hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
省エネルギー化に向けた新規抵抗低減剤の開発と分子機構解明

循環系溶液の流動抵抗を低減させる界面活性分子について、より環境低負荷を目指し、分子の特性(アルキル鎖長と親水基構造)に着目して、新規に合成・開発した。それらの溶液物性を、種々の界面化学的手法(電気伝導度法、表面張力法)および流体粘弾性法(渦抑制・はね戻り)を用いて調査した。その結果、新規面活性分子(二鎖型、親水基拡張型、両性型)について、極低濃度(μmol/kgオーダー)でミセル化を実現するとともに、添加剤導入により、ひも状ミセル形成が促進されることがわかった。また、広い温度範囲で渦抑制・はね戻りを発現するとともに、低温域(0°C以下)で発現する界面活性分子の開発にも成功した。【新規界面活性剤の合成】抵抗低減剤として、今年度は二鎖型界面活性剤に着目し、新規に合成を行なうこととした。抵抗低減剤の一つであるAlkyl Trimethyl Ammonium Bromide(ATAB)を基本骨格として進めていった。炭素数が14から22のアルキルジメチルアミン(Cn-N(CH3)2、n=1422(偶数))を出発物質とし、Di-bromide法により、極性基(-N(CH3)2)をスペーサー(メチレン鎖、炭素数m=36)で連結した二鎖型界面活性剤を合成した。1H-NMR・IR測定により、それぞれの化合物が合成できたことを確認した。これら一連の化合物を抵抗低減効果発現のための調査対象物質とした。【CMC決定とミセル形成-抵抗低減効果の相関評価】合成した一連の化合物の水溶液物性について、電気伝導度法により電導度測定を行ない、臨界ミセル濃度(critical micelle concentration: CMC)を決定した。全ての化合物において、ミセル形成に伴う電導度直線の屈曲点が現れ、ミセルを形成することがわかった。それぞれの化合物のCMCは、対応する一鎖型のものに比べ、およそ1/20という低濃度であった。スペーサーの導入により、ミセル形成時に発生する親水基間の電荷反発が抑えられ、ミセルが形成されやすくなったためと考えられる。これら一連の化合物の水溶液について、流体粘弾性発現の基本である渦抑制度およびはね戻り度測定を目視観察により行なったところ、一連の新規化合物群については、(n,m)の組み合わせが(16,3)、(18,4)、(20,5)、(22,6)の場合においてのみ、渦抑制とはね戻り現象がみられた。ジェミニ型界面活性剤の紐状ミセル形成においては、スペーサー部の炭素数と主鎖の炭素数の間にある相対関係がある時、抵抗低減効果を発現すると考えられる。【混合物のCMC決定とミセル形成-抵抗低減効果の相関評価】一連のカチオン性二鎖型界面活性剤化合物群(主鎖炭素数n・スペーサー炭素数mの組み合わせが(16・3)、(18・4)、(20・5)、(22・6))について、サリチル酸ナトリウム(SalNa)を等電荷比で添加し、混合物を調整した。これら混合物群の水溶液について、電気伝導度法により、クラフトポイント(Kp)および臨界ミセル濃度(critical micelle concentra-tion: CMC)を調べた。単体に比べ、Kpは約10°C低下、CMCも約1/4に低下した。これら混合物水溶液について、渦抑制度およびはね戻り測定を行ない(目視観察)、すべての混合物において、単体に比べておよそ1/6の濃度で、渦抑制とはね戻りが発生した。SalNaを混合することで、ミセル形成時に、二鎖型界面活性剤の親水基間にSal-が入り込み、より低温度かつ低濃度で、ひも状ミセルを形成しやすくなったものと考えられる。【新規界面活性剤の合成と水溶液物性】抵抗低減効果剤のための界面活性剤として、今年度は一鎖型界面活性剤の親水基に着目し、性質の異なる2種類の界面活性剤を新規に合成することとした。1つ目はカチオン性界面活性剤で、親水基をN、これに結合する官能基をメチル基・エチル基にしたもの(-N+(CH3)2(CH2CH3)、-N+(CH3)(CH2CH3)2、-N+(CH2CH3)3)(ただし対イオンBr-)、もう1つは両性界面活性剤で、親水基がアミンオキシド基のもの(-N+(CH3)2O--)である(どちらも主鎖炭素数n=16)。合成物について、1H-NMR・IR測定を行ない、カチオン性のものでは親水基のメチル基・エチル基に特徴的な1H-NMRおよびIRのピークを、また両性のものでは親水基NOに特徴的なIRピークを検出し、それぞれの化合物が合成できたことを確認した。これら新規化合物群を、抵抗低減効果発現のための調査対象物質とした。なお、水溶液物性は現在も進行中であり、詳細は次年度に報告する。一連のカチオン性二鎖型界面活性剤化合物とSalNaとの混合物の水溶液について、電気伝導度法により水溶液物性の測定を行なった結果、単体に比べてKpとCMCの低下を実現することに成功した。スペーサー導入に伴う2親水基の固定化による電荷反発の抑制に加えて、Sal-の親水基間への侵入による電荷反発の更なる抑制そして親水基の強い引きつけが、KpとCMCの低下につながったものと考えられる。

