hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性食品から肝臓内中性脂肪低減を機序とする新規抗糖尿病作用成分の探索

本研究では,既存医薬品の作用機序とは異なり,肝臓中の中性脂肪含量の低減を介して,肝臓による糖取り込み能の亢進によってもたらされる血糖値改善作用物質を探索した.その成果として,報告者はタイ産のフタバガキ科植物Shorea roxburghii樹皮からスチルベンオリゴマー(-)-hopeaphenolや(+)-isohopeaphenol,ベンケイソウ科植物Sedum sarmentosumより,flavonol配糖体sarmenoside類,エジプト産ブラッククミン(Nigella sativa種子)からnigellamine A5などを明らかにした.本課題における研究の目的は,糖尿病における糖代謝における肝臓(肝細胞)の機能性を変動(向上)させる物質を天然物から探索することにあり,特に脂肪肝形成時に肝における糖代謝が低下することから,肝細胞内の中性脂肪含量を低下させる物質を探索した.本研究の一連の成果として,エジプトにおいて食用にも薬用にも供されるNigella sativa種子から得たdolabellane型diterpeneに肝細胞中の中性脂肪低減活性を見いだした.さらに,得られたditerpenoidsの構造と活性の相関を一部明らかにするとともに,本作用の発現については,核内受容体型転写因子のひとつ,PPAR-αの関与が低いことなどを明らかにした.また,マウスを用いたin vivoの試験においても, N. sativa種子より得た抽出エキスが肝臓内の中性脂肪の低減に寄与することを見い出した.本研究で得られた成果については,既に報告[Phytochemistry Lett., 6, 198ー204 (2013).]している.さらに,チャ(Camellia sinensis)花部より得た, flavonol配糖体について,脂肪酸によって誘発される肝細胞内への脂肪蓄積抑制活性を見いだした.本成果についても,既に報告[Food Chem., 140, 352ー360 (2013).]している.本研究では,既存医薬品の作用機序とは異なり,肝臓中の中性脂肪含量の低減を介して,肝臓による糖取り込み能の亢進によってもたらされる血糖値改善作用物質を探索した.その成果として,報告者はタイ産のフタバガキ科植物Shorea roxburghii樹皮からスチルベンオリゴマー(-)-hopeaphenolや(+)-isohopeaphenol,ベンケイソウ科植物Sedum sarmentosumより,flavonol配糖体sarmenoside類,エジプト産ブラッククミン(Nigella sativa種子)からnigellamine A5などを明らかにした.本研究課題は,肝臓への中性脂肪の蓄積を抑制または代謝を促進することにより,肝細胞における糖の利用の亢進を図ったものである.本助成金による平成24年度の研究実績は,先ず,研究計画調書に記載したとおり,主に当研究室にて保有している世界各地の機能性食品および薬用食物の抽出エキスライブラリーを使用してスクリーニング試験を行った.即ち,HepG2細胞を使用したoleic acid-albumin誘発脂肪蓄積抑制活性を検討するとともに,既に肝細胞内に蓄積した細胞内中性脂肪の低減作用について検討を行った.本実験から,タイ産のフタバガキ科植物Shorea roxburghii樹皮から得たMeOH抽出エキスに有意な脂肪蓄積約性および脂肪代謝促進活性を見い出した.そこで本MeOH抽出エキスに含まれる活性成分を特定すべく含有成分についても同実験を実施した.その結果,S. roxburghiiの樹皮に主成分のひとつとして含有されている(ー)-hopeaphenolや(+)-isohopeaphenolなどが3 μM以上の濃度で有意な脂肪蓄積抑制を示すことを明らかにした.これらS. roxburghii樹皮より見い出した活性成分の多くは,ポリフェノールの一種であるスチルベンオリゴマーであった.この他,中国において肝疾患の治療に利用されているベンケイソウ科植物Sedum sarmentosumより,肝細胞への脂肪蓄積抑制活性成分として,flavonol配糖体成分などを明らかにした.前年度までの研究に引き続き,薬用食品素材より,肝細胞内中性脂肪量を低減することが出来る物質を広く機能性食品素材から探索した.本年度では,昨年度までの研究成果として得られていた,ローズヒップ,漢薬センキュウおよびカンカニクジュヨウに関する研究発表をおそれぞれ,第68回日本栄養・食糧学会大会,第64回日本薬学会近畿支部総会・大会およびThe 27th International Conference on Polyphenols (ICP2014)において報告した.センキュウに関する研究成果としては,センキュウに特徴的な成分として含有されるsenkyunolide類が肝細胞内中性脂肪含量の低下作用を示すことを明らかにするとともに,抽出エキスにin vivoにおける肝臓中中性脂肪含量の低下作用を見いだした.現在,追加実験を進めるとともに投稿論文準備中である.また,ローズヒップ種子から得られた成分については,脂肪酸合成酵素(fatty acid synthase (FAS))の肝細胞内での発現を抑制するなど,その作用機序についても一部明らかにして報告している.また,カンカニクジュヨウから,得られた抗糖尿病作用成分としては,フェニルエタノイド配糖体成分であるechinacosideおよびacteosideに糖負荷マウスにおける耐糖能改善作用を見出すとともに,インクレチン分解酵素であるDPP-4を阻害する作用が関与していることを明らかにした.生薬学,食品薬学,薬理学天然より,研究計画に記載の性質,即ち,肝細胞中の脂肪低減を示す物質を見い出して報告に至っていることから,概ね順調に進展しているものと判断出来る.本研究の目的は,肝臓中の中性脂肪を低減することにより,糖尿病における糖代謝を改善する物質を見い出し,新規の抗糖尿病医薬シーズを提示することである.

