hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞増殖におけるホスファチジルコリン代謝の亢進とその異常

ホスファチジルコリンはイノシトールリン脂質とともにシグナル伝達、細胞増殖に深くかかわっている。本研究では細胞増殖におけるホスファチジルコリン代謝の役割を解明するためホスファチジルコリン代謝にかかわるホスホリパーゼの精製と性状の解析、cDNAクローニングに焦点を絞り研究を行った。1.増殖シグナル経路において中心的な役割を果たすとされるホスホリパーゼDをブタ肺ミクロームから可溶化し、カラムクロマトグラフィーの組み合わせにより2,200倍精製し、分子量190,000の均一な酵素標品を得ることに成功した。2.リゾホスホリパーゼをラット肝臓、および胃粘膜から均一にまで精製し、前者からは24kd、60kd、後者からは22kd、23kdのそれぞれ2つのアイソザイムを得ることができた。肝臓の60kd酵素は水解活性のほかにアシル基転移活性を有していた。いずれの酵素もホスファチジン酸、リゾホスファチジン酸により阻害を受けることが判明し、リゾホスホリパーゼがシグナル伝達に関係していることが示された。さらに肝臓の24kd酵素と胃粘膜の22kd、23kd酵素については抗体を得ることができた。ウエスタン分析により肝24kd酵素と胃22kd酵素は免疫学的に交叉するが、肝60kd、胃23kdは免疫学的に区別できることが判明した。肝臓24kd酵素については抗体を用いてλgt11ライブラリーからcDNAクローニングを行ない、塩基配列を決定した。精製酵素の部分アミノ酸配列を2ヶ所決定したところ、それらは塩基配列とよく対応し、得られたcDNAクローンがリゾホスホリパーゼをコードするものであることが証明された。今年度は細胞増殖におけるホスファチジルコリン代謝の役割を解明するため代謝酵素の精製、性状の解析、cDNAクローニングを行なった。1.増殖シグナル経路において中心的な役割を果たすとされるホスホリパーゼDをブタ肺ミクロソームから可溶化し、1200倍まで精製することに成功し、完全精製への道を開いた。2.ホスホリパーゼA_2経路の酵素リゾホスホリパーゼをラット肝臓、およびブタ胃粘膜から均一にまで精製した。前者からは24kd、60kd、後者からは22kd、23kdのアイソザイムが得られた。肝臓60kd酵素は水解活性のほかにアシル基転移活性を有していた。肝臓24kd酵素、胃22、23kd酵素については抗体が得られた。ウエスタン分析により、肝24kd酵素と胃22kd酵素は免疫学的に交叉するが、肝60kd、胃23kdは免疫学的に区別できることが判明した。肝臓24kd酵素については部分アミノ酸配列の情報も得られたのでcDNAクローニングを行ない、すでにポジティブクローンを得ている。3.ラット脳、肝臓には少なくとも調節機構の異なる2つのコリンキナーゼアイソザイムが存在することを明らかにし、それぞれを精製した。酵母変異株にヒトグリオーマcDNAライブラリーを導入し、ヒトコリンキナーゼcDNAをクローニングすることに成功した。今年度は細胞増殖におけるホスファチジルコリン代謝の役割を解明するため酵素の精製と性状の解析、cDNAクローニングを行なった。1.増殖シグナル経路において中心的な役割を果たすとされるホスホ

リパーゼDをブタ肺ミクロソームから可溶化し、カラムクロマトグラフィーの組み合わせにより2,200倍精製し、分子量190,000の均一な酵素標品を得ることに成功した。2.リゾホスホリパーゼをラット肝臓、およびブタ胃粘膜から均一にまで精製し、前者からは24kd、60kd、後者からは22kd、23kdのそれぞれ2つのアイソザイムを得ることができた。肝臓60kd酵素は水解活性のほかにアシル基転移活性を有していた。いずれの酵素もホスファチジン酸、リゾホスファチジン酸により阻害を受けることが判明し、リゾホスホリパーゼがシグナル伝達に関係していることが示された。肝臓の24kd酵素、胃粘膜の22kd、23kd酵素については抗体を得ることができた。ウエスタン分析により、肝24kd酵素と胃22kd酵素は免疫学的に交叉するが、肝60kd、胃23kdは免疫学的に区別できることが判明した。肝臓24kd酵素については抗体を用いてλgt11ライブラリーからcDNAクローニングを行い。塩基配列を決定した。精製酵素の部分アミノ酸配列を2ヶ所決定したところ、それらはcDNAの塩基配列によく対応し、得られたcDNAクローニングをコードするものであることが証明された。
膵癌遠隔転移における間葉系幹細胞(MSC)の役割の解明とその臨床的意義の検討

膵星細胞に関する今までの研究を基盤に、膵癌のEMT誘導に伴う新規浸潤メカニズムを明らかにするべく研究を行った。まず、膵癌細胞によるECM成分の細胞内取り込みと分解に関わる新規分子を同定した。コラーゲンでコーティングした蛍光ビーズを用いて、培養細胞によるコラーゲン取り込み能を評価した。予想通り、間葉系細胞である膵星細胞は高いコラーゲン取り込み機能を有していたが、その一方で、膵癌細胞もコラーゲンを細胞内に取り込むことをタイムラプス顕微鏡観察、共焦点顕微鏡観察により明らかにした。この取り込み機能に関わる分子を同定するためコラーゲン内包膵癌細胞の分取を試みたが、ビーズを内包した細胞の電気的選択の限界により分取に成功していない。コラーゲン取り込み受容体と報告のあるα3β1-integrin、Endo180をターゲットにノックダウン実験を行ったところ、Endo180依存性に膵癌細胞株がコラーゲンを取り込むことが明らかとなった。次に、膵癌細胞のEMTと細胞内基質分解機構との関係について解明した。我々はTGF-β1を用いたEMT誘導モデルを確立し、膵癌細胞株2種(SUIT-2、KP-2)におけるEMTマーカーの発現変化を確認した。膵癌細胞株はEMTの誘導によりコラーゲンの取り込み機能が亢進することをフローサイトメトリーによる細胞内コラーゲン定量測定により明らかとなった。コラーゲン取り込みレセプターであるEndo180はEMTにより発現が亢進することもmRNAレベル並びに蛋白レベルで明らかとなった。蛍光分子複合コラーゲンを利用することで、コラーゲンの細胞内取り込みを起こした細胞を分取することを実現させ、マイクロアレイによりECM取り込みに関わる新規分子の同定を進めたい。また、取り込み受容体だけでなく細胞内分解機構と膵癌進展の関係についても明らかにする。今回同定された基質クリアランス機能のメカニズムが、膵癌進展にどのような影響を持つかに関してもin vitro、in vivoの実験を通して明らかにしていく必要があると考えられる。間葉系幹細胞マーカーを発現する膵星細胞が間接共培養下で膵癌細胞株の浸潤を促進し、マウス皮下腫瘍モデルで腫瘍の増大を促進することはすでに発見しており、平成23年度はその研究をさらに進め、マウス膵同所移植モデルにおいて特異的膵星細胞が膵癌細胞の浸潤を促進していることを発見した。これは間葉系幹細胞(MSC)が膵癌遠隔転移の初期のステップに影響を及ぼしていることを示唆しており非常に興味深い。また新たに、この特異的膵星細胞が膵癌細胞株との共培養下で約1.5倍に割合が増えることをつきとめ、これにより膵癌細胞が何らかの因子を介して自己の浸潤・転移に都合のいいように周囲微小環境を構築している可能性が示唆された。間接共培養下でこれは免疫化学組織染色検査で見られた、膵癌細胞の周囲に主に特異的膵星細胞が存在している所見と合致しており、間質標的治療の可能性を広げるものと考えられる。一方で、同定した特異的膵星細胞はMMP3の分泌が豊富でこれが膵癌の浸潤促進に関与しているとみられていたが、分泌型MMP3により膵癌細胞株のEMTを誘導することはできなかった。上記の結果を複数の膵がん患者由来の間葉系幹細胞を用いて解析・確認し、上記現象は膵癌間質細胞において普遍的事実であることを証明した。現在は、今回特定できた表面抗原の他にもCD90、CD271、CD280など間葉系、神経系マーカーを対象に、膵癌遠隔転移に強く影響を与える間葉系幹細胞のマーカーとなる分子を同定するため表面抗原解析、ソーティングによる分取後の細胞機能解析を進めている。MMP3が膵癌の浸潤転移に関与していると考えられたが、実験によって分泌型MMP3による膵癌細胞株のEMTを誘導することができなかったため、他の間葉系、神経マーカーを対象に特定しないといけない。

