hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
麻酔ならびにショック時の血管反応性に関する研究

生体内ペプチドによる麻酔およびショック時の血管反応ならびに生体反応に及ぼす影響を検討した。新しい鎮静薬であるベンゾジアゼピン誘導体のJM1232(-)に関して人血管に対する直接的影響とラットを用いたin vivoでの循環反応に及ぼす影響に関して検討した。またヒトインスリン感受性を中心とした麻酔の代謝に及ぼす影響に関して、血糖コントロールのバイオマーカーである1. 5AGを測定して検討した。新しい麻酔薬として開発されたJM1232(-)の循環動態に与える効果を明らかにするために、ラットにJM1232(-)を静注して、血圧及び心拍数の変動を観察した。結果として、JM1232(-)は心拍数を増加させる一方で血圧を低下させる作用が強いことが判明した。この際、交感神経を除したラットでは血圧、心拍数ともに減少することから、JM1232(-)は、baroreflexを刺激して、心拍出量を維持すると考えられた。また、この血圧低下作用はフルマゼニルで拮抗されることから中枢神経のベンジジアゼピンレセプターを介していることが判明した。また、当研究室ではより臨床病態を反映するためヒト血管にスポットをあて、等尺性張力測定法を用いた血管反応性に関する基礎実験を行ってきた。具体的には、胃癌患者の胃切除術に際し取り出された胃大網から胃大網動脈を切除し、実体顕微鏡を用いて大網動脈周囲の結合織や脂肪をプラントを用いて取り除き2mm大の血管リングを作成し、等尺性張力をストレインアンプを用いて測定し、ペンレコーダーで記録、解析した。ヒト胃大網を用いたJM1232(-)の直接的な血管反応へ与える影響を検討したところ、JM1232(-)は臨床濃度ではプロポフォールやミダゾラムと同等の血管弛緩反応を有することが判明し、この反応もフルマゼニルで拮抗されることが分かった。以上の結果から、新しい麻酔薬と期待されるJM1232(-)は、麻酔導入及び維持において、血管拡張を生じ、何らかの血圧低下を生じる可能性が指示される。これらの結果は、2009年の日本麻酔科学会で報告した。(1)新しい鎮静薬であるベンゾジアゼピン誘導体のJM1232(-)に関して人血管に対する影響とラットを用いたin vivoでの循環反応に及ぼす影響に関して検討し、論文にまとめて報告した。ヒト血管平滑筋において、新しいベンゾジアゼピン誘導体のJM1232(-)は、プロポフォールやミダゾラムと同程度の血管弛緩反応を有した。ざらに、この血管弛緩反応は、ベンゾジアゼピン受容体拮抗薬であるフルマゼニルによって拮抗されたことから、末梢血管にあるベンゾジアゼピン受容体を介してその弛緩反応を発現していることが明らかとなった。これまでに、末梢血管においてベンゾジアゼピン受容体を介した血管弛緩反応を確認した報告はきわめてまれであり、学術的な意義が深い研究結果である。これら研究結果は、本年度日本麻酔科学会学術集会のシンポジウムにおいて講演を予定している。(2)ヒトインスリン感受性を中心とした麻酔の代謝に及ぼす影響に関して、臨床研究を継続している。具体的には、肝臓切除など侵襲の大きな手術時における糖代謝をはじめとするエネルギー消費がどのように変化するのか、各種バイオマーカーを測定して検討している。最近注目されているERAS(enhanced recovery after surgery)などの概念が、手術患者の回復にどのような効果や影響が認められるのか糖代謝関連物質を測定して、観察している。これらの研究成果は、本年度中にはまとめ上げる予定としている。本年度の研究実施計画である麻酔薬とインスリン分泌および反応性に関する検討に関して、手術侵襲と耐糖能の変化を検討した。結果として、早期の糖利用を推定するバイオマーカーである1.5AGが手術により低下し、手術侵襲で糖の利用が制限されることが明らかとなった。しかしながら、1.5AGの低下は、糖尿病患者では顕著ではなかった。これは、糖尿病患者では、もともと1.5AGの値が低いために、さらなる低下を招来しにくいためと思われた。今回の研究結果により、耐糖能異常を有さない一般手術患者において、手術侵襲が糖の利用率を低下させ、身体に負荷をかけている事実が客観的に証明された。今後は、このマーカーの変化を用いて、手術侵襲と耐糖能の改善を図る治療法の検討が必要である。今回の研究成果は、国内外の学会はもとより、早急に論文としてまとめ、世界的に向けて発信する予定である。血管平滑筋に関する研究は、日本麻酔科学会総会で開催されたJournal of Anesthesiaのリサーチシンポジウムにおいて、ヒト血管における反応性と題して、血管収縮と弛緩のメカニズムに関して一般麻酔科医を対象として講演した。またその内容をJournal of Anesthesiaへ投稿し、啓蒙をおこなった。麻酔薬とアディポネクチンとレプチン分泌に関する研究テーマも課題として挙げていたが、上記実験により時間的余裕がなくなり、十分に検討することができなかった。今後の検討課題として残された。
炎症性腸疾患に対するサイトカイン導入T細胞による遺伝子治療

難治性炎症性腸疾患に対する治療法としては副腎皮質ステロイド剤を中心とした免疫抑制剤に限られていたが,近年TNF-αやIL-6などの特定分子を標的とした抗体療法が登場しつつある.しかし,同療法に関しても自己抗体の出現や反復投与が必要なことなど未だ改善の必要がある.またTransforminggrowthfactor-β1(TGF-β1)は,マクロファージからのIL-10の合成を誘導し,TNF-α,IL-1,LTなどの炎症惹起物質の産生を抑制するなど,抗炎症作用や免疫抑制作用を有するcytokineと考えられ,潰瘍性大腸炎の病態においても抗炎症性サイトカインとして病変抑制効果が認められているが,一方全身投与による副作用も示唆されている.申請者は炎症性腸疾患の実験モデルであるDextran Salfate Sodium(DSS)腸炎の病巣においてCD4陽性T細胞が集積するdeliverysystemに着目し,TGF-β1導入T細胞を移植することで標的臓器である大腸での病変抑制効果やその選択性についても検討し,UCに対する最良の治療法の確立を明らかにしたいと考えている.本年度はCD4陽性T細胞に対するTGF-β1遺伝子導入について行った.Balb/c系雌性マウスから摘出した脾臓よりCD4陽性T細胞を磁気細胞分離システム(MACS system)を用いて分離し,同細胞にTGF-β1を遺伝子導入した.導入された細胞を96well plateにて培養し,その上清を用いてサイトカインの分泌能をELISA法により測定したところTGF-β1遺伝子導入T細胞でTGF-β1の発現が増強していた.また遺伝子導入により同T細胞のcharacterの変化も見られたため現在検討中である.今後,TGF-β1遺伝子導入T細胞の移植によるDSS腸炎の病変抑制効果について臨床的,組織学的,及び分子生物学的に検討する予定である.
経頭蓋顔面神経磁気刺激検査による顔面運動の制御機構に関する実験的研究

