hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Motion Hacking:昆虫の歩行を司る脚間協調機序を紐解く介入法の開拓

本研究では,ナナフシの神経生理学的,動物行動学的研究,ならびにその知見を用いたモデル化,ロボットへの適用に関して高い業績を上げている研究機関であるBielefeld大学(独)において,申請者が提唱している「運動へのシステム工学的介入による生物の適応メカニズムの解明」というアプローチを発展させる.具体的には,昆虫自身の感覚運動機能を残存させた状態で,筋への電気刺激により,脚の運動をハッキングする方法論(Motion Hacking法)を確立し,介入者の意図どおりに脚の運動を変化させたときの昆虫自身の神経系による脚間協調過程を観察することで,その背後に隠れた「ロジック」を明らかにする.Motion Hacking法確立のため,申請者が主として筋への電気刺激装置の開発を担当する.Volker Dur教授(海外共同研究者)からは,対象昆虫(ナナフシ)の行動神経学的知見に基づき,同刺激装置を用いた筋への刺激法(電極の位置,太さなど)を検討し助言をいただき,試行錯誤を通して筋の選択的制御法を確立するための実験を共同で行う. Volker Dur教授は,生物学,計算論的神経動物行動学を専門とする研究者であり,昆虫(ナナフシ)の適応的な移動能力の解明を目指した研究を行っている.特に,動物行動学,電気生理学,数理でもリング,ロボットへの実装という多角的手法をベースに,さまざまな分野の研究者との学際的な研究を精力的に遂行しており,海外共同研究者として適任である.初年度は,脚の筋への電気刺激のための,筋刺激装置を開発した.Raspberry Piに外部回路を実装することで,4チャンネルの高精度PWM(Pulse Width Modulation)信号を生成可能な刺激装置を設計した.筋への電気刺激PWM信号の周波数,Duty比,出力電圧を任意に変更可能とすることで,これらのパラメータが生成させる脚運動に与える影響を検証した.モデル生物として,V. Durr教授の研究室で飼育するナナフシ(Carausius morosus)を用いた.制御対象の筋としては,Protractor, Retractor, Levatorを採用した.第1段階の実験として,ナナフシを固定した状態で筋を刺激した際に対応する関節が生成する関節トルクを計測した.PWM信号のバースト時間T[s]と発生する関節トルクτ[uNm]の関係の調べた.設定したパラメータに対して,500msの刺激時間の範囲において,刺激時間と生成トルクの間の線形関係を見出した.この結果は,筋電気刺激による脚運動の生成の可能性を示唆する結果である.1筋刺激時間-生成トルクモデルの構築と,モデルに基づく発生トルクの予測初年度に得られた筋刺激時間-生成トルクの間の線形関係に基づく生成トルクモデルを構築する.初年度においては,20個体において,さまざまなPWM信号に対する生成トルクを計測しており,そのデータを用いて,モデルのパラメータを推定する.パラメータの推定には,階層ベイズモデルを用いる.これにより,ナナフシの個体差によらないトルク制御モデルを構築する.2歩行中の筋刺激による運動への介入と適応メカニズム検証実験1で確立したモデルにより,個体によらない生成トルクの予測が可能となる.この予測に基づき,ナナフシの歩行への介入実験を行うことで,適応的な脚間協調のメカニズムの抽出を試みる.内定年度:2017本研究では,ナナフシの神経生理学的,動物行動学的研究,ならびにその知見を用いたモデル化,ロボットへの適用に関して高い業績を上げている研究機関であるBielefeld大学(独)において,申請者が提唱している「運動へのシステム工学的介入による生物の適応メカニズムの解明」というアプローチを発展させる.具体的には,昆虫自身の感覚運動機能を残存させた状態で,筋への電気刺激により,脚の運動をハッキングする方法論(Motion Hacking法)を確立し,介入者の意図どおりに脚の運動を変化させたときの昆虫自身の神経系による脚間協調過程を観察することで,その背後に隠れた「ロジック」を明らかにする.Motion Hacking法確立のため,申請者が主として筋への電気刺激装置の開発を担当する.Volker Dur教授(海外共同研究者)からは,対象昆虫(ナナフシ)の行動神経学的知見に基づき,同刺激装置を用いた筋への刺激法(電極の位置,太さなど)を検討し助言をいただき,試行錯誤を通して筋の選択的制御法を確立するための実験を共同で行う. Volker Dur教授は,生物学,計算論的神経動物行動学を専門とする研究者であり,昆虫(ナナフシ)の適応的な移動能力の解明を目指した研究を行っている.特に,動物行動学,電気生理学,数理でもリング,ロボットへの実装という多角的手法をベースに,さまざまな分野の研究者との学際的な研究を精力的に遂行しており,海外共同研究者として適任である.初年度は,脚の筋への電気刺激のための,筋刺激装置を開発した.Raspberry Piに外部回路を実装することで,4チャンネルの高精度PWM(Pulse Width Modulation)信号を生成可能な刺激装置を設計した.筋への電気刺激PWM信号の周波数,Duty比,出力電圧を任意に変更可能とすることで,これらのパラメータが生成させる脚運動に与える影響を検証した.モデル生物として,V. Durr教授の研究室で飼育するナナフシ(Carausius morosus)を用いた.制御対象の筋としては,Protractor, Retractor, Levatorを採用した.第1段階の実験として,ナナフシを固定した状態で筋を刺激した際に対応する関節が生成する関節トルクを計測した.PWM信号のバースト時間T[s]と発生する関節トルクτ[uNm]の関係の調べた.設定したパラメータに対して,500msの刺激時間の範囲において,刺激時間と生成トルクの間の線形関係を見出した.この結果は,筋電気刺激による脚運動の生成の可能性を示唆する結果である.

1筋刺激時間-生成トルクモデルの構築と,モデルに基づく発生トルクの予測初年度に得られた筋刺激時間-生成トルクの間の線形関係に基づく生成トルクモデルを構築する.初年度においては,20個体において,さまざまなPWM信号に対する生成トルクを計測しており,そのデータを用いて,モデルのパラメータを推定する.パラメータの推定には,階層ベイズモデルを用いる.これにより,ナナフシの個体差によらないトルク制御モデルを構築する.2歩行中の筋刺激による運動への介入と適応メカニズム検証実験1で確立したモデルにより,個体によらない生成トルクの予測が可能となる.この予測に基づき,ナナフシの歩行への介入実験を行うことで,適応的な脚間協調のメカニズムの抽出を試みる.
開発実践の副次効果と住民活動の創造的展開-タンザニアにおける農村開発の事例

