hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物に保存されたアンチホリン関連タンパク質LrgBの解析

植物に広く保存されているLrgB遺伝子について、シロイヌナズナとヒメツリガネゴケを用いて解析を行った。LrgBは、元々細菌のペプチドグリカン分解制御システムに関わる因子の一つであり、葉緑体の祖先であるシアノバクテリアに由来すると考えられる。シロイヌナズナにおいては、葉緑体を介した細胞死制御システムに関与することが示唆されたが、ヒメツリガネゴケでは細胞死に関係するデータは得られなかった。遺伝子相補解析の結果から、両者の機能的な差異は見られなかったので、今後、進化の過程でLrgBの役割が変化したのかどうか調べていきたい。細菌のホリン・アンチホリンシステムであるCidAB/LrgABの構成因子と予測されるLrgBの相同遺伝子は、植物に広く保存されている。しかし、LrgB以外の構成因子の遺伝子は保存されておらず、植物LrgBがホリン・アンチホリンシステムとして機能しているかは不明である。植物LrgBの機能を探るために、被子植物のシロイヌナズナとコケ植物ヒメツリガネゴケの遺伝子欠損ラインを解析することで、遺伝子機能の推定を試みた。シロイヌナズナとヒメツリガネゴケにおけるLrgB欠損変異体では、それぞれ全く異なる表現型が示された。すなわち、シロイヌナズナでは、子葉を含む若い葉に、葉の一部が白色化する斑入りが出現した。葉の発育段階を追って観察すると、発育初期には斑入りは観察されないが、葉が完全に展葉する頃には斑入りが現れた。死細胞染色を行ったところ、白色化した組織の細胞は死んでいることが確認された。これは葉の部分的な老化が促進されたことによるのかを調べるため、老化マーカーとして知られるSAG12の遺伝子発現を確認したところ、遺伝子発現の上昇は確認されなかった。また欠損ラインの葉緑体は、葉の発育に従って、徐々に内膜系が壊れるなど異常な形態を示した。このシロイヌナズナ遺伝子欠損ラインの表現型から、葉緑体特異的なPCD (programmed cell death)が起きている可能性が考えられた。一方、ヒメツリガネゴケLrgB遺伝子破壊ラインの解析の結果、原糸体・茎葉体、どちらの細胞においても、葉緑体には異常は観察されず、またシロイヌナズナのような部分的な細胞死も見られない。しかしながら、先端生長をする原糸体において、細胞が湾曲し、原糸体コロニーの生長が抑制されていた。シロイヌナズナとヒメツリガネゴケの遺伝子欠損ラインの表現型は全く異なるが、植物LrgBのタンパク質としての機能に違いはないが、高度に分業の進んだ被子植物の細胞と、それぞれ個々の細胞の自律性が残されているコケ植物の細胞の違いにより表現型に差異が生じているのではないかと考えている。今後は、それぞれの欠損ラインに、お互いのLrgB遺伝子を導入し、機能が保存されているかどうかを調べたい。このシロイヌナズナ遺伝子欠損ラインの表現型から、葉緑体特異的なPCD(programmed cell death)が起きている可能性が考えられた。また、この細胞死は長日条件では生じず、短日条件特異的に出現することが分かった。

シロイヌナズナとヒメツリガネゴケの遺伝子欠損ラインの表現型は全く異なるが、植物LrgBのタンパク質としての機能に違いはないが、高度に分業の進んだ被子植物の細胞と、それぞれ個々の細胞の自律性が残されているコケ植物の細胞の違いにより表現型に差異が生じているのではないかと考えている。
発達障害児に対する音刺激呈示によるカームダウン

本研究はパニックや興奮状態に陥った発達障害のある人を速やかに落ち着かせるために,音刺激を積極的に呈示しようとするものである。複数の音,音楽刺激を組み合わせ,心拍や脳波などの生体指標を手がかりにカームダウンを促進する音刺激呈示の条件を検討した。特定のヘッドフォンが持つノイズキャンセリング機能と自然の音の有効性は示唆されたが,発達障害者は音に対する感受性などの個人差が著しいため,カームダウンに有効となる汎用的な音刺激呈示条件を見いだすことはできなかった。本研究ではパニックや興奮状態に陥った発達障害の子どもを速やかに落ち着かせるために,どのような音刺激をどのように呈示することが効果的であるかを明らかにする。研究1年目である2014年度は,発達障害者に関する音に関する認知特性の先行研究レビューおよび音響学における定説から,次の条件でカームダウンの予備実験を行うこととした。1既知の音楽によって安心感が得られることが多いため,(1)研究協力者が聞き慣れた好きな音楽,(2)ヒーリングミュージック,(3)1/fゆらぎをもつ波の音やせせらぎなどの自然の音を,各3種類程度ずつ選択的に聴くことができる。2効果として,一般に不快と感じる音の周波数帯(2,0004,000Hz)を(1)減衰処理したもの,(2)バンドノイズでマスキングしたものの2種類を準備し,効果なしと併せて3パターンを選択できるものとする。3ソフトウェアはタブレットPC上で動作するものとし,1画面でページ移遷なしで,選曲(音),音量調整,効果付帯をタッチ操作でできる仕様とする。音楽(音)の再生は必ずフェードインする。4音の呈示は次の何れかとするが,触覚過敏がありヘッドフォンの装着が困難な場合には,スピーカーからの呈示を行う。(1)気導音呈示:ノイズキャンセリング機能付きワイヤレスヘッドフォンを装着して行う。(2)骨導音呈示:耳栓と骨伝導ワイヤレスヘッドフォンを装着して行う。しかし,研究協力者の確保ができないなどの理由で予備実験が進んでいないため,早急に問題を解決して研究を進める努力をしている。本研究はパニックや興奮状態に陥った発達障がいの子どもを速やかに落ち着かせるために,どのような音刺激をどのように呈示することが効果的であるかを明らかにするものである。研究2年目である2015年度は,発達障害の診断を有している成人男女4名の協力を得て,パニック及び音に関する聞き取り調査と,複数の条件を組み合わせた音刺激の呈示による反応を測定する心理検査を行った。聞き取り調査において,過敏性のある人は視覚・触覚にも過敏性が認められるものの,日常生活においては聴覚の過敏性がQOLに大きく影響を与えていることが明らかとなった。心理検査では,研究協力者の半数ずつが聴覚過敏性のある群(過敏群)とない群(非過敏群)に分かれた。過敏群では,大きな音やバイノーラル効果が過敏性を悪化させる可能性が示唆された。カームダウンを図るには人工的な規則音ではなく,1/f揺らぎを含む自然の音が有効に働く可能性が示唆された。呈示装置については,ノイズキャンセリング機能付きのヘッドフォンの有効性が示唆された。ただし,カームダウンを図ることを目的とした場合,音刺激に注意を向けることは過敏性を助長するリスクがあるため,発達障害者のシングルフォーカスという特性を考慮して,タッピングなどの運動動作と組み合わせることでリスクを減らせる可能性が考えられた。音呈示に骨伝導イヤフォンを使用した場合,過敏群では音が明瞭に聞こえたのに対し,非過敏群では不明瞭に聞こえるという結果となった。過敏群にアブミ骨筋反射の機能上の問題が存在する可能性が疑われ,今後の検証が必要である。2014年度の研究が大幅に遅れたため,その影響を受けて,今年度の研究も大幅に遅れてしまった。専用アプリの開発に当たり,開発者との打合せできたものの,ユーザーインターフェイス等の策定が完成せず,開発委託契約に至らなかった。本研究はパニックや興奮状態に陥った発達障害のある子どもを速やかにカームダウンさせるために,タブレットPCを用いて音刺激を中心とした刺激を呈示するアプリケーションを開発することを目的としている。音刺激に様々な条件を設定することで,カームダウン効果を検証するものであるが,感覚過敏のある発達障害者の場合,音刺激自体が嫌悪刺激となる場合があり,通常の音刺激だけで情動をコントロールすることの困難性が示唆された。このため当初の計画を一部変更して,通常の気動音や骨導音だけではなく1ハイパーソニック・エフェクトやボディソニック・エフェクトの組み合わせによる効果の検証,2発達障害者のシングルフォーカス特性を利用して,音楽に合わせたリズム打ち,画面を移動するオブジェクトのタッチなど,身体運動との併用による効果の検証,3呼吸と情動が相互に影響を及ぼしあっていることから,カームダウン効果のある呼吸法を誘導する視覚・聴覚刺激の呈示効果の検証を行い,アプリケーションソフトの完成を目指すこととした。学内業務量の急増により,本研究のエフォートが確保できなかったため。タブレットPC用アプリケーションソフト仕様書の策定において,予備検査の結果に対応するためのユーザーインターフェイスの決定に遅れが生じ,アプリケーションソフトの開発に大幅な遅れが生じたため。さらに,デバイスや音刺激の多様性の精査と,併用を検討している視覚刺激や被検査者動作等の精査に時間を要しているため。

