hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界流体を利用し大電力・高速スイッチの検討および機能性評価

本研究では超臨界流体を電力システムでの超臨界プラズマスイッチとしての機能性を評価することを目的とした。まず初めに,超臨界流体の高負荷に対して出力波高値が80 kVに達するパルス電源を製作し,超臨界状態を含む加圧窒素の絶縁破壊特性,系の回復特性とアーク放電による衝撃波の進展速度の見積を実施した。実験結果より,衝撃波の進展速度は約400 m/s(実験条件での音速の1.25倍)と推定され,実際に制御可能な超臨界トリガトロンを設計・製作し,流体スイッチの稼働を検証した結果,絶縁回復比はバラつきこそあるものの概ね1.0を示し,超臨界窒素のトリガトロンは約1 kHzまで稼働できる可能性が見いだされた。超臨界流体中での放電基礎特性の解明やその応用を目指してこれまで研究を行ってきた。本研究の目的は,我々が見出した超臨界二酸化炭素中での直流放電やパルス放電による研究成果を踏まえて,新たに超臨界窒素を加え,超臨界流体中の放電プラズマの生成・制御と短絡特性評価を調査する。特に,極短パルス電源システムの流体スイッチやコンデンサとして,スイッチング特性や誘電特性を解明し,新しい大電力・高速・高繰り返しパルス電源システムのデバイスとしての機能性の評価を実施することである。前年度は,これまでに蓄積された超臨界流体中の放電実験データ,特に超臨界二酸化炭素中の直流・パルス放電の知見による超臨界プラズマ生成装置(高圧装置)の設計・製作を実施した。また,負荷に適したナノ秒高電圧パルス電源と電極間隔調整可能な電極系を2種類製作した。具体的な研究成果は下記のようである。設計・製作された超臨界プラズマ生成装置は,これまでの対向電極構造と別にワイヤー円筒構造の電極治具を加え,物質変換プロセスや超臨界プラズマ放電を活用した化学反応場への応用も可能なタイプとなっている。また,ナノ秒パルス電源はPFN型パルス電源とし,出力電圧25kVではあるが,高周波対応のパルストランスで高耐圧化できる。さらに,ダブルフォーワード型スイッチング回路と昇圧トランスで自作の高電圧直流充電器も製作済みである。また,放電特性試験では,放電プラズマにより雰囲気流体の電極間へ暴露された熱エネルギーは高い反復率スイッチの熱問題に影響する。つまり,系の絶縁回復率へ間接的な影響を与えることが考えられる。また,絶縁回復率や相の不安定性,放電プラズマチャネルのよる熱エネルギー,相転移およびバブル形成に影響し,雰囲気流体の絶縁耐力の主要因であると考えられる。近年,二酸化炭素の超臨界状態まで加圧された流体での高電圧直流電圧やパルス電圧の印加による放電基礎特性の研究は盛んにされており,その背景には,超臨界流体中での放電特性はもとより,超臨界流体と放電プラズマを融合した反応プロセスや材料合成が期待されている。本研究では,超臨界流体中での放電特性を別の視点からとらえ,短絡型スイッチ流体スイッチやコンデンサとしての機能性を調査することである。これまでに蓄積された特性をもとに,超臨界二酸化炭素の短絡試験において,誘電性の回復特性,絶縁破壊後の相変化(密度変化)の影響を評価した。併せて,超臨界窒素の破壊特性の調査やレーザー可視化法による絶縁破壊後の調査を実施している。また,超臨界流体中での放電プラズマの反応過程への影響について,超臨界アルゴン雰囲気に試料を添加し,調査中である。設計・製作された超臨界プラズマ生成装置において,気圧調整された二酸化炭素の三状態をそれぞれ,臨界圧未満の液体状態(SLS),臨界圧以上に加圧された液体状態(LHCP)ならびに超臨界状態(SC)のとして,誘電性の回復特性を調査した。LHCPやSC状態では,80%破壊電圧の回復特性評価に対して,10kHzの繰返しが動作可能.一方で,SLS状態では,同じ周波数で61%と低調である。短絡後の誘電性回復特性は,二酸化炭素のLHCPやSC状態で同様な特性を示し,相の密度変化が回復特性に影響すると示唆された。これまでの流体スイッチの媒質に関する既存研究では,絶縁耐力や低コスト等の観点から,良好な誘電体である水に関する研究がなされている。その研究では,水の絶縁回復時間は電極ギャップ間のバブル消滅時間に影響されることが確認され,ギャップ間での水流や高加圧化などで絶縁回復率の改善が必要とされている。近年では,超臨界二酸化炭素中での放電研究から,超臨界流体をクロージング型のプラズマスイッチとして利用できる可能性が示唆されている。しかしながら,実際に超臨界流体を制御可能な流体スイッチとしての検証が成されておらず,超臨界流体による流体スイッチの制御性まで検証する必要が残されている。本研究では,制御性を有する超臨界流体スイッチの実用可能性を検証するために,超臨界窒素の絶縁破壊特性,加圧窒素中での放電現象の可視化,誘電回復特性の指標として,超臨界領域を含んだ加圧窒素の系の回復特性などを実験的に検討した。具体的には,周波数100 Hz,200 Hz,500 Hz,1kHzにおけるデータ測定を媒質温度T=298 K一定のもと,圧力条件は臨界圧力近傍の2.5 MPa,4.0 MPa,5.0 MPaで超臨界状態を含む加圧窒素の回復特性とシュリーレン可視化法によるアーク放電時の衝撃波の進展状況や伝搬速度の見積を行った。絶縁回復比はバラつきこそあるものの概ね1.0を示した。

