hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオマテリアル・遺伝子解析を利用した自己骨髄細胞による神経再生治療の研究

神経細胞からの神経突起の伸長から最適なフィブリン・ポリマーの組成が明らかとなった。1)骨髄間葉系細胞のマウス脳梗塞あるいはラット脊髄損傷モデルへの移植実験系の確立細胞株の確立、定位的な移植、移植細胞の組織学的検索(免疫染色など)を確立し、それらの結果はNeuropathology誌、Brain Res Protoc誌に掲載された。2)脳脊髄に移植された骨髄間葉系細胞の生体内イメージング技術の確立GFP遺伝子を発現したトランスジェニック・マウスから骨髄間葉系細胞を採取し継代培養を確立した。この細胞をマウス脳梗塞あるいはラット脊髄損傷モデルに移植したのち、移植した細胞が脳や脊髄の中を病変部に向かって遊走する様子を動物が生きたままの状態で観察する実験系を確立した。この所見は組織学的にも確認された。それぞれの結果は、Brain Res Protoc誌に掲載され、J Neurotrauma誌に受理されている。3)マウス骨髄間葉系細胞の分化誘導4)骨髄間葉系細胞の分化誘導前後におけるDNAマイクロアレイ骨髄間葉系細胞から十分量でqualityの高いRNAの分離に成功し、DNAマイクロアレイを実施した。その結果、分化誘導により骨髄間葉系細胞のDNAプロフィールが変化し、骨・軟骨・結合組織に多く発現するたんぱく質のDNA発現が減少していることが判明した。また、bFGF、BDNFなどの神経細胞への成長因子のDNAが発現していることが判明した。これらの結果をJ Neursci Res誌に投稿中である。5)バイオマテリアルとしてのフィブリン・ネットワークの開発ニワトリ胎仔神経節をさまざま条件で作成されたフィブリン・ポリマーの中で培養した。神経突起の伸長に最適なフィブリン・ポリマーの組成が明らかとなった。このフィブリン内で骨髄間葉系細胞を培養し、生存可能であることを確認した。フィブリン・ポリマー内に封入した骨髄間葉系細胞を移植するための動物モデルを新たに2つ開発した。マウスおよびラット大腿骨より骨髄間葉系細胞(BMSC)を分離し、マウス脳梗塞あるいは脊髄損傷モデルに移植する実験系を確立し、Neuropathology誌(2003)、Brain Res Protoc誌(2004)に掲載された。GFPトランスジェニック・マウスからBMSCを採取してマウス脳梗塞あるいはラット脊髄損傷モデルに移植した。移植した細胞が脳や脊髄の中を病変部に向かって遊走する様子を動物が生きたままの状態で観察する実験系を確立した。Brain Res Protoc誌(2004)、J Neurotrauma誌(2005)に掲載された。移植されたBMSCが神経細胞に特異的に存在する受容体を保護するかどうかを、マウス脳梗塞モデル、ラット脊髄損傷モデルを用いてautoradiographyにより解析した。
成長する情報通信ネットワークの経路選択と信頼性に関する研究

交換局と加入者を接続する加入者系は、加入者が増加するにつて、常に回線が増設され、成長を続けるという特徴を持ち、中継網と異なり短期間で設備を更新することが困難な網である。筆者はこれまでにこのような成長する加入者系をモデル化し、高信頼性、低コストな網を構築するためには、事前に基幹となる管路を構築することが効果的であることを示したが、事前敷設をどのように行うべきかについては未解決であった。本研究では、将来の潜在需要を見越した事前敷設をどのように行うべきか、という問題について扱っている。先のモデルで示した信頼性とコストの評価指標を用い、全領域に加入者が発生するまで網を成長させると、信頼性指標として回線が切断された場合の影響を評価した社会的影響Sのみ注目すればよいことを明らかにした。そこで、全領域に加入者を発生させた場合に、どのような形状の網が社会的影響が小さくなるか、Simulated Annealing Algorithmを用いて調べ、網の信頼性が局のごく周辺の管路の形状に左右されることをみた。次に局の東西南北のごく周辺の領域を観察することで、社会的影響Sの最小となるネットワークの構造的特徴を調べた。その結果、S最小の網は、1サイズ小さなS最小の網を成長させて求まる。任意のサイズのSが最小な網の回線数分布などが求めることができること、などの幾つかの仮説をたてることができた。これらの仮説の理論的証明には至っていないが、本モデルにおける信頼性の高い網を構築するための事前敷設には下優先型の事前敷設であること、また新しい加入者を既存の網に接続するときの経路が高々一回しか曲がらない、というモデルの仮定が結果に大きく影響していることが明らかになった。
在宅療養児の包括的看護の確立にむけたコーディネーター育成プログラムの開発

本研究は包括的看護を実践する小児在宅療養コーディネーターの育成プログラムを開発することを目的に、以下の内容に取り組んだ。1.小児在宅療養コーディネーター育成プログラムの素案作成と実施平成15年度に先行研究等を参考に、小児在宅療養コーディネーター育成プログラム素案を作成し、中部地区3県の病床数300床以上で小児科を標榜する一般病院または小児専門病院に対して一次調査を行い、在宅療養児支援への関心が高い病院を選定し、そのうち7病院の看護師14名を対象とした。1年間に計5回、小児と親の相互作用、家族機能、社会資源に関する講演と事例検討会からなる研修会を開催し、研修会前・中・後に研究参加の同意が得られた看護師に対する質問紙調査を行った。その結果、研修前には親子の相互作用を意図した支援、継続看護や他職種との連携は、理解に比較して実施の自己評価が低く、社会資源の活用は理解・実施共に低かった。研修会中に理解や実施の自己評価は上昇する傾向にあり、特に事例検討後に明らかな上昇が認められたことより、参加型学習の効果が示唆された。2.小児在宅療養コーディネーター研修会の改訂プログラムの考案看護師、保健師との協働で、(1)親子の相互作用・家族機能ご社会資源の基礎知識、(2)セルフケア・重症心身障害児ケア・ターミナルケアに着目した小児在宅ケアガイドラインを検討した。ガイドラインと質問紙調査の結果に基づき、コーディネーター研修会のプログラムを改訂した。中部地区3県の病床数300床以上で小児科を標榜する総合病院または小児専門病院計109施設に研修会の案内を送付し、参加を希望した看護師66名を対象に平成17年6月より8か月間、計4回の研修会を開催した。看護師に対する3回の質問紙調査の結果、包括的支援の理解、実施、気持ちはいずれも肯定的に変化し、'特にグループ討議後に変化する者が多く、ピアサポートの効果が示唆された。1.在宅療養児の看護に関する調査小児在宅療養におけるコーデイネーター育成プログラム考案のための基礎資料として、静岡県及び近県3県の病床数300床以上で小児科を標榜する総合病院または小児専門病院163施設の看護部長に対して質問紙調査を行い、75施設から回答が得られた。医療的ケア行う小児が外来に通院している病院は64%であったが、このような小児の支援を中心的に担う看護師の育成には73%が肯定的な回答を示すなど、専門的ケアの必要性を感じている施設が多いことが明らかになった。2.小児在宅療養コーデイネーター研修会の計画及び実施前述の調査結果より、在宅療養児支援への関心が高く、研修会への職員参加を希望した11病院を選定し、各看護部長に在宅療養児の看護に携わる看護師12名の推薦を依頼した。その結果、5総合病院、2小児専門病院から回答が得られ、協力への同意が得られた計13名の看護師(以下、研修生)が対象となった。先行研究に基づき、各発達段階別の小児と家族の相互効果の促進、家族機能の強みと社会資源の活用に着目したケアモデルを作成し、その理解と実践を促進する教育プログラムを、平成15年11月より1年間で計5回の研修会として計画した。今年度は、前半2回を以下の内容で実施した。(1)在宅療養児と家族のケアモデルの理解、(2)家族アセスメント・家族とのコミュニケーションスキルの理解、(3)地域支援システムの理解、(4)コーデイネーターによる実践報告。3.研修会の評価

