hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地雷探知ロボットの歩行による地雷原移動技術の研究

報告者の研究グループで開発中の地雷探知用6足歩行ロボットの不整地歩行を実現する姿勢制御手法について検討した.対象とした歩行ロボットは,千葉大学で開発された実用レベルのCOMET-IIIとしている.一昨年度までの研究で,駆動アクチュエータの油圧システムに存在するむだ時間が問題となっていた。本年度は,昨年度姿勢制御手法として提案した脚リンクの駆動トルクを入力とし,脚リンクのダイナミクス,脚先が歩行面と接触した場合の接触力を考慮して胴体姿勢を出力とする数学モデルを用いた,姿勢制御手法の有効性を実機において検討した。具体的には,制御系設計ツールと機構解析ソフトを用いて3Dシミュレーションにより有効性が確認されている最適サーボ系を用いた姿勢制御手法についてである。実機に実装したところ,プログラムミス,センサ入力の正確な値検出等のバグのため実機においての有効性は現在まで確認できていない。今後も引き続き,有効性を確認するため継続して検証を行う。上記研究課題と平行して,むだ時間の時間遅れに対してはフィードフォワード入力が有効であるので,フィードフォワードを用いた地雷探知用6足歩行ロボットの歩行制御手法について,制御系設計ツールと機構解析ソフトを用いて3Dシミュレーションにより検討を行った。具体的には,油圧アクチュエータのむだ時間を含んだ各脚リンクのダイナミクスを3次遅れ系と仮定し,各脚リンクの目標軌道をこの逆関数に入力し,得られる出力をフィードフォワードとする。しかし,3次の進み系では得られる入力が大きくなりすぎ,アクチュエータは飽和してしまったので,歩行速度の周波数帯域でのゲインと位相がほぼ一致する1次の進み系でフィードフォワード制御器を構成した。その結果,むだ時間の影響が小さくなり,目標軌道に追従する制御系となることが,3Dシミュレーションにより確認された。今後は,フィードフォワード制御器を姿勢制御に組み込み,アクチュエータのむだ時間の影響を小さくする姿勢制御手法について検討していく予定である。報告者の研究グループで開発中の地雷探知用6足歩行ロボットの不整地歩行を実現する手法および斜面歩行を実現する脚機構について検討した.対象とした歩行ロボットは,千葉大学で開発された実用レベルのCOMET-IIIとした.これまでの研究で,姿勢制御手法としてスカイフックサスペンションコントロール(SHSC)において仮想脚を設定し,6足歩行ロボットに適用する拡張SHSC(ESHSC)と最適制御理論を用いた手法の有効性は,3Dシミュレーションにより確認されていたので,実機での有効性を検証した.実験では,ESHSCによる姿勢制御の実現を試みたが,実機における油圧駆動系のむだ時間が問題となり所望の制御性能を達成することができなかった.現在,油圧駆動系のむだ時間を考慮した制御系について検討中である.次に,地雷探知ロボットが活躍する場をアフガニスタンと想定した場合,現地では斜面にも地雷が埋設していることから,歩行ロボットが斜面での歩行を実現する場合の問題点について検討した.問題点としては,現ロボットの脚機構では,胴体が斜面と平行になった場合,脚が斜面と垂直にしかならず,胴体の重心位置が支持脚が作る支持多角形から歩行パターンによっては,出てしまい転倒してしまうことが明らかになった.そこで,3Dモデルにおいて胴体が斜面と平行になった場合に脚が鉛直方向に可動できる自由度を設け,斜面歩行した場合の安定性について,3Dシミュレーションにより検討した.その結果,脚自由度を設けると平地で歩行した場合と同等の結果となることを確認した.報告者の研究グループで開発中の地雷探知用6足歩行ロボットの不整地歩行を実現する姿勢制御手法について検討した.対象とした歩行ロボットは,千葉大学で開発された実用レベルのCOMET-IIIとしている.一昨年度までの研究で,姿勢制御手法としてスカイフックサスペンションコントロール(SHSC)において仮想脚を設定し,6足歩行ロボットに適用する拡張SHSC(ESHSC),最適制御理論および非線形制御理論のスライディングモード制御を用いた手法の有効性は,3Dシミュレーションにより確認され,実機での有効性については,実機における油圧駆動系のむだ時間が問題となり所望の制御性能を満たすことができないことが明らかとなっていた.そこで,本年度は,脚リンクの駆動トルクを入力とし,脚リンクのダイナミクス,脚先が歩行面と接触した場合の接触力を考慮して胴体姿勢を出力とする数学モデルを構築した。具体的には,油圧アクチュエータのむだ時間を含んだ各脚リンクのダイナミクスを3次系と仮定し,胴体のダイナミクスはピッチ角,ロール角および胴体高さであるので,その速度項を含めて6次,Totalで24次の状態方程式を導いた。このシステムに対して制御系設計ツールと機構解析ソフトを用いて3Dシミュレーションにより姿勢制御手法について検討をするのであるが,最適制御のサーボ系で姿勢制御系を設計仕様としたところ,不可制御となってしまった。そこで,脚リンクのダイナミクスについて,歩行速度の観点からその周波数帯域を考慮して,2次遅れ系で近似し,全体として18次の状態方程式としてサーボ系の再設計を行い,姿勢制御系を設計した。提案する制御手法を用いて3Dシミュレーションによりその有効性を確認した。次年度は,提案する制御手法の有効性を実機により確認する予定である。また,アクチュエータの時間遅れは制御性能に大きな影響を及ぼすので,フィードフォワード制御を併合し,制御性能の改善方法についても検討する予定である。

本年度は,昨年度姿勢制御手法として提案した脚リンクの駆動トルクを入力とし,脚リンクのダイナミクス,脚先が歩行面と接触した場合の接触力を考慮して胴体姿勢を出力とする数学モデルを用いた,姿勢制御手法の有効性を実機において検討した。具体的には,制御系設計ツールと機構解析ソフトを用いて3Dシミュレーションにより有効性が確認されている最適サーボ系を用いた姿勢制御手法についてである。実機に実装したところ,プログラムミス,センサ入力の正確な値検出等のバグのため実機においての有効性は現在まで確認できていない。今後も引き続き,有効性を確認するため継続して検証を行う。上記研究課題と平行して,むだ時間の時間遅れに対してはフィードフォワード入力が有効であるので,フィードフォワードを用いた地雷探知用6足歩行ロボットの歩行制御手法について,制御系設計ツールと機構解析ソフトを用いて3Dシミュレーションにより検討を行った。具体的には,油圧アクチュエータのむだ時間を含んだ各脚リンクのダイナミクスを3次遅れ系と仮定し,各脚リンクの目標軌道をこの逆関数に入力し,得られる出力をフィードフォワードとする。しかし,3次の進み系では得られる入力が大きくなりすぎ,アクチュエータは飽和してしまったので,歩行速度の周波数帯域でのゲインと位相がほぼ一致する1次の進み系でフィードフォワード制御器を構成した。その結果,むだ時間の影響が小さくなり,目標軌道に追従する制御系となることが,3Dシミュレーションにより確認された。今後は,フィードフォワード制御器を姿勢制御に組み込み,アクチュエータのむだ時間の影響を小さくする姿勢制御手法について検討していく予定である。
戦後教育改革期における教育政策の形成と利益団体の役割

