hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜血管系のレドクス恒常性維持機構の破綻に起因する病態増悪メカニズムの解明

糖尿病網膜症は網膜細小血管障害であり,小胞体(ER)ストレスが細胞障害の一因になっている.ERストレス誘導剤をマウス眼内投与した場合,トレーサー色素の網膜血管系からの漏出が観察された.網膜血管内皮細胞にERストレス誘導剤を作用させた場合,内皮細胞層透過性亢進とともにタイトジャンクションタンパクであるclaudin-5の発現低下が認められ,この反応にはp38 MAP kinaseとNF-kBシグナル系が関与していた.またステロイドは受容体依存的にこの反応を抑制した.糖尿病網膜症は網膜細小血管障害であり,小胞体(ER)ストレスが細胞障害の一因になっている.ERストレス誘導剤をマウス眼内投与した場合,トレーサー色素の網膜血管系からの漏出が観察された.網膜血管内皮細胞にERストレス誘導剤を作用させた場合,内皮細胞層透過性亢進とともにタイトジャンクションタンパクであるclaudin-5の発現低下が認められ,この反応にはp38 MAP kinaseとNF-kBシグナル系が関与していた.またステロイドは受容体依存的にこの反応を抑制した.PericyteではVEGFやTNF-αの発現が比較的高いにもかかわらず、EC-SODの発現は低く、このことがpericyteが酸化ストレスに対し脆弱であるである一因と考えられた。Pericyteから調製したconditioned mediumを別のpericyte培養系に添加した場合、EC-SODの発現は低下し、一方でVEGFやTNF-α、小胞体ストレスマーカーGRP78の発現は亢進していた。また、上記のEC-SOD発現の変動は細胞総タンパク量やMTr活性の変動とよく一致していた。小胞体ストレス誘導剤やケミカルシャペロン添加実験から、これらの因子の発現調節機構として小胞体ストレスの関与が示唆された。さらに、新鮮培地を連続供給するpericyte培養系を用いた場合、GRP78の発現は低下し、EC-SOD発現は上昇した。以上の結果から、小胞体ストレスに起因するEC-SOD発現の低下が糖尿病性網膜症の進展・悪化に関連すると推察された。さらに、pericyte conditioned mediumの添加によりTNF-αの発現は亢進されたが、抗TNF-α抗体の添加により抑えられたことから、TNF-α発現の変化にはTNF-αのオートクリン機構が関与していることが示唆された。糖尿病性網膜症の進展過程においては酸化ストレスや小胞体ストレスが網膜細小血管系の恒常性を破綻し、無秩序な血管新生が失明を誘発することが知られている。網膜細小血管系は内皮細胞とそれを取り囲むpericyte、Muller細胞からなる。我々は、すでに増殖性糖尿病網膜症患者では硝子体中のextracellular- superoxide dismutase(EC- SOD)が高値を示すことを明らかにしているが、そのメカニズムを解明するため、特に内皮細胞に小胞体ストレスを負荷した場合のEC-SODの発現や局在性の変化について検討した。マウスに小胞体ストレス誘導剤であるツニカマイシン(Tm)を眼内投与した場合、網膜のvascular endothelial growthfactor(VEGF)や小胞体ストレスマーカーであるGRP78のmRNAレベルは上昇したが、EC-SOD mRNAには変動がみられなかった。次に培養ラット網膜血管内皮細胞に小胞体ストレス誘導剤タプシガルギン(Tg)またはTmを負荷した場合、EC-SOD発現には変化が認められなかったが、GRP78やVEGF発現は上昇していた。一方、タイトジャンクション構成タンパクの内、occludinの発現には変化が認められなかったが、caludin-5の発現が有意に低下していた。次に、トランスウエルを用いた内皮細胞層透過性実験の結果、TgまたはTmにて内皮細胞を処理した場合、細胞層電気抵抗値の低下とともに、FITC-dextranやFITC-albuminの透過性が有意に上昇し、さらにEC-SODの透過性も有意に亢進していた。また、このような結果は、小胞体ストレス抑制剤である4-phenylbutric acid(PBA)にて細胞を前処理することで有意に抑制された。以上の結果より、糖尿病網膜症患者硝子体中のEC-SODレベルが高値を示す理由は、網膜においてEC-SOD発現が亢進するのでなく、網膜血管透過性が亢進し血中EC-SODが漏出したためであることを示すことができた。糖尿病網膜症の進展過程においては小胞体ストレスが網膜細小血管系の恒常性を破綻し失明を誘発することが知られている。網膜血管内皮細胞は血液網膜関門の本体であり、細胞層透過性を厳しく制御することで炎症病態の発症を阻止している。そこで培養ヒト網膜血管内皮細胞を用い、小胞体ストレスを負荷した場合の細胞層透過性とタイトジャンクション構成タンパク発現の変動並びにそのメカニズムについて明らかにすることを目的とした。ヒト網膜血管内皮細胞は常法に従って培養し、トランスウエルを用いて細胞層透過性を検討した。ヒト網膜血管内皮細胞を小胞体ストレス誘導剤であるthapsigargin(Tg)またはtunicamycin(Tm)にて処理した場合、内皮細胞層電気抵抗値の低下とともにFITC-dextranの細胞層透過性が時間依存的に有意に上昇した。TgまたはTmの処理により、タイトジャンクション構成タンパク質の内、claudin-5の発現が有意に低下した。次に、この反応の調節機構について検討した。p38 MAPK阻害剤であるSB203580またはNF-kB阻害剤であるdexamethasone、pyrrolidine dithiocarbamateを添加した場合、Tg処理によるclaudin-5の発現低下は有意に抑制された。

また、このdexamethasoneの作用はRU486により阻害された結果より、ステロイド受容体依存性であることが判明した。さらに、NF-κB活性化剤であるTNF-αやlipopolysaccharideによってもclaudin-5発現の抑制が確認された。Tg処理によりp38MAPKのリン酸化やNF-κBの核移行も観察された結果から、小胞体ストレスに起因するclaudin-5の発現低下にはp38 MAPK、NF-κBシグナリングが関与していることが明らかとなった。
高精細化ゲノム情報による難治性疾患の原因遺伝子変異同定および高度解析技術の確立

近年のゲノム解析技術の進歩により、高速で低コストで可能な全ゲノム解析やHLA遺伝子などの高多型領域の高精度シークエンス・タイピング技術が確立されてきた。しかしながら、ゲノム情報から疾患発症に関わる複雑な因子を導くには、従来のデータ解析技術の限界があり、これまでの技術を融合した新たな理論が必要となる。一方、人工知能などをはじめとする複雑データの解析技術の発展は目覚ましく、難治性疾患やがん研究においても取り入れら始めている。そこで本提案課題では、HLA領域の高解像度データを整備し、高精細化したゲノム解析データと臨床情報などの様々な情報を統合的に扱える難病データ解析技術を確立する。
骨粗鬆症の予防におけるビタミンの意義に関する研究

