hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
映画・ドラマを教材とした韓国語教育の基礎研究

このような優れた素材を教材として活用できれば、大きな学習効果が期待できる。本研究ではこのテーマに対し、1)基礎的資料の整備、2)授業モデルの立案・教材化、3)学習効果に対する調査という3つの側面からアプローチする。1)基礎的資料の整備は、a.研究文献および映像資料の収集、b.作品・場面選択の基準の明確化、c.授業に活用可能な作品・場面のデータベース化の3つの項目からなる。2)授業モデルの立案・教材化は整備した資料を活用し、実際の授業を念頭において構想を具現化するものであり、d.シラバスデザイン、e.教材作成の2つの項目からなる。3)学習効果に対する調査は授業モデルを実践した効果をアンケートとテストにより検証するものであり、f.学習者の動機付けと学習意欲の変化とg.言語能力の変化を測定することで学習効果を計る。時系列では、1)基礎的資料の整備→2)授業モデルの立案・教材化→3)学習効果に対する調査、という順序で進めて行く。学習効果の調査結果をフィードバックし、授業モデルと教材の改善を重ねていくことにより、3年の研究期間で指導法を確立することを目指す。本研究は、これまでのところおおむね計画どおりに進んでいる。3年間の研究期間のうち、平成24年度までの2年間に、1)韓国映画・ドラマを語学教材として活用するための基礎となるデータ整備、2)授業モデルの立案・教材化という2つの作業に取り組んできた。平成24年度はこれに加えて、3)学習効果の調査・分析を行った。まず、1)基礎データの整備に関しては、文献資料と映像資料の収集を行った。文献資料は韓国語教育のみならず、他言語の教育における実践事例なども参照した。また、映像資料に関しては、多様な韓国映画作品の会話内容や場面などの分析を行い、データベース作成の作業を進めている。2)授業モデルの立案・教材化に関して述べると、平成24年度は北海道大学韓国語演習のクラスにおいて、映画を教材とした授業を行った。授業モデルとしては、平成23年度は理解力を伸ばすためのトレーニング(リスニング・文法学習など)、平成24年度は表現力を伸ばすためのトレーニング(作文・会話練習など)を中心にアクティビティを構成した。これにより、2つのタイプの授業を実施したことになり、授業モデル比較のための材料を得た。3)学習効果の調査はテストとアンケートにより行った。調査は授業期間開始直後(事前)と終了時(事後)の2回行い、その差を測定することで学習効果を計った。また、研究協力者の助力によって、映画を使用していないクラスにおいても同じ調査を行い、比較対象となるコントロール群のデータを得ることができた。データを分析した結果のうち一部は、「映画を教材とする韓国語授業の実践と学習効果」というタイトルで、平成24年3月刊行の『朝鮮語教育ー理論と実践ー』に報告が掲載された。また、学習動機に関する知見は「韓国語学習者の動機付けと学習効果のクロス分析」というテーマで、平成24年6月に北海道韓国学研究会において発表した。研究プロジェクトの1年目の平成23年度は、これまでのところおおむね計画どおりに進んでいる。
言語・パラ言語の生成・理解能力を有する会話システムに関する研究

自然な音声対話コミュニケーションを成立させるための要件を探るための道具として,言語情報の理解・表出機能に加え,パラ言語情報の理解・表出機能を持つ音声対話システムのプロトタイプを作成した.近年の音声認識・合成の著しい研究成果にも係らず,一般の利用者に広く受け入れられる可能性を感じさせるような,自然性の高い音声対話システムは見られない.この一つの要因が,対話にとって重要な役割を果たすパラ言語情報(顔表情や声表情に含まれる,発話者の内的・心的状態を伝える情報)の軽視にある.しかし,言語・パラ言語をバランスよく扱う対話システムを作る際必要なパラ言語に関する定量的知見はほとんどない。本研究では,パラ言語の役割を定量的に明らかにするための道具として各種の要素技術を開発し,音声対話システムとして組み上げた.具体的には次に挙げるものを実現した.1)ロボット頭部に設置した4系統の指向性を用いてロボットに適した形で音源定位・音源分離を行う方式を提案した,2)パラ言語の表現を可能とする合成音声方式について検討し,波形合成方式を対象として合成品質を向上させる手法を提案するとともに,高品位な声質の変換方式を提案した.3)音声に含まれるパラ言語情報として,発話態度と相槌/聞き返しを取り上げ,発話に含まれる韻律情報を基にこれらを認識する手法を提案した.4)頭部ジェスチャ・表情等の視覚的情報に含まれるパラ言語情報の認識手法を提案した.5)音声対話システムのプラットフォームとして人間型ロボットROBISUKEの設計,構築を行った.6)各モジュールの理解・生成機能を有機的に統合する情報共有の枠組としてMONEAを提案し,通信ミドルウェアの実装を行った.今後,これらの成果を利用し,自然な音声対話に必要とされる要件を明らかにするための定量的な実験を行う予定である.自然な音声対話コミュニケーションを成立させるための要件を探るための道具として,言語情報の理解・表出機能に加え,パラ言語情報の理解・表出機能を持つ音声対話システムのプロトタイプを作成した.近年の音声認識・合成の著しい研究成果にも係らず,一般の利用者に広く受け入れられる可能性を感じさせるような,自然性の高い音声対話システムは見られない.この一つの要因が,対話にとって重要な役割を果たすパラ言語情報(顔表情や声表情に含まれる,発話者の内的・心的状態を伝える情報)の軽視にある.しかし,言語・パラ言語をバランスよく扱う対話システムを作る際必要なパラ言語に関する定量的知見はほとんどない。本研究では,パラ言語の役割を定量的に明らかにするための道具として各種の要素技術を開発し,音声対話システムとして組み上げた.具体的には次に挙げるものを実現した.1)ロボット頭部に設置した4系統の指向性を用いてロボットに適した形で音源定位・音源分離を行う方式を提案した,2)パラ言語の表現を可能とする合成音声方式について検討し,波形合成方式を対象として合成品質を向上させる手法を提案するとともに,高品位な声質の変換方式を提案した.3)音声に含まれるパラ言語情報として,発話態度と相槌/聞き返しを取り上げ,発話に含まれる韻律情報を基にこれらを認識する手法を提案した.4)頭部ジェスチャ・表情等の視覚的情報に含まれるパラ言語情報の認識手法を提案した.5)音声対話システムのプラットフォームとして人間型ロボットROBISUKEの設計,構築を行った.6)各モジュールの理解・生成機能を有機的に統合する情報共有の枠組としてMONEAを提案し,通信ミドルウェアの実装を行った.今後,これらの成果を利用し,自然な音声対話に必要とされる要件を明らかにするための定量的な実験を行う予定である.a)話し言葉対応の音声認識装置の開発従来の研究で開発した読み上げ文が認識対象である言語モデル・音響モデルに、発話速度や基本周波数の変化に応じたスペクトルの変化のモデルを組み込み、話し言語に対応した音声認識装置を開発し、認識性能を向上させた。また、重み付き有限状態トランスデューサを用い、単語の早期確定機能を実現した。b)声表情の認識システムの開発従来の研究で開発中の韻律情報の分析システムが与える結果と声質と心的状態の関係を考慮し、音声の韻律情報・スペクトル情報から発話者の心的状態を指定する手法を提案し、実装した。c)対話中の頭部ジェスチャ認識システムの開発従来の研究で開発した頭部ジェスチャ認識を、対話中のロボット上に設置されたカメラへの適用を行った。対話中に得られる動画像は、ロボットの頭部の動きによる揺れが含まれる。抽出した胴体部のオプティカルフローを算出し、頭部のものから引くことによってこの揺れをキャンセルした。また、認識に用いる確率モデルを適応することにより認識率を向上させた。d)声表情の表出従来の研究で検討中の感情付与可能な音声合成装置を拡張して、発話者の心的状態を表現できる音声合成装置を開発した。様々な心的状態のもとで発話し収集した音声データベースを分析し、高品質に心的状態を表現できるために必要となる音声素片とその接続手法について検討を行った。e)顔表情の表出システムの改良従来の研究で開発したロボットハードウェアをベースに、表情表出機能を充実を行った。表情に大きく影響を与える眉、口部を設計し直しを行った。f)対話モデルの開発のための基礎コーパスの作成対話相手の発話内容・心的状態に応じて、どのように振舞うべきかを示すロボットの行動指針のモデルを作成するために、コーパスを収集し、談話行為や心的状態に関するタグ付与を行なった。個別要素技術の改良と部分的要素技術の統合

