hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳磁計測による色運動知覚メカニズムの動的信号追跡

本研究課題は色運動知覚メカニズムの解明のために、心理物理学的手法と脳磁計を用いた脳機能イメージングによるアプローチを試みた.心理物理学実験では2次運動刺激(輝度コントラストまたは色度コントラストの変調により運動が定義される)に対する運動検出信号の統合過程を調べることにより,色運動メカニズムのうち最終段階での処理機構について解明した.実験の結果,2つの2次運動は両者の物理的運動速度が一致すると統合されるが,両者の速度に差が生じると,速度差の増加に伴って急激に統合されなくなり,個々の運動が独立かつ同時に知覚されることが明らかになった.これは,反対色チャンネルを経由して検出される2次色運動が最終的に従来の2次運動検出器,または,そこからの信号を入力する過程に伝達されていることを示唆している.さらに,従来色運動メカニズムの解明は主に反対色チャンネルのうちL, M錐体からの信号をもとに色情報を生成している経路について調べられていたがS錐体からの情報をもとに運動信号を生成する運動知覚メカニズムについて心理物理学実験を行った結果,S錐体からの情報は2次運動を媒介する色運動メカニズムに関与し,もう一方は,輝度または輝度コントラストを運動検出信号とする処理に関与していることが明らかになった.これらの結果に基づいて選ばれた刺激条件を利用して脳機能イメージングの実験した結果,運動刺激のオンセットに対して約100ミリ秒前後にピークを持つ応答が視覚1次野において推定された.この結果は先行知見と一致しており,後段における信号の振る舞いがどのようなものであるかを解析することが今後必要である.また,本年度の心理物理学実験で得られた結果をもとに,S錐体運動知覚メカニズムの信号の流れも脳機能イメージング実験において解明する必要がある.本研究課題は色運動知覚メカニズムの解明のために、心理物理学的手法と脳磁計を用いた脳機能イメージングによるアプローチを試みた.心理物理学実験では2次運動刺激(輝度コントラストまたは色度コントラストの変調により運動が定義される)に対する運動検出信号の統合過程を調べることにより,色運動メカニズムのうち最終段階での処理機構について解明した.実験の結果,2つの2次運動は両者の物理的運動速度が一致すると統合されるが,両者の速度に差が生じると,速度差の増加に伴って急激に統合されなくなり,個々の運動が独立かつ同時に知覚されることが明らかになった.これは,反対色チャンネルを経由して検出される2次色運動が最終的に従来の2次運動検出器,または,そこからの信号を入力する過程に伝達されていることを示唆している.さらに,従来色運動メカニズムの解明は主に反対色チャンネルのうちL, M錐体からの信号をもとに色情報を生成している経路について調べられていたがS錐体からの情報をもとに運動信号を生成する運動知覚メカニズムについて心理物理学実験を行った結果,S錐体からの情報は2次運動を媒介する色運動メカニズムに関与し,もう一方は,輝度または輝度コントラストを運動検出信号とする処理に関与していることが明らかになった.これらの結果に基づいて選ばれた刺激条件を利用して脳機能イメージングの実験した結果,運動刺激のオンセットに対して約100ミリ秒前後にピークを持つ応答が視覚1次野において推定された.この結果は先行知見と一致しており,後段における信号の振る舞いがどのようなものであるかを解析することが今後必要である.また,本年度の心理物理学実験で得られた結果をもとに,S錐体運動知覚メカニズムの信号の流れも脳機能イメージング実験において解明する必要がある.本年度はまず,申請備品による実験システムの構築を行った.実験に用いる視覚刺激の輝度および色度等は精密に制御される必要があるため,システム構築後の校正を十分行った.一方,同時並行して行った心理物理学実験では2次運動刺激に対する運動検出信号の統合過程を調べることにより,色運動メカニズムのうち最終段階での処理機構について解明した.2次運動刺激とは輝度コントラストまたは色度コントラストの変調により運動が定義される.研究代表者が行った以前の研究によりこの2次色運動刺激は反対色チャンネルを経由して,その運動検出が行われることが明らかとなっている.色チャンネルは一般的に輝度チャンネルとは独立に信号を処理していることが知られている.そのため,輝度コントラスト変調による2次運動と色度コントラスト変調による2次運動が統合される仕組みを心理物理学的に調べることは脳磁計による脳機能イメージングにおいてそれらの機序が皮質上のどの部位でどのような時間過程によって生じているかを調べる羅針盤的な役割をもつ.実験の結果,2つの2次運動は両者の物理的運動速度が一致すると統合されるが,両者の速度に差が生じると,速度差の増加に伴って急激に統合されなくなり,ここの運動が独立かつ同時に知覚されることが明らかになった.これは,反対色チャンネルを経由して検出される2次色運動が最終的に従来の2次運動検出器,または,そこからの信号を入力する過程に伝達されていることを示唆している.この結果をもとに次年度は皮質部位を限定した脳機能イメージングによる研究が進められる.本年度はまず,申請備品(昨年度構築した刺激呈示システム)を用いた実験および,心理物理学実験をおこなった,研究代表者による先行研究では運動知覚に関与する色チャンネルとして,L,M錐体(長,中波長に感度ピークを持つ錐体)からの信号をもとに色情報を生成している経路に注目し,2次運動刺激に対する運動検出信号の統合過程を調べることにより,色運動メカニズムのうち最終段階での処理機構について解明した.本年度は色チャンネルのうちS錐体(短波長に感度ピークを持つ錐体)からの情報をもとに運動信号を生成する運動知覚メカニズム(S錐体運動知覚メカニズム)について心理物理学実験を行った.

その結果,S錐体からの情報は2つの経路を経由して運動知覚に寄与していることが明らかになった.2つの経路うち1つは昨年度報告した2次運動を媒介する色運動メカニズムに関与している可能性があり,今後,色運動知覚メカニズム全体の仕組みを解明するための心理物理学実験を行う必要がある.脳磁計による脳機能イメージングの実験では,呈示した運動刺激に対して約100ミリ秒前後にピークを持っ応答が視覚1次野において推定された.この結果は先行知見と一致しており,後段における信号の振る舞いがどのようなものであるかを解析することが今後必要である.また,本年度の心理物理学実験で得られた結果をもとに,S錐体運動知覚メカニズムの信号の流れも脳機能イメージング実験において解明する必要がある.
国際学と教育学の融合に基づいた多文化共生教育推進のためのアクション・リサーチ

