hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工リンパ節(Lymph-noid)の構築と臨床への応用

これまでの内外の研究結果を考慮して、複雑な3次元構造物であるリンパ節を「組織工学的」に構築するためには(1)ストローマ細胞、(2)TNFファミリーのサイトカイン、リンパ球や樹状細胞のホーミングに関与するケモカイン、および(3)生体適合性高分子材料からなる三次元構造骨格、の三要素が必須であると考えて研究を進めた。その結果、マウスを用いた系において、生体適合性高分子材料とストローマ細胞、及び、ある種のサイトカインを組み合わせてマウスの腎皮膜下に移植することにより、60%以上の確率で自然のリンパ節の基本構造と非常に類似した組織構造物を人工的に構築することに成功している。さらに、外部からの抗原投与により、得られた人工構築物において抗原特異的な2次反応(IgGクラスの抗体産生)が誘導された。現在、さらに検討を加え、(1)我々が構築したリンパ節様組織において、抗体産生能以外の抗原特異的免疫反応が効率良く誘導されるか?特に、抗体産生、キラーT細胞、ヘルパーT細胞等の誘導について検討する。(2)ヒト免疫細胞から構成されるリンパ節を構築する方法論を確立する。(3)効率の良い生体高分子材料の開発を行う、の3点に重点をおいて研究を進めている。本研究は、近年進歩の著しい組織工学と生体適合性を備えた高分子材料を用いて、人工リンパ節を作製することにより、様々な免疫不全状態に対する治療に応用することを最終目的としている。我々は、(1)生体適合性高分子材料による三次元構造骨格、(2)リンパ節ストローマ細胞を代替する細胞、さらに、(3)リンパ球をリンパ節にホーミングさせるケモカイン、の三要素を組み合わせてハイブリッド型人工組織を作製することにより、人工リンパ節を構築できると考えて研究を進めている。我々の教室で樹立したマウス胸腺由来ストローマ細胞(TEL-2)に、リンパ節の形成に重要と考えられている数種類のケモカイン遺伝子を導入し、それぞれ安定発現株を樹立した。それらのケモカイン産生TEL-2細胞株を、生体適合性高分子材料に付着させてハイブリッド組織を作製した後にマウス腎皮膜下に移植し、3週間後に組織を回収して組織学的解析を行った。ケモカイン産生TEL-2細胞を用いたハイブリッド組織には、遺伝子を導入していない親株のTEL-2細胞から成るハイブリッド組織に比較して、有意に多数のリンパ球が集積することを観察した。さらに、免疫組織染色により、ケモカイン産生ハイブリッド組織には、一部でT細胞集団と正常リンパ節の一次濾胞に類似したB細胞集団が形成されることを確認した。また、そのような細胞集団を有するハイブリッド組織には、リンパ節の正常な機能の発現に必須であると考えられているリンパ節構成細胞である樹状細胞も存在することが分かった。今後は、他のストローマ細胞や高分子材料を用いて、より効率良くハイブリッド人工組織内にT細胞、B細胞集団を形成する条件、さらには、抗原刺激により胚中心を形成させ得る条件を検討していく予定である。我々は、様々な免疫不全状態や癌の治療を最終目的として、リンパ節の役割を果たす組織を人工的に作ることを目指している(人工リンパ節の構築)。これまでの内外の研究により、リンパ節の正常な構造と機能には、Tumor Necrosis Factor(TNF)familyのサイトカイン関連分子と、いくつかのケモカインが重要な役割を果たしており、また、リンパ節のストローマ細胞の存在が必須であることが明らかになってきている。そこで我々は、人工リンパ節の構築のためには、1)ストローマ細胞、2)TNF familyのサイトカインやケモカイン、および、3)三次元構造骨格、の3要素が必須であろうと考えて、研究を進めてきた。そして、これらの要素の組み合わせに鋭意工夫を重ねた結果、ある生体適合性高分子材料と、我々の教室で樹立された胸腺由来TEL-2ストローマ細胞、及び、ある種のサイトカインを組み合わせてマウスの腎皮膜下に移植することにより、移植3週間後には、少なくとも50%以上の移植組織において、リンパ節の基本構造を備えた組織構造物を人工的に構築することに成功した。

その人工リンパ節組織に観察されるリンパ節の基本構造とは、1)明確に区別されるT細胞領域とB細胞領域を有すること、2)T細胞、B細胞とともに免疫反応において重要な役割を果たす樹状細胞が存在すること、3)中心部に濾胞樹状細胞のネットワークを含むB細胞領域力存在すること、4)胚中心B細胞様のPNA強陽性B細胞が存在すること、5)抗体産生細胞である形質細胞が存在すること、さらに、6)リンパ節へのリンパ球の侵入門戸となる高内皮細静脈(HEV : high endothelial venule)様の血管構造が存在すること、である。今後は、さらに上記の人工リンパ節構築のための3要素に工夫を重ねると共に、この人工リンパ節をin vivo及びin vitroで既知の抗原で刺激し、抗原特異的な抗体産生反応やキラーT細胞の誘導等の免疫反応が起こるかどうかを検討する予定である。これまでの内外の研究結果を考慮して、複雑な3次元構造物であるリンパ節を「組織工学的」に構築するためには(1)ストローマ細胞、(2)TNFファミリーのサイトカイン、リンパ球や樹状細胞のホーミングに関与するケモカイン、および(3)生体適合性高分子材料からなる三次元構造骨格、の三要素が必須であると考えて研究を進めた。その結果、マウスを用いた系において、生体適合性高分子材料とストローマ細胞、及び、ある種のサイトカインを組み合わせてマウスの腎皮膜下に移植することにより、60%以上の確率で自然のリンパ節の基本構造と非常に類似した組織構造物を人工的に構築することに成功している。さらに、外部からの抗原投与により、得られた人工構築物において抗原特異的な2次反応(IgGクラスの抗体産生)が誘導された。現在までにさらに検討を加え、(1)我々が構築したリンパ節様組織において、抗体産生能以外の抗原特異的免疫反応が効率良く誘導されるか?特に、抗体産生、キラーT細胞、ヘルパーT細胞等の誘導が可能であることを示した。(2)ヒト免疫細胞から構成されるリンパ節を構築する方法について、ヒト造血幹細胞を免疫不全新生児マウスに注入して作成したヒト化マウスを確立することに成功した。このヒト化マウスを用いてヒト細胞で厚生されるリンパ節の構築が可能となった。(3)効率の良い生体高分子材料を見いだすことが出来た。以上、所期の全ての目標を達成することが出来た。
生涯学習社会において学校と美術館の連携を促進するための研究