平成24年度の研究から,in vitroでの実験ではあるが,肝細胞中への中性脂肪蓄積を抑制する成分および既に肝細胞内に蓄積している中性脂肪の減少を亢進する成分が複数見い出された.これらをひとつの候補物質として,糖代謝に対する作用を検討しつつ,さらにスクリーニング試験を継続して有望な素材の探索を行っていく予定である.従って,現在までの当該研究の達成度としては,3年計画の初年度であることを勘案して,おおむね順調に進展していると判断できる.今後の研究の推進方策としては,糖代謝の向上に寄与するかどうかの実証(実験)を含めて,新規の抗糖尿病薬の候補物質としての有効性を検討する予定である.さらに,現在,筋肉細胞を使用してインスリンシグナルに与える影響等についても検討をはじめている.次年度での研究では,平成24年度に実施した抽出エキスライブラリーのスクリーニング試験により見い出した候補素材について,肝細胞内の中性脂肪低減作用を指標として,薬理活性成分の探索研究を継続して実施する.また,平成24年度の研究において見い出された肝細胞内中性脂肪低減活性を有する化合物の糖代謝に対する作用を検討するとともに,in vivoでの評価のため候補化合物の合成を試みる予定である.併せてin vitroでの活性が確認されている化合物については,発現タンパク質の変動およびタンパク質リン酸化(細胞内シグナルトランスダクション)などに与える影響を検討して、薬理活性物質の作用機序解析を行う.次年度の研究費は主に物品費に使用することを計画している.本研究において使用する汎用機器・装置類は既に整備されているため,それら汎用機器・装置類の故障などによる買い換えを要する場合を除き,消耗品である試薬やプラスチック器具,抗体,実験動物の購入などに使用する.
脂肪酸毒性による心肥大発症に関する分子メカニズムの解明

【目的】カルニチン欠乏による心筋細胞肥大発症に「代謝されない脂肪酸」がどのような分子機構で関与しているのかを明らかにすること平成16-17年度において、以下の実験を行い、結果を得た。1)食餌中脂質含量を減らしたことによって心肥大の進展を抑制したことをみいだしていたが、各種食餌(5%大豆油食、1%大豆油食、5%大豆油食+中鎖脂肪酸中性脂質)飼育での、心臓中の各種蓄積脂質含量を比べた。脂質含量の多い食餌の場合、心臓中の中性脂質含量が増加することを見出した。一方、コレステロール含量には違いはなかった。2)心肥大発症に関連する核内タンパク質の網羅的解析を行なった。カルニチン欠乏マウス心臓及び対照マウス心臓から、遠心分画法およびショ糖密度勾配法によって、細胞質画分および核画分を得た。二次元電気泳動での解析を行なっている。解析に必要な質量分析技術の向上のために、卵白アルブミンを認識する抗体のエピトープ決定を質量分析技術を用いて行った。3)「代謝されない脂肪酸」の毒性が関与する新しい病態の発見カルニチン欠乏マウスが絶食後に自発行動量が低下し、その機構に視床下部オレキシン細胞の活動性低下が関与する結果を得た。この事実は、脂肪酸代謝が亢進する絶食条件で、病態悪化が認められ、心臓のみならず、中枢神経においても「代謝されない脂肪酸」の毒性が発揮される可能性を示唆している。4)カルニチン欠乏マウス心臓で発現が増強していることを見出していたピルビン酸脱水素酵素キナーゼ4の病態への関与を検討した。糖代謝調節に関与するピルビン酸脱水素酵素活性が、カルニチン欠乏マウス心臓と肝臓で異なる状態にあることを見出した。カルニチン欠乏心臓のエネルギー代謝動態を考える上で貴重な発見であると考えている。【目的】カルニチン欠乏による心筋細胞肥大発症に「代謝されない脂肪酸」がどのような分子機構で関与しているのかを明らかにすること平成16年度においては、以下の実験を行い、結果を得るまたは現在進行形である。2)代謝の遅い長鎖脂肪酸の取り込みに及ぼすカルニチンの投与効果を検討した。カルニチンの投与は、心肥大の進展を抑制するが、その効果は、カルニチンが心筋細胞内に入ることではなく、長鎖脂肪酸の取り込みを抑制している可能性を示唆するデータを得た。3)心肥大発症に関連する核内タンパク質の網羅的解析を行なった。発現増強が予想されるPPARαタンパク質の細胞内局在性について検討した。また、引き続き、2次元電気泳動解析法によって、網羅的に、各画分のタンパク質変動を検討している。【平成17年度に向けて】1)カルニチン欠乏にみられる心肥大に、心筋細胞内の脂質が関与している可能性がより高まり、本研究の考え方で、研究を進めていく。2)心肥大発症に関連する核内タンパク質の網羅的解析を引き続き行なう。【目的】

カルニチン欠乏による心筋細胞肥大発症に「代謝されない脂肪酸」がどのような分子機構で関与しているのかを明らかにすること平成17年度においては、以下の実験を行い、結果を得るまたは現在進行形である。1)食餌中脂質含量を減らしたことによって心肥大の進展を抑制したことをみいだしていたが、各種食餌(5%大豆油食、1%大豆油食、5%大豆油食+中鎖脂肪酸中性脂質)飼育での、心臓中の各種蓄積脂質含量を比べた。脂質含量の多い食餌の場合、心臓中の中性脂質含量が増加することを見出した。一方、コレステロール含量には違いはなかった。2)心肥大発症に関連する核内タンパク質の網羅的解析を行なった。カルニチン欠乏マウス心臓及び対照マウス心臓から、遠心分画法およびショ糖密度勾配法によって、細胞質画分および核画分を得た。二次元電気泳動での解析を行なっている。解析に必要な質量分析技術の向上のために、卵白アルブミンを認識する抗体のエピトープ決定を質量分析技術を用いて行った。3)「代謝されない脂肪酸」の毒性が関与する新しい病態の発見カルニチン欠乏マウスが絶食後た自発行動量が低下し、その機構に視床下部オレキシン細胞の活動性低下が関与する結果を得た。この事実は、脂肪酸代謝が亢進する絶食条件で、病態悪化が認められ、心臓のみならず、中枢神経においても「代謝されない脂肪酸」の毒性が発揮される可能性を示唆している。
piRNA生合成経路による翻訳制御機構