国際理解教育が教育現場に生まれて久しいが、社会の変化に沿わず課題を抱えている。栃木県内の小中学校教員を対象に調査した結果、英語教育の発展に一定の成果が見られるものの、ますます多様化が進むこれからの社会を鑑みたとき、子どもにとって豊かな心を育むための国際理解教育が実践されていないことに、不安を感じている教員が多かった。また、中学校の総合的な学習の授業に入り込んでみると、グローバルな視野を身につけたい生徒が多くいる一方、指導方法に迷う教員側の実態も明らかになった。教員はその養成課程から、多様な価値観を理解し、創造的な授業を構築する力を身につける必要があることも、本研究を通して明らかになった。学校教育に従来から位置づけられている国際理解教育の分野と、近年様々な課題が浮き彫りになる外国人児童生徒教育の分野は、その関連性が研究されることはほとんどなく別々に論じられているのが現状である。多文化共生教育推進のための学校づくりと支援者ネットワーキングについての実証的・理論的・実践的研究を目的とする本研究の平成25年度は、小中学校学校現場における国際理解教育の現状を把握するためのアンケート調査を実施した。調査対象は栃木県内の全小中学校とし、依頼した568校中398校からの回答を得ることが出来た。その結果からは、近年推進されている英語教育を国際理解教育として捉えている学校が多いことや、忙しくて国際理解教育まで手が回らないと言った、国際理解教育に対する優先度が低い実態も明らかになった。また一方では、国際理解教育の重要性を認識しながらも後回しにしている実態を、反省点としてあげている学校も多数見られた。外国人児童生徒の在籍と国際理解教育の関連性については、在籍していないから国際理解教育に生かせないという考えがある一方、在籍していても日本語指導などが手一杯で教育活動に生かす状況ではないという学校もあった。また、外国人児童生徒の多数在籍する学校の中には、多文化共生教育が推進されている旨の回答を寄せた学校もあった。次年度のアクションリサーチの手法に基づいた実践的研究に生かすべく、多文化共生教育とESDに関するフィールドワーク研究も進められた。国際性の涵養を目的とする教育の必要性はますます増大している。この意味での多文化共生教育は、日本人児童生徒・外国人児童生徒の両方に対して行われるべきものである。研究の全体構想は、多文化共生教育推進のための学校づくりと支援者ネットワーキングについての実証的・理論的・実践的研究である。従来、外国人児童生徒教育と国際理解教育は別々に論じられることが大半であり、両者を関連付けて国際性の涵養という視点から体系的な教育を構想する研究はほとんどない。本研究は、国際学と教育学の融合とアクション・リサーチの手法を基にして、外国人児童生徒教育と国際理解教育の現状と課題を整理し、今後の多文化共生教育推進のための理論的知見と方法論を提起することを目的とする。平成24年度は、多文化共生教育とEDSの関係に関する予備調査を主に行った。研究代表者と研究分担者による定期的な研究会を開催するとともに、各研究者が情報収集や資料収集などを目的とする調査を行った。調査のなかには、ESDと多文化共生の実践例として、群馬県教育委員会、かながわ国際交流財団、愛知県、大阪府などを対象とする調査が含まれる。主な成果として、多文化共生教育、EDS、国際理解教育、外国人児童生徒教育などの関連する教育の概念的な違いを整理できたことと、それらの実践例を幅広く理解できたことにある。現場の問題点として。国際理解教育が英会話、地理などの知識挿入型となっており、多文化共生へつながる学びとなっていないことが共通理解された。前年度(H25)の研究では県内の全小中学校を対象に「国際理解教育」と「総合的な学習の時間」に関するアンケートを実施し、2つの大きな課題を把握していた。1.外国語(英語)など新しい教育活動の導入に伴い、児童生徒が多文化理解を考える有効な活動が設けにくくなったと感じる教員が多い。2.総合的な学習の時間を利用して国際理解教育を実践しようとしても、現場だけでは社会ニーズに合わせた教育活動を計画する事が難しいと感じている教員が多い。上記の現状把握を通し、学校において効果的な国際理解教育を進めたいという教員の意欲と、大学において多文化共生や外国人児童生徒教育を専門とする教員のスキルを融合を図り、多文化共生教育推進のため二つの実践をおこなった。一つは、佐野市立城東中学校1年生クラスを対象に、学級担任・大学教員(教育学部)・大学院生(フィリピン国籍)の協働による、総合的な学習の時間における国際理解教育の授業である。フィリピンに関する理解を深めたあと、大学院生が年少時日本に来てからの体験を語った。また、フィリピン語講座の時間も設け、学級に在籍するフィリピン籍女子生徒の活躍の場も創出した。もう一つは、上三川町立上三川中学校2年生全員(4クラス)を対象に、国際理解教育担当教員(英語科)・大学教員(国際学部)・大学生(ブラジル国籍)の協働による、総合的な学習の時間(2時間)における国際理解教育の授業である。100名を超える生徒との一斉授業となり、前述の実践と同様にブラジル理解や大学生体験談のほか、ブラジルに関するゲームで楽しんだり、大学教員による外国人児童生徒教育の現状を聞き、生徒たちが同世代として考える機会を創出出来た。実践先の中学校二校からは、「現場教員では出来ない実践が体験できた」「今後の教育活動に参考になった」などの意見が聞かれ、有意義な多文化共生教育推進の実践が出来たと感じている。

前年度は中学校2校で、外国にルーツのある学生を活用した授業を実施した。生徒からは、異文化理解に高い関心が寄せられ、学校現場での国際理解教育の重要性を改めて感じた。今年度は前年授業を実施した1校、河内郡上三川中学校の3年生を対象に、総合的な学習の時間の調べ学習(9時間構成)に関わり、中学校における実態をさらに把握しようと試みた。まず、第1・2時間目全ての生徒対象に、「移民と難民」に焦点を当てた導入講義を実施した。生徒は昨年度、ブラジルにルーツのある学生から、ブラジルや日系移民について情報提供されており、その記憶を生かし視野を広げる目的もあった。折しも、メディアで地中海を渡る難民の問題がクローズアップされていることもあり、多くは食い入るように耳を傾けた。第3・4時間目は、生徒個人が調べるテーマを決め、作業計画を立てる時間だった。ジャンルに関する限定は課されていなかったが、導入講義の印象も手伝い、当初約半数の生徒が、何らかの国際的テーマに絞り込もうと希望していた。最終的に、テーマを国際関連にした生徒は全体の3割程度だった。これは、国際に関心を持っても、何をどう調べたら良いかわからないなどの理由で、地元地域や環境問題など、比較的分かりやすいテーマに変更する生徒が多かったためだが、昨年からの授業を通し、身の回りのあらゆることが世界とつながっている、という意識は生徒間に根付き始めており、テーマが直接的に国際関係になる必要はないと感じていた。最終的な発表段階まで合計5時間入り込んで感じたことは、教員の研究力不足であり、それが個人研究の成果に大きく影響していることである。総合的な学習の時間そのものに対する目標意識に、地域や学校間で大きな隔たりがあるのではないかと思えた。教員はその養成段階から、広い視野を持つことや、創造的な授業を実践するための訓練が必要ではないだろうか。国際理解教育が教育現場に生まれて久しいが、社会の変化に沿わず課題を抱えている。栃木県内の小中学校教員を対象に調査した結果、英語教育の発展に一定の成果が見られるものの、ますます多様化が進むこれからの社会を鑑みたとき、子どもにとって豊かな心を育むための国際理解教育が実践されていないことに、不安を感じている教員が多かった。また、中学校の総合的な学習の授業に入り込んでみると、グローバルな視野を身につけたい生徒が多くいる一方、指導方法に迷う教員側の実態も明らかになった。教員はその養成課程から、多様な価値観を理解し、創造的な授業を構築する力を身につける必要があることも、本研究を通して明らかになった。初年度は研究メンバーがそれぞれの専門分野を提供し合いながらの勉強会、2年目は小中学校現場での課題を把握するためのアンケート調査、そして3年目の学校現場での協働授業実践へと、目的を明確にしながら計画的に研究が進められた。実践授業の計画にあたってもメンバーによる多岐にわたる視点での検証をおこない、学校教員と大学教員が協働授業をおこなうという新たな実験に見合うだけの授業計画が作成かつ実行できた。授業に関する手応えとしては各中学校教員の意見もさることながら、それぞれの授業後におこなった全生徒対象のアンケート結果に現れていた。
ため池の浅場における水生昆虫の多様性確保を目標とした貯水管理計画の検討

