hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ構造制御されたエレクトロクロミック窒化インジウム薄膜の光学デバイス応用

(1)表面微細構造制御InN薄膜の作製:InN薄膜は反応性イオンプレーティング法により作製した.反応容器内を10^<-4>Paまで真空排気後,N_2ガスを、0.11Paの圧力で導入し,N_2プラズマを発生させた.高周波出力は100W一定とした.N_2プラズマ生成後,Inるつぼを加熱してIn蒸気流を発生させるた.In流束は水晶振動子膜厚モニターを用いて一定に制御した.基板にはガラス,ITOコートガラスを用いた.基板ホルダーは接地電位とし,In流束に対して85度に傾斜させた.比較のために,傾斜角0度の試料(平面堆積膜)も作製した.(2)表面微細構造制御InN薄膜の構造制御:基板傾斜時の基板自転速度を0.1rpmと極めて遅くすることによって,前述結晶粒集合体の形を螺旋状に制御することに成功した.また,基板ホルダーを一定時間ごとに反転させることによって,ジグザグ状の柱状結晶粒集合体を作製することに成功した.基板ホルダーを10rpm以上の高速で自転させることにより得られる,円柱状構造も合わせ,3種類のInNナノロッド形状を再現性よく作製する技術を確立した.さらにShadowing効果を高めるために,堆積中のN_2圧力の下限を調査した結果,0.3Paまでウルツ鉱型結晶構造を有するInN多結晶膜が得られることがわかった.(3)表面微細構造制御InN薄膜のEC特性評価:円柱状,螺旋状,ジグザグ状の3種類のナノロッド形状に対してEC特性を比較したところ,ジグザグ状,螺旋状,円柱状の順に大きな色変化を示した.平面堆積膜と比較した場合,流れた電荷量で色変化の度合いを表すと,ジグザグ状の膜で約2.5倍の色変化量となった.色変化速度については,斜め堆積によってナノロッド形状を有する膜は,ほとんど形状によらず,平面堆積膜の約2倍であった.(1)表面微細構造制御InN薄膜の作製:InN薄膜は反応性イオンプレーティング法により作製した.反応容器内を10^<-4>Paまで真空排気後,N_2ガスを、0.11Paの圧力で導入し,N_2プラズマを発生させた.高周波出力は100W一定とした.N_2プラズマ生成後,Inるつぼを加熱してIn蒸気流を発生させるた.In流束は水晶振動子膜厚モニターを用いて一定に制御した.基板にはガラス,ITOコートガラスを用いた.基板ホルダーは接地電位とし,In流束に対して85度に傾斜させた.比較のために,傾斜角0度の試料(平面堆積膜)も作製した.(2)表面微細構造制御InN薄膜の構造制御:基板傾斜時の基板自転速度を0.1rpmと極めて遅くすることによって,前述結晶粒集合体の形を螺旋状に制御することに成功した.また,基板ホルダーを一定時間ごとに反転させることによって,ジグザグ状の柱状結晶粒集合体を作製することに成功した.基板ホルダーを10rpm以上の高速で自転させることにより得られる,円柱状構造も合わせ,3種類のInNナノロッド形状を再現性よく作製する技術を確立した.さらにShadowing効果を高めるために,堆積中のN_2圧力の下限を調査した結果,0.3Paまでウルツ鉱型結晶構造を有するInN多結晶膜が得られることがわかった.(3)表面微細構造制御InN薄膜のEC特性評価:円柱状,螺旋状,ジグザグ状の3種類のナノロッド形状に対してEC特性を比較したところ,ジグザグ状,螺旋状,円柱状の順に大きな色変化を示した.平面堆積膜と比較した場合,流れた電荷量で色変化の度合いを表すと,ジグザグ状の膜で約2.5倍の色変化量となった.色変化速度については,斜め堆積によってナノロッド形状を有する膜は,ほとんど形状によらず,平面堆積膜の約2倍であった.本年度の研究成果は以下のとおりである.(1)表面微細構造制御InN薄膜の作製:InN薄膜は反応性イオンプレーティング法により作製した.反応容器内を10^<-4>Paまで真空排気後,N_2ガスを1 Paの圧力で導入し,N_2プラズマを発生させた.高周波出力は100W一定とした.N_2プラズマ生成後,Inるつぼを加熱してIn蒸気流を発生させるが,このとき,るつぼ温度によりIn流束を制御し,InN薄膜の堆積速度を変化させた.基板にはガラス板を用いた.基板ホルダーは接地電位とし,In流束に対して70°に傾斜させた.比較のために,傾斜角0°の試料も作製した.(2)表面微細構造制御InN薄膜の構造評価:堆積速度14.8nm/min以下において,In:N=1:1の化学量論組成でウルツ鉱型結晶構造を有するInN薄膜が得られた.作製膜は101面配向していることがわかった.SEMによる表面モルフォロジー観察の結果,基板傾斜角度0°で作製した膜に比べ,傾斜角70°で作製した膜は結晶粒が小さく,Shadowing効果によって生じたと考えられる結晶粒集合体間の空隙が観察され,表面積が増大していることが確認できた.作製膜の空隙率を,薄膜の重量と厚さ測定結果に,バルクInNの密度を適用して算出した結果,基板を傾斜させた方が,傾斜させずに同じ堆積速度で成膜した膜に比べて,空隙率が0.1以上低かった.以上のように,基板を傾斜させることにより,表面に微細な凹凸構造を有するInN薄膜を作製することに成功した.

