hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
円周方向積層鉄心回転子を持つホモポーラ型ベアリングレスモータとその制御法

ホモポーラ型ベアリングレスモータの問題点を解決できる可能性のある円周方向積層鉄心の回転子を提案し、試作機を用いてベアリングレスモータの基本特性である、無負荷誘導起電力および支持力係数の測定を行い、さらに、ベアリングレスモータの軸支持系の定数の測定法ならびに支持制御系の定数決定法についての検討を行った。すなわち、ホモポーラモータ型ベアリングレスモータでは、軸支持制御系にはモータの回転角度情報が不要であり、直流電流で軸支持制御系が構成できるために制御系が著しく簡単化できるという長所がある。一方、界磁磁束が磁気特性の悪い回転軸を通るために、大きな励磁起磁力が必要になり、出力のわりに機械が大型化する恐れがある。これを解決するために、円周方向積層鉄心回転子を提案し、以下の成果を得た。1.突極角度の異なる2本の回転子を試作した。当初、固定子の一方のユニットを機械的に45°回転させる必要があると考えられたが、その後の検討により、単に固定子巻線の接続を変更すればよいことを明らかにした。2.この試作機を用いて無負荷誘導起電力の測定を行ない、同じ界磁電流に対して、円周方向積層鉄心回転子を用いた場合の誘導起電力は、空隙長が短いことの効果以上の増加が認められた。また、ヒステリシス幅が極めて小さくなっていることから、界磁磁束のほとんどが磁気特性の良い積層鉄心部を通っていることが確認できた。3.支持力は従来型とほぼ同程度あるいは若干減少した。これは支持磁束が磁気特性の悪い回転軸を通ることが原因と考えられるので、今後さらに検討が必要である。4.支持巻線電流制御用に三角波比較方式電流制御系を開発、PI定数、フィルタ構成の決め方を明らかにし、制御プログラムを開発して試作装置を製作した。5.力の作用点の計測法を提案した。鉄心長213mmで鉄心積厚の異なる2本の回転子、a.突極角度30°、b.同40°を試作し、固定子も一方のユニットを機械的に45°回転させて固定できるように改造を行った。試作回転子の突部直径はa、bとも73.6mmで、空隙は0.9mmである。なお、従来型の回転子は突部直径が72.4mmで空隙は1.5mmであったので、新型の回転子の空隙は旧型機の60%である。これらの装置を用いて、1.無負荷誘導起電力を測定し、従来型の回転子との比較を行った。その結果、・同じ界磁電流に対して、新型回転子を用いた場合の誘導起電力は、旧型機の約2倍であった。すなわち、界磁巻線と電動機巻線の相互インダクタンスは旧型機の2.1倍になり、空隙長が短いことの効果(1.6倍)以上の、起電力の増加が認められた。・界磁電流を変化させたときの誘導起電力のヒステリシス幅が極めて小さくなっている。このことから、界磁磁束のほとんどが磁気特性の良い積層鉄心部を通っていることが確認できた。・旧型回転子では突極角が大きくなると、この突部で界磁磁束が短絡されて誘導起電力が低下する傾向が見られたが、新型回転子では突極角が大きい方が誘導起電力が大きくなっている。これは、円周方向に積層したため短絡磁路が形成されずに、本来の放射状の磁束が増加したためと考えられる。このことは、モータとしてのトルク・出力の向上だけでなく、半径方向力も増大できることが期待される。

2.回転子位置を変化させた場合の、電動機巻線と支持巻線との間の相互インダクタンスの変化を測定した結果、回転子位置センサを用いずに回転子の変位が計測できる可能性があることを確認できた。以上の結果より、円周方向積層型回転子を用いることにより、ホモポーラ型ベアリングレスモータの特性が改善できるという見通しを得、初期の目標が達成できた。昨年度に試作し、無負荷誘導起電力の測定によって、従来型の回転子に比べて空隙磁束が増加することが確認できた新形の回転子を用いたホモポーラモータの軸支持制御系の検討を行い、片側ユニットについて、制御装置を試作して、発生軸支持力を実測した。本年度の検討で得られた成果は以下のとおりである。1.支持巻線電流制御用に三角波比較方式電流制御系を開発、PI定数、フィルタ構成の決め方を明らかにし、試作装置を製作した。2.この電流制御系を2台用いて、円周方向積層鉄心回転子を持つホモポーラ型ベアリングレスモータの1ユニットの軸支持制御系を製作、パソコンを用いたディジタル制御系のプログラムを制作して、2軸制御の浮上実験を行った。この装置により、発生軸支持力係数を実測した結果、従来型機の軸支持力係数が5.2N/Aに対して、提案方式のそれは10.5N/Aとなり、新型機の空隙の影響を考慮しても、従来方式より大きな軸支持力が得られることが確認できた。3.ベアリングレスモータの安定な軸支持を実現するためには、回転子のどの部分に力が作用しているのかを、明らかにする必要がある。すなわち、軸支持系のモデル化に当たって、回転子に働く磁気支持力の作用点を知らなければならない。提案する新形の回転子では、機械的には2ユニットが一体になっているために、力の作用点がどこにあるか明らかでない。この力の作用点、回転子の重心位置の計測法を、理論的に検討し、従来型のホモポーラ型ベアリングレスモータの試作機を用いて確認した。この方式は、どの形式のベアリングレスモータにも適用できるので、今後、試作した円周方向積層鉄心回転子を持つホモポーラ型ベアリングレスモータを4軸制御する際に有効である。
データ駆動型アプローチによる高頻度での金融資産価格形成メカニズムの研究

