hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ネットワーク家電のための環境適応型ソフトウェア基盤の研究

本研究では,平成18年度の実施目的に挙げた,(1)機能協調型ネットワーク家電によるサービス記述方式(2)サービス利用環境における制約の定式化(3)環境適応型ソフトウェア基盤の構築と検証という三項目の課題について,当初の予定通り,平成17年度までの成果を踏まえながら,各技術項目の評価・改善を行うとともに,実装した振舞い記述の実行解釈系を,家電をターゲットとした「ゆかりカーネル」と呼ぶ組込みシステム用ミドルウェアに適用・評価を行った.(1)では,機能協調型家電ネットワークサービスの典型的な利用パターンに基づき,機能間の通信とメディアの同期について,構造記述から振舞い記述のひな型を自動生成する支援ツールを作成し,生成されたひな型に基づく振舞い記述が「ゆかりカーネル」上で実際に動作することを確認した.一方,本年度は構造・振舞い間の汎用パターンの抽出とそれに基づく自動生成論理の構築に注力したため,支援ツールのグラフィカルエディタへの組込みは今後の課題として残されている.(2)については,主にホームネットワークで利用できる個人識別のための要素技術として,両足床反力の利用を念頭に「ゆかりカーネル」上のアプリケーションとして組込む際の環境制約についての検討を行い,一部を(1)で検討した機能間の通信とメディア同期のパターンとして反映した.(3)については,振舞い記述を構造的視点からメタモデル化し,その形式に中立的なモデルリポジトリを構築するための支援環境を実現した.これにより,開発者によって記述された個々のサービスモデルから検証データを自動生成するといった構造的な検証のための基盤を提供することができた.家電サービスにおいて一般的に望まれる性質・望まれない性質の一部については(1)で検討した機能問の通信とメディアの同期パターンに反映した.本年度の研究課題においては,ネットワーク家電(ネットワークドアプライアンス:以下NA)が互いに通信し協調を行うためのサービス構築基盤についての研究を行った.センサから情報機器,白物家電に至る多種多様な異機種NAが協調するサービス構築基盤としては,独立行政法人情報通信研究機構(NICT)で開発された「ゆかりコア」を取り上げ,その上でのサービス記述方式について主に検討を行ってきた.本研究でのサービス記述方式はトポロジ記述とシナリオ記述からなる.トポロジ記述には,サービスで要求する機能の型と機能間のデータ接続関係を記述する.またシナリオ記述には,サービスに参加するNAの機能がどのように制御されながらサービスを実行するのかを記述する.シナリオ記述の形式の基盤として,Webサービスの連携のための言語BPEL4WSを採用し,ゆかりコア独自の拡張と組込み系システムへの適用をねらった簡素化を行っている.いずれの記述も特定の機器に依存しない抽象度の高い形式を持つよう設計した.これにより,NAがサービス記述形式の要求するインタフェースに準拠して実装されることが前提にはなるが,実機とサービス記述の独立性を高め,NA設計とサービス設計の分業化によるエンジニアリング効率の向上に貢献することを狙っている.次年度以降の課題は,今年度に提案したサービス記述群を実際の機器に適用し,有効性について評価するとともに,問題点の改善を行うこと,抽象的なサービス記述(特にシナリオ記述)の操作的意味について整理するとともに,モデル検査検証技術などを用いた正しさの検証について検討すること,サービスを簡便に記述するためのツール群を整備することなどであると考えている.情報家電の連携アプリケーションの記述方式とネットワーク接続基盤についての前年度までの成果を踏まえ,2005年度においては,当初予定したとおり,(1)機能協調型ネットワーク家電によるサービス記述方式,(2)サービス利用環境における制約の分析と定式化,(3)環境適応型ソフトウェア基盤の構築とモデルを用いた検証,の三点に焦点を当てた研究開発を行った.機能協調型ネットワーク家電のためのサービス記述方式の研究では,第一にサービスの振舞記述を解釈実行するモジュールを構築した.また,構造・振舞の両側面からサービス記述をグラフィカルに編集するツールを構築した.サービス利用環境における制約の分析と定式化の研究では,振舞記述を実際的な生活支援アプリケーションの事例に応用することで,典型的な動作パターンにおける記述要素間の関係を分析し,振舞記述の改善を行った.さらに,AV・エンタテイメント,情報,白物,住宅設備など幅広い分野の機器を調査し,ネットワーク経由での設定や協調アプリケーション実現にあたっての制限事項・接続性についての検討を行った.環境適応型ソフトウェア基盤の構築とモデルを用いた検証についての研究では,振舞記述の実行解釈機能,サービス記述編集機能を前年度に構築した家電サービス基盤に新たに組み込み,ソフトウェア基盤としての機能を拡張し,家庭における実際的な生活支援のアプリケーションを構築することで評価を行った.また,アプリケーションの検査手法に関しては,モデル検査検証に適した記述体系を調査するとともに,これらの検証向けの形式に本研究の振舞記述を変換するための方式についての予備検討を行った.本研究では,平成18年度の実施目的に挙げた,(1)機能協調型ネットワーク家電によるサービス記述方式(2)サービス利用環境における制約の定式化(3)環境適応型ソフトウェア基盤の構築と検証という三項目の課題について,当初の予定通り,平成17年度までの成果を踏まえながら,各技術項目の評価・改善を行うとともに,実装した振舞い記述の実行解釈系を,家電をターゲットとした「ゆかりカーネル」と呼ぶ組込みシステム用ミドルウェアに適用・評価を行った.(1)では,機能協調型家電ネットワークサービスの典型的な利用パターンに基づき,機能間の通信とメディアの同期について,構造記述から振舞い記述のひな型を自動生成する支援ツールを作成し,生成されたひな型に基づく振舞い記述が「ゆかりカーネル」上で実際に動作することを確認した.一方,本年度は構造・振舞い間の汎用パターンの抽出とそれに基づく自動生成論理の構築に注力したため,支援ツールのグラフィカルエディタへの組込みは今後の課題として残されている.

