hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低酸素応答系遺伝子発現における転写制御の解明

エリスロポエチン(Epo)遺伝子の近傍180kbpの制御領域下で緑色蛍光タンパク質(GFP)を発現するトランスジェニックマウス(wt-Epo-GFP Tg)を作製し、マウス個体におけるEpo産生細胞を同定した。また、同様の構築の中のプロモーター領域のGATA配列に変異を導入したトランスジェニックマウスを作成・解析したところ、腎遠位尿細管・集合管、肝内胆管、気管支上皮、胸腺髄質などの上皮系細胞において、恒常的にGFPを発現していた。また、遠位尿細管では転写因子GATA-2,GATA-3が発現しており、Epo遺伝子のプロモーター領域に存在するGATA配列は、個体において、恒常的にEpo遺伝子の異所性発現を抑制していることを明らかにできた。また、遠位尿細管や集合管での抑制にはGATA-2、GATA-3が関与していることが示唆された。さらに、さまざまな長さのEpo遺伝子制御領域下でGFPを発現するトランスジーンを保持するトランスジェニックマウスを作成し、解析した。その結果、転写開始点から上流17kbの制御領域をもつトランスジーンを保持するトランスジェニックマウスでは腎臓・肝臓でGFPの発現を認めたのに対し、上流13kbの制御領域をもつトランスジーンでは肝臓でのみGFPの発現を認めた。このことからマウス個体では腎臓と肝臓で異なる制御機構によりEpo遺伝子の誘導的発現が制御されていることが示された。また、これらのトランスジェニックマウスの結果からEpo遺伝子の腎臓特異的エンハンサーは転写開始点から上流13kbから17kbの部位に存在すると考えられる。
談話表示理論と統計的機械学習に基づく因果関係認識の理論と実装

平成28年度は、申請書の計画と昨年度の反省点を踏まえ、(1)談話関係と時間関係の認識のための日本語評価データ構築を行った。また、作成したデータを用いて、(2)談話認識器の実装と実験を試みた。(1)では、前年度に作成した評価データのエラー分析を行い、談話関係の分類や、時間関係などの他の関係がもたらす制約の定義が曖昧であることが問題であると明らかになったため、談話関係と時間関係の分類と制約の修正・定義の精緻化を試みた。エラー分析により、situationのlayerの違い(例えば、一般的に成り立つ命題を述べているのか、ある特定の時点で成立する、具体的なイベントについて述べているのか、など)の判断の揺れが、関係の判断の揺れに繋がっているとわかっため、まずsituationのlayerの違いに関する既存研究の調査を行い、それらを踏まえてガイドラインの修正を行った。その後、日本語のウィキニュースの記事にアノテーションすることにより評価データを作成し、一致率、関係毎の出現頻度等の観点から手法の妥当性を評価した。評価の結果、0.78の一致率で評価データを作成できた。本研究の成果は、国際会議COLING-2016のワークショップThe 12th Workshop on Asian Language Resourcesで発表済みである。(2)では、談話関係の認識精度を確認するため、ベイジアンネットワークのモデリングツールSamIamと機械学習ソフトウェアWekaを用いて実験を行った。素性として「時間関係」「situation layerの違いに関する関係」「接続詞」「接続詞の有無」「動詞」「主語」「目的語」「テンス」「アスペクト」「モダリティ」「否定語の有無」「1つ前の談話関係」などの情報を用い、5分割検定を行った。その結果、J48が最も高く、63.9%の精度で分類されることがわかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度は、申請書の計画に基づき、(1)因果関係認識のための日本語評価データ構築、および、アノテーションガイドライン確立に向けたデータ分析と(2)談話関係解析器や因果関係認識システムに関する文献調査を行った。(1)では、分節談話表示理論(SDRT)、修辞構造理論(RST)、Penn Discouse Tree Bankなどの談話関係の理論や、談話関係認識に関する自然言語処理における先行研究の調査を行うと共に、その結果を踏まえつつ、前年度に作成した評価データをエラー分析することにより、ガイドライン修正を試みた。具体的には、談話関係を付与する文や節(談話ユニット)のペアの選択が難しいなどの問題があったが、今回の調査の結果、SDRTのRight Frontierという、ペアとスコープの選択の制約によって解決できることがわかったため、2015年度は、ペアとスコープの形式的な選択・特定方法の定義付けを行った。また、談話関係の分類も、定義が曖昧なものや、他の関係との区別が明確でないものが見られたため、時間関係やモダリティ情報との相互作用を考慮しつつ談話関係の再整理を試みた。本研究の成果は、第29回人工知能学会全国大会にて発表を行った。しかしながら、まだ制約の定義付けや分類が固まったとは言えないため、2016年度も引き続き上記の諸問題に取り組み、方法論の修正に着手する予定である。(2)では、談話関係や因果関係の認識実験を行っている研究を調査した。談話関係が因果関係認識の精度向上に寄与することや、因果関係認識における隠れマルコフモデル(ベイジアンネットワーク)の有効性などを確認した。このことを踏まえ、次年度は、マルコフモデルを用いて、談話関係と時間関係、因果関係を同時判定的に認識する枠組みの検討を行う予定である。当初の予定では、平成27年度中に、実際のアノテーション作業を通じて関係ラベルの整理を終え、アノテーションガイドラインを完成させている予定であった。平文ベースでアノテーションを行い、分類体系の修正とガイドライン作成を試みていたが、「主節と従属節が主語を共有する場合」などの「主節と従属節が共有する句や節を持つ場合」に平文ベースでは対処が難しいということがわかった。そこで、「何を対象にアノテーションすべきか」という問題に取り組み、その解決策の検討に時間を要したため、進捗が遅れ気味になってしまった。しかしながら、時間をかけて検討したことにより、CCG構文木に対してアノテーションを行うことで解決できる見通しを得た。そのため、次年度で、今年の遅れを取り戻せるだろうと考えている。

本研究の成果は、国際会議COLING-2016のワークショップThe 12th Workshop on Asian Language Resourcesで発表済みである。(2)では、談話関係の認識精度を確認するため、ベイジアンネットワークのモデリングツールSamIamと機械学習ソフトウェアWekaを用いて実験を行った。素性として「時間関係」「situation layerの違いに関する関係」「接続詞」「接続詞の有無」「動詞」「主語」「目的語」「テンス」「アスペクト」「モダリティ」「否定語の有無」「1つ前の談話関係」などの情報を用い、5分割検定を行った。その結果、J48が最も高く、63.9%の精度で分類されることがわかった。評価データ構築の面では、「主節と従属節が共有する句や節を持つ場合は、平文ベースでのアノテーションでは談話関係を付与するスコープ(テキスト上の範囲)を指定する方法が自明ではない」という問題を解決するために、平文データをCCG構文木にマップしたものに対してアノテーションを行う。このように構文木ベースでアノテーションを行うことで、主節と従属節の両方に係る語句が存在する場合も適切にスコープを指定することができるようになる。また、構文木と談話関係、時間・因果関係との対応をみながら分類や制約関係を形式的に分析することができる。実装面では、CCG構文木の情報を入力とし、談話関係、時間・因果関係の判定を行う、グラフィカルモデルによる認識器を実装する。実験とエラー分析を通して、関係ラベルとその制約関係の定義の妥当性を評価する。実験は、構文木アノテーションで作成したコーパス(数百件程度)上で行い、同義語や事態間関係などの常識的知識は既存の外部知識と人手作成を組み合わせ、実験に必要な分を予め用意したうえで精度評価を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
筋面積測定を目的とする３次元位置センサを用いたマルチスキャン超音波システムの開発

