hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の花蜜が介在する生物間ネットワークの形成プロセス

本研究では,重要な送粉者として知られる社会性ハナバチの花粉荷および蜜胃内容物に含まれる真菌類を調査し,花蜜内に含まれる真菌群集と比較することで,花蜜微生物の分散プロセスを検討した.野外で採取したニホンミツバチおよびマルハナバチ類の花粉荷に含まれる真菌類を単離培養したところ,Metschnikowia属の酵母(特にM. reukaufiiおよびM. cf. lachancei)が多産した.次いで,これら酵母2種が同所の花蜜および蜜胃内容物にも優占することをメタバーコーディング解析によって明らかにした.なお未記載種のM. cf. lachanceiについては,ドラフトゲノムを解読し,DNAバーコーディング領域のゲノム内変異を考慮した上で,種同定を実施した.社会性ハナバチは,効率的な訪花行動に加えて,巣内に蓄えた花蜜や花粉荷を餌資源としてコロニー内で共有する.さらに社会性ハナバチは,体表に付着した花粉を団子状に固めて花粉荷を作るが,その際に蜜胃に蓄えられた花蜜を吐き出して,つなぎとして用いることが知られている.したがって,花蜜酵母の分散プロセスにおいて,社会性ハナバチ類のコロニーが重要なハブの役割を担っていると考えられる.一方,ハナバチ類の花粉荷からはケカビ門の糸状菌も出現したが,特にMucor属のM. falcatusが複数試料より高頻度に検出された.本種は報告例の稀な種であり,社会性ハナバチと深く関わりを持つ可能性があるが,自然界でのハビタットを今後詳細に調査する必要がある.花蜜内の微生物が送粉共生系に介入しているという知見が報告されており、植物-訪花者-微生物の三者間に拡張された生物間相互作用が注目されている。複合送粉共生系ネットワークの解明を目的として、草本種の花蜜に含まれる真菌群集組成をDNAメタバーコーディングおよび単離培養によって同定し、ホスト植物種および送粉者との共生関係を検討した。その結果、花蜜内に生息する真菌としてMetschnikowia属酵母が優占し、花蜜内の真菌群集のネットワーク構造がホスト植物種の訪花昆虫タイプと対応していることが明らかになった。また未記載種のMetschnikowia属酵母を単離し、その生活環を解明することに成功した。主要な花蜜酵母種について、細胞単位で遺伝子型解析を実施することで、野外集団における遺伝的多様性パターンを明らかにし、送粉系を介した分散プロセスを検証する。最も多くのホスト植物種から検出されたM. reukaufiiについては株の単離に成功しており、既存の遺伝マーカーが適用可能であることを確認している。今後、花粉一粒ジェノタイピング法を応用した酵母のハンドリング技術の確立に取り組む。あわせて訪花昆虫の体内から採取した花蜜サンプルを対象に、その真菌群集組成を評価することで、訪花昆虫を介した微生物の分散プロセスを直接的に検証する。花蜜内で最も優占するMetschnikowia reukaufiiおよびM. cf. lachanceiを対象に,細胞単位で遺伝子型解析を実施することで,野外集団におけるクローン構造や遺伝的多様性レベルを明らかにし,送粉系を介した分散プロセスを検証する.すでに両種とも複数の株を単離しており,前者については既存のSSRマーカーが適用可能であることを確認している.後者に関しては低コストのゲノム解析技術を援用することで,効率的にSSRマーカーを開発することが可能である.さらにハナバチ類の採餌行動を專門とする研究者の協力を得て,ハナバチ類の花粉団子のサンプリングを行い,ハナバチ類の餌資源である花粉組成と花粉団子に含まれる花蜜酵母の組成を合わせることで,複合的な送粉系ネットワークの解明を試みる.分子生態学年度末の学会(第64回日本生態学会)参加のための旅費が若干不足し、運営交付金で代替したため、その差額の11,125円を次年度使用額とした。H29年度の試薬消耗品として使用する予定である。
刺激応答性分子集合体を利用した生体機能模倣材料の調製とその応用

スマートポリマー(刺激応答性高分子)は,外部環境(温度変化・pH変化・塩濃度変化など)が変化した各種刺激条件下において疎水性・親水性などの特性変化および構造変化することが知られている.そこで,この性質を利用し,各種刺激条件下でミクロ界面の特性(疎水性・流動性)を制御できることを示した.さらに,これらスマート分子集合体を添加した条件において,タンパク質の再活性化収率の改善効果を解析し,スマートポリマー分子集合体のシャペロン活性の有無について検討した.モデルタンパク質としてはCarbonic Anhydrase from Bovine(CAB)を用いた.その結果,タンパク質の再活性化の過程に生ずる構造中間体(所謂,Molten-Globule状態)の表面特性に応じて分子集合体を適切に調製する手法を確立した.即ち,タンパク質の再活性化中間体の疎水性が小さい場合,高い流動性がなくても適度に高い疎水性を有する分子集合体の存在下で高い活性収率が得られ,一方,高い疎水性を有する場合,適度に高い疎水性と高い流動性を有する分子集合体存在下でタンパク質の高い再活性化収率が得られた.以上の知見に基づいてスマートポリマー分子集合体を利用することでタンパク質の表面状態により,タンパク質を認識しタンパク質の構造状態を制御する機能性の界面を提供できる可能性を示した.さらに従来報告されてきたタンパク質の再活性化方法よりも高濃度のタンパク質濃度条件でも効率的に再活性化できることを示した.また,スマートポリマーと同様に,ナノ疎水界面を有するモデル生体膜である脂質二分子膜共存下において,スーパーオキシドディスムターゼの酸化ストレスによる失活が抑制されることを示した.スマートポリマー(刺激応答性高分子)は,外部環境(温度変化・pH変化・塩濃度変化など)が変化した各種刺激条件下において疎水性・親水性などの特性変化および構造変化することが知られている.そこで,この性質を利用し,各種刺激条件下でミクロ界面の特性(疎水性・流動性)を制御できることを示した.さらに,これらスマート分子集合体を添加した条件において,タンパク質の再活性化収率の改善効果を解析し,スマートポリマー分子集合体のシャペロン活性の有無について検討した.モデルタンパク質としてはCarbonic Anhydrase from Bovine(CAB)を用いた.その結果,タンパク質の再活性化の過程に生ずる構造中間体(所謂,Molten-Globule状態)の表面特性に応じて分子集合体を適切に調製する手法を確立した.即ち,タンパク質の再活性化中間体の疎水性が小さい場合,高い流動性がなくても適度に高い疎水性を有する分子集合体の存在下で高い活性収率が得られ,一方,高い疎水性を有する場合,適度に高い疎水性と高い流動性を有する分子集合体存在下でタンパク質の高い再活性化収率が得られた.以上の知見に基づいてスマートポリマー分子集合体を利用することでタンパク質の表面状態により,タンパク質を認識しタンパク質の構造状態を制御する機能性の界面を提供できる可能性を示した.さらに従来報告されてきたタンパク質の再活性化方法よりも高濃度のタンパク質濃度条件でも効率的に再活性化できることを示した.スマートポリマー(刺激応答性高分子)は,外部環境(温度変化・pH変化・塩濃度変化など)が変化した各種刺激条件下において疎水性・親水性などの特性変化および構造変化することが知られている.そこで,この性質を利用し,各種刺激条件下でミクロ界面の特性(疎水性・流動性)を制御できることを示した.さらに,これらスマート分子集合体を添加した条件において,タンパク質の再活性化収率の改善効果を解析し,スマートポリマー分子集合体のシャペロン活性の有無について検討した.モデルタンパク質としてはCarbonic Anhydrase from Bovine(CAB)を用いた.その結果,タンパク質の再活性化の過程に生ずる構造中間体(所謂,Molten-Globule状態)の表面特性に応じて分子集合体を適切に調製する手法を確立した.即ち,タンパク質の再活性化中間体の疎水性が小さい場合,高い流動性がなくても適度に高い疎水性を有する分子集合体の存在下で高い活性収率が得られ,一方,高い疎水性を有する場合,適度に高い疎水性と高い流動性を有する分子集合体存在下でタンパク質の高い再活性化収率が得られた.以上の知見に基づいてスマートポリマー分子集合体を利用することでタンパク質の表面状態により,タンパク質を認識しタンパク質の構造状態を制御する機能性の界面を提供できる可能性を示した.さらに従来報告されてきたタンパク質の再活性化方法よりも高濃度のタンパク質濃度条件でも効率的に再活性化できることを示した.また,スマートポリマーと同様に,ナノ疎水界面を有するモデル生体膜である脂質二分子膜共存下において,スーパーオキシドディスムターゼの酸化ストレスによる失活が抑制されることを示した.
無限型リーマン面間の擬等角同値性について

