hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高励起状態への遷移による有機分子の短波長励起二光子吸収特性の解明とその機能化

本研究は、高い対称性を持つπ共役化合物の高励起状態への強い二光子吸収の可能性を、未踏査である可視光短波長領域の二光子吸収特性の実測と励起状態に関する量子化学計算により調べて検証し、さらにその応用の可能性を探索することが目的である。このため測定システムの改造と標準物質の検討を行い、放射状フェニルエチニレン類、環状パラフェニレン類について二光子吸収のスペクトル特性を明らかにして、共に高励起状態への強い二光子遷移があることを見出した。その二光子吸収遷移によって反応が誘起されるものがあることを見出し、可視光励起による三次元光微細造形に適応可能であることを実証した。本研究はπ共役系有機分子について、未探査である可視光短波長領域(400-580nm)において二光子吸収スペクトルの測定を行い、強い二光子吸収特性を持つ可能性を実験的に検証するとともに、その二光子吸収遷移が生じる理由を電子構造から明らかにすることが目的である。これまで分岐型フェニルエチニレン誘導体が400nmにおいて二光子吸収断面積20,000GMに達する非常に強い二光子吸収を示すことを見い出しており、この結果は短波長での三次元光ストレージ実現に向けて有用であると期待できる(特許出願中)。この強い二光子吸収が生じる原因を明らかにするには可視光短波長域での二光子吸収スペクトル測定が必要であり、そのため同波長域における測定手法も開発して来ている。今年度はこの測定系を用いた分岐型フェニルエチニレン誘導体の480nmまでの二光子吸収スペクトルの測定を進めると共に、その誘導体についての高精度の量子化学計算を行った。測定結果より、二光子吸収断面積は波長が短くなるに従い次第に増加して400nmの結果に近づく傾向を示し、計算結果からは二光子吸収が強いと期待される高い対称性を持つ励起状態が短波長域に存在することが示された。また、分岐鎖数の異なる化合物についても測定を行った結果、分岐鎖数増えるにつれて二光子吸収断面積が非線形的に著しく増大した。これらの結果は短波長に存在する対称性の高い励起状態が強い二光子吸収に重要であるとの仮説を支持する。また既測定の環状オリゴフェニレン系化合物を発展させたナノケージ化合物の二光子吸収スペクトル測定も行い、平面的な環構造を取る方がより強い二光子吸収を生じることを明らかにした。さらに特定の環状オリゴフェニレン系化合物では溶液中および固体膜で二光子誘起反応が生じることが確認された。これまで分岐型フェニルエチニレン誘導体が400nmにおいて二光子吸収断面積20,000GMに達する非常に強い二光子吸収を示すことを見い出しており、また測定系の波長域短波長側への拡張によって、分岐型フェニルエチニレン誘導体の480nmまでの二光子吸収スペクトルの測定を行い、二光子吸収断面積は波長が短くなるに従い次第に増加して400nmの結果に近づくことが明らかになった。また量子化学計算も行い、二光子吸収が強いと期待される高い対称性を持つ励起状態が短波長域に存在することが示された。また、環状オリゴフェニレン系化合物やそれを発展させたナノケージ化合物の二光子特性も明らかにしてきた。H25年度は400nmと480nm間のギャップを埋めるために480nmよりも短波長の波長について二光子吸収スペクトルの測定を進め、その後、ナノ秒レーザー光励起と半導体レーザー励起による反応の確認を進める予定であったが、短波長領域における基準物質として選択したGaNが既報値とのずれが見つかり、計画を変更して基準物質の再検討と測定結果の詳細な再確認を行った。その結果、測定自体には問題は無く、再測定によっても測定値は再現する一方、既報値とは依然ずれが見られ、GaN試料そのもの個体差による可能性が浮上して来た。また、平行して、分岐型フェニルエチニレンと同じの分子対称性の、より長波長に吸収をもつ誘導体についても二光子吸収を測定して、そのスペクトル特性の相違点を検討した。このため本年度ではまず上記短波長可視光域二光子吸収測定系の構築とその検証を行った。

既設のフェムト秒レーザー光源の波長変換を行い400nmおよび480580nmでの二光子吸収測定が可能となった。二光子吸収断面積の較正については当初予定のパルス幅の直接測定に代わり、より容易に行うことが出来る標準物質を用いる方法に変更した。しかし480540nmの領域では適切な標準物質が無いため、理論的に二光子吸収の波長依存性が知られているワイドバンドギャップ半導体であるGaNを用いて較正する手法を開発した。これにより、480580nmの領域においても再現性の高い二光子吸収断面積の測定が可能になった。この測定系を用いて分岐型フェニルエチニレン誘導体を測定したところ、400nmにおいて断面積20000GMに達する非常に強い二光子吸収を得た。従来、この波長での二光子吸収測定の結果はほとんどなく、また、比較的構造の簡単な分岐型フェニルエチニレン誘導体で従来よりも2桁近く大きな二光子吸収断面積が得られたことは短波長での三次元光ストレージ実現に向けて有用な結果であり、特許申請を行った。また、分岐型フェニルエチニレンと同様に短波長での強い二光子吸収が期待される環状オリゴフェニレン系化合物が入手可能となったため測定を行って540nmまでで数百GM台の比較的大きな二光子吸収断面積を得ており、より短波長での測定を進めている。加えて、これら化合物の励起状態に関する量子化学計算を進め、一部の遷移の帰属が明らかになった。本研究はπ共役系有機分子について、未踏査である可視光短波長領域(400580 nm)において二光子吸収スペクトルの測定を行い、強い二光子吸収特性を持つ可能性を実験的に検証し、その二光子吸収遷移が生じる理由を電子構造から明らかにするとともにその応用の可能性を探索することが目的である。前年度までに、分岐型フェニルエチニレン誘導体の580nm以下の短波長域の二光子吸収スペクトルの測定を行なったところ、580nmより長波長では数百GM以下であった二光子吸収断面積(分子1個あたりの二光子吸収強度)が、より短波長になるにつれて増大し、400nmにおいて20,000GMと非常に強い二光子吸収を示すことを見出した。また同分子系についての第一原理量子化学計算を行い、二光子吸収が強い励起状態が高励起状態にあることが示された。また、やはり高い対称性を持つ分子構造の環状オリゴフェニレン系化合物やそれを発展させたナノケージ化合物についても研究を行い、環状オリゴフェニレンが二光子吸収誘起の反応を生じることを明らかにしてきた。これら短波長領域の二光子吸収スペクトル測定を効率よく進めるため、同波長域の標準試料として市販の高純度ワイドバンドギャップ半導体であるGaNを選択してその評価も進めて来たが、予想外に試料の光学特性がGaNの生産ロット毎に大きく異なることが判明した。これは微量の不純物によるものと考えられる。この問題の解明に時間を要したため当初の計画を1年延長し、H26年度はこれまでに見出して来た高励起状態への強い二光子吸収性の応用展開を図るべく、その二光子微細光造形の可能性を調べた。研究の効果的な進展を図るため、光造形について造詣の深い海外の専門家を短期招聘し、実験指導と現場での議論を行った。その結果、高励起状態への遷移を用いることで従来の開始材濃度よりも1桁薄い濃度で微細光造形に成功した。物理化学分岐型フェニルエチニレン誘導体については計画通り波長480nmまでの二光子吸収スペクトル測定と、対応する高精度の量子化学計算を行った。
口腔扁平上皮癌における染色体1p36領域の新規癌抑制遺伝子の同定