2回の研修会前後に研修生に対する意識調査を行った結果、2回共に肯定的回答が多かったのは、小児の直接的ケアの理解と実施、医療者連携の必要性の理解で、共に肯定的回答が少なかったのは、社会資源に関する支援の理解と実施であった。さらに、小児と親の相互効果を図る支援の実施、ケアの肯定的評価については、肯定的に変化した者が多く、研修会の効果が示唆された。1.小児在宅療養コーディネーター研修会の実施小児在宅療養におけるコーディネーター育成プログラムを考案するために、平成15年度に中部地区3県の病床数300床以上で小児科を標榜する総合病院または小児専門病院のうち、在宅療養児支援への関心が高く、研修会への職員参加を希望する病院を選定した。そのうち、5総合病院、2小児専門病院の看護部長が推薦する計13名の看護師(以下、研修生)を対象に、平成15年11月より平成16年11月まで、計5回の研修会を開催した。小児と家族の相互効果の促進、家族機能の強みと社会資源の活用に着目したケアモデルの理解と実践の充実を図る教育プログラムとして、講演と実践報告会、及び研修生による事例検討会を行った。2.小児在宅療養コーディネーター研修会の評価研修会に参加した研修生13名を対象に、第1回研修会開始前、第2回研修会終了後、第5回研修会終了後に、意識調査を行った。その結果、全調査において、研修生の多くは小児と家族への直接的な看護を理解・実践し、医療者の連携の必要性を理解していたが、有効な社会資源を実際に活用する者は少なかった。また、研修生の多くは、親子の相互作用を意図した看護の実践能力や、実施した看護の良い面を評価する能力が向上していた。これらの結果より、本教育プログラムは、在宅療養児の包括的ケアの実践・評価能力の向上において一定の効果を生んだといえる。社会資源の活用能力のさらなる向上のためには、実践報告などの充実を図ると共に、事例検討などを通じて研修生が知識を活用する機会や役割を持つことが重要であることが示唆された。現在、研修会終了後3か月目の質問紙調査を実施中であり、学習効果の持続について検討を行う計画である。また、本教育プログラムに基づき、小児在宅ケアガイドラインの考案に取り組んでいる。1.小児在宅療養コーディネーター研修に参加した看護師への質問紙調査の分析平成1516年度に開催した小児在宅療養のコーディネーター研修会に参加し、研究への参加の同意が得られた看護師に対して、研修会前・中・後に質問紙調査を行い、その結果を分析した。研修会に参加した看護師14名は、研修会前から小児の日常生活の世話を理解、実施していたが、親子の相互作用を意図した支援、継続看護や他職種との連携は必要性を理解しながらも充分に実施できず、社会資源の活用は理解も実施もできないとの回答が多かった。研修会中に理解や実施の自己評価は上昇する傾向にあり、特に、事例検討後は明らかな上昇が認められ、参加型学習の効果が示唆された。終了後3か月目の調査では、継続的教育の機会を要望する回答が多かった。2.小児在宅療養コーディネーター研修会の改訂プログラムの考案看護師、保健師との協働で、(1)親子の相互作用・家族機能・社会資源の基礎知識、(2)セルフケア・重症心身障害児ケア・ターミナルケアに着目した小児在宅ケアガイドラインを検討した。ガイドラインと質問紙調査の結果に基づき、小児在宅療養コーディネーター研修会のプログラムを改訂した。
含硫アミノ酸によるコレステロ-ル代謝の調節機構

1.血漿コレステロ-ル(CHOL)濃度に及ぼす食餌含硫アミノ酸の種類(Met,Cys)と量の影響をCHOL無添加食とCHOL添加食を用いて比較検討した。含硫アミノ酸の影響は、含硫アミノ酸の種類、外因性CHOLの有無および食餌タンパク質レベルにより異なることが明らかにされた。2.TauとGlyの血漿コレステロ-ル低下作用を胆汁酸代謝との関連で種々の食餌条件下で比較検討した。Tauの効果は胆汁酸代謝への影響を介して発現していたが、Glyの効果は胆汁酸代謝への影響では説明出来ず、メチル基代謝への影響も考えるべきことが示唆された。3.血漿CHOL濃度に及ぼすMetの影響の機構を検討するために、種々のメチル基受容体(Gly、グアニジノ酢酸、ニコチンアミド)の血漿CHOL濃度に及ぼす影響を検討した。また、ホスファチジルコリン(PC)合成系の酵素活性やMetおよびコリンからのPC合成に及ぼすメチル基受容体の影響も比較検討した。食餌に添加したメチル基受容体はいずれもMet誘導性の高CHOL血症を顕著に改善した。また、メチル基受容体はホスファチジルエタノ-ルアミンN-メチルトランスフェラ-ゼ活性やMetからのPC生合成を抑制した。これらの結果から、Metの血漿CHOL上昇効果にはMetからのPC生合成の促進が関与していることが明確となった。4.食餌中のMetやタンパク質の血漿コレステロ-ル濃度に及ぼす影響を、肝臓や血漿遊離アミノ酸パタ-ン(濃度)との関連で検討した。血漿CHOL濃度は肝臓の遊離エタノ-ルアミン(EA)濃度と負の相関を示すこと、EA濃度は食餌中のMet含量の影響を受けることなどを見出した。これらの結果から、食餌中のMet含量がリン脂質の合成・代謝に影響を及ぼし、それが肝臓EA濃度の変化に反映していることが推察された。今年度に行った研究により得られた知見・成果は以下の通りである。1.コレステロール(CHOL)代謝に及ぼすTauとGlyの効果を詳細に比較検討した。CHOL添加食を与えたラットにおけるTauの血漿CHOL低下作用は主に胆汁酸の糞中排泄促進に起因していたが、Glyの血漿CHOL低下作用は必ずしも胆汁酸の排泄促進だけでは説明できず、他の機構も考えねばならないことが明確になった。2.Metはある種の実験条件下において血漿CHOL濃度を上昇させることを著者らは見出しているが、この機作について検討する目的で、Met誘導性の高CHOL血漿に対する種々のメチル基アクセプターの影響を検討した。Gly、グアニジノ酢酸、ニコチンアミドなど主要なメチル基アクセプターはいずれもMetによる高CHOL血症を抑制することが認められ、Metの効果にはメチル基が関与していることが示唆された。Metのメチル基はS-アデノシルメチオニン(SAM)を経て種々の化合物に転移されるが、その反応の一つにホスファチジルエタノールアミンのメチル化によりホスファチジルコリン(PC)の合成がある。PCは肝臓から分泌されるリポタンパク質の主要なリン脂質であるところから、MetからのPC合成に及ぼす種々のメチル基アクセプターの影響を肝スライス系で検討した。その結果Glyをはじめとするメチル基アクセプターはMetからのPC合成を抑制することを認め、これが血漿CHOL上昇抑制作用と関係してと考えられた。

