hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
限流機能を有する多機能型電力系統制御装置の開発

本研究の目的は、限流機能を付加した新しい多機能型電力系統制御装置を提案し、実験及びシミュレーションの両面から有効性の検証を行うことである。最終年度にあたる本年度は、これまでの研究期間で試作した限流機能を有する多機能型電力系統制御装置の模擬実験による検証と改良、並びに研究の総括を行った。本年度得られた知見は、次の通りである。1.多機能型電力系統制御装置の改良:限流時に大電流を扱うインバータに適した制御モードとして限流動作中は方形波動作モードに移る方式を提案した。これにより、スイッチング素子への負担を軽減することができる。シミュレーションにより検証を行い、その研究成果を発表した。2.電力系統模擬実験装置を用いた多機能型電力系統制御装置の実験的検証:電力品質向上機能として、高調波抑制機能を備えた制御装置の検討を行い、模擬実験装置を用いた実験による動作検証を行った結果、平常時の高調波補償機能と故障時の限流機能を1台の小容量の制御装置によって実現することができた。実験結果について、著名な国際会議への投稿が審査の結果受理された。3.限流機能の活用としてのループコントローラの開発:配電システムの柔軟な運用に寄与するループコントローラとしての応用を提案し、平常時の付加機能として配電線の潮流制御機能を含むその基本機能をシミュレーションによって検証し、研究成果発表を行った。4.具体的な条件下での設計手順と期待される効果を提示:既に発表されている類似の限流技術に対して、提案方式は限流リアクトルの定常損失は伴うものの、極めて小容量のインバータで限流効果を発揮できることをシミュレーション解析によって示すことができた。本研究は、限流機能を付加した新しい多機能型電力系統制御装置を提案し、実験及び計算機シミュレーションの両面からその有効性の検証を行うことを目的としている。1.提案方式限流動作の実験による基礎検証:DSP制御インバータボード(既有物品)を用いた提案型制御装置の試作器を製作した。また、設備備品費により導入した送電線実験装置に試作器を適用し、その実験的検証を行った結果、所望の限流動作の実現とその限流効果を実証することができた。この実験結果については、国内の研究会で発表を行った。さらに、種々の故障条件下での動作や、平常時動作と限流動作の間の遷移といった過渡状態の動作についても模擬実験により検証を行い、その限流機能が実証された。この結果は国際会議に投稿しており、発表を行うことが既に決定している。2.提案型制御装置の基本設計指針の確立:所望の限流効果を得るための制御装置の基本的設計指針を明らかにし、国内の研究会で発表した。3.配電線模擬実験システム及び送電線模擬実験システムの準備と試験:本計画で新たに導入した送電線実験装置を中心に、実配電系統に提案方式制御装置を設置した場合の模擬実験システムを製作した。これにより、前述の通り試作器の動作検証実験で成果を得た。また、次年度以降において、多機能型電力系統制御装置に関する実験のための送配電線模擬実験設備の準備が整った。一方、次年度の実験に先立って計算機シミュレーションにより試作器に電圧歪み抑制機能を付加した場合の効果を検証した結果、電圧歪み抑制が期待できることがわかった。4.国内での研究会発表と専門家の意見聴取:国内の電気学会電力技術・電力系統技術合同研究会で限流動作に関する先述の実験結果を報告し、送配電技術あるいはパワーエレクトロニクスの専門家との意見交換を行うことができた。本年度は、初年度に試作した限流機能を有する制御装置のさらなる多機能化、なかでも電力品質向上に寄与できる制御装置の開発を進めてきた。1.詳細な計算機シミュレーションによる多機能型電力系統制御装置の検証:シミュレーションに基づいて、実用化を視野に入れた場合に取り組むべき課題の洗い出しを行った。例えば、限流時に大電流を扱うインバータに適した制御モードの検討や、変圧器の飽和に対する対策などが課題として挙げられ、次の最終年度に向けてこれらの課題解決に取り組んでいる。2.電力系統模擬実験装置を用いた多機能型電力系統制御装置の実験的検証:(1)電力品質向上機能として、高調波抑制機能を備えた制御装置への発展について検討を行い、まずシミュレーション解析によってその効果を確認した。この結果は国際会議において発表を行った。さらに、模擬実験装置を用いた実験による動作検証を行った結果、平常時の高調波補償機能と故障時の限流機能を1台の制御装置によって実現することができた。この実験結果については、国内の学会で発表する予定である。(2)提案装置の持つ限流機能の活用として、配電システムの柔軟な運用に寄与するループコントローラとしての応用が考えられる。この場合、平常時の付加機能として配電線の潮流制御機能が求められる。そこで、まず計算機シミュレーションによってループコントローラとしての基本機能を検証した結果を国内の研究会で発表し、さらに国際会議へ投稿したところである。3.国内外での学会発表並びに主要学術誌への論文投稿:主要な学術誌への論文投稿を行い、これが受理された。

最終年度にあたる本年度は、これまでの研究期間で試作した限流機能を有する多機能型電力系統制御装置の模擬実験による検証と改良、並びに研究の総括を行った。本年度得られた知見は、次の通りである。1.多機能型電力系統制御装置の改良:限流時に大電流を扱うインバータに適した制御モードとして限流動作中は方形波動作モードに移る方式を提案した。これにより、スイッチング素子への負担を軽減することができる。シミュレーションにより検証を行い、その研究成果を発表した。2.電力系統模擬実験装置を用いた多機能型電力系統制御装置の実験的検証:電力品質向上機能として、高調波抑制機能を備えた制御装置の検討を行い、模擬実験装置を用いた実験による動作検証を行った結果、平常時の高調波補償機能と故障時の限流機能を1台の小容量の制御装置によって実現することができた。実験結果について、著名な国際会議への投稿が審査の結果受理された。3.限流機能の活用としてのループコントローラの開発:配電システムの柔軟な運用に寄与するループコントローラとしての応用を提案し、平常時の付加機能として配電線の潮流制御機能を含むその基本機能をシミュレーションによって検証し、研究成果発表を行った。4.具体的な条件下での設計手順と期待される効果を提示:既に発表されている類似の限流技術に対して、提案方式は限流リアクトルの定常損失は伴うものの、極めて小容量のインバータで限流効果を発揮できることをシミュレーション解析によって示すことができた。
表面材質知覚の神経基盤

