hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海馬型ニューラルネットに基づいた筋電義手のための動作推定システムの開発

本研究では,使い勝手の良い筋電義手の実現のために,申請者らが提案した海馬型ニューラルネットを基に,表面筋電位(EMG)信号から使用者の意図した手・腕の動きを推定するシステムを構築した.構築したシステムは,未学習のEMG信号から6動作(手首屈曲,手首伸展,握る,開く,前腕回内,前腕回外)を平均約95%の精度で識別可能であるだけでなく,大量の学習データは不要,センサの冗長性を許容,事前トレーニングは不要という実用的な特徴を持つ.本研究では,使い勝手の良い筋電義手の実現のために,申請者らが提案した海馬型ニューラルネットを基に,表面筋電位(EMG)信号から使用者の意図した手・腕の動きを推定するシステムを構築した.構築したシステムは,未学習のEMG信号から6動作(手首屈曲,手首伸展,握る,開く,前腕回内,前腕回外)を平均約95%の精度で識別可能であるだけでなく,大量の学習データは不要,センサの冗長性を許容,事前トレーニングは不要という実用的な特徴を持つ.本研究では,使用者の意図に近い動作をさせることが可能な使い勝手の良い筋電義手の開発を目指して,応募者らが提案した海馬型ニューラルネットを基に,悲侵襲的手法によって計測した脳活動および腕の表面筋電位から使用者の意図した手・腕の動きをより正確に推定するシステムの開発を目的とする.1年目は主に,実際にプロトタイプとなるシステムを構築し,数名の健常者を対象として,計測した表面筋電位信号を用いて手・腕の動作を推定する実験を行った.具体的な成果は次の通りである.(1)非常に少ないサンプルを学習するだけで(1動作につき23サンプル),6動作を約98%の高い正答率で識別でき,同時に約76%の正答率で手・腕の動作速度を3段階に推定できる.(2)センサは主要な筋肉付近に大まかに貼付すれば良く,センサの数は冗長であっても(必要以上にセンサを取り付けても)問題ない.(3)使用者が事前にシステムを使うための訓練を行う必要はなく,サンプルを収集する際にも識別する動作以外の特別な動作を行う必要はない.(4)体調や気候の変化による影響はほとんどない.また,疲労やセンサの位置ズレに対して頑強である(2時間程度センサを付け続けた状態でも精度にほとんど影響ない).(5)複雑な前処理をする必要がなく,動作推定部の計算量も多くないため,リアルタイムに動作識別が可能である.(6)動作に依存した特徴抽出を行っていないため,新たな動作も容易に学習・識別することができる.一方,上記と並行して脳活動を利用した手・腕の動作推定システムの開発も進めている.アーチファクト,再現性,時間分解能の問題を解決するための信号処理手法およびシステムにおける動作推定部の構造と学習方法を決定するためにデータを収集中である.本研究では,使用者の意図した動作を実現でき,同時に使用者に大きな負担を強いらない使い勝手の良い筋電義手の開発を目指して,申請者らが提案した海馬型ニューラルネットを基に,非侵襲的手法によって計測した脳活動および腕の表面筋電位(EMG)から使用者の意図した手・腕の動きを精度良く推定するシステムの開発を目的とする.本年度は,更に多くの生理データを計測し,脳活動の利用方法を検討すると共に,昨年度構築したプロトタイプシステムを用いて前腕の動作を識別する実験を繰り返し行うことによりシステムの改良を行った.その結果,最終的なシステムは,非常に少ないEMGのデータ(1動作につき3サンプル)を学習するだけで,未学習のEMGデータセットから6動作(手首屈曲・伸展,握る,開く,前腕回内・回外)を約95%の精度で識別できることを示した.一方,時間分解能の観点から脳波を対象にして,様々な特徴抽出手法を適用したデータをシステムに学習させたが,識別率が向上する結果は得られなかった.これは,用いた特徴量が動作を反映していないことを示唆しており,脳波自体の有効性も含めて今後の課題である.また,構築したシステムは次のような特徴を持つことがわかった.(1)センサは主要な筋肉付近に大まかに貼付すれば良く,主要な筋肉が十分カバーできていれば必要以上にセンサを取り付けても問題ない(冗長性を許容できる).(2)使用者が事前に特別な訓練を行う必要はない(誰でもすぐに利用できる).従って,いつでも容易に新たな動作を追加して学習・識別させることも可能である.(3)日による体調の変化,疲労,センサの多少の位置ズレに対しで頑強である.これらの成果は,使用者に負荷の少ない筋電義手の開発に貢献できるものと考えられる.
染色体末端の維持機構を標的とした癌分子治療法の開発

テロメラーゼ阻害剤の制がん効果は標的がん細胞のテロメア短縮を介するが、最近ではテロメア短縮に依存しない新たな制がん機序の存在も示唆されている。本研究は、がん分子標的治療への応用を目指す立場から、染色体末端維持機構の修飾によって生じる細胞応答を明らかにすることを目的とし、以下の成果を得た。1.テロメラーゼ阻害剤MST-312の新たな制がん機序MST-312のがん細胞増殖抑制効果は、テロメアが短いがん細胞ほど顕著に認められた。MST-312高感受性がん細胞株では、処理後短時間のうちにテロメアにDNA損傷応答因子が集積し、また、テロメアを検出限界以下まで消失した染色体末端が頻出した。一方、ヒトがん細胞としては例外的に極めて長いテロメアを保持したがん細胞株を複数同定し、これらの細胞株もMST-312に高感受性を示すことを見出した。染色体像を観察したところ、同剤は非テロメア部位にもDNA二本鎖切断を生じさせることが明らかになった。2.がん細胞におけるテロメラーゼの新機能テロメラーゼ触媒サブユニットhTERTを過剰発現したがん細胞株を樹立し、同酵素活性の増強とテロメア伸長を確認した。このときの遺伝子発現変化をGeneChipアレイにて網羅的に解析した。対照としてテロメア伸長因子タンキラーゼ1の過剰発現株を樹立し、同様にアレイデータを取得した。siRNAによるhTERTのノックダウン系も確立した。これらをもとにテロメラーゼの新機能を反映した発現signatureを同定すべく、アレイデータの蓄積作業を進めた。3.テロメアフィンガープリントの描出昨年度に続き、ヒトがん細胞パネル39系におけるテロメア関連因子群の蛋白質発現を定量数値化し、データベースの拡充を進めた。標準的抗がん剤の感受性フィンガープリントとのコンペア解析を実施し、発現量と感受性が有意に相関する組み合わせを多数同定した。テロメアは染色体末端の安定化に必要であり、いわゆる末端複製問題によるテロメアの短縮はがん抑制機構の一翼を担う。テロメラーゼの活性化は末端複製問題を解消し、がん細胞の無限増殖に寄与する。テロメラーゼ阻害剤は、がん細胞のテロメアを短縮させ、細胞老化・細胞死を誘導することから、新たながん分子標的薬剤として期待される。最近、テロメラーゼ遺伝子のノックダウンによる急性細胞増殖抑制効果が報告され、テロメア短縮に依存しない新たな制がん機序の存在も示唆されている。我々は、1)がん細胞におけるテロメア動態とテロメラーゼ阻害剤感受性の関連性およびテロメラーゼ阻害剤が惹起する細胞内応答を明らかにすること、2)動物レベルで効果的なテロメア分子標的治療モデルを構築することを目的とし、本研究を実施した。今年度の成果を以下に記す。1.様々な臓器由来のヒトがん細胞パネル39系につき、テロメア長・テロメア関連因子群の発現・活性等を定量し、データペース化した。同パネルを用い、我々が開発したテロメラーゼ阻害剤MST-312の急性細胞増殖抑制効果を検討したとこる、テロメアが短い細胞株ほど効果が顕著に現れる傾向が見られた。テロメアが短くMST-312に高感受性を示した細胞株では、薬剤処理とともにDNA損傷応答が惹起され、アポトーシスが誘導された。2.ヌードマウスの皮下に様々なヒトがん細胞株を移植し、その腫瘍増殖に対するMST-312の尾静脈内投与の効果を検討した。細胞レベルの結果同様、標的細胞のテロメアが短い場合に顕著な制がん効果が観察された。MST-312は経ロ投与でもマウス体重を減少させることなく制がん効果を示した。今後は、MST-312によるDNA損傷応答の分子機構と薬剤感受性への寄与、siRNAによる阻害アブローチ、in vivo制がん効果のproof-of-conceptに焦点を当て、研究を進める。
実験的腎炎・糖尿病腎症におけるNFκBとNF-IL6の役割の分子生物学的研究

