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オスミウムの海洋地球化学

本年度は日本海および西部北太平洋のシャッキーライズにおいて得られた海底堆積物コアについてオスミウム同位体比に関する研究を行った。これらの結果から、氷期-間氷期の気候変化と共に、風化による陸起源物質の海洋への供給フラックスがどのように変化したかを検討した。日本海で採取された堆積物コアの2万2千年分について、レニウム、オスミウム、オスミウム同位体比(^<187>Os/^<188>Os)を測定した。オスミウムの分析については、昨年度確立した海底堆積物試料の前処理技術、負イオン表面電離型質量分析装置による測定法を適用した。日本海の堆積物コアにおける^<187>Os/^<188>Osは最終氷期(LGM)に最小になり、間氷期には高い値を示した。大気や河川を経由した破砕物の付加ではこれらの変化を説明できない。大陸から運ばれる溶存態オスミウムのフラックスが変化したと考えられる。つまり、LGMにける^<187>Os/^<188>Os比の低い値から、氷期は乾燥して降雨が少なくなり、溶存態オスミウムの日本海への供給フラックスが減少したことが分かる。逆に間氷期は降雨が増え、大陸からの溶存オスミウムのフラックスが大きくなり、^<187>Os/^<188>Os比が上昇したと考えられる。海底積物中のオスミウム同位体比が、風化による陸起源物質供給量の過去の変化を調べる上で、有用な指標になりうることが明らかになった。千年スケールの世界的な気候変化を調べるためには、外洋域の堆積物コアのオスミウム同位体比を測定する必要がある。現在、西部北太平洋のシャッキーライズぞ採取された14万年にわたる堆積物コアについて、オスミウム同位体比の分析を進めている。本研究では海洋におけるオスミウムの地球化学的挙動を解明するため、まず四重極型の負イオン表面電離型質量分析計(N-TIMS)によるオスミウムの分析法を検討した。その結果、数ngレベルのオスミウムの測定が可能であることが分かった。しかし、海洋環境中の試料を測定するには感度が不十分であったため、磁場型の負イオン表面電離型質量分析計を用いたレニウム及びオスミウムの分析法の基礎検討を行った。磁場型を用いた場合、オスミウムについては数十pgレベル、レニウムについては数百pgまでの測定が可能であることが明らかになった。ブランク値も低く、海底堆積物試料の分析は十分可能であった。堆積物試料の前処理技術の確立も行った。カリアスチューブ中に試料、スパイク、逆王水を封入して加熱することにより、試料の溶解を行った。揮発しやすいオスミウムをロスなく溶解することに成功した。オスミウムについては、四塩化炭素、臭化水素酸を用いて抽出し、白金フィラメント上に塗布できた。レニウムについては陰イオン交換樹脂を用いたカラム抽出法で分離を行った。これらは全てクリーンベンチ内で処理した。測定したブランク値は総じて低く、十分なクリーン技術を確立できたといえる。これらの基礎検討をもとに、太平洋で採取された堆積物コア試料中のレニウム濃度、オスミウム同位体比と濃度の測定を行った。いずれの試料についても、精度良く分析が可能であることが明らかになった。今年度確立した技術を基に、海洋環境試料中のオスミウムの測定を行い、その地球化学的挙動を検討する。
放射性廃棄物処理材料としてのマイクロポーラスチタノシリケートの改質と評価

マイクロポーラス構造をもつGTS型チタノシリケートのイオン交換体を水溶液振盪法により調整し、放射性廃液中の放射性物質の吸着材としての特性を評価した。Sr交換体の最大交換率xはNaSr-GTSが0.7、NaSr-GTSが0.4であった。Sr交換体のXRDパターンのピーク強度は、Na-GTSではSr2+が4eと6gサイトの両方を占有するが、K-GTSでは6gサイトだけを占有することを示した。ランタノイドイオン交換体の最大交換率xは、Eu交換体(1.0)であった。ランタノイドイオン交換体のXRDパターンのピーク強度は、ランタノイドイオンが4eサイトに占有することを示した。シリカの微粒子粉末をNaOH水溶液に溶かした溶液に塩酸に溶解した四塩化チタンを加え、室温で1時間撹拌した。得られた懸濁溶液を耐圧容器に移し合成温度100, 120, 150, 200°Cで24時間水熱処理を行った。仕込み組成比は、TiO2/SiO2 = 0.32, Na2O/TiO2 = 414に変化させた。合成温度と仕込み組成が変わるとチタノシリケートであるAM2,CST,natisiteが合成された。単相のNa-GTSは、4 ≦Na2O/TiO2 ≦5.6、水熱合成温度100 °Cで得られた。La3+とYb3+のGTS交換体は、単相のNa-GTS 0.5gをそれぞれ、124時間、室温でLaC13またはYbCl3の水溶液(25mL、0.01≦CLa(CYb)≦0.1M)で振とうした後、固液分離-洗浄して得た。Na4(1-x)M4/3x[(TiO)4(SiO4)3]・nH2O (M=Yb, La)のxを交換率と定義し、EDX分析により交換率を求めた。0.05MYbCl3水溶液,振とう時間6hで交換処理して得られた試料の交換率は0.7、0.02MLaCl3水溶液,振とう時間3hで交換処理して得られた試料の交換率は0.3であったが、La交換体には、La2(CO3)3が析出していることがわかった。XRDパターンより格子定数はイオン交換により減少した。減少率はYb交換体では0.4%、La交換体では0.7%であった。溶液の濃度が大きくなると、100, 200, 211のピーク強度は小さくなるが、110, 111のピーク強度は大きくなった。これより、希土類イオンの交換サイトとして一般的に知られている4eと6g siteの内、Yb交換体のYb3+イオンは、4e siteへ優先的に占有している可能性が高いと考えられる。XRDパターンはSr組成の増大とともにNa-GTS交換体の100, 211ピークの相対強度が減少し、K-GTS交換体の110, 200ピークの相対強度が増大した。スピリドノーバらが報告したSr交換体の原子位置座標から計算したXRDのパターンよりNa-GTS交換体は4e, 6gサイトの占有率を11.3と7%として計算すると、110, 111, 200のピーク強度が実測値に近づき、K-GTS交換体は4e, 6gサイトの占有率を0と30%とすると、110, 111, 200のピーク強度が実測値に近づいた。ピーク強度の違いは、Sr2+占有サイト4e, 6gにおける占有率の違いによると考えられる。Eu3+(Er3+)のGTS交換体は、単相のNa-GTS 0.5gを室温又は60°CでEuC13(ErC13)水溶液(25mL、0.010.1M)で振とうした後、固液分離-洗浄して得た。Na4(1-x)M4/3x[(TiO)4(SiO4)3]・nH2O(M = Eu, Er)のxを交換率と定義した。Euイオン交換体はEDTAキレート滴定により、上澄み中に残ったEuCl3水溶液の濃度を求め、Na-GTS中のNa+がどの程度のEu3+と置き換わったかを算出した。また、0.01,0.02および0.05 M EuC13水溶液でイオン交換を行った試料についてTEM-EDX分析を行った。Erイオン交換体は、ErCl3水溶液中に溶出したNa+がEr3+とどの程度置き換わったかを上澄み液の原子吸光分析によって調べた。

