hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リチウムイオン二次電池の更なる高性能化に向けた新規負極材料の開発と評価

平成17年度までの研究で各種組成の電析Ni-Sn合金薄膜を作製、評価した結果、Ni : Sn比を38:62に制御することにより炭素の3.7倍の体積エネルギー密度を150サイクル以上実現することに世界に先駆けて成功した。また、本電極の優れた特性についてより知見を深めSn系負極材料の設計指針を提示するためには、電極の内部応力や構造のin-situ測定等による、多角的な評価が不可欠であることが示唆された。本年度は電極特性と強い相関関係があることが知られている電極の電気化学的反応の影響に注目した。まず独自のin-situ変位測定システムを立ち上げ、電気化学反応に伴う体積変化の影響を検討した。その結果Ni_<38>Sn_<62>電極はSn電極に比べ長い電極寿命を有するにも関わらず、より大きな内部応力が生じていることが示唆された。これは電極の体積変化に加え、電極材料の硬度やヤング率といった物性が応力に著しい影響を与えることを示しており、簡易モデルを用いた理論計算の結果とも整合している。さらに開回路時の応力緩和が初めて観測され、本系における電極内部応力の発生および遷移現象も明らかにした。また、本手法の立ち上げで培った知見を生かし、膜厚、形状、および構造のin-situ測定法も確立した。これら新規システムの複合により応力、構造、表面形態、膜厚の各パラメータを電流-電位の変化と共に評価することが可能となり、今後電気化学プロセスと固体化学反応の相関性や、電極の劣化モデルの構築につながると期待される。上記研究業績は次世代高エネルギーデバイス用電極材料の開発、および本質的な材料設計指針の確立、応用技術へとつながるものである。過去の検討で電析Sn_<62>Ni_<38>合金薄膜が現行の負極材料より約2倍高いエネルギー密度を有することが示唆された.本年度は本研究費を用いて購入した電極部材等を用いSn_<62>Ni_<38>の充放電に伴う構造や形態の変化について基礎的な検討を行った.Ex-stiu XRD測定により充放電時の構造の変化について検討した結果,初期充電時にLi^+を挿入すると初期のNi_3Sn_4合金相の結晶規則性が失われ,新たにLi-Sn合金相が現われることが示唆された.続く放電時におけるLi^+の脱離の過程ではLi-Sn合金相の低減,およびNi_3Sn_4合金相の結晶性の復元が示唆された.更に充放電を繰り返した後も上記の反応が繰り返されていることが確認され,Li^+とSn_<62>Ni_<38>合金が可逆的に反応していることが示唆された.このような可逆的な固相内反応がSn_<62>Ni_<38>の高いエネルギー密度につながっていると考えられ,新規負極材料の設計指針の一つになる非常に有用な知見が得られた.Ex-situ SEM観察よりSn_<62>Ni_<38>の表面形態は充電時に大きく隆起し,盛り上がる状態になる様子が確認された.続く放電時では一度膨張した電極が収縮する様子が確認されたが,元の状態には戻らず,約1μm幅のクラックを有し,数nm程度の穴が三次元的にあいた多孔状態になることが確認された.多孔構造の電極は内部への電解液の含浸性が高く,速い深さ方向へのLi^+拡散が期待される.これよりSn_<62>Ni_<38>合金負極が高速充放電に耐える機能も併せ持っている可能性が示唆された.本研究経費を用いて行った上記研究結果により,Sn_<62>Ni_<38>とLi^+との反応に伴う構造・形態の状態が負極特性に大きな影響を及ぼすことが明らかになり,今後はこの影響をより詳細に評価することで複合的な問題点を素要素に分解し,解決策を見出すことが不可欠であることが示唆出来た.平成16年度までの研究で電析Sn_<62>Ni_<38>合金薄膜電極のNi_3Sn_4相とLiの固相内反応が優れた可逆性を示し、現行の負極材料よりも高いエネルギー密度につながっていることを明らかにした。本年度は本研究費を用いて購入した三極式充放電セルや電極部材等を用い、長期充放電サイクル特性の評価、およびそれに伴う電極特性の変化に焦点をあてた。検討の結果、電析Sn_<62>Ni_<38>合金薄膜は500mAh/gの高容量を保持しつつ150以上のサイクルを達成する良好な負極特性を示すことを明らかとした。長期充放電による電極の結晶構造の変化については、Liと合金薄膜との反応が繰り返されるに伴い、その結晶規則性が乱れていくことが示唆された。特に、充放電を重ねることにより、未反応の低結晶性LiSn合金相が放電後に確認されるようになることを明らかとした。表面形態変化の観察からは、昨年度までの研究成果で示された初期の多孔質状態が50サイクル以上充放電を重ねることによりふさがる様子が確認された。上記のような構造・形状の変化にも関わらず良好な長期充放電特性が保たれた要因の一つとして、電極内のLi拡散係数に注目した。初期3サイクル目までは大きな拡散係数の変化はなく、約6.43 x 10^<-10>cm^2 s^<-1>であることが示唆された。

10サイクルを経た後もその値の増加は8.04x10^<-10>cm^2 s^<-1>にとどまり、固体内のLiの良好な拡散性が保持されることを明らかとした。また、電極の焼成効果の検討より、Liの拡散経路としてその粒界が関与している可能性も明らかとした。本研究経費を用い、Sn系の合金負極材料の長期使用を視野に入れて行った上記研究は体積変化を伴うSn系負極材料の設計指針を示唆するものであるが、今後はさらに電極の内部応力の測定やその場測定などによるより多角的な検討が不可欠であることも示唆された。平成17年度までの研究で各種組成の電析Ni-Sn合金薄膜を作製、評価した結果、Ni : Sn比を38:62に制御することにより炭素の3.7倍の体積エネルギー密度を150サイクル以上実現することに世界に先駆けて成功した。また、本電極の優れた特性についてより知見を深めSn系負極材料の設計指針を提示するためには、電極の内部応力や構造のin-situ測定等による、多角的な評価が不可欠であることが示唆された。本年度は電極特性と強い相関関係があることが知られている電極の電気化学的反応の影響に注目した。まず独自のin-situ変位測定システムを立ち上げ、電気化学反応に伴う体積変化の影響を検討した。その結果Ni_<38>Sn_<62>電極はSn電極に比べ長い電極寿命を有するにも関わらず、より大きな内部応力が生じていることが示唆された。これは電極の体積変化に加え、電極材料の硬度やヤング率といった物性が応力に著しい影響を与えることを示しており、簡易モデルを用いた理論計算の結果とも整合している。さらに開回路時の応力緩和が初めて観測され、本系における電極内部応力の発生および遷移現象も明らかにした。また、本手法の立ち上げで培った知見を生かし、膜厚、形状、および構造のin-situ測定法も確立した。これら新規システムの複合により応力、構造、表面形態、膜厚の各パラメータを電流-電位の変化と共に評価することが可能となり、今後電気化学プロセスと固体化学反応の相関性や、電極の劣化モデルの構築につながると期待される。上記研究業績は次世代高エネルギーデバイス用電極材料の開発、および本質的な材料設計指針の確立、応用技術へとつながるものである。
小腸排出トランスポーター・アダプター共発現細胞を用いた薬物相互作用評価系の構築

