hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子活性メゾサイズ錯体集合体の構築と外場誘起状態変換

本研究は化学的刺激や物理的外場に応答しうる100 nm-10μmサイズのメゾ構造体構築を目指した。新たに合成したエチレングリコキシ(EG)を含む新規コバルト錯体[Co(3,6-DTBQ)2(nEGEspy)2](ConEGEspy, n = 2 or 4)では従来の錯体とは異なり、VTとマクロ相転移の同期現象を広範囲に変調できる事が明らかとなった。またMeCN、アセトン等への溶媒に可溶となった。これはEG鎖の柔軟性と酸素原子の存在に基づく性質であり、各種溶媒中におけるメゾ構造化やそれに伴うVT挙動の制御を展開するために有用な知見である。本研究は申請者が積み上げた独自の分子とマクロ相の動的変換法に立脚し、化学的刺激や物理的外場に応答しうる100 nm-10μmサイズのメゾ構造体構築を目指している。具体的には、分子(溶液)やマクロ相(結晶)では発現しえない制限空間において緩やかな秩序を有するミセルやベシクル等のメゾ構造体を外場応答性原子価互変異性錯体(VT)から構成し、「分子の個性」と「集団の協同性」が拮抗するユニークな分子集合場において、外場誘起VTをプローブとした定量的なメゾ構造体の特性評価を行う一方、VTをトリガーとしたメゾ電子機能の開発を展開することを目指している。平成26年度は、両親媒性VT錯体からなるメゾ構造体の構築を展開に向けた新規物質の合成及び両親媒性の制御を進めた。一般に溶媒中での両親媒性分子の会合構造は、臨界充填パラメーターにより制御される。CPPが低い場合、親水性又は疎水性側鎖を導入したcis/trans型VT錯体は水/非水系溶媒中で右表に示すミセル構造を形成すると予想される。一方、CPPの上昇によりヘキサゴナル相やラメラ相を形成し、マクロ相へと接近する。また濃度上昇によってもこれらのメゾ構造体の形成も可能である。はじめにcis型錯体については、N,N,N',N'-tetratridecyl ethylenediamine (C13en)を有する新規Co錯体の合成に成功した。興味深いことに、この錯体は融解前においてはhs-[CoII]種を保持するのに対し、融解後及び溶液中においてはVT挙動を示すという、融解を境にした2つのモードが発現することを明らかにした。またこの現象がアルキル長鎖が引き起こすCo周りの構造ひずみに由来することを明らかにし、メゾ構造体の双安定性制御に向け有用な知見を得た。次にtrans型錯体においては、メゾサイズ分子集合体を構築すべくC17鎖を導入したCoC17Espyを新たに合成し、そのVTとマクロ相同期変換を実現すると共に、CoC9Espyと比べて融点が下がる傾向も見出した。これは今後錯体を液体状態でメゾ化にするうえで非常に有用な結果となった。また、トリエチレングリコール部位を導入したCoTEGEspyを合成し、そのVT挙動並びにCoC17Espyが不溶な極性溶媒への溶解挙動も確認できた。申請者はこれまでにVTとマクロ相転移が同期発現することを明らかにしているが、相転移温度の鎖長依存性は弱い。本研究で新たに合成した[Co(3,6-DTBQ)2(nEGEspy)2](ConEGEspy, n = 2 or 4)はオリゴエチレングリコキシ(EG)鎖を有し、93 Kでls-CoIII型である。EG錯体ではEG鎖が屈曲し分子内においてVTコアを囲むように集積する。n = 4錯体は、318 Kで液体へと融解するが、生成した液体は紫色を呈し、続く温度上昇に従い徐々に緑色へと変化した。また、冷却過程ではアルキル鎖錯体で見られた結晶化は観測されないまま紫色へと色のみが変化する一方、再加熱により269 Kで発熱的結晶化を発現した。これはEG鎖の導入により自己集合化が速度論的に抑制された結果である。n = 2錯体は、結晶融解温度において僅かな磁化上昇を示し、その後緩やかに磁化が上昇するVT挙動を示した。n = 2, 4錯体の磁化率、DSC及び偏光顕微鏡観察の結果を加味すると、EG修飾錯体ではアルキル修飾錯体とは異なり、VTとマクロ相転移の同期現象を広範囲に変調できる事が明らかとなった。疎水性アルキル鎖を有するVT錯体はMeCN、アセトン等の極性溶媒に不溶であった一方、EGの導入によりこれらの溶媒に可溶となった。このことから極性溶媒中でのVT挙動の発現が可能となった。以上本研究では、VTコアにEG鎖を導入することでVTとマクロ相転移の同期性を広範囲に変調できることを見出した。これはEG鎖の柔軟性と酸素原子の存在に基づく性質であり、この効果は錯体の溶解度にも顕著に現れた。この結果は各種溶媒中におけるメゾ構造化やそれに伴うVT挙動の制御を展開するために有用な知見である。

本研究は化学的刺激や物理的外場に応答しうる100 nm-10μmサイズのメゾ構造体構築を目指した。新たに合成したエチレングリコキシ(EG)を含む新規コバルト錯体[Co(3,6-DTBQ)2(nEGEspy)2](ConEGEspy, n = 2 or 4)では従来の錯体とは異なり、VTとマクロ相転移の同期現象を広範囲に変調できる事が明らかとなった。またMeCN、アセトン等への溶媒に可溶となった。これはEG鎖の柔軟性と酸素原子の存在に基づく性質であり、各種溶媒中におけるメゾ構造化やそれに伴うVT挙動の制御を展開するために有用な知見である。本研究の遂行には、まず両親媒性を示すcis/trans型VT錯体の合成が不可欠である。このような両親媒性VT分子の合成例は無いため、合成法の確立が課題であった。本研究では、trans型錯体に対しては、親水性エステル部位を有する錯体の系統的に合成及びVT挙動の制御(鎖長依存性など)に成功し、親油性側鎖の特徴を系統的に明らかにすることができた。一報、過去に例のない親水性VT分子の設計を遂行し、トリエチレングリコール部位を有する新規補助配位子の設計と合成に成功すると共に、これを用いた錯形成反応にも成功した。構造解析には成功していないものの、結晶性固体を得る段階にある。この錯体も良好なVT挙動を室温付近にしめし、弱い協同性を発現することも確認している。一報、cis型錯体については、はじめて長鎖の導入に成功し、Co周りにアルキル長鎖が誘起する構造ひずみによりVT挙動を制御できるというこれまでにない知見を得ることに成功した。これによりメゾ構造体においてもアルキル鎖の集合状態と分子の電子状態を強く連動させた系が構築できると期待される。更に親水性側鎖を有する配位子の設計も完了しており、trans体と併せてメゾ構造体の構築に向け基盤となる物質群の新規合成に成功している。異常のことから、同所計画した計画に沿い合目的に研究を展開できる状態にある。27年度が最終年度であるため、記入しない。錯体化学最終年度である今年度は、「物理化学的刺激によるメゾ構造体の動的変換機能の発現」を遂行するべく研究を展開する。(1)熱的状態変換:加熱を例にあげると熱刺激はメゾ構造体内の長鎖部位の乱雑さの上昇や溶媒和構造の変化を引き起こすばかりでなく、分子レベルにおいてVTを誘起する。これらの二つのイベントは系に固有の温度で発現し、強い協同効果が発現する場合、電子移動と構造変形は同期する。本研究では、熱的に引き起こされるメゾ構造体の変換やVT変換及びそれらの結合度を解明する。(2)光誘起状態変換:光誘起電子移動によるVT発現をトリガーとした状態変換を実現する。本研究ではVTを引き起こすLMCT吸収帯である532 nm付近の定常光やパルス光照射による状態変換を試みる。(3)メゾ構造体の電気化学的状態変換:中性のVTコアは、電気化学的な還元を受けアニオン性コアを与えdual modeのVTを示す。この還元により中性VTコアがアニオン化され、安定化しうるメゾ構造が劇的に変化する。これによりメゾ構造体の多重変換やイオン拡散に基づく膜電位制御等の機能を開発する。(4)メゾ構造体の化学的刺激による状態変換:ベシクルやラメラ相における親油性部には非極性分子が取り込まれ流動する一方、親水性界面にはプロトン等が相互作用可能である。本研究では溶媒分子の取込や小分子を導入し状態変換を実現する。具体的には、trans型錯体については、CoC17EspyのCTABによるミセルへの可溶化や超音波乳化法を用いたメゾサイズエマルジョンの合成を進める。
シロイヌナズナの胚発生の調節に関する遺伝学的解析