最大交換率は、x=1.0(Eu)、0.64(Er)であった。XRD測定より立方晶系として求めた格子定数は、Eu3+の交換率が高くなるにつれ減少した。イオン交換率に伴うXRDパターンの変化は、交換率xが高くなるにつれて、100、200、211のピーク強度が小さくなり、110、111のピーク強度が大きくなった。同様の傾向は、Erイオン交換体についても見られた。Sr2+がGTSの細孔内の4eと6gサイトを占有することが報告されているので、6g、4eの原子位置座標からモデルを作成し、測定したXRDパターンと比較した。これより、4eだけにEu3+が占有したモデルが測定したXRDパターンに近づいた。交換体のEu3+は、4eサイトへ優先的に占有している可能性が高いと考えられる。工学単相のCSTは合成できていないが、AM2が合成できた。出発原料をKOH水溶液、高分散SiO2、TiCl4-HCl水溶液とし、K2O:TiO2:SiO2:H2O = 10:2:10:675の割合、合成温度200°C、24時間で水熱法により、単相のK-AM2が合成できた。ゼオライトなどのマイクロポーラス結晶の希土類イオン交換体は触媒や蛍光材料として重要である。チタノシリケートであるETS-10型は、希土類のEuおよびEr交換体の研究はあるが、GTSの希土類イオン交換の報告がないので、La3+, Yb3+交換体を調製し、交換特性を調べることができた。平成24年度は多種多様な条件で陽イオン交換体を作成するためには、500mL容器のポータブルリアクターを用いて水熱合成法(100°C)により大量のNa-GTS型チタノシリゲートが合成できた。Co, Sr塩化物水溶液の濃度、処理時間などを系統的に変化させて試料を調製した。しかし、CST型チタノシリケートについては、単相の粉末試料を得ることが出来ていないため、GTS交換体と比較検討に至っていない。Nicola Döbelinら(2005年)は、AM2が2価の遷移金属であるMn2+のイオン交換速度が、Sr2+やCs+より早いと報告している。そこでK-AM2において、Mn2+と同じ2価の遷移金属であるCo2+のイオン交換体について調べる。Co2+は放射性廃液などに含まれているので、イオン交換特性の検討は重要である。希土類金属内で原子番号がLa3+とYb3+の間に位置する原子番号63のEu3+イオンの交換特性について検討する。調製したNa-GTS型チタノシリゲートの陽イオン交換体について、原子吸光分析法、FT-IR、XRD、TEM、などを用いた分析、評価を行なう。TG-DTA装置を用いて、脱水温度、含水量及び、チタノシリケートの骨格構造の安定性などについて検討する。GTS型、AM2型のチタノシリケートは酸処理により交換性陽イオンがH+イオンに交換されると報告されているが、チタノシリケートに分類される層状構造を有するnatisite (Na2TiSiO5)のイオン交換特性については報告されていない。Na2TiSiO5においても酸処理によるH+イオン交換は可能であると考えられる。HNO3水溶液中で撹拌処理することによりH+イオン交換体を調製し、原子吸光分析法、FT-IR、XRD、TEM、などを用いた分析、評価を行なう。チタノシリケートは、放射性廃液中の137Cs、90Srなど選択的に吸着するイオン交換剤として注目されている。133Baも廃液中に含まれる放射性同位体元素の1つであるので、平成24年度に得られたNaおよびK-GTSを用いてBa2+イオン交換特性と構造評価を行う。Ba塩化物水溶液の濃度および処理時間などを系統的に変化させて試料を調製し、イオン交換種による特性の違いを明らかにする。
老年期痴呆の責任病巣が下部尿路機能に及ぼす影響についての研究

脳血管障害後遺症患者を対象として、排尿障害と下部尿路機能障害との関係をさらに検討した。膀胱機能異常は約70%の症例にみられ、膀胱機能が過活動性膀胱例では頻尿や切迫性尿失禁が多く、低活動性膀胱例に排尿困難が多かった。正常膀胱例にも頻尿や尿失禁がみられたが、検査時に無抑制膀胱収縮を誘発できなかったため正常膀胱に分類してしまった可能性がある。尿道機能は50%以上の症例で正常であった。過活動性膀胱でも正常尿道の場合には頻尿であっても尿失禁が少なく、過活動性膀胱で不全尿道の例では尿意切迫感が出現すると同時に尿失禁する例が多かった。痴呆と排尿症状との関係をみると、尿失禁の頻度は非痴呆患者が約40%であったのに対して痴呆患者は約85%と高く、痴呆と尿失禁との関係が示唆された。しかし、痴呆の程度を長谷川式簡易知能評価テストで評価し、下部尿路機能との関係を検討すると、正常膀胱例21±9点,過活動性膀胱20±8点,低活動性膀胱20±11点,正常尿道19±9点、過活動性膀胱20±10点,不全尿道21±8点であり、痴呆と下部尿路機能障害の型との間にははっきりとした相関関係は指適できなかった。また、MRIで脳内病変部位と下部尿路機能との関係を検討したが、老年期脳血管性痴呆患者ではアルツハイマー病で報告されているような海馬や扁桃体の特異的障害はみられなかった。脳血管性痴呆患者の排尿障害とくに尿失禁は、脳実質障害による下部尿路機能異常だけからはうまく説明できず、精神病理学的な痴呆の質的特性の関わりも大きいと考えられた。また、排尿に重要な脳幹部の電気刺激を除脳イヌや麻酔ラットで行うと、橋排尿中枢の刺激では膀胱容量は小さくなり、その腹外側部の刺激では膀胱容量が大きくなった。最近話題となっているNOと排尿反射との関係を除脳イヌで検討したところ、NOは排尿時の内尿道括約筋弛緩に関与するとともに膀胱の安定性にも作用していると考えられた。臨床研究として、脳血管性老年期痴呆患者の排尿状態と尿路管理成績を検討した。脳血管障害後遺症でシルバー病院に入院した患者100名を65才以上の高齢者群とそれ以下の非高齢者群に分けると、65才未満の患者は51名(男37名.女14名.平均54.8才)で痴呆患者は16名(31.4%)、65才以上の患者は49名(男21名.女28名.平均72.8才)で痴呆患者29名(59.2%)であった。65才以上の患者を対象として痴呆でない患者と痴呆患者に分けて検討すると、尿失禁の出現頻度は、痴呆でない患者で42%だったのに対して痴呆患者では84%で、痴呆患者に高率に尿失禁が見られた。リハビリテーションを行いながら泌尿器科的尿路管理を行ったところ、痴呆でない患者では尿失禁が25%に減ったのに対し、痴呆患者では72%の患者に相変わらず尿失禁があった。