a)要素技術の改良(小林、藤江、小川)前年度までに開発した技術について、引き続き改良研究を行なった。性能の改善を行なうとともに、互いの技術の統合を意識し、動作タイミングの制御が容易にできる機能を付与した。b)対話モデルの開発(小林、藤江)対話相手の発話内容・心的状態に応じてどのように振舞うべきかを示すロボットの行動指針モデルを開発した。特に、対話相手との間に誤解が生じた際の発話の修正について検討を行った。c)頭部ジェスチャ認識と声表情認識の統合によるパラ言語認識(小林)前年度までに開発した頭部ジェスチャ認識装置と声表情認識装置を統合して、パラ言語の認識装置を構成した。また、新たに表情の認識技術についても検討を行った。d)ロボット発話時のパラ言語の効果的生成(藤江)眉・口部の改良を行なったロボットの表情表出システムを用いて、ロボットの発話時における表情、視線方向等がユーザにどのような影響を与えるかを調査し、効果的な視線制御モデルの構築を行った。また、対話相手の発話に含まれる言語情報、非言語情報にもとづいて適切なタイミング、内容で相槌を打つ機能を実現した。パラ言語の理解と生成を可能にする対話システムのプロトタイプの試作のため、以下に示すように個々の技術の実装、統合、実験を行った。a)要素技術の実装(小林、藤江、小川)トータルシステム構築のため、前年度までの研究成果である要素技術を実装する。特に、音声認識と韻律処理、音声合成とロボット動作生成、等の関連の深い技術同士の連携を考慮しながら実装を行った。b)対話モデルの改良(小林、藤江)前年度までに開発した対話モデルを、パラ言語の理解機能、生成機能を考慮し、より効果的な対話が可能となるように改良を行った。パラ言語を認識することにより、ユーザのタスクに対する理解状態を把握することが可能となった。これを積極的に用いることで、話題モデルや木構造による発話内容の構造化により、システムの発話内容を制御する方法について検討した。c)ロボット内部・外部の通信アーキテクチャの構築(藤江)トータルシステムを構築する為に必要な複数のモジュール同士が連携するために必要な通信アーキテクチャを構築した。仮想Peer To Peerネットワークを用いることにより、モジュール同士の独立性を高めながらも、パラ言語の認識・生成に伴うタイミング制御に十分に高速な通信を可能とするアーキテクチャを構築した。d)トータルシステムの試作と実験(小林、藤江、小川)上記で開発したモジュール、統合手法を組み合わせることにより、パラ言語の理解と生成を可能にする対話システムのプロトタイプを試作し、各種デモンストレーションや,主観評価実験を行った。前年度までに開発した各要素技術の改良,及びそれら要素技術の対話システム(会話ロボット)への統合を行い,パラ言語の理解能力と、制御性の高いパラ言語の表出機能を持つシステムを作成した.a)要素技術の改良(小林,小川,藤江)a-1.視線方向認識・顔表情認識
メスバウアー分光法とx線吸収分光法を利用した新規金クラスター触媒の評価法

