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半導体量子ドット-光ナノ共振器結合系を用いた多光子NOON状態生成の理論

本研究では、量子標準限界を超えた高分解能計測を可能とする光NOON状態生成器(多光子もつれ光源)の設計法を新たに提示し、従来法と比べた高性能化に向けた明確な指針を得ることを目指した。これに関し(1)ー(3)の成果を得た。(1)量子ドットと結合光ナノ共振器を用いた光NOON状態生成法を考案し設計指針を得た。(2)スペクトルフィルタリングが量子光源のデバイス性能をどの程度改善することができるか、理論整備と共に数値シミュレーションを行い定量評価した。(3)量子ドットと結合光ナノ共振器を用いることにより、高速変調動作を有するレーザー発振が得られることを示した。本研究の主要課題である「量子ドット(QD)-共振器結合系を用いたN00N状態生成」について現在遂行中である。結合系特有の量子干渉効果を用いた効率的な生成法を多角的に検討している。その検討案の一つとして、複数の結合共振器と量子ドットとの強結合系においては、定常励起下における発光ダイナミクスにおいて、高速の強度変調が自律的に発生することが明らかになった。当初予期しなかった自励振動現象を発見した。この結果について、国内会議1件[1]、及び、国際会議1件[2]にて報告した。もう一つの研究目的として、QD・共振器系単一光子源の外部制御法の考案がある。今年度はスペクトルフィルタリングの効果について解析を行った。我々は、フィルタ通過後の光に対する単一光子純度を定量的に示す強度相関関数g2(0)の計算法を提案し、その方法に基づき3種類(ローレンツ型、ガウス型、矩形)のフィルタ対する解析式を導いた。これを用い、実際の系の物性値を用い、単一光子純度や発光レートを数値的に評価した。その結果、(i)フィルタの最適なスペクトル幅が励起子分子束縛エネルギーと発光線幅エネルギーの間のエネルギー程度であることや、(ii)励起方法がインコヒーレントポンプかコヒーレント共鳴励起かにより相性の良いフィルタの種類が異なることなど、最適化方法の指針を与える知見を得た。また、コヒーレント共鳴励起下では、矩形フィルタを通過後に特有の非従来型干渉効果による多光子状態の除去が起き、干渉条件を満たした場合に単一光子の高純度化が起こることが分かった。本研究成果については学術論文誌[3]にて報告した。N00N状態の生成についてアイディアはまとまりつつあるが、定量評価は完了していない。一方、量子ドットナノ共振器結合系の発光ダイナミクスについて、高速自励振動という当初予期しなかった新たな発見が得られ、国内会議1件[1]、及び、国際会議1件[2]にて報告した。また予定通り、量子ドット単一光子源に対するスペクトルフィルタリング効果に関する研究がまとまり、学術論文による発表を行った[3]。全体として、研究はおおむね順調に進んでいると判断する。量子もつれ顕微鏡などへの応用が可能な光NOON状態の新しい生成法の提案を行った。量子ドットとフォトニック結晶ナノ共振器の強結合系を用いたNOON状態(もつれ多光子状態)の高効率生成法を考案し、本方法により得られるNOON状態の特性・品質(数状態、純度、生成レート)についてモデル解析により明らかにした。先行研究(S. Schumacher et al., Optics Express 20, 5335(2012))では、2つの偏光モードが縮退したナノ共振器を用いることで偏光もつれ2光子状態(2002状態)が生成できることが示されていたが、本研究では二つの結合ナノ共振器を用いることにより、共振器離調の制御により、より汎用性・品質の高い生成法を提案することに成功した。本方法の際立った利点としては、2光子以上の一般のN光子状態についても適応することができる点にある。本研究成果は、国内学会(応用物理学会2件[1,2])で発表し、また米国学術雑誌へ論文を投稿中である(プレプリント[3])。[1]上出他「量子ドット-結合共振器系におけるもつれ二光子N00N状態生成の理論」第77回応用物理学会秋季学術講演会、15p-B4-7(朱鷺メッセ、新潟、2016年9月)[2]上出他「量子ドット-ナノ共振器系によるN00N状態生成N>2への拡張」第64回応用物理学会春季学術講演会、15p-E205-11(パシフィコ横浜、横浜、2017年3月)[3] K. Kamide et al., arXiv:1702.06636 (2017).当初の目的であったNOON状態生成法の提案とその特性評価が今年度達成されたため。本研究の主な目的は、量子計測(量子標準限界を超えた高分解能計測)に必要となる多光子もつれ光源に関し、量子ドットと光ナノ共振器を用いた設計方法を新たに提案することである。従来法では量子もつれ光源として非線形光学結晶を用いたデバイスが利用されているが、量子ドットと光ナノ共振器を組み合わせることで少数光子非線形光学効果が増強されるため、これを利用することにより、性能を桁違いに改良できる可能性がある。これに関連し以下の重要な成果を得た。1.量子ドットと結合光ナノ共振器を用いた光NOON状態(多光子もつれ状態)の生成法を新たに提案した(初年度-最終年度、文献[1])

2.量子光源からの発光を外部でスペクトルフィルタリングにより調整することにより、純度を含む量子光源としての性能をどの程度改善することができるのか、理論計算の方法を開発するとともに具体的な量子ドット-ナノ共振器デバイスに対し数値評価を行った(初年度、文献[2])3.量子ドットと結合光ナノ共振器を用いることで設計パラメタの調整によりレーザー発振とその高速変調動作が得られることを理論的に示した(初年度、文献[3])本研究では、量子標準限界を超えた高分解能計測を可能とする光NOON状態生成器(多光子もつれ光源)の設計法を新たに提示し、従来法と比べた高性能化に向けた明確な指針を得ることを目指した。これに関し(1)ー(3)の成果を得た。(1)量子ドットと結合光ナノ共振器を用いた光NOON状態生成法を考案し設計指針を得た。(2)スペクトルフィルタリングが量子光源のデバイス性能をどの程度改善することができるか、理論整備と共に数値シミュレーションを行い定量評価した。(3)量子ドットと結合光ナノ共振器を用いることにより、高速変調動作を有するレーザー発振が得られることを示した。本研究の主要課題である「量子ドット-共振器結合系を用いたN00N状態生成」について引き続き理論解析を行う。また、2015年度に予期せず発見された自律振動現象など、非線形動力学が高効率多光子光源へ活用できる可能性がある。今後これについても注目し、最終的な目標である高効率N00N状態生成法の提案と定量評価まで達成したい。本成果については、これまで国内の学会にて報告を行ったが、まだ論文誌には掲載されていない。今後必要に応じて査読プロセスにおいて改訂・追加研究を実施する。物性理論、光物性、量子光学、フォトニクス本年度の研究は簡単なモデル化と解析計算により遂行されたため、当初予定していたクラスター計算機の導入は本年度は見送った。当初の目標であった量子ドット・ナノ共振器系によるNOON状態生成法の提案は達成し学会などにおける報告を行ってきたが、より精緻に達成するためにさらなる追加研究(論文・学会における発表を含む)を実施する必要が生じた。次年度以降、必要になり次第、クラスター計算機のを検討し、それ以外は、情報収集や成果発表のための書籍や旅費に充てる。本提案の技術的な必要要件を緩和し、本手法によるNOON状態生成を現存する技術で容易に実現するために、より精緻な数値計算を行い制御パラメタの最適化や新たな工夫の提案が必要となる。これを進め、新しい知見が得られ次第、学会・論文誌などで追加報告を行う。これらに必要な、物品(計算機など)や旅費などに当該助成金の残額を翌年度に使用する。
ラテックスと無機粒子のヘテロ凝集制御による液相からのナノ粒子配列構造体の直接作製