CTやMRIで脳病変を検討したところ、大脳半球の3分の1以上を占めるような大病変例16例中14列(87.5%)が痴呆患者で、そのうち13例に尿失禁があった。脳病変部位と下部尿路機能障害との関係を検討したところ、痴呆の有無に関わらず前頭葉、基底核あるいは内包病変例に無抑制膀胱収縮が多かった。基礎的研究では、まず除脳ネコとウレタン麻酔ラットで正常排尿反射時の下部尿路機能状態を観察した。ネコもラットも膀胱収縮とともに内、外尿道括約筋は弛緩した。ネコでは尿道は持続的に弛緩し膀胱収縮後半に律動性収縮を始めたが、ラットでは尿道は一過性に弛緩した後、23/秒の周期で律動的に収縮と弛緩を繰り返した。しかし横紋筋弛緩剤を投与すると、ネコもラットも膀胱収縮に伴い内尿道括約筋部内圧は下降した。ネコの橋排尿中枢の電気刺激では膀胱充満刺激時と同様に膀胱が収縮して内、外尿道括約筋は弛緩し、電気的に破壊すると排尿反射は抑制された。ラットの脳(脳幹部、海馬、扁桃体)を電気刺激したが排尿反射誘発や抑制の再現性が悪く、電極や刺激条件を再検討中である。脳血管障害後遺症患者を対象として,排尿障害と下部尿路機能障害との関係をさらに検討した.膀胱機能異常は約70%の症例にみられ,膀胱機能が過活動性膀胱例では頻尿や切迫性尿失禁が多く,低活動性膀胱例に排尿困難が多かった.正常膀胱例にも頻尿や尿失禁がみられたが,検査時に無抑制膀胱収縮を誘発できなかったため正常膀胱に分類してしまった可能性がある.尿道機能は50%以上の症例で正常であった.過活動性膀胱でも正常尿道の場合には頻尿ではあっても尿失禁が少なく,過活動性膀胱で不全尿道の例では尿意切迫感が出現すると同時に尿失禁する例が多かった.痴呆と排尿症状との関係をみると,尿失禁の頻度は非痴呆患者が約40%であったのに対して痴呆患者は約85%と高く,痴呆と尿失禁との関係が示唆された.しかし,痴呆の程度を長谷川式簡易知能評価テストで評価し,下部尿路機能との関係を検討すると,正常膀胱例21±9点,過活動性膀胱20±8点,低活動性膀胱20±11点,正常尿道19±9点,過活動性尿道20±10点,不全尿道21±8点であり,痴呆と下部尿路機能障害の型との間にははっきりした相関関係は指摘できなかった.また,MRIで脳内病変部位と下部尿路機能との関係を検討したが,老年期脳血管性痴呆患者ではアルツハイマー病で報告されているような海馬や扁桃体の特異的障害はみられなかった.脳血管性痴呆患者の排尿障害とくに尿失禁は,脳実質障害による下部尿路機能異常からだけではうまく説明できず,精神病理学的な痴呆の質的特性の関わりも大きいと考えられた.またウレタン麻酔ラットや除脳無麻酔イヌで脳幹部を電気刺激しながら膀胱内圧曲線を記録すると,橋排尿中枢の刺激では膀胱容量が小さくなったがその腹側や腹外側の刺激により膀胱容量が増大した.膀胱容量を増大させる領域の電気刺激は律動性膀胱収縮の出現も抑制した.
高温超伝導体セラミックス上に出現する赤熱点を利用した新規焼成法

高温超伝導体として知られているCdBa_2Cu_3O_<7-δ>セラミックスの線材に室温で一定以上の直流電圧を印加すると、試料上に局所的に赤く光る赤熱領域が発生し、その赤熱点が電流方向に毎分数mmの速度で移動するという新しい現象を見いだした。その後の研究で、この移動は赤熱点内部における酸化物イオンの移動および線材試料の不均一性に起因していること、また赤熱点の温度は約900°Cであることがわかってきた。本研究では、赤熱点の温度が試料の焼結温度と同程度であることに着目し、赤熱点による熱処理が試料の微細構造および臨界電流密度J_cに及ぼす影響について検討した。試料の微細構造およびJ_cに及ぼす赤熱点による熱処理の効果を調べるため、電流方向を反転させることにより赤熱点を試料上で往復させた。赤熱点による熱処理の後、酸素アニールを行った試料の77KにおけるJ_cの磁場依存性を測定した。その結果、赤熱点の往復回数の増加に伴いJ_cは上昇した。ゼロ磁場での値を比較すると、赤熱点が2.5往復した試料のJ_cは、赤熱点による熱処理を行っていない試料の約4倍の値となった。このようなJ_cの上昇は、赤熱点による熱処理により試料の微細構造が緻密になり、結晶粒子同士の接合面積が増大したためと考えられる。このことから、赤熱点による熱処理回数が多い、つまり熱処理時間が長いほどその熱処理効果が大きいことがわかった。ここで熱処理時間を長くするもうひとつの手段として、スポットサイズを大きくすることが考えられる。しかしながら、室温で赤熱点を発生させた場合、スポットサイズが10mm足らずで試料は断線してしまう。そこで、雰囲気温度を高めることにより、室温で赤熱点を発生させた場合よりも高い電圧の印加が可能となり、その結果、より大きな赤熱点を得ることができた。
Gal4ラインを用いたホヤ幼生の神経回路網におけるニューロンの機能解明

尾索動物ホヤ幼生の中枢神経系は脊椎動物の脳神経系の基本設計を備えているが、わずか100個程度という非常に少数の細胞から構成されている。ホヤ幼生を用いれば、脊椎動物の中枢神経系の神経回路網とニューロンの機能を細胞一つ一つのレベルにまで掘り下げて解明することが可能である。本研究課題hは神経系を構成する細胞数の少なさに着目し、ホヤ幼生に存在する全てのニューロンの機能を解明することを目標にしている。本年度はホヤ幼生の中枢神経回路網の解析とニューロンの機能解析を目標としたGal4-UASシステムの構築を行った。ホヤ幼生の各種神経伝達物質作動性ニューロン(グルタミン酸、GABA/グリシン、アセチルコリン、ドーパミン、あニューロペプチド)において、蛍光タンパク質Kaedeを発現するトランスジェニック系統を作製した。これらの系あ用いてニューロンの可視化を行い、個々のニューロンによって構成される神経回路網を細胞レベルで明らかにした。各種神経伝達物質作動性ニューロンでGal4を発現するトランスジェニック系統を作製した。UAS=GFP系統とのダブルトランスジェニック系統を作製し、Gal4-UASシステムがホヤにおいても利用可能であることを確認した。細胞毒素であるテタヌス毒素、光によりニューロンの活動を興奮させることができるチャネルロドプシン(ChR2),ChR2とは異なる波長でニューロンの活動を抑制することができるハロロドプシン(NpHR)がホヤ幼生のニューロンの機能解析に利用可能であることを明らかにした。今後はこれらの外来遺伝子を発現するUAS系統を作製し、Gal4系統と掛け合わせ、ニューロンの機能解析を行う。
土壌還元消毒法による病害虫防除メカニズムの解明

