hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Dicer-2とパートナータンパク質による2本鎖RNA選択機構の1分子解析

本研究では全反射照明蛍光顕微鏡を用いてDicer-2がdsRNA上を切断しながら進んでいく様子を一分子レベルで捉え、Dicer-2によるdsRNA切断反応の各ステップを区別して解析する。Dicer-2は単独でdsRNAを切断することができるがR2D2やLoqs-PDなどのパートナータンパク質と複合体を作ることによってdsRNA構造への特異性を変えることが知られている。これらのパートナータンパク質がどのようにしてDicer-2の特異性を変えているのかを一分子レベルで解析し理解することを目的としている。一分子観察を行うためにdsRNAやDicer-2に蛍光色素を導入する必要があるが、Cy3蛍光色素のRNAへの導入率が30%程度と低いことが問題になっていた。RNAに導入するCy3の数を当初計画していた11か所から3か所に減らした結果、計算上100%の割合でCy3がRNAに導入されるようになった。この3か所にCy3を導入したRNAを用いることによってDicer-2による切断・解離に伴う3段階の蛍光強度の減少を観察することに成功した。しかし切断による蛍光強度の減少の直後に蛍光強度が幾分か回復してしまうように見える現象が観察された。この現象はシグナル強度の自動トレース解析を困難にしてしまうため、これを解決するためにCy3の代わりにATTO550や5(6)-TAMRAによるラベリングを試みる。Dicer-2によるdsRNA切断時にこれらの蛍光強度がどのように変化するかを確認し、生化学的解析によって蛍光導入による切断反応の阻害などが起きていないかを確認する。もしも問題が解決されないようであれば、明確な切断の基準を設けて手動で解析を行う。dsRNAの末端構造の違いやDicer-2のパートナータンパク質が一分子レベルでどのように切断プロセスに影響を与えているのかを解析する。一分子観察を行うために、T7 RNA polymeraseによるRNAのin vitro転写の際にCy3-Uを取り込ませることでRNAを11か所蛍光ラベルしていた。しかし、Cy3-Uの導入割合が30%程度と低いことが問題だった。この問題を解決するためにCy3の導入個数を3か所に減らしたところ計算上100%の導入率になった。このRNAのDicer-2による切断反応の生化学的解析をRIを用いて行ったところ、Cy3を含まないRNAと同等の切断効率だった。次にDicer-2による切断反応を一分子観察したところ、切断によって減少したはずのRNAのシグナル強度が減少する前の5080%程度戻ってしまうように見える現象が確認された。この現象のために実際に切断の起きた時点を自動解析によって判定することが困難になった。これを解決するためにCy3以外の蛍光色素を試す。もしも改善されない場合には手動解析も試みる。このように、想定外の問題は起きたが、解決することはできると考えており、おおむね順調に進んでいると判断した。切断に伴う蛍光強度減少が回復してしまう問題を解決するために、Cy3ではない同様の蛍光波長をもつATTO550や5(6)-TAMRAなどの蛍光色素のRNAへの導入を試みる。もしも、これらによって改善されない場合には、切断が起こったと判断するための明確な基準を作り手動で解析を行う。その基準を決めるために蛍光間の距離を変えるなどして、切断が起きた時のトレースの挙動を精査する。蛍光間の距離が長くなれば切断とその次の切断までの時間が長くなるはずであり、蛍光間の距離がより短いものと比較することによって切断が起こった時のトレースの挙動を正しく判断できると考えている。このようにして決められた基準に基づいて手動での一分子蛍光強度のトレース解析を行う。一分子観察を行うために、T7 RNA polymeraseによるRNAのin vitro

転写の際にCy3-Uを取り込ませることでRNAを11か所蛍光ラベルしていた。しかし、Cy3-Uの導入割合が30%程度と低いことが問題だった。この問題を解決するためにCy3の導入個数を3か所に減らしたところ計算上100%の導入率になった。このRNAのDicer-2による切断反応の生化学的解析をRIを用いて行ったところ、Cy3を含まないRNAと同等の切断効率だった。次にDicer-2による切断反応を一分子観察したところ、切断によって減少したはずのRNAのシグナル強度が減少する前の5080%程度戻ってしまうように見える現象が確認された。この現象のために実際に切断の起きた時点を自動解析によって判定することが困難になった。これを解決するためにCy3以外の蛍光色素を試す。もしも改善されない場合には手動解析も試みる。このように、想定外の問題は起きたが、解決することはできると考えており、おおむね順調に進んでいると判断した。切断に伴う蛍光強度減少が回復してしまう問題を解決するために、Cy3ではない同様の蛍光波長をもつATTO550や5(6)-TAMRAなどの蛍光色素のRNAへの導入を試みる。もしも、これらによって改善されない場合には、切断が起こったと判断するための明確な基準を作り手動で解析を行う。その基準を決めるために蛍光間の距離を変えるなどして、切断が起きた時のトレースの挙動を精査する。蛍光間の距離が長くなれば切断とその次の切断までの時間が長くなるはずであり、蛍光間の距離がより短いものと比較することによって切断が起こった時のトレースの挙動を正しく判断できると考えている。このようにして決められた基準に基づいて手動での一分子蛍光強度のトレース解析を行う。
ミセル電解法および泳動電着法による有機薄膜の結晶構造制御

本研究では、ミセル電解法および泳動電着法により銅フタロシアニン(CuPc)の微粒子の薄膜を種々条件下で作成し、さらに、モノマーの泳動電着によりCuPc薄膜を作成して両者を比較し、薄膜の結晶構造の制御することを目的とし以下の研究結果を得た。ミセル電解法。アゾベンゼン修飾界面活性剤水溶液にCuPc微粒子を分散し、接触めっきによりITO上に青色の薄膜が得られた。SEM観察より、得られた薄膜はいずれも約0.1μ-mの微粒子より構成されていた。また、可視吸収スペクトルは使用したCuPc特有のピークを示し、結晶構造が維持されていた。微粒子の泳動電着。よう素の2-ブタノン溶液にCuPc微粒子を分散し,カーボンを陽極、ITOを陰極として電極間を1cmで電圧を付加して微粒子を泳動電着した。ITO上に青色の薄膜が得られた。SEM観察より、得られた薄膜はいずれも約0.1μmの微粒子より構成され結晶構造が維持されていた。モノマーの泳動電着。トリフロオロ酢酸のジクロロメタン溶液にCuPcを溶解し、泳動電着したところITO上に青緑色の薄膜が得られた。薄膜は基板との密着性に優れ、繊維状の結晶構造であった。薄膜の吸収スペクトルおよびX線回折パターンより結晶構造はα型であった。一方、蒸着法により得られる薄膜はより小さな結晶から構成されており、本研究で得られたものと大きく異なっている。この違いは薄膜の形成時間が短い(60秒)、湿式である、生成した薄膜の一部がプロトン化する等に起因すると考えられる。以上のように、本研究によりCuPcの薄膜の結晶構造は薄膜作成法により制御できることが明らかとなった。ミセル電解法。微粒子の泳動電着。モノマーの泳動電着。
光合成物質生産の新規制御物質の分離同定とソース・シンク制御機構の総合的研究

