hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロ／スマートグリット間における電力潮流制御装置の開発

地球環境保全を目指し,再生可能エネルギーの電力系統への導入量増加が検討されている。しかし,再生可能エネルギーの主役である太陽光発電装置や風力発電装置は,「出力変動が大きく安定した電力供給」,「電力品質問題」,「雷などに起因する瞬時電圧低下」などが課題としてある。本研究では,上記問題を解決するために,交流給電と直流給電を用いたハイブリット給電技術の安定性,信頼性,拡張性の向上を図り,複数グリット間における交流・直流ハイブリット電力潮流制御装置の開発を行った。再生可能エネルギー(太陽光発電,燃料電池発電,風力発電など)の高効率運用を目指した電力システムに関して,パラレルプロセッシング方式を用いた給電方式を開発してきた。しかし,余剰電力発生時には再生可能エネルギーの発電停止や蓄電池の運用状況などを考えると,省エネルギーシステムとしては十分でなかった。本研究では,申請者がこれまで開発してきた給電手法を基本として,システムの高効率運用を目指し,系統ーグリット間/グリットーグリット間の電力融通,直流系統と交流系統のハイブリット給電における保護協調問題などを解決することを目的とし実施している。特に,分散型電源が導入された電力系統において,省エネルギー化を図り,高効率運用可能かつ系統故障に頑強である給電システムのための電力潮流制御装置を開発することである。今年度の研究実績としては,まず交流給電方式と直流給電方式における各給電方式の特徴について、長所と短所を中心に検討した。次に,二つのグリッドを想定した直流系統と直流系統を連系し,電力融通を実施する潮流制御装置(PFC)を設計した。そして,この設計をもとに定格10kW程度のPFCを製作し基礎的実験を実施した。一方,交流給電方式においては,交流系統ー交流系統を連系し電力融通を実施するために,パワーエレクトロニクス技術を用いた電力潮流制御装置(UPFC)製作した。また,これまで開発してきた変換器を用いた給電方式において,これまで実施できていなかった逆潮流制御方式の開発を行った。ここで,UPFCの検討には,SiCを用いた半導体素子(FETとIGBT)を用いて変換器の検討を実施した。そして、これら本研究成果の一部を,電気学会を中心に発表している。申請者は,これまでに再生可能エネルギーによる発電システム(太陽光発電,風力発電,燃料電池発電など)の高効率運用を目指した電力システムに関して,無停電電源装置に採用されていたパラレルプロセッシング方式を応用した新しい給電方式を開発し提案してきた。しかし,開発してきた給電システムにおいては,再生可能エネルギーによる発電システムの発電量が需要負荷を上回る状況において,発電動作の停止や各系統に導入された蓄電池の運用において様々な問題があった。そこで,再生可能エネルギーによる発電システムが導入された系統を小規模系統ごとに分割し,各小規模系統間で電力需要に応じた電力融通を図ることにより,従来よりも省エネルギー性能が高い電力供給システムが構築できるものと期待される。本研究は,このような小規模系統間における電力融通を図るための電力潮流制御装置を開発することを目的としている。具体的に,各小規模系統の交流系統を用いた交流連系,直流系統を用いた直流連系,交流と直流を用いた交直連系など,各系統における電力潮流制御装置を開発することである。今年度の実績としては,昨年度製作した直流電力融通装置と,これまで開発してきたパラレルプロセッシング方式を用いた給電システムとの協調運用および協調型制御手法を中心に研究を実施した。具体的に示すと,昨年度は数分程度の電力融通制御であったのに対して,今年度は数時間の運用を考慮した制御・運用手法について検討を実施した。また,交流系統の連系として,分散型電源の逆潮流方式を応用した手法などについて,計算機シミュレーションと小型発電機などを用いた小規模系統の実験的検討を行った。そして,これら研究の一部の成果を国内外の学会にて発表した。本研究では,申請者がこれまで開発してきた給電手法を基本として,システムの高効率運用を目指し,系統ーグリット間/グリットーグリット間の電力融通,直流系統と交流系統のハイブリット給電における保護協調問題などを解決することを目指し実施してきた。特に,分散型電源が導入された電力系統において,省エネルギー化を図り,高効率運用可能かつ系統故障に頑強である給電システムのための電力潮流制御装置を開発することであった。本研究の実績としては,まず交流給電方式と直流給電方式における各給電方式の特徴について長所と短所を中心に検討した。このとき直流給電においては、遮断時における電弧,電蝕、感電などの安全性,システムにおけるDroop制御を用いたときの発振,サージに関しての保護などの問題があることがわかった。次に、電力融通を実施するグリッド間が同じような電力消費の特性あるいは,同一の分散型電源が導入されている場合には,電力融通のメリットがないことも確認した。したがって,電力融通を実施する場合には,融通するスマート/マイクログリッド間において異なる発電設備や異なる容量の蓄電装置,あるいは異なる電力消費パターンでなければならないことがわかった。そして,異なる発電設備,蓄電設備,需要パターンを有しているグリッド間での電力融通について,実システムを模擬し実証実験を実施した。この結果,導入された分散型電源の種類や負荷パターンで電力融通の有効性が大きく変化することがわかった。さらに,今後解決しなければならない問題についても整理した。

本研究では,上記問題を解決するために,交流給電と直流給電を用いたハイブリット給電技術の安定性,信頼性,拡張性の向上を図り,複数グリット間における交流・直流ハイブリット電力潮流制御装置の開発を行った。昨年度から実施してきた直流系統における電力融通方式の実験的検討では,電力潮流制御装置の制御法やパラレルプロセッシング方式を用いた分散型電源を考慮した給電装置に関して,協調制御および蓄電装置の運用手法などに関して不十分な検討であったため,数分程度の電力融通しか行えてなかった。そこで今年度においては,直流系統の電力融通のみならず交流系統の電力融通や各小規模系統の蓄電装置の容量も考慮した電力融通手法を提案し,数時間程度の電力融通について検討を実施した。その結果,電力融通を実施することの有効性を示すことができた。また,申請書に記載している平成26年度研究実施計画に関しても,概ね実施できている。このような観点から、本研究は,順調に遂行できていると評価した。電力系統工学電力工学信号処理工学今年度の研究計画は,申請書に記載してある以下の項目を実施する。(1)直流系と交流系のハイブリット化した電力潮流制御装置の実験前年度までに製作した装置について,改良,改善を実施し多面的な検討を行う。(2)直流系統における保護制御装置の開発直流系統の保護として,直流アーク検出方法の開発や直流系統における漏電保護装置の開発などを実施する。(3)直流系統における電磁両立性問題に関する検討小規模系統における直流系統からの変換器などからは発生するノイズに関して発生や影響について検討する。(4)実システムを用いた実験的検討実システムでの運用状況に関して検討し,これまで開発してきた装置の有効性に,電力融通について検討を行う。最後に、3年間の研究成果の総括を行う。本研究は,申請者がこれまで開発してきた給電手法について,系統への電力供給や,他グリットへの電力融通を可能にした自由度の高い運用や系統安定性と信頼性を高めるために,電力潮流制御装置の開発を実施することである。この結果,これまでのシステムにおいて問題となっていた余剰電力発生時の再生可能エネルギーの運用効率の向上,グリット間や系統間との電力融通により蓄電装置の高効率運用に関して明らかにすることである。そこで本研究で開発する電力潮流制御装置の特徴は、交流系統ー交流系統,直流系統ー直流系統のみならず,交流系統ー直流系統,直流系統ー交流系統において,電力融通ができる装置である。さらに,現在多面的に研究がなされている直流給電系統の故障発生における保護装置の充実を図ることにある。今年度の研究達成度に関しては,申請書に記載した目標である交流系統用装置と直流系統用装置に関して,各装置の設計・製作・実験である。この今年度の研究目標においては,当初の計画通り実施した。これらの研究成果の一部についても,電気学会を中心に発表をした。
高密度3次元実装技術による超高速電子システム構築手法の研究

