hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
階層型制御系をもつモジュラーマトリックスコンバータの制御に関する研究

本研究は,交流/交流電力変換を行う大容量周波数変換器であるモジュラーマルチレベルマトリックスコンバータ(MMMxC)に階層型制御系を適用することによって,1)セルの多段化への柔軟な対応,2)階層型制御系に対応した電力制御,キャパシタ電圧平衡制御,零相電圧抑制制御の検討,3)瞬時電圧低下時や電圧・電流不平衡時の運転継続性能の改善などを実現することを目的とし,回路シミュレーションと2 kVA級7レベルのミニモデルを用いた実験によって提案する手法の妥当性を確認した.これらの成果より階層型制御系を用いたMMMxCの大容量周波数変換器への適用の可能性を示した.本研究では,風力発電,電動機駆動などに適用が期待されるモジュラーマルチレベルマトリックスコンバータ(MMMxC)に階層構造をもつ制御系を適用し,制御装置の簡素化および改造の容易化を図る.周波数変換(交流/交流変換)を行うMMMxCは,単相ブリッジで構成されるセルを直列に接続することによって高圧化・大容量化が容易であるが,セル数の増加に伴い計算負荷や信号線の数が増大する欠点があった.そこで,制御系をコンバータ全体・アーム・セルに分かれた階層構造にし,階層ごとに複数の計算機で分散制御することで,各計算機負荷を軽減し階層間の信号数を低減する.平成27年度は,階層構造をとることによって発生する通信等の遅延が制御・電流電圧波形に与える影響を定量的に評価し,通信方式を含む階層構造をもつ制御系の設計を行った.また制御基板等の製作および組み合わせ試験を行い,7レベルのMMMxCのアーム・セル制御における基本的な動作を確認した.次に,制御が階層構造に適している空間電圧ベクトル変調法をMMMxCに適用することによって,事故・故障に対しても柔軟に対応し運転継続性能を向上する.平成27年度においては,単相ブリッジセルが故障した場合においても故障したセルを短絡し,同じアームの他セルの直流キャパシタ電圧を増加させることにより,9本の全アームで運転を継続できる制御手法を提案し,それが階層構造をもつ制御系により容易に実現できることをシミュレーションによって示した.さらに定常時および瞬時電圧低下時においてもアーム間に過電流が発生しない制御を新たに付加して,その効果をシミュレーションによって確認した.これらの研究成果は,IEEEのEPE'15,IECON2015や,電気学会全国大会・産業応用部門大会・半導体電力変換研究会,パワーエレクトロニクス学会研究会などでそれぞれ発表した.現在,7レベルのモジュラーマルチレベルマトリックスコンバータ(MMMxC)の試験装置の製作をハードウェア,ソフトウェアともに鋭意進めている状況である.平成27年度は,7レベルのMMMxCの試験装置の構築を目的として,通信方式を含めた階層構造をもつ制御系の設計・仕様の決定を行った.さらに,7レベルのMMMxCには1アームあたり3個,全体で27個の単相ブリッジセルを必要とするが,そのすべての制御基板を製作し,1アーム分について,DSP,FPGA,マイクロコントローラなどの各階層の制御装置およびCAN方式による通信装置の組み合わせ試験を行い,その基本的な動作の確認を行った.また通信による遅延が制御に大きな影響を与えない程度に十分小さいことを確認しており,制御系のハードウェアは問題なく構築できる状態にある.また,主回路についてもすでに基板等は製作済みで,現在,部品の実装を進めている.一方,各コントローラに実装する制御プログラムについては,5レベルで既に動作しているプログラムをもとに,7レベルMMMxCに対応した階層構造に合わせた改造を進めている.また,電力制御のための基本的な空間電圧ベクトル変調法だけでなく,平成27年度に提案しシミュレーションで効果を確認した,単相ブリッジセル故障時にも使用するアームの本数を減らさずに9本のアームで運転を継続できる制御手法についても実装を進めている.本研究では,可変速風力発電,電動機駆動などに適用が期待されるモジュラーマルチレベルマトリックスコンバータ(MMMxC)に階層構造をもつ制御系を適用し,制御装置の簡素化及び改造の容易化を図ることを目的としている.周波数変換(交流/交流変換)を行うMMMxCは単相ブリッジをセルとして直列に複数接続し9本のアームを構成することによって高圧用途に適用可能で大容量化が容易であるが,セル数の増加に伴い計算負荷や信号線数が増大する課題があった.そこで制御系をコンバータ全体,アーム,セルに分かれた階層構造にし,計算機で分散制御することで,各計算機の負荷を軽減し階層間でやりとりする信号数を低減している.平成28年度は,各アーム3セルを直列接続した7レベルMMMxCの3 kVAの階層型制御系をもつ小型装置を製作し,電源と系統とを連系して定格電力において実験することによって電力制御運転を実証した.また,通信による時間遅れによる出力電流の波形ひずみが想定される範囲であることを確認しシミュレーションの妥当性を確認した.また,セルの故障,アームの故障時にも運転を継続するための手法を検討し,シミュレーションによってそれぞれ所望の動作をすることを確認した.さらに,これまでMMMxCを9本のアームのうち5本のアームのみを導通させる方法で運転していたが,9本のアームをすべて導通させる方法を新たに検討し,異周波数変換,低周波数変換,同一周波数変換において,これまで問題となっていた電圧スパイクを除去し所望の電力制御ができることを実験によって実証した.これらの成果は,米国電気学会IEEEの国際会議Energy Conversion Congress & Expo, ECCE2016をはじめとし,電気学会産業応用部門大会,半導体電力変換・モータドライブ合同研究会,電気関係学会関西連合大会などにおいて発表した.

平成28年度は,各アーム3セルを直列接続した7レベルMMMxCの3 kVAの階層型制御系をもつ小型装置を製作し,電源と系統とを連系して定格電力において実験することによって電力制御運転を実証した.また電源を使用して瞬時電圧低下(瞬低)を模擬し,瞬低時においても過電流を抑制し運転を継続することなど,これまでシミュレーションによって確認してきた提案制御手法を,それぞれ確認することができた.また,セルの故障およびアームの故障時の運転継続手法についてもシミュレーションによって提案手法の妥当性を確認している.さらに,これまでMMMxCを9本のアームのうち5本のアームのみを導通させる制御方法を用いていたが,9本のアームをすべて導通させる方法をあらたに検討し,異周波数変換,低周波数変換,同一周波数変換において,実験によって実証しており,当初予定していた以上の成果をあげていると考えている.本研究では,可変速風力発電,電動機駆動などに適用が期待されるモジュラーマルチレベルマトリックスコンバータ(MMMxC)に階層構造をもつ制御系を適用し,(1)制御装置の簡素化および改造の容易化,(2)回路故障時の制御の容易化,を図ることを目的としている.直接交流/交流変換を行うMMMxCは,単相ブリッジセルを直列に複数接続して9本のアームを構成することによって高圧化・大容量化をしているが,セル数の増加に伴い計算負荷や信号線数が増大する課題があった.そこで制御系をコンバータ全体,各アーム,各セルに分かれた階層構造にし,計算機で分散制御することで各計算機の負荷を軽減し,階層間でやりとりする信号数を低減している.これまでに階層型制御系を適用した,各アーム3セルを直列接続した7レベル3 kVAのMMMxCを製作し,電源と系統を連系して定格電力における電力制御運転を実証した.制御法においても,9本のアームのうち5本を導通させる従来の手法ではなく,9本すべてを導通させる手法を適用することで,極低周波から入出力が等しくなる周波数まで幅広い範囲を同一の制御手法のみで安定に運転可能であることを実証した.平成29年度は,アーム内のセルが故障した場合でも運転を継続できる手法について検討した.故障したセルをもつアームの,他の健全なセルのキャパシタ電圧を段階的に増加させることによって,セル故障から定常運転に至る過渡期間においてもアームに過大な短絡電流を流すことなく,運転を継続できる制御手法についてシミュレーションで確認した.また,入力電圧が低下する,あるいは不平衡になった場合においても安定に運転を継続できることをあわせて確認した.これらの成果によって,MMMxCは分散電源等の高圧・大容量用途において幅広い周波数を行うことができ,信頼性の高い,有望な電力変換器であることを示すことができた.
細動脈レベルにおける腎循環調節機序-輪入、輪出細動脈における酵素活性の相違-

