hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノオーダ微小径穴・微細形状精度測定用極小径ファイバプロービングシステムの開発

CO2レーザを用いることでスタイラス接触子直径約1.2300 μmの微細形状測定用スタイラスが製作可能であることを確認した.また,表面間力によるスタイラスの付着対策として,膜厚数nmの撥水コーティングを行い,表面間力の影響を約3割低減可能であることを確認した.FDTD法による光学解析の解析結果より,波長375 nmのレーザを使用することで,0.2 μm程度のスタイラスシャフトでも使用できる可能性があることが解析の結果確認できた.また,基礎実験の結果,波長375 nmのレーザ光を用いることで,直径約0.4 μmの極小径のスタイラスシャフトでも約5 nmの測定分解能が得られることを確認した.MEMS・マイクロマシン用部品や微細金型などの立体的で微細な三次元形状が増加しており、これらを精密に測定するニーズが増加している。そこで、直径0.5 μmの極小径の光ファイバを用いた接触式プローブを用いることにより、低測定力・検出機構が簡便で1 μm以下の溝や穴を有する微細形状を数nmの分解能で測定可能なプロービングシステムの開発を目的とする。本年度は、直径1 μm以下プローブ接触子製造技術の開発を行い、下記結果を得た。1.FDTD法による光学シミュレーションの解析結果より、波長375 nmのレーザを使用することで、波長650 nmのレーザを使用した際の感度よりも数倍の感度でなおかつ0.2 μm程度のスタイラスシャフトでも使用できる可能性があることが解析の結果確認できた。2.波長375 nmのレーザ光を用いることで、直径約0.4 μmmの極小径のスタイラスシャフトでも約5 nmの測定分解能が得られることを確認した。3.直径約0.4 μmの極小径のスタイラスシャフトを安定して製造可能なエッチング方法を確立した。(まず最初に高濃度のフッ化水素酸により10 μmまでエッチングし、直径を正確に測定し残りのエッチング時間を算出後、再度エッチングすることで直径1 μm以下のスタイラスシャフトを安定して製作可能であることを確認した。)また、製作したスタイラスシャフトに、直径1 μmの微小球を紫外線硬化樹脂を用いて接着し、直径1 μmの極小径プローブの製造が可能であることを確認した。MEMS・マイクロマシン用部品や微細金型などの立体的で微細な三次元形状が増加しており、これらを精密に測定するニーズが増加している。本年度は、直径1 μm以下のプローブに対応した装置とするため、現状使用している波長650 nmのレーザ光源を波長375 nmのレーザ光源に変更したシステムに改良した。また、現状測定中の状況は測定対象物の斜め上方からCCDマイクロスコープにより観察しているが、測定対象物とプローブとの位置関係が把握しにくいため、システムの改良に伴い、傾斜ミラーを用いることで測定対象物の上方から直接観察可能なように改良した。さらに、表面間力(液架橋力、ファン・デル・ワールス力、静電気力)による接触子の測定対象面への付着防止のため(接触子が付着すると測定時間、精度に影響する)、真空容器内で測定可能なシステムを試作し、真空容器内の圧力が表面間力に及ぼす影響について理論解析および検証実験を実施した。理論解析の結果、付着の主な原因は液架橋力と分子間力であることが判明した。そこで、液架橋力の低減を目的として真空容器内で測定可能なシステムを試作し、真空容器内の圧力が表面間力に及ぼす影響について調べた結果、真空容器内圧力が約350 Paの場合で表面間力は約135 nNであり、初期状態(大気圧)比で約4割に低減できることを確認した。当初予定の装置改良などの項目は全て実施し、さらに表面間力の影響の理論解析や影響を低減させるための真空容器の製作および検証実験等を実施することができたため。本年度は、CO2レーザを用いたスタイラス接触子の製作方法について検討した。その結果、CO2レーザを用いることでスタイラスシャフト直径約0.4 μm、スタイラス接触子直径約1.2 μmのスタイラスが製作可能であることを確認した.今後の課題として、最高パワー密度と加工可能なスタイラスシャフトの最小直径との関係や先端部を最適な温度に加熱可能な加工条件(レーザ出力、レーザ照射時間、スタイラス送り量、送り速度、スタイラス先端とスポット位置の関係、など)について熱伝導シミュレーションや実験により明らかにする必要がある。この他にも、真球度、接触子の球中心とスタイラスシャフト軸上とのずれ量、をなるべく少なくし、目標とする直径に成形可能となるような加工条件についても最適化する必要がある。

また、測定領域の拡大を目的とし、プリズムを用いた光学系を用いることで測定対象物寸法の制限をなくすシステムに改良した。改良に伴い、スタイラスシャフトに対してレーザ光を斜め下方向から照射する場合、その照射角度が測定感度にどのように影響するのか実験およびシミュレーションの両面から検証し、スタイラスへのレーザ照射角度θが大きくなると感度も若干高くなるが大きな変化はなく、光学系変更の影響は少ないことを確認した。当初予定していた接触子の校正手法以外は予定以上に進展しているため。MEMS・マイクロマシン用部品や微細金型などの立体的で微細な三次元形状が増加しており、これらを精密に測定するニーズが増加している。そこで、直径0.5 μmの極小径の光ファイバを用いた接触式プローブを用いることにより、低測定力・検出機構が簡便で1 μm以下の溝や穴を有する微細形状を数nmの分解能で測定可能なプロービングシステムの開発を目的とする。昨年度に引き続きウェットエッチングおよびCO2レーザを用いたスタイラス接触子の製作方法について検討し、本年度は微細な表面粗さ測定用のスタイラス先端部先鋭化技術(先端半径0.025 μm)およびL字曲げ加工技術を開発した。先端球の製作に関してはスタイラスの鉛直下方からCO2レーザを照射可能なように光学系を改良することにより、スタイラス軸と球中心のずれが少ないスタイラスの製作が可能になった。また、表面間力によるスタイラスの付着対策として、膜厚数nmの撥水コーティングを行い、表面間力の影響を約3割低減可能であることを確認した。さらに、スタイラスの耐摩耗試験(押しつけ量5 μm、摺動振幅10 μm)を実施した結果、10万回までは摩耗せず高精度に使用可能であることを確認した。座屈の耐久試験の場合,70万回以上の使用にも耐えられることが分かった.また、直径100 μmの軸受用の精密鋼球およびルビー球を用いて接触子形状が校正可能であることを確立した.この他、微細金型や小径穴等様々な測定実験を通じた測定用プログラムの改良および信号処理プログラムの開発を行った.CO2レーザを用いることでスタイラス接触子直径約1.2300 μmの微細形状測定用スタイラスが製作可能であることを確認した.また,表面間力によるスタイラスの付着対策として,膜厚数nmの撥水コーティングを行い,表面間力の影響を約3割低減可能であることを確認した.FDTD法による光学解析の解析結果より,波長375 nmのレーザを使用することで,0.2 μm程度のスタイラスシャフトでも使用できる可能性があることが解析の結果確認できた.また,基礎実験の結果,波長375 nmのレーザ光を用いることで,直径約0.4 μmの極小径のスタイラスシャフトでも約5 nmの測定分解能が得られることを確認した.本年度の目標である,「直径1 μmの極小径プローブの製造」が可能であることを確認し,かつ,次年度の目標の一つを達成したため.(波長375 nmのレーザ光を用いることで、直径約0.4 μmの極小径のスタイラスシャフトでも約5 nmの測定分解能が得られることを確認した)今後の予定では、スタイラスに用いられている接触子の真球度は未測定であり、三次元形状を精密に測定するためにはスタイラス接触位置(接触子中心座標)を特定し、その位置におけるスタイラス接触子の半径を補正(接触子中心座標から実際の接触点への座標変換作業)する必要があるため、接触子の半径や形状の精密測定手法や接触子半径の補正アルゴリズム・手法の開発を実施する。