物体表面の材質についての情報が脳においてどのように表現されているのかを明らかにするため、材質画像データベースの作成及び脳イメージング解析を行った。材質表現の基礎となる形状・テクスチャ・色情報の表現についてサルを用いた機能的磁気共鳴画像法により解析し、形状・テクスチャに関する情報と色彩に関する情報がサル下側頭皮質内で非均一的に分布していること、また下側頭皮質の一部は形状・テクスチャ・色彩の組み合わせに依存した反応を示すことを明らかにした。本研究の目的は、ヒト及びサルの視覚系において、物体表面の材質についての情報がどのように抽出されるのかについて明らかにすることである。材質の知覚・判別に関わる領域は、色・形状・テクスチャのいずれか、またはそれらの組み合わせに対する選択性を備えていると考えられる。そこで、本年度においては、fMRIを用いて、2頭のサルについて、1.無彩色の物体自然画像とそれらの位相スクランブル画像を用いた形状・テクスチャ選択的反応の計測、2.モザイク状の単純な形状の有彩色刺激及び無彩色刺激を用いた色選択的反応の計測、さらに一頭のサルについて3.物体・風景自然画像の有彩色刺激及び無彩色刺激を用いた色選択的反応の計測を行い、サルの視覚皮質、特に下側頭皮質における色・形状・テクスチャ選択性について検討した。形状・テクスチャ選択的な反応は、V2-V4野や下側頭皮質外側面を中心に広い領域に観察された。一方、強い色選択的反応は、単純な形状の刺激を用いた場合、V1-V4野、及び下側頭皮質前部及び後部外側面のそれぞれ限局した小領域において観察された。これら下側頭皮質における色選択的な領域は、テクスチャ選択的な反応を示す領域とは後部外側面の一部を除き大きな重なりは見られなかった。一方、自然画像刺激を用いた場合、強い色選択的反応は下側頭皮質上部外側面の形状・テクスチャ選択的な反応を示す領域において観察された。すなわち、この領域は、自然な形状・テクスチャ及び色彩分布をもつ画像に対して強い反応を示す。3つの実験の結果は下側頭皮質が形状・テクスチャ・色彩に関する選択性の異なる幾つかの領域で構成されていることを示唆しており、今後、これら領域が材質知覚の情報処理にどのように関わっているのかを明らかにしていくことを計画している。前年度においては、サル下側頭皮質(IT)が形状・テクスチャ・色彩に関する選択性の異なる幾つかの小領域で構成されていることを示唆する予備的知見を得た。そこで本年度は、サルのITにおける情報表現に関する検討をさらに進めた。形状及び色彩構成の異なる複数の刺激(特に、視覚研究で多用される正弦波状二色刺激とモザイク状多色刺激)を用いて、皮質上における色選択的反応分布の詳細な比較を行った。その結果、(1)色構成が同じ(無彩色)で形状が異なる刺激はそれぞれITの広い領域を賦活するがその空間分布には違いがあること(2)それら刺激に色が付加された場合、それぞれの一部の小領域の活動が強められることが明らかになった。形状情報は分散的である一方、色彩情報は特定の領域に集中していることが示唆される。このような情報表現が材質情報表現の基礎になっているのではないかと考えられる。さらに、本年度において、表面材質情報の表現を実験的に明らかにしていくために必要である材質画像データベースの作成を行った。種々の材質の表面サンプルを収集し、3次元CG技術を用いて、照明環境や形状が同一で表面材質のみが異なる物体の画像を合成した。10種類の材質カテゴリ(金属・プラスチック・皮・肌・毛・ガラス・石.木・樹皮・布)を含んでおり、また、各カテゴリは10以上の異なる材質で構成されている。このように多くの種類の材質で構成され、3次元形状などの視覚特徴が制御可能な視覚実験用の画像データベースはこれまでになく、本年度に実施できなかったものの今後の心理物理学的・生理学的研究において非常に有用であると考えられる。
写像類群の構造と４次元多様体の位相幾何学

多様体の位相幾何学においては、5次元以上のいわゆる高次元の場合よりも、3次元・4次元といった低次元の場合に複雑な現象の現れることが多い。本研究課題は4次元多様体の位相幾何学に関するものである。特に、Lefschetzファイバー空間と呼ばれる、無数の曲面(2次元多様体)が集まって構成されているような4次元多様体を扱っている。それを記述する際に、曲面の写像類群と呼ばれる代数的な対象が重要となる。研究の結果、写像類群のデータを変更すると、Lefschetzファイバー空間がどのように変化するかが非常に詳しく解明された。本年度の研究は、平成21年度科研費補助金応募書類研究計画調書「研究計画・方法」欄および平成21年度科研費補助金交付申請書「研究実施計画」欄に記載した計画に基づいて実施された。まず、4次元多様体の改変操作とLefschetzファイバー空間の関係については、T.Mark,J.V.Horn-Morris両氏との共同研究により、Fintushel-Sternの有理ブローダウンに対応する写像類群の関係式をすべて発見することができた。これにより、本年度の当初の目的はひとまず達成されたと考えてよい。現在、一般化された有理ブローダウンに対応する関係式を発見すべく研究を継続している。また、chain関係子、start関係子、松本関係子などに対応する4次元多様体の改変についても考察中である。次に、平成22年度以降の研究実施のための予備的考察については、大学院生の力を借りていくつかの有用な観察をすることができた。Lefschetzファイバー空間のモノドロミーノチャート表示に関しては引野貴之氏(大阪大学大学院生)、broken Lefschetz fibraionの具体例の構成に関しては深水祐次氏(大阪大学大学院生)とともに勉強・研究をする機会に恵まれた。実際に、引野氏はチャートを用いてある種数2のLefschetzファイバー空間の同型を証明し、深水氏は4次元球面や複素射影平面の連結に新しいbroken Lefschetz fibrationの構造を与えている。尚、lantern関係子と有理ブローダウンの関係を見出したY.Z.Gurtas氏との共著論文は、平成22年3月にアメリカ数学会の学会誌の一論文として出版された。本年度の研究は、平成22年度科研費補助金応募書類研究計画調書「研究計画・方法」欄および平成21年度科研究費補助金交付申請書「研究実施計画」欄に記載した計画に基づいて実施された。平成21年度の研究実計画に記載した4次元多様体の改変操作とLefschetzファイバー空間の関係についての研究は、本年度もT.Mark氏(ヴァージニア大学)J.Van Horn-Morris氏(アメリカ数学研究所)との共同で引き続き研究を行い、Par Stipsicz, Szabo, Wahlによる一般化された有理ブローダウンに対応する写像類群の関係式を発見することができた。また、関係式に置き換えによって有理ブローダウンを実現するような具体例を構成することもできた。これらの結果をまとめて平成22年5月にJournal of Topology誌に論文を投稿したところ、同年11月に受理された。この研究に関しては、現在もchain関係子、star関係子、松本関係子などに対応する4次元多様体の改変について考察中である。本年度の研究実施計画に記載したLefschetzファイバー空間の不変量の構成については、いくつかの考察を行なったものの良い不変量の構成には至っていない。この研究課題は当初から難航が予想された課題であり、平成23年度以降も粘り強く取り組んでいく予定である。また、同じく時年度に研究に実施する礎石であったbroken Lefschetz fibrationの分類および具体例の構成に関しては、平成22年9月に早野健太氏(大阪大学大学院生)によって種数1のsimplified broken Lefschetz fibrationの分類がなされ、その詳細を知る機会に恵まれた。早野氏の仕事は平成23年度以降の研究の土台の一つになるものと思われる。本年度の研究は、平成21年度科研費補助金応募書類研究計画調書「研究計画・方法」欄および平成23年度科研費補助金交付申請書「研究実施計画」欄に記載した計画に基づいて実施された。「研究実施計画」に記載したLefschetzファイバー空間の新しい不変量の構成に関しては、そのための布石として、種数2以上のLefschetzファイバー空間のチャート表示の研究を鎌田聖一氏(広島大学)と共に開始した。これは、種数2のLefschetzファイバー空間のチャート表示を用いた鎌田氏の研究が平成23年6月に現れたことを契機に始まった共同研究である。本年度は特に、超楕円的Lefschetzファイバー空間のチャート表示を研究し、基本的な性質の解明や具体例のチャート表示などを実行した。これらの予備的考察は次年度に行われる予定の研究に欠かせないものである。