腎血流量や糸球体ろ過量は、糸球体前後に位置する2つの抵抗血管-輪入細動脈と輸出細動脈-により調節されている。これら2つの抵抗血管が存在することは腎臓に特異的であり、腎循環調節機構を明らかにするには各抵抗血管の性質を明らかにする必要がある。本研究では、in vivoの実験糸に於いて各細動脈に選択的に作用する物質の発見、in vitroの系に於て単離輸入細動脈のアデニレ-ト・カイクレ-ス活性化による拡張について検討を加えた。1)in vivoの実験:ペントバルビタ-ル麻酔イヌの腎動脈内にアデノシン(Ad)、グルカゴン(Gl)、アセチルコリン(ACh)を注入し、異なる腎動脈圧下での腎血流量の反応性より作用部位の決定を行なった。自動性調節の下限圧(75mmHg)では輸入細動脈の血管抵抗値はほぼ0であり、全く拡張余力がない。Adは、正常腎動脈圧と75mmHgの圧で腎血流量の増加には差がなかった。Glは、正常圧で50%の血流増加を来たしたが、75mmHgでは全く血流に変化がなかった。AChは、正常圧で100%、75mmHgで50%の増加を来たした。以上より、Adは輸出細動脈を、Glは輸入細動脈をそれぞれ選択的に拡張させること、Achは両細動脈を拡張させることが明らかになった。フォルスコリン(Fo)もGlと要様の作用を示した。2)in vitroの実験:単離したイヌ輸入細動脈を用いた実験を行なった。ノルエピネフリン(NE)で前収縮させた輸入細動脈にFo(10^<-6>10^<-8>M)を添加すると、NE処置前まで拡張した。単離輸入細動脈(10本)にFO添加によるサイクリックAMP(CAMP)産生韻を検討したところ、10倍以上のCAMP産生増加が観察された。輸入細動脈の拡張は、CAMP産生と有意の相関があった。選択的な血管作用物質の発見および輸入細動脈とCAMP生産量との相関を明らかにした本研究は、腎循環調節機構解明につながるものと考える。腎血流量や糸球体ろ過量は,糸球体前後に位置する2つの抵抗血管-輸入細動脈と輸出細動脈-により調節される.多くの血管拡張薬は腎血流量を増加させるが,糸球体ろ過量には影響を与えない.一方,腎動脈圧低下やサイクリックAMP(CAMP)産生を刺激する刺激は,腎血流量と糸球体ろ過量を同程度増加させる.そこで, CAMP産性能に注目して本研究を行った.ペントバルビタール麻酔イヌの腎臓を摘出し,腎動脈にカテーテルを挿入,蛋白を含むリンゲル液で潅流し,血液成分を除去する.ついで, 2mmの厚さのスライスを作製し,実体顕微鏡下で輸入細動脈を単離した.1)単離輸入細動脈でのCAMP産生能:30分のインキュベーションでのCAMP産生能は, 1mmの輸入細動脈当り36±2fmul/minであった.CAMP産生刺激であるフォルスコリン10^<-4>M添加により, 10倍の産生増加があった.ドーパミン10^<-4>10^<-8>

Mは,用量依存的なCAMP産生増加が認められ,ドーパミン1受容体遮断薬SCH23390により,その作用は完全に抑制された.輸入細動脈には, CAMP産生能のあることが明らかとなった.2)輸入細動脈の潅流実験:輸入細動脈の拡張度とCAMP産生との関連を調べるため,潅流実験を行った.潅流圧60mmHgで潅流すると,対照時の内径は25μ前後である.ノルエピネフリンを加え内径15μ程度まで収縮させた状態で, CAMP産生を増加させるフォルスコリン20μMを添加すると, 70%もの内径増加,すなわち拡張が認められ,輸入細動脈におけるCAMP産生と血管拡張の間に相関が認められた.次年度は,輸入・輸出細動脈でのCAMP産性能の差について検討する予定である.腎血流量や系球体濾過量は、系球体前後に位置する2つの抵抗血管-輸入細動脈と輸出細動脈-により調節される。多くの血管拡張薬は、腎血流量を増加させるが、糸球体濾過量には影響を与えない。しかし、グルカゴンやイソプロテレノールのようにサイクリックAMP(CAMP)産生を刺激するものは、血流量と同じく糸球体濾過量も増加させる。そこで、本年度の研究は、単離した細動脈でのCAMP産生量と血管拡張の関係およびin vivoの系に於いてこれら刺激の腎内血管作用部位を検討した。1)単離輸入細動脈:アデニレイト・サイクラーゼ刺激剤であるフォルスコリンは、輸入細動脈を強く拡張させること、次いで、輸入細動脈のCAMP産生量と拡張度の間に正の相関を得た。2)In vivoの実験:ペントバルビタール麻酔イヌの腎動脈に、内因性の腎血流調節因子とされるグルカゴン、アデノシンなどを異なる腎動脈左下で注入し、腎血流量、糸球体#過量の変化からこれらの因子の腎内血管作用部位を検討した。すなわち、自動性調節の限界灌流圧である75mmHgでは、輸入細動脈がほぼ完全に拡張した状態である。しかし、輸出細動脈の拡張度は、正常圧と大差がないため、この圧で腎血流量に影響を与えるものは輸入細動脈に、血流量を増加させるものは輸出細動脈あるいは両細動脈に作用すると考えられる。グルカゴン(0.5μg/kg/min)は、正常圧で50%の血流量増加、低灌流圧では全く血流増加をしめさなかった。アデノシン(20μg/kg/min)は、正常圧、低灌流圧ともに50%の血流増加を示した。グルカゴンとアデノシンを同時に与えると相加作用が観察され、正常圧で100%、低灌流圧で50%の血流増加があった。以上の結果から、グルカゴンは輸入細動脈を、アデノシンは輸出細動脈を選択的に拡張させると推測した。腎血流量や糸球体ろ過量は、糸球体前後に位置する2つの抵抗血管-輸入細動脈と輸出細動脈-により調節される。これら2つの抵抗血管が存在することは腎臓に特異的であり、腎循環調節機構を解明するには各抵抗血管の性質を明らかにする必要がある。本研究では、輸入・輸出細動脈に選択的に作用する血管作用薬を見出すことを目的として行なった。ペントバルビタ-ル麻酔イスを用い、各階段の腎動脈圧時でグルカゴン、アデノシン、アセチルコリンの腎血流量および糸球体ろ過量に対する影響を検討した。大動脈圧クランプにより腎動脈圧を正常圧から75mmHgまで低下させても腎血量は一定に保たれる。この現象は、自動性調節と言われ糸球体輸入細動脈の拡張によって調節されるものである。したがって、75mmHgの腎動脈圧時での輸入細動脈の抵抗値はほぼ0となり、全く拡張能力を失っている。正常腎動脈圧時にアデノシン、グルカゴン、アセチルコリンを腎動脈内に注入すると、腎血流量はいずれの場合も増加したが、糸球体ろ過量は低下、増加、不変であった。
家庭及び地域で学ぶ生物観察指導プログラムに関する調査研究

