hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハプトグロビン血中濃度に関与する遺伝子多型の検索

したがってハプトグロビン欠失アリルは最尤法(系統樹の推定で、複数の候補の中でもっとも尤度の高い系統樹を選択する方法)で8700年以内に生成されたものと推定され、比較的最近生じたものと考えられた。ハプトグロビン(HP)は、肝臓で作られ、遊離ヘモグロビンに結合しヘモグロビンの喪失を防ぎ、その毒性を中和する機能を有する血清蛋白である。本研究では、病態による変動以外に個人差が存在することが知られており、この個人差を説明する遺伝的背景を解明することを目的とし、様々な集団を対象とし解析を行った結果、2つのSNPs、rs5472とrs2000999、HP欠失アリル(HPdel)のそれぞれが濃度に影響することを示した。さらに、輸血副作用原因遺伝子であるHPdelの生成年代を推定するためにシークエンス解析をおこない、比較的最近生じた可能性を示した。交付申請書に記載した今年度の到達目標はほぼ達成できているので、この点については、区分(2)として良いものと考える。一方で、モンゴル人集団の解析では、遺伝子頻度の問題で、遺伝子型の比較が十分におこなえるほどのサンプル数ではなかった。欠失ミュータントの作成、さらに解析対象を異なる領域にも広げておこなう。法医学、人類遺伝学さまざまな人集団サンプルのうち、HPの血清濃度を調べられる集団について、濃度と遺伝子多型の関連解析を行い、候補遺伝子多型を同定し、それらの機能をモニターできる方法を確立し、責任遺伝子の同定を目指す。予定では転写活性のアッセイや、転写因子の同定を行う予定であったが、候補となるような多型を同定できていないため実験が実施できず、次年度使用額が生じた。当初想定していた、PCR用試薬と、委託解析によるシークエンス解析費用が、いずれの安価なもので実施できたので。解析領域を広げ、欠失ミュータントを作成するなどにより精査し、責任多型を同定する。さらに、同定された多型の機能解析をおこなう。今年度解析領域を広げ、対象検体の数を増やして解析を行うために使用する。
焼却灰からの重金属溶出と処分場粘土バリアーによる重金属吸着の性能評価

都市ゴミ焼却場から採取した焼却灰について,バッチ・カラムによる溶出試験を行った。その結果,主要な浸出物質は,重金属としてはPb,Cu,Znが塩類としてはNa,K,Caであった。重金属の溶出特性は,浸出水のpHが3より大きいときは類似する傾向を示した。どのような種類のベントナイトを粘土ライナーとして使うかは重要であり,その性能は鉱物組成に大きく依存している。そこで活性の異なる4種のベントナイトの粘土鉱物組成をX線分析により検討した。鉱物の判定にはグリーンケリー法を用いた。活性の高いベントナイトは主にモンモリロナイトから,活性の低いベントナイトはバイデライト系のスメクタイトからなることがわかった。粘土ライナーの遮水効果は,現地土に混合するベントナイトの種類に大きく依存する。また,塩類を含む浸出水が浸透したときの透水係数の増加もベントナイトの種類に関係すると予想される。そこで,4種のベントナイトを使って混合土の透水係数を評価した。透水係数は圧密試験により求めた。その結果,液性限界が大きいベントナイトの混合土ほど透水係数は低下すること,また,陽イオン交換容量およびNa含有パーセントが高いベントナイトの混合土ほど,塩類添加による透水係数の増加は著しいことがわかった。海面埋立処分場において海底粘土を底部遮水層として想定し,その重金属吸着特性をバッチ平衡試験とカラム試験により調べた。バッチ平衡試験において,水溶液として海水および焼却灰の浸出水を使ったときの鉛の吸着量は,蒸留水を使った場合に比べ著しく少なかった。カラム試験において,浸透溶液として蒸留水を使ったとき含まれる鉛はほとんどカラム土の表層に吸着されるが,海水および焼却灰の浸出水を使った場合は,鉛が下層まで移動し,すべての深さの土に吸着した。1.焼却灰からの重金属および塩類の溶出特性焼却灰からの重金属と塩類の溶出を連続バッチ試験とカラム試験により調べた。バッチ試験については,硝酸で調整したpH2,3,4,5,純水(pH5.8),カラム試験についてはpH2と純水を溶媒として用いた。バッチ試験は洗浄回数は100回とした。溶出水のpHは,pH2の溶媒では最終的に3以下にまで低下するが,その他の溶媒では9以上を維持した。CuとZnの溶出濃度は,pH2よりpH3以上の溶媒の方が高いが,Pbの溶出濃度は溶媒のpHによらず数mg/Lの値を維持し,産業廃棄物の埋め立て判定に係る溶出基準(環境庁告示第19号)を上回った。すべての陽イオン,陰イオンは初期に数百から数千mg/L溶出するが,その後の変化はイオン種により異なった。Na,K,Cl,SO4濃度は,10回洗浄および10Lで数mg/Lまで低下するが,Mgはその段階まで初期の濃度を維持した。Caの溶出濃度はpH2溶媒で10mg/L程度だが,それ以外の溶媒では1mg/L以下であった。2.粘土ライナーによる鉛吸着玄武岩風化土およびクロボクとベントナイトの混合土を粘土ライナーに使うことを想定し,混合土のカラム試料を用いて鉛の吸着試験を行い,鉛の吸着形態を今日慮した混合土の鉛吸着特性を調べた。浸出液のpHはいずれの試料でも6から7の範囲にあった。これは試料土の高い緩衝能による。カラムの浅い層では,間隙水中にかなりの量の鉛が存在したが,浸出液からは鉛はまったく検出されなかった。これら混合土は,鉛吸着という観点から粘土ライナー材として十分に機能することがわかった。