これまで様々な植物を用いた研究から植物がシンクリミット状態になる場合には主要なソース器官である葉に光合成産物が蓄積し光合成速度が低下することを明らかにした。一方,サツマイモを用いた研究からはシンクリミット状態における光合成速度の低下がルビスコへの活性阻害物質の結合によって引き起こされることが示された。本研究の目的はシンクリミット状態におけるルビスコ活性阻害物質が何であるかを明らかにし,その物質のシンクリミット状態における機能の普遍性とルビスコからの解離過程を明らかにすることである。加えて,その活性阻害物質がシンクリミット状態における主要な光合成速度低下の原因であるかどうかを検討することである。1.サツマイモのシンクリミット状態におけるルビスコ活性阻害物質の分離同定の研究:初年度はサツマイモ植物個体をシンクリミット状態にするためスチームガードリング処理を行い,光合成産物が多量に蓄積し光合成速度の低下した葉を得,この葉の抽出液からホウレンソウのルビスコに結合しHPLCで単一ピークを示すルビスコ活性を抑制する物質分画を得た。しかし,この分画には,NMRやガスマス測定により,多量の多糖が混入することが判明した。次年度(最終年度)は限外ろ過などでこの多糖の除去を試みたが,よい結果が得られなかった。一方,葉抽出液の阻害物質濃度を高め純度の高い阻害物質を得るために,多くのサツマイモ個体に比較的長期間のガードリング処理を行ったが,葉のルビスコタンパク量が大きく低下するなど葉に老化現象が認められ,適する葉サンプルを得ることができなかった。2.ダイズにおけるルビスコ活性阻害物質の同定,普遍性,阻害物質の解離,光合成速度低下への寄与:初年度はダイズ植物個体を用いてこれに二つの異なるシンクリミット状態を課すことによって光合成速度制御の機構を調べた。その結果,これら二つのシンクリミット状態における光合成速度低下には,いずれも不活性化型ルビスコへの既知の糖リン酸の結合が関わることが示された。次年度(最終年度)はダイズ植物個体にもう一つ別のシンクリミット状態を課し光合成速度制御の機構を調べた。その結果,このシンクリミット状態における光合成速度低下にも既知の糖リン酸のルビスコへの結合が関わることが示された。さらに用いたダイズ植物個体のソースシンク比と光合成速度および既知糖リン酸のルビスコへの結合量の間に関係性が認められ,シンクリミット状態・解除状態の程度による既知糖リン酸のルビスコへの結合解離を介した光合成ソース・シンク制御機構の存在が示唆された。これまで、様々な植物を用いた研究から、光合成産物の供給(ソース)速度が需要(シンク)速度を相対的にうわまわる場合、換言すれば、植物がシンク・リミット状態になる場合には、主要なソース器官である葉に光合成産物が蓄積し、光合成によるCO_2固定速度が低下することを明らかにした。

一方、サツマイモを用いた研究からは、シンク・リミット状態における光合成CO_2固定速度の低下がCO_2固定酵素であるルビスコへの活性阻害物質の結合によって引き起こされることが示された。本年度の研究の目的の骨子は、サツマイモのシンク・リミット状態におけるルビスコの活性阻害物質が何であるかを明らかにするとともに、この阻害物質の植物のシンク・リミット状態における機能の普遍性とその阻害物質のルビスコからの解離過程について検討することである。1.シンク・リミット状態におけるルビスコ活性阻害物質の分離同定の研究サツマイモ植物個体をシンク・リミット状態にするためにスチームガードリング処理を行い、光合成産物が多量に蓄積し光合成速度の低下した葉を得、この葉の抽出液から、ホウレンソウ精製ルビスコに結合し、HPLCで単一ピークを示すルビスコ活性を抑制する物質分画を得た。しかし、NMRやガスマス測定により、この分画には多糖の混入が認められ、現在これを除去する方法を検討中である。2.シンク・リミット状態におけるルビスコ活性阻害物質の光合成速度を制御する機能の普遍性と阻害物質の解離過程に関する研究サツマイモと異なる植物として、ダイズの植物個体を用いて、二つの異なるシンク・リミット状態における光合成速度低下の機構を調べた。その結果、これらのシンク・リミット状態におけるダイズ植物個体の光合成速度低下には、いずれの場合も、不活性化型のルビスコへの既知の糖リン酸の結合が関与することが示された。現在、この阻害物質の結合・解離過程の制御に関する研究を継続中である。これまで様々な植物を用いた研究から光合成産物の供給(ソース)速度が需要(シンク)速度を相対的に上回る場合,すなわち植物がシンク・リミット状態になる場合には主要なソース器官である葉に光合成産物が蓄積し光合成速度が低下することを明らかにした。一方,サツマイモを用いた研究からはシンク・リミット状態における光合成速度の低下がルビスコへの活性阻害物質の結合によって引き起こされることが示された。本年度の研究の目的はシンク・リミット状態におけるルビスコ活性阻害物質が何であるかをさらに確かめ,その物質のシンク・リミット状態における機能の普遍性とルビスコからの解離過程をさらに検討することである。加えて,その活性阻害物質がシンク・リミット状態における主要な光合成速度低下の原因であるかどうかを検討することである。1.サツマイモのシンク・リミット状態におけるルビスコ活性阻害物質の分離同定の研究:初年度はサツマイモ植物個体をシンク・リミット状態にするためスチームガードリング処理を行い,光合成産物が多量に蓄積し光合成速度の低下した葉を得,この葉の抽出液からホウレンソウのルビスコに結合しHPLCで単一ピークを示すルビスコ活性を抑制する物質分画を得た。しかし,この分画には,NMRやガスマス測定により,多量の多糖が混入することが判明した。本年度は限外ろ過などでこの多糖の除去を試みたが,よい結果が得られなかった。一方,葉抽出液の阻害物質濃度を高め純度の高い阻害物質を得るために,多くのサツマイモ個体に比較的長期間のガードリング処理を行ったが,葉のルビスコタンパク量が大きく低下するなど葉に老化現象が認められ,適する葉サンプルを得ることができなかった。2.ダイズにおけるルビスコ活性阻害物質の同定,普遍性,阻害物質の解離,光合成速度低下への寄与:初年度はダイズ植物個体を用いてこれに二つの異なるシンク・リミット状態を課すことによって光合成速度制御の機構を調べた。
漏洩電流ベクトルを用いた地殻ブロック境界の特徴的挙動の研究

