hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵β細胞のCa依存性アポトーシスに関わる分子間ネットワークの解析と治療標的の探索

流入が惹起され、この初期の一過性の[Ca^<2+>]_c上昇が持続的な[Ca^<2+>]_mt上昇を導くことによりアポトーシスを誘導することが示唆された。本研究は、2型糖尿病で認められるインスリン分泌不全の原因の一つとしてあげられるβ細胞のアポトーシスにおけるCa^<2+>の役割を明らかにすることを目的とした。これまでに、膵β細胞株INS-1において、高血糖時の酸化ストレスを模するH_2O_2処置により、処置後1時間以内に終息するIP_3受容体を介したCa^<2+>遊離による一過性の細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_c)上昇が惹起されることを証明し、この[Ca^<2+>]_c上昇が18時間後に認められるアポトーシスのトリガーとなることを示唆した。本年度は、この初期の[Ca^<2+>]_c上昇がアポトーシス誘導を導く機序について更なる解析を行った。実験には、膵β細胞株INS-1を用い、[Ca^<2+>]_cおよびミトコンドリア内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_<mt>)をfura PE-3およびdihydro rhod-2を用いた画像解析により測定した。また、ミトコンドリアからのシトクロムcの遊離をウェスタンブロッティングにより解析した。H_2O_2(100μM)の1時間処置により、一過性の[Ca^<2+>]_c上昇と、緩徐に上昇する持続性の[Ca^<2+>]_<mt>、上昇が惹起された。いずれの反応もIP_3受容体阻害薬であるxestosponginDにより有意に抑制された。また、H_2O_2(100μM)での1時間処置により、細胞質中のシトクロムc量が上昇することを確認した。以上より、H_2O_2によりIP_3作動性Ca^<2+>遊離チャネルが活性化され、その結果、持続的な[Ca^<2+>]_<mt>上昇が導かれることにより、ミトコンドリアからのシトクロムcの遊離が惹起され、アポトーシスが誘導されることが示唆された。
数学科における発達障害生徒に対する体験的活動を取り入れた教材と指導法の開発と実践

【研究目的】発達障害生徒は,知的な遅れはないために通常学級に在籍し,一般的な経験の不足,認知発達のアンバランス,こだわりの問題,コミュニケーション障害などがあり,学習においても多くの課題を抱えている。特に数学学習では,数的経験の不足,数学的な見方・考え方の発達の遅れ,こだわりから来る解法や考え方への固執性,認知的アンバランスによる図形問題や文章題での混乱などの多くの困難を抱えている。このような数学学習上の困難をそのままにしておくと,自尊心の低下,いじめや不登校などの2次的な問題にも発展する。発達障害生徒が数学に興味を持ち,自信を持って取り組めるようになることは,将来社会参加し自己実現を果たし自立していくためにも重要である。しかし,発達障害生徒への数学学習における支援方法は,計算の反復練習やプリント学習などのパターン化された学習(特に,個別指導や少人数指導)になりがちで,折角習得した計算技能が使えなかったり,数学的な見方や考え方が育たないなど多くの課題を抱えている。そこで,本研究では,発達障害生徒の数学的な見方・考え方を育てるような体験的活動を取り入れた教材と指導法を開発し,実践を通して有効性を明らかにする。【研究方法】発達障害生徒の数的経験を促し数学的な見方・考え方を育てるような体験的活動(実験・観察・制作・操作など)を取り入れた教材を開発するとともに,発達障害生徒の障害や認知特性などを考慮した指導法を検討する。また,開発した教材と指導法を用いた実践を行い,その授業を分析し効果を検討する。【研究成果】本研究で開発した体験的活動を取り入れた教材と指導法を数学指導に活用することで,(1)発達障害生徒の不足しがちな数的経験を質的・量的に促進し,(2)数学的事項と体験的活動の関連付けを図ることができ,(3)発達障害生徒の数学的な見方・考え方を育成できることと,(4)発達障害生徒の数学に対する興味・関心・意欲の向上にも効果があり,発達障害生徒の数学学習の改善が可能であることが示唆された。また,本研究の成果は,発達障害生徒だけではなく,数学な苦手な生徒への支援にも効果があることや,数学が得意な生徒には発展的な学習へつなげることも可能であることが明うかとなった。
公園リノベーション時代の造園技術者に必要な新職能のオーラルヒストリーによる具体化

本研究では、公園リノベーション時代が訪れるなかで、造園技術者の新たな職能を明らかにしていくことを目的としている。平成30年度は研究の初年度として、近年注目されている公園のリノベーションプロジェクトを文献等から8箇所抽出し、そのプロジェクトを事業着手時から主導した行政の担当者を探り出し、その全てに対して直接面会してインタビューを実施した。その結果を整理することにより、新規整備とは異なるリノベーションプロジェクト特有の事業の流れが明らかになってきた。またその過程のなかで、これまで新規整備の担当が中心であった各担当者が、新規整備とは異なるリノベーションプロジェクトのなかでどのようなことに苦労をしながらプロジェクトをやり遂げたか、も明らかになってきた。このような整理から、公園リノベーションプロジェクトの一般的な「事業フロー」をチャート化することができた。また、公園リノベーションプロジェクトを今後円滑に進めていくためには、そのチャート内の各段階でどのようなことを解決していかなくてはならないか、という課題も明確になってきた。そのような課題をあげると「行政担当者にリノベーションプロジェクトへの着手意識をふだんから醸成していくマスタープランのあり方の検討」「民間事業者の公募・選定を円滑に行うための募集要項の内容のあり方の検討」「決定した民間事業者と以降の事業・運営で問題を生じさせないような基本協定のあり方の検討」「開園したまま多種多様な工種を短期間で仕上げる総合的な施工管理技術の修得のあり方の検討」などとなったこれまでの研究内容は、研究第一年度目中に原著論文「大都市部市街地の都市公園リノベーション事業優良事例から見た事業プロセスの全体構図」としてまとめることができ、さらにランドスケープ研究82巻5号の研究論文集にも掲載されることが決まった。この論文の内容でも明らかにしているように、今後の研究として掘り下げる点が明確に絞られたので、翌年度以降の作業の方向性が明確になり、研究の進行計画が立てやすくなった。これらのことにより、行政担当者のみならず、それらのプロジェクトに深く関与した民間側の造園技術者に対するインタビューにも着手することができた。今後は、初年度の研究で明らかにした公園リノベーションプロジェクトのフローをもとに、そのフローの各段階において生じていた課題解決の方策を探ることを通じて「公園リノベーション時代の造園技術者」が取り組んでいかなければならない仕事の内容を明らかにし、そこからその職能像の明確化につなげていく。当面は、行政側の技術者の仕事内容が明確になったことを踏まえ、民間の造園技術者の仕事内容、飲食業などの民間事業者の募集にあたって造園技術者が有しておかなければならない視点などを明らかにしていく。物品購入時に見積もりより安く請求があったため
コンピュータ・ネットワークを利用した、遠隔地ディスカッション・システムの開発