口腔扁平上皮癌について、ヘテロ接合性消失(LOH)解析を行った結果、染色体1p36の3つの領域に高率にLOHが認められ、本染色体領域に口腔扁平上皮癌発生に関わる新規癌抑制遺伝子が存在する可能性が考えられた。その中でも最も高率にLOHが認められた領域に存在するRIZ遺伝子に焦点を絞り詳細な解析を行った結果、RIZ遺伝子の遺伝子多型が口腔扁平上皮癌の病態に関与する可能性が示唆された。重要な癌抑制遺伝子の存在が考えられる染色体1p36領域においてgenome wideなヘテロ接合性消失(LOH)解析を行う。この解析により新規口腔癌癌抑制遺伝子の同定と機能解析を行うことを目的とする。本研究から得られる口腔癌における新規癌抑制遺伝子の同定と機能解析は癌発生メカニズムの解明の一助となり、また新たな分子標的医療に応用することが可能なものとなり得る。平成20年度は本研究テーマの1年目であり,症例の選択とLOH解析を行った。口腔扁平上皮癌27症例についてパラフィンブロックからのDNA抽出を行いヘテロ接合性の消失解析(LOH解析)を行った。腫瘍組織の相同染色体(ヘテロ接合)の2本のDNAバンドのうち、1本において、正常組織のDNAバンドに比してバンド強度が50%以下の場合をLOHケースとして計測した。LOH解析に当たっては,染色体lp36領域に特異的な9種類のプライマーを作製し解析した。その結果, 3つの領域において,高率(約22-38%)にLOHが認められた。このことから,本染色体領域において口腔扁平上皮癌発生に関わる新規癌抑制遺伝子が存在する可能性が考えられた。平成21年度は20年度の結果を踏まえ,症例数の増加および口腔扁平上皮癌発生に関わる癌抑制遺伝子候補遺伝子の検索を行う。また検索が可能な症例については,遺伝子変異の解析,および発現解析を行う予定である。平成20年度の結果から、染色体1p36の3つの領域(region13)において高率にLOHが認められ、本染色体領域に口腔扁平上皮癌発生に関わる新規癌抑制遺伝子が存在する可能性が考えられた。平成21年度は、さらに詳細な検討を行った結果、region2では1つのマイクロサテライトマーカーに限局したLOHが認められたため本領域に存在する癌抑制遺伝子が癌化の初期に関与することが示唆された。また、region3では複数のマイクロサテライトマーカーに渡る広範なLOHが認められた。すなわち複数の癌抑制遺伝子変異が関与していると考えられ、本領域に存在する癌抑制遺伝子が癌化の後期に関与する可能性が示唆された。また、gene mappingからregion1にはDFFB、p73、region2にはRIZ、UBE4B、region3にはEPHB2、Rap1GAP遺伝子など現在までに癌抑制遺伝子候補として報告されている遺伝子が存在し、これら遺伝子が口腔扁平上皮癌の癌抑制遺伝子候補として考えられた。平成22年度は、口腔扁平上皮癌の癌抑制遺伝子候補として絞り込まれた遺伝子のうち、最も高率にLOHが認められたregion2に存在するRIZ遺伝子、また、region3に存在するEPHB2に焦点を絞り、遺伝子解析・蛋白発現を行う。重要な癌抑制遺伝子の存在が考えられる染色体1p36領域においてgenome wideなヘテロ接合性消失解析を行う。平成20年度および21年度の結果から、染色体1p36の3つの領域(region13)において高率にLOHが認められ、本染色体領域に口腔扁平上皮癌発生に関わる新規癌抑制遺伝子が存在する可能性が考えられた。また、region2には口腔扁平上皮癌の癌抑制遺伝子候補として考えられるRIZ遺伝子が存在し、癌化の初期に関与することが示唆された。平成22年度は、最も高率にLOHが認められたregion2に存在するRIZ遺伝子に焦点を絞り解析を行った。これまでに報告されているmutationのhot spotであるpoly(A)8 track,poly(A)9 trackをターゲットとしたRIZ遺伝子のmutation解析を行ったが、mutationは見つからなかった。次に、これまでに報告されている2種類のRIZ遺伝子の多型であるP704 polymorphismとAsp283Glu polymorphismについて遺伝子多型解析を行った。その結果、P704 polymorphismは51症例中4症例(7.8%)、Asp283Glu polymorphismは51症例中16症例(31.4%)に認められた。
地盤変状が建物の震動被害に与える影響を解明するための実験方法