現地土,および現地土とベントナイトの混合土を用いて,塩の存在下における鉛の吸着特性をバッチ平衡試験により調べた。また,鉛の吸着形態を調べるためにselective sequential extraction (SSE)による分析を行った。同一の平衡濃度において鉛の吸着量は,すべての試料において溶液中の塩濃度が増加するにつれて低下した。鉛のイオン強度に対する塩のイオン強度の比が増加するにつれて,すべての試料の分配係数は減少した。これは,鉛が塩溶液中の陽イオンと競合し,粘土粒子への鉛吸着が阻害されるためである。土にわずか5%のベントナイトを加えることにより鉛の吸着能は高まった。これはベントナイトの高いpH(=10程度)が鉛の沈殿を促進するためである。海面埋立処分場において海底粘土を底部遮水層として想定し,その重金属吸着特性をバッチ平衡試験とカラム試験により調べた。バッチ平衡試験において,水溶液として海水および焼却灰の浸出水を使ったときの鉛の吸着量は,蒸留水を使った場合に比べ著しく少なかった。カラム試験において,浸透溶液として蒸留水を使ったとき含まれる鉛はほとんどカラム土の表層に吸着されるが,海水および焼却灰の浸出水を使った場合は,鉛が下層まで移動し,すべての深さの土に吸着した。SSEによると炭酸塩,交換性,金属酸化物による鉛の保持が卓越していること,海水および焼却灰の浸出水の存在下ではこれらの相に保持されている鉛はすべて,蒸留水の場合に比べて少ないことがわかった。種々のベントナイトを用いて鉛の吸着能を調べた。その結果,鉛の吸着能はベントナイトの荷電量よりもむしろベントナイトがゼオライトを含んでいるかどうかによって関係することが明らかになった。結晶性粘土鉱物からなる玄武岩風化土(以下玄武岩土と略す)および非晶質アロフェンからなる黒ぼく(火山灰土)に重量比で5%のベントナイトを加えた混合土を粘土ライナー材として想定し,これらの混合土を使って塩類を含むPb溶液によるカラム浸透実験を行い,Pbの移動・吸着特性および透水係数の変化を調べた。その結果,吸着能は玄武岩混合土に比べ黒ぼく混合土が高く,吸着形態は玄武岩土混合土では交換性と炭酸塩が,黒ぼく混合土では金属酸化物が卓越することがわかった。どのような種類のベントナイトを粘土ライナーとして使うかは重要であり,その性能は鉱物組成に大きく依存している。そこで活性の異なる4種のベントナイトの粘土鉱物組成をX線分析により検討した。鉱物の判定にはグリーンケリー法を用いた。活性の高いベントナイトは主にモンモリロナイトから,活性の低いベントナイトはバイデライト系のスメクタイトからなることがわかった。粘土ライナーの遮水効果は,現地土に混合するベントナイトの種類に大きく依存する。また,塩類を含む浸出水が浸透したときの透水係数の増加もベントナイトの種類に関係すると予想される。そこで,4種のベントナイトを使って混合土の透水係数を評価した。透水係数は圧密試験により求めた。その結果,液性限界が大きいベントナイトの混合土ほど透水係数は低下すること,また,陽イオン交換容量およびNa含有パーセントが高いベントナイトの混合土ほど,塩類添加による透水係数の増加は著しいことがわかった。
反射型シングルショット時間分解軟X線顕微鏡の試作

波長13.9nm、パルス幅7psの軟X線レーザーを光源とし、フレネルゾーンプレートを結像素子として用いた斜入射型軟X線顕微鏡を構築した。Pt膜上に作成した溝構造をシングルショットで鮮明に捉え、視野の中央部で、縦方向200nm、横方向1000nmの分解能を確認した。また、100μm×100μmの視野範囲で、ほとんど解像度の劣化がないことが分かり、この顕微鏡が実用に耐えうることを実証することができた。軟X線は、波長が可視光より短かく、物質への侵入長が浅いので、高分解能顕微鏡への利用が期待されている。これまでに、自由電子レーザーによる透過光学系でのイメージング、レーザー励起軟X線レーザーを光源とした多層膜反射鏡上のパターンの垂直入射配置での観測などの例が報告されているが、表面形状の観測ができる汎用性のある顕微鏡は開発されていなかった。本研究では、斜入射光学系を採用して、汎用性のある顕微鏡を開発することを目標とした。原子力研究開発機構に設置された波長13.9nm、パルス幅7psのレーザー(Agシングルターゲット)を用い、シングルショットでの画像取得を行った。対象はSi基板上のPt膜に収束イオンビーム(FIB)加工機またはナイフにより作成したパターンである。レーザー光を直径25mm、焦点距離250mmのMoSi多層膜凹面鏡で集光して仮想光源とし、ケーラー照明条件で試料に斜入射角22.5度で入射させ、反射光を焦点距離10mm、有効径500μmのフレネルゾーンプレート(FZP)によってCCDカメラ上に集光した。FIB加工により作成した3μm間隔の溝構造を倍率104で鮮明に捉えることに成功した。視野の中央部で、縦方向200nm、横方向700nmの分解能を確認した。前者は回折限界による分解能理論値170nmに近く、顕微鏡として十分な性能である。縦方向には100μmに及ぶ広範囲で、ほとんど解像度の劣化がないことが分かった。斜入射のため、視野の左右では多少分解能の低下が見られたが、試料上換算で80μmの範囲で、パターン形状の識別には全く問題ない分解能が得られることがわかった。このように、反射型の軟X線顕微鏡が実用に耐えうることを実証することができた。今回開発した軟X線顕微鏡は、光学顕微鏡に比べて格段に深い焦点深度があり、その点でも利用価値があると考えられる。本研究では,レーザー照射で誘起される融解,アブレーション,光誘起相転移など,超高速で起こる不可逆的な現象に伴う固体表面形状の変化を観測するための,高空間分解能反射型軟X線時間分解顕微鏡を開発する.試料に対してポンプ用レーザーパルスを入射させ,時間遅延をつけた軟X線レーザー光(波長13.9 nm)を試料に照射し,散乱軟X線をゾーンプレート(FZP)で結像することにより,表面顕微像のピコ秒スナップショットを取得することが目標である.研究計画に書かれているとおり,今年度は光学系の設計と製作を中心に研究を進めた.限られたマシンタイム(12週間)の間に光学系を設置して実験を行い,使用後は速やかに撤去する必要があるので,一つの金属板の上に試料やFZPの駆動機構,光軸合わせ用のアイリスなどを組み上げるユニット方式を採用した.物性研究所において顕微光学系ユニットを設計製作し,粗い調整までを行った.2月に1週間のマシンタイムをとって軟X線レーザー光を導入し,画像の取得を試みた.その結果,シングルショットでSi上Pt膜につけた傷の鮮明な画像を得ることに成功した.倍率約20倍で約1.5μmの分解能を得た.試料に対して斜入射の光学系を採用しつつFZPで結像するという点が全く新しい試みであったが,この実験により,斜め入射の反射光学系が実用になることが実証された.焦点深度の許容範囲は広くないが,倍率の増加と共に観察領域のサイズも減少していくので,実用上問題が起こらないはずであるという発想である.今回は22.5度の入射角であったが,角度を極限まで浅くしても横方向の空間分解能は損なわれることがないので,幅広い物質群に適用可能であると期待される.23年度の目標は,ポンプ光は導入せず,FZPによって拡大像を得ることであったが,これに関しては空間分解能が十分とは言えないものの,調整機構なども正常に機能し,鮮明な画像を得ることができたので,目標はほぼ達成したと考えている.分解能については,試料とカメラの距離を大きく取ることで倍率を上げれば改善できると予想される.23年度は1週間のマシンタイムしか取れなかったために倍率を上げる試みはできなかった.今年度は少なくとも2回以上のマシンタイムをとり,本研究の最終目標である時間分解画像の取得を試みる.第一回目のマシンタイムでは,カメラの位置を変更し,倍率を上げて目標の空間分解能を実現することを最優先で行う.装置に関しては,2月の実験で明らかになった問題点を解決するために,次のような対策を講じる.

