hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特異姿勢を利用したロボットの巧みな作業動作

ロボットアームの特異姿勢は,従来のロボット運動制御においては避けられる傾向が強い.本研究では,ロボットアームによるある種の作業に対しては,特異姿勢を用いて作業を遂行することにより,必要な関節トルクを低減することが可能であることを明らかにした.作業遂行のための最適運動を数値最適化によって求め,この運動に見られる特異姿勢の動力学的性質を解析により明らかにした.さらに,得られた最適軌道により実際のロボットにおいても特異姿勢を用いた省トルク化が達成されることを実機実験により明らかにした.2012年度は,2リンクロボットアーム実験機を用いた実験的検証および4リンク脚型ロボットに対する数値シミュレーション検証を通して,多リンクロボットにおける特異姿勢の動力学的性質の解明を進めた.2リンクロボットアームによって重量物を引っ張る,持ち上げるという動作において,初期姿勢を特異姿勢付近とすることで,省トルクでの動作達成が可能であることを実験機によって実証した.実験機の持つ関節部などでの摩擦の下でも,さらにモデル化誤差による手先追従誤差を抑えるためのフィードバック制御の下でも,特異姿勢の動力学的な有用性が確認されたことは,実用的にも特異姿勢を用いる利点があることを示しており,本研究の大きな工学的成果である.4リンク脚型ロボットの数値シミュレーションにおいては,昨年度と同様に跳躍動作における特異姿勢の利用法について研究を進めた.足が地面から離れた後の浮遊期における回転運動を抑えるため運動計画問題の定式化を見直し,より実際的な跳躍動作においても特異姿勢付近で省トルクでのエネルギ生成が行われることを確認した.さらに,実機製作に向けて最大トルク制約などを考慮した数値シミュレーション手法の構築に着手している.また,研究を進める中で,跳躍の離地と着地において特異姿勢の利用法が大きく異なる可能性があることが判明した.2リンクロボットアーム実験機による結果は,国内会議において発表を行った.4リンク脚型ロボットの数値シミュレーション結果については,国内会議および国際会議において発表を行った.また,実験機の制御や特異姿勢の非線形性について情報収集および意見交換を行うため,国際会議への参加を行うとともにカーネギーメロン大学金出武雄教授との議論を行った.本研究では,複数リンクからなるロボットにおける特異姿勢の力学的性質を調べ,重量物持ち上げ等の作業に対して特異姿勢を用いることが省トルクでの作業達成に有用であることを明らかにした.ロボットの特異姿勢とは,肘や膝などに対応する関節が伸び切った状態であり,その運動学的特異性から従来のロボット制御においては避けられる傾向が強い.本研究の結果は,理論,数値計算,実機実験によって特異姿勢の有用性を明らかにしており,ロボットの活用法や制御方法に今後大きな影響を与える可能性がある.具体的に,2リンクアームによる重量物の引っ張り・持ち上げ動作,2リンクアームを持つ移動台車による重量物の引っ張り動作,4リンク脚型ロボットによる跳躍動作を対象として,その動作時間内の必要トルクを最小化する最適運動計画問題を解き,最適運動における特異姿勢の利用法を詳細に調べた.特異姿勢付近では,他の姿勢に比べて小さな関節トルクで大きな運動エネルギ(回転エネルギ)を生成可能であり,このエネルギがリンク機構の運動学的拘束を介して,手先の重量物や胴体などの並進運動エネルギとして伝達される.この動力学的知見を,運動方程式,数値計算結果を通してまとめ,その実用可能性を実機実験により示した.2013年度は,4リンク脚型ロボットの着地時においても,特異姿勢の動力学的性質を利用して省トルクでのエネルギ吸収が行えることを数値計算によって示した.また,着地時の衝撃力を低減することと省トルクでのエネルギ吸収はトレードオフの関係になっていることを明らかにし,これらを同時最適化することで,足首関節には運動量伝達とエネルギ吸収(生成)の両方の観点で重要な役割があることを示した.また,2リンクアームを持つ移動台車による重量物の引っ張り動作についても,リンク機構の拘束を介して,リンク間での運動量とエネルギの非線形な伝達が起こることを示した.ロボットアームの特異姿勢は,従来のロボット運動制御においては避けられる傾向が強い.本研究では,ロボットアームによるある種の作業に対しては,特異姿勢を用いて作業を遂行することにより,必要な関節トルクを低減することが可能であることを明らかにした.作業遂行のための最適運動を数値最適化によって求め,この運動に見られる特異姿勢の動力学的性質を解析により明らかにした.さらに,得られた最適軌道により実際のロボットにおいても特異姿勢を用いた省トルク化が達成されることを実機実験により明らかにした.2011年度は,多リンクロボットの特異姿勢付近での動力学特性を調べるため,2リンクロボットアームおよび4リンク脚型ロボットを対象として研究を進めた.2リンクロボットアームについては,重量物の持ち上げ動作において,特異姿勢を用いることで必要トルクを小さく抑えることができる.必要トルクを最小化する動作を,従来とは異なる最適化手法を用いて計算し,より厳密な最適動作を求めた.これにより特異姿勢の有用性を再確認するとともに,その動力学的効果の大きさについて定量的な知見を得た.さらに,得られた最適動作を実機検証するために,2リンクロボットアーム実験機の設計および開発を行った.4リンク脚型ロボットについては,その跳躍動作において,特異姿勢を用いることで同様な省トルク効果が得られることを数値シミュレーションで確認した.