平成7年度平成9年度の3年間の研究成果の概要は下記の通りである。研究目的は、自然電位の観測でノイズとされる電車の漏洩電流を信号源と考え、電車軌道から約3kmの北陸観測所で漏洩電流波形を基準とし、それより約15km離れた池田観測室での観測波形を比較し、それによって両観測点間の歪場の変動を電磁気的に解析するものである。特に、地殻ブロック境界の観測点は、広域応力場の状況変化を強く反映すると考えられるので、時間的変動を解析することで、地殻歪の変動を測定することができる。研究成果:1.温見断層に着目し、福井県の北陸観測所坑内と池田観測室で地電位差観測を実施した。2.経年変動を解析した。北陸観測所坑内の自然電位分布は、湿潤度に依存する傾向が見られた。池田観測室では、温見断層に直交する方向と平行な方向に長基線と短基線の電極を配置した。断層に平行方向は地盤の状態により不安定であるが直交方向は安定した年周変動も測定された。地震活動との関連は今後の課題である。3.北陸観測所と池田観測室とで1秒毎サンプリングによる漏洩電流観測を実施した。池田での波形は北陸観測所の数分の1に振幅が減衰するが、波形変形はそれほどなかった。FFTによると、解析限界を超える周波数成分変化は認められなかった。今後、時間的変動と高周波成分までの解析を充実する予定である。4.特定の成分にのみ現れる漏洩電流と思われる特徴的波形を認めた。伝播方向や変電所と電車の位置関係の特定が必要である。特に池田の場合、出現する成分が断層に直交する成分のみであることから、地殻ブロックに関わる可能性が有る。1.地電位差観測を高精度化するための増幅器を別途設計・試作した。また高精度で多機能のA/Dボードを採用して、気象要素も同時に測定する観測ソフトウエアを試作した。これらの総合特性と安定性を検定するために、実験室で試験測定を継続中である。別に、従来方式による観測・解析は北陸坑内と池田において継続実施している。2.対象としている電車の漏洩電流を10数Km離れた北陸坑内と池田観測点の2カ所で測定した結果、地電位差波形の違いがあるらしいことが判った。これは伝播経路のインピーダンス、観測点近傍のインピーダンスおよび測定電極の特性を総合的に反映していると推定される。3.上記の現象のうち、伝播経路のインピーダンスを精度良く解析するためには、北陸と池田両観測点の刻時精度を検定した上で周波数解析を行うことが有効である。そのために、NHKあるいはJJYの刻時を利用して収録パソコンの刻時の補正を行う方法を検討している。4.池田観測点はノイズが小さいので種々の特徴的な地電位変化が観測されている。通常の地電位変化ベクトルの方向は、電極を設置した温見断層の走行に関連するように見えるが、今後の解析にまたねばならない。また、地磁気異常に伴う地電位変化も数例観測された。これは、観測システムが正しく機能していることの傍証と考えられる。5.北陸坑内の観測は予想以上に都市ノイズが大きいので、増幅器を高感度と低感度に分けるなどして、ダイナミックレンジを広く取る方法を検討している。6.平成8年度以降は、観測システムを完成させてハイ・サンプリングによる観測を行い、漏洩電流による地電位波形の周波数解析を主にして、地殻ブロック挙動の解析を試みる予定である。1.地電位差観測用の増幅器に設計不備が判明し、これを改作した。高精度・多機能のA/Dボードを用いた観測を北陸観測所坑内で開始した。従来方式による観測・解析は北陸坑内と池田において継続実施している。2.池田観測室B

電極とNTT池田交換局ア-ス間の長距離スパン(約5km)の地電位差観測(96年11月開始)結果と従来の観測結果を比較することで観測データの解釈が向上した。下記に示す。イ)長スパンと短スパンの比較により、磁気嵐による地電位擾乱の識別を精度良く行い得るようになった。ロ)観測ノイズとシグナルの識別が、基線長の比を考慮することで精度良く可能となった。3.池田観測点はノイズが小さいので種々の特徴的な地電位変化が観測されている。通常の地電位変化ベクトルの方向は、電極を設置した温見断層の破砕帯に並行あるいは直交の方向が卓越するように見える。池田における観測データのスペクトルを定常的に測定する解析を開始した。4.北陸観測坑は福井鉄道が近距離(約3km)を走っているので、その漏洩電流による地電位差変化は大きい。地電位差ベクトルの方向は、変電所と電車の相対位置によるものと思われ、卓越する方向が2方向ある。しかし北陸坑内の観測は予想以上に都市ノイズが大きく、また坑内で実施している他の測定の影響が現れることがある。増幅器のワイドダイナミックレンジ化、低域フィルターなどの併用で観測を継続し、データを蓄積している。5.平成9年度は最終年度であり、観測データを集積し、漏洩電流による地電位波形の周波数解析を主にして、地殻ブロック挙動の解析を行う。またその他の観測データと総合して活断層の特徴的挙動の解釈を行う。平成7年度平成9年度の3年間の研究成果を総括する。研究目的は下記の通り。自然電位の計測でノイズとされる電車の漏洩電流を信号源と考える。電車軌道から約3kmの北陸観測所での漏洩電流波形を基準とし、それより15km離れた池田観測室での観測波形を比較する。被比較点までの経路の電磁気的状態を反映している筈である。特に、地殻ブロック境界の観測点は、広域応力場の状況変化を強く反映すると考えられるので、時間的変動を解析することで、地殻歪の変動を推定することができる。研究成果:1.福井県の北陸観測所坑内と池田観測室で地電位差観測を実施した。2.3年間の経年変動を解析した。北陸観測所坑内の面的な自然電位分布は、湿潤度が高い領域が高電位になる傾向が見られた。池田観測室では、温見断層に直交する方向と平行な方向に電極を配置した。断層に平行方向は不安定であるが直交方向は安定した年周変動も測定された。3.北陸観測所と池田観測室とで1秒毎サンプリングによる漏洩電流観測を実施した。池田での波形は北陸観測所より振幅が小さいが波形の変形はそれほどなかった。FFTにより周波数解析を試みたが、特に顕著な周波数成分変化は認められなかった。今回はデータ量が少なく、時間的変動も含めて、今後さらに充実の予定である。4.通常の漏洩電流波形は全ての測定成分に出現するが、特定の成分にのみ現れる特徴的波形を認めた。漏洩電流と思われるが信号源の特定が必要であり、池田の場合、出現する成分が断層に直交する成分のみであることから、今後の発展に興味がある。
電気化学的なプロトン注入とH+ダイナミクスの解明及びガラスの新機能発現

