hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＳＲモータ搭載ＥＶの低トルクリプル・高効率協調マルチドライブ

希土類元素を用いないSRモータはその頑健性や低コスト性から究極の電気自動車駆動方式であり,インホイールダイレクトドライブに適していると考えられるが,トルクリプルが大きく,高効率なトルク制御法が確立していない。本研究課題では,インホイールSRモータを搭載した電気自動車における各輪駆動用モータのトルクリプルの低減,高効率駆動,および駆動回路の高効率化・低コスト化を目的として,複数のSRモータ間にわたる瞬時トルク制御法およびSRモータのマルチドライブ用低コスト・高効率駆動回路の提案と実証を行った。地球環境への配慮から,電気自動車やハイブリッドカーが注目されているが,それらの多くは希土類元素を用いた磁石が用いられており,近年,その希土類元素の入手性が特定国に依存していることが問題になっている.そこで,申請者は希土類元素を用いないSRモータに着目している.特に,SRモータはその頑健性や低コスト性から,究極の電気自動車駆動方式である,インホイールダイレクトドライブに適していると考えられる.しかし,SRモータの欠点として,トルクリプルが大きく,高効率なトルク制御法が確立していないことが指摘されている.本研究課題では,インホイールSRモータを搭載した電気自動車における各輪駆動用モータのトルクリプルの低減、高効率駆動、および駆動回路の高効率化・低コスト化を目的として,複数のSRモータ間にわたる瞬時トルク制御法およびSRモータのマルチドライブ用低コスト・高効率駆動回路の提案と実証を行った.平成23年度の研究においては,おもにシミュレーションによるアルゴリズムの検討と小型モータみよる制御実験によって,次のような成果を得た.(1)シミュレーションによるマルチドライブトルクリプル低減制御アルゴリズムの検討のため,高速かつ大規模・長時間シミュレーションが可能なシミュレーション方式を確立し、マルチドライブ時におけるトルクリプル制御手法を明らかにした.(2)高速DSPを用いてリアルタイムシミュレータを構築し,実モータ制御と連成して,本アルゴリズムの本アルゴリズムの有効性を明らかにした.地球環境への配慮から,電気自動車やハイブリッドカーが注目されているが,それらの多くは希土類元素を用いた磁石が用いられており,近年,その希土類元素の入手性が特定国に依存していることが問題になっている.そこで,申請者は希土類元素を用いないSRモータに着目している.特に,SRモータはその頑健性や低コスト性から,究極の電気自動車駆動方式である,インホイールダイレクトドライブに適していると考えられる.しかし,SRモータの欠点として,トルクリプルが大きく,高効率なトルク制御法が確立していないことが指摘されている.本研究課題では,インホイールSRモータを搭載した電気自動車における各輪駆動用モータのトルクリプルの低減,高効率駆動,および駆動回路の高効率化・低コスト化を目的として,複数のSRモータ間にわたる瞬時トルク制御法およびSRモータのマルチドライブ用低コスト・高効率駆動回路の提案と実証を行った.最終年度となる平成24年度の研究においては,提案制御手法を用いるためのFPGAを用いた実用的かつ低コストな専用制御回路を開発した.FPGAはマイコンやDSPと違い,プログラムはハードウェアとして実現されるため,完全な並列動作が可能であり,高速な制御が可能であるばかりでなく,VHDL言語により開発が可能なため,Simplorerで構築した制御モデルをベースとした速やかな実装が可能となった.さらに,新たに汎用シミュレータ(Simulink)を用い,シミュレーションによりパラメータの設計ができるように環境を整え,実際に制御プログラムの基本動作を確認した.また,モータ試験ベンチにより開発した制御回路の動作試験を行い,マルチドライブ協調トルクリプル低減制御と提案駆動回路の動作について,電流・電圧・騒音等について検証し,提案駆動制御手法の有効性を確認した.地球環境への配慮から,電気自動車やハイブリッドカーが注目されているが,それらの多くは希土類元素を用いた磁石が用いられており,近年,その希土類元素の入手性が特定国に依存していることが問題になっている.そこで,申請者は希土類元素を用いないSRモータに着目している.特に,SRモータはその頑健性や低コスト性から,究極の電気自動車駆動方式である,インホイールダイレクトドライブに適していると考えられる.しかし,SRモータの欠点として,トルクリプルが大きく,高効率なトルク制御法が確立していないことが指摘されている.本研究課題では,インホイールSRモータを搭載した電気自動車における各輪駆動用モータのトルクリプルの低減,高効率駆動,および駆動回路の高効率化・低コスト化を目的として,複数のSRモータ間にわたる瞬時トルク制御法およびSRモータのマルチドライブ用低コスト・高効率駆動回路の提案と実証を行った.平成24年度の研究においては,シミュレーションによるマルチドライブ駆動回路の検討と小型SRモータを用いた実証実験を行い,次のような成果を得た.(1)コンデンサと直流電源を直列接続するこで,スイッチングデバイス数,配線数,および回路損失を減少させる駆動回路を提案し,シミュレーションにより提案制御方式と併用して動作可能であることを明らかにした.(2)購入した汎用インバータと新たに設計した制御回路基板を組み合わせて提案駆動回路が確実に動作し,実際に車両の駆動に耐えることを明らかにした.

平成23年度の研究においては,当初の計画通り,シミュレーションによる制御アルゴリズムの確立と小型モータを用いた制御実験による提案制御手法の有効性の確認が行えたため,十分な成果が得られたといえる.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度の研究においては,当初の計画通り,シミュレーションによるマルチドライブ駆動回路の検討と実機モータを用いた実証実験を行い,提案駆動回路の有用性を明らかにしたので,十分な成果が得られたといえる.平成24年度の研究においては,提案制御を実現するのに最適な駆動回路について,まず,回路シミュレータSimplorerによる検討を行い,最適な回路方式の決定と制御を含めた評価を行う.その後,小型SRモータを用いた実証実験をにより,その有用性を確認する.この際の駆動回路は信頼性の確保のため,プリント基板を設計する。設計には現有のプリント基板設計専用ソフトウェアEagleを用いる予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の研究においては,提案制御方式、および駆動回路方式について、開発中の電気自動車に適用可能な制御回路・駆動回路の開発を行い、実走行試験を行い、本研究の目的の達成を目指す。具体的には、開発中の電気自動車は一人乗りの小型車であり,PCを利用するDSPステムを搭載することは困難であるため,新たに専用制御回路を開発する。この制御回路を実用的かつ低コストに設計することも本研究における大事な目的である。また,制御回路はDSPではなく,FPGA(Field Programmable Logic Array)を用いることとする。FPGAはマイコンやDSPと違い,プログラムはハードウェアとして実現されるため,完全な並列動作が可能であり,高速な制御が可能であるばかりでなく,VHDL言語により開発が可能なため,Simplorerで構築した制御モデルをそのまま転用可能である。開発した制御回路を用いて実際に電気自動車を走行させ,マルチドライブ協調トルクリプル低減制御と提案駆動回路の動作について,電流・電圧・トルク波形・騒音等について検証する。また,効率についても評価する。このとき,ワイヤレス電圧収録装置を用いて走行中の電圧,電流などのデータを収集する。また,スリップしやすい路面などの外乱を与える試験コースを設置し,外乱を与えた際の挙動を検証する予定である。
掌蹠多汗症における脳血流の解析

