hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
魚介類廃材より生理活性物質の単離と製品化

さらに、魚皮残滓中のプロテオグリカン成分のHepG2細胞増殖抑制活性を確認した。また、柏木はカラスガレイ皮残滓より環境を配慮した抽出法を開発した。現在、特許出願準備中である。本研究は、鳥取県地域において産業廃棄物として処理されている魚介類廃材を有効利用することにより、資源の新しい利用法を開発するとともに、医学への応用を検討するものである。これまで、肝特異的転写因子HNF-3γの発現と肝機能がコラーゲン除去した培養肝細胞において著しく低下し、この遺伝子導入により肝機能が維持されることを明らかにしてきた。またこれらの細胞では、コラーゲン産生が一時的に亢進する傾向にあることも示した。従って、この魚類コラーゲンをはじめとする細胞外マトリックス成分から、肝機能や骨形成に有効な成分を見い出し、医学的、分子生物学的な生物活性の評価を行い、医薬品または健康食品への開発を目指したものである。その結果、魚類コラーゲンの環境を配慮した抽出精製法の確立や、その魚類コラーゲンの特性として低いゲル化温度を利用した製品開発や高齢者を対象とした食品開発などへの基礎的な提案をなすことができた。また、魚皮からの細胞外マトリックス成分の生理的活性の解析からは、コラーゲンによる肝癌細胞の増殖抑制が見出されたほか、魚コラーゲンを用いた三次元培養にも成功し、その特性を明らかにすることができた。さらに、細胞外マトリックス成分のうち、ゲルマタン硫酸はヒト線維芽細胞において肝細胞増殖因子(HGF)の発現を誘導することが示された。これは魚皮成分が肝機能に効果的であることを示唆するものである。また、別の細胞外マトリックス成分は骨芽細胞のオステオカルシン産生を促進することも示された。これらの結果は、これまで廃棄物として捨てられていた魚皮等残滓の中に生理的に有効な成分が含まれていることが明らかとなり、利用法の検討が必要なことが示された。また、狂牛病やクロイツフェルト・ヤコブ病の原因であるプリオンの感染性から牛コラーゲンの利用が制限される中で、動物種を遠く離れた魚類コラーゲンの重要性が見直されている。一方、狂牛病やクロイツフェルト・ヤコブ病の原因であるプリオンの感染性から牛コラーゲンの利用が制限される中で、動物種を遠く離れた魚類コラーゲンの重要性が見直されている。本年度は、これまでに引き続き、佐藤・守山は肝機能維持に関わるHNF-3γ遺伝子の役割を解明するために、HNF3γ遺伝子の3'転写制御領域の詳細な解析を行った。その結果、新たな転写因子CREB-Hによる肝特異的な転写制御の機構が明らかとなった。さらに肝癌細胞株において分化型および未分化型での遺伝子発現の差をDNAマイクロアレーを用いて解析したところ、細胞の脱分化に伴い細胞外マトリックス蛋白およびインテグリン、さらに細胞内骨格蛋白質の発現異常が観察され、これらの肝機能に及ぼす役割が明らかにされた。
超精密位置決めにおける送りねじの微視的変位挙動とその動的モデルに関する研究

本研究は1μm以下の微視的領域における送りねじの変位挙動に着目し,種々の条件によって微視的変位挙動がどのように変化するかについて実験的に明らかにするとともに,その動的なモデルを確立することを目的とする.新たに設計製作した実験装置はねじ軸固定・ナット回転型構造であり,ナットに対する回転トルクをソレノイドにより非接触で印加しナットの回転角度と軸方向変位を静電容量型非接触変位計により測定した.実験は予圧を任意に設定可能な定圧予圧と予圧が一定の定位置予圧の2方式のボールねじについて行った.ナットに対してトルクを階段状に準静的に印加する実験を行ったところ,微視的領域において印加トルクと軸方向変位との間に非線形なばね特性が認められ,そのような微視的範囲内においてもナットの回転角度と軸方向変位の間の基本的関係はねじのリ-ドにより決定されていることが初めて明らかとなった.また、トルクを正弦波状に正負対称に印加する実験を行ったところ,予圧の増加とともにばね特性の線形性が向上し,ばね性を示すトルク範囲とばね定数が増大していくこと,さらにばね特性が示すヒステリシスはトルク変化の速度の影響をほとんど受けず,粘性の効果はわずかであることが明らかとなった.以上の実験結果を考察し,非線形ばね特性のヒステリシスは,ばね定数の異なる2つの線形領域の履歴的結合によって構成されていることを示した.そこでこの微視的特性を記述するために2本のばね要素と摩擦要素を用いた力学モデルを提案し,本実験で使用した試験ボールねじのパラメータを実験結果から同定した.さらに同定したパラメータからこのモデルに対応する固有振動数を求めたところ,インパルス加振による動的応答試験の結果とほぼ一致し、提案した力学モデルの有効性を検証することができた.本研究は1μm以下の微視的領域における送りねじの変位挙動に着目し,種々の条件によって微視的変位挙動がどのように変化するかについて実験的に明らかにするとともに,その動的なモデルを確立することを目的とする.新たに設計製作した実験装置はねじ軸固定・ナット回転型構造であり,ナットに対する回転トルクをソレノイドにより非接触で印加しナットの回転角度と軸方向変位を静電容量型非接触変位計により測定した.実験は予圧を任意に設定可能な定圧予圧と予圧が一定の定位置予圧の2方式のボールねじについて行った.ナットに対してトルクを階段状に準静的に印加する実験を行ったところ,微視的領域において印加トルクと軸方向変位との間に非線形なばね特性が認められ,そのような微視的範囲内においてもナットの回転角度と軸方向変位の間の基本的関係はねじのリ-ドにより決定されていることが初めて明らかとなった.また、トルクを正弦波状に正負対称に印加する実験を行ったところ,予圧の増加とともにばね特性の線形性が向上し,ばね性を示すトルク範囲とばね定数が増大していくこと,さらにばね特性が示すヒステリシスはトルク変化の速度の影響をほとんど受けず,粘性の効果はわずかであることが明らかとなった.以上の実験結果を考察し,非線形ばね特性のヒステリシスは,ばね定数の異なる2つの線形領域の履歴的結合によって構成されていることを示した.そこでこの微視的特性を記述するために2本のばね要素と摩擦要素を用いた力学モデルを提案し,本実験で使用した試験ボールねじのパラメータを実験結果から同定した.さらに同定したパラメータからこのモデルに対応する固有振動数を求めたところ,インパルス加振による動的応答試験の結果とほぼ一致し、提案した力学モデルの有効性を検証することができた.本研究は,1μm以下の微視的領域における送りねじ(ボールねじおよびすべりねじ)の変位挙動に着目し,種々の条件によって微視的変位挙動がどのように変化するかについて実験的に明かにするとともに,その動的なモデルを確立することを最終的な目的とする.本年度はその初年度として,まず送りねじ単体の微視的な変位挙動を測定可能な実験装置を設計・制作し,いくつかの予備的実験を行って実験装置の信頼性を高め,次年度に行う本格的な実験と考察の準備を完了することを目標とした.ねじ軸固定・ナット回転型方式で,ナットはねじ軸のみと接触し周囲から完全に浮動した構造の実験装置の設計と制作を完了した.ナットに対する回転トルクの印加を非接触で行うため,ソレノイドを設計・制作し,電流制御型の駆動アンプにより正逆両方向のトルクを静的および動的に印加することができる.また実トルクを検出するため微小トルク用のロードセルを制作して設置した.さらにナットの回転角度と軸方向変位を非接触で測定するため,分解能10nmの静電容量型変位計を3個配置した.以上の機構部とコンピュータを接続し,オンラインでトルクの制御と変位データの取得が可能な実験システムを構成した.製作した実験装置と,ねじ軸外径32mm,リ-ド5mm,回路数2.5巻2列のダブルナット型ボールねじを用いていくつかの予備実験を行った.まず本実験装置により,トルク制御による1μm以下のナットの微視的変位挙動が測定可能であることを確認した.またその領域でのトルクとナット変位の間には非線形なばね特性が認められ,予圧の増加に伴いばね性を示す範囲が拡大し,ばね特性の線形性が良好になるという実験結果が得られた.以上により,次年度に行う予定の系統的な実験の準備が完了し,本年度当初の目標を達成することができた.