ここ数年のパソコンの価格の急激な低下に伴い、パソコンが一般の家庭にまで普及し、大学等の研究者だけではなく一般の人もインターネット等のコンピュータ・ネットワークを利用する機会が増えてきた。さらに、パソコンはその価格が下がっているだけではなく、CPUの性能が非常に高くなってきているので、以前には高価なワークステーションでなければ扱えなかった音声や動画像のデータ等の、いわゆるマルチメディア・データをもパソコンで扱えるようになってきている。それに伴い、コンピュータ・ネットワークの活用に関する研究も進んでおり、テレビ会議システムやビデオ・オン・デマンド等が実用の段階にきている。しかし、それらは一般に専用のハードウェアを必要とし高価なものとなるため、一般家庭や大学の一研究室で導入するのはなかなか難しい。そこで本研究では、テレビ会議システムに着目し、なるべく専用のハードウェアを必要とせず、安価に導入できるシステムの開発を目指してきた。目的とするシステムの特徴としては、・用途を一対一でのディスカッション用に限る、・情報の補助伝達手段として、仮想黒板を用いる、等が挙げられる。さらに、今後は、次世代の高速ネットワークとして普及するであろう、ATMネットワークに対応させることも考えている。現在、仮想黒板、動画像及び音声データの伝送、の各部分に分割して研究開発を進めいる。現状では、前者ついてはほぼ実用段階に達したところで、後者に関しては、研究の基礎段階である。今後は、動画像及び音声データの伝送部分を完成させ、仮想黒板の部分と統合してシステムとしての完成を目指す。
ろう児の書記日本語教育におけるマルチリテラシーズ概念の有用性

本研究は、日本語の読み書きに終始してきた従来のろう教育に対し、「マルチリテラシーズ」概念の有効性をまとめ、検証するものである。本来音声言語である日本語を、主に視覚的モードから習得する場合、文字だけでなく、映像や絵画・イラスト、グラフ・表など、マルチモーダルに意味を読み解く力を養うことの重要性、書記日本語と日本手話との間にある、言語の階層差からの脱却への有効性がまとめられた。先行研究をもとに、ろう教育との関係性でとらえた成果を、口頭発表、出版などで発信した。ただし、教育実践に基づく実証面では、主に、携帯メールによる日本語作文、静止画を用いた批判的リテラシーの育成例にとどまった。今年度は以下の3点を中心に研究を進めた。(1)マルチリテラシーズに関する先行研究の探索および整理ニューロンドングループの提唱によるマルチリテラシーズ教育、その後の脱構築の主張の加わり、そして、現在の主流といっても良いような教育観の形成までをある程度追い、整理することはできたかと思う。ただし、教育機器の発達による新たな学びの形という点では実態を十分に把握し、分析したとは言い難い。社会の格差化の進行とリテラシーの多様化にも、現状では十分な把握ができているとは言えない。(2)ろう教育におけるマルチリテラシーズを超えて、実生活におけるろう者のマルチリテラシーズの把握を試みた。世界最大のろう教会である、韓国ソウルにある永楽ろう教会の信者の助力を得て、永楽ろう教会夏季修養会、および、通常の日曜礼拝での参与観察が許可された。夏季修養会は全行程参加し、日曜礼拝は8月、11月、2014年3月の計3回参加した。そこでは日本で訪ねたろう教会とは異なる機器の運用によるマルチモーダルなコミュニケーションが行われていることを観察した。(3)2013年度に多くの時間と労力を費やしたのが、ろう者をはじめとする障害者のマルチリテラシーおよび社会参加に関する論考のまとめと出版である。『マイノリティの社会参加ー障害者と多様なリテラシー』(くろしお出版)で、対象としたのは、ろう者のリテラシーが中心だが、そのほかに、ディスレクシア、ロービジョン、そして、日本人著者だけでなく、米国人、オーストラリア人著者なども得て、リテラシーの多様性を感じさせる本作りを心がけた。(1)日本におけるろう教育分野の実態を調査するという点では、私立明晴学園(本研究の研究協力校でもある)、神奈川県立平塚ろう学校、北海道立札幌聾学校の3校について、授業見学、担当教員からの情報収集・意見交換、保護者との懇談などをおこなった。(2)先行研究の文献的探索・整理については、バイリンガル教育分野に関して、これまでの蓄積を整理し、さらに、ある程度進めた。(3)ろう児の携帯端末の利用による、書記日本語の基礎的リテラシー、および、情報リテラシーの育成に関する調査結果については、かなり力を入れて進めた。特に、研究協力校における小学校高学年生の夏休み中の携帯メールを利用した、書記日本語能力および情報リテラシーの育成について、担当教員との協働研究を進めた。夏休み中の進行部分については、記述、分析をおこない、、香港中文大学での「アジアにおける手話言語学およびろう教育の国際研究大会2013」において、2013年2月1日にポスター発表をおこない、また、論文をまとめて、2013年3月刊行のジャーナルにおいて発表した。(4)ろう児の手話能力の育成のためのリソースの一環として、また、将来的に手話能力評価の一環として役立つことを願い、DVDブックを作成し刊行した(2013年2月ココ出版)。内容的には『ろう者から見た「多文化共生」』書籍版に続くもので、書籍版の著者、座談会出席者の中からろう者4人に関わってもらったものである。ふたつのDVDブックの内容は、ブック1が、木村晴美(国立リハビリテーションセンター学院・手話通訳学科教官。NHK手話ニュース845キャスー)、森壮也(日本貿易振興機構アジア経済研究所主任研究員)両氏による講演からなり、DVDブック2は久松三二(全日本ろうあ連盟事務局長)、田門浩(弁護士、国立大学法人筑波技術大学非常勤講師)両氏による講演からなる。本研究は、ろう児に対する書記日本語教育のあり方を再検討するものである。日本手話を基盤とし、書記日本語とあわせて2言語を授業/学習言語として駆使する教育実践に新しい方向性を見出すことを目的とする。出発点としては、国内のろう教育の流れと現状の整理を踏まえた上で、1990年代後半のニューロンドングループ提唱によるマルチリテラシーズの概念を取りあげた。概念の整理、その後の脱構築の主張などの加わり、さらなる多様なリテラシー研究の成果を含めた上で、ろう教育のあり方との関係を明確化し、現状に対して新たな提案をすることを目的とした。その結果、5件の論文等、8件の学会/研究会発表、5件の図書において、以下の研究実績をまとめ、発信した。

