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水中ロボットのための低摩擦・流体下における多関節グリッパの包み込み把持

関節剛性を調整でき包み込み把持可能な水中多関節グリッパを開発し,その有効性を検証するため水流中での物体把持実験や水中ロボットに取り付けた状態での把持実験を行った.開発した水中多関節グリッパは4台のモータと差動歯車,バネの組み合わせによって把持運動と関節剛性の調整を可能とした.駆動モータは防水容器に収められ,駆動トルクはマグネットカップリングを通して水中のグリッパの各関節に伝えられ,グリッパが開閉する.加えてバネの伸びを調整することで関節剛性も変化できる水中グリッパとなった.同時にグリッパを搭載する予定の水中ロボットの改良も行った.グリッパ作業時の環境の視認性を上げるためLEDライトを取り付け,アクチュエータによりカメラ角度を変更できるようにした.また映像の遅れを小さくするため通信機器およびケーブルの変更も行った.グリッパ操縦のためのソフトウェア修正も行った.実験では,グリッパ単体を回流水槽中に設置し,流速を変化させ,流体抵抗を受けた状態のグリッパ形状の変化や把持性能の検証を行った.包み込み把持の特性を調べるため,柔らかさのあるタワシや硬い植木鉢,水中重量のあるビンを把持対象として選んだ.それぞれの対象物に対して関節剛性と流速を変化させ,把持試験を行った.関節剛性は3パターン,流速は00.9[m/s]の範囲で変化させた.いずれの場合でも関節剛性を大きくすることで流速が大きくなる状況でもグリッパの把持性能を上げることができ,本グリッパの有効性を確認することができた.もう一つの実験では,水中ロボットにグリッパを搭載し,大型水槽での動作試験を実施した.操縦者が水中ロボットのカメラ映像を確認しながらグリッパおよびロボット本体を操縦し,物体把持を行った.物体把持後のロボットの移動時においても,グリッパは把持対象を離すことなく安定した包み込み把持を実現できることを確認した.本年度は,水中において包み込み把持を実現する多関節グリッパを実現するため,(1)水中ロボット-グリッパのシミュレータ開発(2)グリッパ開発およびグリッパの単体実験の課題を挙げていた.(1)に関しては昨年度作成した流速や抗力係数を変えられるグリッパ単体のシミュレータを元に,水中ロボットの運動を合わせたグリッパのシミュレータの開発に取り組んでいたが,数理モデルの導出の部分で時間を取られたため完成までには至らなかった.今後も継続して開発し,それを用いた詳細な解析を2019年度前半には完了させる予定である.一方で(2)については計画以上に順調に進み,本来なら2019年度に実施する予定であった水中ロボットとグリッパの統合や水槽実験の一部を既に実施することができた.課題(1)は一部達成できていないが,課題(2)を達成し,さらに2019年度に計画していた水中ロボットとグリッパとの統合と一部の水槽実験は既に終えており,全体的には「おおむね順調に推移している」と判断した.まず第1に,昨年度開発したグリッパ単体のシミュレータを元に水中ロボットの運動を合わせた水中グリッパのシミュレータを完成させ,それを利用した物体把持等の解析を実施する.第2に,今年度の課題に挙げていた水中ロボットとグリッパとのハードウェア的な統合は既に済んでいるが,水中作業の効率化を目指し,今後はソフトウェアとハードウェアの両面からグリッパ及び水中ロボットの改良を行う.最後に,本年度の課題に挙げていた多関節グリッパを用いた物体の計測の可能性についても実験的に議論する.包み込み把持時の多関節グリッパの形状は対象物の形状推定に役立つ.これに加え,グリッパの関節剛性の情報を用いれば対象物の硬度を推定できる可能性がある.これらの情報を利用して水中物体の計測の可能性について実験的に議論する予定である.これらの予定に加えて,前年度までの成果については既に国内会議,国際会議,投稿論文にまとめる形で共同研究者と進めている水中では流体によって極端に摩擦係数が低い対象物や,藻類・生物・泥やそれらが付着して様々な形状や硬さ(柔らかさ),脆さを持つ対象物が多い.既に,物体の形状に合わせて変形し,包み込み把持をする水中ロボットグリッパも検討されてきた.しかしながら,本申請で提案するグリッパはそれとは異なり,関節剛性を制御ができ,低摩擦接触・流体中でも安定した包み込み把持ができる水中多関節グリッパの設計条件や把持条件を明らかにし,その開発を目指している.この実現のため当該年度の一つの研究として,物体-グリッパ間の摩擦係数や流体力(付加慣性力と流体抗力)の係数や流速条件を変更できる二次元シミュレータを開発した.このシミュレータに,陸上用に開発してきたグリッパの物理パラメータを反映させシミュレーションスタディを行った.水中のような摩擦力が極端に低い条件下でもグリッパが対象物を包み込むおかげで把持に成功する結果を確認した.また流速条件が大きくなると把持状態からでも対象物を取り逃す結果も見られたが,グリッパの関節剛性の調整によって流速下でも頑強な把持を継続できることを確認できた.摩擦係数,流速条件,抗力係数,グリッパ関節剛性等のより定量的な関係の解析については現在取り組み中である.包み込み把持を実現するグリッパの駆動部分や制御機器に関わる選定や防水の基本設計は終え,現在は製作中である.グリッパと水中ロボット間との通信規格についても確定し,水中ロボット側の制御基板の修正を終えており,水槽実験に向けて準備を進めている.製作に関しては計画より進んでいる状況である.本年度は,水中において包み込み把持を実現する多関節グリッパを実現するため,(1)物体-グリッパ間の摩擦係数を考慮した包み込み把持のシミュレーションと解析

