hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フィールドでの一時故障への耐性を重視した非同期式回路の高信頼設計に関する研究

具体的には,従来の永久故障を対象にした過度な冗長性(単純なモジュールの2重化や3重化)ではなく,フィールドでの一時故障の発生頻度や多重度,継続時間に応じた低コストな(省面積な)エラー検出・訂正機構の検討をおこなった.非同期式回路の代表的な実現方式である「束データ方式」と「2線方式」を考察の対象とし,前者については同期式回路に対する従来の議論が流用できると考え,後者を中心に議論をおこなった.「2線方式」では,1ビットのデータを2本の信号線(0: (0, 1),1: (1, 0))で表し,データの区切りを(0, 0)で表すため,原理的には非符号語(1, 1)を検出する機構を設けることで,回路内の一時故障によるエラーを検出できる.よって,検出したエラーを省面積なエラー訂正機構で訂正できるようにするために,一時故障が一定期間後に消滅する性質に着目し,時間冗長性(計算の再実行)を利用したエラー訂正方式を考察した.現在までに,フィールドでの信頼性を高めるための高位合成の枠組みを議論し,研究の土台となる部分は構築できた.しかしながら,当初想定していた研究協力者を必要数確保できなかったこともあり,具体的なエラー訂正機構やそれを前提とした高位合成法の提案までには至っていないため,研究計画からの遅れは否めない.現在主流のクロック信号を用いた同期式回路で様々な問題が顕在化している.本研究では,それらの問題を根本から解決するものとして,ハンドシェイク信号を用いた非同期式回路に着目し,回路出荷後のフィールドでの信頼性向上を重視した非同期式回路の設計法を探究している.具体的には,フィールドでの信頼性を低下させる原因として,放射線衝突等による一時故障や劣化故障(回路の経年劣化等によって遅延が増大する故障)を取り上げ,それらに対する耐性を高めるための高位合成法を議論している.最終年度は,非同期式回路の一時故障への耐性を高める手段として,ビット系列中の1の存在確率で数値を表現するストカスティックコンピューティング(SC)に着目し,同期式回路で実現されたSCの基本演算(乗算等)を非同期化する方法を検討した.SCは重みのないビット系列で数値を表現するため,一時故障によるビット反転に耐性があり,かつ,小面積で回路を実現できるという利点を持つ.非同期式回路設計の枠組みにSCを取り入れることで,回路の非同期化に伴う面積増加が発生し得るが,一時故障に対する耐性が高い回路を比較的小面積で実現できるようになると考える.現状では基本演算に対する考察だけに留まっており,今後,より複雑な演算を非同期式回路で実現するための議論が必要である.また,研究期間全体を通じて実施した研究の主な成果は,(1)非同期式回路におけるハンドシェイク遅延(演算の開始と終了を制御するハンドシェイクに要する遅延)に着目した高位合成法,(2)非同期式回路の劣化故障耐性を高めるための高位合成法の2点である.これらの成果と上記のSCの議論を組み合わせて発展させることが今後の課題である.
高齢者の住宅改修における改修・サポートシステム構築に関する研究

介護保険による高齢者の住宅改修において、改修とサポートシステムの必要性と意義を明らかにし、都市の状況に応じた改修システムの構築案を提示した。また、質の高いサポートシステム構築のために、システムを支える母体組織の形成方式を提示した。一方、ケアマネジャーと施工業者から求められる実践的技術指針の一部を提示した。1)システム構築論改修システムがある自治体はかなり少なく、残りの大半は担当の事務職員任せである。改修システムのレベルは都市規模により異なり、10万人以上都市では改修件数が多いため、アドバイザーは民間の専門家に依存し、改修前後に現地に赴き相談・診断・改修箇所の点検・使い方の指導を行っているケースが多い(レベル4)。これに対し、10万人未満都市では改修件数が少ないため専門家は行政職員の兼務が多く、改修前の相談・診断に重きをおいている(レベル3)。したがって、改修システムがない自治体では、改修システムを持つこと、特に、10万人未満の自治体では行政職員が兼務し、レベル1(書類チエック)以上をできるところから始めることが考えられる。独自の住宅改造助成事業に改修システムがあれば、そのシステムを適用することが先決で、レベル3だと適用の可能性は高くなる。すでに改修システムがある自治体は、民間のアドバイザーを中心にレベル4を目指すべきであろう。ケアマネジャーと施工業者に起因する問題が多くの自治体で派生しており、改修システムとは別にサポートシステムが必要であるが、その構築は改修システム以上にきわめて難しい現状である。システムを支える母体組織が必要であり、その形成方式として4つを抽出した。2)技術指針論住宅改修の主要な4つの改修空間を抽出した。また、各空間において定型的な解決策はなく、ケアマネジャーや施工業者が様々な手すり(種類・形状)や段差解消方法等を駆使した技術的解決策を提示できるための技術指針を一部明らかにした。1.初年度は高齢者住宅改修・サポートシステム実施状況を把握するため、人口10万人以上の自治体257市を対象に改修の進め方状況をアンケート調査し206市より回答を得た。又、各種文献資料やインターネットから住宅改修に関係しそうな33団体を抽出した。これらの分析の結果、2.アンケート調査では改修の相談・診断事業(改修システム)に取り組んでいる自治体の方が、民間団体とも連携しやすく、また、ケアマネジャーや施工業者などへの講習会も各自治体独自で開催されているケースが多いことが明らかになった。また、この改修相談・診断事業は介護保険以外の改修助成事業を行っている自治体の方が行っていない自治体より多くなっており、制度としての改修助成事業がシステム化を促している側面が明らかになった。3.文献資料やインターネットなどの限られた資料からは、住宅改修を目的として活動する団体は少ないが、中には介護保険による住宅改修のシステムを担っている団体も少なからず抽出できた。その中で、ユニバーサルデザイン系、バリアフリー研究会系は住宅に限らず屋外の施設バリアフリー、乗り物等の交通バリアフリー等が中心であり、必ずしも住宅のバリアフリーがウェイトを占めているわけではないこと、福祉住環境コーディネーター系は福祉住環境コーディネーターの学習、交流が主目的の組織であるものが多く、改修システムに結びつくほどに組織化されているのは少ない現状である。しかし、これらは今後のシステム化、特にサポートシステム形成の一翼を担う可能性は指摘できよう。4.以上を通じ、改修システム・サポートシステムの形成母体として15団体が抽出できた。昨年度は人口10万人以上の自治体を対象にしたが、今年度は人口10万人以下の自治体368市を対象に住宅改修の進め方状況を郵送アンケート調査し、253市より回答を得(回収率68.8%)、昨年度の206市データと合わせ、分析を行った。改修とサポートのシステムを構築するために得られた知見の概要は以下のとおりである。

