hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精神疾患に関わる脳特異的ノンコーディングRNAの機能解析

マウス脳から神経細胞を取り出し、発達障害・精神疾患であるプラダーウィリー症候群の原因とされるノンコーディングRNAを特異的にノックダウンした。コントロールの神経細胞と、ノックダウンした神経細胞(プラダーウィリー症候群と近似した状態)からそれぞれRNAを回収し、次世代シークエンスによる網羅的解析を行った。その結果、いくつかの遺伝子とマイクロRNAの発現に有意に差があることを見出すことができた。マウス脳由来の初期培養神経細胞において、プラダーウィリー症候群の原因とされる機能不明のノンコーディングRNAのノックダウンを行い、三回にわたって次世代シークエンサーを用いたRNAの比較実験を行った。その結果、以下に述べる三点について変化を見出すことに成功した。第一に、膜イオン輸送体や免疫に関与する遺伝子群など、約1000個の遺伝子発現に変化があることが分かった。そのうち、いくつかの神経ペプチドのmRNAに関しては、ノンコーディングRNAのノックダウンによる変化の再現性を確認できた。第二に、近年注目されている、mRNAの翻訳後修飾であるRNAエディティング(主にアデニンからグアニンの塩基置換)について調べたところ、ノンコーディングRNAのノックダウンによってRNAエディティング率に変化がある遺伝子をいくつか同定した。但し、RNAエディティング率の変化は非常に微妙であるため、RNAエディティングを直接測定するなどの確認が必要である。第三に、上記サンプルから短いRNAだけを抽出することにより、次世代シークエンサーでヒトでは約1000種類存在すると言われているマイクロRNA (miRNA)群の変化を解析した。その結果、数種類のmiRNAの発現がノックダウンで変化していることを見出した。その中には十倍以上変化するものも含まれており、ノンコーディングRNAノックダウンによる変化のうち最も大きなものであった。以上のように、プラダーウィリー症候群の原因とされる機能不明のノンコーディングRNAのノックダウンが、mRNAの発現、mRNAの修飾(RNAエディティング)、miRNAの発現と多様にRNA分子群に変化を及ぼすことが分かった。今後は、これらの変化のうちどの因子がプラダーウィリー症候群の病態に致命的であるかを探る目的で研究を続ける。マウス脳から神経細胞を取り出し、発達障害・精神疾患であるプラダーウィリー症候群の原因とされるノンコーディングRNA(MBII-85, 52)を特異的にノックダウンした。コントロールの神経細胞と、ノックダウンした神経細胞(プラダーウィリー症候群患者の脳神経細胞と近似した状態と考えられる)からそれぞれ全RNAを回収し、次世代シークエンスによる網羅的解析を行った。またそれに加えて、予備的な実験結果であるが、いくつかのmRNAのRNAエディティング率(mRNAの塩基アデニンがグアニンに変化する現象)や、スプライシングパターンにも変化があることも見出した。RNA-seq解析によって見出されたこれらの変化が、具体的にどのようなメカニズムでノンコーディングRNAの量と関連するのかは未だに不明ではあるが、これらの発現に変化のあった因子群が、プラダーウィリー症候群の発症メカニズムに寄与している可能性があり、これは世界で初めての知見である。分子生物学プラダーウィリー症候群の原因とされるノンコーディングRNAのノックダウン効果について、RNAレベルにおいて以下の三点で変化を見い出した。mRNAの発現、mRNAの修飾(RNAエディティング)、miRNAの発現である。その中でも特にmiRNAの変化が著しく、ここに焦点を絞って標的探索する、という新しい目標設定ができた。見出された変化のうち、どの要素がプラダーウィリー症候群の病態を説明しうる決定的であるかの同定には全く至っていない。また、プラダーウィリー症候群患者のiPS細胞は現在培養中であり、神経細胞に分化させている途中段階である。このiPS細胞の多能性については、マーカーの発現などから問題ないことを確認している。iPS細胞の純化および神経細胞分化については時間がかかることがあらかじめ分かっていたので順当であると考える。以上の点で、達成度はやや遅れていると判断した。今後は、大きな変化があったmiRNA発現を中心に分子レベルの解析を進める。miRNAの検出には特殊なプライマーを設計しなければならないが、まず本当に候補miRNAの発現が変化しているのかをRT-qPCRで確認する必要がある。次に、プラダーウィリー症候群のノンコーディングRNAと標的と予測されるmiRNA発現との分子的繋がりを見出したい。一般的にはRNA/RNA間の配列依存的な相互作用から生じるものと考えられるが、仮に配列に相同性が見いだせない場合は、全く新たな分子機構によるものである可能性がある。その場合は、解析が非常に困難になると予想される。以上のように、プラダーウィリー症候群の病態責任因子としてのノンコーディングRNAの標的を同定する。最後に、プラダーウィリー症候群のiPS細胞を神経細胞に分化させることができれば、見出した標的がヒトでも変化があるか否かをすぐに判定したい。ヒトでも保存されていれば医療に繋がる可能性を持つ重要な知見となり得るが、仮にマウスでしか見られない現象だった場合は、研究のインパクトは大いに下がらざるを得ない。
膵癌微小環境におけるTGFβシグナリングの制御と腫瘍免疫との関連

TGFβシグナリングが膵癌腫瘍内免疫機構に深く関与していることに着目し、癌間質のプロテオーム解析の結果から標的分子を同定した。本研究では、膵癌のTGFβシグナリングによる免疫逃避機構を解明し、TGFβシグナルを標的とした新規治療薬の開発の可能性を追求することを目的とし、2種類の膵癌マウスモデル(humanized PDXモデル、KPC mice)にTGFβ阻害薬、Proteasome阻害薬を投与し、腫瘍間質の免疫細胞群のPopulationと発現分子の変化をFACSとRNAseqで解析し、腫瘍内免疫機構におけるTGFβシグナルの制御因子を同定する。
呼気によるピッチ制御機能のついた電気人工喉頭の実用化研究