普遍タイヒミュラー空間Tは上半平面の擬等角変形を記述する空間である.2010年にBonsante--Schlenkerらは,任意のタイヒミュラー同値類に対し極小ラグランジュな擬等角変形を代表元として選ぶことができることを示した.極小ラグランジュという条件の等角構造に対する自然性を考慮すれば, Bonsante--Schlenkerの結果は次のように一般化できる;任意の双曲的リーマン面間の擬等角写像は極小ラグランジュな擬等角写像に(理想)境界を止めてホモトピックである.従って, Bonsante--Schlenkerの結果は無限型リーマン面の擬等角変形の研究に深く関わってくる.特にこの結果は,一般の双曲型リーマン面Rに対し,そのタイヒミュラー空間T(R)(同相写像の同値類の空間)からR上のベルトラミ係数の空間((-1,1)形式の空間)への大域切断が得られたことを意味する.つまり同相写像の同値類の空間であるタイヒミュラー空間をある種の関数空間であるベルトラミ係数の空間の部分空間とみなすことができるのである.従って,この大域切断がどのような性質(連続性,滑らかさ,実または複素解析性など)を持つのかということは非常に興味深い問題である.本年度は, Tが上半平面上のベルトラミ係数の空間Bの部分空間としてどのように表されるか研究を行った.即ち,極小ラグランジュ擬等角写像のベルトラミ係数を特徴付けるというものである.その研究結果として,ラグランジュ性をもつ擬等角写像に対して,その極小性をベルトラミ係数のみの条件で特徴付けるという進展を得た.従って,残る課題はラグランジュ性をベルトラミ係数の条件として言い換えるということになる.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。有限個の穴があいた、球または複数人乗りの浮輪のことを有限型リーマン面と呼ぶ。またそれ以外の曲面(実2次元多様体)を無限型リーマン面と呼ぶ。例えば、無限に広がった平面から等間隔に無限個の穴をあけたものは無限型リーマン面である。本研究は、二つの無限型リーマン面の間に擬等角写像と呼ばれる、ある程度角度を保つような対応が存在しうるか調べるものである。まず一般の無限型リーマン面二つを比べることは困難であると考えられるため、シンプルな無限型リーマン面の具体例として複素平面から無限個の穴をあけたものを考えた。その結果として例えば、複素平面からそれぞれ(1)整数、(2)格子、(3)自然数、(4)2の非負整数ベキ、を除いたものは、どの二つも互いに擬等角写像によって対応しえないことが明らかになった。(1)と(2)が互いに擬等角に対応しないことについては、より一般的な結果を得ることが出来た。その結果を応用することによって、複素平面から整数を除いて得られる無限型リーマン面のタイヒミュラー空間における極限集合について、ある種の凸性と可分性を示すことができた。(1)と(3)、(4)の場合についても同様に、より一般的な結果を得ている。こちらの結果については、ヴァイサラ問題と呼ばれる未解決問題に応用が得られた。ヴァイサラ問題とはユークリッド空間の部分集合を擬対称写像によってユークリッド空間に埋め込むとき、この擬対称写像はユークリッド空間全体の擬等角写像で表されるか、というものである。本研究の結果を応用することによって、整数を実数直線に擬対称に埋め込む時、この擬対称写像は複素平面の義等角写像によって表されることが明らかとなった。無限型リーマン面のシンプルな具体例に対し、その擬等角同値性について詳しい結果が得られたため。この研究結果や手法を用いることによって、より一般の無限型リーマン面に対し擬等角同値性について研究が可能となると期待できる。また研究結果の応用として、無限次元タイヒミュラー空間論やヴァイサラ問題などの研究課題外の研究においても成果が得られたため。普遍タイヒミュラー空間Tは上半平面の擬等角変形を記述する空間である.2010年にBonsante--Schlenkerらは,任意のタイヒミュラー同値類に対し極小ラグランジュな擬等角変形を代表元として選ぶことができることを示した.極小ラグランジュという条件の等角構造に対する自然性を考慮すれば, Bonsante--Schlenkerの結果は次のように一般化できる;任意の双曲的リーマン面間の擬等角写像は極小ラグランジュな擬等角写像に(理想)境界を止めてホモトピックである.従って, Bonsante--Schlenkerの結果は無限型リーマン面の擬等角変形の研究に深く関わってくる.特にこの結果は,一般の双曲型リーマン面Rに対し,そのタイヒミュラー空間T(R)(同相写像の同値類の空間)からR上のベルトラミ係数の空間((-1,1)形式の空間)への大域切断が得られたことを意味する.つまり同相写像の同値類の空間であるタイヒミュラー空間をある種の関数空間であるベルトラミ係数の空間の部分空間とみなすことができるのである.従って,この大域切断がどのような性質(連続性,滑らかさ,実または複素解析性など)を持つのかということは非常に興味深い問題である.本年度は, Tが上半平面上のベルトラミ係数の空間Bの部分空間としてどのように表されるか研究を行った.即ち,極小ラグランジュ擬等角写像のベルトラミ係数を特徴付けるというものである.

