hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本海側多雪山地のスギ人工林流域における酸性降下物の生態系影響評価

1.新潟県北部のスギ林において、同一斜面の異なる位置で林内雨と樹幹流を観測し、林内への無機成分の沈着量と斜面位置、気象要因との関係を解析した。林内雨+樹幹流による無機成分の総沈着量は、斜面上部・中部・下部では降雨によるものに比べてそれぞれ2.35、2.40、1.70倍になっていた。海塩に由来する成分を主にほとんどの無機成分において斜面上部では下部よりも沈着量が有意に多く、風当たりの違いによる影響が大きいと推測された。最寄りのアメダスにおける平均風速は、調査地での降水量よりもK^+と窒素化合物を除く無機成分の沈着量とより有意な正の相関を示した。そのような傾向は、とくに海塩に由来する成分で、さらに斜面の上部ほど強かった。2.淋内雨+樹幹流によるNH_4^+とK^+の沈着量には樹冠表面との相互作用の影響が大きいと考えられた。スギ葉面における水滴の接触角は葉の加齢に伴って減少し、葉面濡れ性が葉齢とともに増大することを示していた。林内雨のK^+濃度は1年生葉の接触角と有意な負の相関を、NH_4^+濃度は有意な正の相関を示した。また、林内雨によるNH_4^++とNO_3^-の純沈着量は接触角と正の相関を示した。この結果から、葉面濡れ性の増大は樹冠でのK^+の溶脱と窒素化合物の吸収を促進すると考えられた。3.隣接する常緑性のスギ林と落葉広葉樹二次林の流域間で渓流水質の比較を行った。本調査地の渓流水は、おもに海塩に由来すると考えられる高濃度のCl^-とNa^+が特徴的だった。本調査地のような温暖積雪地においても、2月下旬から3月中旬にかけて気温が低く降雪の多い天候が続いたのちに好天になった場合、アシッドショックの起こることが明らかになった。そのような現象はスギ人工林よりも落葉広葉樹二次林の流域においてより顕著に発生しており、異なる森林タイプ間での融雪パターンの違いによるものと考えられた。1.2002年に本試験流域で実施した林内雨と樹幹流の観測結果を気象要因と関連付けて解析を行い、学会誌へ投稿した。この中で、斜面位置によって風当たりに違いを生じさせ、林内への成分流入量に影響していることが示唆された(中田・佐瀬担当)。2.そこで2004年は風の影響を考慮し、試験流域の3つの異なる斜面方位(南西、西北西、北東)において、それぞれ斜面上部・中部・下部に林内雨(雪)の採取装置を設置し、観測を行った。その結果、10月下旬より季節風の影響が強まり、海塩成分をはじめ大気汚染物質の流入量が増加していること、斜面方位・斜面位置によって風の受け方が異なり、林内への成分流入量に差を生じさせていることが確認された。現在も観測を継続中であり、来年度にその結果を詳細に解析する(中田担当)。3.試験流域からの成分流出量を把握するため、渓流水の水質及び流量観測を実施した。その結果、降雨に伴う流量変動時に流量と正の相関を示すもの(硝酸イオン)、負の相関を示すもの(ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオン、硫酸イオン、重炭酸イオン)、一定の傾向を示さないもの(カリウムイオン)が認められた。

これらには、土壌中の深さに伴う成分ごとの分布様式の違いと植物による影響が示唆された。渓流水の観測は現在も継続中であり、前項とあわせて、来年度に流域における年間の成分流入量と流出量の収支解析を行う(中田担当)。4.大気汚染物質の樹木葉面への影響調査として、季節に伴うスギ葉の葉面ワックスの変化と、それが成分溶出特性に及ぼす影響を調査した。その結果、スギの葉面ワックスの状態は季節や加齢によって変化し、それが葉面溶出の増大を引き起こしていた。そのため、林内雨に高濃度で含まれるカリウムイオンには、2年葉以降の葉からの流亡が大きく影響していることが示唆された(佐瀬担当)。新潟県新発田市(旧北蒲原郡加治川村)に設定したスギ人工林長期動態モニタリングサイトにおいて、年間を通じた成分沈着量と渓流水の観測データを得ることができた。1.斜面方位別(西北西、南西、北東)、斜面位置別(上部、中部、下部)にプロットを設定し、林内雨と林外雨を観測した。流域への年間成分沈着量(当量ベース)では、Cl^-とNa^+が圧倒的に多く、次いでSo_4^<2->、Mg^<2+>、Ca^<2+>であり、K^+、NO_3^-、NH_4^+は少なかった。流域への成分沈着量は冬季に急激に増加し、北西・西北西からの風量との間に強い正の相関が認められた。また、冬季は海塩由来成分の割合が80%以上に達した。各斜面方位とも斜面上部プロットで、とくにNO_3^-が冬季に成分沈着量が多かった。一方、斜面中部以下、とくに下部においては、方位の違いによる成分沈着量には有意差が認められなかった。このことから流域への成分沈着量の評価には、斜面方位と斜面位置を考慮することが重要である。2.渓流水の調査では、平水時の定期観測と増水時の連続観測を併用した。成分ごとに流量と濃度の関係が異なるため、本研究では区間代表法とL-Q法を併用して渓流水による年間成分流出量を推定した。流出量(当量ベース)の多い成分はCl^-、Na^+、Ca^<2+>であり、次いでMg^<2+>、SO_4^<2->、NO_3^-、K^+の順になっていた。本流域での年間物質収支(林内雨による沈着量と渓流からの流出量の収支)を推定したところ、Na^+、Cl^-、SO_4^<2->は比較的釣り合っていた。しかし、Ca^<2+>は流出量が沈着量の約4倍、Mg^<2+>は約2倍であり、土壌または母岩の風化によって多くが溶出しており、酸性降下物の流域への影響の可能性が示唆された。また、NO_3^-は沈着量と流出量が同量で、NH_4^+として沈着量が多少あるためにNの総量では流出量が沈着量を下回っているものの、窒素飽和の状態に近づいている可能性が示唆された。1.新潟県新発田市に設定したスギ人工林の試験流域内で、土壌の酸中和能(ANC)を交換性塩基と炭酸塩による中和能(ANCc)と、SO_4^<2->の吸着による中和能(ANCa)の和で評価した。ANCcは土壌表層部で高く、下層で急低下していたが、ANCaは深さによる変化が認められなかった。ANCcには流域内の調査地点間で大きな差があり、これによってANC全体の傾向がほぼ規定されていた。ANCの消費に影響を与えると考えられる降水によるH^+負荷量とANCとの関係は認められなかった。しかし、土壌のA層の厚さとANCcの間には比較的強い相関関係が認められた。本調査地で最も高いANCを示した所でも、褐色森林土におけるANCの全国平均値(既報)の半分程度であった。
映像教材からの情報の読み取りにおよぼす学習状況設定の効果-小学校児童の自然認識と社会認識の場合-

