hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔環境の著しい変動にともなう歯垢微生物の糖代謝の動態の研究

口腔レンサ球菌を高度嫌気・糖制限条件下で連続培養すると、培養pHを中性から酸性に変化されるに伴い、ギ酸と酢酸の産生量は減少し、乳酸の産生が増加することがわかった。これは(1)菌体内pHの低下に伴い、至適pHの低い乳酸脱水素酵素(LDH)活性が上昇し、至適pHが高く、ギ酸・酢酸の産生に関与するピルビン酸ギ酸リアーゼ(PFL)の活性が低下すること、(2)酸性pHで培養することによりLDHの量が増加することなどによるものであると考えられた。また、他のレンサ球菌に比べ、S.mutansは酸性環境下でもより多くの酸を産生するが、これは、菌体内のpHが5.15.5という酸性下でもS.mutansではATPaseが駆動され、菌体外への水素イオンの排出が起こるためであることが判明した。この性質はS.mutansに強いウ蝕誘発能をもたらしていると考えられる。乳酸桿菌においてもレンサ球菌と同様、嫌気ソルビトール代謝時には酸化還元バランスをとることが重要であり、一時的に酸素に触れてPFLが失活すると、代謝が滞る。しかし、酢酸が存在すると乳酸桿菌の場合にはレンサ球菌と異なり、PFLが失活していても、酢酸からエタノールへの代謝系が働き、NADHの再酸化系が機能するために酸化還元バランスがとれ、ソルビトールが代謝されることが判明した。また、嫌気条件下においてアクチノミセスのグルコース代謝は、重炭酸の添加で34倍に増加することがわかった。これは重炭酸が存在すると乳酸産生系に加え、コハク酸産生系が働き、リンゴ酸脱水素酵素およびフマル酸還元酵素がNADHのNADへの再酸化を効率よく行うためであると考えられる。ところで、このような重炭酸塩による糖代謝の促進効果は口腔レンサ球菌では認められなかった。以上のように種々の因子が歯垢細胞の糖代謝に影響を与え、その影響も細胞により様々であることがわかった。1.食事後にかなりの時間が経過したときのように、菌体内に貯蔵した糖が唯一のエネルギ-源である状態のレンサ球菌では、実際のヒトの歯垢深部と同様な高度の嫌気条件下ではほとんどギ酸、酢酸のみを産生し、乳酸はほとんど産生しないことが判明した。これは、実際のヒトの歯垢中でみられる現象ときわめてよく一致していた。2.食事と食事の間のように、歯垢中に酸素が浸透するような条件下では、口腔レンサ球菌はピルビン酸ギ酸リア-ゼ(Pyruvate formateーlyase)を酸素に感受性のない不活性型(R型)に変換するのが、このような酵素の酸素からの待避過程は、この酵素の活性中心からフリ-ラジカルを取り除くことであることが判明した。また、この不活性型酵素を活性化するのに必要なものとして、大腸菌ではオキサミン酸が報告されていたが、この酵素を純化したところ、レンサ球菌のそれは大腸菌のものと異なり、オキサミン酸では効果なく、ピルビン酸が特異的に要求されること、すなわち、レンサ球菌の活性化酵素は、大腸菌のそれとかなり性質が異なることが判明した。3.ピルビン酸ギ酸リア-ゼと同様に、レンサ球菌の乳酸脱水素酵素も、酸素の影響を受けてその活性が変化することが判明した。乳酸脱水素酵素はその活性化に、活性化物質であるフルクト-ス1,6二リン酸、あるいは阻害物質である無機リン酸を必要とした。これは不活性型の二量体を四量体である活性型に変換するのにこれらのいずれかの物質を必要とするためであることよる。この二量体はさらにモノマ-に変化し、この酵素がモノマ-になるとこれを活性型に戻すことはできなくなる。このように、二量体がモノマ-に変化するのを、NADHが防いでいる。すなわち、レンサ球菌は嫌気条件のようにNADHのレベルが上昇するような条件では、嫌気的な酸の産生に必要な乳酸脱水素酵素の活性を高く保っていることが判明した。

また、嫌気条件下においてアクチノミセスのグルコース代謝は、重炭酸の添加で34倍に増加することがわかった。これは重炭酸が存在すると乳酸産生系に加え、コハク酸産生系が働き、リンゴ酸脱水素酵素およびフマル酸還元酵素がNADHのNADへの再酸化を効率よく行うためであると考えられる。ところで、このような重炭酸塩による糖代謝の促進効果は口腔レンサ球菌では認められなかった。以上のように種々の因子が歯垢細胞の糖代謝に影響を与え、その影響も細胞により様々であることがわかった。レンサ球菌は高度嫌気・糖制限条件下でも、環境のpHが酸性であれば、ギ酸と酢酸の産生量は減少し、乳酸の産生が増加することがわかった。これは菌体内のpHが低下すると、至適pHの低い乳酸脱水素酵素の活性が上昇し、至適pHが高く、ギ酸・酢酸の産生に関与するピルビン酸・ギ酸リアーゼの活性が低下すること、低いpH条件下では乳酸脱水素酵素の量が増加することなどによると判明した。また、ミュータンス・レンサ球菌は酸性環境下でも多くの酸を産生するが、これは、ミュータンス・レンサ球菌は菌体内のpHが5.15.5と低くとも、プロトンATPaseが駆動され、菌体外への水素イオンの排出が起こるためであることが判明した。この性質はミュータンス・レンサ球菌に強いウ蝕誘発能をもたらしていると考えられた。乳酸桿菌でも嫌気的にソルビトールを代謝するときには酸化還元バランスをとることが重要であり、一時的に酸素に触れてピルビン酸・ギ酸リアーゼが失活すると代謝が滞る。しかし、乳酸桿菌の場合にはピルビン酸・ギ酸リアーゼが失活しても、酢酸がエタノールへ還元され、NADHが再酸化されるため酸化還元バランスがとれ、ソルビトールが活発に代謝されることが判明した。また、嫌気条件下においけるアクチノミセスのグルコース代謝は、重炭酸の添加で34倍に増加することがわかった。これは重炭酸が存在すると乳酸産生系に加え、コハク酸産生系が働き、リンゴ酸脱水素酵素およびフマル酸還元酵素がNADHのNADへの再酸化を効率よく行うためであると考えられた。このような重炭酸塩による糖代謝の促進効果は口腔レンサ球菌では認められなかった。以上のように種々の環境因子が歯垢細菌の糖代謝に大きな影響を与え、その影響も細菌により種々異なることが解明された。
化学療法誘発口腔粘膜炎の革新的治療法の開発に向けたRIG-Iの機能解析

