hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実解析学とその応用の総合的研究

ベクトル値関数空間上の作用素半群に対する個別エルゴード定理を考察する場合、エルゴード最大関数の評価をするのが難しい最大の理由は、正作用素の概念が存在しないためである。しかし、作用素の有界性に有界関数を有界関数に移し、その一様ノルムを増加させないとする条件を付加することにより、エルゴード最大関数の評価が得られる場合がある。長谷川茂と佐藤亮太郎は、有限次元ヒルベルト空間に値をもつ関数空間上で、この評価を得て、局所エルゴード定理を証明した。証明の工夫した点は、ヒルベルト空間のベクトルを求める方向成分と、それと直交する成分に分解して、これにより、最大エルゴード定理を証明した点にある。なお、この方法は、一般のバナッハ空間に対しては、適応されないように思われる。ベクトル値関数空間上のn次元作用素半群に対する個別エルゴード定理は、1次元半群の場合と違い、最大エルゴード定理が証明されていない。正作用素半群の場合は、次元を下げていく方法が知られているが、ベクトル値関数空間の作用素半群に対しては、この方法は、無理があるが、部分的な解決を得た。ベクトル値関数空間上のn次元作用素半群に対する個別エルゴード定理は、1次元半群の場合と違い、エルゴード最大関数の評価が得られていない為、現在も未解決の問題として残されている.作用素が正である場合については、ダンフォードとシュバルシによる次元を下げていく方法が知られている.この方法は、複素数値関数空間上の作用素半群に対して応用されるものであり、一般のベクトル値関数空間上の作用素半群に対しては、無理がある。その最大の理由は、作用素の絶対値とも言うべき正作用素の存在が、ベクトル値関数空間上では、一般に存在しないためである。長谷川茂と佐藤亮太郎は、この問題に対して、作用素の絶対値の概念を拡張して、適当な条件の下で、n次元個別エルゴード定理の証明に成功した。また、佐藤亮太郎は、局所エルゴード定理の証明に対しても、同様な方法が有効であることを示した.しかしながら、一般の場合については、相変わらず、未解決問題として、残されたままであり、新しい方法を見い出したい.ベクトル値関数空間上の作用素半群に対する個別エルゴード定理を考察する場合、エルゴード最大関数の評価をするのが難しい最大の理由は、正作用素の概念が存在しないためである。しかし、作用素の有界性に有界関数を有界関数に移し、その一様ノルムを増加増加させないとする条件を付加することにより、エルゴード最大関数の評価が得られる場合がある。長谷川茂と佐藤亮太郎は、ヒルベルト空間に値をもつ関数空間上で、この評価を得て、局所エルゴード定理を証明した。なお、この方法は、一般のバナッハ空間に対しては適応されないように思われる。ベクトル値関数空間上のn次元作用素半群に対する個別エルゴード定理は、1次元半群の場合と違い最大エルゴード定理が証明されていない。正作用素半群の場合は、次元を下げていく方法が知られているが、ベクトル値関数空間の作用素半群に対しては、この方法は無理がある。新しい方法を見い出したい。
マウス実験自己免疫性甲状腺災の発症を決定するチログロブリン抗原決定基の解析

慢性甲状腺炎の発症機序を解明する目的で、同疾患モデルであるマウス実験自己免疫性甲状腺炎におけるチログブリン(Tg)に対する自己免疫応答の特異性と細胞レベルにおける調節機構を解析した。この研究により以下の結果を得た。1.マウスにTgを免疫し、TgあるいはTgフラグメントに対する応答性をin vitroリンパ球芽球化反応により解析したところ、Tgに高応答性マウスであるCBAマウスは、マウスTgおよびTgフラグメントに応答を示した。低応答性マウスであるB10およびBALB/cマウスは、Tgに応答を示さなかったが、一部のTgフラグメントに対し明らかに応答した。また、TgでなくTgフラグメントを免疫すると、BALB/cマウスはTgフラグメントにもin vitroで応答した。これより、低応答性マウスにもTgの特定の抗原決定基に対するT細胞クロ-ンが存在すると考えられた。2.Tgに高応答性を示すC3H/HeNマウスに、マウスTgの他にヒトおよびウシTgを免疫したところ、甲状腺炎がマウスに明らかに引き起こされた。また、Tgに高応答性を示すB6C3F1マウスに、マウスTgおよびTgフラグメントを免疫したところ、分子量35,000以上のTgフラグメントにより甲状腺炎が誘導された。同様に、ヒトTgおよびTgフラグメントを免疫したところ、ヒトTgフラグメントによっても甲状腺炎が引き起こされた。これにより、甲状腺炎を引き起こすTgの抗原決定基は、種属間に共通の抗原決定基を含み、Tgに分子上の特定の部位であることが示された。チログロブリン(Tg)は、その分子表面に数多くの抗原決定基を持つ蛋白抗原である。我々は、このTg分子上の抗原決定基のうち特定の抗原決定基が、慢性甲状腺炎患者における自己免疫応答(自己抗体・T細胞)にて認識されている事実を明らかにしてきた。しかし、自己抗原のそれぞれの抗原決定基に対する免疫応答の調節機構およびその異常は解明されていない。今回は、異なったTg抗原決定基に対する自己免疫応答とその調節機序を解析する目的で、Tgに高応答性および低応答性のマウスにマウスTgあるいは同Tgのフラグメントを免疫し、TgあるいはTgフラグメントに対する応答性を検討した。実験系は、in vitro T細胞芽球化反応によった。その結果、以下の事実が明らかとなった。1.V8プロテア-ゼ処理を行なったマウスTgから、HPLCにより分子量264K-17Kの6つのTgフラグメント(Fr)が得られた。2.Tgに対して高応答性マウスであるCBAとBIO.Aマウスは、Tgで免疫するとTgおよびTgフラグメント、Fr1-Fr6に応答した。3.Tgに対して低応答性のBALB/CとBIOマウスは、Tgで免疫すると、Tgには応答しないがTgフラグメントに反応し、特にFr3、4、5に高い応答を示した。4.高応答性マウスであるCBAをTgあるいはTgFr4で免疫すると、ともにマウスTgに対する高い応答がみられた。一方、低応答性マウスであるBALB/CにマウスTgを免疫した場合には、Tgに反応性を示さないが、TgFr4を免疫するとTgに対して応答がみられた。このように、Tgに対して低応答性のマウスが、Tgには応答しないが特定のTgフラグメントに対して応答を示した事実は、Tgに対する自己免疫応答が特定の抗原決定基を認識するregulatory細胞により調節されていることを示唆している。5.現在、これらマウスTgおよびTgフラグメントに対する自己免疫応答と甲状腺炎の発症との関係を、実験自己免疫性甲状腺炎モデルマウスを用いて解析している。慢性甲状腺炎の発症機序を明らかにする目的で同疾患の実験