3年間の研究は,学校と美術館との連携に関わる分野のうち,(1)美術館での教育活動の実態調査とその課題の指摘,(2)学校教員と美術館学芸員との連携の実態調査とその課題の指摘,(4)学校と美術館での美術鑑賞教育の実践上の課題,(3)学校と美術館との連携を展望するための視座の提案,を中心に行った。以下にその成果を述べる。(1)実態調査では,いくつかの県立美術館や都立美術館を訪れ,担当者に面接し,資料などの提供を受けた。そうした現場で直面している共通の課題について整理した。また。児童生徒を対象とした美術館のワークショップやギャラリー・トークなどの活動をビデオに撮影して各館の保存資料として提供した。また,北米の事例を美術館へも紹介した。(2)特に,「アミューズ・ヴィジョン研究会」を中心とする連携促進の活動に参画し,シンポジウムでのまとめをするなど連携の方向を提案した。また,教員や美術館ボランティアに対して,連携のあり方に関する意識調査を行ない,現状認識を知るデータとした。学校での美術館との連携授業に参加し,ビデオに撮影し,研究・実践資料として提供した。(3)公開講座やいくつかの学校での研修会の講師として,美術鑑賞教育の考え方や事例を紹介し,「アート・ゲーム」など最新の鑑賞指導の普及に努めた.学校や美術館での美術鑑賞活動に対する提案をすると同時に,両者を結ぶ教材を研究し,試作し,授業資料を提供した。(4)連携の方法論だけに終わらずに,連携の基本的な意義を確認するために,学術研究の対象としての連携問題を展望するためのマトリックスを示し,今後の検討のための一つの視座を提示した。今後は,収集した資料や撮影したビデオ映像などを分類・整理して,データ・ベースとして活用できるようにしたい。また。本年度は研究第1年目で、図版カードなどの資料の収集と教材作成に必要なパソコンや消耗品の準備が主な活動であった。資料収集は、美術館の刊行物と市販複製図版を中心に行った。図版カードではアメリカで出版された"ART BOX"があるが、日本を含むアジアの作品が一点もなく内容的には不十分である。日本では「くもん」から刊行されている「名画カード」シリーズがあり、国内編もあって我が国の作品も含まれてはいるが、絵画に限定されている点に限界がある。やはり、図版カードは目的に応じて学校の教室でも美術館でも使えるような汎用性と柔軟性をもったものを自作する必要があることがわかった。美術館に出向いての資料収集は、東京都内の美術館を中心に行い教育普及担当者から話を聴くこともできた。どこも予算の削減のため新しい企画を打ち出しにくい状況にはあるが、学校への働きかけを一層進めていく方針であることがわかった。アートゲーム用カードの作成は、パソコンで処理したものをプリントして、さらにラミネート加工したものを試作した。ハガキ大サイズで160点の作品を取り上げた。最初は3セット試作したが、美術館では対応できたが、学校の40人学級では各班別に配付するためには6セットは必要なことがわかり、現在、追加作成をしている。地域の図工・美術科の担当者が集まる研究会で講演した際に、カードを使ったアートゲームを行い、そこに参加した教員から授業に取り入れる動きもでてきた。試作した図版カードは刈谷市美術館でも試用されたが、子どもたちが多少、乱暴に扱ってもラミネート加工で保護されていて耐久性があることを含めていくつかのデータを得ることができた。今後は、当該の美術館所蔵の作品をカード化していき、カード図版と実物作品とを比較対照できるようにしていく計画である。

また、美術館ではないが、老人保健施設の入居者を対象とした美術活動プログラムでも試用され、回想法などの治療法にも有効であることが示唆された。本年度は研究第2年目で、試作した図版カードを使った美術館と学校での実践や鑑賞教育を軸として学校と美術館が実際に連携している事例の調査などを行った。刈谷市美術館では、担当学芸員が市内の学校を訪問して、アート・ゲームを中心とした鑑賞教育の実践を行った。その際に、研究代表者の作成した図版カードを使い、指導している学生が補助として参加するなどして、実態の調査と試作したカード等の教材としての有効性を検証した。また、滋賀県下で開催された美術教育破究会では、滋賀県内にある4つの美術館が、小学校の担任と共同で開発した教材を使って、3年生から6年生までの子どもに、鑑賞授業をする公開授業に参加し、担当者の話やビデオ撮影などの記録を撮った。それのうち、いくつかの資料は教員の集まりで紹介している。また、810月の3ヶ月間、文部科学省の在外研究員として北米での美術教育に関する調査・研究を行うことができた。その機会に、美術館をまわり、教育や普及の担当者から直接に話を聴き、ワークショップやギャラリーツアーの様子もビデオで撮影してきた。美術館と学校との連携では、組織的制度も整っている北米の事例は、今後の日本での方向付けに大きな指針となることがわかった。新学習指導要領の完全実施も目前に迫り、学校現場からも週休2日制に伴う美術館の活用への関心も高く、美術館との連携を模索する学校からの問い合わせも増えてきた。特に、美術館と学校の両方でできるアート・ゲームを通じた鑑賞指導法が注目されているが、その目的や評価の扱いについて、学校と美術館との情報交換がされるような機会をつくっていくことが今後の課題である。本年度は,研究3年目の最終年度で,美術館や学校での教育現場を訪ね,担当者にインタービューするなどの実施調査をしながら,収集した資料撮影したビデオや映像の整理を行い,報告書の作成への準備をした。主な活動としては,愛知県芸術文化センターで「学校と美術館とのあらたな連携を求めて」というテーマの下に,主催者の一人としてシンポジウムを運営した。全国から美術館教育担当者を中心に参加者があった。その他,東海地区の美術館では,夏休み中の子ども対象としたギャラリー・トークなどに,大学院学生とともに参画した。愛知県美術館では,図工・美術科担当教員を中心とした研修会にも参加した。名古屋市美術館では,教員も含めた解説ボランティアの講習会に講師として参加し,生涯学習の実践現場から美術館と学校との連携を体験した。東海地区以外では,山梨県立美術館で普及担当者から学校用配布資料をもとに話を聴いたこと,埼玉県立近代美術館での埼玉大学との「コラボラレーション」を見学し担当者から直接に,大学と美術館との連携の実態と課題を確認したこと,東京都現代美術館では学校用貸し出し教材について担当学芸員から説明を受けたこと,などの調査を行い,合わせて資料収集を行なった。また,昨年の在外研究で入手した北米の教材資料のいくつかを翻訳し,解説をつけて,シンポジウムの際に展示をし,教員や学芸員を中心とした参加者に,連携の具体的な情報を提供した。
溶菌酵素遺伝子導入による耐病性薬用植物の作出