本研究は東アフリカ、タンザニア南部の住民参加型農村開発プロジェクトに焦点を当て、開発プロジェクトを推進する側が意図しない、いわば「副次効果」とみなされていた部分にこそ住民の主体性・創造性が反映されるとの考えにたち、その実態を長期的視点に基づいて明らかにすることを目的とした。その結果、とくに定性的な部分において、従来の評価手法では明らかにならなかった地域住民の動きが見出され、「副次効果」への着目が、地域の内発的発展をとらえる視点につながることを実証的に明らかにした。本研究は東アフリカ、タンザニア南部の住民参加型農村開発に焦点を当て、農村開発のもとで発現する地域住民の主体的・創造的な対応を長期的・実証的な調査研究により解明することを目的としている。とくに開発を推進する側が意図しない、いわば「副次効果」とみなされていた部分にこそ住民の主体性・創造性が反映されるとの考えにたち、その実態を明らかにするとともに、それが開発実践にフィードバックされることの重要性を提起する。21年度はこの内容に関連する以下のことを実施した。1.関連文献のレヴューをおこない、本研究の理論的展開の方向性と妥当性、農村開発の現場の動向について国内学会(1)・市民講座(1)・公開講座(1)・研究会(1)・招待公演(1)において発表した。2.研究と農村開発実務の架橋をテーマとする研究会を立ち上げた。およそ2週間に1回のペースで開催し、この研究会をとおして関心を同じくする研究者、開発実務者との情報の共有を図った。3.上記1の発表に関する英語論文1編(African Study Monographs)と日本語論文2編(法政大学紀要「人間環境論集」・京都大学GCOEプログラムワーキング・ペーパー)を作成した。13の取り組みによって、研究の方向性の妥当性が確認され、今後実施する予定の現地調査の意義を確認できた。とくに学会活動では、分野横断的な学会で発表することで、学際的な視点から研究内容を検討することができた。また、市民講座における発表は、農村開発における市民団体との協働のアイデアを考えるきっかけとなった。この内容に関連する本年度の研究実績は以下のとおりである。(1)研究環境の整備:関連書籍・論文およびパソコン周辺機器を購入し、研究を進めるうえでの環境を整備した。(2)学会・研究会発表:これまでの調査研究のうち、とくに開発プロジェクトのインパクト評価に関する内容をまとめ、1つの国内学会と2つの国内研究会で発表し、関心領域の近い研究者との意見交換をおこなった。(3)論文・著書の発表:参加型開発プロジェクトのインパクト(「副次効果」)について論じた論文(2)・著書(2)、およびフィールドワークと地域社会への支援の関係を論じた著書(1)を発表した。(4)現地調査:現地調査のためタンザニアに30日間渡航した。県農業畜産開発局において現在進行中の開発政策の詳細について聞き取りと資料収集をおこない、その内容と開発プロジェクトのインパクトの関連に着目しながら住民活動の現在について調査した。その結果、調査地では住民が過去の開発プロジェクトにおける経験を活用しながら、開発政策による資源を有効に普及させる独自の仕組みを形成しつつあることが明らかになった。平成23年度の現地調査によってこの詳細を明らかにする予定である。(5)研究成果の公開:研究内容を紹介するWebページを作成し、現在までの研究成果を公開した。この内容に関連する本年度の主な研究実績は以下のとおりである。1.学会・研究会発表:昨年の現地調査で得られた、現在進行中の開発政策と住民グループ活動に関連するデータをまとめ、1つの国内研究会で発表し、関心領域の近い研究者との意見交換をおこなった。その他、福岡に拠点を置くNGOの主催する1つの勉強会においてNGO関係者や学生、一般市民を相手に本研究の内容を紹介し、開発実務の視点から研究内容を深めることに努めた。2.短報の発表:開発プロジェクトのインパクト(「副次効果」)に関する学会報告(2010年度)の内容をまとめた2つの短報を発表した。

3.現地調査:現地調査のためタンザニアに40日間渡航した。昨年の調査で、住民が過去の開発プロジェクトにおける経験を活用しながら、現在の開発政策による資源を有効に普及させる独自の仕組みを形成しつつあることを明らかしたが、本年度の調査により、その動きが地域に根付いたものであることを確認した。また、現地で住民グループ交流会を兼ねたワークショップを2日間にわたり開催した。これまでの研究を総括して発表し、今後、研究成果を実践活動につなげる方途を住民とともに探った。4.研究成果の公開:研究内容を紹介するWebページの内容を更新する予定だったが、システムメンテナンスのため、更新をおこなうことができなかった。システムが回復次第、更新を進める予定である。
レンズ空間内の結び目に関する補空間予想の研究

本研究の主な目的は,結び目理論研究の基礎となる問題「結び目補空間問題:同相な補空間をもつ結び目はいつ同値となるか」について,これまで様々な研究が進められている3次元球面を拡張するクラスであるレンズ空間の中の結び目に焦点をあて,双曲構造などの結び目補空間の幾何構造とLMO不変量やキャッソン不変量などの結び目不変量を融合的に用いて研究を行うことである。より具体的な研究目標は「レンズ空間内の結び目に沿った同値でない矯飾的手術(同相な多様体対を生成するデーン手術)の分類」であり,次の2点を明らかにすることである:(1)レンズ空間内の結び目に関して矯飾的手術予想(向きまで込めて互いに同相である3次元多様体対を生成する非自明なデーン手術は存在しないであろう)が成り立つこと。(2)レンズ空間内のどのような結び目が対掌矯飾的手術(互いに鏡像である3次元多様体対を生成するデーン手術)を許容するかということ。当該年度に得られた研究成果は,上記の(2)について,主に次の2つであった。一つは,結び目および絡み目のタイプを変えないバンド付加(banding)について,様々な例を構成し,それを元に対掌矯飾的手術を許容するが、補空間が鏡像対称性を持たない双曲結び目の例を初めて構成したことである。これはおよそ20年前に提起された予想の反例を与えるものであった。一方で,レンズ空間内の双曲結び目で補空間が鏡像対称性を持つよく知られた例について,バンド付加を用いて表すことにより,そのメカニズムを明らかにし,それを含む無限族を構成することができた。研究実績の概要に述べたように,当該年度の具体的な目標である「(2)レンズ空間内のどのような結び目が対掌矯飾的手術(互いに鏡像である3次元多様体対を生成するデーン手術)を許容するか」について,結び目のバンド付加を利用することにより,新しい例を構成することができたことは重要な成果であり,本研究課題について,おおむね順調に進捗していると言える。一方で,「(1)レンズ空間内の結び目に関する矯飾的手術予想の解決」に向けては,有限型不変量やキャッソン不変量などの結び目不変量を用いた研究について,まだ現在進行中である。また,結び目補空間の双曲構造や非ーガード分解を用いた研究にも着手しており,さらなる進展が期待される。基本的には研究計画に沿って研究を推進していく予定である。ただし,最新の研究動向を踏まえ,海外からの研究者招聘については,一部予定の変更など再検討をする。またコンピュータによる不変量の計算に向けて,研究集会「トポロジーとコンピュータ」の開催に関わるなど,より先進的な研究を取り入れることを考えている。具体的には,3次元多様体の双曲構造について,また関連してクライン群論や函数論について,専門的知識を深めたい。そのため,今年度に使用予定の旅費等を使用せず,次年度に使用する予定とした。

