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多孔質膜を用いた吸収式ヒートポンプの研究

吸収式ヒートポンプにおける吸収液への水蒸気吸収について、冷却壁面上を流れる吸収液と水蒸気を疎水性多孔質膜を介して接触させるとともに吸収液流路を発泡金属として熱・物質伝達を促進する方法に関し実験研究を行った。その結果、発泡金属流路の液単相強制対流における伝熱促進効果、発泡金属伝熱面の凝縮および蒸発熱伝達率、多孔質膜の水蒸気透過の圧力損失、吸収液への水蒸気吸収に及ぼす多孔質膜付加の影響を明らかにした。昨年度に作製した実験装置を用い、まず発泡金属を拡散接合した伝熱面を用いた水蒸気の凝縮実験を行った。伝熱面上端から作動液である水を種々の流量で供給し、テストセクションに水蒸気を供給する蒸気発生器ヒーターへの投入電力を調節して系圧力を約20Torrで一定保ち、蒸気発生器からテストセクションへの蒸気流量を測定し凝縮流量を算出した。その結果、発泡金属伝熱面の凝縮熱伝達率は液流量が比較的小さい場合には平滑壁面上の膜凝縮の理論値(以下、ヌセルトの解と呼ぶ)に近い値をとるが流量増加とともにヌセルトの解より大きな値となり、液膜厚さがある程度以上では発泡金属による伝熱促進効果が顕著となることが分かった。さらに発泡金属伝熱面の蒸発熱伝達の測定も行った。この実験ではテストセクションを蒸発器として用い、別途設けた凝縮器(プレート型熱交換器)により発生した蒸気を凝縮させ、系圧力を13Torr程度とした。蒸発熱伝達率の実測値をヌセルトの解と同様な仮定に基づく理論値と比較した結果、液が小流量の時の実測値はヌセルトの解と同程度の値となり、膜凝縮の場合と同様な傾向が見られた。これらの水単成分の凝縮・蒸発実験に続き、発泡金属伝熱面によるLiBr水溶液への水蒸気吸収実験を行った。系圧力は実機の運転条件と同等の6Torrとし、溶液濃度は約56wt%、伝熱壁裏面の冷却水入口温度は20°C、溶液入口温度は飽和温度である約34°Cおよびそれ以下のサブクール状態として吸収実験を行った。その結果、水蒸気吸収速度は溶液入口サブクール度とともに増加すること、熱伝達係数は溶液流量とともに増加すること、また熱伝達係数はフィン付面と同程度の高い値となることが分かった。さらに疎水性メンブレンを取り付けた場合、その圧力損失のため本実験範囲では水蒸気吸収流量が2030%低下すると考えられることが分かった。本年度は本研究で用いた発泡金属の基本的な流動・伝熱特性を明確にするため、水を作動流体として発泡金属流路の単相強制対流熱伝達率と圧力損失の測定を行った。発泡金属の片面は伝熱面と拡散接合されており、もう一方の面は断熱壁として流路を形成し、流路入口と出口の作動流体の温度差と流量から伝熱量と熱伝達率を算出した。発泡金属の厚さ(すなわち流路高さ)は1.3mm、幅は38mm、長さは70mmである。発泡金属の孔径と空隙率はそれぞれ600μmと0.94である。圧力損失の測定結果から透過率と慣性係数(流速の2乗に比例する項の係数)を算出し、球形粒子充填層に対する経験式と比較したところ、慣性係数は従来の経験式に近い値であるが透過率は小さな値となることが分かった。熱伝達率の無次元量であるヌッセルト数Nuとレイノルズ数Re(いずれも発泡金属がない場合の流路の水力等価直径に基づく)の関係を調べたところ、Re数とともにNu数は増加し、Re数が約500においてNu数は約56となり、発泡金属のフィン効果が伝熱促進に有効であることが分かった。次に発泡金属伝熱面を流下するLiBr水溶液への水蒸気吸収について、発泡金属表面を疎水性メンブレン(PTFE製、気孔径1μm)で覆った場合の実験を行った。吸収液濃度は約54%、系圧力は約6Torrであり、メンブレンで覆わない場合に比べ水蒸気吸収速度が約40%低下することが分かった。さらにメンブレンの気体側を高さ1mmの流路として大気圧の湿り空気を流し、空気からの除湿について実験を行った。その結果、水蒸気吸収速度は純蒸気の場合の10%程度に低下し、空気流中の物質輸送、すなわち水蒸気の拡散抵抗が支配的となることが分かった。空気中の物質輸送のみを考えて見積もった空気流のシャーウッド数(物質伝達率の無次元量)は約3となり、層流の場合の値として概ね妥当であることが分かった。吸収式ヒートポンプにおける吸収液への水蒸気吸収について、吸収液と気相を疎水性多孔質膜を介して接触させるとともに吸収液流路に発泡金属を挿入して熱・物質伝達を促進し、自動車への車載など非従来的用途への吸収式ヒートポンプの利用拡大を図るべく、以下の研究を行った。初年度は、まず基礎となるメンブレンの水蒸気透過特性について実験を行った。

実験装置は、蒸発器、蒸気流量計、テストセクション、凝縮器、液タンクで構成され、テストセクションである内径24mmの円管内に取り付けたメンブレンを水蒸気が通過する時の圧力損失を測定する。系内は予め真空排気し、吸収器の作動条件に対応する低圧の水蒸気単成分での測定を行う。孔径1μm、厚さ75μmのPTFE製疎水性メンブレンについて測定を行った結果、圧力損失と蒸気流量は比例関係にあることが分かった。この時のクヌッセン数(分子の平均自由行程とメンブレン孔径の比)は5程度であり、気体分子運動論に基づく理論値と本実験値を比較した結果、両者は概ね一致した。次に吸収実験を行うテストセクションの製作を行った。伝熱面である銅板上に矩形の発泡金属板を拡散接合し、その一端から液を供給し他端から液を排出する。発泡金属板の上面は空間となっており、ここに水蒸気を供給する。銅板の背面は冷却水により冷却され、流れ方向の7点で壁温を測定する。発泡金属板は幅38mm、長さ70mmであり、孔径0.6mm(板厚2mm)、孔径0.3mm(板厚1mm)の2種類のものを製作した。予備実験として単成分水蒸気の凝縮実験を行い、その熱伝達率は発泡金属の空隙部に液が充満しているとした時の予測値に近い値をとることが分かった。昨年度は装置の製作および多孔質膜の圧力損失特性についての実験を行い、今年度は発泡金属伝熱面の相変化伝熱性能について実験を行った。まず昨年度に続き水単成分の凝縮について実験を行い、特に凝縮液流量が大きい場合に発泡金属による伝熱促進効果が顕著となることが分かった。また発泡金属伝熱面による水単成分の蒸発について実験を行い、液流量が小さい場合でも伝熱面が薄液膜で一様に覆われた場合の高い熱伝達率が得られることが分かった。さらにLiBr水溶液への水蒸気吸収について、機械加工によるフィン付面と同程度の高い熱伝達率が得られることが分かった。以上のように発泡金属伝熱面の相変化伝熱特性について有益な知見が得られている。本研究で使用する多孔質膜について、吸収器の条件における圧力損失が気体分子運動論による理論値を用いて予測できることが分かった。また吸収実験を行う実験装置が完成し、もっとも重要となる真空気密性も十分であることを確認した。さらに予備実験として水蒸気吸収実験を行い、装置の健全性を確認した。交付申請書の実施計画に従い、除湿空調への応用の観点から気相が湿り空気の場合の水蒸気吸収実験を行うとともに、本提案の吸収器を自動車排熱利用および除湿空調に適用した場合の必要伝熱面積等についての検討を行う。また今年度行った水単成分の凝縮・蒸発およびLiBr水溶液への水蒸気吸収について追試および異なる条件での実験を行い、信頼性を向上させる。研究計画に従い、次年度はまず蒸発実験を行い、続いてLiBr水溶液への水蒸気吸収実験を行う。なお今年度所要額のうち5,047円を次年度に使用することとしたが、これは今年度末頃に急を要する購入品がなくなった段階で若干の余裕が生じたためであり、次年度の研究費と合わせて使用する方がより有効に研究のため活用できると判断した。この分は実験装置の充実のための次年度消耗品購入に充てる。該当なし測定精度向上のための流量計のほか、吸収液の薬品、バルブ・配管部品、熱電対、実験装置改良のための材料などの消耗品、および国内学会参加費に使用する。
機能性ポリアミドによる緑藻の生殖プログラムのハッキング