動物疾患モデルであるマウス実験自己免疫性甲状腺炎(experimental autoimmune thyroiditis:EAT)におけるチログロブリン(thyroglobulin:Tg)に対する自己免疫応答の特異性を、甲状腺炎の発症を指標に解析した。1.異種動物由来Tgを免疫することによる甲状腺炎の発症:自己抗原であるマウスTgではなく異種動物であるヒトあるいはウシ由来のTgをマウスTgに高応答性のC3H/HeNマウスに免疫したところ、ヒトTgの免疫でマウスTgと同様の強さの甲状腺炎が認められた。ウシTgの免疫によっても甲状腺に細胞浸潤が認められた。これより甲状腺炎の発症に、種属間に共通のTg抗原決定基に対する自己免疫応答が関与していることが示された。2.Tgフラグメントを免疫することによる甲状腺炎の発症:マウスTgをStaphylococcus aureus V8株由来のproteaseで処理しTgフラグメント(Tg Fr)を得た。このTg FrをTgに高応答性のB6C3F1マウスに免疫したところ分子量35,000以上のTg Frの免疫にて、Tg免疫と同程度の強さの甲状腺炎が認められた。また、分子量18,000あるいは13,000のTg Frを免疫することにより、甲状腺に単核球の浸潤がわずかに認められた。しかし、分子量8,000のTg Frの免疫では甲状腺炎は誘導されなかった。同様にヒトTgのフラグメントを作成しマウスに免疫したところ、分子量18,000以上のヒトTg Fr免疫によりヒトTgを免疫したのと同様の強さの甲状腺炎が、マウスに認められた。このように、甲状腺炎の発症にかかわるTgの抗原決定基は、種属間に共通の抗原決定基を含むTg分子の特定の部位であることが示された。現在、細胞レベルにおけるこれらTg抗原決定基に対する調節機構の解明を行なっている。
近赤外域極微弱発光同時多波長検出装置に関する研究

本研究では、8チャンネルInGaAs-PINフォトダイオードアレイ(チップ素子供給富士通、ボンディングおよびパッケージ封入浜松ホトニクス)の製作を行い、量子効率及び暗電流の温度依存性について測定した。その結果室温300kに於いて量子効率82%、暗電流0.7nA、液体窒素温度77kにて量子効率70%、暗電流20fAの値が得られた。これらの特性を元に、電荷蓄積型検出器(CIA:Charge Integrating Amplifier)を作成した。蓄積時間20秒間で10^<-14>Wの検出感度が得られた。これは、可視域での微弱光検出で用いられる光電子増倍管で得られる検出感度とほぼ同程度である。このように非常に高感度な低ノイズ光検出器アレイを、8チャンネル構成されている。この光検出器を用いて近赤外域におけるマルチチャンネルアナライザを設計・製作した。回折格子の角度分散を、次式β=sin^<-1>(sinα+mλ/d),(m=0,±1,±2,,,,)(βは回折角、αは入射角、mは次数、dは回折格子の格子定数)を用いて計算した。光線追跡を行い収差を補正したレンズ系を組み合わせ分光系を構築した。一方、入射系はバンドル光ファイバ(住田光学製)を用いて、測定が簡易的にできるよう設計した。光ファイバで導かれた近赤外微弱光は、平行ビームにコリメートされ平面回折格子に導かれる。回折格子により波長特有の方向に角度分散された光は、群レンズにより収差を補正され、コンピューター制御されたCIA検出器に導かれる。光信号をADコンバータを通してパソコンに取り入れられ、波形処理が施される。計測開始、終了はPIOボードを通してコンピュータ制御されている。操作性は極めて簡単で高感度が得られる。本研究により、近赤外域において極微弱光を測定対象とした同時多波長分光計測が可能になり、幅広い分野での応用が期待される。
アルツハイマー病新規治療戦略を指向したミクログリア機能制御の研究

アルツハイマー病(AD)脳における病理学的特徴は、細胞外アミロイドタンパク質(Aβ)が線維状に異常蓄積することにより形成される老人斑の出現、異常にリン酸化されたタウタンパク質が神経細胞内に蓄積した神経原線維変化の形成および神経細胞死である。現在では、脳内での異常なAβ蓄積が神経原線維変化を含む神経障害を引き起こすというアミロイド仮説がAD発症メカニズムの有力な候補として考えられている。一方、脳内免疫担当細胞であるミクログリアは老人斑に集積しAβ分解に寄与している可能性が示唆されているが、その詳細は不明である。本研究ではアルツハイマー病新規治療法の開発を目指し、昨年度はミクログリアがin vivo脳においてAβ分解に機能すること、さらにその移植が脳内のAβ分解に有効であることを示した。19年度はラット新生仔より調製した初代培養ミクログリアを用い、抗Aβ抗体がミクログリアのAβ食食機能を促進することを明らかとした。また、処置した抗体もAβと同時にミクログリアに取り込まれることから、ミクログリアのFcレセプターを介した抗Aβ抗体-Aβ複合体の取り込み経路がその促進に関与することが示唆された。さらに、抗体の促進作用には抗体に付随する糖鎖が重要であり、その糖鎖を酵素処理により除去するとミクログリアのAβ食食促進作用やサイトカインの産生促進作用が減少することが示唆された。このように、ミクログリアの移植や機能制御をターゲットとした創薬が、新規アルツハイマー病治療の開発において大きく貢献できる可能性が示唆された。一方、脳内免疫担当細胞であるミクロダリアは老人斑に集積しAβ分解に寄与している可能性が示唆されているが、その詳細は不明である。本研究ではアルツハイマー病新規治療法の開発を目指し、ミクログリア移植のin vivo脳におけるAβ分解に対する効果を解析した。あらかじめ海馬にAβを投与したラットに、MRIを用いた追跡のために鉄粒子を標識した培養ラットミクログリアを脳室内に移植した。その結果、移植した外来性ミクロダリアは、移植8日目において移植した脳室からAβを投与した海馬に移動していることがMRIを用いた解析により示唆された。翌日脳をサンプリングし、組織学的に解析したところ、鉄粒子を含有したミクログリアがAβ投与部位に集積していることが確認できた。さらに、ミクロダリアを移植すると非移植群に比ベラット脳内でのAβ分解が有意に促進されること、それと同期してミクロダリアの活性化指標として測定したサイトカインの脳内発現量が有意に上昇することを見出した。以上より、ミクロダリアがin vivo脳においてAβ分解に機能すること、その移植やミクロダリアの機能制御をターゲットとした創薬が、新規アルツハイマー病治療の開発において大きく貢献できる可能性が示唆された。
太陽光の集光熱による二酸化炭素の分解