経口投与された薬物の消化管吸収を制御する因子として、小腸刷子縁膜に発現するトランスポーターが着目されており、トランスポーター基質の相互作用が臨床的に報告されている。本研究は我々が複数のトランスポーターの発現・機能制御因子であることを見出したアダプタータンパク質PDZK1に着目し、(i)トランスポーター・アダプター共発現系を用い、生体での薬物間相互作用評価系を確立すること、(ii)その系を応用して臨床薬の薬物間相互作用解明を試みた。小腸での吸収機構が未知であった経口血小板増多剤eltrombopag(ELT)の消化管吸収機構に排出トランスポーターBCRPが関与することをin vitroおよびin vivoの両面から明らかとした(論文投稿準備中)。BCRP介したELTの経細胞輸送はBCRP単独発現細胞でもわずかに観察されたが、その輸送はPDZK1存在下で有意に高く、特異的阻害剤存在下でMock細胞レベルまで阻害された(論文投稿準備中)。Mdr1a/1b/bcrp^<-/->マウスを用い、ELTの消化管吸収にBCRPが関与することを示した。ELTは高脂血症治療薬rosuvastatin(RSV)との併用で、RSVの血中濃度が1.5倍上昇することが報告されている。RSVの消化管吸収にもBCRPが関与することから、RSV輸送に対するELTの影響を検討した。BCRPを介したRSV輸送はELT濃度依存的に阻害された。よって、BCRPを介したRSVの消化管分泌をELTが阻害することで、臨床においてこの両者を併用した際にRSVの血中濃度が上昇した可能性を示唆した(論文投稿準備中)。本申請研究は順調に進行し、その結果は国内学会、国際学会で発表するとともに、学術誌に投稿準備中であり、世界に向けて情報を発信した。
資源管理型漁業のための微生物餌料とその利用技術の開発

養殖や栽培漁業における餌料動物プランクトン"L型ワムシ"の生産効率化のために高密度培養法を開発した。pH自動制御法を用いて増殖阻害因子である非解離型アンモニアの蓄積を抑止する等の効果により、ビタミンB_<12>含有濃縮淡水クロレラ給餌下でL型ワムシの増殖密度を従来法の数十倍から100倍近い30,000個体/mL以上に高めることに成功した。また、独自に分離したビタミンB_<12>生産菌がワムシ生産における低コストな餌料として利用可能なことを明らかにした。本研究の目的は、資源管理型漁業に不可欠な初期餌料動物プランクトン“L型ワムシ"の生産効率化を図るため、VB_<12>含有濃縮淡水クロレラを用いてL型ワムシ高密度培養法を開発し、さらにVB_<12>産生細菌を利用して濃縮淡水クロレラの低コスト代替餌料の開発を行うものである。本年度は、L型ワムシ高密度培養法の研究開発を行った。とくにワムシ増殖阻害要因と高密度化を可能にする培養方法の装置的要件について定量的評価を行った。まず、至適塩分濃度(1%1.5%)および至適温度(24°C)を決定した。さらに、溶存酸素の不足がL型ワムシにとって致命的であることを考え、L型ワムシの増殖可能な“臨海溶存酸素濃度"を検討し、S型ワムシとほぼ同じレベルにあることを確認した。また培養系の酸素消費量を把握する必要があることから、L型ワムシの呼吸速度を測定した。1個体あたりの呼吸速度は、餌であるクロレラの存在下では増加し、給餌によって摂食活動や消化が活性化されることを示唆した。また、アンモニウム塩の添加によって呼吸速度は急激に低下した。排泄物であるアンモニアは中和された塩の形であっても毒性が強く、作用は迅速であり、代謝活動を著しく抑制することが明らかになった。また、餌料である濃縮淡水クロレラもまた無視できない量の溶存酸素を消費することが明らかになった。これらの研究情報をもとに、低温での定温管理、非解離アンモニアによる阻害を軽減するためのpH自動制御装置、酸欠を起こさない高酸素供給能の培養装置を作製した。本研究の目的は、資源管理型漁業に不可欠な初期餌料動物プランクトン"L型ワムシ"の生産効率化を図るため、VB_<12>含有濃縮淡水クロレラを用いてL型ワムシ高密度培養法を開発し、さらにVB_<12>産生細菌を利用して濃縮淡水クロレラの代替となりうる低コストのワムシ用細菌餌料の開発を行うものである。本年度は主にL型ワムシ用細菌餌料の研究開発を行った。我々が分離したVB_<12>産生菌株多数のなかからL型ワムシにとって高い餌料価値をもつVB12産生菌を選択し、その培養菌体の給餌方法を最適化した。具体的な試験項目は下記のとおりである。我々がすでに分離したVB_<12>産生細菌多数のなかから、Lactobacillus lichenformisを用いたバイオアッセイによってVB_<12>高生産株を4株選出した。このVB_<12>高生産株の培養菌体をL型ワムシに投与し、最も良好なワムシ増殖が得られた菌株1株を特定した。主要タンパク源として安価な市販圧搾パン酵母を、このVB_<12>高産生菌と併用給餌してワムシ増殖が可能なことを確認した。16SrDNAの相同性解析により、このVB_<12>高生産株を同定するために必要なゲノムDNAの抽出・精製と、これを鋳型としたPCR試験を実施した。なお、バイオアッセイ法によるVB_<12>の定量信頼性に問題が生じたため、菌株や培養方法の変更などアッセイ方法を再検証した。資源管理型漁業に不可欠な初期餌料動物プランクトン"L型ワムシ"の生産効率化を図るため、VB_<12>含有濃縮淡水クロレラを用いてL型ワムシ高密度培養法を開発し、さらにVB_<12>産生細菌を利用して濃縮淡水クロレラの代替となりうる低コストのワムシ用細菌餌料の開発を行う。最終年度に当たる本年度は、パン酵母やビタミンB_<12>フリークロレラとビタミンB_<12>産生菌を併用給餌することにより、生産菌の培養条件や給餌方法を検討することによりL型ワムシの培養密度向上をめざす。とくに分離菌へのビタミンB_<12>合成促進効果があると思われる光照射について、LED等を用いて様々な波長光を照射することによってワムシの増殖促進効果を検証する。光照射によって特定波長条件下でワムシの増殖は大きな影響を受け、増殖密度や増殖速度に明確な差が生じることが明らかになった。これをワムシ増殖必須因子の一つであるビタミンB_<12>合成量との変化から検証するため、細菌相への影響についても試験した。
緩和医療におけるオレキシンの意義