(3)表面微細構造制御InN薄膜のEC特性評価:基板を傾斜させて作製したInN薄膜試料において,明らかなEC効果の向上が認められた.すなわち,Asaiらによる「有効表面」仮説が,定性的に証明されたといえる.光学密度変化-空隙率の相関から,傾向としては△OD値は空隙率の減少に伴って増加するが,基板傾斜角が変わると△OD-空隙率の依存性にギャップが生じる.このことは,基板傾斜による空隙率の増大は,必ずしも「有効表面」の拡大に結びつかないことから生じると考えられる.メモリー特性評価の結果,基板傾斜角0°で作製した膜は,約100分で完全に脱色するが,傾斜角70°で作製した膜では,脱色までに約500分を要し,基板傾斜による表面微細凹凸化が,メモリー特性も向上させることがわかった.本年度の研究成果は以下のとおりである.(1)表面微細構造制御InN薄膜の作製:InN薄膜は反応性イオンプレーティング法により作製した。反応容器内を10^<-4>Paまで真空排気後,N_2ガスを1Paの圧力で導入し,N_2プラズマを発生させた.高周波出力は100W一定とした.N_2プラズマ生成後,Inるつぼを加熱してIn蒸気流を発生させるが,このとき,るつぼ温度によりIn流束を制御し,InN薄膜の堆積速度を変化させた.基板にはガラス板を用いた.基板ホルダーは接地電位とし,In流束に対して70°85°に傾斜させた.比較のために,傾斜角0°の試料も作製した.(2)表面微細構造制御InN薄膜の構造評価:どの基板傾斜角で堆積した場合も,In:N=1:1の化学量論組成でウルツ鉱型結晶構造を有するInN薄膜が得られた.作製膜は101面配向していることがわかった.SEMによる表面モルフォロジー観察の結果,作製膜は基本的に1020nm程度の微細な柱状結晶粒がいくつか集まり,100nm程度の太さの柱状結晶粒集合体から構成されていた.基板傾斜角度が大きくなるにつれて,Shadowing効果によって生じたと考えられる結晶粒集合体間の空隙が広がり,表面積が増大していることが確認できた.断面SEM観察によって,この空隙は膜の基底部分から表面まで続いていることがわかった.さらに、基板傾斜時の基板自転速度を0.1rpmと極めて遅くすることによって,前述の柱状結晶粒集合体の形を螺旋状に制御することに成功した.(3)表面微細構造制御InN薄膜のEC特性評価:基板を傾斜させて作製したInN薄膜試料において,明らかなEC効果の向上が認められた.すなわち,Asaiらによる「有効表面」仮説が,定性的に証明されたといえる.基板傾斜角0°の試料に比べ,基板傾斜角85°の試料では,EC現象に伴う吸収係数スペクトル変化が約2倍に向上した.また,カソード分極時の応答時間は約1/2に短縮された.本年度の研究成果は以下のとおりである.(1)表面微細構造制御InN薄膜の作製:InN薄膜は反応性イオンプレーティング法により作製した.反応容器内を10^<-4>Paまで真空排気後,N_2ガスを0.11Paの圧力で導入し,N_2プラズマを発生させた.高周波出力は100W一定とした.N_2プラズマ生成後,Inるつぼを加熱してIn蒸気流を発生させるた.In流束は水晶振動子膜厚モニターを用いて一定に制御した.
オンライン教育の拡大を視野に入れた「知の社会発信」を支援する高等教育国際比較研究

21世紀に相応しい学術と社会の在り方の示唆を得るため、欧・米・豪・日の国際比較調査を実施し、その成果を、研究論文、国際学会発表、学術書等を通して発表した。本研究を通じて、異分野協働、多職種連携、市民性、社会的責任感等の概念が、21世紀の学術と社会を創造するうえで重要な要素となる可能性が示された。具体的な研究成果としては、研究期間中に、査読付論文3報(和文2報、英文1報)、査読付国際学会発表6報、書籍5冊(筆頭編著1冊、分担執筆2冊、翻訳2冊)を上梓し、積極的に研究を推進した。本研究プロジェクトは、人文・社会科学を中心とした国際比較の手法に基づき、高等教育機関の知の社会発信(アウトリーチ)及び隣接の学術支援システムに関する今日の諸活動を対象とし、その戦略についての新しい知見の創出を目指すものである。初年度に当たる平成26年度は、フィージビリティ調査を兼ねた国内外の文献精査を行うとともに、早期に、日本における本テーマの現況に関する研究を、複数の国際学会で発表した。また、関連論文を刊行した。文献精査に関しては、海外のアウトリーチ、サイエンスコミュニケーションに関わるものに加えて、世界の高等教育の現在を客体化する歴史研究の重要性を考え、古代ギリシア・ローマ以降の知の歴史(大学の歴史)について探索を行い、本テーマが広義で「リベラル・アーツ」の思想の流れに位置づけられることを考察した。国際学会に関しては、アメリカ、イタリア、オーストラリアにおける高等教育系の学会で発表を行うとともに、海外の研究者・実践者との効果的なネットワークの構築を実現した。北ヨーロッパでは、アーティストやデザイナーなど、これまでの学術的議論で見落とされる傾向にあった隣接不可欠のアクターへのヒアリングも行い、その重要性を確認した。高等教育の国際比較研究として、先行調査も兼ねて実施していた論文をまとめ上げ、科学教育研究の枠組みにおいて発刊した。また、関連領域として、倫理・哲学に関わる海外の学術文献の翻訳も実施し、出版した。本研究プロジェクトは創発的・新規的テーマであることから、初年度は広く俯瞰的なアプローチを重視した。次年度はその統合及び理論化に軸足を置き、引き続き積極的にプロジェクトを推進する。本研究は、今後のオープン・エデュケーションの広がりを視野に入れた高等教育の国際比較を趣旨とするものである。主に日米の現状に焦点を当てて研究を進め、国際学会等で報告を行った。米国ではMIT,ハーバード大学、スタンフォード大学、日本では東京大学、京都大学を中心にMOOCの調査を実施した。例えば東京大学でいえば、courseraやedxの活用が挙げられる。2013年9月よりcourseraで2コースを提供して以降、2014年度までに全6コース(coursera4コース、edx2コース)が提供された。世界180か国以上から累計21万人以上が登録し、修了者は約1万2千人を超える規模とされる。コース提供元のアンケート調査によると、MOOCの提供が大学の国際的知名度の向上に寄与する効果が示された。2015年度は、既に開講されたコースをいつでも受講できる常時開講コースに順次移行する試みも行われた。提供されるテーマは、宇宙科学、国際政治、メディア、日本文化、建築、国際保健まで多岐にわたる。MOOCの活用の目的は様々あり得るが、最も意識されていたのは「大学の国際化の促進」である。MOOCの広がりは、高等教育機関の厳しい国際競争の裏返しの事象と捉えることができよう。本研究におけるヒアリング調査でも、優秀な学生の発掘、海外の研究者及び留学生受け入れの促進、学習や教育に関わるビッグデータの収集と分析等と関連して提供されていることが明らかとなった。こうした点は国内外の高等教育機関で共通する背景といえる。最終年度の高等教育関連の研究成果については、査読付論文1報、書籍3冊(編著1冊、分担執筆2冊)、国際学会発表3報であり、総じて積極的に成果を上げることができた。本研究プロジェクトの主要な方法の一つである国際比較研究に基づき、初年度は3回の国際学会発表と複数回の国内学会発表を行い、さらに国内外でのヒアリングを実施した。研究計画の他の要素についても、適宜進められている。継続的な学術発信と調査が実現しているものと評価される。歴史学・教育学・科学哲学初年度の研究成果を踏まえ、平成27年度は本研究プロジェクトを仕上げるため、国内外の状況調査を引き続き実施するとともに、その統合と体系化を目指す。また、政策的・制度的議論、ならびに新技術を取り入れた議論も組み込み、アクチュアルな成果を志向する。他方で、本研究プロジェクトが扱う世界的な新潮流と大学の普遍的な価値の間で生じる学術的緊張関係を能動的に捉え、研究を深化させていく。
ラマンライダーによる都市境界層内温度・水蒸気分布の昼夜連続観測