本研究のin-situ FTIR測定より、加湿水素雰囲気での通電によってリン酸塩ガラス中へのH+注入を実証した。H+注入にはわずかでも水分子の共存が不可欠である。また電気化学圧子圧入装置を用いてプロトン注入によるガラスの著しいクリープ増大を明らかにした。ガラスの燃料電池電解質としての応用や、電極/電解質の接合に対して重要な知見である。また水素雰囲気での電圧印加による簡便なH+注入を利用したガラスの局所改質や加工など、本研究で得られたH+注入の知見の具体的な活用も今後検討する。またプロトン伝導性ガラスファイバー先端を先鋭化して高電界を印加することで、注入したプロトンを電界放出することに成功した。我々の研究グループは混合アルカリ組成のリンケイ酸塩ガラスは、溶融直後はOH基がほとんど観測されないにも関わらず水素雰囲気下でプロトン輸率tH = 1を発現することを見出した。さらに独自改良したFT-IR測定から、燃料電池雰囲気下(水素雰囲気、通電条件)においてプロトン濃度が増加することを発見した。これより、水素ガスより電極反応によってガラス中にH+が注入され、そのプロトンがキャリアとして電気伝導を担っている可能性が示された。他方、シリカガラスにおいて、Si-O-Si結合の切断に伴い、機械的特性が変化することが報告されており、本ガラスでも同様に、プロトン導入に伴うP-O-P結合の切断がその機械的特性に影響を与えることが予想される。プロトン導入条件下で連続的に機械的特性を測定した例は無い。そこで本年度に圧子圧入試験機を改良してクリープ試験を行い、H+注入によるガラスの機械的特性変化について調べた。圧子自体を電極として利用することで、水素雰囲気通電下でH+注入が生じているまさにその条件下でのクリープ測定が可能となった。水素雰囲気では窒素中などと比較して明らかにクリープ変位が大きくなり、また緩和に窒素中と比べて23倍の長時間を要した。さらに1%程度の相対湿度においても緩和時間が大きく増大し、加湿によるH+注入量の増大とそれに伴うガラスの軟化が示唆された。またクリープ緩和時間とH+注入速度との関係について定性的な知見を得た。in-situ赤外分光装置も改良を重ね、圧子圧入試験と同一条件でのOH基の時間変化を捉えることが可能となり、次年度は両者の時定数の相違について詳しく解析する。本年度(初年度)はH+注入量と注入速度を定量化するためのin-situ FTIR装置およびH+注入条件でのガラスの機械的特性を評価するin-situ圧子圧入装置のセットアップを主目的とした。これまで厳密に雰囲気(ガス、真空、相対湿度、電極への印加電圧)や温度を制御したFTIR測定はできていなかった。そこで本年度は上記条件を任意に制御して自動測定する赤外分光系を整備し、設計・納品から組み上げまで全て順調に終了した。水素雰囲気でPtなど活性電極に1 V程度の電圧を印加することでOH基濃度が時間と供に増大した。電極形状は有限要素法を用いて赤外線ビーム径との関係から最適と思われるものを設計した。他方、球形圧子自体を電極に用いて白金リング電極の中心に圧入し、FTIRと同様に水素雰囲気中で電極間に通電することにより、H+注入条件での圧子圧入試験が可能となった。この独自装置によりH+注入条件でクリープ挙動が大きく変化することを明らかにした。初年度に設計・組み上げたin-situ FTIR分光評価システムを用いて、当研究室で合成したリンケイ酸塩ガラスのH+注入ダイナミクスを評価した。このシステムでは、温度、水蒸気分圧、ガス雰囲気(H2およびN2)、印加電圧とFTIRスペクトルの取得間隔を自動制御できる。薄片に研磨したガラスの両面に半リング電極を互い違いに白金をスパッタ成膜して、リング中心を赤外孔が透過するように試料をセットする。水素(4%H2-96%Ar)雰囲気中で白金電極に電圧印加すると、アノード側でH2→2H+ + 2e-反応が、また対極で逆反応が生じる。このシステムより、各種条件でのプロトン(OH基)濃度の時間変化を測定した。その結果、N2中およびH2中において通電の有無に関わらずOH基濃度に変化は見られなかった。一方、相対湿度換算で0.1%程度とわずかでも水分が存在すると、水素雰囲気通電下でOH基濃度は電圧印加時間とともに増加することを明らかにした。加湿下であっても窒素ガス中ではそのような反応は生じなかった。水分子がH+に随伴して移動する電気浸透によって、ガラスのP-O-Pネットワークが加水分解反応のように切断され、これが-OH基増大のメカニズムであることを、Ramanスペクトル解析を併用して明らかにした。他方、同様の水素雰囲気加湿条件で電圧印加する評価システムを当研究室で独自に作製した圧子圧入試験機にも導入してガラスの粘弾性とH+注入との関係を調べた。電気導電性を有する硬質圧子をカソード側に用いることで、圧子直下のH+濃度が上昇する。この装置によってH+注入に伴いガラス表面の硬度が低下すること、またクリープ測定においてH+注入に伴いクリープ変位が著しく増大することを明らかにした。初年度から評価システムの立ち上げ(制御・解析プログラミングを含む)とH+注入ダイナミクス測定を計画的に進め、ガラス中に注入されるH+のダイナミクス評価が可能となった。