漢方医療の再認識により生薬の需要が増加の途を辿っている。これら生薬は自生種の採取により賄われるものが90%以上を占めているが、約10%は栽培種を基原としている。殆どの栽培種において育種がなされた例は皆無に等しい。従ってウイルスや細菌類に感染り病する品種も少なくない。植物が感染すると収穫量の低下、2次代謝の変動に起因した品質の低下等が惹起される。このために過剰な農薬の使用が重大な課題となってきている。本研究では生薬の原料植物に耐病性を付与すべく溶菌酵素であるリゾチーム遺伝子を挿入することを目的にスタートした。これまでにアグロバクテリウム・ツメファシエンスを用いてタバコ、ダツラ等に形質転換を行ってきたが、アカヤジオウへの挿入には成功していない。そこで本年度は第一年目に報告したアグロバクテリウム・ツメファシエンスへの組み替えと同様に、アグロバクテリウム・リゾゲネスヘリゾチーム遺伝子とシグナル(インベルダーゼ)付きリゾチーム遺伝子をトリペアレンタル・メイテイングにより導入した。組み替えアグロバクテリウム・リゾゲネスをタバコへ感染し、ヘアクリールートを形成させ、そのものをカナマイシン添加のセレクション培地にて培養し、形質転換クローンを選抜した。再分化培地にてシュートを形成させ、選抜クローンの全DNAを抽出してPCRによりリゾチーム遺伝子がゲノムDNAに組み込まれた事を確認した。また、リゾチーム活性を溶菌活性として測定し、その発現を確認した。本法を応用してアカヤジオウのリ-フディスクへ感染させてヘアリールートを形成させ、再分化植物を得る系を確立したので、現在選抜培地にて組み替え個体の選抜を遂行中である。薬用植物へ溶菌酵素であるリゾチーム遺伝子を導入して耐病性品種を作出するために以下の研究を行った。1ダツラおよびカイケイジオウの感染系を検討した。この結果、ダツラは葉切片からカルスを誘導し、カルスの継代培養系を確立した。また、カイケイジオウは茎頂および葉切片からカルス、不定胚を経由して再分化植物を得る系を確立した。2リゾチーム遺伝子の組み替えバイナリーベクターpBI121を用いて、開始コドンを持つ成熟型リゾチーム遺伝子を組み込んだPKSLZ104を構築した。トリペアレンタルメイティングによってvirプラスミッドとバイナリーベクターを持つ3種のアグロバクテリウムKSGUS105(グルクロニダーゼ遺伝子組み込み)、KSLZ106(リゾチーム遺伝子)、KSLZ107(シグナル-リゾチーム遺伝子)を作製した。3感染による導入上記のアグロバクテリュームを用いてダツラおよびカイケイジオウへの導入を行った。(1)ダツラカルス切片ヘアグロバクテリュームを感染し、抗生物質により除菌後、カナマイシン添加培地で選抜し、耐性カルスを得た。レポーター遺伝子である-グルクロニダーゼ活性を調査し、発現カルスを選抜した。この中で通常カルスに比べ50倍以上の活性を有するカルスが得られたので、このカルスに含有するリゾチーム活性を調査したところ通常カルスの2.5倍の活性が発現したに留まった。現在リゾチーム遺伝子が導入されていることの証明を検討している。(2)カイケイジオウの茎頂へ感染させ、除菌後カナマイシンで選抜したところ全切片が枯死した。次に不定胚への感染を行い、除菌後再分化培地で培養し現在再分化植物が得られつつ有るので、これらに付いて-グロクロニダーゼ、リゾチームの発現を調査する段階である。ニワトリリゾチーム遺伝子を各種薬用植物へ導入し耐病性品種の育成を目的として研究を継続している。

前年までにモデル植物としてダツラ培養細胞を用いてグルクロニダーゼ(GUS)遺伝子の挿入実験を行い、数世代継代を行ってもGUSの発現量が低下しない事を確認した。現在以下の研究を継続中である。1カイケイジオウ(地黄)の茎頂部へGUS遺伝子の挿入にも成功した。2リゾチーム遺伝子をカイケイジオウの茎頂部へ導入したが、再分化植物体のDNA中にリゾチーム遺伝子を確認する事が出来なかった。3このため茎頂部への感染方法を再検討すると共に、被感染部位を茎頂部から成熟不定胚へと変えて実験を行っており、現在不定胚から再分化植物体の育成と抗リゾチーム抗体を用いたELISAによるリゾチーム発現個体の検索を行っている。4リゾチーム発現により耐病性を期待するためには、実際に薬用植物に対して病原性を持つ細菌類にリゾチームの溶菌活性が無くてはならない。このため作物に深刻な被害をもたらすPseudomonas cichorii,P. solanacearumやCorynebacterium,Erwinia,Streptomyces各属細菌に対する溶菌性についてデスク法を検討中で、既にPseudomonas cichorii, P. solanacearumに溶菌活性を見いだしている。5溶菌活性のより高い変異型リゾチーム遺伝子をバイナリーベクターへ組み替える実験を検討中である。また、当教室で保有しているパーテイクルガンを用いる組み替え法の検討も開始している。漢方医療の再認識により生薬の需要が増加の途を辿っている。これら生薬は時生種の採取により賄われるものが90%以上を占めているが、約10%は栽培種を基原としている。殆どの栽培種において育種がなされた例は皆無に等しい。従ってウイルスや細菌類に感染り病する品種も少なくない。植物が感染すると収穫量の低下、2次代謝の変動に起因した品質の低下等が惹起される。このために過剰な農薬の使用が重大な課題となってきている。本研究は生薬の原料植物に耐病性を付与すべく溶菌酵素であるリゾチーム遺伝子を挿入することを目的にスタートした。これまでにアグロバクテリウム・ツメファシエンスを用いてタバコ、ダツラ等に形質転換を行ってきたが、アカヤジオウへの挿入には成功していない。そこで本年度は第一年目に報告したアグロバクテリウム・ツメファシエンスへの組み替えと同様に、アグロバクテリウム・リゾゲネスへリゾチーム遺伝子とシグナル(インベルターゼ)付きリゾチーム遺伝子をトリペアレンタル・メイテイングにより導入した。組み替えアグロバクテリウム・リゾゲネスをタバコへ感染し、ヘアリールートを形成させ、そのものをカナマイシン添加のセレクション培地にて培養し、形質転換クローンを選抜した。再分化培地にてシュートを形成させ、選抜クローンの全DNAを抽出してPCRによりリゾチーム遺伝子がゲノムDNAに組み込まれた事を確認した。また、リゾチーム活性を溶菌活性として測定し、その発現を確認した。本法を応用してアカヤジオウのリ-フデイスクへ感染させてヘアリールートを形成させ、再分化植物を得る系を確立したので、現在選抜培地にて組み替え個体の選抜を遂行中である。
機能的MRI及び近赤外線計測による感情の脳内表象の研究