Skp2-p27ダブルノックアウトマウスを用いた腎障害進行機構の解明

Skp2欠損マウスによる尿管結紮(UUO)モデルでは、Skp2の標的の中でp27が最も蓄積していた。そこで、p27を欠損させたSkp2-p27ダブル欠損マウスを用いてUUOモデルを作製したところ、Skp2欠損マウスUUO腎での腎障害の軽減は解消され、野生型と比較して、さらなる腎障害の進行が確認された。これらの結果から、Skp2は主に尿細管上皮細胞を制御しているp27を分解することによって腎障害進行に関与していることが確認された。1.野生型マウスのUUOモデルを用いて、Skp2がp27を特異的にユビキチン化するのに必要なCks1の発現をmRNAおよびタンパクレベルで解析した。UUO腎において、Cks1はmRNAおよびタンパクレベル共に、発現が亢進しており、Skp2と同様な発現パターンであることがわかった。また、免疫染色においてCks1およびSkp2のタンパク発現とp27のタンパク発現が逆相関であることが示された。これにより、腎障害ではSkp2がp27を特異的に制御している可能性が高まった。2.野生型マウス以外に、比較対照群としてSkp2ノックアウトマウス、p27ノックアウトマウス、Skp2-p27ダブルノックアウトマウスを用いてUUOマウスモデルを各比較検討群で4匹作製した。3.PAS染色、線維化の指標となるマッソントリクローム染色を用いて、組織学的検討を行った。野生型マウスと比較してp27ノックアウトUUO腎では、尿細管上皮細胞の数が顕著に増加しており、尿細管の拡張も野生型より増加していた。一方、Skp2ノックアウトマウスUUO腎では野生型マウスより腎障害が軽減されたが、Skp2-p27ダブルノックアウトマウスにすることにより再び腎障害の進行が確認された。Skp2-p27ダブルノックアウトマウスUUO腎の尿細管の拡張は野生型よりも増加し、p27ノックアウトUUO腎と同レベルであった。これらのことにより多くのターゲットを持つとされるSkp2は、腎障害において、特異的にp27を制御している可能性が高まった。4.細胞増殖マーカーとしてKi67抗体を用いて免疫染色を行った。Skp2ノックアウトマウスUUO腎で尿細管上皮細胞の細胞増殖は抑制されたが、Skp2-p27ダブルノックアウトマウスUUO腎にすることにより、抑制が解除された。尿細管拡張が顕著に見られるp27ノックアウトUUO腎では、細胞増殖も盛んであることが確認された。1.p21はSkp2のターゲットであり、p21ノックアウトマウスUUO腎では間質細胞の増殖が亢進すると報告されている。Skp2ノックアウトマウスUUO腎でのp21の発現量を比較したところ、p21のタンパクレベルの増加はわずかであった。また、他のSkp2のターゲットも同様に調べたところ、WT UUO腎と比較してp57、p130、TOB1、cyclinA、CyclinD1はSkp2ノックアウトマウスUUO腎で増加せず、c-Myc、b-Myb、cyclinEはわずかに増加したものの、どれもp27ほど増加しなかった。これにより、腎障害ではp27がSkp2のメインターゲットであることが確認された。2.Skp2ノックアウトマウスUUO腎でのp27の蓄積による尿細管上皮細胞数の増加抑制および尿細管拡張の抑制はSkp2-p27ノックアウトマウスUUO腎において解除され、再び増加傾向を示した。また、Skp2-p27およびp27ノックアウトマウスUUO腎では尿細管上皮細数と尿細管拡張がWT UUO腎と比較してさらに増加していた。これらの結果によりp27が尿細管上皮細胞の制御に深く関与することが示唆された。3.Skp2ノックアウトマウスUUO腎では腎線維化が抑制される。これに比べ、Skp2-p27ノックアウトマウスUUO腎では間質領域が増加し、また免疫染色法によりαSMAとVimentinが増加し腎線維化の進行が確認され、またマクロファージの浸潤も増加していた。さらに、COL1、αSMA、Vimentinおよびマクロファージの指標であるF4/80のmRNAレベルも同様にが増加していた。これらのことから、腎障害に伴う線維化および炎症がSkp2-p27ノックアウトマウスUUO腎で亢進することが確認され、Skp2-p27の制御が腎障害の線維化にも影響していることが示唆された。
液滴ジェットプラズマによる熱脆弱フラーレン配列制御への挑戦

熱脆弱性の窒素原子内包フラーレン(N@C60)の配列制御を目的として,液滴ジェットプラズマを用いてカーボンナノチューブ(CNT)に挿入する実験を行った.まず,空のC60をトルエンに溶解させ,プラズマ化してCNTに照射することによって,C60イオンをCNTへ挿入することに成功した.そこで同様に,高濃度のN@C60をCNTへ照射したが,CNT中でN@C60の存在は確認できなかった.N@C60に対する紫外線の効果を調べたところ,紫外線の照射時間に比例してN@C60が分解されることが明らかとなり,プラズマからの紫外線によるN@C60の不安定化がCNT内にN@C60が存在しない原因であることを特定した.量子コンピュータ素子として注目を集めている窒素原子内包フラーレン(N@C60)のナノメートルオーダーの配列制御を実現することを目的として,2年目となる本年度は,N@C60をカーボンナノチューブ(CNT)に内包させる手法として,前年度に作製した液滴ジェットプラズマ装置を用いて,実際にCNTへのフラーレンの挿入実験を行った.1.これまでに,トルエン中に空のフラーレンC60を導入し,液滴ジェットプラズマを用いて,大気中で浮遊電位の基板へ照射することによって,基板にC60が堆積することが明らかになっている.この基板上にCNTを塗布し,基板に対して正電位および負電位を印加することによって,C60イオンのCNTへの照射を行った.2. C60含有プラズマジェットを照射したCNTの表面に付着した余分なC60を超音波洗浄で除去後に,ラマン分光分析を行ったところ,基板バイアスがVCNT=+20Vの場合にはC60の存在を示すAg(2)モードのピークが存在し,一方,VCNT=-60Vの場合には,Ag(2)モードのピークが観測されないことが明らかとなった.3.