hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フレキシブルパラメトリックスピーカを用いた3D音像ホログラムの総合開発

ある特定の領域にのみ音波を放射できるパラメトリックスピーカを用いて,音空間の任意の場所における立体的な音像(3D音像ホログラム)を実現した.特に放射板を自由に形状変形可能なフレキシブルパラメトリックスピーカを開発した上で,複数のフレキシブルパラメトリックスピーカを用いて「キャリア波」と「側帯波」を分離放射することで音空間に3D音像ホログラムを構築した.さらに社会実装実験を通じて活用シーンも調査・検討し,音空間上の任意の場所に構築可能な3D音像ホログラムの総合開発を試みた.空間上の3D音像構築という課題に対して,キャリア波と側帯波を複数のスピーカにより分離して放射することで,任意の音空間上に3D音像ホログラムを構築する.ハードウェアおよびソフトウェアによる技術研究だけでなく,3D音像の活用シーンの調査・検討等の社会実装研究も実施することで次世代3D音響再生方式の総合開発を展開する.具体的には1.【技術研究(ハードウェア)】指向性を自由に制御可能な新しいスピーカシステムの開発,2.【技術研究(ソフトウェア)】キャリア波と側帯波の分離放射による3D音像ホログラムの構築,3.【社会実装研究】3D音像ホログラムの社会における活用シーンの調査・検討,4.【総合研究】上記1ー3を統合した社会基盤の総合開発,の4項目を柱として研究を推進する.平成26年度は,項目1.に対してパラメトリックスピーカ素子の開発を行った.具体的には平面型構造による狭指向性と凹面型構造による広指向性を目指して,パラメトリックスピーカの放射面の形状と放射特性の関係を研究した.その結果,放射面の形状により,指向特性を制御できることが明らかとなった.項目2.では,キャリア波と側帯波の分離放射方式の開発を試みた.具体的には,振幅変調波を基にキャリア波と側帯波を分離して別々のパラメトリックスピーカから放射することで,空間一点での音像構築を試みた.その結果,狙った焦点に音像を構築できることが明らかとなった.最後に項目3.ではパラメトリックスピーカを用いたフィールドワークを行った.特に社会における超指向性スピーカの活用場所を調査・検討を念頭に,市街地中心部の公園におけるラジオ体操用スピーカとしての検討を行った.その結果,ユーザにはラジオ体操の音源がはっきりと聞こえるが,周囲の住民には全く聞こえない環境を構築することに成功し,新たな活用シーンの創出を示唆できた.空間上の3D音像構築という課題に対して,キャリア波と側帯波を複数のスピーカにより分離して放射することで,任意の音空間上に3D音像ホログラムを構築する.ハードウェアおよびソフトウェアによる技術研究だけでなく,3D音像の活用シーンの調査・検討等の社会実装研究も実施することで次世代3D音響再生方式の総合開発を展開する.具体的には,1.【技術研究(ハードウェア)】指向性を自由に制御可能な新しいスピーカシステムの開発,2.【技術研究(ソフトウェア)】キャリア波と側帯波の分離放射による3D音像ホログラムの構築,3.【社会実装研究】3D音像ホログラムの社会における活用シーンの調査・検討,4.【総合研究】上記1-3を統合した社会基盤の総合開発,の4項目を柱として研究開発を推進する.平成27年度は,項目1.に対してフレキシブルパラメトリックスピーカの開発を行った.具体的には,前年度の研究成果に基づきパラメトリックスピーカの放射面を平面から凹面へとフレキシブル制御可能な機構を製作し,広/狭指向性を自動制御可能なフレキシブルパラメトリックスピーカを開発した.その結果,ユーザ数に合わせて指向特性を自由に制御可能な新しい音響デバイスを実現できた.項目2.においては,マルチキャリア波・側帯波による3D音像ホログラムの構築を試みた.具体的にはキャリア波と側帯波を複数のパラメトリックスピーカから放射することで,干渉エリアの制御に加え,焦点に音像を形成することで3D音像ホログラムの実現を試みた.その結果,空間のある1点に音像を構築できることを確認した.最後に項目3.に関して,分離放射型パラメトリックスピーカを用いたワークショップを行った.特に他分野の専門家や一般市民(子供や高齢者を含む)も交えてオーディオスポットの可能性を追求し,次年度計画している本格的な社会実装に向けて有意義なデータを蓄積することができた.ある特定の領域にのみ音波を放射できるパラメトリックスピーカを改良し,音空間の任意の場所における立体的な音像(3D音像ホログラム)を実現する.特に放射面を凸面から凹面まで自由に形状変形可能なフレキシブルパラメトリックスピーカを開発した上で,複数のフレキシブルパラメトリックスピーカを用いて「キャリア波」と「側帯波」を分離放射することで音空間に3D音像ホログラムを構築する計画である.この研究目的に対し平成27年度は,ハードウェア研究としてフレキシブルパラメトリックスピーカの開発を行い,ソフトウェア研究としてマルチキャリア波・側帯波による3D音像ホログラムの構築を行った.加えて社会実装研究としては,フィットネスジムや高齢者福祉施設など様々なシーンでの活用を念頭に研究を推進した.研究進捗としては当初計画どおりに研究が進んでおり,3研究グループとも順調に進展しているといえる.特に本年度はハードウェアおよびソフトウェア研究に関連して2件の特許を出願しただけでなく,社会実装研究において多数のメディア取材を受け,研究成果を広く社会に還元した実績を有する.