piRNAは、相補的な配列を持つ遺伝子の発現を抑制する生殖細胞特異的な小分子RNAである。ショウジョウバエをモデルとした解析から、piRNAのほとんどはレトロトランスポゾンの発現抑制を担っているが、約20%のpiRNAはタンパク質コード遺伝子の3'非翻訳領域に由来する標的未知のpiRNAであることがわかっている。これまでに、traffic jam (tj)遺伝子の3'非翻訳領域にpiRNA生合成に必須の100塩基長のシス配列があることを明らかにした。本研究では、piRNA生合成経路による翻訳効率への影響の有無を検証した。ショウジョウバエ卵巣体細胞由来培養細胞株OSCにおいて、3'非翻訳領域にpiRNAをコードするtjをモデルとして解析を行ったところ、piRNA生合成経路はmRNA半減期に影響しないことがわかった。しかし、mRNAの分解を引き起こすpiRNA生合成経路が翻訳効率の安定化に寄与していることが示唆された。3'非翻訳領域にpiRNAをコードするmRNAは、ArmiやYbなどのpiRNA生合成因子と結合することで、piRNA生合成経路に誘導される。piRNA生合成因子は3'非翻訳領域の分解を引き起こす一方で、同じ3'非翻訳領域に結合して翻訳抑制に作用するそのほかのRNA結合タンパク質の結合に干渉することで、翻訳効率の安定化に寄与するという仮説を立てた。以上により、piRNA生合成経路が翻訳効率に関与するエピゲノム制御機構として機能していることが示唆された。同一の3'日翻訳領域に存在する複数の制御エレメント間の相互作用に関して、これまでに詳細な解析は行われていない。OSCにおけるpiRNA生合成経路をモデルとして、新たな研究分野の開拓につながる可能性がある。29年度が最終年度であるため、記入しない。ショウジョウバエをモデルとした解析から、piRNAのほとんどはレトロトランスポゾンの発現抑制を担っているが、約20%のpiRNAは遺伝子の3'非翻訳領域に由来する標的未知のpiRNAであることがわかっている。これまでに、traffic jam(tj)と呼ばれる遺伝子の3'非翻訳領域にpiRNA生合成に必須の100塩基長のシス配列が存在することが示唆されていた。ショウジョウバエ卵巣体細胞培養株OSCにおいて、3'非翻訳領域にpiRNAをコードするtjをモデルとして解析を行ったところ、当初の予想に反して、mRNAの分解を引き起こすpiRNA生合成経路が翻訳効率の安定化に寄与していることが示唆された。3'非翻訳領域にpiRNAをコードするmRNAは、ArmiやYbなのどpiRNA生合成因子と結合することで、piRNA生合成経路に誘導される。piRNA生合成因子は3'非翻訳領域の分解を引き起こす一方で、同じ3'非翻訳領域に結合して翻訳抑制に作用するその他のRNA結合タンパク質の結合に干渉することで、翻訳効率の安定化に寄与するという仮説を立てた。同一の3'非翻訳領域に存在する複数の制御エレメント間の相互作用に関して、これまでに詳細な解析は行われていない。genic piRNAをコードするtj mRNAの半減期を測定することで、piRNA生合成経路によるmRNA安定化への影響を調べた結果、当初の予想通り、mRNAの分解が促進されていることを明らかにした。その一方で、翻訳効率に対しては、当初の予想に反して、piRNA生合成経路により安定化されることがわかった。これにより、piRNA前駆体をコードするmRNAでは、piRNAシス配列によるその他の抑制性制御エレメントへの干渉作用によって翻訳効率の安定化が起きるという仮説を立てた。申請者はこれまでにCRISPR-Cas9システムを用いたショウジョウバエ卵巣体細胞由来培養細胞株OSCのノックアウト細胞株の作製方法を確立したが、今回、相同組換えによるノックイン細胞株の作製も可能であることがわかった。これにより、これまで抗体の作製が困難だったpiRNA生合成因子Zucchini(Zuc)に対して、FLAGタグを付加した安定発現株の作製に成功した。Zucは、成熟型piRNAを切り出すエンドリボヌクレアーゼであり、piRNA生合成にとって重要な役割を担う因子であるが、特異的な抗体がなかったことから詳細な機能解析が遅れていた。今回作製した細胞株を用いることで、より詳細なpiRNA生合成機構の解析が可能となる。

しかし、mRNAの分解を引き起こすpiRNA生合成経路が翻訳効率の安定化に寄与していることが示唆された。3'非翻訳領域にpiRNAをコードするmRNAは、ArmiやYbなどのpiRNA生合成因子と結合することで、piRNA生合成経路に誘導される。piRNA生合成因子は3'非翻訳領域の分解を引き起こす一方で、同じ3'非翻訳領域に結合して翻訳抑制に作用するそのほかのRNA結合タンパク質の結合に干渉することで、翻訳効率の安定化に寄与するという仮説を立てた。以上により、piRNA生合成経路が翻訳効率に関与するエピゲノム制御機構として機能していることが示唆された。同一の3'日翻訳領域に存在する複数の制御エレメント間の相互作用に関して、これまでに詳細な解析は行われていない。OSCにおけるpiRNA生合成経路をモデルとして、新たな研究分野の開拓につながる可能性がある。今後は、tj以外のgenic piRNAをコードする遺伝子についてもpiRNAシス配列による翻訳効率の安定化が起こっているかどうかを、リボソームプロファイリングなどのゲノムワイドな手法により調べる。また、piRNA生合成経路によるその他の翻訳抑制機構への干渉に関して、これを検証するために、3'非翻訳領域にpiRNAシス配列とmiRNAの標的配列などの翻訳抑制性制御エレメントを同時にコードしたレポーター遺伝子を作製し、そのpiRNA生合成活性及び翻訳効率を定量する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
水分解光触媒反応を促進する新規複合金属系ナノ粒子助触媒の開発及び動作機構の解明

新規の複合金属酸化物材料の開発については、種々の金属前駆体を用いてCo, Ni, Cu等の第一遷移金属とCr種を複合化させた複合金属酸化物の調製を行った。これらの金属酸化物についてそれらの水の酸化反応に対する触媒活性を光化学的および電気化学的な反応から評価を行ったところ、CoAl2O4及びそれにCrを少量ドープした酸化物(CoAl2-xCrxO4)が特に高い活性を示した。この材料について、酸化物を構成する元素であるAlとCrの比率を種々変化させることによる活性への影響について系統的に調べたところ、Crが多すぎるもしくは全く存在しないと活性が低下をする一方で、Crを組成比CoAl1.6Cr0.4O4においてドープした試料について最も高い活性を示した。またこの材料については、本研究の目標の一つである半導体光触媒を用いた光触媒的な水の酸化反応への助触媒としての利用についても検討を行った。C3N4やSrTaO2N等のそれ単独では活性が低い半導体光触媒表面に担持を行うと、水の酸化反応の活性が最大9倍程度の向上効果が見られた。以上の結果より、申請者が新規開発を行ったCoAl2-xCrxO4は、水の酸化反応の触媒として働くだけではなく半導体光触媒表面で助触媒としても働くことが示された。他方、これまでの報告していたPd-Cr複合系ナノ粒子に関する研究についても更なる検討を行った。PdSrTiO3の表面にPd-Cr複合系ナノ粒子を光化学的に担持する際の光量を光照射時間により変化させた際、少ない光量ではPd種が金属質であり水分解反応に対する反応促進効果が低い一方で、十分な光量を照射した結果Pdは金属と酸化物の混合体となり、水分解反応に対して高い反応促進効果を示した。このことから、水分解反応の助触媒としてのPd-Cr複合系ナノ粒子の光化学的な調製については、十分な光量が必要であることが示された。本研究計画における当初の予定であった光化学的な新規材料開発については達成できなかったものの、種々の遷移金属とCrを複合化させた複合酸化物材料の合成については熱的手法により成功した。その結果見出した完全新規の材料であるCo-Al-Cr複合酸化物は、それ自身が水の酸化反応の触媒として働く他、ナノ粒子化と半導体光触媒への担持による助触媒としての応用も可能であることが判明した。また、複合酸化物材料を構成する元素の比率を変化させた際の活性に対する系統的な相関についても研究を進めている。以上の結果から、本研究は概ね順調に進展していると判断した。現時点において、当初の目標の一つである水分解反応に適応する新規助触媒材料の開発については達成した。今後の研究については、もう一つの指針である「助触媒の駆動原理の解析」について進めていく。具体的な手法としては、新規材料であるCo-Al-Cr複合酸化物についての電気化学的手法による材料特性の評価、及び半導体光触媒に担持した際のキャリア移動のを調べることにより、考察を進めていく予定である。

