hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加工操作による農産物内在ペクチンのグローバル構造変化

ペクチンは野菜や果物のテクスチャを左右する物質であるとともに、人体における生理機能についても解明が進められている.したがって、加工操作により農産物内在ペクチンの状態を制御できれば、加工製品において消費者の嗜好、健康状態に合わせた食感形成や機能性付与が行える可能性がある.申請者は、このような食感や機能性について、ペクチン分子の長さや側鎖構造、分子間ネットワークといったグローバル構造が特に重要であると考えた.そこで、本研究では、ペクチンのグローバル構造を軸に、加工による変化メカニズムや食感、機能性への影響を明らかにすることとした.ペクチンは野菜や果物のテクスチャを左右する物質であるとともに、人体における生理機能についても解明が進められている.したがって、加工操作により農産物内在ペクチンの状態を制御できれば、加工製品において消費者の嗜好、健康状態に合わせた食感形成や機能性付与が行える可能性がある.申請者は、このような食感や機能性について、ペクチン分子の長さや側鎖構造、分子間ネットワークといったグローバル構造が特に重要であると考えた.そこで、本研究では、ペクチンのグローバル構造を軸に、加工による変化メカニズムや食感、機能性への影響を明らかにすることとした.
胚細胞性腫瘍における新規発癌遺伝子の検索と既知発癌遺伝子の分化増殖に対する役割

ヒトの癌のうち、胚細胞性腫瘍の多くは、始原胚細胞が癌化したものであり、多彩な分化像を示す奇形癌である。従って、この腫瘍中の幹細胞は、潜在的に多分化能を持つと考えられる。又、この腫瘍は、幼児や若年者にのみ発生することから、多くの癌腫とは異なった発癌の機構を持つと考えられる。従って、この腫瘍における異常を起こした遺伝子を明らかにすることは、新しい発癌の機構の存在を明らかにする可能性があること、又、初期胚発生の機構の鍵を握る遺伝子を明らかにする可能性があることの2は観点から、極めて重要な研究課題である。本研究では、このような観点から次の3点について解析した。(1)NIH3T3細胞を用いて新規発癌遺伝子の検索。(2)ヒト、マウス腫瘍のDNAレベルでの既知発癌遺伝子の発現異常を検索。(3)in vitroのヒト胚細胞性腫瘍の分化誘導系を用いて、発癌遺伝子の発現と分化増殖の関係を検索。この結果、新規に発癌活性を有する遺伝子を見いだすことはできなかった。しかし、N-myc遺伝子の異常な増幅および高い遺伝子発現を見いだした。既知の他の発癌遺伝子についてはこのような異常を見いださなかった。従ってN-myc遺伝子の発現がこのタイプの癌腫の発癌または癌状態の維持に深く関係するものと推定された。さらに、本研究で樹立した胚細胞性腫瘍継代株NCC-ITでは、レチノイン酸添加によって形態学的に分化がおこり、それにともなってc-myc遺伝子の発現抑制がおこる一方、N-myc遺伝子の発現には変化がないことを新たに見いだした。ヒト胚細胞性腫瘍は幼児若年層に発症することから,消化器,呼吸器系の腫瘍など加令に伴い発症頻度が増加するがん腫とは異なる発症原因をもつと考えられる.発症原因としては,他の小児がんにみられるようながん遺伝子の構造異常や,がん遺伝子の発現の異常が考えられる.本研究では,この両面にわたってヒト胚細胞性腫瘍継代株および患者がん組織切片を材料に解析することとし,この腫瘍においてはいかなる遺伝子の異常が発症の原因となるものか明らかにすることを究極的な目的とした.この腫瘍はその症例数が少ないため研究には,継代化した細胞株の樹立が不可欠であり,この点も併せて研究の目的とした.本年度,分担者の手島はヒト胚細胞性睾丸腫瘍株3株,継隔腫瘍1株の樹立に成功し,これらの腫瘍の病理形態学的な特徴を詳細に検討した.研究代表者は,これら4株と手術標本11例からDNAを抽出し,サザンブロット法によって数知の発癌遺伝子の増巾,構造異常について解析した,この結果,継隔腫瘍1例においてN-mycの3倍程度の遺伝子増巾が認められた.しかし, H, N, K-ras, i-inyc, fins, ets, Sis, imyb遺伝子ついては構造異常も増巾もみとめられなかった.遺伝子発現は,いずれの継代株でもN-inycの高い発現が他の腫瘍細胞に比して認められた.この腫瘍の特徴としてN-inycの発現は新しい診断マーカーになると考えられる.抽出した継代株由来のDNAをNIH3T3細胞にトランスフェクションしてフォーカス形成能を観察したが,いずれの場合もフォーカスは得られなかった.今後多数のサンプルについて検討が必要である.継隔由来の継代株では,レチノイン酸によって形態学的分化がおきることが観察された.この分化に伴う遺伝子発現を検討したところ, C-inyc遺伝子の発現の低下が認められるのに対し, N-inyc遺伝子の発現は低下しないことが新たに見い出された.ヒト胚細胞性腫瘍は、肺、消化器系のがんと異なり若年層に発症がみとめられることから、遺伝子要因が深くかかわっていると考えられている。しかし、その遺伝子レベルでの原因究明は緒についたばかりである。