さらに次年度は本格的な社会実装も計画しており,最終目標を見据えて計画的に研究を推進する計画である.空間上の3D音像構築という課題に対して,キャリア波と側帯波を複数のスピーカにより分離して放射することで,任意の音空間上に3D音像ホログラムを構築する.ハードウェアおよびソフトウェアによる技術研究だけでなく,3D音像の活用シーンの調査・検討等の社会実装研究も実施することで次世代3D音響再生方式の総合開発を展開する.具体的には,1.【技術研究(ハードウェア)】指向性を自由に制御可能な新しいスピーカシステムの開発,2.【技術研究(ソフトウェア)】キャリア波と側帯波の分離放射による3D音像ホログラムの構築,3.【社会実装研究】3D音像ホログラムの社会における活用シーンの調査・検討,4.【総合研究】上記1ー3を統合した社会基盤の総合開発,の4項目を柱として研究開発を推進する.平成28年度は,項目1.に対して音圧および変換効率の改善を推進した.具体的にはパラメトリックスピーカの変調方式を改良し,マルチキャリア変調方式および高調波成分を利用した新しい変調方式を開発した.その結果,従来の変調方式と比較して音圧の改善に成功した.項目2.に対して3D音像ホログラムの体験エリア拡大を試みた.具体的にはキャリア波と側帯波の反射波も含めて干渉エリアを均一化することで,複数のユーザが同時にホログラム音像を知覚できるよう体験エリアの拡大を検討した.その結果,パラメトリックスピーカの配置にも依存するが,±45度エリアであれば複数人が同時にホログラム音像を体感できることが明らかとなった.最後に項目3.について3D音像ホログラムを用いた有効活用法を検討しワークショップを行った.特に大学研究者だけでなく民間企業研究者も交えて,3D音像ホログラムの可能性を追求した.ある特定の領域にのみ音波を放射できるパラメトリックスピーカを改良し,音空間の任意の場所における立体的な音像(3D音像ホログラム)を実現する.特に放射面を凸面から凹面まで自由に形状変形可能なフレキシブルパラメトリックスピーカを開発した上で,複数のフレキシブルパラメトリックスピーカを用いて「キャリア波」と「側帯波」を分離放射することで音空間に3D音像ホログラムを構築する計画である.この研究目的に対して平成28年度は,ハードウェア研究として音圧改善手法を開発し,ソフトウェア研究として音像ホログラムの体験エリア拡大を試みた.加えて社会実装研究としては,民間企業の研究者も含めたワークショップを開催した.全体的な研究進捗としては当初計画どおりに研究が進んでおり,3研究グループとも順調に進展しているといえる.特に本年度は対外的な受賞やメディア取材も増加し,研究成果を広く社会に還元できた.最終年度となる次年度は社会基盤の総合開発を実施する計画であり,最終目標を見据えて今後も計画的に研究を推進する.空間上の3D音像構築という課題に対して,キャリア波と側帯波を複数のスピーカにより分離して放射することで,任意の音空間上に3D音像ホログラムを構築する.ハードウェアおよびソフトウェアによる技術研究だけでなく,3D音像の活用シーンの調査・検討等の社会実装研究も実施することで次世代3D音響再生方式の総合開発を展開する.具体的には,1.【技術研究(ハードウェア)】
樹洞と関連した熱帯泥炭湿地林の樹木の成長特性の解明

マレーシア国サラワク州の熱帯泥炭湿地林では、貧栄養な泥炭土壌にフタバガキ科の大木が成立する。これらの多くは幹に樹洞(うろ)を持つ。貧栄養な環境条件では、光合成によって獲得した資源を、幹を丈夫にすること(樹洞の発生・拡大を抑制)と、速く成長させること(断面積を大きくし相対的に樹洞の影響を軽減)にどう分配するかの選択が、大木に育つ上で重要と予想される。本課題では、サラワク泥炭湿地林を対象に、肥沃度の異なる泥炭土壌に成立する森林タイプ間で個体の成長と樹洞の発達過程を比較し、貧栄養条件下で成立する大木の成長特性を明らかにする。個体サイズと樹洞サイズの毎木調査を継続的に実施し、利用可能な養分量(データ既存)の違いによる個体成長と樹洞発達関係の差を明らかにする。木材貫入抵抗測定機(レジ)の測定値と樹幹内部の状態との関係を調べ、広域での非破壊樹幹調査のための指標を明らかにする。泥炭土壌の肥沃度の異なる森林タイプに調査プロットを設置し、それぞれの森林タイプの林分構造と種組成および樹幹内部の状態を調査し、森林バイオマスと樹洞によるバイオマスロスを定量化する。他地域の泥炭湿地林に調査プロットを設置し、個体サイズと樹洞の調査をおこなう。これによって、樹洞を考慮した泥炭湿地林アロメトリ式の適用範囲と、樹洞を伴う成長特性の広がりを把握する。この研究の成果は森林炭素蓄積量の評価の正確度を高め、それにより泥炭湿地林の保護政策に貢献する。本年度は、サラワク州内での泥炭湿地林の個体サイズ-樹洞サイズの地域差を明らかにするために、広域調査を実施する予定だった。しかしカウンターパートとの調査時期の調整がつかず、来年度に延期した。したがって本年度は、現在利用可能なデータを用いて、個体サイズと樹洞サイズの関係から泥炭湿地林で大木に成長するShorea albidaの成長戦略を考察した論文を執筆し、受理された。2017年に実施したマルダム国立公園の植生調査プロットでの樹幹調査データがあり、個体の成長については、過去のデータ(2009年)と樹洞調査時のデータ(2017年)が利用可能であった。そこで、樹洞の有無と個体の成長という視点で解析をおこない、日本生態学会大会で発表した。今年度から延期になった分を含め、現地調査と学会発表および論文公表を予定している。現地調査は、1個体サイズー樹洞サイズ関係の地域差を明らかにするための広域調査、2樹洞と個体の成長量を明らかにするための既存プロットの繰り返し調査を実施する。1について:泥炭湿地林は、低地で泥炭が堆積する場所で成立する。これまでの泥炭湿地林調査は、サラワク州内で最も大きなパッチとして残り、既に植生調査プロットが設置されている州西部のマルダム国立公園で実施してきた。地域差を明らかにするための広域調査として、州中央部にあるラジャンデルタ地域、州北部にあるロアガンブント国立公園の泥炭湿地林で毎木調査と木材貫入抵抗測定機を用いた樹幹内部の調査を実施する。2について:2時点のデータを用いて個体の成長と樹洞拡大を評価するために、マルダム国立公園で2017年に個体サイズと樹幹内部の調査を実施した植生調査プロットを対象に、毎木調査と樹幹内部の調査を再度実施する。樹木のように地上部が大きく寿命の長い植物にとって、太く堅い幹は大きな地上部を支えるために重要だ。本課題では、この泥炭湿地林を対象に、泥炭の分解の程度(=肥沃度)の異なる泥炭土壌に成立する森林タイプ間で個体の成長と樹洞の発達過程を比較し、貧栄養条件下で成立する大木の成長特性を明らかにする。先行調査で成長錘を用いた樹洞調査を実施したS.albidaの木は、今年の調査で発見できなかった。その代替として、Type2とType3に成立する大径木を調査木として新たに18本選定し、個体サイズと樹幹内部の硬度の測定を行った。このサンプル木は、Type2からType3にかけて作られている直線の作業道に沿って歩く中で、作業道の近くに成立している大木を選んでおり、泥炭の分解程度の勾配に沿ったサンプリングと言える。これらのサンプル木はGPSで位置情報を記録し、継続調査をおこなう予定である。12月にS.albidaを中心とした樹洞サイズと個体サイズの関係に関する論文を投稿し、査読者のコメントに従い4月29日に修正原稿を再投稿している。