3.さらに2の点をより詳細に検討するため、PC合成系に関与する主な酵素の活性に及ぼすMet、Glyなどの影響を調べた。その結果、これらのアミノ酸の効果は酵素の活性変動を介してよりも、基質濃度の変動を介してPC合成に影響を与えている可能性が示された。この点については現在、更なる検討を続行中である。1.血漿コレステロ-ル濃度に及ぼすMetの影響の機構を明らかにするため、メチル基受容体(Gly、グアニジノ酢酸、ニコチンアミド)を解析手段として用い検討した。食餌に添加したメチル基受容体はいずれもラットの血漿コレステロ-ル濃度を低下させるか低下させる傾向を示した。また、Met誘導性の高コレステロ-ル血症をメチル基受容体み顕著に抑制した。肝臓ホモジネ-トのボストミトコンドリア画分を用いた場合、ホスファジルエタノ-ルアミンN-メチルトランスフェラ-ゼ活性をメチル基受容体は抑制し、特にGlyの効果は顕著であった。肝臓スライスを用いて〔CH_3+^<14>C〕-Metのホスファジルコリン(PC)への取り込みに対するメチル基受容体の影響を調べたところ、Glyやニコチンアミドは有意な抑制効果を示した。他のPC合成系の酸素活性はメチル基受容体の影響をほとんど受けないことから、メチル基受容体は主としてMetからのPC生合成を抑制することによりその効果を発現しているものと考えられた。このことは、Metによる血漿コレステロ-ル上昇効果はMetからのPC生合成の促進を介してのものである可能性を強く示唆した。2.食餌中のMetやタンパク質の血漿コレステロ-ル濃度に及ぼす影響を、肝臓や血漿遊離アミノ酸パタ-ン(濃度)との関連において検討した。血漿コレステロ-ル濃度は肝臓遊離エタノ-ルアミン濃度と負の相関を示すこと、エタノ-ルアミン濃度は食餌中のMet含量の影響を受けて変化することなどを見出した。これらの結果から、食餌中のMet含量がリン酸脂質の生合成・代謝に影響を及ぼし、それが肝臓エタノ-ルアミン濃度に反映していることが推察された。Metはリン酸脂質の生合成・代謝を介して血漿コレステロ-ル濃度に影響を及ぼすことが示唆された。
製品デザイン開発プロセスにおける成果物の非当事者による評価手法の研究

日欧米韓の主要な自動車・電機メーカーへの面談や文献調査を通じ、製品デザイン開発に関与しない部外者(パネル)に開発途上のデザインを示してその評価を意思決定に活用する「パネル評価制度」について調査し、正しい意思決定のために有効な制度の在り方について課題や問題点を確認するとともに、実際の企業における制度設計から運用に至るまでの検証を通じて、製品デザインにおける意思決定の方法論の理論的基盤の構築を試みた。第1段階(初年度)として、日本の代表的企業のパネル評価プロセスをベースに、同プロセスの「基本モデル」を設定し、実態調査のための標準質問項目を作成し、それに基いて日欧米韓の代表的企業のデザイン関係者にヒヤリング調査などを実施した。この基礎的調査により、大手の自動車並びに電機メーカーの大半が、デザイン開発プロセスの上流から下流に至るまでに、何らかの目的、方法で数回のパネラー(予め設定された評価メンバー)による評価を実施していることが判明した。その一部は、いわゆる「開発におけるユーザー・インボルブメント」という形で、社外メンバーによるパネル評価であることも確認できた。日欧米韓の代表的企業へのヒヤリングで収集した調査データは、パネル評価の評価項目、実施方法、実施頻度、結果の活用方法、パネラーの構成や選出方法などの項目別で分類、蓄積し、最終年度での類型化や標準的な方法論の仮設構築の資料として活用する。また、今回の基礎的調査で不充分と感じている点は、パネル評価の結果をそのまま採用しているのか、あくまで参考として活用しているかといった一歩踏み込んだ内容の回答が明確に得られていないことがあげられる。次年度に向けては、上述のパネル評価結果の活用の実態について、更に踏み込んだ調査が必要と判断しており、ヒヤリングに加え、企業への個別アンケートの実施や第3者機関の調査会社を活用したアンケート調査なども織り込みながら、更に深掘りした調査の実施を予定している。第2段階(第2年度)としては、初年度の調査結果で得られたデータを更に充実化する追加のヒヤリング調査を日欧米韓の大手企業で実施し、データの蓄積と整備に注力した。計画では、第3者機関である調査会社を活用したアンケート調査の実施も予定していたが、限られた予算の中で、機密性の高い調査を実施するのは極めて困難であることが判明し、当調査については、実施を断念せざるを得なかった。これを補完するために、第3段階(第3年度)で既存の情報入手ルートで更にデータを追加収集するか、あるいは、新たなインタビュー調査や文献調査の実施を検討することとした。一方、本年度の大きな成果としては、ある日本の車両メーカーの協力のもと、実際の車両デザイン開発において、社内パネル評価制度の整備と実践に計画の段階から参画し、その実施と結果のまとめやフォローまでをサポートする機会を得て、多くのことを確認・検証できたことが挙げられる。パネラーの選定や教育、パネル評価の実施上の問題点やメリットの確認等、「デザインの意思決定におけるユーザーインボルブメント」のあり方を考える上で、多くの知見を得ることが出来た。最終年度に向けては、冒頭に述べた追加情報の収集とデータ分析の精度向上に加え、実際の車両デザイン開発におけるパネル評価の実践データの解析を更に進めるとともに、製品発表後の評価と事前評価の差異の検証までも含めた、デザイン開発における上流・中流・下流の各段階におけるユーザーインボルブメント型の成果物の評価手法や意志決定のあり方について、より具体的かつ体系的にまとめたいと考えている。第3段階(最終年度)として、過去2年間で情報収集した企業インタビュー調査や文献調査結果のデータ分析やまとめを実施した。その上で、不十分と思われたインタビュー調査内容や文献調査データに関して、追加インタビューや更なる文献調査等を行い、データ分析などの精度の向上に努めた。さらに、ある日本の自動車メーカーにて、実際の車両デザイン開発を通じて、社内パネル評価の制度設計からパネル評価の実施、更には結果のまとめとフォローまでをサポートする機会を得、そのプロジェクトの製品化後の評価も確認できたことで、「パネル評価」システムの現場での貴重なケーススタディーが実現し、その効果と活用について新たな知見を得ることができた。要約すると、以下のことが確認できた。1.今回の車両デザイン開発を通じて、さまざまな部署の関係者に対する直接のインタビュー実施により、マネジメントや関係者がパネル評価に期待や不安を持つがゆえに様々な質問や調査要求があったが、パネル評価制度の設計と運用において貴重な意見や質問となった。2.今回の研究課題においては、以下の2つの知見を得ることができたと考えている。1点目は、パネル評価にあたっては、(1)パネラーの選定、(2)評価基準の具体的な表現、(3)パネル評価結果の分析方法の確立、(4)評価結果のマネジメントによる活用などを、充分考慮したうえで実施することが重要であり、成否に大きな影響が出ること。2点目は、パネル評価の実施結果と製品発売後の評価との差異の検証が必要ということである。最終の成果報告では、デザインの開発での上流・中流・下流の各段階におけるパネル評価手法と意思決定のあり方について、具体的かつ体系的にまとめ上げたい。
スタニスラフスキイとメイエルホリドの演技創造システムの比較研究