その研究結果として,ラグランジュ性をもつ擬等角写像に対して,その極小性をベルトラミ係数のみの条件で特徴付けるという進展を得た.従って,残る課題はラグランジュ性をベルトラミ係数の条件として言い換えるということになる.単位円板のタイヒミュラー空間は普遍タイヒミュラー空間と呼ばれ、すべての双曲型リーマン面のタイヒミュラー空間を含んでいる。それ故、無限次元タイヒミュラー空間論においてよく研究されている対象の一つである。その重要性は本研究においても例外ではない。Y.Shenはヴェイユ・ピーターソンクラスの擬等角写像に対応する擬対称写像の特徴付けを与えた。本年度ではこの結果をより一般化し、p乗可積分なクラスの擬等角写像に対応する擬対称写像の特徴付けを与える。そのためにp乗ディリクレ積分に対し、パーセバルの等式に相当するような評価の方法を研究する。また近年Bonsante-Shlenkerによって、単位円周の擬対称写像に対し新しい擬等角拡張の方法が与えられた。この拡張を用いて普遍タイヒミュラー空間の研究が活発に行われているが、本研究ではその一部としてBonsante-Shlenker拡張のベルトラミ係数の特徴付けを研究する。Bonsante-Shlenker拡張のベルトラミ係数はAdS空間内の極大曲面の曲がり具合(所曲率)の情報をよく反映しているため、これを逆算することによってベルトラミ係数の持つべき条件を模索していく。またこの研究を用いてBonsante-Shlenker拡張の可積分性について調べる。以上の研究を踏まえ、無限型リーマン面間に可積分なクラスの擬等角写像が存在するかどうかについて研究を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
高精度数値モデルによる北太平洋深層循環Pathwayの基礎研究

現実的な地形を含む世界海洋大循環モデルを用いて、北太平洋の深層循環の3次元構造を明らかにする目的で、気候値の海上風と海面気温、淡水フラックス分布を与えて、数値シミュレーション実験を行った。その結果、サモア海峡から北上する底層水の流量は、北太平洋深層上部の鉛直拡散係数の絶対値と鉛直構造に依存するが、底層水の北上流路は、海底地形に強く拘束されることがわかった(H16-17)。南極周極流から太平洋底層に流れ込む高密度の周極深層水は、サモア海峡から一端北太平洋海盆へ入り、その後、ウエークpassage、クラリオンpassage等、を経て、ハワイ島の北東海域から上昇し、深層上部で西向き帯状流に乗る。これは、人工的なトレーサー放出実験により確認できるが、さらに、流量保存のラグランジュ粒子を放出する実験により確認した。また、Δ14C(海面起源)の拡散実験を行い、観測値と比較した結果、もっとも年齢の古い水が上記のハワイ北東海域に見いだされることがわかり、上に述べた北太平洋の深層水の流路構造の存在がより確かとなった。さらに、帯状流となった深層上部水や低緯度で底層から上昇する水の挙動は、鉛直拡散係数の鉛直構造に依存していることがわかった。係数が深層上部で上向きに急激に減少する場合(Tsujino et al)、水が主躍層付近まで上昇するには十分な浮力が与えられないため、ほとんどの深層上部水は、南大洋に西岸境界流として南下する(モデルのreturn flow)。一方、係数が上向きに比較的緩やかに(あるいは一定値)に減少するときは、躍層上部から表層エクマン上昇域につながり、中層表層経由でインド洋、南大洋へ戻るという、もとのBroeckerのコンベアーベルト説に近い循環となる。深層上部で実測されたΔC14やΔHe3の分布によると西岸や東岸に偏った南下流の痕跡はない。太平洋深層上部の西岸(モデル)あるいは東岸海域(Reid, Schmitz)でのreturn flowの存在やTsujino式の鉛直拡散係数の鉛直プロファイル妥当性に疑問が生じる結果となった。深層上部で赤道を北から南へよぎる流れは少ないとする上記の作業仮説をふまえて、より正確な太平洋深層循環の3次元構造を明らかにする必要があることがわかった。水平1°x1°x鉛直45層の分解能を持つCCSR全球高精度海洋大循環モデル(COCO)を、現実的な海底地形と気候値の海面境界条件(風の応力、熱フラックス、淡水フラックス)のもとに、長期積分(5000年)して定常状態を求め、その結果を解析する方法により、主として、鉛直拡散係数の鉛直分布(プロファイル)、水平分布の影響を調べた。とくに、観測から示唆されている大陸棚斜面付近の鉛直混合を簡単なパラメーターで表現したケースの結果と、水平に一様な鉛直混合係数のケースの結果とを比較した。具体的には、全球の深層循環における上昇域として全球の子午面循環量に対する影響が大きいことが知られている(Furue&Endoh, 2005)北太平洋の子午面循環、南大洋からの底層水の流入経路、流入量、上昇域、上昇流量などについて、詳細に調べ、両ケースを比較した。

また、age tracer modelを導入し、海面から拡散、移流により深層へ移動しながら一様に加齢するトレーサーの分布を、先の大循環モデルの結果を用いて3000年程度積分し、定常状態として求めた。このデータから、深層水の海面から沈降した後の年齢分布が分かり、北太平洋の底層水の流入、上昇域などの大規模分布が分かる。その結果、大陸棚斜面近傍での鉛直混合がその海域での鉛直上昇流を誘発し、境界域の多い北太平洋西部に上昇域がかたよる。それに伴って、北太平洋西部に向かう底層水の流量が有意に増加することが認められた。しかし、底層水の北上経路そのものは、海底地形に強く拘束され、ほとんど変わらないことも分かった。この結果は、北太平洋深層で比較的古い年齢の水が北太平洋東部に存在するという、トレーサーモデルの結果や観測されたトレーサー(Δ14C)分布と、整合性がとれていることが分かった。以上の結果は、北太平洋のみならず、おそらく、南太平洋、インド洋の深層大循環の3次元構造の再現のためには、境界付近の鉛直混合(の更なる観測とパラメータ化)を考慮する必要があることを示唆している。昨年度には、現実的な世界海洋大循環モデルを用いて、北太平洋の深層循環を支配すると考えられている鉛直拡散係数の鉛直分布を(1)水平一様なケース(2次元)と(2)陸棚斜面付近の混合を表現する境界混合型分布(3次元)のケースで与え、得られる定常深層循環を、主として底層水の拡がりという観点から調べた。その結果、当初の予想に反して、いずれも観測に近い底層流分布を再現する、つまり、海底地形コントロールが強く効いていること、境界混合型のケースが定量的に観測に近い底層水、底層流量分布を与えることが分かった。そこで、今年度は、本研究の当初目的である深層から表層の水と底層水のつながりの3次元構造をあきらかにする為に、上記の計算結果(循環場)を用いて、非定常なトレーサーを、主要な底層水の分岐点(サモア海峡、ウェーク島passage、Clarion passage、Challenger海淵)に投入する実験を行った。底層水の上層への非定常な拡がり方を解析し、定性的であるが、3次元流路図を作成した。また、東西平均した子午面循環の上昇が主として、北偏した風成亜寒帯上昇域と熱帯循環上昇域とにつながることを確認した。ここで与えた鉛直拡散係数の境界混合型のケースと水平一様型のケースの違いは、主として深層上部から南太平洋へ戻る流れの構造に現れる。また、観測と定量的な比較ができるように、Δ14Cの拡散実験を行い、現在解析中である。今後は、水塊とともに移動するラグランジュ的なトレーサーを用いた実験をおこない、定量的な3次元流路解析を行いたい。現実的な地形を含む世界海洋大循環モデルを用いて、北太平洋の深層循環の3次元構造を明らかにする目的で、気候値の海上風と海面気温、淡水フラックス分布を与えて、数値シミュレーション実験を行った。これまでに、サモア海峡から北上する底層水の流量は、北太平洋深層上部の鉛直拡散係数の絶対値と鉛直構造に依存するが、底層水の北上流路は、海底地形に強く拘束されることがわかっている(H16-17)。南極周極流から太平洋底層に流れ込む高密度の周極深層水は、サモア海峡から一端北太平洋海盆へ入り、その後、ウエークpassag、クラリオンpassage等、を経て、ハワイ島の北東海域から上昇し、深層上部で西向き帯状流に乗る。
キラル高分子の不斉合成

