hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サステイナビリティ・イノベーション創出の国際比較分析

自然に関する科学的な知識の急激な進歩が、多くの分野における技術的な開発と普及を通じてイノベーションを引き起こし、それが長期間にわたって社会や環境に広範な影響を与えていくというダイナミックなプロセスを分析した。イノベーションを、多様な知識が社会的な制度環境のもと、異なるアクターによって生産・伝達・活用される知識循環プロセスという観点から捉えることで、様々な過程が互いにフィードバック作用を受けながら、ダイナミックな関係性をもっているシステムとして考えることが可能となった。具体的な技術や産業に関する国際比較分析を行うことで、サステイナビリティ・イノベーションに向けた企業戦略、公共政策、制度設計に関する有用な知見が得られた。サステイナビリティ学か検討すべき重要な対象は,自然に関する科学的な知識の急激な進歩が,多くの分野における技術的な開発と普及を通じてイノベーションを引き起こし,それが長期間にわたって社会や環境に広範な影響を与えていくというダイナミックなプロヤスである.イノベーションを,多様な知識が社会的な制度環境のもと,異かるアクターによって生産・伝達・活用される知識循環プロセスという観点から捉えると,そこには様々な過程が存在し,それらが互いにフィードバック作用を受けながら,ダイナミックな関係性をもっているシステムとして考えることがきる.学術論文を計量書誌学的に分析した結果によると,科学的知識の生産において,大きく分けて南北アメリカ,欧州・アブリカ,アジアの地域ごとにクラスターが形成されているのが合がる。こ治け,地理的・文化的な関連の深さが,知識の生産・伝達・共有において重要な役割を果たしていることを示の唆している.サステイナビリティの実現に向けて,多様な情報・知識を効果的に活用していくためには,適切な組織的・制度的仕組みが必要となる.また,国際的な共同研究においては,特定分野に専門が偏る傾向が見られる.例えは,中国では水資源に関する研究が比較的活発に行われている一方,日本ではそれほど重視されているわけではない.しかし,日中間の研究連携では,水資源が最も重点が置かれている.中国で水資源に関連する大きな社会的ニーズがあり,それに対して日本側から過去の経験に基づいた研究成果を活用して協力していると考えられる.こえした科学的基盤に支えられながら,技術的な開発と製品の市場化が准められることになる.そこで重要た役割を果たすのは,主に民間企業を中心としたアクターの行動である.そこでは,企業間での戦略的アライアンスを始めとして,産学官連携を含めたアクター間で形成されるネットワークの役割が重要である.これまでの太陽電池技術に関する分析に加えて、膜分離技術に関して、科学論文・特許・製品などのデータ・ベースを構築し、大学・企業・公的機関などの間の連携ネットワークをマクロ的に分析するとともに、各アクターからのインタビューを通じてミクロ・レベルの情報収集を行い、企業戦略・公共政策・制度設計の観点から、特に中国における状況に関する分析を行った。データ・ベースを基にして個人・組織名を特定し、その活動を基礎研究・製品開発・社会での実用化という形で時系列に追跡することにより、アクター間での共同活動に着目したネットワーク構造を形成し、それぞれの構造・機能・進化の相違についてシステム的な観点から分析を行った。イノベーション・システムを構成する要素として、知識、アクター、制度を想定し、その構造・機能・進化を同定して理論的なモデルの形成を試みた。マクロなデータ分析とミクロ・レベルでのインタビューなどで得られた情報を基にして、同一の分析手法を各国・地域のデータに応用することで、社会的・文化的に異なる条件でイノベーション・システムのメカニズムがどう異なるのか、実証的な検証を行うことが可能となる。国・地域間でのイノベーション・システムの親和性、その相互作用を通じた変動を理解することで、将来的に日本の優れた技術が海外でも有効に活用されるための可能性と課題も明らかになると期待される。国内にとどまらず、国際的なネットワークの形成がサステイナビリティ・イノベーションの創出、その結果としての産業競争力にどのような影響を及ぼしているか、また新しい科学技術の評価・標準化、知的財産権の活用・管理をどうすべきかなどを考慮する際に、地球温暖化問題における国際的なネットワークの形成を参考にしながら、グローバルなレベルにおける技術と制度の共進化のプロセスへのインプリケーションを議論する必要がある。これまで産学官連携の機能として重要だったのは、主として産業化を視野に入れた技術開発に対する協力であり貢献であった。しかし近年は、顕在化しつつあるさまざまな社会的課題に対しても、産学官はイノベーションに向けた新しい役割を果たすことが要請されている。特に、地球レベルでのサステイナビリティの追求には、世界的規模の広範な視点からの議論が必要となり、社会における具体的な問題の原因は極めて複合的である,一方、大学が専門とする科学技術において知識の高度化と専門化が急速に進み、単独の研究者による社会的課題の解決能力に限界がみえている。

このような状況下、大学が社会的課題の解決に関して積極的にアジェンダを発信し、民間企業の参加を積極的に募り、公的機関や非営利組織(NPO)と広く連携して、共同で問題の解決に向けた技術の開発と普及を自指す方向性が生まれてきている。通常の技術開発に関する産学官連携においては、競争力のある技術の開発に向けて産学官の利害が一致し易く、関連する制度の形成にあたっても産学官のネットワークが円滑に機能する。対照的に、環境保全や社会の安全確保など外部性が高い課題に関しては、民間セクターと公的セクターの利益が必ずしも一致せず、従来からの産学官連携が必ずしも有効に機能しない可能性がある。特に地球レベルにおけるサステイナビリティなど、ステーク・ホルダー間の利害を調整することが容易ではない社会的課題において、研究開発ネットワークにおける知識と中立性を通じて、産学官連携は技術変化の方向性と速度に大きな影響を与えることが可能である。産学官が共同でプラットフォームを形成し、関連するステーク・ホルダーを早い段階から巻き込むことによって、社会的課題に関する多様な視点や立場を理解し取り入れることが可能になる。その上で、新たな技術やシステムをステーク・ホルダーと共同で実際の条件において社会実験を行うことを通じて、社会レベルでのイノベーションを創出していくことが重要となってくる。研究開発を含めたネットワークの果たす機能は、その置かれた国や地域のイノベーション・システムの特性によって制約されうる。従って、技術変化と制度形成を共進化させて社会に対するイノベーションの貢献を促進していくためには、産学官を結ぶネットワークと分析対象となる国や地域におけるイノベーション・システムの相互作用をさらに深く理解することが必要である。特に、将来的にグローバルなレベルでサステイナビリティを追求していくにあたっては、アジアやアフリカにおける新興国と協働していくことは極めて重要となる。今後、ネットワークの国際的な連携を通じて、地球規模の社会的課題の解決に向けたイノベーションに貢献することが強く期待される。
ＣＲＭＰをターゲットとした神経損傷・神経変性疾患治療戦略開発