本研究は温室効果ガスの一種である二酸化炭素ガスを太陽光の集光によって得られる熱エネルギーを用いて分解することを目的として実施した。本分解反応では、水分解により得られる水素を分解の反応補助として検討した。本研究によって、銅と銅の酸化物間の可逆的な酸化還元能力を利用することで水の分解に必要なエネルギーを著しく軽減させることが可能であることが分かった。これにより、水から太陽エネルギーのみを用いて水素を生成できる可能性が示唆された。副産成果として比較的低い温度で、半導体性質を示す高品質の亜酸化銅薄膜の作製方法を見出すことができた。本研究は、無尽蔵に存在する太陽光のエネルギーを有効に利用して、温室効果ガスである二酸化炭素(CO2)ガスの分解を行い、環境負荷の軽減につながる技術の確立を目的として実施している。H23-24年度では、本研究の心臓部である再生可能な太陽光の集光装置の構築や実験の環境整備に費やした。以下にこれまでの主な成果をまとめた。1集光機構の構築:計画していた直径2メートルのパラボーラ型集光装置を作製することができ、独自の設計及び作製工程を導入した成果としてパラボーラ集光機構の作製費用を大幅に抑えることに成功している。また、受熱部(高温反応室)の構築には石英や炭素を用いて独自に設計し、受光率の高い受熱部の作製に成功している。2水分解温度低減の検討:CO2分解効率を上げるために必要な水素の生成過程において、当初予定していたZnO触媒(必要温度:約7002300K)の代わりに、現在は、リサイクル可能な触媒(Cu-Cu2O-CuO系)を見出すことに成功しており、より低い温度(約650850K)での水分解が可能となった(本成果に関連する内容をまとめた論文を学術雑誌に投稿中である)。これにより高温反応室の耐熱性が大幅に緩和され、構造の簡易化を実現できた。本研究は温室効果ガスの一種である二酸化炭素ガスを太陽の集光によって得られる熱エネルギーを用いて分解し、環境負荷の軽減につながる技術の確立を目的として実施した。本分解反応では、水分解により得られる水素を分解の反応補助触媒として用いた。本研究を通じて、以下に示す成果が得られた。1集光機構の構築:独自の設計及び作製工程を導入して、16平方センチの受光体に実質220倍程度までの集光が可能な直径2メートルのパラボーラ型集光装置を作製することができた。独自の設計及び作製方法を導入することでパラボーラ集光機構の作製費用を大幅に抑えることに成功した。また、受熱部(高温反応室)の構築には石英や炭素を用いて独自に設計し、受光率の高い受熱部の作製に成功した。2循環可能な水分解技術の確立:CO2分解効率を上げるために必要な水素の生成過程において、当初予定していたZn/ZnO系の触媒(必要温度:約6732300K)に加えて、より低いエネルギーでリサイクル可能なCu/CuxO系の酸化還元反応を見出すことに成功しており、実際に573823Kの温度範囲で水分解と触媒の再生について確認できた(本成果に関連する内容を第61回応用物理学会春季学術講演会、19p-PA2-3 2014に発表した)。本成果によって、高温反応室の耐熱性が大幅に緩和され、構造の簡易化を実現できた。3今後につながる研究基盤の構築:最終的な目標である二酸化炭素ガスの分解仕組み全体の確立を本研究期間内に成功させるまでには至らなかったが、今後の研究基盤を構築することができた。4副産成果として、比較的低い温度の条件で、水を用いて半導体の性質を示す高品質の亜酸化銅薄膜の作製技術を見出すことができ、関連成果を国際学術論文誌に発表できた(Myo Than Htay, etal, Thin Solid Films, 556(2014)211-215)。H23年度では、本研究の心臓部である再生可能な太陽光の集光装置の構築を次の2つの部分に分けて実施している。(1)集光機構の構築:この部分ではパラボーラ型集光装置及びリニア型集光装置の構築に加え、太陽位置追尾機構の構築が含まれる。(2)受熱部・反応機構の構築:この部分ではZnO触媒による水分解反応に用いる円筒型受光部及び、CO2の分解反応に用いる筒型受熱部の構築に加え、ガス供給機構、断熱機構、冷却機構等の構築が含まれている。まずは、(1)集光機構の構築として、ZnO触媒の分解及び水分解反応工程に使用するパラボーラ型集光装置の開発から着手した。現在は集光装置の集光機構が完成している。

本機構では目標としている温度(700K2300K)を達成するのに最低一千倍程度の集光度の実現が必要であり、現在は集光率の高い直径2メートルのパラボーラ型集光板を装置の集光部として取り入れた。本装置は特殊な構造を有する為、各詳細部品の設計から全体の作製までの開発工程を独自に考案して、予算内に目的としたシステム全体が実現できるように工夫した。独自の設計及び作製工程を導入した成果としてパラボーラ集光機構の作製費用を大幅に抑えることに成功している。次は(2)受熱部・反応機構の構築として、現在は機構細部の設計及び作製工程の選定について取り組んでいる。受熱部は高い温度(最高3000K程度)に加熱される部分であるため、本研究に適した耐熱機構の設計を独自に実施し、現在は作製工程に取り掛かっている。理由1H23ーH24年度では本研究に必要な太陽光の集光加熱装置(パラボーラ型集光装置及びリニア型集光装置)の構築を中心に実施したが、作製費用縮小のため設計変更等により完成時期が予定より遅れたことが要因の一つである。理由2反応温度を下げるために代替触媒の検討を行ったことによって当初予定していた研究プロセスより工数が増えたためである。これにより、現在はより低い温度で使用可能なCu-Cu2O-CuO系触媒を見出すことに成功している。当初の計画ではH23年度内に本研究に用いる基本設備として太陽光の集光加熱装置(パラボーラ型集光装置及びリニア型集光装置)、CO2を分解するための反応室(筒型受熱部)、及び水素ガスを生成させるための水分解室(円筒型受熱部)の構築を完成させる予定であったが、下記の理由により完成の目途が予定よりやや遅れており、一部の計画がH24年度にずれ込む見込みとなった。理由(1)パラボーラ集光装置の設計及び作製工程による遅延:本装置は特有な機構を有するため、当初の計画を再調整し、研究代表者が設計や製作工程の全体に独自の新手法を取り入れて実施した。これにより、作製費用を大幅に縮小させることに成功したが、本体の機構及び作製工程の設計期間が設計変更等により予定より延びたためである。理由(2)特殊な構造を有する受熱部の設計及び部品の納期遅れによる遅延:本部分は高温加熱部(最大温度3000K程度)であるため、耐熱性、冷却機構等は特殊な構造を有する。研究代表者が本部品の構造の細部まで設計を行い、特注により部品の作製を依頼しているが、納品期間がH24年度にずれ込んでいるためである。装置の構築が完成した後はCO2分解反応実験に研究の重点をシフトさせる予定である。本研究は自然太陽光の熱エネルギーを化学反応に利用するものであるため、天候によって日射量が減少するとき、受熱部(高温反応室)を目標の温度まで加熱させることが困難な場合が生じる。この課題を緩和するため、次の方策を実施する予定である。曇りの日や日射量が少ない冬季等では、自然太陽光の替わりにリニア集光型赤外線加熱方式の炉を用いて反応実験を行う予定である。必要な炉は当研究室が保有している設備を改良して用いる。また、本研究で提案したCO2分解システムの実現には分解反応の温度を下げることが重要な要素であるため、今後本研究を推進していく中、1より低い温度で使用可能な水素生成触媒や、2CO2と低い温度で反応可能な触媒を活用することで炭素を含んだより安全な物質が生成される化学反応の検討も引き続き行う予定である。CO2を完全に分解し安全な個体炭素に還元するのに高い熱エネルギー(最大温度3000K程度)が必要である。
インターネットを用いた在宅ハイリスク妊婦管理システムの開発