基本的には研究計画に沿って研究を推進していく予定である。ただし,最新の研究動向を踏まえ,海外からの研究者招聘については,一部予定の変更など再検討をする。またコンピュータによる不変量の計算に向けて,研究集会「トポロジーとコンピュータ」の開催に関わるなど,より先進的な研究を取り入れることを考えている。具体的には,3次元多様体の双曲構造について,また関連してクライン群論や函数論について,専門的知識を深めたい。そのため,今年度に使用予定の旅費等を使用せず,次年度に使用する予定とした。(理由)最新の研究動向を踏まえて,研究計画にあったデスクトップ式コンピュータによる計算を次年度以降に行うことに変更した。そのため,計上してあったデスクトップ型コンピュータの購入を見合わせた。また次年度に海外からの研究者招聘を含む研究集会の開催を計画しており,そのため,国際研究集会への参加を一部見合わせ,旅費の一部を次年度使用とすることとした。(使用計画)変更した研究計画にあわせて,海外からの研究者招聘を再検討する。またあわせて関連する研究集会を開催を検討する。
粘性せん断流れにおける微細気泡の成長・収縮

せん断流れ中における気泡の成長・収縮について実験的・理論的に検討を行なった。まず気泡の成長・収縮に及ぼす拡散の影響を検討するため、種々の条件で気泡の成長・収縮の径変化を測定し、油中含有気体の拡散係数を求めた。その結果(1)拡散係数の値は油種により大きく異なる。また、初期気泡径が大きいほど、拡散係数が大きくなる。油の中の気体濃度は実験範囲内では、拡散係数に影響を及ぼさない。(2)気泡の成長・収縮の経過時間により見かけ上拡散係数は違ってくる。すなわち気泡の収縮の進行に伴い拡散係数は小さくなり、逆に気泡の成長に伴い拡散係数は大きくなることなどが明らかになった。上記の結果は圧力変動のない静的な径変化の場合であるが、比較的早い圧力変動を受ける気泡の径変化も測定した。測定には新たにCCDイメージセンサを用いた気泡測定システムを開発し、使用した。その結果、以下の事が明らかとなった。(1)圧力変動に伴う静止気泡の径変化は、Boyleの法則による計算値と大きく異なる。この原因として種々の測定結果から気泡表面での拡散が影響しているものと考える。(2)測定結果に対し、気泡表面での拡散を考慮して理論的考察を行なった。その結果、拡散を考慮すると実験結果を定性的に説明できることがわかった。
核融合炉第一壁における水素リサイクリングとトリチウムリテンション

本研究は核融香炉第一壁における水素リサイクリングおよびトリチウムリテンションの解明を、世界中でそのために最も適した人材と装置を有機的に結合させて、企てるものである。これにより国際熱核融合炉(ITER)等の実際の核融合炉におけるトリチウム使用量を評価し、最適な燃料供給と排気、そしてトリチウムに関連する安全性への設計指針を与えることを目的としている。今年度の成果をまとめると以下の通りである。(1)イメージングプレート(IP)を用いたトリチウム測定により、JT-60UのようなD-D放電プラズマ実験装置ではDD反応により発生したトリチウムは1MeVという高いエネルギーを持つため、プラズマ中に十分閉じ込められず、熱化される前に壁に打ち込まれることを見いだした。(2)IP技術を2つのDT放電プラズマ実験装置JETおよびTFTRに適用し、そのプラズマ対向壁表面へのトリチウム蓄積分布の測定に世界ではじめ成功するとともに、その定量的評価が可能であることをも示した。(3)DT放電の場合、トリチウムは外部からガスまたは中性粒子加熱装置によって供給されるため、プラズマ対向壁への蓄積分布は、炭素の再帯積層分布と酷似しており、トリチウムが炭素再堆積層に取り込まれていることを明瞭に示すことに成功した。(4)プラズマ対向壁のタイル側面のトリチウム分布測定にも成功し、トリチウムはプラズマの直接あたらない部分に、炭素とともに共堆積していることを見いだした。この部分のトリチウムは極めて除去しにくく、T核融合炉のトリチウム安全性の観点から、従来考えられていたより、大きな問題となることを示唆した。(5)プラズマ対向壁でも特にプラズマによる入熱が高いところでは、一端蓄積されたトリチウムも、壁表面温度が高くなると熱放出されるため蓄積量が非常に少なくなっていた。ITERでそのトリチウム蓄積の多さ故にプラズマ対向壁としての利用が危ぶまれている炭素材も、温度が高ければ利用が可能であることを示すものであり、大きな成果である。本研究は核融合炉第一壁における水素リサイクリングおよびトリチウムリテンションの解明を、世界中でそのために最も適した人材と装置を有機的に結合させて、企てるものである。今年度の成果をまとめると以下の通りですある。(1)TEXTOR実験装置を使って、実際に材料をリミタあるいはプラウズマ対向壁として軽水素あるいは重水素プラズマにさらし、分光を中心とした様々な観測手段でその場動的観察する一方、スウェーデン王立技術研究所でプラズマ照射された試料の分析、不純物と水素重水素の表面および深さ分布測定を行った。(2)その結果、両者を比較することにより、壁表面から再放出される水素は、必ずしも基底状態の水素分子だけでなく、励起状態にあるい原子やイオンが多量に含まれているだけでなくそれらの相互の割合が、壁温度によって複雑に変化することを見出した。(3)直線型プラズマ装置TPEにて材料を重水素プラズマにさらし、重水素プラズマと材料との相互作用を分光によってその場測定することによって、上記の原子状再放出や、温度が重要な役割を果たしている事を確認しその物理機構について考察した。(4)TEXTORプラズマ実験装置ではD-D反応により生成された微量のトリチウムがプラズマ対向壁に含まれているのでこれを、我々が最近開発したトリチウムイメージングプレート技術を使ってその表面分布を測定することに成功した。

本研究は核融合炉第一壁における水素リサイクリングおよびトリチウムリテンションの解明を、世界中でそのために最も適した人材と装置を有機的に結合させて、企てるものである。これにより国際熱核融合炉(ITER)等の実際の核融合炉におけるトリチウム使用量を評価し、最適な燃料供給と排気、そしてトリチウムに関連する安全性への設計指針を与えることを目的としている。今年度の成果をまとめると以下の通りである。(1)JT-60Uのプラズマ対向壁として利用され、D-D放電にさらされた炭素材タイルに蓄積されたトリチウムのイメージングプレート(IP)による測定に成功した。(2)その結果、トリチウム濃度は、ダイバータドーム付近、外側および内側バッフル板、第1壁の水平部分で高いことが見出された。(3)これはD-D放電で生成されたトリチウムは1MeVという高いエネルギーを持つため、プラズマ中に十分閉じ込められず、熱化される前に壁に打ち込まれるためであり、高速のトリチウムのプラズマ中での軌道を計算することの出来るOFMCコードにより予測されるトリチウムの挙動とほぼ一致していた。(4)しかし、JT-60Uのダイバータはプラズマからの熱負荷により、特にダイバータの足の部分では1000°Cを越える事があり、いったん打ち込まれたトリチウムが放出されるため、その蓄積が少ない。(5)D-T放電が行われているJETのプラズマ対向壁に使用された炭素材タイルについてもIPによるトリチウム分布の計測に成功した。この場合、タイルの蓄積トリチウム量非常に多い(高いところでは1MBq/cm^2を越す放射能が検出された)ので、IPの測定に新たな工夫を加える事によりはじめて可能となった。(1)イメージングプレート(IP)を用いたトリチウム測定により、JT-60UのようなD-D放電プラズマ実験装置ではDD反応により発生したトリチウムは1MeVという高いエネルギーを持つため、プラズマ中に十分閉じ込められず、熱化される前に壁に打ち込まれることを見いだした。(2)IP技術を2つのDT放電プラズマ実験装置JETおよびTFTRに適用し、そのプラズマ対向壁表面へのトリチウム蓄積分布の測定に世界ではじめ成功するとともに、その定量的評価が可能であることをも示した。(3)DT放電の場合、トリチウムは外部からガスまたは中性粒子加熱装置によって供給されるため、プラズマ対向壁への蓄積分布は、炭素の再帯積層分布と酷似しており、トリチウムが炭素再堆積層に取り込まれていることを明瞭に示すことに成功した。(4)プラズマ対向壁のタイル側面のトリチウム分布測定にも成功し、トリチウムはプラズマの直接あたらない部分に、炭素とともに共堆積していることを見いだした。
音声セグメント技術を用いた日本語発話学習支援システムの研究