均一分散型から網目構造型まで幅広くナノ粒子配列や微構造を制御可能な無機/有機複合材料の新規調製技術を開発することを目指し,基礎研究を実施した。ラテックスと無機ナノ粒子の混合水分散液を,静電反発力を利用しヘテロ凝集を防止した高分散状態のまま濃縮・乾燥することで,狙った粒子配列構造・微構造を液中にて形成させる技術を開発した。この技術により,異なる微構造の複合材料の作り分けが可能となることを明らかにするとともに,微構造決定因子を解明した。さらに,調製した複合材料の特性評価結果から,本技術が自動車の低燃費化に繋がるガラス代替透明複合膜や高性能タイヤ部材の簡易調製法となり得る可能性も見いだした。出発原料であるアクリルラテックスと無機ナノ粒子の混合水分散系の分散安定性制御とラテックスの造膜特性(フィルム化)の活用による新たなアクリル樹脂/無機系ナノコンポジット簡易調製法確立を目指し,平成25年度は交付申請時の計画ならびに前年度の研究進捗状況を踏まえて,以下の研究を実施した。原料粒子混合分散系が静電反発によりヘテロ凝集を起こさないpH条件に制御して,ラテックスのフィルム化に対する最適な原料分散系の濃縮・乾燥条件の探索を行った。さらに電子顕微鏡観察による得られるナノコンポジットの無機ナノ粒子分散性を評価し,粒子分散相の微構造を決定する支配因子を検討した。とりわけ後者の検討では,安定な原料水分散系の濃縮時に無機ナノ粒子がアクリルラテックス間に閉じ込められる状態でラテックスの規則配列が進行することから,無機ナノ粒子によるラテックス一粒子当たりの表面被覆の程度が,無機ナノ粒子分散相の微構造に影響を及ぼすことが分かった。低被覆率の条件では,近接するラテックスは十分な面積の露出面を有しているためフィルム化が進行し,前年度の成果である無機ナノ粒子が一次粒子単位で均一分散したナノコンポジットとなる。高被覆率になると,近接するラテックス間の接触が表面を被覆している無機ナノ粒子により妨げられるため部分的なラテックスの融着(不完全なフィルム化)にとどまるため,無機ナノ粒子の連珠構造を呈する微構造(無機ナノ粒子のオープンセル型連続相)が形成された。さらに被覆率が高い条件では,ラテックス同士の接触が完全に遮断されるため,アクリル樹脂相が原料粒子形状のまま無機ナノ粒子連続相と複合化した微構造(無機ナノ粒子のクローズドセル型連続相)を形成した。この結果より,提案技術は,均一分散型からネットワーク構造型まで幅広く分散相の微構造を制御したアクリル樹脂系ナノコンポジットを調製可能であることを見出した。ポリマー系微粒子と無機ナノ粒子の混合水分散系のヘテロ凝集・分散制御およびポリマー粒子の造膜特性(フィルム化)を活用した新たなポリマー/無機系ナノコンポジット簡易調製法確立を目指し,研究初年度は,当初の計画を踏まえて以下の研究を実施した。ナノコンポジット中の無機粒子分散相の微構造に影響を及ぼす出発原料溶液中でのポリマー系および無機系異種微粒子のヘテロ凝集・分散挙動を解明することを試みた。ポリマー微粒子として粒子径200nmのアクリルラテックスを,無機ナノ粒子として粒子径50nmのジルコニアゾルをそれぞれ対象とした。両水分散系とこれらの混合分散系のゼータ電位測定により,各分散系の界面電気現象や分散安定性を検討した。アクリルとジルコニア粒子表面が異符号に帯電するヘテロ凝集条件のpHでは,ヘテロ凝集物による堆積層とその上部水相に相当する懸濁層の固液界面の移動速度を測定する沈降速度測定,堆積・懸濁両層の熱重量分析,電子顕微鏡観察,さらには外部機関でのアクリルラテックスの最低造膜温度測定を実施し,ヘテロ凝集機構を検討した。固液界面沈降速度はジルコニア/アクリル混合粒子個数比に依存して若干変化するものの,ヘテロ凝集物堆積層の性状はおおむね同一であった。具体的には,アクリル粒子が部分的な融着が生じているのみであり完全に造膜した連続相とならず,堆積層内部にはジルコニア粒子の凝集領域の存在が観測され,不均質なアクリル/ジルコニア混合物しか得られなかった。一方,異種粒子混合水分散系の両粒子表面の帯電が同符号となるpH条件下では,ジルコニア/アクリル粒子個数比が小さい場合,分散系を維持したまま徐々に濃縮・乾燥操作を施すことにより,ジルコニアナノ粒子が一次粒子単位分散した状態のままラテックスの造膜が進みアクリルマトリックス連続相が形成されたことを確認し,ナノコンポジット調製の可能性を見出した。ポリマーラテックスと無機ナノ粒子の混合水分散系の安定度制御を基盤技術として、ラテックスの造膜特性を利用した新たなポリマー/無機系複合構造体の簡易調製法の確立を目指し、平成24年度から継続して研究を行った。実施最終年度である26年度に得られた成果を以下に記す。