(1)ろう児・者の置かれた社会的状況、日本におけるろう教育の流れ、マルチリテラシーズ分野における先行研究の文献的探索・整理をおこない、その骨子をまとめ出版した。(2)従来のろう教育における読み書き教育の偏重を踏まえた上で、研究協力校において、日本手話と書記日本語を授業言語とする授業を観察・分析した。そこでは、ろう児たちが読み書きに留まらないリテラシーを手段として、ヴィジュアル・リテラシー、批判的リテラシーなどを育てつつある現状が観察された。(3)研究協力校において、多様なリテラシーを意識的に取り入れた教授方法のひとつである、携帯メールプロジェクト等を提案し、試行し、その結果をまとめた。(4)国内におけるろう教育の現状が抱える困難点と照らしあわせて、ろう教育において先進的な部分を持つ、オーストラリアのろう学校での調査結果から得られた示唆をまとめた。さらに、トランスランゲージング理論を取り入れた教育実践を中心に、今後のろう教育の方向性をまとめた。日本語教育学もっとも大きな目標であったリテラシーの多様性に関するまとめは完成することができた。(刊行日は2014年4月2日となっているが、実際の完成・発売開始日は2014年3月15日)ただ、理論面の研究に関して先行研究の探索をある程度進め、報告にまとめて、発表することができたが、まだ満足できる深さはそなえていない。また、現代の教育機器等ITテクノロジーの発達による、ろう児たちの学びの変容は携帯電話の利用という限られた領域以外は十分には把握していない。マルチリテラシーズ概念とろう児の書記日本語教育を、いちおう結びつけた程度といって良い。ろう学校での参与観察は、公立ろう学校に関してはこれまでの観察機会に得た情報とそれほど大きくは変わらないと考え、2013年度には中止した。むしろ、実社会に出てからのリテラシーの実態を見るため、ろうコミュニティーとして世界でもっとも大規模なろう教会とされる、韓国ろう教会の夏季修養会2泊3日の全行程参加と、日曜礼拝に3度参加した。韓国語も韓国手話もまったく出来ないため、言語以外の部分の観察、ないしは、手話・韓国語通訳を通しての理解となったが、それなりの知見を得ることができた。また、韓国の公立ろう学校、および、1私立大学の訪問から、日本よりもテクノロジー重視、手話軽視の傾向を感じたが、観察対象の数が限られているので断言はできない。試行的調査に過ぎない段階である。当初の計画以上に進展している分野としては、ろう児の教育における携帯端末の利用分野、および、ろう者の社会的背景に関する文献探索、および、DVDブックによるろう者・児に対する啓蒙活動があげられる。特に、携帯メールを利用した多様なリテラシーの育成状況に関する調査研究については、担当教員との協働研究が順調に進んだため、学会発表、論文ともにある程度満足に行く成果をあげることが出来た。しかし、マルチモーダル分野、マルチリテラシーズ分野に関する理論的研究については文献的探索・整理を含めて初年度は遅れがちになっている。調査研究に時間とエネルギーをとられ、また、ろう学校調査についても、アンケート調査よりも実態を細かく自身の目で確かめる訪問調査を優先することを決めたため、国内3校、ブラジル3校に留まった。
嗅周皮質における高次な多感覚統合メカニズムの解明

本研究は、異なる種類の感覚情報から同一の対象が認知されるメカニズムについて、神経細胞が担う情報統合の観点から明らかにするものである。具体的アプローチとして、個々の事象の記憶を担うとされる嗅周皮質の神経細胞に着目し、それらの発火活動と高次な記憶課題を実行している際の動物の行動との関連を詳しく解析する。さらに、光照射による神経活動操作を可能とする光遺伝学的手法を用いて、神経細胞の活動を課題中の様々なタイミングで抑制した場合に、実際の動物の認知にどのような影響があるのかを検討する。
内因性サイトカイン吸脱着型人工血管の開発に関する基礎的研究

人工血管にはサイトカインや細胞成長因子を吸着したり、それを徐放出する機能がない。そこで本研究では人工血管にその機能を賦与する研究を行った。海外の研究では、合成高分子材料製の人工血管にその様な因子を固定化してヒトに植え込むと良い結果が得られるといった希望的観測のもとに多くの特許が申請されている。我々はその追試を行ったが、全く予期した成果は得られなかった。そこでその問題点を検討した結果、その基本的な欠点を我々は見いだした。それはその様な因子を固定化した場合には、その人工血管を滅菌するときに諸因子の効果が半減もしくは壊滅的な影響をうけるため、いかに高濃度の因子を固定しても効果が出ないことであった。そこで我々は手術中に患者自身の細胞が産生するそれらの因子を人工血管が自然に吸着するほうが自然であり、滅菌プロセスを回避することが可能となることから、効果的であることを思いついたので、昨年度の報告でそのことを記載した。本研究で本年は最終年となることから、いかに効率よく諸因子を吸着させることが可能化についての検討を行った。ここで我々が諸因子を吸着させるのに、コラーゲンもしくはゼラチンを使用する方針を採用した。しかしこの研究で判明したことは、コラーゲンをそのまま使用しても吸着効率が悪いことであった。そこでどのようにするとその効率を上げることができるかを検討した結果、それらの諸因子のうちで、創傷治癒に最も関与する血管誘導因子が疎水性物質に吸着されやすいことを見いだした。そこで我々はコラーゲン分子に疎水性のミリスチレンを結合させることで因子の吸着効率を2倍に高める事に成功した。そこで本研究は次の段階として、それを用いた動物実験に移行した。我々は疎水基を持たせたコラーゲンを人工血管に塗布して犬への植え込みを行ったところ、そのコラーゲンに植え込み後3日目には多量の血管誘導因子が吸着していることが判明した。さらに1週間後には周囲から無数の交際血管が侵入し始め、2週間後には内皮細胞が人工血管壁内へ多量に入り込むことがわかった。そして4週間目には人工血管の内面がそれらの内皮細胞によって覆われた。この実験の結果、我々の目的とした内因性サイトカイン吸脱着型の人工血管の開発が可能であることが示された。人工血管にはサイトカインや細胞成長因子を徐放出する機能がない。そのため現在海外の研究機関では、人工血管にサイトカインや細胞成長因子を固定化して植え込む方法を取り入れた研究を進めている。しかしながら、これらの因子は生物活性を持つタンパク質であることから、長期保存条件にはきびしい問題があり、しかも減菌操作によってその効力が著しく低下するため、予期した通りの人工血管内面の治癒は得られていない。しかしながら、一般の創傷では治癒が得られる現状を考えると、障害を受けたときに周囲にあるマトリックスが障害を受けた細胞から出されるサイトカインや細胞成長因子などを一時的に吸着し、創傷治癒時に徐放出していると考えられる。そこで人工血管にもその様な機能を持たせるのがこの度の研究目的である。我々はこの考え方の基づき、人工血管にコラーゲンを被覆し、これにサイトカインや細胞成長因子を吸着させることとした。