本課題では、サラワク泥炭湿地林を対象に、肥沃度の異なる泥炭土壌に成立する森林タイプ間で個体の成長と樹洞の発達過程を比較し、貧栄養条件下で成立する大木の成長特性を明らかにする。個体サイズと樹洞サイズの毎木調査を継続的に実施し、利用可能な養分量(データ既存)の違いによる個体成長と樹洞発達関係の差を明らかにする。木材貫入抵抗測定機(レジ)の測定値と樹幹内部の状態との関係を調べ、広域での非破壊樹幹調査のための指標を明らかにする。泥炭土壌の肥沃度の異なる森林タイプに調査プロットを設置し、それぞれの森林タイプの林分構造と種組成および樹幹内部の状態を調査し、森林バイオマスと樹洞によるバイオマスロスを定量化する。他地域の泥炭湿地林に調査プロットを設置し、個体サイズと樹洞の調査をおこなう。これによって、樹洞を考慮した泥炭湿地林アロメトリ式の適用範囲と、樹洞を伴う成長特性の広がりを把握する。この研究の成果は森林炭素蓄積量の評価の正確度を高め、それにより泥炭湿地林の保護政策に貢献する。本年度は、サラワク州内での泥炭湿地林の個体サイズ-樹洞サイズの地域差を明らかにするために、広域調査を実施する予定だった。しかしカウンターパートとの調査時期の調整がつかず、来年度に延期した。したがって本年度は、現在利用可能なデータを用いて、個体サイズと樹洞サイズの関係から泥炭湿地林で大木に成長するShorea albidaの成長戦略を考察した論文を執筆し、受理された。2017年に実施したマルダム国立公園の植生調査プロットでの樹幹調査データがあり、個体の成長については、過去のデータ(2009年)と樹洞調査時のデータ(2017年)が利用可能であった。そこで、樹洞の有無と個体の成長という視点で解析をおこない、日本生態学会大会で発表した。毎木調査によって得た個体サイズと個体密度のデータと、RESIで得た樹幹内部の硬度とサイズの関係から、泥炭の肥沃度の異なるプロット間で現在のサラワク泥炭湿地林の林分構造を明らかにし、樹幹内部の状態との関連を解析する。また、Type2からType3の養分状態の勾配に沿って大木の材の状態のパターンを明らかにする。サラワク泥炭湿地研究所所長であり本研究協力者でもあるメイリン博士と打ち合わせをおこなった。サラワク州でのマルダム国立公園以外での泥炭湿地林調査について許可が取れる見込みである。Type2とType3に成立している樹洞のある大木(S.albidaとCombretocarpus rotundatus)から、樹洞内部の堆積物を採取した。これをサラワク泥炭湿地研究所で成分分析を実施し、大木の成長と樹洞発達(心材の分解)の中での、分解された心材にある養分の再利用の可能性を考察する。今年度から延期になった分を含め、現地調査と学会発表および論文公表を予定している。現地調査は、1個体サイズー樹洞サイズ関係の地域差を明らかにするための広域調査、2樹洞と個体の成長量を明らかにするための既存プロットの繰り返し調査を実施する。1について:泥炭湿地林は、低地で泥炭が堆積する場所で成立する。これまでの泥炭湿地林調査は、サラワク州内で最も大きなパッチとして残り、既に植生調査プロットが設置されている州西部のマルダム国立公園で実施してきた。地域差を明らかにするための広域調査として、州中央部にあるラジャンデルタ地域、州北部にあるロアガンブント国立公園の泥炭湿地林で毎木調査と木材貫入抵抗測定機を用いた樹幹内部の調査を実施する。
非ヘム高原子価マンガンオキソ錯体の反応性に及ぼす金属イオンの効果

27年度が最終年度であるため、記入しない。
咀嚼筋のエネルギー代謝特性に関する研究

1.^<31>Pスペクトルと^1Hスペクトルの対象および方法顎機能異常がない2433歳の健常な男性ボランティア20名を対象とし、1.5T臨床用MRIを用いて測定した。^<31>PMRSの測定では、^nH、^<31>Pのダブルチューニング表面コイルを用いて、二次元CSI法により,繰り返し時間/加算回数=1000/32の測定条件で,下顎の安静スペクトルを測定した.測定したスペクトルからクレアチンリン酸(PCr),無機リン(Pi)のピークの高さを算出した.^1HMRSではTMJ撮影用コイルを用いて、Single voxel STEAM法により、繰り返し時間/エコー時間/加算回数=1500/270/128の条件下で、下顎安静の状態で^1Hスペクトルを測定した。得られたスペクトルからクレアチン(Cr)とコリン(Cho)のピークの面積を計算した。2.結果(1)CrとChoのピークの面積の相関係数は水抑制時で0.604(p<0.01)、水抑制なしで0.548(p<0.01)であった。(2)CrとChoの比は水抑制時で1.31±0.31、水抑制なしで1.38±0.49あった。(3)PCrとPiの相関係数は0.758であった。(4)PCrとCrの相関係数は0.21であった。前年度報告したように、^<31>Pスペクトルでは、健常者における筋収縮によるPCr、Piの変化が認められた。さらに本年度は、^1Hスペクトルにおいて、CrとChoとの関連性が認められ,本法で咬筋の代謝特性が把握できることが示唆された。他の臓器疾患などの報告からも、このような代謝物質は、筋病変やHyper or Hypo Functionなどを反映する可能性がある。今後例数を増やすとともに、今までボランティアのみを対象としてきたが、顎変形症患者などの検査にも応用していきたいと考えている。1. ^<31>Pスペクトルの対象および方法2432歳の男性ボランティア16名を対象とした.1.5T臨床用MRI装置で,5インチの^1H,^<31>Pのダブルチューニング表面コイルを用いて,習慣性咀嚼側咬筋のクレアチンリン酸(Pcr),無機リン(Pi)の定量評価を行った.二次元CSI法により,繰り返し時間/加算回数=1000/32の測定条件で,下顎の安静と随意性最大噛みしめを繰り返させ,計15スペクトルを計測した.2. ^<31>Pスペクトルの結果安静時のPcrのピークを100%とした場合,2回の噛みしめ時でそれぞれ,平均で67.12±18.26%,66.17±20.00%と有意に減少していた(p<0.001). Piは115.51±26.16%,112.86±26.64%と有意に増加していた(p<0.001,p<0.01).これは筋収縮におけるATP→ADP+Pi+energy,ADP+Pcr+H+→ATP+creatineのエネルギー代謝が生じ,結果としてATP合成のためにPcrの減少,ATP分解によるPiの増加が観察された.このピーク変動は噛みしめ約2分後のスペクトルでみると噛みしめ前の値にほぼ回復していた.3. ^1Hスペクトル対象および方法同対象者のうち7名の両側咬筋中央部を測定部位とした。測定は^1Hチューンのコイルを用い,下顎安静を指示し、咬筋が緊張していない状態で行った。測定条件は、繰り返し時間(msec)/エコー時間(msec)/加算回数=1500/270 or 20/128 or 256で行った。4. ^1Hスペクトル結果今後,^1Hスペクトル,^<31>Pスペクトルで得られた結果の相互関係について,検討していく予定でいる.1.^<31>Pスペクトルと^1Hスペクトルの対象および方法顎機能異常がない2433歳の健常な男性ボランティア20名を対象とし、1.5T臨床用MRIを用いて測定した。前年度報告したように、^<31>P