また,衝撃波のエッジの進展から,衝撃波の進展速度は約400 m/s(実験条件における音速の1.25倍)であると推定された。また,実際に窒素の超臨界状態(4 MPa, 298 K)での媒質を封入した超臨界トリガトロンを設計・製作し,その流体スイッチでパルス電源システムを構成して,高繰り返しパルスパワー発生装置の評価試験を実施した。稼働要件の制限は想定されるが,超臨界窒素のトリガトロンは約1 kHzまで稼働できることを確認した。本研究では超臨界流体を電力システムでの超臨界プラズマスイッチとしての機能性を評価することを目的とした。まず初めに,超臨界流体の高負荷に対して出力波高値が80 kVに達するパルス電源を製作し,超臨界状態を含む加圧窒素の絶縁破壊特性,系の回復特性とアーク放電による衝撃波の進展速度の見積を実施した。実験結果より,衝撃波の進展速度は約400 m/s(実験条件での音速の1.25倍)と推定され,実際に制御可能な超臨界トリガトロンを設計・製作し,流体スイッチの稼働を検証した結果,絶縁回復比はバラつきこそあるものの概ね1.0を示し,超臨界窒素のトリガトロンは約1 kHzまで稼働できる可能性が見いだされた。26年度の研究目標は,超臨界流体中での放電プラズマの電気特性・誘電特性を解析し,放電容器を含めたパルス電源回路の最適パラメータを調査することである。具体的には,高速充電器として,高繰り返しパルス電源を製作し,短絡型プラズマスイッチを備えたパルス電源システムを構成することで,短絡型プラズマスイッチの媒質として二酸化炭素と窒素を選定し,超臨界状態を含む高加圧液体の短絡試験を実施することである。これまでの達成状況は,高速・高繰り返しパルス充電器を製作し,出力波高値50kVで,高速パルス充電部の制御プログラムは組込みシステムを採用しているため,単パルスあたり1Jの出力エネルギーに対して,トリガー間隔を可変にでき,最大繰返し周波数500ppsまで設定できる。また,超臨界状態を含む様々な状態における二酸化炭素の誘電性の回復特性や回復過程の相変化の影響等の調査を実施した。絶縁破壊後の媒質の状態は初期条件に依存し,相変化が断熱条件を想定すると,臨界圧未満の液体状態では,(泡)ガス状態を形成し,臨界圧以上に加圧された液体状態ならびに超臨界状態では,パルス・エネルギーは蒸気状態への相変移を介さず,密度変化をもたらす潜熱として消費されると考えられる。泡鼓動理論によれば,潜熱による泡拡張,泡内部圧力の再圧縮・拡張,衝撃波生成の行程を数回繰り返すと考えられ,拡張縮小サイクルおよびそれに伴う衝撃波は泡エネルギーを消費する。また,窒素の超臨界状態を含む破壊特性や電界強度,回復特性は鋭意調査中である。当初予定より若干遅れはあるものの,概ね順調に成果があがりつつある。放電工学27年度の研究計画は,前年度に引き続き,放電特性評価と超臨界プラズマの制御・生成に関しては,超臨界状態を含む窒素の誘電特性評価と超臨界流体中で生成される放電プラズマのプラズマ診断を分光計測やレーザー計測で行い,絶縁破壊時の放電形成における熱エネルギー授受の形態(回転温度,振動温度等)の調査と,レーザー可視化法による超臨界状態を含む窒素の破壊前駆現象や絶縁破壊後の観測を行う。また,短絡型プラズマスイッチを備えたパルス電源システムに関しては,実際に,水中放電等への適用を実施する。さらに,一般的な超臨界流体を用いた化学反応等では,触媒の利用による反応も少なくなくない。
育児不安を抱える親へのサポートシステムの構築

育児不安を抱える親が増加する中、授かった“いのち"を全うさせるため、子育てサポートシステムの構築が必要である。この構築を目的として子育てを支援する保育者の役割の専門性を可視化した。また、地域で健やかに育児できる社会を築くため、アメリカ合衆国の地域分散型社会構造を取り上げながら、タテ型社会と言われる日本の中央集権型社会構造の子育て支援と地域(コミュニティ)との関係を考察し、調査結果を報告した。1.研究目的・・・「育児不安を抱える親の保育ニーズの多様化」に着目し、それに応えるために社会的・構想的保育システムの構築を目指した。今後の保育の方向性を明らかにするために、保護者が期待する保育士の専門性についてアンケート調査を実施した。2.研究方法・・・アンケート調査法を用いた「保育士のキャリアパス」における6構成要因と保護者が期待する保育士の専門性が一致するかを検証する仮説検証的研究である。調査対象者は保護者(296名)で、平均年齢は35.22歳(SD=6.01)であった。3.研究結果・・・保育士のキャリアパスで考案された保育士の専門性について、保護者がどのように解釈しているのかを、保護者が期待する保育士の専門性の構成要因として因子分析を行った。その結果、保育士の専門性は「食育・発達支援」「子育て支援」「社会的養護」の概念により構成され、各要因には正の相関関係があることが明らかになった。保育士のキャリアパスで考案された保育士の専門性と保護者の期待する保育士の専門性には、構造化の差異が存在することが示唆された。4.研究考察・・・保育士の専門性が分化される中で、現状の保護者の期待に応えるためには、専門性によるチームとして援助することの必要性が示された。中学校・高等学校卒よりも高専・専門学校・短期大学卒以上の保護者の方が、また、非正規雇用よりも正規雇用の保護者の方が保育士の専門性に「社会的養護」を期待していることが有意に高かった。5.研究成果・・・保育士の専門性が分化される中で現状の保護者の保育期待に応えるためには、保育士をはじめ看護師や栄養士などの子どもを支援するチームで、「食育・発達支援」「子育て支援」「社会的養護」を必要とする親子を援助することの必要性が示されているといえよう。(大森・太田・水谷(2014)佛教大学社会福祉学部論集第10号,1-10.)育児不安を抱える親が増加する中、授かった“いのち"を全うさせるため、子育てサポートシステムの構築が必要である。1.研究目的・・・共働き世帯の家庭の変化が社会的関心事となり、親が家庭役割と仕事役割の多重役割による葛藤問題に直面している。この葛藤や育児不安を抱える親子を支援することを「子育て支援」と呼び、社会全体が子どもを産み育てやすい豊かな子育て環境作りを目指し、授かった“いのち"を全うさせるためのサポートシステムの構築が急務である。本研究の主目的は、育児不安を抱えて笑顔が少なくなった親が笑顔を取り戻すことができるサポートシステムについて検討することであり、本年度はアメリカ・カリフォルニア州での講演3回と視察5日間、アンケート調査2回、面接調査1回を実施した。ここでは地域子育て支援に貢献する保育士に着目し、全国保育士養成協議会『保育士養成研究』(査読有)「保育士の専門性を活性化するキャリアパスの構築に向けてー専門性に応じた実践を推進する保育園の取り組みを通じてー」(大森・太田他,2013)に関する研究成果を報告する。2.研究方法・・・(1)調査目的;保育士を目指す学生と現職の保育士を調査対象とし、何を保育士の専門性とするのか、何が保育士の職務効力感なのかを明確にすること。(2)調査方法;学生(60名)と保育士のキャリアパスを実践している保育園の現職の保育士(60名)を対象として、郵送と持ち込みによりアンケート調査を行った。(3)調査時期;2012年5月9月3.研究成果・・・(1)保育士のキャリアパスに沿って、保育士を希望する学生と現職の保育士から提議された“保育士の専門性"について、“自身を発展させ意欲を維持していく力"を基礎にしていることを明らかにした。(2)保育士が“子どもの成長"“子どもと共に成長"“地域とのつながり"を職務効力感としていることが示された。(3)キャリアパス実践を行っている保育園では専門保育士がそれぞれの専門性を発揮していることが見出された。1.研究目的:「子育て支援」とは、葛藤や育児不安を抱える親子を支援することである。本研究の主目的は、国や地方自治体、企業、福祉教育施設などの社会全体が子どもを産み育てやすい豊かな子育て環境作りを目指し、授かった“いのち"を全うさせるための子育てを応援する社会の実現化であり、本年度は前年度に引き続き補足調査を実施した。2.研究成果(シンポジウムで発表した主な知見):(1)A県の保護者772人から全国保育士会「保育士のキャリアパスの構想」