(2)物体及びグリッパへの流体力を考慮した包み込み把持のシミュレーションと解析(3)包み込み把持を実現する水中グリッパの設計と一部製作の課題を挙げていた.(1)と(2)に関係する数値シミュレータを開発することができ,摩擦力や流体力の条件を変えながら数値結果を得られる状況となった.物理パラメータや各係数等を変更しながらグリッパによる把持の実現性について解析している段階である.(3)では水中グリッパの防水設計を終え,全体の製作も順調に進んでいる.さらに水中ロボットへのグリッパ搭載を考えた通信方法の決定や基板製作の準備については計画よりも進んでいる.課題(1)(2)では解析の部分が一部達成できていないが,課題(3)については当初計画していた設計と一部製作のみならず,水中ロボットを含めた全体の実験準備まで進められており,総合的には「おおむね順調に推移している」と判断した.関節剛性を調整でき包み込み把持可能な水中多関節グリッパを開発し,その有効性を検証するため水流中での物体把持実験や水中ロボットに取り付けた状態での把持実験を行った.開発した水中多関節グリッパは4台のモータと差動歯車,バネの組み合わせによって把持運動と関節剛性の調整を可能とした.駆動モータは防水容器に収められ,駆動トルクはマグネットカップリングを通して水中のグリッパの各関節に伝えられ,グリッパが開閉する.加えてバネの伸びを調整することで関節剛性も変化できる水中グリッパとなった.同時にグリッパを搭載する予定の水中ロボットの改良も行った.グリッパ作業時の環境の視認性を上げるためLEDライトを取り付け,アクチュエータによりカメラ角度を変更できるようにした.また映像の遅れを小さくするため通信機器およびケーブルの変更も行った.グリッパ操縦のためのソフトウェア修正も行った.実験では,グリッパ単体を回流水槽中に設置し,流速を変化させ,流体抵抗を受けた状態のグリッパ形状の変化や把持性能の検証を行った.包み込み把持の特性を調べるため,柔らかさのあるタワシや硬い植木鉢,水中重量のあるビンを把持対象として選んだ.それぞれの対象物に対して関節剛性と流速を変化させ,把持試験を行った.関節剛性は3パターン,流速は00.9[m/s]の範囲で変化させた.いずれの場合でも関節剛性を大きくすることで流速が大きくなる状況でもグリッパの把持性能を上げることができ,本グリッパの有効性を確認することができた.もう一つの実験では,水中ロボットにグリッパを搭載し,大型水槽での動作試験を実施した.操縦者が水中ロボットのカメラ映像を確認しながらグリッパおよびロボット本体を操縦し,物体把持を行った.物体把持後のロボットの移動時においても,グリッパは把持対象を離すことなく安定した包み込み把持を実現できることを確認した.本年度は,水中において包み込み把持を実現する多関節グリッパを実現するため,(1)水中ロボット-グリッパのシミュレータ開発
DNA-脂質複合膜を用いる電子移動反応場の設計

本研究は,DNA-脂質複合体を用いてDNA二重らせんを一方向に配向させたLangmuir-Blodgett(LB)膜を作製し,DNA鎖に沿った電子移動を実現することを目的として行い、以下の成果を得た。1)サケ精子由来のDNA(分子量200万以上)と等モルのジアルキルアンモニウムカチオン性脂質を加えて,DNA-脂質複合体のポリイオンコンプレックスを沈殿として得た。2)DNA-脂質複合体のクロロホルム溶液を水面に展開して単分子膜を得,櫛形電極や水晶発振子上に水平付着あるいは垂直浸漬法により累積した。その結果,DNA-脂質複合体は基板上に累積比1で累積できることがわかった。基板上に累積したDNAのLB膜に色素分子をインターカレートして偏光吸収スペクトルを測定したところ,色素分子は累積方向に垂直に配向していることが明らかになった。また,X線解析ん結果,DNA二重らせん鎖は累積方向に平行に配向していることが明らかになった。これらの結果を総合すると,DNA二重鎖は脂質分子と複合体を作製することによりLB法で一方向に配向した薄膜にできることがわかった。
ＧＩＣを用いた電子回路モデルによるコンバータの三相電流復元とセンサレス制御

平成30年度は,GIC回路を用いた電子回路モデルによる三相電流の復元において,リアルタイムフィードバックゲイン補償およびそれに伴う位相補償法などを開発し,軽負荷時の電流復元能力を高めた。主回路と電子回路モデル間の使用素子パラメータが異なることから生じる三相電流復元誤差を補償する直流部電流一致制御を行うにあたり,電子回路モデルを流れる直流部電流を検出する。しかし,微小電流センサをモデルに組み込むとセンサの内部インピーダンスの影響を受け,モデル回路そのものが変化する問題が生じる。そこで, PWMスイッチング信号を生成する変調波から求めたスイッチングデューティー比とモデル三相電流からモデル直流部電流を算出することでその影響を除去する手法を提案採用した。モデル三相復元電流は主回路三相電流に比べて1/25000倍で設計されおり,復元電流がmAオーダー以下になるとノイズ等の誤差が大量に含まれる。この対策として,ノイズ対策を施すとともにリアルタイムフィードバックゲイン補償を提案した。この補償はノイズの影響を受ける微小復元電流時に,ノイズの影響を除去できる大きさの電流があたかも主回路に流れているように模擬するフィードバックゲインをPI補償器を用いてリアルタイムに調整するものである。また,この補償においては,実電流より大きさのみ大きくフィードバックされるモデル電流のため,制御系には位相補償が必要となり,電子回路モデル内の電源電圧の大きさと位相を調整,制御する手法も提案,採用した。これらリアルタイムゲイン補償と位相補償による三相電流復元能力向上について,シミュレーションにより検討を行い,軽負荷時においても三相電流復元が適切に行われることを確認した。以上の結果より,本研究は,三相コンバータへの適用のみとなったが,基本的には当初の目的は達成できたと思われる。本研究は,一般化イミッタンス変換器GICを用いた電子回路モデルにより,直流センサのみで三相電流を簡単に復元し,三相電流センサレス正弦波コンバータを実現する手法を開発するとともに,その他の電力変換器のセンサレス制御への応用を検討することである。平成28年度は,1.GICを用いた電子回路による三相コンバータのモデル化,2.GIC内の抵抗を利用し,モデル内電流を正確に検出できる精密差動アンプの設計,3.モデルと実機における使用素子間のパラメータ誤差一括補償法の開発,4.復元した三相電流を用いた三相電流センサレスコンバータにおいて,入力力率98%以上,入力電流高調波歪率THD5%以下,出力電圧変動率1%以下を達成するための基本制御DSPプログラムの開発と検証を行った。1.については,電圧を実機の1/50,電流を実機の1/25000,実機インピーダンスの500倍にインピーダンス等価変換し,オペアンプ構成のGICとアナログSW等を用いてモデル設計するとともに試作した。2.については,モデル内の微小電流を安価に精度良く検出できるようフィードバック系を有するフォトカプラによる電流検出センサも差動アンプとともに開発し,差動アンプの性能評価を検証した。3.については,シミュレーションを用いてPI補償器により誤差一括制御が十分可能であることを確認した。4.については,目標とする性能を達成できるDSPプログラムを開発し,シミュレーションにより確認した。さらに,購入したDSPデジタル制御開発システムを用いて,既存のセンサを有する三相コンバータシステムを利用して三相電流復元のみの検証を行った。電子回路モデル内の微小電流の検出部やGICのオフセット対策などの更なる改善項目が判明したが,概ね良好に三相電流を復元できることを確認することができた。提案する「GICを用いた電子回路モデルによるコンバータの三相電流復元とセンサレス制御」において,平成28年度の計画では, 1.GICを用いた電子回路による三相コンバータのモデル化,2.GIC内の抵抗を利用し,モデル内電流を正確に検出できる精密差動アンプの設計,3.モデルと実機における使用素子間のパラメータ誤差一括補償法の開発,4.復元した三相電流を用いた三相電流センサレスコンバータにおいて,入力力率98%以上,入力電流高調波歪率THD5%以下,出力電圧変動率1%以下を達成するための基本制御DSPプログラムの開発と検証をする予定であった。それに対し,平成29年3月時点で基本設計は終了し,シミュレーションによる検証もほぼ終えることができた。また,センサを有する既存の電力変換器に三相電流復元部分のみ適用し検証も行い,いくつかの設計上の問題点や改善を必要とする点も明らかになったが,これらについては,平成29年度に改善し,開発を進めていく予定である。以上のことから,進捗状況はほぼ順調に進展しているといえる。本研究では,GICを用いた電子回路モデルにより,直流センサのみで三相電流を簡単に復元し,三相電流センサレス正弦波コンバータを実現する手法を開発する。平成29年度は,開発した電子回路モデルによる三相電流復元能力を設計通りに高めるため,1.GICのオフセット現象や電子回路モデル内の微小電流検出時のノイズ対策の改善. 2.電子回路モデルと主回路間の使用素子パラメータ誤差一括補償制御の実施, 3.電子回路モデルでのダイオード閾値の対策を行なった.1.については,実験室レベルでは電子回路モデルで0.5mAレベルの電流(実機換算で12.5Aレベル)以下ではノイズの混入が大きく,電流波形を良好に復元できない状況であった.そのため,主回路と電子回路モデルの電圧・電流比を変更し,GIC回路の再設計を行うもオペアンプ出力の限界による正確なリアクトル模擬が難しい問題が生じた.