「研究実施計画」に記載したbroken Lefschetz fibration(BLF)のモノドロミーの研究は、早野健太氏(大阪大学大学院生)と佐藤正寿氏(日本学術振興会特別研究員PD)によって精力的に進められた。特に、BLFの切断の様々な性質、超楕円的なBLFの全空間の構造や符号数の局所化などが明らかになり、興味深い具体例も構成された。両氏の研究に間近で接した経験は、今後の研究に大いに役立つものと思われる。これらの他に、超楕円的Lefschetzファイバー空間の互いに交わらない切断の構成に関して、田中俊輔氏(大阪大学大学院生)と有益な議論を交わすことができた。田中氏の研究は今後、様々な4次元多様体の構成に応用される可能性がある。本年度の研究は、平成21年度科研費補助金応募書類研究計画調書「研究計画・方法」欄および平成24年度科研費補助金交付申請書「研究実施計画」欄に記載した計画に基づいて実施された。「研究実施計画」に記載したLefschetzファイバー空間のファイバー和に関する性質の解明に関しては、一般の種数の超楕円的Lefschetzファイバー空間のチャート表示の研究を鎌田聖一氏(広島大学)と共に行った。結果として、超楕円的Lefschetzファイバー空間のファイバー和に関する安定化定理を証明することができた。特に、ファイバー和をするLefschetzファイバー空間の特異ファイバーの本数を十分小さくすることができた。また、ファーバー和によって安定となる具体例の構成にも成功した。さらに、チャート表示をLefschetzファイバー空間へ応用した長谷川功氏の博士論文について田中心氏(東京学芸大学)と議論を行い、チャートに関する様々な知識や技法を教わった。「研究実施計画」に記載したLefschetzファイバー空間の新しい不変量の構成に関しては、上記のチャート表示の研究を基に、いくつかの着想を得た。これらの中から新しい不変量が構成される可能性はあると考えられ、今後さらに研究を深めていく予定である。「研究実施計画」に記載した4次元多様体の改変とLefschetzファイバー空間のモノドロミーの関係の解明に関しては、浮田卓也氏(大阪大学大学院生)によって、プラグツイストとモノドロミーの関係がいくつかの重要な例に対して解明され、その詳細を知る機会に恵まれた。この結果は、今後いろいろな方向へ発展する可能性を秘めており、その利用を模索中である。チャート表示は、一般種数のLefschetzファイバー空間の分類や不変量の構成に非常に有効であることが期待されている。本年度は、チャート表示を創始した鎌田聖一氏(広島大学)との共同研究を開始することができ、Lefschetzファイバー空間の新しい研究への布石を打つことができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。Lefschetzファイバー空間の新しい不変量の構成に関しては、様々な方法を模索しつつも、基本的にはチャート表示を用いた研究を継続する。4次元多様体の種々の改変操作とLefschetzファイバー空間の関係については、有理ブローダウンに関する先行研究を参考にして、主にファイバー和に関する研究を進めていく。
環境・省エネ自動車エンジンのモデルベース過渡応答制御手法に関する総合的研究