視床下部ペプチドであるオレキシン(OX)は食欲や覚醒状態に関わっており、鎮痛も持つ。食欲増進、覚醒、鎮痛のいずれの作用もがん患者の緩和医療に有用である可能性がある。本研究ではOXの鎮痛機序、モルヒネによる鎮静に対する覚醒効果、化学療法薬による食欲不振に対する食欲増進効果を動物を用いて検討した。OXは脳内に作用し、カナビノイド受容体を介して鎮痛効果を発揮することが示唆された。OXはモルヒネの鎮静効果に拮抗し、覚醒をもたらすことが示された。OXは化学療法薬による食欲不振に対する食欲増進効果は示さなかった。オレキシンAの鎮痛作用の作用部位および作用機序に関して検討を行った。鎮痛効果はマウスでtail-flick testを用いて評価した。脳室内投与では、オレキシンAは用量依存性に鎮痛効果を示し、高度の鎮痛効果が得られる容量でも、鎮静やhyperlocomotionなどの副作用は見られなかった。これに対し脊髄くも膜下投与では、オレキシンAは脳室内投与での鎮痛量の30倍量の投与でも鎮痛効果が見られなかった。以上より、オレキシンAの受容体は脊髄を含め中枢神経系に広く存在するが、鎮痛効果は脊髄ではなく、脳内の受容体の活性化によると考えられた。さらに脳内の作用部位を特定するため、特定部位におけるオエキシンAの微量注入を行った。下行性鎮痛系に大きく関与し、オレキシンAの受容体も存在する中脳水道周辺灰白質へのオレキシンAの微量注入では鎮痛効果は認められなかった。今後他の部位への微量注入も行っていく予定である。われわれはこれまでに視床下部のオレキシン産生ニューロンはストレスにより活性化されること、さらにオレキシンAはストレス誘発性鎮痛に関与することを示した。また、ストレス誘発性鎮痛には内因性オピオイドの他に内因性カナビノイドなど多くの神経伝達系が関与することが報告されていることから、オレキシンAの鎮痛効果へのこれらの伝達系の関与を検討した。オレキシンAの脳室内投与による鎮痛効果は、オピオイド受容体、アドレナリンα2受容体、アデノシン1型受容体、セロトニン5-HT1/5-HT2受容体の拮抗薬のいずれにも影響されなかったが、カナビノイド受容体1拮抗薬により減弱した。カナビノイド受容体1拮抗薬は、全身および脊髄くも膜下投与で効果があったが、脳室内投与では効果がなかった。以上より、オレキシンAの鎮痛効果は、脳内のオレキシン受容体の活性化により脊髄において内因性カナビノイドが放出されることを介すると考えられた。がん患者における食思不振に対するオレキシンの効果を検討するため、マウスを用いた抗がん剤による食思不振モデルを作成した。餌摂取量および体重に対する抗がん剤(オキサリプラチン)の用量依存性効果を検討した。高容量では餌摂取量および体重は有意に減少した。このモデルマウスおよび対照マウスにおいて、オレキシンAまたは生食を暗サイクル開始直前に脳室内投与し、暗サイクル中の餌摂取量を測定した。餌摂取量はオレキシンAの用量依存性に増加する傾向を示しているが、現在有意水準に達しておらず、さらに動物数を追加して実験を継続中である。オレキシンの有意な効果が示されれば抗がん剤による食思不振に対する1つの有望な治療法の開発の可能性が出てくる。本研究のもう一つのテーマであるオレキシンのモルヒネの眠気に対する効果はラットのモデルで検討中である。実験の1週間前に全身麻酔下にラットに脳波電極と脳室内投与用カニューラの植え込みを行い、まずモルヒネ単独の効果を検討した。モルヒネの全身投与により脳波上にslow spindle burstが出現し用量依存性にその数が増加し、高容量では高電位低頻度活動(HVLF)かみられた。次に、ここで確認したモルヒネの脳波および行動量に及ぼす効果に対するオレキシンAの脳室内投与の容量依存性効果を現在検討している。オレキシンがモルヒネによる脳波や行動量に対する効果を減弱することが示されれば、臨床で見られるモルヒネの眠気に対しオレキシンが有効である可能性がある。前年度に示したオレキシンの鎮痛効果に加え、抗がん剤による食思不振やモルヒネによる眠気に対する効果が示されれば、オレキシン受容体作動薬は緩和医療における有用な症状緩和薬となりうる。がん化学療法による食思不振に対するオレキシンの効果を検討した。オキサリプラチン腹腔内投与では、高用量で体重減少が見られたが、餌摂取量の低下は軽微であり、オレキシン脳室内投与の効果を明らかにすることができなかった。このため、化学療法薬をオキサリプラチンからシスプラチンに変更して実験を継続した。シスプラチン腹腔内投与ではオキサリプラチンに比べ餌摂取量の低下は大きく、食思不振モデルとして有用と考えられた。

このモデルにおいて、オレキシンAまたは生食を暗サイクル開始直前に脳室内投与し、暗サイクル中の餌摂取量へのオレキシンの用量依存生の効果を調べた。この結果、鎮痛効果を示す容量の10倍量投与でも、餌摂取量の増加は見られなかった。よって、シスプラチンなどの化学療法薬による食思不振に対して、オレキシンは効果が期待できないと考えられた。モルヒネの鎮静作用に対するオレキシン脳室内投与の効果をラットにおいて検討した。ラットに対し、実験1週間前に全身麻酔下に脳波電極および脳室内投与用カニューラの植え込みを行った。実験では、モルヒネ全身投与により行動量が減少し、脳波上は高電位低頻度活動が見られ、slow spindle burstが出現した。これらのモルヒネによる脳波上の変化はオレキシンの投与により抑制され、行動量の低下も回復した。以上により、オレキシンはモルヒネによる鎮静作用や眠気に対して有効である可能性が示唆された。
角膜瘢痕に対する画期的核酸医薬の開発