この腫瘍は、腫瘍の病理学的特徴として、異なる分化形態が認められる。したがってこの腫瘍の細胞は、ヒトの初期発生の過程を解明する上で極めて重要な対象である。本研究ではDNAトランスフェクション法を用いて、この腫瘍の原因となる発がん性遺伝子を検索する事を第一の目的として昨年にひくつづき、本年も5例の手術標品を得て、NIH3T3細胞にこれらの腫瘍から抽出した全DNAをネオマイシン耐性遺伝子とともにカルシウムリン酸法で導入した。この結果得られたネオマイシン耐性細胞をあつめて、ヌードマウスに移植し腫瘍の発生を認めた。しかしこの細胞DNAを再度NIH3T3株に導入しても腫瘍は得られなかった。現在の所この原因については不明である。トランスフェクションアッセイ法ではしばしばこのような現象が一般に認められるので、今後ひきつづき可及的多数の標本を検索する以外目的達成の方法はないと考えられる。本年度は、昨年度組織的に検討した既知発がん遺伝子の増巾や構造異常についてサザーンブロット法を用いてひきつづき検討した。この際、劣性がん遺伝子の関与を考慮して、制限酵素切断点多型(RFLP)を指標にして13のRFLPマーカー遺伝子を対象とする染色体の局部的異常を検討した。調べた範囲においてこれらの遺伝子近傍での染色体の欠失や増巾は認められなかった。この研究の途上RFLP法に関する新しい遺伝子多型性の迅速簡便な検出法を開発することができた。今後この方法(SSCP法)による広範な染色体異常の検索が重要な課題と考えられる。ヒト胚細胞性腫瘍は、幼児や若年者に発癌することより、胃、肺がんなど加会に伴うがんとして異なる遺伝子の異常が、発がんの分子機構に組み込まれていることが考えられる。しかし、この腫瘍の例は少なく分子レベルの解析は初ったばかりである。本研究では、国立がんセンタ-病院という我国で最も癌胚の症例を多く扱う場と連携して、ヒトの本胞癌組織DNAを用いたトランスフェクション系から、新規のがん遺伝子を単離することを第一の目的とした。本年度も新たに4例について、N_1H_3T_3、EL_2様を用いてネオマイシン耐性スクリ-ニングを組み合わさることでクロ-ン化を目指したが、造胚癌活性を得ることはできなかった。昨年度からひきつづき、RFLPz-p-を利用して本胞瘍由事DNA中の微小なDNAの失損を見い出す試みを行ったが、これも調べた限りにおいて有意な結果は得られなかった。RFLPzーpーにかわるものとして、ヒト遺伝子多型性を検出する新しい手法(SSCP法)を昨年度までに開発し、本年度はこれを用いた解析を進めたが、現在までの所、新しい遺伝子構造異常は見い出していない。本研究の進行途上、別のグル-プによってヒト胚細胞性腫瘍一例から活性化N-myc遺伝子の単離が報告され、さらに大腸がん、膵がん等でras遺伝子群の点突起変異が高頻度でおこることが報告された。しかし、ras遺伝子の活性化と細胞癌化の分子機構は明らかではなく、胚細胞性腫瘍を含めて、ras遺伝子による細胞癌化の分子機構を明らかにする事は、急務となって来ている。本年度はヒト活性化H-ras遺伝子によって発現誘導のおこる分泌性蛋白分解酵素の遺伝子に注目し、発現誘導に必要な遺伝子蛋白域を明らかにする実験を行い、成果を得ることができた。今後、胚細胞性腫瘍と活性化ras遺伝子との関係について更に明らかにする必要がある。
糸球体足細胞スリット膜の分子構築に関する研究

糸球体足細胞の足突起間はスリット膜と呼ばれる特殊な細胞接着構造によってつながっており、このスリット膜を境にして頂部細胞膜ドメインと基底部細胞膜ドメインが明確に分かれている。このスリット膜の構成要素は現在まで明らかにはなっていない。本研究ではスリット膜の構成要素を明らかにし、上皮細胞の細胞間接着構造との関係を調べることを目的としている。ネフリンはフィンランド型先天性ネフローゼ症候群の原因遺伝子の産物として同定された。我々はラットネフリン遺伝子をクローニングし、その産物について解析した結果、以前得られたラットスリット膜抗体5-1-6がラットネフリンを認識していることが分かった。我々は以前、タイト結合蛋白ZO-1がスリット膜の基部に局在していることを報告している。この結果は、スリット膜がタイト結合から派生したものであることを示唆している。ASIP/PAR3はタイト結合に局在し、細胞の極性決定に重要な役割を演じている。我々は、ASIP/PAR3が足細胞の分化の過程でZO-1と共局在し、成熟した細胞ではスリット膜の基部に局在することを見出した。ネフリンはスリット膜の構成要素であるが、細胞間接着構造には関与しない。ポドカリキシン(頂部細胞膜蛋白)やDPPIV(足細胞膜全体に分布する膜蛋白)は細胞間接着部位からは排除されている。足突起間に形成される細胞間接着構造がいかなる分子によって構成されているかは以前不明である。我々はカドヘリンスーパーファミリーのメンバーであるFATが足細胞スリット膜の構成要素であることを証明した。この分子は腎炎ラットにおいて足突起間に形成された細胞間接着構造にも認められた。糸球体足細胞の足突起間にあるスリット膜はきわめて特異な構造の細胞間結合であり、その分子構築の全貌はまだ明らかになっていない。本研究はその目的として、足細胞の足突起間にあるスリット膜の画分を効率的に回収して、スリット膜および基部に存在する分子を同定する。この同定されたスリット膜分子の情報を基にして、1)糸球体濾過機能におけるスリット膜構造の役割を明らかにし、2)スリット膜を形成させる細胞内情報伝達機構について明確にし、さらに3)病態時とくに蛋白尿発症時でのスリット膜構成分子の発現量や分布の変化についても研究を進めることにより、腎炎の発症機序の解明や、診断への応用が期待される。本年度はスリット膜画分の効率的な回収法の確立を計画していたが、この研究の中心となる栗原は本年1月に順天堂大学に赴任して、新たに細胞生物学の研究室を立ち上げるために時間を要したが、分子の局在を調べるためにもっとも良い方法と考えられる凍結超薄切片を用いた免疫電顕のシステムのセットアップは完了した。昨年、先天性ネフローゼ症候群の原因遺伝子が発見され、それがコードするネフリンと呼ばれる蛋白が同定された。新潟大学と共同でラットネフリンのクローニングとその局在を調べた結果、ラットネフリンはスリット膜の構成分子であることが明らかとなり、その結果を学術誌に報告した。また、ネフリン以外に細胞間結合装置の構成に関与するいくつかの新規蛋白のスリット膜周辺への局在を免疫組織化学で明らかにしている。今後は、これらの分子の相互作用などを培養細胞系と単離糸球体において研究していく予定である。