1)介護保険以外に住宅改造助成事業を実施している自治体は約8割にもなる。2)助成事業を含めて考えると、改修システムの制度化は少ないが、実質的にアドバイザーを派遣している自治体を含めると半数近くにのぼる。その中で、介護保険に改修システムが適用されている自治体は約3割あるが、介護保険独自ではきわめて少なく、現時点での高齢者の住宅改修システム形成の多くは住宅改造助成事業と併用されており、これの介護保険への適用がシステム形成の一つの方法であると考えられる。3)介護保険による住宅改修は、改修システムがない場合担当事務職員が書類でチェックするにとどまるが、システムがあれば、改修前の訪問相談・診断に重きをおいて専門家が現地に赴いている。住宅改造助成事業ではほとんど改修の前後で訪問し、相談・診断・確認がなされ、システムとしては介護保険のそれを上回っている。4)改修システムを構成するアドバイザーは多くが5人までで、職種は大きく<建築士中心型><OT・PT中心型><建築士+OT・PT型>にわかれ、10万人以下の自治体ではそれ以外に<福祉士等型>が加わる。出身も<民間型><行政型><行政+民間型>と多様である。5)公的機関や民間団体と連携している自治体は少ないが、システム形成において特に民間のNPOや建築士会など地域の建築関係団体との組織的協力関係の構築が重要になる。6)介護保険に改修システムがあれば、ケアマネジャーや施工業者へのサポートが行われやすく、サポートシステムを形成する上でも改修システムの形成は重要である。最終年度は、平成16・17年度の調査データを分析し、改修システムレベルの実態を踏まえ、改修システム構築の案を提示した。また、改修とサポートの、二つのシステム相互の位置づけを行い、両方のシステムの必要性と相互依存性を明らかにした。さらに、サポートの貧困な現状を踏まえ、サポートシステムを支える母体組織を形成することが望ましいことから、先進事例を分析し、この母体組織形成方式を抽出し、それぞれの方式の特徴を明らかにした。具体的には、1.改修システムはアドバイザーがチームを組み、改修の相談・診断・確認・指導を行うが、現地に行かないレベル1、改修後に行くレベル2、改修前に行くレベル3、改修前後とも行くレベル4がある。レベル2はほとんどなく、改修件数が比較的少ない10万人未満都市では、行政職員のアドバイザー兼務が多くなるためレベル3どまりが多く、10万人以上都市では、改修件数が多いにも関わらず、民間の建築士等がアドバイザーになりレベル4に達しているところも少なくないことが明らかになった。2.改修システムがない自治体はどのレベルであれ先ず改修システムを構築すること、10万人未満都市では行政職員のアドバイザー兼務が考えられること、住宅改造助成事業に改修システムがある自治体はそのシステムを適用すること、改修システムがある自治体はレベル4を目指すことが考えられる。
等質空間上の微分方程式

1.古典的なCapelliの恒等式を、小行列式の形に拡張し、それから定義されるGL(n)上の作用素が、GL(n)の退化系列表現を特徴づける微分方程式系を与えていることを証明した。また、行列のベキ型の微分作用素を研究し、一般の古典型リー群の退化系列表現を特徴づける微分方程式の生成元を具体的に決定した。それを用いて、古典型リー群の種々の境界からのPoisson変換の像が、具体的に微分方程式系で特徴づけられることを示した。2.実半単純Lie群上の一般超幾何函数を定義した。Capelli恒等式の一般化と関連して、種々の極大退化系列表現の間のintertwining operatorを調べ、それが特に実グラスマン多様体のRadon変換となっている場合は、この超幾何函数が、Gelfandの超幾何函数と超幾何微分方程式の一般化になっていることを示し、Gelfandの超幾何函数に自然な表現論的解釈を与えた。関連して実グラスマン多様体上のRadon変換の像の微分方程式による特徴づけを与えた。3.半単純Lie群Gの閉部分群Hの表現からの誘導表現に関し、Gの表現の重複度について、研究をおこなった。Gの表現の重複度に関する上と下からの良い評価を得、総てのGの表現が重複度有限で現れるための、さらにまた、その重複度が一様に有界となるための、(G,H)に対する必要十分条件を幾何学的に与えた。ただし、Hの表現が無限次元の場合は、Hが完約可能な場合に限り完全な結果を与えた。たとえばG=U(p+1,q),H=U(p,q)の場合は、任意のHの既約認容表現から誘導したGの表現には、正則離散系列表現が高々重複度1で現れることが分かる。4.古典型Weyl群で不変な完全積分可能量子系の高次積分をすべて具体的に構成した。今年度は、研究代表者を中心に、京大数理解析研究所でプロジェクト研究を主催し、研究課題に対する現状と将来の方向性を保った。これには、多数の海外からの参加者もあった。その成果は、本として出版される予定である。研究代表者は、特殊線型群の退化系列表現の満たす微分方程式を,Capelli恒等式を一般化することから導き、超幾何関数論などに応用してきた。今年度の研究ではこれとは異なる行列のベキ型の微分作用素を研究し、従来できていなかった、一般の古典群の場合に、退化系列表現の満たす微分方程式系の具体的な構成に成功し、逆にこの方程式系が退化系列表現を特徴付けていることを証明した。関連して、古典系リー環の一般放物系部分リー環の一次元表現から誘導される一般Verma加群の零化イデアルの生成元を具体的に求めることができた。また、示野との共同研究では、この結果の応用として、古典的リーマン対称空間の種々の境界上の関数から、対称空間上の関数、あるいは対称空間上の線型束の切片の空間の上へのポアソン変換に対し、その像を具体的に特徴付ける微分方程式を与えた。微分方程式系の2つの構成法は、生成元等が異なっており、それらの関係の研究が現在進行中であり、それは、一般線型群でない古典群の旗多様性上の超幾何微分方程式の研究への応用を目ざしている。対合的自己同型で定義される古典Lie群の自然表現に対して,Lie環の成分とする行列を定義し,その多項式を考えることにより,古典型Lie群の任意の退化系列表現についてそれを特徴づける微分方程式系の生成元を具体的に決定した。