それによって加湿の効果とその反応速度に及ぼす影響を明らかにした。また独自の圧子圧入試験機も同じ改良によってFTIR測定と同様のin-situ測定条件で実験可能となり、H+注入速度やH+注入量と同条件でのクリープ変位との関係を定量的に議論できるようになった。400°Cまでの温度域において電気特性+赤外線分光+力学特性の3つを統一的に評価するシステムはこれまでに報告例は無く、オリジナルな成果が期待される。一般に酸化物ガラス内のプロトン(-OH基)濃度は極めて低いものの、水素雰囲気中で白金など水素解離活性を有する電極を用いて通電すると、リン酸塩ガラス内部のOH基濃度が時間とともに増加し、またプロトンに随伴して注入される水分子(H3O+)が-OH基濃度上昇に不可欠であることを昨年度までに明らかにした。同様のH+注入は水素濃淡電池や燃料電池評価時にも見られ、電極間の電気化学ポテンシャルがH+注入の駆動力となる。注入速度と燃料電池出力の間に良い相関が見られた。ガラス構造とH+注入ダイナミクスの関係を調べるため、構造が単純な2成分リン酸塩ガラス(50MO・50P2O5, mol%; M=Ca, Sr)を用いた。ガラス転移温度[Tg]は527°C(M=Ca)、510°C(M=Sr)と求まり、プロトン注入速度を様々な温度で評価した。360°Cにおけるプロトン注入速度はそれぞれ1.77×10^(-1) mol/h cm^3 (M=Ca)、4.05×10^(-1) mol/h cm^3 (M=Sr)となり、Srガラスの方が2倍以上注入速度は速いことが明らかとなった。Tgを加味して、Tg/Tと注入速度の関係を調べた。SPring-8(BL04B2)による高エネルギーX線開設実験および逆モンテカルロ(RMC)計算より、2つのガラスで架橋酸素(BO) -架橋酸素、非架橋酸素(NBO) -非架橋酸素相関や鎖長に大きな変化は確認されなかった。一方、NBO-M2+カチオン相関には明瞭な変化が見られ、プロトン注入速度はNBO-M2+カチオン周辺の局所構造に依存することが明らかとなった。RMCより得られた原子座標を用いた第一原理計算より、非架橋酸素の電子の非局在性(ワニエ関数の広がり)が2つのガラスで大きく変化しており、このことからもプロトン注入反応はリン酸塩ガラスのNBO周辺で生じると結論付けた。本研究のin-situ FTIR測定より、加湿水素雰囲気での通電によってリン酸塩ガラス中へのH+注入を実証した。H+注入にはわずかでも水分子の共存が不可欠である。また電気化学圧子圧入装置を用いてプロトン注入によるガラスの著しいクリープ増大を明らかにした。ガラスの燃料電池電解質としての応用や、電極/電解質の接合に対して重要な知見である。また水素雰囲気での電圧印加による簡便なH+注入を利用したガラスの局所改質や加工など、本研究で得られたH+注入の知見の具体的な活用も今後検討する。またプロトン伝導性ガラスファイバー先端を先鋭化して高電界を印加することで、注入したプロトンを電界放出することに成功した。ガラスの種類を系統的に変化させてH+注入速度と注入量の定量評価を行う。また加湿の効果も加味できるようになったことから、湿度変化させた際の注入量変化などを定量する。P=O二重結合とH+伝導性との関係を以前に報告しており、H+注入の生じやすいガラス構造について数式に基づき解析する。
ガストン・ミジョン、ルーブル美術館初の日本美術コレクション学芸員

この研究により、ルーヴル美術館日本美術コレクションの初代学芸員であり日本美術研究の歴史における中心人物であったガストン・ミジョン(1861-1930)の思想と功績が明らかになった。特にルーヴル美術館におけるミジョンの活動の先駆性、西洋における日本美術の評価、普及に与えた彼の影響に着目することで、日仏文化交流の重要な一段階を明らかにすることに貢献できたと考える。フランスにおける日本美術史誕生の背景にあるガストン・ミジョンの役割に焦点を当てた研究の最初の1年は、資料収集及び最初の成果発表という面で、非常に実り多いものとなった。アメリカ、フランスでの研究滞在の際、ガストン・ミジョンとルーブル美術館最初の日本美術コレクションの歴史に関する多くの情報と資料を入手することができ、フランス国立古文書館及びルーブル美術館、装飾美術館、ギメ美術館付属図書館で行った調査では、ミジョンの祖先にあたる17世紀、18世紀の著名な高級家具師達や、ルーブル美術館学芸員としてのミジョンのキャリアに関する多くの古文書を閲覧することができたが、そのほとんどは未刊資料である。また、ルーブル美術館に初めて導入された日本の美術品の歴史をたどる貴重な資料を集めることもできた。またお茶の水女子大学国際日本学シンポジウム(2007年7月8日セッションII)では、「ヨーロッパにおける日本美術史の成立と発展-フランス及びイギリスの主要な日本美術コレクションの果たした役割-」と題したテーマセッションを開催した。参加者、発表内容は次の通りである。ロール・シュワルツ(司会、企画担当者):テーマセッションのプレゼンテーション/クリストフ・マルケ(フランス国立東洋言語文化研究所教授:「19世紀後半のフランスにおける日本美術史学の黎明期」/鈴木廣之(東京学芸大学教授):「誰が日本美術史をつくったのか?-明治初期における旅と収集と書き物-」/永島明子(京都国立博物館研究員):「フランスとイギリスの博物館で愛された日本の漆器特にマリー・アントワネット蒔絵コレクションの成立と日本美術史上の役割について」/彬子女王(オックスフォード大学東洋研究所博士課程):「ウィリアム・アンダーソン・コレクションの再考」/ニコル・ルーマニエール(セインズベリー日本芸術研究所所長):「大英博物館所蔵日本の陶器コレクションの歴史」。極めて内容の濃い革新的なものとなった本セッションの議事録は、比較日本学研究センター年報(2008年3月号)に記載されている。フランスにおける日本美術史の普及にガストン・ミジョンが果たした役割についての研究の2年目は、非常に実り多いものとなった。ジャポニズムや欧米における日本美術史の発展に関する最近の出版物を入手することで、日本美術の普及へとミジョンを駆り立てた歴史的、文化的背景に関するいくつかの点を明らかにすることができた。また、3回に渡るフランス滞在では、国立図書館、国立古文書館、ルーヴル美術館学芸員図書館、ギメ美術館及びパリ装飾美術館といった様々な研究施設や美術館の研究員や学芸員の協力により、ミジョンという人物に関してのみならず、ルーヴル美術館における最初の日本美術コレクションの歴史に関する非常に多くの情報や資料を得ることができた。日本と同様フランスでもほとんどが未刊であるこれらの新資料から、特にアンシャン・レジーム期の著名な高級家具職人であったミジョンの祖先に関する知識を深め、そしてルーヴル美術館の初代日本美術部門学芸員であったガストン・ミジョンがフランスにおける日本美術の評価や展示に向けてとった行動に、ミジョン家に伝わる家業が何かしらの影響を与えた可能性があることを示すことができた。これらの資料の目録、写真、日本語訳によって、大学でこのテーマに関する新しい講座を開設し、紀要にその概要を記した論文を発表することができた(「ガストン・ミジョンとルーヴル美術館の中の日本-知と技の継承、融合、変革-」、お茶の水女子大学比較日本学教育研究センター年報第5号、2009年4月、p.131-145)。西洋における日本美術史の普及に果たしたガストン・ミジョンの役割に関する本研究の3年目は、非常に実り多いものであった。日本美術や工芸、西洋及び日本の装飾美術に関する最近の資料を入手することで、美術史学、そして博物館学におけるガストン・ミジョンの功績の特色と意義を、歴史的、国際的な視野の下に捉え直し、明らかにすることができた。また二日間のフランス滞在では、フランス国立図書館やルーヴル美術館学芸員図書館、国立ギメ東洋美術館といった様々な研究施設や美術館に所属する研究者、学芸員の協力もあり、ガストン・ミジョン自身に関してのみならず、ルーヴル美術館で最初の日本美術コレクションの歴史、そしてそれらのギメ美術館への移管に関する多くの情報や資料を収集することができた。多くの新聞記事(大部分が未訳)の収集・翻訳により、19世紀後半から両大戦間期までのフランスにおける日本美術の受容の問題を、より深く掘り下げることができた。そして、2009年7月5日に企画、開催したお茶の水女子大学第11回国際日本学シンポジウム第2セッション(テーマ:日仏交流の中のテキスタイル-技術デザイン、コレクション-)は、日仏の研究者、学芸員らが集う国際的な研究会として、ヨーロッパにおける日本の織物の研究と展示に関してミジョンが果たした先駆的な役割について考察する場となった。参加者、は次の通りである。