周産期医療の発達により我が国の周産期死亡及び母体死亡は著明に減少しているがさらなる向上のためには、地域全体におけるスムーズな医療情報の共有が重要である。そのためには、医療施設間はもちろん、家庭と医療施設の間にも、相互間に有効な通信手段が必要となる。本研究の目的はインターネットを用いて、家庭と医療施設を想定した周産期ネットワークシステムを確立することにある。基本システムは在宅用胎児監視装置windowsパソコン、通信解析ソフト、よりなる。在宅用胎児監視装置は操作性に重点を置き、妊婦がNSTの記録終了後,電話回線にコードを接続し伝送ボタンを押すと,自動的にネットワークに接続が行われ,ICメモリ中の心拍情報は,商用ネットワークを経由してインターネットに接続され送信される。伝送する基本データは妊婦のID,氏名,週数,記録日時,心拍陣痛情報であり心拍データサンプリングは,胎児心拍数1秒4回,子宮収縮1秒1回で20分のデータ収録で6000バイトになる。データ転送にあたってはテキストファイル(26400バイト)に変換し電子メールの形式で送る。送られてきたデータは解析ソフトにより自動診断され、結果は(心拍数基線,細変動,Acceleration,Decelerationの高さ,深さ,回数)随時グラフィック表示される。通信解析ソフトはVisual Basicを基本に作成し(約48K byte)、日本語及び英語モードのwindows上でnativeに作動し、相互にデータの互換性がある。これまでハイリスク妊婦に延べ1000回の伝送を試みた結果,海外の医療施設との通信も含め、臨床的に十分利用できる事が確認された。本システムでは,インターネットを介することにより,今回述べた医療施設間、家庭と医療施設間のみならず,医療機関内における胎児心拍数情報,子宮収縮情報伝送システムにも転用が可能でありその応用範囲は広い。平成7年度においては、従来から開発してきた電話回線を用いた家庭用小型分娩監視装置の改良とインターネットに接続可能にするためのソフトウェアーの開発に重点をおいた。本年度開発したシステムは,在宅用胎児監視装置とキャンパスLANが一体となって機能する構成となっている。在宅用胎児監視装置はICメモリおよびMNPモデムを内蔵し,7時間の心拍陣痛情報を記録可能である。UNIXワークステーションをサーバとするキャンパスLANには,心拍処理機能を持つローカルサーバPC-9821Ap2が接続されている。妊婦がNSTの記録終了後,家庭の電話回線にコードを接続し伝送ボタンを押すことにより,自動的に電話回線から商用ネットワーク(Nifty)を経由し,インターネットへ情報が伝送され,さらにキャンパスLANのサーバに伝送される様になっている。従来のシステムでは,1回20分のNSTデータをバイナリデータ(6000バイト)として伝送していたが,現在のインターネットではバイナリデータの送受診が困難であるため,本システムではテキストファイル(26400バイト)として伝送する方式としている。妊婦から伝送されたデータは,心拍陣痛情報の自動診断結果(心拍数基線,細変動,Acceleration,Decelerationの高さ,深さ,回数)がグラフィック表示される。これまで21例に伝送を試みたがデータの欠損,誤り等は全く認められず,インターネットによる伝送の信頼性が十分高いことが確認された。周産期医療での発達により、我が国の周産期死亡及び母体死亡は著明に減少している。さらなる成績向上のためには、個々の医療機関の充実にくわえ、地域全体における周産期医療のシステム化、すなわち医療施設間相互におけるスムーズな情報伝達システムを確立することが不可欠である。平成8年度においては,これまで開発してきた家庭と医療施設をむすぶ在宅妊婦の管理システムの改良にくわえ、医療施設間相互をむすぶシステケの開発を開始した。

これまで我々の開発してきた周産期ネットワークシステムは、1)家庭と医療施設をむすぶ在宅妊婦管理システム、および2)医療施設間相互をむすぶ医療施設間ネットワークシステムから構成される。在宅妊婦管理システムは、家庭で簡便に扱えるよう工夫された在宅用胎児監視装置とインターネットに接続されたパソコンから構成される。医療施設間相互をむすぶネットワークシステムは現在の医療施設での分娩監視装置の在り方を考え、分娩監視装置(単体)からの出力を利用する方法と院内に設置されている既設のセントラルモニタリングシステムの出力を利用する2方式を開発した。伝送する基本データは妊婦のID,氏名,週数,記録日時,心拍陣痛情報とした。データ転送にあたってはバイナリデータをテキストファイルに変換し電子メールの形式で送る。送られてきたデータは解析ソフトにより自動診断され、結果は随時グラフィック表示される。これまでに、外来患者家庭、里帰り予定遠隔地妊婦のハイリスク妊婦、計21人に延べ900回の伝送を試みた結果、データの欠損,誤り等は全く認められめず,インターネットによる周産期医療情報伝送の信頼性が十分高いことが確認された。周産期医療の発達により我が国の周産期死亡及び母体死亡は著明に減少しているがさらなる向上のためには、地域全体におけるスムーズな医療情報の共有が重要である。そのためには、医療施設間はもちろん、家庭と医療施設の間にも、相互間に有効な通信手段が必要となる。本研究の目的はインターネットを用いて、家庭と医療施設を想定した周産期ネットワークシステムを確立することにある。基本システムは在宅用胎児監視装置windowsパソコン、通信解析ソフト、よりなる。在宅用胎児監視装置は操作性に重点を置き、妊婦がNSTの記録終了後,電話回線にコードを接続し伝送ボタンを押すと,自動的にネットワークに接続が行われ,ICメモリ中の心拍情報は,商用ネットワークを経由してインターネットに接続され送信される。伝送する基本データは妊婦のID,氏名,週数,記録日時,心拍陣痛情報であり心拍データサンプリングは,胎児心拍数1秒4回,子宮収縮1秒1回で20分のデータ収録で6000バイトになる。データ転送にあたってはテキストファイル(26400バイト)に変換し電子メールの形式で送る。送られてきたデータは解析ソフトにより自動診断され、結果は(心拍数基線,細変動,Acceleration,Decelerationの高さ,深さ,回転)随時グラフィック表示される。通信解析ソフトはVisual Basicを基本に作成し(約48K byte)、日本語及び英語モードのwindows上でnativeに作動し、相互にデータの互換性がある。これまでハイリスク妊婦に延べ1000回も伝送を試みた結果,海外の医療施設との通信も含め、臨床的に十分利用できる事が確認された。
劣化ばらつきを考慮した蓄電池システムの最適構成を見出す統計的設計手法に関する研究