コンピュータ等に使用されるCPUのLSIチップはムーアの法則に従って集積度が増大し、その動作周波数はGHzレンジに達している。しかし、その動作周波数に対するコンピュータ等電子機器の体感スピードの増加は徐々に少なくなってきている。これはLSI動作速度の増大に対して、LSIチップ間の接続やLSIパッケージなどのシステム全体の動作周波数が100MHz程度であることから、その動作速度の向上が著しく遅れているためである。その動作速度の向上を妨げる原因として、LSIチップ間接続およびLSIパッケージの配線長や配線遅延の増加や、高周波伝送による損失が原因となっている。そこで本研究では、システム速度向上のために、配線長の縮小のためのミクロンサイズの配線構造を、配線遅延の減少のための低誘電率な絶縁膜材料を、高周波伝送による損失低減のための伝送配線構造を用いたLSIチップ間接続及びLSIパッケージ用接続基板(インターポーザ)を用いて、LSIチップを3次元的に密に積層接続し、非常に短い距離でチップ間を電気接続することで、従来に比べて高速・高周波で動作可能な超高速電子システム技術の開発を行った。はじめに、このインターポーザの設計において、10Gbpsの超高速デジタル信号伝送のための配線構造設計手法の確立を目指し、従来の配線構造とは異なるミクロンサイズの分布定数線路構造を、電磁界解析手法のひとつである、モーメント法による電磁界解析シミュレータを用いて設計を行った。多層微細配線インターポーザ内の伝送線路について、10Gbpレベルの高速信号伝送を可能とする線路設計の最適化を行い、その設計に基づいて試作した多層微細配線インターポーザにより、最大13.5Gbps高速信号伝送の実証に成功した。またさらに、伝送線路の設計において重要なパラメータである絶縁材料の誘電特性を線路形成に使われる薄膜状態で測定評価できる手法の開発を行った。シリコン基板上に測定対象の薄膜絶縁材料を挟み込んだ微小なコンデンサを形成し、その誘電特性をマイクロ波ベクトルネットワークアナライザで複素インピーダンスを測定評価し、その値を用いて電磁界シミュレーションにより、未知の誘電特性を求めるものである。微小コンデンサのインピーダンス計算に縁端効果を考慮することで、精密なコンデンサの特性評価が可能となり、従来測定が困難であった低誘電率特性を有する絶縁材料のマイクロ波周波数領域(最高30GHzまで)の誘電特性について、精密な測定評価が可能となることが分かった。はじめに、このインターポーザの設計において、10Gbpsの超高速デジタル信号伝送のための配線構造設計手法の確立を目指し、従来の配線構造とは異なるミクロンサイズの分布定数線路構造を、電磁界解析シミュレータを用いて設計を行った。この設計には電磁界解析手法のひとつである、Momentum法を用いた電磁界解析シミュレータを用いて、10Gbpsの伝送を可能とするミクロンサイズの微細配線構造の最適化を行い、配線金属材料、および層間絶縁膜の材料パラメータを考慮することで、ストリップライン構造をもつインターポーザの構造設計を行った。この設計を用いて、CADソフトにより超高速信号伝送可能なストリップライン構造をもつインターポーザをフォトマスク上に設計した。

多層微細配線インターポーザ内の伝送線路について、10Gbpレベルの高速信号伝送を可能とする線路設計の最適化を行い、その設計に基づいて試作した多層微細配線インターポーザにより、最大13.5Gbps高速信号伝送の実証に成功した。またさらに、伝送線路の設計において重要なパラメータである絶縁材料の誘電特性を線路形成に使われる薄膜状態で測定評価できる手法の開発を行った。シリコン基板上に測定対象の薄膜絶縁材料を挟み込んだ微小なコンデンサを形成し、その誘電特性をマイクロ波ベクトルネットワークアナライザで複素インピーダンスを測定評価し、その値を用いて電磁界シミュレーションにより、未知の誘電特性を求めるものである。微小コンデンサのインピーダンス計算に縁端効果を考慮することで、精密なコンデンサの特性評価が可能となり、従来測定が困難であった低誘電率特性を有する絶縁材料のマイクロ波周波数領域(最高30GHzまで)の誘電特性について、精密な測定評価が可能となることが分かった。
19世紀ドイツの国境地域における体操協会の市民的共同に関する研究