6因子(“乳児保育"“障がい児保育"“子育て支援"“社会的養護"“食育"“保健衛生")に関する有効回答を得た。保護者が期待する保育者の専門性は3因子で、大森ら(2013)の「日米比較:保育者の専門性3因子」を支持するもので、保育者の専門性が分化される中で現状の保護者の保育期待に応えるためには、チームとして援助することの必要性が見出された。(2)児童養護施設保育者110人に施設保育者の専門性に関する調査を行った結果、「保育士のキャリアパスの構想」と施設保育者の専門性には、構造化の差異が存在することが示唆され、施設保育者は子育て文化の発信や伝承、他機関との連携に高い養護に関する効力不安を感じており、地域の協力を得難い環境の中で仕事を抱え込んでいた。(3)アメリカ合衆国の地域分散型社会構造を取り上げながら、タテ型社会と言われる日本の中央集権型社会構造の子育て支援と地域(コミュニティ)との関係を考察した。アメリカ社会は、多様な社会的要因を抱え込んだ上での子育て支援に取り組み、連邦政策が全国的に展開しているHead Start(1965)・Medicaid(1965)などと地域のThe National Healthy Start Initiative(1991)が連携しながら親子を支援している国際的・歴史的な調査研究結果を報告した。保育学研究代表者と研究分担者の子育て支援協力園や講演先でのアンケート調査が順調に進んだ。また、2013年2月のアメリカ調査の研究成果を全国保育士養成協議会第52回研究大会(2013.9.6)「育児不安と保育支援の日米比較」のタイトルでポスター発表を行った。アメリカは国連人間開発指標(Human Development Index:人々の生活の質や教育水準の発展度合いを示す指標)で、(日本が世界10位前後を低迷する中、)世界13位(2009年)から世界4位(2010年)へと大躍進している。このアメリカの中でも、ランタマン法(The Lanterman Act)による福祉先進行政区画がカリフォルニア州である。日本の保護者と在米日本人保護者との保育士の専門性期待を検討した所、フロアから多くの示唆をいただいた。アメリカCa州S市にはParents Help Parents(=PHP)の中にハンディキャップがある子どもの保護者たちが組織するサポートグループがある。PHPはIDEA(障がいをもつ個人のための教育法)を後ろ盾に、システム・常識の違いを日本語で学びつつ、保護者同志が精神的にも支え合うような保護者の自立をサポートしてる。本調査で日米間で保護者の育児不安に有意な差がなかった要因の一つは、このPHPの支援がアメリカの保護者を精神的に支えているを考えられた。アメリカ調査の因子分析の結果から、保護者が期待する保育士の専門性は3因子が抽出された。しかし、保育士会のキャリアパス構想が認知する保育士の専門性は6因子であり、保育士会のキャリアパスとのズレが明らかになった。今後の研究の方向性が以下のように推進する。(1)日米比較の育児不安と保育士の専門性については、今後さらなる調査と情報収集を進めて継続的に研究を行う。(2)“親子・家庭支援" “健康・発達支援" “食育(知育・徳育・体育)支援"の哲理をより精緻化してく必要がある。当初の計画以上に進展している。高い出生率と女性が働きながら子育てのできるワーク・ライフ・バランスのモデル国であるアメリカの海外研究協力者(山村)との情報交換により子育てサポートシステムについての最新の情報を得た。
コーパスを活用した英語シノニム・語法研究

本研究は2008年度から2012年度までの5年間に,日本人英語学習者が誤り易いあるいは迷いやすい12項目の英語シノニム・語法について,コーパスを使って母語話者が無意識のうちに行っている使い分けを分析し,英米の文献や参考書で取り上げられたことのない表現についても,日本人英語学習者がそれらを使用する場合にどういった点に注意すればよいかをふまえて,統語的特徴や意味的特徴を記述しようとするものである。本研究は,平成20年度(2008年度)から平成24年度(2012年度)までの5年間に,日本人英語学習者が誤りやすい12項目の英語シノニム・語法について,統語的特徴や意味的特徴を種々のコーパスを使って分析し,日本人英語学習者がそれらを使用する場合にどういった点に注意すればよいかをふまえて,それを記述しようとするものである。研究実績に挙げた学会発表3件のうち,2件は本研究と直接関係はないが,「シンポジウム:英和辞典とコーパス」は本研究での成果もふまえたもので,(1)自分の趣味について語るMy hobby is doing[to do].の型ではto doよりdoingが好まれto doとdoingの性質をよく反映していること,(2)存在のthere構文としてはthere isの短縮形であるthere'sの形がよく見られるのに対してthere areの短縮形であるthere'reの形は非短縮形の100分の1にも満たずthere'sの方が記号化が進んでいること,(3)否定的評価を表す語と共起することが多いa little(bit), abit, slightlyであるが,比較級を修飾する場合,変化を暗示する場合,onlyを含んで否定的暗示がある場合,強意を含む場合などは肯定的動詞とも用いられること,(4)it is[□!形](for A)to doの型においてfor Aの出没は文脈から類推できない場合に限られ全体の1割程度であること,(5)代用表現であるdoit/do that/do soなどについて,do it/do thatは積極的に禁止・許可・意志・必要性について述べる場合に,do soはややかたい言い方で,命令・助言などにただ従う場合や消極的あるいは二次的で何気ない行為について述べるときに好まれるといった基本的な傾向があることにふれながら,ESL/EFL辞典におけるシノニム・語法記述に関する考えを述べた。図書の項で挙げた『コーパスと英語教育の接点』は,井上(2005)に追加修正を加えたものであるが,シノニムの一形態である変異形を学習辞書記述の観点から取り上げ,コーパスを辞書編集に使うようになると,通常は文法的に非文とされる形も出てくるので,教育現場で使うことが想定されている学習辞書において,非文をどのように扱うかはそのターゲットユーザーがだれであるかを考慮すべきであることを述べた。その際,not only Abut(also) Bの構文におけるalsoの出没,each of themなどの代名詞の単複呼応,to不定詞の否定形であるnot to do/tonot doの形などの例を挙げた。変異形は,学問的には面白い現象でついつい大きく扱いがちだが,実際にはそれほど頻度は高くなく,学習効率という面ではあまり強調しすぎない方が賢明であることを指摘した。1.aliveとliving「生きている」という意で用いられるaliveとlivingについて分析を試みた。aliveが動詞では,stay/keep aliveなど通常なら生存が不可能と思われる場面で生き長らえる際や,skinned/eaten/burnt aliveなど通常の文明社会ではありえない行為を生きたまま行なう際,また,形容詞では,通常では生存しているとは考えられないような状況で生きていることに対してlucky/happiest/thankful to bealiveのようにことさら感想を述べたり,the luckiest man aliveのように形容詞の最上級とともに「存命中で」といった制限をつけることで当該形容詞をことさら引き立てる場合,さらには,dead or aliveといった対照形で「生」と「死」の両方の可能性を許す条件設定をする場合など,いずれも「通常とは異なるための意外さ・異常さ」を暗示する文脈で選択されやすいことを示した。一方,livingは,living creatures/organismsなど生き物であることを明示する場合,one of Britain's greatest living dramatists,the four living ex-presidentsなど生死の別を区別する場合,a living encyclopedia, living fossilsなど比喩的に用いられる場合などに好まれることを示した。2.silentとquietまず,共起する名詞については,quietは,場所,期間,事,感情・態度,人など,多様な名詞と用いられるのに対して,silentは,行為,映画,人,期間,場所などを表す名詞と用いられる。silentは,通常は言語や音声を伴うものを無言あるいは無音で行う場合,もともと無言あるいは無音で行われるものでも対照的に強意で付加される場合に好まれる。共起する副詞についても,quietは多様な副詞と用いられるがsilentはもともと強意のため,一部の極大詞や,あまりの静けさに疑問を感じたり恐ろしさを感じることを表す副詞,主語の強い意志を暗示する副詞と相性がよい。

