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「鎖国」下の日本における清朝陶磁の受容とその影響に関する調査研究

出土品と伝世品両面の調査を通して、18世紀終盤以降日本へ輸入されている清朝陶磁の絶対量が増加していることを確認し、その背景にこれまでにも指摘されていた煎茶にとどまらず、茶の湯も含めた中国趣味の流行があったことを指摘した。また、長崎貿易での清朝陶磁の輸入が低調であった17世紀終盤から18世紀中盤にかけて、琉球・薩摩経由で清朝官窯製品が輸入され、徳川将軍家を含む貴顕への贈答に用いられていたことを明らかにした。のべ25日にわたって、徳川美術館・彦根城博物館・久保惣記念美術館・東京国立博物館などにおいて清朝陶磁の伝世品、長崎市教育委員会・沖縄県立埋蔵文化財センター・大阪市立美術館などにおいて清朝陶磁の出土品や沈没船引き揚げ品、長崎歴史文化博物館・京都府立総合資料館・泉屋博古館分館・広誠院・京都市美術館などにおいて清朝陶磁の影響下に製作された日本陶磁の調査を行った。この調査を通して、沖縄に歴代皇帝の時期の清朝官窯製品がもたらされていることが確認できた。また、日本の遺跡からの出土品には煎茶碗などの数物が圧倒的に多いのに対して、伝世品には一品物の大型品が少なくないという顕著な違いが認められることも判明した。これは、江戸時代後期に日本へ輸入された清朝陶磁が、概して貴重品扱いされていたため、大型の一品物の場合には少々破損しても修復されて伝世している率が高いことを示しており、前近代の日本における清朝陶磁受容の研究を進める上で、本研究で行っているような伝世品の調査が極めて重要であることが一段と明らかになってきた。とりわけ、天保年間の箱書を有する清朝陶磁の一群を、国内旧家からまとまった料発見したことは、今後の研究の重要な基準資料となるものであり、特筆に価する。のべ24日にわたって、田中本家博物館・今右衛門古陶磁美術館・大阪市立美術館・静嘉堂文庫美術館・新宿区教育委員会・野崎家塩業歴史館・徳川美術館・香蘭社・兵庫陶芸美術館・彦根城博物館・沖縄県立埋蔵文化財センター・大阪歴史博物館・久保惣記念美術館・眞葛ミュージアムなどにおいて清朝陶磁およびその影響下に製作された日本陶磁の調査を行うと共に、中間成果報告と位置付けている特別展覧会の図録に用いるための資料写真の撮影を行った。本年度は、中間成果報告書としての特別展覧会図録の作成にに向けて、資料写真撮影にに重点を置いたため、調査自体は補足的な範囲にとどめざるをえなかったが、琉球経由で江戸時代の日本へ清朝陶磁が輸入されたいたことを裏付ける文献資料の発見という大きな成果をあげることができた。また、これまで日本文化としての側面が強調されすぎるあまり、ほとんど注目されてこなかった江戸時代後期の茶の湯における中国趣味の存在を明らかにすることができた。10月には、それらの成果を踏まえて京都国立博物館にて特別展覧会「魅惑の清朝陶磁」を開催し、無事図録を刊行することができた(図録は展覧会事業の共催者である読売新聞社の発行)。のべ27日にわたって、彦根城博物館・徳川美術館・田中本家博物館・角屋もてなしの文化美術館・九州国立博物館などにおいて伝世品、大阪歴史博物館・京都市埋蔵文化財研究所・長崎市教育委員会・東洋大学井上円了記念博物館などにおいて出土品、泉屋博古館分館・眞葛ミュージアム・九州陶磁文化館・今右衛門古陶磁美術館・愛知県陶磁資料館などにおいて、清朝陶磁の影響下に製作された日本陶磁の調査を行った。その結果、江戸遺跡で確認されていた18世紀末から19世紀にかけて輸入量が増大するという傾向が、大坂・京都・長崎といった他地域でも認められることが判明した一方で、遺跡の居住者や、所蔵者の性格が内容に大きく影響していることが判ってきた。また、関連調査として行った日本陶磁の調査では、これまでやや等閑視されてきた感のある17世紀末から18世紀半ばにかけても、清朝陶磁の影響が少なからず認められることが明らかになってきた。これは、清朝陶磁の日本陶磁への影響力の強さが、輸入量の増大との単純な正比例での相関関係にはなく、むしろ異国趣味の流行や、交流が乏しいがゆえにかき立てられる異国への憧憬といった、文化的側面に大きく左右されていることを意味していると考えられる。本研究では、調査成果の中間発表を兼ねて、平成25年度に京都国立博物館での特別展覧会の開催を予定しているが、以上の調査成果を踏まえて出陳作品リスト(案)を作成し、共催予定新聞社と開催に向けての協議を行った。平成25年秋には、本研究の成果報告の一環として特別展覧会『魅惑の清朝陶磁』を京都国立博物館にて開催し、共催新聞社の協力を得て、研究成果を集約的に盛り込んだ図録の作成も行い、研究成果の公表に努めた。さらに、研究の最終年度である平成26年度には、共催新聞社協力のもと『魅惑の清朝陶磁』展を国内巡回させると共に、講演会などの行事を通して研究成果の普及・周知を図った。

考古学日中関係の悪化に伴い、当初計画していた中国における調査を自粛したこともあって、生産地側の中国での調査を全く進めることができなかったが、その分のエネルギーを国内での伝世品調査に振り向けた結果、天保年間の箱書を有するまとまった資料群の発見など大きな成果をあげることができ、本研究の成果報告を兼ねて計画している特別展覧会「魅惑の清朝陶磁」(平成25年秋に京都国立博物館にて開催予定)の展示品内容の充実を図ると同時に、出品予定作品を9割以上確定させるところまでこぎつけることができた。また、昨年度からの懸案であった研究成果の逐次報告についても、僅かではあるが後掲のように実現できたため、おおむね順調と評価する。本年度最大の目標であった中間成果報告としての特別展覧会の開催に無事こぎつけることができた。その一方で、当初計画していた中国本土での調査については、時間的・金銭的制約から全く実施できていない状況にあるが、中間成果報告書として刊行した特別展覧会図録について、海外の研究者によってその内容を踏まえた論文が公表されるなど(『故宮文物月刊』第372期)、非常に高い評価を得ることができたので、当初計画からは大幅に軌道を修正しているものの、研究成果自体はあがっているので、おおむね順調と評価する研究成果の中間発表として計画している特別展覧会の共催予定新聞社から、諸般の都合で展示予定作品リストの作成を急ぐよう要請があったため、展示候補作品の選定を進めるために国内調査に重点を置かざるをえず、当初計画していた海外調査や図録用写真の撮影が全く実施できなかった。その反面、国内調査では当初計画で平成24年度実施を目論んでいた遺跡出土品や田中本家博物館の本調査などをほぼ終えることができ、暫定版ではあるが展示予定作品リストの作成に漕ぎ着けた。したがって、個々の作業の進捗状況にばらつきはあるものの、全体としては時間的に無理なく展覧会開催に向けての準備が整いつつあるので、おおむね順調と評価する。中国での窯跡出土品調査ができていないが、国内調査だけでも十分に成果が上がっているため、当面は本研究の成果公表の一環として位置づけている特別展覧会(平成25年秋に京都国立博物館にて開催予定)の開催を最大の目標として位置づけ、展覧会図録執筆のための調査や図録掲載用の資料写真の撮影に全力を傾ける。当初計画していながら、現時点で全く実施できていない中国本土での窯跡出土資料の調査実現に努力するとともに、中間成果報告書としての特別展覧会図録に盛り込み切れなかった成果について、論文・講演会などの形で成果公表に努めることとしたい。また、研究成果の公表としての特別展覧会の国内巡回についても、無事実現したいと考えている。国内については、必ずしも充分とは言えないものの、最低限必要な調査は既に行えたので、今後は調査については補足的に行うこととし、平成24年度は、むしろ展覧会図録掲載用の写真撮影を重点的に進める予定である。ただし、当初計画の時点では考慮していなかった琉球地域を研究対象に加える必要があるとの認識をもつに至ったので、平成23年度交付金の残額を利用して、沖縄での調査は是非とも行うこととしたい。また平成23年度には全く実施できなかった国外調査についても、平成24年度中の実現に向けて、最大限の努力をしたい。平成25年度については、中間成果発表として特別展覧会を行う当初計画の予定に変りはなく、最終年度にである平成26年度には補足調査を行って、成果報告書を刊行する計画についても、現時点での変更はない。
サラセミア患者赤血球におけるプロテオリシス異常の機序解明と検査診断への応用