喉頭摘出者のための音声回復の手段の一つとして,前頚部に振動子をあてて音を声道に送り込む電気式人工喉頭がある。これは代用発声法の中では声の修得が最も容易で高齢者にも適している長所がある反面、生成音声は極めて不自然であるという致命的な欠点があった。昨年度は,人工喉頭音声が自然性を向上させるために音声の自然性を決定づけるイントネーションを喉頭摘出者自身が発する呼気圧で制御させる最適な方法を見いだしている。その上で,本年度では実用器を作り喉頭摘出者に適用して有効性を確認した。本年度に得られた成果は下記の通りである。。1)呼気圧制御型の電気式人工喉頭を設計する上で問題となる,呼気圧-ピッチ周波数変換関数の設定についてそ最適なパラメータを決定した。実験では,人工喉頭音声の自然さと、使用者の主観的な制御のしやすさの観点から最適パラメータを導き出した。また,色々な気流抵抗で上記の実験を行ったところ,気流抵抗がある範囲であれば人工喉頭音声や使い勝手には影響しないことが分かった。訓練に関しては一日15分で一週間あれば自然なイントネーションを生成できることが分かった。しかし,被験者による差異は大きく,笛式人工喉頭を使用していた人達には速効性があるが,食堂発声者の場合には訓練に時間を要することなどが明らかにされた。以上のことを踏まえて,試作器を完成させた。2)試作器を参考にしながら、企業の協力のもとで,センサ部,変幹部,振動子が一体となった呼気圧制御型人工喉頭を開発し,その有効性を確かめた。本装置は,食堂発声法が困難な人達や,喉頭摘出直後の人達には十分利用する価値があることを確認した。なお,本研究成果に基づいて試作された装置は,NEDO福祉用具実用化開発費助成制度で採択され,2年後には共同研究者が所属する(株)電制において製品化されることが決定し,広く普及させる足がかりを得た。。喉頭癌などで喉頭を摘出した人達は食堂発声など修得に極めて時間のかかる代用発声の訓練をしなければならない.実際にはこの代用発声に成功する人達の割合は少なく,また修得に成功しても発声音の音質は決して良くはない.そのため,修得が極めて容易な電気式人工喉頭が実用されているが,これもイントネーションを出せないため単調な音声になってしまうことから利用者も限られていた.ところで,肺は音声器官の一部として位置づけられることができ,呼吸の中には多くの情報が含まれている.今までの基礎研究から呼気で電気式人工喉頭のピッチ制御すなわちイントネーションを作り出せることを確認し,従来では考えられなかったような自然な音声を生成できることが多くの喉頭摘出者による検査から分かった。本研究ではこのことを踏まえ,最適な呼気圧-ピッチ周波数変換関数を求める実験を行い,試作器を開発するとともにその使い勝手を喉頭摘出者に評価してもらった.その結果,十分実用性が高いことが実証され,札幌の電気メーカが実用器を試作するこができた.来年度は,この実用器を基にして個人差の問題および長期間使用による使い勝手の改善に関する研究を進め,できるだけ早く喉頭摘出者の手にわたるよう努力したい.喉頭摘出者のための音声回復の手段の一つとして,前頸部に振動子をあてて音を声道に送り込む電気式人工喉頭がある。

これは代用発声法の中では声の修得が最も容易で高齢者にも適している長所がある反面,生成音声は極めて不自然であるという致命的な欠点があった。昨年度は,人工喉頭音声の自然性を向上させるために音声の自然性を決定づけるイントネーションを喉頭摘出者自身が発する呼気圧で制御させる最適な方法を見いだしている。その上で,最終年度では実用器を作り喉頭摘出者に適用して有効性を確認した。以下に得られた成果を示す。初年度は呼気圧制御型の電気式人工喉頭を設計する上で問題となる,呼気圧-ピッチ周波数変換関数の設定についてそ最適なパラメータを求めた。実験では,喉頭摘出者自身が呼気圧でピッチ周波数を制御したときの人工喉頭音声の自然さと,使用者の主観的な制御のしやすさの観点から最適パラメータを導き出した。その結果,呼気圧をP(cmH_2O),ピッチ周波数をf(Hz)とすると,f=A(P-1)+60の傾きの値が25前後が妥当であることが分かった。その他,最適な気流抵抗を求めたり,訓練の有無,被験者による差異などを把握した上で,試作器を完成させた。最終年度では試作器を参考しながら,企業の協力のもとで,センサ部,変幹部,振動子が一体となった呼気圧制御型人工喉頭を開発し,その有効性を確かめた。本装置は,食道発声法が困難な人達や,喉頭摘出直後の人達には十分利用する価値があることを確認した。なお,本研究成果に基づいて試作された装置は,NEDO福祉用具実用化開発費助成制度で採択され,2年後には共同研究者が所属する(株)電制において製品化されることが決定し,広く普及させる足がかりを得た。
マイクロ・ナノ熱物質輸送現象のモニタリングと能動制御

マイクロ・ナノスケールレベルにおけるセンシング・コントロール技術をon-chip化した次世代マイクロ熱流体デバイスの開発には,固液界面における分子・原子状態をin-situモニタリング可能とする技術,液液界面における(電気)化学反応の定量的センシング,そして分子レベルの選択的拡散輸送技術が必要不可欠である,本年度は,音響放射力および静電気力による粒子選択的分離技術,レーザ放射圧による粒子選択的制御技術,更に,固液界面近傍での物質濃度と分子運動・束縛状態を核磁気共鳴(NMR)信号と分子動力学法との結合で算出する新たな界面分子NMR計測を確立することを目的として,界面分子NMR計測の基盤技術の構築を行った。マイクロNMRコイルを用いた固液界面近傍でのNMR計測では,MEMS技術によって外径0.4mmのNMR受信コイルの微細化を試みた.界面分子モニタリングデバイスの適用評価として,マイクロコイルで高分子膜内の多孔質界面近傍分子からのNMR信号の核スピンのT1,T2緩和時定数と自己拡散係数を測定した.マイクロNMRコイルを数nm程度の微細な多孔質を多数内部に持つ高分子膜に適用し,T1,T2と自己拡散係数を計測した.高分子膜に水を含ませると微細な多孔質内の壁面から水が吸着し,次に自由な水分子で細孔が満たされていく.これを定量的に計測するためにマイクロNMRコイルによってT1,T2緩和時定数および固液界面近傍での水分子の束縛性を示す自己拡散係数を計測し,含水量および試料温度との関係を明らかにした.特に,CPMG法を用いれば,固液界面での磁場の不均一性を補償でき,含水量と温度に強く依存したT2緩和時定数が界面分子モニタリングデバイスとして計測できることを明らかにした.マイクロ・ナノスケールレベルにおけるセンシング・コントロール技術をon-chip化した次世代マイクロ熱流体デバイスの開発には,固液界面における分子・原子状態をin-situモニタリング可能とする技術,液液界面における(電気)化学反応の定量的センシング,そして分子レベルの選択的拡散輸送技術が必要不可欠である,本年度は,音響放射力および静電気力による粒子選択的分離技術,レーザ放射圧による粒子選択的制御技術,更に,固液界面近傍での物質濃度と分子運動・束縛状態を核磁気共鳴(NMR)信号と分子動力学法との結合で算出する新たな界面分子NMR計測を確立することを目的として,界面分子NMR計測の基盤技術の構築を行った。マイクロNMRコイルを用いた固液界面近傍でのNMR計測では,MEMS技術によって外径0.4mmのNMR受信コイルの微細化を試みた.界面分子モニタリングデバイスの適用評価として,マイクロコイルで高分子膜内の多孔質界面近傍分子からのNMR信号の核スピンのT1,T2緩和時定数と自己拡散係数を測定した.マイクロNMRコイルを数nm程度の微細な多孔質を多数内部に持つ高分子膜に適用し,T1,T2と自己拡散係数を計測した.高分子膜に水を含ませると微細な多孔質内の壁面から水が吸着し,次に自由な水分子で細孔が満たされていく.これを定量的に計測するためにマイクロNMRコイルによってT1,T2緩和時定数および固液界面近傍での水分子の束縛性を示す自己拡散係数を計測し,含水量および試料温度との関係を明らかにした.特に,CPMG法を用いれば,固液界面での磁場の不均一性を補償でき,含水量と温度に強く依存したT2緩和時定数が界面分子モニタリングデバイスとして計測できることを明らかにした.マイクロ・ナノスケールレベルにおけるセンシング・コントロール技術をon-chip化した次世代マイクロ熱流体デバイスの開発には,固液界面における分子・原子状態をin-situモニタリング可能とする技術,液液界面における(電気)化学反応の定量的センシング,そして分子レベルの選択的拡散輸送技術が求められている.本年度は,固液界面近傍における物質濃度と分子運動・束縛状態を核磁気共鳴(NMR)信号と分子動力学法との結合で算出する新たな界面分子NMR計測を確立することを目的として,界面分子NMR計測の基盤技術の構築を行った.またマイクロチャネル内の界面動電駆動流を支配する固液界面に形成される電気二重層厚さをレーザ光の全反射によって発生するエバネッセント光を用いて計測を可能とする技術の開発,そしてナノスケール粒子を選択的に分離を行う制御技術の開発を行った.界面分子モニタリングデバイスとしての界面分子NMR計測は,小型磁石及びマイクロ受信コイルから成るNMR検出部と,共鳴電磁波の伝送および解析を行うNMRコンソール部から構成され、本年度はこれらの設計・製作を行った.特に,極微細領域からのNMR信号取得が可能でかつマイクロリアクターへの実装が容易な「外径0.5mmの超小型表面型NMR受信コイル」を試作した.この表面型コイルの感度特性の把握と高感度化を図り,局所的な範囲内での界面近傍から放出される微弱なNMR信号を高利得で検出し,低ノイズで検波する手法を開発した.電気二重層形成及び過渡特性メカニズムの解明に繋がる,緩衝液イオン濃度の違いによる電気二重層厚さ変化を,エバネッセント光を用いて定量的に計測を行い,理論と定性的に一致する結果が得られた.更に,緩衝液の導電率勾配を変化させ,ナノスケール粒子にかかる抗力及び電気泳動力をコントロールすることによる,ナノスケール粒子選択的分離技術の開発を行った.マイクロ・ナノスケールレベルにおけるセンシング・コントロール技術をon-chip化した次世代マイクロ熱流体デバイスの開発には,固液界面における分子・原子状態をin-situモニタリング可能とする技術,液液界面における(電気)化学反応の定量的センシング,そして分子レベルの選択的拡散輸送技術が求められている.