本研究は、地盤変状が上部構造の地震時における損傷過程に与える影響を追跡することを目的とする。上部構造ならびに基礎構造・地盤の弾塑性挙動を模擬した小型模型振動台実験を行い、併せて数値解析による検討を行う計画であった。研究機関の中で、限られたパラメーターではあるが、上部構造の地震時における損傷過程を再現できる小型模型を構築できた。一方、地盤変状を再現する要素については、研究期間の中で製作できなかった。地盤変状を再現する要素の構築については、数値解析と併せて引き続き検討を進めていく。本研究の目的は、大地震時による沈下や地割れなどの地盤変状が、建物(基礎+上部構造)の弾塑性応答・終局耐震性能に与える影響について、地盤と建物双方について非線形挙動や崩壊挙動を反映できる模型を用いた振動台実験方法を構築し、地震波入力による加振実験を実施して、地震時における建物敷地での地盤変状の有無と建物被害との関連を明らかにすることにある。併せて、地盤変状及び建物の塑性化や破壊を考慮したモデルを組み込んだ地盤・基礎・上部構造連成系の応答解析プログラムを作成し、振動台実験結果によるキャリブレーションを行ったうえで、地盤条件と建物の被害状況との関係について解析的検討を行う。研究初年度の平成25年度においては、東日本大震災における建物被害と地盤被害の可関係について再検討を行うとともに、地盤・基礎構造・上部構造連成系の模型製作と、地盤・基礎構造・上部構造連成系の非線形応答解析を行うための解析プログラムの製作に着手した。具体的な地盤模型は、質量を模擬する部品を非線形挙動が表現できる弾塑性バネや粘性を表現できる小型のオイルダンパーを組み合わせることで構成する。構成要素の特性が地盤の挙動のモデル化に適切であるか、また沈下や、崩壊などの地盤変状で見られる現象をどのようにして再現するかがポイントであり、試行錯誤による検討を進めている。新しい試みによる研究の端緒であることから、目に見える成果が上がっているわけではないが、着実に研究を進めている。研究2年目の平成26年度においては、前年度に引き続き、東日本大震災における建物被害と地盤被害の関係について再検討を行うとともに、地盤・基礎構造・上部構造連成系の模型製作と、地盤・基礎構造・上部構造連成系の非線形応答解析を行うための解析プログラムの製作を行った。上部構造については、弾性範囲における振動特性だけでなく弾塑性挙動も追跡できる模型の試作までできたが、地盤模型については、非線形挙動を再現するモデルの構築に精力的に取り組んではいるが、複雑な挙動の再現に試行錯誤で取り組んでいる段階にある。本研究は、大地震時による沈下や地割れなどの地盤変状が、建物(基礎+上部構造)の弾塑性応答・終局耐震性能に与える影響について、地盤と建物双方について非線形挙動や崩壊挙動を反映できる模型を用いた振動台実験方法を構築し、地震波入力による加振実験を実施して、地震時における建物敷地での地盤変状の有無と建物被害との関連を明らかにすることを目的とした。併せて、地盤変状及び建物の塑性化や破壊を考慮したモデルを組み込んだ地盤・基礎・上部構造連成系の応答解析プログラムを作成し、振動台実験結果によるキャリブレーションを行ったうえで、地盤条件と建物の被害状況との関係について解析的検討を行うことを目的とした。これらの目的のもと、3年間の研究期間を通じて、東日本大震災における建物被害と地盤被害の関係について再検討を行うとともに、地盤・基礎構造・上部構造連成系の模型製作と、地盤・基礎構造・上部構造連成系の非線形応答解析を行うための解析プログラムの製作を行った。このうち、模型実験については、一般の実験室レベルで実施可能な小型模型実験を行う上で、固有周期を調整することで再現できる弾性範囲における振動特性だけでなく、低い強度現実的な弾塑性挙動を追跡できる要素を開発し、さらには壁などの非構造部材の挙動も追跡できるまでの模型を構築した。構築した模型を用いて、上部構造の地震時応答が評価できることを、小型振動台による動的実験により検証した。一方で、地盤模型については、複雑な非線形挙動を再現する模型の構築を行うべく、試行錯誤を繰り返し取り組んだが、小型振動台で実験可能な模型の構築までは達成できなかった。一方、解析プログラム自体は、模型が構築できれば要素バネを取り入れれば良い段階にある。研究期間終了後も、引き続き取り組んでいきたい。

地盤変状を再現する要素の構築については、数値解析と併せて引き続き検討を進めていく。新規性のある実験方法の開発ならびに解析プログラムの作成に精力的に取り組んでいるが、複雑な地盤の非線形挙動を再現するモデル模型の構築で遅れが出ている。当初設定した目標に向けて、遅れ気味ではあるが着実に研究を進めている。建築構造・材料大地震時による沈下や地割れなどの地盤変状が、建物(基礎+上部構造)の弾塑性応答・終局耐震性能に与える影響について、地盤と建物双方について非線形挙動や崩壊挙動を反映できる模型を用いた振動台実験方法を構築し、地震波入力による加振実験を実施して、地震時における建物敷地での地盤変状の有無と建物被害との関連を明らかにするという当初の目標に向けて、特に地盤挙動の実験による再現手法の確立に注力し、研究を進めていく。新規性のある実験方法の開発ならびに解析プログラムの作成は、試行錯誤の連続ではあるがそれなりに進んでおり、当初設定した目標に向けて着実に研究を進めている。当初の計画通り、実験方法の確立、解析による追跡にむけ、研究を進めていく。
戦間期日本の植民地投資と植民地経済政策

2009年度では下記の論文が掲載され,また精力的に資料収集を行った。まず投稿論文「植民地期朝鮮における鉄道投資の基本性格に関する一考察-1923年朝鮮鉄道会社の成立を中心に-」での分析により,植民地統治機関は鉄道建設促進のために投資を保全する政策を実施せざるを得ず,投資家層は植民地統治機関の投資の保全が必要であったことを明らかにした。朝鮮の鉄道事業の投資家層と朝鮮総督府はこうした相互に規定しあう関係にあり,この関係のもとで投資家層は植民地財政に吸着していたことを解明した。投稿論文「植民地期朝鮮における『国有鉄道十二カ年計画』」により「国有鉄道十二箇年計画」の成立は植民地期朝鮮において経営難に陥った私鉄会社の投資家層による具体的な計画案の作成とそれをもとにした運動がその背景となり,同計画での私鉄会社一部路線の買収=国有化(朝鮮鉄道会社)が同社の救済策となっていたこと,また私鉄会社全路線の買収=国有化(図們鉄道会社)がそれを通じて同社への融資が不良化していた金融機関(東洋拓殖会社)に資金を還流させるものであったことが明らかになった。韓国・国家記録院において朝鮮殖産銀行および不二興業(農事会社)の内部資料を収集した。朝鮮殖産銀行の内部資料はこれまで日本では利用されておらず,韓国の一部の研究者が利用しているのみであった。この資料には総督府への各種報告・届出や総督府からの命令,株主総会議事録も含まれており,同じく朝鮮の植民地銀行であった朝鮮銀行に比べて資料が乏しい朝鮮殖産銀行の内実を明らかにする貴重な資料を収集することができた。1920年代以降,朝鮮殖産銀行は日本の証券市揚で調達した資金を総督府の政策に則って朝鮮の農業を中心に供給していたことから,同行の内部資料により日本の証券市場の発展と植民地経済政策の関係の解明が期待される。2008年度には投稿論文執筆と学会報告を行った。まず投稿論文「植民地期朝鮮における鉄道投資の基本性格に関する一考察-1923年朝鮮鉄道会社の成立を中心に-」では,1923年朝鮮における私設鉄道会社6社合併=朝鮮鉄道会社の成立に至る過程を明らかにし,そこから朝鮮への鉄道投資の基本性格と,投資家層と植民地統治機関の関係を考察した。植民地期朝鮮における私鉄会社についてはこれまで研究蓄積が乏しく,その実態は明らかではなかった。それゆえこうした私鉄会社の投資家層と朝鮮総督府との関係についても考察されてこなかった。本稿での分析により,植民地統治機関は鉄道建設促進のために投資を保全する政策を実施せざるを得ず,投資家層は植民地統治機関の投資の保全が必要であったことを明らかにした。学会報告「植民地期朝鮮における鉄道金融の展開-本国社債市場の発展と植民地投資の再編成-」では,上記の成果をもとに,植民地政策の実施により植民地への投資が保全されることを契機として植民地投資が再編成されていく過程を考察した。朝鮮総督府は1927年に「国有鉄道十二箇年計画」という大規模な政策を実施したが,この政策は経営難に陥っていた私鉄会社を救済する意図を有しており,これを契機に朝鮮鉄道会社が発行する社債の引受けが植民地銀行から本国証券業者へと転換していくこととなった。本報告では,植民地政策の実施を契機として私鉄会社への投資は植民地銀行からの融資から本国証券業者を通じた地方金融機関や生命保険会社の社債投資へ転換していったことを解明した。日本の資本市場史研究は未解明の部分が少なくなく,本報告は植民地証券投資だけでなく,資本市場の実態解明にも貢献となるものである。