角膜の瘢痕性混濁や血管新生の抑制を、核酸医薬を用いて検討した。Angiopoietin like protein 2 (Angptl2)に対する1本鎖のRNA干渉(RNAi)製剤やマイクロRNA(miR)29bのmimicsを合成し、in vitroでの効果を確認した。また点眼製剤としてlipid nanoparticle (LNP)でRNAi製剤を包埋し、マウスアルカリ外傷モデルに点眼し、その効果を観察した。するとLNPで包埋したAngptl2 RNAi製剤やmiR29b mimicsを点眼した群では、コントロールと比較して顕著に角膜血管新生ならびに瘢痕形成を抑制した。今年度はまずangptl2といいうターゲットを抑制する核酸医薬の配列決定の実験を行った。3種類のマウスangptl2に対するsiRNAを作製し、マウス3T3細胞に遺伝子導入したところ、いずれもangptl2の発現の抑制効果を確認した。次にマウス角膜における核酸医薬のドラッグデリバリーを確認した。前述したsiRNAの検討をもとに、angptl2に対する1本鎖RNA抑制ツール(angptl2 xshRNA)を合成した。それを点眼したところ、角膜上皮の最表層にしかデリバリーされなかったため、脂質ナノ粒子(lipid nano-particle; LNP)にangptl2 xshRNA(LNP+angptl2 xsh)を包埋し点眼した。すると角膜上皮、実質でangptl2の発現が抑制され、一度点眼すると12-48h程度効果が持続することが確認された。さらにマウスの血管新生モデルにおけるこのLNP+angptl2 xsh RNAの点眼効果を検討した。手術用顕微鏡下でマウスにアルカリ被爆(0.1N NaOH)により角膜瘢痕、血管新生を誘導した。コントロールまたはLNP+angptl2 xsh RNA点眼製剤を14日間一日1回点眼を行った。するとコントロールと比較して、LNP+angptl2 xsh RNA点眼群ではangptl2の発現が抑制され、角膜血管新生や炎症反応が顕著に抑制された。本年度は前年度に行ったAngptl2をターゲットとした核酸医薬の角膜へのドラッグデリバリーならびにマウスアルカリ外傷モデルにおける点眼での炎症抑制・血管新生抑制に関する再現性実験を行い、論文作成を行った。そして臨床応用に向け、ヒトAngptl2の配列をターゲットとした核酸製剤を合成し、in vitroでのAngptl2の発現抑制効果を確認した。今年度はさらにマイクロRNA(miRNA)補充療法の点眼製剤の実現化に向けた開発にも着手した。組織の瘢痕・線維化・血管新生に関与するmiRNA29b(miR-29b)の製剤化するため、まずヒトマウス共通に使用可能なmiR-29bの構造を決定した。in vitroにおいて、このmiR-29b mimicsをヒト培養角膜実質細胞に添加すると、TGF-beta, VEGF, I型コラーゲンなどのターゲット分子の発現が抑制された。前年度同様脂質ナノ粒子(lipid nanoparticle; LNP)にmiR-29b mimicsを包埋し、点眼することによるマウスアルカリ外傷モデルに対する効果を検討した。手術用顕微鏡下にマウスにアルカリ被爆(0.1N NaOH)により角膜瘢痕・血管新生を誘導し、コントロールまたはLNP+miR-29b mimics点眼製剤を14日間一日1回点眼を行った。するとコントロールと比較して、LNP+miR-29b mimics点眼群では、角膜血管新生や瘢痕が顕著に抑制された。Angptl2に関しては論文が受理された。本課題は現在有効な治療薬のない角膜血管新生や瘢痕形成に対する新しい創薬の基盤となる研究であり、今年度はまず前年度までに検討してきたAngiopietin like protein 2 (Angptl2) psh, miR29b mimicsともに将来の臨床応用を見据えた検討を行った。まず、WST-1アッセイを行い、その安全性試験を確認した。両方とも顕著な細胞毒性は示さず、コントロールに用いた生理食塩水とほぼ同等であった。さらに核酸医薬開発のネックとなる炎症惹起作用について検討したところ、toll like receptor-3 (TLR3)で誘導されるinterferon (IFN)-γやIFN-βの発現、ならびにTLR7で誘導されるIFN-αの発現は、Angptl2 psh, miR29b mimics添加によって誘導されないことをRT-PCRで確認した。これらにより、核酸医薬で問題となっているTLRを介した炎症反応は、これらの製剤では生じないことが確認された。さらにヒトに近い角膜厚を持つ動物での核酸医薬点眼のドラッグデリバリーを検討した。蛍光ラベルしたmiR29b mimicsを前年度に用いたlipid nanoparticle (LNP)に包埋し、ウサギに点眼した。すると、点眼1時間で角膜上皮全層に、点眼後3時間ほどで角膜実質のほぼ全層、さらに角膜内皮まで、核酸医薬がデリバリーされることが明らかとなった。

するとLNPで包埋したAngptl2 RNAi製剤やmiR29b mimicsを点眼した群では、コントロールと比較して顕著に角膜血管新生ならびに瘢痕形成を抑制した。引き続き実験計画にのっとって検討を進める眼科引き続き実験計画にのっとって検討を進める。旅費などを請求しなかったため次年度に行う予定の実験に使用するため翌年度も適正に使用する予定である次年度使用する
ホログラフィ用ゼラチン硬化型銀塩感光材料とそのタンニング処理法

1.リップマン乳剤を基にして,ホログラフィ用超微粒子乳剤を調製するための処方,乳化条件,脱塩方法,増感法を検討した結果,つぎの知見が得られた。(1)塩化銀20%,臭化銀80%の塩臭化銀乳剤をオルソ増感したものが,平均粒径,写真特性,感度の点で有利である。(2)抑制型ゼラチンを使用し,過剰ハロゲン塩量がほぼ0に近い条件下で,同時混合方式でできるだけ短い混合時間で乳化させるとよい。(3)わずかな物理熟成の進行でも平均粒径を大きくすることから,乳化終了後直ちにアルコール脱塩方式で凝集し,水洗するとよい。(4)亜硫酸ナトリウムによる化学熟成で,平均粒径や粒度分布,特性曲線の形状を変えることなく,効果的に増感できる。2.銀-ゼラチン比,乳剤層の厚さ,硬膜度が,ゼラチン硬化型位相ホログラムの画質(回折向率とSN比)に与える影響を調べた結果,つぎの知見が得られた。いずれも,記録した干渉稿に不要な歪みを与えない条件を保つ必要があることを示唆している。(1)乳剤層は,ある程度の硬膜が必要である。(2)塗布厚は10μmぐらいが良い。(3)塗布銀量は必要最小限にした方がよい。(4)乳剤層の塗布の均一性と塗布面の平滑性が重要な因子となる。3.タンニング漂白液の組成変化,処理工程の変化などの影響を調べ,その機構を検討した結果.つぎの知見が得られた。(1)タンニング漂白では,Cr^<3+>生成速度とゼラチン架橋速度のバランスが重要となる。(2)漂白反応で生成したCr^<3+>の拡散を抑制するため,稀釈使用液は硫酸塩を加えて飽和状態にするとよい。(3)記録した干渉稿に不要な歪みを与えないように,中間定着や中間乾燥などは行わない方が良い。1.リップマン乳剤を参考にして,良好な超微粒子乳剤を調製するための処方,乳化条件,水洗方法の変化や化学増感の有無と,写真特性ならびに粒度分布の関係を調べた結果,つぎの知見が得られた。(1)抑制型ゼラチンを使用し,過剰ハロゲン塩量がほぼ0に近い条件下で,同時混合方式でできるだけ短い混合時間で乳化させるとよい。(2)塩化銀20%,臭化銀80%のクロロブロマイド乳剤が,小さい平均粒径と硬調な写真特性を保ちながら,比較的高い感度を得るのに有効である。(3)わずかな物理熟成の進行でも,平均粒径を大きくし,粒度分布を広げる(写真特性が軟調化する)ことから,乳化が終了次第,直ちにアルコ-ル脱塩方式で凝集させ,水洗するとよい。(4)亜硫酸ナトリウムを添加しての化学熟成で,平均粒径や粒度分布,写真特性を変えることなく,化学増感を行うことができる。2.平成4年度の研究の際に必要な,塗布膜の銀ーゼラチン比ならびに塗布厚と,写真特性の関係デ-タを,以下の手順で揃えた。(1)アルゴンレ-ザ-が納入されるまでに,白熱電球を光源にしてデ-タを揃えた。