(2)については,主にホームネットワークで利用できる個人識別のための要素技術として,両足床反力の利用を念頭に「ゆかりカーネル」上のアプリケーションとして組込む際の環境制約についての検討を行い,一部を(1)で検討した機能間の通信とメディア同期のパターンとして反映した.(3)については,振舞い記述を構造的視点からメタモデル化し,その形式に中立的なモデルリポジトリを構築するための支援環境を実現した.これにより,開発者によって記述された個々のサービスモデルから検証データを自動生成するといった構造的な検証のための基盤を提供することができた.家電サービスにおいて一般的に望まれる性質・望まれない性質の一部については(1)で検討した機能問の通信とメディアの同期パターンに反映した.
植物的なコミュニケーションと情報場の設計

植物体を構成する葉群間や葉と根の器官相互間,さらには植物集団おける個体間のコミュニケーションを関係論的な観点から論じた例はほとんどない.そこで本研究では,環境応答や形態形成における要素間の同調的現象の有無に着目することにより,コミュニケーションにおける「場」の形成過程について検討した.申請書に記載した研究計画・方法に従い得られた結果は以下のとおりである.(1)カポックの葉群おける葉表面の生体電位変化(AC成分)を長期計測したところ,エントレインメント的な同調現象を示す葉が分散して存在することを見出した.このような同調的現象は葉を切除することによっても起こる.また,電位波形はカオス性を有し,拍子音刺激に引き込まれると,相関次元が役割2.5程度に低下することがわかった.(2)生体電位DC成分長期広域計測システムを用いることにより,自然林の樹木群においては,生体電位変化が同調するグループが多中心的に形成されることを見出した.(3)3次元振動電極による環境応答計測システムを構築し,根の周りに形成される極微弱な電場パターンが刺激(光,重力,障害など)によって解体,再構築されることを見出した.これは電場が外部環境と根をつなぐ自律的なインタフェースとして働くことや地下部の根が地上部の状況に整合した情報を生成していることを示唆するものである.(4)葉と根,花弁など,それぞれの器官の運動を長時間にわたり複数同時計測できる装置を用いて,葉と根のリズム運動を同時計測し,両者が周期約2時間程度で協調的に振舞うことを示した.また,2固体を近接して設置した場合,お互いの根が絡まないように,位相差を伴ったリズムをそれぞれの根先端部が形成することを示した.(5)以上の結果を基に,植物のコミュニケーションにおける場の生成について考察し,情報場の設計に関する二三の知見を示した.植物体を構成する葉群間や葉と根の器官相互間,さらには植物集団おける個体間のコミュニケーションを関係論的な観点から論じた例はほとんどない.そこで本研究では,環境応答や形態形成における要素間の同調的現象の有無に着目することにより,コミュニケーションにおける「場」の形成過程について検討した.申請書に記載した研究計画・方法に従い得られた結果は以下のとおりである.(1)カポックの葉群おける葉表面の生体電位変化(AC成分)を長期計測したところ,エントレインメント的な同調現象を示す葉が分散して存在することを見出した.このような同調的現象は葉を切除することによっても起こる.また,電位波形はカオス性を有し,拍子音刺激に引き込まれると,相関次元が役割2.5程度に低下することがわかった.(2)生体電位DC成分長期広域計測システムを用いることにより,自然林の樹木群においては,生体電位変化が同調するグループが多中心的に形成されることを見出した.(3)3次元振動電極による環境応答計測システムを構築し,根の周りに形成される極微弱な電場パターンが刺激(光,重力,障害など)によって解体,再構築されることを見出した.これは電場が外部環境と根をつなぐ自律的なインタフェースとして働くことや地下部の根が地上部の状況に整合した情報を生成していることを示唆するものである.(4)葉と根,花弁など,それぞれの器官の運動を長時間にわたり複数同時計測できる装置を用いて,葉と根のリズム運動を同時計測し,両者が周期約2時間程度で協調的に振舞うことを示した.また,2固体を近接して設置した場合,お互いの根が絡まないように,位相差を伴ったリズムをそれぞれの根先端部が形成することを示した.(5)以上の結果を基に,植物のコミュニケーションにおける場の生成について考察し,情報場の設計に関する二三の知見を示した.植物体の構成する葉群間や葉と根の器官相互間、さらには個体集団におけるコミュニケーションを関係論的な観点から論じた例はほとんどない。本研究ではその基礎として、情報的存在として植物を捉え、環境応答や形態形成における要素間の同調的現象の有無などを主として生体電位やリズム運動を計測することにより調べ、コミュニケーションにおける場の形成過程について検討する。また、得られた知見を基に、植物的な生命機械や場の設計について考察することを目的とする。平成6年度交付申請書に記載した研究計画・方法に従い得られた結果は以下の通りである。1.カポックの葉群におけるそれぞれの葉表面の生体電位変化(AC成分)を長期間同時計測したところ、エントレインメント的な同調現象を示す葉が分散して存在することを見出だした。このような同調的現象は葉を切除することによっても起こる。また、電位波形はカオス性を有し、拍子音刺激に引き込まれると、相関次元が約2.5程度に低下することが分かった。2.根の周りに形成される電場が他の根との衝突を回避するための制御情報として働く可能性を3次元振動電極を用いた自動計測装置により見出だした。さらに、植物体の茎、葉と根との環境応答におけるコミュニケーションの有無について調べるため、光、電気、熱、音、傷害などの各種の刺激装置を試作し、上記計測装置に組み込んだ。3.葉と根、花弁など、それぞれの器官の運動を長時間にわたり複数同時計測できる装置を試作した。これにより、根は数分と数時間オーダーの2種類のリズム運動を示すこと、主根と側根の運動には相関があることを見出だした。4.個体間のコミュニケーションについては、16chからなる生体電位計測装置(DC成分)を試作し、樹木を対象とした電位導出方法について各種の検討を行なった。以上の研究を遂行する上で、備品として購入したパーソナルコンピュータを十分に活用した。植物体を構成する葉

郡間や葉と根の器官相互間、さらには植物集団における個体間のコミュニケーションを関係論的な観点から論じた例はほとんどない。そこで本研究では、昨年度に引続き、環境応答や形態形成における要素間の同調的現象の有無に着目することにより、コミュニケーションにおける「場」の形成過程について検討した。平成7年度交付申請書に記載した研究計画・方法に従い得られた結果は以下の通りである。なお、(1)(3)の供試材には主としてインゲン、エンドウなどマメ科の植物を用いた。(1)昨年度試作した3次元振動電極による環境応答計測システムを用いて、根の周りに形成される極微弱な電場が、茎や葉に与えた刺激(光、熱、傷害など)によって変化するか否かを調べたところ、いずれの場合も電場パターンが解体、再構築されることを見出だした。これは根の生長に地上部での出来事が反映されていることを意味するものである。(2)根の細胞内電位や細胞内圧の計測を行い、電場パターンとの関係性を調べた。(3)葉と根のリズム運動を同時計測し、両者が周期約2時間程度で協調的に振舞うことを示した。また、2個体を近接して設置した場合、お互いの根が絡まないように、位相差を伴ったリズムをそれぞれの根先端部が形成することを示した。さらに、集団における動的なコヒーレンシーの有無について調べるため、16個体の幼植物体の根と茎の生長を同時計測できるシステムを構築した。(4)樹木集団において、生体電位変化が同調するグループが形成されることを見出だした。また、不定形細胞塊であるカルス相互間においても寒天培地を介して同様の現象が観察された。(5)以上の結果ならびに昨年度の結果を基に、要素間の同調的現象や外界認識における電場パターンの情報論的な意味、さらにはコミュニケーションの生成ルールについて考察した。また、植物的な環境応答システムモデルの構築も試みた。
モンゴルの草原に関する国際学術研究:草原の環境維持、放牧と経済発展の関係