認知・記憶・感情などに伴う脳活動を局所脳血流量を指標として画像化できる機能的MRI装置と、局所酸化ヘモグロビン量・局所還元ヘモグロビン量を指標として画像化できる近赤外計測装置を組み合わせて使用することにより、健常人の感情の表出に伴う脳活動の時空間パターン表現を明らかにし、感情を司る脳内メカニズムを考察することが研究の目的である。まず、右利き健常被験者60名(ヘルシンキ宣言にのっとり、被験者自身に実験の目的と安全性に関して口頭及び書面にて説明を行い、書面にて同意を確認)を対象として、機能的MRIを用いて、色の組み合わせの好き・嫌いを判断する課題を施行中の脳活動を計測した。この課題は被験者の感情を誘発する課題として作成した。課題では単なる色の組み合わせから、服装や化粧といった社会的な価値判断も伴うような色の組み合わせまで、数種類の異なったレベルの視覚刺激を用意する。課題は事象関連デザインとし、「好き」「嫌い」「どちらでもない」のそれぞれの判断をした時の脳活動を独立に解析した。それぞれの課題において、大脳右半球の外側前頭前野や基底核が「好き」の感情発現に、両側半球の側頭葉内側面は「嫌い」の感情発現に特異的な活性化を占めることが示唆された。この結果から、視覚刺激情報に対する「好き」「嫌い」の感情の発現には、異なった大脳皮質を含むネットワークの活動が関与することが示唆された。大脳右半球前頭前野の活動は、他の先行研究においても、視覚的に提示された写真に対する「好き」の判断との関係が示唆されており、ポジティブな感情発現との関連が強く示唆される。さらに、感情の表出に関する脳活動の時空間パターンを定量解析するために、機能的MRIによる脳活動の空間パターン情報と近赤外計測装置による脳活動の時間パターン情報を融合する数学モデルの作成を行った。
オーバル細胞増殖を介した肝再生・修復における核内受容体ＣＡＲの役割

1.CARおよびPXRノックアウトマウスを用いた解析CARおよびPXRノックアウトマウスを用いて14、21日間のDDC添加食での解析を進めた。CARを活性化するためTCPOBOPを投与した野生マウスを加え、DDC添加食後マウス肝で病理組織標本を作製し、HE染色及び、EpCAM、CK19の免疫組織染色によりオーバル細胞増殖を再確認した。CARおよびPXRノックアウトマウスを用いて14、21日間の0.165%エチオニン添加水コリン欠乏(CDE)食での解析を進めた。CDE食後マウス肝で、病理組織標本を作製し、HE染色及び、EpCAM、CK19の免疫組織染色によりオーバル細胞増殖を再確認した。また、CDE食後のマウス肝でCARにより調節される遺伝子およびオーバル細胞増殖に特異的な遺伝子発現をリアルタイムPCRを用いて再検討した。2.フローサイトメトリー法によるオーバル細胞の分離、同定フローサイトメトリー法によりCARノックアウトマウス、野生マウスからオーバル細胞の分離、同定を行った。CARを活性化するためTCPOBOPを投与したCARノックアウトマウス、野生マウスからもオーバル細胞の分離、同定を行った。RNAを抽出し、CARにより調節されるCYP2B10、GADD45αなどの遺伝子発現、オーバル細胞増殖に特異的なEpCAM、CK19などの遺伝子発現、肝再生に関連する遺伝子発現をリアルタイムPCRを用いて検討した。CARを活性化するためTCPOBOPを投与した野生マウスを加え、DDC添加食後マウス肝で病理組織標本を作製し、HE染色及び、EpCAM、CK19の免疫組織染色によりオーバル細胞増殖を確認した。CDE食後マウス肝で、病理組織標本を作製し、HE染色及び、EpCAM、CK19の免疫組織染色によりオーバル細胞増殖を確認した。また、CDE食後のマウス肝でCARにより調節される遺伝子およびオーバル細胞増殖に特異的な遺伝子発現をレーザーマイクロダイセクション、リアルタイムPCRを用いて検討した。2.フローサイトメトリー法によるオーバル細胞の分離、同定東京大学分子細胞生物学研究所、発生・再生研究分野、宮島研究室、伊藤暢氏、大学院生2名の協力のもとフローサイトメトリー法によりCARノックアウトマウス、野生マウスからオーバル細胞の分離、同定を行った。CARを活性化するためTCPOBOPを投与したCARノックアウトマウス、野生マウスからもオーバル細胞の分離、同定を行い、RNAを抽出し、CARにより調節される遺伝子およびオーバル細胞増殖に特異的な遺伝子発現をリアルタイムPCRを用いて検討した。1. CARおよびPXRノックアウトマウスを用いた解析CARおよびPXRノックアウトマウスを用いて14、21日間のDDC添加食での解析を進めた。また、CDE食後のマウス肝でCARにより調節される遺伝子およびオーバル細胞増殖に特異的な遺伝子発現をリアルタイムPCRを用いて再検討した2.フローサイトメトリー法によるオーバル細胞の分離、同定フローサイトメトリー法によりCARノックアウトマウス、野生マウスからオーバル細胞の分離、同定を行った。RNAを抽出し、CARにより調節されるCYP2Bl0、GADD45αなどの遺伝子発現、オーバル細胞増殖に特異的なEpCAM、CK19などの遺伝子発現、肝再生に関連する遺伝子発現をリアルタイムPCRを用いて検討した。

CARおよびPXRノックアウトマウスを用いた解析およびフローサイトメトリー法によるオーバル細胞の分離、同定ともにおおむね順調に進展しているが、学会発表、論文作成のため追加実験を行う必要がある。オーバル細胞増殖の実験モデルである0.1%の3,5-diethoxycarbonyl-1,4-dihydrocollidine (DDC)を含有した食餌を用い、核内受容体CAR及びPXRのKO、WTマウスで検討を行い、CARのKOマウス以外のすべてのマウスにおいてDDC含有食による肝障害、オーバル細胞増殖を引き起こすことを見出した。DDC含有食によりCARは細胞質から核内へ移動し、標的遺伝子であるCYP2BやGADD45を誘導することを見出した。また、レーザーマイクロダイセクションを用いてWTマウス肝での中心静脈域および/あるいは門脈域で特異的に発現し、CARにより調節される遺伝子の解析を行い、門脈域でのCARの活性化がオーバル細胞増殖に関与することを報告した。さらに肝細胞障害性のオーバル細胞増殖の実験モデルである0.165%エチオニン添加水コリン欠乏(CDE)食を用いCARのKO、WTマウスで検討し、CDE食により、CARは活性化され、標的遺伝子であるCYP2BやGADD45を誘導することを見出した。しかし、DDC含有食と異なり、KO、WTマウス共に肝障害、オーバル細胞増殖は認められた。肝前駆細胞あるいは胆管上皮細胞のマーカーであるEpCAM抗体を用いた免疫染色による解析の結果、KO、WTマウス間でのEpCAM陽性細胞(胆管上皮細胞+肝前駆細胞増殖)の増加に有意な差は認めらなかった。平成28年度は再度CDE食によるオーバル細胞増殖の実験を行ったが同様の結果を確認した。CARおよびPXRノックアウトマウスを用いた解析およびフローサイトメトリー法によるオーバル細胞の分離、同定ともにおおむね頂調に進展しているCARおよびPXRノックアウトマウスを用いた解析、初代培養オーバル細胞を用いたinvitroの実験系ともにこれまでの実験結果を再確認し、学会発表、論文発表に必要な追加実験を行う。肝臓病学1. CARおよびPXRノックアウトマウスを用いた解析前々年度、前年度の解析をさらに推進、TCPOBOPやAndrostanoによるCARの活性化あるいは抑制が与える、CDE食による遺伝子発現および蛋白発現レベルの変化、局在への影響を検討する。2.初代培養オーバル細胞を用いたinvitroの実験系フローサイトメトリー法によるオーバル細胞の分離、同定による初代培養オーバル細胞の実験系を用いて遺伝子発現解析、TCPOBOP、PBなどのCARactivatorによるオーバル細胞増殖への影響を、CARにより調節されるCYP2Bl0、GADD45βなどのmRNAの測定やMTT、BrdU法などによる細胞増殖アッセイ、細胞遊走アッセイにより評価する。
中枢機能調節因子としての脳内オピオイド系の役割