申請者がこれまでに開発してきた高選択的不斉反応を基盤として、これらを重合反応に応用することによって、新しい人工光学活性高分子化合物の合成に関する研究を以下のように進めた.重合反応に応用可能な不斉反応のなかで、不斉Diels-Alder反応については、種々の高選択的不斉触媒が開発されており、C-C結合形成反応としても重要な反応であることから、本研究ではこの反応をとりあげた.Diels-Alder重合については、すでに多くの報告があり、ラダーポリマー等ユニークな構造を持つ高分子が数多く合成されている.しかし、Diels-Alder重合におけるキラリティーの導入については報告されていないため、本研究ではまずこの点を明らかにすることを目的とした.不斉Diels-Alder重合に用いるモノマーとしては、ビスジエン型(DE-DE)モノマー、ビスジエノフィル型(DP-DP)モノマーを種々合成した.DE-DE型モノマーのジエン部分にはフルフリル基、ブタジエニル基を導入した.一方、DP-DP型モノマーのジエノフィル部分にはα,β-不飽和カルボニル化合物を種々検討したが、Diels-Alder重合が、ほとんど進行しないことがわかった.DP-DP型モノマーとして、ビスマレイミドを用いることによって、ルイス酸存在下Diels-Alder重合が進行し、分子量1万以上の高分子を得ることができた.不斉修飾ルイス酸を触媒として用いることで最高[Φ]_<435>=578゚の分子旋光度を有する光学活性高分子を合成することに成功した.申請者がこれまでに開発してきた高選択的不斉反応を基盤として、これらを重合反応に応用することによって、新しい人工光学活性高分子化合物の合成に関する研究を以下のように進めた.重合反応に応用可能な不斉反応のなかで、不斉Diels-Alder反応については、種々の高選択的不斉触媒が開発されており、C-C結合形成反応としても重要な反応であることから、本研究ではこの反応をとりあげた.Diels-Alder重合については、すでに多くの報告があり、ラダーポリマー等ユニークな構造を持つ高分子が数多く合成されている.しかし、Diels-Alder重合におけるキラリティーの導入については報告されていないため、本研究ではまずこの点を明らかにすることを目的とした.不斉Diels-Alder重合に用いるモノマーとしては、ビスジエン型(DE-DE)モノマー、ビスジエノフィル型(DP-DP)モノマーを種々合成した.DE-DE型モノマーのジエン部分にはフルフリル基、ブタジエニル基を導入した.一方、DP-DP型モノマーのジエノフィル部分にはα,β-不飽和カルボニル化合物を種々検討したが、Diels-Alder重合が、ほとんど進行しないことがわかった.DP-DP型モノマーとして、ビスマレイミドを用いることによって、ルイス酸存在下Diels-Alder重合が進行し、分子量1万以上の高分子を得ることができた.不斉修飾ルイス酸を触媒として用いることで最高[Φ]_<435>=578゚の分子旋光度を有する光学活性高分子を合成することに成功した.
天草陶石を原料とするアルミナ強化磁器の強化メカニズムの解明と高強度化設計

天草磁器土:益田長石=6:1に調整した原料にアルミナを添加して1200°C1350°Cで焼成し、アルミナ強化磁器を作製した。それらの曲げ強度を評価した結果、アルミナ15wt%添加でアルミナ無添加磁器の約1.3倍、アルミナ30wt%添加で約1.7倍となり、アルミナ添加による強度上昇の効果が確認できた。それらの強度データに対し、2母数のワイブル統計解析を行った結果、形状母数が約25となり、強度データの信頼性が比較的高いことが確認できた。アルミナとそれ以外の磁器素地との熱膨張率差を変化させることにより、pre-stressが強度に及ぼす影響を検討するため、滑石添加アルミナ強化磁器の強度を評価した。天草磁器土:(益田長石+滑石)=6:1に調整した原料にアルミナを添加し、1300°Cで焼成してたアルミナ強化磁器を作製した。滑石添加アルミナ強化磁器の強度は、滑石約0.1wt%添加で若干減少するが、さらなる滑石添加により強度は上昇し、アルミナ15wt%添加で強度がアルミナ無添加磁器の約1.4倍@滑石0.3wt%、アルミナ30wt%添加で約1.9倍@滑石0.5wt%となった。滑石添加がアルミナを除く磁器素地の熱膨張率に及ぼす影響を評価した結果、滑石0.1wt%添加では熱膨張率が大きくなり(ガラスのネットワーク構造がMg2+イオンで分断される効果)、それ以上添加すると熱膨張率が小さくなる(石英のガラス化促進の効果)ことがわかった。アルミナとアルミナを除く磁器素地の700°Cから35°Cにおける熱収縮差に対し、強度の増加分(滑石添加アルミナ強化磁器の強度ー滑石無添加アルミナ強化磁器の強度)をプロットした結果、熱収縮差の増加とともに強度の増分も大きくなることが明らかとなった。このことにより、pre-stressがアルミナ強化磁器の強度上昇の主な原因の1つであることが示唆された。平成30年度の研究成果により、アルミナ強化磁器の強度上昇の主な原因が、アルミナとそれ以外の磁器素地における熱膨張率差(もっと正確に言えば、熱収縮差)によって生じるpre-stressであることが明らかとなった。次年度以降において、pre-stressの定量化を試み、強度上昇とpre-stressの定量的な関係を明らかにする。さらに、pre-stressに基づいた材料設計を行い、これまで以上に高い強度を発現するアルミナ強化磁器を開発する。

