hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗NHA2モノクローナル抗体を用いた顎堤骨吸収抑制効果の解析

抗NHA2モノクローナル抗体を用いて破骨細胞におけるNHA2の機能解析を行った。その結果、NHA2は未成熟な破骨細胞同士の融合に深く関与していることを見いだした。また、顎骨は咬合力をはじめとした様々な外的刺激を受けることから、メカニカルストレスを負荷した状況をシミュレートし、この刺激下での抗NHA2モノクローナル抗体の破骨細胞と骨芽細胞への影響について検討したが、結論に至るまでの十分なデータを得ることはできなかった抗NHA2モノクローナル抗体を用いて破骨細胞におけるNHA2の機能解析を行った。また、顎骨は咬合力をはじめとした様々な外的刺激を受けることから、メカニカルストレスを負荷した状況をシミュレートし、この刺激下での抗NHA2モノクローナル抗体の破骨細胞と骨芽細胞への影響について検討したが、結論に至るまでの十分なデータを得ることはできなかった平成21年度は、はじめにNHA2 siRNA法と作製し精製した抗NHA2モノクローナル抗体を利用して、破骨細胞におけるNHA2の機能解明を試みた。その結果、NHA2 siRNAで前処理し、可溶性RANKLを添加した場合、RAW264.7細胞において破骨細胞の分化マーカーであるcathepsin K mRNAの発現量は,siRNAの前処理なしで可溶性RANKLを添加したRAW264.7細胞によるcathepsin K mRNAの発現量と比較して有意に低かった。同様に抗NHA2モノクローナル抗体を添加した場合もRAW264.7細胞においてcathepsin K mRNAの発現抑制が認められた。以上より,NHA2と骨基質を分解する酵素であるcathepsin Kとの間には相互作用がある可能性が示唆され、NHA2は歯槽骨吸収に関与している可能性が示された.さらに、新規に購入した細胞伸展器を使用して破骨細胞、骨芽細胞、歯肉上皮細胞、歯肉線維芽細胞および歯根膜細胞に周期性伸展刺激を負荷する環境を整えた。破骨細胞と骨芽細胞に周期性伸展刺激を負荷した予備データから、ある条件の周期性伸展刺激は骨の低代謝を引き起こす可能性が示唆された。これらの結果は平成22年度の日本補綴歯科学会学術大会で発表予定である。平成22年度は、平成21年度に行ったスクリーニングによって10種類以上の中から選択した抗NHAa(別名NHE10)モノクローナル抗体(6B11)が周期性伸展刺激の条件下における破骨細胞と骨芽細胞にどのような影響を与えるかについて検討した。ストレッチ装置(本研究費で購入)を用いて周期性伸展刺激を破骨細胞と骨芽細胞に負荷した場合、周期性伸展刺激の条件によって破骨細胞と骨芽細胞の分化に対して抑制的まだは促進的に作用する可能性が示唆された。本年度の研究で、選択した抗NHA2モノクローナル抗体(6B11)は、その周期性伸展刺激による骨芽細胞と破骨細胞の分化抑制的な作用に対しては、抑制的に働く可能性が示唆された。最終年度は周期性伸展刺激の条件下で培養した破骨細胞に対する抗NHA2モノクローナル抗体(6B11)に対する影響についてさらに詳細に検討する予定である。当初の予定にはなかったが、平成22年度よりマウス由来の初代培養破骨細胞を用いた実験を追加した。本追加実験で、初代培養の破骨細胞に関してもRAW264.7細胞と同様にNHA2のRNAおよびタンパク質は可溶性RANKL刺激によって増加することが判明した。したがって、NHA2は破骨細胞の分化に重要な役割を果たしている可能性がさらに確かなものとなった。これらに関連した成果は平成23年度の日本老年歯科医学会および日本補綴歯科学会学術大会で発表予定(抄録提出済み)である。平成23年度は、平成22年度に引き続き、ストレッチ装置(本研究費で購入)を用いた周期性伸展刺激の条件下で培養した破骨細胞に対する抗NHA2モノクローナル抗体(6B11)の影響について検討した。前年度の予備実験で抗NHA2モノクローナル抗体(6B11)は、周期性伸展刺激による骨芽細胞と破骨細胞の分化抑制的な作用に対しては、抑制的に働く可能性が示された。しかしながら、周期性伸展刺激と抗体の濃度などの条件を変えると再現性がとれなかったことから結論を出すことはできなかった。当初の予定にはなかったマウス由来の初代培養破骨細胞を用いた実験と、当初から予定していたこれまでの3年間の研究を通して、MIA2は破骨細胞の分化過程において未成熟な破骨細胞同士の融合において重要な役割を果たしていることを初めて見いだすことができた。さらに抗NHA2モノクローナル抗体のなかでも6B11クローンはNHA2分子をターゲットとした骨吸収抑制剤の1候補になりうる可能性が示唆された。また、顎骨は咬合力をはじめとした様々な外的刺激を受けることから、培養細胞を用いてメカニカルストレスを負荷した状況をシミュレートし、この刺激下での抗NHA2モノクローナル抗体の破骨細胞と骨芽細胞への影響について検討したが、結論に至るまでのデータを得ることはできなかった。これらに関連した成果は平成24年度の日本補綴歯科学会学術大会で発表予定(抄録受理済み)である。さらに骨関連雑誌への投稿の準備を完了した。
手指の触覚機能を模倣したCNC塑性加工機による知能化メタルフロー制御成形