本研究ではRIG-Iを介した感染防御機構を応用し、化学療法誘発口腔粘膜炎の新規治療法に向けた基礎的研究を行うことを目的とし、研究を行った。歯肉線維芽細胞を培養後、ドセタキセルを添加後にLPSならびにpolyICを添加し、RIG-Iならびに炎症性サイトカインのmRNA発現を検討した。その結果を基にcDNAマイクロアレイにより自然免疫関連遺伝子の解析したところ、1型インターフェロンの発現上昇が認められた。歯肉線維芽細胞においてRIG-Iを介した自然免疫応答能が化学療法誘発口腔粘膜炎の機序に一部役割を担っていることが示唆された。平成24年度科学研究費の助成を受け、化学療法誘発口腔粘膜炎の革新的治療法の開発へ向けたRIG-Iの機能解析の研究を行った。平成23年度に歯肉線維芽細胞における抗悪性腫瘍剤と細菌・ウイルス感染によるRIG-I発現について検討を行った。タキソテールまたはシスプラチンを添加した後、LPS(細菌感染を想定)、polyIC(ウイルス感染を想定)を添加、一定時間培養の後、RIG-I並びに各種サイトカインのmRNA発現・タンパク産生を検討したところ、RIG-Iの発現上昇ならびにCOX-2、一部の炎症性サイトカインの発現も軽度上昇していた。その結果を受け、平成24年度の研究を行った。タキソテール添加群とシスプラチン添加群を比較したところ、LPS、polyIC共にRIG-ImRNA発現上昇はタキソテール添加群で認め、タキソテール添加群で平成24年度の検討を行った。平成23年度のデータを基に最適条件を設定し、歯肉線維芽細胞にタキソテール添加後、LPSまたはpolyICを添加、一定時間培養の後total RNAを回収し、DNAマイクロアレイで網羅的に遺伝子解析を行った。その結果、自然免疫に関与する1型インターフェロンを中心とした遺伝子のmRNA発現上昇が認められた。RIG-I遺伝子導入群においても同様の傾向を示したことから、タキソテール添加後のLPSまたはpolyIC添加刺激による1型インターフェロンのmRNA発現にRIG-Iの関与が示唆された。また、一部の炎症性サイトカインも同様に発現上昇していることから、歯肉線維芽細胞においてRIG-Iを介した自然免疫応答能が化学療法誘発口腔粘膜炎の機序に一部役割を担っていることが示唆された。平成23年度科学研究費の助成を受け、化学療法誘発口腔粘膜炎の革新的治療法の開発へ向けたRIGーIの機能解析の研究を行った。本研究の目的は申請者らがこれまで解明してきた歯肉線維芽細胞のRIG-Iを介した感染防御機構を応用し、化学療法誘発口腔粘膜炎の新規治療法に向けた基礎的研究を行うことである。抗悪性腫瘍剤と細菌・ウイルス感染による歯肉線維芽細胞のRIG-I発現について検討を行った。1、抗悪性腫瘍剤の口腔癌細胞への効果について:口腔癌細胞を培養用ディッシュで培養した後、培養上清中に様々な濃度のタキソテール・シスプラチンを添加し、細胞増殖試験を行い、最適添加濃度を決定した。2、抗悪性腫瘍剤添加による歯肉線維芽細胞におけるRIG-I発現について:1で決定した濃度のタキソテール・シスプラチンを培養歯肉線維芽細胞に添加し一定時間培養の後、RIG-I並びにCOX-2、各種炎症性サイトカインのmRNA発現を検討したところ、タキソテールとシスプラチンでRIG-Iの発現に差異が認められた。また、COX-2、各種炎症性サイトカインの発現も軽度上昇していた。3、抗悪性腫瘍剤並びに細菌・ウイルス感染によるRIG-I発現について:1と2の結果を基に、タキソテール・シスプラチン添加と同時に歯肉線維芽細胞にLPS(細菌感染を想定)、polyIC(ウイルス感染を想定)を添加し、一定時間培養の後、RIG-I並びに各種サイトカインのmRNA発現・タンパク産生を検討したところ、RIG-Iの発現上昇ならびにCOX-2、各種炎症性サイトカインの発現も軽度上昇していた。以上を踏まえ、RIG-Iの化学療法誘発口腔粘膜炎の発生機序について、これから研究を進める予定である。東日本大震災後、政府から電力使用制限の要請があり、当研究機関においてもこの要請に応じ、協力した。このため、系統立った細胞培養実験が困難であったため、実験の進行状況が遅れていた。しかし、研究計画の変更は最小限にとどめ、次年度に繰り越しての研究が十分可能である。研究計画の大幅な変更はなく、申請書の予定通り研究を進めるものである。しかしながら、東日本大震災の電力使用制限のため、研究の遅延があるが、本年度に繰り越して行う予定である。研究計画に大幅な変更は無く、申請書の通りに進める予定である。しかし、遅延した研究計画については、研究費を繰り越したため、次年度の研究遂行に資金的に支障なく遂行可能である。
センダイウイルスによる細胞融合反応の細胞側因子の解析

我々はセンダイウイルスによる膜融合反応の分子機構を明らかにする目的で、ウイルス粒子によるヒト赤血球膜融合系で、膜骨格タンパク質の動態を解析した結果、融合に伴い膜骨格タンパク質バンド2.1(アンキリン)の特異的分解反応が認められた。一方F及びHN遺伝子発現によるHeLa等の培養細胞融合がμ-カルパイン阻害剤により抑制されることから、カルパインの関与が強く示唆されてきた。赤血球融合反応系でカルパインの活性化と膜骨格タンパク賀の特異的分解反応を明確にすることにより、カルパインの新たな生理機能とこれまで明らかにされなかった融合反応の細胞側の制御機構を明らかにする。ヒト赤血球融合反応の時間経過及び融合効率とカルパインの活性化を中間型と活性化型カルパインの抗体を用いて再度詳細に解析した結果、融合溶血液でカルパインが活性化されていることが明らかになった。融合反応とアンキリンの限定分解はカルパイン阻害剤ZLLalおよびカルパインとプロテアソームの阻害剤ALLNalにより濃度依存的に阻害され、プロテアソーム阻害剤ラクタシスチンでは影響が認められなかった。また融合反応に際して、アンキリン以外の膜骨格タンパク質が特異的に分解されるか否かをスぺクトリン、バンド3、アデューシンの特異抗体を用いてウエスタンブロットにより解析した結果、いずれの膜骨格タンパク質も融合特異的な分解は認められなかった。アンキリンの限定分解部位を同定することは、プロテアーゼの基質特異性を明らかにする上でも重要であり、限定分解物190kDaを精製し、切断部位のアミノ酸配列を試みたが、N末端がブロックされていた。おそらくカルパインの切断部位はC末端側に存在すると推定される。イオノフォア処理によるアンキリンの限定分解はカルシウムイオンの濃度に依存しており、カルパイン以外のカルシウム依存性の別の反応経路(例えばPKC等)を介していることも予想されるので、この可能性についても解析を進める予定である。赤血球融合反応系でカルパインの活性化と膜骨格タンパク質の特異的分解反応を明確にすることにより、カルパインの新たな生理機能とこれまで明らかにされなかった融合反応の細胞側の制御機構を明らかにする。」ヒト赤血球融合反応の時間経過及び融合効率とカルパインの活性化を中間型と活性化型カルパインの抗体を用いて再度詳細に解析した結果、融合溶血液でカルパインが活性化されていることが明らかになった。融合反応とアシキリンの限定分解はカルパイン阻害剤ZLLalおよびカルパインとプロテアソームの阻害剤ALLNalにより濃度依存的に阻害され、プロテアソーム阻害剤ラクタシスチンでは影響が認められなかった。また融合反応に際して、アシキリン以外の膜骨格タンパク質が特異的に分解されるか否かをスペクトリン、バンド3、アデューシンの特異抗体を用いてウエスタンブロットにより解析した結果、いずれの膜骨格タンパク質も融合特異的な分解は認められなかった。アシキリンの限定分解部位を同定することは、プロテアーゼの基質特異性を明らかにする上でも重要であり、限定分解物190kDaを精製し、切断部位のアミノ酸配列を試みたが、N末端がブロックされていた。

