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加齢および廃用性骨萎縮における骨代謝の神経性調節の解明

骨組織内に神経支配があり骨形成や骨吸収が調節され、また除神経により骨量や海綿骨骨梁構造の変化および骨格筋の萎縮がみられる。若齢期及び高齢期の神経阻害による海綿骨および皮質骨の3次元構造、骨の力学的特性、組織細胞への影響を検証した。その結果、除神経により骨量、骨強度、骨芽細胞の骨形成機能の低下、骨細胞数の減少が示された。高齢期の交感神経亢進モデルラットへの阻害剤の投与により、骨量、骨梁構造、骨芽細胞の骨形成機能、骨細胞数が改善した。これらは、高齢期の骨代謝における神経系の促進的もしくは抑制的働きを示唆する。平成25年度では、骨組織内の神経分布を検討するために若齢期のラットを対象として、骨内神経線維を免疫組織化学にて同定し、採取骨の形態計測を行う予定であった。脛骨及び大腿骨を採取して、骨内部の骨梁構造を3次元マイクロCTを用いて撮影を行い、高分解能で内部構造を可視化するとともに定量化した。3次元骨梁微細構造解析により骨梁幅、骨梁間距離、骨梁連結密度、皮質骨幅などの測定が可能であった。また骨の強度測定として破断試験機を用いて3点曲げ試験による骨破断強度を計測した。若齢期の海綿骨骨梁構造は極めて密な構造を呈しており、特に骨梁連結密度などネットワーク構造が優れていることが明らかになった。これら構造及び機能的測定に関して得られた若齢期ラットの計測値は対象群として今後の加齢や不動の影響について比較検討することができる。また、骨内神経のイメージングとして採取した骨から顕微鏡観察用の試料を作成し、骨膜、皮質骨、骨髄の各エリアを含んだサンプルブロックを作成して、連続切片を準備し、GAP43及びNF200の各種神経マーカーで神経線維を免疫染色した。蛍光顕微鏡で各部位の神経走行の蛍光観察が可能であったことから、骨内の神経支配が存在することが明らかとなった。また神経線維の分布は、骨髄領域よりも皮質骨領域において密であることも理解された。骨内の神経支配の様相を解明することは、骨芽細胞や破骨細胞、骨細胞との構造的関係や骨形成や吸収の骨代謝との関連性を検討し、神経性調節の存在を解明するうえで重要な基盤となった平成26年度においては、加齢や不動による骨内支配神経の分布変化を検討することを目的とした。そのため、実験動物には高齢期ラット及び下肢不動モデルラットを作成して実験に用いた。高齢期ラットは1.5年齢から2年齢以上のラットを用い加齢性骨減少のモデルとし、また坐骨神経を除神経手術して不動モデルを作成し、不動による骨萎縮のモデルとした。昨年度の若齢ラットを対象としたケースと同様に、採取した脛骨及び大腿骨は3次元マイクロCT撮影を行い、骨量および構造解析のデータを得て、内部の微細構造可視化と定量化を行った。不動および加齢による海綿骨骨梁構造は骨梁幅、骨梁数、骨梁連結密度が有意に低下しており、骨梁間距離が有意に増大していた。骨量のネットワーク構造が疎になっていることが示唆された。一方、皮質骨構造においては、不動初期では皮質骨面積、外径等の構造パラメータに有意な差はなく、構造以外の因子が骨強度低下に影響したものと推察された。また、免疫染色や蛍光顕微鏡観察、神経線維イメージングと定量化を実施し、加齢や不動による感覚線維等の神経分布密度の変化について検討した。骨内神経のイメージングとして採取した脛骨組織から顕微鏡観察用の試料を作成し、骨髄を含む脛骨近位端骨梁エリアを対象にNF200、CGRP、TRPV1の各種神経マーカー抗体で神経線維を免疫染色した。これらは皮質骨領域だけでなく骨髄・骨梁領域においても神経走行が確認され、感覚神経の分布が認められた。除神経による不動の場合、対側と比較して感覚神経走行密度が有意に低下しており、感覚神経の分布変化と海綿骨量の変化に関連性があることが示唆された。平成27年度においては、薬理的神経阻害による骨形成・骨吸収への影響並びに高齢期の運動刺激の骨代謝への影響を検討した。心拍数変動解析によって交感神経活動亢進が確認された高血圧自然発症ラットに対してβ受容体遮断薬を投与して、脛骨骨組織を観察した。骨量及び骨構造は3次元マイクロCT撮影により骨梁の微細構造解析を行い定量化した。骨梁及び骨梁微細構造パラメータは、高血圧ラットで正常ラットよりも28-46%低値を示したが、β受容体遮断薬の投与により正常ラットと有意な差がないレベルに至った。量的構造的脆弱性がβ受容体遮断薬により改善されることが示唆された。骨組織の顕微鏡観察により、新たな骨形成を示す類骨形成が高血圧ラットでは有意に低いレベルにあり、骨芽細胞の骨形成機能低下が示唆されたが、β受容体遮断薬の投与により正常ラットと有意差がないレベルに低下軽減が認められ、交感神経の骨形成機能へのネガティブな影響が示唆された。骨萎縮もしくは脆弱性の改善のための処方として交感神経を標的とした各種処方(薬剤、電気刺激、運動刺激等)の考案に意義を有する可能性がある。次いで、高齢期の運動実施が骨量及び骨梁構造に及ぼす影響を調べるために2年齢以上の高齢ラットの自発走運動を12週間実施した。骨量、骨量幅、骨梁連結密度等の構造的