スペクトルでは、健常者における筋収縮によるPCr、Piの変化が認められた。さらに本年度は、^1Hスペクトルにおいて、CrとChoとの関連性が認められ,本法で咬筋の代謝特性が把握できることが示唆された。他の臓器疾患などの報告からも、このような代謝物質は、筋病変やHyper or Hypo Functionなどを反映する可能性がある。今後例数を増やすとともに、今までボランティアのみを対象としてきたが、顎変形症患者などの検査にも応用していきたいと考えている。
家畜精巣由来の生殖幹細胞培養と生殖細胞への分化制御に関する研究

ウシ精巣に由来する前精原幹細胞の性質と体外での長期培養について検討した。本研究によって、ウシの前精原幹細胞は、無血清培地下でポリLリシンを細胞接着基質とする培養条件下で2カ月以上にわたってコロニーの増殖と生存性を維持することが可能になった。また、これらのコロニーは、多能性分化能と精原幹細胞としての性質を併せ持っていた。長期培養用培地に成長因子を添加して培養すると、減数分裂直前の精母細胞に分化させることができた。本研究では、ブタやウシ等の大型家畜において、精巣から採取した前精原幹細胞あるいは精原幹細胞の体外での培養系を確立し、長期的に増殖が可能な細胞株を樹立するとともに、精子細胞への分化が可能な条件を見いたすことを目的としている。新生仔精巣および性成熟後の精巣よりそれぞれ前精原幹細胞および精原幹細胞を分離し体外培養を行ったところ、少なくともウシの場合、前者では1カ月以上にわたって、継代培養が可能な細胞株が得られるのに対して、後者では、培養後1週間で細胞は増殖を停止した。そこで、精巣由来の幹細胞について、出生直後から性成熟後まで、生殖細胞マーカー(DBA, UCHL1, VASA)および多能性マーカー(NANOG, OCT3/4)などの発現について検討したところ、性成熟の進行にともなって、前精原幹細胞と精原幹細胞は、生殖幹細胞としてこれまで区別されることはなかったが、上記のマーカーは精巣の成熟に従って、マーカーの発現パターンが異なっていくことを示した。特に、DBAは、両動物種においてGonocyteを特徴づけるマーカーとして有用であることを示した。体外での幹細胞の増殖能は、このDBAの発現と密接な関係にあり、幼若期のGonocyteではDBAが強く発現するが、性成熟後のSpermatogoniaではDBAが消失し、UCHL1が強く発現する。DBAの消失にともない、幹細胞の増殖能も失われる。種々の培養条件について検討した結果、高濃度の血清の添加は、幹細胞の増殖を抑制し、体細胞の増殖を促した。また、低酸素下での培養や、抗酸化材の添加は、幹細胞の増殖に有効であった。また、脂質を多く含むBSAの添加は、幹細胞コロニーに出現を促すことから、ある種の脂質に幹細胞の増殖を活性化する役割があると予想された。ウシおよびブタの精巣に由来する生殖幹細胞の、体外での長期培養と細胞分化誘導に関する研究を行っている。本年度は、哺乳動物での精子形成の根幹をなす、前精原幹細胞の増殖と分化に関する研究を中心に行った。前精原幹細胞は、出生直後は精細管の中央に位置し、細胞表面には、レクチンの一種であるDBAによって認識される細胞表面糖鎖N-acetylgalactosamine(GalNAc)が発現している。しかし、この糖鎖の精巣内での機能については明らかになっていない。GalNAcの発現をDBAを指標にして、出生後から性成熟期にわたって精巣組織切片上で観察すると、生殖幹細胞特異的にDBAのシグナルが観察された。このことから、DBAによって認識される糖鎖は、生殖幹細胞の増殖と分化に何らかの役割を果たしていると推察された。そこで、まず、マウスを用いてDBAの発現パターンを詳細に検討したところ、出生直後、前精原幹細胞の細胞表面全体に見られたシグナルは、精原幹細胞への分化にともなって凝集したシグナルへと変化した。しかし、いくつかの前精原幹細胞では、DBAはシグナルは消失していた。DBA以外の生殖幹細胞マーカーと多能性幹細胞マーカーを用いた検討から、前者は前精原幹細胞から直接的に精子形成に向けて細胞分化を進めた幹細胞であり、後者は生涯にわたって精子形成を維持するために精原幹細胞として自己増殖を続ける幹細胞であると考えられた。マウスでは、これまでDBAが認識する糖鎖については知られておらず、今回免疫組織染色法を変えることによって初めてその存在が明らかとなった。また、DBAで認識される糖鎖は、ブタやウシにおいても確認されるとともに、精巣の成熟、前精原細胞の分化にともなって、今回マウスで観察されたものと同様のパターンが認められることから、動物種を超えてGalNAc糖鎖が前精原細胞の増殖と分化に重要な役割を果たしていると考えられた。ウシおよびブタの精巣に由来する生殖幹細胞の体外での長期培養と細胞分化誘導に関する研究を行った。本年度は、前年度の成果に基づき、ウシ前精原幹細胞の長期的体外培養を試みた。出生直後のウシ精巣から前精原幹細胞を回収し、Poly-L-Lysinをコートした培養皿で培養すると、前精原幹細胞が選択的に培養皿上に接着し、マウスES細胞様のコロニーを形成した。前精原幹細胞の培養液として、iPS細胞やES細胞などの多能性細胞の培養に多用されているKnockout serum replacement (KSR)を添加したDMEM/F12培養液を用いたところ、血清を添加した従来の培養液に比べて有意な細胞増殖が認められた。