本研究は,1μm以下の微視的領域における送りねじの変位挙動に着目し,種々の条件によって微視的変位挙動がどのように変化するかについて実験的に明かにするとともに,その動的なモデルを確立することを目的する.新たに設計製作した実験装置は,ねじ軸固定・ナット回転型構造であり,ナットに対する回転トルクをソレノイドにより非接触で印加し,ナットの回転角度と軸方向変位を静電容量型非接触変位計により測定した.実験は,予圧を任意に設定可能な定圧予圧方式と予圧が一定の定位置予圧方式の2方式のボールねじについて行った.ナットに対してトルクを階段状に準静的に印加する実験を行ったところ,微視的領域において印加トルクと軸方向変位との間に非線形なばね特性が認められ,そのような微視的範囲内においてもナットの回転角度と軸方向変位の間の基本的関係はねじのリ-ドにより決定されていることが初めて明らかとなった.また,トルクを正弦波状に正負対称に印加する実験を行ったところ,予圧の増加とともにばね特性の線形性が向上し,ばね性を示すトルク範囲とばね定数が増大していくこと,さらにばね特性が示すヒステリシスはトルク変化の速度の影響をほとんど受けず,粘性の効果はわずかであることが明らかとなった.以上の実験結果を考察し,非線形ばね特性のヒステリシスは,ばね定数の異なる2つの線形領域の履歴的結合によって構成されるていることを示した.そこでこの微視的特性を記述するために2本のばね要素と摩擦要素を用いた力学モデルを提案し,本実験で使用した試験ボールねじのパラメータを実験結果から同定した.さらに同定したパラメータからこのモデルに対応する固有振動数を求めたところ,インパルス加振による動的応答試験の結果とほぼ一致し,提案した力学モデルの有効性を検証することができた.
分裂病者家族のもつ病態イメ-ジが社会的転帰に及ぼす影響についての研究ー都市と離島の計量疫学的比較研究からー

離島部と都市部の分裂病者の症状と社会適応に関して、比較文化精神医学的立場から検討を行った。評価道具としては、Katz Adjustment Scale(KAS):Brief Psychiatric Rating Scale(BPRS)を用いた。BPRSによる臨床症状評価では、離島部と都市部の分裂病者間には多数の症状項目で有意な差異を認め、臨床精神医学的には離島の分裂病者の方が重症であったが、家族による症状と社会的行動の評価(KAS)には両地域間に差異は認めなかった。一方、離島部と都市部の社会適応(KAS)をみると、社会的に期待される活動に関する家族の遂行度評価や期待度評価には両地域間に差異は認めなかった。しかし、離島部においては、社会的に期待される活動に対する患者自身の達成目標度水準よりも家族の求める期待度水準が有意に高かったが、都市部にはこのような差異は認めなかった。つまり、離島部の患者は相対的に高い生産活動の遂行を求められていると考えられた。また、余暇活動に関してみると、離島部の家族および患者自身は余暇活動の遂行度水準を有意に高く評価しており、患者自身の満足度水準も同様に離島部に有意に高かった。更に、家族評価と患者自己評価を比べると、都市部では家族による遂行度水準評価が患者の自己評価より高い傾向にあるが、満足度水準については両者間に差はなかった。一方、離島部では、家族と患者間に余暇活動の遂行度水準についての評価の差異はないものの、患者が抱く余暇活動への満足感に比べ家族の抱くそれは低かった。つまり、都市部に比較し離島部の分裂病者は社会適応上因難な状況を多く抱える可能性があると考えられた。長崎県下五島の五島中央病院を受診中の分裂病者70例に関する情報収集、および長崎大学医学部附属病院を受診している分裂病者の情報収集も終了した。収集したのは、「精神科個人歴追跡調査表」、「症状・社会的活動および社会的適応に関する家族評価表」、「精神症状評価表」などに収められた評価項目である。評価信頼性を高める目的で家族面接は全てオーデオテープに録音したため、予想以上に時間がかかり、現在これらの情報を分析中である。本研究の予備的研究である都市部長崎の分裂病者30例と、うつ病者42例を対象とした「家族のもつ病態イメージ」に関する結果は次のような興味ある結果を示した。分裂病者の家族とうつ病者の家族がそれぞれの患者を、(1)症状や社会的行動、(2)社会的に期待された活動についての遂行度、および自由時間の活動水準、そして(3)それらの活動に対する家族の期待水準について評価は、両疾患群の症状特徴をよく浮き彫りにしていた。そして、社会的な活動の遂行度に関しては、うつ病者は分裂病者に比較して有意に高く家族によって評価されていた。ところが、自由時間の活動の遂行度および期待度には両疾患群間には差異はないが、うつ病者の方は、自由時間の活動に対しさらに現状より高いものが要求されていたのに対し、分裂病者の方にはそのような所見は見出せなかった。「分裂病者を見つめる分裂病者の家族の目」と「うつ病者を見つめるうつ病者の家族の目」の差異が顕著であった。長崎県下五島の五島中央病院を受診中の分裂病者とその家族58組(離島部)、長崎市の長崎大学付属病院に外来受診中の分裂病者とその家族48組(都市部)が最終的な対象者となった。家族による「症状、社会的行動および社会的適応に関する調査」の解析結果は次のようなものであった。1.臨床精神医学的に評価した両群の精神症状にかなりの差異が認められたにも関わらず、家族の評価した症状や社会的行動には両群間の差は殆ど認めなかった。2.「社会的に期待された活動」に関する家族の評価した遂行度および期待度は、両群間に有意な差異はなかった。