エタノール等各種有機物を用いた土壌還元消毒法による土壌病害虫防除メカニズムを解明するため、還元消毒処理中の土壌特性および土壌微生物相の変化について解析した結果、土壌中の微生物が添加有機物を分解・代謝する過程で還元状態が形成され、特定の嫌気性微生物種が急速に増殖するとともに、これら微生物種が関わって抗菌性物質が土壌中に生成・蓄積されることで、土壌病害虫を死滅させていることが推測された。土壌伝染性の病原菌(トマト萎凋病菌)に汚染した土壌を人工的に作成し、これに精製エタノール、バイオエタノール発酵液、フスマなど各種有機物を資材に用いて還元消毒試験を行い、土壌中の病原菌の死滅に要する時間、土壌特性(酸化還元電位、土壌pH、各種無機・有機成分など)の変動、エタノールなどの添加有機物の分解・代謝を経時的に調査し、土壌消毒効果に関連する要因を推定した。病原菌は有機物の種類にかかわらず処理4日8日目までに検出されなくなり、早い段階での死滅が確認された。土壌中では処理直後2日以内に酸化還元電位が急速に低下して還元状態(無酸素状態)となり、試験終了時まで還元状態が維持されていた。土壌pHも処理直後から低下がみられたが、試験終了時には開始時と同程度に回復していた。エタノールなどの添加有機物は、種類により代謝速度が異なり、グルコースなどの糖類および乳酸などの有機酸は速やかに代謝・分解し、処理4日後には検出されなくなったが、エタノールは8日目前後まで残存していた。処理48日目には、土壌溶液中から酢酸、二価鉄が高濃度で検出されるようになり、その後、これらの濃度が徐々に低下していた。以上のことから、処理直後から添加した有機物の代謝が始まり、その後、酢酸や二価鉄が生成され、これら成分が消毒効果に関与していることが推測された。還元消毒処理中の土壌を経時的に採取し、土壌微生物相(微生物の種類や数量など)の変化を、PCR-DGGE法、選択培地等を用いて調査した結果、どの資材を用いた場合でも、複数の嫌気性細菌種が特異的に増殖してくることが確認された。また、これら細菌種は、その種類によって増殖量や増殖時期に違いがみられたことから、還元消毒過程では、これら細菌種が、それぞれ違う段階で関与していることが推測された。2015年度は、還元消毒メカニズム解明のため、還元消毒過程に関与する物質や土壌微生物を特定し、これらを指標に用いて更に解析を進めることを目標としてきた。しかし、当年度は助成金の交付が遅れ、上記の解析等のために必要な物品の購入が間に合わず、試験の一部を次年度以降に延期したため。精製エタノール、エタノール発酵液、フスマなど、各種有機物を用いて還元消毒処理をした土壌を経時的に採取し、土壌微生物相(微生物の種類など)の変化を、PCR-DGGE法を用いて調査した結果、有機物の種類が違っても、共通かつ複数の微生物種が特異的に増殖してくることが確認された。そこで、これらDNAバンドをクローニングしてシーケンス解析を行い、種の同定を行った結果、共通のグループ(クロストリジウム目)に属する偏性嫌気性(酸素の無い状態でのみ生育可能)の細菌種であることがわかった。そこで、これら細菌種の動態を定量PCR法や選択培地等を用いて調査するとともに、抗菌性物質(酢酸、二価鉄等)の生成と接種した病原菌(トマト萎凋病菌)の土壌中の生存との関連性を調査した。低濃度エタノール水(1%)をポット内に詰めた土壌に処理して密閉すると、土壌内でエタノールが速やかに分解・代謝されて土壌溶液中の酢酸濃度が上昇するとともに、遊離した二価鉄が検出された。定量PCR法による解析では、偏性嫌気性細菌Clostridium属菌数が、蒸留水を処理した場合に比べ有意に増加していることが確認された。その後、土壌溶液中の二価鉄濃度は低下し、Clostridium属菌数も減少したが、土壌全体に含まれる二価鉄量は急速に増加し、一定量以上蓄積した土壌中から病原菌が全く検出されなくなった。以上の結果から、二価鉄の生成・遊離および土壌中での蓄積過程が還元消毒効果と密接に関与していることが示唆された。2016年度は、還元消毒効果に関与し、土壌病原菌の死滅を引き起こすと考えられる物質を特定するとともに、還元消毒過程に関与すると考えられる土壌微生物種を分離、培養し、これらのエタノール等有機物の代謝能など、各種生理・生化学的性質を調べることを目標としてきた。しかし、これら土壌微生物種の分離、培養、保存方法の確立に時間がかかり、試験の一部を次年度以降に延期したため。本研究では、エタノール等の有機物を用いた土壌還元消毒メカニズムを解明するため、還元消毒効果に関与し、土壌病原菌の死滅を引き起こす物質を特定するとともに、還元消毒過程に関与する土壌微生物種を分離・培養し、その特性等を調査することを目的としている。20152016年度は、PCR-DGGE法、定量PCR法等を用いて、還元消毒過程に関与する微生物種と抗菌物質の特定を進めた結果、偏性嫌気性細菌のClostridium属菌が消毒過程で特異的に増殖するとともに、各種有機物が代謝されて抗菌性物質の酢酸や二価鉄が土壌中に顕著に蓄積し、病原菌が死滅することを確認した。