メサンギウム細胞のcytokine反応性をみる目的で、endothelin、IL-1β、TNF-αと一酸化窒素産生酵素の相互間系を検討し、endothelinは一酸化窒素産生酵素のcytokineによる誘導を抑制することを見いだした。これらcytokineはNFκBの活性化を介して作用を発現することが示されている。また、NFκB結合部位をluciferaseのcDNA上流に6ヶ所組み込んだvectorを作成し、メサンギウム細胞に移入した。この細胞にangiotensinIIを作用させたところ、luciferase活性が4倍以上に亢進し、angiotensinIIによるNFκB活性化が示された。以上の検討より、NFκBがメサンギウム細胞に対する作用を発現する上で重要な役割を果たすと想定されることから、この反応の制御を目的として,NFκBと結合して不活性な状態に保つ蛋白であるIκBの燐酸化部位のアミノ酸を置換した変異体を作成し、adenovirusに組み込んだ。メサンギウム細胞にTNF-αを作用させると細胞死を生じるが、上記のadenovirus感染を行った変異IκB発現細胞では、この作用がさらに増強し、NFκBはapoptosisの抑制を行っていると考えられた。また、lipopolysacaride、interleukin-1を作用させた場合も同様に変異IκBの発現は細胞死を増強し、NFκBはapoptosis抑制因子として作用することが示された。そこで、ラットの腎へのin vivoでの感染を試みたが、腎動脈内投与では、その感染は近位尿細管にのみ認められ、現在、メサンギウム細胞への感染を誘導するため改良中である。1腎炎・糖尿病におけるNFκBとNF-IL6の役割のin vivoでの検討正常ラット腎におけるNFκB、NF-IL6、receptor foradvanced blycosylationendproduct(RAGE)の各因子の役割を検討するため、その過剰発現系の作成を試みた。各々coding rgionのcDNAをRT-PCR法により入手し、哺乳動物細胞への発現vectorへと組み込み、HMG-1リポゾーム法によりラット腎臓への移入を試みた。しかしながら、いずれもごく短期間のしかも少量の発現にとどまっており、現在、NFκBに関しては、adenovirusへの組み込み体を作成中である。2 RAGE過剰発現培養メサンギウム細胞におけるNFκBとNF-IL6の活性化とその役割まず、抗RAGE工程の作成を行った。家兎をヒトRAGEのC-末端15個の合成ペプチドにより免疫し、その特異抗体を得た。次いで、上記のRAGE発現vectorを用いて、尿細管細胞系列であるOKP細胞、ラットメサンギウム細胞、ラット平滑筋細胞、培養ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)への移入をlipofectin法により試みた。その結果、蛋白レベルで、移入前の細胞では、メサンギウム細胞、平滑筋細胞、HUVEDでは少量のRAGEの発現を認めたが、transfectionによっては、OKP細胞への有効な移入を認めたのみであった。現在、内因性のRAGEの発現調節と、NFκB、NF-ILY6の相互関係につき特異抗体により検討を行うとともに、方法、細胞周期などを変え再度transfectionを試みている。なお、メサンギウム細胞のcytokine反応性をみる目的で、endothelin、cytokineと一酸化窒素産生酵素の関係を検討し、endothelinは一酸化窒素産生酵素のcytokineによる誘導を抑制することを見いだし報告した。1変異IκB組み込みadenovirusの作成NFκB活性化はp65、p50と結合するIκBが燐酸化を受け、遊離体となったp65およびp50が核内に移行してその作用を発揮することから、NFκBの活性化抑制の手段としてIκBの燐酸化部位のアミノ酸を置換した変異体を作成した。

個の変異体をadenovirusに組み込み、メサンギウム細胞に感染、大量発現させた場合、この変異体は燐酸化されないことから、p65、p50が遊離することができず、以後の反応が阻止されると想定される。2培養メサンギウム細胞におけるNFκBの役割と変異IκB過剰発現の効果ラット腎よりの初代培養メサンギウム細胞において、種々のcytokine、ホルモンによるNFκB活性化の影響を検討した。まず、NFκB結合部位をluciferaseのcDNA上流に6カ所組み込んだvectorを作成し、メサンギウム細胞に移入した。この細胞にangiotensin IIを作用させたところ、luciferase活性が4倍以上に亢進し、angiotensin IIによるNFκB活性化が示された。さらに、高血糖培地にさらした場合、あるいは培地にTNF-αを添加した場合も同様に、luciferase活性の増加を認めた。一方、メサンギウム細胞にTNF-αを作用させると細胞死を生じるが、上記のadenovirus感染を行った変異IκB発現細胞では、この作用がさらに増強し、NFκBはapoptosisの抑制を行っていると考えられた。また、lipopolysacaride、interleukin-1を作用させた場合も同様に変異IκBの発現は細胞死を増強し、NFκBはapoptosis抑制因子として作用することが示された。そこで、ラットの腎へのin vivoでの感染を試したが、腎動脈内投与では、その感染は近位尿細管にのみ認められ、現在、メサンギウム細胞への感染を誘導するため改良中である。
肺切除周術期における肺胞水分再吸収機序の研究