この分子を特定するのに時間がかかるため今回の研究はやや遅れている。今回特定できなかった膵癌遠隔転移に強く影響を与える間葉系幹細胞マーカーとなる分子を早期に同定し、次のステップとして間葉系幹細胞による血管新生誘導作用の検討を行う。新生血管誘導のメカニズムを、NOGマウス共移植モデルを用いて解明し、また、血管内皮細胞と間葉系幹細胞の相互作用を、正常ヒト膀帯静脈内皮細胞を用いて直接・関節共培養、マウス共移植モデルなどにより解明する。最後のステップとしては癌細胞と間葉系幹細胞(ニッチ)の相互作用を特異的に標的とした治療法を開発する。蛍光分子複合コラーゲンを利用することで、コラーゲンの細胞内取り込みを起こした細胞を分取することを実現させ、マイクロアレイによりECM取り込みに関わる新規分子の同定を進めたい。また、取り込み受容体だけでなく細胞内分解機構と膵癌進展の関係についても明らかにする。今回同定された基質クリアランス機能のメカニズムが、膵癌進展にどのような影響を持つかに関してもin vitro、in vivoの実験を通して明らかにしていく必要があると考えられる。
推移からみた都市住民の健康指標の実態に関する研究

1984年から1989年までの6年間に,大阪府S市の基本健康診査を受診した者で,40歳から69歳までの者の実人数は,男1,237人,女3,022人,総数4,259人(延ベ人数男2,643人,女7,404人,総数10,047人)であった。これらの健康診査を受診した者の検査結果について,大阪府S市では,1984年以来,すベてのデータが記録保管されている。このうち,高血圧の治療中であった者,および何らかの不明データのあった者を除いて,男1,1124人,女2,782人,総数3,906人(延べ人数男2,262人,女6,541人,総数8,803人)の診査結果をもとに,本研究は実施したものである。本研究は,血圧値と肝機能検査値との関連について,横断研究,縦断研究,重回帰分析の各面から解析を行い,広く健康指標としての血圧値の意義を明らかにすることを目的として,実施したものである。研究の結果,以下の結果が得られた。1) GOT値,GPT値が高い区分に属する者ほど収縮期血圧値が高く,年齢,肥満度,飲酒状況,喫煙状況の補正を行っても,有意の関連が認められた。2)重回帰分析においても,収縮期血圧値とGOT値との間に有意の関連が認められた。3)健診を連続して受診している者について,GOT値,GPT値区分がより高い区分に移行した者の収縮期血圧値には有意の上昇,より低い区分に移動した者の収縮期血圧値には有意の下降が認められた。以上の結果は,血圧と肝機能の間には一定の有意の関連があることを強く示唆しており,都市住民の健康管理における指標としての血圧値の新たな意義が示されたといえる。1.目的:健康診査における血圧検査、および血液検査の結果をもとに、血圧値と各血液検査値との関連について分析を行い、健康指標としての血圧値の意義を明らかにする。2.対象と方法:本年度は、研究の初年度としてデ-タの確保、および断面の実験をもとに分析を行った。対象者は、昭和59年から平成元年の間に健康診査を受けた40ー69歳の者で、男2262人、女6541人であった。分析を行った血液検査項目は、血清総コレステロ-ル、中性脂肪、GOT、GPT、血糖値、尿酸値、ヘモグロピンである。これらの検査値について、それぞれ通常値群、やや高値群、高値群の3つのグル-プに区分し、それぞれのグル-プにおける血圧値を算出した。なお多変量解析に当たっては、年齢、BMI、喫煙暦、飲酒暦によって補正を行った。3.結果:1)対象の平均年齢は男が53.2歳、女が50.2歳で、平均の最高血圧はそれぞれ133.8mmHg、および127.6mmHgであった。2)平均血圧値は、男女ともに、各検査値の3つのグル-プにおいて、より高値のグル-プほど高い傾向がみられ、この分布は分散分析において有意であった。また共分散分析においても、男の総コレステロ-ル、および血糖値を除いく、7つの検査値について同じく有意の傾向がみられた。3)多変量解析においては、男においては、総コレストロ-ル、GOT、ヘモグロビン、女の尿酸値を除く全ての項目について、血圧値の有意の関連を有することが示された。とくに男のGOTについて強い関連がみられた。