ため池の浅場はトンボ目幼虫をはじめ多くの水生生物にとって重要な生息空間である。ため池の水位低下がトンボ目幼虫の生息に及ぼす影響について現地調査を行い、フタスジサナエやクロイトトンボなどは、水位低下によって引き起こされる池底の露呈により影響を受けることがわかった。フタスジサナエなど池底を選好する種の保全のために、浅場がため池の水位低下の影響を受けないよう周囲に堰堤を配置し、湛水域を部分的に確保する方法が考えられた。ため池は水生動植物の生息場として貴重な止水域であり,本来,緩やかな勾配の浅場には多様な生物が生息する。人為的な水位低下により干上がりを生じやすい浅場を対象に,干上がりによるトンボ目幼虫の出現に及ぼす影響について検討した。浅場に15の調査区画を設定して期別の採集調査を行ったところ,6月期は13種45個体で,クロイトトンボ(優占百分率58%),コサナエ(同11%)が多く採集された。7月期は17種95個体で,モノサシトンボ(同36%),クロイトトンボ(同15%)が多く採集された。11月期は13種92個体で,クロイトトンボ(同62%),ホソミイトトンボ(同13%)が優占種であった。11月は再冠水直後での調査であったが,種数・個体数ともに6,7月と同等程度であった。また,ホソミイトトンボ等の幼虫期の短いものと,モートンイトトンボ等の幼虫期が長いものが採集された。このことから,水位低下時により深い水域に移動していた個体が,水位上昇とともに浅場に回帰した可能性が示唆された。TWINSPANにより,種組成にもとづく調査区画の類型化を行った。6,7月の分析結果より,種数・個体数ともに多かった区画は,(1)抽水植物アシカキの植生密度が高いところ,または,(2)抽水植物カンガレイが優占している区画では,植生密度は平均的であり,堆積物乾燥重量が比較的高いところであった.一方,11月の分析結果より,種数・個体数ともに多かった区画では水生植物掴まり型のトンボ目幼虫が優占していたが,抽水植物の植生密度が低い区画であった。このように,再冠水直後の調査(11月)では,生活型に合致した生活環境とは異なる場所に出現したものがあり,これは水位低下による影響であると考えられた。ため池浅場を主な生息場とする代表的な水生昆虫としてトンボ目幼虫を取り上げ,灌漑概期において生じる水位変動がトンボ目幼虫の出現状況にどの程度の影響をもたらすかについて,初年年度に引き続き現地調査を行った。水位変動パターンとしては,初年度は8月中旬から10月下旬において満水位下5080cmの水位低下が2ヶ月程度発生したのに対し,今年度は4月中旬から8月中旬に最大で50cm程度の水位低下が繰り返し見られた。期別の出現種を,生活型に応じて水中選好種と水底選好種に分類し,水位変動による影響をそれぞれ検討した。とくに,両年では水位変動に違いが見られ,浅場での露呈発生時期が異なった。そこで,夏期において浅場の露呈が生じた2011年7月の調査結果を,夏期に露呈が見られなかった2010年7月の調査結果と比較し,また,秋期において浅場の露呈が生じた2010年11月の調査結果を,秋期に露呈が見られなかった2011年10月の調査結果と比較した。夏期についてみると,露呈が生じた2011年7月では4種13個体であり,露呈が発生しなかった2010年7月の4種31個体に比べ,個体数が有意に減少した(U検定,p=0.013)。これは,モノサシトンボの個体数が減少したことが原因であった。秋期についてみると,露呈が生じた2010年11月では3種49個体であり,露呈が発生しなかった2011年10月の6種86個体に比べ,個体数に有意な差はなかった(p=0.615)が,モノサシトンボについてみると,2011年に対し2010年では有意に減少していた(p=0.003)。モノサシトンボの成虫は5月上旬10月中旬に出現する。この期間において成虫が選好する暗所で露呈が発生したため産卵の機会が失われ,これが同種の幼虫個体数が減少した理由と考えられた。水中選好種は,露呈後の再冠水によって浅場に回帰していると考えられ,浅場は再び生息場として利用される可能性が示唆された。しかし,モノサシトンボについては,産卵場となる暗所部が露呈にさらされることで,幼虫個体数が減少するという面で影響を受けることが示唆された。ため池のかんがい期における水位低下が浅場に生息する水生昆虫に及ぼす影響を定量的に明らかにし,水生昆虫の多様性を保全するための貯水管理計画について検討した。