また、これら混合物水溶液について、渦抑制度およびはね戻りの目視観察を行なった結果、単体に比べて低い濃度で両物性の発現を実現することに成功した。Sal-の添加が低濃度でのひも状ミセル形成を促進させたと言うことができ、目標の一つでもある「環境に低負荷な新規流動抵抗低減剤」実現への道筋を示すことができたと考えている。界面活性剤の親水基間反発の抑制効果から着想し、親水基の体積(大きさ)で親水基の電荷の強さを制御する新規なカチオン性界面活性剤、そしてプラス・マイナスの両電荷を有することで親水基間電荷反発の抑制に効果のある両性界面活性剤を、今年度、新規に合成した。カチオン性については、出発物質の各アミンN(CH3)2(CH2CH3)、N(CH3)(CH2CH3)2、N(CH2CH3)3)の構造特性から、主鎖となるブロモアルカン(CH3-(CH2n-1)-Br)の求核能の低下が懸念されたが、得られた化合物の収率は70%以上であり、効率良く化合物が合成できた。また、両性についても、親水基のカチオン化→中性化→オキシド化という合成経路そのものの複雑さという問題があったが、得られた化合物の収率は数10%以上であり、こちらもおおむね良好に化合物が合成できた。以上のことから、「おおむね順調に進展している」と判断した。【新規界面活性剤の合成および基礎物性】抵抗低減効果界面活性剤として、今年度は一鎖型界面活性剤の親水基に着目し、性質の異なる2種類の界面活性剤を新規に合成した。1つはカチオン性界面活性剤で、親水基核Nに結合する官能基をヒドロキシエチル基とメチル基を含むもの(対イオンBr-、主鎖炭素数n=16)、もう1つは両性界面活性剤で、親水基核N-Oに結合する官能基をメチル基・ヒドロキシエチル基のもの(主鎖炭素数n=12,14,16,18)である。合成物について、1H-NMR測定を行ない、それぞれの化合物が合成できたことを確認した。合成した界面活性剤の水溶液物性について、電気伝導度法および表面張力測定法により調査を行ない、臨界ミセル濃度CMC)を決定した。【新規界面活性剤の溶液物性】一連の界面活性剤について、カチオン性にはサリチル酸ナトリウム(SalNa)を、両性にはサリチル酸(Sal)を添加剤とし、様々な添加比による混合物の水溶液について、流体粘弾性法である渦抑制度およびはね戻り測定を目視観察により行なった。その結果、ある温度以上において渦抑制・はね戻りを発現すること、その発現の有無において添加剤の適切な添加比が存在することがわかった。特にC16H33-N+(CH3)2(CH2CH2OH)とSalNaの混合物においては、渦抑制・はね戻りの出現温度が2.4°Cからと、低温化に成功した。より低温域での抵抗低減効果発現を目指して、溶媒を水からエチレングリコール(EG)水溶液へと展開し、一連の界面活性剤および添加剤との混合物EG水溶液について、渦抑制・はね戻り測定を目視観察により行なった。その結果、-N+(CH2CH2OH)2-O-基を有する化合物とSalの混合物について、主鎖炭素数が14のものについては-5°Cまで、また12のものについては-20°Cまで、渦抑制・はね戻りを発現することがわかった。循環系溶液の流動抵抗を低減させる界面活性分子について、より環境低負荷を目指し、分子の特性(アルキル鎖長と親水基構造)に着目して、新規に合成・開発した。それらの溶液物性を、種々の界面化学的手法(電気伝導度法、表面張力法)および流体粘弾性法(渦抑制・はね戻り)を用いて調査した。その結果、新規面活性分子(二鎖型、親水基拡張型、両性型)について、極低濃度(μmol/kgオーダー)でミセル化を実現するとともに、添加剤導入により、ひも状ミセル形成が促進されることがわかった。
血漿ビトロネクチンの構造と機能及びその異常性

ビトロネクチンは1983年に発見された血漿糖タンパク質で、新しい血液凝固・線溶調節因子である。ビトロネクチンはトロンビン・抗トロンビンIII複合体に結合するばかりでなく、血小板や線維芽細胞に作用して、それらの細胞外マトリックスへの接着を促進し、生体内では、多彩で巧妙な働きをしていると思われる。しかし、今まで、ビトロネクチンの精製が困難であったために、ビトロネクチン分子の構造と機能の解明は十分ではなかった。本研究によって得られた新たな知見、成果は以下の通りである。1.ヒト血漿からビトロネクチンを精製する方法の主要な点は、本研究代表者により概ね確立していた。その後新たに出現した操作上の問題点を改善し、完成度の高いビトロネクチン精製法を確立した。2.ヒト血漿中のビトロネクチンを免疫学的手法により定量する方法を確立した。方法は0.1μlの血漿をSDS電気泳動後、ウエスタンブロットし、ビトロネクチン抗体で染色後、2次元デンシトメトリーを行う方法である。この方法により535ngのビトロネクチンを75Kと65Kの分子量別に定量できた。この結果、1)肝疾患患者では血漿中のビトロネクチン濃度が大きく低下していること、2)75Kと65Kの存在比はヒトにより異なり、75Kの多いI型、75Kと65Kが同量のII型、75Kの少ないIII型、の3つのビトロネクチン血液型に分類されること、3)ビトロネクチン血液型は、疾患とは関係ないこと、などの知見が得られた。3.ビトロネクチンのヘパリン結合性を検討した結果、ヒト正常血漿中に存在するヘパリン結合型ビトロネクチンは会合体を形成し、65K存在比が増しているなど、特異な存在状態であることの知見が得られた。今後、上記の成果に基づいて、ビトロネクチンの構造と機能及びその異常症の研究をさらに発展させていきたい。
インゲンマメ葉沈細胞の青色光誘導脱分極機構のパッチクランプ法による解析

1.インゲンマメの培養:人工気象器を使って湿度70%、温度23°C、12時間明、12時間暗条件の下で、2-3週間以内に大きい葉枕を持った材料が得られるようになった。2.青色光による膜電位応答とアポプラストK^+濃度変化:単離した葉枕に青色光パルスを照射したところ、膜電位の脱分極とアポプラストK^+濃度の一過的増加が時間的に同時に起きた。このことからそれらの密接な関係が確認できた。3.プロトプラストの作製:Wang & Iino (1998)にほぼ従い、十分な量の葉枕細胞プロトプラストが調整できるようになった。4.パッチクランプ用測定系の開発:倒立顕微鏡による観察が容易にできるように、底面が脱着可能なカバーグラスでできたチェンバーを作製した。5.液胞膜のパッチクランプ:液胞をプロトプラストから低張処理によって調製して試した所、液胞膜のギガシールが容易に得られた。このことから、測定系には問題がないことを確認した。6.ギガシール条件の検討:実験条件を材料の培養日数、培養液、ピペット内外の浸透圧、ピペット内電位、電極抵抗、ピペットの材質の点から検討したが成功しなかった。さらに表面に低分子量の細胞壁残さがついていないプロトプラストを得るために、短時間高温で酵素処理をして細胞壁を部分的に溶かした後、部分的に溶けた細胞壁のすきまからプロトプラストを押し出した(Vogelzhang & Prins, 1992)。この方法によって0.1GΩまでのシールが得られるようになったが、安定しては得られなかった。結局、目的である青色光による細胞膜プロトンポンプ活性の制御について実験をすることができなかった。7.今後の予定:現在、パッチクランプ法を一時離れ、プロトプラスト懸濁液を使って孔辺細胞で報告されていた方法を用いて生化学的に細胞膜プロトンポンプ活性に及ぼす青色光の効果を検討している。2.青色光による膜電位応答の確認:単離した葉枕に青色光パルスを照射したところ、細胞外電位の一過的過分極(膜電位の脱分極)が確認できた。3.プロトブラストの作成:プロトプラスト作製の条件をWang&Iino(1996)に従って検討し、ほぼ同じ条件で1個の材料(2個の葉枕)から十分な量の葉肉細胞のプロトプラストが作製できるようになった。4.青色光によるプロトプラスト体積変化:得られたプロトプラストが青色光に反応するかどうかを、連続赤色光照射下で青色光を与え、その時の体積変化から検討した。プロトプラストをビデオ撮影して画像処理を行った後、ビデオプリンターで出力して断面積の変化を測定したところ、青色光照射によって細胞体積が数%減少することが確認できた。5.パッチクランプ:倒立顕微鏡による観察が容易にできるように、底面が脱着可能なカバーグラスでできたチェンバーを作製した。外液の灌流によってプロトプラストが動かないように、Becton Dickinson Labware社のCELL-TAKを用いて、プロトプラストをチェンバーのカバーグラスに固定した。次に、パッチピペットを作製して先端を熱加工した後細胞膜に押し付け、パッチクランプの前提となるギガシールができるかどうかを調べたが、現在までのところ成功していない。6.来年度の計画:パッチピペット