シロイヌナズナ(Landsberg erecta)から2枚の子葉が縁で融合してカップ状になる突然変異株を単離してcuc突然変異と名付けた。cuc突然変異の遺伝学的解析から、2つの独立な遺伝子CUC1とCUC2がこの突然変異に関係しており、両遺伝子が共に突然変異のホモ接合体になるとカップ型の芽生えが生じることが解った。また、それぞれのCUC遺伝子の単独変異株の解析などからこの遺伝子は両方とも子葉の分離と頂芽分裂組織の形成および花のがくと雄しべの分離に関係することが示唆された。そしてこの変異株の発生過程の解析からこれらの器官の形成過程における器官が分離するメカニズムについてモデルを提唱した。そして、CUC2遺伝子をトランスポゾTag1を指標として単離しその塩基配列を決定した。その結果、CUC2タンパク質はこれまでにペチュニアの頂芽分裂組織の形成に関与する遺伝子として報告されたNAMタンパク質と類似している事が解った。そしてこの遺伝子の仲間は高等直物に広く存在するが動物では報告されていないこと、この遺伝子の仲間はタンパク質の一次構造から少なくとも2つのサブファミリーに分けられることが明らかになった。さらにCUC1遺伝子についてもマッピングを基に現在単離を行なっている。
住宅計画・生産・供給における技術・手法の地方圏への普及過程の研究

本研究は、住宅計画・生産・供給の技術・手法の地方圏への普及過程に関する理論、実態両面からの研究である。<1>住宅計画・生産・供給の技術・手法の地方圏への普及について、普及学、イノベーション研究などの成果を踏まえた理論的検討、<2>計画・生産・供給の各側面の具体的技術についての実態調査に基づく普及構造の解明、<3>典型地域における技術普及および技術変容の実態調査に基づいた普及構造の解明、からなっている。1.普及構造の理論的検討関連分野における普及理論の検討とその住宅分野への適用の研究成果と、実態調査に基づく普及構造の分析結果を踏まえ、普及構造の論点の整理・再構築を行った。また、普及に果たした公共の役割、普及政策の効果を論じた。2.計画・生産・供給の諸側面からみた技術・手法の普及構造計画・生産・供給の諸側面から住宅における技術・手法の普及構造の実態分析を行い、その理論化を試みた。(1)計画面では、住み方分析を通じて平面計画理論の展開プロセスを整理した。(2)生産面では、在来の注文木造住宅生産システムの変容過程と新システムとしてのプレハブ住宅生産供給システムの普及過程を明らかにした。さらに、供給規模が両者の中間に位置する地域住宅産業における、CADなどの新しい技術の受容過程を分析した。(3)供給面では、分譲集合住宅を取り上げて、その普及過程を構造的に捉えた。3.地域における技術・手法の普及構造普及構造を総合的に捉えるため、典型地域として北海道と能登を取り上げた。北海道では寒冷地型の技術・手法の開発・普及・伝搬のプロセス、能登では地域素材のアテ材、大型住宅などの伝統地域システムの変容プロセスを解明した。本研究は、住宅計画・生産・供給における技術・手法の普及に関する理論的検討と技術・手法の普及構造に関する調査研究からなっている。本年度の主要な研究成果は、次のとおりである。1技術手法の理論的検討「技術論」「普及学」といった関連分野における研究を整理し、普及構造を捉える上での基本的な概念や枠組みを明らかにした。2技術・手法の普及構造に関する調査研究(1)統計に基づく普及動態の把握住宅供給・材料・生産組織などの領域において、都市化・商品化・工業化に関連した諸要素の普及動向を明らかにした。各々の要素について、普及の仕方の類型化を試みた。また、普及の仕方に地域差があることが示された。(2)計画・生産・供給の諸側面からみた技術・手法の普及構造「住居観・住意識・ライフスタイルの変化」「集合住宅の普及過程」「建築材料の変化とその影響」「都市化にともなう住宅生産供給組織の変貌」といった側面を取り上げて、その時系列的な変化の内容、変化のプロセスを明らかにし、変化の要因について検討を加えた。(3)地域における技術・手法の普及構造住宅計画・生産・供給における技術・手法の普及といった観点から、典型的であると思われる地域を抽出し、その地域における技術・手法の普及構造を総合的に捉えようとした。寒冷地で本州から地理的にも独立した北海道と、現在でも伝統的な大型木造住宅が新築されている能登地域を取り上げた。寒冷地型技術の開発・定着、本州からの新技術の導入、寒冷地型技術の北海道から本州への普及、全国一律的な住宅金融公庫の標準仕様と地域独自の工法との融合、などの実態が整理された。本研究は,技術・手法の普及に関する理論的検討と技術・手法の普及構造に関する調査研究からなっている.主な研究成果は次の通りである.1.技術・手法の普及の理論的検討(1)関連概念の整理文献研究によって,建築技術・住宅生産技術について技術論の観点からその特徴を整理した.また,「技術の二重構造」「適正技術」「地方圏への普及」「普及」と「流行」の違いなど,関連概念の整理を行った.(2)統計資料分析に基づく住宅部品・材料の普及