1)真空度の向上(X線CCDカメラの受光面の汚染を防止)2)アクチュエーターからの漏れ光の除去(バックグラウンド信号の低減)3)FZPマウントの改良(FZPの脱着を安全に行う)4)FZP位置制御機構の付加(光軸の調整を容易にする)5)試料台の水平移動機構の付加(試料上での画像取得位置を自由に設定)6)FZPからの迷光除去マスクの付加(画像に重畳する不要な光を除去しコントラストを向上)以上の対策により,効率よく最適条件を探すことが可能になり,S/N比も改善され,よい画像が取得できると考えている.十分な空間分解能と明るさを確保したのち,ポンプ光を導入して,最後のマシンタイムで時間分解測定の実証実験を行う.対象としては,Pt膜のアブレーション,NiTi膜におけるレーザー誘起相転移などを予定している.ポンプ光と軟X線の同期については,時間分解干渉計実験において経験を積んでいるので,確実に実現できると考えている.23年度はFZPを購入する予定であったが,原子力研究開発機構より使用可能なものを借り受けることができたので,その経費が節約できた.代わりに真空対応の光学部品の調達を進め真空度の向上に努めたが,余剰金が発生した.24年度はさらに真空度の改善を行うために真空対応のステージ類,アクチュエーター,配線材料を購入するほか,前項で詳述した各種の改良を行うために必要な部品を購入し,金属加工を外注する.また研究経費の一部は柏から京都への出張旅費として使用する予定である.(品目:概算金額)(1)ステージ類:400,000円(2)金属加工:300,000円(3)旅費:100,000円(4)その他:80,000円,合計880,000円
二座配位型ホウ素化合物によるルイス酸の新規活性化法とこれを利用する新反応の開発

前回までに、ナフタレンの1,8位にジフェニルメチリウム部位をもつジカチオン化合物の新しい合成法を見出している。そこで本年度は、ジカチオン化合物を2電子酸化剤として用いて種々の酸化反応を試みた。まず、ナフタレンで架橋されたジカチオン化合物とビフェニルで架橋されたジカチオン化合物の反応性の差を比較するために、エノラートにそれぞれのジカチオンを作用させたところ、ナフタレンで架橋されたものはエノラートとの酸化的カップリングを進行させるのに対し、ビフェニルで架橋されたものでは、反応系が非常に複雑になった。この結果より、ナフタレンで架橋されたジカチオン化合物が求核種に対しても酸化剤として働くことを明らかにした。そこで、エノラート以外の求核種としてアニリン類を選び、ジカチオンをN,N-ジアルキルアニリンに作用させたところ、アニリンの酸化的カップリングが進行し、ベンジジンが高収率得られることを見出した。特にアニリンの3位や5位に置換基を有するものほど収率良くカップリングが進行する。また、フェノール類と4-フェニルチオ-N,N-ジアルキルアニリンにジカチオン化合物を作用させるとフェノキシ基とフェニルチオ基のイプソ位置換が進行してジアリールエーテルが低温かつ短時間で合成できることを見出した。この反応はラジカル的に進行していると考えられ、ジカチオン化合物はフェノール類の酸化にも適用できることが明らかになった。さらに、4-フェニルチオ-N,N-ジアルキルアニリンは、ジカチオンで酸化すると安定なラジカルカチオンを生じ、そこに4-ジエチルアミノフェニルスズ化合物を作用させると硫黄原子上へのフェニル基の付加が起こり対応するトリアリールスルホニウム塩が高収率で得られることを見出した。二座配位型ホウ素化合物としてアリールビスボランを種々検討している中で、分子内の近傍に2つのトリナリールメチリウム部位を有するジカチオンの興味深い性質を見出し、その合成法の検討と構造・反応性を調べた。トリアリールメチリウムは、3つのアリール基で安定化されたカルボカチオンであり、アルドール反応の活性化剤やヒドリド捕捉剤として用いられている。そこで、ジアリールメチル基2つをナフタレンの1,8位に配したジカチオン1を設計し、その合成を行った。まず1,8-ジアミノナフタレンを出発原料としてSandmeyer反応により対応するジブロモ体とし、そのジリチオ化を経て2倍モル量のジアリールケトンと反応させてジオール2へと導いた。さらに、これを酸により脱水することで結晶性の良いエーテル3へと誘導し、結晶化により精製した。ヘキサフルオロイソプロピルアルコール(HFIP)中、これに2倍モル量のTMSClO_4のトルエン溶液を作用させることでジシロキサンの脱離を行い、目的とするジカチオン1を合成した。ジオール2からではなくエーテル3を用いてジカチオン1を調製することにより、水の生成を抑え、またイオン化力の大きいHFIPを溶媒として用いることで生成物であるジカチオンを安定化し、アリール基上に電子供与基を持たないジカチオン1aでも効率良く合成することができた。さらに、1aの結晶化およびX線結晶解析に成功し、その構造を明らかにした。アリール基上に電子供与基を持たないジカチオン1aのCV測定をしたところ、0.13Vに電子還元波が観測された。これは、1aに酸化力があることを示している。1aは、電子供与基による安定化を受けず反応性は非常に高く、電子還元によってカチオン炭素間に結合を生じ易いため、2電子酸化剤として働く。1aは、酸化剤の他にもヒドリド等の捕捉剤としての利用が期待される。
新しいトランスジェニック魚の開発