先端の形状、細胞壁分解にかける時間等を引き続き検討してギガシールが安定してできるようにし、青色光によってATP依存性起電性プロトンポンプによる電流が変化するかどうか、ホールセルクランプ法を用いて検討する。1.アポブラストK^+濃度変化:青色光パルス照射に伴い膜電位の一過的脱分極とアポプラストK^+濃度の一過的増加が時間的に同時に起きたことからそれらの密接な関係が確認できた。2.液胞膜のパッチクランプ:ギガシールが容易なことで知られている液胞をプロトプラストから低張処理によって調製し検討した。vacuole-attached modeでギガシールが容易に得られたことから、測定系に問題がないことが確認できた。3.ギガシール条件の検討:実験条件を以下のように変えてプロトプラスト細胞膜のギガシールをめざしたが成功せず、青色光による細胞膜プロトンポンプ活性の制御について実験をすることができなかった。(1)材料の培養条件:培養液を市販のものから組成のわかった培養液に変更した。また通常播種後約3週間の材料を使っていたものを若い材料に変えた。(2)ピペットの条件:ピペット内、及び外液の浸透圧を変えて細胞膜をピペットに吸着させるようにした。電極内を負電位にした。メタノール中でbubbling testを行って電極低抗を数MΩにそろえた。融点の違うガラス細管を用いた。(3)プロトプラスト分離条件:酵素処理しても表面に低分子量の細胞壁が残っていてギガシールを妨げている可能性があるので、短時間高温で酵素処理をして細胞壁を部分的に溶かした後、その一部溶けた細胞壁のすきまからプロトプラストを押し出した。この方法によって0.1GΩまでのシールか得られるようになったが、安定しては得られなかった。4.今後の予定:ギガシールできる条件を捜すのと平行して、intactな葉枕で観察された青色光パルスによる細胞外のアルカリ化をプロトプラスト懸濁液で確かめ、さらに細胞膜プロトンポンプ活性に及ぼす青色光の効果を生化学的にも検討する。
携帯電話機を用いた視覚・聴覚障害者のための支援システム

既に試作していた手話アニメーション生成システムは持ち運びできる大きさのものではなく、またWorldToolKit(Sense8)を用いて手話アニメーションを提示していたため、ユーザが使用できる環境が限られていた。そこで、まず始めにノートパソコンを用いてシステムの小型化を試み、携帯電話機への搭載を考慮して手話アニメーション生成プログラムをWorldToolKitからJavaへと移行した。既存の日本語-手話翻訳システムでは逐語訳が用いられることが多く、手話アニメーションが感情のこもらない無味乾燥なものとなっているため、本研究では抑揚表現の一つである程度修飾を取り上げ、そのモデル化と手話アニメーションへの付加を試みた。程度修飾は、形容詞や副詞の強さ・程度を変更するための重みづけであり、「とても」に代表される程度修飾語で書き表すことができる。日本語から手話へ翻訳する過程で、形態素解析によって分解された単語列に程度修飾語があった場合、被修飾語の動作を一定のルールに基づいて変化させることによって程度修飾の付加を実現した。提案システムを用いて被験者実験を行なった結果、これまでは逐語訳的に翻訳されて意味合いが伝わりにくかった表現がより伝わりやすくなることが分かった。また、これまでは明確な手話が存在しなかったために表現できなかった程度修飾語も、提案システムにより表現可能になることが明らかとなった。本年度までの研究において携帯電話機への搭載は実現できなかったが、Javaへ移行したことで搭載する足がかりを作ることができた。今後、提案システムをアプリケーションとして携帯電話機に組み込むことで、当初の目的である携帯でのメール表示にも応用可能であると考える。携帯電話機を利用した聴覚障害者・視覚障害者向けのサービスのうち、本年度は主に視覚障害者のための商品判別音声ガイドについて研究を行なった。既に試作していたシステムはユーザが持ち運びできる大きさのものではなく、また、一方向スキャンのバーコードリーダを用いていたため商品識別票の読み取り向きが制限されており、視覚障害者にとっては扱いにくいものとなっていた。そこで、まず始めに必要最低限の機能を備えたパソコンを自作することでシステムの小型化を試み、このシステムを用いて被験者実験を行なった。実験の結果、商品識別票の読み取り向きがシステムの有用性に大きく依存していることが明らかになったため、バーコードリーダを多方向スキャンのものに切り替え、読み取り精度向上と使用時におけるユーザのストレス軽減を検討した。次に小型計算機から携帯電話機への移行に際し、これまでのプログラムをIモード対応Javaに書き換え、提案するサービスをWebからアプリケーションとしてダウンロードできるようにした。バーコードリーダは、携帯電話機に接続可能でかつIアプリでも利用可能なものを用い、ユーザが自分の携帯電話機でシステムを動かせるよう環境を整えた。しかし、現在市販されている携帯電話機対応のバーコードリーダには一方向スキャンのものしかないため、前項で検討した読み取り精度に関しては懸念事項となっている。本年度は、携帯電話機に移行したシステムの評価実験を行なうとともに、もう一つの提案サービスである聴覚障害者向けの手話アニメーション生成についても研究を行なう予定である。
海藻中粘質多糖類を活かした有価金属回収プロセスの基礎研究