ここで問題となったことは、現在コラーゲンを被覆している人工血管が既に市販されており、それらの植え込み後の治癒が極めて悪い事実があることであった。従って、我々の考え方で研究を進めても予期したとおりの成果が得られるかどうか不明である。しかし我々は既に市販のコラーゲン被覆人工血管の問題点としてコラーゲン汚染を挙げていた。しかしながらそれだけで解決がつくかどうか不明である。そこで今年度は更に詳細にコラーゲン被覆人工血管の問題点を検討した結果、コラーゲンの不溶化方法に問題があることが判明した。それはグルタールアルデヒドやフォルムアルデヒドなどの化学物質の細胞毒性によって、細胞の侵入が押さえられている現象であった。そこで我々は化学架橋剤に変わる方法として物理的な架橋方法を検討した。そして紫外線と熱、ガンマー線の架橋方法が細胞毒性を最小限にする事を突き止めた。この成果の結果を生かして現在この物理的架橋方法を用い、汚染のないコラーゲンを人工血管に染み込ませた人工血管の作成を行い、動物実験を行っている。その成果は第2年度に報告予定である。人工血管にはサイトカインや細胞成長因子を吸着したり、それを徐放出する機能がない。そこで本研究では人工血管にその機能を賦与する研究を行った。海外の研究では、合成高分子材料製の人工血管にその様な因子を固定化してヒトに植え込むと良い結果が得られるといった希望的観測のもとに多くの特許が申請されている。我々はその追試を行ったが、全く予期した成果は得られなかった。そこでその問題点を検討した結果、その基本的な欠点を我々は見いだした。それはその様な因子を固定化した場合には、その人工血管を滅菌するときに諸因子の効果が半減もしくは壊滅的な影響をうけるため、いかに高濃度の因子を固定しても効果が出ないことであった。そこで我々は手術中に患者自身の細胞が産生するそれらの因子を人工血管が自然に吸着するほうが自然であり、滅菌プロセスを回避することが可能となることから、効果的であることを思いついたので、昨年度の報告でそのことを記載した。本研究で本年は最終年となることから、いかに効率よく諸因子を吸着させることが可能化についての検討を行った。ここで我々が諸因子を吸着させるのに、コラーゲンもしくはゼラチンを使用する方針を採用した。しかしこの研究で判明したことは、コラーゲンをそのまま使用しても吸着効率が悪いことであった。そこでどのようにするとその効率を上げることができるかを検討した結果、それらの諸因子のうちで、創傷治癒に最も関与する血管誘導因子が疎水性物質に吸着されやすいことを見いだした。そこで我々はコラーゲン分子に疎水性のミリスチレンを結合させることで因子の吸着効率を2倍に高める事に成功した。そこで本研究は次の段階として、それを用いた動物実験に移行した。我々は疎水基を持たせたコラーゲンを人工血管に塗布して犬への植え込みを行ったところ、そのコラーゲンに植え込み後3日目には多量の血管誘導因子が吸着していることが判明した。さらに1週間後には周囲から無数の交際血管が侵入し始め、2週間後には内皮細胞が人工血管壁内へ多量に入り込むことがわかった。そして4週間目には人工血管の内面がそれらの内皮細胞によって覆われた。
１細胞化学状態の分布とゆらぎ

本研究は、顕微ラマン分光法で細胞内化学種組成の細胞間分布と単一細胞内時間ゆらぎを計測し、成長因子など外来信号に対する細胞応答性との関係を調べることによって、化学組成で定義される細胞状態の違いが細胞応答を決定し、さらに細胞の個別性を生み出す過程を明らかにすることを目的とした。我々は最近、単一細胞の細胞質から得られるラマン散乱スペクトルの時系列計測を行い、細胞質の化学種組成が10分程度の時間スケールで激しくゆらいでいることを発見した。この発見を本研究の目的に沿って発展させるため、顕微鏡下で細胞を2週間以上の長期に渡って培養しつつ、経時的に単一細胞ラマン分光するシステムを開発した。細胞分化因子HRGに応答したヒト乳癌由来細胞MCF7の分化過程を計測した予備的な結果から、分化因子HRGの有無だけでなく、細胞増殖によってもスペクトルの変動が現れることが明らかになった。分化と増殖は細胞集団内で同時に起こる現象であり、これらを分離して計測結果を解釈する必要がある。まず細胞内の空間情報から両者に特徴的な変動を分離抽出することを試みた。細胞核・細胞質および細胞膜を主として含む細胞周辺スペクトルを解析した。それぞれの部位は異なったスペクトルを持つが、分化と増殖を特徴付ける分離は不可能であった。そこで、分化・増殖・細胞死を考慮した細胞運命変化モデルをスペクトル変動に適用し、相空間モデルで解くことを考え基本的な計算アルゴリズムを考案したが、スベクトル成分が4以上のモデルについては計算能力の上から実用的でなく、計算時間短縮のための方法開発を継続しているところである。本研究は、顕微ラマン分光法で細胞内化学種組成の細胞間分布と単一細胞内時間ゆらぎを計測し、成長因子など外来信号に対する細胞応答性との関係を調べることによって、化学組成で定義される細胞状態の違いが細胞応答を決定し、さらに細胞の個別性を生み出す過程を明らかにすることを目的としている。細胞群は、化学種組成の異なる集団に分類でき、集団ごとに、ゆらぎの性質や成長因子に対する応答が異なっている。この発見を本研究の目的に沿って発展させるには、長期間の細胞応答を個々の細胞毎に持続的に分光計測するシステムの開発が必要であるが、現在市販のラマン分光顕微鏡装置は正立顕微鏡を本体とし、培養細胞観察では培養液に直接浸漬する対物レンズを用いる。この方法では無菌的環境を持続することが困難であり、長期間の細胞培養観察に不向きである。通常の培養環境(37度、5% CO2)を保つことも難しい。従って今回の研究には新たな顕微鏡システムが必要である。本年度は倒立顕微鏡を本体とする長期細胞観察が可能な計測システムの開発を行い、一応の完成を見た。計測条件の最適化を行い、作成したシステムを用いてMCF-7細胞のheregulinによる分化状態を計測したところ、ラマンスペクトルに基づいて分化・未分化状態を区別することができた。倒立顕微鏡を本体とし、ステージ上に細胞培養装置を備えたラマン分光顕微鏡を自作した。532 nmのレーザー光を光源として試料上を連続的に直線走査し、顕微鏡を通して対応する位置に置いたスリットを通るラマン散乱を分光して冷却CCDカメラ上にx-lambda像を取得する半共焦点型とした。試料増は別の顕微鏡ポートからもう一台の冷却CCDカメラで撮像し、ステップモーターで試料をx-y走査しながら断続的に試料像撮影と分光計測を行う。顕微鏡上で5日間以上の培養が可能になったが、レーザー光による障害のため、1細胞からは20回程度のスペクトル取得が限界である。(我々の先行研究では8回の計測を行っていた。)また、この方法ではスライドガラス越しに細胞を観察するため、石英ガラス基盤からのラマン散乱が強く混入する。細胞の自家蛍光も含め、分光スベクトルから背景光を合理的に除去してラマン信号を分離するアルゴリズムを考案した。細胞上でのレーザー走査方など種々のパラメータを調製し、現時点では最適化された1細胞分光スペクトルの取得が可能になった。照射強度は15 mW,照射時間は細胞当たり20秒程度である。ヒト乳癌細胞由来のMCF-7細胞は成長因子heregulin (HRG)を培養液に添加することによって乳腺細胞様に分化する。HRG添加有無の細胞を59日間培養し、その後、多数の1細胞ラマンスペクトルを取得した。これらのスペクトルに対して主成分分析を行い、第13主成分の重みによってHRG添加の有無の細胞集団を分離することができた。主成分空間でみた細胞間のスペクトル分布の半値幅は分化、未分化それぞれ状態において、両状態の平均スペクトルの差に比べて充分小さく、個々の細胞の状態を高確率で予測できることが明らかになった。