機能性ポリアミドは狙った特異塩基配列に直接結合する人工化学物質である。その標的配列は任意にデザインでき、目的遺伝子の発現抑制や、さらには蛍光物質や遺伝子発現活性化因子との複合体を合成することにより、特異配列の可視化や目的遺伝子の過剰発現に応用できる。本研究ではこの機能性ポリアミドを用いて、単細胞緑藻クラミドモナスの生殖プログラムの人為的操作に挑戦している。クラミドモナスでは接合子形成とともに数百の遺伝子が活性化され、それらが胞子形成、細胞核融合、葉緑体母性遺伝、ミトコンドリア父性遺伝、鞭毛の縮退、細胞壁合成など多岐にわたるイベントを整然と進行させる。これまでに接合子特異的遺伝子群に共有されるcis-element(Zygote response factor: ZYRE)が同定されており、このZYRE特異的な機能性ポリアミドをデザインしてその効果を検証することを目指す。研究にあたり、まず懸案事項となったのはポリアミドの細胞透過性であった。細胞透過性の確認のため、蛍光色素(FITCやTAMRA)を付加したポリアミドをクラミドモナスの細胞に添加したが、細胞内に全くシグナルを確認できなかった。細胞壁欠損変異体や、エレクトロポレーションや界面活性剤処理、ポリアミドへ修飾など、細胞透過の向上につながりうる、あらゆる手法を検討した結果、ようやくポリアミドにアルギニンを付加することで細胞透過性が向上することが判明した。今後、ZYREを対象とするアルギニン修飾ポリアミドを合成することで、いよいよ接合子特異的遺伝子群の制御ができるかどうかを検証していく。本研究をすすめるにあたり、ポリアミドの細胞透過性が最初の懸案事項となった。細胞透過性の確認のため、蛍光色素(FITC)を付加したポリアミドを合成し、クラミドモナスの細胞に添加したが、当初細胞内に全くシグナルを確認できなかった。細胞透過性を上げるために、細胞壁を欠損した変異体をもちいたが全く効果が認められなかった。エレクトロポレーションや界面活性剤処理も様々な条件を検討したが、細胞へのダメージを抑制しつつポリアミドを導入できるような条件は見つけられなかった。そこでポリアミドへの修飾を検証したが、FITCから細胞透過性が高いといわれるTAMRAへの変更は効果がなかったものの、ポリアミドにアルギニンを付加することでようやく細胞透過性の向上に成功した。細胞透過性の克服は当初想定したよりも困難だったが、今後ZYREを対象とするアルギニン修飾ポリアミドを合成することで、予定通り接合子特異的遺伝子群の制御に取り組める予定である。今後、以下のように研究を推進していく予定である。(1)ポリアミド処理条件の最適化:アルギニン修飾したポリアミドの使用に加えて、さらに細胞透過性ペプチドやエンドサイトーシス促進ペプチド(endoporter)などを同時に添加することで、より短時間かつ高効率でポリアミドを細胞透過させられるような条件を探索する。様々な濃度や時間スケールで処理をおこない、処理条件の最適化をおこなう。ポリアミド処理の効果の検証にあたっては、顕微鏡による表現型の詳細な観察、およびZYREをプロモーター部位に挿入したレポーター(ルシフェレース)遺伝子コンストラクトを用いた定量的な解析を行う。(2)ポリアミドによるZYRE抑制効果の検証および遺伝子ターゲティング:ポリアミド処理のレポーター遺伝子に対する抑制効果が確認され、その処理条件の最適化ができたら、実際にポリアミドによる遺伝子抑制実験、およびZYRE抑制実験をおこなう。配偶子誘導から接合、接合胞子形成の各段階でRNAseq解析をおこない、ZYREを標的としたポリアミド処理がトランスクリプトームに与えるインパクトを明らかにする。ポリアミンに対して異なる反応を示す遺伝子グループの有無をクラスタリング解析などで検証し、それらに共通する新たなモチーフが存在するかどうかを調べ、見つかった場合にはそれらを標的とした新たなポリアミドを合成することで、生殖プログラムの構造や階層性に迫る。一方で、個々の接合子特異的なポリアミドも設計し、それらの発現抑制をおこなうことで、個々の遺伝子機能に迫る。