古典型Lie群の退化系列表現の零化イデアルを,同様な行列の多項式として具体的に生成元を与えて構成した。特にA-型のときは,既に求めていたCapelli型の生成元との関係を調べ,両者の間の興味深い関係式を得た。ここで得られた結果は,線型代数において基本的なCayley-Hamiltonの公式や最小多項式の概念を,非可換なLie環の包絡環に拡張したものと解釈できることが分かった。古典型のRiemann対称空間の任意の境界に対して,Poisson変換が定義されるが,その像を具体的な微分方程式系の解空間として特徴づけた。さらにSU(p,q)のShilov境界の場合は3階の微分方程式系の代わりに,より易しい2階の微分方程式系がとれるという現象を解明し,より高階の場合への拡張を得た。半単純Lie群のユニタリ表現の分類の鍵となるユニポテント表現の研究を行った。特に,シンプレクティック群のWeil表現のテンソル積から生じる場合に,分類の最も基本的パラメータであるBernstein次数について,一般的予想および具体的結果を,研究分担者,落合等が得た。半単純リー群の表現は,一般旗多様体や種々の等質空間上の関数の空間に実現されるが,興味ある特異表現の場合は,多くの微分方程式を満たし,その方程式で表現が特徴づけられることが多い.既約表現の包絡環における零化イデアルは原始イデアルと呼ばれ,それがこの方程式の代表的なものであるが,特異な表現の場合はその具体型がこれまで余り知られていなかった.平成10年度に研究した放物型部分群の1次元表現から誘導することによって得られる退化系列表現の零化イデアルが,この原始イデアルと関係し,特に素なものがこのような方法で得られることが分かった.特に,A型の場合は,1次元表現や放物型部分群が任意の場合にすべてこの零化イデアルの具体的生成元を求めることに成功した.これは,行列の場合の単因子の理論を非可換化したものとみなすことができる.またこのようにして得られた方程式は,極大主系列表現と退化系列表現との違いを定義する方程式に一般にはなるが,1次元表現のパラメータが特別であると,それが破れる現象があることを発見した.この現象のさらなる解明と,A型以外への拡張は今後の課題である.上記方程式は,対称空間の一般の境界からのPoisson変換の像を特徴づける方程式にもなることが示されるが,研究分担者の示野は,対称空間に複雑構造が入るとき,ある境界からのPoisson変換の像を特徴づける別の興味深い方程式を与えた.
異常ミトコンドリアを認識する遺伝子治療用ナノカプセルの構築

ミトコンドリアのゲノム変異と種々の疾患との関連が報告されており、本オルガネラを標的とした遺伝子治療が期待されている。本申請研究では、ミトコンドリア標的型ナノカプセル(MITO-Porter)を用いて標的ミトコンドリアへ遺伝子発現制御装置を運搬し、ミトコンドリア機能を遺伝子レベルで治療する事を目的とする。具体的には、疾患細胞の異常ミトコンドリアを認識するナノカプセルを構築し、その内部に治療用核酸を有する制御装置を搭載する。さらに、ナノカプセル投与後の疾患細胞のミトコンドリア機能を評価しその治療効果を検証する。H30年度は、下記の項目を中心に研究を遂行した。1異常ミトコンドリアを認識する環境応答性ナノ粒子の構築異常ミトコンドリアと正常ミトコンドリアでは、ミトコンドリア内部の環境が多く異なる。本研究では、異常ミトコンドリア内部でナノ粒子から核酸が放出する環境応答性を付与する。H30年度は、人工カチオニックポリマーを用いてナノ粒子を形成し、異なるミトコンドリア環境を再現する緩衝液中におけるナノ粒子崩壊を評価した。環境応答性を有するナノ粒子候補を見出すことに成功した。2疾患細胞での遺伝子発現の検証RNA変異細胞が有する変異型RNAに対応する複数種の正常型RNAを設計した。RNAを含有させた粒子を搭載したMITO-Porterを構築し、疾患細胞へ投与しミトコンドリアに到達することを確認した。さらに、正常型および異常型のRNAの比率を測定し、異常型RNAの比率を有意に減少させることに成功した。本効果は数日にわたり持続していた。人工カチオニックポリマーを用いて環境応答性を有するナノ粒子候補を見出すことに成功した。また、正常型RNAを含有させた粒子を搭載したMITO-Porterを構築し、疾患細胞へ投与しミトコンドリアに到達することを確認した。一方で、環境応答性ナノ粒子を含有したMITO-Porterの機能評価が行えていないが、ここまでに示した内容はH30年度に計画した全ての研究内容が網羅されており、研究の目的を達成する多くの成果を得ることができた。以上より、現在までの達成度は『おおむね順調に進展している』と判断した。2019年度は、『疾患細胞ミトコンドリアにおける遺伝子治療戦略の検証』を中心に下記に記載した計画で研究を進める予定である。1疾患細胞ミトコンドリアの変異率評価2疾患細胞を用いた治療効果の検証治療効果の指標としてミトコンドリア機能(ミトコンドリア膜電位、ミトコンドリア呼吸活性、など)の評価を実施する予定である。膜電位の測定にはミトコンドリア内の膜電位を検出可能な蛍光色素を利用して疾患細胞ミトコンドリアの膜電位を計測する。また、酸素消費量を指標としたミトコンドリア呼吸活性を測定する予定である。本申請研究では、ミトコンドリア(Mt)標的型ナノカプセル(MITO-Porter)を用いて標的Mtへ遺伝子発現制御装置を運搬し、Mt機能を遺伝子レベルで治療する事を目的とする。H29年度は、下記の項目を中心に研究を遂行した。1.疾患細胞Mt標的型ナノカプセルの構築疾患細胞導入能を有する新型のMITO-Porterを開発した。本研究では、mtDNAのRNAに点変異を有するMt病患者由来・皮膚細胞を自治医科大学小児科より提供頂き検討を行った。研究を遂行するにあたり、自主臨床研究『ミトコンドリア病に対する医療用ナノカプセルの創製に向けた検討』を北海道大学薬学部・自治医科大学小児科の2施設に申請・承認を得た。ナノカプセルの細胞内動態の最適化は、蛍光標識を施したナノカプセルをRNA変異細胞に導入して実施する。細胞導入能の評価(フローサイトメトリーの利用)、細胞内動態観察(共焦点レーザースキャン顕微鏡の利用)を行い、粒子径・機能素子修飾量などを調整し細胞導入能、Mt送達能を最適化した。2. Mt遺伝子治療用核酸(DNAおよびRNA)の設計・評価治療用分子をコードするプラスミドDNAとして、RNA変異細胞が有する変異型RNAに対応する正常型RNAをコードした複数種のpX-RNAを設計した。さらに、治療用RNAとして正常型RNAをコードしたRNA断片も複数種調製する事に成功した。自主臨床研究『ミトコンドリア病に対する医療用ナノカプセルの創製に向けた検討』を整備し、疾患細胞導入能を有する新型のMITO-Porterの開発に成功した。また、治療用分子をコードするプラスミドDNAとして、RNA変異細胞が有する変異型RNAに対応する正常型RNAをコードした複数種のpX-RNAを設計した。さらに、当初予定になかった治療用RNAとして正常型RNAをコードしたRNA断片も複数種調製する事に成功した。ここまでに示した内容はH29年度に計画した全ての研究内容が網羅されており、研究の目的を達成する多くの成果を得ることができた。以上より、現在までの達成度は『当初の計画以上に進展している』と判断した。