本年度は,マイクロチャネル内緩衝液のpH,および壁面ゼータ電位の,マイクロ粒子画像流速計(マイクロPIV)を用いた時空間計測技術の開発,新たなコントロール技術として光ピンセット方式を応用したナノスケール粒子制御技術,更に,固液界面近傍での物質濃度と分子運動・束縛状態を核磁気共鳴(NMR)信号と分子動力学法との結合で算出する新たな界面分子NMR計測を確立することを目的として,界面分子NMR計測の基盤技術の構築を行った.マイクロPIVで計測を行う際,トレーサ粒子であるサブミクロン粒子の粒子速度は,緩衝液のpHに依存しているため,粒子速度・pH相関関係をあらかじめ求めておくことにより,マイクロPIVによるpH時空間計測を可能した.界面分子モニタリングデバイスとしての界面分子NMR計測のために,極微細領域からのNMR信号取得が可能な小型表面型NMR受信コイルを試作した.コイル直径を0.5mmから2.0mmまで変化させ,共振回路を含めたQ値の評価を行い,更に,表面型コイルの感度特性として,Q値と信号雑音比も評価した.また,標準試料によるT1,T2緩和時定数の検証実験を行い,従来型の大型ソレノイドコイルと小型表面型コイルとの結果を比較し,定量的計測法の確立を行った.これにより,微細コイルでは,試料内均一磁場領域が相対的に拡大し,緩和時定数が長くなることが示された.マイクロ・ナノスケールレベルにおけるセンシング・コントロール技術をon-chip化した次世代マイクロ熱流体デバイスの開発には,固液界面における分子・原子状態をin-situモニタリング可能とする技術,液液界面における(電気)化学反応の定量的センシング,そして分子レベルの選択的拡散輸送技術が必要不可欠である.本年度は,音響放射力および静電気力による粒子選択的分離技術,レーザ放射圧による粒子選択的制御技術,更に,固液界面近傍での物質濃度と分子運動・束縛状態を核磁気共鳴(NMR)信号と分子動力学法との結合で算出する新たな界面分子NMR計測を確立することを目的として,界面分子NMR計測の基盤技術の構築を行った.マイクロNMRコイルを用いた固液界面近傍でのNMR計測では,MEMS技術によって外径0.4mmのNMR受信コイルの微細化を試みた.界面分子モニタリングデバイスの適用評価として,マイクロコイルで高分子膜内の多孔質界面近傍分子からのNMR信号の核スピンのT1,T2緩和時定数と自己拡散係数を測定した.マイクロNMRコイルを数nm程度の微細な多孔質を多数内部に持つ高分子膜に適用し,T1,T2と自己拡散係数を計測した.高分子膜に水を含ませると微細な多孔質内の壁面から水が吸着し,次に自由な水分子で細孔が満たされていく.これを定量的に計測するためにマイクロNMRコイルによってT1,T2緩和時定数および固液界面近傍での水分子の束縛性を示す自己拡散係数を計測し,含水量および試料温度との関係を明らかにした.特に,CPMG法を用いれば,固液界面での磁場の不均一性を補償でき,含水量と温度に強く依存したT2緩和時定数が界面分子モニタリングデバイスとして計測できることを明らかにした.
チトクロ-ムP450camにおける酸素ポケットの構造と機能の相関の解明ーアミノ酸置換による機能変換の解析ー