3.「余暇時間の活動」に関する家族の評価した遂行度を見ると、離島部の家族は都市部の家族に比べ高い評価をしていた。4.男性患者について検討すると、離島部の家族の「社会的に期待された活動」に関する期待度が高かった。一方、女性患者では、家族間には評価に差異はなかったが、離島部の患者自身の達成目標度が著しく低かった。5.母親は父親に比較して、症状と社会的行動に関する評価は甘く、「社会的に期待された活動」への遂行度評価も高く、同時にそれに対する期待度も有意に高かった。以上の諸点に見られた「家族の患者病態イメ-ジ」について、離島の風土や生活習慣および、社会制度と性別役割の点から分析を行い、家族を治療共同体として見なす際の接近方法と対応方法についても分析した。離島部・長崎県下五島と都市部・長崎市の分裂病者の症状と社会適応に関して調査を行った。対象として、下五島の五島中央病院に通院中の分裂病者とその家族58組、長崎市の長崎大学医学部附属病院に通院中の分裂病者とその家族48組を任意抽出した。評価道具は、Katzの社会適応評価表(KAS)とBPRSを使用し、特に家族から見た、患者の症状・社会的活動性や社会適応度について比較検討した。結果は次のように要約できる。(1)医師によるBPRS症状評価を比較すると、離島部と都市部の分裂病者間には多数の症状項目で有意な差異を認めたが、家族による症状と社会的行動評価であるKASには両地域間に差異は認められなかった。すなわち、医師の症状評価と家族の評価とは、必ずしも一致をみなかった。(2)「社会的に期待された活動」に対する評価に関して両地域を比較すると、1)離島部の家族は都市部の家族に比べ、男性患者に対してより高い期待度水準を抱いていた。2)一方、女性患者に対する家族の期待度水準は両地域で同程度であったが、離島部の女性患は自分自身の達成目標度より明らかに高い水準での活動を家族から期待されていた。(3)「余暇活動」に対する評価を比較すると、その遂行度の水準について、1)離島部の家族の評価は都市部の家族より高く、2)患者自身の評価も、男性患者、女性患者ともに離島部の方が高かった。さらに満足度に関しては、3)女性患者に対して離島部の家族の満足度は都市部の家族より高い傾向にあり、4)離島部の男性患者の場合、家族の満足度は患者自身の自己満足度より有意に低かった。以上の結果より、離島部の家族は、患者に対して比較的高い水準の“生産的"活動を期待し、一方、“非生産的"活動である余暇活動には消極的態度を示す傾向にあると判断された。
アメリカ占領下の日本における「女性解放」政策と性・生殖のコントロール

本研究の目的は、性や生殖のコントロールに焦点をあてることで、アメリカ占領下の日本における「女性解放」政策の歴史的意義を再評価することであった。その際、占領期を日米の家族観やジェンダー観がせめぎ合う場としてとらえ、優生運動や社会政策の結びつきを考察した。その結果、占領下日本で拡大・強化された優生思想は、「不適者」を排した家族を形成することを求めたアメリカの優生学運動の影響があったことを明らかにした。本研究の目的は、性や生殖のコントロールに焦点を当てることで、アメリカ占領下の日本における「女性解放」政策の歴史的意義を再評価することにある。今年度は、特に国家が直接的に性と生殖をコントロールした「断種/不妊手術」を事例にして、日本政府とアメリカ占領軍とが、最も抑圧された人びとのリプロダクティブ・ライツをどのように考えていたかを明らかにする研究を進めた。その際、特にハンセン病患者に対して実施された手術に注目したが、これは戦前のアメリカ国内で行われた断種/不妊手術の技術を日本に導入したものであり、ナチ・ドイツからの影響だけでなくアメリカの優生政策の影響を示唆するものである。つまり、戦前から優生運動の世界的な中心にいたアメリカと、その優生政策に影響を受けた戦時下からの日本の流れが占領下で結びついたことを明らかにした。また、GHQ/SCAPの人口問題顧問であったWarren Thompsonが提唱する人口政策とGHQ/SCAPによる政策との関係をさぐるため、Thompsonのもとで人口問題を学んだFrank Notesteinの個人文書を調査した。本文書には、のちに日本の人口問題に関する著作を多数出版するIrene B. Taeuberの文書も含まれており、GHQ/SCAPに助言を与えたアメリカ人人口学者たちの思想の一端を明らかにすることができた。今後は、優生学とジェンダーがどのように絡み合うのかを、「家族」の形成という視点から考察し、占領期を戦前からの日米両国の流れの接合点と位置づけることが課題となる。そのために、日米の国内における断種/不妊手術の対象者の選定に関する研究史をまとめ、それらと占領期の政策との関係を明らかにする作業を続けたい。今年度は、特に優生保護法の不妊手術/断種を事例にして、国家が直接的に性と生殖をコントロールできるように定めた経緯を明らかにした。戦後の優生保護法の不妊手術/断種に関する規定は、1940年の国民優生法における「優生手術」の規定を拡大・強化したものである。そして国民優生法案は、ナチ断種法を参考にしつつも日本国内におけるハンセン病者に対する手術の実績も参照している。本研究は、このハンセン病者に対する手術が、アメリカ国内で1899年から実施されていたヴァセクトミーと呼ばれる手術法を導入して行われていたことを実証的に明らかにした。そして戦後、優生保護法に手術/断種の規定が盛り込まれると、連合軍最高司令官総司令部(SCAP)のスタッフの中には「ナチ民族理論と実践の再生であるから反対すべきだ」という意見があった。それにもかかわらず結局SCAPは、優生思想を基盤としたこの法案の基本的な枠組みに触れることなくその方向性を黙認した。本研究は、こうしたSCAPの方針を、占領期が日米両国の戦前/戦時下から続く社会政策の流れの接点であることを重視して検討した。その結果、日本に於ける優生思想の継続と拡大・強化には、少なからず米国の影響があったことを明らかにした。今年度は、特にバースコントロール(産児調節)をめぐる政策をアメリカ本国におけるバースコントロール運動の歴史との連続性の中から検討した。バースコントロールは出産や家族に直接的に介入することを認める一方で、「女性解放」の基礎ともいえる。つまり女性の「解放」の原点が、女性身体への「介入」をともなうのである。こうしたバースコントロール運動がもつ両義性が、占領期という日米の互いに異なるジェンダー観がせめぎあう場において、複雑に絡み合いながらも明らかになっていく過程をおった。その結果、戦前から優生運動の世界的な中心にいた米国と、米や独等の優生政策に影響を受けた戦時下からの日本の流れが占領下で結びつき、その一方でナチドイツの経験を経た戦後では、「隠された意図」としての優生思想が発現した事例としてバースコントロールが扱われていたことを明らかにした。また、国家が直接的に性と生殖をコントロールしたハンセン病療養所内における「断種・不妊化手術」および強制的な「人工妊娠中絶」を事例にして、日本政府とアメリカ占領軍とが、最も抑圧された人びとのリプロダクティブ・ライツをいかに軽視していたかを明らかにする研究を進めた。これは優生思想の隆盛とも密接に結びついており、優生学とジェンダーがどのように絡み合うのかを戦前からの流れを追うことが、今後の課題となる。さらに「占領統治」という視点から戦前の日本と戦後の米国をみていくことで、統治主体としての両者の共通点を明らかにすることも今後すすめていきたい。本年度は育休あけ1年目だったため、研究の再開が12月中旬であり顕著な研究実績をあげることはできなかった。