本年度の研究では、1)映像教材として「花の結婚」(BBC放送制作・NHK総合放送TV、昭和57年11月放送)を選択し、小学校6年生を対象に、この教材の試聴による授業を行い、2)その授業を有効ならしめるために設定した先行状況の効果を検討した。1.選択した映像教材は、(1)花は生殖器官であること、(2)他花受粉をするためにア)虫媒花では受粉のために花弁を目立たせたり蜜やロウを分泌する、イ)風媒花は目立たない花だが花粉の量が多いなど、さまざまな工夫がされている、などの情報を鮮やかな映像で示したものである。しかし、このような映像教材も単に試聴させただけでは、「かわいそう」、「気持ち悪い」といった情緒的反応が多く、映像から他受粉のための工夫が必ずしも読み取れないことがわかっていた。2.そこで、授業に先立って、(1)おしべ、めしべ、花びら、子房、胚珠などを確認させ、(2)子房が実になり胚珠が種になることを確認させた後で、(3)同じ一つの花では受粉しにくい、ことを強調した。その後に、「植物が同じ仲間の、他の花から花粉をもらうために、どんな工夫をしているか調べよう」と問い、映像教材を試聴させた。3.試聴時は、始め騒がしかったが昆虫が登場してからはシンとなり、熱心に視聴した。(2)映像教材の視聴によって子どもたちがいかなる情報を獲得しえたかは、感想文を検討することによった。それによると、ほとんどの子どもたちがア)前回のような情緒的反応はせず、イ)それぞれの花の受粉の工夫を記述し、ウ)風媒花・虫媒花とかワナ式・お見合い式という範疇を自発的に用いた記述も見られた。4.以上の結果は、「他花受粉のための工夫」の認識の前提である「どの花も自花受粉を避ける」という認識を強調するという先行状況の設定が映像教材からの情報の読み取りを促進しうることを示している。
低酸素応答因子制御による腎細胞癌予後改善の検討

本研究は、まず臨床検体の低酸素応答因子およびその下流の変化の解析目的に免疫組織染色を行った。免疫組織染色は腎癌の手術標本を用いたため、腎の正常組織と癌組織で比較検討することが可能となった。腎の正常組織においてはHIF-1, 2, 3ともに発現がみられたが、HIF1および3が同一部位に存在するのに対してHIF-2は異なった部位に存在していることが明らかとなった。また腎癌組織においてHIF-1, 2, 3ともに発現がみられたがVEGFの発現とは、相関を認めなかった。しかしHIF-1およびVEGFに関しては癌細胞の悪性度とやや相関する傾向が認められた。次にヒト腎細胞癌細胞であるACHN, VMRC, caki-1, caki-2に対して、遺伝子工学的手法を用いてHIF-1を遺伝子導入したが、caki-1および2は遺伝子導入効率が悪く、最も良かったVMRCを用いて実験を進めた。HIfF-1を遺伝子導入したVMRC細胞は、低酸素に対する応答性が向上し、下流のVEGFおよびGLUT-1の遺伝子増幅が認められた。またHIfF-1を遺伝子導入したVMRC細胞は、細胞浸潤能が高くヌードマウスに皮下移植すると対照群に比較して増殖速度が速いにかかわらず中心性壊死が少なく増殖することが確認された。そこでsiRNAを用いてHIF-1をノックダウンすると低酸素下での増殖能が低下し、ヌードマウスの背部皮下移植においても増殖の抑制効果を認めた。以上よりHIF-1を制御することにより腎癌の増殖コントロールが可能であることが示された。平成19年度は本研究とともに平成18年度までの研究の論文化を行った。腎の正常組織においてはHIF-1,2,3ともに発現がみられたが、HIF1および3が同一部位に存在するのに対してHIF-2は異なった部位に存在していることが明らかとなった。また腎癌組織においてHIF-1,2,3ともに発現がみられたがVEGFの発現とは、相関を認めなかった。新鮮組織に関するRT-PCRによる研究は現在サンプル収拾中である。次に細胞を用いた研究であるが、ヒト腎細胞癌細胞であるACHN,VMRC,caki-1,caki-2に対して、遺伝子工学的手法を用いてHIF-1を遺伝子導入したが、caki-1および2は遺伝子導入効率が悪く、最も良かったVMRCを用いて実験を進めている。またHIfF-1を遺伝子導入したVMRC細胞は、細胞浸潤脳が高くヌードマウスに皮下移植すると対照群に比較して増殖速度が速いにかかわらず中心性壊死が少なく増殖することが確認された。以上が平成19年度の研究成果であり平成20年度も継続研究の予定である。

次にヒト腎細胞癌細胞であるACHN,VMRC,caki-1,caki-2に対して、遺伝子工学的手法を用いてHIF-1を遺伝子導入したが、caki-1および2は遺伝子導入効率が悪く、最も良かったVMRCを用いて実験を進めた。HIfF-1を遺伝子導入したVMRC細胞は、低酸素に対する応答性が向上し、下流のVEGFおよびGLUT-1の遺伝子増幅が認められた。またFIfF-1を遺伝子導入したVMRC細胞は、細胞浸潤能が高くヌードマウスに皮下移植すると対照群に比較して増殖速度が速いにかかわらず中心性壊死が少なく増殖することが確認された。そこでsiRNAを用いてHIF-1をノックダウンすると低酸素下での増殖能が低下し、ヌードマウスの背部皮下移植においても増殖の抑制効果を認めた。以上よりHIF-1を制御することにより腎癌の増殖コントロールが可能であることが示された。
放射線治療計画の品質を高める包括的研究

本研究課題は強度変調放射線治療計画においてその品質を高めるため、治療計画を定量的に評価する手法を開発する。強度変調像を球面上に展開し、球面調和関数展開することで係数化する手法を確立した。この際必要となる計算環境(高度機能をもつPC、解析ソフト等)を整備することも達成した。MATLABによる計算環境を構築するのみならず、Pythonを用いた環境も整備することで、後々ディープラーニングを用いたAI関係の研究に発展させるための準備を行った。医療用画像や線量データはDICOM規格によってパッケージされており、詳細にわたり解析できるようなin-houseソフトウェアを開発した。これにより、強度変調像の症例抽出に関して本研究に適格と思われる症例を抽出することが可能となった。現在、当院においては、gEUD(generalized equivalent uniform dose)を用いた線量最適化を積極的に行っている。複雑になりがちな線量制約を領域的にかけることが可能なため、非常に線量最適化の効率性に優れている。球面調和関数展開とgEUDを組み合わせることで、治療計画の定量かに対してより良い評価ができると考えており解析を進めている。gEUDに関する内容に関しては第116回医学物理学会にて『gEUDを用いた最適化におけるパラメータaについて』という題目で口演発表を行っている。また、強度変調像のみならず、三次元線量分布データに関しても各断面を球面投影展開することで球面調和関数展開し二次元係数列として保持した。これによりデータの次元を圧縮させ機械学習を効率化することに成功している。球面調和関数展開を行うモジュール開発のみならず、Pythonを組みこんだDICOM解析ツールの開発や、gEUDを用いた線量最適化の効率性の拡大などにより、予定よりも順調に進展していると判断した。前立腺癌、頭頸部癌における症例抽出を行う。抽出症例における臨床的評価を研究協力者である医師に行ってもらい、治療計画のスコア化(パターン化解析)の可否を吟味する。また本手法に対する論文化に積極的に取り組む予定である。繰越し予算による物品購入を計画しているため
金属ガラス成膜の最適化と高性能MEMSデバイスへの展開