本研究では、都市大気境界層付近まで(高度1-2km程度)の大気温度と水蒸気濃度の鉛直分布を背景光の多い昼間でも測定できるラマンライダーシステムを開発し、昼夜間の大気温度と水蒸気濃度の連続観測を行うことを最終目的とする。本研究における重要な技術要素は、狭帯域のバンドパスフィルターの製作と,波長可変レーザーの開発である。狭帯域のバンドパスフィルターを実現するため、磁石と原子蒸気セルを用いた原子ファラデーフィルターの設計並びに試作を行った。このうち、ナトリウム原子を用いたファラデーフィルターを現有のライダーシステムに組み込み、基礎データを得るために昼間の背景光強度の測定を、異なる季節、天候の条件下で行った。これより、雲がある、あるいは視程が悪い条件下では快晴の場合に比べて最大1桁ほど背景光が増加することがわかった。これは、ラマン散乱を測定するには無視できない背景光であり、受信望遠鏡の視野を更に狭くするなど対策が必要である事がわかった。原子フィルターの中心波長に窒素及び水蒸気のラマンシフトを発生させる波長可変レーザーシステムの検討を行った。レーザーは色素レーザーおよびチタンサファイアレーザーをベースにし、非線形結晶の組み合わせも含めて検討し、基礎的データーを得た。更に、実際に大気温度と水蒸気濃度の連続観察を実現したときの測定精度の検証を行うために、温度については回転ラマンライダー、水蒸気については振動ラマンライダーを開発し、夜間における温度および水蒸気濃度の測定を行った。得られた基礎データを基に昼間の測定可能性についてコンピュータシミュレーションも含めて最終的な評価を行った。本研究では、都市大気境界層付近まで(高度12km程度)の大気温度と水蒸気濃度の鉛直分布を背景光の多い昼間でも測定できるラマンライダーシステムを開発し、昼夜間の大気温度と水蒸気濃度の連続観測を行うことを目的とする。本研究における重要な技術要素は,狭帯域のバンドパスフィルターの製作と、波長可変レーザーの開発である。まず、狭帯域のバンドパスフィルターを実現するため、磁石と原子蒸気セルを用いた原子ファラデーフィルターの設計と試作を行った。設計では、計算機シミュレーションにより、カルシウム(423nm)、ナトリウム(589nm)、リチウム(671nm)、カリウム(770nm)の各原子のファラデーフィルターについてセル温度、セル長、磁場強度の最適条件を求めた。更に、カリウム及びナトリウムについては実際にフィルターを作成し、その透過特性を得た。また、フィルターの有効性を確認するために、試作したナトリウム原子ファラデーフィルターを現有のYAGレーザー励起色素レーザーを用いたライダーシステムに組み込み、昼間の背景光の大きい条件下でフォトンカウントレベルの散乱光の受信に成功した。これにより、受信フィルターの製作はおおむね完了した。今後は、この原子フィルターの中心波長に窒素及び水蒸気のラマンシフトを発生させる波長可変レーザーシステムを開発し、実際に昼夜間の大気温度と水蒸気濃度の連続観測を試みる予定である。本研究では、都市大気境界層付近まで(高度12km程度)の大気温度と水蒸気濃度の鉛直分布を背景光の多い昼間でも測定できるラマンライダーシステムを開発し、昼夜間の大気温度と水蒸気濃度の連続観測を行うことを最終目的とする。本研究における重要な技術要素は、狭帯域のバンドパスフィルターの製作と、波長可変レーザーの開発である。次に原子フィルターの中心波長に窒素及び水蒸気のラマンシフトを発生させる波長可変レーザーシステムの開発を行った。

レーザーは現有の色素レーザーおよびチタンサファイアレーザーをベースにし、非線形結晶を組み合わせ、倍波、和周波を発生させることにより実現する。いくつかのレーザーと非線形結晶の組み合わせについて検討し、基礎的データーを得た。更に、実際に大気温度と水蒸気濃度の連続観測を実現したときの測定精度の検証を行うために、温度については回転ラマンライダー、水蒸気については差分吸収ライダーを並行して開発し、夜間における温度および水蒸気濃度の測定を行った。得られた基礎データを基に昼間の測定可能性についてコンピュータシミュレーションも含めて最終的な評価を行った。
超音波検査装置による認知・運動機能の低下した高齢者に対する下痢の評価方法の確立

高齢者における排便障害は、もっとも発生頻度が高い症状の一つである。特に認知運動機能が低下した高齢者では、自力排泄や症状を訴えることができず、便秘や下痢による便失禁を引き起こすことが問題となっている。便失禁によって高齢者の自尊心が脅かされ、現場では皮膚障害などの二次合併症が引き起こされている。下痢は、従来のアセスメントでは事前に予測することが難しい場合があった。本研究では、まずエコーを用いて可視化をすることによって、消化管における排便障害の特有なパターンを把握し、症状の発生を予測する。
顎顔面形成不全に関わる遺伝的要因と環境的要因の相互作用解明