本研究の目的は、19世紀のドイツ国境地域(主として西南ドイツ)における体操協会の市民的共同の内実を解明することにある。本研究では、主に以下の研究成果をえた。第1に、西南ドイツにおける協会組織(体操協会、合唱協会など)の性格と役割を類型化したことである。第2に、体操協会を媒介に法制度を含む国家・地方行政(権力)と民衆とのせめぎあい、緊張関係を実証したことである。第3に、ドイツ国境地域あるいは国外で活動する人物の経歴や体操協会の活動実態を概観したことである。なお、本研究のプロセスで各種文書館に所蔵されている第1次史料の発見と収集、そしてドイツ人研究者との交流の促進があったことを付記しておく。2006年度においては、主に以下の研究を進めることができた。第1に、国境地域を含む19世紀前半のドイツにおける協会組織(Vereinswesen)の生成、ならびにドイツ市民社会におけるその役割と機能に関する研究動向を整理した。この研究は、前近代社会から近代市民社会への移行を前提に、その重要な担い手である協会組織のアソシエーション的機能を浮き彫りにするといった、従前の歴史学、社会学などでしばいしば指摘されてきた知見に一定の修正を求めるものである。つまり協会組織に関しては、確かにアソシエーション的な機能を伴い、新たな市民社会形成の推進力の一翼として機能した事実を否定できないが、しかし、同時に前近代的な性格を残しながら、アソシエーションとも異なる性格、すなわち国家、都市行政の庇護の下で活動するという側面も存在した事実である。この点は体操協会においても言える点であり、このようなアンビヴァレント、複層的な協会組織の実態を個々の協会を事例に実証していかなくてはならない。第2に、第1回スイス歴史学会(3月15-17日、スイス・ベルン)に参加し、そこでドイツ国境地域であるスイス、フランス、イギリスで活躍した体操協会の指導者であるK.フェルカーの行動の軌跡を確認したことである。フェルカーに関しては、筆者はすでに短い論文を書いているが、そこではもっぱらドイツ・チュービンゲン市における体操協会の設立を準備した彼の初期の活動を論じたに過ぎない。今回、M.クリューガー教授(ミュンスター大学)による学会での報告によって、チュービンゲン市を離れざるをえなかったフェルカーのドイツ周辺諸国での活動が明らかにされた。筆者はクリューガー教授の了解を得て、氏の報告を翻訳したいと考えている。これによって、筆者が本研究において当面の対象領域に設定しているスイスの体操協会のある状況が明らかになるだろう。第3に、ミュンスター大学図書館において、スイスを含む19世紀前半のドイツ体操協会関連新聞の幾つかを収集し、整理した。これら新聞は、これまで日本の研究では全く使用されてこなかったものであり、その価値は非常に大きい。この新聞資料を用いた論文の執筆を次年度準備したい。平成19年度における研究成果としては、第1に、近代ドイツの市民社会の形成にとって重要な役割を果たしたと考えられる協会組織の歴史的な意味と結社研究の研究状況を学会誌(スポーツ史学会編集『ひすぽ』)で紹介したことである。紙幅の関係から、主に体操協会に関する従前の研究傾向、すなわち協会の自発的、啓蒙的な側面への着目の反省から、協会組織における公共を求める意識(ある種の啓蒙性)が倫理的な教化ともなりうる点を論点として強調した。論文発表後、学会でより詳細な紹介を期待する意見が提起されたこともあり、次年度、学会のメディアなどを活用し、より詳細な報告を行いたい。第2に、昨年度、M.クリューガー教授(ミュンスター大学・ドイツ)が第1回スイス歴史学会(ベルン大学・スイス)において報告したK.フェルカーの国境を越えた活動に関する論稿を氏の了承を得て翻訳したことである(この国際学会には本研究者も参加)。K.フェルカーは主として西南ドイツの体操協会活動の市民的共同をはじめとする特質を考察するうえで欠くことのできない重要人物の一人であるが、クリューガー教授の研究により、ドイツ国境を越えた地域(英国、フランス、スイスなど)での諸活動の概要が初めて解明された。この翻訳は次年度において立命館大学産業社会学会誌である『立命館産業社会論集』に掲載される予定である。第3に、ドイツ・シュトゥットガルト州アルヒープにおいて、体操協会と自主消防団との関係を裏付ける史料を入手できたことである。これはスイスとドイツの体操協会において共通する問題であり、なるべく早く論文として公表したい。本年度は以下の3点を研究課題として設定した。第1に、19世紀ドイツにおける体操協会をはじめとする協会組織の市民的共同、相互扶助のありようを市民社会論、市民社会研究などを踏まえながら論文として発表すること、第2に、ドイツ国境地域の体操協会の活動に関する実証研究を論文化すること、そして第3に、専攻研究の翻訳を発表することである。

第1、第2の点に関しては、単著論文「ドイツ初期トゥルネン協会運動における結社の自由をめぐる問題」をすでに脱稿し、2009年5月に『体育・スポーツ史の探究』(仮題)として不昧堂出版社から刊行される予定されている。ここでは、主に協会運動と法制度との緊張関係、結社の社会的自己調整メカニズムについて論じられている。本論文を通じて、これまで論じられてきた結社の市民的共同や相互扶助をめぐる歴史像に再考をせまる実証研究だと判断する。第3の点に関しては、ミヒャエル・クルーガーが2004年に刊行し、またそれをベースに第1回スイス歴史学会大会(スイスベルン大学、2007年3月)で発表した論文「カール・フェルカーと英国におけるドイツトゥルネンの始まり」を翻訳し、『立命館産業社会論集』(2009年3月)に掲載した。本論文はドイツにおける体操運動のパイオニア的人物によるスイスあるいは英国における普及実態を扱った、文字通り本研究にとって基本的な先行研究として位置づくものである。また、12月にドイツチュービンゲン大学を訪問し、本研究との関連で共同研究の可能性を議論し、ドイツの学術プロジェクトに加わることを決定した。
消化管粘膜の恒常性維持における Reg 蛋白の役割