〔研究の目的〕サラセミアはグロビン遺伝子の変異によってα鎖、β鎖のいずれか(または両方)が欠失あるいは合成低下する遺伝性のヘモグロビン異常症である。本症は東南アジアに多く、特にタイ国ではαサラセミアが出生児の20ー30%、βサラセミア/HbEはこれより多く、地域によっては全人口の約70%にも認められる。本症で最も多い、また重篤に臨床症状は貧血(ヘモグロビンの減少)である。しかし、その症状の軽重に個人差があり、単純にグロビン遺伝子の変異型だけで説明できないことが次第に明らかになってきた。本研究は、上記症状の軽重(表現型)とグロビン遺伝子の変異の関連を詳しく調査するとともに、赤血球内のプロテオリシス(蛋白質分解)酵素系、特にサラセミア血中で高くなるCa^<2+>に依存性のプロテア-ゼ(カルパイン)の活性変動を追究することにより、予後判定ないし治療指針を得るための検査診断法を見い出すことを目的とした。〔研究方法と体制〕上記の目的の中、グロビン遺伝子の解析と試料の提供をタイ国側研究者が担当し、プロテア-ゼの測定を日本側研究者が担当した。また、試料や試薬の輸送、情報交換、研究打合せ、さらに技術修得の目的で、両方向ヘ研究者が頻回に出向き、国際学術(共同)研究の実をあげることに努めた。〔研究の成果〕1.サラセミアにおける遺伝子型と表現型の解離の確認ー調査した数百例のβサラセミア/HbE患者の分析から、同じ変異をもつ患者間でも、症状(特にヘモグロビン含量)に大きな個人差があることを確認した。2.遺伝子型と表現型の解離要因の解析ー次に、上記の差異を生ぜしめる要因を種々検討した結果、次の3つが浮かび上がってきた。(1)αサラセミア遺伝子とβサラセミア遺伝子の相互作用ーHb ConstantSpringを含むαサラセミア遺伝子を併有するβサラセミア患者は、併有しない患者よりも症状が軽かった。(2)胎児ヘモグロビン(HbF)の遺伝子構造ーβサラセミアの軽症例と重症例の間でHbFの含量に有意な差は認められなかったが、制限酵素XmuI(HbFを構成すグロビンの1つ^Gγの遺伝子の上流158番目のヌクレオチドに切断点をもつ)によるβグロビン遺伝子群の解析から、この制限部位が+/+の患者は+/-や-/-の患者よりヘモグロビン含量が有意に高く、軽症の例が多かった。(3)プロテア-ゼ活性ーβサラセミアの軽症例と重症例の間で、赤血球中のカルパインとその内因性インヒビタ-(カルパスタチン)の活性レベルには有意な差が認められなかったが、両者とも健常者の赤血球中より高い傾向が見られ、異常ヘモグロビンの分解にμMレベルのCa^<2+>に依存するプロテア-ゼが関与するという報告と考え合わせ、サラセミア血中における蛋白質代謝へのカルパインの関与が予想された。3.サラセミア赤血球の膜蛋白質の解析ーサラセミア患者の赤血球で、膜の蛋白質アンキリンやスペクトリンの部分分解および膜からの遊離があることを見い出した。これは、in vitroで細胞膜をカルパイン処理した場合の変化に似ており、サラセミア血中での高Ca^<2+>濃度やCa^<2+>によるカルパインの膜への結合の事実を考え合わせると、カルパインが細胞質でのグロビン分解だけでなく、膜局所において裏打ち蛋白質群の異常に分解にも関与する可能性が考えられた。〔考察と反省〕以上のように、日本・タイ両国の研究者の緊密な協同研究により、世界の(特にアジアの)難病サラセミアに関するさまざまな貴重な知見が得られた。特に本疾患の予後を考える上で、グロビンのα鎖とβ鎖の(遺伝子レベルでの?)相互作用や、プロテオリシス、特にカルパイン系の動きに注意すべき点が示喚された意義は大きく、今後の研究に期するところ大である。

