hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属間化合物TiAlの高温クリープ抵抗の応力及び温度依存性

なお,1123Kに加え1173および1073Kのクリープ試験も一部行って,クリープの活性化エネルギ,Q_cは100MPa以下においては300KJ/molであり,100MPaを超えると増加し,500KJ/molにまで達することを明らかにしているが,Q_cの応力依存性については平成5年度にさらに詳細に検討する予定である。1473Kで1週間の均質化熱処理を施したTi-50at.%Alについて1123Kにおける一定応力のクリープ試験を100300MPaで行い、クリープ曲線、クリープ速度時間曲線の負荷応力依存性を調べ、以下のことを明らかにした.(1)一定応力試験におけるクリープ速度/時間曲線の解析から、この材料は定常クリープ域を示さず、遷移クリープ域と加速クリープ域のみを示す.このクリープ曲線の形状は温度及び応力に依存せず同じである.(2)この材料の室温引張延性は1%程度であるが、クリープ破断伸びは100%近い大きな値を示す.(3)最小クリープ速度の応力指数n値は高応力側と低応力側で異なり、100MPa以下では約4であるが、100MPaを超えると大きな値を示す.(4)最小クリープ速度を示す時点で停止した試料の転位下部組織を観察から、100MPa以上でのn値の増加はサブグレインの発達あるいは動的再結晶粒による細粒化に起因する.(5)1123Kに加え1173K及び1073Kのクリープ試験も行い、クリープの活性化エネルギーQcを求めた結果、Qcは100MPa以下では300KJ/molであったが、100MPaを越えると500KJ/molになる.
ヒト血清アルブミンの薬物結合位のX線結晶構造解析

1.ヒト血清アルブミン(HSA)の結晶化:HSAの結晶化には蒸気拡散法が最適と考え、脱脂精製したHSA(Fraction V)の結晶化を試みた。板状や針状結晶が再現性よく観察された。しかし0.1-0.2mmの大きさまでしか成長しなかった。X線解析を行うには、0.5-2.0mm程度の結晶が必要である。HSAの純度をSDS-PAGEにより調べたところ、単量体以外のものが数%含まれていた。そこでゲル濾過法により単量体のみを分取し、結晶の成長をはかった。その結果0.4-0.5mmのものが得られた。1.ヒト血清アルブミン(HSA)の結晶化:タンパク質の結晶化は一般に沈澱剤を加え、溶解度を減少させて行われる。具体的には次の5つの方法がある。(1)蒸気拡散法、(2)ミクロ透析法、(3)自由界面拡散法、(4)静置バッチ法、(5)種結晶法。これらの方法のうちHSAには蒸気拡散法が最適と考え、脱脂精製したHSA(Fraction V)の結晶化を試みた。その結果板状や針状結晶の析出が再現性よく観察された。しかし0.1ー0.2mmの大きさまでしか結晶の成長がみられなかった。X線解析を行うには、0.5ー2.0mm程度の結晶が必要である。HSAの結晶化は予想以上に困難な研究(仕事)であることが判明してきた。結晶が成長しない原因を究明し、対策を講じる必要がある。対策として、Carterらの行った結晶化条件以外に、pH、温度、タンパク質濃度及び沈澱剤濃度等の実験条件を種々検討する。またHSAの純度・均一性の検討も必要と思われる。SDSーPAGEによりHSAの均一性を調べる。もし混合物(多量体等)であればゲル濾過法により単量体のみを分取し、その結晶化を試みる等である。2.HSAの薬物結合部位のキャラクタリゼ-ション: HSAの酵素的活性を利用して薬物結合部位のキャラクタリゼ-ションを行うという、我々が従来開発した方法で詳細な検討を行い、X線構造解析の結果と対比させる。基質としてpーnitrophenyl 4ーguanidinobenzoate(NPGB)とamino acid pーnitrophenyl esters(ANPE)を用いた。HSAはNPGBに対して複数の活性部位を持っており、pKaが約6と10の触媒活性基が関与していることが分かった。ANPEの中ではNーCBZーalanine pーnitrophenyl esterに対する活性が最も強く、活性部位は一箇所(Rーsite,Tryー411の近傍)であった。Lysー199近傍(Uーsite)に結合する薬物によって立体構造が変化し、Rーsiteの活性が調節(増大)された。この調節機講は基質の立体構造(Dー,Lー体)により差異があることも分かった。I.ヒト血清アルブミン(HSA)の結晶化:昨年度に引続きHSAの結晶化条件を検討した。CarterらのScience,244,1195(1989)に記載の結晶化条件以外に、次のような広範な条件で行った。pH(3ー10)、温度(-20-40°C)、HSA濃度(150ー200mg)及び沈澱剤(polyethylene glycol(PEG)ー400,PEGー1500,PEGー4000)の濃度(20ー50%)。昨年度得られた0.1ー0.2mmの結晶よりやや大きい0.3ー0.4mmの結晶を得ることができた。しかしX線解析を行うには、0.5ー2.0mm程度の結晶が必要である。HSAの純度・均一性をSDSーPAGEにより調べたところ、単量体以外に二量体が7ー8%、三量体が2ー3%含まれていることがわかった。そこでゲル濾過法により単量体のみを分取した。この単量体のみを用いて、上記の結晶化条件で結晶の成長をはかる。Carterらはアメリカ航空宇宙局のスペ-スシャトル内でHSAの大きい結晶を得たものと思われる。対流等の影響を受けない無重力下で結晶化を行うと、数10倍から時には数100倍大きいものが得られることが他のタンパク質(例えばβーガラクトシダ-ゼやリゾチ-ム等)で知られている。沈澱剤として各種無機塩を選び、塩濃度を綿密に調節して対流等の影響を最小限にし、結晶の成長をはかる。

II.HSAの薬物結合部位のキャラクタリゼ-ション:HSAのエステラ-ゼ様作用を利用して薬物結合部位のキャラクタリゼ-ションを行うという、従来我々が開発した方法で検討を行い、X線構造解析の結果と対比させる。今回は基質(S)としてnitrophenyl phosphinate類を用い、HSAとの反応性の解明及び反応活性部位の検索を行った。更に本反応に対する各種薬物の影響を調べ、薬物結合部位との関係について考察した。2.HSAの薬物結合部位のキャラクタリゼーションHSAの酵素的活性を利用して薬物結合部位のキャラクタリゼーションを行うという、従来我々が開発した方法で詳細な検討を行い、X線構造解析の結果と対比させる。基質(S)としてnitrophenyl phosphinate類を用い、HSAとの反応性の解明及び反応活性部位の探索を行った。また本反応に対する各種薬物の影響を調べ、薬物結合部位との関係について考察した。その結果、基質のフェノール部分のpKaや疎水性の違いにより、活性に違いがみられた。活性のpH依存性からHSA中のヒスチジン残基が基質の分解に関与していることが分った。これらの基質に対しては活性部位が数ヶ所存在した。そのうち2つが比較的強い活性を示し、R-siteとU-siteであることが分かった。
細胞極性形成におけるFilGAPのリン酸化による活性制御機構の解析

