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世界最高水準の超高周波小型電源における理論の体系化とその開発

RF電源は高周波・大電力のAC電圧を出力する電源であり、半導体製造、太陽電池製造、MEMS製造、無線電力伝送、プラズマ清浄などの装置に組み込まれる電源である。特に近年、環境問題に対応する技術開発が注目される中、RF電源の技術を使って製造される太陽電池や電気自動車(EV)の市場は、急劇に拡大しており、それと同時にRF電源への技術的な要求が高まっている。そこで、本年度では、高周波、大電力出力のRF電源を開発した。本年度は6.78 MHzと13.56 MHzのRF電源の開発を行った。平成29年度で構築した理論を用い、回路を設計することができた。設計から得られた素子値を用い、回路実験を行った。その結果、設計されたRF電源の周波数の超高周波化と電力変換効率の向上を同時に達成することを示すことができた。また、高周波大電流のため、共振回路における磁性素子では交流損とコア損が顕在化し、効率の劣化を招く。この二つの損失はトレードオフの関係にあるため、磁性素子設計の中でも、最適化問題が生じる。そのため、コア材、ワイヤの巻き方などを研究協力者により提案された磁性素子設計技術を導入することによりこの問題を改善した。今年度は高周波、大電力出力のRF電源の開発が主要課題であった。平成29年度では、報告者のもつ高調波定常解析技術とコア技術に据え、それを応用展開する形で超高周波スイッチングの数理モデルを構築した。このモデルを適用して、パラメータチューニングを不要とした高精度高効率設計技術を確立し、超高周波高効率スイッチング電源の基礎理論を確立した。本年度では、その理論を用い、高周波、大電力出力のRF電源の設計を行った。スイッチ素子へのストレスに注意しながら、電力変換効率とコストの最適化をはかり、素子の選定を行った。その上で、設計に基づき回路を実装し実験を行い、電力変換効率などの基礎データを測定した。ここでは、スイッチング損失を最小化する条件が達成できるかに注意し、波形を測定した。高周波・大電力が設計仕様の特徴であるため、本システムではプッシュプル構造を有したRF電源を開発することも目指した。しかしながら、プッシュプル構造を導入することにより、導入前後の回路構成が異なり、これまで構築した理論はそのまま適用しても上手に記述できないため、超高周波スイッチング理論の再構築が必要となった。また、その拘束条件が複雑になり、理論の構築および回路設計が困難であるという問題があり、開発は進んでいない。高周波・大電力が設計仕様の特徴であるためにプッシュプル構造を導入したRF電源の開発も重要な課題となる。しかしながら、プッシュプル構造を導入することにより、導入前後の回路構成が異なり、拘束条件も複雑になり、これまで構築した理論はそのまま適用しても上手に記述できないことが明らかになった。したがって、今後はこれまで確立した解析技術をさらに発展させ、超高周波化のための基礎理論を再構築する。また、解析の妥当性の確認を行うため、回路実験を優先して研究を進めていく。平成31年度では、プッシュプル構造を導入したRF電源の開発という課題とともに、RF電源より高スペックのコンバータの開発も目指している。RF電源と比較して、周波数・電力とも大きくなるため、実装のための様々な工夫が必要となる。例えば、従来の半導体素子の性能を優れる高周波向けのGaN HEMTやSiCといったワイドギャップ半導体素子を積極的に適用する。平成29年度の結果を用い、GaN HEMTやSiC半導体素子と開発するスイッチング技術を組み合わせることにより、革新的な高効率化・小型化を達成できる可能性がある。本研究では、世界最高水準の超高周波小型電源回路の開発に向け、その基礎から設計までを理論的に体系化することを目的とする。マサチューセッツ工科大学(MIT)で提案された超高周波スイッチング技術に着目し、代表者がこれまで培ってきた独自の解析技術と数値技術を応用展開することにより理論体系をいち早く確立する。構築した理論モデルを用いることで、高精度な最適化設計が可能となり、世界最高水準の高周波小型電源回路を極めて高い効率で設計実装に成功する。開発された電源回路はその圧倒的な小型・高効率特性により産業界全体へ多大なインパクトを与え、極めて高い波及効果が期待できる。さらに本研究で体系化された基礎理論はパワーエレクトロニクスの新たな学術基盤となり、広範なアプリケーション開発に高度展開される。本年度は、代表者のもつ独自の高調波定常解析技術と最適化設計技術を融合させることにより、超高周波スイッチング技術の解析モデルを構築した。スイッチ素子と並列に高調波共振回路を挿入することにより、スイッチの電圧ストレスを大幅に低減させる回路に対し、定常解析を行い、スイッチングに対する数理モデルを構築した。また、高周波化のためのスイッチングに対する設計問題を最適化問題として記述した。さらに、その問題を解くための数値最適化手法を確立した。確立した超高周波高効率電源回路の設計手法を用い、具体的な回路に設計し、その回路実装を行った。その結果、周波数の高周波化と電力変換効率の向上を同時に達成することを示すことができた。平成29年度は代表者のもつ高調波定常解析技術をコア技術に据え、それを応用展開する形で超高周波スイッチングの数理モデルを構築することが主課題であった。まず、MITで提案された高調波共振部で高調波電流を生成し、適切な位相差を持たせることでスイッチ電圧ストレスを大幅に低減させることによる超高周波化の電源回路に対し、高調波定常解析技術を適用し、数理モデルを構築した。