2017年度は、次世代シーケンサーを用いて、リボソームRNA遺伝子の可変領域を標的にしたアンプリコン解析により、土壌細菌相の動態を詳細に調査した結果、Clostridium属菌に加え、偏性嫌気性細菌Desulfosporosinus属、Desulfomaculum属、Symbiobacterium属、Ammoniphilus属、および好気性細菌でOxalobacteraceae科、Pseudomonas属にそれぞれ属する細菌種が、Clostridium属菌と同定度以上の割合で土壌中で顕著に増加してくることが確認された。一方、Bacillus属菌等の一部の細菌種の割合は低下していた。これら細菌種の還元消毒への関与を調査するため、選択培地等を用いて、還元消毒過程の土壌から、これら細菌種の分離・計測を試みた。嫌気性のDesulfosporosinus属、Desulfomaculum属等の細菌については、還元状態での鉄還元物質の生産能を指標とした選択培地上での分離・計測が可能であり、また、還元消毒過程での顕著な菌数の増加を同培地上で確認することができたことから、還元土壌中での二価鉄の蓄積とこれら細菌種との関連が推測された。エタノール等各種有機物を用いた土壌還元消毒法による土壌病害虫防除メカニズムを解明するため、還元消毒処理中の土壌特性および土壌微生物相の変化について解析した結果、土壌中の微生物が添加有機物を分解・代謝する過程で還元状態が形成され、特定の嫌気性微生物種が急速に増殖するとともに、これら微生物種が関わって抗菌性物質が土壌中に生成・蓄積されることで、土壌病害虫を死滅させていることが推測された。2016年度以降は、還元消毒効果に関与し、土壌病原菌の死滅を引き起こすと考えられる物質を特定するとともに、還元消毒過程に関与する土壌微生物を分離、培養する。次に、これら微生物種のエタノール等有機物の代謝能など、各種生理・生化学的性質を調査することで、還元消毒関連物質の生成過程への関与の可能性を調べる。また、これら微生物種をエタノール等の有機物と一緒に人工汚染土壌に添加して還元消毒試験を行い、消毒効果(病原菌の死滅)が得られるか試験を行う予定である。2017年度は、還元消毒過程に関与すると考えられる土壌微生物種の各種有機物の代謝能など、生理・生化学的性質を調査し、還元消毒関連物質の生成過程への関与の可能性を調べる。また、これら微生物種をエタノール等の有機物と一緒に人工汚染土壌に接種して還元消毒試験を行い、消毒効果(病原菌の死滅)が得られるか試験を行う予定である。植物病理学当該年度(2015年度)は交付時期が遅れ、年度内に予定していた屋外試験等に物品の調達が間に合わず、試験自体を次年度に延期し、物品購入も次年度以降に行うことにした。また、同試験のために補助員の採用を予定していたが、試験自体の延期にともない、次年度以降に雇用を開始することにしたため。開始年度(2015年度)は交付時期が遅れたため、物品の調達や補助員の採用が間に合わず、予定していた実験の大半を2016年度に延期した。2016年度は組織再編にともなう支出開始の遅れ、補助員の採用の遅れ、および土壌微生物の分離実験に予想より時間を要したことから、試験計画の遅れを完全に取り戻せず、試験の一部を2017年度に延期することにしたため。次年度(2016年度)は、2015年度に予定していた屋外試験等を行うため、できるだけ速やかに補助員の採用および物品購入を行い、同試験を順次進めて、実験の遅れを取り戻すとともに、2016年度に予定していた試験の方もできるだけ早く進めることにしており、そのため、繰り越し分と合わせた予算を使用する予定である。
熱分解を起点とするセルロース迅速変換化学の開拓

本研究では、製紙産業において大量に発生し、資源量と供給量を担保できるセルロースを原料とする、熱分解からはじまる新たな化学変換プロセスを提案、実証することを目的とする。すなわち、糖化をはじめとする既往の液・固系セルロース変換に比して反応速度が圧倒的に速く、触媒、溶剤等を必要としない迅速熱分解によって無水糖を生成し、無水糖の改質によって基幹化合物を生成するハイスループット反応系を開発する。研究は三項目に分けられる:1)セルロース熱分解の主生成物であるレボグルコサン(LGA)およびLGAが触媒的に脱水して生成するLGOを高収率で製造するハイスループット熱分解反応器の開発、2)古紙やペーパースラッジの熱分解によるLGAの製造法開発、3)セルロース熱分解を起点とするバイオマス由来有用化合物(LGAやLGO以外)の製造。1)では、昨年度に引き続き研究を行い、アップドラフト固定床型の反応器を作製して微結晶性セルロースの熱分解試験を検討した。1時間程度ではあるが35%程度の収率でLGAを連続的に製造することに成功した。LGAを含む熱分解揮発性生成物を固定層触媒で気相中in-situ改質してLGOの連続的製造試験を行った。触媒のスクリーニングや反応条件の最適化をとおして25%近くの収率でLGOを連続的に製造するに至ったが、触媒上への炭素析出、それによる触媒の失活が課題となった。2)古紙を原料とする検討は昨年度に実施し、適切な前処理を施せばセルロースと同等のLGA原料になり得ることを示した。3)バイオマス由来基幹化合物であるヒドロキシメチルフルフラール(HMF)やレブリン酸を、糖を原料とする従来の手法より極めて温和かつ短時間あるいはクリーンな手法でLGOから製造することに成功した。加えて、LGO骨格を有する種々のアミン化合物を室温、水溶媒中でのマイケル付加反応により合成できることを示した。本年度の研究予定は、ドライ系でのLGO製造(セルロース熱分解と熱分解揮発性生成物の気相接触改質による)手法の確立、およびウェット系(冷却回収した熱分解生成物を用いた液相反応)も含む熱分解を起点とした有用化合物の新規合成法の開発であった。LGO製造手法の確立では、セルロースの熱分解にアップドラフト固定床型反応器を適用することでLGOの前駆体であるLGAを1時間程度の試験ではあるが35%の収率で連続的に製造することができた。昇温速度や二次気相反応の抑制等に課題があり目標とする収率60%には至らなかったが、次段階の試験(LGO製造)に進む目途を得た。続いて、熱分解反応器の後段に改質反応器を設置し、LGAを含む熱分解揮発性生成物を気相中でin-situ接触改質してLGOの連続的な製造を試みた。種々の触媒をスクリーニングした結果、当初より想定していたイオン液体担持触媒が最も高い性能を示し、改質条件の最適化を通じて同操作時間で連続的にLGOを製造することができた。ただし、触媒上へのコーク析出が甚だしく、触媒の活性が低下したことが明らかであった。ウェット系での熱分解生成物の有用化合物への変換研究では、水とゼオライトや強酸性イオン交換樹脂などの固体酸触媒のみを用いてLGOからバイオマス由来基幹化合物であるHMFやレブリン酸を合成できることを明らかにした。この検討は昨年度にある程度目途を得ていたが、今年度は実験条件の最適化による収率向上に加え、触媒として希硫酸を用いた場合にはマイクロチューブ反応器により反応時間を厳密に制御すれば、100°C以下、僅か数分間の反応でより高い収率を達成可能であることを明らかにした。さらに、アルカリ水溶液中でのLGOの反応性を活かして、有機溶剤を必要としないマイケル付加反応によりLGO骨格を有するsp3リッチな種々のアミン化合物を合成することに成功した。平成30年度は、古紙やペーパースラッジを原料とするLGA製造法の開発を主な目的として設定していた。しかしながら、この研究は原料の入手状況の都合により初年度に前倒しして検討し、一定の成果を既に示している。他の研究についても概ね想定した成果を達成済みの状況であるが、課題も見つかっている。ひとつは、セルロースの熱分解と熱分解揮発性生成物の改質によりそれぞれ製造するLGAとLGOの収率である。収率が想定より低い原因は既に明らかであり、それぞれ、熱分解昇温速度の向上と二次気相反応の抑制、触媒上への炭素析出の抑制、が解決手段である。これを考慮した反応器および触媒の開発を今年度は中心に行い、収率≧60%を達成することを目標とする。具体的には、反応器としては厳密な温度、反応時間の制御を可能にするマイクロチューブリアクター、触媒としてはイオン液体担持触媒以外の触媒、例えば固体塩基触媒等、を検討する予定である。その他の研究開始当初の平成30年度の計画としてはジヒドロレボグルコセノン(DLGO)の製造と、引き続きバイオマス由来基幹化合物の製造研究を行うこと、が挙げられる。前者については、文献等の情報により、LGOを貴金属触媒の存在下で水素化することで室温でも選択的にDLGOが得られることが明らかになっているため、LGOを高収率で製造することがより重要な課題と考え、検討しないこととした。