北海道において豊富に獲れる海藻類の中で、現在廃棄されている昆布の仮根や、昆布切削時の加工くずなど、他への利用が極めて困難な未利用資源の利活用を目的とし、バイオソープション(生物吸着)法による金属イオン吸着剤の開発を行うことが本研究の目的である。そのために真昆布ならびにがごめ昆布粉末試料に対して、バッチ式吸着試験を実施した。60°CにおいてCuイオンの吸着等温線の測定を行ったところ、25 mg/L付近を境に2段階の吸着挙動を示し、低濃度側はLangmuir型で表される化学吸着として特徴づけられることが明らかとなった。また、高濃度側では濃度に比例して吸着量が増加する様子が認められた。この理由として、低濃度領域における試料表面のゲル層形成が考えられた。また、低濃度側で起こる吸着現象については昆布の種類によって飽和吸着量に大きな差が生じた。この点について、電位差・電気伝導度滴定を実施し、吸着サイト量を定量的に明らかにした。真昆布はがごめ昆布よりもアルギン酸量が多いと考えられるが、滴定からも裏付けられた。また吸着の速度論的検討を行い、すべての吸着時間において見かけ1次反応、あるいは2次反応として記述できないことも分かった。アレニウスプロットから反応初期(0-10 min)における活性化エネルギーが、8 kJ/mol程度であることが分かった。さらに、CoやNiイオンについても検討を行い、2価の金属イオンの吸着が行われることを確認した。金属イオンによって吸着量に若干の差が見られたが、その要因については明らかにならず、今後の検討課題となった。以上の成果を、資源素材学会等の学会発表ならびに論文にて公表した。北海道において豊富に獲れる海藻類の中で、現在廃棄されている昆布の仮根や、昆布切削時の加工くずなど、他への利用が極めて困難な未利用資源の利活用を目的とし、バイオソープション(生物吸着)法による金属イオン吸着剤の開発を行うことを本研究の目的としている。研究の当初計画に従って、初年度は、真昆布ならびにがごめ昆布粉末試料に対して、Cuイオンの吸着等温線の測定を行った。予備的検討から、60°Cにおいて測定を実施したところ、Cu吸着等温線は25 mg/Lを境に2段階の吸着挙動を示し、低濃度側はLangmuir型で表される化学吸着として特徴づけられることが明らかとなった。この理由として、低濃度領域における試料表面のゲル層形成が考えられる。ゲル層が形成されると、更なる銅イオンの吸着はゲル層内の拡散を伴うため、拡散支配になると考えられる。以上から、低濃度側ではLangmuir型で速やかにゲル層が形成され、高濃度側では溶液の銅イオン濃度に比例して試料内部への拡散し、吸着量が増加すると考えられる。これらの結果を、日本水産学会ならびに高専シンポジウムにて公表した。後者においては、ポスター発表を行い、277件の発表の中から10件に与えられるポスター発表賞の一つに選ばれた。研究実績の概要欄において記載したように、真昆布ならびにがごめ昆布粉末試料に対して、Cuイオンの吸着等温線を測定し、イオン交換サイト量などのデータと合わせて学会発表をすることができた。一方、研究計画書に記載した前処理プロセスの最適化については、塩化カルシウム処理の予備的な検討を行った程度で、十分な知見を得ることができなかった。ただし、学会発表においてポスター発表賞に選出されるなど、研究成果に対して高い評価を得ることができたことなどを考慮すると、本研究はおおむね順調に推移していると自己評価する。これまでに、マコンブならびにがごめ昆布の葉状体粉末試料に対して、Cu吸着等温線を測定したところ、多段階の吸着挙動を示し、低濃度領域においては、試料表面のゲル層形成が起きていると推察された。しかし、詳しい吸着の速度論的挙動は不明であった。これを踏まえて本年度では、速度論的検討をより詳細に行うために、これまでよりも吸着質溶液のサンプリングを従来よりも密に行い、より詳細な吸着変化のデータを取得した。とくに、今年度はマコンブの仮根を入手し、乾燥・粉砕したサンプルに対して、銅イオン吸着実験を実施した。その結果、粒度の小さい篩下のほうが、吸着が、速やかに進行していると分かった。またこれらの吸着が、すべての吸着時間において見かけ1次反応、あるいは2次反応として記述できないことも分かった。アレニウスプロットから反応初期(0 - 10min)における篩上と篩下の活性化エネルギーが、それぞれ約7.1、約9.2kJ/molであることが分かった。これらの結果を、資源素材学会、CSJ化学フェスタならびに高専シンポジウムにて公表した。

研究実績の概要欄において記載したように、マコンブの仮根を入手し、乾燥・粉砕したサンプルに対して、銅イオン吸着実験を実施し、速度論的検討を行った結果について、学会発表をすることができた。本研究はおおむね順調に推移していると自己評価する。北海道において豊富に獲れる海藻類の中で、現在廃棄されている昆布の仮根や、昆布切削時の加工くずなど、他への利用が極めて困難な未利用資源の利活用を目的とし、バイオソープション(生物吸着)法による金属イオン吸着剤の開発を行うことが本研究の目的である。そのために真昆布ならびにがごめ昆布粉末試料に対して、バッチ式吸着試験を実施した。60°CにおいてCuイオンの吸着等温線の測定を行ったところ、25 mg/L付近を境に2段階の吸着挙動を示し、低濃度側はLangmuir型で表される化学吸着として特徴づけられることが明らかとなった。また、高濃度側では濃度に比例して吸着量が増加する様子が認められた。この理由として、低濃度領域における試料表面のゲル層形成が考えられた。また、低濃度側で起こる吸着現象については昆布の種類によって飽和吸着量に大きな差が生じた。この点について、電位差・電気伝導度滴定を実施し、吸着サイト量を定量的に明らかにした。真昆布はがごめ昆布よりもアルギン酸量が多いと考えられるが、滴定からも裏付けられた。また吸着の速度論的検討を行い、すべての吸着時間において見かけ1次反応、あるいは2次反応として記述できないことも分かった。アレニウスプロットから反応初期(0-10 min)における活性化エネルギーが、8 kJ/mol程度であることが分かった。さらに、CoやNiイオンについても検討を行い、2価の金属イオンの吸着が行われることを確認した。金属イオンによって吸着量に若干の差が見られたが、その要因については明らかにならず、今後の検討課題となった。以上の成果を、資源素材学会等の学会発表ならびに論文にて公表した。現在までの進捗状況欄において自己評価したように、本研究はおおむね順調に推移しており、現時点では、当初予期していないことなどは発生していない。研究分担者とは密に連絡を取っており、研究推進上の課題などを早期に解決することができている。したがって、次年度以降の研究計画の変更はせず、引き続き当初計画に従って、研究を推進していく。共同研究者の推進する研究において、物品購入に伴う若干の端数累積により、次年度使用額が生じた。本次年度使用額を用いて更なるデータの蓄積を進め、研究を実施する。
極小センサノードを用いたリアルタイム３次元モデリングインタフェースｉＣｌａｙ