本研究はパニックや興奮状態に陥った発達障害のある子どもを速やかに落ち着かせるために,どのような音刺激をどのように呈示することが効果的であるかを明らかにするものである。これまでの成人を対象とした予備的検査において,音呈示装置についてはノイズキャンセリング機能付きのヘッドフォンの有効性や,カームダウンを図るには人工的な規則音ではなく1/f揺らぎを含む自然の音が有効に働く可能性が示唆された。さらに,音呈示予告がない状況における突然の大きな音には,恐怖と不安を感じさせるリスクがあること,眼球運動を生じさせる課題にはめまいや嘔吐などのリスクがあることが示唆された。以上の結果を踏まえ,本検査に際し,音の再生にはタブレット専用アプリを開発し,カームダウン効果が期待できる音楽と効果音を準備して,本人の選択決定により使用した。本検査においては,発達障害者群とコントロール群の成人男女各4名を対象に,ストレス課題,音なしリラクセーション,ストレス課題,音ありリラクセーションを順に実施した。各課題前中後で,心拍数モニター,唾液アミラーゼ検査を行い,リラクセーション中に簡易脳波を測定した。検査終了後に内省報告を求め,検査実施前後に日本語版POMS短縮版を実施した。心拍数及び脳波結果からは,両群とも個人差が激しく音楽の有無によるカームダウン効果の差異は認められなかった。内省報告では,ノイズキャンセリング機能の心地よさが全員に支持される一方,発達障害群では人工的に作り出された音は全て不快に感じていることが示された。それ以外の音の要素については,大きさや種類などに関わらず個人差が大きく一定の傾向を見出すことはできず,音楽による外部音遮蔽効果にもバラツキが見られた。結論として今回の研究では,発達障害者のカームダウンを促進させる音刺激の呈示条件を明らかにすることができなかった。本研究はパニックや興奮状態に陥った発達障害のある人を速やかに落ち着かせるために,音刺激を積極的に呈示しようとするものである。複数の音,音楽刺激を組み合わせ,心拍や脳波などの生体指標を手がかりにカームダウンを促進する音刺激呈示の条件を検討した。特定のヘッドフォンが持つノイズキャンセリング機能と自然の音の有効性は示唆されたが,発達障害者は音に対する感受性などの個人差が著しいため,カームダウンに有効となる汎用的な音刺激呈示条件を見いだすことはできなかった。1次の条件を満たす研究協力者の確保が困難であった。(1)発達障害の診断が有る(2)内省報告ができる(3)パニックになる傾向がある2異なる複数の専門分野の知見が必要であるため,実験条件の決定に予想以上に時間が掛かってしまった。8月までには専用アプリの試作を終えて,研究協力者による効果検証を行い,今年度内の完成を目指す。学内関係者の協力を得て,本研究のエフォート率を確保できるよう努力する。早急にタブレットPC用のユーザーインターフェイスを決定し,アプリケーションソフトの試作を完了する。予定よりも研究協力者数を減らしてアプリケーションソフトによるカームダウン効果の検証を行う。特別支援教育研究協力者の募集範囲を発達障害の当事者会や親の会など学外に広げて,研究協力者を至急確保するとともに,ソフトウェア開発の委託契約を締結して,初年度に予定していた研究計画を10月までに完遂できるようにする予定である。
核融合被覆炉内材料の熱衝撃,疲労特性に関する研究

核融合炉第一壁材料の高熱負荷時の熱的損傷特性を明らかにするための基礎研究として、MO被覆グラファイト,TiC被覆グラファイトおよび等方性黒鉛材についてパルス電子ビーム加熱による熱衝撃試験,被労試験を行った。グラファイト基板上へのMoの被覆(10μm厚さ)はCVD法により行った。蒸着温度500°C以下で作成した被覆材では80kgf/【cm^2】の引張応力でMo被膜とグラファイト界面で剥離が起こったが、蒸着温度600°C以上での作成試料では125kgf/【cm^2】の引張応力まで剥離は起こらず、Mo被膜とグラファイト基板との密着性は良好であった。Mo被覆グラファイト材に対する熱衝撃試験は1回のパルス電子ビーム加熱で、出力密度qを1535MW/【m^2】,パルス持続時間tを0.52.0秒の範囲で変化させて、熱損傷の加熱条件依存性を調べた。この結果、表面融解,マイクロクラック,ドロップレットの形成等の熱損傷が出力密度の増加,パルス持続時間の増加と共に生じること,表面融解の限界値はq【√!t】【!-】30MW【S^(1/2)】/【m^2】であることが明らかになった。また、出力密度qとパルス持続時間tを様々に変化させ、パルスとパルスの間隔を1minとして300回のパルス電子ビーム加熱による熱被労試験の結果では、表面融解の限界値はg【√!t】【!-】25MW【S^(1/2)】/【m^2】と小さくなり、繰り返し加熱による試料中の熱の蓄積効果を示した。TiC被覆グラファイト材に対する電子ビーム加熱衝撃試験では、興味ある結果として、TiC表面の損傷形態が被覆TiCの組成比,作成条件にも大きく依存することが明らかになった。等方性黒鉛材に対する電子ビーム加熱熱衝撃試験からは、黒鉛材表面の損傷は黒鉛の昇華によって形成される円錐状のクレイターであり、その大きさは黒鉛の種類によって異なり、主として黒鉛の熱伝導度に大きく依存することが判明した。
円板間流れに生ずる周期的層流はく離と熱伝達促進機構の解明