我々はこれまでに、CRMP4欠損及びCRMP2のリン酸化抑制が脊髄損傷の回復に有利に働くことを報告した。本研究では、よりヒトの病態に近いcontusion(挫傷)による脊髄損傷モデルでの検証を行なう。また、我々はCRMP4欠損及びCRMP2のリン酸化抑制が脊髄損傷のみならず神経変性疾患の治療標的になり得る可能性を検討するために、MPTPにより誘導されるパーキンソン病(PD)モデルにおける効果を検討した。その結果、CRMP4KOマウスではドーパミン神経の脱落が抑制されることを見出して報告した(TonouchiらJ. Neurochem.2016)。さらに、CRMP2のリン酸化を抑制するLKEという薬剤においても、MPTPにより誘導されるパーキンソン病(PD)モデルにおけるドーパミン神経の脱落が顕著に抑制されることを見出している。しかしながら、MPTP投与によるPDマウスモデルは、ヒト疾患としてのPDのモデルとしては必ずしも病態を反映しておらず、よりヒト疾患に近いモデルPrp-human alpha-synuclein(A53T)Tgでの検証が必要であると考えた。研究計画として、1Contusion型脊髄損傷モデルの作出と遺伝子改変及びLKEによる治療効果の判定、2PDモデルマウスとCRMP4KOマウスの2重変異マウスの作成と解析、3PDモデルマウスのLKEによる治療評価を組織学的、生化学的、行動学的方法により行なう、こととしている。2018年度は、1について、Contusion型脊髄損傷モデルの作出と遺伝子改変の効果としてCRMP2KIを用いた実験を行なった。また2、3については、PDモデルとして、Prp-human alpha-synuclein(A53T) Tgマウスを米国のジャクソン研究所より導入し、着手したところである。具体的には、1)BMS scoreによる行動解析, 2)組織学的解析:免疫染色, 3)生化学的解析で行ない、野生型とCRMP2KIの比較を行なった。その結果、先ずは野生型マウスを用いた実験により、MASCIS ImapctorIIIによりContusion型脊髄損傷モデルを作成することが可能となった。そこで、Contusion型脊髄損傷モデルにおいて、CRMP2KIマウスでは野生型に比較して、行動解析上の回復が良いことが観察され、組織学的にも、CRMP2KIマウスが野生型に比べて脊髄損傷後の軸索伸長がより顕著であることが観察されている。現在詳細な組織学的、生化学的な解析を行なっているところである。2、3については、PDモデルとして、Prp-human alpha-synuclein(A53T) Tgマウスを米国のジャクソン研究所より導入し、CRMP4変異マウスと交配を開始したところである。またLKEの効果判定の実験に向けて、PDモデルマウスの数を増やしているところである。2019年度は、1について、CRMP2KIの効果を評価する実験を継続するとともに、LKEの効果判定の実験を行なう。具体的には、1)BMS scoreによる行動解析, 2)組織学的解析,3)生化学的解析をLKE投与群、非投与群で比較する。また、CRMP4欠損の効果を判定するための実験を開始する。2, 3については、PDモデルマウスとCRMP4KOマウスの2重変異マウスの作成を終了させ、CRMP4の欠損及び薬剤であるLKEがPD病態の進行にどの様な効果を示すかを明らかにする。具体的には、2については、PDモデルマウスとCRMP4欠損を持ったPDモデルマウスの比較を、3においてはLKEの投与群と非投与群のそれぞれ2群に対して、1)生化学的検討、2)組織学検討、3) Open filedテストなどの行動学的解析を行なう予定である。LKEは本薬剤の開発者で、共同研究を行なっている米国のDr. Hensleyにより供与を受ける。また実施にあたっては、博士後期課程の2名が、contusion型脊髄損傷モデルとPDモデルをそれぞれ担当して実施する。

しかしながら、MPTP投与によるPDマウスモデルは、ヒト疾患としてのPDのモデルとしては必ずしも病態を反映しておらず、よりヒト疾患に近いモデルPrp-human alpha-synuclein(A53T)Tgでの検証が必要であると考えた。研究計画として、1Contusion型脊髄損傷モデルの作出と遺伝子改変及びLKEによる治療効果の判定、2PDモデルマウスとCRMP4KOマウスの2重変異マウスの作成と解析、3PDモデルマウスのLKEによる治療評価を組織学的、生化学的、行動学的方法により行なう、こととしている。2018年度は、1について、Contusion型脊髄損傷モデルの作出と遺伝子改変の効果としてCRMP2KIを用いた実験を行なった。また2、3については、PDモデルとして、Prp-human alpha-synuclein(A53T) Tgマウスを米国のジャクソン研究所より導入し、着手したところである。具体的には、1)BMS scoreによる行動解析, 2)組織学的解析:免疫染色, 3)生化学的解析で行ない、野生型とCRMP2KIの比較を行なった。その結果、先ずは野生型マウスを用いた実験により、MASCIS ImapctorIIIによりContusion型脊髄損傷モデルを作成することが可能となった。そこで、Contusion型脊髄損傷モデルにおいて、CRMP2KIマウスでは野生型に比較して、行動解析上の回復が良いことが観察され、組織学的にも、CRMP2KIマウスが野生型に比べて脊髄損傷後の軸索伸長がより顕著であることが観察されている。現在詳細な組織学的、生化学的な解析を行なっているところである。2、3については、PDモデルとして、Prp-human alpha-synuclein(A53T) Tgマウスを米国のジャクソン研究所より導入し、CRMP4変異マウスと交配を開始したところである。またLKEの効果判定の実験に向けて、PDモデルマウスの数を増やしているところである。2019年度は、1について、CRMP2KIの効果を評価する実験を継続するとともに、LKEの効果判定の実験を行なう。具体的には、1)BMS scoreによる行動解析, 2)組織学的解析,3)生化学的解析をLKE投与群、非投与群で比較する。
分子認識能を有する磁性材料の創製