ラングミュアプローブを用いて,液滴ジェットプラズマの浮遊電位を測定したところ,-20V程度であることが分かった.これらの結果から,液滴ジェットプラズマ中ではC60が負イオン化し,正電位を印加した基板上のCNTに加速されて照射されることで,CNT内部にC60が挿入されたと考えられる.4.トルエン中に純度を10%に濃縮したN@C60(90%は空のC60)を導入し,C60の場合と同様にCNTへの照射実験を行った.N@C60含有プラズマジェットを照射したCNTのラマン分光分析を行ったところ,N@C60を含むC60の存在を示すAg(2)モードのピークを観測することができた.量子コンピュータ素子として注目を集めている窒素原子内包フラーレン(N@C60)のナノメートルオーダーの配列制御を実現することを目的として,前年度に引き続き,N@C60をカーボンナノチューブ(CNT)に内包させる手法として液滴ジェットプラズマ装置を用いて,CNTへのN@C60の挿入実験を行った.1.これまでに,トルエン中に空のフラーレンC60を導入し,液滴ジェットプラズマを用いて基板上のCNTに照射することによって,C60イオンがCNTへ内包されたことを示す結果が得られている.そこで,トルエン中に純度10%に濃縮したN@C60(90%は空のC60)を導入し,C60の場合と同様にCNTへの照射実験を行った.N@C60含有プラズマジェットを照射したCNTの電子スピン共鳴(ESR)分析を行ったところ,N@C60を示すピークは得られなかった.一方,プラズマを生成せずに,N@C60含有トルエンをCNTへ吹きつけたところ,純度は1/3に低下したがESRにおいてピークが観測された.この結果は,トルエン中に溶解しているN@C60が,プラズマから放射される紫外線によって分解されてしまったためと考えられる.2. N@C60の紫外線に対する影響を調べるため,高純度のN@C60(40%)の紫外可視吸収(UV-Vis)スペクトルおよびESRスペクトルの紫外線(波長365nm)照射時間依存性を測定した.その結果,高純度のN@C60で観測されたC60とは異なる2つのUV-Visスペクトルピークが,紫外線照射時間経過とともに減衰することが観測された.さらに,N@C60を示すESRピーク強度も次第に減衰していくことが観測されたため,N@C60は紫外線によって分解されることが明らかとなった.3.高純度のN@C60で観測された新たなUV-Visスペクトルピークを解析した結果,その吸収波長から算出されるバンドギャップを理論的に導出した結果と比較することによって,C60に内包された窒素原子が,内部中空中心では無く側壁近傍に局在している可能性が示唆された.熱脆弱性の窒素原子内包フラーレン(N@C60)の配列制御を目的として,液滴ジェットプラズマを用いてカーボンナノチューブ(CNT)に挿入する実験を行った.まず,空のC60をトルエンに溶解させ,プラズマ化してCNTに照射することによって,C60イオンをCNTへ挿入することに成功した.

そこで同様に,高濃度のN@C60をCNTへ照射したが,CNT中でN@C60の存在は確認できなかった.N@C60に対する紫外線の効果を調べたところ,紫外線の照射時間に比例してN@C60が分解されることが明らかとなり,プラズマからの紫外線によるN@C60の不安定化がCNT内にN@C60が存在しない原因であることを特定した.量子コンピュータ素子として注目を集めている窒素原子内包フラーレン(N@C60)のナノメートルオーダーの配列制御を実現することを目的として,初年度は,N@C60をカーボンナノチューブ(CNT)に内包させる手法として,液滴ジェットプラズマ装置を製作し,その動作を詳細に調べた.1.直径6mmのガラス管に低周波高電圧電源(10kHz, < 20 kV)を接続し,窒素ガスを動作ガスとしたプラズマジェット装置を作製した.さらに,そのガラス管の途中に液体を霧状に噴霧できるネブライザーを接続し,プラズマジェット中に液滴を導入できるように改良し,エタノール及びトルエンで動作することを実証した.2.トルエン中に,まずは空のフラーレンC60を導入し,液滴ジェットプラズマとして,電気的に浮遊状態の基板へ照射することによって,基板にフラーレンが堆積することが明らかになった.また,堆積したフラーレンをレーザー脱離飛行時間型質量分析器で解析することで,フラーレンが破壊されずに堆積していることが明らかになった.3.液滴ジェットプラズマ中の紫外線や熱によりN@C60が破壊されるかどうかを,紫外線ランプ照射により調べた結果,1時間以上の長時間の紫外線照射によりN@C60が次第に破壊されていくことが明らかになったが,液滴ジェットプラズマで照射する程度の時間(数秒以内)においては,紫外線の影響がないことを確認した.当初の計画通りに,液滴ジェットプラズマ装置を作製し,フラーレンC60および窒素原子内包フラーレンN@C60をカーボンナノチューブ内に挿入することに成功しているため.当初の計画通りに,液滴ジェットプラズマ装置を作製し,その動作を確認できている.また,窒素内包フラーレンのプラズマに対する安定性についても調べており,次年度の研究遂行の準備が整っている.今後は,カーボンナノチューブ内部に挿入された窒素原子内包フラーレンを定量分析するために,電子スピン共鳴を用いた測定を行う.これまでの結果から,カーボンナノチューブ内に挿入されたフラーレンの密度が少ないことが予想されるため,密度増加を目的として,基板上に配向させたカーボンナノチューブを利用するなどの対策を講じる.また,カーボンナノチューブ内でのフラーレン間隔を制御するため,DNAを用いたフラーレン複合物質を形成し,それをカーボンナノチューブに挿入する実験を行う.以上の実験により形成された,間隔制御された窒素原子内包フラーレン配列を用いて,隣接する窒素原子間のスピン相互作用等を観測し,量子デバイスとしての応用可能性を評価する.今後は,窒素内包フラーレンをトルエン中に溶解させ,液滴ジェットプラズマとして基板に照射し,窒素内包フラーレンがプラズマの熱および紫外線によって破壊されずに堆積することを実証する.さらに,基板にカーボンナノチューブを塗布し,カーボンナノチューブ内部に窒素内包フラーレンを挿入する実験を行う.また,カーボンナノチューブ内でのフラーレン間隔を制御するため,DNAを用いたフラーレン複合物質を形成し,それをカーボンナノチューブに挿入する実験を行う.次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり,平成25度請求額とあわせ,次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である.なお,未使用額には,今年度の3月までに納品したが,4月に支払われる物品の金額も含まれている.次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり,平成24年度請求額とあわせ,次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である.なお,未使用額には,今年度の3月までに納品したが,4月に支払われる物品の金額も含まれている.