プロセス昨年度に引き続いて,建材統計,機械統計などを基に主要な材料・部品の普及実態を明らかにし,普及の仕方について特性の分析を行った.さらに,ロジスティック・カーブ等の普及曲線せ用いて,今後の普及予測を行った.2.技術・手法の普及構造に関する調査研究(1)計画・生産・供給の諸側面からみた技術・手法の普及構造分譲集合住宅,プレハブ住宅生産システムの普及構造について統計資料・ケーススタディを基に明らかにした.また,大都市周辺の地域ビルダーにおける技術変化のプロセスを解明した.(2)地域における技術・手法の普及構造前年度に引き続いて,普及構造を総合的に捉えるため,典型地域として取り挙げた北海道地域と能登地域をより詳細に調査した.北海道地域では,新聞情報や様々の住宅生産関連主体・材料部品生産主体に対する調査を踏まえて,寒冷地型住宅技術・手法(無落雪屋根工法,防寒技術:サッシ,建具,断熱材など)の普及プロセスを考察した.能登地域においては,地域素材としての「アテ」材を中心とした住宅生産システムの変容プロセスに検討を加えた.本年度は、最終年度であり、研究取りまとめに重点をおいた。昨年度までの2年間の研究成果を踏まえて〈1〉住宅計画・生産・供給の技術・手法の地方圏への普及についての理論的検討、〈2〉計画・生産・供給の各側面からの実態調査に基づく普及構造の理論化、〈3〉典型地域における普及実態に基づいた普及構造の理論化を行った。(1)普及構造の理論的検討関連分野における普及理論の検討とその住宅分野への適用という昨年度までの研究成果と、今年度整理された実態調査に基づく普及構造の分析結果を踏まえて、普及構造の論点の整理・再構築を行った。また、普及に果した公共の役割、普及政策の効果について論じた。(2)計画・生産・供給の諸側面からみた技術・手法の普及構造計画・生産・供給の諸側面から住宅における技術・手法の普及構造の実態分析を行い、その理論化を試みた。1)計画面では、住み方分析を通じて平面計画理論の展開プロセスを整理した。2)生産面では、従来の注文木造住宅生産システムの変容過程と新システムとしてのプレハブ住宅生産供給システムの普及過程を明らかにした。供給規模が両者の中間に位置する地域住宅産業における、CADなどの新しい技術の受容過程を分析した。3)供給面では、分譲集合住宅を取り上げ、その普及過程を明らかにした。(3)地域における技術・手法の普及構造普及構造を総合的に捉えるため、典型地域として北海道と能登を取り上げた。北海道では寒冷地型の技術・手法の開発・普及・伝搬のプロセス、能登では地域素材のアテ材、大型住宅などの伝統地域システムの変容プロセスを解明した。
ヒト型薬理学実験モデルマウスの開発

動物実験による薬理作用の研究は、ヒト疾患に有効な薬の開発に重要なものの一つである。動物実験により、薬理学理論のはっきりした薬の開発が可能となる。ところが、生体に作用する化学物質の薬理作用が、ヒトと動物とで異なる場合がある。セロトニンは受容体を介して反応するが、マウスのセロトニン受容体1Bに作用するアゴニストやアンタゴニストに対してヒトはまったく反応しない。これは、ヒトの第355番目のアミノ酸がスレオニンに対し、マウスではアスパラギンであることに由来する。すなわち、ヒトとマウスとで、わずか1アミノ酸の違いによって、薬理作用がまったく異なっているのである。我々は、標的とする遺伝子に点突然変異や欠失、またヒトをはじめとする異種遺伝子に置き換える方法を開発した(標的遺伝子置換法)。この方法を、セロトニン受容体1Bに適用し、マウスを、ヒト型に遺伝子変換し、真のヒト型薬理学実験モデルマウスを作り出すことを試みた。その結果、現在までに、ヒト型に変更された遺伝子をもつキメラマウスを得た。今後の子孫への伝達は時間の問題と思われる。動物実験による薬理作用の研究は、ヒト疾患に有効な薬の開発にとって最も重要なものの一つである。すなわち、薬の効き方が動物種によって異なる場合である。なかでも受容体のちがいによって薬理作用が異なる場合も多く認められる。そこでマウスの受容体をヒト型に変換させることができれば、従来不可能であった様々な薬理学的動物実験が可能となるであろう。これまで、計画的には、このような遺伝子変換は困難であったが、最近の遺伝子工学と発生工学とよって計画的に遺伝子を変換したマウス個体を作ることができるようになった。我々は、この方法をさらに一歩進めて、標的とする目的の遺伝子に点突然変異や欠失、またヒトをはじめとする異種遺伝子に置き換える方法の開発に成功した(標的遺伝子置換法)。この方法を、セロトニン受容体1Bに適用し、薬理作用がヒトと異なるマウスを、ヒト型に変換することを試みた。その結果、セロトニン受容体1B遺伝子の標的組換え体ES細胞の単離に成功した。神経伝達物質受容体に対する薬理作用がヒトとマウスとで異なる場合も多く認められる。もしマウスの受容体をヒト型に変換させることができれば、従来不可能であった様々な薬理学的動物実験が可能となるであろう。これまで、このような遺伝子変換は困難であったが、最近の遺伝子工学と発生工学とによって計画的に遺伝子を変換したマウス個体を作ることができるようになった。我々は、この方法をさに一歩進めて、標的とする目的の遺伝子に点突然変異や欠失、またヒトをはじめとする異種遺伝子に置き換える方法の開発に成功した(標的遺伝子置換法)。その結果、昨年度はセロトニン受容体1B遺伝子の標的組換え体ES細胞の単離し、今年度その細胞からキメラマウスが誕生した。今後このキメラマウスから子孫を探る計画である。動物実験による薬理作用の研究は、ヒト疾患に有効な薬の開発にとって、最も重要なものの一つである。

この方法を、セロトニン受容体1Bに適用し、薬理作用がヒトと異なるマウスを、ヒト型に変換することを試みた。セロトニン受容体1B遺伝子の標的組換え体ES細胞の単離し、その細胞からキメラマウスが誕生した。しかし、現在までに、生殖細胞を通した突然変異マウスは得られていない。そこで、さらにES細胞株4株を樹立し、キメラマウスを得て、子孫を取得中である。
肝zonalnecrosisの修復課程に関わる骨髄細胞の同定