RacGAP因子、FilGAPの活性制御機構の解析のため、その結合因子を探索した結果、FilGAPは複数のRNA結合タンパク質と複合体を形成することが示唆された。このうちのRBM10は細胞伸長端などでSrcファミリーによるチロシンリン酸化下流でFilGAPと結合し、FilGAPの発現に寄与する可能性が示唆された。また抗-リン酸化抗体を用いた解析から、細胞の形態変化の際のFilGAPの活性化(リン酸化)状態の変化も明らかになった。1 FilGAP活性抑制制御機構の解析以前の探索の結果、非リン酸化型FilGAP変異体(以後ST/A)に結合して細胞骨格と共局在させ、FilGAPの活性を抑制する可能性を持つ因子として、G3BP1が単離された。このG3BP1はST/Aと特異的に結合し、細胞骨格に沿ってST/Aと共局在するとわかった。そこでG3BP1がFilGAPの活性に及ぼす影響を、野生型FilGAP発現細胞内でのRac-GTP(活性化型Rac)のレベルを定量することで調べた結果.G3BP1の発現抑制を行った場合と無処理でRac-GTPレベルに有意な差はみられなかった。従ってG3BP1は非リン酸化型FilGAPと特異的に結合するが、FilGAPの活性制御には関与しないと考えられる。そこで他の活性制御因子の同定のため、ST/A結合因子の新たなスクリーニング法を検討した。従来用いていた培養細胞からのタンパク質抽出法は分子間の結合を保つマイルドなもので、その場合、沈降してくるST/A変異体は少なく、結合因子と共に細胞骨格からの抽出が不十分である可能性があった。そこでまず細胞質成分を除去し、残った細胞骨格成分のみを免疫沈降に用いることとし、タンバク質の抽出にはSDSなど三種の界面活性剤を含むbufferを用い、更にsonicationで沈殿を破砕した。これらの変更後免疫沈降を行った結果、電気泳動後の銀染色で、ST/AはST/D(擬似リン酸化型)と比べ十分な量沈降され、またST/Aとのみ共沈降する複数のバンドが確認できた。現在質量分析によりこれらのバンドの同定を試みている。2活性化型FilGAP機能の解析FilGAPの活性化に重要なリン酸化部位S402に特異的な抗-リン酸化抗体が得られており、追加免疫を行った結果、内在性FilGAPを認識できるレベルの特異性を持った血清を得る事に成功した。(1)細胞骨格においてFilGAPに結合する因子RBM10の単離細胞から抽出した細胞骨格画分を用いた免疫沈降法とその後の質量分析により、FilGAP非リン酸化型変異体(ST/A)とのみ結合する最も有力な因子としてRBM10が単離された。FilGAPの細胞骨格局在最小ドメインを用いた免疫沈降法ではRBM10とST/Aの特異的な結合が見られたが、FilGAP全長を用いた場合、RBM10は擬似リン酸化型(ST/D)にも結合した。従ってRBM10は非リン酸化状態のFilGAPの活性を抑制するのではなく、他の制御を行う可能性が示唆された。RBM10は細胞接着斑のシグナル伝達上流で働くチロシンキナーゼSrcによって直接リン酸化を受けるという報告があり、FilGAPも一部細胞接着斑に局在する。そこで以後細胞接着斑におけるRBM10とFilGAPの結合の機能の解析を進めた。(2)細胞接着斑におけるFilGAPの機能解析FilGAPとRBM10の細胞内での結合がチロシンリン酸化シグナル伝達に制御されるかを調べるため、pervanadate処理で細胞全体のチロシンリン酸化レベルを上昇させた場合と、SrcファミリーキナーゼFynを過剰発現させた場合において免疫沈降法で結合の変化を検討した結果、いずれの場合でもRBM10とFilGAPの結合が増強した。よってこれらの結合にSrcによるリン酸化が関与することが示唆された。また、FilGAPとRBM10の細胞接着斑への局在を調べるため、細胞にFynとFilGAPまたはRBM10を共発現させ、FilGAPとRBM10の局在を免疫染色により観察した。その結果、Fynによって過剰に形成された接着斑にFilGAP、RBM10共に局在した。従ってFilGAPは接着斑でRBM10と結合して働くことが示唆された。
IPMモータ位置センサレスサーボ系の実現と適応形位置決め制御