企画担当者、司会者:ロール・シュワルツ(お茶の水女子大学准教授)司会者:秋山光文(お茶の水女子大学教授)徳井淑子(同教授)発表者:深井晃子(京都服飾文化研究財団チーフ・キュレーター、理事)/オーレリーサミュエル(ギメ美術館学芸員)/高木陽子(文化女子大学教授)」/円谷智子(パリ第1大学博士課程)/廣瀬緑(パリ第7大学准教授)cf:ロール・シュワルツ=アレナレス「セッションの趣旨」『比較日本学教育研究センター年報第6号』pp47-53
過去のトラヒックパターンに基づく異常トラヒック検出システムの設計と実装

本研究では、ネットワーク管理・運営の補助のため過去に蓄積したトラヒックを解析することで異常トラヒックを検出することを目的とする。過去に蓄積したフロー情報を解析し、周期性を抽出し、その周期に基づいた統計処理により確率分布を算出する。フロー情報を用いることによりトラヒック量だけでなく特定ホストに対する解析といった、これまでにない柔軟なトラヒック解析が可能となる。本システムを用いることで、明示的な閾値の設定なしに「転送バイト量・パケット数の変化から通信障害・帯域の圧迫」「平均転送量のホストごとの分散の変化から一部のユーザによる帯域の独占」「平均パケット長の変化からDDoS攻撃の発生」「単位時間当たりのユニークな通信相手先数の変化からワームによる攻撃の発生」と言った事を検出することが可能となる。平成18年度では平成17年度で構築されたシステムを実際の運用サイトに適用し、評価を行った。また、ネットワークに流れるトラヒックからデータを収集し、蓄積・解析・視覚化の一連のデータの流れを構築した。さらに、異なる複数の解析アルゴリズムを実装し、それらの比較評価を行った。これらを以下のような手順で推進した。1.実際のサイトに適用する本学(九州工業大学)のキャンパスネットワークに本提案システムを適用し、実環境において提案システムの有用性を評価した。2.解析アルゴリズムの評価複数の解析アルゴリズムをモジュールとして実装し、それらの比較評価を行った。評価方法に関しては、実運用と連携し、最もfalse positiveの低いアルゴリズムが何であるかを検討した。平成17年度では本提案システムの基本コンポーネントであるモジュール群の設計・実装・構築を行った。具体的には、ネットワークに流れるトラヒックからデータを収集し、蓄積・解析・視覚化の一連のデータの流れを構築した。また、実際のネットワークトラヒックを計測可能とするために、キャンパスLANの整備を行い、計測環境を整備した。これらを以下のような手順で構築を行った。1.データベースサーバの構築NetFlowにより得られるデータから蓄積するデータを抽出しデータベースの設計を行った。また、NetFlowパケットを受信するレシーバを実装した。2.解析アルゴリズムの実装蓄積されたデータベースに対して、時系列による周波数解析(具体的にはフーリエ変換やwavelet変換)を用いて、周波数特性を抽出した。この抽出された周期に対して、確率分布を算出し、予測範囲を決定した。これらの解析アルゴリズムを実装した。3.視覚化モジュールの構築解析アルゴリズムにより得られた結果を管理者に容易に視覚的に表示するためのアプリケーションを構築した。
流体を表示するCGアルゴリズムの構築と芸術への応用