肝臓外科手術あるいは肝臓移植手術では、術後肝不全を回避するために虚血再灌流障害に対する治療が重要である。また肝虚血が長時間に及ぶ場合,肝虚血障害から立ち直るため肝再生能をいかに高めるかが問題となる。本研究では、骨髄細胞由来細胞群が肝虚血再灌流障害による肝再生に関与しているか否か、さらにはいかなるzoneの障害が再生に影響を及ぼすかを明らかにすることを目的とする。平成14年度は骨髄移植モデルを用いた検討に先立ち長時間の肝虚血が肝組織に及ぼす影響とその推移を詳細に検討した。また,骨髄移植モデルを用いて肝虚血再灌流後における骨髄からの細胞供給の可能性について検討した。【材料と方法】Wister系ラットを用いて肝片葉虚血モデルを作成し,30分60分90分120分の肝虚血の後に再灌流を加え,肝酵素の変動,壊死領域の変化,PCNA陽性細胞の数と分布について検討した。さらに,B6マウスをレシピエントとし,12Gy放射線照射後にグリーンマウスから分離した骨髄細胞を移植した。この移植細胞の生着する7日後以降に60分の肝虚血を加え,再灌流後、経時的に観察し骨髄からの細胞供給量を解析した。【結果】ラット肝片葉肝虚血モデルによる検討から,肝虚血が長時間に及ぶと壊死領域がfocalなものから肝小葉中心帯を中心にしたzonalなものに移行すること,また虚血再灌流障害に対する修復反応としての増殖は壊死領域の周辺から開始されることなどが明かとなった。また,虚血再灌流後には骨髄由来と考えられるGFP陽性細胞が多数認められ,その多くは炎症細胞であった。平成14年度は骨髄移植モデルを用いた検討に先立ち長時間の肝虚血が肝組織吸ぼす影響とその推移を詳細に検討した。また、骨髄移植モデルを用いて肝虚血再灌流後における骨髄からの細胞供給の可能性について検討した。【材料と方法】Wister係ラットを用いて肝片葉虚血モデルを作成し,30分60分90分120分の肝虚血の後に再灌流を加え,肝酵素の変動,壊死領域の変化,PCNA陽性細胞の数と分布について検討した。現在,内皮細胞,肝実質細胞,肝組織マクロファージ,線維芽細胞などへの分化傾向について検討中である。

本研究では、骨髄細胞由来細胞群が肝虚血再灌流障害による肝再生に関与しているか否か、さらにはいかなるzoneの障害が再生に影響を及ぼすかを明らかにすることを目的とする。平成14年度は骨髄移植モデルを用いた検討に先立ち長時間の肝虚血が肝組織に及ぼす影響とその推移を詳細に検討した。また,骨髄移植モデルを用いて肝虚血再灌流後における骨髄からの細胞供給の可能性について検討した。【材料と方法】Wister系ラットを用いて肝片葉虚血モデルを作成し,30分60分90分120分の肝虚血の後に再灌流を加え,肝酵素の変動,壊死領域の変化,PCNA陽性細胞の数と分布について検討した。さらに,B6マウスをレシピエントとし,12Gy放射線照射後にグリーンマウスから分離した骨髄細胞を移植した。この移植細胞の生着する7日後以降に60分の肝虚血を加え,再灌流後、経時的に観察し骨髄からの細胞供給量を解析した。【結果】骨髄移植1ヶ月後の骨髄キメラ率は90%に達し、このとき骨髄、肝、膵、小腸、腎、肺およびリンパ系各臓器へのGFP蛍光陽性細胞の分布が観察され、血管内皮細胞、マクロファージなどへの分化傾向を観察した。免疫染色、蛍光顕微鏡あるいは共焦点顕微鏡による観察では、リンパ系臓器である胸腺、脾臓、リンパ節、小腸粘膜下リンパ組織などでは骨髄由来の細胞が速やかに供給され多くのGFP陽性細胞を認めるのに対して、肝、膵、小腸、腎、肺などの上皮に分化する細胞は極めて少数であった。特に肝では多くのKupffer細胞と少数の内皮細胞がGFP陽性となる像を確認することができたが、肝実質あるいは胆管上皮へと分化する細胞は認められなかった。また、虚血再灌流後には肝内へ多数のGFP陽性炎症細胞の浸潤とGFP陽性の血管内皮細胞を認めたが、肝実質あるいは胆管上皮へと分化する細胞は認められなかった。
コプラナー型平面プラズマによる酸化物薄膜のダイレクトパターニング

近年、製膜技術は様々な方式が開発・実用化されているが、その多くは高温加熱や真空を要する。最近は低融点材料基板上への製膜の需要が多く、本研究グループでは沿面放電技術に着目した。沿面放電は誘電体バリア放電に分類され、常温・大気圧下で高エネルギープラズマが平面上に発生することが特徴である。本研究では、この技術を酸化亜鉛の製膜へ応用するとともに、ダイレクトパターニングへの利用を試みた。1.プラズマエネルギーの制御プラズマエネルギーは櫛型金属グリッドの太さとギャップの大きさに依存することから、これを参考に高エネルギーが発生するグリッドパターンを新規電極により検討した。また、一般にプラズマエネルギーは印加電圧及び周波数に大きく依存することがわかっている。これまでの研究は9kV,60Hzの条件のみの検討であったが、本年度はプラズマの発生状態や強度の制御のために高周波アンプを購入し、プラズマの発生状態や強度の周波数依存性を検討した。その結果、これまでより約1桁大きいエネルギーを発生させることが可能になった。2.酸化物の製膜と評価製膜手順は、金属前駆体水溶液をスピンコートによりガラス基板上に塗布後、基板に平面プラズマを照射した。本年度は化学的手法の中でも比較的低温での製膜が可能な亜鉛のアンミン錯体を前駆体とし、酸化亜鉛の単相化を達成した。また、膜の表面形態は、プラズマの状態に依存することも明らかとなった。3.電極ホルダーおよび製膜用治具の改良これまでの製膜の際に再現性が低い原因の1つとして、電極および基板の固定が曖昧であることが挙げられた。このため、本年度は自作治具を設計し、これにオニオメータを組み合わせてマイクロメーターオーダーでの精密制御を実現した。これにより、一連の製膜試験の再現性が大きく向上した。また、高周波アンプによりプラズマの発生状態や強度の周波数依存性を検討した。さらに、電極用誘電体セラミックスを従来のアルミナから、誘電率の高いジルコニアへ変更することにより、昨年度に記録した最大エネルギーに比べ、約2倍大きいプラズマエネルギーを発生させることが可能になった。2.製膜用冶具の改良昨年度までの固定型製膜方式を改良し、製膜時に基板を回転させることでプラズマエネルギーの供給を基板全体で均質にすることに成功した。3.酸化スズの製膜昨年度までに当初の目的であった酸化亜鉛膜の単相化に成功した。このため、本研究の汎用性を見るために、酸化スズの製膜に取り掛かった。製膜時に0.3Tの磁場を印加することにより、プラズマの空間的拡がりを制御し、従来以上に効率的に基板へエネルギーを供給することが可能になった。現状では、正方晶と立方晶の混晶状態であるため、単相化が課題として残った。高電圧を印加した絶縁体表面に沿ってプラズマが発生する現象を沿面放電と呼ぶ。本研究グループでは沿面放電による酸化物薄膜の形成を試み、酸化亜鉛薄膜の単相化を報告している。さらに同法を酸化スズ薄膜形成へ応用してみたが、前駆体へプラズマのエネルギーが十分に伝わらず、酸化スズ相の検出には至らなかった。そこで、本研究では従来の雰囲気制御に加え、製膜時に磁場を印加することでプラズマの空間的な広がりもたせて製膜を試みた。この結果、0.3Tの磁場を印加して大気中で放電処理した場合、正方晶酸化スズが検出された。これは磁場印加によるローレンツ力により、プラズマに空間的な広がりが発生し、電極からガラス基板へのエネルギーが十分に伝わったことで前駆体の分解が進み、酸化スズの結晶化が促進されたと考えられる。さらに、雰囲気制御のために酸素と窒素の混合比を変化させたところ、特定の濃度において立方晶酸化スズが形成されることがわかり、沿面放電と雰囲気制御を組み合わせることにより、立方晶と正方晶を作り分けることが出来る可能性も示唆された。当初目的としていた酸化亜鉛の単相化に続き、酸化スズの製膜にも応用できることが示された。また、磁場印加によるエネルギー制御も示されたため、おおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。形成される平面プラズマの分解能が、現在のところ0.1mm程度であることから、電極用グリッドの外注を検討している。また、酸化スズの単相化には、雰囲気制御により対処する予定である。
腫瘍微小環境のCO2による抗癌剤耐性とその制御方法