今年度は、研究課題と実施計画に従って次の作業を実施した。(1)教育委員会(教委)関係団体の一つである「全国都道府県教育委員会委員協議会」及び「全国都道府県教育委員会委員連絡協議会」(いずれも略称は「全教委」)が作成・発行、保有した資料(「全教委関係資料」)の体系的な整理と分析を行った。同資料は従来、その所在や内容が十分明らかにされてこなかったが、研究課題を遂行する過程において、同資料の一部が比較的まとまった形で、北海道大学と東京大学に保存されていることが判明した。戦後改革期の教委団体の動向を分析するためには、この資料についての体系的な整備を行うことがまずもって必要であると判断し、受け入れ研究機関である国立教育政策研究所のプロジェクトとタイアップしながら、両大学所蔵の「全教委関係資料」の整理と分析を行った。その成果が、藤田祐介編『全教委関係資料目録』(国立教育政策研究所、平成17年3月)である。今後は、この目録を活用しつつ、当時の主要な政策イシュー(教育委員会制度や義務教育費国庫負担法、中確法など)をめぐる教委団体の役割について実証的な解明を行う予定である。(2)昨年度に引き続き、占領期の道徳・宗教教育政策及び昭和33年の「道徳の時間」の設置をめぐる道徳・宗教関係団体の動きを検証するために、複数の機関で資料調査を実施した。特に、国立国会図書館憲政資料室所蔵の「安藤正純文書」の調査が不可欠であるとの判断から、その複写(マイクロ化)を図り、分析を行った。調査の結果、同文書の中に、「道徳六団体」の一つであり、これまでその活動のありようが十分解明されていない「道義再建運動本部」の資料が存在することが判明した。また、同文書には道徳・宗教教育に関わった安藤個人の日記も含まれているが、分量が多く時間的に制約されたため、これについての具体的分析は今後の課題として残された。本研究の目的は、戦後教育改革期における教育諸政策の形成過程を、利益団体の活動に焦点を当てながら検討することである。本研究の一環として、今年度は主に教育委員会関係団体の調査を行い、具体的に以下のことを実施した。(1)教育委員会関係団体資料の収集・整理1)各大学図書館、国立国会図書館、教育委員会関係団体等の関連機関において資料の所在に関する調査(聞き取りを含む)を行った。2)東京大学教育学部教育行政学研究室、北海道大学教育学部等に所蔵されていた全国都道府県教育委員会委員協議会(全教委)の関係資料(機関誌『教育情報』、団体の内部文書、会議録等の一次資料)の収集・整理を行った。3)上記資料のうち、東京大学教育学部教育行政学研究室所蔵分について、仮「目録」を作成した。(2)研究論文の執筆・投稿主に全教委関係資料を用いて、「1950年代の教育委員会制度再編をめぐる教育委員会関係団体の構想と行動-全教委・全地教委の活動を中心に-」と題する論文を執筆し、国立教育政策研究所紀要編集委員会に投稿した。同論文は、審査に付された後、同紀要への収載が決定した。また、上記の教育委員会関係団体の調査と平行して、道徳関係団体の資料調査(所在確認・資料収集等)を、主に大日本報徳社と国立国会図書館で実施した。
近世農民社会における家システム

本研究の目的は、世帯構造を分析するためのデータベースを構築し、近世農民社会の世帯構造(家システム)を解明することであった。データベース構築に用いた史料は、東北日本2地域(会津山間部4か村・二本松平野部3か村)と中央日本1地域(美濃平野部6か村)の宗門改帳である。当初予定したデータベースの完成には至らず、一部データ入力とデータクリーニングを残す結果となったが、完成度の高い東北日本のデータを用いて、人口及び世帯構造の基本的指標について分析をおこなった。婚姻、単独世帯の特徴、家督継承のタイミングについては論文として発表した。本研究は、徳川後期の農民の世帯形成メカニズムを明らかにすることが目的である。東北日本2地域(会津山間部4か村・二本松平野部3か村)、中央日本2地域(美濃平野部6か村、信州山間部2か村)を研究対象地域とし、史料は主に宗門改帳を用いる。観察は、まず両地域の人口学的指標を明らかにし、地域特性を見出す。次に、両地域に共通する農民世帯の世帯形成のメカニズムを解明する。さらに、世帯形成にそれぞれの地域の人口学的条件がどのような影響を及ぼし、どのような歪みが生じているのかも解明したい。本研究1年目にあたる平成22年度は、研究の基礎固めにすべての時間を費やした。まず、信州山間部のデータベース構築のための基本的な確認および整理を行った。具体的には、横内村の基礎シート(BDS)の確認および整理、データベース構築の準備作業、一部入力作業のテストをおこなった。また、本年度申請者が予定していた現地調査は個人的な理由により実施できなかったので、現地調査および資料調査は2年目に実施することにし、本研究2年目以降に予定していた先行研究の整理を繰り上げて開始した。信州は、家研究の先行研究(モノグラフ)が数多く存在する地域であり、これらを整理し、本研究とリンクさせることを模索している。先行研究はかなり存在し、その所在が確認できたので、本研究2年目もこの作業は継続することになる。信州山間部は、史料が豊富に残存している地域である。信州山間部には、本研究で用いる、横内村、南熊井村以外にも世帯研究に耐えうる長期間におよぶ宗門改帳および関連史料が残存していることが判明した。すでにこの地域で史料調査および整理を行っているグループとコンタクトを取り、来年度史料調査に参加させてもらう予定である。本研究は、徳川後期農民の世帯形成メカニズムを明らかにすることが目的である。次に、両地域に共通する農民世帯の世帯構造を分析し、世帯形成のメカニズムを明らかにする。さらに、両地域の人口学的条件がどのように世帯形成に影響を及ぼし、どのような歪みを生むのかを解明したい。本研究2年目にあたる平成23年度は、主に以下の4つの柱を立てて作業を進めた。昨年度に引き続き、本年度も研究の基礎固めにすべての時間を費やしたことになる。柱の第一は、信州山間部のデータベース構築のための基本的な作業である。具体的には、横内村の基礎シート(BDS)の確認・原史料である古文書とのつきあわせと整理・データベース構築の準備・入力テストである。史料の特徴を明確にし、コンピュータ入力のテストを行いながらデータベース作成の指標を再検討した。第二の柱は、データクリーニングの作業である。既にデータベースが完成している東北日本2地域、及び美濃平野部1か村のデータクリーニングを行った。第三は、現地調査および史料調査である。信州山間部2か村(横内村・南熊井村)の現地調査を実施した。また、すでにこの地域で史料調査及び整理を行っているグループとコンタクトを取り、史料調査(北内田村)に同行した。この村は本研究の対象地域の村と隣接している。史料の残存状況の確認と聞き取り調査を行い、史料の一部をデジタルカメラで撮影した。この調査は平成24年度も継続して行う予定である。第四の作業は、家研究の先行研究(モノグラフ)の整理である。特に、信州は家研究のモノグラフが多数存在する。既存のモノグラフと本研究のリンクを検討している。本研究は、徳川後期農民社会の世帯構造メカニズムを明らかにするために、東北日本2地域(会津山間部4か村・二本松平野部3か村)と中央日本1地域(美濃平野部6か村)の宗門改帳を史料とする世帯分析用データベースを構築することを目的とした。宗門改帳を史料とする研究において、最も時間を費やすのはデータベースの構築である。本研究では既に、東北日本2地域のデータベースを完成させ、データクリーニングを継続的におこないながら、世帯構造の分析に取り組んできた。