この発見を本研究の目的に沿って発展させるため、顕微鏡下で細胞を2週間以上の長期に渡って培養しつつ、経時的に単一細胞ラマン分光するシステムを開発した。本年度はこのシステムを用いて、様々な励起光条件と観察間隔で計測を行った。分光器の回折格子とスリット幅、対物レンズの最適化を行い、最終的にラインスキャン型の共焦点光学系を用いて、1細胞当たり10 microW x 150 s程度の励起光(波長532 nm)照射で4002200 cm-1に渡るラマン散乱スペクトルを得ることとした。光毒性を勘案すると、この照射条件で単一細胞から10分おきに20回程度の計測が可能である。100程度の単一細胞ラマン散乱スペクトル集団の主成分分析を行い、第5主成分までがラマンスペクトルの性質を強く示す主要な成分であることを確認した。第6主成分以降はノイズの寄与が大きい。ヒト乳癌由来の培養細胞MCF-7を用い、通常の培養条件と、乳腺様の性質が現れるHRG添加による分化条件で、2週間にわたる単一細胞分光を行い、スペクトルの性質を比較したところ、分化因子HRGの有無だけでなく、細胞増殖によってもスペクトルの変動が現れることが明らかになった。また、ラマン散乱だけでなく、自家蛍光のスペクトルも細胞分化・増殖によって変動することが示唆された。本研究では、ラマンスペクトル分光解析によって細胞分化・増殖のダイナミクスを規定する細胞状態変動の1細胞解析を行っている。微弱なラマンスペクトル変動を正確に捉えるには、計測・解析条件の最適化が最重要課題であり、条件設定に多くの時間を費やしている。そのために本格的なデータ取得・解析が遅れており、外部発表準備も含めて研究期間延長を申請した。本研究は、顕微ラマン分光法で細胞内化学種組成の細胞間分布と単一細胞内時間ゆらぎを計測し、成長因子など外来信号に対する細胞応答性との関係を調べることによって、化学組成で定義される細胞状態の違いが細胞応答を決定し、さらに細胞の個別性を生み出す過程を明らかにすることを目的とした。我々は最近、単一細胞の細胞質から得られるラマン散乱スペクトルの時系列計測を行い、細胞質の化学種組成が10分程度の時間スケールで激しくゆらいでいることを発見した。細胞分化因子HRGに応答したヒト乳癌由来細胞MCF7の分化過程を計測した予備的な結果から、分化因子HRGの有無だけでなく、細胞増殖によってもスペクトルの変動が現れることが明らかになった。分化と増殖は細胞集団内で同時に起こる現象であり、これらを分離して計測結果を解釈する必要がある。まず細胞内の空間情報から両者に特徴的な変動を分離抽出することを試みた。細胞核・細胞質および細胞膜を主として含む細胞周辺スペクトルを解析した。それぞれの部位は異なったスペクトルを持つが、分化と増殖を特徴付ける分離は不可能であった。そこで、分化・増殖・細胞死を考慮した細胞運命変化モデルをスペクトル変動に適用し、相空間モデルで解くことを考え基本的な計算アルゴリズムを考案したが、スベクトル成分が4以上のモデルについては計算能力の上から実用的でなく、計算時間短縮のための方法開発を継続しているところである。
遺伝子解析のためのDNAフローアレイの開発に関する研究

テーラーメイド医療やゲノム創薬に必要な情報としてSingle nucleotide polymorphisms(SNPs)が注目されており、我々は近年、注目されてきているフローアレイ技術をこのSNPs検出に応用できないかと研究を重ねてきた。本研究は複数のSNPsをhigh-throughputかつ簡便にフローサイトメーターで可能にしようとするものである。具体的にはビーズ上に固定したオリゴヌクレオチドプローブと蛍光標識されたサンプルDNAをハイブリダイズさせ、このときサンプルDNAがビーズ上のプローブDNAと完全に相補的であれば両者は結合しビーズが蛍光を発するが、相補的でなければビーズは蛍光を発さない。この差をフローサイトメーターで測定しSNPsタイピングを行なうというものである。昨年度までに合成DNAならびにゲノムDNAにおける1箇所のSNPsタイピングには成功しており、今年度は異なる直径のビーズを利用し、複数箇所SNPsの同時タイピングの確立を目指した。それぞれのSNPs箇所に対応した直径の異なるビーズを用意し、対応するオリゴヌクレオチドプローブを固定する。それらを1つのチューブの中にいれ、ゲノムDNA中のそれぞれのSNPs領域を増幅、蛍光色素でラベリングしたPCR産物を同時にハイブリダイズさせた。直径の異なるビーズ集団はフローサイトメーターで簡単に識別する可能であった。またそれぞれのビーズ集団の蛍光量を測定、解析することで1箇所の場合と同様にSNPsタイピングすることができた。合成DNAでは3箇所まで、ゲノムDNAでは2箇所までの同時タイピングをすることができた。以上のように本研究ではフローサイトメーターを用いたSNPsタイピング法を確立することができ、今後はさらにhigh-throughput性を高めるべく、開発を継続していく。テーラーメイド医療やゲノム創薬に欠かせない情報としてSingle nucleotide polymorphisms (SNPs)が注目されており、その検出法も様々なものが考案されている。しかし、それらの多くは手技が煩雑であったり、高価であったり、特殊機器が必要であったりという問題点もある。我々は近年、注目されてきているフローアレイ技術をこのSNPs検出に応用できないかと研究を重ねてきた。本研究は複数のSNPsをhigh-throughputかつ簡便にsingle laser搭載のフローサイトメーターで解析しようとするものである。現時点においては、表面に短い合成DNAを固定させた直径5μmから15μm程度のビーズを用いて、合成DNA中、ゲノムDNA中の1箇所のSNPsを検出することに成功している。具体的にはビーズ上に固定したオリゴヌクレオチドプローブと蛍光標識されたサンプルDNAをハイブリダイズさせる。このときサンプルDNAがビーズ上のプローブDNAと完全に相補的であれば、両者は結合し、ビーズが蛍光を発するが、相補的でなければビーズは蛍光を発さない。この蛍光量の差をフローサイトメーターで計測し、SNPsのタイピングを行うことができた(平成14年、第12回日本サイトメトリー学術集会シンポジウムにて発表)。サンプルDNAは合成DNAでも、ゲノムDNAでも同じようにタイピングは可能であった。さらに、合成DNAにおいては同時に3種類までのSNPs箇所のタイピングを行うことにも、成功しており、今後は研究の最終段階としてゲノムDNAでの複数箇所、同時SNPsタイピング法を検討していく予定である。
国際情報システムの実態