私は、ヒト正常例において側頭葉顔面運動野および耳後部を小型円形コイルを用いて、コイル出力1000V以上にて磁気刺激を行い、口輪筋より誘発電位を記録し、耳後部刺激では、同側口輪筋より潜時的4.5msecで46mVの複合筋活動電位(短潜時反応)が、さらに側頭葉顔面運動野を磁気刺激することにより、両側口輪筋より短潜時反応のほかに潜時的10msecおよび潜時的40msecの複合筋活動電位(前者を中潜時反応、後者を長潜時反応と呼称)が記録されることを明らかにした。また、耳後部磁気刺激により内耳道底部顔面神経が刺激されていることを確認した。これを踏まえ、今年度はまずネコを用い実験を行った。気管内挿管、フローセン麻酔下に成猫口輪筋に同芯針電極を刺入し、耳後部および側頭葉顔面運動野を磁気刺激して複合筋活動電位を記録した。特注の小型円形コイルを用い耳後部刺激および側頭葉顔面運動野磁気刺激では、ヒトとほぼ同様の再現性のある各潜時反応波形が記録されることを確認した。一方、ヒト正常例において特注の刺激コイル支持装置を用いて、三叉神経の電気刺激を先行刺激して、磁気刺激にて得られた各反応波形を検討した。条件刺激として眼窩上神経を刺激した。刺激の強さを最小閥値より10%ずつ上昇させた。また試験刺激としての顔面運動野磁気刺激との刺激間隔を、010msec.まで変化させそれぞれの中潜時反応波形の振幅の変化を観察した。条件刺激を強くすることで、促通効果と抑制効果が入り交じって観察され、顔面運動の制御には三叉神経および脳幹の核レベルで複雑な関与機構の存在が示唆され、さらに検討を加える予定である。
階級からみるオリシャ崇拝の変容：アフリカ由来の神を崇拝するアメリカ黒人の社会運動

本研究の目的は、アメリカ黒人の社会運動において、人種、階級、宗教がどのように交錯しているのかを、アフリカ由来の神々、オリシャを崇拝する運動を事例に考究することであった。より具体的には、中産階級の成員(多くを女性が占める)が、下層階級を中心に発展してきた原理主義的かつ男性覇権主義的な運動といかに関わってきたのか、また、中産階級の参入によって、宗教文化の実践や運動の実践形態がいかに変容したのかを文化人類学的視点から検討した。本年度の研究では、オリシャ崇拝運動において、人種、階級、宗教がどのように交錯しているのかについて、下層階級を主とした少数派の異議申し立てと運動の展開、ならびに、運動における宗教的家組織と下層階級にみられる非宗教上の「家族」問題との関わりについて検討した。以下、「ひとり」に認められる価値という側面から述べる。オリシャ崇拝運動の男性結社の活動では、婚姻歴、子の有無、年齢、性別を問わず、「ひとりもの」を規範的な家族からの逸脱とは捉えていない。そこには、既成のカテゴリーに束縛されることのない「ひとり」が存在可能となる。換言すれば、ひとりが集まることで、同世代、異世代を問わず、他者と関われる枠組みを提供しているのが、男性結社の活動の場という社会空間である。くわえて、結社の活動は、ひとりのまま、他者と連携することで、地域社会を変化させられる枠組みへと発展する可能性を秘めている。このように、運動が築く男性結社の活動は、ひとりでいることに価値を認め、ひとりのまま他者との関係を築く場を提供する。それゆえに、ほかの時代のアメリカ黒人の社会運動(黒人運動)に認められた家族形成や性をめぐる規範(ジェンダー規範)から、女性だけでなく、男性、とりわけ下層階級に属する男性を解放するのではないだろうか。つまり、女性は男性に保護されるべきではなく、服従する必要もない。同様に、男性は女性を保護するべきではなく、管理監督する(服従させる)必要もない。したがって、ほかの時代の社会運動と異なり、男性は奴隷制度や人種主義的差別制度で失われたとされる権威、とりわけ社会的、性的な権威を回復することに努めたり、誇示したりする必要に迫られないのである。以上、オリシャ崇拝運動における宗教的家組織の男性結社でみられるジェンダー規範は、かつてコミューンを拠点とした集合的な運動のジェンダー規範とも異なる様相を呈している。本年度の研究では、アメリカ黒人の社会運動において、人種、階級、宗教がどのように交錯しているのかについて、社会運動における階級的少数派、および少数派の異議申し立てと運動の変容に着目しつつ検討した。オリシャ崇拝運動は、中産階級の成員によって、儀礼的に限られているものの社会運動を「脱ディアスポラ化」[ヴィヴィオルカ2009]する側面がみられる。この場合の脱ディアスポラ化とは、アフリカ大陸出身のアメリカ黒人(オリシャ崇拝者)が出身地とされる土地に儀礼的に帰る、すなわちヨルバランドの宗教実践を経験し、その知識技術を学ぶという(再)ディアスポラ化である。この傾向は、運動に従事する中産階級の通過儀礼となったといえよう。ただし、この傾向は、中産階級の成員と、儀礼的にアフリカの土地に帰ることのできない下層階級の成員との相克を生み出す一因となっている。これによって、運動には二つの比較的新しい事象がみられる。一つは、新しい社会運動が階級によって分裂し、その基盤が脆弱になりつつあるため、下層階級が運動の基盤を再構築しようとしていること。いま一つは、中産階級によって、宗教実践の商品化が促進されているということである。より厳密には、宗教実践の商品化の領域において、アメリカ黒人の崇拝者とアメリカ白人の崇拝者(オリシャ崇拝とほかの(新)新興宗教との混淆宗教の実践者)との関心が交錯し、人種を越えた相互交渉が進むとともに、文化の帰属や真正性等をめぐる諸問題が生じている。下層階級による社会運動の最活性化の一つとして、下層階級(とりわけ男性成員)の実践の場を取り戻そうという動きがある。そこでは、オリシャ崇拝の宗教的家族の概念を踏まえた共同性の構築と、地域社会との接続による自己の時間と社会空間の形成が目指されている。これは、地域社会や国家との分離をもとに運動の基盤を形成した運動初期の実践形態とは異なる点である。本年度は、アフリカ系アメリカ人の社会運動にみられる軍事的性格と成員の階級に着目し、社会運動が標榜する主義主張、運動の実践形態と軍事的性格や成員の階級の間にどのような関係がみられるのかに関して研究に取り組んだ。まず、ブラック・パンサーBlack Panther Party for Self Defenseを取り上げた。ブラック・パンサーは、ブラック・モスレムBlack Muslimの経験を踏まえつつ、20世紀半ばに絶頂を迎えた公民権運動と同時進行するなかで展開された社会運動である。次に、ブラック・パンサーに続き、1960年代後半に、複数のアフリカ系アメリカ人の社会運動の流れを受けて結成されたオリシャ崇拝運動に注目した。