チトクロ-ムP450(Pー450)は、プロトヘムIXをもち、その一酸化炭素化型のソ-レ-帯を450nm付近に有する一原子酸素添加酵素の総称である。この酵素の触媒作用により分子状酸素の一原子は水に還元され残り一原子は基質である有機化合物に添加(水酸化)される。この時二電子と二個のプロトンが必要である。細菌のカンフア-水酸化酵素であるP450camの活性部位には、そこに結合した分子状酸素を囲む形の構造(酸素ポケット)が存在する。ポケットを構成するアミノ酸の配列が各P450間でよく保存されていること、結晶構造が明らかにされている他のヘムタンパクにはこのような構造は認められないことから、これはP450の機能と関わる構造と推定されている。本研究はP450camの触媒作用と酸素ポケットの相関を明らかにすることを目的とする。そこでポケットを構成するアミノ酸(GlyーGlyーValー251Aspー252ThrーVal)の置換を行い、既に(1)252ThrのーOH基が水酸化反応(OーO結合の切断反応)に必須であること。(2)251Aspは酸素化型反応中間体に電子が効率よく渡るのに必須であること等を明らかにした。本年度は、以上の結果をさらに発展させ、酸素の触媒作用に必要なプロトンの供与機構に関する新しい知見等を得た。天然型Pー450camの酸化還元電位を広いpH範囲(pH5.6ー9.0)で測定し、酸性解離基(pKa=6)が還元型酵素のヘム周辺に存在することが示唆された。またこの解離基の存在は、一酸化炭素化型のCーO伸縮振動の測定からも裏づけられた。上述した251Aspまたは252Thrを改変した酵素では、電位、伸縮振動に有意なpH依存性が見られず、この2つのアミノ酸残基が解離性基の発現に関与しているものと推定された。結晶構造を見ると252Thrはヘム鉄と相互作用できる位置にあるが、251Aspはそのような位置にない。従ってAspとThrの間に水分子を介したcharge relay系が存在しAsp残基の解離がThrのーOH基の状態を変化させると考えれば上述の結果を説明できる。一方X線構造解析を検討すると、上述した酸性の解離基を説明するcharge relay系の一つとして、252Thrから3分子の水を介して366Gluに到るsolvent channelが考えられる。そこで366GluをMetに変異されたが、この変異酵素には天然型と同じ酸性解離基が観察され、カンファ-水酸化活性も高い。従ってこの系が上述したcharge relay系とは考え難い。以上の結果251Aspから252Thrに到るcharege relay系の存在が示唆され、最終的にThrのーOH基が、OーO結合切断に必要なプロトンの供与すると考えられる。そこでこの基と配位子との相互作用の有無を検討した。重水中、一酸化炭素型P450camのCーO伸縮振動を検討したところ、252Thrの時のみ重水の効果が観察され、252変異酵素では効果は殆ど観察されなかった。このことからThrのーOH基と結合CO間の相互作用(水素結合)が示唆された。チトクロ-ムP450は、プロトヘムIXをもち、その一酸化炭素複合体のソ-レ-帯を450nm付近に有する一原子酸素添加酵素の総称である。この酵素の触媒反応により分子状酸素の一原子は水に還元され残り一原子は基質である有機化合物に添加(水酸化)される。細菌のカンファ-水酸化酵素であるチトクロ-ムP450camの結晶構造が最近明らかになり(Poulos et al.(1987)J.Mol.Biol.)、このタンパク質が酸素結合部位にポケット状の構造(酸素ポケット)を持つことが判った。ポケットを構成するアミノ酸の配列が各チトクロ-ムP450間でよく保存されていること、他のヘムタンパクにはポケットは認められないことから、これはチトクロ-ムP450にのみ見られるユニ-クな構造と推定された。しかしこの構造と機能、特にO_-O結合開裂反応との相関は不明である。本研究ではチトクロ-ムP450camの触媒作用と酸素ポケットの相関を明らかにすることを目的とする。この目的を達成するためにsiteーdirected mutagenesisを利用し酸素ポケットを構成するアミノ酸(Gly-Gly-Val-Asp-Thr-Val)の置換を行なった。大腸菌を用い変異酵素を合成させ精製した標品の構造と機能を検討した結果以下の知見を得た。(1)ThrをAla、Val、Serに置換した結果、OH_-基がO_-O結合の開裂反応に必須であることが明らかになり既に報告した。本年度はThrをPro,Gly、Cys、Asnに置換した結果、Asnのみが顕著なカンフア-水酸化を示しNH2_-基がOH_-基とほぼ同様な機能を果たしていると結論された。この結果はThrのOH_-基が水酸化反応におけるプロトン供与体であることを支持している。(2)AspをAsn、Gly、Ala、Gluに置換した結果、この位置にAspがないと酸素消費速度が激減するが、消費された酸素は効率よくカンフア-水酸化に使われることが判明した。

酸素消費速度の減少は酸素化型反応中間体に電子が渡る速度が遅くなることによると結論された。(3)赤外分光法、共鳴ラマン散乱法でアミノ酸置換の及ぼす構造への効果を詳しく検討した結果、各置換による微小な構造変化は認められるものの酸素ポケットは存在していると結論された。上述のように本年度においては、ふたつのアミノ酸残基が水酸化反応にとってそれぞれ重要な役割を果たしていることが明らかになった(第63回日本生化学会(大阪)、第8回Microsome and Drug Oxidation (Stochholm)、International Symmposium on Oxygenase and Oxygen Activation(京都)等で発表))。しかしこれらアミノ酸残基がどのようなメカニズムでそれぞれの機能を遂行しているのかは依然として謎であり、次年度ではこの問題の解明に努めるとともに、酸素ポケットを構成する他のアミノ酸残基の役割も検討したい。チトクロ-ムP450(Pー450)は、プロトヘムIXをもち、その一酸化炭素化型のソ-レ-帯を450nm付近に有する一原子酸素添加酵素の総称である。この酵素の触媒作用により分子状酸素の一原子は水に還元され残り一原子は基質である有機化合物に添加(水酸化)される。この時二電子と二個のプロトンが必要である。細菌のカンフア-水酸化酵素であるP450camの活性部位には、そこに結合した分子状酸素を囲む形の構造(酸素ポケット)が存在する。ポケットを構成するアミノ酸の配列が各P450間でよく保存されていること、結晶構造が明らかにされている他のヘムタンパクにはこのような構造は認められないことから、これはP450の機能と関わる構造と推定されている。本研究はP450camの触媒作用と酸素ポケットの相関を明らかにすることを目的とする。そこでポケットを構成するアミノ酸(GlyーGlyーValー251Aspー252ThrーVal)の置換を行い、既に(1)252ThrのーOH基が水酸化反応(OーO結合の切断反応)に必須であること。(2)251Aspは酸素化型反応中間体に電子が効率よく渡るのに必須であること等を明らかにした。本年度は、以上の結果をさらに発展させ、酸素の触媒作用に必要なプロトンの供与機構に関する新しい知見等を得た。天然型Pー450camの酸化還元電位を広いpH範囲(pH5.6ー9.0)で測定し、酸性解離基(pKa=6)が還元型酵素のヘム周辺に存在することが示唆された。またこの解離基の存在は、一酸化炭素化型のCーO伸縮振動の測定からも裏づけられた。上述した251Aspまたは252Thrを改変した酵素では、電位、伸縮振動に有意なpH依存性が見られず、この2つのアミノ酸残基が解離性基の発現に関与しているものと推定された。結晶構造を見ると252Thrはヘム鉄と相互作用できる位置にあるが、251Aspはそのような位置にない。従ってAspとThrの間に水分子を介したcharge relay系が存在しAsp残基の解離がThrのーOH基の状態を変化させると考えれば上述の結果を説明できる。一方X線構造解析を検討すると、上述した酸性の解離基を説明するcharge relay系の一つとして、252Thrから3分子の水を介して366Gluに到るsolvent channelが考えられる。そこで366GluをMetに変異されたが、この変異酵素には天然型と同じ酸性解離基が観察され、カンファ-水酸化活性も高い。従ってこの系が上述したcharge relay系とは考え難い。
海面上の水しぶきの画像計測による海上竜巻の風速・強度推定