これまで未研究であった腫瘍微小環境における高CO2が、抗癌剤耐性に関与していることを明確にする。その機序として、癌細胞の代謝リモデリングによるミトコンドリア機能の低下が抗癌剤によるROS産生を減少させていることを明らかにしたい。さらに、soluble adenylyl cyclaseの抑制やジクロロ酢酸の添加がミトコンドリアを活性化して、高CO2による抗癌剤耐性の解除につながれば、CO2を治療標的とする新しい機序の抗癌剤が開発できると思われる。
隣接フェイシャル反応場を基軸とする新規レニウム錯体の合成と機能の開発

隣接フェイシャル反応場をレニウム上に構築するために、labileな配位子の1つであると考えられるエチレンを持つ三座配位ホスフィンレニウム錯体の合成を行った。既知の錯体であるReCl_3(etp)[etp=PhP(C_2H_4PPh_2)_2]をエチルリチウムで還元することによりビスエチレンヒドリドレニウム錯体mer-ReH(C_2H_4)_2(etp)を収率75%で得た。この錯体のX線結晶構造解析によりその分子構造を解明した。この錯体は10atmの一酸化炭素との反応により1つのエチレンが脱離し、etp配位子によって構成されるエクアトリアル平面に一酸化炭素が1分子配位したmer-ReH(C_2H_4)(CO)_2(etp)を与えた。この錯体の構造分子はX線結晶構造解析により解明した。また、mer-ReH(C_2H_4)_2(etp)に過剰量のジメチルフェニルホスフィンを加えたところ、興味深いことに三座配位子がフェイシャルに配位した錯体fac-ReH(C_2H_4)(PMe_2Ph)(etp)を与えた。この錯体はmer-ReCl_3(PMe_2Ph)_3とETPの反応によって得られた常磁性錯体ReCl_3(PMe_2Ph)(etp)をエチルリチウムによって還元することによっても合成された。
子どもの自己調整機能の発達と脳機能の関連-スキルトレーニング支援を通して-

自己調整機能は対人社会場面などにおいて必要とされる能力で,幼児期の間に発達する。しかし,その脳内基盤については研究が少ない。そこで,情動価を帯びた表情刺激を用いて課題を行い,その間の前頭領域における脳血行動態反応を測定する実験を行い,その知見をトレーニングに応用した。自己主張や自己抑制などの自己調整能力は幼児期を通して発達するが,その脳内基盤についての研究は少ない。実行機能を司る前頭前野の成熟は他の脳領域と比べて遅く,幼児期はその過程にあると考えられている。したがって幼児期の自己調整能力について前頭領域の賦活という観点からも検討することには意義がある。また,社会的場面において自己調整をしていくときには,相手が発する非言語的情報および情動情報を適切に処理しなければならない。そこで本研究では,情動価を帯びた表情刺激を用いてGo/Nogo課題を行い,その間の前頭領域における脳血行動態反応を測定することを目的とした。3-6歳の幼児が実験に参加した。参加児にとって見知らぬ成人男女の表情画像(happy/neutral/sad)を用いたGo/Nogo課題を行い,その間の脳血行動態反応を測定するためNIRS装置を使用した。本研究では,左右の前額にNIRS装置を装着し,幼児の前頭領域の活動を測定した。その結果,前頭領域の左右に関係なく,そして課題(Go/Nogo)に関係なく,happy表情に比べsad表情の時に,より前頭領域が活性化していた。つまり,行動を活性しなければいけない時にも抑制しなければいけない時にもnegativeな情動価を帯びた刺激が,子どもたちの行動調整の手掛かりになりやすいのではないかと示唆される。これらの研究成果は,国内外の学会で発表するとともに,発達・認知関係の専門誌に投稿する。そこで前年度は,情動価を帯びた表情刺激を用いてGo/Nogo課題を行い,その間の前頭領域における脳血行動態反応を測定することを目的とする実験を行った。その結果,行動条件によらずhappy表情に比べsad表情の時に,より前頭領域が活性化していることが示された。これに基づき今年度は,軽度発達障害をもつ子どもたちを対象に行っている社会的スキルトレーニング(SST)において,表情の読み取りに力をいれたプログラムを実施した。また,教示やモデリングの際に,音声を伴わず表情のみで,こちらの意図を伝える方法を図った。その結果,以前にも増して他者の表情に注目し,表情から相手の情動や意図をつかみはじめるようになったと感じる。但し,量的な結果に残すことができなかったため,今後はその効果を具体的に示せるように,実践を続けていく。
大型ハドロンコライダーLHCによるTeV領域の素粒子物理の実験