金属ガラス薄膜の成長や基板との結合にどのようなパラメータが影響を与えるかを明らかにした。これらの結果は、MEMSデバイスや金属ガラス薄膜の作製に当たり、有益な情報である。薄膜の機械特性は、ナノインデンテーションによって評価した。原子間力顕微鏡を用いることで、金属ガラスには約2. 5nm程度の不均一構造があり、多くの金属ガラスモデルと一致することを明らかにした。本研究では、金属ガラス薄膜と基板との界面構造と結合強度の評価を目的としている。金属ガラスで作製されたMEMSデバイスの性能と信頼性を評価することは、次世代のMEMSデバイスを開発する上で重要である。申請した研究内容に基づき、今年度は材料作製とその微細構造と機械的特性評価を主に焦点を当てた。X線回折による構造評価と透過電子顕微鏡を行ったところ、作製した薄膜はすべてのスパッタ条件において完全なアモルファス構造であった。構造解析に加えて、熱特性評価試験をおこなった。金属薄膜は予想されていたとおり、ガラス状態であった。しかしながら、通常の急冷リボン材やバルクガラスとは異なり、結晶化ピークが小さい現象が観察された。理由は、リボンやバルク材の急冷速度よりも薄膜試料がかなり早くに急冷されたからだと考えられる。これによって、高い自由体積が薄膜中にトラップされたと考えられる。多くの自由体積のため、原子は局所的・広範囲的に拡散するための体積があり、このため結晶化のエネルギー障壁が減少したと考えられる。薄膜の表面形態は、走査顕微鏡と原子間力顕微鏡によって解析した。一定の薄膜作製条件下において、薄膜がきわめて平滑になっており、表面粗さは1nm以下であった。平滑な表面は、薄膜の局所的な構造評価をする上で重要である。原子間力顕微鏡でさらに評価をしたところ、多くのガラスモデルで予想されていたように、密な部分と粗な部分とで構成されていることがわかった。局所的な機械特性評価によって、不均一構造は不均一な粘弾性に由来することがわかった。エネルギーの散逸は大きく見積もっても12%程度であった。これらの結果は、信頼性のあるMEMSデバイスを作る上で基本的な物性データになると考えられる。最終年度は、薄膜/基板アセンブルの機械的特性評価に焦点を当てた。機械的特性評価の前に、多元系金属ガラス薄膜の、成長メカニズム、微細構造、化学組成、熱的特性を系統的に評価した。スパッタ出力とアルゴンガス圧が、金属ガラス薄膜の成長に起因する重要な因子であることがわかった。スパッタ条件を連続的に変えることによって、薄膜の成長モードの動的非平滑化(ラフネス)と動的平滑化との遷移が見られることがわかった。薄膜の表面粗さは20nmから原子レベルの平滑まで、アルゴンガス圧を減らし、スパッタ出力を増やすことで制御できた。合金ターゲットの微細構造は、薄膜の組成や成長モードに影響を与えなかった。一般的にバルク金属ガラスターゲットは、少し高いスパッタ速度で成膜される。しかしながら、多結晶のターゲット材料を使うことは、材料費を劇的に下げることができるため、金属ガラス薄膜の工業化には重要である。電子顕微鏡によって、成長モードが動的平滑化の場合に薄膜とシリコン基板の界面に強固に結合されていることがわかった。金属ガラス薄膜の特徴的な微細構造から、異なる機械特性を示すことが考えられる。したがって、ナノインデンテーションによって機械特性を評価を行った。これによれば、表面の粗さが大きな場合には硬度には大きなばらつきがあった。しかしながら、薄膜が平滑な時は、硬度のばらつきが少なかった。この結果は、作製条件は薄膜成長モードだけでなく、他の特性にも影響を与えることを示唆している。
チロシンキナーゼTxkによるマスト細胞のTh1/Th2応答の制御機構

マウス骨髄細胞由来培養マスト細胞(BMCMC)ヘレトロウィルスベクターを用いてTxkを強制発現し、コントロールのBMCMCsと比較して、LPSを用いたTLR4刺激時のサイト力イン産生プロファイルの検討を行った。RT-PCRを用いたmRNAレベルの発現解析、およびELISA法を用いたタンパク質レベルの発現解析を行った結果、Txkの強制発現によってTh1サイトカインであるIL-12p40のmRNA発現およびタンパク質レベルの産生が抑制され、さらにTh2サイトカインであるIL-13のmRNA発現およびタンパク質レベルの発現が増強されることが確認できた。次にTxkノックアウトマウスと野生型マウス骨髄細胞由来培養マスト細胞を比較してLPSを用いたTLR4刺激時のサイトカイン変生プロファイルの検討を行った。Txk強制発現による解析結果から、Txkノックアウトマウス由来BMCMCsでは野生型と比較して、LPs刺激によるIL-12p40発現の増加およびIL-13発現が抑制されることを予測したが、これらサイトカインのmRNA発現およびタンパク質レベルにおける発現、またこの他のサイトカインの発現に差は認められなかった。これらの結果から、マスト細胞のTLR4シグナル下流において、Txkはシグナル分子として機能しているが、Txkが欠損していてもそれを補うことのできるTxkと同じ機能を持つ分子が存在する可能性があると考えられた。マウス骨髄由来培養マスト細胞(BMMC)ヘレトロウィルスベクターを用いてTxkを強制発現し、コントロールのBMMCと比較してLPSを用いたTLR4刺激時のサイトカイン産生プロファイルの検討を行った。まずRT-PCRを用いて、mRNAレベルの発現解析を行い、Txkの強制発現によってTNF-αおよびIL-13の発現が増強されること、またIL-12p40の産生が抑制されることを確認した。次にこれらのサイトカイン産生をELISA法を用いてタンパク質レベルの発現解析を行い、mRNAレベルの発現と同様にTNF-αおよびIL-13は発現が増強され、IL-12p40は発現が抑制されることを確認した。さらに、このようなサイトカイン産生におけるTxkの作用点を考察するため、MyD88ノックアウト(KO)マウスおよびTRIF KOマウスをもちいてTNF-α、IL-13およびIL-12p40のTLR4シグナルにおける違いを検討した。それぞれのKOマウス由来のBMMCと野生型マウス由来のBMMCへLPS刺激を行い、ELISA法によってTNF-α、IL-13およびIL-12p40産生を測定し、MyD88 KO BMMCではTNF-α、IL-13およびIL-12p40の産生がみられないこと、TRIF KO BMMCではIL12p40の産生がみられないという結果を得た。この結果からBMMCではTNF-αおよびIL-13産生はMyD88依存的、IL-12p40はMyD88とTRIFの両方に依存的であると大きく分別され、サイトカインによって異なるTxk強制発現の影響はこのようなシグナルの違いに関与していると考えられた。
人工脂肪粒子のリポ蛋白化機構の解明