(2)アルゴンレ-ザ-が納入されてから,オルソ増感した超微粒子乳剤を用いてアルゴンレ-ザ-光でセンシトメトリ-を行った結果,白熱電球を光源にした場合よりわずかに硬調化した以外は,同じ傾向を示すことが認められ,上記2の(1)のデ-タがそのまま利用できる確証が得られた。3.3価クロムによるタンニング効果とゼラチンのアミノ酸残基の関係を調べた結果,明らかにカルボキシル基が3価クロムによる架橋反応に関与しているのが認められた。1.前年度の研究成果から得られた設計理論より、最良の超微粒子・超硬調写真乳剤を調製し、銀-ゼラチン比、乳剤層の厚さ、硬膜度がホログラムの画質(回折効率とSN比)に与える影響を調べた結果、つぎの知見が得られた。いずれも、記録した干渉縞に不要な歪みを与えない条件を保つ必要があることをを示唆している。(1)乳剤層は、ある程度の硬膜が必要である。(2)塗布厚は10μmぐらいが良い。(3)塗布銀量は必要最小限にした方がよい。(4)乳剤層の塗布の均一性と塗布面の平滑性が重要な因子となる。2.タンニング漂白液の組成変化、処理工程の変化などの影響を調べ、その機構を検討した結果、つぎの知見が得られた。(1)タンニング漂白では、Cr^<3+>生成速度とゼラチン架橋速度のバランスが重要となる。タンニング漂白液の組成や使用液の稀釈倍率は、これに基ずいて最適条件が保たれなければならない。(2)漂白反応で生成したCr^<3+>が干渉縞の未露光部分に拡散するのを抑制するため、稀釈使用液は硫酸塩を加えて飽和状態にするとよい。(3)記録した干渉縞に不要な歪みを与えないように、中間定着や中間乾燥などは行わない方が良い。(4)ゼラチン硬化型ホログラムは、画質が良いと云われる臭素ガス漂白による漂白型位相ホログラムと比べて、回折効率は同程度であるがSN比が高く、クリアーに見える。
物体認識における視覚・運動系の相互作用に関する認知科学的研究

三次元物体認知における能動的探索の効果について心理実験・MEGによるイメージング実験によって検討を行った.心理実験では,能動的探索において物体が手と同じ方向に動く条件において強い促進効果が見られたことから,実際に手を用いて運動することが重要な要因であることが示唆された.一方, MEGによる実験では,能動的運動により左頭頂葉の脳磁信号が減少することが示された.以上の結果から,能動的運動を通して,左頭頂葉で物体の動的な脳内表現が形成され,回転された物体のイメージ生成が容易になったことが示唆される.三次元物体認知における能動的探索の効果について心理実験・MEGによるイメージング実験によって検討を行った.心理実験では,能動的探索において物体が手と同じ方向に動く条件において強い促進効果が見られたことから,実際に手を用いて運動することが重要な要因であることが示唆された.一方, MEGによる実験では,能動的運動により左頭頂葉の脳磁信号が減少することが示された.以上の結果から,能動的運動を通して,左頭頂葉で物体の動的な脳内表現が形成され,回転された物体のイメージ生成が容易になったことが示唆される.三次元物体認知における能動的運動の効果について,心理実験およびMEGによる脳機能イメージングによって検討を行った.従来の研究では,被験者が新奇物体を-45°45°の範囲で垂直回転させ,景観の変化を能動的に観察した場合に,受動的に観察した場合より,垂直回転した景観の般化成績が有意に向上することがわかっている.そこで,回転可能な範囲や方向を操作して,般化成績の向上が起こる条件について分析を行った.回転可能範囲を垂直回転±60°に拡大した場合は,垂直回転-60°の景観のみ般化成績が向上する傾向が見られた.観察時に用いた物体は,その後の般化課題で用いた物体と同じカテゴリの新奇物体ではあるが,異なる物体であったことから,被験者は観察時に景観を明示的に記憶していたのではなく,物体カテゴリ固有の視点変換規則を学習していたと考えられる.一方,+60°の景観では成績向上が見られなかったことから,垂直回転の上下方向で視点変換規則の学習しやすさが異なることが示唆された.また,水平方向±45°の回転で能動的観察を行った場合では,般化範囲の拡大は見られるものの,有意な向上は見られなかった.このことから,縦方向と比較して,横方向の回転には景観の能動的探索の効果は小さいことが示唆された.さらに,MEGによって,景観の般化課題を行っている被験者の脳活動を測定した.その結果,能動的観察を行った被験者群では,能動的観察後のセッションでテスト刺激提示後200-400msにおいて左半球の脳磁信号強度に有意な減少が見られた.一方,この傾向は,受動的に観察を行った被験者群では見られなかった.この時間帯は多くの被験者で左頭頂間溝周辺に磁場源が推定されており,左頭頂間溝は心的回転課題で活動が報告されている領域であることから,能動的運動によって心的回転にかかる負荷が減少した可能性が考えられる.Sasaoka, et. al.(2005)によって示された能動的観察による物体認識の促進効果が,単に能動性によるものか,実際手を用いて運動することによるものかを検証するため,物体を能動的に回転させる際に,物体と手の回転方向が一致している条件と不一致な条件で後の物体認識課題の成績を比較した.その結果,前者の条件で物体認識課題において成績の促進が大きいことが示された.また,物体と手の回転方向が一致している条件での促進効果は,能動性による効果と手を実際に回転させる効果の線形和で説明できる可能性が示唆された.また,MEGによって,角度差を持って経時呈示される2つの物体を比較照合しキー押しで判断を行う条件と,物体画像をスクランブルした画像を呈示して単にキー押しを行わせる条件間での脳活動の比較を行った.その結果,左IPSやSPLといった後部頭頂葉の部位が前者の条件で特異的に活動することが示唆された.手を用いて物体を回転させ,景観の変化を観察すること(能動的観察)によって後の物体認知が促進されることが示されている(Sasaoka et al., 2005).平成20年度においては,平成19年度から引き続き,能動的観察を行う際の手の回転方向と,物体の回転方向によって,後の景観の般化成績に及ぼす効果について検討を行った.横方向の回転の能動的観察を行う際に,手の回転方向と物体の回転方向が一致している場合に,不一致の場合に比べ,後の横方向の回転に対する般化成績に有意な促進が見られた.さらに,その促進効果は時計回りの回転より,反時計回りの回転において強く見られた.このような促進効果の非対称性は,手の回転と物体の回転が一致していない場合には見られなかったことから,手の身体的制約に起因する可能性が考えられ,物体認知に身体性が関与することを示唆する結果と言える.能動的観察による促進効果は,能動的観察を行った物体と同じカテゴリに属する,異なる物体の認識において観察されたことから,能動的観察によって物体カテゴリ特有の視点変換規則が獲得されたと考えられる.この視点変換規則の物体カテゴリに対する固有性について検証するため,あるカテゴリに属する物体の能動的観察が別のカテゴリに属する物体の認知を促進するか心理実験を行って調べた.