平成25年度は、会津山間部のデータを用い、単独世帯の特徴の分析を行い、ハメル・ラスレットモデルの6類型の中でも非家族世帯についでその割合が低いこと、一人暮らしは高齢者に多いこと、また生涯未婚者は、極端に少なかったことを明らかにした。しかし、当初の計画以上にデータベース構築には時間がかかり、平成26年3月までに予定していたデータベースの完成には至らなかった(具体的には、濃尾平野部2か村のデータ入力中。3か村はデータクリーニング中)。現在、東北日本2地域のデータを用いながら世帯構造の分析をおこなっているが、東北日本と中央日本の比較という、当初の地域的広がりをもった世帯構造の研究は未完である。また、昨年度、新たに本研究のデータベースに付け加えることが可能な信州山間部2か村のフィールドワークをおこない、史料の確認作業を進めている。今後、この資料もデータベースに加え中央日本の地域を2地域に広げることにより、よりダイナミックな世帯構造の分析が可能になるものと考えている。本研究は、徳川後期農民の世帯形成メカニズムを明らかにすることが目的である。東北日本2地域(会津山間部4か村・二本松平野部3か村)、中央日本2地域(美濃平野部6か村、信州山間部2か村)を研究対象地域とし、史料は主に宗門改帳を用いる。観察は、まず両地域の人口学的指標を明らかにし、地域特性を見出す。次に、両地域に共通する農民世帯の世帯構造を分析し、世帯形成のメカニズムを明らかにする。さらに、両地域の人口学的条件がどのように世帯形成に影響を及ぼし、どのような歪みを生むのかを解明したい。本研究3年目にあたる平成24年度は、主に以下の3つの柱を立てて作業を進めた。昨年度に引き続き、本年度も研究の基礎固めにすべての時間を費やしたことになる。第一は、データベース構築作業である。平成24年度は昨年度に引き続き主に中央日本2地域のデータベース構築のための基本的な作業をおこなった。具体的には、基礎シート(BDS)の確認・原史料である古文書とのつきあわせと整理・データベース構築の準備・入力テストである。史料の特徴を明確にし、コンピュータ入力のテストを行いながらデータベース作成の指標を再検討した。次に、すでにコンピュータ入力作業が終了している東北日本2地域、及び美濃平野部1か村のデータクリーニングを行った。第二は、家研究の先行研究の整理である。平成24年度は、社会学領域の家研究の整理を主におこなった。また、信州をフィールドとする家研究のモノグラフの収集も行った。第三は、現地調査および史料調査である。信州山間部の現地調査を実施した。また、昨年度に引き続き、すでにこの地域で史料調査及び整理を行っているグループと協力し、史料調査(北内田村)を行った。この村は本研究の対象地域の村と隣接している。史料の残存状況の確認と聞き取り調査を行い、史料の一部をデジタルカメラで撮影し、史料の特徴を明らかにした。本研究は、データの確認作業、関係史料の解読、データベースの構築作業にかなりの時間を費やす。計画が当初の予定からかなり遅れている理由は、これらの作業に計画以上の時間がかかっているためである。
コラーゲン誘導関節炎の発症機序の解析とその制御の研究-T細胞の抗原認識レベルに於けるマニピュレーション-

BB/DRラットのクラスII MHCのRT1Dbeta鎖のpolymorphicregion(69-79)に存在するヒトRAに相関性が高いとされるHLADR1-Dw1,DR4及びDRw10などに共通して見い出される配列、RA susceptibility sequence(RASS)がBB/DRラットで発症するII型コラーゲン(IIC)誘導関節炎(CA)の発症に使用されているか否かを調べるため、RASSをMAPS法によって合成した。このRASSに対する3種類の単クローン抗体を作製し、これを用いて調べたところ、そのうちの一つ、R-2はBB/DR(RT1^u)の脾細胞を染色するが、他のMHCのラットの脾細胞は染色しないことがflow cytometryによって確かめられた。さらにこのR-2はIIC感作BB/DRラット末梢リンパ球のIICによる試験管内増殖反応を抑制する活性を有することが確認された。この精製R-2のCA発症に及ぼす効果について現在検討中である。他方、DBA/1マウス由来で関節炎誘起活性を保持するIIC反応性T細胞クローン(K-102)を用いてヒトIIC分子のCNBrペプチド、CB11との反応性を調べたところ、関節炎誘起エピトープが存在すると想定されているCB11と強く反応することが明らかになった。そこでCB11(アミノ酸278個から成る)のアミノ酸10残基がオーバーラップする21merの合成ペプチドに対するK-102の反応性について調べた。その結果、N端6080のCB11(6080)>CB11(5070)>CB11(7090)の順に強い反応性を示し、CB11(6080)に関節炎誘起エピトープ(arthritogenic epitope)の存在が示唆された。現在、より詳しいlocationの同定と、このペプチド感作によってBB/DRラットがCAを発症するか否かについて検討中である。
医療診断技術の標準化のためのフリーライセンス型関節疾患解析プラットフォームの開発