大腿骨近位部骨折患者・施設入所高齢者において、ビタミンD・ビタミンK不足者の割合は非常に高く、またそれは全般的低栄養とは独立したものであることを示した。また肝臓に比べて、骨ではビタミンKの必要量がはるかに大きく、不足に陥りやすいことを示した。さらにビタミンK摂取が不十分の状態では、腸内細菌によるビタミンK産生が意義を持つことを見出した。ビタミンD・Kは、骨に必須のビタミンであり、これらの欠乏は、骨折の重要な危険因子であることが知られている。そこで本研究では、骨折患者・骨折リスクの高い対象者における調査を行った。施設入所高齢者を対象に、食事調査・血液検査を行ったところ、肝臓におけるビタミンK不足の指標であるPIVKA-II、骨における不足の指標であるucOCの血中濃度を測定の結果、食事摂取基準の目安量を大幅に上回る摂取にも関わらず、特にucOCに関して異常値の頻度が高く、骨は肝臓よりはるかにビタミンK不足に陥りやすいことが示唆された。また主成分分析の結果、低ビタミンD・K血症は、全般的低栄養とは独立していた。大腿骨近部骨折患者において、血液中ビタミンD・K濃度は非常に低かった。これら患者は受傷前から低栄養状態であり、血清アルブミン濃度が、最も基本的栄養指標とされているが、現行の測定法(BCG法)は、炎症の存在時には過大評価となり、これら患者は実際にはさらに低栄養であると考えられた。しかし主成分分析の結果、低ビタミンD・K血症は、全般的低栄養とは独立したものであった。大腿骨近位部骨折患者、施設入所高齢者のいずれにおいても、低ビタミンD・K血症は単なる低栄養の反映ではないことが示された。我々は既に日照機会の乏しい施設入居高齢者を対象に、ビタミンD介入試験を行い、現行の目安量(1日200IU)を大幅に上回る、少なくとも1日800IUを要することを示したが、ビタミンDによる骨折予防は、費用対効果に優れることを示した。【ビタミンD】ビタミンDは紫外線の作用により、皮膚で合成されることから、ビタミンD栄養状態は、日照量に大きく影響される。このため食事・日照の相対的重要性が不明であり、ビタミンDの食事からの必要量を明らかにすることが困難であった。そこで厳密な遮光生活を継続しており、紫外線由来のビタミンD産生の無視できる色素性乾皮症(XP)患者を対象に、食事調査・血清中ビタミンD濃度測定を行った。現在まだ一部の患者データの分析しか完了していないが、低ビタミンD血症例が多く、特に厳格な遮光例に多いという結果であった。日本人の食事摂取基準2010年版において、ビタミンD摂取の目安量は220IU/日とされており、血清ビタミンD濃度の平均値が基準値以上の集団における摂取量に基づいて定められたものである。しかしこの場合でも、集団のほとんどが充足しているとは言えず、この定め方では、ビタミン不足の意義を十分反映できないことを指摘した。【ビタミンK】高齢者において、骨におけるビタミンK作用不足者の頻度は高いが、その原因を探るためのモデルとして、重症心身障害者(SMID)における調査を行った。経口摂取不可で、経腸栄養管理が行われ、かつ抗生物質治療を受けている対象者において、ビタミンK不足者の割合が最も高かった。すなわち腸内細菌によるビタミンK産生は、ビタミンK摂取が多い状態ではあまり関与しないが、摂取の少ない状況では、かなりの意義を持ちうることが示された。骨に必要な栄養素としてはカルシウム・ビタミンDが代表的であるが、近年ビタミンK不足が骨折の危険因子であることが知られている。大腿骨近位部骨折患者では、対照群に比して、ビタミンK不足者の割合が高く、また実際に大腿骨近位部骨折を起こし、人工関節置換術を受けた患者の骨組織を検討したところ、ビタミンD・ビタミンK不足骨折患者では、骨梁の減少が著明であった。ビタミンKの供給源としては食品特に納豆・緑色野菜が重要であるが、腸内細菌によっても産生される。しかしその相対的重要性は未だ明らかではない。今回重症心身障害(SMID)患者を対象とした調査を行った。SMID患者は骨折のリスクが高いが、従来ビタミンD欠乏については報告があるものの、ビタミンKに関しては報告が乏しかった。血清PIVKA-II、ucOCをそれぞれ肝臓・骨におけるビタミンK不足の指標として検討したところ、SMIDでは肝臓・骨のいずれでもビタミン不足者の頻度が高く、経腸栄養(経口よりビタミンK摂取が少ない)で管理され、かつ長期抗生物質服用者において特に頻度が高かった。通常腸内細菌によるビタミンK産生の寄与は大きくないと考えられているが、経口摂取の少ない例では意味を持ち得ることが示された。成人ではビタミンK欠乏による出血傾向が起こることはないが、新生児では重要な問題である。その原因として、胎盤からの輸送が少ないこと、母乳中濃度が低いこと、腸内細菌が未発達であることなどが挙げられており、今回の結果はこの点を裏付けるものである。ビタミンKは肝臓より骨において必要量が大きく、不足になりやすいことから、骨折リスクの大きい高齢者などでも問題になるものと思われ、さらに詳細な検討を要する。

上記SMID患者の調査については、データ整理も終わり、学会発表を行った。近々英文論文が投稿できる見込みである。ビタミンDに関して、XP患者の調査も順調に進んでおり、まもなく結果の集計ができるものと期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。XP患者の調査については、本年度秋頃に一応の結果が揃うと予想されるので、結果をまとめて学会発表・論文化を目指す。SMID患者については、ビタミンK不足に対する介入試験を行っており、横断調査の結果をもあわせ、学会発表・論文化を目指す。
マイクロリボ核酸デリバリーシステムの構築とがん治療への応用