スタニスラフスキイが、後に「システム」と呼ばれることになる演技の創造方法を「俳優の自分自身に関する仕事」(邦題『俳優修業』第一部)と題して出版したのは、彼最晩年の1938年のことであった。彼は続いて第二、三部を出版するつもりでいたが、遂に果たせずに同年死亡した。この事情から、前記の著作に展開されているものがスタニスラフスキイ・システムの全体像であるかのごとく受け取られるという誤解が生じることとなった。本来は、書かれるはずであった第二、三部をも併せて「システム」と呼ばれるべきものであったのである。現在、出版されている第二、三部はスタニスラフスキイが遺した草稿を死後他人が編集したものにすぎない。1930年代の半ば、実際にはスタニスラフスキイは第一部に著したものとは別の創造方法「身体的行動」を試していたのである。その際に、彼が興味をもって参照したものの一つが、メイエルホリドの創造方法「ビオメハニカ」であったと考えられる。メイエルホリド劇場の俳優であったエラスト・ガーリンはその回想の中で、スタニスラフスキイに請われてメイエルホリドの弟子でビオメハニカ教師のゾシマ・ズロービンが三年間彼のもとに通って、ビオメハニカの俳優教育システムを実地に講義したことを伝えている。本研究では、以上述べたスタニスラフスキイの演技創造の方法とメイエルホリドのビオメハニカとの密接な関係について、主としてシアターX・チェーホフ研究会で三度にわたって研究発表をしたが、その成果を論文の形で発表するまでには至っていない。スタニスラフスキイの演技創造方法、いわゆる<システム>と、彼の弟子でもあったメイエルホリドの演技創造方法<ビオメハニカ>とを従来までのように二項対立的に捉えるのではなしに、本質的な部分において極めて近接したものであったことを比較研究しようとするのが本研究の目的であった。モスクワに赴いて入手した、ロシア国立演劇アカデミー(ГИТИС)の教官たちの論文を編んだ《Мастерстворежиссера-гитисстудентам》(『演出者の仕事-ギチスの学生たちへ』2002)を現在読解途中であるが、本書によると、スタニスラフスキー・システムとメイエルホリドのビオメハニカ、どちらの方法に基づいて演技創造の方法を教授するかは各教官の裁量に任されており、また学生各自が指導教官を選んで師事するようになっている。このことからロシアでは両演技創造の方法が全く対立的には捉えられていないことが判明した。またスタニスラフスキー晩年の論文や講話、さらに自宅稽古場での生徒たちとの対話を集成した《Станиславскийрепетирует》(『スタニスラフスキーが稽古をつける』2000)によると、彼は晩年には明らかに身体的行動を最初のきっかけにした演技創造を指導しており、初期の心理・感情偏重から方向転換していたことが理解できた。日本における両演技創造方法への対立的な理解・把握の仕方は明らかに誤りであったことが判明した訳である。但し、スタニスラフスキーは晩年オペラしか演出しておらず、一方メイエルホリドはスターリンによって粛清されたため、ドラマの場合と方法論の相違があるかどうか、もし有るとすればそれはいかなる意味を持つかは今後なお一層検証していく必要があると思われる。
自律適応制御を指向したプログラマブルロジックインメモリVLSI