4.考察:以上の結果は、血圧値が各検査値と一定の関連を有しており、このことは血圧値が健康の総合的な指標であることを示唆している。1984年から1989年までの6年間に、大阪府S市の基本健康診査を受診した者で、40歳から69歳までの者の実人数は、男1,237人、女3,022人、総数4,259人(延べ人数男2,643人、女7,404人、総数10,047人)であった。これらの健康診査を受診した者の検査結果について、大阪府S市では、1984年以来、すべてのデータが記録保管されている。このうち、高血圧の治療中であった者、および何らかの不明データのあった者を除いて、男1,124人、女2,782人、総数3,906人(延べ人数男2,262人、女6,541人、総数8,803人)の診査結果をもとに、本研究は実施したものである。本研究は、血圧値と肝機能検査値との関連について、横断研究、縦断研究、重回帰分析の各面から解析を行い、広く健康指標としての血圧値の意義を明らかにすることを目的として、実施したものである。研究の結果、以下の結果が得られた。1)GOT値、GPT値が高い区分に属する者ほど収縮期血圧値が高く、年齢、肥満度、飲酒状況、喫煙状況の補正を行っても、有意の関連が認められた。2)重回帰分析においても、収縮期血圧値とGOT値との間に有意の関連が認められた。3)健診を連続して受診している者について、GOT値、GPT値区分がより高い区分に移行した者の収縮期血圧値には有意の上昇、より低い区分に移動した者の収縮期血圧値には有意の下降が認められた。以上の結果は、血圧と肝機能の間には一定の有意の関連があることを強く示唆しており、都市住民の健康管理における指標としての血圧値の新たな意義が示されたといえる。
上皮成長因子様ドメインに特徴的な新規翻訳後修飾の同定と修飾機構の解析

上皮増殖因子(EGF)ドメインはユニークなO-結合型糖鎖による翻訳後修飾を受ける。EGFドメイン上のO-型糖鎖として知られるO-フコースやO-グルコースは、多くの血漿糖タンパク質やシグナリング分子に見出されており、とりわけNotchシグナリング経路における生物学的機能がこれまでに示されてきた。本研究課題において、EGFドメインにおける新規の糖鎖修飾としてO-GlcNAcを発見した。また、この修飾が、ショウジョウバエNotch受容体のEGFドメインにおける5番目と6番目のシステイン残基の間にある、保存されたSer/Thr残基に起こることを見出した。さらに、細胞外のO-GlcNAc修飾に関わる責任遺伝子Eogtを単離した。今後、Eogtの遺伝子機能を探ることで、細胞外領域におけるO-GlcNAc修飾の生物学的役割が明らかになることが期待された。Notch受容体の上皮成長因子(EGF)ドメイン上には、特異的なO-結合型糖鎖が存在しており、その機能に重要な役割を果たしている。これまでの研究で、O-結合型糖鎖の1つして、O-N-アセチルグルコサミン(O-GlcNAc)修飾という新規の翻訳後修飾をショウジョウバエS2培養細胞において同定し、新規糖転移酵素E-OGTがその修飾に関与する可能性が示唆された。そこで、本研究課題においては、細胞外におけるO-GlcNAc修飾が進化的に保存された翻訳後修飾であるか検討するために、哺乳動物培養細胞を用いて発現させたNotch受容体の細胞外ドメインのO-GlcNAc修飾の同定を試みた。特異抗体を用いた解析結果、ショウジョウバエ同様、O-GlcNAc抗体との反応性が確認された。しかしながら、単糖ではなく、オリゴ糖としてO-GlcNAc型糖鎖が存在する可能性も十分考えられるため、引き続き検討している。また、E-OGTをHEK293細胞にトランスフェクトし、タグを用いて組み換えタンパク質を精製した。過去に報告したアッセイ条件を用いて、E-OGTの酵素活性をNotch受容体由来の20番目のEGFドメイン(EGF20)を受容基質として用いて測定したところ、UDP-GlcNAcに特異的な酵素活性を示した。今後、様々な糖供与体やEGF20以外の異なるEGFドメインを用いた基質特異性の解析や、酵素反応産物の解析を進めていく予定である。Notch受容体の上皮成長因子(EGF)ドメイン上には、特異的なO-結合型糖鎖が存在しており、機能的に重要な役割を果たしている。前年度までの研究で、新規の0-結合型糖鎖修飾として、O-N-アセチルグルコサミン(O-GlcNAc)修飾をショウジョウバエS2培養細胞において同定することに成功し、新規O-GlcNAc転移酵素(EOGT)がその修飾に関与する可能性を示唆するデータを得ていた。そこで、本年度は、EOGTを、S2培養細胞に遺伝子導入後、膜画分を調製し、in vitroのO-GlcNAc転移アッセイを行なった。その結果、フォールディングを受けたEGFドメイン特異的なO-GlcNAc転移活性の確認が検出できた。また、EOGTの酵素活性には2価カチオンを要求することが明らかになった。さらに、ショウジョウバエのEOGTのアミノ酸配列を元にして、マウスやヒトなどの哺乳動物ホモログを同定し、マウスEOGTの酵素活性の検出することに成功した。さらに、マウスEOGTは、ショウジョウバエEOGTとほぼ同様な酵素活性を示すことを明らかにした。さらに、細胞内のO-GlcNAc修飾に関わる糖転移酵素であるOGTのRNAiによる発現抑制の結果、細胞外O-GlcNAc修飾は、OGT非依存的に起きることが明らかになった。また、OFUT1、Rumi、FringeのRNAiによる発現抑制の結果、これらのEGFドメイン特異的に作用する糖転移酵素も、細胞外O-GlcNAc修飾には関与しないことが明らかになった。以上の結果より、細胞外のO-GlcNAc修飾はEOGT依存的な新たな修飾機構に依存すること、そして、EOGTのO-GlcNAc転移酵素活性はショウジョウバエから哺乳動物まで、進化的に保存されていることが明らかになった。
最適空間を有する細胞基盤に反重力刺激を加えた幹細胞培養法の開発