期間延長を行った本年度は,国際会議参加と投稿中論文の査読結果に伴う修正稿の作成と再投稿を行った。国際会議として2018年6月にイタリア,アマルフィで開催されたSPEEDAM2018にてポスター発表を行った。内容は,埋込磁石同期モータに対するセンサレスサーボ適用時における低騒音化技術に関するものであり,多くの参加者と深い議論が行えた。また,この際における議論の結果を投稿中論文に反映させて再投稿したところ採録の結果となり,IET Electric Power Applicationsに掲載された。なお,本研究に参画した学生が電気学会より研究会発表における優秀論文発表賞(モータドライブ研究会,本部表彰)を受賞した。研究期間全体の成果としては,当初の計画通り,1.位置推定の高速化,2.位置制御系における適応学習機能の追加を実現した。さらには,低騒音化に関する研究を進め,1,2の性能を維持しつつ,可聴音の音圧レベル低減を可能とした。本研究の初年度においては,位置センサレスサーボ系における2つの基本要素を高性能化することに注力した。1つは(1)位置推定性能の高性能化であり,もう一つは(2)位置決め性能の高性能化である。(1)においては,先行研究で確立したくし形フィルタを用いた位置推定手法を改善し,駆動用インバータにおけるデッドタイム,スイッチングデバイスにおける電圧低下の影響を受けにくい条件を見出した。また,過渡時における位置推定性能を維持するため,その元情報となる電流の高周波成分を高速に弁別する方法を確立した。以上の事項は全て実験により進めており,実験結果により所期の性能を達成していることを付記する。(2)においては,DyCE原理に基づく制御入力信号を合成する手法を再検討し,コントローラパラメータの同定安定性を改善した。DyCE原理の特徴である入力合成時に用いる任意多項式の次数と構造を検討した。本来は3次の多項式により受動性を満足することが理想的ではあるが,受動定理における±1次のロバスト性を利用して計算量が少なくなる2次の多項式で所期の性能を達成できることを明らかにした。さらに,その2次多項式を使用した際における制御入力の近似合成,あるいは近似を必要としない制御入力の合成法を確立した。以上の成果により,躍度最小軌道に対して位置センサレスでありながら10ms以下の位置軌道制御を実現した。これについても,性能評価は全て実機実験による進めており,その実現可能性を含めて評価していることを付記する。上記の通り,当初計画した(1)位置推定性能の高性能化,(2)位置制御性能の高性能化に予定通り取り組んでおり,計画通りの性能が実現できている。これにより,2年目に計画している位置センサレスサーボ系全体の最適化に臨むための下地が整ったと言える。本研究は,埋込磁石同期電動機における位置センサレスサーボ技術の開発を目的とするものであり,研究初年度(H27年度)にはその基本構成を確立した。2年目となる本年度(H28年度)においては,その高性能化を図るための方法について検討した。研究初年度に開発した手法は動的確定性等価原理に基づいた手法であったが,この方法は実装時に同定パラメータの2階微分値を要求する問題があった。本年度は,この解決に注力した。一般に,数値微分演算を行うと,信号に含まれる種々のノイズの存在により十分な質を保った信号を得ることができず,実際には制御系で利用することは困難である。そこで,本研究では畳み込み積分演算による擬似微分演算法を開発し,上記の問題を回避する方式を提案した。さらに,これに基づく位置センサレスサーボ系を構成して実機実験により制御性能を評価したところ,提案方式によるパラメータ同定値の2階微分値が位置センサレスサーボ系の制御性能に十分な効果があることが明らかになった。具体的には,パラメータ同定には著しく不利となる躍度最小軌道に基づく位置指令値に対し,移動時における制御誤差の低減,ならびに高応答化を実現した。今年度は,埋込磁石同期電動機における位置センサレスサーボ技術の開発と性能向上に注力した。適応形位置制御システムを構築するにあたって動的確定性等価原理(DyCE原理)を採用したが,この制御系を採用すると,同定パラメータの2階微分値を得る必要が生じるため,性能向上の課題となっていた。本研究では,これを畳み込み積分を利用した擬似微分値生成法を提案した。同定パラメータの2階数値微分法を用いると,一般にノイズ等の影響で利用不可能な信号となるが,本アプローチでは,その影響を小さくすることができた。さらに,これを適応位置制御システムに適用することによって位置センサレスサーボ性能の向上を実現した。本年度は研究計画の最終年度にあたり,位置センサレスサーボ系の低騒音化に注力した。具体的には,回転子位置推定のための重畳する高周波信号波形を検討し,これに伴って位置推定法の改良も試みた。種々の予備実験の結果から位置決め過渡時における最大速度時に必要な重畳電圧振幅を割り出し,これを基準として速度指令値に比例した重畳電圧振幅を与えることで,位置センサレスサーボ性能を維持しつつ,低騒音化を図ることに成功した。さらには,信号重畳休止区間を設けることでより一層の低騒音化を実現した。一方,位置推定系についても改良を試みたが,くし形フィルタを利用していることから重畳信号の周波数を固定化している限り,特段の変更を必要としなかった。これより,重畳信号パターンの設計と位置推定アルゴリズム(復調方法)とをほぼ独立に設計してよいことが明らかとなり,制御系設計の簡単化を図ることができた。

さらには,外乱トルクが印加時の特性も評価した。位置センサレス制御であるため,負荷印加に対する抑制性能は位置センサ利用時に比べて低下するものの,提案する動的確定性等価原理に基づく適応コントローラに負荷外乱同定部を内包させることで,外乱に対して安定な位置センサレスサーボ系を実現した。以上が本研究の実績概要である。なお,これまでに得た成果は国際会議3報,学術論文1報(査読中)にまとめている。また,研究に参画した学生が電気学会より優秀論文発表賞を受賞している。本研究は当初予定した計画通りに進んだ。最終年度に当たる今年度は,位置センサレスサーボ系の低騒音化を企図し,回転子位置推定のための信号重畳法に検討した。ここでは,速度指令値に依存して注入高周波信号の振幅を変化させるという,位置センサレスサーボならではと言える手法を確立した。これにより,重畳周波数に一致した周囲騒音(音圧)を10dB減衰させることに成功した。また,これまでに得た成果は国際会議3報,学術論文1報(査読中)にまとめており,本研究で得た成果の公表も十分に行えている。期間延長を行った本年度は,国際会議参加と投稿中論文の査読結果に伴う修正稿の作成と再投稿を行った。国際会議として2018年6月にイタリア,アマルフィで開催されたSPEEDAM2018にてポスター発表を行った。内容は,埋込磁石同期モータに対するセンサレスサーボ適用時における低騒音化技術に関するものであり,多くの参加者と深い議論が行えた。また,この際における議論の結果を投稿中論文に反映させて再投稿したところ採録の結果となり,IET Electric Power Applicationsに掲載された。なお,本研究に参画した学生が電気学会より研究会発表における優秀論文発表賞(モータドライブ研究会,本部表彰)を受賞した。研究期間全体の成果としては,当初の計画通り,1.位置推定の高速化,2.位置制御系における適応学習機能の追加を実現した。さらには,低騒音化に関する研究を進め,1,2の性能を維持しつつ,可聴音の音圧レベル低減を可能とした。上記の通り,1年目としては計画通りに進んでいる。したがって,2年目となる今年度は研究計画に沿って進めることになる。すなわち,2つの要素技術を統合し,その制御系設計の最適化を図るとともに,位置センサレス制御であるからこそ実現可能な技術を見出す予定である。エンコーダを用いた位置決め制御系においては停止直前にエンコーダパルスが得られなくなることから,その微分である速度に関する情報が得られなくなる。一方,位置センサレス制御時は速度域に関わらず高精度な位置情報が得られるため,その微分である速度も精度良く得られる。この速度情報の質の違いを利用した位置センサレス制御なればこその位置センサレスサーボ系を構築する。これまでの2年間で,埋込磁石同期電動機における位置センサレスサーボ技術の開発と性能改善策を実現した。ただし,停止・低速域での位置推定機能を実現するために,高周波パルス電圧の重畳を行っており,駆動時の騒音が懸念される。
がんの発生と進展におけるTGF-βシグナルの標的遺伝子TMEPAIの作用