我々は組織あるいは細胞特異的に、かつ必要な時にだけ遺伝子のノックアウトができるようなノックアウト魚の開発を目指した。ノックアウトはその遺伝子のアンチセンス鎖を発現させることにより行うことにし、最初テラピアを用いたトランスジェニック魚の開発を計画した。しかしテラピアはなわばりを持つ性質があり、集団飼育がきわめて困難で、いろいろ工夫したが、よほど大きな水槽がないと飼育が難しいことが分かった。使いにくい魚であることが分かったので、我々はキンギョやゼブラフィッシュを用いた系や、アンチセンスオリゴヌクレオチドを用いたノックアウト法を開発することにした。キンギョ程度の大きさが有れば網膜なども簡単に単離でき、いろいろな実験に使用するには向いている。しかし、卵を年一回しか産まない。実験的には熱帯魚のように一年中産卵可能な魚が望ましい。キンギョの飼育温度を変えるなどして年中産卵できないかと試したが、あまりうまくいかなかった。アンチセンスオリゴヌクレオチドをキンギョ網膜に注入し特定のタンパク質の生成を押さえるのはうまくいったので、キンギョ網膜で特定の遺伝子の発現を押さえるにはアンチセンスオリゴヌクレオチドを使用するのが現実的であると思われる。トランスジェニックフィッシュに関しては結局ゼブラフィッシュを用いることとし、ノックアウトフィッシュ作成に必要なゼブラフィッシュの遺伝子のクローニングを行っている。ゼブラフィッシュゲノミックライブラリーからスクリーニングし現在塩基配列を解析し、これら遺伝子の発現制御領域を調べているところである。今後はこの発現制御領域に誘導剤(エクダイソン)リセプターの結合塩基配列を組み込み、発現ヴェクターとして使用する予定である。魚には他の動物にはない特徴がいろいろとあり、これを実験動物として有効に活用することは重要であると考える。例えば、魚は中枢神経であっても損傷から回復することが知られており、この過程を研究することで、人において神経損傷の治療に役立つ知見が得られるのではないかと期待される。あまり利用されていない理由として遺伝学的な解析および分子生物学的な解析が不十分である事が上げられるが、近年、全世界の研究者の協力でゼブラフィッシュとティラピアの全ゲノム解析のプログラムが始まり、環境は整いつつある。我々はティラピアを用いたトランスジェニック魚を計画していたが、ティラピアの解析プロジェクトは進行が遅いので、進行が早く遺伝学的な解析がやり易いと考えられるゼブラフィッシュを用いて新しいトランスジェニック魚を作成することにした。計画はそのため多少遅れてはいるが、まずまず順調に進行している。我々は神経損傷からの回復に関与する遺伝子を用いたトランスジェニック魚を計画し、今年度は基礎的な研究を行った。モデルシステムとしてキンギョ視神経を用い、視神経損傷後に活性化されるcDNAをキンギョ網膜からクローニングした。現在、Na,K-ATPase、トランスグルタミナーゼ、purpurin、Arc p41、等のcDNAのクローニングを終了した。シークエンスや視神経切断後の動態等付いては学会などで発表している。今後はこれらcDNAの遺伝子をクローニングし、トランスジーンを構築しゼブラフィッシュ卵にインジェクトし、トランスジェニック魚の開発を行うつもりである。1)遺伝子の単離。我々は網膜で働いている遺伝子をノックアウトし、その働きを調べるつもりである。最初に、神経再生に関わる遺伝子をノックアウトするつもりであるので、まず、cDNAのクローニングを行っている。クローニングは順調に進んで、神経再生時に発現が増加する遺伝子として、トランスグルタミネース、プルプリンなど10種類ほどを単離して、発現の時期、働きなどを研究している。これらから、さらにゲノミックDNAをクローニングする予定である。2)遺伝子導入。ゼブラフィッシュへの遺伝子導入は理化学研究所の岡本先生に教えていただいた。現在GFPを試験的に導入している。GFPに適当なプロモーターをつなぐことで、遺伝子をノックアウトするばかりでなく、遺伝子の発現について調べることができるので、発現に関しての研究も併せて行うことにした。3)アンチセンスオリゴヌクレオチド法。さらに、キンギョを使用した簡便なノックアウト法として眼球にアンチセンスオリゴヌクレオチドを注入し目的とする遺伝子をノックアウトする手段が有効ではないかと考えて、アンチセンスオリゴ法も試みることにした。トランスグルタミネースに対するアンチセンスS-オリゴを作成した。作成に当たっては2次構造を作りにくいところを選んだ。これをキンギョ眼球に注入し、トランスグルタミネースmRNAの量が減少するかどうか調べた。また、どの程度の期間mRNAが減少するかを検討した。この方法は眼球に関してはかなり有効な方法であると思われるので、この方法をさらに検討していきたいと考えている。

アンチセンスオリゴヌクレオチドをキンギョ網膜に注入し特定のタンパク質の生成を押さえるのはうまくいったので、キンギョ網膜で特定の遺伝子の発現を押さえるにはアンチセンスオリゴヌクレオチドを使用するのが現実的であると思われる。トランスジェニックフィッシュに関しては結局ゼブラフィッシュを用いることとし、ノックアウトフィッシュ作成に必要なゼブラフィッシュの遺伝子のクローニングを行っている。ゼブラフィッシュゲノミックライブラリーからスクリーニングし現在塩基配列を解析し、これら遺伝子の発現制御領域を調べているところである。今後はこの発現制御領域に誘導剤(エクダイソン)リセプターの結合塩基配列を組み込み、発現ヴェクターとして使用する予定である。
ストレス誘導型シャペロンやプロテアーゼによる連鎖球菌の病原性発現制御機構

グラム陰性病原細菌が宿主感染する際に、宿主の生体防御システムの攻撃により合成が誘導されるストレス誘導タンパク質群が病原性のコントロールを行うことを報告している。そこで、グラム陽性の病原細菌である連鎖球菌においても同様の機構が存在するかどうかを調べる為に、S. intermediusのストレス誘導型分子シャペロンDnaK破壊株とストレス誘導型プロテアーゼの構成因子であるClpPペプチダーゼ破壊株を作製した。それら株を解析した結果、両破壊株とも温度感受性を示すこと、DnaK破壊株ではヒト培養細胞に対する細胞毒性が低下することを発見した。我々は、グラム陰性の病原細菌である病原性大腸菌やサルモネラ属細菌を用いた研究より、熱や免疫担当細胞の防御システムなどによって引き起こされるストレスによって合成が誘導されるストレス誘導型シャペロンやAAA+プロテアーゼが、病原因子の発現や病原性の制御に関わっていることを明らかにしている。しかしながら、グラム陽性の病原細菌においてこれらストレス誘導型タンパク質が病原性にどのように働いているかについてはまだ謎な部分が多い。そこで、Streptococcus intermedius (SI)のストレス誘導型シャペロンであるHSP70 (DnaK)とAAA+プロテアーゼのペプチダーゼ領域を構成するClpPの機能についての解析を行った。なおSIは、通常歯垢に生息している常在菌であるが、まれに脳や肝臓といった深部臓器膿瘍や難治性歯周病の原因菌になり、臨床的な重要性が認識されている菌である。まず、SIとS.pneumoniaeの遺伝子の相同性を利用してSIのdnaKないしはclpP造伝子が増幅可能なプライマーを作成しPCRを行う事で増幅し、これら増幅断片にエリスロマイシンカセットを挿入した。このようにして作成した遺伝子断片をコンピテンス促進ペプチドを作用させたSIに加え、相同組み換えによりdnakないしはclpPが破壊された株を分離した。これら破壊株のストレス感受性について解析した結果、どちらの株も温度感受性を示す事を明らかにした。しかしながら、SIの主要な病原因子であるコレステロール依存性細胞溶解毒素(ILY)やピアルロニダーゼの分泌量は野生株と同程度であった。なお、dnaKないしはclpP破壊株の病原性を培養細胞(HepG2株)を用いて検討した結果、dnaK破壊株において病原性の低下が認められたがclpPが破壊株では顕著な差を認めなかった。このように、SIのDnaKやClpPは病原因子の発現制御には余り関与せず、熱などのストレスに対する防御に働く可能性が高い事を明らかにした。グラム陰性病原細菌で観察されるストレス誘導型シャペロンやAAA+プロテアーゼによる病原性発現調節機構がグラム陽性の連鎖球菌において観察されるかどうかを検討する目的で研究を行った。その結果、平成19年度に脳や肝臓などの深部臓器膿瘍や難治性歯周病の原因菌であるStreptococcus intermedius(SI)を用いてストレス誘導型シャペロンDnaKをコードするdnaK遺伝子とAAA+プロテアーゼのペプチターゼ領域をコードするclpP遺伝子の破壊株の作成に成功した。また、これら破壊株の病原性について培養細胞(HepG2株)を用いて検討した結果、dnaK破壊株のみに顕著な病原性の低下を認めた。そこで、平成20年度はSIのDnaKの機能について重点的に解析を進めた。なお、DnaKはコシャペロンであるDnaJとGrpEが共同して働くことにより活性を示すことからDnaKシャペロンシステムと総称される。まず、dnaK破壊株の相補株を連鎖球菌-大腸菌シャトルベクターを用いて作成したところ、dnaK破壊株表現型である温度感受性や成長遅延の表現型を相補することに成功した。また、SI DnaKシャペロンシステムの細胞内での機能について大腸菌を用いて検討した結果、SI DnaKシャペロンシステムは大腸菌のDnaKシャペロンシステムと同等の機能を有していることを確認した。なお、SI dnaK破壊株の病原性の低下の理由について解析を進める過程で、ウシ胎児血清がSIの主要な病原因子であるヒト特異的細胞溶解毒素intermedilysin(ILY)の分泌を著しく増加させる事を明らかにした。そこで、この条件で野生株とdnaK破壊株のILY分泌量を比較した結果、破壊株で分泌量が1/10程度にまで減少することを観察した。なお、相補株のILY分泌量の回復は野生株の半分程度の不完全なものであり、培養細胞に対する病原性の低下は回復しなかった。以上の結果から、SI DnaKシャペロンシステムもグラム陰性病原細菌と同様に病原因子の分泌や病原性をコントロールしている可能性が高いと考えられる。
インスリンによる糖輸送に関与するインスリンシグナル伝達経路に関する研究