Reg蛋白は粘膜上皮細胞と血管内皮細胞の増殖と抗アポトーシス作用に役割を果たし,非ステロイド性抗炎症薬起因性の消化管傷害において粘膜保護作用を有することが示唆された.さらには,Reg蛋白がSp1, Akt, ERKシグナルの活性化を介して消化管上皮細胞におけるタイト結合蛋白発現を増強すること,加えてその結果,細胞間バリア機能が増強することを見出した.腸内細菌叢がReg蛋白発現に重要な役割を果たし,その発現誘導されたReg蛋白は免疫担当細胞のサイトカイン産生や分化に関与する可能性が示唆された.我々はこれまで,Regenerating gene (REG)が消化管の炎症性疾患において粘膜治癒を促進することを見出した.さらには,粘膜免疫で重要な役割を果たすIL-22がREG蛋白の発現誘導に関与し,消化管粘膜保護作用を促進する可能性も示唆した.そこで本年度は,非ステロイド性抗炎症薬(nonsteroidal anti-inflammation drug; NSAID)による消化管粘膜傷害の動物モデルを作成し,近年消化器領域で問題となっている薬物起因性消化管障害においてREG蛋白がどのように粘膜修復・保護作用を示すかについて検討した.REG遺伝子にはtype IからIVが存在し,それらの消化管組織における発現分布を確認したところ, type Iが上部消化管,type IIIが小腸,type IVが大腸と各々優位な発現部位が異なることが明らかになった.また,野生型マウスとREG I遺伝子改変マウスにNSAIDを投与したところ,野生型マウスに比してREG I遺伝子改変マウスでは,上部消化管に著しく強い粘膜傷害が生じた.この所見はREG I遺伝子がNSAID起因性消化管粘膜傷害に対して粘膜保護作用を有する可能性を示唆するものである.NSAIDによる消化管粘膜傷害のメカニズムは明らかでないが,粘膜透過性の亢進や微小循環障害,さらには上皮細胞のアポトーシス誘導や腸内細菌の関与などが考えられている.我々は既にREG蛋白が粘膜上皮細胞に対して抗アポトーシス作用を示すことを報告しているが,予備実験ではREG蛋白が粘膜のバリア機能や血管内皮細胞の生存にも役割を果たすことを確認しており,消化管粘膜の恒常性維持におけるREG蛋白の多角的な機能解析が進行中である.消化管は様々な化学的・物理的刺激や抗原に暴露されている臓器であり,そのため消化管粘膜は絶え間なく傷害と再生を繰り返している.薬剤起因性消化管傷害を来す薬物の中で非ステロイド性抗炎症薬(nonsteroidal anti-inflammation drug; NSAID)は最も重要なものであるが,我々は既に,Regenerating gene (REG)がNSAID起因性消化管粘膜傷害に対して粘膜保護作用を有することを明らかにした.そこで本年度は,その作用のメカニズムを明らかにするためにREG遺伝子改変マウスを用い,REG蛋白の消化管粘膜透過性に関する役割について検討した.その結果,野生型マウスに較べREG遺伝子改変マウスの小腸粘膜上皮細胞では,タイトジャンクション蛋白であるClaudin 3の発現が有意に減弱し,小腸粘膜の透過性が亢進していることを示した.またin vitro実験では,REG蛋白刺激によって消化管上皮細胞におけるClaudin 3, Claudin 4の発現が増強し,その変化に伴って消化管上皮細胞間隙の電気抵抗性が増強することを示した.さらには,REG蛋白によるClaudin 3, Claudin 4の発現誘導にSp1, Akt, ERKシグナルの活性化が関与することを明らかにした.他方,REG蛋白には血管内皮細胞に対して増殖作用と抗アポトーシス作用を示す知見も得たが,これらのREG蛋白の作用は全て消化管粘膜の修復と保護にとって重要であると考えられた.一方,消化管粘膜の恒常性維持には粘膜の透過性のみならず粘膜免疫の制御が重要である.実際,REG蛋白はレクチン様構造を有し,抗菌ペプチドとしての機能を有する可能性が報告されている.そこで我々は,germ freeマウスにSPFマウスの便移植を行ったモデルを作成し,免疫担当細胞の構成変化とREGファミリー遺伝子の発現動態を検討中である.本年度は,REG蛋白が薬剤起因性消化管粘膜傷害に対して粘膜保護作用を示すメカニズムとして,1REG蛋白がタイトジャンクション蛋白の発現を誘導して粘膜透過性を抑制すること,2REG蛋白が血管内皮細胞の増殖能と抗アポトーシス能を促進することを明らかにした.本研究は概ね当初の計画通りに進展していると考えられる.消化管粘膜の恒常性を維持するには粘膜上皮細胞の増殖・アポトーシスによる再生と病原性の刺激・抗原に対する消化管免疫が重要である.我々はこれまで,消化器病領域で問題になっているステロイド性抗炎症薬起因性消化管粘膜傷害のマウスモデルを用いRegenerating gene (REG)が粘膜上皮細胞に増殖および抗アポトーシス作用を示して薬剤起因性粘膜傷害から粘膜を保護することを示した.また,REG遺伝子改変マウスを用い,REG蛋白がタイトジャンクション蛋白発現の誘導に関与し,その結果,粘膜透過性維持に役割を果たして粘膜保護作用を示すことも明らかにした.そこで本年度は,germ free (GF)マウスにspecific pathogen-free (SPF)マウスの便移植を行ったモデルを作成し,消化管免疫におけるREG蛋白の機能解析を行った.通常のSPFマウスではREG蛋白は小腸を中心に粘膜上皮細胞に発現するが,GFマウスではその発現は減弱していた.しかしながら興味深いことに,便移植を行うとREG蛋白発現は著しく増強し,このことから,腸内細菌の存在がREG蛋白発現に非常に重要であることが示唆された.さらにSPFマウスに抗生剤を投与して腸内細菌叢にdysbiosis状態を惹起しREG蛋白発現を検討したところ,その発現は減弱した.

これらのことから,消化管粘膜のREG蛋白発現に関与する腸内細菌に特異的なスペクトラムが存在する可能性が示唆された.また,マクロファージをREG蛋白で刺激した結果,IL-6とIL-12の産生が亢進し,REG蛋白がNaive T細胞のTh1とTh17細胞への分化に関与する可能性を見出した.これらの研究成果に関しては論文投稿準備中である.Reg蛋白は粘膜上皮細胞と血管内皮細胞の増殖と抗アポトーシス作用に役割を果たし,非ステロイド性抗炎症薬起因性の消化管傷害において粘膜保護作用を有することが示唆された.さらには,Reg蛋白がSp1, Akt, ERKシグナルの活性化を介して消化管上皮細胞におけるタイト結合蛋白発現を増強すること,加えてその結果,細胞間バリア機能が増強することを見出した.腸内細菌叢がReg蛋白発現に重要な役割を果たし,その発現誘導されたReg蛋白は免疫担当細胞のサイトカイン産生や分化に関与する可能性が示唆された.REG蛋白がNSAID起因性消化管粘膜傷害において粘膜保護作用を有すること明らかにした.また,その作用機序として,抗アポトーシス作用のみならず粘膜のバリア機能や血管内皮細胞への作用効果も関与するという傍証も得ており,本研究は概ね当初の計画通りに進展していると考えられる.消化管粘膜の恒常性維持におけるREG蛋白の役割を検討するため,REG蛋白の粘膜免疫への関与について焦点を当てる.便移植を行ったgerm freeマウスやREG遺伝子改変マウスの消化管粘膜より免疫担当細胞を分離し,それらが産生するサイトカインのプロファイルを解析する.さらにはREG蛋白が腸内細菌叢や免疫担当細胞のサイトカイン産生に及ぼす効果を検討する.医歯薬学消化管粘膜の恒常性維持における腸内細菌とREG蛋白の役割を検討するため,germ freeマウスにSPFマウスの便移植を行ったモデルを作成する.その上で,消化管粘膜におけるサイトカインプロファイル,免疫担当細胞の構成変化,REGファミリー遺伝子の発現動態を検討する.
C_<60>プラズマの薄膜生成への応用

申請備品である直流電源装置、温度調整器、電子天秤が納入されてから、C_<60>プラズマに関する実験を行った。その結果、以下に述べる結果を得ている。(1)接触電離カリウムプラズマへのC_<60>導入量(昇華用オ-ブンへのC_<60>塗布量)とC_<60>プラズマ生成時間の一部定量化を行った。さらにC_<60>の昇華温度を微調整することによって長寿命かつ安定したC_<60>プラズマの生成・制御が可能になった。(2)プラズマ中の終端電極に取り付けたオメガトロン型質量分析器により、C_<60>プラズマ中のイオン種の分析を行った結果、K^+、C_<60>^-イオンの検出に成功した。さらにオメガトロンの入射、背面及び側面電極へ印加する直流バイアス電圧の微調整によって、高感度かつ高精度のイオン種分析が可能になり、C_<60>^-イオン信号と負イオン交換率との相関関係が明らかになった。(3)C_<60>プラズマ中にシリコン及びガラス基板を設置し、基板バイアスに対するC_<60>プラズマ膜の電気伝導度変化を調べた結果、10^<-2>10^<+6>(Ω・cm)の広範囲にわたって膜の電気伝導度を制御することに成功した。また基板バイアスによってC_<60>とカリウムの入射比率を自由に制御することにより、特異な性質を有する膜を生成させることも可能になった。この結果に関しては、赤外吸収分光法による光学的測定及びX線回折による結晶性分析などとの定性的一致を得ている。今後の研究展開としては、高真空かつ強磁場中でのイオン種の“その場"測定及び成膜実験を考えている。
仮名自筆資料の分析による平安時代文字表記意識の共時的研究