以上の結果から、本研究は概ね順調に進展していると判断した。現時点において、当初の目標の一つである水分解反応に適応する新規助触媒材料の開発については達成した。今後の研究については、もう一つの指針である「助触媒の駆動原理の解析」について進めていく。具体的な手法としては、新規材料であるCo-Al-Cr複合酸化物についての電気化学的手法による材料特性の評価、及び半導体光触媒に担持した際のキャリア移動のを調べることにより、考察を進めていく予定である。
石炭灰、特に非JIS灰を有効利用したコンクリートの実構造物施工に関する研究

本研究では,非JIS灰(1999年4月に規格改正により,III種フライアッシュおよびIV種フライアッシュに属する)混入コンクリートの一般土木構造物への適用を目的とし,生コンクリート工場で最も需要の多い配合をベースにIII種フライアッシュを細骨材の一部に代替使用したコンクリートを生コン実機プラントで製造・管理し,実構造物施工に関する適用性を検討した。一方,IV種フライアッシュ混入コンクリートの諸性質について実験室レベルで検討した。以下に,本年度において得られた知見について記す。1)III種フライアッシュを10および20%細骨材に代替使用したコンクリートについて,フレッシュコンクリートの経時変化は普通コンクリートとほぼ同様の挙動を示し,トラックアジテータ車による運搬時間は,60分間までであれば問題なく輸送可能である。2)圧縮強度の変動状態は,普通コンクリートとほぼ同程度であり,高い強度発現性を有する。また耐久性および水密性についても改善および向上する。3)現場施工についてIII種フライアッシュを10%代替したコンクリートについては普通コンクリートと同様に施工できるが,20%代替コンクリートはブリーディング水が少なく,表面仕上げがやや困難となる。4)IV種フライアッシュ混入コンクリートは,III種のものより高性能AE減水剤の使用量を大幅に低減することができ,強度特性,耐久性および水密性は普通コンクリートよりも優れており,またIII種フライアッシュ混入コンクリートとほぼ同程度である。
肢体不自由特別支援学校における栄養状態の評価の充実に向けた評価シートの作成と提案

児童生徒の健康の保持増進を図るため、各学校では児童生徒の健康管理のひとつとして栄養状態の評価が行われている。文部科学省では成長曲線や肥満度曲線を活用して評価することを推奨しているが、肢体不自由特別支援学校の児童生徒では、障害の特性から、成長曲線や肥満度曲線を適用して評価することが難しい。そこで、本研究の目的は、肢体不自由特別支援学校児童生徒の障害特性に応じた栄養評価シートを作成し、その活用を提案することとした。この目的を達成するため、1肢体不自由児入所施設と特別支援学校を見学、2見学で得られた知見を基にした栄養評価シートの作成、実践、評価、3栄養評価シート活用の発信を行う。
受容体蛋白質の伝達メカニズムの解明とその制御

蛋白質は刺激や他の分子との相互作用によって構造が変化し、生理機能を発揮する。本研究では、バクテリアや動物網膜の光受容蛋白質が、光に応じて構造変化するために必要なアミノ酸残基を同定することによって、蛋白質の構造変化を誘導する分子内相互作用を明らかにした。また、光異性化によって長さが変化するリンカー分子を用いて蛋白質の構造を機械的に操作し、その反応を制御することに成功した。蛋白質は物理的な刺激、基質やリガンドとの結合、他の蛋白質との相互作用などによって、その構造が変化し、生理機能を発揮する。蛋白質の機能と構造は密接に関連しているので、蛋白質の構造や動きを人工的に制御することができれば、蛋白質の活性を自由に制御できると期待される。本計画では、蛋白質の構造変化のメカニズムを理解し、アゾベンゼンなどのフォトクロミックなリンカーで人工的に構造変化を誘導することで、蛋白質の活性を制御することを目指している。初年度に導入したフーリエ変換赤外分光光度計に、試料照射装置とインラインで紫外可視分光測定を行う光学系を組み込み、効率よく蛋白質の構造変化を検出するシステムを構築した。また、GPCRの構造を制御するために鍵となる分子内相互作用を検討するため、最もよく構造解析が行われており、培養細胞での発現効率が高いウシロドプシンをテンプレートとして検討した。その結果、細胞外第2ループの揺らぎの変化がロドプシンの性質に大きく影響することや、細胞外第2ループの疎水性アミノ酸残基が揺らぎを変化させることが明らかになり、この周辺に摂動を加えると構造変化を起こすことができる可能性が示唆された。また、ペプチドにアゾベンゼンリンカーを組み込んで構造変化を制御するモデル実験では、側鎖に複数のアゾベンゼンを結合させると、異性化状態に関わらずαヘリックス構造をとりやすいことがわかった。そのため、可逆的に構造変化を制御するためには、アゾベンゼンとペプチド(蛋白質)のストイキオメトリーを厳密に制御することが不可欠であることが示された。モデルペプチドの両端をアゾベンゼンリンカーで結合すると、アゾベンゼンリンカーの異性化状態によってαヘリックス構造とランダムコイル構造を切り替えることができる。そこで、モデルペプチドに結合させるアゾベンゼンリンカーのストイキオメトリーを変化させて、より効率よく光でαヘリックスを制御できるかどうかを検討した。モデルペプチドの2ヶ所のシステインにそれぞれ1つのリンカーが結合した複合体では、アゾベンゼンの異性化は起こるが、二次構造はアゾベンゼンの異性化状態に関わらずαヘリックス構造を持っていることがわかった。アゾベンゼンを結合していないペプチドはランダムコイル構造をもつので、複数のアゾベンゼンの結合することでαヘリックス構造が生成したと考えられる。2ヶ所のシステインの位置は、αヘリックスの1回転分に相当する。アゾベンゼンリンカーは、フェニルアラニンやトリプトファンなどの天然の芳香性アミノ酸残基よりも長いので、1回転分の距離にありながら疎水的なスタッキングを起こし、αヘリックス構造を安定化したと考えられた。次に、アゾベンゼンリンカーによる構造制御を蛋白質にも応用するため、5番目のαヘリックス(α5)の両端をアゾベンゼンリンカーで結合したPhotoactive yellow protein(PYP)の光反応を解析した。活性中間体からの戻り反応の速度が2相性になったことから、活性中間体は2つのコンフォメーションをもつと考えられた。アゾベンゼンリンカーを紫外光でシス型にした場合と青色光でトランス型にした場合とで反応速度を比較したところ、アゾベンゼンリンカーの異性化状態によって、2つのコンフォメーションの比率が変わることがわかった。このことから、アゾベンゼンによる蛋白質の構造制御の可能性が示された。昨年度までの研究によって明らかにした蛋白質構造変化のメカニズムを応用して蛋白質の動きを制御するため、光異性化によって長さが変化するアゾベンゼンをリンカーとして蛋白質に組み込んだ。モデル蛋白質として、これまでに構造や機能の解析を行ってきたPhotoactiveyellow protein(PYP)を用いた。PYPの2残基をシステインに変異させ、そこにアゾベンゼンの両端を結合させることでリンカーとした。PYPの結晶構造、および光を吸収したときの構造変化部位を考慮して、(1)αヘリックス5の2ヵ所をリンクして、シス型リンカーでヘリックス5を安定化したもの、(2)発色団ループとM100ループを連結してリンカーの異性化によって発色団とMet100の位置関係が変化するようにしたもの、および(3)ヘリックス3とヘリックス5の位置関係がリンカーの異性化によって変化するようにしたもの、を設計した。これらにリンカーを組み込み、紫外光照射によってシス型リンカー、可視光照射によってトランス型リンカーの切り替えを行った。PYP由来の吸収スペクトルはトランス型リンカーとシス型リンカーで変化は見られなかったが、それぞれの状態での光反応サイクルを解析したところ、(1)(3)のいずれの場合もシス型リンカーの時の速度は、トランス型リンカーの時の2-3倍になっていた。