今年度は,池底の露呈により大きな影響を受けると予想される砂泥潜り込み型,沈積物蹲り型(以下,水底選好種)に着目して現地調査を行った。また,トンボ目幼虫の多様性を確保するための貯水管理計画について検討した。水位低下に伴う長期の露呈前では,6月期に6種9個体,7月期では6種21個体であった。これに対して,約65日間の長期露呈が発生し,その後水位回復がみられた11月期においてはフタスジサナエが1個体のみであった。多化性種および春種についてみると,7月期は2種13個体,11月期は1種1個体であり,種数・個体数ともに有意に減少した(U検定:p=0.022,p=0.018)。このことから,水底選好種の出現は池底の露呈による影響を受けたと推察される。前年度までの調査結果から,クロイトトンボに代表される水中選好種(水草掴まり型)は広範囲で採集され,露呈が生じても,水位回復に伴って,浅場は水中選好種に再び利用される可能性があることがわかった。ただし,水中選好種が多く出現した区画では,水生植物の植生密度は決して高くなく,本来なら水中選好種に選好されるとは考え難い区画で多く採集された。以上のことから,池底選好種,水中選好種ともに,水位低下によって引き起こされる池底の露呈により影響を受けることがわかった。水中選好種の出現への影響を抑制するためには,浅場において広範囲に抽水植物等を生育させる方法が考えられた。また,池底選好種に対しては,沈積物が多く堆積している浅場が同種に選好されることから,そのような浅場を対象として堤高50cm程度の堰堤を整備し,放流操作に伴うため池の水位低下とは連動しないように,湛水域を部分的に確保する方法が考えられた。本研究の最終目標である「水生昆虫の多様性確保を目標としたため池の貯水管理計画の検討」に向けては,繰り返し現地調査を行う必要がある。初年度と二年目とで異なる貯水変動パターンのもとでの現地調査が実施できた。これらのデータは,最終年度の貯水管理計画の検討に活かす所存である。24年度が最終年度であるため、記入しない。初年度,2年目に引き続き現地調査を行って,本年度に生じる貯水変動パターンとトンボ目幼虫の出現状況との関係性について検討する。この際,水中選好種と同時に,水底選好種の期別出現状況にも注視し,過去2ヶ年のデータとあわせて,浅場の露呈・冠水状況との関連について検討する。最終的には,当初目的のとおり,浅場におけるトンボ目幼虫の多様性を保全することを目標とした,農業用ため池の水位制御を達成しうる貯水管理計画について検討するものである。
光合成効率化のためのSuperRuBisCOの開発

大気中で日照量が十分なとき、高等植物の光合成量はCO_2固定反応が強く律速されている。この反応が遅い原因は主としてCO_2固定酵素であるリブロース1、5-ビスリン酸カルボキシラーゼ(RuBisCO)の酵素としての反応効率の低さにある。すなわち高等植物のRuBisCOの反応速度は一般の酵素の1/100 1/1000である。また、CO_2に対する基質親和力も低く、光合成を行っている緑黄体で本酵素は十分に作用していないことが明らかになっている。本研究では高等植物のRuBisCOの示す履歴現象に着目し、フォールオーバーに関与するリジン残基を同定した。この残基がアルギニンとプロリンに変化している細菌型RuBisCOでは高等植物とは逆の活性上昇型履歴現象を呈した。この現象はDTTにより強く影響を受け、DTT濃度が低いほど活性上昇は大きくなり、逆に濃度が高いと野性型に近い活性となり、直線的に活性が変位した。この結果は、リジン残基によって起こされた高次構造の変化が、RuBisCOのS-S結合の形成によりその高次構造が保持され、このような履歴現象を呈するものと考えられた。通常の大気中で日照量が十分なとき、高等植物の光合成速度はCO_2固定の段階で強く律速されている。CO_2固定反応が遅い主因はCO_2固定酵素であるリブロース1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ(RuBisCO)の酵素としての効率の悪さにある。高等植物のRuBisCO(植物型RuBisCO)の_<cat>は3.3sec^<-1>しかなく、これは一般的な酵素の1/1001/1000である。またRuBisCOのCO_2に対する基質親和力は弱く、光合成を行っている葉緑体内にあるRuBisCOのほんの2030%しかCO_2固定に関与できない。我々の研究グループでは植物型RuBisCOの履歴現象に着目し、既にホウレンソウRubisCOを用いてフォールオーバーに関与すると思われる3つのリジン残基を固定した。これらの残基のうち2つ、Lys^L-21およびLys^L-305(上付き文字^Lはこのリジンが大サブユニット由来であることを示す)は、フォールオーバーを示す植物型RuBisCOではよく保存されているが、フォールオーバーを示さない細菌型RuBisCOではアルギニンやプロリンなどになっており、履歴現象誘発部位としての可能性が高い。そこでLys^L-21およびLys^L-305の酵素活性への影響を調べるため、高等植物と同じサブユニット構造を持つが細菌型である光合成細菌Chromatium vinosumのRuBisCOを材料に、大腸菌にクローリングされたこの酵素の当該残基を部位特異的変異導入によって植物型ののリジンに変え、フォールオーバーの誘発を試みた。その結果これらの変位導入は、時間と共に活性が上昇する履歴現象をもたらした。反応開始時には野生型と同じだけの活性化されていたにもかかわらず、変位型の_<cat>は6.0から8.2sec^<-1>にまで上昇した。このような活性上昇型の履歴現象は接合藻のRuBisCOが示すものと一致した。現在のところ活性上昇の原因は不明だが、本研究は履歴現象の解明への糸口になると期待している。この反応遅い原因は主としてCO_2固定酵素であるリブロース1、5-ビスリン酸カルボキシラーゼ(RuBisCO)の酵素としての反応効率の低さにある。すなわち高等植物のRuBisCOの反応速度は一般の酵素の1/100-1/1000である。またCO_2に対する基質親和力も低く、光合成を行っている葉緑体で本酵素は十分に作用していないことが明らかになっている。

この現象はDTTにより強く影響を受け、DTT濃度が低いほど活性上昇は大きくなり、逆に濃度が高いと野生型に近い活性となり、直線的に活性が変位した。この結果は、リジン残基によって起こされた高次構造の変化が、RuBisCOのS-S結合の形成によりその高次構造が保持され、このような履歴現象を呈するものと考えられた。
泌尿器科領域におけるレーザーの臨床的応用

レーザーを用いた膀胱癌の新しい治療の試みとして、葉緑素の代謝産物であるフェオフオルバイドaとNd-YAGレーガーを組み合わせた光化学療法をマウス膀胱腫瘍を用いて検討した。フェオフオルバイド系誘導体は、癌組織に選択的に集積し、外部エネルギー、主に光化学作用によりπ電子を放出し一連の過酸化脂質反応の結果、癌組織を破壊すると孝えられている。今回我々は、FANFT誘発マウス膀胱癌を同系C3H/Heマウス皮下に移植継代した腫瘍を対象とし、以下に述べる4群を設け、本療法の効果を組織学的に検討することを目的とした。第1群:メディウムのみ腫瘍内注入第2群:フェオフオルバイドaのみ腫瘍内注入第3群:Nd-YAGレーザー照射第4群:フェフオルバイドa腫瘍内注入後Nd-YAGレーザー照射Nd-YAGレーザーは、高拡散ロッドを用いた接触照射法を採用し、熱発生を抑えながら、励起効果を高めるため、パルス発生装置(Qスウイッチ)を組み込んで使用した。レーザーの透過範囲は、赤外線スコープによる計測では、ロッド先端を中心とし半径1.5cm程度であった。レーザーによる温度上昇は、ロッド先端部位で50°C前後、先端より1cmの部位で39°C前後であった。治療効果は、摘出標本より組織標本を作製し、顕微鏡下に壊死巣を確認し、その大きさを測定することにより、短期効果として判定した。結果は、フェオフエルバイドa注入後Nd-YAGレーザー照射群では全例に径5mm前後の壊死巣をみとめたが、他の群では、散発的により小さな壊死巣をみとめたにすぎなかった。レーザー照射のみの群との比較において、レーザーによる熱発生は、本療法における治療効果に関与は否定できないものの、大きな要因では無いものと思われた。今後は、フェフオルバイドaの全身的な投与及び、長期効果(腫瘍の消失、延命)につき検討を加えて行きたいと考えている。
反応・拡散・対流系に自己組織されるラセン状対流波の階層構造とその重力効果