モルヒネの反復投与によって,その抗侵害効果に対して耐性が形成されるのは,学習・記憶に基づく環境への適応と同じく,外部からの侵襲に対する生体の防御機構の発動と考えられる。学習・記憶と耐性の形成に共通の機構が存在することが考えられ研究を行なった。低酸素環境への曝露,両側総頚動脈の結紮による脳虚血,スコポラミン投与および電撃痙攣ショックの負荷で誘発した4種の健忘モデルマウスにおいて,モルヒネの連日反復投与による鎮痛効果に対する耐性の形成が抑制される。また,これらの健忘動物では脳内AVP含量が低下しており,そのモルヒネ耐性形成の抑制効果が,AVPの脳室内への投与によって消失することを明らかにした。これらの成績は,既に報告したように,モルヒネが投与の時期によって学習・記憶の過程に抑制,促進の両方向の作用を示す事実と併せ,中枢高次機能がオピオイドの作用を修飾するとともに,一方,オピオイドが脳内AVPを介して中枢機能調節因子として作用する可能性を示唆するものである。脳内アルギニンバゾプレシン(AVP)が学習・記憶の過程に促進的に作用することは周知である。すでに各種の健忘モデル動物で脳内AVP含量が低下していることを報告したが,モルヒネ誘発健忘について,従来広く検討されている低酸素への暴露,両側頚動脈結紮による脳虚血,スコポラミン投与あるいは電撃痙攣ショックの負荷などで誘発した健忘と比較しつつ,学習・記憶障害と脳内AVPとの関係を詳細に検討した。マウスを用いて一試行性受動的回避学習行動を指標に行った実験で,訓練試行前のモルヒネ投与によって用量依存的に健忘が誘発され,この健忘が他の健忘と異なり,脳内(視床下部)AVP含量の低下を伴わず,AVPの脳室内投与によっても回復しないことから,その特異性を明らかにすることができた。これらの成績は、本研究の目的とする中枢高次機能におけるオピオイドの役割を解明するに当り,動物モデルにおける健忘の多様性とともに,学習・記憶の過程への脳内AVPの意義を考える上での新知見で,現在この方面の研究を重点的に継続している。一方,モルヒネ耐性と学習・記憶形成の経過の類似性が示唆され,また,健忘動物ではモルヒネ反復投与による耐性の形成が抑制されることを報告したが,モルヒネの鎮痛効果に対して耐性となった動物においても,正常動物と同量のモルヒネ投与によって同程度の健忘が誘発されることから,モルヒネ健忘の誘発と耐性形成の機構の相違を示唆した。さらに,上記の実験において,従来不安の検定に用いられている高架式十字迷路装置が,学習・記憶の検定法に応用できることを証明し,この方法によってもモルヒネ誘発健忘と他の健忘との相違を明らかにすることができた。既にマウスを用いた一試行性受動的回避行動を指標とした学習・記憶実験において,モルヒネ(Psychopharmacology,1990)投与が健忘を誘発することから,中枢高次機能の調節にオピオイドが重要な役割を演じていることを報告した。さらに,学習・記憶過程に対する促進効果を知られているアルギニンバゾプレシン(AVP)に対する抗体,抗AVP抗血清の脳室内投与が健忘を誘発し(Arch.int.Pharmacodyn.,1990),この健忘動物をはじめ低酸素,脳虚血,スコポラミン投与,電撃痙攣ショックなど各種の条件によって誘発される健忘動物においてモルヒネ反復投与による耐性の形成が抑制されることを見出した(Brain Res.,1993)。また、これら健忘動物では脳内AVP含量が低下しており、そのモルヒネ耐性形成の抑制効果がAVPの脳室内への投与によって消失することを明らかにした。本研究課題での一連の研究によって,内因性オピオイドが脳内AVPを介して中枢高次機能の調節に重要な役割を演じている可能性を証明した。
BCGワクチン、結核菌毒力の新しい評価法の開発

本年度の研究成果は以下のとおりである。1.様々なヒト由来細胞株(単球系;U937,THP-1、骨髄系;HL60、肺胞上皮系;A549、肺線維芽細胞系;MRC-5)を用いて、結核菌の細胞傷害活性に感受性の高い細胞株を検索した結果、MRC-5が高い感受性を示した。2.結核菌のMRC-5に対する細胞傷害性は、感染細胞からのLDHの遊離と細胞の死滅率が相関していること、DAPIによる核膜の染色像がアポトーシス像と異なること、アポトーシス阻害剤で細胞障害活性が阻害されなかったことから、アポトーシスではないことが明らかとなった。3.ヒト型、トリ型結核菌のそれぞれの強毒・弱毒株と、副作用があることが報告されているBCGワクチンのPasteur株と副作用のないTokyo株を用いて、細胞傷害活性を検討した結果、動物実験で報告されている毒力相関した結果が得られた。4.結核症、非定型抗酸菌症の臨床分離株を用いて、MRC-5細胞に対する細胞障害活性を検討した。結核症の臨床分離株は実験室株であるH_<37>Rvより強い活性を示した。また、日和見感染をする非定型抗酸菌症患者からの分離株は弱い活性しか認められなかった。5.多剤耐性結核菌の毒力を本実験系で検討した結果、感受性株と同等の毒力を有していることが明らかとなった。以上のように、本実験系は、ワクチン株の副作用の評価に、また、臨床分離株の毒力の評価に利用できることが示唆された。尚、本研究の成果をまとめてJ. Inerferon and Cytokine Rcs.誌に報告した。本年度は、以下のような研究成果をあげることが出来た。1.結核菌の宿主細胞に対する細胞傷害活性に感受性の高いヒト由来細胞株を検索した結果、ヒト肺由来線維芽細胞株MRC-5が高い感受性を示した。結核症の臨床分離株は実験室株であるH37Rvより強い活性を示した。尚、本研究の成果をまとめてJ.Interferon and Cytokine Res.誌に報告した。5.この細胞傷害活性は死菌や菌体成分では認められないこと、サイクロヘキシミドでこの活性が阻害されたことから、感染細胞から、細胞傷害性因子が産生されることが示唆された。現在、この因子の同定を試みている。
太陽電池と光環境制御及び浮上分離等を組み合わせたアオコの分離除去装置