そして、二つの社会運動に通底する軍事的性格(暴力性および非暴力性)と成員の階級(階級意識)はどのようなものか、またその軍事的性格や成員の階級は時代とともにいかに変化したのかを考察した。より具体的には、オリシャ崇拝運動の変容、すなわち、運動がいったん衰退した後の展開に着目したそして、社会運動にみられる軍事的性格が、黒人分離主義の理念(国家内国家の建設)、運動における女性の地位、男性覇権主義的な価値観、国家権力とその暴力の捉え方などとどのような関係にあるのかを検討した。まとめとして、一つに、社会運動が、軍事的性格に依存することは、二元論的価値観を導くということ、いま一つに、軍事的性格と白人中産階級男性を規範とした男らしさが女性成員を抑圧してしまうということが示された。軍事的性格と白人中産階級男性を規範とした男らしさを獲得することに依拠した社会運動、すなわち近代以降のナショナリズムの手法に則った運動の可能性と限界が明らかになった。文化人類学、アメリカ研究現在までの研究は、研究目的および研究実施計画にしたがってほぼ順調に進展している。平成25年度は資料文献の収集・精査、ならびに文化人類学的な研究調査を実施した。そのため、社会運動や、市民運動、文化運動そのほかの運動において、人種、階級、宗教がどのように交錯しているのかを具体的に考察することが可能となった。また、宗教的家組織にみられる諸概念が非宗教上の家族の現象とどのような関わりがあるのかを、階級との関連から検討し、当初の予定どおり研究を遂行することができた。現在までの研究は、研究目的および研究実施計画にしたがってほぼ順調に進展している。平成24年度は資料文献の収集・精査、ならびに文化人類学的な現地調査を中期間にわたり実施することができた。そのため、アメリカ黒人をはじめとする黒人の社会運動や、市民運動、文化運動そのほかにおいて、人種、階級、宗教がどのように交錯しているのかを、資料文献等の二次資料からだけでなく、具体例をともなう一時資料をもとに考察することが可能となり、研究を当初の予定どおり遂行することができた。平成25年度の研究はおおむね順調に進展したため、今後の研究においても、研究目的および研究実施計画にしたがって取り組めるよう留意する。とりわけ、最終年度も予定している文化人類学的な現地調査は、中期間から長期間にわたって実施する必要があるため、調査対象者、協力者そのほかとの入念な打合せとその後のフォローアップが欠かせない。そのため、時間的余裕をもって現地調査に望めるよう準備にとりかかる。また、本研究は、その研究目的を達成するため、現地調査と連携させつつ、その研究内容を補足、発展させるべく資料文献の収集、精査に従事するよう努める。平成24年度の研究はおおむね順調に進展したため、今後の研究においても、研究目的および研究実施計画にしたがって取り組めるよう留意する。とりわけ、今後も予定している文化人類学的な現地調査は、中期間から長期間にわたって実施する必要があるため、調査対象者、協力者そのほかとの入念な打合せとその後のフォローアップが欠かせない。
花色安定化に関わる高次アントシアニン形成機構の解明

平成18年度の成果において、7種類のリンドウ由来アントシアニン5位配糖化酵素(5GT)遺伝子断片(Gt5GT1-7)から、分子系統、遺伝子発現解析および大腸菌発現系を用いた組換えタンパク質による酵素活性により、Gt5GT7がアントシアニン3-配糖体に対して特異的に5位の配糖化を示し、特にデルフィニジン3配糖体に対して高い活性を示した。本年度は、シアニジン3-0-ルチノシドを主に蓄積しているタバコにおいて、Gt5GT7遺伝子を過剰発現した形質転換体を作出した。形質転換体の花弁において非組換え体には存在しないシアニジン3-0-ルチノシド-5-0-グルコシドが新たに合成されていることが観察され、わずかに花色の変化も認められた。これらの結果からin vitroおよびin vivoにおいて、今回単離したGt5GT7がアントシアニンの5位の配糖化、つまりはゲンチオデルフィン生合成に関与していることが確認された。デルフィニジン3位配糖体に対して高い基質特異性を示す本酵素遺伝子は、他花き植物において青花への花色改変に利用可能できると考えられる。今回単離したGt5GTを含めたリンドウ修飾酵素間での相互作用については、酵母2ハイブリッド法および免疫共沈降法を用いて実施したが、明確には相互作用する組み合わせは検出されなかった。リンドウにおけるアントシアニン修飾の円滑化な反応は、単純な複合体形成ではないメカニズムが関与している可能性があり、今後は異なるアプローチを実施する予定である。リンドウ花弁にはゲンチオデルフィンと呼ばれる特有の高次アントシアニンが蓄積している。この生合成経路の鍵酵素の5GTの単離を試みた。リンドウ花弁における5GT活性を測定したところ、開花直前に著しく活性が増加することが示された。そこで既知に報告のある他植物の5GT遺伝子情報から縮重プライマーを設計し、開花直前花弁cDNAをテンプレートにPCRを行い、増幅断片を得た。7種類の遺伝子断片(Gt5GT1-7)を獲得し、遺伝子発現解析から3つの5GT候補遺伝子(Gt5GT1,2,7)に絞り込んだ。これらの遺伝子を大腸菌発現系を用いて組換えタンパク質を合成し、フラボノイド色素に対する酵素活性を測定した。Gt5GT7組換えタンパク質は、アントシアニン3配糖体に対して特異的に5位の配糖化を示し、特にデルフィニジン3配糖体に対して高い活性を示した。リンドウ花弁色素は、おもにデルフィニジン骨格の色素が蓄積しており、今回のGt5GT7の基質特異性は矛盾がないと考えられる。既知の5GTはシアニジン派生物に高い活性を示したのに対し、リンドウめ5GT遺伝子はデルフィニジン派生物に対して高い活性を示しており、花色改変について安定な青花作出等で他植物種由来の5GTとは異なる利用が可能になると考えられる。また、アントシアニン生合成酵素の複合体形成を調査するために、無細胞発現系や酵母発現系による各生合成構造タンパクの合成に成功している。今回単離したリンドウ5GT遺伝子の更なる機能解析を行うために、リンドウにおいて5GT遺伝子の抑制や、5位を配糖化したアントシアニンを蓄積していないタバコにだいて過剰発現した形質転換の作出を実施している。
ダイズ硬実性に関与する遺伝子の単離と機能解析