原発性掌看蹠多汁症は精神発汁ともいわれ、発症機序については情動に対する父感神経糸の過剰反応であり、高次精神活動を行う前頭葉新皮質や、情動性活動を行う辺縁系が精神性発汗中枢(局在不明)に促進的にはたらくことでおこることが予想されている。そこで、実際の脳血流の局在を特定するため、脳血流の変化をSPECT (Single Photon Emission Computed Tomography)を用い測定した。【方法】局所多汗症と診断した患者のうちで、重症の手掌多汗症と診断された患者において、脳MRIで器質的な脳疾患を否定した患者9人(男4、女5人)に脳血流シンチ(SPECT)を安静時と、発汗誘発時に試行した。同様の条件で多汁症のない正常人コントロール群6人(女6人)の脳血流と比較検討した。被験者は患者群、正常群共に右肘静脈ルートを確保後、気温20°C±2°C、湿度50%±5%の部屋に仰臥位にて5分間安静にしたのち^<99m>Tc-ECD(ニューロライト[○!R])を600MBq経静脈投与した後撮像したものを安静時とし、【結果】(1)多汗症群内での安静時と負荷時の脳血流分布に有意差はなかった。(2)安静時において、多汗症群は正常群と比較し、右前頭葉の血流分布が増加していた(p<0.01)(3)負荷時において、多汗症群は正常群と比較し、左右前頭葉の血流が有意に増加していた(P<0.01)。以上から、前頭葉における渦剰反応か、局所多汗症の病態に関与写ることが示唆された。また、本研究は東京医科歯科大学医学部倫理委員会の承認を得て倫理的配慮のもとに行った。
初等教育普遍化に向けての企業によるNGO支援に関する実証的比較研究

初等教育普遍化に取組むNGOに対する企業による支援には、フィランソロフィーにもとづいた支援からビジネスの一環としての支援までのバリエーションがあり、国内資本企業と海外企業では、その目的が異なることが確認された。また支援の内容としては、資金援助、人的資源提供、技術支援、アドボカシーがあげられる。支援を行う企業と政府との関係は一般に良好であるが、支援を受けるNGOとは緊張関係が生じる場合があり、その場合には政府による調整が求められる。I「初等教育普遍化に向けての企業によるNGO支援の関係モデル」の検討初等教育普遍化に関連する企業の活動と、企業の支援を受けているNGO等の活動について、Webを検索して情報収集をおこなった。これらの情報に基づいて、当初構想した「モデル」に検討を加えた。IIインド国内における企業によるNGOに対する支援の具体的事例の現地調査(研究代表者・渋谷)企業が支援している初等教育関係のNGOとして、ICICI初等教育センター、アジム・プレムジ財団、アクシャラ財団、プラターン等を訪問調査し、その活動と企業による支援の実際に関して、基本的情報を確認するとともに関係者に対するインタビューを行った。その結果、以下の知見を得た。(1)企業からの出資や寄付等がこれらのNGOの財政基盤であり、企業はそれを社会貢献のひとつと位置づけている。(2)これらのNGOは小規模のパイロットプロジェクトを実施し、その成果を州政府の本格的プロジェクトにつなげている、(3)企業はこれらのNGOの活動を通じて、州政府や他のNGOに対する技術的支援を行っている、(4)量的普及よりも教育の質の向上に重点が置かれている。III日本企業が主として財政支援を行っているカンボジア・ラオスにおけるNGO等の活動事例の現地調査(連携研究者・古川)日本の企業からカンボジア・ラオスに対する国際機関を経由した財政支援の事例として、イオン・グループと(財)日本ユニセフ協会とのパートナーシップによるUNICEFのカンボジア・ラオスでの初等学校建設プロジェクトへの財政支援状況を調査した。また、日本の企業からラオス政府とNGOの共同プロジェクトに対する財政支援の事例として、日本のNGOである日本民際交流センターが、現地NGOであるEDFを通じて実施している初等学校建設、及び奨学金・教師養成プロジェクトへの財政支援の実施プロセスを、サバナケット県教育局・郡教育事務所、サバナケット教員養成校、及び同県内学校建設サイト3か所での聞き取り調査により追跡・検証した。これに加え、外交ルートを通じた韓国企業による学校建設プロジェクトへの財政支援経路が存在することも明らかとなった。21年度は、初等教育普遍化に関する企業によるNGOならびに政府の支援の事例研究として、サブサハラ・アフリカ(タンザニア)、ならびに東南アジア(タイ、ベトナム)の調査・分析を行った。タンザニアの事例調査・分析では次のような結果が得られた。(1)国内企業が十分に発展していないため、支援を行う企業の多くは外資系企業である。国内企業が自社の貢献で初等教育の状況を改善したいというインドとは異なり、外国企業は企業戦略にとって有効だと考える支援を行うという姿勢が明確である。(2)NGOが積極的に企業との協力関係を築こうとする傾向はあまりみられず、両者の連携教育プロジェクトには政府も関わるのが一般的である。また、政府関係機関が企業と支援される学校、地域コミュニティ等との橋渡しを行っている。(3)地域コミュニティが自ら必要であると判断した場合に企業からの支援の交渉等を行っており、独立後のコミュニティ運動の歴史からコミュニティには十分な交渉力があるとの指摘がある。(4)NGOや教育関係者からは、企業による支援はその継続性が確保できない、利益追求という姿勢が強いなどの問題点が指摘された。(5)Commonwealth EducationFundが、タンザニアとバングラデシュで、企業による初等教育支援の調査を実施し、この方策を政策方針のひとつに取り入れつつある。タイの事例調査・分析では次のような結果が得られた。(1)国家教育法(1999)第8章「教育への資源及び投資」第58条を根拠として、私的団体、企業、社会的機関、及び外国からの財政的支援を通じた資源調達が公的に認められている。(2)NGOを通じた間接的な支援の場合には支援額の100%、教育機関への直接的な支援の場合200%が税制上の控除の対象になるというインセンティブがある。(3)教育行政の地方分権化の影響もあり、教育省基礎教育委員会と県教育局のレベルでは、一部のNGOを通じた間接的な支援以外、末端の学校レベルにおける企業の支援状況を把握できていない。(4)企業はCSR活動を行う場合、社会貢献(特に住民対策として特定の地域に対する貢献)、社員研修の一環、イメージ・アップ等がその主な理由であり、社内にCSR部署がない場合にNGOを利用するケースが多い。ベトナム(ホーチミン市)の事例調査・分析では、(1)社会主義体制であることから、初等教育の普及は全て国家の権限及び責任であるという考え方から、支援を行う企業は少なくその多くは外資系企業。(2)教育分野に限らず、外資系企業は自然災害等でも政府から半強制的寄付を常に強要され、その寄付は税制上の控除の対象にはならない。

