hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
再生利用可能な微小銅ナノコロイドの合成とその触媒への応用

またこの方法で得られるナノコロイドは、ディスク状の構造を持ったものが主成分であり、比表面積の高い、反応触媒として有用性が示唆されるものであることがわかった。一方、昨年度から手がけ始めた酸化チタン塗布膜上に直接純銅ナノコロイドを生成させる方法では、ナノコロイド堆積薄膜でありながら、金属銅光沢を発するほど、そして実際金属銅に迫る電気伝導度を実測できるほどの膜でありながら、反応によって銅イオンに反転反応を起こし再生可能である、極めて特異な状態になることを見出した。こうした成果については、海外招待講演3件、国内依頼講演2件、論文発表1件(accepted)、投稿中論文1件を行った。平成27年度は、酸化チタンを用いて合成した銅ナノコロイドのキャラクタリゼーションを、特にSPring8におけるその場XAFS測定を用いて、アモルファス形態の酸化物も含まない形で得られていることを示し、これを論文発表し掲載可となった。一方、さらなる酸化耐性のある銅ナノコロイドの合成を目指し、層状粘土鉱物であるカオリナイトを用いた方法を確立し、これを論文投稿した。ただし査読意見として、6ヶ月以上にも及ぶ高い酸化耐性は評価されたが、一方で分析法がXRDとUV中心では、アモルファス形態の酸化物の存在を否定出来ない、とされ現在保留となっており、方針ははっきりしているものの追加実験が必須の状況となっている。金ナノコロイドの代替として同ナノコロイドの合成およびその触媒への応用が期待されている。しかし、銅は金に比べてイオン化傾向が高いため、ナノコロイド化のための還元には環境負荷のかかるヒドラジン等の過激な試薬を使わざるを得なかった。また還元できたとしても反応性の高さから酸化の影響を受けやすく、純銅ナノコロイドとしてその物理的・化学的特性を保持することは困難であった。そこで本研究では、環境負荷の低い光還元法を用いた合成法確立を目指し、また合成したナノコロイドの酸化耐性に関する評価を行った上で化学反応への応用を行うことを目指した。前年度までに、層状粘土化合物の一種であるカオリナイトを用いると、純銅のナノ粒子が合成できるだけでなく、その純銅状態を6ヶ月以上も保持できることを見出していた。この件で論文投稿した所、酸化状態の確認が不十分(アモルファスの考慮が不足)との指摘を受けたため、工学院大の奥村先生との共同研究でSPring8を利用したXAFS測定を行いこの点をクリアして、出版にこぎつけた。同じく前年度までに手がけていた酸化チタン薄膜上に銅ナノ粒子薄膜を形成する研究成果についても論文投稿した。査読意見でこの系は仕込みの銅イオン濃度とは無関係な非常に高効率な0次反応ではないか、との指摘を受け、改めて反応機構などの解析を行い直し、論文出版にこぎつけた。一方、カオリナイトとは別種の層状粘土化合物であるサポナイトについて新たに検討を行った所、カオリナイトとは対照的に、非常に粒径の小さい反応性に富んだ銅ナノ粒子が得られることがわかった。これはサポナイトの剥離しやすくまた銅イオンを保持しやすい効果に由来することを見出した。こうした成果について、論文発表2件、海外招待講演1件、学会発表6件を行った。
腎臓膜輸送体を制御する新規細胞内刺激伝達系の解明

我々は、遺伝性高血圧症である偽性低アルドステロン症II(PHAII)の原因遺伝子であるWNKキナーゼのシグナル伝達系を、Wnk4D561A/+PHAII病態モデルを用いて明らかにした(CellMetab2007)。本研究は、PHAII以外にこの新規WNKキナーゼシグナルカスケードが生体内でもつ病態生理学的意義を明らかにすることを目的として行われた。その結果、WNKキナーゼを制御する液性因子や下流で制御される新たな輸送体を同定し、生体内におけるWNKキナーゼの血圧調整における重要な役割とその制御機構を明らかにした。生体における体液恒常性維持において腎臓は主要な役割を担っている。その機構が達成されるためには、生体の置かれた環境が変化した時、いかにしてそのシグナルがそれぞれのイオンや溶質の尿細管での輸送をつかさどる膜輸送体に伝わり、その機能を調節しているかを明らかにしなくてはならない。本研究課題では、最近ヒトの遺伝性高血圧症「偽性低アルドステロン症II型(PHAII)」の原因遺伝子であることが判明したWNKキナーゼについて検討する。我々はPHAIIモデルマウスの作成により、WNKキナーゼがOSR1/SPAKキナーゼを介して、腎臓でのNa-Cl共輸送体をリン酸化により制御していることを明らかにした(Cell Metab 2007 ).研究計画は全体を通して大きく以下の4つに分けられる。1)WNK4からのシグナル伝達系を各種ノックアウトマウスを使用し検討する研究。2)WNKキナーゼ周辺の分子ネットワークをWNK結合蛋白を単離して明らかにする研究。3)WNK4ないしその下流のOSR1/SPAKキナーゼの活性化因子を解明する研究。4)WNK4以外のWNK、特にPHAIIを同様に引きおこすWNK1の役割を解明する研究。1. WNK4ノックインマウスにみられたNCCのリン酸化をOSR1/SPAKキナーゼが実際に生体内でも担っているかを明らかにするためにDario Alessi博士より提供されたOSR1ノックインマウスとSPAKノックインマウス(ともにリン酸化酵素として機能しない変異体)と我々のWNK4(D561A)ノックインマウスと交配しOSR1ヘテロ・SPAKホモ・WNK4(D561A)ヘテロトリプルノックインマウスを作成した。NCCのリン酸化は、OSR1/SPAKのアレルが一つずつ非活性化されるに従い低下し、生体内でもNCCのリン酸化はOSR1/SPAKに依存していることが判明した(投稿準備中)。2. WNK4ノックアウトマウスの解析を終了し、野生型WNK4は今まで言われていたようなNCCの負の制御因子ではなく、正にNCCを制御していることが明らかとなたった(投稿中)。4. WNKキナーゼの活性化機構を培養細胞系にて検討し、高張液、低張液ともにWNKキナーゼを活性化するが、そのメカニズムは異なること、さらに低張液での刺激は、低張性そのものと言うよりは、外液のClイオン濃度の低下が重要であることを明らかにした(投稿準備中)。塩分感受性高血圧症を呈する偽性低アルドステロン症II型の原因として我々が発見したWNK-OSR1/SPAK-NCCカスケードについて、この病気を引き起こす変異型WNK4がこの系に対して正に働いていることは明らかにしたが、野生型のWNK4がこの系に対して本来正・負どちらに働いているのか明らかでなかった。今回、WNK4のノックアウトマウスを作成し、その形質を解析したところ、低血圧、Na排泄の増加、OSR1/SPAK、NCCのリン酸の低下がみられ、野生型のWNK4もこの系に正のシグナルを送っていることが判明し、WNKキナーゼ阻害剤が降圧薬として働き得ることが示された。そのほかこの系を制御する上流のシグナル系を探った。すでに高塩、低塩食によりこの系はアルドステロンを介して制御されていることを明らかにしているが、このアルドステロンとWNKキナーゼの間にSGKが存在することを、SGKノックアウトマウスに、高塩、低塩食を負荷したとき、その反応が減弱していたことから、その介在を証明した。一方、低K、高K食でも劇的にこの系はそれぞれ、活性増加、低下を示すことが明らかになり、これにはアルドステロンの関与がないことも判明した。この制御が直接細胞外液のK濃度のよって制御されているのかを探るため、培養細胞において培養液のK濃度を生理的な範囲内で変化させたところ、低KでWNK1キナーゼ活性の上昇が、高Kで活性低下が確認され、WNK1は我々の知るところでは唯一のK制御性のキナーゼであることが明らかとなった。