今年度は、研究の2年目で最終年に当たる。前年度に引き続いて、1.モンゴル現地調査、2.研究者間の交流と意見交換、3、各種データベースの構築、を行った。1.今年度は、共同研究のメンバーのうち8人が、モンゴル国および中国内蒙古地区への調査旅行を行った。主な調査は、牧地植生調査、地下水理調査、民俗調査、文献資料調査、雪害状況調査、言語調査等である。現地において計測データや文献資料を収集した。2.研究者間の情報交換と交流、および研究成果の発表のために3回(6月,11月,2月)の研究集会を開催した。そのうら1回は、共同研究のメンバーによる研究の中間発表会であった。他の2回の研究会では、モンゴル人研究者3人を含む5人の報告と講演が行われた。これに加えて、2000年8月にはモンゴルから3名の研究者を招き、「21世紀のモンゴル研究の課題」と題する国際ワークショップを開催した。ワークショップでは共同研究のメンバーをはじめ10人の研究者が発表を行った。3.前年度に引き続いて、(1)気象衛星ノアからのデータを解析したモンゴル地域の画像データベース、(2)アジア地域のAVHRR10日間モザイク画像データセットのデータベース、(3)モンゴル文語文献資料の電子化データベースの構築を行った。(1)のモンゴル地域画像データベースは、1999年8月分からの蓄積を東北アジア研究センターのホームページで一般に公開している。これらの研究成果の一部は200頁を越える「実績報告書」としてまとめて公刊した。本年度に実施した主な活動としては、1.モンゴル現地調査・資料収集、2.メンバー間の研究交流、3.モンゴルの研究者・研究機関との協力態勢の確立、4.各種データベースの構築、にまとめることができる。それぞれの分野における主要な成果は次の通りである:1.共同研究のメンバーのうち7人が、のべ10回、モンゴル国への調査旅行を行い、牧地調査、地下水理調査、民俗調査、史料調査、言語調査を行い、計測データや文献資料を収集した。その成果と中間報告は、次の研究集会で発表された。2.研究者間の情報交換と交流、および研究成果の発表のために全4回(6月,10月,12月,2月)の研究集会を行った。集会では、モンゴル人研究者5人を含む10人の講演・発表が行われた。3.モンゴル国への調査旅行に際して、同国の研究者・研究機関と連絡を取り、同国の科学アカデミー、国立技術大学、国立大学を訪問して、情報の交換と協力の可能性について協議した。さらに、12月にモンゴル科学アカデミー総裁と国立技術大学学長を日本に招請して、学術講演会を開催するとともに、研究機関レベルと部局間レベルでの協力のあり方について具体的な協力内容を検討した。4.(1)気象衛星ノアからのデータを解析したモンゴル地域の画像データベース、(2)アジア地域のAVHRR10日間モザイク画像データセットのデータベース、(3)モンゴル文語文献資料の電子化データベースの構築を行った。そのうち1回は、共同研究のメンバーによる研究の中間発表会であった。

他の2回の研究会では、モンゴル人研究者3人を含む5人の報告と講演が行われた。これに加えて、2000年8月にはモンゴルから3名の研究者を招き、「21世紀のモンゴル研究の課題」と題する国際ワークショップを開催した。ワークショップでは共同研究のメンバーをはじめ10人の研究者が発表を行った。3.前年度に引き続いて、(1)気象衛星ノアからのデータを解析したモンゴル地域の画像データベース、(2)アジア地域のAVHRR10日間モザイク画像データセットのデータベース、(3)モンゴル文語文献資料の電子化データベースの構築を行った。(1)のモンゴル地域画像データベースは、1999年8月分からの蓄積を東北アジア研究センターのホームページで一般に公開している。これらの研究成果の一部は200頁を越える「実績報告書」としてまとめて公刊した。
小学生英語発音向上ICT教材開発－習得困難度とリンガフランカ・コアの観点から―

2017年から2018年度は、文部科学省作成の小学3・4年生を対象とするLet's Tryと小学生5・6年生を対象のWe Canの付属音声を聴き、テキスト分析と発音表記を行った。出現頻度の高い音素、文章を明らかにした。それにより、音素に関しては、基本的な音素がすべて出現しており、センテンスも、基本的なイントネーションを含んでいることがわかった。これを単語文章選びの基礎データとする。小学1年6年生の発音を採取し、習得困難度とリンガフランカ・コアの観点から評価し、学習優先順位を確定する。英語母語話者および小学生の英語発音時のビデオ撮影を行い、発音の特徴を抽出する。学習優先順位に基づいた音声と発音映像と学習者自身の発音映像を同時に比較できるICT教材を作成し、パイロット実験を行う。2018年度中にパイロット分析まで進め、2019年度には、修正改良を加え完成したICT教材を授業で小学生に使ってもらい、プレテスト及びポストテスト、聞き取り分析、音響分析、及びアンケートから検証を行う。ITC教材およびデータをHP等で公開し、ワークショップ等で普及に努める。ICTの教材として、単語や文章と共に、英語母語話者の発音映像があるものは多い。しかし、本研究では、実験群として、英語母語話者の発音映像と学習者の発音映像が並列化され比較することで、構音の仕組みを視覚化できると考え、英語母語話者の映像のみの統制群と比較する教材を作成する予定である。習得困難度とリンガフランカ・コアの観点から評価し、学習優先順位を確定し、英語母語話者および小学生の英語発音時のビデオ撮影を行い、発音の特徴を抽出する予定であるが、十分なデータ数が確保できておらず、さらに時間が必要である。ICT学習のプラットフォームはできているので、学習用VTRを早急に作成し、パイロット実験を行う予定である。2019年度は、6月までに、小学生の音声困難度を確定するデータ収集を行う。それを基に音声、文字、発音者の顔のビデオ撮影などのコンテンツを作成する。作成しているICTのプラットフォームにコンテンツを入れ込む。パイロット実験として、小学生30名(5名×6学年=30名)に使用してもらい、効果を検証する。その後改良を加え、完成版を作成する。10月12月には、本実験を小学生120名(20名×6学年)を対象にICT教材効果測定を行う。ICT学習前と後で、プレテストとポストテストを行う。教材の使いやすさなどのユーザビリティを問うアンケートを行う。1月3月は、今までの研究成果をまとめ、学会発表または論文で公表する。HPを作成し、研究データ、ICT教材を公開し、使用方法などのワークショップを行う予定である。2017年度では、5年生、6年生が小学校英語教育で使用している文科省が作成したHi Friends 1&2の付随している音声CDの音声をテキスト化し、どのような音素やセンテンスがインプットとしてはいっているかと頻度数を調べた。また先行研究から、どのような音素やストレス、リズム、イントネーションが、小学生にとって困難になるか予測を立てた。学習用のITCのプラットフォームを作成した。画面の左側に英語母語者のモデルの動画を入れ、その横に並列する形で、学習者の顔を提示できるようにした。学習者の発音の正確性については、音声認識エンジンを搭載し、発音すると同時にテキスト化していくものとした。テキスト化がうまくいかない場合は、発音が正確ではないといえる。2020年度より新学習指導要領が始まり、小学3年生からの英語活動、5年生から科目の扱いとなる。それに伴い、文部科学省が新たなテキストLet's Try、We canを使用することになり、新たにテキスト分析を行う必要から、予定より少し遅れている。