本研究は、平安時代の仮名自筆資料の分析により、当時の文字表記意識を解明することを目的としており、本年度『高野切本古今和歌集』を用いて文字表記の実態を分析した。『高野切本古今和歌集』は三人によって分担書写されており、一人は書写者が推定されている。したがって、おおよその書写年代が判明されるものである。主として、行に対する意識と異体仮名の使用状況について分析・考察を行った。行に対する意識に関しては、和歌の上下句の区切れを意識した書写がなされていた。つまり、上句と下句をそれぞれ一つの単位として書写が行われていた。しかし、一方でそれとは異なった書写である「故実」と称される書写も同時に行われていた。平安時代以降、和歌の書写は「故実」がなくなり、上下句の区切れを意識した書写になっていくのであるが、『高野切本古今和歌集』が書写された当時はその移行期であったと考えられた。次に、異体仮名の使用状況に関しては、いくつかの仮名に規則的な使用が見られた。句頭句末を意識したと考えられる。そしてそれは、「読みやすさ」を求めたものと考えられた。ただし、文字の連続性と字体との関連も考えられた。また、文法との関連について仮名「は」をもとに分析を行った。『高野切本古今和歌集』の書写者三人に共通して、係助詞に平仮名「は」の文字を多用する傾向があった。また、接続助詞を中心に異体仮名「盤」の文字が使用されており、濁音表記との関連が考えられた。名詞においても「盤」の文字は使用されているが、名詞においても濁音があることから、濁音と清音との区別を示すものであった可能性が考えられた。以上のことから、緩やかではあるものの、文字表記に規範はあったものと考えられた。
位相幾何学の総合的研究

位相幾何学は位置と形を解析する数学である。この10年間の位相幾何学の飛躍的な発展の大きな推進力となったものは、位相幾何学の諸分野の間および微分幾何学、代数学、解析学、数理物理学と位相幾何学の間の相互交流である。当該研究はこの発展をさらに推し進めるために、写像や代数多様体の特異点の分類理論の研究、多様体あるいは単体的複体への様々な群作用の研究、曲面の写像類群のタイヒミュラー空間への作用の研究、複素解析的写像の力学系理論の研究、微分可能多様体上のベクトル場の力学系理論および葉層構造論の研究、双曲3次元多様体および特異点を持つ双曲空間の分類理論の研究、4次元多様体の微分構造およびシンプレクティク構造の研究、共形場理論と3次元多様体の不変量の研究、主束の様々な接続のモジュライ空間の位相の研究、ポアソン多様体および接触多様体の研究、同変一般(コ)ホモロジー理論とホモトピー論の研究、結び目および絡み目の不変量と分類理論の研究、野生的空間を含む一般位相空間の研究を行い、多くの研究成果を得た。これらの研究の相互の交流を図るために、全国規模のトポロジーシンポジウムを各年度に開催し、また上に掲げた研究課題に対し、多くの研究集会を企画開催した。これらはトポロジープロジェクトとして、全国の位相幾何学研究者との共同作業により行われた。特に、異なる分野の研究者、大学院生等の間の交流を図るためにEncounter with Mathematicsの研究集会が毎年度複数回行われた。これらの研究活動により更なる発展の方向が明らかになった。2000年7月に全国規模のトポロジーシンポジウムを開催して、位相幾何の諸分野における各グループの研究成果を発表し、研究の交流を行った。葉層構造論、写像類群、3次元多様体論、一般位相、代数的トポロジー、特異点理論、ゲージ理論等における最新の研究成果が発表された。分野を特定した研究集会については以下のように開催し、研究の交流を行った。9月に「リーマン面に関連する位相幾何学」、10月に「結び目の不変量と幾何構造」、「葉層構造と関連する幾何学」、「ホモトピー論シンポジウム」、「変換群論シンポジウム」、「graphと3次元多様体の研究」、11月に「実特異点論研究集会」、「コンピュータとトポロジー」、「第12回位相幾何学的グラフ理論研究集会」、12月に「General Topology Symposium」、「結び目のトポロジーIII」、1月に「4次元トポロジーの研究」、「接触構造、特異点、微分方程式」、2月に「Art of low dimensional topology VII」。これらの研究集会では、最新の研究成果が発表されるとともに、研究者の間で研究成果を整理するとともに若手研究者を育成するためのミニコースも行われた。研究者間の研究情報交換のためにマイクロサーバーを購入し、トポロジーに関するホームページを立ち上げ、研究者間のネットワークに役立てた。広い範囲の数学との連携を探るために、Encounter with Mathematicsの集会を6月に「Painleve方程式」、12月に「流体力学」、2月に「Poincare予想と3次元トポロジー」をテーマに開催し、異なる分野の研究者、大学院生等の間の交流を図った。2001年7月に全国規模のトポロジーシンポジウムを開催して、位相幾何の諸分野における各グループの研究成果を発表し、研究の交流を行った。

8月に「有理ホモトピー論の展開と応用」、「東北結び目セミナー」、9月に「リーマン面に関連する位相幾何学」、10月に「葉層構造の位相的研究」、「結び目理論の現在・過去・未来」、11月に「特異点の数理」、「ホモトピー論シンポジウム」、「graphと3次元多様体の研究」、「変換群論シンポジウム」、「トポロジーとコンピュータ」、12月に「結び目のトポロジーIV」、「General Topology Symposium」、1月に「4次元トポロジーの研究」、「第9回日韓トポロジーセミナー」。これらの研究集会では、最新の研究成果が発表されるとともに、研究者の間で研究成果を整理するとともに若手研究者を育成するためのミニコースも行われた。また年間研究計画「21世紀の低次元トポロジー」の一部を遂行した。これらの研究を進めるために、前年度購入したマイクロサーバーを維持し、研究者間のネットワークに役立てた。広い範囲の数学との連携を探るために、Encounter with Mathematicsの集会を4月に「Invitation to Diophantine Geometry」、9月に「不変式論のルネサンス---源流への散歩道---」、10月に「実解析への誘い--実解析的方法を使いこなそう--」、2月に「「離散」の世界--可換から非可換へ」をテーマに開催し、異なる分野の研究者、大学院生等の間の交流を図った。2002年7月に全国規模のトポロジーシンポジウムを開催して、位相幾何の諸分野における各グループの研究成果を発表し、研究の交流を行った。葉層構造論、写像類群、3次元多様体論、一般位相、代数的トポロジー、特異点理論、ゲージ理論等における最新の研究成果が発表された。分野を特定した研究集会については以下のように開催し、研究の交流を行った。6月に「松江位相数学国際会議兼第2回日本メキシコ位相数学合同シンポジウム」、9月に「葉層構造の幾何学」、「空間の代数的モデルとその展望」、「リーマン面に関連する位相幾何学」、10月に「graphと3次元多様体の研究」、「ホモトピー論シンポジウム」、「結び目と多様体の幾何と代数」、11月に「変換群論シンポジウム」、「トポロジーとコンピュータ」、12月に「実・複素特異点のトポロジーII」、「自己ホモトピー集合とその周辺」、「結び目のトポロジーV」、「General Topology Symposium」、1月に「4次元トポロジーの研究」、「東北結び目セミナー」、「接触構造、特異点と関連分野」、2月に「第10回日韓トポロジーセミナー」。また8月に開催された、国際研究集会「力学系理論の新しい方向」開催に協力した。これらの研究を進めるために、初年度購入したマイクロサーバーを維持し、研究者間のネットワークに役立てた。広い範囲の数学との連携を探るために、Encounter with Mathematicsの集会を6月に「複素力学系--単純な関数のiterationが生み出す多彩な世界」、10月に「双曲幾何」、12月に「Weil予想」をテーマに開催し、異なる分野の研究者、大学院生等の間の交流を図った。
量性を持つ副詞句・名詞句を介在とした日本語構造変化の研究