次世代の核酸医薬による癌などの難治性疾患の治療には大きな期待が寄せられていおり、効率的なドラッグデリバリーシステム(DDS)が必要とされている。マイクロRNA(miRNA)を標的としたDDSの構築を目的に、miRNAやmiRNA阻害核酸を封入可能な脂質膜構造体を構築した。また細胞内動態の改善によりモデル核酸を用いin vivoでも機能し、抗腫瘍効果を誘起することに成功した。リポソーム型人工デリバリーシステム(Multifunctional Envelope-type Nano Device : MEND)によってin vivo腫瘍組織にmiRNAを送達するためには、生体内の酵素による分解を防ぐためMENDにmiRNAを効率的に封入する必要がある。またmiRNAを内封したMENDは、担癌モデルマウスに静脈内投与した後、腫瘍組織に到達し標的細胞に取り込まれ、miRNAの機能を発揮させることが求められる。そこで本研究ではmiRNAのMENDへのパッケージング法の検討を行うとともに、in vivo癌組織で機能を発揮するMENDの構築を目的として、モデル核酸としてsiRNAを封入したMENDのin vivo機能評価を行った。miRNAのパッケージング法の確立においては、miRNAのナノ粒子化に有用なポリカチオンを見出すとともに、MENDへのmiRNA粒子のパッケージング条件を検討した。血清とのインキュベーションによる分解を指標に血清耐性能を評価し、封入率の高いパッケージング法を見出すことに成功した。今後は、in vivo腫瘍組織で効率よく機能するMENDへ、確立したmiRNAパッケージング法によってmiRNAを封入し、in vitroやin vivoでの活性評価を進める予定である。リボソーム型人工デリバリーシステム(Multifunctional Envelope-type Nano Device:MEND)によってin vivo腫瘍組織でマイクロリボ核酸の発現を制御するには、核酸を生体内の酵素による分解を防ぐためMENDにmiRNAやmiRNAに対するアンチセンス核酸anti-miRNA oligonucleotide(AMO)を効率的に封入する必要がある。またmiRNAやAMOを内封したMENDは、担癌モデルマウスに静脈内投与した後、腫瘍組織に到達し標的細胞に取り込まれ、機能を発揮させることが求められる。モデル核酸としてsiRNA封入MENDによる癌治療への展開を試みた。pH応答性膜融合ペプチドGALAのアミノ酸短縮short GALA(shGALA)を開発し、shGALAをMEMDに導入することで、細胞内動態、特にエンドソーム脱出が促進され飛躍的に活性を向上させることに成功した。さらにin vivo皮下移植担癌モデルにおいて、静脈内投与したところ、がん組織で標的遺伝子をノックダウンし抗腫瘍効果を誘起することにも成功した(Sakurai, Y, Hatakeyama H, et al. Biomaterials 2011)。さらにマイクロリボ核酸制御可能なAMOの、MENDへの効率的なパッケージング法の確立を試みた。その結果、80%程度の高い封入効率を達成する調製法を見出した。さらに、骨肉腫を移植したin vivo担癌モデルへ静脈内投与すると、AMO単独よりも多くのAMOをがん組織へ送達し、標的miRNAを抑制することにも成功した。今後はより詳細な機能評価と抗腫瘍効果を検討する予定である。
ヒト・動物組織並びに遺伝子発現系を利用した薬物の肝腎振り分けの予測法の確立

薬物の肝腎振り分けは、体内動態の特徴を知る上で重要であり、創薬の初期段階で予測できる方法論が望まれる。本研究では、ラットおよびヒト由来の肝細胞ならびに腎スライスを用いた取り込み実験の結果から、トランスポーター基質薬物の肝・腎クリアランスを定量的に予測する方法を構築し、さらに、肝細胞や胆管側膜ベシクルへの取り込みの阻害の情報を元にトランスポーターを介した薬物間相互作用を予測できることを実証した。薬物の肝腎振り分けは、病態など様々な要因に起因する薬物動態・薬効・副作用の変動を予測する上で重要な情報となるため、創薬スクリーニングの初期段階で、これらを予測できる方法論の構築は必要であると考えられる。そこで今年度は、薬物動態パラメータが取得しやすい動物実験において方法論の妥当性を評価するために、ラット肝細胞およびラット腎スライスを用いたin vitro実験の結果から、ラットにおける薬物の排泄経路(肝臓・腎臓から排泄される割合)を推定するための方法論の確立を試みた。はじめに、薬物トランスポーター基質薬物であり、肝腎振り分け率が多様な12化合物を選択して、in vitro実験からの予測を行った。まず、これら化合物のクリアランスに占める組織取り込みクリアランスの重要性を示すため、integration plot法により、in vivoにおける取り込みクリアランスを求め、肝・腎臓器クリアランスと比較したところ、腎クリアランスの小さな化合物を除き、3倍程度の精度で予測できることが分かった。次にin vitro実験として、ラット遊離肝細胞およびラット腎スライスにおける初期取り込みクリアランスを求め、in vivoでの固有クリアランスの値にscale upを行なったところ、良好な予測が成立することが分かった。また、in vitroの結果からin vivoの組織クリアランスを3倍程度の精度で予測できた。これらのことから、トランスポーター基質薬物については、取り込み過程が臓器固有クリアランスの律速段階を決めているケースが多いことが分かり、in vitro取り込み実験の結果から、in vivoにおける臓器クリアランス、ひいては、その比として肝腎振り分けを予測可能であることが示された。そこで今年度は、昨年にラット肝細胞・腎スライスを用いて行った動物の肝腎振り分けの予測を、ヒト凍結肝細胞・ヒト腎スライスを用いた取り込み実験から得られた取り込みクリアランスを臓器固有クリアランスと考えて算出したヒトにおける肝(=腎外)クリアランス・腎クリアランスの予測を試みたところ、いずれも約3倍以内の精度でin vitro実験の結果からの予測が成立することが明らかとなった。さらに、in vitro実験からの薬物間相互作用の定量的予測についても検討するため、pravastatinをモデル化合物として用い、複数のトランスポーター阻害剤との併用時にpravastatinの体内動態がどのように変動するかについて、in vitro肝細胞取り込みおよび胆管側膜ベシクルを用いた排出輸送に対する阻害剤による阻害程度の情報を取得・利用することで定量的な予測を試みた。その結果、rifampicin, probenecidについては阻害剤の投与量依存的なpravastatinの血漿中濃度・肝臓中濃度の変動が見られた。一方、cyclosporin Aについては、旧来からの仮定である、蛋白非結合型薬物のみがトランスポーターの阻害に関与するという考え方ではなく、蛋白結合型薬物についても阻害に関わると考えないと相互作用の程度を定量的に予測できないことが示された。
モデル予測制御を用いた管理型自己組織的ネットワークに関する研究