その結果,能動的観察が別のカテゴリに属する物体の般化成績に与える促進効果は限定的で,同じカテゴリに属する物体の般化成績に与える促進効果に比べて小さかった.この結果は,能動的観察によって物体カテゴリ固有の視点変換規則が獲得されていることを支持している.
超細径神経内視鏡(8型脳室ファイバースコープ)の作製と臨床応用

神経内視鏡の臨床応用は、直径が4mm程度のものとそれよりも細径の内視鏡に分けられる。前者は、観察用のみならず内視鏡的処置が可能なものであり、広く一般に応用されているタイプである。一方、後者は脊髄病変に応用してゆく場合、あるいは乳児や小児の脳神経疾患に臨床応用してゆく場合に必須となる。我々は、山鳥式8-10型機を完成させた。8型機は、外径が2.2mmとごく細径ながら1万画素の解像力を持ち、視野を確保するための送水用チャンネルや双極凝固子も装備されている。双極凝固子は、脳室内の腫瘍性疾患や水頭症などに大きな威力を発揮するものと思われるが、事実8型機を用いて新生児脳出血の原因の一つにseptal vein varixがあること、及びその治療(焼灼)を報告してきた。山鳥式9型機は、直径が4.8mmの多機能性である。これは付属品としての内視鏡用手術器具一式を含み、極めて明瞭な画質を有し、NEU4Lとして町田製作所から販売されるに到り、広く一般の脳外科医にも入手可能となった。現在この臨床応用を行っているが、水頭症の内視鏡治療や脳(脳室内)腫瘍の組織学的診断に大きな威力を発揮している。山鳥式10型機は、再度細径であることと画質の良さをポイントに作製した。細径であることは特に乳児や幼児の脳脊髄病変の診断や治療に必須である。現在、このタイプの内視鏡の開発と臨床応用を進めている。神経内視鏡の臨床応用は、現在直径が4mm程度のものが主流である。しかし、脊髄病変に応用してゆく場合、あるいは小児や乳児の脳神経疾患に臨床応用してゆく場合は、より神経の神経内視鏡が必要となる。神経の内視鏡は血管内視鏡などとして一部臨床応用されているが、いずれもが単なる観察用であったり、内視鏡的処理が不可能なものである。さらに神経ゆえ画質の点で難がある。我々は1972年に、わが国でははじめて実験動物用の神経内視鏡(山鳥式/型脳室ファイバースコープ)を作製して以来、その改良を重ね、イヌを用いた動物実験や遺体脳、更には脳神経外科領域えの臨床応用を行ってきた。今回の8型機は外径が2.2mmとごく神経ながら1万画素の解像力を持ち、視野を確保するために通水用のチャンネルや双極凝固子も装備されている。双極凝固子は脳室内の主要疾患や水頭症、血管腫などの治療に大きな威力を発揮するものと期待される。現在、8型機には完成し、動物実験を行ないつつある。また従来までの内視鏡(主として7型機他)を用いて水頭症や腫瘍、脳出血といった脳外科疾患、特に小児領域での診断や治療を行っている。これらをもとに、現在の内視鏡の技術を結集し、更に神経で高画質の9型機の骨格も固まりつつある。これらを用いて、神経内視鏡の動物実験や臨床応用のためのアトラスを今回科研の期限内に完成させたいと考えている。神経内視鏡の臨床応用は,直径が4mm程度のものとそれよりも細径の内視鏡に分けられる.前者は,観察用のみならず内視鏡的処置が可能なものであり,広く一般に応用されているタイプである.一方,後者は脊髄病変に応用してゆく場合,あるいは乳児や小児の脳神経疾患に臨床応用してゆく場合に必須となる.我々は,昨年度山鳥式8型機を完成させた.8型機は,外径が2.2mmとごく細径ながら1万画素の解像力をもち,視野を確保するための送水用チャンネルや双極凝固子も装備されている.

双極凝固子は,脳室内の腫瘍性疾患や水頭症などに大きな威力を発揮するものと思われるが,事実8型機を用いて新生児脳出血の原因の一つにseptal vein varixがあること,及びその治療(焼灼)を報告してきた.今年度は8型機の臨床応用に加え,直径が4.8mmの多機能型9型機を完成させた.これは付属品としての内視鏡用手術器具一式を含み,極めて明瞭な画質を有し,NEU4Lとして町田製作所から販売されるに到り,広く一般の脳外科医にも入手可能となった.現在この臨床応用を行っているが,水頭症の内視鏡治療や脳(脳室内)腫瘍の組織学的診断に大きな威力を発揮している.来年度は細径の10型機も作製し,実験動物や臨床応用を考えてゆく予定である.我々は昨年までに山鳥式8型機及び9型機の作製を行い、その臨床応用に関しても報告してきた。特に山鳥式9型機は直径が4.8mmで、イリゲーション機能を有し、付属品としての内視鏡用手術機共一式を含む画期的な神経内視鏡として、臨床応用されるに到った。町田製作所からNEU4Lとして販売され、一般の脳外科医にも入手可能である。我々の動物実験用の脳室鏡からスタートした基礎研究が、臨床用神経内視鏡として結実したものと考えている。今年度はこの9型機の臨床応用とともに、より細径で操作性の優れた山鳥式10型機を作製した。10型機は2.2mmの細径であるが、1万画素の明瞭な視野を持ち、先端部は可撓性である。イリゲーションシースが装置可能である。全身401mm、有効長120mm、先端部径2.1mm、湾曲度(90/60)、視野角50度、観察深度1-40と接写に優れている。現在、電子内視鏡として、更に近接部の明瞭な画像を有する内視鏡を作製しているところだが、十分な画像を有する電子内視鏡は未だ5.1mm以上であり、特に乳幼児の脳脊髄疾患への応用は十分ではない。我々も極く最近、オリンパス及びペンタックス社製の電子内視鏡を小児脳神経病変に世界に先駆けて臨床応用したが、その画質は目を見張るものがあり、細径化をすすめている。
セラミックスと金属の接合における高温強度の改善と熱応力の緩和に関する基礎的研究