本研究における基本的なシステムは、太陽電池によって取り出された電流による電気凝析で前処理することによってアオコのフロックを原水から分離し易くし、それに加圧飽和水を加え、生じる微細気泡にフロックを吸着させ、スカムとして分離し、えられた回収水を製品として利用するものである。本年度においては電気凝析と加圧飽和水による浮上分離の組合せ効果を検討するため、前年までの装置の一部改造を行い、それによる評価を試みた。要約すると以下の通りである。(1)原水量と通電する電流及び時間による前処理の効果を検討するため、電気凝析と浮上分離の工程を切り放し、また回収水槽と製品水槽を切り放し、回分操作とした。(2)回分式とし、加圧水に蒸留水を用いる方式により傾向を把握し、さらに実用的見地から加圧水に製品水を用いる方式も試みた。(3)浮上分離槽の容量に合わせて概ね0.11.0の間に循環水比を定めた。(4)浮上分離の際の物質収支を測定する工夫を行った。その結果以下のことが判明した。(1)電気凝析の浮上分離の前処理としての効果は大きく、凝集剤を用いなくともssで4ppm程度の清澄な製品水が得られる。また総括したアオコの除去率は最大85%に達する。(2)製品水のssは通電した電荷に対し負の相関をもって減少する。(3)1991年度は台風と長雨の影響で原水のアオコ濃度は1540ppmと低い範囲に留まったが、その範囲内では、一定量の原水に対し通電した電荷が等しいと得られる前処理効果もほぼ等しい。(4)スカムへのアオコの回収率は循環水比が大きい程大となる。その他前処理として高濃度時の遮光によるフロックの凝集がある。これらを組み合わせて当初の目的を達成する方途が得られた。今後の課題としてスケ-ルアップの問題、回収したスカムの処理の方法が残される。加圧浮上分離装置と電気凝析装置を主体とするアオコの分離除去装置を製作し、電気凝析装置の電源となる太陽電池モジュ-ルの組立て整備を行なった。また加圧浮上分離及び電気凝析について実験室内における調整運転を実施し、諸デ-タの計測、運転条件の設定、基本性能の評価および自動運転のためのシ-ケンス及び計算プログラムの作成をした。はじめ霞ヶ浦及び不忍池において採取したアオコ水を用い、電気凝析と加圧浮上分離の組合わせにより顕著な分離効果をえたが、定量的測定に至る前に気温低下によるアオコ濃度の減少をみたので、調整運転はあらかじめ所定の濃度に調整したベントナイトけん濁液を用いて実施した。分離する物質に対し適切な運転条件設定のため、電気凝析に要する電流の値と浮上分離のための加圧水循環比を、目標とする処理水の濃度(SS)設定値と原水及び処理水の測定値から計算できるよう計算プログラムを作成した。初期設定項目には目標処理水濃度、加圧時間、加圧圧力、単位時間当り送水量の4項目を選定し、測定値として原水と処理水の吸光度及び温度をとり計算を進める考え方を考察した。供試したベントナイトけん濁液について、回分運転法により実験を行ない、その妥当性を明らかにした。電気凝析と加圧浮上分離の組合せによる分離効果はベントナイトけん濁液においても顕著でありこの方法の可能性は明らかである。加圧水タンクの容量から今回は回分運転法によったが、連続運転法とするための装置の改良調整を検討中である。またアオコ水に対する実地運転の準備を行なっている。遮光処理による光環境制御によるフロックの分離との組合わせ、日照の変化による太陽電池の電気凝析効果の影響については、2年度に検討を行なう。霞ケ浦、不忍池の調査と加圧浮上分離の実験および実験装置の改良を行った。本年度は霞ケ浦、不忍池の水を採取し水質調査を行った。可視光線透過率、pH、浮遊物質量(SS)等の測定デ-タを得た。実験については昨年度にベントナイトを用いた実験で電気凝析と加圧浮上を組み合わせた分離方法が、浮遊物質に対して極めて有効であることを明らかにしている。また目標とする処理条件を達成するための操作量を計算するプログラムも開発しているので、本年度はアオコを用いて同様の手法が有効であるかどうかを調べた。ビ-カ内で小規模な実験を行った結果、ベントナイトの場合と同様に、撹拌しながらアルミニウム電極に通電してアオコを凝析させ、さらに加圧浮上法によって分離する方法が有効であることがわかったが、原水中にアオコ以外の物質が多く浮遊しており、ベントナイトの様に安定した実験結果を得ることができなかった。浮上分離の自動化のためには、原水の濁度やSSを測定するだけではなく、光の波長別の透過率を測定、評価すること等によって、浮遊物質の種類も把握することが必要であることがわかった。本年度は更に加圧浮上分離装置の改良を行った。原水の給水位置を変更して給水がより効率よく行えるようにした。更に加圧空気の圧力を高め、圧力変動を小さくして加圧空気供給の効率を高めた。また昨年度は加圧タンクの容量不足から連続運転ができず、定常運転のデ-タがとれないことが問題となったが、本年度は処理量を減らして連続運転する方法と、加圧タンクを増設する方法について検討し、連続運転時の処理量と装置各部の容量に関する設計指標を得た。

本研究における基本的なシステムは、太陽電池によって取り出された電流による電気凝析で前処理することによってアオコのフロックを原水から分離し易くし、それに加圧飽和水を加え、生じる微細気泡にフロックを吸着させ、スカムとして分離し、えられた回収水を製品として利用するものである。本年度においては電気凝析と加圧飽和水による浮上分離の組合せ効果を検討するため、前年までの装置の一部改造を行い、それによる評価を試みた。要約すると以下の通りである。(1)原水量と通電する電流及び時間による前処理の効果を検討するため、電気凝析と浮上分離の工程を切り放し、また回収水槽と製品水槽を切り放し、回分操作とした。(2)回分式とし、加圧水に蒸留水を用いる方式により傾向を把握し、さらに実用的見地から加圧水に製品水を用いる方式も試みた。(3)浮上分離槽の容量に合わせて概ね0.11.0の間に循環水比を定めた。(4)浮上分離の際の物質収支を測定する工夫を行った。その結果以下のことが判明した。(1)電気凝析の浮上分離の前処理としての効果は大きく、凝集剤を用いなくともssで4ppm程度の清澄な製品水が得られる。また総括したアオコの除去率は最大85%に達する。(2)製品水のssは通電した電荷に対し負の相関をもって減少する。(3)1991年度は台風と長雨の影響で原水のアオコ濃度は1540ppmと低い範囲に留まったが、その範囲内では、一定量の原水に対し通電した電荷が等しいと得られる前処理効果もほぼ等しい。(4)スカムへのアオコの回収率は循環水比が大きい程大となる。その他前処理として高濃度時の遮光によるフロックの凝集がある。これらを組み合わせて当初の目的を達成する方途が得られた。今後の課題としてスケ-ルアップの問題、回収したスカムの処理の方法が残される。
医療過誤事案における医師の刑事過失責任の限界づけ―医療水準論からのアプローチ