イオノフォア処理によるアンキリンの限定分解はカルシウムイオンの濃度に依存しており、カルパイン以外のカルシウム依存性の別の反応経路(例えばPKC等)を介していることも予想されるので、この可能性についても解析を進める予定である。我々はセンダイウイルスによる膜融合反応の分子機構を明らかにする目的で、ウイルス粒子によるヒト赤血球膜融合系で、膜骨格タンパク質の動態を解析した結果、融合に伴い膜骨格タンパク質バンド2.1(アンキリン)の特異的分解反応が認められた。一方F及びHN遺伝子発現によるHeLa等の培養細胞融合がμ-カルパイン阻害剤により抑制されることから、カルパインの関与が強く示唆されてきた。赤血球融合反応系でカルパインの活性化と膜骨格タンパク質の特異的分解反応を明確にすることにより、カルパインの新たな生理機能とこれまで明らかにされなかった融合反応の細胞側の制御機構を明らかにする。ヒト赤血球融合反応の時間経過及び融合効率とカルパインの活性化を中間型と活性化型カルパインの抗体を用いて再度詳細に解析した結果、融合溶血液でカルパインが活性化されていることが明らかになった。融合反応とアンキリンの限定分解はカルパイン阻害剤ZLLalおよびカルパインとプロテアソームの阻害剤ALLNalにより濃度依存的に阻害され、プロテアソーム阻害剤ラクタシスチンでは影響が認められなかった。また融合反応に際して、アンキリン以外の膜骨格タンパク質が特異的に分解されるか否かをスペクトリン、バンド3、アデューシンの特異抗体を用いてウエスタンブロットにより解析した結果、いずれの膜骨格タンパク質も融合特異的な分解は認められなかった。アンキリンの限定分解部位を同定することは、プロテアーゼの基質特異性を明らかにする上でも重要であり、限定分解物190kDaを精製し、切断部位のアミノ酸配列を試みたが、N末端がブロックされていた。おそらくカルパインの切断部位はC末端側に存在すると推定される。
先端国際小売企業の機動的グローバル・ポートフォリオ戦略

先端国際小売企業の近年の国際展開は、大陸を越えて店舗ネットワークを構築すると同時に、大陸内の複数国において業態を多様化させ、複数業態ネットワークを構築しつつある。この動きは、初期状態としての単一大陸・単一業態から最終状態としての複数大陸・複数業態へと向かうグローバル・ポートフォリオ・マップ上のポジション・シフトとしてモデル化することができる。さらに、先端国際小売企業は、このポジション・シフトに伴って、FormatをFormulaに転換しており、この転換プロセスでは、フロントシステムの適応化とバックシステムの標準化を進めている。本研究は、従来の小売国際化研究が(1)成功事例を基にした事実発見型研究であり、(2)企業の国際化行動のマクロ行動分析であったために個別行動の戦略的意味を分析できない、という限界を乗り越え、近年の多業態・多国間国際化行動を全体として把握することを目的としている。この目的達成のために、先端的事例を対象としてその国際化展開プロセスを時系列に分析し、各Fact間の相互関連性を明らかにする。4年間の研究の初年度として、本年度においては主として、(1)ケース対象企業の選定と最新資料の収集・データベースの作成、(2)問題意識の研究者商での共有、(3)基本コンセプトの検討、(4)新興国における先端国際小売企業の進出状況の調査および視察、(5)新年度研究計画の具体化、を行った。1.(1)については、専門店型小売企業を中心に候補企業を選定し、海外共同研究者の協力を得ながら、欧州の代表的調査機関の企業データベースおよびそれに基づく各種レポートを中心に、これらケース分析対象企業のデータ収集に努めた。2.(2)については、研究を開始するに当たって国際小売企業の海外展開の現状に関して、日本側研究者と海外共同研究者間で、その問題点・課題・新しい動向について認識の共有化を図った。3.(3)については、新しい分析概念である「グローバル・ポートフォリオJについて、海外共同研究者を交えて概念形成のためのワークショップを実施し、議論した。4.(4)については、新興東欧市場で最も成長著しいポーランドに着目し、そこで展開している国際小売企業の視察と同国における小売研究者とのワークショップによって、分析フレーム構築のための知見を得た。すなわち、グローバル・ポートフォリオ戦略分析のためには、知識移転論・組織学習論・業態変容論・組織意思決定制度論・標準化適応化論という従来の国際小売行動分析で用いられてきた諸概念を統合する枠組みの構築が必要であることが明確となった。5.(5)については、まず調査対象とする新興市場の現状把握とそこでの動向調査を引き続き行うこと、グローバル・ポートフォリオ概念を明確にして分析枠組みを構築するために、従来議論されてきた諸概念を再整理すること、ケース分析候補の最終的な選定を行うこと、が決まった。本年度は以下の研究実施計画に従って研究を行った。(1)全研究者による第2回ミーティング(2008.7スロベニア)-研究計画の周知徹底・問題意識の共有-基礎概念としてのGPSの精緻化-新興国スロベニアの流通実態把握(2)基礎文献収集(小売国際化関連・知識創造論関連・ネットワーク理論関連・組織学習理論関連)(3)ヒストリカル・エスノグラフィーのためのデータベース構築(連携研究者活用)(4)調査対象とする企業の最終選定具体的成果は以下の通りである。(1)-1. GPS概念は「単一進出先-単一業態」のダイアディックな関係概念ではなく、「複数進出先-複数業態」をネットワーク思考で分析すぐ概念であることを共通認識として確立した。(1)-2.スロベニア小売流通研究者を招いて、流通システムの現状についてワークショップを実施した。(2)知識創造論・ネットワーク論・組織学習理論に関する文献の収集とレビューを行い、それをもとに2008.11に研究分担者間で研究会を実施し、分析枠組構築のためのディスカッションを行った。(3)調査対象企業として、今年度はニトリ・良品計画・統一企業を今年度は取り上げ2次データを中心にしてヒストリカル・エスノグラフィーの手法に基づいてケーススタディを行い、研究会を実施した(2009.3)本年度は以下の研究実施計画に従って研究を行った。(1)海外共同研究者の参加を得て、第3回ワークショップ開催(2009.7スイス)-今後の研究計画検討とケーススタディ対象企業の選定-基礎概念としてのGPSの精緻化とその展開-GPS代表ケース候補としてのミグロへのインタビュー調査(2)ヒストリカル・エスノグラフィーのためのデータベース構築(連携研究者活用)(3)ニトリ・MUJIのケーススタディを行い、分析上の視点について検討した。(4)海外共同研究者とのミーティングおよび成果学会発表(2010.1イタリア)具体的成果は以下の通りである。(1)-1.GPS概念を用いて、国際化展開プロセスを時系列的なヒストリカル・エスノグラフィーによって分析することにし、その分析手法について検討した。(1)-2.スイス小売流通研究者を招いて、流通システムの現状についてワークショップを実施し、ミグロ本社にて重役インタビューを行い、ミグロの国際展開の戦略的視点について理解を深めた。