パラメータは、非運動群よりも運動群で有意に高く、骨芽細胞による骨基質形成機能も有意に高かった。遺伝子発現レベルでは、骨形成関連遺伝子(BMP-2,-4, TGF-β2, Col-1, Osteocalcin)が非運動群よりも約2-2.5倍up-regulateした。同様に若齢期では遺伝子発現が約2.5-3.5倍up-regulateしており、高齢期では運動効果の現れ方が若齢期よりも低いことが示唆された。高齢期および生活習慣病関連モデル動物を用いて、運動刺激や交感神経の機能的阻害による骨への影響を骨組織、細胞、遺伝子発現レベルで検証することができ目的を遂行できた。計測項目についても、計画したパラメータの収取ができ目的を達成できた。骨組織に対する力学的刺激は骨形成を促進するため、運動刺激の有無が骨量、骨強度の変化に関連するが、その効果は加齢により異なる傾向にある。平成28年度では、若齢期および高齢期ラット下肢骨を用いて、骨への力学的刺激と神経系の影響について検証した。若齢期および高齢期ラットを用いて神経遮断し、阻害剤投与群と非投与群を設けた。また力学的刺激を実施する群および非実施群を設けた。骨の構造解析については、3次元マイクロCT撮影を行い、立体構築した後3次元構造解析ソフトにて骨量、骨梁幅、骨梁数、骨梁間距離、骨梁連結密度を定量した。組織形態計測を行い、骨形成指標のひとつである類骨形成を顕微鏡にて観察した。また、骨の力学的特性の検査には骨破断強度試験を実施し、Maximum load、stiffness、elastic modulus等を計測し、関節トルク発揮レベルの確認も行った。その結果、若齢期では、力学的刺激効果は骨量および骨構造に関しては海綿骨領域では観察され、その効果は神経遮断阻害群で軽減した。一方皮質骨領域では力学的刺激効果がみられなかった。しかしながら骨の力学的特性に関しては効果が認められ、また、骨組織への力学的刺激により骨細胞から産生され石灰化に関連するdentin matrix protein (DMP)-1のimmunoreactivityは高いレベルにあり、量的よりも質的因子に影響する可能性が示唆された。高齢期においては、海綿骨骨量および骨構造に関しては、同様に力学的刺激効果は認められるがその程度は若齢期よりも小さく、さらに阻害効果も小さかった。高齢期ではメカノセンサー候補である骨細胞密度、神経分布密度が低下しており、また海綿骨と皮質骨の領域差も見られた。これらの結果から、骨への力学的刺激効果は神経系や骨細胞密度の影響を受けるが、加齢や骨組織の領域により異なることが示唆された。骨組織内に神経支配があり骨形成や骨吸収が調節され、また除神経により骨量や海綿骨骨梁構造の変化および骨格筋の萎縮がみられる。若齢期及び高齢期の神経阻害による海綿骨および皮質骨の3次元構造、骨の力学的特性、組織細胞への影響を検証した。その結果、除神経により骨量、骨強度、骨芽細胞の骨形成機能の低下、骨細胞数の減少が示された。高齢期の交感神経亢進モデルラットへの阻害剤の投与により、骨量、骨梁構造、骨芽細胞の骨形成機能、骨細胞数が改善した。これらは、高齢期の骨代謝における神経系の促進的もしくは抑制的働きを示唆する。研究目的(H26年度)に挙げた、高齢期および不動モデルラット下肢骨の3次元糊料構造解析、骨強度計測、骨組織採取、免疫組織化学による骨内神経線維の蛍光観察に関する実験は成功し、データの一部は国内外の学会で発表でき、当初の目的を達成することができた。
中間子水素原子を用いた水素の非破壊状態分析法の開発

物質中の水素原子に負のパイ中間子が捕獲されるとパイ中間子水素原子が生成され,それは70MeVの2本の特徴的なガンマ線で高感度で観測できる。これを利用すると,試料中の水素の空間分布や状態分析が,かさ高い試料に対しても非破壊で可能となる。本研究では,このアイデアの方法論の検討と実用への基礎研究を行う。そのために具体的には次のような課題を設定していた。(1)2γ線による空間分布測定法の検討,(2)テスト実験による方法論の検証,(3)捕獲モデルの確立。この内,これまでに(3)について主に実験的研究を行い,(1)と(2)は現在進めているところである。水素を分析するという立場から中間子原子・分子現象を見ると,物質中でのパイ中間子水素原子の挙動に関する定量的理解が必須である。これに関して,当申請者のグループは,これまで多くの成果を上げているが,以下に示すように,さらに詳細かつ新しい知見が得られ,捕獲機構の総合的モデルの構築を理解を進めている。1.水素原子によるパイオニックX線の変化:分子中の水素にパイ中間子が捕獲された時,中間子水素原子として化学結合から遊離するか,結合している原子にパイ中間子を転移(Internal transfar)させるかの過程が起こる。後者の情報は水素原子の状態に関する重要なものであるが,観測は困難である。本研究では,唯一変化を与えるパイオニックX線の強度変化を精密に測定し,カスケード計算等によりその機構の定量的理解をはかった。2.転移過程の動的挙動の解明:遊離したパイ中間子水素原子は衝突の時に他の原子に中間子を転移(External transfer)させるが,その過程はこれまで現象論的にしか取り扱われていなかった。本研究で初めて気相での精密測定を実現し,転移速度の圧力依存性を示すデータが得られ,動的側面の理解が進みつつある。
二次焼結を応用した焼結金属による陶材焼付前装冠の強度に関する研究

二次焼結を応用した市販金属の,従来型焼結金属に対する,金属自体の強度および陶材との焼付強度は,平成13年度(以下昨年度)の計画の試験結果から,同等もしくはそれ以上であることがわかった.その結果をふまえ,平成14年度(以下本年度)の計画は,金属自体の強度ならびに,陶材との焼付強度の更なる向上をめざして,二次焼結を応用した市販焼結金属の,焼結の技法の改良にあった.具体的には,二次焼結における,(1)添加金属の改良,および,(2)焼結スケジュールの検討,であった.(1)は強度向上に有効と思われる添加金属を数種類選択し,単独で用いた場合,あるいは組み合わせて用いた場合それぞれについて検討し,(2)は焼結時の温度の増加や昇温速度の増減について検討した.検討項目に関しては,強度(引張強度)についてのみ行い,焼付強度に関しては,本年度中に計画を完全には遂行できなかった.実験方法に関しては,昨年度と同様の方法すなわち,金属の板状試料を製作し,引張試験を行った.本年度の実験結果から,(1)(2)に関して,従来型のスケジュールに比し,いずれの場合においても同等の値を示すにとどまり,高い値を示す傾向のものは発見できなかった.つまりは現時点では,残念ながら有効な添加元素あるいは,焼結スケジュールの発見には至らなかったと言わざるを得ない.しかし,焼き付け強度に関して研究項目がすべて終了しているわけではないので,あるいは(1)(2)は焼付強度に関して有効な組み合わせが発見できるかもしれない.今後引き続き研究を続けていきたいと考えている.平成13年度の計画は,1.二次焼結を用いた市販焼結金属の強度の測定,および2.市販焼結金属と陶材の焼付強度の測定,であった.1.に関しては,ダンベル型板状試料を製作し,島津社製オートグラフIS500にて引張試験を行った.その結果,二次焼結応用の市販金属の引張強度は従来からの焼結金属,すなわちヘラテッククラウン,やデグジントと比べて,ヘラテッククラウンに対しては高い値を示す傾向にあったが,デグジントに対してはほぼ変わらない値を示した.また同時に金属の延び率の測定も行った.二次焼結応用の市販金属の延び率は,ヘラテッククラウンとほぼ同等の値を示し,デグジントに対しては約4倍も有意に高い値を示した.これらのことから,二次焼結応用市販金属の陶材焼付前装冠の強度が,従来からの焼結金属に対して高い値を示す傾向にあるのは,金属の強度および延びの向上が少なからず影響しているものと思われた.今後は,さらなる強度および延びの向上を目指し,金属添加の優位性を検討する予定である.2.に関してだが,焼結金属は弾性が低く脆いため,試験に供する試料作製が非常に難しい.現在はISO9693に準じて試験を行っている.従来型のデグジントに対しては測定が終了しているが,二次焼結応用の市販金属については近々結果を出す予定である.また走査型電子顕微鏡による観察については,組織の緻密度の点で,二次焼結応用の市販金属の従来型に対する優位性を確認している.二次焼結を応用した市販金属の,従来型焼結金属に対する,金属自体の強度および陶材との焼付強度は,平成13年度(以下昨年度)の計画の試験結果から,同等もしくはそれ以上であることがわかった.その結果をふまえ,平成14年度(以下本年度)の計画は,金属自体の強度ならびに,陶材との焼付強度の更なる向上をめざして,二次焼結を応用した市販焼結金属の,焼結の技法の改良にあった.具体的には,二次焼結における,(1)添加金属の改良,および,(2)焼結スケジュールの検討,であった.(1)は強度向上に有効と思われる添加金属を数種類選択し,単独で用いた場合,あるいは組み合わせて用いた場合それぞれについて検討し,(2)は焼結時の温度の増加や昇温速度の増減について検討した.検討項目に関しては,強度(引張強度)についてのみ行い,焼付強度に関しては,本年度中に計画を完全には遂行できなかった.実験方法に関しては,昨年度と同様の方法すなわち,金属の板状試料を製作し,引張試験を行った.本年度の実験結果から,(1)(2)に関して,従来型のスケジュールに比し,いずれの場合においても同等の値を示すにとどまり,高い値を示す傾向のものは発見できなかった.つまりは現時点では,残念ながら有効な添加元素あるいは,焼結スケジュールの発見には至らなかったと言わざるを得ない.しかし,焼き付け強度に関して研究項目がすべて終了しているわけではないので,あるいは(1)(2)は焼付強度に関して有効な組み合わせが発見できるかもしれない.今後引き続き研究を続けていきたいと考えている.
子育て支援施設整備事業手法に関する計画論的研究