持続可能社会の実現に不可欠な蓄電池は電池セルを直並列接続してできる電池システムである.本研究では,最適電池システムの設計手法を確立することを目的に,電池システムの寿命を推定する統計的手法と,劣化の進行を模倣するシミュレータを構築している.この統計的手法は各セルの劣化ばらつきがシステム全体にどのような影響を与えるかを解析するものであり,劣化シミュレータでは,初期ばらつき,温度特性,経時変化の影響を取り込むことができる回路モデルを考案し,用いている.これらの性能を評価するため,様々な実験を行っている.その結果,CQ EVミニカートなど,限定した用途に対してはこれらが有効であることが分かった.本年度は,(A)最適電池システムの統計的設計手法の確立および(B)電池セルの劣化ばらつきモデルの構築に対して,以下の成果を得た.(A)では,セルのサイクル劣化ばらつきを,初期ばらつきと容量維持率のばらつきを用いて表現するモデルを確立し,その妥当性を確認するため,ある企業の協力も得て,サイクル劣化実験を行い,サイクル劣化ばらつきを混合正規分布で表現可能であることを確認した.また,セルのサイクル劣化情報を用いて,直列あるいは並列接続されたモジュールの劣化を推定する手法を構築した.その性能を評価するため,18650型Li-Ion電池を4段直列したモジュールの劣化実験を行い,実験で得られた劣化ばらつきと提案手法のそれとを比較し,0.7C充電1C放電のサイクルが300回以内であるならば,提案手法の予測は妥当であることを確認した.さらに,混合正規分布に対する最小値演算および平均値演算を行う手法を改良し,多数の成分を持つ分布を精度よく2つの成分を持つ混合正規分布に変換する手法を構築した.(B)では,初期ばらつき,温度特性,経時変化を取り込み可能な高精度な組電池用回路モデルを考案し,これを用いて組電池の動作シミュレータのプロトタイプを作成した.このシミュレータは,熱回路法を用いた熱分布計算,放熱の違いによる劣化ばらつき,内部抵抗ばらつきの発生過程,充電電流の分流,充電容量や充電率の変動が生じるメカニズム,それらに起因する劣化ばらつきをシミュレーションできる.また,18650型Li-Ion電池を用いて,温度,充電容量,および内部抵抗の時系列データを測定し,これらをシミュレーションモデルに反映する技術(キャリブレーション手法)も確立した.さらに,18650型Li-Ion電池を8段直列接続したものを10並列にしたモジュールに対して,熱分布,内部抵抗,充電容量の測定を開始した.(A)に関しては,4段直列モジュールのサイクル劣化実験から得られる劣化ばらつきと,提案手法で得られた劣化ばらつきが,0.7C充電1C放電のサイクルを300回以上繰り返すと,急激に劣化するセルが生じ始めるため,提案手法の利用限界を超えてしまい,2つのばらつきが乖離し始めることが判明した.この急激な劣化の原因はセル毎の充電率のばらつきだけでは無いと推定されるため,現在,劣化したセルのナイキスト曲線を調べ,劣化原因の特定を行っている.この現象を劣化モデルに取り込むことができれば,モデルの修正だけで,提案手法を変更する必要はない.しかし,モンテカルロシミュレーションとの比較から,多数の混合正規分布に対する最小値演算および平均値演算において,2つ成分を持つ混合正規分布への変換を繰り返すと,誤差が増大する場合があることが分かった.この問題を解決するには,アルゴリズムを変更しなければならないが,次年度に行う予定であった実験結果との比較も実施しており,また,GPUを用いたモンテカルロシミュレーション手法が十分効率的であることも判明しているので,(A)のテーマ全体としては順調であると言える.(B)に関しては,セルの劣化要因を理論的に解析し,劣化とそのばらつきの適切な表現方法を提案しており,また,次年度に計画していた熱分布シミュレータのプロトタイプとして,熱回路法を用いた手法を構築しているため,順調であると言える.なお,直並列接続された小規模モジュールの特性(セル間電流や電圧など)を解析する回路シミュレータの性能の実証実験は引き続き行っている.本年度は,(A)最適電池システムの統計的設計手法の確立および(B)電池セルの劣化ばらつきモデルの構築に対して,以下の成果を得た.(A)では,前年度に確認された非線形的なサイクル劣化の原因は,内部抵抗が線形的に増加している時にも生じていることから,電池の容量自体の変化にあり,今後,何らかの方法で,この非線形的劣化を寿命予測手法に取り込む必要があることが判明した.並列接続された組電池の劣化実験結果の解析においては,各並列セルの劣化速度が均等化していくことを確認し,劣化が速まったセルの劣化が引き続き速いわけではないことも判明した.また,複数個の混合正規分布の最大値・最小値演算において精度確保に重要となる共分散計算手法を改良し,より高精度の演算手法を確立した.(B)では,前年度に構築した組電池の回路モデルの高精度化および劣化(進行メカニズム)シミュレータの高速化を行った.

