多人種コミュニティの研究は、まさに「アメリカ型多文化主義」のルーツをさぐる作業となることが示された。また、実証研究では、2012年8月にはカリフォルニア大学ロサンゼルス校図書館を中心とした海外資料収集・調査を行った。この調査では、主に1940年代の戦時在米日系人強制収容が、戦後のコミュニティ形成にどのような影響を与えたのか、という点を中心に資料収集を行った。ここで収集した史料の検証を通して、戦時強制収容によって日系人社会に植え付けられた「コミュニティ」をめぐる意識が、戦後の二世リーダーによるコミュニティ再建の基本理念となり、その矛盾といかに対峙するかが、戦後日系人社会の課題となったこと、そして、そのコミュニティ概念こそが、「エスニック・コミュニティ」型の多人種コミュニティとしてのリトルトーキョーを支えるものとなったことが明らかになった。戦時強制収容におけるコミュニティ概念とはどのようなものであったか、それがいかに戦後の日系人社会の意識を規定したのかについて論文を2本発表した。最終年度にあたる平成25年度は、アメリカ合衆国における「多人種コミュニティ」の実証的研究を基盤に、多人種コミュニティという視点の有効性を議論した。とくに、実証的研究としては、1950年代のロスアンジェルスにおける多人種ポリティクスの展開を、日系人と他の集団との関係性に注目しながら議論した。ここでは、とくに第二次世界大戦後の日系人社会の市民的統合の過程に注目し、その過程におけるメキシコ系政治家との連携、市民的統合過程における多人種が関与した組織実践の重要性(とくに、ロスアンジェルス市や郡が設置した人種エスニック関係を管理する委員会等での日系人と黒人、メキシコ系、ユダヤ系リーダーとの協力)を強調した。研究期間全体を通じた研究の成果は、以下のようにまとめられる。まず、ロスアンジェルスにおけるマイノリティの適応過程は、日系人と白人の二者間関係関係を前提とした「同化」概念では描くことができない。アメリカ社会への統合は、複数の人種エスニック集団との関係性を通して行われる。このような関係性を表現するものとして「多人種コミュニティ」概念を再定義した。以上のような実証研究は、20世紀における人種エスニック関係を理解するための概念構築そのものが、多人種コミュニティの存在を軽視し、二集団間関係のみに注目してきたことを如実に示す。このような概念史に対して、「多人種コミュニティ」とは、同化論だけでなく「エスニック・コミュニティ」論も共有してきた前提を問いなおし、アメリカにおけるマイノリティ・コミュニティをめぐる視角を抜本的に転換させるものであることを強調した。以上の研究成果をふまえ、平成26年からは多人種コミュニティの歴史的経験とアメリカ型多文化主義の関係を分析する新たな科研費助成研究に着手する。科研費研究助成1年目の平成23年度は、主に理論的な枠組の研究および実証研究のための資料収集を中心に行った。まず、理論的枠組としては、アメリカ合衆国におけるコミュニティ論・人種関係論・多文化主義論を検証し、多人種コミュニティを「アメリカ型多文化主義」の萌芽としてとらえる仮説的枠組をたてた。また、アメリカにおけるエスニシティ論および多文化主義をめぐる議論を整理し、エスニシティや人種を「社会編成(social formation)」としてとらえる枠組を提示し、多人種コミュニティ論の基礎的な視点を確立し、24年度に発表する。また、事例研究については、日系人側の資料を分析・活用し、「日系アメリカ人」というアイデンティティのあり方が、どのような1960年代の公民権運動期以降のエスニシティをめぐる言説に対応する形で登場した歴史的経緯について概説し、単著論文として日本語および英語で発表した(「世代の言葉でエスニシティを語る:日本人移民はいかに『日系アメリカ人』になったのか」等)。