その他、アンギオテンシンII投与によりこの系が活性化されるが、一過性であり、持続投与によってはアルドステロン分泌増加を介して制御していることが示された。1.WNKキナーゼの生理的制御因子を探索した。(1)腎臓でのNaCl出納調節に重要な役割を有しているアンギオテンシンIIが直接WNK-OSR1/SPAK-NCC系に与える影響を細胞培養系、マウスにおいて検討した。その結果、Na-Cl共輸送体(NCC)を内因性に発現するマウス遠位尿細管由来細胞mpkDCTにおいて、アンギオテンシンIIは濃度依存性にOSR1をリン酸化したが、この効果は一過性であった。マウスでのアンギオテンシンII投与実験では、OSR1-NCCのリン酸化に、急性、慢性ともに効果を認めたが、慢性効果はアルドステロン阻害薬でもその効果は遮断され、アンギオテンシンIIによる生体内での効果は、すでに我々が明らかにしたアルドステロンを介した効果が主であると判明した。(2)WNKキナーゼ活性は、培養細胞系において低浸透圧刺激で活性化されることが判明している。しかしながら,その過程におけるWNKキナーゼの真の刺激因子は不明であった。今回、低浸透圧溶液の組成を細かく解析し、低浸透圧自体よりも低KがWNK1キナーゼの刺激因子となっていることを明らかにした。また逆に細胞外の高KがWNK1キナーゼ活性を低下させる事も判明した。(3)バゾプレシンが生体内でNCCのリン酸化を制御していることを明らかにした。(1)偽性低アルドステロン症II型モデルマウスにおいて高Ca尿症の原因は、細胞外液上昇による近位尿細管でのCa再吸少量の減少が原因であることを明らかにした。(2)SPAKノックアウトマウスを作成し、血圧低下をきたすことを明らかにした。1.偽性低アルドステロン症II型(PHAII)におけるNCCのリン酸化の亢進は、WNKからOSR1/SPAKへの刺激に完全に依存していることをWNK4,OSR1/SPAKのトリプルノックインマウスの作成により証明した。WNKによりリン酸化される部位に変異を入れたOSR1/SPAKノックインマウスとPHAIIモデルマウスであるWNK4ノックインマウスを交配し、PHAIIの形質がこれらのトリプルノックインマウスでは完全に消失する事から、PHAIIの原因は、我々の発見したWNK-OSR1/SPAK-NCCシグナル系の恒常的亢進であることを証明した(JCS,Chigaら)。2.WNKキナーゼの生理的制御因子としてインスリンを同定した。メタボリックシンドローム患者では塩分感受性高血圧症が見られることから、インスリンがこの系の制御因子であるかどうかを検討し、インスリンが生体内でも強力にこの系を活性化させることを示した(PLoS ONE,Soharaら)。3.WNK3の腎臓での役割をノックアウトマウスを作成して解析した。腎臓において、何か主要なWNKキナーゼであるかを探るため、WNK3のKOマウスを作成し解析した。その結果、NCCのリン酸化に変化は無く、腎臓でのWNK3の寄与は少ないと結論した(Biol Open,Oiら)。4.WNK4の腎臓内での詳細な局在を新たな抗体を作成して明らかにした。WNK4の腎内分布は遠位尿細管ではタイトジャンクションという報告があったが、新規の抗体を作成し解析したところそうでは無く、細胞内管腔側膜下であることが判明した(Histchem Cell Biol,Ohnoら)。5.OSR1のコンディショナルKOマウスを作成し、腎内でのOSR1の役割を確定した。
「放送と通信の融合」時代におけるCATVの地域メディア機能に関する調査研究