フログフマブルな制御情報を記憶し,ハードウェアリソースの制約トで処理時間の最小化をリアルタイムで実行する,リコンフィギャラブルVLSIアーキテクチャについて考察した.特に,プログラマブルな制御情報を記憶し,制御対象である論理演算回路と一体化した構成法であるロジックインメモリやチップ内パケット転送,細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIアーキテクチャなどの新しいパラダイムのリコンフィギャラブルVLSIを開発することができた.(1)リアルタイム最適化チップ内の電源電圧変動,回路パラメータのばらつき,条件分岐や性能仕様の変化に起因変動に対して,「ハードウェア量制約下で処理時間最小化」のリアルタイム最適化のための高速アルゴリズムを考案した.(2)プログラマブルロジックインメモリVLSIの回路構成最適制御のための膨大なプログラム情報を記憶するストレージ回路が十分小型であり,また不揮発性を有していることが重要となる.フローティングゲートMOSを用いたロジックインメモリVLSIや強誘電体デバイスを用いたロジックインメモリ回路による構成を検討し基本回路の設計・評価を行った(3)チップ内パケット転送方式制御記憶の容量を減少させると共に,制御情報を効率よくリアルタイムで転送するためのパケット転送方式の評価を行った.(4)多値リコンフィギャラブルVLSIシリーズゲーティング差動対回路を用いることにより,複雑性を大幅に軽減した演算セル,制御信号に必要な回路を削減できるデータ・制御信号の重畳手法など,多値VLSIコンピューティングの利点をフルに活用した細粒度ビットシリアルリコンフィギャラブルVLSIの設計・試作を行った.特に.データと制御信号を同一の配線上に重畳する手法を考案した.これにより,制御信号用の配線とスイッチを削減できるほか,制御ビットとデータビット間のスキューの解消にも有用となる可能性がある.サブ100nmのトランジスタデバイスを用いたVLSIでは,プロセスゆらぎや配線問題などに起因する,回路パラメータのばらつきや電源電圧変動が深刻な問題となっている.また,上位階層においては条件分岐や負荷変動などのリアルタイムで変動する要因に対し,的確に対応したリアルタイム最適化も望まれている.本研究では,このような変動に適応的に対応するための最適化を自律的に行うプログラマブルな性質を備えた革新的VLSIアーキテクチャを考察している.プログラマブルな制御情報を記憶し,特に,チップ面積制約下で処理時間が最小となる最適化をリアルタイムで行う,リコンフィギャラブルVLSIを提案した.上位階層変動要因の1つである条件分岐がある場合でも,過去の実行履歴を考慮した最適化に基づく演算処理が適応的に行える.また,世界初のチップ内転送プロトコルを用いたVLSIプロセッサアーキテクチャに関する研究を行った.チップ内での演算器間の細粒度パケット転送方式では,演算器間で頻繁にパケット転送が行われるため、ヘッダ情報は必要最小限にするとともに、ルータ構成も可能な限りシンプルにする。また、パケット間に衝突がないように、予めオフラインでスケジューリング・アロケーションを施しておく。このため、パケット転送ではルーティングのタイミングコントロールが不要となり、チップ内での複雑なルーティング処理とそのためのルータ回路に加え、制御メモリの大幅に減少することを明らかにした。さらに,自律適応制御のためのプログラマブルロジックインメモリVLSIの回路構成最適制御のための膨大なプログラム情報を記憶するストレージ回路が十分小型であり,また不揮発性を有していることが重要となる.本研究者らが既に考案している,フローティングゲートMOSを用いたロジックインメモリVLSIや強誘電体デバイスを用いたロジックインメモリ回路によるリコンフィギャラブルVLSI構成を検討し基本回路の設計を行った.フログフマブルな制御情報を記憶し,ハードウェアリソースの制約トで処理時間の最小化をリアルタイムで実行する,リコンフィギャラブルVLSIアーキテクチャについて考察した.特に,プログラマブルな制御情報を記憶し,制御対象である論理演算回路と一体化した構成法であるロジックインメモリやチップ内パケット転送,細粒度多値リコンフィギャラブルVLSIアーキテクチャなどの新しいパラダイムのリコンフィギャラブルVLSIを開発することができた.(1)リアルタイム最適化チップ内の電源電圧変動,回路パラメータのばらつき,条件分岐や性能仕様の変化に起因変動に対して,「ハードウェア量制約下で処理時間最小化」のリアルタイム最適化のための高速アルゴリズムを考案した.(2)プログラマブルロジックインメモリVLSIの回路構成最適制御のための膨大なプログラム情報を記憶するストレージ回路が十分小型であり,また不揮発性を有していることが重要となる.フローティングゲートMOSを用いたロジックインメモリVLSIや強誘電体デバイスを用いたロジックインメモリ回路による構成を検討し基本回路の設計・評価を行った(3)チップ内パケット転送方式制御記憶の容量を減少させると共に,制御情報を効率よくリアルタイムで転送するためのパケット転送方式の評価を行った.(4)多値リコンフィギャラブルVLSIシリーズゲーティング差動対回路を用いることにより,複雑性を大幅に軽減した演算セル,制御信号に必要な回路を削減できるデータ・制御信号の重畳手法など,多値VLSIコンピューティングの利点をフルに活用した細粒度ビットシリアルリコンフィギャラブルVLSIの設計・試作を行った.特に.データと制御信号を同一の配線上に重畳する手法を考案した.これにより,制御信号用の配線とスイッチを削減できるほか,制御ビットとデータビット間のスキューの解消にも有用となる可能性がある.
運動時の血栓症予防に関する研究

von Willebrand因子(vWF)は、血栓形成において「分子糊」として作用し、運動負荷とともに抗原量は増加することが報告されている。しかし、その生理学的意義並びに安静期のレベルに復帰する恒常性機構(ホメオスターシス)については明らかではない。今回、我々は男子大学生20名を対象に、自転車エルゴメータを用いた65%VO2maxの60分間運動(高強度)と40%VO2maxの60分間運動(低強度)を日を変えて実施し、負荷前、負荷直後から経時的に12時間後まで血液を採取した。この血漿を用いて血小板数、vWF抗原量(vWF:Ag)、リストセチンコファクター(RCof)の定量、vWFMの解析、およびADAMTS13活性の測定を行った。その結果、高強度群において、負荷直後よりvWF:AgとRcofは著増し、UL-vWFMの出現も認められた。このUL-vWFMは運動6時間後まで検出され、12時間後には消失した。低強度群ではかかるvWFの変化は認められなかった。一方、vWF-CPase活性はvWFの動態とは異なり、運動負荷前後には酵素活性の変化は認められなかったが、2時間後以降に減少が認められた。すなわち、高強度運動負荷によるUL-vWFMの増加は血圧上昇に伴う外傷時の過剰出血に対する防御策の一つと考えられるが、これは血漿中のADAMTS13により分解され、同時に同酵素活性の消耗性低下がひき続くものと理解された。次に、高強度時にみられた変化が如何なる要因によるものかを明らかにするため、運動時の発汗による脱水状態に着目し、脱水状態の相違がVWF産生ならびに回復過程にどのように影響するのか検討した。その結果、一時間後の(RCof)と体重当りの脱水率との間には有意な正の相関傾向(p=0.07)がみられたことから、運動時における脱水の程度が軽い者ほど、回復過程におけるVWF凝集能の低下が早期に出現する可能性が示唆された。von Willebrand因子(vWF)は、血中に放出されると凝固VIII因子と非共有結合にて結ばれVIII/vWF複合体として存在し、共に運動負荷により各々の活性、抗原量は増加することが報告されている。とりわけ、vWFの量的増加と、生物学的比活性がより高い、超高分子量vWFマルチマー(Ultra Large:UL-vWFM)の増加は生体を「向」血栓性に傾かせると考えられるが、運動負荷時にはこれを防止するため、その調節機構が働くことが想定される。vWF特異的切断酵素(vWF-cleaving protease:vWF-CPase)はvWFMサイズを調節し、「抗」血栓性に働くことから、この機構で重要な働きをする候補と考えられる。今回、我々は男子大学生10名を対象に、自転車エルゴメータを用いた65%VO2maxの60分間運動(高強度)と40%VO2maxの60分間運動(低強度)を日を変えて実施し、負荷前、負荷直後から経時的に12時間後まで血液を採取した。この血漿を用いて血小板数、vWF抗原量(vWF:Ag)、リストセチンコファクター(RCof)の定量、vWFMの解析、およびvWF-CPase活性の測定を行った。