これらの対策として,電流フィードバックゲインの高速リアルタイム可変制御を採用し,電子回路モデルでは常に3mAレベル(実機換算で75Aレベル)の電流による電流復元を可能にし,可変ゲインを考慮したフィードバックによりノイズ対策を含め電子回路モデルの能力を高めた.2.3.については,電子回路モデルにおける素子ON閾値は無視できるレベルに小さい実機素子ON閾値に比べ大きい.そこで,電子回路モデルによる復元電流とスイッチングによるデューティー比から電子回路モデルのDC電流を算出し,パラメータ誤差一括補償制御を実施することでON閾値レベルとパラメータ補償を可能にした.提案する「GICを用いた電子回路モデルによるコンバータの三相電流復元とセンサレス制御」において,平成28年度は,GICを用いた電子回路による三相コンバータのモデル化を行い,モデルと実機における使用素子間のパラメータ誤差一括補償法を開発するとともに,復元した三相電流を用いた三相電流センサレスコンバータにおいて入力力率98%以上,入力電流高調波歪率THD5%以下,出力電圧変動率1%以下を達成するための基本制御DSPプログラムを開発した.平成29年度の計画では,主に1. GICのオフセット現象や電子回路モデル内の微小電流検出時のノイズ対策を実施.2.電子回路モデルと主回路の使用素子パラメータ誤差一括補償をそれぞれ実施し,復元した三相電流を用いた三相電流センサレスコンバータにおいて,入力力率98%以上,入力電流高調波歪率THD5%以下,出力電圧変動率1%以下を試作機において達成する計画であった.1.および2.についてはデューティー比を用いて三相復元電流からDC復元電流を演算したり,可変フィードバックゲインによる一括制御を採用するなどの対策を講じ,シミュレーションによる動作確認と良好な結果を確認することはできたが,試作機に組入れるまで進めることができなかった.しかし,これらの対策の結果,GICの設計を容易にすることが可能となり,また,主回路や電子回路モデルに使用する素子に大きく左右されないセンサレス化が可能となるなど当初の計画に無かったメリットも生まれ,その効果は大きいと判断される.なお,早急に,開発した対策事項を試作機に組み込み,上記コンバータ特性の確認を行う予定である.以上のことから,進捗状況はやや遅れていると判断した.平成30年度は,GIC回路を用いた電子回路モデルによる三相電流の復元において,リアルタイムフィードバックゲイン補償およびそれに伴う位相補償法などを開発し,軽負荷時の電流復元能力を高めた。主回路と電子回路モデル間の使用素子パラメータが異なることから生じる三相電流復元誤差を補償する直流部電流一致制御を行うにあたり,電子回路モデルを流れる直流部電流を検出する。しかし,微小電流センサをモデルに組み込むとセンサの内部インピーダンスの影響を受け,モデル回路そのものが変化する問題が生じる。そこで, PWMスイッチング信号を生成する変調波から求めたスイッチングデューティー比とモデル三相電流からモデル直流部電流を算出することでその影響を除去する手法を提案採用した。モデル三相復元電流は主回路三相電流に比べて1/25000倍で設計されおり,復元電流がmAオーダー以下になるとノイズ等の誤差が大量に含まれる。
インプラントの表面形状によるぬれ性の制御とその生物学的意義の解明

本年度は様々な表面形状を持つチタンディスクの作製と各表面形状におけるぬれ性の経時的変化を測定と細胞形態の観察を行った。作製した表面形状は純チタン(タイプIV)を用いて1スムース(SM:研磨のみ)、2サンドブラスト処理(SA:サンドブラスト処理のみ)、3マイクロレベル(M:SAに塩酸処理)、4ナノレベル(N:SAに硫酸+過酸化水素処理)とした。ぬれ性は前年度同様にSM>SA>M=Nとなったが、経時的にはMは即座にぬれ性の低下を認めた一方でNはゆったりとしたぬれ性の低下となった。しかし、56日経過後にはぬれ性はどの群でも低下し、各群で有意差はなかった。また、前年度に検証した元素分析でも同様に原因となる元素の検出はできなかった。作製したチタンディスク上に細胞(MC3T3-E1)を播種し、細胞形態の観測を行った。細胞はSM上では比較的丸みを帯びた形態を示すのに対し、SA、M、Nでは細胞は突起を有する形態を示した。これは過去の我々の研究結果と一致した。ぬれ性が低下したディスク上で細胞形態を観察すると、SM上では細胞の伸展が阻害され、細長い形態に変化した一方で他の3種のディスク上では細胞形態に変化をきたさず、ほぼ同様の形態を示した。これより、ぬれ性による細胞形態の制御はディスクの表面形状により異なることが示された。また、それぞれのディスク上で細胞骨格制御に関与するRhoAの発現を計測したころ、ぬれ性の良い状態では、SM<SA,M,Nとなったのに対し、ぬれ性が悪くなると、すべてのディスク上でRhoAの発現は高まり、細胞形態の変化とは異なる挙動を見せることが明らかとなった。申請書にそった研究の遂行ができているため。今後は表面形状、ぬれ性の異なるディスク上での骨への分化実験を検討している。現在まで、細胞の状態が好ましくなく、分化が悪いために新たな細胞の購入を検討している。また、分化能と細胞骨格、その制御因子であるRhoAの関与を解明するためにRhoAの阻害因子の応用やタンパクのコーティング効果などについても検討を行う予定である。本年度は様々な表面形状を持つチタンディスクの作製と各表面形状におけるぬれ性の経時的変化を測定を行った。それぞれの表面形状を作製後、形態学的観察を走査型電子顕微鏡で行ったところ、それぞれ過去の報告にあるような特異的な構造が観察できた。また作製直後の水の接触角はSM>SA>M=Nとなり、特にM、Nにおいては、滴下後、瞬時にディスク上で広がり、接触角の計測ができない超親水性であることが示された。さらに、このぬれ性の経時的変化(56日まで)を検証するためにディスクをカルチャーディスクに留置し、他の原子による汚染を可及的に避けるようにアルミ箔で被覆してクリーンベンチ内で保管した。すべての群で時間経過に従い、ぬれ性の低下を認めた。ぬれ性の低下はM群では急激なぬれ性の上昇を示したのに対し、N群では他の群と比較してもかなり緩やかであり、各群でその変化の動態は異なっていた。この変化の原因を検証するためにディスク表面の元素解析をX線光電分光法で行ったところ、過去の報告でぬれ性の低下に関係するとされている元素の顕著な変化は認めず、今後の検討課題とした。現在、細胞の接着実験を開始し、細胞形態の観察を行っている。申請当初に予定していた実験計画に則り、研究活動が行えている。現在は、2年目の研究計画に従って研究活動を行えている。