また、MITの技術では、スイッチングの瞬間に電圧、電流が不連続となる点があり、電力損失が発生する。この損失はスイッチング毎に生じるため、超高周波動作で致命的な特性劣化要因となる。この問題に対し、代表者は構築した理論モデルを用い、電圧、電流の連続性を理論的に保証する回路設計技術を確立した。さらに、7 MHz, 53 W出力の設計仕様のもとで回路設計および回路実験を行った。理論結果と回路実験結果は定量的によく一致していることから構築した理論の妥当性を示している。そのうえで、構築した理論をベースにし、具体的なアプリケーションを意識した超高周波・高効率・大電力電源回路の開発を進めている。本研究は平成30年度と平成31年度で継続して進める研究課題となる。RF電源は高周波・大電力のAC電圧を出力する電源であり、半導体製造、太陽電池製造、MEMS製造、無線電力伝送、プラズマ清浄などの装置に組み込まれる電源である。特に近年、環境問題に対応する技術開発が注目される中、RF電源の技術を使って製造される太陽電池や電気自動車(EV)の市場は、急劇に拡大しており、それと同時にRF電源への技術的な要求が高まっている。そこで、本年度では、高周波、大電力出力のRF電源を開発した。本年度は6.78 MHzと13.56 MHzのRF電源の開発を行った。平成29年度で構築した理論を用い、回路を設計することができた。設計から得られた素子値を用い、回路実験を行った。その結果、設計されたRF電源の周波数の超高周波化と電力変換効率の向上を同時に達成することを示すことができた。また、高周波大電流のため、共振回路における磁性素子では交流損とコア損が顕在化し、効率の劣化を招く。この二つの損失はトレードオフの関係にあるため、磁性素子設計の中でも、最適化問題が生じる。そのため、コア材、ワイヤの巻き方などを研究協力者により提案された磁性素子設計技術を導入することによりこの問題を改善した。今年度は高周波、大電力出力のRF電源の開発が主要課題であった。平成29年度では、報告者のもつ高調波定常解析技術とコア技術に据え、それを応用展開する形で超高周波スイッチングの数理モデルを構築した。このモデルを適用して、パラメータチューニングを不要とした高精度高効率設計技術を確立し、超高周波高効率スイッチング電源の基礎理論を確立した。本年度では、その理論を用い、高周波、大電力出力のRF電源の設計を行った。スイッチ素子へのストレスに注意しながら、電力変換効率とコストの最適化をはかり、素子の選定を行った。その上で、設計に基づき回路を実装し実験を行い、電力変換効率などの基礎データを測定した。ここでは、スイッチング損失を最小化する条件が達成できるかに注意し、波形を測定した。高周波・大電力が設計仕様の特徴であるため、本システムではプッシュプル構造を有したRF電源を開発することも目指した。
やわらかいナノデバイスの作製：ＤＮＡ－蛋白質ハイブリッドナノシステムを用いて

手のひらにのるような、検査・治療機器を作成するためには、非常に小型の検出・診断・合成装置が必要である。蛋白質はナノメートルサイズの高効率な分子機械であるので、これらをナノシステム化、アセンブル化できれば、高性能な機器を構築できると考えられる。本研究では、第一歩として、転写システムを集積化した遺伝子ナノチップを作成し、特徴的な性質を持つ事を明らかにした。今後、制御系を組込むことで、自律的に機能するナノデバイスの構築が可能になると期待される。手のひらにのるような、検査・治療機器を作成するためには、非常に小型の検出・診断・合成装置が必要であり、DNAの2次元ナノ構造物(DNA-tile)上に多数の蛋白質分子を固定した"DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステム"を構築し観察を行った。本年度は、T7-RNAポリメラーゼ(T7-RNA polymerase、以下RNAP)蛋白質をモデル蛋白質として用い、主に、ナノ反応場の設計とナノ反応場における蛋白質活性の特質を明らかにする事に注力した。具体的には、DNA-tile上にRNAPと、(RNAPが転写する)遺伝子を集積化し(以下Gene-chip)、出来たGene-chipをゲル電気泳動法や原子力間顕微鏡(AFM)で確認した後、活性を溶液反応系で測定した。その結果、Gene-chipには小型反応系構築に都合の良い性質が備わっている事が明らかになった。1つ目は、合理設計性であり、DNA-tile上のRNAPと遺伝子の距離を制御する事で、転写活性を設計できる事が明らかになった。2つ目は、直交性であり、自身の内部遺伝子は高効率に転写する一方、溶液中を漂う外部遺伝子はあまり転写しないという性質が明らかになった。また、これらの性質を利用して、無細胞翻訳系PURE systemにおいて、2つの遺伝子の発現量を合理的に設計可能である事を示した。これらの結果は、従来は経験則的に反応設計が行われてきた転写活性を工学的なアプローチで反応設計が可能な事を示しており、DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムを用いたナノメートル精度での生体分子の空間配置制御が、生物化学反応の制御にる事の有用性を示唆する。手のひらにのるような、検査・治療機器を作成する為には、非常に小型の検出・診断・合成装置が必要であり、DNAナノ構造物(DNA-tile)上に多数の蛋白質分子を固定した"DNA-蛋白質ハイブリッドナノシステム"を構築し観察を行った。その閣下、Gene-chipには小型反応系構築に都合の良い性質が備わっている事が明らかになった。1つ目は、合理設計性であり、Gene-chip上のRNAPと基質遺伝子間の距離を制御する事で、転写活性を設計できる事が明らかになった。また、人工細胞に見立てたエマルジョンの中でこれらの性質を確認した。これらの結果は、従来経験則的に反応設計が行われてきた転写活性を工学的なアプローチで反応設計が可能な事を示しており、DNAー蛋白質ハイブリッドナノシステムを用いたナノメートル精度での生体分子の空間配置制御が、生物化学反応の制御にDNA-蛋白質ハイブリッドナノシステムを用いる事の有用性を示唆する。生物物理本研究では、DNAナノ構造上に様々な種類の蛋白質を結合させたナノシステムを構築し、非常に小型の反応系構築を目標としている。初年度は、機能モジュールの構築と活性評価が進み、ナノシステムには、小型反応系構築に有利な性質が備わっている事が明らかになった。3つの方向で研究を進める。1つは、多機能化を目指して、様々な生体分子の集積化を試みる。2つ目は高性能化を目指して、集積化する酵素の数を増やし、chipあたりの活性の向上を目指す。3つ目は、半導体加工技術との組合せを目指す。いずれの方向性に関しても、ナノシステムの特徴である、ナノメートル精度での分子配置、という性質を生かし、蛋白質相互作用における分子間距離の影響の評価や、逆に距離制御による反応制御に注力する。やわらかいナノデバイスに自律性を付与する為の分子スイッチであるが、予備実験の結果、より詳細に検討する必要がある事が判明したため、翌年度で詳細に検討する事とした。合成DNA等の物品費として使用する予定である。
大学生の自殺予防に必要な「誰かに助けを求める力」を養うための教育プログラムの開発