本研究では,手指の運動と接触覚を模倣した新しい塑性加工法を提案し,この方法による高精度化・知能化したメタルフロー制御技術の可能性を探った.大変形塑性加工中に薄板の形状と肉厚が大きく変化するため,力覚情報からは,メタルフロー挙動を探ることは難しい.インクリメンタルに成形している部分の肉厚とその空間座標をフィードバックできれば,成形輪郭形状と肉厚分布の推定,すなわち,メタルフロー挙動の推定が可能になる.このような観点から接触覚を用いることにした.得られた結果は以下の通りである.1.接触覚を有する塑性加工機の試作:手指の模倣である棒状工具に通電方式の接触覚を搭載(予備実験結果から,ブランクホルダーを全て硬質塩化ビニルから製造する方式を採用し,接触覚情報の安定性を確保した)したCNC塑性加工機を設計・試作した.2.メタルフロー制御手法のプログラム化:アルミニウム薄板を様々な形状の皿状に成形し,棒状工具の運動プロセスとメタルフロー挙動の関係を蓄積した.そして,すでに集積されているろくろ作業観察結果との比較から,本手法におけるメタルフロー挙動がろくろ作業と多くの類似点を有していることを明らかにした.これらの結果をもとに,メタルフロー挙動を定性的ではあるが予想可能な工具運動経路設計プログラムを開発した.また,接触覚情報をフィールドバックすることにより,輪郭形状の高精度化のみならず,成形中の厚さの変化からメタルフロー挙動を予想できるプログラムを開発した.3.本方法の有効性の実験的検討:様々な形状の成形を行うとともに,成形品の肉厚分布等の実測により,本手法の有効性を実験的に検討した.しわ・座屈・くびれについては,本手法の適用により抑止可能なことが明らかになった.成形輪郭形状および肉厚分布の制御については,定量的な観点からは幾つかの課題が残るものの,成形形状によっては,多スローイングプロセスを経ることにより輪郭形状と肉厚分布を目的の分布に近付けることができ,メタルフローを制御できることが明らかになった.本研究では,手指の運動と接触覚を模倣した新しい塑性加工法を提案し,この方法による高精度化・知能化したメタルフロー制御技術の可能性を探った.大変形塑性加工中に薄板の形状と肉厚が大きく変化するため,力覚情報からは,メタルフロー挙動を探ることは難しい.インクリメンタルに成形している部分の肉厚とその空間座標をフィードバックできれば,成形輪郭形状と肉厚分布の推定,すなわち,メタルフロー挙動の推定が可能になる.このような観点から接触覚を用いることにした.得られた結果は以下の通りである.1.接触覚を有する塑性加工機の試作:手指の模倣である棒状工具に通電方式の接触覚を搭載(予備実験結果から,ブランクホルダーを全て硬質塩化ビニルから製造する方式を採用し,接触覚情報の安定性を確保した)したCNC塑性加工機を設計・試作した.2.メタルフロー制御手法のプログラム化:アルミニウム薄板を様々な形状の皿状に成形し,棒状工具の運動プロセスとメタルフロー挙動の関係を蓄積した.そして,すでに集積されているろくろ作業観察結果との比較から,本手法におけるメタルフロー挙動がろくろ作業と多くの類似点を有していることを明らかにした.これらの結果をもとに,メタルフロー挙動を定性的ではあるが予想可能な工具運動経路設計プログラムを開発した.また,接触覚情報をフィールドバックすることにより,輪郭形状の高精度化のみならず,成形中の厚さの変化からメタルフロー挙動を予想できるプログラムを開発した.3.本方法の有効性の実験的検討:様々な形状の成形を行うとともに,成形品の肉厚分布等の実測により,本手法の有効性を実験的に検討した.しわ・座屈・くびれについては,本手法の適用により抑止可能なことが明らかになった.成形輪郭形状および肉厚分布の制御については,定量的な観点からは幾つかの課題が残るものの,成形形状によっては,多スローイングプロセスを経ることにより輪郭形状と肉厚分布を目的の分布に近付けることができ,メタルフローを制御できることが明らかになった.
癌集学的治療法における直流通電法(DC療法器)の臨床応用に関する研究

直流通電療法(DCT)に腫瘍に対する拡腫瘍効果を検討したところ、1.マウスの移植腫瘍に対して、線維肉腫(FSa)の場合は、腫瘍内電極を陰極として、周回正常組織内に陽極を刺入すると、明らかな腫瘍発育遅延が認められ、通電電気量との間に相関関係が認められた。一方、異なる線維肉腫(NFSa)では、いずれの電極を腫瘍内に刺入しても、ある程度の抗腫瘍効果は認められたが、FSa腫瘍に比して、効果が少なかった。すなわち、通電療法も腫瘍によりその効果が異なっていた。2.放射線療法とDCTを併用する場合は、放射線通電後にDCTを行なう方が、放射線治療前に行なうより有効であった。FSa腫瘍を用いて、併用療法の線量修飾係数を検討した結果は、1.3となり、併用療法により放射線の照射線量を約30%少なくすることが可能と考えられた。3.化学療法とDCTの併用の場合は、化学療法剤投与後にDCTを併用する場合が有効であり、治療率による検討では、併用群は化学療法単独群に比して、約1/2量の薬剤量で効果をあげることができた。これは、全身的な薬剤による副作用軽減の上から重要な点と考えられる。しかし、サイクロホスファミドでは併用効果があっても、アドレアマイシンでは効果が認められないなど、いくつかの問題点が残った。4.DCT、放射線療法、化学療法剤をそれぞれ分割して併用した場合、DCTの細分割は併用効果を失わせることになり、DCTは一回に有効な最低必要電気量が存在すると考えられた。5.患者の表在性腫瘍に対する治療効果は、腫ようの縮小には有効であったが、根治させることは困難であり、他の治療法との併用が必要であった。しかし、他の治療法後に再発した場合、有効な治療法のない現状では症状の改善に役立った。1.直流通電療法(DC療法)の抗腫瘍効果【C_3】Hマウスの大腿部皮下に移植した線維肉腫(FSa,NFSa)に、腫瘍内と周囲の正常組織内にそれぞれ1本づつの電極を刺入し、定電流装置により治療した。8mmサイズのFSa腫瘍を0.8mA,90分のDC療法を行なうと、growth delayは12.5±3日となりDC療法の抗腫瘍効果を認めたが、NFSa腫瘍では2.8±0.5日とあまり効果がなかった。FSa腫瘍では電気量とgrowth delayの間に相関関係がみられた。2.DC療法と放射線療法の併用効果DC療法とX線を併用する場合は、腫瘍内電極を陽極として照射後DC療法を行なうと、最大の併用効果が認められた。FSa腫瘍では0.6mA,120分のDC療法は放射線の線量として510Gyの効果がみられた。NFSa腫瘍ではgrowth delayが認められたが、cure rateでの改善が明瞭でなく、線量への換算はできなかった。放射線との併用では、電気量を増加しても治療効果の改善はなかった。3.DC療法と化学療法の併用効果アドリアマイシン(ADM),サイクロホスファミド(CY)をDC療法と併用する場合、腫瘍内電極を陰極として行なうと、治癒率に改善がみられた。CY100mg/kgと0.6mA120分のDC療法の併用は、CY単独の場合10%腫瘍内電極が陽極では33%、陰極の時は70%となり、化学療法との併用により治癒率が著しく改善した。4.臨床治療成績020mAの範囲で定電流を自由に選択でき、030Vの間で定電流の電圧が表示される臨床用DC療法器を試作した。