2018年度では、2020年度の新学習指導要領の前倒しとして、新たに文科省が作成した3年生4年生用のLet's Try 1, 2と、5年生、6年生用のWe Can 1 & 2のテキスト分析を行い、どのようなインプットがあるかを検討する。2017年度の分析したHi Friendsの単語と比較し、頻度が高く、小学生が苦手であると予測される音素が入っている単語や文章を選択する。これらの単語や、センテンスを小学生3年生から6年生まで発音してもらい、発音の正確さと通じやすさを分析する。さらに、2017年度で作成したICT教材を小学3年生から6年生までパイロットとして使用してもらい、その使いやすさや、音声の向上などの変化を検証する。その後修正を行い、後期には本実験を行い、音声の取得と音声、使用に関するアンケートを行う。2019年度は、6月までに、小学生の音声困難度を確定するデータ収集を行う。それを基に音声、文字、発音者の顔のビデオ撮影などのコンテンツを作成する。作成しているICTのプラットフォームにコンテンツを入れ込む。パイロット実験として、小学生30名(5名×6学年=30名)に使用してもらい、効果を検証する。その後改良を加え、完成版を作成する。10月12月には、本実験を小学生120名(20名×6学年)を対象にICT教材効果測定を行う。ICT学習前と後で、プレテストとポストテストを行う。教材の使いやすさなどのユーザビリティを問うアンケートを行う。1月3月は、今までの研究成果をまとめ、学会発表または論文で公表する。HPを作成し、研究データ、ICT教材を公開し、使用方法などのワークショップを行う予定である。2017年度に実験を行う予定であったが、小学校英語活動テキストの変更がわかり、その分析を行う必要が生じた。そのため、実験を2018年度に行うこととなり、予定していた謝金が2017年度には発生しなかったため、次年度への使用額が生じることとなった。2018年度後半にICTの教材を作成する予定であったが、その教材作成のための資料作成に時間を取られたため、実際の作成は2019年度前半に回すことになったため、その費用が未使用であった。2019年度は、早めに計画通りの遂行を目指す。
ゲノム刷り込みに基づくｉＰＳ細胞分化能の指標作成

ゲノム刷り込みの観点からiPS細胞を評価するため、マウス・ヒトiPS細胞、刷り込み疾患Beckwith-Wiedemann症候群(BWS)患者由来iPS細胞、肝芽細胞を発生母地とする肝芽腫について、刷り込み関連メチル化可変領域(DMR)の網羅的DNAメチル化を解析した。マウスではiPS化すると大半のDMRが低メチル化すること、一部の刷り込みDMRは分化誘導により正常メチル化に回復することがわかった。ヒトiPS細胞では、特定のDMRで父性パターン(父性エピジェノタイプ)へのメチル化変化が生じることが示唆された。肝芽腫では、一部のDMRのメチル化は腫瘍化に先立って起こる可能性が示唆された。インプリントDMRは片方の親由来アレルのみがメチル化しているため(母性メチル化DMRと父性メチル化DMR)、正常ではおよそ50%のメチル化を示す。また、配偶子形成過程でDMRが確立されるgametic DMRと受精後の体細胞でDMRが確立されるsomatic DMRがある。昨年度の研究で作製・樹立したiPS細胞(iPSC)(健常者2名とインプリンティング疾患Beckwith-Wiedemann症候群(BWS)患者2名(KvDMR1低メチル化1例とH19DMR高メチル化1例)の末梢血細胞由来)についてゲノム中の36ヵ所のインプリントDMRのメチル化を定量的に解析した。その結果、患者末梢血でみられたKvDMR1低メチル化およびH19-DMR高メチル化は、患者由来iPSCにおいても保たれていた。また、健常者由来、患者由来に共通してメチル化が保たれていたDMRは6ヵ所で、すべてgametic DMRであった。KvDMR1とH19-DMRを含む計8ヵ所のDMRのメチル化は、iPSC化(リプログラミング)による初期の対象とはならないと考えられた。一方、ほぼすべてのクローンで共通してiPSC化によりメチル化が変化したDMRは11ヵ所あった(高メチル化9ヵ所、低メチル化2ヵ所)。高メチル化は、somatic DMR 5ヵ所、gametic DMR 3ヵ所、不明1ヵ所で、低メチル化は、gametic DMR 1ヵ所、不明1ヵ所であった。さらに、母性メチル化DMRは低メチル化を示し、父性メチル化DMRは高メチル化を示した。この結果から、iPSC化によって、特定のインプリントDMRは、gametic、somaticに関わらずメチル化の変化が生じ、そのメチル化は父性パターン(父性エピジェノタイプ)へ変化することが示唆された。F1マウスから作製したiPSCおよびヒトiPSC(Beckwith-Wiedemann症候群患者由来および健常者由来)について、ゲノム中に散在するインプリントDMRのメチル化解析を解析してきたが、一部のDMRではリプログラミングに伴いメチル化状態が変化することが判明した。一方、インプリントDMRのメチル化異常で発症するBeckwith-Wiedemann症候群には肝芽腫が高率に合併するが、肝芽腫は肝細胞に分化する前の肝芽細胞を発生母地とする。従って、肝芽細胞におけるDMRのメチル化異常が腫瘍発生に関与する可能性が考えられる。そこで、12例の肝芽腫および腫瘍隣接正常組織と3例の正常肝臓について、33ヵ所のDMRとLINE-1のメチル化を解析したところ、18ヵ所のDMRに異常メチル化が見られた。異常メチル化の発生頻度はDMR毎に異なっており、高頻度に異常を示すDMRが存在した。異常高メチル化は腫瘍でのみ見られたが、異常低メチル化は腫瘍隣接正常組織でも見られた。LINE-1に代表されるゲノム全体のメチル化に大きな差はなかった。これらの結果から、肝芽腫では、ゲノム全体のメチル化が比較的保たれているが、一部のDMRのメチル化は腫瘍化に先立って起こる可能性が示唆された。また、11p15.5と20q13.3ではメチル化異常に加え、片親性ダイソミーやコピー数異常が見られたことから、DMRにおけるエピゲノム・ゲノム異常による刷り込み遺伝子の発現異常が肝芽腫発生に関連することが示唆された。マウス新生仔F1線維芽細胞から8クローンのiPS細胞(iPSC)を作製した。1クローンはセンダイウイルス(4ファクター:Sox, Klf4, Oct, Myc)で、3クローンはセンダイウイルス(3ファクター:Sox, Klf4, Oct)で、4クローンはレトロウイルス(4ファクター:Sox, Klf4, Oct, Myc)で樹立した。線維芽細胞、未分化iPSC、レチノイン酸処理にて分化誘導したiPSCのゲノム中の28ヵ所の刷り込みDMRのメチル化についてMassARRAYを用いて定量的に解析した。