各種の3次元培養法は、細胞基盤の体積が増すほど循環が不足するので、動力学的要素が必要となる。我々は最も単純に重力を力学刺激として応用する目的で培養皿を反転する反重力法を考案しその装置を発明した。本装置内によれば市販35 mm培養皿上で細胞を通常の正重力方向とそれを反転した反重力方向とで、形態学的、生化学的に比較分析できる。また、あらゆる3次元細胞基盤にも適用できる。該当年度では、骨原細胞MC-3T3 E1およびがん細胞MG63を用いた。その結果、反重力下では形態的な特性あるパターン形成のみならず、アクチンおよび、コラーゲンがRNAレベルで、正重力下の1020倍以上に増大することを確認できた。【目的】現在、細胞培養法はより生体に近い3次元培養が求められているが、3次元細胞支持体は体積が増すほど培地の循環が不足する。そこで動力学的要素の付加が必要になり、我々は力学的刺激として重力の効果を選び最も単純な重力の応用法すなわち細胞接着平面を180度反転し細胞側から重力を作用させる装置(反重力装置と呼ぶ)を開発した。本研究は各種の細胞を用いての反重力装置の性能の実証を目的とする。【実験方法】反重力装置とは、細胞を市販培養皿に播種定着後本装置内に導入し、通常の重力方向とそれを反転した反重力方向とに配置して培養できる装置である。本装置には回転能力を与えてあり培地の還流は十分でため、細胞皿以外にもあらゆる3次元細胞支持体に対応できる。本年度は前年度に続き、骨原細胞MC-3T3 E1と、がん細胞MG63を通常の培養皿を用いて、正重力と反重力下で比較すると共に、3次元細胞支持体として、チタンウエブ(線径50ミクロンのチタン微細線維から成る立体的な不織布、以下TWと略す)を本装置に導入して1/4反復回転させ、静置状態と比較した。【予想外の発見とその重要性】反重力培養した細胞の特徴は、RNAレベルアクチン量が20倍以上に増加し、細胞群が立体的に列をなして増殖し「堤防」と特徴的な「池」を形成すること、線維も方向が堤防と池に沿って発達する現象である。正重力下では、以上のような傾向は微弱である。一方、TW内の骨芽細胞は、1/4反復回転重力下では、コラーゲン産生量が静止状態に比べて3倍以上に上昇した。この機構を追求するため、TWと蛋白との反応を分析した結果、リン酸を含む蛋白一般がチタンと結合するという極めて重要な現象を発見した。とくに骨の特徴的成分であるリン蛋白がチタンに結合し、しかも骨リン蛋白をコートしたTWをラット頭骸骨に埋植すると、非コート対照よりも遥かに高い骨量を形成した。【目的】現在、より生体条件に近い3次元培養法と同時に3次元細胞支持体は体積が増すほど培地循環が不足するので動力学的要素が必要になっている。我々は力学的刺激として最も単純明快な重力の応用、すなわち細胞接着平面を180度反転し細胞側から重力を作用させる装置(反重力装置と呼ぶ)を開発した。本研究は各種の細胞を用いての反重力の効果の実証を目的とする。【実験方法】反重力装置とは、細胞を市販培養皿に播種し定着後、本装置内に導入し通常の正重力方向とそれを反転した反重力方向とに配置して培養できる装置である。さらに回転能力もあり培地を還流できる。その結果、平板培養皿以外に各種の3次元細胞支持体に対応できる。本研究では骨原細胞MC3T3-E1、がん細胞MG63、さらにマウスES細胞を用いて、正重力と反重力下で比較すると共に、3次元細胞支持体として、チタンウエブ(線径50ミクロンのチタン微細線維から成る立体的なチタン不織布、以下TWと略す)を本装置に導入して1/4反復回転させ、静置状態と比較した。【反重力効果の発見とその重要性】反重力培養したMC3T3-E1は、アクチンおよびコラーゲンのRNA量はが、正重力下よりも数倍以上に増加した。MG63でも同様であった。ES細胞では播種1週間後既に、反重力下では正重力下よりもコラーゲン合成が増大した。一般に反重力の効果は分化を促進すると考えられる。一方、TW内のMC3T3-E1は、1/4反復回転重力下では、コラーゲン産生量が静止状態に比べて3倍以上に上昇した。この機構を追求するため、TWと蛋白との反応を追求した結果、骨のリン酸蛋白が一般にチタンと結合するという極めて顕著な現象を見出した。のみならず骨のチタン結合蛋白をコートしたTWは、非コート対照の100倍以上の初期骨形成をもたらした。以上の結果は何故チタンが生きた骨に結合するかの謎に解答を与えている。

その結果、反重力下では形態的な特性あるパターン形成のみならず、アクチンおよび、コラーゲンがRNAレベルで、正重力下の1020倍以上に増大することを確認できた。【研究の目的】細胞培養法は、従来の平板法に加え生体により近い「3次元培養法」へと進んでいる(Nature 424: 870-872, 2003)。我々は各種の3次元培養法を試みてきたが、この方法は3次元マトリックス(ECM)の体積が増すほど循環が不足するので、同時に動力学的要素の考慮が必要である。一方、細胞が受ける普遍的な力学的刺激である重力の効果は殆ど言及されていない。宇宙空間での無重力下の研究や、微小重力装置による研究などがあるが、最も単純に重力効果を知る方法、すなわち細胞接着平面を反転し、細胞側から重力を作用させる方法(反重力法)に関しては研究が進んでいない。我々はその原因は利用可能な装置が得がたいためと考えだれもが利用できる「久保木式反重力装置」を製作した。【装置の特徴】本装置内によれば市販35 mmディッシュに播種・定着した細胞をディシュごと導入し、通常の正重力方向とそれを反転した反重力方向とで、形態学的、生化学的に比較分析できる。本装置は回転による還流効果を与え得るので、あらゆる種類の3次元ECMに適用できる。該当年度では、骨原細胞MC-3T3 E1およびがん細胞MG63を播種しディッシュの半数の反重力下、半数を正位置にて培養し比較した。【成果とその重要性】細胞数は、反重力下では正重力下よりも増大の傾向を示した。興味深いことには、反重力下では細胞群が立体的に列をなして増殖し「うねり」を形成し、そのうねりが特徴的なリングを形成した。アクチン染色によるアクチン線維は、うねりとリングに沿って方向性をもって発達した。正重力下では、以上のような傾向は微弱であり均一に増殖するのみであった。今後、反重力効果を通して重力作用の本質を探ると同時に、本装置による反重力・動力学負荷の応用の一つは、抗がん剤等の開発において生体により近い条件で新薬の効果を測定できる点であろう。3次元支持体TWでの反重力培養に関し顕著な予想以上の成果を得た。MC3T3細胞を培養皿を用いず3次元細胞支持体であるTW内に播種し、チタンメッシュ製の保持装置に挟んで1/4(90度)交互連続回転をかけた結果、非回転の対照に比較して細胞増殖の増大のみならず、コラーゲン産生が3.2倍に増大した。この機構を追求すべくTWと蛋白との反応を分析した結果、リン酸を含む蛋白一般がチタンと結合するという画期的な現象を発見した。骨の特徴的成分であるリン蛋白もチタンに結合するので、骨リン蛋白をコートしたTWをラット頭骸骨に埋植すると、非コート対照よりも遥かに高い骨量を形成した。この発見の重要性に鑑み、TWとリン蛋白複合体の反重力効果を、期間延長して研究続行するにした。培養皿に静止状態での反重力効果は、まず形態的に認めることができた。すなわち骨原細胞MC3T3 E1細胞において、天井位置にある反重力下の細胞群(以下、天井細胞)は、列をなして盛り上がって増殖し、「堤防(bank)」を作り、その堤防状構造物が「うねり」を形成するほか、円を作り「池」の土手状の構造を形成する傾向を示した。ガン細胞MG63では「堤防」と「池」がいっそう顕著にあらわれた。これは、がん細胞が正常細胞よりも、接着能に劣ることに由来すると推定される。
冠動脈ステント留置後の新生内膜形成に及ぼす多価不飽和脂肪酸の効果