本研究の目的は、大学生がリスクやストレスに遭遇した際に自ら対処行動をとろうと意識し実際に行動に移せるようになる仕組みを創ることである。自己効力感(セルフエフィカシー)や自己肯定感・自尊感情(セルフエスティーム)を高めると同時に、ときには自分の力だけではどうしようもできないことを自身が理解し、それを認め、対処行動の一つとして他者に助けを求める行動を起こせる力を育むことに焦点を当てている。平成30年度は本研究に関する大学生の自殺予防介入に関する国内外の教育及びプログラムに関する文献を渉猟し、既存尺度を調査したうえで本研究の調査項目を整理・検討した。仮のリッカート尺度を含めた調査用紙を作成し、研究代表者の所属する大学において、研究に使うことを説明し同意を得た学生51人に対して自己記入式質問紙調査を行った。調査項目は、基本属性のほか、不安感、孤立感、自殺念慮の有無、今自分が置かれている状況を理解できるか、解決すべき課題に対し対処しようと思うか、誰かに助けを求めることができると思うか等である。現在はこれを分析し、尺度に用いる内的整合性を検討し信頼性を確認しているところである。また、本研究に先駆けて実施したA県の地域住民を対象に「誰かに助けを求めることができる力」を測る項目を入れた調査結果を、国際学会で発表できた。なお、本研究と教育プログラムの実施にあたっては、山梨県立精神保健福祉センター(山梨県自殺防止センター)の協力を得ている。計画の段階では、平成30年度にA県内5大学5学科に在籍する約500人(1学科100人を想定)を対象に無記名自記式質問紙調査を実施する予定であったが、国内外の関連文献が想定外に多く、その読み込みと整理に時間を費やした。そのため、調査自体は令和元年度に延期したが、文献の検討を丁寧に行ったことから、本研究における有用な示唆が得られた。これを次年度に活かすことができることを考えると、総合して順調に進展しているといえる。今後は、計画通り尺度に用いる内的整合性を検討し信頼性を確認したうえで、A県内5大学の5学科に在籍する500人(1学科100人を想定)に対し再度データ収集を行う予定である。想定している調査項目は、基本属性のほか、不安感、孤立感、自殺念慮の有無、今自分が置かれている状況を理解できるか、解決すべき課題に対し対処しようと思うか、誰かに助けを求めることができると思うか等である。令和元年度にはリスク対処認識尺度の構成概念妥当性を確認し、完成させる。その後、山梨県立精神保健福祉センター(山梨県自殺防止センター)と協働で、大学生に対し直接介入する中で試行的に教育プログラムを作成する。令和2年度は、当初の予定通りA県内大学生に対し自殺予防教育プログラムを実施し、評価する。

当初2018年度に予定していた、約500人の質問紙調査を次年度に繰り越したことにより、これにかかる経費が2019年度に回される結果となった。2019年度には、同規模の調査を実施する計画となっている。
気孔孔辺細胞における青色光情報伝達と細胞膜H^+-ATPaseの制御機構

気孔孔辺細胞はカビ毒フシコクシンを添加されると、細胞膜H^+-ATPaseが非可逆的に活性化され、気孔が開いたままになり、葉の枯死を引き起こす。一方、生理的シグナルである青色光によって細胞膜H^+-ATPaseが活性化される場合その反応は可逆的で、青色光の刺激がなくなると気孔を閉鎖させる。今までの研究から青色光による細胞膜H^+-ATPaseの活性化がリン酸化を介して引き起こされる事が解明されていたが、フシコクシンの作用機構については特にリン酸化の関与を巡って議論がわかれていた。これらの事に関して研究を行い以下の成果を得た。フシコクシンにより細胞膜H^+-ATPaseがリン酸化され、そのリン酸化レベルとH^+-ATPaseの活性が良く一致した。また、リン酸化の部位やアミノ酸は青色光によってリン酸化されるものとほぼ完全に一致した。この事実は細胞膜H^+-ATPaseの活性化機構は青色光とフシコクシンの両者で同一である事を示している。また、フシコクシンによる細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化反応はプロテインキナーゼ阻害剤、K-252aにより阻害されなかった。一方、青色光による細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化はほぼ完全に阻害された。また、フシコクシン添加の場合、細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化反応によって14-3-3タンパク質が結合するが、この結合が不可逆的であった。以上の研究によってフシコクシンの作用はリン酸化の進行は青色光の場合と全く同じであるが、一旦、14-3-3タンパク質が結合するとこの結合が非常に強くて、活性化状態が保たれると考えられる。
アンジオテンシンが免疫系を調節する:AT1ノックアウトマウスからの検討

「アンジオテンシン系が好中球機能に関与している」という仮説を証明するために、アンジオテンシンレセプター(AT1)ノックアウトマウスと野生型マウスの好中球を用いて、活性酸素種(ROS)と一酸化窒素(NO)の産生をフローサイトメトリーで測定した。好中球の免疫機能を評価し、アンジオテンシンが免疫系に関わる作用機序を検討した。対象:1 AT1ノックアウトマウスと同系の野生型のC57BL/6マウス。2野生型マウスに浸透圧ポンプを皮下に植え込み、アンジオテンシンIIを2週間負荷。3経口飲料水からACE阻害薬やアンジオテンシンレセプター阻害薬を添加投与した野生群。結果:ROS産生:1)PMA刺激前(無刺激時)にはATIKOは有意に低値であるが、PMA刺激により、ATIKOは有意に多量のROSを発生する。PMA刺激はAT1を介さない経路でROSを産生しうる。しかしAng IIポンプを植え込んだ群でも、対照よりROSを多く発生したが、ATIKOには及ばなかった。2)貧食刺激前には、1)と同様にATIKOのROS産生は有意に低値である。Ang IIポンプを植え込んだ群は、貧食刺激前からROSの発生は対照群より高値である。貧食刺激後は、Ang IIポンプを植え込んだ群がさらにROSを発生した。NOの産生:貧食刺激前のATIKOではNO産生は有意に低値である。貧食刺激後もAT1KOは他の群に比べて有意にNO産生は低値である。Ang IIポンプ植え込み群は、貧食刺激によるNOの産生に差はない。結論●貧食によるROS産生にAng IIが果たす役割は大きい。NOの産生にはAng IIは必要であるが、慢性にAng IIで刺激している状態では、更なる貧食刺激によってはNOの産生に差はみられない。高血圧や高脂血症の患者に血管病変の合併率が高く、その原因として血管内皮細胞とアンジオテンシンの関与を示す報告が散見される。また、活性酸素種やその副産物の過剰産生が細胞を障害するが、アンギオテンシンIIがその経路を活性化することが近年わかってきた。本研究の目的は、「アンジオテンシン系が好中級機能に関与している」という仮説を、アンジオテンシンレセプター(AT1)ノックアウトマウスの好中球を用いて免疫機能を評価し、アンジオテンシンが免疫系に関わる作用機序を明らかにする。これまでヒト検体で好中球の活性酸素をフローサイトメトリーで測定した方法を、マウスに応用する。対照:1.AT1ノックアウトマウスと同系の野生型のC57BL/6マウス。2野生型マウスに浸透圧ポンプを皮下に植え込み、アンジオテンシンIIを2週間負荷後、好中球機能の変化を調べる方法:マウスから静脈血を採血し、フローサイトメトリーを用いて血球細胞の細菌貪食能と過酸化水素産生能、及び一酸化窒素(NO)産生能を測定する。活性酸素種測定全血100μlに蛍光色素DCFH(最終濃度10μM)で処理する。PMA(25μg/ml)あるいはブドウ球菌を添加し、30分培養した後に溶血処理をしてフローサイトメーターで測定する。全血50μlに蛍光色素DAF-FM処理後、LPS(1μg/ml)あるいはブドウ球菌900μlを添加する。90分間培養した後に溶血処理をしてフローサイトメーターで測定する。