その結果、高強度群において、負荷直後よりvWF:AgとRcofは著増し、UL-vWFMの出現も認められた。このUL-vWFMは運動6時間後まで検出され、12時間後には消失した。低強度群ではかかるvWFの変化は認められなかった。一方、vWF-CPase活性はvWFの動態とは異なり、運動負荷前後には酵素活性の変化は認められなかったが、2時間後以降に減少が認められた。すなわち、高強度運動負荷によるUL-vWFMの増加は血圧上昇に伴う外傷時の過剰出血に対する防御策の一つと考えられるが、これは血漿中のvWF-CPaseにより分解され、同時に同酵素活性の消耗性低下がひき続くものと理解された。フォンビルブランド因子(von Willebrand factor : VWF)は血栓形成において「分子糊」として作用し、運動負荷とともに増加することが認められたが、運動時の如何なる要因によるものかについては不明である。そこで本年度はスポーツ活動時の発汗による脱水状態に着目し、その際の自発的脱水状態の相違がVWF産生ならびに回復過程にどのように影響するのか検討した。VWF抗原量は、練習前値106.0±7.6%に比し、練習直後の160.1±15.0%、一時間後の146.0±14.8%と有意に増加した。さらに、VWF凝集能も、練習前値の116.6±8.1%に比し、練習直後の174.0±11.4%、一時間後の154.3±11.9%と抗原量と同様に有意に増加することが認められた。またVWF凝集能は練習直後からその一時間後に有意に低下した。これに呼応するかたちでVWFを分解する酵素活性(VWF-CPase活性)にも練習終了直後からその後の回復過程で低下する傾向がみられた。これらの結果は、夏季の練習が生体内で血栓を量的質的に形成しやすい方向に傾けていることを示唆している。しかし、血栓形成を質的に変化させるために、練習直後の回復過程で凝集能の高い高分子量のVWFをすみやかに分解する防御機構が作動したものと推察される。次に、練習直後、一時間後のVWF抗原量、VWF凝集能およびVWF-CPaseと練習時の体重当たりの脱水率、心拍数、運動量、最大酸素摂取量との間には、いずれの場合も有意な相関関係は認められなかった。しかし、一時間後のVWF凝集能と体重当りの脱水率との間には有意な正の相関傾向(p=0.07)がみられたことから、運動時における脱水の程度が軽い者ほど、回復過程におけるVWF凝集能の低下が早期に出現する可能性が示唆された。
がん患者のACP普及を目指した発展型看護師教育プログラムの開発と検証

がん患者に対するアドバンス・ケア・プランニング(Advance care planning:ACP)は、2010年以降、日本国内に普及しつつある。しかし、日本国内にはACPに関する指針やガイドラインが存在せず、各施設で模索しながら実践している状態である。さらに、チームで取り組むACPをファイシリテートする緩和ケア認定看護師がACPについて系統的に学習できるプログラムも存在しなかった。そこで、2017年に研究者らは緩和ケア認定看護師がACPを系統的に学習できるプログラムを開発した。本プログラムは、受講した緩和ケア認定看護師のACPの実践に変化が一部みられ、その効果を明らかにできた。これらの実績から、本プログラムをe-learningなどのICTを活用したものに改訂し、地域に限定せず日本国内の緩和ケア認定看護師がACPを系統的に学習できることを可能にする計画である。このことで地域に限らず緩和ケア認定看護師がACPに関する知識・技術を獲得できることを目的としている。2019年度は既存の研修プログラムをe-learningで学習できるための準備として、内容の見直しとシステム構築の準備を行った。また、がん看護に関する学会等に参加し、臨床の場でACPの取り組みの状況について情報収集を行った。既存の研修プログラムを改訂するために、最新のACPに関する情報収集を試みたが、日本国内では、取り組みが開始された段階でACPの効果を検証した研究が少ない。そのため、今後は国内での取り組みを現地で調査をするなど方法の工夫が必要であった。また、e-learningシステム構築に向け、研究者が所属する機関との調整が遅れたため、進捗が遅れた。今後は、文献・書籍からのACPに関する情報収集に限らず、実践者にインタビューを行う、あるいは施設の見学等を通して広く情報収集を実践する計画に修正を行う。また、e-learningシステム構築に向けた準備を所属機関の担当者と定期的に会議を開催するなど、計画的に実践する。研究計画の遂行がやや遅れたため、e-learningのシステム構築や教材開発、さらにプログラム受講後の調査を次年度に実施する計画に変更したため、金額の変更が生じた。次年度はシステム構築と教材作成、配信と受講後の調査を実施する計画である。
エキスパートシステムによる歯科領域疾患の鑑別診断

顎骨内に生じる病変である含歯性嚢胞、歯原性角化嚢胞、エナメル上皮腫は、いずれも発生頻度が高いが、予後が異なることから相互の正確な鑑別診断が必要とされているが、三者とも臨床症状がよく似ていることから、鑑別診断はX線画像診断に依るところが大きい。そこで、予備的な実験として、X線画像診断の際どのような因子に着目すれば三者が鑑別できるのかを明らかにするために多項反応におけるロジスティック回帰を用いた統計的手法による検討と、ニューラルネットワークによる鑑別診断を行い比較検討した。これらは、平成7年7月日本医学物理学会第12回研究発表会で「ニューラルネットワークおよび統計的解析による歯科領域疾患の鑑別診断」と題して小寺が、同9月第36回日本歯科放射線学会総会で「含歯性嚢胞、歯原性角化嚢胞、エナメル上皮腫の鑑別診断-統計的解析法およびニューラルネットワークを用いて-」と題して大谷が発表した。これらの結果を踏まえ、平成8年は情報収集とシステムの構築に充点を置いた活動を行った。購入した2台のパソコンは、近畿大学に設置してある高精細のフィルムスキャナ(コニカ社製)とワークステーション(WS)(SUN社製)に接続し、WSで開発したプログラムをパソコンで操作できるようにすることにより、広島大学歯学部でも処理できるようにした。WSとパソコンで組み合わされたシステムは、昨年度得られた情報を基にエキスパートシステムとして構築した。この結果の一部を平成8年9月の第37回日本歯科放射線学会総会で小寺が「エキスパートシステムによる歯科領域疾患の鑑別診断」と題して発表した。平成9年度は、開発したシステムを広島大学において臨床に用いて評価し、これらのデータを基に、医師の診断にかかわる思考と決定のメカニズムを解明するとともに上記結果を参考に、他の症例への適用を考えた。顎骨内に生じる病変である含歯性襄胞、歯原性角化襄胞、エナメル上皮腫は、いずれも発生頻度が高いが、予後が異なることから相互の正確な鑑別診断が必要とされているが、三者とも臨床症状がよく似ていることから、鑑別診断はX線画像診断に依るところが大きい。これらは、平成7年7月日本医学物理学会第12回研究発表会で「ニューラルネットワークおよび統計的解析による歯科領域疾患の鑑別診断」と題して小寺が、同9月第36回日本歯科放射線学会総会で「含歯性襄胞、歯原性角化襄胞、エナメル上皮腫の鑑別診断-統計的解析法およびニューラルネットワークを用いて-」と題して大谷が発表した。これらの結果を踏まえ、今年度は情報収集とシステムの構築に重点を置いた活動を行った。次年度は、開発したシステムを広島大学において臨床に用いて評価し、これらのデータを基に、医師の診断にかかわる思考と決定のメカニズムを解明するとともに上記結果を参考に、他の症例への適用を考えることにする。