1.Constitutive activeMAPキナーゼ・キナーゼ(MAPKK)を用いたMAPキナーゼが関与するインスリン作用の検討MAPキナーゼ経路において、MAPKKはそのリン酸化部位(S218,S222)にグルタミン酸を導入することでconstitutive activeになることが示されている。Xenopus MARKKcDNAを用いて、N端アミノ酸を欠失させ(32-51)、セリン(218,222)をグルタミン酸に置換したもの(ΔSE^2)を作製した。ΔSE^2を組み込んだ高力価のvirus solutionを3T3L1前脂肪細胞にinfectすることで、脂肪細胞に高率に分化する細胞株を樹立した。これらの細胞株は内因性MAPKKとともにΔSE^2蛋白を発現しており、糖輸送はインスリン非存在下で親株である3T3L1脂肪細胞のインスリン刺激時の糖輸送と同等であり、MAPキナーゼは糖輸送担体(GLUT1,GLUT4)のトランスロケーションに関与していることが示唆された。また、これらの細胞株はMAPキナーゼのグリコーゲン合成、脂肪細胞特異的遺伝子発現への関与を検討するのに有用である。2.インスリンシグナル伝達におけるP13キナーゼ経路とMAPキナーゼ経路の相互作用の検討PI3キナーゼ特異的阻害剤であるwortmanninを用いて、3T3L1脂肪細胞においてインスリンによるMAPキナーゼ経路の活性化にPI3キナーゼが関与していること、PI3キナーゼはMAPキナーゼ経路のraf-1キナーゼの活性化に必要であることを示し、両経路に相互作用が存在することを示した。また、この相互作用にリガンド特異性、細胞特異性が認められることも示した。
ダイアライザーの透過性に着目した血液透析による薬物除去率の定量的予測法の構築

本研究では、薬物の透析除去率(fd)の定量的予測法の構築を目的として、特にダイアライザーの透過クリアランス(KoA)に着目した解析を行った。約80薬物に関して、KoAを組み入れた予測式によるfdの予測値と文献報告値を比較したところ、両者は良好に一致した。この結果は、KoAがfdの重要な決定因子であり、in vitro実験でKoAを正しく評価することでin vivoにおけるfdを精度よく予測可能であることを示唆するものである。今後は、in vitro透析実験を行いKoAの実測するとともに、透析導入患者の臨床検体の分析を行うことで、本予測法の臨床的有用性の検証を進める予定である。血液透析(HD)導入患者に対する薬物投与設計において、投与する薬物のHDによる除去率(fd)やダイアライザーのクリアランス(CLHD)は重要なパラメーターであるが、その定量的予測は困難であるのが現状であり、特にHD実施条件をも含めた解析に関する報告は極めて限られている。そこで、本研究ではHD実施条件とfdおよびCLHDの関連性について、特にこれまで重視されることのなかったダイアライザーの透過クリアランス(KoA)に着目して解析を行う。すなわち、種々の薬物とダイアライザーの組み合わせについてin vitro実験を行ってKoAを実測しfd、CLHDの予測を行い、HD導入患者における実測値と比較することで予測精度を確認する。これらの結果を統合しHD導入患者におけるfdおよびCLHDを予測する方法論を確立することが本研究の最終的な目的である。平成26年度には、申請者らが過去に実施した持続血液濾過透析(CHDF)膜のクリアランスを測定する実験手法を応用し、in vitro HD潅流回路を組み立て、CLHDの実測を行うことを主な検討項目として研究を進めたが、技術的な問題から実験系の構築に予測以上の時間を要した。現在はカテーテル径の調整や送液ポンプ設定の最適化などにより克服の目処は立ってきており、間もなくin vitro実験を開始できる見込みである。一方で、KoAの実測において必要となるLC-MS/MSによる薬物定量系の構築や、in vivoデータ取得のためのHD導入患者の臨床検体の収集は順調に進行していることから、平成27年度以降にCLHDやfdの実測データを取得し、薬物動態学的解析を進める基盤を構築することができたと考えている。血液透析(HD)導入患者に対する薬物投与量設計において、投与する薬物のHDによる除去率(fd)やダイアライザーのクリアランス(CLHD)は重要なパラメーターであるが、その定量的予測は困難であるのが現状である。そこで、本研究ではHD実施条件とfd及びCLHDの関連性について、特にこれまで重視されることのなかったダイアライザーの透過クリアランス(KoA)に着目して解析を行う。これらの結果を統合し、HD導入患者におけるfdおよびCLHDを予測する方法論を構築することが本研究の目的である。平成27年度は、予定された実験に適したペリスタリックポンプを購入し、in vitro HD灌流実験系を構築し、テストラン等も実施した。並行して進めたLC-MS/MSによる薬物定量系と合わせ、今後速やかにin vitro実験によるKoAの評価を進める基盤を整えることができたと考えている。また、臨床データとの整合性の検討に関しては、今後引き続き当院におけるHD導入患者の検査後残血清の回収・分析を進めるとともに、より広範な薬物についてin vivoのクリアランスおよびfdのデータを収集することを目的として平成27年度より過去の文献報告の網羅的な調査を開始した。その結果、多種類の薬物についてKoAがfdを決定する律速条件になり得ることを示唆する知見を得ることができた。研究実績の概要に記載したように、in vitro HD実験系によるKoAの実測については、実験条件の設定などに時間を要しており、当初の予定と比較して進行度がやや遅れていると判断せざるを得ない状況である。これについては、平成28年度以降に速やかに実験を進める予定である。一方で、文献調査等も含め、臨床データの収集は順調に進行しており、平成28年度以降は順次学会発表・論文報告も行っていく予定である。上記の状況を総合的に考慮し、本研究は「やや遅れている」と判断した。血液透析(HD)導入患者に対する薬物投与量設計において、投与する薬物の透析除去率(fd)やダイアライザーのクリアランス(CLHD)は重要なパラメーターであることが知られているが、その定量的予測法は未確立である。本研究では、fdやCLHDの定量的予測を目的とした過去の研究ではほとんど着目されることのなかった透析膜の透過クリアランス(KoA)を予測式に組み入れることで定量的予測が可能となると考え、文献データや臨床検体の分析から得られた実測のfd値とin vitro実験により測定したKoAとの関連性を解析することを目的とした。洋書(Drug Prescribing in Renal Failure)に収載された薬物の中で、文献から分布容積(Vd)およびタンパク非結合型分率(fU)が入手可能であった249薬物を対象に網羅的に文献検索を行い、約80薬物についてfd、CLHDの実測値およびHD実施条件等を抽出した。KoAを100120mL/minと仮定してfd、CLHDを予測し、実測値と比較したところ、両者は良好に一致した。またKoAによる律速を仮定しない予測式でfd、CLHDを予測したところ、予測値は実測値を大きく上回ることが明らかとなった。