本研究は、Belousov-Zhabotinsky (BZ)反応に伴うラセン状対流波の発生メカニズムを解明するため、1)反応・拡散・対流系の数値シミュレーションにおける界面の粘弾性特性を考慮したバネモデルの導入と数値実験、2)対流波の重力効果を調べるための微小重力実験(岐阜県土岐市MGLAB落下棟)を中心に研究を進めた。特に後者の実験は、日本宇宙フォーラムが募集した「第7回宇宙環境利用に関する公募地上研究」に応募し、宇宙利用先駆研究として採用され、土岐市日本無重量研究所(MGLAB)での10回の落下棟実験を実施することが出来た。約4秒間の微小重力環境が利用でき、BZ反応で観測される化学反応波に伴う流体現象の重力効果に関し、いくつかの知見が得られた。従来の研究で、化学反応波に伴う流体現象に関しでは、1)単一の化学反応波に伴う対流(1988年)、2)大きな流体現象を伴い加速的に伝播する化学反応波(Big Wave:1992年)、3)ラセン状化学反応波の波列が励起する振動的対流(1988年)、4)ラセン状化学反応波が自己組織化する伝播する対流波(1995)や回転するラセン状対流波(2003)、など多様なパターンダイナミックスが観測されてきた。1995年の伝播する対流波を除いて、殆どの現象が代表者らの実験グループで見出されてきた。この中で、最も単純なケースである1)の単一の化学反応波に伴う流体現象ですら従来のモデル(反応拡散+対流モデル)では説明できていない。本研究では、反応溶液界面一層に界面の粘弾性特性を考慮した「バネモデル」を提案し、数値実験で詳細に調べた。その結果、従来のモデル(Matthiessen et al.やDiewald et al.1996)では説明できてなかった化学反応波の波頭前方の長い対流ロールの存在が説明できた。また、化学反応波の波列による対流波や振動的流れの構造も再現でき、上記の5つの現象のうち3つの現象の基本構造が理解できるようになった。一方、対流波の本質に迫る目的で、10回の微小重力実験を実施した。その結果、1)微小重力環境下で気・液自由界面を持つBZ反応実験が可能である、2)容器底面を親水性、側面を撥水性に制御する事でメネスカスによる液面の変動を抑えられる、3)落下中(微小重力下)において、化学反応波が大きく変形を受けていることが観測され、微小重力下での対流現象の増強の可能性がある、4)落下直前の状態において、光学干渉計を用いた界面の形状が観測できた(Big Waveの伝播に伴う干渉縞の変形など)、などが明らかとなった。その結果、1)微小重力環境下で気・液自由界面を持つBZ反応実験が可能である、2)容器底面を親水性、側面を撥水性に制御する事でメネスカスによる液面の変動を抑えられる、3)落下中(微小重力下)において、化学反応波が大きく変形を受けていることが観測され、微小重力下での対流現象の増強の可能性がある、

4)落下直前の状態において、光学干渉計を用いた界面の形状が観測できた(Big Waveの伝播に伴う干渉縞の変形など)、などが明らかとなった。今年度は、ラセン状対流波の発生メカニズム理解のために、反応拡散系と対流現象が結合する事により新たに形成される階層的散逸構造という視点からいくつかの実験と数値解析を行った。また、12月中旬に「非線形科学の深化と情報科学への応用」研究会を主催することで、関連する研究者との交流を深めた。さらに、対流波の重力効果(長波長のマランゴーニ効果が関連する)がメカニズム解明の糸口になると考え、日本宇宙フォーラムが主催する化学物理研究会のメンバーとして発表・討論を重ねて来た。長波長のマランゴーニ効果では、微小重力下での新たな散逸構造の出現も期待され、界面の微小な変形がキーポイントとなる。ラセン状対流波など反応拡散波(化学反応波)の伝播に伴う、微小変形波の出現は、反応物質の濃度分布の不均一に起因する溶質性マランゴーニ効果がもたらすものである。通常の化学反応波で約0.8μm、ラセン状対流波の場合に約3μm、大きな対流現象を伴い加速伝播するBig Waveの場合には6μm以上となる事をマッハツェンダー干渉計等の導入で確認している。今までに、界面の変形を考慮しない反応・拡散・対流モデルでの数値解析を進めてきたが、単一の化学反応波の波頭前方に長く伸びる対流構造の存在を説明できていない。九州大学甲斐教授、猪本助教授、京都大学吉川教授、産総研山口主任研究員、広島大学三村教授、国際基督教大学北原教授等との議論を重ね、現時点では、Iodate-arsenous acid系での加速伝播(O.Inomoto et al. 2003)のように発生する沃素の空気中での高速拡散と水溶液界面への再付着という図式では説明できないことを確認している。「非線形科学の深化と情報科学への応用」研究会では、反応拡散+流体現象のセッションを設け、4人の若手研究者の発表を得た。この中で本研究の研究分担者の野村が「溶液界面に弾性幕を仮定したBZ反応の数値実験」を発表し、界面変形の無いモデルでの可能性を吟味した。溶液の深さが1mm以下ということから、通常の浮力による対流の効果は無視できるが、長波長マランゴーニ効果での重力の影響の重要性・敏感性を考慮し、微小重力下での対流波の挙動の観察を来年度の主たる実験項目として取り上げている。今年度の研究成果は、対流波による界面変形の計測・ラセン状対流波の実験に関する論文2編、微小な界面変形を高感度に検出する干渉縞解析法の提案論文1編、化学反応波に伴う流体現象のレビュー論文2編、反応拡散モデルを画像情報処理に応用したもの2編を始め、国際会議等でも発表を行ってきた。来年度は、Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems(July 18-23,2004)のGordon国際会議や第2回マランゴーニ国際会議(IMA2:July 14-17)が開催されることもあり、対流波の重力効果を中心に実験を行い成果報告する予定である。また、このための予実験や日本宇宙ファーラムへの実験補助申請等を現在進めている。今年度は、ラセン状対流波の発生メカニズムを解明するため、1)反応・拡散・対流系の数値シミュレーションにおける界面の粘弾性特性を考慮したバネモデルの導入と数値実験、2)対流波の重力効果を調べるための微小重力実験(岐阜県土岐市MGLAB落下棟)を中心に研究を進めた。特に後者の実験は、日本宇宙フォーラムが募集した「第7回宇宙環境利用に関する公募地上研究」に応募し、宇宙利用先駆研究として採用され、土岐市日本無重量研究所(MGLAB)での10回の落下棟実験を実施することが出来た。
ウェブ検索における情報要求観点の言語間比較・対照分析システムの研究