しかしながら、研究を再開するにあたってこれまでの研究をまとめる意味をこめて、関西アメリカ史研究会年次大会で「誰のためのバースコントロールかークラレンス・ギャンブルの優生思想と戦後日本における生殖/人口の管理」というタイトルで報告を行った。日本政府が「人口抑制」をかかげてバースコントロールを政策に掲げるきっかけとなった1955年の国際家族計画連盟会議の東京開催に、重要なきっかけを与えた人物としてギャンブルの名前は知られているものの、ギャンブルがどのような人物でどのように戦後日本のバースコントロール運動にかかわったのかは、ほとんど知られてこなかった。本報告では、日本のバースコントロール運動を、アメリカ国内における運動との連続性のなかでとらえ、この問題にアプローチした。ギャンブルを通してこの問題をみると、アメリカ白人エリート層のような「適者」が安心して暮らせるように、世界規模での「逆淘汰」を防ぐためのバースコントロール推進という側面が明らかになった。そして、ギャンブルは、貧しく教育程度の低い家族が子どもを「軽率に」産まないようにするためにバースコントロールをすすめたという意味で、優生学的な家族像を日本にもたらしたと言える。なお、同テーマで論文(『変革の鍵としてのジェンダー』という編著書のうちの1章)を執筆し、現在、校正中である(2015年夏に刊行予定)。本年度は、主に日本占領軍(GHQ/SCAP)の人口問題顧問であったWarren Thompsonのもとで人口問題を学んだFrank Notesteinの個人文書(プリンストン大学マッド図書館にて収集済み)を調査することに専念した。Thompsonは、日本の人口問題の解決にむけて、戦後に厚生省が実行することになる改革案を、占領開始よりも前の戦時中にすでに提案した人物である。占領下の性/生殖のコントロールおよび人口政策を検討する本研究にとって、Thompsonがどのような考えをもって、そうした改革案を提示していたのか、それをどのようにNotesteinが継承したのかをさぐることは非常に重要である。しかし、Thompsonの資料は、現在のところ所在が明らかになっていない。そこで、Thomsponが出版した論文や書籍等を丹念に読むと同時に、Thomsponの教え子で、占領期にロックフェラー財団の援助を受けて人口問題の専門家として来日したNotestein文書を調査することにした。その結果、NotesteinよりもIrene B. Taeuberの方が日本の人口問題について詳細に研究していることが判明した。TaeuberとNotesteinおよびThompson、そしてGHQ/SCAPの関係性および日本政府とのやりとり等を詳細に明らかにする作業は今後の課題としたい。また、占領期には、GHQ/SCAPが来日許可申請を拒否した人物がいる。そのひとりにClarence Gambleというバースコントロール推進家がいるが、彼は来日せずとも手紙のやりとりと送金によって、日本の産児制限運動家や国立公衆衛生院のスタッフと協力し、日本の人口政策に関わっていった。本年度は、Gambleが優生思想を持っていたことを明らかにした論文を発表した。本年度の後半は、出産のため研究を中断していた。そのため、当初の計画から大幅に遅れている。本研究の目的は、性や生殖のコントロールに焦点を当てることで、アメリカ占領下の日本における「女性解放」政策の歴史的意義を再評価することにある。
液中アークプラズマによる超伝導ホウ化マグネシウム・ナノチューブの合成条件の最適化

前年度に放電電流、放電形式(DC,AC,パルス等)、放電時間、電極形状、などの反応条件を制御できる装置を作製したが、その改良を行った。電源を変えることによりより安定な直流アークを使用し、その影響をみた。前年度までの検討結果により、1回のアーク放電は13秒の間で一度止める必要があることが分かっている。その放電時間の正確な制御は生成物をナノチューブ状にするために極めて重要である。その制御のために、プログラマルブルコントローラを用いて放電時間を正確に制御できるようにした。電極は様々な形状の電極を取り付けることが出来るようにした。また、放電中の電流・電圧や発光スペクトルの計測を行い、ラジカル種の分析やアークプラズマの温度などの液中アークプラズマ反応場の機構に関するデータを収集した。さらに、高速度カメラを使用して液中アークで発生する気泡の形状の変化も観察した。この観察は反応機構を解明するために必要である。液体中アーク放電により得られた生成物を高分解能透過電子顕微鏡(TEM)、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)を使用して分析した。以上の検討により、ホウ化マグネシウムをナノチューブ化させるための条件を報告する準備が整った。本研究では、液中アークプラズマを用いてホウ化マグネシウム・ナノチューブの合成実験を集中して行う。現在、その収率はまだ低く、構造の詳細や超伝導性を確認する量を確保することは困難な状態であり、反応条件と生成物の構造や物性との関係についても未知である。したがって,まずはその超伝導性の評価をするために十分な収量を得るための合成条件を求めるために主に放電時間を変えるなど条件を変化して合成を試みた。生成物の分析は透過電子顕微鏡を用いて行った。結果として、放電時間が1s程度が良いことがわかった。放電時間が短すぎると生成物の量が少なすぎることになり、また、長すぎると生成物を熱的に破壊してしまうことがわかった。19年度内ではまだ生成物の超伝導特性を測定するにいたっておらず、合成条件の最適化は20年も継続して行う。
放射線によるアポトーシスの誘導と関連遺伝子の発現に関する実験的検討及び臨床応用