一方、基幹化合物の製造研究は、HMFやレブリン酸等をLGOから製造可能であることを既に見出しているが、LGOから製造可能な化合物のオプションを増やすことは重要であるため、引き続き触媒や反応系の開発を通して検討する。本研究では、製紙産業において大量に発生し、資源量と供給量を担保できるセルロースを原料とする、熱分解からはじまる新たな化学変換プロセスを提案、実証することを目的とする。すなわち、糖化をはじめとする既往の液・固系セルロース変換に比して反応速度が圧倒的に速く、触媒、溶剤等を必要としない迅速熱分解によって無水糖を生成し、無水糖の改質によって基幹化合物を生成するハイスループット反応系を開発する。本年度に実施した研究項目は、1)セルロース熱分解の主生成物であるレボグルコサン(LGA)を高収率で製造するハイスループット熱分解反応器の開発、2)古紙の熱分解によるLGAの製造法開発、3)LGAを接触改質して得られるレボグルコセノン(LGO)の基幹化合物への変換、の三点である。1)では、当初から想定していたドロップチューブ式反応器を用いたセルロース熱分解試験を行った。25%程度の収率でLGAを連続的に製造することはできたものの、目標としていた収率60%には至らなかった。これは生成するLGAの分解を抑制することを想定した反応条件下では十分な熱分解を引き起こす伝熱速度が得られなかったためであり、一方、熱分解した原料基準の収率は40%近くに至る。したがって、同装置を用いた熱分解でも、操作条件の最適化および未反応原料再供給システムの導入により目標のLGA収率を達成する連続的な生産システムができる可能性がある。2)では、古紙の代表例として段ボールを原料とするLGA製造を試みた。単純に熱分解した場合の収率は高々数%であったが、その生成を抑制する灰分、特に炭酸カルシウムを除去する適切な前処理を施せば、段ボールからも結晶性セルロースと同等の収率でLGAを製造可能であることを示した。3)では、LGOを原料として、水と固体触媒のみを用いたクリーンな反応系で基幹化合物2種等を高収率で合成できることを明らかにした。研究開始段階での本年度の研究予定は結晶性セルロースを原料とするレボグルコサン(LGA)製造試験のみであった。当初想定したドロップチューブ式反応器を用いるのみでは目標収率の達成に至らなかったものの、それに至るための手段は明らかとなった。次年度の研究で計画するLGAのin-situ接触改質によるレボグルコセノン(LGO)の製造は、本年度の研究内容がベースになるため、間接的ながらも目標を達成できたことは重要である。さらに、次年度および次々年度で想定していた研究にも着手した。古紙の熱分解は最終年度での研究を計画していたが、上記が研究開始3か月程度で判明し、加えて段ボールは入手が容易であったため計画を早めた。本研究の最終目標は古紙やペーパースラッジなどの低コスト原料を基幹化合物に変換する手法の開発であるため、その可能性に一定の目途が立ったことは研究遂行上、意義深い。無水糖(LGO)の変換研究は、LGOの入手困難さのため我々が自身でこれを調製して合成実験に供する必要があり、次年度以降の研究にすることを想定していた。しかしながら、LGOの市場に変化があり、数リットルスケールでの購入ルートを確保できたため、新規性の高いLGO変換研究の予定を前倒しした。そして、これまでグルコース等の単糖からの合成ルートしか存在しなかったヒドロキシメチルフルフラール(HMF)やレブリン酸などをセルロースからハイスループット反応系で合成できる可能性を示すことができた。
人的資本の形成と経済発展に関する理論研究

本研究では,児童労働問題について焦点をあて,児童労働撲滅に向けた政策分析を行った。はじめに,家計にとって教育が奢侈品となる選好を仮定し,貧困の罠を伴う人的資本の形成と経済発展に関する新しい理論モデルを構築した。貧困の罠に陥った家計は,自力で脱出することが不可能になるため,政府の介入が必要となる。そこで,貧困の罠からの脱却に向けた政策分析を行った。その結果,貧困の罠に陥っている家計にとって,児童労働の禁止や補助金政策が必ずしも効果的ではないことが示された。これらの研究成果は国際学会2回,国内学会1回において報告を行った。これらの成果は,年内に国際雑誌への投稿,掲載に向けて,現在整理されている。本研究は,人的資本の形成と経済発展に関する動学的な理論研究を行うことを目的としている.既存研究とは異なり,最低消費水準を考慮に入れた効用関数を設定し,教育支出が奢侈品となるよう設定し,貧困の罠に陥るメカニズムを示す.基本モデルを構築後,貧困層に対する政策分析を行うこと目標とした.初年度の研究では,最低限の消費を考慮するために,Stone-Geary型の効用関数を用い,貧困の罠を伴う経済発展のプロセスを示す理論モデルを構築した.その結果,家計の所得が低い水準では,児童労働が発生し,貧困の罠から抜け出せないことを示した.さらに,貧困層の家計が,人的資本を蓄積し,貧困の罠から脱却するための政策分析を試みた.政策分析として,(1)児童労働禁止,(2)ODAなどによる外部からの支援,(3)所得再分配政策を考察している.これらの研究成果を国際学会と国内学会で報告した.開発途上国における児童労働は,貧しさゆえに子供も働かなければならず,また教育のコストが高いため,人的資本が蓄積できず,貧困の罠に陥るというものである.貧困の罠がS字の人的資本関数によって生じることは知られているが,本研究では教育支出の奢侈品的性質と教育の正の外部性を用いS字型の人的資本の生産関数を設定し,貧困の罠を導出した.基本モデルの構築後,児童労働問題の解決に向けたいくつかの政策分析を行った.行った政策分析は1児童労働の禁止,2ODAなどの外生的な補助金,3公立の初等教育を無償化,4家計への給付金,5実際に開発途上国で実行されている条件付き補助金,である.本研究では,2以外の政策が政策が必ずしも有効でないことを示し,なぜ有効でないのかをモデルの中で明らかにした.本研究の成果については,2015年1月にニュージーランドで開催されたWestan Economic Association International 11th Conferenceにて,報告をおこなった.学会や研究会等で報告した際にいただいたコメントなどを考慮し,現在論文を執筆しており,海外ジャーナルに投稿予定である.また,この研究の一貫として,家族政策が出生率に及ぼす影響についての研究や,non-homotheticな効用をもつ家計の出生行動についても分析を行った.マクロ経済学基本モデルを構築し,政策分析を行っている.ここでは,政策的なインプリケーションを得られており,その成果を学会等で報告できた.貧困層に対する政策として,所得再分配政策があげられる.このとき,財源を消費税にするのか,所得税にするのか,検討する必要がある.また,Stone-Geary型の効用関数を設定しているため,貧困層への援助として,教育に対する援助を行うか,生活への補助金を与えるのか,あるいは現物支給を行うのかにより,政策効果が異なることが考えられる.どのような政策が貧困脱却に向けて最も効果的であるかを検討する.英文校正に出さなかったことが考えられる.今年度は英語論文を完成し,論文校正に出した上で,海外ジャーナルに投稿する予定である.
学術雑誌購読とオープンアクセスジャーナルでの研究成果公開支援モデルの最適化

