hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細菌べん毛モーターのトルク発生装置の解析

一方、電子顕微鏡法による解析では、単分散したPomAB試料の単粒子解析、電子線トモグラフィー観察を続けている。同法では、分解能は限られるが、結晶化することなく試料の三次元構造を解析することができる。効率よく電子顕微鏡観察を行うためには最適な試料の作製が重要となるが、本年度は同目的のため、試料支持膜作製用カーボン蒸着装置を導入した。また、トモグラフィーの自動撮影のための環境を整備し、これにより定常的に傾斜像撮影を行えるようになった。現在、低温電子顕微鏡法により生理的な環境に近い状態の構造を、より高い分解能で解析するべく、条件の検討、構造解析プログラムの改良を進めている。今後、低温電子顕微鏡法、X線結晶構造解析法の両者を相補的に用いて、イオン流のモーター回転力への変換機構の解明を目指す。細菌べん毛は、細胞膜を透過するイオンの流れをエネルギーとして回転する生体超分子モーターであり、約25種類以上の異なった蛋白質から構成される。現状では、その回転の機構はほとんどわかっていない。本申請研究では、イオン流のモーター回転力への変換を担う細胞膜中のナトリウムチャネルPomABの三次元構造を、低温電子顕微鏡法、X線結晶回折法により高分解能で解析し、回転機構の解明に繋げることを目標にしている。昨年度に引き続きPomAB複合体の発現系を改良して得た結晶から、SPring-8において放射光を使ったX線回折実験を行った。現在、結晶の改善のため、種々の条件検討を進めている。同時に進めているホモログ蛋白質の結晶からは中分解能領域の回折点が測定できており、現在、結晶性の改善を行っている。一方、電子顕微鏡法による解析では、単分散したPomABの単粒子解析とトモグラフィーにより三次元構造を解析し、論文に発表した(Yonekura et al,J.Bacteriol,2011)。本結果は、細菌のイオン共役型のエネルギー供与を担う膜蛋白質の初の三次元構造の報告であり、Journal Highlightsに選出されるなどの評価を得ている。また、本研究によりセットアップした装置、システムを利用して、PomAB/MotABを透過するイオン流を利用するべん毛モーターの輸送システム等の構造解析を行った。細菌べん毛は、細胞膜を透過するイオンの流れをエネルギーとして回転する生体超分子モーターであるが、その回転の機構はほとんどわかっていないのが現状である。生体分子機械の作動原理の解明は、生命科学のみならずナノテクノロジーへの応用に向けても重要な課題である。本申請研究では、イオン流のモーター回転力への変換を担う細胞膜中のナトリウムチャネルPomABの三次元構造を、電子顕微鏡法、X線結晶回折法により、高い空間分解能で解析することを目指した。PomAB複合体の初期結晶から、SPring-8において放射光を使ったX線回折実験を進めているが、引き続き、結晶の改善に向け種々の条件検討を行った。
古典史料からの情報抽出および可視化に関する研究

本研究の課題である「古典史料に対する情報抽出およびその可視化手法」を実現するには, 1.古文の単語分割器の作成,2.古典史料からの知識獲得,3.得られた知見を可視化し,提示,の3つのプロセスを行う必要がある.本研究ではこれらのプロセスに対する手法を提案し,一定の成果が得られた.上記プロセスをすべて自動化するところまでは至らなかったため,人名の抽出は人手で作成した情報を利用したものの,古文に対してテキストマイニングを行うための一連の手法を提案し,そのシステムの実装を行った.これにより,コンピュータを用いて大量の古典史料から知見を得るための支援システムを実現することができた.本研究では,電子テキスト化された古典史料(『吾妻鏡』などの平安時代鎌倉時代に書かれた史料)に対しテキストマイニングを行うことにより人物や地名などの情報の抽出を行い,それらの分析をし,その結果の可視化を行う.平成24年度は,古典史料に対してテキストマイニングを行うために必要な古文の単語分割器の精度改善および,電子化された古典史料からの人物抽出を行った.日本語は英語などのように単語の境界が明示されていないため,文を単語に分割することが必要となる.本研究では,古文の文章中において使用される文字の出現頻度から推定される文字nグラムの出現頻度(理論値)と実際の文字nグラムの出現頻度の比率から,その文字nグラムの単語らしさを計測し,適切な単語の境界を決定する.理論値は,使用される文字の出現頻度を基にn文字をランダムに抽出して得られる確率である.それに対し,単語を構成している文字nグラム(適切な単語の境界が得られている文字nグラム)は,特定の文字列を意図的に使用していることから,理論値よりも明らかに高い出現頻度が得られることになる.それゆえ,本手法では実際の出現頻度を理論値で割った値が高いほど,適切に単語の分割を行えていると仮定し,単語の分割を行う.電子化された古典史料からの人物抽出を,機械学習により行う.本研究において対象としている『兵範記』『吾妻鏡』『玉葉』には,史料のどこで出現しているかをデータベース化した「人物索引」があり,これを学習データとして用いる.機械学習により,人物であるかどうかのラベル付けを行い,人物の抽出を行う.本研究では,電子テキスト化された古典史料(『吾妻鏡』などの平安時代鎌倉時代に書かれた史料)に対しテキストマイニングを行うことにより人物や地名などの情報の抽出を行い,それらの分析をし,その結果の可視化を行う.平成23年度は,古典史料に対してテキストマイニングを行うために必要な古文の単語分割器の作成および,古典史料からの人物間の関係の抽出を行った.日本語は英語などのように単語の境界が明示されていないため,文を単語に分割することが必要となる.本研究では,古文の文章中において使用される文字の出現頻度から推定される文字nグラムの出現頻度(理論値)と実際の文字nグラムの出現頻度の比率から,その文字nグラムの単語らしさを計測し,適切な単語の境界を決定する.理論値は,使用される文字の出現頻度を基にn文字をランダムに抽出して得られる確率である.それに対し,単語を構成している文字nグラム(適切な単語の境界が得られている文字nグラム)は,特定の文字列を意図的に使用していることから,理論値よりも明らかに高い出現頻度が得られることになる.それゆえ,本手法では実際の出現頻度を理論値で割った値が高いほど,適切に単語の分割を行えていると仮定し,単語の分割を行う.人物間の関係の抽出を行うためには,古典史料から抽出される人物にがどのような傾向があるかについての特徴を,関連する「地名」や「事柄」などを用いて表現する.まず,人手により作成された「人名索引」を利用して「人名」を取り出す.次に,その人名と共起する地名を抽出する.抽出された共起頻度を用いて,その人物の特徴ベクトルを生成する.こうして得られた特徴ベクトルを用いて,人物間の関係の抽出を行う.得られた成果を論文誌や学会において発表を行った.本研究の課題である「古典史料に対する情報抽出およびその可視化手法」を実現するには, 1.古文の単語分割器の作成,2.古典史料からの知識獲得,3.得られた知見を可視化し,提示,の3つのプロセスを行う必要がある.本研究ではこれらのプロセスに対する手法を提案し,一定の成果が得られた.上記プロセスをすべて自動化するところまでは至らなかったため,人名の抽出は人手で作成した情報を利用したものの,古文に対してテキストマイニングを行うための一連の手法を提案し,そのシステムの実装を行った.これにより,コンピュータを用いて大量の古典史料から知見を得るための支援システムを実現することができた.本研究では,電子テキスト化された古典史料(『吾妻鏡』などの平安時代鎌倉時代に書かれた史料)に対しテキストマイニングを行うことにより人物や地名などの情報の抽出を行い,それらの分析をし,その結果の可視化を行う.平成23年度は,古典史料に対してテキストマイニングを行うために必要な古文の単語分割器の作成および,古典史料からの人物間の関係の抽出を行った.日本語は英語などのように単語の境界が明示されていないため,文を単語に分割することが必要となる.本研究では,古文の文章中において使用される文字の出現頻度から推定される文字nグラムの出現頻度(理論値)と実際の文字nグラムの出現頻度の比率から,その文字nグラムの単語らしさを計測し,適切な単語の境界を決定する.理論値は,使用される文字の出現頻度を基にn文字をランダムに抽出して得られる確率である.