○研究目的:小学校理科の更なる充実のため,家庭・地域で実施できる生物を対象とした生物観察指導プログラム(以下,プログラムと略記)を開発する。○研究方法:1関東の自然系博物館における親子及び子どもを対象とした生物観察会に関するWebページを閲覧し優れた取組を明らかにする。また,その博物館を視察する。2上記の調査を参考に千葉県立中央博物館研究員,教育委員会指導主事及び小学校教員の協力を得て,プログラムを開発する。○研究成果:1 Web調査及び視察(1)神奈川県立生命の星・地球博物館及び葛西臨海公園鳥類園では,所属研究員(職員)や外部講師の有する専門性を活かし,特色ある親子観察会を数多く実施している。(2)子どもは昆虫に関心が高く,大人は植物に関心が高い。(3)兄弟姉妹で参加する場合があり,事故防止に注意する必要がある。2プログラムの開発開発に際しては,次の3方針で行うこととした。(1)親から子どもへの声かけのポイントを明記し,観察から得られる感動を親子で共有できるような工夫をする。(2)写真を多用し,理科を苦手とする親にも分かりやすい内容とする。(3)観察対象は,家庭,家庭周辺の空き地,公園等で普通に観察できる草本,樹木,昆虫,土壌生物,野鳥,哺乳類等とする。研究開発のための打ち合わせは,3回開催し,内容に関する議論をした。開発したプログラムは23テーマである。その内訳は(1)季節に応じた観察,(2)通年で可能なもの及び(3)春と夏など複数の季節で観察が可能なものである。3研究成果物の完成とその配付研究成果物を各県教育委員会,千葉県内の公立小学校,日本理科教育学会及び地域の理科教育研究集会等に配付し,学校での活用を依頼するとともに成果物を評価していただき,内容の更なる改善を図ることとした。
VEGF-A165bによる脈絡膜血管新生抑制

現在、先進国における高齢者の失明原因として重要な加齢黄斑変性(AMD)における脈絡膜新生血管について検討した。血管内皮増殖因子(VEGF)は脈絡膜新生血管の発生と密接に関係しているが、近年このVEGFには転写プロセスにより2つのfamilyが明らかにされた。この2者は血管新生に対して促進(VAGF-Al65)と抑制(VEGF-A165b)と相反する作用を持つことが報告されている。そこで、実際のAMD症例において、眼内液におけるVEGF-A165bの濃度を測定し、正常およびその他の眼内血管新生をきたす疾患と比較を行い、AMDにおけるVEGF-A165bの意義について検討した。AMD症例に対して、現在治療の主流となっている抗VEGF抗体の硝子体注射の際に、前房水を30ゲージ針と1ccシリンジを用いて約0.1ml採取し、冷凍保存したものを後日ELISA法にて検討した。ELISAは、抗VEGF-A165b抗体を用いて、サンドイッチ法にて行った。比較対照群として、明らかな眼血管病変を持たない白内障症例、糖尿病網膜症および網膜血管閉塞症の症例から採取した前房水を用いて検討した。前房水中のVEGF-A165b濃度は、AMD症例(n=66)32.6±55.4pg/ml、白内障症例(n=13)26.6±50.6pg/ml、網膜血管病変(網膜静脈閉塞、糖尿病網膜症n=19)18.8±27.4pg/mlであった。AMD症例では、網膜血管病変に比べて眼内VEGF-A165b濃度は高い傾向にあった。(P=0.139、Mann-Whitney検定)この結果から、AMDでは、糖尿病網膜症などの網膜血管病変に比べて、血管新生に抑制的に働くVEGFファミリーの一つであるVEGF165bは高めに保たれている可能性が考えられた。しかし、眼内血管新生を伴わない白内障症例との間に差が見られなかったことについてはさらなる検討が必要である。
半導体単結晶中の貫通転位と点欠陥とを透視する絶対定量評価装置の開発