天草磁器土:(益田長石+滑石)=6:1に調整した原料にアルミナを添加し、1300°Cで焼成してたアルミナ強化磁器を作製した。滑石添加アルミナ強化磁器の強度は、滑石約0.1wt%添加で若干減少するが、さらなる滑石添加により強度は上昇し、アルミナ15wt%添加で強度がアルミナ無添加磁器の約1.4倍@滑石0.3wt%、アルミナ30wt%添加で約1.9倍@滑石0.5wt%となった。滑石添加がアルミナを除く磁器素地の熱膨張率に及ぼす影響を評価した結果、滑石0.1wt%添加では熱膨張率が大きくなり(ガラスのネットワーク構造がMg2+イオンで分断される効果)、それ以上添加すると熱膨張率が小さくなる(石英のガラス化促進の効果)ことがわかった。アルミナとアルミナを除く磁器素地の700°Cから35°Cにおける熱収縮差に対し、強度の増加分(滑石添加アルミナ強化磁器の強度ー滑石無添加アルミナ強化磁器の強度)をプロットした結果、熱収縮差の増加とともに強度の増分も大きくなることが明らかとなった。このことにより、pre-stressがアルミナ強化磁器の強度上昇の主な原因の1つであることが示唆された。天草磁器土:益田長石=6:1に調整した原料にアルミナを添加して1200°C1350°Cで焼成し、アルミナ強化磁器を作製した。それらの曲げ強度を評価した結果、アルミナ15wt%添加でアルミナ無添加磁器の約1.3倍、アルミナ30wt%添加で約1.7倍となり、アルミナ添加による強度上昇の効果が確認できた。それらの強度データに対し、2母数のワイブル統計解析を行った結果、形状母数が約25となり、強度データの信頼性が比較的高いことが確認できた。アルミナとそれ以外の磁器素地との熱膨張率差を変化させることにより、pre-stressが強度に及ぼす影響を検討するため、滑石添加アルミナ強化磁器の強度を評価した。平成30年度の研究成果により、アルミナ強化磁器の強度上昇の主な原因が、アルミナとそれ以外の磁器素地における熱膨張率差(もっと正確に言えば、熱収縮差)によって生じるpre-stressであることが明らかとなった。次年度以降において、pre-stressの定量化を試み、強度上昇とpre-stressの定量的な関係を明らかにする。さらに、pre-stressに基づいた材料設計を行い、これまで以上に高い強度を発現するアルミナ強化磁器を開発する。試料を作製する石膏型と特性を評価するために必要な治具を年度内に購入する(補充する)予定であったが、納入時期が年度内に間に合わなかったため。次年度に購入する予定。
担子菌の発酵能による機能性大豆の開発

ヤマブシタケは小さめの粒度、シイタケは大きめの粒度で、生理活性やイソフラボン濃度、核酸濃度が高くなることが判明した。また、マウスを用い発酵黒大豆が安全であることを明らかにした。発酵することで新たな機能性が付加され、また、スエヒロタケにおいて抗酸化活性が著しく高値を示す味噌を作成することができた。さらに、アレルゲンタンパク質の低下も観察され、機能性を有する黒大豆味噌の試作に成功した。スエヒロタケで発酵させた発酵黒大豆中に、エクオールを検出することができた。つまり、腸内の乳酸菌でなければ作ることができないと考えられてきたエクオールを、担子菌発酵で製造することの可能性を示唆した。本応募研究課題の主要な実験内容は、大豆(黒大豆)を発酵する担子菌のスクリーニングを行い、心筋梗塞や脳血栓などの血栓症を予防する担子菌由来および発酵作用によって生じる抗トロンビン活性、線溶活性、抗酸化活性などを有する機能性発酵黒大豆を製造することである。平成25年度の研究成果を下記に示す。平成24年度の研究結果から、発酵黒大豆の製造は、黒大豆を丸大豆、大、中、小に挽き割して滅菌したものに、マスタケ(W8)、ヤマブシタケ(Ym-2)、シイタケ(Sh-5)、スエヒロタケ(NBRC4928)の4種類の担子菌を植菌し、4週間発酵させたものを試料とし、イソフラボン濃度と核酸濃度を測定した。平成24年度において、電気泳動、抗酸化活性(化学発光法、ORAC法)、線溶活性(フィブリン平板法)、抗トロンビン活性(トロンビン時間法)の測定を行い、マスタケは小、ヤマブシタケは中、シイタケは大に挽き割りをしたもの、スエヒロタケは丸大豆で高い活性が認められた。一方、平成25年度に測定したイソフラボン濃度測定では、ヤマブシタケは中、スエヒロタケは丸大豆で最も高値を示し、平成24年度と同様の結果が得られ、本研究の再現性が確認できた。核酸濃度測定の結果では、マスタケは大、ヤマブシタケは小、シイタケは丸大豆、スエヒロタケは小で、キノコのうま味を示す核酸のグアニル酸(GMP)の濃度が最も高い値を示した。よって、ヤマブシタケは小さめの粒度、シイタケは大きめの粒度で、生理活性やイソフラボン濃度、核酸濃度が高くなることが判明した。また、マウスを用い、発酵黒大豆の安全性試験を行った結果、全く危険性がないことが明らかとなった。発酵黒大豆の分析および安全性試験の結果から、担子菌による発酵黒大豆の製造条件を確立すると共に、発酵することで新たな機能性が付加され、さらに発酵黒大豆が安全であることを明らかにした。本研究課題の主要な実験内容は、大豆(黒大豆)を発酵する担子菌のスクリーニングを行い、心筋梗塞や脳血栓などの血栓症を予防する担子菌由来および発酵作用によって生じる抗トロンビン活性、線溶活性、抗酸化活性および免疫力を高めガンを予防するβ-D-グルカンなどを有する機能性大豆を製造することである。平成24年度の研究成果を下記に示す。発酵黒大豆の製造は、1日水に浸漬した黒大豆を滅菌したものに227株の担子菌をそれぞれ植菌後、4週間発酵を行った。発酵した黒大豆について抗酸化活性、線溶活性、抗トロンビン活性を測定した結果、スエヒロタケ(NRBC4928)が線溶活性で高い活性を示し、ヤマブシタケ(Ym-2)は抗酸化活性で高い活性を示した。また、マスタケ(W8)は抗トロンビン活性で高値を示し、シイタケ(Sh-5)は抗酸化活性と線溶活性の両方でやや高値を示した。選択された4株の担子菌について最適な発酵条件を検討するために丸大豆、および丸大豆を大、中、小に挽き割りをしたものを用いて発酵を行った。4週間発酵を行ったものを用いてSDS-PAGE、抗酸化活性(化学発光法、ORAC法)、線溶活性、抗トロンビン活性の測定を行った結果、SDS-PAGEによるタンパク染色バンドの観察から、4株の担子菌それぞれで発酵させた大豆全てにおいて、大豆タンパク質が十分に分解されていることが確認でき、プロテアーゼ活性が高値であることが推察された。また、シイタケ(Sh-5)に関しては顕著な結果が得られなかったものの、スエヒロタケ(NBRC4928)は丸大豆、ヤマブシタケ(Ym-2)は中に挽き割りをしたもの、マスタケ(W8)は小に挽き割りをしたものがそれぞれ高い活性を示した。平成24年度および25年度において、発酵黒大豆の製造に適した担子菌のスクリーニングを行うと共に、発酵材料としての黒大豆の形状(小、中、大、丸大豆)について調べた結果、マスタケ(W8)は小、ヤマブシタケ(Ym-2)は中、シイタケ(Sh-1)は大に挽き割りをしたもの、スエヒロタケ(NBRC4928)は丸大豆で、抗酸化活性(化学発光法、ORAC法)、線溶活性(フィブリン平板法)、抗トロンビン活性(トロンビン時間法)の全てにおいて最も高い活性を示した。