また、リンカーのトランス型、シス型を切り替えることによって光反応サイクルの速度も再現性よく変化した。光反応サイクルの速度は、反応中間体の構造を反映すると考えられていることから、蛋白質の構造変化を外的・機械的に制御できることが示された。
ポリエチレンテレフタレート分解菌酵素群の高度利用に向けた基盤研究

本研究申請は、小田らによって世界に先駆けて自然界から分離されたPoly(ethylene terephthalate) (PET)分解菌より見出した2種の新規酵素であるPET加水分解酵素(PETase)、mono(hydroxyethyl)terephthalate (MHET)加水分解酵素(MHETase)の機能同定、PET分解に関与する新たな分子群の同定、タンパク質結晶構造解析、及び機能向上を目的としたものである。本年度は主に、PET加水分解酵素(PETase)について、検討を行った。本酵素のPETフィルムに対する活性の温度プロファイルでは、本酵素は他のPET分解性の酵素と比べ、耐熱性が低い一方で、ポリマーのモビリティが低い常温帯での活性が格段に高いことが判明した。本性質が、自然界において、微生物がPET分解性を発揮できる一因であると考えている。また、本酵素は、他のPET分解性酵素と比べ、低酵素濃度において活性のピークがあることが判明した。また、本酵素の組み換え型タンパクは通常、大腸菌を発現宿主としている。しかし、可溶性発現効率が非常に低く、種々の解析に制約があった。そこで、グラム陽性細菌であり、分泌発現システムが開発されているBrevibacillusを発現宿主として用いたところ、培養体積あたり約35倍の可溶性タンパク質の獲得に成功した。これにより、今後のタンパク質結晶化を含む種々の解析の加速を期待している。本研究は、ポリエチレンテレフタレート分解菌より同定した二種の新規酵素PETase, MHETaseの機能同定、機能改良を目的としたものである。本年度は1PETaseの結晶化に向けた可溶性タンパク質の大量調整法の確立、2PETaseへの部位特異的変異導入による活性向上と安定性向上、3界面活性剤添加によるPETase活性の向上、について種々の検討を行った。1では、尿素を用いたケミカルリフォールディングが可溶化に有効であることがわかった。しかし、可溶化率が低かったため、リフォールディングにおいて種々の小分子を加えて可溶性の向上を試みたところ、塩化カルシウムとアルギニンが有効であることがわかった。2では、PETaseホモログのうち耐熱性タンパクとのアライメントから、PETaseにおいては保存されていないアミノ酸残基に着目して変異導入を行った。またPETaseのホモロジーモデルを作製し、表面の疎水性アミノ酸に着目して変異導入を行った。その結果、活性部位周辺のトリプトファンW132をヒスチジンに置換したW132H変異体はPET分解活性が野生型と比べ1/4程度に低下したものの、耐熱性が向上していることが分かった。3では、アニオン性の界面活性剤の添加が、PETaseのPETへの吸着を促進し、PET加水分解性を数倍向上させることがわかった。PET分解菌とその分解メカニズムについて纏めた論文をScience誌に投稿し、受理された。PETaseの機能について多くの生化学的知見を得ることができた。PETaseの大量調整法についても目処がついたので、結晶化スクリーニングを本格的に始める準備が整った。poly(ethylene terephthalate)(PET)分解・代謝細菌より同定した二種の新規酵素PETase(PET加水分解酵素)とMHETase(mono(2-hydroxyethyl)terephthalic acid加水分解酵素)の機能同定、機能改良を目的とした。昨年度、PETaseの大量発現系およびタンパク質の可溶化法の確立について報告した。本年度は、本方法を用いて精製タンパク質を調整し、タンパク質構造解析のための結晶化スクリーニングを実施した。現在までのところ、結晶化に適した条件を見出せていないため、精製タンパク質の調整方法やスクリーニング条件の見直しを進めている。一方で、MHETaseに関して、結晶化に向けた可溶性タンパク質の大量調整法の検討を行った。各種ベクター、大腸菌ホスト、培養条件の組み合わせにおいて良好な条件を見出すには至らなかったが、尿素を用いたケミカルリフォールディングで有効な条件を見出した。現在、同条件で調製した精製タンパク質を用いて結晶化スクリーニングを実施している。また、昨年度に引き続き、界面活性剤の添加によるPETase活性の向上を検討した。その結果、SDSなどのアニオン性の界面活性剤、Triton X-100などの非イオン性の界面活性剤がPETaseのPET加水分解活性を顕著に向上させることがわかった。これら界面活性剤は酵素の疎水的な固体基質への接触性を向上させていると考えられるが詳細は明らかではない。現在、この結果をヒントにPETaseの酵素化学的メカニズムについて種々解析を行っている。本年度はPETaseの解析に注力した。その結果、本酵素が、これまでにPETに対し活性があると報告された代表的な3種の酵素と比べ、その活性や基質特異性など酵素学的な諸性質が異なっているという重要な知見を得ることができた。また、本酵素を解析する上で障害となってきた可溶性タンパク質の獲得について大きく改善することができ、今後のタンパク質結晶化や、機能改良スクリーニングを行ううえでの基盤を整えることができた。PETaseの結晶化スクリーニングを進める。また、MHETaseについても可溶性タンパク質の大量調整法を確立し、結晶化スクリーニングを開始する。PETaseの機能向上、耐熱性向上について、遺伝子のランダム変異による変異ライブラリーの作製と、ハイスループットなスクリーニング系を構築し、優良な変異体を選別する。応用微生物学PETaseはタンパク質の安定性が低いことが判明した。本酵素の応用に向け、PETのモビリティが向上する温度帯での安定性が必要である。そこで、耐熱性向上変異体の獲得に向け、ハイスループットなスクリーニング系を構築し、スクリーニングを開始する。