本研究では,ウェブ検索者の情報要求観点を情報源とする「言語間対照分析支援システム」を作成した.具体的には,各言語の検索エンジン・サジェストおよび質問回答サイトを情報源として,特定のクエリ・フォーカスに対する情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報を収集した.そして,収集された情報を言語間で比較・対照分析することにより,他国と自国との間の文化・関心・意見の違いを発見する過程を支援するシステムを作成した.本研究では,各言語の検索エンジン・サジェストおよび質問回答サイトを情報源として,特定の検索対象に対する情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報を収集する.そして,収集された情報を言語間で比較・対照分析することにより,他国と自国との間の文化・関心・意見の違いを発見する過程を支援するシステムを作成する.平成26年度は,以下の研究を行った.(1)検索エンジン・サジェストを対象として,ウェブ検索者の情報要求観点を収集した.ここで,収集されるサジェストの多くは話題が重複し冗長なため,冗長性集約方式を二種類開発した.方式1では,各サジェストを情報要求観点として指定して収集したウェブページ集合に対してLDA等のトピックモデルを適用して,ウェブページ集合の話題集約を行った後,情報要求観点として指定したサジェストそのものを集約した.方式2では,各サジェストを情報要求観点として指定して収集した検索結果のスニペット間の類似度を用いてサジェスト間の類似度を定義し,この類似度を用いてサジェストの集約を行った.(2)ウェブ検索者の情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報を収集するための情報源として,質問回答サイトを対象とした.(1)で収集したサジェストを情報要求観点として,各サジェストを含む質問回答事例を収集した後,トピックモデルを適用して質問回答事例集合を集約した.(3)サジェストと質問回答事例の間で,ウェブ検索者の情報要求観点における差異の有無について分析した.具体的には,収集された情報要求観点,および,各情報要求観点のもとで収集される情報を定量的に比較した.本研究では,各言語の検索エンジン・サジェストおよび質問回答サイトを情報源として,特定のクエリ・フォーカスに対する情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報を収集する.そして,収集された情報を言語間で比較・対照分析することにより,他国と自国との間の文化・関心・意見の違いを発見する過程を支援するシステムを作成する.平成27年度は,以下の研究を行った.(1)平成26年度,「検索エンジン・サジェストにおける情報要求観点の収集と集約」の研究において,検索エンジン・サジェストを対象として,ウェブ検索者の情報要求観点を収集した.ここで,収集されるサジェストの多くは話題が重複し冗長なため,冗長性集約方式を二種類開発した.そのうち,特に,方式1の「トピックモデルを用いる方式:各サジェストを情報要求観点として指定して収集したウェブページ集合に対してトピックモデルを適用して,ウェブページ集合の話題集約を行った後,情報要求観点として指定したサジェストそのものを集約する」方式を対象として,各トピックにおけるウェブ検索結果を集約する方式を開発した.この方式では,各トピックに対応するサジェストを利用して,サジェストを網羅する最少数のウェブ検索結果を提示する方式を開発し,従来方式の約2倍の集約率を達成した.(2)検索エンジン・サジェストを利用することにより,質問回答サイトおよびウェブからノウハウ知識を相補的に収集する方式を開発した.この方式においては,検索エンジン・サジェストを索引として収集される情報に加えて質問回答サイトから得られる情報を相補的に利用し,それらを混合して集約することを実現した.特に,質問回答サイト以外の一般的ウェブページを情報源として,質問回答サイトのノウハウ知識を補充する新ノウハウ知識が収集できることを示した.研究成果の概要で述べた通り,(1)平成26年度の研究成果「検索エンジン・サジェストにおける情報要求観点の収集と集約」のうちの方式1「トピックモデルを用いる方式」の後段として,各トピックにおけるウェブ検索結果を集約する方式を開発した.また,(2)検索エンジン・サジェストを利用することにより,質問回答サイトおよびウェブからノウハウ知識を相補的に収集する方式を開発した.以上の研究に対して,第8回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム,学生プレゼンテーション賞を授与された.当初の計画通り,以上の成果を達成することができたため,概ね順調に進展している.本研究では,各言語の検索エンジン・サジェストおよび質問回答サイトを情報源として,特定のクエリ・フォーカスに対する情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報を収集する.そして,収集された情報を言語間で比較・対照分析することにより,他国と自国との間の文化・関心・意見の違いを発見する過程を支援するシステムを作成する.平成28年度は,以下の研究を行った.(1)本研究では,ウェブ検索者の関心事項に着目することにより,ウェブ上の情報を多言語(日本語・中国語)間で比較・対照分析し,他国の情報の収集を支援するとともに,言語間の差異発見の過程を支援するアプローチをとる.この問題に対して,特に,平成28年度の研究においては,サジェストの集約過程において,平成27年度までに開発した,トピックモデルを用いる方式を採用し,サジェスト集約を自動で行なった上で,その結果に対して日中間対照分析を行う方式について研究を行った.(2)平成27年度において,検索エンジン・サジェストを利用することにより,質問回答サイトおよびウェブからノウハウ知識を相補的に収集する方式を開発した.この方式においては,検索エンジン・サジェストを索引として収集される情報に加えて質問回答サイトから得られる情報を相補的に利用し,それらを混合して集約することによって,両方の情報源の特性を活かしてノウハウ知識の収集を実現した.

これに対して平成28年度は,日本語および中国語の各言語において収集したノウハウ知識を,日中二言語間で比較・対照分析する方式について研究を行った.本研究では,ウェブ検索者の情報要求観点を情報源とする「言語間対照分析支援システム」を作成した.具体的には,各言語の検索エンジン・サジェストおよび質問回答サイトを情報源として,特定のクエリ・フォーカスに対する情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報を収集した.そして,収集された情報を言語間で比較・対照分析することにより,他国と自国との間の文化・関心・意見の違いを発見する過程を支援するシステムを作成した.研究成果の概要で述べた通り,(1)検索エンジン・サジェストにおける情報要求観点の収集と集約の方式を実現した.また,(2)質問回答サイトからの情報の収集と集約を行った.さらに,(3)検索エンジン・サジェストと質問回答事例を比較する方式を実現した.以上の研究に対して,第7回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム,学生プレゼンテーション賞を授与された.当初の計画通り,以上の課題を達成することができたため,概ね順調に進展している.平成28年度は,情報要求観点の言語間対照分析の研究を進める.具体的には,特定のクエリ・フォーカスに対して,ウェブ検索者が検索時に指定した情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報に対して,利用者が比較・対照分析を行い,言語間の違いを発見する過程を支援するシステムを作成する.28年度が最終年度であるため、記入しない。情報工学平成27年度は,検索エンジン・サジェストを利用することにより,質問回答サイトおよびウェブからノウハウ知識を相補的に収集する方式を開発する.この方式においては,検索エンジン・サジェストを索引として収集される情報に加えて質問回答サイトから得られる情報を相補的に利用し,それらを混合して集約する.平成28年度は,情報要求観点の言語間対照分析の研究を進める.具体的には,特定の検索対象に対して,ウェブ検索者が検索時に指定した情報要求観点,および,その観点に関して得られる情報に対して,利用者が比較・対照分析を行い,言語間の違いを発見する過程を支援するシステムを作成する.平成28年度開催の学会において,27年度の研究成果についての発表が確定したため,その学会における発表用費用を次年度に使用することとしたため.28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度開催の学会において,26年度の研究成果についての発表が確定したため,その学会における発表用費用を次年度に使用することとしたため.平成28年度の学会において研究成果を発表するための旅費等として使用する.28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度の学会において研究成果を発表するための費用として使用する.28年度が最終年度であるため、記入しない。
濾胞性リンパ腫におけるクロマチン再構成異常の研究