本研究をすすめるにあたり、ポリアミドの細胞透過性が最初の懸案事項となった。細胞透過性の確認のため、蛍光色素(FITC)を付加したポリアミドを合成し、クラミドモナスの細胞に添加したが、当初細胞内に全くシグナルを確認できなかった。細胞透過性を上げるために、細胞壁を欠損した変異体をもちいたが全く効果が認められなかった。エレクトロポレーションや界面活性剤処理も様々な条件を検討したが、細胞へのダメージを抑制しつつポリアミドを導入できるような条件は見つけられなかった。そこでポリアミドへの修飾を検証したが、FITCから細胞透過性が高いといわれるTAMRAへの変更は効果がなかったものの、ポリアミドにアルギニンを付加することでようやく細胞透過性の向上に成功した。細胞透過性の克服は当初想定したよりも困難だったが、今後ZYREを対象とするアルギニン修飾ポリアミドを合成することで、予定通り接合子特異的遺伝子群の制御に取り組める予定である。今後、以下のように研究を推進していく予定である。(1)ポリアミド処理条件の最適化:アルギニン修飾したポリアミドの使用に加えて、さらに細胞透過性ペプチドやエンドサイトーシス促進ペプチド(endoporter)などを同時に添加することで、より短時間かつ高効率でポリアミドを細胞透過させられるような条件を探索する。様々な濃度や時間スケールで処理をおこない、処理条件の最適化をおこなう。ポリアミド処理の効果の検証にあたっては、顕微鏡による表現型の詳細な観察、およびZYREをプロモーター部位に挿入したレポーター(ルシフェレース)遺伝子コンストラクトを用いた定量的な解析を行う。(2)ポリアミドによるZYRE抑制効果の検証および遺伝子ターゲティング:ポリアミド処理のレポーター遺伝子に対する抑制効果が確認され、その処理条件の最適化ができたら、実際にポリアミドによる遺伝子抑制実験、およびZYRE抑制実験をおこなう。配偶子誘導から接合、接合胞子形成の各段階でRNAseq解析をおこない、ZYREを標的としたポリアミド処理がトランスクリプトームに与えるインパクトを明らかにする。ポリアミンに対して異なる反応を示す遺伝子グループの有無をクラスタリング解析などで検証し、それらに共通する新たなモチーフが存在するかどうかを調べ、見つかった場合にはそれらを標的とした新たなポリアミドを合成することで、生殖プログラムの構造や階層性に迫る。一方で、個々の接合子特異的なポリアミドも設計し、それらの発現抑制をおこなうことで、個々の遺伝子機能に迫る。初年度において細胞透過性の高いポリアミドの設計および合成に時間がかかった一方で、次年度における大規模シーケンス解析にかかる費用を担保しておく必要があったため。
フッ素化反応の原料転換を目指した新規フッ素化反応の開発

本研究は、危険なフッ素ガスに代わり、より安全で取り扱いやすいフッ化水素酸類をフッ素源に用い、超原子価ヨウ素をメディエーターとする安全で簡便なフッ素化反応を開発し、最終的には、ヨードベンゼン類を触媒とするフッ素化反応を実現することを目的とするものである。研究計画として、(1)1,3-ジカルボニル化合物のフッ素化反応の開発、(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発、及び(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発を行ったが、今年度は、昨年度に引き続き(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発と(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発を行った。オレフィン類のフッ素化反応の開発では、オレフィン類として官能基を有するアルケンのフッ素化反応を行った。カルコン類やシンナミルアルコール類のフッ素化反応に成功した。超原子価ヨウ素とHF反応剤を用いる反応によりカルコン類から1,2-アリール転位を伴った3,3-ジフルオロエチルケトン類が得られた。ヨードトルエンのようなヨウ化物を触媒とするフッ素化反応によっても合成することができた。シンナミルアルコール類のフッ素化反応も超原子価ヨウ素とHF反応剤を用いるフッ素化によりアルコール部位を損なうことなく、フッ素化反応が進行し、3,3-ジフルオロプロパノール誘導体を得ることに成功した。また、アセチレン類のフッ素化反応の開発では、β-フルオロビニルヨードニウム塩が立体選択的に得ることに成功していたが、ヨードアレーンを用いてもβ-フルオロビニルヨードニウム塩を合成できることを明らかにし、簡便な合成法を確立した。従来のフッ素化反応ではフッ素ガスがフッ素源として必須となっている。我々は、危険なフッ素ガスに代わり、より安全で取り扱いやすいフッ化水素酸類をフッ素源に用い、超原子価ヨウ素をメディエーターとする安全で簡便なフッ素化反応を開発し、最終的には、ヨードベンゼン類を触媒とするフッ素化反応を実現することを目的としている。これにより、フッ素ガスを原料として利用する従来のフッ素化反応の原料転換を目指し、安心で安全なフッ素化合物の合成法を確立する。(1)1,3-ジカルボニル化合物のフッ素化反応の開発:今年度は、触媒反応の効率を高めるための職場条件の検討を行った。反応後副生するヨードシルベンゼンを再酸化することによりヨードベンゼンを触媒とする触媒的フッ素化反応を我々は明らかにしたが、実用的に利用できる、さらに高効率の触媒反応を開発した。従来、20 mol%のヨードアレーンを触媒として用いていたが、種々の条件検討により、5 mol%の触媒量で良好な結果が得られること明らかにした。(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発:今年度は、芳香族オレフィンに加え、ホモアリルアミン類のフッ素化反応を検討した。量論量のヨードベンゼンジアセタートとフッ化水素により、3-フルオロピロリジン誘導体が得られることを明らかにした。また、本反応は触媒量のヨードトルエンを用いても進行し、触媒的アミノフッ素化反応を見出した。(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発:次年度予定の研究計画であるが、アルキン類のフッ素化反応を同様の反応条件で検討したところ、β-フルオロビニルヨードニウム塩が得られることが明らかになった。今後、簡便な合成法を明らかにしていく予定である。今後、種々の基質へ応用し、触媒的フッ素化反応の有用性を明らかにしていく予定である。また、反応基質の拡大のため、新規フッ素化剤の開発も今後検討する。当初予定していた、「(1)1,3-ジカルボニル化合物のフッ素化反応の開発」および「(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発」について、成果を上げることができた。まだ、ジャーナル上での成果報告までは行っていないが、学会発表により成果報告を行った。さらに、次年度の計画である、「(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発」についても成果を上げることができた。以上の状況より、当初の予定以上の成果が得られていると判断した。そのため、危険なフッ素ガスを用いない、安全で取り扱いやすいフッ素化反応の開発が切望されている。我々は、危険なフッ素ガスに代わり、より安全で取り扱いやすいフッ化水素酸類をフッ素源に用い、超原子価ヨウ素をメディエーターとする安全で簡便なフッ素化反応を開発し、最終的には、ヨードベンゼン類を触媒とするフッ素化反応を実現することを目的とする。(1)1,3-ジカルボニル化合物のフッ素化反応の開発、(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発、及び(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発を行っているが、1,3-ジカルボニル化合物のフッ素化反応の開発についてはほぼ終了したので、今年度は、(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発と(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発を行った。オレフィン類のフッ素化反応の開発では、オレフィン類としてホモアリルアミン誘導体を選べ、量論的並びに触媒的フッ素化反応を行い、3-フルオロピロリジン誘導体を得ることに成功した。また、アセチレン類のフッ素化反応の開発では、β-フルオロビニルヨードニウム塩が立体選択的に得ることに成功した。また、ヨードアレーンを用いても合成できることを明らかにした。