共起する動詞については,quietとsilentで共通して用いられる共起する動詞も多いが,対照的な文脈で強意を表すものは場合,silentが好まれる。静かさを表す語として無標のquietに対して,無音や無言をことさら強調するsilentということになる。また,as quiet as possibleが見られて,as silent as possibleが見られないといった興味深い現象も報告し,その原因はsilentの段階性の低さに因るものであることを示した。1.whetherとif ifは条件や仮定を表す用法があり,必然的にそういった用法との区別が容易な文脈で選択される可能性が高くなる。すなわち,whetherは「質問・疑問」,「知識・確信の有無」,「確認・調査」,「決心・同意の有無」,「熟考・思考」,「議論」,「評価」,「依存」,「意見分割」,「心配・関心」,「躊躇・苦悩」,「白熱・集中」,「意見」,「重要性」など,分類中すべての項目に現れるが,ifは「質問・疑問」,「知識・確信の有無」,「確認・調査」,「重要性」などの項目に現れるのみである。ifの場合,とりわけ,ask,wonder,seeは突出して頻度が高くなっており,ifとこれらの動詞を伴う間接疑問との結びつきの強さがうかがわれる。一方,「決心・同意の有無」,「熟考・思考」,「議論」,「評価」,「依存」,「意見分割」,「心配・関心」,「躊躇・苦悩」,「白熱・集中」,「意見」など,決定や選択を求めるような状況では好まれるのがwhetherである。逆に言えば,ask,wonder,seeなど決定的な態度を示さない表現はifを選択する可能性が高くなる。2.from/since...agosince...agoの形は,以前から語法書などでも避けるべき形として取り上げられているが,from...agoの形にはほとんど言及がない。この形は,This is(little changed)from two weeks ago.(こういった状況は2週間前から(ほとんど変わっていない)です)やThe industry has doubled froma decade ago.(その業界は10年前から2倍に成長している)などのように,いくつかの用法のfromと...agoが一緒に用いられたもの。研究成果は着実に積み上げられているが,それぞれが相互に関係し合っているので,一括しての発表に至っていない部分がある。それらについては最終年度となる平成24年度に形にしていく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,平成20年度から平成24年度までの5年間に,日本人英語学習者が誤りやすい12項目の英語シノニム・語法について,統語的特徴や意味的特徴を種々のコーパスを使って分析し,日本人英語学習者がそれらを使用する場合にどういった点に注意すればよいかをふまえて,それらを記述しようとするものである。
屋外作業マップ獲得を伴う小型芝刈りロボット群の動的組織再編手法に関する研究

本研究では,複数センサを搭載した自律式小型芝刈りロボット7台と自動充電ステーション2基の開発を行い,システム全体の運用に関する効率性,可用性,そして頑健性を向上させるための分散協調アーキテクチャおよびそのソフトウェアシミュレータの設計・開発を行った.各ロボットの作業戦略と協調アーキテクチャの開発に関しては,Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータを作成し,ロボットの個別プラン生成と協調プラン生成に関するスキーマの設計とその評価を行った.任意のロボット初期配置から,各ロボットが自己の作業領域をボロノイダイアグラムにより局所的に生成し,非同期に領域再割当を行い,対象領域全体の作業を遂行する協調方式の考案とその評価を行った.この方式によりロボット間で頻繁な通信による情報共有を行わずとも,またロボットが故障を起こしても,芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,そしてロバスト性を実現した.ロボット間通信用アドホックネットワークプロトコルの開発については,アドホックネットワーク上に,OpenSOAPを用いたプロトコルにより,XML形式のデータ交換を実装した.SOAPを用いることにより,ロボットの制御情報の交換,データベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった様々なデータ内容の通信を柔軟に実行できるものとなった.また,この通信アーキテクチャを利用して,協調型のタスク遂行方式の一実装方式としてBoid型の集団行動方式を実装し,シミュレータ上にてその動作を確認した.さらに,自動充電ステーションによる充電時間を考慮した協調作業を可能とするロボット群の作業スケジューリング方式を考案し,ソフトウェアシミュレーションによる確認を行い良好な結果を得た.本研究では,複数センサを搭載した自律式小型芝刈りロボット7台と自動充電ステーション2基の開発を行い,システム全体の運用に関する効率性,可用性,そして頑健性を向上させるための分散協調アーキテクチャおよびそのソフトウェアシミュレータの設計・開発を行った.各ロボットの作業戦略と協調アーキテクチャの開発に関しては,Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータを作成し,ロボットの個別プラン生成と協調プラン生成に関するスキーマの設計とその評価を行った.任意のロボット初期配置から,各ロボットが自己の作業領域をボロノイダイアグラムにより局所的に生成し,非同期に領域再割当を行い,対象領域全体の作業を遂行する協調方式の考案とその評価を行った.この方式によりロボット間で頻繁な通信による情報共有を行わずとも,またロボットが故障を起こしても,芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,そしてロバスト性を実現した.ロボット間通信用アドホックネットワークプロトコルの開発については,アドホックネットワーク上に,OpenSOAPを用いたプロトコルにより,XML形式のデータ交換を実装した.SOAPを用いることにより,ロボットの制御情報の交換,データベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった様々なデータ内容の通信を柔軟に実行できるものとなった.また,この通信アーキテクチャを利用して,協調型のタスク遂行方式の一実装方式としてBoid型の集団行動方式を実装し,シミュレータ上にてその動作を確認した.さらに,自動充電ステーションによる充電時間を考慮した協調作業を可能とするロボット群の作業スケジューリング方式を考案し,ソフトウェアシミュレーションによる確認を行い良好な結果を得た.作業戦略ソフトウェアと協調アーキテクチャの開発に関しては,Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータを作成し,ロボットの個別プラン生成と協調プラン生成に関するスキーマの設計とその評価を行った.任意のロボット初期配置から,各ロボットが自己の作業領域をボロノイダイアグラムにより局所的に生成し,非同期に領域再割当を行い,対象領域全体の作業を遂行する協調方式の考案とその評価を行った.この方式によりロボット間で頻繁な通信による情報共有を行わずとも,またロボットが故障を起こしても,芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,そしてロバスト性を実現した.動環境への適応と学習機能の開発に関しては,ロボットが窪み等でスタックした場合の脱出動作を強化学習を用いて学習することを検討した.具体的には,キャスタ部分を含めた詳細なシミュレータを作成し,シミュレータ上でセンサ情報から脱出に効率のよい動作セットを事前学習させ,シミュレーション・実環境での学習機構を同一に保ったまま,実機に搭載させ,実環境での違いをオンライン学習により吸収させるような仕組みを考案した.シミュレータ構築と脱出動作セットの学習を実装し,良好な学習性能を得ている.ロボット間通信用アドホックネットワークプロトコルの開発については,アドホックネットワーク上に,OpenSOAPを用いたプロトコルにより,XML形式のデータ交換を実装した.SOAPを用いることにより,ロボットの制御情報の交換,データベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった様々なデータ内容の通信を柔軟に実行できるものとなった.また,この通信アーキテクチャを利用して,協調型のタスク遂行方式の一実装方式としてBoid型の集団行動方式を実装し、シミュレータ上にてその動作を確認した。本研究では,複数センサを搭載した自律式小型芝刈りロボット7台と自動充電ステーション2基の開発を行い,システム全体の運用に関する効率性,可用性,そして頑健性を向上させるための分散協調アーキテクチャおよびそのソフトウェアシミュレータの設計・開発を行った.各ロボットの作業戦略と協調アーキテクチャの開発に関しては,Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータを作成し,ロボットの個別プラン生成と協調プラン生成に関するスキーマの設計とその評価を行った.任意のロボット初期配置から,各ロボットが自己の作業領域をボロノイダイアグラムにより局所的に生成し,非同期に領域再割当を行い,対象領域全体の作業を遂行する協調方式の考案とその評価を行った.この方式によりロボット間で頻繁な通信による情報共有を行わずとも,またロボットが故障を起こしても,芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,そしてロバスト性を実現した.