節性濾胞性リンパ腫では80例中42例(53%)でARID1Aの発現低下がみられ、十二指腸濾胞性リンパ腫では16例中11例(69%)にARID1A発現低下がみられた。遺伝子検討が可能な節性濾胞リンパ腫12例中4例(33%)においてウエスタンブロット解析でタンパク質発現低下が確認され、mRNAレベルでの発現低下もみられた。また、節性濾胞性リンパ腫よりも、十二指腸濾胞性リンパ腫で高率にARID1Aの発現低下が認められ、両者で、分子病理経路が異なる可能性が示唆された。クロマチン再構成因子複合体の因子であり、そのDNA結合を受け持つAT-rich interacting domainを有するARID1Aは近似タンパク質ARID1Bと免疫交差性があり、ARID1Aのみの濾胞性リンパ腫での発現を検討するため、ARID1Bに反応しない特異単クローン性抗体を作成し、archival pathological tissue specimensを用いて検討を行った。その結果、古典的濾胞性リンパ腫42例/ 80例(52.5%で発現低下)で、また、十二指腸濾胞性リンパ腫症例では11例/16例68.8%に発現低下がみられた。数症例の古典的濾胞性リンパ腫でタンパク質解析が可能な症例ではImmunoblot法でも発現低下が確かめられ、さらに遺伝子解析でLOHおよび残存するアレイでのナンセンスコドン変異が見出された。他の悪性腫瘍(胃癌や子宮内膜癌、特に明細胞癌)ではARID1Aの発現低下は悪性度と相関していることより最初の作業仮説では、十二指腸濾胞性リンパ腫のほうが、古典的濾胞性リンパ腫より発現低下例が多いと思われたが、免疫組織染色の結果は逆であり、ARID1Aの発現が、どのように濾胞性リンパ腫の発生、進行に関わっているかを検討するために、培養細胞株で人為的にARID1Aの発現を操作し、ARID1Aの発現低下により影響を受ける遺伝子群を網羅的に解析した。その結果、ARID1A低下はras遺伝子関連経路を活性化することが明らかになり、現在詳細をさらに解析中である。2010年末に神経堤由来腫瘍以外の悪性腫瘍で初めてとなる卵巣明細胞癌でのクロマチン再構成因子のARID1A変異が発見され、引き続いて胃癌、原発性肝臓癌、膀胱癌、大腸癌、肺癌などでの遺伝子変異が、報告されている。しかし、遺伝子変異が報告されているものの、異常な発現遺伝子産物が、どのように腫瘍発生に関係しているかについては未解明であり、その下流に存在する分子メカニズム、制御のためのターゲットとなりうる分子群は明らかになっていない。本研究で濾胞性リンパ腫、びまん性大細胞型B細胞性リンパ腫と、各100余症例におけるクロマチン再構成因子ARID1A(AT-rich interacting domain 1A, SWI1, BAF250, p250,p270)遺伝子の変異を検討し、その影響下にある癌化、あるいは癌化促進遺伝子群を網羅的遺伝子解析で検出を試みた。その結果、転写伸長因子Elongin Aの発現異常とARID1A遺伝子変異によるクロマチン再構成因子複合体機能不全が密接に関係していることが示唆される結果が得られた。興味深いことに、ARID1Aの完全欠損は、むしろElonginAの発現異常に寄与せず、面積比1025%程度の、ARID1A不完全消失例で、顕著であった。また、興味深いことに、ARID1Aの発現低下は十二指腸濾胞リンパ腫で、高度で、完全消失例がみられた。このことは十二指腸濾胞性リンパ腫が、節性濾胞性リンパ腫とことなる腫瘍化メカニズムを備えていることが示唆された結果であると考える。血液病理初年度でARID1Aの濾胞性リンパ腫での発現低下、およびナンセンス変異、また網羅的遺伝子解析でras経路との関係を国内外に先駆けて明らかにできた。特に十二指腸濾胞性リンパ腫で、ARID1Aの発現が低下していることを、その生物学的悪性度と関係して検討する予定である。
アンモニア水を用いた芳香環アミノ化反応に有効な光触媒の開発