本研究は、量的性質を持った副詞句・名詞句が介在する変化を日本語の構造変化の中に位置づけることを目的とする。具体的事例として、(1)並列形式は、注釈句・引用句といった副詞的性質の句から、名詞的性質を持った句へと変化する。この性質の変化の鍵は、「並列される」ことによって量的解釈が可能になったことである。(2)「ギリ」「カギリ」など限界点を表す形式名詞が、条件句などの副詞的性質の句へと変化する事例がある。この性質の変化は、「ギリ」や「カギリ」が量的解釈を持つようになったことが一つの要因である。の2点を考察する。以上から、名詞性と副詞性の両方の性質を含む量的要素が媒介となる双方向的な変化を考察する。の2点を考察する。
受容体を中心とした新しい薬物開発の基礎研究

日本学術会議「創薬基礎科学の推進」に関する勧告に沿ってこの分野を推進するにあたり、総合研究(B)班は重点領域研究を申請すべく準備を進めてきた。9月11日に東京医科歯科大学で行われた第一回の班会議は全員が各自の研究を例にとりながら、創薬基礎科学にどの様に取り組んだらよいかを討論した。「創薬基礎科学」とは何をさし、どの様な内容であるべきかがその議論の中心であった。これと別に総合研究(A)日高班も二度の会議を開き、重点領域として具体的にとりあげるべき内容、焦点について討論した。第二回班会議は平成6年2月28日、渋谷の日本薬学会長井記念館において、東京大薬学部広部雅昭教授を班長とする総合研究(B)班と合同で公開シンポジウムを開催した。演者は鹿取班より大塚正徳教授(東京医歯大・医)、宮本英七教授(熊本大・医)、加藤隆一教授(慶応大・医)の3名、広部班より野村靖幸教授(北海道大・薬)、長尾拓教授(東京大・薬)、首藤紘一教授(東京大・薬)の3名計6名であり、多くの聴衆による熱心な討論が行われた。これらの班会議を通じての討論の結果を総合すると、次のようになる。細胞生理、生体機能を研究している基礎医学研究者がその研究を進める上で、ある生化学反応を抑制する試薬があればその使用は機能を知る上で極めて重要な武器となる。その必要とするプローブを作成することはその研究に役立つことになるし、一方これをもとに企業がリード化合物を作成することが出来れば、全く新しい概念にもとずく医薬品が開発される。本総合研究(B)班が到達した結論は、創薬基礎科学とは基礎医学研究者の渇望する研究用プローブを作成し、細胞機能の解明に役立たせることである。
司法と福祉の連携における社会復帰概念の明確化と適正な量刑手続に関する比較法的研究

犯罪をした人の「社会復帰」を支援するにあたり、司法と福祉が連携する際には、当事者たる犯罪をした人の「人間の尊厳」に基づき、原則、一般福祉において目指されるものと同様の生活再建が目指されるべきである。その際、福祉は司法の処分執行を担う一機関としてではなく、独立した福祉的目的を有する別個の機関として、その自律性を保持すべきである。あるべき適正な量刑手続においては、行為者本人の「社会復帰」を企図した支援を保障すべく、犯罪行為の背後にある当事者の生活再建ニーズを明らかにするアセスメントが不可欠であり、そのための現行の社会資源の強化と、制度改革が必要である。前期は、国内において資料を基に、現地で行うべき研究課題の整理を行った。近年、多様な領域での制度改革が進んでいる同州において、従来の実務的積み重ねがどう整理され、どう変更されつつあるのかを知る必要性を確認した。また司法と福祉の連携にかかる実務との知の共有を目的として、大阪府地域生活定着支援センターを受託している「よりそいネットおおさか」での講演及び共同研究会の開催、部落解放・人権夏期講座での講演を行った。前者は福祉専門職との対話、後者は専門家と一般市民を対象にしていたが、従来は十分に意識されていなかった問題を共有し、今後、どのような解決の方向性が必要であるのかについて、一定の合意が見られたものと思われる。後期は、ビクトリア州・メルボルン大学を拠点に、日本国内において十分に知ることのできなかった同州における司法と福祉の連携状況について、実際に各機関・施設の調査訪問や日本で入手できなかった文献の調査、司法や福祉にかかわる現地研究者・実務家との意見交換等を行うことにより、研究を深化させることができた。現在の同州においては、全体的な政策として、性犯罪者への対応を中心に厳罰化(制裁賦課における権利制約的介入の強化)が進む傾向にあるが、犯罪行為者全体に対する対応としては、より犯罪原因への対応を中心としたアプローチが依然として促進されており、その実質には、多分に支援的かつ本人の生活再建とその質の向上を目指すものも含まれている。一方で、福祉の領域では、本来であればもはや司法的(刑罰的)対応として位置付けるべきものと思われる措置も採られており、制度的には福祉としての独立性が動揺しつつあることが判った。本研究を通して、「社会復帰」として目指されるべきものが、政策レベルと実際の実務において実効的な支援との間で明らかな乖離があり、その齟齬を埋めるための説明原理に苦慮する実態が明らかとなった。2012年度は、まず、日本の刑事司法における刑罰の執行のあり方に関する新たな動きのひとつとして、2011年度より継続的に国会で審議されている「刑の一部執行猶予制度」につき、社会復帰の促進、あるいは「司法と福祉の連携」という観点から、実務家との連携も持ちつつ検討し、その成果を学会シンポジウム等での報告や、論説の執筆によって公表することに取り組んだ。なぜならば、同制度は、刑法上の刑の執行猶予制度そのもののあり方のみならず、社会内処遇の法的性格と実務上のあり方に大きな影響を与えうるものであり、近年「司法と福祉の連携」の実践として進められてきた、犯罪を行った障がい者・高齢者への対応の今後の方向性と密接に関連するものだからである。刑罰を科してもほとんど再犯防止につながらないような犯罪行為者に対して、まず刑罰を科した上で、福祉的支援を行うという方法論は、刑罰の最終手段性に反し、また却って本人の社会復帰を困難とするものであることが明らかとなった。また、「司法と福祉の連携」についての理論研究の一環として、司法福祉学の基本書の分担執筆を行った他、法と心理学会におけるシンポジウムでの心理学・福祉社会学・福祉学の研究者との共同研究の実施等、学際的な研究を進めることで、一定の成果を挙げ、同時に新たな課題発見ができた。さらに、フィールドワークとして、福祉国家として世界的に知られるスウェーデンにおける、刑事施設出所者への福祉的支援についての現地調査を実施した。自ら請求して充実した福祉的支援を受けることが当然とされるスウェーデンにおいては、逆に、自らの要援護性を自覚しにくい人にとって、却って福祉的支援から遠ざかってしまう傾向が見られ、そのような状況の時に、福祉が強制的に介入できるような制度を設けるべきなのか、改めて検討を要する問題であることが認識できた。前記の通り、2012年度は当初予定していたオーストラリアとの比較研究を主とせず、スウェーデンをはじめ、その他の国との比較や、日本国内での「刑の一部執行猶予制度」という立法動向への対応を優先したが、これは、2012年度早期の段階で、申請者の2013年度後期からのオーストラリアにおける一年間の在外研究が決定したためであり、オーストラリアとの比較研究はむしろその時期に集中的に行うものとして、当初の研究計画の順序をやや入れ替えて実施しているに過ぎない。