本研究では、金融市場における高頻度データ(取引単位で記録されたデータ)の特徴を捉えることができる時系列モデルの構築とそのベイズ推定のための新しい手法の開発に取り組んだ。特に(1)市場で取引が成立する(約定する)間隔のモデル化と(2)短時間における資産収益率のボラティリティ(分散)のモデル化という2つのテーマに注力した。第1のテーマである約定間隔のモデル化においては、日中季節性と呼ばれる高頻度データ特有のパターンに注意しなければならない。日中季節性とは、金融市場における取引の約定間隔が市場の始まった直後と閉まる直前で短くなり、途中の時間帯では反対に長くなる傾向のことを指す。本研究では、先行研究が推定の前処理として除去していた日中季節性をStochastic Conditional Duration (SCD)モデルという継続時間の時系列モデルの中で他のパラメータと同時にマルコフ連鎖モンテカルロ法でベイズ推定する方法を提案した。さらに本研究の提案手法を東京商品取引所や東京証券取引所の高頻度データに適用し、その有効性を検証した。一方、第2のテーマであるボラティリティモデルにおいては、秒単位や分単位で分散が変動する時系列モデルとしてStochastic Volatility (SV)モデルを仮定し、これに先ほどのSCDモデルと同様に日中季節性を導入して(ここでは市場の始まった直後と閉まる直前で分散が大きくなる)、これを他のパラメータと同時にベイズ推定する方法を提案した。そして、これに対しても東京商品取引所や東京証券取引所の高頻度データを適用し、その有効性を検証した。以上の研究成果は国内外の学会・研究集会で報告済みであり、学会に参加していた他の研究者からの意見を反映させて論文の修正を行い、近日中に学術誌に投稿する予定である。平成28年度は、金融市場における高頻度データ(取引単位で記録されたデータ)の特徴を捉えることができる時系列モデルの構築とそのベイズ推定のための手法の開発に取り組んだ。特に(1)市場で取引が成立する(約定する)間隔のモデル化と(2)短期間における資産収益率のボラティリティ(分散)のモデル化という2つのテーマに注力した。日中季節性とは、金融市場における取引の約定間隔は市場が始まった直後と閉まる直前で短くなり、途中の時間帯では反対に長くなる傾向のことを指す。本研究では、先行研究が推定の前処理として除去していた日中季節性を時系列モデルの中で他のパラメータと同時にマルコフ連鎖モンテカルロ法でベイズ推定する方法を提案した。さらに本研究の提案手法を東京商品取引所の先物取引の高頻度データに適用し、その有効性を検証した。そして、この研究成果を国内外の学会で報告し、学会の参加者から得た貴重なフィードバックを参考にして、現在論文にまとめているところである。第2のテーマに関連して、日々の終値の変化を収益率としてボラティリティのモデルを推定する研究は多数存在する。しかし、短い時間(例えば5分間)での収益率においては先述の日中季節性の影響を無視することはできない。この場合の日中季節性では、先ほどの約定間隔とは逆に、市場が始まった直後と閉まる直前でボラティリティは大きくなり、途中の時間帯では小さくなる傾向が見られる。この研究でも日中季節性をボラティリティ・モデルの中で他のパラメータと同時に推定する方法を提案し、東京商品取引所の先物取引の高頻度データに適用して、その有効性を検証した。この研究成果も国内の研究集会で報告済みであり、現在論文にまとめているところである。平成28年度は、高頻度データにおける約定間隔のモデルとボラティリティ・モデルという2種類の時系列モデルをベイズ推定するためのマルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法の効率的なアルゴリズムの開発と推定アルゴリズムをMATLABで実行するためのコードの作成に注力した。推定対象となるモデル(約定間隔はSCDモデル、ボラティリティはSVモデル)が非線形非正規の状態空間モデルという複雑で推定に相当時間がかかるものであるため、効率的なアルゴリズムとコードの作成にはかなりの時間と労力を割いた。しかし、その甲斐もあって完成したアルゴリズムは、計算効率が高いだけでなく柔軟な拡張も可能なものとなっている。さらに平成28年度の予算で高速計算が可能なワークステーションを購入したことで、計算時間も大幅に短縮され、研究も大いに捗った。また、研究代表者が指導する2名の学生(中北誠、鳥谷部智規)が研究協力者としてコードの作成とデータの整理の作業に従事し、研究の遂行のために尽力してくれた。同時に両名は学会等での研究報告も担当している。平成29年度は、平成28年度から引き続いて、金融市場における高頻度データ(取引単位で記録されたデータ)の特徴を捉えることができる時系列モデルの構築とそのベイズ推定のための手法の開発に取り組んだ。平成28年度の研究成果として、日中季節性を時系列モデルの中で他のパラメータと同時にマルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法でベイズ推定する方法の開発に成功した。

これを受けて平成29年度は、応用対象をマイクロ秒単位で取引データを入手できる東京証券取引所の個別銘柄に移し、板情報(ある時点での売買注文の状況)を活用した約定間隔のモデル化を研究した。その成果を平成30年度中に開催される国際学会で報告する予定である。第2のテーマにおいても日中季節性の処理が重要である。しかし、ボラティリティの場合は、先ほどの約定間隔とは逆に、市場が始まった直後と閉まる直前でボラティリティは大きくなり、途中の時間帯では小さくなる傾向が見られる。この研究においても平成28年度中に日中季節性をボラティリティ・モデルの中で他のパラメータと同時に推定する方法を確立できた。これを受けて平成29年度には、約定間隔と同じく東京証券取引所の個別銘柄の取引データを対象に板情報を活用したボラティリティ変動モデルを研究した。この成果も平成30年度中に開催される国際学会で報告する予定である。平成29年度は、平成28年度の予算で購入した高速計算が可能なワークステーションを最大限に活用して、各種の数値実験を繰り返し行うことができた。この作業は研究代表者が指導する2名の大学院生(中北誠、鳥谷部智規)が分担して担当した。この数値実験を通して、約定間隔のモデル(SCDモデル)と変動するボラティリティのモデル(SVモデル)という、2種類の複雑な非線形時系列モデルのベイズ推定のために開発したアルゴリズムの安定性の検証をを行い、大量の高頻度データに対しても十分実行可能であることを確認できた。さらに予算で購入した東京証券取引所の個別銘柄の取引データのクリーニングとデータベースの構築を進めたが、ここでもこのワークステーションの計算能力と中北、鳥谷部、両名のプログラミング技能が大いに貢献している。結果としてアルゴリズムの開発とデータの整理が順調に進んでくれたため、実証分析の段階までスムーズに進むことができた。本研究では、金融市場における高頻度データ(取引単位で記録されたデータ)の特徴を捉えることができる時系列モデルの構築とそのベイズ推定のための新しい手法の開発に取り組んだ。特に(1)市場で取引が成立する(約定する)間隔のモデル化と(2)短時間における資産収益率のボラティリティ(分散)のモデル化という2つのテーマに注力した。第1のテーマである約定間隔のモデル化においては、日中季節性と呼ばれる高頻度データ特有のパターンに注意しなければならない。日中季節性とは、金融市場における取引の約定間隔が市場の始まった直後と閉まる直前で短くなり、途中の時間帯では反対に長くなる傾向のことを指す。本研究では、先行研究が推定の前処理として除去していた日中季節性をStochastic Conditional Duration (SCD)モデルという継続時間の時系列モデルの中で他のパラメータと同時にマルコフ連鎖モンテカルロ法でベイズ推定する方法を提案した。さらに本研究の提案手法を東京商品取引所や東京証券取引所の高頻度データに適用し、その有効性を検証した。
イノベーターとしてのデザイン・エンジニアが組織内で果たす役割に関する研究