さらに、ナノカプセル投与後の疾患細胞のミトコンドリア機能を評価しその治療効果を検証する。H30年度は、下記の項目を中心に研究を遂行した。1異常ミトコンドリアを認識する環境応答性ナノ粒子の構築異常ミトコンドリアと正常ミトコンドリアでは、ミトコンドリア内部の環境が多く異なる。本研究では、異常ミトコンドリア内部でナノ粒子から核酸が放出する環境応答性を付与する。H30年度は、人工カチオニックポリマーを用いてナノ粒子を形成し、異なるミトコンドリア環境を再現する緩衝液中におけるナノ粒子崩壊を評価した。環境応答性を有するナノ粒子候補を見出すことに成功した。2疾患細胞での遺伝子発現の検証RNA変異細胞が有する変異型RNAに対応する複数種の正常型RNAを設計した。RNAを含有させた粒子を搭載したMITO-Porterを構築し、疾患細胞へ投与しミトコンドリアに到達することを確認した。さらに、正常型および異常型のRNAの比率を測定し、異常型RNAの比率を有意に減少させることに成功した。本効果は数日にわたり持続していた。人工カチオニックポリマーを用いて環境応答性を有するナノ粒子候補を見出すことに成功した。また、正常型RNAを含有させた粒子を搭載したMITO-Porterを構築し、疾患細胞へ投与しミトコンドリアに到達することを確認した。一方で、環境応答性ナノ粒子を含有したMITO-Porterの機能評価が行えていないが、ここまでに示した内容はH30年度に計画した全ての研究内容が網羅されており、研究の目的を達成する多くの成果を得ることができた。以上より、現在までの達成度は『おおむね順調に進展している』と判断した。平成30年度は、『異常Mtを認識する環境応答性ナノ粒子の構築・遺伝子発現評価』を中心に下記に記載した計画で研究を進める予定である。1異常Mtを認識する環境応答性ナノ粒子の構築異常Mtと正常Mtでは、Mt内部の環境が多く異なる。本研究では、異常Mt内部でナノ粒子から核酸が放出する環境応答性を付与する。そのため、異常Mtの特徴的環境でナノ粒子が崩壊するように、人工カチオニックポリマーを用いてナノ粒子を形成する。本ナノ粒子は、正常Mt内部ではナノ粒子構造を保持するが、異常Mt環境でポリマーが分解する異常Mt内での核酸放出が期待できる。2疾患細胞での遺伝子発現の検証環境応答性ナノ粒子にこれらのDNA(またはRNA)を含有させた粒子を搭載したMITO-Porterを構築する。その後、疾患細胞へ投与し、正常型および異常型のRNAの比率を測定し、遺伝子治療効果を評価する予定である。2019年度は、『疾患細胞ミトコンドリアにおける遺伝子治療戦略の検証』を中心に下記に記載した計画で研究を進める予定である。1疾患細胞ミトコンドリアの変異率評価2疾患細胞を用いた治療効果の検証
立体特異性変換によるアクリレート系ブロックコポリマーの多重立体規則性制御

メタクリル酸エステルのステレオブロックポリマーおよびコポリマーの新しい精密合成法を確立した。これを利用して合成した、アクリル酸ブチルブロックを中央に有し、その両端にイソタクチックおよびシンジオタクチックポリメタクリル酸メチルの2つのブロックを有する立体規則性トリブロック共重合体は、新規な熱可塑性エラストマーとして利用し得ることを見出した。合成した立体規則性ジブロック共重合体のステレオコンプレックス形成についても検討したところ、特異な線状の超分子会合体を形成していることが示された。メタクリル酸エステルのステレオブロックポリマーおよびコポリマーの合成法の確立に注力し、構造評価、特性について検討した。アクリル酸ブチルブロックを中央に有し、その両端にイソタクチックおよびシンジオタクチックポリメタクリル酸メチル(it-PMMAおよびst-PMMA)の2つのブロックを有する立体規則性トリブロック共重合体の合成に成功した。それぞれの立体規則性ブロックの立体規則性は3連子レベルでおよそ90%と十分に高く、また分子量分布も1.21.3程度と比較的狭いものであった。このポリマーのキャストフィルムは透明で、室温でゴム弾性を示した。DSCにより立体規則性PMMAブロックのステレオコンプレックス(SC)形成挙動を観測したところ、メルト状態から10°C/分程度の比較的速い冷却でもSC形成が効率よく起こることが分かった。この速いコンプレックス形成は立体規則性には見られない現象であるが、SC形成がこのポリマーが熱可塑性エラストマーとして機能する上で物理架橋として作用すると考えており、望ましい特性である。このポリマーの合成法を展開し、その他のアクリル酸エステル、メタクリル酸エステルからなるブロック共重合体の立体規則性制御法として十分な汎用性をもつものであることも実証している。メタクリル酸ベンジルとメタクリ酸メチルのジブロック共重合体の立体規則性制御をおこない、ステレオコンプレックス形成に基づく溶液中での会合体形成についても検討した。光散乱、NMRを用いた構造解析により、特異なひも状の超分子会合体を形成していることが示唆されている。前年度に引き続き、メタクリル酸エステルのステレオブロックポリマーおよびコポリマーの合成法の確立に注力し、構造評価、特性について検討した。Me_3SiOLiを添加剤とするメタクリル酸メチル(MMA)のイソタクチック(it-)特異性リビング重合と、アルキルアルミニウムビス(2,6-ジ-tertブチルフェノキシド)[RAl(ODBP)2]を用いるシンジオタクチック(st)特異性重合の組み合わせにより、立体規則性が高く分子量分布の狭いステレオブロックポリMMAが得られることをこれまでに明らかにしている。この手法を応用し、MMA以外のメタクリル酸エステルについてもステレオブロックポリマーの合成が可能であることを明らかにし、その特性についても検討した。前述の手法を用い、極性官能基を有するメタクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEMA)のステレオブロックポリマーの合成を行った。得られたポリマーの分子量分布は比較的狭く、高立体規則性のイソタクチックブロックとシンジオタクチソクブロックからなるステレオブロックポリマーであり、本合成法の広い適用性が示された。通常のHEMAポリマーは水に溶けにくいものであるが、イソタクチックポリマーは低温で水に溶解する。ステレオブロックpoly(HEMA)もst-ブロックの重合度の小さいものは、低温の水に可溶であった。MMAとメタクリル酸ベンジル(BnMA)からなる立体規則性が高く分子量分布の狭いステレオブロック共重合体st-PMMA-block-st-PBnMAの合成と、その溶液中の会合特性についてNMRおよび光散乱測定から検討した。その結果、トルエン中ではPMMAブロックとPBnMAブロックがユニット比で1:1のステレオコンプレックスを形成し、これが主に分子間で起こることにより直線上の超分子会合体を形成していることを明らかにした。
腸管腔内抗原に対する免疫寛容の破綻により発症する炎症性腸疾患モデルの作成と解析