原則として10V以上は用いないため、電圧は一定値以上かからないようにセットでき、一定の電圧に達すると作動しないよう設計されている。皮膚転移癌3例に、DC療法と放射線療法を併用したが、腫瘍の縮小は良好であった。今後、分割授与について実験的・臨床的に検討していく。直流通電療法は臨床的には、まだその効果が確立したものではない。したがって、臨床上の治療対象とした腫瘍は、すでに他の治療法が試みられて成功せず、再発転移をおこし他に有効な治療法のない場合とした。さらに、体内に電極を刺入した場合の合併症の危険を避けるため、表在腫瘍のみに対して治療が行なわれた。すなわち、本治療法の臨床治験は極めて悪い条件下に行なわれている。表在性腫瘍内に2本の白金白電を刺入し、それぞれを陽・陰極として定電流装置に接続して、1回に12クーロンの通電を行ない、47日間隔で37回繰り返した。治療効果としては、腫瘍の縮少が多少認められたが、大きな腫瘍を対象としたため、著明な腫瘍サイズの減少はみられたかった。一方、大きな腫瘍による疼痛は、多少とも改善する例がみられ、一応の目的を達した症例があった。今後の問題点として、動物実験より、腫瘍に対する効果を期待する場合には、最低必要電気量が存在することが示唆されているため、ヒトにおける最低有効電気量を検討していく必要がある。今回の臨床治験で用いた12クーロンは1回通電量として少なかった可能性がある。さらに、抗癌剤との併用において、有効な場合が動物実験から明らかにされているため、抗癌剤の局注との併用を含めて、薬剤による全身的副作用の軽減と抗腫瘍効果の増強についても検討を重ね報告していく予定である。
旧朝鮮総督府・台湾総督府関係資料の集積と情報システム化

本研究プロジェクトの第1年目においてわれわれは,旧朝鮮総督府および台湾総督府の関係資料を収集することが可能な状態にあるかどうかを調査・検討した。旧植民地関係文献目録に関しては,アジア経済研究所図書館で収集と情報システム化を進めていることを知り,本研究プロジェクトの研究課題からこれを除外した。また朝鮮総督府関係文書へのアクセスは困難であることが判明したので,当分は研究対象を台湾総督府関係文書にしぼることとし,中京大学社会科学研究所の桧山幸夫教授から関係資料の状況の説明を受け,同氏の研究グループが作成された文書目録,台湾史料研究会編『台湾史料綱文』上・中・下巻(中京大学社会科学研究会,1986・88・89年刊)を提供してもらった。第2年目には先ず台湾総督府関係の別の情報素材にアクセスできないかを検討した。その結果,台湾総督府の定期刊行物と「族譜」(戸籍)が(台湾)国立中央図書館でマイクロフィルム化されつつあるという情報を得た。しかし入手が難しいので断念し,『台湾史料綱文』が当面最も包括的な情報素材であると判断した。この情報システム化の方法については,ファイリングシステムが予算的に困難なので,パソコン方式にし,かつ画像データ方式を選ぶこととした。テキスト本文を全部複写=入力し,これを1日単位の項目に分ける方式が妥当という結論を得た。第3年目は,「文書読取りソフト」を用いて『台湾史料綱文』を入力し,各項目に検索のためのキーワードを張りつけるという作業を進めた。しかし「文書読取りソフト」の精度は相当に低く,打ち込みと校正に多大な時間を必要とすることが判明した。その後,「文書読取りソフト」が改良され(MacRederPlus2.0から2.5へ),これに依拠しつつ作業を進め,年度末までに上巻のみで2,600項目を完成した。今後作業は今後も続行することとし成果としては1895年から1903年まで分を印刷した。本研究は二つの面で困難が伴うものである。第1に,旧台湾総督府および朝鮮総督府の関係資料は台湾政府および韓国政府がそれぞれに独自の方針に基づいて管理しており,公開されていず,自由な閲覧が不可能な状況にある点である。したがって,本研究はまずこれらの文書の所在を確かめ,それらに接近する手段を見つけ出す作業から始めなければならなかった。また第2に,それらを情報システム化することも最初の試みなので,何をおもな素材とするか,またデータ処理方式のうち現在利用可能な方式のどれを用いるかを検討・決定しなければならなった。第1の点については,まず研究分担者が両総督府に関連する調査報告書や図書を所蔵している大学を訪問して実情を調査した。調査先は本年度分として九大文学部・北大経済学部・山口大学経済学部・大分大学経済学部とし,かつこれらを含めた各大学・研究機関の旧植民地関係文献目録を網羅的に収集しているアジア経済研究所図書館の井村哲郎氏より情報の提供を受けた。さらに,種々検討した結果,朝鮮総督府関係文書の利用は現在のところ極めて困難であることが判明したので,当分は研究対象を台湾総督府関係文書にしぼることとし,すでにその目録作成を約10年間にわたって推進されている中京大学社会科学研究所の檜山幸夫教授から状況の説明を受け,同氏の研究グループが作成された文書目録を提供してもらった。結局,提供された目録を中心的素材として情報システム化を試行しようという結論に達した。

第2の点については,当初予定していたファイリングシステムが予算的に困難になったので,パソコン方式にすることを決め,さらに,テキストデータ方式と画像データ方式とを比較して後者を選ぶこととし,そのハードとソフトの内容にわたって検討し,次年度からデータベース作成の作業にかかれるところまで準備を進めた。当初,韓国・台湾両総督府の関係文書が部分的にせよ比較的確実に入手できる見通しであった。しかし,前者は行政文書に関する限り入手困難と判断せざるを得ないことが明らかになった。また後者については台湾からの留学生郭美貞さんが,帰郷した際に調査を行い,現在(台湾)国立中央図書館台湾分館が台湾総督府文書中の定期刊行物と「族譜」(戸籍)を中心にマイクロフィルム化しつつあるという情報を我々にもたらしてくれた。同時にこの総合研究の期間中に情報システム化の対象とできるほどの資料を入手する見通しのないことも判明した。そこで日本国内にある旧植民地関係の文献目録のデータベース化を検討したが,アジア経済研究所ですでにその作業が進行中であることが判明した。そのため今年度は台湾史料研究会編『台湾史料綱文』上・中・下巻(中京大学社会科学研究会,1986・88・89年刊)をデータベース化することに努力を集中し,一件文書の入手が可能になった際にそれらをいち早く情報システム化するためのモデルを作成することにした。その方式については昨年度から検討を続けて来たが,今年度は画像データ方式を採用することに決め,「文書読取りソフト」を用いて『台湾史料綱文』の各項目を一項目ずつ入力し,各項目に検索のためのキーワードを張りつけることを計画した。この方式を確定しかつキーワードを決定するために繰り返し会議を開き,一応の結論を得た。また今日市販されている「文書読取りソフト」の精度が意外に悪く,読み取った文書の訂正に相当な時間をかける必要のあることがわかった。このような試行錯誤を経て,1993年度末にいたってようやくデータの打ち込みを開始できる前提が出来上がった。この成果をもとに,東京都立大学佐々木研究室,東京学芸大学君島研究室,筑波大学野口研究室に入力機器を設置し,謝金を使ってのデータ打ち込みの体制を整え,データ入力を開始したところである。
動的・静的脳画像、心拍変動を用いた新たな軽度認知機能低下高齢者の安全運転支援開発