ロボット間通信用アドホックネットワークプロトコルの開発については,アドホックネットワーク上に,OpenSOAPを用いたプロトコルにより,XML形式のデータ交換を実装した.SOAPを用いることにより,ロボットの制御情報の交換,データベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった様々なデータ内容の通信を柔軟に実行できるものとなった.また,この通信アーキテクチャを利用して,協調型のタスク遂行方式の一実装方式としてBoid型の集団行動方式を実装し,シミュレータ上にてその動作を確認した.さらに,自動充電ステーションによる充電時間を考慮した協調作業を可能とするロボット群の作業スケジューリング方式を考案し,ソフトウェアシミュレーションによる確認を行い良好な結果を得た.
初期胚における基底膜の組成・動態・機能の解析

マウス初期胚の基底膜構成因子の解明に関しては、定量RT-PCRと免疫組織染色によって新たな基底膜蛋白質の発現レベルと局在パターンを解析し、Fibulin-1、XVIII型コラーゲン、フィプロネクチンが初期胚基底膜に存在することを明らかにした。さらに、原腸陥入部位の周辺では基底膜蛋白質が外胚葉側に局在するのに対し、フィプロネクチンが内胚葉側に局在することを見出した。さらに、細胞外マトリックス蛋白質の受容体であるジストログリカン、インテグリンの初期胚における局在を検討した。ジストログリカンとインテグリンα3は広範な細胞に発現していたのに対し、インテグリンα6は主に外胚葉の基底層、α5は主に内胚葉の基底層に限局して発現していることが示された。以上の結果から1)初期胚基底膜の足場となる細胞外マトリックスの分子基盤を明らかにし、2)外胚葉と内胚葉で細胞外マトリックス組成が異なり、3)それぞれに対応した受容体が特異的に発現していることが明らかとなった。基底膜ライプイメージング技術の開発に関しては、蛍光蛋白質EGFPを基底膜蛋白質Nidogen1に融合させた蛋白質発現系を構築し、マウスES細胞由来の胚葉体を用いて基底膜可視化のプローブとして有用であることを示した。胚葉体の培地中に添加した組換えEGFP-Nidogen1蛋白質は胚葉体内部の基底膜に組み込まれ、生組織中での基底膜を蛍光観察することができた。この技術を利用することにより、形態形成や細胞分化過程における基底膜の挙動をライブで詳細に解析できると期待される。ラミニンα1、α5欠損マウス胚における分化誘導シグナルの応答に関しては、それぞれの遺伝子欠損ES細胞を作製した。これらの細胞は、発生初期の基底膜におけるラミニンアイソフォームの機能をin vitroで解析するモデル系として活用できる。基底膜構成因子の解明については、当初計画していた40種類あまりの基底膜蛋白質の発現・局在の解析をほぼ達成し、さらに細胞外マトリックス受容体の発現と合わせて解析することで、内胚葉、外胚葉それぞれに特異的な細胞-細胞外マトリックス相互作用が働いている可能性を見出した。基底膜ライブイメージングについても、生体中の基底膜を蛍光標識するプローブの開発を達成した。一方ノックアウトマウスを用いた解析ではマウス個体数を確保する段階で遅れが生じたものの、ノックアウトES細胞を作製することができた。初期胚基底膜構成因子の発現と分布については論文として発表する。また、原腸陷入期胚において外胚葉と内胚葉では細胞-細胞外マトリックス相互作用が異なることが示唆されたことから、その意義を明らかにするため、外胚葉・内胚葉細胞における細胞外マトリックスへの応答を、細胞内シグナルや細胞の接着・運動などの観点から解析をすすめる。さらに、本年度の研究で得られたラミニン欠損ES細胞を用いて、初期細胞分化における基底膜とラミニンな磯フォームの役割についての解析を行う。平成22年度の研究計画のうち、ノックアウトマウス受精胚から遺伝子欠損ES細胞を作製する課題について、受精胚作製の親世代となるマウスの個体数を確保する準備が遅れたため、平成23年度に繰り越して課題を行った。平成23年度は、まずラミニンα1、α5それぞれのノックアウトマウスを繁殖させて十分数の親個体を得る操作を行い、ついで遺伝子型がヘテロの雌雄を交配して受精胚を採取し、NPO法人発生工学研究会に委託してES細胞の樹立を行った。結果としてラミニンα1欠損ES細胞が1系統、α5欠損ES細胞が3系統得られた。