(3)外資系企業の多くは、周辺の工業団地に進出した輸出志向型工場であることから、CSRの必要性を感じない場合が多い。1.初等教育普遍化に向けての企業、NGO、政府の3者間のパートナーシップ(PPP)という視点からの研究枠組の再検討-20年度・21年度の本研究での企業によるNGO支援のケース・スタディの取組み、ならびに関連する研究の国際的動向から、本研究の当初の研究枠組を再検討する必要が生じた。したがって、企業によるNGO支援に限定するのではなく、初等教育普遍化に向けての企業、NGO、政府の3者の相互間のパートナーシップのなかでの、企業による支援の類型化を行った。つまり、企業による支援を、(1)資金協力、(2)人材の提供、(3)技術的支援に大別し、それぞれについて、ケース・スタディにもとづき、機能と戦略を分析した。2.援助国側の企業によるNGO支援の検討-援助国側の企業(被援助国にとっては外国企業、多国籍企業)によるNGOに対する支援の実際と問題点に関して、英国と日本を具体的事例として分析した。援助国側の企業による支援には、(1)企業から国際機関または国際NGOへ、(2)企業から援助国のNGOへ、(3)企業から被援助国NGOへ、という3つのパターンが考えられるが、たとえば日系企業には被援助国NGOを通じた間接的な支援だけではなく、教育行政上末端に位置する各学校への企業の直接的な支援も多数存在している。また問題点としては、たとえば英国では、初等教育普遍化を目的として国際NGOで構成されるCEF (Commonwealth Education Fund)は、企業とのパートナーシップを前提として開始されたが、その過程でNGOと企業の「文化」の違いが明らかとなり、他方、企業がビジネスとしてNGOとのパートナーシップに関心を示すにつれ、企業の役割を限定的にとらえるべきだという指摘がなされている。
可逆的脱炭酸酵素群の炭酸固定機能の解析と効率的な炭酸固定法の開発

炭酸固定機能を備えた新しい脱炭酸酵素群を利用した芳香族カルボン酸の合成法の開発を目的とし、炭酸固定機能の解析とより効率的な炭酸固定法の開発を目指した。2,3-および3,4-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素の精製酵素を用いて、反応特性を比較した。2,3-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素については、これまでに一部のカビに活性が分布するとされていたが、カビ全般に分布することを見出した。両酵素を単一に精製し反応特性を解析するとともに、炭酸固定機能を備えていることを示した。いずれの酵素についても、遺伝子をクローニングして一次構造の解析も進めた。水酸基の位置を厳密に認識してカルボキシル基の導入を触媒しており、位置選択的カルボキシノ化を触媒する独立した酵素ファミリーに属することが明らかとなった。炭酸固定反応の反応場として超臨界二酸化炭素に着目した。超臨界二酸化炭素下で可逆的脱炭酸酵素の炭酸固定反応を検討したところ、常圧下と比べて変換率が極端に低下することが判明した。これは、反応液系のpHのシフトおよび温度設定値が酵素活性に大きく影響を及ぼすためと考えられた。そこで、比較的温度に強い脱炭酸酵素を持つ微生物を探索するために、50°Cでの4-ヒドロキシ安息香酸を用いた集積培養を行った。高温菌において4-ヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素を有する微生物を初めて見出し、培養条件を最適化した。分離した微生物株の脱炭酸酵素は50°Cにおいて最大活性を示し、温度安定性の面でも優れていた。今後、超臨界流体二酸化炭素を基質とする炭酸固定反応に適用することを計画している。これまでに炭酸固定機能が評価されていなかった2,3-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素をとりあげ、Penicillium属カビから酵素を単一に精製した。当初、活性は不安定であったが、安定化条件を検討し、精製標品を得た。炭酸水素カリウムを二酸化炭素源とした反応系において、カテコールへの炭酸固定反応を触媒することを明らかにした。この反応では、オルト位へのカルボキシル基導入のみが確認された。アミノ末端アミノ酸配列情報を利用し、酵素遺伝子をクローニングし、酵素一次構造を明らかにした。2,3-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素は、2,6-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素と40%程度の相同性を示し、オルト位への炭酸固定反応を触媒するグループに分類できることを示した。3,4-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素ではカテコールへの炭酸固定反応では生成物が異なるのは、水酸基の位置を厳密に認識して反応を触媒していることに基づくと考えられる。炭酸固定反応の反応場として超臨界二酸化炭素に注目した。反応にはモデル酵素として安定性の高い2,6-ジヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素を用いた。超臨界二酸化炭素下で炭酸固定反応を行わせると、反応1時間までは常圧下での反応に比べて変換率に差異は認められなかったが、24時間の比較では変換率が低い値となった。これは、超臨界流体が酵素分子に影響を与えたためと考えた。そこで、休止菌体を超臨界二酸化炭素に晒した後、脱炭酸酵素活性の残存率を測定した。酵素活性は1時間の処理によっても顕著に低下することが判明し、酸性へのpHシフトによって酵素活性の消失を招いたものと推定した。次年度にはpH緩衝能を配慮した反応系の構築を検討する。2,6-ジヒドロキシ安息香酸の酵素合成に活用できる脱炭酸酵素の構造と機能解明を目的とし、酵素の結晶化を行い、X線結晶解析を実施した。また、比較対象として同様に4-ヒドロキシ安息香酸の酵素合成に活用できる脱炭酸酵素の機能発現に関わる構造特性を検討した。

従来は1種類のサブユニットから構成される酵素であると考えられていたが、新たに2種類のサブユニットが活性発現に必要であることが遺伝子上下流域の解析と、大腸菌発現タンパク質を用いた実験で明らかとなった。高濃度で3種類のサブユニットを混合した場合、従来極めて不安定であると考えられていた酵素活性が安定化し、物質変換系への適用性が広がると考えられる。炭酸固定反応の反応場として超臨界二酸化炭素下を想定すると、中温域で機能発現する可逆的脱炭酸酵素が望まれる。そこで、50°Cでの集積培養を行い、4-ヒドロキシ安息香酸脱炭酸酵素を有する微生物群を見出した。期待したように、最大活性は50度付近で認められ、二酸化炭素を超臨界流体として取り扱える温度域で機能する酵素特性を示した。
空間信号処理機能を有した非冷却赤外線アレイセンサの高機能化に関する研究