省エネルギー・持続可能な社会を実現するために、高効率な太陽電池や照明用素子の実用化、さらには電気自動車や鉄道向けのパワートランジスタの高性能化・高信頼化が必須である。こうした高性能・高信頼素子の開発に向け、窒化物半導体やペロブスカイト半導体は極めて魅力的な材料である。一般的に、太陽電池や半導体発光素子の効率低下、トランジスタのオン抵抗や各種半導体素子におけるリーク電流の増大は、半導体単結晶の完全性を乱す結晶欠陥に起因する。昨今の結晶成長技術の向上の恩恵を受け、このような結晶欠陥の密度は減少傾向にあるが、わずかに残る結晶欠陥が素子の特性を大きく劣化させている例は多い。この問題に対し代表者らは、積分球を用いた全方位フォトルミネセンス法に基づく発光量子効率の絶対定量による結晶性評価技術と多光子吸収顕微鏡による3次元発光イメージング技術とを融合し、貫通転位や点欠陥の空間分布を定量評価できる欠陥透視装置を開発することを目標に研究を進めた。本年度は、多光子吸収過程によって結晶内部発生した励起点を起点として、放出される光のスペクトル形状を詳細に評価することに重点を置いた。このような光は、自己吸収過程によって強く減衰し、スペクトル形状の変調として顕在化することが予想される。計測を行った結果、励起点の表面からの距離に応じて、自己吸収端エネルギー前後におけるスペクトル形状の変調が極めて顕著であり、さらに、発光強度についても著しい変化が生じることが分かった。特に、結晶表面から数マイクロメートルより深い部分から放出される光のうち、自己吸収端エネルギーよりも高エネルギーの光は完全に自己吸収によって消滅した。このことから、スペクトルの短波側形状の変化が極めて大きいことが分かった。全方位フォトルミネセンス法によって得られる発光スペクトルと、多光子励起顕微鏡によって得られる結晶深部からの発光スペクトルの形状を比較したところ、当初の予想通り、自己吸収エネルギーよりも低いエネルギー領域では同一の形状が得られることが分かった。このことは、あらかじめ全方位フォトルミネセンス法によって発光効率を評価(マクロ測定)しておいた後、スペクトル形状を照らし合わせることによって、与えられた深さにて計測した多光子励起発光スペクトルから、その地点における発光効率を評価できる可能性を示している。また、全方位フォトルミネセンス法においては、励起光を減衰させる光学フィルタが必要であるが、多光子励起の場合は発光の長波長側にレーザスペクトルが出現することになるので、適切なロングカットフィルタの設計が肝要となる。本年度は、これについてもある程度のめどをつけることができたので、装置の構築に向けて、必要な要素の準備が整ったと言える。今後は、準備が整った要素を組み合わせて、実際に貫通転位と点欠陥の空間分の双方を可視化できる計測装置を組み上げる予定である。直接遷移型の結晶において、発光効率は一般的に、光励起された少数キャリアが貫通転位ないしは点欠陥に由来する準位に捕獲され、非輻射的に消滅する過程にて減少する。このため、特にこのような欠陥はバンド端(NBE)発光に寄与しない非輻射再結合中心(NRC)と呼べる。しかし、点欠陥は原子サイズの欠陥であるため容易には可視化できない。申請者はすでに、積分球に基づく絶対発光(PL)測定から、発光効率と点欠陥濃度の相関関係(発光強度とPD濃度の検量線)を、別途マクロな光学測定によって得つつある。したがってこの知見を用いれば、本研究で得られる発光明暗の二値情報ではなくその階調に物理的意味を見出し、貫通転位と点欠陥の双方を分離して評価できる可能性がある。このために、適切な実験条件の探索や、励起キャリアの輻射/非輻射再結合・結晶における自己吸収・空間的拡散等を考慮した発光像の数理モデル解析法を見出す。

全方位フォトルミネセンス法によって得られる発光スペクトルと、多光子励起顕微鏡によって得られる結晶深部からの発光スペクトルの形状を比較したところ、当初の予想通り、自己吸収エネルギーよりも低いエネルギー領域では同一の形状が得られることが分かった。このことは、あらかじめ全方位フォトルミネセンス法によって発光効率を評価(マクロ測定)しておいた後、スペクトル形状を照らし合わせることによって、与えられた深さにて計測した多光子励起発光スペクトルから、その地点における発光効率を評価できる可能性を示している。また、全方位フォトルミネセンス法においては、励起光を減衰させる光学フィルタが必要であるが、多光子励起の場合は発光の長波長側にレーザスペクトルが出現することになるので、適切なロングカットフィルタの設計が肝要となる。本年度は、これについてもある程度のめどをつけることができたので、装置の構築に向けて、必要な要素の準備が整ったと言える。今後は、準備が整った要素を組み合わせて、実際に貫通転位と点欠陥の空間分の双方を可視化できる計測装置を組み上げる予定である。直接遷移型の結晶において、発光効率は一般的に、光励起された少数キャリアが貫通転位ないしは点欠陥に由来する準位に捕獲され、非輻射的に消滅する過程にて減少する。このため、特にこのような欠陥はバンド端(NBE)発光に寄与しない非輻射再結合中心(NRC)と呼べる。しかし、点欠陥は原子サイズの欠陥であるため容易には可視化できない。申請者はすでに、積分球に基づく絶対発光(PL)測定から、発光効率と点欠陥濃度の相関関係(発光強度とPD濃度の検量線)を、別途マクロな光学測定によって得つつある。したがってこの知見を用いれば、本研究で得られる発光明暗の二値情報ではなくその階調に物理的意味を見出し、貫通転位と点欠陥の双方を分離して評価できる可能性がある。このために、適切な実験条件の探索や、励起キャリアの輻射/非輻射再結合・結晶における自己吸収・空間的拡散等を考慮した発光像の数理モデル解析法を見出す。研究を開始し様々な発光材料の発光効率を評価したところ、試料ごとに想定よりも大きな効率のばらつきが存在した。このため、特に多光子励起過程における励起光の適切な減衰方法を見定めるために時間を要し、本格的な実験装置の構築は次年度の予算と共に実施したほうが合理的であると判断したため。ただし、本年度中に得られた実験データを基に、次年度に予定していた光学系の設計を先行して実施したため、実験計画に遅れはない。
TTPにおける遺伝子変異の同定と血中抗ADAMTS13抗体の検出による早期診断

血栓性血小板減少性紫斑病(TTP)は薬剤、感染などが引き金となって発症する、または特に誘因なく発症する原因不明の重篤な疾患である。その発症機序としてADAMTS13に対する自己抗体やADAMTS13の変異による活性低下が知られている。日本人TTP患者でのADMTS13遺伝子変異、および正常人の多型を包括的に検索し変異のカタログを作成すること,これらと正常人での多型とADMTS13活性の関連を調べ活性に影響するものを推定し,これをin vitroの発現実験で確認すること,さらに抗ADAMTS13抗体出現の早期診断を目的としてADAMTS13の組み換え蛋白を作成し、これを抗原とした抗ADAMTS13抗体の検出系を確立すること、そして頻度の高いSNPがあれば、これによる変異分子を発現しこれに対する抗体も作製することが本研究の目的である。昨年度までの研究でADAMTS13遺伝子のexon領域の新規遺伝子多型のスクリーニングを行い発見された3つのSNP(Q448E,P475S,S903L)について、HEK293細胞での発現解析を行い,一アミノ酸置換が機能に与える影響を検討し、P475Sではその活性が著明に低下することを示した。またP475S変異と虚血性脳血管障害や冠状動脈疾患との関連について報告した。さらにADAMTS13の血中濃度とVWF(これはADAMTS13の基質である)の血中濃度および活性についてP475S多型との関連で検討しADAMTS13多型(P475S)は血中ADAMTS13活性の決定要素のひとつであることが示された。今年度はTTPを高頻度に繰り返す一家系の遺伝子解析を行い、あらたな変異を発見した。またこれを発現系にて確認した。今後は活性測定法であるFRETS-VWF76などを中心にADAMTS13測定方法の標準化を進めてゆくことが肝要と思われる。本研究は日本人TTP患者でのADMTS13遺伝子変異、および正常人の多型を包括的に検索し、変異のカタログを作成すること,これらと正常人での多型とADMTS13活性の関連を調べ活性に影響するものを推定し,これをin vitroの発現実験で確認すること,さらに抗ADAMTS13抗体出現の早期診断を目的としてADAMTS13の組み換え蛋白を作成し、これを抗原とした抗ADAMTS13抗体の検出系を確立することを目的としている。今年度はTTPを有しない約50名を対象としてADAMTS13遺伝子のexon領域で新規遺伝子多型のスクリーニングを行った。その結果,数種類のSNPsが発見された。この中で対立遺伝子頻度が比較的高かったQ448E, P475S, S903Lの3種類について,iv vitro mutagenesisによるHEK293細胞での発現解析を行い,一アミノ酸置換が機能に与える影響を観察した。その結果,Q448E, S903Lについては正常配列と同等のADAMTS13活性がみられる一方,P475Sではその活性が著明に低下することが明らかとなった。次にこれら多型と血栓性疾患の関連を調べるため,遺伝子-疾患関連研究を行った。すなわち,コントロール約300名,虚血性脳血管障害約200名,冠状動脈疾患約200において、3つの遺伝子多型の遺伝子型頻度を比較した。その結果,448Eの頻度が冠状動脈疾患においてやや高い傾向を認めたが統計学的に有為ではなかった。今後症例数をふやすとともにADAMTS13の基質であるVWF自体の活性も測定してゆきたい。またADAMTS13の組み換え蛋白が作成されたので,来年度はこれを用いた抗体の作成を進めてゆく予定である。本研究は日本人TTP患者でのADMTS13遺伝子変異、および正常人の多型を包括的に検索し、変異のカタログを作成すること,これらと正常人での多型とADMTS13活性の関連を調べ活性に影響するものを推定し,これをin vitroの発現実験で確認すること,さらに抗ADAMTS13抗体出現の早期診断を目的としてADAMTS13の組み換え蛋白を作成し、これを抗原とした抗ADAMTS13抗体の検出系を確立すること、そして頻度の高いSNPがあれば、これによる変異分子を発現しこれに対する抗体も作製することを目的としている。昨年度の研究でADAMTS13遺伝子のexon領域の新規遺伝子多型のスクリーニングを行い発見された3つのSNP (Q448E, P475S, S903L)について,iv vitro mutagenesisによるHEK293細胞での発現解析を行い,一アミノ酸置換が機能に与える影響を検討し、P475Sではその活性が著明に低下することを示した。今年度は主にADAMTS13の血中濃度vs VWF (ADAMTS13の基質である)の血中濃度および活性についてP475S多型との関連で検討した。その結果、ADAMTS13遺伝子多型(P475S)は血中ADAMTS13活性の決定要素のひとつであることが示されたが、ADAMTS13活性と血中VWF(抗原量、活性)に有意な相関はみられなかった。またADAMTS13遺伝子多型と血中VWF(抗原量、活性)にも有意な相関は見らなかった。