[研究の目的]論文を雑誌上でOpen Access化(以下ゴールドOA)する際に支払うArticle Processing Charge(以下APC)は年々増加傾向にある。その一方で購読誌への支払いも続いており, APC支払額の増加は大学にとって大きな負担である。本研究では,ゴールドOAを推進するイギリスの事例を調査し,同国のAPC支払いの最新実態を明らかにすることで,わが国における最適な学術雑誌契約モデルを検討することを目的とする。[調査方法][調査結果と考察]OA論文数の増加,及びAPC価格の上昇により,イギリスのAPC支出額は上昇傾向にあった。RCUKの支出額は10,793,817ポンド(2014-15年)から15,935,714ポンド(2015-16年)と1年で47%上昇, COAFの場合は4,992,434ポンド(2014-15年)から6,600,690ポンド(2015-16年)と32%上昇していた。RCUKから2014-16年間に助成を受けたゴールドOA論文18,215論文のうち, Russell Groupに属する大学の平均は616論文であり, Russell Group非所属大学の平均63.3論文の約10倍の値だった。ただしRCUKからの助成額は, Russell Group所属大学では平均284,445.96ポンドで, Russell Group非所属大学の42,426.45ポンドの7倍であり, Russell Group所属大学は,外部資金への依存度が低い中でAPC支払いを行っていると推測される。Russell Groupに属しOA論文生産数が2番目に高かったCambridge大学では,大学がAPC補助を行うことはせず,外部の助成団体から得た助成金の使途を管理しているだけとのことだった。ただし,オフセット契約に対する予算は大学からついており, APC支出額を抑えるための努力はしている。日本でも論文生産数の多い研究中心の大学では,このような措置をとることで全体の支出額を抑えられる可能性がある。
多読授業における疑似初心者の英語文法発達―動的用法基盤アプローチ

本研究では,多読に取り組む英語学習者の英語基本構文の発達の様を,用法基盤言語習得の枠組みで縦断的に研究することである。英語基本構文,特に動詞の項構造がほとんど身についていない高校生や大学生が少なくないことが,深刻な問題となっている。これは,英語と類型的に異なる日本語の影響で主語の習得が困難であることが関係しており,下位層の生徒にとって英語基本構文の学習は容易ではない。用法基盤言語学に依拠すると,構文習得は,具体事例をユニットとして処理しそれを繰り返す中で,事例基盤で創発すると考えられ,多読やその他の言語活動を通して,一進一退を繰り返しながら徐々に進むと考えられ,縦断的に習得を見ていく必要がある。平成30年度では,多読授業(19か月間実施)の中で書いたストーリー筆記データを分析し,動詞項構造という視点から統語複雑度に伸長が見られたかどうかを検証した。統語複雑度を「一動詞あたりの項の数の平均」と操作的定義し,対応のあるt検定で検証した結果,指導実施前とその19か月後に有意に伸長したことが明らかになった。また,各参加者の19か月間の軌跡を見るために,縦断的に20回に亘って収集した各参加者の筆記データから,ゼロ主語産出(例,Today had a party),普通名詞主語産出,代名詞主語産出それぞれの割合をプロットし,その変化を見た。平均値の軌跡から,1)初期段階ではゼロ主語産出で占められるが,すぐに名詞主語が増加し,その後から代名詞主語産出が出現すること,2)この変化は前進と後退を繰り返し,大きな個人内変異が成長の兆しであることが明らかになった。さらに,典型的な軌跡をとった参加者2名のデータを詳細に分析したところ,代名詞主語の出現の前には,教師が代名詞を使用するようにとのフィードバックを与えており,それを受けて代名詞を使ってみようとする主体性が,その2名の中に見て取れた。当初の予定として,平成30年度は,a)構文発達に伸長が見られるかどうかを指導の実施前と実施後のデータを比較して検証し,b)構文発達の過程を見るために個人の軌跡の変化を分析することを計画していた。研究実績の概要にも記載した通り,a) b)とも予定通り行うことができた。平成30年度は,多読指導を受ける参加者の出力データ(ストーリー筆記データ)を分析して,文法能力が向上したかどうか,どのような過程を経て発達したかを検証したが,平成31年度(令和元年度)は,入力データに注目し,多読テクストをコーパス分析して各種主語(典型的な主語から拡張的な主語までの様々なタイプの主語)が多読テクストの中で提示されている順序と頻度を明らかにする。その上で,令和2年度には,入力と出力の関係性を検証するつもりである。また,平成30年度に行った参加者の主語使用の軌跡の分析であるが,平成30年度はグループとしての平均的な軌跡を見るにとどまっていたので,今後,平均的でない軌跡を示していた参加者の個別データを詳細に分析する。英語基本構造がほとんど身についていない高校生や大学生が少なくないことが,深刻な問題となっている。これは,英語と類型的に異なる日本語の影響で主語の習得が困難であることが関係しており,下位層の生徒にとって英語基本構造の学習は容易ではない。一方,多読が学習者の文法能力を促進することが示され始めている。多読の文法能力促進における効果は,用法基盤言語学に依拠する習得理論,すなわち「言語は意味と形がつながったユニットであり,個々の状況の中で具体事例をユニットとして処理しそれを繰り返す中で,文法が事例基盤で創発する」という考え方と照らし合わせても理にかなっている。本研究の目的を,多読に取り組む学習者の英語基本構文の発達の様を用法基盤言語習得の枠組みで縦断的に研究することとした。平成29年度は,目的達成への第一段階として,研究代表者が英語教育のメンターとして関わっている研究協力校の英語クラスで多読指導を年間に亘って行った。この指導では,1単位時間を,1)全体読書,2)個別多読,3)個別産出の流れで,動的用法基盤アプローチの指導原則(入力理解,繰り返し,意識高揚,発音,少しの産出活動)に従い,次の流れで指導を行った。1)教師が週単位で本を1冊選び,読み聞かせた。2)生徒が自分で本を選び,個別読書を行い多読記録に記録した。次に読んだ本の音声を聞き,それを参考にして,音読した。3)さらに週1回のペースで授業終了10分前に言語のない5コマの絵よりなるストーリーを提示し,8分間でストーリー筆記をさせた。構文習得を検証するためのデータとして,容認性判断テスト(開始時と年度末に実施)と3)の個別ストーリー筆記を収集した。そして,学習者の言語経験を知るため多読記録もデータとして収集した。平成30年度は,引き続き指導及びデータ収集を行うとともに,言語経験と文法発達の関係を縦断的に分析する予定である。当初の予定として,平成29年度は,研究協力校で年間に亘ってデータ収集を行うこととしていた。予定通り,多読記録,ストーリー筆記データ,文法性容認テストデータを収集することができた。また,研究者は週1回ほぼ欠かさず教室訪問による観察を行い,実際に指導する教師との連携も密に行えたので,そういった意味でも順調に遂行できていると言える。