それに対し,単語を構成している文字nグラム(適切な単語の境界が得られている文字nグラム)は,特定の文字列を意図的に使用していることから,理論値よりも明らかに高い出現頻度が得られることになる.それゆえ,本手法では実際の出現頻度を理論値で割った値が高いほど,適切に単語の分割を行えていると仮定し,単語の分割を行う.人物間の関係の抽出を行うためには,古典史料から抽出される人物にがどのような傾向があるかについての特徴を,関連する「地名」や「事柄」などを用いて表現する.まず,人手により作成された「人名索引」を利用して「人名」を取り出す.次に,その人名と共起する地名を抽出する.抽出された共起頻度を用いて,その人物の特徴ベクトルを生成する.こうして得られた特徴ベクトルを用いて,人物間の関係の抽出を行う.昨年度提案した古文の単語分割手法を改良し,実際に単語分割を行った.その結果,約50%の単語抽出精度が得られた.単語境界の検出精度は約80%の単語抽出精度が得られたこれらの成果を,国際学会1件において発表した.また,電子化された古典史料からの人物抽出手法を提案し,実装を行った.『兵範記』『吾妻鏡』『玉葉』を対象に実験を行い,一定の成果が得られた.本年度は,電子化された古典史料からの人物抽出はまだ実用段階には至っていないが,ある程度の見通しを立てることができ,本年度の進行状況はおおむね予定通り進めることができた.研究計画で提案した古文の単語分割手法を実装し,実際に単語分割を行った.その結果,約50%の単語抽出精度が得られた.名詞に限定すれば約60%の単語抽出精度が得られた.テキストマイニングにおいては名詞が重要であり,その抽出においては一定の精度が得られた.これらの成果を,国際学会1件,国内会議1件において発表した.また,古典史料からの人物関係の抽出を,行い,可視化システムの実装を行った.本年度は,2とおりの人物関係の抽出手法を提案した.一つは,人物同士の人名の共起から抽出し,その関係性の時系列変化の可視化を行った.もう一つは,ある人物の特徴を地名との共起から表現し,こうして得られた特徴を比較することで,人物関係の抽出を行った.研究計画で提案した手法によりこれらの成果を,国際学会1件,国内会議1件において発表した.本年度は,古文の単語分割手法の実装においては実用のレベルに少し及ばない結果となった.しかし,次年度に行う予定であった人物関係の抽出およびその可視化について,前倒しである程度実現できたため,本年度の進行状況はおおむね予定通り進めることができた.平成25年度は引き続き古文の単語分割器の精度の改善および,電子化された古典史料からの人物抽出の精度の改善を行う.こうして実装された古文単語の分割器および人物抽出器を用いて,古典史料からの知識抽出を行う.古典史料に対しテキストマイニングを行い,知識の獲得を行う.本手法では,1.古典史料から単語,人物を抽出,2.人物の特徴を生成,3.人物の関連などの知識を獲得,という手順で行う.まず,古典史料に記述されている文章を,前年度作成した古文単語の分割器により単語に分割する.次に,構築した現代語古語対訳辞書を用いて,抽出した単語に対してラベル付けを行う.
奈良女高師附小における「作問中心の算術教育」の今日的意味

清水甚吾は明治44年4月に奈良女高師附小が創設される際に福岡師範附小から招かれ、昭和20年7月に退職するまで奈良女高師附小の算術教育の中心的人物として活躍した。彼の算術教育論の成立過程は大まかに次の3期に分けて捉えることができる。即ち、明治39年大正8年:「分団教授」時代、大正9年大正15年:「作問中心の算術教育」実地体験時代、昭和2年昭和14年:「作問中心の算術教育」系統化、実行容易化時代である。本研究では以下のように研究目的を設定していた。(1)清水甚吾の思想とその方法を実践に即して具体的に捉えること、(2)清水甚吾が教え子に残したものを明らかにすること。(1)に答えるため、清水が木下竹次の指導の下に「学習法」を算術科に適用する中で成立させた「作問中心の算術教育」の実際を、大正9年から6ヶ年持ち上がりながら指導した児童に対する算術指導の実際を彼が残した資料から再構成し、学習内容系統表としてまとめた。更に、当時の国定算術教科書の内容と比較分析ができるように対照表を作成した。清水が昭和に入って積極的に研究した「作問中心の算術教育」の系統化、実行容易化の研究の過程で、一般の教師にも実行可能なものにするという意図で作成された「算術学習帳」の構成原理、内容についても分析した。また、清水甚吾の著作、論文目録を歴史年表の形で作成した。更に、奈良女高師の算術教育を支えた池内房吉、仲本三二、塚本清が「学習研究」誌に載せた論文目録も作成した。(2)に答えるため、清水の教え子(昭和9年から14年まで清水が担任)にインタビューを実施し、清水が児童に残したものを捉えようとした。この(2)については、まだ途についたばかりで、十分な成果は得られていない。(1)、(2)について、今後研究を継続発展させる必要がある。
微生物活動による硝化・脱窒動態の把握と水質形成機構の解明