水分散系として、前年度までのアクリルラテックス(AcLx)+ジルコニアナノ粒子系に加え、シリカ、酸化スズ、チタニア、酸化インジウムスズナノ粒子をそれぞれAcLxと混合したAcLx+無機ナノ粒子系、およびスチレン・ブタジエン系ラテックス+カーボンブラック系を対象とした。前年度までに明らかにした複合体微構造制御のための最適調製条件である混合水分散系のヘテロ凝集の抑制・分散安定化を維持した状態での濃縮・乾燥操作として、混合水分散系のpH調整に加え、無機ナノ粒子表面への高分子電解質の吸着によるラテックスナノ粒子との静電反発力を利用した分散維持や超音波撹拌を利用した物理的分散維持によっても、ナノ分散型から3次元網目構造型まで幅広く微構造が制御された複合体を任意に作り分けることができることが分かった。特にAcLx+酸化スズ系やAcLx+チタニア系では、複合体微構造のナノレベルでの高精度制御(構成粒子の規則配列)が容易に達成された。この長周期微構造形成により複合体が構造発色する興味深い光学特性の発現も確認された。本研究の総括として、出発原料であるラテックスと無機ナノ粒子の個数比と一次粒子径比、ラテックス粒子の最低造膜温度ならびに系内における同種粒子、異種粒子間の分散安定度が複合体微構造決定の主因子となることを明かにした。提案プロセスは、これらの因子を適切に選択することにより、目的とする微構造を有するポリマー/無機系複合体の設計・調製ならびに異なる微構造を有する複数の複合体の階層構造の形成が容易に実現できる技術となる可能性を有する。受賞実績木村聡一郎:SBRラテックス,カーボンブラックおよびシリカナノ粒子混合水分散系制御による高分子ナノ複合材料の簡易調製, 2014年日本ゴム協会年次大会ポスター優秀発表賞,日本ゴム協会, 2014年5月20日材料物理化学交付申請書に記載した当初の計画では,本年度は,ラテックスの均一なフィルム化を実現する原料分散系の濃縮乾燥条件の最適化と電子顕微鏡観察によるナノコンポジットの無機ナノ粒子分散性の評価を行うことが主たる研究内容であったが,前者については,一定の加熱条件による原料水分散系の濃縮・乾燥ではなく,この過程における粒子の充填構造形成メカニズムに着目した二段階加熱を提案することで,低コスト化,省エネルギー化といったプロセス生産性の向上につながることを発見するなど,当初の計画通り着実に成果を得ることができた。後者については,当初の計画の無機ナノ粒子分散相の分散性評価にとどまらず,先の「研究実績の概要」欄にて報告した通り,提案技術を用いたアクリル樹脂系ナノコンポジットの調製においては,均一分散型からネットワーク構造型まで幅広く無機ナノ粒子分散相の微構造の制御が可能であることを明らかにし,水分散系の調整条件を変化させることで,使用用途に応じた機能性ナノコンポジットの創製が容易に実現できる可能性を見出した。例えば,電気伝導性・熱伝導性に優れた無機ナノ粒子分散相を3次元網目状連続相(伝導パス)とすることで,電気・熱伝導性を兼ね備えた透明アクリル樹脂を創製することができ,ユニークな機能を有する新規光学樹脂材料としての適用を見据えた応用研究への展開が期待される。
高度通信ソフトウェアとそのテストスィートの自動生成に関する研究

ソフトウェアの多様化・複雑化・大規模化に伴い、その開発コストの増大が大きな問題となっており、これを解決する方策の研究が急務となっている。本研究所では、高度通信ソフトウェアに焦点を絞り、プロトコルの設計から高度通信ソフトウェアの自動生成、さらには相互接続試験のためのテストスィートの自動生成を一貫して支援するシステム(これを、知識型自動生成システムと呼ぶ)の開発を目的とし、開発コスト増大の問題の解決に取り組んだ。このため、我々が過去長年にわたって研究を行ってきた通信ソフトウェア開発の方法論をベースにし、最新の知識処理技術やヒューマンインタフェース技術と有機的に融合させ、システムの利用者にとって極めて使いやすく、また開発のしやすい効果的な新しい開発環境を構築した。このようにプロトコルの設計から高度通信ソフトウェア、テストスィートの自動生成を一貫して支援し、また利用者にとって効果的な利用法を備えた支援環境の構築に関する研究は、従来にない新しい研究であり、高度通信ソフトウェア開発の生産性と通信システムの相互運用性を飛躍的に向上させる端緒になると考えている。本研究では、高度通信ソフトウェアに焦点を絞り、プロトコルの設計から高度通信ソフトウェアの自動生成を一貫して支援するシステム(これを、知識型自動生成システムと呼ぶ)の開発を目的とし、開発コスト増大の問題の解決に取の組む。このため、我々が過去長年にわたって研究を行ってきた通信ソフトウェア開発の方法論をベ-スにし、最新の知識処理技術やヒュ-マンインタフェ-ス技術と有機的に融合させ、システムの利用者にとって極めて使いやすく、また開発しやすい効果的な新しい開発環境を構築する。本年度は、知識型自動生成システムの構築の基礎となる(1)システム全体の設計方法論の開発、および(2)システム中の各構成要素の設計、を行った。具体的には、プロトコル設計・仕様記述から高度通信ソフトウェアの試験までを一貫した流れの中で効果的に、また、優れたヒュ-マンインタフェ-スの下で支援する具体的方法を、通信ソフトウェア開発のライフサイクルおよび開発の各段階の個別問題に着目し検討した。さらに、(a)仕様記述段階をヒュ-マンフレンドリィに支援する知的なエディタ、(b)エディタで得られた仕様記述から実行可能なプログラムを生成する知識型の高度通信ソフトウェア自動生成アルゴリズム、(c)高度通信ソフトウェアの試験を行うため、仕様記述からのテストスィ-トの知識型自動生成アルゴリズム、を検討した。本研究では、高度通信ソフトウェアに焦点を絞り、プロトコルの設計から高度通信ソフトウェアの自動生成を一貫して支援するシステム(これを、知識型自動生成システムと呼ぶ)の開発を目的とし、開発コスト増大の問題の解決に取り組む。このため、我々が過去長年にわたって研究を行ってきた通信ソフトウェア開発の方法論をベースにし、最新の知識処理技術やヒューマンインタフェース技術と有機的に融合させ、システムの利用者にとって極めて使いやすく、また開発のしやすい効果的な新しい開発環境を構築する。本年度では、前年度に設計したプロトコルと高度通信ソフトウェアの知識型自動生成システムの個々の構成要素を具体的に計算機システム上に実装する。次に、これらを有機的に結合・統合し、一貫した知識型自動生成システムを構築した。さらにこれを用いて、(a)国際標準のOSIプロトコルの仕様記述、(b)プロトコルの仕様記述からの高度通信ソフトウェアの試験を行うため、仕様記述からのテストスィートとの知識型自動生成アルゴリズム、を実現した。
レーザー螢光分光法によるスパッター粒子密度,速度分布関数の詳細測定

1.イオンビームによりスパッターされた粒子の放出角度分布、エネルギー分布をレーザー螢光法により詳細に測定した結果、以下の成果を得た。(1)放出角度分布垂直に入射するイオンビームを低エネルギーから高エネルギーにしていくにつれて、余弦分布(入射ビームエネルギー1kev前後)からオーバー余弦(2kev程度以上)となることを示した。その原因をコンピュータシミュレーション結果と対比して考察し、低次反跳原子と表面散乱の競争で決まることを明らかにした(裏面第1文献に発表)。(2)エネルギー分布酸化鉄から放出された鉄原子のエネルギー分布を本研究代表者のグループで開発した高速周波数掃引レーザーにより測定した結果、純鉄の表面結合エネルギー(4.3eV)より大きい(約10eV)トムソン分布で表されることを初めて明らかにした(第3文献に発表)。また、斜め入射のイオンビームによるスパッター鉄原子について、低次反跳原子に基づくエネルギー分布のトムソン分布からのずれを定量的に明らかにした(第5文献に発表)。また、以上(1),(2)の結果をまとめて、第4,第6文献に発表した。2.スパッタリングに利用するレーザー螢光法の適用範囲の拡大レーザー螢光法の適用範囲は、主として同調可能なレーザー光源により決定される。現在、水素、炭素や酸素等のスパッタリング粒子として重要な軽原子が測定出来ないのはそれらを検出するのに必要な真空紫外レーザーが存在しないからであるが、本研究では昨年に行った水素に同調できる第三高調波発生につづいて、今年度四波混合による光源の開発を行い、その可能性があることを示した(第2文献に発表)。また大出力レーザーによる二光子励起法を検討し、スパッタリング用粒子計測法として有効であることを初めて明らかにした。
モミ米摂取による腸管免疫バリア機能の増強と薬剤フリー鶏育成への挑戦