報告者は,Pt/TiO_2光触媒を用いたNH_3水による選択的な芳香環アミノ化反応(Ph-H+NH_3aq→Ph-NH_2+H_2)を見出したが,活性が低いため改善が必要であった.そこで,報告者は可視光へ利用可能な光の波長領域を広げるために,Au/TiO_2におけるAuナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴(Localized surface plasmon resonance:LSPR)による可視光吸収を利用した光触媒作用に注目した.アミノ化反応を進行させるためには水素生成反応が進行することが必須であるのでエタノールからの水素生成反応(CH_3CH_2OH→CH_3CHO+H_2)を検討し,反応活性に重要な光触媒構造の解明を試みた.種々の結晶相,粒子サイズを持つ酸化チタンに光電着法によってAuナノ粒子を添加したところ,ほとんどのものは球状のAuナノ粒子が添加されたが,低表面積のルチル酸化チタンにはロッド状のナノ粒子がTEM観察において頻繁に見られた.これらの光触媒の活性を調べたところ,球状のAuナノ粒子においては粒子径が大きいものほどAuナノ粒子一個当たりの活性が高くなった,これは,粒子径の増加によりAuナノ粒子一個あたりの光吸収強度が増加したためであることが分かった.また,球状のAuナノ粒子と類似した粒子サイズを持つロッド状のAuナノ粒子の粒子一個あたりの光触媒活性を比較すると,ロッド状のAuナノ粒子の方が高活性であることが分かった,両者のAuナノ粒子において光吸収強度はほぼ同等であったが,光吸収強度に対する光触媒活性はロッド状のAuナノ粒子の方が数倍高かったことから,Auナノ粒子の光励起により生じた励起電子が酸化チタンに注入される効率が高いためにロッド状Auナノ粒子の方が高い光触媒活性を示すことが分かった.したがって,より厳密にAuナノ粒子の構造を制御することにより,さらなる高活性化が期待でき,アミノ化反応への応用が可能になると考えている.アニリン類は,樹脂や医薬品など様々な材料を合成する際の中間原料として重要であり,主に混酸により芳香環をニトロ化し,ニトロ基を還元する多段階反応で合成されるため,よりシンプルで高選択的にアニリン類を合成可能な反応系の開発が望まれている.本研究室では,これまでにPt/TiO_2光触媒を用いたアンモニア水によるベンゼン誘導体の高選択的な芳香環直接アミノ化反応(Ph-H+NH_3aq→Ph-NH_2+H_2)を見出してきた.本反応は非常にシンプルで興味深い反応系であるが,反応活性が低いことが問題であった.そこで,本研究では,金ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴(LSPR)により発現する可視光光触媒作用を利用し,本光触媒反応の応答波長を可視光領域に拡大することが可能かを評価した.その結果,金ナノ粒子を光電着法で添加した酸化チタンにLSPR吸収極大波長(548nm)の領域の光(λ>510nm)を照射してベンゼンのアミノ化反応を行ったが,アニリンを得ることができなかった.そこで,本反応において重要なアンモニアの活性化が可能かを評価するためにアンモニア水からの水素生成反応(NH_3aq→N_2+3H_2)の検討を行った.金ナノ粒子を光電着法によって添加した種々の酸化物で本反応を検討したところ,Ga_2O_3およびLa_2O_3を使用した場合に水素が得られ,アンモニアの活性化が可能なことが見出された.また,水素生成活性と酸化物の伝導帯下端のポテンシャルの序列に相関がある事が分かった.これは,Ga_2O_3, La_2O_3の伝導帯下端のポテンシャルが,光励起された金ナノ粒子から酸化物伝導帯への電子注入,および伝導帯に注入された励起電子によるプロトンの還元反応(2H^++e^-→H_2)を進行させるのに適しているためであることを提案した.報告者は,Pt/TiO_2光触媒を用いたNH_3水による選択的な芳香環アミノ化反応(Ph-H+NH_3aq→Ph-NH_2+H_2)を見出したが,活性が低いため改善が必要であった.そこで,報告者は可視光へ利用可能な光の波長領域を広げるために,Au/TiO_2におけるAuナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴(Localized surface plasmon resonance:LSPR)による可視光吸収を利用した光触媒作用に注目した.アミノ化反応を進行させるためには水素生成反応が進行することが必須であるのでエタノールからの水素生成反応(CH_3CH_2OH→CH_3CHO+H_2)を検討し,反応活性に重要な光触媒構造の解明を試みた.種々の結晶相,粒子サイズを持つ酸化チタンに光電着法によってAuナノ粒子を添加したところ,ほとんどのものは球状のAuナノ粒子が添加されたが,低表面積のルチル酸化チタンにはロッド状のナノ粒子がTEM観察において頻繁に見られた.これらの光触媒の活性を調べたところ,球状のAuナノ粒子においては粒子径が大きいものほどAuナノ粒子一個当たりの活性が高くなった,これは,粒子径の増加によりAuナノ粒子一個あたりの光吸収強度が増加したためであることが分かった.

また,球状のAuナノ粒子と類似した粒子サイズを持つロッド状のAuナノ粒子の粒子一個あたりの光触媒活性を比較すると,ロッド状のAuナノ粒子の方が高活性であることが分かった,両者のAuナノ粒子において光吸収強度はほぼ同等であったが,光吸収強度に対する光触媒活性はロッド状のAuナノ粒子の方が数倍高かったことから,Auナノ粒子の光励起により生じた励起電子が酸化チタンに注入される効率が高いためにロッド状Auナノ粒子の方が高い光触媒活性を示すことが分かった.したがって,より厳密にAuナノ粒子の構造を制御することにより,さらなる高活性化が期待でき,アミノ化反応への応用が可能になると考えている.
MR Lymphographyの有用性に関する基礎的検討

MR Lymphographyの理論的裏付けとして、まずリンパ節に網内系に取り込まれるタイプの造影剤が集積するかどうかを画像で確認するため、炎症性腫大リンパ節の作成を施行した。網内8週齢の雄Wistarラットの側腹部および上腕にFreund's complete adjuvant0.1mlを皮下注後約1-4週間で所属リンパ節の過形成性腫大が成立した。網内系に取り込まれそのT2を短縮し信号強度を低下させる超常磁性酸化鉄粒子製剤AMI-227(デキストラン被覆酸化鉄粒子、平均粒子径7-20nm:栄研化学)を、至適投与量決定のため30、40、50、60、120μmolFe/kgの各doseを各3匹ずつ、合計15匹に静注した。静注前後MRIを施行し(GE社製SIGNA1.5tesla)水平断spin echo法にて腋窩部をスキャンした。造影剤投与前、24時間後におけるリンパ節の信号強度変化をROIを設定して測定し、造影剤の取り込みによる変化量(S/N比の増減分)を計算した。MRI施行後は全例についてラットよりリンパ節を摘出し、HE染色および鉄染色を用いて造影剤粒子の分布と病理組織所見をMR画像と対比した。造影効果を各doseで対比した結果、炎症性腫大リンパ節を十分に黒化する至適投与量は40μmolFe/kg以上と考えられた。50μmolFe/kg以上の投与量では炎症性腫大リンパ節はほぼ全体が均一に黒化し、腫瘍性腫大リンパ節との鑑別の可能性が示された。現在、腫瘍性腫大リンパ節のラットモデルを作製中でありAMI-227投与前後でMRIを施行する予定である。その後ラットよりリンパ節を摘出し、HEおよび鉄染色を用いて鉄粒子の分布と組織所見の関係をMRIと対比し、これまでの知見と対比してリンパ節の炎症性腫大と腫瘍性腫大との鑑別におけるAMI-227の診断的有用性を確認する。8週齢の雄Wistarラットの側腹部および上腕にFreund's complete adjuvant0.1nを皮下注して炎症性腋窩リンパ節腫大を作成した。皮下注後約1-4週間で所属リンパ節の過形成性腫大が成立した。網内系に取り込まれそのT2を短縮し信号強度を低下させる超常磁性酸化鉄粒子製剤AMI-227(デキストラン被覆酸化鉄粒子、平均粒子径17-20nm :栄研化学)を、至適投与量決定のため30、40、50、60、120μmolFe/kgの各doseを各3匹ずつ、合計15匹に静注した。静注前後MRIを施行し(GE社製SIGNA1.5tesla)水平断spin echo法にて腋取り込みによる変化量(S/N比の増減分)を計算した。MRI施行後は全例についてラットよりリンパ節を摘出し、HE染色および鉄染色を用いてSPIO粒子の分布と病理組織所見の関係を調べ、MR画像と対比した。平成8年度は腫瘍性腫大リンパ節のラットモデルを作製しAMI-227投与前後でMRIを施行する。