デザイン活動を起点とした技術イノベーションにつき特許データを起点とした事例研究を行った成果を、査読付き論文として公表した。得られた知見を要約すると、デザイン活動起点の技術いてのイノベーションは潜在的な需要の発見に基づいたものである場合があり、ラディカルな技術的イノベーションを生みうるというものである。しかも、製品全体のデザインとして優れていると評価されている製品の1割程度には、明確にデザイン活動起点の技術的要素が含まれていることも確認できた。さらに、デザイン開発活動の計測指標としての意匠登録の妥当性について実証した研究を完成させ、公表した。得られた知見を要約すると、制度の差異は国内のデザイン開発者にとっては顕著な影響がなく、意匠登録は国内の優れたデザイン開発の成果指標として有益であるこというものである。この研究は、国際的に制度設計の異なる意匠制度の差異の影響を分析するものであり、そこから得られたデザインの保護のあり方についての制度的議論に応用することができ、これも成果の一つとして寄稿をした。加えて、共同研究を行い、ケーススタディによって製品コア技術の成熟段階に応じたデザイン開発方針についての知見を導出し、論文として公表することができた。これは効果的なデザイン開発方針が製品市場の成熟段階によって異なることを示すものである。このように狭義の製品の外形デザイン開発とイノベーションとの関係について一定の知見を蓄積することができた。当初計画に照らすと、デザイン開発活動の計測に焦点を当てた、やや基礎的な研究が中心になっているが、その意義は本研究分野の裾野を広げることに寄与すると考えられる。本成果については海外での発表も行うなど、世界的な発信に取り組んでおり、英文誌に掲載することもできた。また、研究コミュニティとしての広がりに寄与するため、データベースの拡充の取り組みを進めており、平成31年度中に公表をする予定である。当初計画に記載した、デザイン開発起点のイノベーションについての研究や、デザイン開発マネジメントについての研究成果もまとめることができており、これらの成果も研究実績の概要記載のとおり、順調に論文公表につながった。デザイン活動を起点とした技術イノベーションについて、実証的な研究の成果を、その成果を海外で発表し、また、英文誌で公開するための作業が残ったため、計画を延長して進めることとする。加えて、進捗状況記載のとおり、研究分野の裾野を広げることを目的として、当初計画をやや拡張した上で、基礎的な研究を2つの方向で継続している。第一は、意匠登録を用いたデザイン開発分析のためのデータベース整備であり、データ整理にやや時間を要しているものの平成31年度中の公開を行う予定である。第二は、本研究成果として確立できた意匠権を用いたデザイン開発分析の手法を、デザイン学での議論に応用する研究を進めており、その初期的な成果を公表し議論を喚起した上で、フィードバックを得る予定である。特に後者には学会発表のための費用が必要であるため計画の延長はこの拡張した部分の実行にも寄与している。デザイナーの活動の定量的な計測を行うため、そのデータ基盤の整備と、それらデータの有効性についての基礎的な研究を実施した。具体的には、デザイン賞に焦点を当て、デザイン賞受賞製品と対応する意匠・特許の特定を進めるとともに、日本のグッドデザイン賞の基礎的な分析を行った。前者については、従来の国際的な研究ではもっぱら欧州の意匠制度の有効性が説かれていることへの疑義を提示し、同時に、意匠制度がデザイン賞を受けたイノベーション成果と整合していることを示すため、日米欧中の4カ国の意匠制度において、デザイン賞の対象となった意匠が実際に登録されているかの調査を行った。目視での検証も含む慎重なデータセット構築を行った結果、企業による意匠制度利用意向の強い影響を受けるものの、意匠制度がデザイン賞と整合的な制度であることが検証された。併せて、デザイン賞を受賞したデザイナーは当該受賞製品に関連すると推測される特許出願を一定数行っている傾向が見えた。後者については、グッドデザイン賞の研究用データセットとしての有効性の検証を行った。これらのデータを用いて、優れているとされるデザインを持つ製品がどのような人材により生み出されたかの分析が可能となる。これらの基礎的な研究と並行してデジタルカメラのデザイン開発と技術開発の関係についての事例調査を行い、機能的なイノベーションの成果に対して、旧来の製品でのドミナントなデザインが、引き続きドミナントになる現象を見出した。いずれの成果も論文化し、学術雑誌に投稿した。研究計画では、平成28年度は特許・意匠データの分析によりデザイン・エンジニアを特定し、その上で彼らがイノベーションに対する寄与を分析することを予定していた。実際、上半期は当初計画どおりに分析を行い、その初期的な分析結果について9月に国際会議において発表を行うことができた。発表の結果、特許・意匠に加えて、デザイン活動を典型的に表す他のデータと組み合わせ、より精度が高く、かつ、納得性の高いデータベースを構築し、分析に応用すること有用性の指摘を受けた。直近に公開されたOECDでの議論も踏まえ、下半期は当初計画に新たな研究テーマを付け加える形で、デザイン起点のイノベーションの計測に有効なデータ基盤の整備を行った。具体的には特許・意匠のうちデザイン賞の対象となったものについて収集をし、特許・意匠とデザイン賞を受賞するようなイノベーション成果との整合性を検証した。この成果は、特許・意匠のデータ基盤としての有効性を補強する有効な証拠であるが、世界で初めての試みであり、なお幅広い議論が必要であると考えられたため、その初期的な成果を国内学術誌に投稿し、公表した。

また、併せて、デザイン賞自体についての特性とそこからうかがわれるイノベーションの性質の変化を把握するため、日本のグッドデザイン賞44,000件のデータの基礎的な分析を行い、ワーキングペーパーとして公表した。同時に、デジタルカメラを例とした事例調査も実施し、そこから得られた知見を論文化し、国際的な学術誌に投稿した。昨年度に引き続き、優れたデザインの成果がどのような形で計測可能かの検証を進めた。昨年度段階では、デザイン賞受賞製品が日米欧中において意匠登録されているか、そして米国・欧州で特許出願されているかを検証したが、当該成果を国際会議で報告したところ、韓国も含めた検証や、実用新案を対象とした調査の必要性を指摘されたため、データセットを拡充する形でさらなる検証を行った。その結果、意匠登録を活発におこなう企業においては、意匠登録情報を用いることは、優れたデザインの計測方法として問題点がないことが確認された。とりわけ、日本、韓国の企業は意匠出願をおこなう傾向が強いことが確認された。同時に、デザイナー発の発明も一定数確認された。現在、その成果は国際学術誌において審査中であり、査読コメントを受けて訂正を進めている。これらの中でデザイナーによる技術開発への関与も明確に確認された。彼らがどのような貢献を行いうるのかは未だ検証されていないが、幾つかの仮説を提示した論文として取りまとめた。当該論文は、国内誌に査読付き論文として採択された。今後、当該論文の公開後にフィードバックを受ける予定である。並行して市場にインパクトを与えたデザインのチームの構成についての聞き取り調査を進め、その成果を国内学術誌に査読付き論文として投稿した。主たる貢献は、要素技術の変化によって製品概念が揺らいでいる段階においては、現在、審査中である。国際会議での指摘をうけ、やや基礎的な研究が中心となっているが、その分、今後の発展可能性を広く担保することができていた。本研究の成果は国際会議で2回、国内会議で1回報告したが、いずれも専門的な研究者、実務家から詳細なフィードバックを受けることができた。事例調査についても順調に進んでおり、今後、産業分野を変えて一般化可能性を検証する。デザイン活動を起点とした技術イノベーションにつき特許データを起点とした事例研究を行った成果を、査読付き論文として公表した。得られた知見を要約すると、デザイン活動起点の技術いてのイノベーションは潜在的な需要の発見に基づいたものである場合があり、ラディカルな技術的イノベーションを生みうるというものである。しかも、製品全体のデザインとして優れていると評価されている製品の1割程度には、明確にデザイン活動起点の技術的要素が含まれていることも確認できた。さらに、デザイン開発活動の計測指標としての意匠登録の妥当性について実証した研究を完成させ、公表した。得られた知見を要約すると、制度の差異は国内のデザイン開発者にとっては顕著な影響がなく、意匠登録は国内の優れたデザイン開発の成果指標として有益であるこというものである。
膝内側側副靱帯損傷における断裂部位の靱帯治癒に与える影響