本研究では,農業生産活動による地下水の硝酸汚染問題に対応するため,沖縄本島南部地域の地下ダム流域等を対象に,現地観測と室内カラム試験等を通じて地下水の物質輸送現象を把握するとともに,安定同位体比分析やPCR-DGGE等の分子生物学的手法を用いて硝化・脱窒過程に関与する微生物の同定と硝化・脱窒の生物代謝に係る物理環境条件を検証した.地下水中の微生物代謝に伴う硝化・脱窒メカニズムとともに,地下水の水質形成機構への関与を裏付けることができた.本研究の成果は,水質管理を含めた適切な地下水利用への活用を通じて,畑地農業地域等の農業用水利用技術や環境保全型農業生産活動技術の進展に寄与することが期待される.沖縄本島南部琉球石灰岩分布地域(調査地域)の畑地農業地帯では,地下水が灌漑用水として利用されている。本研究では,調査地域の既存調査データの整理・分析と現地観測・水質分析を通じて,窒素負荷源の特定を含めた地下水中における硝化・脱窒過程の把握を図るとともに,室内カラム試験と分子生物学的手法等の適用により,硝化・脱窒に係る生物代謝速度等の物理環境条件と物質輸送特性の検証を試みた。地下水位と地下水水質に係る観測データについて,地下水流動場の可視化を図るとともに,硝酸性窒素濃度に係る時空間変化特性を把握した。また,硝酸性窒素は,地下水流動に伴って上流から下流に移動する過程で,農地排水や生活排水による負荷源が加わるために濃度値が上昇していることを明らかにするとともに,重回帰分析等を通じて営農活動や生活排水など地下水中の窒素成分に対する寄与率を推定した。硝酸性窒素濃度は,地下ダム築造によって形成された地下水流動場に起因する流入・混合作用と希釈・脱窒作用が硝酸性窒素の空間濃度分布に関与しており,地下ダム止水壁近傍のように地下水が滞留しやすい場所では帯水層が還元的環境条件となった結果,脱窒現象が生じていることを解明することができた。さらに,従属栄養型脱窒細菌の同定や常温性硫黄酸化細菌と相同性の高い細菌が検出され,地下水中の窒素安定同位体比と酸素安定同位体比等から従属栄養型の脱窒現象が生じていることを確認できた。地下水中の溶存態に比較して懸濁物質が脱窒現象に関与していることを明らかにする一方,室内カラム試験等を通じて,硝化・脱窒の生物代謝速度に係る物理環境条件の検証を行った。本研究は,琉球石灰岩分布地域地下水の硝化・脱窒メカニズムについて,現地観測や水質分析と微生物相解析を通じて定量的な評価を試みたものであり,研究成果が水質管理を含めた適切な地下水利用に活用されることが期待される。本研究は,農業生産活動による地下水の硝酸汚染問題に対応するため,南西諸島亜熱帯島嶼部の地下ダム灌漑流域を対象として生物窒素代謝機構を明らかにするとともに,硝酸同位体法等を用いて硝化脱窒動態を定量的に把握することにより,地下水の水質形成機構の解明を図るものである。平成26年度については研究初年度に引き続き研究対象地域内33観測地点の地下水について,水温,pH,ORP,DO ,TOC,NH4-N・NO2-N・NO3-Nを含めた主要陽・陰イオン等の観測とともに,硝酸同位体法を用いた解析を通じて,硝化・脱窒過程を含む地下水の物質輸送現象について検討・考察を行った。また,琉球石灰岩帯水層地下水試料について,PCR-DGGE等の分子生物学的手法を用いて硝酸化成・脱窒過程に関与する微生物の同定を行うとともに,硝酸化成と脱窒過程に関与する微生物の活性等について検証を実施した。硝化・脱窒過程を含む物質輸送解析モデルの構築を図るため,調査対象地域の米須地下ダム流域における地下水流動場に係る数値解析を実施するとともに,現地観測データによる多変量解析等を通じて地下水水質形成メカニズムに係る検討・考察を行った。これらの取組を通じて,沖縄県本島南部地域の石灰岩帯水層地下水中の硝化・脱窒動態の把握と水質形成機構の解明を試みることができた。得られた知見・成果については,畑地農業地域における農業用水利用技術や環境保全型農業生産活動技術の進展に繋がり,今後の農業農村整備事業の発展に大きく寄与することから,水質管理を含めた適切な地下水利用に活用されることが期待される。本研究では,農業生産活動による地下水の硝酸汚染問題に対応するため,沖縄本島南部地域の地下ダム灌漑流域等を対象として,現地観測調査と室内カラム試験等を通じて窒素成分を含めた地下水の物質輸送現象を定量的に把握するとともに,安定同位体比分析やPCR-DGGE等の分子生物学的手法を用いて硝酸化成・脱窒過程に関与する微生物の同定と硝化・脱窒の生物代謝速度に係る物理環境条件を検証した.最終年度である平成27年度は,得られた知見を基に,地下水水質形成機構を明らかにするとともに,地下ダム水源水質保全管理に活用できる循環灌漑技術手法を検討した.併せて,地下水調査を通じて,琉球石灰岩帯水層断層後背地や地下ダム堤体直上流等における還元的環境条件の発生や降雨時の酸化的環境への移行など地下水中の硝酸性窒素に係る変動特性を把握するとともに,リアルタイムPCRで定量された亜硝酸還元酵素遺伝子量は脱窒作用の有無の検証に活用できることが示唆された.このような調査・解析を通じて,地下水中の微生物代謝に伴う硝化・脱窒メカニズムとともに,地下水の水質形成機構への関与を裏付けることができた.

