hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非接触三次元計測装置を用いた関節可動域自動計測装置の開発

非接触三次元計測機は非侵襲的に体表の三次元データを撮像できる装置である。関節可動域は運動機能を評価するうえで基本的な評価項目であるが検者間誤差が高いことや計測時間の患者負担が問題であった。そこで非接触三次元計測機を用いて高い精度で三次元データを記録し、事後に計測を行う事で患者負担を減らすことを考えた。非接触三次元計測機のデータ形式である点群データをCTなどの3D画像と同じデータ形式に変換することで多くの病院に導入されている医療用ワークステーションで解析可能となる変換ソフトを開発した。次に健常人の関節可動域を計測し従来法よりも精度が高いことを検証した。残念ながら計測時間の短縮効果は少なかった。非接触三次元計測機を用いて関節可動域を計測するソフトの開発を行った。MATLABを用いてに物体を重ね合わせ、関節角度を計測するシステムを構築した。非接触三次元計測機としてArtec 3DスキャナとMicrosoft Kinectを用いて比較した。計測精度は高価なArtec 3Dスキャナのほうが高く、特に指などの小関節はKinectでは困難でArtecが有用であった。非接触三次元計測器を用いて関節可動域を計測するソフトの開発を行っている。MATLABを用いて物体を重ね合わせ関節可動域を計測するシステムを構築した。小関節は検出感度の問題があり、関節数が多いため大関節を中心に解析を行っている。非接触スキャナーで取得したポイントクラウドデータをDICOM形式に変換し医療用WSで解析するシステムを作成した。そのシステムでデータを撮像し臨床利用されている医療用ワークステーション(WS)で解析が可能であることが確認できた。まだ変換に時間はかかるが、臨床利用されている医療用WSで解析が可能となれば専門システムを利用しなくてよくなる可能性があるため、臨床利用に向けて大きな一歩となる可能性がある。変換システムの精度と効率を高めることを目的とした開発を行い、臨床研究を行うことが今後の目的である。解析系の開発が計画より遅れたため、臨床現場での計測計画が遅れている。マーカーを用いた3D動作解析研究が行われているが、マーカー装着が困難であるため臨床利用は困難であった。マーカーを用いない動作解析装置として、赤外線などを用いた非接触三次元計測機が利用可能となった。この非接触三次元計測機を用いて臨床利用可能な関節可動域自動計測システムの開発を目指した。臨床利用のためには特殊なソフトを購入せずとも臨床現場で解析できる環境を構築することが重要である。そこで非接触三次元計測装置の標準的な画像形式であるポイントクラウドデータをDICOM形式に変換して多くの病院に購入されている通常の医療用ワークステーションで解析可能とするシステムを前年度に開発した。次に本システムの関節可動域の計測精度と計測時間を検討した。病院の通常業務では理学療法士が関節可動域を計測することが多い。そこで理学療法士よりも計測時間と精度が向上することを目標とした。システムに改変を加えることによって理学療法士よりも短い計測時間でデータを取得し、かつ理学療法士よりも高い精度で関節可動域が計測できることが判明した。ただしデータ変換時間がかかるため、その時間も含めると理学療法士よりも計測時間が短縮されることは現時点では計算能力の問題で困難であることがわかった。しかし将来はPCの解析能力の向上で解決される見込みである。また3Dデータとして動作データが記録されるため、CTなどと同じように様々な追加計測を事後に行うことが可能であることが利点であると分かった。小関節の解析は関節数が多いため難航している。計測系の開発を行おう事が出来たため、今後は計測実験を立ち上げ当院の倫理委員会に研究計画を提出し、臨床研究を行う予定である。整形外科関節可動域の計測のためのデータ収集方法は確立してきたので、今後は臨床現場での利用を考え、倫理委員会などへの書類提出などの開始を行う予定である。おおむね計画どおりに研究は進行している。計測ソフトを自作できたため、ワークステーション購入費を減らすことが出来た。前年度までに必要な物品は購入できたため、また関連する学会発表がなかったため、今年の予算使用はなかった。より高度な解析を行うためのソフト購入に充てる予定である。非接触三次元計測機のデータから関節角度を計測するシステムを構築したが、角度計測は手動であるため研究目的には良いかもしれないが、臨床利用のためには自動計測を開発する必要がある。ソフト部門においては自動計測が最大目標である。非接触三次元計測装置を用いて大関節を中心に角度計測を行い、再現性や精度の計測を行う予定である。臨床利用を考え、より安価な非接触三次元計測装置を用いることを考えている。予定どおり、学会発表や論文作成等に使用する予定である。
インターロイキン18-レセプター複合体構造解析によるシグナル伝達制御機構の解明

サイトカイン(インターロイキン)及びその情報伝達分子の立体構造解析により、シグナル伝達制御における蛋白質相互作用・機能相関を明らかする事を目標として研究を進めている。最近同定された新しいサイトカインであり、インターフェロンγの発現・ヘルパーT細胞の分化・免疫グロブリン(IgE)の産生を調節する分子であるインターロイキン18(IL-18)をモデル分子として解析を行っている。現在までに、アトピー性皮膚炎・気管支喘息患者リンパ球において、IL-18刺激への特異的な反応性低下を確認し、レセプターを含めたシグナル伝達系異常が原因であると考え遺伝子解析を含めた検討を行っている。一方、IL-18タンパクの発現系の確立及びNMRによる構造情報の収集及び構造計算を行い、溶液中立体構造を決定した。また、IL-18活性測定のためにヒトリンパ球を用いたアッセイ系を確立した。現在、決定したIL-18立体構造をベースとして、シグナル伝達開始ステップであるレセプター結合様式について、変異体解析を中心に進めている。各種変異体解析により活性に重要な残基を同定するとともに、レセプターとの複合体モデリングを行った結果、IL-1と同様の結合様式であると推定された。今後のIL-18レセプターα、βそれぞれの構造解析及びternary complexにおける結合様式の解明を目指し、クローニング及び発現系の確立を進めている。インターロイキンのシグナル伝達分子機構の包括的な議論は、成長ホルモン・IL-2、IL-4、IL-6等を含む4-helix bundle型サイトカインファミリーを中心に行われてきた。本分子群の構造解析及びシグナル伝達機構の解析は、従来とは異なる分子メカニズムの解明に繋がるものと考えられる。
革新的空間分解能を有する非破壊検査用フレキシブル磁気光学センサの創成

