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中期完新世における北半球中緯度の日射量変化と北西太平洋の海洋環境変動

完新世における日射量変化は地球軌道要素スケールの気候変動と密接に関係し地球表層環境に直接的影響を及ぼしてきたことが明らかになっているが,同日射量変化と短時間(数年数百年)スケールの気候変動との関係はほとんど明らかにされていない.本研究では,沖縄諸島南琉球海域より採取されたオオジャコ化石の成長線解析ならびに化学組成(炭素・酸素同位体比,Sr/Ca比など)を用いて,生息当時の日射量変化ならびに海洋環境変動を日年単位で復元することを目的とした.検討した結果,オオジャコ化石の成長線ならびに炭素・酸素同位体比は代替指標として有用であるが,Sr/Ca比は分析手法を見直す必要がある.完新世における日射量変化は地球軌道要素スケールでの気候変動と密接に関係し、地球表層環境に直接的影響を及ぼしてきたことが明らかになっている。しかし、日射量変化と短時間(数年数百年)スケールの気候変動との関係はほとんど明らかにされていない。本研究では、沖縄諸島南琉球海域より採取されたオオジャコ化石の成長線および化学組成を用いて、生息当時の日射量変化と、海洋環境ならびに数年数十年規模の気候の変化との関係を明らかにすることを目的とする。平成26年度は、主にオオジャコ化石の殻を季節単位以上の分解能でサンプリングし、炭素・酸素同位体分析を行った。殻の酸素同位体組成には明瞭な季節変化がみられ、同組成より見積もられる水温の季節変化は現在の南琉球海域における水温変化とほぼ同程度もしくはそれより小さかった。また、同酸素同位体プロファイルには、全体を通じて値の減少傾向が認められた。海水温の季節性の振幅は,殻全体を通じて大きく変化しないため,今回得られた酸素同位体組成にみられる成長速度の影響は比較的小さいと考えられる。殻の炭素同位体組成には明瞭な季節変化はみられず、全体を通じて値の減少傾向が認められた。また、同炭素同位体プロファイルには数年十数年の周期性がみられた。今後は、オオジャコ化石の炭素・酸素同位体組成にみられる変化が何に強く支配されているのかなどの要因を詳細に検討し、生息当時の日射量変化と、海洋環境ならびに数年数十年規模の気候の変化との関係を明らかにしたいと考えている。完新世における日射量変化は地球軌道要素スケールの気候変動と密接に関係し地球表層環境に直接的影響を及ぼしてきたことが明らかになっているが,同日射量変化と短時間(数年数百年)スケールの気候変動との関係はほとんど明らかにされていない.本研究では,沖縄諸島南琉球海域より採取されたオオジャコ化石の成長線解析ならびに化学組成(炭素・酸素同位体比,Sr/Ca比など)を用いて,生息当時の日射量変化ならびに海洋環境変動を日年単位で復元することを目的とした.平成27年度は,オオジャコ化石の微量金属元素濃度分析(Ca,Mg,Sr)を中心に行い,北西太平洋中緯度における中期完新世の古水温を検討した.微量金属元素濃度分析用の試料は,炭素・酸素同位体分析を行った試料の採取地点とほぼ同一地点から採取し,2%の硝酸溶液に溶解した.サブスタンダード試料には,産業技術総合研究所・地質調査総合センターの提供する地球化学標準試料JCt-1(オオジャコ化石)を用い,同試料の繰り返し測定による結果から,測定精度の算出ならびに測定値の補正を行った.微量金属元素濃度分析を行った結果,オオジャコ化石のSr/Ca比は成長段階によって変動プロファイルが異なることが示され,特に成長速度の速い成長初期段階のSr/Ca比は生息息の海水温よりも生態的な影響を大きく反映している可能性が高いことが明らかとなった.一方,成熟期のSr/Ca比は,現生オオジャコ殻を用いた先行研究の知見(Yan et al., 2013)から生息当時のSr/Ca比を反映していると期待されたが,本研究で用いた化石試料のSr/Ca比のプロファイルには明瞭な季節変化はみられず,試料が採取された南琉球周辺の水温の季節変化から推定されるSr/Ca比の変動幅と比較して振幅が小さかった.分析手法ならびに続成作用の影響を考慮し,今回得られた結果の原因を検討する必要がある.完新世における日射量変化は地球軌道要素スケールの気候変動と密接に関係し地球表層環境に直接的影響を及ぼしてきたことが明らかになっているが,同日射量変化と短時間(数年数百年)スケールの気候変動との関係はほとんど明らかにされていない.本研究では,沖縄諸島南琉球海域より採取されたオオジャコ化石の成長線解析ならびに化学組成(炭素・酸素同位体比,Sr/Ca比など)を用いて,生息当時の日射量変化ならびに海洋環境変動を日年単位で復元することを目的とした.検討した結果,オオジャコ化石の成長線ならびに炭素・酸素同位体比は代替指標として有用であるが,Sr/Ca比は分析手法を見直す必要がある.オオジャコ化石の炭素・酸素同位体分析の結果から、生息当時の海洋環境の変化を詳細に復元することができたが、殻の成長線解析を十分に進めることができなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。炭酸塩堆積学・地球化学平成27年度は、オオジャコ殻の成長線解析および微量元素濃度分析を集中的に進める.

オオジャコ殻の薄片(3個体)およびスラブ(1個体)の作製を行い、2つの手法(薄片を用いた光学顕微鏡観察,スラブを用いたデジタルマイクロスコープ観察)を用いて日輪幅の計測を行う.また、同殻の微量金属元素濃度分析を、炭素・酸素同位体組成と同程度の分解能でサブサンプリングし、測定する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
頭頸部扁平上皮癌患者におけるDNA修復酵素遺伝子多型の関連