脂肪乳剤の人工脂肪粒子の血管内代謝は中性脂肪の多いリポ蛋白(TGーrich lipoprotein)のひとつであるカイロミクロンに類似する。一方人工脂肪粒子の構造はカイロミクロンと異なっている。すなわちカイロミクロンにはアポリポ蛋白が結合しており、とくにアポリポ蛋白CーII、CーIIIならびにEは中性脂肪の加水分解の調節とそのremnantを肝細胞に結合させる蛋白として重要である。これらカイロミクロンに結合しているアポリポ蛋白は高比重リポ蛋白(HDL)より転送されることがわかっている。本研究は人工脂肪粒子もその代謝過程でカイロミクロンと同じようにHDLよりアポリポ蛋白を結合し(人工脂肪粒子のリポ蛋白化)、両者の代謝を類似したものとしている可能性を検討することを目的として行なわれた。得られた結果を要約すると以下のごとくである1.人工脂肪粒子は血中において直ちにHDLよりアポリポ蛋白CーII、CーIIIならびにEを結合する.2.アポリポ蛋白CーIIとCーIIIは脂肪の加水分解速度に対応してHDLに戻るが、Eは加水分解産物である人工脂肪粒子のremnantに残る.3.HDLから人工脂肪粒子にはin vitroにおいても、あるいは乳化剤(親水基)をリン酸質からプルロニックに変えてもアポリポ蛋白は転送されることにより、アポ蛋白の親水基に対する親和性により結合するもと考えられる.4.人工脂肪粒子からHDLに戻ったアポ蛋白は新たに侵入してくる脂肪粒子直ちに転送されるが、侵入してくる脂肪粒子とHDLの量的バランスにより、アポ蛋白を結合し得ない脂肪粒子が血中に貯留してくる可能性がある.投与された脂肪粒子の全てがリポ蛋白化される安全な脂肪乳剤の投与速度は0.1gTG/kg/hrと断定しうる.脂肪乳剤の人工脂肪粒子の血管内代謝は中性脂肪の多いリポ蛋白(TGーrich lipoprotein)のひとつであるカイロミクロンに類似する。得られた結果を要約すると以下のごとくである1.人工脂肪粒子は血中において直ちにHDLよりアポリポ蛋白CーII、CーIIIならびにEを結合する.2.アポリポ蛋白CーIIとCーIIIは脂肪の加水分解速度に対応してHDLに戻るが、Eは加水分解産物である人工脂肪粒子のremnantに残る.3.HDLから人工脂肪粒子にはin vitroにおいても、あるいは乳化剤(親水基)をリン酸質からプルロニックに変えてもアポリポ蛋白は転送されることにより、アポ蛋白の親水基に対する親和性により結合するもと考えられる.4.人工脂肪粒子からHDLに戻ったアポ蛋白は新たに侵入してくる脂肪粒子直ちに転送されるが、侵入してくる脂肪粒子とHDLの量的バランスにより、アポ蛋白を結合し得ない脂肪粒子が血中に貯留してくる可能性がある.投与された脂肪粒子の全てがリポ蛋白化される安全な脂肪乳剤の投与速度は0.1gTG/kg/hrと断定しうる.脂肪乳剤中の人工脂肪粒子の代謝がカイロミクロンの代謝に極似する理由は、人工脂肪粒子が高比重リポ蛋白(HDL)よりアポ蛋白を結合し、リポ蛋白に近い形態に変化することによる。本研究は、人工脂肪粒子のリポ蛋白化のメカニズムを明らかにするために行った。すなわち、人工脂肪粒子は血中においてその表面に存在する親水基(リン脂質)にアポ蛋白を結合する。このアポ蛋白のドナ-はHDLであり、結合されるアポ蛋白は、CーII、CーIIIならびにEである。CーIIとCーIIIは脂肪粒子の加水分解と同時に粒子から離れ、再びHDLに戻る。HDLから脂肪粒子へのアポ蛋白の転送は極めて短時間(in vivo,in vitroとも5分以内)に完了することから、この転送はHDLと脂肪粒子の物理的接触によって完了すると思われる。また脂肪の乳化剤をリン脂質からプルロニックに代えても、in vitroにおける脂肪粒子へのアポ蛋白結合態度には変化を認めなかった。このことは、アポ蛋白の脂肪粒子への転送機構は、脂肪粒子表面の親水基とHDLの単純な物理的接触によることをうらづける。血中における脂肪粒子の数とHDLの数の量的バランスにより、脂肪粒子の数が極端にうわまわると(投与速度:0.1gTG/kg/h以上)、血中にリポ蛋白を結合しない人工脂肪粒子が停滞する。このような脂肪粒子が網内系を抑制する可能性は否定できない。これらカイロミクロンに結合しているアポリポ蛋白は高比重リポ(HDL)より転送されることがわかっている。

本研究は人工脂肪粒子もその代謝過程でカイロミクロンと同じようにHDLよりアポリポ蛋白を結合し(人工脂肪粒子のリポ蛋白化)、両者の代謝を類似したものとしている可能性を検討することを目的として行なわれた。得られた結果を要約すると以下のごとくである1.人工脂肪粒子は血中において直ちにHDLよりアポリポ蛋白CーII、CーIIIならびにEを結合する.2.アポリポ蛋白CーIIとCーIIIは脂肪の加水分解速度に対応してHDLに戻るが、Eは加水分解産物である人工脂肪粒子のremnantに残る.3.HDLから人工脂肪粒子にはin vitroにおいても、あるいは乳化剤(親水基)をリン脂質からプルロニックに変えてもアポノポ蛋白は転送されることより、アポ蛋白の親水基に対する親和性により結合するもと考えられる.4.人工脂肪粒子からHDLに戻ったアポ蛋白は新に侵入してくる脂肪粒子に直ちに転送されるが、侵入してくる脂肪粒子とHDLの量的バランスにより、アポ蛋白を結合し得ない脂肪粒子が血中に貯留してくる可能性がある.投与された脂肪粒子の全てがリポ蛋白化される安全な脂肪乳剤の投与速度は0.1gTG/kg/hrと断定しうる.
生体に吸収される電磁波エネルギーの空間分布計測法