また、それぞれのディスク上で細胞骨格制御に関与するRhoAの発現を計測したころ、ぬれ性の良い状態では、SM<SA,M,Nとなったのに対し、ぬれ性が悪くなると、すべてのディスク上でRhoAの発現は高まり、細胞形態の変化とは異なる挙動を見せることが明らかとなった。申請書にそった研究の遂行ができているため。各表面形状における理工学的な検証は当初の予定通りに進行している。今後は各表面形状、ぬれ性における細胞反応を検証していく。過去の我々の研究で、細胞形態が表面形状によって制御されることから、ぬれ性の細胞形態制御へのかかわりについても検証を行ってく。また、この細胞形態制御に関連したタンパクとしてsmall GタンパクであるRhoAの関与を示したことから、今後の研究でもこのRhoAの活性化がどの程度の影響を与えているのか、細胞形態だけでなく、他の細胞機能についても検証していくこととする。現在、細胞はマウスの骨芽細胞様細胞であるMC3T3-E1を使用している。予備実験的にこの細胞の増殖実験、分化実験を行っているが、現段階で血清との相性などの問題が生じている。今後は複数の血清を用いて再度予備実験を行っていく必要があると考えている。条件が整い次第、次の条件に沿った研究を行っていくこととする。今後は表面形状、ぬれ性の異なるディスク上での骨への分化実験を検討している。現在まで、細胞の状態が好ましくなく、分化が悪いために新たな細胞の購入を検討している。また、分化能と細胞骨格、その制御因子であるRhoAの関与を解明するためにRhoAの阻害因子の応用やタンパクのコーティング効果などについても検討を行う予定である。
神経変性疾患の病因受容体PirBの機能制御

本年度は、LOTUS結合が、Aβ重合体を受容するPirBの分子機能に及ぼす影響について検討した。Aβ重合体のPirBへの結合に対するLOTUSの影響を調べたところ、PirB単独を強制発現させたCOS7細胞にAβ重合体は結合するが、LOTUSおよびPirBの両者を強制発現させたCOS7細胞ではAβ重合体の結合が抑制されることが明らかとなった。また一方で、PirBを強制発現させたCOS7細胞に対するAβ重合体の結合が、研究代表者が所属する研究室所有の抗PirB抗体の添加により抑制されることも見出した。これらの成果は、LOTUSあるいは抗PirB抗体がAβ重合体により誘起されるPirBの機能を阻害する可能性を示唆する。Aβ重合体-PirB結合はリン酸化Cofilinおよびpostsynaptic density protein 95(PSD-95)の減少を媒介することによって、アルツハイマー病の認知記憶機能障害を誘起することが報告されている。Aβ重合体結合によるPirBのシグナル伝達経路に対する抑制効果を検証するための前段階として、このシグナル伝達経路の検討に用いられるマウス培養大脳皮質神経細胞におけるリン酸化CofilinおよびPSD-95の発現を確認した。本年度の研究実施計画に記した、Aβ重合体のPirB結合に対するLOTUSあるいは抗PirB抗体の抑制効果における解析のほぼ全容が終了したことが理由として挙げられる。また、Aβ重合体結合によるPirBのシグナル伝達経路に関与するリン酸化CofilinおよびPSD-95の発現を確認したことも挙げられる。Aβ重合体のPirBへの結合はリン酸化Cofilinおよびpostsynaptic density protein 95(PSD-95)を減少させることによって、アルツハイマー病の認知・記憶機能障害を引き起こすことが報告されている。現在、Aβ重合体-PirB結合によるリン酸化CofilinおよびPSD-95の減少に対する、LOTUSおよび研究室所有の抗PirB抗体の抑制効果についての検証実験を遂行中である。次年度は、Aβ重合体によるマウス培養大脳皮質神経細胞のリン酸化Cofilin減少およびPSD-95減少に対するLOTUSあるいは抗PirB抗体の抑制効果についての検証実験を継続する。また、アルツハイマー病モデルマウスの認知記憶機能障害に対するLOTUSあるいは抗PirB抗体のレスキュー効果を検証する。神経薬理学
エネルギー散逸像とトポ像の同時測定による動摩擦機構の解明