一方、適度な発酵状態が望まれると予測されたイソフラボン濃度の測定では、ヤマブシタケは中、スエヒロタケは丸大豆で最も高値を示した。核酸濃度の測定ではマスタケは大、ヤマブシタケは小、シイタケは丸大豆、スエヒロタケは小で、キノコのうま味を示す核酸のグアニル酸(GMP)の濃度が最も高い値を示した。よって、ヤマブシタケは小さめの粒度、シイタケは大きめの粒度で、生理活性やイソフラボン濃度、核酸濃度が高くなることが判明した。また、マウスを用い、発酵黒大豆の安全性試験の結果から、担子菌による発酵黒大豆の製造条件を確立すると共に、発酵することで新たな機能性が付加され、さらに発酵黒大豆が安全であることを明らかにした。平成26年度においては、食品の応用として、上記の担子菌と黒大豆を用いた味噌の製造を行った結果、スエヒロタケにおいて抗酸化活性が著しく高値を示す味噌を作成することができた。さらに、アレルゲンタンパク質の低下も観察され、機能性を有する黒大豆味噌の試作に成功した。平成24年度から26年度において、発酵黒大豆の製造に適した担子菌のスクリーニングを行うと共に、発酵材料としての黒大豆の形状(小、虫、大、丸大豆)について調べた結果、マスタケ(W8)は小、ヤマブシタケ(Ym-2)は中、シイタケ(Sh-1)は大に挽き割りをしたもの、スエヒロタケ(NBRC4928)は丸大豆で、抗酸化活性(化学発光法、ORAC法)、線溶活性(フィブリン平板法)、抗トロンビン活性(トロンビン時間法)の全てにおいて最も高い活性を示した。一方、イソフラボン濃度の測定では、ヤマブシタケは中、スエヒロタケは丸大豆で最も高値を示した。また、スエヒロタケにおいて抗酸化活性が著しく高値を示す味噌を作成することができた。そこで、平成27年度においては、黒大豆を担子菌で発酵させることによる有効性を追求するために、通常イソフラボンが摂取後に、腸内細菌によってつくり出されるエクオールについて調査を行った。その結果、スエヒロタケで発酵させた発酵黒大豆中に、エクオールを検出することができた。つまり、、腸内の乳酸菌でなければ作ることができないと考えられてきたエクオールを、担子菌の発酵で製造することができることを示唆した。ヤマブシタケは小さめの粒度、シイタケは大きめの粒度で、生理活性やイソフラボン濃度、核酸濃度が高くなることが判明した。また、マウスを用い発酵黒大豆が安全であることを明らかにした。発酵することで新たな機能性が付加され、また、スエヒロタケにおいて抗酸化活性が著しく高値を示す味噌を作成することができた。スエヒロタケで発酵させた発酵黒大豆中に、エクオールを検出することができた。つまり、腸内の乳酸菌でなければ作ることができないと考えられてきたエクオールを、担子菌発酵で製造することの可能性を示唆した。本応募研究課題は、現在、深刻な問題となっている血栓症およびガンなどの疾病に対して予防効果を示す担子菌を利用した発酵黒大豆への応用を考え、新規な機能性
原子層で制御された電析金属膜の反射電子顕微鏡法による研究

本研究は,電析による金属多層膜の作製を目的としており、Pt単結晶表面への異種金属電析初期過程を反射電子顕微鏡法により直接観察し、電析金属超薄膜の結晶成長機構ならびに単原子層レベルでの積層構造制御の基礎デ-タを得ようとしたものである。反射電子顕微鏡観察には、Pt単結晶球を電極として使用し、この(lll)面を観察した。具体的には、先ずPt(lll)表面を観察し、その表面にCUあるいはCoを電析させ析出状態を観察する、次に電解液中でのアノ-ドストリッピングによる電気化学的解析から電析量を評価し、完全にCu、Coがアノ-ド溶解した同一Pt表面を再度観察する、また電析Cu、Co上に更にPtを電析させ積層表面を観察するという操作を繰り返すものである。Pt(lll)表面へのCu電析初期過程に関しては、単原子層あるいは数原子層上に更に3次元核生成・成長するStranskiーKrastanov型結晶成長を観察した。島状Cu析出の場合アノ-ドストリッピングによりCuが剥ぎ取られた裸のPt表面に同一形状の痕跡が観察され、固体内拡散による合金化の可能性を示唆した。一方、Pt(lll)表面へのCo電析の場合には、厳密には完全な2次元的層状成長ではないが、単原子層形成後ある層の成長が完了する以前にその上に次の層の成長が開始する10原子層程度の多層同時成長を観察した。更に、その上にPtを数原子層電析すると成長表面が平坦化される傾向を示し、また界面での規則化合金相形成の可能性も示唆された。本基礎研究を基に、十分純化した電解液中において電析条件を厳密に制御することにより、単原子層レベルで積層構造制御された従来の分子線エピタキシ-・スパッタリング等の物理気相成長法に劣らないあるいはより特異な構造・機能を有した金属多層膜の作製が可能であり、現在検討中である。
豪雨による地すべり発生の予測に関する研究