また、試料や試薬の輸送、情報交換、研究打合せ、さらに技術修得の目的で、両方向ヘ研究者が頻回に出向き、国際学術(共同)研究の実をあげることに努めた。〔研究の成果〕1.サラセミアにおける遺伝子型と表現型の解離の確認ー調査した数百例のβサラセミア/HbE患者の分析から、同じ変異をもつ患者間でも、症状(特にヘモグロビン含量)に大きな個人差があることを確認した。2.遺伝子型と表現型の解離要因の解析ー次に、上記の差異を生ぜしめる要因を種々検討した結果、次の3つが浮かび上がってきた。(1)αサラセミア遺伝子とβサラセミア遺伝子の相互作用ーHb ConstantSpringを含むαサラセミア遺伝子を併有するβサラセミア患者は、併有しない患者よりも症状が軽かった。(2)胎児ヘモグロビン(HbF)の遺伝子構造ーβサラセミアの軽症例と重症例の間でHbFの含量に有意な差は認められなかったが、制限酵素XmuI(HbFを構成すグロビンの1つ^Gγの遺伝子の上流158番目のヌクレオチドに切断点をもつ)によるβグロビン遺伝子群の解析から、この制限部位が+/+の患者は+/-や-/-の患者よりヘモグロビン含量が有意に高く、軽症の例が多かった。(3)プロテア-ゼ活性ーβサラセミアの軽症例と重症例の間で、赤血球中のカルパインとその内因性インヒビタ-(カルパスタチン)の活性レベルには有意な差が認められなかったが、両者とも健常者の赤血球中より高い傾向が見られ、異常ヘモグロビンの分解にμMレベルのCa^<2+>に依存するプロテア-ゼが関与するという報告と考え合わせ、サラセミア血中における蛋白質代謝へのカルパインの関与が予想された。3.サラセミア赤血球の膜蛋白質の解析ーサラセミア患者の赤血球で、膜の蛋白質アンキリンやスペクトリンの部分分解および膜からの遊離があることを見い出した。これは、in vitroで細胞膜をカルパイン処理した場合の変化に似ており、サラセミア血中での高Ca^<2+>濃度やCa^<2+>によるカルパインの膜への結合の事実を考え合わせると、カルパインが細胞質でのグロビン分解だけでなく、膜局所において裏打ち蛋白質群の異常に分解にも関与する可能性が考えられた。〔考察と反省〕以上のように、日本・タイ両国の研究者の緊密な協同研究により、世界の(特にアジアの)難病サラセミアに関するさまざまな貴重な知見が得られた。特に本疾患の予後を考える上で、グロビンのα鎖とβ鎖の(遺伝子レベルでの?)相互作用や、プロテオリシス、特にカルパイン系の動きに注意すべき点が示喚された意義は大きく、今後の研究に期するところ大である。
成立期の世界史教育に関する総合的研究

本研究は、戦後教育改革期において成立した世界史教育がいかなるものであったのかを総合的に考察したものである。1949年4月に実施された世界史教育の背景、成立、当初の展開などに関する史料を収集し、分析を進めた。その結果、新制高校の創設に関わり新たな歴史教育として世界史教育が想定され、多くの困難の中で様々な模索が継続されていたことなどが確認された。本研究の目的は、戦後教育改革期において成立した世界史教育がいかなるものであったのかを総合的に解明することにある。具体的には1948年10月に設置が発表され、1949年4月から新制高校で実施された世界史について、多方面から分析することで、世界史教育が成立期に持っていた謂わば原点を明らかにする。これにより、世界史教育の意義を再確認するとともに、これからの世界史教育を検討するための共通認識の形成を目指している。そのため第一年目の2008年度においては、現在の世界史教育の動向にも留意しつつ、当時の世界史教育をめぐる背景の解明に努力した。なかでも「中央」(東京)に関わる資料収集と分析を中心とした。第一に、占領軍・文部省等の動向に関わる資料の収集を進めた。その分析により外国史教育・世界史教育の教育行政に関わる施策の変遷を整理し、今後の本研究の基礎とした。ただし、概要に留まる部分も多く、さらに収集と分析を進める必要がある。第二に、民間の教育団体、歴史教師、歴史研究者等による歴史教育・世界史教育に関わる当時の動向を示す資料の収集と分析に努めた。これにより制度が整わない中での世界史教育の実態、激動する世界情勢のもとで検討された世界史教育の理想に対する解明を進めた。第三に、この時期における世界史の検定教科書、正式な意味での教科書ではないが授業で使用された準教科書、参考書などの収集と分析を進めた。特に、成立期の世界史教育の実態を示す準教科書に対する情報は貴重なものである。そのため未完成ながら、その成果の一部を発表して批評を仰いだ。第四に、戦後の世界史教育に従事した人物にインタビューを行い、その記録を発表した。以上のような成果を得つつも、政策決定過程の十分な解明は果たせなかった。次年度の研究の課題としたい。具体的には、新制高校で実施された世界史について多方面から分析することで、世界史教育が成立期に持っていた原点を明らかにする。上記目的を達成するため、研究第二年目においては次のようなことに取り組んだ。第一に、世界史教育についての教育行政的施策に関わる決定過程の研究を進めた。特に、世界史を含めた高校教科課程改訂作業、初期の世界史教科書検定基準、世界史教科書検定に対する資料収集と分析を進め、その成果の一端を報告した。第二に、世界史科目設置の意義や戦後の社会科教育での世界史教育の意味について、現時点での知見を報告し、歴史研究そして社会科教育研究からの批判を仰いだ。第三に、当時の教師や生徒の方々へのインタビュー等の調査を継続した。その中で世界史実施当初から授業を担当された人物へのインタビューや当時の歴史教科書に関わるカトリック教会の活動についてのインタビューを行ない、その一部を整理して報告した。第四に、世界史授業に関わる諸資料、世界史に関わる入学試験の情報、当時の世界史教育と世界史研究をめぐる論議に関する諸資料の収集と分析を継続した。その他に、世界史教育の地域的な展開に関する情報、内外の世界史教育の現状等の把握に努めた。ただし、成立過程における世界史教育の特殊性のために、世界史設置の決定過程は現時点でも不明確な部分が多く、また授業や教科書等の実際についてもなお不明な点が多い。具体的には1949年度から新たに高校で実施された世界史について多方面から分析することで、世界史教育が成立期に持っていた原点を明らかにし、世界史教育の意義を再確認するとともに、今後の世界史教育を検討するための共通認識の形成を目指している。上記目的を達成するため、研究第三年目においては次のようなことに取り組んだ。第一に、世界史教育の成立期に使用された準教科書(正式な教科書ではないが授業で使われた図書)への分析を進め、新たに始められた世界史教育の試みがいかなるものであったのかを考察した。関連して、カトリック教会による西洋史教育の取り組みに関する史料を整理し、公開した。第二に、高校社会科における世界史科目設置をめぐる当時の教育状況の歴史的研究を進める中で、世界史教育成立史の研究のあり方に関する考察を進めた。

その中で、当時の言説や関連する回想などを史料や研究成果といかに結び付けて位置づけ、歴史的に評価すべきかを提示し、批評を仰いだ。第三に、当時の教師の方々へのインタビューを継続した。その一部は整理した上で報告をした。また、三年間の全体のまとめに取り組むと同時に、第四に、成立期の世界史教育や関連する教育についての史料や情報の収集を継続した。これらは順次、分析の上で、報告を予定している。三年間の本研究の取り組みにより、次のような輪郭を描くことができた。世界史教育は、戦後に創設された高等普通教育を担う新制高校において国民共通の教養としての役割を期待された教育であった。東洋史と西洋史の圧倒的な影響下にあり、教育行政も十分な世界史の全体像を提示しない中で、世界史とは何か、社会科世界史とは何かを、戦後世界の激動の中で問い、新たな可能性を求めた教師や研究者がその実現を目指して努力を傾けてきた。
外来薬物による遺伝子発現誘導における転写因子複合体の機能解析