本研究は,エネルギー散逸像とトポ像の同時測定によりナノ接触面での表面構造や表面分子の運動性と動摩擦のエネルギー散逸の関係を明らかにすることを目的とする。本研究により,(1)HOPGのステップ構造の動摩擦のエネルギー散逸はすべり距離が格子定数以上で増加すること,(2)MoS2のアイランド構造の摩擦力は構造サイズがマイクロメートル以下で減少すること,(3)Au表面の動摩擦のエネルギー散逸は温度依存性を示すこと,が明らかになった。以上の研究から,ナノ接触面での摩擦は表面構造と表面分子の運動性が重要であること,特に表面微細加工による摩擦フォノンを閉じ込めを利用し低摩擦を実現できる可能性を示された。『固体ー固体間での動摩擦』は真実接触点と呼ばれる微小な接触面により支配される。ナノ接触面での動摩擦は,接触面での分子の配置や運動により大きく変わることが予想されて興味深い、本研究は『エネルギー散逸像とトポ像の同時測定による動摩擦機構の解明』と題し、ナノ接触面の局所的な動摩擦と、分子の配置や構造またその(集団)運動との関係を明らかにする.具体的には、これまでの研究で開発したQCM-AFM装置を利用して、格子分解能を持つ動摩擦のエネルギー散逸像とトポ像を同時に測定し、動摩擦機構を明らかにする。平成26年度は既存のQCM-AFM装置を微小荷重でエネルギー散逸像が測定できるように改良し、金基板での測定を試みた。測定の結果、nmスケールの分解能でナノ接触のエネルギー散逸像および弾性力像とトポ像が同時測定が可能であることが明らかになった。また同時測定像から金基板の粒界構造を反映したエネルギー散逸像および弾性力像が得られるが、必ずしも試料の凹凸には対応しないことも明らかになった。本研究は『エネルギー散逸像とトポ像の同時測定による摩擦機構の解明』と題して、動摩擦のエネルギー散逸像とトポ像の同時測定によって、動摩擦のエネルギー散逸を表面分子の配置・構造や(集団)運動の視点から理解し、分子スケールの動摩擦機構を明らかにしようとするものである。平成26年度は、nNの微小荷重のもとでのエネルギー散逸像とトポ像の同時測定が可能とするために実験装置の改良を実施した。引き続いて平成27年度は、標準試料であるグラファイト基板を用いて、グラファイト表面上のステップ構造のエネルギー散逸像とトポ像の同時測定を試みた。測定結果によると、探針がステップ構造の近傍の位置においてエネルギー散逸が変化する結果が得られた。さらに平成27年度は、C60分子の運動が動摩擦のエネルギー散逸に与える影響を明らかにするために、nNの微小荷重のもとでのエネルギー散逸を測定した。測定結果によると、C60膜の格子定数以下のナノ滑りのエネルギー散逸は、グラファイト表面より大きいことが明らかになった。これはC60膜では格子定数以下のナノ滑りにおいて探針の引き摺りによりC60分子が傾き・回転運動をすることを示唆している。これまでの研究で、nNの微小荷重のもとでの動摩擦のエネルギー散逸像とトポ像の同時測定が可能な実験装置が完成した。しかしながら、これまでの測定によって、測定装置の位置分解能のさらなる向上は、動摩擦のエネルギー散逸と表面分子の配置・構造との関係を詳細に明らかにすると考える。測定装置の性能向上は次の課題である。また、予備実験の10kHz帯水晶振動子のグラファイト基板の測定において、探針の振幅が(必ずしも整数倍と変化しないが)格子定数程度の離散的な大きさとなることが新たに明らかになった。この探針の基板へのトラップの機構は明らかでない。この機構を明らかにすることも次の課題となる。以上のように、さらなる実験装置の性能向上は必要であるが、一定の研究成果が得られていること、また研究から新たな研究課題が生まれていることから(2)とした。本研究は,水晶振動子と原子間力顕微鏡(AFM)探針を組み合わせた新しいナノスケール摩擦を測定する実験装置を利用して,ナノすべりのエネルギー散逸と表面構造の同時測定によって摩擦機構の解明を目指すものである。特に表面分子の配置・構造や運動性と分子スケールの摩擦との関係に焦点をあてながら研究を進める。平成26年度は,nNの微小荷重のもとでエネルギー散逸と表面構造の測定を可能とするために自己検知型AFM探針から光てこAFM探針への実験装置の改良を行った。平成27年度は,標準試料であるグラファイト基板の表面ステップ構造を取り上げて,エネルギー散逸像とトポ像の同時測定を行った。測定の結果,探針がステップ構造の近傍において平坦面と比較してエネルギー散逸が変化することを見出した。さらに平成27年度から,分子運動性とナノすべりのエネルギー散逸の関係の焦点を当てて研究を進めた。平成27年度は,C60膜のナノすべりのエネルギー散逸の測定を実施した。測定の結果,C60膜の格子定数以下ではグラファイト基板と比較して,エネルギー散逸が大きい。これはAFM探針の引き摺りにより,C60分子が傾く・回転する等の運動を起こすことによる。平成28年度は,エネルギー散逸は分子の運動性から大きな影響を受ける期待されることからAu基板とC60膜の温度依存性の測定を行った。測定の結果,低温ではナノすべり距離が小さい領域ではエネルギー散逸が減少することが明らかになった。

以上,本研究によって(1)表面構造のナノすべりのエネルギー散逸に影響を与えること,(2)分子の運動性がナノすべりのエネルギー散逸に影響を与えること,が明らかになった。平成28年度は,(1)実験装置の改良と(2)ナノすべりのエネルギー散逸の温度依存性の測定を実施した。(1)の測定装置の改良は,ナノすべりのエネルギー散逸の測定感度の向上のために,水晶振動子をATカット振動子から音叉型振動子に変更した。(2)については,Au基板とC60膜について室温から液体N2温度の範囲で温度依存性の測定を行った。測定の結果,それぞれのナノすべり距離が基板の格子定数より小さい領域でのエネルギー散逸は低温で減少すること,ナノすべり距離が基板の格子定数の程度で観測されるエネルギー散逸の極大は低温で顕著になること、が明らかになった。これは分子の運動性がエネルギー散逸に大きな影響を与えていることを意味している。本研究は,申請者が開発した原子間力顕微鏡(AFM)の探針と水晶マイクロバランス(QCM)を組み合わせた新しいナノスケールの分解能を持ちナノすべりの摩擦を測定する実験装置(AFM-QCM)を利用して,ナノすべりのエネルギー散逸と表面構造の同時測定によって摩擦機構の解明を目指すものである。特に表面分子の配置・構造や運動性とナノすべり摩擦との関係に焦点をあてる。研究を開始するにあたりはじめに,nNの微小荷重のもとでエネルギー散逸と表面構造の測定を可能とするために自己検知型AFM探針から光てこAFM探針への実験装置の改良を行った。引き続き,2つのテーマについて研究を進めた。第1のテーマは,グラファイト基板の表面ステップ構造でのエネルギー散逸像の観察である。測定の結果,探針がステップ構造の近傍において平坦面と比較して接触の有効はね定数とエネルギー散逸が変化することを見出した。これらは大きなすべり距離依存性を持つことが明らかになった。これは探針原子のステップ構造との相互作用で定性的に説明できる。第2のテーマは,分子運動性とナノすべりのエネルギー散逸の関係の焦点を当て,Au基板とC60膜の温度依存性の測定を行った。測定の結果,低温ではナノすべり距離が小さい領域ではエネルギー散逸が減少することが明らかになった。本研究は,エネルギー散逸像とトポ像の同時測定によりナノ接触面での表面構造や表面分子の運動性と動摩擦のエネルギー散逸の関係を明らかにすることを目的とする。本研究により,(1)HOPGのステップ構造の動摩擦のエネルギー散逸はすべり距離が格子定数以上で増加すること,(2)MoS2のアイランド構造の摩擦力は構造サイズがマイクロメートル以下で減少すること,(3)Au表面の動摩擦のエネルギー散逸は温度依存性を示すこと,が明らかになった。以上の研究から,ナノ接触面での摩擦は表面構造と表面分子の運動性が重要であること,特に表面微細加工による摩擦フォノンを閉じ込めを利用し低摩擦を実現できる可能性を示された。平成26年度は既存のQCM-AFM装置を微小荷重でエネルギー散逸像が測定できるように改良し金基板について測定を行った。実験の結果、nmスケールの分解能でエネルギー散逸像および弾性力像とトポ像の同時測定が可能であることが明らかになった。
超音波可視化法による低Pr数流体液柱マランゴニ対流の遷移現象の解明