前年度の調査では、年間の講習会を対象に、(1)年間講習会の概要把握、(2)スタッフ及び講師に対するヒアリング調査、(3)講習会時の施設の使われ方調査、(4)地域施設及び農地の使われ方調査、(5)利用者に対するヒアリング調査を実施した。本年度では、前年度に得られた調査資料を基に、追加調査として5施設の代表者に対し、講習会実施場所の選定や実施内容を決定する際の重視項目等のヒアリングを行った。講習会の実施内容については、各施設とも年度初めに検討がなされ、「おもちつき」や「クリスマス」等の季節行事を組み込んでいた。また「ひらひら」においては、「インターナショナルランチパーティー」のように、他の施設では実施していないような内容のものを組み込むよう配慮されていた。そして「小郡ぽっぽ」では、利用者に対してアンケートをとり、希望を把握した上で講習会の内容の検討を行っていた。講習会時の場所は、交流センター併設型の「しゅっぽっぽ」と旧保育所活用型の「小郡ぽっぽ」では、拠点での実施が主であった。また民家活用型の3施設では、運動や託児を必要とする場合に地域施設を活用するという意見が主であったが、「ひらひら」では施設を利用者に知ってもらうためにできるだけ施設で実施していた。協力者について、「しゅっぽっぽ」では実施組織スタッフが41名と多く、施設設立当初から組織外に協力組織を有するため、外部の協力なしで講習会を実施することが主であった。一方「キラ◇きら」では、運営組織に多数の団体・教育者を有しているが講習会の運営に関わることはほとんどなく、他のひろばスタッフからの情報やスタッフの人脈により、外部の個人や団体に協力を依頼するのが主であった。このように、講習会の運営体制には、運営組織及び実施組織をどのように形成したのかが大きく関係していると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、山口市の地域人材や地域施設等を活用した「地域型」子育て支援施設に着目し、実施している講座・イベントについて調査を行うことによって、地域組織による民家を活用した子育て支援施設の地域との連携・協力体制とその効果を明らかにすることを目的としている。本年度は「地域型」5施設の講座・イベントを対象に、(1)年間イベントの概要把握、(2)講座・イベント時の拠点施設・地域施設・農地の使われ方調査、(3)スタッフ・講師・利用者に対するアンケート調査、(4)施設運営者に対し講座・イベントの運用形態に関するヒアリング調査を実施した。これらの調査により、「地域型」が実施する講座・イベントの内容には、各施設の組織構成や運営方針が大きく関係しており、この組織構成の違いが、イベントの規模や講師の属性に影響を与えていることがわかった。講座・イベント時に利用される場所については、主に拠点施設・地域交流センター・施設や代表者が所有する農地が利用され、実施内容や託児の有無によって施設を使い分けていた。また、スタッフ・講師・利用者対するアンケート調査において、1スタッフ:講座・イベント時のスタッフの役割分担、拠点以外で実施する場合の理由、運営にかかった費用等、2講師:居住地、職業、施設に関わるようになったきっかけ等、3親子の年齢、居住地、日常の施設利用の有無、講座・イベントを知ったきっかけ、参加目的、内容等への満足度等の把握を行い、各施設がどのようなつながりで講師を依頼しているのか、また利用者は通常のひろばを利用している親子が8割以上を占めることなどがわかった。

H25年度は、「地域型」5施設のうち3施設の調査を実施予定だったが、5施設とも調査を行うことができ、調査項目も予定通り実施できたため。講座・イベント時に施設や農地の使われ方調査を実施したが、データのまとめや分析に不十分な点があるため、運営体制や場所の使われ方について丁寧に分析を行う。また、組織構成が講座・イベントの内容に及ぼす影響についても、スタッフへの追加ヒアリング調査を行い、より明確にする予定である。
ネブライザーの微生物汚染の解析と防御

ネブライザーの微生物汚染に起因する院内感染の防止を目的として、病院で使用中のネブライザーの微生物汚染状況および使用状況を調査・分析すると共に、ネブライザーの代表的な機種であるジェット式および超音波式について、各種の汚染実験を行い、次のような知見が得られた。1.ネブライザー内の吸入液の90%から10^110^6CFU/mlの微生物が検出され、汚染菌種としてはブドウ糖非発酵グラム陰性桿菌が主であった。2.ネブライザー使用状況の統計的分析より、汚染防止対策として、消毒液を用いたネブライザー部品の洗浄と、吸入液の冷蔵保存が効果的かつ実際的である。3.ネブライザー部品については、エアロゾル発生箇所である薬液槽の消毒が特に重要と考えられる。それに対して、蛇管およびエアフィルターからの汚染菌の飛散は認められないことから、それらが直接の感染源となる可能性は低いと考えられる。4.ネブライザー部品の消毒は、0.1%テゴー51、消毒用エタノール、0.1%次亜塩素酸ナトリウム等の汎用消毒剤の常温15分間処理により十分な殺菌効果が得られる。また、乾燥処理も有効な殺菌対策である。5.ジェット式ネブライザーは超音波式に比べて、一般に発生するエアロゾルの粒径が大きいため、エアロゾル中およびネブライザー部品の汚染菌数が共に高くなるので、注意深い取り扱いを要する。6.超音波式ネブライザーの薬液カップは、超音波の作用により微細な損傷を受けやすく、作用槽から汚染菌が侵入する場合があるので、定期的な検査が必要である。ネブライザーの微生物汚染に起因する院内感染の防止を目的として、各種の細菌汚染実験を行い、対策としてどのような点にポイントを置くのが効果的かを検討した。ネブライザーの主流であるジェット式および超音波式について、代表的な汚染指標菌であるP. f1uorescens、B. cepacia、S. marcescens、L. pneumophilaを用いて実験を行い、次のような結果が得られた。1.汚染ネブライザーを作動させたところ、ジェット式は超音波式に比べて、エアロゾル中およびネブライザー部品の汚染菌数が共に著しく高い値を示し、その要因として、発生するエアロゾルの粒径の相違が強く示唆された。2.細菌汚染を受けた蛇管や鼻管を使用しても、そこからの汚染菌の飛散は認められなかった。また、蛇管洗浄後の残存水中の汚染菌の増殖は認められないか、あるいは非常に緩慢で、それらの菌は蛇管の乾燥により容易に死滅させることができた。3.エアフィルターからの汚染菌の飛散は認められなかった。4.ネブライザー部品の消毒は、0.1%テゴー51、消毒用エタノール、0.1%次亜塩素酸ナトリウム等の通常の消毒剤の常温15分間処理により、十分な殺菌効果が得られた。以上の結果より、ネブライザーの汚染対策としては、エアロゾル発生箇所である薬液槽の消毒と、薬液自体の管理が重要であり、蛇管やエアフィルターが直接の感染源になる可能性は低いと考えられる。2.ネブライザー使用状況の統計的分析より、汚染防止対策として吸入液の冷蔵保存と、消毒液を用いたネブライザー部品の洗浄が効果的かつ実際的である。