さらに,現地調査とハウス施設内試験圃場におけるポット試験等から,硝酸化成と脱土壌・地質環境条件の関係等を把握し,硝化・脱窒作用の効率化に向けた土壌・地質環境条件整備に係る手法を検討した.研究成果の一部は,農業農村工学会九州沖縄支部の26年度及び27年度大会シンポジウムにおいて発表するとともに,農業機械化協会の機関誌62号『沖縄の農業農村整備・農政改革への対応と研究動向ー21世紀の活力ある農業農村の創造に向けてー』に掲載された。本研究の成果は,水質管理を含めた適切な地下水利用への活用を通じて,畑地農業地域等の農業用水利用技術や環境保全型農業生産活動技術の進展に寄与することが期待される.本研究では,農業生産活動による地下水の硝酸汚染問題に対応するため,沖縄本島南部地域の地下ダム流域等を対象に,現地観測と室内カラム試験等を通じて地下水の物質輸送現象を把握するとともに,安定同位体比分析やPCR-DGGE等の分子生物学的手法を用いて硝化・脱窒過程に関与する微生物の同定と硝化・脱窒の生物代謝に係る物理環境条件を検証した.地下水中の微生物代謝に伴う硝化・脱窒メカニズムとともに,地下水の水質形成機構への関与を裏付けることができた.本研究の成果は,水質管理を含めた適切な地下水利用への活用を通じて,畑地農業地域等の農業用水利用技術や環境保全型農業生産活動技術の進展に寄与することが期待される.平成26年度は,現地観測と室内試験等を通じて,硝化・脱窒過程を含む地下水の物質輸送現象と硝酸化成と脱窒過程に関与する微生物の活性等について解明を図るとともに,物質輸送解析モデル構築に必要な地下水水質形成メカニズムに係る検討・考察を行うこととしており,研究計画に即した知見・成果が得られたものと考えている。農村計画来年度は,本研究の最終年度であることから,これまでに得られた知見・成果を踏まえて,研究計画に即して,研究分担者・連携研究者・研究協力者とより一層の連携を図りながら,所期の研究目標が達成されるように,今後の研究を計画的かつ効率的に推進して参りたいと考えている。H25年度は,既存調査データの整理・分析と現地観測調査等を通じて窒素成分を含めた地下水の物質輸送現象の定量的な把握を図るとともに,硝酸化成・脱窒素過程に関与する微生物の把握と硝化・脱窒の生物代謝速度に係る物理環境条件の検証することにしており,研究計画に即した知見・成果が得られたものと考えられる。平成26年度に予定していた室内試験について,試験条件を設定するための現地観測データが得られなかったことから,一部の試験実施を次年度に延期するとともに,効率的に研究経費を捻出し研究を遂行したことから,当初計画を使用額の変更が生じた。今後の研究の推進方策として,これまでに得られた知見・成果等を踏まえ,研究計画に即して,研究分担者,連携研究者及び研究協力者とより一層の連携を図りながら,現地観測,室内カラム試験や数値解析作業等を通じて,表層畑地土壌から下層帯水層における微生物代謝等に伴う硝化脱窒メカニズムの把握と数値モデル化に向けて取組こととしている。経費使用計画は,以下のとおり。物品費:831,817円旅費:448,334円人件費・謝金:0円その他:11,200円現地観測に必要な測定機器が年度途中で不具合が生じたため,スペヤー等を調達するとともに,室内カラム試験や水質分析作業に必要な消耗品について追加調達した。このため,当初,計画していた連携研究者等との打合せについて,全て,電話やメールでの対応にして経費を節約したうえで,効率的に研究経費を捻出し研究を遂行したために,使用額の当初計画からの変更が生じた。物品費:1,215,344円旅費:0円
アカスジカスミカメ雄成虫の繁殖戦略-どのように自身の適応度を高めるか

交尾時にアカスジカスミカメの雄は雌に精包(生殖巣の付属腺分泌物で包まれた精子塊)を渡すが、交尾の間隔によっては精包を渡さなかった。精包を渡さない雄の交尾時間は通常の交尾よりも長く、交尾後ガードの可能性が示唆された。一方、精包を持つ雌は再交尾せず、その産卵数は精包を持たない雌よりも多くなった。雄は雌の性フェロモン成分と同じ物質を持つ。雄の成分保持量は単独時や他雄存在時には変化しなかったが雌と同居した時に減少したことから、雄の成分は交尾に関与することが示唆された。アカスジカスミカメの雄は交尾時に雌に精包(生殖巣の付属腺分泌物で包まれた精子塊)を渡す。しかし、立て続けに2頭の雌と交尾する場合、1頭目の雌との交尾に付属腺分泌物のほとんどを使うため、2頭目の雌に雄は精包を渡せない。これまでに、精包をもらった雌は精包をもらわなかった雌よりも多くの卵を産み、その孵化率は精包をもらった雌の方が精包をもらわなかった雌よりも高いこと、精包をもらった雌は再交尾しないが、精包をもらわなかった雌は再交尾することが分かっている。精包を渡す雄との交尾時間は9.4±0.22分(平均±標準誤差、n=25)であるのに対し、精包を渡せない雄との交尾時間は72.4±6.63分(平均±標準誤差、n=10)であった。精包がないと交尾時間が長くなるのは、雄が精包の代わりに交尾後ガードする、あるいは、精包を渡せない雄では精子を移送するのに時間がかかるという要因が考えられた。そこで、精包を渡せない雄との交尾を10分間で人為的に中断させた雌と、交尾を完了させた雌の子の孵化率を比較した。その結果、孵化率に違いは見られなかった。しかし、サンプル数が少なく、どちらの処理区も全体的に孵化率が低かったことから、どちらが交尾時間延長の要因か結論づけるに至らなかった。実験に供試したアカスジカスミカメは2年近く累代飼育しているため、近交弱勢が生じている可能性もある。平成22年度に新たにアカスジカスミカメを採集して再実験を行うとともに、このアカスジカスミカメを用いて他の研究計画も遂行する予定である。アカスジカスミカメでは雌成虫が性フェロモンを放出して雄を誘引するが、雄成虫も雌の性フェロモンと同じ物質を保有する。雌雄とも幼虫期にはその物質を持っておらず、羽化後に生産を始めることから、雄の成分も繁殖に関わると予測された。そこでまず、空気捕集装置を使って雄成虫がフェロモン成分を放出するか調べたが、フェロモン成分は検出されなかった。雄は単独時には成分を放出しないようである。次に、雄1頭と雌1頭を同居させた後の雄のフェロモン成分保持量を雄単独時と比較したところ、その保持量は有意に少なくなった。このことから、雌と同居した(=交尾した)時に雄はフェロモン成分を放出すると考えられた。これまでの研究より、アカスジカスミカメの既交尾雌は性フェロモン成分を保持するが、未後尾雌と比べるとあまり放出しないことが分かっている。雌成虫は雄の成分を触角で感知する。雌のフェロモン放出抑制に雄の成分が関与するのではないかと仮説を立て、交尾前に触角を切った既交尾雌と交尾後に触角を切った既交尾雌のフェロモン放出量を比較したが、顕著な違いは検出されなかった。これらの実験に加え、昨年度の追試(精包を渡せない雄は交尾後ガード行動として交尾時間を延長するか)をするために、野外でアカスジカスミカメ個体を新たに採集した。精包を渡せない雄との交尾を10分で人為的に中断させた雌と、交尾を完了させた雌の子の孵化率を比較したところ、孵化率に違いは見られなかった。昨年度の結果と同様に孵化率が全体的に低かったが、精子輸送に時間がかかるために交尾時間が長くなるという可能性は棄却されそうである。
酵素の分子認識に基づくエイズ治療薬の分子設計