未分化iPSCを線維芽細胞と比べたところ、4クローン以上で低メチル化を示したDMRは20ヵ所で、高メチル化を示したDMRは1ヵ所であった。RA処理iPSCは線維芽細胞に比べ、13ヵ所で低メチル化を示し、1ヵ所が高メチル化を示した。また、RA処理iPSCは未分化iPSCに比べ、5ヵ所で高メチル化を示した。このうち4ヵ所は、RA処理iPSCと線維芽細胞でメチル化の差異がない領域であり、RA処理により正常メチル化に回復したことを示す。これらの結果から、線維芽細胞をiPS化すると大半の刷り込みDMRは低メチル化を生じること、一部の刷り込みDMRはRA処理により正常メチル化に回復することがわかった。また、健常人とBeckwith-Wiedemann症候群(BWS)患者からiPSCを樹立した。2名の健常人末梢血由来iPSCそれぞれ4クローンずつ計8クローン、KvDMR1低メチル化で発症したBWS患者1例の末梢血から4クローン、H19-DMR高メチル化で発症したBWS患者1例の末梢血から4クローンのiPSCを樹立した。現在、樹立したiPSCについてゲノム中の38ヵ所の刷り込みDMRのメチル化解析を行っている。H23年度の研究で樹立したBWS患者2例と健常者2名のiPSCの解析から、一部のDMRのメチル化はiPSC化(リプログラミング)による初期の対象とならないこと、他の特定のDMRはiPSC化により母性アレルのメチル化パターンが父性アレルのメチル化パターン(父性エピジェノタイプ)へ変化することが示唆される結果を得た。この結果は、新しい知見であり、特に、母性アレルは由来細胞においてメチル化DMRと非メチル化DMRが存在する。このため、iPSC化による父性エピジェノタイプへ変化は、母性アレルのDMRでは脱メチル化とメチル化の両方が生じることを意味している。iPSC化にともなうリプログラミング機構を理解する上で重要な知見と考えられる。一方、マウスiPSCの分化能評価については、充分な進展がなかった。H23年度研究計画の主目的であるマウスiPSCの樹立と刷り込みDMRの解析が予定通り終了し、iPSCクローン間でメチル化状態が異なることがわかった。また、異なる原因で発症した2例のBWS患者と健常人2名からヒトiPSCも樹立できた。ヒトiPSCでは、iPSC化による父性エピジェノタイプへ変化を他の解析手技で確認する。確認後は、iPSCを分化誘導させることにより、父性エピジェノタイプへ変化した母性アレルDMRのメチル化が元に戻るか否かを解析する。分化誘導の際に、DNAメチル化酵素、ヒストン修飾酵素などの候補遺伝子をノックダウンすることで、DMRのメチル化制御因子を探索する。ヒトiPSCについては、in vitro分化およびヌードマウス接種による奇形種形成実験を行い、メチル化の違いによる分化能を評価する。一方、マウスiPSCの分化能評価については、ジャームラインキメラ法にて評価する。得た生産仔及び致死胚について刷り込みDMRのメチル化解析を行い、メチル化の変化の有無と程度を解析する。樹立したヒトiPSC(患者由来および健常者由来)のゲノム中の38ヵ所の刷り込みDMRのメチル化解析を行う。
自然災害に対応した服薬指導の標準化と薬薬連携

阪神淡路大震災や中越地震では長い避難生活中に高齢者の心筋梗塞や脳梗塞の発症や悪化が増えたことや、薬が手元にない、服用の可否が分からないなどの理由で自己判断による服薬の中断が問題となった。そこで我々は、これから起こりうる災害に備えるべく、循環器疾患患者における服薬管理と意識の現状を調査した。当院に循環器疾患治療薬を持参して入院した患者107名に聞き取りを行ったところ、お薬手帳を約半数の患者が交付されていたものの、その内約4割しか入院時に持参して来なかったこと、服用中の薬の用法を66%の患者が全て覚えていると答えたのに対し、薬の名前を全て覚えている患者は13%と少数であったこと、また災害などに備えて薬を別に準備している患者は僅か4%であったことから、災害などの非常時において患者からの情報提示は不十分な状況であることが判明した。この結果を踏まえて、循環器疾患患者向けに薬の常備の提案やお薬手帳の常時携帯、医療従事者への提示を明示し、日常の体調チェックや生活でのポイントをA4サイズ両面にまとめ、お薬手帳に貼付できる災害マニュアルを作成した。このことを愛媛県下の主要な医療施設や保険調剤薬局に送付し、当院のホームページから自由にダウンロードできる(http://www.hsp.ehime-u.ac.jp/kranke/saigai/kouketsuatsu200904.pdf)ことを案内した。また、当院の入院、外来の患者に配布し、説明を行っている。本マニュアルを用いることで、病院と保険調剤薬局を連携するツールとしてお薬手帳にも反映させ、災害などの非常時にも対応した服薬指導の標準化として広く病院や保険調剤薬局の薬剤師にも活用してもらい、患者の服薬コンプライアンス維持につなげたいと考える。
2B4陽性新規iNKT細胞の分化・維持機構と機能の解析

iNKT細胞はインターロイキン15(IL-15)によって分化・維持・機能が制御され、がんや病原体に対する生体防御、慢性炎症や自己免疫疾患の発症などに関与している。これまでに胸腺内IL-15産生性免疫微小環境に強く依存するiNKT細胞を新たに同定した。しかし、このiNKT細胞の特徴および実態についてはまだ不明のままである。そこで本研究では、網羅的な遺伝子発現解析や組織特異的IL-15遺伝子破壊マウスなどを用い、このiNKT細胞の分化・維持の制御機構および生体内における機能を解析し、抗がん免疫や慢性炎症の病態にどのように関与するかを明らかにする。
アセトン・ブタノール発酵による環境調和的資源循環型エネルギー生産システムの構築

Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4(ATCC13564)を用いたアセトン・ブタノール発酵による食品系廃棄物からのバイオディーゼル生産を行った。イモ焼酎、ムギ焼酎、ソバ焼酎、ゴマ焼酎4種の焼酎蒸留廃液を発酵原料として用いた場合、4種類とも十分なソルベント生産を得ることが出来なかった。生ゴミを添加して発酵を行ったところ、4種類の焼酎蒸留廃液全てについて、コントロールと同等もしくはそれ以上の高いソルベント生産を確認した。次に、抽出発酵を行うための抽出溶剤について検討を行った。抽出効率の向上及びバイオ燃料としての利用を目的として、家庭から排出される食用廃油をメチルエステル化することによりUCOE(Used Cooking Oil metylester)を調製して実験に供した。UCOEを抽出溶剤として利用した場合、オレイルアルコールよりも高いブタノール生産速度及びブタノール収率を得ることが分かった。さらに生産物阻害に関する知見を得るために、ブタノール濃度を種々に調製して加えることにより、最大の阻害物であるブタノールによる菌体増殖やブタノール生産性に対する影響を検討した。その結果、培養液中のブタノール濃度が78(g/l)に達するまで菌体増殖や生産性は維持された。従って、抽出剤によりブタノール濃度を7(g/l)以下に維持することにより、本発酵を効率よく行うことが可能であるということが示唆された。一方、抽出発酵を行う場合、抽出剤に対するブタノールとアセトンの分配係数が異なるために長時間の培養では副産物であるアセトンが培養液中に蓄積してくることが観察された。従って、抽出発酵により連続的に発酵を行う場合には、ブタノールの影響のみならず、アセトンの影響も考慮する必要があることが明らかとなった。Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4(ATCC13564)による焼酎蒸留廃液を発酵基質としたアセトン・ブタノール発酵を行った。焼酎蒸留廃液は原料により区分されるイモ・ソバ・ムギ・ゴマの4種類を用いた。その結果、焼酎蒸留廃液のみを基質とした発酵においては、炭素源不足によりブタノールを中心とするソルベントの生産を得ることが出来なかった。そこで古米を添加し発酵を行った結果、イモ焼酎とソバ焼酎由来の廃液でブタノールの生産を確認した。次に、焼酎廃液に、モデル的に調製した生ゴミ(米飯、刺身、キャベツ、バナナ、ニンジン)を添加して発酵を行ったところ、4種類の廃液ともに高いソルベント生産を確認することができた。さらに、そのソルベント生産を効率化させるために、家庭や食堂等から排出される調理用廃油(Used Cooking Oil;UCO)のメチルエステル化物(Used Cooking Oil Ester;UCOE)にて抽出する抽出発酵法を検討した。調理用廃油のメチルエステル化については、硫酸・メタノール法を用いて常圧下にて行った。その結果、抽出発酵ではソルベントの菌体に対する阻害を軽減することが可能となり、生産性が向上した。また、ソルベントを抽出したUCOEをそのままディーゼル油代替物(バイオディーゼル)として燃料供給することも可能であることが示唆された。Clostridium saccharoperbutylacetonicum N1-4(ATCC13564)を用いて酵素加水分解処理を行った4種の焼酎蒸留廃液(イモ、ムギ、ソバ、ゴマ)を原料としたアセトン・ブタノール発酵を行った。焼酎蒸留廃液のみでは炭素源が乏しいために古米10gを焼酎蒸留廃液培地に添加し、酵素加水分解処理を行い・アセトン・ブタノール発酵を行なった。イモとソバ焼酎蒸留廃液培地では、それぞれ14.2g/l、11.9g/lのブタノールが生産された。ムギとゴマ焼酎蒸留廃液培地ではブタノールはほとんど生産されなかった。

初発グルコース濃度の高低による影響も検討したが、グルコースによる基質阻害はみられず、古米添加のみではブタノールの生産が難しいと思われた。そこで、生ゴミを添加し、同じ条件で酵素処理をした培地にて培養を行った。TYA培地では9.4g/lのブタノール生産であったが、生ゴミを焼酎蒸留廃液に添加することで、ソバ焼酎蒸留廃液培地では11-3g/lのブタノールが生産された。生ゴミ添加培地は12時間目までのグルコース消費速度が速く、生ゴミを添加することにより適応期を短縮することができ、生産性の向上につながることが示唆された。ブタノールの抽出剤として食用廃油メチルエステル化物(UCOE)をイモ焼酎蒸留廃液と生ごみを混合した培地に添加して抽出発酵を行った。抽出剤を添加しない場合は12.5g/lのブタノールが生産された。UCOEを抽出剤として使用した場合、7.3g/lのブタノールがUCOE層に抽出され、培養液層のブタノール濃度は9.0g/lであった。培養液を用いたUCOEのブタノールヘの分配係数は0.8であり、純粋系の分配係数1.0とほぼ同じであった。生ゴミと焼酎蒸留廃液を培地にしてUCOEで抽出発酵した場合は全ブタノール濃度は16.3g/lとなり、代表的な抽出剤であるオレイルアルコールを抽出剤として用いた場合の16.2g/l、抽出発酵しない場合の12.5g/lに比べて最も高くなった。UCOEは培養液中のブタノールに対する抽出効率はオレイルアルコールとほとんど同じであるが、菌に対する毒性が低いので、ブタノール生産速度、ブタノール収率ともに、オレイルアルコールよりも高い値となった。これらの結果からも、抽出剤としてUCOEを用いることが有用であることが確認された。家庭から排出される食用廃油(Used Cooking Oil; UCO)をメチルエステル化したUCOE(Used Cooking Oil metylester)を抽出剤としたアセトン・ブタノール抽出発酵を行い、オレイルアルコールを抽出剤とした場合より高いブタノール生産速度及びブタノール収率を得ることを明らかとした。さらに本アセトン・ブタノール発酵の最も大きな課題である生産物阻害に関する知見を得るために、生産物阻害についての検討を行った。ブタノール濃度を種々に調製して加えることにより、最大の阻害物であるブタノールによる菌体増殖やブタノール生産性に対する影響を検討した。その結果、培養液中のブタノール濃度が78(g/l)に達するまで菌体増殖や生産性は維持された。従って、抽出剤によりブタノール濃度を7(g/l)以下に維持することにより、本発酵を効率よく行うことが可能であるということが示唆された。一方、本アセトン・ブタノール発酵は、ブタノール以外にアセトンが副生産される。抽出発酵を行う場合、抽出剤に対するブタノールとアセトンの分配係数が異なる(アセトンの方が小さい)ために長時間の培養では副産物であるアセトンが培養液中に蓄積してくることが観察された。
骨再生医療用生体材料の研究-リン酸カルシウムと骨細胞との複合材の開発-