股関節・膝関節を中心とする関節疾患の再現性および鋭敏性にすぐれた2次元・3次元定量的画像評価技術を開発し、医師/評価者の技量・主観的判断に依存しない標準化診断技術として広く普及させることを目的とした。単純X線解析、2次元・3次元MRI軟骨形態・組織組成解析、造影後CT解析、荷重環境下機能的MRイメージング解析など、画像ソースや評価用途に応じた統合的定量解析プラットフォームの開発をおこなった。正常ボランティア・患者症例の画像データを集積し、計測データの階層別正常域解析と関節症重症度評価をおこなった。開発された統合的解析プラットフォームはホームページを介して無償で公開した。同一の定量的解析ツールを用いた解析結果により施設や担当医師に依存しない医療診断技術の標準化を推進した。1)関節疾患データバンクへの症例集積と解析本邦の膝関節軟骨損傷・変形性関節症患者の軟骨形態的・組成的障害病態の解明のため、膝関節障害例のMRI(高解像度3D SPGR画像・T2マッピング画像)データの集積を昨年にひきつづきおこなった。本年度40例(通算143例)の撮影をおこなった。本研究で開発された関節疾患統合的定量解析プラットフォームにより、各症例の3次元関節軟骨の厚み・変性・重症度のパターン解析、半月板や靭帯損傷などの影響因子解析および、手術時関節鏡所見との対比によるMRI精度検証をおこない、解析データを膝関節障害データーベースに蓄積した。関連学会・研究会および論文誌などに発表をおこない、本年度の活動により関節疾患定量解析プラットフォームの普及と関節疾患診断技術の標準化、本邦患者の膝関節障害データーベース拡充による関節障害病態の解明の進捗が図られた。ホームページ(http://baummri.sakura.ne.jp/Baum/index.htmlおよびhttp://www.novel-image.org/research.html)通じ、統合的定量解析プラットフォームBaum 2D/3Dの無償ダウンロード・ライセンス付与をおこなっている。平成23年度のダウンロード数は90件と増加傾向で、我々の大学以外にもBaum 2Dを使用した学術報告が他大学から認められている(大島誠吾ら.中部日本整形外科災害外科学会雑誌.2011,54:691-692)。また、ホームベージを通じBaum 2D/3Dの使用法、修正点などの問い合わせにも適宜対応している。本活動を通じて、想定する解析プラットフォームの認知と普及、さらには関節障害解析法の標準化の良好な進捗が得られていると考えられた。3)統合的解析プラットフォームの拡充既存の解析プログラムに加え、より生理的環境下での関節病態評価にむけ、3テスラMRIに適合した膝関節の屈伸運動をsemi-activeに制御する下肢運動装置を開発し、自動屈伸運動に伴う膝関節軟骨・半月板の形態的・質的解析ができるソフトウエアとの連動を調整している。ボランティアによる膝関節駆動装置使用下での動態撮影により、屈曲角度に応じた連続的な大腿骨/脛骨間の相対移動および半月板移動の解析を進めた。平成23年度のダウンロード数は90件と増加傾向で、我々の大学以外にもBaum 2Dを使用した学術報告が他大学から認められている(大島誠吾ら.中部日本整形外科災害外科学会雑誌. 2011, 54:691-692)。また、ホームページを通じBaum 2D/3Dの使用法、修正点などの問い合わせにも適宜対応している。1)関節疾患データバンクへの症例集積と解析膝関節障害例のMRI(高解像度3D SPGR画像・T2マッピング画像・T1rhoマッピング画像)

データの集積を昨年にひきつづきおこなった。本年度37例(通算179例)の撮影をおこなった。本研究で開発された関節疾患統合的定量解析プラットフォームにより、各症例の3次元関節軟骨の厚み・変性・重症度のパターン解析、半月板や靭帯損傷などの影響因子解析および、手術時関節鏡所見との対比によるMRI精度検証をおこなった。学会・研究会および論文誌に発表をおこない、本年度の活動により関節疾患定量解析プラットフォームの普及と関節疾患診断技術の標準化、本邦患者の膝関節障害データーベース拡充による関節障害病態の解明の進捗が図られた。ホームページ通じ、統合的定量解析プラットフォームBaum 2D/3Dの無償ダウンロード・ライセンス付与をおこなっている。平成24年度のダウンロード数はのべ100件と増加傾向で、我々の大学以外にもBaum 2Dを使用した学術報告が他大学から認められている(庄司剛士ら.中部日本整形外科災害外科学会雑誌. 2012,55:721-722)。また、ホームページを通じBaum 2D/3Dの使用法、修正点などの問い合わせにも適宜対応している。3)新しい関節運動下機能イメージングMRIプログラムの開発より生理的環境下での関節病態評価にむけ、3テスラMRIに適合した膝関節の屈伸運動をsemi-activeに制御する下肢運動装置を開発し、自動屈伸運動に伴う膝関節軟骨・半月板の形態的・質的解析ができるソフトウエアとの連動を調整した。ボランティアによる膝関節駆動装置使用下での動態撮影により、屈曲角度に応じた連続的な大腿骨/脛骨間の相対移動および半月板移動の解析を進めた。関節疾患の再現性および鋭敏性にすぐれた2次元・3次元定量的画像評価技術を開発し、医師/評価者の技量・主観的判断に依存しない標準化診断技術として広く普及させることを目的とする本研究では、統合的解析プラットフォームの開発、関節疾患データバンクへの症例集積および統合的解析プラットフォームの普及の各プロジェクトはおおむね順調に進行している。新しく開発中のMRI下膝関節駆動装置での動態撮影システムは、複動エアシリンダー(空気の供給と排気による複動型システム)による自動操作方法の採用が最適と判断されたため、開発をさらに継続中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に引き続き、関節疾患データバンクへの症例集積と解析をおこない、関節障害病態パターンの解明をすすめていく。学術報告およびホームページ公開により、無償ダウンロード・ライセンス付与を基本とした統合的解析プラットフォームの普及活動を進め、医療施設や担当医師に依存しない標準化された診断と治療効果判定のシステムの普及に努める。MRI下膝関節駆動装置での動態撮影システムの開発を進め、その精度と安全性を検証後、統合的解析プラットフォームの組み込みと公開をすすめていく予定である。
有機超強塩基触媒を用いる高度分子変換反応