2リンクアームの場合と同様な最適化計算の結果,最適跳躍動作においては,着地期の最終時刻付近(足先が地面を離れる直前)で脚がほぼ特異姿勢となっており,特異姿勢を用いない場合の動作に比べて大幅な省トルクを達成している.これは,持ち上げのような引っ張り(収縮)動作のみならず,押し出し(伸展)動作においても,その作業動作達成に有用な特異姿勢の動力学特性が期待できることを示唆する結果である.2リンクロボットアーム実験機の製作にあたっては,豊橋技術科学大学真下智昭助教の協力のもと進め,製作打ち合わせのため,二度の豊橋技術科学大学への出張を行った.また,特異姿勢付近での非線形な動力学特性の解析方法について意見交換を行うための国内会議への参加を行った.2011年度のモータ故障による遅れに伴い,2リンクロボットアーム実験機による実機検証がおおよそ6ヶ月遅れた.また,4リンク脚型ロボットの数値シミュレーションについては,当初の予想以上に離地と着地での特異姿勢の利用法が異なる可能性が判明し,その解析を現在集中して行っている.このため,当初計画の脚型ロボット実験機製作を意図的に先送りしている.ただし,特異姿勢の動力学的性質が実験機により実証された点,数値シミュレーションを通してその本質的な解明が進んでいる点では,順調に研究は進展している.数値シミュレーションによる特異姿勢の動力学特性の解明については,扱う対象ロボットの順番変更を行ったが,順調に研究は進展している.実験機による実機検証については,2リンクロボットアーム実験機の製作が一旦完了した段階で,使用モータが故障するというトラブルに見舞われ,モータ修理の可否確認,代替モータの手配に時間がかかり,実験機が動作可能な状態となるのが2011年度末となった.このため,年度内の実機検証ができず研究の遅れが生じている.まずは,4リンク脚型ロボットの離地および着地での特異姿勢の利用法の違いについて,数値シミュレーションおよび理論的解析を通して,その解明を行う.これは,運動状況やリンク機構の自由度に応じた特異姿勢の動力学的性質をまとめることにつながり,本研究で目的とする動力学解析を大幅に進展させることになる.また,跳躍ロボットや跳躍動作についての研究は国内外で盛んに行われており,積極的な学会参加などを通して情報収集,意見交換を行い,研究の進展に結び付ける.実験機については,豊橋技術科学大学真下智昭助教の協力の下,効率的に開発を進める.上述のモータ故障によるトラブルのため,2011年度は2リンクロボットアームによる持ち上げ動作実験を完了できておらず,学会等での発表にも至っていない.まずは,この実験を完了させ,2リンクアームを持つモバイルマニピュレータにおける特異姿勢の動力学的効果の解明へと研究を進める.モデル構築や数値シミュレーションに比較的時間のかかる脚型ロボットの跳躍動作については,当初計画より先に2011年度に研究を進展させているため,2リンクアーム実験の遅れを十分に取り戻すことができる.また,これらの研究進展結果を国内外の学会等で発表し,積極的な意見交換を行い,研究の進展に結び付ける.数値シミュレーションの結果を十分に検証し,特異姿勢の動力学的性質を本質的に解明するため,4リンク脚型ロボットの製作を次年度に遅らせた.
液化ガスによる人工心臓駆動装置の開発

人工心臓の駆動方式には、空気駆動方式、液体駆動方式や機械駆動方式がある。空気駆動方式は人工心臓ポンプの形態の自由度が大きく制御性が良いという利点があるが、駆動装置の小型化が難しいという難点がある。これを解決する方法として、サック型やダイヤフラム型の血液ポンプを駆動できる新しい原理の人工心臓駆動装置を考案した。本装置の作動原理は、1)駆動源には液化ガスを使う。2)ガスは液体の状態で回路中に蓄えられ、この液化ガスの気化圧で人工心臓ポンプのサックを押し血液を駆出する。3)気化したガスは小型のコンプレッサーにより吸引圧縮され、冷却液化される。この際、陰圧がポンプに加わり血液を吸引する。この閉鎖サイクルの繰り返しにより血液ポンプが駆動される。この装置では、液化ガスの液相-気相の相平衡が保たれていれば常に一定陽圧が得られるため、小さな閉鎖回路で無限大の陽圧源チャンバーをもつ空気圧型駆動装置と同等になる。この駆動原理を実証するために、駆動原理に忠実に第1次プロトタイプを製作した。このプロトタイプで、本駆動原理が有効であることが証明されたが、同時に上記駆動原理のみでは駆動の安定性に問題があることが判明した。さらに、第1次プロトタイプの設計値では、発生する陽圧が高く、人工心臓の駆動の目的には減圧を要することがわかった。次に小型高効率化、安定化を目指して第2次プロトタイプを製作した。このモデルでは、駆動回路にバイパスを設け、作動ガスを新たに選定するなどの改良の結果、駆動の安定化が図られ、やや効率が上昇した。しかし、温度、圧力センサの配管を通じた熱損失が設計値以上に多く、高効率化は不十分であった。以上2例のプロトタイプの製作を通じて、小型高効率のコンプレッサと十分な遮熱を施した駆動回路で構成することで、臨床での使用に耐える小型駆動装置が開発可能であることを示した。人工心臓の駆動方式としては、空気駆動方式、液体駆動方式や機械駆動方式がある。空気駆動方式は人工心臓ポンプの形態の自由度が大きく制御性が良いという利点があるため完全人工心臓や補助心臓の駆動装置としてすでに臨床応用されているが、駆動装置の小型化が難しいという難点がある。これを解決する方法として、サック型やダイヤフラム型の血液ポンプを駆動できる次のような新しい原理の人工心臓駆動装置を考案した。1.駆動源には液化ガスを使う。2.ガスは液体の状態で回路中に蓄えられ、この液化ガスの気化圧を用いてサックやダイヤフラムを押し血液を駆出する。3.気化したガスは小型のコンプレッサ-により吸引圧縮され、冷却液化される。この際、陰圧がポンプにかかり血液を吸引する。この装置においては、液体ガスが完全に気化するまで一定の陽圧が得られるため、小さな閉鎖回路で無限大の陽圧源チャンバ-をもつ空気圧型駆動装置と同等になる。本年度は液化ガスによる駆動原理の基本的特性に関する解析を行った。1.駆動原理の基本的特性を検討するため、本原理に基づいた駆動装置のプロトタイプを設計、製作した。2.製作した駆動装置を模擬循環回路に接続し、生体における種々の循環状態に相当する条件を設定し、駆動装置の動作状態を計測した。3.模擬循環回路での計測デ-タに基づいて、安定に駆動を行なう制御系を開発した。4.現在、動物実験に備え、耐久試験を模擬循環回路で行っている。引続き左心バイパスヤギで慢性実験を行なう予定である。

模擬循環回路での耐久試験の結果、昨年度開発したプロトタイプでは次のような問題点があることが判明した。1)使用したフレオンR114は室温付近で動作させた場合高圧側が約3kg/cm^2となり、人工心臓駆動の目的からは不必要に高圧である。2)コンプレッサは入手のしやすさから通常の家庭用冷蔵庫用コンプレッサを使用したが、300Wとオ-バ-スペックであり、かつ圧縮能力の制御範囲が狭い。3)駆動能力の制御はコンプレッサの出力、および蒸発、液化温度を変化させることで行なう設計であったため、制御が安定しない。4)ポンプが室温であるためポンプ内に冷媒油が蓄積する。5)フレオンおよび冷媒油に接触するため人工心臓のアウタケ-ス(ポリカ-ボネ-ト)、サック(塩化ビニル)、駆動チュ-ブ(ポリウレタン)などのプラスチック製部品が劣化する。これらの問題点に対し、本年度は次のような対策を行ない、さらに開発を進めた。1)フレオンR114に代えてフレオンR123を使用し、高温高圧相を70°C2.0kg/cm^2(abs)、低温低圧相を30°C0.5kg/cm^2(abs)と、高圧相の圧力を下げると同時に低温相をほぼ室温とした。2)コンプレッサを50Wのインバ-タ制御小型コンプレッサに代え、効率の上昇と制御性の向上をはかった。3)動作温度による出力制御を改め、定温とした。動作温度による制御は反応が緩慢で、系が不安定に陥り易い要因であると判断したためである。その代替として、バイパス回路を新たに設け、バイパス量を変化させることで、系の安定化をはかった。これにより、出力制御は、速い変化に対しては、入出力電磁弁で、緩慢な変化に対しては、バイパス量の変化で行なうことが可能になった。4)アイソレ-タを設けてフレオン、冷媒油のポンプへの接触を避けた。また、配管を短縮し温度の低下を防いだ。本年度は、今までの結果を基にして、動物実験用に50Wのインバータ制御小型コンプレーッサーを用いた回路を新たに設計試作した。この回路の特徴は、常温で気化するフレオン123を使用し、高圧側ではガス温を70°Cに、低圧側ではガス温を30°Cに保ち、それぞれ絶対圧2.0kg/cm2および0.5kg/cm2の安定圧を作り出すものである。ガス温およびガス圧を安定化させるために、人工心臓に入力する回路の他に、バイパス回路を設けて回路内でガスをある程度循環させる方式とした。また、本駆動装置の各要素毎にエネルギーの入出力関係が把握できるように、温度センサーおよび圧力センサーを挿入した。さらに、血液ポンプにフレオンや冷媒油が接触しないように、アイソレーターを設けた。この実験装置を用いて、モック試験を行なったところ、設計通りのポンプ出力が得られないことがわかった。これは、系全体の熱損失が大きく、コンプレッサを通して系に与えられるエネルギーが十分に人工心臓の駆動に伝えられていないことが原因であった。すなわち、コンプレッサーから人力されたエネルギーは、ガスの圧力、圧縮し液化させる状態変化として系に蓄積されると同時に熱のかたちでも回路内に蓄積される。この温度条件がガスの気化圧を補償して圧力条件を決定する。
イリジウム錯体を用いた脈絡毛細管板のりん光寿命マップ