TMEPAIは、TGF-βによって発現が誘導される標的遺伝子で、腫瘍組織で発現が亢進していることが知られている。私達は、TMEPAIの腫瘍における機能を調べることを目的として、TMEPAIノックアウトマウスを作製した。また、このマウスとApc^<Min/+>マウスを交配し、Apc^<Min/+>マウスにおける腫瘍の発生にTMEPAI欠損が及ぼす影響を調べることを目的としてノックアウトマウスをB6系統にバッククロスしている。さらに、TMEPAIには構造上よく似たファミリー分子があることが明らかになったので、この分子のノックアウトマウスの作製を開始するとともに、機能解析を行い、TMEPAIと同様にTGF-βシグナルを抑制するが、発現制御はTMEPAIとは全く異なることを見いだした。TMEPAIの腫瘍における機能については、TMEPAIの過剰発現細胞やノックダウン細胞を種々のがん細胞をもとに作製して、がん細胞の増殖、コロニー形成、移植腫瘍形成能などへの影響を調べている。TMEPAIの発現については、第1イントロン内にあるTGF-βinducible TCF/LEF binding element(TTE)と名付けたTCF/LEF結合サイトのコンセンサス配列に近い配列と複数のSmad結合サイトが重要で、TGF-βシグナル依存的にTTEにTCF7L2が結合し、TMEPAIの発現が誘導されることを示した。また、肺癌細胞株の一部でTGF-β刺激非依存的にTMEPAI発現が亢進している例があることを見いだした。腫瘍形成におけるTMEPAIの作用に関して、TMEPAIをノックダウンしたヒト乳がん細胞株の免疫不全マウスへの移植実験を行って検討した。また、TMEPAI^<-/->マウスから樹立したMEF細胞をRasG12Vでトランスフォームし、足場非依存性増殖能に対する作用と尾静注後の肺への転移生着に対する作用について検討した。これらの結果から、TMEPAIが腫瘍形成に関与する活性をもつことが示唆されている。現在、TMEPAI^<-/->マウスを用いた化学発がん実験も加え、腫瘍形成におけるTMEPAIの作用についてさらに検討を加えている。次に、がんで発現が亢進しているTMEPAI遺伝子の発現制御機構に関する検討を行い、TMEPAI遺伝子のTGF-β反応配列を同定した。この標的配列にはTGF-βによって活性化されたSmadが転写因子TCF4とともに結合し、協調してTMEPAI遺伝子の発現を促進することが明らかになった。また、一部の肺がん細胞株ではTGF-βシグナル非依存的にTMEPAIの発現が亢進していることが示された。次に、TMEPAIがTGF-βシグナルを抑制する機序を分子レベルで検討し、TMEPAIがSmad2とSmad3に特異的に結合し、これらのリン酸化や核以降を抑制することを明らかにした。また、抗TMEPAIモノクローナル抗体の作製を目的として、GST-TMEPAI(細胞内ドメイン)を作製したところ、タンパク質として不安定であったため、抗体作製に適した安定な欠損変異体の作製を行っている。
食品産業における非価格競争の動態的側面に関する産業組織論的研究一製品ライフサイクルと広告の相互関係

本研究は,食品産業における非価格競争の動態的側面をブランドライフサイクルと広告費との関連から解明しようとしたものである。その対象は,主たる競争手段を広告宣伝とし,かつ製品差別化競争の著しい製品たぱこ産業とした。研究計画ではビール,乳・肉製品,冷凍食品,レトルト食品,即席メンなども対象として考えていたが,研究テーマとの妥当性,予算制約などの理由から,とりあえず製品たばこを掘り卜げて検討していくこととした。主たるファクト・ファインデイグスは次の通りである。1製品たばこ産業の製品差別化(製品空間の拡大)は,ライト化(低タール・こコチン量),ボックス化,キングサイズ化,メンソ-ル化の方向で進んでおり,販売会社間の対抗製品の関係はかなり明確である。2テレビ・ラジオコマーシャルは,新製品のファミリーブランドに限定され,かつ月間出稿量にも制約がつけられているが,固定費的性格が強いため,実質上,JT,PM,B&W,RJRの上位4社で占められている。3新聞・雑誌広告には上記2のような制約はないが,量的に見ると,やはり上位4社が全体の8割以上を占めている。上記4社以外では,海外で確立された伝統ブランドや中国ブランドなど特徴ある広告宣伝が出てくる。4広告宣伝を通じた非価格競争という側面では,社名広告,ファミリーブランド広告というよりも,個別ブランド広告,新製品広告に力が注がれている。とくに新製品発売開始から数か月間にわたって集中的な広告宣伝が行われると同時に,対抗会社からはその新製品を十分に意識した自社製品の広告宣伝が行われる。5広告効果という側面では,製品空間の拡大をもたらすような新製品の場合と,ブランドの浸透や防御を目的とした概存製品の場合とでは異なっており,売上高広告費比率販売は短期的には前者が高く,後者が低くなっている。
レーザー誘起磁気円二色性光電子放出を利用した磁気走査トンネル顕微鏡の開発