本研究は、電磁波に晒された生体の電磁波被曝量の空間分布計測手法開発を研究の目標とする。(1)ファントム組成と熱特性および機械特性の関係解明電磁波吸収により白濁するファントム設計法の殆どは本研究開始以前に開発済みである。ただし、本研究で目標とするSAR単位での被曝量評価にはファントムの熱特性が不可欠で、その実測評価とファントムの自立形状保持性指標となる機械特性の実測・評価を行った。比熱測定には熱補償系を付加した水熱量計を用い、熱伝導率は双子型プローブを用いた非定常法によって測定した。結果的にはファントム組成による変化は僅かで、実用範囲内で比熱は生体組織より若干大きく、熱伝導率は生体とほぼ等しくなることを明らかにした。また、自立性を決める因子としては、ゲルの濃度および比誘電率調節用の糖濃度が支配的であることを明らかにした。さらに従来、調節は不可能とされていた比誘電率を加糖により調節する方法を見い出し、電気特性の完全生体等価を実現した。(2)レーザ光による白濁領域表面検出手法の開発He-Neレーザ光の白濁領域表面における光散乱特性に注目し、その“入射点"検出法について検討限定的ではあるが、白濁領域表面を画像処理により求めるアルゴリズムを開発した。白濁領域の外形形状計測には所謂「レンジファインダ」を想定している。斜め入射したレーザ光の後方散乱パターンをワークステーションに取り込み、輝度ヒストグラムおよび輝度値の空間分布から画像上で入射点の位置を決定するアルゴリズムを開発した。このアルゴリズムでは局所的は小突起の領域表面同定が難しいが、通常のなだらかに変化する白濁領域表面は安定に検出可能である。
リンゴ自家不和合性関連遺伝子群の単離と系統分類への適用

ナス科のタバコ等から単離された自家不和合性に関与する遺伝子群(S-RNase)でよく保存されている領域をもとに、2種類の合成オリゴヌクレオチドプライマーを作製し、PCR法を用いてリンゴからS-RNaseと相同性を有する2種類のゲノミッククローン、A-2(312bp)、A-4(294bp)を単離した。A-2、A-4ともに、既知のS-RNaseと相同な位置に、ほぼ同じ長さのイントロンと推定される塩基配列を含んでおり、両者は、推定アミノ酸配列レベルで37%の相同性を有していた。また、アミノ酸配列レベルで、A-2はトマトのS-RNaseと40%、A-4はジャガイモのS-RNaseと37%の相同性を有していたが、A-2は、S-RNaseと相同性を持つシロイヌナズナ等由来のS-like RNase遺伝子群とも46-66%と高い相同性を有していた。両クローンを用いたリンゴ野生種、栽培品種を用いたRFLP解析の結果、自家和合品種と自家不和合品種の間でバンドパターンが大きく異なることが明らかとなった。すなわち、自家和合品種(Malus domestica cv.Megumi)において、その両親である自家不和合品種(Malus domestica cv.Ralls JanetおよびJonathan)に見られるバンドのいくつかが欠失していた。この自家和合品種のバンドパターンは、自家交配により得られた自家和合形質を有する後代においても変わらなかった。また、調べた33種の自家不和合品種のいずれとも一致しなかったことから、本クローンは、自家和合と自家不和合品種・個体の早期選抜の分子マーカーとして有用であることが示唆された。さらに、野生種の識別および栽培品種の分類・識別の分子マーカーとして有効であることも明らかとなった。
日本人の対立意見表明における韻律変異の研究〜レジスター・性差・ストラテジー観点から〜

本研究は、日本人の言語交渉における意見衝突場面の韻律(プロソディー)の変異性に関して、応募者が先に行った試行的研究(奨励研究A平成1112年度)をさらに拡大・発展させることを目的とした。具体的検証課題として、第一に、韻律の変異性をその使用コンテクストとのダイナミックな相互作用から派生するモダリティー(話者の心的態度)として捉え、対人関係において「調和・協調」を尊ぶとされる日本人が苦手とする対立意見表明の場面でこの韻律モダリティーが方略(ストラテジー)としていかに活用されているのかを分析した。第二に、情報伝達志向や対人関係志向といったレジスター(社会使用域)特性やウチ・ソト・オモテ・ウラといった日本文化特有の言語運用領域との相関に重きを置いた韻律変異の分析を目指した。第三に、特に女ことばに求められる丁寧で腕曲的という社会文化的規範と職責から求められる権威的物言いとの狭間でジレンマを感じているとされる女性管理職による職場での言語運用に着目し、このジレンマ解消のストラテジーとして韻律がどのような貢献をしているのかを見極めようとした。総括的評価として、第一・第二の課題に関してはある一定の成果を得られたように思う。特に対話者の積極的面子を脅かす否定表現(打ち消し「-ない』)に付随する韻律強調の変異性に関して、使用コンテクストの諸要因およびレジスター特性との規則的相関を明らかにすることができた。また、米語・スペイン語における同様の変異事象との対照研究も行い、現在論考を執筆中である。第三の課題に関しては、女性管理職による職場での指示・命令行為に観察されるストラテジー的側面の分析および言語運用の権力性に関する概説を仕上げることはできたが、韻律の果たす方略的側面については談話資料の書き起こしを行うに留まり、それに基づいた音声ファイルの作成および分析作業には至っていない。これらについての研究活動は今後も継続していくつもりである。本年度の研究活動およびその成果を以下の6点にまとめる。研究活動1.特に、西欧語および日本語の韻律研究に関する参考文献(図書・論文)の充実を図った。2.韻律の系統だった分析に必要とされる音響機器の整備、パソコン環境の充実を図った。3.フィールドワークを行うための録音機材を購入し、友人間の日常会話や、特に調査の難しかった女性管理職をターゲットとした職場での自然談話を収集することができた。自然発生的談話資料の収集は今後も継続して行っていく必要がある。4.収集済みの談話資料をパソコン上の音声分析ソフトに入力する作業をアルバイト学生にやってもらい、かなりの規模のデータベースを築き上げることができた。この活動も今後継続して行っていく予定である。研究成果5.上記の資料の分析結果について、Japanese Style Shift Symposium(米国アリゾナ大学、3月7日10日開催,パネリストとして招待)において口頭発表を行った。当該シンポジウムの趣旨は、多様な視点から日本人の談話スタイルの切り替えを議論するものであったが、自分とは異なる視点から同じ現象を捉えることの利点にも気付くことができ、本研究の今後の研磨に有効な成果が得られた。6.上記5の口頭発表原稿のレヴューを、米国アリゾナ大学認知科学研究課程Malcah Yaeger・Dror教授に依頼し、細部にわたって貴重な見識を得ることができた。今年度は研究計画の2年目として、昨年度からの継続である分析用コーパスの整備と拡充を中心に研究活動をおこなった。