(2)作成するデータベースのフオーマットを作成し、ケース対象企業のデータベース作成を開始した。調査対象企業として、ニトリ・良品計画・統一企業・ロッテ・IKEA・Watson・Metro・Delhaizeを選定した。(3)ニトリ・MUJIについて第1次原稿が完成し、それをもとに議論した結果、単なる歴史事実の羅列ではなく、国際化の転機となったターニング・ポイントの抽出と、それがもつ意味に焦点を当たる必要があることを確認した。(4)ケーススタディの分担を決定し、これまでの研究成果について総合的に課題の洗い出しを実施するとともに、その成果の一部を国際学会において発表した。本年度は以下の研究実施計画に従って研究を行った。(1)海外共同研究者の参加を得て、第4回ワークショップ開催(2010.7リトアニア)-今後の研究計画検討とケーススタディ対象企業の最終選定-基礎概念としてのGPSの精緻化と分析枠組みの決定-現地小売企業MaximaとAPRANGAへのインタビュー調査-ケース対象企業のLotteグループに関するケース分析報告と分析視点の検討-ケース対象企業の統一超商次集団に関するケース分析報告と分析視点の検討(2)海外共同研究者との最終ミーティング(2011.1イギリス)具体的成果は以下の通りである。(1)-1.国際化展開プロセスを時系列的なヒストリカル・エスノグラフィーによって分析する際の、共通鍵概念としてのTurning pointとCrucial eventsの探索方法について検討した。(1)-2.リトアニアの小売流通研究者を招いて、現地の流通システムの現状についてワークショップを実施し、さらにMaxima・APRNAGA両社の対外資小売企業戦略について理解を深めた。(2)ケーススタディ対象企業として最終的に、ニトリ・良品計画・統一超商・ロッテ・IKEA・Metro・Delhaizeの7社を選定し、分析上の共通比較項目について検討した。(3)Lotteグループと統一超商次集団の第1次ケーススタディ結果を検討した結果、国際化戦略に関するcrucial eventsの抽出が不十分であることが判明し、追加的インタビュー調査の必要性が明らかになった。(4)新たな分析視点として、GPSマップ上の移動に要したスピードが重要であることを発見した。
インスリンシグナルによる小胞体ストレス応答の修飾機構の解明

小胞体ストレスにおけるインスリンの影響について検討した。インスリンは小胞体ストレスによる細胞死を抑制し、GRP78のmRNAと蛋白質レベルを上昇させた。インスリンはPI-3 kinase/AKT依存的にATF4蛋白質レベルを増加させた。インスリンによるATF4蛋白質レベルの増加は転写レベルでも、翻訳レベルでもなく、翻訳後レベルでの調節によるものであった。ATF4ノックダウンによりインスリンによるGRP78誘導は抑制された。これらの結果よりインスリンはATF4を正に調節して小胞体ストレスによるGRP78誘導を修飾する機構を明らかにした。神経変性疾患発症に小胞体ストレス応答の関与が指摘されている。インスリンなどの細胞外刺激は神経細胞に対して保護的に作用するが、小胞体ストレス応答に対する効果についてはよくわかっていない。そこで、本研究ではインスリンシグナルによる小胞体ストレス応答の修飾機構を解明することを目的とする。本年度は、ヒト神経芽細胞腫であるSH-SY5Y細胞を用いて小胞体ストレス応答に対するインスリンの効果について検討した。小胞体ストレス剤処理によるcaspase-3の活性化は、インスリンにより濃度依存的に抑制された。一方、GRP78mRNAと蛋白質レベルはインスリンによってさらに増加した。小胞体ストレス剤によりmRNAレベルが上昇したGRP94、ATF4、GADD153については、インスリンによる影響はほとんど認められなかった。インスリンはATF4のmRNAレベルには影響しなかったが、その蛋白質レベルを増加させた。この増加は、PI-3 kinaseの阻害剤LY294002前処理により消失した。ATF4蛋白質はeIF2αのリン酸化を伴う翻訳レベルで調節されるが、インスリンはATF4蛋白質の翻訳効率とeIF2αのリン酸化に対して影響しなかった。しかし、GFP-ATF4融合蛋白質を発現させたところ、インスリンはその融合蛋白質の発現量を増加させた。インスリンはGRP78プロモーター活性を増加させ、この増加はATF4ノックダウンにより抑制された。SH-SY5Y細胞において、インスリンは小胞体ストレスによるcaspase-3の活性化を抑制した一方で、生存因子であるGRP78のmRNAと蛋白質レベルを増加させた。インスリンは、PI-3 kinase依存的にATF4蛋白質を安定化させて、GRP78誘導を調節することがわかった。小胞体ストレス応答によるGRP78遺伝子発現誘導には、ATF6とXBP-1が関与することが指摘されている。インスリンによるGRP78遺伝子発現誘導の増加に対するATF6およびXBP-1転写因子の関与の有無を明らかにするために、それぞれの抗体を用いて評価した。しかしタンパク質が検出できなかったので、それぞれの遺伝子を単離し、FLAGタグ付加GFP融合タンパク質およびGAL4融合タンパク質をコードする発現プラスミドを構築した。これらの遺伝子を導入させた細胞から抽出液を調整して、抗FLAG抗体を用いてタンパク質の発現を確認した。これを用いることより、感度良く、簡便に評価できると考えられる。インスリンシグナルによるATF4蛋白質の安定化のメカニズムについて、以下に示すAKTキナーゼが関与する実験結果を得た。小胞体ストレス剤処理では活性型を示すAKTキナーゼのリン酸化は検出されなかったが、インスリン共刺激によりAKTキナーゼのリン酸化が検出された。構成的活性型AKTキナーゼ遺伝子を作成して強制発現させると、ATF4タンパク質が増加した。またGRP78遺伝子プロモーター活性をインスリン非依存的に上昇させ、この上昇はATF4ノックダウンにより消失した。ドミナントネガティブAKTキナーゼではこのような効果はなかった。インスリンによるATF4タンパク質の安定に関わる領域を同定するために、ATF4-ルシフェラーゼ融合タンパク質をコードする発現プラスミドを構築した。インスリンの他に、IGF-IによりGRP78プロモーター活性の上昇やGRP78タンパク質の増加が認められたが、EGFではそのような効果はなかった。これまでの研究結果により、インスリンは小胞体ストレスによるcaspase-3の活性化を抑制した一方で、生存因子であるGRP78のmRNAと蛋白質レベルを増加させた。このインスリンによるGRP78に対する正の調節にATF4転写因子が関与することを明らかにした。本年度では以下の結果を得た。前年度までの研究成果により、インスリンシグナルによるGRP78遺伝子発現誘導促進に、PI-3キナーゼを介したATF4蛋白質の安定化という機序を明らかにした。小胞体ストレス応答には、PERK/eIF2αリン酸化/ATF4経路の他に、ATF6経路とIRE1/XBP-1経路が活性化されることが知られている。そこで、これらの経路の関与についてsiRNAあるいはドミナントネガティブ体を用いて検証したところ、インスリンシグナルによるATF4蛋白質量の増加に対して、ATF6経路やXBP-1経路はほとんど影響を及ばさなかった。現在、インスリンシグナルからATF4への経路に介在する因子についてスクリーニングを行っており、今後、新規な因子が同定されることが期待される。GRP