【目的】警察庁の統計によると2017年の65歳以上の免許保有者は約1,820万人であり免許保有者全体のおよそ22%にあたる.約8割が移動の自由のため車が必要と回答しており、今後も高齢ドライバの増加が見込まれ、高齢ドライバの交通事故予防対策が求められている.高齢者にはフレイルが多いが、特にフレイル高齢者の運転の力は低いと考えられる.軽度認知障害: MCIは精神・心理的フレイルに分類される.交通事故の原因のひとつにハザード(事故発生の可能性を高めるような環境条件,事象,要因)の見落しが挙げられる.【方法】高齢ドライバのハザード知覚とハザードに対する運転行動を計測するため,定置型のドライビングシミュレータを用い,市街地走行中に遭遇が想定されるハザードを再現した.【結果】高齢ドライバは非高齢ドライバよりも有意にブレーキ反応時間が長かった(F(1,79)=17.80, p<0.05.「横断歩道付近の歩行者」ハザードにおいて減速を行わない傾向が認められ、「左前方を走行する自転車」においてハザード自転車との最小距離が短く,最小速度が高い傾向にあった.「車の陰から飛び出す子ども」ハザードでは、高齢ドライバ群の情報提示がない場合は1.60s(標準偏差0.45s, N=22),ある場合は1.45s(標準偏差0.91s, N=15)であった.認知機能検査MMSE TMTの評価が低い群での運転行動で、アクセルペダルの操作時間とTMT-Bの遂行時間に関係が見られた.【結論】上記のように、即座に回避が必要な顕在的ハザードに対し、高齢ドライバは反応に遅れが見られた.今後の課題として、高齢ドライバのハザード見落としを防ぐ効果的な運転支援法として、ハザードの注意喚起情報を事前に提示する方法の開発が急務であることが明らかになった.高齢ドライバのハザードごとの反応の特徴を明らかにできたことは非常な進歩であり、大きな問題なく研究結果が順調に出ていると考えられる。高齢者運転事故が社会問題となっている現在、この研究結果を実用的に用いることができるよう、運転免許センター、運転教習所等との連携を行って行く予定である。65歳以上の10%20%に存在するとされる、軽度認知障害(mild cognitive impairment:MCI)高齢者の安全運転法の確立は非常に重要である。これらの運転傾向、特徴を明らかにすることは極めて意義深いと考えられる。一般高齢者と軽度認知障害高齢者の運転行動の分析につき独立行政法人自動車技術総合機構交通安全環境研究所自動車安全研究部との共同研究を行った。ドライビングシミュレーターを用い、一般高齢者および軽度認知障害(MCI)高齢ドライバーにとり支援が必要な場面を抽出する場面を設定した。シナリオとして市街地道路約1.3kmを1走行として8走行し、各走行において12種類のイベントを2回ずつ計24回行った(1.左から子どもの飛出し、2.黄色信号、3.見通しが悪い交差点の車の飛び出し、4.先行車の減速、5.自転車のはみ出し、6.横断歩道で待機する歩行者といった6種類のイベント:単独で発生する場合と同時に別のイベントが発生する場合(計12種類))。結果としてMCI高齢者と、一般高齢者との間に大きな差は見られなかったものの、特にMCI高齢者では「歩行者がいるかもしれない」という予測に基づく行動が苦手であり、一度に同時に注意を払う必要がある場面において、遠くの事象への注意がおろそかになる傾向を認めた。また、単独のイベントでは自転車や歩行者といった小さな対象へ注意が向きにくい傾向であった。現時点で計画に基づいた研究がおこなわれている。【目的】警察庁の統計によると2017年の65歳以上の免許保有者は約1,820万人であり免許保有者全体のおよそ22%にあたる.約8割が移動の自由のため車が必要と回答しており、今後も高齢ドライバの増加が見込まれ、高齢ドライバの交通事故予防対策が求められている.高齢者にはフレイルが多いが、特にフレイル高齢者の運転の力は低いと考えられる.軽度認知障害: MCIは精神・心理的フレイルに分類される.交通事故の原因のひとつにハザード(事故発生の可能性を高めるような環境条件,事象,要因)の見落しが挙げられる.【方法】高齢ドライバのハザード知覚とハザードに対する運転行動を計測するため,定置型のドライビングシミュレータを用い,市街地走行中に遭遇が想定されるハザードを再現した.【結果】高齢ドライバは非高齢ドライバよりも有意にブレーキ反応時間が長かった(F(1,79)=17.80, p<0.05.「横断歩道付近の歩行者」ハザードにおいて減速を行わない傾向が認められ、「左前方を走行する自転車」においてハザード自転車との最小距離が短く,最小速度が高い傾向にあった.「車の陰から飛び出す子ども」ハザードでは、高齢ドライバ群の情報提示がない場合は1.60s(標準偏差0.45s, N=22),ある場合は1.45s(標準偏差0.91s, N=15)であった.認知機能検査MMSE TMTの評価が低い群での運転行動で、アクセルペダルの操作時間とTMT-Bの遂行時間に関係が見られた.【結論】上記のように、即座に回避が必要な顕在的ハザードに対し、高齢ドライバは反応に遅れが見られた.今後の課題として、高齢ドライバのハザード見落としを防ぐ効果的な運転支援法として、ハザードの注意喚起情報を事前に提示する方法の開発が急務であることが明らかになった.

高齢ドライバのハザードごとの反応の特徴を明らかにできたことは非常な進歩であり、大きな問題なく研究結果が順調に出ていると考えられる。今後は本研究の参加者を増やすことにより、さらに精密な結果が得られるものと考えられる。一般高齢者のボランティアを募集する予定である。高齢者運転事故が社会問題となっている現在、この研究結果を実用的に用いることができるよう、運転免許センター、運転教習所等との連携を行って行く予定である。本年度は主に共同研究者独立行政法人自動車技術総合機構交通安全研究部の施設を使用したため、実質的な支出額は定額であった。来年度は研究参加者の増加および杏林大学の施設利用もあるため、計画通りの支出を行う予定である。さらに対象参加者数を増やすために、簡易型ドライビングシュミレーターを用いる計画を立てており、未使用額をこれに対する費用に充てる予定である。今年度の研究が独立行政法人自動車技術総合機構の交通安全環境研究所での実験が多く、先方の設備を利用できたため経費節約ができた。次年度は本学での実験が多く見込まれるため、その消耗品費に使用する。
赤色蛍光カルシウムセンサーの開発