種子の硬実性は、栽培植物であるダイズと野生植物であるツルマメの違いを特徴付ける形質の一つである。本研究では、硬実性に関与する遺伝子の連鎖地図上の位置を、DNA標識を利用した遺伝解析から明らかにし、その座乗領域を70Kbの領域に絞ることができた。また、候補遺伝子として、種皮のリグニンやタンニン合成に関与するラッカーゼ遺伝子の塩基配列を比較解析したが、ラッカーゼ遺伝子は直接の候補にはならなかった。本研究は、(1)申請者らがこれまでに育成したダイズとツルマメの交雑に由来する組換え自殖系統ならびに硬実性QTLに関する準同質遺伝子系統を用いて、硬実性の要因と考えられるキシラン合成に関与するα-キシロシル転移酵素ならびにリグニンおよび縮合型タンニンの合成に関与するラッカーゼを支配する遺伝子を単離して遺伝子構造を決定し、ダイズ連鎖群上の位置を同定して硬実性QTLとの対応関係を明らかにすること、また、(2)硬実性に関与する物質的基礎として、種皮中のキシランとリグニンを定量し、かかる遣伝子の作用性と両物質の生合成の関係を明らかにすることを目的としている。公開されたダイズゲノム情報を基に、硬実性QTLと連鎖するSSRマーカーを手がかりとして、効果の最も大きいD1b連鎖群上の硬実性QTLの座乗領域を特定した。硬実性に関与すると考えられる候補遣伝子を領域内で探索した結果、ラッカーゼを支配する遺伝子が存在した。この遣伝子のホモログはB1,B2およびG連鎖群にも座乗していた。硬実性QTLに対応するラッカーゼ遺伝子について、D1b連鎖群にある硬実性QTLに関する準同質遺伝子系統から当該遺伝子を単離し、クローニングした後、それらの塩基配列を決定した。単離された遺伝子は5個のエキソンからなり、他のホモログとは一部のエキソンが欠失している点で異なっていた。硬実系統と吸水系統の塩基配列には、いくつかの塩基置換が認められ、また、開始コドンの上流に8塩基の欠失/挿入変異が観察された。今後これらの発現様式ならびに種皮のリグニン組成を準同質遺伝子系統間で比較することにより、硬実性QTLの原因遺伝子を同定することができる。本年度は、硬実性QTLの甲でも最も効果の大きいD1b連鎖群上の硬実性QTLについて、公開されたダイズゲノムシークエンス情報を基にその座乗領域を特定し、その近傍にあるキシラン生成、リグニン生成、キチンのポリマー化などに関わる候補遺伝子を探索した。その中に、リグニンならびに縮合型タンニン生成に関与するラッカーゼ遺伝子の部分配列を見出した。その遺伝子について、遺伝子の5'領域ならびに第二エキソンを覆う約3kbについて、組み換え近郊系統の親系統であるダイズ系統と野生ダイズ系統の塩基配列を決定した。この遺伝子には他に3個のパラログが存在し、ゲノムシークエンス情報を基に各パラログ特有のプライマーを設計して、硬実性QTLに関する準同質遺伝子系統から採取された登熟種子の種皮からRNAを抽出し、RT-PCRにより発現解析を行った。その結果、これらのパラログの発現は検出されたが、着目した遺伝子の発現は硬実性と吸水性のいずれの準同質遺伝子系統にも認められなかった。表現型の差異に関与すると予想されるDNA多型について、複数のダイズおよび野生ダイズに関してPCR法により多型解析を行ったところ、青森より収集された野生ダイズ系統は栽培ダイズと同じ多型を示した。この系統の硬実性QTLを栽培品種に導入した系統においても上記QTLと同じ位置に硬実性QTLを示すことから、硬実性QTLの候補にはラッカーゼ遺伝子以外の遺伝的要因の関与が示唆された。野生遺伝資源を有効かつ効率良く利用するには、野生型に含まれる遺伝的変異の構造や野生型と栽培型を分かつ栽培化症候群の遣伝的基礎を理解する必要がある。栽培化症候群の一要素である、種子の硬実性の遺伝的機構をDNAレベルで明らかにすることができれば、形質進化の機構を理解する一助となるばかりではなく、同定された遺伝子のDNAレベルでの多型解析から、「単起源か多起源か」といったダイズにおける進化的問題に答えを与えることができる。本研究の目的は、ツルマメの硬実性の遺伝機構を明らかにすることである。過去2年間の研究において、ツルマメの硬実性に関与するQTLを同定し、公開されたダイズゲノムシークエンス情報を基にそれらの座乗領域をおおよそに特定づけた。その領域にある、種皮構造に関与すると考えられたリグニン生成に関与するラッカーゼ遺伝子の配列解析ならびに発現解析を行ったが、硬実性QTLの候補として強く支持する結果は得られなかった。そこで、新たにDNAマーカーを開発し、座乗領域を約70kbの領域に特定づけることができた。硬実性の原因因子を同定するために、野生系統から硬実性QTLを導入した戻し交雑後代からDNA標識を利用して硬実性QTLに関する準同質遺伝子系統を作出した。

これらの系統は、他の形態的特性で異ならず、このQTLの表現型に及ぼす影響を理解するうえで有用である。これらの材料を用いて、TOF-MS解析を行った結果、両系統間の子葉の成分組成には顕著な差異は観察されなかった。
脂肪細胞の分化／機能調節におけるＴ１Ｒ３ホモマー非定型的甘味受容体の機能解明

3T3-L1細胞に発現するT1R3ホモダイマー型甘味受容体(T1R3/T1R3)の活性化が脂肪分化を抑制するメカニズムを明らかにした。T1R3/T1R3はGsと共役して微小管脱重合を惹起し,RhoGEF (GEF-H1)の活性化を介してRho-ROCK経路を活性化し,Akt-FoxO1のリン酸化抑制によりPPARγとC/EBPαの発現が抑制されることが示された。また同受容体は成熟脂肪細胞において,インスリンによるGLUT4のトランスロケーションと糖取り込みを抑制することが示された。またマクロファージにおいては炎症性サイトカイン(TNF-αとIL-6)産生を促進することが示された。26年度は,申請書で提示した「T1R3ホモマー甘味受容体による脂肪細胞分化抑制シグナル」の作業仮説モデルの検証を中心に研究を行った。1.T1R3ホモマー甘味受容体刺激による微小管脱重合作用の検討:近年Gαs活性化による微小管脱重合作用が報告されている。今回, 3T3-L1前駆脂肪細胞をスクラロース・サッカリンなどの人工甘味料で刺激することにより,微小管の脱重合とアクチン線維の増生が起こることを確認した。さらに,この作用がGαsのドミナント・ネガティブ変異体(Gαs-G226A)により抑制されること,また逆に構成的活性型変異体(Gαs-Q227L)およびコレラ毒素により再現されることを確認した。また,βアドレナリン作動性受容体(βAR)やGLP-1受容体(GLP-1R)など他のGs共役型受容体刺激によっても微小管脱重合がみられることを確認した。2.微小管脱重合によるRho-ROCK経路活性化の検討:微小管脱重合によりRho-GEF (GEF-H1)が微小管から遊離して活性化される(Krendel M et al. 2002)。今回,3T3-L1細胞にもGEF-H1が発現し微小管と共局在していることを確認し,甘味刺激による微小管脱重合によりRhoおよびROCKの活性化が起こることを,Rhotekin-Rho結合ドメイン(RBD)を用いたpull-downアッセイおよびRho活性プローブであるRaichu1237Xを用いたリアルタイム・イメージングにより確認した。3.Rho-ROCK経路とAkt-FoxO1系を結びつけるシグナルの検討:脂肪分化に重要な転写因子であるPPARγとC/EBPαの発現はAktの基質である転写因子FoxO1により抑制的に調節を受ける。今回,スクラロース等の甘味刺激により,脂肪分化初期においてAktおよびFoxO1のリン酸化が抑制されること,またこれらの作用がRho-ROCK経路に依存することを確認し,さらにPI3キナーゼに拮抗する脂質ホスファターゼPTENの発現量が甘味受容体刺激により増加することを確認した。26年度の研究により,我々の作業仮説モデルが正しいことが証明された。そこで27年度は,「成熟脂肪細胞におけるT1R3ホモマー甘味受容体の機能の解明」を中心に研究を行った。1.成熟脂肪細胞におけるT1R3甘味受容体の機能の検討:成熟脂肪細胞においてもT1R1およびT1R2の発現は非常に僅かで,T1R3はホモダイマー受容体として発現し,甘味刺激によりGsと共役して, cAMP非依存性に微小管脱重合とRho-ROCK経路活性化,Aktの抑制をもたらすことを明らかにした。2.インスリン感受性グルコース取込みにおけるT1R3甘味受容体の機能の検討:微小管とAktは,共にインスリンによるGLUT4(インスリン感受性グルコーストランスポーター)のトランスロケーションとグルコース取込み促進作用において,極めて重要な役割を担う細胞骨格とシグナル分子であることから,インスリン刺激によるグルコース取込み促進作用に対するT1R3甘味受容体刺激の効果を検討した。甘味受容体刺激により,インスリンによる2-デオキシグルコース(2DG)取り込み促進作用が抑制され,ショ糖密度勾配膜分画法によりGLUT4の細胞膜分画へのトランスロケーションが抑制されることを明らかにした。一方で,甘味受容体のグルコース取込み抑制作用のシグナル機構について検討した。前駆脂肪細胞と同様に,(1)Gαsドミナント・ネガティブ変異体(Gαs-G226A)と構成的活性型変異体(Gαs-Q227L)およびを用いた検討を行い,T1R3ホモダイマーの作用がGs依存性であること,またコレラ毒素とフォルスコリンの効果を比較しcAMP非依存性であることを明らかにした。3.炎症性サイトカイン産生におけるT1R3甘味受容体の機能の検討:脂肪組織の慢性炎症に関与するMCP-1等のサイトカイン産生に対する甘味受容体の機能を検討し,T1R3甘味受容体刺激により,前駆脂肪細胞ではMCP-1産生が促進され,成熟脂肪細胞では逆に抑制されることを明らかにした。当初想定した作業仮説と矛盾しない結果が得られており,その結果を学会等で発表している。また平成28年度以降の研究計画を一部前倒しで実施し,結果が得られている。T1R3ノックアウトマウスは高脂肪食下では野生型マウスと比べて脂肪組織重要が少なく,脂肪細胞のサイズが小さいことが報告されている。このことから,T1R3受容体が脂肪組織の慢性炎症に関与する可能性を考え,3T3-L1細胞およびマクロファージにおける炎症性サイトカイン産生へのT1R3受容体の機能についての検討を計画した。