低栄養・プロスタグラジン誘導体・選択的β-受容体刺激薬・プリン受容体が肺胞水分再吸収機序に及ぼす影響,肺胞上皮細胞のカテコールアミン輸送能力,ヒト肺でのカテコールアミンが肺胞水分クリアランスに及ぼす影響を研究した.その結果,ラットでは栄養状態が悪化するとDibutyril cyclic GMP感受性であるアミロライド非感受性肺胞水分クリアランスは低下した.グルタミン酸ナトリウムの補給により肺胞水分クリアランスは改善した.周術期栄養管理は肺胞上皮細胞機能を維持するうえで重要である.β1,2-刺激薬は,それぞれの受容体を介して,β3-刺激薬はβ2-受容体を介して肺胞水分クリアランスを亢進させた.β-受容体mRNAの発現はβ2>>β1,β3であった.β1,β3-刺激薬に比し,β2-刺激薬の有効性が高い.プロスタグランジン誘導体は肺胞水分クリアランスに影響しなかった.しかし,喪失したβ-刺激薬の機能を回復した.Uridine5'-triphosphate(UTP)はP2受容体を介して肺胞水分クリアランスを亢進させた.UTPの作用はクロライドチャンネル,主にCystic fibrosis transmembrane conductance regulator(CFTR)を介した.UTPはイソプロテレノール(β-刺激薬)の効果を促進した.プロスタグランジン誘導体とプリン受容体はβ刺激薬補助機能がある.肺胞からのカテコールアミン輸送能力はエピネフリンに比し,ノルエピネフリンの輸送能力が高い.輸送能力は肺胞水分クリアランスと相関し,ナトリウムチャンネルが関与する.ヒト肺とラット肺では差がない.肺胞水分クリアランス機能の低下によりカテコールアミンの輸送能力は低下する.肺傷害患者の肺水腫液と血漿中では,内因性エピネフリンとノルエピネフリン濃度は上昇するが,肺胞水分クリアランスを亢進することはできない.しかし,外因性エピネフリンにより肺胞水分クリアランスは亢進する.エピネフリンの効果はCFTR阻害薬のglibenclamideあるいはCFTRinh-172により抑制された.肺傷害における肺水腫治療にはβ刺激薬治療が必要であり,その効果はCFTRを介する.低栄養・プロスタグラジン誘導体・選択的β-受容体刺激薬・プリン受容体が肺胞水分再吸収機序に及ぼす影響,肺胞上皮細胞のカテコールアミン輸送能力,ヒト肺でのカテコールアミンが肺胞水分クリアランスに及ぼす影響を研究した.その結果,ラットでは栄養状態が悪化するとDibutyril cyclic GMP感受性であるアミロライド非感受性肺胞水分クリアランスは低下した.グルタミン酸ナトリウムの補給により肺胞水分クリアランスは改善した.周術期栄養管理は肺胞上皮細胞機能を維持するうえで重要である.β1,2-刺激薬は,それぞれの受容体を介して,β3-刺激薬はβ2-受容体を介して肺胞水分クリアランスを亢進させた.β-受容体mRNAの発現はβ2>>β1,β3であった.β1,β3-刺激薬に比し,β2-刺激薬の有効性が高い.プロスタグランジン誘導体は肺胞水分クリアランスに影響しなかった.しかし,喪失したβ-刺激薬の機能を回復した.Uridine5'-triphosphate(UTP)はP2受容体を介して肺胞水分クリアランスを亢進させた.UTPの作用はクロライドチャンネル,主にCystic fibrosis transmembrane conductance regulator(CFTR)を介した.UTPはイソプロテレノール(β-刺激薬)の効果を促進した.プロスタグランジン誘導体とプリン受容体はβ刺激薬補助機能がある.肺胞からのカテコールアミン輸送能力はエピネフリンに比し,ノルエピネフリンの輸送能力が高い.輸送能力は肺胞水分クリアランスと相関し,ナトリウムチャンネルが関与する.ヒト肺とラット肺では差がない.肺胞水分クリアランス機能の低下によりカテコールアミンの輸送能力は低下する.肺傷害患者の肺水腫液と血漿中では,内因性エピネフリンとノルエピネフリン濃度は上昇するが,肺胞水分クリアランスを亢進することはできない.しかし,外因性エピネフリンにより肺胞水分クリアランスは亢進する.エピネフリンの効果はCFTR阻害薬のglibenclamideあるいはCFTRinh-172により抑制された.肺傷害における肺水腫治療にはβ刺激薬治療が必要であり,その効果はCFTRを介する.ラット肺全摘術モデルを作成し,残存肺でめ肺胞水分クリアランスを術当日,術後3日,1,2,4週目に測定した.その結果,肺胞水分クリアランスは術後1週間までは変化なく,24週間で亢進した.術後血中カテコールアミンは上昇するが,クリアランス亢進には内因性のカテコーアミンの関与はなかった.亢進したクリアランス分画はアミロライド感受性であり,肺胞上皮細胞のナトリウムチャンネルmRNAの発現が亢進していた.また,分離した肺胞II型上皮細胞数が増加していた.テルブタリンは全ての測定日で肺胞水分クリアランスを亢進させた.この研究により肺切除術後の残存肺ではナトリウムチャンネルの機能亢進と肺胞II型上皮細胞の過形成により肺胞水分クリアランスが亢進していることが判明し,術後肺胞水腫の治療としてテルブタリンの有効性が示唆された.ヒト切除肺とラット肺でカテコールアミンの輸送能力を研究した.その結果,肺胞上皮細胞を介する肺胞からのカテコールアミン輸送能力はエピネフリンに比し,ノルエピネフリンの輸送能力がまさっていた.その輸送能力は肺胞水分クリアランスと相関し,ナトリウムチャンネル阻害薬のアミロライドとベンザミールにより抑制されるが,EIPAにては影響を受けなかった.