本年度の研究の焦点を、対立意見表明時における強調韻律の言語環境的制約に絞ることにしたため、各世代ごとに一対一の対面会話を数多く収集し、その文字起こし作業をするなどして、分析用コーパスを整備した。また、来年度(最終年度)は研究の焦点として、職場における意見対立表明時の韻律ストラテジーに目を向ける計画があることから、職場での自然談話の収集にも努めた。さらには、これまで収集した女性管理職の職場での自然談話を音声分析ソフトに入力し、分析用コーパスとして準備をしてきた。本年度の研究実績は以下の4点にまとめられる。(2)日本語、アメリカ英語、フランス語、スペイン語の各語における否定語(または否定辞)に付与される韻律的強調に関して、米国アリゾナ大学認知科学大学院研究員Malcah Yaeger-Dror博士との共同研究として言語間対照分析を行った。現在、分析作業を継続しており、年内には論考を完成させる予定である。(3)女性管理職の職場での自然談話の分析から様々なパワー獲得のための談話的方略が明らかとなった。韻律の研究からは離れるが、女性管理職の命令・指示行為に特化し、その使用脈絡を系統的に分析に組み込んだ研究を行ない、今年度中に『講座社会言語科学』第4巻の章「パワーと言語変異女性管理職のパワー方略を中心に」として出版される予定である。また、本論考の元となった英語論考は、2004年末までに、学術雑誌Journal of Pragmaticsに掲載予定である。(4)日本語の日常会話、政治討論、職場での会議の三レジスターにおいて、特に意見の対立が表面化している場面を文字起こしし、それに韻律情報(強調、ポーズ、文末ピッチ、ピッチの応化など)を加えるデータベースを作成した。
HTLVーI感染細胞の増殖癌化の分子機構

HTLVーIによる細胞癌化の分子機構の中で、初期過程で重要と考えられているp40^<tax>の転写促進作用の解析が進んでいる。HTLVーI・LTR上の21塩基配列を介する経路とNFーκB結合配列を介する経路の2種類の異なる転写経路をp40^<tax>が活性化することが知られているが、それぞれに作用する機能ドメインがp40^<tax>上で異なることが明らかにされた。さらにこれらの活性化には細胞性因子が関与することが証明された。このp40^<tax>の活性化に関与する細胞性因子の一つで、21塩基配列に結合するTRFB因子はリン酸化によって、その結合が制御されていることが明らかとなった。ADF因子がNFーκB結合配列に結合する細胞性因子の結合量を増大させることを示した。さらに、p40^<tax>の転写活性促進機能ドメインは、他の転写活性化因子の機能ドメインと置換可能であることが示された。これらp40^<tax>の転写促進系に関与する個々の因子を解析するために、p40^<tax>に依存したin vitro転写系を確立した。従来のLTR中にプラモ-タ-活性に加え、構造遺伝子内部にもプロモ-タ-活性を示す領域があることを示した。p40^<tax>の抗体に加え、p27^<rex>に対する単クロン抗体を作製し、p27^<rex>,p21の解析をさらに進めることができるようになった。p40^<tax>を発現型レトロウイルスベクタ-に組み込み、これを正常末梢血T細胞に導入することによって、ILー2依存性細胞株を得ることに成功した。また、p40^<tax>によりトランスフォ-ムした細胞を変異原処理して得られた正常復帰細胞株はすべてp40^<tax>の12番目のアミノ酸が変異していた。HTLVーI感染の動物モデルとなるHTLVーI持続感染ラットを作出し、動物実験におけるHTLVーI免疫応答を解析した。さらにp40^<tax>のトランスジェニックマウスを作成した。
ガン悪液質による骨格筋萎縮に対するNFκB Decoy ONDの効果の検討

悪性腫瘍による骨格筋悪液質では、様々な生活動作が制限されるだけでなく、抗腫瘍治療への抵抗性も増大する。現在、悪液質の病態機序は不明で、治療も有効な方法はない。悪性腫瘍の治療では分子標的薬など新しい治療が導入され、生命予後の延長は予想されるため、それに伴う悪液質への対策は必須である。そこで筋委縮の代表であるサルコペニアや廃用性筋委縮に重要な炎症性サイトカインと酸化ストレスの抑制を治療候補に実験を開始した。炎症性サイトカインの抑制にはNFκBの合成二重鎖DNAを、酸化ストレス障害の抑制には選択的キサンチンオキシダーゼ阻害剤であるfebuxostatを用いた。実験は悪液質モデルの確立から開始した。In vivoではマウス骨肉腫高肺転移株(LM8)をC3Hマウスの背部皮下へ摂取して悪液質モデルを作成した。接種後4週で体重と後脚筋湿重量は有意に低下し、また骨格筋内の酸化ストレスマーカーと炎症性サイトカインは有意な増大を示した。In vitroではマウス筋芽細胞C2C12を筋管へ分化した後に、LM8のconditioned mediumに曝露し、ROS産生の有意な増加を確認した。その後に薬剤投与の効果を検討したが、NFκBの二重鎖合成DNAは分解速度が速いためコントロールとの差を見出すことができなかった。そこでfebuxostat用い、in vivoにおいて体重と骨格筋湿重量の低下に対する有意な保護効果を、また骨格筋の酸化ストレスマーカーや炎症性サイトカインの発現も有意に抑制した。また肺転移には差はなく、抗腫瘍効果は認めなかった。さらにin vitroモデルにおいてもROS産生が有意に抑制され、筋細胞の保護効果も示した。Febuxostatは臨床で高尿酸血症に用いられる薬剤であり、本研究の結果をもとに臨床応用へ向けて研究を進めたい。『悪液質は癌などの基礎疾患により引き起こされ、脂肪量減少の有無に関わらず、筋肉量の減少を特徴とする複合的代謝異常症候群』と、2006年ワシントンで開催されたconsensus conferenceで初めて定義(通称ワシントン定義)された。これにより研究の方向性は示されたが、依然として有効な治療はない。現在、腫瘍内科など癌治療専門医により評価・加療されるが、悪液質は高カロリー補液などの栄養療法では改善できず、薬物治療で食欲を促しても筋肉減少は抑制されず、筋力強化訓練や評価も不十分と思われる。悪性新生物は本邦の死亡原因の第1位であり、悪性腫瘍関連の悪液質に対する治療には、整形外科医は運動器を扱うスペシャリストとして貢献する必要がある。日本整形外科学会が発信したロコモティブシンドロームのうち、サルコペニアは骨粗鬆症に遅れはとったが、近年多くの知見が集積されつつある。活性酸素種(ROS)の骨格筋障害への関与が示されており、リン脂質の過酸化障害による筋細胞の直接障害や、損傷細胞から炎症性サイトカイン(マイオカイン)による機序が示されている。我々の研究からもNFκBの抑制や、フリーラジカル除去剤が、虚血により誘導される骨格筋障害を保護しうることを見出してきた。今後も悪性腫瘍患者が増加することは不可避であるが、新しい腫瘍治療により生命予後を延ばすことが予想される。一方、それは悪性腫瘍に関連した骨格筋減少が患者の日常生活レベルを低下させる期間も長くなり、患者家族に強いる負担も多大なものにならざるを得ない。運動器のスペシャリストである整形外科医には骨格筋の廃用性委縮など多くの臨床的経験に加えて、近年のサルコペニア研究の成果をこの分野に活かせると確信する。本研究では骨格筋悪液質に対する抗炎症や抗フリーラジカルによる治療効果を検討し、運動器治療を悪性腫瘍疾患の重要な補助治療の一つとしたい。昨年度は悪性腫瘍接種による悪液質モデルの確立を中心に実験を行った。In vivo、in vitroの両モデルを確立できたが、in vitroではマウス筋芽細胞(C2C12)のmyotubeへの分化誘導に難渋した。今後、NF-κB decoy二重鎖合成DNAの効果検討する準備が整ったと考えている。実験1(悪液質モデルマウス):5週齢オスC3Hマウスの背部皮下にマウス骨肉腫細胞高肺転移株(LM8)を1.0×107個を接種(n=30)し、正常群(n=30)と比較検討した。腫瘍接種後4週で、体重、前脛骨筋と腓腹筋の筋湿重量を測定後に摘出した。酸化ストレスマーカーを免疫組織化学的に8-OHdGを、キサンチンオキシダーゼ活性も測定し、ELISAでTNF-αとIL-6発現を測定した。結果であるが、体重(正常25 vs腫瘍接種21g)と筋湿重量は腫瘍接種により有意に低下し、8-OHdGは核が濃染され、その比率は有意に多かった(75 vs 62%)。キサンチンオキシダーゼも有意に高く(15 vs 10μU/mg)、炎症性サイトカインはTNF-α(12 vs 10pmol/mg)は高い傾向で、IL-6(1.2 vs 0.73 pmol/mg)は有意に高かった。実験2(骨格筋悪液質のin vitroモデル): C2C12を96穴プレートに10%FBS下に各1×104個を播種し、24時間後に分化用培地へ変更し、さらに24時間後にLM8でconditioned medium (CM)に曝露した。