27年度の検討により,3T3-L1前駆脂肪細胞においてT1R3受容体刺激によりMCP-1産生亢進がみられたことから,28年度は当初の研究計画通り,マクロファージにおける甘味受容体の機能解析の検討を進めた。RAW264.7細胞およびマウス腹腔マクロファージにはT1R受容体の中でT1R3がドミナントに発現しておりT1R1,T1R2の発現は殆どみられないことから,マクロファージにおいてもT1R3ホモマーが甘味感知受容体として機能していることが示された。RAW264.において,スクラロース刺激により,微小管の脱重合と細胞遊走の抑制がみられた。また微小管の脱重合に伴い低分子量GタンパクであるRhoAの活性化がみられた。さらにスクラロース刺激によりTNFαおよびIL-6等の炎症性サイトカインの産生が促進された。この効果はT1R3ノックアウトマウス由来の腹腔マクロファージでは消失していたことからT1R3ホモマー受容体活性化を介するものであると考えられた。T1R3ホモマー受容体以降のシグナルについても検討を進め,スクラロースによるTNFαおよびIL-6産生促進効果が,Gsのドミナントネガティブ変異体Gαs-G226Aで消失すること,RhoAのドミナントネガティブ変異体RhoA-T19NおよびROCK阻害剤Y-27632により消失することが示された。以上の結果から,マクロファージにおいて,T1R3ホモマー受容体はGsと共役しており,同受容体の活性化は微小管脱重合とRho活性化を介して,TNFαおよびIL-6等の炎症性サイトカインの産生を促進することが明らかとなった。3T3-L1細胞に発現するT1R3ホモダイマー型甘味受容体(T1R3/T1R3)の活性化が脂肪分化を抑制するメカニズムを明らかにした。T1R3/T1R3はGsと共役して微小管脱重合を惹起し,RhoGEF (GEF-H1)の活性化を介してRho-ROCK経路を活性化し,Akt-FoxO1のリン酸化抑制によりPPARγとC/EBPαの発現が抑制されることが示された。また同受容体は成熟脂肪細胞において,インスリンによるGLUT4のトランスロケーションと糖取り込みを抑制することが示された。またマクロファージにおいては炎症性サイトカイン(TNF-αとIL-6)産生を促進することが示された。当初想定した作業仮説と矛盾しない結果が得られており,その結果を学会で発表することができている。28年度も当初の研究計画通り,マクロファージにおける甘味受容体の機能解析の検討を進めていく予定である。マクロファージに関しては,すでに27年度の検討により,RAW264.7細胞において,細胞遊走の抑制とTNFαおよびIL-6等の炎症性サイトカインの産生が促進されるという結果が得られていることから,さらにT1R3ノックアウトマウスを用いた検討を行う予定である。細胞生物学,代謝学27年度,28年度も当初の研究計画どおり,成熟脂肪細胞およびマクロファージにおける甘味受容体の機能の検討を進めていく予定である。
インビボプリバスキュラリゼーションによる血管付き高機能心筋組織の創製

細胞の多層化による立体組織の構築には、酸素や栄養の供給・老廃物の除去が拡散のみでは限界があるため、構築組織内への血管網付与技術の確立が必須となっている。我々はこれまでに小動物(ラット)を用い、外科的処置によりインビボで閉鎖系動静脈回路を再構築した血管床上へ心筋細胞シートを積層し、組織への十分な血管新生を待って繰り返し積層する段階的移植法を開発し、生体内と生体外の両方の環境において毛細血管網をともなった厚い心筋組織の構築に成功している。本研究ではこの技術を大動物(ブタ)へ発展させ臨床応用可能な血管付き高機能ヒト心筋組織を創製する。
Ge自己形成量子ドットを有するフォトニック結晶微小共振器を用いたSi系発光構造