平行円板間の外向き放射状流れにおいては、レイノルズ数がある値以上になるとはく離が発生する。従来、このはく離現象については、通常のデイフュ-ザ(壁面間距離が流れ方向に増大)内流れに発生するはく離と同様にはく離泡は壁面上に定常的に存在するものと考えられていた。しかし、最近本研究代表者等により円板間放射状流れに生ずるはく離現象はけして定常ではなく、ある半径位置において2枚の壁面上から交互に周期的自励振動的層流はく離が軸対称に発生し、その結果をそれよりも下流域の熱伝達率は著しく促進されることが新たに見出され、報告されている。本研究は、この新たに見出されたユニ-クな現象について(1)流れの可視化および変動流速の測定:レ-ザ-光を用いたライトシ-ト法により、円板間流れを円板中心軸を含む面で光切断し、はく離泡の構造とその時間的推移の挙動を明らかにし、はく離現象の全体像を把握するとともに、レ-ザ-流速計を用いてはく離発生により生ずる周期的変動流速を計測・解析した。(2)熱伝達特性の測定:現有の熱伝達実験装置を改良するとともに、円板の幾何学的形状を変えた5種類の伝熱円板を作成し、幅広いレイノルズ数範囲について、局所熱伝達率の半径方向布を測定した。その結果、(1)はく離発生現象のより広範な全体像を把握し、(2)はく離の発生条件と発生機構を解明するとともに、(3)はく離発生時の伝熱特性を明らかにした。
間欠的瞬時トラッキングに基づくモーションブラーフリーカメラ

本研究では、高輝度でのモーションブラーフリー撮影を実現する間歇的瞬時トラッキング法を提案した。圧電アクチュエータと高速ビジョンを連動させたモーションブラーフリーカメラのプロトタイプ試作を行い、高速運動対象に対してシャッタ時間を小さくすることなく広ダイナミックレンジ撮影を可能とした提案手法の有効性を検証した。具体的には、申請者が有する高速ビジョンハードウェアと高周波数特性を持つ圧電ステージを数百Hzのオーダーのフレーム単位で連動させ、シャッタ時間/フレーム間隔、追跡可能な速度範囲、画像鮮鋭度等の定量的な関係を明らかにし、モーションブラーフリーカメラの基本的性能を評価した。(A)間欠的瞬時トラッキング法の基本動作原理: 1)連続的な位置制御に基づく従来トラッキングカメラについて、モーションブラー低減に適用する場合に生じる問題点を整理した。2)間欠的瞬時トラッキング法を提案し、シャッタ開放・閉鎖時で異なる動作を行う制御アルゴリズムの基本動作原理を構築した。3)カメラのフレーム間隔やアクチュエータの周波数特性・可動範囲に応じ、モーションブラー低減可能な時間開口率や対象速度範囲がどう変化するかを定量的に数値化する。4)ミリ秒レベルの周期で間欠的瞬時トラッキングが動作するモーションブラーフリーカメラに求められる高速ビジョン及び高速アクチュエータ仕様を明らかにした。(B)実時間オプティカルフローアルゴリズム:1)勾配画像インテグラルイメージ計算を用いたオプティカルフロー法を開発し、512×512画像フルピクセルフロー計算を1000コマ/秒で可能とした。2)時空間フレームストラドリング機能を導入し、フロー計算が低速から高速までの運動対象まで可能とした。3)高速ビジョン実装時に、512×512画像に対しフルピクセルでのオプティカルフローが1000コマ/秒で実時間計算可能なことを確認した。4)カメラ間欠的動作に対応したフレーム選択を行う場合も、同様に計算可能なことを確認した。(C)圧電アクチュエータ制御アルゴリズム: 1)圧電アクチュエータを導入し、コンピュータからの制御命令に基づく高速動作が可能なことを確認した。2)高速ビジョン等からの外部指令に基づき、シャッタ開放・閉鎖動作に対応した高速周期動作を確認した。3)シャッタ時間を速度制御、それ以外の時間でホーム位置に瞬時に戻る間欠的速度制御アルゴリズムを実装し、周期動作を確認した。4)高速な間欠的動作を行う場合にモーションブラー低減する時間開口率や対象速度範囲を試算した。[平27]モーションブラーフリーカメラの基本動作検証D)モーションブラーフリーカメラのプロトタイプ試作:1)試作プロトタイプに組み込む高速ビジョンを導入し、2自由度圧電アクチュエータとの同期動作を確認した。2)カメラを圧電アクチュエータ上に搭載し、ミリ秒レベル周期動作を確認した。3)追跡アルゴリズムを実装し、画像特徴量を用いて、kHzレベルの間隔で軌道制御された圧電アクチュエータの位置・速度を確認した。4)ミリ秒レベル周期で間欠的瞬時トラッキングによるモーションブラー低減を実現した。5)プロトタイプがモーションブラー低減可能な時間開口率や対象速度範囲を確認した。(E)高速運動対象に対するモーションブラーフリーカメラの動作試験:様々な速度で対象を運動させた場合、記録画像に対する鮮鋭度解析により、モーションブラー低減効果を定量的に解析した。2)カメラ位置を固定した場合、人間の素早い動き等に対する様々な撮影実験を行い、高速運動対象に対する高輝度かつ高フレームレート撮影を実現した。3)カメラを可動体に設置する場合に向けた検討を行った。(F)モーションブラーフリーカメラの最終性能評価及び研究総括:1)動作試験を通じて、試作したプロトタイプの最終的な性能評価を行う。2) 1)の性能評価を通し、間欠的瞬時トラッキングに関するアルゴリズム体系、構成する高速ビジョンや圧電アクチュエータの性能仕様で改良すべき点を整理した。3)高速ビジョンやアクチュエータにおける今後改良すべき性能仕様を踏まえた上で、提案するモーションブラーフリーカメラの総括を行うと同時に、様々な応用場面における研究開発の方向性の議論を行った。いずれの項目も計画通り行われた。計測工学研究計画通り研究は進捗しており、当初研究計画通りに研究を進めていく予定である。平成26年度の実施内容については、消耗品費を中心に当初計画よりも少ない費用で実現できた一方で、当初計画予定よりも平成27年度に行うシステムのプロトタイプ構築に対する機械部品を中心とした消耗品費が必要とされることがわかり、次年度使用分と合わせた形で対応する必要がでてきたため。平成27年度に行うシステムのプロトタイプ構築に対する、機械部品を中心とした消耗品費の追加費用として使用する予定である。
単分子接合におけるショットノイズ計測の開発および物性発現メカニズムの解明