放射線誘発アポトーシスと治療効果との関連につき検討するため、マウス正常組織、マウス腫瘍系にて放射線により誘導されたアポトーシスと関連遺伝子の発現を免疫組織化学的手法を用いて経時的に解析した。また実際に放射線治療をうけた癌患者より採取した検体を、同様の手法にて検討した。まず、マウス(C3H/He)の正常組織における検討では、採取した各臓器(脳、肺、肝、脾、小腸)のうち肝のみにおいて、照射後30分から6時間にかけてのアポトーシス細胞の増加と、照射線量の増加に伴うアポトーシス細胞比の増加がみられた。またアポトーシスの誘導がなされたことを示唆するDNAの断片化に関しては、照射直後に鋭いピークを示し、その後数時間で急速に減少し、24時間以降ほとんど消失するという新しい知見が得られた。次に、マウス腫瘍系(SCCVII、C3MC2)を用いた検討では、照射された腫瘍組織内にかなり多くのネクローシス細胞が混在していたために、アポトーシスとその関連遺伝子(jun,fos,myc,etc.)発現の経時的変化に明らかな傾向を認め得なかった。最後に、ヒト腫瘍における臨床的検討は、主に頭頚部癌を中心とした約30例の検体から4Gy,10Gy,20Gyの各照射時に癌組織の一部を採取し行ったが、10Gy照射時の癌組織中にアポトーシス細胞が多数認められる症例において放射線感受性が高い傾向がみられた。ただし今回の検討からは、放射線誘発アポトーシスが依存性を有すると言われている癌抑制遺伝子P53とアポトーシス細胞の発現との間には明らかな関係は認められなかった。以上今回得られた知見は、到底アポトーシスと放射線治療効果との関係を総合的に評価するに十分とは言えないが、ネクローシス細胞の排除等の改善すべき点に留意して更に正確かつ詳細な検討を行いたいと考えている。
自閉症者の触覚過敏と触覚に関する時間分解能向上との関連性の検討

自閉スペクトラム症(Autism spectrum disorders: ASD)者の90%以上が、感覚過敏を始めとする感覚の障害を有すると言われている(Marco et al., 2011)。これまで、ASD者では、触覚刺激に関する検出閾が定型発達者と比べて低いという報告や(Cascio et al., 2008)、同等であるという報告(Guclu et al., 2007)など、多様性が示唆されている。我々は、刺激に対する時間分解能が過剰に向上している状態が、感覚過敏を引き起こすという仮説を検証した。時間順序判断(Temporal order judgment: TOJ)課題を用い、どの程度の時間差で、刺激の時間差を正確に答えることができるかを調べた。実験の結果、時間処理分解能が高いASD者ほど、感覚過敏のスコア(青年・成人感覚プロファイル)が高いことが明らかになった。また、実験の過程で、触覚と聴覚に関して極めて高い時間分解能をもつASDの症例を見出し、その処理精度を生じさせる神経基盤を検討した。MRIを用い、TOJ課題中の脳活動を計測したところ、本症例では、定型発達者23名に比べて、左側の上側頭回、中側頭回、腹側運動前野、上前頭回で強い活動が見られた。これらの部位のうち、左腹側運動前野(Ventral premotor cortex: vPMC)に被り、やや前方に位置する左中前頭回の活動の程度が、個々人の時間分解能と正の相関を示した。更に、TOJ課題中のvPMCの活動が強いほど、感覚プロファイルの得点が高くなることも明らかになった。以上の結果から、検出閾値が感覚過敏に関わるという従来の知見に対し、刺激の時間分解能がそれに関わる可能性を示した。また、刺激の過剰な時間分解能と感覚過敏が、共通して左側のvPMCと中前頭回の非常に強い脳活動に起因することが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、自閉スペクトラム症(Autism-spectrum Disorders: ASD)の感覚過敏が、刺激に関する過剰に向上した時間処理精度に起因する可能性を検討する。この感覚過敏を心理物理実験で検討した研究(Cascio, et al., 2008)は、ASD児・者では触覚刺激の検出閾が低下していることを示唆している。しかし、定型発達児との間に差が無いという報告もあり(Guclu et al., 2007)、この特徴のみで感覚過敏が説明できると考えることは難しい。一方で、ASD児・者は、しばしば蛍光灯の光の点滅を感じ、それが非常に辛いと訴える。これは過剰に高い感覚刺激の時間分解能を持つことに起因する可能性がある。我々は、ASD者と定型発達者を対象に、触覚刺激の検出閾、時間分解能を測定し、質問紙で評定した感覚過敏の程度との関連を検討した。その結果、触覚刺激の検出閾の平均値に差は無く、感覚過敏の得点との関連性も見出されなかった。時間分解能に関しても、平均値には差がなかった。しかし、ASD者では、感覚過敏の評定値が高ければ高いほど、刺激の時間分解能が高くなるという関連性を見出した(Neuroscience 2016,第39回日本神経科学学会大会にて発表)。また、触覚過敏を示す1名のASD者は、過剰に向上した時間処理精度を有し、わずか6.5ミリ秒の時間差であっても触覚刺激の順序を正しく判断できた(第94回日本生理学会にて発表)。以上の結果は、従来から言われていた刺激に関する検出閾の低下だけでなく、高い刺激の時間処理精度が感覚過敏を引き起こす可能性を示唆する。今年度は、感覚過敏が刺激の高い時間処理精度と関連し、検出閾の低下だけでは説明できないことを明らかにした(Neuroscience 2016;第39回日本神経科学学会大会)。更に、極めて高い刺激の時間分解能を有する1名のASD者を対象に、その時間処理能力を検討した。その結果、触覚・聴覚それぞれの単感覚、聴覚ー触覚の異種感覚間で、定型発達者の標準偏差の2倍以上の時間分解能を有することを示した(第94回日本生理学会)。また、既にこの当事者の脳画像と数十名の定型発達者のそれの撮像を終えている。これらの研究から得た洞察を基に、第94回日本生理学会ではシンポジウム「多様な感覚に基づく身体機能の調節ー基礎と臨床の視点からー」をオーガナイズし、基礎研究者と臨床家が、いかに互いに協力関係を築き、価値のある研究と臨床への還元を目指し得るかということを議論した。初年度予定していた研究を基に、次年度以降の研究のための準備を進め、成果を積極的に発信した。