私達の研究において、異なる微小共振器を使用し、内部で共振させることによりGe量子ドットからの発光を増加させた。Geドットを有するSiフォトニック結晶共振器をSOI(Silicon-on-insulator)基板上に作製し,室温にて波長1.21.6μmの領域に強く鋭い共振ピークを得ることができた。私達は電流注入型の微小共振器の作製に成功しました。4Vを印加した時のスペクトルで、ブロードなF-Pモードといくつもの鋭いピークが重なり合った発光が得られた。我々は,本研究費のもとでGe自己形成量子ドットを有するSi微小共振器の作製及び評価を行い有用な結果を得てきた。時間分解フォトルミネッセンス測定ではGeドットを有するSiフォトニック結晶微小共振器中で励起されたキャリアの生存時間が約1nsとなった。これは微小共振器でない部分の生存時間である約30nsに比べて非常に短く,作製した微小共振器によるパーセル効果と表面再結合によるものであると考えられる。また,Geドットを有するSiマイクロディスク共振器をSOI (Silicon-on-insulator)基板上に作製し,室温にて波長1.21.6μmの領域に強く鋭い共振ピークを得ることができた。これはGeドットからの発光がマイクロディスクによって強く増幅された結果である。マイクロディスクでは二種類の共振ピークを観測し,これらがWhispering-gallery modeによる鋭い共振ピークとFabry-Perot modeによるブロードな共振ピークであることが判明した。以上のフォトルミネッセンス測定ではGeドットの量子閉じ込め効果がGeドットを有するマイクロディスク内の再結合プロセスにおいて重要な役割を果たすことを示している。その後,発光デバイスにとっての品質を下げているFabry-Perot modeを除去するために,Geドットを有するSiマイクロリング共振器をこれまでより厚い埋め込み酸化膜をもつSOI基板上に作製した。マイクロリング共振器では共振器由来のWhispering-gallely modeに対応した鋭い共振ピークを観測することができたと同時にFabry-Perot modeによるピークを除去することに成功した。この微小共振器の特性を表すQ値は20003000となり,これは我々がこれまでに報告してきた値よりも非常に大きな値となった。このQ値の増大は埋め込み酸化膜を厚くしたことに起因し,導波路と基板の間の結合が弱まったためであると考えている。現在,我々は電流注入型のGeドットを有するSi微小共振器を作製し,これの評価を行っている。私達の研究では、発光層に自己形成Ge量子ドットが埋め込まれている。Ge量子ドットはフルCMOSとの互換駐や作製が容易といった利点がある。Ge量子ドットからの発光波長が1.3-1.6μmというのは有名である。しかし、未加工のGe量子ドットでは、特に室温において発光効率が悪い。フォトニック結晶の場合、格子間隔を変化させ共振させる波長を制御した。作製したデバイスはPL(フォトルミネセンス)とEL(エレクトロルミネセンス)を使い特性を評価し,以下の結果を得た。1)二次元フォトニック結晶の格子間隔を調整することにより、共振ピーク波長の制御性があることを示した。2)私達は電流注入型の微小共振器の作製に成功しました。Ge量子ドット成長、ドーピング方法、電子線描画やエッチング条件の最適化後に、MBE成長、電子線描画、イオン注入、エッチングやPECVD等の典型的なCMOSプロセス技術を用いてデバイスを作製しました。作製の成功は重要であり次のSiベース発光デバイスの研究に大いに役立ちます。3)私達は室温において、マイクロディスク共振器をもつGe量子ドットからのエレクトロルミネセンスを得た。鋭いピークはWGMからのピークと思われる。電圧を大きくすると,発光強度が急激に強くなった。
加工操作による植物性食品の糖質消化性のコントロール

本研究では,日本食の中で消費量が多く,糖質消化性への影響が解明されていない食品を試料に以下の3課題を目的に設定した.1)大麦の遺伝的性質と加工操作が大麦餃子皮の糖質消化性に及ぼす影響の解明2)規格外ソバを用いた糖質消化性の制御と生活習慣病予防食の検討3)茶の遺伝的性質,加工操作および混合タイミングが糖質消化性に及ぼす影響の解明以上の3課題を達成して,得られた評価結果を加工操作にフィードバックすることによって任意の糖質消化性を持つ食品の開発や,血糖値の上昇程度や糖尿病のリスクを指標化することを最終目標にする.本研究では,日本食の中で消費量が多く,糖質消化性への影響が解明されていない食品を試料に以下の3課題を目的に設定した.1)大麦の遺伝的性質と加工操作が大麦餃子皮の糖質消化性に及ぼす影響の解明2)規格外ソバを用いた糖質消化性の制御と生活習慣病予防食の検討3)茶の遺伝的性質,加工操作および混合タイミングが糖質消化性に及ぼす影響の解明以上の3課題を達成して,得られた評価結果を加工操作にフィードバックすることによって任意の糖質消化性を持つ食品の開発や,血糖値の上昇程度や糖尿病のリスクを指標化することを最終目標にする.
超硬合金の高能率放電加工に関する基礎的研究

超硬合金を大気中で加熱していくと,その主成分である炭化タングステンWCは約620°CでタングステンWと炭素Cに分解することを見いだした.一般に,放電加工は溶融除去を主体とする加工法である.もしも,炭化タングステンの分解にもとづいて超硬合金を放電加工することができるならば,約620°Cという低い温度で加工することが可能である.本研究は,超硬合金の高能率放電加工の確立をめざして実験を行い,以下に示す結論を得た.(1)超硬合金の分解過程の解明炭化タングステンは酸素の存在する環境下ではじめてタングステンと炭素に分解する.加工液に脱イオン水を用いた場合,溶存酸素に加えて,水の電気分解による酸素の供給が考えられる.そこで,脱イオン水中で超硬合金を放電加工した結果,(1)X線回折を通して,加工屑から単体のタングステンWが検出されたこと.(2)WCを構成する炭素Cは,分解した後CO_2として排出されたこと.以上の理由により,脱イオン水中で超硬合金を放電加工すると,主成分である炭化タングステンWCは分解・酸化反応を起こすことがわかった.(2)溶存酸素量による加工速度の変化一般に,水中に溶存できる最大酸素量は20mg/lである.ここでは酸素バブリングの手法を用いて,溶存酸素が過飽和に存在する脱イオン水を生成し,加工実験を行った.その結果,高溶存酸素脱イオン水を用いた場合,低溶存酸素濃度脱イオン水の場合と比較して,加工速度は約30%も増加することがわかった.超硬合金を大気中で加熱していくと,その主成分である炭化タングステンWCは約620°CでタングステンWと炭素Cに分解することを見いだした.一般に,放電加工は溶融除去を主体とする加工法である.もしも,炭化タングステンの分解にもとづいて超硬合金を放電加工することができるならば,約620°Cという低い温度で加工することが可能である.本研究は,超硬合金の高能率放電加工の確立をめざして実験を行い,以下に示す結論を得た.(1)超硬合金の分解過程の解明炭化タングステンは酸素の存在する環境下ではじめてタングステンと炭素に分解する.加工液に脱イオン水を用いた場合,溶存酸素に加えて,水の電気分解による酸素の供給が考えられる.そこで,脱イオン水中で超硬合金を放電加工した結果,(1)X線回折を通して,加工屑から単体のタングステンWが検出されたこと.(2)WCを構成する炭素Cは,分解した後CO_2として排出されたこと.以上の理由により,脱イオン水中で超硬合金を放電加工すると,主成分である炭化タングステンWCは分解・酸化反応を起こすことがわかった.(2)溶存酸素量による加工速度の変化一般に,水中に溶存できる最大酸素量は20mg/lである.ここでは酸素バブリングの手法を用いて,溶存酸素が過飽和に存在する脱イオン水を生成し,加工実験を行った.その結果,高溶存酸素脱イオン水を用いた場合,低溶存酸素濃度脱イオン水の場合と比較して,加工速度は約30%も増加することがわかった.1.脱イオン水中での超硬合金の分解・酸化反応加工液に灯油と脱イオン水を用いて超硬合金を放電加工し,得られた加工屑のX線回折試験を行った.その結果,加工液に灯油を用いた場合,加工屑にはWC_<1-x>が存在していた.このWC_<1-x>は炭化タングステンWCが放電加工時の急加熱・急冷によって変化したものである.一方,脱イオン水を用いた場合,加工屑からは単体のタングステンのみが同定された.次に,脱イオン水中には溶存酸素が存在している.加工屑から単体のタングステンが同定されたことから,分解した片割れである炭素は溶存酸素と反応して炭酸ガスになるものと予想される.脱イオン水を用いて超硬合金を放電加工すると,放電開始と同時に大気中よりも高い炭酸ガス濃度となることがわかった.以上のことから,脱イオン水中に存在する溶存酸素と放電による熱により,超硬合金の主成分である炭化タングステンは分解・酸化反応をすることがわかった.2.高溶存酸素脱イオン水による加工速度の向上脱イオン水中の溶存酸素によってWCは分解することがわかった.したがって,溶存酸素濃度を増加させることにより,WCの分解・酸化反応は活性状態となり,加工速度の向上が期待できる.酸素エアバブリングと真空引きによって,溶存酸素濃度の異なった2種類の脱イオン水を用いて加工速度を測定した.その結果,溶存酸素濃度約30%の脱イオン水を用いた場合,通常濃度の脱イオン水とほぼ同じ加工速度が得られた.一方,溶存酸素濃度約400%の脱イオン水を用いた場合,加工速度は通常濃度の脱イオン水よりも約30%も増加した.このように溶存酸素濃度を高めてワイヤ放電加工することにより,加工の高能率化が期待できる.金型材料の一つである超硬合金を大気中で加熱していくと,約620°Cでその主成分である炭化タングステンWCはタングステンWと炭素Cに分解することを見いだした.溶融除去を主体とする放電加工では超硬合金はその融点である約3000°C以上に加熱されなければならない.