本研究課題では特にピラジン分子雰囲気中での金単原子接点の挙動について興味深い結果が得られた。極低温超高真空下で金単原子接点を作製し、ショットノイズのバイアス電圧依存性を計測した。ショットノイズ計測からファノファクターを算出し、透過率を算出した。その結果、金単原子がほぼ完全な透過率を持つ一つのチャンネルを構成する事が明らかとなった。一方、ピラジン雰囲気下で同様に金単原子接点のショットノイズ計測を行なったところ、2つ以上のチャンネルの存在が示唆された。以上の発見は吸着分子が付加的なチャンネルを構成する事を示しており、単原子・単分子接合の電子物性解明に貢献するものである。本年度はMechanically controllable break junction (MCBJ)法を活用したショットノイズ計測システムの構築を行った。単原子・単分子接合のショットノイズ計測に必要な寿命を確保するため、電子線リソグラフィ法により作製した微細加工電極を用いて安定な金単原子接合の作製を試みた。電気伝導度計測、ポイントコンタクトスペクトロスコピー計測を行い、単原子接点の構造変化及び電子輸送特性が変化しないか評価を行った。結果として極低温超高真空中において、20分程度、金単原子接合を保持することに成功し、ノイズ計測に十分な寿命を持つ金単原子接点の作製することができた。さらに作製したシステムを金単原子接点に適用した。従来の電気伝導度計測、振動分光法に加えて、ショットノイズ計測を行うことで、金単原子接点の電気伝導チャンネルにおける電子透過率を明らかにし、金単原子接点の電子状態に関する情報を得ることに成功した。計測システムはほぼ完成しており、金単原子接点におけるショットノイズ計測を行う段階に来ている。本年度は実際に構築した測定システムを用いて、単原子・単分子接合の電子輸送チャンネルの解析を行った。まず微細加工技術を駆使し、極低温超高真空下でMechanically controllable breakjunction法を用いて金単原子接点を作製した。作製した金単原子接点に対してショットノイズのバイアス電圧依存性を計測し、ファノファクター算出を行った。ファノファクターの値と電気伝導度の値から、金単原子における透過率を算出し、金単原子接点は透過率が1である伝導チャンネル一つから構成されていることが実験的に示された。次にピラジン雰囲気下で金単原子接点のショットノイズ計測を行なった。ポイントコンタクトスペクトロスコピーを適用し、原子レベルで接合構造を規定した上でショットノイズ計測を行なった。ショットノイズ計測から得られるファノファクターと電気伝導度の値から、ピラジン存在下での金単原子接点の電子輸送に関与する伝導チャンネルの透過率の算出を行った。ショットノイズ計測により伝導度チャンネルの算出を行ったところ、ピラジン分子雰囲気下では、清浄状態とは異なり、金単原子接点は完全な透過率を持つ一つの伝導度チャンネルのみではなく、不完全な透過率を持つ付加的な伝導チャンネルが存在することが明らかになった。付加的な伝導チャンネルの存在は、ピラジン-金間の電子移動に由来する電子輸送経路に由来していると考えられる。以上より単原子接点における分子吸着効果の電子輸送経路に与える寄与を解明することに成功した。金単原子接合のショットノイズ計測を行い、さらに単分子接合のノイズ計測に展開する。単分子化学昨年度末、共同利用施設の利用料の補充のため研究費の繰り上げ申請をしたが、予想以上に施設利用費を節約することができたため。本年度予算と合わせて微細加工に必要な化学薬品の購入費用に充当する。
多相系高分子材料の機械的特性とモルフォロジーに関する研究

本研究では,広範囲の用途に対して開発され使用されるようになってきている多相系高分子材料について,その機械的性質のなかで特に破壊じん性について注目して研究を行った.まず,ABS樹脂ならびにその構成材料であるPS樹脂,AS樹脂について,破壊挙動に及ぼす吸湿の影響を調べ,ゴム粒子の破壊,クレーズの発生といった破壊過程を明らかにした.つづいて,モードIに加えてモードIIが重畳した混合モード荷重下におけるき裂の初生から進展に至る挙動を詳細に観察するとともにゴム粒子の粒径分布の影響を調べ,1山タイプのものよりも2山タイプの粒径分布の方が高いじん性を有することを見いだした.さらに,種々の構成比のPC/ABS樹脂について,延性破壊挙動に及ぼす応力3軸度の影響および衝撃破壊靭性について調べ,PC/ABSの構成比が80対20の場合が最も優れた特性を有し,この構成比ではPC相のなかにABS相が島状に点在するモルフォロジーとなっていることを明らかにした.本研究では,広範囲の用途に対して開発され使用されるようになってきている多相系高分子材料について,その機械的性質のなかで特に破壊じん性について注目して研究を行った.まず,ABS樹脂ならびにその構成材料であるPS樹脂,AS樹脂について,破壊挙動に及ぼす吸湿の影響を調べ,ゴム粒子の破壊,クレーズの発生といった破壊過程を明らかにした.つづいて,モードIに加えてモードIIが重畳した混合モード荷重下におけるき裂の初生から進展に至る挙動を詳細に観察するとともにゴム粒子の粒径分布の影響を調べ,1山タイプのものよりも2山タイプの粒径分布の方が高いじん性を有することを見いだした.さらに,種々の構成比のPC/ABS樹脂について,延性破壊挙動に及ぼす応力3軸度の影響および衝撃破壊靭性について調べ,PC/ABSの構成比が80対20の場合が最も優れた特性を有し,この構成比ではPC相のなかにABS相が島状に点在するモルフォロジーとなっていることを明らかにした.本研究は,最近,構造用材料としてその使途が拡大している多相系高分材料の機械的特性を評価するとともに,その発現機構と材料のモルフォロジーとの関係を明らかにすることを目指している.本年度は,供試材料として,多相系高分子材料の代表的な材料であるPC樹脂とABS樹脂のポリマーアロイを選択し,比較のために母材となる素材を含めて,その破壊特性について検討を行った.PC相とABS相の異なる成分比の供試材料を種々用意し,そのモルフォロジーを透過型電子顕微鏡により観察した.また,引張試験片により供試材の応力-ひズみ関係を測定するとともに破壊靭性試験破壊靭性試験を行った.その際,き裂先端近傍の変形挙動をビデオマイクロスコープにより観察・記録した.さらに,破面をビデオマイクロスコープ,走査型レーザー顕微鏡,走査型電子顕微鏡により観察した.その結果,破壊靭性は,ABS相がPC相に島状に分布する場合に高い値を示すことが分かった.また,破壊靭性値に及ぼすゴム粒子の影響について有限要素法により検討を行った.従来の汎用高分子材料に対して種々の機能を高めた高機能高分子材料であるポリマーアロイの開発が活発に進められている.ポリマーアロイは種々の高分子種をブレンドした多成分系の高分子材料であり,異なった性質を持った高分子種を効果的に組み合わせることで,多様な目的に合致した機能が実現されている.例としては,ABS樹脂やHIPSなどのゴム強化プラスチックが挙げられる.これらの材料においてはゴム粒子を脆性プラスチックの中に充填分散させることで耐衝撃性が大幅に改善されている.最近では,ポリマーアロイをさらにブレンドすることが行われるようになってきている.こうような多相系高分子材料においては,微視組織はそれぞれの相の混合比によって種々の形態(モルフォロジー)を取るため,機械的特性も大きく変化するようになっている.そこで,本研究では,まず,種々の構成比のPC/ABS樹脂について破壊じん性値ならびに疲労き裂進展抵抗を測定し,最適な構成比が存在することを明らかにした.つづいて,応力3軸度の影響について有限要素解析を行い,構成比により延性破壊挙動に差異があることについて検討を加えた.
学習者のライティングレベルを考慮した自動英語文法誤り訂正