本研究では,3次元ポジションセンサを用いた筋横断面画像のマルチスキャン超音波システムの開発を目的とする.本システムでは,さまざまな位置から撮影した肢体の超音波画像を,磁気センサによって求められる探触子の位置座標および回転角度に基づいて合成し,1枚の横断面画像を得ることができる.フィールド測定の結果から,被験者の姿勢や測定部位に影響されることなく,筋の横断面画像が測定できることを確認した.筋横断面積(以下,筋面積)はヒトの生活動作能力やリハビリテーションの効果などを客観的に評価する上で有用な指標である.しかし,筋面積を測定するにはMRIやX線CTといった専門的かつ可搬性のない大型装置を用いる必要があり,高齢者や要介護者を対象とする測定には不向きである.そこで本研究では,被測定者の姿勢や身体的制限に影響されることなく,筋横断面画像を測定できるシステムを開発することを目的とする.本システムでは,超音波探触子をT字型の固定具中央に設置し,探触子を被計測者の皮膚に直接接触させながら走査して横断面画像を複数枚撮影する.さらに,固定具両端には6自由度のポジションセンサがそれぞれ取り付けられており,センサからの情報を基に得られる探触子先端部の座標および回転角に応じて,超音波画像を合成し,1枚の横断面画像を取得する.最終年度においては,開発したシステムの精度およびフィールド計測における有用性を検証した.フィールド計測では,システムを研究室外に持ち出し,地方の公民館や要介護者宅を想定して筋横断面画像の測定を実施した.被験者は高齢者13名(男性:10名,女性3名,平均年齢68.0±3.7歳)であり,各被験者の右大腿部および右下腿部を,立位および仰臥位の姿勢で測定した.いずれの被験者においても,各部位の横断面画像を取得することができた.また,測定後に実施したアンケート調査から,測定時に苦痛や不快感が生じた被験者はいなかったことが分かった.以上の実験結果から,本システムはフィールド計測に有用であり,筋面積測定法の一つとして用いることができると考えられる.なお現在は,本研究ならびにこれに関連する内容の論文を執筆中であり,今年度中に投稿予定である.また,今回の研究で達成できなかった要介護者の測定を実施し,システムの有用性をより向上させていく予定である.本研究では,3次元ポジションセンサを用いた筋横断面画像のマルチスキャン超音波システムの開発を目的とする.本システムでは,さまざまな位置から撮影した肢体の超音波画像を,磁気センサによって求められる探触子の位置座標および回転角度に基づいて合成し,1枚の横断面画像を得ることができる.フィールド測定の結果から,被験者の姿勢や測定部位に影響されることなく,筋の横断面画像が測定できることを確認した.筋横断面積(以下,筋面積)はヒトの生活能力やリハビリテーション,トレーニングの効果などの客観的な評価に有用な指標である.しかしながら筋面積を測定するにはMRIやX線CTといった大型の装置を用いる必要があり,高齢者や要介護者を対象とする測定には不向きであると考えられる.そこで本研究では,被測定者の姿勢や身体的制限に影響されることなく,自由に筋横断面画像を測定できるマルチスキャン超音波システムの開発を行った.本システムは,超音波装置の探触子と2つの3次元ポジションセンサを組み合わせた計測ユニットおよび計測ユニットから得られた超音波画像を合成し,1枚の横断面画像を構築する画像処理ソフトウェアから成る.画像計測では,計測ユニットの探触子を被測定者の身体に直接接触させ,皮膚上をゆっくりと動かしながら走査する.計測ユニットは自由に動かすことができるため,身体のあらゆる部位の計測や被測定者のさまざまな姿勢に対応することが可能である.2つのポジションセンサから得られる座標や角度情報から,リアルタイムで超音波探触子先端部の座標や傾きが算出され,この座標情報を基にして画像処理が行われる.横断面画像の合成処理では,探触子先端部の座標および傾きに合わせて超音波画像の移動および回転が行われる.そして画像同士が重なり合う領域においては相関係数の算出および輝度平均を取ることで1枚の横断面画像を得る.本システムの完成により,高齢者や要介護者が対象であっても,測定姿勢を拘束することなく,簡便に筋面積を得ることが可能であると考えられる.このため,要介護予防やリハビリテーションなどにおける客観的な指標を得る手段として利用されることが期待される.現在までに,超音波システムの計測ユニットおよび画像処理ソフトウェアの開発をほぼ終了している.計測ユニットは,超音波装置(LOGIQ e,GEヘルスケア社製),3次元ポジションセンサ(3D Guidance trakSTAR,Ascension社製)およびT字型の固定器具(メカトロニクス社製)から成る.固定具の中央部に超音波探触子,両端部に2つの3次元ポジションセンサがそれぞれ取り付けられており,2つのポジションセンサから得た座標および傾きを平均することで探触子先端部の座標および傾きを求める.なお片方のポジションセンサからの値が不当であると判断した場合は,もう片方のセンサから得た値のみを採用する.画像合成では探触子先端部の座標および傾きに合わせて超音波画像を移動および回転させる.画像同士が重なりあう領域に関しては,探触子先端部の座標を中心とした5 pixelの領域内で画像を移動させ,各位置で画素値の相関係数を算出し,最も相関係数の高い位置で画像合成を行った.申請書の研究計画では「マルチスキャン超音波システムの開発」および「楕円フィッティングや相関係数を用いた画像合成」を当該年度の目的としており,上記の通り,ほぼ達成していると言える.今後は開発した超音波システムの精度検証やフィールド計測における有用性を評価する予定である.