この資料には総督府への各種報告・届出や総督府からの命令,株主総会議事録も含まれており,同じく朝鮮の植民地銀行であった朝鮮銀行に比べて資料が乏しい朝鮮殖産銀行の内実を明らかにする貴重な資料を収集することができた。1920年代以降,朝鮮殖産銀行は日本の証券市揚で調達した資金を総督府の政策に則って朝鮮の農業を中心に供給していたことから,同行の内部資料により日本の証券市場の発展と植民地経済政策の関係の解明が期待される。
先天性横隔膜ヘルニアの予後向上に向けて　～肺高血圧に着目した病態解明と治療戦略～

妊娠9日目のSDラットを対照群(C群)、ニトロフェン群(CDH群)、ニトロフェン+VD群(VD群)の3群に分けた。ニトロフェンは100mg/dayを経口投与し、VDはニトロフェン投与後にカルシトリオール0.03μg/kg/dayを浸透圧ポンプに充填して、皮下へ埋め込み持続投与した。妊娠21日目に帝王切開にて各群の胎仔を娩出し、出生5分で全血を採取後、CDHの有無を確認したのち肺組織を採取した。呼吸機能の評価として出生5分時の血液ガス分析を施行した。また、肺組織はHE染色およびEVG染色を行って肺胞構造・肺血管壁肥厚を評価し、免疫組織染色にて肺成熟および血管リモデリングを評価した。CDH群とVD群で胎仔の肺重量体重比に変化は見られなかったが、血液ガス分析では、CDH群に比してVD群でpH, pCO2, pO2の有意な改善を認めた。また、組織学的評価において、肺胞化の指標であるRadial saccular countおよび肺動脈リモデリングの指標であるmedial wall thicknessの有意な改善をVD群で認めた。肺動脈における免疫染色では、CDH群に比してVD群でVEGFおよびET-1の発現が低下し、血管リモデリングの改善が示唆された。また胎仔より、顕微鏡を用いて肺動脈を単離することにも成功した。肺動脈に対して、PDGFならびにPDGF-Rの発現をRT-PCRで調べたが、明らかな有意差は認めなかった。したがって、各群の胎仔肺動脈をMicroarray検査に提出した。現時点で、特記すべき結果は得られていない。
開閉能を有した管状人工消化管マイクロマシンとその薬効評価応用

本研究では、薬効評価のための開閉能を有した管状人工消化管(腸管)の実現に取り組んだ。MEMS技術により実現した細胞培養基材構造は、平板形状と円管形状を可逆的に変換可能であり、潅流時と観察時に切り替え可能である。基本性能に加え、薬剤評価の高効率化を目指し、基板中に薬液灌流流路と駆動圧力流路を集積化するなど操作の高効率化を図った。また、灌流液の漏れ防止や灌流条件制御といった点でも成果を得た。実現した人工消化管マイクロマシン上に細胞を培養し、円管状態への駆動と液漏れのない薬液灌流を確認した。今後、評価実験を重ね、より多くの評価結果を得るために大きく貢献する成果といえる。本研究では、工学(MEMS)研究者と薬学研究者が連携し、薬効評価のための『開閉能を有した管状人工消化管(腸管)マイクロマシン』の実現に取り組んでいる。創薬研究における培養細胞組織の活用は、iPS細胞研究の躍進もあり、さらに重要性が増している。このような中、本研究では消化管での薬剤吸収に着目し、管状人口消化管マイクロマシンの実現を目指している。ディッシュ上やマイクロウェル内での培養細胞組織を用いる手法よりもさらに生体に近い形態実現に取り組んでいる。具体的には、バイオ技術と整合性の高いMEMS技術を活用し人工消化管マイクロマシンとして人工腸管の実現を目指す。人工腸管の円管形状の形成、開閉機能の付与、培地や薬剤の潅流機能を設計実現する。MEMS技術により実現する細胞培養基材構造は、平板形状と円管形状を可逆的に変換可能であり、潅流時と観察時に切り替え可能とする。実現した人工消化管による薬剤効果評価を実施し基盤を整え、将来の幅広い応用展開を目指している。今期目標としていた、細胞培養基材構造の実現、実現した基材構造上での細胞培養ができている。基材構造は、MEMS技術により開閉能を付すことに成功し、平板構造を円筒形状に変形させ、また平板構造に戻すことに成功している。さらには潅流系も試作し、薬剤の吸収能評価試行、評価にも成功している。これらの成果は学術論文にも採択発表しており、今期の設定課題は順調に取り組めたと評価する。本研究では、工学(MEMS)研究者と薬学研究者が連携し、薬効評価のための『開閉能を有した管状人工消化管(腸管)』の実現に取り組んだ。本研究では消化管での薬剤吸収に着目し、人工消化管の実現を目指し、研究を進めてきた。ディッシュ上やマイクロウェル内での培養細胞組織を用いる手法よりもさらに生体に近い形態実現が可能となる。人工腸管の円管形状の形成、開閉機能の付与、培地や薬剤の潅流機能を提案している。初年度に、基本構造が完成し、基本機能の確認が完了している。今期は、引き続き抽出課題に取り組み各種評価を続けるとともに、信頼ある薬剤効果の評価に資する人工消化管を構築する目的の下、特に評価系の高効率化への対応を進めた。人工生体組織管デバイスの実験系を集積並列化することにより、薬剤評価の高効率化を目指した。人工消化管デバイスの入出力部分は、手作業によるチューブの装着が必要であった。マニュアル部分をなくし、基板中に薬液灌流流路と駆動圧力流路を形成し、集積化することに成功した。集積化デバイスの駆動、灌流実験を行った結果、円管状態への駆動と液漏れのない薬液灌流を確認し、薬剤評価に十分使用できることが確認できた。今回の高効率化により、従来10分以上時間を要していたセットアップ作業が3分程度に短縮することができた。本研究は当初計画にのっとり、管状人口消化管マイクロマシンの基本機能、細胞培養、潅流機能、さらには、薬剤の吸収能評価について実施、初期評価まで進んでいる。今後は、マイクロマシンについては、製作の歩留まり向上や性能の信頼性向上等に向けた課題の検証と解決を進める。さらに2年目に計画している周辺機構を含めたシステムとしては、潅流系を中心に、計測系を含めた充実を図る予定である。出口となる薬剤評価については、吸収特性の異なる薬剤の評価などを通して、応用ニーズを踏まえた評価研究を進めていく。
情報統合におけるアセチルコリン効果による学習メカニズム