メスバウアー分光とX線吸収分光を組み合わせた分析法の構築を行った。TEMなど画像分析が適用しにくい系のみならず、多くの系で価数の判別からクラスターの判別までキャラクタリゼーションに非常に有用であることが示された。金クラスターは保護基がある場合は安定であるが、保護基がない場合はそれを保存する場の提供が必要であることがわかった。その保存する場として、配位高分子(MOF)やニッケル金属を利用し、金が極めて高分散で担持されることがわかった。この手法は、今後の金触媒研究において、トップダウン方式ではなくボトムアップ方式も採用できるという新たな方向性を拓いた。担持金クラスター触媒のキャラクタリゼーションの手法として、金触媒の研究者は主にTEMを用いて担持した金の粒子径を測定することで、触媒活性を議論してきた。しかし、金の粒子径がクラスターサイズになると、数え落としの問題が大きくなってくる。本研究では、担持金クラスター触媒のキャラクタリゼーションの手法として、197Au Mossbauer分光法を掲げると同時に、最近よく用いられるようになったXAFS(EXAFS解析)とTEM/HAADF-STEMといった手法を用いて、互いの弱点を補い合う担持金クラスター触媒の評価システムを構築することを目的とした。197Au Mossbauer分光法を用いた担持金クラスター触媒のスペクトルは、まったくと言っていいほど研究された例がない。22年度はまず、安定に存在できるとされている高分子(もしくはチオール)で保護された金クラスターを合成し、測定を行うことでクラスターの大きさによってスペクトルの違いがどのように出るのかを調べた。この実験で、197Au Mossbauerスペクトルがクラスター敏感なスペクトルの明確なシフトを起こすことがわかった。また、すでにXAFSの解析やHAADF-STEMの観察より金の大部分が金クラスターとして担持されていると考えられるAu/Al-MOF (Al-MOF : Al(OH) (OOC-C6H4-COO),配位高分子)について、実際に197Au Mossbauerスペクトルの測定を行ったが、触媒調製がうまく行かなかったため、思ったような結果が得られなかった。一方で、Cd-MOFに関してはXAFSの解析ができた。これに関しては、共著者に論文投稿をお願いし、2011年に論文が発表された。一方で担持金クラスター触媒の新規調製法の開発についても模索を行ったが従来の方法と比較して有為差のある改善は見られなかった。本研究では、担持金触媒のキャラクタリゼーションの手法として、広く^<197>Au Mossbauer分光法を掲げると同時に、最近よく用いられるようになったXAFS(EXAFS解析)とTEM/HAADF-STEMといった手法を用いて、互いの弱点を補い合う担持金触媒の評価システムを構築することを目的とした。すでにXAFSの解析やHAADF-STEMの観察より金の大部分が金クラスターとして担持されていると考えられるAu/Al-MOF(Al-MOF:Al(OH)(OOC-C_6H_4-COO),配位高分子)やCd-MOFについて前年度では成果が出て論文化することができたが、今年度はFe-MOFやZn-MOFについても^<197>Au Mossbauerスペクトルの測定を行ったが、金クラスターの検出はできなかった。また同じサンプルのXAFSを測定したが、同様に検出はできなかった。一方で、水素気流下で還元させたAu(OH)_3/Ni(OH)_2は、金が原子状に分散することがわかった。触媒活性も、通常の金触媒では進行しない反応が進行した。XAFS測定から、同時に水酸化ニッケルも還元してしまっていたことが判明した。上記のコンセプトに基づき^<197>Au Mossbauer分光法とXAFS(EXAFS解析)、それに画像分析のTEM/HAADF-STEMを組み合わせることで、キャラクタリゼーションを行い、これまでにない低温でのニッケル金の合金化が示唆された。結果として互いの弱点を補い合う担持金触媒の評価システムを構築することができた。またこの結果は2報の論文にすることができた。
副甲状腺機能亢進症に対する副甲状腺腫瘍の成因に関与する遺伝子の同定

二次性副甲状腺機能亢進症で認められる副甲状腺過形成は腫瘍の特徴であるmonoclonalな増殖によって生じていることが判明している。そこで,既知の遺伝子の中で副甲状腺の腫瘍化に関与する可能性があるmultiple endocrine neoplasia type1(MEN1)遺伝子の異常をスクリーニングした。二次性副甲状腺過形成では,この遺伝子の存在する11q13の欠失を認めた。さらに,二次性副甲状腺機能亢進症の過形成では摘出副甲状腺の検体129腺中、3例において11q13の欠失とSSCP法によりMEN1遺伝子の異常(mobility shift)が認められた。また,その異常の生じている部位を同定するためにcoding-exonをすべてsequenceした結果,MEN1遺伝子の異常は3例ともexon2に認められ、219del18,71del29,331delGと全てがdeletionであった。このことより、二次性の過形成ではexon2が遺伝子異常のhot spotであり,慢性腎不全における副甲状腺過形成の一因であることが示唆された。尚,今までに副甲状腺腺腫ではかなり効率に,この遺伝子の異常があることが報告されているが,今回同時に,今まで検討されていない副甲状腺癌に関しても同様の検討を行ったが,MEN1遺伝子の異常は認められなかった。本年度は、副甲状腺癌のcomparative genomic hybridization(CGH)法の解析が終了した。前年度までの研究では、第3染色体長腕(3q)と第13染色体長腕(13q)の欠失を明らかにしていたが、CGHによると3qと13qの欠失は同様に認められたが、新たな知見として、1q,5q及び16pの染色体増幅を認めた。このことはこれらの染色体部位に副甲状腺腫瘍関連遺伝子(特に癌遺伝子)が存在することを示唆している。このような染色体の異常は良性腫瘍である腺腫と比較するとoverlapしておらず、癌が腺腫から発生するのではなく、新規に発生していることを間接的に証明するものと思われる。次に副甲状腺腫瘍におけるmultiple endocrine neoplasia type 1(MEN1)遺伝子の異常をスクリー二ングした結果、この遺伝子の存在する11q13の欠失を認めた腫瘍を中心に解析した結果、癌ではMEN1遺伝子の異常は認められなかった。ところが、二次性副甲状腺機能亢進症の過形成では129腺中、3例において11q13の欠失とMEN1遺伝子の異常が認められた。MEN1遺伝子の異常は3例ともexon 2に認められ、219del 18,71del 29, 331del Gと全てがdeletionであった。このことより、二次性の過形成ではexon 2が遺伝子異常のhot spotであることが示唆された。
紫外線に強い野生イネの高い活性をもつDNA損傷光回復酵素の遺伝子の単離・応用

昨年度は世界の野生イネのCPD光回復酵素の推定アミノ酸配列には種間で変異がみられ、2つのグループに別けられることを報告した。O.meriodionalis (Australia)、Oryza barthii (Africa)、Africaの栽培イネO.gluberrimaは、農林1号型であったが、O.rufipogone(Asia原産)はサージャンキ型であった。今年度は、これら野生イネ種のUVB感受性、CPD光回復酵素遺伝子の構造と酵素活性との相関関係を解析し、次のことを明らかにした。この成果を論文にまとめているところである。1)O.meriodionalis、Oryza barthii、O.gluberrimaの推定アミノ酸配列はindica riceであるSurjamkhiより強い抵抗性を示す農林1号型であったが、O.rufipogoneはSurajamkhi型であった。2)O.meriodionalis、Oryza barthii、O.gluberrimaの葉から調整した粗酵素液のCPD光回付酵素活性は農林1号と同等ないしはそれ以上強かったが、O.meriodionalisの酵素活性はSurjamkhiより低かった。3)太陽光下での各種の生育に及ぼすUVB付加の影響試験の結果、いづれの種においても生長は低下した。その程度は種間、種内間で異なった。栽培イネ品種の中で最も強い抵抗性を示すササニシキよりも僅かであるが強い抵抗性を示すO.meriodionalisが存在することが分かった。4)野生イネ種のUVB感受性とDPD光回付酵素活性の間には一定の相関関係が成立することが明らかとなり、これまでに示してきた栽培イネの実験から得た説が野生イネにも適用できることが分かった。世界の野生イネOryza barthii (Africa原産)、O.Meriodionalis (Australia原産)、O.rufipogone (Asia原産)、並びにAfricaの栽培イネO.gluberrimaのピリミジン二量体光回復酵素の遺伝子をクローニングし、塩基配列を決定し、UV抵抗性ササニシキ、UV感受性農林1号、それよりも感受性なSurjamkhi (Indica)の推定アミノ酸配列と比較した。その結果、1)大局的に2つのグループに別けられた。O.barthii、O.meradionalis、O.gluberrimaの126、296番目のアミノ酸はそれぞれArg、Gluで、農林1号型であった。一方、O.rufipogoneは、126番目のアミノ酸はArgであるが296番目のアミノ酸はHisであり、サージャンキ型であった。2)O.barthiiの1株、O.gluberrimaの2株ではさらに2ケ所のアミノ酸が変異しており、農林1号の78、282番目のアミノ酸がそれぞれPro、Glyであるのに対し、Ser、Alaであった。O.barthiiの1株では、78、105番目のアミノ酸はPro、あるいはSerであった。また、O.meradionalisは農林1号型であったが、さらに10箇所のアミノ酸が変異していた。3)O.rufipogoneのうち1株の12番目のアミノ酸はValであったがその他のアミノ酸はSurjamkhiと同じであった。このように、世界の野生イネ種のピリミジン二量体光回復酵素の遺伝子には、原産地、種ごとに異なった変異が見られた。とくに、Australia原産のO.Meriodionalisの変異は大きいこと、農林1号型は野生イネに見いだされたが、最も強いUVB抵抗性を示す日本型栽培イネササニシキと同様のアミノ酸配列を有する種は見当たらなかった。
日本神話の源流に関する研究とそのハイパーテキスト化