より効果的な英語学習者支援を目指し英語学習者のレベルを考慮した自動文法誤り訂正の研究を行う.従来研究では学習者のレベルを考慮し文法誤りを訂正していないが,学習者のレベルに応じた訂正を行うことは,システムの訂正から学習者が誤りを理解し次回から誤った箇所を自力で書けるようになるかどうかなどの学習効果の面で重要である.そのため,我々はレベルを考慮した文法誤り訂正を実現するための手法を構築し評価を行い我々の手法の有効性を示す.より効果的な英語学習者支援を目指し英語学習者のレベルを考慮した自動文法誤り訂正の研究を行う.従来研究では学習者のレベルを考慮し文法誤りを訂正していないが,学習者のレベルに応じた訂正を行うことは,システムの訂正から学習者が誤りを理解し次回から誤った箇所を自力で書けるようになるかどうかなどの学習効果の面で重要である.そのため,我々はレベルを考慮した文法誤り訂正を実現するための手法を構築し評価を行い我々の手法の有効性を示す.
柔軟発電体を用いた新しい海洋エネルギー発電装置の開発

申請者は,既往研究において,海洋の流れ・渦・波エネルギーによって柔軟に変形(曲げ,せん断,引張・圧縮)し,デバイス内部に分極(電圧)が生じ,電気エネルギーを生み出すことができる「柔軟発電体」と称するものを開発した.本研究では,この柔軟発電体の変形特性,発電性能を踏まえて,カキ筏のような垂下式弾性浮体ユニットに,複数の弾性圧電デバイスを組み込んだ新しいタイプの海洋エネルギー発電装置を提案・開発することを目的とした.その結果,室内実験およびフィールド試験を通して,本デバイスおよび発電装置の有用性が確認された.また,実用化に向けた設計ツールの開発および設計指針を示した.申請者は,既往研究において,海洋の流れ・渦・波エネルギーによって柔軟に変形(曲げ,せん断,引張・圧縮)し,デバイス内部に分極(電圧)が生じ,電気エネルギーを生み出すことができる「柔軟発電体」と称するものを開発した.本研究では,この柔軟発電体の変形特性,発電性能を踏まえて,カキ筏のような垂下式弾性浮体ユニットに,複数の弾性圧電デバイスを組み込んだ新しいタイプの海洋エネルギー発電装置を提案・開発することを目的とした.その結果,室内実験およびフィールド試験を通して,本デバイスおよび発電装置の有用性が確認された.また,実用化に向けた設計ツールの開発および設計指針を示した.本研究は,安定性・安全性・環境面に優れ,あらゆる種類の海洋エネルギー(潮流・潮汐・波浪・砕波・渦など)を回収することが可能な新しいタイプの海洋エネルギー発電装置を提案・開発することを目的としている.そのコア技術は,申請者らが開発している高分子圧電フィルムと弾性素材からなる柔軟発電体である.ここでは,沖合の洋上風力発電施設とのハイブリッド化に適合した海洋エネルギー発電技術の開発を行う.また,既存の直立防波堤,潜堤(リーフ)・没水平板などの消波構造物に,上述の柔軟発電体を組み合わせた全く新しいタイプの発電装置の提案・開発も行う.1.柔軟発電体の発電性能向上に向けた構造様式の基本設計申請者が独自開発している柔軟発電体は,高分子圧電フィルムと弾性素材による積層構造によって,潮流・波エネルギー利用において発電効率1015%程度の発電性能を達成している.ここでは,実海域において発電効率20%超を目指して,新たな積層構造の提案,各種の機能性樹脂材料の適用,各種海洋エネルギー条件による寸法の最適化を行った.その際,シート型やクロス型といったデバイスタイプも考案・開発し,カスタマイズ性と発電性の向上を図った.さらに,その基本的な構造機能特性の解明に関する実験を行い,起電力との関係を明らかにした.2.水上浮体部と垂下部の運動性能と発電・蓄電性能に関する実験項目1で明らかとなった基本設計に基づいて,海洋エネルギー発電ユニットの部分構造である水上浮体部・垂下部を個別に製作し,各種海洋エネルギー(波,潮流,渦など)に対する運動性能および発電性能を明らかにした.また,効率的な蓄電回路を設計・製作し,蓄電性能を明らかにした.さらに,水上浮体部および垂下部の運動は,高速ビデオカメラおよびレーザー変位計を用いて計測し,それの発電量との関係を明らかにした.申請者は,既往研究において,海洋の流れ・渦・波エネルギーによって柔軟に変形(曲げ,せん断,引張・圧縮)し,デバイス内部に分極(電圧)が生じ,電気エネルギーを生み出すことができる「柔軟発電体」と称するものを開発した.本研究では,この柔軟発電体の変形特性,発電性能を踏まえて,カキ筏のような垂下式弾性浮体ユニットに,複数の弾性圧電デバイスを組み込んだ新しいタイプの海洋エネルギー発電装置を提案・開発することを目的とした.その結果,以下の主要な結論を得た.1水上浮体部と垂下部の運動性能と発電・蓄電性能に関する実験:既往研究において明らかとなった基本設計に基づいて,海洋エネルギー発電ユニットの部分構造である水上浮体部・垂下部を個別に製作し,各種海洋エネルギー(波,潮流,渦など)に対する運動性能および発電性能を明らかにした.また,効率的な蓄電回路を設計・製作し,蓄電性能を明らかにした.さらに,水上浮体部および垂下部の運動は,ビデオカメラを用いて計測し,発電量との関係を明らかした.2実機を想定した海洋エネルギー発電装置の発電・蓄電性能に関する実験:前年度に製作された水上浮体部および垂下部をジョイントし,実機を想定した海洋エネルギー発電装置を製作した.次いで,各種海洋エネルギー(波,流れ,渦,砕波)を作用させ,連結部,垂下部,縦横部材,ワイヤー部に作用する複合作用力を計測するとともに,ビデオカメラによってその弾性変形特性や運動特性(備品:3分力計)を明らかにした.同時に,全ての柔軟発電体から総発電量を求め,発電効率を明らかにした.3実海域での1/50スケールフィールド試験:本発電装置のフィールド試験は,日本周辺の波・流れ条件と試験海域のスケールを考慮して,1/50スケールで実施した.実施の実現性を考慮して,対象海域は沖縄沿岸域とした.得られた結果に基づいて,本発電装置の設計指針を提示した.申請者は,パネル型FPEDを複数組み合わせることにより,垂下式弾性浮体ユニット型海洋エネルギー発電装置(Elastic Floating Unit with Hanging Structures, EFHAS)を考案(Fig.2)し,様々な研究を行ってきた.