まず精度検証として,既存の横断面画像撮影装置で得られた画像と筋面積の比較を行う.既存装置としてはMRIが候補であったが,測定を予定していた施設が使用不可となったため,我々が以前開発し,MRIとの比較で高い精度を示したリンク機構型超音波システムの使用を考えている.対象者は20名(男性10名,女性10名)とし,測定部位は大腿部および下腿部とする.各システムの横断面画像から筋面積を求め,比較を行うことで精度を検証する.フィールド計測における有用性を検証するために,フィールド測定を実施する.対象者は若年者,健常高齢者および要介護高齢者それぞれ20名程度とし,若年者および健常高齢者については姿勢の変化に本システムが対応できるかを検討するため,臥位,座位,および立位の姿勢を順次とらせ,それぞれの姿勢で右大腿部および下腿部の筋面積測定を行う.また要介護者はベッド上での臥位のみとする.測定後に被測定者に対し,測定時の負担や不快感などについてのアンケート調査を行う.該当なし
新規IL-2依存性チロシンリン酸化蛋白分子(pp70)の機能的役割

Tリンパ球の増殖因子であるインターロイキン2(IL-2)の機能的な受容体にはβ鎖とγ鎖が必須なサブユニット分子として存在する。β鎖にはLck等のSrc型チロシンキナーゼ、Sykチロシンキナーゼ、JAK1チロシンキナーゼが会合し、γ鎖にはJAK3チロシンキナーゼが会合し、これらキナーゼを活性化することによって、IL-2は細胞内へシグナルを伝達している。IL-2受容体に会合するチロシンキナーゼの下流のシグナル伝達経路を解明するために、本研究では、先ずIL-2刺激で速やかにチロシンリン酸化される機能分子の同定を試みた。先ず、IL-2刺激後速やかにチロシンリン酸化される蛋白分子(pp64,pp70,pp74,pp90,pp110)を同定した。次に、これら分子を抗チロシンリン酸化抗体に免疫沈降し、二次元電気泳動ゲルにて精製した。その結果、アミノ酸配列決定が可能であったものはpp70であった。pp70の部分アミノ酸配列を基にpp70をコードするcDNA遺伝子を単離した。その結果、pp70は新規蛋白分子であった。pp70の発現は種々の細胞株および組織にみられた。pp70のチロシンリン酸化はIL-2刺激後5分以内にみられた。また、pp70のチロシンリン酸化はIL-2刺激による細胞増殖シグナル伝達とよく相関した。
放射線障害肝ラットモデルにおける同種線維芽細胞シート移植による肝再生促進

肝臓外科領域においては、肝細胞癌に対する外科的切除を行う場合、発生母体となる肝硬変の程度により根治的切除が困難となる場合がある。これら障害肝では、自己再生能が低下している事により正常肝と比較して切除可能な肝容量が制限される事が問題となる。障害肝に対し、術後早期の肝機能補助や肝再生促進効果が期待できる技術があれば、十分量の肝切除術が可能となると考える。今回我々は、Tissue engineering技術の臨床応用に向けて、自己再生能の低下した放射線障害肝モデルを用い線維芽細胞シート移植による肝再生促進作用さらには肝機能改善効果に期待し、実験を行った。(結果)1.障害肝モデルを用いた実験に先立ち、正常肝モデルラットにて基礎実験を行った。SDラット皮膚線維芽細胞にて作成した細胞シートをF344ヌードラットの肝切離面に移植し、術後7、14、28日目の切離面の変化を観察。組織の肉眼所見、H & E染色、免疫組織学的染色(CK7,8,19,0V-6,AFP)等にて評価を行い、線維芽細胞シート移植部においてCK7,8,19陽性を示す胆管様構造物やOV-6,AFP陽性を示す肝前駆細胞或は幼弱肝細胞の出現を認めた。さらに、これらの新たな細胞の起源を明らかにするために移植する細胞シートにGFPを導入し、同様の実験を行ったところ、移植部位に新たに出現した細胞は全てGFP陰性細胞から成り立っていた。以上の結果より移植した線維芽細胞がレシピエント肝より肝前駆細胞を誘導し、成熟した胆管や肝細胞への分化の足場となっている可能性が示唆された。2.F344ヌードラットを全麻下に回復し、肝臓に25Gyの放射線照射を行って、障害肝ラットを作成。肝切離面に皮膚線維芽細胞シートを移植し、正常肝ラットモデルの場合と同様のプロトコールにて細胞シート移植後の変化を観察。正常肝モデルにおいて観察された、細胞シート移植部位でのシートの増生や肝前駆細胞の誘導は認められなかった。(結論)放射線障害肝ラットモデルにてシート移植部位の細胞増生や肝前駆細胞の誘導現象が認められなかった原因として、放射線照射によりレシピエント肝の肝前駆細胞も障害を受け、分化・誘導の妨げとなった可能性が挙げられる。別の方法で作成した障害肝モデルを用い、障害肝に対する線維芽細胞シート移植の影響を検討する必要があると考える。
蓚酸カルシウム腎結石発症の解明と予防的食環境形成への展開

外因性高コレステロール血症(ExHC)ラットは、その起源であるSD系ラットに比べて、肝臓での発現量が低い遺伝子を特徴的に有することをDifferential Display法によって発見した。その遺伝子配列を検索したところ、微生物およびヒトの蓚酸脱炭酸酵素[Oxalyl-CoA decarboxylase(OCDC)]と高い相同性(86%)を示した。しかし、哺乳類においてこの酵素についての知見は得られておらず、その特徴については明らかではない。さらに、この系統のラットは蓚酸代謝との関係が類推される腎糸球体腎炎を引き起こす。本年度はラットOCDCの全長のクローニングと、系統および食事コレステロールによる肝臓でのこの酵素の発現量の差を検討した。全長をクローニングするために、ヒトのOCDCのcDNA配列より、3'側および5'側から20merのプライマーを合成した。しかしこのプライマーではクローニングできず、5'側のプライマーを3'側に200bpずらしたプライマーでクローニングを行い1700bpのcDNAをクローニングした。この配列を確認したところ2001年にBLASTに登録されたラットの肝臓で顕著に発現している2-hydroxyphytanoyl-CoA lyaseとの相同性が98%と高く、OCDCと同一のものではないかと考えられ(ラットではOCDCはクローニングされていない)、1999年にラットのこの酵素とヒトのOCDCに86%相同性があることが報告されている。したがって、ヒトのOCDCはラットの2-hydroxyphytanoyl-CoA lyaseであり、機能も類似した脱離酵素であることからこの酵素にも蓚酸の脱炭酸酵素活性がある可能性は否定できない。しかし、ExHCラットおよび対照群としてSDラットをそれぞれコレステロール無添加食あるいはコレステロール1%添加AIN-76純化食で1週間飼育した後、肝臓のRNAを抽出し、新たにクローニングしたOCDCのcDNAをプローブとしてそのmRNAを定量したところ、それぞれの群間で有意な差はなく、Differential Display法の再現性は得られなかった。従って、ExHCラットが腎糸球体腎炎を引き起こす原因として、この酵素の発現不足が関与する蓚酸代謝の遅延によるものではないと考えられる。現在、arbitrarily primedrepresentational difference analysis(AP-RDA法)により、ExHCラットの連鎖解析を行い、その遺伝子変異の全貌を明らかにしようとしている。外因性高コレステロール血症(ExHC)ラットはその起源ラットであるSD系ラットに比べて、肝臓での発現量が低い遺伝子を特徴的に有することをDifferential Display法によって発見した。その遺伝子配列を検索したところ、微生物およびヒトのOxaly-CoA decarboxy lase(OCDC)と高い相同性(86%)を示した。本年度はこの遺伝子の全配列のクローニングおよび発現組織について検討を行った。全長をクローニングするために、ヒトのOCDCのOpen Reading Flame配列より、3'側および5'側から20merのオリゴヌクレオチドを合成し、それをPCRのプライマーとした。しかし、ヒトのOCDC配列と相同性のある配列は未だ得られていない。従って、新たなプライマーの検討を行うこと、およびラット肝臓cDNAライブラリーより、Differential Display法によりクローニングされた380bpの配列をプローブとしてクローニングを行うことを現在検討中である。一方、遺伝子の組織発現特異性を調べるために、380bpの配列を用いて、ノーザンブロット法を行った。各組織での発現は肝臓で最も高く、以下順に、睾丸、腎臓、眼、脂肪組織、小腸、脾臓、脳、肺であった。膵臓と心臓では発現が認められなかった。この遺伝子は、各組織でノーザンブロット法で発現が確認、定量できるので、それぞれの組織で何らかの重要な役割を担っていると考えられる。また、蓚酸の代謝が関わる腎臓でも肝臓の約80%程度の発現が認められたので、この遺伝子は肝腎共通に行われている代謝に関係があると思われた。