熱源の2次元空間における位置情報を得ることができる非冷却赤外線アレイセンサに使用するチョッピング差動電流積分増幅器と重心検出信号処理回路を設計、試作し、性能を評価した。また、これらの回路を集積化した6×6画素非冷却赤外線アレイセンサを設計した。チョッピング差動電流積分増幅器は、微小なサーモパイル出力を増幅するためものであり、重心検出信号処理回路はサーモパイルアレイの行、列の出力の重心位置に応じた出力信号を発生し、熱源位置特定を可能にするものである。本研究の最も重要な課題である赤外線アレイセンサに適用可能な利得の大きい増幅器の開発に関しては、研究代表者が開発したSOIダイオード方式非冷却赤外線イメージセンサに用いたゲート変調電流積分増幅器を改良した差動電流積分増幅器を検討した。この増幅器は、大きな背景成分が加算されて出力される赤外線センサの信号から背景信号を差し引き、信号成分のみを大きく増幅することができる増幅器である。積分時間で利得を連続可変できるので、積分時間を長くすることで大きな利得を得ることができる。また、MOSトランジスタのゲートに信号を入力する構成であり、フィードバック回路を持たないので、入力インピーダンスは極めて高く、発振の心配もない。研究開発初年度の今年度は、上記差動電流積分増幅器を、回路シミュレータPspiceを用いて回路設計するとともに、TSMCと赤外線センサ開発で協力関係にある国内企業のプロセスに合わせて増幅器の基本性能を確認するTEG(Test Element Group)マスクを設計し、試作した。試作したTEGを評価した結果、80pFの積分容量で1msの積分を行うことで約200倍の利得が得ることができた。しかし、積分時間を長くすると利得が飽和する現象が確認された。この現象がチャネル長変調に起因していることをシミュレーションで確認することができたので、次年度の試作で改善する。また、平成20年度まで科学研究費補助金を得て開発を進めてきた赤外線位置センサIRPSD(Infrared Position Sensitive Detector)の新規なアナログ信号処理回路についても、TEGを設計、試作し、期待した機能が得られることを確認した。CMOSプロセスとMEMSプロセスとの互換性確認を目的に、アルミ/ポリSiとn型ポリSi/p型ポリSiのサーモパイルが製作できる協力企業のCMOSプロセスの利用を前提にして、ポストシリコン工程で非冷却赤外線センサ用の中空構造を作製するプロセスを設計し、プロセス確認用のTEG(Test Element Group)を試作、評価した。その結果、CMOSプロセス中で成膜できる絶縁膜を赤外線吸収層に用い、CMOSプロセス後、表面からのバルクマイクロマシニングプロセスにより期待した感度を有するサーモパイル赤外線センサが作製可能で、マイクロマシニングプロセス前に形成したCMOS回路も正常に動作することを確認した。前年度、増幅器で問題になったチャネル長変調による利得の飽和の問題に関し、シミュレーションで解決策を検討したが、現状プロセスにより製作するCMOSでは、数百倍の利得が限界であることが分かり、今年度は回路TEGの再試作を延期し、検出器側の感度向上により全体としての性能を満たす検討を行った。具体的には、大気中で動作するタイプの検出器で大気を通した熱伝導を減少させる画素レイアウト検討と、真空中で動作する検出器で、支持脚長さと受光部面積のトレードオフをシミュレーションと実験で行い、最適設計手法を確立した。また、赤外線位置センサIRPSD (Infrared Position Sensitive Detector)の新規なアナログ信号処理回路については、ブレッドボードからの出力をパソコン上に表示するソフトウエアを開発し、回路とソフトが正常に機能することを確認した。赤外線位置センサIRPSD(Infrared Position Sensitive Detector)の新規なアナログ信号処理回路について、回路を集積化したIRPSDの試作で協力が得られることを確認している企業の製造プロセスのSpiceパラメータを用いて回路設計を行った。また、電気信号入力が可能なアナログ信号処理回路TEGを試作し、評価した。この結果、試作した回路の特性が、シミュレーションで得られた特性とよく一致し、IRPSDの行、列の重心位置検出を行うことができる性能を有していることを確認した。また、上記、アナログ信号処理回路とサーモパイル出力の間に設置する必要がある増幅器に関しては、過去2年の研究開発で差動電流積分回路を提案し、設計、評価を実施してきたが、今年度は、実用化に対して問題になるオフセットについて検討を行った。オフセットにより増幅器の利得が制限される可能性が高いことが分かったので、新たにチョッパ方式差動電流積分回路を考案し、動作シミュレーションを実施した。この結果、チョッパ方式差動電流積分回路では、チョッピング周波数を適切に選ぶことで、実用上問題ないレベルまでオフセット量を低減できることが分かった。増幅器の利得は目標値に達しなかったが、今後の最適化で改善できる見込みが得られたので、上記結果を踏まえて、各行、各列にチョッピング差動電流積分増幅器を設け、行と列の重心検出回路を内蔵した6×6画素のIRPSDのマスク設計を行った。
ヒト幹細胞と脱細胞化骨系組織特異的マトリックスを用いた再細胞化モデルの構築