1.ゲートICCDカメラを用いたりん光寿命計測に基づく培養細胞とウサギの視神経乳頭における2次元酸素濃度を測定できたことをまとめて、下記の論文がアクセプトされた。2.共焦点蛍光・りん光寿命イメージング装置(Beckerand Hicki GmbH)を用いることにより、イリジウム錯体を投与されたマウスやウサギの網膜、網膜色素上皮、脈絡膜の各層においてen-face(正面像)りん光寿命マップをおよそ撮影することが可能になった。3.イリジウム錯体のりん光寿命マップを作製することによって脈絡膜毛細管板における酸素分圧をみることを目標としている。脈絡膜血管では動静脈の酸素分圧差が小さいためか酸素分圧が高い暖色系と酸素分圧が低い寒色系のマップを作成することがまだ達成できていない。もう少しクオリテイーの高い画像を取得するとこ、酸素分圧の絶対値を測定するための予備実験をする必要がある。また動物に投与するイリジウム錯体の種類を変えることも検討中である。共焦点蛍光・りん光寿命イメージング装置(Beckerand Hicki GmbH)を用いることにより細胞レベルでのりん光の検出、解析が可能となった。また共焦点顕微鏡ゆえに眼底の任意の層にピントを合わせることができ、マウスの網膜、網膜色素上皮、脈絡膜の各層においてen-face(正面像)りん光寿命マップを取得できるようになった。光干渉断層計や造影検査では血管構造や血行動態の解釈が困難であった脈絡毛細管板における発光強度画像を撮影し、さらにりん光寿命マップを作成する。脈絡毛細管板の小葉フレームにおいて酸素分圧が高く、有窓構造のある部位が低酸素分圧であるかどうか確認する。イリジウム錯体を投与されたマウスあるいはウサギ眼で眼底のイメージングが得られることを確認し、網膜や脈絡膜のen-faceりん光寿命マップを作製、酸素分圧の測定を試みる。最終的には、我々が以前報告したサル眼の眼底同部位の脈絡毛細管板を観察して、central venule theoryが正しいことを確認する。計画をしていた論文投稿ができず、次年度の目標となったため。
交感神経受容体の中枢神経作用―脳内α2、β受容体の機能の解明

今年度は、下記の方法によって、痙攣脳波に対する交感神経α_2受容体の効果を明らかにすることができた。本研究中で用いた脳波の解析法は、てんかんを有しない正常症例にも応用でき、今後応用範囲が広いと考えられる。難治性てんかんに対して選択的海馬摘出術を予定された患者を対象として臨床研究を行った。研究に先立ち、大阪市立大学医学部附属病院倫理委員会の認可を得、各々の患者には研究内容を説明の上、書面で許可を得た。気管挿管下で酸素-セボフルラン(2.5%)で麻酔を行い、臭化ベクロニウムの持続投与で筋弛緩を得た。開頭、皮質脳波(electrocorticogram)測定のための電極留置が終了した後に血圧・心拍数の監視下でデクスメデトミジンを投与した。投与は専用のコンピューターソフトウェアー(Stampump^<【○!R】>)およびシリンジポンプを用いてtarget controlledinfusion(TCI)を行い、0.5、1.5ng/mlでの脳波の変化を検討した。各濃度での投与開始15分後に採血し、デクスメデトミジンの血中濃度を高速液体クロマトグラフー質量分析装置(liquid chromatography-mass spectrometiy)で測定した。その結果、1.5ng/mlのデクスメデトミジンによって脳波の周波数の中央値(median frequency)は有意に低下したが、デルタ、シータ、アルファ、ベータの各周波数帯域に含まれる脳波のパワーは変化しないことが明らかになった。この原因として、2.5%のセボフルラン麻酔での脳波の主成分がデルタ波であることが考えられた。また、痙攣(スパイク)波の数に対しては、0.5、1.5ng/mlのデクスメデトミジンは影響を与えず、新たな痙攣波の出現は認められないことが明らかになった。以上の結果から、交感神経α2受容体は寵栄波を誘発せず、これらの症例に対しても優れた鎮静作用を発揮することが示唆された。
ブルガリア特産薬用植物の生理活性成分に関する研究

ヨーロッパ東南バルカン地方原産Sidertis scardica Griseb.は抗菌、抗酸化、鎮痙作用を有する薬用植物である。これまでに、多くのSidertis属についての成分研究がなされており、テルペン、フラボノイド、精油、イリドイド、クマリン、リグナン、ステロールといった様々な化合物群が単離報告されている。その中で、ジテルペン、フラボノイド、精油が主成分であり、薬理作用の活性物質であることが明らかにされている。しかしながら、特定の地理的条件で生育した株のみがこのような有用化合物を含み、薬理作用を示すことが知られており、Sidertis属、特にS. scardica Griseb.は乱獲が問題視され、採取が制限されている。この問題を解決するために、本研究では、様々な環境条件(土壌、高度、気候)において生育したS. scardica Griseb.のメタボローム解析を行い、薬効成分であるジテルペンやフラボノイドなどが多く含まれている株を探索し、重要な環境要因を模索した。即ち、ブルガリアで様々な環境条件において生育したS. scardicaを採取し、参照解析としてまず、薬理作用が見出されたS. scardicaのメタボローム解析を行った。具体的には、植物粗抽出物のHPLCプロファイリング(溶出時間、UVスペクトル)、既存データベースを用いた代謝物解析、LC-MSによる化合物の分子量データベース化などを行った。また、特徴的な化合物の単離精製をし、新規化合物を探索した。このように異なる環境条件で育成した株のスクリーニングを行った結果、有用な活性を有する二次代謝化合物の生産に重要な条件を特定するに至った。さらに、それぞれの株から生理活性を指標とした二次代謝化合物の探索、単離精製を行い、現在さらに構造解析を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。さらにその中で、ジテルペン、フラボノイド、精油が主成分であり、薬理作用の活性物質であることが明らかにされている。この問題を解決するために、本研究では、様々な環境条件(土壌、高度、気候)において生育したS. scardica Griseb.のメタボローム解析を行い、薬効成分であるジテルペンやフラボノイドなどが多く含まれている株を探索し、重要な環境要因を模索する。また、得られた化合物に対して多様な生理活性試験を行い、新たな生理活性を有する新規二次代謝化合物の探索も目的とした。昨年度は、ブルガリアで様々な環境条件において生育したS. scardicaを採取し、参照解析としてまず、薬理作用が見出されたS. scardicaのメタボローム解析を行った。