また、アメリカ日系人における「コミュニティ」意識の起源を戦前期にさかのぼり、排日運動期における独自のコミュニティの生成過程を考察、英語で発表した(UCLA国際ワークショップ報告)。以上の事例研究を通して、日系人側の独自のコミュニティ意識のあり方を明らかにした。さらに、黒人側の収集資料について整理・分析を進めており、日系人と黒人の人種関係に着目した論文発表の準備を進めている。当初の計画どおり、平成24年度は、「多人種コミュニティ」をめぐる実証研究を中心に進めた。リトルトーキョーおよびクレンショーという2つの「多人種コミュニティ」の特色を、日系人の歴史的経験の文脈に位置づけて検証することができた。また、同時代の黒人などの非日系人マイノリティや公民権団体などの歴史的経験を検討するための資料も収集でき、次年度以降のさらに詳細な実証研究の準備も整った。理論的には、多人種コミュニティ論を「アメリカ型多文化主義」論へと発展させる視点が提起され、本研究を、都市コミュニティ研究としてだけでなく、多文化社会をめぐる歴史社会学・比較社会学的研究へと結びつける可能性が生じ、当初の理論的射程をより広げることができた。また、調査や学会発表を通して、多くの海外研究者と意見交換することで、本研究課題の意義を再確認することができた。当初の計画に沿って、本研究では、第二次世界大戦後のロサンゼルスにおける多人種コミュニティの形成と発展を考察するための理論枠組を構築するとともに、実証分析のための資料収集を行った。理論枠組については、「アメリカ型多文化主義」の萌芽としてコミュニティを位置づけるという枠組を提示することで、従来の想定よりも、より長期的・多角的な視点からの考察が可能になった。資料分析としては、アメリカの図書館・文書館等で主に1940年代から60年代にかけての黒人コミュニティ側の資料を収集したほか、従来から所蔵していた同時代の日系人側の資料を交えて、資料の整理および分析を進めている。その成果は、24年度以降に学会報告・論文等のかたちで発表する予定である。また、それに加えて、アメリカの研究者を交えて、戦前期の日系移民コミュニティの歴史的形成過程について報告・意見交換を行う機会や、強制収容期における日系人の「コミュニティ」概念のあり方についても考察する機会を得た。その結果、本研究を、より長期的な歴史的変化のなかで把握することが可能になった。次年度は、研究課題の最終年度にあたるため、多人種コミュニティとしての2つの地区の比較研究を中心に、本研究課題の実証的検討と成果発表を中心に進める。具体的には、多人種コミュニティとしてのクレンショーの経験を中心に、1950年代から60年代にかけての多人種コミュニティを支えた条件を考察する。さらに、リトルトーキョーとクレンショーという2つの地区の比較を中心に、多人種コミュニティ論の視点を提案する論文を発表する。最後に、「多人種コミュニティからアメリカ型多文化主義へ」という観点から、本研究課題を次年度以降さらに新しい研究課題へと接続させるための理論枠組の検証を行う。
Blockchain技術を用いた分散型UTMによる空域シェアと衝突回避

本年度は、Blockchainを自動航行管制システム(UTM)へ応用する際の種々の要件を定義し、Blockchainを用いる部分とそうではない部分の棲み分けを行ったうえで研究を行った。特に、Blockchainは、UTMにおける航路予約には用いることはできるが、フライト時の衝突回避ではリアルタイムに経路の再設定等を行うことができないことが分かった。そのため、本件のBlockchainでは、予約部と、実際の航路のデータストアに利用するだけにとどめ、この部分をHyper Ledger Fablicと呼ばれる既存のBlockchainのミドルウエアを用いて構築した。また、それ以外の、多体の衝突回避を行う部分については、Waypoint型のプランニングに対して、人工ポテンシャル場を用いて計算することで、多体の衝突回避を実現するアルゴリズムを開発し、LoRa変調方式を用いた920MHz帯電波を運用することで、ランダムに優先順位が変化する場合の衝突回避がどのように変化するかをシミュレーションを用いて実験するようにした。Blockchainによる航路予約システムでは、航路となる領域を、1m間隔のメッシュを想定したエリアに対して、航路情報をビット列で生成、Hyper Ledger Fablic上のスクリプトを用いて接続されているノードに対して航路情報を配布し、自分の保持している航路情報とバッティングが無ければ、許可するという方式にした。試験の結果、NEDO DRESS Projectで指定されている台数分であれば、12分に1回のネゴシエーションが可能であることが確認された。