今後は、官能基を有するオレフィン類やアセチレン類について検討し、有用な含フッ素化合物の合成法として本研究を発展させる予定である。当初予定していた「(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発」及び「(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発」は予定通りに研究が進行し、十分かつ優れた成果が得られた。これらの成果はJournal of Organic Chemistryにそれぞれ掲載された。以上のことより、当初の計画以上に進展していると判断した。本研究は、危険なフッ素ガスに代わり、より安全で取り扱いやすいフッ化水素酸類をフッ素源に用い、超原子価ヨウ素をメディエーターとする安全で簡便なフッ素化反応を開発し、最終的には、ヨードベンゼン類を触媒とするフッ素化反応を実現することを目的とするものである。研究計画として、(1)1,3-ジカルボニル化合物のフッ素化反応の開発、(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発、及び(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発を行ったが、今年度は、昨年度に引き続き(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発と(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発を行った。オレフィン類のフッ素化反応の開発では、オレフィン類として官能基を有するアルケンのフッ素化反応を行った。カルコン類やシンナミルアルコール類のフッ素化反応に成功した。超原子価ヨウ素とHF反応剤を用いる反応によりカルコン類から1,2-アリール転位を伴った3,3-ジフルオロエチルケトン類が得られた。ヨードトルエンのようなヨウ化物を触媒とするフッ素化反応によっても合成することができた。シンナミルアルコール類のフッ素化反応も超原子価ヨウ素とHF反応剤を用いるフッ素化によりアルコール部位を損なうことなく、フッ素化反応が進行し、3,3-ジフルオロプロパノール誘導体を得ることに成功した。また、アセチレン類のフッ素化反応の開発では、β-フルオロビニルヨードニウム塩が立体選択的に得ることに成功していたが、ヨードアレーンを用いてもβ-フルオロビニルヨードニウム塩を合成できることを明らかにし、簡便な合成法を確立した。前年度に引き続き、「(1)1,3-ジカルボニル化合物のフッ素化反応の開発」、「(2)オレフィン類のフッ素化反応の開発」、及び「(3)アセチレン類のフッ素化反応の開発」について検討していく。特に、超原子価ヨウ素化合物の合成および取り扱いをできるだけ簡便にするための方策を考案し、フッ素化反応の拡大に努める。研究が予定通りに進行しているので、このまま研究課題を実施する。さらに、基質や反応の拡張を狙い、より一般性があり、効率的なフッ素化反応の確立に努める。当初、研究計画を着実に遂行するため、夏季及び冬季休暇中に集中的に実験を実施し、研究成果を上げることを予定していたが、順調に研究計画を遂行できたため、研究補助のための謝金を使用しなかったため。(理由)当初、研究計画を着実に遂行するため、夏季及び冬季休暇中に実験を実施し研究成果を挙げることを予定していたが、順調に研究計画を遂行できたため、研究補助の謝金を使用しなかったことによる。(使用計画)研究発表のための旅費として使用する。次年度は、予定通りに使用する。加えて、成果発表のための旅費として使用する。
触覚情報制御による盲人用マルチメディア・パソコンの実用化

全盲のパソコン利用者にとって、GUIや図形イメージが多用される現在のパソコンシステムが極めて使い難いことを踏まえて、触覚や聴覚の支援による問題解決を試みるシテスムの実用化を狙いとした盲人用マルチメディア・パソコンの研究を行った。晴眼者がマルチメディアにアクセスする場合に利用する視覚ディスプレイやマウスの代替をなすために、触覚グラフィック・ディスプレイと触覚マウスをヒューマン・インターフェースとするシステムを開発した。触覚グラフィック・ディスプレイは画面情報を40x30本の触知ピンの上昇に対応させて触覚提示するものであり、これを市販のPC/AT型パソコンで動作させることができた。また、触覚マウスは8x8本の触知ピンによって画面上の任意の位置に対応する視覚情報をキャプチャーするものを試作した。これらのデバイスはPC/AT型パソコンに対して標準で提供されるパラレルIOポートでの駆動を可能にした。また、これらを現在、最もポピュラーなWindows98のOS上で動作するユーティリティ・ソフトウエアを構築した。さらに、当該システムには文章など画面上の文字で提示される情報については、聴覚利用型のスピーチシンセサイザーによって聞き取れることを可能にするスクリーンリーダーソフトウエアを搭載させ、システムの役割分担を実施させた。これら触覚ディバイスを制御系として全盲パソコン利用者は単純なグラフィック情報や表構成、レイアウト構成などの概略を知ることができるようした。システムの評価実験から、Windows98のOSで動作する殆どの市販アプリケーションを触覚系デバイスと同時に動作でき、当該システムが全盲のパソコン利用を支援できることが確認された。研究開始年度である今年度は、ウインドウズ型パソコンを盲人がどのように利用可能であるかを解析し、問題点を明らかにした。その結果、GUI(グラフィカル・ユーザ・インタフェース)に関与するあらゆる操作において使用上の困難性が見いだされたので、このユーザ・インタフェースを改善するための操作法についての概念設計を行った。主な設計概念は画面上の文字情報はスピーチシンセサイザーを利用して合成音声で伝達すること、GUIの形状は画面での位置情報および図形やグラフ情報は触覚ディスプレイを利用して触覚系から伝達すること、インタフェースとしての画面操作は触覚マウスを利用することなどである。この概念設計に従って以下の要素技術を検討し、試作研究ならびに評価を行った。(1)触覚マウスの開発触覚提示部が3mm間隔で8×8のピンアレイを導入した触覚マウスを試作した。ピンアレイを収納する筐体には一般マウス駆動部を利用し、手掌に適合するような形状に加工し、操作ボタンなどを人間工学的視点から検討し配置した。(2)触覚マウス用ドライバ・ソフトの構築触覚マウスに提示するためのソフトウエアを構築した。このユ-ティリティ・ソフトは画面情報を濃淡2値化して表示する。2値化の閾値と8×8アレイに表示する画面領域は可変として利用環境によって設定できるようにした。(3)スピーチシンセサイザーの応用すでに研究分担者が開発したパソコン用音声利用ソフトを今回使用するWindows95システムのOSに移植することを試みた。ワープロならびに表計算用アプリケーションの一部において機能することが評価研究から確認された。今年度開発した要素技術における触覚マウスとスピーチシンセサイザーとの連携操作については来年度実施する。研究中間年度に当たる本年度は、前年度に終了した盲人用マルチメディア・パソコンの概要設計に従ってシステムの要素設計と試作、ならびに前年度に開発したシステム要素に改良を加えた。得られた主な結果は以下の通りである。(1)触覚マウスドライバの改良触覚マウス駆動機構を光学的位置検出方式とロータリーエンコード方式とで試作し、両方式による特徴を操作性と精度の点から実験可能にした。また、前年度構築した触覚マウス・ドライバソフトに改良を加え、8x8ピンに提示する画面情報を自由倍の縮小領域に変換可能なようにした。これによって、必要とする画面情報を任意の縮小率で触覚マウスに表示できるようにした。(2)触覚グラフィックの試作触覚マウスが指示操作をフィードバックする要素であるのに対して、触覚グラフィックは画面のグラフィック情報を触認知する用途として、本年度新たに設計・試作を行った。