本研究は自動車エンジンのための環境対策と省エネルギー化課題を動的システム制御の視点から挑戦したものである.本研究では,自動車エンジンマネジメント技術では難問とされてきたエンジン運転の過渡期における性能改善を目的とし,様々な運転モード間の過渡期におけるエンジンの挙動を数学モデル化し,エンジンの非線形性,確率性,バラツキなどの不確かさに着目した,トルク生成と燃焼の最適化を実現するためのモデルベースの制御手法を開発した.提案された制御手法については,実車搭載用ガソリンエンジンにおける実験検証結果を与えることによって,内燃機関の動的制御理論を確立するだけではなく,自動車産業基盤技術の創出に貢献した.本研究は自動車エンジンのための環境対策と省エネルギー化課題を動的システム制御の視点から挑戦したものである.本研究では,自動車エンジンマネジメント技術では難問とされてきたエンジン運転の過渡期における性能改善を目的とし,様々な運転モード間の過渡期におけるエンジンの挙動を数学モデル化し,エンジンの非線形性,確率性,バラツキなどの不確かさに着目した,トルク生成と燃焼の最適化を実現するためのモデルベースの制御手法を開発した.提案された制御手法については,実車搭載用ガソリンエンジンにおける実験検証結果を与えることによって,内燃機関の動的制御理論を確立するだけではなく,自動車産業基盤技術の創出に貢献した.本年度は,エンジン過渡期の振る舞いを把握するための基本である空気と燃料の気筒毎吸入量のモデリングとその推定のための基礎理論開発を中心に研究を進め,当初計画した研究目的を概ね完成した.具体的な研究成果は以下のとおりである.(1)実際の六気筒ガソリンエンジン制御テストベンチにおいて,各種加減速モード,負荷変化モードの実験を行い,得られたデータを解析し,数学モデル構造について新しい見地を得ることができた.(2)気筒毎吸気量と燃料吸入量のモデル化については,線形周期時変システム論と確率論的アプローチと,エアーフローメータとマニホルド圧力センサーを用いたオープンループアプローチを提案し,実験検証結果が得られた.(3)前項において得られた結果に基づき,加減速や負荷変化時の吸気量推定手法を提案した.(4)加減速時や負荷変化時の空燃比過渡応答制御手法を提案した.主に非線形適応制御法マニホルド圧力に基づくフィードフォーワード法,燃料パス切換え時のモデルに基づく前置補償法を検討し,実験検証結果を与えた.(5)新たに低慣性ダイナモメータを導入することによって過渡応答実験能力を高め,シミュレーションモデルの精度を高めることができた.今年度の実験研究で得られたデータは今後ともエンジンの過渡特性解析のための貴重な根拠となる.また,数学モデルと空燃比制御手法に関する研究で得られた見地は次年度の研究でさらに発展され,空燃比だけではなく,エンジンの総合指標を含む統括的な制御手法開発のために活用される.本研究の目的は、ガソリンエンジンの様々な運転モードにおける過渡特性のモデリング方法を構築するとともに、過渡特性の改善を目的とする制御手法を開発し、実験検証を行うことである.本年度は、本研究実施の最終年度として,いままでの研究で蓄積したエンジン過渡期における挙動の数学モデルと制御手法をもとに,エンジン出力トルク向上と気筒間バラツキの抑制手法を開発した.具体的な成果は以下のとおりである.(1) Receding Horizon Optimizationsを基本とするエンジン出力トルク追従制御手法を提案し,実験によってその有効性を検証した.(2)ノック発生確率の最尤制御アルゴリズムを開発し,ノック発生確率に対する制限のもと,トルク出力を向上させる点火時期制御アルゴリズムを開発した.(3)過渡期における気筒内空燃比の推定モデルを構築し,実験検証を行った.(4)モデル予測型エンジン速度追従制御アルゴリズムを開発し,サイクル毎残留ガス割合の確率制御アルゴリズムを提案した.本研究の目的は、ガソリンエンジンの様々な運転モードにおける過渡特性のモデリング方法を構築するとともに、過渡特性の改善を目的とする制御手法を開発し、実験検証を与えることによって、自動車パワートレインのモデルベース開発のための基盤技術を確立することである。本年度は、昨年度に続き、トルク特性、残留ガス、ノックなど現象の把握実験と、それに基づくモデリング手法を構築し、制御手法開発の課題にも挑戦を始めた。主な成果は以下のとおりである。1空燃比特性に関しては、気筒毎空燃比に着目した周期時変モデルの適用、バンク間空燃比のバラツキモデル、急激な変速時の吸気量モデルの構築手法を完成させ、モデルに基づくバンク間空燃比バランシング制御、急加速時の空燃比制御及び気筒毎燃料補正による空燃比高精度制御手法を開発し、実験検証を行った。2過渡期におけるエンジントルク制御のためのトルク出力モデルを構築し、モデル予測型のトルクディマンド制御手法をシミュレーションベースで模索を始めた。3残留ガス割合のサイクル変動モデルを構築し、残留ガスの確率特性に注目して、マルコフ過程理論に基づいて、残留ガスサイクル変動を抑えるための確率制御手法を開発し、実験検証を行った。4ノック発生現象を実験によって把握し、最尤推定手法によるノッキング確率の推定とその制御手法を開発し、実験検証を与えた。5dSPAC MicroAutoBoXの導入によって、様々なルートを走行する時の過渡応答実験が可能になり、エンジンの統括制御によるエンジン効率改善効果の確認が可能になったので、走行環境の情報を取組んだエンジン統括制御手法の挑戦を始めた。当初計画していた研究事項はすべて実施され,研究設備更新が順調に準んだので,実験が予定より多く実施され,想定していたケースより多くのモデル同定実験が試された.その結果,次年度の研究進捗を大幅に速めることになった.25年度が最終年度であるため、記入しない。

実験設備の改善と新規博士後期課程院生の研究補助者が研究チームに加入したことにより、当初の予定より研究課題を広げることができ、早く制御手法に関する研究に着手することができた。今年度は低慣性ダイナモメータの導入,dPSACEコントローラの更新など実験設備の改善が完了したので,実験能力が大幅にアップされ,リアルタイムの制御手法の開発により有利な環境になったので,次年度においては,当初計画した研究目標達成の他に,高速リアルタイム性を活かしたアドバンスな制御手法開発にチャレンジしたい.25年度が最終年度であるため、記入しない。今後は制御手法の開発に重点を置いて研究を推進したい。また、過去2年間は個別のモードや制御ループに集中してモデリングと制御手法を開発してきたが、統括的制御による省エネ化を図る制御系設計手法にチャレンジしていく予定である。
反強磁性体におけるスピン変換ダイナミクスの解明

近年「反強磁性体スピントロニクス」の研究が活発化している。本研究では特に、反強磁性秩序を有する物質系におけるスピン自由度に起因する現象をさらに掘り下げるべく、反強磁性体における局在スピン⇔伝導スピン変換ダイナミクスの解明を目的とする。前年度の成果として、反強磁性磁化においてもスピントルク効果が有効であることが間接的に既に示されている。本年度(平成30年度)は、実際に反強磁性体に効率よくスピン注入し、スピントルク効果により回転する反強磁性磁化方向を電気的に検出するデバイス構造を作製し、スピントルク書き込み反強磁性メモリの動作原理(書き込み・読み出し)の実証を行った。具体的には、Pt/NiOやPt/CoGd多層膜において反強磁性メモリの実証を行い、10^7A/cm^2程度の電流にて反強磁性磁化方向の制御ができることを確認し、また抵抗変化による磁化方向の読み出しが可能であることを証明した。これらは反強磁性体においても伝導スピン⇒局在スピン変換ダイナミクスが起こることを実験的に示した重要な成果であり、数件の査読論文(Physical Review Letters、Scientific Reports、等)に出版した。本年度後半では、さらに、局在スピン⇒伝導スピン変換ダイナミクスの解明を目指して、反強磁性共鳴を利用したスピンポンピング効果による伝導スピン流生実験を行った。具体的には、THz分光装置を用い、反強磁性共鳴を励起し、共鳴線幅や、電圧測定からスピンポンピング効果の実証を試みた。本成果は、現在論文投稿中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度(平成29年度)は、スピントルク効果による反強磁性ダイナミクスの変調・励起に関して調査を行った。伝導スピン流の生成は主に非磁性体のスピンホール効果を利用して行った。スピンホール効果とは非磁性金属に電流を流すと、電流と直交した方向にスピン流が誘起される現象である。基本的には非磁性体/反強磁性体の二層薄膜構造を用いることにより容易にスピン流注入が実現できる。非磁性材料としては、PtやTa、Wなどの利用を検討し、反強磁性材料にはコリニア反強磁性を有するFeRh、NiO、Cr2O3や、ノンコリニアなFeMnやIrMnなどをスピントルク共鳴法により評価した。その結果、FeNi/FeMn/Pt三層膜において、反強磁性体FeMnのネールベクトルの方向に依存して変化する系のダンピング定数から、反強磁性磁化にスピントルク効果が働いていること、さらに同効果に角度依存性があることを実験的に明らかにした。本成果は、Physical ReviewLettersに掲載された。また、X線磁気線二色性による反強磁性体磁区観察を利用して、スピントルク効果下の反強磁性磁区ダイナミクスを直接観察を行った。スピントルク効果により反強磁性磁区が拡大していく様子を捉えた。上述したように、今年度に計画していた「スピントルク効果による反強磁性ダイナミクスの変調・励起」に関する研究については数件の論文発表(準備中一件)を行っており順調に進展している。平成30年度は、テラヘルツ領域の反強磁性共鳴ダイナミクスの観測およびスピンポンピング効果の観測を目指して研究を進めていく。
ナノフードテクノロジーによる希少糖の利用効率の改善