本研究は,ヒト骨格筋幹細胞由来高純度間葉系細胞の脱細胞化した間葉系細胞擬態マトリックス上にマウスiPS細胞を播種し,間葉系細胞の再細胞化の効率について生化学的手法を用いて基礎的検討を行うことを目的とした.ヒト骨格筋幹細胞由来高純度間葉系細胞(象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞)を培養後に界面活性剤を灌流して,間葉系細胞由来の脱細胞化した細胞外マトリックス3種類を作成し,ヒト骨格筋幹細胞を用いて間葉組織の再細胞化の効率と適正条件を検討する.平成28年度研究計画の中で根幹となる実験の大半は,以下のように進展している.ヒト骨格筋幹細胞由来高純度象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞3種の分化誘導系ならびに培養条件を確立した. 3種の分化細胞に界面活性剤(Triton-X)を灌流することで,脱細胞化細胞外マトリックス3種類を作成を試み,作成ならびに精製条件を確立した.これら擬態マトリックス3種とヒト骨格筋由来幹細胞を組み合わせて培養する事で,擬態マトリックス3種は、コラーゲンtype1、ファイブロネクチン、ラミニンの組成が各々異なる特異パターンを示す事を明示した。3種擬態マトリックス上にヒト骨格筋由来幹細胞を播種し,培養した結果,象牙芽細胞由来擬態マトリックスにて培養した場合は象牙芽細胞,骨芽細胞由来擬態マトリックスでは骨芽細胞、軟骨細胞由来擬態マトリックスでは軟骨細胞が高頻度で得られる事を確認した.擬態マトリックスにより得られた分化細胞は、各々の骨関連分化マーカーの検討(一部)により,象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞である事を,ほぼ確認した.細胞表層タンパクintegrinの発現をフローサイトメーターを用いて観察したところ,象牙芽細胞ではα1integrin,骨芽細胞はα2integrin,軟骨細胞ではα5integrinの特異的発現を確認した.本研究は,ヒト骨格筋幹細胞由来高純度間葉系細胞の脱細胞化した間葉系細胞擬態マトリックス上にマウスiPS細胞を播種し,間葉系細胞の再細胞化の効率について生化学的手法(細胞生育性,アポトーシス, RT-PCR or qPCR法による遺伝子解析,蛍光免疫染色, ALP染色,アリザリンレッド染色,ウエスタンブロット法,プロモーターassay, FACSによる細胞表面抗原解析と細胞接着能と細胞運動能の解析など)を用いて基礎的検討を行うことを目的とする.新規に確立したヒト骨格筋幹細胞由来高純度間葉系細胞(象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞)を培養後に界面活性剤を灌流して,間葉系細胞由来の脱細胞化した細胞外マトリックス(間葉系細胞擬態マトリックス3種類)を作成し,ヒト骨格筋幹細胞を用いて間葉組織の再細胞化の効率と適正条件を,下記の方法にて検討する.1)間葉系細胞擬態マトリックスの精製:通法に従い,ヒト骨格筋幹細胞から高純度間葉系細胞を分化誘導後, 10% Triton-X(界面活性剤)にて処理後,エタノールを用いて界面活性剤の洗い流しを行い,間葉系細胞擬態マトリックス3種類の作成を行う.またSDS, Tweenなどの界面活性剤も用い,精製条件の最適化を検討する.2)間葉系細胞擬態マトリックスの再細胞化の効率の検討1精製した間葉系細胞擬態マトリックス上にヒト骨格筋由来幹細胞を播種し,細胞増殖能,細胞接着能および細胞運動能について適正条件の検討を行う.2細胞の間葉系擬態マトリックス上での形態学的変化を光学顕微鏡下で観察する.3石灰化能をALP染色とアリザリンレッド染色により観察するb).4細胞表層タンパクintegrinの発現をフローサイトメーターを用いて観察する.平成28年度研究計画の中で根幹となる実験の大半は,以下のように進展している.1ヒト骨格筋幹細胞由来高純度象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞3種の分化誘導系ならびに培養条件を確立した. 21の3種の分化細胞に界面活性剤(Triton-X)を灌流することで,脱細胞化細胞外マトリックス3種類を作成を試み,作成ならびに精製条件を確立した.これら擬態マトリックス3種とヒト骨格筋由来幹細胞を組み合わせて培養する事で,間葉系細胞擬態マトリックスの再細胞化の検討を行い,以下の興味深い知見を得た3擬態マトリックス3種は、コラーゲンtype1、ファイブロネクチン、ラミニンの組成が各々異なる特異パターンを示す事を明示した43種擬態マトリックス上にヒト骨格筋由来幹細胞を播種し, 3種の異なる最適細胞分化条件にて培養した結果,象牙芽細胞由来擬態マトリックスにて培養した場合は象牙芽細胞,骨芽細胞由来擬態マトリックスでは骨芽細胞、軟骨細胞由来擬態マトリックスでは軟骨細胞が高頻度で得られる事を確認した.5各々の擬態マトリックスにより得られた分化細胞はいずれも,骨関連細胞の特性である石灰化能を示した.6擬態マトリックスにより得られた分化細胞は、各々の骨関連分化マーカーの検討(一部)により,象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞である事を,ほぼ確認した.7細胞表層タンパクintegrinの発現をフローサイトメーターを用いて観察したところ,象牙芽細胞ではα1integrin,骨芽細胞はα2integrin,軟骨細胞ではα5integrinの特異的発現を確認した.

本研究は,ヒト骨格筋幹細胞由来高純度間葉系細胞の脱細胞化した間葉系細胞擬態マトリックス上にマウスiPS細胞を播種し,間葉系細胞の再細胞化の効率について生化学的手法を用いて基礎的検討を行うことを目的とした.ヒト骨格筋幹細胞由来高純度間葉系細胞(象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞)を培養後に界面活性剤を灌流して,間葉系細胞由来の脱細胞化した細胞外マトリックス3種類を作成し,ヒト骨格筋幹細胞を用いて間葉組織の再細胞化の効率と適正条件を検討する.平成28年度研究計画の中で根幹となる実験の大半は,以下のように進展している.ヒト骨格筋幹細胞由来高純度象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞3種の分化誘導系ならびに培養条件を確立した. 3種の分化細胞に界面活性剤(Triton-X)を灌流することで,脱細胞化細胞外マトリックス3種類を作成を試み,作成ならびに精製条件を確立した.これら擬態マトリックス3種とヒト骨格筋由来幹細胞を組み合わせて培養する事で,擬態マトリックス3種は、コラーゲンtype1、ファイブロネクチン、ラミニンの組成が各々異なる特異パターンを示す事を明示した。3種擬態マトリックス上にヒト骨格筋由来幹細胞を播種し,培養した結果,象牙芽細胞由来擬態マトリックスにて培養した場合は象牙芽細胞,骨芽細胞由来擬態マトリックスでは骨芽細胞、軟骨細胞由来擬態マトリックスでは軟骨細胞が高頻度で得られる事を確認した.擬態マトリックスにより得られた分化細胞は、各々の骨関連分化マーカーの検討(一部)により,象牙芽細胞,骨芽細胞,軟骨細胞である事を,ほぼ確認した.細胞表層タンパクintegrinの発現をフローサイトメーターを用いて観察したところ,象牙芽細胞ではα1integrin,骨芽細胞はα2integrin,軟骨細胞ではα5integrinの特異的発現を確認した.平成29年度以降研究計画今年度の結果をふまえて間葉系細胞擬態マトリックスとヒト骨格筋幹細胞を用いた間葉系組織への分化メカニズムについて生化学的手法を用いて,下記の方法で詳細な基礎的検討を行う.1)間葉系細胞擬態マトリックスとヒト骨格筋幹細胞を用いた間葉系細胞分化の評価1間葉系細胞擬態マトリックス上に細胞を播種し,経時的にtotal RNAを抽出し,神経堤細胞マーカー(FoxD3, Sox10),神経前駆細胞マーカー(Notch-1, Nestin),象牙芽細胞分化マーカー(DSPP, Enamelysin(MMP-20)),骨牙芽細胞分化マーカー(osteocalcin, osteopontin),軟骨細胞分化マーカー(COL2A1),血管内皮細胞マーカー(Flk-1, VE-cadherin)の遺伝子発現動態をRT-PCR法を用いて観察する.2間葉系細胞分化マーカー(DSP)の発現動態を免疫染色法にて観察する.本報告書に記載したように,研究進捗状況は概ね,順調に進捗している.しかし,所属研究室が薬学部生体機能化学講座から薬学総合教育講座に転籍したことにより,新たに研究環境を構築しなければいけないことから,研究機器の選定と発注,納入,ならびに特殊試薬の発注などに若干の遅れがある.研究環境は構築されつつあり,当該研究計画に基づき問題なく研究は遂行可能である.よって今年度の予算消化は問題なく行えると考える.
古地図に描かれた内容のデータベース化のためのシステム構築