DNA修復酵素(XRCC1, XRCC3, XPC, XPD, XPG)にたいし遺伝子多型解析を行った。XPC遺伝子多型Lys939GlnにおいてGln/Glnが癌患者で高い傾向にあり、疾患との関連が示唆された。また、頭頸部扁平上皮癌患者においてXRCC3遺伝子多型Thr241Metと喫煙(Brinkman指数800以上)での関連が示唆された。現在、抗癌剤の効果との関連につき検討を行っている。近年、申請者のグループは、種々の伝子多型と頭頸部腫瘍患者との関連(特に飲酒や喫煙との関連)を検討し、これまで報告してきた。また、抗癌剤(Docetaxel)の代謝酵素であるCYP3A4の遺伝子多型と、抗癌剤の効果や副作用との関連について研究を継続している。DNA修復酵素の一つであるOGG1の遺伝子多型について、頭頸部癌患者との関連を報告している。また、前立腺癌、大腸癌、口腔癌などで疾患感受性について報告がある。大腸癌においてXRCC 1遺伝子多型が5-FU+oxaripuratinの効果と関連有り、また、肺非小細胞癌では白金製剤治療の予後因子として有用との報告がある。XRCC 1をはじめとしたDNA修復酵素の遺伝子多型を解析し、疾患感受性や、臨床病理学的因子との関連性を検討する。その上で抗癌剤治療効果との関連につき明らかにする目的で行った。対象となる患者検体を集めるための同意書については、当院倫理審査委員会を経て承認を受けている。また、患者検体については個人情報の漏洩がないよう匿名化記号でのみ管理され、この匿名化記号と個人情報を結びつける対応表は当院で厳重に保管している。我々は、頭頸部扁平上皮癌患者における、各患者より末梢血を7ml採取し、ヨウ化ナトリウム法を用いてDNAを抽出し、PCR-RFLP法により各患者の遺伝子多型を検出した。結果XRCC 3遺伝子などの多型と、臨床病理学的因子との関連性が疑われる。今後引き続き症例を集積し再検討し、特に、抗癌剤治療効果との関連につき明らかにしたい。DNA修復酵素の一つであるOGG1の遺伝子多型について、頭頚部癌患者との関連を報告している。大腸癌においてXRCC1遺伝子多型が5-FU+oxaripuratinの効果と関連有り、また、肺非小細胞癌では白金製剤治療の予後因子として有用との報告がある。XRCC1をはじめとしたDNA修復酵素の遺伝子多型を解析し、疾患感受性や、臨床病理学的因子との関連性を検討する。我々は、頭頚部扁平上皮癌患者における、各患者より末梢血を7ml採取し、ヨウ化ナトリウム法を用いてDNAを抽出し、PCR-RFLP法により各患者の遺伝子多型を検出した。結果XRCC3遺伝子などの多型と、臨床病理学的因子との関連性が疑われる。引き続き症例を集積し再検討し、特に、抗癌剤治療効果との関連につき明らかにしたい。
ワイル群不変なジャクソン積分に付随するホロノミックq差分方程式系の研究

研究代表者・伊藤は京都産業大・青本和彦氏と共同でBCn型ジャクソン積分が満たす線形q差分方程式系の階数を決定し、基本解を構成した。階数の個数からなる基本解が一次独立であることを示すためには、ロンスキー型行列式が非退化であることを証明する必要がある。そのためにロンスキー型行列式を具体的に計算し、qガンマ関数の積で表示できることを示した。この行列式のq→0の極限として、古典群の指標を成分とするファンデルモンド型の行列式が得られるが、ロンスキー型行列式の計算は技術的にこのq→0の極限に帰着される。そのため、このファンデルモンド型の行列式が差積の冪乗で表示できることを伊藤は研究分担者・小池と共同で証明した。また、伊藤は津田塾大学・真田ゆかり氏と共同で、BCI型ジャクソン積分の場合に、この差分方程式の一般解を基本解の一次結合で表示する公式(接続公式)を具体的に与えた。この接続公式は古典的に知られるSears,Slaterたちのq超幾何級数の変換公式に言い換えられることも示した。結果的にこれらの複雑な変換公式にワイル群不変性による解釈を与え、対称性の観点からもっとも単純な証明を行った。さらに、一般のBCn型の場合にも接続公式を具体的に与えた。その他、伊藤はG2型ジャクソン積分を可換q差分作用素の研究に応用し、南米チリのタルカ大学van Diejen氏と共同でG2型マクドナルド多項式を固有関数にもつ可換q差分作用素を具体的に構成した。研究分担者谷口はD4型ワイル群がF4型ワイル群中、正規部分群になっていることに注目し、4変数2次同次多項式のなすベクトル空間上におけるD4型ワイル群の表現の基底から,初等的にF4型ワイル群の不変式を構成した。今年度の研究計画の一つはBC型ジャクソン積分に付随するホロノミックq-差分方程式系の階数を求めることであった。研究代表者伊藤は、京都産業大学・青本和彦教授の協力を得て、この件を解決した。結果、階数は具体的に組み合わせの数で表示できることがわかった。さらにその階数の個数からなる解空間の基底をうまく選び、具体的に表示できることも示した。この基底を得るためには、今年度購入したパソコンを駆使して行った計算が大いに役に立った。結果的にコンピュータによらない証明を行った。これらの結果を日本学士院紀要(Proceedings of the Japan Academy, 81, Ser. A, No.9 145--150)において報告し、2005年日本数学会、秋期総合分科会(於岡山大)「無限可積分系セッション」(アブストラクト集p.26--27)において発表した。また、伊藤は南米チリのタルカ大学van Diejen教授と連絡を取り合い、例外型G2ルート系に付随する可換差分作用素の研究を行った。得られた結果を2006年日本数学会年会(於中央大)「無限可積分系セッション」(アブストラクト集p.35)において発表した。研究分担者谷口は、カロジェロ・モーザー・サザランド模型(CMS模型)と呼ばれる完全可積分系の類似から、対称性を一切仮定せず、ポテンシャル関数が超平面に沿った逆二乗型の特異性を持つことを仮定したとき、どのような完全可積分系が存在しうるかを調べてきた。基本となる2変数の場合、特にポテンシャル関数が4本の直線に沿って特異性を持つ場合を重点的に調べた。

その結果、いくつかの結合定数が1ではない場合にも可換な微分作用素対が存在すること、またこのときには、特異性の配置にはある種の対称性があることが確かめられた。また、例外型可換系の研究のために、F4型ワイル群不変式の初等的構成に関する研究も行った。BCn型ジャクソン積分が満たすホロノミックq-差分方程式の研究を行った。前年度の研究により、この差分方程式系のランクがわかったため、今年度は、BC1の場合に、この差分方程式系の基本解を構成し、一般解を基本解の線形結合:で表示する公式(接続公式)を具体的に与えた。193050年代に盛んに研究されたq-超幾何級数の変換公式のうち、Sears, Slater等が証明したvery-well-poisedと呼ばれるクラスの変換公式は、今年度示した接続公式の特別な場合になっていることがわかった。BCn型ジャクソン積分はワイル群の対称性に着目しているため、この接続公式の証明はSears, Slaterの証明法と比べて、とても単純明快なものとなっている。また、この接続公式は、最近のSchlosserによるq-IPD型超幾何級数の変換公式も特別な場合として含んでいる。このことを津田塾大学・真田ゆかりの協力を得て確かめることができた。BCn型ジャクソン積分が満たすホロノミックq-差分方程式の基本解を構成する際、基本解が方程式のランクの個数だけ存在し、かつ一次独立であることを証明するために、差分板のロンスキー行列式が非退化であることを示す必要がある。その行列式の計算はある極限操作の後、A型、C型の既約指標を行列成分にもつ行列の計算に帰着される。この既約指標を行列成分にもつ行列式はファンデルモンドの行列式の拡張になっており、単純な差積で表示できる。この差積で表される公式を青山学院大・小池和彦とともに証明した。代表者伊藤は、京都産業大学・青本和彦教授の協力を得て、本研究の初年度にBCn型ジャクソン積分に付随するホロノミックq-差分方程式系の階数を決定したが、その際、このq-差分方程式系に付随するロンスキー型行列式が非退化であることを示す必要があった。今年度、伊藤と青本は、非退化を示すだけでなく、ロンスキー型行列式そのものがq-ガンマ関数の積の形に具体的に表示できることを示した。これは雑誌Journal of Difference Equations and Applicationsに掲載受理された。代表者伊藤は、前年度の研究で、BC1型ジャクソン積分が満たすq-差分方程式系の一般解を基本解の線形結合で表示する公式(接続公式)を具体的に与えた。今年度は、この接続公式をBCn型の場合に拡張して、より一般的な接続公式を証明した。この公式の応用として、伊藤と青本が証明した上記ロンスキー型行列式がq-ガンマ関数の積の形に表示できることの別証明を与えた。以上の内容の論文を、雑誌the Quarterly Journal of Mathematics(現在印刷中、Available online 29 October 2007)において発表した。分担者谷口は、複素簡約型リー群のKazhdan-Lusztig多項式の算出に関する研究を行い、複素簡約型リー群Gcの実型Gをとり、Gの表現のKazhdan-Lusztig多項式から、コホモロジー誘導によってGcのそれを構成することを試みた。
中性子を用いた量子乱流渦の検出法の開発