本年度は当班にとっては研究の開始年であり、北東・東南アジアを研究対象として選定し、同地域での情報技術の移転、情報流通システムの構築の問題について基本的な実態の把握に努めた。研究体制としては、班のメンバーを国際情報システムを構成する媒体によって、(1)放送グループ、(2)新聞・通信社グループ、(3)ヒューマン・コミュニケーション・ネットワーク・グループに分け調査活動を行った。(1)放送グループは、北東・東南アジアにおける各国衛星放送の動向を中心的課題として、本年度の調査・研究活動を展開した。まず、アジア各国の衛星放送の実態・計画に関する新聞記事等の基礎資料を収集し、その全体像を把握した。その後、衛星放送行政に関して郵政省放送行政局、国内放送事業者としてNHK、フジテレビ、また衛星放送関連事業者として日商岩井、電通などにヒヤリング調査を行った。(2)新聞・通信社グループは、文献調査、ヒヤリングによって、アジアにおける新聞・通信社のネットワークの実態の解明に取り組んだ。アジアでのゾーン通信社形成の動きなどに関して共同通信社に、各国の新聞・通信社の制作・印刷技術などの技術革新について日本IBM、朝日新聞社・ニューメディア本部にヒヤリング調査を行った。また、新聞、雑誌等の基礎資料から、新聞・通信社の国際交流の実態を調査した。(3)ヒューマン・コミュニケーション・ネットワーク・グループは、文献調査、ヒヤリングを通じて、ヒューマン・コミュニケーションの国内、および国際的なネットワークの実態について分析した。アジアにおける通信ネットワークの現状の関してKDD、また、地方自治体等のパソコン通信の利用動向についてダイアモンド社、ネットワークデザイン研究所にヒヤリングを行った。なお、年度末を目途に、上記研究成果を中間報告書の形で取り纏めるベく現在作業中である。
青年期閾値下うつ病に対する認知行動療法とマインドフルネス介入の無作為化比較試験

平成30年度は,前年度に引き続いて従来型の認知行動療法とマインドフルネス介入の予備的介入を実施した後,無作為化比較試験を開始した。研究のプロトコルはUMIN臨床試験登録において公開され,関西学院大学人を対象とする医学系研究倫理委員会の承認を得ている。予備的介入においては,従来型の認知行動療法を実施するグループと,マインドフルネス介入を実施するグループを1つずつ設定し,手続き全体の確認と見直しを行った。予備的介入をふまえて確立された手続きに基づいて,無作為化比較試験が行われた。無作為化比較試験においては,閾値下うつ病の基準を満たす対象者を1従来型の認知行動療法を実施する条件(CBT群)と2マインドフルネス介入を実施する条件(MBI群)にランダムに割り付けた。CBT群とMBI群には,前年度にトレーニングを受けたセラピストおよび平成30年度に追加のトレーニングを受けたセラピストがそれぞれの介入を実施した。また,スタッフとして大学院生が各グループに参加した。介入前と介入後におけるアセスメントを行い,介入終了後5ヶ月(フォローアップ)のアセスメントについては平成31年度に行う予定である。主要な効果指標は抑うつ症状の尺度(CES-D)であり,抑うつ症状の尺度得点の減少が評価の焦点となる。媒介要因分析を行うため,従来型の認知行動療法で仮定される媒介要因(認知行動的指標)とマインドフルネス介入において仮定されている媒介要因(マインドフルネス指標)を各アセスメント時点において測定する。年度末の時点で17名が介入前と介入後のアセスメントを終了している。セラピストに一部異動が生じたが,追加のセラピストトレーニングを実施することで必要な人員を確保することができた。前年度に引き続いて行われた予備的介入を通じて手続き全体が確立され,無作為化比較試験を開始することができた。平成31年度には無作為化比較試験の対象者を追加する。ここまでのノウハウを活かす形で,平成30年度の倍の対象者数を見込んでいる。最終的に50名程度まで対象者数を追加することを目指す。加えて,平成31年度からはフォローアップアセスメントも開始する。新たな対象者の組み入れと並行する形でフォローアップアセスメントを実施する。閾値下うつ病(subthreshold depression)とはうつ病の診断は満たさないが臨床的に重大な抑うつ症状を示す状態であるとされ,うつ病には及ばないものの深刻な精神健康上の問題を引き起こす。本研究では,閾値下うつ病に対する従来型の認知行動療法と,新世代の認知行動療法であるマインドフルネス介入の有効性を直接的に比較した無作為化比較試験を実施する。閾値下うつ病の対象者のスクリーニング手続きとして,まずCES-Dのカットオフ値(16点)を基準に抑うつ症状の強い対象者を一般大学生から抽出する。次に,SCIDにおいてうつ病の診断基準を満たす対象者を除外する。この2段階のスクリーニングによって,抑うつ症状は強いがうつ病の診断には至らない閾値下うつ病の対象者が抽出される。平成28年度は,翌年度以降の無作為化比較試験において使用する,従来型の認知行動療法のマニュアルと,マインドフルネス介入のマニュアルを作成した。いずれの介入も58名の集団形式で実施することを想定したものであり,90分×5セッションから構成されている。これらのマニュアルに基づいて介入を実施するセラピスト2名のトレーニングが間もなく終了する見込みである。トレーニングを受けたセラピスト1名が介入の実施を担当し,もう1名のセラピストも介入補助者として参加する予定である。閾値下うつ病に対する臨床経験の豊富な心理士1名(研究代表者)もセッションに参加し,セラピストに対してスーパービジョンを行う。本研究のプロトコルは「関西学院大学人を対象とする行動学系研究倫理委員会」において倫理審査を受けており,近日中に承認を得る見込みとなっている。研究代表者は本研究課題申請後の2016年3月をもって関西大学社会学部を退職し,本研究課題の採択が内定した2016年4月より関西学院大学文学部へと着任した。研究代表者の異動に伴う新たな研究室の立ち上げを行ったため,スタッフの確保や倫理委員会への申請といった準備作業が加わった。幸いなことに新たな研究室においてもスタッフの確保にはめどがつき,2017年度早々には当初計画からの遅れを取り戻せる予定である。閾値下うつ病とは,うつ病の診断は満たさないが臨床的に重大な抑うつ症状を示す状態であるとされる。閾値下うつ病はうつ病には及ばないものの,深刻な精神健康上の問題を引き起こすことが知られている。平成29年度は,無作為化比較試験において使用する,従来型の認知行動療法のマニュアルと,マインドフルネス介入のマニュアルに基づくセラピストトレーニングを実施した。いずれの介入も5名程度の集団形式で実施することを想定したものであり,90分×5セッションから構成されている。これらのマニュアルに基づいて介入を実施するセラピスト1名のトレーニングが終了し,もう1名についても間もなく終了する見込みである。無作為化比較試験の正式な対象者リクルートに先立ち,予備的な研究において各マニュアルに基づく介入が十分に機能することを確認した。従来型の認知行動療法のマニュアルについては既にある程度効果が確立されているが,マインドフルネス介入のマニュアルについては平成29年度に行われた研究が最初の実践例となる。