IRF2遺伝子の発現制御機構の解析とSNP検索

IRF2はインターフェロンα/β遺伝子の発現を抑制する転写因子である。今回、IRF2が乾癬遺伝子であるとの作業仮説のもとに、日本人乾癬患者でのIRF2遺伝子多型を検討した。特にIRF2に注目したのは以下の理由による。第1に、IRF2のノックアウトマウスは乾癬様の皮疹を生じ、第2に、IRF2遺伝子が存在する染色体生4q35はイギリスの家族性乾癬家系で連鎖が確認され、第3に、肝炎治療にインターフェロン注射を行うと、乾癬の急激な悪化を示す。従って、IRF2は分子遺伝学的にも、またその機能の上からも乾癬の有力な候補遺伝子であると考えた。IRF2遺伝子のコード領域とプロモーター領域について乾癬患者と健常人コントロールについて遺伝子多型の解析を行った。プロモーター領域に-535G>Aの多型が認められ、この多型は40歳以下の若年発症の乾癬と相関を認めた。-535G alleleには転写因子USF(upstream stimulatory factor)が結合することが予測されたため、ゲルシフトアッセイおよびスーパーシフトアッセイを行ったところ-535GのアレルのみにUSF1,USE2が結合し、-535Aのアレルには結合しないことがわかった。このプロモーター多型が転写活性に影響を与えるのかどうかについて、in vitroでの検討を加えた。それぞれの多型を含むプロモーターを哺乳動物発現ベクターに組み込み、HaCaT細胞、HepG2細胞、HeLa細胞、Jakut細胞、DND39細胞にトランスフェクションし、その転写活性をルシフェラーゼの発現により定量した。しかしながら、このin vitroの系ではこれら2つのアレルに転写活性の違いを見いだすことはできなかった。この遺伝子のコード領域のSNPを検索するべく、35名の乾癬患者より抽出したRNAからRT-PCR-direct-sequencingによりこの遺伝子のc-SNPを検索した。35名中13人にGly248Gly(ggg>gga)のサイレント変異、また2名にGly179GIy(gga>ggc)のサイレント変異を見いだした。RNAからの解析ではナンセンス変異やフレームシフト変異、スプライス変異などの病的変異はmRNAが不安定なため見逃してしまう。このような変異の同定にはゲノムDNAからの解析が必要であり、この遺伝子を含むBAC(Bacterial Artificial Chromosome)の塩基配列情報が公開され、この遺伝子のすべてのエクソンと隣接するイントロンの解析を乾癬患者について行ったが、変異ないし多型は認められなかった。また、プロモーター領域についても-803まで解析し、-535にG/Aの多型か存在することを見いだした。この多型は、転写因子解析ソフトであるTFSEARCHによるとGのアレルではupstream stimulatory factor(USF)が結合するも、AのアレルではUSFは結合しないことが示唆された。従って、この領域の2本鎖オリゴを合成し、ゲルシフトを行うと確かにGのアレルにのみバンドが見られ、さらにスーパーシフトをすると確かにこのGのアレルにのみみられたバンドはUSFの抗体でスーパーシフトすることが確認された。この多型が機能的に意味を持つものかどうかをルシフェラーゼアッセイにより確認したが、この多型そのものによる機能的な違いは認められなかった。今回、IRF2が乾癬遺伝子であるとの作業仮説のもとに日本人乾癬患者でのIRF2遺伝子多型を検討した。

第1に、IRF2のノックアウトマウスは乾癬様の皮疹を生じ、第2に、IRF2遺伝子が存在する染色体4q35はイギリスの家族性乾癬家系で連鎖が確認され、第3に、肝炎治療にインターフェロン注射を行うと、乾癬の急激な悪化を示す。従って、IRF2は分子遺伝学的にも、またその機能の上からも乾癬の有力な候補遺伝子であると考えた。IRF2遺伝子のコード領域とプロモーター領域について乾癬患者と健常人コントロールについて遺伝子多型の解析を行った。プロモーター領域に-535G>Aの多型が認められ、この多型は40歳以下の若年発症の乾癬と相関を認めた。-535G alleleには転写因子USF(upstream stimulatory factor)が結合することが予測されたため、ゲルシフトアッセイおよびスーパーシフトアッセイを行ったところ-535GのアレルのみにUSF1,USF2が結合し、-535Aのアレルには結合しないことがわかった。このプロモーター多型が転写活性に影響を与えるのかどうかについて、in vitroでの検討を加えた。それぞれの多型を含むプロモーターを哺乳動物発現ベクターに組み込みHaCaT細胞、HepG2細胞、HeLa細胞、Jakut細胞、DND39細胞にトランスフェクションし、その転写活性をルシフェラーゼの発現により定量した。しかしながら、このin vitroの系ではこれら2つのアレルに転写活性の違いを見いだすことはできなかった。
被翻訳後修飾タンパク質のＮおよびＣ末端構造同時解析法の開発

翻訳後修飾を受けてN末端またはC末端のどちらかがブロックされた成熟タンパク質を同定するための、修飾を受けていない側のアミノ基またはカルボキシル基のどちらかをMALDI質量分析で同程度の感度が得られるTMPP(トリメトキシフェニルホスホニウム)基をもつ修飾試薬で特異的に標識する方法を確立した。この研究の過程でペプチドのN末端アスパラギン酸の脱炭酸反応とそれに伴う脱アミノ化を発見し、これを利用した効率的なN末端およびC末端アミノ酸配列解析法の開発につながった。またこの方法を考古学資料の分析に適用し、4,400年前のエジプトの古墳の壁画片からウシ皮からのコラーゲンを検出した。研究課題のNおよびC末端アミノ酸配列解析法に関しては、既に昨年度までに個別の方法を確立している。平成25年度はNまたはC末端のいずれかが翻訳後修飾を受けているタンパク質の同時解析法の開発に取り組んだ。その過程で、タンパク質をトリプシンで消化することで断片化する従来法と異なり、側鎖にカルボキシル基をもつアスパラギン酸(Asp)とグルタミン酸(Glu)に特異的な酵素であるプロテアーゼ(GluC)を用いてC末端ペプチドを得る方法を試みた時、液体クロマトグラフィーと質量分析により、ペプチド中Aspまたはアスパラギン(Asn)が環化したイミノ基を含むペプチドの分離・同定に成功した。通常のペプチド結合がAspまたはAsnから側鎖のカルボキシル基に転移することは従来から知られていたが、その中間体であるイミノ構造をとるペプチドが分離された例はまだ報告されていない。本研究課題とも密接に関連するため、現在AspのN末端側でタンパク質を加水分解するプロテアーゼ(AspN)を用いてこの構造の確認を行っている。一方、当初の目的の一つである、考古学資料中のタンパク質の同定法への応用において、分析の結果、資料の年代に応じたAsnの脱アミド化頻度の増大を認めた。脱アミド化は比較的短期間でも観察されるAsnばかりでなく、グルタミン(Gln)でも相当程度起こることを確認した。さらに、古代の絹資料のタンパク質消化酵素による分解物中に、酵素作用によらないペプチド結合の切断生成物を多数発見し、切断個所の多くがセリン(Ser)の関与するAsp-Ser、またはAsn-Ser間にあることを確認した。