本研究は、医療過誤事案において医師が負うべき刑事過失責任の限界を明らかにするべく、注意義務と医療水準との関係性に着目し、両者を接合することで、医師が果たすべき注意義務を判断するための基礎理論の構築を目的とする。そこで、最終年度である平成30年度は、昨年度からの積み残し作業として、1日独における医療水準論の異同を解明したのち、2ドイツ刑法における医療水準論の更なる分析による有益な比較法的知見の抽出・検討を行った上で、3日本法における注意義務と医療水準の理論的な接合を図った。具体的には、1について、ドイツ刑法における医療水準論を把握した上で、これを日本法の議論と比較することにより、同理論の意義や内容、裁判実務における取り扱いといった点に関して、両国の議論での異同を明らかにした。ついで、2について、医療水準論に関わるモノグラフや、医療過誤事案において医師の注意義務が争われた判例・裁判例を中心に収集・検討することにより、注意義務の判断に医療水準が及ぼす影響や、その根拠ならびに限界に関するドイツ法の理解を明らかにした。その上で、3について、ここまでの研究から得られた成果を踏まえた分析・検討を行い、日本法における注意義務と医療水準の理論的な接合を図った。これにより、本研究課題の到達目標である、医療水準を基礎に医師の注意義務の有無および具体的内容を確定する判断枠組みを理論化することを試みた。なお、以上の研究実績の一部は、博士(法学)の授与を受けた学位論文「過失の競合にかかる諸問題に関する総合的研究」中央大学(2019年3月)でも取り上げているが、本研究課題の最終的な研究成果をまとめた論文は、別途、2019年夏頃に公表予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。すなわち、治療行為を実施するにあたり医師が守るべき、臨床医学の実践における共通の行動準則である医療水準が、業務上過失致死傷罪における注意義務の判断に及ぼす影響や、その根拠ならびに限界を解明することで、医療水準を基礎に医師の注意義務の有無および具体的内容を確定する判断枠組みを理論化することを目指すものである。そこで、初年度である平成29年度は、基礎研究に主眼を置いて、1わが国における民事法上の議論を分析するとともに、2ドイツ刑法における医療水準論の把握を行った。具体的には、1わが国の民事法の分析として、医療水準を用いた注意義務の判断が医療過誤訴訟における医師の損害賠償責任という文脈でかねて議論されてきたものであることに鑑み、医療過誤に関する不法行為法の議論を対象に、分析・検討を行った。これにより、医療過誤事案において医師の民事過失責任を判断するにあたって、医療水準という概念が着目されるに至った経緯、そして、同概念を用いた注意義務の判断手法や、そこでの各種ガイドラインの取り扱いに関する判例・学説上の理解が明らかとなった。そして、2ドイツ法の議論の把握としては、医療水準を注意義務の基準として重視する傾向が色濃く見られるドイツ刑法における医療水準論について、分析・検討を行った。これにより、日独における医療水準論の異同を明らかにし、次年度に予定されている両国の比較法研究のための基礎を築くことを試みた。上記【研究実績の概要】で述べた内容のうち、1わが国の民事法の分析については、おおよその検討を終え、次年度の研究を進める上で前提となる議論を整理することができた。他方で、上記2の点について、ドイツ法の議論を把握した上で、日独における医療水準論の異同を明らかにする作業は、いまだ十分とはいいがたい。というのも、上記1の分析にあたって、当初予定していたよりも幅広く民事法上の議論ならびに民事判例を検討する必要性が生じたため、ドイツ法の検討に移行するのが遅れてしまったからである。

なお、以上の研究実績の一部は、博士(法学)の授与を受けた学位論文「過失の競合にかかる諸問題に関する総合的研究」中央大学(2019年3月)でも取り上げているが、本研究課題の最終的な研究成果をまとめた論文は、別途、2019年夏頃に公表予定である。次年度は、まず、上記【現在までの進捗状況】で述べた2に関する積み残し作業として、ドイツ法の議論を把握した上で、日独における医療水準論の異同を明らかにする。その上で、3ドイツ刑法における医療水準論の更なる分析による有益な比較法的知見の抽出・検討を行った上で、4日本法における注意義務と医療水準の理論的な接合を図る。具体的には、3について、医療水準論に関わるモノグラフや、医療過誤事案において医師の注意義務が争われた判例・裁判例を中心に収集・検討するとともに、ドイツ法の現況をより的確にフォローするためヒアリング調査を実施する。これにより、注意義務の判断に医療水準が及ぼす影響や、その根拠ならびに限界に関するドイツ法の理解を明らかにする。ついで、4について、上述した13までの研究から得られた成果を踏まえた分析・検討を行い、日本法における注意義務と医療水準の理論的な接合を図る。これにより、医療水準を基礎に医師の注意義務の有無および具体的内容を確定する判断枠組みを理論化することが可能となる。そこで得られた成果を本研究課題の最終的な研究成果としてまとめ、平成30年度中に公表することを予定している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
リモートコントロール形自走式刈払機の試作に関する研究

研究の背景と目的わが国では林業労働者の減少・高齢化によって、人工林の持続的生産機能が維持できなくなるものと懸念される。本研究は、下刈りおよび地拵え作業の労働負担軽減と安全、労働生産性の向上、作業コストの低減を目指した非乗車形のリモートコントロール操作による自走式刈払機を設計・試作することを目的とするものである。試作機のコンセプト自走式刈払機を試作するにあたってのコンセプトを、以下のとおりとした。機械構造に関しては、1.林地表面の撹乱および植栽苗木の損傷を防ぎ、また障害物乗越しに有効な半軟式懸架構造のゴム製フレキシブルクローラの小型軽量ベースマシン2.伐根などの障害物を機械的な機構で回避することができ、また動力損失が少ないロータリ刃式の刈払い装置3.転倒時の安全性を考慮して、非乗車形の無線によるリモートコントロール運転装置とし、また性能に関しては、登坂能力:50度2.乗越し可能最大障害物高:40cm3.走行装置の接地圧:0.5kg/cm^2 4.最大刈払い幅:1.8mとした。新しい機構1.土のせん断力によるSoil Thrustを利用した走行補助装置:フレキシブル走行装置のみでは不足する登坂力を補い、また傾斜地における重心移動を防ぐ機能も有する。2.刈払い構造部の障害物回避装置:油圧シリンダを組み込んだリンク機構で刈払い構造部が障害物に衝突した際に生じる反力で刈払い部がリフトする機構になっている。仕様と性能仕様:1.総重量;約1t 2.全長×全幅×全高;3.5m×1.4m×1.0m3.エンジン出力;30PS性能:1.刈払い速度;0.5m/s 2.登坂能力;40度3.乗越し可能障害物高;40cm結論所期の目的通り、試作機を完成させその評価を行い、今後の問題点を明らかにすることが出来た。本研究は、下刈りおよび地拵え作業の労働負担軽減と安全、労働生産性の向上、作業コストの低減を目指した非乗車形のリモートコントロール操作による自走式刈払機を設計・試作し、性能を評価することを目的とするものである。平成4年度は、1.研究者全員によって試作機のコンセプトを確立した。2.試作機の走行装置および刈払い装置を設計する際必要な林地表面特性を把握するために、岩手大学猪内・立川によって岩手県内3箇所の下刈り地調査と室内実験室で4種類の刃物による切断性能試験を実施した。3.以上の1および2の結果にしたがって、林業工学研究所村山・及川が走行部、高知大学後藤が刈払い部、宇都宮大学酒井がリモコン部、岩手大学立川が操作盤の基本設計を行い、それらを岩手大学猪内が総括した。機械に要求される主な性能および諸元は、以下の通りである。1.当面は下刈り作業に重点をおいた試作機とし、地拵えについてはそれを基本として性能アップして対処することとする。2.走行部:(1)50度斜面における登坂・降坂と転倒に対する安定性(2)高さ40cmまでの伐根などの障害物越乗越し性能(3)0.5kg/cm^2以下の走行部接地圧(4)130cm以下の走行部幅員3.刈払い部:(1)断面積密度20cm^2/m^2の植生を180cm幅で刈払い速度4km/hrで下刈り可能な刈払い性能(2)伐根・倒木・岩石などの障害物の回避性能。