日本語学習者および日本語母語話者の発話の実態を多数のデータから求め、その結果を日本語のアクセント・イントネーション等の発話評価のために反映する研究を進めている。従来から取り組んでいる決定木による発話判定では、判定の基準をあらかじめ設定しなければならない。一方、深層学習による発話判定手法は特徴量を自動的に学習することができるため、決定木に対して汎用性と効率性の点で優れている。そこで、日本語学習者の発話判定において新たに深層学習による発話判定手法を取り入れた。実験を通して、十分な訓練データ(150個程度)を備えていれば、局所的なF0系列を入力データとした発話判定の正解率および全体を入力データとした発話判定の正解率が決定木による発話判定の正解率を若干上回ることを確認した。深層学習の特性についていくつかの比較実験を行った。発話正解率が高くてもそれぞれの発話パターンの適合率に差が生じるということを考え、各発話パターンの適合率が50%を超えるための最小の訓練データの数についても調査した。局所的なF0系列を入力データとした発話判定においては、3値以上の分類においてすべての発話パターンの適合率が50%を超えるためには、少なくともすべての発話パターンの訓練データの数が約5、6個備わっていることが条件であると分かった。訓練データの収集時において各発話パターンの比率が分かっていれば、「最小の訓練データ数÷最も比率の小さい発話パターンの割合」の数だけ全体の訓練データが必要となると計算できる。以下に述べる内容の論文をまとめ、学会に投稿したところ、条件付き採録の判定を受け、現在、修正論文を投稿するべく進めている。第二言語習得において母語による転移が最も顕著に表れる分野が音声であり、摩擦音/破裂音や清音/濁音をはじめとした音素の誤り、特殊拍(長音・促音・撥音)、母音の無声化、韻律関係(アクセント、イントネーション)など様々な日本語に特徴的な発話が課題となる。日本語学習者にとって習得すべき基準を日本語母語話者のデータから効率的に見出し、その基準を反映した判定を行う発話教育支援システムを開発した。特に、日本語学習者にとって難しい長音・撥音とアクセント核との関係および、母音の無声化、イントネーションについて取り上げ、本システムの有効性を留学生10名に対する実評価実験によって示した。現在、条件付き採録の論文を確実に採録されるように対応する。その際、今後の本研究分野の残された課題についても考察を要求されているので、この点についてまとめる。例えば、学習に供するデータ収集の最小化を図る問題や方言の取り扱い、複数の発話課題に対する判定の問題などである。本研究では日本語の発話評価システムの開発および、その有効性を確認するための実験を行った。本年度に開発した発話評価システムは多数のデータを用いて発話の実態を把握し、必要な評価基準を決定するための機能を独自の音声セグメントラベルに基本周波数F0を加えることによって、様々な単語や日本語の発話現象に対応して実装することが可能である。ここでは、独自に開発した音声セグメントラベルを子音領域、母音領域の決定や有声/無声の判定等に用いていることに特長がある。また、本システムの有効性の検証の一例として、一般にアクセント核が存在しないとされる長音および撥音や、母音の無声化に関して学習者および日本人における発話実態把握について、公開されているデータベースを用いて効率的に調査し判定基準が求められることを示した。さらに、この判定基準に基づいて学習者の発話音声に対して定量的に評価し,分かりやすく発話の改善点を提示することができることを示し、本発話評価システムが日本語学習者の発話を定量的に判定するための統合的システムとして有効であることを示した。撥音や長音部分にはアクセントは置かれないという従来の知見は、実際のデータに照らしてみると、単語によってはあてはまらない可能性があり、単語ごとの分析や報告が今後求められる。なお、本実験の範囲では単語に依存する次の発話実態を明らかにした.・日本人では「電気」「人物」の撥音にアクセント核が置かれることはほとんど無いが、「郵便局」では撥音にアクセント核が置かれることがある。・日本人では「京都」の長音にアクセント核が置かれることはほとんど無いが、「ラーメン」「農家」では長音にアクセント核が置かれることがある。・「やきそば」の/ki/の母音の無声化について、学習者は苦手であるが「資格」の/shi/の母音の無声化は多くが習得できている。長音、撥音におけるアクセントの存否の判定プログラムの作成を通じて多くの単語について対応する判定プログラムを効率的に作成することが可能であることを確認した。また、日本語らしいイントネーションの習得に加えて、韻律の役割として重要な一つである伝えたいことにフォーカスを与えるためのプロミネンスや、意味のまとまりを与えるためのイントネーションやポーズ、文末のイントネーションについて日本人・留学生の発話実態を調査をするためのデータを整備した。「UME-JRF留学生による読み上げ日本語音声データベース」の中の韻律文およびATR503文を主として用いることとした。このデータベースのデータ数は留学生男女でおよそ70名ずつ、日本人男女が20名ずつであり、判定閾値を求める基となる分布状況を調査するためには十分なデータ量である。例えば、フォーカスについての対象となる文章である「次郎はどんな家に住んでいますか?」「青い屋根の家です」「由美子はどんな家に住んでいますか?」「青い屋根の家です」という発話についてデータを整理した。