ブルガリアで様々な環境条件において生育したS. scardicaを採取し、参照解析としてまず、薬理作用が見出されたS. scardicaのメタボローム解析などが、ほぼ当初の計画通り順調に進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後も引き続き、参照解析と同様の手法により、異なる環境条件で育成した株のスクリーニングを行い、有用な活性を有する二次代謝化合物生産に重要な条件を特定する。このとき抽出を複数の溶媒で行うことで二次代謝産物を網羅的に解析する。さらに、それぞれの株から生理活性を指標とした二次代謝化合物の単離精製をし、生理活性を有する新規二次代謝化合物を探索する。以上の結果をまとめ、論文として学術誌に投稿する。
日本における地下鉄の誕生とモダニティ経験の変容にかんする文化・歴史社会学的研究

本研究課題では、1920年代東京における地下鉄の導入過程について、テクノロジーに内在化される論理と都市の多重的リアリティとの接合という観点から考察した。(1)早川徳次の構想が高速鉄道網の策定と結びつく経緯、(2)路面電車の導入過程との比較、(3)デパートとの連携と地下鉄ストアの設立、という三点の検討をつうじて、統計的都市のリアリティに準拠する一連の知と想像力が地下鉄の構想と連接し、新たな都市的現実が生み出されてゆく動態を照らしだした。平成19年度の研究によって得られた新たな知見および成果は、以下の通りである。1 W.ベンヤミンの都市論の検討本課題の理論的背景となるベンヤミンの都市論的思考の検討をおこなった。(1)拙著『ベンヤミンの迷宮都市』(世界思想社,2007年)への書評リプライとして、モダニティ論と精神分析の接合という理論的関心を提示した(「書評に応えて」『ソシオロジ』52巻3号)。(2)概説書向けに『パサージュ論』の内容紹介をおこなった(『社会学ベーシックス第4巻』世界思想社,近刊予定)。(3)共同研究「ストリートの人類学」(代表・関根康正)の報告書向けに、「痕跡」概念から遊歩者の陶酔について読み解く試みをおこなった(「遊歩と痕跡」『国立民族学博物館調査報告書』,近刊予定)。2本課題の理論的視座の構築(1)精神分析的な視角をもつ都市論(S.パイル、A.ヴィドラーら)について検討し、フロイト的な《無気味なもの》との関連でモダニティ経験をとらえ返すという本課題の視座の整備につとめた。(2)人文地理学や社会学、都市研究における「空間論的転回」以降の議論の展開を参照・整理した。(3)社会史・文化史的な地下空間論(R.ウィリアムス、B.ボブリックら)について検討した。3歴史資料の収集・整理大正昭和初期を中心に、地下鉄を主題とする歴史資料を収集・整理した。(1)地下鉄導入にあたり主導的役割を果たした早川徳次による言説。(2)地下鉄の必要性と有用性を論じる一般向け解説書。(3)地下鉄をめぐる技術的詳細を論じる工学専門書。以上の成果をもとに、平成20年度には、1920年代の地下鉄導入プロセスを対象として、技術・社会的想像力・空間知覚の変容がモダニティ経験といかに連接しているのかを主題とする、独立した論考をまとめてゆく予定である。平成20年度の研究内容と主な成果は以下の通りである。1 W.ベンヤミンのイメージ的思考の検討本課題の理論的背景となるベンヤミンの空間/イメージ的思考を検討した。(1)H.ルフェーヴルとベンヤミンのイメージ概念を比較・検討する報告をおこなった(「ベンヤミンとルフェーヴル」Cultural Typhoon 2008 in Sendai)。(2)ベンヤミンの概念《弁証法的イメージ》の形成過程をたどりつつ、その両義性の由来を探る試みをおこなった(「直接性を迂回する」)。2都市とメディアの関係性の検討3歴史資料の収集・整理大正昭和初期を中心に、地下鉄および路面電車を主題とする歴史資料を収集・整理した。4地下鉄を主題とする独立論考の執筆1920年代東京における地下鉄の導入過程について、都市とテクノロジーの相互陥入という視座から考察する論考を執筆した(「地下鉄のなかの都市」)。(a)早川徳次の初期構想が高速鉄道網の策定と結びつく経緯、(b)路面電車の導入過程との比較、(c)デパートとの連携と地下鉄ストアの設立、という三つの点の検討をつうじて、統計的都市のリアリティに準拠する一連の知と想像力が地下鉄の構想と接合し、あらたな都市的現実が生みだされてゆく動態を照らしだした。
ロシア地域経済の研究-地域間の経済格差と「再開発」の可能性-