これらの性能を満足させるために、走行装置および刈払い部の構造を以下の通りとする。1.走行装置は、粘着係数0.7程度で苗木の根系に損傷を与えないゴムクローラを基本構造とし、さらに粘着係数を1.3程度まで上げるために星形補助輪を装着したハイブリッド車両とする。2.刈払い刃は、直径の小さい複数のロータリ刃とし、障害物に対して機械的に回避する構造とする。3.リモートコントロールは無線で、50mの遠隔操作性をもたせる。本研究は、下刈りおよび地拵え作業の労働負担軽減と安全、労働生産性の向上、作業コストの低減を目指した非乗車形のリモートコントロール操作による自走式刈払機を設計・試作し、性能を評価することを目的とするものである。平成5年度は、前年度行った下刈り地の地形および地表条件調査結果に基づいて構想した設計概念にしたがって、(1)登坂力を増加させるための土圧利用走行補助装置の有効性およびロータリー刃の最適駆動条件を求めるための基礎試験、(2)基礎実験結果に基づいた走行装置および刈払い装置の基本設計、(3)細部設計と試作機の組立、(4)試作機の基本性能の検討を行った。基礎実験から得られた成果、すなわち(1)土圧利用走行補助装置にはソイルスラスト増加の有効性があること、また補助装置の設計寸法はランキンの受働土圧式によって求められること、(2)下刈り植生を効率よく刈払うには適当な回転数(周速)でロータリー刃を回転させる必要があり、それ以上に回転数を上げても逆に刈払い率は低下し、またその時の駆動トルクは回転数によらずほぼ一定の値を示すことなどをもとにして、基本設計および細部設計を行い、試作機を組み立てた。試作機の本格的な性能評価とそれに基づいた改良は来年度に行う予定であるが、試作機の基本的項目についての性能試験結果、試作機に採用された新機構部分である(1)土圧利用走行補助装置、(2)本体支持形懸架構造、(3)刈払い幅可変障害物回避形ロータリー刃がほぼ設計値どおりの性能を発揮することが確かめられた。平成6年度は、前年度に基本設計および細部設計を行いそれに基づいて製作された試作機について性能試験が行われ、各部の性能の評価を行うとともにこれらの結果を総合して今後予想されるプロトタイプの設計・製作に向けての問題整理を行った。検討された性能は、以下の通りである。1.登坂性能:林地における最大登坂角40度が得られた。目標の50度とするためには、走行補助装置の寸法を現状のままとして車体重量を現在の75%とするか、あるいは走行補助装置の駆動幅を現在の1.5倍とする(現在の幅88mmを132mmとする)等の改良が必要である。2.障害物乗越し性能:高さ35cmの伐根乗越しが可能であった。目標の40cm障害物乗越しを行うためには、フロントアイドラの高さを50cm以上としまた懸架機構を軟式構造として乗越し高さの緩和を図る必要があろう。走行補助装置のソイルスラスト発生効果およびトランスファー効果は十分と判断された。3.接地圧:0.14kg/cm^2と、目標の0.5kg/cm^2には十分余裕が生じた。4.刈払い性能:笹生地および草地における刈幅180cm、速度0.5m/secの刈払いが可能であった。
グラフェンデバイスに向けた新規基板技術の創成

グラフェン集積化技術の確立を目的として、原子レベルで制御された固体表面に着目し、グラフェンの加工および、グラフェンの成長を行った。また、グラフェン支持基板表面の原子レベルの形状や基板の材質がグラフェンの特性に及ぼす影響について明らかにした。1.グラフェンのナノ微細加工制御これまでに、金属微粒子の触媒作用によるグラフェンの加工制御を行ってきた。サファイア表面の原子配列の効果により金属微粒子の運動を制御し、ある特定の方向のみに加工を制御することにより、グラフェンナノリボンの作製に成功した。微粒子の種類により基板と微粒子の相互作用力が変化するため、加工モードの選択が期待される。銀微粒子を用いることにより、基板と微粒子間の相互作用が小さくなり、グラフェンの加工モードが基板からグラフェン格子由来に変化することを明らかにした。2.固体表面によるグラフェンの電気特性への影響これまでに、表面化学状態の異なる固体表面によるグラフェンへの影響を明らかしてきた。さらなる評価を行うために、ラマン分光法による評価を行った。ラマン分光法は、その材料のバンド構造を反映したスペクトルを得ることが可能である。具体的には、様々な表面原子配列をもつサファイア表面上にグラフェンを貼り付け、そのグラフェンのラマンスペクトルを解析した。本研究では、基板の表面化学状態によりグラフェンの物性が決定されることを明らかにした。グラフェン/基板界面の制御の重要性について示した。3.固体表面の効果を用いたグラフェンの成長制御グラフェンの成長を固体表面の原子ステップの効果を用いて制御することにより、グラフェンの集積化を試みた。金属微粒子の触媒作用を用いて、原子レベルで制御した基板表面上においてグラフェンの成長を試みた。金属微粒子が存在する基板表面上において、細線状の構造物の形成に成功した。この構造は、原子スケールの急峻な表面凹凸の効果であると考えられる。研究成果の内容グラフェンデバイス作製に向けたグラフェン加工技術の確立として、金属微粒子の触媒作用を用いたグラフェンの原子レベルでの加工に着目し、グラフェン支持固体表面の効果により微粒子の運動を制御することによりグラフェンの微細加工制御を行った。グラフェンを支持する基板として、原子レベルで制御されたサファイア表面を用いた。サファイア基板のある特定の表面(r-face)を用いることにより、グラフェンが一定の方向に制御性良く加工されることが分かった。サファイア表面の原子配列を金属微粒子が認識して、その原子配列に沿って微粒子が運動することにより、一方向への加工が行われることが分かった。本研究によりバンドギャップの付与が期待されるグラフェンナノリボンの作製が実現した。研究の意義グラフェンは固体表面からの影響を受けやすいために、原子レベルで制御された表面に実現する必要がある。また、グラフェンはバンドギャップを有していないために、バンドギャップを付与する必要がある。ナノリボン状にすることによりバンドギャップが付与されることが分かっているが、作製が困難である。研究の重要性グラフェン研究においてバンドギャップを付与することが重要な課題となっている。本研究成果は、その課題を克服する1つの要素技術を提案するものである。