1.家兎膝内側側副靱帯複合体(大腿骨-内側側副靱帯-脛骨)の生体力学試験方法の確立(1)正常家兎膝内側側副靱帯複合体(大腿骨-内側側副靱帯-脛骨)の摘出、およびサイズの測定(2)生体力学試験の際、万能試験機に家兎膝内側側副靱帯複合体を取り付けるための特性把持具の作成(3)万能試験機へのCCDビデオカメラ(日立、TM7-ENX)の取り付け(4)ビデオカメラ信号のビデオおよびモニターへの入力(5)ビデオカメラ信号のコンピューター(アップル、Power Mac 9500)への取り込み(6)靱帯の変位量と時間の関係からなる歪み-時間曲線の記録2.家兎内側側副靱帯損傷モデルの作成(1)家兎内側側副靱帯に損傷を起こさせるための特製ロッドの作成(2)3群の異なった部位での家兎内側側副靱帯損傷モデルの作成1群:大腿骨付着部での損傷、2群:靱帯実質部での損傷、3群:脛骨付着部での損傷3.今後の研究の展開に関する計画(1)方法を確立した家兎内側側副靱帯複合体の生体力学試験による靱帯損傷部位の違いにおける靱帯修復過程の差の検討(6、12、52週)(2)光学及び電子顕微鏡による靱帯損傷部位の違いにおける靱帯修復過程の差の検討1.家兎膝内側側副靱帯複合体(大腿骨-内側側副靱帯-脛骨)の生体力学試験方法の確立(1)正常家兎膝内側側副靱帯複合体(大腿骨-内側側副靱帯-脛骨)の摘出、およびサイズの測定(2)生体力学試験の際、万能試験機に家兎膝内側側副靱帯複合体を取り付けるための特性把持具の作成(3)万能試験機へのCCDビデオカメラ(日立、TM7-ENX)の取り付け(4)ビデオカメラ信号のビデオおよびモニターへの入力(5)ビデオカメラ信号のコンピューター(アップル、Power Mac 9500)への取り込み(6)靱帯の変位量と時間の関係からなる歪み-時間曲線の記録2.家兎内側側副靱帯損傷モデルの作成(1)家兎内側側副靱帯に損傷を起こさせるための特製ロッドの作成(2)3群の異なった部位での家兎内側側副靱帯損傷モデルの作成1群:大腿骨付着部での損傷、2群:靱帯実質部での損傷、3群:脛骨付着部での損傷3.今後の研究の展開に関する計画(1)方法を確立した家兎内側側副靱帯複合体の生体力学試験による靱帯損傷部位の違いにおける靱帯修復過程の差の検討(6、12、52週)(2)光学及び電子顕微鏡による靱帯損傷部位の違いにおける靱帯修復過程の差の検討
新規界面活性剤を用いた超音波分子イメージング用分子標的ナノバブル造影剤の開発

分子標的超音波診断用造影剤として新規界面活性剤であるシクロアミロース修飾界面活性剤を基盤材料とした生体安定性の高いナノバブルの開発を行った。その結果、新規界面活性剤にポリエチレングリコール(PEG)化リン脂質を混合させることで微小かつ安定性の高いナノバブルの調製に成功した。また、微小気泡に葉酸またはガラクトースを標識させることで、ターゲット分子への集積性に優れたナノバブルを調製できることが分かった。本研究で開発した微小気泡は、生体内での安定性と癌細胞などへの集積性に優れた新規超音波診断用造影剤として期待される。本研究目的である超音波イメージング用分子標的ナノバブル造影剤を開発するためには、(1)気泡を微小化(ナノバブル化)し、(2)リガンド分子を気泡に標識する必要がある。平成23年度(研究1年目)において、新規界面活性剤であるシクロアミロース修飾界面活性剤(CA-LA)にアニオン性リン脂質(DPPS)およびPEG化リン脂質(DPPE-PEG)を混合することで、生体環境下においても微小かつ分散安定性の高いナノバブルを調製できるとの知見を得ている。そこで、平成24年度(研究2年目)は、腫瘍細胞に過剰発現する葉酸受容体をターゲットとし、リガンド分子として葉酸を標識した微小気泡の調製を試みた。アミン末端PEG化リン脂質と葉酸をアミドカップリングさせることにより、葉酸標識PEG化リン脂質(FA-PEG-DPPE)を合成し、これをCA-LAおよびDPPSと混合させることにより葉酸標識微小気泡を調製した。その結果、微小気泡に葉酸を標識しても、生体環境下において微小かつ分散安定性の高いナノバブルが調製できることが分かった。次に、葉酸標識バブルの集積性について、葉酸受容体陽性のヒト口腔癌(KB)細胞および陰性のヒト肺腺癌(A549)細胞を用いて比較検討した。まず、細胞毒性についてMTTアッセイにより検討したところ、分散剤濃度0.1μmol/Lまでは顕著な細胞毒性は示さないことが分かった。次に、FITCにより蛍光ラベルした葉酸標識ナノバブルを用いて、KB細胞およびA549細胞への集積性について、共焦点レーザー顕微鏡観察により評価したところ、葉酸受容体陽性のKB細胞には顕著な集積が認められたのに対し、葉酸受容体陰性のA549細胞にはほとんど集積しないことが分かった。以上より、本研究で調製した葉酸標識ナノバブルは葉酸受容体陽性の腫瘍細胞に対して高い集積性を有することが分かった。これまでの成果として、新規界面活性剤であるシクロアミロース修飾界面活性剤(CA-LA)にアニオン性リン脂質(DPPS)およびPEG化リン脂質(DSPE-PEG)を混合させることで、生体環境下においても微小かつ分散安定性の高いナノバブルを調製できるとの知見が得られた。そこで本年度は、肝癌などの肝疾患に対する超音波診断用造影剤を目指して、肝細胞への集積性に優れた分子標的超音波造影微小気泡を開発することを目的とした。肝実質細胞はアシアロ糖蛋白質受容体が過剰発現しており、末端シアル酸基が消失したアシアロ糖蛋白質のガラクトース残基を特異的に認識することが知られている。そこで、リガンド分子としてガラクトースを標識すれば肝細胞へのアクティブターゲッティング能に優れたナノバブルを調製できると考えた。まず、アミン末端PEG化リン脂質とラクトースを還元的アミノ化させることにより、ガラクトース修飾PEG化リン脂質を合成し、これをCA-LA/DPPS微小気泡に混合させることでガラクトース標識微小気泡を調製した。その結果、ガラクトースを標識しても生体環境下において微小かつ安定性の高いナノバブルが調製できることが分かった。また、本研究で開発したガラクトース標識ナノバブルは、アシアロ糖蛋白質受容体陽性のヒト肝癌細胞HepG2に対して顕著な集積性が認められた。以上より、肝細胞への集積性に優れた超音波造影ナノバブルの調製に成功した。本研究で開発した超音波診断用造影剤は肝疾患に対する超音波診断法の発展に貢献できることが期待される。また、生体環境下においても安定な気泡を調製することが必要不可欠である。そこで、本年度(研究1年目)は(1)気泡の微小化を主たる研究目的とし、"生体環境下"においても分散安定性の高い「ナノバブル」の創製を試みた。新規界面活性剤であるシクロ