長期的な細胞培養系を確立するために、培養液中に添加する成長因子(GDNF、FGF、EGF)の影響について検討した。これらの成長因子はいずれも前精原幹細胞の生存性と増殖に有効に作用するが、その中でもGDNFは必須の因子であった。15% KSR、GDNFおよび1%牛胎児血清をを含むDMEM/F12培養液中で前精原幹細胞を培養することにより、幹細胞から生じたコロニーを2カ月以上にわたって継代・培養することが可能になった。このような長期培養は家畜では初めての成果である。と同時に生殖幹細胞としての性質も有していた。また、体外で胚様体を形成すると同時に、三胚様性の細胞系列に分化することが可能であり、染色体の安定性も保たれていた。一方、得られたコロニーをGDNF、bFGF、EGFを含むDMEM/F12培地で培養すると、前精原幹細胞は精原幹細胞あるいは減数分裂期にある精母細胞への分化を観察することができ、体外で前精原幹細胞の細胞分化を誘導が可能な培養条件の一部が明らかとなった。本研究は、家畜前精原幹細胞の体外での長期培養と細胞分化を目指すものであるが、本年度の成果によって、前精原幹細胞の細胞表面糖鎖が、細胞の増殖と分化に重要な役割を果たすことが明らかとなり、体外で減数分裂前の精原細胞まで分化させることまで進めることができたことから、研究は概ね順調に進展が認められたと判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、体外での長期培養に必要な培養条件を見出すことを目的として、細胞増殖に関与するシグナル伝達系と細胞増殖に有効な増殖因子などの検定を行う。さらに、体外での細胞分化誘導の系を改善するために、アガロースゲル上で組織片あるいは前精原幹細胞を含む細胞塊を培養し、細胞分化の可能性について検討する。
タンパク質の局所構造情報を利用したab initio立体構造・機能予測手法の開発

本年度は、構造データベースから抽出したタンパク質の局所構造情報に基づく、ab initio立体構造予測手法の開発を行った。本手法では、まず、構造未知のアミノ酸配列(ターゲットのアミノ酸配列)に対して、連続10残基前後の部分配列に区切り、その部分配列がとり得る局所構造をそれぞれに当てはめ、全体構造を構築する。部分配列および局所構造はオーバラップして組み合わせることで、多様な構造を候補として選び出す。次に、選び出した多数の構造群に対して、全体構造の「タンパク質らしさ」を表現する統計ポテンシャルを計算し,その最小化を行って予測構造を求める。本手法では、部分配列がとり得る局所構造をどう選び出すかが、全体構造の探索を絞り込む上で非常に重要である。そこで、切り出した部分配列と類似性の高い配列の中心の残基がとる主鎖二面角の分布を構造データベースの情報をもとに解析し、より高い確率で正解の二面角付近をサンプリングできるような二面角の確率分布の生成を試みた。部分配列の「類似度」には、(1)ハミング距離、(2)PAM、(3)BLOSUM、(4)HSSPによるマルチプルアライメント(類似構造をとる配列群をアライメントしたもの)の4つの尺度を適用し、これらの類似度をもとに、予測構造の主鎖二面角分布を作成した。All-αのタンパク質SinIとSinRについて構造予測を行ったところ、類似度としてBLOSUMを用いたときが最も良い結果を示し、正解構造とのRMSDがそれぞれ1.6Å、4.6Åという高い精度を達成することができた。局所構造を考慮した類似度と、α、βが混在した構造に対応できるような統計ポテンシャルの検討は、今後の課題である。
ブドウ球菌エンテロトキシンファミリーのゲノムバイオロジー

近年、複数株の黄色ブドウ球菌ゲノム全塩基配列が決定されたことにより、このゲノム情報を基盤としたブドウ球菌の病原性の解明と疫学への応用が期待されている。本研究は、ゲノム配列情報を活用し、特にブドウ球菌の重要な病原因子であり、ヒトの食中毒の原因毒素であるエンテロトキシン(SE)に焦点を絞り、SE遺伝子群がコードされている可動性遺伝因子(pathogenicity islands, prophageおよびプラスミド)の特徴を明らかにすること、さらに、近年その存在が明らかになってきた新型SEの生物活性についても詳細な解析を行うことを目的として、以下の研究を行った。すべてのSE遺伝子を検出可能なmultiplex PCRシステムを用いて黄色ブドウ球菌のSE遺伝子プロファイルを行い、この遺伝子プロファイルをゲノム配列決定によって明らかになった種々の可動性遺伝因子のSE遺伝子保有パターンと比較した。その結果、多くの株でSE遺伝子の存在様式は既知の可動性遺伝因子の組合せに従っており、黄色ブドウ球菌のSE遺伝子プロファイルは、どのような可動性遺伝因子をゲノム上に保有しているかで決定されることが推測された。しかしながら、既知のSE保有パターンに従わない株も存在し、新たな可動性遺伝因子の存在が推測されたため、パルスフィールド電気泳動とサザンブロットの組合せを用い、新規可動性遺伝因子の探索を行った。その結果、SEBをコードする可動性遺伝因子は、少なくとも3種類が存在することを明らかにした。C.新型SEの生物活性の解析SERの生物活性を詳細に調べ、本毒素はスーパー抗原であることを明らかにした。また、SElRの定量的検出法を確立した。また、別種の新型SEであるSElPの生物活性についても調べ、スーパー抗原活性を有し、トガリネズミに対し催吐活性を示すことを明らかにした。スーパー抗原活性を人為的に欠失させたSECをマウスに免疫することによりTh2免疫反応を誘導することが可能であり、ブドウ球菌間に防御的に働くことを明らかにした。さらに、SEAはヒト腸管上皮細胞のCa^<2+>シグナルを修飾することを明らかにした。以上の成果は、ブドウ球菌食中毒およびブドウ球菌感染症の分子疫学を進める上に有用であり、さらに新型エンテロトキシンの食中毒への関与を明らかにしていく上で、極めて重要な科学的基盤となるものであると考えられる。本研究は、すでに報告されている黄色ブドウ球菌のゲノム配列情報を活用し、ブドウ球菌の重要な病原因子であり、ヒトの食中毒の原因毒素であるエンテロトキシン(SE)SE遺伝子群がコードされている可動性遺伝因子(pathogenicity islands, prophageおよびプラスミド)を分類し、可動性遺伝因子の保有状況とブドウ球菌の病原性の関連を明らかにすることと、近年その存在が明らかになってきた新型SEの生物活性についても詳細な解析を行うことを目的として、本年度は以下の研究を行った。