78遺伝子のプロモーター領域には小胞体ストレス応答配列とATF4の認識配列が存在する。GRP78遺伝子のプロモーター活性についてレポーターアッセイで解析したところ、インスリンシグナルからのATF4に依存したプロモーター活性の増加は、予想に反してATF4の認識配列非存在下においても認められたが、小胞体ストレス応答配列の存在は必要であった。このATF4によるGRP78遺伝子のプロモーター活性の増加のメカニズムとして、他の因子を介した間接的な作用の可能性、あるいはATF4が直接的に未同定の配列に結合する可能性が考えられた。この点について今後、ChIPアッセイやプロモーターへの点変異導入などの解析を行うことで明らかになると考えられる。抗体がうまく機能しないこともあったが、解析方法を変更して対応することができている。また震災の影響により、実験時間の短縮を余儀なくされたが、簡便な方法を構築するなど、工夫している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成22年度、23年度の研究成果をもとに、「小胞体ストレス剤によるGRP78遺伝子発現誘導に対するインスリンシグナルの作用機序の解明」、「インスリンシグナルによるGRP78遺伝子発現誘導促進は、その細胞生存に関与するか?」、「インスリン抵抗性が及ぼす小胞体ストレス応答への影響」の項目について、研究を推進する。
密度行列くりこみ群を用いた強磁場スピン物性の研究

本年度は、前年度に引き続いて擬1次元量子スピン系のエキゾチックな磁場誘起秩序と三角形量子スピンチューブにおけるフラストレーションに起因する1次量子相転移の研究を行った。(1)昨年までに擬1次元XXZスピン鎖BaCO_2V_2O_8のXXZの異方性が0.5程度であることを決定したが、本年度はそのパラメーターに基づき、磁場中における1次元朝永-ラッティンジャー液体論と密度行列繰り込み群を組み合わせて臨界指数および相関振幅を厳密に計算し、さらに鎖間平均場近似とボソン化法を組み合わせることで、磁場誘起相転移の転移温度を定量的に決定することに成功した。また、量子モンテカルロ法も用いて非整合秩序が実現されることを非摂動的に示した。とくに、低磁場領域で新奇磁場誘起非整合秩序が起こることを示し、実験の相転移ラインと大変よい一致を示すことがわかった。この結果は、Phys.Rev.Bに出版し、本特定領域の国際シンポジウムでも発表した。(2)昨年度までに三角形スピンチューブは三角形をつなぐ相互作用の比が1.2程度で並進対称性の自発的に破れた状態とギャップレスの状態の間で量子相転移がおこることが解明されたが、そのメカニズムは謎であった。ユニット三角内の合成スピンに着目して合成スピンが厳密に保存する模型を構築し、そこからの連続性を用いて、量子相転移がユニットあたりの合成スピンが不連続に飛ぶことによる1次転移であることを明らかにした。量子スピン系の強磁場中の振る舞いにおいて、近年、磁化プラトー、磁場誘起3次元秩序、フラストレーションによる磁化カスプなどが発見され、理論、実験の両面から注目を集めている。これらは、量子多体問題の雛形であり、基礎理論、および応用の面で大変重要な問題である。本年度の研究では、1次元量子スピン系の強磁場中量子状態の研究に適した密度行列くりこみ群法を中心として、種々の擬1次元量子スピン系のエキゾチックな基底状態の探索を行った。(1)三角形量子スピンチューブは、ユニットを作る三角形がつながったチューブ構造を持つが、三角形をつなぐ相互作用の比が、1.2程度で並進対称性の自発的に破れた状態とフラストレーションのあまり効かないギャップレスの状態の間で量子相転移がおこることを示した。また、これらの相ではチューブの端に現れる有効スピンの状態が重要であることを示した。(2)擬1次元XXZスピン鎖BaCo_2V_2O_8の強磁場中ESRスペクトルに対応する理論計算を行い、XXZの異方性が0.5程度であることを示した。また、この物質において、対応する1次元朝永-ラッティンジャー液体の臨界指数を計算し、新奇磁場誘起非整合秩序の可能性があることを指摘した。(3)最近、Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ>という1次元超伝導体が発見された。この系はフラストレーション電子系であるジグザグハバード模型で記述されることが期待されているが、実験に対応する電子密度での信頼できる電子状態の計算がなかった。そこで、DMRG法を用いて、詳細な基底状態の電子数依存性についての相図を決定した。これにより、Pr_2Ba_4Cu_7O_<15-δ>の超伝導が、相互作用の非常に拮抗したフラストレーションの強い領域で起こっていることがわかった。このほか、Wilosnの近藤不純物問題に対する実空間くりこみ群を1次元量子多体系に再定式化し、共形場理論による臨界指数を実空間くりこみ群の固定点として求めることに成功した。
慢性肺アスペルギルス症発症に関与する新規病原因子の検索

1年目であるH26年度の予定は、各病型、環境分離株の特性、バイオフィルム産生能の比較であった。まず、Aspergillus fumigatus臨床分離株において症例の画像所見、炎症所見、病状の進展速度について患者カルテベースに調査し、病理所見のある所見はそれに基づき病型分類を、各分離株を抽出した。使用可能な分離株では、定着株で4株、環境分離株2株、単純肺アスペルギローマおよび気管支アスペルギルス症例7株、慢性空洞性肺アスペルギルス症例24株、慢性壊死性肺アスペルギルス症例6株、侵襲性肺アスペルギルス症例株2株であった。それぞれの臨床的経過特徴についても情報を収集した。各分離株における培地上の成長速度測定(Growth diameter)、Elastase mediumを用いたエラスターゼ測定(Elastase Activity Index、EAI=Elastase diameter/Growth diameter)、XTT assayによるBioflm産生能を評価した。各病型におけるEAIの程度は株によりバラつきが大きく病型による相関関係は認めなかった。またXTT assayによるバイオフィルム産生能に関しては現在検討中である。その一方で特徴的な菌株を成長速度、EAIの観点から抽出し、Invasive Pulmonary Aspergillosisのマウスモデルにおいて評価を行った。EAIの高い株ではなく、成長速度の高い菌株が現時点で評価した株においては病原性が高い事が、マウス生存率では示唆された。現時点では一部の株においてしか動物モデルの評価が出来ておらず、H27年度は、病原性評価を行う菌株数を増やし、新規病原因子検索に使用する高病原性株と低病原性株を選定していく予定で薦めていたが、研究代表者が休職し海外留学するため、同研究の国内での継続が困難となり、廃止に至った。現時点では一部の株においてしか動物モデルので評価が出来ておらず、今後は、病原性評価を行う菌株数を増やし、新規病原因子検索に使用する高病原性株と低病原性株を選定していく予定である。他業務により、やや進行が遅れているため、今年度は研究に集中できる人員体制を確保している。現在の方向で研究を推進する。研究計画の進行度合の遅れによりわずかであるが生じた。H27年度の研究計画において使用する。
直腸炎型・遠位型潰瘍性大腸炎患者に対するメサラジン坐剤の至適用量の検討