本研究の当初の意図は以下の通りであった。1)ロシア中央黒土地域を例として、その特徴を詳細に検討すること。2)ロシア中央黒土地域の特徴とロシア中央地域の特徴との比較検討を行うこと。3)ロシアにおける市場経済制度の発展過程への理解を深めること。これらのうち、2年間に達成できたことは、これらの意図を行うのに必要かつ十分な統計資料の入手、部分的な現地調査、それらの整理作業、整理した資料にもとづく論文執筆でありたが、かなりの部分は達成したとはいえ、完遂されたわけではない。具体的にいえば、1)および2)については、かなりの程度達成しえたと考えるが、3)については課題が巨大であるため、十分に達成しえなかった。それは、何よりもロシアの地域経済の実情が統計資料と簡単な現地調査を拒むほどの巨大な課題であったためである。それにもかかわらず、この巨大な課題にわずかなりとも切り込むことができたのではないかと思われる。すなわち、訪問した地域(6つの州およびモスクワ、サンクト・ペテルブルグ市)を直接訪問し、豊富な統計資料を入手し、整理できたことはそれ自体大きな成果であった。さらに、その資料を使って「ロシア経済の現状と展望」という論文を執筆し、ロシアの地域経済に関して1節をもうけて論じることができた。課題の達成は未完であるが、今後も新たに入手するであろう資料をも合わせて用いることによって計量・統計分析を行い、ロシア中央黒土地域ばかりでなく、それに隣接する地域との比較をも行う予定である。平成13年度の研究結果今年度の研究は当初の予定通り、以下のような研究を行った。1、9月17目から10月12日までロシアに赴き、モスクワの国家統計委員会にてロシア全体のマクロ経済統計資料を入手し、さらに10日間ロシアの中央国土地域の5つの州の統計委員会を訪問して必要な統計資料(最近の2-3年分)を入手することができた。2、中央国土地域を訪問した際、平成12年9月より平成13年7月末まで客員研究員として私のもとに滞在し、日本経済史の研究を行ったサンクト・ペテルブルグ大学講師ニコライ・ドルジーニン氏を同行し、中央国土地域の統計局および行政府を訪問の際の通訳をしてもらった。ドルジーニン氏にはその後もロシア関係資料の入手を助けてもらっている。3、入手した統計資料のコンピュータへの入力および整理を謝金を利用して大学院生の道上真有氏にしてもらっている。資料は膨大な量にのぼり、現在統計文献目録を作成するとともに、統計データを入力している途中である。ロシアの5つの地方に直接に赴き、そこで必要な統計資料をすべて入手するというようなことはこれまでに例がなく、ロシア地域における統計資料入手状況をも知り得たことは快挙であったと自負できる。また、ロシアにおける地域経済の研究は世界的にも今ようやく着手され始めたところであり、直接統計資料を入手したばかりでなく、地方統計局にて統計局議長を初めとするスタッフにヒヤリングし得たことは地域経済の研究にとって大きな成果であったと考えられる。本研究の当初の意図は以下のようなものであった。1)ロシア中央黒土地域を例としてその特徴を詳細に検討すること。2)ロシア中央黒土地域と特徴と中央地域の特徴との比較検討を行うこと。これらのうち、2年間に達成できたことは、これらのことを行うのに必要かつ十分な統計資料の入手、部分的な現地調査、その整理作業、整理した資料にもとづく論文執筆であったが、当初の意図は十分達成できたとはいえないであろう。1)および2)はかなりの程度達成し得たと考えるが、3)については不十分である。それは、ロシアの地域経済の実情が統計資料と簡単な現地調査を拒む巨大な課題であったためだと考えられる。

すなわち、訪問した地域(6つの州およびモスクワ、サンクト・ペテルブルグ市)、に直接訪問し、豊富な統計資料を入手し、整理できたことは大きな成果であったと自負しうる。さらに、その資料を使って「ロシア経済の現状と展望」という論文を執筆し、ロシア地域経済に関して一節をもうけて論じることができた。課題の達成はまだ未完であり、これらの資料を用いて計量・統計分析を行い、ロシア中央黒土地域の特徴の把握の深化を行いたいと考える。
TQM導入が医療・看護組織の組織変革プロセスに与える影響

1.研究実績の概要TQM活動が看護組織へ与える影響とその変化について可視化し,今後のTQM活動への先鞭をつけるため看護組織改善への示唆を得ることを目的として調査を展開した。TQMを導入している看護組織の看護部長を対象にTQMが組織へ与える影響と組織成員について研究者作成による自記式質問紙調査票による量的調査を実施。その後調査票だけでは網羅できない組織変革の実態について看護部長への半構成的面接法による質的調査研究を展開した。1)実施施策からの組織変革への示唆Lewin(1951)の組織変革理論による分析の結果、看護組織は探索的逐次的施策展開の組織が多く、変革段階は解凍期が多いということが明らかとなった。また、効果的な活動を模索し続け、サービス向上へ積極的業務改善活動を展開しており組織のアカウンタビリティも認識した組織が多いということが明らかとなった。2)調査票及びインタビュー結果からTQM活動が及ぼす組織変化への影響TQM活動後の組織変化構造として「適応能力」「組織文化」「経営能力」の3因子が得られ,これらは組織能力としての「技術力」「活力」「対応力」に合致しTQM活動が組織能力の向上に好影響を与えていることを明示していた。また、TQM活動の学習会や研究会は「共通用語」を生成することで共通理解の発展と組織成員間の協働意識を強め,より組織凝集能力のある組織文化の醸成へ影響しているということ、TQM活動を通したPDCAマネジメントサイクルの思考過程は,看護実践上の思考過程訓練の場となり個人のケアレベル向上へ貢献しているということが明らかとなった。1.量的研究の展開概要先行研究及び文献検討により抽出したTQMを導入している看護組織を対象に自記式質問紙調査表による量的研究を実施した。1)導入動機の構造属性の有意差は無く,導入動機の構造として「組織生存」「質の向上」「構造改革」「組織のライフサイクル」が抽出された。これらはTQMの導入動機が単なるサービス向上だけでなく「組織環境適応への実践としてのTQMであること」「TQMがアウトカムマネジメントの一つの手法であること」「TQMが組織のライフサイクルにおける成長への動機として影響すること」などであることが明らかになった。2)組織変革の構造と組織への影響TQMが組織へ与える影響とその変化の可視化によるTQMの有効性として(1)TQM導入後の組織変化構造は3因子「適応能力」「組織文化」「経営能力」が得られ,これらは組織能力の「技術力」「活力」「対応力」に合致し,TQM導入による組織能力の向上を明示,(2)TQM活動の学習会や研究会は「共通用語」を生成し共通理解の発展と組織成員間の協働意識を強めることで組織文化の変革に結びついているという2点が明らかとなった。今後のTQM導入組織への示唆を含めた医療組織のあり方に関する方向性に関しては(1)医療組織の意思決定の場に看護職が関与・参画する傾向にあること,(2)TQM活動を通した思考過程の訓練は,看護過程における対象理解能力の向上へ好影響を与え,個人としてのケアレベルの向上へ貢献している,(3)TQM活動による組織変化のアセスメントインディケーターとして5項目が該当しうる,という3点が示唆された。2.質的研究の展開概要インタビュー調査を許可された7看護組織の看護部長に実施した。インタビューにより得られたデータについては内容分析中である。
II-VI族化合物半導体の水素化解離過程の解明と薄膜成長への応用

本研究の目的は、II-VI族化合物半導体の水素化解離過程に関する知見を得、良質薄膜成長への応用を計るものであり、当該年度に得られた研究実績は以下のとおりである。1.水素プラズマと半導体(Si,GaAs,ZnS,CdS)の反応過程を、プラズマ発光分析、プラズマ状態密度および電子温度測定により検討した。その結果、Siとの反応では、SiH_4等のガス状分子が形成され、その他でもAsH_4、H_2S等の生成物が確認された。Ga,Zn,Cdはガス状ではないものの、ZnH等の水素化生成物として通常の金属よりも低い温度で昇華していることが示唆される結果が得られた。このとき、データ収集および解折には本研究費のうち設備品として購入したコンピューターを用いた。2.水素プラズマを用いたスパッタリング法により(100)GaAs上(100)ZnS、(100)CdSのエピタキシャル成長が確認された。しかしながら、現状は多くの積層欠陥および不純物の析出などの問題を抱えており、化学量論比の保たれるよう化学反応ゾーンと成長過程と分離を計っている。3.できた薄膜の評価は結晶性のみなのが現状であった。そこで、移動度の非接触評価を試みた。非接触評価にはヘテロ接合を作製し、その量井戸におけるエッジプラズモン励起の観測により行う方法を提案した。今回、n型GaAs系量子井戸において移動度の非接触測定が可能である事を初めて明らかにした。
透過型電子顕微鏡を用いた１分子トラッキングによるタンパク質の結晶化過程の解明