希少糖は体脂肪の減少や血糖値、血中インスリンがコントロールされることが知られているが、腸管からの吸収率が悪く体内動態がグルコースのような糖類と異なるため利用は進んでいない。本研究ではDDS技術を応用して希少糖の血中閾値を制御し、さらに機能性食品へ応用するため、安全、低コストで使いやすい担体を選んで希少糖との複合体を合成し、糖の坦持量や生体環境における糖の放出効率を検討した。ラットに希少糖ー担体の複合体を含む試料を長期投与し、食品安全性に関する基礎的な評価を行ったところ、コントロール群と比較して体重、飼料効率、血清生化学値には差がなく安全性が認められた。希少糖の徐放化と送達を目的として経口摂取が可能でありかつ安定な構造を持つ高分子ミセルを形成する担体として高分子多糖であるアルギン酸を用い、脱水縮合反応によりカプセル化の検討を行った。まず最も入手し易いD-プシコースを用い、縮合反応溶液の温度、pH、糖と担体との比率などの反応条件が希少糖と担体の合成効率に及ぼす効果について検討した。UV吸収やHPLCにより残留溶液の希少糖濃度およびカプセルから放出された希少糖量を測定し、希少糖のカプセル内担持率を算定した。ケトースの対照としてD-フルクトースを用い、アルドースの対照としてD-グルコースを用い、それぞれ同様に検討を行った。縮合反応後に合成溶液中に残存する希少糖の利用効率を向上させることを目的として510回程度希少糖溶液を再利用して担持させた場合でも、初回と同程度の坦持効率を示すことを確認した。担体と希少糖との複合体を食品として用いる場合、その構造が生理条件下において安定に存在する必要があるため、生理食塩水や酸性溶液中においても同様に希少糖の放出挙動を観察したところ、溶液中のpHや塩の存在は糖の放出挙動には影響を及ぼさないことが確認され、今回作成した希少糖-担体は経口摂取が可能であることが示唆された。現在、希少糖は理論上20数種類が合成することが可能であると報告されているため、D-アロースや他の希少糖についても入手次第、担体との坦持効率の検討を行う。ラットに3%のプシコースあるいは4.3%の希少糖シロップ(プシコース含量85%)を含む食餌を長期投与したところ、食餌摂取量、体重増加量、体脂肪率、血清生化学のいずれの指標においても対象群であるフルクトースあるいはコーンシロップ投与群との違いは認められなかった。組織生化学評価においてもいずれの臓器にも異常は認められず、プシコースの安全性が示された。また、プシコースの許容1日摂取量は1.6g/kg/dayであることが明らかとなった。希少糖の徐放化とキャリアの保護・送達を目的として、経口投与が可能でありかつ安定な構造を持つ担体を選別し、マイクロゲルを用いたカプセル化の検討を行った。高いpH領域で膨潤・分解する高分子を用い小腸粘膜で選択的に放出するナノキャリアを用いて坦時体を合成した後に希少糖を包括させた希少糖-DDSを作成した。希少糖のカプセル内担持率はHPLCを用いて残留溶液の希少糖濃度測定やアルカリ処理によってカプセルから放出された希少糖量から算定した。また、カプセルの粒子形状は電子顕微鏡観察によって評価した。動的光散乱あるいは測定自然沈降法によってカプセルの粒径分布および分散安定性を評価した。担体と希少糖との複合体を食品として用いる場合、その構造が生理条件下において安定に存在する必要があるため、現在、擬似的な生理条件としてリン酸緩衝あるいは生理食塩水中における複合体の安定性について評価する準備を行っている。希少糖のうち最も入手し易いD-プシコースを用いた検討に引き続き、D-プシコースを原料として合成されるD-アロースについても除放と送達を目的とした脱水縮合反応によるカプセル化の検討を行った。担体については、経口摂取が可能でありかつ安定な高分子ミセル構造を持つ高分子多糖体であるアルギン酸を用いた。D-プシコースを用いた場合と同様に縮合反応液の温度、pH、糖と担体との比率などの反応条件が合成効率に及ぼす効果について検討した。UV吸収やHPLCにより残留溶液中の希少糖濃度およびD-プシコースー担体の複合体から放出された希少糖濃度により担持効率を算出したところ、D-プシコースやD-フルクトースなどのケトースに比較してD-アロース、D-グルコースなどのアルドースの担持効率が良いことが確認され、腸管での吸収や除放効果を期待できることが示唆された。ラットの食餌中に0.3%5.0%程度のD-プシコースー担体の複合体を添加して長期投与し、経時的に体重、体脂肪蓄積量の変化や耐糖能について検討したところ、試験群のうちの一部ではペアフィーディング法による等カロリー摂取が困難であった。次年度においては、嗜好性が確認されたD-プシコースー担体複合体のみを用いて引き続き食餌中にD-プシコースー担体の複合体を添加して長期投与し、経時的に体重、体脂肪蓄積量の変化およびブドウ糖負荷試験(OGTT法)による耐糖能の変化について検討する予定である。希少糖のうち最も入手し易いD-プシコースを用いて、高分子多糖であるアルギン酸に脱水縮合反応によって担持させた希少糖DDSを作製した。DDS中に含まれる希少糖の放出挙動を経時的に評価するため、脱水縮合反応後に合成溶液中に残存する希少糖をHPLCにより測定した。