さらに、Webによる音声データの収集および評価機能の提供については、一般的録音ソフトで録音し、メールに添付し、サーバに問い合わせ、「咳と聞こえるでしょう。」というような判定結果を受け取る方式を従来開発してきた。今後は、スマートフォンの画面も大きく、ますます高精細になり、テキスト形式だけでなく、グラフ・表・画像・音声などマルチメディア形式で分かりやすく提示できる環境が整うと考えられる。匿名化を施して、ユーザの音声の提供を受けて学習履歴を管理し、評価性能向上を図るとともに、システムの性能向上に役立てるための、基礎的検討を行った。また、従来方法に関してもOSやMS Officeのバージョンの進展やパソコンの64ビット化に関する問題点を明らかにして対応策を検討した。日本語のイントネーション等の発話評価のために、日本語学習者および日本語母語話者の発話の実態を多数のデータを用いて求める研究を進めている。モーラ毎の基本周波数F0を自動推定によって求めるシステムを構築し、これを日本語母語話者のデータに適用することによって、日本語発音教育の教科書に全面依存することなく実際の発話実態から評価基準を求める。また、自己相関関数からF0を求め、これにフレームシフト(8ms)毎に局所的な音声特徴を表現する音声セグメントラベルを連携することによって、多数のデータに対する分析を可能とした。実験データは「UME-JRF留学生による読み上げ日本語音声データベース」を用いた。日本語学習者(留学生)が男性71名、女性68名、日本人男女各20名の発話が収納されており、全体で179名分である。本年度は特に「青い屋根の家です」と「青い大きな家です」を対象に発話実態を調査したところ、お手本となるべき日本語母語話者においてはアクセントを間違うことはないものの、「青い屋根の家です」では「屋根」の前でF0の不自然な上昇を入れる誤りが30%程度あった。本来、「青い」は「屋根の」に係るのに、F0を立ち上げると係らなくなるため、明らかに誤りである。しかし、アナウンサでも文章を読み上げたり、はっきり伝えようとして誤ることがあると言われる。一方、学習者では「屋根」の前でF0の不自然な上昇を入れる誤りは10%程度である。これは学習者はいずれの文でもアクセントの間違いが多く、また全般的に抑揚が小さい人も多いため、日本人のような誤りはかえって起こりにくいためと考えられる。発話ミスとしてよく見られたのが1『青い』が平板になる誤り、2『大きな』が平板になる誤り、3『大きな』のうち、『き』にアクセント核がある誤り、4『屋根の』が平板になる誤り、5『屋根』のうち『や』でアクセント核がある誤りであった。日本語学習者の発話の正誤判定を従来は決定木を用いていたが、新たに深層学習で推定する方法を開発し検証した。まず、発話評価のため発話単語の各モーラを代表する周波数F0の系列を決定し、それらを深層学習を用いて評価する。深層学習は入力1層、出力1層、隠れ層4層の計6層で行った。日本語学習者ではアクセント誤りが多く、日本人ではアクセント誤りはないものの、「屋根の」の前でのF0の句頭上昇が見られる場合があった。
細胞外NM23 分子の機能:初代培養白血病細胞の生存増殖とその作用機構

白血病では、本来細胞内に存在するNM23蛋白質が血中に検出される。この濃度が高いほど治療成績が悪い。細胞外環境にあるNM23蛋白質が、白血病細胞の増殖を促進することを見出した。この作用には、サイトカイン誘導や増殖関連シグナル伝達の活性化が関与していた。これらのシグナル伝達の阻害剤は、NM23蛋白質による増殖促進を抑制した。これらの阻害剤は、高濃度な血中NM23蛋白質を有する症例に対する治療法の開発に役立つかもしれない。腫瘍細胞におけるNM23遺伝子の発現亢進や、細胞外に分泌されたNM23蛋白質に着目して、血清を用いた予後診断法を開発した。この血清NM23蛋白質による予後診断法は白血病、悪性リンパ腫および神経芽腫に応用できることを報告してきた。血清NM23蛋白質が予後不良因子となる生物学的基盤を解明するために、細胞外環境におけるNM23蛋白質の生物学的機能を検討した。目的1:白血病細胞め増殖・生存に対する促進作用のメカニズム解析成果1:組み替え体NM23の存在下で、急性骨髄性白血病細胞を初代培養し、MAPK, Akt/PI3K, NFKB, STATシグナル伝達系の活性化を検討した。MAPK (P38,ERK, JNK)およびSTAT1,3,5のリン酸化の充進が観察された。一方、p38MAPK阻害剤、MEK阻害剤、およびSTAT3阻害剤はNM23の増殖促進作用を抑制した。MAPKやSTATの活性化が重要な役割を果たしていると考えられた。これら阻害剤の研究は、血清NM23高値症例に対する治療法の開発に役立つかもしれない。目的2:正常末梢血単球に対するサイトカイン誘導のメカニズム解析成果2:組み替え体NM23蛋白質は正常末梢血単球を活性化し(増殖促進は認められない)、腫瘍の悪性化に関与する多くのサイトカインを誘導する。誘導されたサイトカインには白血病細胞の増殖を促進する活性を示すものも含まれた。NM23は単球を活性化し、サイトカイン産生を介して間接的に腫瘍細胞の増殖を支持できると推察される。この正常末梢血単球に対する作用は、MAPK (p38,ERK, JNK)およびSTAT1,3,5のリン酸化の亢進を伴わなかった。これらのシグナル伝達の活性化は増殖促進と関連していると推測される。<目的>白血病細胞で高発現しているNM23は、分化抑制/増殖促進や予後不良と関連する。白血病細胞および血清を用いてNM23結合蛋白質の分離同定を目指す。<成果>NM23蛋白質をプローブとして、Protein Arrayを用いて、NM23結合蛋白質を網羅的に探索し、特異的に結合する21個の腫瘍関連蛋白質を同定した。抗体が入手できた10個および既知のNM23結合蛋白質10個の抗体を用いて、白血病細胞12株(骨髄性白血病細胞6株、リンパ性白血病細胞株6株)での発現をWestern blottingで確認した。さらに、白血病細胞を用いた免疫沈降とWestern blottingにて4個のNM23結合蛋白質を、また免疫沈降と質量解析にて4個の候補蛋白質を同定した。<成果の意義、重要性>がん転移関連遺伝子NM23は、多くの腫瘍で高発現している。白血病におけるNM23の高発現は、白血病細胞の生物学的特性(分化抑制/増殖促進)やその臨床的特性(予後不良)と関連するが、神経芽腫では分化誘導や予後不良と関連し、乳癌では転移能抑制や予後良好と関連する。がん細胞の特性発現におけるNM23の多彩な作用は、NM23と相互作用する蛋白質の存在によると示唆されている。本研究において白血病細胞におけるNM23結合候補蛋白質を同定できた。NM23は、多機能性である。今後、白血病細胞の特性に関連するNM23結合蛋白質を絞り込み、その発現動態および機能解析へと進める予定である。白血病における増殖/分化や予後不良に関与する新しい診断・治療の分子標的の開発が期待できる。さらに、NM23と相互作用する蛋白質の探索という新しい視点から、がん細胞の特性に関与する新しい分子標的の開発を目指している。「研究の目的」血清NM23蛋白質が白血病の予後不良因子となる生物学的基盤として、細胞外環境におけるNM23蛋白質の生物学的機能を明らかにすることを目指している。前年度までに、細胞外環境におけるNM23蛋白質が、初代培養の急性骨髄性白血病細胞の生存・増殖を促進すること,その作用はサイトカインの誘導、MAPKおよびSTATのリン酸化の亢進を伴うことを明らかにした。がん細胞の特性発現におけるNM23の多彩な作用は、NM23と相互作用する蛋白質の存在によると示唆されているので、白血病細胞の増殖/分化と関連するNM23結合蛋白質を同定し機能を解析する必要がある。今年度は、白血病細胞抽出液を用いてNM23蛋白質と特異的に結合する蛋白質の分離同定を目指した。「研究の成果」