我々はHIVプロテアーゼの基質遷移状態概念に基づいて,選択性が高く活性の強いHIVプロテアーゼ阻害剤(KNI-272)をデザインし合成することに成功した.本化合物はHIVプロテアーゼのメカニズムから論理的にデザインされているので細胞毒性が低く,HIVプロテアーゼ活性部位に特異的に作用することにより,理想的な抗エイズ薬として有望であると米国National Cancer Institute所長も強い興味を示し既に共同研究を開始している.そこで本研究をさらに進めて,変異ウイルスの分子構造解析を行い,変異酵素・抗エイズ薬複合体との構造解析に基づいて,新規な抗エイズ薬の相互作用を考慮した論理的分子設計をおこなった.本研究により得られた成果は,耐性ウイルスに対する戦略として大いに期待される.この様にして得られた化合物は現在人類の最緊急課題である副作用と耐性を克服する抗エイズ薬として有望である.我々が開発し,現在米国NIHで臨床研究を進めているキノスタチン(KNI)-272に対する感受性低下ウイルスを同定し,そのプロテアーゼのアミノ酸配列に基づいて変異酵素を遺伝子工学的及び合成化学的に作成した.この変異酵素と抗エイズ薬との相互作用を解析し活性型コンフォメーションを考察した.さらに,酵素と阻害剤の相互作用解析に基づいて,抗エイズ薬を分子設計し合成を行い抗ウイルス作用の測定を行った.これらの相互作用に関与する構造の必須部分を解析し,耐性,副作用のない抗エイズ薬をめざした.遷移状態誘導体の概念に基づいてレトロウイルスに特徴的な基質の切断部位Phe-ProおよびTyr-Pro(P1-P1′)のアミド結合をイソステリックに変換し,各基質遷移状態誘導体を合成した.KNI-272よりさらに小さいジペプチド誘導体が高いHIVプロテアーゼ阻害活性を持つことを見いだした.X線結晶構造解析,NMR,分子モデリングにより,コンフォメーション解析および酵素と基質複合体の構造解析を行い,相互作用に水分子が重要な役割をはたすこと,高活性阻害剤のコンフォメーションが制約されていることを見いだした.我々はHIVプロテアーゼの基質遷移状態概念に基づいて,選択性が高く活性の強いHIVプロテアーゼ阻害剤(KNI-272)をデザインし合成することに成功した。本化合物はHIVプロテアーゼのメカニズムから論理的にデザインされているので細胞毒性が低く,HIVプロテアーゼ活性部位に特異的に作用することにより,理想的な抗エイズ薬として有望であると米国National Cancer Institute所長Dr. Broderも強い興味を示し既に協同研究を開始している,そこで本研究をさらに進めて,変異ウイルスの分子構造解析を行い,変異酵素・抗エイズ薬複合体との構造解析に基づいて,新規な抗エイズ薬の相互作用を考慮した論理的分子設計をおこなった.得られた化合物は現在人類の最緊急課題である副作用と耐性を克服する抗エイス薬として有望である.我々が開発し,現在米国NIHで臨床研究を進めているキノスタチン(KNI)-272に対する感受性低下ウイルスを同定し,そのプロテアーゼのアミノ酸配列に基づいて変異酵素を遺伝子工学的及び合成化学的に作成した。この変異酵素と抗エイズ薬との相互作用を解析し活性型コンフォメーションを考察した.1.KNI-272とHIV-1プロテアーゼとの相互作用は,X線結晶構造解析により解明されているが,溶液中でのKNI-272のコンフォメーション解析をNMRにより行った.2.HIV-1プロテアーゼは2つのシステインを含んでおり3次元構造からこれらはジスルフィド結合をしていないことがわかっているので,システインをイソステリックなアミノ酸に変換した誘導体を効率的固相合成法およびChemical Ligation法により合成し酵素活性を検討した.我々はHIVプロテアーゼの基質遷移状態概念に基づいて,選択性が高く活性の強いHIVプロテアーゼ阻害剤(KNI-272)をデザインし合成することに成功した.本化合物はHIVプロテアーゼのメカニズムから論理的にデザインされているので細胞毒性が低く,HIVプロテアーゼ活性部位に特異的に作用することにより,理想的な抗エイズ薬として有望であると米国National Cancer Institute所長も強い興味を示し既に共同研究を開始している.そこで本研究をさらに進めて,変異ウイルスの分子構造解析を行い,変異酵素・抗エイズ薬複合体との構造解析に基づいて,新規な抗エイズ薬の相互作用を考慮した論理的分子設計をおこなった.本研究により得られた成果は,耐性ウイルスに対する戦略として大いに期待される.この様にして得られた化合物は現在人類の最緊急課題である副作用と耐性を克服する抗エイズ薬として有望である.我々が開発し,現在米国NIHで臨床研究を進めているキノスタチン(KNI)-272に対する感受性低下ウイルスを同定し,そのプロテアーゼのアミノ酸配列に基づいて変異酵素を遺伝子工学的及び合成化学的に作成した.この変異酵素と抗エイズ薬との相互作用を解析し活性型コンフォメーションを考察した.さらに,酵素と阻害剤の相互作用解析に基づいて,抗エイズ薬を分子設計し合成を行い抗ウイルス作用の測定を行った.これらの相互作用に関与する構造の必須部分を解析し,耐性,副作用のない抗エイズ薬をめざした.遷移状態誘導体の概念に基づいてレトロウイルスに特徴的な基質の切断部位Phe-ProおよびTyr-Pro(P1-P1′)のアミド結合をイソステリックに変換し,各基質遷移状態誘導体を合成した.KNI-272よりさらに小さいジペプチド誘導体が高いHIVプロテアーゼ阻害活性を持つことを見いだした.X線結晶構造解析,NMR,分子モデリングにより,コンフォメーション解析および酵素と基質複合体の構造解析を行い,相互作用に水分子が重要な役割をはたすこと,高活性阻害剤のコンフォメーションが制約されていることを見いだした.

我々はHIVプロテアーゼの基質遷移状態概念に基づいて,選択性が高く活性の強いHIVプロテアーゼ阻害剤(KNI-272)をデザインし合成することに成功した.本化合物はHIVプロテアーゼのメカニズムから論理的にデザインされているので細胞毒性が低く,HIVプロテアーゼ活性部位に特異的に作用することにより,理想的な抗エイズ薬として有望であると米国National Cancer Institute所長も強い興味を示し既に共同研究を開始している.そこで本研究をさらに進めて,変異ウイルスの分子構造解析を行い,変異酵素・抗エイズ薬複合体との構造解析に基づいて,新規な抗エイズ薬の相互作用を考慮した理論的分子設計をおこなった.本研究により得られた成果は,耐性ウイルスに対する戦略としておおいに期待される.この様にして得られた化合物は現在人類の最緊急課題である副作用と耐性を克服する抗エイズ薬として有望である.平成8年度は,酵素と阻害剤の相互作用解析に基づいて,抗エイズ薬を分子設計し合成を行い抗ウイルス作用の測定を行った.これらの相互作用に関与する構造の必須部分を解析し,耐性,副作用のない抗エイズ薬をめざした.1.遷移状態誘導体の概念に基づいてレトロウイルスに特徴的な基質の切断部位Phe-ProおよびTyr-Pro(P1-P1')のアミド結合をイソステリックな還元型,ヒドロキシエチレン型,ジヒドロキシエチレン型等に変換し,各基質遷移状態誘導体を合成した.KNI-272よりさらに小さいジペプチド誘導体が高いHIVプロテアーゼ阻害活性を持つことを見いだした.2.X線結晶構造解析,NMR,分子モデリングにより,コンフォメーション解析および酵素と基質複合体の構造解析を行い,相互作用に水分子が重要な役割をはたすこと,高活性阻害剤のコンフォメーションが制約されていることを見いだした.
ナノ炭素材料のエッジ構造制御