一方、血中VWF活性と、ずり依存性血小板機能(GTT、PFA100閉塞時間)との間に負の相関がみられた。今後は近年報告されている新しい活性測定法であるFRETS-VWF76を用い、作成された複数のモノクローナル抗体による阻害効果を検討し、ADAMTS13に対する自己抗体がその病態の本質である後天性TTPにおけるFRETS-VWF76の有用性について検討してゆく予定である。血栓性血小板減少性紫斑病(TTP)は薬剤、感染などが引き金となって発症する、または特に誘因なく発症する原因不明の重篤な疾患である。その発症機序としてADAMTS13に対する自己抗体やADAMTS13の変異による活性低下が知られている。日本人TTP患者でのADMTS13遺伝子変異、および正常人の多型を包括的に検索し変異のカタログを作成すること,これらと正常人での多型とADMTS13活性の関連を調べ活性に影響するものを推定し,これをin vitroの発現実験で確認すること,さらに抗ADAMTS13抗体出現の早期診断を目的としてADAMTS13の組み換え蛋白を作成し、これを抗原とした抗ADAMTS13抗体の検出系を確立すること、そして頻度の高いSNPがあれば、これによる変異分子を発現しこれに対する抗体も作製することが本研究の目的である。昨年度までの研究でADAMTS13遺伝子のexon領域の新規遺伝子多型のスクリーニングを行い発見された3つのSNP(Q448E,P475S,S903L)について、HEK293細胞での発現解析を行い,一アミノ酸置換が機能に与える影響を検討し、P475Sではその活性が著明に低下することを示した。またP475S変異と虚血性脳血管障害や冠状動脈疾患との関連について報告した。さらにADAMTS13の血中濃度とVWF(これはADAMTS13の基質である)の血中濃度および活性についてP475S多型との関連で検討しADAMTS13多型(P475S)は血中ADAMTS13活性の決定要素のひとつであることが示された。今年度はTTPを高頻度に繰り返す一家系の遺伝子解析を行い、あらたな変異を発見した。またこれを発現系にて確認した。今後は活性測定法であるFRETS-VWF76などを中心にADAMTS13測定方法の標準化を進めてゆくことが肝要と思われる。
チーム医療推進に向けた「臨床看護師のための専門性発揮状況自己評価尺度」の開発

本研究は、チーム医療の要である看護師が専門性発揮状況の自己評価に活用できる尺度の開発をめざす第一段階として、他職種と協働・連携する中、看護の専門家の立場から意識的に展開している実践を解明した。全国45病院の看護師902名を対象に質問紙調査を行い、収集したデータを質的帰納的に分析した。結果は、看護師が、看護の専門家の立場から意識的に展開している実践35種類を明らかにした。それは、〈患者の個別状況を考慮しながら健康上、生活上の問題解決を支援する〉、〈患者や家族の心情、苦痛や本音を聞き出し、必要な人物に代弁して伝える〉等である。このような本研究の成果は、最終目的とする尺度開発の基盤となる。本研究の最終目的は、他職種と連携、協働し、チーム医療の一翼を担う看護師が、看護師としての専門性発揮状況を自律的に改善するために活用できる「臨床看護師のための専門性発揮状況自己評価尺度」の開発である。平成24年度は、病院に就業し他職種と連携、協働する看護師が「看護師としての専門性を発揮している行動」の質的解明を目的とし、研究を進めた。第1に、平成23年度の文献検討の結果に基づき、病院に就業する看護師を対象に「看護師としての専門性」を発揮している行動について自由記述を得るための質問紙を作成した。第2に、質問紙の内容的妥当性確保に向け、2度にわたるパイロットスタディを実施した。第3に、パイロットスタディを経て完成した質問紙を用い、病院に就業する看護師を対象とする郵送法による質問紙調査を行なった。200病院の看護管理責任者に往復葉書を用いて研究協力を依頼し、承諾を得た45病院に就業する看護師902名に質問紙を配付した。第4に、収集したデータの整理、入力を行ない、分析に着手した。質問紙は、配付した看護師902名のうち483名(回収率53.5%)より返送があり、このうち327名が「看護師としての専門性を発揮している行動」を問う自由回答式質問に回答していた。そこで、現在、この327名分の記述をBerelson,B.の方法論を参考にした看護教育学における内容分析を用いて質的に分析している。この質的分析の結果は、本研究の最終目的である「臨床看護師のための専門性発揮状況自己評価尺度」を開発する基盤となる。平成24年度は、無作為に抽出した全国200病院の看護管理責任者に研究協力を依頼し、45病院から承諾を得、この45病院に就業する看護師902名を対象とする質問紙調査を行なった。その結果、483名(回収率53.5%)より返送があり、このうち327名が「看護の専門家の立場から意識的に展開している実践」を問う自由回答式質問に回答していた。そこで、平成25年度は、この327名の回答欄への記述内容をBerelson,B.の方法論を参考にした看護教育学における内容分析の手法を用い、分析した。その結果、病院に就業する看護師が看護の専門家の立場から意識的に展開している実践を表す29カテゴリが形成された。この29カテゴリとは、「他の看護師や他職種との情報交換、意見交換、協力を通して患者に提供される医療、看護の最適化を図る」、「コミュニケーションや観察、記録の活用を通して情報を意図的、多角的に収集し患者の全体像を把握する」、「健康状態や発達段階など患者の個別状況を考慮しながら日常生活を援助する」、「患者に健康管理や日常生活を指導、助言する」、「患者や家族の心情や苦痛、本音を聞き出し他の看護師や他職種に代弁して伝える」等である。平成26年度は、2名の研究者の協力を得てカテゴリ分類の一致率を算出し、この分析結果の信頼性を確認するとともに、その成果を看護系学術集会において発表する予定である。専門誌への論文投稿も進める。また、この分析結果に基づき「臨床看護師のための専門性発揮状況自己評価尺度」を開発する。また、この目的達成に向け、目標1「質的帰納的研究を通した看護師の専門性発揮状況の解明」、目標