タンパク質の分子構造を決めるために必要となるタンパク質の結晶は、結晶化の初期過程となる核生成を生じさせることや、結晶欠陥の少ない結晶を育成することが困難である。これはタンパク質の結晶化の過程、特に核生成の時に生じるとされる前駆体の素性や、結晶が成長するにつれて欠陥がいつどのように導入されるかが良く理解されていないことが一因である。本研究では、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いた液中“その場"観察法により、タンパク質の結晶化をナノの空間分解能かつ、高速で“その場"観察し、核生成と結晶成長に着目して結晶化メカニズムの統合的理解を目指す。本年度はTEMを用いた液中“その場"観察を行う際の結晶化条件を決めるため、光学顕微鏡を用いたフェリチンタンパク質の結晶化の“その場"観察、及び、TEMを用いた液中“その場"観察の予備実験を行った。光学顕微鏡を用いたフェリチンの結晶化観察では、フェリチン結晶の核生成頻度が非常に低いことが分かった。TEMを用いた液中“その場"実験では観察可能な視野範囲が非常に狭くなるため、結晶核の検出が困難であることが予測される。一方で過飽和度を高くするためには結晶化剤となる塩の濃度を高くすることが解決策として挙げられるが、ある濃度以上の塩を用いると電子ビームにより塩が析出してしまう現象が観察されている。塩の濃度を高くせずに核生成を促進させる手法として、不均質核生成を促進させるための基板の導入や溶解度を極端に低下させる貧溶媒の添加などを検討している。一方で結晶化の前に生じるアモルファスを1分子単位の空間分解能で観察することに成功した。このアモルファスは分子の数が数十個からなり、不定形である。またリゾチームタンパク質結晶中に生成した結晶欠陥を捉え、欠陥の生成とその結晶のサイズ依存性を測定することに成功した。従来の計画では、フェリチンタンパク質の結晶化をTEMで“その場"観察することを予定していたが、行おうとしている結晶化条件の範囲内ではその結晶の核生成頻度が非常に低いことが分かった。そのため、結晶核をいかに生成させるかという手法の検討を行った。本研究課題では結晶核が生成する瞬間を捉えることが課題遂行に重要となるため、不均質核生成を促進させる基板の導入や貧溶媒を添加する手法を検討できたことについては31年度の計画遂行につながると考えている。また、結晶化の前に生成したアモルファスを1分子の空間分解能で観察できたことは当初の計画以上の進展である。一方、結晶成長中に導入される欠陥の“その場"観察については、リゾチームタンパク質結晶を用いて当初の計画以上の進展がある。以上より、おおむね順調に進展しているとした。結晶核の生成を促進させるために検討した核生成のエネルギー障壁を低くする基板の導入、及び、溶解度を低下させる貧溶媒を添加する手法をより詳細に検討していく。これらの手法を用いてタンパク質結晶の核生成頻度の測定を行う。測定した結果を利用し、結晶核の生成をTEMで“その場"観察できる結晶化条件等を導く。その条件のもとで、核生成を“その場"観察することに注力する。一方で、新たに観察されたアモルファスに関して、結晶核の生成にどのような影響を及ぼすかについて調べる予定である。

本研究課題では結晶核が生成する瞬間を捉えることが課題遂行に重要となるため、不均質核生成を促進させる基板の導入や貧溶媒を添加する手法を検討できたことについては31年度の計画遂行につながると考えている。また、結晶化の前に生成したアモルファスを1分子の空間分解能で観察できたことは当初の計画以上の進展である。一方、結晶成長中に導入される欠陥の“その場"観察については、リゾチームタンパク質結晶を用いて当初の計画以上の進展がある。以上より、おおむね順調に進展しているとした。結晶核の生成を促進させるために検討した核生成のエネルギー障壁を低くする基板の導入、及び、溶解度を低下させる貧溶媒を添加する手法をより詳細に検討していく。これらの手法を用いてタンパク質結晶の核生成頻度の測定を行う。測定した結果を利用し、結晶核の生成をTEMで“その場"観察できる結晶化条件等を導く。その条件のもとで、核生成を“その場"観察することに注力する。一方で、新たに観察されたアモルファスに関して、結晶核の生成にどのような影響を及ぼすかについて調べる予定である。
マダニ感染に対する免疫獲得メカニズム解析

マダニに対する免疫を発揮するには(1)好塩基球がマダニ感染局所に集積する必要があること、(2)好塩基球がIgEを介して活性化する必要があること、がわかっている。本研究ではこの2点を中心に解析をおこなった。(1)好塩基球浸潤のメカニズム解析各種ノックアウトマウスの解析から、好塩基球が2度目の感染でマダニ吸血局所へ浸潤するためにはT細胞由来のIL-3が重要であることがわかった。様々な解析を行ったところ、IL-3を産生するT細胞は皮膚常在型メモリーT細胞(TRM)へと分化し、皮膚全体へと浸潤するようになることがわかった。マダニが一度感染するとその組織にいるTRMが速やかにIL-3を放出し、マダニ感染局所へ好塩基球を浸潤させていることがわかった。さらに、移植実験の結果より、好塩基球はIL-3受容体をこう発現しているが、意外なことに好塩基球自身のIL-3受容体は必須ではなかった。過去の文献で血管内皮細胞がIL-3受容体を発現していることが知られているため、TRMのIL-3は血管内皮に作用し、好塩基球を皮膚局所へリクルートしていることが示唆された。(2)マダニ免疫に関与する好塩基球由来メディエーターの同定好塩基球はIgEを介した活性化によりヒスタミンを多量に放出することが知られている。ヒスタミンがマダニ免疫に関与していると考え、ヒスタミン抑制剤をマウスに投与するとマダニ免疫が消失することがわかった。さらに、ヒスタミン自体を投与しても、マダニ免疫が発揮されることもわかった。マダニ免疫には好塩基球とマスト細胞の両方が必要であることがわかっている。ヒスタミン欠損マウスの各種細胞移植実験により、好塩基球由来のヒスタミンが重要であることがわかった。また、さらなる研究によって、好塩基球由来のヒスタミンが皮膚表皮を肥厚させ、吸血を阻止していることが示唆された。マダニは宿主へ病原体を媒介させる、吸血性の外部寄生虫である。古くから、マダニに感染したことのある動物では、マダニに吸血されにくくなることが知られていたが、そのメカニズムの詳細は不明であった。近年我々は、この獲得免疫発揮には、マダニ感染局所への好塩基球浸潤とマスト細胞が必須であることを明らかにした。本研究では、好塩基球の浸潤メカニズムと、マダニ耐性発揮の分子メカニズムの解明に挑んだ。<好塩基球浸潤メカニズムの研究概要>マダニ感染局所への好塩基球浸潤は、初感染では見られないこと、T細胞欠損マウスでは2度目の感染(マダニ感染経験のある状態)でも観察されないことから、T細胞メモリーの関与が疑われた。そこで、T細胞欠損マウスへ様々なT細胞を移植したところ、好塩基球の浸潤を媒介するのはIL-3を産生するTh2タイプの抗原特異的CD4+メモリーT細胞であることを突き止めた。興味深いことに、このCD4+メモリーT細胞は皮膚常在制メモリーT細胞(TRM)の表現型を持っており、2度目の感染を行う前から既に皮膚に存在していることが分かった。つまり、マダニ初感染時にIL-3産生CD4+メモリーT細胞がTRMへと分化し、全身の皮膚へ分布することで、その後のマダニ感染にいち早く応答して好塩基球を浸潤させ、マダニを排除していることが分かった。<マダニ体制発揮分子メカニズムの研究概要>我々は、好塩基球やマスト細胞の分泌するメディエーターがマダニ体制発揮に重要と考えた。そこでヒスタミンに着目し、ヒスタミン合成酵素の欠損マウス(HDC-KO)ではマダニ耐性が見られないことを発見した。驚くことに、HDC-KO細胞の移植実験から、マダニ耐性にはマスト細胞のヒスタミンはほとんど関わっておらず、好塩基球のヒスタミンが重要であることを明らかにした。次年度では、さらなる詳細メカニズムを解明していく。本研究は「好塩基球の浸潤メカニズム解明」と「マダニ耐性発揮分子メカニズム」の解明を行っているが、前者の課題はすでにおおむね終了し、研究内容をまとめて国際学術雑誌へ投稿し、掲載された(Ohta. T. et al. Front. Immunol. 2017)。残る研究課題に関しても、当初の研究計画通りに順調にすすんでいるるため、平成30年度内に論文投稿も行える可能性が高い。過去の文献で血管内皮細胞がIL-