低プラントル数流体の液柱マランゴニ対流について実験および数値解析による研究を実施した。実験においては、溶融錫を用いた対流の観察を行い、これまで解析により予測されていた軸対称定常流から非軸対称定常流の遷移現象を初めて捉えることに成功した。また、更に対流の駆動力を大きくした場合に振動流へと遷移した。振動流遷移後の流れのダイナミクス変化を捉え、最終的にカオス的な流れの状態の観察を行った。数値解析においては、上下の固体支持棒内の熱伝導の効果も考慮した数理モデルによる詳細な数値解析を実施した。支持棒両端間の温度差を時間と共に増加させ、マランゴニ対流が軸対称流から3次元対流へ、さらに大きな温度差の下で振動流に遷移する状況をシミュレーションした。平成17年度には、液柱の表面形状を真円柱とした場合について計算し、流れの遷移条件(臨界温度差)に及ぼすアスペクト比(As=液柱長/液柱半径)の効果を、As=0.82.2の広い範囲にわたって、世界で初めて明らかにし、JCG誌に発表した。これらの結果を基に、平成18年度には真円柱状液柱内に生じる振動型マランゴニ対流の数値解析結果を、さらに直交関数分解法(POD法)により解析し、流れと温度の時空間的な変動の微細構造を明らかにした。この解析結果はJCG誌に投稿し、3月に受理され、現在印刷中である。また、前年度から開発してきた境界適合型座標系による計算コードを完成させ、As=2.0の比較的長い液柱について、重力による液柱表面形状の変形および浮力が臨界条件に及ぼす効果を3次元非定常数値解析によって詳細に検討し、真円柱からの偏倚と温度勾配の方向によって、臨界温度差および振動モードが変化することを初めて明らかにした。この解析結果は、2006年11月に開催された第22回日本マイクログラビティ応用学会において口頭発表し、現在JCG誌への投稿準備中である。低プラントル数流体に発生する液柱マランゴニ対流の遷移現象解明を目的に、実験および数値解析的研究を行った。超音波可視化法の構築のために、トレーサ粒子の液柱への混入法や可視化装置の実現性検討を行った。その結果、トレーサに関しては、ペレット状にした固体スズ中に300μm程度の中空トレーサ粒子を埋め込む技術を確立した。このときに、表面の酸化物は不純物として実験を妨げるため、酸化を抑制するため不活性ガス中ですることが必要であった。可視化装置の実現性検討においては、実験装置に超音波トランスデューサを組込み、液柱を形成した状態でワイヤ像を明確に捉えることに成功した。また、前述の中空トレーサ粒子を液柱に混入しトレーサ像を捉えた。超音波可視化法の技術確立が進んだことにより、今後は実際にマランゴニ対流を発生させた状態においてトレーサの時々刻々の位置を捉え、流れ場の解明を行う予定である。超音波可視化法の確立と平行して、熱電対による温度場計測を行い、マランゴニ対流の挙動を捉え流れの遷移挙動を明らかにした。微小な温度変化を精度良く測定し,数値解析で予測された第一遷移点の観察に成功した。また、振動遷移後に現れる比較的高周波で振幅の小さい振動から、低周波で大きな振幅の振動への遷移の温度変動パターンを得た。複数の熱電対から得られた温度変動やそれらの位相情報から、対流のモード構造を推測した。

その結果、液柱のアスペクト比が1.4(半径3mm、高さ4.2mm)の液柱において、流れのモード構造はモードm=2の構造が回転しており、回転の周波数は0.008Hzであると考えられる。また、流れの駆動力が大きい場合に、複数の振動モードが重畳する様子を観察し、流れの不安定性による複雑な流れを捉えた。今後は流れ場の計測および数値解析による結果と合わせ、遷移現象の解明を進める計画である。低プラントル数流体の液柱マランゴニ対流について実験および数値解析による研究を実施した。実験においては、溶融錫を用いた対流の観察を行い、これまで解析により予測されていた軸対称定常流から非軸対称定常流の遷移現象を初めて捉えることに成功した。また、更に対流の駆動力を大きくした場合に振動流へと遷移した。振動流遷移後の流れのダイナミクス変化を捉え、最終的にカオス的な流れの状態の観察を行った。数値解析においては、上下の固体支持棒内の熱伝導の効果も考慮した数理モデルによる詳細な数値解析を実施した。支持棒両端間の温度差を時間と共に増加させ、マランゴニ対流が軸対称流から3次元対流へ、さらに大きな温度差の下で振動流に遷移する状況をシミュレーションした。平成17年度には、液柱の表面形状を真円柱とした場合について計算し、流れの遷移条件(臨界温度差)に及ぼすアスペクト比(As=液柱長/液柱半径)の効果を、As=0.82.2の広い範囲にわたって、世界で初めて明らかにし、JCG誌に発表した。これらの結果を基に、平成18年度には真円柱状液柱内に生じる振動型マランゴニ対流の数値解析結果を、さらに直交関数分解法(POD法)により解析し、流れと温度の時空間的な変動の微細構造を明らかにした。この解析結果はJCG誌に投稿し、3月に受理され、現在印刷中である。また、前年度から開発してきた境界適合型座標系による計算コードを完成させ、As=2.0の比較的長い液柱について、重力による液柱表面形状の変形および浮力が臨界条件に及ぼす効果を3次元非定常数値解析によって詳細に検討し、真円柱からの偏倚と温度勾配の方向によって、臨界温度差および振動モードが変化することを初めて明らかにした。この解析結果は、2006年11月に開催された第22回日本マイクログラビティ応用学会において口頭発表し、現在JCG誌への投稿準備中である。
看護業務中断後の再スケジューリングにおける看護師の臨床判断論理に関する研究