我々はレーザーによる光電子放出とトンネル現象を利用した新しい走査トンネル顕微鏡を考案した。この原理ではレーザーの偏光と表面スピンの方向との間に明確な関係が成り立つことが予想され、スピンの方向を決定できる。また、原子分解能も期待できると考えている。以上のような特徴を持った測定手法の開発を進めている。平成18年度は光電子放出の磁気円二色性(MCD)の顕微鏡への適用を試みた。走査トンネル顕微鏡への適用が課題の主目的であるが、まず空間分解能が劣る光電子顕微鏡にて磁区観測実験を行った。光電子顕微鏡は空間分解能50nm程度の顕微鏡であり、光学顕微鏡と同様で走査部がないため高速測定ができる。実験はNi10層をCu(001)蒸着した試料にて行った。光源はHeCdレーザー(325nm,3.81eV)を使用した。レーザーのエネルギーと試料の仕事関数をほぼ一致させるためにアルカリ金属であるCsを蒸着して、仕事関数を低下させ、制御した。測定の結果、光電子顕微鏡により空間分解能100nm程度で磁区が明瞭に観測することがわかった。MCD強度が最も強くなる条件(仕事関数と光のエネルギーが一致したとき)はトンネル光電子を測定するときの条件と同じであり、STMにより磁化測定ができる望みを大いに持たせるものである。しかし、測定は走査トンネル顕微鏡の安定性が重要な要因と考えられ、今後さらに実験環境を整備し、走査トンネル顕微鏡による磁区観測実現へ向け研究を進めて行く。原子レベルの分解能を持つ磁気顕微鏡の開発はナノテクノロジーの発展になくてはならないものである。ナノオーダーの磁気顕微鏡としては光電子顕微鏡(PEEM)やスピン偏極走査トンネル顕微鏡(SP-STM)がある。PEEMは放射光が必要であるため、実験室レベルでの測定ができない。また、分解能の限界は100Å程度とそれほど高くない。SP-STMは実験室で可能かつほぼ原子レベルの分解能(数Å)を持つが、STM短針が完全に制御できないことが原因で、検出スピンの方向に関する明確な情報を得難い、再現性を得難いなどの点がある。我々はレーザーによる光電子放出とトンネル現象を利用した新しいSTMを考案した。本年度はおもに1)極低温STMの立ち上げ、2)試料作成槽の製作を行なった。1)STMにて試料は10Kまで冷却可能である。室温および10Kにて安定に動作するように2重の除震機構の取り付けおよび熱シールドの補強にて温度安定性について対策をした。これらにより原子分解能での測定が可能となった。しかし、STM測定はかならずしも日常的に安定に動作するにはいまだ至っていないのが現状である。2)試料作成槽では金属表面のArスパッターおよび加熱(1000K)による清浄化ができる。清浄化した表面に原子レベルで磁性薄膜を作製するために、蒸着源および蒸着モニターを設置し、また生成した磁性薄膜の質を簡単に観察するための低速回折装置も設置した。この準備槽により、高純度の磁性薄膜を生成できる。また、薄膜全体の磁化測定には磁気光学Kerr効果測定を利用することもできる。平成17年度は光電子放出の磁気円二色性(MCD)の研究を行なった。X線の領域では内殻からの光電子放出による磁気円二色性の研究が盛んに行われている。ここでは数%数十%のMCDが観測できるが、可視・紫外レーザーによる価電子帯からの光電子放出によるMCDがどの程度でるのかに付いての実験データがない。そこで我々はNi/Cu(001)で膜厚を変化させることで生じる面直磁化膜、面内磁化膜を用いて価電子帯からのMCDを測定した。仕事関数と光のエネルギーが一致したときに最もMCD強度が大きくなることを見出した。面直膜では1%/原子層のMCD強度が得られ、十分に観測可能な値であることが分かった。この成果は学術雑誌に投稿中である。上記のMCD強度が最も強くなる条件(仕事関数と光のエネルギーが一致したとき)はトンネル光電子を測定するときの条件と同じであり、STMにより磁化測定ができる望みを大いに持たせるものである。実際にどの程度STMによりMCD強度が得られるのかを最終年度であるの今年の目標として、研究課題をまとめる。

光電子顕微鏡は空間分解能50nm程度の顕微鏡であり、光学顕微鏡と同様で走査部がないため高速測定ができる。実験はNi10層をCu(001)蒸着した試料にて行った。光源はHeCdレーザー(325nm,3.81eV)を使用した。レーザーのエネルギーと試料の仕事関数をほぼ一致させるためにアルカリ金属であるCsを蒸着して、仕事関数を低下させ、制御した。測定の結果、光電子顕微鏡により空間分解能100nm程度で磁区が明瞭に観測することがわかった。MCD強度が最も強くなる条件(仕事関数と光のエネルギーが一致したとき)はトンネル光電子を測定するときの条件と同じであり、STMにより磁化測定ができる望みを大いに持たせるものである。しかし、測定は走査トンネル顕微鏡の安定性が重要な要因と考えられ、今後さらに実験環境を整備し、走査トンネル顕微鏡による磁区観測実現へ向け研究を進めて行く。
ブラックホール連星の起源の解明に向けた統計的手法の研究

本年度は連星ブラックホール合体重力波の赤方偏移分布への重力レンズ効果の影響について詳しく調査した。連星ブラックホール合体は電磁波放射を伴わないないし非常に弱いことが期待されており、また重力波観測の角度分解能もそれほどよくはないため母銀河の同定は困難であり、従って赤方偏移は直接観測できず光度距離の観測から赤方偏移を間接的に推定することとなるがその光度距離の見積もりに際して重力レンズ増光の影響を直接的に受ける。重力レンズ効果が強い場合、重力波の複数像が観測されるが上記の理由によりその複数像を同定することも難しく、従ってこれらの複数像は別個のイベントとして観測されるだろう。この状況のもとに重力レンズ効果を取り入れた赤方偏移分布の計算を行った結果、高赤方偏移での分布で重力レンズの効果が極めて著しいことがわかった。具体的には、重力レンズで減光された低赤方偏移の複数像の一つが重力レンズ効果で見かけ上高赤方偏移のイベントとして観測されるがこのようなケースが卓越することが判明した。高赤方偏移での重力波分布は連星ブラックホールの起源を探る上で鍵となると考えられていたが、今回の研究により重力レンズ効果を正しく取り入れることが観測される分布を解釈する上で極めて重要なことがわかった。またこの他の研究として、上記の計算で必要となる重力レンズ増光率確率分布についての基礎的な研究を行い、いくつかの新しい知見を得た。研究は当初の予定以上に進行しており、最初の結果についてははやくもMNRAS誌にすでに成果を出版することができた。またその他の研究成果についても現在論文をいくつか投稿中である。今後も引き続き重力レンズ増光確率分布の重力波観測の影響について調べ、また重力波源と銀河分布の相関の研究についても順次すすめていく。
散剤に適した子どもの服用動作分析および処方薬分包袋のデザイン提案