顎骨内に生じる病変である含歯性嚢胞、歯原性角化嚢胞、エナメル上皮腫は、いずれも発生頻度が高いが、予後が異なることから相互の正確な鑑別診断が必要とされているが、三者とも臨床症状がよく似ていることから、鑑別診断はX線画像診断に依るところが大きい。そこで、予備的な実験として、X線画像診断の際どのような因子に着目すれば三者が鑑別できるのかを明らかにするために多項反応におけるロジスティック回帰を用いた統計的手法による検討と、ニューラルネットワークによる鑑別診断を行い比較検討した。これらは、平成7年7月日本医学物理学会第12回研究発表会で「ニューラルネットワークおよび統計的解析による歯科領域疾患の鑑別診断」と題して小寺が、同9月第36回日本歯科放射線学会総会で「含歯性嚢胞、歯原性角化嚢胞、エナメル上皮腫の鑑別診断-統計的解析法およびニューラルネットワークを用いて-」と題して大谷が発表した。これらの結果を踏まえ、平成8年度は情報収集とシステムの構築に重点を置いた活動を行った。購入した2台のパソコンは、近畿大学に設置してある高精細のフィルムスキャナ(コニカ社製)とワークステーション(WS)(SUN社製)に接続し、WSで開発したプログラムをパソコンで操作できるようにすることにより、広島大学歯学部でも処理できるようにした。WSとパソコンで組み合わされたシステムは、昨年度得られた情報を基にエキスパートシステムとして構築した。この結果の一部を平成8年9月の第37回日本歯科放射線学会総会で小寺が「エキスパートシステムによる歯科領域疾患の鑑別診断」と題して発表した。平成9年度は、開発したシステムを広島大学において臨床に用いて評価し、これらのデータを基に、医師の診断にかかわる思考と決定のメカニズムを解明するとともに上記結果を参考に、他の症例への適用を考えた。
慢性炎症性気道疾患の難治化におけるキチナーゼ関連蛋白質の作用機序の解明

非好酸球性気道炎症下での気道リモデリング形成の機序には不明な点が多い。気道上皮細胞、好中球・マクロファージから産生されるキチナーゼ関連蛋白質YKL-40は、加齢関連蛋白質としても知られるが、本検討において、気道平滑筋細胞増殖を促進し、細胞外基質の組成を変化させる可能性が示された。高齢喘息やCOPDの気道病態、特にステロイド低感受性の非好酸球性気道炎症下リモデリング形成においてYKL-40の関与が示唆された。慢性炎症性気道疾患の難治化におけるキチナーゼ関連蛋白質YKL40の関与について、平成22年度には(1)上皮細胞における喀痰産生調節におけるYKL40の生理的・病態分子的役割を評価した。まず臨床検体である喘息患者の誘発喀痰上清において、MUC5AC濃度とYKL40濃度が有意な正の相関をとることを見出した。次にYKL40存在下の気道上皮細胞におけるムチン産生能について解析したところ元々粘液産生能の弱い上皮細胞系のBEAS-2B細胞ではYKL40の長期存在下で、MUC5AC発現が亢進する傾向を示した。一方粘液産生能の高いCalu3細胞ではYKL40刺激による影響は乏しかった。次にYKL40産生・分泌機構を明らかにすべく(2)気道上皮・平滑筋細胞においてYKL40発現を促進する因子を検討したところ、TNF-α刺激により濃度依存性に気道上皮・平滑筋細胞でのYKL40発現亢進を認めた。また上皮系細胞において、Ca2+,ATP依存性にYKL40が分泌される現象を認めている。関連した臨床検体の検討では、有症状期の高齢喘息患者において、血清YKL40濃度高値が不可逆性気流閉塞の唯一の指標となること、血清TNF-α濃度高値と可逆性の気流閉塞が血清YKL40濃度上昇に寄与することを見出した。高齢者喘息は、重症例が多くCOPDとも類似していることが知られており、YKL40がTNFαを介して加齢を軸とした気道疾患の難治化に関与する可能性が示唆される。総括すると、本年度は気道上皮からの粘液分泌産生亢進、TNFαによる発現亢進、臨床的には加齢を軸とした気道疾患の難治化に関与する可能性などを示し、研究課題の一部を達成したと考える。慢性炎症性気道疾患の難治化におけるキチナーゼ関連蛋白質YKL40の関与について、平成23年度には気道平滑筋細胞に対するYKL40の役割を中心に検討した。(1)YKL40の300ng/ml72時間刺激にて気道平滑筋細胞数・MTT assayによる増殖能は非刺激平滑筋細胞に比し有意に亢進した。気道炎症細胞においてはYKL40が好酸球よりも好中球、マクロファージで発現していることから非好酸球性気道炎症下での気道平滑筋細胞増殖の機序を説明する結果と考えられた。一方、YKL40刺激下で、TGF-β1、Collagen Iなど線維化に関わる因子のmRNA発現を検討したが、増加する傾向にとどまった。(2)線維蛋白質以外の主要な細胞外基質であるproteoglycanについて、気道平滑筋細胞からの産生能を検討した。蛋白質レベルで解析すると、YKL40の300ng/ml72時間刺激により一部のproteoglycanが増加し、一部が低下する傾向が認められた。このproteoglycanの変化のパターンは喘息患者由来気道平滑筋細胞の産生パターンに近似しており、検討を継続している。(3)YKL40の加齢関連蛋白質としての役割について、臨床検体での検討を継続した。治療下安定期成人喘息例において、YKL40の血清値が末梢気流閉塞の程度と中等度に、"息苦しさ"の程度と弱い相関をとることが示された。本年度はYKL40と気道平滑筋増殖促進作用を明らかにしたが、さらにproteoglycan産生パターンの変化との関連を解析している。前年度と同様に、臨床的には加齢を軸とした気道疾患の難治化に関与する可能性を示し、研究課題の一部を達成したと考える。慢性炎症性気道疾患の難治化におけるキチナーゼ関連蛋白質YKL40の関与について、平成24年度には、1細胞外基質であるproteoglycanについて、気道平滑筋細胞からの産生能の検討を継続した。蛋白質レベルの解析で、YKL40の300 ng/ml72時間刺激により一部のproteoglycanが増加し、一部が低下することが示された。このproteoglycanの変化のパターンは喘息患者由来気道平滑筋細胞の産生パターンに近似しており、YKL-40の喘息気道リモデリングへの作用機序を説明するものと考えられる。現在論文準備中である。