看護師が業務中断時の再スケジューリングにおいて用いる判断基準を抽出し、各基準に関する認識(重要度)と実施(実施度)のズレを明らかにし、それらに影響を及ぼすと考えられる多重課題シミュレーション研修受講経験との関連を検討した。判断基準間の複雑な影響関係の方向性(影響/被影響)を定量的に分析し、視覚化したところ、約半数(52%)の判断基準では認識(想像上の業務)と実施(実際の業務)でほぼ同様の構造を示したが、その他は異なる構造を示し、両者にズレがみられた。看護師が中断後の多重課題に直面した際の臨床判断に用いる優先順位づけの手がかりとして、どのような基準を使用しているかを明らかにすることを目的としている。本研究は2部構成となっており、研究1では、看護職員へのインタビュー調査により手がかりの種類を網羅的に抽出し、研究2では、研究1で抽出した手がかりについて、各手がかり間の相対的重要度をグラフ理論(DEMATEL法)を用いて整理することを目的としている。平成25年度は研究1の調査を実施した。大阪府内の医療施設に勤務する主任クラスの看護師50名に対して、半構造的面接法により、中断時の手がかり等について聞き取りを行った。調査対象者の面接時間は平均34分(SD:8分)、看護師経験年数は平均20年(SD:7年)であった。1勤務帯あたりの主観的中断回数は中央値が10回であったが、範囲が620回(25-75パーセンタイル)と対象者によりバラツキが大きかった。中断時の優先順位付けを自信を持ってできるようになった時期については、看護師経験約6年(SD:3.5年)と回答していた。一方、他者である病棟の後輩については4年(SD:1.7年)でできるようになっていると回答しており、自己評価の厳しさが伺えた。中断時の業務の優先順位付けの手がかりの種類については、今後テキスト分析により内容の抽出を行う予定である。研究2の分析手法としては、平成24年の文献及び解析シミュレーションの検討により、回答者負担の大きさから研究計画時点で予定してたコンジョイント分析からISM法かDEMATEL法に変更することとした。平成25年度はISM法とDEMATEL法による分析結果のシミュレーションを病院情報データを用いて行った結果、ISM法と比較して回答者負担にそれほど差異がなく、なおかつ影響度に関する説明力の大きいDEMATEL法を採用することにした。看護師が中断後の多重課題に直面した際の臨床判断に用いる手がかりを網羅的に抽出したうえで(研究1)、各手がかりの相対的重要度を捉えることが可能であるコンジョイント分析などを用いて、業務中断後の意思決定における看護師の臨床判断論理について、熟練者の特徴を検証する(研究2)ことが本研究の目的である。平成24年度は研究1を実施するための準備を行った。まず、対象者の選定および対象業務の検討のため、3つの異なる医療施設に所属する看護部長あるいは副看護部長と複数回にわたり面談しインタビューを行った。それにより、対象者としては副看護師長あるいは主任クラスが適切であると判断した。また、看護師を対象としたセミナーを2回実施し、中断業務に関する説明や中断後の業務影響、看護業務の複雑さ等の視覚化について講義を行った。また、看護業務等に関する研究会において、先に述べた3医療施設とは異なる4つの医療施設の看護部長ならびに主任クラスの看護師と面談し、業務調査に関するアドバイスをするとともに、病棟における看護師の中断や新人へのフォローアップ研修としての多重課題研修に関する聞き取り調査を行った。各施設における調査対象者として可能な人数の概算、調査時期の検討などを実施し、1施設あたり10名程度に調査を依頼できる可能性があると思われた。研究2の分析方法について、コンジョイント分析の文献検討および実際にプログラムの作成を試みたところ、回答者負担が大きくなる可能性が高いため、当初から相対的重要度の把握を目的とした分析方法の候補としてあげていた、ISM法(あるいはDEMATEL法)を採用することとした。平成25年度は研究1を実施した。平成26年度の前半は、インタビュー結果のテキスト分析を行った。その結果、手がかりの種類として、時間的制約など「時間的側面」、患者の重症度や性格・要望などの「患者側面」、他職種との協働業務などの「職場環境側面」、想定リスクや業務量や時間の見積もりなど「予測可能性側面」などの項目が抽出された。調査2の分析方法として当初予定していたコンジョイント分析については、平成24年度の文献および解析シミュレーションの検討により、回答者負担の大きさからDEMATEL法を採用することとした。平成26年度の後半は、上記の結果をもとに、研究2のアンケート調査項目を作成した。中断時の対応や用いる手がかりに影響すると考えられる、病棟のチームの状況について、チームワーク尺度を用いることとした。また、中断という一種の混乱に対する耐性や立ち直りの強さとして、レジリエンス尺度を追加することとした。

アンケート調査は大阪府内の医療施設4箇所において、看護師881名に配布し、817名から回収があったものの(回収率:92.7%)、その後の同意撤回により752名が分析対象となった(有効回収率:85.4%)。現在、分析に向けて、入力後のデータクリーニングとデータ加工等を進めている。本研究は、看護師が中断後の多重課題に直面した際の臨床判断に用いる優先順位付けの手がかりとして、どのような基準を使用しているかを明らかにすることを目的とした。研究1では、看護職員へのインタビュー調査により手がかりの種類を網羅的に抽出し、研究2では、研究1で抽出した項目をもとに質問紙調査を実施し、各手がかり間の相対的重要度をグラフ理論を用いて整理した。研究1:大阪府内の医療施設5箇所に勤務する主任クラスの看護師49人を対象に、半構造的面接法により、中断時の手がかり等について聞き取りを行った。テキスト分析の結果、「時間的側面」「患者側面」「職場環境側面」「予測可能性に関する側面」などの項目が抽出された。調査2:大阪府内の医療施設4箇所に勤務するスタッフ看護師881人を対象に、業務中断時の対応やその時に用いる手がかり、チームワーク尺度、レジリエンス尺度などを含む質問紙調査を行った。分析対象は752人となった(有効回収率85.4%)。中断による多重業務時の対応については、「自分一人で対応すべき」よりも「別の人に移譲することは必要」が多く、「実際に自分一人で対応せず、別の人に移譲している」割合が多かったが、「後輩」に比べて「先輩」には移譲しにくさを感じていた。業務選択時の優先順位に関わる手がかりとしては"重要度"と"実施度"ともに「生命の危機」「時間の決まった治療・検査」「患者の苦痛・不快」が上位となり、「患者の1日の生活リズム」「時間の決まっていない治療・検査」「時間の決まっていない療養上の看護ケア」は下位となった。"重要度"と"実施度"では各手がかり間の影響経路図は異なり、"重要度"では「重症度」と「時間の決まっていない治療」の中心度および被影響度が高かったのに比べ、"実施度"では「患者家族の希望・要望」や「患者からの不安の訴え」が高くなっており違いが見られた。看護師が業務中断時の再スケジューリングにおいて用いる判断基準を抽出し、各基準に関する認識(重要度)と実施(実施度)のズレを明らかにし、それらに影響を及ぼすと考えられる多重課題シミュレーション研修受講経験との関連を検討した。判断基準間の複雑な影響関係の方向性(影響/被影響)を定量的に分析し、視覚化したところ、約半数(52%)の判断基準では認識(想像上の業務)と実施(実際の業務)でほぼ同様の構造を示したが、その他は異なる構造を示し、両者にズレがみられた。1)調査対象施設の選定と交渉など調査対象施設との信頼関係作りに時間を要した。2)研究1について、調査対象施設での調査実施承認時期が遅くなった。3)調査対象施設におけるインタビュー調査について、インタビュー対象者のスケジューリング調整に時間を要した。4)インタビュー調査の内容を音声処理し、逐語録を作成するのに時間を要した。
インドシナ薬用資源植物の有効利用に関する調査研究