蛍光の寿命の変化を測定するシステムとして、ピコ秒パルスレーザー・蛍光顕微鏡・時間空間相関単一光子計数検出器・時間電圧変換器を組み合わせたFLIM-FRET測定システムの開発を進めた。従来の蛍光強度の変化を測定する方法と比較すると、蛍光寿命の変化を測定することにより他の分子からの蛍光による影響を排除することができ、さらにFRETによる蛍光寿命の変化が蛍光分子間の距離に依存することから、生体分子の構造変化や相互作用の変化を測定できる利点がある。このFHM-FRET測定システムを用いた解析対象として、外来薬物3-Methylcholanthrene(3-MC)をリガンドとする薬物受容体AhRとそのパートナー因子Arntによる標的遺伝子の活性化機構の解析を行った。特にArntの核内における局在と二量体形成との関連についてこのシステムによる解析を行い、核内スペックルにおいてホモ二量体を形成しているがその他の核内領域ではホモ二量体は形成されていないことを見いだした。さらにレポーターとしてmRFPを用いることにより単一生細胞におけるレポーターの活性を測定する系を構築した。Arntの核内局在は核一様に存在している場合とスペックルを形成している場合がある。そこでArntの核内局在とレポーターの活性との相関関係を測定したところ、スペックル形成と共に転写活性を有する細胞の分布が増加していることが示された。したがってArntの核内スペックルにおけるホモ二量体形成がレポーターの転写活性化に重要であることが示された。このシステムでは細胞の「集団」を用いた実験では明らかになりにくい転写因子の機能を単一生細胞で観察することにより明らかにすることができた。このシステムはFRETによる蛍光強度の変化を測定する従来の手法が、生体分子間の相互作用の有無を検出するに留まるのに対して、蛍光寿命の変化はタンパク質問の距離の変化に依存することから、生体分子の構造変化や相互作用の変化を測定できる利点がある。このFLIM-FRET測定システムを用いた解析対象として、外来薬物3-Methylcholanthrene(3-MC)をリガンドとする薬物受容体AhRとそのパートナー因子Arntによる標的遺伝子の活性化機構の解析を行った。AhRのリガンド3-MCとの結合に必要なアミノ酸を置換導入実験により解析し、別のリガンドであるβ-Naphthoflavone(βNF)との結合には機能しないアミノ酸としてF318を同定した。そして様々なアミノ酸置換実験により未だ立体構造が報告されていないAhRのリガンド結合領域のコンピューターシミュレーションによる立体構造を提唱した。この結果からリガンドとの結合によるAhRの構造変化をFLIM-FRET測定システムにより検出することを現在試みている。さらにArntの核内における局在と二量体形成との関連についてこのシステムによる解析を行い、核内スペックルにおいてホモ二量体を形成しているがその他の核内領域ではホモ二量体は形成されていないことを見いだした。この結果からArntのホモ二量体形成は何らかの生理的な機能を持っていることが示唆された。
OK432により誘導される活性化NK細胞の養子免疫療法の確立

(1)OK432で誘導される活性化NK細胞(OKーNK細胞)の誘導機序OK432による培養上清中にはインタ-フェロンγ(IFNーγ)活性を認めるので、OKーNK細胞の活性化に及ぼすIFNーγの関与を明らかにするため抗IFNーα抗体を添加したところキラ-活性は全く変動しなかったが、抗IFNーγ単クロ-ン抗体を添加した際にはキラ-活性が部分的に抑制されたが上清中のインタ-ロイキン2(ILー2)活性は変化しなかった。抗ILー2レセプタ-単クロ-ン抗体により、キラ-活性および上清中のIFNーγ活性が完全に抑制された。また、ILー2レセプタ-陽性細胞の発現率をflow cytometryで解析したところ、OK432のin vitro感作により著明に増加した。さらに、IFNーγの産生細胞を明らかにするためにILー2陽性細胞をpanning法により単離しOK432で再刺激すると、その上清中には強いIFNーγ活性を認めた。以上より、OKーNK細胞の誘導機序は、OK432により誘導されたILー2を介して内因性のIFNーγが産生されることによりOKーNK細胞が活性化されると結論した。(2)OKーNK細胞により癌の養子免疫療法癌患者においてもOK432で前感作した後、その末梢血をOK432により再感作することで活性化NK細胞(OKーNK細胞)を誘導することができたので養子免疫療法に応用した。OK432を皮下注射にて前感作した再発甲状腺癌患者の末梢血リンパ球をleukapheresisで採取し、OK432でin vitro刺激した後効果細胞とし腫瘍内局注した。悪寒・発熱以外には重篤な副作用もなく安全に施行し得ることが判明した。2.培養上清中には,インターロイキン2とインターフェロン活性を認め,インターフェロン活性とNK活性は良く相関した.3.誘導されるインターフェロンの87%以上は,インターフェロンγであった.4.抗ILー2レセプター単クローン抗体による解析から, OK432によるNK細胞の活性化は,インターロイキン2を介して,インターフェロンγが誘導され,起こることを明らかにした.5.OK432による活性化NK細胞を,担腫瘍マウスに養子免疫した結果,(1)SP2myelomaによる腫瘍性腹膜炎マウスの92%は,完全治癒した.(2)C26adenocarciuomaによる固型ガンマウスでは,腫瘍増殖抑制効果を認め,かつ生存日数も有意に延長し,養子免疫療法の効果を確認した.以上の如く,当初に計画した昭和62年度分の研究目標は,完全に達成した.また,以下の2項目の問題点が明らかとなり,検討中である.1.NK細胞の活性化に関与するインターロイキン2とインターフェロンγの役割NK細胞の活性化に及ぼすpriming signalが,インターロイキン2でありtriggering signalがインターフェロンγであるという仮説を,現在証明中である.2.In vitroにおけるOK432とインターロイキン2は併用効果を認めない.私たちは,この系においてLAK細胞に対するsuppressor Macrophageが, OK432により活性化されることを見い出し,その詳細を検討中である.OK432のin vivo感作・in vitro再感作により、強い腫瘍細胞障害活性を有する活性化NK細胞が誘導できることを立証してきた。昭和63年度は、担腫瘍マウスにOK432誘導活性化NK細胞(OK-NK細胞)をadoptive transferする至適条件に関する研究を行った。5×10^7個のOK-NK細胞の移入により、SP2による腫瘍性腹膜炎マウスの92%が完全治癒し、C26による固型腫瘍マウスでは腫瘍増殖の著明な抑制効果と生存日数の延長を確認した。OK-NK細胞を腫瘍移植5日目より計3回の反復移入を行うことで、さらに腫瘍増殖は抑制され生存日数も延長したことから、臨床応用におけるOK-NK細胞の反復移入の有用性が示唆された。^<125>I-標識OK-NK細胞をC26固型腫瘍内に移入した結果、移入4,12,36時間後の腫瘍内残留率はそれぞれ61%、27%および8%であり、36時間後でも移入局所に残留することを確認し、臨床応用における腫瘍局所への移入が有効であると考えられた。また臓器への集積では36時間後に、脾に集積する傾向を認めた。^<51>Cr-標識0K-NK細胞を腫瘍局所および健常部皮下へ移入して、局所残留率を比較した結果、腫瘍内移入した群の方が有意に局所残留率が高かった。4.OK432の追加投与OK-NK細胞移入時に、0.1KEのOK432を追加投与することで、抗腫瘍効果はさらに上昇した。以上のすべての研究は昭和63年度設備備品であるオリンパス生物顕微鏡を用いて行った。抗ILー