この同定されたスリット膜分子の情報を基にして、1)糸球体濾過機能におけるスリット膜構造の役割を明らかにし、2)スリット膜を形成させる細胞内情報伝達機構について明確にし、さらに3)病態時とくに蛋白尿発症時でのスリット膜構成分子の発現量や分布の変化についても研究を進めることにより、腎炎の発症機序の解明や、診断への応用が期待される。本年度は以下の成果を得た。1)カドヘリンスーパーファミリーの1つFAT分子が足細胞においてスリット膜の位置に発現していることを見いだした。FATとこれまでに明らかにしたZO-1およびネフリンとの関係についても免疫電顕法により明確にし、その結果を学術誌に報告した。2)以前に確立したラット糸球体上皮細胞不死化培養株における突起形成が培養液中の血清の有無によってコントロールされていることを見いだした。この細胞ではスリット構成蛋白ネフリンは発現していないが、FATとZO-1は突起間に局在する。この血清スイッチを用いて、細胞突起間に形成される細胞接着装置とその構成分子の分子動態について解析を進めている。成果の一部を12月の米国細胞生物学会総会において報告した。足細胞スリット膜の構成分子の詳細な解析のために、さらに分化状態を維持した足細胞培養系を確立することを目的として、研究を開始した。温度感受性SV40T抗原遺伝子導入したトランスジェニックラットより、足細胞を効率良く培養系に移す方法を開発し、現在数種類の突起形成能を維持した培養細胞が得られている。今後、これらの細胞をクローニングし、詳細な解析を進める予定である。糸球体足細胞の足突起間にあるスリット膜はきわめて特異な構造の細胞間結合であり、その分子構築の全貌はまだ明らかになっていない。本研究はその目的として、足細胞の足突起間にあるスリット膜の画分を効率的に回収して、スリット膜および基部に存在する分子を同定する。1)極性決定因子ASIP/PAR3が、足細胞において未分化な状態ではタイト結合にあり、成熟した細胞ではスリット膜の基部に局在することを見いだした。タイト結合蛋白ZO-1およびスリット膜構成蛋白ネフリンとの関係についても免疫電顕法により明確にし、その結果を学術誌および学会に報告予定である。2)足細胞の傷害が不可逆的な糸球体機能不全を引き起こすことを新たな腎炎モデルを用いて証明し、学術誌に報告した。3)足細胞膜蛋白DPPIVに対する特異モノクローナル抗体が補体依存性細胞傷害を抑制することを見いだし、学術誌に報告した。4)足細胞スリット膜の構成分子の詳細な解析のために、分化状態を維持した足細胞培養系を確立することを目的として、研究を行った。温度感受性SV40T抗原遺伝子導入したトランスジェニックラットより、足細胞を効率良く培養系に移す方法を開発し、突起形成能を維持し足細胞特異的な膜蛋白を発現する培養細胞を得た。
量子化学的物質観に立脚した啓蒙的基礎化学教育体系構築の試み

アインシュタインの光量子仮説から100年、シュレディンガーの波動方程式から80年を経て、量子論は自然界の最も根源的な法則の一つとして完全に確立されたと断言できるであろう。しかしながら、その理論はかなり難解であることから、やさしく理解させるための数多くの試みが行われてきた。本研究では、それらの試みとはやや異なるアプローチから、その理論が確立するに至った必然性を科学史的視点から理解させることを中心主題に据えることにより、結果的に量子論が物質世界を支配している根源的な法則であることを納得させようという方法論を採用した。大学の一般教育課程の化学の講義を通して物質世界を支配する量子論の基礎を理解させることを念頭において、化学IおよびII各2単位の講義のためのシラバス草案の形で上記構想を具現化した。化学ごでは、火の利用を通して文明が形成されてゆく過程で、特に産業革命の主役となった製鉄技術と蒸気機関の発達の中から、質量保存の法則およびエネルギー保存の法則が定式化され、この二つの基礎法則の上に古典化学が成立したことを明らかにした。19世紀には、それ以上分割できない究極の粒子と考えられた原子から電子が分離することが見出され、古典化学の理論体系の根幹が揺らぐ事態となった。電子は化学結合形成の原動力であり、電子の量子論的性格こそが多様な物質世界を構成する根源的な主役であることが明らかになっていった。ナノテクノロジーの世界は、化学量子論の成立とともに花開いたのである。電子の発見とそれに続く量子論的究明がもたらした二十世紀化学革命を化学IIで体系化した。
赤芽球におけるヘム合成調節機構の解明と鉄芽球性貧血モデル細胞の樹立

本研究ではヘム合成の律速酵素の一つである赤芽球特異的アミノレブリン酸合成酵素(ALAS2)の変異による遺伝性鉄芽球性貧血(XLSA)の発症メカニズム解明を目的に、CRISPR/Cas9システムを用いてヒト非腫瘍性赤芽球前駆細のALAS2遺伝子に変異を導入し、モデル細胞の樹立を試みた。変異導入細胞では分化誘導に伴い、環状鉄芽球が観察されたことから、変異細胞は疾患モデル細胞として利用可能であると考えられた。本研究の主な成果は、鉄芽球性貧血モデル細胞の樹立に初めて成功したことであり、ALAS2変異を原因とした鉄芽球性貧血の発症機序と鉄蓄積機構の解明に寄与しうる。ヘモグロビン合成に必須酵素の一つである赤芽球特異的アミノレブリン酸合成酵素(ALAS2)は、第1イントロンにエンハンサー領域(以下、当該領域)を有する。この当該領域に生じた変異は遺伝性鉄芽球性貧血の原因の一つであり、ALAS2の発現に重要な機能を持つと考えられるが、その調節機構は未解明である。よって本研究は鉄芽球性貧血モデル細胞樹立による当該領域の発現調節機構の解明および遺伝性鉄芽球性貧血の治療法開発の基盤構築を目的とする。本年度は、すでに作製した赤芽球細胞であるK562細胞の当該領域に変異を導入した細胞(以下、モデル細胞)を用いて1.鉄芽球性貧血モデル細胞の有用性の検討2.モデル細胞の遺伝子発現解析を行った。1.鉄芽球性貧血モデル細胞の有用性の検討:(1)モデル細胞のALAS2 mRNA発現量、ヘモグロビン合成能および細胞内ヘム量はいずれも鉄芽球性貧血と同様に低下した。また、ALAS2の生成物である5-アミノレブリン酸の添加により、ヘモグロビン合成が野生型とほぼ同等に回復することを確認した。(2)モデル細胞の特徴が当該領域に導入した変異が原因であることを確かめるため、モデル細胞の当該領域に野生型配列の導入を行った。現在、得られたクローンについて解析中である。(3)鉄芽球性貧血の診断基準の一つである環状鉄芽球の出現条件について、鉄剤、赤芽球分化誘導剤、ヘム合成阻害剤を用いて検討を行った。さらに詳細な条件について検討中である。2.モデル細胞の遺伝子発現解析:野生型K562細胞とモデル細胞についてDNAマイクロアレイを用いて網羅的に解析を行った結果、ヘム合成系に関与する可能性がある因子を複数見出した。リアルタイムPCR法により各因子のmRNA発現を確認中である。鉄芽球性貧血モデル細胞の検討は当初の予定より実験が進展し、次年度の実験予定をすでに開始している。一方、質量分析およびプロモーター解析の開始が予定より遅れているが、前述の進捗状況とヘム合成系に関与する因子候補を見出した結果を鑑みると、研究目的の遂行に向けて概ね順調に進展していると考える。本研究はヘモグロビン合成に必須酵素の一つである赤芽球特異的アミノレブリン酸合成酵素(ALAS2)のイントロン1エンハンサー領域に変異を持つ遺伝性鉄芽球性貧血の発生メカニズム解明を目的に、当該領域に変異を持つモデル細胞の作製および有用性の検討を行った。当初、モデル細胞作製には赤芽球系培養細胞K562を用いたが、鉄顆粒の出現は確認したものの環状鉄芽球の確認はできなかった。そこで正常ヒト赤芽球前駆細胞であるHUDEP2細胞を用いてK562と同様の手法で作製したところ、赤芽球の成熟(分化)に伴って以下の結果を得た。1.鉄染色により多数の鉄顆粒の出現を確認した。鉄顆粒は赤芽球の30%程度に存在し、そのうち10%以上の細胞では核周囲に環状に存在することを確認した。2.電子顕微鏡下でミトコンドリア内に電子密度の高い物質の蓄積を確認した。また、上記2点の特徴は、野生型細胞では分化誘導前後のいずれでもほとんど検出されなかった。本研究で作製したALAS2イントロン1エンハンサー領域に変異を持つHUDEP2細胞は、これまでに報告されているALAS2変異を原因とする遺伝性鉄芽球性貧血の特徴に類似した性質を持つと考えられた。本研究で確立したモデル細胞の作製法は簡便であり、これまで治療法のなかったALAS2変異による貧血の治療法開発に寄与できる可能性が高い。さらに、この手法を用いてALALS2以外の遺伝子変異を原因とする鉄芽球性貧血のモデル細胞の作製とそれを用いた鉄蓄積メカニズムの解明にも応用が可能と考えられ、有用性が高い結果が得られた。鉄芽球性貧血モデル細胞については、すでに開始している次年度の実験予定を引き続き、また当該領域の転写制御や機能解析についてもそれぞれ計画通りに行う。加えて、DNAアレイにて見出した因子がヘム合成系に関与する可能性についての検討を行う。赤芽球分化
高感度光電子増倍管を用いた次世代光検出器のための読み出し・制御システム開発