海馬歯状回における空間情報と非空間情報の学習時に、集中・注意が働くとその学習は強化されることを解明し、さらに、刺激中のbaseline amplitudeに注目して学習増強メカニズムの検証を行った。空間情報はMedial Perforant Path (MPP)から、非空間情報はLateral Perforant Path (LPP)から、顆粒細胞へ投射している。MPPにおけるSpike-timinig dependent plasticity (STDP)はアセチルコリン(ACh)の作用によって増強し、一方LPPにおいては、多少のAChではSTDPは見られるものの、十分なAChが働くとSTDPは消失した。しかしこれらの結果は、STDPの大きさはpostシナプスのカルシウム量に従いBCMルールで決定するという過去の研究から説明できるため、AChによってSTDPは強化することが分かった。次に、STDP誘導刺激中のダイナミクスに注目してAChによるSTDP増強メカニズムを検証した。その結果、MPPにおいてはbaseline amplitudeがAChの作用によって上昇したが、LPPにおいては変化が見られなかった。つまり、MPPとLPPではSTDP増強のメカニズムは異なり、MPPでは、baseline amplitudeが関与していた。本研究結果から、空間情報と非空間情報を統合する顆粒細胞においてAChが働くと各情報は強く学習できるが、それぞれのメカニズムは異なっていることが分かった。このことは、歯状回で見られる各情報の統合に、集中・注意が異なるメカニズムでその情報に強弱を付け、適切な関連性を持たせて学習している可能性を示唆している。海馬歯状回における空間情報と非空間情報の情報統合学習に集中・注意がどのような効果をもたらすか明らかにするため、今年度は顆粒細胞の各入力情報に対するアセチルコリン作用の解明に取り組んだ。まず、空間情報経路と非空間情報経路が同一海馬スライス上に投射するように、腹側海馬を用いたスライス作成の技術習得をした。次に、空間情報が入力される内側嗅内野から伸びる内側貫通路(MPP)と細胞体からスパイクタイミング依存可塑性(STDP)誘導刺激を入力したところ、顆粒細胞ではSTDPが見られなかった。これは、以前の研究であるYang and Dani, 2014らと同様な傾向となった。次にアセチルコリン(エゼリン2マイクロM)を作用させたところ、長期抑圧(LTD)が誘導された。一方、非空間情報入力である外側貫通路(LPP)に同様なSTDP刺激を入力したところ、長期増強(LTP)が誘導され(Lin et al., 2006)、アセチルコリンの作用が働くと、LTDに変化した。これらの結果から、アセチルコリンの作用があるとSTDPは下がる方向に変化することがわかった。つまり、個々の入力情報に対する集中・注意(アセチルコリン)の効果は記憶を劣化させる方向に働く。以前の海馬CA1野での研究では、アセチルコリンはシナプス結合を強化したことから、歯状回においても同様な傾向を持つものと考えていたが、結果は異なった。これは、個々の情報ではマイナス作用をもたらすアセチルコリンでも、両情報の統合時にはプラスに働く可能性があることや、歯状回は繊細な領域と思われることから、今回投与したアセチルコリン(エゼリン)の濃度が濃すぎて歯状回ネットワークのシステムが変わってしまったことなどが考えられる。いずれにおいても、歯状回の顆粒細胞に集中・注意が働くと記憶に修飾がかかることが本年度の研究から分かった。当初、アセチルコリンを作用させない一連の実験、作用させる一連の実験と分けて行う手順を計画していたが、両者を関連付けながら行うように変更した。これにより、アセチルコリンの効果を見ながら実験を進められるようになったため、効率が良くなった。しかし、本年度の実験結果からアセチルコリンの濃度に懸念が生じたため、様々な濃度で検証をする必要性が出てきた。そのため、当初想定していなかった追加実験が必要となった。総合すると、おおむね順調に進展していると考える。海馬歯状回における空間情報と非空間情報の情報統合学習に集中・注意がどのような効果をもたらすか明らかにするために、今年度はアセチルコリン受容体(AChR)が各入力情報に与える効果の解明に取り組み始めた。まず、昨年度に引き続き実験回数を増やすため、空間情報が入力される内側嗅内野から伸びる内側貫通路(MPP)と細胞体からスパイクタイミング依存可塑性(STDP)誘導刺激を入力したところ、顆粒細胞で長期増強(LTP)が誘導された。次に、アセチルコリン(エゼリン投与)を作用させたところ、強いLTPが誘導された。一方、非空間情報入力である外側貫通路(LPP)に同様なSTDP刺激を入力したところ、長期抑圧(LTD)が誘導され、アセチルコリンの作用が働くと、STDPが見られなくなった。通常時(コントロール条件)においてAChRをブロックしたところ(メカミラミンとアトロピン投与)MPPで弱いLTPが観測されたことから、MPP刺激はアセチルコリン放出を誘導していることが示唆できた。次に、顆粒細胞にある各AChRの役割を見るためにニコチンAChRをブロック(メカミラミン投与)しムスカリンAChRのみを活性化させたところ、LTDとなる傾向が見られた。これらの結果から、アセチルコリンが作用すると、LTPは強化され、LTDはLTP方向に変化することが分かった。また、顆粒細胞にあるムスカリンAChRがSTDPに与える効果は薄い傾向にあり、ニコチンAChRがLTPの強化に大きく作用しているのではないかと推測できる。