研究計画に従って、(1)韓国・中国及び環東シナ海世界の地域間交流史に関する研究文献情報・資料目録情報を集積して統合的な把握に努めた。特に漂流・漂着による「ヒトの移動・文化の移動・伝播」の可能性を考慮するがゆえ、にである。環東シナ海域の中国・朝鮮・日本、そして沖縄の4地点を結ぶ漂流・漂着事件の実態把握を試みた。その結果、従来不明であった朝鮮と琉球間の事例の検討を進め、その数と年代を漂流年表に整理した。(2)「日本文化の起源」を考察するための重要資料として、日本神話中の神話モチーフの空間分布図(系譜型天地創世神話・天地分離型神話・洪水型兄妹人祖神・アンドロメダ型神話・冥府訪問神話・呪的逃走神話・太陽神話など)や、土器や竹篭などの物資文化・儀礼にいたる空間分布図(物の周りを巡る儀礼)を可能な限り多く収集し、それらの文化要素の地域分布をインターネットで公開する準備を進めた。これまでに発表された資料群をデータベースソフトに格納することで、単一の文化要素に関する情報が入手できても、複合的な文化要素に関する情報に接することは出来なかったが、目下、どの民族に、いかなる資料が重複して分布しているかを容易に判別できるように作業中である。(3)なお考古学的な遺物の空間分布図も研究の進展に有効であると考慮して、これまで発表されてきた「櫛目文土器の分布図」(韓炳三作成)、「2500年前までの東アジアの出土穀物分布図」(甲元真之作成)、「朝鮮半島の遼寧式青銅武器の分布図」(韓炳三作成)などをインターネットで公開するためのハイパーテキスト化に着手した。なお、1999年3月13日に、松原は、同一な研究関心を持つ谷野典之氏(立教大学助教授)と千野明日香氏(法政大学助教授)の参加を得て、シンポジウムを組織し、口承文芸学会の研究例会の場で自らの研究成果の一部を発表した。
ゲノム操作技術の開発 -枯草菌の高頻度形質転換因子の解明-

pC194に大腸菌ベクターpBluescriputIIを連結したpCB1(精製DNA:7×10^4、無精製DNA:4×10^8)では、pC194(精製DNA:2×10^3、無精製DNA:2×10^2)より高頻度に形質転換体が得られる。この高頻度形質転換の機構解明を本研究の目的とする。(1)高頻度をもたらすpBluescriputII上の配列の特定pBluescriputIIのf1から1ac'遺伝子にまたがる約270bの領域を持つクローンで、pCB1の約20%の形質転換率を得た。この値は、pC194による形質転換率の約3万倍に当たる。この領域はGC含量が高く(61%)、2個のインバーティッドリピートが存在することが分かった。これらリピートとDNA結合タンパク質との相互作用の可能性が考えられた。(2)DNA結合タンパク質の分離精製技術の開発pUB110を有する枯草菌のプロトプラストを調製後、セファクリルS500HRカラム(1.5×17cm)上で溶菌してゲル濾過によるpUB110の分離を行った(1.5ml分画)。ボイド体積付近に、形質転能を有するpUB110が溶出した。大部分の細胞内タンパク質画分はpUB110画分の直後から溶出し、染色体DNAの画分はタンパク質画分の後半に溶出した。分離したpUB110画分をアガロース電気泳動して、精製pUB110のバンドと比較した。その結果、分離pUB110バンドの移動度に、精製pUB110のものより明らかに遅延が認められた。この遅延はDNA結合タンパク質によるものと考えられた。pUB110の結合タンパク質のSDS-PAGEによる解析を行った。pUB110無保有株より同様の分離を行い、保有菌株とのタンパク質バンドの比較を行った。その結果、分子量143、109、78、58、54、50、48、42、38kdのバンドで顕著な差が認められた。pC194に大腸菌ベクターpBluescriput IIを連結したpCB1(精製DNA:7×10^4、無精製DNA:4×10^8)では、pC194(精製DNA:2×10^3、無精製DNA:2×10^2)より高頻度に形質転換体が得られる。(1)高頻度をもたらすpBluescriput II上の配列の特定.pCB1からpBluescriput II内の配列を段階的に欠失させた各種デレーションクローンを作成した。各クローンによる形質転換率を測定して領域限定を行った。その結果、pBluescriput IIのf1からlac'遺伝子にまたがる約270bの領域を持つクローンで、pCB1の約20%の形質転換率を得た。現在、PCR増幅した各リピートを持つクローンを作成し、形質転換率を求めている。