時間順序判断(Temporal order judgment: TOJ)課題を用い、どの程度の時間差で、刺激の時間差を正確に答えることができるかを調べた。実験の結果、時間処理分解能が高いASD者ほど、感覚過敏のスコア(青年・成人感覚プロファイル)が高いことが明らかになった。また、実験の過程で、触覚と聴覚に関して極めて高い時間分解能をもつASDの症例を見出し、その処理精度を生じさせる神経基盤を検討した。MRIを用い、TOJ課題中の脳活動を計測したところ、本症例では、定型発達者23名に比べて、左側の上側頭回、中側頭回、腹側運動前野、上前頭回で強い活動が見られた。これらの部位のうち、左腹側運動前野(Ventral premotor cortex: vPMC)に被り、やや前方に位置する左中前頭回の活動の程度が、個々人の時間分解能と正の相関を示した。更に、TOJ課題中のvPMCの活動が強いほど、感覚プロファイルの得点が高くなることも明らかになった。以上の結果から、検出閾値が感覚過敏に関わるという従来の知見に対し、刺激の時間分解能がそれに関わる可能性を示した。また、刺激の過剰な時間分解能と感覚過敏が、共通して左側のvPMCと中前頭回の非常に強い脳活動に起因することが示唆された。昨年度までに、触覚・聴覚に関して、極めて高い時間分解能をもつ1症例に関して、脳の構造解析を進めている。現時点で、側頭極を始めとする側頭葉の複数の領域で、容積の増大が見られることが分かっている。この部位は音の処理に関わることから、触覚と聴覚を共通して、聴覚野で処理している可能性を示唆する。この点を明らかにするため、触覚刺激と聴覚刺激の時間順序を解答している際の脳機能計測を行う。更に、心理物理実験で、刺激の時間分解能と感覚過敏との関係の更なる検討を進める。昨年度は、触覚の時間分解能が、質問紙で評定した感覚過敏の程度と結びつくことを明らかにした。しかし、これだけでは、個々人の刺激の時間分解能が、直接的に感覚印象の強さの元になっているとは言い切れないため、この点を関係性を解明することを目的とした研究を実施する。本年度は、認知神経科学と心理物理の手法を駆使し、ASD者の時間知覚と感覚過敏との関連性を明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。
斜視患者における３Ｄ映像を用いた立体感覚の定量的解析

3Dテレビを用いて15°の交差性視差を有する視標を提示して、出っ張って見える感覚を健常者と斜視患者で定量した。結果、健常者では幾何学的な理論値と比較して大きな差が無かった。また、弱視治療の遮閉用に使用する0.3Bangerter filterを片眼に使用して視力を下げた状態でも、立体感覚量は変わらず、立体視のある弱視症例に対する治療において、完全な遮閉より安全性が高い可能性を示唆した。間欠性外斜視症例と後天発症内斜視術後症例では、立体感覚量はいずれも理論値の6070%程度であり、大幅に小さいことが分かった。立体視機能を有する斜視患者では、あまり飛び出て見えていない可能性を示唆した。健常被検者を対象として、試験的に両眼の水平性視差により誘発される立体感覚を定量した。方法としては、3D対応のシースルー型モバイルビューアー(Moveria, Epson)を使用して、検者が±1、±0.5、±0.25、0°の両眼視差を有する視標をランダムで提示した。交差性の視差(右目の視標は左側に、左目の視標は右側に見える)を与えると、手前に飛び出して見え、反対に同側性の視差を与えると奥へひっこんで見える。同側性視差をあまり大きくすると、複視が生じてしまう。予備実験で同側性視差1°までであれば容易に両眼視が可能であり、複視が生じないことを確認できたので、上限を1°とした。被検者が実際に存在する視標に、誘発されて立体的に見えているバーチャルのイメージを重ね合わせて表現し、検者が実際の視標で立体感覚がどの程度あるのかを測定した。以前の3Dテレビを用いた方法では、手前側しか評価できなかったため、交差性視差に対する立体感覚しか評価できなかった。しかし、この方法を用いることで、同側性視差に対する立体感覚を評価することが可能となった。結果としては、ほぼ理論値通りの立体感覚の大きさを知覚していることが分かった。しかし、0.25°の小さな視差に対しては、理論値よりやや大きい傾向にあることが示唆された。0.5°以上の粗い視差にはM細胞系が、それより小さな視差にはP細胞系が関与していると考えられており、今回の結果から、これらの両眼視細胞の機能の違いが影響した可能性が考えられる。本年度は、これまでに研究してきた「健常者における立体感覚の定量的解析」に関する論文を発表した。弱視治療や麻痺性斜視の複視軽減のために眼鏡に貼り付けるBangerter filterを用いて、片眼の視力を0.3程度に落としても、大まかな立体視の程度が減弱しなかった。弱視治療のゴールデンスタンダードであるアイパッチによる遮蔽治療とBangerter filterによる治療の効果は同等であると、米国の大規模多施設共同研究(Pediatric Eye Disease Investigator Group)で報告されているが、今回の結果から、大まかな立体視が阻害されにくいBangerter filterによる治療の方が安全である可能性を示唆することができた。しかし、この研究は交差性視差(手前に出っ張ってみえる)のみで評価しており、同側性視差(奥にひっこんで見える)の評価はできていない。今後は、同側性視差についても検討し、日常視における大まかな立体視について評価していく予定である。また、当施設は生体イメージングの機器が充実している。これらを使用することで、これまで分からなかった斜視の病態の解明や、治療効果の判定を、他覚的に調べることが可能となると考える。立体視のような感覚的な側面のみならず、イメージングのような生体の機能的・解剖学的な側面も合わせて、斜視や弱視を定量的に評価していく方針である。異動に伴う研究機関の変更で、学内の倫理委員会の承認を得たり、研究環境の整備をしたりするのに、時間を要したため。H28年度は種々の疫学研究や臨床研究も同時に行った。疫学研究では、Nagahama Studyに関与し、約1万人の回旋偏位をカラー眼底写真から計測した。回旋偏位が大きくなると、前後方向の傾き知覚であるslant感覚の異常が生じることが推定される。端的に言うと、外方回旋偏位が大きくなると、鉛直な線でも上端が手前に傾いて見える。今回の研究結果から加齢により外方回旋偏位が大きくなること等が分かってきた。現在英文雑誌に投稿中である。また臨床研究では、斜視や視力低下の原因となり得る、網膜色素変性(RP)に代表される網膜変性疾患を専門外来で見る機会が増えたため、これを研究した。健常人で斜視が出現せず正位を保てるのは周辺視野の融像が特に重要だと考えている。失明すると両眼視ができず年々斜視が増悪する(感覚性斜視)。変性疾患の中でも重篤な疾患であるBietti crystallinedystrophy(BCD)の網膜色素上皮や脈絡膜を調べた。BCDは欧米人と比較して日本人に多く、CYP4V2遺伝子の異常による常染色体劣性遺伝の病気であるが、この遺伝子は網膜色素上皮や脈絡膜に発現している。網膜の視細胞に障害が出るRPとはその点で少し異なる。網膜色素上皮や脈絡膜はBCDで健常者やRPよりかなり薄く、異なるパターンを示すことを証明した(Retina in press)。