また、古代の骨や壁画の画材中のコラーゲンの分析の結果、アミノ酸残基数約1400のI型コラーゲン分子中、特定の三重鎖構造をとる部分の保存状態が比較的良好であることを認めた。この研究成果は、考古学分野での応用が期待される。現代のプロテオミクスが直面している問題点の一つに、タンパク質の翻訳後修飾(PTM)の同定の困難さがある。特にペプチド主鎖の修飾や切断を伴うPTMはタンパク質の成熟と分解に関わる重要な現象であると同時に解析困難な課題となっている。本年度に実施した研究の成果のうち最大のものは、タンパク質のアミノ末端(N末端)およびカルボキシル末端(C末端)ペプチドの選択的濃縮・分離法の開発過程で発見(正確には再発見)した、トリプトファン残基の温和な条件下におけるスルホン化反応である。これと、前年度に発見したN末端アスパラギン酸残基に特異的な脱炭酸反応とアスパラギン酸に特異的なタンパク質分解酵素(AspN)を用いたペプチドの新断片化法と質量分析法を組み合わせれば、研究目的の「N,C-末端アミノ酸配列同時解析法の実現」が容易になる。本研究が目的を達成すると、分解と劣化が著しく進行した古代のタンパク質の確実な同定が可能になる。現在方法の開発と並行して、奈良時代またはそれ以前の絹および膠試料の分析を行っている。奈良県明日香村の牽牛子塚古墳から出土した夾紵棺の破片中に絹のセリシンを検出した。その際、試料のトリプシン分解物のLC-ESI質量分析において、通常のデータベース検索では、1万を超える多数のピーク中で目的とするセリシン由来のピークはわずか10本に過ぎなかった。しかし、ペプチド鎖の非酵素的な切断やPTMの可能性を考慮に入れて分析データを見直した結果、セリシン由来と帰属できるピークは30本近くまで増加した。この結果をもとに、ペプチド鎖の非酵素的分解過程について有機化学的に考察するとともに、考古学的な研究ばかりでなく、生体内におけるタンパク質の分解生成物の分析においても、N,C-末端アミノ酸配列同時解析法の重要性が再認識できたとともに、今後解決すべき課題を見いだした。本研究計画の最終年度となる平成26年度は、これまでにタンパク質の標準試料について確立した研究課題のNおよびC末端アミノ酸配列解析同時解析法を実地に応用するために、1特殊な修飾や非特異的な分解を受けたタンパク質の同定、2考古学的試料中の激しく経年劣化を受けたタンパク質の構造解析の2点に焦点をあてた研究に取り組んだ。

1の特殊な修飾は、具体的には本来の課題の研究の過程で発見したタンパク質・ペプチドのN末端におけるアスパラギン酸の脱炭酸反応であり、この反応を利用することでタンパク質のN末端ペプチドの特定をより容易にすることができると期待している。2の試料としてコラーゲンを選んだ。コラーゲンを成分とする膠は古代から接着剤や顔料の固着剤として用いられてきている。本研究では動物の皮から得る膠に含まれるI型コラーゲンのα1およびα2鎖、III型コラーゲンのα1鎖を、今から4,400年前のエジプトの壁画片中に検出することに成功した。この研究では抽出した試料をトリプシン分解し、生じたペプチドのアミノ酸配列を質量分析によって解析し、データベースと比較して当該膠試料をウシの皮から抽出したものと同定した。この結果は考古学的には大きな意義があると評価されたが、それぞれの鎖あたり1,400以上のアミノ酸からなるコラーゲン分子のうち、比較的分解による劣化の度合いが少ない部分のみから得た幸運によるところが大きい。したがって、試料の劣化がより進んでいて、劣化がどのような化学変化によるものなのかを明らかにするために、本研究課題のNおよびC末端アミノ酸配列解析同時解析法が役立つと思われた。そこで、現在は貴重な古代のコラーゲンに取り組む前段階として、比較的新しいコラーゲン試料に人工的な劣化を引き起こし、その分解個所をNおよびC末端アミノ酸配列解析同時解析により特定する研究に取り組んでいる。生命有機化学、プロテオミクス、質量分析学当初予想したタンパク質の翻訳後修飾は、N末端のアセチル化や側鎖水酸基のリン酸化とグリコシド化程度であった。ところがNまたはC末端が修飾されたペプチドを分離する過程で、開発中の方法によってアスパラギン(Asn)の脱アミド化やペプチド結合の転移が検出できることが明らかになった。最近、免疫抗体タンパク質の医薬品としての利用が進み、こうした医薬品の劣化にアスパラギン残基が深く関わっていることが注目されている。本課題で開発した方法は、計画の段階では主に基礎生物科学分野における問題解決の手段として寄与することを期待したが、結果的には医学分野での病気の診断や、薬学分野での薬剤の分析に役立つ可能性が示された。この可能性を高めるための研究の成果が、当初の計画以上に進展している点である。一方、この方法を考古学資料中で経年劣化の激しいタンパク質の同定に利用することも計画に含まれていたが、実際に古代の絹やコラーゲンの分析により、非常に高い頻度でAsnやGlnの脱アミド化が進行していることを明らかにできた。また同時に、タンパク質の経年劣化の要因として、セリン(Ser)やトレオニン(Thr)の水酸基が関与するペプチド結合の自発的加水分解が特定できた。以上の点から、本研究課題で開発を目指している方法は、高度に修飾を受けた、あるいは著しく劣化したタンパク質の分析・同定法として予想以上の広い学術分野、すなわち自然科学の生物学、化学、医学、薬学だけでなく、人文科学の考古学や文化財の保存、修復にまで応用可能と考えられる。当初はやや控えめに結果を予想して計画をたてたが、古代の資料に恵まれたために計画が予想以上に進展したといえる。当初の計画以上に進んでいるのが、目的の一つである遺跡や古墳から出土したタンパク質の分析である。計画した時点で予想したペプチド結合の非酵素的な分解が早くも予備的な実験で検出できた。
３次元工具振動を利用した研磨システムのためのＮＣコードおよび制御プログラムの開発

3次元工具振動を利用したNC研磨システムの実現のため,ハードウエアと制御プログラムの開発を行った.このシステムは,新しく開発した研磨用NCコードから,ツールパス,ツールパス上の各位置での被研磨面の法線ベクトル,工具の基本振動形態,被研磨面の法線方向の研磨力の大きさを読み取る.そして研磨中に工具移動方向ベクトルと被研磨面の法線ベクトルに合わせて3次元工具振動形態の方位を変化させることができるとともに,被研磨面に対して法線方向の研磨力の大きさを一定に制御しながら研磨を行うことができる.放電加工で形彫りした金型をそのまま金型として使用すると金型寿命が短くなる.また,金型表面の粗いトポグラフィは,成型品の表面粗さを大きくすると同時に型離れ不良の原因となる.したがって,研磨加工による加工変質層の除去と表面粗さの向上が必要である.放電加工で加工された小形金型の研磨には一般にハンドラッピングが適用される.しかし,ハンドラッピングには高度な技能と膨大な作業時間が必要であり,金型製作におけるコスト低減と納期短縮の大きな障害となっている.こうした背景から,金型研磨の自動化が切望されている.