これらの結果から、fdやCLHDの定量的予測にはKoAを測定することが極めて重要であること示すことができ、in vitro実験によるKoAの測定をさらに推進する上での論理的根拠を構築することができた。本研究で得られた知見を基に、今後さらに情報を集積することで、fdやCLHDをin vitro実験から予測することが可能となることが期待される。本研究では、薬物の透析除去率(fd)の定量的予測法の構築を目的として、特にダイアライザーの透過クリアランス(KoA)に着目した解析を行った。約80薬物に関して、KoAを組み入れた予測式によるfdの予測値と文献報告値を比較したところ、両者は良好に一致した。この結果は、KoAがfdの重要な決定因子であり、in vitro実験でKoAを正しく評価することでin vivoにおけるfdを精度よく予測可能であることを示唆するものである。今後は、in vitro透析実験を行いKoAの実測するとともに、透析導入患者の臨床検体の分析を行うことで、本予測法の臨床的有用性の検証を進める予定である。平成26年度には、申請者らが過去に実施した持続血液濾過透析(CHDF)膜のクリアランスを測定する実験手法を応用し、in vitro HD潅流回路を組み立て、CLHDを複数の薬剤について実測を行うことを主要な目的として研究を行った。HDはCHDFと比較して透析液流量が非常に大きいことから、4時間の間安定して送液することが技術的に難しく実験系の構築に予測以上の時間を要した。現在はカテーテル径の調整やそう液ポンプ設定の最適化などを進めており、程なくin vitro実験を開始できる見込みである。一方で、KoAの実測において必要となるLC-MS/MSによる薬物定量系の構築や、2年度目以降に解析を予定しているHD導入患者の臨床検体の収集は順調に進行している。上記の事項を総合的に考慮し、本研究は「概ね順調に進展している」と判断した。平成2627年度の検討事項を基に、平成28年度にはin vitro実験系を用いてKoAの測定を速やかに実施する。対象薬剤としては、fdの臨床データが入手しやすくHD導入患者に投与されるケースも多い、抗菌薬を優先的に検討対象とする。また、近年HD導入患者への投与が多くなってきている抗癌薬に関しても、その臨床的重要性に鑑み、可能な限り検討に加える予定である。一方で、文献調査も含めた臨床データ収集は順調に進行していることから、平成28年度以降もこれまで同様に検討を進めるが、特に当院で収集した臨床検体の分析に注力する予定である。臨床薬物動態学平成26年度までの検討事項を基に、平成27年度以降にはin vitro HD潅流回路を用いてKoAの実測を速やかに実施する。対象薬剤としては臨床的にHD患者に多く用いられ、HD導入患者に対する投与量設計が重要となりやすい抗菌薬、抗癌剤などを中心に4050薬剤を想定している。
磁気アルキメデス効果を用いた浮遊溶融帯域結晶育成法に関する研究

本研究では、磁気アルキメデス効果を利用して、浮遊溶融帯域法の適用が困難な物質の結晶成長を可能にする手法を開発すること、また、結晶成長過程への高磁場印加の影響を評価する事を目的とした。まず、高磁場中浮遊溶融帯域法結晶成長システムを試作した。冷凍機冷却型超伝導磁石の室温ボア中という限られたスペースで用いる事を考慮し、本研究では高周波加熱方式を採用した。高周波電源は、導電率が低い物質にも適応する既有の高出力タイプのものを利用した。ボア内部には水冷機構付きのチャンバーを組み込み、5気圧までの高酸素圧に耐えうる空間を作製した。ここに試料搬送機構、高周波コイルを組み込み、高磁場中浮遊溶融帯域法結晶成長システムを構築する事に成功した。本装置は、合金系試料などを用いて、その性能を評価し、雰囲気を制御する事で磁気アルキメデス効果を利用した結晶成長が可能であることを確認した。さらに、本装置を用いてBi系酸化物超伝導体の一方向溶融凝固過程を行い、磁場印加の有無による溶融凝固体組織への影響をX線回折、磁化測定を行うことで高磁場印加の影響を評価した。通常、Bi系酸化物超伝導体の溶融凝固を一方向に移動させながら行なうと、移動方向に垂直にc軸が成長するのに対し、磁場を結晶の移動方向に平行に印加すると、結晶の磁気的異方性のために、ある条件下ではc軸と移動方向が平行になった凝固体が得られた。材料製造において望ましい結晶方位を有した材料を作る事は極めて有用で、応用の範囲も広い。本研究で見出した、磁場印加による材料の自由な方向性制御に関する知見は、今後の材料製造プロセスに新たな可能性を付与するものであると期待される。本研究では、磁気アルキメデス効果を利用して、浮遊溶融帯域法の適用が困難な物質の結晶成長を可能にする手法を開発し、高品質の結晶成長を目指すとともに、結晶成長過程への強磁場印加の影響を評価する事を目的としている。まず、平成13年度は、強磁場中浮遊溶融帯域法結晶成長システムを試作し、これを用いて、比較的容易に結晶育成が可能とされるBi系超伝導体を対象として一方向溶融凝固過程を行なうことで、システムの動作検証、各種運転条件の最適化を図る事を目的とした。冷凍機冷却型超伝導磁石の室温ボア中で用いる事を考慮し、本研究では高周波加熱方式を採用した。高周波電源は、導電率が低い物質にも適応する既有の高出力タイプのものを使用した。ここに試料搬送機構、高周波コイルを組み込み、強磁場中浮遊溶融帯域法結晶成長システムを構築した。また、本装置を用いて、アルミナ管中に入れられたBi系酸化物超伝導体の一方向溶融凝固過程を行い、磁場印加の有無による溶融凝固体組織への影響をX線回折、磁化測定を行うことで評価した。通常、Bi系酸化物超伝導体の溶融凝固を一方向に移動させながら行なうと、c軸が移動方向に垂直に成長が起こるのに対して、磁場を結晶の移動方向に平行に印加すると、結晶の磁気的異方性のために、ある条件下ではc軸と移動方向が平行になった凝固体が得られた。材料製造において望ましい結晶方向性を有した材料を作る事は極めて有用であるため、このような磁場による方向性の制御は有益であると考えられる。今後は、装置面では溶融帯域の目視観測機構を改良し、いくつかの物質で雰囲気制御を行った溶融凝固過程を行い、磁気アルキメデス効果の影響や磁場印加の影響に関して評価したいと考えている。
比較ゲノム解析によるカキの雌雄性制御遺伝子同定へのアプローチ