磁性物質をシリカで被覆したナノスケールのシリカ包接磁性微粒子を調製し、シリカ包接磁性微粒子に酵素を固定化すれば反応後の酵素を磁力によって速やかに回収することができ連続操作が可能になると考えられる。そこで本研究では、磁性物質をシリカによって被覆したナノスケールの微粒子を調製すると共に、酵素などのタンパク質の固定化を可能とする表面処理について検討した。1.フェライト系磁性物質のSiO_2への固定化(1)ポリオキシエチレンセチルエーテル系界面活性剤/シクロヘキセン/水系(塩化鉄水溶液)マイクロエマルションの中で、フェライト微粒子合成とシリカの原料アルコキシドの加水分解を行うことにより、粒子径約10nmのフェライト系磁性微粒子がシリカによって被覆された球状超微粒子(粒子径約50nm)を調製することができた。また、フェライト系磁性微粒子合成時にコバルトイオンを添加することにより、磁力特性に優れたコバルトフェライト微粒子をシリカによって被覆することができた。(2)有磯溶媒にヘキサノールを用いた掲合、シリカ形状は不均一であったが、針状のフェライト微粒子(長さ約30nm、幅10nm)をシリカに固定化することができた。この磁性材料は、フェライト粒子径が上記(1)の場合より大きいため、保持力、飽和磁化ともに優れていた。2.SiO_2包接磁性微粒子へのアミノ基の導入タンパク質の固定化を可能とするために、SiO_2包接フェライト系磁性微粒子のシリカ層にアミノ基を導入することを検討した。分子中にアミノ基を有するアミノプロピルテトラエトキシシラン(APTES)とSiO_2包接フェライト系磁性微粒子をトルエン中に投入し、110°Cで還流処理を施すことにより、SiO_2表面にアミノ基を導入することができた。これは、SiO_2表面の-OH基とAPTESが反応したためである。また、APTES投入量、及び還流時間を制御することにより、SiO_2包接フェライト系磁性微粒子へのアミノ基導入量を制御することができた。さらに分子認識能を有するタンパク質を固定化すれば対象となる物質を磁力によって分離回収することが可能となると考えられる。そこで本研究では、磁性物質をシリカによって被覆したナノスケールの微粒子を調製し、酵素などのタンパク質を微粒子表面に固定化することによって、分子認識能を有するナノスケールの磁性材料を開発することを目的とする。本年度は、シリカ旬接フェライト磁性微粒子を調製し、その磁力特性の向上を試みた。1.磁性物質のSiO_2による包接界面活性剤/有機溶媒溶液に塩化鉄水溶液を滴下して油中水滴型マイクロエマルションを形成させ、この溶液中でマグネタイト微粒子を合成する。この粒子が分散した溶液に包接物質であるシリカの原料である金属アルコキシドを加え、その加水分解反応によってシリカを生成させる。マグネタイト微粒子を内包したシリカゲルを回収し、洗浄・空気焼成を施してシリカ包接マグネタイト微粒子を得る。その結果、マグネタイト粒子径約10nm、シリカ層厚さ15nmのシリカ包接マグネタイト微粒子が得られた。2.磁気的特性の向上磁力による回収作業を行うためには、より大きな磁化が必要である。磁性物質の磁化はその粒子径と化学組成に依存する。そこで、磁性物質の粒子径制御と、磁性粒子の複合化(マグネタイトへのCo、Znイオンの添加)による化学組成の制御を検討し、包接型フェライト系磁性材料の特性の向上を図った。磁性物質の粒子径制御としては、磁性粒子合成時の原料濃度、原料添加方法について検討したところ、Fe_3O_4粒子径を約9nm14nmの範囲で制御することに成功した。化学組成制御については、磁性粒子調製時に投入する原料金属塩のモル比と焼成温度を変化させて、化学的に複合化された磁性粒子(例えばCo_XFe_<3-X>O_4、X=01)を合成した。その結果、Coを添加したCo_XFe_<3-X>O_4では、Co/Fe=0.3のとき磁力特性が最大値を示した。Znを添加した場合では、Zn/Fe=0.1のとき、磁力特性が最大値を示した。

また、フェライト系磁性微粒子合成時にコバルトイオンを添加することにより、磁力特性に優れたコバルトフェライト微粒子をシリカによって被覆することができた。(2)有磯溶媒にヘキサノールを用いた掲合、シリカ形状は不均一であったが、針状のフェライト微粒子(長さ約30nm、幅10nm)をシリカに固定化することができた。この磁性材料は、フェライト粒子径が上記(1)の場合より大きいため、保持力、飽和磁化ともに優れていた。2.SiO_2包接磁性微粒子へのアミノ基の導入タンパク質の固定化を可能とするために、SiO_2包接フェライト系磁性微粒子のシリカ層にアミノ基を導入することを検討した。分子中にアミノ基を有するアミノプロピルテトラエトキシシラン(APTES)とSiO_2包接フェライト系磁性微粒子をトルエン中に投入し、110°Cで還流処理を施すことにより、SiO_2表面にアミノ基を導入することができた。これは、SiO_2表面の-OH基とAPTESが反応したためである。また、APTES投入量、及び還流時間を制御することにより、SiO_2包接フェライト系磁性微粒子へのアミノ基導入量を制御することができた。
ヴェトナム手工業村落の形成-考古学、民族考古学、近現代史研究からの分析-