4.ネブライザー部品の消毒は、0.1%テゴー51、消毒用エタノール、0.1%次亜塩素酸ナトリウム等の汎用消毒剤の常温15分間処理により十分な殺菌効果が得られる。また、乾燥処理も有効な殺菌対策である。5.ジェット式ネブライザーは超音波式に比べて、一般に発生するエアロゾルの粒径が大きいため、エアロゾル中およびネブライザー部品の汚染菌数が共に高くなるので、注意深い取り扱いを要する。6.超音波式ネブライザーの薬液カップは、超音波の作用により微細な損傷を受けやすく、作用槽から汚染菌が侵入する恐れがあるので、定期的な検査が必要である。
微粒子の光トラップ・回転操作のための高次ラゲールガウスビームの生成

微粒子の光トラップ・回転操作への応用を念頭に、高次の位相特異点を持つラゲールガウス(LG)ビームを効率よく生成することを目指し、以下の研究を行った。1.(LGビーム生成の数値シミュレーションによる検討)高次LGビーム発生上の問題点を解決するため、数値シミュレーションを用いて原因分析を行った。ホログラムの照射条件を変えることによって部分的な改善が得られることが分かった。位相特異点の分裂については、非点収差が原因となり得ることを突き止めたが、原因を完全に特定するには至らなかった。2.(ヘリウムネオンレーザーによるホログラムの照射条件の検討)数値シミュレーションと平行してビーム生成実験を行い、照射条件の検討を行った。シミュレーションとの間には良好な一致が得られた。3.(複数の波長での生成)ヘリウムネオンレーザーについて得られた知見をもとに、他の波長についても諸条件の検討を行った。特に、ダイオード励起固体レーザーの基本波のm次のLGビームと第2高調波の2m次のLGビームの両方を効率良く発生させるホログラムの作成に成功した。この2つのビームは同軸で発生するため、発展的な応用が期待できる。4.(微粒子のトラップ・回転操作における次数と波長の影響の検討)安定なトラップを得るためには、高次の位相特異点の分裂の解消が必要との結果を得た。平均強度あたりのトルクの上昇は高次化もしくは長波長化で達成できるが、長波長化には限界があるため、引き続き高次LGビームの改良を行うことが重要である。微粒子の光トラップ・回転操作への応用を念頭に、2次以上の高次の位相特異点を持つラゲールガウス(LG)ビームを効率よく生成することを目指し、以下の研究を行った。1.(LGビーム生成用ホログラムの設計)次数によらない一般的なアルゴリズムにより、高次のLGビーム発生用のホログラムの設計を行った。回折効率を高くするために、ブレーズ状位相ホログラムを採用し、4段の階段構造でブレーズを近似した。ホログラム中心部分については特別な処理を行わず、電子線露光装置の露光位置指定精度より小さい構造を無視する方法を採用した。2.(ホログラムの試作)電子線露光装置を用いて、位相ホログラム試作を行った。ガラス基板状に電子線露光用レジストをスピンコートし、設計したパターンを電子線で描画した後に現像し、透過型の位相ホログラムを得た。さらに表面に金属を蒸着することで、反射型ホログラムも作成した。次数は1、2、3、4、5、6、8、10次のホログラムを作成した。3.(生成されたビームの評価)作成されたホログラムを使ってLGビームを生成し、回折効率を測定した。最大値は、透過型ホログラムで56.8%、反射型で64.4%である。CCDカメラシステムを用いて強度分布を記録するとともに、平面波との干渉パターンから波面の形状を明らかにした。高次のビームは一般に異方性が強く、位相特異点の分裂が見られた。また、中心の光強度の低い部分に、環状の構造とそれに伴う位相の跳びが観察される場合があり、これはホログラムの縁に当たった光による回折であることを明らかにした。実験は主としてヘリウムネオンレーザー(赤色光)で行ったが、緑色及び赤外光でも基礎的な実験を行った。
高密度ポジトロニウム生成のための陽電子ビーム高輝度化法の開発