胎生期における顎顔面の形成は複雑かつ精巧に行われ、その発生過程の不具合は口唇口蓋裂等の顎顔面形成不全の原因となる。同疾患は多因子性疾患であり、胎生期における遺伝的要因と環境的要因に大きな影響を受けて発病する事が知られている。本年度においては顎顔面形成不全の遺伝的要因の探求の一環として家族性に頭蓋骨早期癒合症、多数歯アンキローシス、副甲状腺機能不全を呈する患者のエキソーム解析を行った。その結果、原因遺伝子としてPTHシグナルに関連する新規遺伝子変異を同定した。今後は同新規遺伝子変異の機能解析を細胞株や動物モデルを用いて行い、同疾患の病態をより詳細に解析する予定である。また昨年度において作製したDLC1変異マウスについても解析を進めており、同遺伝子変異マウスにエタノールを作用させると症状が悪化する初期データを取得した。今後はDLC1変異とエタノールの相互作用についても解析を進める予定である。また顎顔面形成不全の原因となる環境要因の探索ではマウスを用いて胎生初期(E8.5)にレチノイン酸を投与する事により高い確率で口蓋裂を引き起こす事を見出した。口蓋裂を引き起こす環境要因としてレチノイン酸は既に様々な研究がなされているが妊娠初期におけるメカニズムは不明な点が多く、この結果は口蓋裂における新たな病因解明に貢献する物である。更にこれらの口蓋裂の発生頻度はShhシグナルのアゴニストを用いる事により減少することも見出した。これらの知見は新規のものであり口蓋裂の病態解明に大きく貢献するものと考えられる。それぞれの要因における疾患発症のメカニズムは古くから研究が続けられているが、実際のヒトの発生過程では遺伝的要因と環境的要因が同時に作用する場合が殆どであり、これら二つの要因の相互作用によって起こりうる生物学的事象を解明する事は顎顔面形成不全を始めとする先天性疾患の病因を知る上で非常に重要である。本研究では様々な遺伝的要因と環境的要因の相互作用が疾患発症に至る機序を解明し、顎顔面形成不全の予防や早期発見に貢献する知見を生み出す事を目的とする。本年度の研究では主に2つの方向から研究を推進した。以下にそれぞれの具体的な進捗状況を列挙する。1.大阪大学歯学部附属病院に来院した遺伝的要因が強く疑われる口唇口蓋裂患者のエキソーム解析と2.口唇口蓋裂の遺伝的要因として既に同定されているRdh10と環境要因であるアルコールの相互作用を評価した。1.に関しては現在のところ3家系のエキソーム解析が終了しておりそれぞれの家系において患者に共通の遺伝子変異を多数見出している。その中でもRho-Gap遺伝子familyのDlc1遺伝子については複数の家系に渡り変異が認められた事から現在ゲノム編集を用いてヒトと同じ変異を持つマウスを作製中である。2.については当科に既に存在するRdh10変異マウスにアルコールを投与する事によりこれらの因子の顔面発生における相互作用を解析している。現在までにアルコールを投与した郡では非投与郡に比較し軟口蓋裂が多く発症する事を明らかにしており、今後は同表現形のメカニズムを詳細に解析していく予定である。初年度においては家族性の口唇口蓋裂患者のエキソーム解析から原因となる遺伝的要因を同定する事や、マウスを用いて遺伝的要因と環境的要因の相互作用が解析可能な実験系を確立する事を目的としており、おおむね順調に実験計画は進行していると言える。我々は既にレチノイン酸生成に必要不可欠なRdh10遺伝子に変異を持つマウスは上顎骨において後鼻孔閉鎖と共に口唇口蓋裂を示す事を見出している。この事はレチノイン酸欠乏が顎顔面の発生過程において異所性骨形成を誘導し、口唇口蓋裂を引き起こす可能性を強く示唆するものである。一方、アルコールとレチノイン酸シグナルは相互作用を起こす事が知られており、二つを同時に作用させた個体ではそれぞれ単独で作用させた個体と異なる表現形が出るという報告が存在する。そこで本研究ではRdh10の変異と環境的要因であるアルコールの相互作用が後鼻孔閉鎖や口唇口蓋裂を含む顎顔面形成不全の発生においてどの様な役割を解明することを目的として行った。本年度は妊娠マウスにエタノールを作用させる事によりRdh10変異マウスの口蓋裂の症状が悪化する事を見出した。この事はRAシグナルとエタノールが相互作用を起こして症状を悪化させている証拠であり、RAシグナルに問題がある場合は特にエタノールの暴露に注意する必要がある事を示している。本年度は更にRdh10をノックアウトする時期やエタノールを投与する時期の条件を変えて胎生期のどのステージにおいて、これらの遺伝的要因(Rdh10)や環境的要因(エタノール)が顎顔面形成不全の病因に影響を及ぼすかを詳細に解析した。その結果、胎生8.5日以前にRdh10の機能阻害を行った個体や胎生13.5日辺りにエタノール投与を行った個体についてはより強い表現型を示した。これらの事は遺伝的要因、環境的要因が胎生時期特異的に重要な時期が存在する事を示すものである。

本年度までに顎顔面形成不全において胎生時期特異的なRdh10の欠損やアルコールへの暴露が顎顔面形成不全の症状を悪化させる事を見出した。依然として組織学的な解析や分子生物学的な解析が必要である。胎生期における顎顔面の形成は複雑かつ精巧に行われ、その発生過程の不具合は口唇口蓋裂等の顎顔面形成不全の原因となる。同疾患は多因子性疾患であり、胎生期における遺伝的要因と環境的要因に大きな影響を受けて発病する事が知られている。本年度においては顎顔面形成不全の遺伝的要因の探求の一環として家族性に頭蓋骨早期癒合症、多数歯アンキローシス、副甲状腺機能不全を呈する患者のエキソーム解析を行った。その結果、原因遺伝子としてPTHシグナルに関連する新規遺伝子変異を同定した。今後は同新規遺伝子変異の機能解析を細胞株や動物モデルを用いて行い、同疾患の病態をより詳細に解析する予定である。また昨年度において作製したDLC1変異マウスについても解析を進めており、同遺伝子変異マウスにエタノールを作用させると症状が悪化する初期データを取得した。今後はDLC1変異とエタノールの相互作用についても解析を進める予定である。また顎顔面形成不全の原因となる環境要因の探索ではマウスを用いて胎生初期(E8.5)にレチノイン酸を投与する事により高い確率で口蓋裂を引き起こす事を見出した。口蓋裂を引き起こす環境要因としてレチノイン酸は既に様々な研究がなされているが妊娠初期におけるメカニズムは不明な点が多く、この結果は口蓋裂における新たな病因解明に貢献する物である。更にこれらの口蓋裂の発生頻度はShhシグナルのアゴニストを用いる事により減少することも見出した。これらの知見は新規のものであり口蓋裂の病態解明に大きく貢献するものと考えられる。平成28年度に家族性の口唇口蓋裂患者から同定したDlc1の変異を持つマウスを作製し、顎顔面形成不全の表現型が認められたものについては解剖学的、組織学的解析を行う。マウスの顎顔面の解剖学的な表現型を解析する為に様々なステージで胎児を取り出しWhole mount nuclear fluorescent imaging (Sandell LL, Kurosaka H et al, Genesis. 2012Nov;50(11):844-50)を用いて観察を行う。また同マウスに様々な顎顔面形成不全の原因となる環境因子を作用させて表現型の変化を探索する。表現形が悪化したものに関しては、その遺伝子変異が特定の環境因子に対して特に危険性が高い事が強く示唆される。この様な場合には遺伝子変異単独で起こる表現形と環境要因が加えられた時の表現形の違いの詳細な解析を行う。今後は現在までに同定した胎生時期特異的なRdh10の欠損やアルコールへの暴露が顎顔面形成不全に及ぼす影響を組織学的、分子生物学的に解析する予定である。具体的には口唇口蓋裂の原因遺伝子等の発現パターンを様々な時期にRdh10をノックアウトしたものやエタノールを投与した個体を用いて行う。それらの情報を元に同マウスで発生する口唇口蓋裂の分子基盤を予想し、それらの分子をターゲットとする薬剤を用いて表現形のレスキューを試みる。
原形質膜H^+-ATPaseのCa^<2+>による活性調節機構の解明