本年度は、フーラン村の陶器を民族考古学的視点で、調査研究を行った。現在生産されている陶器に残る痕跡と生産技術の関連性、特に窯の構造や土の種類との相関関係などの視点も加え、一つの製品が完成にいたるまでにはその理由があることが明らかになりつつある。今まで、理解されていなかった土の採取の場所が、窯構造にも大きく影響を与えることが陶芸家との聞き取り調査によって確認できた。キムラン村発掘報告書の完成に向けて、分類や統計の見直しと修正を行い、実測図面を補完していった。単なる遺跡の遺溝、遺物の紹介ではなく、生業の機能変化の背景などを含めた村落の変遷史を描いている。現在、最終段階に入っている。この報告書が完成することで一つの窯業村で生産された9世紀から18世紀までの物質文化のアッセンブリッジが明らかになり、キムラン村で生産された陶磁器の同定を可能とした。また、ダーヴェ遺跡を踏査し、ダーヴェ遺跡の性質ががキムラン遺跡と類似することが確認できた。また、日本の大津城や堺環濠都市遺跡で出土したヴェトナム陶磁器の研究を行った。堺はヴェトナム陶磁器が日本で最も多く出土する地点であり、ヴェトナム陶磁全体像の中で言えることは、器種や器形が限られ、丁寧に作られている陶器が多い。碗は一点ものが好まれ、茶道の茶碗として用いられ、皿に関しては懐石の可能性もあるが、菓子器として使用した可能性もある。大津城出土の青花碗、堺の印花および刻花白磁碗はともに、非常に丁寧に作られ、ヴェトナムでは出土例がないものである。特別に作らせた可能性を考える必要があることを明らかにした。ハノイ郊外キムラン村で発掘した資料および、ナムディン省バックコック村で発掘した遺物を軸として、今まで発掘及び採集した北部ベトナム陶磁器を整理し、分類、編年的研究を行った。主に分類の大枠に重ね焼き技法を用い、細分類として形態分類を行った。そして、10世紀から20世紀の約1000年間におよぶ北部ベトナムの施釉陶器を分類、編年案を作成した。1000年間の陶磁器群を17期に分割することを可能にした。その際、ベトナム窯業史とその流通史に関して、いくつかの新しい知見を提示することができた。その結果については、上智アジア学23号に論文発表した。さらに、キムラン村の出土遺物については、製作技術の詳細な分析を行い、14世紀の印花文碗の型作り時に、模と素地の間に離脱材として紙、もしくは布を敷いて作成することを明らかにした。また、うちサヤの可能性のある遺物とその焼成技法の可能性を指摘した。これらの研究結果は、『2005年の考古学の新発見』に掲載予定である。キムラン遺跡調査のは発掘報告書を作成する予定であり、その準備を行った。出土遺物、出土遺溝の図版をコンピュータ上に取り込み、画像処理を行い、他人に見やすいようにそれぞれの技法を記号化、図面に色を塗る作業を行った。聞き取り調査では、キムラン村の古老からライフヒストリーや村の過去の様子を聞き取り、キムラン村の変化の概要を把握した。同じ陶磁器を生産する隣同士のバッチャン村とキムラン村では陶磁器生産の歴史や陶磁器生産に対する考えかたや生産の仕組みもまた大きく異なり、バッチャン村が伝統的に陶磁器を生産し続けてきた一方、キムラン村は合作社以降技術を身につけた新しい生業であることが明らかとなった。本年度は、民族学的調査および、キムラン村発掘報告書作成を中心に行った。フーラン村(社)においては世帯調査を中心に行い、1971年の洪水および合作社における組織編成以降、同じフーラン社中村から分村したトゥーコン村、ファンチュン村の世帯内の各個人の生業、仕事内容、窯業への関わりの変化などを調査した。フーラン社全体の窯数の変遷を調査し、トゥーコン村では廃業した窯がほとんどないのに対して、ファンチュン村では生産窯が年々減少していく現象に着眼し、2村落の窯業に対する関わり方や意識の違いなどを分析した。その結果、ファンチュン村では分村後、他村落内の村人との婚姻する機会が増えたこと、合作社時代の後半に窯業を行わなかったことにより、世帯内、親族内において窯業経験者数が減少したことが直接的な原因であることが明らかとなった。キムラン村では新しい生業としての窯業への思い入れが低く、バッチャンの下請けや隙間産業を狙って生産する世帯が多いこと、近年販売に伸び悩み廃業する世帯が増加していることが分かった。遺物研究としては、日本で伝世し、茶道具として使用されてきたと考えられるベトナム陶磁器(安南)を分析し、それらの多くが注文生産の可能性が高く、17世紀前半に位置づけられるものがほとんどであること、さらに、バッチャンに嫁いだ和田理左衛門の娘である「著」が嫁いだ年代と合致することから、和田理左衛門が茶道具としてのベトナム陶磁器の注文生産に関わり、貿易した可能性が高いことを明らかにし、『東洋文化伝統と統合』に論文を執筆した。キムラン村の遺物研究からは、ベトナム陶磁の特徴ともいえる高台内の鉄銃を持つ碗皿に焦点をあて、変遷と年代観を明らかにした。『考古学の新発見2006』に掲載される予定である。キムラン村の発掘報告書を英語で出版する為、日本、ベトナム、英語で執筆した論文と新しく加わった知見を加え、約7割が完成した。

現在生産されている陶器に残る痕跡と生産技術の関連性、特に窯の構造や土の種類との相関関係などの視点も加え、一つの製品が完成にいたるまでにはその理由があることが明らかになりつつある。今まで、理解されていなかった土の採取の場所が、窯構造にも大きく影響を与えることが陶芸家との聞き取り調査によって確認できた。キムラン村発掘報告書の完成に向けて、分類や統計の見直しと修正を行い、実測図面を補完していった。単なる遺跡の遺溝、遺物の紹介ではなく、生業の機能変化の背景などを含めた村落の変遷史を描いている。現在、最終段階に入っている。この報告書が完成することで一つの窯業村で生産された9世紀から18世紀までの物質文化のアッセンブリッジが明らかになり、キムラン村で生産された陶磁器の同定を可能とした。また、ダーヴェ遺跡を踏査し、ダーヴェ遺跡の性質ががキムラン遺跡と類似することが確認できた。また、日本の大津城や堺環濠都市遺跡で出土したヴェトナム陶磁器の研究を行った。堺はヴェトナム陶磁器が日本で最も多く出土する地点であり、ヴェトナム陶磁全体像の中で言えることは、器種や器形が限られ、丁寧に作られている陶器が多い。碗は一点ものが好まれ、茶道の茶碗として用いられ、皿に関しては懐石の可能性もあるが、菓子器として使用した可能性もある。大津城出土の青花碗、堺の印花および刻花白磁碗はともに、非常に丁寧に作られ、ヴェトナムでは出土例がないものである。特別に作らせた可能性を考える必要があることを明らかにした。
疎水性糖タンパク質の効率的な化学合成法の確立とサポシン合成への応用