本研究の目的は未解決である冠動脈疾患に対するステント治療の再狭窄などの問題点が多価不飽和脂肪酸(EPA)の経口補給によって改善するか否かを血管内超音波法や超音波組織性状診断法などを用いて評価し検討することである。結果はスタチン単独群とスタチン・EPA併用群で血中EPA濃度は有意にEPA併用群が高い値であったが、ステント留置後の狭窄率、再狭窄の頻度、プラークエリア、プラークの組織診断などの評価項目において、EPA併用群の方がプラーク安定化として好ましい傾向を認めるものもあったが、いずれも両群間には有意な差は認められなかった。本研究で冠動脈ステントにおけるEPAの上乗せ効果は証明されなかった。本研究の目的は現在未解決である冠動脈疾患に対するステント治療の問題点(再狭窄と遅発性ステント血栓症)が、多価不飽和脂肪酸(EPA)の経口補給によって改善するか否かを血管内超音波法(IVUS)や超音波組織性状診断法(IB-IVUS)さらに光干渉断層法(OCT)を用いて評価し検討することである。冠動脈疾患に対してステント治療を行う症例を対象に脂質降下治療を開始し(ストロングスタチン群、ストロングスタチン・EPA併用群の2群を比較)、ステント留置時と慢性期における冠動脈内ならびにステント前後のプラーク・ボリューム、また新生内膜組織性状、さらにステントストラットを覆う新生内膜を評価して治療の有用性ならびに長期予後改善効果について検討した。途中経過の段階ではスタチン単独群とスタチン・EPA併用群で血中EPA濃度はそれぞれ70.5, 171.1 (μg/mL)と有意に併用群が高い値であった。しかしグレースケールIVUSの比較ではプラークエリアは2.13, 1.68 (mm2)とEPA併用群で少ない傾向ではあったが有意差はなかった。さらに組織性状診断IB-IVUSの検討でも線維成分が57.9, 55.3 (%)、脂質成分が18.3, 15.9 (%)とわずかにEPA併用群の方がプラーク安定化の点で勝る結果であったが有意差はなかった。現在は予定症例数の3分の1程度の段階であり、今後症例数を増やすことによって両者間に有意な差が現れる可能性がある。両者の差が認められた場合は冠動脈ステント治療におけるEPA治療の有効性が証明されることとなり、治療ガイドラインの転換が求められる。冠動脈疾患に対してステント治療を行う症例を対象に脂質降下治療を開始し(ストロングスタチン群、ストロングスタチン・EPA併用群の2群を比較)、ステント留置時と慢性期における冠動脈ならびにステント前後のプラークについて検討した。昨年度途中経過の段階ではスタチン単独群とスタチン・EPA併用群で血中EPA濃度はそれぞれ70.5,171.1(μg/mL)と有意に併用群が高い値であった。しかしグレースケールIVUSの比較ではプラークエリアは2.13, 1.68(mm2)とEPA併用群で少ない傾向ではあったが有意差はなかった。さらに組織性状診断IB-IVUSの検討でも線維成分が57.9, 55.3(%)、脂質成分が18.3, 15.9(%)とわずかにEPA併用群の方がプラーク安定化の点で勝る結果であったが有意差はなかった。この時点では予定症例数の3分の1程度の段階であり、本年度に症例数を増やすことによって両者間に有意な差が現れる可能性がある。両者の差が認められた場合には冠動脈ステント治療におけるEPA治療の有効性が証明されることになる。本研究の目的は現在未解決である冠動脈疾患に対するステント治療の問題点(再狭窄と遅発性ステント血栓症)が、多価不飽和脂肪酸(EPA)の経口補給によって改善するか否かを血管内超音波法(IVUS)や超音波組織性状診断法(IB-IVUS)を用いて評価し検討することである。スタチン単独群(n=32)とスタチン・EPA併用群(n=23)で血中EPA濃度はそれぞれ68.6±47.3,168.1±53.1(μg/mL)と有意に併用群が高い値であった。またEPA/AA比も0.43±0.31, 1.21±0.61と同様に有意に併用群が高い値であった。しかし%DS (定量的冠動脈造影による狭窄率)はそれぞれ22.9±28.1, 18.7±15.5であり、EPA併用群で少ない傾向ではあったが有意差はなかった。さらにグレースケールIVUSの比較でもプラークエリアは2.13±1.10, 1.75±0.95(mm2)とEPA併用群で少ない傾向ではあったが有意差はなかった。さらに組織性状診断

IB-IVUSの検討でも線維成分が57.9±8.1,54.5±9.0 (%)、わずかにEPA併用群の方がプラーク安定化の点で勝る結果であったが有意差はなかった。脂質成分については18.3±11.4,18.1±11.1(%)と両者はほぼ同等であった。プラークエリアとEPAあるいはEPA/AA血中濃度の相関も認めなかった。また組織性状診断とEPAあるいはEPA/AA血中濃度の相関も同様に認めなかった。冠動脈ステント治療に対する明らかなEPAの効果は証明できなかった。本研究の目的は未解決である冠動脈疾患に対するステント治療の再狭窄などの問題点が多価不飽和脂肪酸(EPA)の経口補給によって改善するか否かを血管内超音波法や超音波組織性状診断法などを用いて評価し検討することである。結果はスタチン単独群とスタチン・EPA併用群で血中EPA濃度は有意にEPA併用群が高い値であったが、ステント留置後の狭窄率、再狭窄の頻度、プラークエリア、プラークの組織診断などの評価項目において、EPA併用群の方がプラーク安定化として好ましい傾向を認めるものもあったが、いずれも両群間には有意な差は認められなかった。本研究で冠動脈ステントにおけるEPAの上乗せ効果は証明されなかった。予定症例数はスタチン単独群50例、スタチン・EPA併用群50例である。昨年度で予定症例数の3分の1程度であり、現在は3分の2程度である。循環器内科学現在のペースで症例の積み上げを行えば、予定症例数は達成できると考えられるが、仮説の「冠動脈ステント治療の際、ストロングスタチンにEPAを併用することで、DESにおいては再内皮化障害を改善させ、BMSにおいては新生内膜の過剰増殖を抑制し、さらにはステント前後の冠動脈に対してもプラーク安定化作用がもたらされる。」という結論を得るためにはIVUSやOCTパラメータ上での2群間の有意差がほしい。そのためには予定症例数を上回るエントリーが必要かもしれない。予定症例数はスタチン単独群50例、スタチン・EPA併用50例である。現在は予定症例数の3分の1程度の段階であり17例での解析で上記の結果であった。予想より物品が消費されなかった。現在のペースで症例の積み上げを行えば、予定症例数は達成できると考えられるが、仮説の「冠動脈ステント治療の際、ストロングスタチンにEPAを併用することで、DESにおいては再内皮化障害を改善させ、BMSにおいては新生内膜の過剰増殖を抑制し、さらにはステント前後の冠動脈に対してもプラーク安定化作用がもたらされる。」という結論を得るためにはIVUSやOCTパラメータ上で2群間の有意差が欲しい。今後は物品消費のペースが上がると考えられる。研究初年度は予想より物品が消費されなかった。2年度以降は物品消費のペースが上がると思われる。
解離断片イオンの運動量測定による内殻励起3体解離過程の研究-核運動の直接観測-