このEFHASは浮体部(Floating Unit)と垂下部(Hanging Unit)で構成されており,海表面の波浪,流れ,砕波,渦エネルギーのみならず,海面下の流れ,波の水粒子運動のエネルギーも捕捉する仕組みとなっている.今年度は,既往研究で開発された柔軟発電デバイスFPEDとこれを用いた海洋エネルギー発電装置EFHASの実用化に向けて,EFHAS浮体部の発電特性,最適な電気回路,FPEDのスケール効果について,種々の検証を行った.以下に,結論をまとめて示す.EFHAS浮体部の浮体方式はFloating typeが適している.また,発電性能は入射波長に依存するため,デバイス波長比W/λ=0.250.3とするのが最適である.さらに,バラスト水の注入によってフロートの喫水を制御すれば,荒天時の破損回避が可能となる.FPEDは,インピーダンス整合を図ることで,発電効率の良い電気回路設計が可能となる.その際,付加抵抗比αはPVDF積層数Nとα=Nの関係となることを検証した.FPEDの縮尺模型と実機のスケール比αが発電性能に及ぼす影響は,フルード則と幾何学的相似則を用いて,スケール比α1.52.5となることを検証した.フィールド試験を行い,実用化に向けた指針を得た.柔軟発電体の発電性能向上に向けた構造様式の基本指針を明らかにし,海洋エネルギー発電装置の設計方針をとりまとめるに至った.また,海洋エネルギー発電装置の発電性能,運動性能,消波性能を明らかにした.蓄電回路については,種々の回路設計を行い,蓄電性能向上に向けた知見を得た.25年度が最終年度であるため、記入しない。研究業績に示すように,実験,理論,フィールド試験による総合的なアプローチによって,申請者らの研究グループの研究成果を大幅に進展させることに成功した.模型スケールをワンサイズ大きくしたものを試作し,発電性能を明らかにする.また,発電性能評価のための理論計算法を構築する.問題点は特になし.25年度が最終年度であるため、記入しない。予定通りの進展をしているが,今後,飛躍的に研究を遂行する予定である.その際に,プロトタイプを制作する予定である.それに伴う研究経費が不足している.対策としては,設計・製作を自力で進める予定である.
シュトゥルム・ウント・ドラングとヨーロッパ文化史との比較研究

本研究は、ドイツ文芸学の立場から、シュトゥルム・ウント・ドラングの一つの概念定義を提出した。この定義は、英米文学研究、フランス文学研究、音楽史、美術史において、18世紀後半に制作された革新的傾向を持つ芸術作品を比較検討する際、有効である。様々な分野の作品群を、シュトゥルム・ウント・ドラングという様式概念で説明する方途が拓けたことになる。また、学際的・国際的なシュトゥルム・ウント・ドラング研究の基盤整備を行うことが出来た。ドイツ文学史における概念「シュトゥルム・ウント・ドラング」(本邦では「疾風怒濤」)は、とりわけ英仏文学史、音楽学、美術史にまでその使用が拡散している。その際、18世紀の同時代における芸術諸分野でのいわゆるシュトゥルム・ウント・ドラング的な革新的傾向の作品群の同時的成立が指摘されているのである。そこでヨーロッパ文化史全体を視野に入れつつ、ドイツ文芸学において狭義の時代概念として捉えられてきたシュトゥルム・ウント・ドラングをむしろ様式概念として新たに定義・理解するために、この概念の発生と変遷の歴史を綿密な文献学的な作業を通じて明らかにするとともに、関連諸芸術分野における同時代的・類似の現象を考察し、学際的・国際的なシュトゥルム・ウント・ドラング研究の基盤を整備する。平成19年度におはる本研究「シュトゥルム・ウント・ドラングとヨーロッパ文化史との比較研究」の具体的な成果は、以下のように列挙することができる。1、ドイツ・オルデンブルク大学のデーリング教授の協力により、シュトゥルム・ウント・ドラングに関する資料を収集した。特に、本邦では入手の難しいバルト海沿岸地域におけるドイツ語文化、スイスにおける疾風怒濤、18世紀の造形芸術と文学の関係等に関する貴重な資料を広範に収集した。これにより2年目以降の研究遂行に多くのマテリアルを加えることができた。2、科学研究費補助金の交付を受けた本研究に対して、ドイツ・オルデンブルク大学文学部の教授陣、同大学の国際交流局、理事室の理解と協力を得られた。これにより、ドイツの大学・図書館に定期的こ滞在することによる本研究の十全な遂行のための基盤整備を行うことができた。3、バルト海沿岸地域における1770年代前半のドイツ語文字・文化研究を逐行し、一部はすでにドイツ語論文の形で、また関連する成果も学会等において発表した。辺境地域とされがちなバルト海沿岸ドイツ語圏における学問的・文化的な発信力について今後も多くの成果を公表する予定である。引き続き研究の成果を国内外の学会発表・論文で公表する準備を整えている。4、日本におけるシュトゥルム・ウント・ドラング研究と翻訳に関する書誌の作成を鋭意進めることができた。研究年度内の公表を目指し、作業を継続する。5、研究代表者が現在まで行ってきた研究の成果に、今般新たに得られた知見を盛り込んで、総合的なシュトゥルム・ウント・ドラング研究として一括公表する作業を進めている。平成20年度の研究実績学会発表と論文においては一昨年度より継続しているバルト海沿岸地域における疾風怒濤研究の成果をドイツ語および日本語により発表した。国際学会であるアジア・ゲルマニスト会議において、シュトゥルム・ウント・ドラング文学の成立に深く関与したバルトドイツ人社会と土着の人々との関連性について発表し反響を得た。結果として明らかになった研究成果は、バルト海沿岸地域におけるドイツ人の入植の歴史と、その後の啓蒙思想の実践的展開との関連、いわゆる「未発達」な言語の価値の発見と方言の見直し、文化的発展における時間的差異という価値の転換とその文学における発露の指摘である。これらの問題性を、シュトゥルム・ウント・ドラングを軸に研究発表した例は少ない。植民地と外国、支配と被支配といった関係が複雑に絡み合うこの地域の歴史と文化の諸相の研究は、ヨーロッパ文化史研究に新たな視点をもたらすはずである。また、ドイツのオルデンブルク大学研究滞在を通じて、特にデンマークとスイス地域におけるシュトウルム・ウント・ドラング関係の貴重な資料を収集した。ドイツの研究者と関連テーマによる共同研究を開始する方向で協議をしている。比較文化史的観点から、いくつかの興味深いテーマが浮かび上がり、研究グループを日本でも組織する方向で準備を進めている。平成21年度に遂行した本研究計画の実績は、以下の項目に分けて報告することが出来る。1、本研究計画を遂行することで得られた新たな知見を十全に反映した全260頁の研究書『シュトゥルム・ウント・ドラング研究』を刊行した。本邦においては、この研究領域に関する研究書は少ない。2、学会発表は2回(研究会での発表を含めると4回)、ドイツ語論文を含めて2編の論文を発表し、本研究計画によって得られた新たな知見を遅滞なく公表した。3、本研究計画を遂行することによって開拓された新たな研究領域「西欧文化史の比較研究」を遂行するために、新たに学際的な研究グループを結成した。