高精度化に関しては,18650タイプ蓄電池を用いて劣化のSOC依存性,充放電電流依存性,温度依存性の実データ測定を完了し,シミュレーションモデルに組み込んだ.高速化に関しては,並列計算により,大規模熱回路網の高速かつ高精度計算手法を確立した.この手法は,従来技術として広く用いられているELMAと同精度で4倍高速である.また,MATLABプログラムの計算速度解析を用いて,劣化シミュレータにおいて計算時間を要している部分を明確にし,その部分を改良することにより,全体として約3.2倍の計算高速化を達成した.(A)に関しては,非線形的なサイクル劣化を予測しなければ,1昨年度に構築した寿命予測手法の精度が落ちることが判明し,劣化モデルの修正を行う必要があるため,寿命予測手法の完成という点では若干の遅れがある.しかし,前年度において課題となっていた多数の混合正規分布に対する最小値演算および平均値演算における課題は解決でき,また,並列接続された組電池の劣化解析も終了したので,おおむね順調であると言える.(B)に関しては,空冷モデルを取り入れたより実用的な熱分布シミュレータを構築し,汎用熱解析システムに対する優位性を確認した.また,小規模モジュール(8×10)を作成し,充放電電流とその劣化特性の因果関係を解明し劣化傾向を明確にした.しかし,熱分布シミュレータを用いた劣化(進行メカニズム)シミュレータに関しては,プロトタイプは完成したものの,MATLABを用いた可視化とその検証は終わっていない.ただし,これらは次年度に実施できるため,課題全体として,おおむね順調であると言える.本年度は,(A)最適電池システムの統計的設計手法の確立および(B)電池セルの劣化ばらつきモデルの構築に対して,以下の成果を得た.(A)では,高精度の寿命予測を行うためには,劣化モデルの適応的な修正が必要であることが判明したため,50個の電池セルのサイクル劣化データおよび50個の2並列モジュールのサイクル劣化データを解析した.その結果,サイクル初期には電池容量の減少が,中期には内部抵抗の上昇が,劣化の主要因であり,終期にはこの両方の要因により,非線形的な劣化が生じることを見いだした.劣化履歴から電池セルがどの段階にあるかが分かれば,劣化モデルの変更が可能となる.また,複数個の混合正規分布の最大値・最小値演算に関して,共分散計算を高度化することにより,成分個数を2個にする手法が実用的であることを確認した.(B)では,MATLABを用いて組蓄電池の劣化進行メカニズムを可視化し,SEI劣化の電流依存性や,正極抵抗劣化のSOC依存性を表現する劣化傾向式を構築した.この劣化傾向式は,温度による依存性がアレニウス式により考慮されており,組蓄電池の温度分布に基づく劣化ばらつきの解析も高精度に行える.また,小規模モジュールを用いた充放電実験により,劣化傾向式の各パラメータを同定し,電気自動車での使用条件に基づき,劣化の進行を予測するシステムを構築することにより,残走行距離を5%以下の誤差で予測できることを確認した.これらにより,充電スケジュールや充電時の空冷の有無による劣化変動を高精度に推定することが可能となり,電池交換を最小化する条件も明らかとなった.持続可能社会の実現に不可欠な蓄電池は電池セルを直並列接続してできる電池システムである.本研究では,最適電池システムの設計手法を確立することを目的に,電池システムの寿命を推定する統計的手法と,劣化の進行を模倣するシミュレータを構築している.この統計的手法は各セルの劣化ばらつきがシステム全体にどのような影響を与えるかを解析するものであり,劣化シミュレータでは,初期ばらつき,温度特性,経時変化の影響を取り込むことができる回路モデルを考案し,用いている.これらの性能を評価するため,様々な実験を行っている.
18〜20世紀における北京のライフラインと都市の社会経済構造に関する研究

この課題では、北京の上・下水の供給・処理を中心にし、先行研究が少ない18-20世紀における北京のライフラインに関して資料整理と関連の研究を行ない、その内容は主に以下である。東京大学東洋文化研究所所蔵の仁井田コレクションの北京の生活用水売買に関する契約文書を文字に起こし、注釈を含め、出版向きの整理を行なった。18-20世紀の生活用水の供給に関して20世紀半ばまで給水体制の主力としての「水道路」というシステムは、山東省等出身の肉体労働者によって20世紀初発足した水道局という近代的な給水システムの市場侵蝕を受けながら北京の住民に給水していた。遅くとも20世紀前半まで、「水道路」という人力給水体制が、伝統技術を用い、零細的な経営・販売方式で巨大都市北京の百万以上の人口の日常生活用水を支障なく供与したのである。18-20世紀における北京の下水処理に関して、15世紀以降、都市の制度、下水道等の基礎施設、都市の共生管理システム等の不備、水、公衆トイレ、排泄物処理システムの構造的不足等によって、北京の住民は、長期的に劣悪な衛生環境に置かれていた。百万人以上の人口と多くの動物の排泄物に対して私的な「糞道」システムは、殆ど公的な支援、関与を受けないまま、数世紀にわたって、華北地域の農業生産の貴重な肥料の原料として、人力で北京市内の人畜排泄物を収集し処理し、北京の最低限の清潔を維持していた。17年度の研究調査は主に二つの方向で行っていた。(1)は、日本国内の文書資料の調査と整理である。すなわち東京大学東洋文化研究所所蔵仁井田陞文庫北京生活用水売買文書の調査、抄録、文字解読、コンピュータ入力、契約文書内容の注釈、伝統的文献学およびアーカイブズ学の方法にしたがって文字の識別、解読、考証、注釈を行ない、文書全体をまとめて出版する方向へ作業を行なった。(2)は、2005年8月1日-8月20日、2006年2月28日-3月20日(予定)にわたって北京市での文献資料・研究情報の収集と現地調査を行なった。調査は、主に二つの内容がある。(A):北京市档案館、首都図書館、第一歴史档案館、中国社会科学院近代史研究所図書館、中国国家図書館、北京市水道局博物館、北京市社会科学院図書館等の公機関所蔵の北京ライフラインに関する公私文書、文献を収集し、東京大学東洋文化研究所所蔵契約文書と関連しながら、水売買契約文書の価値、水売買文書が語った都市生活用水売買の権利構造と市場秩序、特に水源、生活用水の購入者と水道路の成立過程等を研究し、一つの成果として「18-20世紀における北京の飲料水問題--二つの『水道』を中心として--」という論文をまとめた(大阪市立大学編『水の都市文化』、2006年3月出版予定)。(B):東京大学所蔵契約文書及び公私関連文献と突き合わせ、北京市に対する現地調査を行なう。これは旧北京の市街=胡同と井戸、水源、近代的水道およびごみ処理場の現地調査を含め、調査を行なう。17年度では、東京大学所蔵文書に関わった地域、特に最近旧建築の改造と都市開発の区域とされた旧正陽門周辺地域の胡同と市街に関して調査を実施した。18年度では、東京大学東洋文化研究所所蔵仁井田陸文庫[北京水文書]の注釈等の補足、出版の準備作業を行なった。2006年8月7日から8月31日にかけて北京に出張し、18-20世紀における北京のライフライン、特に下水処理、ゴミの循環を中心とする文書資料と学術情報を収集した。その間、8月18日-22日に中国社会史学会の国際シンポジウムに参加し、北京水文書』と清代民国期における北京の生活用水売買権利について」というテーマで近年の研究成果を報告した。2007年2月2日-2月9目に香港と深&#22323;市に都市比較と都市史研究の情報と資料を調査した。

2007年2月17目に東京大学出版会の「都市の分節構造」と「都市のイデア」出版計画の研究会に「胡同-19-20世紀における北京住民の生活空間と『糞道』を中心に-」で本課題に関連する研究内容、特に前近代における北京のゴミ、とりわけ人間・動物の排泄物の処理制度とシステムを報告した。北京研究の文献資料の調査と整理に関連しながら2006年9月17日-23日にトルコのアンカラ市、イスタンブール市に「歴史的アーカイブズの多国間比較に関する研究」(日本学術振興会研究補助金基盤研究(A)、代表者国文学資料館渡辺浩一)の国際シンポジウム「オスマン朝と中世日本における国家文書と社会動態」に参加し、関連のコメントを行なった。この課題はライフラインの側面から中国の伝統都市の社会経済構造を解明する研究である。本年度では、2007年8月12日-9月9日、2007年12月23日-30日、北京に出張し、関連の資料を収集し、研究対象地域を現地調査し、北京大学等の学者と研究情報等を交換した。その主要な内容は、北京の上下水の供給・処理に関する文書および上下水の供給・処理の労働者に関する新聞記事、都市景観などの文献資料、写真等を継続的に収集し、また聞き取り調査を含み、20世紀前半までの北京市住民の下水の処理状況、下水業者に関するイメージの形成、および下水の供給・処理と北京の旧市街との関係を継続的に調査したのである。研究は、主に15-20世紀における北京の下水処理の実態、「糞道」という権利の形成および権利の特質、「糞道」の所有者・従業者の出身地、出稼ぎ労働者と農村人口の都市流入過程、人糞とゴミ処理、都市社会生活全体との関係、都市の施設と生活環境、近代的な北京市政の成立と制度の変遷、都市の経済構造、社会秩序などの問題を中心に考察し、二つの論文にまとめた。(1)「排泄物との格闘-15世紀-20世紀、北京における人畜の排泄物の処理システムの成立について-」(汲古書院、2007年)、(2)「『糞道』とされた胡同-十八-二十世紀前半の北京における排泄物の処理と糞夫」(東京大学出版会公刊予定、2008年)。以上の研究は、先行成果があまりないといえる領域の基礎的作業であり、また収集した資料および展開している研究視点などは、新しい研究方法の模索、新しいデータの再構築と繋がると考えられる。
被災博物館等の汚染ガスからみた資料と環境の安定化およびその評価手法の研究