本研究では、ユニバーサルデザインの視点での散剤服用に適した動作を誘導する処方箋分包袋のデザイン提案を目指している。分包袋を正しく開封させるためには、切り始めの位置、切り進める軌道を正しくイメージさせ、それに沿って丁寧に切り進めることを誘導するデザインが重要である。そこで、まず、デザインによる動作の誘導について検討を行い、8種類のデザイン案を提案した。次に、これらのデザイン案を施した調査用袋を用い、子どもを対象にした開封動作の調査および、アイカメラを用いた視線の動きの調査を行った。最後に、それぞれの結果よりデザインの特徴と動作の誘導性について考察を行った。H25年度は、現状調査、デザイン案の検討および修正、実験機器の動作確認、プレテストを行った。まず、現状調査として、第9回医薬品包装EXPO(7月)の視察を行った。ここでは、最新の医薬品袋および箱のデザイン、素材、分包機、医薬品服用の支援器具の展示や技術に関する講演会が開催されていた。その結果より、現状、用いられている医薬品包装のデザインや服用動作についていくつかの問題点と、それに対する医療現場における工夫点について分かった。また、医療事故防止として、薬剤師は処方の際、薬の調合から患者へ渡すまでの過程において複数人による内容確認を行っており、分包袋のデザイン提案にあたっては、これらの確認作業に支障がないような配慮が必要であることなど、現場のニーズが分かった。その他にも、チャイルド・レジスタントやシニア・フレンドリーへの配慮についても参考になる情報を得ることができた。その他に、5th IASDR 2013(8月)にて参加し、デザイン関連における調査および学会発表を行った。次に、実験1「マーク、色による動作の誘導性について実験」については、今までの研究成果によって得た10種類のデザイン案を施した分包袋(試作品)を用いて、子ども(9歳)と白内障患者(成人)に開封動作を試してもらい、デザイン案に関する意見調査をした。その他にも薬学部教員へ調査をし、薬局における現状の問題点、デザイン案の可能性について意見をもらった。それらの結果より、デザイン案の検討、修正を行った。また、本年度、購入した心拍計およびサーモグラフィー装置について他の研究で行われた感情変化に関する同様の設備での実験結果などを参考に動作確認テスト、プレテストを行った。学会発表および医薬品関連イベント、セミナー等に参加し、最新の分包袋のデザイン、素材、分包機について情報収集を行った。また、マーク、色による動作の誘導性についての実験・分析として、初年度(H25年度)に引き続き、マーク、色などを施した分包袋を模擬した試験用袋を作成し、それらが意図する動作を誘導するのかどうかの検証を行った。まず、デザイン案の検討としては、今まで行った実験および調査結果より、「連なった2連の袋の切り分け動作」、「袋の開封動作」の2つを中心に考察を行い、デザイン案の再検討・修正を行った。「連なった2連の袋の切り分け動作」については、切り目部分に明確なマークを施すのではなく、各袋の表面に施したマークにより切り目の位置、切り取り線が分かりやすくなるように全体のデザインに配慮をしたデザイン案を作成した。「袋の開封動作」については、矢印、点線などの方向性や直線性の意味を持つマークだけでなく、開封前と開封後でマークの形状が異なることにより開封する際の切り始めの位置や切り取り線をイメージさせ、正しい開封動作が誘導できるようなデザイン案を作成した。次に、これら試験用袋を用いて、子ども(3歳12歳)を対象に「連なった2連の袋の切り分け動作」と「袋の開封動作」を行ってもらい、それぞれのデザインの違いによる、袋の切り分けと開封結果の違いを検証した。さらに、サーモグラフィ装置による感情変化の計測については、先行研究を参考にしながら基礎的テストを実施した。関連する学会発表および医薬品関連イベント、医薬品包装セミナー等に参加し、最新の分包袋のデザイン、素材、分包機について情報収集を行った。散剤に限らず、錠剤が入っているPTP包装、PTP包装をまとめたパッケージ(紙箱)、瓶容器等のデザインにおいても調査をし、文字、配色等など識別性、視認性に対する工夫や、チャイルド・レジスタント、シニアフレンドリーへの配慮にいて、参考になる情報を得ることができた。本研究では、服用動作を大きく3つ、1「連なった2連の袋の切り分け動作」、2「袋の開封動作」、3「散剤を袋から正しく口の中へ流し込む動作」に分けて考えている。H25年、H26年度の調査、実験では、1「連なった2連の袋の切り分け動作」、2「袋の開封動作」を中心に考察を進めており、それらの結果より、H27年度はデザイン案の再検討・修正を行った。さらに、新たなデザイン案を施した試験用袋を用いて、子ども(3歳から10歳)を対象に、1「連なった2連の袋の切り分け動作」および2「袋の開封動作」を行ってもらい、誘導性についての検証を行った。また、それに加え、3「袋から散剤を正しく口の中へ流し込む動作」についても、動作と視線の位置との関係性について考察を行った。その他に、新たなデザイン案の識別性、視認性については、袋の中身である散剤の色、量を複数パターン設定し、それぞれ、袋のデザインと組み合わせたシミュレーション画像を用いて、薬剤師へ調査を行った。

そこで、まず、デザインによる動作の誘導について検討を行い、8種類のデザイン案を提案した。次に、これらのデザイン案を施した調査用袋を用い、子どもを対象にした開封動作の調査および、アイカメラを用いた視線の動きの調査を行った。最後に、それぞれの結果よりデザインの特徴と動作の誘導性について考察を行った。今までに行った実験および調査結果をもとにデザイン案の再検討・修正を行うことができた。また、サーモグラフィ装置による感情変化の計測についても実験環境整備を進めることができた。しかし、薬剤師を対象に薬を処方する際の作業内容・環境の調査、分包袋にデザインを施す際の識別性、視認性についての調査の数が少ないため、引き続き追加で調査をし、結果をまとめたい。複合領域まず、薬剤師を対象に薬を処方する際の作業内容・環境の調査、分包袋にデザインを施す際の視認性、識別性についての追加調査を実施する。次に、分包袋のデザイン案を絞り、アイカメラ等を使ったユーザビリティ評価実験を行う。それらの結果を指先の動作、視線などの視点から考察し、最終デザインを提案する。現状調査は当初の予定通り進んだが、実験に用いる分包袋のデザイン修正や本年度購入したサーモグラフィー装置などの実験環境整備に予定よりも時間を要したため、本実験の実施途中で年度を終え、実験結果のまとめ、追加実験まで進むことが出来なかったため。計画通りの使用であり、余剰金26,898円がでた。まず、H25年度研究計画にある実験1「マーク、色による動作の誘導性について実験」について引き続き実施し、実験結果のまとめを行う。次に、H26年度に計画予定であり、薬剤師を対象にした調査2「視認性、識別性における検証」について実施する。すでに(H25年2月)に協力者と実施期日、実施場所等の打ち合わせを終え、実施に向けて準備を進めている。H27年度研究費に合わせて使用する。計画通りの使用であり、余剰金として1,492円がでた。H26年度研究費に合わせて使用する。
胚性幹細胞の未分化維持および分化制御に関わる細胞外因子の探索