アミロース修飾界面活性剤(CA-LA)及びタウリン誘導重合性ジェミニ型陰イオン界面活性剤(PA12-2-12)にアニオン性リン脂質であるDPPSを混合させたCA-LA/DPPSおよびPA12-2-12/DPPS混合分散剤を用いて微小気泡の調製を行ったところ、水中においては微小かつ分散安定性の高いナノバブルが調製できることが分かった。しかしながら、生体環境下に近いリン酸緩衝液(PBS)中および血清(ウシ胎児血清,FBS)中では時間経過に伴い粒子径が増大したことから、分散安定性に乏しいことが分かった。ゼータ電位測定を行ったところ、PBSおよびFBS中では、過剰な電解質や蛋白質などにより気泡界面の電荷が遮蔽され、気泡同士の凝集が促進してしまうことが分かった。そこで、気泡の凝集を抑制するために、PEG化リン脂質(DPPE-PEG)を混合して微小気泡を調製した。その結果、PBSおよびFBS中においても微小気泡のサイズおよび数は時間経過に対してほぼ一定となった。これは、PBSおよびFBS中の過剰な電解質や蛋白質によって気泡の表面電位が遮蔽されても、PEG鎖の立体斥力(水和斥力)により気泡同士の凝集が抑制されたためと考えられる。以上より、PEG化リン脂質を混合することで、生体環境下においても分散安定性の高いナノバブルの調製に成功した。平成24年度(研究2年目)は、超音波イメージング用分子標的ナノバブル造影剤の開発に向けて、葉酸受容体が過剰発現している腫瘍細胞をターゲットとし、(1)リガンド分子として葉酸を標識した微小気泡を開発すること、および(2)得られた葉酸標識ナノバブルの葉酸受容体陽性腫瘍細胞への選択的な集積性を確認することを目的として研究を開始した。その結果、本研究で調製した葉酸標識ナノバブルは生体環境下においても分散安定性が高いことが示された。また、葉酸標識ナノバブルは葉酸受容体陰性細胞へはほとんど集積しなかったが、葉酸受容体陽性細胞へは高い集積性が認められた。以上より、現在までの目的はおおむね達成できたと言える。本年度(研究1年目)は、超音波イメージング用分子標的ナノバブル造影剤の開発に向けて、生体環境下においても分散安定なナノバブルの調製を目的として研究を開始した。その結果、新規界面活性剤であるシクロアミロース修飾界面活性剤および重合性ジェミニ型陰イオン界面活性剤にPEG付加リン脂質を添加した混合分散剤を用いることで血清中においても分散安定なナノバブルの調製に成功したことから、現在までの目的はおおむね達成したと言える。これまでの研究において、葉酸標識ナノバブルは葉酸受容体陽性の腫瘍細胞に選択的に集積することが示された。しかし、これまでの成果は細胞培養用ディッシュレベルでの評価でしかなく、実用化に向けては実際の生体組織に近い系を用いての検討が必要である。そこで、研究協力者である東京慈恵会医科大学の大川教授および松浦准教授の研究グループが開発した、生体組織に比較的近い三次元肝癌細胞モデルを用いて、標識微小気泡の腫瘍組織への集積性を超音波診断および蛍光観察の両面から検討していく。また、腫瘍組織へのさらなる集積性の向上を目指して、大川教授の研究グループが開発した抗体などを標識したナノバブルを開発するとともに、腫瘍組織への特異的集積性について評価・検討していく。これまでに新規界面活性剤にPEG化
A-15型化合物超電導導体の総合的研究

4【Nb_3】Snに代表されるA15型化合物は、高磁界超電導材料として最も期待されているが、核融合用材料としては高磁界下のJcの向上、電磁的・機械的特性の改善など検討すべき事項が多い。本研究は、全国各大学の超電導研究者を有機的に組織し、共通の試料を使用してこれらの諸問題を系統的かつ総合的に研究しようとするものである。本年度は、研究計画の最終年度にあたるため、これまで重点的に研究を継続してきたブロンズ法【Nb_3】Sn多芯線について超電導基礎特性、機械的・電離的性質、線材のミクロ構造など種々の観点から得られた基盤データの蓄積を進めると共にその集約化をはかり、総合的な性能が検討された。また、In Situ【Nb_3】Sn線材、粉末法線材も継続研究がなされ、これらに加えて高磁界特性の良いTi添加【Nb_3】Sn多芯線をとり上げ、超電導特性に関する重点研究がなされた。これらの主な結果を要約すると次のようになる。1.超電導基礎特性:ブロンズ法【Nb_3】Sn多芯線共通試料にて従来観測されていたJcのバラツキがホルダーに依存することをつきとめ、正しいIc測定技術を確立させた。また、Ti添加【Nb_3】Sn多芯線のTc=16.8K,【Hc_2】=24T,および高磁場でのJc特性が求められた。2.電磁特性:ブロンズ法多芯線の磁化測定よりJcが求められ、抵抗法によるJcとの比較により、芯線の断線状況が検討された。3.照射および歪効果:ブロンズ法多芯線の中性子照射効果が調べられた。Tc,【Hc_2】は、線量の増加に対して単に劣化するのみであったが、Icは【10^(18)】n/【Cm^2】の線量にてピークを示し、その後急激に低下を示した。照射試料のIcの歪効果は、6Tまでの磁界下で測定され、最大Icを示す歪εmが照射前の値より増加する。4.構造、組織等:ピンニング特性が結晶粒の増大と共に低下し、粒径が0.5μm以下になると劣化が著しくなることが明らかにされた。
埼玉県における方言形成の構造に関する言語地理学的研究