これは英文学、アメリカ文学、フランス文学、美術史、そしてドイツ文学を専門とする研究者によって結成されている。4、平成21年度に遂行すべき研究テーマ「アルザス・ロレーヌ地域におけるシュトゥルム・ウント・ドラング」が予想以上に進展したこと、および、平成22年度に遂行すべき「音楽史におけるシュトゥルム・ウント・ドラング」に関する資料収集と分析が進捗したことをうけて、さらに本研究計画を深化きせることが出来た。これにより、本研究計画を発展的に継続することが可能となった。5、バルト海沿岸地域におけるドイツ語文化とケーニヒスベルク、そしてドイツを結ぶ文化的な移動と接点に着目して、極めてドイツ的といわれるシュトゥルム・ウント・ドラングの発端が、むしろ周縁地域、植民地域にあることを指摘した。これにより「周縁知地域におけるアイデンティティ」という、これ以後に取り組むべきテーマと対峙した。これは本邦のみならず、中国文化、西欧文化の研究においても重要なキーワードとなっているものである。
レーザー干渉計のための光アイソレーション系の開発

本研究は、レーザー干渉計型重力波検出器の光学系での使用を想定し、ファラデー素子を用いずに電気光学結晶を用いるタイプの新しい動作原理の光アイソレーション系を提案し、動作実証実験をおこなうものである。電気光学結晶における変調指数の不足から、実用的なレベルのアイソレーションは実現できなかったが、アイソレーション系の動作に必要な順行・逆行光の透過率の非対称性が観測され、アイソレーション動作の原理検証が達成された。本研究は、レーザー干渉計型重力波検出器の入射光学系での使用を想定し、干渉計からの戻り光を分離除去する新しい方式を提案して原理検証を行うものである。本研究の平成20年度の目標は二毅階に大別することができる。第一段階は電気光学結晶に70-80MHzの高周波電圧を印加して結晶一つあたり1.2の変調指数を達成するようなドライバ系を作成すること、第二段階はその変調システムを二系統使用して原理検証実験をすることである。平成20年度終了時点では、結晶のマウントを作成したものの、変調指数の確認ができておらず、第一段階の途中にとどまっている。外注の結晶の製作期間が予想以上に長かったことに加え、製作時の事故により結晶が再作成となり、手元に結晶が届いたのが12月末になってしまったことが遅延の理由であるが、その待ち時間の問に、ドライバ系で用いる受動電圧昇圧系の数値シミュレーションを目指して計算方法の検討を行った。計算方法として電磁場の有限要素法による解析も検討したが、こちらは結果を得るに至っておらず、集中定数素子モデルによる解析のみが行われた。検討の結果、オートトランスを用いた受動昇圧回路を組み込むこととした。その際、昇圧比の制限要因となるのが磁気損失と誘電損失であるが、マウント用の絶縁土台の材質として誘電損失の小さいガラス強化型PEEK材を用いた。このマウント台に結晶を実装し、電気容量を測定したところ、4.9pFという結果が得られた。結晶の固有軸と電極の方位が狂うと最大で2.8倍の容量変化が生じるが、結晶の比誘電率の文献値と結晶寸法から予想される容量と実測値の誤差は8%の誤差であった。このことから、今回作成した結晶とその電極・マウント台が所望の特性となっていることが確認された。この実験には光共振器とふたつの位相変調器を用いる。位相変調器の間の距離は変調周波数に対応する電磁波の真空中での波長の1/4に選び、それぞれの変調器で変調指数1.2の位相変調を印加する必要がある。テーブルトップの光学実験装置で原理検証をするために、重力波検出器の実機で使用される変調周波数より比較的高い周波数で動作する位相変調器が必要となる。平成20年度に位相変調器を構成するためのニオブ酸リチウム結晶を調達し、ガラス強化型PEEK材を切削加工して結晶のマウント台を作製した。本年度はまずこの結晶を市販の周波数シンセサイザ(最大出力10Vp-p)で直接駆動するための共振型昇圧回路を設計・製作した。光共振器を用いた位相変調指数の実測により、第一変調器では変調周波数51MHzにおいて変調指数0.67(目標量の56%相当)、第二変調器では周波数64MHzにおいて1.18(目標量の98%相当)を達成した。さらに、共振型昇圧回路を介して変調結晶にDC電圧を印加する検討も行った。これは将来、位相変調器がマッハ・ツェンダー型の干渉計の内部に組み込まれることが予定されているため、その動作点制御の自由度を持たせるためのものである。レーザー干渉計型重力波検出器での真空槽内使用を想定し、同軸ケーブルと組み合わせた昇圧回路を設計した。次に、両結晶の昇圧回路の共振周波数を60MHzに再調整し、原理検証実験の光学系に組み込んだ。変調結晶の個体差のため片方の変調器で必要な変調量が実現できておらず、完全なアイソレーションが達成できていないものの、光共振器の順周回光・逆周回光の透過率対称性の破れが観測できた。定量的には、逆行光除去率(強度比)で0.68であった。位相変調器の間の距離を変調周波数に対応する電磁波の波長の1/4に選び、両変調器の変調位相を1/4周期ずらすことで、逆行光のみに位相変調をかけ、光共振器で除去するという方策をとる。その際、それぞれの変調器で変調指数1.2の位相変調を生じさせる必要がある。平成20年度に位相変調器を構成するためのニオブ酸リチウム結晶を調達し、ガラス強化型PEEK材を切削加工して結晶のマウント台を作製し、性能確認をおこなった。