液体Heは絶対温度2.17K以下でその粘性を消失し、超流動状態となる。超流動He中には量子化された循環を持つ量子渦が存在し、それらが互いに絡み合った渦タングルを形成すると考えられている。超流動渦を可視化するために、中性子を用いた方法を検討し、その実証試験として、半導体レーザーによる可視化をおこなった。トレーザーとしては、固化した水素粒子を用いた。熱対向流下での粒子挙動は常流動成分に追随する粒子、超流動成分に追随する粒子を明確に区別することに成功し、量子渦タングルの存在を明らかにした。本研究では中性子イメージングに関する基礎的情報の取得をおこない、実験に使用できる試験部の形状を設計した。液体Heを極低温まで冷却するためには、寒剤をどのように用いて効率的なシステムを作るかがポイントとなる。過去の研究を参考に、ガラスデュアーを用いて超流動状態を実現できる装置の構築を行った。画像解析技術とともに、新たなバックグランドノイズの除去方法に関する文献調査並びに理論的考察を行った。中性子を用いた可視化では、バックグラウンドのノイズをいかに低減するかによって、空間分解能を向上させることができる。密閉容器内の水、水蒸気、空気を中性子を用いて可視化する実験をおこない、中性子の吸収度合いの違いから個々の状態を区別できるような数値処理方法について考察を行った。また、密閉容器に納められた3Heが中性子により可視化される様子を撮影した。液体He中に可視化粒子が一様に分散した場合の模擬実験を、磁場中の磁性流体を中性子により可視化することから実施した。量子渦に関しては、YAGレーザーとCCDカメラによる可視化から、粒子と渦の相互作用を確認した。量子渦径に対して、どの程度のトレーザー粒子径を設定する必要があり、粒子密度の割合を見積もることができた。以上の結果を踏まえ、液体He中の量子渦を可視化するために必要となる条件を明らかにすることができた。中性子イメージングに関する基礎的情報の取得をおこない、実験に使用できる試験隊の形状を設計した。過去の研究を参考に、実際の中性子照射領域の寸法を加味した設計を行った。画像解析にはCT技術を併用するとともに、新たなバックグランドノイズの除去方法に関する文献調査並びに理論的考察を行った。従来からのキャリブレーションに加えて、あらかじめパターンの分かったバックグランドの強度分布を加味したキャリブレーション方法について吟味し、その計算アルゴリズムについて考察をした。これらをもとに、実際の画像データの解析をおこなう。装置形状の設計、処理アルゴリズムの検討など文献調査を行った。これらに基づき、実際の計測並びにデータ処理を行っていく。バックグランドのノイズ除去に関しては、液体窒素とYAGレーザーを用いたキャリブレーションを事前におこない、その有効性を確認する。小型デュアーの作成とその性能評価には、事前のリークチェックを繰り返し、可視化窓のからの観察が問題ないかを確認するとともに、超流動状態への安定した運転法を確立する。可視化は既存施設の方法に従い、こちらで準備した計測装置が問題なく設置できるかを事前に確認する。データ取得後の解析法は、通常流体をもちいたPIV解析を実施して速度成分の時系列を算出する。研究費の大半は、可視化装置の作成に充てる予定である。単品としての製品がないため、必要部品と計測装置を組み合わせて作成する。仮に、同等のデュアーが借用できるようであれば、研究経費は上述のYAGレーザーの購入費としてあてたい。
分解能0.1mmの大面積γ線位置測定器の開発