2「その成果に基づく測定用具『臨床看護師のための専門性発揮状況自己評価尺度』の作成と信頼性・妥当性の検証」の達成をめざす。そこで、平成23年度は、目標1を達成する意義と研究方法への示唆獲得をめざし、文献検討を行なった。医学中央雑誌WebとCINAHLを用いて文献を検索した結果、チーム医療の一翼を担う看護師の専門性に関わる国内外の文献226件を抽出でき、これらの検討を通し、次の5点の示唆を得た。(1)病院に就業し他職種と連携、協働する看護師が看護の専門家の立場から意識的に展開している実践の全容は未解明である。(2)看護師が看護の専門家の立場から意識的に展開している実践の解明は、専門性の異なる多様な職種と連携、協働する看護師の専門性の明確化につながる可能性が高い。(3)そのためには、面接法もしくは質問紙法を用い、専門性に対する看護師の知覚を反映したデータを収集し、質的帰納的に分析することが効果的である。(4)看護師が、他職種と連携、協働し、専門性を発揮するためには、自己評価が有効であるものの、そのような自己評価に活用できる測定用具は未開発である。(5)質的帰納的研究の成果を基盤にすることにより、信頼性・妥当性を確保した現実適合性の高い測定用具を開発できる可能性が高い。また、当初、データ収集方法として郵送法による質問紙調査を計画していたが、文献検討を通し、面接法と質問紙法それぞれの特徴と本研究の目的を照合し、どちらが研究目的の達成に向けて効果的であるかを慎重に検討する必要性についても示唆を得た。本研究は、他職種と連携、協働し、チーム医療の一翼を担う看護師が、看護師としての専門性発揮状況を自律的に査定、改善する際に活用できる「臨床看護師のための専門性発揮状況自己評価尺度」の開発を最終目的とし、実施した。研究期間を通して実施した活動と成果は、次の通りである。1.看護師の専門性に関わる国内外の文献を検討し、1チーム医療の充実に向けて看護師が看護の専門家の立場から展開している実践を解明する必要性、2その実践の自己評価に活用できる尺度開発の必要性、3データ収集については質問紙法と面接法のいずれにするかを慎重に検討する必要性についての示唆を得た。2.データ収集方法について、パイロットスタディにを通し、質問紙法が適切と判断した後、全国45病院に就業する看護師902名を対象に郵送法による質問紙調査を行い、収集したデータの質的帰納的分析を行った。質的帰納的分析は、複数回行い、結果の洗練に努めた。その結果、最終的に、看護師が看護の専門家の立場から意識的に展開している実践を表す35カテゴリが形成された(平成25年度の研究実施状況報告書には29カテゴリと報告したが、その後の分析を通し35カテゴリとなった)。3.2名の研究者の協力を得てカテゴリ分類の一致率を算出し、カテゴリの信頼性を確認した。4.2、3の成果を第34回日本看護科学学会学術集会に報告した。5.2、3の成果の詳細を公表するための論文を執筆し、専門誌に投稿した。6.最終目的である尺度開発に向け、国内外の最新文献を検討するとともに、それに基づく理論的枠組み、尺度案を検討した。なお、これらのうち2のカテゴリの洗練、及び、3、4、5、6が平成26年度の実績である。今後、さらに研究を進め尺度の完成をめざす。尺度の完成は、看護師が、専門性発揮状況を自律的に改善すること、それを通し、安全安心なチーム医療の充実に貢献するという意義を持つ。看護教育学平成24年度は、病院に就業し他職種と連携、協働する看護師が「看護師としての専門性を発揮している行動」の質的解明を目的とし、研究を進めた。
長時間勤務と高血圧発症との関連の追跡研究

某製造業事業所に勤務する20-55歳の男性正常血圧者(除交代勤務者)1,316名を5年間追跡して超過勤務時間と高血圧発症との関係を検討したところ、≧80.0時間/月の超過勤務者で統計学的に有意ではなかったものの高血圧発症のリスクがわずかに上昇する傾向が見られた。ベースラインから1年後の収縮期および拡張期血圧の変化量の平均値を超過勤務時間ごとに比較したところ、同じく≧80時間/月の超過勤務者で血圧がより上昇する傾向が見られたが、特にブルーワーカー職のそのような超過勤務者で拡張期血圧が統計学的に有意に上昇した。職域での血圧管理において、長時間勤務は注意すべき危険因子であるが、職種と関連のある要因によってその影響が修飾されるかもしれない。基盤C某製造業事業所に勤務する20-55歳の男性正常血圧者(除交代勤務者)1,316名を5年間追跡して超過勤務時間と高血圧発症との関係を検討したところ、≧80.0時間/月の超過勤務者で統計学的に有意ではなかったものの高血圧発症のリスクがわずかに上昇する傾向が見られた。本研究の対象集団である富山県内の某製造業事業所における従業員の2004年から2008年までの毎年の健康診断の結果から、本研究に必要な以下のデータを収集した。健康状況や高血圧治療の有無,喫煙や飲酒状況,日常生活活動量,睡眠状況(時間,質)身体計測:身長,体重,収縮期血圧,拡張期血圧勤務時間(タイムカードに基づく),業務内容,交代勤務の有無慎重にデータ入力し、さらにエラーチェックなどのデータクリーニングを行っている。当初の予定通り2009年の健康診断のデータも収集するため、平成21年度もこのデータ収集を継続する予定である。このようにして平成21年度中に完成する分析データベースを用いて、平成22年度に本格的にデータ解析をする予定である。2004年の本事業所の従業員約7,300名のうち、血圧値および高血圧の治療状況に関するデータを有するものは、6,447名(男性3,929名、女性2,518名)であり、この集団の平均血圧値±標準偏差は次のとおりであった:男性収縮期血圧123.0±16.4mmHg拡張期血圧76.1±12.4mmHg、女性収縮期血圧113.7±17.3mmHg拡張期血圧70.3±11.8mmHg。この6,447名のうちの82,4%である5.313名(男性3,100名、女性2,213名)が収縮期血圧140mmHg未満、拡張期血圧90mmHg未満、かつ高血圧未治療者で定義される正常血圧者であり、この集団が本研究における解析対象者となる。本研究の対象集団である富山県内の某製造業事業所における従業員の2004年度の健康診断での健康状況や生活習慣などのデータ,勤務時間のデータ,さらに2005年度から2009年度までの毎年の健康診断での血圧などのデータを収集し,データクリーニングを行い,データセットを構築している。今年度はまず断面(2004年)での超過勤務時間と高血圧との関連を検討した。2004年の本事業所の従業員約7,300名のうち,降圧薬非服用の3559歳の男女3,553名(男性2,092名、女性1,461名)を分析対象者とした。この集団における未治療高血圧(収縮期血圧140mmHg以上または拡張期血圧90mmHg以上)の有病率は,男性では21.5%,女性では11.5%であった。ロジスティック回帰分析を用いて,年齢,その他の交絡因子を調整して,未治療高血圧に対する超過勤務時間の五分位の調整オッズ比を計算したところ,男性では第一分位(0-15.7hrs)1.00(基準),第二分位(15.7-25.0hrs)1.11(0.80-1.55),第三分位(25.1-35.2hrs)0.83(0.59-1.18),第四分位(35.2-47.4hrs)1.03(0.73-1.46),第五分位(47.5-134.1hrs)0.95(0.66-1.36)であった。女性では第一分位(0-9.0hrs)1.00(基準),第二分位(9.0-14.9hrs)0.66(0.37-1.16),第三分位(14.9-21.0hrs)0.97(5.77-1.62),第四分位(21.0-29.6hr)0.76(0.44-1.30),第五分位(29.6-74.9hrs)0.98(0.59-1.65)であった。