昨年度の研究成果により、モミ米を摂取したニワトリでは小腸でのIgAの産生応答が減弱化することが判明した。しかし、このIgAの産生応答の減弱化を引き起こす要因は不明であった。そこで本年度は、トウモロコシ、玄米、モミ米を主体とした3種類の飼料をニワトリに摂取させ、腸管IgA産生応答の増強効果を持つ有機酸の腸管内容物中濃度と腸内細菌数を調査した。結果の概要を以下に示す。(1)ニワトリヒナに1週齢から11週齢までトウモロコシ飼料、玄米飼料、あるいはモミ米飼料(650 g/kg添加)を自由摂取させた。11週齢時に血液、胆汁、腸管組織、盲腸内容物を採取した。腸管IgA産生の指標となる胆汁のIgA濃度はトウモロコシ群に比べ、玄米群とモミ米群で約1/2に減少した。(2)盲腸内容物中の有機酸濃度をイオン排除高速液体クロマトグラフィーで測定したところ、総有機酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、乳酸)濃度には有意な差はなかったが、モミ米群(19.8 mmol/kg)ではトウモロコシ群(56.9 mmol/kg)と玄米群(53.3 mmol/kg)の約1/3に減少した。(3)盲腸内容物から細菌DNAを抽出し、総細菌数をリアルタイムPCR法で測定したところ、盲腸内容物中の単位重量当たりの総細菌数も有機酸と同様の傾向で変化し、モミ米群が最も低値であった。以上より、モミ米だけでなく玄米の摂取でも腸管IgA産生が減少することが判明した。モミ米摂取による腸管IgA産生レベルの低下は腸内細菌数の低下と発酵産物の減少、さらにはムチン産生の増強による代償的な減少によるものと推察された。本研究では、モミ米摂取によるムチン分泌の増加によって、ニワトリ腸管で粘液層が発達し腸管粘膜の保護作用が増強されること、さらに、腸管IgA抗体の産生応答への影響を明らかにする。本年度は、モミ米摂取による粘液の主要成分であるムチンの腸管全体の変化ならびに腸管感染症ワクチンで誘導したIgAの産生応答を調査した。(1)モミ米、白米、トウモロコシを主体とする飼料を摂取させたニワトリから十二指腸、空腸、回腸、盲腸を採取し、リアルタイムPCR法によりムチン遺伝子の発現誘導レベルを調査した。その結果、モミ米摂取により十二指腸ならびに回腸におけるムチン遺伝子発現量がトウモロコシ摂取の約2倍に上昇した。空腸と盲腸ではモミ米摂取によるムチン遺伝子発現量の増加は見られなかった。(2)モミ米摂取が経口ワクチン曝露時のニワトリのIgA産生応答に及ぼす影響を調査した。腸管免疫応答を観察するために、鶏伝染性ファブリキウス嚢病ウイルス(IBDV)に対する生ワクチンをニワトリに経口曝露した。腸管で産生されたIgAの一部が蓄積される胆汁を採取し、ELISA法でIBDV特異的なIgA産生レベルを調査した。その結果、モミ米群においてIBDV特異的なIgAレベルがトウモロコシ摂取よりも低下することが判明した。また、胆汁中の総IgA濃度もモミ米摂取により低下した。よって、モミ米摂取は経口ワクチン曝露時のニワトリの腸管免疫応答を低下させることが明らかになった。以上より、モミ米摂取は十二指腸と回腸を中心に粘液の主成分であるムチン産生レベルを増加させるが、もう一つ防御因子であるIgAの腸管産生レベルは低下させることが判明した。当初予定した実施計画をほぼ実行することができた。当初の予想では食物繊維が豊富なモミ米の摂取は腸管におけるムチンとIgAの両者の産生を誘導すると推測した。ムチンについては予想通りの結果を得たものの、IgAについては予想に反してその産生が減少することが判明した。このモミ米のIgA産生応答の減弱化は再現性があることも確認した。一方、このIgA産生応答の減弱化がムチン産生誘導による節約効果によるものなのか、あるいはモミ米自身に含まれる機能成分によりもたらされたのかは不明である。よって、今後はIgA産生応答減少の原因究明が必要である。(2)盲腸内容物中の有機酸濃度をイオン排除

高速液体クロマトグラフィーで測定したところ、総有機酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、乳酸)濃度には有意な差はなかったが、モミ米群(19.8 mmol/kg)ではトウモロコシ群(56.9 mmol/kg)と玄米群(53.3 mmol/kg)の約1/3に減少した。(3)盲腸内容物から細菌DNAを抽出し、総細菌数をリアルタイムPCR法で測定したところ、盲腸内容物中の単位重量当たりの総細菌数も有機酸と同様の傾向で変化し、モミ米群が最も低値であった。以上より、モミ米だけでなく玄米の摂取でも腸管IgA産生が減少することが判明した。モミ米摂取による腸管IgA産生レベルの低下は腸内細菌数の低下と発酵産物の減少、さらにはムチン産生の増強による代償的な減少によるものと推察された。IgA抗体は腸管内に散在するリンパ球が産生し、腸管分泌液中に最も大量に含まれている免疫グロブリンである。IgA産生の減少は腸管微生物の易感染化につながるため、モミ米摂取時にどのような仕組みでIgA産生応答が減少するかを明らかにすることは重要な研究課題である。モミ米を摂取したニワトリでは、腸管バリア機能の健常性維持に必須なムチンの分泌と産生が亢進することも事実であり、モミ米摂取による腸管生理機能への波及効果は複雑であることが予想される。当初からモミ米摂取によりIgA産生応答が変化する仕組みの解明を計画していたため、実験計画そのものに大幅な変更は必要ない。この機構の解明を研究の中心にすえて次年度の研究を遂行する。当初の予想では食物繊維が豊富なモミ米の摂取は腸管におけるムチンとIgAの両者の産生を誘導すると推測した。ムチンについては予想通りの結果を得たものの、IgAについては予想に反してその産生が減少することが判明したため、測定項目の一部を変更したことで次年度使用額が生じた。一方。当初からモミ米摂取によりIgA産生応答が変化する仕組みの解明を計画していたため、実験計画そのものに大幅な変更は必要ないと考えている。
OSSを活用した再現可能な実証分析による表明選好研究の基盤構築