高エネルギー素粒子実験で用いられている標準的なγ線測定器は例えば5cm×5cm×40cm程度の無機シンチレーターを使用しており、シンチレーター内で発生する電磁シャワーの重心位置を測定しているため、位置分解能は1cm程度でありγ線の進行方向は測定できない。高エネルギーγ線は最初に電子陽電子対生成反応を起こすため、γ線が電子陽電子対に変換した位置を測定できればγ線の入射位置測定精度が大幅に向上する。またほとんどの事象で電子陽電子対の進行方向は入射γ線の進行方向から1度以内なので、複数の電子陽電子対測定器をある程度の間隔で設置すれば入射γ線の進行方向も測定可能となる。本研究では厚さ0.54mmのLa-GPS高速抽出シンチレーターと直径0.2mmの波長変換ファイバーと微小受光素子SiPMを用いた板状測定器を開発した。この測定器は高エネルギー荷電粒子に対しては位置分解能が標準偏差で0.1mm(厚さ0.5mm)から0.5mm(厚さ4mm)であった。電子陽電子対に対する位置分解能は荷電粒子1個の0.7倍となる。このような板状測定器を複数枚並べて全体の厚さを3060mmにすればγ線の検出効率は9099%が得られる。さらに、このような板状測定器を例えば10mm間隔で設置すれば電子陽電子対の進行方向を2度ていどの精度で測定できる。このような測定器を既存のγ線用電磁シャワー測定器の上流側に設置すれば、γ線のエネルギー測定精度をほとんど劣化させることなく、位置測定精度を大幅に向上させ、また測定不可能だったγ線進行方向も測定可能となる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。高エネルギー素粒子ハドロン実験で従来から用いられているγ線測定器は、無機シンチレーターブロック中で起きた電磁シャワーによるシンチレーション発光の重心を測定するものであり、位置分解能は1cm程度である。本研究では従来の電磁カロリメーターの上流側に、「厚さ1mm程度の板状無機シンチレーターと両面に波長変換ファイバーシート」という測定器を多数層(シンチレーター厚の総計で3rad. length程度)設置して、入射γ線が最初に電子陽電子対生成を行った位置を0.1mm程度の分解能で測定することを目指す。測定器中で多数発生する陽電子が消滅した際に発生する511keVγ線の一部は入射γ線の対生成層より上流側で511keV以下に相当する発光を起こすことがあるので、Minimum Ionizing Particle2個以上に相当する発光がある対生成層の次層以降の発光量は511keVを十分上回ることが測定できなければならない。本研究の初年度である2016年度はこの「板状無機シンチレーター+波長変換ファイバーシート」という測定器の基本性能を確認した。90Sr密封線源+鉛コリメーターの測定で、この測定器が荷電粒子に対する位置分解能は標準偏差で0.1mm以下であることを確認した。La-GPS高速抽出シンチレーターを用いて波長変換ファイバーの実効減衰長は90cm程度であった。22Na密封線源からの511keVγ線の測定で、波長変換ファイバーの片端で観測できた光電子数は24個であった。宇宙線μ粒子の測定で、厚さ1mmのLa-GPSシンチレーターでのMIP粒子のエネルギー損失は0.9MeV程度であることを確認した。以上の結果から、本提案の測定器は原理的には想定どおりのγ線位置分解能を持つことが確認できた。本研究の提案時点ではGAGGシンチレーターの使用を予定していた。本研究の最初に多種の無機シンチレーターを入手し511keVγ線に対して波長変換ファイバーで測定される光電子数を評価したところ、GAGGで12個程度であったが、LA-GPSの単結晶シンチレーターで50個程度、高速抽出シンチレーターで96個以上と大幅に増加した。本測定器は511keVγ線の測定に利用できると考えていたが、50keV程度のX線でも感度99.5%程度で測定可能である。またコンプトン散乱事象では30keVのエネルギー消費があれば95%以上の効率で散乱位置が測定できる。このため本測定器は511keVγ線を測定するPositrom Emission Tomographyや70keV程度のX線を用いるX線CTなどの核医学診断装置にも利用可能であることが判明した。例えば家庭用冷蔵庫の冷凍室で作った氷は微小な空気の気泡によって白濁するが業務用冷凍庫でゆっくり作った氷塊は無色透明であるように、透明な無機シンチレーター結晶を製作する場合は1時間あたり1mm程度と非常にゆっくりと結晶を成長させるが、結晶成長を急げば微小な気泡が生じて不透明なシンチレーターとなる。このような従来は不良品として廃棄していた高速抽出シンチレーターが、本研究のような薄い板状に加工した場合は本来なら全反射によって側面方向に伝播するはずのシンチレーション光まで上下面から放出されるため観測される光量が増加する。高速抽出シンチレーターの価格は通常の単結晶シンチレーターの1/5程度である。本研究は数GeV程度の高エネルギーγ線が複数層の板状無機シンチレーター内で電子陽電子対生成を起こした位置を0.1mm程度の分解能で測定する検出器の開発を目的としている。

本年度では、28mm×28mm×3.5mmのLa-GPSシンチレーター(株式会社C&A製造)、直径0.2mmの波長変換ファイバー(クラレトレーディング社のB-3とY-11)、位置弁別型光電子増倍管(浜松ホトニクス社のH8500)を組み合わせた測定器を製作した。90Sr/90Y密封線源からのβ線を鉛スリットを用いて幅0.1mm程度のシートビームを形成して本測定器に照射し、個々の波長変換ファイバーからの光量を波高測定回路で測定しその重心を求めることによって、位置分解能が標準偏差で0.085mmを得た。また22Na密封線源からの511keVγ線を照射して、波長変換ファイバーの一方の端を束ねて全光量を測定したところ、平均25個の光電子を測定した。本測定器を実際の高エネルギーγ線の測定に用いる場合は電子陽電子対がシンチレーターを貫通した場合には約8MeVのエネルギー損失があるので、この測定光量は電子陽電子対と雑音(511keVγ線とコンプトン電子)を確実に識別できる。β線シートビームの測定に戻って、信号処理回路数を節約するために波長変換ファイバーを2本づつ束ねて光量を観測した場合の位置分解能は0.105mm、3本づつ束ねた場合の位置分解能は0.13mmであった。なお、本測定器は波長変換ファイバーの一方の端はファイバー番号を32で割った余りが同じファイバーを束ね、他方の端はファイバー番号を32で割った商が同じファイバーを束ねることによって、1024本のファイバーを32+32=64channelの受光素子+信号処理回路で測定できる。本測定器の費用は1層当たり100万円程度である。本年度は日本医療研究開発機構(AMED)の医療分野研究成果展開事業(先端計測分析技術・機器開発プログラム)にも採択され、511keVγ線の測定器開発研究も同時に実施できた。本研究とAMEDの研究はエネルギーは全く異なるが高位置分解能γ線測定器の開発研究であり、無機シンチレーター・受光素子・信号処理回路は共通で利用できる。2課題の研究を同時に行なうことによって、100万円相当の無機シンチレーター・200万円相当の受光素子・400万円相当の信号処理回路を用いることができた。本研究の当初計画では予算枠を踏まえて有効面積50mm×50mm程度の小型測定器を製作する予定であったが、AMED研究と一体化することによって実際の素粒子実験に使用するような300mm×300mm程度の測定器を製作する予定である。本研究では当初GAGGシンチレーターを使用する予定であったが、La-GPSシンチレーターを発見した。La-GPSはGAGGと比べて波長変換ファイバーと光電子増倍管で測定した場合の光量は約5倍である。このため波長変換ファイバーの両端を異なる方法で束ねることによってN**2本のファイバーを2N個の受光素子と信号処理回路で測定できるようになり、回路数が大幅に削減できた。当初は実際の実験に用いる測定器の製造原価は1億円程度と考えていたが、1千万円程度で実現できる見込みである。高エネルギー素粒子実験で用いられている標準的なγ線測定器は例えば5cm×5cm×40cm程度の無機シンチレーターを使用しており、シンチレーター内で発生する電磁シャワーの重心位置を測定しているため、位置分解能は1cm程度でありγ線の進行方向は測定できない。高エネルギーγ線は最初に電子陽電子対生成反応を起こすため、γ線が電子陽電子対に変換した位置を測定できればγ線の入射位置測定精度が大幅に向上する。
包括的分子遺伝学的解析による気分調整薬奏効機序の同定