本年度の目標として挙げた項目は、(1)FPGAおよびCPLDに実装する実用に近いテストファームウェアを開発する(2)擬似測定系を用意し、要求性能をどれくらい満たすか評価する(3)最初のプロトタイプ基板の性能評価結果を考慮した、実機用回路基板の設計である。まず、(1)については、トリガー条件を付し、ADCのレンジを変更するバイアス電圧の設定や光電子増倍管に供給する電源電圧を設定するためのスローコントロールをファームウェアに実装し、これが正常に動くことを確認した。また、より一般的なデータ読み出しに対応するため、USBを通じたシリアル通信を実装しテストした。結果として、タイミング情報に若干の不備があるものの、波形を正しく取得することに成功している。(2)については、実際に光電子増倍管に接続し波形取得を試みた。その結果、1光子の波形を取得し光電子分布をP/V比2弱で取得することに成功した。また、-50°Cまで冷やした冷凍庫下での2日間に渡る連続読み出し試験を実施し、正常に動作することを確認した。しかし、基板ノイズの量が大きいという問題があり、金属箱や電波暗室を用いた外部シールドを試みたものの、改善することはできなかった。このノイズ波形を解析すると特徴的なピークを確認することができ、これによって基板レイアウト上の問題があることがわかった。(3)については、(2)で評価した項目について考慮し、実際の検出器モジュールに組み込む際の機械的な制約を考慮した上で実用基板の設計に取り組んだ。ピンアサインの変更や、外部接続用の端子の追加など、回路上での変更はほぼ終了し、レイアウト設計、実際の基板製造に向けての準備を整えることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。南極深氷河の大規模ニュートリノ検出器IceCubeのアップグレード計画IceCube-Gen2のための新型検出器開発の一環として、本研究では検出器のフロントエンドシステムの開発を進めている。本年度は新型検出器に物理的に合致するデザインの信号処理基板を開発し、評価を行なった。この基板には14bit, 250MSPSのアナログ・デジタル変換回路(ADC)が2つとFPGA、CPLDが搭載されており、光電子増倍管からの信号を適切にデジタル変換して精度良く波形を取ることが求められる。まずは、実験室にアナログ信号を基板に入力してFPGAから波形を取るための設備を構築した。FPGAから信号を受け取るためにはファームウェアの構築が必須であるが、既存のFPGA評価ボードを用いて単純なファームウェアを開発した。この最初の基板には多数の不具合が見つかり、修正に時間を要したが、最終的にADCからのデジタル化された信号の波形を正しく受け取ることに成功した。基板の完成の際にはIceCubeグループ会議において成果を報告し、今後の方針について議論を交わした。今後は実機に用いるための実用的なファームウェアを構築し、最初の基板で評価していくとともに、次年度に予定している改良版に向けて準備を進める。新型検出器に搭載される光電子増倍管の高電圧制御は信号処理基板に搭載されたCPLDを用いて行う予定であるが、その最初のプログラムの開発に着手した。高電圧を印加する回路の開発は順調で、本年度中に実機に合わせた基板が完成し、光電子増倍管からの想定する信号を取得することに成功した。開発した最初の信号処理基板に予期しない不具合が多数見つかり、この修正に当たった。回路図上と基板上の両方から不具合箇所を特定し、最終的に修正を行うことができた。多くの不具合は基板上で物理的に配線し直すなどすることにより解決できるものであり、それほどの時間は要さなかったが、不具合のうちの1つは物理的に修正することが不可能であった。これについては解決法として新たにファームウェアを作成することで修正することを考案し、FPGA上で不具合を解消することに成功した。このため、この開発に時間を要したというのが、現状の進捗の主な原因である。このパッチ・ファームウェアは次年度では不要となるように基板を改良する予定である。

(3)については、(2)で評価した項目について考慮し、実際の検出器モジュールに組み込む際の機械的な制約を考慮した上で実用基板の設計に取り組んだ。ピンアサインの変更や、外部接続用の端子の追加など、回路上での変更はほぼ終了し、レイアウト設計、実際の基板製造に向けての準備を整えることができた。信号処理基板で正しく信号を読み取れることが確認できたので、今後は擬似データを用いた取得波形の評価を行なっていく。具体的には、信号の時間分解能、ダイナミックレンジ、波高分解能が要求性能に対してどれくらい満たしているかを解析する。また、低温での実用性能の維持も重要であるため、マイナス50°Cまで冷やせる冷凍庫を用いて長期安定性を評価する。高電圧制御システムについては、現在の高電圧印加基板と信号処理基板を接続した試験を進める。これらの試験の結果をもとに、30年度中に改良版の基板及びFPGA, CPLDに組み込むファームウェアを作成する。また、実機として使用するための総合的な評価を改良版の基板を用いて行う。研究推進に当たっては、KEK Open-It及びウィスコンシン大学マディソン校、ペンシルベニア州立大学と緊密に連携して進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
脳の老化機構に関する分子細胞生物学的研究