人工ポテンシャル場を用いた衝突回避アルゴリズムとLoRaによるテレメトリと併せて、今後は、実際に動くシステムをRaspberry Pi上に展開することを目標とする。当初の計画と比較して、出来ることとできないことが明確になっていること、既存のBlockchainミドルウエアでは達成しにくいことが早々に明らかであるので、Raspberry Pi上で動かすことのできる軽量のBlockchainソフトウエアを作成して、試験を始めていること、別プロジェクトとの兼ね合いに依るが、LoRa変調方式を用いたテレメトリシステムが既に実現されていること、人工ポテンシャル場を用いた衝突回避手法に対して、国際会議ないしJournalへの投稿を進めていること、それらを全て包括的にシステム化する段階に既にある事、27台の隊列フライトを別のプロジェクトで可能としたが、このシステムに乗せらえるように現在進めていること等、非常に多くの他のプロジェクトや他の研究との相互の乗り入れが可能であったため、当初よりも進展していると考えられる。この結果、当該のシステムに対しても、ICIUS2019と言う国際会議にも方式を提案できるようになっている。前年度までの成果を、Raspberry Pi上に展開し、システムとして使用できるものに構築するのが今年度の課題となる。物品やアルゴリズム等は既に実現可能なレベルとして確保できている上に、シミュレーション環境も充実しているため、今年度可能であれば、23台での実機でのテストも視野に入れて開発を進めていきたい。また、JUTM等の日本の自動航空管制を扱う団体等で、これらの試験的なシステムについての事例を紹介していく予定である。

物品やアルゴリズム等は既に実現可能なレベルとして確保できている上に、シミュレーション環境も充実しているため、今年度可能であれば、23台での実機でのテストも視野に入れて開発を進めていきたい。また、JUTM等の日本の自動航空管制を扱う団体等で、これらの試験的なシステムについての事例を紹介していく予定である。
癌細胞発現内因性レトロウイルスの生物学的意義解明と有効な癌免疫制御法開発への応用

様々な癌細胞に高発現している内因性レトロウイルス(HERV)抗原に関する免疫学的・分子生物学的な解析を行った結果、1) HERV抗原特異的に抗腫瘍活性を示すCTLを誘導できるペプチド配列(CTLエピトープ)を同定し、さらに、2)癌細胞におけるHERVの発現が、癌治療上問題視されている悪性因子「癌転移」と「免疫抑制」の両者に深く関与していることを解明した。「ワクチン効果」と「悪性要因除去」という二つの異なるアプローチで宿主免疫を効果的に増強できる可能性を提示し、新たな癌治療法として提案するに至った。まず、種々のヒト腫瘍細胞株におけるヒト内因性レトロウイルス遺伝子の発現をRT-PCR法で解析した。その結果、正常組織では精巣でのみわずかに発現するが、膵癌、大腸癌、胃癌、膀胱癌、乳癌、白血病、食道癌では100%、肺癌では90%、前立腺癌では80%、悪性黒色腫では70%、腎癌株では40%と、広範な癌腫に高率に発現していることが分かり、腫瘍特異的分子として治療の標的となり得る可能性が示された。そこで、HLA結合予測アルゴリズムを活用してHLA-A24拘束性のCTLエピトープを数種構築し、HLA-A24遺伝子導入マウスを用いて脾細胞からのIFN-gamma産生量を指標にその活性を比較・評価した。その結果、既に確立されているHLA-A24拘束性SAGEペプチドの活性の24倍の強い活性を示す3種の候補ペプチドを見出した。一方、以前我々が確立した、腫瘍の凍結融解処置後にCTLエピトープペプチドで刺激した樹状細胞を腫瘍内投与する免疫療法を活用し、マウス悪性黒色腫B16-F10モデルを用いて、この腫瘍細胞に発現するいくつかの腫瘍抗原のH-2^b拘束性ペプチドの抗腫瘍活性を比較した。その結果、B16-F10にはいずれの腫瘍抗原も同等に発現しているが、内因性レトロウイルスペプチドを用いた場合に最も高い抗腫瘍効果が誘導され、それ以外の各ペプチドとの混合併用により、各々の単独効果を強く増強することが分かった。現在、その抗腫瘍免疫メカニズムについて詳細に解析している。