昨年度に立ち上げた位置感知型2次元検出器2枚を備えた反跳イオン運動量スペクトル直接測定装置を用いて、今年度は3原子分子の3体解離過程の研究をさらに進めるとともに、4原子分子の4体解離過程のコインシデンス測定に成功した。さらに光電子の飛行時間測定にも成功し、それを利用した電子-イオン-イオン3重コインシデンスの測定にも成果をあげた。直線3原子分子については、昨年度探求したN_2OのO1s電子のπ^*,σ^*軌道への共鳴励起の研究を発展させ、2つのN原子(端のNtと中央のN_c)を区別してπ^*(3π)軌道へ共鳴励起し、励起状態における構造変化を調べることができた。N_tを励起したときの方がN_cを励起したときよりずっと大きく結合角を曲げることを見いだし、計算した励起状態のポテンシャル曲面を用いて説明した。さらに、昨年のCO_2の場合同様、π^*励起状態のRenner-Teller効果による縮重状態の分裂も分けて観測することができた。4原子分子では、平面分子であるBF_3について、4体解離で生成するB^+,F^+,F^+,F^+の4重コインシデンス測定に成功し、それらの運動量ベクトル相関から、共鳴励起状態ではピラミッド型に変形してからオージェー過程を起こして4価イオンになり、その後クーロン爆発によって4体解離することを明らかにした。電子-イオン-イオン3重コインシデンス実験においてはCO_2のClsおよびOls電子の形状共鳴領域における光電子の分子軸に対する角度分布を求めることができた。コインシデンスするCO^+とO^+の運動量ベクトルから分子軸を決め、それらとコインシデンスする光電子の運動量ベクトルをプロットすることにより、光電子放出の異方性をエネルギーの関数として求めた。実施計画の線に沿って、今年度は位置感知型2次元検出器2枚を用いた反跳イオン運動量スペクトルの直接測定装置の立ち上げに全力を注ぎ、これを完成させるとともにそれを用いた目的の実験にもこぎ着けることができた。本装置を第3世代放射光源と組み合わせ、次の成果を得た。直線3原子分子CO_2のO1s,C1s電子および同N_2OのO1s電子のπ^*,σ^*軌道への共鳴励起によって生ずる3価イオンの3体解離過程を直接観測することに成功した。それは、同過程で生ずる3つのフラグメントイオンの飛行時間と検出器上の到達位置をコインシデンス測定し、それら3つのイオンの運動量ベクトル間の相関を求める方法で行った。各イオンの運動量ベクトル分布を表したニュートンダイアグラムから、σ^*励起におけるよりもπ^*励起におけるほうが解離直前の結合角(したがってオージェー過程が起こる直前の結合角)がずっと小さい方まで分布していることがわかった。これは本実験によってはじめて明らかにされたことである。その理由は次の如くである。π^*励起状態は電子と変角振動のカップリング(Renner-Teller効果)によって縮重が解け、直線構造が安定な状態と屈曲構造が安定な状態の二つに分かれる。この後者に励起されたものが、内殻正孔状態の寿命(数フェムト秒)内に安定構造へ向かって高速で変形し始め、その途中または平衡位置に達した後にオージェー過程とそれに続く解離を起こすためである。そして、本研究のハイライトとして、この二つのRenner-Teller状態を分けて観測することにはじめて成功した。本手法では、遷移モーメントの方向が分子面(解離面)内にあるものと面外にあるものを分けて拾い出すことが可能であるという事実によって成功した。

昨年度に立ち上げた位置感知型2次元検出器2枚を備えた反跳イオン運動量スペクトル直接測定装置を用いて、今年度は3原子分子の3体解離過程の研究をさらに進めるとともに、4原子分子の4体解離過程のコインシデンス測定に成功した。さらに光電子の飛行時間測定にも成功し、それを利用した電子-イオン-イオン3重コインシデンスの測定にも成果をあげた。直線3原子分子については、昨年度探求したN_2OのO1s電子のπ^*,σ^*軌道への共鳴励起の研究を発展させ、2つのN原子(端のN_tと中央のN_c)を区別してπ^*(3π)軌道へ共鳴励起し、励起状態における構造変化を調べることができた。N_tを励起したときの方がN_cを励起したときよりずっと大きく結合角を曲げることを見いだし、計算した励起状態のポテンシャル曲面を用いて説明した。さらに、昨年のCO_2の場合同様、π^*励起状態のRenner-Teller効果による縮重状態の分裂も分けて観測することができた。4原子分子では、平面分子であるBF_3について、4体解離で生成するB^+,F^+,F^+,F^+の4重コインシデンス測定に成功し、それらの運動量ベクトル相関から、共鳴励起状態ではピラミッド型に変形してからオージェー過程を起こして4価イオンになり、その後クーロン爆発によって4体解離することを明らかにした。電子-イオン-イオン3重コインシデンス実験においてはCO_2のC1sおよびO1s電子の形状共鳴領域における光電子の分子軸に対する角度分布を求めることができた。コインシデンスするCO^+とO^+の運動量ベクトルから分子軸を決め、それらとコインシデンスする光電子の運動量ベクトルをプロットすることにより、光電子放出の異方性をエネルギーの関数として求めた。
清代に於ける財産犯罪、特に窃盗罪の構造を解明することにより清代社会の特徴を見る。