躁うつ病(双極性障害)の治療薬(気分調整薬)が効く機構を解明してより有効な薬剤の開発に繋げるため、主な気分調整薬4剤を脳内細胞に由来する培養細胞3種に投与後、各細胞の数万種の遺伝子の発現量を測定し、薬剤間で共通に発現変化を受ける遺伝子を特定した。更に末梢血の単球に気分調整薬を投与し脳内変化に関連する発現変化の特定を行った。これらの知見により気分調整薬の奏効機序に関わる機構の解明が進むと期待される。現在、双極性障害の治療に使用される気分調整薬の奏功機序には不明な点が多く、また、これらの薬剤が有効でない症例も多いことから奏効機序の解明とその知見に基づくより有効な薬剤の開発が待たれる。これまでに奏功機序に関わる分子として複数の候補が提唱されているが、各候補分子がどのように奏功機序に関わっているのか、気分調整薬の奏効機序に関わるはずの多数の分子群の中でどの程度の重要性を担っているのかは不明で、また、より重要な分子が見逃されてきている可能性もある。今後マイクロアレイを始めとする包括的な分子遺伝学的な研究が進むことで、より重要で治療法開発に有効な分子が同定されることが期待される。そこで、平成19年度は双極性気分障害に対する気分調整薬であるリチウム、バルプロ酸、カルバマゼピン、ラモトリジンが共通してヒト脳内で及ぼす分子遺伝学的変化を細胞種毎に特定する目的で、ヒト神経細胞由来、アストロサイト由来、オリゴデンドロサイト由来の培養細胞に4剤を各々投与し、発現プロファイルに及ぼす影響を解析した。平成19度研究の結果、気分調整薬により誘導される遺伝子は細胞種毎に大きく異なり、細胞種間のオーバーラップはほとんどないことが示された。また、神経細胞、アストロサイト由来細胞では細胞の生存に関わる遺伝子、オリゴデンドロサイト由来細胞では細胞骨格に関わる遺伝子が、気分調整薬により顕著に発現調節を受ける遺伝子として特定された。更に、次年度に予定している気分調整薬治療歴のある双極性気分障害罹患者からのリンパ芽球への気分調整薬投与により誘導される遺伝子発現変化を解析し、気分調整薬治療に対する有効者群と無効者群の間の差を検討する研究の結果と併せて、気分調整薬の奏効機序に重要な役割を持つ分子群の特定を進める。双極性障害の治療に使用される気分調整薬の奏功機序には不明な点が多く、また、有効でない症例も多いことから奏効機序の解明とその知見に基づくより有効な薬剤の開発が待たれる。これまでに奏功機序に関わる分子として複数の候補が提唱されているが、各候補分子がどのように奏功機序に関わっているのか、気分調整薬の奏効機序に関わるはずの多数の分子群の中でどの程度の重要性を担っているのかは不明である。本研究では双極性気分障害に対する気分調整薬であるリチウム、バルプロ酸、カルバマゼピン、ラモトリジンが共通して及ぼす分子遺伝学的変化を細胞種毎に特定する目的で、ヒト神経細胞由来、アストロサイト由来、オリゴデンドロサイト由来の培養細胞に4剤を各々投与し、発現プロファイルに及ぼす影響を解析した。気分安定薬4剤のうちリチウムとバルプロ酸は相互に遺伝子発現調節に比較的類似した影響を及ぼし、また、カルバマゼピンとラモトリジンは相互に類似した影響を持つことが観察された。4種の気分安定剤投与により共通に遺伝子発現変化を受ける遺伝子群が属するカテゴリには細胞外基質と連携する細胞膜蛋白で細胞外情報を細胞内に伝達する機能に関するものと、形態・器官の形成、発達に関するものが多く、気分安定薬が細胞外から細胞内に伝わる情報伝達系に関わる遺伝子群の発現調節を調節することで、脳内細胞の構造・機能のフォーメーションを変化させることが、気分安定薬の奏功機序に関わる可能性を示している。また、免疫反応に関わる遺伝子群も全細胞種、全気分安定薬に共通して発現変化を受けていた。我々は更に中枢神経系のミクログリア・樹状細胞と近似する末梢血単球由来の樹状細胞にリチウムを投与してマイクロアレイ解析を行い、アポトーシス関連やサイトカイン受容体遺伝子の発現変化を特定した。これらの知見をもとに気分調整薬の奏効機序に関わる分子群の特定が進むと期待される。
燃焼ごう音とそれによる燃焼診断に関する研究

燃焼に伴って発生する騒音は、乱流火炎の不均質燃焼によって発生する"燃焼ごう音"と、種々のフィードバック現象や共鳴現象によって発生する"共鳴音"とに分類される。ブンゼン形乱流火炎から発生する燃焼ごう音について、特に火炎中で変動するイオン電流とOHラジカル発光との関係を中心に調べた。これまでにも開放予混合乱流火炎の燃焼騒音は燃焼率の変動、すなわち火炎ブラシにおける熱発生率変動と関係するといわれてきたが、本研究における観察によって、さらに詳細な燃焼音の発生機構が明らかになった。開放形乱流予混合火炎から発する音は、単一の音源から発するのではなく、つぎの三つから成る。すなわち、1)局所火炎要素における乱流渦の燃焼による熱膨張に起因する"局所燃焼ごう音"。2)上流で生成されたじょう乱が、火炎錘を伝ぱするとともに増幅され、火炎先端における熱発生率の変動を引き起こす結果発生する"火炎先端燃焼ごう音"。3)噴流の境界における乱れによる"噴流音"。上流の火炎要素における乱流燃焼が発する"局所燃焼ごう音"は、比較的音圧レベルは低い。しかし、その燃焼によってじょう乱は下流へ伝ぱするにつれて増幅し、火災先端近傍において熱発生率の変動、すなわち"火炎先端燃焼ごう音"に結び付く。OHラジカル発光とイオン電流は、いずれも局所熱発生率とよく対応し、これらの量と良い相関を示す燃焼音の測定とともに、乱流火炎の診断に有効な手段となることが期待できる。燃焼に伴って発生する騒音は,乱流火炎の付近室燃焼によって発生する燃焼ごう音と,種々のフィードバック現象や共鳴現象によって発生する共鳴音とに分類される.本研究では,ブンゼン形乱流火炎を対象に,燃焼ごう音の発生のメカニズムを調べ,乱れと火炎とごう音の因果関係を明らかにし,燃焼騒音の低減のための基礎資料を得ることを目的としている.本年度の結果として,以下の結論を得た.1)音圧変動とイオン電流あるいは化学発光強度の変動の相関を抽出することにはかなり苦労があった.しかし,周波数可変フィルタの降下は予想以上に大きく, S/N比のあまりよくない信号から,目的の性質を抽出することができた.その結果,燃焼ごう音として捕らえられる音圧変動と,火炎中のイオン電流や化学発行強度の変動の間に明確な相関が存在することが明かとなった.2)火炎局所の変動は,燃焼ごう音に対してわずかの寄与しか持たない.しかしこの変動は火炎錘を伝ぱして,火炎先端部の大きな変動を生ぜしめ,その結果,大きな熱発生率変動ひいては燃焼ごう音を発生させる.3)熱発生率変動をピンクノイズと仮定し,その時間微分信号を燃焼ごう音音圧変動信号と見立てて,両者の相関係数をコンピュータ・シミュレーションによって求めたところ,その形状は実験によっ得られた信号間の相関係数の形状と一致した.このことは,熱発生率変動が,イオン電流や化学発光と同様,乱流火炎中でピンクノイズ的な性質を持つことを示すと同時に,音圧変動信号が熱発生変動の時間微分信号に対応することの妥当生を示している.昨年度の結果として、ブンゼン形乱流火炎の発生する燃焼音は、主として火炎ブラシ先端における熱発生率変動によって生じ、この熱発生率変動は、イオン電流あるいは化学発光強度とよく対応することが明らかになった。引続き行った研究の結果、バーナロ近傍のせん断層の不安定によって生成されるじょう乱は、乱流渦の燃焼によって増幅されつつ、火炎帯に沿って上方へ伝ぱする。一方、熱集中によって予熱された中心流管は、火炎先端付近で伝ぱしてきたじょう乱によってランダムに点火されて、火炎先端を振動させ、火炎先端燃焼ごう音を発生する。そしてランダム点火のこん跡が、内炎先端から上方に流出する。また、噴流と周囲流体の境界において、燃焼ガス噴流の乱れとせん断により、噴流騒音が発生する、というブンゼン火炎の燃焼音発生機構が明らかとなった。火炎中の変動が、上流から流入する混合気流中に存在する固有の変動によって、引き起こされる可能性があるので、近寄り流れ中の乱れとイオン電流の相関を調べた。