本研究の目的は、表明選好法を実証研究に活用したい研究者や学生・大学院生が当該手法の理論と適用方法に関する知識を習得できる基盤を、誰でも自由に利用できるデータ解析環境Rを利用して構築することである。本研究を通じて、選択実験の選択肢集合の作成を支援する関数、1.5段階2肢選択形式の仮想評価法の回答データを分析する関数、Case2 Best-Worst Scaling向けの関数などの開発・提供、例題データセットや日本語による解説論文の作成・提供などの成果を挙げることができた。これらの成果は、国内外で活用されている。1.プログラムの改良・開発:研究代表者がこれまでに開発・公開している表明選好法関連のパッケージに含まれているプログラム(関数)の改良と開発を検討するため、CRANに登録されているパッケージを中心に、表明選好法の質問設計と回答データ分析に活用できるパッケージを調査した。合わせて下記2.を通じて得たパッケージへの要望と国内外のユーザーからの質問や問い合わせ等を踏まえて、処理能力の向上と柔軟な調査設計のためのコードを検討した。2.大学院生を中心としたゼミ等の開催:10大学・研究機関でゼミ等の開催・発表を行った。これまでに開発・公開してきた表明選好法関連のパッケージを中心に、それらの適用方法を具体的なコードに基づきながら解説した。一部の大学では、紹介したパッケージが本年度の卒業論文で活用され、パッケージの適用にあたって初心者が躓きやすいポイント(出力結果の構造等)のフィードバックを得た。参加者には教員の方々も含まれていたことから、これらのパッケージを次年度以降の講義や論文指導等で活用していただき、意見や要望等を寄せていただける可能性がより高まった。3.例題データセット構築のためのWeb調査の実施:米を題材として、農産物の産地評価と回答者の特性等との関係を表明選好法で分析するための消費者対象のWeb調査を実施した。4.開発・改良したプログラムの公開:上記1.で述べた通りコードの検討が中心であり、パッケージに反映させるまでの完成度には達しなかった。引き続き検討を重ねて、次年度にはパッケージに反映させる計画である。(1)改良・開発を進めているパッケージの利用者層に最も近いと考えられる学生と教員を対象としたゼミ等を4大学で開催し、パッケージに対する要望や表明選好法を理解する上での問題点の把握等に努めた。初心者が手法の手順を理解しながら、パッケージの使い方も習得するためには、例題の設定に注意が必要であること、特に利用者の研究上の関心や日常生活から推測しやすい例とすることの重要性を確認できた。また、選択実験で設定した質的属性を分析で用いる変数に変換するステップの理解が難しい場合、分析結果の解釈にも支障が出やすいことが示唆された。(2)パッケージの利便性を向上させるため、グラフィカル・ユーザー・インターフェース(GUI)の検討を行った。RでGUIを使うためにはいくつかのアプローチがあるが、GUIを実現するためにRの運用・管理が困難になることは避けるべきと判断し、Tcl/Tkを利用したGUIの設計を進めた。(3)選択肢集合を設計するためのR関数について、従来のバージョンでは対応できていなかった設計条件に対応するための改良を進めた。ただし、ほかのR関数と連携するために必要な改良が未了であるため、パッケージへの実装は行わなかった。(4)日本語版の利用マニュアルの整備を進めた。これまでに開発した表明選好法用Rパッケージの利用マニュアルは英語で作成していたため、表明選好法とRの両方に初めて取り組む日本の利用者にとっては、必ずしも使いやすい状況ではなかった。ゼミ等でも日本語版マニュアルが要望されていたこともあり、選択実験向けパッケージの基本的な使い方をまとめた資料の作成を進めた。本資料は、平成27年度前半には公開できる予定である。1.改良・開発を進めている表明選好法向けRパッケージの利用者層に最も近いと考えられる学生と教員を対象としてゼミ・研究報告を3回行う一方、Rを利用した表明選好法に関する講義を担当している国内外の教員にヒアリング調査を実施し、パッケージに対する要望等の把握に努めた。加えて、パッケージの利用者からの利用方法等に関する問い合わせにも対応した。これらを通じて、Rの基本的な統計解析パッケージで実装されている機能を取り入れることで利便性が高まること、複数の関数を連携させて作業をするときに入力しなければならない項目を減らす工夫が必要であることなど、開発・改良に向けた具体的な意見・要望を得ることができた。2.上記1.で得られた要望等を踏まえる一方、国内外の研究者の協力を得て、仮想状況評価法と選択実験向けのR関数の開発・改良を進めた。年度内に対応が完了したものについては、既存のパッケージに含めて、CRANを通じて公開した。3.さらに上記1.を通じて、海外の大学でRを利用した表明選好法等の講義を担当されている教員に、当該講義でパッケージを利用してもらえるようになった。パッケージの普及に役立つ一方、今後の改良に向けた詳細かつ継続的なフィードバックが期待できる。4.選択実験向けパッケージの基本的な使い方を日本語でまとめた資料を公開した。従来は英文資料に限定されていたたが、これによって当該パッケージの日本国内での普及の促進が期待できる。当初の予想を超えて、国内外の研究者の協力を得ることができ、開発対象とするR関数の数を増やすことができた。ところが、それによって、年度内に全ての関数の開発を完了させることができなくなり、開発した関数向けの例題データセットを構築するためのWeb調査についても、実施することができなくなってしまった。

Case 1 BWS向けパッケージについて、日本語でまとめた論文を作成・公開した。日本語によるBWS関連の資料は非常に限られていることから、当該パッケージの普及のみならず、BWSという手法そのものの日本国内での普及にも役立つことが期待される。関連する学会での研究成果の発表、開発した成果に関するセミナーの実施や研究会での紹介、国内外のネットワークを活用した情報提供、利用者からの各種問い合わせへの対応などを通じて、本研究に対する意見・要望の把握と成果の普及に努めた。今年度も含めた補助事業期間全体で、仮想評価法、選択実験、Case 1 BWS、およびCase 2 BWSについて、手法によって達成できたことには差があるものの、関数の開発や改良、データセットの提供、日本語による解説論文の提供などの成果を挙げることができた。また、同期間において国内外13大学・研究機関で計23回のセミナーや研究紹介を行うことができた。その結果、利用者からの具体的な改善案の提案などのフードバックや、海外1大学での授業での利用など教育・研究での普及も図ることができた。これらを総合すれば、表明選好法を活用したい研究者や大学院生が、手法の理論と適用方法に関する知識を習得できる基盤をRを利用して構築するという本研究の目的は、一定程度達成できたと考える。本研究の目的は、表明選好法を実証研究に活用したい研究者や学生・大学院生が当該手法の理論と適用方法に関する知識を習得できる基盤を、誰でも自由に利用できるデータ解析環境Rを利用して構築することである。本研究を通じて、選択実験の選択肢集合の作成を支援する関数、1.5段階2肢選択形式の仮想評価法の回答データを分析する関数、Case2 Best-Worst Scaling向けの関数などの開発・提供、例題データセットや日本語による解説論文の作成・提供などの成果を挙げることができた。これらの成果は、国内外で活用されている。ゼミ等の開催に加えて、国内外からのパッケージに関する問い合わせへの対応を通じて、Rで表明選好法を実践する上での問題点やパッケージへの要望を把握することができた。また、これらの問題点や要望を踏まえて、パッケージの改良を進めることができた。さらに、GUIの設計や、利用者からの要望を踏まえた日本語版の利用マニュアルの整備を進めることができた。他方、初年度に実施したWeb調査については、当初の予定では2年目には論文公開まで進めることを計画していたが、そこまで達することができなかった。残されている関数の開発を完了させた上で、例題データセットを構築するためのWeb調査を実施する。これらの成果をパッケージに統合して、あるいは新規パッケージとして公開する一方、これまでの研究の成果を学会等で発表する。農業経済学(1)ゼミ等の開催や利用者からの問い合わせへの対応等を通じて、パッケージへの要望等の把握を進める。(2)例題データの拡充を図るため、Web調査を実施する。(3)改良版のパッケージを公開する。
環状RNAを用いたタンパク質合成法