金属表面の非破壊検査は,日常生活の安全性を維持するうえで重要な技術である.本研究の目的は,複雑な形状の金属表面に存在する欠陥を高空間分解能で可視化するためのフレキシブルイメージングセンサを開発して,非破壊検査の革新的な高空間分解能化を達成することである.多くのセンサの空間分解能はセンサ自体の大きさに依存することに対して,磁性体センサの場合は,その磁区サイズに空間分解能が依存する.磁区サイズはナノメートルオーダまで微細化することが容易であり,高空間分解能化が可能である.そこで本研究では,磁性体を利用した非破壊検査のためのフレキシブルセンサを創生することが最終目標である.金属表面の非破壊検査は,日常生活の安全性を維持するうえで重要な技術である.本研究の目的は,複雑な形状の金属表面に存在する欠陥を高空間分解能で可視化するためのフレキシブルイメージングセンサを開発して,非破壊検査の革新的な高空間分解能化を達成することである.多くのセンサの空間分解能はセンサ自体の大きさに依存することに対して,磁性体センサの場合は,その磁区サイズに空間分解能が依存する.磁区サイズはナノメートルオーダまで微細化することが容易であり,高空間分解能化が可能である.そこで本研究では,磁性体を利用した非破壊検査のためのフレキシブルセンサを創生することが最終目標である.
種分化における近緑種の共存問題

研究では、基本となる共存モデルとして、以下の3つのモデルを構築した。(1)巻貝の巻き方の左右性の進化モデル右巻きと左巻きの貝の進化を検証するために、今回、individual-based model(IBM)法を利用した巻貝の右巻きと左巻きの間の進化シミュレーションを構築した。シミュレーションは、優性右巻き、または、劣性左巻きのホモ遺伝子の個体群に、同じ巻型をしたヘテロ遺伝子型の突然変異個体を導入し、突然変異の遺伝子が集団において固定するか、その頻度を測る。その結果は、巻型の変わる進化が起こり得る事を示した。そして、個体群における突然変異個体の割合や、条件によって変化する。突然変異個体の割合が低い時、右巻きから左巻きに固定する率は、その逆よりも高くなる。しかし、突然変異個体の割合が高い時、その反対の結果を示す。私たちの結果は、左巻きの種が少ない事を、巻型の固定の頻度で、説明できるものではない。しかし、突然変異による別の巻型への固定は非常に低い頻度で起こり、各パラメータは、巻貝の鏡像進化において重要な役割を果たす事が分かった。さらに,系統解析により,このような巻き方による種分化を検証した。(2)格子生態系による草原モデル格子生態系における2種の空間競争モデルを構築した。ここで草原の競争を想定して、競争により1種が他種を駆逐・置換していく過程を組み入れた。置換確率を変異させて共存可能な領域があることを確認した。現在パラメータによる感度分析などをした。(3)プランクトンの多種共存モデル10種のプランクトンの空間競争モデルを構築した。この場合、10種は成長率の微妙な違いがあるが、栄養条件により、それが変化するように仮定した。ここで、生態学的時間として1万から数万世代の時間をとり、その間の共存種が栄養条件でどのように変化するか検証した。以上,種分化において,近縁種がどのように共存可能か,または共存可能に進化するかを検証した。本研究では、基本となる共存モデルとして、以下の3つのモデルを構築した。シミュレーションは、優性右巻き、または、劣性左巻きのホモ遺伝子型の個体群に、同じ巻型をしたヘテロ遺伝子型の突然変異個体を導入し、突然変異の遺伝子が集団において固定するか、その頻度を測る。しかし、突然変異による別の巻型への固定は非常に低い頻度で起こり、各パラメータは、巻貝の鏡像進化において重要な役割を果たす事が分かる。現在パラメータによる感度分析などをしている。

この場合、10種は成長率の微妙な違いがあるが、栄養条件により、それが変化するように仮定した。ここで、生態学的時間として1万から数万世代の時間をとり、その間の共存種数が栄養条件でどのように変化するか検証している。以上3つの基本モデル構築して、現在、その詳細なシミュレーション結果をまとめている。本研究では、基本となる共存モデルとして、以下の3つのモデルを構築・解析した。(1)巻貝の巻き方の左右性の進化モデル右巻きと左巻きの貝の進化を検証するために、今回、individual-based model(IBM)法を利用した巻貝の右巻きと左巻きの間の進化シミュレーションを構築した。シミュレーションは、優性右巻き、または、劣性左巻きのホモ遺伝子型の個体群に、同じ巻型をしたヘテロ遺伝子型の突然変異個体を導入し、突然変異の遺伝子が集団において固定するか、その頻度を測る。その結果は、巻型の変わる進化が起こり得る事を示した。突然変異個体の割合が低い時、右巻きから左巻きに固定する率は、その逆よりも高くなる。これらの結果を現在論文にして投稿中である.(2)格子生態系による草原モデル格子生態系における2種の空間競争モデルを構築.解析した。ここで草原の競争を想定して、競争により1種が他種を駆逐・置換していく過程を組み入れた。置換確率を変異させて共存可能な領域がどのようなパラメータの領域にあるかを確認した。現在,論文を準備中である.(3)プランクトンの多種共存モデル10種のプランクトンの空間競争モデルを構築・解析した。ここで、生態学的時間として1万から数万世代の時間をとり、その間の共存種数が栄養条件でどのように変化するか検証した。その結果,局地的相互作用が生態学的時間スケールでの共存を可能にすることを見出した.この結果をさらに発展させ,富栄養化のパラドックスとして知られる,富栄養化に伴う種数の減少が説明できることを見出した.現在論文を投稿中である.以上3つの基本モデル構築.解析して、現在、これらの論文の作成・投稿中である.
ストローマ細胞由来トロンボポエチンによる巨核球血小板産生機序の分子生物学的解析

造血幹細胞から多倍体化した巨核球に成熟し、さらに劇的な形態化を経て血小板は放出産生される。巨核球/血小板産生を制御するスロンボポエチン(TPO)は肝、腎、筋、腸、脳で主に産生され、骨髄ストローマ細胞を含む全ての組織で発現していることを明かにした。しかし急性血小板減少や増多時において、血中TPO濃度と血小板数はほぼ反比例して変化するが、各組織のTPO産生は一定であった。臨床例との結果を合わせると、血小板産生はTPOの誘導発現ではなく、血中の血小板数と骨髄の巨核球数によって制御されていると考えられた。また骨髄ストローマ細胞は巨核球成熟を促進するが、ストローマ細胞に付着した巨核球からは細胞突起形成(PPF)が抑制され、ストローマ細胞の血小板産生における両面性が明かになり、PPFにはTPO以外の因子や細胞が関与する可能性が考えられた。また、Tpoレセプターからは、共通のShc/Vav/Ras/Raf-1/MAPKK/MAPKシグナル、固有のJAK2,Tyk2/STAT1,STAT3,STAT5シグナル、赤芽球/巨核球特異的転写因子GATA-1とNF-E2の発現を誘導しGPIIIa、pm-1等の血小板特異的蛋白の発現を誘導する系列特異的シグナルが伝達されることが判明したが、JAK-STATの特異性が系列特異性を決定できるものではないこいが判明した。
抑制性シナプス可塑性を制御する分子機構の解明