その結果、多くの株でSE遺伝子の存在様式は既知の可動性遺伝因子の組合せに従っており、黄色ブドウ球菌のSE遺伝子プロファイルは、どのような可動性遺伝因子をゲノム上に保有しているかで決定されることが推測された(FEMS Microbiological Lettersに投稿中)。しかしながら、既知のSE保有パターンに従わない株も存在し、新たな可動性遺伝因子の存在が推測されたため、パルスフィールド電気泳動とサザンブロットの組合せを用い、新規可動性遺伝因子の探索を行っている。C.新型SEの生物活性の解析SERの生物活性を詳細に調べ、本毒素はスーパー抗原であることを明らかにした。また、SERの定量的検出法を確立した(Infection and Immunityに発表)。さらに新型SEであるSEPの生物活性についても調べ、スーパー抗原活性を有し、トガリネズミに対し催吐活性を示すことを明らかにした(Infection and Immunity投稿中)。さらにスーパー抗原活性を人為的に欠失させたSECをマウスに免疫することによりTh2免疫反応を誘導することが可能であり、ブドウ球菌間に防御的に働くことを明らかにした(Infection and Immunityに発表)。次年度は、本年度の成果を基に、既知の可動性遺伝因子のSE保有パターンに従わない株の遺伝子解析を進め、新たな可動性遺伝因子の検索を継続する。さらに、簡便に可動性遺伝因子を検出・分類するための手法を開発し、これをブドウ球菌食中毒およびブドウ球菌感染症の分子疫学に応用することを目指す。本研究は、これまでに報告されている黄色ブドウ球菌のゲノム配列情報を活用し、ブドウ球菌の重要な病原因子であり、ヒトの食中毒の原因毒素であるエンテロトキシン(SE)SE遺伝子群がコードされている可動性遺伝因子(pathogenicity islands, prophageおよびプラスミド)を分類し、可動性遺伝因子の保有状況とブドウ球菌の病原性の関連を明らかにすること、および近年その存在が明らかになってきた新型SEの生物活性について詳細な解析を行うこと、を目的として以下の研究を行った。SE遺伝子をコードする新たな可動性遺伝因子を探索するため、データベースに登録されている6株のS.aureusゲノム全塩基配列を解析し、可動性遣伝因子が挿入される可能性がある領域を決定した。さらに、パルスフィールド電気泳動とサザンブロットを組合せることにより、SEB遺伝子をコードする新規可動性遺伝因子を精査した。その結果、SEBをコードする可動性遺伝因子は、少なくとも3種類が存在することを明らかにした。C.新型SEの生物活性の解析新型SEの嘔吐活性を、スンクスおよび霊長類モデルを用いて解析した。霊長類モデルにおいては、個体差が大きいながらも、新型SEの多くは霊長類に対して嘔吐活性を示すことを明らかにした。以上の成果は、ブドウ球菌食中毒およびブドウ球菌感染症の分子疫学を進める上に有用であり、さらに新型エンテロトキシンの食中毒への関与を明らかにしていく上で、極めて重要な科学的基盤となるものであると考えられる。
Web授業受講者を評価するアフェクティブモニタシステムの開発

研究では,Arduinoを用いて小型・簡便なアフェクティブモニタを開発し,これを無線/有線でネットワーク接続できるデータ収集・解析・管理システムを構築する。平成30年度は,心理生理データ収集のため,必要と考えられる生体信号について検討を進めた。センサが容易に入手でき比較的簡単に測定できる点を考慮し,心拍,体動,皮膚電気活動を心理生理情報として選んだ。光センサを用いた脈波測定,加速度センサを用いた体動測定,GSRセンサを用いた皮膚電気活動測定装置の開発を進めた。それぞれの信号単体での測定装置の構成を行うことができた。収集したデータを有線のみならず無線でも通信できるよう,ZigBeeモジュール(XBeeモジュール)の使用方法についての整理を行った。XCTUでの設定マニュアルをまとめ,Arduinoでの無線通信が可能となった。Arduinoでのプログラム開発を容易にするため,グラフィカルプログラミング環境でのプログラム開発を考えた。このため,ArduinoとLabVIEWとを連携する開発環境の整備を進めた。LabVIEWについてはバージョンアップに伴うプログラムの修正も行った。Arduinoに対応するLabVIEWのviアイコンは基本的なものだけのようであり,必要となる処理についてはそれら基本viを用いて構成していきライブラリ化していく必要がある。タブレットは現有のものを使うこととし,プログラム開発方法についての調査を始めた。しかし,実質的にはプログラミング開発に着手できておらず,進捗に遅れがある。また,ArduinoとLabVIEWの連携により心拍,体動,皮膚電気活動などの回路構築や基本的な信号の収集などの個々のブロックについて開発を進めているが,今年度の当初予定のタブレット端末を含めてそれらを統合して一つのシステムとして構築するという目標には至っていない。科研費採択決定通知前の年度当初から現有の機材で研究を進めてきた。ArduinoおよびLabVIEWについてはやや古いバージョンで環境整備を進めた。開発環境の整備として,ArduinoおよびLabVIEW共に,単体では基本操作を初め,プログラム開発を効率的に行うためにも両者を連携するシステムの開発が必要と考えた。フリーのアドオンソフトウェア(LIFA)をインストールすることで連携できることがわかり,基本事項等のマニュアル整備を進めてきた。しかしながら,LIFAに対するサポートが受けられない事態となり,今後継続的にプログラム開発を進めていくことを考慮しその対応策を探ることとなった。このため,タブレット端末でのプログラミング開発に実質的に着手できていない。従って,当初計画に対して遅れていると判断した。令和元年度度SeasonI(4月-9月)では,心理生理反応測定装置,インタフェース回路,タブレット端末を組み合わせ,アフェクティブモニタとする。端末でのデータの一時保存やサーバへの転送プログラムの開発を行う。ここまでで得られた結果をとりまとめ,秋の電気関係学会支部連合大会や専門別研究会での成果発表を行いたい。令和元年度度SeasonII(10月-12月)では,評価パラメータを定義するため,アフェクティブモニタを用いた予備実験を行う。Web授業の時間を15, 30,45分と固定し実験する。受講の様子も記録する。長時間の測定が可能なように,評価パラメータを絞り,収集するデータの圧縮を試みる。収集された学習者の心理生理データを取り込み解析するサーバをネットワーク上に構築する。令和元年度SeasonIII(1月-3月)ではインターネット空間での授業を受講している場合の測定を行う。また,実空間でのICT授業機器の評価も試みたい。このためインターネット対応の電子黒板を準備し,授業自体の評価のみならず,授業の運営スタイルについても検討する。

フリーのアドオンソフトウェア(LIFA)をインストールすることで連携できることがわかり,基本事項等のマニュアル整備を進めてきた。しかしながら,LIFAに対するサポートが受けられない事態となり,今後継続的にプログラム開発を進めていくことを考慮しその対応策を探ることとなった。このため,タブレット端末でのプログラミング開発に実質的に着手できていない。従って,当初計画に対して遅れていると判断した。令和元年度度SeasonI(4月-9月)では,心理生理反応測定装置,インタフェース回路,タブレット端末を組み合わせ,アフェクティブモニタとする。端末でのデータの一時保存やサーバへの転送プログラムの開発を行う。ここまでで得られた結果をとりまとめ,秋の電気関係学会支部連合大会や専門別研究会での成果発表を行いたい。令和元年度度SeasonII(10月-12月)では,評価パラメータを定義するため,アフェクティブモニタを用いた予備実験を行う。Web授業の時間を15, 30,45分と固定し実験する。受講の様子も記録する。長時間の測定が可能なように,評価パラメータを絞り,収集するデータの圧縮を試みる。収集された学習者の心理生理データを取り込み解析するサーバをネットワーク上に構築する。令和元年度SeasonIII(1月-3月)ではインターネット空間での授業を受講している場合の測定を行う。また,実空間でのICT授業機器の評価も試みたい。このためインターネット対応の電子黒板を準備し,授業自体の評価のみならず,授業の運営スタイルについても検討する。平成30年度は研究進捗が遅れており,タブレットプログラミングに着手できなかった。このため,平成30年度購入予定であったタブレット端末とLabVIEW研究室ライセンスに加え,令和元年度に計画しているタッチタイプのディジタルホワイトボードを購入予定である。
副作用を含む関数型言語の部分評価