また、平成21年度には、結晶マウントの第二系統を作成し、原理検証実験の光学系に組み込み、順行光・逆行光の透過率対称性の破れが観測できた。第一系統の結晶で変調指数が不十分であったため、完全な光アイソレーションは実現できていないが、逆行光除去効果として光強度比での除去率0.68を得た。本年度は、まず変調結晶への印加電圧の不十分を補うための電気系の改良をおこなった。この作業の過程で、第一系統の結晶マウント台上で電極を固定するポリカーボネート製絶縁ねじが破損したため、結晶マウント台の第三系統を製作した。また、印加電圧昇圧部から発生する電磁波が光検出器の出力に不要な干渉を発生させることが問題となっていたが、この効果を低減するために、電圧印加用の高周波増幅器の構成を変更し再作成した。光アイソレーションの実現にはまだ至っておらず、光学系の構築は継続中であるが、レーザー干渉計型重力波検出器の実機で問題となっている電気系統の雑音干渉を低減し、変調の長期安定性を保つための手法について新しい知見が得られた。
視細胞前駆細胞株をもちいた杆体細胞錐体細胞分化機構の解明

我々はiPS細胞から網膜前駆細胞を樹立した。これら細胞株でCD73陽性細胞はCXCR4を強く発現した。網膜前駆細胞株10クローンのうち8クローンではSDF1との培養でロドプシン、CRX、RX1、NRLのmRNA発現が濃度依存性に増強する。この作用がCXCR4を介したSDF1によるものである事は特異的な阻害剤AMD3100の添加実験によりCD73蛋白とロドプシン蛋白の発現抑制から示された。SDF1はロドプシンプロモーターの遺伝子転写を活性化する事が明らかになった。網膜細胞の分化機構の詳細は不分明である。我々はマウスのES細胞とiPS細胞に眼発生に関わる重要な転写因子の一つであるpax6を遺伝子導入した後、限界希釈法を用いることでnestin, musashi1, six3,網膜前駆細胞の分化に関わる転写因子chx10を同時に発現する網膜神経前駆細胞株を複数樹立する事に成功した(Kayama M, Suzuki N, et al. Ophthalmic Res 2010, Suzuki N et al. Neuroscience Letters 2013)第一グループの細胞株は視細胞前駆細胞としての性質を持ち杆体視細胞と錐体視細胞へと分化できる。第二グループの細胞株は優先的に網膜神経節細胞に自発的に分化する。その分化機構を転写因子レベルとエピジェネティック調節のレベルで解析する。これらの細胞株を用いて、網膜神経節細胞、視細胞前駆細胞、杆体視細胞と錐体視細胞を高純度で精製できる状態になった。Ion PGMシステム次世代シークエンサーを用いて各細胞の全転写パターンを分析し、細胞間の差異を明らかにする。現在は予備実験としてシクエンスの解析を行っているが、近々に網膜前駆細胞を用いたマッピングとデーター解析を行う。それらの情報に基づき眼組織での役割を免疫組織染色で解析する。これらのBioinformaticな解析により、神経節細胞や視細胞の分子レベルでの関連を、さらに眼発生の分子機構の理解が可能になる。我々はマウスiPS細胞にpax6を導入し視細胞前駆細胞株を作成した。我々はiPS細胞から樹立した網膜前駆細胞を数十株樹立したが、そのうちのmRNAと細胞表面抗原で調べた限り全く差異の無い10株について詳細に解析した。樹立した網膜前駆細胞を分化誘導培地で培養前後の視細胞前駆細胞マーカーであるCD73とSDF1受容体であるCXCR4との二重染色を行った。我々の細胞株では発現強度に差は認められるものの、CD73陽性細胞はCXCR4を強く発現する事が分かる。興味深い事に、SDF1はCRXのmRNA発現を増強するのみならず、転写因子であるCRXの核内移行を誘導した。luciferase assayを用いた検討からSDF1はロドプシンプロモーターの遺伝子転写を増強するが、そこではCRXの活性化、核内移行を介している事が明らかになった。網膜前駆細胞の視細胞前駆細胞への分化誘導が、外的なケモカインの影響により調節されている事をほぼ証明できた。今後はさらに高純度の杆体視細胞と錐体視細胞を得られるように培養条件を変更することが可能になった。再生医学ヒトでの応用を考えた場合には純度80%から90%程度の杆体視細胞を回収する事が必要と想定している。ケモカインや成長因子、さらには視細胞分化を調節する転写因子を応用する事で高純度視細胞を回収するための、細胞分化の理論的裏付けを得る。我々がマウスiPS細胞から作成した株化pax6導入細胞の一部は視細胞前駆細胞の分化段階に対応する細胞株で杆体視細胞と錐体視細胞に分化するがその分化機構の詳細は明らかではない。これらの視細胞前駆細胞株をケモカイン等で刺激してそれぞれの視細胞への分化を誘導する。この細胞は90%程度の純度には容易に分化誘導できるが、これに抗CD73抗体とセルソーターを用いれば95%以上の精製が可能となった。高純度な網膜の構成細胞を、具体的には網膜神経節細胞、杆体視細胞と錐体視細胞を用いて網羅的なトランスクリプトーム解析を次世代シークエンサーを用いて行う。効率的な実験を心掛け、実験規模の縮小を行いつつも、実験そのものは十分な精度で行った結果、少額ではあるが、節約が出来た。これは選定した網膜前駆細胞株の、増殖活性が予想外に高かったことによる。

迅速に大規模な量の配列解析能力をもつ次世代シーケンサーは、近年多くの生物学研究領域で目覚ましい進展を見せており、これを用いて次世代の網膜細胞分化メカニズムの解析を行う。まず全RNAから特有のキットを用いてcDNAライブラリを合成した後でIon PGMシステムを用いて全配列を解析する。当初はイルミナを使用予定であったが、本学にIon PGMシステムが導入され、現在これを使用している。現在は予備実験としてシクエンスの解析を行っているが、近々に網膜前駆細胞を用いたマッピングとデーター解析を行う。これをIon Communityの次世代シーケンシング対応Whole Transcriptome解析クラウドサービスを用いてデータベース化した後に必要な情報のみを取捨選択し解析を行う。網膜神経節細胞や杆体視細胞と錐体視細胞分化の分子メカニズムの解析は網羅的トランスクリプトーム解析の導入により初めて可能になる。さらに同定されたmRNA・蛋白質の役割についてはRT-PCR、免疫染色、ウエスタン法、フローサイトメーターを中心にin vitro, in vivoで同定・解析して行く。即ち、網羅的トランスクリプトーム解析と並行してRT-PCR、免疫染色などのコンベンショナルな解析を行い、それらの成績を組み合わせて、相互の比較から夫々の細胞分化のキーファクターを同定する。Whole Transcriptome解析と並行して、そこでの情報を随時フィードバックしながら現在行なっている基本的な細胞培養法を用いた増殖・分化に関わる因子をコンベンショナルな方法で同定する。視細胞前駆細胞ではsonichedgehogは分化の初期に必須でCXCR4の発現を調節しており、SDF1存在下にSFD1/CXCR4経路を介して強い増殖と杆体視細胞への分化が起こる。今後は錐体視細胞への分化に着目して実験を行う。複数の網膜前駆細胞株で、同様の実験結果が得られる事が、実験の再現性を保証する。次年度は、多数の網膜前駆細胞株を用いて実験を行い、結果を総合的に理解する一助とする。