電子と陽電子の束縛系であるポジトロニウム(Ps)のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)は、反物質に働く重力の精密測定や消滅ガンマ線レーザー発生に道を拓く興味深い系であるが、未だに実現されていない。本研究の目的は、Ps-BEC実現で最大の障害となっている超高密度Psの生成技術を開発することである。研究中のスキームでは、超高輝度陽電子バンチをPs生成ターゲットに打ち込むことで超高密度Ps生成を目指しており、本年度は、以下の進展があった。産業技術総合研究所(産総研)の陽電子利用施設に、陽電子バンチビーム発生実験のための陽電子ビームポートを増設し、その下流側に陽電子蓄積装置を設置した。陽電子ビームポートの陽電子ビーム輸送に成功し、陽電子蓄積装置に陽電子が蓄積され始めている。また、陽電子ビーム発生部を改良したことで、ビーム発生強度の増強に成功した。高エネルギー加速器研究機構(高エネ研)の陽電子利用施設を用いて、Psとレーザーとの相互作用を確認する実験を行った。エネルギー5 keVのパルス陽電子ビームを磁気レンズで集束してPs生成ターゲットに打ち込み、その際、レーザーを同期して照射したことで、Psとレーザーの相互作用の基礎データ取得に成功した。陽電子バンチをPs生成ターゲットに打ち込んだ際の陽電子減速・拡散シミュレーター(モンテカルロ計算コード)を開発した。本シミュレーターは、ターゲット中における陽電子衝突のみならず、クーロン斥力における空間電荷効果を取り入れることが可能であるため、陽電子バンチ発生装置とPs生成ターゲットの開発の効率化が期待できる。陽電子の輝度増強に必要な実験デバイスである陽電子ビームポートおよび陽電子蓄積装置を開発し、それらを用いて基礎実験を開始した。既に、陽電子蓄積装置内に陽電子が蓄積され始めており、実験条件の最適化を進めている。高エネ研の陽電子利用施設を用いて、Psとレーザーとの相互作用を確認するための実験を行い、基礎データを得ることに成功した。陽電子ビームの磁気集束レンズを試作し、その性能の実験的評価を行ったことで、高性能集束レンズ開発の知見を得ることができた。Ps生成・閉じ込めターゲットとして、微細穴加工した新規機能性シリカガラス材料、ゾルーゲル法により成膜した多孔質シリカ薄膜を試作し、これらのPs生成特性(Psの真空中へのエスケープを防ぐキャッピング効果等)について、産総研の陽電子ビームを用いて評価した。高密度Ps生成法として、輝度増強後の陽電子バンチビームをPs生成ターゲットに打ち込むスキームを検討しているが、ターゲットのチャージアップ問題等の定量的解析ができていない。定量的解析を進めるため、陽電子バンチをターゲットに打ち込んだ際の陽電子減速・拡散を模擬する動力学計算コードを開発した。陽電子の高密度バンチビームを発生するために必要な実験デバイス(蓄積装置からの引き出し用ビームライン、バンチャー、輝度増強装置)の開発を進める。得られた高密度陽電子バンチビームとレーザーとの同期照射実験を開始し、高密度Psとレーザーとの相互作用の解明を進める。輝度増強装置に用いるレンズの設計では、収差効果の低減に取り組む。高エネ研の陽電子利用施設を用いて、Psとレーザーとの相互作用を確認するための実験を行い、レーザー冷却法や温度測定法の要素技術の開発を進める。特に、レーザーの照射パワー依存性、ターゲットの種類の依存性を調べ、Psレーザー冷却技術、温度測定技術の高度化の指針を得る。陽電子バンチ発生装置とPs生成ターゲットの設計指針を得るため、昨年度に開発したシミュレーターを用いて、Psターゲットに打ち込んだ陽電子バンチの減速と拡散の様子を、様々な初期条件の下(陽電子ターゲット材料種依存性や陽電子バンチ密度依存性、他)で計算する。これらのシミュレーションを通して、陽電子の超高密度化に伴う新たな物理現象を解明する。また、シミュレーターにおいてバンチを構成する陽電子数を最大条件にまで増大できるよう、計算コードの短縮化・並列化を実施する。具体的には、(a)超高輝度陽電子バンチを形成し、(b)Ps生成ターゲット部に入射し、超高密度Ps生成を目指す。本年度は、(a)(b)それぞれの要素技術開発で以下の進展があった。(a)陽電子蓄積装置から得る陽電子バンチビームの高輝度化・高密度化法を検討した。蓄積装置から、陽電子1E8個から成るバンチビームを時間幅50nsで引き出すことを想定し、ビーム径方程式による軌道数値計算を行った結果、磁気レンズと再減速材から成る輝度増強装置2段と対物レンズ用超伝導ソレノイドコイル1段とを組み合わせることで、目標密度の陽電子バンチを形成できることが分った。(b)超高密度Ps生成に適したPs生成・閉じ込めターゲットとして、微細加工を行った機能性シリカガラス・石英基板上に生成した多孔質シリカ薄膜の2材料を並行して開発した。前者では新規材料である可塑性SiO2/PVA重合体にシリコンモールドをプレスし、ナノインプリントによって微細穴加工した材料を作成した。適切な表面研磨法を確立する必要があった。一方後者は伝統的なゾルーゲル法によって多孔質シリカを石英基板上に成膜した。

両者ともにKEKのSPF(低速陽電子施設)においてビームテストを行った。一部データは現在も解析中であるが、高効率Ps生成・閉じ込めターゲットについて知見が蓄積された。電磁場解析や陽電子ビーム軌道計算による定量的検討を重ね、高密度ポジトロニウム生成スキームの概要を決定した。陽電子バンチビームの輝度増強装置は、空間電荷効果が問題にならない条件で開発できることを、軌道計算により示すことができた。輝度増強装置の具体的な仕様が求まったことで、設計指針を明確にすることができた。陽電子バンチビームを輝度増強装置を通してマイクロビーム化してPs生成材料に照射した際の試料チャージアップ効果については、次年度でモンテカルロ法計算を用いて評価する。超高密度Ps生成に適したPs生成・閉じ込めターゲットとして、1微細穴加工した新規機能性シリカガラス材料、2ゾルーゲル法により石英基板上に成膜した多孔質シリカ薄膜、に着目し計画通りに試作した。1の開発では表面研磨が結果に大きく影響することが新たに判明したが、研磨法を確立することで試作品を完成させられた。試作した試料のPs生成効率の材料温度及び陽電子ビーム照射エネルギー依存性について、東大の陽電子寿命測定装置、産総研とKEKの低速陽電子施設を用いて測定を行い、超高密度Ps生成・閉じ込め材料の知見が蓄積された。低速陽電子施設における測定において、表面放出Psの効果が大きく、より詳細な知見を得るには表面放出Psの放出率やエネルギー分布を測定しなければならないという課題が新たに見つかったが、次年度で研究する。電子と陽電子の束縛系であるポジトロニウム(Ps)のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)は、反物質に働く重力の精密測定や消滅ガンマ線レーザー発生に道を拓く興味深い系であるが、未だに実現されていない。本研究の目的は、Ps-BEC実現で最大の障害となっている超高密度Psの生成技術を開発することである。研究中のスキームでは、超高輝度陽電子バンチをPs生成ターゲットに打ち込むことで超高密度Ps生成を目指しており、本年度は、以下の進展があった。産業技術総合研究所(産総研)の陽電子利用施設に、陽電子バンチビーム発生実験のための陽電子ビームポートを増設し、その下流側に陽電子蓄積装置を設置した。陽電子ビームポートの陽電子ビーム輸送に成功し、陽電子蓄積装置に陽電子が蓄積され始めている。また、陽電子ビーム発生部を改良したことで、ビーム発生強度の増強に成功した。高エネルギー加速器研究機構(高エネ研)の陽電子利用施設を用いて、Psとレーザーとの相互作用を確認する実験を行った。エネルギー5 keVのパルス陽電子ビームを磁気レンズで集束してPs生成ターゲットに打ち込み、その際、レーザーを同期して照射したことで、Psとレーザーの相互作用の基礎データ取得に成功した。陽電子バンチをPs生成ターゲットに打ち込んだ際の陽電子減速・拡散シミュレーター(モンテカルロ計算コード)を開発した。本シミュレーターは、ターゲット中における陽電子衝突のみならず、クーロン斥力における空間電荷効果を取り入れることが可能であるため、陽電子バンチ発生装置とPs生成ターゲットの開発の効率化が期待できる。
高温空気燃焼に対する熱損失の影響