本研究課題では、ネットワークシステムへのモデル予測制御の導入により、環境変動に対するネットワークシステムの収束性向上を図った。本研究課題では、ポテンシャルに基づく自己組織型経路制御による情報収集センサーネットワークシステムを対象とした。この経路制御手法では個々のノードが局所情報を元に自身のポテンシャルを計算し、計算の収束に時間を要することがわかっている。一部のノードに対して外部ノードから制御入力を与えることで、個々のノードの自己組織的な動作を失うことなく、すなわち、自己組織型制御の利点を失うことなく、全ノードのポテンシャル値が収束するまでの時間を大きく短縮できた。今年度の目標として掲げた、ネットワークダイナミクスが線形であるシステムに対するモデル予測制御に基づいた機構の導入を実現し、ネットワークシステムの動作が収束するまでの時間を大幅に短縮できることを明らかにした。ネットワークダイナミクスが線形であるシステムとして、申請者が以前取り組んだ、ポテンシャルに基づく自己組織型経路制御による情報収集センサーネットワークシステムを対象とした。ポテンシャルに基づく自己組織型経路制御では、ネットワーク内の各ノードがポテンシャルと呼ばれるスカラー値を保持しており、データ中継の際に次ホップのノードの選択を、次ホップノードとのポテンシャル差を用いて判断する。このような経路制御では、ネットワークダイナミクス、すなわち個々のノードのポテンシャルの計算が線形の形式で与えられるため、各ノードから発生するデータフローのレート、トポロジーの完全な情報が与えられた際に、全てのノードのポテンシャルについて、収束値を求めることが可能である。データフローレートおよびトポロジー情報を一ヶ所に収集して、各ノードのポテンシャルの収束値を計算し、各ノードに計算結果を設定することも可能であるが、自己組織型の制御手法の利点である時々刻々と変化する外部環境に対する適応性が失われる。本研究では、一部のノードに対してポテンシャルのコントロールを行うことで、個々のノードの自己組織的な動作を失うことなく、すなわち、自己組織型制御の利点を失うことなく、全ノードがこの収束値に到達するまでの時間を短縮可能であることを示した。昨年度は、ネットワークダイナミクスが線形であるシステムに対するモデル予測制御に基づいた機構の導入を実現した。この結果、ネットワークシステムの動作が収束するまでの時間を大幅に短縮できることを明らかにした。この際、データフローレートおよびトポロジー情報を一ヶ所(管理ノード)に収集して、ネットワーク内の各ノードのダイナミクスから安定状態を導き出し、自己組織的に動作するシステムに対する入力を行う管理ノードを設計した。管理ノードはその性質上、直接的あるいは間接的な観測によりネットワーク全体のダイナミクスを推定する。これまでに提案してきた機構では、全ノードの持つトポロジー情報と一部のノードのデータフローレート情報を管理ノードが収集していた。これにより、管理ノードの情報収集および計算オーバヘッドが問題となっていた。今年度は計算量および通信オーバーヘッドの観点から、提案した機構の階層化を実現した。ネットワークシステムをサブネットワークに分割し、それぞれのサブネットワークに対して一つのサブ管理ノードを設置する。サブ管理ノードは、自身が管理するサブネットワークの情報のみを収集し、サブネットワークのダイナミクスを管理する。またネットワーク全体を対象とした管理ノードを設置する。管理ノードはサブ管理ノードから情報を収集し、サブ管理ノードの動作を管理する。このように階層化したネットワークシステムにおいても、個々のノードの自己組織的な振る舞いの特徴を失うことなく、すなわち、自己組織型制御の利点を失うことなく、全ノードが安定状態に到達するまでの時間を短縮可能であることを示した。研究実績の概要に記載の通り、今年度の課題であった制御機構のオーバヘッドの抑制を達成できたことから、達成度について順調に進展していると判断した。現在までの研究成果については、査読付き学術論文誌1本の採択、および、1件の投稿。査読付き国際学会での発表が2件、国内学会での発表を4件行なった。この際に、多くの研究者との議論を行なうことで、今後の検討点を明らかにすることができた。昨年度は、管理ノードの情報収集及び計算量のオーバーヘッドを解決するために、ネットワークシステムをサブネットワークに分割し、それぞれのサブネットワークに対して一つのサブ管理ノードを設置する、管理ノードの分散化を行った。一方で、完全な分散化ではそれぞれのサブネットワークが自身の最適化を目指した動作を取るために、システム全体の最適性は保証されないことも示されており、昨年度に引き続き、その解決を目的として研究を実施した。上記の問題解決のために、サブ管理ノードの上位に全体を管理するノードを設置しており、特に、サブネットワーク同士をつなぐリンクによる相互の影響に限定して全体を管理するノードは監視、計算、制御を行うような階層型システムとした。本研究の問題設定下では、管理ノードの設計については、ノードの追加や削除が生じた際にのみ実施すれば良い。300ノードを対象としたシミュレーション実験においては、階層化を行わない場合には10時間程度要するが、階層化を行うことで、全体を管理するノードの再設計計算時間は30秒程度、サブ管理ノードの再設計計算時間は1秒未満であり、再設計に要する計算時間は十分許容範囲であると結論づけた。また、得られた収束性能については、階層化の有無にかかわらず、いずれも同程度のものであることを示した。

一部のノードに対して外部ノードから制御入力を与えることで、個々のノードの自己組織的な動作を失うことなく、すなわち、自己組織型制御の利点を失うことなく、全ノードのポテンシャル値が収束するまでの時間を大きく短縮できた。研究実績に記載の通り、今年度の課題として掲げた目標を達成できたことから、達成度について順調に進展していると判断した。現在までの研究成果については、査読付き学術論文誌1本への投稿、および、1件の査読付き国際学会での発表、4件の国内学会での発表を行なった。この際に、多くの研究者との議論を行なうことで、今後の検討点を明らかにすることができた。平成28年度の目標は、より一般的な自己組織化制御への提案機構の適用である。これまでの提案機構においては、線形ダイナミクスを持つシステムの安定状態への収束速度の最大化を行っていた。一般的な自己組織型制御として、本研究では非線形なダイナミクスを持つシステムを想定する。この際には、これまでに用いていた最適制御の枠組みを用いることが困難となる。そこで、システムを線形近似することでこのギャップを埋めていく。近似による誤差の影響は、モデル予測制御における予測ホライゾンの長さ、入力値の制約パラメータをチューニングすることで抑制できると考えている。情報ネットワーク平成27年度の目標としていた、コントロールに伴う情報収集の時空間的なオーバーヘッドについては、既に解決の目処が立っている。コントロール入力を与えるノード(管理ノード)はネットワークのダイナミクスを元に、一部のノードへ入力すべき制御入力値を決定する。この際に収集する情報は、トポロジーの変化および各ノードのデータフロー生成レートである。トポロジーの完全な情報を所有していれば、データフロー生成レートを全てのノードから取得せずとも、一部のノードから取得した上でダイナミクスを推定することで、収集する情報量を削減できる。また、モデル低次元化技術を用いることで、この推定に要する計算量を削減することが可能である。これらを制御分野の専門家の助力のもと進行中である。一方で、上述のトポロジー情報の収集はネットワーク全体に対して行う必要がある。これまでは単一の管理ノードが制御入力を決定していたが、管理ノードの役割を分散化することで、スケーラビリティを向上するとともに、個々の管理ノードが集める情報量の一層の削減を目指す。当初申請額からの減額と、国際会議参加費用が申請時想定額より高額であったことから、当初購入を予定していたサーバーではなく、構成を見直したものを購入した。
狭空間における移動ロボット間通信に最適な無線通信システムの研究