したがって、ヒトのOCDCはラットの2-hydroxyphytanoyl-CoA lyaseであり、機能も類似した脱離酵素であることからこの酵素にも蓚酸の脱炭酸酵素活性がある可能性は否定できない。しかし、ExHCラットおよび対照群としてSDラットをそれぞれコレステロール無添加食あるいはコレステロール1%添加AIN-76純化食で1週間飼育した後、肝臓のRNAを抽出し、新たにクローニングしたOCDCのcDNAをプローブとしてそのmRNAを定量したところ、それぞれの群間で有意な差はなく、Differential Display法の再現性は得られなかった。従って、ExHCラットが腎糸球体腎炎を引き起こす原因として、この酵素の発現不足が関与する蓚酸代謝の遅延によるものではないと考えられる。現在、arbitrarily primedrepresentational difference analysis(AP-RDA法)により、ExHCラットの連鎖解析を行い、その遺伝子変異の全貌を明らかにしようとしている。
消化管・呼吸器疾患におけるストレスタンパク質の役割

私は多くの疾患の原因が活性酸素による組織傷害であることに着目し、活性酸素を消去するストレスタンパク質、SODに注目した。私は、SODにリン脂質を結合させその組織親和性と血中安定性を向上させたDDS製剤・PC-SODを開発し、この薬が炎症性腸疾患、肺線維症、COPDの動物モデルで予防・治療効果を発揮することを見出した。(1)遺伝子改変マウスの導入本研究で使用する遺伝子改変マウスの内、HSF1ノックアウトマウス、HSP70過剰発現マウス、CHOPノックアウトマウス、ORP150過剰発現マウスは既に我々の研究室で構築・導入している。そこで本年度我々は、HSP47過剰発現マウス、HSP60過剰発現マウス、HSP90過剰発現マウス、HSP104過剰発現マウス、カルネキシン過剰発現マウス、カルレティキュリン過剰発現マウス、GRP78過剰発現マウス、ATF6ノックアウトマウスを導入した。(2)疾患動物モデルの導入本研究で使用する疾患動物モデルの内、胃潰瘍、小腸潰瘍、炎症性腸疾患(DSS腸炎モデル、TNBS腸炎モデル、IL-10ノックアウトマウスでの自然発症腸炎モデル)は既に確立・導入している。そこで本年度我々は、間質性肺炎(ブレオマイシン誘発性肺傷害モデル)、COPD(タバコ吸引誘導モデル、エラスターゼ誘導モデル)に関する動物モデルを導入した。(3)各種疾患に対して保護的に働いているストレスタンパク質の同定(2)(3)で構築した遺伝子改変マウスと各種疾患動物モデルを組み合わせて、各種疾患に対して保護的に働いているストレスタンパク質の同定を試みるために、各ストレスタンパク質の遺伝子改変マウスと掛け合わせを行った。現在、その表現型を解析中であるが、HSP70、及びORP150の過剰発現マウスにおいて、抑制効果が観察されている。今年度はストレスタンパク質の中でも、特にSODに関する研究が進んだので、報告する。最も傷害性の強い活性酸素であるスーパーオキシドアニオンを消去するSODは古くから注目されてきたが、SODの血中安定性、及び組織親和性は低く、臨床試験は全て失敗に終わった。そこで我々は、SODに生体膜成分であるリン脂質を結合させたPC-SODを開発し、血中安定性が80倍、組織親和性が50-100倍上昇していることを見出した。我々はIPF患者を用いた第二相臨床試験を行い、PC-SODの静注により、SP-AやLDHなどの血液マーカーが有意に改善することを見いだした。しかしIPFは慢性疾患であり、その治療は長期に亘る。またこの臨床試験では一ヶ月の投与後、マーカー値が元に戻る傾向があった。そこで我々は、患者QOLを維時しながら毎日の投与が可能な吸入投与に着目し、PC-SODの吸入製剤を考案した。そしてIPFのマウスモデルとして汎用されているブレオマイシン依存の肺線維症モデルで検討し、PC-SODの吸入投与により、静注没与に比べてより顕著な肺線維化抑制効果を見いだした。また最近、PC-SODの吸入投与により、ブレオマイシン依存の活性酸素、及びTGF-β1(線維化を促進するサイトカイン)の上昇が抑制されることを見いだし、これらの作用を介してPC-SODが肺線維化を抑制していることを示唆した。PC-SODの吸入投与により、ブレオマイシン依存の肺線維化が抑制されるだけでなく、肺メカニクスの変化(肺エランスタンス(肺の固さの指標)の上昇)や呼吸機能の低下(FVCの低下)も抑制されることを見いだした。ブレオマイシンにより線維化を誘導した後にPC-SODを吸入投与した場合でも有効性(治療効果)を確認した。これらの結果は、PC-SOD吸入製剤の長期投与によるIPF治療の可能性を示す重要なものである。
独居高齢者の健康状態モニタリングシステムの実用化に関する研究