基底膜構成因子の解明については、当初計画していた40種類あまりの基底膜蛋白質の発現・局在の解析をほぼ達成し、さらに細胞外マトリックス受容体の発現と合わせて解析することで、内胚葉、外胚葉それぞれに特異的な細胞-細胞外マトリックス相互作用が働いている可能性を見出した。基底膜ライブイメージングについても、生体中の基底膜を蛍光標識するプローブの開発を達成した。一方ノックアウトマウスを用いた解析ではマウス個体数を確保する段階で遅れが生じたものの、ノックアウトES細胞を作製することができた。初期胚基底膜構成因子の発現と分布については論文として発表する。また、原腸陷入期胚において外胚葉と内胚葉では細胞-細胞外マトリックス相互作用が異なることが示唆されたことから、その意義を明らかにするため、外胚葉・内胚葉細胞における細胞外マトリックスへの応答を、細胞内シグナルや細胞の接着・運動などの観点から解析をすすめる。さらに、本年度の研究で得られたラミニン欠損ES細胞を用いて、初期細胞分化における基底膜とラミニンな磯フォームの役割についての解析を行う。
腫瘍血管新生抑制をターゲットとした新制癌法の開発に関する研究

現在の制癌研究は、抗癌剤、放射線、免疫療法など、いずれにしても癌細胞を直接攻撃して死滅させる方向のものが大部分をしめているが、本研究は"兵糧責め療法"とも言うべき腫瘍血管新生抑制を目的とした新しい制癌法を見つけるための方法論の確立を目的とした。そのために、平成7年度の研究では、東北大・加齢研の堀らによって開発されたラット用アルミニウム性透明窓を改良した小型のマウス用透明窓を開発した。また、WHT/Htマウス移植癌5種類を用い、その放射線感受性と細胞喪失型式をTCD50法と、^<125>I-IUdRラベル法で調べ、低酸素細胞の成因の違い(急性低酸素細胞、慢性低酸素細胞いずれが優位かなど)を推定した。そのうち、最も放射線抵抗性で低酸素細胞分画が65%と最も多い線維肉腫YASと最も放射線感受性が高く低酸素細胞分画が16%と少ない偏平上皮癌Hを選び出し、この透明窓内に植え、透明窓内での腫瘍増殖を観察した。偏平上皮癌Hでは、腫瘍細片を透明窓の中央に移植すると3日目に腫瘍を植えた周囲の血管より細い血管新生し始め、5日目には腫瘍の部分が約2mm径の大きさの円形の構造物として監察されるようになった。その周囲を100倍の倍率で鏡検すると周囲血管より新生した径約10μmの腫瘍血管が入り込んでいるのがわかった。6、7日目には腫瘍の中央部分に壊死層が出現し無血管野が生じ、腫瘍血管は腫瘍の周辺部にのみに存在しただけであった。同様のことを、線維肉腫YASで行ったところ、2日目で植え込んだ腫瘍に新生血管に入り込様子が観察された。5日目には直径4mmほどに成長し、腫瘍全体に細い腫瘍血管が分布しているのが観察された。6,7日目でも中心壊死はわずかであった。低酸素細胞分画の大きい腫瘍の方が腫瘍血管の発達が著しいという、矛盾した結果であったので、FITC-dextranを尾静脈より注射し蛍光顕微鏡下で白血球の動きをビデオで観察し、血流動態を調べたところ、偏平上皮癌Hでは定常の流れであったが、線維肉腫YASでは血流が時間により常に変化してるという極めて興味深い事実が見つかった。この事実は、細胞喪失型より推定された低酸素細胞の成因に一致していた。このように、腫瘍の種類で腫瘍血管新生状態と腫瘍細胞の関係、腫瘍血管の分布形態が大きく違うことがわかり、この透明窓の方法を用いれば、腫瘍血管新生抑制がより有効である腫瘍はどのようなものであるかを選別できる可能性のあることがわかった。鈴木、堀らによって開発された、ラット用の透明窓を参考にして、手作りによって、アルミニウム性マウス透明窓を開発した。厚さ1mmの窓用L字型アルミレールを約1.5cmの長さに切断したものを2枚用意し、マウスの皮膚を傷つけないように四方の隅とL字の角をグラインダーで削り、L字型の長い方の面に直径9mmと10mmの穴を開け、その穴に厚さ1mmのアクリル板を貼り、その間にマウスの片方の皮膚を挟み込むことによって(もう片方は切除して、対側皮膚の真皮内の血管を内側から観ることになる)、マウス皮膚内の血管が観察できるようにした。透明窓のマウス皮膚への固定は、透明窓の四隅に開けた1mmの穴を通したポリエチレンのチューブを、皮膚を挟む圧力を真皮内の血管がつぶれて血流が変化しないように調節しながら加熱したハンダ鏝でつぶすことによって行った(この固定の方法がかなり大切な手技である)。上記の手作り透明窓を5匹の12週齢のWHT/Htマウス背部に植え、全身に対する影響を調べた。移植後2日目で平均10%の体重減少を認めたが、3日目より体重増加に転じ、5日目で元の体重に戻り、その後コントロールと同様の体重増加を認めた。移植部の感染なども起こさず、透明窓の移植は全身に大きな影響を与えることなく、安全に行えることが分かった。(この間抗生物質の投与は行っておらず、無菌的に透明窓移植を行えば移植部の感染に関しては十分であると思われる。)現在、この透明窓内の真皮上に、WHT/Htマウスの移植可能な扁平上皮癌の細片を挟み込むようにして移植し、腫瘍血管新生を観察している。