もしも,超硬合金の放電加工が溶融除去だけでなく,炭化タングステンの分解にもとづいても行われると仮定すれば,約620°Cという低い温度で加工ができることになる.本研究は,このような背景にもとづき超硬合金の高能率放電加工の確立をめざして実験を行い,以下に示す2項目に関する結論を得た.(1)超硬合金の分解過程の解明炭化タングステンは酸素の存在する環境下ではじめて分解する.加工液に脱イオン水を用いた場合,溶存酸素に加えて,水の電気分解による酸素の供給が考えられる.したがって,放電加工によって材料は沸点以上に温度上昇することから,十分に炭化タングステンWCがWとCに分解するものと考える.実験を行った結果,・加工屑からは単体のタングステンWが検出されたこと.・WCを構成する炭素Cは,分解した後C02として排出されたこと.以上の理由により,脱イオン水を用いて超硬合金を放電加工すると,主成分である炭化タングステンWCは分解・酸化反応を起こすことがわかった.(2)溶存酸素量による加工速度の変化一般に,水中に溶存できる最大酸素量は20mg/lである.溶存酸素は水温に大きく依存し,温度が低ければ低いほど増加する.ここでは酸素バブリングの手法を用いて脱イオン水中の溶存酸素量を変化させて,実験を行った.その結果,高溶存酸素脱イオン水を用いた場合,低溶存酸素濃度脱イオン水の場合と比較して,加工速度は約30%増加することがわかった.
機能性繊維による空気圧人工筋の高機能化

本研究では空気圧駆動のソフトアクチュエータであるMcKibbne型人工筋の高機能化を目指している。McKibben型人工筋はゴムチューブと編み込んだ繊維からなるスリーブで構成され,空気圧によって収縮動作を行う。スリーブを構成する繊維を機能性繊維とすることで人工筋の高機能化を実現する。当該年度においては下記の項目を実施した。1圧力センサ機能と小型バルブを有する人工筋の開発と制御:導電性繊維をスリーブ内に複合し,電気抵抗値を測定することで人工筋への印加圧力が推定可能であることが,これまでの研究により明らかにされていた。今年度は,小型バルブを開発し人工筋に内蔵した。導電性繊維からの推定圧力をフィードバックすることで圧力制御が可能なスマート人工筋を実現した。2変位センサ機能を有する人工筋の実現:導電性繊維をスリーブ内に複合し,インダクタンスを計測することで変位推定が可能な人工筋を開発した。最適な導電性繊維本数や作動流体の検討を行った。また,光ファイバをスリーブ内に複合する新たな構造の変位推定可能な人工筋を考案し,その基礎特性を明らかにした。3形状記憶ポリマーの自動複合化手法:形状記憶ポリマーの形状固定性を利用することで駆動特性が可変となる人工筋を開発している。昨年度までは型成型により製作した形状記憶ポリマーを手作業により人工筋へ複合していた。本年度はディッピングによって形状記憶ポリマー繊維を実現し,さらに製紐機を用いることで形状記憶ポリマー繊維を複合する人工筋の自動製作プロセスの基礎を構築した。導電性繊維センサや形状記憶ポリマーを複合した人工筋の開発は昨年度までの成果をベースにして研究が進捗した。センサ機能の付加では導電性繊維に加えて光ファイバを用いる新たな手法を考案することができた。導電性繊維センサと比べ電磁ノイズに影響されにくいため人工筋を集積した際にも良好な制御特性が期待できる。形状記憶ポリマー繊維の人工筋複合に関しては製紐機による製作が可能となるかがキーポイントになると考えていた。現状では繊維表面に凹凸が見られるため改善が必要であるものの製紐機で取り扱うことが可能なレベルでの形状記憶ポリマー繊維の製作が可能となった。各機能性繊維を複合した人工筋の製作と基礎実験実施できている。以上のことから,現在までの研究はおおむね順調に進展していると考えている。引き続き,導電性繊維,形状記憶ポリマー繊維,光ファイバの各繊維を有する人工筋の研究を実施していく。特に変位センサ機能を有する人工筋は導電性繊維複合型と光ファイバ複合型の二つのタイプを開発してきており,今後,両タイプにおいてサーボ制御を実現し,その制御特性の違いを明らかにしていきたい。形状記憶ポリマー繊維は,上述したように,その表面性状を改善していく必要がある。実験的に適切な成型条件を調査していく。これによって,形状記憶ポリマー複合人工筋の製作精度が高くなり,駆動特性が向上すると考えている。機能性繊維による高機能化は,収縮型のMcKibben型人工筋以外の空気圧人工筋へも適用可能性がある。強化繊維方向を変えることで,湾曲型の人工筋が実現可能である。機能性繊維を複合した湾曲型人工筋の基礎開発を行っていく予定である。これらの開発を通して,高機能な空気圧人工筋の実現方法を確立する。空気圧駆動のソフトアクチュエータであるMcKibben型人工筋は空圧を受圧するゴムチューブとそれを覆うスリーブと呼ばれる編み込んだ繊維から構成される。駆動特性は繊維の編み角に依存し,繊維の初期編み角によって収縮か伸長の変位を発生する。本人工筋は安価・軽量・高出力・柔軟といった特長をもちパワーアシストウェアや不定形で脆弱な物体を扱うロボット機構への適用が盛んに行われている。しかしながら,これらのシステムでは駆動部自体は軽量・安価・柔軟であるものの制御性を高めるためには一般に高価・高剛性のセンサを機構内外に配置する必要がある。また,人工筋は製作の段階でスリーブの初期編み角が決まっているため,収縮駆動,伸長駆動を変更することはできず,現場レベルでの要求に即応してメカニズムの駆動形態を変更することはできない。本研究では,人工筋を構成するスリーブの繊維を機能性の材料とすることで,センサの付加や駆動形態の変更が可能な人工筋の実現を目指している。本年度は,1導電性繊維を複合することで印加圧力のセンシングが可能な人工筋の実現,2形状記憶ポリマー繊維の複合手法の考案,を実施した。1では製紐機を用いることで導電性繊維をスリーブ内に複合し電気抵抗値の変化から圧力を推定する。駆動システムとセンサ特性のモデル化を行った。2では型成型によってらせん状の形状記憶ポリマーを製作し人工筋に複合した。形状記憶ポリマーの形状固定性を利用することで,繊維の初期角を変更することが可能であることを確認した。これらの研究は簡便に機能的に駆動する空圧人工筋の実現の基礎となる。導電性繊維や形状記憶ポリマーをスリーブの構成要素としてもつ人工筋の製作と基礎実験が実施できており,おおむね計画通りに進んでいる。