2レセプタ-単クロ-ン抗体により、キラ-活性および上清中のIFNーγ活性が完全に抑制された。また、ILー2レセプタ-陽性細胞の発現率をflow cytometryで解析したところ、OK432のin vitro感作により著明に増加した。さらに、IFNーγの産生細胞を明らかにするためにILー2陽性細胞をpanning法により単離しOK432で再刺激すると、その上清中には強いIFNーγ活性を認めた。以上より、OKーNK細胞の誘導機序は、OK432により誘導されたILー2を介して内因性のIFNーγが産生されることによりOKーNK細胞が活性化されると結論した。(2)OKーNK細胞により癌の養子免疫療法癌患者においてもOK432で前感作した後、その末梢血をOK432により再感作することで活性化NK細胞(OKーNK細胞)を誘導することができたので養子免疫療法に応用した。OK432を皮下注射にて前感作した再発甲状腺癌患者の末梢血リンパ球をleukapheresisで採取し、OK432でin vitro刺激した後効果細胞とし腫瘍内局注した。悪寒・発熱以外には重篤な副作用もなく安全に施行し得ることが判明した。
学術用語標準化の調査研究

新言語学の学術用語の標準化を目的とする本研究は、本年度が三年計画の最終年度にあたる。本年度は、過去二年間に言語学の全ての分野から収集された用語について採用の是非、訳語の適切さ、読み片名の妥当性を中心に検討した。同時に、このような検討作業を進めながら、さらに必要と考えられる用語を収集し同様の検討を行った。過去二年間に収集された用語は、多少の重複を含め7,443項目であり、今年度新たに収集された用語は3,607項目である。この総数11,050項目に及ぶ用語について、言語理論・統語論,意味論・機能文法,音声学・音韻論,社会言語学,心理言語学,言語類型論,歴史言語学,計算言語学の八つの部会で関連する項目を個別に綿密に検討を行った。さらに、各部会における検討と並行して、各部会の検討の調整と総合的な検討を行うために、五回の全体会議を行った。昭和60年に出版された重要な文献については、今後新言語学の分野で定着しそうな用語に絞って採用するという方針で検討を行った。最終的に6,124項目の用語を採用することになった。これからは、他学問分野との調整と日本語訳の読み仮名の再検討、誤記の訂正を行って、出版する形に整えていくことになる。
小胞体ストレスを介した歯周組織破壊機構の分子基盤解明

感染・炎症においては,小胞体ストレスとその細胞応答(UPR)が惹起され,UPRはさらに炎症を誘導することが知られている.申請者らはこれまでに,ヒト歯周炎罹患歯肉組織においてUPR関連遺伝子発現が上昇していることを報告した.歯周炎の病態形成に小胞体ストレスが関与している可能性があり,本研究においてそのメカニズムを解明する.これまでに得られた研究成果としては,P. gingivalis口腔感染マウスモデルを用いて,小胞体ストレスの関与を明らかにした.本マウスモデルの歯肉組織においては,非感染マウスに比較して,UPR関連遺伝子発現の上昇が認められた.感染に先立ち小胞体ストレス抑制剤(4-PBA)を投与するとその発現は抑制され,本マウスモデルで認められる歯槽骨吸収も抑制された.またこの時,歯肉組織における破骨細胞関連遺伝子発現は抑制されたが,炎症性サイトカイン発現に差は認められなかった.小胞体ストレスの破骨細胞への影響をさらに明らかにするため,in vitroにて検討を加えた.その結果,マウス骨髄細胞由来マクロファージを用いたRANKL誘導性の破骨細胞形成が,4-PBAにより抑制されることが示された.以上の結果より,小胞体ストレスは,破骨細胞形成に直接的に関与し歯槽骨吸収を誘導している可能性が示唆された.P. gingivalis口腔感染マウスモデルを用いて得られたこれらの事象について,P. gingivalisに特有に認められるのか否かは検討する必要がある.本年度からは,P. gingivalis以外の歯周病原細菌により口腔感染マウスモデルを確立するためにその準備・検証を行ってきた.感染・炎症においては,小胞体ストレスとその細胞応答(UPR)が惹起され,UPRはさらに炎症を誘導することが知られている.申請者らはこれまでに,ヒト歯周炎罹患歯肉組織においてUPR関連遺伝子発現が上昇していることを報告した.歯周炎の病態形成に小胞体ストレスが関与している可能性があり,本研究においてそのメカニズムを解明する.本年度はまず,P.gingivalis口腔感染マウスモデルを用いて,小胞体ストレスの関与を明らかにした.本マウスモデルの歯肉組織においては,非感染マウスに比較して,UPR関連遺伝子発現の上昇が認められた.感染に先立ち小胞体ストレス抑制剤(4-PBA)を投与すると,UPR関連遺伝子発現は抑制され,本マウスモデルで認められる歯槽骨吸収も抑制された.またこの時,歯肉組織における破骨細胞関連遺伝子発現は抑制されたが,炎症性サイトカイン発現に差は認められなかった.小胞体ストレスの破骨細胞への影響をさらに明らかにするため,in vitroにて検討を加えた.その結果,マウス骨髄細胞由来マクロファージを用いたRANKL誘導性の破骨細胞形成が,4-PBAにより抑制されることが示された.以上の結果より,小胞体ストレスは,破骨細胞形成に直接的に関与し歯槽骨吸収を誘導している可能性が示唆された.感染・炎症においては,小胞体ストレスとその細胞応答(UPR)が惹起され,UPRはさらに炎症を誘導することが知られている.申請者らはこれまでに,ヒト歯周炎罹患歯肉組織においてUPR関連遺伝子発現が上昇していることを報告した.歯周炎の病態形成に小胞体ストレスが関与している可能性があり,本研究においてそのメカニズムを解明する.これまでに得られた研究成果としては,P. gingivalis口腔感染マウスモデルを用いて,小胞体ストレスの関与を明らかにした.本マウスモデルの歯肉組織においては,非感染マウスに比較して,UPR関連遺伝子発現の上昇が認められた.感染に先立ち小胞体ストレス抑制剤(4-PBA)を投与するとその発現は抑制され,本マウスモデルで認められる歯槽骨吸収も抑制された.またこの時,歯肉組織における破骨細胞関連遺伝子発現は抑制されたが,炎症性サイトカイン発現に差は認められなかった.小胞体ストレスの破骨細胞への影響をさらに明らかにするため,in vitroにて検討を加えた.その結果,マウス骨髄細胞由来マクロファージを用いたRANKL誘導性の破骨細胞形成が,4-PBAにより抑制されることが示された.以上の結果より,小胞体ストレスは,破骨細胞形成に直接的に関与し歯槽骨吸収を誘導している可能性が示唆された.P. gingivalis口腔感染マウスモデルを用いて得られたこれらの事象について,P. gingivalisに特有に認められるのか否かは検討する必要がある.本年度からは,P. gingivalis以外の歯周病原細菌により口腔感染マウスモデルを確立するためにその準備・検証を行ってきた.P.gingivalis口腔感染マウスモデルにおいて,小胞体ストレス抑制剤(4-PBA)を用いた検討により,歯周炎における小胞体ストレスの関与をより明確にすることができ,本年度予定していた実施計画を概ね達成できた.加えて本年度は,次年度に計画していた破骨細胞分化における小胞体ストレスの関与について,in vitroの検討にも着手できた.学会発表・論文発表も行うことができ上記評価とした.今後は,当初の実施計画に従って,小胞体ストレスがP.gingivalisに関連した炎症性応答に及ぼす影響に焦点をしぼり検討していく予定である.具体的には,マクロファージ様細胞株RAW264.7にP.gingivalisを用いて刺激し,活性化する小胞体ストレスセンサー,UPRシグナル経路を検索していく.そして,4-PBAあるいはUPRシグナル分子阻害剤をさらに添加した時に変動する炎症性サイトカイン,炎症関連シグナルを検索していく.
パーキンソン病の幻視の発現病態機序の解明