昨年度までの本グループの研究において,古地図の画像を中心とするデータベース化にあたっては, (1)古地図の撮影に関する問題,(2)検索のためのテキストデータの作成と入力の効率化に関する問題,(3)解像度とファイル容量との関係,が主要な問題であることが明らかになった。本年度の研究では,これらの諸問題の解決のための方向を探るとともに,これまでほどんど客観的に行われることのなかった古地図の地図性,つまり地図としての歪みについて,単純にレイヤーを作成して比べるだけではなく,データ化した景観要素を活用して現在の位置と絵図における位置との関係をGISソフトのArc/View3を使用して検討を行った。その結果,事例として取り上げた『一村限明細絵図』は村の形状を切り抜いた絵図で,実測に基づくものであり,相当正確であろうと予想されたにもかかわらず,かなり大きな歪みを持っていることが明らかとなった。このような歪みの測定により近世の測量技術を評価することも将来的には考えられよう。(3)の問題については当面は概観用と熟覧用に画像を分けることが適当であろうとの結論に達した。また,本年度は研究者レヴェルでの限定的な公開を前提に,試行的に作成したデータベースをある程度量的に充実させることを目指して,ソフト面での問題点を中心に検討を行った。その結果とくに,景観要素や絵図の画像データベース作成に当たっては,絵図には位置情報が含まれているが,この絵図を地図たらしめていることから派生してくる絵図における地名表記や景観描写と人権問題との関連については看過できない問題であり,今後十分慎重に検討しなければならない大きな課題であることが明らかとなった。
光触媒融合型光電子デバイス用高効率光触媒の創製

本研究では,酸素雰囲気中でアークプラズマ蒸着(以下AP蒸着と略す)という手法を用いてチタンまたはタングステンの酸化物を基板上に成膜し,その特性を評価した.ここでは本研究で用いたAP蒸着によってどのような酸化タングステン膜ができるかを調査した結果を中心に述べる.1.酸化チタンの水接触角特性を測定した結果,蒸着中の酸素濃度の低い条件で成膜した方が接触角が小さくなることがわかった.これは,酸素濃度が低い方が酸素欠損が多くなることにより,紫外線成分の少ない室内光下でも親水化が生じているためと考えられる.2.酸化タングステンの場合には,水接触角は成膜中の酸素濃度にほとんど依存しないことが判明した.酸化タングステンの場合には,成膜直後から水接触角が小さいことから,可視光応答型親水化が起きている可能性がある.3.酸化タングステン膜をX線回折により解析した結果,AP蒸着によって形成される酸化タングステンはタングステン酸化物の中で最も光触媒活性が強いといわれている三酸化タングステン膜であることがわかった.4.熱処理した酸化タングステン膜の吸光度スペクトルを測定してそのエネルギー・バンドギャップを見積もった.バンドギャップの処理温度依存性は小さく,2.62.9eVであった。これらの値は,三酸化タングステンのエネルギー・バンドギャップとして報告されている2.62.8eVと一致するものである.この結果もAP蒸着によって三酸化タングステンが形成できていることを示すものである.以上のように,AP蒸着によって可視光領域でも光触媒反応をする可能性の高い三酸化タングステン膜を形成できることを示した.本研究では,酸素雰囲気中でアークプラズマ蒸着(以下AP蒸着と略す)という手法を用いてチタンまたはタングステンの酸化物を基板上に成膜し,その特性を評価した.ここでは本研究で用いたAP蒸着によってどのような酸化タングステン膜ができるかを調査した結果を中心に述べる.1.酸化チタンの水接触角特性を測定した結果,蒸着中の酸素濃度の低い条件で成膜した方が接触角が小さくなることがわかった.これは,酸素濃度が低い方が酸素欠損が多くなることにより,紫外線成分の少ない室内光下でも親水化が生じているためと考えられる.2.酸化タングステンの場合には,水接触角は成膜中の酸素濃度にほとんど依存しないことが判明した.酸化タングステンの場合には,成膜直後から水接触角が小さいことから,可視光応答型親水化が起きている可能性がある.3.酸化タングステン膜をX線回折により解析した結果,AP蒸着によって形成される酸化タングステンはタングステン酸化物の中で最も光触媒活性が強いといわれている三酸化タングステン膜であることがわかった.4.熱処理した酸化タングステン膜の吸光度スペクトルを測定してそのエネルギー・バンドギャップを見積もった.バンドギャップの処理温度依存性は小さく,2.62.9eVであった。これらの値は,三酸化タングステンのエネルギー・バンドギャップとして報告されている2.62.8eVと一致するものである.この結果もAP蒸着によって三酸化タングステンが形成できていることを示すものである.以上のように,AP蒸着によって可視光領域でも光触媒反応をする可能性の高い三酸化タングステン膜を形成できることを示した.平成18年度の研究計画の中心である可視光応答型光触媒の探索の結果について報告する.アークプラズマ蒸着(以下AP蒸着と略す)でパイレックス基板上に成膜した酸化チタン膜と酸化タングステン膜の水接触角のブラックライト照射特性を測定した.AP蒸着はメタルカソードを使用し,酸素ガス中で蒸着して酸化物を成膜した.基板温度は室温から400°Cの間で行った.1.酸化チタン300°Cで成膜した酸化チタン膜について水接触角の成膜中酸素濃度依存性を測定した結果,酸素濃度の低い条件で成膜した方が接触角が小さくなることがわかった.これは,酸素濃度が低い方が酸素欠損が多くなることにより,紫外線成分の少ない室内光下でも親水化が生じているためと考えられる.2.酸化タングステン酸化タングステンの場合には,水接触角は成膜中の酸素濃度にほとんど依存しないことが判明した.これは,タングステンの場合には酸素との結合が速やかに行われるために,表面の酸素組成が成膜条件に依存していないためと考えられる.また,酸化タングステンの場合には,成膜直後から水接触角が小さく,ブラックライトを照射してもほとんど接触角が変化しないことから,可視光応答型親水化が起きていると考えられる.3.酸化チタンと酸化タングステンの親水性比較酸化チタンはブラックライトを照射すれば親水化が起きるが,ブラックライトを照射しない場合の水接触角は,酸化チタンよりも酸化タングステンの方が小さい(親水性が高い)ことがわかった.したがって,室内用途の親水性を考える場合には酸化タングステンの方が優れていると考えられる.前年度の研究の結果,アークプラズマ蒸着により形成した酸化タングステン膜が親水性の可視光応答材料として有望であることがわかったので,今年度は酸化ダングステン膜の特性について引き続き調査した.酸化タングステン膜め評価は,主に,X線回折パターンと吸光度スペクトルによりおこなった.1.X線回折基板温度400°Cで成膜した酸化タングステン膜のX線回折測定を行った.基板としては,ガラス(パイレックス)基板と,(111)シリコン基板を用いた.