2.白血病細胞の分化抑制/増殖促進に関連するNM23結合蛋白質をさらに絞り込むため、白血病細胞HL60のATRAによる顆粒球系分化誘導における、NM23結合候補蛋白質の発現動態を検討した。5個のNM23結合候補蛋白質は、白血病細胞の分化誘導に伴ってその発現が変動した。今後、分化に伴うNM23との結合形態の変化、細胞内局在の変動、白血病臨床検体における発現の検証、臨床的意義の解析、分化抑制に関与する新しい分子標的としての可能性を検討する。
超早期がん診断・治療を革新する光応答メソ多孔質構造アパタイトナノ粒子の開発

微小腫瘍を細胞レベルで非侵襲に検出して治療する技術が必要である。そこで,本研究では,蛍光内視鏡を用いて生体内のがん細胞を非侵襲・高感度に検出して死滅させる目的で,生体親和性と発光特性に優れたメゾ多孔質バイオセラミックナノ粒子を新規に創製し,分子修飾技術を駆使し,細胞レベルで腫瘍部位を可視化する技術へ応用するものである。当該年度(西暦2018年度)においては,細胞結合分子の修飾方法を確立した。細胞結合分子として,がん細胞表面に超過剰発現する葉酸受容体を標的とした葉酸分子,及び,HER2受容体を標的としたHER2抗体を用いた。表面修飾技術は既に申請者等が検討してきたため,円滑な開発が実現した。具体的に,液相反応により3-アミノプロピルシランをナノ粒子表面へ結合形成させ,最表面へアミノ基を露出させた。次いで,アミノ基と細胞結合分子内のカルボン酸の脱水縮合反応により,細胞結合分子をナノ粒子表面へ共有結合を介して形成させた。その結果,がん細胞へ特異的に結合・取込が効果的な修飾分子の密度(分子専有面積)が分かった。同時に,特定の修飾分子専有面積において,ナノ粒子表面近傍に偏在する発光種と光誘起エネルギー移動を示すことが分かった。さらに,HeLaがん細胞に対して特異標識特性を見出した。つまり,「生体安全性」と「がん細胞への選択的な取込特性」が確認され,蛍光内視鏡によって高感度に微小がん部位を検出できる可能性を見出した。当該年度(西暦2018年度)において,当初の予定どおり,ナノ粒子表面への細胞結合分子の修飾方法を確立した。特に,ナノ粒子メゾ構造骨格(光機能性部)と細胞結合部(表面修飾分子)の協奏によってイメージング特性が飛躍的に向上した成果は予定以上の成果であり,申請者及び申請者の研究室学生が一丸となって研究へ邁進したことに由来する。同時に,科研費による研究の立上と推進が加速したためでもある。更に,研究実績の概要で述べたように,生体に類似な穏和な条件で光機能性のメゾ多孔質バイオセラミックナノ粒子の創製に世界で初めて成功した点は,新規性と進歩性共に評価される。以上の成果は,Results in Physicsをはじめとする著名な雑誌へ多数掲載されおり,研究協力者である大学院生が2件も受賞するなどの研究・教育業績に至っており,成果発信についても十分に達成したものと評価できる。日本は,世界でも類をみない高齢社会を迎えている。国民が健康で安心して暮らせる社会を実現すべくナノテクノロジーが関わるバイオ・医療分野の革新的材料開発が重要になる。本研究では,生体に類似な穏和な条件でメゾ多孔質バイオセラミックナノ粒子を合成し,高次構造形成技術と表面・界面制御技術の融合によって生体親和性と発光特性に優れたナノ粒子として応用展開を推進してきた。その結果,有用なバイオイメージング特性を見出した。今後,抗がん剤をメソ細孔へ坦持したナノ粒子のメソ細孔口を光応答性粒子によって封止複合化し,超早期がん細胞内で光誘起薬物放出を実現し,治療技術を革新する。すでに,予備実験を進めており,HeLaがん細胞に対しての特異標識特性と治療の可能性を見出してている。次年度(西暦2019年度)は,抗がん剤(パクリタキセル,イソプロフェン,等)を坦持したナノ粒子を用い,抗がん剤の光誘起放出技術を実現する。光照射に伴った表面電位変化をゼータ電位測定により評価し,光照射時間と表面電位の関係を見出し,光誘起放出開始時間を決定する。以上により,生体親和性に優れたバイオセラミックスとメゾ細孔構造(骨格と表面)を協奏し,超早期がんの革新的非侵襲診断・治療技術へ応用展開する予定である。そして,細胞レベルで非侵襲・高感度に腫瘍部位を光検出して治療するための技術として実用する。研究を進化・深化させ,バイオ・医療分野へ貢献し,日本の超少子高齢社会をより良く豊かにする信念により,更に本研究活動へ邁進する予定である。本研究では,蛍光内視鏡を用いて生体内のがん細胞を非侵襲・高感度に検出して死滅させる目的で,生体親和性と発光特性に優れたメゾ多孔質バイオセラミックナノ粒子を新規に創製し,分子修飾技術を駆使し,細胞レベルで腫瘍部位を可視化する技術へ応用するものである。当該年度(平成29年度)は,生体毒性の低い希土類イオンを発光種ドーパントとし,発光性メゾ多孔質バイオセラミックナノ粒子の合成法を確立した。バイオセラミックスとして,リン酸八カルシウム,水酸アパタイト,非晶質チタニアを検討した。これまで,柔軟性のある低分子・集合体鋳型を用いてメゾ構造体を構築する際,バイオセラミックスの核形成・結晶成長に伴ってメゾ構造が崩壊する問題があった。そこで,本研究では,重合棒状ミセルを鋳型としてマイクロ流路を用いた合成によって,規則的なメゾ構造の創製に成功した。具体的に,種々の無機イオンからマイクロ流路合成法によって核形成を制御した。そして,粒成長過程において,溶液の高温環境と部分冷却の組み合わせによって自然対流を誘起し,効果的にメゾ構造体形成と粒成長を行った。さらに,溶媒抽出法によって重合棒状ミセルを除去し,メゾ多孔体へ転換した。