また、希少糖の利用効率を向上させることを目的として510回程度反応溶液を再利用して希少糖を担持させた場合でも、初回と同程度の放出挙動を示すことを確認した。DDS担体と希少糖との複合体を食品として用いる場合、その構造が様々な生理条件下において安定に存在する必要があるため、生理食塩水や酸性溶液中においても同様に希少糖の放出挙動を観察したところ、いずれの溶液中おいても複合体の安定性が確認された。ラットの嗜好性向上を目的として反応溶液の温度やpH等、脱水縮合時の反応条件が希少糖DDSの粒子の形状に与える影響について検討し、最も嗜好性が高い条件で3%のD-プシコース含む希少糖DDSをラットに長期投与したところ、食餌摂取量、体重増加量、体脂肪率、血清生化学のいずれの指標においても対象群との違いは認められなかった。組織生化学評価においてもいずれの臓器にも異常は認められず、プシコース-DDSの安全性が示された。さらに、D-プシコース単独で長期投与を行った先行研究において報告されていた肝重量や腎重量の増加がプシコース-DDSの長期投与においては認められなかったことから、希少糖-DDSの機能性食品応用への可能性が示された。希少糖は体脂肪の減少や血糖値、血中インスリンがコントロールされることが知られているが、腸管からの吸収率が悪く体内動態がグルコースのような糖類と異なるため利用は進んでいない。本研究ではDDS技術を応用して希少糖の血中閾値を制御し、さらに機能性食品へ応用するため、安全、低コストで使いやすい担体を選んで希少糖との複合体を合成し、糖の坦持量や生体環境における糖の放出効率を検討した。ラットに希少糖ー担体の複合体を含む試料を長期投与し、食品安全性に関する基礎的な評価を行ったところ、コントロール群と比較して体重、飼料効率、血清生化学値には差がなく安全性が認められた。ラットによるD-プシコースー担体の長期投与試験を行ったところ、試験群のうちの一部でペアフィーディング法による等カロリー摂取が困難であり、嗜好性に関して検討する必要が生じたため。栄養生化学嗜好性が確認されたD-プシコースー担体複合体のみを用いて食餌中にD-プシコースー担体の複合体を添加して長期投与し、経時的に体重、体脂肪蓄積量の変化およびブドウ糖負荷試験(OGTT法)による耐糖能の変化について検討する予定である。経口摂取が可能な希少糖-DDSの作成を目的として、疑似的な生理条件である酸性溶液や生理食塩水中での希少糖の坦持効果を確認できた。経口摂取が可能なDDS担体の選別およびプシコース、アロース2種類の希少糖とDDS担体との複合体の合成および合成効率の検討においてほぼ目的を達成することができた。ラットの食餌中に0.3%5.0%程度のD-プシコースー担体の複合体を添加して長期投与し、経時的に体重、体脂肪蓄積量について検討したところ、試験群のうちの一部ではペアフィーディング法による等カロリー摂取が困難であったため、摂餌試験を一旦中断し嗜好性に関して検討する必要が生じた。できるだけ収率よく希少糖-DDSを作成する方法を確立し、実験動物を用いた投与試験により評価する。擬似的な生理条件としてリン酸緩衝あるいは生理食塩水中における希少糖-複合体の安定性について評価する。嗜好性が確認されたD-プシコースー担体複合体のみを用いて引き続き食餌中にD-
マイクロ空間における溶媒の特異的流動挙動に基づく生体成分分析法の開発

マイクロ空間内に水-親水性/疎水性有機溶媒混合液を送液すると,均一であった溶液が二相に分離し,管径方向に分配する現象は,管径方向分配現象としてこれまで報告してきた.本年度の研究では,水-親水性/疎水性有機溶媒混合液に替わり,有機溶媒を用いない溶液による管径方向分配現象について検討した.そこで,非イオン性界面活性剤水溶液による水性二相分配に着目した。非イオン性界面活性剤水溶液は曇点以上に加温することで、水相と界面活性剤濃縮相の二相に分配することが知られており,その曇点は添加する塩濃度の影響を受ける.2wt% Triton X-100水溶液に各種濃度のNaClを添加し曇点を調べた結果,塩濃度の増加に伴い曇点は低下した.曇点が34°Cになる塩濃度を採用し,次にマイクロ空間内を流れる非イオン性界面活性剤水溶液の挙動について顕微鏡により観察した.マイクロ流路内の温度が曇点以下になるように設定した場合,溶液は均一のまま流れた.一方,流路内を曇点以上に設定した場合,流路内壁付近に水相が、流路中心部に界面活性剤濃縮相がそれぞれ形成された.この結果から,水性二相分配によって管径方向分配現象が生じることが確認された.さらに,この水性二相分配による管径方向分配現象を管径方向分配クロマトグラフィーに適用することを試みた.モデル試料として1-ナフトールと2, 6-ナフタレンジスルホン酸の混合溶液を用い,内径75μmのキャピラリーチューブに注入した.チューブを曇点以上に加温することで,モデル試料2成分を分離して検出することができた.以上のことから,有機溶媒を必要としない管径方向分配クロマトグラフィーが開発されため,今後の研究により生体成分を含む分析対象物の拡大に繋がることが期待できる.マイクロ空間内に水-親水性/疎水性有機溶媒混合液を送液すると,均一であった溶液が二相に分離し,管径方向に分配する現象は,管径方向分配現象としてこれまで報告してきた.本年度の研究では,水-親水性/疎水性有機溶媒混合液に替わり,有機溶媒を用いない溶液による管径方向分配現象について検討した.そこで,非イオン性界面活性剤水溶液による水性二相分配に着目した。非イオン性界面活性剤水溶液は曇点以上に加温することで、水相と界面活性剤濃縮相の二相に分配することが知られており,その曇点は添加する塩濃度の影響を受ける.2wt% Triton X-100水溶液に各種濃度のNaClを添加し曇点を調べた結果,塩濃度の増加に伴い曇点は低下した.曇点が34°Cになる塩濃度を採用し,次にマイクロ空間内を流れる非イオン性界面活性剤水溶液の挙動について顕微鏡により観察した.マイクロ流路内の温度が曇点以下になるように設定した場合,溶液は均一のまま流れた.一方,流路内を曇点以上に設定した場合,流路内壁付近に水相が、流路中心部に界面活性剤濃縮相がそれぞれ形成された.この結果から,水性二相分配によって管径方向分配現象が生じることが確認された.さらに,この水性二相分配による管径方向分配現象を管径方向分配クロマトグラフィーに適用することを試みた.モデル試料として1-ナフトールと2, 6-ナフタレンジスルホン酸の混合溶液を用い,内径75μmのキャピラリーチューブに注入した.チューブを曇点以上に加温することで,モデル試料2成分を分離して検出することができた.以上のことから,有機溶媒を必要としない管径方向分配クロマトグラフィーが開発されため,今後の研究により生体成分を含む分析対象物の拡大に繋がることが期待できる.
活性イオウ代謝経路に着目した喘息難治化メカニズムの解明と新規バイオマーカーの創出

喘息の気道炎症においてレドックスバランスの破綻とミトコンドリア機能不全は病態難治化に関与するが、その検出法や制御法は確立していない。我々は新規内因性抗酸化分子である活性イオウ分子種がヒト肺に存在することを発見した。またミトコンドリアに局在する新規活性イオウ分子種産生酵素(CARS2)はミトコンドリア機能維持に重要な役割を果たすことが報告された。一方で、喘息気道炎症における活性イオウ分子種やその産生酵素の役割は不明であり、本研究では、喘息患者の呼気中の活性イオウ代謝物質と臨床指標との関係を明らかにし、さらにCARS2欠損マウスを用いた2型気道炎症モデルを作成し難治化における活性イオウ分子種の役割を解明する。
創造教育実習教材としての色素増感型太陽電池搭載触覚ロボットの製作