(2)DNA結合タンパク質の分離精製技術の開発.多量体形成の少ないpUB110を用いて予備的実験を行った。供与DNAにpUB110を用いた場合、未精製DNAで精製DNAと比較して形質転換率が1000倍上昇することを認めた。pUB110を有する枯草菌のプロトプラストを調製後、セファクリルS500HRカラム(1.5×17cm)上で溶菌してゲル濾過によるpUB110の分離を行った(1.5ml分画)。ボイド体積付近に、高頻度形質転能を有するpUB110が溶出した。大部分の細胞内タンパク質画分はpUB110画分の直後から溶出し、染色体DNAの画分はタンパク質画分の後半に溶出した。分離したpUB110画分をアガロース電気泳動して、精製pUB110のバンドと比較した。その結果、分離pUB110バンドの移動度に、精製pUB110のものより明らかに遅延が認められた。この遅延はDNA結合タンパク質によるものと考えられた。pUB110の結合タンパク質のSDS-PAGEによる解析を行った。pUB110無保有株より同様の分離を行い、保有菌株とのタンパク質バンドの比較を行った。その結果、分子量143、109、78、58、54、50、48、,42、38kdのバンドで顕著な差が認められた。来年度は、これらのタンパク質のアミノ酸配列を決定して、各DNA結合タンパク質を特定する。pC194に大腸菌ベクターpBluescriputIIを連結したpCB1(精製DNA:7×10^4、無精製DNA:4×10^8)では、pC194(精製DNA:2×10^3、無精製DNA:2×10^2)より高頻度に形質転換体が得られる。この高頻度形質転換の機構解明を本研究の目的とする。(1)高頻度をもたらす配列の特定.昨年度見出した高頻度(pCB1の20%)をもたらす配列(pBluescriput IIのf1からlac'遺伝子にまたがる約270bの領域)には、2個のインバーティッドリピートが存在する。PCR増幅した各リピートを持つクローンを作成し、形質転換率を求めたが、高頻度形質転換は認められなかった。本年度は、pBluescriputIIおよびpUB110の配列をPCRで500b毎に増幅し、得られた断片をpC194に連結し、形質転換率を測定して高頻度をもたらす配列を検索した。その結果、pBluescriputII上に、高頻度形質転換(pCB1の10%)をもたらす領域をさらに2箇所見いだした。pUB110に関しては、pC194の15000倍の高頻度さをもたらす領域(3021-3578)を見出した。わずか500bで、pCB1と同等の高頻度さを示した。(2)DNA結合タンパク質の分離精製技術の開発.供与DNAにpUB110を用いた場合、未精製DNAで精製DNAと比較して形質転換率が1000倍上昇することを昨年度に認めた。昨年度行ったpUB110のセファクリルS500HRカラムで分離精製は、回収率など再現性が悪く、分離精製したpUB110の総活性(形質転換能)は1/1001/1000に低下した。各画分を混合しても活性の回復は認められなかった。タンパク質の安定性など原因を究明している。来年度は、本年度に見出したpUB110の500b配列を付与したアフィニティーカラムを調製し、DNA結合タンパク質の分離精製を試みる。ある種プラスミド(pC194の派生プラスミド)による枯草菌の形質転換では、供与DNAにプロトプラスト溶菌液中の未精製DNA(4×10^8)を用いると、精製DNA(7×10^4)より高頻度に形質転換体が得られる。DNA結合タンパク質の形質転換への関与が考えられる。
アニオンリビング重合法を用いた構造が厳密に制御された新規グラフト共重合体の合成

スチレン及びイソプレンのアニオンリビングポリマーに、各種ハロアルキルスチレン(アルキル鎖は2から4個、ハロゲン原子は塩素、臭素、ヨウ素)、ハロアルキル-α-メチルスチレン、ハロアルキル-1、1-ジフェニルエチレンを反応させた結果、いずれも条件を注意深く選ぶことで、定量的にポリマー鎖末端にスチレン、α-メチルスチレン、1、1-ジフェニルエチレンを導入することに成功した。さらに反応条件を詳細に検討して、アルキル鎖長やハロゲンの種類が、導入率に大きく影響することを明らかにした。一方これらの停止剤は、メタクリル酸メチルのアニオンリビングポリマーとは殆ど反応しないが、t-ブチルメタクリレートのリビングポリマーとはハロゲンがBrやIの場合、反応が定量的に進行することも明かとなった。このようにして得られた末端官能基化ポリマーは、末端に反応性基を持っている上に、分子量が規制可能であり、非常に狭い分子量分布を有している。そしてこれらのポリマーに、同じ分子量を持つスチレンやイソプレンのアニオンリビングポリマーを等量反応させると、末端の反応性基(スチレン、α-メチルスチレン、1、1-ジフェニルエチレン)とほぼ定量的に反応して、元のポリマーの2倍の分子量を有し、ポリマー鎖の中央にアニオンを有するブロック共重合体を得ることが出来る。さらに、そのアニオンを重合開始点として、メタクリル酸メチルをアニオンリビング重合させることが可能である。これにより、ポリマー鎖3本とも異なる星型ポリマーの合成に成功した。現在、末端官能基化ポリマーと反応させるリビングポリマーの主鎖を同一にし、さらに末端ハロゲン化ポリマーを反応させ、幹、枝の規制されたグラフト共重合体の合成を試みている。
透明固体内に生成されたマイクロプラズマのダイナミックス計測

本研究の目的は,パルスレーザー光により透明固体媒質内,あるいは固体-固体の界面に生成されるマイクロプラズマのダイナミックスの解明である.そのようなマイクロプラズマは,高温・高圧を容易に生成できるので,新しい材料創製や加工の場として観点から研究を実施した.その結果,次のような成果が得られた.1)昨年度に引きつつき,炭素とガラス,Geとガラス界面に発生したマイクロプラズマの時間積分スペクトルを測定した.その結果,大気中でカーボンやGeのマイクロプラズマを発生した場合,材料固有のスペクトルが観測されるのに対して,ガラス-固体界面に生成したプラズマでは,材料によらないブロードなスペクトルとガラスが気化したと思われるシリコンの発光線が得られることを明らかにした.シリコンの発光線は,プラズマ生成後100 ns以降で観測されることから,高温プラズマの冷却による再結合で生成されていると推定される.2)石英ガラス等の透明材料の微細加工に界面プラズマを利用する可能性について検討した.吸収体の同一箇所にレーザー照射すると,照射回数とともにプラズマ強度が急速に弱くなる現象が見られた.そこで,吸収体と透明材料をほぼ接触したままで,吸収体を連続的に移動して安定なプラズマを長時間生成できる装置を試作した.4)試作した装置を用いて,石英ガラスおよびサファイア基板表面に,TEM用グリッドをマスクパターンに用いてそのパターンを転写することに成功した.レーザー生成界面プラズマが透明材料ののマイクロ加工に有用であることを示した.本研究の目的は,パルスレーザー光により透明固体媒質内,あるいは固体一固体の界面に生成されるマイクロプラズマのダイナミックスの解明である.そのようなマイクロプラズマは,高温・高圧を容易に生成できるので,新しい材料創製の場として観点から研究を実施した.その結果,次のような成果が得られた.1)多様なマイクロプラズマを生成するため,吸収性の固体表面に透明な石英ガラスを密着し,ガラス側から吸収体表面にレーザー光を集光照射して,固体-固体界面にマイクロプラズマを生成した.2)炭素とガラス,Geとガラス界面に発生したマイクロプラズマの時間積分スペクトルを測定した.その結果,大気中でカーボンやGeのマイクロプラズマを発生した場合,材料固有のスペクトルが観測されるのに対して,ガラス-固体界面に生成したプラズマでは,材料によらないブロードなスペクトルとガラスが気化したと思われるシリコンの発光線が得られることを明らかにした.3)時間分解発光スペクトルの計測装置を構成した.前述のブロードなスペクトルはプラズマ生成後100ns以内の初期に現れ,シリコンの発光線はプラズマ生成後150ns以降に現れることを明らかにした.4)プラズマ生成後のGeやカーボン,ガラス表面を走査型電子顕微鏡で観察した.その結果,ガラス表面は非常にスムースにエッチングされていることが分かった.これは,ガラスの微細加工に利用できる可能性がある.一方,プラズマ周辺部の堆積物を観察したところ,鎖状のナノ構造を持つ得意な堆積物質も観察された.本研究の目的は,パルスレーザー光により透明固体媒質内,あるいは固体-固体の界面に生成されるマイクロプラズマのダイナミックスの解明である.そのようなマイクロプラズマは,高温・高圧を容易に生成できるので,新しい材料創製や加工の場として観点から研究を実施した.その結果,次のような成果が得られた.1)昨年度に引きつつき,炭素とガラス,Geとガラス界面に発生したマイクロプラズマの時間積分スペクトルを測定した.その結果,大気中でカーボンやGeのマイクロプラズマを発生した場合,材料固有のスペクトルが観測されるのに対して,ガラス-固体界面に生成したプラズマでは,材料によらないブロードなスペクトルとガラスが気化したと思われるシリコンの発光線が得られることを明らかにした.シリコンの発光線は,プラズマ生成後100 ns以降で観測されることから,高温プラズマの冷却による再結合で生成されていると推定される.2)石英ガラス等の透明材料の微細加工に界面プラズマを利用する可能性について検討した.吸収体の同一箇所にレーザー照射すると,照射回数とともにプラズマ強度が急速に弱くなる現象が見られた.そこで,吸収体と透明材料をほぼ接触したままで,吸収体を連続的に移動して安定なプラズマを長時間生成できる装置を試作した.4)試作した装置を用いて,石英ガラスおよびサファイア基板表面に,TEM用グリッドをマスクパターンに用いてそのパターンを転写することに成功した.レーザー生成界面プラズマが透明材料ののマイクロ加工に有用であることを示した.
ヒト・ゲノム解析研究