断面調査では,超過勤務と高血圧との間には,明らかな関連は見られなかった。某製造業事業所に勤務する20-55歳の男性正常血圧者(除交代勤務者)1,316名を5年間追跡して超過勤務時間と高血圧発症との関係を検討した。対象者を一ヶ月あたりの超過勤務時間に基づいて5グループ(<20.0、20.0-39.9、40.0-59.9、60.0-79.9、≧80.0時間/月)に分け、この5グループ間で高血圧(収縮期血圧≧140mmHg、拡張期血圧≧90mmHgまたは降圧薬服用)の発症のリスクを比較した。<20.0時間/月を基準とした他の4グループでの高血圧発症のハザード比をCox比例ハザードモデルでベースライン時の年齢、Body Mass Index、生活習慣、平均血圧、職種を調整して計算したところ、<20.0時間/月を基準とした他の4グループでの高血圧発症の多変量調整ハザード比は、それぞれ0.98、1.03、0.78、1.61であった。≧80.0時間/月の超過勤務者で統計学的に有意ではなかったものの高血圧発症のリスクがわずかに上昇する傾向が見られた。長時間勤務というストレスの曝露直後の血圧への微細な影響をみるために、ベースラインから1年後の収縮期および拡張期血圧の変化量の平均値を5グループ間で比較したところ、同じく統計学的な有意差はなかったものの≧80時間/月の超過勤務者で血圧、特に拡張期血圧がより上昇する傾向が見られた。職種で層別化した場合、ブルーカラー職でもホワイトカラー職でも同様に≧80時間/月の勤務者でほぼ同様な傾向が見られたが、ブルーカラー職の≧80時間/月の超過勤務者での拡張期血圧の上昇(+6.2mmHg)は<20.0時間/月および20.0-39.9時間/月の超過勤務者の拡張期血圧の上昇(ともに+1.6mmHg)と比べて統計学的に有意であった。職域での血圧管理において、長時間勤務は注意すべき危険因子であるが、職種によって影響が異なるかもしれない。基盤C
沿岸部及び平野部に流入する夜間冷気流の乱流構造とその季節変化

日没後,土佐湾からの海風が衰退し放射冷却によって大気境界層は次第に安定化するが,より早く冷却の進む山間部や山峡では一般風の弱い晴天時に冷気塊の蓄積が始まり,山地斜面から平野部へと冷気の移流(夜間下降流)が起こる。つまり,平野部及び沿岸部の安定大気層への冷気の流入が考えられ,実際に夜間のソーダー観測から冷気流が重力流の様相を示すことが確認された。さらに夕方から夜間にかけて土佐湾に流出する流れは,先ず平野部からの陸風であり,山間部で発生した冷気が後方から流れ込んで風向・風速の高度分布や熱量・運動量輸送に影響を与えていた(1997年4月26日の事例研究)。1997年4月から開始した山間部の観測点(佐岡)での気象観測から,先ず1.谷風の発生前に気温の急激な増加と,それと対応して顕著な蒸発量の変動が確認された。次に2.山地斜面流と谷筋(または谷底)に沿う流れが交互に冷気流に関与しており,佐岡からの冷気流流出時刻はほぼ日没時刻の季節変化と類似していた。そして3.頻度分布解析から冷気の流出の向きは北東方向から,夏には約24°C,冬には約7°Cの気温を示し,さらに夏に約16(g/kg),冬に約4(g/kg)の混合比を示した。4.平野部そして沿岸部への冷気の流出は佐岡からのものだけでなく北西方向からの冷気も流れ込み,場合によってはそれらの合流として観測された。日没後土佐湾からの海風が衰退し,山間部に発現域を持つ夜間冷気流が高知平野及び沿岸部に流入する時の乱流構造を調べた。乱流観測は沿岸部のABO(高知大学大気境界層観測所)と平野部の舟入(フナイリ)の2点で実施した。物部川流域に沿って北東方向から流下する冷気流のパターンは主に2つに分けられる。つまり上層の地衡風が弱く晴天な夜間安定大気中で、一つは平野部ですでに発生した陸風を後方から流入する冷気流と、顕著に識別できない陸風と冷気流が一体となった流れである。出現頻度として前者の方が多い。舟入とABOの観測機器(音波レーダー,超音波風速温度計,その他の気象機器)で観測された冷気流の特徴は,先ず低高度にジェット型の風速鉛直分布(重力流の特徴の1つ)が見られること,冷気の流入が周囲流に影響を及ぼし風向変化と同時に気温の急低下,風速の増加そして水蒸気量の増加がほぼ同時刻に観測された。冷気流は地表面をはう薄層にかかわらず安定な大気を乱し大気と地表面との間に運動量,熱量の混合を促進させる。この振る舞いと冷気の流入特性(フロントの様相とフロント後方の周期運動)は音波レーダーのファクシミル画像でも確認された。さらに谷地形出口に近い舟入では気温変化を通して断続的な冷気塊の流入が観測された。今後,観測点を増やし科研費で購入した可搬型の自動気象ステーションを駆使し,冷気発源域から風下にあたる沿岸部までの流路に沿った流れの過程と冷気流の季節変化を究明する。1997年4月26日(冷気流観測の一事例)の高知平野と山間部における乱流観測から,日没後,沿岸部では海風の衰退と共に先ず陸風へのシフトが確認された。そして山間部で発生し,谷地形部から流出した夜間冷気流は陸風を後方から追う形で観測された。その冷気流はソーダー観測から厚さ7580m,約3.5m/sの速さを有し,土佐湾沿岸域まで達っしていた。さらに冷気流が陸風の下に潜り込むことによって風向・風速の高度分布や運動量輸送に影響を与えている。