【目的】当院では直腸炎型または遠位型潰瘍性大腸炎患者に対する局所療法として、市販されている注腸剤と同じくメサラジンとして1gを含有する坐剤を作製し使用している。これまでにメサラジン1g含有坐剤を使用した患者の血便回数の減少や、排便時の切迫感の改善などに効果がみられている。しかし注腸剤と比較して直腸部に限局した効果を期待できる坐剤では、より少ない用量で効果が得られる可能性がある。【方法】メサラジン1g含有坐剤を使用し緩解状態が得られている患者に対して500mg含有坐剤へ切り替えを行い、その緩解維持効果を検討した。投与方法は1日1回、就寝前に1個使用することとした。評価項目は1日の便回数、血便回数、切迫感評価、有害事象、坐剤の使用感とし、500mg含有坐剤に切り替える前と比較した。【結果】500mg含有坐剤へ切り替え後も状態の悪化がなく、また1g含有坐剤と比較してその大きさがおよそ半分であることより使用しやすいとの意見が得られた。潰瘍性大腸炎は緩解と再燃を繰り返しやすい疾患のため、薬剤を長期的に使用することとなる。より少ない用量で大きさも小さい500mg含有坐剤はコンプライアンスの向上に貢献する可能性が示唆された。
小型・高機能圧電超音波トランスデューサを用いる抗齲蝕作用促進に関する研究

本研究では、歯科領域での臨床応用に必要な条件を満たすために、厚み振動型圧電トランスデューサの小型化・高機能化を図り、牛歯エナメルブロックへのフッ化物取り込み実験を実施することにより、in situ modelへの発展を検討した。液中超音波発生用の厚み振動型圧電トランスデューサの小型化を図り、設計および作成を行った。牛歯エナメルブロックを超音波照射の有無による2つのテストグループに分け(n=5)、両グループ共にNaF溶液(1,000 ppm F)へ1分間浸漬した。超音波照射下における1,000 ppm FのNaF溶液中のF取り込み量は0.23±0.02μg/cm^2、コントロール群は0.15±0.01μg/cm^2であった。統計学的有意差は認められなかったものの(P=0.154)、超音波照射下では、牛歯エナメルブロックへのF取り込みが57%増加した。本研究では、歯科領域での臨床応用に必要な条件を満たすために厚み振動型圧電トランスデューサの小型化・高機能化を図り、ハイドロキシアパタイト(以下HAとする)プレートへのフッ化物取り込み実験を実施することにより、in situ modeへの発展を検討した。作成した小型化厚み振動型トランスデューサ(8.0x10.0x1.0mm^3)の動作特性を、ネットワーク・アナライザーによって確認した。その結果、10V程度の低電圧駆動下で効率よくフッ化物の取り込みを可能とする超音波照射パワー・レベルを実現するとともに、安定な動作条件を確保できた。HAプレートを超音波照射の有無による2つのテストグループに分け、両グループ共にNaF溶液(1000ppm F)へ3分間浸漬した。超音波作用グループには、小型厚み振動型圧電セラミックトランスデューサに信号発生器から2.25MHz、10Vの正弦波を印加することにより、HAプレートの試験面に超音波が照射されるように配置した。浸漬処理を施したHA試験片のフッ化物イオン濃度を測定して、HAプレートの単位面積当たりのフッ化物取り込み量を得た。超音波照射下における1000ppm FのNaF溶液中のフッ化物取り込み量は、超音波照射をしない場合よりも有意に大きいものであり(P<0.001)、フッ化物取り込みが165%増加した。厚み振動型圧電セラミックトランスデューサの使用のもと、低電圧下で高効率の超音波照射パワー・レベルの向上を実現するとともに、安定な動作条件の確保により人体への安全性という点でも優れた特徴を有している。今回の実験結果と合わせて超音波照射下でのフッ化物取り込みの向上を図る本方式はin situ modelへの発展を十分に期待できるものと考えられる。作成した小型・厚み振動型トランスデューサ(8.0x20.0x1.0mm^3)の動作特性を、ネットワーク・アナライザによって確認した。その結果、振幅5V程度の低電圧駆動下で効率よくフッ化物(以下"F"とする)の取り込みを可能とする超音波照射パワー・レベルを実現するとともに、安定な動作条件を確保できた。牛歯エナメルブロック(実験面:5.3x5.2mm^2)を超音波照射の有無による2つのテストグループに分け(n=5)、両グループ共にNaF溶液(1,000ppmF)へ1分間浸漬した。超音波作用グループには、小型厚み振動型圧電セラミックトランスデューサに信号発生器から2.25MHz、振幅5Vの正弦波を印加することにより、牛歯エナメルブロックの試験面に超音波が照射されるように配置した。浸漬処理を施した試験片のFイオン濃度を測定して、牛歯エナメルプロックの単位面積当たりのF取り込み量を得た。Student's t-testを用い、グループ間の有意差検定を行った。超音波照射下における1,000ppmFのNaF溶液中のF取り込み量は0.23±0.02μg/cm^2、コントロール群は0.15±0.01μg/cm^2であった。

統計学的有意差は認められなかったものの(P=0.154)、超音波照射下では、牛歯エナメルブロックへのF取り込みが57%増加した。厚み振動型圧電セラミックトランスデューサの使用のもと、低電圧駆動下で高効率の超音波照射パワー・レベルの向上を実現するとともに、安定な動作条件の確保により人体への安全性という点でも優れた特徴を有している。牛歯エナメルブロックを用いた今回の実験結果と合わせて超音波照射下でのF取り込みの向上を図る本方式は、in situ modelへの発展を十分に期待できるものと考えられる。
シアノバクテリアのマクロなコロニーパターンの構築原理