まず初めに、環状RNAを用いた終わりのない回転式翻訳現象を利用し、真核系における効率的な単量体タンパク質合成法の確立を試みた。自己切断型ペプチド2Aのコード配列を含む環状RNAを設計合成し、この環状RNAをウサギ網状赤血球翻訳液中で翻訳し、ウェスタンブロット法により解析した。その結果、目的とする単量体翻訳物はほとんど増加しなかったものの、長鎖産物がほぼ消失したことから、目的とする単量体生成反応の進行が示唆された。次に、真核系における長鎖タンパク質の効率的合成法の確立を目的としてIRES配列を導入した環状RNAを設計・合成し、翻訳反応を評価した。転写RNAから、スプライシング機構を経て環状RNAが生ずる系を作成した。これにより回転式翻訳機構により緑色蛍光タンパク質(GFP)がタンデムに連なって生ずると期待した。作成したプラスミドDNAをヒト由来培養細胞であるHEK293Tへ導入し、蛍光顕微鏡観察により目的とするGFP由来の蛍光を観察した。その結果、目的とする系における蛍光増強現象は確認されなかった。IRES配列の改変により環状RNAからの翻訳反応開始の非効率化が起きた事が一因であると推測するが、加えて、GFPのタンデムリピートが蛍光性を保持しているかどうか確認する必要がある。最後に、環状RNAの翻訳効率改善を目指し、RNA中のリン酸骨格をチオ化した。T7RNAポリメラーゼによる転写反応に1-チオNTPを添加することでチオ化RNAを作成した。直鎖型RNAを用いて翻訳活性を評価したところ、非チオ化天然型RNAと比較し、チオ化により真核系では翻訳能が低下するものの、原核系では向上することが分かった。原核系で翻訳活性が向上する理由が、翻訳開始反応の迅速化であることが示唆された。加えて、環状RNAの合成方法としてケミカルライゲーション法が適用可能であることを確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
衛星多点観測と計算機シミュレーションによる内部磁気圏のイオン組成変化要因の探究

あらせ衛星が取得したデータを解析し、イオンと長周期地磁気脈動のドリフトバウンス共鳴現象および酸素イオントーラスの研究を行った。2017年3月27日、4月15日に観測された長周期地磁気脈動の経度方向の波数を、複数点同時観測に基づく波の位相差から、-15-50程度と推定した。観測された波数やイオンの共鳴エネルギーは、ドリフトバウンス共鳴理論と一致することが確認された。3月27日のイベントでは、波動のエネルギーがイオンへ移動しており、それがイオン種に依存することが明らかになった。一方、4月15日のイベントでは、磁気圏に注入された高エネルギーイオンが波動にエネルギーを与えていることが分かった。他にも、Van Allen Probes衛星によって2014年1月28日に観測されたイベントでは、同様に高エネルギーイオンの注入によって波動が励起されていた。酸素イオントーラスについては、あらせ衛星とVan Allen Probes衛星がそれぞれ内部磁気圏の異なる場所で取得したデータを解析して、その経度方向の構造を調査した。2017年4月24日および9月12日のイベントに対し、地磁気脈動とプラズマ波動の周波数を調べたところ、朝から昼側にかけての領域では、3-4 amuに達するような平均プラズマ質量の局所的な増大が見られたのに対して、夕方側では、そうした増大は存在しなかった。この結果は、酸素イオントーラスは軸対象ではなく、朝側に偏った形をしていることを示しており、複数衛星観測により世界で初めて明らかにされたものである。さらに、平均プラズマ質量が増大している領域内では、電磁イオンサイクロトロン波動が起こっていることから、酸素イオントーラスはプラズマ波動の成長率を大きく変化させる可能性のあることが示唆された。以上の研究成果を含め、査読付き国際学術誌に22編の論文を出版した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。イオンとULF波動のドリフトバウンス共鳴については、Van Allen Probes衛星のデータを解析し、異なる2地点の観測から波動の経度方向の波数を推定すると同時に、その時のイオンフラックスの変動を調べた。2014年3月2日のイベントについて詳細に調査したところ、経度方向の波数が-266とこれまでに報告されたことのないような大きな値となっており、その時の55-280 keVのプロトンフラックスの変動がドリフトバウンス共鳴理論で説明できることを明らかにした。イオンフラックスの空間的・エネルギー的勾配についての解析から、ドリフトバウンス共鳴を通して、波のエネルギーがプロトンに移動していることが推察された。このことは、イベント中に磁気嵐の回復割合が小さくなっていたことからも裏付けられ、ドリフトバウンス共鳴がリングカレントのエネルギーの増減に少なからぬ影響を及ぼすことが明らかになった。酸素イオントーラス形成についての計算機シミュレーションを実施するために、ダイポール磁場およびTsyganenko 2005モデルを用いて、内部磁気圏の磁場を計算機上に再現した。低エネルギーイオンの軌道に大きな影響を与えると考えられる対流電場は、研究協力者でもある松井博士が衛星データに基づいて構築した対流電場モデル(UNH-IMEFモデル)を用いた。これらのモデル電磁場の中で、非常に低エネルギーの酸素イオンの軌道計算を行った結果、イオンは朝側方向に移動し、そこで長時間滞在するとともに、モデルで表現される複雑な対流電場構造に対応して複雑な軌道を描くことが分かった。ドリフトバウンス共鳴がリングカレントのエネルギーの増減に少なからぬ影響を及ぼす可能性についてはこれまでに議論されてきたが、データに基づいた実証はなされてこなかった。今回の研究により、イベント解析ではあるものの、世界で初めて衛星データと地上データを用いてこの影響を実証したことは大きな成果と考えている。現在、この成果を投稿論文原稿として用意しているところである。一方、Van Allen Probes衛星では、酸素イオンフラックス変動は22秒という長い時間間隔でしか調べられないため、酸素イオンとULF波動のドリフトバウンス共鳴については詳細な調査が行えなかった。酸素イオントーラス形成についての計算機シミュレーションコードの基本的な開発は行えたと考えている。まだ単純なイオン初期分布からの計算ではあるが、発散することなくイオン軌道を追跡することができている。以上の研究に派生して、Van Allen Probes衛星データを解析して、地磁気擾乱が生じた時に低エネルギーの酸素イオンがどのように数10 keVまで加速されるかの研究を進めることができた。こうした研究は、酸素イオントーラスを構成する低エネルギー酸素イオンがリングカレントにどのように寄与しうるかを考えるうえで重要である。この研究成果は学術論文として発表した。2016年12月に日本が打ち上げた「あらせ衛星」の磁場と高エネルギー粒子データを用いた解析を行った。2017年3月27日には大振幅のPc5地磁気脈動が現れており、同時に酸素イオンのフラックスも同じ周期で振動していたことが分かった。あらせ衛星のすぐそばには米国のMMS衛星が飛翔していたため、両衛星の磁場データを同時解析したところ、経度方向の波数が-15という結果が得られた。この波数とフラックス振動が生じている酸素イオンのエネルギーは、ドリフトバウンス共鳴理論から予測されるものと一致した。また、2017年4月15日に観測されたPg脈動と水素イオンフラックスの変動についても解析を行った。