これまで、原因が不明であった、潰瘍性大腸炎やクローン病等の慢性炎症性腸疾患の発症に腸管内の微生物性抗原に対する宿主の免疫寛容状態の破綻が密接に相関することが幾多の動物実験や臨床研究より明らかにされている。炎症性腸疾患の発症機構と、その組織学的表現型との相関を知るためには、発症初期過程を解析することが可能な実験モデルが必要である。本研究では世界に先駆けてそのような疾患モデルを確立した。即ち、大腸菌に鶏卵白アルブミン遺伝子を発現し蛋白を産生させることに成功した。また、鶏卵白アルブミンに対するT細胞抗原受容体をトランスジーンとして発現するマウス、あるいはこれにサイトカイン遺伝子をノックアウトしたマウス、あるいは抗原非特異的なT細胞、B細胞を持たず鶏卵白アルブミンに特異的なT細胞のみを持つマウスから、T細胞を得て、未感作のマウスに移入した。このマウスに卵白アルブミンを産生する大腸菌を感染させることにより、抗原特異的におこる大腸炎マウスを作成することに成功した。対照大腸菌感染マウスには有意な腸炎は認めず、卵白アルブミン産生大腸菌感染マウスにのみ、ヒトの潰瘍性大腸炎に類似した病変を認めた。炎症惹起性T細胞はTh1タイプのサイトカインを産生し、IL-10を産生するT細胞を同時に移入することにより腸炎の発症は抑制された。腸炎は粘膜に附属するリンパ濾胞の腫大を初期に認めた。即ち、本研究で大腸炎を起こすT細胞、またはこれを抑制するT細胞の同定、大腸炎の病理学的特徴を解析した。腸管内の微生物性抗原に対する宿主の免疫寛容状態の破綻がこれまで、原因が不明であった、潰瘍性大腸炎あるいはクローン病の発症と密接に相関することが幾多の動物実験や臨床研究より明らかにしている。慢性炎症性疾患の発症機構を知るためには、発症初期過程を解析することが可能な実験モデルが必要である。我々は、大腸菌に鶏卵白アルブミン遺伝子を発現し蛋白を産生させることに成功した。また、鶏卵白アルブミンに対するT細胞抗原受容体をトランスジーンとして発現するマウス、あるいはこれにサイトカイン遺伝子をノックアウトする、あるいは抗原非特異的なT細胞、B細胞を発生工学的に発現しないマウスを用いて、抗原特異的なT細胞を得て、未感作のマウスに移入した。このマウスに卵白アルブミンを産生する大腸菌を感染させることにより、抗原特異的におこる大腸炎マウスを作成するこことに成功した。現在、大腸炎を起こすT細胞、またはこれを抑制するT細胞の同定、大腸炎の病理学的特徴を解析中である。その発症機構を知るためには、発症初期過程を解析することが可能な実験モデルが必要である。また、鶏卵白アルブミンに対するT細胞抗原受容体をトランスジーンとして発現するマウス、あるいはこれにサイトカイン遺伝子をノックアウトしたマウス、あるいは抗原非特異的なT細胞、B細胞を有しないマウスから、鶏卵白アルブミン抗原特異的なT細胞を得て、未感作のマウスに移入した。大腸炎を起こすT細胞、またはこれを抑制するT細胞の同定、大腸炎の病理学的特徴を解析した。
分子雲衝突による大質量星の形成

今年度は昨年度観測されたSpitzer Bubbleの中でS145という天体について詳細に研究をした。S145は8μmで非常に美しい環状の星雲であり内部に12個の大質量星を持つ。この天体の方向でMopraによるCO(J=1-0)輝線観測の結果、3つの速度成分分子雲を同定した。それぞれの積分範囲は(a) -60.1 - -55.1 km/s、(b)-55.1 - -42.2 km/s、(c)-42.2 - -35.1 km/sであった(以降それぞれ-57km/s雲、-47km/s雲、-40km/s雲とする)。-57km/s雲はS145の赤外線強度が強い部分と反相関しておりS145の上部、環状部の穴を抑えるように分布している。一方で-47km/s雲では明確にS145の赤外線強度分布と相関していることがわかった。-40km/s雲については明確な相関・反相関ははっきりしない。-57km/s雲と-47km/sが視線方向状にわずかに重なる境界上において中間速度成分を同定した。さらにこの部分において特異なフィラメント構造を派遣した。このフィラメント構造は相補的な分布をしており分子雲衝突による形成を強く示唆している。ASTEによる12CO(J=3-2)輝線を用い、12CO(J=3-2)/12CO(J=2-1)輝線強度比の分布は高い比(>0.5)を示し高温高密度な領域であることを示唆している。このことからそれぞれの成分もS145の励起星による加熱を受けておりS145に付随しているものと考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はこれまで観測的証拠に乏しかった分子雲衝突による大質量星形成というテーマに対し数十個近くの観測的証拠をあげる事が期待でき、大質量星形成の観測的研究の理解が進むと考えられる。Spitzer bubbleは現在およそ600個確認されており、本研究ではそのうちおよそ100個程度についてCOによる観測を行った。今後本研究によって統計的に何割が分子雲衝突によって形成されたかがわかるため、銀河系内において分子雲衝突による大質量星形成がどの程度有力であるか定量的に見積もることができる。また分子雲衝突候補天体の無バイアスサーベイという性格上、様々な環境、進化段階、物理状態にある分子雲衝突のサンプルを得ることができるため理論モデルの構築に対しても非常に重要なサンプルを与えることになり、将来の研究に対しても非常に重要な役割を担っている。今年度の研究実績としては1),2)において観測された天体のうち複数の天体について非常に有力な分子雲衝突天体候補を発見し、現在そのうちの一つS145について論文執筆中である。今年度の本研究は、1)MopraによるCO(J=1-0)輝線観測を用いた半径3′以下のSpitzer Bubbleの観測、2)有力な分子雲衝突候補天体に対するMopraによるCO(J=1-0)輝線詳細観測、3)ASTEによるCO(3-2)高励起線観測を予定していた。これまでMopraによって39個のSpitzer Bubbleの観測が終了した。1)、2)は滞り無く進行しており特に2)については更に有力な天体を発見できた。ASTEによる観測も順調に進行しているため期待通りの研究が進展したといえる。これまで観測してきたSpitzer bubbleに付随する分子雲の質量、視線速度、距離などの基本的な物理量を見積もり、統計的解析を行う。

また理論モデルとの比較として・質量や速度差、密度などの初期条件を変えた場合どうなるか。・形成される星の質量分布。・母体分子雲の各初期条件と形成される星の質量の相関。・観測を再現するか。といったことを検討する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
多血小板血漿と脂肪由来幹細胞を利用した新しい乳房再建法確立の試み