本研究は3次元形状の直感的モデリングにむけて,粘土内に大量の微小無線給電センサノードを埋め込んだリアルタイム形状認識システムiClayの実現に取り組んだ.本システムは,ノード間距離情報から各ノードの3次元相対位置を推定し,物体の形状を認識する.iClayの実現に向けて必要な要素技術であるノード間距離見積もり法、超小型無線アンテナ、無線給電方式、ならびにノード位置推定を完成させ、応用利用の検討を行った。本研究では、3年の研究期間内に体積が1立方mm級のセンサノードを開発し、これを多量に埋め込んだ実世界オブジェクトを変形させることで、直感的かつ容易に3次元形状をリアルタイムモデリング可能な実世界指向ユーザインタフェースiClayを提案し、その有効性を被験者実験などにより実証するとともに様々な分野への応用を検討する。上記の目標を達成するため、平成23年度は、iClayの基本設計を進めた。高い3次元物体認識能力、リアルタイム性を実現する認識能力、ならびに使用容易性を達成するために必要な、1)センサノードの位置取得方法、2)センサノードへのエネルギー供給方法、3)センサノードとホストPC間の通信方法ならびに4)iClayに適した粘土の選定に着手した。1)センサノード位置取得方法として、ノード電極間の結合容量に注目し、その距離による値の変化を伝送パルス振幅で推定する手法を考えた。電磁界シミュレーション、ならびに実機による評価により、その実用性の評価を進めている。また、間欠的なパルス振幅測定に適した非同期アナログデジタル変換回路を開発した。2)センサノードへのエネルギー供給方法として、磁界による電力伝送を考え、その効率的な差動型整流回路を考案した。逆流電流を53.3%削減することにより、高出力電圧領域において整流回路の変換効率を10%程度改善した。3)センサノードとホストPC間の通信方法として、パルス型ウルトラワイドバンドに着目し、その実現可能性を超小型アンテナ性能の観点から評価している。4)iClayに適した粘土として、可塑性と耐久性に優れた樹脂粘土を選定し、その基本特性として誘電率を測定した。粘土中に配置した1mm3級の共振型アンテナの電磁界シミュレーションをおこない、そのS21特性や複数配置によるS11への影響を評価した。シミュレーションの結果、コイルアンテナが平面スパイラルアンテナよりも有効であるとわかった。周波数が340MHzでコイルアンテナは10dB以上良いS21を得た。静電容量結合を利用した距離推定手法を提案した。提案手法の実現のため、ノード間に信号の伝搬に利用される静電容量結合を発生させる二枚一組の対のセンサ電極に焦点を当て、電磁界解析を使ったシミュレーションから、その性能変化傾向を調査し電極設計の指針を示した。3次元形状認識システム向けノード間距離情報に基づいた3次元ノード位置推定手法を検討した。距離情報には大きな距離測定誤差が含まれていること、推定するノードが多数あることから、ロバスト性を考慮した逐次的推定手法を適用した。超小型ノードへのワイヤレス給電の設計ならびに評価を行った.アンテナの特性検討より,ショートタイプのヘリカル構造を採用した.さらに,整流回路として差動型の動的なしきい値補償機能を持った,高効率な差動型整流回路を検討した.数値計算による性能評価を行った結果,数μW程度の電力が得られることを確認した.さらに,製作した送受信アンテナと整流回路チップを用いて給電実験を行い,超小型ワイヤレス給電技術により微小電力を伝送できることを確認した.iClayのための柔らかいユーザインタフェースデバイスのための通常のタッチインタラクションとは異なる「こする」「たたく」「つまむ」などの操作を取得するためのプロトタイプデバイスの実装と性能評価を実施した.粘土のような柔らかい筐体として風船を操作対象とし,デバイスの実装を行った結果,約83.5%の精度でインタラクションを識別可能であった.以上により、iClay実現に向けた要素技術を完成させた。幅広い周波数範囲で共振が可能でインピーダンスが制御できる小型アンテナとしてスパイラルアンテナを取り上げ,最適な共振周波数やその構造について電磁界シミュレーションを行った。10MHz帯,100MHz帯,1GHz帯の周波数帯でアンテナ特性および通信特性(S21)を評価した.実験結果より,いずれの周波数帯でもインピーダンス整合可能であること,設計したアンテナを1対1で配置し10mm以内の近距離通信を想定した場合,100MHz帯で最適な共振周波数が得られることがわかった.共振周波数を340MHzとした場合,アンテナ間の距離が10mmのときS21が-64.5dBという結果が得られた。静電容量結合を利用した距離推定手法を検討した。本手法の実現のためには、各ノードが2枚の電極を持ち、閉路を形成する必要があることが明らかになった。さらに、その電極についてシミュレーションにより好ましい形状を検討した。無線給電技術に関する実験,および調査を行った.プリント基板ボードにより,磁界共鳴方式のアンテナコイルと容量を構成し,無線給電実験の評価を行った.測定評価の結果,コイルのQ値は33.3であり,距離50mmで20%以上の給電効率を実現できることを確認した.

さらに,小型ノードに向けた直径1mmの超小型コイルの評価を行った.コイルの実験評価結果と電磁界解析結果の一致をみることができ,超小型ノードに向けたアンテナとして利用できる見通しを得た.iClayの3次元形状構築機能の応用を実証するために,立方体の電子ブロックを組み合わせることで3次元形状を構築可能なActiveCubeを利用して,形状を構築した後に,その形状を用いて3次元形状モデルを検索可能なシステムを実装した.特に,形状だけではなく,モーションを加味することで検索精度の向上することが分かった.研究計画通りに、研究項目に着手し、大きなサプライズなく検討が進んでいるため。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画通りに、研究項目に着手し、大きなサプライズなく検討が進んでいるため。なお経費の繰り越しは、ノード間距離測定方式を検討するなかで、リターンパスを含めた信号伝搬経路が確保できる電極の設計が極めて重要な役割を果たす知見が得られたため、その電極設計に必要な詳細検討を新たに行ったことによる。センサノード位置取得方法、センサノードへのエネルギー供給方法、センサノードとホストPC間の通信方法が本研究課題成功の鍵で有り、24年度にめどをつけて、試作機製作へ展開する。各要素技術の確立を目指す。
観光開発を軸とした過疎地域振興に関する研究

平成3年度は,観光開発と過疎地域振興の関連性についてシステム論的整理を試みた。その上で,(1)個別経営生体の短期的経営成立性に関する分析,ならびに(2)長期的経営成立性に関する分析,の二方面から基礎的なモデル分析を試みた。平成4年度は,前年度の成果をふまえるとともに,ミクロな経営行動分析に加えて,よりマクロな観点から過疎地における観光地経営の可能性を分析した。その結果,次にような知見を得た。(1)過疎地域の活性化のメカニズムを,糧(かて)→舵(かじ)→絆(きずな)→礎(いしずえ)の各機能の連関メカニズムとして捉えることが有効である。(2)糧のみならず,舵(リーダシップ)や絆(地域連帯)にも寄与しうるような観光開発の戦略をシナリオとして作成した。(3)観光開発が地域経済,財政に及ぼす影響について分析モデルを開発し実証分析を行った。対象地域としては鳥取県・島根県の過疎町村を取り上げた。これらの研究の遂行により,過疎地域の特殊性をふまえた観光開発の可能性と,それを科学的に分析し,有効な施策を検討するための方法論を提示し得た。その成果は大別して次の2つになる。(I)観光開発を過疎地の地域振興の手段とみなし,社会システムとしての地域の活性化と関連づけて観光開発を検討するためのシステム,モデルが提示された。(II)主として地域経営の視点から観光開発の戦略を検討する場合の経営分析モデルを開発した。これらの成果は,今後,他の過疎地域の活性化を観光を機軸として科学的に検討する上で有効な方法論として活用できるものと考える。本年度は,(1)観光施設の短期的経営成立性に関する分析,および(2)長期的経営成立性に関する分析を取り上げて実施した.研究の方法及びその成果は概ね以下のようである.(1)個別経営主体の短期的経営成立性に関する分析観光施設を専業経営できるか,あるいは兼業・副業経営せざるをえないかという個別経営主体の経営成立性を分析した.具体的には、施設の稼働率,季節変動,経営主体の財務構造といった変動要因が観光宿泊施設の経営成立性に及ぼす影響を損益分岐点手法により分析を行った.(2)長期的経営成立性に関する分析観光開発による観光施設の収益基準とその不確実性,地域における兼業・専業の可能性等の要因の変化が既存の経営主体のa)施設経営の存続,b)経営規模の拡大・縮小,c)転業・廃業の選択行動,あるいは,その他の地域住民の観光宿泊施設への新規参入の有無にどのような影響を及ぼすかを分析した.具体的には,長期的な地域住民の生計維持手段の選択行動を収益リスクのもとでの資産選択行動モデルとして定式化するとともに,観光開発・地域開発等のハ-ドな手段,資金形成や融資等のソフトな手段が経営主体の選択行動に及ぼす影響について分析を行った.なお,研究の実施にあたっては,アンケ-ト調査等を通じて経営状況や意向調査を行った.以上2つの角度からの分析モデルの開発により,従来ともすれば,経験的や定性的なレベルでしか論じられなかった過疎地域の活性化問題を観光施設の経営成立性という視点から科学的に検討する分析手段を提示しえたといえる.来年度はさらに実証分析を重ねて提案されたアプロ-チの適用可能性を検討する予定である.前年度の成果をふまえるとともに、ミクロな経営行動分析に加えて、よりマクロな観点から過疎地における観光地経営の可能性を分析した。その場合、単に観光のみに焦点を当てるのではなく、過疎地域の活性化の一環としての観光対策というアプローチを重視することにした。具体的には以下のとおりである。(1)過疎地域の活性化のメカニズムを、糧(かて)→舵(かじ)→絆(きずな)→礎(いしずえ)の各機能の連関メカニズムとして捉える必要性と有効性を明らかにした。