むしろ、在外研究中は、メルボルン大学所属の研究者をはじめ、現地の研究者との共同研究を予定しており、当初の予定以上に研究が進展することも期待される。2013年度は、9月より開始となるオーストラリアにおける在外研究を控え、前期はそのための準備期となる。主に、これまで国内で行ってきた研究の成果を小括的にまとめ、現地研究者と共同で行う予定の研究について、そのフレームを固める作業を行う。具体的には、ビクトリア州における刑事司法制度での福祉分野の専門職・民間団体の活動について、そこで重視されている価値や共有されている「社会復帰」概念等、司法との連携がどのような理念を重視して進められているのか、また、それが具体的に制度・手続にどのように顕れているのかを検証するべく、まずは制度と従来の学説をまとめることを目指す。そのための文献調査や前提理解を深めたい。その上で、後期は実際に現地での研究を進め、在外研究中に最終的な成果としてまとめたものを公表する予定である。2013年度前期は、研究成果の小括的まとめのために、文献の収集や学会・研究会等での報告のための旅費が必要である。また、前期のうちに、渡豪した上で、後期の研究計画について、現地受け入れ機関においても打ち合わせを実施するための旅費が必要である。2013年度後期は、在外研究となるため、オーストラリア現地において、刑事施設・福祉施設をはじめとしたフィールドワークや、研究会・学会等への参加のために、オーストラリア国内での旅費が必要であり、ヒアリングの際には協力者への謝金が必要である。また、オーストラリア国内での資料収集のために物品費、その郵送のために送料が必要となる。さらに、可能であれば2013年度中に、日本との比較研究を、現地調査を交えて行うため、オーストラリアの共同研究者を日本へ招聘することも視野に入れて検討したい。その場合、その招聘のための旅費が必要となる。
タンパク質機能を融合した光駆動ナノバイオ加工ツールの実現とゲノム分子解剖への展開

本研究は、生体分子を加工するツールを開発し、新たなゲノム解析技術へ応用することを目指す。本研究期間を通じて、光駆動微小構造体作製技術の確立と、微小構造へのタンパク質の固定化に取り組んだ。その成果として、自家蛍光を調節可能な微細構造の作製法を開発し、蛍光顕微鏡下で視認性の高い操作を実現した。また、光駆動微小構造体の基礎的な操作特性の把握を行い、作製効率や、光トラップによる発生力について新たな知見を得た。タンパク質の固定化に関して、表面プラズモン共鳴センシングによりマイクロ/ナノ構造へのタンパク質の固定化とタンパク機能の維持を実証した。本研究は、生体分子を1分子レベルで加工するツールを開発し、新たなゲノム解析技術へ応用することを目指す。研究代表者が行ってきた光駆動ナノ構造体による生体分子の物理的操作の研究成果をふまえ、ゲノムDNA分子の操作と、タンパク質を微細構造表面に固定化する技術の開発に取り組み、ゲノム分子加工への展開について検討を行った。本年度は微細構造の形状がゲノムDNA分子操作の効率に与える影響について調査し、高い操作効率が得られる微細構造形状を決定した。さらに、微細構造の作製に関して、電子線描画により百万個オーダーで基板上に作製し、それらを溶液中に回収した際の回収率及び、溶液の単位体積あたりの個数を計測した。また、タンパク質の固定に関して、条件検討と評価のため、微細構造を有した金基板を用いて、表面プラズモン共鳴(SPR)センシングによりタンパク質の固定化量の評価を行った。その結果、微細構造基板へのタンパク質分子の固定化を実証し、修飾した抗体分子(Anti-BSA IgG抗体)によるタンパク質(BSA)の捕捉について確認した。本研究期間を通じて、ゲノムDNAの分子加工を目的として、光駆動微小構造体の開発と、微小構造へのタンパク質の固定化に取り組んだ。また、光駆動微小構造体の基礎的な特性把握を行い、作製効率や、光トラップによる発生力について基礎データを得た。さらに、微細構造の形状がDNA操作に与える影響について評価し、従来法に比較して高い操作効率が得られる形状を決定した。タンパク質の固定化に関しては、SPR法により微細構造へのタンパク質の固定化とタンパク機能の維持を実証した。これらの技術を融合することで、ゲノムを一分子レベルで加工するツールの実現につながると期待される。本研究は、生体分子を1分子レベルで加工するツールを開発し、新たなゲノム解析技術へ応用するものである。2年間で、ゲノムDNAの切断加工を試行し、本ツールの原理検証まで到達することを研究目的としている。1年目の平成23年度は以下の項目の要素技術の開発と酵母ゲノムDNAの操作の実証に取り組んだ。(1)ナノ構造体の設計・製作:DNA鎖と安定な接触を実現するため、構造中央部にくびれを設けたツール(ナノ構造体)を設計し、電子線描画装置によりパターンを形成し、紫外線硬化樹脂を用いて基板上に大量に一括製作し、バッファー溶液中に回収した。また、その際のツールの回収歩留まりを評価し、製作条件の最適化に取り組んだ(2)光ピンセット光学系の構築:赤外レーザーを用いたシングルビーム光ピンセット光学系の調整を完了し、蛍光観察と光ピンセット操作が同時に実行可能な環境を構築した。(3)タンパク質表面固定化:ナノ構造体表面に化学修飾するための予備的検討として、平面基板を用いて自己組織化膜を介した抗体分子の固定化を実施し、SPRセンサによって固定化を確認した。(4)トラップ力・姿勢評価:ツールを光トラップし液中で移動することで、粘性抵抗力を受けた時のツールのトラップ力とトラップ姿勢の評価を行った。理論計算によりマイクロビーズとツールのトラップ力の比較を行い、DNA操作に十分な力が得られることが確かめられた。以上の個別要素技術を統合し、平成23年度中にツールを用いた分裂酵母ゲノムDNA分子の液中物理操作を実現し、既存のマイクロビーズによる操作と比較を行うことで優位性を示した。本研究は、2年間で、ゲノムDNAの切断加工を実証し、本ツールの原理検証まで到達することを研究目的としている。平成23年度はDNA操作環境の構築を主な課題に、以下の個別要素技術の達成を目標として研究開発に取り組み、当初の計画通り進展させることができた。(1)ナノ構造体の設計・製作:ナノ構造体の作製については、当初計画していた加工方法で問題なく作製できることが早い段階で確認できたため、今後の操作実験効率を高めるため、さらに条件の最適化を行い、構造体の回収率の向上を達成した。(2)光ピンセット光学系の構築:レーザーと光学部品の調達に時間を要したものの、その後は速やかに光学系の調整を行い、計画していた光ピンセット操作環境の構築を完了した。(3)タンパク質表面