合成した粒子は,高い発光効率で赤色発光を呈し,リン酸カルシウムを母体材料とする場合は希土類イオンが構造中のCaサイトへ置換され,非晶質チタニアを母体材料とする場合は希土類イオンがTiーOーTi骨格中に包接された。更に,本粒子のメゾ細孔内において蛍光性薬剤分子の担持・輸送・徐放能を計測したところ,希土類イオンと蛍光性薬剤が励起錯体を形成し,新たな光機能が発現した。重合棒状ミセルを鋳型として発光性メゾ多孔質バイオセラミックナノ粒子を新規に合成する手法を確立した。さらに,メゾ細孔骨格に含有された希土類イオンを光機能化する技術を確立した。そして,骨格結晶構造中に配位した希土類イオンを均一分散化して高効率な発光を見出し,新たな発光特性を見出した。更に,本粒子のメゾ細孔内において蛍光性薬剤分子の担持・輸送・徐放能の計測により,蛍光性薬剤とメゾ細孔表面の発光種が励起錯体を形成し,新たな光機能が発現した。これらの結果は,予定以上の成果であり,申請者及び申請者の研究室学生が一丸となって研究を推進したことに由来する。同時に,当該年度(平成29年度)は研究に専念する時間が確保出来たことも重なり,研究立上・推進が加速したためでもある。研究実績の概要で述べたように,生体に類似な穏和な条件でバイオセラミックスの高次ナノ構造形成と表面・界面制御を実現し,細胞へ積極的に働き掛けるための新機能創出に成功した点は,新規性と進歩性共に高く評価されている。以上の研究成果は,アメリカ化学会誌のCrystal Growth & Designなどの著名な雑誌へ多数掲載され,特許1件を出願するまでに至った。微小腫瘍を細胞レベルで非侵襲に検出して治療する技術が必要である。そこで,本研究では,蛍光内視鏡を用いて生体内のがん細胞を非侵襲・高感度に検出して死滅させる目的で,生体親和性と発光特性に優れたメゾ多孔質バイオセラミックナノ粒子を新規に創製し,分子修飾技術を駆使し,細胞レベルで腫瘍部位を可視化する技術へ応用するものである。当該年度(西暦2018年度)においては,細胞結合分子の修飾方法を確立した。細胞結合分子として,がん細胞表面に超過剰発現する葉酸受容体を標的とした葉酸分子,及び,HER2受容体を標的としたHER2抗体を用いた。表面修飾技術は既に申請者等が検討してきたため,円滑な開発が実現した。具体的に,液相反応により3-アミノプロピルシランをナノ粒子表面へ結合形成させ,最表面へアミノ基を露出させた。次いで,アミノ基と細胞結合分子内のカルボン酸の脱水縮合反応により,細胞結合分子をナノ粒子表面へ共有結合を介して形成させた。その結果,がん細胞へ特異的に結合・取込が効果的な修飾分子の密度(分子専有面積)が分かった。同時に,特定の修飾分子専有面積において,ナノ粒子表面近傍に偏在する発光種と光誘起エネルギー移動を示すことが分かった。さらに,HeLaがん細胞に対して特異標識特性を見出した。つまり,「生体安全性」と「がん細胞への選択的な取込特性」が確認され,蛍光内視鏡によって高感度に微小がん部位を検出できる可能性を見出した。当該年度(西暦2018年度)において,当初の予定どおり,ナノ粒子表面への細胞結合分子の修飾方法を確立した。特に,ナノ粒子メゾ構造骨格(光機能性部)と細胞結合部(表面修飾分子)の協奏によってイメージング特性が飛躍的に向上した成果は予定以上の成果であり,申請者及び申請者の研究室学生が一丸となって研究へ邁進したことに由来する。同時に,科研費による研究の立上と推進が加速したためでもある。
細胞骨格と膜蛋白質とのERM蛋白質を介した相互作用の解析

ERM蛋白質が結合する膜蛋白質の細胞貿領域の特徴が塩基性アミノ酸に富むことであるとを、CD43,CD44を用いて推定してきたが、本年は、同じ特徴をもつICAM-2,IL-2レセプターαからもそれを支持する実験結果を得た。ERM蚤自質の一つであるエズリンと分布が一致するという報告のある膜蛋白質、ICAM-2の細胞貿領域をGSTとの融合蛋白質として大腸菌において、発現させた後、精製した。ERM蛋白質と試験管内において混合したのち、グルタチオンビーズにGST融合蛋白質を吸着させ、洗浄、溶出の際、ERM蛋白質を伴うかどうかをERM蛋白質に対する抗体により検出した。この実験から、ICAM-2の細胞質領域とERM蛋白質との、試験管内での結合が確認された。また、同じ領域を膜蛋白質である、E型カドヘリンの細胞質領域と入れ替えたキメラ膜蛋白質を培養細胞に発現させたところ、ERM蛋白質と同様、微絨毛に局在することがわかった。ICAM-2の細胞貿領域は28アミノ酸からなり、極めて塩基性アミノ酸に富んでいた。細胞質領域が塩基性アミノ酸に富むという特徴をもつ膜蛋白質をデータベースから検索し、そのひとつとしてエレ-2レセプターαを見い出した。IL-2レセプターαの細胞質領域は、11アミノ酸からなる。IL-2レセプターαも培養細胞での発現実験から、ERM蛋白とともに微絨毛に局在することがわかった。ERM蛋白質は、アクチン繊維と細胞膜との結合にさまざまな膜蛋白質を利用するらしい。
新規子宮内膜症モデルと線維化セルリネッジによるドライバー変異発生機序の探索

子宮内膜症は子宮内膜類似組織が子宮外に認められ、炎症や線維化等をきたし、月経痛、卵巣癌等の原因となる。逆流子宮内膜細胞移植説が提唱されているが、病因病態の詳細は不明である。本研究では、子宮内膜症の本態は異所性に生着した内膜細胞の筋線維芽細胞変化であると捉え、TCF21陽性セルリネッジが筋線維芽細胞変化、癌関連遺伝子変異にも関与するとする仮説を証明するため、in vivo/in vitro実験および、in vivoでTCF21遺伝子を導入する新しいマウスモデルを用い、TCF21セルリネッジにおける筋線維芽細胞変化とその機序、組織線維化とDNA損傷、癌関連遺伝子変異の関連について探索する。
レクチンカラムを用いた糖鎖の系統的分画法の開発