さらに、癌細胞におけるERV発現の意義を解明するため、マウス内因性レトロウイルスに特異的なsiRNAを用いて、腫瘍細胞の機能的変化を解析した。現在までに、その発現が癌の悪性形質に深く関与している可能性を示唆するデータが得られている。昨年度の腫瘍細胞株での検討に加え、大腸癌患者より得た大腸組織についても我々が標的とするヒト内因性レトロウイルス(HERV)の遺伝子発現を解析した。その結果、非癌部に比し癌部において、特に、進行期の癌部組織において発現がより高く見られることが判明し、腫瘍特異的抗原として癌治療の標的分子となり得る可能性がより一層強く示唆された。また、昨年度、HLA結合予測アルゴリズムならびにHLA-A24遺伝子導入マウスを活用して、3種まで絞り込んだHERVのHLA-A24拘束性CTLエピトープペプチドについて、ヒトにおいてもHERV特異的なCTLを誘導できるか否かを検討した。健常人末梢血細胞を用いて、ペプチドで刺激したCD8T細胞のIFN-γ産生能と腫瘍細胞傷害活性を指標にCTL誘導能を評価した結果、1)ヒトにおいても抗原特異的なCTLを誘導でき、2)その活性は既に確立されているCEAなどのペプチド活性と比較して数倍高いこと、3)他ペプチドと混合併用することによって、それぞれの活性を増強できるadjuvant効果が見られることを明らかにした。HERVの遺伝子発現が様々な癌種で高率に見られることから、本ペプチドを用いたワクチン療法を広範な癌種の患者に適用できる可能性が示唆された。一方、本HERV遺伝子に特異的に作用して発現を阻害するsiRNAを用いて、癌細胞に発現するHERVの機能を癌細胞側と宿主免疫側の両面から解析した。その結果、siRNA導入によるHERV阻害に伴って、1)上皮間葉転換(EMT)、つまり、細胞の転移性に深く関与する遺伝子群の発現が顕著に低下し、細胞の浸潤能が有意に抑制され、さらに、2)抗腫瘍免疫応答に必須の樹状細胞やCD8細胞などに抑制的に作用する分子の遺伝子発現も同時に低下することを見出した。実際に、HERV特異的siRNAを導入して浸潤能が低下した癌細胞とヒト末梢血細胞を共培養したとき、siRNAを導入しない場合に比較して、免疫抑制性の樹状細胞や制御性T細胞の誘導が有意に抑制されることを確認した。本結果から、我々が標的としたHERVは、「癌転移」のみならず、癌転移と同様に癌治療上の大きな問題となっている「免疫抑制」をも同時に制御していることが示唆された。したがって、癌細胞のHERV機能を阻害することもまた、癌治療の一手段としてとして有用である可能性が提示された。
工場跡地の土壌汚染対策と再開発に関する研究-持続的・都市計画対応の検討-

本年度は、イギリス、マンチェスターにおいて土壌や水質が劣化した地域の再生についてまちづくりや地域再生、都市計画とも関連づけて行った。【マンチェスター北部、アークバレーの環境再生】アーク川に沿った25の緑地(計250ha)の環境を修復・再生する計画で市内と大マンチェスターの住民による利用を視野に入れ、環境との交流をたかめる地域計画を目標にしている。【マンチェスター東部、クレイトンベールの再生】ニュートンヒースとクレイトンの間に位置する大規模な緑地である。1983年に市の開発公社が土地を買収し、4年間で造成を行い、その後市の公園管理課が10年間土地を平坦にして植林を行い、この4年間にはグランドワーク・トラストが協力し、住民の参加や緑地の利用を促進している。【まとめ】(1)地域・都市と環境の修復・再生に向け、一括再生基金等のハード・ソフト両面に適用できる補助金が計画の実現を促進しており、他の複数の補助金とを組み合わせて総合的に事業が進められている。(2)環境の修復、再生に対する住民の理解・協力を得るには緑地の安全性や役割を高めるべく、利用者増、利用促進を行うことが不可欠である。芸術プログラムや環境教育等、多様な試みによる総合的な取り組みが重要性である。(3)地域の再生と共に環境再生も進められ、地域内でのパートナーシップ形成に貢献している。事業を進める際、対等なパートナーシップの形成が重要であるため住民への人的、技術的な支援が不可欠である。