固定化:タンパク固定化に関する基礎実験として平面基板を用いた修飾評価方法を考案し、抗体の固定化により検証した。(4)トラップ力・姿勢評価:当初は数値計算による粘性抗力を基にしたトラップ力の評価を行う計画であったが、より簡便な、理論による抗力係数の計算を採用し構造体のトラップ力を算出した。平成23年度中に酵母ゲノムDNAの分子操作の実験環境が構築できており、当初の計画通り順調に進展している。期間内の目標は、分子加工の原理を実証することである。DNA鎖切断ツールを開発し、酵母ゲノムDNAを用いて、顕微鏡下でのピンポイントな分子切断を実験的に示す。平成23年度に基盤となる操作環境や構造体作製に関する知見が得られたため、平成24年度はそれらを活用し、当初の計画に基づき、以下に取り組む計画である。ナノ構造体へのタンパク質固定化について、平面基板による予備的検討を基に、固定化方法を決定し、ナノ構造へのタンパク質の固定化を試行する。それと平行して、標準的なバルク実験系を使って、固定化されたタンパク質の切断活性を定量的に評価し、固定化条件の最適化に取り組む。タンパク質機能を制御するため、マイクロ流路を用いた溶液環境制御技術をに取り組み、溶液環境の迅速な切り替えを実現し、タンパク質機能のON/OFFを制御を目指す。最終的に上記の技術を統合し、平成24年度中に酵母ゲノムを用いた切断加工に取り組み、分子加工ツールの加工特性に関する知見を得る。当初の計画の通り、次年度の目標達成に必要なプロセス材料、バイオ実験試薬等の消耗品及び備品を購入する計画である。光ピンセットの光学系については機能を拡張するための機器(ガルバノミラー光学系)を平成23年度後期に購入する計画を立てていたが仕様の決定と検査・納品に数カ月時間を要することから、平成24年度の購入を計画している。また、本プロジェクトの研究成果発表として平成24年度に国際会議・国内会議それぞれ一件の参加を予定している。
エレクトロポレーションを用いた遺伝子導入による網膜保護の研究

エレクトロポレーションによる遺伝子や薬物導入を考え、まずエレクトロポレーションによる網膜障害についてラットにて検討した。刺激幅99msで刺激強度は10,20,30,40,50V/cmにて1回刺激を行い網膜の機能的評価を網膜電図(ERG)を用いて検討した。刺激強度の増加とともにERGのa波b波の振幅の低下が見られた。ただし刺激強度10V/cmではコントロールと比較して両波ともに有意差は見られず。それ以上の刺激強度では特にa波の振幅の低下が著しく、網膜に何らかの障害があるものと考えられた。また形態学的な病変に関しては刺激強度の高い状態でもはっきりせず、少なくとも10V/cmでは異常は見られなかった。そのためこの刺激強度がを用いて実際にエレクトロポレーションを行うことが適当と考えたれた。まず、神経栄養因子であるBDNFの遺伝子の導入を行い、眼動脈を虚血一過性に虚血し、再還流させて、アポトーシスを生じせしめ、その保護効果についてエレクトロポレーションを行った群と行わなかった群で比較検討した。BDNF自体はすでに虚血再還流において神経保護作用があるものと報告されている。エレクトロポレーションを行った群では網膜神経節細胞の生存しているものが、行わなかった群と比較して有意に多く見られ、エレクトロポレーションにより、遺伝子の導入が可能であり、またその遺伝子の発現が見られたものと思われる。またヒートショックプロテインでも同様の実験を行いエレクトロポレーションによるタンパクの細胞内への導入が可能であった。上記結果より、エレクトロポレーションを行うことにより、細胞膜の透過性に変化が起こり、通常の状態では入らないような物質導入が可能になるものと考えられた。我々は、エレクトロポレーションにて硝子体内に注入したヒートショックプロテインを生体の網膜神経節細胞に導入し、網膜の虚血によるアポトーシスを抑制することを、報告した(Invest ophthalmol Vis Sci、2001)。このことから遺伝子の導入も可能なのではないかと思われ、brain derived neurotorophic factor(BDNF)の遺伝子を同様の手技で、ラットの網膜神経節細胞に導入し、その効果に関して検討した。導入されたBDNF遺伝子は神経節細胞内で発現し、対照と比較して、多くのBDNFタンパクの発現が認められた。またこのラットの眼球を虚血することによりアポトーシスを生じさせてみると対照と比較し、より多くの神経節細胞の生存が確認され、アポトーシスを起こした細胞は存在はするものの少数であり、この手技にて神経保護因子の遺伝子の網膜内への導入の可能性が示唆された。この手技を行うことに対してより効率の良い条件を検討するため、エレクトロポレーション自体による網膜障害に関して検討した。電気パルスの刺激条件を10、20、30、40、50V/cmとし、刺激時間を99ms、一回刺激を行い形態学的、網膜の機能をERGを用いて生理学的に観察した。刺激強度40V/cm以上では角膜に熱障害の所見が見られた。また刺激強度20V/cm以上ではERGのa波、b波の振幅が、有意に低下していた。このことから、エレクトロポレーションの条件として少なくとも20V/cm以下の強度で行う必要があると考えられた。