3受容体を発現していることが知られているため、TRMのIL-3は血管内皮に作用し、好塩基球を皮膚局所へリクルートしていることが示唆された。(2)マダニ免疫に関与する好塩基球由来メディエーターの同定好塩基球はIgEを介した活性化によりヒスタミンを多量に放出することが知られている。ヒスタミンがマダニ免疫に関与していると考え、ヒスタミン抑制剤をマウスに投与するとマダニ免疫が消失することがわかった。さらに、ヒスタミン自体を投与しても、マダニ免疫が発揮されることもわかった。マダニ免疫には好塩基球とマスト細胞の両方が必要であることがわかっている。ヒスタミン欠損マウスの各種細胞移植実験により、好塩基球由来のヒスタミンが重要であることがわかった。また、さらなる研究によって、好塩基球由来のヒスタミンが皮膚表皮を肥厚させ、吸血を阻止していることが示唆された。本研究で行う予定の2つの課題のうち、1つはすでに終了しているため、平成30年度では「マダニ耐性発揮分子メカニズム」の解明をメインで行っていく。具体的には、ヒスタミン産生細胞の同定は行うことができたが、ヒスタミンがどのようにしてマダニ耐性発揮を行っているこのかが明らかにできていないので、このメカニズムを解明していく。当初の計画では、ヒスタミンが血管内皮細胞に作用することで組織因子(TF)が産生され、これによりフィブリンの沈着がマダニ感染局所で生じ、吸血を阻害するものと予想していた。しかし、マダニ感染局所でTFの上昇、フィブリンの形成が確認されたものの、これらの経路を遮断してもマダニ耐性に変化がないことが最近の解析で分かってきた。そのため、今後はこの可能性以外のメカニズムも検討していく予定である。具体的には、ヒスタミンと皮膚構造の変化を検討していく。最近の解析より、マダニ耐性発揮が見られるマウスの感染局所では、耐性が見られないマウス(初感染マウス、HDC-KO、好塩基球欠損マウス)と比べて表皮の状態や膠原組織の量も異なっていることが組織学的検討より判明している。今後はin vitro, in vivoの両方でその詳細を解明していく。さらに、マダニ耐性にはなぜマスト細胞のヒスタミンが関与していないのかも検討していく。
鉄イオンによる転写制御機構の分子基盤

環境変化応答の破綻は自己の生存を危機に曝すため、生物は緻密な応答機構を有している。転写制御はその中核をなすシステムの1つである。微量金属である鉄は必須の栄養素であるとともに、酸化ストレスの原因となるため、その代謝は厳密な制御を受ける。出芽酵母の鉄代謝調節機構は、その中核をなす転写因子であるAft1が、鉄依存的に核外移行することでその活性調節を受けることで制御されている。そこで、本研究ではAft1の鉄依存的核外移行機構について解析を進めた。まず、Aft1のアミノ酸147-270、304-498の2つの領域が鉄依存的に鉄依存性に二量体を形成することがAft1の核外移行担体であるMsn5との結合に重要であること、アミノ酸304-498に存在するトレオニン残基が2量体形成に関与することを示した。また、その2つの領域の間に位置する、Cys291が二量体形成に重要であることを示した(投稿中)。さらに、細胞質、核における鉄-硫黄クラスター輸送に関与することが示唆されているGrx3/4、Nbp35変異株ではAft1の核外移行が阻害されること、Grx3/4、Nbp35がAft1と結合することを示すとともに、Cys291がそれら分子とAft1との結合に重要であることも明らかにした(投稿準備中)。Cys291変異Aft1が核に局在すること、Cysが鉄-硫黄クラスター形成の形成に関与するアミノ酸残基であることを考え合わせれば、Aft1はCys291を介して鉄をおそらくは鉄-硫黄クラスターの形で感知し、鉄依存的に二量体形成し、核外移行すると考えられた。
微視的構造に着目した岩盤の動的耐力に関する研究