目的:独居高齢者の宅内行動を別居中の家族に伝え本人家族双方の不安軽減を図るシステムの構築.留意点:計測結果から健康状態を推測には,被験者の負担にならない計測方法の長期間継続が不可欠.上記目的を達成するために用いた下記の手段について,以下のような成果を得た.(1)行動検知センサー:最新型の焦電型赤外線素子の採用と配線の無線化によって体積を1/3,重量を1/2にし,配線工事の簡略化,設置の自由度向上,コスト削減を実現.(2)宅内装置:情報の収集転送機能の内蔵で装置の体積や重量の90%低減とコスト大幅削減を実現.(3)情報集積装置:膨大な長期計測結果の多面的利用を図るため,計測結果のデータベース化で全データを継ぎ目無く利用できるようにした.また,独居高齢者の情報をインターネット経由で閲覧できる形式に変換する機能や,家族への効果的な情報提示方法も改良の繰返で完成.(4)解析方法:計測結果の統計的解析手法の実用性を高め,部屋間移動回数マトリクスやセンサの時間帯別応答頻度曲線の類似性判定の精度を高めた.同曲線の形状は,一般に良く似ているが各イベントの開始時刻や経過時間が不同で比較が難しいため,時間軸の伸長で相似度を判定するDPマッチング手法で精度向上.長時間無応答や滞在時間超過による自動緊急通報機能の実用性についても試行中.(5)加速度計:独自に開発した3軸加速度計内蔵の小型行動検知装置の常時携行によって被験者の運動量を連続的に計測する研究は,実用的かつ効果的な赤外線センサ補完策として有望である.高齢者の活動度を低下させる宅内転倒事故の検出は瞬間的事象の検出の難かしさから早急な実現は期待できないが体調の長期変動検出手段という位置付けでも有用性は充分高い.目的:独居高齢者の宅内行動を別居中の家族に伝え本人家族双方の不安軽減を図るシステムの構築.留意点:計測結果から健康状態を推測には,被験者の負担にならない計測方法の長期間継続が不可欠.上記目的を達成するために用いた下記の手段について,以下のような成果を得た.(1)行動検知センサー:最新型の焦電型赤外線素子の採用と配線の無線化によって体積を1/3,重量を1/2にし,配線工事の簡略化,設置の自由度向上,コスト削減を実現.(2)宅内装置:情報の収集転送機能の内蔵で装置の体積や重量の90%低減とコスト大幅削減を実現.(3)情報集積装置:膨大な長期計測結果の多面的利用を図るため,計測結果のデータベース化で全データを継ぎ目無く利用できるようにした.また,独居高齢者の情報をインターネット経由で閲覧できる形式に変換する機能や,家族への効果的な情報提示方法も改良の繰返で完成.(4)解析方法:計測結果の統計的解析手法の実用性を高め,部屋間移動回数マトリクスやセンサの時間帯別応答頻度曲線の類似性判定の精度を高めた.同曲線の形状は,一般に良く似ているが各イベントの開始時刻や経過時間が不同で比較が難しいため,時間軸の伸長で相似度を判定するDPマッチング手法で精度向上.長時間無応答や滞在時間超過による自動緊急通報機能の実用性についても試行中.(5)加速度計:独自に開発した3軸加速度計内蔵の小型行動検知装置の常時携行によって被験者の運動量を連続的に計測する研究は,実用的かつ効果的な赤外線センサ補完策として有望である.高齢者の活動度を低下させる宅内転倒事故の検出は瞬間的事象の検出の難かしさから早急な実現は期待できないが体調の長期変動検出手段という位置付けでも有用性は充分高い.本研究の目的は、情報・通信技術を駆使して独居高齢者の宅内行動状況を計測し、その健康状態を推測し、本人や別居している家族の不安軽減と緊急事態に備えるモニタリングシステム構築である。目的達成には、システムの経済性や操作性が重要であるから、本年度は、行動検知センサと宅内装置および情報集積装置の改良とを行なった。まず、行動検知センサについては、その心臓部である赤外線素子を最新のものに変更し、旧型に比べ体積比で1/3、重量比で1/2まで小型化した。これによって、被験者宅への設置費用や工数の大幅減少を可能にした。次に、宅内装置に、計測情報のセンサからの収集と情報集積装置への転送(従来はパソコンで対応)の両機能を集約したため、体積および重量は当初の1割程度という、大幅な小型化とコストダウンを可能にした。また、情報集積装置についても、従来は1日単位で格納保存していた計測結果をデータベース化して、1日24時間という時間枠に縛られることなく、計測情報を用いて行なう多面的解析が容易になった。計画書作成時点で既に予想しており計画書にも記述したことであるが、各機器の開発には充分な時間を掛けた。そのため、機器の完成は2月中旬になった。全機器が揃ってから、学内で総合試験を実施した後に独居高齢者宅に設置したため、3月中旬にやっと現地での稼動が可能になった。こうした事情から、本年度の作業は、全機器の現場における動作確認の止め、本格的な計測は来年度から開始する予定である。また、本研究の特徴の一つは、計測結果の一部をウェブサーバに転送し、独居高齢者の家族がインターネット用ブラウザを用いてモニタできるようにすることであるが、これに関連する実験も来年度以降にする。

本研究の目的は、情報・通信技術を駆使して独居高齢者の生活状況を別居中の家族に伝えることによって本人と家族の不安軽減と緊急通報を可能にするモニタリングシステムを構築することである。この手段として我々は焦電型赤外線センサを重視しており、昨年には配線工事の簡略化や設置の自由度向上を目指して小型化を図った。しかし、有線式には限界があり、無線化が望ましいという結論に達したので、その方向で作業を進めている。また、長時間静止した人体は検知できないという赤外線センサの欠点を補うため、歩行等の行動に関する情報が連続的かつ多面的に得られる加速度計を組み込んだ携帯型行動検知装置を開発し、常時携行によって得られる宅内運動量を活用するための試みも開始している。加速度計を用いることで転倒検出に関する情報も得られる見通しだが、携帯型センサでは避けることができない携行忘れに対処するため、その心配がない据置型センサも視野に入れており、室内振動解析装置を試作した。センサとしては、ストレインゲージ等の特殊なものは避け、使い易くコスト的にも有利な音響センサを利用することにした。既に、データ収集は現可能な段階に達している。宅内行動の解析方法については、部屋間移動回数に基づくマトリクス指標の他に、各センサの時間帯別応答頻度曲線(ヒストグラム)の長期的相互類似性判定法を実用化した。一般に、独居高齢者のヒストグラムは、連日、良く似た形状を呈するが、時刻の揺れと応答頻度のバラツキが常にあり、単純な比較は困難である。しかし,時間と回数を正規化した上で波形の相似度を判定しているので、最終判定結果の精度は著しく向上した。本研究の目的は、最新の情報・通信技術を駆使して独居高齢者の普段の生活状況や緊急事態を別居中の家族に通報することで双方の不安軽減を図るモニタリングシステムを構築することである。その手段として焦電型赤外線素子内蔵の行動検知センサを独居高齢者宅に設置し連続的に捉えた独居高齢者の生活状況に関する情報を情報集積装置に集め長期保存すると同時にインターネット用ブラウザで閲覧できる形式に変換して別居親族が自宅のモニタ装置で容易に参照できるようにする仕組みを完成させた。本年度は最終年度であり,これまでの研究の締め括りとして総合テストを実施し,各機能の効果を検証し,その過程で様々な改良を施し完成度を高めた。その一つが行動検知センサの無線化である。昨年までは有線式の行動検知センサを独自仕様の専用LANに接続して用いていたが,配線作業に手間がかかるだけでなく設置場所にも多少の制約がある点が気になっていたが,センサと宅内装置の間を無線化することによって,その問題が払拭できた。また,長期計測結果に基づく各種統計的解析手法の実用性を高め,被験者の家族への緊急通報を自動発信する機能も完成させた。この機能は現在,試験的に運用しており,その信頼性を検証しただけでなく,より効果的な情報提示方法に関する研究も進めてきた。さらに,昨年度から始めた被験者の運動量に関する研究も成果を挙げている。当初の狙いは独居高齢者の活動度を低下させる大きな要因である宅内転倒事故を早期発見するためであったが,瞬間的な事象検出の困難さが明らかになり,一方で,疾病等の早期発見に関する要望が高いことから,体調の長期変動を検出するためという方向に軌道修正した。本年度初めに試作した携帯型3軸加速度計は上記課題に対する一つの解であり,実用的かつ効果的なモニタリング手段の有力候補として期待できそうである。
ブラストコンディショニングによる普通砥石の研削性能向上に関する研究