炭素資源の高度分子変換を推進する上で新しい結合活性化の方法論の開発は不可欠である。有機塩基は有機合成化学において様々な選択的な変換反応に用いられ欠かすことのできない重要な反応剤である。フォスファゼン塩基は有機超強塩基の一つであり、目的に応じた精密な設計により効果的な触媒を創製することができると考えられる。本研究では遷移金属などの重金属類を用いない新しい高度分子変換のための触媒反応の開発を行った。このフォスファゼン塩基の選択的な結合活性化の機能を活用することにより、その触媒機能を開拓し、官能基選択性に優れた新しい炭素アニオン制御法としての概念を確立し、さらに高機能性フォスファゼン塩基をデザインし新触媒を創製することを目的とした。有機亜鉛化合物がフォスファゼン塩基で触媒的に活性化されることが示され、ジエチル亜鉛を用いるハロゲンー亜鉛交換反応においてもフォスファゼン塩基が有効であることがすでに見出され、この反応においては、生成した芳香族亜鉛化合物と親電子剤との反応にもフォスファゼン塩基が活性化剤として機能していることが示唆された。この有機亜鉛化合物の活性化を利用した選択的な変換反応について詳細な展開をはかり、その活性化機構については詳細なNMRスペクトル、IRスペクトルなど物理化学的な測定を行い、亜鉛上に配位することによりアート錯体とオニウム錯体が共存した形の付加体が中間体として形成され、これが高い反応性に寄与していることが示唆された。またキラルフォスファゼン塩基の合成化学への利用を検討するために、C2対称を持つフォスファゼンユニットを二つ配置したC2対称構造をデザインし、これらキラルフォスファゼン塩基を用いて有機亜鉛化合物のカルボニル基に対してエナンチオ選択的な付加反応を検討した。炭素資源の高度分子変換を推進する上で新しい結合活性化の方法論開発は不可欠である。従来用いられてきた有機アミン類の塩基性の強さにはある一定の限界があったが、この常識を破る有機超強塩基が開発され有機合成に活用されるようになってきた。本研究では遷移金属などの重金属類を用いない新しい高度分子変換のための有機触媒反応の開発を行うこととした。このフォスファゼン塩基の選択的な結合活性化の機能を活用することにより触媒反応を開拓し、官能基選択性に優れた新しい炭素アニオン制御法としての概念を確立し、さらに高機能性フォスファゼン塩基をデザインし新触媒を創製することを目標として検討を行った。ケイ素化剤としてトリエチルシランを用いて、種々のアルコール類の芳香族求核置換反応について置換フルオロベンゼンを用いフォスファゼン塩基P4触媒存在下に試みたところ、加熱条件下反応は円滑に進行した。そこで、次にこの芳香族求核置換反応について炭素求核剤を用いて検討することとした。メチルマロン酸ジエチルとニトロフルオロベンゼンとの反応は円滑に進行し置換体が良好な収率で得られた。このフォスファゼン触媒の求核置換反応を用いて生理活性を持つ天然化合物Dictyomedin類の合成を行った。
プロスタグランジン受容体をターゲットとしたPETトレーサーの創製と活用

本研究では、陽電子放射核断層画像撮影法(PET)による脳内中枢型プロスタサイクリン受容体(IP_2)の機能解析を行うため、PETトレーサーおよび特異的探索分子の設計・合成を検討した。まず、IP_2特異的リガンドである15R-TICのPETトレーサー化に向けたポジトロン核高速導入法を検討し、パラジウム触媒による高速メチル化反応の開発に成功した。本法の活用により、ウプサラ大学PETセンターの専用合成装置を使って15R-[^<11>C]TICメチルエステルの合成に成功した。合成した15R-[^<11>C]TICメチルエステル体を赤毛ザル静脈に注射したところ、サル脳内のIP_2受容体の鮮明な分子画像が得られた。さらに、2ポット操作法を考案し、合成前駆体であるスズ体から約2.5ギガベクレルの総放射能量を持つ15R-[^<11>C]TICメチルエステルを再現性よく合成する手法を確立した。これによりサルの約10倍の容積を持つヒト脳に適用できるPETトレーサーを供給することが可能となった。一方、15R-TICが海馬神経細胞において、高酸素、スーパーオキシド、および血清除去等で起こる細胞死に対し顕著な抗アポトーシス作用を示すことを見いだした。また、そのメチルエステル体はラット脳虚血障害モデルにおいて強い脳保護作用を示した。続いて、15R-TICの誘導体15-deoxy-TICを設計し、その合成に成功した。15-deoxy-TICはIP_2への結合の強さは15R-TICの10倍以上であり、海馬神経細胞のアポトーシスを低濃度で完全に阻害した。また、メチルエステル体はラットなどにおいて15R-TICメチルエステルより脳への移行性が良く、ラット脳虚血障害モデルでも強い脳保護作用を示した。さらに、前述の2ポット高速メチル化反応により15-deoxy-TICメチルエステルのPETトレーサー合成にも成功した。本研究では、陽電子放射断層画像撮影法(PET法)によるプロスタグランジン(PG)受容体の局在解析およびPGのin vivo動態解析を行うため、PGおよびPET解析研究を行う日本側グループと、高性能PET装置を持つウプサラ大学との共同研究を進めている。本年度は、まず、脳内中枢型プロスタサイクリン受容体特異的リガンドである15R-TICのPETトレーサー化に向けたポジトロン核導入法の確立のため、実際にウプサラ大学PETセンターに出向き、専用合成装置を使って条件検討を行った。予備的ではあるが、ポジトロン核^<11>Cの高速導入法の確立により、比活性の極めて高い放射リガンドの合成に成功している。また、生きた動物に適用するための安全性、再現性に関する実験の検討を開始した。さらに、脳内プロスタサイクリン受容体捕獲・同定のため、15R-TICをもとにした光親和性標識リガンドを設計し、その合成を進めている。脳内到達性、代謝安定性の向上を目指した分子設計も並行して進めており、いくつかの新規誘導体の合成にも着手した。一方、新たな生理作用を示すプロスタグランジンリガンドの分子設計を行い、その合成に成功した。今後、活性を含めた機能評価を進めてゆく。また、制癌性PGの代謝挙動を検討し、立体化学に基づく構造修飾により代謝安定でかつ高活性な類縁体PGの創製に成功した。現在、本PGリガンドのPETトレーサー化に向けて、ポジトロン核導入法の検討を行っている。以上、本年度の研究は概ね計画通りに遂行できた。

本年度は、脳内中枢型プロスタサイクリン受容体特異的リガンドである15R-TICのPETトレーサー化に向けたポジトロン核導入法の確立のため、ウプサラ大学PETセンターの専用合成装置を使って詳細な条件検討を行った。その結果、2ポット操作法によりポジトロン核[^<11>C]を含有するメチル基を高速かつ高収率で導入することに成功した。サル、さらにはヒトレベルに適用するには比活性の極めて高い放射リガンドが必要となるが、本手法により、ギガベクレルレベルのリガンドを高収率で再現性よく合成する手法が確立できた。また、生きた動物に適用するための安全性に関する検討を行い、毒性や副作用などがないことを確認した。一方、脳内プロスタサイクリン受容体捕獲・同定のため、15R-TICを構造修飾した光親和性標識リガンドを合成し、脳組織による光親和性標識実験を検討した。予備的ではあるが、リガンドにより標識されるタンパク質が確認できた。今後、さらに標識効率を上げるため条件検討を行うとともに、このタンパク質の精製・同定をめざした解析を進めて行く。さらに、脳内到達性、代謝安定性の向上を目指して設計した分子の合成について検討し、いくつかの候補化合物の合成に成功した。これらの化合物についてはまず、in vitroでの評価を行い、基礎的データを蓄積する予定である。また、制癌性PGの構造をもとに設計・合成した新規類縁体が神経細胞において神経成長因子により誘導される神経突起の伸展を著しく促進するという新たな作用を示すことを発見した。現在、本PGの生理作用に関する詳細な検討を行っている。同時に、リガンドのPETトレーサー化に向けた分子設計を検討している。以上、本年度の研究は概ね計画通りに遂行できた。本年度は、まず、脳内中枢型プロスタサイクリン受容体IP_2の陽電子放射断層画像撮影法(PET)による局在解析のための特異的リガンド15R-TICのPETトレーサー合成条件の最適化を検討した。前年度までに開発した、メチルパラジウム錯体とフェニル銅錯体を別途に調製する2ポット操作法をさらに改良し、合成前駆体であるスズ体から約2.5ギガベクレルの総放射能量を持つ15R-[^<11>C]TICメチルエステルを放射化学収率50 75%、放射化学純度95%以上で再現性よく合成する方法が確立できた。これによりサルの約10倍の容積を持つヒト脳に適用できるPETトレーサーを供給することが可能となった。続いて、PGの脳内到達性、代謝安定性の向上を目的に15R-TICの誘導体15-deoxy-TICを設計し、その率合成法を確立した。15-deoxy-TICのプロスタサイクリン受容体に対する率合実験を行ったところ、IP_1受容体に対する結合性は弱く、IP_2への結合の強さは15R-TICの10倍以上であることがわかった。また、15-deoxy-TICは高酸素状態で引き起こされる海馬神経細胞のアポトーシスを低濃度で完全に阻害し、その作用は15R-TICの10倍にもなることを確認した。この結果をもとに、15-deoxy-TICのPETトレーサー化についての検討を行った。
サイトカインを介した造血幹細胞の増殖と分化の制御機構の解析