これまでの研究により、ソラマメ孔辺細胞の原形質膜H^+-ATPase活性が生理的濃度のカルシウムにより可逆的に活性調節されることが明らかとなった。そこで本研究では、原形質膜H^+-ATPaseのカルシウムによる活性調節の分子機構の解明を目的として実験を行い以下のような結果を得た。まず、用いる植物材料として孔辺細胞原形質膜では量に限りがあるため、一般に原形質膜H^+-ATPaseの実験によく用いられるオートムギ根の原形質膜の水性二相分配法による単離を確立した。純度検定の結果、単離した原形質膜には他の膜の混入は殆どなかった。オートムギ原形質膜におけるH^+-ATPase活性に対するカルシウムの影響を調べたところ、カルシウム添加により原形質膜H^+-ATPase活性は顕著に阻害された。50%阻害濃度(IC_<50>)は孔辺細胞原形質膜H^+-ATPaseと同様に約0.3μMであった。また、カルシウムキレート剤添加により活性は回復した。以上の結果より、原形質膜H^+-ATPaseのカルシウムによる活性調節は植物細胞原形質膜H^+-ATPaseに共通の活性調節機構であることが示唆された。次に、原形質膜H^+-ATPaseの活性調節に重要とされる蛋白質リン酸化反応や自動阻害領域の関与について検討した。プロテインキナーゼ阻害剤としてk-252a、プロテインフォスファターゼ阻害剤としてカリクリンAやオカダ酸を用いてカルシウムによる活性調節への影響を調べた。その結果、これら阻害剤はカルシウムによる活性調節に殆ど影響せず、原形質膜H^+-ATPaseのカルシウムによる活性調節への蛋白質リン酸化反応関与の可能性は低いと思われる。原形質膜H^+-ATPaseの自動阻害領域のカルシウムによる活性調節への関与について、トリプシン処理法により調べた。5分間トリプシン処理により原形質膜H^+-ATPaseの自動阻害領域を切除すると、H^+-ATPase活性は約2-3倍に上昇した。しかしながら、このように活性の上昇したH^+-ATPase活性もカルシウムにより完全に阻害され(IC_<50>=0.3μM),カルシウムによる活性調節への自動阻害領域関与の可能性は低いと思われる。現在は、原形質膜におけるカルシウム結合蛋白質についての解析を進めている。
Heavily T2強調3D-FLAIRによる進行性核上性麻痺の新規診断法開発

本研究における研究代表者の研究グループが開発したMRI撮像法であるheavily T2強調3DーFLAIR法の撮像パラメータの決定し、脳内代謝産物の排泄の機序であるglymphatic systemの評価をすることにより静脈内に注入された造影剤が脳室周囲器官の一つである、OVLT(終板脈管器官)の前方を経て脳脊髄液へ排泄されることを示すことができた。また、この撮像方法では内耳器官における内リンパ水腫の評価にも有用であることが示されており、造影剤の静脈内への注入4時間後に撮像することによりメニエール病以外の疾患や正常コントロールでも蝸牛内に水腫が時としてみられることが確認された。本研究における研究代表者らの研究グループが開発したMRI撮像法であるheavily T2強調3D-FLAIRは、特定の脳白質線維の連続性・信号強度を高コントラストかつ高分解能の画像で観察することが可能である。しかし、heavily T2強調3D-FLAIRを用いた脳白質線維描出の特徴は未だ明らかにされていない点が多い。本研究は、heavily T2強調3D-FLAIRを用いた脳白質線維描出の新規知見を明らかにすることを目的としている。初年度である当該年度は、まず研究の土台となるMRI撮像におけるパラメータの決定を行った。その上で、heavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIRにおける脳白質線維描出能に差異があるか否か、というテーマに関するデータ収集を試みている。通常の3D-FLAIRにおいて種々の白質線維が描出されることはすでに報告されているが、heavily T2強調3D-FLAIRでの白質線維描出との間に描出能の違いがあるか否かは、未だ明らかにされていない。したがってこの重要なテーマに着目した。具体的には、白質線維と近傍の脳実質に関心領域(ROI: regions of interest)を設定し、その信号比を算出することによって周囲脳実質と白質線維とのコントラストの強さを評価することを検討している。このデータ収集をheavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIR双方で行い比較解析することにより、新たな知見が得られればと考えている。本研究の進展状況として、研究の基盤となるMRI撮像パラメータは固まっている。また、heavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIRにおける脳白質線維描出能に差異があるか否か、というテーマに関するデータ収集を試みており、達成度としてはおおむね順調に進展している。今後も新たな科学的新知見を明らかにすべく、データ収集や解析を行っていく予定である。初年度にはまず研究の土台となるMRI撮像におけるパラメータの決定を行った。その上で、当該年度には、heavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIRにおける脳白質線維描出能に差異があるか否か、というテーマに関するデータ収集および解析を試みている。具体的には、白質線維と近傍の脳実質に関心領域(ROI: regions of interest)を設定し、その信号比を算出することによって周囲脳実質と白質線維とのコントラストの強さを評価している。このデータ収集をheavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIR双方で行い比較解析することにより、新たな知見が提示できればと考えている。また、heavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIRにおける脳白質線維描出能に差異があるか否か、というテーマに関するデータ収集および解析を試みており、達成度としてはおおむね順調に進展している。今後も新たな科学的新知見を明らかにすべく、データ収集や解析とそのまとめを行っていく予定である。本研究における研究代表者の所属する講座の研究グループが開発したMRI撮像法であるheavily T2強調3DーFLAIR法は、特定の脳白質線維の連続性・信号強度を高コントラストかつ高分解能の画像で観察することが可能である。しかし、heavily T2強調3DーFLAIR法を用いた脳白質線維の描出の特徴はいまだ明らかにされていない点が多い。本研究はheavily T2強調3DーFLAIR法を用いた脳白質線維の描出についての新規知見を明らかにすることを目的とした。初年度には研究の土台となるMRI撮像におけるパラメータの決定を行うことができた。