結果:微量血液を用いてマウス好中球の活性酸素種、NO産生能をフローサイトで測定する方法を確立した。●対照群、2週間アンジオテンシンII負荷群マウスの好中球の活性酸素種産生能を測定したが、両群に有意な差はなかった。●AT1ノックアウトマウスでは、活性酸素種は産生されるが、NOの産生は低下していた。「アンジオテンシン系が好中球機能に関与している」という仮説を証明するために、アンジオテンシンレセプター(AT1)ノックアウトマウスと野生型マウスの好中球を用いて、活性酸素種(ROS)と一酸化窒素(NO)の産生をフローサイトメトリーで測定した。好中球の免疫機能を評価し、アンジオテンシンが免疫系に関わる作用機序を検討した。対象:1 AT1ノックアウトマウスと同系の野生型のC57BL/6マウス。2野生型マウスに浸透圧ポンプを皮下に植え込み、アンジオテンシンIIを2週間負荷。3経口飲料水からACE阻害薬やアンジオテンシンレセプター阻害薬を添加投与した野生群。結果:ROS産生:1)PMA刺激前(無刺激時)にはAT1KOは有意に低値であるが、PMA刺激により、AT1KOは有意に多量のROSを発生する。PMA刺激はAT1を介さない経路でROSを産生しうる。しかしAng IIポンプを植え込んだ群でも、対照よりROSを多く発生したが、ATIKOには及ばなかった。2)貪食刺激前には、1)と同様にATIKOのROS産生は有意に低値である。Ang IIポンプを植え込んだ群は、貪食刺激前からROSの発生は対照群より高値である。貪食刺激後は、Ang IIポンプを植え込んだ群がさらにROSを発生した。NOの産生:貪食刺激前のAT1KOではNO産生は有意に低値である。貪食刺激後もAT1KOは他の群に比べて有意にNO産生は低値である。Ang IIポンプ植え込み群は、貪食刺激によるNOの産生に差はない。結論●貪食によるROS産生にAngIIが果たす役割は大きい。●NOの産生にはAngIIは必要であるが、慢性にAngIIで刺激している状態では、更なる貪食刺激によってはNOの産生に差はみられない。
キャピラリー電気泳動法による放射性試料中のアクチノイドの超高感度迅速分析法の開発

本研究は、放射性試料中のアクチノイドイオンに対する分析法として、簡易な分析システムであるキャピラリー電気泳動法を基盤とする超高感度迅速分析法の確立を目指すものである。これまでにない、簡易スクリーニングのための超高感度直接蛍光検出を実現するため、キャピラリー電気泳動法によってアクチノイドイオンを高感度に検出するための蛍光性試薬(蛍光プローブ)を開発するとともに、精密分析のための迅速分取法の開発を目指している。平成28年度は、アクチノイドイオンを高感度に検出するために必要な蛍光プローブを開発するため、金属イオン検出用化学ライブラリーを用いて、配位骨格の探索を行った。平成29年度は、前年度までに探索した配位骨格を用いて、アクチノイドを高感度に検出するための蛍光プローブを開発するとともに、精密分析のための迅速分取法を開発するため、蛍光プローブ錯体に対する大容量注入ー濃縮ー分離ー分取法の調査を行った。平成30年度は、前年度までに開発した蛍光プローブを用いて、開発した手法の適用性検討を実施した。多量の共存元素(マトリクス成分)を含む試料として海水試料、実放射性試料として放射性廃棄物処理施設から採取した放射性廃液試料や福島第一原子力発電所の事故によって発生した汚染水試料を用いて、適用性検討を実施し、本法を適用できることを示した。本研究により、放射性試料中の極微量のアクチノイドイオンを高感度に検出するための新しい分析法を開発することができた。得られた成果は、国際会議等で発表するとともに、投稿論文にて公表した。今後は、精密分析のための迅速分取法を開発するとともに、開発した手法を実際の放射性試料の分析へ適用するための試験を進めていく予定である。平成28年度は、アクチノイドイオンを高感度に検出するために必要な蛍光プローブを開発するため、金属イオン検出用化学ライブラリーを用いて、アクチノイドイオンに対する検出選択性を調査し、最適な配位骨格の探索を行った。ターゲットとしたそれぞれのアクチノイドイオンに対して、適用可能な配位骨格を見出すことに成功しており、本研究はおおむね順調に進展している。平成29年度は、前年度までに探索した配位骨格を用いて、アクチノイドを高感度に検出するための蛍光性試薬(蛍光プローブ)を開発するとともに、精密分析のための迅速分取法を開発するため、蛍光プローブ錯体に対する大容量注入ー濃縮ー分離ー分取法の調査を行った。今後は、開発した手法を実際の放射性試料の分析へ適用するための試験を進めていく予定である。平成29年度は、前年度までに探索した配位骨格を用いて、アクチノイドを高感度に検出するための蛍光性試薬(蛍光プローブ)を開発した。また、精密分析のための迅速分取法を開発するため、蛍光プローブ錯体に対する大容量注入ー濃縮ー分離ー分取法の調査を行い、適用可能な条件を見出すことに成功しており、本研究はおおむね順調に進展している。

本研究により、放射性試料中の極微量のアクチノイドイオンを高感度に検出するための新しい分析法を開発することができた。得られた成果は、国際会議等で発表するとともに、投稿論文にて公表した。今後は、ターゲットとしたアクチノイドイオンに対して、見出した配位骨格の中から最適な骨格を選定するとともに、精密分析のための迅速分取法の開発を進める。また、開発した手法を実際の放射性試料の分析へ適用するための試験を進めていく予定である。今後は、精密分析のための迅速分取法の開発を進めるとともに、開発した手法を実際の放射性試料の分析へ適用するための試験を進めていく予定である。次年度使用額が生じた理由は、アクチノイドイオンに対して適用可能な配位骨格を見出すことに時間を要したため、物品費(消耗品費)の支出が予定よりも少なかったことなどが挙げられる。(理由)次年度使用額が生じた理由は、蛍光プローブ錯体に対する大容量注入ー濃縮ー分離ー分取法の調査において、適用可能な条件を見出すことに時間を要したため、試験に必要な物品費(消耗品費)や成果を公表するための学会参加の旅費等の支出が予定よりも少なかったことなどが挙げられる。(使用計画)次年度使用額と翌年度請求額を合わせた使用計画は以下のとおりである。適用可能な条件を見出せたことから、今後、開発のために必要な試薬類、器具類を購入するための物品費(消耗品費)に使用するとともに、得られた成果を公表するために、学会参加の旅費や学会参加料、論文投稿料などに使用することを計画している。次年度使用額と翌年度請求額を合わせた使用計画は以下のとおりである。適用可能な配位骨格を見出せたことから、今後、蛍光プローブ開発のために必要な試薬類、器具類を購入するための物品費(消耗品費)に使用するとともに、得られた成果を公表するために、学会参加の旅費や学会参加料、論文投稿料などに使用することを計画している。
福建省の経済発展戦略における対台工作の位置づけと地方幹部の役割