S-アデノシルメチオニン(SAM)はメチオニンアデノシルトランスフェラーゼ(MAT)の働きによりメチオニンとATPから合成され、メチオニン代謝における必須の中間代謝物である。また、SAMはタンパク質やDNAなど各種生体分子のメチル化反応のメチル基供与体として、細胞増殖、細胞死および細胞分化にも関与していることが報告されている。前年度までの研究において、未分化幹細胞の分化に伴ってMATの発現が減少することを明らかにした。そこで本年度の研究では、未分化幹細胞の細胞分化がメチオニン代謝系によって厳密に制御されていると考え、未分化幹細胞の分化期におけるメチオニン代謝系酵素の役割について検討を行った。まずEC細胞の分化期において、メチオニン代謝系関連酵素であるメチオニン合成酵素(MS)およびS-アデノシルホモシステインヒドロラーゼ(SAHH)の遺伝子発現変化について検討を行った。分化誘導期におけるヒト多能性幹細胞(EC細胞)のMS及びSAHHの遺伝子発現変化を経時的にリアルタイムPCRを用いて解析した結果、両遺伝子とも分化誘導8日目までにおいて発現が低下する傾向にあることが認められた。MSはメチオニン代謝系においてビタミンB12(B12)を補酵素として機能することより、B12の未分化幹細胞分化に及ぼす影響についての検討を行った。その結果、B12添加によりEC細胞におけるMSの活性は上昇することが確認されたが、分化には影響を与えないことが観察された。さらに分化期のEC細胞においてSAHHの発現減少が示されたため,SAMとSAHの量比に関しても解析を実施したところ、その量比には変化は確認されなかったものの、著しくSAMの量が増大していることが観察された。以上のことより、EC細胞は分化に伴ってメチオニン代謝系における活性レベルのバランスを整え、分化誘導を制御していることが示唆された。エピジェネティクス修飾の主な役割は、発生・細胞分化期におけるゲノムDNAのメチル化を確立することである。また、メチオニンアデノシルトランスフェラーゼ(MAT)は、メチル基の供与体であるS-アデノシルL-メチオニン(SAM)の産生に関与していることより、DNAメチル化を制御する分子として注目されている。そこで本研究では、MATのアイソフォームの1つであるMATIIが胚盤胞期以降のDNAメチル化修飾と深く関与していると考え、細胞分化期におけるMATIIの役割について検討した。胚盤胞より単離されるES細胞と類似の性質を有する分化多能性癌細胞(EC細胞)を胚盤胞期のモデル細胞として用い、以下のような解析を実施した。EC細胞の分化過程において、MATIIのサブユニットであるMAT2AおよびMAT2Bの遺伝子発現を解析したところ、両遺伝子ともEC細胞の初期分化段階において減少していた。興味深いことに、終末分化した種々の細胞株におけるMATIIのタンパク量は、初期分化後のEC細胞と比較して著しく減退していることも判明した。よって、MATIIの発現レベルは未分化幹細胞の分化の程度と深く相関していることが示唆された。次に、MATIIの触媒活性を担うMAT2A遺伝子のプロモーター領域上には、CpG配列が多く存在していたことから、分化に伴ったMAT2A遺伝子の発現抑制にはプロモーター領域のメチル化が予想された。しかしながら、Bisulfite Sequence解析の結果より、MAT2A遺伝子のプロモーター領域は細胞分化よってメチル化を受けてないことが判明した。以上の結果より、幹細胞分化期におけるMAT2Aの発現抑制はプロモーター領域のメチル化によるものではなく、転写活性化因子の減退によるものと示唆された。
ＣＶＳＬ・高速ゲート・ニューロン構造組み込みＳＥＴ耐性強化宇宙用ＬＳＩ回路

宇宙空間の荷電粒子によるシングル・イベント効果に起因する回路誤動作に対する耐性を強化した耐放射線性システムLSIを設計するための基盤技術を、カスケード電圧スイッチ論理(CVSL)、高速ゲート、ニューロン・デバイスの導入により検討した。SET効果に対するシミュレーション技術により、スタティック形CVSL回路とクロック形CVSL(C2VSL)回路を従来の複合ゲートCMOS回路と比較して、前者は2桁以上の、後者は1桁以上のSET耐性向上を明らかにした。また、C2VSL回路とCVSL回路により、全加算器と半加算器を設計試作して、試作チップの実測により、それぞれの回路の機能動作の確認に成功した。宇宙用耐放射線システムLSIの実現を目指して、21年度は主に、組合せ論理回路、インバータ・チェーン回路などを検討の中心にし、チップ試作を含め、そのシングル・イベント・トランジェント(SET)耐性強化の研究を重点的に進めた。SET効果誘起光電流に起因する回路誤動作のシミュレーション技術を検討した。更に、組合せ論理回路、インバータ・チェーン回路などのSET効果による誤動作をシミュレーションに基づいて検討した。その結果、スタティック形カスケード電圧スイッチ論理(CVSL)回路は従来のCMOS回路より2桁以上のSET耐性があり、クロック形CVSL回路はCMOS回路より1桁以上のSET耐性があることを確認することに成功しな。即ち、2層ポリ2層アルミCMOSプロセスによりチップ試作を行い、実測によりその機能動作を確認した、スタティック形CVSL回路とクロック形CVSL回路に関して、前述のシミュレーションによりSET耐性を検討し、前者のSET耐性は既存のCMOS回路の200倍、後者は20倍であることを明らかにした。更に、半加算器、全加算器、比較器などで用いる重要な基本ゲートである排他的論理和(EX-OR)回路をスタティック形CVSL回路により新規に設計し、そのチェーン回路とCMOSチェーン回路のSET耐性を比較し、スタティック形CVSL回路のSET耐性はCMOS回路より2桁以上優れていることを示すことに成功した。即ち、試作チップの実測によりその機能動作を確認した、スタティック形CVSLチェーン回路と、耐放射線性の観点からNAND、NOR、NOT回路で構成したCMOSチェーン回路に関して、シミュレーションによりSET耐性を比較し、前者は後者より200倍以上優れていることを明らかにした。宇宙用耐放射線システムLSIの実現を目指して、前年度に引き続き、22年度は主に、組合せ論理回路チェーンを検討の中心にして、チップ試作とレーザ・ビーム照射実験の検討を含め、そのシングル・イベント・トランジェント(SET)耐性強化の検討を重点的に進めた。前年度検討したSET効果に対するシミュレーション技術を、チップ試作により動作確認に成功した3種類のチェーン回路に適応し、スタティック形カスケード電圧スイッチ論理(CVSL)回路と研究代表者が新規に提案したクロック形CVSL(C^2VSL)回路を従来の複合ゲートCMOS回路と比較して、スタティックCVSLは2桁以上の、C^2VSLは1桁以上のSET耐性がある事を明らかにした。更に、新規に、選択的にメタル・カバーした基本論理ゲートと検出回路を具えたテスト回路の設計試作を行い、光誘起電流による回路誤動作の検討のためのレーザ・ビーム照射予備実験に着手した。また、C^2VSL回路とCVSL回路により既存のCMOS回路を置き換える事が可能である事を実証するため、C^2VSL回路とCVSL回路により、演算回路の代表である全加算器と半加算器を設計試作して、試作チップの実測により、それぞれの回路の機能動作の確認に成功した。22年度までの「耐シングル・イベント・トランジェント(SET)回路の研究」の結果を踏まえて、23年度も前年度の検討を(チップ試作を含めて)継続して、カスケード電圧スイッチ論理(CVSL)回路、オリジナルのクロック形CVSL(C^2VSL)回路、及びCMOS回路などのSET耐性に関するデータの蓄積を行った。同時に、新規に提案している選択的にメタル・カバーを施した、基本論理ゲートと検出回路、組み合せ論理回路と検出回路、組み合せ論理回路によるチェーン回路と検出回路、及びCMOSスタティックRAMセルを設計試作して、試作チップに対するレーザ・ビーム照射実験を行った。更に、耐放射線性を劣化させる極限微細化による高集積化ではなく、フローティング・ゲートと、これに容量結合された複数の入力ゲートを持ち、ゲートレベルでの全入力の荷重和を計算し、その結果に基づきトランジスタのオン・オフを制御するニューロンMOSトランジスタ(IEICE Trans. Electron., vol. E86-C, no. 6, pp. 1114-1116, 2003.)を用いた回路に対するSET耐性をシミュレーションで検討した。ニューロンMOS集積回路の設計アルゴリズムを発展させて、放射線環境において動作可能なニューロンMOS回路を設計するための研究に着手した。50段多入力NANDゲートCMOSチェーン回路を0.18マイクロメートルCMOSプロセスにより設計して、SET(シングル・イベント・トランジェント)耐性の入力端子依存性を明らかにした。また、回路速度性能の入力端子依存性を明らかにした。更に、0.18マイクロメートルCMOSプロセスにより50段多入力