人口の老齢化に伴う痴呆性老人の増加は、先進諸国の中でも我が国において大きな社会問題となっている。本研究は、老年期痴呆の二大原因(アルツハイマ-病と脳血管性痴呆)のうち、とくにアルツハイマ-病をとり上げ、原因求明、病態解明さらにはそれらの成果に基づき、治療法の開発の道を採る方向で進んで来た。具体的には、(1)アルツハイマ-病の脳に沈着する異常物質の生化学的解析とその処理機構、(2)アルツハイマ-病における伝達機構障害、(3)アルツハイマ-病における神経細胞死、(4)アルツハイマ-病に関連した遺伝子異常の解を、主要研究課題として、組織学、生化学、細胞生物学、分子遺伝学などの手法を駆使して研究を進めて来た。本研究班は、以上の研究を進めるにあたり、班の組組化、分担研究班間の連絡、情報交換を行なうとともに、班会議、公開シンポジウムを開催し、現在は研究成果のとりまとめを行なっている。本研究班による本年度の成果としては、アミロイド前駆体からβ蛋白が生じる段階で関与するプロテア-ゼ(シクレタ-ゼ)が明らかにされた。またアルツハイマ-病脳でダウンレギュレ-ションをうけていると考えられる成長抑制因子(GIF)の分子レベルでの研究が進み、活性部位が決定された。さらには、アミロイド前駆体蛋白遺伝子に点突然変異を有する家族性アルツハイマ-病の存在が、我が国においても確認され、欧米諸国に比較して、この点突然変異を有する割合が我が国において、極めて高いことが明らかになった。
東アジアにける近代法形成と法の回廊に関する実証的研究

「岡松文書研究班」・「千種文書研究班」・「裁判記録研究班」の3つのグループを組織して、東アジアの諸国・地域の近代法形成過程を知るための一等資料である早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」・「千種達夫文書資料」及び台湾法務部司法官訓練所が保管する「刑事裁判記録」を、研究者の共有の研究資料として学界に提供するため、公開利用に向けて、各班において、次のような基礎的研究・作業を行った。(1)「岡松文書研究班」:早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」(8,579件)について、「(マクロフィルム版)岡松参太郎文書」(122リール)と「岡松参太郎文書目録」(全820頁)を雄松堂より刊行した。(2)「千種文書研究班」:早稲田大学図書館に寄贈された「千種達夫文書資料」(1,271件)の仮目録を作成した。(3)「裁判記録班」:台湾法務部司法官訓練所が保管する日本統治時代の刑事裁判記録について、現地調査を行い、刑事判決原本など192冊19,558件を仮目録に採録した。(4)これらの目録は成果報告書に掲載し公開した。(5)東アジアでの法形成における法の回廊を実証的に研究する材料として、東アジア各国で盛んに議論をされている新たな法曹養成・法学教育の展開を取り上げ、各国で開催された国際シンポジウ等に参加し、活発な意見交換をし、各国の歴史的・社会的背景の違いと相互の制度的比較を研究した。早稲田大学東アジア法研究所のもとに組織されている「岡松文書研究班」を再編成し、「岡松文書研究班」・「千種文書研究班」・「裁判記録研究班」の3つのグループを組織して、東アジアの諸国・地域の近代法形成過程を知るための一等資料である早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」・「千種達夫文書資料」及び台湾法務部司法官訓練所が保管する「刑事裁判記録」を、研究者の共有の研究資料として学界に提供するため、公開利用に向けて、各グループにおいて、次のような基礎的研究・作業を行った。(1)「岡松文書研究班」:早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」の公開に向けて、雄松堂出版と協働して、マイクロ化の作業を進め、4,441件の撮影を終わり、本目録の作成にとりかかった。(2)「千種文書研究班」:早稲田大学図書館に寄贈された「千種達夫文書資料」の整理と仮目録の作成を行い、1,271件の資料の整理を終わった。裁判関係370件、書翰54件、満洲関係166件、ノート・原稿類560件、その他121件であった。(3)「裁判記録班」:平成16年8月8日から15日、同11月7日から13日、平成17年3月13日から18日の3回、現地、台湾法務部司法官訓練所を訪問し、同所が保管する日本統治時代の刑事裁判記録の整理と目録作成を行った。判決原本36冊3,895件、機密文書2冊372件、雑巻2冊228件、予審集結決定原本3冊352件、合計36冊3895件を目録に採録した。また、機密文書3冊、雑巻2冊、予審集結決定原本7冊、判決原本11冊、合計23冊を作業用として撮影し、画像データ化を行った。早稲田大学東アジア法研究所のもとに「岡松文書研究班」・「千種文書研究班」

・「裁判記録研究班」の3つのグループを組織して、東アジアの諸国・地域の近代法形成過程を知るための一等資料である早稲田大学図書館所蔵の「岡松家旧蔵文書資料」・「千種達夫文書資料」及び台湾法務部司法官訓練所保管の「刑事裁判記録」を、研究資料として学界に提供するため、各グループにおいて、次のような基礎的研究・作業を行った。(1)「岡松文書研究班」:早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」の公開に向けて、雄松堂出版と協働して、マイクロ化の作業を進め、4,441件の撮影を終わり、本目録の作成にとりかかった。また、岡松参太郎が比較法的視野から台湾の旧慣調査を行い、その成果が『台湾蛮族慣習研究』として結実したことは知られていたが、その原稿のなかに、「比較法制史」に関わる未公開原稿を発見し、その整理も合わせて進めた。(2)「千種文書研究班」:早稲田大学図書館に寄贈された「千種達夫文書資料」の整理と仮目録の作成を行い、1,271件の資料の整理を終わり、435件(書翰54件、ノート214件、裁判関係書類の一部167件)についての点検確認作業を終えた。(3)「裁判記録班」:平成17年8月日から14日、平成18年3月5日から14日の2回、現地、台湾法務部司法官訓練所を訪問し、同所が保管する日本統治時代の刑事裁判記録の整理と目録作成を行った。判決原本25冊1914件を目録に採録した。また、国立台湾大學法律学院から提供された画像データのうち86冊分を印刷製本し、30冊3173件を目録に採録した。今年度は判決原本51冊4578件、予審集結決定原本4冊409件、合計55冊5087件を目録に採録した。また、2006年3月13日、司法官訓練所で「日本的司法制度:歴史與現代的課題」を講義し、裁判の近代化を巡る諸問題について討議した。「岡松文書研究班」・「千種文書研究班」・「裁判記録研究班」の3つのグループを組織して、東アジアの諸国・地域の近代法形成過程を知るための一等資料である早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」・「千種達夫文書資料」及び台湾法務部司法官訓練所が保管する「刑事裁判記録」を、研究者の共有の研究資料として学界に提供するため、公開利用に向けて、各班において、次のような基礎的研究・作業を行った。(1)「岡松文書研究班」:早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」の公開に向けて、撮影済みマイクロフィルムと「目録」の照合・点検を行った。(2)「千種文書研究班」:早稲田大学図書館に寄贈された「千種達夫文書資料」の仮目録に採録した1,271件の確認作業をすべて終了した。(3)「裁判記録班」:台湾法務部司法官訓練所が保管する日本統治時代の刑事裁判記録の原本の現地調査(平成19年3月)と台湾大學から提供された画像データをもとに目録作成を行った。判決原本など62冊4,993件を目録に採録した。前年度までの作業分を合わせると、112冊10,080件を目録に採録したことになる。(4)平成18年12月15日には、研究代表者が主催する東アジア法研究所と全南国立大学校法律行政研究所・中国政法大学比較法研究所との間で、東アジアにおける法文化とその発展に関する共同研究を行うために、東アジア法研究機構を立ち上げるための協定書を締結し、平成19年度に国際シンポジウムを開催する準備を行った。(5)平成19年2月にHarvard law Schoolの東アジア法研究所のアジア法ワークショップにおいて「東アジアにおける新しい法学教育の潮流」と題する報告を行った。「岡松文書研究班」・「千種文書研究班」・「裁判記録研究班」の3つのグループを組識して、東アジアの諸国・地域の近代法形成過程を知るための一等資料である早稲田大学図書館が所蔵する「岡松家旧蔵文書資料」・「千種達夫文書資料」及び台湾法務部司法官訓練所が保管する「刑事裁判記録」を、研究者の共有の研究資料として学界に提供するため、公開利用に向けて、各班において、次のような基礎的研究・作業を行った。
キチン・キトサンを結合材とした骨補填材の生体反応について