「放送と通信の融合」が進展するなか, CATVの地域メディアとしての存在意義や新たな可能性を探ることを目的とする.コミュニティ・チャンネルのネットワーク化・広域化は,地域性の希薄化という課題を抱えつつも,地域に応じた適切なエリア設定と運営の体制・しくみが工夫されれば,地域メディアとしての新たな役割を期待できる.また,インターネットの活用においても,住民がウェブを活用して主体的に行う情報発信活動などとの多様な連携を探っていくことが求められる.さらに,災害時に備えて,地域内の他のメディアとの機能的・有機的な連携を模索することも,地域の実情に応じたCATVの役割・存在意義の再発見につながりうる.「放送と通信の融合」が進展するなか, CATVの地域メディアとしての存在意義や新たな可能性を探ることを目的とする.コミュニティ・チャンネルのネットワーク化・広域化は,地域性の希薄化という課題を抱えつつも,地域に応じた適切なエリア設定と運営の体制・しくみが工夫されれば,地域メディアとしての新たな役割を期待できる.また,インターネットの活用においても,住民がウェブを活用して主体的に行う情報発信活動などとの多様な連携を探っていくことが求められる.さらに,災害時に備えて,地域内の他のメディアとの機能的・有機的な連携を模索することも,地域の実情に応じたCATVの役割・存在意義の再発見につながりうる.2009年度は3年計画の1年目に当たり、当初の予定どおり、「CATVの連携アライアンスを中心とする全国的な動向の整理」と「典型的な事例における現地調査」の2つを軸に調査研究を進めた。前者については、CATV局間の連携・アライアンスを中心とする全国的な動向の把握を目的とし、雑誌や新聞、ウェブを中心に資料・情報収集を行ってきた。過去10年間の全国的な連携・アライアンスの動向を把握したうえで、(a)M & Aによる企業買収・MSO化、(b)市町村合併に伴う局間合併、(c)複数市町村域や県域・県域を超える近接局間の広域ネットワーク化、(d)地理的近接性を問わない全国的な連携・ネットワーク化という4類型に整理した。しかし、各類型のなかでも多様な形態が存在し、また類型化の難しい事例も散見された。例えば、単なる企業買収・MSO化と括れない資本関係に基づく法人化・局間合併、隣接業界にあたる通信事業者との連携や資本関係など多様な連携が多くみられ、近年における傾向ととらえることができる。後者の現地調査としては、「(c)複数市町村域や県域、県域を超える近接局間の広域ネットワーク化」を中心に現地調査を進めた。具体的には、新潟、長野、山梨、長野を起点に新潟・富山へと広がる超県域の連携、名古屋中心の東海エリアの事例である。また、「(b)市町村合併に伴う局間合併」として、山梨県笛吹市、新潟県上越市、「(d)地理的近接性を問わない全国的な連携・ネットワーク化」として三重県・新潟県の複数局による持ち株会社化についてもヒアリングを行った。さらに、今後への布石として、天草エリアの調査を行っている。この地域では住民による情報発信やインターネット放送が盛んに行われその経緯や現状を知るとともに、地域全体でのメディアの布置状況におけるCATVの位置づけやあり方を認識するうえで有意義な機会となった。また、積極的にインターネット・ウェブを活用している事例として長野県上田市で取材を行い、先進的な取り組みの現状とその背景やねらい等についてヒアリングしている。2010年度は3年計画の2年目に当たり、おもに二つの方向から調査研究を進展させた.一つは、CATVの連携・アライアンスを中心とする全国的な動向に関する、文献資料や電話調査等をもとにした整理。もう一つは、典型的な事例を対象とした現地調査である。前者については、CATV局間の連携・アライアンスを中心とする全国的な動向の把握とその整理を目的として、雑誌や新聞、ウェブを中心に資料・情報収集を行った。その結果、(a)M&Aによる企業買収・MSO化、(b)市町村合併に伴う局間合併、(c)複数市町村域や県域・県域を超える近接局間の広域ネットワーク化、(d)地理的近接性を問わない全国的な連携・ネットワーク化という4類型にくわえ、資本関係に基づく法人化・局間合併や、隣接業界にあたる通信事業者との連携・資本関係など、連携の多様化・重層化がますます進んでいることを確認した。後者の現地調査としては、上記のうちとくに「(c)複数市町村域や県域、県域を超える近接局間の広域ネットワーク化」に注目して調査を行った。具体的には、(1)名古屋中心の東海エリア、(2)北信地域を中心に新潟、富山へと広がる超県域の連携、(3)東北エリアの連携という3つ事例を対象に調査計画を立てた。その際、連携に積極的な事業者ばかりでなく、ネットワークに入っていても周辺的な立場に立つ局や、距離を置いている局もヒアリング対象とすることで、連携の実態やその課題・困難についても理解を深めることをめざした。この結果、各局ともに番組上の連携に対し前向きの評価をしつつものの、各々のおかれた状況に応じた様々な困難も抱えていることがわかった。とくに小規模な自治体局では、そもそも自局のエリア内の住民サービスを目的としており、自治体からの理解を得ることが容易ではない。またスタッフ不足のため、通常業務+αの取り組みに対して人手と金銭を提供することが困難な状況があり、各局間の温度差にもつながっている。なお、東北エリアの調査については、残念ながら、震災の影響で今年度中には実現せず、来年度に持ち越しとなった。

「放送と通信の融合」をめぐる状況がますます深化し、CATV事業を取り巻く経営環境は変化を続けるなかで、地域社会におけるCATVの存在意義を探るべく、以下の問題意識から調査研究を進めた。一つ目は、CATVコミュニティチャンネルのネットワーク化における広域的な番組制作の取り組みとその流通のあり方である。二つ目は、番組流通エリアの広域化にともなって生じる諸問題・課題とその解決に向けた手がかりに関する問題意識である。本年度は、CATVネットワークの事例として、県域ネットワークとして富山県と鳥取県、超県域のネットワークとして四国と東北、信越を調査した。その結果、こうした取り組みの地域社会への浸透ととともに徐々にその成果が見えつつある状況も窺い知ることができた。番組を蓄積・共有する手法としてサーバ方式はいまや一般的になりつつあり、首都圏などのCATV局においてもローカルな番組へのニーズが高まっている。その結果、制作された番組が全国津々浦々で幅広く視聴可能な状況が生まれつつある。ただし、そうした取り組みに参加する際に、各局のおかれた立場や地域社会の状況等に応じてニーズにバラつきがあり、課題の一つになっている。さらに、三つ目の問題意識として、この度の震災を契機に見直された、平常時とは異なる非常時・災害時における地域メディアの役割・存在意義を探るため、東北地方沿岸部と長野北部地震の被災地・栄村において、地域メディアを対象に調査を行った。その結果、地震の被害状況および災害の様々な段階・タイミングに応じて、各地域メディアが緊急時に地域社会において果たす役割・機能の変容について理解を深めてきた。また、災害後求められる情報が刻々と変化するなかで、各々の情報により適した特性をもつメディアを中心に、相互に連携しながら必要な情報を提供する必要性を認識した。栄村では、震災時に有線放送と各地区の口コミでの避難誘導によってスムーズな避難が行われ、各地区のコミュニティ力の高さが情報システムを補完するような形がみられた。
悪臭性農水畜産廃棄物の微生物による無臭化と利用に関する研究

○悪臭による環境汚染は、その苦情件数が年々増加しているにもかかわらず対策が遅れている。中でも畜産業、水産加工業、肥・飼料製造業からの廃棄物や都市ゴミ、余剰汚泥などの悪臭性農水畜産廃棄物に起因するものが全体の半数以上を占める。本研究では、これらの廃棄物を微生物を用いて無臭化し悪臭公害を防除すると共に、これらの無臭化物の有効利用も目的としている。本年度は、特に家畜ふんのコンポストの指標の検索を行った。市販の配合飼料で飼育されている幼・成豚が排泄したふんをモミガラと混合し、無臭化混合種菌を添加し、底に金網を張った木箱に自然堆積した。そして、堆積直後から1ヶ月間にわたって、温度、pH,水分量,フミン酸量,低級脂肪酸量,それに各種微生物の菌数も調べた。その結果、温度は堆積2日間で最高の63°Cになった。その後除々に下降し6日目で22°Cになった。pHは7.3が温度の上昇に伴い9.2に上り2日以降は一定になった。40°C及び50°Cに生育至適温度を有する細菌が、堆積24時間で約10倍に増加した。30°Cに生育至適温度を有する細菌は逆に1/100に減少した。放線菌は、30°C及び40°Cに生育至適温度を有するものが堆積2日間で1/10に減少したが、品温が下がると除々に増加した。50°Cに生育至適温度を有する放線菌は全般にわたり一定であった。試料中にいた酵母・カビは死滅した。頭初58%あった水分は一日目で40%、2日目で25%となり、28日間で13%になった。フミン酸は0.56(g/l)が2日間で2倍になりその後一定になった。未処理ふん中には小松菜の発芽障害作用がみられたが、1日処理でその障害は消失した。低級脂肪酸も1日堆積でなくなり悪臭はなくなった、セファデックスG-15によるゲルクロでは未処物には後半に大きなピークのみが溶出されたが処理すると前半に大きなピークが溶出され一定となった。このように無臭化微生物を用いると豚ふんは2日間でコンポスト化されることが分った。
孤立有機分子の原子像および化学反応の観実