その結果、両信号間には相関のないことが分かった。つぎに熱線風速計をマイクロフォンプローブに代え、近寄り流れの圧力変動と、イオン電流および燃焼音との相関を調べた。これらの信号も互いに無相関であることが判明し、測定された音は、近寄りながれ中の変動とは無関係であることが示された。燃焼ごう音の発生原因となる熱発生率変動を捉えるために、本研究ではOHラジカル発光とイオン電流の変動を測定したが、これらは、いずれも局所熱発生率とよく対応し、これらの量と良い相関を示す燃焼音の測定とともに、乱流火炎の診断に有効な手段となることが期待できる。
サケの生体磁気センサの抽出とその地磁気検出機構の研究

(1)磁性物質の存在する組織の確定:磁性微粒子は鮭頭部のいたるところから抽出されたが、特に脳の両側に位置する前耳骨付近から多量に見出され、ここから微粒子に囲まれた小器官も見出されている。今回の研究により、その組織が三半規管であることが確定した。見出された磁性微粒子を電子線回析やEDX解析法を用いて分析を行った結果、主成分は鉄とセリュームで、物質はFe_3O_4,Fe_2O_3,FeCe_2O_4,FeOOHなどと推定された。平衡感覚器官である三半規管に多量の磁性微粒子が存在し、かつ規管端部が神経で脳に直接接続されていることを考慮すると、ここに磁性物質が存在したことは、磁気センサによる回遊説に根拠を与えるものと考えられる。(2)卵からの磁性物質の発見:鉄染色法により、未授精卵にも磁性微粒子が存在することを確認した。さらに溶解法により、卵から成魚と同様な磁性微粒子の集合体を見出した。分析の結果、これも成魚と同じくFe_2O_3,FeCe_2O_4,FeOOHなどと推定された。これは磁気センサが、遺伝的に受け継がれているものとした注目される。この微粒子群が、成長とともにどの様に磁気センサとして構成されて行くか検討することが、今後の課題である。(3)磁気センサモデルの動作の模擬実験と計算機シミュレーション:先に見出された磁気センサと思われる小器官を、球状永久磁石を楕円状に配列した装置で模擬し、外部磁界による磁石の動きを定性的に検討した。次に磁性微粒子が楕円状の器官を囲んでいる組織を、磁気センサとみなしてモデル化し、これに磁界が加わった場合の各磁性微粒子の動きを、有限要素法により求めた。この結果、磁界の方向が変わるに従って、最大トルクを受ける微粒子の位置が変化することを見出した。この器官と機械電気変換機、情報伝達系が組み合わされば、磁気センサとして有効であると考えられる。1.磁気感覚器官の解剖学的位置の決定磁気感覚器官の主体をなす磁性微粒子は、し骨、前頭骨を含む前頭部と、脳を中心とする後頭部に多量に見いだされた。また、磁性微粒子に囲まれた新しい形の磁気感覚器官と思われる組織も脳の近傍から抽出された。以上により、器官の存在範囲はかなり狭められてきたので、今後は組織を溶解せず、組織固定して試料を作り、存在部位を確定する計画である。2.磁気感覚器官の動作の解明(1)モデル実験:先に見いだされた直径50nm程度の球状磁性微粒子に囲まれた楕円状のセルからなる器官を10万倍に拡大したモデルを磁石で作成し、これを磁界中に置いて磁界の方向や強さにより、モデルの磁石がどの様に振舞うかを検討した。この結果、当初予想したのとは異なり、磁気モ-メントが磁界と直交している部分の磁石が最も動き易いことが判った。今後は磁石の動きにより生じる力を定量的に評価する方法を確立し、実際に鮭の体内での磁気感覚器官としての動きを推定してみる計画である。(2)計算機シミュレ-ション:前述の器官及び磁性微粒子が直線状に連なっている場合について、磁界中に於けるこれら微粒子の挙動を追求する目的で計算機によるシミュレ-ションが計画された。