造血異常症におけるG-CSF受容体の解析を行った。先天性好中球減少症の一例において、直前のintronの点突然変異によるsplicing異常により、細胞内領域の最初の3塩基が欠失しているG-CSF受容体の構造異常を発見した。G-CSF受容体の膜貫通部近傍は細胞増殖シグナルに関連する領域であり、本症例の骨髄細胞は試験管内でG-CSFに対する増殖反応性が著しく低下していた。そこで、このG-CSF受容体の構造異常が病因となり得る可能性を考え、発現実験を行った。正常G-CSF受容体を遺伝子発現させたIL-3依存株のBa/F3細胞はG-CSF存在下で経時的に細胞数が増加したが、本症例で認めた変異G-CSF受容体を発現させた細胞は増加しなかった。トリチウムチミジンの取り込み率でも、正常G-CSF受容体を発現させた細胞と異なり、変異G-CSF受容体を発現させた細胞はG-CSF添加による取り込み率の増加を認めなかった。以上の結果より、我々の発見したG-CSF受容体の構造異常が、本症例における好中球系細胞の増殖障害を引き起こしている可能性が強く示唆された。我々は、この症例以外にも、G-CSF受容体の細胞内領域に構造異常を有する先天性好中球減少症患者を発見し、病的意義を解析中である。さらに、急性骨髄性白血病41例、骨髄異形成症候群9例、慢性骨髄性白血病20例において、G-CSF受容体の細胞内領域を中心にPCR-SSCP法にて構造異常をスクリーニングした。3例において膜貫通部を含む領域に構造異常が強く疑われた。G-CSF受容体の構造異常が骨髄性白血病の病態にも関与している可能性があり、現在、塩基配列を解析中である。
被災した学校現場(プレハブ仮設校舎)における理科の観察・実験実施のための研究

仮設校舎での生活が続いている大崎市立古川東中学校3年理科で「細胞分裂の観察」「花粉管の観察」「加速度運動」「等速直線運動」「力のつり合い」「イトマキヒトデの卵・精子の観察」,「位置エネルギー」「道具を使った仕事」廃電器を用いた仕事の変換効率」「電流が流れる水溶液」「酸アルカリの水溶液と指示薬」「中和」「H+,OH-イオンの電気泳動」などの実験を行った。教科書記載の観察・実験(東京書籍「薪しい科学3年」)16種を全て行った。いずれも,身近な素材や,使い捨ての器具を使用することで,準備・片付けの時間を削減したことで実施可能になった。また,天文領域の天体観察はライブ配信システムを構築し,実践を行った。さらに2012年5月の日食へ向けて,安価な日食グラスを約10,000個製作し,生徒はもちろん地域の住民へ配布した。生徒を対象に行った事後アンケートでは,興味・関心の向上に加えて,学習効果についても肯定的な意見が7割近い結果となった。さらに,試験管やフラスコといった,実験専用器具の代用として,ペットボトルなど身近な素材を使用したことで,理科を身近に感じるようになったという回答が8割を超えている。また,4月と9月の比較では,5教科の中で理科をもっとも好きな教科と答えた生徒は7%から30%に増加した。以上の成果について,JpGU(日本地球惑星科学連合)2012大会,天文教育普及研究会等で口頭発表を行った。本実践により,理科室が使用できない環境において,教科書と同等,あるいはそれ以上の観察・実験の継続的な実施が可能であることが実証できた。これらの実践方法についてひろく公開することができれば,仮設校舎や間借りなどの環境にある他の学校での実践が期待できる。また,今後,校舎の耐震工事や改築,移転に伴い,理科室の使用が制限される場合にも生かされる実践と考える。また,教師の多忙化が課題とされている中学校の教育現場において,観察・実験を実施するための一助になると考える。
農業用水システムのシミレーションにおける知識工学の応用

〈研究目的〉本研究では、無効放流を減少させる放流操作とそのための調整容量について検討した。特に、調整池の上・下流に受益地が存在する場合、ダムの放流操作に一定の時間間隔がある場合、さらに有効降雨を考慮した場合等の放流操作について考察した。〈研究方法〉水路系の管理運用の実体を把握するために調整池を含む水路系において現地調査(科研旅費を使用)を行い、そこで得られた結果をもとに管理操作者の判断や行動のなかで実際の管理に大きく影響を与えていると思われるものを管理操作ロジックとして設定した。そして、設定したロジックを「操作の判断論理」としてプログラム化し、現実の水の動きを表すシミュレーションモデルに加えプログラムの作成(科研により購入したパソンコンを使用)を行った。このプログラムが現実の操作をほぼ再現できることを確かめ、無効放流を軽減するためのロジックを加えその効果をシミュレーションにより検討した。〈結果〉無効放流を軽減させるための調整池の利用法とそれにともなうダム放流量の算出方法を提案した。そして、実存する用水系における実測データとの比較により、提案した方法を適用したシミュレーション結果が、無効放流の軽減及び降雨の有効化に効果を示していることが定量的に明らかになった。このことにより、調整池を常に利用することで水源での用水供給の負担を軽くすることができ渇水時に備えることができる場合があることがわかった。〈考察〉調整池に余剰水を貯水するためには、降雨に応じて各受益地への取水施設を操作することが必要であるが、この操作量が調整池貯水量を左右させるため、現実の管理操作において有効雨量に対しどの様に対応し施設の操作が行われているかが重要な問題の一つになると思われる。
ミョウガに含有されるアラキドン酸代謝阻害物質の探索