1.目的と方法:本研究は地質・気象・土質・地下水質の各側面から,豪雨融雪水など地表供給水による地すべり発生機構を総合的に研究し,地すべり発生の予測に役立てることを目的とした.新潟県山方志村東虫亀地区を地すべりモデル地区として選び,地質・気象・地下水の現地調査・自動観測を行った.データの収録は,現地でICカードに自動収録する方式と,有線通信システムにより研究室で随時フロッピーディスクに収録する方式をとった.両方式とも長期の積雪下の連続データをとるのにも成功した.豪雨時の水の研究は偶然に支配されて実行が困難であるので,本研究ては融雪水の供給を長雨モデルを兼ねるものとみなして,現地調査を行った.2.成果と意義:調査地でき地表地質・地形調査と深度100mのボーリング調査によって,古期の初生的巨大地すべり亀裂と移動地塊(規模は1.5km×1.5km×0.1km以上)の存在を確認した.移動地塊の内部はより小規模にブロック化しており,その一部は現在も2次すべり活動を続けているが,巨大亀裂の側端部には特にそれが集中する傾向が認められる.この調査結果から従来基岩(地山)と判定されてきたものは,実は固結した地すべり面を多数挟在する巨大な古い地すべり移動地塊であることが判明した.3.融雪水量その他の気象の連続観測から平均気温と融雪水量の関係を得ることができ,また降雨・融雪水の地中浸透量を算定することを試みている.地下水位・水圧の観測からは斜面の位置,深さによって雨水・融雪水に対する水位・水圧の応答が一様でないこと水質調査から地下水は水脈をなして流れていることなどを確認できた.今後,巨大亀裂を含む大小の亀裂への雨水の集中機構を解明し,これと地すべり面の間隙水圧変動との関連性を究明できれば豪雨による地すべり発生機構の解明と地すべり防災対策に新しい寄与をなすことにならう.1.目的と方法:本研究は地質・気象・土質・地下水質の各側面から,豪雨融雪水など地表供給水による地すべり発生機構を総合的に研究し,地すべり発生の予測に役立てることを目的とした.新潟県山方志村東虫亀地区を地すべりモデル地区として選び,地質・気象・地下水の現地調査・自動観測を行った.データの収録は,現地でICカードに自動収録する方式と,有線通信システムにより研究室で随時フロッピーディスクに収録する方式をとった.両方式とも長期の積雪下の連続データをとるのにも成功した.豪雨時の水の研究は偶然に支配されて実行が困難であるので,本研究ては融雪水の供給を長雨モデルを兼ねるものとみなして,現地調査を行った.2.成果と意義:調査地でき地表地質・地形調査と深度100mのボーリング調査によって,古期の初生的巨大地すべり亀裂と移動地塊(規模は1.5km×1.5km×0.1km以上)の存在を確認した.移動地塊の内部はより小規模にブロック化しており,その一部は現在も2次すべり活動を続けているが,巨大亀裂の側端部には特にそれが集中する傾向が認められる.この調査結果から従来基岩(地山)と判定されてきたものは,実は固結した地すべり面を多数挟在する巨大な古い地すべり移動地塊であることが判明した.3.融雪水量その他の気象の連続観測から平均気温と融雪水量の関係を得ることができ,また降雨・融雪水の地中浸透量を算定することを試みている.地下水位・水圧の観測からは斜面の位置,深さによって雨水・融雪水に対する水位・水圧の応答が一様でないこと水質調査から地下水は水脈をなして流れていることなどを確認できた.今後,巨大亀裂を含む大小の亀裂への雨水の集中機構を解明し,これと地すべり面の間隙水圧変動との関連性を究明できれば豪雨による地すべり発生機構の解明と地すべり防災対策に新しい寄与をなすことにならう.
チオアミドダイレクトアルドール反応を基盤とする実践的ポリオール合成研究

今年度は、ダイレクト型不斉付加反応における求核種前駆体にアセトニトリルの適用を試みた。ニトリルはソフトLewis塩基性を有しており、チオアミドアルドール反応で得られた知見を生かして効果的に求核的活性化が可能と考えた。また、ニトリルの官能基変換多様性から、研究課題の最終目的である実践的ポリオール合成にも繋がると考えた。アセトニトリルを求核種前駆体とするダイレクト型不斉付加反応としては、2006年に柴崎・金井らによって報告されたアルデヒドへの触媒的不斉付加反応の一例に留まり、対応するアルジミンへの同反応の報告例がなかった。私は、採用初年度の研究を通して得られたソフトLewis塩基性官能基の求核的活性化に関する知見を基に、アセトニトリルの持つソフトなLewis塩基性に着目し、ソフトLewis酸/ハードBrønsted塩基協奏機能触媒を駆使することで穏和な条件下でアセトニトリルの脱プロトン化が進行し、アルジミンへのアセトニトリルのダイレクト型触媒的不斉付加反応が可能になると考えた。種々検討を行ったところ、[Cu(CH_3CN)_4]PF_6、(R, R_P)-Ph_T aniaphos、Barton塩基から構成される触媒を10mol%用いることで、ハFチオホスフィノイルイミンへのアセトニトリルの不斉付加反応がDME中50°Cにて円滑に進行することを見出した。種々の電子吸引性・電子供与性置換基を有する芳香族イミンに対し、中程度の収率(3772%)、エナンチオ選択性(2952%ee)ながら目的付加体が得られた。なお、アルジミンとしてソフトLewis塩基性を持たないN-ホスフィノイルイミンを利用した場合、本不斉反応は進行しないことが確認された。活性求核剤であるCu-アセトニトリル種近傍においてアルジミンの同時活性化がなされ、効率的かつ立体選択的なC-C結合形成が進行していると示唆される。(抄録なし)私は今年度、先に報告したチオアミドを求核種前駆体とする触媒的不斉ダイレクトアルドール反応のさらなる応用展開として、本反応を鍵反応とする脂質異常症治療薬アトルバスタチン合成、及びanti選択的反応の開発を行った。まず、アトルバスタチン合成に関して報告する。2011年に報告した第一世代合成法では、本ダイレクトアルドール反応を鍵として14工程にてアトルバスタチン合成を達成したが、本法では高価な不斉配位子の利用の他、保護基の着脱、及び合成終盤での窒素源の導入に伴う工程数の長さに改善の余地を残していた。今回私は、これらの諸問題を(1)配位子の効率的回収、(2)分子内オキシマイケル反応によるsyn-1,3-ジオールの形成、及び(3)チオアミドの窒素源としての利用、の3点を組み込んだ新規合成経路を構築することで解決し、プロセス合成へ応用可能なレベルでの不斉配位子の再利用と9工程でのアトルバスタチン合成を達成した。続いて、aDti選択的反応の開発について報告する。通常、アルドール生成物の剛syn,antiの作り分けは、エノラート生成段階でのE,Z制御により行うが、チオアミドはその立体障害からE-エノラート生成が極めて不利である。今回私は、求核種前駆体としてE-エノラートを生成するチオラクタムを選択することにより、種々の脂肪族及び芳香族アルデヒドに対するanti選択的触媒的不斉ダイレクトアルドール反応を開発した。また、得られたアルドール生成物のチオアミド部位の変換により、対応する様々な有用生成物への誘導も行った。今後これらの誘導体、及び既に報告しているチオアミドのsyn選択的触媒的不斉ダイレクトアルドール反応を基盤とした有用有機化合物群の合成検討を実施する予定である。なお、アルジミンとしてソフトLewis塩基性を持たないN-

ホスフィノイルイミンを利用した場合、本不斉反応は進行しないことが確認された。活性求核剤であるCu-アセトニトリル種近傍においてアルジミンの同時活性化がなされ、効率的かつ立体選択的なC-C結合形成が進行していると示唆される。研究成果を論文発表および学会発表にて報告し、高い評価を得ていることからも計画は概ね期待通り進行中である。今年度は特にチオアミドダイレクトアルドール反応の医薬品合成への応用として、これを鍵反応とする高脂血症治療薬アトルバスタチン合成を行った。本合成では、チオアミドを効果的なC2N1ユニットとして利用できたことが成功の鍵であった。一方で、チオアミドの変換に伴う硫黄由来の悪臭、および反応条件の厳しさが課題となっている。そこで、これらを解決する対応策として、アルドール反応における求核種前駆体に、チオアミドに代わる基質、具体的にはアセトニトリルを適用することも考慮にいれる。ニトリル基はチオアミドと同様、高いソフトルイス塩基性を有しており、チオアミドアルドール反応で得られた知見を生かして効果的に求核的活性化を行うことも可能と考える。また、ニトリルの官能基変換多様性から、研究課題の実践的ポリオール合成も十分に検討可能である。(抄録なし)
集中状態における人間の大脳の働きの解明