水しぶきを上げる水上竜巻を人工的に発生した。トレーサーとして流した煙と水しぶきが画像上で重なるため、旋回風速と水しぶきの飛散速度を同時に計測できなかった。風の影響のため竜巻渦が刻々と変化することも影響した。人工竜巻の画像解析が予定より遅れたため、水しぶきの画像計測による竜巻風速・強度の推定が遅れている。研究1上陸して被害を発生した竜巻の事例ピックアップ気象庁の竜巻等突風データベース(1961年2010年)に記録された全事例から、海上で発生し、その後上陸した竜巻のみを抽出して、次のような作業を行った。(1)竜巻を撮影した写真の有無調査、(2)全竜巻に対する水上起源竜巻の比率の調査(2009年発表のバージョンアップ)、(3)海岸線との距離と全竜巻の発生地点別分布図の作成。研究2-1直噴気流によるしぶき発生装置製作と実験装置を製作して実験した。風量にもよるのだろうが、左右から中央に吹き寄せ上昇するコーナー流れでは、顕著な水しぶき飛散は見られなかった。これに対し、竜巻のコアに相当する中央部に下降気流を与えると、風量変化にほぼ比例して水しぶきを飛ばすことができた。風速と飛散する水しぶきの粒径の関係整理は次年度回しとしたが、研究2-2で次年度に製作する装置の水しぶきの飛び具合が満足できなかった場合には、この結果を活用できることが分った。研究2-2人工竜巻発生装置の計画・設計次年度製作予定の人工竜巻発生装置は、風洞吹出し気流を屋外に吹き上げて利用する方法など、いくつかを検討してきたが、東京大・新野宏教授指導の水上竜巻実験が我々の目的に合うことを知った。それに倣って、大型軸流送風機を利用して水面付近の空気を吸い上げる方法を採用することに決め、装置製作に必要な部材の一部を購入した。研究1竜巻画像の解析気象庁の突風データベースからピックアップした事例ファイルに2011年分を追加した。完成した事例集で抽出したのは、1961年2011年8月末までに発生した全1908事例からの103事例となった。本年度はこの中から、20041022門別町厚賀、20080519伊良湖岬(上陸なし)、20081015新潟市、20060917日南市、20060917日向市、20110821福岡竜巻(陸上竜巻)、20111013延岡市(証言のみ)などの事例を解析・検討した。また、これらの情報をPC上で表示できるよう、GoogleEarth利用の「海上から上陸した竜巻データベース」を作成した。研究2-2人工竜巻発生装置の製作と実験装置を完成し、水しぶきを激しく巻き上げさせる、吸い込みダクトの開口高さや気流偏向板の設定について検討した。検討結果をふまえて、研究分担者と2回の水上竜巻実験を実施した。仮説の検証と画像解析手法のとりまとめ及びリアルタイム化の検討実験結果が十分得られておらず、「海上竜巻のしぶきの直径と上陸後の被害幅や強度が符合する」とした仮説の検証は、時期尚早と思われる。また、リアルタイム化の検討については、高知県でウェブカメラを設置する計画は進めたものの、十分には検討できなかった。
在宅療養者を対象とした意思決定支援プログラムの試行及び評価

本研究では、地域在住の高齢者等ならびに彼らを支援する保健医療介護従事者を対象として、医療・介護サービスの利用等に関する意思決定の支援に関する試行的プログラムを実施した。大きく従事者向けと住民向けに分けて試行した。従事者向けプログラムについては事例検討会の形式を中心とし、意思決定やその支援に関連する概念の解説をその中途や末尾に挿入する形式を採用した。住民向けプログラムについては、研究期間上の制約から中長期的なアウトカム評価に至っていないが、看護職が住民の状態によらずその生活に伴走して意思決定の支援を行う枠組みとして、特定保健指導や訪問看護などの既存事業を組み合わせていくことが可能と思われた。平成24年度に引き続き、意思決定支援を行う看護師等が、研究対象となる患者等と定期的な面接等のやり取りを行うにあたり重要となる「立ち位置」のあり方を中心として、介入プログラムの内容をさらに具体的に検討し、概念枠組みを策定した。また、介入フィールドの協力を得る下準備として、地域の訪問看護師、介護支援専門員の連絡団体の会議に定期出席するなどして、関係づくりに努めた。結果、プログラム実施のためのフィールドは一定程度確保された。なお、介入対象者の選定については、フィールドとして協力を得ることを予定している看護師、介護支援専門員等より、既に在宅療養を行っている患者等に対する意思決定支援の必要性とともに、将来要介護状態となり在宅療養と施設療養の選択を迫られる一般住民に対しても、早期からの意思決定支援を行っていくことが同時に必要であるという意見が複数寄せられ、プログラム実施にあたり対象の拡大を検討することとした。研究計画調書に記載した通り、本研究で実施する試行的介入プログラムにおいては、意思決定支援を行う看護師等が、研究対象となる患者等と、あらかじめ設定された一定の「立ち位置」を保ちながら定期的な面接等のやり取りを行うことを通じて、患者等の意思決定支援を行うことを予定している。本研究の中でもっとも肝要となるこの「立ち位置」について、個別相談援助(Casework)に関する知識・技術、臨床倫理に関する知識・技術、Mediationに関する知識・技術、ヘルスケアに関する決定を支援するツールとして欧米を中心に開発されているPatient Decision Aidsで採用されている枠組み(例:Ottawa Decision Support Framework)などの既存資料をもとに、文章化を行っているところである。平成26年度は、平成25年度までの検討経過を通じて設定した枠組みをもとに、在宅療養者の意思決定支援のために重要と思われる各領域の内容を網羅しつつ、都市部の一地域において行われた介護支援専門員向けの意思決定支援に関する研修会において、試行的な教育を行い、教育プログラムの構造や教材のあり方の検討を行った。また、別の都市部の一地域においては、保健師、訪問看護師、介護支援専門員、病院ソーシャルワーカー、医師を交え、患者の意思決定支援に関する教育について、各職種が卒前教育や卒後継続教育において学んできた内容を共有しつつ、職種を越えて共有すべき内容について検討を行った。加えて、医療従事者が患者の生涯を通じて伴走的に意思決定支援の役割を果たす枠組みとも言うことができるプライマリケアの仕組みが日本に比して整っているオランダにおいて、主としてその役割を担うこととされている家庭医との緊密な連携のもと、在宅療養者に対して在宅ケアの提供を行うビュートゾルフという組織の看護職が果たす意思決定支援の役割についても検討を行った。なお、平成25年度に検討を行った研究対象の拡大(現に在宅療養を受けている者ではなく一般住民まで含めたものとすること)については、プログラム作成において一般住民への応用を念頭に置きつつも、まずは在宅療養者でありそれを支える職種に対するプログラム作成を行うこととした。平成27年度は、プログラムの評価指標を検討するべく米国における地域看護の記述・評価ツールを調査し、また国内における意思決定支援の先行的な取り組みを調査した上で、一市の多職種(看護師、社会福祉士、介護支援専門員、医師など)約40名を対象として意思決定支援に関する研修会を3回シリーズにて試行的に開催した。関連概念の解説においては、政策的な動向を踏まえ、厚生労働省が提唱する地域包括ケアシステムの概念図に含まれる「本人・家族の選択と心構え」というキーワードを主に据えつつ、医療法・介護保険法の関連条文のほか、インフォームド・コンセント、共有意思決定(Shared Decision Making)、プライマリ・ケア、根拠に基づく医療(EBM)、アドバンス・ケア・プランニング(Advance Care Planning: ACP)、ソーシャルケースワーク、ケア(ケース)マネジメント、看護、成年後見における身上監護、医療倫理の四原則等を引用した。また、臨床実務者を対象とした研修会であるため、事例を通じた学びを重視し、移行期(退院前後など)、終末期という2つの場面を採用して、事例検討をプログラムに組み込んだ。結果、受講者アンケートでは概念を解説する講義に比して事例検討を主に据えたプログラムの方が理解度や臨床への応用可能性が高いという回答傾向がみられた。また、今回試行した研修会について、継続的なステップアップの研修の機会を求める意見が95%と大多数であった。平成25年度実績報告に記載した概ね1年程度の遅延が継続している。平成28年度は、前年度に実施した研修会を発展させ、一市において実際の事例を用いた事例検討会形式による研修会を開催した。介護保険法に基づく地域ケア会議への応用も可能となるよう実施手順の明確化に努めつつ、他方手順が煩雑となってしまうことで現場での応用が難しくなることも多くみられることから、シンプルな構成に努めた。また、地域の多職種間で、職種間のヒエラルキーを排して本人(患者・利用者・住民)中心の検討に集中できるような枠組み(事例検討会に参加するにあたって参加者に共通して目を通してもらう心構え)についても、必要最小限の内容を検討した。