我が国で栽培されているカキ(Diospyros kaki)は雌雄混株であり,カキの栽培や育種の現場では,雌雄性の制御が求められている.しかしながら,カキの雌雄性の遺伝的・生理的制御機構は研究開始当初全く明らかにされておらず,その人為制御法も確立されていなかった.本研究では,カキの近縁野生種であり二倍体のマメガキ(D. lotus)をモデルとして用いて,カキの雌雄性の遺伝制御機構の一端を明らかにした.我が国で栽培されているカキ(Diospyros kaki)は雌雄混株であり,カキの栽培や育種の現場では,雌雄性の制御が求められている.しかしながら,カキの雌雄性の遺伝的・生理的制御機構は研究開始当初全く明らかにされておらず,その人為制御法も確立されていなかった.本研究では,カキの近縁野生種であり二倍体のマメガキ(D. lotus)をモデルとして用いて,カキの雌雄性の遺伝制御機構の一端を明らかにした.本研究では,まずカキ(Diospyros kaki)の近縁二倍体野生種であるマメガキ(D.lotus)のF1分離集団を用いて,マメガキにおける雌雄性の遺伝子マーカーを開発し,ゲノムライブラリーからマメガキの雌雄性制御因子をポジショナルクローニングする.引き続いて,マメガキで得られた知見を六倍体である栽培ガキにフィードバックして,カキにおける雌雄性の遺伝子マーカーの開発と雌雄性の遺伝制御機構の解明を行う予定である.研究開始初年度にあたる本年度は,以下の研究を行った.1)マメガキにおける雌雄性遺伝様式の調査開花樹齢に達している5年生マメガキ実生のF1分離集団の雌雄性の調査を行ったところ,雄株と雌株がほぼ1:1の割合で分離していた.しかしながら,まだ開花していない個体が存在することや樹齢によって雌雄性が変化する可能性も考えられるので,次年度以降の継続調査が必要である.2)マメガキとカキにおける花芽分化様相の調査マメガキの雄株と雌株,雄花と雌花の両方を着生するカキ'禅寺丸',そして雌花のみを着生するカキ'平核無'の腋芽を経時的に採取して,花芽形成を実体顕微鏡とSEMにより観察したところ,雌花より雄花において分化時期が早く,またカキよりマメガキで花芽分化時期が早いようであった.3)バルク法による雌雄性マーカーの開発上記,開花樹齢に達しているマメガキの雄株と雌株をそれぞれ5個体選んでバルクを作製して,AFLP解析を行い,雄株あるいは雌株特異的なバンドを探索したところ,いくつかの雌雄性特異的バンドを検出できた.これらのPCRマーカー化を次年度に行う予定である.本研究では,カキ(Diospyroskaki)の近縁二倍体野生種であるマメガキ(D.lotus)をモデルに用いた比較ゲノム解析により,栽培ガキにおける雌雄性の遺伝子マーカーの開発と雌雄性の遺伝制御機構の解明を行うことを目的としている.研究最終年度にあたる本年度は,以下の研究を行った.1)マメガキにおける雌雄性遺伝様式の調査昨年度までに開花の見られない個体が存在したために,昨年度に引き続いて,マメガキ実生のF1分離集団の雌雄性の調査を行ったところ,雄株と雌株がほぼ1:1の割合で分離していた.しかしながら,まだ開花していない個体が存在すること,ならびに雌株において雄株よりも開花樹齢が高いことが観察されたことから,この1:1の雌雄分離が正しいかどうか,検証の余地は残っている.2)マメガキとカキにおける花芽分化様相の調査昨年度に引き続きマメガキの雄株と雌株,雄花と雌花の両方を着生するカキ'禅寺丸',そして雌花のみを着生するカキ'平核無'の腋芽を経時的に採取して,花芽形成を実体顕微鏡とSEMにより観察したところ,雌花より雄花において分化時期が早く,またカキよりマメガキで花芽分化時期が早いことが確認された.3)バルク法による雌雄性マーカーの開発と雌雄決定遺伝子座領域のマッピング昨年度に引き続き,マメガキの雄株と雌株をそれぞれ5個体選んでバルクを作製して,AFLP解析を行い,雄株あるいは雌株特異的なバンドを探索し,雌雄性判別のためのAFLPマーカーを同定した.これらALFPマーカーのうち,雌雄性決定遺伝子座に最も近いもののPCRマーカー化に成功した.またこれらマーカーを用いて,マメガキ雌雄性決定遺伝子座領域のラフマッピングを行った.
農業副産物を有効活用した環境親和性を有する多孔質緑化基盤材の開発

近年,グリーンインフラの概念が普及するにしたがって,植物の生育状況だけではなく,基盤の安定性や環境親和性を含めて総合的に緑地環境を評価する必要性が指摘されている。本研究では,農業副産物である「もみ殻」や「稲わら」を活用し,多孔質構造を有する新たな環境親和型材料を提案するとともに,AE法を用いた植物の生理反応の評価手法を構築することを目的とする。本研究では,農業副産物である「もみ殻」や「稲わら」を活用し,多孔質構造を有する新たな環境親和型材料を提案するとともに,AE(Acoustic Emission)法を用いた植物の生理反応の評価手法を構築することを目的とする。2018年度においては,AE法を用いて植物起源弾性波の検出に基づく植物生理状態(水ストレス状態)の非破壊計測法の開発を進めた。この水ストレス条件下における植物生理の計測や評価法の確立はより効率的な緑地環境の創出に資するものと考えられる。AE計測による植物の水ストレス評価を実用化するためには,検出波の種類を適切に判別し,気泡運動起源である突発型AEのみを抽出する必要がある。従来突発型AEの抽出には主にハイパス処理が用いられているが,より精度を向上させる必要性が指摘されている。本研究では,ウェーブレット変換による特徴量および気泡運動方程式であるレーリー・プレセット方程式による推定周波数を用いて,検出波の判別を試みた。検討の結果,これらのパラメータを用いることで,検出波を少なくとも4種類に判別でき,突発型AEとその他の検出波を明確に判別できることが明らかになった。なお,本研究課題に関する関連業績は論文11件および口頭発表7件を公表した。AE法による植物の水ストレス評価の実用化を目指した場合,検出波の判別精度向上が課題の一つとして挙げられた。本研究では,突発型AEとその他の検出波をウェーブレット変換による特徴量およびレーリー・プレセット方程式による推定周波数を用いて,検出波を明確に判別できることを明らかにした。このことから,おおむね順調に進捗していると考えられる。本研究では,次に示す2つの課題に取り組む。研究課題1は「農業副産物を活用した多孔質構造を有する環境親和型材料の開発」,研究課題2は「導入植物の生理反応を指標とした新たな評価パラメータの構築」である。2019年度では,研究課題1において,稲わらを活用した繊維シートの開発に取り組む。具体的には,加工条件を変えた稲わら繊維の引張強度試験を行い,加工条件が破壊過程に及ぼす影響を明らかにする。研究課題2においては,AE(Acoustic Emission)法を用いて植物起源弾性波を検出し,その波形特徴量を詳細に解析することで植物の生理状態の評価を試みる。