偏平上皮癌Hでは、腫瘍細片を透明窓の中央に移植すると3日目に腫瘍を植えた周囲の血管より細い血管新生し始め、5日目には腫瘍の部分が約2mm径の大きさの円形の構造物として監察されるようになった。その周囲を100倍の倍率で鏡検すると周囲血管より新生した径約10μmの腫瘍血管が入り込んでいるのがわかった。6、7日目には腫瘍の中央部分に壊死層が出現し無血管野が生じ、腫瘍血管は腫瘍の周辺部にのみに存在しただけであった。同様のことを、線維肉腫YASで行ったところ、2日目で植え込んだ腫瘍に新生血管に入り込様子が観察された。5日目には直径4mmほどに成長し、腫瘍全体に細い腫瘍血管が分布しているのが観察された。6,7日目でも中心壊死はわずかであった。低酸素細胞分画の大きい腫瘍の方が腫瘍血管の発達が著しいという、矛盾した結果であったので、FITC-dextranを尾静脈より注射し蛍光顕微鏡下で白血球の動きをビデオで観察し、血流動態を調べたところ、偏平上皮癌Hでは定常の流れであったが、線維肉腫YASでは血流が時間により常に変化してるという極めて興味深い事実が見つかった。この事実は、細胞喪失型より推定された低酸素細胞の成因に一致していた。このように、腫瘍の種類で腫瘍血管新生状態と腫瘍細胞の関係、腫瘍血管の分布形態が大きく違うことがわかり、この透明窓の方法を用いれば、腫瘍血管新生抑制がより有効である腫瘍はどのようなものであるかを選別できる可能性のあることがわかった。現在の制癌研究は、抗癌剤、放射線、免疫療法など癌細胞を直接死滅させる方向が大部分を占めているが、本研究は"兵糧責め療法"とも呼ぶべき腫瘍血管新生抑制を目的とした。平成7年度の研究で、東北大・加齢研の堀らによって開発されたラット用のアルミニウム性透明窓を改良した小型のマウス用透明窓を開発した。この透明窓内にWHT/Htマウス移植癌の低酸素細胞分画16%で放射線高感受性の扁平上皮癌Hを植え、透明窓内での腫瘍増殖を観察した。マウス皮膚の皮下組織は極めて薄く、血管のある皮下組織を露出するためには、片側の皮膚を剥いで対側皮膚の皮下組織の血管を観察するしかなく、高倍率顕微鏡下での血管の解像度が不良であったが、低倍率による観察では腫瘍が透明窓内で成長する様子が観察された。腫瘍細片を透明窓の中央に移植すると3日目に腫瘍を植えた周囲の血管より細井血管新生し始め、5日目には腫瘍の部分が約2mm径の大きさの円形の構造物として観察されるようになった。同様のことを、低酸素細胞分画65%で放射線抵抗性の線維肉腫YASで行ったところ、2日目で植え込んだ腫瘍に新生血管に入り込様子が観察された。低酸素細胞分画の大きい腫瘍の方が腫瘍血管の発達が著しいという、矛盾にした結果であったので、腫瘍血管内の赤血球の動きに注目し血流を調べたところ、扁平上皮癌Hでは定常の流れであったが、線維肉腫YASでは血流が時間により常に変化してるという極めて興味深い事実が見つかった。
アフリカにおけるサバンナの形成過程

北部(カメル-ン)・南部(ザンビア・ジンバブエ・マラウイ)両アフリカの数ケ所の代表的地域における平成元2年度の2回にわたる現地調査の結果,サバンナ形成過程に関して次の成果を得た.1.北部アフリカ(カメル-ン)1)東部森林ーサバンナ境界において,半落葉樹林,ギャラリ-フォレストの組成・講構造を調べ,これらのデ-タと土壌断面との関係を考察し、森林後退とサバンナの過程に関するモデルを構築することができた。2)西部高地グラスフイ-ルドの3地点,バミレケ台地の1地点で簡易ボ-リングを行い,花粉分析と年代測定に供するコアを採取し、また近隣の森林保護区で現在林の組成と構造を調べ,サバンナ化・草原化の編年確立のための基礎デ-タを得た.コア試料の花粉分析と放射性炭素年代の測定により,この地域におけるサバンナ化・草原化並びに農耕の歴史に関して,初めて絶対年代に基づく編年を確立できる見通しを得た.3)西部高地の草本植生優占放牧斜面において,地形/土壌断面/植生/侵食形態の相互関係を精査し,現在の気候並びに人為的インパクトの条件で進行している土地・植生劣悪化徴細過程モデルを化した.4)15年ぶりに北カメル-ンの縦断調査を行い,サバンナーステップ地帯の植生が,持続する干ばつを背景に,多様な人為インパクトにより,一層退行したことを確認し,半乾燥地帯におけるサバンナ化・「砂漠磯」の過程を一般化できる見通しを得た.2.南部アフリカ(ザンビア・ジンバブエ・マラウイ)5)ザンビア西部のカラハリ砂層地域に分布する乾性常緑林・落葉疎開林(ミオンボ・ウッドランド)について,過去2000ー3000年間における砂の再移動を手がかりに,気候変化と人為的インパクトに起因する植生の変遷過程を復元できる見通しを得た.6)ザンビア南部台地の農耕地帯での観察により,小農民による伝統的耕作とプランテ-ションとの間の,土地管理状態に見られる差異が、サバンナの過程における近年の土地利用状況の意義を考察する鍵となることを確認した.7)ザンビアとマラウイにまたがるニ-カ高原の,点在する常緑の残存林とそれに隣接する人為起源草原において,それぞれで卓越する地形・土壌プロセスの特性を明かにし,森林破壊とサバンナ化・草原化が活発に行われた年代を推定するための基礎デ-タを得た.8)マラウイの高地では,湿潤地域が植林やプランテ-ション化に伴う土地管理によりよく安定しているのに対して,やや乾燥した地域の放牧地や小農民の農耕地では地表面の不安定が進行している事実が認められ,ここでも土地の利用と管理の形態の差により,サバンナ化はもとより,土地・植生の劣悪化の進行に大差のあることが明らかになった.9)ジンバブエ中部地域では,近年,特に最近の約30年間の人口急増,耕作・放牧圧の増大を反映して,加速的な土壌食が進んでいる.これに対し,南西部のカラハリ砂層分布域では,土地と植生との顕著な荒廃は見られない.これは1987年度調査のザンビアの場合と同じように、この地域に農耕地としては不適当な土地が多く,そのため人為のインパクトを受けることがすくないからである.3.全調査域を通して,表層断面の構成が地表環境変遷・サバンナ化過程の解読,地域間対比の重要な情報源となることを再確認した.北部(カメル-ン)・南部(ザンビア・ジンバブエ・マラウイ)両アフリカの数ケ所の代表的地域における平成元2年度の2回にわたる現地調査の結果,サバンナ形成過程に関して次の成果を得た.1.北部アフリカ(カメル-ン)1)東部森林ーサバンナ境界において,半落葉樹林,ギャラリ-フォレストの組成・講構造を調べ,これらのデ-タと土壌断面との関係を考察し、森林後退とサバンナの過程に関するモデルを構築することができた。2)西部高地グラスフイ-ルドの3地点,バミレケ台地の1地点で簡易ボ-リングを行い,花粉分析と年代測定に供するコアを採取し、また近隣の森林保護区で現在林の組成と構造を調べ,サバンナ化・草原化の編年確立のための基礎デ-タを得た.コア試料の花粉分析と放射性炭素年代の測定により,この地域におけるサバンナ化・草原化並びに農耕の歴史に関して,初めて絶対年代に基づく編年を確立できる見通しを得た.3)西部高地の草本植生優占放牧斜面において,地形/土壌断面/植生/侵食形態の相互関係を精査し,現在の気候並びに人為的インパクトの条件で進行している土地・植生劣悪化徴細過程モデルを化した.4)15年ぶりに北カメル-ンの縦断調査を行い,サバンナーステップ地帯の植生が,持続する干ばつを背景に,多様な人為インパクトにより,一層退行したことを確認し,半乾燥地帯におけるサバンナ化・「砂漠磯」の過程を一般化できる見通しを得た.2.南部アフリカ(ザンビア・ジンバブエ・マラウイ)5)ザンビア西部のカラハリ砂層地域に分布する乾性常緑林・落葉疎開林(ミオンボ・ウッドランド)について,過去2000ー3000年間における砂の再移動を手がかりに,気候変化と人為的インパクトに起因する植生の変遷過程を復元できる見通しを得た.6)ザンビア南部台地の農耕地帯での観察により,小農民による伝統的耕作とプランテ-ションとの間の,土地管理状態に見られる差異が、サバンナの過程における近年の土地利用状況の意義を考察する鍵となることを確認した.