この研究の目的は、蛍光蛋白質をもとに蛋白質でできた「赤色光励起により赤色蛍光を発する」カルシウムセンサーを開発することである。我々は独自に開発した緑色カルシウムセンサー蛋白質G-CaMP2のGFP円順列変異体ドメインをRFPの円順列変異体で置換して赤色センサーのプロトタイプを作製し、このプロトタイプにランダム変異導入を行った上で高性能なセンサーの探索を進めた。その結果、Ca^<2+>結合に伴って大きな赤色蛍光変化を示すセンサー(R-CaMPと命名)を見出すことに成功した。カルシウムイオンは細胞内のセカンドメッセンジャーであり、神経細胞、筋肉、分泌細胞などほとんどすべての細胞で重要な働きをしている。従って、種々の細胞の活動をモニターするためカルシウムセンサーは広く利用されている。これまでのGFPを用いた蛍光カルシウムセンサーはほとんど緑色から黄色の蛍光カルシウムセンサーで、赤色蛍光蛋白(DsRed)を用いて赤色の蛍光を持つ蛍光カルシウムセンサーも開発されているが、励起光は青緑の波長の励起光を用いる必要があった。この研究は、蛍光蛋白質をもとに蛋白質でできた「赤色光励起により赤色蛍光を発する」カルシウムセンサーを開発することである。赤色光で励起できる蛍光カルシウムセンサーができれば以下の点で非常に有効である。(1)赤色の励起光はエネルギーが低く、組織に対する光・熱損傷を軽減できる。(2)光の波長が長くなると組織の散乱がより少なくなるので、励起光が組織の深部に到達する。また組織の深部からの蛍光も波長が長いほど散乱されにくくなる。(3)in vivo測定ではフラビンなどの緑黄色の自家蛍光が測定の障害となることがあるが、赤色のスペクトル領域では自家蛍光が格段に弱く、自家蛍光に影響されず測定できる。(4)これまでGFPをマーカーとした種々のトランスジェニック動物が作成され、世界中で利用されている。これらのGFPを組み込んだ動物に赤色のカルシウムセンサーは使用することができ、同じサンプルで、細胞を同定しながらカルシウムの測定を行うことが可能となる。H21年度は、赤色蛍光カルシウムセンサーのcDNAの作成とその機能的評価を行った。赤色蛍光蛋白の円順列変異ミュータントを作成し、カルシウム結合蛋白質を融合し、カルシウムセンサーとなりうるcDNAを作成した。作成したcDNAを大腸菌に発現させ、蛍光の有無、カルシウムに対する感受性について検討した。H22年度は、赤色蛍光カルシウムセンサーのcDNAを用いて複数の部位について円順列変異ミュータントの作成し蛍光特性を検討するとともに、カルシウム結合蛋白質を融合し、カルシウムセンサーとなりうるcDNAを作成した。作成したcDNAを大腸菌に発現させ、カルシウムに対する感受性について検討した。H23年度は、まず我々が開発した緑色カルシウムセンサー蛋白質であるG-CaMP2のGFP円順列変異体ドメインをRFPの円順列変異体で置換して赤色センサーのプロトタイプを作製し、このプロトタイプにランダム変異導入を行った上で高性能なセンサーの探索を進めた。その結果、蛍光変化量の大きなセンサーを見出すことに成功した。このセンサー(R-CaMP)はG-CaMP2よりも高いカルシウム感受性を示したため、微弱な神経活動の検出に応用できることが予想された。そこでラットの海馬スライスを作製してCA3神経細胞にR-CaMPを発現させ、電流注入により人為的に活動電位を誘発させた。

蛍光イメージングを行った結果、開発したR-CaMPが1発の活動電位に対応した微弱な細胞内カルシウム濃度変化を検出可能であることが明らかになった。R-CaMPの発現により神経細胞の電気生理学的性質が変化するかどうか確かめたが、神経細胞の電気的性質にはほとんど変化は見られなかった。また近年汎用されている光活性化非選択性陽イオン透過性チャネル蛋白質であるチャネルロドプシン2と共にR-CaMPを同一の神経細胞に発現させたところ、チャネルロドプシン2の光刺激によって人為的に誘発された1発の活動電位による微弱なカルシウム濃度変化をR-CaMPが検出可能であることが明らかになった。上記のように、本研究で開発された赤色蛍光カルシウムセンサー蛋白質R-CaMPは蛍光変化量が大きく高感度であるため、神経活動の検出にきわめて有用である。
印欧語比較言語学及び中央アジアに於ける言語接触の観点からのトカラ語の研究

ヨーロッパを中心とする中央アジア探検隊が、中国新彊ウイグル自治区トルファントゥムシュクにかけての西域北道より将来したトカラ語文書の言語学的・文献学的研究の方法論の習得、並びにフランス所蔵トカラ語文書の調査・記述を行うために」研究指導の委託により、2006年4月1日2008年3月31日の期間、フランス国立高等学術研究院(EPHE)・Georges-Jean PINAULT教授の指導の下、フランスにて、研究を行った。トカラ語は、インド語経由で、仏教を受容する以前、イラン文化の圧倒的影響下にあり、また、後には、古代ウイグルと接触したため、トカラ語文書の研究には、イラン系諸言語を主とした、シルクロードの様々な文献言語、及び印欧語比較言語学の知識が不可欠であり、それらの習得にも努めた。一方、以前から準備してきた、ドイッ所蔵トカラ語文書の既公表分ついて、索引を完成させ、フランス所蔵トカラ語文書の調査を、現在、進行中である。また、同時に、中央アジア仏教史の中で、トカラ語仏典を位置づける作業を進めており、特に、律典を中心にして、この問題を検討している。トカラ語による律典は、各国所蔵の文書が、部分的に調査・公表されてきたが、これらの文書を、インド中国という仏教伝播の流れの中で、総体的に検討し、位置づける作業は、これまで行われておらず、検討すべき、重要な課題として、残されたままになっている。この問題の解決には、トカラ語仏典に見られる律典関係の文書を、網羅的に収集し、サンスクリット・パーリ・漢訳仏典などと比較を行う必要がある。今年度は、トカラ語文書のうち、各国所蔵の未公表文書の調査を行った。この作業は、来年には、終了する予定であり、その成果については、以後、論文として、公表する。ヨーロッパを中心とする中央アジア探検隊が、新彊ウイグル自治区トルファントゥムシュクにかけての西域北道より将来したトカラ語文書の言語学的・文献学的研究の方法論の習得、並びにフランス所蔵トカラ語文書の調査・記述を行うために、研究指導の委託により、2006年4月1日2008年3月31日の期間、フランス国立高等学術研究院(EPHE)・Georges・Jean PINAULT教授の指導の下、フランスにて、研究を行う。トカラ語は、サンスクリット経由で、仏教を受容しただけではなく、シルクロード地域の様々な言語とも接触したために、トカラ語文書の研究には、シルクロードの様々な文献言語、及び印欧語比較言語学の知識が不可欠であり、それらの習得にも努める。また、フランス国立高等学術研究院(EPHE)に提出した20042005年度・DEA申請論文で扱ったトカラ語の関係詞構文の記述の完成を目指す。一年目は、フランス所蔵トカラ語文書の調査・記述を行うために、大部分が既に公刊されているドイツ所蔵トカラ語文書の索引の作成を行った。この作業は、次年度に完成する予定であり、完成後、フランス所蔵文書の調査・記述を開始する。一方、現在、準備中の論文執筆のため、トカラ語とサンスクリット原文を対照させた結果、以下の事実を明らかにし得た。即ち、PINAULT(1997)・<<Sur l'assemblage des phrases(<<Satzgefuge>>)en tokharien>>に拠れば、トカラ語の関係詞構文に於いては、関係節のhead nounは、関係節だけでなく、主節にも現れる事ができ、サンスクリットからは、この現象を説明できない(pp,472-473)という事を指摘しているが、この度、このトカラ語の部分に対応するサンスクリット原文を比定する事に成功し、この部分が、サンスクリット原文の忠実な訳文であるという事実を発見した。これまでに収集し得たコーパスからは、このような構文は、ここで提示された箇所だけであるため、トカラ語本来の構文であると断定できないと、PINAULT(1997)の記述を訂正するとともに、今後、この方面の調査を継続する必要性と、トカラ語に於けるサンスクリットの影響の大きさを、改めて指摘した。