また,ヒト肺とラット肺では両者とも同様の傾向が認められた.この研究では肺胞水分クリアランス機能の低下により肺胞内注入カテコールアミンの輸送能力は低下し,肺胞内濃度の減少は抑制されることが示唆された.ヒト切除肺における肺胞水分クリアランス亢進にCFTRが関与することを研究した.エピネフリンによりクリアランスは亢進し,CFTRのブロッカーであるグリベンクラミドにより亢進を抑制された.グリベンクラミド単独では肺胞水分クリアランスに影響を及ぼさなかった.この研究によりヒト肺におけるβ刺激薬の作用にはCFTRが重要な働きをすることが示唆された.肺傷害修復過程における肺胞水分再吸収機序:ラット虚血再潅流傷害肺モデルを作成して,虚血潅流肺傷害が肺胞上皮細胞の水分再吸収機序に及ぼす影響を検討した.その結果,1時間の虚血により肺血管外水分量は増加するとともに,肺胞水分クリアランスは低下した.虚血肺を摂氏4度に冷却すると,肺傷害は抑制され,肺胞水分クリアランスは正常化した.肺傷害を防止する方法として低温療法が有効であることが示唆された.低栄養が肺胞水分クリアランスに及ぼす影響:ラットでは栄養状態が悪化すると肺胞水分クリアランス機能は低下した.とくにアミロライド非感受性分画が主に低下した.それはDibutyril cyclic GMP感受性であった.また,栄養状態が改善するかグルタミン酸ナトリウムを補給することにより肺胞水分クリアランスは改善した.この結果は周術期栄養管理が肺胞上皮細胞機能を維持するうえで重要であることを示唆する.(Am J Physiol雑誌掲載予定,PressSインターネット掲載中)脱水が肺胞水分クリアランスに及ぼす影響:脱水により肺胞水分クリアランスは低下する.これを補正する方法には難渋したが,5%ブドウ糖液のみ飲水させることにより,水分摂取量が増加して血清浸透圧は低下した.その結果,肺胞水分クリアランスは正常化した.補液により血清浸透圧を上昇させないことが肺法水分クリアランスを維持するために重要であることが示唆された.(論文投稿中)ヒト肺気腫での肺胞水分再吸収機序:ヒト切除気腫化肺を用いて肺胞水分クリアランスを測定したが,肺胞に注入して液の採取は不可能であった.そこでまず,肺傷害による肺水腫液でのカテコールアミン濃度を測定した.その結果浮腫液および血清ともアドレナリン,ノルアドレナリン濃度はナノモルレベルまで上昇した.そこで,肺ガンのため切除された肺葉を用いて,ナノモル濃度のカテコールアミンが肺胞水分クリアランスに影響を及ぼすか否かを検討した.その結果,ナノモルレベルのカテコールアミンは肺胞水分クリアランスに関与しないこと,100ナノモルレベルのノルエピネフリンは肺胞水分クリアランスに影響しなかったが,エピネフリンはそれを亢進させた.また,エピネフリンの効果はグリベンクラミドにより抑制されたことより,Cystic fibrosis transmemrane regulator (CFTR)を介したことが示唆された.
CskファミリーHylチロシンキナーゼによる細胞分裂異常の分子機構

Src型キナーゼの活性は、増殖因子などの刺激後G_0からG_1期および細胞分裂M期において、それぞれ一過性の活性上昇が見られ、Src型キナーゼの活性はCskによって常に抑制的に調節されている。我々は、Cskと高い相同性をもつHylを単離し、ゲノム構造の解析からCskとファミリーを形成することを明らかにしてきた。また最近、HylはC__-skh__-omologous k__-inase(Chk)へと名称が変更された。本研究では、ヒト血液系細胞を用いて、Chkが細胞増殖に与える作用を検討し、ChkとCskとの同時発現があることを考慮しながら、Src型キナーゼ活性制御機構を調べることを目的とした。1.Chkチロシンキナーゼは、Src型キナーゼ制御作用をもつCskと構造上類似する。我々が作製した単クローン抗体を用いたin vitroキナーゼアッセイの結果、ChkはCskと同様に、Src型キナーゼのC末端チロシン残基をリン酸化し、Src型キナーゼのチロシンリン酸化活性を抑制することがわかった。2.血液細胞と脳ではChkとCsk両者の発現がある。血小板において、ChkとCskの細胞内局在が異なり、ChkはCD36に会合しているLynの活性を局在変化により制御することが分かり、Translocation-controllednegative regulationと名付けた。ChkとCskのSrc型キナーゼへの機能分担を示すことができた。3.ヒト未熟骨髄系KMT-2細胞株にChk過剰発現した細胞は、増殖の遅延・多核化などが見られ、M期染色体分配異常が観察された。Chkの細胞内局在を調べたところ、ChkのみならずCskおよびSrc型キナーゼLynとc-Yesは核内にも存在していた。しかも、M期染色体にそれらは会合していた。Src型キナーゼとその制御機構が染色体の動態変化に関わっている可能性を示すことができた。
精巣特異的に発現するプロテインキナーゼTESK1の精子形成過程における機能

私たちは、精巣特異的に高発現する新規なSer/ThrキナーゼTESK1(testis-specific kinase 1)のcDNAクローニングに成功した。TESK1 mRNAのマウス精巣における発現は生後18日目から認められ、一倍体生殖細胞の出現時期とほぼ一致していた。細胞分画の結果、球状精細胞に強い発現が認められた。また、COS細胞に強制発現させたTESK1は中心体に局在することを見い出した。これらの結果から、TESK1は減数分裂あるいはそれ以後の精子形成過程に関与していると考えられる。本研究ではTESK1の精巣内での発現分布を詳細に解析するとともに、ジーンノックアウトマウスを作成し、精子形成過程におけるTESK1の機能を解明することを目的として、以下の成果を得た。1、TESK1の精巣内での発現分布の解析:ラット精巣のin situ hybridizationおよび間接蛍光抗体染色により、TESK1 mRNAは後期パキテン期精母細胞から球状精細胞に発現し、TESK1蛋白質は後期パキテン期以降、主に球状精細胞に発現していることを見いだした。2、TESK1の細胞内局在性の解析:TESK1と蛍光蛋白質GFPの融合蛋白質をCOS細胞に発現させ、TESK1が中心体に局在することを示した。また、この局在化はC末端部のプロリンリッチ領域に依存することを明らかにした。3、マウスTESK1遺伝子の単離:マウスTESK1遺伝子を単離した。TESK1遺伝子は約7kbで、11個のエキソンからなる遺伝子であった。現在、TESK1遺伝子ノックアウトマウスを作成するためのターゲッティングベクターの作成中である。
細胞周期制御因子サイクリン／CDKの標的因子のスクリーニング

当初の研究実施計画に従い、yeast two-hybrid法で得られたサイクリンDに結合する因子の解析を行った。まずスクリーニングで得られた19種類の結合因子cDNAの塩基配列を決定し、データベースに照らし合わせることでそれぞれの因子がすでに報告されたものであるがどうかを検討した。その結果9種類が既知の因子、10種類が新規の因子であることが分かった。次にこれらの因子が確かにサイクリンDとの結合性をもつがどうが検討した。この目的のためまず結合因子をGST融合タンパクとして大腸菌で発現させ、グルタチオンビーズに吸着させることにより精製した。これに放射標識したサイクリンDをin vitroで混合し、両者が結合するかどうかを検討した。その結果、1種類の新規の因子がサイクリンDとの結合性を持つことが分かった。そこで以降はこの因子に集中して解析を進めることにした。まずこの因子の全長cDNAを得るため、マクロファージ由来cDNAライブラーのスクリーニングを行った。その結果1,5kbpの全長cDNAが得られ、この因子は343アミノ酸からなる、分子量40kDaの因子であることが明らかになった。そこで全長タンパクをGST融合タンパクとして調製し、改めてサイクリンDとの結合性を検討した。また1次構造からこの因子にはサイクリン/CDKホロ酵素によりリン酸化されうるセリン、スレオニン残基があることが分かったが、少なくともin vitroではこの因子は基質とならないことがわかった。次にこの因子のサイクリン/CDK活性に対する効果を検討した。細胞周期制御にかかわる各種サイクリン/CDKを用いてin vitroで検討したところ、この因子はサイクリン/CDK活性を促進することが分かった。さらにバキュロウイルス発現系を用いてこの因子をサイクリン/CDKとともに昆虫細胞(Sf9)に共発現させCDKの活性を定量したところ、同様の効果が認められた。従ってこの因子は新規のサイクリン/CDK活性促進因子であることが予想された。現在効果の認められるサイクリン/CDKの特異性について、この因子の細胞増殖に対する影響について検討を続けている。
ヒスタミン神経系の生理的意義:無麻酔非拘束ラットにおける脳内ヒスタミン動態の検討