本研究では、埼玉県を中心とする関東地方中央部地域の言語地理学的調査のデータベース化を行った。データベースは20の資料の約1500項目からなっている。作成されたデータベースを用いることで、埼玉県方言の分布形成の構造の解明の基礎として役立てることができる。また、これらの地図を組み合わせることによって、埼玉県方言だけでなく、関東方言研究、共通語形成の研究にも貢献できるであろう。現代日本語における共通語は,東京方言・関東方言を基盤としている。東京方言と周囲の関東地方の諸方言とがどのように影響を与え合っているのかを分析する上で,関東中央に位置する埼玉県方言の詳細な研究は非常に重要である。本研究は期間中に以下の作業を実施する。あわせてそれぞれの意義を示す。(1)関東地方における既存の方言地図資料のデータベース化作業関東地方各地の詳細地図や,広域地図を組み合わせることによって,埼玉県方言をはじめとする関東方言研究の発展に寄与することができる。また,データベースを利用した研究は,方言研究における分析方法の発展にもつながる。(2)埼玉県中央部を中心とした県内の面接調査埼玉県中央部は,全体としては農村部であり,伝統的方言の残存が多いことが予想される。隣接する県南部は東京通勤圏であるため共通語の影響が強いが,反対側に隣接する県北部や県西部は方言的特色の強い地域となっている。こうした地理的に中間的な地域となる県中央部の言語状況の解明は,埼玉県方言の形成の分析の進展につながる。(3)調査結果の方言地図化作業・データベース化作業,それを基にした分析と報告書の刊行首都近郊の方言は,強力な共通語化にさらされ衰退の危機にあり,埼玉県方言もその一つである。埼玉...県方言の詳細な研究は,こうした状況下における方言動態を解明する上での核心となる。今後,調査地域を埼玉県全域,さらに隣接都県へと広げ,調査対象を高年層と中年層など複数の世代に広げて重層的な研究する際に,埼玉県中央部の調査分析が基盤となる。平成21年度は,主に関東地方における既存の方言地図資料のデータベース構築を実施した。資料収集作業とデータベース入力作業に51人日を投入し,データ整備を行った。本研究は期間中に以下の作業を実施した。埼玉県方言の詳細な研究は,こうした状況下における方言動態を解明する上での核心となる。平成22年度は,埼玉県における言語地理学的調査と,関東地方における方言地図資料のデータベース構築を実施した。データ収集作業とデータベース作成作業に40人日を投入し,最終的に埼玉県中央部地域を中心とする言語地理学的考察を行った。
超薄液膜反応セルを用いたVUV表面改質：酸化グラフェンの還元-欠陥修復

中心波長172 nmの真空紫外(Vacuum ultraviolet: VUV)光を透過できる超薄液膜を利用して,表面光化学反応を誘起できる液相VUV光照射プロセス開発を行った.約100 nmの液膜厚さを持つマスクに有機溶媒を封入して基板表面に担持した酸化グラフェン(GO)にVUV光を照射した.基板表面に届いたVUV光がGOの光還元を液相中でも生じさせることを示した.さらに液膜中にアミン分子を溶かすことで,分子修飾にも活用できることを示した.本研究は液相の厚みを100 nmレベルまで超薄層化した超薄液膜反応セルを作製し,真空紫外(Vacuum Ultraviolet: VUV)光透過率が小さい液体中であっても,固体表面に有効にVUV光が到達し,表面光化学反応を誘起できる液相VUV表面改質プロセス技術開発を目的としている.特に酸化グラフェン(graphene oxide: GO)の液相VUV還元実験への活用を目指している.得られた成果は以下の通りである.1)固液界面VUV光照射システムを構築した.超薄液膜に用いる有機溶媒の探索を行い,直鎖アルカンを液相に用いれば,固体表面にキセノンエキシマランプからのVUV光(中心波長172 nm)が到達することを実証した.2)構築した固液界面VUV光照射システムを用いて,シリコン表面に担持したGOに液相VUV光照射を行った.得られた試料のXPS測定結果から,液相中VUV光照射でも還元反応の進行が示唆された.これまでに高真空環境でVUV光照射した場合に光還元が進行することを当研究室では報告してきた.液相還元で得られたGOの還元体(reduced GO: rGO)のシート膜厚や還元度は高真空環境における結果と概ね良い一致が得られた.液相VUV光照射でもGOに含まれる酸素含有官能基がVUV光化学反応で解離したことが示唆された.3)直鎖アルカンにアルキルアミン分子を混合した液体を超薄液膜に用いて同様にVUV光照射実験を行った.その結果,GOの光還元反応と同時にアルキルアミンがシートに結合することが示唆された.液体に接する固体表面においてVUV光によるGOの励起が生じ,酸素含有官能基の解離だけでなく,アルキルアミン分子との結合反応を誘起したと考えられる.本プロセスは固体表面に担持したGOへの分子修飾に展開が可能である.中心波長172 nmの真空紫外(Vacuum ultraviolet: VUV)光を透過できる超薄液膜を利用して,表面光化学反応を誘起できる液相VUV光照射プロセス開発を行った.約100 nmの液膜厚さを持つマスクに有機溶媒を封入して基板表面に担持した酸化グラフェン(GO)にVUV光を照射した.基板表面に届いたVUV光がGOの光還元を液相中でも生じさせることを示した.さらに液膜中にアミン分子を溶かすことで,分子修飾にも活用できることを示した.表面工学
相同組換え遺伝子導入による発癌機構の研究

本班の研究は、相同組換え研究技術開発の面とこれら技術を駆使して、ES細胞でがん化に関連する遺伝子に欠損を導入し、そのES細胞由来のマウスを得て、遺伝子の機能をマウス個体レベルで研究する面とがある。井川はC57BL/6 ×CBAのF_1胚由来のES細胞系(TT2)を用いて、Neor遺伝子とヂフテリア毒素A遺伝子による二重選択法を確立し、高い相同組換え率(5%程度)を得、8細胞期の正常胚に10個ほど注入し、同操作ES細胞由来のマウスを確率高く作出し、種々の遺伝子を欠損させたマウスを得た。p53遺伝子欠損マウスでは、ある操作ESクローン由来のマウスは生後3か月程度でほぼ100%リンパ腫を発症させ、同マウス由来の細胞系が上皮細胞系を含め容易に樹立されることを観察した。権藤は、勝木らの協力により二段階相同組換えを用いた新しい遺伝子置換法を確立した。第一段階にはNeor遺伝子とHSV-tK遺伝子を用いNeo耐性GANC感受性操作ES細胞を選択し、第二段階ではlac Z遺伝子と置換する遺伝子を並べて導入して相同組換え体をGANC抵抗性で選択する。この方法で、点変異導入p53遺伝子の導入を試みた。高橋は、Hox3.5,3.6遺伝子のES細胞組換え体を得た。若杉はMCC遺伝子を変異させたESクローンを数個得た。城石は、野生マウスWm7染色体と近交系由来の染色体の間で相同染色体間組換えを起こしたMHC領域内組換え系統を作成し、可視突然変異を確認した上で、それらからES細胞系13株を樹立した。野田はマウスゲノム型APC遺伝子を単離して変異を入れ、ES細胞での相同組換えを利用して、変異APC遺伝子を持つマウスを得た。中辻は、8日マウス胚からの始原生殖細胞の体外培養法を改良し、6日間増殖・維持した。八木は、ES細胞における相同組換えでFyn欠損マウスを得、神経系形成(特にCA3領域)異常、哺乳行動異常を観察した。
1 : 2共鳴によるパターン形成