1圧力センサ機能と小型バルブを有する人工筋の開発と制御:導電性繊維をスリーブ内に複合し,電気抵抗値を測定することで人工筋への印加圧力が推定可能であることが,これまでの研究により明らかにされていた。今年度は,小型バルブを開発し人工筋に内蔵した。導電性繊維からの推定圧力をフィードバックすることで圧力制御が可能なスマート人工筋を実現した。2変位センサ機能を有する人工筋の実現:導電性繊維をスリーブ内に複合し,インダクタンスを計測することで変位推定が可能な人工筋を開発した。最適な導電性繊維本数や作動流体の検討を行った。また,光ファイバをスリーブ内に複合する新たな構造の変位推定可能な人工筋を考案し,その基礎特性を明らかにした。3形状記憶ポリマーの自動複合化手法:形状記憶ポリマーの形状固定性を利用することで駆動特性が可変となる人工筋を開発している。昨年度までは型成型により製作した形状記憶ポリマーを手作業により人工筋へ複合していた。本年度はディッピングによって形状記憶ポリマー繊維を実現し,さらに製紐機を用いることで形状記憶ポリマー繊維を複合する人工筋の自動製作プロセスの基礎を構築した。導電性繊維センサや形状記憶ポリマーを複合した人工筋の開発は昨年度までの成果をベースにして研究が進捗した。センサ機能の付加では導電性繊維に加えて光ファイバを用いる新たな手法を考案することができた。導電性繊維センサと比べ電磁ノイズに影響されにくいため人工筋を集積した際にも良好な制御特性が期待できる。形状記憶ポリマー繊維の人工筋複合に関しては製紐機による製作が可能となるかがキーポイントになると考えていた。現状では繊維表面に凹凸が見られるため改善が必要であるものの製紐機で取り扱うことが可能なレベルでの形状記憶ポリマー繊維の製作が可能となった。各機能性繊維を複合した人工筋の製作と基礎実験実施できている。以上のことから,現在までの研究はおおむね順調に進展していると考えている。当初の計画どおり導電性繊維を複合した人工筋の制御,形状記憶ポリマーを複合した人工筋の駆動特性の改良などを実施していく。引き続き,導電性繊維,形状記憶ポリマー繊維,光ファイバの各繊維を有する人工筋の研究を実施していく。特に変位センサ機能を有する人工筋は導電性繊維複合型と光ファイバ複合型の二つのタイプを開発してきており,今後,両タイプにおいてサーボ制御を実現し,その制御特性の違いを明らかにしていきたい。形状記憶ポリマー繊維は,上述したように,その表面性状を改善していく必要がある。実験的に適切な成型条件を調査していく。これによって,形状記憶ポリマー複合人工筋の製作精度が高くなり,駆動特性が向上すると考えている。機能性繊維による高機能化は,収縮型のMcKibben型人工筋以外の空気圧人工筋へも適用可能性がある。強化繊維方向を変えることで,湾曲型の人工筋が実現可能である。機能性繊維を複合した湾曲型人工筋の基礎開発を行っていく予定である。
メカニカルミリングによる全固体リチウム二次電池の作製と評価

本研究によって得られた成果は以下の通りである。1.メカノケミカル法により様々な組成のLi_2S-P_2S_5系ガラスを作製し、加熱結晶化によりガラスセラミックスを得た。70Li_2S・30P_2S_5(モル%)組成において析出した結晶相は、一連のチオリシコンとは異なる新規な結晶で、主にP_2S_7^<4->イオンから構成されていた。またこのガラスセラミックスは、室温で2.2x10^<-3>S/cmという極めて高い導電率を示した。2.Li_2S-P_2S_5系ガラスについて、単体からのメカノケミカル合成を試みた。単体から作製したガラスの局所構造は、P_2S_5を用いたガラスと基本骨格において差は無いが、ホモボンドが存在することがわかった。しかし、加熱によりガラスセラミックス化するとホモボンドは減少することがわかった。3.メカノケミカル法を用いてSnS-P_2S_5系負極材料を合成し、共通のガラスフォーマーを有するLi_2S-P_2S_5系固体電解質と組み合わせた全固体電池を試作した。このセルは、室温で50サイクル以上の充放電が可能であり、400mAh/g以上の高容量を保持することが分かった。4.メカノケミカル法を用いたCuとSの直接反応によってCuS-S系正極複合体の合成に成功した。得られた正極複合体とLi_2S-P_2S_5系固体電解質を組み合わせたリチウム-硫黄系全固体電池は、正極活物質に対して600mAh/g以上の大きな放電容量を示し、サイクル劣化がほとんど見られなかった。5.電池のレート特性の向上をめざし、様々な正極複合体の構築を検討した。活物質含量が少ない正極配合比においては、導電助剤の添加により高電流密度下でも充放電が可能となり、助剤としては、ファイバー形状を有するVGCFが少量の添加で優れた充放電特性を示した。また、低電流密度でサイクルを繰り返すことにより、高電流密度下においても高容量の保持が可能になった。本年度得られた成果は以下の通りである。1.Li_2S-SiS_2-P_2S_5-Al_2S_3多成分系においてはガラス中のリチウムイオン濃度を大幅に高めることができ、結晶化させることによって固相反応では得られない高イオン伝導性チオリシコン結晶がガラスから初晶として析出することが分かった。230°C程度の比較的低温で熱処理して得られたガラスセラミックスは室温で1.2x10^<-3>Scm^<-1>の極めて高い導電率を示し、しかも電気化学的安定性に優れることが分かった。2.メカノケミカル法を用いてSnS-P_2S_5系負極材料を合成し、共通のガラスフォーマーを有するLi_2S-P_2S_5系固体電解質と組み合わせた全固体電池を試作した。このような硫化物系マトリックスからなるセルは酸化物系セルに比べて充放電効率が高く、優れたサイクル特性を示した。3.メカノケミカル法を用いてCuとSの直接反応を検討し、約15分のミリングによってCuS-S系正極複合体の合成に成功した。