抑制性シナプスの動態を可視化するために、抑制性シナプス前部および後部を蛍光蛋白質を用いて標識した。形成された抑制性シナプス前・後部は、顕著な形態変化を示し、培養日数に依存して安定化された。シナプス形態の安定化が急速に進む時期とシナプス密度が上昇する時期はよく一致しており、その時期に特徴的な形態変化(シナプスの融合、分裂、移動)が観察された。シナプス形成が活発な時期に、抑制性シナプスは、顕著な形態変化をしながら、その配置や密度を調節していると考えられる。本研究では、分散培養下の海馬神経細胞を実験系に選び、抑制性シナプスの可塑的な変化がどのような分子基盤の上に成り立っているのかを明らかにするため、分子生物学的手法、リアルタイム画像解析法、電気生理学的手法を総合して解析することを目的としている。平成20年度は、抑制性シナプスの可視化に取り組んだ。抑制性シナプス前部を可視化するために、抑制性神経細胞に蛍光蛋白質(Venus)を発現する遺伝子改変動物を用いた。一方、抑制性シナプス後部機能分子(gephyrin)にVenusとは異なる蛍光スペクトルをもつ蛍光蛋白質(mCherry)をつないだ遺伝子をアデノウイルスを用いて細胞内に導入した。これらの2種類の蛍光蛋白質を共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察することにより、抑制性シナプス前部と抑制性シナプス後部が接した抑制性シナプス部位を可視化することに成功した。可視化した抑制性シナプスを経時的に観察することにより、以下の3点について明らかになった。(1)抑制性シナプス前部及び抑制性シナプス後部機能分子は、その形態・局在がダイナミックに変化する。(2)形態・局在変化の程度は、神経細胞の培養日数が早い時期ほど大きい。(3)抑制性シナプス前部と抑制性シナプス後部機能分子の形態・局在変化には相関関係がある。以上の結果から、平成21年度は、このような抑制性シナプスの形態及び局在変化が、機能的にどのような意味をもつのかを、電気生理学的手法とリアルタイム画像解析法を組み合わせて、明らかにしていきたいと考えている。平成20年度には、抑制性シナプスの可視化に取り組み、抑制性シナプス前部および後部を同時に可視化することに成功した。平成21年度は、可視化された抑制性シナプスについて、タイムラプスイメージングにより、詳細に観察し、培養初期の抑制性シナプスは、顕著な形態変化をすることを明らかにした。抑制性シナプスにおける形態変化には、以下の3つのタイプが存在することが新たに分かった。(1)近傍の抑制性シナプスと融合することにより、より大きなサイズの抑制性シナプスを形成するタイプ、(2)一つの抑制性シナプスが分裂し、二つの抑制性シナプスを形成するタイプ、(3)樹状突起上を移動することによって、抑制性シナプスの形成位置を変化するタイプの3タイプである。これらの結果は、抑制性シナプスはその形態を大きく変化させることにより、神経ネットワークのアライメントを行っていることを示唆している。現在、これらの研究成果についてまとめた論文を投稿準備中である。さらに、今後の研究として電気生理学的手法を組み合わせた系の確立を試みている。caged GABAを用いて、可視化された抑制性シナプスを単一シナプスレベルで刺激し、電流応答を記録することが可能となれば、抑制性シナプスの形態と機能を結びつける研究ができると考えられる。現在、これらの研究成果についてまとめた論文を投稿中である。

平成22年度より、抑制性シナプス形成の初期過程における分子機構の解明を試みている。シナプス形成の初期に重要な役割を果たすと考えられるNeuroligin2について可視化し、抑制性シナプス前部、後部とともに3色の蛍光蛋白質を用いて、同時に解析する系の開発を進めている。
敬語の習得・加齢変化とその話者属性差に関するマクロ社会言語学的モデルの構築

既存の岡崎敬語調査資料の再集計・再分析と論文執筆、およびその応用的研究のための新たな資料収集を行った。まず、既存資料の再集計・分析では、敬語の習得と変化に関する理論的モデルの構築と検証のために、国立国語研究所による大規模経年発話資料「岡崎敬語調査資料」の整備と再分析を行った。前年度までに得られた分析結果についてデータの集計・分析の精緻化と必要な改訂を行い、以下の現象に関する記述的資料を蓄積した:(1)岡崎敬語調査の発話資料における敬語形式(尊敬語、謙譲語、丁寧語)の出現数・使用数、(2)話者の生涯での敬語習得の時期と敬語使用の加齢変化パターン(敬語形式の成人後採用)、(3)それらの話者属性差、(4)岡崎市全体での素材敬語(尊敬語と謙譲語)の使用の減少。以上の成果に基づき、話者個人および岡崎市全体での敬語使用の変化、特に敬語の使用数の側面での「対者敬語化、丁寧語化」に関する論文執筆を進めた。一方で、これまでの成果を敬語の教育的分野に応用するために、外国人日本語学習者の日本語敬語使用資料の収集に着手した。日本語学習者の敬語知識と使用実態を明らかにするための調査のデザイン(収集する言語資料の内容、収集方法、既存の岡崎敬語調査資料の分析結果との比較方法など)を設計し、予備的調査と分析を行った。その結果、日本語教育分野における敬語の学習項目や、有用な指導・学習方法を検討するための本調査・分析を行う準備が整った。上述(5.研究実績の概要)の敬語の話者属性差および丁寧語化についての論文の執筆作業が、当初の計画より遅れている。これは2018年度中での執筆完了・投稿を計画していたが、2019年度初頭時点では完了していない。データ分析の精緻化と本文執筆に、想定していたよりも時間がかかっているためである。この論文執筆が当初計画よりも遅れているのは、当初の年度計画には無かった新規調査の準備を開始したためでもある。上述(5.研究実績の概要)の日本語学習者の敬語使用に関する資料収集は、当初の年度計画には無かったが、研究期間全体(4年間)での計画で想定していたよりも早く準備が整い、早急に着手することが望ましかったため、これを開始した。この点は当初計画以上に進展したといえる。以上2点を総合すると、本研究課題全体の進捗としては、おおむね順調に進展しているといえる。「5.研究実績の概要」で述べた二つの作業を進める。一つは敬語の話者属性差および丁寧語化についての論文執筆である。2019年度の早い時期での執筆完了と投稿を目指す。もう一つは、敬語の教育的分野への応用研究のための調査である。2018年度に実施した予備調査を受けて、日本語学習者の敬語使用に関する資料を収集するための本調査を開始する。収集した資料の分析は、日本語学習者の敬語の知識・使用実態の記述と、日本語母語話者との比較(既存の岡崎敬語調査資料の分析結果との比較)という観点から行う。そこから、日本語学習者にとって有用な敬語の学習項目、学習・指導方法を考察することで、岡崎敬語調査の研究成果を応用した日本語教育的分野への貢献を目指す。敬語の習得と変化に関する理論的モデルの構築と検証のために、国立国語研究所による大規模経年発話資料「岡崎敬語調査資料」の整備と再分析を行った。話者の「職業」という新たな分析指標を加えることでこれまでの研究を発展させ、話者の生涯での敬語習得の時期や、敬語使用の加齢変化パターンに関する記述的資料を蓄積した。2017年度は、既存の岡崎敬語調査資料の再集計・再分析を行った。職業などの話者属性ごとに、各種敬語形式の使用数の変化を「見かけ時間」および「実時間」で分析し、個人内での敬語習得・変化パターンを記述した。その結果、敬語の習得時期およびその後の敬語使用特徴の加齢変化パターンが、話者の職業によって異なることを明らかにした。具体的には、高学歴話者の多い「事務・管理的業務」に携わる職業では、発話の丁寧さが相対的に高く、また、対人コミュニケーションを主要な職務とする「接客」に携わる職業では、成人後の敬語使用数の増加(敬語の成人後採用)が他職種に比べて顕著に見られた。職業などの話者属性によって、敬語の習得、使用、変化が異なることを示す結果であった。以上は日本語の敬語の個人内での変化(個人の生涯における加齢変化)の分析だが、一方で、日本語の敬語使用全体の変化傾向についても分析を行った。日本語の敬語のうち、素材敬語すなわち尊敬語と謙譲語に着目し、その使用数の変化を集計・分析した。その結果、3回の岡崎敬語調査が行われた期間において(1953年1972年2008年)、素材敬語の使用数が減少していることが分かった。素材敬語は、その一部が機能を変化させ、対者敬語すなわち丁寧語的用法が増えていることがすでに知られていた(対者敬語化、丁寧語化)。本研究では、こうした機能的側面の変化だけでなく、使用数の側面についても素材敬語が衰退し、日本語の敬語全体として丁寧語化という変化が進行中であると解釈した。岡崎敬語調査資料の再整備と再分析と、話者属性という新たな観点からの発展的分析は、概ね順調に進展した。ただし、種々の話者属性項目のうちの一部と、話者の言語意識項目についての集計・分析は、当初の計画より遅れている。これは、研究の過程で新たに重要な課題が浮かび上がり、それに取り組むことを優先したためである。