神経刺激伝達物質としての脳内ヒスタミンの生理的な役割を検索し,その神経化学機構を解明する目的で,マイクロダイアリシス法を応用し,脳内における内因性ヒスタミンの動態とその変動を検討し,以下のような成績を得た.(1)麻酔下のラットを用い,マイクロダイアリシスで視床下部から回収されるヒスタミンは神経由来であり,肥満細胞由来ではないことを確認し,本手法の有用性を示した.(2)無麻酔・非拘束条件下でラットの視床下部前部からのヒスタミン遊離の日内変動を観察したところ,暗転とともに増加し夜間の活動期間中高い値を持続し,明期の開始とともに速やかに減少する明瞭な日内変動が存在することを認めた。(3)視床下部からのヒスタミン遊離はGABAによりGABA_AーおよびGABA_Bー受容体を介して低下し,グルタミン酸によりNMDA受容体を介して増強した.特にグルタミン酸による遊離増強はヒスタミン神経終末上のプレシナプティックな受容体を介していることを明かとなった.(4)海馬からのアセチルコリンの遊離が結節乳頭核の電気刺激により増強し,この増強はヒスタミン生合成阻害により減弱し,内因性ヒスタミン遊離を増加させるチオペラミドにより増加し,ヒスタミンH2受容体遮断により抑制された.従って,脳内ヒスタミン神経系は,中隔野周辺において,ここに存在するアセチルコリン含有ニュ-ロンの活動性をH2ー受容体を介して制御していることが明らかになった.(5)内耳の電気刺激またはカロリ-刺激により,視床下部からのヒスタミン遊離が増加したことから,動揺病の際の前庭ー自律神経反射にヒスタミンが関与している可能性が示された.神経刺激伝達物質としての脳内ヒスタミンの生理的な役割を検索し,その神経化学機構を解明する目的で,マイクロダイアリシス法を応用し,脳内における内因性ヒスタミンの動態とその変動を検討し,以下のような成績を得た.(1)麻酔下のラットを用い,マイクロダイアリシスで視床下部から回収されるヒスタミンは神経由来であり,肥満細胞由来ではないことを確認し,本手法の有用性を示した.(2)無麻酔・非拘束条件下でラットの視床下部前部からのヒスタミン遊離の日内変動を観察したところ,暗転とともに増加し夜間の活動期間中高い値を持続し,明期の開始とともに速やかに減少する明瞭な日内変動が存在することを認めた。(3)視床下部からのヒスタミン遊離はGABAによりGABA_AーおよびGABA_Bー受容体を介して低下し,グルタミン酸によりNMDA受容体を介して増強した.特にグルタミン酸による遊離増強はヒスタミン神経終末上のプレシナプティックな受容体を介していることを明かとなった.(4)海馬からのアセチルコリンの遊離が結節乳頭核の電気刺激により増強し,この増強はヒスタミン生合成阻害により減弱し,内因性ヒスタミン遊離を増加させるチオペラミドにより増加し,ヒスタミンH2受容体遮断により抑制された.従って,脳内ヒスタミン神経系は,中隔野周辺において,ここに存在するアセチルコリン含有ニュ-ロンの活動性をH2ー受容体を介して制御していることが明らかになった.(5)内耳の電気刺激またはカロリ-刺激により,視床下部からのヒスタミン遊離が増加したことから,動揺病の際の前庭ー自律神経反射にヒスタミンが関与している可能性が示された.神経刺激伝達物質としての脳内ヒスタミンの生理的な役割を検索し,その神経化学機構を解明する目的で,マイクロダイアリシス法を応用し,脳内における内因性ヒスタミンの動態とその変動を検討し,初年度には以下のような成績を得た.(1)麻酔下のラットを用い,マイクロダイアリシスで視床下部から回収されるヒスタミンは神経由来であり,肥満細胞由来ではないことを以下の事実から確認した.1)細胞体の電気刺激または神経終末部位の高カリウム刺激によりヒスタミンが遊離し,この遊離はカルシウム依存性であった.2)ヒスタミンの基礎遊離はテトロドトキシンの局所投与で速やかに検出感度以下に減少し,また,αーフルオロメチルヒスチジンによるヒスタミン生合成阻害によっても約1時間後には投与前の20%以下に低下した.3)チオペラミド投与によるシナプス前膜H3ー受容体の選択的な遮断により,基礎遊離が約3倍に増加した.(2)無麻酔・非拘束条件下で視床下部からのヒスタミン遊離の日内変動を観察したところ,夜間活動期に増加し昼間に減少する明瞭な日内変動が存在することを認めた.(3)視床下部からのヒスタミン遊離はGABAによりGABA_AーおよびGABA_Bー受容体を介して低下し,グルタミン酸によりNMDA受容体を介して増強し,これらのアミノ酸伝達物質によりヒスタミン神経系の活動性が制御されている可能性が示された.(4)海馬からのアセチルコリンの遊離が結節乳頭核の電気刺激により増強し,この増強はαーフルオロメチルヒスチジンの前投与により減弱した.従って,脳内ヒスタミン神経系は,中隔野周辺において,ここに存在するのアセチルコリン含有

ニュ-ロンの活動性を制御している可能性があり,アルツハイマ-病の病態との関連から興味がもたれる.神経刺激伝達物質としての脳内ヒスタミンの生理的な役割を検索し,その神経化学機構を解明する目的で,マイクロダイアリシス法を応用し,脳内における内因性ヒスタミンの動態とその変動を検討し,以下のような成績を得た.(1)無麻酔・非拘束条件下でラットの視床下部前部からのヒスタミン遊離の日内変動を観察したところ,暗転とともに増加し夜間の活動期間中高い値を持続し,明期の開始とともに速やかに減少する明瞭な日内変動が存在することを認めた.同じ実験を昼行性のサルで行うと,逆に明期に高く暗期に低く,脳波の覚醒パタ-ンの出現量とほぼ一致した増減を示した.これらから,ヒスタミンは覚醒の維持に重要な役割をはたしていると推察された.(2)視床下部からのヒスタミン遊離の,グルタミン酸による調節機構をさらに検討した結果,グルタミン酸による遊離増強がテトロドトキシンにより抑制されなかったことから,ヒスタミン神経の終末に存在するプレシナプティックなNMDA受容体を介してヒスタミン遊離が制御されていることが明かとなった.(3)海馬からのアセチルコリンの遊離が結節乳頭核の電気刺激により増強し,この増強はヒスタミン生合成阻害により減弱し,内因性ヒスタミン遊離を増加させるチオペラミドにより増加し,ヒスタミンH2受容体遮断により抑制された.従って,脳内ヒスタミン神経系は,中隔野周辺において,ここに存在するアセチルコリン含有ニュ-ロンの活動性をH2ー受容体を介して制御していることが明らかになった.(4)内耳の電気刺激またはカロリ-刺激により,視床下部からのヒスタミン遊離が増加したことから,動揺病の際の前庭ー自律神経反射にヒスタミンが関与している可能性が示された.
高誘電率絶縁膜を用いたＭＯＳ界面の制御技術の開発と次世代高速トランジスタへの展開