欧州合同原子核研究機構(CERN)の大型ハドロン衝突型加速器(LHC)計画は1994年12月に正式に承認され、現在の加速器完成予定は2005年である。この加速器を使って物理実験を行うATLAS実験も正式に承認され建設へ向けて準備が進められている。1TeVのエネルギー領域では、ヒッグス粒子や超対称性粒子の発見など素粒子物理学の本質的発展が期待されるが、このエネルギー領域に到達できるハドロン衝突型加速器としてはLHC計画が唯一建設進行中のものである。我々は当科学研究費補助金をもとにATLAS実験の装置建設に関する国際共同研究を33ケ国の研究者と共に進めてきた。日本グループは次のような開発研究を行った。1.ミューオン検出装置とトリガーシステム2.シリコン検出器3.超伝導ソレノイド電磁石4.高速データ処理5.物理解析の為の関連ソフトミューオン検出装置とシリコン検出器に関しては詳細設計提案書を共同研究者と共に作成した。これらの提案は評価委員会により承認され建設を進めることが認められた。超伝導ソレノイド電磁石に関しては全責任を日本グループが担っており、詳細設計も認められ現在まさに建設中である。トリガーシステムと高速データ処理は詳細設計が進められている段階である。物理解析の為の関連ソフトではオブジェクト指向技術を取り入れたソフトの開発を行った。特に「GEANT4」に関しては日本グループの貢献が非常に高く評価されている。これら全ての開発研究においては他の共同研究者との綿密な議論や意見交換が不可欠であり、当科学研究費補助金によりそのようなことが可能となった。この国際学術研究では欧州合同原子核研究機構(CERN)の陽子・陽子衝突型加速器LHC計画(1994年基本承認・1996年正式建設決定・2005年完成)の国際協力を推進して、基本素粒子のビッグス粒子などの発見を目指す.そのための実験装置アトラス(総工費約5億円)は1997年より8年をかけて建設され、日本を含む33カ国の研究者の国際共同実験に使われる.各国研究者は装置の部分の建設を担当し、製作した装置を持ち寄って組み立てる.日本が担当する部分は1.前方ミューオントリガー装置、2.シリコン検出器、3.超伝導ソレノイド電磁石、4.計算機ソフトウエア、である.平成8年度は建設のための技術開発と設計が大きく進んだ.(1)ミューオントリガー装置:トリガーチェンバーをイスラエルと共同で数台製作し高エネ研テストビームで性能を確認した.チェンバーの耐久性研究が進んだ.読出用の特殊集積回路を試作した.トリガー回路の基本設計がほぼ終了した.(2)シリコン検出器:耐放射線性研究、熱的暴走現象の観測、モジュール組み立て法の決定、熱伝達能力と温度による機械変形研究、実機モジュールの製作とビームテストなど進展が大きい.(3)超伝導ソレノイド電磁石:概念設計書を平成8年6月に提出し専門家による技術審査を受け了承された.ソレノイドを入れるクライオスタット(米国担当)と細部設計を進める一方、新しいコイル支持具の試作とテストを行った.技術設計書を平成9年4月に提出予定.(4)計算機ソフトウエア:LHC計画でのデータ処理ソフトの根幹と見込まれる新しいオブジェクト指向技術による測定器シミュレーション・プログラム(GEANT4)を全世界からの数十人の協力で開発している.平成8年度はオブジェクト設計を完成した.C^<++>言語を用いたプロトタイプソフトの実行速度性能が今までの標準ソフトGEANT3の1.63倍速いことが分かった.平成9年度はユーザに第1版システムを提供しこの分野での標準化を推進する.欧州合同原子核研究機構(CERN)の大型ハドロン衝突型加速器(LHC)計画は1994年12月に正式に承認され、現在の加速器完成予定は2005年である。

この加速器を使って物理実験を行うATLAS実験も正式に承認され建設へ向けて準備が進られている。1TeVのエネルギー領域では、ヒッグス粒子や超対称性粒子の発見など素粒子物理学の本質的発展が期待されるが、このエネルギー領域に到達できるハドロン衝突型加速器としてはLHC計画が唯一建設進行中のものである。我々は当科学研究費補助金をもとにATLAS実験の装置建設に関する国際共同研究を33ケ国の研究者と共に進めてきた。日本グループは次のような開発研究を行った。1.ミューオン検出装置とトリガーシステム2.シリコン検出器3.超伝導ソレノイド電磁石4.高速データ処理5.物理解析の為の関連ソフトミューオン検出装置とシリコン検出器に関しては詳細設計提案書を共同研究者と共に作成した。これらの提案は評価委員会により承認され建設を進めることが認められた。超伝導ソレノイド電磁石に関しては全責任を日本グループが担っており、詳細設計も認められ現在まさに建設中である。トリガーシステムと高速データ処理は詳細設計が進められている段階である。物理解析の為の関連ソフトではオブジェクト指向技術を取り入れたソフトの開発を行った。特に「GEANT4」に関しては日本グループの貢献が非常に高く評価されている。これら全ての開発研究においては他の共同研究者との綿密な議論や意見交換が不可欠であり、当科学研究費補助金によりそのようなことが可能となった。
エピジェネティックアプローチによる肝線維化治療の開発

平成28年度に行ったin vivo実験ににおけるマウス肝組織を用いて、網羅的メチル化解析を行って、DNMT1阻害による肝線維化抑制とglobalな脱メチル化による肝組織内の微小環境の変化との関連性を解析した。これまでの結果と併せて、DNMT1阻害による肝線維化の抑制には、活性化肝星細胞におけるRASAL1の脱メチル化およびPTENの発現上昇に加え、肝組織内のglobalな脱メチル化による微小環境への影響が関与している可能性が示唆された。平成28年度ではDNMT1阻害による肝星細胞の活性化、増殖抑制を介した新しい抗肝線維化治療の開発を目的に基礎的検討を行った。まずin vitroでの検討においてDNMT1阻害薬である5-aza-2'-deoxycytidine (5-azadC)が肝線維化において重要な役割を果たす肝星細胞(ヒト活性化肝星細胞株)の増殖を濃度依存的に抑制し、線維化マーカーであるα-SMA、TGF-β、collagen1A1およびCTGFのmRNA、蛋白発現を有意に低下させることを明らかとした。また同剤によりX-galで染色される肝星細胞の老化が促進され、細胞老化マーカーであるp21,p16,p27の発現が上昇していた。さらにin vivoで2種類のマウス肝線維化モデル(1.四塩化炭素(CCl4)投与、2.胆管結紮)において5-azadC (0.25mg/kgを週3回腹腔内投与)投与により、肝線維化が有意に抑制され、それに伴い肝内線維化マーカー発現(α-SMA、TGF-β、collagenA1など)が有意に抑制されていたことを病理学的に明らかとした。上記の研究結果により、DNMT1を阻害することで増殖過程にある肝星細胞をターゲットとして、細胞老化の促進を介して増殖や線維化活性を抑制させることが明らかとなった。肝線維化治療におけるエピジェネティックなアプローチは現在まであまり行われておらず、今回使用したDNMT1阻害薬はDNAメチル化を介して肝線維化を抑制する可能性が示唆され、新たな抗線維化治療の開発に有用であると考えられる。現在まで申請時に立てた計画・目標に沿って核となる研究結果を得られており、概ね順調と考えられる。一方で、DNAメチル化状態の変化と肝線維化抑制との関連性についての十分な研究結果、考察が得られておらず、次年度の研究課題と考えている。DNMT1阻害剤である5-aza-2'-deoxycytidine (5-azadC)で処理を行ったヒト活性化肝星細胞株より分離したGenome DNAをBisulfite反応によりconversionした後にIllumina Infinium HumanMethylation450KBeadChip array (Illumina社)を用いて網羅的なCpG islandsの同定を行った。TGFβ, NF-κB, CyclinDなどの制御の関連するCpG lociは低メチル化状態を呈しており、既報でも示されている通り、RASAL1の脱メチル化が顕著に認められた。RASAL1のメチル化は肝線維化の持続化に関連しており、5-azadCによる肝線維化抑制にRASAL1の脱メチル化が関与している可能性が考えられた。また、5-azadC処理により活性化肝星細胞におけるPTENの発現が上昇しており、これが活性化肝星細胞におけるERKやPI3K/AKTシグナルを抑制することで肝星細胞のviabilityを抑えていることが明らかとなった。さらにこの5-azadCによるPTENの発現上昇はsiRNAによりDNMT1をknockdownすると認められず、DNMT1による制御が確認できた。さらに、現在マウス肝組織における網羅的メチル化解析を行っており肝星細胞以外の微小環境や免疫、代謝機能を制御する因子のメチル化について検討を行っている。当該年度に終了予定であった、マウス肝組織における網羅的メチル化解析に関しては現在進行中である。今後は今回の結果を元に肝線維化治療の効果予測に有用な新しいエピジェネティックマーカーを同定する。今回DNMT1阻害薬により処理した肝星細胞株、マウス肝組織を用いてメチル化特異的microarrayにより有意に低メチル化状態を示す遺伝子を同定する。また同定した遺伝子群から、過去のデータベースを用いて、肝線維化に関連する遺伝子を抽出する。Microarayに関しては上記のサンプルより分離したGenomic DNAをBisulfite反応によりconversionした後にIllumina Infinium HumanMethylation450KBeadChip array (Illumina社)を用いて網羅的なCpG islandsの同定を行う。ConversionしたDNAサンプルを海外の共同研究者へ送り、解析を委託する。肝星細胞を用いた網羅的メチル化の検討結果は一定の見解を得たが、本検討では既報で指摘されているエビデンス以上のものは見い出せず、現在行っているマウス肝組織における網羅的メチル化解析の結果を加えて詳細に解析することで新たな知見が得られることを期待している。得られた検討結果を元に、将来的には新たな抗線維化治療薬の創薬に繋げていくことを予定している。