本研究では,高温空気燃焼に対する熱損失の影響を明らかにするために,高温空気燃焼の窒素酸化物排出特性および可燃限界の解明を行った.ノズル間隔の影響と熱損失を考慮した修正フレームレットモデルを用いることにより,窒素酸化物排出指数の生成速度を良くスケーリングすることができた.さらに,可燃限界に対する熱損失の影響について明らかにするために,可燃限界に対する壁面温度の影響について明らかにした.本研究では,高温空気燃焼に対する熱損失の影響を明らかにするために,高温空気燃焼の窒素酸化物排出特性および可燃限界の解明を行った.ノズル間隔の影響と熱損失を考慮した修正フレームレットモデルを用いることにより,窒素酸化物排出指数の生成速度を良くスケーリングすることができた.さらに,可燃限界に対する熱損失の影響について明らかにするために,可燃限界に対する壁面温度の影響について明らかにした.本年度は,高温空気燃焼の基本的な特性を把握するために,ステンレス製円筒型燃焼炉における高温空気燃焼場のNOx排出特性について検討を行った.燃料としてプロパンを用いた.また,酸化剤として,空気を窒素により希釈し,さらに電気炉で960°Cまで予熱した高温希釈空気を用いた.燃焼炉におけるNOx排出特性は,炉内循環渦により上流側に輸送された既燃ガスの巻き込みの影響を強く受けることが明らかにされている.そこで,酸化剤ノズルと燃料ノズルの間隔を大きくすることにより,既燃ガスの巻き込み量を増加させた.NOx測定結果より,既燃ガスの巻き込み量が増加するに従い,火炎が希釈されるためNOx排出量は低下することがわかった.これらの測定結果を基に,本研究ではNOx排出特性のスケーリング則の構築を行った.その結果,循環渦の影響を表現する炉レイノルズ数を用いることにより,NOx排出特性のスケーリングが可能であることがわかった.次に,急拡大流路内の反応性流れのラージエディーシミュレーションを行い,反応速度に対する反応生成物の巻き込みの影響について検討を行った.その結果,急拡大部の強い循環渦によって輸送された反応生成物が酸化剤流れに巻き込まれることにより酸化剤の濃度は低下し,反応速度は急激に低下することがわかった.次年度では,炉壁面温度を一定に制御した場合の結果と本年度の結果を比較することにより,壁面への熱損失が燃焼状態に与える影響について検討を行う.本年度は,高温空気燃焼の可燃限界に対する熱損失の影響について検討を行った.実験炉として,内径160mm,高さ800mmの円筒型小型燃焼炉を用いた,燃焼炉側壁にはヒーターが設置されており,ヒーターの加熱により火炎から側壁への熱損失を低下させることができる.この際,熱電対と温度調節器を用いた制御系により,側壁温度を所定の値に保つ.炉底部中央に設置された内径2mmの燃料ノズルからプロパンが,燃料ノズルと同軸の外径65mmのスリット型ノズルからは高温酸化剤が供給される.酸化剤は空気と窒素の混合気であり,酸化剤の最低酸素濃度は3%である.酸化剤予熱温度は最高870°Cである.燃焼炉出口で測定される既燃ガスのCO濃度が300ppmを超えた場合を不完全燃焼とし,可燃限界を決定した.本年度は,側壁温度を制御しない場合と, 700°C一定の場合における可燃限界について検討を行った.700°C一定の場合の熱損失量は,側壁温度を制御しない場合より10%程度低下する.酸化剤予熱温度770°Cで側壁温度の制御が無い場合,酸素濃度12%で不完全燃焼を起こす.高温空気燃焼の特徴であるフレームレス火炎は確認されない.これに対して,側壁温度を700°C一定とし熱損失を低下させた場合,酸素濃度4%まで火炎を維持できる.この際,酸素濃度8%でフレームレス火炎が確認できる.つまり,酸化剤予熱温度770°Cの場合,熱損失を10%小さくすることで,高温空気燃焼の限界酸素濃度は12%から4%まで低下する.以上の結果から,高温空気燃焼場において,熱損失の低下による低酸素濃度側への可燃限界の移動が明らかとなった.この可燃限界の移動は,消炎スカラー散逸率の温度依存性に起因すると考えられる.本年度は,高温空気燃焼の可燃限界のモデル化を行った.高温空気燃焼の燃焼形態を明らかにするために,炉内温度測定を行った.その結果,酸素濃度の低下とともに,火炎は浮き上がり,高温空気燃焼状態に達することが判った.また,高温空気燃焼状態において,燃料ノズル付近の温度が比較的低いことから,高温空気燃焼は浮き上がり火炎である可能性が高いことが判った.これらの結果から,高温空気燃焼を浮き上がり火炎と考え,浮き上がり火炎の吹き飛び限界の予測に用いられる予混合火炎モデルを用いて可燃限界の予測を行った.予混合火炎モデルでは,火炎基部の予混合火炎の燃焼速度と予混合気の流速を必要とする.この際,予混合気の流速は流れ関数を用いた解析解から,燃焼速度はCHEMKINを用いて予測した.燃焼速度の予測の際に,熱損失の影響を考慮に入れるため,炉内ガスの温度を熱損失を考慮した熱バランスモデルから求めた.さらに,希釈効果を考慮することで,熱損失の影響は燃焼速度に反映される.予混合モデルの解析結果から,定性的には可燃限界を再現できることが判った.ただし,定量的には予混合モデルの解析結果には,実験結果と差異が生じている.このことから,他の火炎維持機構の存在,着火による火炎維持機構などの存在が考えられる.
部分視の二種類のモードによる画像認知

ディスプレイ上に呈示した画像を窓を通して部分的に観察する時、移動する窓によって走査するWモードと、窓は固定しており背後の画像の方を動かして観察するPモードとでは、個々の瞬間に見える部分画像は同一であるにも関わらず画像の大きさや、画像から受ける印象(顔の表情など)が著しく相違する。本研究では、大きさの印象の相違に焦点を当てて調べた。1.長方形の見えの大きさを二つのモードで評価させるとPモードではWモードに比し、10-20パーセント小さく評価された。2.マウスによって幾何学図形を自由走査した後描画再生させると、Pモードで呈示した場合に限り縮小が見られた。3.ディジタイザにより、大小二つの円の輪郭を交互に辿らせた後に描画させた結果を比較すると、Pモード呈示ではWモード呈示に比し大円では著しく縮小した。4.被験者が能動的にポインタを操作するのではなく、長方形の前を窓が往復する(Wモード)、あるいは窓の中を長方形が往復する(Pモード)条件で受動的に観察してもPモードの場合にのみ辺の縮小が見られた。5.長方形の辺の長さが窓幅より小さい、すなわち辺の全体が同時に見える条件ではPモードでも縮小せず、縮小は辺が窓幅を超えた部分以上の結果より、画像のうち窓の中に収まる大きさの対象についえは見えの大きさは縮小しないので、これら部分画像の見えの大きさの総和は、画像全体の見えの大きさと一致しなくなる。Pモードでは、たとえば、顔全体に対する眼、口などの大きさが相対的に大きくなり、かつ、能動的走査に伴う画像の移動と伸縮が、Wモードとは異なった印象を与える。このように二つのモードでの画像から受ける印象の相違は、Pモードにおける縮小現象で一部説明可能である。窓を通して画像を部分的に見せる条件で、移動窓で走査するモードと窓を固定して画像の方を動かす固定窓モードとでは、個々の瞬間に見える部分画像は同一であるにも拘わらず異なった印象を与える。これは2種類の視野制限モードでの観察主体と視覚対象との関係が互いに異なるためと考えられる。この仮定の下に両モードでの画像認知の異同の解析を通じて視覚認知行動解明への新しい視点を得ることを目的とする。今年度は、画像の大きさ次元での相違を検討した。課題は、コンピュータディスプレイ上の直径80ドット(40mm)の窓を通して、縦112ドット(56mm)横160ドット(80mm)の長方形を観察させ、ディスプレイの別の場所に常時呈示されている長方形の縦横の辺の長さをマウスのボタン操作によって増減させることにより、部分呈示された長方形と主観的に同じ形、大きさ、になるように調整する。観察条件は移動窓と固定窓の2条件、長方形は充実図形と輪郭図形の2種類とした。9名の被験者での実験の結果、移動窓条件では充実図形での等価値は縦横118×116ドット、輪郭図形では120×167ドットであり、数パーセントの拡大傾向が見られた。一方、固定窓条件では、充実図形で105×135ドット、輪郭図形では107×141ドットとなり、縦辺は5-6パーセント、横辺は12-16パーセント縮小した。縦横各辺毎、被験者毎の2種類の観察条件の比較対36例中、固定窓条件での等価値が大きかったのは僅かに1例で、固定窓条件では長方形が移動窓条件に比し小さく評価されることが明らかとなった。長方形の縦横比に関しては移動窓条件ではほとんど変化しなかったが、固定窓条件では縦横の長さが互いに近づく傾向が見られた。次年度は、もっと複雑な図形、対象の見え方について検討する予定である。