仕上がった触覚グラフィックの触知部は電磁型駆動機構を採用し、ピン間隔3mmで、総数40x30ピン配列で構成した。また各触ピンの浮上高さは約1.5mmに調整し、全体として凸ピンの空間的位置関係によって画面上のグラフィックを提示できるようにした。さらに、インタフェースとして汎用パソコンのプリンタポートに接続することが可能になった。(3)触覚グラフィック・ドライバの構築上記で試作した触覚グラフィックを駆動するドライバ・ソフトを構築した。このソフトによって、画面のR,G,B色彩情報を任意の標本化間隔で、かつ、任意の閾値で2値化して触覚グラフィック・ドライバに送出することを可能にした。最終年度である次年度は、これらシステム要素をとりまとめて、ヒューマンインタフェースとしての有効性評価を実施する予定である。研究最終年度である当該年度は、前年度までに試作した盲人用マルチメディア・パソコンの構成要素に改良を加えると共に、システム全体の総合動作評価を行った。(1)触覚マウスの改良:触覚マウスについては、これまでの使用経過からケーブルの断線や電源回路の不備などによる動作不良点が発見された。これらの問題点を解決すると共に、筐体の改良を含めた当該要素を安定化させた。(2)触覚グラフィック・ディスプレイの改良:前年度試作したディスプレイをパソコンに接続した場合に発生する誤動作の原因を解明する作業を行い、ピン・アクチュエータ駆動回路の全面的設計変更を行った。その結果、当該ディスプレイを安定動作させることを可能にした。(3)ソフトウエアの改良:触覚マウスや触覚グラフィック・ディスプレイのためのソフト的バグを除去すると共に、両者の触知ピンの動作確認を行うための検証ソフトウエアを追加し、保守作業を簡便化することができた。(4)総合動作:ワープロ、表計算、描画ソフトなど市販のアプリケーション使用時に触覚マウスや触覚グラフィック・ディスプレイが動作可能であるかの評価を行い、開発の目標とした触覚情報制御をこれら周辺機器で実行することが可能であることを明らかにした。さらに、聴覚利用のためのスクリーン・リーダーソフトとの連携動作実験を行った。その結果、想定したソフトウエア使用時での諸機能が発揮できる状態であることが確認され、盲人用マルチメディア・パソコンを完成させることができた。
初期近代ブリテンにおける紙券信用と基金をめぐる議論の継承について

金融の拡大と破綻という繰り返しは、南海泡沫事件以降今日に至ってもなお続くが、本研究では、こうした金融の可能性と不安定性の問題を、17世紀末のイングランド銀行設立の頃の土地銀行論争、それに続くチャールズ・ダヴナント、ジョン・ロー、サー・ジェームス・スチュアート、アダム・スミスらが展開した紙券信用論とその継承関係に焦点をあて、17世紀末来の議論において、紙券の過剰発行の危険、銀行経営の破綻が常に懸念され、そうした問題に対する対策として、紙券信用の裏づけとなる、担保、基金を十分なものとするだけでなく、それが組織としていかに信頼に足るものとして管理されるべきかが最大の検討課題となっていたことを示す。
複素多様体上のＲｉｃｃｉ　ｓｏｌｉｔｏｎの幾何

(1)坂根-小磯のKaehler-Einstein計量構成法を,中川泰宏氏と共同で,Ricci solitonが出現する二木障害が消えない場合にまで一般化し,この場合にはEinstein佐々木計量が得られることを示した.(2)複素射影平面の3点blowing-up上のKaehler-Einstein計量を,漸近展開を用いて具体的に詳しく記述した.(3) Donaldson-Tian-Yau予想に関しi)漸近相対Chow安定の仮定の下にpolybalanced計量の漸近列が存在することを示し,ii)新田泰文氏と共同で,相対強K-安定性から漸近相対Chow安定性が従うことを示した.この研究は,Kahler-Ricci solitonに関する以下の課題に取り組み,その解決をはかることを目指す(1)二木-小野-Wangがtoric幾何の立場から佐々木多様体に関連した結果として得たものを,もう少し広い枠組み,すなわちKahler-Ricci solitonをもつFano多様体に関する結果として再構成するこのうち(1)については,研究代表者および研究分担者である中川(金沢大)が研究チームを作って解決にあたり,(2)については,研究代表者および平成22年度まで研究分担者であった後藤(阪大)が研究チームを作って解決にあたり,(3)については,研究代表者と研究分担者の佐々木(神戸大)および長谷川(新潟大)研究チームを作って解決にあたる計画である(1)坂根-小磯のKaehler-Einstein計量構成法を,中川泰宏氏と共同で,Ricci solitonが出現する二木障害が消えない場合にまで一般化し,この場合にはEinstein佐々木計量が得られることを示した.(2)複素射影平面の3点blowing-up上のKaehler-Einstein計量を,漸近展開を用いて具体的に詳しく記述した.(3) Donaldson-Tian-Yau予想に関しi)漸近相対Chow安定の仮定の下にpolybalanced計量の漸近列が存在することを示し,ii)新田泰文氏と共同で,相対強K-安定性から漸近相対Chow安定性が従うことを示した.今年度は研究課題に関する種々の情報を収集するため,菅平で国際複素幾何シンポジウムを主催し,さらにPRCGC(環太平洋複素幾何コンファレンス)をソウルで開いて知見を深めた.また,佐々木多様体の専門家でもある二木昭人氏のグループと共同で,Kahler-Ricci solitonや佐々木多様体に関する勉強会を岐阜で行い,当研究課題の基礎となる基礎となる種々の資料を整備した.その結果,物理学者の安井らがブラックホール解から構成したEinstein佐々木構造の例と,二木-小野-Wangが構成した佐々木構造の例では,二木グループの指摘により,違いは佐々木構造にあるのではなく,むしろ付随するconeに於けるRicci flat計量の形状に差異があるのだということが分かってきた.平成20年度の来日をとりやめざるを得なかったWeiyong He氏およびAndrey Todorov氏については,繰り越し制度を用いて同21年度の来日が実現し,それぞれ菅平および名大での研究打ち合わせを通して,上記課題の有益なヒントを得た.また,同じ制度のサポートで沖縄のOISTにて開催した日中友好の国際幾何学シンポジウムで,上記課題についての種々の結果を発表する機会を得た.本年は研究全体の2年目でもあり,「Kanler-Ricci solitonの幾何」およびそれと深く関連するDonaldaon-Tian-Yau予想のうち「定スカラー曲率ケーラー計量の存在問題」について特に集中的に取り組んだ.その一環として昨年度に引き続いて,菅平で第15回国際複素幾何シンポジウム(研究分担者である後藤・中川・長谷川の各氏も出席し情報交換や研究打ち合わせを行った)を主催し,さらに第4回PRCGC(環太平洋複素・シンプレクティック幾何コンファレンス)を成都で開いて知見を深めた.またトーリック微分幾何や佐々木多様体に関する専門家でもある二木昭人氏のグループ(小野・佐野・四ツ谷・土井の各氏)と共同で,Donaldson-Tian-Ysu, Kahler-Ricci soliton,佐々木多様体等に関する勉強会を行い,今回は当研究課題に関して得られた種々の部分的篇果についても討論を行った.特に中川氏と共同で,「坂根-小磯によるP^1-bundle上のケーラー・アインシュタイン計量の構成法」において二木障害が消えずにKahler-Ricci solitonが出現する場合には,佐々木アインシュタイン計量も同時に得られることを証明することに成功したと思われ,その発表を行ったが,現在その検証作業にとりかかっているところである.一方,Donaldson-Tian-Yau予想については,その解決の第一歩として新田氏と共同で,偏極多様体のK-安定性からある種の弱い漸近Chow多重安定性を示すことが出来たと思われるが,これも現在検証中で,完成次第発表の予定である.本年度は,プロジェクトの開始時から数えてちょうど折り返しの3年目でもあり,以下の3課題に対する取り組みを本格化させた。3.「複素射影平面の3点blowing-up上のKahler-Einstein計量にexplicitな表示を与える」という研究課題については,具体的な実モンジュ・アンペール方程式を境界値付きで解くことに帰着されるが,研究室でプロジェクトチームを組み丹念な解析を行うことによって,方程式に優解と劣解を構成し,それらを用いてかなり詳しい近似解を漸近展開の形で与えることが可能となった.この結果については,現在検証中であるとともに論文にとりまとめ中でもある.