英語基本構文,特に動詞の項構造がほとんど身についていない高校生や大学生が少なくないことが,深刻な問題となっている。これは,英語と類型的に異なる日本語の影響で主語の習得が困難であることが関係しており,下位層の生徒にとって英語基本構文の学習は容易ではない。用法基盤言語学に依拠すると,構文習得は,具体事例をユニットとして処理しそれを繰り返す中で,事例基盤で創発すると考えられ,多読やその他の言語活動を通して,一進一退を繰り返しながら徐々に進むと考えられ,縦断的に習得を見ていく必要がある。平成30年度では,多読授業(19か月間実施)の中で書いたストーリー筆記データを分析し,動詞項構造という視点から統語複雑度に伸長が見られたかどうかを検証した。統語複雑度を「一動詞あたりの項の数の平均」と操作的定義し,対応のあるt検定で検証した結果,指導実施前とその19か月後に有意に伸長したことが明らかになった。また,各参加者の19か月間の軌跡を見るために,縦断的に20回に亘って収集した各参加者の筆記データから,ゼロ主語産出(例,Today had a party),普通名詞主語産出,代名詞主語産出それぞれの割合をプロットし,その変化を見た。平均値の軌跡から,1)初期段階ではゼロ主語産出で占められるが,すぐに名詞主語が増加し,その後から代名詞主語産出が出現すること,2)この変化は前進と後退を繰り返し,大きな個人内変異が成長の兆しであることが明らかになった。さらに,典型的な軌跡をとった参加者2名のデータを詳細に分析したところ,代名詞主語の出現の前には,教師が代名詞を使用するようにとのフィードバックを与えており,それを受けて代名詞を使ってみようとする主体性が,その2名の中に見て取れた。当初の予定として,平成30年度は,a)構文発達に伸長が見られるかどうかを指導の実施前と実施後のデータを比較して検証し,b)構文発達の過程を見るために個人の軌跡の変化を分析することを計画していた。研究実績の概要にも記載した通り,a) b)とも予定通り行うことができた。平成29年度で収集したデータの分析を行う。分析は,まず,開始時と学年末で英語基本構文習得(容認性判断テストの得点とストーリー筆記における「一動詞当たりの項数の平均値」の得点)が有意に伸びたかどうかを検証する。そして,その得点の増加が多読した語数と関係があるかを調べる。また,一年間という指導期間の構文発達の過程を見るために,用法基盤アプローチと親和性のある複雑性理論の枠組みで,ストーリー筆記における産出の変化を変異性という観点で調べる。複雑性理論では,言語の変異を,発達を知る上で重要な情報とみなす。節を産出するとき,様々な変種(例えば,日本語の影響を受けていると思われる主語のない節[例,Next played badminton]やかなり発達した段階に習得される代名詞を使った節[例,He played badminton]が表れるが,それぞれの変種の相対的な使用率の個人内での変化をプロットする。そうすることによって,日本語の影響を受けていると思われる初期段階の文法と目標文法がどのように競合しながら変化していくのかという軌跡を個人ごとに分析する。これらの分析と並行して,平成30年度も引き続き平成29年度と同様にデータ収集を行う。
動脈瘤増大メカニズムの検討 -血管壁の三次元構築のre-modelingについて-

破裂脳動脈瘤の増大メカニズムを解明する目的にて、ラットを用いて実験的動脈瘤を作成して経時的な観察により増大メカニズムを組織学的に観察し、実験的動脈瘤のneckおよびdomeにおける経時的な形態変化を、壁構成成分の微細構造と細胞配列の三次元構築に注目して明らかにした。作成1、2、4、8、16、32週間後にホルマリン固定及び電顕用固定を行い、血管内腔面において内皮細胞の形態と付着する血球成分を走査型顕微鏡を用いて観察し、また瘤の各部分における壁構成細胞と細胞外マトリックスの微細構造変化を透過型顕微鏡にて検討した。その結果、瘤の内腔に白血球の付着を認め、内皮細胞と内膜下の細胞数増大と瘤の増大を観察した。そこで、次年度では、瘤増大と内皮細胞の役割に注目して、内皮細胞の機能調節蛋白の1つであるendoglinに注目し、脳動脈瘤患者においてその遺伝子解析を行った。82名の脳動脈瘤患者(男33名、女79名(平均年齢60.2歳))について検討した。遺伝子解析は、末梢血白血球より抽出したゲノムDNAを用いて、exon7とexon8およびそのintronを中心として、SSCP法およびダイレクトシークエンス法を用いて健常者(114名)との比較検討を行った。脳動脈瘤患者においてendoglinの機能に重要とされるexon7、8には、mutationは認めず、一方exon7とexon8の間には6塩基(GGGGGA)のinsertionが存在する症例が高頻度に認められた(p<0.05)。これらの患者は多発性の脳動脈瘤を高頻度に合併していた。脳動脈瘤患者の遺伝子レベルでの背景因子として内皮細胞機能調節蛋白質endoglinの遺伝子レベルでの変化が存在する可能性が推察された。破裂脳動脈瘤の増大メカニズムを解明する目的にて、ラットを用いて実験的動脈瘤を作成して経時的な観察により増大メカニズムを組織学的に観察し、実験的動脈瘤のneckおよびdomeにおける経時的な形態変化を、壁構成成分の微細構造と細胞配列の3次元構築に注目して明らかにした。動脈瘤の作成は、ラット腹部大動脈を用いて、壁の側に大腿静脈片をバッチして行った。作製1,2,4,8,16,32週間後にホルマリン固定および電顕用固定を行った。量子顕微鏡による検討:血管内腔面において内皮細胞の形態と付着する血球成分を走査型顕微鏡を用いて観察し、また瘤の各部分における壁構成細胞と細胞外マトリックスの微細構造変化を透過型顕微鏡にて検討した。その結果、瘤の内腔に白血球の付着を認め、この変化は血流側に多く存在した。HE標本では、内膜下の細胞数増大と瘤の増大を観察した。瘤の増大メカニズムを検討するため血流方向にそった切片において血流の心臓側の頚において平滑筋の遊走を観察し、現在その分子生物学的検討を行っている。前年度には実験的動脈瘤の形態的増大のメカニズムにつき研究を行い、血流の変化と壁の構成細胞の変化を検討した結果、内皮細胞の役割が重要であることが示唆されたため、今年度は、内皮細胞の機能調節蛋白の1つであるendoglinに注目し、脳動脈瘤患者においてその遺伝子解析を行った。

脳動脈瘤患者においてendoglinの機能に重要とされるexon7、8には、mutationは認めず、一方exon7とexon8の間には6塩基(GGGGGA)のinsertionが存在する症例が高頻度に認めれた(p<0.05)。これらの患者は多発性の脳動脈瘤を高頻度に合併していた。脳動脈瘤患者の遺伝子レベルでの背景因子として内皮細胞機能調節蛋白質endoglinの遺伝子レベルでの変化が存在する可能性が推察された。