視野を制限する窓を通して画像を観察する条件で、移動窓で走査するWモードと、窓を固定して画像の方を動かすPモードとでは、個々の瞬間に見える部分画像は同一であるにも関わらず、かなり異なった印象を与える。昨年度は長方形の大きさ、形について検討し、Pモードで過小視が生じることを報告したが、今年度は長方形の横辺の長さについて、窓の大きさの効果、能動的に窓(または画像)を移動させる条件と自動的に往復運動する窓を通して受動的に観察する条件との差異について更に詳しく検討した。結果の概要は次の通りである。(1)能動的走査条件のPモードでは窓幅の小さいほど辺長の見えは縮小した。(2)受動的観察条件でのPモードでは、窓の速度増大とともに顕著な縮小効果がみられたが窓の速度が非常に小さいときには逆に伸張がみられた。(3)能動的走査条件のWモードでは大きさの見えの変化は小さかったが、受動的観察条件のWモードでは全ての場合に辺長の見えは増大し、窓の移動速度が小さいほど増大は顕著であった。顔画像を窓を通して観察したとき,PモードとWモードとではかなり違った印象を受けるが、窓より小さい目、口等の部分画像の大きさはそのままで、顔全体の大きさを縮小させた顔画像を作成するとPモードに類似の印象を与える。しかし,PモードとWモードの相違は見えの大きさの歪みだけでなく、観察者の走査運動に伴う画像の動きなど他に重要ないくつかの要因が考えられるので、それらについて検討を続ける予定である。同じ画像を窓を通して部分的に観察する時、移動する窓によって走査するWモードと、窓は固定しており背後の画像の方を動かして観察するPモードとでは、個々の瞬間に見える部分画像は同一であるにも関わらず画像の大きさや、画像から受ける印象(顔の表情など)が著しく相違する。この違いをまず、計測しやすい大きさ次元について調べた。前年度はPモードでのみ縮小が見られることを確かめたが、今年度は画像の大きさと窓の大きさとの関係を重点に調べ、また実際に描画させる方法で見えの違いを調べた。(1)長方形の横辺を窓によって能動的に走査し、横辺の見えの長さを、画面右下の長方形の横辺を伸縮させて合わせると、Pモードでは横辺の長さが長いほど、また、窓幅の小さいほど縮小量は大きかった。Wモードでは縮小は見られなかった。(2)マウスによって幾何学図形を自由走査した後再生させると、Pモードで呈示した場合に限り縮小がみられた。(3)大小二つの円の輪郭を、交互に、タブレット上のペンの移動による小円窓で辿った後に描画させると、大円ではPモード呈示の場合にWモードに比し著しく縮小したが、小円では差がみられなかった。Pモードでは窓より小さい画像(部分)では縮小が起こらないのに対し、窓より大きな画像全体は縮小する。画像の部分と全体とで縮小率が異なるため、画像全体の大きさの印象が部分の総和より小さいため、窓の背後を画像が移動したとき画像の伸縮が見られる。殊に顔の場合には顔全体に対する眼、口などの大きさが相対的に大きくなることが、Wモードとは異なった印象を受ける一因と思われ、画像から受ける印象の相違は、Pモードにおける縮小現象で一部説明可能である。
航空機搭載のレーザー測距儀による広域森林葉面積測定法の開発

調査研究航空レーザー測距法によるカナダ、シベリアおよび御嶽山での調査結果を取りまとめ、このうちカナダでは点、線、面推定による葉面積を比較し、またトランセクト候補地の植生調査を行った。1.カナダで行ったプロット調査データ、レーザー測距、衛星画像をもとにした点、線、面推定による広域葉面積を比較し、レーザー測距による広域測定の優位性を明らかにした。2.これまで3年間に行った、カナダ、シベリアおよび御嶽山でのレーザー測距を取りまとめたところ、カナダとシベリアでは、レーザー測距による葉面積が環境傾度に沿い分布していることから、将来温暖化により植生の変動が起こる可能性を提示した。3.博士取得後もPDとしてレーザー測距による広域葉面積測定の研究を続ける予定で、その準備としてカナダ、ユーコン準州ドーソンシティからノースウェスト準州イヌビックにわたるレーザー測距トランセクト候補地600kmの区間を下見し、地上実測調査の際必要となる植生マッピングを行った。研究発表上記1,2の研究成果を以下のとおり、論文として3編投稿したことに加え、今までの研究を博士論文として取りまとめたほか、内外のシンポジウムにおいて口頭で1件、ポスターで2件発表した。・論文3編(11.研究発表に記載)・博士論文:航空レーザー測距法による亜寒帯森林葉面積の広域測定.愛媛大学大学院連合農学研究科.2003年2月・口頭発表・ポスター発表調査研究航空レーザー測距法によるカナダ、シベリアおよび御嶽山での調査結果を取りまとめ、このうちカナダでは点、線、面推定による葉面積を比較し、またトランセクト候補地の植生調査を行った。・論文3編(11.研究発表に記載)・博士論文:航空レーザー測距法による亜寒帯森林葉面積の広域測定.愛媛大学大学院連合農学研究科.2003年2月・口頭発表・ポスター発表
スーパーアパタイトナノ粒子法を用いたmiRNAによる胃癌腹膜播種治療法の開発