筆者は、過去に、ツル-イング後のダイヤモンドホイールに水と研磨剤の混合したスラリーを低圧力の圧縮空気で噴射するブラストドレッシング法を考案して試験・研究を行った結果、仕上げ面粗さが向上し、研削抵抗、研削比等いずれの研削性能も向上することが明らかとなった。本研究においては、単石ドレッサあるいは多石ドレッサでツル-イング後のWA砥石車(WA46H7V75R)に合成樹脂粒子を研磨剤としたブラストドレッシングを極短時間適用する「ブラストコンディショニング」を新たに考案した。砥石車作業面の微小観察と砥粒切れ刃分布を評価した後に、焼入れ鋼(S45C, Hv753)の平面ステップ研削試験を実施した。研削体積の増加に伴う仕上げ面粗さ、研削抵抗、研削動力の推移と切れ刃状態の変化を観察して、ブラストコンディショニングの効果について検討・考察した。得られた研究成果は以下の通りである。(1)多石ドレッサでツル-イング後、ブラストコンディショニングを適用するとWA砥粒が微小破砕して砥石車作業面は理想的な砥粒切れ刃分布となる。(2)研削試験結果は、ブラストコンディショニングを適用した理想的な切れ刃分布の方が仕上げ面粗さが悪くなるという、研削理論と反する結果となった。(3)(2)の原因は、ブラストコンディショニングにより砥粒切れ刃が調整されると同時に、結合剤の一部が除去されて、砥粒保持力が低下したためと考えられる。今後は、今回試験した結合度Hより結合力の強いWA砥石車(結合度I, J, K)にブラストコンディショニングを適用して、仕上げ面粗さが向上することを確認する予定である。本年度の研究は、単石および多石ドレッサでツル-イング後のビトリファイドボンドWA砥石に、合成樹脂を研磨剤としたスラリー(合成樹脂研磨剤と研削液の混合液)を低圧力(約3.2MPa)の圧縮空気により噴射して砥粒切れ刃の調整(ブラストコンディショニング)を行い、砥粒切れ刃の形成状態を観察しながら、ブラストコンディショニングの効果と最適ブラスト条件を摸索した。(1)ブラストコンディショニングの効果平面研削盤に取り付けたビトリファイドボンドWA砥石を単石ドレッサおよび多石ドレッサ(エ-スドレッサ)でツル-イング後、合成樹脂(フジソフトFS♯180)を研磨剤としてブラストコンディショニングを適用した。ブラスト前後の砥石作業面を購入したマイクロスコープで約200倍に拡大して観察した結果、ブラストコンディショニングにより一個の砥粒内の多くの箇所がへき壊し、多数の微小切れ刃が形成されていることが確認された。(2)ブラストコンディショニングの条件ブラストコンディショニングの条件は、合成樹脂研磨剤の体積濃度10%、圧縮空気圧3,2Mpaでブラスト時間を30s、20s、10sと変化させた。ブラスト時間が最短の10sにおいても(1)に述べた効果が明確に確認できた。結合剤の砥粒保持力に対するダメ-ジを考えると、ブラスト時間は短いほど望ましい。単石ドレッサならびに多石ドレッサでツル-イング後のビトリファイドボンドWA砥石に合成樹脂を研磨剤としたスラリー(合成樹脂研磨剤と研削液の混合液)を低圧力(約0.32MPa)の圧縮空気により噴射するブラストコンディショニングを適用し、砥粒切れ刃の形成状態を顕微鏡観察するとともに、砥粒切れ刃の分布状態を測定して最適ブラスト条件を求めた。その後、焼入れ鋼の平面プランジ研削試験を実施して、研削抵抗、研削動力ならびに仕上げ面粗さを測定して、ブラストコンディショニングが研削性能に及ぼす影響について試験した。得られた結果は以下の通りである。

(1)多石ドレッサでツル-イング後、ブラストコンディショニングを5秒間適用すると最良の砥粒切れ刃分布が形成できる。(2)ブラストコンディショニングを適用して、最良の砥粒切れ刃分布状態で研削試験を実施したにもかかわらず、仕上げ面粗さが悪くなるという意外な結果が得られた。(3)(2)の原因は、ブラストコンディショニングがWA砥粒を破砕して、一個の砥粒内に複数の微小切れ刃を形成すると同時に、ビトリファイド結合剤の一部を除去するため、砥石作業面の砥粒保持力が弱くなり、研削中に砥粒が脱落する異常現象が発生するためであることが確認された。今後の対策として、今回試験した結合度Hより結合度の強い、結合度I,J,KのWA砥石について同様の研削試験を実施し、ブラストコンディショニングにより研削性能が向上できることを確認していく予定である。
視床下部NPY・BDNFニューロンの入出力系と摂食・代謝調節機構の解明