映像を利用して磁性流体のスパイク形状の生成プロセスを観察し,CGで表現するため2次元のアルゴリズムを構築した.磁性流体を非弾性流体として考え,流体力学の基本方程式であるNavier-Stokes方程式を差分格子を用いて近似的に計算する手法を採用した.その結果,磁性流体の自由表面の特定の点に対して鉛直上向きの磁場を適用した場合,実際の磁性流体にみられるスパイク形状がディスプレイ上に発生することを確認した.また,一般的なNavier-Stokes方程式による非弾性流体の2次元CGのアルゴリズムを用いて,入力デバイスとして新しく開発したボール「跳ね星」を使って,ボールのバウンドが床面に投影された流体への力の作用点となって,グラフィックスの形,動き,色がボールの動きに対して違和感なく変化するシステムを開発した.システムでは,ボールのバウンドと同時に,バウンドした場所を起点として波紋や煙などの映像が生成される.今後,磁性流体のスパイク生成アルゴリズムの3次元化と芸術作品への応用を進める.映像を利用して磁性流体のスパイク形状の生成プロセスを観察し,CGで表現するため2次元のアルゴリズムを構築した.磁性流体を非弾性流体として考え,流体力学の基本方程式であるNavier-Stokes方程式を差分格子を用いて近似的に計算する手法を採用した.その結果,磁性流体の自由表面の特定の点に対して鉛直上向きの磁場を適用した場合,実際の磁性流体にみられるスパイク形状がディスプレイ上に発生することを確認した.また,一般的なNavier-Stokes方程式による非弾性流体の2次元CGのアルゴリズムを用いて,入力デバイスとして新しく開発したボール「跳ね星」を使って,ボールのバウンドが床面に投影された流体への力の作用点となって,グラフィックスの形,動き,色がボールの動きに対して違和感なく変化するシステムを開発した.システムでは,ボールのバウンドと同時に,バウンドした場所を起点として波紋や煙などの映像が生成される.今後,磁性流体のスパイク生成アルゴリズムの3次元化と芸術作品への応用を進める.具体的内容:具体的内容:平成19年度には、磁場における磁性流体のスパイク現象を立体のメディアアート作品に応用した「磁性流体彫刻」に関し、作品に用いた直流電磁石の設計法と、コンピュータによる磁性流体の制御手法(ソフトウエアアーキテクチャ)を中心に論文にまとめ発表した。また、連続的に変化する磁場(02000(G))における磁性流体(Ferrotec社製exp.01063)のスパイク現象を観察する実験を行い、飽和磁化一定の条件で実験環境の温度を変えながら、スパイクの大きさ、揮発性等を計測した。実験において得られたデータを整理し、磁性流体のスパイク現象に関する先行研究と照らし合わせながら、磁性流体のCGモデルに導入すべきパラメータを検討した。さらに、より一般的な流体CGの手法によって磁性流体を表現できるかに関して検討を進めた。意義:液体でありながら強磁性を保ち、磁場の中で位置を保持できる液体素材は、磁性流体が唯一のものである。重力、磁力、表面張力のバランスによって、磁性流体のスパイクは形作られる。スパイクの間隔は磁力には因らず、表面張力と重力によって決定されることが知られている。これらの挙動をモデル化することにより、これまでほとんど研究されてこなかったCGのための磁性流体モデルを構築可能である。重要性:本研究は、目に見えない磁力の現象の可視化として、CGによる磁性流体表現によるダイナミックな手法を提案し、それを用いた芸術表現を開拓する。新たなコンテンツ分野を切り開くと同時に、科学教育にも寄与できると考えられる。Ferrotec製磁性流体(Exp. 01063)を使用して強磁場におけるスパイク発生の実験を行い,高解像度の映像に記録し映像作品「Fluidity」として発表した,また,一般的な非圧縮性流体の2次元リアルタイムCGをボール型デバイスの動きに合わせて出力するソフトウエアを開発した.その後,磁性流体のスパイク現象をCGで表現するためのアルゴリズムを構築する手法を検討した.強磁場における磁性流体の界面の変形に関する解析を行ったCowleyとRosensweigの研究を,磁性流体を使用して実験室において確かめ,スパイクが発生する臨界磁化の測定とスパイク発生過程の観察を行って,スパイクの間隔が磁束密度に関わらず一定となり,その間隔は液体の密度と表面張力によって決まることを確認した.次に,この実験と同様な条件で,パソコンによる2次元のシミュレーションを行った.磁性流体を非圧縮性流体として考え,流体力学の基本方程式であるNavier-Stokes方程式を差分格子を用いて近似的に計算する手法を採用した.安定した高速なシミュレーションを行うためStamが提案したセミラグラジアン法を,自由表面を追跡するためにVOF法を用い,磁性流体表面における磁場による圧力と表面張力および重力がつりあう条件を与えて, 64×64分割したセル内に速度ベクトルと自由表面を描画する2次元のリアルタイムシミュレーションを行った.その結果,磁性流体の自由表面の特定の点に対して鉛直上向きの磁場を適用した場合,実際の磁性流体にみられるスパイク形状が発生することを確認できた.平成21年には,本原理の芸術作品への応用を進める.Ferrotec製磁性流体を使用して強磁場におけるスパイク発生の実験を行い,高解像度の映像に記録した.その後,磁性流体のスパイク現象をCGで表現するためのアルゴリズムを構築する手法を検討した.強磁場における磁性流体の界面の変形に関する解析を行ったCowleyとRosensweigの研究を,磁性流体を使用して実験室において確かめ,スパイクが発生する臨界磁化の測定とスパイク発生過程の観察を行って,スパイクの間隔が磁束密度に関わらず一定で,その間隔は液体の密度と表面張力によって決まることを確認した.

次に,この実験と同様な条件で,パソコンによる2次元のシミュレーションを行った.磁性流体を非圧縮性流体として考え,流体力学の基本方程式であるNavier-Stokes方程式を差分格子を用いて近似的に計算する手法を採用した.安定した高速なシミュレーションを行うためStamが提案したセミラグラジアン法を,自由表面を追跡するためにVOF法を用い,磁性流体表面における磁場による圧力と表面張力および重力がつりあう条件を与えて,64×64分割したセル内に速度ベクトルと自由表面を描画する2次元のリアルタイムシミュレーションを行った.その結果,磁性流体の自由表面の特定の点に対して鉛直上向きの磁場を適用した場合,実際の磁性流体にみられるスパイク形状が発生することを確認した.一般的なNavier-Stokes方程式による流体の2次元コンピュータグラフィックスに対して,入力として新しく開発したボール型デバイスを用いて,床上で跳ねるボールの動きに連動して床面の流体グラフィックスの形状と色が変化するソフトウエアを作成した.赤外線LEDと音センサ,加速度センサ,無線モジュールを組み込んだボールのバウンド位置(x,y座標)をビデオカメラによる赤外線画像認識により検出し,バウンドと同時に,バウンドした位置から床面に波紋あるいはインクのマーブリング模様が生成されるエンターテインメントシステムを構築し,VR学会等で発表した.
地理情報データの空間分析支援システムの開発とその利用