地上の複数観測点でも観測されたPg脈動の位相差から、経度方向の波数は-50という値を得た。上記と同様に波数・振動フラックスエネルギーは、ドリフトバウンス共鳴理論の予測値と一致した。高エネルギー粒子の旋回半径を利用して、一か所の観測点から動径方向のフラックス濃淡を調査する方法を考案し、その結果から、Pg脈動は動径方向のフラックス濃淡により励起されていることを結論付けた。酸素イオントーラスについては、あらせ衛星とVan Allen Probes衛星の2か所の観測データを利用して、その経度方向の構造を調査した。2017年4月24日に、あらせ衛星が朝側、Van Allen Probes衛星が夕方に位置しており、それぞれの場所での平均プラズマ質量密度を推定することができた。あらせ衛星では3.0-3.5 amuになるような質量密度の局所的な増大が見られた。これは約15%の酸素イオンが含まれていることを示唆する。一方、Van Allen Probes衛星では、明確な平均プラズマ質量密度の局所的な増大は見られなかった。このことから、酸素イオントーラスは、朝側に偏って存在していたと考えられる。イオンとULF波動のドリフトバウンス共鳴については、平成28年度より解析を行っていたVan Allen Probes衛星の観測による2014年3月2日イベントに対し、更なる調査と考察を進めた。ドリフトバウンス共鳴がリングカレントのエネルギー増減に少なからぬ影響を及ぼす可能性についてはこれまでに議論されてきたが、データに基づいた実証はなされてこなかった。今回のイベントの解析は、世界で初めて衛星データと地上データを用いて、観測的にこの影響を明らかにした点で大きな成果と考えている。この成果は、国際的に権威の高いJ. Geophys. Res.誌で発表を行った。あらせ衛星を用いた2017年3月27日・2017年4月15日のイベント解析の結果についても、日本が打ち上げた人工衛星の研究成果として、Geophys. Res. Lett.誌にそれぞれ、投稿中・投稿準備中の状況である。酸素イオントーラスの経度方向の構造は、その直接観測の難しさから、ほとんど分かってこなかった。今回の解析は、内部磁気圏を飛翔し、その間接的観測を可能にする観測機器を搭載した人工衛星が複数機存在することに注目したものであり、世界で初めてその経度方向の構造を推定したものである。あらせ衛星が取得したデータを解析し、イオンと長周期地磁気脈動のドリフトバウンス共鳴現象および酸素イオントーラスの研究を行った。2017年3月27日、4月15日に観測された長周期地磁気脈動の経度方向の波数を、複数点同時観測に基づく波の位相差から、-15-50程度と推定した。観測された波数やイオンの共鳴エネルギーは、ドリフトバウンス共鳴理論と一致することが確認された。3月27日のイベントでは、波動のエネルギーがイオンへ移動しており、それがイオン種に依存することが明らかになった。
リスクリテラシー向上を目指した一般市民の科学技術等の認知構造の現状に関する研究

全国の成人を対象とし,一般市民のリスクや科学技術に関する認知レベルとその構造の把握のための調査を行った。その結果,1)17の項目について,それぞれの項目が持つ特徴的な認知構造について明らかにした。日常良く使用するものや科学技術では,必要性や恩恵を感じている場合,危険度の認知が低くなる傾向が示された。2)東日本大震災一年前の市民の地震へのリスク認知は非常に高かった。特に京浜,東海地域で意識が高く,一方で東北地方はやや低くなっていた。また,原子力発電所については,生活への必要性が高いと認知されている項目であった。半数以上が危険であると認知し,安全性がないとの意識を持っていたが,他の項目から相対的に見た場合,その意識はそれ程高くなかった。東日本大震災とそれに伴う原子力発電所の事故を鑑み,大地震や原子力発電所等の電力供給源については東日本大震災以後大きく認知構造が変わる可能性があり,今後もその変動を検討する必要がある。現代社会は,科学技術の進歩や人々の意識の変化により,非常に多様なリスクが顕在化している。現代社会に生きる我々は,これらのリスクに対処するために,個人的判断やあるいは政策決定を行っていかざるをえない。しかしこれらの問題には,定量的な評価の可否,ゼロリスクの可否など複雑な状況があり,その判断は高度に行政的,政治的要素を含む複雑なものであり,もはや専門家や施政者のみで判断を行うべきではなく,基本的に国民の総意を必要とし,一般市民の意識を反映した形で行うべきであろう。本研究の目的は,わが国の一般市民の現段階でのリスクや科学技術に関する知識レベル,認知レベルにとその構造ついて把握し,リスクリテラシー向上を目標とする科学及びリスク教育の実現のための,効果的な科学教育方法の開発に向けての基礎資料を得ることである。当該年度は,リスクリテラシーに関する現状やこれまでの経緯に関する文献や,実際に一般市民向けに書かれている様々な環境・健康リスクに関わる書籍等を収集し,現在,どのようなリスクや科学技術に関する情報が一般市民伝えられようとしているか調査した。また,現時点で何らかのリスクに関与する活動を行っている専門家(化学物質,地球温暖化,放射線,医療放射線,違法薬物等)を対象としたインタビューを行い,これにより,啓発側の専門家等がそのリスクをどのように認知しているか,また当該リスクについてどのようなリテラシーを持つことを必要と考えているかについて詳細について聞き取り,そのあり方について検討した。一方,一般市民に対し20種のリスク項目についての関心や危険の認識に関する予備的調査を行った。その結果,特に放射線に関わるリスクに対して,一般市民の認識が専門家の認める現状とやや乖離している状況が認められた。当該年度は,全国の成人2000人を対象とした面接調査を行い,科学技術に対する意識のあり方の他,17の科学技術等の認知について検討を行った。その結果,17項目の科学技術等のうち,車と携帯電話は非常に使用頻度,必要性が高く,恩恵を被っていると考えられており,また安全性についても「ある」との回答が他の項目に比して高かった。科学技術等に対する知識については,特に原子・火力・風力発電所,車,航空機などの工学的なものやナノテクノロジーなどの新しい技術に対しては特に男性が知識を持っていると回答する率が高く,知識を持つと回答した率が女性が高かった項目は食品添加物のみであった。一方,それぞれの項目に対するリスク認知については,ほとんど男女差は認められず,個人に対しては大地震の他はたばこ,農薬,放射線,食品添加物が,社会に対しては同様に大地震,たばこ,農薬,原子力発電所が危険が大きいと考えられていた。17項目に対するイメージは悪い順に大地震,たばこ,放射線で,次いで農薬,食品添加物,遺伝子組み換え食品と,食品に関連する項目が比較的上位に挙げられた。イメージと,リスク認知の程度・安全性に対する認識との間にやや強い関連が認められた。また,車や携帯電話,レントゲンなど,比較的身近と思われるものを除いては女性が男性と比較して悪いイメージをもつ割合が高い傾向があった。今後,多変量解析により解析を行い,認知と他の属性と関係性などを明らかにしていく。