「Kaehler-Riccisolitonの幾何」についての話題,および間接的ではあるがそれと深く関連するDonaldson・Tian-Yau予想の存在問題について取り組んだ.(1)ケーラー・アインシュタイン・ファノ多様体上のP1-bundleにおける,坂根-小磯による「ケーラー・アインシュタイン計量の構成法」において,中川泰宏氏との共同研究で,二木障害が消えずにKaehler-Ricci solitonが出現する場合にも佐々木アインシュタイン計重が同時に得られることを証明することに成功したが,この結果の検証が完全に終わりTohoku Math.J.の第65巻に出版予定である.(2)Donaldson-二木不変重を,テスト配位モジュライ空間のコンパクト化にまで拡張し,従来のものよりかなり強い意味のK-安定性の概念を導入した、(3)偏極射影代数多様体に対する強い意味のK-安定性から漸近的Chow安定性が従うことがほぼ確実で,新田泰文氏と共同で現在検証中である.もしこの結果を仮定するなら,強い意味のK-安定性の仮定の下に,balancedmetricの列の存在が証明され,Donaldson-Tian-Yau予想の存在問題解決への第一歩が得られることになる.同様の議論はその相対版にも適用され,上の結果はDonaldson-Tian-Yau予想の存在問題のextremal Kaehler版に拡張される.つまり強い意味のK-相対安定性から漸近的Chow相対安定性が従うことが予想され,こちらも現在検証中である.もしこの拡張が可能になれば,強い意味のK-相対安定性の仮定の下に多重balancedmetricの列の存在が証明されextremal Kaehler計量の存在問題についての重要な知見を得ることになる.「Kaehler-Ricci solitonの幾何」に関連する話題,およびそれと深く関連するDonaldson-Tian-Yau予想のうち,「定スカラー曲率ケーラー計量の存在問題」について取り組んだ.(1)ケーラー・アインシュタイン・ファノ多様体上のP1-bundleにおける,坂根-小磯による「ケーラー・アインシュタイン計量の構成法」において,中川泰宏氏との共同研究で,二木障害が消えずにKaehler-Ricci solitonが出現する場合にも佐々木アインシュタイン計量が同時に得られることを証明することに成功したが,この結果の検証が完全に終わりTohoku Math. J.の第65巻に出版予定である.(2)Donaldson-二木不変量を,テスト配位モジュライ空間のコンパクト化にまで拡張し,従来のものよりかなり強い意味のK-安定性の概念を定義した.(3)新田泰文氏と共同で,偏極射影代数多様体に対する強い意味のK-安定性から漸近的Chow安定性が従うことがほぼ証明できた.
２次元マトリックス化による歯科心身症の診断法の確立と治療体系の構築

本研究では歯科心身症の代表的な疾患の1つである口腔異常感症について研究を行った。抗精神病薬であるアリピプラゾールが異常感に有効である報告は少ない。本研究ではアリピプラゾールがドパミン阻害作用を示す一方で、アゴニストとしての内活性作用をあわせ持つ特性によって口腔内の異常感に効果を示すのではないかという知見が得られた。これらの知見は従来の考え方である、異常感に対してノルアドレナリンやGABA受容体に作用する薬剤だけではなく、ドパミンに作用する薬剤も有効であるという新たな知見をもたらす可能性となる。本研究の目的は、歯科心身症患者の症状を「痛み」と「異常感」に分類し、各症状に対してどのような薬物療法が有効であるか、用量反応性に関する検討を行い、「痛み」と「異常感」を軸として、それぞれのスコアをドットし2次元マトリックス化グラフを作成し、どの領域範囲で、どの薬物を使うのか、その線引きを試みる。さらに、2次元マトリックス化グラフの軸に「心理特性」を加え、「痛み」と「異常感」に相関するかどうか、それぞれの症状と原因の解析を行うとともに、分布から大きく外れた症例に対して、他の因子が関与するかを解析することによって、歯科心身症に対するより効果的な診断法を開発し、最適な対応法を確立することである。歯科心身症の患者は、薬物療法によって症状が改善することもあるが、その割合や年齢、性別、現病歴等の特徴は明らかになっていない。そこで、本研究では患者の様々な背景因子(年齢、性別、基礎疾患、既往歴、現病歴、病悩期間、職業、生活スタイル等)を調査し、薬物療法が奏効する因子と症状が増悪する因子の解析を行い、術前段階において薬物療法が効果的である患者群の分類を探索する。また、治療に難渋する歯科心身症患者に対して、治療が適切かどうかを判定し、精神疾患等の他の因子も考慮し、患者の対象診療科が歯科であるのか、他の診療科への紹介が必要かを再検討することで無用な長期療養を回避させる。これらの研究によって歯科心身症患者のQOL向上に繋がる、より効果的な治療法を確立し、発症因子の解明を目指す。本研究の1つとして、歯科心身症患者の症状を「痛み」と「異常感」に分類し、各症状に対してどのような薬物療法が有効であるか、用量反応性に関する検討を行う計画がある。当初の予定では、患者のリクルートが早い段階で行えるものであったが、現在までの患者のリクルートが十分ではなく、やや遅れている。歯科心身症は他覚的異常所見に乏しく、精神的な異常が認められないにもかかわらず、痛みや異常感を訴える疾患である。本研究の目的は、歯科心身症患者の症状と原因の解析を行うことにより、歯科心身症に対するより効果的な診断法を開発し、最適な対応法を確立することである。また、治療に難渋する歯科心身症患者に対して、治療が適切かどうかを判定し、精神疾患等の他の因子も考慮し、患者の対象診療科が歯科であるのか、他の診療科への紹介が必要かを再検討することで、患者の治療期間をむやみに延長させず、適切な応対をすることによって医療不信の回避にもつながると考えられる。今年度の研究では、MPI(Multi Dimensional Pain Inventory)痛みの多面的調査表を用いて、疼痛のある患者の心理的評価を行った。MPIは61の質問で構成されており、患者を3つのプロフィールに分けることができる。それらは、高度の疼痛・生活障害・情動的苦悩や他者からの援助レベルが高すぎる機能障害群。機能障害群に類似するが自己表現が苦手で、重要な他者からの援助レベルが低いことなどを特徴とする人間関係苦悩群。疼痛レベルは低く、機能制限も少なく、情動的苦悩もほとんどない適応対処群となる。これらの分類で重要なことは単純に薬物療法を行うだけでは効果が不十分な患者がいるためである。そのため、MPIでの評価によって患者の家族などの環境の改善やアサーションを用いた感情の表現のトレーニングを行うことを薬物療法と併用するための指標とし、歯科心身症患者の症状と原因の解析を行った。当初の予定では、患者のリクルーティングが早い段階で行えるものであったが、現在までの患者のリクルーティングが十分ではなく、やや遅れている。今年度は歯科心身症の代表的な疾患の1つである口腔異常感症と非定型歯痛について研究を行った。口腔異常感症とは訴えに相応する器質的異常に乏しく精神疾患を伴わないにも関わらず、口腔内に違和感やしびれなどの異常感を訴える疾患である。口腔内や体表に出現する異常感に対してバルプロ酸などの抗てんかん薬が奏効する症例は国内外で報告があった。しかしドパミン・システムスタビライザー(DSS:Dopamine System Stabilizer)と呼ばれ、ドパミンD2受容体パーシャルアゴニスト作用を有する抗精神病薬であるアリピプラゾールが異常感に有効であった報告は少ない。DSSの効能には統合失調症、双極性障害、うつ病、小児期自閉スペクトラム症の易刺激性など幅広い疾患に効果が認められる。この薬剤の作用には、DSSがアンタゴニストとしてドパミン阻害作用を示す一方で、アゴニストとしての内活性作用をあわせ持つ特性ー脳内でドパミンが過剰に放出されている時には阻害薬として抑制的に働き、逆にドパミンが不足している時はドパミン作動薬として活性化する方向で作用するーがあり、この作用が口腔内の異常感にも効果を示すのではないかという知見が得られた。