本年度は研究計画に基づき、La-silicate/Si界面への窒素導入を検討した。界面準位は界面応力が原因の一つであると考えられており、界面近傍の応力を緩和することで界面準位のさらなる減少が期待できる。窒素導入による応力緩和はSiO2/Si系で研究されてきたが、La-silicate/Si界面近傍への窒素導入も効果があると考え、この実験を行った。La-silicateをゲート絶縁膜に応用している研究は申請者だけであるが、ガラス材料としてLa-silicateは研究が行われており、La-silicateに窒素を添加すると熱膨張係数が減少するという報告がある。上述した通り、熱膨張係数の違いによって界面近傍に応力が発生するため、窒素導入による熱膨張係数の減少は界面準位の低減につながると考えられる。しかしながら、過剰な窒素導入は逆に界面特性を劣化させるため、最適な窒素量が存在すると考えられる。まずラジカルガンによってSi基板を窒化し、その後にLa2O3を堆積した。電極堆積後の熱処理によってLa-silicate膜形成中に窒素を導入させた。断面TEM像から窒素導入による界面層の形成は、認められなかった。またEELS測定から、La-silicate/Si基板界面へ窒素が導入されていることを確認した。MOSFETのサブスレッショルド特性が改善し、電子移動度が向上したことから、窒素導入によって界面準位が減少したと考えられる。当初の研究計画ではさらに実験的検討を行う予定であったが、就職のために採用期間途中で研究員を辞退したため、その後の検討は行っていない。26年度が最終年度であるため、記入しない。1年目は直接接合La-silicate/Si界面をさらに改善し、構造欠陥が極めて少ない理想的な界面の一つであるSiO_2/Si界面に匹敵する界面特性の実現を目指す。現在の1.6×10^<11>cm^<-2>eV^<-1>界面準位を10^<10>台にまで低減させることを試みた。SiO_2/Si界面の研究から、界面およびその近傍に存在する応力が界面準位の物理的起源と考えられている。この界面近傍に存在する応力は、高温で酸化あるいは熱処理を行うことで緩和される。これは高温熱処理によってSiO_2膜の粘性流が起こり、Si-O-Si結合の角度が広がるためである。La-silicate/Si界面の場合も、界面準位の熱処理温度依存性が見られたことから、SiO_2/Si界面と同様の現象が生じていると思われる。本研究ではまず800°Cよりもさらに高い温度で熱処理を施した結果、6×10^<10>cm^<-2>eV^<-1>の界面準位を達成した。さらにFT-IR法による分析では、高温熱処理を施すとSi-O-Si及びLa-O-Siのピークが長波長側にシフトしたことから、界面準位の低下は界面応力の緩和によるものと考えられる。また、通常の(100)面基板に加えて(110)面基板上でもLa-silicate形成と特性評価を行った結果、面方位の異なる基板上でも良好な界面特性と低EOTが実現できることがわかった。通常の熱酸化によるSiO_2は基板面方位によって成膜レートが異なるが、La-silicateは同じ膜厚が熱処理中に形成されることが分かった。これは通常の熱酸化と異なりラジカル酸化によってLa-silicateが形成されるため、基板面方位に依存しないと考えられる。FT-IR法による解析では、基板面方位に因らず高温熱処理によってピークシフトを確認したことから、基板面方位に因らず高温熱処理によって界面応力が緩和されると考えられる。FT-IR法による分析から、応力の緩和が界面準位減少の要因と考えられる。

(100)面基板に加えて(110)面基板上でも、良好な界面特性と低EOTが実現した。界面の応力緩和に関して、La-silicate/Si界面への窒素導入を検討する。La-silicateに窒素を添加すると熱膨張係数が減少するため、界面準位の低減につながると考えられる。ラジカルガンによってSi基板が窒化されることをSIMS分析によって確かめている。また、上部電極界面へのSi層挿入や具レインサイズの極めて小さい炭化タングステン電極を用いたMOS界面制御について今後実験的に検討を進めていく予定である。
卵成長過程における成熟能および発生能獲得機構の解明

哺乳類の卵は卵巣内での成長過程でその後の成熟能および発生能を獲得する。しかし、十分に成長した卵においても、一部にこれらの能力を獲得していないものが存在する。本研究においては、これらの能力に関わる因子を同定するため、まずそれらの能力を有する卵とそうでないものについてRNAシーケンス法による網羅的発現解析を行い、候補となる遺伝子を探索した。次いで成長期卵におけるそれらの発現をRNAiにより抑制することで目的の因子を同定することができた。しかし、十分な大きさに成長した卵においても、一部にこれらの能力を獲得していないものが存在する。本研究においては、卵成長過程における成熟能および発生能獲得のメカニズムを明らかにし、さらに一部の卵でこれらの能力を獲得できない原因を探ることを目的とする。そこで平成22年度には、卵成長過程で獲得される成熟能および発生能に関わる因子を明らかにするため、これらの能力を持つSN(surrounding nucleorus)タイプと持たないNSN (not surrounding nucleorus)タイプの卵についてサブトラクション法により、発現量の異なる遺伝子を探索した。その結果、数十の候補遺伝子が得られたが、RT-PCRによる精密な発現量の解析を行ったところ、いずれもSN卵とNSN卵で顕著な差が見られなかった。したがって、今後は定量性の高い網羅的遺伝子解析法であるRNA sequence法により、SN卵とNSN卵で発現量の異なる遺伝子の探索を行う予定である。また、一方でin vitroでの卵成長(in vitro growth ; IVG)を行う実験系の確立を行った。すなわち、SN卵とNSN卵で発現量の異なる遺伝子が発見された場合、これらが実際に成熟能あるいは発生能に関与しているかどうかを調べるために、成長期卵にこれらの遺伝子のsiRNAを顕微注入し、IVGにより成長させた後にその成熟能および発生能を調べる必要がある。これまでに申請者の研究室でIVGにより十分に成長した卵を得ることには成功していたが、今回はRNAiを顕微注入することで、実際に特異的に標的たんぱく質の発現を低下させ期待した表現型が得られるかどうかの確認を行った。そこで、未受精卵のMII期停止に関わるc-MosのsiRNAを用いたところ、単為発生が進行するという期待された表現型が得られ、IVGの実験系が機能することが確認された。そのため平成23年度は成熟能および発生能に関わる因子を明らかにするため、これらの能力を持つSN(surrounding nucleorus)タイプの成長卵とまだ持たない成長途中にある成長期卵について定量性の高い網羅的遺伝子解析法であるRNA sequence法による解析を行った。その結果、成長過程で著しく発現量が増加する数十の遺伝子が発見できた。さらに近年、成長卵でmRNAとしては発現しているが翻訳が行われておらず、減数分裂再開後あるいは受精後に翻訳量が増加する遺伝子が存在することが明らかとなってきている。そこで、これらの遺伝子がそれぞれ成熟能および発生能に関与している可能性を踏まえて、pol(A)鎖によるセレクションを行った後にRNA sequenceを行うこととした。そのための予備実験として、poly(A)鎖が減数分裂の前後で変化することがすでに知られている遺伝子についてOligo(dT)カラムを用いるセレクションを試みたところ、poly(A)鎖が短いmRNAは取り除かれ、逆にpoly(A)鎖が伸長したmRMを効率よく回収できることが明らかになった。以上により、poly(A)セレクション後のmRNAについてRNA sequenceを行う準備が完了した。今後は、この結果と通常のRNA sequenceの結果を比較することにより、成熟能および発生能に関わる因子のより有効な探索が可能になるものと期待される。そのため平成24年度は成熟能および発生能に関わる因子を明らかにするため、成長卵でmRNAとしては発現しているが翻訳が行われておらず、減数分裂再開後あるいは受精後に翻訳量が増加する遺伝子の探索を行うことにした。何故なら、成熟能あるいは発生能に関する因子であれば、それは減数分裂再開前には必要なくその再開後あるいは受精後に必要となるものであることから、減数分裂前には翻訳レベルが低く、それが減数分裂後あるいは受精後に増加するものと考えられるからである。そこで、これらの遺伝子がそれぞれ成熟能および発生能に関与している可能性を踏まえて、poly(A)鎖によるセレクションを行った後にRNA sequenceを行うこととした。