研究は昨年度に引き続き次の4つの調査研究領域において実施した。1被災資料の情報収集調査:全国各被災地における被災資料の救済を実施した所蔵機関を調査し、被災経歴を持つ資料の保存に向けた現状を検証した。その上で、保存の対象とされる資料群の物質的な多様性を踏まえ、体制的・技術的課題それぞれについて課題を検討した。2被災施設等の調査:被災地における長期間の空気環境モニタリング結果および既設博物館内における空気環境モニタリング結果を比較解析した。その上で、実現可能性があり、かつ将来的に目標とすべき環境基準を設定した。次に、その基準を実現化するための具体的方策について検証を行った。その一部は博物館が新規に製作し、使用する展示ケース内の環境保全実務において実践することで検証した。LEDライトを使用した文化財害虫防除システム開発のため、文化財害虫の一つで国内に普遍的に生育するヒメカツオブシムシの光反応を検証した。結果、成長ステージの違いに係らず、可視光全域で動きが活発になった。3資料汚染ガス調査:乾燥方法・災害種別の異なる被災水損資料の揮発成分の差異について対象資料を拡張して調査した。その結果,1)真空凍結乾燥法は自然乾燥法に比較して,残存揮発成分量が多い,2)真空凍結乾燥した津波被災資料はアルデヒド類が多いのに対し,洪水被災資料は,酸・エステル類が多く残存するなど,被災資料の保環や保存処置の実施において有用な知見を得た。4汚染空気質の改質調査研究:導入外気と室内還気とを全熱交換した後にデシカントローターで除湿する新しい方式の除湿換気装置を札幌市内のローエネルギー住宅に導入し,夏期除湿時の室内温湿度が安定的に26 °C, 56 %程度を保ち得ることを実証した。空気質改善策として、a型シリカゲルにより展示ケース内のアルデヒド類低減措置をはかり、低減効果を確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。海外調査として、ルーブル美術館、ケ・ブランリ美術館、装飾博物館、オルセー美術館、フランス国立図書館など(いずれもフランス)にて危機管理プログラムについての聞き取り調査を行った。岩手県山田町「鯨と海の科学館」、石巻市「旧湊二小」における被災資料ワークショップを開催した。被災文化財は有機材料をはじめとする多様な素材で構成されており、被災直後は無機材料と同じ場所で一時保管され、後に分別保管されている場合がほとんどであった。有機材料への汚染ガス吸着は保管履歴や環境と密接な関わりがあることが予想され、無機材料を含めた総合的な検討の必要性が認められた。また、兵庫県で2004年に洪水被害を受けた民間所在歴史資料が発生する異臭について現状を調査し、今後の調査に向けた意見調整をおこなった。揮発物質放散試験システムを構築し、実験条件などの選定を行なった。また汚染ガスの吸着除去を目的に、化学修飾したリグノセルロースや炭化物の塩基性ガスに対する吸着能を評価した。ケミカルフィルタを試作し悪臭物質の動的評価を行なった。東日本大震災により被災した紙媒体歴史資料の安定化に向けた現状調査およびクリーニングのための検討をおこない、被災資料のクリーニングを学生や市民参加で実施することの社会的な意味を検討した。さらに、各地における過去の災害状況調査を実施し、2003年・2008年における宮城県の災害対策と津波被害の特質について検証した。日常的な広域連携のあり方や行政・市民との繋がりについて協議し、地域歴史資料の保存にむけた共通認識化をはかることができた。被災文化財レスキュー事業に係る経過について情報収集し、想定される災害に対する被災文化財の一時保管・受け入れについて、奈良県内市町村文化財担当者へ、聞き取りを行なった。真空凍結乾燥および自然乾燥を行った水損被災紙資料について、イオンクロマトグラフ分析装置を導入し、資料の放散ガス(酸、アルカリ、TOC)を分析し、ケミカル除去シートを用いた際のガス除去効果を確認した。津波被災紙資料から放散するガスについてGC/MSおよびにおい嗅ぎ測定を実施した。この結果GC/MSで同定した33成分の内、臭気として12成分を検出した。特に、アルデヒド類やジメチルスルフィドの臭気強度が強いことが明らかとなった。被災紙資料から発生する様々なガスは収蔵室内に滞留するため、脱臭や換気による空気質改善が必要となる。全熱交換換気装置は、室内空気と外気新鮮空気を置換するとともに、熱交換による調温・調湿が可能なことから有効な方法だが、室内で発生した様々なガス成分が、全熱交換素子を通過する際に、外気空気側へ移行する可能性が指摘されている。そこで、高効率な全熱交換素子を用い、CO2やアンモニア、トルエンガス移行率について、夏、冬を想定した外気温湿度環境での試験を行った。この結果から、アンモニアなどの水溶性のガス成分は、全熱交換素子を溶解拡散移動する水分に影響されることが示唆された。被災時における文化財の一時保管を想定し、津波被災を受けた博物館に調湿剤入りの各種段ボール製簡易保管箱を設置し、温度湿度環境の安定効果の有効性を検証した。収蔵ケース内の温湿度変化を継続的に評価したところ、最外層に防湿層を設けることにより、日較差など気温に大きな変化があった場合にも、ケース内の湿度はほぼ一定値に保たれることを確認した。被災資料収蔵施設の現状について調査を実施し、直面する課題等について協議を実施した。海外における博物館の防災、減災に関する最新の情報と研究動向を得た。