トカラ語による律典は、各国所蔵の文書が、部分的に調査・公表されてきたが、これらの文書を、インド中国という仏教伝播の流れの中で、総体的に検討し、位置づける作業は、これまで行われておらず、検討すべき、重要な課題として、残されたままになっている。この問題の解決には、トカラ語仏典に見られる律典関係の文書を、網羅的に収集し、サンスクリット・パーリ・漢訳仏典などと比較を行う必要がある。今年度は、トカラ語文書のうち、各国所蔵の未公表文書の調査を行った。この作業は、来年には、終了する予定であり、その成果については、以後、論文として、公表する。
炎症性腸疾患における免疫担当細胞と間葉系および血管内皮細胞との相互作用

内視鏡検査によって得られた大腸生検粘膜組織の培養上清中にIL-2はその活性を全く認めず、IL-7活性も一部の症例に検出できたのみであった。。IL-15活性は、対照と比較して、活動期IBDにおいて高値を示した。in situ hybridizationと酵素抗体法を用いて腸管粘膜におけるIL-15のmRNAと蛋白の局在を解析すると、粘膜上皮細胞およびCD68陽性のマクロファージに発現がみられ、IBDでは対照に比べてIL-15の発現をより高度に認めた。IL-15は、IL-7より高度に、粘膜固有層単核細胞(LPMC)の増殖および細胞障害活性を誘導し、その効果はIL-2とほぼ同程度であった。さらに、IL-15により、LPMCからTNF-αおよびIFN-γの産生が増加し、IL-2受容体α鎖の発現が増強した。腸管粘膜組織の培養上清が有する好中球に対する遊走活性と腸管線維芽細胞由来の細胞外基質に対する接着能およびアポトーシス抑制は活動期IBDの培養上清で高く、抗IL-8抗体および抗GCS-F抗体でそれぞれその効果は中和された。IBDの治療に使用されている薬剤であるプレドニゾロン、5-アミノサリチル酸、サイクロスポリンの効果を好中球の遊走、活性酸素産生、サイトカイン産生(TNF-α,IFN-γ)およびアポトーシスの面から検討すると、サイクロスポリンはプレドニゾロン、5-アミノサリチル酸に比べて、好中球の遊走、活性酸素産生、サイトカイン産生を高度に抑制した。しかし、これらのどの薬剤も好中球のアポトーシスには影響を及ぼさなかった。以上の結果から、腸管局所におけるサイトカイン産生の異常と免疫担当細胞および好中球と間葉系ならびに血管内皮細胞との相互作用がIBDの病態に深く関与していることが推測された。。本研究では、炎症性腸疾患(IBD)の粘膜局所への好中球浸潤の機序を明らかにするために、まず内視鏡下生検材料の組織培養を行い、好中球に対して遊走活性を有するαーchemokineの代表であるinterleukin8(IL-8)の培養上清中の活性を調べた。IL-8活性(ng/mg protein)は,健常群(median 51.9, range 35.3-107.9)に比べ、活動期IBD患者で有意に高値を示した(潰瘍性大腸炎:median227.4, range92.1-520.3,クローン病:median 125.2, range52.4-352.4)。免疫染色およびin situ hybridization法を用いてIL-8の発現を検討したところ、CD68陽性であるマクロファージ、myeloperoxidase陽性である好中球などの浸潤細胞とnon immune cellである上皮細胞および線維芽細胞にもその発現を認めた。この結果をもとに腸管粘膜組織の培養上清が有する遊走活性をBoyden-chamber変法を用いて検討したところ、そのIL-8活性とほぼ平行して活動期IBD患者由来の培養上清で高い遊走活性を示し、その活性は抗IL-8抗体で培養上清を処理することにより中和された。次いで腸管粘膜組織由来の線維芽細胞から細胞外基質extracellular matrix(ECM)を抽出し、粘膜組織の培養上清が誘導する好中球のECM接着能をadhesion assayにより測定した結果、やはりそのIL-8活性に平行して、活動期IBD患者由来の培養上清で高い接着能を示した。

以上の結果より、病変部粘膜にmigrateした好中球が自らIL-8などのchemokineを産生し、ECMとの相互作用を介してさらに好中球の蓄積をきたすことが推測された。炎症性腸疾患(IBD)、すなわち潰瘍性大腸炎(UC)およびクローン病(CD)の腸管粘膜における免疫担当細胞の活性化に関して、IL-2受容体γ鎖を共有する免疫調節性サイトカインであるIL-2,IL-7,IL-15のIBDにおける生物学的意義を明らかにするため、大腸生検粘膜組織の培養を行い、培養上清中の活性をELISA法を用いて測定した。培養上清中にIL-2はその活性を全く認めず、IL-7活性も一部の症例に検出できたのみで、疾患差はみられなかった。IL-15活性は、対照と比較して、活動期IBDにおいて高値を示し、非活動期でも、UCで活性の高値を認めた。in situ hybridizationと酵素抗体法を用いて腸管粘膜におけるIL-15のmRNAと蛋白の局在を解析すると、粘膜上皮細胞およびCD68陽性のマクロファージに発現がみられ、IBDでは対照に比べてIL-15の発現をより高度に認めた。リコンビナントIL-2,IL-7,IL-15の存在下に手術材料より分離した粘膜固有層単核細胞(LPMC)を96時間培養し、増殖能、細胞障害活性、サイト力イン(TNF-α,IFN-γ)産生を測定し、免疫調節性サイトカインであるIL-2,IL-7,IL-15のLPMCに対する作用を検討した。IL-15は、IL-7より高度に、LPMCの増殖および細胞障害活性を誘導し、その効果はIL-2とほぼ同程度であった。特にCDでは、IL-2,IL-15による細胞障害活性の亢進が著明で、対照およびUCに比べて有意に高値を示した。また、CDでLPMCの細胞障害活性が亢進している機序を明らかにするために、抗グランザイム抗体またはIgM型抗Fas抗体を用いて検討したところ、CDのLPMCの細胞障害活性は両者によって有意に抑制され、そのメカニズムとしてパーフォリン・グランザイムおよびFas/Fasリガンド系が関与していることが推測された。さらに、IL-15により、LPMCからTNF-αおよびIFN-γの産生が増加し、IL-2受容体α鎖の発現が増強した。以上の結果より、IL-15は同じ免疫調節性サイト力インであるIL-2およびIL-7に比較し、IBDの腸管局所における局在が明らかで、LPMCに対する増殖、細胞傷害活性、サイトカイン産生の促進作用を認め、IL-15がIBDにおける免疫担当細胞の活性化に関与する重要なサイトカインの一つであることが示された。
樹木識別エキスパートシステム“NYMPH"の開発とその実用化