我々自身である人間の理解を深め、人類の健康と幸福に役立つ知識と技術の生産に貢献する。それと共にDNA研究を挺子にした生命の研究と情報科学の融合した新しい研究分野の出現に早くから対処する。このような視点に立ってヒト・ゲノム解析研究は発足し、生命の設計図であるゲノムの構造と機能を解析研究し、そこに包含される遺伝情報の理解を目指して進められている。この線に沿って、総括班ならびに3つの研究班を組織して研究の推進を図り次の成果を得た。1.総括班。全体としての活動を円滑に進めるため各種会合の企画立案調整、機器の計画的購入と配分、情報交流、調査などを積極的に進めた。また「ヒトゲノム解析と共役した遺伝病家系研究」、「日本における生物学的研究材料保存・供給体制のあり方について」「社会との接点の問題研究」について三つの推進小委員会を設けて調査研究、提言作成の作業を進めている。この他に公開シンポジウム、国際シンポジウム、講習会、ジャーナリストのためのチュートリアルとニュースレター発行等の広報活動を行った。2.ヒト・ゲノム構造解析班。特定の染色体あるいは染色体の機能領域の構造解析を中心に研究し、必要な技術の開発研究を行うのを主目的とする。ヒト染色体21番11番につき物理地図を作製した。また、染色体3,6,8,11,X,Yにつき高密度のコスミドマップ作製を進めた。これらの成果を活用して、各種疾病遺伝子の発見入手に向けてエキソントラップ法などによる遺伝子存在部位の確認作業を進める一方、特定領域として免疫グロブリン遺伝子H鎖V領域とHLA遺伝子群を選び詳細なマップ作りと遺伝子の同定を実行した。これは、来るべきシーケンシング時代のモデルとなる先導的研究である。3.cDNA解析班。ヒトゲノムの機能解析のため、遺伝子として発現する部分に研究対象を絞り、ヒトの各種組織におけるcDNAの存在頻度情報の収集と全シーケンス情報の収集を行う。ヒトの各種臓器や細胞の中で発現している全遺伝子をカタログ化し、その発現頻度を解析し情報化する「3'特異的cDNAライブラリー解析」を進めそのデータベースをさらに充実させて、ゲノム研究を構造解析と機能解析の両面から行う研究に貢献した。また100を越えるcDNAの全シーケンスの収集を達成しており、我国からのゲノム研究へのユニークな貢献となっている。良質なcDNAライブラリーの作成やその迅速な分類、カタログ化の手法、5'を含むクローンの選択的入手法などがほぼ完成した。これと共に、線虫をモデル系とするゲノムの構造解析と発生ステージで発現する遺伝子収集を共役させる研究が大いに進展をみせた。また、大容量のデータ整理などにおける新しい手法が種々開発されると共に、cDNAのゲノムへのマッピングを可能にするいろいろな技術開発が行われ、一部でcDNAマッピングのデータ生産活動が始まった。4.DNA解析技術開発班。巨大なゲノムを解析するための技術開発とモデル生物(分裂酵母と枯草菌)を用いる大規模シーケンシングの効率化に関する手法の検討、解析の国際協力の組織化の研究。DNAの取り扱い技術とマーカーDNAの染色体上のマッピングに関わる技術開発を進め、特に、色素プローブを用いる染色体上への位置決め技術にさまざまな進歩を示すことができた。また、ゲノムスキャンニング法の応用、T3ファージによるDNA欠失セットの作成技術、YACの安定化、超高分子DNAの電場による分離技術の確立などに成果があがった。これと並んで、枯草菌、分裂酵母のゲノムを対象に国際協力によって大量シーケンシングを実行する研究を進めて、ゲノムデータベース作成への貢献が長足の進歩を遂げた。1.総括班。3.cDNA解析班。ヒトの各種臓器や細胞の中で発現している全遺伝子をカタログ化し、その発現頻度を解析し情報化する