まず、当初の計画に沿って東大東文研、京大人文研、東洋文庫等の機関に所蔵してある清代刑法関係の史料を丹念に見た。必ずしも目新しいものが探索できた訳ではないけれどもそれなりの成果を得た。ついで、それらの史料の窃盗罪に関係する部分を中心として読んでいった。その成果は公開論稿に記してあるので、ここでは極く簡単に触れるに止める。清代刑法の窃盗罪の特徴の第一は、現代法の背任とか横領に相当する犯罪が、窃盗罪として処罰されていたということである。それだけ信用に基づく経済秩序が未発達であり、犯罪概念が細かく分かれていない。第二は、家族間には窃盗罪はないということである。また、家産の所有は現代法にいう権利能力なき社団の財産のそれに類似するのであって、家産の支配秩序は新しくとらえなければならないと考える。家族の家産に対する支配は身分的な支配を含むものであって、物権としての所有権はそこには存在しない。従来の学説のように共有か合有かを議論するのは良くない。窃盗罪を探究したことにより、それ以外の財産犯罪についてもある程度その輪郭が見えてきた。将来、それらの解明もしてみたいと考えている。窃盗罪という小さなテーマから、清代の社会や経済のありかたの特徴の一端が、特に現代法、現代社会との比較の下で見ることができたと考える。
近交弱勢はサクラソウ集団の絶滅リスクを高めるか

近交弱勢の遺伝的背景を明らかにするために、絶滅危惧植物であるサクラソウを用いて近交弱勢に関するQTL解析を行った。その結果、第3連鎖群上にあるga0343遺伝子座の周辺で同じ祖先に由来する対立遺伝子をホモ接合で持つ個体は、葉緑素が欠乏したアルビノになる確率が高まり、葉面積が小さく、翌年の出芽が遅くなり開花数も少なくなることが分かった。このことから、この遺伝子座の近傍には、近郊弱勢の発現に関与する有害遺伝子が座乗していることが推察された。近交弱勢が野生集団の絶滅確率に及ぼす影響は研究者間で意見が分かれている。この影響を明らかにするためには、近交弱勢のダイナミクスに大きく影響すると考えられる有害遺伝子座数やその相乗効果などの遺伝的背景を明らかにする必要があるが、野生種を対象とした研究はほとんどない。そこで、典型的な他殖性植物であり絶滅危惧種であるサクラソウを対象に、(1)近親交配によって得られた個体を用いてQTL解析を行い、近交弱勢に関与する遺伝子座とその効果を推定する。(2)日本全国の野生サクラソウ集団からDNAをサンプリングし、近交弱勢に関与する遺伝子座近傍の分子マーカーを用いて、各集団内における有害遺伝子の蓄積程度とそれにもとづく絶滅確率を推定する。そこで、典型的な他殖性植物であり絶滅危惧種であるサクラソウを対象に、近親交配を行い、まず受粉から結実までに働く近交弱勢の関与遺伝子座数とその効果を推定した。2008年春に筑波大学農林技術センターにて、自殖種子を得るために8個体400花を対象に自家受粉したが、自家不和合性が強く自殖種子は得られなかった。一方、連鎖地図の構築が進んでいる家系の中から開花の同調した2個体を選び、全きょうだい交配を行ったところ、38花に人工授粉して2524種子(1果実平均66種子)得られた。そこで、そこから94種子を任意に選び、種子から直接DNAを抽出してSSR37座の遺伝子型を決定した。次に、各遺伝子座での分離比をカイ2乗検定し、歪みが有意であったSSRの連鎖群上の位置を確かめるとともに、連鎖している対立遣伝子の効果を推定した。その結果、5つの遺伝子座で有意な歪みが認められた。このうち、第1連鎖群上の2ca174(♀hk×♂hk)では同祖遺伝子をホモ接合で持つ結実種子の出現頻度が期待値より29%少なかったことから、その近傍に近交弱勢に関与する遺伝子座があり、対立遺伝子kと有害遺伝子が連鎖している可能性が示唆された。そこで、典型的な他殖性植物であり絶滅危惧種であるサクラソウを対象に、近親交配を行い、発芽から発芽1年後までの生育初期に働く近交弱勢の関与遺伝子に関してQTL解析を試みた。2009年春に全きょうだい交配に由来する種子367粒を発芽処理したところ、88%の324粒が発芽し、葉緑素が欠乏しているアルビノ個体が60個体(5%)観察された。アルビノ個体は葉数・葉面積がともに少なく、63%にあたる38個体が冬前までに死亡した。アルビノを示さなかった個体についても、葉数や葉面積に関して幅広い変異が認められたことから、アルビノ以外の有害遺伝子に関しても近親交配によって発現していると考えられた。一方、播種2か月後まで生き残っていた228個体からDNAを抽出し、SSR、SNP、AFLP等で遺伝子型の特定を行った。全きょうだい交配に由来する228個体からDNAを抽出し、65のSSRで遺伝子型を特定して連鎖地図を作製したところ、55のSSRが11本の連鎖群上に座乗した。各表現形質とSSRの遺伝子型との相関を解析したところ、第3連鎖群上にあるga0343遺伝子座の周辺で同じ祖先に由来する対立

遺伝子をホモ接合で持つと、葉緑素が欠乏したアルビノになる確率が高まり、葉面積が小さく、翌年の出芽が遅くなり開花数も少なくなることが分かった。このことから、この遺伝子座の近傍には、近郊弱勢の発現に関与する有害遺伝子が座乗していると推察された。また、ga0343とga409-1遺伝子座の両方で同祖的な対立遺伝子kをホモ接合で持つ個体は、葉数が平均8枚と極端に減少する相乗効果も認められた。このことから、サクラソウにおける近郊弱勢の発現に有害遺伝子座の相乗効果も存在していることが示唆された。近交弱勢が野生集団の絶滅確率に及ぼす影響は研究者間で意見が分かれている。この影響を明らかにするためには、近交弱勢のダイナミクスに大きく影響すると考えられる有害遺伝子座数やその相乗効果などの遺伝的背景を明らかにする必要があるが、野生種を対象とした研究はほとんどない。そこで、典型的な他殖性植物であり絶滅危惧種であるサクラソウを対象に、近親交配を行い、発芽から発芽1年後までの生育初期に働く近交弱勢の関与遺伝子に関してQTL解析を試みた。全きょうだい交配に由来する228個体からDNAを抽出し、65のSSRで遺伝子型を特定して連鎖地図を作製したところ、55のSSRが11本の連鎖群上に座乗した。各表現形質とSSRの遺伝子型との相関を解析したところ、第3連鎖群上にあるgaO343遺伝子座の周辺で同じ祖先に由来する対立遺伝子をホモ接合で持つと、葉緑素が欠乏したアルビノになる確率が高まり、葉面積が小さく、翌年の出芽が遅くなり開花数も少なくなることが分かった。また、gaO343とga409-1遺伝子座の両方で同祖的な対立遺伝子kをホモ接合で持つ個体は、葉数が平均8枚と極端に減少する相乗効果も認められた。このことから、サクラソウにおける近交弱勢の発現に有害遺伝子座の相乗効果も存在していることが示唆された。
マイクロ気流センサの開発と流体制御への応用