金属間化合物の中には温度の上昇と共に降伏強度が増大する様な特異な塑性挙動を示す化合物がある.例えば, L1_2型化合物Ni_3ALは室温で約90MPa, 1000Kで約700MPaの降伏強度を示す.この様な特徴を持つ化合物をセラミックスと金属の接合の中間層に用いることが出来れば,低温での中間層の塑性変形により熱応力が効果的に緩和されることが期待される.さらに, Cu, Ni等の軟質金属を応力緩和層とする場合に比して高温強度の大きい接合体の得られることが期待される.以上の可能性を確かめるため,上記の特異な塑性挙動を示す化合物としてNi_3Al系の(1)Ni_<308>Al_<0.92>, (2)Ni_3(AlB), (3)Ni_3(AlMn)の3種を溶製し,以下の各項について調べた.1.金属間化合物とセラミックスの反応について化合物(Φ10×^t5)とSi_3N_4(Φ10×^t3)を突き合せ3MPaの圧力下で12731573Kの温度に1時間加熱保持しても接合反応は起こらない.しかし,両者間にNi箔(^t10μm)を挟むと化合物(1)(2)では1573Kで,化合物(3)では1473Kで接合した. EPMA線分析によると界面には純Ni層は認められず, Niは化合物に完全に吸収されているものと考えられる.2.金属間化合物による熱応力の緩和効果熱応力緩和の効果は化合物層の厚みを変えて接合体を作製し,接合体表面および縦断面上での割れの有無を見ることにより調べた.接合はSi_3N_4(Φ8×^t3)をNi箔と化合物層を介してSUS304(Φ8×^t7)で挟み, 1.と同条件下で行った.応力緩和層の薄い場合(^t0.1^t0.3mm)は,化合物の種類に依らず接合面から0.5mm程度離れたSi_3N_4の表面を起点として内部,界面に向って割れが進行する.応力緩和層が1mm厚程度になるとSi_3N_4の外周表面には割れが認められなくなる.かくして,高温で非常に高い降伏強度を持つ化合物を応力緩和層として用い接合体を作り得ることが明らかになった.金属間化合物の中には温度の上昇と共に降伏強度が増大する様な特異な塑性挙動を示す化合物がある.例えば, L1_2型化合物Ni_3ALは室温で約90MPa, 1000Kで約700MPaの降伏強度を示す.この様な特徴を持つ化合物をセラミックスと金属の接合の中間層に用いることが出来れば,低温での中間層の塑性変形により熱応力が効果的に緩和されることが期待される.さらに, Cu, Ni等の軟質金属を応力緩和層とする場合に比して高温強度の大きい接合体の得られることが期待される.以上の可能性を確かめるため,上記の特異な塑性挙動を示す化合物としてNi_3Al系の(1)Ni_<308>Al_<0.92>, (2)Ni_3(AlB), (3)Ni_3(AlMn)の3種を溶製し,以下の各項について調べた.1.金属間化合物とセラミックスの反応について化合物(Φ10×^t5)とSi_3N_4(Φ10×^t3)を突き合せ3MPaの圧力下で12731573Kの温度に1時間加熱保持しても接合反応は起こらない.しかし,両者間にNi箔(^t10μm)を挟むと化合物(1)(2)では1573Kで,化合物(3)では1473Kで接合した. EPMA線分析によると界面には純Ni層は認められず, Niは化合物に完全に吸収されているものと考えられる.2.金属間化合物による熱応力の緩和効果熱応力緩和の効果は化合物層の厚みを変えて接合体を作製し,接合体表面および縦断面上での割れの有無を見ることにより調べた.接合はSi_3N_4(Φ8×^t3)をNi箔と化合物層を介してSUS304(Φ8×^t7)で挟み, 1.と同条件下で行った.応力緩和層の薄い場合(^t0.1^t0.3mm)は,化合物の種類に依らず接合面から0.5mm程度離れたSi_3N_4の表面を起点として内部,界面に向って割れが進行する.応力緩和層が1mm厚程度になるとSi_3N_4の外周表面には割れが認められなくなる.かくして,高温で非常に高い降伏強度を持つ化合物を応力緩和層として用い接合体を作り得ることが明らかになった.本年度は【Si_3】【N_4】と種々の金属との接合の可能性を調べ、接合条件の決定と接合機構を知るための研究を行った。接合実験は、【Si_3】【N_4】試片間にAl,Ti,Ni箔を挟み、小荷重下,真空中で1時間赤外線イメージ炉で8001200°Cの各温度に加熱することにより行った。得られた接合体は、接合反応層について光顕,SEM,TEM観察およびEPMA,EDX分析を行い、反応生成物の固定を試みた。結果を以下に要約する。1.Al箔の場合:800°C以上で接合可能であるが、1000°C,1時間加熱しても反応層中央に厚さ0.1μm程度の純Al層が残存していた。

その外部【Si_3】【N_4】側に向ってAl濃度が減少する一方【Si_3】【N_4】濃度が増加し、Nも【Si_3】【N_4】中とは異なる状態で存在する事が示された。電顕観察によると、【Si_3】【N_4】と反応層が接する所には異相境界がなく、電子回折でも格子定数の変化が見られないことから反応層内には【(ALN)_×】【(Si_3N_4)_(1-×)】が生成されるものと結論された。2.Ni箔の場合:1200°C加熱で接合可能。Ni中へのSiとNの拡散が認められ、反応生成物が非常に脆いことからNiの硅化物が形成されているものと考えられる。以上の純金属箔による接合では高温強度が期待出来ないため、2種の箔を組み合せて用い、接合実験を試みた。Al/Ti/Al3層箔の場合,800°C以上の加熱で接合可能。反応層内では【Si_3】【N_4】からAl中へのNの拡散が起こり、AlN,【Al_3】Tiなどが形成される。また、Al/Ni/Al3層箔の場合は1200°C加熱で接合可能。この時【Si_3】【N_4】側から金属側へのNの拡散が認められると共にAl,Niの合金化が起こる。生成相の同定は出来なかったが、2種の化合物が形成されているものと考えられる。以上の結果を踏まえて、【Si_3】【N_4】をSUS304やNi基超合金と接合する場合に高温強度の高い熱応力緩衝層として金属間化合物を用いることの可否について今後検討したい。
オルガノイド、CRISPER/Cas9を用いた腸型・胃型胃癌モデルの樹立