本研究において我々は不溶化AAL(ヒイロチャワンタケレクチン)並びにDSA(シロバナチョウセンアサガオのアグルチニン)のカラムにおける各種のアスパラギン結合糖鎖の挙動を詳細に検討し、その結合特異性の全貌を解明した。次いでアスパラギン結合糖鎖の系統的分画法の開発を目指してヒトIgGからヒドラジン分解法でえられた少糖の混合物を完全に分画することを試みた。IgGの糖鎖は基本的には2本鎖複合型アスパラギン結合糖鎖であるが、根本の7コース、bisecting GlcNAc並びに側鎖のガラクトースが部分的に欠損している為、シアル酸を除いた後でも全部で16種と他の血清糖蛋白質には類を見ない多様性を持っている。この糖鎖を完全に分割する為に、我々は7コースの有無で糖鎖をグループに分けるAAL,bisecting GlcNAcの有無で糖鎖を分けるE-PHA(赤インゲンマメのイソレクチンの一つ)、並びにガラクトースと反応するRCAI(ヒマレクチン)を組み合わせる方法を考案した。AALカラムで分けた後に各々をRCAIカラムにかけたところ素通り画分(【I】)、3つのおくれて出る画分(【II】【IV】)並びに10mM乳糖で溶出する画分(【V】)に分かれた。【I】はConAカラムにより2つのピークに、又【IV】と【V】は共にE-PHAにより2つのピークに分かれ、これで16種の少糖の全てが完全に分画出来ることが判明した。3本鎖並びに4本鎖複合型アスパラギン結合糖鎖は上記のRCAIカラムによる分画で全て【V】の画分に集まるが、これらをDSAのカラムにかけるとGlcNAcβ1→4(GlcNAcβ1→2)Man残基を持つものは遅れて溶出しGlcNAcβ1→6(G1cNAcβ1→2)Man残基を持つものはカラムに結合してキトテトラオースの溶液で溶出する。従って以上5つのレクチンカラムの組み合わせで通常の糖鎖はほぼ完全に分画出来ることが確認された。本年度の研究でAALレクチンの大量調製法を確立すると共に同レクチンの様々な固定化カラムを調製し、その結合特異性を詳細に検討した。その結果3mg/mlセフアロース4Bのカラムがフコース含有少糖の分離に一番効果的であることが判明した。糖蛋白質からヒドラジン分解によってえられた様々な構造の複合型アスパラギン結合糖鎖並びにその部分分解産物の同AAL-セファロースカラムにおける挙動を調べる研究により、糖鎖の根本のN-アセチルグルコサミン残基のC-6位にα-フコース残基が結合していることがレクチンカラムに結合するための必要条件であることが確認された。この結合特性は側鎖部分の構造によって一切左右されず、又bisecting GlcNAcの存在によっても影響をうけない。この性質はAAL-セファロースカラムが根本にフコースを持つ糖鎖と持たない糖鎖をグループ分けする上で理想的な手段を提供しうることを意味している。更に糖鎖構造の異なる3種の糖含有Bence Jones蛋白質の挙動を調べることにより、このレクチンカラムが少糖ばかりでなく糖蛋白質そのものも同じ原理で分画しうることが確認された。

又、人乳少糖群とフコシドーシス患者の尿から精製した少糖群のAAL-セファロースカラムにおける挙動を調べた結果から、Fucα1→2Galβ1→4GlcNAcおよびGalβ1→4(Fucα1→3)GlcNAcという構造を持った少糖が弱いながらもAAL-カラムと相互作用を持つこと、Galβ1→3(Fucα1→4)GlcNAcは更に弱い相互作用を示すこと、Fucα1→2Galβ1→3GlcNAcやGalβ1→4GlcNAcβ1→3Galβ1→4(Fucα1→3)GlcNAc残基は殆んどカラムと結合しないことが判明した。一方シロバナチョウセンアサガオのレクチンは一応大量精製に成功したので次年度にはその特異性の解明にとりかかる計画である。
エタノール需要拡大が米国トウモロコシ農業の構造と地域経済に与える影響の研究

米国コーンエタノール需要は再生燃料政策で膨張し,トウモロコシ価格を高騰させた。それがコーンベルト中核と周縁部の両方においてトウモロコシ生産の急拡大と,穀作農業の大規模化,メガファーム化を促進した。しかし他面で地価高騰・資本装備巨額化による農場参入と継承困難問題を生み,軽減耕起・不耕起栽培も除草剤耐性・線虫耐性(連作障害軽減)遺伝子組換え品種のいっそうの拡張と結合しており,総じて「工業化農業」の矛盾は形式的に克服されつつ,実質的には深化している側面が検出された。エタノール企業の産地立地展開は,域内に有利なトウモロコシ市場をもたらし,さらに生産者・住民出資型企業の場合,好況期には高い配当をもたらした。しかしトウモロコシ価格高騰後は収益性が低下して配当は停止し,またそもそもコーンエタノールがエネルギー収支,二酸化炭素削減面で有効かという問題が提起されており,その長期持続性には疑問が残る。本研究の目的は米国を対象として,第一にトウモロコシ需要の急増と価格上昇が主産地農業の経営と構造に与える影響,第二に種々の企業所有形態をとるエタノール工場が原料供給農業者および農村地域経済に与える影響を,明らかにすることにある。本年度の調査・分析によって,1.ガソリンへの含酸素燃料添加剤のMTBEからコーンエタノールへの急激な需要シフト,2005年エネルギー政策法でコーンエタノール等の使用量を義務づけた再生可能燃料基準(RFS)が設定されたこと,およびガソリン価格の継続的上昇という要因によって,20052006年にエタノールの需要と価格が急上昇してコーンエタノール製造業の収益性が極めて高まり工場の新設・拡張が急速に進んだこと,2.2007年エネルギー法でコーンエタンール使用量義務がさらに拡大されたが,好況時に拡張された製造潜在能力は既に過剰状態に陥ってエタノール価格が低下・軟調に転じ,一方最大コスト要因であるトウモロコシ価格と天然ガス価格(原油価格に連動)が劇的に高騰したためエタノール産業の収益性は急速に悪化し2008年夏2009年夏には損益ゼロないしマイナスに陥ったこと,3.アイオワ州の調査対象エタノール企業(LLC型および農協型)においても創業時から2007年度までは高い利益を上げて出資者(農業生産者および地元住民等)に高い配当を行なったが,その後は経常利益がゼロないしマイナスとなって無配当に陥っていること,4.それらメーカーに原料供給している農業者は基本的に2006年末以降のトウモロコシ価格上昇の恩恵を受けて販売所得が急増し規模拡大意欲も強まっていること,エタノール企業への出資は2007年度までの高配当で相当程度回収していること,5.立地場所の地域経済は若干の雇用創出効果を得たが減免税等の「誘致投資」も多額に上っていること等,重要な諸関係が明らかとなった。本年度のイリノイ州調査結果から以下のような点が明らかになった。1.トウモロコシ生産量第1位のアイオワ州と第2位イリノイ州との差はさほど大きくないが(9割),コーンエタノールの工場数,製造量ともにイリノイ州が大幅に下回っている(製造量ベースで4割)。この要因としては,第一にイリノイ州はトウモロコシ国際市場へのアクセスで有利性を持ってきたことから,現在も輸出志向が強いこと,第二にトウモロコシ付加価値事業を起こす経済的インセンティブがアイオワ州よりは弱かったこと,第三に州政府による支援施策もアイオワ州ほどには整備されていないこと(その一要因として州政府の財政危機),第四に農業者・農村住民の間で協同的に出資して起業する社会文化的背景がやや希薄であること等が作用している。2.現在州内で13工場が操業しているが,全体として創設時期が遅かったため,工場規模が大きいものが多い。大規模な工場を創設するためには農業者,農村住民の出資だけでは自己資本額が不足するため,域外の投資企業やエネルギー関連企業からの投資も受け入れる所有構造を取るものが多い。そのことは経済波及効果を域外に漏出させる要因ともなる。3.コーンエタノール企業は,2007-08年の世界農産物価格暴騰以降原油(したがってまたガソリン,天然ガス,燃料用エタノール)とトウモロコシの価格連動が著しく強まったことから,エタノール価格が上昇しても(主要コストをなすトウモロコシと天然ガスの価格も上昇しているので)必ずしも収益性が高まらなくなった。したがって各企業の生産性や原料調達・製品販売上の優位性の有無が収益性に大きく影響を与えるようになっている。