本研究では,わが国の一般市民のリスクや科学技術に関する認知レベルとその構造の現状を把握し,リスクリテラシー向上の実現のための効果的な科学教育方法の開発に向けた基礎資料を得ることを目的として調査を行った。調査は全国の成人2000人を対象とし,原子力発電所,農薬,大地震,火力発電所,遺伝子組み換え食品,放射線,車,食品添加物,レントゲン,携帯電話等の17の項目に関して,生活への関連,危険度,必要性,恩恵,安全性の程度等の7つの観点について尋ねた。その結果,回答者の9割が危険と回答した「大地震」や,「放射線」以外では,「遺伝子組み換え食品」,「食品添加物」,「農薬」の食品に係わるリスク項目で危険度の認知が高かった。また,同3項目については安全性ありとした回答が約3割と低かった。一方「車」では,危険と認知した人の割合は先に挙げた食品関連の3項目よりも低く,また全体の7割が安全性ありとした。平成22年の交通事故死者は全国で4863人に上るが,そのリスクに関わる「車」等よりも,事件による健康被害の報告などはあるが,現時点での直接的な死亡のリスクは車よりも低いと考えられる食品関連の上記の3項目の方が一般市民の危険との認知は高く,かつ安全性が十分でないという判断がなされており,実際のリスクとリスク認知にずれがあることが明らかになった。また危険度の認識との関係において,食品関連の上記3項目などでは生活上の必要性や恩恵の有無の回答との間に相関関係があったのに対し,「車」では必要性や恩恵との相関は殆ど認められず,他の項目に比してやや特殊なリスク認知構造があることが示された。交通事故の防止や,事件や災害に関連した食品の風評被害の問題への対応などを考える場合,このような実際のリスクとリスク認知のずれについて十分考慮する必要があり,今後はこの点を考慮したリテラシー教育が必要であることを明らかにした。
グレリン活性を増加させる漢方成分の探索

本研究は六君子湯が血漿アシルグレリン/デスアシルグレリン比を上昇させる機序を明らかにすることを目的とした。六君子湯の投与は、シスプラチン投与による血漿アシルグレリンの低下を抑制し、血漿アシルグレリン/デスアシルグレリン比を上昇させた。六君子湯の成分である10-gingerolに、比較的強いcarboxylesterase阻害活性(Ki=5.2μM)が見いだされた。さらに、アシルグレリン産生系への六君子湯の作用を明らかにするために、グレリン、GOATの安定発現細胞の作成を試み、その樹立に成功した。消化器癌の化学療法にともなう食欲不振は大きな問題の一つであるが、有効な治療法は確立していない。申請者はシスプラチン投与にともなう食欲不振に対して、六君子湯およびその成分が5HT2受容体に拮抗することにより血中アシルグレリンを増加させ、食欲不振を改善することを報告してきた。しかしながら、血中アシルグレリン/デスアシルグレリン比が上昇する機序は不明のままであった。本研究は、六君子湯およびその成分がアシル基転移酵素(GOAT)の活性を修飾する可能性を検証することを目的とする。平成22年度は、シスプラチンおよびセロトニン投与がグレリン産生系に与える影響の検討を行った。7週齢の雄性SDラットにシスプラチン(2mg/Kg、ip)、セロトニン(2mg/Kg、ip)を投与し30分ないし120分後にと殺して、静脈血および胃粘膜を回収し、静脈血および胃粘膜acyl-ghrelin、desacyl ghrelinを特異的ELISA法(三菱)により定量したところ、acyl-ghrelinおよびdesacyl ghrelinは、いずれも静脈血で低下、逆に胃粘膜で増加を示した。また本年度は、平成23年度に予定されている実験の準備のため、ラットおよびヒトcDNAライブラリーより、特異的プライマーを用いたPCR法にて、preproghrelinおよびGOAT遺伝子をクローニングし、発現ベクターへのサブクローニングを行った。平成23年度は、ストレスがグレリン産生系に与える影響の検討を行った。6週齢のC57BL/6J雄性マウスを用い、グループ飼育から個別飼育に切り替え、新奇環境ストレスを負荷した。隔離後、血清コルチコステロンは増加、血漿グレリンは低下した。六君子湯は隔離マウスの血漿グレリンを増加させ、摂食量の低下を抑制した。また、その作用はグレリン受容体拮抗剤により抑制された。社会的隔離による食欲不振に対し、六君子湯はグレリン分泌を促進する事により食欲を改善させると考えられた。また同年度は、ヒトcDNAライブラリーより、特異的プライマーを用いたPCR法にて、ヒトpreproghrelinおよびGOAT遺伝子をクローニングし、両遺伝子を同時に発現させるpCMV-Ghr-I-RESーGOAT(CMVプロモーター配列および抗生物質neomycinに対する耐性遺伝子を有する)を構築した。次に、構築したpCMV-Ghr-IRES-GOATをリポフェクション法によりヒト胎児腎臓HEK293細胞に遺伝子導入した。その後、培地中に抗生物質G418を添加して選択を行い、耐性細胞のクローンを複数単離した(293-Ghr/GOAT細胞)。293-Ghr/GOAT細胞のcell lysateを用いてアシルグレリンを検出できることを、アシルグレリン特異的ELISA法を用いて確認した。申請者はシスプラチン投与にともなう食欲不振に対して、六君子湯およびその成分が血中アシルグレリンを増加させ、食欲不振を改善することを報告してきた。本年度は、候補となるトランスポーター遺伝子のオクタン酸輸送能を評価するために、アシル化グレリン産生細胞系の構築を行った。グレリンおよびGOATのcDNAを、IRES配列を有する哺乳動物用発現ベクターに挿入し、pIRES-Ghr/GOATを構築した。次に、ヒト胎児腎臓293細胞にpIRES-Ghr/GOATをトランスフェクションし、培地中にn-オクタン酸を添加して24時間培養した。