ミョウガに含まれるアラキドン酸代謝阻害物質を探索するために、ヒト血小板凝集阻害活性を指標として活性成分の化学構造解析を行った。前年度までに酢酸エチル画分よりmiogadial, galanalA, galanalBなどのラブダン型ジテルペン化合物を同定し、その中で5-リポキシゲナーゼの活性を最も阻害したものは辛味主要成分のmiogadialであることを確認した。更に無味の活性成分を単離しその構造を解析した結果、新規化合物12(E)-labdene-15,16,(8β)17-trial記と決定し、miogatda1と命名した。本年度は活性画分から新たな辛味成分の単離とその構造解析を行うとともに、活性の強いmiogadialとmiogatria1を動物実験に使用するにあたり、物質の安定性を検討するためこれら化合物の温度及びpHに対する変動を精査した。<未同定辛味成分の構造解析>ミョウガ花蕾の酢酸エチル画分より、ミョウガの新たな辛味成分として未同定物質をHPLCにより単離した。マススペクトル及びNMRなどの機器分析により解析した結果新規化合物と同定し、本化合物をmiogana1と命名した。<安定性の検討>精製した各試料をMclvain緩衝液で100ppmとなるよう調製し、温度25°C80°C、pH37における2時間後までの変動を正PLCで精査した。その結果、pH変動においてmiogadialは中性領域で安定であり、miogatrialは酸性領域で比較的安定であることが確認された。温度変化においては80°C,1時間後のmiogadialの残存率はpH4以下では30%未満であり、一部miogatrialへの変化が示唆された。一方、miogatrialはpH5以上で激減しpH7では殆ど検出されず、TLC分析にて異なる物質への変化が確認された。体温に近い37°Cではそれぞれの化合物の分解は緩やかで1時間後の残存率は50%であった。また、ミョウガ花蕾を液体窒素処理し、ヘキサン抽出するとgalana1Aおよびgalana1Bは検出されず、単離操作に伴う生成物である可能性が示唆された。miogadial及びmiogatrialの体内における炎症への効果を検討するため、炎症モデル動物を用いて現在実験を進めている。本研究は、アラキドン酸より生合成されるエイコサノイド類(プロスタグランジン、ロイコトリエン、トロンボキサンチン)の平衡が崩れると、過度な血小板の凝集を引き起こし、重大な循環器障害の原因となる血栓形成傾向を誘導するという仮説のもと、ミョウガに含まれるアラキドン酸代謝阻害物質を探索し、活性成分の化学構造を解析することを目的とした。これまでにミョウガ花蕾の酢酸エチル画分より、ミョウガの辛味主成分としてmiogadial及び関連類似化合物としてgalanal A,galanal Bなどのジテルペン化合物を単離・同定している。これら3種類の化合物と無味の未同定酢酸エチル抽出物のヒト血小板凝集阻害活性を測定した。アラキドン酸で惹起した場合のヒト血小板凝集阻害活性では、コントロールとして用いたアスピリンの50%阻害濃度(IC_<50>)は41.2μMであった。これと比較すると、galanal A及びgalanal Bにおける活性は認められなかったが、miogadialは10.7μM、未同定化合物は11.9μMであり、強い血小板凝集活性が確認された。この未同定活性成をHPLCにより単離した。マススペクトル及びNMRなどの機器分析により解析した結果、新規化合物12(E)-labdene-15,16,(8β)17-trialと同定し、本化合物をmiogatrialと命名した。更に、アラキドン酸酸化酵素阻害活性を調べるため、ヒト5-リポキシゲナーゼ阻害活性の測定を行った。既に阻害剤として知られているpolygodialのIC_<50>=8.6μMと比較すると、miogadialは4.0μM、miogatrialは7.5μMであり、ヒト5-リポキシゲナーゼ活性を強く阻害した。一方、Galanal A,Galanal Bはこの実験系においても阻害作用を示さなかった。上記の結果から、ヒト血小板凝集及びヒト5-リポキシゲナーゼ活性の阻害には、α,β-不飽和-1,4-ジアルデヒド部分が、これらの関連類似化合物においては、必須であると考えられた。また、これらの生体内における効果を明らかにするため、次年度以降、動物実験系における検討を予定している。

<未同定辛味成分の構造解析>ミョウガ花蕾の酢酸エチル画分より、ミョウガの新たな辛味成分として未同定物質をHPLCにより単離した。マススペクトル及びNMRなどの機器分析により解析した結果新規化合物と同定し、本化合物をmiogana1と命名した。<安定性の検討>精製した各試料をMclvain緩衝液で100ppmとなるよう調製し、温度25°C80°C、pH37における2時間後までの変動を正PLCで精査した。その結果、pH変動においてmiogadialは中性領域で安定であり、miogatrialは酸性領域で比較的安定であることが確認された。温度変化においては80°C,1時間後のmiogadialの残存率はpH4以下では30%未満であり、一部miogatrialへの変化が示唆された。一方、miogatrialはpH5以上で激減しpH7では殆ど検出されず、TLC分析にて異なる物質への変化が確認された。体温に近い37°Cではそれぞれの化合物の分解は緩やかで1時間後の残存率は50%であった。また、ミョウガ花蕾を液体窒素処理し、ヘキサン抽出するとgalana1Aおよびgalana1Bは検出されず、単離操作に伴う生成物である可能性が示唆された。miogadial及びmiogatrialの体内における炎症への効果を検討するため、炎症モデル動物を用いて現在実験を進めている。
家畜・家禽の筋肉蛋白質の代謝制御に関する分子遺伝学的研究