本年度の研究から、歯状回の顆粒細胞に集中・注意が働くと記憶が強化され、そのメカニズムは顆粒細胞にあるニコチンAChRが関与し、ムスカリンAChRも寄与していることが示唆できた。精度を上げるために各条件での実験回数を増やしたことや、MPP刺激がコリン作動性ニューロンに作用しているかの確認を行って環境条件の明確化を図ったため、多少の時間を要した。しかし、各AChRのタイプ別による検証が進んでいることから、おおむね順調に進展していると考える。海馬歯状回における空間情報と非空間情報の学習時に、集中・注意が働くとその学習は強化されることを解明し、さらに、刺激中のbaseline amplitudeに注目して学習増強メカニズムの検証を行った。空間情報はMedial Perforant Path (MPP)から、非空間情報はLateral Perforant Path (LPP)から、顆粒細胞へ投射している。MPPにおけるSpike-timinig dependent plasticity (STDP)はアセチルコリン(ACh)の作用によって増強し、一方LPPにおいては、多少のAChではSTDPは見られるものの、十分なAChが働くとSTDPは消失した。しかしこれらの結果は、STDPの大きさはpostシナプスのカルシウム量に従いBCMルールで決定するという過去の研究から説明できるため、AChによってSTDPは強化することが分かった。次に、STDP誘導刺激中のダイナミクスに注目してAChによるSTDP増強メカニズムを検証した。その結果、MPPにおいてはbaseline amplitudeがAChの作用によって上昇したが、LPPにおいては変化が見られなかった。つまり、MPPとLPPではSTDP増強のメカニズムは異なり、MPPでは、baseline amplitudeが関与していた。本研究結果から、空間情報と非空間情報を統合する顆粒細胞においてAChが働くと各情報は強く学習できるが、それぞれのメカニズムは異なっていることが分かった。このことは、歯状回で見られる各情報の統合に、集中・注意が異なるメカニズムでその情報に強弱を付け、適切な関連性を持たせて学習している可能性を示唆している。今年度の実験結果からエゼリンの過剰投与が懸念されるため、投与量を減らして応答にドラステックな変化が見られるか確認する。次に、空間情報と非空間情報の統合メカニズムを検証するために、MPPとLPPに生体条件に近いリズムの刺激をタイミングを取って入力する。そこで得られる応答と、個々の刺激による応答の加算を比較検討する。その時、空間情報と非空間情報のタイミングの一致性による相乗効果など、情報統合の特性を多方面から確認する。また、アセチルコリンが情報統合に及ぼす効果も検証する。これらの実験から、顆粒細胞での情報統合の特徴と、集中・注意が情報統合に与える効果が明らかになる。LPPにおいても同様に、各AChRのSTDPへの効果を検証する。
脳親和性細胞を用いたグリオーマのターゲット療法の検討

ミクログリアには、血液脳関門の通過能・脳内病巣への遊走能がある(Imai et al.:Neurosci.Lett..,237,1997,Neurosci.Lett.,272,1999)。この治療法を開発するに当たって、グリオーマが無症候性脳梗塞を合併しやすい中年以降に好発することを考慮すると、ミクログリアの虚血巣に及ぼす影響も検討しなければならない。本稿においてまずは一過性前脳虚血動物モデルの血中に培養ミクログリアを投与し、虚血海馬CA1錐体細に及ぼす影響を検討した。その結果ミクログリア投与によりCA1領域における遅発性神経細胞死に伴う神経細胞の脱落が抑制されることが形態的に確認され、かつ記憶力低下が抑制されることが動物行動解析(passive avoidance task)によって証明された。グリオーマにミクログリア、マクロファージ、リンパ球等の炎症細胞が浸潤していることは以前より報告されてきた。ミクログリアは中枢神経系における免疫担当細胞であり、様々な脳の侵襲に反応して活性化されMHC Claas IIの発現、サイトカインやケモカインの分泌が誘導される。炎症や外傷、虚血性疾患、変性疾患におけるミクログリアの性質の反応性変化や神経細胞への作用を報告した文献は比較的多く認められるが、ミクログリアのグリオーマに対する生物学的意義を検討した報告は散見されるにすぎない。本稿においてはマウスの脳に同系グリオーマ株GL261を注入しグリオーマ動物モデル作製後、動物モデルの血中に蛍光染色を施した培養ミクログリアを注入した。その結果ミクログリアにはグリオーマへの強い集積能があること、ミクログリア注入により動物モデルの優位な生存期間の延長が認められることが確認された。炎症や外傷、虚血性疾患,変性疾患におけるミクログリアの性質の反応性変化や神経細胞への作用を報告した文献は比較的多く認められるが、ミクログリアのグリオーマに対する生物学的意義を検討した報告は散見されるにすぎない。これらの限られた報告を総括すると、グリオーマに浸潤したミクログリアの免疫能は抑制されていて抗腫瘍作用がないばかりではなく、腫瘍に浸潤したミクログリアが分泌するサイトカインがグリオーマの増殖をかえって促進されているという説が一般的に認められており、ミクログリアがグリオーマの増殖を抑制するという報告は少ない。我々の実験系においては、PHK26にて蛍光貪食細胞染色を施した培養ミクログリアをグリオーマ動物モデルの血中に投与すると、グリオーマ内及び近傍に強く集積することが確認された。ここで注目すべきは、グリオーマモデル作製2週間後にミクログリアを血中投与し同日断頭された脳切片において、ミクログリアの集積はモデル作製時の脳損傷部位(グリオーマ細胞を脳内への注入した時に生じた注射針による損傷部位)には認められず、グリオーマ内及び近傍に集中している点にある。これらのデータより、ミクログリアのグリオーマへの浸潤は、ミクログリアを脳損傷部へ誘導するケモカインとは異なった、作用の強い因子によってひきおこされていることが示唆される。またミクログリアのグリオーマ動物モデルの血中投与によりコントロール群と比較して有意に腫瘍の縮小、生存期間の延長を認めた。。我々は少なくとも新生児脳より分離したミクログリアには、抗腫瘍効果があると確信している。このミクログリアの抗腫瘍効果が免疫反応によるものであるのか、液性因子によるものなのか今後の研究を要する。

我々はこれまでミクログリアを血中投与すると、血液脳関門を通過して脳実質内に浸入することを報告してきた。またミクログリアには脳内病巣への遊走能、虚血神経細胞の保護作用があることを確認して報告した。ミクログリアは中枢神経系における免疫担当細胞であるので、発生した腫瘍細胞の阻害作用があることが推測される。本研究においては、培養ミクログリアを用いたグリオーマ治療が可能であるかどうかを検討した。初代培養ミクログリア、ミクログリア株(Ra2,4a)をmouse glioblastoma株(GL261)と混合培養し、GL261及びミクログリア株各々の増殖能を調べたところ、4aとの混合培養によってGL261の増殖が優位に抑制されるが、初代培養ミクロダリアまたはRa2とGL261との混合培養においてはGL261の増殖の抑制が認められないことを確認した。ミクログリアとGL261の混合培養が、ミクログリアの増殖に影響を与えないことも確認した。GL261をマウスの脳内に移植し、グリオーマ動物モデルを作成した。蛍光染色を施した培養ミクログリアを、この動物モデルの鎖骨下動脈より注入すると、ミクログリアの集積がグリオーマ内及び近傍には認められるが時間の経過と共に蛍光染色されたミクログリアのグリオーマへの集積が減少することが確認された。ミクログリア注入グリオーマモデルの腹腔内にBRDUを注入後断頭し、腫瘍へ集積した蛍光発色ミクログリアの減少が、急速な細胞分裂によるのか又は、集積したミクログリアの性質の変化によるものか検討中である。また初代培養ミクログリアまたはRa2の血中投与により、グリオーマモデルの優位な生存期間延長が認められなかったが、4aの投与により生存期間の短縮が認められた。4aは遺伝子導入により活性酸素分泌能が増強されたミクログリア株である。活性酸素には抗腫瘍効果があるので4aにはより強い抗グリオーマ作用があることが予想された。in vitroにおいては予想通り4aの強い抗腫瘍作用が認められたが、in vivoにおいては生存期間の短縮がみられたことより、4a投与による正常組織の悪影響が示唆された。しかしながら4aを正常マウスに投与しても生存期間の短縮を認められないことより、今後更なる検討を要する。初代培養ミクログリア、Ra2投与によりグリオーマモデルの優位な延長を認めたことより、個の細胞を用いたグリオーマ標的細胞治療の開発可能であろうと考える。
株主平等原則の現代的意義とその射程