集中した状態というのは種々のケースが考えられるが、気功は集中した状態であることが知られている。この報告では小周天、内養功、六字訣の気功について報告をする。小周天は意識を集中させて、気を背骨から頭の上まで気を持ち上げ、頭の頂上から顔にそって気を降ろし、胸の中央を通り、腹部から陰部に気を下げ、再び肛門を通り再度繰り返すと言われている。一般に気功状態において、アルファ波が後頭葉に現れたり、あるいはそれが前頭葉まで広がったりする。このことからアルファ波に注目して、この小周天では脳波トポグラフでアルファ波の電位が高い所が後頭葉から前頭葉に向かって移動が起こることが判った。これはさらに周期的現象であり、その周期は呼吸によることも明かにした。内養功という気功は病気治療法の一つで、たとえば高血圧、低血圧の治療を行うことが出来ると言われている。それを確かめるために各種の生理測定を行った。その結果、高血圧の方には交感神経をそれほど強く刺激しない方法で、吸う、吐く、止めるという呼吸であった。所が低血圧の患者用には吸う、止める、吐くという呼吸を行い、この場合は交感神経系に強く働きかけていた。このいずれの呼吸でも頚動脈の付近の血流が増加し、特に吸う、止める、吐くの呼吸の方が血流増加が大きく、脳内血流を改善する効果があることもわかった。六字訣といわれる声を出す気功において、声を出すことで交感神経系に強く働きかけていることがわかった。また、声を出した後、脳波トポグラフではリラックスすることが判った。さらに発声音により特定の臓器に影響を与え、治療が可能と言われているが、超音波エコーを用いることで心臓、肝臓、腎臓の血流を改善できることが判った。人間が何かをしようとして集中した場合、大脳がどのように働くかは興味深い。集中した状態というのは色々な場合が考えられるが、平成8年は健康法として行われている気功の中で立って行う座禅と云われる站椿功を多くの方の協力を得て実験を行った。この場合、全く動きがないにもかかわらず、心拍数が上昇することがわかった。このことは自律神経系の交感神経が刺激されて上昇していることが推定でき、これを実現するには下腹部で行う丹田呼吸が原因であった。気功前の安静閉眼時、後頭葉にアルファ波が現れることは多いが、気功中にアルファ波が前頭葉に移動すること。あるいは両前頭葉の電位が上昇する場合、左右の前頭葉のどちらかが強くなることが認められた。次に他人に気を与える外気功で、最もハイレベルと考えられる気功麻酔について測定する機会を得た。すなわち、外科手術を受ける患者に気で麻酔をかけられる中国人気功師(上海中医薬大学付属研究所教授でこの先生のみができる)と患者役をした健常な人物の両者の生理的な測定を行った。この実験では気を送るため大変な集中していることが考えられる。気功師の脳波トポグラフィをみると、気功麻酔中アルファ1波で前頭葉に強い電圧の上昇が見られ、ベータ波は見られなかった。患者は気を受けると頭全体にアルファ波が広がるが特に前頭葉でその強度が増加が見られた。次に書を書く場合の実験も行った。書を書く直前にFzの位置の電位が上昇し、次に前頭葉の電位が上昇し、その後、視覚野に移っていくことから、書く気になってどのように書くか視覚野が働くものと考えられる。この場合は心拍数はほとんど上昇しないが、血圧が急激に上昇しており自律神経系が影響を受けていることが判った。来年度以降もさらに測定データを増やして集中した場合の大脳の働きを調べていきたい。

集中状態という場面は種々考えられるが、毛筆の書を書くときの脳の働きを測定した。筆を持ってから書を書き始めるまでの時間に注目して脳波を測定した。この場合、筆を持った段階からすでにベータ波は小さくなり、アルファ波領域で前頭葉に大きな電位が発生することが判った。このようなアルファ波の発生は気功などの集中状態で同様なことが観測されており、これは何かをはじめようとする場合のやる気の気であると考えられる。所が集中するというんは比較的むつかしい。そこで気功において集中することを学ぶが、それができるようになるにはどのような練習課程でできるかを気功の練習年数について、生理的なデータで簡単に測定できることができれば便利である。一般の人で脳波を測定することは頭が汚れるためそれほど簡単ではない。そこで、心拍数、血圧などの一般的な生理測定を気功を習い始めた人から、永年やっている方を複数測定して、そのデータを整理することで心拍のR点と連続血圧のR点等価時間(血圧は指先で測定しているため、ECGのR点と血圧の等価R点の間には時間的なズレが生じ、これは脈波伝搬時間と言われるものである)の間の差を測定すると、その時間の変化が熟練の程度で短くなることが判り、逆にこの時間でおよその熟達の程度も判るようになった。熟達した人の脳波は前頭葉でアルファ波の脳波が強いことから大脳の働きをおおよそ推定できる。さらに,好きな匂を嗅がせた場合の大脳の働きについても研究を行ってみた。この実験では誘発刺激法による脳波の測定を行ったが、現状の所では好きな匂を嗅がせて約300ms程度の潜時後にベータ波が現われ、その後アルファ波が前頭葉から後頭葉に広がることが判ったが、実験方法を含めて現在も検討中である。集中した状態というのは種々のケースが考えられるが、気功は集中した状態であることが知られている。この報告では小周天、内養功、六字訣の気功について報告をする。小周天は意識を集中させて、気を背骨から頭の上まで気を持ち上げ、頭の頂上から顔にそって気を降ろし、胸の中央を通り、腹部から陰部に気を下げ、再び肛門を通り再度繰り返すと言われている。一般に気功状態において、アルファ波が後頭葉に現れたり、あるいはそれが前頭葉まで広がったりする。このことからアルファ波に注目して、この小周天では脳波トポグラフでアルファ波の電位が高い所が後頭葉から前頭葉に向かって移動が起こることが判った。これはさらに周期的現象であり、その周期は呼吸によることも明かにした。内養功という気功は病気治療法の一つで、たとえば高血圧、低血圧の治療を行うことが出来ると言われている。それを確かめるために各種の生理測定を行った。その結果、高血圧の方には交感神経をそれほど強く刺激しない方法で、吸う、吐く、止めるという呼吸であった。所が低血圧の患者用には吸う、止める、吐くという呼吸を行い、この場合は交感神経系に強く働きかけていた。このいずれの呼吸でも頚動脈の付近の血流が増加し、特に吸う、止める、吐くの呼吸の方が血流増加が大きく、脳内血流を改善する効果があることもわかった。六字訣といわれる声を出す気功において、声を出すことで交感神経系に強く働きかけていることがわかった。また、声を出した後、脳波トボグラフではリラックスすることが判った。さらに発声音により特定の臓器に影響を与え、治療が可能と言われているが、超音波エコーを用いることで心臓、肝臓、腎臓の血流を改善できることが判った。