手術検体から採取した腸上皮化生、固有胃腺から、培養条件、FACSを用いて選別することで、それぞれのオルガノイドの樹立を行っている。胃がんに特徴的な遺伝子異常を導入するべく、CRISPR/Cas9を用いて、段階的な遺伝子編集を行なっている。腸型粘液、胃型粘液形質を有する胃がんオルガノイドを樹立し、5-FU、オキサリプラチンの感受性を検討し、腸型胃癌が胃型胃癌と比較し、5-FU耐性である傾向が確認された。胃癌は免疫組織学的所見に基づいて腸型胃癌、胃型胃癌に大別され、両者の遺伝子・分子異常を含めた病態発生は大きく異なることが知られている。一方、近年オルガノイドと呼ばれる生体内の組織に類した構造のin vitroでの培養やCRISPR/Cas9による遺伝子編集など、革新的な技術が相次いで報告され、癌研究領域への応用が期待されている。本研究では、ヒト腸上皮化生及び固有胃腺からそれぞれオルガノイドを樹立し、CRISPR/Cas9を用いて実際の胃癌症例に好発する遺伝子異常を導入することで、腸型胃癌、胃型胃癌オルガノイドモデルを樹立することを目指す。腸型胃癌、胃型胃癌オルガノイドモデルを網羅的、体系的に解析し、腸型・胃型胃癌の発生・進展に必要十分な遺伝子異常を明らかにすることを目指す。本検討ではまず、腸型・胃型胃癌のオルガノイドモデルを樹立するにあたり、まず腸上皮化生、固有胃腺サンプルからオルガノイドを樹立した。次世代シークエンスを用いた胃癌の解析データを基盤として、腸上皮化生に対しAPC/CTNBB1/TP53/ FAT4/PIK3CA、固有胃腺に対してARID1A/RHOA/MLH1/TGFBR2/ACVR2Aの変異を導入すべく、ベクターの構築を行い、標的とする遺伝子に編集を加えることを確認している。現在、オルガノイドへの導入実験を進めており、詳細な解析を行なっている。また当初は来年度に予定していた項目ではあるが、実際の胃癌症例から5例分のオルガノイドの樹立に成功している。原発巣の遺伝子学的・分子学的形質がオルガノイドでも保たれていることを確認しており、胃がんの化学療法に用いられる代表的な薬剤(TS-1、オキサリプラチン、シスプラチン)や分子標的薬(ラムシルマブ、トラスツズマブ)に対する感受性の検討を行っている。正常胃底腺、腸上皮化生のオルガノイドの作成に成功しており、ゲノム編集に必要なベクターの作成を終えている。実際の細胞に形質導入して、タンパクレベルで発現に影響を与えるかどうかの確認や形質導入の効率に関する検討を現在進めており、概ね順調に進展していると考えている。加えて、次年度に予定していた項目である胃癌症例由来のオルガノイドの作成にも成功しており、先取って解析を進めることができている点においては、計画以上に進展していると考えている。胃がんは免疫組織学的な特徴に基づいて腸型胃がん、胃型胃がんに大別され、両者の遺伝子・分子異常を含めた病態発生は大きく異なることが知られている。一方、近年オルガノイドと呼ばれる生体内の組織に類した構造のin vitroでの培養や、CRISPR/Cas9による遺伝子編集など、革新的な技術が相次いで報告され、癌研究領域への応用が期待されている。本検討ではまず、腸型・胃型胃がんのオルガノイドモデルを樹立するにあたり、腸上皮化生、および正常胃底腺もしくは幽門腺オルガノイドを樹立した。次世代シークエンスを用いた胃がんの遺伝子異常の解析データを基盤として、腸上皮化生に対してAPC/CTNBB1/TP53/FAT4/PIK3CA、正常胃底腺もしくは幽門腺に対して、RHOA/MLH1/ACVR2A/ARID1/TGFBR2の変異を導入すべく、ベクターを構築し、標的とする遺伝子に対して、編集が加わることを細胞株で確認した。現在はエレクトロポレーションにより、オルガノイドへの導入を試みており、蛍光標識可能なベクターにより、オルガノイド内へのベクターの導入を確認している。外科的に切除された胃がん症例からオルガノイドを樹立し、これまでに腸型胃がん: 6例、胃腸混合型胃がん: 12例、胃型胃がん: 11例の計29例の胃がんオルガノイドの樹立に成功している。原発巣の遺伝子学的、分子学的特徴がオルガノイドでも保たれていることを確認しており、胃がんの化学療法に用いられる代表的な薬剤(5-FU、オキサリプラチン)や分子標的薬(ラムシルマブ、トラスツズマブ)に対する感受性の検討を行い、各症例ごとの感受性の差異を明らかにした。現行の計画で概ね問題なく進捗しており、計画の大きな変更は必要ないと考えている。しかしながら、遺伝子編集技術やオルガノイドの樹立に関しては、日々新しい技術が開発、報告されていることからも、学会参加等の直接の情報交換に加えて、google scholar alertなどのウェブツールも活用して、最新の情報の収集に努めたいと考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。
揺動映像を注視する人の振動特性と仮想加速度の関係

人間(人体)は,実生活で種々の動的環境下にさらされている.この場合は作業性,たとえば,重機の運転・操作など,また振動・騒音を中心とした労働環境条件が問題となっている.これらは,作業者にとっては,(1)振動機械・工具などからの直接的外乱および,(2)視覚による外乱,つまり注視している対象物が揺れ動くことにより無意識の起こる人体の揺れ,あるいは,(3)聴覚による外乱,すなわち,まわりの音の強さが揺れることにより無意識に起こる人体の揺れ,などによる作業特性の低下などがあげられる.そこで,本研究では,視野が揺れることによる人体の振動(視覚的加振)および音源が揺れることによる人体の振動(聴覚的加振)を考え,人体の応答について,人体が直接,床振動により加速度入力され揺れる場合との比較を行う.また、人体の耐震機構を解明するため、人体モデルを樹脂とセンサ、アクチュエータで作製し、実験を行った。さらに、人体の姿勢制御を考慮して、人体の応答特性を持ったシミュレーションモデルを剛体リンクソフトにより作成した。この結果、人体の特性をよく表すモデルの作成に成功し、今後、種々の体勢での人体モデル作成の可能性が高まった。作業者にとっては注視している対象物が揺れ動くことにより無意識に起こる人体の揺れ,および,まわりの音の強さが揺れることにより無意識に起こる人体の揺れについて測定した.また、人体が床から直接加振を受けた場合の人体の基本的振動特性についても測定した.その結果、以下のことがわかった.1.視覚加振による人体振動実験暗室内で3次元的に見える映像をディスプレイ内で左右に揺らす、あるいは前後に揺れているように見える場合の人体特性を測定した.その結果、映像が正弦振動する場合は、0.25Hzで映像を揺らせた場合に人の立姿勢が不安定になる被験者が多く、全体では、0.10.3Hzの間で不安定になる傾向があった.2.聴覚加振による人体振動実験被験者のまわりで音源が揺れた場合,人体がどのように揺れるかについて,測定した結果、映像と同様、0.25Hzで音源が揺れた場合に人体は不安定になりやすいこと、また、440Hzの音と220Hzの音で比較した結果、220Hzの音を聞いていてるときの方が人体は不安定になりやすいことがわかった.3.床加振を受ける場合の基本的人体振動特性振動台の上で被験者が立姿勢をとっている場合の基本的人体振動特性を測定した結果、人の下半身に振動緩和能力があり、受動的というよりも積極的に脚下部への加速度(変位)を入力を緩和しているとみなすことができ、4Hz前後で頭部がやや揺れるが、10Hz以上では完全に振動が下部で吸収されていることがわかった.視覚が人体の姿勢安定に対してどのような影響を与えるかについて測定を行った。注視している映像は、昨年の2Dモニタ上の映像と比較するため、立体的に見える映像を作成し実験を行った。また、人体が床加振を受けている場合、下半身で振動を緩和していることが観測されたため、その機械モデルおよびシュミレーションモデルを作成し、実験を行った結果、人体の挙動を表すことができた。1.視覚情報が人体の姿勢安定におよぼす影響について実験を行った。昨年の2Dディスプレー上で陰影などによって3次元的に見える映像での安定性に対し、今年度は液晶シャッターと偏光めがねを利用した立体映像を提示して実験を行った。その結果、液晶シャッターと偏光めがねを利用した立体映像の方がより人体の姿勢安定に影響を与えることがわかった。2.横方向に床から振動を受ける場合に人は下半身での振動を緩和している。その緩和能力について人体の2分の1の大きさの簡易モデルを作成し、腰および上体の振動をフィードバックさせて実験を行い、その制御性について考察した。その結果、人体は。上体の情報を使い、床からの振動を吸収していることが、機械モデルから確かめられた。3.横方向に床加振を受けている人体の挙動を表すことができる人体モデルを作成した。マルチボディシュミレーションソフトを用い、足首、膝および腰の関節を考慮したモデルを作成、15Hz以下の範囲で計算を行った結果、振動モードなどをうまく表わすことができた。このモデルば、関節などの剛性、減衰など厳密には人体の値と異なっているため、今後改良する予定である。