酸化タングステンには多くの結晶形が存在するが,どちらの基板においても,三酸化タングステンの結晶系である三斜晶系の回折パターンが得られ,基板温度400°Cでも多結晶化していることがわかった.2.吸光度無アルカリガラス基板上に室温にて成膜した酸化タングステン膜を300800°Cで熱処理した.熱処理前は黒褐色にくすんだ色を呈していたが,熱処理により透明化され吸光度が減少していることを示した.吸光度スペクトルを測定した結果,500°C以上の熱処理により低エネルギー(長波長)側で生じる金属的な光吸収が消失することがわかった.これらの試料の吸光度スペクトルを解析し,エネルギーバンドギャップを見積もった.間接遷移を仮定した解析の結果,バンドギャップは処理温度に大きく依存することはないが,高温で処理した方が大きくなる傾向が見られ,2.62.9eVと見積もられた.これらの値は,通常三酸化タングステン膜のエネルギーバンドギャップとして報告されている2.62.8eVと一致するものである.以上の結果から,本アークプラズマ蒸着によって酸化タングステンの中で最も光触媒活性が強いといわれている三酸化タングステン膜を成膜できた.
カルコパイライト型半導体単結晶を基板に用いた同族半導体のエピタキシャル成長

CuAl_xGa_<1-x>S_2のエピ成長を行うための第一段階として、CuGaS_2のエピ成長をTHM法によって成長を行ったCuGa_xIn_<1-x>S_2(1-x0.02)基板上に行った。平成9年度研究による原料CuGaS_2とヨウ素との相平衡についての熱力学的計算と実験より、成長条件を最適化した。原料温度800°C、基板温度700°C、N_2流量20cm^3/min(流速0.25cm/sec)でヨウ素濃度を変化させてエピ成長を行った。その結果、ヨウ素濃度が低い(<0.4mg/cm^3)場合、成長は部分的で、面内で一次元的な表面モフォロジーが典型的であったが、濃度が高い(10mg/cm^3)場合、基板全体で二次元的に成長していた。表面モフォロジーの面方位依存性を調べた結果、(112)B面が最も平滑であった。AFM(原子間力顕微鏡)による観察では、基板のoffに起因するマクロステップが認められた。CuAl_xGa_<1-x>S_2のエピ成長では、基板温度700°C以上の成長においては界面で相互拡散を生じ、急峻な界面が得られなかった。そのため、基板温度650°Cでの成長を行った。CuGaS_2のエピ成長では、基板温度700°Cと同様の平滑なエピ結晶が(112)B面基板上で得られたが、CuAlS_2のエピ成長では、凹凸がある表面である。2. CuAl_xGa_<1-x>Se_2混晶のエピ成長:原料にはCuAl_yGa_<1-y>Se_2多結晶(y=0.25,0.5,0.75)を、基板にはCuGaSe_2単結晶ウェーハ(112)Bを用いた。エピ成長は、(a)原料とヨウ素との平衡反応、(b)基板クリーニング、(c)成長の3過程で行い、ヨウ素量1mg/cm^3、成長時の原料温度660°C700°C、基板温度610°Cで、824時間成長した。EDXにより組成分析した結果、エピ層の混晶比xは原料の混晶比yとほぼ等しいことを確認した。X線回折空間マッピング(逆格子空間マッピング)により、基板とエピ層間の格子不整合度(〓d/d=[d(sub)-d(epi)]/d)とエピ層からの回折X線の半値幅(FWHM)を調べた結果、xの増加とともに〓d/dも増大するが、これに対応してFWHMも増大し、結晶性が悪くなっていた。AFMにより表面観察を行った。本年度は、CuAl_XGa_<1-x>S_2のエピ成長を行うための第一段階として、CuGaS_2のエピ成長をCuGaS_2及びCuGa_XIn_<1-x>S_2(1-x0.02)基板上に行った。まず、エピ成長条件の最適化を図るために、原料CuGaS_2とヨウ素との相平衡について調べ、熱力学的計算と比較した。その結果、ヨウ素濃度が低い(<0.4mg/cm^3>の場合、成長は部分的で、面内で一次元的な表面モフォロジーが典型的であったが、濃度が高い(10mg/cm^3)場合、基板全体で二次元的に成長していた。2.CuAl_XGa_<1-x>Se_2混晶のエピ成長:原料にはCuAl_yGa_<1-y>Se_2多結晶(y=0.25、0.5、0.75)を、基板にはCuGaSe_2単結晶ウェーハ(112)Bを用いた。X線回折空間マッピング(逆格子空間マッピング)により、基板とエピ層間の格子不整合度(Δd/d=[d(sub)-d(epi)]/d)とエピ層からの回折X線の半値幅(FWHM)を調べた結果、xの増加とともにΔd/dも増大するが、これに対応してFWHMも増大し、結晶性が悪くなっていた。3.基板用CuGa_XIn_<1-x>S_2(1-x0.02)単結晶の作製:基板用としてCuGa_XIn_<1-x>S_2(1-x0.02)単結晶をIn溶媒のTHM法によって作製し、硫酸系エッチャントを用いた表面処理の検討を行った。