上述の個人内での敬語使用の変化を分析する過程で、新たに、(個人内だけでなく)日本語の敬語使用全体における素材敬語使用の減少が発見された。こうした日本語の敬語使用における大きな歴史的変化傾向の分析は、本研究の当初の計画には含まれていなかったものの、本研究の目的である日本語の敬語の使用とその変化の記述および理論的考察における学術的貢献・意義およびインパクトが非常に大きいことが見込まれる。このため、当初の計画に無かった素材敬語使用の減少に関する集計・分析を優先する判断をした。この分析はその初期的報告(日本語学会での口頭発表)を行うまでに進展した。以上を総合すると、本研究課題全体としての進捗状況は、概ね順調に進展しているといえる。既存の岡崎敬語調査資料の再集計・再分析と論文執筆、およびその応用的研究のための新たな資料収集を行った。まず、既存資料の再集計・分析では、敬語の習得と変化に関する理論的モデルの構築と検証のために、国立国語研究所による大規模経年発話資料「岡崎敬語調査資料」の整備と再分析を行った。前年度までに得られた分析結果についてデータの集計・分析の精緻化と必要な改訂を行い、以下の現象に関する記述的資料を蓄積した:(1)岡崎敬語調査の発話資料における敬語形式(尊敬語、謙譲語、丁寧語)の出現数・使用数、(2)話者の生涯での敬語習得の時期と敬語使用の加齢変化パターン(敬語形式の成人後採用)、(3)それらの話者属性差、(4)岡崎市全体での素材敬語(尊敬語と謙譲語)の使用の減少。以上の成果に基づき、話者個人および岡崎市全体での敬語使用の変化、特に敬語の使用数の側面での「対者敬語化、丁寧語化」に関する論文執筆を進めた。一方で、これまでの成果を敬語の教育的分野に応用するために、外国人日本語学習者の日本語敬語使用資料の収集に着手した。日本語学習者の敬語知識と使用実態を明らかにするための調査のデザイン(収集する言語資料の内容、収集方法、既存の岡崎敬語調査資料の分析結果との比較方法など)を設計し、予備的調査と分析を行った。その結果、日本語教育分野における敬語の学習項目や、有用な指導・学習方法を検討するための本調査・分析を行う準備が整った。上述(5.研究実績の概要)の敬語の話者属性差および丁寧語化についての論文の執筆作業が、当初の計画より遅れている。これは2018年度中での執筆完了・投稿を計画していたが、2019年度初頭時点では完了していない。データ分析の精緻化と本文執筆に、想定していたよりも時間がかかっているためである。この論文執筆が当初計画よりも遅れているのは、当初の年度計画には無かった新規調査の準備を開始したためでもある。上述(5.研究実績の概要)の日本語学習者の敬語使用に関する資料収集は、当初の年度計画には無かったが、研究期間全体(4年間)での計画で想定していたよりも早く準備が整い、早急に着手することが望ましかったため、これを開始した。この点は当初計画以上に進展したといえる。以上2点を総合すると、本研究課題全体の進捗としては、おおむね順調に進展しているといえる。2018年度は、前年度の研究成果(口頭発表2件、論文無し)に基づく論文執筆作業を中心に進める。
作付体系の比較農学的研究

タイの異なる気象条件下で実施されている各種作付体系の特徴を明らかにし,栽培地域の環境条件から見た作物の栽培方法を生理生態学的に検討する目的で研究を実施した。チェンマイ、コンケン、バンヤイ、カンペンセン、ラヨーンおよびハート、ヤイの各地域からマンゴ、リュウガン、ランブータン、ライム、ドリアンなど熱帯を代表する果樹の単作圃場および混作圃場を抽出し、気温および湿度の小型データロガーを圃場内および裸地に設置して微気象要素を継続測定すると共に、乾季および雨季における果樹個葉の光合成特性を測定した。露地と耕地内との気温較差は,最低気温は露地気温にかかわらず耕地内外で同程度であったが,平均気温および最高気温は露地に比べ耕地内で低かった.一方,湿度較差は,最低湿度、平均湿度、最高湿度とも概して露地に比べ耕地内で高かった.耕地内の微気象は,露地と比較して,平均気温,最高気温は低く,湿度は概して高く維持されていること,圃場により露地の気象条件と耕地内の微気象との関係が異なっていることが明らかになった.個葉光合成における飽和光強度は乾季は8001000、雨季は8001400μmolm^<-2>s^<-1>で雨季の方が飽和光強度が高かった。個葉光合成速度の平均値は測定時期にかかわらず葉の着生方向および着生位置との間に特定の関係は認められなかった。飽和光下における光合成速度は乾季は3.510.1、雨季は5.517.8μmolCO_2m^<-2>s^<-1>の範囲にあり、樹種によって異なってはいたが、ランブータンを除き、いずれの樹種も乾季より雨季で高い値を示した。.また、測定時期にかかわらず、いずれの樹種においても光合成速度は気孔コンダクタンスとの間に高い相関が見られ、季節にかかわらず熱帯果樹におけるみかけの光合成速度は気孔開度に影響する湿度条件が大きな制限因子であることが明らかとなった.タイの異なる気象条件下で実施されている各種作付体系の特徴を明らかにし,栽培地域の環境条件から見た作物の栽培方法を生理生態学的に検討する目的で研究を実施した。.また、測定時期にかかわらず、いずれの樹種においても光合成速度は気孔コンダクタンスとの間に高い相関が見られ、季節にかかわらず熱帯果樹におけるみかけの光合成速度は気孔開度に影響する湿度条件が大きな制限因子であることが明らかとなった.タイ王国の北部,中央部,東北部,東南部および南部の5地域において,各地域を代表する作付体系を実施している圃場を抽出した。北部ではChiang Mai周辺のロンガンと野菜の混作圃場(2),ロンガンの単作圃場(2)および対照区として野菜圃場および裸地の6地点を選定した。中央部ではKamphaeng Saen周辺のマンゴ単作圃場(2),バナナ単作圃場,マンゴとバナナの混作圃場および2対照区の6地点を選定した。東北部ではKhon kaen周辺のマンゴ単作圃場およびマンゴとバナナ等との混作圃場(3)と2対照区の6地点を選定した。東南部ではRayon周辺のドリアン単作圃場,ドリアン・マンゴスチン・野菜混作圃場,ランブータン・マンゴスチン混作圃場,マコンガン・レモングラス混作圃場および2対照区の6地点を選定した。南部ではHat Yai周辺のランブータン他7果樹の混作圃場,バナナ他3作物の混作圃場,パラゴムの単作圃場,マンゴスチン他17作物の混作圃場および2対煕区の6地点を抽出した。各地域の調査