Neuropeptide Y(NPY)ニューロン、Brain-derived neurotrophic factor(BDNF)ニューロンの入出力系を解析した。摂食亢進系の代表である視床下部弓状核のNPYニューロンはグレリンにより活性化され、レプチンにより抑制された。さらに、グレリンによる活性化にレプチンは拮抗し、そのレプチン効果はPI3 kinase-PDE3シグナル伝達によっていた。両ホルモンの作用が統合されてNPYニューロン活動が規定され、その結果、摂食行動が規定されることが明らかとなった。さらに、2型糖尿病GKラットは若年(6-14週令)過食を示すこと、その原因がレプチン抵抗性による弓状核NPYの発現亢進によることを見出し、NPYニューロンの摂食出力の病態生理学的意義を明らかにした。一方、背内側核のNPYニューロンはガラニン様ペプチド(GALP)により活性化され、摂食行動促進に出力されることが明らかとなった。BDNFの脳室内投与は室傍核のCorticotropin-releasing hormone(CRH)、Urocortinの発現を上昇させ、主にCRH-R2を介して長期的な摂食抑制とエネルギー消費促進を起し、その結果体重を減少させることが明らかとなった。さらに、新規の脂肪-脳軸の摂食抑制物質であるNesfatin-1が、視床下部室傍核に局在し、その一部はCRHニューロンと共存することを見出し、室傍核BDNF-CRH系の新規調節因子として機能する可能性が示唆された。(1)弓状核からニューロンを単離し、細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]i)をfura2蛍光画像解析により測定し、抗NPY抗体を用いた免疫染色によりNPYニューロンを特定する方法を用いた。NPYニューロン[Ca^<2+>]iに対する促進因子グレリンの作用、抑制因子レプチンの作用、および両者の相互作用を測定し、以下の結果を得た。ニューロン活性化の指標として[Ca^<2+>]iの増加を用いた。(2)グレリンはNPYニューロンの[Ca^<2+>]iを増加させ、この過程はcAMP-PKA系およびPLC系に依存した。このグレリンによるNPYニューロン活性化をレプチンは抑制し、このレプチンの作用はPI3-kinase、Phosphodiesterase-3(PDE3)に依存した。これらの結果から、レプチンはPI3-kinase・PDE3系の活性化によりcAMP-PKA系を阻害することによりグレリンシグナル伝達を抑制することが明らかとなった。(3)グレリンの脳室内投与は摂食を亢進し、この作用はレプチンの脳室内投与により抑制され、その抑制作用はPDE3阻害剤投与により消失した。以上の結果より、レプチンはPDE3を介したシグナル伝達によりグレリンによるNPYニューロン活性化に拮抗し、その結果摂食を抑制していると考えられる。(4)BDNFの脳室内投与による摂食抑制作用、エネルギー消費亢進作用を観察した。これらの作用はCRH阻害剤の脳室内投与により抑制されたことから、BDNF作用は室傍核CRHニューロンにより仲介されることが示唆された。(5)BDNFの脳室内投与により室傍核のfos発現が亢進した。(6)以上の結果からBDNFの標的として室傍核の重要性が示唆されたので、室傍核からニューロンを単離し[Ca^<2+>]iを測定する系を作成した。1.摂食亢進系弓状核NPYニューロンの入力系シグナルと情報統合について解析した。グレリンによるNPYニューロン[Ca^<2+>]_i増加はレプチンの共添加により抑制された。レプチンの抑制作用は、PI3キナーゼ阻害剤とホスホジエステラーゼ3(PDE3)阻害剤によって消失した。さらに、グレリン脳室内投与による摂食亢進はレプチンの共投与により有意に抑制され、この抑制作用はPDE3阻害剤の前投与により消失した。

以上の結果より、レプチンはPI3キナーゼとPDE3を介するシグナル伝達により、グレリン入力を抑制的に修飾し、その結果摂食行動を抑制することが明らかとなった2.AMPキナーゼは、空腹時に増加する細胞内エネルギーセンサー分子と考えられている。グレリンによる弓状核NPYニューロンの[Ca^<2+>]_i増加が、AMPキナーゼ活性化により一部仲介されていることを見いだした。3.Brain-derived neurotrophic factor(BDNF)をラット脳室内に投与すると、視床下部室傍核において摂食抑制因子CRHとUrocortinの発現を上昇させた。BDNFの脳室内への連日投与は、摂食、体重を顕著に減少させ、脂肪量減少、呼吸商低下(脂肪利用の指標)、体温上昇を起した。BDNFのこれらの作用はCRH-R2特異的阻害剤により抑制された。以上の結果より、BDNFは室傍核のCRH、Urocortinの発現を上昇させ、主にCRH-R2を介して長期的な摂食抑制とエネルギー消費促進を起し、その結果体重を減少させることが示された。4.新規の脂肪-脳軸性の摂食抑制物質であるNesfatin-1は視床下部室傍核に局在し、CRHニューロンと共存することを見出した。室傍核においてNesfatin-1がCRHと共にBDNFの出力糸として機能している可能性が示唆された。
繊維強化複合材料の樹脂含浸成形におけるマルチスケール成形最適化手法の開発

本研究は,繊維強化プラスチックの樹脂含浸成形におけるマルチスケール成形最適化手法の構築を目的とする。具体的には,繊維束への樹脂流動・ボイド形成に関するミクロスケール解析から浸透率と最適成形条件の情報を抽出し,マクロスケールの樹脂含浸解析に適用する。そのうえで,マクロスケールの樹脂含浸の先端で最適成形条件を維持する樹脂注入履歴を同定する。これらの研究開発により,従来の部材成形では実験せざるを得なかった成形最適化のプロセスを解析で代替するする枠組みを構築する。
非線形動学的一般均衡モデルの推定およびマクロ経済分析への応用

動学的一般均衡モデルは、フォワードルッキングな経済主体の最適化行動から導かれる行動方程式と市場の均衡条件を組み合わせた経済モデルであり、近年のマクロ経済分析の標準ツールの一つとなっている。本研究は、動学的一般均衡モデルを非線形のまま推定し、景気循環や財政・金融政策に関する実証分析を行うものである。非線形モデルの推定は極めて計算負荷が高い作業であるため、効率的なアルゴリズムや並列計算の活用についても検討を行う。
4コマ漫画CAPTCHA-マルウエアを排除する究極のチューリングテスト-