本研究の目標は、(1)樹木識別のための専用エキスパート・シェルを開発し、(2)葉の外形に関する特徴から樹木・樹種を識別するためのエキスパートシステムを開発することにある。本研究の初年度である平成4年度においては、他のプログラムとの親和性に優れたC言語をベースとした推論システム(SC言語)を構築した。この言語は、C言語にオブジェクト指向型プログラミング機能とプロダクション・ルールによる推論機能を構文の拡張として付加したものである。SCによるオブジェクト定義と推論システムは、手続き型言語のプログラムを容易に結合することができる。最終度の平成5年度においては、葉の画像処理による識別の自動化を中心に研究を行った。処理の流れとしては、まず、(1)認識の対象とする葉の画像を、イメージスキャナで読みとる。次に、(2)画像処理の対象領域を葉の画像のある部分のみに限定する。この限定された画像の縦と横の幅はそれぞれ葉の長さと幅に対応する。その後、(3)画像領域の輪郭線追跡を行う。葉の輪郭形状を表すチェインコードが得られることから、葉の周囲長と面積が求められる。また、(4)このコードからk曲率(kピクセル毎の曲率で、曲率は傾きが変わる度合いを表す)及びkピクセル毎に輪郭を結んだ周囲長(k輪郭線長)を求めることによって、葉の辺縁の形状や分裂の状態などの特徴を抽出し、輪郭解析などの技法をもとに識別を行っている。本研究では、周囲長と面積から円形度を求めることによって、分裂葉かどうかの判定が可能となり、また、周囲長とk輪郭線長から比率=(周囲長-k輪郭線長)/k輪郭線長を求めることによって、鋸歯葉かどうかを判定する目安が得られた。以上のように、本研究においては、樹木識別のための専用エキスパート・シェルを開発し、葉の特徴から樹木を識別するためのエキスパートシステム"NYMPH"を基本的に開発し、約100種の樹種を識別することが可能となった。今後、更に多くの樹種を識別できるように、知識ベースの充実を図っていく予定である。本研究における本年度の目標は、(1)樹木識別のための専用エキスパート・シェルを開発し、(2)葉の外形に関する特徴から樹木・樹種を識別するためのエキスパートシステムを開発することにある。先に、スプレッド・シートを用いた樹種識別用のエキスパートシステムを開発したが、画像処理或は他のプログラムとのリンクが困難であった。そこで、他のプログラムとの親和性に優れたC言語をベースとした推論システム(SC言語)を構築した。本年度、上記のSC言語をシェルとして用いて開発した樹種識別用エキスパートシステムは、特徴抽出部と識別推論部とで構成されている。ここに、特徴抽出部は、対話式にユーザから葉の特徴を入力させる特徴入力部と、葉の画像に画像処理を行い、特徴を抽出する画像処理部から構成されている。また、識別推論部は、プロダクション・ルール型知識表現を採用しており、推論としては前向きファジィ推論を行っている。この度試作した樹種識別用エキスパートシステムにおいては、葉の特徴から約100種の樹種を識別することが可能となった。なお、本研究の最終年度である次年度においては、葉脈並びに細胞組織ら樹種の識別を試みる予定である。

本研究における本年度の目標は、(1)樹木識別のための専用エキスパート・シェルを開発し、(2)葉の外形に関する特徴から樹木・樹種を識別するためのエキスパートシステムを開発することにある。先に、他のプログラムとの親和性に優れたC言語をベースとした推論システム(SC言語)を構築した。この言語は、C言語にオブジェクト指向型プログラミング機能とプロダPPクション・ルールによる推論機能を構文の拡張として付加したものである。SCによるオブジェクト定義と推論システムは、手続き型言語のプログラムを容易に結合することができる。本年度は、葉の画像処理による識別の自動化を中心に研究を行った。処理の流れとしては、まず、(1)認識の対象とする葉の画像を、イメージスキャナで読みとる。次に、(2)画像処理の対象領域を葉の画像のある部分のみに限定する。この限定された画像の縦と横の幅はそれぞれ葉の長さと幅に対応する。その後、(3)画像領域の輪郭線追跡を行う。葉の輪郭形状を表すチェインコードが得られることから、葉の周囲長と面積が求められる。また、(4)このコードからk曲率(kピクセル毎の曲率で、曲率は傾きが変わる度合いを表す)及びkピクセル毎に輪郭を結んだ周囲長(k輪郭線長)を求めることによって、葉の辺縁の形状や分裂の状態などの特徴を抽出し、輪郭解析などの技法をもとに識別を行っている。本研究では、周囲長と面積から円形度を求めることによって、分裂葉かどうかの判定が可能となり、また、周囲長とk輪郭線長から比率=(周囲長-k輪郭線長)/k輪郭線長を求めることによって、鋸歯葉かどうかを判定する目安が得られた。
完全合成培地による軟骨細胞培養法の確立と,その細胞増殖及び分化機能発現機構の解析

1.完全合成培地による軟骨細胞培養法の確立:細胞外基質にてコートしたプラスチックシャーレを用いることにより、また、トランスフェリン、線維芽細胞増殖因子(FGF)、イソスリン、高密度リポプロテイン、およびハイドロコーチゾンを添加したDMEM-ハムF-12(9:1)培地を用いることにより、ウサギ軟骨細胞を無血清条件下で培養することに初めて成功した。本系での軟骨細胞の増殖、および分化機能発現は、10%血清存在下の培養系での増殖および分化機能発現よりもむしろ亢進していた。2.軟骨由来因子(CDF)の精製:ヘパリン-セファロースクロマトグラフィー及び逆相(C-18)HPLCなどを組み合わせることにより、ウシ胎児軟骨より3種のCDFを精製した。本方法では、以前の報告よりも回収率が上昇した。これについては、本年の骨代謝学会、生化学会で報告したい。3.成長因子の作用機作の解明:本系を用いて軟骨に存在するトランスフォーミング成長因子(TGF)-βの生物学的作用が検討した。その結果、TGF-βが、軟骨の成長と分化機能発現に促進的に作用することを見い出した(骨代謝学会発表予定)。また、成長因子の作用機作を追求するため、チロシンリン酸蛋白質フォスファターゼの阻害剤であるvanadateの影響を検討した。ウサギ軟骨細胞培養系にvanadateを添加すると、低濃度では、分化機能の発現が亢進し、高濃度では悪性形質転換が誘起した。この時vanadateは14種の蛋白質のチロシンリン酸レベルを上昇させた。すなわち、チロシンリン酸化は、軟骨細胞の分化と癌化に関与していると考えられる。3.結論:我々が開発した無血清培地による軟骨細胞培養系は、成長因子の作用機作を解析するための有力な実験系を提供することが判明した。
フリーズドライ技術による哺乳類体細胞の常温長期保存に関する基礎的研究