本研究は、筋肉蛋白質代謝回転速度の制御の実態を、分子遺伝学的観点から解明することを目的として、以下の研究を行った。1)家畜家禽の筋肉蛋白質代謝回転速度の遺伝育種学的解析(特に、カルパインおよびカルパスタチン酵素系の遺伝子解析)、2)カルパインおよびカルパスタチン遺伝子のゲノム解析(特に、カルパインおよびカルパスタチン遺伝子の構造解析および遺伝子地図の作成、3)筋肉組織におけるカルパインおよびカルパスタチン遺伝子の発現制御の解析(特に、遺伝子発現領域の構造解明)。家禽の筋肉蛋白質代謝回転速度は、品種や系統により異なり、それらの速度と筋肉細胞中のカルパインおよびカルパスタチン活性値とは深い関連があることが明かとなった。肉用牛について、父家系間の筋肉蛋白質代謝回転速度をそくていした。ウズラの筋肉中で発現するカルパイン遺伝子をクローニングし、cDNA構造を明らかにした。その結果、2112塩基対のcDNAが得られ、4つのドメインから構成されていた。ウズラのカルパイン遺伝子はニワトリ、ヒト、マウスおよびウシとの塩基の相同生は96.8%、71.4%、71.3%および71.6%と計算された。カルパイン遺伝子についてFISH法を行い、蛍光顕微鏡下において蛍光シグナルの検出を試みたタブレット状の蛍光シグナルが相同染色体上に検出され、その染色体を大きさにより判断したところ、第3番染色体であることが識別できた。カルパイン遺伝子の上流域の構造を系統間で比較したが、差異は見られなかった。家禽における、カルパスタチンのクローニングをPCR法により試みたが、相応する増幅断片は得られなかった。本研究は、筋肉蛋白質の代謝制御について分子遺伝学的観点からの解析を行なった。先ず、体重大小選抜ウズラ系統について筋肉中のカルパインおよびカルパスタチン活性値を測定すると、体重大系統はカルパイン活性値が低く、カルパスタチン活性値が高いことがあきらかになり、選抜により、筋肉蛋白質の代謝が変化することが明かとなった。次に、ウズラのカルパインcDNAの塩基配列の決定を行なった。翻訳領域のすべての2118bpが決定され、ニワトリとの類似性は96.2%またヒトとは70.7%であった。カルパインのゲノムDNAについて、MicIとHaIで切断してRFLPを検出した。いずれの制限酵素においても多型が検出され、LL系統はSS系統とRR系統に比べて制限酵素による切断点が多かった。RFLPにより3系統の遺伝子構成を調べた結果、SS系統とRR系統の遺伝構成は類似していた。LL、RR、SSの3系統を用いて筋肉細胞の培養系を確立し、培養細胞についてカルパイン遺伝子の発現量を比較した結果、カルパイン遺伝子の発現量はSS>RR>LLの順を示した。これらの結果から、カルパイン遺伝子の制御領域あるいは翻訳領域における構造が、系統間で異なることを示唆している。カルパインのインヒビター作用を有するカルパスタチンについて、PCR法により、クローニングを試みた。鳥類のカルパスタチンのクローニングは初めての試みである。カルパインとカルパスタチンの染色体上のマッピングを試みた。本研究は、家禽の筋肉蛋白質の代謝制御について分子遺伝学的観点からの解析を行うことを目的として、1)筋肉蛋白質の代謝回転速度の系統間比較を行い、2)筋繊維の分解に関与しているカルパインおよびカルパスタチンについて遺伝子レベルでの構造解析を行った。まず、体重大小の2方向へ選抜された日本ウズラについて筋肉蛋白質の代謝回転速度を比較した結果、筋肉蛋白質の合成速度と分解速度には系統差があり、体重の小さい系統は大きい系統に比較して合成・分解の両方の速度が高い傾向が明らかとなった。筋肉組織のカルパイン80Kサブユニット遺伝子について、cDNAを作成し、ウズラのその塩基配列を決定した。ウズラのカルパインの80Kサブユニットは4つのドメインから構成され、鶏の配列と3.5%の置換が見られた。

そのうち、transitionとtransversionはそれぞれ2.8%おとび0.7%と評価された。家禽についてカルパイン遺伝子の制御領域の解析を行った。ニワトリ鶏では440bp、ウズラでは573bpの断片が得られ、開始ドンから上流域に、GATA、cdxA、MZF-1、SRYおよびSp1などの調節因子の存在が明らかとなった。ウズラの3系統について塩基配列の比較を行った結果、系統差が見られ、SS系統の-360番目の塩基がグアニンであるのに対して、LL系統ではアデニンであた。家禽のカルパスタチン遺伝子について、哺乳類の遺伝子情報を基にでジェネライトプライマーを設計して、RT-PCRにより、カルパスタチン遺伝子のクローニングを試みたが、明瞭な断片は得られなかった。本研究は、筋肉蛋白質代謝回転速度の制御の実態を、分子遺伝学的観点から解明することを目的として、以下の研究を行った。1)家畜家禽の筋肉蛋白質代謝回転速度の遺伝育種学的解析(特に、カルパインおよびカルパスタチン酵素系の遺伝子解析)、2)カルパインおよびカルパスタチン遺伝子のゲノム解析(特に、カルパインおよびカルパスタチン遺伝子の構造解析および遺伝子地図の作成、3)筋肉組織におけるカルパインおよびカルパスタチン遺伝子の発現制御の解析(特に、遺伝子発現領域の構造解明)。家禽の筋肉蛋白質代謝回転速度は、品種や系統により異なり、それらの速度と筋肉細胞中のカルパインおよびカルパスタチン活性値とは深い関連があることが明かとなった。肉用牛について、父家系間の筋肉蛋白質代謝回転速度をそくていした。ウズラの筋肉中で発現するカルパイン遺伝子をクローニングし、cDNA構造を明らかにした。その結果、2112塩基対のcDNAが得られ、4つのドメインから構成されていた。ウズラのカルパイン遺伝子はニワトリ、ヒト、マウスおよびウシとの塩基の相同生は96.8%、71.4%、71.3%および71.6%と計算された。カルパイン遺伝子についてFISH法を行い、蛍光顕微鏡下において蛍光シグナルの検出を試みたタブレット状の蛍光シグナルが相同染色体上に検出され、その染色体を大きさにより判断したところ、第3番染色体であることが識別できた。カルパイン遺伝子の上流域の構造を系統間で比較したが、差異は見られなかった。家禽における、カルパスタチンのクローニングをPCR法により試みたが、相応する増幅断片は得られなかった。
培地由来の微粒子を含む培養液のクロスフロー膜濾過に関する基礎的研究

本研究は微粒子を含む培地で培養した菌体培養液のクロスフロー濾過特性を明らかにすることを目的として行った。平成5年度に得られた研究成果を以下に示す。(1)微粒子が混入した糖蜜を培地成分としてパン酵素を培養した培養液をクロスフロー濾過したときの濾過速度の変化を濾過期間を菌体層形成過程と微粒子層形成過程に分けることにより予測できることを示した。走査電子顕微鏡観察により微粒子の堆積を実証できた。クロスフロー速度、圧力などを変化させたときに濾過特性がどのように変化するかについてもまとめることができた。特にクロスフロー速度を高めた場合、通常の粒子懸濁液のクロスフロー濾過においては濾過速度が高くなるのに対して、微粒子混入系においては濾過速度が低下することを発見し、上述の2段階付着層形成過程モデルによりも導けることを示した。さらに逆洗を組み合わせたときの操作条件の最適化についてもまとめた。これらの結果は、国際食品工学会議(平成5年6月、千葉)、化学工学会秋季大会(平成5年10月、京都)にて発表した。(2)微粒子を含む培養液のモデル系として粒径の異なる高分子ラテックスを合成し、その濾過特性を調べた。デッドエンド型濾過特性およびクロスフロー濾過特性を調べた。これと菌体の濾過特性を組み合わせてクロスフロー濾過における濾過速度の粒径依存性についてまとめた。さらに菌体とラテックスの混合懸濁液を調製しクロスフロー濾過特性を検討した。