1分子1分子をあたかも分子模型のように見ることは自然科学者の長年の夢である.本研究では,透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて孤立有機分子の原子像および化学反応を観察することで,全く新しい有機構造化学の橋頭堡を築くことを目的としている.前年度までに,有機分子一分子の形と運動の直接観察に世界で初めて成功している.本年度はさらに観察対象の幅を広げ,様々な分子の単分子構造観察と,その動的挙動の観察に挑戦した.フラーレンとピレンをアミド結合で繋いだ分子をカーボンナノチューブに内包させてTEMにより観察したところ,ピレン部位が回転する様子を動画として捉えることに成功した.また,アミド基のコントラストを明確に確認することができ,電子顕微鏡による官能基レベルの構造同定が可能であることを示した.さらに,炭化水素鎖がカーボンナノチューブ表面に存在する孔を通過する様子を観察することができた.フラーレンに炭化水素鎖を結合した分子をチューブに内包すると,時折炭化水素鎖がホーンの外へ突き出し,数秒の後にまた内部へと戻っていく様子が明瞭に観測された.膜を透過する分子の様子をとらえた例というのは過去にも例が無く,膜と分子の相互作用をみる新しい研究手法となりうることが期待される.以上はカーボンナノチューブの中に閉じこめた分子の構造観察であるが,ナノチューブ表面上に結合した鎖状分子のより自由な動きを直接観察することも可能であることが明らかとなった.アミノ化カーボンナノチューブ上にビオチン部位を有するトリアミドを結合し,高分解能透過型顕微鏡観察を行った結果,ナノホーンの突端に結合したアミドの単分子像が得られた.画像のコントラスト解析により,複数のアミド分子に対してその立体配座を決定することができた.さらに,アミド分子の配座変換の様子を数分にわたる動画として記録することにも成功した.1分子1分子をあたかも分子模型のように見ることは自然科学者の長年の夢である.本研究では,透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて孤立有機分子の原子像および化学反応を観察することで,全く新しい有機構造化学の橋頭堡を築くことを目的としている.本年度,刻々と変化する有機分子一分子の形と運動の直接観察に世界で初めて成功した.以下に詳細を述べる.単一有機分子を観察するためには,分子を真空中に孤立させ,分子運動を遅くすることが必要であり,カーボンナノチューブ内部が観察場として適当であると考えた.そこで,観察対象の分子として,目印となる分子(ホウ素クラスター)と柔軟な鎖状分子(炭化水素)を結合し,脂質分子に似た特徴的な構造をもつ一連の化合物を設計・合成した.これらの分子を0.9-1.2nmの直径を持つナノチューブに閉じこめてTEM観察を行った.実験には解像度2.1オングストローム,加速電圧120kVのTEMを用いた.直径0.9nmのナノチューブに分子をとじ込め,固定して,顕微鏡観察下で電子線エネルギー損失スペクトルを取ることでホウ素原子の存在を確認し,さらに特徴的な分子構造を確認することで,単一小分子のTEMによる観察が可能であることをまず実証した.炭素原子一原子一原子の分解能は得られなかったが,炭素鎖やホウ素からなる球状部分をはっきりと確認できた.続いて,直径1.2nmのチューブ内で分子が動く様を秒単位で直接画像化することに成功した.すなわち,二つの炭化水素鎖を持つ分子の二つの鎖がチューブの中でゆっくり回転する様子が40秒にわたる連続画像で撮影できた.また,分子が前後に1秒当たり10nm程度の速度で前後に運動する様子も観察された.速度が頻繁に変化すること,ときおりチューブの一部に引っかかって動きが止まることなどもわかった.チューブと有機分子の「分子レベルでの摩擦」を観察したものといえる.1分子1分子をあたかも分子模型のように見ることは自然科学者の長年の夢である.本研究では,透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて孤立有機分子の原子像および化学反応を観察することで,全く新しい有機構造化学の橋頭堡を築くことを目的としている.前年度までに,有機分子一分子の形と運動の直接観察に世界で初めて成功している.本年度はさらに観察対象の幅を広げ,様々な分子の単分子構造観察と,その動的挙動の観察に挑戦した.フラーレンとピレンをアミド結合で繋いだ分子をカーボンナノチューブに内包させてTEMにより観察したところ,ピレン部位が回転する様子を動画として捉えることに成功した.また,アミド基のコントラストを明確に確認することができ,電子顕微鏡による官能基レベルの構造同定が可能であることを示した.さらに,炭化水素鎖がカーボンナノチューブ表面に存在する孔を通過する様子を観察することができた.フラーレンに炭化水素鎖を結合した分子をチューブに内包すると,時折炭化水素鎖がホーンの外へ突き出し,数秒の後にまた内部へと戻っていく様子が明瞭に観測された.膜を透過する分子の様子をとらえた例というのは過去にも例が無く,膜と分子の相互作用をみる新しい研究手法となりうることが期待される.以上はカーボンナノチューブの中に閉じこめた分子の構造観察であるが,ナノチューブ表面上に結合した鎖状分子のより自由な動きを直接観察することも可能であることが明らかとなった.アミノ化カーボンナノチューブ上にビオチン部位を有するトリアミドを結合し,高分解能透過型顕微鏡観察を行った結果,ナノホーンの突端に結合したアミドの単分子像が得られた.画像のコントラスト解析により,複数のアミド分子に対してその立体配座を決定することができた.さらに,アミド分子の配座変換の様子を数分にわたる動画として記録することにも成功した.
神経変性疾患におけるグリア細胞の機能解析と再生療法へのアプローチ