15年度において、スキャホールドとして用いるリン酸カルシウム系セメントの開発を完了した。開発されたリン酸カルシウム系セメントは、生体親和性に優れ、約3ヶ月経過後徐々に自己崩壊をして新生骨生成のさらなるスペースを確保する機能を有した。この結果をふまえ、16年度はこのセメントをスキャホールドとして用いて動物実験および細胞を培養し,本セメントへの細胞の嵌入の状態を検索した。すなわち,本セメントをウサギ頭頂骨に形成した骨窩洞に充填し、経時的に新生骨生成量を検索した結果、1,2,4および6ヶ月と経時的に自己崩壊量が増加し、それにともなう新生骨の増生が観察された。引き続き,細胞培養試験によってセメントの組成,粒径による細胞親和性,増殖性について検討した.その結果,材料粒径が最も小さな組成によって生成されたセメントは,自己崩壊後も細胞が嵌入する空隙が小さく,細胞の嵌入は少なかったのに対して,粒径の大きなものと小さなものを混和したセメントは,自己崩壊後に粒径の大きな部分の脱落による大きな空隙がいたるところにみられ,その部分に細胞の嵌入があった.このことから,スキャホールドとして,「リン酸カルシウムセメント-細胞」複合体となるような機能的性質を持たせるためには,細胞が嵌入しやすい200500μmの空隙が出来る自己崩壊性を有するセメントの調整が有用であることが判明した.15年度において、スキャホールドとして用いるリン酸カルシウム系セメントの開発を完了した。引き続き,細胞培養試験によってセメントの組成,粒径による細胞親和性,増殖性について検討した.その結果,材料粒径が最も小さな組成によって生成されたセメントは,自己崩壊後も細胞が嵌入する空隙が小さく,細胞の嵌入は少なかったのに対して,粒径の大きなものと小さなものを混和したセメントは,自己崩壊後に粒径の大きな部分の脱落による大きな空隙がいたるところにみられ,その部分に細胞の嵌入があった.このことから,スキャホールドとして,「リン酸カルシウムセメント-細胞」複合体となるような機能的性質を持たせるためには,細胞が嵌入しやすい200500μmの空隙が出来る自己崩壊性を有するセメントの調整が有用であることが判明した.深瀬らが開発したリン酸カルシウム系のαDTセメントは、硬化反応試験および物性試験等の基礎実験を終了し、これまで良好な結果を得ている。今回の研究では、本セメントを骨再生用のスキャホールドとして用いるためにセメント上でStem Cellを培養し、スキャホールドとしての適合性について評価検討を行うことを目的とした。これまでと同様の方法でφ5mmx3mmのディスク状のαDTセメント反応硬化体を作製し、培養ベゼル内に装着後、通法に従ってウサギ骨髄由来Stem Cellの培養を行った。培養液中の細胞が十分に増殖したことを確認した後、αDTセメントを取り出し、凍結乾燥後にSEM像を撮影し、セメント表面に生着した細胞の状態を確認した。また、同時にウサギ頭蓋骨に形成した骨窩洞中にこの「セメント-Stem Cell」複合体を填入して4週間飼育後、摘出して三次元X線μCTの撮影を行い新生骨の生成について評価を行った。SEM像の結果からは、αDTセメント表面には、多くの細胞が壁着していた。その中には分裂を起こしている様子も認められた。三次元X線μCTの結果からは、「セメント-Stem Cell」複合体の周囲に新生骨の生成は認められるものの中央部からの独立した新生骨の生成は認められなかった。これは、ウサギ頭蓋骨内埋入期間が4週間と短かったためと、細胞分化因子を添加せずにStem Cellの状態で使用したためと考えられたため、今後、飼育期間の延長と細胞分化因子の添加を次年度行う予定である。前年度において、スキャホールドとして用いるリン酸カルシウム系セメントの開発は完了した。本セメントをウサギ頭頂骨に形成した骨窩洞に充填し、経時的に新生骨生成量を検索した結果、1,2,4および6ヶ月と経時的に自己崩壊量が増加し、それにともなう新生骨の増生が観察された。この結果をふまえ、本年度はこのセメントをスキャホールドとして用いて骨髄由来細胞を培養し,本セメントへの細胞の嵌入の状態を検索した。すなわち、この「リン酸カルシウムセメント-骨芽細胞」複合体として骨窩洞内に充填使用する場合,細胞のセメントへの嵌入の良否がスキャホールドへの応用を左右するために細胞培養によって条件を求めた.

その結果,材料粒径が最も小さな組成によって生成されたセメントは,自己崩壊後も細胞が嵌入する空隙が小さく,細胞の嵌入は少なかったのに対して,粒径の大きなものと小さなものを混和したセメントは,自己崩壊後に粒径の大きな部分の脱落による大きな空隙がいたるところにみられ,その部分に細胞の嵌入があった.このことから,スキャホールドとして,「リン酸カルシウムセメント-骨芽細胞」複合体となるような機能的性質を持たせるためには,細胞が嵌入しやすい200500μmの空隙が出来る自己崩壊性を有するセメントの調整が有用であることが判明した.
鉄骨構造部材の回転摩擦溶接を用いた新たな接合法に関する研究

回転摩擦溶接法とは、鋼材に円形の孔を開け、その孔に孔径より小さい径の円柱状鋼材を挿入し押付け力と軸回転を同時に加える。このときの孔底部での摩擦熱によって生じる溶鋼を接合鋼材の孔と挿入鋼材との間隙に充填し、周辺と一体化した強固な金属組織を生成する接合法である。鉄骨部材接合に適用可能なこの新たな接合法の耐力、応力伝達機構および部材に適用した場合の変形性能を構造実験および詳細な解析により解明し、接合部設計法および優位性を生かした補強設計例を提示する。
位相的共形場理論の可積分構造

重力を含む素粒子間の基本的相互作用を統一すると考えられている超弦理論における基本的な問題は、その非摂動論的効果の理解である。弦理論の簡単な模型である二次元重力理論の場合には、構成的な手法によってその非摂動的性質が研究されている。またその性質をうまく記述する場の理論として位相的場の理論が研究されている。現在のところ、二次元重力理論がうまく定義されるのは時空が一次元以下であり、それ以上の場合については良くわかっていなかった。本研究において、連続理論の枠内で二次元重力理論の拡張について考察をすすめ、新しい型の弦理論を構成することを試みた。その結果、以下の様な新しい事実を得た。(1)二次元重力理論を位相的共形理論として理解するため、リウビル重力とミニマル模型が結合している普通の二次元重力理論のBRS対称性を、これを含むN=2超共形対称性としてとらえることが必要になる。我々は、この二次元重力理論の背後に隠れたN=2超共形対称性をアフィン超リー代数sl(2/1)^<(1)>のハミルトニアン縮約を用いて、古典論および量子論の両段階で導き出せることを示した。これは、古典論的には新しい(Modified KdV)型のN=2超可積分系の存在を意味する。また以前の本研究者のN=2ミニマル模型のハミルトニアン縮約による導出を合わせると、二次元重力理論とN=2ミニマル模型が本質的に同じ理論であることが結論される。(2)上記の手法は、アフィン超リー代数という強力な対称性を用いるので一般化が容易である。実際、アフィン超リー代数sl(3/2)^<(1)>について同様のハミルトニアン縮約を用いると、これから導かれる模型は、リウビル重力を高階スピン場により拡張したW_3重力とW_3ミニマル模型が結合した新しい重力理論になっていることが示された。この重力理論は時空が二次元以下でうまく定義されており、通常の二次元重力の非自明な拡張になっている。
膜タンパク質の迅速な質量分析に向けた赤外線レーザーによる大気圧イオン化技術の開発