福建省社会では農業や農村部の存在感が比較的大きいこと、また農村部では草の根レベルで台湾へ移民した人々およびその子孫との紐帯を維持してきたことに鑑みて、農業政策や農村地域での対台工作について文献調査を行い、結果の一部をまとめた。但し、漁業については漁村地域の対台湾観を調べるにとどめ、議論の中心は農業と農村とした。農村部の対台工作の中心は、台湾農民や台湾農業企業の誘致、台湾農民創業園など対台工作の制度の構築と運営、対台工作と地域の農業発展との関連づけである。2018年度に文献調査を行った福建省南部のZhangzhouとZhangpuは、台湾農民創業園が集積している地域であり、創業園設立以前の農業交流も踏まえて時系列的な流れと協力状況を調べた。中国の政治制度ならびに対台湾関係の性質から考えて、台湾農民・台湾企業の進出が実現したこと自体に「官」(中央政府や地方政府)の関与が窺える。一方で、これらの地域は戦前までの台湾移民を多く輩出した地域であることから、民間レベルに本来存在したネットワークが機能した可能性があり、管轄する末端の地方政府は民間のネットワークをどこまで許容し、どのように政策に活用するかという課題に向き合うことになる。このような問題について先行研究や地誌を中心に検討した。また、台湾農民創業園に台湾人が進出するまでの経緯を確認し、「官」の関与を確認するように努めた。これについては福建省よりも山西省の台湾農民創業園について詳細情報が得られたため、福建省の状況を検討する際の参考とした。これらの成果は、日本現代中国学会全国大会での発表ならびに拙稿で公表した。進捗が当初計画より遅れたと判断した根拠は、2018年度末までに本研究の総括と成果公表を行なう予定であったが、一時的な健康上の問題など諸事情により間に合わなかったためである。しかしながら、当初の研究計画の必要な修正は適宜行ってきたこと、第1、2年目の成果を反映させながら第3年目の研究を着実に遂行してきたこと、研究総括の概略についても検証を重ねてきたことから、2019年度中に成果取りまとめが可能であると判断している。このような状況を総合的にみて、「やや遅れている」と評価した。これまで入手した資料を整理し、若干の資料の捕捉とデータの更新・再確認などの作業を経て、成果の取りまとめと公表を行なう。原則として文献調査を中心とするが、必要に応じて現地調査を行う可能性がある。取りまとめに際しては、1対台工作における地方幹部の役割について可能限り詳細に記録すること、2省長や省委書記など福建省内の高官については、歴代幹部の就任状況と主要政策、台湾との関わりについて図表などを用いてわかりやすく整理すること、3都市部での対台工作と経済開発との関連性についての議論に加えて、対台工作の射程に農業分野を含めたことによる議論の加筆修正、4文化人類学の視点と研究手法への接近を試みたことによる効用の指摘などに留意しながら行う。本研究の概要・研究方法・過去の研究との関連性などについて日本現代中国学会西日本研究集会で発表し、有益なコメントなどを研究計画に反映させた。また、福建省に詳しい専門家など複数の研究者から情報提供などを受けた。国内外の文献調査では主に泉州・Zhangzhou・平潭に関する資料を収集分析した。先行研究の整理については、福建省の歴史・政治・経済については概ね順調に進んだ。しかし、対台工作を議論する上で両岸の社会文化交流も一定程度考慮すべきであるため、次年度はいくつかの文献にあたる予定である。中央地方関係に関する理論的な議論の整理については本研究テーマとの関連性を考慮しながら継続中である。研究の遂行により、以下の知見を得た。例えば、福建省南部と台湾との歴史的文化的紐帯の役割と両岸農業協力の重要性が明らかになった。前者は政治的スローガンの意義を考える際に重要となり、後者は両岸経済協力の政治性に関わる問題である。また、対台工作の名目で行われる福建省内の経済発展政策を検討する上で、その前提となる地域の特色のひとつとして、国家(台湾統一の国家目標)と社会(宗教行事などの民間交流)との共鳴と葛藤にも配慮しなくてはならない。また、中国の両岸研究では、政治学以外の研究者は民間交流や経済交流を中心に議論し、政治問題にはあまり立ち入らない傾向がある。こうした中国での研究動向を再考することで、対台工作のブレーンとしての知識人の役割が明らかになると期待されるため、今後も検証を重ねる。年度末に公刊した論稿では、改革開放前後に対台工作の曖昧な制度的枠組みを利用して地方政府や地域社会が台湾との関係を構築していた様子を部分的に明らかにした。また、国際シンポジウムの発表では、統一戦線の観点から中国中央政府の台湾政策を説明した。当初の研究計画は、先行研究整理以外はほぼ予定通りもしくは2年目・3年目の課題と順番を入れ替える形で達成された。今年度の踏査は当初の予定を変更して福建省南部を中心に行い、この地域に対する理解を深め、効率的な考察に努めた。今年度訪問しなかった地域は次年度以降に踏査対象とする。なお、予定外で台湾訪問の機会が複数あったため、その都度、識者への聞き取りや調査を行い、研究の一部は当初の想定よりも充実させることができた。研究計画を一部変更して実施したものとして、1福建の自由貿易試験区に関する専門家を香港で探す予定であったが、台湾の中華経済研究院の適任者に変更した。