人や通常の機械が入れない環境での作業のためにマイクロマシンやロボットが必要となる。この様な環境を想定し,狭い閉空間における複数移動ロボット間の通信・制御を可能にする無線通信システムの基礎研究を行った。この様な環境ではアンテナ間距離が非常に近い場合の伝送特性および電波の多重波伝搬特性が問題になる。本研究では,ネットワークアナライザや標準信号発生器により伝搬特性を実験的に検討した。これらに必要な測定環境や測定処理系を整備するとともに,伝搬特性を評価できるソフトウェアの開発も進めた。主な項目は以下のとおりである。(1)ロボット間通信では,送受信が非常に近接するため,この場合の電波伝搬特性を実験的に検討した。送受信アンテナが波長以下でも距離の2乗に反比例する特性を明らかにした。また,アンテナの交差偏波識別度を考慮すれば,送受信が交差偏波になる場合も,受信レベルは同一偏波と同様な距離特性で評価できることを明らかにした。(2)障害物が伝搬特性に与える影響を検討した。各種材質に対して透過・回折波の強度を実測した。また,閉空間で問題となる周囲からの反射波による周波数特性を測定し,直接波レベルが低くなると周波数特性が顕著になり,波形歪みによる誤りが増加する可能性がある。(3)良好な伝搬特性を確保するには多数の無線基地局が必要になるが,無線基地局の小型,経済化のためにはファイバ無線方式が有望である。このような方式でのファイバ区間・無線区間の伝送特性の劣化を検討し,十分適用できることを示した。人や通常の機械が入れない極限領域における作業のためにマイクロマシンやロボットが必要となる。本研究では、この様な環境を想定し、狭い閉空間において作業する複数移動ロボット間の通信・制御を可能にする無線通信システムの基礎研究を行う。具体的には、無線周波数、変調およびアクセス方式、アンテナ構成法、位置・姿勢検出などの検討により最適なシステム、さらに伝送速度などの性能限界や対策技術を明かにする。本年度は閉空間での各種周波数に対する電波伝搬特性の解明に主眼を置いた。実験系の基本構成および計算機シミュレーションのためのソフトの開発などを進め、今後の本格化に向けた研究環境を整備できた。(1)電波伝搬環境として室内に構成した局所的な閉空間内で、ネットワークアナライザを送受信機とし、周波数掃引により閉空間内の各位置における受信レベルの周波数特性を把握した。パソコンにより測定を効率よく行える測定系を開発した。(2)閉空間では反射による多重波が問題となるが、多重波に耐性のある伝送方式としてスペクトル拡散や直交周波数分割変調を適用する場合の基本検討を進めた。また、移動体の空間位置を構成度に測定する手法の検討を進めた。(3)移動通信と同様に、複数の固定基地局が必要となるが、その小型化を目的として電波信号を光ファイバで伝送する方式の基礎検討を進めた。また、測定用アンテナは、微小ロボットを想定しているので各種周波数におけるアンテナ小型化の検討を進めた。人や通常の機械が入れない極限領域における作業のためにマイクロマシンやロボットが必要となる.本研究では,この様な環境を想定し,狭い閉空間において作業する複数移動ロボット間の通信・制御を可能にする無線通信システムの基礎研究を行う.この様な環境では電波の多重波伝搬特性が方式設計の基礎となる.昨年度は,電波伝搬の測定系や計算機シミュレーションソフトの基本的な環境の整備を図った.本年度は,測定系をさらに充実するとともに,閉空間で各種周波数に対して電波伝搬特性の測定を進めた.また,移動ロボットを無線で通信・制御できる測定系,ソフトウェアを開発し,今後の本格化に向けた研究環境を整備できた.主な項目は以下のとおりである.(1)電波伝搬環境として室内に構成した局所的な閉空間内で,ネットワークアナライザを送受信機とし,主に800MHz2.4GHzの周波数において閉空間内の各位置における受信レベルの周波数特性を測定した.パソコンにより測定を効率よく行える測定系を開発した.

(2)多重波の問題点を検討するため,携帯電話,PHS,2.4GHz無線システムなどの電波を利用して,建物反射や回折などのある環境で多重波受信レベルを観測した.従来の移動通信の電波伝搬推定法では必ずしも明確でなかった極近距離での特性を明確にした.(3)無線端末の測定系として移動ロボットを制作し,これをパソコンで制御・通信できる測定系とソフトウェアを開発した.未だ1台であるが,今後の複数ロボット間通信実験に向けた基本的な実験環境を整備できた.人や通常の機械が入れない環境での作業のためにマイクロマシンやロボットが必要となる。この様な環境を想定し,狭い閉空間における複数移動ロボット間の通信・制御を可能にする無線通信システムの検討,特に電波伝搬特性の研究を行った。ネットワークアナライザや標準信号発生器により伝搬特性を実験的に検討した。これらに必要な測定環境や測定処理系を整備するとともに,伝搬特性を評価できるソフトウェアの開発も進めた。本年度は,ロボット間通信で問題となる,アンテナが近接する場合の距離特性や障害物がある場合の特性を明らかにした。(1)ロボット間通信では,送受信が非常に近接するため,この場合の電波伝搬特性を実験的に検討した。送受信アンテナが波長以下でも距離の2乗に反比例する特性を明らかにした。また,アンテナの交差偏波識別度を考慮すれば,送受信が交差偏波になる場合も,受信レベルは同一偏波と同様な距離特性で評価できることを明らかにした。(2)障害物が伝搬特性に与える影響を検討した。各種材質に対して透過・回折波の強度を実測した。また,閉空間で問題となる周囲からの反射波による周波数特性を測定し,直接波レベルが低くなると周波数特性が顕著になり波形歪みによる誤りが増加する可能性がある。
回転分子モーターＦ１（／Ｖ１）－ＡＴＰａｓｅの回転子を人工的に作る