7)ザンビアとマラウイにまたがるニ-カ高原の,点在する常緑の残存林とそれに隣接する人為起源草原において,それぞれで卓越する地形・土壌プロセスの特性を明かにし,森林破壊とサバンナ化・草原化が活発に行われた年代を推定するための基礎デ-タを得た.8)マラウイの高地では,湿潤地域が植林やプランテ-ション化に伴う土地管理によりよく安定しているのに対して,やや乾燥した地域の放牧地や小農民の農耕地では地表面の不安定が進行している事実が認められ,ここでも土地の利用と管理の形態の差により,サバンナ化はもとより,土地・植生の劣悪化の進行に大差のあることが明らかになった.9)ジンバブエ中部地域では,近年,特に最近の約30年間の人口急増,耕作・放牧圧の増大を反映して,加速的な土壌食が進んでいる.これに対し,南西部のカラハリ砂層分布域では,土地と植生との顕著な荒廃は見られない.これは1987年度調査のザンビアの場合と同じように、この地域に農耕地としては不適当な土地が多く,そのため人為のインパクトを受けることがすくないからである.3.全調査域を通して,表層断面の構成が地表環境変遷・サバンナ化過程の解読,地域間対比の重要な情報源となることを再確認した.
遺伝子改変酵母を用いた食品成分代謝物調製技術の開発

本研究では食品中機能性成分であるポリフェノールの代謝産物を合成するために、哺乳動物由来UDP-グルクロン酸転移酵素(UGT)及び硫酸基転移酵素(SULT)の出芽酵母発現系の構築を行なった。グルクロン酸抱合についてはUGT及びUDP-グルコース脱水素酵素(UGDH)の同時発現株を構築し、静止菌体における部位特異的なケルセチン抱合体の合成に成功した。また、ヒト由来SULT発現酵母株を用いて硫酸化ケルセチン合成にも成功した。ヒトを含めた哺乳動物由来UGT及びSULT発現出芽酵母株を用いた食品成分代謝物調製技術はポリフェノールなどの機能性を評価する上で重要なツールとして有用である。前年度に引き続き、機能性食品成分としてのポリフェノール化合物の生体代謝物(グルクロン酸抱合体や硫酸抱合体)を遺伝子改変酵母を用いて大量に調製するシステムの構築を目指した。1)UDP-グルクロン酸転移酵素及びUDP-グルコース脱水素酵素を同時に組み込んだ出芽酵母株を構築した。前年度構築した分子種に加えて、ヒトUGT1種、マウスUGT2種、ウサギUGT1種を新たに加えてその抱合能の評価をおこなった。ポリフェノールとしてケルセチンを基質として用いて大量合成の検討をおこなった。4箇所の水酸基に対する抱合体を得ることができた。これらのグルクロン酸抱合体合成については以下の通り特許取得済みである。(グルクロン酸転移酵素の製造方法;特許第4918582号、出芽酵母を用いたグルクロン酸抱合体の製造方法;特許第5051485号、出芽酵母形質転換体;特許第5207201号)2)硫酸抱合体についてはヒト由来分子種(SULT1A1,1A3,1B1,1E1,2A1)を選択し、出芽酵母に導入した株を構築した。硫酸基供与体を供給する活性硫酸合成酵素(PAPS)の同時発現も試みたが、非存在下でも十分な抱合活性が見られた。SULT1A1分子種によりケルセチン3'位硫酸抱合体を高効率で産生することに成功した。硫酸抱合についても以下の通り、特許出願中である。(遺伝子改変酵母を用いた硫酸抱合体の製造方法;特開2012-165676)本申請課題における最終年度は出芽酵母発現系を用いたグルクロン酸抱合体及び硫酸抱合体の合成システムの充実を図るために、次の点について研究を進めた。1)抱合化酵素発現の評価:これまでに発現した哺乳動物由来UGT分子種45種について複数の抱合化基質を用いて機能評価をおこなった。発現酵母株の保存、マイクロディープウエルを用いたスモールスケールでの抱合能の測定系を構築することで多様な化学構造を有する基質に対する抱合反応の評価を行うことを可能にした。2)抱合体合成条件の検討:スケールアップ時の条件について反応体積、基質濃度、反応時間やpH条件などの検討を行い、最適条件の探索をおこなった。また、菌体培養における市販培地に相当する自作培地(各成分を混合したもの)を調製することにより培養コストを10分の1に低減した。3)UGT及びSULT同時発現株の構築とヘテロ抱合体の合成:遺伝子組み込み型と自律複製型発現ベクターを組み合わせることによってUGTとSULTを同一菌体で発現させる系を構築した。いくつかの分子種の組み合わせにおいてはケルセチンを基質にした場合、両抱合基が付加されたヘテロ抱合体の生成が確認された。機能性食品成分として知られているケルセチンやカテキン類のグルクロン酸抱合体及び硫酸抱合体を、遺伝子改変酵母を用いて大量に調製できるシステムの構築を目指す。グルクロン酸抱合体に関しては、酵母にUDP-グルコース脱水素酵素を同時に導入することによりグルコースからのUDP-グルクロン酸供給を可能にする。また、硫酸抱合体に関してはヒト由来活性硫酸(PAPS)合成酵素を同時に導入して硫酸抱合能の強化を図る。さらに抱合体の合成効率を増強するために、基質取り込みのトランスポーター及び抱合体排泄のトランスポーターなどの遺伝子導入をおこなうことにより、抱合体産生に特化した遺伝子改変酵母の創出を目指す。1)グルクロン酸転移酵素(UGT)及びUDP-グルコース脱水素酵素(UGDH)同時発現酵母株の構築:これまでに構築したものを含めてUGT分子種としてはヒト13種、ラット10種、マウス6種を選定し、酵母遺伝子への導入は染色体組み込み型ベクターを用いてUGDH遺伝子との同時発現株を構築した。選択培地にて選別した酵母株についてはUGT及びUGDH発現量をウエスタンブロット法にて確認した。2)トランスポーター遺伝子導入による抱合体産生能力増強酵母株の構築:菌体外への排泄促進には同様に肝臓で抱合体の能動的な輸送に関与するABCトランスポーター(ABCC2)遺伝子を導入することにより菌体外への排泄を促進することに成功した。