CMはLM8を10%FBS下に80%confluentまで培養し、その後FBSを含まない培地で72時間後に回収した。CM刺激後2,6,24時間(各n=5)でDCF-DA assayにてROSを評価し、コントロールに比してROSは各々93,55,84%と有意な増加を認めた。悪性腫瘍による骨格筋悪液質では、様々な生活動作が制限されるだけでなく、抗腫瘍治療への抵抗性も増大する。現在、悪液質の病態機序は不明で、治療も有効な方法はない。悪性腫瘍の治療では分子標的薬など新しい治療が導入され、生命予後の延長は予想されるため、それに伴う悪液質への対策は必須である。そこで筋委縮の代表であるサルコペニアや廃用性筋委縮に重要な炎症性サイトカインと酸化ストレスの抑制を治療候補に実験を開始した。炎症性サイトカインの抑制にはNFκBの合成二重鎖DNAを、酸化ストレス障害の抑制には選択的キサンチンオキシダーゼ阻害剤であるfebuxostatを用いた。実験は悪液質モデルの確立から開始した。In vivoではマウス骨肉腫高肺転移株(LM8)をC3Hマウスの背部皮下へ摂取して悪液質モデルを作成した。接種後4週で体重と後脚筋湿重量は有意に低下し、また骨格筋内の酸化ストレスマーカーと炎症性サイトカインは有意な増大を示した。In vitroではマウス筋芽細胞C2C12を筋管へ分化した後に、LM8のconditioned mediumに曝露し、ROS産生の有意な増加を確認した。その後に薬剤投与の効果を検討したが、NFκBの二重鎖合成DNAは分解速度が速いためコントロールとの差を見出すことができなかった。そこでfebuxostat用い、in vivoにおいて体重と骨格筋湿重量の低下に対する有意な保護効果を、また骨格筋の酸化ストレスマーカーや炎症性サイトカインの発現も有意に抑制した。また肺転移には差はなく、抗腫瘍効果は認めなかった。さらにin vitroモデルにおいてもROS産生が有意に抑制され、筋細胞の保護効果も示した。Febuxostatは臨床で高尿酸血症に用いられる薬剤であり、本研究の結果をもとに臨床応用へ向けて研究を進めたい。今年度は二重鎖合成DNAを用いたNFκBの抑制効果を検討する予定である。昨年度のモデルの作成においてはin vitroでのmyotubeへの分化誘導に時間を要したものの、それ以外は順調にモデルを確立することができた。そのためにNF-κB decoy合成二重鎖DNAの悪液質モデルマウスでの効果を予備実験で検討した。合成二重鎖DNAは5mg/mlにて腫瘍接種後24時間で腹腔内へ1回投与した。しかし体重や筋湿重量ではコントロール(合成一重鎖DNA 10mg/ml投与)との差が認められず、合成二重鎖DNAは投与後速やかに分解されるため効果が認められなかった可能性が考えられた。現在、投与量や投与間隔について検討中である。また合成二重鎖DNAで治療効果が得られない可能性があるために、腫瘍接種により骨格筋で発現が増加していた炎症性サイトカイン以外に増大を認めたROSに対する治療効果についても検討を行うことを予定している。現在、ROSの発生源の一つであるキサンチンオキシダーゼの阻害剤に注目しており、実験を予定している。また予定していた評価方法も腫瘍もしくは腫瘍細胞より作成したconditioned mediumの刺激により、ほとんどの項目で有意差を認めた。
形状記憶ポリマーを用いた膨膜マイクロマニピュレータの開発