キチン・キトサンを結合材とする骨補填材にCaSiO_3を添加したことによる緒性質に対する影響を検討した結果,CaSiO_3量が多くなると硬化時間は短くなり,pH値は高くなる傾向であった。しかし,CaO 4.5%,CaSiO_3 6.0%,ハイドロキシアパタイト89.5%の成分が最も機械的性質が優れ,pH値も生体に近いものであった。つぎに,この成分の粉末を2.2gのキトサンゾルと練和する量を0.54g,0.67gと0.80gに変化させ,8週齢の雄のSD系ラットを用いて,脛骨内に埋入実験を行った。この結果,粉末0.54gとキトサンゾル2.2gを練和した充填材が最も骨補填材として優れていた。この骨補填材が崩壊したところに骨が形成されていることが明らかとなった。したがって,この骨補填材は骨置換材であることが示唆された。骨形成のメカニズムを解明するために,生化学的実験を試みた。その結果,DNA量は0.54gと0.80gの骨補填材の2日目に多く確認された。また,ALPaseの活性は,0.54gの骨補填材の12時間後と24時間後に高い値を得た。以上の結果から,骨補填材としてはCaO 4.5%,CaSiO_3 6.0%,ハイドロキシアパタイト89.5%の成分を有する粉末0.54gとキトサンゾル2.2gを練和することが最も優れたものであった。骨と置換することを目的に,本材料の開発を行うことが出来,ある程度の目標に到達することが出来た。しかし,もう少し短期間に骨と置換出来る材質にすることと,骨形成したい部位(骨髄内,頭蓋骨,顎堤)のすべてに骨形成が出来るような材質に改良することが今後の課題であると考えられるため,本助成を来年度申請したいと考えております。キチン・キトサンは甲殻類から抽出される天然の高分子材料であり,生体内でCO2と糖に分解・吸収され,なおかつ抗原性が低いのが特徴である.このキチン・キトサンを生体材料として利用することが考えられる.キチン・キトサンを酸によってゾル化させ,アルカリ物質,特に二価の金属酸化物によってゲル化させることが出来る.この性質を基にハイドロキシアパタイトを主成分とし,CaOとCaSiO_3を含有したキチン・キトサンを結合材とした骨補填材を作製した.本研究は,粉末量とキチン・キトサンプル量とが骨形成にどのように影響するかについて検討を行った.ハイドロキシアパタイト89.5%,Ca04.5%,CaSiO36.0%の合成粉末量0.54g,0.67g,0.80gのそれぞれとキチン・キトサンプル2.2gを練和し,ラット脛骨内側面に2×7mmに骨髄にいたる欠損を形成し,それぞれの補填材を欠損部に充填した.手術後,2,4,および8週間目に術部脛骨の採材を行い10%EDTAにて脱灰後,ヘマトキシリン・エオジン染色を施し,光学顕微鏡で観察した.その結果,(1)各硬化体に対する組織反応は質的に類似し,炎症性細胞浸潤を伴った肉芽組織で構成されていた.また,練和する粉末量が多い硬化体ほど多核巨細胞の出現が認められた.

(2)骨組織において欠損部の修復が粉末量0.67gの硬化体と粉末量0.80gの硬化体に認められた.(3)粉末量0.54gの硬化体は直接骨と結合しているのが観察され,骨補填材として有望であることが示唆された.(4)長期の観察と骨芽細胞様細胞を用いた実験を平成11年の予算にて行う計画である.生体安全性の点から生体材料を作製する場合,なるべく生体内に存在する必須元素を用いることが好ましいと考えられる.Ca,P,Zn,SiやMg元素は,生体内にそれぞれ含有されている.本研究は,70kgの体重の人で約18gが含有され,骨の発育する部位に多く含有されているSi元素に着目してCaSiO_3の形でキトサンゾルをゲル化させゲル化材として添加を行った。CaSiO_3の添加重によってpH値,硬化時間,圧縮強さが影響される。CaSiO_3が多くなると,pH値は8以上のアルカリを示し,硬化時間は短くなり,取り扱いにくくなる.また,圧縮強さは大きくなり,必要以上の強さは望むものではなかった.特にpH値は生体にとって必要不可欠な項目である.このpH値を中心に骨補填材を合成し,実験を行った結果,ハイドロキシアパタイト89.5%,CaO4.5%,CaSiO3 6.0%が最も目的にかなった成分配合であることが示唆された.今回の実験は,ハイドロキシアパタイトを主成分とし,CaOとCaSi0_3を含有したキチン・キトサンを結合材とした骨補填材を作製し,粉末量とキチン・キトサンゾル量とが骨形成にどのように影響するのかについてと,骨芽細胞様細胞を用いてDNA量とALPase活性の測定を行った.粉末は,ハイドロキシアパタイト89.5%,CaO 4,5%,CaSiO_3 6.0%の成分で,粉末量0.54g,0.67gと0.80gをそれぞれ合成し,キトサンゾル2.2gと練和して試験片を作製し,実験に供した.その結果,DNA量は粉末量0.54gと0.80gの硬化体の培養2日目に最大値となった.一方,ALPase活性は粉末量0.54gの硬化体の実験開始から12時間後と24時間後に高い値が得られた.以上の結果から,骨補填材として粉末量0.54gが骨の欠損部を早期に回復出来る優れた材料であると考えられた.今後,犬の顎骨に埋入し,生体反応を確認したいと考えている.
植物アルカロイドを起点とする新規抗マラリア剤の開発