赤外線レーザーと、フリットとよばれる多孔質の金属薄板を用いて液体クロマトグラフィー(liquid chromatography; LC)と質量分析(mass spectrometry; MS)とをオンラインで接続可能な大気圧イオン源を開発した。レーザーの波長を溶媒の吸収ピークに合わせることで、水や水とアセトニトリルの混合溶液中のペプチドをイオン化させ、MSを行うことができた。さらに、ペプチド混合物のオンラインLC/MSを行うことに成功した。1赤外線レーザーイオン源の開発フリットと呼ばれる多孔質の金属製薄板を用い、液体クロマトグラフィー(liquid chromatography; LC)からの溶出液を連続的にイオン化させるために必要となる、LCとレーザーイオン化部とのインターフェイスを作製した。フリット表面から滲出するペプチド水溶液に波長6 μm帯の赤外線レーザーを照射することで試料溶媒の水がレーザー光を吸収し、ペプチド試料を連続的にイオン化させ、質量分析計で検出できることを示した。LCの溶媒として汎用されるアセトニトリルと水の混合溶液を用いた場合でも、波長6 μm帯の水の吸収、および7 μm帯のアセトニトリルの吸収を用いてペプチド試料をイオン化させることができることがわかった。さらに、赤外線レーザーイオン源を用いてLCと質量分析(mass spectrometry; MS)をオンラインで接続したLC/MSで、アセトニトリルと水の混合溶液を溶媒としたペプチド溶液の測定を行った結果、イオンクロマトグラムと質量スペクトルの両者を同時に得ることに成功した。2膜タンパク質のイオン化条件の検討可溶化剤を含んだ膜タンパク質溶液に赤外線レーザーを照射することで、大気圧下での膜タンパク質のイオン化を効率的に行うためには、レーザー波長、レーザー強度、試料溶媒や可溶化剤の影響など様々な項目の検討を行う必要がある。本年度は、イオン化用の赤外線レーザーに波長6 μm帯のレーザーを用いた場合と、波長3 μm帯のレーザーを用いた場合とでイオン化の効率を比較した。その結果、水溶媒中のペプチドのイオン化効率は波長6 μm帯、3 μm帯のどちらを用いてもほぼ同じであることを示した。LCの溶媒として汎用されるアセトニトリルと水の混合溶媒を用いた場合でも、波長6 μm帯の水の吸収、および7 μm帯のアセトニトリルの吸収を用いてペプチド試料をイオン化させることができることがわかった。さらに、赤外線レーザーイオン源を用いてLCと質量分析(mass spectrometry; MS)をオンラインで接続したLC/MSで、アセトニトリルと水の混合溶液を溶媒としてペプチド(アンジオテンシンII)と薬物(レセルピン)の混合試料を分析した結果、LCによる分離とMSによる質量スペクトルの取得を同時に行うことに成功した。平成26年度までに、イオン化用赤外線レーザーの波長を溶媒が吸収ピークを持つ波長3 μm帯、6 μm帯、7 μm帯で変化させ、各波長帯でのイオン化の効率を比較した。その結果、波長が長い吸収ピークの方が溶媒の吸収係数が小さいにもかかわらず、イオン化効率は波長が長い吸収ピークの方が高くなる傾向が見られ、イオン化機序に関する新たな知見が得られた。さらに、赤外線レーザーイオン源を用いてLCと質量分析(mass spectrometry; MS)をオンラインで接続したLC/MSで、ペプチドや薬物の混合試料を分析した結果、LCによる分離とMSによる質量スペクトルの取得を同時に行うことに成功した。2膜タンパク質のイオン化条件の検討可溶化剤を含んだ膜タンパク質溶液に赤外線レーザーを照射することで膜タンパク質のイオン化を効率的に行うためには、レーザー波長、レーザー強度、試料溶媒や可溶化剤の影響など様々な項目の検討を行う必要がある。本研究課題では、イオン化用赤外線レーザーの波長を溶媒が吸収ピークを持つ波長3 μm帯、6 μm帯、7 μm帯で変化させ、各波長帯でのイオン化の効率を比較した。

その結果、波長が長い吸収ピークの方が溶媒の吸収係数が小さいにもかかわらず、イオン化効率は波長が長い吸収ピークの方が高くなる傾向が見られ、イオン化機序に関する新たな知見が得られた。さらに、イオン化部の圧力を大気圧から71 kPaに減圧することで、イオン信号強度を約24倍に高められることが明らかとなった。赤外線レーザーと、フリットとよばれる多孔質の金属薄板を用いて液体クロマトグラフィー(liquid chromatography; LC)と質量分析(mass spectrometry; MS)とをオンラインで接続可能な大気圧イオン源を開発した。レーザーの波長を溶媒の吸収ピークに合わせることで、水や水とアセトニトリルの混合溶液中のペプチドをイオン化させ、MSを行うことができた。さらに、ペプチド混合物のオンラインLC/MSを行うことに成功した。1赤外線レーザーイオン源の開発フリットを用いた赤外線レーザーイオン源の製作が完了し、水、またはアセトニトリルと水の混合溶液を溶媒としてペプチドをイオン化させ、質量分析計で検出することに成功した。さらに、赤外線レーザーイオン源を用いてLCとMSをオンラインで接続したLC/MSで、アセトニトリルと水の混合溶液を溶媒としてペプチドと薬物の混合試料を分析した結果、LCによる分離とMSによる質量スペクトルの取得を同時に行うことに成功しており、おおむね計画どおりに進んでいると言える。2膜タンパク質のイオン化条件の検討可溶化剤を含んだ膜タンパク質溶液に赤外線レーザーを照射することで、大気圧下での膜タンパク質のイオン化を効率的に行うためには、レーザー波長、レーザー強度、試料溶媒や可溶化剤の影響など様々な項目の検討を行う必要がある。平成26年度までに、イオン化用赤外線レーザーの波長を溶媒が吸収ピークを持つ波長3 μm帯、6 μm帯、7 μm帯で変化させ、各波長帯でのイオン化の効率を比較した。その結果、波長が長い吸収ピークの方が溶媒の吸収係数が小さいにもかかわらず、イオン化効率は波長が長い吸収ピークの方が高くなる傾向が見られ、イオン化機序に関する新たな知見を得ており、おおむね計画どおりに進んでいると言える。レーザー医工学、レーザーイオン化質量分析1質量分析装置へのイオン導入部の開発赤外線レーザーの照射によって生成したイオンを質量分析装置内の高真空へ導入する部分の形状や温度、フリットとイオン導入部との位置関係などについて検討を行い、イオン導入部の設計・製作を行う。特に、LCの溶媒として緩衝液を用いる場合に問題となる塩の析出による目詰まりや汚染を防ぐような構造を検討する必要がある。大気中でイオン化を行い、差動排気によって質量分析装置内の高真空へイオンを導入する予定であるが、大気中には大量の中性粒子が存在しているため、生成したイオンの大部分が中性粒子との衝突などによって失われてしまう可能性がある。このため、フリット、およびイオン導入部の周辺を減圧して低真空にすることも検討している。中性粒子の減少によってイオンの損失を大幅に減らせることに加え、LCからの溶出液の気化が促進されることによるイオン化効率の向上も期待できる。