ここでは、両岸経済関係における福建省の位置づけの他、台湾農民創業園の実態についても詳しい情報を得た。2当初は福建省での踏査を福州、泉州、厦門で行う予定であったが、旅程の関係により、ZhangzhouとZhangpuの農村を踏査(他大学の中国研究者が同行)し、厦門大学台湾研究院でインタビューを行った。厦門大学では、台湾問題の専門家とこれまでの研究成果の一部(例えば、経済発展政策と対台工作と対外経済関係の発展が密接に関連していること)について意見交換した。このように、当初予定していたインタビュー先も、より適切な機関・研究者にあたって実施することができ、効率的に研究を進めることができた。研究関心の深化、必要な修正、研究の発展が好循環で行われており、来年度以降も順調な進展が見込めることから、「おおむね順調に進展している」と評価した。2017年度は当初の研究計画では想定されなかった台湾での長期滞在が入ったため、現地調査や成果公表の面で一部を最終年度に持ち越さざるを得なかったが、想定していなかった資料入手やフィールドワーク実施の機会に得た。これまでの研究について政治経済的な議論を小括(研究ノート)し、政治経済の分析枠組みで説明しづらい地域固有の要因について文化人類学の先行研究を参照したり、中台双方で意見を聴くなどして問題解決にあたった。前半は、台湾の中央研究院で資料収集やその整理を中心に研究を進めたり、台湾の農業関係者・機関や漁村で聞き取り調査を実施した。調査の中心は、中台関係や福建台湾関係に関する台湾側の見解、両岸農産物貿易の状況とその中での福建省の位置づけであった。成果の一部は2017年11月に台湾研究者が集う研究会で発表した。平成28年度の現地調査の結果を踏まえて、福建省と台湾との文化的・社会的な関係について考察するため文化人類学の先行研究を参照した。ここでは、台湾海峡における漁民交流、漁村のインフラ整備、地方政府の役割について検討する上で大いに参考になる知見を得た。漁業分野では地縁血縁や言語の共通性といった文化的資産が両岸地域では依然として有効であることが確認されたが、都市部や省北部地域では台湾への関心が比較的低く、福建省の基層社会の多様性が確認された。細部は今後検討する。年度末には台湾・広東・福建での聞き取りと文献調査を行なった。泉州や福州で研究者や台湾弁公室を訪問した他、広州のJETRO事務所で日系企業の意見を間接的に聞くことができた。年度末に発表した研究ノート(2018年3月)は、福建省の経済発展枠組みを時系列的に紹介し、改革開放後の省内における経済開発の流れを整理した。この研究ノートを作成する過程で、福建には経済特区を除いて長期的に核となる経済開発枠組みが確立していないことを確認した。当初計画の予定外で、半年間の台湾での在外研究が入ったために成果の公表が間に合わなかったものもあるが、平成30年度前半に学会等で発表できるように申請済みである。資料収集や現地調査は比較的順調に進んでいるが、断片的な情報が多いため、全体像の把握に至るように努めている。平成28年度に試みたZhangzhouとZhangpu、泉州に関する調査は、この地域が中台関係の緊密な関係というスローガンの根拠を提供しているため、文化的社会的な台湾とのつながり、経済開発の制度的枠組み、地域の産業特性について検討した。
河川氾濫原における植物・微生物の再定着とその相互作用に関する研究

広島県太田川中流域の砂礫地に調査地を設定した。ここは1991年以来継続して植生の変化を調査している場所であり、1993年夏の長雨による増水、土砂の流入により大規模に植生が破壊された。氾濫後、数回にわたり植生調査を行ない、攪乱後の回復過程を調べた。その結果、特定の種類の実生が大量に出現する、通常春に発芽する種類が秋に発芽するなどの、例年には見られない現象が観察された。しかし、植生の回復はきわめて速やかに行なわれた。この調査は現在も継続中である。攪乱前の調査により、本調査地の植物の多くの種類がVA菌根性であることが明らかになっている。そこで大規模攪乱の後のVA菌根の回復過程を調査した。攪乱後に生存していた21種のうち17種類にVA菌根の存在が認められた。このうち少なくともコメツブツメクサとヤハズソウの一部は攪乱直後に発芽したと考えられるため、大規模攪乱直後でもVA菌根の感染能力は残っていることが示唆された。また、根粒形成も速やかに行なわれた。しかし、強く侵食を受けた立地に定着した植物では、VA菌根の感染率が低いという傾向が認められた。土壌中のVA菌根菌の胞子密度を調べた結果、侵食された場所では胞子密度がきわめて低く、感染率との間に相関が認められた。これらの結果から大規模な河川氾濫によってVA菌根菌の分布にかたよりができ、それが植生構造に影響するという可能性が示唆された。現在この点を調べるための栽培実験に着手している。
イオン穿孔技術を用いた光触媒ナノコーンアレイの開発

本研究では、太陽光を完全吸収できる構造としてナノサイズのコーン状突起から構成されるナノコーンアレイに着目し、イオン照射と化学エッチングの組み合わせにより、高分子膜にイオン一つの軌跡に沿った円すい形状のナノ穿孔を形成し、これをテンプレートとした光触媒ナノコーンアレイの作製技術を確立し、光吸収率と反応効率の高い水素製造膜の開発をめざしている。今年度は、電極として用いるPtのスパッタ蒸着と電気泳動電着法を組み合わせた方法を検討した。具体的には、以下の通りである。ポリカーボネート(PC)膜(膜厚50 μm)に、150 MeV 40Arイオンを3.0×10^7 ions/cm^2のフルエンスで照射した。60°Cの4 mol/L水酸化ナトリウム溶液でエッチングした。次に、穿孔の開口部から内部にPtをスパッタ蒸着した後、酸化チタン懸濁液を用いて電気泳動電着法により酸化チタンを堆積させた。得られたPC-酸化チタン複合体のX線回折分析により、堆積物の結晶構造を評価した。また、PCをNaOH溶液で溶解し、走査型電子顕微鏡(SEM)により形状観察した。SEM観察により、2050 minの化学エッチングで表面孔径が1μmまでの穿孔が得られた。断面SEM像より、孔径380 nm、深さが2.6 μmの円すい型の穿孔が観察され、ナノスケールの孔径制御が可能なことを確認した。これらの穿孔に白金スパッタ蒸着及び電気泳動電着により酸化チタンを積層し、PC膜を除去すると表面形態が平滑で穿孔形状が一致した底面直径1.3 μm、高さ3.9 μmのナノコーン構造が確認できた。X線回折パターンよりアナターゼ型とルチル型の両方の結晶構造を持つ酸化チタンナノコーンが作製できることがわかった。TiO2ナノコーンの作製に成功し、その成果について学会発表も行っており、研究は予定通りに進捗している。作製したナノコーンアレイに水中で疑似太陽光を照射し、水素製造実験を行う。水素発生量から変換効率を算出し、ナノコーンアレイ形状の最適化及び光触媒材料の最適化を行う。構築した光触媒ナノコーン構造の機能を高めるため、有機色素を吸着させ、色素増感効果を検討する。光吸収効率が高く、光触媒への電界分離・移動が容易であり、太陽光スペクトルとの親和性に優れ、ナノコーン構造への吸着性に優れた色素を探索する。シミュレーションソフトの購入を次年度にしたため。
テンサイにおける稔性回復核遺伝子のクローン化と育種利用に関する研究