生薬・常山は、中国ではマラリア治療の要薬として使われている。その主アルカロイドfebrifugineには強力な抗マラリア活性がみられるものの、嘔吐をはじめとする副作用が問題となり臨床薬には至っていない。本研究では、febrifugineおよびfebrifugineとアセトンとの縮合体(Df-1)を基本化合物にして、抗マラリア活性と副作用のバランスのとれた化合物を見つけ出すことを目的とした。1.必要量のfebrifugineを化学合成により得た。2.Febrifugine、Df-1が有する官能基である水酸基、アミノ基、カルボニル基を変換した誘導体を得た。Df-1については、そのキナゾリノン環が還元された化合物も合成した。3.Febrifugineの芳香環部分を変えたfebrifugine誘導体を得た。4.Febrifugine、Df-1誘導体の熱帯熱マラリア原虫を用いたin vitroでの抗マラリア活性試験を行ったところ、febrifugine酸化体、還元体、Df-1酸化体、アセチル体が強力な活性をもつことが明らかになった。これらの誘導体は、febrifugine、Df-1よりも細胞毒性が低く、マラリア原虫に対してより選択的に作用することが判明した。5.Febrifugineの抗マラリア活性はきわめて強い。しかしながら、嘔吐や肝臓障害などの副作用を有することが問題の一つである。本研究では、マウス肝ミクロソーム画分S-9を調製して、febrifugineのin vitroでの代謝を検討した。その結果、4種の代謝物を単離し、それらの構造を決定した。6.甘松香の抗マラリア物質を探索によって、数種のグアイアン型セスキテルペノイドを単離した。これらの中には、抗マラリア作用を示すものがあった。強力な抗マラリア活性を示す生薬・常山アルカロイドfebrifugineとその関連化合物に関して以下の成果を得た。1.本研究は常山アルカロイドのfebrifugineを起点化合物とする。したがって、まず大量の常山からfebrifugineを単離しなければならない。これまで我々は常山を中国から輸入してきたが、常山は使用頻度が低いために市場にでる量が限られている。このような状況のもと、本研究を進めている段階で中国から常山を入手することが困難になった。そこで、急遽化学合成によりfebrifugineを供給した。2.Febrifugineを化学変換して得た化合物の中で、還元体にはin vitroのアッセイ系できわめて強い抗マラリア作用が認められた。3.計画した合成経路によりfebrifugineの芳香環部分を変えたfebrifugine誘導体を得た。4.Febrifigineの抗マラリア活性はきわめて強い。本研究では、マウス肝臓ミクロソーム画分S-9を調製して、febrifigineのin vitroでの代謝を検討した。その結果、数種の代謝物を単離した。5.甘松香の抗マラリア物質を探索によって、数種のグアイアン型セスキテルペノイドを単離した。これらの中には、弱いながらも抗マラリア作用を示すものがあった。その主アルカロイドfebrifugineにはきわめて強力な抗マラリア活性がみられるものの、嘔吐をはじめとする副作用が問題となり臨床薬には至っていない。

本研究では、febrifugineおよびfebrifugineとアセトンとの縮合体(Df-1)を基本化合物にして、抗マラリア活性と副作用のバランスのとれた化合物を見つけ出すことを目的とする。今年度は、febrifugine、Df-1誘導体を合成し、それらの抗マラリア活性(in vitro)と細胞毒性を検討した。1.Febrifugine、Df-1が有する官能基である水酸基、アミノ基、カルボニル基を変換した誘導体を得た。Df-1については、そのキナゾリノン環が還元された化合物も合成した。2.Febrifugine、Df-1誘導体の熱帯熱マラリア原虫を用いたin vitroでの抗マラリア活性試験を行ったところ、febrifugine酸化体、還元体、Df-1酸化体、アセチル体が強力な活性をもつことが明らかになった。これらの誘導体は、febrifugine、Df-1よりも細胞毒性が低く、マラリア原虫に対してより選択的に作用することが判明した。3.マウス肝ミクロソーム画分S-9mixによるfebrifigineのin vitroでの代謝を検討して4種の代謝物を得て、種々のスペクトルデータからこれらの構造を推定した。
正常成体脳におけるFRS2分子発現と脳腫瘍形成時の動態変化・作用機序の解明

受容体型チロシンキナーゼであるFGF受容体の基質タンパクで、アダプター分子であるFRS2ファミリーにはFRS2alphaとFRS2betaが存在する。FRS2alphaがFGFシグナル伝達の中心的役割を担っている一方で、FRS2betaに特異的なシグナル伝達、独自の生理学的機序に関してはいまだ多くが未解明である。我々は、すでにFRS2βが神経細胞内において小胞状に発現し、一部がリソソームと共局在すること(FEBS Lett., 583 : 807-814, 2009)、またFRS2βはEGF受容体ファミリーと結合性を持ち、EGFシグナルに対して抑制的な作用を持つこと(Oncogene, 29 : 3087-3099, 2010)などについて報告してきたが、本年度はFRS2βのさらなる機能解析のため、FRS2βに特異的な結合分子をLC-MS/MS Proteomics解析により同定を行い、新規に得られた結合候補分子の中からE3ユビキチンリガーゼであるCBLと結合性を持ち、細胞内輸送に関与することで知られているCIN85/CD2APファミリー分子に着目し、神経細胞内で内在性に発現しているFRS2betaとの相互作用について、さらなる検討を行った。CIN85/CD2APとFRS2βとの相互作用と、EGFシグナル抑制効果との関連について、種々の培養細胞、初代培養神経細胞と、分子生物学・生化学的検討、蛍光標識したタンパクの細胞内分子イメージング、ターゲットタンパクのSiRNAによるノックダウン、および細胞内分解阻害剤を用いて検討を行った結果、FRS2beta-CIN85/CD2AP-CBL複合体はリソソームでのEGF受容体ファミリーの1つである、ErbB2受容体のタンパク分解を促進することが確認され、受容体のタンパク量の減少によりErbBシグナルを抑制的に制御していることが明らかとなった。また初代培養神経細胞におけるFRS2betaのノックダウンの実験から、FRS2betaがErbB2のタンパク量を減少させる機能は、生理的には神経発生と関連しており、神経細胞の分化成熟に支持的に寄与している可能性が示唆された。申請者はシグナル伝達アダプター分子として知られるFRS2betaに対する特異的抗体を確立し、内在性発現での機能解析が可能としてきた。この抗体を用いた免疫組織科学・生化学的な検討から、FRS2betaタンパクの脳・神経系組織に顕著な発現を認め、初代培養神経細胞内で細胞内分解に関与するライソゾームを取り囲む局在をとることなど、従来は細胞膜局在性であると考えられていたFRS2beta分子についての新規所見を報告し、内在性FRS2beta機能について本格的な解析を展開中である。ライソゾーム局在性との関連についてより明らかにする為に、LC-MS/MSを用いたプロテオミクスによりFRS2betaに特異的な結合分子の同定を行い、候補分子内に細胞内輸送に関与している事で知られている某分子群を見出した。この分子に対する結合モチーフについて検索し、結合モチーフ内で重要なアミノ酸を一部置換させた変異モチーフ型のFRS2betaではその結合性が失われる事などから、結合部位の同定している。また同時に、これらの結合分子群と合わせ、FRS2betaと別途結合する事を報告している受容体型チロシンキナーゼの発現量が、FRS2beta発現により減弱化する事についても見出しており、現在はこれらの結合分子の減弱化にFRS2betaが共局在性を持つライソゾームと関連した細胞内分解が関連するかについての検討を分解阻害剤、SiRNA法を用いて検討を行っている。当研究室ではこれまでにもFRS2betaが腫瘍抑制腫瘍細胞で腫瘍抑制的な作用を持つ事を報告しているが、腫瘍細胞内で活性化している受容体型チロシンキナーゼ発現を現弱化させるFRS2betaの機能が、細胞内分解促進的機能により腫瘍形成に関連するシグナルを抑制的している可能性について、最先端のイメージング技術による細胞内分子局在動態と合わせ、生化学的検討とともにその詳細について精力的に検討を進めている。