またPETase、MHETaseの構造解析に向けた、結晶化スクリーニングを開始する。また新たにPET分解に関与する酵素などの分子群を同定するため、トランスクリプトーム解析を実施する。Science誌への投稿論文の準備等に時間を割かれたため、一部実験を次年度に移行することとなった。初年度はPETaseの酵素解析や発現条件の検討を優先させたため、トランスクリプトーム解析等、高額試薬の購入を必要とする実験を次年度に移行した。移行させた実験について、速やかに実行に移す予定である。
大腸スクリーニングの新規モダリティの有用性についての比較検討試験

近年登場した新規大腸モダリティである大腸カプセルの精度を明らかとする。特に、悪性度が高いにも関わらずその発見が困難とされる平坦型腫瘍に着目した。我々の検討で、66症例に施行した大腸カプセルの6mm以上の大腸腫瘍に対する感度は94%(n=62)と良好であった。また、大腸カプセルの全大腸内視鏡検査に対するポリープ発見比率は、隆起型腫瘍が1.43(165/115)、平坦型腫瘍が1.58(82/52)と、むしろ平坦型腫瘍の方が優れていた。その理由と考えられるデュアルカメラ機能が平坦型病変の検出能を1.6-1.8倍押し上げていることが証明された。この3年間で得た研究成果をさらに今後の研究につなげていく。本研究は近年登場した新規大腸モダリティとして注目集める大腸カプセル内視鏡およびCTコロノグラフィー(大腸3D-CT)の感度・特異度を明らかにすることを目的とする。これまで、本研究実施のためのプロトコールを何度か修正を重ねており、統計の専門家とも何度か協議を重ねてきた。ようやく先日完成した。近日中に倫理審査委員会に提出する予定である。承認が下り次第、直ちに本研究を取り掛かる。本研究において大腸カプセル内視鏡およびCTコロノグラフィーの6mm以上および10mm以上のポリープに対する感度、特異度を明らかとする。また、近年進行大腸がんへの主要な経路として注目を集める側方発育型腫瘍: Laterally spreading tumor(LST)の感度、特異度を明らかとする。本研究によって両モダリティの感度が明らかとなり、これらのいずれかで大腸がん検診を受けようと考えている受診者が迷わず希望する検査を受けることが可能となる。本研究は近年登場した新規大腸モダリティとして注目を集める大腸カプセル内視鏡およびCTコロノグラフィー(大腸3D-CT)の感度・特異度を明らかにすることを目的とする。また、近年進行大腸がんへの主要な経路として注目を集める側方発育型腫瘍: Laterally spreading tumor (LST)の感度、特異度も明らかとする。本研究によって両モダリティの感度が明らかとなり、こられ新規モダリティで大腸がん検診を受けようと考えている受診者が迷わず希望する検査を受けることための十分な判断材料を提供することが可能となる。倫理委員会の承認に時間がかかった。また、当初の研究計画に立案した腸管前処置方法に変更が生じたことも研究進捗に影響を及ぼした。しかし、これらは被験者への負担を軽減したものへの改良であるため根気よく研究進捗に努めていった。なお、倫理委員会の承認後に本研究の第一段階の研究は迅速に行った。現在、最終年度に向けた研究の完成段階を進めている最中である。本研究は近年登場した新規大腸モダリティである大腸カプセル内視鏡およびCTコロノグラフィーの感度を明らかにすることを目的とする。我々の検討で、66症例に施行した大腸カプセル内視鏡の6mm以上の大腸腫瘍に対する感度は94%(n=62)と良好な結果であった。副次的解析で平坦型腫瘍の精度についても検討した。大腸カプセル内視鏡の全大腸内視鏡検査に対するポリープ発見比率は、隆起型腫瘍が1.43(165/115)であるのに対し、平坦型腫瘍は1.58(82/52)と、むしろ平坦型腫瘍の方が発見能が高い傾向にあることが示された。これは、大腸カプセル内視鏡は、その両端にカメラが搭載されているため、大腸のケルクリング襞の裏に隠れているような大腸腫瘍をもれなくきちんと拾い上げることができるためと考えられる。大腸カプセル内視鏡の両端にカメラが搭載されていることの意義については、さらに検討を加えた。具体的には、大腸腫瘍が両方のカメラでとらえられているのか、あるいは片方だけでとらえられているのかを、ポリープベースにして集計した。大腸カプセル内視鏡の両端にカメラが搭載されていることで、隆起型病変の検出能が1.3-1.5倍向上するのに対し、平坦型病変の検出能は1.6-1.8倍も向上することが証明された。この結果は大腸カプセル内視鏡の平坦型病変に対する精度が高いことの裏づけデータとして興味深い。また、我々は受容性向上の観点から夜間にカプセルを大腸内で進ませる方法を考案し実施した。さらに、カプセル内視鏡の安全性についても再確認できた。一方、CTコロノグラフィーについては平坦型腫瘍の検出能が劣っていた。この3年間で進めることができた研究成果を、さらに今後の研究につなげていく。