血管新生,血管修復に関する効果が期待されているPRPを移植した脂肪組織およびADSCsに混合付加すれば,血管新生を誘導し,移植した脂肪組織の萎縮を予防できるのではないかと予想し,試験管内および生体内での検討を行った.前年度から行っていた研究内容を踏襲し,ラットの心臓採血から多血小板血漿(PRP)を作製し,脂肪幹細胞(ADSC)に体積比別(0%, 1%, 5%, 10%)のPRPを添加して細胞増殖へ与える効果を検討した.はじめにセルカウンターを用いて培地交換当日から15日目のデータを採取したが,3日目から細胞がコンフルエント状態となり正確な計測ができなかったため,体積比別(0%, 5%, 10%)にPRPを添加したADSCに対し,吸光度法を利用して細胞増殖の程度を調べた.その結果,10%PRP添加群で有意に細胞増殖能を持ち,これが至適濃度と考えられた.また,コンフルエントな単層培養のウェル内にひっかき傷をつけ,その領域が細胞の遊走や増殖により埋められていく様子を観察するCell scratch assayを行い細胞の遊走能と局在性を確認することができたが,一方で細胞密度はコントロール群と比較して差が出ない結果となった.次に下肢虚血モデルマウス(BALB/c-nu/nu,雄, 8週齢)へのADSCおよびPRPの単独投与,ADSCとPRPの併用投与がそれぞれレーザードップラー血流計による血流改善度に与える影響を比較した.投与から4週間後までの追跡を行うと,我々の当初の予想と反して,ADSCとPRPの併用投与よりもADSC単独投与にて顕著に血流改善を認めることが分かった.今後の課題として,至適濃度の更なる詳細な分析や生体内における条件の追加の検討が必要と考えられた.本研究の目的は乳癌に対する乳房温存術後の乳房変形に対する皮下脂肪細胞と皮下脂肪由来幹細胞(Adipose derived stem cells: ADSCs)移植の際に多血小板血漿(platelet rich plasma:PRP)を同時に移植することにより脂肪細胞の生着率を向上することである。多血血小板血漿(Platelet-Rich Plasma : PRP)は、血管新生、線維芽細胞の活性化およびコラーゲン産生に関する成長因子を多く含む。そのため、PRPを用いた血管新生、骨再生、血管修復、創傷治癒および抗加齢療法に関する研究が報告されている。これまで我々は、脂肪組織由来幹細胞(Adipose derived Stem Cells : ADSCs)を用いた乳がん術後の乳房再建術の基礎研究および臨床研究を行ってきた。この結果、注入脂肪組織の経時的な萎縮が問題となってきた。これらの問題を解決するために、本研究では、脂肪とADSCsの移植時に、PRPを混合付加することによって、血管新生を誘導し、移植した脂肪組織の萎縮を予防することができる新たな治療法の開発を行うことを計画した。今年度はまず、ラットからのPRPの採取法の確立を行った。遠心分離を複数回行うことにより、高度に濃縮されたPRPの単離に成功した。続いて、単離したPRPを乳房再建モデル動物へ移植した。この結果は我々の予想に反し、PRP移植量の増加に応じて、脂肪塊の重量が減少し、脂肪塊中の繊維芽細胞の含有量が増加する傾向にあることを見いだした。本研究の目的は乳癌に対する乳房温存術後の乳房変形に対する皮下脂肪細胞とADSCs移植の際にPRPを同時に移植することにより脂肪細胞の生着率を向上することである。今年度は、まず、PRPの採取方法の確立から着手した。PRPは、末梢血中から、遠心分離を複数回行うことにより、容易に単離することができる。そこで、本研究では、ラットの大腿骨から末梢血を採取し、遠心分離を2回行う方法を検証した。遠心分離前後の血液検体を比較すると、遠心分離後の検体で、PRPが濃縮されていることが判明し、PRPの単離法を確立することができた。続いて、単離したPRPのモデル動物への移植実験を行った。移植実験には乳房再建モデル動物を用いた。これは我々が開発したモデルであり、ヌードマウスの背部・皮下にラットの皮下脂肪と幹細胞を混合後、臨床と同じ注入器を用いて注入することにより作製する。今回は、PRPの効果を検証するために、PRP移植量を1倍量・2倍量・3倍量と3段階に分けて移植を行った。移植後1ヶ月後に移植片を採取し、移植片の重量と移植片に含まれる繊維芽細胞の量をマッソン・トリクローム染色により定量した。これらの実験結果から、移植片の重量はPRPの移植量に反比例し、PRP移植量の増加に応じて減少する傾向にあることが分かった。一方で、移植片中の繊維芽細胞量はPRP移植量に比例して増加する傾向にあることが判明した。これらの結果から、PRP移植は、移植脂肪の維持に、逆の効果を示すことが分かった。ラットから心臓採血により得たPRP (platelet rich plasma)をADSC (脂肪幹細胞)培養液に添加することでADSCの増殖、分化に与える影響を調べた。

細胞増殖に関してはPRPを培養皿に直接添加すると、細胞数の計測が正確にできないため、PRPではなく、目的の濃度となるようPRPを5%FCSを含む培地(DMEM)で希釈後37°Cで24時間インキュベート後、血小板成分を遠心で除去して得られた上清を血小板抽出液として用いた。ラットの正常血液中と同様のPLT数を含む血小板抽出液をX1液とし、X2液、X3液、X 0.5液、X 0.1液、血小板抽出液(-)と5群間で細胞増殖に与える影響を比較した。血小板抽出液(-)に比べ優位に増殖を認めたのはX 0.1液で、X1とX2液では著しく増殖抑制が認められた。特にX2液群ではほとんどのADSCが死滅していた。以上の結果から、少なくともin vitroの環境下ではADSCに対し血小板抽出液の添加には、至適濃度が存在するであろうことが示唆された。ADSC培養上清にPRPを添加後の細胞の形態を顕微鏡下で観察したところ、形態的変化を認めたため免疫染色を試みた。抗体には血管内皮細胞への分化の指標となるvWF (フォン・ウィルブランドファクター)抗体を用いた。その結果、特に形態変化を顕著に認める領域で染色ボジティブの結果を得た。以上よりPRPがADSCを血管内皮細胞へと誘導する可能性が強く示唆された。In vitroの実験であるため、まずPRP精製段階での純度を上げる必要がると考え、たの血液成分をできるだけ除去する精製法を工夫した。主として、PRPの血管新生に対する影響を研究する目的で、ADSC (脂肪幹細胞)を用いた。村結果、ADSCの増殖、分化誘導能力の可能性を示唆する結果を得ることができた。血管新生,血管修復に関する効果が期待されているPRPを移植した脂肪組織およびADSCsに混合付加すれば,血管新生を誘導し,移植した脂肪組織の萎縮を予防できるのではないかと予想し,試験管内および生体内での検討を行った.前年度から行っていた研究内容を踏襲し,ラットの心臓採血から多血小板血漿(PRP)を作製し,脂肪幹細胞(ADSC)に体積比別(0%, 1%, 5%, 10%)のPRPを添加して細胞増殖へ与える効果を検討した.はじめにセルカウンターを用いて培地交換当日から15日目のデータを採取したが,3日目から細胞がコンフルエント状態となり正確な計測ができなかったため,体積比別(0%, 5%, 10%)にPRPを添加したADSCに対し,吸光度法を利用して細胞増殖の程度を調べた.その結果,10%PRP添加群で有意に細胞増殖能を持ち,これが至適濃度と考えられた.また,コンフルエントな単層培養のウェル内にひっかき傷をつけ,その領域が細胞の遊走や増殖により埋められていく様子を観察するCell scratch assayを行い細胞の遊走能と局在性を確認することができたが,一方で細胞密度はコントロール群と比較して差が出ない結果となった.次に下肢虚血モデルマウス(BALB/c-nu/nu,雄, 8週齢)へのADSCおよびPRPの単独投与,ADSCとPRPの併用投与がそれぞれレーザードップラー血流計による血流改善度に与える影響を比較した.投与から4週間後までの追跡を行うと,我々の当初の予想と反して,ADSCとPRPの併用投与よりもADSC単独投与にて顕著に血流改善を認めることが分かった.今後の課題として,至適濃度の更なる詳細な分析や生体内における条件の追加の検討が必要と考えられた.PRPは多様な成長因子、サイトカインを含むため、血管新生などを誘導することができ、脂肪との混合移植による乳房再建においても、移植細胞の生存を助けるとともに、より効率良く移植組織に新生血管を導くことができると考えられていた。しかしながら、今回の研究結果は我々の予想に反し、PRP移植によって、移植片の重量が減少し、移植組織の線維化が促進されるという結果となった。
ガス爆発時の火炎挙動