これらの予備的研究を受けて,無作為化比較試験の対象者リクルートが開始される。本研究のプロトコルは「関西学院大学人を対象とする医学系研究倫理委員会」において承認を得ている。セラピストトレーニングもほぼ終了し,予備的研究において各マニュアルに基づく介入が十分に機能することも確認できた。平成30年から本格的に無作為化比較試験を開始するための準備が整っている。平成30年度は,前年度に引き続いて従来型の認知行動療法とマインドフルネス介入の予備的介入を実施した後,無作為化比較試験を開始した。研究のプロトコルはUMIN臨床試験登録において公開され,関西学院大学人を対象とする医学系研究倫理委員会の承認を得ている。予備的介入においては,従来型の認知行動療法を実施するグループと,マインドフルネス介入を実施するグループを1つずつ設定し,手続き全体の確認と見直しを行った。予備的介入をふまえて確立された手続きに基づいて,無作為化比較試験が行われた。無作為化比較試験においては,閾値下うつ病の基準を満たす対象者を1従来型の認知行動療法を実施する条件(CBT群)と2マインドフルネス介入を実施する条件(MBI群)にランダムに割り付けた。CBT群とMBI群には,前年度にトレーニングを受けたセラピストおよび平成30年度に追加のトレーニングを受けたセラピストがそれぞれの介入を実施した。また,スタッフとして大学院生が各グループに参加した。介入前と介入後におけるアセスメントを行い,介入終了後5ヶ月(フォローアップ)のアセスメントについては平成31年度に行う予定である。主要な効果指標は抑うつ症状の尺度(CES-D)であり,抑うつ症状の尺度得点の減少が評価の焦点となる。媒介要因分析を行うため,従来型の認知行動療法で仮定される媒介要因(認知行動的指標)とマインドフルネス介入において仮定されている媒介要因(マインドフルネス指標)を各アセスメント時点において測定する。年度末の時点で17名が介入前と介入後のアセスメントを終了している。セラピストに一部異動が生じたが,追加のセラピストトレーニングを実施することで必要な人員を確保することができた。前年度に引き続いて行われた予備的介入を通じて手続き全体が確立され,無作為化比較試験を開始することができた。平成29年度には無作為化比較試験を行う。従来型の認知行動療法を受ける条件,マインドフルネス介入を受ける条件,および通常のケアによる統制群を設定し,2つの治療技法の有効性を検証する。閾値下うつ病のスクリーニング手続きに基づき,40名程度の対象者を一般大学生から抽出する。閾値下うつ病の基準を満たす対象者を,1.従来型の認知行動療法を実施する条件(CBT群),2.マインドフルネス介入を実施する条件(MBI群),3.通常のケアによる対照条件(対照群)にランダムに割りつける。CBT群とMBI群には,平成28年度にトレーニングを受けたセラピストがそれぞれの介入を実施する。対照群にはこれらの介入を行わない。
運動器疾患を有する高齢者におけるサルコペニアと呼吸機能、身体活動との関連の解明

サルコペニアは、加齢に伴う骨格筋量減少に加え、筋力低下または運動機能低下を特徴とする病態と定義される。運動器疾患を有する者は痛みをきっかけに不活動になり、サルコペニア、身体不活動、呼吸機能低下との悪循環を呈する。これは二足歩行をするヒトにとっては致命的であり、高齢者の社会環境、住環境への適応という観点からも積極的に解決すべき課題である。そこで、痛みを主訴とする運動器疾患を有する高齢者においてサルコペニアの有病状況を調査し、従来のサルコペニアの要因に加え疼痛と呼吸機能も含めた多面的に検討することで、痛み、呼吸機能、身体活動との関連を明らかにする。
IBS患者の受療行動低減と治癒力向上のための対症包括的セルフマネジメント法の開発