この3年間で得た研究成果をさらに今後の研究につなげていく。研究手順の変更を何度か行った。簡便でかつ受診者の負担が出来るだけ少なくなる方向に改良した。現在、改良した方法で倫理審査委員会に研究計画書をまもなく提出する予定である。承認が下り次第、直ちに本研究を取り掛かる。最終年度の本研究完成に向け、症例集積を行う。具体的には以下のように研究を進める。患者選択基準は20歳以上の成人とし、大腸がん内視鏡検診目的にて国立がん研究センター中央病院内視鏡科を受診した健常者あるいは消化器症状を有し大腸内視鏡検査が必要と思われる症例とする。本研究の説明を受けることを了承された方に、十分な説明ののちに書面による同意を得る。同意が得られた場合はカプセル内視鏡検査及びCTコロノグラフィーの日程を設定する。研究期間および対象数は倫理審査委員長による承認日から5年間とする。対象症例は100例とする。主要評価項目は大腸カプセル内視鏡およびCTコロノグラフィーの6mm以上のポリープに対する感度、特異度を、副次評価項目は10mm以上のポリープに対する感度、特異度をそれぞれ明らかとする。また、本研究では近年進行大腸がんへの主要な経路として注目を集める側方発育型腫瘍: Laterally spreading tumor (LST)の感度、特異度も明らかとするカプセル内視鏡倫理審査委員会の承認が下り次第、対象症例の集積を行う。研究対象者は20才以上の成人とする。患者選択基準は20才以上の成人とし、大腸がん内視鏡検診目的にて国立がん研究センター中央病院内視鏡科を受診した健常者あるいは消化器症状を有し大腸内視鏡検査が必要と思われる症例とする。同意が得られた場合はカプセル内視鏡検査およびCTコロノグラフィーの日程を設定する。研究期間及び対象数は倫理審査委員長による承認日から5年間とする。主要評価項目は大腸カプセル内視鏡およびCTコロノグラフィーの6mm以上のポリープに対する感度、特異度を、副次評価項目は10mm以上のポリープに対する感度、特異度をそれぞれ明らかにする。また、本研究では近年進行大腸がんへの主要な経路として注目を集める側方発育型腫瘍: Laterally spreading tumor(LST)の感度、特異度も明らかにする。消費税相違のため次年度繰越初年度は研究がやや遅れたため、物品購入の額が予想よりも少なくなったため。論文・学会発表等有効に使用初年度は予定よりも少ない額で済んだ分だけ、次年度に必要額が多くなる見込みである。
説得の環境経済学：理論研究とフィールド実験による評価

国際協力機構(JICA)では複数の国際環境援助プロジェクトにおいて、行動変容を促す策として「説得的コミュニケーション」を採用している。例えば、適正に廃棄物を排出するように住民に対して説明し、それがもたらす便益を含めたメッセージを送るものである。本研究は「行動変容を促進するメッセージ」を手段とした環境政策を理論・実証の双方から研究する。JICAとともに効果的な「説得ツール」の開発に取り組み、その効果のメカニズムをミクロ経済学理論的に考察し、効果の有無をフィールドでのランダム化比較試験(RCT)によって評価する。
レドックス活性高分子を修飾した生体高分子ハイブリッドの合成と電子移動制御

レドックス活性高分子を修飾した生体高分子ハイブリッドを合成し、新規な電子移動反応系を構築することは、生体高分子の機能発現を電子移動反応からを明らかにするという側面のみならず、その分子機能を有効に利用した科学情報変換システムや未修飾生体高分子には見られない新機能の付与といった展開を可能にさせる。特に、片末端に定量的にレドックス活性基を有する両親媒性高分子では、その集合状態を電気化学的に制御できるため修飾高分子として興味深い。本研究では、酸化還元酵素であるグルコースオキシターゼ(GOD)および抗原タンパク(Ag)である人血清アルブミンに、両端末にレドックス活性物であるフェノチアジンと水酸基をそれぞれ定量的に有するポリエチレンオキシド(PT-PEO)を修飾し、これら生体タンパクの機能が保持あるいは改変された新規生体高分子ハイブリッドを創製することを目的とした。GODハイブリッドは、酵素自身が電子移動反応機能を持つために、未修飾GODには見られない無酸素下での酵素反応が起こることを見いだした。またAgハイブリッドは免疫グロブリンG(IgG)との抗原-抗体反応により複合体を形成する。AgハイブリッドはPT-PEO修飾によりレドックス活性を示すようになるために、GODの酵素反応と共役さた化学増幅過程を加えることによりAgハイブリッドとIgG間の抗原-抗体反応の直接検出を実現することが可能となった。
共振駆動による進行波を利用した燃料電池用改質水ポンプの開発