会社法及び金融商品取引法において「平等取扱い」が問題となる問題状況を洗い出し、なぜ、いかなる範囲で平等取扱いが要請されるのかにつき、比較法的および歴史的観点からの考察を試み、平等取扱いは一定の政策目的のための手段原理であること、目的達成の手段としてどの程度平等取扱いが強く要請されるかは、歴史的・社会的・文化的文脈に依存して決まることを明らかにした。平等取扱いは、達成すべき政策目標に応じて、緩やかな平等取扱いから厳格な平等取扱いの要請まで幅がある。英米独を中心とした比較法的考察に基づき、平等取扱いが問題となる場面を洗い出す作業を行った。まず、平等取扱いの要請は、私法分野に限っても、団体法としての性質を有する会社法、労働法、保険法、さらに市場法としての証券取引法において問題となることを確認した。「平等取扱い」は法分野ごとに独自の現れ方をするが、実際上および理論上、絶対的に貫徹される要請とはなりえていないことも確認できた。欧州では、株主間の水平的な関係において平等原則が問題となるものではないとの有力な指摘もみられる。その意味で、平等取扱いそれ自体を自己目的化するのではなく、平等取扱いの要請の基礎にある実質的かつ規範的な基準を、各々の制度の存立基盤にまで立ち返って明確化する必要がある。平等取扱いの要請と対立する実質的かつ規範的な基準との緊張関係の中で平等取扱いの制約可能性を問題状況ごとに検証した上で、平等あるいは不平等取扱いについての統一的な正当化根拠を探ることが求められる。より具体的には、「少数株主を差別的に取扱うことになるが、会社の事業目的あるいは会社の利益に照らして正当化できるか」という問い方がそれである(平等取扱いと公正性の対立)。「合理的な差別であれば許される」というわが国における有力な主張は、平等取扱いと対立する評価軸との緊張関係において「合理性」の中味を明確化することではじめて説得力をもちうる。ドイツのある学者は、諸々の制度における平等取扱い要請の強度(「厳格な平等」から「恣意的な扱いの禁止」まで)に応じて、平等取扱い義務の階層化を分析枠組みとして提示するが、あるべき一つの方向性を示すものとして注目に値する。今後は、平等の基礎にあるニーズ(例えば、市場における投資家の信頼確保)の具体化や価値基準の中身それ自体(例えば、公正性の基準)のさらなる明確化に取り組みたい。昨年度の比較法的な研究において、株主(投資家)平等原則の問題となる議論状況を確認したのに続いて、今年度の大きな方針として、わが国における議論の整理・検討を行うことを課題とした。比較法的な研究の成果をまとめるための準備的な作業を行うことが有益であると考えたからである。この課題について、「株主平等原則の現代的意義とその射程一わが国における議論の整理と分析一その1」と題する論稿を公表することができた。これまでのわが国における株主平等原則の議論、特にその限界論について、大きく二つの文脈(敵対的企業買収防衛策とそれ以外)に分けて分析し、わが国において、株主平等原則は「会社の利益の限界内の概念」であると理解されていること、ただ「平等」という政策目的がなぜ会社の利益に劣後することになるのかが、なお理論的には不明確なままであることを大きな問題点として指摘した。そして、歴史的・政治的・文化的な文脈を踏まえつつ、「平等」概念及びその妥当範囲を明確化することが有益であることを指摘した。今年度は、当初計画では、欧州各国での議論をさらに深めることも課題としたが、ドイツにおける新株引受権を巡る議論、イギリス会社法の改正等を中心とする動きを把握するにとどまった。ただ、平等の問題について、歴史的・政治的・文化的・社会的な文脈の違いを分析対象に含めるべきことを強く意識するようになったことは大きな成果と考えている。平等の議論は、正しい文脈のもとで初めて可能になるとの認識をもつにいたった。なお、今年度、海外文献調査等を予定していたが、わが国における議論の整理を中心としたため、この課題は、さらに比較法的な研究を進めた上で、最終年度(20年度)に実施するのが適当であると判断した。会社法及び金融商品取引法において、株主や投資家の「平等取扱い」が要請される根拠とその妥当範囲を明確化するため、今年度は、「平等」「効率性」「公正」といった規範的な価値の対立を意識しながら、各論的な問題についての検討を行った。具体的な問題は、いずれも組織法としての会社法と市場法としての金融商品取引法の双方の観点からの考察を要するものである。第三者割当増資の規制のあり方、投資家又は株主への情報開示の公正性(いわゆるレギュレーションFD)の問題、公開買付けにおける売却機会平等の問題である。「平等取扱い」は、それ自体が目的であるわけではなく、組織法や市場法の達成すべき目的に資するものとして位置づけられる。

市場機能を損なわないよう投資家の信頼を確保することが主要な目的であるとされる場合、立法政策として非常に厳格な平等取扱いが要請されることになるのに対し、市場での自由な交換を前提とする立場によれば、市場機能を損なう恣意的・濫用的な態様のみが規制されることになり、平等取扱いが必ずしも強く要請されるわけではない。人権侵害等に当たる場合を除き、平等取扱いは、究極的な政策目的との関係で意味をもち、この場合の問題は、政策目的達成のために平等取扱いが必要かつ合理的であるかどうかにある。平等原則が目的のための手段原理であることは、歴史的な考察からも裏付けることができる。平等は人々の間の格差が大きくなったとき等の是正原理としての機能を果たすといわれるゆえんである。最終的に、わが国における会社法や金商法の解釈問題を考える場合、時代を超えて普遍的に妥当する平等原則を原理的に導くことは適切なアプローチではなく、組織法や市場法の果たす役割を見据えつつ、現代の、わが国において、どこまで平等取扱いが要請されるかを探求するアプローチが求められる。
音響流制御によるパーソナルな匂い環境の提示