一般に、poly(A)鎖の長さが翻訳に関わっており、すでに数種類の遺伝子のmRNAにおいて減数分裂再開後にpoly(A)鎖が伸長して翻訳量が増えることが知られている。RNA sequenceの結果、poly(A)セレクションを行うことでまったく発現が見られなくなった遺伝子が数十種類見つかった。さらにこの中で、卵特異的な発現を示す遺伝子が数種類あり、卵成長中におけるそれらの発現をRNAiにより抑制したところ、卵成熟に異常をきたしたものが認められた。したがって、これらが卵成熟能に関わる因子であることが明らかとなり、今後はこれらの因子が発生脳に関与しているかどうかを検証していく予定である。成熟能および発生能に関わる因子の候補をRNA sequenceで得ることができ、さらにpoly(A)セレクション後のRNA sequenceによりさらに候補を絞るという新たな研究手法を考案し、その準備ができた点で研究は概ね順調に進行していると考えられる。ただし、目的の因子を未だ同定していないことから、研究の最終目標には到達しておらず計画以上に進展したとは評価できない。24年度が最終年度であるため、記入しない。上述したように複数のRNA sequenceの結果を比較検討することにより、成熟能および発生能に関わる因子の候補を絞り込み、それをRNAiでノックダウンすることにより、実際の機能を明らかにしていく予定である。
アジア諸言語における喉頭特徴の相関

台湾南島語,ベトナム語諸方言,チャム語系諸言語,ミャオ語,ツングース系言語,チュルク系諸言語,漢語ドンガン語,延辺朝鮮語,モンゴル語などにみられる喉頭特徴を現地調査より記述を行った。一方,こうした諸言語の古文献に対する原本調査・研究も行い,東アジアの広範な言語に基づいて喉頭が制御している音調・phonation type・長さなどの特徴の相互関係が実に多種多様であることが観察され,また文献によっても跡づけられた。現地調査をアジア地域の各地で行い,諸言語の喉頭特徴を含む音声を観察・記述した。具体的には台湾の南島語の一つセディク語霧社方言・ヤミ語,ベトナム語北部・中部・南部の諸方言,ベトナム・インドネシアに分布するチャム語系の諸言語(チャム語・エデ語・アチェ語など),ミャオ語などがある。特にベトナム語諸方言は声調に関して喉頭特徴をさまざまな形で伴い,しかもその様相が特に中部・南部方言において標準語と異なっていて,意味深い。また,明代・清代のタイ系言語などを記録した『華夷訳語』の諸本を台湾・中央研究院傅斯年図書館,北京の故宮図書館などで原本も含めて調査・記述した。またその研究を行い,論文をまとめて研究成果の一部を発表した。一方,タイ語のラームカムヘン碑文に対して注解を行い,現代タイ語諸方言との対応関係について考察した。朝鮮漢字音における有気音・無気音の対応の不規則性はこれまで不可解とされてきた難問の一つであるが、一解釈を書評にて提起した。東アジア・東南アジア地域を対象とした広域言語地図の作成のために,2007月12月に全国の研究者とともに研究会を開催し,方言調査状況の把握やこれまで行われてきた言語地理学的研究の跡づけを行った。この結果を踏まえて次年度以降に具体的な項目をとりあげて言語地図の描図に着手したいと考えている。2008年8月から9月にかけてシベリアのツングース系言語,中央アジア諸国のチュルク系諸言語および漢語ドンガン語,インドネシア・ベトナム等のオーストロネシア語(チャム語を含む)とベトナム語諸方言などの諸言語に対して喉頭特徴を含む音声学的側面についての現地調査を行った。2009年3月にも台湾とインドネシアの南島語およびベトナム語諸方言の音声記述を行った。また,小川尚義が20世紀初頭に集成した台湾南島語の基礎語彙資料に基づき,言語地図化を行った(2009年3月に台湾で行われた台湾言語地理学に関するワークショップで発表)。これは次年度の喉頭特徴に関する東アジア言語地図作成のための重要な布石となるもので,これにより言語地図化の技法を確立した。古文献の面では華夷訳語のタイ系言語に関する研究を進め,その成果の一部を2008年5月にタイのチュラロンコン大学で開催したシンポジウムで発表した。その際,チェンマイにおいて『八百館訳語』における語形が現代チェンマイ語でどのように発音されているかの調査も行った。ほか,古文献に関しては朝鮮語のハングルの起源に関するパスパ文字の影響関係について研究し,2008年11月に韓国で開催されたワークショップで発表した。また朝鮮漢字音に関する著作の書評を通して朝鮮漢字音における有気性の問題について仮説を提出した。唐代に本邦にもたらされた仏教音楽・声明に反映した中国語原音声調調値について2008年10月に二松学舎大学で行われたシンポジウムで発表した。当初の計画では,イランやコーカサスに調査に赴く予定にしていたが,社会情勢が不安定である如くであったのでとりやめた。そして,2009年8月-9月にかけてベトナム語の追加調査を行い,更に中国・延吉に赴いて延辺朝鮮語の調査を行い,続いて中国内モンゴル自治区フホホトにてモンゴル語の調査を行った。2009年9月には韓国・全州で開催された第一回訳学書学会において明代中国語に関する研究発表を行い,韓国・牙山の鮮文大学校中韓翻訳文献研究所を訪れて朴在淵所長と朝鮮資料による中国語史研究について討議を重ね,同研究所所蔵文献の調査も行った。その後,中国・威海にて第三回中韓日中国語学国際シンポジウムでこの三国を始めとする東アジア諸言語交流に関する発表をした。2009年12月には韓国国語学会の大会に出席し,かつ韓国国会図書館にて『翻訳朴通事』の原本の調査をした。このようなフィールド調査・文献調査に加えて,理論的考察も進め,2009年12月には国立国語研究所のプロジェクト集会で,中国語上海方言・チベット語ラサ方言・フランス語において音節が短くなることと音節声調が語声調に変化することなどの一連の音韻変化についての関連について発表した。以上の研究によって,東アジアの広範な言語に基づいて喉頭が制御している音調・phonationtype・長さなどの特徴の相互関係が実に多種多様であることが観察され,また文献によっても跡づけられた。
大気圧低温プラズマによる感染歯質の無菌化技術確立のための基礎的研究