圃場には地上1.5mの樹冠下に温度および湿度のデータロガーを設置し,耕地内微気象の変化を試験研究期間の3年間にわたって継続測定する。なお,中央部では照度測定も同様に実施している。タイ国共同研究者は現地における生育状況を調査すると共に,収量・品質・障害の変動を記録することにより,測定した気象データと共に解析することで耕地内微気象と収量・品質との関係,異なる作付体系における気象環境の特徴ならびに異なる地域における代表的な作付体系の特性把握が可能になる。本年度は試験対象地域の抽出と気象データロガーの設置,気象の測定開始および耕地・経営条件の把握を主目的としており,現在は各調査1世点においてデータを蓄積している段階である。タイの異なる気象条件下で実施されている各種作付体系の特徴を明らかにし,栽培地域の環境条件から見た作物の栽培方法を生理生態学的に検討する目的で,圃場の温度および湿度を測定し,乾季における光合成能力を測定した.露地と耕地内との気温較差を比較すると,最低気温は露地気温にかかわらずいずれの圃場も±1.5°Cの範囲であったが,平均気温および最高気温は露地に比べ耕地内で低く,南部のように気温が高いほど気温較差が増大する圃場と,中央部のようにその傾向が明らかでない圃場が見られた.一方,湿度較差を比較すると,最低湿度,平均湿度,最高湿度とも概して露地に比べ耕地内で高く,南部では露地湿度が低いほど較差が増大したが,多くの圃場ではこの傾向が明らかではなかった.耕地内の微気象は,露地と比較して,平均気温,最高気温は低く,湿度は概して高く維持されていること,圃場により露地の気象条件と耕地内の微気象との関係が異なっていることが明らかになった.各種果樹の光-光合成曲線を測定した結果,飽和光強度は樹種にかかわらず8001000μmolm^<-2>s^<-1>であった.飽和光下での光合成速度は612μmolCO_2m^<-2>s^<-1>で,実際の光合成速度の平均は3.110.1μmolCO_2m^<-2>s^<-1>の範囲であった.光合成速度は葉の着生方向および着生位置と特定な関係は認められなかったが,気孔コンダクタンスとの間に高い相関が見られた.すなわち乾季におけるみかけの光合成速度は気孔開度に影響する湿度条件が大きな制限因子であることが明らかとなった.タイの異なる気象条件下で実施されている各種作付体系の特徴を明らかにし,栽培地域の環境条件から見た作物の栽培方法を生理生態学的に検討する目的で,圃場の温度および湿度を測定し,雨季における光合成能力を測定した.6月下旬7月上旬にかけてコンケン、ハジャイ、カンペンセン、バンヤイ、ラヨーンおよびチェンマイの各現地を訪れ、設置してあるデータロガーからのデータ回収と概況の聞取り調査を実施すると共に、各現地で特徴的な熱帯果樹の光合成機能を携帯用光合成蒸散測定システムを用いて測定した。調査現地5地域において、リュウガン、マンゴ、ライム、ドリアン、ランブータンおよびマンゴスチンの6種の熱帯果樹における個葉光合成の実態を調査した。飽和光強度は8001400 μmolm^<-2>s^<-1>で乾季に比べて飽和光強度が高かった。個葉光合成速度の平均値は葉の着生方向および着生位置との間に特定の関係は認められなかった。飽和光下における光合成速度は5.517.8μmolCO_2m^<-2>s^<-1>の範囲にあり、樹種によって異なってはいたが、ランブータンを除き、いずれの樹種も乾季より高い値を示した。また、乾季と同様、いずれの樹種においても光合成速度は気孔コンダクタンスとの間に高い相関が見られ、季節にかかわらず熱帯果樹におけるみかけの光合成速度は気孔開度に影響する湿度条件が大きな制限因子であることが明らかとなった.
脳循環動態予測のためのデータ同化全身循環血流解析システムの構築