具体的には,加工条件を変えた稲わら繊維の引張強度試験を行い,加工条件が破壊過程に及ぼす影響を明らかにする。研究課題2においては,AE(Acoustic Emission)法を用いて植物起源弾性波を検出し,その波形特徴量を詳細に解析することで植物の生理状態の評価を試みる。
直流送電を含む電力系統の系統安定化制御手法検証のための模擬実験装置の開発

本研究は,直流送電を含む電力系統の系統安定化制御手法検証のための模擬実験装置の開発,および模擬実験装置を用いた系統安定化手法の実験的検討を目的としている.本目的の達成に関して,本年度は以下に示す研究実績を上げた.1.模擬実験装置の主要な構成要素である発電機モデルの製作および動作検証:昨年度に引き続いて同期発電機に関するモデリングをMATLAB/Simulink上のブロック線図表現を用いて遂行した.特に,本年度は力学系理論を併用した発電機モデルの検討により過渡動揺時の動特性を数値的・解析的に解明すると同時に,模擬装置で得られる実験結果の妥当性検証に力学系理論の適用可能性を示した.2.模擬実験装置における送電線に相当するリアクタンスの検証:本年度は昨年度に設計・製作したリアクタンスの物理定数・Q値等の検証を行った.その結果,模擬実験装置を構成する発電機モデルおよびリアクタンスの製作および検証作業を完了した.3.上記個別に製作した発電機モデルおよびリアクタンスを組み合わせたハイブリッド形模擬実験装置の開発および動作検証:本研究ではAD/DAボード,電流センサおよび電力増幅器を用いて個別に作成した発電機モデル(ディジタル要素:DSP上のプログラム)とリアクタンス(アナログ要素)を結合しハイブリッド形実験装置を構築した.続いて,無負荷試験等により実験装置の妥当性の検証を行った.以上により,直流送電による系統制御手法検証に向けた模擬実験装置の開発および検証作業の一部を終了した.これにより初期の目的を一応達成した.4.交直連系系統の過渡安定性に関する解析的検討:本研究で開発した模擬装置により得られる実験結果を,解析的に検証することは不可欠である.本検討では交直連系系統の過渡安定境界の解析的条件を導出すると共に,直流送電における電力変換制御が過渡安定性に与える影響を理論的に初めて明らかにした.本研究は,直流送電を含む電力系統の系統安定化制御手法検証のための模擬実験装置の開発,および模擬実験装置を用いた系統安定化手法の実験的検討を目的としている.本目的の達成に関して,本年度は以下に示す研究実績を上げた.1.模擬実験装置の主要な構成要素である発電機モデルの製作および動作検証:昨年度に引き続いて同期発電機に関するモデリングをMATLAB/Simulink上のブロック線図表現を用いて遂行した.特に,本年度は力学系理論を併用した発電機モデルの検討により過渡動揺時の動特性を数値的・解析的に解明すると同時に,模擬装置で得られる実験結果の妥当性検証に力学系理論の適用可能性を示した.2.模擬実験装置における送電線に相当するリアクタンスの検証:本年度は昨年度に設計・製作したリアクタンスの物理定数・Q値等の検証を行った.その結果,模擬実験装置を構成する発電機モデルおよびリアクタンスの製作および検証作業を完了した.3.上記個別に製作した発電機モデルおよびリアクタンスを組み合わせたハイブリッド形模擬実験装置の開発および動作検証:本研究ではAD/DAボード,電流センサおよび電力増幅器を用いて個別に作成した発電機モデル(ディジタル要素:DSP上のプログラム)とリアクタンス(アナログ要素)を結合しハイブリッド形実験装置を構築した.続いて,無負荷試験等により実験装置の妥当性の検証を行った.以上により,直流送電による系統制御手法検証に向けた模擬実験装置の開発および検証作業の一部を終了した.これにより初期の目的を一応達成した.4.交直連系系統の過渡安定性に関する解析的検討:本研究で開発した模擬装置により得られる実験結果を,解析的に検証することは不可欠である.本検討では交直連系系統の過渡安定境界の解析的条件を導出すると共に,直流送電における電力変換制御が過渡安定性に与える影響を理論的に初めて明らかにした.本研究の目的は、直流送電を含む電力系統の系統安定化制御手法検証のための模擬実験装置の開発、および模擬実験装置を用いた系統安定化手法の実験的検討である。本年度は申請時の研究計画に沿って以下に示す研究実績を挙げた。1.模擬実験装置の主要な構成要素である発電機をパーソナルコンピュータ・DSPおよび制御系設計ソフトウェアMATALAB/Simulinkを用いて開発し、その動作検証を行った。具体的には同期発電機に関するモデリングをブロック線図に基づいて遂行すると共に、MATLAB/SimulinkによりDSP上のプログラムとして実現した。さらに、開発した発電機の動作検証を解析的・数値的ならびに実験的観点から遂行した。本研究により模擬実験装置の主要な構成要素である発電機に関する一部の要素開発を終了している。科学研究費補助金は開発に必要なパーソナルコンピュータおよびDSPの購入費用に充当した。2.模擬実験装置において送電線部分を構成するリアクタンスの設計を行った。実系統の回路定数を反映したリアクタンスをメーカーの技術者の協力を得て設計し具体的な製品の実現に至っている。なお、研究費補助金はリアクタンスの開発費用に充当した。3.本研究における系統制御手法の実験的検討に向けて、直流送電を含む電力系統の過渡安定性および系統制御手法に関する解析的・数値的検討を行った。本検討より交直連系系統の過渡安定境界の解析的条件を導出すると共に、直流送電における変換器制御手法が過渡安定領域に与える影響を数値的に明らかにした。本研究成果は次頁において示す学術論文を経て研究発表に至っている。なお、補助金は学術論文の別刷り費用に充当した。以上より、本年度の研究実績は申請時の研究計画通りに得られたと言える。本研究は,直流送電を含む電力系統の系統安定化制御手法検証のための模擬実験装置の開発および模擬実験装置を用いた系統安定化手法の実験的検討を目的としている.本目的の達成に関して,本年度は以下に示す研究実績を上げた.