本研究では,数百%と大きな回復ひずみをもつ形状記憶樹脂をマイクロ機構の関節部の変形部材に応用することで,小形・微小化が可能で,かつ関節部に大きな出力角変位を有する膨膜駆動形のマイクロマニピュレータの開発を行っている.本研究から得られた結果を要約し以下に示す.形状記憶樹脂の回復ひずみが一般材料の弾性限界ひずみよりも50倍以上と大きい為,マニピュレータの関節部のヒンジ材料に形状記憶樹脂を応用した場合には,関節部のヒンジ長さは同じ出力角変位に関して50分の1以下になる.よって,小形・微小化の観点から,マイクロマシンの関節ヒンジへの形状記憶樹脂の応用は有効である.浸漬成形により形状記憶樹脂の管を製作し,駆動力を管内に伝わる空気圧とすることで,小形・微小化に向く膨膜駆動形のマイクロマニピュレータを提案した.また,加熱ヒータを多数装着することでマニピュレーを多自由度にできることを示した.引張り試験から,硬化状態に比べ軟化時の形状記憶樹脂の弾性係数は300900分の1である.このことから,マニピュレータ関節部での変形機能と内圧を伝達する為の管路機能の両方を一様厚さの管で実現できる.テフロンチューブを型とした浸漬成形法による形状記憶樹脂管の製作工程を示した.引上げ速さ0.04mm/s,粘度4.6×10^4cPの条件で内径1mm,長さ100mmの形状記憶樹脂管の試作を行い,各断面において平均厚さに対するばらつきが約20%の管を製作した.外部熱源を用いて樹脂管に温度分布を生じさせる駆動実験を行い,変形部長さ3mmで45°の変位角を得た.ニクロム箔で試作したマイクロヒータを用いた駆動実験から,剛性の大きな金属箔製ヒータでは膨膜時にヒータ端部での応力集中で管に破裂が起きることを確認し,解決方法として管の膨膜変形と伴に柔軟に変形可能な形状記憶樹脂への銀粉混入によるヒータ提案した.本研究では,数百%と大きな回復ひずみをもつ形状記憶樹脂をマイクロ機構の関節部の変形部材に応用することで,小形・微小化が可能で,かつ関節部に大きな出力角変位を有する膨膜駆動形のマイクロマニピュレータの開発を行っている.本研究から得られた結果を要約し以下に示す.形状記憶樹脂の回復ひずみが一般材料の弾性限界ひずみよりも50倍以上と大きい為,マニピュレータの関節部のヒンジ材料に形状記憶樹脂を応用した場合には,関節部のヒンジ長さは同じ出力角変位に関して50分の1以下になる.よって,小形・微小化の観点から,マイクロマシンの関節ヒンジへの形状記憶樹脂の応用は有効である.浸漬成形により形状記憶樹脂の管を製作し,駆動力を管内に伝わる空気圧とすることで,小形・微小化に向く膨膜駆動形のマイクロマニピュレータを提案した.また,加熱ヒータを多数装着することでマニピュレーを多自由度にできることを示した.引張り試験から,硬化状態に比べ軟化時の形状記憶樹脂の弾性係数は300900分の1である.このことから,マニピュレータ関節部での変形機能と内圧を伝達する為の管路機能の両方を一様厚さの管で実現できる.テフロンチューブを型とした浸漬成形法による形状記憶樹脂管の製作工程を示した.引上げ速さ0.04mm/s,粘度4.6×10^4cPの条件で内径1mm,長さ100mmの形状記憶樹脂管の試作を行い,各断面において平均厚さに対するばらつきが約20%の管を製作した.外部熱源を用いて樹脂管に温度分布を生じさせる駆動実験を行い,変形部長さ3mmで45°の変位角を得た.ニクロム箔で試作したマイクロヒータを用いた駆動実験から,剛性の大きな金属箔製ヒータでは膨膜時にヒータ端部での応力集中で管に破裂が起きることを確認し,解決方法として管の膨膜変形と伴に柔軟に変形可能な形状記憶樹脂への銀粉混入によるヒータ提案した.本研究では,微小化に適したマイクロマニピュレータとして形状記憶樹脂を用いた膨膜形フレキシブルマイクロマニピュレータを提案し,形状記憶ポリマーの材料特性の把握,設計指針の確立,制作プロセスの確立,試作,ならびに動作特性の解明により膨膜形フレキシブルマイクロマニピュレータを開発することを目的としている.はじめに,形状記憶樹脂の材料特性を把握するために温度を変化させて引張試験を行った.試験片は射出成形により製作し,試験片の温度は試験片の雰囲気温度を変化させることにより制御した.負荷を3.5MPa一定として,温度とひずみの関係を調べた結果,ガラス転移温度が約50°Cであり,これ以上の温度ではひずみは温度に対して直線的に増大し100°Cでは70%であることが確認された.また,室温におけるヤング率は3.2GPa,弾性限界ひずみは2.5%,破断ひずみが4%である.一方,90°Cにおいて200%ひずみの弾性係数は2.9MPaと室温の1000分の1の柔らかさであることから,予定されるマニピュレータの膨膜部とそれ以外の構造部を同じ厚さのパイプ形状としても十分であることが確認された.90°Cにおける,利用可能ひずみはおおよそ200%である.

次に小形射出成形器をもちいて,成形性を確認したところ長さ70mm,直径1mmの軸の成形を確認した.また,成形時の残留応力が材料の変形に大きく影響することを確認し,その解決方法として100°Cにおいて2時間程度アニーリングすることで十分解決できることを確認した.本研究では,微小化に適したマイクロマニピュレータとして形状記憶樹脂を用いた膨膜形マイクロマニピュレータを提案し,製作工程の確立と変形・動作特性の解明により膨膜形マイクロマニピュレータを開発することを目的とする.これまで,マニピュレータ本体の管構造の製作は,射出成形により試作を行っていたが,さらなる微小化を目指し一液硬化の形状記憶樹脂を用いてディップ法による製作を試みた.液状樹脂に浸漬したテフロン棒(φ2,1,0.5mm)を一定速度で引上げ,このとき棒の周りに着いた樹脂を硬化さた後に,テフロン棒を引き抜くことにより管形状を製作した.このときの樹脂の粘度や引上げ速度の違いから,肉厚と樹脂の偏り方を明らかにした.それぞれの内径に対して長さ100mmの管を製作することが可能となった.樹脂を加熱するためのヒータ部は,ニクロム(1mm×1mm×20μm)に,径20μmの銅線を導電性接着剤で固定することで試作し,感温塗料を用いた実験により電流と温度の関係を明らかにした.このマイクロヒータを管構造に樹脂で貼付けることにより,膨膜マイクロマニピュレータを試作した.有限要素法により,内圧と変形の関係を解析により求めた.これより,曲げ動作を行うためには,膜厚は大きいほうが有利であることを明らかにした.試作したマニピュレータに内圧を負荷して駆動実験を行った.駆動途中ある程度変形(10゚程度の角度変位)した後に,ヒータ取付端部の膜厚が急激に減少し破裂した.これは,ヒータの剛性が大きいため負荷により取付端部で応力集中が生じ,この部分の樹脂に大きな歪が生じたことが原因である.今後ヒータとして,剛性が樹脂と同じ程度の導電ゴムの利用,または管構造を製作する段階で,樹脂が硬化する前に部分的に金属粉末を混入し,こめ部分に高抵抗の導電性を持たせることでヒータとすることを計画している.