前年度の研究においては、グリーンタフに属する凝灰岩を試料とした三軸試験より全応力における静的強度に対する動的強度の比は1.01.5となるが、有効応力表示では両者の間に差がないことを明らかにした。このことはこの凝灰岩での破壊のメカニズムが両者とも同じであり、その差は間隙水圧の挙動によるところが大きいことを意味している。そこで当該年度の研究では振動三軸試験下の間隙水圧挙動に着目し、その振幅の変化と位相差の変化について考察を加えた。その結果、脆性的な挙動を示す低拘束圧下では1応力サイクルに対応する最大間隙水圧と最小間隙水圧の差は2つの極値をとり巨視的な破壊に至ること、また位相差は巨視的な破壊に至るかなり前の段階からずれはじめることが明かとなった。これらの挙動はAEの発生などより明らかなように岩石内部のマイクロクラックの生成・進展に直接関係しているものと考えられる。これらのパラメータはAEより感度は低下するが、間隙の体積変化を定量的に表現できる点および応力履歴を記憶している点で有益な情報を含んでいるといえる。破壊後の供試体の顕微鏡観察より載荷方向に平行なクラックと巨視的な破断面に平行なクラックが形成されていることが確認されたが、マイクロクラックと呼ぶにふさわしい微小なクラックは通常の光学顕微鏡観察では識別不可能であった。さらに堆積軟岩の現象論的な粘弾性特性とマイクロクラックの生成・進展との関係を考察するため、応力緩和試験および動的繰り返し試験を実施した。その結果、両試験から得られる緩和スペクトルはいくつかのピークを有する形式となっていることが明かとなり、このことは離散的な特性を持つ緩和スペクトルの存在を示唆している。これらの成果はマイクロクラックの生成・進展を取り入れた構成則を構築しうる十分なデータであり、非常に有意義である。我国においては、新第三系を中心とした堆積軟岩を支持地盤として重要構造物を建設することが多く、その際の設計は地震時における岩盤の極限耐力に依るところが大きい。そこで本研究では岩盤の動的強度を明らかにすべく、当該年度においてはグリ-ンタフに属する凝灰岩を試料として動的強度と静的強度の比較を行った。その結果、全応力における静的強度に対する動的強度の比は1.01.5となるが、有効応力を考慮すると、両者の間に差がないことがわかった。凝灰岩を顕微鏡下で観察することにより、堆積構造に平行な割れ目が卓越していることが判明した。また一軸圧縮下においてもこの微小割れ目の影響により堆積面に垂直に載荷した場合の変形係数が極度に低下することを見いだしている。このような微視的構造に由来する異方性を示す岩盤においては、変形の進行にともなって微小亀裂が閉塞あるいは開口し、非線形な応力ーひずみ関係となることはよく知られた現象である。このような場に水の流れが存在するとき、流れに対する抵抗則が見かけ上の開口幅の三乗に比例することから、流れを記述する構成則も著しい非線形性を有することになる。そこでこの二つの現象を連成させた解析手法を新たに開発し、実岩盤における計測結果を用いて第一段階として事例研究を実施した。また、大規模な亀裂を含む岩盤に対する三次元変形解析を実施し、上記の変形解析手法の予備的な検証を行い実測変位との整合性を調べた。以上当該年度の結果をもとに、間隙水圧の挙動を正確に把握すること、微視的な亀裂の進展をビジュアルな形で捉えることを今後の課題とした。

前年度の研究においては、グリーンタフに属する凝灰岩を試料とした三軸試験より全応力における静的強度に対する動的強度の比は1.01.5となるが、有効応力表示では両者の間に差がないことを明らかにした。このことはこの凝灰岩での破壊のメカニズムが両者とも同じであり、その差は間隙水圧の挙動によるところが大きいことを意味している。そこで当該年度の研究では振動三軸試験下の間隙水圧挙動に着目し、その振幅の変化と位相差の変化について考察を加えた。その結果、脆性的な挙動を示す低拘束圧下では1応力サイクルに対応する最大間隙水圧と最小間隙水圧の差は2つの極値をとり巨視的な破壊に至ること、また位相差は巨視的な破壊に至るかなり前の段階からずれはじめることが明かとなった。これらの挙動はAEの発生などより明らかなように岩石内部のマイクロクラックの生成・進展に直接関係しているものと考えられる。これらのパラメータはAEより感度は低下するが、間隙の体積変化を定量的に表現できる点および応力履歴を記憶している点で有益な情報を含んでいるといえる。破壊後の供試体の顕微鏡観察より載荷方向に平行なクラックと巨視的な破断面に平行なクラックが形成されていることが確認されたが、マイクロクラックと呼ぶにふさわしい微小なクラックは通常の光学顕微鏡観察では識別不可能であった。さらに堆積軟岩の現象論的な粘弾性特性とマイクロクラックの生成・進展との関係を考察するため、応力緩和試験および動的繰り返し試験を実施した。その結果、両試験から得られる緩和スペクトルはいくつかのピークを有する形式となっていることが明かとなり、このことは離散的な特性を持つ緩和スぺクトルの存在を示唆している。これらの成果はマイクロクラックの生成・進展を取り入れた構成則を構築しうる十分なデータであり、非常に有意義である。
ミニ小腸を利用したヒト多能性幹細胞由来神経堤細胞の細胞治療への応用

神経堤細胞(Neural crest、NC)は脊椎動物の発生過程で神経管と表皮外胚葉との間に形成される構造であり、そこから全身に細胞が遊走し神経・軟骨細胞・メラノサイト・平滑筋など様々な細胞に分化する。神経堤細胞の機能不全は神経堤症(Neurocristpathy)と呼ばれ、腫瘍の他に心臓・腸管の機能不全や発達障害・先天奇形など様々な疾患の原因となる。Hirschsprung病も神経堤症の一つで、腸管の動きを制御する腸の神経節細胞の形成不全により、生後数日の間に機能性の腸閉塞症状がみられる。初年度は主に神経堤細胞分化方法の確立とHirschsprung病の原因遺伝子であるRET遺伝子へCRISPR/Cas9を用いて変異を導入し病態を再現できる細胞クローンの作製を実施した。神経堤細胞の分化は、Fukuta et al. (2014)に従い、低分子化合物(SB431542とCHIR99021)を用いておこない、PAX3、TFAP2A、NGFRなどの発現を定量PCRで確認した。また、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術をヒト人工多能性幹細胞やヒト胚性幹細胞に応用し、RET遺伝子に点変異や短い挿入や欠失(Indel)を導入することで遺伝子発現を抑制した疾患モデル細胞を作製した。これにより、遺伝的にほぼ同一なオリジナルの細胞をコントロール細胞としてゲノム編集を施した細胞と比較することができる。当初の計画では、初年度はヒト多能性幹細胞から効率的な神経堤細胞の分化誘導法の検討とヒト多能性幹細胞にゲノム編集技術を応用し、Hirschsprung病の原因遺伝子であるRET遺伝子に変異を導入した細胞を作製することを目的としていた。現在までに1週間程度でヒト多能性幹細胞から神経堤細胞を分化する方法を確立した。また、RET遺伝子に変異をもつヒト多能性幹細胞を複数クローン樹立することに成功した。申請した研究課題は計画通りに順調に進められていると考えている。Hirschsprung病では、腸管の動きを制御する腸の神経節細胞の形成不全により、生後数日の間に機能性の腸閉塞症状がみられる。腸管の自律神経系は、胎生初期に口側から遊走した神経堤細胞が肛門にかけて分布することで形成されるが、その過程に異常生じることで発症すると考えられている。これからの2年間で樹立したヒト多能性幹細胞から実際に神経堤細胞に分化誘導し、さらには神経細胞に分化誘導することで、変異導入により分化誘導効率の変化を確認したい。また神経細胞の遊走性に違いがみられるかについても解析したい。さらに、三次元小腸オルガノイドへの分化誘導にも取り組みたいと考えている。(理由)試薬の納入が遅れたため。(使用計画)消耗品の購入費用として用いる。