膜タンパク質受容体、脂質結合性タンパク質など、生体内には多くの疎水性糖タンパク質が存在している。これらの糖タンパク質は、ペプチド合成、また精製時に高度に難溶性になるために、セグメント縮合法等の効率的なタンパク質合成法を用いても調製困難である。本研究では、脂質結合性タンパク質サポシンCを例として、ペプチド合成、精製、セグメント縮合時に溶解性を向上させる手法を開発し、疎水性糖タンパク質の化学合成をより効率化する方法を検討した。サポシンはスフィンゴ糖脂質の代謝に関わり、その機能不全によりクラッベ病などに類似した重篤な疾患が引き起こされる糖タンパク質である.このような疾患のメカニズムを解明するため、我々はその化学合成を試みている。我々の確立した合成法に従い、サポシンCの配列を2つに分割し、N末端側とC末端側の2つのペプチドを固相合成し、セグメント縮合を行うという計画をたてた。しかし、合成したN末端側のセグメントは、多くの疎水性アミノ酸よりなっており、きわめて難溶性であった。この問題を解決し、一般的な難溶性の糖タンパク質合成法を確立するため、本研究では、N末端側のチオエステルの可溶化を促進してセグメント縮合を可能とする方法を検討した.難溶性ペプチド配列中の一部のアミド結合を側鎖水酸基との間のエステル結合に置き換えると、酸性溶液中ではペプチドの溶解性が飛躍的に向上すること、また中性条件では速やかにO-Nアシル転位が起きてペプチド結合へと変換されることが知られている。そこで、この方法を改良してセグメント縮合中の中性条件下でもO-N転位が起きないようにアミノ基を保護した誘導体を合成し、部分的にエステル結合を持つサポシンN末端配列の合成を試みた.その結果、予想に反してエステル結合が固相合成の条件で徐々に切断されてしまうことが判明した.そこでアミノ基の保護基を変更して再度合成を行ったが、同様の結果であった,これらの結果から、エステル結合により可溶化を促進する方法は断念した.来年度は、当初のもう一つの計画である糖鎖付加による可溶化の可能性について検討するとともに、サポシンCの全配列を固相法により合成し、その溶解度、フォールディング方法を検証する予定である。サポシンはスフィンゴ糖脂質の代謝に関わり、その機能不全により重篤な神経疾患が引き起こされる糖タンパク質である.この病理メカニズムを解明するため、我々はその化学合成を試みている。予備実験ではサポシンCの配列を2つに分割し、N末端とC末端側のペプチドを固相合成し、セグメント縮合を試みた。しかし、N末端セグメントは疎水性アミノ酸を多く含むためか難溶性であり縮合は進行しなかった。この問題を解決し、一般的な難溶性の糖タンパク質合成法を確立するため、本研究では、N末端側のチオエステルの可溶化を促進してセグメント縮合を可能とする方法を検討している。本年度は、昨年度試みたペプチド配列中の一部のアミド結合を側鎖水酸基との間のエステル結合に置き換えて、ペプチドの溶解性を向上させる方法を再検討した。塩基性条件を多用するFmoc法ではエステル結合が固相合成の条件で徐々に切断されてしまうことが判明しため、本年度は、酸性から中性条件で反応を行うことができるBoc法を用いての合成を行った。その結果、比較的よい純度で目的物を得ることができた。そこで得られたN末端セグメントをC末端側と種々条件下で縮合したところ、わずかながら目的とするサポシンを得ることに成功した。セグメント縮合途上、還元剤の作用によりエステル結合がアミノ基に転位して天然のアミド結合へと変換されることも確認した。今後この方法によりサポシンCの大量合成を行う予定である。またジスルフィド架橋構造が天然物通りになっていることを確認した後、生物活性測定を行う予定である。昨年度、ペプチド配列中の一部のアミド結合を側鎖水酸基との間のエステル結合に置き換えてペプチドの溶解性を向上させる、O-アシルイソペプチド法の利用により、N末端ペプチドの溶解性向上に成功した。その合成途上、N末端アミノ酸であるAsnを欠いたセグメントは、さらに高い溶解性を持つことが明らかとなったため、本年度は1残基短いN末端セグメントを合成し、C末端セグメントとの縮合、ジスルフィド結合形成を経て1残基短いサポシンCを得た。CDスペクトル測定の結果から、このサポシンCも正しい立体構造を形成しているものと推定された。

そこで今後の機能解析をこのサポシンを用いて行うこととし、その大量合成を行った。また、同様の方法で、糖鎖を持つサポシンCの合成にも成功した。以上のように化学合成サポシンを用いた機能解析という当初の目的を達成することに成功した。また、ペプチドの溶解性を向上させる別法としてアミドプロトンを保護する方法も検討した。モデルペプチドを用いて検証したところ、保護基の存在により溶解性を向上させることに成功した。今後この方法も疎水性ペプチドの溶解性向上に利用できるものと期待される。
脳可塑性の機構に関する研究

ヒトの学習は記憶が形成されていく過程に、脳内での物質の変化が伴っていることは想像に難くない。海馬CA1領域におけるシナプス長期増強(LTP)が動物の学習,記憶の基本モデルと考えられ,分子機構を明らかにすることで,脳の高次機能の解明を試みる研究が続けられてきた。阻害薬や遺伝子標的法によって,LTPの誘導には後シナプス膜に存在するNMDAグルタミン酸受容体が活性化され,後シナプスニューロン内にCa^<2+>が上昇し,CaMキナーゼIIを活性化することによって惹起されると考えられた。本研究では,後シナプスニューロン内のCaMキナーゼII活性化反応を探索する目的で,生理学,生化学,薬理学,分子生物学の観点から総合的に解析を進めた。平成7年度には,Soderling,Mullerを日本に招聘し,共同研究について具体的に討論した。研究分担者・福永浩司をジュネ-ブ大学のMullerの研究室に派遣し,共同研究を行なった。平成8年度には,研究分担者・福永浩司を米国に派遣し,Soderlingとの共同研究に関する討論,およびスイス・ジュネ-ブ大学Mullerの研究室に2回派遣し,滞在して共同研究を行なった。1)海馬CA1領域におけるLTP誘導時に,CaMキナーゼII活性化反応に伴って,CaMキナーゼIIα,βサブユニットの自己燐酸化反応の増強が観察された。あらかじめAP5(NMDA受容体拮抗薬)を投与しておくと,LTP誘導時およびCaMキナーゼII活性化反応,自己燐酸化反応が阻害された。2)LTP誘導時における基質蛋白質燐酸化反応を調べた。前シナプスニューロンに局在の知られているシナプシンIおよび後シナプスニューロンに局在するMAP2の両方が燐酸化反応を増強させた。両蛋白質燐酸化反応の増強は,あらかじめAP5を投与しておくと阻害された。3)シナプシンIの燐酸化部位を調べると,主として部位IIの燐酸化が惹起されることがわかった。この部位はCaMキナーゼII燐酸化部位であり,酵素の活性化による標的蛋白質であることがわかった。4)阻害薬としてカルモデュリン拮抗薬であるカルミダゾリウムの効果を調べた。あらかじめ緩衝液中にカルミダゾリウムを添加しておくと,LTP誘導を阻止し,CaMキナーゼIIα,βサブユニット自己燐酸化反応,シナプシンI,MAP2燐酸化反応が阻害された。5)LTP誘導時,CaMキナーゼIIのCa^<2+>/カルモデュリン依存性活性の上昇から,酵素蛋白質そのものの増加が示唆された。抗CaMキナーゼII抗体を用いてイムノブロット法で調べると,βサブユニットの増加が示された。あらかじめAP5を投与しておくと,βサブユニット蛋白質量の増加が阻害された。6)LTP誘導時に,プロテインホスファターゼ2Aの調節サブユニット燐酸化反応がおこり,酵素活性の抑制が観察された。7)LTP誘導後の維持時には,遺伝子発現の増強が報告されている。LTP誘導時における,CaMキナーゼIV活性化反応と転写因子活性化反応,C/EBPファミリー転写因子活性化反応について予備的実験を行なった。本主題について今後も検討を重ねる予定である。平成7年度:宮本英七は,第15回国際神経化学会議(京都)でワークショップを構成し,宮本英七,Soderling,Mullerが共同研究の成果を発表した。福永浩司は,同国際会議の別のシンポジウムに招待され,共同研究の成果を発表した。宮本英七,Soderlingは第4回国際脳機構世界大会のサテライトシンポジウム(東京)を構成し,宮本英七,福永浩司,Soderling,Mullerが成果を発表した.宮本英七,山本秀幸,Soderlingは第9回第2メッセンジャーと燐酸化蛋白質国際会議(米国)に出席し,成果を発表した。とくに,Soderlingの構成するワークショップにおいて,宮本英七,Soderlingが研究成果を発表し,討論を重ねた。国内学会において,宮本英七は第68回日本薬理学会シンポジウム,第26回医学会総会シンポジウムを構成および発表,第68回日本生化学会シンポジウムに招待され,研究成果を発表した。平成8年度:福永浩司は第26回北米神経科学会において研究成果を発表した。第69回日本薬理学会において宮本英七はシンポジウムを構成し,宮本英七,福永浩司が研究成果を発表した。第69回日本生化学会において,宮本英七はシンポジウムを構成し,自身が研究成果を発表した。第39回日本神経化学会シンポジウムにおいて,福永浩司が研究成果を発表した。