波数比1 : 2の定常モード問共鳴相互作用が形成する時空間パターンを,正六角形格子上で調べた.変形されたスウィフト・ホーヘンバーグ方程式と熱対流を記述する流体方程式を対象に,弱非線形理論を適用することによって複素6次元の振幅方程式を導出し,定常解の分岐特性を解析した.さらに,ヘテロクリニックサイクル等の非定常解の詳細について調べ,線形作用素の非自己随伴性が強くなると2次元ヘテロクリニック軌道は不安定化されることを見出した.波数比1 : 2の定常モード問共鳴相互作用が形成する時空間パターンを,正六角形格子上で調べた.変形されたスウィフト・ホーヘンバーグ方程式と熱対流を記述する流体方程式を対象に,弱非線形理論を適用することによって複素6次元の振幅方程式を導出し,定常解の分岐特性を解析した.さらに,ヘテロクリニックサイクル等の非定常解の詳細について調べ,線形作用素の非自己随伴性が強くなると2次元ヘテロクリニック軌道は不安定化されることを見出した.本研究計画の目的は,1:2の波数比を持つ定常モード間共鳴相互作用が正六角形格子上でとのような時空問パターンを形成するのかを,弱非線形解析ならびに高次元力学系の数値解析により明らかにすることである.1.初年度(平成21年度)は,まず,2008年に代表研究者が見い出した2層熱対流系におけるヘテロクリニックサイクルについて詳細に検討を行い,それは正負のロールと,位相がランダムに変化する正六角形の間のヘテロクリニックサイクルであることを明らかにした.2.2次元スウィフト・ホーヘンバーグ(SW)方程式において1:2共鳴が生じる状況を考え,正六角形格子上に解空間を制限することによってノーマルフォームを導出した.SW方程式はZ_2対称性を有するため,生成的なノーマルフォームは5次の非線形項を含まなければならない.正六角形格子上の12個の共鳴波数を持つ振幅に対する方程式のそれぞれは5次の非線形項を約210項含む.そのようなノーマルフォームを中心多様体低減により導き,係数を決定した.それを用いて,軸解(axial solution)に対する分岐解析を実行し,また,ノーマルフォームの数値積分を行ったが,これまでに採用した初期値の下では,ヘテロクリニックサイクルは得られす,単純な定常解が広いパラメターに対して安定に存在することが明らかになった.3.弱非線形理論の適用範囲は対象とする流れ場によって大きぐ異なる.レイリー・ベナール問題に対してその適用範囲を詳細に検討し,低プーントル数流体については弱非線形理論の適用範囲がきわめて狭いことを明らかにした.得られた結果は,平成22年度に行うレイリー・ベナール対流に対する1:2共鳴解析の基礎を与えるもめである.本研究計画の目的は1:2の波数比をもつ定常モード間共鳴相互作用が正六角形格子上でどのような時空間パターンを形成するのかを,弱非線形解析並びに高次元力学系の数値解析により明らかにすることである.22年度は以下の解析を重点的に行った.1)2層熱対流系に対しては,これまで,軸解(axial solution)を中心とする分岐特性をNewton法によって求めていたため,ヘテロクリニックサイクルの分岐点を特定できなかった.22年度は,分岐解析ソフトAUTOを導入して,定常解,周期解,準周期解の複雑な分岐像を数値的かつ組織的に求めた.この結果と今後求めるヘテロクリニックサイクルの全体像を合わせることで大域的分岐像が明らかになる.2)初年度に解析した2次元スウィフト・ホーヘンバーグ方程式の線形部分を修正して線形臨界状態間の共鳴を記述するモデル方程式を提案し,Z2対称性の有無が分岐特性に与える影響を組織的に調べた.3)レイリー・ベナール問題における中立モード間の1:2共鳴について,中心多様体低減によりノーマルフォームを導出し,係数の値を数値的に求めた.これを用いて対称性の高い定常解の分岐を調べた結果,非共鳴時に安定に得られる正六角形パターンは不安定化され,混合六角形が安定に得られることが明らかになった.ただし,上下反転対称性(Z2)を破る目的で,密度は温度の弱い2次関数であるとしている.4)0(2)対称性の下でのHopfモード間1:2共鳴を記述する振幅方程式のノーマルフォームを同変分岐理論を用いて導出した.本研究計画の目的は,水平面内に一様等方な熱対流系などで,1:2の波数比をもつ定常モード間共鳴相互作用が生じる際に,どのような対流パターンが形成されるのかについて理論的に予測することにある.とりわけ,波数平面に描かれた正六角形格子上で発現する時空間パターンを,弱非線形解析並びに高次元力学系の数値解析により明らかにすすることが目的である.最終年度である平成23年度は,以下の解析を重点的に行った.1)2層からなる熱対流系の支配方程式(非線形偏微分方程式)から中心多様体低減によって導出される6次元複素空間における振幅方程式を対象に,分岐構造の詳細を求めるための解析を前年度から継続実施してきたが,分岐解析における複素振幅(従属変数)の取り扱いが当初の方法ではうまくいかないことが明らかになったため,新しい従属変数を導入して解析を全面的に実行しなおした.その結果,複素4次元の不変部分空間における分岐解の構造を詳細に得ることができた.2)上記振幅方程式に関して,密度が温度の弱い2次関数であるとし,その2次の項の寄与を開折パラメターとして振幅方程式の数値積分を組織的に実行した.