脳梗塞の原因となる動脈硬化症では、重度の狭窄が生じた場合にステント留置手術などが行われる。しかし、手術後に脳出血や再狭窄を起こす場合があり、手術後の脳循環動態の予測が求められている。手術による血行動態の変化は全身に及ぶため、全身循環を模擬し、かつ、様々な手術に対応したケース・スタディを効率的・効果的に行う必要がある。本研究は、1D-0D (One-Zero Dimensions)解析による全身循環血流解析と患者の医用計測データ同化により、患者個人の各々の状況に対応した脳循環動態の予測手法およびシステムの開発を目的としている。研究内容としては、1)異なる医用計測データ(マルチモダリティ)からの血管形状や血流情報の情報抽出手法の開発、2)データ同化によるマルチスケール全身循環血流解析の開発、3)データとシミュレーションを結ぶ可視化機能を持つインターフェースの構築、の3点に重点を置いて横断的に研究を推進する。2年目である平成29年度は「PhaseII: 1D-0D全身シミュレーションの精度比較と末梢血管抵抗の予測方法の提案」を年次目標として、1D-0Dシミュレーションの精度検証のため、計測データと3Dシミュレーション結果との比較を行った。また、手術による末梢血管抵抗の変化の予測が課題であることから、データ同化を考慮しながら予測精度の検証を行った。また、形状の変化をインタラクティブにシミュレーションプログラムに反映できるようなインターフェースの開発を行い、共同研究者の医師の意見を取り入れながら、実用的なシステムの構築を行っている。2年目の具体的な目標として、(1ー2)データ同化手法の検討、(2ー2)精度検証と末梢血管抵抗の予測、(3ー2)インターフェースの開発、を掲げ、研究を推進した。それぞれの進捗状況は以下の通り。(1ー2)PC-MRIから血流速度を得ることができ、一方、SPECTからは末梢流量を得た。しかし、計測手法や画像が異なることから、脳内の該当する領域やパラメータの単位も異なる。このように異なるデータをシミュレーションに入力データとして用いるために、複数の症例から各モダリティデータ間の相関を調査した。また、術前と術後のデータを比較し、脳内の血流分配を決める要因の一つである末梢血管抵抗の予測方法について検討した。(2ー2)1D-0D解析の精度評価を行った。具体的には、同じ患者のデータを用いて3D詳細解析を行い、1D-0D解析結果と比較して、精度検証を行った。また、四肢に関する超音波データや、術前および術後のPC-MRIやSPECTと比較し、さらにデータ同化手法を取り入れながら、末梢血管抵抗の予測を行う手法を開発した。(3ー2)ステント留置やバイパス手術などの外科手術を行う場合には、血管形状を変化させる必要があるため、インタラクティブに血管形状を変化させ、シミュレーションにフィードバックできるようなインターフェースを開発した。これにより、臨床において迅速に様々なケース・スタディができるようなプラットフォームを構築できるようになった。最終年度である平成30年度は「PhaseIII:ステント留置手術を想定した術後予測シミュレーションの検討」について本年度の(1ー2)データ同化手法、と(3ー2)インターフェースの開発、を引き続き行うとともに、(2ー3)術後予測と検証、を重点的に行う。具体的には、データ同化の検討によって、様々なデータを組合せることで本手法の検証を行う。また、例えば、ステント留置手術を想定し、術前のデータを用いて手術後の予測計算を行う。これらの結果を術後のマルチモダリティ・データと比較し、術後予測に向けたシミュレーションの課題を整理する。初年度である平成28年度は「Phase I:マルチモダリティ・データによる1D-0D全身シミュレーションと可視化ツールの開発」を年次目標として、PC-MRAやSPECTから得られる速度情報や末梢血流量のシミュレーションへの導入を行った。現行の1D-0Dは統計データをもとにシミュレーションを行っていることから、患者個別に対応するために一部に患者個人の血管形状データや速度情報を導入した。そのような場合には、パラメータの調整を行う必要があるため、アドホックなパラメータ調整ではなく、マルチモダリティ・データの特性および1D-0D数値解析手法や物理的な数理モデリングに基づいた調整手法を検討した。また、3Dシミュレーションのように市販の可視化ソフトウェアが1D-0D解析にはないことから、可視化ツールを独自開発を進めている。初年度の具体的な目標として、(1ー1)データ特性の把握と抽出、(2ー1)マルチモダリティ・データによるシミュレーション、(3ー1)可視化ツールの開発、を掲げ、研究を推進した。

それぞれの進捗状況は以下の通り。(1ー1)患者個人のデータとしてCT、MRI、SPECTなどの情報を研究分担者の庄島氏および研究協力者の山田氏より提供いただき、それらのデータから血管形状や血流速度データを抽出した。特に、SPECTからは末梢血流量の情報を抽出することで、患者個人に対応した末梢血管抵抗の値を決める手法を確立した。これらのデータを用いることにより、複雑なネットワーク構造をしている脳内の血流分配を求めることに成功した。また、研究分担者の仁木氏からCTや超音波計測による血管径や血流計測の時間変化を含めたデータを提供いただき、特に1D-0D解析で用いる血管形状データの更新および、流量の時間変化も含めた解析結果の妥当性の評価を行った。(2ー1)血管の弾性、質量および運動量の保存式、圧力と血管径の関係式を導入した1Dシミュレーションを脳循環を含めた83本の動脈に対して行った。また、0Dモデルとして毛細血管、静脈、心臓を電気回路のアナロジーを用いて解析した。次に、(1ー1)で得られた患者個人のマルチモダリティ・データを脳血管に対して適用したシミュレーションを行い、統計データとの差異を修正した。する必要がある。そこで、脳循環の生理学的および力学的な点を検討・考慮し、修正法に反映することでマルチモダリティ・データに対応したシミュレーション手法を開発する。(3ー1)Open GL等を用いて、研究室で開発している3次元の形状モデリングのプログラムであるV-Modelerに、マルチモダリティ・データの可視化も合わせて表示できるように開発した。脳梗塞の原因となる動脈硬化症では、重度の狭窄が生じた場合にステント留置手術などが行われる。しかし、手術後に脳出血や再狭窄を起こす場合があり、手術後の脳循環動態の予測が求められている。手術による血行動態の変化は全身に及ぶため、全身循環を模擬し、かつ、様々な手術に対応したケース・スタディを効率的・効果的に行う必要がある。本研究は、1D-0D (One-Zero Dimensions)解析による全身循環血流解析と患者の医用計測データ同化により、患者個人の各々の状況に対応した脳循環動態の予測手法およびシステムの開発を目的としている。研究内容としては、1)異なる医用計測データ(マルチモダリティ)からの血管形状や血流情報の情報抽出手法の開発、2)データ同化によるマルチスケール全身循環血流解析の開発、3)データとシミュレーションを結ぶ可視化機能を持つインターフェースの構築、の3点に重点を置いて横断的に研究を推進する。2年目である平成29年度は「PhaseII: 1D-0D全身シミュレーションの精度比較と末梢血管抵抗の予測方法の提案」を年次目標として、1D-0Dシミュレーションの精度検証のため、計測データと3Dシミュレーション結果との比較を行った。また、手術による末梢血管抵抗の変化の予測が課題であることから、データ同化を考慮しながら予測精度の検証を行った。
骨関節組織におけるGABABR1サブユニットの機能解析