2YKL40の気道リモデリングへの関与について、臨床検体での検討を継続した。末梢気道炎症を指標にした追加治療により、気流閉塞の改善は一部の指標にとどまり、血清YKL-40に有意な変化はなかったが、治療前後の2点間の変化率は、気流閉塞の変化率と血清YKL-40の変化率に有意な相関が認められ、血清YKL-40の気道リモデリングへの関与が支持された(結果の一部はNakaji et al. AAAIに掲載)。本年度はYKL40とproteoglycan産生パターンの変化との関連を示し、臨床検体にて気道リモデリングとの関連も示し、研究課題の一部を達成したと考える2012年1月にフランスのグループから、YKL40による気道平滑筋細胞増殖作用についてAm J Respir Crit Care Medに発表された。我々の系の妥当性を示すものであるが、YKL40の役割解析について、若干の軌道修正を要した。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞外基質蛋白質の中でもproteoglycanの産生パターンの変化に関与している可能性が示唆されているため、これを明らかにする。結合実験についても平行して行う。
農耕地における窒素循環の駆動力―微小環境でリンクする硝化と脱窒

微生物の相互作用により硝化と脱窒が共役的あるいは共同的に進行する反応系の形成やそこに関与する硝化菌や脱窒菌の多様性や菌数、活性を明らかにすることを目的として以下の結果を得た。土壌の微粒子の解析には、粒子間の微生物の混入防止する技術の開発が不可欠である。農耕地の硝化や脱窒の活性が活発な部位は、土壌のごく表層や有機物層などに限られその部位には多様あるいは多数の硝化菌や脱窒菌が存在する。茶園土壌から新規な硝化菌を分離し新属新種であることを明らかにした。分離菌のゲノム解析結果から、硝化菌は細胞外高分子物質を生産し、微生物集団を形成して機能していると推定した。本課題では、有機物が供給される土壌表層や有機物の微小な環境に生じる好気・嫌気環境とその混在領域で多様な微生物の相互作用により好気的反応硝化と嫌気的反応脱窒が同時に進行する独自の反応システムを形成するメカニズムを明らかにすることを目的とする。本年はDNA抽出に必要な土壌量を検討し、これと並行して研究対象とする土壌とそこで機能する硝化菌と脱窒菌の多様性について検討した。また各農家の圃場レベルの硝化菌(アンモニア酸化菌)の多様性についても、微量試料の解析方法の参考とするために検討した。土壌40mgからDNAを抽出することができた。粒径の異なる団粒(0.4g)からDNAを調製しPCR-DGGEでアンモニア酸化細菌のamoA(アンモニアオキシゲナーゼサブユニットA)を解析したところ粒径の異なる団粒集団でamoAの多様性に差はなかった。一方各農家レベルのamoAのコピー数を定量PCRで多様性を次世代シーケンサーで解析したところ、amoAの多様性には土壌pHが最も大きな影響を及ぼすことが明らかになった。今後はpHの異なる微量土壌を対象とすることとした。これまでに特定したN2O発生量の多い土壌表層における脱窒菌の多様性と実際に機能する脱窒菌を明らかにするために、土壌コア培養実験を行いN2O発生土壌の脱窒関連酵素(亜硝酸還元酵素と亜酸化窒素還元酵素)のDNAとmRNAを定量PCRで存在量を次世代シーケンサーで多様性を解析し実際に機能する脱窒菌は全体の一部であり異なる脱窒系酵素が補完して脱窒を担うことを示した。本年度は微小環境の中で特に硝化活性が高く硝化菌数が多い土壌部位を特定し、その部位の特性を明らかにした。土壌DNAを抽出しアンモニア酸化古細菌(AOA)とアンモニア酸化細菌(AOB)の菌数を調べた。また脱窒能の高い土壌表層については、脱窒菌の多様性をより詳細に解析するために、最近提案されたグループ別の脱窒菌検出用プライマーを用いて脱窒菌のグループ別菌数を解析した。N2O発生能が高い茶園土壌において表層有機物さらにその下部の土壌を深さ別にコアサンプラーで採取し、硝化能とAOAとAOBの菌数をアンモニアモノオキシゲナーゼサブユニットAの存在量を指標に定量した。茶園土壌は、農研機構・果樹茶研(金谷)の茶園圃場から採取した。その結果、有機物画分に極めて多数のAOBが検出され、その部位の硝化も著しく高かった。しかしAOAは全体的にAOBの1/100以下であった。また筆者らが発見したgamma-AOBは有機物層と表層土壌に多く存在することがわかった。このことから本課題で対象とする脱窒と硝化がリンクする場所は、茶園においては有機物層であると推定された。また茶園土壌からメタゲノム情報に基づき主要なアンモニア酸化細菌4株を分離することに成功した。一方、転換畑の土壌表層の脱窒菌のタイプは、亜硝酸還元酵素(nirKとnirS)の多様性と菌数からnirKはグループ2、nirSはグループ1が主要な脱窒菌であった。本年は微小環境を調製するために茶園土壌の深さ別サンプル調製を行った。この分析結果から、これまでの調査と比べて、極めて多数のAOBが有機物層に存在し、枝や葉などの残渣にもその存在を認めた。この知見は新規性が高く本課題の目的である脱窒と硝化のリンクを明らかにする上で重要であると同時に茶園の有機物層の微小環境研究のモデルとしての有効性を示している。特に有機物層は好気的であり、新鮮有機物が豊富で部分的に嫌気的になることからも、脱窒と硝化双方にとって好適であると判断し、茶園有機物層を中心に研究を進めることとした。また茶園土壌からメタゲノム情報に基づき主要なアンモニア酸化細菌4株を分離することに成功し、微生物からのアプローチも可能となった。一方、転換畑表層土壌の脱窒に関しては、最近開発されたプライマーで詳細な脱窒菌の多様性の変化とN2O発生の関係に迫ることができた。特に亜硝酸還元酵素と亜酸化窒素還元酵素の遺伝群別菌数を示せたことは大きな進展と考えている。以上、一部計画変更はあるが好適なサンプルを得たことで研究の進捗は早まると想定されることから、おおむね順調に進展していると判断した。