1.グリアに発現する神経栄養因子受容体が神経細胞の発生・変性に与える影響の解析本研究では視覚系の発生に特に重要とされる神経栄養因子BDNFの受容体TrkBに焦点をあて、TrkBのグリア領域特異的コンディショナルノックアウト(CKO)マウスをrdマウス(網膜色素変性症のモデル動物)と交配させ、視細胞変性の進行に与える影響を解析した。昨年度までの研究結果と合わせて、我々のCKOマウスでは視細胞変性の増悪が確認された。また現在は網膜の器官培養系を用いてBDNFによる薬剤誘導性視細胞死の抑制効果を検証中である。2.培養グリア細胞を用いた神経変性疾患の治療に有用な因子の検討我々は以前、Muller細胞に神経栄養因子等を投与すると細胞内の栄養因子産生量に変化が起き、周囲の神経細胞の生死や自らの増殖能をコントロールすることを発表した(Neuron,2000)。そこで本研究では神経幹細胞あるいは前駆細胞の増殖や分化に関わる複数の因子を培養Muller細胞に投与・過剰発現、あるいはアンチセンスなどで抑制し、細胞機能の変化を確認している。またこれらのMuller細胞と網膜神経節細胞の共培養で神経保護効果を検討中である。3.グリアの再生能を利用した神経変性疾患に対する新しい治療法の開発これまでの研究で我々は、網膜の発生過程においてbasic helix-loop-helix型転写因子の一つであるolig2が分裂能を持つ未分化な網膜前駆細胞に発現することを明らかにした(Neuro Report,2006)。現在はMuller細胞にolig2を過剰発現させ、再生能を腑活化することで神経細胞への分化誘導の可能性を検討中である。これにBDNF・bFGF他の栄養因子等を組み合わせ、特に視細胞と網膜神経節細胞の再生を目指している。現在世界中で約4000万人ともいわれる人々が網膜疾患による視機能障害に苦しんでいる。このうち特定疾患に指定されている網膜色素変性症の本態は、視細胞のアポトーシスであることがわかっている。以前我々は眼球内に投与された神経栄養因子が視細胞死を抑制する際、その作用の一部が網膜の特殊なグリアであるMuller細胞を介した間接作用であることを見い出した(Neuron,2000)。またこの発見により変性の主座となる視細胞そのものではなく、グリア-神経間のネットワークをターゲットとした新しい治療法に期待が持たれることとなった(J Neurosci,2002)。本年度はこうした我々の研究が日本眼科学会学術奨励賞を受賞し、その総説を日本眼科学会雑誌で発表した。また一連の研究を発展させた本課題では、Muller細胞特異的に神経栄養因子の受容体を欠損させたマウスを作成して、その発生過程を検討した。完全欠失型のノックアウトマウスでは視細胞の発生に遅延が見られるとの報告があるが、我々のマウスではそうした異常は認められなかった。次にこのノックアウトマウスを網膜色素変性症のモデル動物と交配させ、視細胞変性の進行に与える影響を観察した。通常の視細胞変性マウスでは生後3週目までにほとんどの視細胞が死滅する。しかし我々のマウスと交配したモデルでは視細胞変性の始まる時期や病期の進行に変化がある可能性が考えられた。また同様にグルタミン酸受容体の領域特異的ノックアウトマウスを作成し、虚血耐性が減弱することを確認した。さらに今年度は神経栄養因子を投与した変性網膜において、Muller細胞が神経前駆細胞のマーカーを発現することを確認できた。グリアを用いた神経再生療法の構築に向けて、前出のノックアウトマウスを対照に用いることなどにより、こうした現象のメカニズムを探っていく予定である。以前我々は眼球内に投与された神経栄養因子が視細胞死を抑制する際、その作用の一部が網膜の特殊なグリアであるMuller細胞を介した間接作用であることを見い出した(Neuron, 2000)。またこの発見により変性の主座となる視細胞そのものではなく、グリア-神経間のネットワークをターゲットとした新しい治療法に期待が持たれることとなった(J Neurosci, 2002)。昨年度はこうした我々の研究が日本眼科学会学術奨励賞を受賞し、その総説を日本眼科学会雑誌で発表した。一連の研究を発展させた本課題では、Muller細胞特異的に神経栄養因子の受容体を欠損させたマウスを作成して、その発生過程を検討した。さらにストレス依存性アポトーシスに必須のMAPKKKの1つであるASK1が、網膜神経節細胞においても、虚血性神経細胞死を誘導することを明らかにした。今後は治療への応用を検討していく予定である。

また今年度は発生中の網膜神経前駆細胞に発現する転写因子がMuller細胞の発生に関与することを発表した。今後もグリアの発生メカニズムの理解を深めつつ、成体グリアの機能を最大限に利用した神経再生療法の構築に向けて、さらなる解析を予定している。1.グリアに発現する神経栄養因子受容体が神経細胞の発生・変性に与える影響の解析本研究では視覚系の発生に特に重要とされる神経栄養因子BDNFの受容体TrkBに焦点をあて、TrkBのグリア領域特異的コンディショナルノックアウト(CKO)マウスをrdマウス(網膜色素変性症のモデル動物)と交配させ、視細胞変性の進行に与える影響を解析した。昨年度までの研究結果と合わせて、我々のCKOマウスでは視細胞変性の増悪が確認された。また現在は網膜の器官培養系を用いてBDNFによる薬剤誘導性視細胞死の抑制効果を検証中である。2.培養グリア細胞を用いた神経変性疾患の治療に有用な因子の検討我々は以前、Muller細胞に神経栄養因子等を投与すると細胞内の栄養因子産生量に変化が起き、周囲の神経細胞の生死や自らの増殖能をコントロールすることを発表した(Neuron,2000)。そこで本研究では神経幹細胞あるいは前駆細胞の増殖や分化に関わる複数の因子を培養Muller細胞に投与・過剰発現、あるいはアンチセンスなどで抑制し、細胞機能の変化を確認している。またこれらのMuller細胞と網膜神経節細胞の共培養で神経保護効果を検討中である。3.グリアの再生能を利用した神経変性疾患に対する新しい治療法の開発これまでの研究で我々は、網膜の発生過程においてbasic helix-loop-helix型転写因子の一つであるolig2が分裂能を持つ未分化な網膜前駆細胞に発現することを明らかにした(Neuro Report,2006)。現在はMuller細胞にolig2を過剰発現させ、再生能を腑活化することで神経細胞への分化誘導の可能性を検討中である。これにBDNF・bFGF他の栄養因子等を組み合わせ、特に視細胞と網膜神経節細胞の再生を目指している。
脊髄一次求心性線維の標的認識機構に関与する新規軸索誘引因子の検索