慈善事業団体へのグランドワーク・トラストが行政、企業、住民の3者間のコーディネーターの役割を果たし、住民への協力や助言、地域計画団体の育成や指導を行う等、参加から管理運営に向けて住民の養成を行っている。本年度行いましたオランダ・ドイツでのヒアリング及び現地調査により、オランダの「土壌保護法」(1986・1994)、ドイツの「連邦土壌保全法」(1998)は、事前調査である土壌情報システムの作成・管理(ドイツは州法により規定)、調査・対策主体及び費用負担者、補助金制度(ドイツは州法により規定)、情報公開、跡地利用に関連した土壌基準値に関して定めており、全国的に調査・対策が行われているとともに、以下の点について明らかになりました。また、平成13年度に実施予定のアメリカでの事例調査に向け、本年度はメンフィスとロサンゼルスで予備調査を行いました。1.土地情報システムの導入により、自治体では過去の地歴や地図等により事前調査を行い、汚染の疑いのある土地の登録を行う浄化の優先順位を決定したり、再開発の際はシステムの情報により調査・対策を行ってから再開発を行っている2.調査・対策主体及び費用負担は、原因者・土地所有者が原則だが、それらの者が不明・不在の場合に対しては、補助金制度が整備されている3.住民に被害のおそれのある場合や、またその疑いのある場合は情報公開が義務付けられ、説明会や通知書の配布が行われ、住民への情報公開を実施している4.汚染状況、調査・対策の費用、跡地利用・再開発により処理対策を決定している5.土壌汚染対策のフローは法律により定められた項目により形成されると同時に住民意見の反映が積極的に行われ、対策において住民との連携も重要視されている本年度は、日本とイギリスの工場、廃棄物処理場や炭鉱、土取り場の跡地等既に劣化した環境の修復に関する調査を行いました。以下に結果について述べます。調査対象(日本):緑の文化園(大阪府)、明石海峡公園(兵庫県)、玉禅寺ふるさと公園(川崎市)、若洲海浜公園、夢の島公園、尾久の原公園(東京都)、大江川緑地(名古屋市)

調査対象(イギリス):コミュニティ・フォレストのフォレスト・オブ・エイボン、サウス・ヨークシャー、テムズ・チェイス、マージーサイド・フォレスト、グレート・ノース・フォレスト及びグラウンドワーク・トラストのアーク・バレー、レクサム、ベリーフィル・フィールズ、グリフィス・パーク1.日本の対策では、劣化した環境の浄化や再生、及び回復した後に公園にする場合の管理費用に関する法律が未整備で、事例によって様々な法律が適用されている。従って、現在の対応は各自治体に一任されている。対応における課題としては、管理費用の確保、修復及び跡地利用計画における住民との連携が挙げられた。2.イギリスでは、コミュニティ・フォレストやグラウンドワーク・トラストにより環境を再生し、大規模な公園緑地を整備している。費用面では政府やEUの補助金、民間企業の基金を組み合わせて事業が行われている。また、事業の実施は政府と自治体、民間企業、NPO、住民のパートナーシップにより行われ、計画の策定及び整備後の公園利用に重要な役割を担っている。今後の課題としては、雇用の確保、教育、地域の安全(破壊行為の削減)が重要であることが明らなった。本年度は、イギリス・マンチェスターにおいて土壌や水質に劣化した地域の環境再生について、まちづくりや地域再生、都市計画とも関連づけて調査を行った。【マンチェスター北部、アークバレーの環境再生】アーク川に沿った25の緑地(計250h)の環境を修復・再生する計画で、市内と大マンチェスターの住民による利用を視野に入れ、環境との交流を高めうる地域計画を目標にしている。【マンチェスター東部、クレイトンベールの再生】ニュートンヒースとクレイトンの間に位置する大規模な緑地である。1983年に市の開発公社が土地を買収し、4年間で造成を行い、その後市の公園管理課が10年間土地を平坦にして植林を行い、この4年間にはトラストが協力し、住民の参加や緑地の利用を促進している。【まとめ】(1)地域・都市と環境の修復・再生に向け、一括再生基金等のハード・ソフト両面に適用できる補助金が計画の実現を促進しており、他の複数の補助金とを組み合わせて総合的に事業が進められている。(2)環境の修復・再生に対する住民の理解・協力を得るには、緑地の安全性や役割を高めるべく、利用者増、利用促進を行うことが不可欠である。芸術プロジェクトや環境教育等、多様な試みによる総合的な取り組みの重要性である。(3)地域の再生とともに環境再生も進められ、地域内でのパートナーシップ形成に貢献している。事業を進める際、対等なパートナーシップの形成が重要であるため、住民への人的・技術的な支援が不可欠である。慈善事業団体のグラウンドワーク・トラストが、行政、企業、住民の3者間のコーディネーターの役割を果たし、住民への協力や助言、地域計画団体の育成や指導を行う等、参加から管理運営に向けて住民の養成を行っている。