(2)糧のみならず、舵(リーダーシップ)や絆(地域連帯)にも寄与しうるような観光開発の戦略をシナリオとして作成した。(3)初年度の成果を利用して個別主体の経営行動を分析した。(4)観光開発が地域経済、財政に及ぼす影響について分析モデルを開発し、実証分析を行った。対象地域としては鳥取県・島根県の過疎町村を取り上げた。これらの研究の遂行により、過疎地域の特殊性をふまえた観光開発の可能性とそれを科学的に分析し、有効な施策を検討するための方法論を提示しえたと考える。その成果を大別すると次の二つに分類される。(i)観光開発を過疎地の地域振興の手段とみなし、社会システムとしての地域の活性化を関連づけて観光開発を検討するためのシステム・モデルが提示された。(ii)主として地域経営の視点から観光開発の戦略を検討する場合の経営分析モデルを開発した。これらの成果は、今後、他の過疎地域の活性化を観光を機軸として科学的に検討する上で有効な方法論として活用できるものと考える。
数百年から数万年の試料の年代決定をめざすアルファリコイルトラック年代測定法の開発

鉱物中のウランやトリウムがα壊変する際に,親元素が反跳することによって結晶中に傷が生じると考えられており,αリコイルトラック(ART)と名付けられている。ウラン濃度が比較的高いジルコンでART年代測定が確立できれば,数百年数万年オーダーの年代決定が可能になり,歴史時代の様々な考古学的,地質学的,環境学的イベントの解明に寄与できる。申請者らは原子間力顕微鏡を利用してジルコンを観察し,無数にある浅いくぼみを発見した。本研究はこのくぼみがARTであるかどうかを確定し,ART年代測定法を確立する事を目的として実施している。今年度はこれまで観察した年代既知試料の年代測定結果の評価を行なった。入戸火砕流(約25-29 ka),鬱陵隠岐(約10 ka)に加えて,雲仙火山(約20 a)と白山火山(約58 ka)で評価したところ,概ね期待年代の25%程度の若い年代となった。ART年代式には,観察面へのregistration factorとしてARTのサイズが必要であり,エッチング後のARTの深さから直径約20 nmの球として年代を計算した。しかし年代測定結果から逆に考えると,実際にはエッチング前のサイズで考えるべきであり,そのサイズは5nmの球として見積れるかもしれない。またARTの深さと直径のサイズの傾向を調べると,概ねART認定のクライテリアとした深さ10nm,直径0.5μmを通る直線上にのった。直線に沿ったばらつきはエッチングの程度を反映していると思われる。一方直線から外れたものもあり,ARTではない,例えばinclusionによるetch pitを計測している可能性も否めない。やはり人工的にARTを発生させる方法を考案して観察する必要がある。当初分析予定であった試料のうち,十和田八戸(約13 ka)や鬼界アカホヤ(約7 ka)の広域テフラの起源火山岩にはジルコンがほとんど入っておらずテスト試料としては不適切であることが判明したため,分析可能な追加試料を探したところ,当初予定に入っていたものの,政治的な理由から入手が困難であった白頭山の試料を入手することができた。この試料の鉱物分離および観察を実施するため,研究期間の延長を申請した。思いがけず入手が可能となった白頭山の試料の鉱物分離を実施しジルコンの観察を実施する。また観察した浅いetch pitが本当にアルファリコイルトラックであるかどうか確認するための重イオン照射の手法を考案したので,この研究を実施できるよう研究費の獲得を目指す。ARTは,層状ケイ酸塩の劈開面を利用した観察例はあるが実践的な年代決定はほとんどされていない。本研究ではこのくぼみがARTであるかどうかを確定し,ART年代測定法を確立する事を目的としている。本年度は年代既知の広域テフラの起源火山岩として,十和田八戸(約13ka)試料を採集し,鉱物分離,観察を行った。また姶良(約24ka)と同源の入戸火砕流から採取した試料の観察も行った。十和田八戸の火砕流からはほとんどジルコンが出ず,2粒子のみの観察であった。入戸火砕流から採取した試料では段階的にエッチングを施し観察をすすめた。観察結果からARTの認定基準を幅500nm,深さ10nm程度のものとして計数し,年代の計算を試みた。その結果は参照年代より大幅に若かった。ARTの認定基準が適切かどうかさらに吟味をすすめる必要がある。また年代式には3次元的に分布するARTを観察する面(2次元)で検出するために必要になる検出係数が含まれており,この検出係数を吟味することも必要である。そのためにはARTの大きさに対する知見が重要である。さらに試料数を増やすこと,年代式の吟味,ARTの認定基準の吟味,試料の準備プロセスの吟味をすすめる必要がある。参照年代がよく決まっている広域テフラの起源火山岩の試料採集を行うにあたり,白頭山(約10世紀)と鬱陵隠岐(約10ka)を対象に挙げていたが,中国の共同研究者との議論の結果白頭山の国外持ち出しが認められず,採集ができなかった。今後テフラとして厚く堆積しているところをを探すか,もしくは同等の年代の他の火山を対象にするか対策を実施する。また鬱陵隠岐の試料採集は安全性から初夏(晩春)に実施するべきだとの韓国の共同研究者からの指摘があった。初年度試料採集計画をたてた際にはその時期は既に過ぎていたため,課題2年目に実施することになった。その他の試料の観察については概ね予定通り実施しているが,この2試料について予定より遅れているため,(3)やや遅れていると判断した。