各種高次脳機能検査、MRI Voxel based morphometry(VBM)、酸化ストレスマーカーなどを用いてパーキンソン病(PD)の幻視の発現に関与する病態解析を行った.幻視のあるPDでは、幻視の無いPDや対象に比べ、視覚能力、空間関係、単一図形の記憶の低下、後頭葉を含む広範な大脳皮質やマイネルト基底核近傍の萎縮を認めた。尿中8-OHdG値は幻覚スコアと相関していた。パーキンソン病は,中脳黒質に主病変をもつ神経変性疾患で,安静時振戦,筋強剛,寡動を主症状とするが,パーキンソン病患者には高頻度に幻視が出現する.パーキンソン病の重要な症状である幻視発現の病態機序の解明を試みる.パーキンソン病患者30名において幻視の質問紙であるTottori University Hallucination Rating Scale(TUHARS)にて幻視の程度を評価し,また記憶,視空間・構成,言語,注意,遂行機能の評価を含む認知機能検査と視覚認知の様々な要素を評価できるTest of Visual Perceptual Skills(TVPS)を施行し,幻視と視覚認知の関連を評価した.さらに幻視のあるパーキンソン病患者と幻視のないパーキンソン病患者の脳血流SPECTやMRIのdiffusiontensor imaging(DTI)やvoxel-based morphometry(VBM)の比較を行い,幻視と同部位との関連を評価した.パーキンソン病患者に様々な要素で低下を認めたが,図と地課題で明らかであった。またTUHARSでの評価でパーキンソン病患者10例(33%)で幻視を認めたが、これらの幻視群では,VBMで側頭葉の委縮がより顕著であった。パーキンソン病患者における視覚異常において、側頭葉における視覚処理過程が幻視に関与している可能性が示唆された.パーキンソン病は,中脳黒質に主病変をもつ神経変性疾患であり,安静時振戦,筋強剛,寡動を主症状とする。症状の進行に伴ってパーキンソン病患者には高頻度に幻視が出現する。パーキンソン病の重要な症状である幻視発現の病態機序の解明を試みる.前回までに幻視の質問紙Tottori University Hallucination Rating Scale (TUHARS)にて幻視の程度を評価し,視覚認知検査Test of Visual Perceptual Skills (TVPS)にて視機能評価を行い、それらと脳MRIの関連を評価し、パーキンソン病患者に様々な要素で低下を認め,幻視群では,VBMで側頭葉の委縮がより顕著であることが明らかとなった。今回症例を幻視群10例、非幻視群30例とし、MRI以外にも脳血流シンチグラムに関しても検討を加えた。幻視群ではVBMにおいて島皮質に萎縮を認めることが示唆された。またdiffusiontensor imagingに関しての検討では、MDにおいて前頭葉白質を中心とした広範な上昇を、FAにおいて中脳の一部に低下を認めることが明らかになった。また脳血流シンチグラムにおいて既報告と同様に後頭葉を中心とした血流低下を認めたが、近年、脳血流シンチグラムにおいて脳萎縮を認める疾患では、萎縮による影響(部分容積効果)をうける可能性が指摘されている。そのため今回この影響を考慮し、部分容積効果補正を加えた画像に関しても検討した。その結果として後頭葉視覚野に加え両側側頭葉、島に血流低下が存在する可能性が示唆された。これらの異常と視覚処理過程における関係を考察する手段として視覚刺激に対する誘発電位を検討するためのプロトコールを作成し、現在まで正常者に対して試験的に行い妥当性を確認したため、今後パーキンソン病患者に対して施行していく。またPD患者では尿中8-OHdGが上昇し、その程度がTUHARSの点数と相関することを見出した。8-OHdGとTUHARSを用いて、いずれも高値である群と、いずれも低値である群を比較した場合、高値を認める群では左下側頭回、左前頭葉前頭極、左前頭葉前頭前野背外側部に萎縮を認めた。以上の所見から視覚情報の低次処理過程機能低下と前頭葉、側頭葉、後頭葉などにおける高次視覚認知過程の機能低下が関連して幻視は発現することが推定された。現在、視覚処理過程における異常について、視覚刺激に対する脳波上の誘発電位変化を測定し、解析に努めている。
単分子磁石連結による量子-バルク変換の磁気モニターと量子磁性制御