1.テンサイOwen型雄性不稔細胞質に働く稔性回復遺伝子RfXのポジショナルクローニングを目的として、RfXに連鎖する分子マーカーの設定を試みた。先ずRfXを挟む2種類のRAPDマーカーを得た。さらに、2721種のAFLPプライマー組み合わせを用いて、RfXと緊密に連鎖する8種のAFLPマーカーを得ることができた。このうち、3種のマーカーはRfXとの完全連鎖を示す。2.RfXをホモ接合型でもつ稔性回復系統を用いて、BACライブラリーを構築した。平均インサート長は97.8kbである。このライブラリーは32180クローンからなり、テンサイ核ゲノムサイズ(758Mb)の約3.4倍に相当する。3.RfX近傍のAFLPマーカーを超点として、物理地図を作成した。これらのマーカーに対応する8種のBACクローンを選抜し、クロモソームウォーキングにもとづいて、RfX座を含むBACコンティグを完成した。4.コンティグの長さは800kbにも及ぶので、コンティグからCAPSおよびPCRマーカーを作出し、RfX座領域の絞り込みを図った。雄性不稔型の分離集団から、RfX近傍で遺伝的組換えを生じた13個体を選び出し、genotypingによってRfX座を300kb領域にまで限定することができた。5.この300kb領域には、葯組織で発現し、しかもミトコンドリア局在が予想されるORFが複数含まれていることが分かった。RfX候補配列として注目される。今年度得られた研究成果は次の通りである。[1]Rfと密接に連鎖するAFLPマーカーAFLP解析を進めることにより、稔性回復核遺伝子(Rf)を挟んで3cM以内に6個のマーカーを設置することに成功した。しかも、このうち2個はRfと完全に共分離する。また異なる交配組み合わせを用いた集団においても、これらのマーカーはほぼ同様の分離を示すことを確かめた。[2]マーカーの帰属する連鎖群従来用いていた集団とは別に、細胞質雄性不稔系統1-12CMS(R)を反復親とする連続戻し交配により育成した集団を供しRFLP分析を行い、得られたマーカーの帰属する連鎖群を決定した。その結果、全てのマーカーはドイツキールグループのいう第3連鎖群(ケルングループの第4連鎖群に相当)に位置することが分かった。テンサイの細胞質雄性不稔においては2個のRf(X,Zと称す)が補足的に働いている。今回得られたマーカーはいわゆるX遺伝子に隣接することが明らかになった。今後X遺伝子単離に向けてポジショナルクローニングを進める予定である。また、もう一方のRf遺伝子(Z)についても、連鎖するマーカーの単離を進めたい。[3]BACライブラリーの作製BAC (Bacterial Artificial Chromosome)ライブラリーの構築を進めた。その結果、約3万クローンを集めることに成功した。予備的に調査したところ、平均挿入断片長は約100kbpであった。このようにポジショナルクローニングに必要となるクローンを集めることに成功したが、挿入断片長の短いクローンが少なからず含まれていること、ならびにオルガネラDNAの混入の可能性を排除できない、といった問題点が残されており、ライブラリーの評価を厳密に行う必要がある。[1]稔性回復核遺伝子Xを含むコンティグの作成X遺伝子のポジショナルクローニングに必要不可欠のBAC(Bacterial Artificial Chromosome)ライブラリーの作成を進めた。稔性回復親系統NK198から高分子DNAを回収し、pBeloBAC11に連結してBACライブラリーを作った。その結果、挿入断片長100kbp(平均)のクローンを3万個得ることができた。

続いて、X遺伝子と密接に連鎖するAFLPマーカーをクローン化し、シングルコピーであることが確認できたクローンをコロニーハイブリダイゼーションに供試した。現在までに8種の陽性BACクローンを得た。これらのクローンの対応関係を調査し、コンティグの完成を目ざしたい。[2]由来を異にする稔性回復核遺伝子のマッピングテンサイにおいては育種利用に供されているOwen細胞質雄性不稔の外に、原産地を異にする野生ビートから見つかった複数の細胞質雄性不稔が知られている。系統NK198はこれら複数の雄性不稔細胞質に働く稔性回復核遺伝子を併せ持つと考えられる。これらの稔性回復遺伝子のマッピングを進めるためAFLP連鎖地図を試作した。NK198を含むF2集団を供試し、3:1のF2分離比に適合した94種のAFLPバンドをマーカーに選んだ。これらのマーカーは相互の連鎖関係に基づいて9グループに分類された。テンサイの半数染色体数は9であり、今回得られた9グループは9連鎖群のそれぞれに対応する可能性が高い。マーカーを充実し、多様な稔性回復核遺伝子のマッピングを完成することが次の課題である。今年度得られた研究成果は次の通りである。[1]稔性回復核遺伝子Xを含むコンティグの作成X遺伝争と密接に連鎖するAFLPマーカーをクローン化し、これらを用いてBACライブラリーのスクリーニングを行った。その結果、複数の陽性BACクローンが得られたので、各クローンの末端DNA配列をthermal asymmetric interlaced(TAIL)PCRまたはVectorette PCRにより調製し、各クローン間の重複関係を調査した。またコンティグ作成の過程で、コンティグ間のギャップを埋めるためクローン末端DNA配列をプローブに使ってゲノムウォーキングも試みた。現在までに、X遺伝子座周辺の900kbに亘る領域をカバーするコンティグを作成し、物理地図を試作することができた。扱いが簡便で信頼度の高い共優性マーカーの1つであるCAPSマーカーを作り、連鎖分析に供した。その結果、X遺伝子座近傍に7個のCAPSマーカーを設定することができた。またX遺伝子座はコンティグ上の500kbの領域に含まれることが結論された。今後はさらに新たなDNAマーカーを設定してX遺伝子座の絞り込みを進めると同時に、シーケンス解析を開始する予定である。[1]RfX遺伝子座の絞り込みRfXを含むBACクローンのコンティグ(600kb)上に、8個のDNAマーカーを設定した。これらのマーカーとRfXとの組換え個体のgenotypingにもとづいて、RfX座の絞り込みを試みた。雄性不稔型を分離する戻し交配集団から509個体を無作為に選び、子葉より抽出したDNAを用いてマーカーに関する遺伝子型を調べた。その結果13個体の組換え体が見いだされたので、これらを抽苔・開花させ花粉稔性を調査した。得られた結果にもとづいて、RfX遺伝子座を300kbの範囲に限定することができた。[2]RfX座領域に見出された発現配列RfX座を含む300kb領域の全塩基配列の決定に着手した。
絶縁体障壁を有する室温動作量子デバイスに関する研究