ガス爆発事故の発生を防止し、またその被害を軽減するために、ガス爆発時に伝ぱする火炎に生ずる乱れの発生および成長機構について研究した。研究では、小型模型爆発容器を用いた実験をおこない、爆発時に伝ぱする火炎の挙動および容器内の圧力変動を測定した。可燃性ガスとしては、燃料用としてよく用いられ、空気より軽いメタンおよび重いプロパンを用いた。今回の実験では、火炎に圧力波を作用させ火炎を加速させることにより火炎面に乱れを生じさせた。火炎面に圧力波を作用させ加速させると、スケールが数ミリの細かい乱れが火炎面に発生し、火炎の伝ぱ速度および圧力上昇速度が増大することがわかった。この時発生する乱れの構造を調べるために、新しく考案した容器内に光源を設置するシュリーレン光学系を用いて、乱れの発生している火炎面を火炎面に垂直な方向から観察した。火炎の加速により発生した乱れは、この方向から観察すると円形をしていることがわかった。通常の高速度シュリーレン写真も、容器側面の窓を通して火炎面の接線方向から撮影した。これら2つの方向からの観察結果を総合してこの乱れの3次元構造が、スパイク状の形であることがわかった。これに対し、プロパンの過濃混合気中で選択拡散の効果により発生する乱れを、同様の方法で観察すると、この乱れは溝状の3次元構造をしていることがわかった。この構造の差異は、乱れの発生成長機構の違いにより生じている。乱れの変位が一定値になると成長しなくなる選択拡散の効果に対し、加速による効果は、変位が大きくなる程強くなることが示唆されている。この結果により、圧力波および選択拡散の効果による火炎面に発生する乱れの発生成長の性質が明らかになった。ガス爆発現象を理解し、その防御策を作成する上で有用である。
内包分子によるカーボンナノチューブの熱伝導性の変調現象に関する研究

申請者は前所属機関のスタンフォード大学において、独自の微細加工技術を開発してカーボンナノチューブ(CNT)がフラーレンの内包によって約50%の熱伝導率の低下など熱伝導性が変調されることを初めて実験により明らかにした。本研究では、現所属機関で同様の実験を行うために不可欠な電気計測システムの構築や試験用のサスペンションデバイスの製作を通じて微細加工技術の習得を行った。また、東京大学の塩見教授や志賀助教、大西特任研究員と共同で分子シミュレーションを行い、申請者の事前実験で観察されたフラーレン内包によるCNTの熱伝導性変調は、CNT分子に加えられた周期的な歪みに由来することが明らかとなった。初年度は申請した研究計画に従って,東京大学においてサスペンドデバイスの製作に不可欠な微細加工プロセスの確立と電気計測システムの構築作業に着手した.まずデバイス加工に関しては,電子線描画,フォトリソグラフィ,反応性イオンエッチング,スパッタ成膜,二フッ化キセノンと気相フッ化水素による犠牲層除去プロセスなど,必要な加工装置の技術習得とプロセスの検証を行った.その結果,サスペンド構造となる膜材料と金属細線の間に挿入する電気絶縁膜の成膜プロセスに問題があり,申請書に記載したLPCVD SiNとは別の材料の選定と検証が必要であることがわかった.具体的には,サスペンドマイクロデバイスを製作する上で気相フッ酸ガスや二フッ化キセノンガスによって損傷を受けない電気絶縁膜の選定が重要であり,所属研究機関には事前研究で利用したLPCVD SiNの成膜が可能な共用機器が存在せず,他研究機関の技術代行を利用した場合でも大規模で柔軟な成膜を行うことが困難であったため,本研究では代替可能な絶縁膜の選定作業を行った.その結果,スパッタや蒸着プロセスによるSiN薄膜は気相フッ酸ガスによって損傷を受ける一方で,原子層堆積装置で成膜したアルミナ薄膜は電気絶縁性を有しながら2種類のガスによってエッチングされず,サスペンド構造材料として本研究で利用可能であることがわかり,アルミナを絶縁膜として利用したドープシリコンナノ構造の熱電特性を評価する試験デバイスの製作に成功した.次に電気計測システムに関しては,研究計画通りにペルティエ素子と自作真空チャンバを利用して,常温近辺(280K-360K)の温度範囲で熱電測定を行うことが可能な自作システムの構築が完了した.そして同計測装置を利用して,準備した試験デバイスの熱電特性の性能評価を試みた.本研究成果は2017年度5月に行われる伝熱シンポジウムで発表予定である.1年目は当初の計画通りにデバイス加工プロセスの確立と電気計測システムの構築が終了し,内包CNTの熱電性能評価を行うための準備が整ったと考えられる.しかし一方で,事前実験で使用した犠牲層を周期的に縦に埋め込んだ基板(Periodic nanogrid substrate, PN基板)の再製作が現所属機関においてまだ完了していないことから,現在の進行状況を"(2)おおむね順調に進展している"と自己評価した.今後は同基板の製作とそれらを開始材料として利用したサスペンドデバイスの製作に可能な限り早く着手すると共に,研究計画に従ってフラーレン以外の内包分子を有したCNT分子の熱電性能評価を開始する予定である.前年度に引き続き、シリコン薄膜を材料としてサスペンション熱伝導率計測デバイスの試作を行い、同デバイスを用いて低温から常温近辺(4K-300K)においてナノ構造材料の熱電特性評価を行うための電気計測装置の構築に着手した。デバイスの加工手順は開始材料としてSOIを使用する点以外は申請した研究計画に記載したカーボンナノチューブの熱電性能評価デバイスと同様であり、基板表面に電気絶縁膜としてアルミナを堆積して試料部位のみをフッ酸で除去した後、リフトオフによって計測に必要な金属細線の描画を行い、続いてドライエッチングによってシリコン薄膜を部分的に除去することでデバイス構造を加工した後に二フッ化キセノンガスと気相フッ酸に晒すことでサスペンション計測デバイスを準備した。その結果、研究室内に構築した電気計測系を用いることで幅広い温度領域においてナノ材料の熱電特性を評価することが可能であることを実証することに成功し、研究成果を昨年の日本伝熱シンポジウムと日本熱物性シンポジウムで発表した。そして次にこれらの基礎研究から得られた知見を利用して、単一カーボンナノチューブの熱電性能評価デバイスの製作に着手し、単一チューブ、バンドルなど様々な形態のサスペンション熱電性能評価デバイスの製作が可能であることを助成期間内に確認することができた。今後は同デバイス加工技術と計測システムを利用して内包カーボンナノチューブの熱電性能評価を進めていく計画である。また、事前研究で発見したフラーレン内包カーボンナノチューブの熱電性能変調効果に関しては、ホストカーボンナノチューブに加えられた"周期的な歪み"が熱伝導率の抑制と熱起電力の増加を同時に誘発していることを明らかにすることにも成功した。この研究成果は本年度に論文発表されており、所属研究機関によるプレスリリースをはじめ様々な報道媒体で紹介された。