また、この撮像法では白質線維の描出のほか、ガドリニウム造影剤を利用することにより脳内代謝産物の排泄の機序であるglymphatic systemの評価にも有用であることが示されたため、次年度では撮像パラメータを調整したheavily T2強調3DーFLAIR法を利用してガドリニウム造影剤の投与前から6時間後まで複数回の撮像を行うことにより、静脈内に注入された造影剤が脳室周囲器官の一つである、OVLT(終板脈管器官)の前方を経て脳脊髄液へ排泄されることを示すことができた。それに加えて、この撮像方法では内耳器官における内リンパ水腫の評価にも有用であることが示されており、ガドリニウム造影剤の静脈内への注入4時間後に撮像することにより前庭内の水腫はメニエール病に特異的である一方で、蝸牛内の水腫はメニエール病以外の正常コントロールでも時としてみられることが確認された。本研究における研究代表者の研究グループが開発したMRI撮像法であるheavily T2強調3DーFLAIR法の撮像パラメータの決定し、脳内代謝産物の排泄の機序であるglymphatic systemの評価をすることにより静脈内に注入された造影剤が脳室周囲器官の一つである、OVLT(終板脈管器官)の前方を経て脳脊髄液へ排泄されることを示すことができた。また、この撮像方法では内耳器官における内リンパ水腫の評価にも有用であることが示されており、造影剤の静脈内への注入4時間後に撮像することによりメニエール病以外の疾患や正常コントロールでも蝸牛内に水腫が時としてみられることが確認された。現在、heavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIRにおける脳白質線維描出能に差異があるか否か、というテーマに関するデータ収集を試みている。これは、このテーマが臨床的な疾患にheavily T2強調3D-FLAIRを応用する前段階の知見として意味のあることと考えられたためである。通常の3D-FLAIRにおいて種々の白質線維が描出されることはすでに報告されているが、heavily T2強調3D-FLAIRでの白質線維描出との間に描出能の違いがあるか否かは、未だ明らかにされていない。したがってこの重要なテーマに着目した。具体的には、白質線維と近傍の脳実質に関心領域(ROI: regions of interest)を設定し、その信号比を算出することによって周囲脳実質と白質線維とのコントラストの強さを評価することを検討している。このデータ収集をheavily T2強調3D-FLAIRと通常の3D-FLAIR双方で行い比較解析することにより、新たな知見が得られればと考えている。今後データ収集を進め、解析に進んでいければと考えている。
結び目理論における不変量と局所変形を用いた幾何学的構造の研究

3次元空間内の円周を結び目という。次元の差が2あるため、結び目は色々な形をとることができる。結び目を平面に射影し、交点の上下の情報を与えたものを正則図とよぶ。正則図が実交点だけでなく、仮想交点も持つ場合、仮想結び目とよばれる。結び目や仮想結び目の正則図の一部分を変形させる操作を局所変形という。2つの結び目や仮想結び目がある局所変形で移りあう場合、必要な局所変形の最小回数は距離となる。本研究は、結び目の局所変形による距離空間内の結び目の位置と結び目不変量との関係や、この距離空間がどの程度の広さを持つかなど、結び目の局所変形による距離空間の性質を研究したものである。2つの結び目が、ある局所変形で移り合う時、必要な局所変形の最小回数は距離の公理を満たし、結び目に距離空間の構造をいれることが出来る。この距離空間を調べることが本年度の目的の1つであった。以下の2つの結果が得られた。双方とも堀内澄子氏との共同研究である。Vassiliev不変量と密接な関係があるC_n-moveによる距離をC_n-distanceという。結び目にC_n-moveによる距離を入れておく。C_n-distanceが1である2つの結び目K_1,K_2を中心とする距離1の球面を考える。nが3以上の自然数の時、その球面の共通部分の結び目でK_1と任意に与えたorderまで、Vassiliev不変量が一致するものが無限個存在することを示した。C_n-distanceによる結び目の距離空間の現象を調べたことになる。2次元の格子点を頂点とし、ユーグリッドの距離1の2点を辺で結んだ無限グラフを2次元lattice graphという。局所変形による結び目の2次元latticeとは、結び目を頂点とする2次元lattice graphで、2頂点間のグラフ上の距離とその2頂点が表す結び目の局所変形での距離が一致するものと定義する。C_2n-moveによる結び目の2次元latticeが存在することを示した。C_2n-moveによる結び目の距離空間に、2次元のlatticeが等長的に埋め込み可能であることを意味しており、C_2n-mvoeによる結び目の距離空間に対して、構造的性質の一面を明らかにしたことになる。2つの結び目が,ある局所変形で移りあうとき,必要な局所変形の最小回数は距離の公理を満たし,結び目に距離空間の構造をいれることが出来る.この距離空間を調べることが本年度の目的の1つであった.堀内澄子氏との共同研究として,以下の結果が得られた.2次元の格子点を頂点とし,ユーグリッドの距離1の2点を辺で結んだ無限グラフを2次元lattice graphという.局所変形による結び目の2次元latticeとは,結び目を頂点とする2次元lattice graphで,2頂点間のグラフ上の距離とその2頂点が表す結び目の局所変形での距離が一致するものと定義する.nを2以上の自然数とする.C_2n+1-moveによる結び目の2次元latticeが存在することを示した.昨年度,C_2n-moveの場合の結果を証明しており,C_k-move(k>3)による結び目の距離空間に、2次元のlatticeが等長的に埋め込み可能であることを示したことになる.結び目の局所変形MによるGordian複体とは,頂点集合が結び目からなり,n+1個の結び目が互いに局所変形Mによる距離が1であるとき,n-単体を張ると定義される単体的複体のことである,実交点だけでなく,仮想交点も持つ結び目正則表示を仮想結び目正則表示といい,一般Reidemeister moveによる仮想結び目正則表示の同値類を仮想結び目という.結び目のGordian複体の概念を仮想結び目へ拡張し,仮想結び目のforbidden moveによるGordian複体に対して,以下の結果を示した.nを任意に与えた自然数とする.仮想結び目のforbidden moveによるGordian複体の任意の0-単体に対して,その0-単体を部分複体としてもつn-単体が存在する.仮想結び目に対して,ある幾何構造を与え,その特徴の一つを見出したことになる.2つの結び目あるいは仮想結び目が局所変形で移りあう場合、移りあうために必要な局所変形の最小回数は距離の公理を満たし、その局所変形で移りあう結び目や仮想結び目の集合は距離空間となる。研究目的の1つに、結び目や仮想結び目に対して、局所変形による距離空間の性質を調べることをあげていた。仮想結び目正則表示とは、実交点だけでなく、仮想交点をもつ結び目正則表示のことである。仮想結び目正則表示の一般ライデマイスター移動での同値類を仮想結び目とよぶ。