副作用命令を含んだ関数型言語の部分評価手法の確立を目指して研究を行ない、以下のような成果を得た。1.高階関数を扱う言語においては、副作用命令を部分評価時に実行するのは非常に難しく、できたとしても効果が小さいことがわかった。そのため、副作用命令を実行するのではなく、その及ぼす影響の範囲を副作用解析によって特定し、その部分については部分評価せずにそのままコードとして残す、という方法をとった。この方針で関数型言語Schemeの部分評価器を作成し、実際に正しく動作することを確認した。さらに、その定式化、および正当性の証明も行なった。2.予定していたonline手法と履歴付記号値の組合せは、この変更後の枠組でも問題ないことがわかった。また、従来、不明確だったコード生成部についても計画通り定式化を行なうことができ、online部分評価器の構造がより明確になった。3.我々の方法は、従来用いられてきたoffline手法のlet文との関連を指摘されていたが、本研究では、我々の手法が従来のものよりも強力であることが示された。具体的には、従来、うまく扱えてこなかったポインタの同値性が、我々の手法では正しく扱われてことが示された。ポインタの同値性が保存されないのでは副作用命令の意味がなくなってしまうため、このことは重要である。4.自己反映言語への応用の第一歩として、副作用命令を使って書かれたインタプリンタの部分評価を行ない、十分な特化が行なわれていることを確認した。このことは、ここで作成した部分評価器が自己反映言語のコンパイラとして使用できること示している。今後の課題としては、副作用解析の精度の向上、部分評価器の効率の向上、自己反映言語への部分評価器の組み込みとさらなる実験、等があげられる。
食料の生産・流通・消費空間における安全性評価・確保システムの構築

1.微生物・異物検出技術の開発・電気インピーダンスによる微生物検出法の開発について研究を行い,櫛状微小電極とロックインアンプを用いた高感度な電気インピーダンス測定システムを構築し,イースト菌及びブドウ球菌の初期菌濃度の検出に成功した。・近赤外分光法を用いSIMCA法による乳房炎原因菌の一つである黄色ブドウ球菌の識別モデル及び菌数測定モデルを構築しモデルの有効性を確認した。・軟X線スペクトル及び軟X線CTによる異物検出方法の有用性と新たな可能性について明らかにした。2.微生物危害防止技術の開発・強酸性電解水およびこれを凍結した強酸性電解水氷を用いた加工野菜の殺菌法および流通中の品質保持法について新たな知見を求めた。・カビ毒であるアフラトキシンの除毒法について検討し,アルカリ水の利用と嫌気性消化法による方法が有効であることを明らかにした。・高電場パルス殺菌に関する研究を実施し,パルス生成の制御が簡便な多段MOSFET高電圧スイッチを用いて殺菌装置を試作して実験を行い,印加パルス数の増加に伴い生菌数は対数的に減少することを確認した。3.衛生管理システムの開発・近赤外分光法を用いて血卵判別を行った。白色卵に関してPLS回帰分析による血卵の分析を行った結果,高い精度を示し,再現性も高かった。一方褐色卵に関しては正常卵と血卵のベースラインが日変動を示すため,原スペクトルを二次微分し,二次微分の差スペクトルを用いることによって高精度で血卵の選別を行うことができることを確認した。・微生物の挙動を予測するモデルの構築と殺菌時間の予測については,3つの異なる熱移動機構(放射,熱伝達および熱伝導)に基づく熱移動シミュレーションを行い,モデル食品および農産物表面温度の予測について理論的な研究を行った.放射伝熱についてはモンテカルロ法を,熱伝達については数値流体力学(CFD)的手法を,熱伝導については拡散方程式に基づく解法により熱移動解析を行った.その結果,本開発モデルによるシュミレーション結果は,理論値と良い適合性を示した。本年度は微生物・異物の検出技術の開発及び微生物危害防止技術の開発に関する研究を実施した。その概要を述べる。微生物検出技術の開発:(1)モデル食品(寒天ゲル)各種微生物を接種し,微生物が増殖する過程でのインピーダンスの変化から菌数の定量的予測が可能であることを明らかにした。(2)近赤外分光法を用いて搾乳直後の牛乳に含まれる菌の数と種類を測定する手法を確立するための手法を検討した。(3)近赤外分光法を用いて血卵の非破壊検出アルゴリズムを構築し,血卵での食中毒菌の培養実験を行い基礎的な資料を得た。(4)軟X線(波長の長いX線)を用いて、食品内部に存在する非金属系の異物(ナメクジ,クモ,ハエ等)を検出することを目的に軟X線I.Iセンサーでの食品内部の可視化を試みた。微生物危害防止技術の開発:(1)加熱殺菌を用いることが出来ない食品については非加熱殺菌法を用いる必要がある。しかし,薬剤の利用は消費者に受け入れられなくなっている。低濃度の食塩水を電気分解することによって生成される電気分解水(陽極側で生成)は強い殺菌力があることが明らかになった。