計測された位置に関する情報をもつ地理情報データを3次元空間上で表示したり,クラスタリングやモデルの当てはめなどの空間分析を施した結果を観察したりして地理情報データを探索的に解析することができるシステムのプロトタイプをJava言語で構築した.また,このシステムの有用性について具体的なデータを使用して検証した.このシステムの一部はフリーで公開される.計測された位置に関する情報をもつ地理情報データを3次元空間上で表示したり,クラスタリングやモデルの当てはめなどの空間分析を施した結果を観察したりして地理情報データを探索的に解析することができるシステムのプロトタイプをJava言語で構築した.また,このシステムの有用性について具体的なデータを使用して検証した.このシステムの一部はフリーで公開される.多変量の地理情報データを解析する場合,いきなり回帰式などの数式モデルをあてはめるのではなく,まずグラフなどの視覚化ツールを用いてデータを眺めることがその後の解析にとって重要である。従来では,地理情報データに対しては地図や地形図などの平面的な図を用いることが多かったが,これは高さに関する情報を把握することが難しいという問題がある。これを補うことを目的として,今年度,地理情報データを立体地形図上で表示することができるシステム(プロトタイプ)を開発することができた。これは,観察したいエリアをよりわかりやすくするために,対話的に視点などを変更する機能をもっている。さらに,今年度の成果として,多変量の地理情報データを解析する場合,平行座標プロットや散布図行列などのグラフィックスと地形図を連動させることで地図上では表現しづらい多変量データを同時に観察することができるシステムを開発した。このシステムを利用して徳島県の高齢者の市町村別に集計された自殺者データと社会基盤を表すデータを解析すると,自殺者の多い地区は,徳島県の山間部で,そこは人口辺りの小学校数が多く,高齢化が急激に増加していることをグラフィック上で把握することができた。また,多変量の地理情報データを地形図上で条件による色分け(フィルタリング機能)をすると,目的変数に対するその変数の位置に関する偏りを視覚的に発見しやすいことがわかった。この機能は立体地形図にとっても有効であると思われる。多変量の地理情報データを解析する場合、すぐにモデルを当てはめるのではなく、まずは統計地図などの視覚化ツールを用いてデータの位置関係を観察することがとても重要である。統計地図は、平面的に情報を描画するために観測地点の2次元的な位置関係を把握することには長けているが、観測地点の高さに関する情報を視覚的に把握することが困難である。これを補うことを目的として、昨年度から空間分析支援システムの基盤となる立体統計地図の開発を進めている。今年度は、(1)昨年度開発した立体地形図描画システムを利用して実際に徳島県の高齢者自殺のデータを表示・分析することで立体統計地図の運用上の問題点を見つけ出し対応を検討すること、(2)明らかになった立体地形図描画システムの必要機能や問題点を実装・改良すること、(3)地理情報データが多量の場合でも効率よくデータを観察することができる解析環境の調査、について研究を行った。(1)と(2)によって、立体統計地図に求められる操作機能(例えば、マウスなどを使った対話的な視点操作機能)の必要性、地理情報データを表示するための適切な図形の種類の考案とその実装を行った。また(3)についてはOLAP(On-Line Analytical Processing)といわれる技術を統計地図上で活用すると、地理情報データが多量であったとしても試行錯誤的にデータを効率よく観察することができることが、試作品から理解することができた。これを補うことを目的として、空間分析支援システムの基盤となる立体統計地図の開発を進めてきた。今年度は、(1)昨年度までに開発してきた立体地形図描画システムの機能拡張(OLAP機能やコンディショニング機能など)、(2)各種データマイニング手法を地理情報データに適用するための諸問題の解決方法の検討と実装に関する研究開発を行った。これにより、立体統計地図上で解析データの分布の特徴を把握したり、また、立体統計地図上でデータの条件付けやサンプリングを施したり、さらに、地理情報データに代表的なデータマイニング手法(分類手法や判別分析など)を適用し、その結果を立体統計地図上に表示させたりすることが可能となった。新たに実装した機能を利用して解析をすると3次元空間として視覚的にわかりやすくなった。しかしながら、"高さ"が重要な要因になりえない地理情報データについてはその効果はほとんど見受けられなかった。また、緯度・経度・標高をもつ地理情報データを汎用的に解析する空間分析手法についてさらに研究を進めていく必要性を強く感じた。
細胞増殖・分化を制御する化学規定化培養基板の開発

細胞培養基板の研究は、バイオロジー以外にも表面物理化学の技術・情報が必要なため、その進歩は遅い。しかしながら細胞培養基板は、細胞が生きていく上での足場となるため、この研究は極めて重要である。本研究は、細胞の増殖・分化の精密制御を目的とした、ナノオーダーで表面精密制御された化学規定化培養基板の開発を行い、特に間葉系幹細胞の培養に特化した表面特性およびその増殖向上の原因が幹細胞性の維持によることが示唆された。細胞培養は、基礎研究、再生医療、バイオ医薬品産業で不可欠である。しかし、通常の培養皿では、培養皿表面の官能基組成や構造が不定のため、一部の細胞(不死化細胞株等)には適するものの、大部分の正常細胞や幹細胞の培養には適さない。また増殖性能がロットや培養皿製造メーカによって大きくばらつくこともある。そこで本研究は、細胞の増殖・分化の精密制御を目的とした、ナノオーダーで表面精密制御された化学規定化培養基板の開発を行う。本研究は、以下の四段階を経て、骨分化能を有する細胞の培養および分化に最適かつ化学規定化された表面状態を求める。I:ナノレベルで制御された化学規定化モデル表面の作製II:化学規定化モデル表面の表面分析III:化学規定化モデル表面上での生体分子相互作用のリアルタイム解析IV:化学規定化モデル表面上での細胞増殖・分化能の検討。平成25年度はI・IIを行い、III・IVも研究を開始した。I・IIに関して、本研究では金蒸着ガラス基板をモデル表面の基材としている。今までは大量の枚数(1000枚単位)の金蒸着を業者に委託しており、実験使用までの期間の間に金表面が強く汚染された。この汚染は、実験前に洗浄を行ってもなかなか取り切れず、また、洗浄を強くすると蒸着層にダメージを生じていた。新規に購入した真空蒸着装置により、金蒸着後速やかに表面処理が行え、表面処理の操作性及び作成した膜の品質が向上した。また、本装置の機能でもある精密蒸着により、物理的・化学的・光学的な特性が均質な金基板を複数枚作成できた。これにより、特に光学センサーチップとしての品質が向上した。これは、IIIの研究において、測定精度が向上することを意味する。また、新規に購入した真空蒸着装置により、金蒸着ガラス基板のサイズの大型化に成功した。これは、IVの研究において、測定精度の向上に繋がる。この成果によりIII・IVに関して、研究を一部前倒しで開始した。平成26年度はIII・IVを中心にした研究を開始した。このことよりIIIの研究において、無血清培地含有タンパク質のモデル表面間での吸着過程を厳密に測定することができ、モデル表面組成と吸着タンパクの関係及び細胞接着能への影響を評価することができた。これは、IVの研究において、培養細胞の遺伝子発現を調べる実験において、回収核酸量の大幅な増加による測定精度の向上を果たすことができた。これより以下の興味深い結果を得ることができた。間葉系幹細胞(MSC)の培養に適した無血清培地及びモデル基板において、増殖過程における遺伝子発現を、DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現解析法を用いて行い、得られた結果を遺伝子オントロジー(GO)解析を行ったところ、電子伝達系と酸化的リン酸化が抑制されていることがわかった。これはミトコンドリアの活性が抑制されていることを示し、普通は細胞増殖能も抑制される。しかしながら、この培養系においてはMSCの増殖能が向上することより、他の代謝系が活性されている可能性を示した。そこで、網羅的メタボローム解析を行ったところ、TCAサイクルの抑制及び解糖系の活性化が確認された。本研究は、以下の四段階を経て行った。平成27年度は平成26年度に引き続きIII・IVを中心にした研究を行った。DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現解析法と網羅的メタボローム解析により、間葉系幹細胞(MSC)の培養に適したモデル基板は、一般に市販されている培養皿と比較して、ミトコンドリア活性の低下と解糖系の活性化の傾向が見られた。これらは普通の細胞においては酸素濃度の低下による細胞活性の抑制を示唆するが、本モデル基板においては細胞増殖能が増加、すなわち細胞活性が亢進する結果と相反している。これは、幹細胞性に寄るところが大きいと予想される。多くの研究により、iPS,ES,MSCなどの幹細胞は一般の細胞と比較して、ミトコンドリア活性の低下と解糖系の活性が示されている。