本研究において、位置と方向を電子的に制御可能な直線形状の超音波ビームである音響ベッセルビームを用いて超音波音源の1m程度遠方において直径数10mm程度の断面積を持つ、位置、方向を制御可能な流れを開放空間において生成することに成功した。この基盤技術に基づき、環境中に配した匂いを超音波駆動気流によってユーザの鼻腔まで輸送することで当初の目的であった遠隔匂い提示を達成した。近接して配置された複数の匂い源が存在する場合、そのうちの任意の一つのみを選択的にユーザに提示することが可能であること、画像による顔トラッキングと組み合わせることで運動するユーザの顔に追随する匂い提示を実現できることを実証した。当該年度の主要な成果は主として以下の二つに大別される。第一は、音響ベッセルビームを超音波フェーズドアレーにより実際に生成し、その伝播に伴って実際に音響流が発生し、その内部の煙をトラップしたまま輸送することを実験的に確認したことにある。発生した音響流の直径はたかだか20mm程度であり、超音波の波長と同程度の径を持つ狭い断面積の流れに煙を一定距離閉じ込めることが可能であることが確認された。これにより、研究の大前提としての「音響流で匂いを輸送する」という原理の実現性について物理的な妥当性が示された。第二は、音響駆動力のシミュレーションについての順問題的な検討である。自由空間においてフェーズドアレーを用いてビームを形成し、その結果として生じる空気中の音響流を数値的にシミュレートする手法の確立は研究上重要な要素である。これについて、1)まず線形の音響シミュレーションによって音圧および粒子速度の空間分布を求め、2)これらの量から非線形音響現象としての音響流を生じさせる音響駆動力を先行研究に従って求め、3)これに基づいて流体の非線形方程式を数値的に解く、という三段階の計算を行うことで最終的な音響流を求める方略を提案し、この実現を目指して実装を進めている。現状においては、音響駆動力の空間分布をシミュレーションソフトを用いて求める段階までの実装が一通り終わっており、これに基づいて最終的な音響流の分布を求めることは来年度における課題とする。提案する原理に基づく遠隔匂い提示について、一定の実現可能性が実験的に示されたため。また、研究遂行上不可欠なシミュレーション手法の確立において、一定の進展が見られ、当初の予定通りの進捗であると判断されるため。前年度に音響ベッセルビームにより煙の誘導を確認したが、今年度はベッセルビームおよび音響流進行方向を制御するための振動子の位相の決定則を導出し、これをもとに実際に気流の進行方向を制御できることを確認した。具体的には、仮想的な円錐音源を考え、超音波フェーズドアレーの各素子と円錐との距離に応じた位相補償を各素子の出力に加えることでこれを実現した。この際、フェーズドアレーの放射面に対し傾けた円錐について同様の計算を行うことで、放射面に対し鉛直でない方向に流れる音響流の生成ができることがわかった。結果として、超音波フェーズドアレーから数10cm離れたところまでであればヒトの顔よりも小さい断面積の気流が生成されていることを風速計を用いた計測により明らかにした。気流の強さは最速の地点で数m/sであり、その地点での断面積は超音波の波長に近い10mm程度まで絞ることができた。従来のファンやブロアによって生成される流れとは異なり、当該地点が装置の遠方に生成できた。実際に生成した流れによって局在化した匂いの提示を行うことが可能であることも確認した。また、広がりを許せばこの流れは1m以上にわたって伸ばすことができた。これをもって当初の目的である「パーソナルな匂い提示」について、その物理的基盤となる手法の一つが達成されたと考える。音場からの音響流のシミュレーションについては基本的な検討が完了した。具体的には音響駆動力を音場から求め、流れの加速度の分布を得た。方向および位置を電子的に制御できる音響流の生成に成功し、かつこれによってユーザの鼻腔ににおいを運ぶことは可能であることが実験的に確認されたため。本研究において、位置と方向を電子的に制御可能な直線形状の超音波ビームである、音響ベッセルビームの生成法を確立した。具体的には、円錐状の波面を持つ仮想音源を超音波フェーズドアレーによって生成する際の各振動子の位相の駆動則を幾何学的考察により導出し、これに従ってビームを生成した。これによって、超音波音源の1m程度遠方において直径数10mm程度の断面積を持つ、位置、方向を制御可能な流れを開放空間において生成することに成功した。近接して配置された複数の匂い源が存在する場合、そのうちの任意の一つのみを選択的にユーザに提示することが可能であること、数秒の遅れを伴うが提示する匂いの種類を切り替えられること、画像による顔トラッキングと組み合わせることで運動するユーザの顔に追随する匂い提示を実現できることを実証した。また、超音波ビームを剛体壁で反射した場合にこれに伴って音響流も壁を背にして発生することが確認され、発生気流位置の空間的な自由度をこれにより向上できることがわかった。従来の研究とは異なり、装置の内部に匂い源を配置することなく、環境中に置かれた一般物体の匂いを所望の位置まで輸送することができる点が本研究の成果として特徴的であると考える。

関連研究として、冷気を沿革輸送することでデバイスを装着しないユーザを対象とした遠隔冷覚提示も可能であるという基本的な実験結果も得た。以上をまとめると、当初の目標通り、特定のユーザにのみ特定の匂いを遠隔提示する基本的な要素技術の確立とデモシステムの完成が本研究の主要な成果である。本研究において、位置と方向を電子的に制御可能な直線形状の超音波ビームである音響ベッセルビームを用いて超音波音源の1m程度遠方において直径数10mm程度の断面積を持つ、位置、方向を制御可能な流れを開放空間において生成することに成功した。この基盤技術に基づき、環境中に配した匂いを超音波駆動気流によってユーザの鼻腔まで輸送することで当初の目的であった遠隔匂い提示を達成した。近接して配置された複数の匂い源が存在する場合、そのうちの任意の一つのみを選択的にユーザに提示することが可能であること、画像による顔トラッキングと組み合わせることで運動するユーザの顔に追随する匂い提示を実現できることを実証した。音響流の分布を求めるシミュレーションを完成させることが第一の研究課題である。手法の妥当性は、実際に生成した流れを風速計を用いて計測し、シミュレーションとの整合性を評価することで議論する。つぎに、拡散の効果を発生した流れに加味した移流拡散方程式を用いて最終的な匂い物質の濃度分布のシミュレーション法の開発に取り組む。ここまでが、いわゆる「順問題的な」すなわち音源が与えられた場合の匂い物質の分布を求めるシミュレーションであるが、つぎの段階としては、所望の匂い物質の分布を実現する音源の駆動法はどのように決定すればよいかという「逆問題的な」課題について、最適化を主とした数理的な手法を用いて確立し、その妥当性を検討することを今後目指す。これに加え、匂いの分布から最終的にヒトが知覚する匂い刺激の強度を予測するモデルの構築を並行して進める予定である。現在、ユーザの鼻腔を画像処理によって検出し、自由に運動するユーザの鼻腔ににおいを提示するシステムの開発を行っている。今後は当該システムによってどの程度の字空間分解能で匂いの提示が可能であるかについての評価を行う。また、本手法はシステム側であらかじめ用意した匂いの提示だけではなく、すでに環境中に配置された匂いの空間分布を制御することも原理的に可能である。これにより、遠くのものの匂いを特定のユーザまで輸送したり、特定のにおい源からユーザの鼻腔に向かう流れを音響流で別の方向に向けてしまうことで匂いを消したりといった当初想定していなかった応用が考えられるため、これらの実現性について実験的に検討することとしたい。29年度が最終年度であるため、記入しない。応用物理学29年度が最終年度であるため、記入しない。