研究目的:本大学工学部では、学部全学科の1年生を対象に創造教育実習をおこなっており、本研究ではこの実習の教材開発を目的としている。教材開発においては、各学科の学生が学ぶ専門分野を取り入れ、ものづくり経験の少ない新入生が興味を持ち、ロボット製作体験が出来る教材として、今回は色素増感型太陽電池搭載触覚ロボットの製作をおこなった。研究方法:ロボットの製作は、以下に述べる4つの専門分野に分けて製作を進めた。(1)色素増感型太陽電池の製作(化学工学系)。ハイビスカスなど数種類の色素抽出材料をもちいて、太陽電池を試作し発電効率を調べる。その後、最も発電効率の良い色素材料を用いて色素増感型太陽電池を製作する。(2)太陽光追従回路、触角センサー制御、モータ駆動回路の設計・製作(電気電子工学系)。CdS光センサーを使った光量測定回路とサーボモータを用いた位置決め装置を製作し、太陽電池パネルが太陽光を最も多く受光できる位置に向くように制御する。次に障害物を触角により感知し、回避運動をおこなうための触角センサー制御回路と、車体駆動制御回路の製作をおこなった。(3)ロボット筐体の製作(機械工学系)。太陽電池パネルならびに各種制御回路を搭載するためのロボットの筐体の設計図面作成、製作をおこなった。(4)制御プログラムの作成(情報・システム工学系)。機械制御用IC(PIC)をもちいて各種センサー回路や駆動動回路の制御ををおこなったが、今回は制御用プログラムはP-BASICをもちいて作成した。研究成果:試作改良を重ねることにより、太陽パネルを小型化し、センサー回路、太陽光追跡回路を工夫し感度を高めた。そして、ロボットの動きを制御する駆動回路ではモーター用ICを無くして制御できるようにし、回路の簡略化をはかった。以上よりロボットの製作が未経験者でも取り組みやすく興味をもって、ものづくりに取り組める教材を開発できたと考えている。
筋萎縮性側索硬化症のイオンチャネル障害と小分子恒常性異常に関する生理学的研究

少数例のALS患者の血液検体を用いて解析を行い、運動神経軸索興奮特性の指標のうち、予後と関連すると報告されているもの(Strength-Duration Time Constantおよびrecovery cycle中のsupernormality)と有意な相関を示す小分子、及びそれらの指標の高値群と低値群との間に有意な差を示すものを複数種類同定した。その中にはこれまでの既報でALS患者群で優位に変化(上昇あるいは減少)を示すことが報告されているものや、いくつも提唱されているALSの病態仮説のうちのあるものの中で重要な役割を果たしているものなどが複数含まれていた。運動神経軸索興奮特性検査が何故予後と関係するのかその機序は不明であるが、その分子病態的バックグラウンド解明につながり得る結果であると考えられた。また検証のための検体収集を行い、検証群について解析を行った。現在結果の解析を行っている。またこれまでの研究成果について発表を行った。上記の様に少数例でのパイロットスタディーで有望な結果が得られている。またその検証群の検体収集を完了し、この群での解析を行い現在結果をまとめており、発表を準備中である。少数例でのパイロットスタディーで得られた結果の検証群の解析を行い現在結果をまとめており、発表を準備中である。さらに筋萎縮性側索硬化症の新たな治療点の開発を目指して研究を行っていく。また引き続き結果の検証のための検証群を準備中である。具体的には新規に診断されたALS患者様から同意を得られた方から血液検体を継続的に収集している。検体収集は現在のところ順調に進んでいる。またその検証群の検体を準備中であるが、その検体収集も順調である。少数例のパイロットスタディーで得られた結果が真であるかを検証するための検証群を準備中である。具体的には新規に診断されたALS患者様から同意を得られた方から血液検体を継続的に収集していく予定である。他の研究費を使用することにより研究費を節約できた。次年度以降に検証群の検体を用いて小分子解析を行う予定であり、それに充当する予定である。現在解析を行った結果を取りまとめており、必要に応じ追加解析を行う。また発表を準備中である。
高分子-SOD結合体の微小循環に及ぼす影響と肝阻血再潅流障害防止に関する研究

1)肝虚血再灌流障害に及ぼすSOD-DIVEMA結合体の影響を生体蛍光顕微鏡ビデオ観察システムを用いて検討した。[方法]Sprague-Dawleyラットを各群6匹づつ1)対照、2)SOD投与、3)SOD-DM投与、4)生食投与の4群に分けた。開腹後、生体蛍光顕微鏡を用いて肝微小循環を観察した。その後Pringle法で20分間虚血した.虚血解除5分前に、2)SOD(10000U/kg)、3)SOD-DM(10000U/kg)、4)NaCl(1.0ml)を各群別に全身投与した.対照群では肝虚血以外の操作を施した。虚血解除後2時間にわたり経時的に肝微小循環動態を観察した。[結果]SOD-DMはSODに比し再灌流時間の経過とともに有意に肝微小循環を改善した(再灌流2時間後の類洞灌流率:SOD-DM95.8±0.7,SOD81.5±8.2%:小葉内白血球膠着数:SOD-DM12.3±3.3,SOD27.7±6.8cells/小葉;中心静脈内白血球癒着数:SOD-DM40.0±14,SOD253±58Cells/静脈壁mm2)。また再灌流2時間後に測定した逸脱酵素活性でSOD-DMはSODに比べ有意に低値を示した(GOT: SOD 305±49, SOD-DM 180±13 U/ml: α-glutathione S-transferase:SOD 1580±370,SOD-DM 715±67μg/l)。同時に測定した血清SOD活注ではSOD群が8.6±3.1U/mlに対し、SOD-DM群は33.0±5.9U/mlと高値を保っていた。組織学的検査では、SODおよびSOD-DIVEMA投与群では肝細胞空胞変性が生食投与群に比べ軽微であった。各投与群間で胆汁栓の分布には変化が見られなかった。[結語]SOD-DMはSODに比して、再灌流2時間後にも高い血中SOD活性を保ち、有意に肝虚血後の微小循環障害を予防し、同時に虚血後肝細胞傷害を軽減させることが判った。2)従来類洞灌流率や白血球膠着現象が指標とされてきたが、微小血管の直径の変化についてはいままで十分に検討されていなかった。そこで我々の構築した反復観察システムにより、虚血後の肝微小血管径の変化を研究した。[方法]虚血開始前、血行再開直後、30分後、60分後、120分後に繰り返し肝表面上の同一部位を観察した。実験後、録画画像より画像解析ソフトを用いてコンピューターで類洞径の変化および静脈径の変化を定量的に解析した。[結果]虚血後に、類洞径と静脈径はそれぞれ25%縮小した。これら血管径の狭小化は2時間の再灌流中に回復しなかった。[結語]類洞灌流率の低下や白血球膠着現象の増加するだけでなく、微小血管の狭小化も肝虚血再灌流障害のメカニズムの一つとなっていることが判った。