ウラン濃度が比較的高いジルコンでART年代測定が確立できれば,数百年数万年オーダーの年代決定が可能になり,歴史時代の様々な考古学的,地質学的,環境学的イベントの解明に寄与できる。申請者らは原子間力顕微鏡を利用してジルコンを観察し,無数にある浅いくぼみを発見した。本研究はこのくぼみがARTであるかどうかを確定し,ART年代測定法を確立する事を目的として実施している。今年度は年代既知の広域テフラの起源火山岩として鬱陵隠岐(約10ka)に相当する火山岩の採取を韓国鬱陵島にて行った。鉱物分離を施し,観察した結果若干量のジルコンが含まれていることがわかった。また昨年採取した十和田八戸(約13ka)から分離したジルコンのAFM観察を行った。これまで観察した試料と同様,ARTと思われる凹みが見られた。しかし本粒子にはFTと考えられる構造を有していたため,得られた粒子の少なさ(2粒子のみ)とも合わせると,本質粒子ではなく基盤からの混入物であることが疑われた。また入戸火砕流から採取したジルコンの段階エッチングより,ARTと思われる凹みの顕出プロセスについて考察を行った。その結果まず直径の拡大がすすみ,その後で深さ方向に深化が生じるように観察された。予定していた試料の採取を終了し,鉱物分離を行った。しかし,鬼界アカホヤ(約7ka),および十和田八戸(約13ka)にはジルコンがほとんど入っておらずテスト試料としては不適切であることが判明した。ジルコンが入っていた試料でのAFMでの観察,および段階エッチングによるART様の凹の形状変化を観察することができた。鉱物中のウランやトリウムがα壊変する際に,親元素が反跳することによって結晶中に傷が生じると考えられており,αリコイルトラック(ART)と名付けられている。今年度はこれまで観察した年代既知試料の年代測定結果の評価を行なった。入戸火砕流(約25-29 ka),鬱陵隠岐(約10 ka)に加えて,雲仙火山(約20 a)と白山火山(約58 ka)で評価したところ,概ね期待年代の25%程度の若い年代となった。ART年代式には,観察面へのregistration factorとしてARTのサイズが必要であり,エッチング後のARTの深さから直径約20 nmの球として年代を計算した。しかし年代測定結果から逆に考えると,実際にはエッチング前のサイズで考えるべきであり,そのサイズは5nmの球として見積れるかもしれない。またARTの深さと直径のサイズの傾向を調べると,概ねART認定のクライテリアとした深さ10nm,直径0.5μmを通る直線上にのった。直線に沿ったばらつきはエッチングの程度を反映していると思われる。一方直線から外れたものもあり,ARTではない,例えばinclusionによるetch pitを計測している可能性も否めない。やはり人工的にARTを発生させる方法を考案して観察する必要がある。
中世後期からルネサンスの哲学を背景にしたスピノザ哲学の形成史的研究

中世後期からルネサンスの哲学を背景にしたスピノザ哲学の形成史の検討を通して、スピノザ哲学の独自性を測定することを目的として、今年度は次の研究を行い、新たな知見を得た。1、「形而上学思想」の検討及び「第二スコラ」の哲学者へーレボールドの著作『メレマテマタ』との関係に関する検討を集中して行い、特に、作用原因を中心とした原因概念が内在化されていること、及び、認識論に関わる概念の把握において伝統的な抽象概念が批判に晒されている点に大きな意味があることを明らかにした。2、『知性改善論』に関し、改めて最近の研究成果を参考にしながら、全体の構成に関して一定の見通しを得ると共に、翻訳を改定しつつ訳注を作成し、引用の意味づけをも含めたテキスト全体の細部に対する理解を深めた。3、上記の研究をもとにしながら、『エチカ』の内在的な研究を進め、それ以前の著作からの発展の模様を明らかにする作業に着手した。より具体的には、一旦『エチカ』の体系を問題群ごとに解体し、それ以前の著作との関係を辿るという作業を進め、特に「共通概念」の位置づけに関して一定の見通しを得た。『短論文』において既に見られる汎神論的思想をルネサンスの思想と対比させるという主題、またそこにおける属性の位置づけに関しては、残念ながら十分な検討を終えることが出来なかった。今後はこの点に関する研究を進めた上で、これまでの研究を統合し、<存在の一義性>をめぐる研究プロジェクトの総括を行うことになる。その際、ドゥンス・スコトゥスの<存在の一義性>の哲学が、あくまでも存在「概念」の一義性の哲学であり、従って、一連の表象の哲学を準備したものであることをおさえつつ、スピノザ哲学の「力の形而上学」を背景にした一義性の哲学の有する独自性の意味に焦点を集めて研究の総括を行うことになろう。中世後期からルネサンスの哲学を背景にスピノザ哲学の独自性を測定するべく、今年度はその思想の形成を、『短論文』・「形而上学思想」・『知性改善論』の読解、及び、晩期スコラ哲学ならびにデカルト派の哲学との対比において検討した。具体的な研究成果は以下の通りである。1.これまで『知性改善論』は『短論文』の後に書かれた著作であると思われてきたが、最近の研究において(Migniniによって)提出された、最初期に位置する著作であるとの解釈ならびにテクストの検討を行い、基本的にこの解釈の正当性を、特に書簡の検討を通して確認した。2.次いで『知性改善論』の独自性をデカルト哲学の観念説との関係において検討し、観念の力動性の意味を明らかにすると共に、この書物が未完であることの理由に関する諸解釈を、特に『エチカ』の「共通概念」との関係に焦点を集め検討した。3.さらに『短論文』の検討を行い、特に第一部に見られる汎神論的思想の表現主義的意義を解明し、ルネサンスの哲学との関係に関する手がかりを得た。以上の研究を進めつつ、『知性改善論』の翻訳を、諸版の校合及び各国語訳の参照を行いつつ完成させ、これは解説と共に近々刊行予定である。著作執筆年代決定の変更に伴い、研究の順序を変えざるを得なかったため、「形而上学思想」の検討及び(とりわけ原因概念を巡る)ヘーレボールドを代表とする晩期スコラ哲学との関係に関する検討は、残念ながら終了しておらず、この点に関する研究を早急に完成させる予定である。また、『短論文』において既に見られる汎神論的思想をルネサンスの思想と対比させるという主題、またそこにおける属性の位置づけ、ならびに(第二部で論じられる感情論の受容をも含めた)デカルト哲学との対比は手つかずであり、この点に関しては、研究計画通り、来年度に集中的に行う予定である。
大脳皮質と視床との相互連関機構の解明