さらに、強度近視でも内斜視や上下回旋斜視が出現するが、myopic CNVが無侵襲のOCT angiography単独で94.1%も検出されることも示した(Am J Ophthalmol 2016;165:108-14)。現在勤務している施設は研究設備が整っており、優秀な研究者が集まっているため、彼らと共同で最先端の研究を行うことで、研究の幅が拡がり、多方面の研究を行えるようになったため。前年度から引き続き、Nagahama Studyで約1万人の他覚的外方回旋偏位の分布を調べたところ、興味深い知見を得た。まず、高齢者ほど外方回旋が大きくなっていた(P<0.001)。これは加齢により外眼筋支持組織が脆弱化し、最も弱いとされている外直筋と上直筋を結ぶバンドが緩んだり、破綻することで上直筋と外直筋の間が開大することが原因と考察した。さらに、60代以上では有意な性差を認めた(P<0.001)。女性の方が外方回旋が大きく、60代より70代でさらにその差は広がった。外眼筋支持組織はコラーゲンを含んでおり、その安定には性ホルモンが関与している。女性は閉経により著明な女性ホルモンの低下が生じ、その影響が60代以降で現れたためと考えた。これをまとめた論文はActa Ophthalにアクセプトされた。後向きに外方回旋偏位の主原因である上斜筋麻痺に対する下直筋後転術の手術効果を調べた。下直筋はその性質上手術効果が不安定であるため、敬遠されがちな術式である。しかし、正面位と下方視のの斜視角の差が手術効果に相関しており(P=0.004、r=-0.61)、術前にこの因子を考慮することで手術効果が安定する可能性について言及した。この論文はGraefes Arch for Clin Exp Ophthalmolにアクセプトされた。斜視を誘発する網膜色素変性において斜視角を測定したところ、健常者よりかなり高率に斜視が存在することがわかった。また、斜視角と残存視野との間に負の相関関係があることもわかった。現在英文雑誌に投稿中である。また網膜変性疾患の1種であるBietti crystallinedystrophyにおける脈絡毛細管板をOCT angiographyで調べ、ここに血流がないと視力が悪いことが分かった。この論文はBr J Ophthalmolにアクセプトされた。3Dテレビを用いて15°の交差性視差を有する視標を提示して、出っ張って見える感覚を健常者と斜視患者で定量した。結果、健常者では幾何学的な理論値と比較して大きな差が無かった。また、弱視治療の遮閉用に使用する0.3Bangerter filterを片眼に使用して視力を下げた状態でも、立体感覚量は変わらず、立体視のある弱視症例に対する治療において、完全な遮閉より安全性が高い可能性を示唆した。間欠性外斜視症例と後天発症内斜視術後症例では、立体感覚量はいずれも理論値の6070%程度であり、大幅に小さいことが分かった。立体視機能を有する斜視患者では、あまり飛び出て見えていない可能性を示唆した。異動に伴う研究機関の変更で、研究体制の確立に時間を要するため。倫理委員会の承認が得られたため、随時斜視患者を対象として、立体感覚の定量を行っていく予定である。また、当施設にある種々のイメージング機器を駆使して、斜視の病態解明に努めていく。ひきつづき斜視に関連する多方面の研究を行い、多角的に斜視患者における感覚面を調べていく。眼科学今後は斜視患者を対象として、立体感覚を定量していく方針である。
網膜光受容体間基質の生理学的役割に関する糖鎖生物学的研究

(a)網膜移植に適した条件を決定するための研究:ラットを蛍光灯連続照射下に飼育することによって誘発された細胞分裂の盛んな細胞には、マクロファージが含まれることを、免疫組織化学的手法を用いて同定した。一方、網膜移植を成功させる目的のために、ラクトースカラムを用いたアフィニティクロマトグラフィーによって、ウシ網膜から2種類のレクチンを精製した。生体に作用させるには十分量を準備する必要があることから、家兎を用いて作成した抗体を用いて、ウシ網膜cDNAライブラリーをスクリーニングした。抗体と反応する蛋白を発現するクローンのcDNAをクローニングし、その塩基配列を決定したところ、分子量15kDのレクチンは他臓器で既に報告のみられるガレクチンに一致したのに対し、35kDのレクチンは未知のものであることが判明した。(b)光受容体間基質のO-結合型複合糖質を介した接着機構に関する研究:MUC2は、網膜には分布しないことを、免疫組織化学的手法を用いて同定した。一方、ウシ網膜光受容体間基質からアフィニティクロマトグラフィーによってO-結合型複合糖質を精製し、これに対する抗体を家兎を用いて作成し、ウシ網膜cDNAライブラリーをスクリーニングしたところ、抗体と反応する蛋白を発現するクローンのcDNAがクローニングされた。(c)光受容体間基質のN-結合型複合糖質の光応答に関する研究:ラットを潅流固定する際に、paraformaldehyde単独の固定液を用いた場合、光応答は発現しないのに対し、glutaraldehydeを含有する固定液を用いた場合、光応答が発現することを、光顕的および電顕的に同定した。本研究結果から、網膜下腔内の光受容体間基質を架橋形成させて、強固に固定しないと、N-結合型複合糖質は容易に動いてしまうことが判明した。一方、網膜移植を成功させる目的のために、ラット生体に作用させるレクチンは、従来の植物性のものよりも、もともと網膜で産生しうるものの方が生理学的に適しているとの観点から、ラクトースカラムを用いたアフィニティクロマトグラフィーによって、ウシ網膜からレクチンを精製した。分子量kDと35kDのレクチンが得られたが、生体に作用させるには、十分量を準備する必要があることから、次年度の研究として、cDNAのクローニングを計画した。本レクチンのcDNAをスクリーニングするための抗体を、家兎を用いて作成することに成功した。本研究結果から、MUC2はMUC1とは異なり、網膜視細胞層と色素上皮細胞の間の接着には関与しないことが判明した。一方、(a)で得られた抗体が、網膜外境界膜部に結合したことから、ミューラー細胞の突起と光受容体間基質の接着に、網膜レクチンも関与している可能性が示唆された。(c)光受容体間基質のN-結合型複合糖質の光応答に関する研究:ラットを灌流固定する際に、paraformaldehyde単独の固定液を用いた場合光応答は発現しないのに対し、glutaraldehydeを含有する固定液を用いた場合光応答が発現することを、光顕的および電顕的に同定した。