本研究は、新しい哺乳動物体細胞の保存技術として凍結乾燥に着目し、基礎的研究を実施した。凍結乾燥前と比較して凍結乾燥後のウシ線維芽細胞では、タンパク質およびγ-チューブリン数が減少した。さらに、凍結乾燥後の細胞にはミトコンドリア膜電位が認められなかった。細胞培養中のトレハロースおよびエピガロカテキンガレート(EGCG)の添加は、細胞膜および細胞小器官の保護に対して効果がないと考えられた。しかし、トレハロースおよびEGCG添加によってFD後、ガラス転移点よりも高い温度で保存しても核の損傷が抑制され、室温での保存の可能性が示唆された。本研究では、ウシ線維芽細胞を供試し、トレハロースおよびエピガロカテキンガレート(以下、EGCG )の培養液への添加がFD後の細胞の保存性に与える影響を検討した。ウシ耳片から樹立した線維芽細胞を供試し、10% FCS添加DMEM培地に0.2Mトレハロースおよび10 μMEGCGを添加した区(以下、ET)、トレハロースを添加した区(以下、T)、および無添加区(コントロール区;以下、C)でそれぞれ培養した。FD直後、-30 °C、4 °Cおよび室温で1週間保存した後に、DNA損傷細胞数をアルカリコメットアッセイ法によって計測した。また、FD前後のETおよびCの細胞内部構造を透過型電子顕微鏡によって観察した。さらに、非晶質物質の安定性を評価するために、FD後の細胞を含む乾燥物のガラス転移点を示差走査熱量分析によって測定した。ET、TおよびCにおけるDNA損傷細胞の割合は、FD直後ではそれぞれ、8.7%、6.7%および2.5%であった。-30 °C保存では、それぞれ5.5%、6.5%および13.0%であった。4 °C保存では、それぞれ13.3%、16.7 %および16.5%であった。一方、室温で保存した場合、それぞれ44.0%、97.5%および100%となり、ETと他の区との間に有意な差が認められた(P<0.05)。FD後、細胞膜の損傷、ミトコンドリアの収縮等が認められたが、核膜および核の形態は正常であった。ETおよびCにおけるガラス転移点は、FD直後では-29.1 °Cおよび-37.8 °C、室温保存では-9.4 °Cおよび-9.9 °Cとなった。以上の結果より、細胞培養中のトレハロースおよびEGCG添加は、細胞膜および細胞小器官の保護に対して効果がないと考えられた。
光ファイバのマイクロ旋盤加工に関する研究

本研究では、光ファイバを念頭に置き、直径500μm以下のガラス棒に対して、金属材料用の旋盤に類似したマイクロ旋盤加工法について検討をおこなった。ウェットエッチング、ドライエッチング及び両者を組み合わせた手法により、穴あけ加工、細径加工、突ききり加工、およびテーパー加工を実現し、問題点等を明らかにした。以下に具体的な成果について記す。1.CF_4のプラズマ内で光ファイバを回転させ、RIEドライエッチングする装置を製作した。ウェットエッチングを用い、回転と軸送りを同時に実行するコンピュータ制御システムを完成した。2.ウェットエッチングによる穴あけ加工及び細径加工を実施し、旋盤加工への問題点を検討した。3.ドライエッチングによる突き切り加工を実現した。旋盤加工のためのマイクロキャピラリーあるいはフォトレジストとNiメッキを組み合わせた製作したマスクを用いる手法を開発した。さらに、光造形法を用いたマスキング法についても実現した。4.放電電極に対して光ファイバを傾けて回転させることにより、テーパー加工を実現した。先鋭角度は15度、曲率半径は200nm程度である。5.性Niメッキとエキシマレーザを組み合わせたマスクにより、ドライエッチングによる穴あけ加工を実現した。光トラップを用いた手法についても検討した。6.研究成果を論文にて公表した。光ファイバを念頭に置き、直径500μm以下のガラス棒に対して、金属材料用の旋盤に類似したマイクロ旋盤加工法を確立する。本年度は四年計画の初年度であり、装置の設計製作を中心にして以下のような研究を実施した。1.CF4のプラズマ生成、ガラス材料の回転、およびマスクの移動が可能な装置を製作した。2.プラズマ中において資料を回転させてエッチング加工を行った。マスクを使用してエッチング場所を限定し、これを移動させて旋盤の突ききりに類似した加工を実施した。3.マスクパターン、試料の回転数変えて実験を行い、最終的に3rpmにて外径125μmの光ファイバを45μmまで細径加工することができた。4.ファイバの電極からの距離によるエッチングレートの違いを利用して、ウェットエッチングによる前処理後、イオンシースの中で先端が斜めに下を向くようにファイバを傾けた状態で回転させながらエッチングを行った。ファイバの先端の先鋭角度は15度、曲率半径が200nm程度までテーパー加工できることが明らかになった。5.細径加工したファイバの応用例として、ブラッグ格子を利用した波長可変フィルタを製作し、細径加工した部分に製作された格子に引っ張り力を加えたり、周囲媒質の屈折率を加えることにより反射波長がシフトすることを確認した。6.電極を回転させる加工法に関する研究を行うために、、新しい装置の設計を行った。本研究では、光ファイバを念頭に置き、直径500μm以下のガラス棒に対して、金属材料用の旋盤に類似したマイクロ旋盤加工法を確立する。これまで特殊な目的のために蓄積された個々の技術を統合し、各種の加工法に簡便に対応できるような汎用性のあるシステムを構築することが本研究の最終的な目的である。初年度の実験により、突ききり加工およびテーパー加工を実現し、さらに電極回転による加工装置の設計を行った。本年度は以下のように研究を実施した。1.ドライエッチングを用い、CF4のプラズマ生成電極を回転させる装置を製作し組み立てた。2.放電パラメータに関する特性を測定中である。プラズマの制御、電極の回転数の制御などをコンピュータを介して行い、最適な制御システムを検討している。3.エッチング速度の速いウェットエッチングを組み合わせた旋盤加工法を検討するために、フッ酸を用いた加工装置を製作した。4.ウェットエッチングを用いた簡便な加工法に関する基礎的な実験を行った。光ファイバ先端のコア部だけのエッチングを実施し、先端に光トラップ法で紫外線硬化樹脂を接着させることに成功している。5.ウェットエッチングとレーザアシストを組み合わせた加工に関する予備実験として、レーザ照射によりどの程度エッチングレートが異なるかを検証し、He-Cdレーザの照射スポットが選択的にエッチングされていることを確認した。本方式の有効性を示唆する実験結果が得られている。