中枢に向かう脊髄一次求心性線維の軸索は,脊髄背外側部の極めて限局した部位(エントリーゾーン)から脊髄内に侵入する.この現象をもたらす軸索誘引因子の分子実体は未だわかっていない.この分子メカニズムの全容解明を目指し,本研究ではマイクロアレイによる候補遺伝子の検索を実施した.その結果,エントリーゾーンを含む脊髄背側部に特異的な発現を有する遺伝子群の同定に成功した.中枢に向かう脊髄一次求心性線維の軸索は,脊髄背外側部の極めて限局した部位(エントリーゾーン)から脊髄内に侵入する.この現象をもたらす軸索誘引因子の分子実体は未だわかっていない.この分子メカニズムの全容解明を目指し,本研究ではマイクロアレイによる候補遺伝子の検索を実施した.その結果,エントリーゾーンを含む脊髄背側部に特異的な発現を有する遺伝子群の同定に成功した.中枢に向かう脊髄一次求心性線維の軸索は,脊髄背外側部の極めて限局した部位(エントリーゾーン)から脊髄内に侵入する.この現象をもたらす軸索誘引・反発因子の分子実体は部分的にしか解明していない.本研究では,この分子メカニズムの全容を明らかにする目的で,マイクロアレイによる候補遺伝子の検索を行った.具体的には,調製済みのマウス胚微小領域(脊髄背側部・腹側部)のcDNAを用い,かずさDNA研究所(千葉県木更津市)の提供するマイクロアレイによる解析を行った.得られたアレイデータを統計的に解析した結果,脊髄背側部・腹側部における発現量が有意に多い遺伝子を50個ほど選び出すことに成功した.さらに選抜した遺伝子群に関して,その発現をinsituハイブリダイゼーション法で確認し,エントリーゾーンを含む脊髄背側部,もしくは脊髄腹側部に特異的な発現を有する候補遺伝子を絞り込んだ.これらの候補遺伝子の中には未知の遺伝子だけでなく,神経難病の原因遺伝子といった興味深い既知の遺伝子も含まれている.今後これらの遺伝子のより詳しい発現様式を調べるとともに,発生初期胚におけるその機能の解析を進める予定である.中枢に向かう脊髄一次求心性線維の軸索は,脊髄背外側部の極めて限局した部位(エントリーゾーン)から脊髄内に侵入する.この現象をもたらす軸索誘引因子の分子実体は未だ解明していない.この分子メカニズムの全容を明らかにする目的で,本研究ではマイクロアレイによる遺伝子スクリーニングを実施した.具体的には,脊髄背側部における発現量が有意に多い遺伝子を選び出し,その発現をin situハイブリダイゼーション法で確認することで,エントリーゾーンを含む脊髄背側部に特異的な発現を有する候補遺伝子を絞り込むことに成功した.本年度では,それらの成果を学会および学術雑誌(Brain Res.1249,61-67,2009)にて発表するとともに,興味深いプロフィールと発現様式を有する3つの遺伝子に関しては,様々な時期と部位におけるその発現様式の詳細な解析を進めた.これらの候補遺伝子には神経難病の原因遺伝子に関連することが知られる既知の遺伝子も含まれており,得られた発現様式のデータは,胎生期におけるこれらの遺伝子の機能を調べていくうえで重要な基礎的知見を与えうると考えられる.
重水素核磁気共鳴による水素結合構造の温度依存性の研究

酸の水素の一部が金属イオンで置き換えられずに残っている水素塩では、残っている水素を介して短い水素結合が形成されていることが多い。水素塩に見られるような短い水素結合では水素結合距離と核四極結合定数が複雑な変化をすることが知られている。これは非対称型から対照型あるいは二重極小型ポテンシャルから単一極小型ポテンシャルへの変化と関連付けられて議論されてきたが、近年明らかになった動的挙動も含めた総合的な理解は充分とはいえない。これと関連する事実として、非常に短い水素結合をもつ一部の化合物において温度上昇に対して四重極結合定数の温度変化が、通常の結合とは逆の正の値をとることが観測された。ほんのわずかの変化で値の正負までも変わるということから、四重極結合定数の温度変化の勾配は水素結合を記述する重要な指標になると考えられる。しかしながら短い水素結合系の四重極結合定数の温度変化が測定された実例がいまだ少なく、議論を進めていくことが難しかった。前年度製作した装置を用いて、以前予備的な測定を行っていたアセチレンジカルボン酸水素カリウム(OO距離2.445Å)及びアセチレンジカルボン酸水素ルビジウム(2.449Å)の重水素核磁気共鳴スペクトルの温度変化を測定し、高精度の測定データを得た。80K付近から室温にいたるまで四重極結合定数は温度上昇に伴い単調に増加した。四重極結合定数の勾配の大きさは二つの塩でほとんど変わらなかったが、四重極結合定数の絶対値は水素結合距離がより長いルビジウム塩の方が若干大きいことがわかった。対称的な短い水素結合のもとでも水素結合距離が長くなるにつれて四重極結合定数が大きくなると考えれば、温度上昇による増加は熱膨張により水素結合距離が長くなるためと説明できる。それに対し炭酸水素カリウム(2.61Å)については温度上昇に対して負の温度依存性がみられ、しかもその勾配の値は非常に小さいものであった。これはOHの単結合性が強いために、非調和性の振動励起による平均化が支配的であるためと考えられる。水素結合長の温度変化の特性を実験的に明らかにするために、幅広い温度範囲で水素結合中の重水素核磁気共鳴を測定するのが本研究の目的である。重水素の幅の広くかつ弱い強度の信号を測定するためには、パルス-FT法を用いて長時間信号を積算することが不可欠である。それを実現するために以下のような測定装置を作製した。データ収集ユニット(HP34970A・日本ヒューレットパッカード)を購入し、プローブの各所の温度を同時にモニターし、データを携帯型のコンピュータ上に収集する装置を製作した。これにより温度コントロールが不安定になる兆候を事前に検知し、測定スケジュールを手動で制御できるようになった。長時間の積算をルーチン化するには自動化が必要であるが、それについては今後製作する。大容量の液体ヘリウム容器(CMSH 50)(クライオハブ社)を購入してクライオスタット内に充分な量の液体ヘリウムを供給できるようにし、10時間程度の連続積算ができるようになった。当研究室既設の低温用プローブを改造し、周波数を重水素核用に固定したタンク回路を作成した。しかしながら、幅広いスペクトルを取るのに必要な高出力のパルスを出力した場合の放電を回避できていないことがわかった。絶縁材の配置を工夫し改良を進めると共に、低出力のパルスで幅の広いスペクトルを測れるように周波数ステップの方法を検討中である。