今年度はプログラム立ち上げのため、直線状微粒子鎖の場合についてのみ検討が行なわれた。この結果、予測された磁石の振舞いとシミュレ-ション結果との間には、定性的によい対応がみられた。次年度は更に複雑な形の器官について、その動作を検討する予定である。1。磁気感覚器官の解剖学的部位の確定鮭の三半規管を取り出して溶解抽出法及びベルリン青鉄染色法により確かめたところ、ここには多量の磁性微粒子が存在していることが見出された。従来磁性微粒子は篩骨を中心に存在すると言われていたが、この通説を翻す知見を得ることができた。三半規管は脳に近く平衡感覚を司る器官なので、ここに磁気感覚器官があるということは、説得力がありまた神経系との接続を考察する上でも都合の良い知見といえよう。今後他の組織についても磁性微粒子や器官の抽出を行っていく予定である。2。卵からの磁性微粒子の発見鮭の体内磁性微粒子が、成長段階の何時獲得されるかについては諸説あるが、確定的なことは判っていなかった。今年度採用したベルリン青鉄染色によって、卵1個に磁性微粒子群が1組存在することが確かめられた。これによって鮭は発生の初期から既に磁気センサを持つように決定づけられているということができよう。これは生物の発生や進化に対して、地磁気が関係しているということを示すもので新しい知見であろう。3。磁気感覚器官の磁界に対する動作の解析前年度以前に既に見いだされている、磁気感覚器官と思われる2種の器官(楕円状の組織を磁性微粒子が取り囲んでいるもの)について、有限要素法を用いて磁界中の振舞いを検討した。この結果、いずれの器官も磁界中におかれた場合、磁界と直角な磁気モ-メントを持つ粒子が最大トルクを受け、周囲の組織にある力を及ぼしていることが判った。従って磁界の方向が変われば、最大のトルクを受ける組織の部位も変わるので、この器官により磁界方向の検知を行えるものと考えられる。1。三半規管における磁性微粒子の発見昨年度、三半規管に磁性物質(2価および3価の鉄)のあることを染色法で確かめたが、今年度は磁性物質の電子顕微鏡による観察および電子線回折やEDXAを用いた成分分析を行った。磁性物質は三半規管の組織内にも管のリンパ液内にも存在する。リンパ液内から抽出した磁性物質は直径20-50nmの微粒子の集合体で、篩骨等他の組織から見いだされたものとほぼ同様の形態であった。またその主成分は鉄とセリュームの化合物であり、化学式はFeCe_2O_4で表されるものと思われる。三半規管は平衡感覚器官で脳に近く、ここに磁石があることは、磁気センサによる回遊説に有力な根拠を与えるものと考えられる。今後磁界による磁石の動きを電気信号に変換するTransducerや電気信号を脳に伝える神経系の発見が残された課題である。このため現在、三半規管を含む組織のパラフィン包埋・薄切・染色によって、これらの器官の発見に努めている。2。卵における磁性物質昨年度染色法で、卵に磁性物質が存在することを確かめたが、今年度は溶解法も併用して、磁性物質の電子顕微鏡による観察及び成分分析も行った。この結果、未授精の卵に既に成魚と同様な磁性微粒子の集合体が存在することが見いだされた。また鉄染色法を用いた観察の結果、卵が受精後細胞分裂が進むに従い、染色された部分の形態が変化すること、Fe^<2+>イオンが分散し光学顕微鏡による観察が難しくなっていった等のことが明らかになった。これにより、磁性物質は親から遺伝的に受け継いでいることが確かめられた。またその成分も、成魚と同様に、FeCe_2O_4と表されることが判明したことは興味深い。
ディラック作用素の反可換性に基づくスペクトルの解析とその応用

磁場のある離散ラプラシアンのスペクトル解析前々年度と前年度に離散グラフ・細分グラフ・線グラフ上の磁場のあるシュレーディンガー作用素の離散版の間に成り立つ作用素恒等式の成立を証明した。その系として、それぞれのスペクトル集合間に成り立つ関係式を得た。特にもとが無限グラフの場合、細分グラフや線グラフには、ある特定の値に無限大の重複度の固有値が生じるかどうかの条件、とくにグラフの幾何学的形状との関係に興味を残していた。本年度は、ある種のグラフ(結晶格子)のシュレーディンガー作用素がそのような固有値を持つための条件を見い出した。変調超格子の透過特性の解析半導体の積層によって構成される変調超格子は特定のエネルギーを透過または遮断する特性を持つ量子デバイスであり、透過域には真の透過域と準透過域が生じることが知られているが、その生成の原因は不明で、その制御は難しい問題になっている。数学的には1次元のシュレーディンガー方程式の散乱問題の一つである。従来より米子工業高等専門学校講師の浅倉邦彦と共同で研究してきたが、本年度は北見工業大学の鈴木正清教授、北海道工業大学の真田博文助教授の協力を得て、基本構造の固有値の実数性の分布と準透過域との関連を見いだした。磁場のある離散ラプラシアンのスペクトル解析研究代表者は、前年度、ディラック作用素の解析手法を応用することにより、graph、sub-division graph、line graph上の離散ラプラシアン間の作用素恒等式を導いたが、本年度は磁場のあるシュレーディンガー作用素の離散版においても同様の結果を得ることができた。この結果は現在投稿中である。強い特異性のある磁場のディラック作用素の自己共役拡張Aharonov-Bohmの磁場のような強い特異性がある場合のディラック作用素は自己共役でなく、意味のある物理モデルを定義するためにはその自己共役拡張を構成しなければならない。一般論として自己共役でない対称作用素の自己共役拡張は、2つの不足指数が等しい時その時に限り自己共役拡張を持ち、それらの自己共役拡張は不足指数をmとするとm次元ユニタリ行列群U(m)でパラメータ付けされることが知られている。研究代表者は、超対称量子力学の超生成子としてのディラック作用素の自己共役拡張がU(m)全体をとれないこと、またU(m)内でどのような構造をとれるかを調べた。現在、投稿用の論文を執筆中である。磁場のある離散ラプラシアンのスペクトル解析研究代表者は、前年度、ディラック作用素の解析手法を応用することにより、graph、subdivision graph、line graph上の離散ラプラシアン間の作用素恒等式を導いたが、本年度は磁場のあるシュレーディンガー作用素の離散版においても、同じ解析手法を用いて同様の結果を得ることができた。変調超格子の透過特性の解析半導体の積層によって構成される変調超格子の透過特性の解析を、米子工業高等専門学校電気工学科講師の浅倉邦彦、金沢大学大学院自然科学研究科の米田俊太郎らの協力のもとで行い、次のような結果を得た。変調超格子の透過域・遮断域の領域の形成における超格子の形状に対する依存性はまだ明らかにされていなかった。今回、超格子の形状から定義される行列のトレースの絶対値の大きさと透過域と遮断域の境界が1対1に対応することを見い出した。こちらの結果も、現在、投稿用の論文を執筆中である。
黄色ブドウ球菌の毒素産生の制御：にぎり飯で食中毒を起こさないために