その結果,開折パラメターの増加に伴って,2次元ヘテロクリニック軌道,4次元ヘテロクリニックサイクル,6次元周期解,6次元カオス解,3次元定常解(正六角形),3次元カオス解という推移をたどることが明らかになった.3次元不変部分空間におけるカオス解は従来知られていないものである.3)これまでに得られた成果をまとめ,富山市で開かれた日本物理学会とボルティモア市において開催されたアメリカ物理学会流体力学分科会(APS/DFD meeting)において発表した.
成人アスペルガー患者の音声・聴覚フィードバック機能とその神経基盤の検討

広汎性発達障害(Pervasive Developmental Disorder,PDD)は自閉性障害、アスペルガー障害を含む概念で1)対人相互的反応の質的障害、2)コミュニケーションの障害、および3)想像力の障害とそれに基づく行動の障害、が診断の基準となる。PDDは、近年、国内外で社会性の障害として注目をされ、研究報告の数も飛躍的に増大した。臨床場面で経験的に捉えられてきた各種の症状も大規模な調査によって、その数量化が進められている。このような関係者の努力にもかかわらず、その病因、病態は依然不明である。最近では、PDDは、単一の病因を有する疾患ではなく、サブタイプに分けた検討が有用であるという見方も強まっている。近年、PDDの言語発達の障害の背景には聴覚機能障害があるという仮説も提出されている。初年度である本年度自閉性障害やアスペルガー障害の聴覚機能に関する知見を調査し、総説としてまとめた。自閉症の聴覚誘発反応に異常が観察されるが、自閉症の症状よりも、言語能力と関連が深いことがカナダ、フランス等の研究機関から報告されている。したがって、聴覚誘発反応は、1)自閉症のサブタイプの検索、2)遺伝的な要因の検索について有望であることを述べた。また、聴覚誘発反応等の検査は、計測対象の児童は大規模な調査の一部から抽出するほうが、脳波、脳磁場のみを単独で検査するよりも児童のプロフィールが総括的に得られるために有用性が高まることを指摘した。
極性を持つ細胞での(Na,K)ATPaseの局在化におけるβサブユニットの役割

1.発現系の構築表裏の方向性を持つような上皮細胞系における,外来(Na,K)ATPaseβサブユニットまたは(H,K)ATPaseβサブユニットの発現系の構築に着手した.ホストとしてはヒト小腸上皮細胞癌由来の培養細胞株Caco-2を用いることとした.この細胞は培養系において単層の上皮様に成育し倍地側には微絨毛構造を形成することが報告されており,近年上皮における物質の輸送の研究に用いられている.このCaco-2の培養系を立ち上げconfuluentの状態で単層上皮様構造を取っていることを確認した.外来βサブユニットの発現のための発現プラスミドはcytomegalovirusimmediate earlyenhancer/promoterを持つ動物細胞用発現ベクターpCEP4を用いて構築した.(Na,K)ATPaseβサブユニットについてはシビレエイTorpedo califomica発電器官由来のcDNAクローンより,開始メチオニンの上流約40bpからpolyAまでを含む1.9kbpのフラグメントを切り出し,pCEP4のpromoterの下流に挿入し発現プラスミドpCEPNβを構築した.(H,K)-ATPaseβサブユニットについては,ブタ胃壁由来のcDNAクローンの5 ́側,3 ́側両非翻訳領域を(Na,K)ATPaseβサブユニットのものとすげ替えたプラスミドpSPHβより,同様に開始メチオニンの上流約40bpからpolyAまでを含む1.8kbpのフラグメントを切り出し,pCEP4のpromoterの下流に挿入し発現プラスミドpCEPNβを構築した.これらの構築に用いたβサブユニット遺伝子はいずれもXenopus oocyteの発現系において機能的な形で発現することが確認されている.これらの発現プラスミドpCEPNβ,pCEPHβを電気穿孔法によりCaco-2に導入しベクターのハイグロマイシン耐性遺伝子により遺伝子組換体の選択を行う.現在電気穿孔法による遺伝子導入の条件を検討中である.2.生合成初期におけるαβ相互作用(Na,K)ATPaseにおいてβサブユニットの共存によってαサブユニットの安定化がおこり発現量が増大することを以前に報告したが,逆にβサブユニットにおいてはαサブユニットの共存により発現量が低下することを見いだした.この現象をさらに詳細に検討するためXenopus oocyteの発現系でパルスラベルを行い合成産物の経時的変化を観察した.その結果αサブユニットの共存下においては1時間のラベル終了時にすでにβサブユニットの発現量の低下が見られ,βサブユニットの翻訳の調節が起こっている可能性が示された.現在さらにラベル時間を短くして生合成の極めて初期にどのようなαβ相互作用が起こっているのかを検討中である.1.発現系の構築表裏の方向性を持つような上皮細胞系における,外来(Na,K)ATPaseβサブユニットまたは(H,K)ATPaseβサブユニットの発現系の構築に着手した.ホストとしてはヒト小腸上皮細胞癌由来の培養細胞株Caco-2を用いることとした.この細胞は培養系において単層の上皮様に成育し倍地側には微絨毛構造を形成することが報告されており,近年上皮における物質の輸送の研究に用いられている.このCaco-2の培養系を立ち上げconfuluentの状態で単層上皮様構造を取っていることを確認した.外来βサブユニットの発現のための発現プラスミドはcytomegalovirusimmediate earlyenhancer/promoterを持つ動物細胞用発現ベクターpCEP4を用いて構築した.(Na,K)ATPaseβサブユニットについてはシビレエイTorpedo califomica発電器官由来のcDNAクローンより,開始メチオニンの上流約40bpからpolyAまでを含む1.9kbpのフラグメントを切り出し,pCEP4のpromoterの下流に挿入し発現プラスミドpCEPNβを構築した.(H,K)-ATPaseβサブユニットについては,ブタ胃壁由来のcDNAクローンの5 ́側,3 ́側両非翻訳領域を(Na,K)ATPaseβサブユニットのものとすげ替えたプラスミドpSPHβより,同様に開始メチオニンの上流約40bpからpolyAまでを含む1.8kbpのフラグメントを切り出し,pCEP4のpromoterの下流に挿入し発現プラスミドpCEPNβを構築した.これらの構築に用いたβサブユニット遺伝子はいずれもXenopus oocyteの発現系において機能的な形で発現することが確認されている.これらの発現プラスミドpCEPNβ,pCEPHβを電気穿孔法によりCaco-2に導入しベクターのハイグロマイシン耐性遺伝子により遺伝子組換体の選択を行う.現在電気穿孔法による遺伝子導入の条件を検討中である.2.生合成初期におけるαβ相互作用(Na,K)ATPaseにおいてβサブユニットの共存によってαサブユニットの安定化がおこり発現量が増大することを以前に報告したが,逆にβサブユニットにおいてはαサブユニットの共存により発現量が低下することを見いだした.この現象をさらに詳細に検討するためXenopus oocyteの発現系でパルスラベルを行い合成産物の経時的変化を観察した.その結果αサブユニットの共存下においては1時間のラベル終了時にすでにβサブユニットの発現量の低下が見られ,βサブユニットの翻訳の調節が起こっている可能性が示された.現在さらにラベル時間を短くして生合成の極めて初期にどのようなαβ相互作用が起こっているのかを検討中である.