酸の水素の一部が金属イオンで置き換えられずに残っている水素塩では、残っている水素を介して短い水素結合が形成されていることが多い。水素塩に見られるような短い水素結合では水素結合距離と核四極結合定数が複雑な変化をすることが知られている。これは非対称型から対照型あるいは二重極小型ポテンシャルから単一極小型ポテンシャルへの変化と関連付けられて議論されてきたが、近年明らかになった動的挙動も含めた総合的な理解は充分とはいえない。これと関連する事実として、非常に短い水素結合をもつ一部の化合物において温度上昇に対して四重極結合定数の温度変化が、通常の結合とは逆の正の値をとることが観測された。ほんのわずかの変化で値の正負までも変わるということから、四重極結合定数の温度変化の勾配は水素結合を記述する重要な指標になると考えられる。しかしながら短い水素結合系の四重極結合定数の温度変化が測定された実例がいまだ少なく、議論を進めていくことが難しかった。前年度製作した装置を用いて、以前予備的な測定を行っていたアセチレンジカルボン酸水素カリウム(OO距離2.445Å)及びアセチレンジカルボン酸水素ルビジウム(2.449Å)の重水素核磁気共鳴スペクトルの温度変化を測定し、高精度の測定データを得た。80K付近から室温にいたるまで四重極結合定数は温度上昇に伴い単調に増加した。四重極結合定数の勾配の大きさは二つの塩でほとんど変わらなかったが、四重極結合定数の絶対値は水素結合距離がより長いルビジウム塩の方が若干大きいことがわかった。対称的な短い水素結合のもとでも水素結合距離が長くなるにつれて四重極結合定数が大きくなると考えれば、温度上昇による増加は熱膨張により水素結合距離が長くなるためと説明できる。それに対し炭酸水素カリウム(2.61Å)については温度上昇に対して負の温度依存性がみられ、しかもその勾配の値は非常に小さいものであった。これはOHの単結合性が強いために、非調和性の振動励起による平均化が支配的であるためと考えられる。
普遍的幹細胞制御機構と腫瘍細胞分化

本研究では、我々が独自に開発した幹細胞分離/標識(ヌクレオステミン-GFP)システムにより、がん組織中の源となる細胞いわゆる"Tumor-initiating cell"がいかに腫瘍細胞を供給し、どのようなシグナルによって制御を受けているかを明らかにすることを目的とした。平成20年度までに作製したヌクレオステミン-GFPトランスジェニックマウス由来の脳腫瘍を作製し解析した。GFPの輝度によって細胞分画し、GFP陽性細胞が、試験管内での高い増殖能を持つこと、またこの細胞が生体内で脳腫瘍産生能をもっ細胞(Tumor-initiating cell)であることを認めた。さらにGFP陽性細胞と陰性細胞集団の遺伝子発現解析を行った。その結果、GFP陽性細胞で受容体型チロシンキナーゼc-Metの発現が有意に高いことを認めた。また、免疫組織化学法により、c-Met受容体がこれらの細胞でリン酸化していることも判明した。リガンドであるHGFの作用により、GFP陽性脳腫瘍細胞が活発にマトリゲル内に遊走することを観察した。このことから、脳腫瘍におけるTumor-initiating cellは、HGF/c-Metシグナルによって、その生存や浸潤が制御されていると考えられた。このシステムを用いることによって、脳腫瘍の未分化細胞の位置情報、特に血管構造やストローマ細胞などの微小環境からの制御機構、特に腫瘍細胞分化に関わる制御機構の解明が期待された。本研究では、幹細胞分離システムにより、がん組織中の源となる細胞、いわゆる"Tumor-initiating cell"がいかに腫瘍細胞を供給しているか、腫瘍細胞の分化制御機構を明らかにすることを目的とした。本年度は、固形腫瘍の解析として、奇形種の解析を行った。核小体分子ヌクレオシテミンの転写調節領域により発現制御を受けるレポーター遺伝子(GFP)を胚性幹細胞(ES細胞)に導入後、ヌードマウス皮下に注入することによって、奇形腫を作製した。奇形腫組織内でGFP強陽性細胞は幹細胞抗原であるOct3/4を強く発現し、一方で分化抗原であるTuj1、SMAはGFP陰性細胞で発現していた。フローサイトメーターにより、GFPの輝度を基に腫瘍細胞を分画、培養したところから未分化細胞の増殖が確認された。一方、これらのデータから、本奇形腫において、ヌクレオステミンの発現を指標に、未分化な細胞分画を標識、分離することが可能であることが判明した。また、本プロモーター活性がメチル化等のエピジェネティックな制御によっていることが示唆された。さらに、本プロモーターを用いて自殺遺伝子を発現させ、この細胞集団が、腫瘍内でTumor-initiating cellとして機能しているか検討準備を行った。このシステムを用いることによって、奇形腫内の未分化細胞の位置情報、特に血管構造やストローマ細胞などの微小環境からの制御機構の解明が期待された。
国際規格に準拠してレンジ逸脱に対する安全性を制御則で実現する日本発の新技術