平成8年度には,研究分担者・福永浩司を米国に派遣し,Soderlingとの共同研究に関する討論,およびスイス・ジュネ-ブ大学Mullerの研究室に2回派遣し,滞在して共同研究を行なった。1)海馬CA1領域におけるLTP誘導時に,CaMキナーゼII活性化反応に伴って,CaMキナーゼIIα,βサブユニットの自己燐酸化反応の増強が観察された。あらかじめAP5(NMDA受容体拮抗薬)を投与しておくと,LTP誘導時およびCaMキナーゼII活性化反応,自己燐酸化反応が阻害された。2)LTP誘導時における基質蛋白質燐酸化反応を調べた。前シナプスニューロンに局在の知られているシナプシンIおよび後シナプスニューロンに局在するMAP2の両方が燐酸化反応を増強させた。両蛋白質燐酸化反応の増強は,あらかじめAP5を投与しておくと阻害された。3)シナプシンIの燐酸化部位を調べると,主として部位IIの燐酸化が惹起されることがわかった。この部位はCaMキナーゼII燐酸化部位であり,酵素の活性化による標的蛋白質であることがわかった。4)阻害薬としてカルモデュリン拮抗薬であるカルミダゾリウムの効果を調べた。あらかじめ緩衝液中にカルミダゾリウムを添加しておくと,LTP誘導を阻止し,CaMキナーゼIIα,βサブユニット自己燐酸化反応,シナプシンI,MAP2燐酸化反応が阻害された。5)LTP誘導時,CaMキナーゼIIのCa^<2+>/カルモデュリン依存性活性の上昇から,酵素蛋白質そのものの増加が示唆された。抗CaMキナーゼII抗体を用いてイムノブロット法で調べると,βサブユニットの増加が示された。あらかじめAP5を投与しておくと,βサブユニット蛋白質量の増加が阻害された。6)LTP誘導時に,プロテインホスファターゼ2Aの調節サブユニット燐酸化反応がおこり,酵素活性の抑制が観察された。7)LTP誘導後の維持時には,遺伝子発現の増強が報告されている。LTP誘導時における,CaMキナーゼIV活性化反応と転写因子活性化反応,C/EBPファミリー転写因子活性化反応について予備的実験を行なった。本主題について今後も検討を重ねる予定である。平成7年度:宮本英七は,第15回国際神経化学会議(京都)でワークショップを構成し,宮本英七,Soderling,Mullerが共同研究の成果を発表した。福永浩司は,同国際会議の別のシンポジウムに招待され,共同研究の成果を発表した。宮本英七,Soderlingは第4回国際脳機構世界大会のサテライトシンポジウム(東京)を構成し,宮本英七,福永浩司,Soderling,Mullerが成果を発表した.宮本英七,山本秀幸,Soderlingは第9回第2メッセンジャーと燐酸化蛋白質国際会議(米国)に出席し,成果を発表した。とくに,Soderlingの構成するワークショップにおいて,宮本英七,Soderlingが研究成果を発表し,討論を重ねた。国内学会において,宮本英七は第68回日本薬理学会シンポジウム,第26回医学会総会シンポジウムを構成および発表,第68回日本生化学会シンポジウムに招待され,研究成果を発表した。平成8年度:福永浩司は第26回北米神経科学会において研究成果を発表した。
脳死下臓器提供患者家族に対する看護援助方法構築に向けた実証的研究

本研究は、脳死下臓器提供におけるドナー家族の心理的軌跡を明らかにし、必要な看護ケアを導き出し、それらと欧州の教育プログラムで推奨されている看護ケアの計30項目について、脳死下臓器提供に関わった看護師を対象とし必要性の認識の度合いと看護実践の有無を調査し、看護ケア構築の示唆を得ることを目的とした。30項目中29項目の看護ケアについて80%以上の看護師が必要性を高く認識していたが、実施率が70%未満の看護ケアが19項目あった。実施に関連する要因として、「看護師が自分自身の家族と臓器提供について話し合ったことがある」が18項目で有意に関連しており、実施率が低いケアの促進に影響することが示唆された。平成24年度に研究代表者らは脳死下ドナー家族を対象とした研究を行い、家族の心理的安定に強く影響を与えていることは、家族が患者の人生の意味をどのように見いだし臓器提供の意思決定を行い、患者の存在を家族自身の中でどのように位置づけているかであることを明らかにした。そして、それらに向けた看護実践への示唆を得た。平成25年度は、我が国の看護師が前年度に明らかになったドナー家族の意味生成をうながす看護援助と海外の脳死下臓器提供病院教育プログラムで推奨されている看護援助を、実際にどの程度行っているか、またそれらの看護実践の必要性をどのように認識しているのか、看護実践の有無に影響する要因は何かを明らかにする目的で、全国の脳死下臓器提供実施施設のうち公表されている病院の看護師を対象にアンケート調査を行った。回収数は117であり回収率は50.8%であった。今年度は、ドナー家族(以下、家族)が脳死下臓器提供の一連のプロセスにおいて、実際に体験した出来事とその心理的軌跡はどのようなものであるか、脳死下臓器提供後の家族の長期的な受けとめに影響を与える要因を明らかにすることを目的として研究を行った。ライフストーリー法を参考に脳死下臓器提供を体験した4家族のうち、意思決定の役割を担った代表者1名ずつの研究参加者に、半構成的インタビューを行い得られたデータを分析した。結果より以下のことが明らかとなった。1.家族は脳死下臓器提供の一連のプロセスにおいて、さまざまな出来事により心理的揺れ動きを体験していた。2.家族は脳死状態の患者を死と認識することを契機とし、家族の死に際しての意味の探索をはじめ意味を生成する過程で臓器提供の意思決定を行っていた。3.脳死下臓器提供の意思決定に際し、家族はドナーの価値が明確である場合、ドナーの価値を優先し、ドナーの価値が明確でない場合、家族の価値に照らし合わせて意思決定を行っていた。ここで、家族の価値とドナーの価値が一致することは、家族がドナーの価値観を家族の内に包含し、臓器提供の意思決定を肯定的に受けとめることに影響する。一方、家族の価値とドナーの価値が一致しないまま意思決定を行っている場合、家族の心理的揺らぎが継続していた。4.家族が脳死下臓器提供のプロセスで見いだした家族の価値信念は、その後臓器提供のプロセスで家族が体験する出来事に対する心理的揺らぎの支えとなり、提供後の家族の心理にも影響を与えていた。5.脳死下臓器提供のプロセスで、医療者の介入は家族の意味生成に影響を及ぼし、その影響は提供後の家族の生き方にまで及んでいた。以上の分析結果より、我が国の脳死下臓器提供における看護実践への示唆を得ることができた。平成25年度までに、全国の脳死下臓器提供に関わった看護師を対象とし、研究代表者らの先行研究から明らかになった日本のドナー家族に必要な看護援助とヨーロッパの脳死下臓器提供病院教育プログラムで推奨されている看護援助計30項目について必要性の認識の度合いと看護実践の有無をアンケートで調査した。平成26年度は調査の分析を行った。30項目中『看護師が臓器提供の選択肢を提示する』以外は、各看護援助について80%以上の看護師が必要性を高いと認識していた。一方で、必要性の認識は高かったが、実施率が70%未満の看護援助が30項目中19項目あった。これら19項目の看護援助について、実施の有無に関連する要因を分析した結果、「看護師が自分自身の家族と臓器提供について話し合ったことがある」が18項目で有意に関連していた。また、「脳死下臓器提供の看護経験数」が12項目、「脳死患者の看護経験数」が10項目で有意に関連していた。