F1(V1)-ATPaseは、ATP駆動の回転分子モーターである。「どのような回転子なら回転運動が可能か」という視点から、回転子のどの領域が回転に寄与しているのかを調べた。回転軸と固定子の接触領域のうち、下部のわずかな部分だけを残した変異体が、回転速度、回転トルクともに野生型の半分程度を示した。これまでの結果と合わせると、回転子には回転に必要不可欠なアミノ酸は存在しないことになる。回転子には棒状構造だけが必要なのか、回転子のどの部分もある程度回転に寄与できるか、のいずれかであろう。ATP駆動の回転分子モーター、F1-ATPase(F1)は、その回転子(γサブユニット)角度とATP触媒部位の化学状態との関係が解明されている。しかし、ATP加水分解の化学エネルギーがどのように回転運動へと変換されるのか、についてはわかっていない。「どのような回転子なら回転運動が可能か」に答えることが、回転の動作原理に迫る最短コースだと考え、新しい方法として、金粒子やDNAなどのミクロ構造物に、回転子の微小領域(ペプチドなど)を修飾した人工回転子の作成を試み、その回転の可否や向き・振る舞いを調べる。昨年度までは、まず従来の領域を削る方法を用いて、回転に関与している領域を限定(候補領域の選定・限定)することを行った。当初は、回転子領域(回転軸部分に相当)を遺伝子操作で削除した「軸なしF1」が回転可能である結果を踏まえ、その僅かな接触領域のどこかに「回転に必要不可欠な微小領域」があるという狙いに基づいていた。本年度は、その予想に反し、回転子γには回転に必要不可欠な領域がないという驚くべき結果が得られた。「軸なしF1」とは対照的に、回転軸だけを持つ変異体を作成したところ、正しい方向にスムーズに回転した。この変異体と「軸なしF1」の回転子に共通なアミノ酸残基は、存在しない。回転子γには、回転に必須の領域がないことが明確になった。新たな問題、1)γのどの微小領域も回転可能な能力を持つのか、あるいは、2)回転子自体が棒状のミクロ構造物であればよいのか、人工回転子を作成することで明らかにしたい。F1-ATPase(F1)やV1-ATPase(V1)は、ATP駆動の回転分子モーターである。F1については、ATP触媒部位で起きる化学反応と回転子(γサブユニット)の角度とが対応付けられている。V1の回転スキームとの違いがわかるようになり、ATPの加水分解エネルギーを使って回転する方法は一通りではないことが分かってきた。換言すると、回転スキームを理解するだけでは、ATP加水分解という化学エネルギーがどのように回転運動へと変換されるのかという動作原理を導くことができない。視点を変え、「どのような回転子なら回転運動が可能なのか」に答えることが、動作原理に迫る最短コースと考え、本来の回転子から領域を削ったり、逆に回転子の微小領域を修飾した人工回転子の作成を試み、その回転の可否や向き・振る舞いを調べた。当初は、回転子の回転軸部分(軸受と接触する部分)を遺伝子操作で削除した変異体「軸なしF1」が回転可能であることを踏まえ、残されたわずかな軸受との接触領域のどこかに「回転に必要不可欠な領域:アミノ酸配列」があるという狙いがあった。しかし、予想に反し、昨年度までに、逆に軸受と接触する部分だけの回転子をもつ変異体「軸だけF1」も回転することが分かった。この2つの変異体に共通のアミノ酸配列はもはやなく、「回転に必要不可欠な領域がない」という驚くべき結果が得られた。最終年度では、「軸だけF1」が、野生型に比べて回転速度が3分の1程度、回転トルクも半分程度と十分に回転する能力が示された。付加的な成果としては、V1で、触媒部位をもつAサブユニットを遺伝子操作でドメイン交換することで、ADP阻害(結合したADPが離れなくなる)への影響を調べ、ADP阻害に関わる領域と、その仕組みの一端を明らかにした。ATP駆動の回転分子モーター、F1-ATPase(F1)は、ようやくその回転子角度とATP触媒部位の化学状態との関係が解明されたが、ATP加水分解の化学エネルギーがどのように回転運動へと変換されるのか、という肝心の仕組みは依然未知のままである。「どのような回転子なら回転運動が可能か」に答えることが、回転の動作原理に迫る最短コースだと考え、全く新しい手法として、金粒子やDNAなどのミクロ構造物に、回転子の微小領域(ペプチドなど)を修飾した人工回転子の作成を試み、その回転の可否や向き・振る舞いを調べる。本年度は、まず従来の領域を削る方法を用いて、回転に関与している領域を限定(候補領域の選定・限定)することを行った。

当初は、回転子領域(回転軸部分に相当)を遺伝子操作で削除した「軸なしF1」が回転可能であることを踏まえ、その僅かな接触領域のどこかに「回転に必要不可欠な微小領域」があるという狙いに基づいていた。しかし、実験結果は、その予想に反し、γには回転に必要不可欠な領域がないという驚くべき方向に進んでいる。(1)遺伝子操作で、γの回転軸部分をC末のαへリックス1本にスライスしてしまっても、野生型F1の20%の回転速度(40回転/秒)、50%の回転トルク(20 pNnm)を示した。(2)「軸なしF1」とは対照的に、回転軸だけを持つ変異体も、100回転/秒以上の回転速度で回転した。この変異体と「軸なしF1」の回転子に共通なアミノ酸残基は、僅か10残基程度である。それらのアミノ酸残基も、固定子と接触しているとは考えにくい領域にあり、γには、回転に必須の領域がないことが示唆された。γのどの微小領域も回転可能な能力を持つのか、あるいは、固定子自体が棒状のミクロ構造物であればよいのか、人工回転子を作成することではっきりさせたい。本年度は、昨年度に引き続き、従来の領域を削る方法を用いて、回転に関与している領域を限定(候補領域の選定・限定:23-24年度の計画)を行った。その結果、回転に必須のアミノ酸残基が存在しないことが証明された。予想外の結果であったが、当初の目的の一つである回転に必須の回転領域の決定については、「回転に必須の領域がない」という結論が得られたので、順調に進展していると考えている。本年度は当初の研究計画どおり、従来の領域を削る方法を用いて、回転に関与している領域の限定(候補領域の選定・限定:23-24年度の計画)を行ない、研究実績で示したような知見を得た。研究計画では、試行錯誤を必要とするものとして、観察系の改良を行う予定であった。予算の交付決定が9月末まで未定だったため、備品(高感度高速カメラ)の購入が遅れ、若干の支障を生じたが、研究内容の遅れにまでは至らなかった。回転に関与している領域を限定する計画は、「回転に必須の領域がない」という結論が得られた。したがって、当初の目的・計画の一つであった「領域を足す方法による人工回転子の作成」で、回転に必要不可欠な領域を決定する意味はなくなった。残された問題は、γのどの微小領域も回転可能な能力を持つのか、あるいは回転子自体が棒状のミクロ構造物であればよいのか、である。人工回転子の作成によって明らかにしたい。当初の年次計画通り、24年度は引き続きA)従来の領域を削る方法を用いて、回転に関与している領域を限定(候補領域の選定・限定)するとともに、B)領域を足す方法を用いて、候補領域を修飾したミクロ構造物を人工回転子の作成を試みる。また、本年度では進展の乏しかった観察系の改良も引き続き進めたい。ほぼ、当初の計画通りに進んだため、約5千円だけが次年度使用額として残った。次年度分の研究費は、当初の計画どおり、試薬等の消耗品および旅費として使用する。当初の計画よりも備品及び消耗品の購入費が抑えられたので、約170千円が次年度使用額として生じた。本年度に進展の乏しかった光学系の改良に充てる。次年度分の研究費は、当初の計画どおり、旅費と消耗品として使用する。
顎裂部骨移植における幹細胞を用いた骨組織再生療法の試み―造血系幹細胞の併用―