加えて、看護職等の専門職による地域在住高齢者等の中長期的な意思決定支援の形を模索するべく、まだ介護サービスを利用していない地域在住の自立高齢者(ただし高齢のため何らかの疾患で外来定期受診はしている者が多い)向けにタブレット端末を貸与し、看護職との定期的なやり取り(オンライン・オフライン)により、将来自身が要介護状態になったときの暮らし方を少しずつ具体的に考えていくしアドバンス・ケア・プランニング支援の試行を開始した。今後この取り組みを継続し、中長期的なアウトカムを評価していく。本研究では、地域在住の高齢者等ならびに彼らを支援する保健医療介護従事者を対象として、医療・介護サービスの利用等に関する意思決定の支援に関する試行的プログラムを実施した。大きく従事者向けと住民向けに分けて試行した。従事者向けプログラムについては事例検討会の形式を中心とし、意思決定やその支援に関連する概念の解説をその中途や末尾に挿入する形式を採用した。住民向けプログラムについては、研究期間上の制約から中長期的なアウトカム評価に至っていないが、看護職が住民の状態によらずその生活に伴走して意思決定の支援を行う枠組みとして、特定保健指導や訪問看護などの既存事業を組み合わせていくことが可能と思われた。平成25年度実績報告に記載した概ね1年程度の遅延が継続している。ただし、平成25年度に記載した内容以上の遅延は生じていない。平成26年度に実施した介護支援専門員向け研修プログラムと平成27年度に実施した多職種向け研修プログラムの結果を受けて、最終年度となる平成28年度は、事例の検討を中心としたプログラムを実施しつつ、プログラム参加者の患者等への対応の状況をフォローアップし、必要なときにはコンサルテーションを提供できるような仕組みを検討する。看護学平成25年度に都市部の一地域で試行的に行われた教育の内容と、別の一地域で行われている多職種による検討経過を基盤としつつ、更新版の教育を実施し、それに続く患者対象の介入プログラム実施へと結び付けていく。プログラムの内容の決定と介入フィールドの確保が遅延したこと、そして検討の経過であげられた介入対象の拡大という要素を発展的に研究内容に加味したことにより、当初予定に比べて概ね1年程度計画が遅れている。上述した「立ち位置」については、単一のあり方が常に正解であるという解釈がされていないため、介入プログラムとしてある程度標準化した形にしていく上で困難が生じており、文章化の作業がやや遅延している。平成25年度以降継続している遅延の影響による。計画している研究の実施内容自体は変更していないため、最終年度までには当初計画通りの執行を予定している。
英語テクストから見直す近代日本仏教像