これを用いたカット野菜の殺菌法を確立し,殺菌過程での菌数の減少状態,品質変化及びその後の流通中の品質変化について詳細な実験を行い,5分間以内の短時間で所期の成果を得た。この場合,前処理としての洗浄(陰極側に生成されるアルカリ性電解水を用いる)及び殺菌中の電解水撹拌等が殺菌効果をあげることを確認した。(2)強い発ガン性を示すカビ毒(マイコトキシン)の分解方法として,嫌気性消化汚泥を用いて中温発酵を行なうとマイコトシキンを効率よく分解できることを明らかにした。(3)加熱殺菌を行なう場合,食品内部温度を精密に制御することが可能であれば低温での殺菌が可能になる。これに関する基礎研究を実施した。(1)電気インピーダンス・トモグラフィ法による微生物汚染の検出法の開発を行った。16個の電極を用いて微生物が生成するバイオフィルムを模した寒天ゲルの検出が可能であることを確認した。(2)近赤外分光法を用いた褐色鶏卵の血卵の検出方法を検討した。光源をハロゲン光とし,光ファイバーによって透過度スペクトルを求め,血卵判別を行った結果,正常卵判別率は100%,血卵判別率は92%と高い値を得た。(3)近赤外分光法を用いて乳牛の乳房炎原因菌の識別と菌濃度の測定を行った。二種類のブドウ球菌(コアグラーゼ陰性ブドウ球菌:CNS,コアグラーゼ陽性ブドウ球菌:CPS)を用いた。主成分分析の結果,CNSとCPSを完全に分離して測定する事が可能であり,菌濃度の計測にはPLS回帰を行うことによって相関の高い検量線を入手することが出来た。(4)穀物は貯蔵中にカビの発生によってカビ毒アフラトキシンに汚染される可能性がある。これを防ぐためにはカビの発生を早期に発見することが必要である。そこで,穀物貯蔵サイロ内の環境計測(温・湿度)および試料のサンプリングを自動的に同時に行う装置(キャリア)の開発が必要になる。小型装置を試作し,試作キャリアの移動実験を行い多くの基礎的資料を入手した。(5)非加熱殺菌法としてカット野菜を試料として強酸性電解水の殺菌効果を検討した。殺菌要因の次亜塩素酸は有機質と結合すると殺菌力を失う。従って,野菜の札殺菌に先立って,汚れを洗浄しておくことが必要となる。洗浄には強酸性電解水の調製時に生成される強アルカリ電解水の高い洗浄能力を利用するが望ましいことを明らかにした。(6)農産物のポストハーベスト工程における環境変動下での微生物挙動を動的に予測するモデルの構築を行った。内容は三次元熱移動モデル解析による微生物の挙動予測及びニューラルネットワークによる殺菌時間の予測を実施した1.微生物・異物検出技術の開発に関して電気インピーダンスによる微生物検出法の開発について研究を行い,櫛状微小電極とロックインアンプを用いた高感度な電気インピーダンス測定システムを構築し,イースト菌及びブドウ球菌の初期菌濃度の検出に成功した。2.近赤外分光法を用いSIMCA法による乳房炎原因菌の一つである黄色ブドウ球菌の識別モデル及び菌数測定モデルを構築しモデルの有効性を確認した。3.軟X線スペクトル及び軟X線CTによる異物検出方法の有用性と新たな可能性について明らかにした。
時計タンパク質KaiCにおける温度補償性の分子機構

地球上の生物は概日時計を細胞内に備えている。概日時計は地球上の最も日常的な変化である昼夜の変化に適応するために、生物が進化の過程で獲得した分子機構である。概日時計の定義となっている3つの特徴(1概日振動、2温度補償性、3同調機能)は、どの特徴も単純な生化学反応では理解しがたく、未だ本質的な答えは得られていない。特に2の温度補償性は、温度が変化しても周期長が変化しない、すなわち、振動の速度が温度に対して一定に保持される。この特性の基盤となる分子機構は大きな謎に包まれており、本研究では概日時計の再構成系を用いて生化学的にその機構を明らかにする。
農産物中の気泡が柔組織の力学的性質に及ぼす影響について

高含水率農産物の組織は,その大部分が液胞で占められている細胞と細胞間隙中に存在するガスから構成されており,これまでの研究からこの組織内ガスの存在はその音速に大きな影響を与えることがわかっている.超音波特性は媒質の弾性的特性と等価であり,農産物の力学的特性にも組織内の空隙が影響を与えていると思われる.本研究では体積弾性率とヤング率に注目し,これらの弾性率と気泡含有率との関係を気泡分散モデルを用いて理論化し,大根を用いた実測結果との比較検討を行った.但し理論では瞬間弾性率考えているが,実測時には緩和の影響を除くことは不可能なのでみかけの弾性率を計測した.従って厳密には理論値との定量的な比較は困難であり,もっぱら定性的な比較を行った.その結果,体積弾性率は理論と同じく気泡含有率が低下するにつれて大きくなる傾向にあることがわかった.一方ヤング率と気泡含有率との間には有意な関係が見いだせなかった.理論式によれば,ヤング率は気泡含有率が低下するにつれて大きくなる傾向にあるが,その変化率は体積弾性率の変化率に比較して極めて小さく,実際には測定誤差内におさまってしまうことが十分考えられる.また細胞実質自体の個体差の影響を排するために農産物の雰囲気圧を高めて同一試料中の気泡含有率を減小させながら各弾性率を計測したところ,同様の結果を得た.以上のことから,大根の体積弾性率は組織内ガスの含有率に支配され,一方ヤング率は組織内ガスの含有率の影響はほとんどないと結論できる.おそらくヤング率は細胞壁強度や細胞の膨圧に依存するものと思われる.現在,果菜類に代表される高含水率農産物の力学的特性の体系的把握を目指して,組織内ガス含有率の異なる人参,玉ねぎ,リンゴ等を用いて同様の実験を行っている.高含水率農産物の組織は,その大部分が液胞で占められている細胞と細胞間隙中に存在するガスから構成されており,これまでの研究からこの組織内ガスの存在はその音速に大きな影響を与えることがわかっている.超音波特性は媒質の弾性的特性と等価であり,農産物の力学的特性にも組織内の空隙が影響を与えていると思われる.本研究では体積弾性率とヤング率に注目し,これらの弾性率と気泡含有率との関係を気泡分散モデルを用いて理論化し,大根を用いた実測結果との比較検討を行った.但し理論では瞬間弾性率考えているが,実測時には緩和の影響を除くことは不可能なのでみかけの弾性率を計測した.従って厳密には理論値との定量的な比較は困難であり,もっぱら定性的な比較を行った.その結果,体積弾性率は理論と同じく気泡含有率が低下するにつれて大きくなる傾向にあることがわかった.一方ヤング率と気泡含有率との間には有意な関係が見いだせなかった.理論式によれば,ヤング率は気泡含有率が低下するにつれて大きくなる傾向にあるが,その変化率は体積弾性率の変化率に比較して極めて小さく,実際には測定誤差内におさまってしまうことが十分考えられる.また細胞実質自体の個体差の影響を排するために農産物の雰囲気圧を高めて同一試料中の気泡含有率を減小させながら各弾性率を計測したところ,同様の結果を得た.以上のことから,大根の体積弾性率は組織内ガスの含有率に支配され,一方ヤング率は組織内ガスの含有率の影響はほとんどないと結論できる.おそらくヤング率は細胞壁強度や細胞の膨圧に依存するものと思われる.現在,果菜類に代表される高含水率農産物の力学的特性の体系的把握を目指して,組織内ガス含有率の異なる人参,玉ねぎ,リンゴ等を用いて同様の実験を行っている.