2)従来類洞灌流率や白血球膠着現象が指標とされてきたが、微小血管の直径の変化についてはいままで十分に検討されていなかった。そこで我々の構築した反復観察システムにより、虚血後の肝微小血管径の変化を研究した。[方法]虚血開始前、血行再開直後、30分後、60分後、120分後に繰り返し肝表面上の同一部位を観察した。実験後、録画画像より画像解析ソフトを用いてコンピューターで類洞径の変化および静脈径の変化を定量的に解析した。[結果]虚血後に、類洞径と静脈径はそれぞれ25%縮小した。これら血管径の狭小化は2時間の再灌流中に回復しなかった。[結語]類洞灌流率の低下や白血球膠着現象の増加するだけでなく、微小血管の狭小化も肝虚血再灌流障害のメカニズムの一つとなっていることが判った。肝阻血再潅流障害に及ぼすSOD-DIVEMA結合体の影響を生体蛍光顕微鏡(IVM)ビデオ観察解析システムを用いて検討した。材料と方法:平均体重250gのSDラットを用いて肝左葉表面から肝類洞の血行状態と類洞や中心静脈内の白血球動態を阻血再潅流障害の指標とした。観察中のラット体温は37°Cに保ち、露出臓器表面からの不感蒸泄を防止ぎ、頚動静脈から補液や血圧、血液ガスをモニターして全身の血行を生理的な状態に管理した。肝固有動脈と門脈本幹をクリップで0分(非遮断群)、20分及び30分間遮断した。20分及び30分遮断群は更に、SOD-DIVEMA結合体投与群と非投与群に分けた。開腹ラットを手術台に固定したままIVMのステージに乗せ、Naフルオレッセイン(0.2^<-6>M/Kg/0.2ml)及びロ-ダミン6G(10^<-7>M/Kg/0.2ml)を頚静脈より注入し、30分後にIVMで観察し、録画した。分子量約3万(Mw/Mn=1.4)のSOD-DIVEMA結合体を既に報告した方法で合成し、阻血解除5分前に1万単位/kg(体重)投与した。結果: SOD-DIVEMA結合体投与直後に平均3.1分(n=10)間持続する血圧低下(収縮期圧:17.9%、拡張期圧12.5%)が生じた。血行遮断により血流が途絶えた類洞数は遮断時間の延長に応じて増加したが、結合体投与により有意(p<0.05)に血流途絶類洞数が減少した。類洞と中心静脈の膠着白血球数は遮断時間応じて増加した。結合体投与により、類洞内の膠着白血球数は30分遮断時に比べて有意(p<0.01)に増加し、中心静脈内では30分遮断時と同等であった。考察:従来、肝阻血再潅流障害は類洞内皮に膠着する白血球が類洞血流途絶を生じて肝実質細胞障害を引き起こすとされている。しかし、本年度の我々実験結果は従来の阻血再潅流障害発生機序では説明出来ない面があり、次年度以降の研究結果に興味がある。同一肝小葉内血行動態反復観察:従来の生体蛍光顕微鏡(IVM)システムを用いた観察法では、血行動態や白血球動態を同一の肝類洞やで繰り返して観察することが出来なかった。このため、阻血再後の微小循環動態の経時的変化には相反する意見があり、一方では類同血行は回復するとし、他方では次第に減弱すると報告されている。そこで、我々はZeiss(ドイツ)社に依頼して300μm四方に900個の正方形を刻み夫々に1から900番まで番号を付けた顕微鏡カバーグラスを制作した。これを用いて、肝阻血再灌流後の血行及び白血球動態に及ぼすSOD-DIVEMA結合体の効果を同一肝小葉で経時的に観察した。方法:肝動脈と門脈本幹の血行を20分間遮断した後、血行再開した。生理食塩水、SOD、DIVEMA及びSOD-DIVEMA結合体を血行再開5分前に前年度報告と同様に投与した。
P.gingivalisのプロテアーゼ欠失株の性状及びその病原性の変化について

P.gingivalisの強いプロテアーゼ活性を有することが知られており、現在そのの酵素学的及び分子生物学的性質を明らかにする研究が急速に進められている。しかし、本酵素が歯周病の発症におよぼす影響はまだ完全に解明されていない。そこで私は本酵素の病原性を明らかにするために酵素活性を欠失した変異株を作製することを試みた。その結果、システインプロテアーゼのひとつarg-gingipainの遺伝子を分断した変異株を作製することに成功した。本変異株はプロテアーゼ活性の他、赤血球凝集活性も低下しており、これら二つの遺伝子は非常に近接した位置に存在することが明らかになった。また、培養上清中の線毛の発現が低下していることがわかった。この理由については現在検討中であるが、おそらくプロテアーゼ活性の低下による間接的影響によると考えられる。また、本変異株の培養上清は、野性株のそれに比べて好中球の機能を抑制する活性が低下していることが明らかになったので、今後さらに詳細に検討していく予定である。また、本変異株の実験動物に対する病原性の変化を調べ、歯周病の発症に及ぼすプロテアーゼの影響を明らかにしていきたいと考えている。
8番染色体短腕上の大腸癌の進展を抑制する遺伝子の検索

大腸癌の発生、進展には複数の遺伝子変化が起こっていることが明らかになってきているが、転移、浸潤に関与する遺伝子変化については現在のところまだ判っていない。既に我々は、転移性を示す進行大腸癌で8番染色体短腕の欠失を高頻度に認めている。また、正常8番染色体移入大腸癌細胞では癌形質の抑制と、浸潤能の低下が起こるが、移入細胞から8番染色体特定領域が脱落した細胞(リバータント細胞)では癌形質が再発現し、浸潤能も元の大腸癌細胞と同程度になったことからも、8番染色体上に大腸癌の進展に関与する癌抑制遺伝子の存在が示唆された。そこで、正常8番染色体特定領域を含む染色体DNAから制限酵素認識配列を含むプライマーを用いて、塩基配列情報未知の染色体DNAの全配列を増幅した。増幅したDNAを制限酵素で切断し、ブルースクリプトIIにクローニングしてDNAライブラリーを作製し、ラベルしたヒト全ゲノムDNAをプローブとしてライブラリーをスクリーニングして単一コピークローンを得た。さらに正常8番染色体移入大腸癌細胞とリバータント細胞のcDNAをプローブとしてハイブリダイゼイションを行い、正常8番染色体移入大腸癌細胞でのみ発現しているゲノムDNAを数クローンを得た。現在、得られたクローンをプローブとしてノーザン分析により正常8番染色体移入大腸癌細胞とリバータント細胞でmRNAの発現を確かめている。