実施率が低かった項目のうち『医師による病状説明後、家族が患者の病状をどのように理解しているか直接家族に聞き確かめる』『面会時に家族が観察した患者の状態をどのように理解しているか家族に聞いて確かめる』『家族が医師から説明された病状と患者の現状をつなげて理解できているか家族に聞き確かめる』といった直接家族に聞き確認する項目は、脳死下臓器提供経験数・脳死患者経験数・心停止下臓器提供経験数が有意に関連していた。これらのことから、脳死下ドナー家族に必要とされる看護援助の実施を促進するためには、看護師が自分自身の家族と臓器提供について話し合うことが影響することが示唆された。また、看護師が直接患者の家族に病状の認識を確認するといった看護実践には、重篤な患者と家族への看護の経験が影響することが示された。看護学平成25年度の脳死下臓器提供における看護実践の実態調査で、全国の脳死下臓器提供実施施設を対象としアンケート調査を行うにあたり、各施設への協力依頼及び手続きに時間を要した。そのため、平成25年度中にアンケートの回収はできたが分析が間に合わなかった。このため、国内の結果と海外の看護実践の比較検討及び学会発表・論文投稿に遅れが生じている。今年度の研究目的であるドナー家族が脳死下臓器提供の一連のプロセスにおいて実際に体験した出来事とその心理的軌跡、脳死下臓器提供後の家族の長期的な受けとめに影響する要因について明らかにすることができた。また、それらより我が国の脳死下臓器提供におけるドナー家族支援に向けた看護実践についての示唆を得ることができ、来年度の研究課題の達成に向けた結果を得ることができた。平成26年度に国内の看護実践の実態調査について分析し、海外の看護実践と比較検討を行い、学会発表と論文投稿を行う。平成24年度に脳死下ドナー家族へインタビューを行い得られた結果をもとに、我が国の脳死下臓器提供におけるドナー家族支援に向け必要な看護援助についての考察を深める。それらと、既存の海外における脳死下ドナー家族支援についての教育プログラムが、我が国の脳死下臓器提供実施施設でどの程度実際に行われているか実態調査を行う。それとともに、家族支援のための看護実践の実施の有無に関連する要因について調査し検討する。研究の第二段階の脳死下臓器提供における看護実践の実態調査で、全国の脳死下臓器提供実施施設を対象としアンケート調査を行うにあたり、各施設への協力依頼及び手続きに時間を要し、平成25年度中にアンケートの回収はできたが分析が間に合わなかった。このため、国内の結果と海外の看護実践の比較検討及び学会発表・論文投稿のための費用に未使用額が生じた。平成26年度に国内の看護実践の実態調査について分析し、海外の看護実践と比較検討を行い、研究の第二段階について学会発表と論文投稿をするため、未使用額はその経費に充てることとする。平成24年度に予定していたインビュー対象者が、首都圏でインタビューが可能だったこと、またインタビューと分析に時間を要し、学会参加が出来なかったことにより、国内旅費に繰越金が生じた。平成25年度の使用計画について、以下に示す。1全国の脳死下臓器提供実施施設への質問紙調査を実施するため、質問紙の作成と印刷(8万円)2質問紙の郵送に関連する費用(8万円)2統計解析ソフトの購入(65万円)3学会発表および論文投稿のための学会参加費(5万円)4学会参加用旅費(10万円)5研究成果報告書の印刷(10万円)6研究についてのスーパーバイザーとの打ち合わせ旅費(8万円)6ドナー家族を対象とした追加インタビュー調査旅費(10万円)7統計分析,移植医療・救急看護に関する書籍の購入費(約10万円)
有機繊維を用いた超高強度繊維補強コンクリートの開発