高知平野の物部川流域沿いにある山間部の観測点(佐岡)は朝方から日中にかけて谷風が発達し,夕方日没前から気温低下が始まって冷気の蓄積しやすい場所にある。1997年4月から開始した佐岡での気象観測から,先ず1.谷風の発生を示す気温の急激な増加と,それと対応して顕著な蒸発量の変動が確認された。次に2.山地斜面流と谷筋(または谷底)に沿う流れが交互に冷気流に関与しており,佐岡からの冷気流流出時刻はほぼ日没時刻の季節変化と一致していた。そして頻度分布解析から冷気の流出の向きは北東方向から,夏には約24°C,冬には約7°Cの気温を示し,さらに夏に約16(g/kg),冬に約3(g/kg)の混合比を示した。平野部そして沿岸部への冷気の流下は佐岡からのものだけでなく北西方向からの冷気も流れ込み,場合によってはそれらの合流として観測された。
リンゴのS遺伝子型と自家不和合性成立過程

リンゴのS遺伝子型と自家不和合性成立過程について以下の成果を上げた。(1)リンゴのS遺伝子型の決定と未同定のS遺伝子群(S-RNase)の構造リンゴ栽培種'印度'のS_g-RNase、'あかね'のS_d-とS_h-RNase、'デリシャス'のS_e-RNase、'旭'のS_i-RNaseの全構造を明らかにし、PCR-RFLP解析法に基づくS_d-、S_e-、S_g-、S_h-、S_i-allele同定法を確立した。また、S_5-およびS_f-allele同定法も確立し、リンゴ119栽培腫、17系統、合わせて136種のS遺伝子型を解析した。さらに、リンゴ野生種Malus transitoriaからS_t-とS_<g'>-RNaseを単離し、その全構造を明らかにするとともにリンゴ9野生種のS遺伝子型を解析した。日本と西欧のS-allele対応関係を明らかにし、S-allele表記について世界的には数字表記に統一すべきであることを提唱した。(2)リンゴS-allele間の自他認識反応と新規S-alleleの成立過程リンゴ野生種MalustransitoriaのS_<g'>-RNaseは栽培種'印度'のS_g-RNaseとRHV領域内において1アミノ酸のみ異なっていた。この1アミノ酸の違いで自己・非自己の認識が行われているのか、つまり両者は異なるalleleとして機能しているのか解析したところ、S_gとS_<g'>は同じalleleとして挙動していることが示唆された。これは、同じS-allele内のS-RNaseにおいて、個体もしくは品種間で推定アミノ酸配列レベルでの違いが報告された初めての例である。S_<g'>がS_<g'>とS_gの両者を認識できることから、Mattonら(1999)のモデルにより新たなS-alleleを生じている可能性が示された。(3)リンゴS-RNaseの由来と自家不和合性の成立過程リンゴS-RNaseは、野生種等を含む他のリンゴS-RNaseよりもナシのS_1-、S_4-RNaseと高い類似性を有することが示された。また、リンゴ野生種MalustransitoriaのS_t-RNaseも、リンゴよりもナシのS_3-、S_5-RNaseとより高い類似性を示した。S遺伝子群の分子系統解析から、リンゴ属のS-RNaseはリンゴ属とナシ属に分かれる前のナシ亜科の段階ですでに成立していた可能性が考えられた。このことは、バラ科植物のS-RNaseゲノム解析からも支持された。自家不和合性に関わるリンゴ雌ずいのS

遺伝子群の解析を行い、以下の成果を上げた。リンゴ栽培種のS遺伝子解析1.リンゴ栽培種'印度'、'あかね'の雌ずいから新規S遺伝子群'Sg-'、'Sd-'、'Sh-RNase'を単離し、その全構造を明らかにした。2.ナシで開発されたS遺伝子型同定法をリンゴに適用することにより、リンゴ栽培種'デリシャス'の雌ずいから新規S遺伝子'Se-RNase'を単離し、その全構造を明らかにした。3.単離した新規S遺伝子構造に基づき、PCR-RFLP解析法によるSg-、Sd-、Sh-、Se-allele同定法を確立した。本法により新たにリンゴ23栽培種のS遺伝子型を同定するとともに、ナシ('大原紅')とリンゴ('ふじ')の属間雑種のS遺伝子型も明らかにした。4.'Se-RNase'は、リンゴよりもナシのS-RNaseとより高い相同性を示したことから、リンゴのS-RNaseはリンゴ属とナシ属に分岐する以前にすでに獲得されていた可能性が示された。すなわち、リンゴの自家不和合性はリンゴ属とナシ属に分岐する以前に成立していたと思われる。リンゴ野生種のS遺伝子解析1.リンゴ野生種Malustransitoriaの雌ずいから新規S遺伝子群'Sg'-'、'St-RNase'を単離し、その全構造を明らかにした。Sg'-RNaseは、'印度'のSg-RNaseと自己、非自己の認識に関わるとされるHv領域内で1アミノ酸のみ異なっていたことから、交配実験によりS遺伝子内の自他認識反応に関わる箇所が特定できると期待される。2.リンゴ栽培種成立の基となったリンゴ11起源種、野生種のS遺伝子型を同定した。自家不和合性に関わるリンゴ雌ずいのS遺伝子群の解析を行い、以下の成果を上げた。リンゴ栽培種のS遺伝子解析1.リンゴ栽培種'旭(McIntosh)'の雌ずいから新規S遺伝子'Si-RNase'を単離し、その全構造を明らかにした。2.単離したSi-RNase遺伝子構造に基づき、PCR-RFLP解析法によるSi-allele同定法を確立した。本法により新たにリンゴ6栽培種のS遺伝子型を同定するとともに、これまでに開発してきた各S-allele特異的PCR-RFLP解析法により、新たにリンゴ19栽培種2系統のS遺伝子型を明らかにした。3.日本で同定されたS-allele(alleleはアルファベット順に表記されている)と西欧で同定されたS-allele(alleleは数字順に表記されている)の対応関係を明らかにした。リンゴ野生種のS遺伝子解析リンゴ野生種Malustransitoriaの雌ずいから単離されたS遺伝子'Sg'-RNase'は、'印度'の'Sg-RNase'と自己、非自己の認識に関わるとされるRHv領域内で1アミノ酸のみ異なっていたことから、このわずかな違いで自他認識に十分かどうか調べた。両者の交配実験により、Sg'-alleleはSg-alleleによって拒絶されたことから、両alleleは同じalleleとして挙動していることが明らかとなった。