平成9年度研究による原料CuGaS_2とヨウ素との相平衡についての熱力学的計算と実験より、成長条件を最適化した。原料温度800°C、基板温度700°C、N_2流量20cm^3/min(流速0.25cm/sec)でヨウ素濃度を変化させてエピ成長を行った。その結果、ヨウ素濃度が低い(<0.4mg/cm^3)場合、成長は部分的で、面内で一次元的な表面モフォロジーが典型的であったが、濃度が高い(10mg/cm^3)場合、基板全体で二次元的に成長していた。表面モフォロジーの面方位依存性を調べた結果、(112)B面が最も平滑であった。AFM(原子間力顕微鏡)による観察では、基板のoffに起因するマクロステップが認められた。CuAl_xGa_<1-x>S_2のエピ成長では、基板温度700°C以上の成長においては界面で相互拡散を生じ、急峻な界面が得られなかった。そのため、基板温度650°Cでの成長を行った。CuGaS_2のエピ成長では、基板温度700°Cと同様の平滑なエピ結晶が(112)B面基板上で得られたが、CuAlS_2のエピ成長では、凹凸がある表面である。2. CuAl_xGa_<1-x>Se_2混晶のエピ成長:原料にはCuAl_yGa_<1-y>Se_2多結晶(y=0.25,0.5,0.75)を、基板にはCuGaSe_2単結晶ウェーハ(112)Bを用いた。エピ成長は、(a)原料とヨウ素との平衡反応、(b)基板クリーニング、(c)成長の3過程で行い、ヨウ素量1mg/cm^3、成長時の原料温度660°C700°C、基板温度610°Cで、824時間成長した。EDXにより組成分析した結果、エピ層の混晶比xは原料の混晶比yとほぼ等しいことを確認した。X線回折空間マッピング(逆格子空間マッピング)により、基板とエピ層間の格子不整合度(〓d/d=[d(sub)-d(epi)]/d)とエピ層からの回折X線の半値幅(FWHM)を調べた結果、xの増加とともに〓d/dも増大するが、これに対応してFWHMも増大し、結晶性が悪くなっていた。AFMにより表面観察を行った。
メイラード反応後期生成物の主要構造と、老化や糖尿病における生体内発現様式の解析

高血糖に伴い多くの生体タンパク質が、非酵素的に糖付加反応(メイラード反応)を受けている。この反応は、グルコース糖の還元糖がタンパク質のリジン残基を介してシッフ塩基を形成し、アマドリ転位反応生成物に至る前期反応と、更に長期の反応を経て褐色変化、蛍光性あるいは分子間・内架橋を特徴とする後期生成物(Advanced Glycation End Protducts ; AGE)に至る後期反応から構成される。AGEが糖尿病合併症や老化現象と密接に関係することが指摘されているが、後期段階の如何なる構造体がこれらの病変発症と関係しているかなどの物質論的な情報に乏しいのが現状である。我々は、AGEの主要構造体の化学構造を決定と、その構造体の老化や糖尿病における生体内発現機構の解明を目的として実験を行い下記のような成果を得た。2、X1の免疫化学的解析X1が生体タンパク質に発現しているかどうかを解析するために、X1-Tos-lysをカブトガニヘモシアニン(KLH)と重合させ、兎に免役することにより抗X1-KLH抗血清を得た。本血清はAGE-Tos-lys等のAGE-リジン誘導体のみならず、AGE-BSAやその他のAGEタンパク質と有意に反応したが非修飾化合物やタンパク質とは反応しなかった。更に、生体タンパク質であるヒト正常レンズタンパク質とも反応し、その反応性は加齢に比例して増加した。これらの結果より、AGE-Lys誘導体より分離した主要蛍光物質AGEX1は、AGEタンパク質上に発現するAGE共通の主要構造体の一つであり、生体タンパク質にも発現して加齢により増加していることが判明した。現在抗AGEモノクローナル抗体による解析を進めており、この構造体の糖尿病合併症や老化の病態における臨床マーカーとしての可能性を検討している。
歯胚と歯原性腫瘍の分子病理学的研究

歯胚分化過程における上皮間葉相互作用を明らかにする為,BMP family遺伝子発現,基底膜の主要構成成分であるIV型コラーゲンの各α鎖の局在および消長を観察した。胎生11日歯胚ですでにBMP-4,7の発現が認められ胎生12日でBMP-2の発現も認められた。IV型コラーゲン各α鎖は,歯胚上皮基底膜に部位および時期特異的な局在と組み合わせが存在することが明らかになった。また,Cbfa1ノックアウトマウスを用いて詳細な検討を行った結果。歯牙形態形成と基質蛋白遺伝子発現にCbfa1の関与が認められた。Cbfa1ノックアウトマウスにおける臼歯の歯胚発育は,帽状期で停止しており,α5鎖が特異的な染色性を示す所見が得られた。一方,切歯では基質蛋白遺伝子発現から象牙芽細胞およびエナメル芽細胞にまで分化しており,臼歯および骨芽細胞とは異なるCbfa1による分化機構や転写調節機構が存在する可能性が示唆された。歯原性腫瘍の細胞分化および機能分化を明らかにする為、IV型コラーゲン各α鎖,BMP familyの関与について検討した。IV型コラーゲンはエナメル上皮腫ではα1,2,5,6鎖から構成されていたが,腺様歯原性腫瘍,線維形成性エナメル上皮腫ではα4の特異的な局在が認められた。BMPfamilyは線維形成性エナメル上皮腫では,間質は歯周組織への分化を示し,これらの分化にBMP familyが関与している可能性が示唆された。腺様歯原性腫瘍では,BMP familyの局在および機能分化から,歯胚の基質形成期に類似していた。以上より歯原性腫瘍においても歯胚と同様にIV型コラーゲンα鎖の局在が腫瘍細胞の分化と関与しており,各組織型の腫瘍実質と間質の分化・誘導にBMP familyが特異的に関与している可能性が示唆された。器官形成の上皮間葉相互作用に関わる因子として注目されているBMPファミリーが,歯胚分化過程のいかなる時期で発現しているかをin situ hybridization法を用いて検索した。胎生11日にすでに発現が見られたのはBMP-4および7であり,胎生12日になるとBMP-2の発現も見られた。一方,歯胚基底膜の主要構成成分であるIV型コラーゲンのα1からα6までの6種類のα鎖の歯牙発生過程での局在と消長を免疫組織学的に観察した結果、歯胚上皮基底膜にα鎖の部位および時期特異的な局在と組み合わせが存在することを明らかになった。特に帽状期後期からの内エナメル上皮基底膜には、α1,α2,α4鎖を含む他の臓器にはない特異なα鎖の組み合わせが存在し、その組み合わせが歯胚特異的な形態形成、細胞分化に関与していることが示唆された。エナメル上皮腫では胞巣の一部に限局して,内エナメル上皮と同様なα鎖の組み合わせが見られた。Cbfalノックアウトマウスにおける臼歯の歯胚発育は、組織学的には帽状期で停止しており,IV型コラーゲンα鎖の分布もα5鎖が特異な染色性を示すなどの所見が認められた。α3鎖のノックアウトマウスでは,鐘状期における歯胚形態がwild typeと比較して不正な形態を示した。最近、上皮と間葉から分泌される多くの成長因子が基底膜と結合し、濃縮され、基底膜構成成分と共同で器官形成に作用することが明らかにされつつある。これらの結果は基底膜と成長因子の共同作用が初期歯胚形態形成、細胞分化に関与している可能性を示唆している。