当該年度において予定していたDNAメチル化状態の変化と肝線維化抑制との関連性についての研究を行っておらず、次年度に行う予定としたため。当該年度までにマウス肝組織における網羅的メチル化解析は終了しておらず、同解析に関わる費用として使用予定である。当該年度の採取したDNMT1阻害薬により処理した肝星細胞株、マウス肝組織を用いてメチル化特異的microarrayにより有意に低メチル化状態を示す遺伝子を同定する。
悪性腫瘍に対する光化学反応による診断と治療に関する研究

悪性腫瘍に停滞性を有する光感受性物質を投与し、レーザー光線による励起光線を照射することによって悪性腫瘍の診断および治療を行なう医療技術の臨床応用を試みた。光感受性物質としては、低毒性物質であるeosin yellow(eosin Y)を用い、レーザー光線としてはアルゴンレーザー光(波長514.5nm)を使用する方式で、食道癌および胃癌に対する転移リンパ節の判定、および腫瘍摘出後の腫瘍残存の有無を、術中肉眼的に判定する方法として応用した。Eosin Yの投与量は10mg/kgとし、手術48時間前に点滴静注した。レーザー光線の出力は400mWとして術中摘出された標本に照射した。その結果、食道癌21例について、癌転移リンパ節42個中41個(97.6%)に蛍光がみられ、非転移リンパ節61個中60個(98.4%)に蛍光がみられなかった。また、癌巣には全例に蛍光がみられたが、外膜および脂肪組織には全例蛍光が認められなかった。以上の結果から、食道癌に対するphotoradiation diagnosisは有用であると思われた。また、胃癌症例に対するphtoradiation diagnosisは、同様の方式にて試みたが、レーザー光線出力を400mWから800mWの範囲で可変とする方法にて施行した。その結果、分化型胃癌5例について、癌転移リンパ節4個と非転移リンパ節10個ともに蛍光がみられなかった。一方、末分化型胃癌13例について、癌転移リンパ節18個中18個(100%)に蛍光がみられ、非転移リンパ節24個中24個(100%)に蛍光がみられなかった。以上の結果から、分化型胃癌に対するphotoradiation diagnosisは施行不能と思われたが、末分化型胃癌に対するphotoradiation diagnosisは臨床応用可能と思われた。また、eosin Yを用いるphotoradiation therapyについては基礎的実験において可能であることが判明したので、現在、臨床応用の具体的検討に入っている。
中耳粘膜杯細胞分泌に対するNO（一酸化窒素）の役割

滲出性中耳炎の病因は、ウイルスや細菌などによる中耳への感染、アレルギー、耳管機能不全などが考えられている。最近、ガス状ラディカルであるNO(一酸化窒素)の生体に対する多様な働きが注目されており、滲出性中耳炎の病態にもなんらかの関与が考えられる。これを明らかにするために、まず、モルモットを用いて滲出性中耳炎モデルを作製した。このモルモットの中耳滲出液を採取し、NO及びロイコトリエンの量を計測した。さらに、このモルモット中耳腔内に同時にL-NAMEを投与し、滲出液の量や、滲出液中のNOの濃度等を計測しているが、個体により、ばらつきがあり、さらなる検討が必要である。このモルモット中耳粘膜でのiNOSメッセンジャーRNAの発現を正常なモルモット中耳粘膜と比較検討している。次に、モルモットの中耳粘膜を生きたままの状態で取り出し、ビデオ強化式顕微鏡法を用いて、中耳粘膜杯細胞からの開口分泌反応を1つ1つ数えることにより、粘液分泌を定量化し、その第一歩として、各種ニューロペプタイドの影響やNO発生剤であるNOCの杯細胞分泌に対する影響を検討中である。これまでの検討では、この中耳杯細胞の分泌はNK1レセプターを刺激すると亢進し、NOCも多少分泌を亢進する。現在、このNOCによる分泌亢進反応がNOによる直接作用か、NK1レセプターを介した、あるいは他のニューロペプタイドを介した作用なのかを明らかにするため実験を継続中である。
経皮的髄核再挿入法に関する基礎的実験

生後9か月の成熟豚18頭のL1からL4の椎間板から約4gの髄核を経皮的に摘出し、創外固定によるcompression forceを1か月加えた結果、X線上、12から60、平均28%の椎間板高の狭小化が生じ、変性変化が加速されたと判断した。内9頭のL1/2椎間板腔に対して髄核摘出後2か月で、-80°Cまで緩徐に凍結後解凍した生後1、3、9か月例の豚腰椎間板髄核を各々3gずつ経皮的に再挿入した。残り9頭のL2/3椎間板腔に対しては、屠殺直後に摘出した生後1、3、9か月例の豚腰椎椎間板髄核を各々3gずつ同様に再挿入した。髄核再挿入後1、3、6か月で屠殺し、HE, Toluidin blue, Safranin O, Elastica Von Gieson染色を行い病理学的観察を行った。また一部に対してChondroitinase ABC消化後のpH4.1Toluidin blue染色による挿入髄核の生物学的活性の検討を行った。髄核細胞数、線維輪の形状変化、軟骨透明帯の染色性などをもとに、椎間板全体の経時的変性の進行を評価すると、髄核の再挿入を行わなかったL3/4椎間板の変性が各小群において最も顕著であった。再挿入髄核の生物学的活性は新鮮髄核再挿入群で高い傾向であったが、椎間板各要素の病理学的変化の程度とは必ずしも相関せず、現時点では凍結、新鮮髄核の優劣について確定できなかった。生後1、3か月例からの髄核再挿入群では9か月例からの髄核再挿入群に比べ、その椎間板変性過程の抑制が示される例が多かった。以上より、通常の加齢変化以上の変性をおこしている椎間板に対する同種椎間板髄核の再挿入はその変性過程を抑制する可能性があることが示された。
静圧軸受を内蔵する非接触駆動空気圧サーボを用いた超精密X-Yステージの開発と制御