金型研磨の自動化の実現のため,本研究実施者は,工具に様々な形態の3次元振動を与えることができる3次元工具振動システムを開発した.このシステムを用いる場合,これまでは研磨対象の金型ごとに複雑な研磨プログラムを作成する必要があった.本研究では,開発した3次元工具振動システムの運用を容易にするために,汎用性の高い研磨用NCコードの開発と制御プログラムの開発を行うことを最大の目的にしている.また,ツールパスが被研磨領域の粗さやうねりに与える影響について明らかにする.平成25年度の研究実績の概要は以下のとおりである.平成24年度にNCコードで動作する研磨装置制御プログラムを作成した.それを用いて水平の矩形領域を対象とした研磨実験と,傾斜した矩形領域を対象とした研磨実験を行い,ツールパスの違いが研磨効率や形状精度に与える影響を調べた.その結果,ピックフィードの大小によって研磨効率が大きく異なることが明らかになった.具体的には,X軸方向に工具をスキャンし,研磨領域の両端でY軸方向にピックフィードを与えるようなツールパスで研磨を行った場合,ピックフィードが工具のY軸方向の幅よりも小さいときに研磨効率が高くなることが明らかになった.これは,ツールパスを決定する上で極めて重要な知見であると考えている.3次元工具振動を利用したNC研磨システムの実現のため,ハードウエアと制御プログラムの開発を行った.このシステムは,新しく開発した研磨用NCコードから,ツールパス,ツールパス上の各位置での被研磨面の法線ベクトル,工具の基本振動形態,被研磨面の法線方向の研磨力の大きさを読み取る.そして研磨中に工具移動方向ベクトルと被研磨面の法線ベクトルに合わせて3次元工具振動形態の方位を変化させることができるとともに,被研磨面に対して法線方向の研磨力の大きさを一定に制御しながら研磨を行うことができる.放電加工によって得られる面は,熱影響層を有する梨地面である.熱影響層には引張り残留応力やマイクロクラックが存在する.したがって放電加工で形彫りした金型をそのまま金型として使用すると金型寿命が短くなる.また,金型表面の粗いトポグラフィは,成型品の表面粗さを大きくすると同時に型離れ不良の原因となる.したがって,研磨加工による加工変質層の除去と表面粗さの向上が必要である.放電加工で加工された小形金型の研磨には一般にハンドラッピングが適用される.しかし,ハンドラッピングには高度な技能と膨大な作業時間が必要であり,金型製作におけるコスト低減と納期短縮の大きな障害となっている.こうした背景から,金型研磨の自動化が切望されている.金型研磨の自動化の実現のため,本研究実施者は,以前の研究で,工具に様々な形態の3次元振動を与えることができる3次元工具振動システムを開発した.このシステムを用いる場合,これまでは研磨対象の金型ごとに複雑な研磨プログラムを作成する必要があった.本研究では,開発した3次元工具振動システムの運用を容易にするために,汎用性の高い研磨用NCコードの開発と制御プログラムの開発を行うことを最大の目的にしている.また,ツールパスが被研磨領域の粗さやうねりに与える影響について明らかにする.平成24年度の研究実績の概要は以下のとおりである.ツールパスのCADデータを基に,汎用のCAMを用いてツールパスのNCコードを生成し,得られたNCコードに,工具の振動形態,研磨力の方向と大きさ,研磨ペーストの供給タイミングと供給量を指定するコードを追加した.Visual Basicを用いて制御プログラムの開発を行った.工具に作用する力の3分力は,3次元工具振動システムに組み込んだ3個のロードセルによって計測し,ツールパスに沿って工具を移動させながら,研磨力の大きさを制御できるようにした.最終年度は主に3次元工具振動を利用したNC研磨システム実現のため,ハードウエアと制御プログラムの開発を行った.本システムでは,自動研磨プログラム実行前に,あらかじめ,研磨で使用する複数の3次元工具振動を設定し,それらに番号をつけて登録するようにした.登録する3次元工具振動は,被研磨面の法線ベクトルがz軸正方向,工具送り方向がx軸正方向であるときの工具振動とした.これを基本工具振動と呼ぶ.実際の研磨においては,被研磨面は曲面であり,法線ベクトルは研磨位置によって異なる.また,工具送り方向もx軸正方向とは限らない.したがって,基本工具振動の形態を,被研磨面の法線ベクトルや工具送り方向に合わせて回転させる必要がある.工具に振動を与えるための波形信号を得るため,DA変換器に付属しているRING

形式バッファメモリによる波形出力機能を用いている.従来はDA変換器から出力される3系統の波形信号をそのままアンプで増幅し,3個の積層型圧電アクチュエータに与えていた.しかしながら,振動形態を変えるには,一旦工具振動を停止し,バッファメモリのデータを書き換え,その後で工具振動を再開する必要があった.工具振動を停止させることなく連続的に工具振動形態の向きを変えるために新しくアナログ演算回路を製作した.アナログ演算回路への入力は,基本工具振動に対応したDA変換器からの3系統の波形信号および振動形態の向きに依存する9つの電圧信号である.9つの電圧信号は, NCコードから読み込んだ被研磨面の法線ベクトルおよび工具の現在位置と次の目標位置から算出した工具送り方向から決定した.振動形態をNCコードによって連続的に変化させることができるかどうかを確認するため,マイクロスコープおよび4分割受光素子を用いた2次元振動測定システムによる評価実験を行った.その結果,所定通りに振動形態が変化することが確認できた.精密加工平成25年度は,平成24年度に作成した平面の領域を研磨するためのNCコードと制御プログラムを用いて研磨実験を行った.水平面(XY平面)の研磨においては, XY平面に平行なツールパス,Z方向の研磨力,振動形態をNCコードで設定した.設定したツールパスはXY平面に平行であるが,Z方向に研磨力を与えるため,研磨工具は研磨中にZ方向にも移動する.数種類のツールパスで研磨実験を行った結果,ツールパスによって研磨効率に大きな差異がみられた.この実験結果は高い研磨効率で研磨を行うためのツールパスの決定に関する重要な知見を与えている.以上のことから概ね順調に進展していると判断した.研磨ペーストの供給タイミングと供給量を指定するコードをNCコードに追加したが,それを実現するためのハードウエアが確立していない.平成26年度は,Z軸に平行な中心軸を持つ円筒内面を研磨するためのNCコードの作成と制御プログラムの作成を行う.NCコードで与えるツールパスは,工具の半径分だけ被研磨面からオフセットさせたものとする.研磨力は被研磨面の法線方向に一致するように与えるので研磨工具の移動とともに変化させる.また,振動形態も被研磨面にあわせて連続的に変化させる必要がある.現在の研磨装置では振動形態を連続的に滑らかに変化させることができないので,振動発生装置の電気回路を変更する必要がある.以上の準備ができ次第,円筒内面の研磨実験を行い,研磨条件が研磨結果に与える影響を調べる.研磨ペーストの供給方法を確立し,開発したNCプログラムによる動作の確認を行う.その後,当初の計画に従ってツールパスが被研磨領域の粗さやうねりに与える影響について明らかにする.