「3'特異的cDNAライブラリー解析」を進めそのデータベースをさらに充実させて、ゲノム研究を構造解析と機能解析の両面から行う研究に貢献した。また100を越えるcDNAの全シーケンスの収集を達成しており、我国からのゲノム研究へのユニークな貢献となっている。良質なcDNAライブラリーの作成やその迅速な分類、カタログ化の手法、5'を含むクローンの選択的入手法などがほぼ完成した。これと共に、線虫をモデル系とするゲノムの構造解析と発生ステージで発現する遺伝子収集を共役させる研究が大いに進展をみせた。また、大容量のデータ整理などにおける新しい手法が種々開発されると共に、cDNAのゲノムへのマッピングを可能にするいろいろな技術開発が行われ、一部でcDNAマッピングのデータ生産活動が始まった。4.DNA解析技術開発班。巨大なゲノムを解析するための技術開発とモデル生物(分裂酵母と枯草菌)を用いる大規模シーケンシングの効率化に関する手法の検討、解析の国際協力の組織化の研究。DNAの取り扱い技術とマーカーDNAの染色体上のマッピングに関わる技術開発を進め、特に、色素プローブを用いる染色体上への位置決め技術にさまざまな進歩を示すことができた。また、ゲノムスキャンニング法の応用、T3ファージによるDNA欠失セットの作成技術、YACの安定化、超高分子DNAの電場による分離技術の確立などに成果があがった。これと並んで、枯草菌、分裂酵母のゲノムを対象に国際協力によって大量シーケンシングを実行する研究を進めて、ゲノムデータベース作成への貢献が長足の進歩を遂げた。
フォトニックナノスケールオートマトンに基づくセキュア分子画像メモリの開発

ナノサイズのコンピュータの原型としてナノスケールオートマトンを提案し、その実証例としてセキュア分子画像メモリへの適用を検討した。オートマトンモデルにより高い暗号強度を有する画像暗号化技術を開発し、外部光信号により制御可能な光異性化分子を利用したDNA分子によるナノスケールオートマトンを2種類構築した。また、フォトニックマイクロリアクタを作製し、分子反応の高効率化を達成した。本研究は,ナノスケール領域においてコンピュータ機能を実現するナノスケールオートマトンの開発を目標とし,その具体的な実証システムとして,鍵機能を有するセキュア分子画像メモリの試作を目的とする.特に,フォトニック技術を利用した能動的分子制御に基づくフォトニックナノスケールオートマトンの概念を具現化する新しい情報システムの構築をめざす.本年度は以下の成果が得られた.1.フォトニック技術に基づくDNA操作法として,VCSELアレイや空間光変調器などの並列光制御デバイスと回折光学素子を組み合わせたハイブリッド型光トラップシステムを構築した.発光パターンや変調パターン切り換えによる動的三次元物体操作を実証し,本手法が光パターン制御に基づく分子メモリ操作に有用であることを明らかにした.2.反応順序性を有するDNAをマイクロビーズ表面に結合し,チューブ内で階層的反応制御が行なえることを確認した.また,ビーズ表面のDNAと基板表面のDNAとの特異的インタラクションの光制御に成功し,フォトニックナノスケールオートマトンに必要な動作の一部を実証した.3.フォトニックナノスケールオートマトンに適した暗号化アルゴリズムを設計した.分子の位置を状態に対応づけることで,メモリのロック/アンロック,情報の記録,暗号と復号を行う状態遷移を示した.状態遷移図を配置した2次元マップ上の位置により情報の記録と読み出しを制御するアルゴリズムを示した.複数の分子を並列にSIMD型で操作することで,アクセス痕跡が記録されるメモリの構成を設計した.4.電子ビーム描画装置を用い,ピッチ5μm深さ6μmのフォトニックマイクロリアクタを試作した.エッチング装置により石英基板へのパターン転写を行なうため,最適条件の探索を継続的に進める.また,光造形装置を用いた作製法も併せて検討する.本研究は、ナノスケール領域においてコンピュータ機能を実現するナノスケールオートマトンの開発を目標とし、その具体的な実証システムとして、鍵機能を有するセキュア分子画像メモリの試作を目的とする。特に、フォトニック技術を利用した能動的分子制御に基づくフォトニックナノスケールオートマトンの概念を具現化する新しい情報システムの構築をめざす。本年度は以下の成果が得られた。1.前年度に構築した、空間光変調器と回折光学素子を組み合わせたハイブリッド型光トラップシステムにより、情報DNA結合ビーズ(DNAクラスタ)に対する局所的操作を複数位置で同時実行できることを実証し、画像メモリに必要なDNA群の空間並列制御能力を示した。2.アゾベンゼン導入DNAを利用し、光信号入力に基づきDNA構造を遷移するための2種類の機構を考案した。一方はヘアピンDNAの連続反応を利用しており、光照射に応じて段階的に構造遷移が進行することを確認した。他方はDNAピンセットに基づくもので、10回の繰り返しに対してほぼ一定の効率で遷移が実行できることを示した。3.フォトニックナノスケールオートマトンに適した暗号化アルゴリズムの設計と評価を進めた。分子の位置を状態に対応づけることで、暗号化と復号を行う状態遷移暗号の実現形態を議論した。状態遷移図を配置した2次元マップ上の位置により情報の記録と読み出しを制御するアルゴリズムにおける反応確率と状態数の割合を比較評価した。4.I線ステッパを利用し、条件(1)ピッチ5μm深さ6μmおよび条件(2)ピッチ10μm深さ5μmのマイクロリアクタを設計・試作した。深さ方向が3μm程度で形状が円柱型ではなく、半球型となった。本試作デバイスを用いてDNAクラスタを操作できることを確認した。本研究は、ナノスケール領域においてコンピュータ機能を実現するナノスケールオートマトンの開発を目標とし、その具体的な実証システムとして、鍵機能を有するセキュア分子画像メモリの試作を目的とする。特に、フォトニック技術を利用した能動的分子制御に基づくフォトニックナノスケールオートマトンの概念を具現化する新しい情報システムの構築をめざして行なった。1.前年度に示した光制御型DNAピンセットにおいて、照射光の波長や温度条件について検討し、構造の遷移速度を約10倍高速化することに成功した。2.ヘアピンDNAとアゾベンゼン導入DNAを組み合わせ、入力記号2、内部状態2の任意の状態遷移を実現するオートマトンの実装方式を考案した。これを実現するために必要な、光信号入力に対して異なる応答をする4種類の反応系を設計した。合成DNAを用いた光照射実験により、光入力信号に対して所望の構造遷移が得られることを確認した。3.状態遷移の繰り返し動作に利用するため、DNA構造変化を別のDNAの位置に変換する方式を検討し、DNA反応系に対する蛍光観察結果から、DNA構造に依存した位置情報が得られることを示した。4.繰り返しDNA構造変化によるナノスケールオートマトンに対して、前年度に設計された画像の暗号・復号アルゴリズムの適用性を検討した。さらに、電気泳動を併用することでセキュア分子画像メモリの高機能化の可能性を明らかにした。

5.マイクロリアクタとして、電子ビーム描画装置およびドライエッチング装置を利用しSi基板にアスペクト比の高い構造を作製する方法を検討した。作製した構造物をモールドとしてシリコーンで型どりを行い、透明性の高い光硬化性樹脂によりマイクロリアクタを作製することができた。
グラフェンハイブリッドの光触媒およびエネルギー変換システムの構築