Robotic Microsurgery Systemの開発

【目的】深部における微細手術を可能とすることを目的としてRobotic Microsurgery Systemを構築した。その基本構築と基礎実験結果について発表する。【方法】マスターマニピュレーターにより制御される径5ミリ長さ18センチ、先端が機械式可曲な6自由度をもつロボティック把持鉗子2本を6自由度の架台に装着したマイクロサージェリーロボットを製作し実験を行った。実験はfree hand手技に比較した精度の測定、径1ミリのラット頚動脈の横切開または完全離断を深い(>9cm)術野の中で縫合した。途中機器の改良を行いつつ、計20匹にWister ratを用いて実験を行った。また通常の脳神経外科手技を模して死体頭蓋による模擬実験を行った。光学系としてNHKエンジニアリングの開発した高画質ビデオカメラ顕微鏡および6インチ高精彩液晶モニターを使用した。【結果】ロボティッククマニュプレーターの精度は熟練した脳神経外科医の手よりも優れていた。特に非利き手で深い手術野でその差が有意であった。またラット血管縫合実験では初期10例横切開において80%の実験で開通性ある縫合が可能であった。1針の縫合に約9分を要した。そのうち糸結びが最大の時間を要し、またばらつきも多かった。初期の例と後半の例では時間の短縮が認められた。後半の10例では完全離断の縫合をおこない100%が開存した。死体頭蓋による実験により現機の問題点を抽出した。【結論】今回のシステムでは通常人間の手で不可能なマイクロ操作を確実正確に行うことができた。練習・機器の改良で時間が短縮可能であったが、操作所要時間が現段階では実用可能な範囲とはいえず、機器をさらに改良する必要がある。今後飛躍的に進歩するコンピューター技術により安全・正確かつ低侵襲なロボティックシステムおよび次世代の手術の科学的評価に役立つ手術シミュレーションシステムの開発を目指す。脳神経外科領域において極めて微細な手術操作を要する手技を安全に行うために、マスタースレーブ型ロボッティックマニピュレーターを用いた脳神経外科手術システムを開発している。平成14年度は当初の計画に準じ、共同研究者の光石研究室においてこれまで製作されたロボティックマニピュレーターの技術を応用し、脳神経外科手術に適するように小型であり、深く狭い手術野でも操作が可能なマニュピュレーターを開発した。これまで開発されているマスタ・スレーブ方式による手術支援システムとして、da VinciシステムやZEUSシステムが既に商用化されている。しかしこれらのシステムは腹腔下手術を目的としたものであり、サイズが大きいため脳外科手術用としては用いることができない。脳神経外科用の微小手術操作支援システムとしてはHuman systemが挙げられるが、このシステムは通常の脳神経外科手術の用途には可動範囲が不十分であるため、その拡大が求められている。そこで我々は小型でかつ自由度が大きく、特に深部で広い範囲の操作ができるようなシステムを構築している。今回開発したシステムの特徴は直径5mmの2本の細径のロボティック鉗子の先2cmが左右90度の範囲で屈曲できるようにし、それぞれの鉗子は軸中心に回転でき、また並進方向は100mm程度の伸縮、不動点回りに-10度から+10度まで回転を可能とした点にある。鉗子はモーターにより開閉、Rガイド下の安全・確実な動作が可能である。現在、光石研に既存のマスターコントローラーとの配線を行っており、3月中に動作確認・精度調査・ポリエチレンチューブの縫合実験を行い、5月よりラットの血管吻合実験を開始する予定である。