末期がん在宅ケアの標準化に関する研究

本研究は、訪問看護ステーションで実施されている末期がん在宅ケアの標準化を目的に実施された。目標は、(1)末期がん在宅ケアの標準化を行い手引書を作成する。(2)作成した手引書の有用性について検討する、である。目標(1)について:末期がん在宅ケアのためのエビデンスを文献検討と全国調査から収集した。全国調査では回答を得た257訪問看護ステーションの523事例について分析を行った。末期がん在宅ケアのアウトカム(在宅死、末期がん患者・家族・訪問看護師の満足度)に関連するケア内容9項目とケアシステムを明らかにした。アウトカムと関連したケア内容9項目に、文献と実践から得られた知見を付加し、3部構成(実践手引書・家族教育用ブックレット・訪問看護記録)の「末期がん在宅ケア標準化手引書」を作成した。目標(2)について:末期がん在宅ケア手引書の有用性を検証するため無作為比較対照試験を実施した。「末期がん在宅ケア手引書」によるケア方法の研修を受けケアを行った群を介入群(44名)、通常のケアを行った群を対照群(41名)とした。評価は3時点における家族の満足度(FAMCARE),家族の抑うつ(CES-D)、家族の健康度(SF-36)患者および家族のQOL,家族および訪問看護師の満足度を尺度とした。収集できたデーターが少なかったため実用性の検証には至らなかったが、介入群において家族の満足度が高く、訪問看護師の満足度が2時点目で上昇していた。研修を受け手引書を使うことで訪問看護師のケアへの自信につながり、研修の効果が現れていると推察される。手引書の有用性の検証には至らなかったが、手引書を活用した訪問看護師からの意見に基づいて修正を加え、「末期がん患者の在宅ケアの手引き」としてまとめた。なお研究結果は、Palliative MedicineおよびCancerへ原著論文として掲載された。わが国の死亡原因の第1位を占めるがんに焦点をあてた末期がん在宅ケアの標準化に関する研究の4年計画の第1年目であった。本年度は国内外の在宅における末期がん患者に関する文献を検討し、訪問看護ステーションを中心に展開されている末期がん在宅ケアの実態調査を実施する計画のもとに研究をすすめた。わが国における末期がん在宅ケアの実践はまだ日が浅い。したがって末期がん在宅ケアに関する研究は事例検討や1施設の実践報告が多くを占めていた。医学中央雑誌からも「在宅末期がん」「在宅ターミナルケア」「在宅ホスピスケア」などのキーワードで引ける文献は数が限られていた。がん関連雑誌の創刊号から1999年までの目次を検索して文献検討した。特に1990年代の末期がん在宅ケアに関する11の報告書(1990年以前は報告書がない)を入手し、詳しく検討し今後のケアの標準化、システム化の方向性が示された。また諸外国における文献検討(Medline、CINAL)では、在宅ターミナルケア評価指標であるアウトカム尺度に関する文献や在宅ターミナルケア教育プログラム作成、評価などの文献が多くを占め、末期がん在宅ケアの評価研究が行われていた。末期がん在宅ケアの標準化の資料としてWHOの緩和ケアに関する報告、米国NHOの報告、わが国のホスピス緩和ケア協議会や在宅ホスピス協会の基準を検討した。また訪問看護ステーションを核として末期がん在宅ケアの実態を調査する質問紙を作成し、全国の訪問看護ステーション300ヶ所を対象に調査を実施する手順を整えている。質問紙の枠組みは文献検討をもとに検討した。ステーションの属性・在宅末期がん利用者(家族を含む)の状況

・ケア内容・アウトカム(在宅死の状況等)・訪問看護婦のストレス・訪問看護婦からみた課題である。研究スケジュールよりやや遅れて今年度は調査結果の分析にいたっていないが、質問紙回収後ただちに分析に入る予定である。平成13年度は、末期がん在宅ケアの拠点となっている訪問看護ステーション(以下ステーション)を対象とした調査の分析を行い、文献検討とあわせ、末期がん在宅ケア標準化の基礎資料を作成した。調査対象は、各県の訪問看護ステーション連絡協議会より推薦を受けた末期がん在宅ケアを実施している579のステーションとした。回答を得たのは257のステーションであった。回収率は44.4%であり、257ステーションから得た末期がん在宅ケア事例は523事例であった。調査は、ステーションで実施している末期がん在宅ケアの実態を把握することと、事例から詳細なケア内容およびケアシステムアウトカムとの相関を見る目的で実施した。ケア内容は在宅ケアを4期に分け痛みへのケア・その他症状へのケア・家族支援・スピチュアルケア・死の教育・遺族ケアとし、各事例における看護問題と実施されたケアについて調査した。ケア提供方法はオマハシステムを参考に、観察・直接的ケア・指導・ケアマネジメントとした。末期がん在宅ケアシステムとしては、ステーション組織、ケアチームメンバー・連携状況をみた。末期がん在宅ケアのアウトカムは、「在宅死」と「利用者、家族、訪問看護婦の満足度」とした。満足度は倫理的配慮から利用者本人や家族を対象とすることは避け、ケアにあたった訪問看護婦からみた満足度とした。ケアアウトカムとケア内容およびケアシステムとの関連性をみると、ステーションの24時間ケア、医師と訪問看護婦の連携、痛みのケア、スピリチュアルケア、死の教育が末期がん在宅ケアのアウトカムと高い相関を示した。調査結果から全国のステーションで実施されている末期がん在宅ケアの実態を把握することができた。またアウトカムに関連するケア内容、ケアシステムを抽出することができ末期がん在宅ケア標準化の基礎資料となった。結果は来年度開催される看護系学会で発表予定である。昨年度実施した訪問看護ステーションを対象とした調査の結果を分析した。その結果、末期がん在宅ケアのアウトカムとした「患者満足度」、「家族満足度」、「訪問看護師満足度」、「在宅死」に関連する項目(訪問看護ステーション組織・ケア内容)を抽出することができた。抽出した項目を末期がん在宅ケア標準化モデルの枠組みとして、具体的なケア方法を文献検討および熟練訪問看護師の経験知から導きだし、「末期がん在宅ケア標準化手順」を作成した。また作成した標準化手順の妥当性、実用性を検証するために、無作為比較対照試験を計画している。すでに協力者となる訪問看護師を募り試験への参加承諾を得ている。協力者を実験群と対照群に割付け、実験群への標準化手順についての教育、両群への研究方法の説明について計画が終了している。この無作為比較対照試験は単に研究のみならず、現場の訪問看護師への教育、患者家族へのより質の高いケア提供を可能にすることにもつながっており、患者・家族、訪問看護師および研究者による協働をめざした参加型研究として試みている。