酸化グラフェンは、グラファイトを酸化して合成するため、グラフェン表面に酸素原子や水酸基あるいはカルボキシル基が付加して負に帯電しており、さらに平面からはずれた折れ曲がり構造をしている。そのため様々なカチオン性の物質と複合体を形成する。すなわち水素イオンやアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、希土類などのイオンとハイブリッド化合物を形成させることができる。またカチオン性の機能性有機化合物や機能性金属錯体カチオンとのハイブリッド化では、磁性体や伝導体などとの複合化が可能である。これらの酸化グラフェン複合体は、酸化グラフェン水溶液にハイブリッド化させる物質の水溶液やアルコール溶液を加えるだけでハイブリッド化合物を形成することができ、容易にナノシートとして分散させることができる。酸化グラフェンハイブリッド化合物において、プロトン伝導性の向上と付加的な多機能性、例えば磁性や伝導性あるいは誘電性などをに基づいたハイブリッド燃料電池が開発できる。こうした酸化グラフェンの特性を活用し、グラフェン燃料電池の開発を行った。この際、酸化グラフェンの集合体のみで素子を構築できるのが本項目の特徴である。すなわち、酸化グラフェン集合体表面を光還元することでグラフェン電極を自発的に形成することができる。結果として、酸化グラフェンのプロトン伝導特性を燃料電池の電解質として用いて、電極としてグラフェンを用いることにより炭素材料だけで作り上げる燃料電池の開発が可能となる。また酸化グラフェンハイブリッド材料やグラフェンハイブリッド材料を用いることにより、それらの材料特性の向上や多機能性を目指した燃料電池の開発を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。GOはグラファイトを酸化して合成するため、グラフェン表面に酸素原子や水酸基あるいはカルボキシル基が付加して負に帯電しており、様々なカチオン性の物質と複合体を形成する。GOハイブリッド化合物において、プロトン伝導性の向上と付加的な多機能性、例えば磁性や伝導性あるいは誘電性などの機能性を発現する。そこでGO-金属イオンやGO-金属錯体のハイブリッドを静電的な相互作用により容易にハイブリッドを合成し、これらのGOにおけるプロトン伝導や発光特性と金属イオンや金属錯体におけると磁性、伝導性、誘電性、発光特性などをハイブリッドさせることにより多重機能性を協奏的に発現させた。またここで得られたGOハイブリッドをヒドラジンを用いた化学的還元、紫外線照射による光還元および電気化学的還元することにより、rGOハイブリッドを得ることができる。例えばGO-Co2+とのハイブリッドでは、還元後rGO-CoOのハイブリッドが形成され伝導性と磁性を併せ持つ非常に稀な物性を発現する。rGOは伝導性や強磁性を示すため、金属イオンや金属錯体との協奏的多重機能性を発現させた。本研究では、興味深いユニークな物性が発現する酸化グラフェン(GO)とその還元体である(rGO)を有機配位子をはじめ金属イオンや金属錯体とハイブリッド化させることにより、GOハイブリッドならびにrGOハイブリッドの創生を行った。rGOの前駆体であるGOは高いプロトン伝導性を示し、またGOを種々に還元したrGOは、p型半導体あるいはn型半導体の性質さらには強磁性的特性を示すことを明らかにしてきた。さらに半導体であるグラフェンを光照射することにより水を分解する光触媒としての性質も見出した。これら単体の化学的性質を最大限に活用しつつ、このハイブリッド系では、燃料電池や太陽電池の材料を指向したプロトン伝導性、半導体特性、磁気特性あるいは光触媒能といった機能性の向上やハイブリッド化による多機能化を目指し研究を行った。

酸化グラフェン(GO)とその還元体である(rGO)を有機配位子をはじめ金属イオンや金属錯体とハイブリッド化させることにより、GOハイブリッドならびにrGOハイブリッドの創生を行った。rGOの前駆体であるGOは高いプロトン伝導性を示し、またGOを種々に還元したrGOは、p型半導体あるいはn型半導体の性質さらには強磁性的特性を示すことを明らかにしてきた。さらに半導体であるグラフェンを光照射することにより水を分解する光触媒としての性質も見出した。このハイブリッド系では、燃料電池や太陽電池の材料を指向したプロトン伝導性、半導体特性、磁気特性あるいは光触媒能といった機能性の向上やハイブリッド化による多機能化を発現させることに成功したため。27年度が最終年度であるため、記入しない。GOは様々な酸素官能基を有しており負に帯電しているため、カチオン性の物質とハイブリッドを形成する。すなわちプロトンやカチオン性有機物、アルカリ金属、遷移金属、希土類などの金属イオン、さらにはカチオン性の金属錯体ともハイブリッドを形成する。本研究ではGOとrGOの官能基や欠陥と機能の関係について(i) GOのプロトン伝導性、rG Oの半導体特性および磁気特性を明らかにし、(ii) GOおよびrGOハイブリッド化合物を用いることによるプロトン伝導性、半導体特性および磁気特性のさらなる性能の向上、金属イオンや金属錯体の機能性に基づいた多機能性材料として開発することを目指す。現在まで、研究計画に基づいた研究を遂行しており、おおむね順調に研究計画が進んでいる。rGO・金属錯体のハイブリッドでは光触媒能の増大のみならず、レニウム錯体などを用いた場合には、発生する二酸化炭素の還元も同時に行うことが可能であり、多機能性の光触媒を開発することを目指す。
cell-free再生医療の幹細胞エクソソームによる脊髄虚血再灌流障害軽減法開発

胸部大動脈瘤に対するステントグラフト内挿術は、脊髄虚血再灌流障害の為に約3-8%の患者に一過性または永久的な下肢麻痺が生じる。本研究では、その下肢麻痺を防ぐ方法として、エクソソームの投与が有用であるか否か検討するものである。エクソソームとは全ての細胞から放出される直径約20120 nmの脂質二重膜であり、タンパク、mRNA、microRNA等を内包していると報告されている。また、エクソソームは産生細胞の形質を受け継ぐと言われており、本研究では血管新生能が高く、また、比較的扱い易く、移植細胞として安全性が高い間葉系幹細胞由来のエクソソームを用いて研究を実施した。無血清培地で培養した幹細胞由来のエクソソームの単離、および、エクソソームに内包されている成長因子を確認することが出来たため。マウス脊髄虚血モデルに対して、エクソソームを投与するタイミングを検討することで、エクソソーム投与が下肢麻痺を防ぐことが可能か検討する。次年度使用額が生じた理由は、プラスミド作製費が当初の予定額よりも抑えることが出来たためである。この次年度使用額は、翌年年度の実験動物購入費として使用する。