これらの知見は従来の考え方である、口腔内の異常感に対してはノルアドレナリンやGABA受容体に作用する薬剤が有効であるというものから、ドパミンに作用する薬剤も有効であるという新たな知見をもたらす可能性となる。また、その成果として論文を発表した。本研究では歯科心身症の代表的な疾患の1つである口腔異常感症について研究を行った。抗精神病薬であるアリピプラゾールが異常感に有効である報告は少ない。本研究ではアリピプラゾールがドパミン阻害作用を示す一方で、アゴニストとしての内活性作用をあわせ持つ特性によって口腔内の異常感に効果を示すのではないかという知見が得られた。これらの知見は従来の考え方である、異常感に対してノルアドレナリンやGABA受容体に作用する薬剤だけではなく、ドパミンに作用する薬剤も有効であるという新たな知見をもたらす可能性となる。痛みや異常感を訴える歯科心身症患者に対して、1、歯科心身症患者の症状を「痛み」、「異常感」「混合群」に分類し、それぞれの症状に対して薬物療法を行い、有効な薬物と至適用量について詳細に検討する。2、患者の症状である「痛み」、「異常感」を軸とし、それぞれのスコアを書き示し、2次元マトリックス化グラフを作成し、治療結果からどの領域範囲で、どの薬物を使用するのか、その線引きとなる範囲を検討する。3、患者の「痛み」と「心理」、「異常感」と「心理」を軸とし、それぞれのスコアを書き示して、2次元マトリックス化グラフを作成し、「心理」のスコアが「痛み」と「異常感」に相関するかどうか、それぞれの症状と照らし合わせ、改善・増悪因子となり得るかの解析を行う。患者のリクルーティングとデータ解析を行う。また、十分な患者数が得られない場合はMPIなど各種検査を用いて患者の心理状態や家庭環境などの多面的評価を行うことで痛みの原因の新たな指標の探索を行っていく。歯科心身医学本年度で使用予定であった実験が次年度に持ち越しとなり、購入物品が少なくなったため。今年度の研究で予定していた雑誌の投稿料や謝金などの費用を使用しなかったため。次年度で予定されている実験にて使用を予定している。次年度の研究における謝金や論文投稿料に使用する予定である。
心臓形態形成における選択的細胞分化誘導とそれに関わる不均一シグナル伝達機構の解明

心臓発生過程で形成される『心内膜床』は成熟心臓の中隔や弁の原基であり、心臓形態形成に必須の組織である。我々は、心内膜床形成には心臓内皮細胞における選択的かつ不均一な細胞分化誘導メカニズムが必要で、そのメカニズムにNotch情報伝達系が関与することを見出している。本研究では、Notch活性モニターマウスを用いたライブイメージング解析、およびNotch受容体の下流ターゲット因子の遺伝子解析により、心内膜床形成におけるNotchシグナル伝達のダイナミクスとその意義の解明を試みた。心臓弁や中隔の形成は、初期胚心臓の流出路と房室管領域に「心内膜床」と呼ばれる一対の隆起が生ずることに始まる。この心内膜床は、心筋細胞から分泌されるTGF-betaやBMPなどの成長因子のシグナルを感知した内皮細胞が間葉細胞へと形質転換(Endothelial-Mesenchymal Transformation; EMT)することにより形成される。一方、WntやNotchなど内皮細胞に発現するシグナル因子の欠損マウスも心内膜床形成異常を示すことから、EMTを起こす内皮細胞は、これらの因子によりあらかじめ運命決定され、その細胞のみがEMTを起こすとも考えられている。しかしながら、その詳細は不明である。本研究では、Notch情報伝達系に注目し、その活性化パターンに焦点を当てて研究を行った。その結果、マウス胎仔の心内膜床内皮細胞ではNotchシグナル「ON」と「OFF」の細胞が混在し、不均一なシグナル伝達に制御される細胞集団であることが示唆された。また、Notchシグナル活性をモニタリングできるトランスジェニックマウスでも同様の結果が得られたことから、今後は、このトランスジェニックマウスを用いたライブイメージングにより、不均一な活性化パターンを動的に捉え、この不均一なNotch活性化パターンが過不足のないEMT誘導に重要であることを明らかにする必要がある。また、我々はNotchシグナルの下流ターゲット因子であるHrt転写因子を内皮細胞特異的に欠損させたマウス胎仔では心内膜EMTが誘導されないことも見出しており、これまで不明な点が多かった心内膜床形成におけるNotchシグナルの細胞分化制御機構の一端を明らかにできる可能性が高まってきている。我々は、心内膜床形成には心臓内皮細胞における選択的かつ不均一な細胞分化誘導メカニズムが必要で、そのメカニズムにNotch情報伝達系が関与していると考えている。本年度に実施した研究により、我々は、Notch細胞内領域(NICD)を認識する抗体を用いた免疫染色、およびNotch活性をモニタリングすることができるトランスジェニックマウスを用いて心内膜床形成過程におけるNotchシグナル活性の可視化に成功した。この解析系により、心内膜床領域の内皮細胞ではNotchシグナルが『ON』の細胞と『OFF』の細胞が混在し、不均一なシグナル伝達に制御される細胞集団であることを見出した。現在は、Notch活性レポーターマウス胚から得られた房室管領域をコラーゲンゲル上に培養する3次元器官培養モデルにより、心内膜床形成過程におけるNotchシグナル活性のライブイメージング解析を試みており、コラーゲンゲル上に広がった房室管内皮細胞においても不均一なNotchシグナル伝達であることを確認している。また、平成24年度に実施予定のChIP(クロマチン免疫沈降)シークエンス解析によるNotch下流遺伝子の網羅的な解析を円滑に行うために、NICD抗体を用いたChIP法の条件検討を行っている。当該年度に予定していた心内膜床形成過程におけるNotchシグナルのイメージング解析においては、NICD抗体の入手・免疫染色の条件検討、およびNotchレポーターマウスの解析を含めて、おおむね順調に進展している。また、心内膜床形成過程におけるNotchシグナル活性のライブイメージング解析においては、培養内皮細胞上でレポーター因子の発現を観察することはできたが、in vivoでの発現パターンを完全に模倣することができていないことから、さらなる条件検討が必要であると考えられる。活性型Notchを組織特異的に発現するトランスジェニックマウスの作製については現在検討中であるが、進行が遅れる見込みになる場合は、他機関からの導入を考えている。Notchシグナル活性のイメージング解析を行う手法の確立についてはおおむね順調に進んでいる。したがって、今後は、この解析系を用いて不均一なNotchシグナルの重要性を検討していく。また、前述のように組織特異的にNotchを過剰発現させるトランスジェニックの作製が遅れる場合は、同等の作用をもつトランスジェニックマウスを他機関から導入することを検討する。今後の研究のテーマは主に次世代シークエンサーとNICD抗体を用いたChIP-シークエンス解析へと移行する。そのための準備としてクロスリンカーやChIPの条件検討を早急に行う予定である。上述のように、次年度の主な研究計画は次世代シークエンサーを用いた解析となる。この解析は外部委託を考えているため、相当の研究費をこの解析に使用する予定である。
小動脈の循環制御における血管弛緩因子NOとEDHF間のバックアップ機構の解明