(1)第17回Hawaii International Conference on Arts and Humanitiesにおいて、岡倉天心の未公開オペラ台本についての研究発表(The White Fox as a Work of World Literature)を行った。The White Foxと「信太妻伝説」「阿倍清明伝説」との関わりについて考察し、岡倉のオペラ台本が、日本の伝統的芸能(説教節、浄瑠璃、歌舞伎、読み本、黄表紙、仮名草子、浮世絵、地歌、狐会、地歌、清元、落語、盆踊り)・現代小説・アニメにみられるストーリーに比べいかに独自性が際立っているかを、近代仏教研究の争点になっている「涅槃」の表象の視点から明らかにした。(2)ラオスにおいて、ラオス国立大学、国立中央図書館、仏教博物館などにおいて英語著作の文献調査を行った。訪問した仏教寺院に所蔵されている資料はほぼ仏教経典に限られているが、そこで修業している少年僧侶たちの教本が英語であることは近年の変化の一つである。(3)ヨーロッパにおける日本学の拠点大学であるハイデルベルク大学日本学研究所において、日本近代仏教研究に関する資料調査を行なうと共に、プロジェクト"Japanese Buddhism and their Contribution to Academic Knowledge on Buddhism in 19th Century Europe(「ヨーロッパにおける大乗仏教ー19世紀ヨーロッパの仏教をめぐる学術知識への日本人僧侶の貢献」)の主要メンバーであるClara Boehnne氏(プロジェクトリーダーはハンス・マーテイン・クレーマー教授)から、プロジェクトの進行状況をうかがい、意見交換をすることができた。さらに、ユデイット・アロカイ教授はじめ日本学研究所の研究者らと交流した。本研究は、近代日本における仏教者による大量の英文著作の刊行の意義と意味を問うことを目的とし、具体的には以下の4点の目標を掲げた。1明治維新から戦前までの期間に刊行された仏教者による英語のテクストを網羅的に収集し、その全体像を明らかにする。2時代背景を視野に収めつつその分析を進めることによって、英語テクスト大量刊行の歴史的な意義を解明する。3その成果を既存の近代仏教研究とすり合わせることによって、近代仏教に切り込む独自の視点を確立し、通説的な近代仏教像の書き換えを目指す。4近代においては日本だけでなく、インドを始めとするアジアの諸地域でも仏教者による英語テクストが出版されている。それらを歴史的なコンテクストの中で比較考察することによって、英語テクストという視点からアジアの近代の共通性と多様性に光をあてるとともに、アジア仏教への日本仏教の位置付けを試みる。これまでの調査によって、1として掲げた仏教者の英文著作の収集については、ほぼ目標を達成し、現在はこれまで見落とされていた著作の発見に努めている。また4については、ラオス・タイなどで調査を行い、アジアにおける近代英語文献の全体像についてもほぼその輪郭を把握するに至っている。34についても、海外出張(アメリカ・ドイツなど)や国際学会での発表を通じて、国内外の研究者との密接な連携と議論を続けており、次年度中には最終的な成果の概要を提示できる見込みである。31年度は、30年度に網羅的に収集してきた、明治維新から戦前までの期間に刊行された仏教者による英語テクストについて、時代背景を視野に収めつつ分析をさらに進め、英語テクスト大量刊行の歴史的な意義を解明する。その成果を既存の近代仏教研究とすり合わせることによって、近代仏教に切り込む独自の視点を確立し、通説的な近代仏教像の書き換えを目指す。明治、大正、昭和初期(大戦前)において出版された日本人の著者による150冊以上の英文著作が存在することを確認したが、未発見・未確認の資料の探索を続行する。岡倉天心のThe White Foxについて、明治・大正・昭和初期の近代仏教改革との関わりの中で考察してきた前年度の成果を踏まえ、今年度はThe White Foxと「信太妻伝説」「阿倍清明伝説」との関わりについて考察する。「日本英語文学」の多くが仏教研究者、仏教者によるものであるが、The White Foxは西洋からの仏教に対する誤解、否定的眼差しにたいする強力なCounter-narrativeになる優れたテクストであることを、広い視座からの多角的な考察を通じて確認する。32年度は、近代においてインドを始めとするアジアの諸地域でも出版がみられる仏教者による英語テクストについて、歴史的なコンテクストの中で比較考察することによって、英語テクストという視点からアジアの近代の共通性と多様性に光をあてるとともに、アジア仏教への日本仏教の位置付けを試みる。

(3)ヨーロッパにおける日本学の拠点大学であるハイデルベルク大学日本学研究所において、日本近代仏教研究に関する資料調査を行なうと共に、プロジェクト"Japanese Buddhism and their Contribution to Academic Knowledge on Buddhism in 19th Century Europe(「ヨーロッパにおける大乗仏教ー19世紀ヨーロッパの仏教をめぐる学術知識への日本人僧侶の貢献」)の主要メンバーであるClara Boehnne氏(プロジェクトリーダーはハンス・マーテイン・クレーマー教授)から、プロジェクトの進行状況をうかがい、意見交換をすることができた。さらに、ユデイット・アロカイ教授はじめ日本学研究所の研究者らと交流した。本研究は、近代日本における仏教者による大量の英文著作の刊行の意義と意味を問うことを目的とし、具体的には以下の4点の目標を掲げた。1明治維新から戦前までの期間に刊行された仏教者による英語のテクストを網羅的に収集し、その全体像を明らかにする。2時代背景を視野に収めつつその分析を進めることによって、英語テクスト大量刊行の歴史的な意義を解明する。3その成果を既存の近代仏教研究とすり合わせることによって、近代仏教に切り込む独自の視点を確立し、通説的な近代仏教像の書き換えを目指す。4近代においては日本だけでなく、インドを始めとするアジアの諸地域でも仏教者による英語テクストが出版されている。それらを歴史的なコンテクストの中で比較考察することによって、英語テクストという視点からアジアの近代の共通性と多様性に光をあてるとともに、アジア仏教への日本仏教の位置付けを試みる。これまでの調査によって、1として掲げた仏教者の英文著作の収集については、ほぼ目標を達成し、現在はこれまで見落とされていた著作の発見に努めている。また4については、ラオス・タイなどで調査を行い、アジアにおける近代英語文献の全体像についてもほぼその輪郭を把握するに至っている。34についても、海外出張(アメリカ・ドイツなど)や国際学会での発表を通じて、国内外の研究者との密接な連携と議論を続けており、次年度中には最終的な成果の概要を提示できる見込みである。31年度は、30年度に網羅的に収集してきた、明治維新から戦前までの期間に刊行された仏教者による英語テクストについて、時代背景を視野に収めつつ分析をさらに進め、英語テクスト大量刊行の歴史的な意義を解明する。その成果を既存の近代仏教研究とすり合わせることによって、近代仏教に切り込む独自の視点を確立し、通説的な近代仏教像の書き換えを目指す。明治、大正、昭和初期(大戦前)において出版された日本人の著者による150冊以上の英文著作が存在することを確認したが、未発見・未確認の資料の探索を続行する。岡倉天心のThe White Foxについて、明治・大正・昭和初期の近代仏教改革との関わりの中で考察してきた前年度の成果を踏まえ、今年度はThe White Foxと「信太妻伝説」「阿倍清明伝説」との関わりについて考察する。
組換えDNAの細胞内における安定な維持と増殖

組換えDNAに広く用いられている大腸菌と枯草菌のDNA複製と細胞分裂の機構を明らかにし、またそのプラスミドの複製機構を解析することを目的として研究を行い、組換えDNAの増殖機構とその安定な維持に関して研究的理解を得ることができた。廣田は大腸菌の細胞分裂遺伝子DNAの解析を行った。正宗はλdvのtof領域をラクトース・オペロンのプロモーターに置換して乳糖量に依存して複製するλdvプラスミドを作成した。榊原は大腸菌染色体の複製起点を含むプラスミドを用い、複製の開始が細胞分裂と共役した制御を受けなくなった変異体を分離して、その遺伝子を同定した。杉本は大腸菌DNAの複製始点DNAから複製開始能に欠損をもつ突然変異DNAを分離してその塩基配列の機能を明らかにした。山岸は電子顕微鏡により真核細胞染色体外環状DNAの構造を解析した。吉川は枯草菌で自律的に複製する2種のプラスミドから開始機能、分配機能及び膜結合に必要な単位を分離し、枯草菌染色体の開始領域DNAと組換えて自律的増殖可能な組換え体をつくった。以上の研究により組換えDNAの自律的複製に関する広範な情報を得ることができた。
胎便性腹膜炎における胎便のマクロファージ活性化と炎症反応誘導に関する研究