2年目の研究計画は,初年度に確立した微細加工プロセスと計測システムを利用して,内包カーボンナノチューブ(Carbon nanotube, CNT)の熱電性能評価に着手する予定である.まずサスペンド熱電性能評価デバイスにCNTを導入するために必要な犠牲層を周期的に縦に埋め込んだ基板(Periodic nanogrid substrate, PN基板)の製作に着手する予定である.PN基板の製作手順は,(a)シリコン基板表面にアルミナ薄膜を堆積,(b)PN構造をフォトリソグラフィで描画,(c)描画領域のアルミナ薄膜を除去,(d)レジスト除去後,基板表面に酸化シリコン膜を堆積,(e)表面化学研磨で平坦化してアルミナ薄膜に酸化シリコン膜を埋め込む.この手順でPN基板を準備した後,CNTデバイスの製作に着手する予定である.CNTデバイスは,事前研究と同様に以下の手順で電子線描画によって製作する予定である.(a) PN基板上にCNTをスピンコートしてターゲット分子の相対座標を特定した後,ターゲット分子上に計測に必要な金属細線パターンを電子線描画,(b)Cr/Pt金属膜を蒸着してリフトオフ,(c)実験試料のみをネガ型レジストで保護し,酸素プラズマで余剰試料を除去,(d)デバイス構造を電子線描画した後,露出部分の基板材料を反応性イオンエッチングにより除去,(e)露出した基板シリコンを二フッ化キセノンガスで等方性エッチングすることでサスペンド構造を製作,(f)レジストを酸素プラズマで除去した後,ネガ型レジストとグリッド材料を気相フッ酸で除去.このような手順で準備した計測デバイスを利用して280 K-360 Kの動作温度で熱電性能評価を行い,内包の有無による熱電特性の違いや事前研究で確認済みのフラーレン分子の内包効果との違いについて検証をする予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。熱工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ゲノム再編成を行う幼若ニューロンにおける放射線感受性

近年、マウス発生中のニューロンでゲノムの再編成がおこなわれることが報告されている。本申請では、「ゲノム再編成を行う幼若ニューロンは放射線高感受性である」ことを証明する。この目標達成のため、X線被ばくしたICRマウス1018日胚の脳組織内神経幹細胞とニューロンについて、(1)生体内の幼若なニューロンの放射線感受性、(2)ニューロン発生時期とゲノム再編成の関係、(3)ゲノム再編成DNA非相同末端結合(NHEJ)活性依存性。課題(1)、(2)については、NHEJ修復過程に必須な遺伝子DNA Ligase 4(LIG4)変異マウスでも行う。
水媒体系化学酸化重合法による機能性高分子微粒子の創製

当研究室では一貫して機能性高分子微粒子の合成とその応用に関する研究に取り組んでいるが,そのほとんどがビニルモノマーを対象とし,乳化重合,分散重合,懸濁重合を駆使して行ってきた。さらに,非ビニルモノマーに着目し,すでにサブミクロンサイズのポリスチレン微粒子の水分散系で非ビニルモノマーであるグルタルアルデヒドのアルドール縮合重合を行い,粒子表面にアルデヒド基を有する高分子微粒子の新合成法を確立し,国内外で高い評価を受けている。本研究の目的はアニリンなどの非ビニルモノマー水媒体化学酸化重合法により新しい機能性高分子微粒子合成法を確立することである。さらに,エポキシ基,イソシアネート基などを有する非ビニルモノマーの重付加反応による機能性微粒子の合成も取り上げ,非ビニルモノマーの水媒体における機能性高分子微粒子の創製を目指す。本年度は,非ビニルモノマーとしてエポキシ樹脂とアミンによる重付加反応を利用した機能性微粒子の合成を検討した。具体的には,当研究室で先に提起している相分離を利用した中空化技術をエポキシ樹脂とアミンに適用し,エポキシ樹脂による非ビニル中空粒子の合成に成功した。これらの結果は,水媒体系における非ビニルモノマーによる機能性高分子微粒子の合成法に関して重要な結果であり,現在論文作成中である。さらに,昨年度の検討課題である化学酸化シード分散重合から作製された導電性を有するミクロンサイズの単分散な中空粒子の合成法に関しても,まもなく投稿予定である。合成技術の多様化の必要性から非ビニルモノマーの重合に興味を持ち,すでにサブミクロンサイズのポリスチレン微粒子の水分散系で非ビニルモノマーであるグルタルアルデヒドのアルドール縮合重合を行い,粒子表面にアルデヒド基を有する高分子微粒子の新合成法を確立し,国内外で高い評価を受けている。本年度はすでに化学酸化シード分散重合により得られているポリスチレン/ポリキシリジン-コアシエル粒子の熱処理を行うことにより,新しい機能を有する高分子微粒子の合成の検討を行った。窒素雰囲気中600°Cで2時間熱処理を行った結果,コア部にあるポリスチレン粒子は分解したが,シエル層であるポリキシリジンは粒子形態を保持しており,ミクロンサイズの単分散な中空構造を有する粒子が得られた。さらに,定性的ではあるが,熱分解により残存したポリマーは導電性を有しており,機能性微粒子材料として興味のある結果が得られた。
把持対象形状を問わない汎用ヤモリグリッパーの研究

本研究の目的は、ヤモリテープとシンプルな機構を用いて、様々な形状の対象物を簡易的に把持できる技術を確立することである。ワイヤによる劣駆動を用いることで、既存手法よりも把持できる対象形状が広い汎用的なグリッパーを提案し、その実用性を示すために以下のような詳細な検討を行う。まず、提案するメカニズムによって発生できる把持力をモデル化する。次に、試作機を用いた実験を実施し、考案したモデルによって最大の把持力が推定できることを実証する。さらに、提案するグリッパーに適したロボットアームの制御法を考案し、空気浮上システムを用いた実験を通して、提案する制御法が実際の宇宙ロボットにも適用できることを示す。