仮想結び目は、一般の結び目を拡張した概念ということができる。任意の2つの仮想結び目正則表示は、交差交換で移りあうとは限らない。仮想結び目表示が交差交換で移りあうとき、その仮想結び目はhomotopicであるという。仮想結び目のhomotopyclassの交差交換による距離空間を考える。n次元ユークリッド空間の格子点を頂点とし,ユークリッドの距離が1の2点を辺で結んだ無限グラフをn次元格子グラフと呼ぶ。仮想結び目の局所変形Mによるn次元格子とは、頂点が仮想結び目をあらわし、2つの頂点のグラフでの距離が局所変形Mによる距離に一致するn次元格子グラフのこととする。ここで、頂点のグラフでの距離とは、2つの頂点を結ぶ最短パスの辺の数を意味する。仮想結び目におけるn writheと呼ばれる不変量を用いて、以下の結果を得ることができた。この結果は堀内澄子氏との共同研究である。任意に与えられた自然数Nと仮想結び目Kに対して、Kを頂点とする交差交換によるN次元格子が存在する。仮想結び目のhomotopyclassの交差交換による距離空間が部分空間として、N次元格子を含むことになり、この空間が限りなく大きなものであることがわかる。仮想結び目の局所変形による距離空間が、部分空間として他のどのような幾何学的構造を持つのか、今後の課題である。仮想結び目に対しては、局所変形に対する研究は始まったばかりであり、局所変形自身に関する研究をおこなった。仮想結び目正則表示とは、実交点だけでなく、仮想交点をもつ結び目正則表示のことである。仮想結び目正則表示の一般ライデマイスター移動での同値類を仮想結び目とよぶ。仮想結び目に、odd writheと呼ばれる不変量がある。一般の結び目では、0の値しかとらない仮想結び目特有の不変量である。吉川真由氏との共同研究で、3T-moveという局所変形を新たに定義し、以下の定理を証明した。2つの仮想結び目の正則表示が3T-moveと一般ライデマイスター移動で移りあうための必要十分条件は、その2つの仮想結び目のodd writheが一致することである。ある局所変形で、仮想結び目の正則表示が移りあうというのは、幾何的な条件である。幾何的な条件と代数的条件が同値であるという定理を得ることができたことになる。研究の目的に、局所変形による不変量の変化量を決定することをあげている。今年度は、仮想結び目に対して、局所変形による不変量の変化量を研究することで、上の局所変形を見つけ出すことができた。研究の目的として,3つの点を挙げている.そのうちの1つについては,成果を論文としてまとめた.残り2つについても,考察が進んでいる.また,本研究を進める過程で,目的に挙げた研究だけでなく,他の課題についても成果があがっている.25年度が最終年度であるため、記入しない。研究の目的のうち、結び目や仮想結び目における局所変形と不変量の研究については、論文として、発表できる結果を得ることができた。一般の結び目におけるC_1-moveは交差交換である。仮想結び目に対し、有限型不変量は2つの方法で定義されている。
医療ニーズの高い在宅療養小児を対象にした訪問診療看護師制度の創設に関する研究

研究計画書通り、インタビューによる逐語録を素材とした内容分析手法と、内容分析の結果をもとに作成する質問紙調査の結果を多変量解析する手法を用いた研究計画書を所属大学校の倫理審査委員会に提出した。しかし、混合研究方法に対する研究計画の見直しが求められ、結果的には第一段階のインタビュー調査だけが倫理審査で承認された。倫理審査の承認までに8か月間を要したため、インタビュー調査には至っていない。インタビュー調査の協力を得るための依頼文書等の配布準備の段階で、今年度(H30年度)は終了した。研究計画書の倫理審査の承認を得るのに8か月間を要したため、調査の実施段階に至らなかった。次年度(令和元年度)は、医療ニーズの高い在宅療養生活を継続する小児をおもだって世話をしている家族を対象にインタビュー調査を実施し、その結果を内容分析していく。内容分析の結果に基づく質問紙を作成し、この質問紙を用いた調査の実施のために研究計画書を倫理審査委員会に提出し、最終段階の量的調査の実施に向けていく。研究計画書を作成するために参考資料として、医療ニーズの高い在宅療養小児の世話をする家族とA市民病院総合周産期母子医療センターの医師から事前にヒヤリングを行い得られたデータを活用して研究計画を立案した。しかし、参考資料として活用したデータは、予定している調査対象地域と在宅療養を支援する医療環境がやや異なっている。そのため、今年度(H29年度)は研究を開始する前に、予定している調査対象地域における小児への在宅医療に関する報告書や文献資料のレビューに費やし、研究目的の達成に向けて研究計画の補足を図った。今年度(H29年度)は、研究計画書を所属機関への倫理審査に提出する段階で終了した。在宅療養環境や医療支援状況に基づき、調査対象地域の選択の検討に時間を要したため。次年度(H30年度)は、医療ニーズの高い在宅療養生活を継続する小児の家族を対象にヒヤリング調査のデータを基に質問紙を作成し、アンケート調査を実施する予定である。最終年度(H31年度)は、アンケートで得られたデータの多変量解析をもとに、在宅療養を継続する医療ニーズの高い小児を対象にした訪問診療看護師の新制度の骨子案の検討を予定している。調査方法は変更なく実施予定である。当初予定していた調査に入っていないため、交通費を含め調査関連費用が未使用分として発生した。次年度(H30年度)にずれたヒヤリング調査に使用していく。翌年度分(H30年度)は、当初の予定通りアンケート調査関連費用として使用する計画である。倫理審査委員会による承認が得られるまでに8か月間を要したため、調査の実施に至ることができなかった。現在は、承認が得られた調査の実施の準備に入っており、1年遅れになったが次年度(令和元年度)に助成金を使用して調査を実施していく。
血液細胞の分化と増殖に関する基礎的臨床的研究