唇顎口蓋裂などの患者の顎裂部に対しては通常、自家骨による移植術が行われているが、細胞材料としての限界から幹細胞への期待が高まっている。本研究は顎骨部の骨欠損部における骨髄由来間葉系幹細胞の可能性に関して検討を行った。その結果、間葉系幹細胞のみを移植した場合と比較し間葉系幹細胞と造血幹細胞を併用することで、多くの骨組織が再生することが判明した。本研究により顎骨部における幹細胞を用いた再生医療法の有用性が示唆された。本研究では、造血幹細胞と併用し間葉系幹細胞を用いた唇顎裂・唇顎口蓋裂患者における顎裂部欠損部の骨組織再生療法を確立することを目的としている。将来、幹細胞による骨組織再生術を実現するには、移植した幹細胞を効率良く骨芽細胞への分化させる必要がある。本研究は移植した幹細胞の分化転換機構として「間葉系幹細胞の骨組織への分化過程において、間葉系幹細胞は造血幹細胞と相互作用し、それぞれの分化誘導を制御している。」という仮説を基に骨組織再生療法に関する基盤的研究を行う。マウス骨髄より採取・培養した骨髄由来間葉系幹細胞と、骨髄細胞より分離した造血幹細胞を用いて、マウス背部皮下およびマウス頭部に骨欠損を生じた部分に細胞と多孔性アパタイトを組み合わせて移植した。移植8週後に形成された骨組織の解析を行った。多孔性アパタイトのみを移植した実験群および造血幹細胞のみを移植した実験群では、骨組織の再生はみられなかった。一方、間葉系幹細胞のみを移植した実験群および間葉系幹細胞と造血幹細胞を同時に移植した実験群では、多孔性アパタイトの周囲に新生骨の形成が確認された。特に間葉系幹細胞と造血幹細胞を同時に移植した実験群では、間葉系幹細胞のみを移植した実験群と比較して、有意に多くの骨組織が形成されていた。また、形成された骨組織は、骨のリモデリングが活発に行なわれと思われる網状構造を呈していた。造血幹細胞特異的に発現している転写因子であるGATA2に対する免疫染色をおこなった所、間葉系幹細胞の近傍にGATA2陽性の細胞が隣在していることが判明した。以上の事から、移植された造血幹細胞は、間葉系幹細胞と直接接触することで何らかの相互作用介して、間葉系幹細胞の骨形成を増殖している事が示唆された。本研究では、造血系幹細胞と併用し間葉系幹細胞を用いた唇顎裂・唇顎口蓋裂患者における顎裂部欠損部の骨組織再生療法を確立することを目的としている。本研究は移植した幹細胞の分化転換機構として「間葉幹細胞の骨組織への分化過程において、間葉幹細胞は造血幹細胞と相互作用し、それぞれの分化誘導をコントロールしている。」という仮説を基に間葉系幹細胞による骨組織への分化転換機構明を造血幹細胞との相互作用の観点から明らかにし、また臨床応用へと展開するため、骨形成および骨移植の方法について検討し、形態的にも機能的にも優れた歯槽骨を獲得するための骨組織再生療法に関する基盤的研究を行う。本年度はマウス骨髄より採取・培養した骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)と、骨髄細胞より分離した骨髄由来造血系幹細胞(HSC)を用いて、in vitroおよびin vivoの両面から研究を行った。In vitroではHSCとMSCの共存培養をおこない、その相互作用を検討した。CFU-F assayを行なった結果、MSC単独の方がHSCとMSCの共存培養よりもコロニー数が有意に多くなった。さらに骨芽細胞分化培地を用いて通法に従い培養した結果、MSC単独での培養とMSCとHSCの共存培養では石灰化に差は認められなかった。In vitroではMSCとHSCおよび足場をマウス骨欠損部に移植することで骨新生や血管新生が生じるか否か、その量や範囲などの検討を主におこなった。マウス背部皮下およびマウス頭部に骨欠損を生じた部分に細胞と多孔性炭酸含有アパタイトを組み合わせて移植した。HE染色の結果、MSC単独でも骨様組織が形成されたが、MSCとHSCの併用により新生骨の面積が有意に大きくなることが明らかとなった。以上より、MSCとHSCの併用が骨再生療法の効果的な方法になりえることが示唆された。顎骨における欠損部に対しては、腸骨などから自家骨移植が主に行われてきたが、近年、体性幹細胞である骨髄由来間葉系幹細胞(Bone marrow derived mesenchymal stem cells: BMMSCs)移植による骨組織再生法の研究が盛んに行われている。BMMSCsによる骨再生療法を成功させるためには、多分化能が維持された質の良いBMMSCsを移植する必要がある。そこで、BMMSCsの多分化能がどのように維持されているかを検討した。マウス大腿骨の骨髄より採取したBMMSCsの単独培養、あるいはマウスの大腿骨の骨髄より採取した造血幹細胞(hematopoietic stem cells: HSCs)との共存培養を行った。