CIN85/CD2APとFRS2βとの相互作用と、EGFシグナル抑制効果との関連について、種々の培養細胞、初代培養神経細胞と、分子生物学・生化学的検討、蛍光標識したタンパクの細胞内分子イメージング、ターゲットタンパクのSiRNAによるノックダウン、および細胞内分解阻害剤を用いて検討を行った結果、FRS2beta-CIN85/CD2AP-CBL複合体はリソソームでのEGF受容体ファミリーの1つである、ErbB2受容体のタンパク分解を促進することが確認され、受容体のタンパク量の減少によりErbBシグナルを抑制的に制御していることが明らかとなった。また初代培養神経細胞におけるFRS2betaのノックダウンの実験から、FRS2betaがErbB2のタンパク量を減少させる機能は、生理的には神経発生と関連しており、神経細胞の分化成熟に支持的に寄与している可能性が示唆された。
半永久作動型水中推進体の研究

1.新しい発電システムの改良試作(1)ソレノイド駆動装置の追加:前年度は、振動入力を電気エネルギーに変換する軽量・コンパクトで高効率を目指した発電システム試作したが、期待したパラメータ励振が生じずコア材を駆動しても回路系に起電力が生じなかった.この原因はソレノイドの巻線抵抗によりパラメータ励振が減衰してしまうためであることを確認し、この対策として新たにパラメータ励振を積極的に生じさせるためのソレノイドを正弦波電圧で駆動する装置を追加した.これにより巻線抵抗による減衰分を相殺し安定したパラメータ励振を発生させることができた.(2)コア材駆動系の回転イナーシャの増加:ソレノイドからコア材が受ける反力はコア材を駆動するサーボモーターとリンク機構の慣性に作用するが、この慣性が小さすぎて回転が不規則になり正確な電力測定ができないという問題も新たに顕在化した.このため、サーボモーターとリンク機構の間に回転慣性要素を設置し不規則振動を低減させた.2.実験確認(1)定常的にパラメータ励振が生じこれによる回生可能なレベルの起電力が生じた.(2)不規則振動がなくなって出力の電力測定が可能になった.この結果、回生可能な出力電力は投入電力の約30%であることがわかった.3.本成果の意義と重要性現在の発電効率はまだ低いが、ローレンツカに依拠した標準的な発電機に比べ鉄損が少ないのでポテンシャルは高いと考えられる.今後の改良が進めば波動だけでなく広く回生発電装置としての応用が考えられる.(1)推進体のモデル化と解析、制御則導出とシミュレーション評価(1)推進体の解析モデル作成スクリューレス推進のための慣性駆動系、推進体の3次元運動と水の粘性抵抗を考慮したモデル化を行なった.(2)3次元空間を移動するための推進原理の解明振動推力、ジャイロモーメント、遠心力の推進への寄与解析を行い、推進の可能性を確認した.しかし移動した距離に対し必要とするエネルギーが大きく効率が極めて悪いため、実用的な推進手法とするためには更なる改良が必要であることを確認した.(2)新しい発電システムの試作と実験確認(1)実験装置の試作軽量・コンパクトで機械・電気変換の高効率化を目指し、パラメータ励振の原理を用いた新しい発電システム試作した.システムは、インダクタンス可変ソレノイド(可変幅0.3-1.0H、巻き線抵抗10Ω)と珪素鋼板製コア材とコア材を駆動するサーボモータ及びドライバとベアリング付きリンク機構と800μFの無極性キャパシタと出力電力評価用耐発熱抵抗(10Ω)から構成されている.(2)実験確認計画段階における雷気回路モデルを用いたシミュレーション結果からパラメータ励振の生成が予想された.しかし、試作システムの実験結果からはパラメータ励振が生じなかった.この原因はインダクタンスの割にソレノイド巻き線抵抗が大きためであることが分かった.次年度は、可変幅が大きく抵抗の少ないソレノイド改良試作とパラメータ励振が生じやすいシステム構成の両面から検討していく.1.新しい発電システムの改良試作(1)ソレノイド駆動装置の追加:前年度は、振動入力を電気エネルギーに変換する軽量・コンパクトで高効率を目指した発電システム試作したが、期待したパラメータ励振が生じずコア材を駆動しても回路系に起電力が生じなかった.この原因はソレノイドの巻線抵抗によりパラメータ励振が減衰してしまうためであることを確認し、この対策として新たにパラメータ励振を積極的に生じさせるためのソレノイドを正弦波電圧で駆動する装置を追加した.これにより巻線抵抗による減衰分を相殺し安定したパラメータ励振を発生させることができた.(2)コア材駆動系の回転イナーシャの増加:ソレノイドからコア材が受ける反力はコア材を駆動するサーボモーターとリンク機構の慣性に作用するが、この慣性が小さすぎて回転が不規則になり正確な電力測定ができないという問題も新たに顕在化した.このため、サーボモーターとリンク機構の間に回転慣性要素を設置し不規則振動を低減させた.2.実験確認(1)定常的にパラメータ励振が生じこれによる回生可能なレベルの起電力が生じた.(2)不規則振動がなくなって出力の電力測定が可能になった.この結果、回生可能な出力電力は投入電力の約30%であることがわかった.3.本成果の意義と重要性現在の発電効率はまだ低いが、ローレンツカに依拠した標準的な発電機に比べ鉄損が少ないのでポテンシャルは高いと考えられる.今後の改良が進めば波動だけでなく広く回生発電装置としての応用が考えられる.