本年度は、GABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウスを用いた骨表現型の解析結果を元にして、軟骨細胞成熟に対するGABA_BR1の機能をさらに追求するため、Activated tlanscriptional factor 4(ATF4)に着目した。ATF4は現在までにGABA_BR1と物理的相互作用することや、軟骨細胞成熟に必須であるIndian hedgehog(Ihh)プロモーター上に結合することが報告されている。そこで、ATF4結合配列が6つ並んだレポーターベクターを作製し、ルシフェラーゼ活性を測定した。その結果、ATF4を遺伝子導入することでルシフェラーゼ活性は有意に上昇し、さらにATF4とGABA_BR1を同時に遺伝子導入する事で相乗的なルシフェラーゼ活性の増加が認められた。次に、WTおよびKO軟骨細胞をATF4抗体を用いて免疫染色した結果、ATF4の核内における発現量は有意に減少していた。さらに、我々はGABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウス由来の軟骨細胞から核抽出画分を調製し、Ihhプロモーター上のATF4結合配列を含むプローブを作製し、EMSAを行った。その結果、ATF4とプローブの複合体はWTおよびKO軟骨細胞のいずれの核抽出液でも検出されたが、その複合体の量はKO軟骨細胞の核抽出液を添加した群で著明な減少が観察された。GABA_BR1サブユニットの新規機能として受容体だけでなく、転写因子との結合を介する軟骨細胞成熟の調節といった新規の機能をもつことが明らかとなった。高齢化に伴って、骨関節組織の機能障害患者数が飛躍的に増大する現代社会では、このGABAによるシグナル伝達機構の機能的発現が示されることにより、骨折の治癒、変形性関節症をはじめとする軟骨代謝性骨疾患発症に関与する新たな因子として、GABAが機能する可能性も考えられ、これらの成果は現在国際学術誌に投稿中である。本年度は、GABAB受容体により、細胞成熟を調節される骨芽細胞において、骨芽細胞成熟の指標である骨芽細胞マーカーについて発現の定量を試みた。また転写因子の機能変動を解析することを目的とし、直接的なプロモーター領域への転写因子の結合能を解析した。さらに、それぞれのプロモーター領域をクローニングし、レポーターアッセイを用いてルシフェラーゼ活性を測定し、GABAB受容体と転写因子による発現調節機構との関連性を解析する。これらの解析から、骨芽細胞成熟因子とGABAB受容体を介するPKAシグナリングとの関連性について、遺伝子発現レベルからの解明を試みた。その結果、骨芽細胞の成熟に必須であるBMP2、骨芽細胞の石灰化を強く促進する転写因子Osterixの発現が、GABAB受容体を刺激することにより有意に抑制された。また、GABAB受容体ノックアウトマウスから単離した骨芽細胞と野生型マウスから単離した骨芽細胞を数日間培養し、これらの因子を定量した結果、GABAB受容体ノックアウトマウスから単離した骨芽細胞ではBMP2とOsterixの発現は有意に上昇した。これは、PKAシグナルにより発現が促進されるBMP2が、GABAB受容体のcAMP生成を抑制するPKAシグナルの抑制によって発現が抑制されたものだと思われる。このGABAによるシグナル伝達機構の機能的発現が示されることにより、骨のリモデリングまたは骨粗症や骨大理石症をはじめとする代謝性骨疾患発症に関与する新たな因子として、GABAが機能する可能性も考えられ非常に意義あるものである。来年度は、骨芽細胞に発現が認められたGABABRと細胞成熟性の抑制との関連性をより詳細に検討するため、GABABR1サブユニット機能亢進を目指した遺伝子強制発現細胞の作成、あるいは機能抑制を目指した各サブユニットのRNAi実験を行う。本年度は、GABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウスを用いた骨表現型の解析、また骨組織における軟骨細胞において、GABA_BRサブユニットの発現とその機能について軟骨細胞マーカーの定量を試みた。さらに軟骨細胞株ATDC5への遺伝子過剰発現、SiRNAを用いたノックダウンによる解析も行った。RT-PCR法により解析を試みた結果、軟骨細胞ではGABA_BR1のmRNAの発現は見られたが、GABA_BR2の発現は見られなかった。また軟骨細胞にGABA_BRアゴニストであるBaclofenを刺激しても応答性が見られない事からも、GABA_BR1はレセプターとしての機能を有していないと考えられる。次にマウスの骨格標本を作製して骨表現系を解析した結果、GABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウス(Gbr1-/-)では、野生型マウス(Gbr1+/+)に比べて明らかに骨格が小さいことが判明した。さらに、頚骨および大腿骨の長さを測定し比較したところ、Gbr1-/-マウスにおける頚骨および大腿骨の長さはGbr1+/+に比べ、いずれにおいても有意に短いことが確認された。そこでin vitroでの解析を行うために、Gbr1+/+、Gbr1-/-マウスから単離した初代培養軟骨細胞を用いて、Alcian blue染色およびAlkaline phsphatase活性を測定したところ、Gbr1-/-由来の軟骨細胞でAlcian blue染色性およびAlkaline phosphatase活性はGbr1-/-由来の軟骨細胞に比べて有意に低下することが明らかとなった。以上の結果より、軟骨細胞に発現するGABA_BR1サブユニットはレセプターとしての機能は有せずに、軟骨細胞の成熟を調節している可能性を示唆するものである。高齢化に伴って、骨関節組織の機能

障害患者数が飛躍的に増大する現代社会では、このGABAによるシグナル伝達機構の機能的発現が示されることにより、骨折の治癒、変形性関節症をはじめとする軟骨代謝性骨疾患発症に関与する新たな因子として、GABAが機能する可能性も考えられ非常に意義あるものである。本年度は、GABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウスを用いた骨表現型の解析結果を元にして、軟骨細胞成熟に対するGABA_BR1の機能をさらに追求するため、Activated tlanscriptional factor 4(ATF4)に着目した。ATF4は現在までにGABA_BR1と物理的相互作用することや、軟骨細胞成熟に必須であるIndian hedgehog(Ihh)プロモーター上に結合することが報告されている。そこで、ATF4結合配列が6つ並んだレポーターベクターを作製し、ルシフェラーゼ活性を測定した。その結果、ATF4を遺伝子導入することでルシフェラーゼ活性は有意に上昇し、さらにATF4とGABA_BR1を同時に遺伝子導入する事で相乗的なルシフェラーゼ活性の増加が認められた。次に、WTおよびKO軟骨細胞をATF4抗体を用いて免疫染色した結果、ATF4の核内における発現量は有意に減少していた。さらに、我々はGABA_BR1サブユニット遺伝子欠損マウス由来の軟骨細胞から核抽出画分を調製し、Ihhプロモーター上のATF4結合配列を含むプローブを作製し、EMSAを行った。その結果、ATF4とプローブの複合体はWTおよびKO軟骨細胞のいずれの核抽出液でも検出されたが、その複合体の量はKO軟骨細胞の核抽出液を添加した群で著明な減少が観察された。GABA_BR1サブユニットの新規機能として受容体だけでなく、転写因子との結合を介する軟骨細胞成熟の調節といった新規の機能をもつことが明らかとなった。高齢化に伴って、骨関節組織の機能障害患者数が飛躍的に増大する現代社会では、このGABAによるシグナル伝達機構の機能的発現が示されることにより、骨折の治癒、変形性関節症をはじめとする軟骨代謝性骨疾患発症に関与する新たな因子として、GABAが機能する可能性も考えられ、これらの成果は現在国際学術誌に投稿中である。
超高効率手法による植物の有用形質制御因子の探索と機能解析