独自に池から分離した複数のシアノバクテリアが,寒天培地上で著しく複雑かつ興味深いコロニー・パターンを形成することを見出した。本研究では,とりわけGeitlerinemaとPseudanabaenaの二種類について,定量的な顕微鏡観測や,環境条件に対するコロニーパターンの変化を調べ,それぞれ定性的なコロニーパターン形成モデルを提案し,その一部はシミュレーションを併用することで検証した。また,それぞれの株についてコロニーパターンが変化する変異株を分離し,ゲノム配列の解読により,変異の同定を試みた。主にGeitlerinemaとPseudanabaenaの二種類のシアノバクテリアのコロニーパターンに関する解析を行った。1. Geitlerinemaのコロニーパターンダイナミクスの解析: Geitlerinema sp.は安定な軌道を作りながら,渦状の特徴的なコロニーパターンを形成する。私たちはこのパターン形成ダイナミクスの定量的な解析を行っているが,spontaneous mutantと思われる形態異常株を分離した。この株はより流動的なコロニーパターンを描き,軌道安定性が相対的に低い。そこで,この株における運動能や軌道安定性の定量的な解析を開始した。現在までに,フィラメントの長さと速度や曲率の相関に標準株と顕著な差異が認められたほか,寒天濃度を変化させた場合の形状変化にも大きな違いが認められた。この種では,ゲノム解析は行われていないため,次世代シーケンサーを用いたde novoシーケンシングを念頭に,ゲノムDNAの抽出を試みつつある。また,セルオートマトンモデルを用いた数理モデルおよび,バネで質点間を連結した力学系モデルの構築を進め,標準株の挙動をかなりの程度再現するシミュレーションを実現しつつある。2.Pseudanabaenaのコロニーパターンダイナミクスの解析: Pseudanabeanaは円盤状および彗星状の特徴的なコロニーを呈する。従来は二次元的なパターンの解析を行ってきたが,共焦点顕微鏡を用いて三次元的なフィラメントの積み重なりの動態を解析することで,移動するコロニーのどこに力がかかっているのかを解析した。また,予備的な三次元解析から,上層部のフィラメントは下層部に比べて相対的に移動度が低く,主として下層部の尾部が駆動力を生じているのではないかと推測された。前年度に引き続き,GeitlerinemaとPseudanabaenaの二種類のシアノバクテリアのコロニーパターンに関する解析を行った。1.Geitlerinemaのコロニーパターンダイナミクスの解析: Geitlerinema sp.に特有な,安定な軌道を伴う渦状コロニーパターン形成に関して,前年度の成果をもとに主としてシミュレーションによる解析と,ゲノムDNA解析を行った。前者については,セルオートマトンを用い,Vicsekモデルを改変したシミュレーションにより,以前から提案してた軌道安定性を伴うコロニーパターン形成モデルを用いて現実のパターンの一部が再現できることを示した。また,共同研究により,次世代シーケンサーを用いたde novoシーケンシングを行った。その際,前年度までに分離していた,コロニーパターン形成変異株のゲノムDNAも解読し,変異箇所の同定を試みた。その結果,いくつかの遺伝子の塩基配列に変異が見つかった。定量的な顕微鏡観察から得られたパラメータをもとに,数理モデルを作成し,基本的な三つのコロニーパターン(束状,円盤状,彗星状)の形成と遷移のダイナミクスの一部を表現することに成功した(高松早大教授との共同研究)。また,世代シーケンサーを用いたde novoシーケンシングを行った。まだ,いくつかのギャップ配列があり,完全長決定には至っていない。前年度までに分離していた,Pseudanabaneaの個体長変異株のゲノムDNAも解読し,変異箇所の同定を試みた。微生物学ゲノム解析に関してはやや遅れているが,定量的な動態解析と数理モデルを用いたシミュレーション解析は順調に進んでいる。また,変異株を用いた解析にも新たな展開が見られ,今後に期待できる引き続き上記の解析を行っていく。特にDNAの抽出とゲノム解析に注力する。Pseudanabaenaについては,通常の標準株(ILC 545株)は200細胞以上が連結した長いフィラメントに成長するが,私たちは10細胞程度の短い長さを示すspontaneous mutant ILC580株を分離しており,その解析を開始する。この株では円盤状おおび彗星状のコロニーを形成しづらく,いわゆるEdenパターンのコロニーを生じる。この差が純粋に長さに起因するのかについて検討を行う。次世代シーケンサーを用いたゲノム解析の予算を予定していたが,DNA抽出法が最適化できておらず,遅れが生じたため,次年度以降に繰り越すこととした上記の実験を繰り越し,次年度に行うこととした
サブナノモーションメカニズムの研究

サブナノメートルの精度・分解能で数百mm立方以上の空間を駆動できる,高速・多自由度メカニズムを実現することを目標として,以下の基礎的な研究を実施した.(1)サブナノモーションメカニズムの制御(SNMの制御)空気静圧ねじ,及び,空気案内からなる位置決めシステムに対して,高精度位置決めを行うための制御方法に関して検討し,PID及びGAにより設計したコントローラで,ナノメートルの分解能の位置決めを実現した.また,2慣性系の回転機構に対して,高精度な角度位置決めを実現するため,機構の標準規範軌跡をもとにコントローラを簡易的に生成する方法を提案し,実験によりその有効性を確認した.(2)サブナノモーションメカニズムの駆動(SNMの駆動)光誘起磁性材料という新しい材料に着目して,MEMS技術を利用したマイクロアクチュエータの試作を試みた.具体的には,光誘起磁性現象を利用した新しいマイクロアクチュエータの提案,簡単な片持ち梁式アクチュエータの試作,その駆動方法の検討し,数μmの光による駆動を実現した.(3)サブナノモーションメカニズムの案内・軸受(SNMの案内・軸受)ラジアル磁気軸受の高速・高精度化を目標に研究を推進した.具体的には,試作ラジアル磁気軸受の形状中心,慣性中心での高精度回転法の検討を行い,モータの電磁加振力を高調波成分まで抑制可能な新たな繰り返し制御を提案し,5400rpmで30nmの回転精度を実現した.サブナノメートルの精度・分解能で数百mm立方以上の空間を駆動できる,高速・多自由度メカニズムを実現することを目標として,以下の基礎的な研究を実施した.(1)サブナノモーションメカニズムの制御(SNMの制御)空気静圧ねじ,及び,空気案内からなる位置決めシステムに対して,高精度位置決めを行うための制御方法に関して検討し,PID及びGAにより設計したコントローラで,ナノメートルの分解能の位置決めを実現した.また,2慣性系の回転機構に対して,高精度な角度位置決めを実現するため,機構の標準規範軌跡をもとにコントローラを簡易的に生成する方法を提案し,実験によりその有効性を確認した.(2)サブナノモーションメカニズムの駆動(SNMの駆動)光誘起磁性材料という新しい材料に着目して,MEMS技術を利用したマイクロアクチュエータの試作を試みた.具体的には,光誘起磁性現象を利用した新しいマイクロアクチュエータの提案,簡単な片持ち梁式アクチュエータの試作,その駆動方法の検討し,数μmの光による駆動を実現した.(3)サブナノモーションメカニズムの案内・軸受(SNMの案内・軸受)ラジアル磁気軸受の高速・高精度化を目標に研究を推進した.具体的には,試作ラジアル磁気軸受の形状中心,慣性中心での高精度回転法の検討を行い,モータの電磁加振力を高調波成分まで抑制可能な新たな繰り返し制御を提案し,5400rpmで30nmの回転精度を実現した.本研究では,サブナノメートルの精度・分解能で,数百mm立方以上の空間を駆動できる,最速・多自由度メカニズム(SUM)を実現することを目的とし,以下を行う.(1)SNMの制御:機構サブナノ領域に見られる非線形特性を積極的に利用するとともに,サブナノ領域からミリメートル領域を複合した高速・高精度モーション制御,特に位置決め精度を研究する.(2)SNMの駆動:サブナノモーションメカニズム用微動アクチュエータとして,MEMS技術を利用した小型・軽量,高速・高精度アクチュエータの実現を目指す.(3)SNMの案内・軸受:非接触案内・軸受により,運動時の摩擦を排除し,超精密,低発熱,高速,多自由度駆動を実現する。以上の研究に対して,本年度行った研究内容と結果は以下の通りである.(1)SNMの制御:空気ねじと静圧空気案内を用いた高精度位置決め機構に対して,微動領域のダイナミックスを記述したマイクロモデルと粗動領域を記述したマクロモデルを提案し,そのモデルに基づき,GAアルゴリズムを用いた高精度位置決めコントローラの自動生成を検討した.また,回転機構に対して,モデルを用いることなく簡易的にコントロールパラメータの値が決定可能な制御法を提案,確認した。(2)SNMの駆動:マイクロマシン用アクチュエータ機能性材料として,光誘起磁性薄膜と,磁気形状記憶合金薄膜に着目し,その薄膜の試作を進めた.光誘起磁性薄膜に関しては,基板となるGaAsウェハから,MEMSプロセスを用いてサブミリオーダの微細梁を製作することに成功した.また,磁気形状記憶合金薄膜として,NiMnGa合金に着目し,そのマグネトロンスパッタによる薄膜の製作,および,その熱処理方法に関して検討を行い,十分な強度を有する薄膜の製作に成功した.(3)SNMの案内・軸受:摩擦・摩耗を排除を目的に,高精度に磁気軸受の制御方法に関して検討した.本年度は,特に,誘導モータで回転時に発生する周期的外乱力を抑圧する新しい繰り返しコントローラを提案し,その有効性に関して,実機を用いて確認した.本研究では,サブナノメートルの精度・分解能で数百立方以上の空間を駆動できる,高速・多自由度メカニズム(SNM)を実現することを目的とし,以下を行う.(1) SNMの制御:機構のサブナノ領域に見られる非線形特性を積極的に利用するとともに,サブナノ領域からミリメートル領域を複合した高速・高精度モーション制御,特に,位置決め精度を研究する.(2) SNMの駆動:サブナノモーションメカニズム用駆動微動アクチュエータとして,MEMS技術を利用した小型,軽量,高速・高精度アクチュエータの実現を目指す.(3) SNMの案内・