グラフェンなどのナノ炭素材料材料の特性の飛躍的向上には、エッジやヘテロ元素などの種々の欠陥導入が必要不可欠である。しかし既存の導入法では、複数種の欠陥が導入され構造が複雑化してしまい、構造と特性の関係が不明確であった。本研究では、エッジ構造の異なるナノ炭素材料の合成を目指し、ジグザグエッジやアームチェアエッジ、ジグザグライクエッジなどを含む芳香族化合物の原料を加熱し、構造制御状態を数値化する方法を開発した。特に赤外分光分析はこれまで炭素材料のエッジの構造解析にはほとんど利用されてこなかったが、簡単な分析でデータが得られる赤外分光分析におけるC-H面外変角振動とC-H伸縮振動とを組み合わせることによりエッジ構造を既存の方法より高精度に数値化することに成功した。また、6員環に加えて5員環を含む芳香族化合物も測定し、5員環を含む炭素材料の構造解析にも応用できる分析技術を確立した。さらに元素分析や反応分子動力学計算、ラマン分光分析と密度汎関数法によるスペクトル計算を合わせて解析することにより、エッジ構造を多角的分析により詳細に解析することに成功した。ジグザグエッジやアームチェアエッジを含む炭素材料においては、酸素との反応性にも違いが明確に表れ、反応性からも異なるエッジ状態の炭素材料が調製できることを示した。本研究成果は、Y. Yamada, M. Kawai, et al, ACS Appl. Mater. Interfaces, 10 (2018) 40710-40739や、T. Sasaki, Y. Yamada et al., Anal. Chem. 90 (2018), 10724-10731に掲載されている。本研究に関係する赤外分光分析による構造解析技術の確立を行った。この成果によりこれまで行われていなかった精度でナノカーボン材料のエッジ構造を容易に数値化することができるようになった。また、赤外分光分析やラマン分光分析と反応動力学計算を組合わせて炭素材料の構造解析の精度を大幅に向上した。これらの研究成果は、論文として2報発表されている。炭素材料の構造制御状態をより高められるように、今後は反応分子動力学計算を用いて予想される原料候補を厳選し、構造制御される理由も同時に計算結果から推定する。またこれまでの本研究の成果ではヘテロ元素が含まれていなかったが、今後はヘテロ元素を含めた構造制御の研究を進める。次に、この計算により厳選された原料で炭素材料を実際に合成し、それぞれのエッジ構造に対応した赤外分光分析のsp2C-H変角や伸縮振動のピーク面積や、X線光電子分光分析のN1sスペクトルのピーク位置と面積から、構造制御状態を数値化する。これらの数値を比較することで、構造制御に求められる原料構造の必要条件を明確化し、今後の原料選択のための基礎データを蓄積する。研究計画の変更や研究を遂行する上での課題等は現在のところ特に無く、順調に研究が進展している。

次に、この計算により厳選された原料で炭素材料を実際に合成し、それぞれのエッジ構造に対応した赤外分光分析のsp2C-H変角や伸縮振動のピーク面積や、X線光電子分光分析のN1sスペクトルのピーク位置と面積から、構造制御状態を数値化する。これらの数値を比較することで、構造制御に求められる原料構造の必要条件を明確化し、今後の原料選択のための基礎データを蓄積する。研究計画の変更や研究を遂行する上での課題等は現在のところ特に無く、順調に研究が進展している。
小中学生の学習観の変容と数学的思考の発達を促す算数・数学授業のプロセスと効果

本研究では,小中学校等の算数・数学授業を, (1)概念的理解, (2)思考プロセス, (3)社会的相互作用を重視した長期的プログラムとして組織することによる,児童・生徒の学習観や数学的思考の変化プロセスを解明することを目的とした。そのような継続的授業を通じて,理解や思考を重視する学習観への変容がみられ,それは児童・生徒の記述表現や授業時の発言などにも顕著に現れていた。また児童・生徒の数学的思考(概念的理解)にも深化がみられた。本研究では,小中学校の算数・数学授業を(1)意味理解,(2)思考プロセス,(3)社会的相互作用を重視した長期的プログラムとして組織することにより,児童・生徒の学習観や数学的思考がどのように変化するかについて,継続的授業観察,学習観に関する質問紙調査やインタビュー,数学的思考に関する記述式テスト等により明らかにすることを目的とする。本年度は次の3つの研究を実施した。1.算数授業を通じた小学生の学習観の変化小学生の学習観を測定する質問紙を作成し,5年生に対して,半年間の授業の前後に実施した。先に示した3点(特に既有知識の活用による意味理解)に重点を置いた算数授業の結果,他者の示した方法の意味理解を重視するといった「理解・思考」型学習観に対応する項目の平均値が上昇した一方で,過程よりも答えを重視するといった「暗記・再生」型学習観に対応する項目の平均値が低下し,一連の授業による学習観の変容が示された。2.中学生の数学的思考の特質と少人数授業を通じた変化中学校2,3年生の選択数学の少人数授業を,先に示した3点(特にグループ内の社会的相互作用)に重点を置いて半年間,継続的に実施し,授業時の発話から数学的思考の変化を検討した。複数事例の縦断的分析から,少人数グループやペアで具体性のある課題に取り組み,多様な解法を比較検討することによって,グループ内の言語的相互作用が活性化され,特に発言者の思考が精緻化されることが示唆された。3.数学授業を通じた中学生の概念的理解の変化中学校3年生の数学授業を,先に示した3点(特に思考プロセスの多様な表現と交流)に重点を置いて探索的に組織し,4ヶ月間の授業の前後で,生徒の概念的理解を測定する記述式テストを実施した。記述内容の分析の結果,応用場面も含めた1次関数の概念的理解が深化し,また,文字式や計算式を言葉で意味づけるように思考表現が変化することが示された。本研究では,小中学校等の算数・数学授業を,(1)概念的理解,(2)思考プロセス,(3)社会的相互作用を重視した長期的プログラムとして組織することにより,児童・生徒の学習観や数学的思考がどのように変化するかについて,継続的授業観察,学習観に関する質問紙調査やインタビュー,数学的思考に関する記述型課題などにより解明することを目的とする。本年度は次の2つの研究を実施した。1.小学生の学習観・思考の特質と算数授業を通じた変化小学校5年生1クラスの児童を対象に,先述の3点を重視して継続的に実施した授業の前後で,学習観と数学的思考を測定する個別インタビューを実施した。インタビューに対する回答内容の分析の結果,1年間の算数授業を通じて,結果重視の学習観から過程重視の学習観への変化や過程を重視する理由の明確化がみられ,また問題解決場面における数学的思考が意味理解を重視したものに変化することが示された。2.中高一貫校の数学授業を通じた数学的思考と説明の縦断的変化中高一貫校における数学授業を,前年度(17年度)から引き続いて分析対象としている学年を対象に,先に示した3点(特に思考プロセスの多様な表現と交流)に重点を置いて継続的に組織し,学年当初と学年末に生徒の概念的理解を測定する自由記述型課題を実施した。記述内容の分析の結果,応用場面も含めた概念的理解の深化は,一定水準を超えると緩やかになるが,文字式や計算式を言葉で意味づけるような解法(思考表現)は指導方法によって促進可能であることが示唆された。また,同校の別の学年について,先述の3点を重視した数学授業における生徒の発話内容の縦断的変化を分析した結果,自分のことばを用いて思考プロセスを表現するような説明が,継続的な数学授業を通じて増加することが示されたが,一方で,そのような説明は生徒の既有知識やスキルの状態にも影響されることが示唆された。本研究では,小中学校等の算数・数学授業を,(1)概念的理解,(2)思考プロセス,(3)社会的相互作用を重視した長期的プログラムとして組織することにより,児童・生徒の学習観や数学的思考がどのように変化するかについて,解明することを目的とする。1.多様な解法の検討を重視した算数授業による小学生の数学的思考の変化小学校5年生2クラスの児童を対象に,先述の3点を重視して実施した授業(少人数指導による複数のタイプの授業)における発話とワークシートの記述内容を分析した。