本研究者は米国マサチューセッツ工科大学にて新しい量子素子となりうる磁気微粒子を開発し、それを低次元(一次元)に連結した一次元微粒子鎖の開発と、その構造に基づく特異的な性質について研究を行った。磁気微粒子は一般的に球形であり低次元集積体の構築は極めて困難であるため、これまでの研究範囲は三次元集積体をターゲットにしたものがほとんどであった。本研究では、磁気微粒子の表面に特殊な配位子コーティングをすることで、磁気微粒子を連結することができることを明らかにした。すなわち、配位子として二種類の炭素鎖長の異なるカルボン酸を磁気微粒子表面上にコーティングしたところ、配位子の配列に相分離が生成し、同時に化学反応に活性な二箇所の特異点を微粒子表面上の対称的な位置に発生させることができた。この構造相分離は珍しい現象であり、かつ、生成した化学活性な特異点は選択性のある反応場として利用することができる。微粒子間の架橋剤であるジカルボン酸を用いたところ、化学活性な特異点が選択的に反応し微粒子を架橋することで一次元鎖を形成することがわかった。透過型電子顕微鏡では、平均長100nmの一次元微粒子鎖が確認された。またその磁気挙動を検討したところ、一次元構造に基づく強磁性を発現し、従来の三次元集積体に見られなかった興味ある磁性が明らかになった。本研究は、既存の方法では困難であった微粒子の一次元鎖の構築法を提供するとともに、一次元微粒子の特異な磁気挙動についても詳細に明らかにした点で重要なテーマである。その証拠に、本研究は現在、Advanced Materialsに投稿中であり、minor revisionの後にpublishされる予定である。本年度は、「単分子磁石の連結による二次元、三次元ネットワークの構築・・・量子からバルクへの磁気モニター」と題したテーマを中心に精力的に研究を進めた。具体的には単分子磁石Mn4クラスターを架橋配位子によって連結した二次元化合物を3種類合成し、磁気挙動を調べた。その結果、単分子磁石間の磁気相互作用の大きさによって磁気挙動は劇的に変化していることがわかり、構造は2次元でも磁気挙動は単分子磁石(磁気的に単分子磁石は孤立)、古典磁石(3次元的な単分子磁石間の磁気相互作用による)、またそれらの中間的な(短距離秩序)性質を示す化合物を作り分けることに成功した。この結果は、一流国際化学誌に報告し、まもなく発行される(J. Am. Chem. Soc.2006accepted for publication)。またこの基礎となるモデルを示した化合物についても報告した(Polyhedron 2005,24,2250)。次に、単分子磁石Mn4クラスターに種々の電子吸引性であるフッ素系カルボン酸を導入することで、分子内の磁気相互作用の変化あるいは分子間の(単分子磁石間の)磁気相互作用が制御できることを明らかにした。この結果は分子構造総合討論会にて報告した(東京、3P017)。さらに単分子磁石間の相互作用の導入のために、伝導電子によるパスを考えた。具体的には単分子磁石Mn4クラスターと分子性伝導体として知られている[Pt(mnt)_2]分子を交互積層型に配置するモデルを組み立て、これを合成することに成功した。単分子磁石と分子性導電体からなる化合物の構築は世界初である。現在、一流国際誌に報告する予定である。なお、この結果を環太平洋国際会議(ハワイ、1180)で報告した。また3月には日本物理学会にて口頭発表する予定である(松山、27aTE-5)。本年度は海外渡航を行い、現在も引き続き米国マサチューセッツ工科大学にて最先端の研究を行っている。本研究課題では、単分子磁石を用いた一次元集積体の構築を研究課題のひとつとしている。ところで単分子磁石は量子効果を示す魅力的な材料であるが、それを発現する温度が極めて低い(23K)ために、それを実用化(たとえば量子コンピューターの構築素子として)することは現実として困難である。一方、同様の材料として磁気微粒子は、そのブロッキング温度が室温程度と高く、かっ超常磁性を示しうるという点で単分子磁石と類似であるため、これをビルディングブロックに用い一次元の特定方向に集積することができれば、単分子磁石では不可能であった難点(ブロッキング温度が低い)を克服することができる。注意しなければいけないのは、一般的に磁気微粒子は球形とみなすことができ、ファンデルワールス力による三次元的な分子間相互作用によってクラスターを形成するため、特定の方向にのみ集積させることは困難であり、磁気微粒子を連結した一次元鎖を構築することはこれまで不可能であったことである。最近我が研究室では、金ナノ微粒子の表面を特定の割合の二種類の配位子によってコーティングすることで、秩序構造を形成することを明らかにした。この構造では、球体表面の対称の極点にある配位子は他と比べて結合力が弱く、他の配位子を添加することで選択的に配位子置換を行うことができる。実際に金ナノ粒子と長鎖アルキルチオールーカルボン酸を添加することで、選択的な配位子置換が行われ一次元鎖が形成されることが我が研究室より報告された(Science 2007,315,358-61)。そこで本研究ではこの方法を用い、磁性微粒子を連結するために長鎖ジカルボン酸を架橋配位子として用いたところ、期待する磁性微粒子一次元鎖を得ることができた。

さらにこの一次元鎖は、室温でも磁場をあたえることでそれ自身が動くため、ナノスケールにおける攪拌(ナノスケールでの攪拌は主に熱拡散に頼らざるを得なかったが、もしナノスケールにおける強制的な攪拌が可能になれば、工業的および生物学的にも応用できると考えられる)に応用できると期待し検討している。本研究者は米国マサチューセッツ工科大学にて新しい量子素子となりうる磁気微粒子を開発し、それを低次元(一次元)に連結した一次元微粒子鎖の開発と、その構造に基づく特異的な性質について研究を行った。磁気微粒子は一般的に球形であり低次元集積体の構築は極めて困難であるため、これまでの研究範囲は三次元集積体をターゲットにしたものがほとんどであった。本研究では、磁気微粒子の表面に特殊な配位子コーティングをすることで、磁気微粒子を連結することができることを明らかにした。すなわち、配位子として二種類の炭素鎖長の異なるカルボン酸を磁気微粒子表面上にコーティングしたところ、配位子の配列に相分離が生成し、同時に化学反応に活性な二箇所の特異点を微粒子表面上の対称的な位置に発生させることができた。この構造相分離は珍しい現象であり、かつ、生成した化学活性な特異点は選択性のある反応場として利用することができる。微粒子間の架橋剤であるジカルボン酸を用いたところ、化学活性な特異点が選択的に反応し微粒子を架橋することで一次元鎖を形成することがわかった。透過型電子顕微鏡では、平均長100nmの一次元微粒子鎖が確認された。またその磁気挙動を検討したところ、一次元構造に基づく強磁性を発現し、従来の三次元集積体に見られなかった興味ある磁性が明らかになった。本研究は、既存の方法では困難であった微粒子の一次元鎖の構築法を提供するとともに、一次元微粒子の特異な磁気挙動についても詳細に明らかにした点で重要なテーマである。その証拠に、本研究は現在、Advanced Materialsに投稿中であり、minor revisionの後にpublishされる予定である。
人工シナプス用多チャンネル膜電位固定LSIの実現