本研究は、フィールドワークを軸として、ターゲットとする薬用植物についてのインテンシブな研究と、地域の民間伝承薬・薬用資源全般を対象としたエクステンシブな研究を組み合わせたプロジェクトとして計画しました。調査地域をインドシナ、特にラオス、ベトナム、タイの3国に絞り、時期を変えて繰り返し現地とラボを往復することで多様なサンプルとそれらに付帯する情報を効率よく収集することができ、特にインテンシブなターゲットとしたジンコウ、ケイヒ、シソについては多くの新たな知見を得ました。ジンコウに関しては、現地圃場での成木を使った処理実験と、実験室での培養細胞を使った化合物投与実験等の結果を組み合わせた考察から、香気成分構成要素のうち、セスキテルペン類は障害応答とよく似た仕組みで成分の生合成が誘導されるが、クロモン類はこれとは異なり、細胞死と並行して蓄積量が増加することを明らかにし、植林木を用いた沈香生産にむけての基礎的知見を得ました。ケイヒについては、ベトナム中南部に産するMN桂皮と呼ばれるものが特に他の産地のものより甘いということから含有成分と甘みに関して追究し、ケイアルデヒドが甘みに最も大きく関与する成分であることを明らかにしました。シソに関しては、インドシナ山岳地域を中心とする陸稲栽培ではエゴマ(シソと同種)を混作することが一般的に行われており、人々はそのタネを食することから葉茎の精油型には無頓着で選択圧が殆どかかっておらず、収集してみると多様な精油型が見出されました。それらの中から、精油成分生合成中間体と予測される化合物を多量に含むものを初めて発見し、育種を開始しました。ショウガ科植物については、バイオマスとしての利用を意識した有機合成反応に関する研究を重ねています。以上のように、本研究では、インドシナ特産の薬用資源植物を取り上げ、多様なアプローチで有効利用を考えるための多くの基礎的知見を得ました。本年度は本研究開始1年目であるので、研究期間中に現地調査を行う予定のベトナム、タイ、ラオスの3カ国のうち、これまでに調査経験の無いラオスに重点を置き、予備調査および第1回現地調査を行った。ラオスの予備調査は、2005年9月2日から9月10日までの9日間を使い、ビエンチャン在住の現地研究協力者との懇談、現地協力研究所との協力関係の確認と覚え書きの交換、また、ルアンプラバンからサンニャブリ周辺地域の植生の観察とジンコウ油蒸留工場での聞き取り調査、等を行った。ラオスは非常に多くの山地民族で構成されており、民族が異なると使用言語も異なり、生活習慣や食習慣も異なってくる。ビエンチャンでは、近代化、電化が進むのに従って、薬用植物の利用や伝統食の習慣は急速に消えつつあるが、地方の村々ではまだ残されており、薬用植物の利用やジンコウの扱い、シソ(エゴマ)の食習慣についても訪問した村ごとに特色があった。特に、薬用植物の利用知識は特別なヒーラーでなくても、多少は持っており、調査対象として興味深いテーマであると確認した。帰国後は現地研究所と電子メールによる連絡を取り合って準備を行い、第1回の調査を2006年1月26日から2月8日の2週間で行った。ビエンチャンで現地研究協力者たちと合流、ルアンプラバン、ウドムサイを経由、最北部にあるフォンサリへ入り、ここで聞き取り調査と資料収集を行った。具体的には、域内の比較的大きい村を調査地に選び、村内のヒーラーを探し出してインタビューを行い、さらにヒーラーたちが使う薬用植物を実際に一緒に山で採集した。後半では、東部のシェンクアンへ入り、同様にヒーラーへのインタビューと薬用材料の収集を行った。

さらに、この地域のモン族が販売している生薬類30種余について、名称や用法の情報とともに入手した。現在は、これらサンプルの植物学的同定作業と各種活性スクリーニングを進めている。本年度は、前年度のラオスの調査で収集したエゴマ(シソ)約30サンプルについての栽培とラボでの各種実験、また同じく収集したショウガ科民間薬の基原同定を目的とした栽培をおこない、2006年11月にはラオス中南部のサヴァンナケート州で、また2007年3月にはベトナム中部のダナンにて現地調査を行った。エゴマは、呼称等の付帯情報の整理を行った後、分果(いわゆるタネ)について、固さ(潰れ易さ)測定と大きさの指標となる1000粒重測定を行い、栽培は本学附属薬用植物園内の圃場にて行った。生育した個体の新鮮葉にっいてTLCにより精油型を判別し、各精油型についてエーテルエキスのGC-MS分析を行った。その結果、収集したエゴマはすべて軟実で大型であり、葉の精油型にはペリラケトン型をはじめとする5つの型が見出され、食用にする分果についてはよく育種されているものの、利用しない葉については選択圧がかかりにくいため、遺伝的多様性が大きいことが示唆された。それぞれの精油型のGC-MS分析結果を既報の日本産ペリラ属植物の分析結果と比較するとよく一致した。さらに、シソフラン型の精油成分の中に相当量のβ-ナギナテンと予測される成分が含まれることが明らかとなり、一連のシソフラン生合成経路解明の新たな材料となることが期待された。ラオスのサヴァンナケート州での現地調査では、エゴマについては利用の実態が全くなかったが、ジンコウについては、蒸留工場や栽培圃場を訪問し、各種情報を収集した。ベトナムの現地調査では、桂皮の加工場、生産林、またジンコウの蒸留工場や中間卸業者を訪問し、情報とサンプル収集を行った。ラオスの民間薬に関する基原の同定作業とエキスの生物活性スクリーニング、エゴマを使ったモノテルペン精油成分生合成酵素に関する研究が進行中である。今年度は3カ年の研究計画の最終年度として、4回の現地調査と国内での実験研究に加え、欧州標本館に赴いての収集標本類の同定作業を行った。具体的な現地調査等のスケジュールは以下の通りであった:中華人民共和国海南島(2007.05.11.-05.14.)、ラオス人民民主共和国(2007.06.12.-2007.06.19.および2008.01.20.-01.29.)、タイ王国(2007.09.01.-09.07.)。欧州の標本館へは、2007.11.27-12.05.に、パリ自然誌博物館(フランス)、キュー王立植物園博物館(イギリス)、ライデン大学植物標本館(オランダ)にて、主にAquilaria属(沈香基原)、Cinnamomum属(桂皮基原)について検索と同定を行った。5月から9月にかけての現地調査では、いずれの国でも沈香に関する情報とサンプルを効率よく収集することができ、さらに、タイでは、研究計画初年度の調査時に行った樹脂化誘導実験サンプルの経過観察をすることもできた。沈香オイルの蒸留場もいくつか見学することができ、蒸留原料の供給が年々激減しており、オイルの質も悪くなっているという現状を聞き取り調査した。年明けからのラオスの調査では、Perilla属の種子(分果)サンプル74検体を収集した。