本研究では従来の鋼繊維の代わりに腐食の可能性のない有機繊維を用いた超高強度繊維補強コンクリート(UFC)を開発することを目的とした。研究の結果,鋼繊維を用いた場合に比べ7080%程度の強度を有するアラミド繊維を用いたUFCを開発した。また,コスト低減のためにポリビニルアルコール繊維を用いたUFCについても検討し,圧縮強度が140N/mm^2,曲げ圧縮強度が15N/mm^2のUFCを開発した。超高度繊維補強コンクリート(UFC)を開発することを目的として,モルタルマトリクスについての検討を行うとともに,繊維としてアラミド繊維を取り上げ,形状寸法の異なるアラミド繊維を用いたUFCについて圧縮強度試験と切欠きはりの3点曲げ試験を行い,曲げ試験の結果から逆解析によって引張軟化曲線を算出し,繊維の最適化について検討した。1.モノフィラメントタイプのアラミド繊維を用いたUFCの特性UFCに用いるモノフィラメントタイプの繊維径,繊維長,および混入量について検討を行った結果,同体積量の繊維を混入した場合,繊維径が細いほど,繊維長が長いほどフローは低下した。また,繊維径を太く,繊維長を短くし,混入量を多くすることがUFCの曲げ特性に対しては有効であることが示された。UFCにおいて水中養生と温水養生を比較した場合,圧縮強度に差があるが曲げ強度及び引張軟化特性においてはその影響は見られなかった。また繊維の表面処理の違いについては,ほとんど影響は見られなかった。2.集束タイプのアラミド繊維を用いたUFCの特性集束タイプの繊維用いたUFCおよび集束タイプとモノフィラメントタイプを混合使用したUFCのフレッシュ性状および力学特性について検討した。繊維長が1218mmの場合,混入量が1.752%でフロー値は200mm程度になった。繊維径200μmの繊維は繊維長を15mmないし18mm程度とし,混入量を2%程度とすることで鋼繊維を用いたUFCと同等ないしそれ以上の力学特性が得られた。また,繊維径400μmの繊維の場合は,繊維長15mmよりも18mmの方が優れており,さらに繊維長を長くした場合における検討が必要であることが分かった。混合繊維は,集束タイプの繊維の混入量が多いほど曲げ特性は優れていた。モノフィラメントタイプと集束タイプを比較すると,集束タイプを用いたUFCの方が,モノフィラメントタイプを用いたUFCよりも力学特性は優れていた。有機繊維を用いた超高強度繊維補強コンクリート(UFC)を開発することを目的として昨年度に続き,繊維として収束タイプのアラミド繊維を取り上げ,その諸特性について検討した。(1)曲げ強度の寸法効果はり供試体の断面寸法を40×40mmから150×150mmに変化させて切欠きはりの曲げ試験を行った。その結果,明確な曲げ強度の寸法効果が存在することが明らかとなり,特に40×40mm供試体の強度は100×10mm供試体の2倍程度となった。また,引張軟化曲線にも明確な寸法効果が見られ,寸法が大きくなると応力が小さくなった。(2)繊維長の最適化繊維長を15, 20,および25mmの3種類に変化させて,最適な繊維長について検討した。その結果,フレッシュ時のフローは繊維長が長くなるにつれて小さくなるが,圧縮強度は繊維長にかかわらずほぼ一定で170N/mm2であった。引張軟化特性は,20mmと25mmでは差はなく,15mmは劣る結果となった。このことから,本研究では繊維長20mmが最適であると判断された。(3)自己収縮特性繊維長20mmのアラミド繊維を用いたUFCの自己収縮を計測した。その結果,常温下の前養生において500μ,その後の高温養生時に800μ程度,合計,1300μ程度の収縮が生じた。(4) UFCを用いたRCはりのせん断強度アラミド繊維UFCを用いた鉄筋コンクリートはりのせん断試験を行った。その結果,はりnのせん断耐力は,土木学会指針案式によって安全側に評価でき,また鋼繊維を想定した計算値の90%程度であった。昨年度までアラミド繊維を用いた超高強度繊維補強コンクリートについて検討し,実用化が可能であることを示した。しかしながら,アラミド繊維は高性能ではあるが広く普及させるうえでは,コストの問題があると考えられた。そこで,本年度はアラミド繊維に代わる繊維としてより廉価なポリビニル(PVA)繊維を対象として,超高強度繊維補強コンクリートを製造するために適した繊維の形状寸法,混入率について検討した。現在市販されている寸法,強度が異なる6種類のPVA繊維を対象として,練混ぜ試験,フロー試験,圧縮および曲げ試験を行い,以下のことが明らかになった。・径が細い繊維(φ=0.04mm)では混入率を高くすると流動性が低下するため,混入率を高くすることができず,その結果,高強度を得ることが困難である。

・径が太い繊維(φ=0.66mm)では水セメント比を18%として混入率を3%まで高くすることで高強度を得ることが可能であるが,フレッシュ時に繊維とモルタルの分離が生じる・φ0.66×30mmとφ0.1×12mmの繊維を1:2の割合で混合して用いると材料分離を抑制でき,140N/mm^2の圧縮強度と15N/mm^2以上の曲げ強度が得られた。・上記の混合繊維を用いた超高強度コンクリートについてコンクリート製品工場の実機ミキサで練混ぜ試験を行い,製造が可能であることを確認した。
皮膚感覚インターフェースデバイスの開発と皮膚感覚情報処理の解明

本年度は皮膚感覚インターフェースの二つの要素技術,すなわち皮膚感覚のセンシングとディスプレイの基礎技術を研究した.センシングについては柔軟な2次元通信層を介して多数のマイクロチップから信号を読み出す技術を提案し,通信プロトコルとCMOSプロセスによるアナログ・デジタル混載通信回路の実現方法を確立した.また微小素子上での触覚センシングの基本原理をプロトタイプによって確認した.触覚ディスプレイについては紙数の都合から詳述はできなかったが,放射圧を用いた新しい原理のデバイスを検討している.放射圧とは,対象面に照射される超音波のエネルギーに比例して発生する定常的な圧力であり,例えば10^4Paの音波によって1cm角あたり10gf程度の圧力が発生する.超音波の波長は1mm以下に設定でき,その波面を人間の触覚の帯域に比べ十分高速に制御することがきるから,放射圧を用いれば,入力信号通りに皮膚上の圧力を高分解能で制御することが可能と考えられる.我々は熱誘起超音波デバイスという新しい原理の超音波発生方法を研究しており,今年度の実験によって1mm角以下の微細な素子から1kPaを越える非常に強力な空中超音波を発生可能であることが確認された.現在はこの超音波強度をさらに一桁高めることにより,超音波の放射圧によって皮膚表面に圧力分布を与え,触覚を誘起する研究を進めている.また同時にもう一つのアプローチ,すなわちコンポジット層により空気とのインピーダンス整合をとり,従来型の圧電素子から強力空中超音波を発生させる振動子についても試作を進めており,いずれかの方式が必要条件を満たした段階で触覚ディスプレイへの適用へと移行する予定である.本年度は皮膚感覚インターフェースの二つの要素技術,すなわち皮膚感覚のセンシングとディスプレイの基礎技術を研究した.センシングについては柔軟な2次元通信層を介して多数のマイクロチップから信号を読み出す技術を提案し,通信プロトコルとCMOSプロセスによるアナログ・デジタル混載通信回路の実現方法を確立した.また微小素子上での触覚センシングの基本原理をプロトタイプによって確認した.触覚ディスプレイについては紙数の都合から詳述はできなかったが,放射圧を用いた新しい原理のデバイスを検討している.放射圧とは,対象面に照射される超音波のエネルギーに比例して発生する定常的な圧力であり,例えば10^4Paの音波によって1cm角あたり10gf程度の圧力が発生する.超音波の波長は1mm以下に設定でき,その波面を人間の触覚の帯域に比べ十分高速に制御することがきるから,放射圧を用いれば,入力信号通りに皮膚上の圧力を高分解能で制御することが可能と考えられる.我々は熱誘起超音波デバイスという新しい原理の超音波発生方法を研究しており,今年度の実験によって1mm角以下の微細な素子から1kPaを越える非常に強力な空中超音波を発生可能であることが確認された.現在はこの超音波強度をさらに一桁高めることにより,超音波の放射圧によって皮膚表面に圧力分布を与え,触覚を誘起する研究を進めている.また同時にもう一つのアプローチ,すなわちコンポジット層により空気とのインピーダンス整合をとり,従来型の圧電素子から強力空中超音波を発生させる振動子についても試作を進めており,いずれかの方式が必要条件を満たした段階で触覚ディスプレイへの適用へと移行する予定である.