昆虫の感覚毛を規範としたマイクロ気流センサを製作した.この気流センサは,1本の毛状構造体(直径30μm,長さ13mm,材質は金)と,この基部を支える十字型の梁構造体(1本の梁の長さ3mm,幅230μm,厚さ10μm,材質は単結晶シリコン)から構成される.十字型梁の4個の固定端部には半導体ひずみゲージが作り込まれている,毛状構造体が気流から力を受けると十字型梁が変形し,その変形量をひずみゲージで検出することにより,気流速度を知ることができる.製作したセンサの特性を計測した.センサを風洞内に設置し,02m/secの気流を与えて出力電圧を測定した.これにより,気流速度と出力電圧との間に線形性があることがわかった.また,この気流センサが流速の大きさだけでなく,気流の方向をも計測できることを確認した.このセンサの感度や分解能を決定する要因は,毛状構造体や十字型梁の幾何学形状と,ひずみゲージの感度(ゲージ率)などであった.特にひずみゲージに関して,ゲージ部の寸法や保護の仕方,金属配線部とのコンタクト窓の面積,金属配線後の熱処理の温度や時間など,様々なパラメータを変更することにより最適な製作条件を導出した.その結果,ゲージ率45程度の半導体ひずみゲージを再現性よく,かつ歩留まりよく実現することに成功した.この気流センサを流体制御に応用するための基礎的な実験として,多数のフラップ型電磁アクチュエータ(寸法2.5mm×5mm)と熱線流速センサ(直径10μm,長さ1.8mm,材質はタングステン)を製作した.これらを直径9cmの円柱面上に配置し,風洞内で実験を行うことにより,円柱に働く効力を16%以上低減させることができた.この実験では,気流センサとして熱線流速センサを用いたが,これを感覚毛型センサに置き換えることにより,同等以上の効果が期待できる.昆虫の感覚毛を規範としたマイクロ気流センサを製作した.この気流センサは,1本の毛状構造体(直径30μm,長さ13mm,材質は金)と,この基部を支える十字型の梁構造体(1本の梁の長さ3mm,幅230μm,厚さ10μm,材質は単結晶シリコン)から構成される.十字型梁の4個の固定端部には半導体ひずみゲージが作り込まれている,毛状構造体が気流から力を受けると十字型梁が変形し,その変形量をひずみゲージで検出することにより,気流速度を知ることができる.製作したセンサの特性を計測した.センサを風洞内に設置し,02m/secの気流を与えて出力電圧を測定した.これにより,気流速度と出力電圧との間に線形性があることがわかった.また,この気流センサが流速の大きさだけでなく,気流の方向をも計測できることを確認した.このセンサの感度や分解能を決定する要因は,毛状構造体や十字型梁の幾何学形状と,ひずみゲージの感度(ゲージ率)などであった.特にひずみゲージに関して,ゲージ部の寸法や保護の仕方,金属配線部とのコンタクト窓の面積,金属配線後の熱処理の温度や時間など,様々なパラメータを変更することにより最適な製作条件を導出した.その結果,ゲージ率45程度の半導体ひずみゲージを再現性よく,かつ歩留まりよく実現することに成功した.この気流センサを流体制御に応用するための基礎的な実験として,多数のフラップ型電磁アクチュエータ(寸法2.5mm×5mm)と熱線流速センサ(直径10μm,長さ1.8mm,材質はタングステン)を製作した.これらを直径9cmの円柱面上に配置し,風洞内で実験を行うことにより,円柱に働く効力を16%以上低減させることができた.この実験では,気流センサとして熱線流速センサを用いたが,これを感覚毛型センサに置き換えることにより,同等以上の効果が期待できる.昆虫の感覚毛を規範としたマイクロ気流センサを製作した.シリコン基板を異方性エッチングなどを用いて加工し,厚さ10μmの十字型両持ち梁を製作した.その十字型梁の4個の固定端に,ボロンイオンの拡散などを利用してひずみゲージを製作した.さらにワイヤボンダ技術を利用して,十字型梁の中心に直径30μmの金線を垂直に接合した.これにより,金線が気流から力を受けると十字型梁がひずみ,その量をひずみゲージで電圧に変換するような気流センサを実現した。4個のひずみゲージの特性(ゲージ率など)に大きなばらつきが生じ,歩留まりや再現性が悪く,設計通りの動作をするセンサを実現するのは非常に困難であった.これは,製作プロセスにおける不純物拡散工程に何か問題があると考えられ,次年度の大きな課題である.製作したマイクロ気流センサの特性を計測した.センサを風洞内に設置し,02m/sの気流を与えて出力電圧を測定した.これにより,気流速度と出力電圧との間に線形性があることがわかった.また,様々な方向から気流を与えて出力電圧を計測することにより,製作したセンサが流速の大きさだけでなく,気流の方向をも計測できることを確認した.また,感覚毛に相当する金線周りに関して流体力学的な理論を展開することにより,感覚毛の長さを変えることによってどのようにセンサの特性が変化するのかということを論じた.これにより,長さの異なる多数の感覚毛を配列することにより,気流情報を効果的に獲得するシステムが構築できることを示した.昆虫の感覚

毛を規範としたマイクロ気流センサを製作し,その特性を向上させるために製作プロセスの最適化を行った.この気流センサは,1本の毛状構造体(直径30μm,長さ13mm,材質は金)と,この基部を支える十字型の梁構造体(1本の梁の長さ3mm,幅230μm,厚さ10μm,材質は単結晶シリコン)から構成される.十字型梁の4個の固定端部には半導体ひずみゲージが作り込まれている.毛状構造体が気流から力を受けると十字型梁が変形し,その変形量をひずみゲージで検出することにより,気流速度を知ることができる.このセンサの感度や分解能を決定する要因は,毛状構造体や十字型梁の幾何学形状と,ひずみゲージの感度(ゲージ率)などであった.特に,再現性よくゲージ率の高いひずみゲージを実現するために,ゲージ部の寸法や保護の仕方,金属配線部とのコンタクト窓の面積,金属配線後の熱処理の温度や時間など,様々なパラメータを変更することにより最適な製作条件を導出した.その結果,ゲージ率45程度の半導体ひずみゲージを再現性よく,かつ歩留まりよく実現することに成功した.これにより,前年度課題として挙げたセンサの製作上の問題点を克服した.この気流センサを流体制御に応用するための基礎的な実験として,多数のフラップ型電磁アクチュエータ(寸法2.5mm×5mm)と熱線流速センサ(直径10μm,長さ1.8mm,材質はタングステン)を製作した.これらを直径9cmの円柱面上に配置し,風洞内で実験を行うことにより,円柱に働く効力を16%以上低減させることができた.この実験では,気流センサとして熱線流速センサを用いたが,これを感覚毛型センサに置き換えることにより,同等以上の効果が期待できる.