片手駆動による直進走行が可能なスポーツ競技用車椅子の開発と実用化

片手による直進走行が可能でかつ片手・両手切り替え駆動が可能なスポーツ競技用車椅子の開発と評価を行い,実用化までを試みるものである.評価に際しては,片手駆動を可能とする駆動力伝達軸の耐久性を最重要視した.本研究に際しての先行研究において,駆動力伝達軸には最大39.53N・mのトルクがかかることがわかっており,これを車椅子開発上の目標値とした.車椅子ローラー上および体育館フロアでの走行中のトルク計測を行った結果,最大トルクで10.6N・mに留まることから,開発したスポーツ競技用車椅子は競技使用に充分適していることが示唆された.本研究は、片手駆動による直進走行が可能でかつ片手・両手切り替え駆動が可能なスポーツ競技用車椅子の開発と評価を行い、実用化に至る条件を見出すものである。そのため、本申請研究では実際の車椅子の開発特に駆動力伝達機構の開発が重要となる。当該研究年度を含めた2年間は、これまでの開発コンセプトの確認と、車椅子の片側に同側車輪駆動用と反対側車輪駆動用の2つのハンドリムを装着し、片手による左右車輪駆動を可能とする機構の開発を目指すとともに、反対側車輪への駆動力伝達用ユニバーサルジョイントに等速油圧ボールジョイントを組み合わせ、車椅子のキャンバ角に対応して、伝達軸に角度を作り、駆動力を反対側駆動車輪に伝達させる改良型の機構開発を行うものである。開発コンセプトについては、片手による直進走行から、その妥当性を再確認した。また伝達軸については、提供された軸の数値計算とともに、トライアンドエラーで最適化を行った。しかし、実用化を目指す上での適正値の同定、軸の耐久性の問題解決には至らなかった。また等速ボールジョイントについて、当該研究期間中に伝達軸への適用がむずかしいとの危惧から、伝達軸機構の見直し(伝達ギア(ジョイントギア)の使用)の検討とそれに伴う車椅子全体の再設計を当該年度後半は優先的に行った。一方、当初研究3年目に実施予定であった競技用車椅子のマン・マシン系を考慮した評価方法として、車椅子用トレッドミルの開発を行った。これまでは筋電図を用いて車椅子実走時の駆動性評価をヒト系の観点から行ってきたが、本トレッドミルにより、ヒト系ではエネルギー代謝の観点からの評価、またマシン系では駆動トルク等の計測が可能となり、今後、マン・マシン・インターフェースとしての応用が期待できる。本研究成果については、日本機械学会スポーツ&ヒューマンダイナミクス2014の講演論文集に掲載されている。本研究の目的は,片手駆動による直進走行が可能で,かつ片手・両手切り替え駆動が可能なスポーツ競技用車椅子の作製と評価を行うものである.本研究達成のためには,片手による左右両輪駆動の駆動機構(駆動力伝達軸)が重要となる.研究初年度は,試行錯誤的に機構開発を行ったが,充分な成果には至らなかった.そこで初年度実績報告に従い,研究組織の見直し・強化を行った結果,当該年度(研究2年目)は,駆動力伝達軸の作製ならびに片手駆動による直進走行可能な競技用車椅子の試作機が完成し,当初の予定よりも完成度の高い車椅子となった.また,研究計画全体の中で流動的であったパフォーマンスの高い車椅子開発に必要不可欠となる駆動力伝達軸のトルク計測システムを構築,車椅子への装着も完了し,研究3年目以降詳細なトルク計算による伝達軸改良の基盤が整った.さらに,研究初年度の車椅子トレッドミルに続き,ヒトー機械系(マンーマシン系)の機械力学・生理学的評価のためにエルゴメータ・アタッチメントを応用した車椅子駆動時推進パワーを計測・評価するシステムを構築,両手駆動時直進走行と片手駆動時直進走行を比較した結果,3秒間駆動で両手65.4W,片手55.2W平均と若干片手駆動による直進走行の推進パワーが低い結果となった.しかし7秒以上の駆動では,両者間の差が大きくなる結果となった.上記区分については,当該年度は初年度実績報告に従い,研究組織の見直し・強化を行った結果,1駆動力伝達軸の製作ならびに片手駆動による直進走行可能な競技用車椅子の試作機が完成し,当初の予定よりも完成度の高い車椅子となったこと2研究計画全体の中で流動的であったパフォーマンスの高い車椅子開発に必要不可欠となる駆動力伝達軸のトルク計測システムを構築,車椅子への装着も完了したこと3ヒトー機械系(マンーマシン系)の機械力学・生理学的評価のためにエルゴメータ・アタッチメントを応用した車椅子駆動時推進パワーを計測・評価するシステムを構築し,車椅子走行時の推進パワーの評価が可能となったこと等が大きな理由である.12については,研究開始当初,スポーツ競技用車椅子の実用化のための条件・方向性を見出すことに重きを置いていたが,本研究期間での実用化も可能になったと考える.3については,今年度(研究3年目)の研究内容の一部を既に先取りした結果であり,当該年度(研究2年目)で当初の計画以上の進捗となった.当該年度は,実際の競技場面を想定した実験等はあまり実施に至らなかったものの,ヒト生理情報と機械力学情報からの車いす評価とともに,片手駆動による直進走行が可能なスポーツ競技用車いすの片手による直進走行が可能な車いすの実用化に向けて最大の課題である駆動力伝達軸の耐久性評価を中心的に実施した.