我々はマウスの視床を用いて神経核パターン形成メカニズムを明らかにした。Foxp2(R552H)ノックインマウスを用いた解析の結果、Foxp2は後方の視床分化に必要であることがわかった。子宮内電気穿孔法を用いて視床特異的にFoxp2機能喪失実験を行ったところ、Foxp2は視床自律的に重要であることがわかった。軸索トレーサーを注入した結果、視床皮質投射もFoxp2によって制御されていることが明らかとなった。これらの結果は、Foxp2が視床核パターン形成の重要な遺伝子であることを意味している。視床は脳深部に位置する神経核群で、感覚情報の主要な中継核である。我々はマウスの視床を用いて、神経核構造の形成メカニズムの解明を目標としている。これまでにフォークヘッド型転写因子であるFoxp2が視床形成期に視床のなかで発現濃度勾配を示すことを見いだしている。そこでFoxp2機能が低下しているFoxp2(R552H)ノックインマウスを用いて、視床パターン形成におけるFoxp2の必要性の検討を行った。視床前方、内側および後方遺伝子マーカーを用いて、視床内部のパターニングの変化を検討した結果、視床の後方に存在する神経核が縮小していたことからFoxp2は後方の視床分化に重要であることが示唆された。さらに、十分性を検討するために子宮内電気穿孔法を用いて予定視床領域にFoxp2を強制発現し上述の遺伝子マーカーの発現変化を検討したところ、Foxp2は視床の後側化に十分であることを見いだした。また、Foxp2は視床のみならず他の脳領域でも発現していることから、Foxp2(R552H)ノックインマウスの表現型がFoxp2の視床自律的な機能を反映していない可能性があった。そこで子宮内電気穿孔法でFoxp2に対するshRNAを視床に導入し、視床特異的にFoxp2機能喪失実験を行ったところ、Foxp2(R552H)ノックインマウスの表現型と同様な表現型を得ることができた。この結果は、Foxp2は視床自律的に重要であることを示唆している。順調に研究は進行している。我々はフォークヘッド型転写因子Foxp2が視床形成期に視床のなかで発現濃度勾配を示すことを見いだした。視床前方、内側および後方遺伝子マーカーを用いて検討した結果、視床の後方に存在する神経核が縮小していたことからFoxp2は後方の視床分化に重要であることが示唆された。Foxp2は視床のみならず他の脳領域でも発現していることから、Foxp2(R552H)ノックインマウスの表現型がFoxp2の視床自律的な機能を反映していない可能性があった。続いて神経回路の投射パターンにも表現型があるか検討した。後外側視床亜核群は体性感覚野に投射し、内側視床亜核群は前頭葉へ投射することを利用して、Foxp2(R552H)ノックインマウスの体性感覚野もしくは前頭葉に神経トレーサーを注入し視床神経細胞を逆行性にラベルした。その結果、視床皮質投射もFoxp2によって制御されていることが明らかとなった。これまではFoxp2(R552H)ノックインマウスを分子マーカーを用いて検討してきたが、神経回路の投射パターンにも表現型があれば、Foxp2は分子マーカーだけではなく機能的にも後外側視床亜核群の運命決定に重要であると言える。そこで今後は、後外側視床亜核群は体性感覚野に投射し、内側視床亜核群は前頭葉へ投射することを利用して、Foxp2(R552H)ノックインマウスの体性感覚野もしくは前頭葉に神経トレーサーを注入し視床神経細胞を逆行性にラベルすることで、神経回路への影響を可視化し検討する。
デング出血熱重症化に関与する宿主および病原因子の解明

熱帯地域で流行を繰り返し多くの人的被害が発生しているデング出血熱重症化に関与する宿主および病原体因子を解明することを目的として、東南アジアのデングウイルス活動地域において、患者血清からウイルス分離しその遺伝子、生物学的性状を解析する一方、デング感染者のウイルス感染細胞の分析を実施した。フィリピンでは2000年前後にそれまで流行していたデング2型ウイルスが他の地域から侵入したデング2型ウイルスに置換する現象が観察され、ベトナムやバングラデシュにおいては地域に古くから生息しているデングウイルスが変化(進化)をしながら流行を繰り返していた。デングウイルスは遺伝子的には比較的急速な変異を繰り返しつつ地理的にも移動して時には勢力を拡大しているという生態学的特長が明らかにされた。今回の調査ではバングラデシュ、フィリピンで重症者から分離したウイルスと軽症者から分離したウイルスでは重要な遺伝子配列の差異は発見できなかった。しかし同一患者から異なる生物学的特徴(感染細胞嗜好性や増殖度)を有する2種のウイルス株が分離された、この発見はデングウイルスは複合集団として存在しているのであり、その病原性の解析にはウイルスと宿主固体の組み合わせ、およびウイルス集団のそれぞれのグループの増減等を考慮して解析する必要性が示唆された。したがって、デングウイルスと病原性の関連性の解析は従来考えられていたよりもさらに複雑な因子(一患者中のウイルス遺伝子の多様性)を考慮する必要性をしめしている。今後、アジアにおけるデングウイルスの動向を継続的に観察するとともに、さらに網羅的なデングウイルス関連蛋白質の生理作用解析がデング出血熱発生のメカニズムを解明するうえで必要である。デングウイルス感染症の重症型であるデング出血熱の宿主と病原体の解析を実施した。1)フィリピン、ベトナム、バングラデシュにおいて研究期間中に発生したデングの流行中に患者血液からデングウイルスを分離してその分子疫学解析を実施した。その結果、バングラデシュにおいてはデング3型のアジア由来株、ベトナムにおいてはベトナム固有種と考えられるデング4型株、フィリピンにおいてはフィリピン土着と思われる14型までの全てのウイルスを分離した。これらの地域においてはすべて軽症のデング熱と重症のデング出血熱が流行しており、いずれの血清型のウイルスにおいても重症型が発生することは明らかであったが、とくにバシグラデシュにおいては成人の患者でしかもデングウイルスに初感染で多数の重症患者が発生していた。この事はウイルスに成人を重症化させる変異が発生したことを示唆しており、現在ウイルスの全塩基配列を解析している。2)ベトナムの患者末梢血のフローサイトメトリー解析から、感染初期にB細胞系の細胞群に多量のウイルス抗原を認める患者が発見された。この患者から蚊細胞とヒトB細胞系細胞で各々ウイルスを分離した。これは従来のデングウイルスの感染向性とは異なる所見であり、デングウイルスのヒトでの感染標的細胞が必ずしも同一のものではない、即ち多種の細胞を標的としうることを示唆しており、今後デング感染症の重症化メカニズムを同定する上で極めて重要な発見である。1)デングウイルスの分子疫学解析。フィリピン、ベトナム、バングラデシュにおいて研究期間中に発生したデングの流行中に患者血液からデングウイルスを分離してその分子疫学解析をした。バングラデシュにおいては初年度と同様にデング3型が継続的に流行していることが確認されたが重症度と相関した遺伝子変異は同定できなかった。フィリピンにおいてはフィリピン土着と思われる14型までの全てのウイルスを分離したが、とくにデング2型ウイルスについてはそれまでのフィリピン固有種のウイルスから所謂国際型の2型ウイルスに完全に置き換わったことが判明した。現在この原因について調査中である。2)ベトナムの同一デング熱患者から分離した感染細胞特性の異なる2つのデングウイルス株に関する遺伝子解析を継続した。これはヒトのB細胞系の細胞でよく増殖するウイルスと蚊細胞でのみよく増殖するウイルスの解析である。この2つのウイルス株はフローサイトメーターで解析した結果、それぞれ感受性のある細胞によく吸着する性質をもっている。しかし、その遺伝子解析からはウイルス表面蛋白にアミノ酸レベルでの差異が認められなかった。そこで現在E蛋蛋