胃癌治療において腹膜播種の制御は予後改善のために不可避な課題である。しかし、腹膜播種治療における、実用的なDrug Delivery Systemは未だ確立されていない。この課題に対して本研究では炭酸アパタイト(super carbonate apatite: sCA)を用いた腹膜播種治療の応用を検討し、平成30年度は以下の研究を行った(科研費申請時の通し番号で記載)。1-1、胃癌細胞株としてMKN45を選択、共同研究者である大阪大学、医学系研究科保健学専攻、山本浩文教授が購入され、提供を受けた。1-2、山本教授にsCA作成の指南を受け、当科で作成を可能とした。3-1、5-1、vitroにて胃癌細胞(MKN45)に対して、まずsCAを用いず抗癌剤(DTXおよびCDDP)の効果をCell Proliferation Assayを行い確認した後、sCA有無による化学療法の有効性をCell Proliferation Assayにて評価していたが、vitroでは有効性が示せなかった。3-2、vitroにてsurvivin siRNAのトランスフェクションおよび抗腫瘍作用を確認。まずMKN45におけるsurvivin遺伝子の発現をWestern Blottingにて確認した。続いてリポフェクタミンによるsuvivin siRNAのトランスフェクションを行い、わずかにトランスフェクションされる様子を確認した。続いてスーパーカーボネートアパタイトによるトランスフェクションを行い、今後その有用性を検討する。さらに今後vivoでのsCAの有効性を検討していく。vitroにて胃癌細胞(MKN45)に対して、まずスーパーカーボネートアパタイトを用いずCell Proliferation Assayを行った。その後スーパーカーボネートアパタイト有無による化学療法の有効性をWST1にて評価していたが、vitroでは有効性が示せなかった.その検証に時間を要した。これまでの研究結果をもとに、sCA用いた研究を進めていく。平成31年度は以下の研究を計画(科研費申請時の通し番号で記載)。3-1、sCAを用いたsurvivin siRNAのトランスフェクションによる抗腫瘍効果の確認をWestern blottingで確認。3-3、アポトーシスの評価を行う。1-1、5-3、マウスの腹膜播種モデルの作成およびモデルマウスに対してsCAによるsurvivin siRNAの導入を行い、化学療法(DTX)との併用療法を検討する。
新規なポリケタイド合成酵素を用いたコンビナトリアル生合成法、

本研究は、従来植物にしか存在しないとされていたIII型ポリケタイド合成酵素およびその遺伝子を用いて有用物質を発酵生産させようとするものである。微生物によるフラボノイド化合物の生産のために、酵母由来のクマリン酸/シナモン酸CoAリガーゼ(ScCCL)および甘草由来のカルコン合成酵素(CHS)の遺伝子を組合わせて「人工生合成遺伝子クラスター」を造成し、大腸菌に導入、発現させた。このうち、放線菌由来のScCCLは本研究の過程で発見、性状解明がなされたものであり、この酵素のユニークな基質特異性のためにこの人工経路が可能になった。人工遺伝子群の構成として、(1)上記3遺伝子をT7プロモーターおよびリボソーム結合配列の下流に直列に連結したもの、(2)3遺伝子を単独のT7プロモーターの支配下に置くと同時にそれぞれの遺伝子の上流部にリボソーム結合配列を置いたもの、(3)それぞれの遺伝子の上流部にプロモーターとリボソーム結合配列を置いたもの、の3通りをデザインした。この人工的遺伝子群のうち(3)の構造の遺伝子群を有する大腸菌は、ナリンジェニンおよびピノセンブリンをそれぞれ約1mg/L生産した。ナリンジェニンはチロシン、ピノセンブリンはフェニルアラニンから人工的生合成経路により生成されたと考えられる。以上、本研究はこれまで植物でしか生産されないと考えられてきたフラボノイド化合物を生合成工学(またはコンビナトリアル生合成法)を利用して世界で初めて発酵生産に成功したものである。この手法は、植物や動物由来の化合物を微生物を宿主として生産できることを示したことで、この方面の研究に大きなインパクトを与えるものと考えられる。
可動領域と衝突対応性を考慮した軽量肩義手システムのユーザビリティ改善

1.研究目的必要な可動領域と安全性を有し,容易な携帯と装着を可能とする軽量肩義手,すなわちユーザビリティが高い肩義手を開発することを目的とした.2.研究方法下記により目標となる肩義手を開発する.(1)義手本体には小型の空気圧ゴムアクチュエーターを採用し,軽量化と携帯性向上を図る.このアクチュエーターは空気とゴムによる粘弾性を合わせもち,義手の柔軟性,すなわち肩義手使用の安全性に寄与する.しかし,これは軸方向の収縮時のみ力を発生可能なため拮抗構造が必要となる.またこのアクチュエーターの短いストロークとその拮抗構造の拘束により可動領域は小さく限定される(2)上記のデメリットを克服するためのデバイスを提案し,試作アームに実装してその効果を確認する.この際デバイスはアーム全体の重量増加を引き起こすため,デバイスの小型軽量化を考慮する.さらに動力学方程式により,拮抗構造での所要アクチュエーターレイアウトを計算,実装し動作確認をする.3.研究成果日常生活動作領域を考慮して義手寸法を決め, 2本のアームを試作した.試作機1には可動領域と安全性(外部環境との衝突対応性)を向上できるゴム製柔軟フレーム部品とバネースライダ装置をデバイスとし実装した.動作実験・障害物衝突実験を行い,数種類の手先負荷を与えた際のアームの可動範囲,衝突時の衝撃吸収能力及び衝突後の挙動すなわちアームの粘弾性を調査した.その結果,デバイスを実装したアームは上記の性質を向上させることを確認した.さらに試作機2では上記のアクチュエーターレイアウトを実装した.さらに被験者にフィットするソケットを製作し,試作機2を被験者に装着して動作実験を行い250gの対象物を把持・移動できた.これにより製作したアーム及びデバイスの有用性を示した.1.研究目的必要な可動領域と安全性を有し,容易な携帯と装着を可能とする軽量肩義手,すなわちユーザビリティが高い肩義手を開発することを目的とした.2.研究方法下記により目標となる肩義手を開発する.(1)義手本体には小型の空気圧ゴムアクチュエーターを採用し,軽量化と携帯性向上を図る.このアクチュエーターは空気とゴムによる粘弾性を合わせもち,義手の柔軟性,すなわち肩義手使用の安全性に寄与する.しかし,これは軸方向の収縮時のみ力を発生可能なため拮抗構造が必要となる.またこのアクチュエーターの短いストロークとその拮抗構造の拘束により可動領域は小さく限定される(2)上記のデメリットを克服するためのデバイスを提案し,試作アームに実装してその効果を確認する.この際デバイスはアーム全体の重量増加を引き起こすため,デバイスの小型軽量化を考慮する.さらに動力学方程式により,拮抗構造での所要アクチュエーターレイアウトを計算,実装し動作確認をする.3.研究成果日常生活動作領域を考慮して義手寸法を決め, 2本のアームを試作した.試作機1には可動領域と安全性(外部環境との衝突対応性)を向上できるゴム製柔軟フレーム部品とバネースライダ装置をデバイスとし実装した.動作実験・障害物衝突実験を行い,数種類の手先負荷を与えた際のアームの可動範囲,衝突時の衝撃吸収能力及び衝突後の挙動すなわちアームの粘弾性を調査した.その結果,デバイスを実装したアームは上記の性質を向上させることを確認した.さらに試作機2では上記のアクチュエーターレイアウトを実装した.さらに被験者にフィットするソケットを製作し,試作機2を被験者に装着して動作実験を行い250gの対象物を把持・移動できた.これにより製作したアーム及びデバイスの有用性を示した.