今年度はマウス胎児の腹腔内臓器と羊水を採取して成獣マウス腹腔内に注入する系を検討した。成獣マウスの体重が30gほどであるので、注入する臓器量はその約3分1として10gくらいが必要と考えた。これまでは臓器重量を重視して胎生18-19日の出生直前の胎児から臓器を採取していたがこれでは腹膜炎を誘導することができなかった。そこで胎生14-16日のマウスを帝王切開で得ると羊水量が多く得られることが判明した。羊水の炎症惹起作用を重視するために胎生14-16日の妊娠マウスを用いることにした。この胎生期では腹腔内臓器重量は減少するので、最終的には一匹の妊娠マウスから3gほどの臓器+羊水が得られる。このデータから、妊娠14-16日のマウス3匹分の胎児を得て羊水と腹腔内臓器を採取することとした。計5回の実験をおこなったが、この系を用いると採取できる臓器+羊水量は平均9.47gであった。これを成獣ICRマウスの腹腔内に注入した。昨年度までの実験による注入では腹膜炎はおこらなかったが、今回の実験では5回共に腹膜炎が誘導でき、注入されたマウスは約24時間後には死亡した。羊水を多量に含んだ注入が効果的であったと考えた。死亡したマウスの解剖の結果、すべてのマウスで注入した臓器が壊死に陥っており、腹腔内は汚染されていた。この腹腔内内容液を採取して炎症性サイトカイン測定をおこなう予定である。胎便性腹膜炎の実験モデル作成のために、胎生18-19日のICRマウスの胎児を帝王切開にて娩出し、小腸・大腸を切除した後腸内溶液を生理食塩水で洗浄して無菌的に採取した。これを成獣ICRマウスの腹腔内に移植したが、腹膜炎を誘導することはできなかった。同時に無菌的に採取した人胎便10mlをICRマウスの腹腔内に移植する実験をおこなったがやはり腹膜炎を誘導することはできなかった。胎便性腹膜炎の成立機序を考えると腹腔内に漏れるのは胎便と羊水であると考えられることと、腸管はかなりの長さにわたって壊死ををおこしていることが多いので、これらの条件に合うようなモデルを作成する必要があると考えられた。そこで、次に胎児の腹腔内臓器として肝臓、胃、腸管、を切除しこれを移植する実験をおこなった。しかし単純に移植する実験では移植臓器は壊死に陥ることなく腹腔内に生着するような形で存在し、炎症や腹水貯留状態を誘導することはできなかった。これまでのところ単純な胎児臓器の腹腔内移植では胎便性腹膜炎のモデル作成はできないことが明らかとなった。
高温太陽集熱による新型ソーラーガス化反応器の開発

本研究では、800-1400°Cの高温太陽熱をエネルギー源としてさまざまな炭素資源を高温太陽熱による流動層ガス化によってソーラー水素の製造を行うソーラーガス化反応器のプロトタイプを作製し、これを太陽炉シミュレーターやビームダウン型集光太陽炉を用いて反応試験を行った。ガス化反応器の開発研究において、反応器のガス化速度向上が重要であることが分かり、本研究により酸化物粒子を流動媒体として用いた流動層式ソーラーガス化反応器およびガス化法を新たに開発した。この新規技術について国内特許出願を行った。本研究では,高品位石炭である石炭コークスや低品位さ・高含水分率の低品位の褐炭を流動層化し,太陽集光照射下でガス化する"ソーラーガス化反応器"を開発することを目的としている。炭素資源に含まれる炭素と反応器に供給される水蒸気とのガス化反応(C+H2O(g)→H2+CO)が吸熱反応であり,供給される太陽集熱の一部が吸熱され,水素と一酸化炭素との合成ガス(H2+CO)に転換される。生成した合成ガスの総熱量の約30%が太陽熱由来となり,太陽エネルギーの化学エネルギーへの転換が行える。得られた合成ガスは液体燃料に転換できることから,太陽エネルギーの貯蔵・輸送が容易となる。今年度は,ソーラーガス化反応器を5kW級で製作し,新潟大学所有の太陽集光シミュレーターによる石炭コークスの水蒸気ガス化について集光照射試験した。反応条件および反応システムの検討により,ガス化速度3-4倍向上し,炭素転換率が60%,集光→化学エネルギー変換効率約10%を得た。また,反応器の集光試験用に大型30kW太陽炉シミュレーター(出力7kW×19灯)を新潟大学に新規導入し,30kW級反応器の照射試験が行える環境が整った。さらに,100kWビームダウン太陽集光システムが整備され,集熱分布および集熱量測定を2012年10月27-30日に三鷹光器(株)と共同で実施した。第二焦点(下方焦点)位置で80-100kWの集熱が得られることを実験的に測定検証した。この測定により,反射鏡であるヘリオスタットの追尾不良や二次反射鏡の一部の不具合が見つかり,修理および再調整が必要であることが分かった。高品位石炭である石炭コークスや低品位の褐炭を流動層化し,太陽集光照射下でガス化する"ソーラーガス化反応器"を開発することを最終目的とし、研究を行っている。これら炭素資源に含まれる炭素と反応器に供給される水蒸気とのガス化反応は吸熱反応であり,供給される太陽集熱の一部が吸熱され,水素と一酸化炭素との合成ガスに転換される。理論上、生成した合成ガスの総熱量の約30%が太陽熱由来となり,太陽エネルギーの化学エネルギーへの転換が行える。今年度はガス化反応器のガス化速度を向上させるべく研究を行い、酸化物粒子を流動媒体として用いた流動層式ソーラーガス化反応器およびソーラーガス化法を新たに開発した。太陽集光を流動媒体で受光しながらガス化反応が反応器全体で進行する高速ガス化が進行することを見出し、この新規技術を国内特許出願した。また、ガス化反応器の反応試験に用いる大型太陽集光シミュレータの集熱流束分布・集熱量をMedtherm熱流束計にて計測した結果、30kWth集光照射が得られた。この熱流束測定に基づき、30kW中型ガス化反応器を設計・製作し、酸化物粒子の流動媒体による流動層試験を実施した。これと並行して、ビームダウン太陽集光システムにおける反応試験に向けて、ガス化反応器の流動粒子の可視化を行えるコールドモデルを設計・製作および50-100kW級大型ガス化反応器を製作した。本研究では,8001400°Cの高温太陽熱をエネルギー源としてさまざまな炭素資源を流動層ガス化によってソーラー水素の製造を行うソーラーガス化反応器のプロトタイプを5100kWで作製し,これを太陽炉シミュレータやビームダウン型集光太陽炉(宮崎大学所有)を用いて反応試験を行うことを目的とする。26年度は下記の研究成果が得られた。1)流動層ソーラー反応器を製作し,新潟大の5kW太陽炉シミュレータによる擬似太陽集光による反応試験を行った。本研究で見出した流動媒体/蓄熱媒体/熱伝導媒体のセラミック粒子を採用することで,従来の炭素資源のみによるソーラーガス化と比べて,ガス化速度・炭素転換率・エネルギー転換率が大幅に向上する新規の流動層ソーラーガス化システムを開発できた。これに関しては国際特許出願準備中である。2)1)の成果に基づき,より大型の流動層ソーラーガス化反応器の開発を行った。