本研究では、WEBサービスを不正利用するマルウエア(悪意の自動プログラム)を排除するために、人間の最も高度な認知処理能力の一つである「ユーモアを解する能力」を利用した究極のチューリングテストを構築し、4コマ漫画CAPTCHAとして実装する。近未来の技術を持ってしてもユーモアを解するレベルの自動機械(マルウエア)を実装することは不可能に近いと推測されるため、4コマ漫画CAPTCHAの攻撃耐性は極度に高いと考えられる。また、漫画を読むことは人間にとって楽しい(エンターテイメント性を有している)ため、4コマ漫画CAPTCHAであれば、正規のユーザが利便性の低下を感じることなく、心地良く(楽しみながら)チューリングテストを受けることができる。本年度は、人間の「ユーモアを解する能力」を解き明かすための手掛かりとして、人間がいかにして大量の情報の中から面白いと思える点、または、不思議に思える点を無意識の内に理解するのかを検討した。具体的には、機械翻訳文書の中に含まれる「違和感」を利用したCAPTCHAを新たに提案し、基礎実験を行った。また、近年では、CAPTCHAを攻撃する不正者は、CAPTCHAの解読に自動プログラムを使うのではなく、ネット上の一般ユーザを労力として活用するようになってきている(リレーアタック)。この場合、CAPTCHAを不正に(不正だと知らずに)解読するのは人間であるため、自動プログラムと人間を区別するためのCAPTCHAの限界が指摘されている。このため本年度は、リレーアタックに対する耐性を有するCAPTCHAについても研究を行った。しかし、4コマ漫画CAPTCHAの総当たり数(4コマの並べ方)は24(4!)通りであり、24回のうち1回はマルウエアもCAPTCHAを解読できてしまう.また、4コマ漫画CAPTCHAにおけるエンターテイメント性についての評価が未実施であり、4コマ漫画CAPTCHAにおける利便性が明確になっていなかった。そこで本年度は、4コマ漫画CAPTCHAの総当たり数の増加に焦点を当て、単純なCAPTCHAを独立に複数回繰り返す方法、ダミー(囮)のコマを混ぜる方法、複数の4コマ漫画を混ぜ合わせる方法を提案、比較実験によりそれらの有効性を確認した。更に、質問紙による被験者への聞き取り調査を行い、4コマ漫画CAPTCHAのエンターテイメント性について調査した。また、人間の「ユーモアを解する能力」を解き明かすための手掛かりとして、人間がいかにして大量の情報の中から面白いと思える点、または、不思議に思える点を無意識の内に理解するのかを検討した。具体的には、機械翻訳文書の中に含まれる「違和感」を利用したCAPTCHAに対して、その評価を行った。本年度は、その発展として、新たに「クイズ」が持つエンターテイメント性に着目した。人間は難しいなぞなぞやクイズを解く際に、「もう少し考えさせてほしい」、「次の問題こそ当てたい」という感覚を覚える。

クイズに起因するこのような人間の欲求をCAPTCHAに導入することによって、単に楽しいものを利用しただけのCAPTCHAから、ユーザが自ら「もう一度やりたい」気持ちになるCAPTCHA(以下,ワンモアCAPTCHA)に進化させることが可能となる。今回は、人間の「違和感を判別する能力」を用いてクイズ形式のワンモアCAPTCMを構築した。具体的には、動画中のシーンの一部を入れ替えてユーザに表示する。人間であれば、シーンが入れ替わったことによって生じる違和感から、そのシーンを特定することができると期待される。もし入れ替わったシーンが分からなかったとしても、ユーザが自ら「もう一度やりたい」気持ちになると考えられる。一方、マルウェアにとっては、シーンの入れ替えによるストーリの違和感を理解することができない限り、CAPTCHAに正答することは困難である。
多成分系高分子の共連続構造の新規設計とカーボンナノチューブの分散制御に関する研究

本研究では、二成分および三成分ポリマーブレンドにおいて光架橋および光重合反応を導入することにより、様々なモルフォロジーを誘起・制御した。これらの構造は光反応と相分離との競合によって形成される。光反応の高い選択性を利用し、コンピュータ支援光照射(Computer-Assisted Irradiation, CAI)法を開発し、相分離過程の時間的、空間的に制御を試みた。この特異的な方法で得られた様々な周期構造の形成機構やその時間発展過程を計測した。これらのモルフォロジーのうち、共連続構造を利用して、多層カーボンナノチューブ(CNTs)を高分子混合系に導入し、片方の高分子の連続相に選択的に分散させ、絶縁体の高分子を導電化することを成功した。結果として透明性の高い(90%程度)且つ電導性を有する高分子薄膜が得られた。H.20年度に「多成分系高分子の共連続構造の新規設計とカーボンナノチューブの分散制御に関する研究について以下の実験を行った。1)ポリスチレン(PS)とメチルメタクリレート(MMA)の混合溶液に紫外光を照射することにより核生成・成長を引き起こした。光強度、開始剤濃度を調整して、相分離過程のOstwald Ripeningの最中に衝突合体によってPMMAの球状ドメインがある一定の大きさに達せば、架橋によって成長が停止され、球状のサイズが揃って、ヘキサゴナル相が形成されることを見出した。また、光架橋の最中に、短い波長の紫外光を照射して、PS鎖の解架橋を行うとヘキサゴナル相の秩序性が向上したことがわかった。すなわち、ヘキサゴナル相の秩序形成過程に弾性ひずみが重要な役割を演じることがわかった。2)高分子系における化学反応は、セグメントの自由体積分布などの局所不均一性により非一様に進行するため、弾性ひずみが蓄積して、相分離過程に形成されたモルフォロジーに多大なる影響を及ぼす。架橋されつつあるポリエチルアクリレート(PEA)を365nmの紫外光で種々の条件下で架橋し、Mach-Zehnder干渉計(MZI)により、架橋反応に伴う弾性ひずみとその緩和過程の計測を行った。上記した架橋反応誘起相分離を利用して、作製した様々なテンプレートに多相カーボンナノチューブ(CNTs)を分散し、共連続CNTsのネットワークを構築できた。その導電的特性の測定について現在計測している最中である。本年度において、多成分高分子混合系の相分離とカーボンナノチューブの分散制御に関して以下の研究を行った。1)光異性化反応を用いたポリマーブレンドの相分離の可逆制御:trans-アゾベンゼンをラベルしたポリスチレンとポリ(ビニルメチルエテール)(PSAzo/PVME)のブレンドに加熱して相分離させ、その分離過程を光散乱測定装置で追跡した。また、相分離しつつあるPSAzo/PVMEブレンドに紫外光を照射し,trans→cis異性化反応を誘起して、相溶化過程における光散乱挙動を計測しました。また、光誘起相溶化過程の結果を、相分離しつつあるブレンドの温度を降下させて、相溶化を誘起する場合と比較すると、相溶過程に伴って消滅していく構造の周期が異なることがわかった。すなわち、相溶化過程において熱と光反応によって駆動される波長選択性が全く異なることがわかった。2)二成分高分子混合系とカーボンナノチューブ(CNTs)で作製した高分子複合材料:メチルメタクリレートモノマーとポリスチレンとの混合物にCNTsを導入させ、紫外光を照射することによりPMMA-PSの相互侵入高分子網目(IPNs)を作製した。結果としてCNTsがPS-rich相に選択的に分散することがわかった。電気伝導性を測定したところ、通電性が確認できた。これらの結果より、絶縁体である高分子にCNTsを導入して共連続構造を作製できると導電にすることができた。(Nature Materials投稿準備中)。3)異方性相分離による異方性導電性の発現:上記した結果に基づき、光誘起相分離現象の特徴を利用し、PS-rich相の様々な相分離のパターンを光照射で構築した。その中でストライプ状の光パターンに沿って、CNTsを配置させることにより混合系の導電性がストライプに沿った方向のみが導電性になっていることが実験的に観測されました。これらの結果が光でミクロ電気回路を設計できることを示唆している。(Advanced Materialsに投稿準備中)。光反応誘起相分離を示す高分子混合系は相反する現象である「相分離」と「架橋反応」の競合の下で様々な秩序構造を示す。ここでは、高分子混合系におけるこの2つの要因の競合を光反応で制御した。得られた結果は以下の通りである。