今後の災害に対する被災文化財の一時保管・受け入れについて、市町村文化財担当者へ聞き取りを実施した。研究代表者ならびに分担者において、調査研究が滞りなく進んでいる。特に、被災資料の臭気成分の分析が行われ、その特有臭気の同定がなされた。また、同じ水害においても津波被災と河川の洪水による被災資料の放散ガス分析を実施し、その特徴が明らかにされた。一時保管、および収蔵施設における温湿度やガスの安定性に関するデータも取得され、調査条件の確立ができた。また、改質試験においてもケミカルフィルターなどによる効果を確認するなど成果を上げている。東日本大震災で被災した文化財施設とその被災資料を保管している施設の空気環境,被災資料由来の揮発成分について調査した。被災施設では,通常の収蔵庫では検出されない成分も含め多種多様な成分が大量に検出され,それらの多くは一定期間を経ると減少するが,2-エチル-1-ヘキサノールなど一部の成分が長期間残存すること,それらは資料に吸着し,別の保管場所で再放出する可能性があるなどの知見を得た。また、2015年に茨城県常総市にて豪雨被害を受けた民間所在資料について真空凍結乾燥処置を施すとともに、残留臭気を含む汚損ガスの調査を実施した。におい嗅ぎGC-MS分析法を用いることで,本研究で初めて異臭成分として,数種類のアルデヒド類,ジアセチル,ジメチルスルフィドなどを同定した。さらに異臭成分を文化財の材質となる金属や顔料に作用させた場合の影響についても調査し、濃度の影響を確認した。一方、一時的な保管環境の確保に関する研究では段ボールや大型のビニール袋など入手および廃棄の容易な資材を用いた一時保管箱を、「鯨と海の科学館」(岩手県山田町)の仮設収蔵庫に設置し、温湿度の挙動とその効果を検討した。その結果、一時保管箱内の温度は設置した室内環境と同様の変化を示すものの、相対湿度は著しく緩和されることを確認した。特に、相対湿度の緩和では、一時保管箱に防湿層を設けることが重要であった。資料収集および成果の公表としてカナダで開催された学会で発表し、各国の文化財対策との比較検討をおこなった。また、資料保存環境管理の実態を調査し、『日本文化財科学会誌』及び「第三届博物館保存修護工作坊-文物保存與永続発展」において成果発表としてまとめた。また、安定した資料保存環境を構築するための技術や手法に関する調査として、熊本ピーエスオランジュリの施設調査を実施した。異臭を放つ資料からの成分を同定し、それらが周辺文化財に及ぼす影響を調査することができた。臭気成分を同定し物性が明らかになったことにより,より効果的な対応策立案に貢献できる。またさまざまな被災施設においての知見を得ることや、国際会議での情報収取を実現した。各分担者が積極的に多方面で調査を実施し、データの集積に勤めることができている。特にダンボールを用いた一時保管庫の研究は容易に場所を選ばす一定の環境を提供できることか判明するなど大きな成果を得た。
サツマイモ野生種の自家不和合性における自他認識分子機構の解明

サツマイモ野生種(Ipomoea trifida)は、アブラナ科植物(Brassica)と同様の胞子体型自家不和合性(SSI)を示す。申請者らのこれまでの研究により、S候補遺伝子AB2(雄側)、SE2,SEA(雌側)を見出した。これらの成果を元に、本年度は、(1)サツマイモ野生種の新規S遺伝子座の単離と配列解析、(2)雄側S候補遺伝子産物AB2の完全長タンパク質の大腸菌体内合成、AB2ペプチドのデザインと合成、(3)AB2ペプチドを用いたバイオアッセイ系による雄側S遺伝子の決定を行った。(1)サツマイモ野生種の新規S遺伝子座の単離と配列解析各S遺伝子型におけるS候補遺伝子の存在と発現の検討を行った結果、Sc系統においてのみAB2とSEAが重複して存在しており、SEAに関しては菊における異所的発現が確認された。(2)雄側S候補遺伝子産物S_1-AB2の完全長タンパク質の合成、S_1-AB2ペプチドのデザインと合成大腸菌体内における雄側S候補遺伝子産物S_1-AB2の合成を試みたところ、シグナルペプチドを付加した場合にのみ若干の発現誘導が確認されたが、成熟S_1-AB2タンパク質の合成はできなかった。そこで、成熟AB2タンパク質の配列を6つのブロックに分けて、各ペプチドの合成を行った。(3)S_1-AB2ペプチドを用いたバイオアッセイ系による雄側S遺伝子の決定上記S_1-AB2の各ペプチドの水溶液を調製し、S_1柱頭に前処理した後に行った和合・不和合組み合わせの交配において、本来和合反応を示す他家の花粉をも拒絶し自家不和合性反応が成立した。このことから、AB2がS遺伝子産物であると決定した。サツマイモ野生種(Ipomoea trifida)は、アブラナ科植物(Brassica)と同様の胞子体型自家不和合性(SSI)を示すが、その反応は迅速かつ厳密であり、不和合受粉の場合には花粉管か全く発芽しない。また、I.trifidaのSSIは、BrassicaのSSIとは異なり、不和合性の人為的打破が不可能である。申請者らのこれまでの研究により、I.trifidaのSSIが単一の複対立遺伝子座であるS遺伝子座により制御されていること、更に、当該遺伝子座上に生殖器官特異的に発現しS遺伝子型間で多型性のあるS候補遺伝子AB2(雄側)、SE2,SEA(雌側)を見出した。これらの成果を元に、本年度は、(1)サツマイモ野生種のS候補タンパク質の人為的合成、(2)サツマイモ野生種の自家不和合性に関する優劣性制御機構の解明に先立つ各遺伝子型のS遺伝子座の塩基配列決定を行った。(1)サツマイモ野生種のS候補タンパク質の人為的合成I.trifidaの各S遺伝子型(S_<29>,S_3,Sc,S_1,S_<10>)のS候補遺伝子の完全長cDNAを単離するため、各系統の柱頭(開花前日)および葯(開花2週間前)よりmRNAを単離しcDNAを合成した後に、PCRにより当該領域を増幅した。得られたDNA断片を大腸菌体内タンパク質発現系、無細胞翻訳系に供するため、各ベクターに連結した。(2)サツマイモ野生種のSIに関する優劣性制御機構の解明に先立つ各遺伝子型のS遺伝子座の塩基配列決定これまでに解析が終了したS_1,S_<10>-S遺伝子座の配列をリファレンスとしつつ、S_<29>,S_3,Scの各S遺伝子座を単離し、ABI3100ならびにRoche454を用いてショットガンシークエンスを行った。これまでに、S_<29>,S_3,Scの各S遺伝子座中に存在し、S候補遺伝子を座乗するSDR(S-diversity region)をカバーするコンティグをそれぞれ単離した。現在、SDR周辺領域との連結作業ならびに投稿論文の準備を行っている。

(3)S_1-AB2ペプチドを用いたバイオアッセイ系による雄側S遺伝子の決定上記S_1-AB2の各ペプチドの水溶液を調製し、S_1柱頭に前処理した後に行った和合・不和合組み合わせの交配において、本来和合反応を示す他家の花粉をも拒絶し自家不和合性反応が成立した。このことから、AB2がS遺伝子産物であると決定した。