研究目的:日本歯科保存学会のう蝕治療ガイドラインでは、歯髄に達するような深在性う蝕においては、感染象牙質を一括完全に除去せず段階的に除去することで露髄を回避しうるとしている。これは,臨床的に健康な歯髄と診断できれば、長期間覆髄剤を貼付することにより感染歯質が無菌化また再石灰化するというエビデンスに基づいた歯髄温存療法として、保険にも収載されている。しかし、この方法は長期間を要する待機的な治療技術であるため、実際の臨床ではほとんど実施されていないのが現状である。そこで、大気圧低温プラズマによる感染歯質を完全に殺菌できる新たな治療技術の開発を目的とし、露髄を回避するため意図的に残置させた感染象牙質を、非侵襲的に1回で無菌化する新たな治療技術となり得るかを評価した。実施した研究:鶴見大学歯学部附属病院で収集されたヒト抜去大臼歯を直径3mm、深さ3mmの円柱窩洞を形成した。窩洞内を乳酸で2日間脱灰した後、Streptococcus.mutansの菌液を1日1回、7日間播種した。これを感染歯質モデルとした。このモデルに、歯牙より2cm上方から、大気圧低温プラズマを照射した。照射時間の各条件を設定し、各々における殺菌効果を検討した。殺菌効果は感染歯質を削合し、その削片の一定量をBHI液体培地に懸濁し、懸濁液を寒天培地上で2日間培養しCFUを算出した。研究結果:大気圧低温プラズマはpH3.5の環境下で、感染象牙質中のS.mutansを照射時間依存的に有意に減少させ照射時間180秒では感染象牙質をほぼ完全に無菌化した(検出限界以下)。よって、この技術は、臨床において感染歯質を無菌化できる技術として、非常に有効な方法であることが考えられた。
固定発生源からのＰＭ２．５質量濃度測定のための自動吸引条件最適化システムの開発

固定発生源のPM2.5計測用に自動吸引条件最適化システムを製作することを目的に、以下の手順で研究を行った。1「自動吸引流量管理システム」の設計・試作する。モデルガス・実排ガスと段階的に運転試験をし、効果評価及び改良点抽出により改良を加えて完成を目指す。2「吸引ノズル口径可変システム」の設計・試作する。12での効果を考慮して2つのシステムを組み合わせた3「自動吸引条件最適化システム」を試作する。導入効果及び信頼性の検討及び実用性の証明をした。近年、我が国でも大気中PM2.5の環境基準が新設された。固定発生源からのPM2.5排出濃度の測定法についてバーチャルインパクタ法が国際規格化された。一方で、解決すべき問題がいくつかあることも分かっている。最も重要な課題は、理想的な環境下での分離性能は保証されているものの、実プラントでの測定になると十分な分離精度を発揮できないケースがあることであった。そこで本研究では排ガス条件をリアルタイムにフィードバックして自動的に吸引条件を最適化できるシステムの開発することにより分級性能低下問題の解決を目指す。本年度は吸引ノズル口径可変システムの設計・製作に取り組んだ。バーチャルインパクタの場合、吸引ノズルの径を変えて対応する必要がある。変動する実排ガス中で等速吸引を維持させるため、煙道内の条件を常時監視しながらそのデータを取り込み、自動で吸引ノズルの口径を調整するシステムを設計した。吸引ノズルの調整薄い金属プレートを巻いた形にし、チェーンにより絞り量により口径調整する仕組みとした。試作品を作成し、モデルエアロゾルを用いた運転試験を行い作動確認・改良を行い本システム導入による効果について検討した。ソフト面では煙道内条件モニタリング環境整備について取り組んだ。自動制御について当初の予定以上に汎用性の高い環境整備に成功した。固定発生源からのPM2.5排出濃度の測定法について規格がなく、ISO/TC146で議論がなされ、これまでの申請者らの研究によりバーチャルインパクタ法が国際規格化された。今年度は「自動吸引流量管理システム」の試作機を設計・制作に取り組んだ。自動吸引流量管理システムの設計・製作バーチャルインパクタはその仕組みから、微妙な吸引流量の誤差が分級精度に影響する。変動する実排ガス中で理想吸引流量を維持させるため、煙道内を常時監視しながらデータを取り込み、吸引流量を自動調整するシステムを設計した。1煙道内条件を測定し、信号として入力されたデータをPCに取り込み、演算処理をしてから制御信号として吐き出し、マスフローコントローラを制御するシステムを試作した。2煙道内条件測定センサとして最適なセンサを理論的・実験的に選出した。モデルエアロゾルによる運転試験システムの作動確認・改良を行い、本システム導入による効果について評価検討する。1モデルエアロゾル(JIS10種フライアッシュ)を発生できる模擬煙道装置の組み上げ、調整を行った。煙道内流速520m/s、粉じん濃度1100mg/m3の排ガスを模擬できるようになった。2PM2.5測定を行った。第一の目的であったシステムの正常作動確認を達成した。固定発生源のPM2.5計測用に自動吸引条件最適化システムを製作することを目的に、以下の手順で研究を行う。最終的には実プラントでの運転試験を行い、導入効果及び信頼性の検討及び実用性の証明をする。最終年度は、自動吸引流量管理システム、吸引ノズル口径可変システムを組み合わせ、自動吸引条件最適化システムを製作した。更に、実稼動のプラントでPM2.5測定を行い作動確認した。また、測定はこれまでのアナログ流量調整のものとパラレルで行い、本システム導入による効果について評価検討した。更に、現場での問題点や改善すべき点の調査を行うとともに、プラントの種類による影響(排ガス種類・ダスト濃度など)を検討した。