NANDゲートCMOSチェーン回路を試作して、試作回路の実測とシミュレーションを比較した。50段多入力NORゲートCMOSチェーン回路を0.18マイクロメートルCMOSプロセスにより設計して、SET耐性の入力端子依存性を明らかにした。また、回路速度性能の入力端子依存性を明らかにした。更に、0.18マイクロメートルCMOSプロセスにより50段多入力NORゲートCMOSチェーン回路を試作して、試作回路の実測とシミュレーションを比較した。NANDゲートとNORゲートの実験結果に基づき、極限微細化によらないディジタルCMOS回路の高性能化技術について考察を行った。SET耐性を強化したカスケード電圧スイッチ論理(CVSL)回路とオリジナルのクロック形CVSL(C2VSL)回路を0.18マイクロメートルCMOSプロセスにより設計し、シミュレーションにより従来のCMOS回路よりSET耐性が優れていることを明らかにした。また、0.18マイクロメートルCMOSプロセスによりチップ試作を行った。更に、宇宙用SET耐性強化LSI回路について総合的な考察を行い、今後の課題を明らかにした。23年度までの、シングル・イベント・トランジェント(SET)耐性を強化した組み合せ論理回路、インバータ・チェーン回路、基本順序論理回路を搭載した試作チップに対するビーム照射実験の結果をフィード・バックして、SET耐性強化回路の検討のための2次設計及び2次試作を行った。24年度のチップ設計は、0.18マイクロメートルCMOS回路へのステップして、0.4マイクロメートルCMOSプロセスによる設計を含めて行った。回路構成検討のほか、0.4マイクロメートルCMOS回路、0.18マイクロメートルCMOS回路のためのレイアウト関連データの蓄積を図った。0.4マイクロメートルCMOSプロセス、0.18マイクロメートルCMOSプロセスに関連するパラメータを抽出し、回路シミュレーションを行った。また、高集積および高機能ニューロンMOS回路のSET効果による光誘起電流に起因する回路誤動作をシミュレーションにより検討し、SET耐性強化ニューロンMOS回路の調査を行い、宇宙用システムLSIへのニューロンMOS導入の可能性を検討して、宇宙用ニューロンMOSの課題を明らかにした。更に、SET効果により誘起された光電流に起因する回路誤動作のシミュレーション技術の高精度化のための改良を検討した。0.18マイクロメートルCMOSプロセスによるSET耐性強化宇宙用LSI回路を目指して、0.4マイクロメートルCMOS回路による、2種類の多入力NAND論理ゲートチェーン回路、2種類の多入力NOR論理ゲートチェーン回路、4種類のインバーターチェーン回路も設計・試作した。
水田土壌におけるメタン生成細菌の生態の解析

前年度に弘前大学農学生命科学部附属生物共生センター金木農場の水田から、落水期、湛水期の土壌を採取し、水素・炭酸ガス、酢酸、メタノール、2-プロパノールを基質としたMPN法によりメタン生成細菌の計数を行い、土壌の採取時期、湛水、落水とは無関係に10^410^7MPN/g(乾土)の数値を得た。本年度は、すべてのメタン生成陽性の培養液からメタン生成細菌を分離し、16S rRNA遺伝子の配列にもとづいた系統分類を行った。水素・炭酸ガスを基質とした場合はMethanobacteriaceae科、Methanomicrobiaceae科、Methanosarcinaceae科、酢酸およびメタノールを基質とした場合はMethanosarcinacae科、2-プロパノールを基資とした場合はMethanobacteriaceae科、Methanomicrobiaceae科のメタン生成菌が分離された。なお、水素・炭酸ガスを基質とした場合にはホモ酢酸生成苗による酢酸生成が確認され、Methanosarcinaceae科のメタン生成菌は水素・炭酸ガスではなく酢酸を基質として増殖したことが疑われる。落水、湛水期に関らずMPN法での菌種、基質利用の違いによる明確な季節変動はみられず、メタン生成菌は自然状態の水田土壌においてはその種類に限らずほぼ一定数を保っていることが示唆された。また本研究において複数の新種と思われるメタン生成菌の分離に成功した。平成十三年の四月から十二月にかけて弘前大学農学生命科学部附属生物共生センター金木農場の水田から、二ヶ月毎に、落水期(四月、十月、十二月)、湛水期(六月、八月)の土壌を採取し、水素・炭酸ガス、酢酸、メタノール、2-プロパノールを基質としたMPN法によりメタン生成菌の計数を行い、土壌の採取時期、湛水、落水とは無関係に10^410^7MPN/g(乾土)の数値を得た。各基質のMPN陽性チューブにからメタン生成細菌の分離を試みており、現在までに、湛水期(六月)の水素・炭酸ガスを基質としたMPNチューブより、運動性の湾曲状桿菌Methanospirillum sp.、非運動性の桿菌Methanobacterium bryantii、湛水期(六月)の水素・炭酸ガスを基質としたMPNチューブよりサルシナ様Methanosarcina mazei、湛水期(六月)の2-プロパノールを基質としたMPNチューブから不定形球菌Methanoculleus sp.の分離に成功している。落水期のMPNからのメタン生成菌の分離は現在進行中である。今回分離に成功したメタン生成菌のうち、Methanospirillum sp.に関してはこれまでに水田土壌からの分離例は報告されておらず、しかも16S rRNA遺伝子の配列比較からMethanospirillum属の新種であることが示唆されており、今だ不明確な水田土壌のメタン生成菌群構造に新たな知見を加えることが出来た。