本研究では米飯における黄色ブドウ球菌の増殖及び毒素エンテロトキシンA(SEA)産生の制御を目的とし、菌を添加した米飯を様々な環境下で保存し、菌の増殖やSEA量などを詳細に調べた。グリシンでは飯重量の25%、食塩では57%の添加でSEA産生を抑制する傾向がみられた。グリシンと食塩を同時に加えてもSEAの抑制効果は認められなかった。また、pH 4.04.5でもSEA産生を抑制する傾向が認められた。これらの結果から、米飯の味を考慮すると食品添加物単体でのSEA抑制は困難であり、これらの抑制法をいくつか組み合わせることで米飯のおいしさを保ちつつ、SEA産生を抑える必要があると考えられた。黄色ブドウ球菌は食品中で増殖し、増殖に伴って毒素エンテロトキシンA(SEA)を産生する。日本では、米飯食品においての黄色ブドウ球菌食中毒が毎年みられる。黄色ブドウ球菌を添加した米飯を様々な条件で保存し、黄色ブドウ球菌の分布やSEA量、SEA遺伝子発現など詳細に調べることで、にぎり飯の適切な保存時間や保存条件を決定する重要な基礎データを得ることを目指している。そこで今年度は、米飯において色々な環境要因がSEA産生に及ぼす影響とにぎり飯の実際の大きさがSEA産生に及ぼす影響について調べることを目的として、米飯への菌の付着量とグリシンの影響について調べた。菌の付着量については、付着量が多い場合と少ない場合では、いずれでも37°Cで46時間程度の保存初期段階からSEAを検出しはじめ、菌の増加に伴ってSEA産生も増加した。しかし、米飯への菌の付着量が多い際には、少ない場合よりもSEAは多く産生された。また、米飯においての菌の生育とSEA産生については菌株によって大きく異なった。グリシンは食品添加物としてもよく知られている。グリシンを飯重量の12%添加して実験を行ったところ、SEA産生は保存初期段階にはコントロールに比べ、若干の抑制傾向がみられた。しかし、最終的には菌はコントロールと同程度まで生育し、SEAが産生された。一方、飯重量の5%のグリシン添加では菌の生育、SEA産生ともに抑制された。今後はSEA産生に対する他の環境要因の影響について調べるとともに遺伝子発現量を測定するための検討を行う予定である。黄色ブドウ球菌を添加した米飯を様々な条件で保存し、黄色ブドウ球菌の分布やSEA量などを詳細に調べることで、にぎり飯の適切な保存時間や保存条件を決定する重要な基礎データを得ることを目指している。昨年度に引き続き、米飯において色々な環境要因がSEA産生に及ぼす影響を調べることを目的として、今年度は米飯においてのSEA産生に対する塩分濃度の影響について調べた。飯重量の5-7%の塩分を含む米飯においてはSEA産生が抑制される傾向があったが、1-3%の塩分濃度ではコントロールに比べて抑制効果はみられず、にぎり飯への添加が想定されるような現実的な塩分濃度ではSEA産生が抑制されないことが示唆された。また、食品添加物で市販のにぎり飯に添加されているグリシン(0.5%、1%)と少量の食塩を同時に加えて、SEA産生への影響を調べた。しかし、いずれのグリシン濃度においても、食塩を加えてもグリシンのみの場合に比べて、菌数とSEA産生に対する抑制効果はみとめられなかった。今後はSEA産生に対するpHの影響について調べることで、SEA産生に対する環境要因の影響についてまとめるとともに遺伝子発現量の測定を行う予定である。今年度の目標であった米飯におけるSEA産生に対する環境要因の影響に関して滞りなく実験を行うことができた。実際のにぎりめしを用いた実験についても本実験を進めている。昨年度に引き続き、米飯において色々な環境要因がSEA産生に及ぼす影響を調べることを目的として、今年度は米飯においてのSEA産生に対するpHの影響について調べた。pH 4.06.0に調整した米飯を用いて調べたところ、pH 5.06.0ではコントロールと同程度のSEAを産生したが、pH 4.5では少し抑えられ、pH 4.0ではほとんどSEAを産生しなかった。今後はSEA産生に対する環境要因の影響についての成果をまとめるとともに遺伝子発現量の測定を行う予定である。米飯におけるSEA産生に対する環境要因の影響に関し、滞りなく実験を行うことができた。しかし、実際のにぎりめしを用いた実験については、本実験を進めるにあたり、複数の予備検討を行ったため、当初の予定より少し遅れている。本研究では、黄色ブドウ球菌を添加した米飯を様々な条件で保存し、黄色ブドウ球菌の生育やSEA量などを詳細に調べることで、米飯の適切な保存時間や保存条件を決定する重要な基礎データを得ることを目指している。

黄色ブドウ球菌のSEA産生は一定の条件下においても、菌株により大きく異なることから、今年度はSEA産生に対するpHの影響について複数の菌株を使用して調べた。pH 4.06.0に調整した米飯における複数の菌株のSEA産生を調べたところ、いずれの株においても、pH 5.06.0ではコントロールと同程度のSEAを産生したが、pH 4.0ではほとんどSEAを産生しなかった。pH 4.5ではSEA産生が少し抑えられる菌株とそうでないものがあり、菌株による差が大きかった。次に、電子顕微鏡による菌の形態観察を行い、pHによる菌の生育に対する影響についても調べた。コントロールに比べ、pH 4.04.5では保存初期における菌体の確認が困難であった。低pH環境下において残存した菌がその後の増殖及びSEA産生に関与していることが示唆された。本研究では米飯における黄色ブドウ球菌の増殖及び毒素エンテロトキシンA(SEA)産生の制御を目的とし、菌を添加した米飯を様々な環境下で保存し、菌の増殖やSEA量などを詳細に調べた。グリシンでは飯重量の25%、食塩では57%の添加でSEA産生を抑制する傾向がみられた。グリシンと食塩を同時に加えてもSEAの抑制効果は認められなかった。また、pH 4.04.5でもSEA産生を抑制する傾向が認められた。これらの結果から、米飯の味を考慮すると食品添加物単体でのSEA抑制は困難であり、これらの抑制法をいくつか組み合わせることで米飯のおいしさを保ちつつ、SEA産生を抑える必要があると考えられた。今年度の目標であった米飯におけるSEA産生に対する環境要因の影響に関して滞りなく実験を行うことができた。また、実際のにぎりめしの大きさについても予備検討を現在行っているところである。今後は、米飯中における黄色ブドウ球菌の生育やSEA産生に対するpHの影響について具体的に調べ、SEA産生の抑制に効果的な条件を探すとともに、今までの環境要因に対する影響についてまとめる。また、実際のにぎりめしにおいての予備検討で決定した条件を用いて、実際の食中毒を想定した大スケールの本実験を進め、遺伝子発現量も測定する。今後は、今までの環境要因の影響に関する成果をまとめ、学会発表・論文投稿において得られた成果を発表するとともに、遺伝子発現量に関する研究も進める。western blot及び分子生物学的試薬等の消耗品の購入、成果発表のための学会参加、論文投稿に予算を使用する。食品衛生学、食品科学、家政学今後は、米飯中における黄色ブドウ球菌の生育やSEA産生に対する塩分濃度やpHの影響について具体的に調べ、SEA産生の抑制に効果的な条件を探すとともに、実際のにぎりめしにおいての予備検討で決定した条件を用いて、実際の食中毒を想定した大スケールの実験を行う。リアルタイムPCRを用いたmRNA定量のための予備検討についても進めていく。国際学会での研究成果発表を予定していたため、旅費を予算申請していたが、本年度の国際学会の年度大会が日本国内(横浜)であったため、旅費がかからなかったため。また、今年度インキュベーターを購入したが、設置場所のスペースの関係上、当初予定していたものより少し小型のものにし、設置台等の購入も不要だったため。研究代表者の所属機関と業務内容の変更にに伴い、本研究の申請時に予定していた最終年度のエフォートが大幅に減り、消耗品の購入等が減ったため。2015年2月にインキュベーターの購入を予定していたが、購入しなかったため。