1.摘出腎動脈リング状標本において,アセチルコリンによる内皮依存性弛緩反応(NOおよびEDHFにより生じる弛緩反応)は,Control群およびLPS投与群との間に差はみられなかった。一方,N^G-nitro-L-arginine methyl ester(NO合成酵素阻害薬)またはODQ(可溶性グアニル酸シクラーゼ阻害薬)存在下の弛緩反応(EDHFにより生じる弛緩反応)は,LPS慢性投与群においてのみControl群に比べ有意に減弱していた。また,charybdotoxinおよびapamin(K^+チャネル拮抗薬)処置によりいずれの群も弛緩反応は完全に消失した。2.Sodium nitroprussideに対する弛緩反応(平滑筋のNOに対する反応性)およびDiazoxideに対する弛緩反応(平滑筋のEDHFに対する反応性)は,群間に有意な差は認められなかった。3.LPS投与により,動脈にiNOS蛋白の発現が認められ,血清NO_2+NO_3(NO代謝物)量は有意に増加していた。その程度は,LPS慢性投与群に比べ1回投与群で大きかった。以上,慢性的なNOの暴露によりEDHF依存性弛緩反応は減弱することを明らかとした。その機序として,平滑筋のEDHFに対する反応性の低下というよりむしろEDHF産生の低下が関与していることを示唆した。
レチナール改変したバクテリオロドプシンを用いた人工網膜の色情報に関する研究

本研究の目的は、バクテリオロドプシンを改変し、任意の吸収極大波長をもつ新しい人工視物資を開発すること、これを用いて、生物の視覚システムに基づいた人工網膜の開発の可能性を探ることである。以下に研究成果の概要を述べる。1.緑錐体としてのバクテリオロドプシンバクテリオロドプシン(wt-bR)の屈折率、吸収係数は、光強度によって変化するので、B状態とM状態のポピュレーションに関するレート方程式とLorentz-Lorenzの関係式を用いることで光強度の関数である屈折率、吸収係数を求めた。さらにこれらを用いて、単色光、2つの光を照射した場合の透過率と屈折率、吸収率変化をシミュレーションした。2.赤錐体および緑錐体合成した4-ケトレチナールアナログ色素の吸収極大は515nmを示したが、短波長側の光吸収が大きく、ピークが不明確だった。一方、wt-bRを低pH処理した青膜のスペクトルは、wt-bRと形状を変えずに吸収極大が600nmにシフトした。以上の結果から緑錐体にwt-bR、赤錐体に青膜を採用した。3.青錐体の作成アナログ法では450nm付近に吸収極大をもつ色素をほとんど作らないため、本研究ではフォボロドプシンの採用を検討した。富岡がフォボロドプシンの吸収極大波長は410nm、吸収係数はwt-bRと同じオーダーで、青錐体として最適な色素であると結論された3種の色素からなる分光感度から等色関数を計算し、国際照明委員会CIEのそれとの比較を試みたが、ヒトの吸収極大波長とすずれのため、期限内では定量的な比較まで至らなかった。定量的な色認識には、さらに光電特性などを検討する必要がある。ヒトの脳は、3種の錐体の吸収の差異を色の質の違いに変換して判別している。錐体の吸収極大はそれぞれ558、531、450nmにある。本研究では、レチナールアナログとオプシンから多種類の人工色素を製作する生化学的手法を用いて、バクテリオロドプシン(bR)のレチナールを改変し、ヒトの目に錐体に合わせた吸収極大波長をもつ新しい人口視物質(色素)の作成を試みた。1.レチナール改変バクテリオロドプシンの合成現有の培養装置を用いて高度好塩菌を大量に培養し、超遠心分離機で紫膜(bR)を単離した。さらに紫膜を白膜化し、種々のレチナールアナログを加えてバクテリオロドプシンと結合させ、それぞれのアナログに対応した種々の色素を作製した。しかしながら、アナログ色素は自然生息するバクテリオロドプシン(wt-bR)に比べて熱的に不安定であり、また吸収曲線がブロードであった。2.変異バクテリオロドプシンの単離富岡は変異株を用いて590nm付近に吸収極大をもつ安定なバクテリオロドプシンの単離に成功した。この吸収極大波長は、wt-bRの吸収波長568nmとともに、ヒトの赤、緑錐体よりむしろ実際の赤緑波長に近く、それぞれ赤、緑錐体として利用できることを確認した。しかし残る青錐体を変異株を用いて作成するのは不可能に近い。したがって、今後の課題は青錐体の作製である。wt-bRのM中間体(412nm)を使用するか、レチナールアナログ法の両方向から検討する予定である。カラーセンサーへの適用を目的として、ヒトの目の錐体(558、531、450nm)に近い吸収極大波長をもつ新しい人工視物質を開発し、以下の知見を得た。さらに光-電流特性を測定して色判定を行う必要がある。1.青膜およびフォボロドプシンの吸収特性