本研究では,二つの正弦波状の定在波間に生成される進行波状の移動空間を利用する振動平板ポンプを製作し,流量や揚程,ポンプ効率等のポンプ性能を評価した.なお,共振現象を用いるのは困難であるため,強制振動を用いて搬送原理を実現した.その結果,最大流量時に効率的に流量を出すには最低28rpmが必要であることがわかった.一方,最大揚程を出すには60rpm必要であることがわかった.また,回転数を大きくするにしたがってポンプ効率が良くなり,最大効率は回転数60rpm,流量46ml/minのときに得られることがわかった.さらに,本研究では本装置の改善に利用できる微小間隔流路の可視化手法の開発も行った.まず,「共振駆動による進行波ポンプ,進行波搬送装置」の原理に基づいた改質水ポンプの設計を行った。研究分担者の一人である松村は,これまで当該原理を用いた送風機を開発してきた。しかし,これまでとは流体も揚程も異なるので,設計ノウハウが存在しない。そこで,設計情報を得るために流体ー構造連成解析によるポンプ内流動解析を行う必要がある。ただし,市販の流体ー構造連成解析ソフトウェアは不完全であり,適用は難しい。このため,個別要素法による流体ー構造連成解析の専門家であり,研究分担者の一人である山梨大学の堀井が,ポンプのシミュレーションを行った。シミュレーション結果と,これまでの松村が持つノウハウと,研究代表者・南川および研究分担者の一人・安田が持つ流体工学のノウハウを結集して,この原理をポンプとして利用するための設計を行った。そして,この設計に基づいた実験装置の試作も行った。しかし,試作実験装置における実験結果等より,水を駆動流体とした場合,平板に共振を起こさせることが非常に難しいこと,共振駆動では必要な揚程を得ることが非常に困難であることが判明してきた。そこで,駆動方式を共振にこだわらず,アクチュエータによる強制振動系で共振駆動と同等の進行波の動きを実現し,必要な揚程を得ることのほうが,より実現の可能性が高いと考え,次年度からの研究においては,強制振動系でポンプを開発することとした。ポンプ性能試験の実験装置の製作も行った。キロ・ヘルツオーダーの応答性を持つ微小流量用の超音波微小流量計が必要となるが,これは,本予算で購入した。吐出圧力の変動も測定する必要がある。これには,既存の圧力センサーを使用している。昨年度は、シミュレーション結果ならびに研究分担者の一人である松村がもつノウハウを利用して改質水ポンプの設計を行った。この際、アクチュエーターによる強制振動系で、共振駆動と同様の進行波を実現する方針に転換している。今年度はまず、強制振動系での試作機の製作を行った。一番の課題は、平板を駆動させながら、水を漏らさずに密閉する方法で、第一試作機は、ポンプ本体を囲む容器を外側に持つタイプで設計したのものを試作した。これは、動く平板の上下から水がしみ出すことを許容し、漏れた水を外の容器で受け止めて、全体的には水が漏れない構造となっている。しかし、試運転の結果、この試作機の大きな問題点は、気泡が装置内の様々な部位、特に、外側容器の上部に溜まり、それが、平板移動の妨げや、加圧への支障になることが判明してきた。そこで、外側の容器を使わずに、平板移動時の漏れを防ぐ方法で、新たに設計し直し、第二試作機を作成した。漏れを防ぐために、薄いシリコンのシートでカバーし、シリコンの伸縮と滑りによって、平板の移動も妨げないという設計趣旨である。今年度内では、第二試作機の調整までを終え、この試験については、次年度に行う予定である。また、もう一つの研究課題の軸である、ポンプ内の流れの可視化に関する研究については、本年度、本予算で高速度ビデオを購入し、これを用いて、実験を行ってきた。隙間の狭い(515mm)流路で、ポンプ内の流れを模擬し、レーザー光を横から当てて下から画像を撮った。この画像をPIV処理し、その流れを確認した。その結果、定常流に対しては速度分布、乱れなどのパラメータが、理論やこれまでの実験結果に対してリーズナブルな測定結果が得られるようになってきた。次年度さらに、この技術を改良し、試作機内の流れ場を確認したいと考えている。初年度ポンプの設計を終え、今年度は試作機の製作と流れの可視化によるポンプ内の流れ測定の基礎実験まで終えることができた。しかし、試作機が順調に駆動するところまでは確認できておらず、計画以上に進展しているとは言えない状況である。H26年度は、シミュレーション結果ならびに研究分担者の一人である松村がもつノウハウを利用して改質水ポンプの設計を行った。H27年度はまず、強制振動系での試作機の製作を行った。一番の課題は、平板を駆動させながら、水を漏らさずに密閉する方法で、第一試作機は、試運転の結果、大きな問題点、すなわち気泡が装置内の様々な部位、特に、外側容器の上部に溜まり、それが平板移動の妨げや、加圧への支障になることが判明した。

そこで本年度、このような漏れを防ぐために、薄いシリコンのシートでカバーし、シリコンの伸縮と滑りによって、平板の移動も妨げないという設計趣旨の第二試作機を作成したが、これもまた、移動平板の下の隙間から流出する水漏れは防げず、結局不成功に終わった。そこでこれらを踏まえて第三試作機を作成した。今度は漏れに対応するため、チューブを平板間に挟み込む設計とした。さらに駆動力を高めるため、これまで用いてきた電磁アクチュエーターに代えてモーター・歯車駆動系を採用した。これによって当然漏れからは解放され、しかも強力な駆動法で強制的に液を押し出すことが確認され、ポンプとしての実現可能性が高いことを確認できた。モーターの回転数と流量と吐出圧のデータを取得し、良い性能を得るには回転数をある程度上げる必要があること、吐出圧は流量なしの状態で0.3MPa程度に達したことが確認できた。また、もう一つの研究課題の軸である、ポンプ内の流れの可視化に関する研究については、隙間の狭い(315mm)流路で、ポンプ内の流れを模擬し、レーザー光を横から当てて下から画像を撮った。この画像をPIV処理した結果、定常流に対しては速度分布が、理論やこれまでの実験結果に対してリーズナブルな測定結果が得られるようになってきた。本研究では,二つの正弦波状の定在波間に生成される進行波状の移動空間を利用する振動平板ポンプを製作し,流量や揚程,ポンプ効率等のポンプ性能を評価した.なお,共振現象を用いるのは困難であるため,強制振動を用いて搬送原理を実現した.その結果,最大流量時に効率的に流量を出すには最低28rpmが必要であることがわかった.一方,最大揚程を出すには60rpm必要であることがわかった.また,回転数を大きくするにしたがってポンプ効率が良くなり,最大効率は回転数60rpm,流量46ml/minのときに得られることがわかった.さらに,本研究では本装置の改善に利用できる微小間隔流路の可視化手法の開発も行った.初年度の目標であったポンプの設計は実現し、それに加えて試作1号機も製作できた。以上は非常に順調であるが、ポンプ駆動方式の欠点も見出されて駆動方針を変更することとなったので、計画以上に進展しているとは言えない状況である。次年度は最終年度であり、ポンプの一応の完成と流れの主要メカニズムを解明したいと考えている。ポンプの完成に対しては、作成した第二試作機が、依然水漏れ等の不具合が直っておらず、まずこれを早急に直して、性能実験に移行したいと考えている。流量と揚程という性能については、当初想定したものが達成できるかどうかは不明であるが、できるだけそれに近づけるべく、改良を重ねたい。また、前年度開発した流れの可視化法を駆使して、試作機内の流れを測定し、それを性能改善への足がかりとしながら、改良と測定を繰り返して行いたい。流体工学,混相流工学本年度はまず,ポンピング時の液体挙動,液体からの反力による構造側挙動などを可視化し,その輸送メカニズムを解明するための試作ポンプの内部流れの可視化を行うための実験手法を整備する。高速度ビデオシステムを購入し,既存のレーザー・シート光源で可視化し,既存のPIVソフトウェアを用いた計測の準備を行う。可視化には誘起蛍光を発する特殊な可視化粒子も用いる。可視化実験で得られた結果は,流体ー構造連成解析のパラメータ設定と精度検証に用いるだけでなく,解析だけでは不明確な輸送メカニズムの解明にも利用する。また,前年度の設計に基づき,研究分担者の一人・松村が中心となって岐阜大学で強制振動系駆動によるのポンプの製作を行う。もう一つの重要なポイントは,ポンプ性能に関する実験データの取得である。