本研究では神経細胞と直接やりとりを行う人工シナプス実現に向けてLSI設計を行った。膜電位固定法と呼ばれる手法を再現しており、細胞のイオンチャネルを通過する電流を取得するものである。高倍率の電流電圧変換器を設計し高抵抗を標準CMOSプロセスを用いてチップ上に作成し信号取得に必要な周波数帯域を確保しながら低雑音かつ高増幅率を実現した。さらにシステムを多チャネル化し5mm角チップに16チャネルシステムを実装した。神経細胞と直接情報伝達を行うためのインタフェースを構成するLSI設計及び細作を行うことを目的に、平成26年度は、設計仕様を決めるためのテスト回路の試作評価を行った。特に本システムにおいては電流電圧変換器の性能が鍵となる。予備実験の考察により信号帯域を確保するため増幅器の帯域を10kHz以上とし、帯域内雑音については目標として1pArmsを目指して設計を行った。試作は0.18μmCMOSプロセスを用いて行い、3種類のフィードバック方式の電流電圧変換器を設計した。第一の抵抗フィードバック方式については、システム上必要な50MΩの抵抗素子をオンチップでつくることは専有面積の増大となり基板を経由するフィードバックにより増幅回路が発振を起こすことがわかった。フィードバック容量を大きくすることで発振を抑えることは可能だが信号帯域が確保できない。そこで、ウェル部分に駆動回路を設けて発振を抑えつつ帯域をのばすことに成功した。第二に容量フィードバック方式を検討した。この方式ではオンチップ抵抗の総量を抑えつつゲインを確保することができるため、低面積で回路が実現可能である。回路単体で評価した結果抵抗フィードバック方式にくらべて雑音レベルを下げることができた。しかしながら、入力端子に寄生する容量に雑音レベルが依存し実験環境によって異なることと、リセット動作が必要となることが課題となる。第三の方式としてOTAを用いたフィードバック方式を検討した。この方式ではOTAを用いて擬似的な抵抗の振る舞いをさせている。実効的な抵抗値はバイアスによって制御可能であり高ゲインが実現可能で実測においても約0.9pArmsを達成した。しかしながらトレードオフとして入力範囲を狭める特徴がある。以上の試作検討により各方式にはトレードオフが存在することが明らかとなり、最適な方式の選択に必要な知見を得た。本研究では神経細胞と直接やりとりを行う人工シナプス実現に向けて、LSIを設計している。平成26年度に得られた知見をもとに、平成27年度は多チャンネルシステム化に向けた研究を行った。具体的には膜電位固定法の鍵となる高倍率の電流電圧変換器を入力側に置き、その信号振幅を調整可能なプログラマブルゲイン増幅器、その後のアナログデジタルコンバータへ低ノイズで入力するためのアンチエイリアシングフィルタを設計配置し、複数の信号をまとめるマルチプレクサを搭載した。本年度は4チャネルシステムのLSI試作評価を行った。システム化にあたっては、先の増幅率調整、補償回路フィードバック調整、フィルタ調整などを各チャネルで独立に制御できる構成となっている。しかしながら、この調整を全て外部から個別のピンで調整することはパッケージの制約から困難なため、シリアル入力で内部状態を制御できる構成とした。試作結果により内部状態を独立に制御可能であることを確認した。さらに多チャンネルシステムにおいてクロストーク評価を行った。その結果、無視できないクロストークが生じていた。クロストークは隣接チャネルのみならず全チャネルでほぼ同程度存在していたため、基板を介した経路と電源を介した経路の可能性が高い。本問題解決に当たりLSIのレイアウトを修正し、大きな面積を占めるフィードバック抵抗のトリプルウェル化と信号線経路と電源線配置を見直し設計を行った。本試作の評価は28年度に行う。平成26年度に設計評価を行った方式には抵抗フィードバック方式の他にOTAフィードバック方式がある。こちらの方式は小面積で回路を構成する優位性があるが、欠点としては入力範囲が狭い問題がある。チャンネル数の観点からはOTA方式が有利であり本方式のシステム化も並行して行った。平成27年度の研究において、計画通り複数回のLSIチップ試作を行い、評価を行った。平成26年度に検討、設計した電流電圧変換器を元に、システム化する上で必要なゲイン制御増幅器、フィルタなどを設計し組み合わせ、チャネルごとの評価を行った。試作においてシミュレーションで得られた性能(特に周波数特性)と実測においてはズレが見られたため、調整改良を行った。LSI設計において寄生成分の影響やモデル誤差、さらにレイアウト依存の影響などからシミューレーション結果が必ずしも実測結果とは一致しない。研究における試作を通して評価できたことにより多チャンネルシステム構築に向けて前進が可能となった。また、4チャンネルシステムの試作を行い多チャンネル化した時の問題点を明らかにした。多チャンネル化における最大の課題はチャネル間クロストークの問題である。特に本システムで取り扱うハイインピーダンス、高増幅率のシステムでは入力におけるノイズ混入の問題はシビアである。シリコンという導電性を持つ基板を共通化しているシステムにおいてクロストークを完全に除去することは困難である。試作においてクロストーク評価を行い、増幅率をチャネル間において独立に変化させた実測結果を得ることで、高倍率を持つ電流電圧変換器部分においてクロストーク成分が混入していることを明らかにすることができた。これらの知見が得られたことは最終計画に向けて大変有意義であった。加えて昨年度報告時にあげた内部制御回路の組み込みについては達成しプロセッサ制御による動作確認を行った。

その膜電位固定法に必要となる高倍率の電流電圧変換器を設計し50MΩフィードバック抵抗を標準CMOSプロセスを用いてオンチップ上に作成することにより低ノイズかつ高倍率を実現した。ポリ抵抗で実現した高抵抗は基板と容量結合し周波数特性を悪化させ、帰還容量のサイズによって発振を引き起こす。この問題を抵抗下のウェル電位を駆動することにより見かけの寄生抵抗を除去し安定かつ所望帯域(高域側7kHzから10kHz)を確保することを達成した。この方式は他研究機関(Yale Univ.)がSOS(サファイア)基板を用いて実現したものと比較し高倍率かつ安価となっている。入力換算雑音は2μpArms以下の実測時を得た。また、複数チャネルでシナプスとしての働きを実現するため多チャネル化に取り組んだ。5mm角のチップに16チャネルの増幅器を搭載したオンチップパッチクランプシステムを設計した。増幅率、帰還容量、補償回路、フィルタ周波数特性を可変としデジタル信号によって制御可能となっている。デジタル制御によりシステム統合が容易となっているため、4チップ64チャネルといった構成も実現可能である。さらに、チャネル間のプロセスばらつきによる周波数特性を自動構成可能にするシステムを提案した。パルス波を内部的に生成しそれを信号経路に通すことにより周波数特性を同定し外部デジタル制御機器により校正可能な構成となっている。小電力パルス回路は疑似抵抗のバイアス電圧を調整することにより3.6nAから78nAの電流パルスを生成可能であり、所望の特性を得ている。本研究では神経細胞と直接やりとりを行う人工シナプス実現に向けてLSI設計を行った。膜電位固定法と呼ばれる手法を再現しており、細胞のイオンチャネルを通過する電流を取得するものである。高倍率の電流電圧変換器を設計し高抵抗を標準CMOSプロセスを用いてチップ上に作成し信号取得に必要な周波数帯域を確保しながら低雑音かつ高増幅率を実現した。さらにシステムを多チャネル化し5mm角チップに16チャネルシステムを実装した。本年度についてはほぼ計画通りに進行していると考える。計画通り複数回のLSIチップ試作を行い、特に電流電圧変換器について複数方式の試作を行い評価することができた。当初標準的な回路構成である抵抗フィードバック方式についての試作結果では増幅回路に発振がみられたため、複数の回路構成を検討するきっかけとなった。オンチップ抵抗方式での発振を止めることが困難であったが、本年度研究中に発振を抑える駆動回路方式を提案することができ実際に発振を抑えつつ増幅帯域を確保できたことは当初計画していた以上の成果が得られたと考えている。