分析の結果,クラスでの多様な解法の検討を通じて各児童の問題解決方略は,1)一般性の高い新しい方略(概念的統合),2)一般性の高い新しい方略(手続き適用),3)一般性の低い既有方略へと移行することが示され,各クラスの教師の発問や討論の方向づけによって方略の分布(特に2と3の分布)に差がみられることが明らかになった。2.中高一貫校の数学授業を通じた生徒の学習観の縦断的変化中高一貫校における数学授業を,前々年度(17年度)から分析対象としている学年を対象に,先に示した3点(特に思考プロセスの多様な表現と交流)に重点を置いて継続的に組織し,生徒の学習観や学習方略などを測る質問紙調査を先述の継続的授業の前後に約1年間の期間をおいて実施した(事前調査と事後調査)。学習観,学習方略の質問紙(各40項目)は,小学校児童を対象に筆者が開発した調査をベースに作成した。先述の継続的授業の結果,1)生徒の学習観や学習方略は,当初想定した「理解・思考」と「暗記・適用」の2主成分に縮約される傾向にあること,2)生徒は求答形式よりも記述形式の問題をより好み,自己の能力も高く評価するように変化すること,3)記述形式の問題を好み,得意とする生徒は,学習観に関する「理解・思考」主成分の得点が高いことなどが明らかになった。本研究では,小中学校等の算数・数学授業を,(1)概念的理解,(2)思考プロセス,(3)社会的相互作用を重視した長期的プログラムとして組織することにより,児童・生徒の学習観や数学的思考がどのように変化するかについて,解明することを目的とする。本年度は次の2つの研究を実施した。1.中高一貫校の数学授業を通じた生徒の学習観の縦断的変化中高一貫校における数学授業を,本研究の開始年度(17年度)から分析対象としている学年を対象に,先に示した3点(特に思考プロセスの多様な表現と交流)に重点を置いて継続的に組織し,生徒の学習観や学習方略などを測る質問紙調査を先述の継続的授業の間に約1年間の期間をおいて実施した。分析の結果,前年度に見いだされた「理解・思考」型学習観ならびに「暗記・適用」型学習観が時系列的に変化することが明らかになった。授業時における生徒の継続的発話分析の結果とあわせて考えると,主担当教員の交替による指導法の変化,生徒との関係構築にもとづく指導法の修正(教師の熟達化),受験に対応させた指導内容の変化などが生徒の学習観に影響を及ぼすことが示唆される。2.多様な解法の関連づけを重視した算数授業による小学生の数学的思考の微視的変化小学校5年生2クラスの児童を対象に,先述の3点を重視して実施した授業(少人数指導による複数のタイプの授業)における発話とワークシートの記述内容を分析した。各解法の手続きを児童が説明するだけではなく,「どうしてそのような解法になるのか」といった発問などによって,立式や解法の手続きの根拠の説明を児童に求めることを通じて,児童の発言が概念的理解の側面に焦点化されること,非発言者を含む児童のワークシートの記述が解法の目的を含むものになる傾向があることが示唆された。
CARSによるダイヤモンド薄膜燃焼合成場の温度分布測定と合成機構の解明