軸受:非接触案内・軸受により,運動時の摩擦を排除し,超精密,低発熱,高速,多自由度駆動を実現する.以上の研究に対して,H14年度に行った研究内容と結果は以下の通りである.(1) SNMの制御:H13年度に引き続き,空気ねじ,静圧空気案内,DCモータを用いた高精度位置決め機構に対して,精密位置決めのためのコントローラ設計を検討した.PIDや簡単な極配置を行うコントローラでも,十分ゲインを高く設計できれば,摩擦のあるシステムでも高精度な位置決めが可能なことを明らかにした.(2) SNMの駆動:MBEにより成膜されたGaAs-Fe薄膜から,MEMS技術によりマイクロ梁を製作し,高磁場環境において,光の有無により梁の駆動が可能なことを世界で初めて実証した.(3) SNMの案内・軸受:昨年度に引き続き高精度磁気軸受の制御方法に関して検討した.本年度は,誘導モータの周期的な外乱力を減少させる方法を中心に検討し,回転数5400rmpにおいて,30nmクラスの回転精度が実現可能なことを明らかにした.
液体金属の燃焼特性と火災抑制に関する基礎実験

Na,Liは有用な冷却材であるが高温で空気中に漏洩すると発火し重大な事故になる。そこで燃焼状態と火災抑制について知識を得るため、少量のナトリウムとリチウムの燃焼実験を行った。I.ナトリウム燃焼ナトリウムの燃焼は非常に高温(750度以上)で酸化ナトリウムや過酸化ナトリウムなどのエアロゾルが多量に発生する。燃焼時にナトリウムは液体となるために流動性が良く、少しの燃焼床の傾きによって燃焼表面が広がりより激しい燃焼となる。実験はナトリウム50gをパンに置き、発火後ヒーターを切り自己燃焼させた。1.大気中自然燃焼:200度で固体表面を覆っていた酸化膜が破れ溶融ナトリウムが流れ出て250400度で発火する。平均760度で燃焼し最高温度は790度になった。2.大気流入抑制燃焼:燃焼室開放面積の1.5%の開口率で新鮮な空気が流入するために消火せずゆっくりと最後まで燃えた。3.大気成分調節燃焼:5%酸素濃度では消火しない。4.窒素ガス消火:窒素ガスを燃焼室に充分に満すと消火する。窒素ガス注入停止後、鎮火したナトリウムの温度が250度以下であれば新鮮な空気が入っても再燃焼は起こらない。5.液体窒素消火:液体窒素を注入すると一気に温度が低下し、燃焼室が窒素で充満すると火災は収まる。有効な消火法である。II.リチウム燃焼リチウムは常温で比較的丸い形状では水中に投げ入れてもナトリウムのような爆発的な反応はしない。表面が泡立つ程度である。しかし薄い箔になると時には激しい爆発を伴った反応を起こす。ナトリウムの様に砂では窒息消火は出来ない、かえって火勢を強める。1.大気中自然燃焼:発火温度は450度以上であり、火勢は短時間で強まる。1150度の高温になり燃焼容器のステンレス鋼を腐食させる。燃焼残留物は灰色のかびの胞子状となり膨らむ。2.窒素ガス反応:リチウム温度は約700度でほぼ一定になりリチウム-窒素ガスの反応が持続している。発生する反応ガスが少ないので比較的静かな溶融面が観測される。消火はできない。3.アルゴンガス消火:アルゴンガス注入後、火勢は一気に縮小し温度も低下していった。消火は出来る。有効な消火法である。消火はできない。消火は出来る。ナトリウムの燃焼は非常に高温(約760°C)な上に酸化ナトリウムや過酸化ナトリウムなどのエアロゾルが多量に発生し高熱と有毒ガスに加え視界不良の状態を伴って激しく火焔をあげる。また燃焼時はナトリウムは液体となる(融点97.8°C)。そのために流動性が高く少しの燃焼床の勾配によって燃焼表面が広がりより激しい燃焼となる。ただし、燃焼生成物は固化温度が高く液状ナトリウムの流動拡散を妨げる。実験は燃焼皿の上にナトリウム50gを置き、下部よりヒーターで加熱して点火する。点火後ヒーターを切り自己燃焼させる。自然対流による新鮮な空気の補給を制限したり、酸素濃度や絶対温度を制御した空気を送入して燃焼の状態を測定、観察した。1.大気中自然燃焼: 200°Cで固体表面を覆っていた酸化膜が破れ溶融ナトリウムが流れ出て250400°で発火する。