骨分化誘導系において、初期分化時期(短期培養)ではBMMSCs単独培養およびHSCsとの共存培養における石灰化に差は認められなかった。しかし、BMMSCsとHSCsとの長期共存培養を行った実験群では、BMMSCの単独培養を行った実験群と比較して、石灰化が亢進していることが判明した。次に、長期培養後のBMMSCs表面に発現している幹細胞マーカーについてフローサイトメータを用いて検討した。その結果、MMSCsの単独培養を行った場合は、継時的に細胞表面の幹細胞マーカーの発現が減少するのに対して、BMMSCsとHSCsとの共存培養の場合には、長期培養後においてもBMMSCsの細胞表面に発現している幹細胞マーカーが強く発現している細胞が多数存在していることが判明した。これらの結果から、BMMSCsとHSCsと間には何らかの相互作用が存在し、BMMSCsの多分化能を維持している可能性が示唆された。医歯薬学当初の研究計画に沿って研究はおおむね進んでいると思われる。前年度までの研究結果を基に今年度の計画を継続し、研究の成果をまとめていきたい。当初の研究計画に沿って研究はおおむね進んでいると思われる。前年度の現在までの研究結果を基に、今年度は研究のさらなる成果を上げるようにしたい。今年度も前年度と同様にマウス骨髄より採取・培養した骨髄由来間葉系幹細胞と骨髄細胞より分離した造血幹細胞を用いて研究を行なう。間葉系幹細胞と造血幹細胞間の相互作用について、造血幹細胞が間葉系幹細胞のニッチ細胞として作用していることを分子生物学的に明らかにする予定である。また、移植した幹細胞が骨組織以外の奇形種を生じているか否か、幹細胞移植に伴う安全性について検討する。さらにGFPマウス骨髄から間葉系幹細胞を採取・培養し、骨欠損部位に移植して形成された骨組織の解析をおこなう。これにより、移植体において新生した骨組織がどちらの移植した幹細胞に由来しているのか、間葉系幹細胞と造血系幹細胞との相互作用についても検討する予定である。今年度も前年度と同様にマウス骨髄より採取・培養した骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)と、骨髄細胞より分離した骨髄由来造血系幹細胞(HSC)を用いて、in vitroおよびin vivoの両面から研究を行なう。In vivoでは、引き続きマウス背部皮下およびマウス頭部に骨欠損部を生じた部分にMSCとHSCおよび足場を移植する。マウス飼育日数のバリエーションおよび飼育匹数を増やし追加実験をおこなう。マウスへの移植の数週間後に屠殺し移植体およびその移植体周囲組織を摘出し評価する。移植物の肉眼的、エックス線的評価と組織学的評価をおこなう。組織学的評価では、通法に従い、組織切片をHE染色し、顕微鏡下で観察を行う。また石灰化の状態の評価としてアリザリンレッド染色、免疫染色としてα1(I)collagen、オステオカルシン、オステオポンチンなどの検出を行う。In vitroではHSCとMSCの共存培養をおこない、その相互作用を検討する。分化培地による骨芽細胞の位相差顕微鏡による形態所見、ALP活性、石灰化の程度を検討する。realtimePCRにて骨芽細胞分化に関与する遺伝子の発現について検討する。western blottingにて各タンパクの発現を検討する。脂肪細胞分化培地を用いて通法に従い培養し、位相差顕微鏡による細胞の形態所見、Oil Red O染色により検討する。
Japanese multinational companies' technological innovation in China

本研究は、中国市場での競争優位性を維持するために、日本企業がより良い地元の消費者や法人顧客を満足させる新しい製品やサービスと新たなビジネスモデルの開発に注力していることを示した。本研究のケーススタディでは、技術革新の開発に、日本企業は以下の三つの主要な課題に直面していることを示した。(1)R&Dおよび事業開発における中国現地従業員の能力の低さ(2)非効率なグローバル組織(3)中国現地従業員のコミットメントの低さ。中国で成功した日系企業のケーススタディに基づいて、本研究では多数のベストプラクティスを選定した。
高温高圧水溶液中の金属イオン種の拡散係数の評価と微結晶成長機構

金属塩水溶液を超臨界水中で水熱合成反応させることで数nm数10nm程度の超微粒子が合成できる。本研究では、これらの超微粒子の生成過程と成長の理解とその現象の定量的な評価を目的する。硝酸セリウム、硝酸アルミニウム、硝酸コバルト、硝酸ニッケル水溶液を原料として、反応温度、圧力、濃度、pH、反応時間を変えた幅広い実験を行い、生成した粒子の特性(粒子径、分布)と反応条件の関係について整理をおこなった。その結果、生成した粒子径は、金属イオン種の依存性がみられた。超臨界条件でのそれぞれの金属酸化物の溶解度は10^<-5>10^<-6>程度と金属イオン種間の差は小さく、過飽和度だけでは、金属種ごとの粒子径の違いが説明できない。しかし、超臨界領域に到達するまでの溶解度変化は金属種によって数桁以上異なっていることがわかった。以上の結果から、超臨界水中での水熱合成反応においては、粒子特性は、その反応場における溶解平衡だけではなく、反応温度に到達するまでの溶解度の変化によって支配されていることが示唆された。現時点で本現象の理解を進めるためには、非常に短い時間での化学反応速度の評価を行うこと、および、昇温過程における温度履歴の定量化が重要であることがわかった。本研究では、超臨界水中での金属酸化物微粒子の成長機構の解明を最終目的とする。ここでは、電気伝導度測定による各種溶存金属水酸化物イオン種の拡散係数の評価およびin-situ分光法の手法により溶解度測定を行い、拡散係数および過飽和度により、結晶成長速度の定量的なモデル化を行うものである。今年度は、各種測定装置の製作を行った。(1)高温高圧電気伝導度測定高温高圧用電気伝導度測定用セルの開発を行った。開発目標としては電極のシール方法、電気的測定の健全性に置いた。その結果、高温高圧化でのセラミックなどの絶縁体によるシールは困難であり、シール部は低温下で行う必要があることがわかった。また、常温常圧条件でも反応管表面からの金属溶出の影響があり、表面のコーディングが必要であることがわかった。セル内壁のテフロン・コーティングおよびテフロンシールにより、<200°Cまで測定が可能なセルを製作できた。(2)溶解度測定現有のin-situRAMAN散乱分光装置による金属酸化物の硝酸水溶液中への溶解度の測定を行った。常温常圧に限らず、高温高圧条件での報告例が豊富な硝酸亜鉛水溶液をモデル物質として用いた。低pH値および高pH値条件では、それぞれ(Zn2+)(NO3-)のZn-N結合由来のピークとZn(OH)3-のZn-O由来のピークが観察された。しかし、中性領域の低濃度条件ではピークの同定が困難であった。これは、水酸化物由来のピークが100cm-1以下にあり、レイリー光のピークの裾シフト位置に存在するためである。検出器光学系を調整し、低シフト領域の測定を可能する必要があることがわかった。