本研究において,我々は包括的セルフマネジメント法を27名のIBS有症状者に対して実施した。そして、我々はその介入効果を脳とストレスホルモン(コルチゾール)を指標として検討した。結果として,IBSを対象とした対症包括的セルフマネジメント法により脳の機能的変化を基盤とした注意成分の修正およびストレスホルモンの減少が認められた。昨年度については、年度初めの1ヵ月で先行研究を収集した。収集した論文はおよそ20論文であり、研究者、研究年、主要な結果等についてまとめ、5月末までにエビデンステーブルの作成を行った。また、6月と7月の2ヶ月間で介入プログラムについて微修正を行った。機器の準備については,本研究のアウトカムに関わる脳波関連機器,自律神経検査機器のの操作チェックを予備実験により行った。昨年度後半では、IBS有症者の同定をおこない、重症度の高い者から順にリクルートを開始し、現在もリクルートを継続中である。計画に基づき、検査機器の準備と調節,アンケートの準備,Pre studyを実施することができたことから、おおむね順調に研究が進展していると判断する。初年度は、各測定に用いる備品及び消耗品の準備・収集、介入のプログラム作成とカウンセラーの行うCMSプログラム内各技法のスキル向上、Pre studyの実施(サンプルサイズ算出のため)を行ったが、昨年度は、計画によると1年を通して、リクルート、本試験、という流れを実施する年度であった。昨年前期には、先行研究のレビューを分担研究者らとデータ共有を開始すると共に、先行研究とpre studyに関する議論を行い、研究の細部を照合する作業を先におこなった。特に、先行研究レビューの運動療法,心理療法,食事療法等の介入内容を含む内容については、微修正を行い、包括的セルフマネジメントプログラムの本プログラムという形で表及び実際の紙面にそのプログラム内容をまとめる作業を行った。さらに、作成した包括的セルフマネジメントプログラムによる本試験を実施した。昨年度後期は、前期におこなった介入のフォローアップを実施した。また、本試験において、脱落者が発生したことを受け、追加のリクルートを行い、試験を実施した。年度末には、介入前、介入後における取得データについて、データの入力作業を行い、全てのデータをエクセルに入力を行った。その後、データベースを元にして、心理面、食行動面、摂取品目を中心としたデータ解析を実施した。また、フォローアップにおいて行った半構造化面接におけるデータについては、言語的な内容のデータを取得したことから、これらのデータについても、エクセルにまとめる作業をおこなった。研究計画・方法に記載していたフローに従って、研究を遂行できている。過敏性腸症候群(Irritable bowel syndrome:IBS)は,消化管運動機能異常,心理的異常,内臓知覚過敏の3つの病態生理を特徴とする。IBS症状である腹痛や腹部不快感は,慢性的にくり返されるため,QOLの低下が顕著である。本研究では,食事療法及び心理療法を組み合わせた対症包括的セルフマネジメント法を27名のIBS有症状者に2ヶ月間(計5回)実施し,その効果を脳腸相関の観点から検討した。介入方法については,IBS治療にて実績のある低糖食ダイエットと注意バイアス修正法のコンビネーション介入を実施した。主な評価項目は,dot-probe taskへの反応時間,唾液コルチゾール,事象関連電位であった。dot-probe taskへの反応時間は,試行回数が増す毎に短縮されることが分かった。介入後のコルチゾールの値は,介入前のコルチゾールの値に比べて有意に低下した(平均値±標準偏差:0.25±0.16 μg/dL vs. 0.19±0.12 μg/dL, p<0.05)ERP注意成分の変化について,注意指標である前頭前野(Fz)のN1振幅が,ABMによる介入後に低くなることが明らかになった。脳のストレス応答ホルモンであるコルチゾールが減少は,視床下部ー下垂体ー副腎系のノーマライズと関連する。高次脳である前頭前野の神経細胞の発火抑制は,刺激に対する反応性減弱を意味する。今後の課題として,これらの生理的変化とQOLの連関に着目した効果の検討が必要である。本研究の結論として,IBSを対象とした対症包括的セルフマネジメント法により脳の機能的変化を基盤とした注意成分の修正およびストレスホルモンの減少が認められた。計画に基づき、リクルートおよびランダム化を行い、目標リクルート数に対して介入を行い、フォローアップを実施する。今後の研究の推進方策は、副次的な評価項目に対して、改善の見られた項目について、先行研究をレビューし、その意味づけを行うことで、次の研究につなげるアクションを行うこととする。臨床心理学備品および旅費の差額が生じたことにより、若干の次年度使用額が生じた。本年度使用する予定であった消耗品であるプリンタトナー代、印刷費、通信費について、印刷作業及び発送作業が年度末の作業予定であったが、分担研究者らの学内業務の都合で実施できなかったため。次年度の備品購入に活用する予定である。上記の印刷及び通信に関わる次年度使用額が生じた理由については、本研究遂行に直接的に関わるものではない。本研究における結果の出力及び整理に関する経費であるので、翌年度(平成29年度)の前半において、その作業を実施する。
ナノテクノロジー技術を利用した高性能繊維の設計とその全方向力学特性の評価

ナノデクノロジーを応用したナノファイバーの作成とその測定システムを確立した。ナノファイバーはエレクトロスピニング法により50ナノから1000ナノの任意の直径の繊維を作ることが可能となった。本研究ではアクリルニトリル、ポリスチレン、ポリブタジエンの3種類の特性の異なるポリマーを利用した。ポリマーに負荷する高電圧、溶液濃度を調整することによりナノファイバーが作成できる。負荷する電圧は10kVから30kVであり、概して高電圧ほどナノファイバーが得られやすかった。溶液濃度はポリマーの分子量に強く依存する。分子量が大きなポリマーほど直径の細いナノファイバーが得られやすいことが分かった宇。逆に低分子量のポリマーでは太さの均一なポリマーが得られず、溶液濃度が薄いと繊維にならずにドロップになった。またノズルの先端からターゲットまでの距離は短い方が望ましかった。また溶液の導電性が高い方が紡糸が容易だった。これらのファイバーの力学特性、導電特性は測定された。ファイバーの力学特性やそれから得られたナノ薄膜2軸伸長特性を測定するための新しい装置は試作された。これらを用いてナノファイバーの全方向力学物性が測定された。繊維の特性はねじり強度、弾性率に顕著に反映されることが分かった。本研究により合わせて3台のねじり試験機は制作された。従来までの試験機の高感度化、温度、湿度コントロールボックスを持つねじり装置、ねじり後に引張試験が可能な試験機である。また横圧縮特性をナノオーダーで測定可能なためのアンプとセンサーヘッドの改良によりナノファイバーの測定が容易になった。ナノファイバーを作製するためにエレクロトスピニング法を利用した。これはポリマー溶液に高電圧を負荷することでポリマー繊維状に紡糸する方法である。この方法によって101000ナノメートルの直径もつ有機繊維を紡糸できる。これまでにポリ乳酸、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリロニトリルなどの有機繊維や熱可塑性エラストマー、シルクなどのナノファイバーを紡糸した。さらにこれらの繊維中にカーボンナノチューブを分散させることでより高強度化できるのみならず、高機能性を発現することが可能になる。この手法はナノオーダーからミクロンオーダーまでの繊維を容易に作ることが可能である。これらの繊維の力学特性を測定するために2台の装置を導入した。1つは高感度ねじり疲労測定機である。これはナノオーダーの繊維のねじり疲労試験を行うための試験機である。繊維の力学特性は引張強度や弾性率が注目されやすいが、繊維のトータルの性能はねじり弾性率やねじり強度に強く反映される。ねじり特性が優れた繊維が真に力学的にバランスのとれた繊維といえる。しかしこれまでミクロンオーダーの測定はできてもナノオーダーでねじり特性を測定できる装置はなかった。今回導入した装置によりこれが可能になった。また超小型二軸試験機はナノ繊維からなる不織布を試験するための装置であり、実用的に膜状の試料の強度を探るのに有益である。これまではゴムや織物用の試験機しかなかったが今回の試験に機より詳細な測定が可能になった。ナノテクノロジーを応用したナノファイバーの作成とその測定システムを確立した。分子量が大きなポリマーほど直径の細いナノファイバーが得られやすいことが分かった。

またノズルの先端からターゲットまでの距離は短い方が望ましかった。また溶液の導電性が高い方が紡糸が容易だった。これらのファイバーの力学特性、導電特性は測定された。ファイバーの力学特性やそれから得られたナノ薄膜2軸伸長特性を測定するための新しい装置は試作された。これらを用いてナノファイバーの全方向力学物性が測定された。繊維の特性はねじり強度、弾性率に顕著に反映されることが分かった。本研究により合わせて3台のねじり試験機は制作された。従来までの試験機の高感度化、温度、湿度コントロールボックスを持つねじり装置、ねじり後に引張試験が可能な試験機である。また横圧縮特性をナノオーダーで測定可能なためのアンプとセンサーヘッドの改良によりナノファイバーの測定が容易になった。