本研究の目的は、植物ウイルスの能力を利用した迅速な過剰発現/発現抑制スクリーニング法を用いて植物の有用形質制御因子を網羅的に探索すると共に、単離した遺伝子の詳細な機能解明を行うことである。このスクリーニングにより、過剰発現又は発現抑制した際に致死となる因子、葉の形態形成を制御している因子、植物体の大きさを制御している因子、葉色を制御している因子、環境ストレス耐性に関与する因子等を網羅的に単離し、一部の遺伝子に関しては詳細な特徴付けを行った。本研究は、ウイルスの特性を生かして、迅速かつ効率的な有用形質制御因子の探索と未知遺伝子の機能解析を行うことである。具体的には、植物遺伝子cDNAライブラリーを作製し、このcDNAライブラリーを保持したウイルスを幼植物体に感染させる。感染したウイルスは一週間前後で植物体全体に広がると同時に、挿入遺伝子の向きにより遺伝子の過剰発現/内生遺伝子の発現抑制を引き起こす。その際、形態形成等に関与している重要な因子、様々な環境ストレス耐性因子を網羅的に単離・解析する。本スクリーニングにより、過剰発現又は発現抑制させた際に、致死、矮性、葉色の変化、葉の形態形成等に関与する因子ばかりでなく、病原体感染時の抵抗性反応に関与する複数の因子も単離した。過剰発現させた際に細胞死を引き起こす因子として単離したNbLCB2の遺伝子発現解析を行った結果、病原体抵抗性反応時の強い発現誘導が観察された。さらに、内生遺伝子発現抑制法等を用いた解析から、NbLCB2は病原体抵抗性反応に重要な役割を果てしているばかりでなく、葉の形態形成、特に葉脈の形成にも重要であることを証明した。その他、現在単離した様々な因子は、それぞれ組織別発現、環境ストレスによる応答性を確認すると共に、シロイヌナズナ相同遺伝子の破壊株を用いた表現形の観察や、プロモーター::GUS植物を作製しての詳細な発現部位の同定、環境ストレス耐性能等を検討している。過剰発現した際に植物葉に細胞死を引き起こす因子として単離したNbLCB2は、スフィンゴ脂質合成経路の第一毅階であるセリンとパルミトイルCoAから3-ケトスフィンガニンを合成する反応の触媒酵素をコードする遺伝子であり、葉の形態形成に非常に重要な役割をしていることが示された。さらに、環境ストレス時の遺伝子発現量を調査した結果、病原体抵抗性反応時に強く発現誘導されることが示され、遺伝子発現抑制植物を用いた解析から、NbLCB2は非宿主抵抗性反応に重要な役割をしていることを発見した。その他、ミトコンドリア外膜の孔(voltage-dependent anion channels)を構成している因子VDAC、小胞体ストレス時のunfolded protein responseに関与する転写因子bZIP60をコードする遺伝子群に関しても詳細な特徴付けを通して、これらの因子が環境ストレス耐性に重要な役割を果たすことを明らかとした。
高分子材料の構造制御手法を用いた前駆体構造の最適化による炭化ホウ素粉末の低温合成

ホウ酸と有機化合物(ポリオール)から調製された縮合物を大気中で熱分解することによって得られる炭化ホウ素(B4C)前駆体(酸化ホウ素(B2O3)-炭素構造体)の分散構造を微細化することができた。このB2O3-炭素構造体への構造的アプローチにより、残存フリーカーボンの少ないB4C粉末の低温合成(Arガス流通下、1200°C)に成功した。B4C粉末の工業的製法(熱炭素還元法)では2000°C以上の高温が必要であり、本研究の低温合成法は工業的に有用であるといえる。本研究では、ホウ酸-ポリオール縮合物から得られる前駆体の構造制御による炭化ホウ素(B4C)粉末の低温合成を目的とした。平成25年度は物理的手法として縮合物への応力印加による前駆体の分散構造変化を検討した。ポリオールとして、高分子ポリオールであるポリビニルアルコール(PVA)を用いた。新規に設計、製作した押出紡糸装置にホウ酸-PVA縮合物を投入し、紡糸することで縮合物を繊維化した。これを大気中で熱分解することで繊維状の酸化ホウ素(B2O3)-炭素前駆体を調製することができた。この前駆体を用いることで、より短時間でのB4C粉末の合成が期待される。本研究により、化学的手法および物理的手法を用いて異なる分散構造を有するB2O3-炭素前駆体を調製することが可能となり、その構造形成因子を理解することができた。さらに、これら異なる分散構造を有する前駆体からのB4C生成挙動を調査することで、B4C生成反応を支配している前駆体の構造因子を明らかにした。得られた知見を生かし前駆体構造を最適化することで、1200°Cでの焼成において残存フリーカーボンの少ないB4C粉末を合成することができた。B4Cの一般的な工業的製法である熱炭素還元法は約2000°Cの高温を必要とする。本研究の手法はこの熱炭素還元法の発展的手法であり、前駆体の構造制御を導入することでB4C粉末の低温合成(1200°C)を実現した本研究の成果は工業的に有用であるといえる。本研究では、ホウ酸-ポリオール縮合物から得られる前駆体の構造制御による炭化ホウ素(B4C)粉末の低温合成を目指す。平成24年度は化学的手法を用いた前駆体の分散形態制御として以下の2つについて検討し、B4C生成挙動の調査を行った。1、分子ブレンドによる前駆体の分散形態変化縮合物に低分子ポリオールを用いた系では、分子ブレンドが比較的容易である。そこでホウ酸-グリセリン縮合物に酒石酸を添加し、前駆体の分散形態に与える影響を調査した。調製された多成分系縮合物に対して、B4C生成反応である熱炭素還元反応の反応量論比となるように大気中、500700°Cで熱分解することで前駆体を調製した。得られた前駆体における酸化ホウ素(B2O3)と炭素の分散形態は、酒石酸添加量の増加とともに細かく、均質なものになっていた。このことから、ヒドロキシル基とカルボキシル基を有する酒石酸はホウ素源と炭素源両方の分散の促進に効果的であるといえる。このように微細均質化された分散構造を有する前駆体を用いることで、焼成温度1250°Cにおいてより短時間でのB4C生成が可能となった。2、けん化度による前駆体の分散形態変化ホウ酸とポリオールは、脱水縮合によりホウ酸エステル結合を形成することで前駆体におけるB2O3と炭素の高分散を可能にしている。ポリビニルアルコール(PVA)は、けん化度により分子鎖1本当たりのヒドロキシル基の数が変化する。そこで、重合度がほぼ同じでけん化度の異なるPVAを用いて縮合物を形成し、500700°Cで熱分解することで前駆体を調製した。得られた前駆体の分散形態を観察したところ、けん化度の低下とともに凝集炭素質の出現、次いで分散性の低下が確認された。この凝集炭素質の出現により生成粉末中へのフリーカーボンの残存が、また分散性の低下による反応性の低下が観察された。交付申請書の研究計画に記載した平成24年度実施予定の項目については予定通りに検討を実施し、論文を発表している。これらの検討により、本研究の特色である高分子材料の構造制御手法を用いた前駆体ナノ構造の制御が炭化ホウ素(B4C)粉末の低温合成において非常に有効な手法であることが明らかとなった。これらの手法を活用することで、B4C生成反応を支配している前駆体の構造因子の解明が期待される。