(a)網膜移植に適した条件を決定するための研究:網膜移植を成功させる目的のためには、従来の植物由来のレクチンよりも生体レクチンの方が適しているとの観点から、網膜レクチンを大量に精製することにした。平成9年度に作成したウシ網膜から精製した2種類のレクチンに対する抗体を用いて、ウシ網膜cDNAライブラリーをスクリーニングした。抗体と反応する蛋白を発現するクローンのcDNAをクローニングし、その塩基配列をシーケンサーを用いて決定したところ、分子量15kDのレクチンは他臓器で既に報告のみられるガレクチンに一致したのに対し、35kDのレクチンは未知のものであることが判明した。後者は網膜に特異的なレクチンかも知れない。これによって、マルトース結合蛋白などとのフュージョン蛋白として大腸菌に合成させれば、網膜移植実験に必要な十分量の網膜レクチンを得ることが可能となった。(b)光受容体間基質のO-結合型複合糖質を介した接着機構に関する研究:網膜外境界膜部において、ミューラー細胞の突起と光受容体間基質との接着機構を解明するために、ウシ網膜光受容体間基質から、Jacalin-agaroseカラムを用いたアフィニティクロマトグラフィーによって、O-結合型複合糖質を精製した。これに対するポリクローナル抗体を家兎を用いて作成し、ウシ網膜cDNAライブラリーをスクリーニングしたところ、抗体と反応する蛋白を発現するクローンのcDNAがクローニングされた。さらにこのコア蛋白とマルトース結合蛋白とのフュージョン蛋白を大腸菌に合成させることに成功した。この蛋白に対する抗体は、免疫組織化学的に確かに光受容体間基質と反応することを確認した。
ナノ科学とメカトロニクスの融合によるバーチャル分子間相互作用ディスプレイの開発

低加速電子線の裏面照射により生じさせたバーチャル電極(VC, virtual cathode)を用いて,局所の電気化学反応および動電現象を自在に操ることを原理として,(1)人工脂質膜の展開制御および界面不安定化の惹起,(2)生体分子の接触界面の電気化学的イメージングに挑戦した.(1)細胞膜の機能解析のために,脂質膜の流動性を時空間的に操作し膜中の物質拡散・移動や膜の不安定性などの非平衡ダイナミクスを計測することが必要とされる.バーチャル電極により局所的な静電エネルギーを自在操作することにより,自発展開法によって作られた支持脂質二重膜の流動ダイナミクスや,エッジの曲率の動的な操作を可能とした.バーチャル電極により表面エネルギーが変化することで,SiN薄膜上の脂質膜を自在に剥離し,ドーズ量によっては剥離した部分に脂質膜を再展開させることが可能である.ローブ状の展開膜に対しては,そのエッジ曲率を可逆的に変形させることを確認した.(2)バーチャル電極を走査型電気化学顕微鏡(SECM)における走査探針として用い,電解液中に生じるファラデー電流の変化を測定することで,生体試料の接着界面イメージングを行った.細胞-基盤間の接着界面の情報は細胞運動や組織再生を制御する上で重要であり,接着界面の物性情報をイメージング可能な手法が必要とされる.従来, SECMでは生体試料の界面の物性情報を高空間分解能に観察可能とされるが,接着界面の観察では走査探針をアプローチさせられないため測定対象は試料表面に限定される.本課題では,局所的なバーチャル電極を展開膜と支持基板(SiN)間に生じさせ,これを作動電極(走査探針)として用い,ファラデー電流を十分離れた対極によって測定した.ファラデー電流は試料の接触状態と物性情報を反映するので,接着界面のイメージングが可能となる.局所に印可したバーチャル電極の走査により,生体分子である脂質膜の自在な操作が可能であることを示したことと,生じたファラデー電流を計測することで接着界面の電気化学イメージが取得できたことは本課題の大きな成果である.当初計画では分子の酸化感電反応あるいは力学的作用による不可逆的操作のみを予定していたが,本年度の研究により至適条件が見つかり,可逆的な繰り返し操作が可能であることを確認できたことは当初計画以上の成果として挙げられる.しかしながら,接着界面のイメージングに関しては,像分解能と電流パスに関しての機序が不明な点があり,今後の実験において取り組んでいく予定である.エネルギーを使用して運動するたんぱく質分子モーターなどのアクティブマターの機能制御に本研究で得られた技術を応用することを予定している.本年度で得られたバーチャル電極による電気化学的な自在操作を分子機械の知能化と分子機能のスイッチングのインタフェースとして利用し,キネシン-微小管系の運動アッセイなどを対象として,標的とした微小管のみを自在に停止,再滑走,ステアリングなど自在の運動機能制御を予定している.また,バーチャル電極を時空間的に自在に呈示することで,分子機械の機能をオーバーライドする「分子分解能のMixed Reality」と「分子機械のラピッドプロトタイピング」の可能性を模索する.電子線照射により誘電体中に蓄積される電荷を利用することで電解質水溶液中に局所電界を生成することが出来る.本発表では,この局所電界を動的にパターニングすることにより溶液中のバイオ分子を操作およびその場でパターニングする手法について報告する.倒立型電子線描画装置(I-EBL: Inverted-Electron Beam Lithography)は厚さ100 nmのシリコン窒化膜(SiN)をターゲットとして低加速の電子線走査により2次元の電子線描画を行う装置である.SiN膜は大気圧環境と高真空環境の電子線鏡筒とを隔てる隔壁として作用し,SiN膜上には水溶液や培養細胞などウェットな試料を置くことが出来る.SiN膜は誘電体であるので入射した電子は膜内原子と衝突・散乱しながら運動エネルギーを失い電子飛程の距離で停止し蓄積される.膜厚と加速電圧が適切に選択された場合,たとえば厚さ100 nmのSiN膜に対して加速電圧が2.5 keVの電子を入射したとき1次電子の大部分は約80 nmの深さで停止する.この電子が誘電体内に蓄積され帯電した領域を仮想電極として用いることで,局所的な(1)静電的作用, (2)界面動電現象,(3)電気化学反応,および(4)微少量の透過電子による表面化学反応を生じさせることが出来る.また,この仮想電極に蓄積した電子はSiN膜上部の溶液試料に流れ,電子線照射を解除するとすぐさま除電されるので,生成電界の時間・空間パタンは電子線を走査することにより容易に操作できる.電子線走査により形成される仮想電極とそれにより生じる局所電界および局所電流により電気化学的,機械的な操作が可能であるので,DNAなどのバイオ分子の操作・パターニングについての可能性を検討した.その結果,当初目標であった,1)電気化学現象の理解,2)生細胞のひずみ計測,3)生細胞のエレクトロポレーションが可能であることを実証したことに加えて,つぎの4)ナノポアによる溶質の回収などが可能であることを示すことがでた.これは,電子線の直接作用により薄いSiN膜へナノポアをその場で形成することと,仮想電極の静電的作用を組み合わせることを原理としている.