本研究では、室温で動作する量子デバイスを実現するための基礎技術として、量子構造の障壁層として絶縁体を用いることを試みた。本研究で得られた新たな知見・成果は以下の通りである。(1)分子線エピタキシ-選択成長法により様々な上部InAlAs障壁層厚(t_<WS>)を有するInP系InAlAs/InGaAs/InAlAs量子細線構造を形成し、これに化学気相堆積法により絶縁体を堆積した。表面から距離(t_<WS>)が10nm程度以下に減少すると、そのホトルミネセンス(PL)発光強度がt_<WS>に対して指数関数的に減少することを明らかにした。(2)上記量子細線に、シリコン超薄膜界面制御層を上部InAlAs層と絶縁体の界面に挿入する新しい表面パッシベーション技術を適用したところ、PL発行強度をシリコン超薄膜界面制御層を持たない細線に対して100倍以上改善することに成功した。(3)特に、InGaAs細線部に直接障壁層が接する場合、すなわち絶縁体が量子細線の障壁層となる構造は、シリコン超薄膜界面制御層を持たない構造と比較して実に400倍のPL発光強度を示した。(4)PLの計算機シュミレーションにより、シリコン超薄膜界面制御層を有する上記の構造において絶縁体障壁層-量子細線界面の凖位密度が大幅に低減されていることが明らかとなった。(5)さらに、シリコン超薄膜界面制御技術が微細加工技術により形成したInP系InAlAs/InGaAs/InAlAs量子細線構造の加工端面保護にも有効であることをPLおよびそのシミュレーションにより明らかにした。すなわち、本研究で用いたシリコン超薄膜界面制御層技術により形成される良好な絶縁体-半導体界面は、極微細な量子構造にも適用可能であり、これによって化合物半導体量子構造の障壁層として強い閉じ込めが可能な絶縁体を用いることが可能となった。
骨,軟骨基質に封入される細胞の機能解析

骨基質に埋め込まれている骨細胞の機能はこれまで判っていなかった。研究代表者はメカニカルストレスを負荷した骨組織において、圧迫力を受けた部分の骨基質に存在する骨細胞がオステオポンチンを高度に発現することを見いだした。圧迫力を受けた骨基質は破骨細胞によって吸収をうけるので、オステオポンチンが破骨細胞を遊走させる可能性が示唆された。この可能性を検討するため、リコンビナシトオステオポンチンを入れたチャンバーを用いて、オステオポンチンのケモアトラクタントアッセイを行ったところ、破骨細胞の遊走が観察された。したがって我々は骨細胞はメカニカルストレス感受細胞であり、オステオポンチンを生産することにより、破骨細胞による骨吸収をうながす役割を有していると結論した。さらに、オステオポンチン遺伝子ノックアウトマウスにメカニカルストレスを負荷したところ、圧迫をうけた骨組織で破骨細胞による骨吸収活性が減少していることが判明した。この原因は破骨細胞によるものではなく、骨細胞がオステオポンチンを生産できなくなっているためであることを骨移植実験から証明した。さらに、オステオポンチン遺伝子プロモーターにレポーター遺伝子をつなげ、トランスジェニックマウスを作製したところ、遺伝子転写開始点より5530 bpの領域が骨細胞がオステオポンチンを生産するのに必要であることを明らかにした。同時にこの領域は肥大軟骨細胞でオステオポンチンを発現させるのにも必要な部分であり、軟骨基質に取り囲まれた状態で、細胞が新たな機能を発揮するためにオステオポンチンが重要な役割をしていることが示された。骨細胞は高度に石灰化した骨基質に、軟骨細胞は軟骨基質の中に埋め込まれた状態で存在する。これらの細胞をかかえる骨、軟骨基質は血流に乏しく、代謝も活発でない組織である。しかしながら、骨、軟骨は生体恒常性維持に不可欠な機能を有する組織である。力学的負荷を均等に分散する形態、カルシウムの貯蔵、体躯の円滑な運動機能、造血の器官として、中枢神経の周囲からの保護などの生体機能は骨、軟骨組織によって担われている。特に着目すべきは、これらの機能は生体のおかれている環境に対応して変化、適応することが義務づけられていることである。この問題に明確な解答を与えるため、我々は骨組織への分化が確認されているMC3T3E1細胞、あるいはさらに分化段階の低いC3H10T1/2細胞にElongation Factorのpromoterの下流にGFP(Green Fluorescent Protein)遺伝子をレポーター遺伝子として導入し、安定発現株を取得する。一方、これらの細胞の起源となったマウスの肋骨、あるいは大腿骨を骨折させ、その翌日に遺伝子導入細胞株を移植した。その結果、培養細胞の骨組織への寄与が認められた。さらに我々はトランスジェニックマウスを実験系に用いて、オステオポンチン遺伝子転写調節領域の解析を行い、メカニカルストレス対応シス領域を同定し、コンピューター制御メカニカルストレス負荷機器を作成し、加圧状態をリアルタイムで動物個体を用いて測定できるような実験系を作成した。さらに骨内部においてかかる力学的負荷を測定する端子を開発し、加えた外力と実際の負荷の関係を求め、その相関関係を示す曲線の作成、さらに病理学的に負荷によって生じる細胞障害の程度を評価した。この可能性を検討するため、リコンビナントオステオポンチンを入れたチャンバーを用いて、オステオポンチンのケモアトラクタントアッセイを行ったところ、破骨細胞の遊走が観察された。

さらに、オステオポンチン遺伝子ノックアウトマウスにメカニカルストレスを負荷したところ、圧迫をうけた骨組織で破骨細胞による骨吸収活性が滅少していることが判明した。この原因は破骨細胞によるものではなく、骨細胞がオステオポンチンを生産できなくなっているためであることを骨移植実験から証明した。さらに、オステオポンチン遺伝子プロモーターにレポーター遺伝子をつなげ、トランスジェニックマウスを作製したところ、遺伝子転写開始点より5530bpの領域が骨細胞がオステオポンチンを生産するのに必要であることを明らかにした。同時にこの領域は肥大軟骨細胞でオステオポンチンを発現させるのにも必要な部分であり、軟骨基質に取り囲まれた状態で、細胞が新たな機能を発揮するためにオステオポンチンが重要な役割をしていることが示された。