空気圧アクチュエータのピストンを静圧軸受により浮上させることにより、発熱や摩擦のない非接触駆動を可能とする新しいタイプの空気圧サーボアクチュエータを先に実現した。このアクチュエータを用いた単軸ステージでは従来の空気圧の概念を覆す高速・高精度な性能を有する。本研究ではこのアクチュエータを用いてXーYステージを構成する方法を提案し、配管を内蔵させたコンパンクかつ高精度なステージを設計・実現した。XーYステージを構成する際には一自由度に比べ配管が長くなり、制御性能が低下する。そこでXーYステージを駆動するために必要な制御方法を検討した。シミュレーションではあるが、提案した制御法の有効性を確認できた。空気圧サーボを用いてXーYステージを構成するとき必然的に配管が長くなる。単軸では配管長が短く、この場合のサーボ性能の応答限界は空気圧サーボ弁の応答周波数で決まり、速度・加速度・ジャークをフィードバックする制御手法とその制御系設計法を研究代表者らは先に確立した。しかし配管が長くなった場合は、配管の共振周波数がサーボ弁の応答周波数を下回り、確立した手法が適用できない。このことから27年度は、管路が影響する場合の制御系設計手法について研究を行った。長い配管を有する容器内空気圧力の制御では具体的にはH∞制御により管路共振の影響を回避して、サーボ弁の応答周波数近くまで応答性が向上させることができた。そこで、このH∞制御の設計手法を空気圧アクチュエータに拡張する制御系手法を提案した。この妥当性・有効性を単軸の空気圧サーボアクチュエータに管路を取り付けることによって実機により検証した。管路が短い場合はサーボ弁の応答周波数のみを考慮して、比較的、良好な制御結果が得られた。しかしながら、先に研究代表者らが確立した制御手法と比較すると、制御性能が劣っていた。また長い管路を取り付けた場合は、フィードバック系管が路共振点を超えるような応答性を持つように設計すると制御系が不安定となり、管路共振点以下でしか安定とならないなど、問題点が残った。当初の研究計画では管路が長い場合を含めてH∞制御系設計の確立を目指していたが、研究実績の概要で述べたように提案したもののH∞制御で満足の行く性能が達成できなかった。この原因の究明に時間を要した結果、当初予定していたXーYステージの設計および製作が着手できなかった。このため「やや遅れている」との判断とした。空気圧サーボを用いてXーYステージを構成するとき必然的に短軸より配管が長くなる。平成27年度は、H∞制御を用いて長い配管を持つ容器内空気圧力の制御の手法を本アクチュエータに拡張して制御系手法を提案した。しかしながら、空気圧サーボステージ制御系の伝達関数の次数が圧力制御系よりも高くなるため、管路が短い場合においても位置に加え単純に速度、加速度をフィードバックする手法の方が、速応性が良好となり思うような結果とならなかった。そこで28年度はこれを解決するために、二自由度制御を取り入れた設計手法を示した。その結果、従来とほぼ同等の速応性が実現できるまで改善できた。さらに、この手法を管路が長い場合に適用した。昨年は管路が長い場合には制御系が不安定となる問題点があったが、28年度に制御器を再設計したところ、安定な制御器を実現することができた。しかしながら、目標である管路が短い場合に近い応答性は確保できていないことから、引き続き検討する必要がある。一方、もうひとつの課題である非接触駆動空気圧サーボを用いたXーYステージの製作に関してはステージの設計を完了した。研究目標である配管を内蔵するXーYステージを構成できることができた。またY軸用のみであるがアクチュエータを製作した。このアクチュエータをXーYステージとする前にアクチュエータ単体での性能を確認したところ、所要の仕様を満たしていることが確認できた。当初の研究計画では28年度にXーYステージの設計および製作に着手する予定であったが、29年度に設計となった。さらにアクチュエータの製作に時間が掛かり完成が28年度間際となった。当初の研究計画では29年度におおよそXーYステージがおよそ組みあがる予定であったことから「やや遅れている」との判断とした。平成28年度は、H∞制御と二自由度制御を長い配管を持つ本ステージシステムに適用したが、速応性に問題があった。29年度は引き続き、この問題に取り組んだ。応答性が悪いのは制御系設計に用いる配管モデルの精度が悪く、制御系設計が保守的になるためと考えた。そこで従来は配管モデルを2次遅れ要素として近似して取り扱っていたものを、管路の連続の式および運動方程式を有限要素法により離散化した配管モデルを製作し、これを用いて制御器を設計する方法を提案した。これを圧力制御系に適用し、提案する設計法の妥当性を確認した。しかしながら速応性は予想より向上しなかった。現在、この要因を検討するとともに本ステージに適用できるようなモデルを拡張し、ステージの制御器設計を行っている。非接触駆動空気圧サーボを用いたXーYステージの製作については、研究目標である配管を内蔵するXーYステージ設計は行ったもののX軸の製作予算が不足し製作にはいたらなかった。

また昨年、製作したY軸アクチュエータを用いて、X軸の配管相当の管路があるときの影響を明らかにした。そこで配管の特性を含めたXーYステージのシミュレータを構築し制御方法について検討した。配管の影響は完全になくならず応答は劣化するものの、位置精度はおよそ保たれ製作できれば目標とするXーYステージが構築できるとの結論を得た。空気圧アクチュエータのピストンを静圧軸受により浮上させることにより、発熱や摩擦のない非接触駆動を可能とする新しいタイプの空気圧サーボアクチュエータを先に実現した。このアクチュエータを用いた単軸ステージでは従来の空気圧の概念を覆す高速・高精度な性能を有する。本研究ではこのアクチュエータを用いてXーYステージを構成する方法を提案し、配管を内蔵させたコンパンクかつ高精度なステージを設計・実現した。XーYステージを構成する際には一自由度に比べ配管が長くなり、制御性能が低下する。そこでXーYステージを駆動するために必要な制御方法を検討した。シミュレーションではあるが、提案した制御法の有効性を確認できた。制御手法および制御系設計法が確立されていなくとも、もうひとつの研究の柱であるXーYステージの製作には支障はない。そこで28年度は提案するXーYステージの設計および製作を当初の研究計画通り実施する。同時に27年度に引き続き、良好な制御結果が得られるように、制御手法およびその制御系設計法の改善を行っていく。28年度までで、およそXーYステージの制御手法の確立の目途は立ったものの引き続き検討すべき課題が残っている。これらの課題について29年度も取り組む。また非接触駆動空気圧サーボを用いたXーYステージの製作については、未完成の部分の製作を行っていく。ただし、当初の研究計画では確立した制御手法をXーYステージに適用し有効性を確認することとなっていたが、時間的に厳しい場合は短軸に同等な管路を設けることで有効性を確認する予定である。工学27年度にXーYステージの試作を開始する予定であったが、設計が遅れており製作に取り掛かれなかったため申請額を下回った。28年度にXーYステージの製作を行ったが、それに使用するアクチュエータの完成が年度末となり、その他のステージに使用する部品の発注ができなかったため申請額を下回った。残額は28年度でXーYステージの製作に使用する。残額は29年度にステージに使用する部品に当てる。