本研究では,制御則のレベルで制御レンジからの逸脱対策という安全機能を考えた.制御レンジからの逸脱は,制御系の不安定化だけでなく,制御デバイス故障直後の過渡応答の乱れによっても生じる可能性がある.そのため,過渡応答の乱れの指標を導入し,故障直後の制御レンジからの逸脱の頻度を定量的に求め,IEC 61508などの国際規格に準拠した形で制御則の安全性を評価する枠組みを構築した.さらに,その指標を抑制する制御則設計の枠組みを構築した.この日本発の新技術が従来の安全計装を補完できる可能性を提示することができた.本研究では,制御則のレベルで制御レンジからの逸脱対策という安全機能を考えた.制御レンジからの逸脱は,制御系の不安定化だけでなく,制御デバイス故障直後の過渡応答の乱れによっても生じる可能性がある.そのため,過渡応答の乱れの指標を導入し,故障直後の制御レンジからの逸脱の頻度を定量的に求め,IEC 61508などの国際規格に準拠した形で制御則の安全性を評価する枠組みを構築した.さらに,その指標を抑制する制御則設計の枠組みを構築した.この日本発の新技術が従来の安全計装を補完できる可能性を提示することができた.本研究では,IEC 61508など近年産業界で特に重要性を増している国際規格に準拠した形で,制御則というソフトウエアのレベルで制御レンジからの逸脱対策という高度かつ実際的な安全機能を考える.正常時制御性能などとのバランス及び安全性とディペンダビリティ(広義の信頼性)の明確な区別に配慮しつつ,その安全機能を制御則で実現する新しい技術を安全性,制御の両分野の境界領域に確立することを目的とする.この日本発の新技術により,従来の安全計装の枠を超えてそれを補完することができる新しい安全対策の可能性を提示する.また,国際規格で大きな課題となっているソフトウエアの安全性評価・管理の一つの方向性を示して,ひいては日本が世界に対して大きな貢献をすることが最終的な目的である.1.制御レンジからの逸脱は,(i)制御系の不安定化・制御性能低下だけでなく,(ii)制御デバイス故障などの初期事象直後の過渡応答の乱れによっても生じる可能性がある.このうち,(i)に対する故障時安定性・制御性能の確保対策はディペンダビリティ機能であり,それに関する平成19-21年度の基盤研究(C)の研究成果を基礎とした.その上で,(ii)に対処する安全機能を考えるため,切替わり前後の外乱に対する応答を考慮した全時間における切替L2ゲインを,過渡応答の乱れの指標とした.2.導入した故障直後の過渡応答の乱れの指標を抑制する制御則設計の枠組みの整備を行った.3.導入した故障直後の過渡応答の乱れの指標に関連して,故障直後の制御レンジからの逸脱の頻度を定量的に求め,国際規格に準拠した形で制御則の安全性を評価する枠組みを構築した.本研究では,IEC61508など近年産業界で特に重要性を増している国際規格に準拠した形で,制御則というソフトウエアのレベルで制御レンジからの逸脱対策という高度かつ実際的な安全機能を考える.正常時制御性能などとのバランス及び安全性とディペンダビリティ(広義の信頼性)の明確な区別に配慮しつつ,その安全機能を制御則で実現する新しい技術を安全性,制御の両分野の境界領域に確立することを目的とする.この日本発の新技術により,従来の安全計装の枠を超えてそれを補完することができる新しい安全対策の可能性を提示する.また,国際規格で大きな課題となっているソフトウエアの安全性評価・管理の一つの方向性を示して,ひいては日本が世界に対して大きな貢献をすることが最終的な目的である.制御レンジからの逸脱は,(i)制御系の不安定化・制御性能低下だけでなく,(ii)制御デバイス故障などの初期事象直後の過渡応答の乱れによっても生じる可能性がある.このうち,(i)に対する故障時安定性・制御性能の確保対策はディペンダビリティ機能であり,それに関する平成19-21年度の基盤研究(C)の研究成果を基礎とした.その上で,(ii)に対処する安全機能を考えるため,切替わり前後の外乱に対する応答を考慮した全時間における切替L2ゲインを,過渡応答の乱れの指標とした.当該年度では,導入した故障直後の過渡応答の乱れの指標を抑制する制御則設計の枠組みのさらなる整備と細かい点の補足を行った.また,導入した故障直後の過渡応答の乱れの指標に関連して,故障直後の制御レンジからの逸脱の頻度を定量的に求め,国際規格に準拠した形で制御則の安全性を評価する枠組みを構築し,その一部をソフトウエアで実現した.本研究では,IEC 61508などの国際規格に準拠した形で,制御則のレベルで制御レンジからの逸脱対策という高度かつ実際的な安全機能を考える.正常時制御性能などとのバランス及び安全性とディペンダビリティ(広義の信頼性)の区別に配慮し,その安全機能を制御則で実現する新しい技術を安全性,制御の両分野の境界領域に確立することを目的とする.そして,この日本発の新技術により,従来の安全計装を補完することができる新しい安全対策の可能性を提示する.また,国際規格で大きな課題となっているソフトウエアの安全性評価・管理の一つの方向性を示して,日本が世界に対して貢献をすることが最終的な目的である.制御レンジからの逸脱は,(a)制御系の不安定化だけでなく,(b)制御デバイス故障などの初期事象直後の過渡応答の乱れによっても生じる可能性がある.このうち,(a)に対する故障時安定性・制御性能の確保対策はディペンダビリティ機能であり,平成19-21年度の基盤研究(C)の研究成果を基礎とした.

その上で,(b)に対処する安全機能を考えるため,切替わり前後の外乱に対する応答を考慮した全時間における切替L2ゲインを,過渡応答の乱れの指標とした.そして,それに基づく解析を行うことにより,故障直後の制御レンジからの逸脱の頻度を定量的に求め,制御則の安全性を評価する枠組みを構築した.また,前年度までに確立した故障直後の過渡応答の乱れの指標を抑制する制御則設計の枠組みについても,実用性を高めるため,計算アルゴリズムの改良などや細かい点の補足を行った.以上の安全性評価・制御則設計を実際に行うソフトウエアの作成・改良を,本科学研究費補助金により購入したPCワークステーションを最大限に活用して行った.さらに,それを用いて,制御則の解析・設計を統一的に行う適当な数値例を作成し,研究成果として発表した.本研究では,IEC 61508など近年産業界で特に重要性を増している国際規格に準拠した形で,制御則というソフトウエアのレベルで制御レンジからの逸脱対策という高度かつ実際的な安全機能を考える.正常時制御性能などとのバランス及び安全性とディペンダビリティ(広義の信頼性)の区別に配慮し,その安全機能を制御則で実現する新しい技術を安全性,制御の両分野の境界領域に確立することを目的とする.そして,この日本発の新技術により,従来の安全計装の枠を超えてそれを補完することができる新しい安全対策の可能性を提示する.また,国際規格で大きな課題となっているソフトウエアの安全性評価・管理の一つの方向性を示して,世界に対して貢献をすることが目的である.制御レンジからの逸脱は,(a)制御系の不安定化・制御性能低下だけでなく,(b)制御デバイス故障などの初期事象直後の過渡応答の乱れによっても生じる可能性がある.(a)に対する故障時安定性・制御性能の確保対策はディペンダビリティ機能であり,平成19-21年度の基盤研究(C)の研究成果を基礎とした.その上で,(b)に対処する安全機能を考えるため,切替わり前後の外乱に対する応答を考慮した全時間における切替L2ゲインを,過渡応答の乱れの指標とした.そして,それに基づく切替L2ゲイン解析を行うことにより,故障直後の制御レンジからの逸脱の頻度を定量的に求め,制御則の安全性を評価する枠組みを構築し,アルゴリズムの効率化・改良を行った.また,導入した故障直後の過渡応答の乱れの指標を抑制する制御則設計の枠組みのさらなる整備と細かい点の補足も行った.以上の安全性評価・制御則設計を実際に行うソフトウエアを,本科学研究費補助金により購入したPCワークステーションを最大限に活用して行った.引き続いて,制御則の解析・設計を試験的に行うための数値例を作成中である.本研究そのものの進展に加えて,その副産物として,切替を伴う制御システムの安全性に非コヒーレント性が存在し得ることをはじめて明らかにし,あわせてその定量的な解析法も与えた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究そのものの進展に加えて,(1)安全性評価で用いた切替L2ゲイン解析の副産物として,サーボ系などを念頭に置いた積分器の安全なリセット方針や制限付き積分器の安全性に関する研究成果や,(2)制御則設計アルゴリズムの検討の過程での副産物として,むだ時間系に対する制御系設計での代数的な設計ツールを得ることができた.