血液細胞の分化と増殖に関連する分野の研究は、各種血液疾患の病態の解明や適切な治療法の確立のために極めて重要な位置を占めている。本研究では「血球分化の調節」として将来「重点領域研究」として発展させることを踏まえた上で、全国の血液学専門家の間で最新の知見を報告し、討議を行なった。1.基礎的研究では、我が国で活発に研究が進められているGI因子や赤芽球分化因子、IL-6などの新しい血球分化因子の血液細胞の分化、増殖に及ぼす影響について報告された。また、これまで研究が比較的困難であった巨核球の増殖、分化機構についても研究が進められ、エリスロポエチンやIL-3などの造血因子の作用が報告された。ウィルスによる血球細胞の分化、増殖については、HTLV-1,HIVを中心に研究成果が報告された。2.臨床的分野では、すでに臨床応用が進められているエリスロポエチンやG-CSF,GM-CSFなどの造血因子の各種血液疾患に対する有効性について検討がなされた。エリスロポエチンに関しては腎不全の症例における有効性や、さらに腎不全患者の骨髄レベルでの効果について詳細な検討がなされた。また、一部の再生不良性貧血や骨髄異形成症候群においてもエリスロポエチンが有効であることが示された。G-CSFに関しては、化学療法の白血球減少症に有効であることはすでに報告されているが、再生不良性貧血や骨髄異形成症候群、あるいは慢性もしくは周期性好中球減少症などにも有効で、感染の合併を予防するなどの効果があることが明らかとなった。また骨髄異形成症候群については、G-CSFの異形細胞に対する分化促進作用について細胞遺伝子レベルでの興味ある報告がなされ、今後の研究の進展が期待された。
螺旋捻転推進を行なう内視鏡の開発

本研究では内視鏡の推進装置として螺旋捻転運動を用いる方法を提案し,内視鏡と同程度以下の小型の螺旋捻転運動推進装置の開発を行った.螺旋捻転運動とは細長い胴体が螺旋形状になって体軸周りに捻転運動を行なう運動で管路にたいして摩擦をおこさず,簡単で柔軟な小さな構造で運動が行なえ,気密性が高く,流路を塞がないという利点を持つ.試作機として,ワイヤ駆動型,形状記憶合金駆動型,空気圧駆動型を作成し,それぞれの特徴を確認した.本研究では内視鏡の推進装置として螺旋捻転運動を用いる方法を提案し,内視鏡と同程度以下の小型の螺旋捻転運動推進装置の開発を行った.螺旋捻転運動とは細長い胴体が螺旋形状になって体軸周りに捻転運動を行なう運動で管路にたいして摩擦をおこさず,簡単で柔軟な小さな構造で運動が行なえ,気密性が高く,流路を塞がないという利点を持つ.試作機として,ワイヤ駆動型,形状記憶合金駆動型,空気圧駆動型を作成し,それぞれの特徴を確認した.近年軟性内視鏡による検査,手術が普及してきている.現在利用されている軟性内視鏡は推進力を持たないため後ろから押し込む必要があり,柔軟で曲がりくねった腸内を奥深く入れるのに高い技術が要求される.管内推進装置としてタイヤやプロペラのような回転体を使うと,回転体の反作用を受ける部位は回転しないため,推進時に腸内で摩擦を起こして傷つけてしまう.またタイヤのような無限回転体は回転軸の密閉が難しく本体が大きくなってしまう.ミミズのような伸縮運動は密閉が容易であるが突っ張る節は腸管に固定されるが,細くなり引きずられる節は腸管と摩擦を起こしてしまう.これに対して我々は細長い胴体が螺旋形状となって,螺旋形状を維持しながら捻転動作を行う螺旋捻転運動による移動方法を提案する.螺旋捻転運動では胴体が壁と接触する部分全体が転がる運動となるため,摩擦が生じず安全である.また動作に必要な自由度が少なく,簡易な構造で動作を生成できるため,細管内の移動機構に適している.さらに本体を柔軟な構造とできるため,腸等の柔軟な管内でも利用可能である.この装置は内視鏡だけでなく,工業用途での配管検査等にもりようかのうである.本年度はまず螺旋捻転運動の基本的な原理を確認した.直系10mmのコイルばねからなる胴体内部にワイヤを螺旋状に通し,片端を固定してから反対側を強く引くと,胴体が縮んで螺旋状に変形する.このワイヤを胴体の円周状に複数通し,円周に沿って順番に引くと胴体は螺旋捻転運動を行なうことを確認した.さらに螺旋捻転運動を行なう装置にビニールチューブを被せると,ビニールチューブが動き,推進力を発生していることを確認した.ワイヤ駆動方式は,軟性内視鏡の先端をこの構造にして,コントロールケーブルを通じて遠隔操作で駆動する方法等で利用可能である.しかしこの装置ではワイヤを引くために大きなプーリとモータを使うため,自立ロボットとして内視鏡全体がチューブの中に入っていく方式には向いていない.そこで駆動装置の小型化するために,ワイヤの変わりに形状記憶合金を用いたモデルを開発した.プーリでワイヤを引く代わりに形状記憶合金自身が伸縮することで螺旋捻転運動を生成し,チューブ内を自走できることを確認した.医療用軟性内視鏡は推進力を持たないため,柔軟で曲がった腸内を奥深く入れるのに高い技術を必要とする.そこで我々は細長い胴体が螺旋形状となって,螺旋形状を維持しながら捻転動作を行う螺旋捻転運動による移動方法を提案している.前年度にコイルばね内部に螺旋状に形状記憶合金を通した試作機により管内での移動を確認したが,ばねが硬くあまり大きな螺旋に屈曲しなかった.そこで今年度はまず胴体となる芯材をシリコンゴムにより自作し,この回りに螺旋状に形状記憶合金を張る方式でより大きく屈曲する試作機を作成し,直径12mmの試作機で直径20mm程度の屈曲管内での走行を確認した.形状記憶合金方式はバッテリを搭載すれば自律動作可能となる可能性があるが,動作速度が遅いという問題がわかった.また形状記憶合金同士が接触させてはならず,これ以上の小型化が難しかった.そこで本年度はさらに,空気圧式の螺旋捻転駆動装置を開発した.3本の薄肉シリコンゴムチューブを糸の周りに捻りながら束ね,シリコンゴムで接着する.このチューブの一本に圧力をかけるとそのチューブだけが延びて,螺旋形状に変形する.3本のチューブに順に圧力をかけると螺旋捻転運動になる.本方式では小型化が容易で直径が15mmと5mmの試作機を開発した.また応答速度も良く,直径5mmの試作機は内径20mmの管内を40mm/sの速度で移動した.さらに形状記憶合金の方式よりも柔軟で,内径15mm曲率半径15mm屈曲角度90°程度の急な屈曲パイプ内も移動できた.本研究では簡単な小型な装置でも螺旋捻転運動により容易に推進力を得られる事を確認した.現在はまだカメラ等は取り付けていないが,空気圧式の中央の糸を電線に置き換え,カメラを先端に搭載すれば容易に内視鏡への応用が可能であり,螺旋捻転推進は有用な推進方式であることが分った.