燃焼炎法によるダイヤモンド薄膜の合成において,合成場の温度分布測定をレーザを用いた燃焼診断装置を使用して行った結果,計算で求めた温度分布とは差異があることが分かった.基板表面温度によりダイヤモンド薄膜の結晶状態は変化することが分かり,化学種濃度計算の比較からは,ダイヤモンドの先駆物質となる化学種は単一のものではなく,基板表面温度によって変化する可能性を見出した.燃焼炎法によるダイヤモンド薄膜の合成において,合成場の温度分布測定をレーザを用いた燃焼診断装置を使用して行った結果,計算で求めた温度分布とは差異があることが分かった.基板表面温度によりダイヤモンド薄膜の結晶状態は変化することが分かり,化学種濃度計算の比較からは,ダイヤモンドの先駆物質となる化学種は単一のものではなく,基板表面温度によって変化する可能性を見出した.CARS(Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy)を用いて温度分布を測定する際には,測定対象となるガスを慎重に選ぶ必要があるが,本研究では,空間分解能に優れたfolded BOXCARSの位相整合条件で温度測定を行うため,焦点付近においては非常に精密なレーザ光軸の調整が必要となる.窒素を測定対象に選ぶことで,焦点付近を直接観察しながら光軸調整が比較的容易に行えるようになるが,燃焼炎法によるダイヤモンド薄膜合成において,火炎中への窒素混入は成長の阻害要因とされているため,まず,火炎中への窒素添加がダイヤモンド薄膜の成長にどのような影響を及ぼすかを調査した.窒素添加がない場合において最適条件とされるアセチレン/酸素の当量比を2.4に固定した場合,窒素添加率(体積割合)が2%を超えると球状物質が析出するようになり,少量の窒素添加でもダイヤモンド薄膜の成長が阻害されることが確認された.これはNOxの生成に起因する実質的なアセチレン/酸素の当量比の増大が原因と考えられたため,酸素量を増加させ当量比を2.25にまで低下させて窒素添加を行ったところ,CARSによる測定にも十分耐えうる添加率20%にまで上昇させた場合においても,ダイヤモンド薄膜が合成されることが確認できた.一方,CARSによる測定温度の検定のために,検定セルを作製し,3001200Kの空気雰囲気でR型熱電対とCARSによる測定温度を比較したところ,熱電対での測定温度に対し±10%程度の差が生じることが確認された.ただし,CARSでの測定には30秒ほどを要するため,その間の検定セル内の温度の変動が大きな原因と考えられ,実際の燃焼合成場は定常状態であることを考慮すると,合成場の温度分布測定は十分可能であると考えられる.本研究では,空間分解能に優れたfblded BOXCARSの位相整合条件で温度測定を行うことを前提としており,焦点付近においては非常に精密なレーザ光軸の調整が必要となる。そのため,窒素を測定対象に選び,焦点付近を直接観察しながら光軸調整が比較的容易に行えるようにしているが,原料ガスへの窒素添加率を温度測定に必要と考えられる20%にまで上昇させてもダイヤモンド薄膜の合成が可能となったため,実際に温度分布測定に着手した。その結果,バーナ出口付近の比較的温度の低い位置では温度測定に成功した。また,化学反応計算ソフトで得られた火炎面付近の急激な温度上昇はCARSによる測定では観察されず,比較的厚い予熱帯が存在する可能性が明らかになった。しかしながら,測定点が火炎面に近づくにつれ,十分なCARS光強度が得られくなり,窒素添加率20%では測定が不可能になることも分かった。このため,窒素添加率をさらに増加させてもダイヤモンド薄膜が合成可能な当量比や基板温度の範囲を調査したが,平面火炎の安定性が悪化し,これ以上の窒素添加は困難であることが確かめられた。また,窒素CARS光のピーク位置付近にアセチレン/酸素火炎の比較的強い発光が存在することも分かり,窒素を対象としたCARSでの測定がこれ以上困難であると判断した。一方,火炎温度を低下させることでCARSでの測定を容易にすることを目的とし,アルゴンによる原料ガスの希釈を試みたが,わずかな添加量で平面火炎が安定しなくなり,実験が不可能であることも確かめられた。本研究では,温度境界層がダイヤモンド薄膜の成長に与える影響ならびに化学種濃度が成長速度および結晶状態に与える影響を調査することを目的とし, CARSを用いた合成場の温度分布測定を行うことに取り組んできた.CARSの測定対象を窒素から水素に変更することにより,アセチレン/酸素火炎の強い発光の影響を受けずに測定が可能であることは,火炎からの発光のピーク位置をスキャンすることで明らかになった.しかしながら,これまでの原料ガス中の水素濃度は8 vol%では十分なCARS光強度が得られないことが,作製した検定セルを用いた予備実験で明らかになった.一方で,化学反応解析ソフトを用いた計算では,水素添加なしの場合でも測定に十分な濃度で水素が存在することが分かったため,これらの結果を考慮し,原料ガス中の水素濃度を20 vol%とすることとし,火炎の安定性やダイヤモンド薄膜の成長速度や結晶状態に及ぼす影響を調査した.

その結果,水素添加量を増大させても,アセチレン/酸素の当量比を低下させることで火炎の安定性は確保でき,さらに,成長速度は多少低下するものの,ダイヤモンド薄膜の合成には大きな影響がないことが分かった.以上の結果を踏まえ, CARSを用いた合成場の温度分布測定を試みているが,現在のところ,水素を測定対象としたfolded BOXCARSの位相整合条件を検定セルのない実際の測定条件下で調整することが非常に困難で,温度分布は得られていない,この点に関しては,光軸調整用の小型の水素封入セルを作製して,今後も対応を続けてる.なお,基板温度と成長速度ならびに結晶状態の関係と計算から求めた基板表面での化学種濃度ならびに温度勾配を比較することにより,温度境界層厚さがダイヤモンド薄膜の燃焼合成に影響を及ぼしている可能性が明確になった.
微量金属の高精度分析法の開発:元素選択捕捉機能をもった樹脂の応用展開

生体試料中の低融点金属測定は共存するアルカリ金属およびアルカリ土類金属による妨害が大きいので、これらの影響を受けない、簡便かつ高精度が期待される生体微量金属分析法の開発が強く望まれている。最近、アルカリ金属・アルカリ土類金属を捕捉せず遷移金属元素のみを捕捉する機能をもったキレート樹脂が開発された。本年度においては、酸分解・灰化を必要としない生体試料の高精度分析法への適応を試みた。鉛曝露作業者尿を用い低融点金属である尿中鉛濃度測定におけるキレート樹脂の有用性をUV補正一フレームレス原子吸光光度計(UV-NF-AAS)、ゼーマン補正フレームレス原子吸光光度計(Zeeman-NF-AAS)、プラズマ発光一質量分析計(ICP-MS)により比較検討した結果、キレート樹脂を用いない場合、UV-NF-AASでは56-173%、Zeeman-NF-AAでは69-75%、ICP-MSでは94-97%であったが、NOBIAS Chelate PA-1を用いた前処理によっていずれの分析方法によってもアルカリおよびアルカリ土類はほぼ100%除去され、添加鉛は95.4-114.5%とほぼ100%の回収率が得られ、標準尿における測定の結果も認証値と一致し、その標準偏差も小さく、キレート樹脂の有効性が確認された(日職災誌、2007)。ラット脳中のジフェニルアルシン酸(DPAA)を選択的かつ効率的に測定する方法を開発し、検討を行った。DP船を水相に残し、脂質等のマトリックスを有機溶媒で抽出してキレート樹脂(NOBIAS RP-OD1)を用いた固相抽出クリーンアップ法とで、試料溶液からの有機物除去と脱塩、濃縮が可能となり、良好なクロマトグラム、高感度、高回収率を得ることができた。DPAA投与ラットの脳では、DPAAは大脳よりも小脳に多く蓄積していた。尿中および海水中の微量金属は共存する大量のアルカリ・アルカリ土類元素により、フレームレス原子吸光法(NF-AAS)による直接測定は困難であり、灰化後APDC-MIBKまたはDDTC-MIBK抽出してから測定していた。そのため、生体試料中のアルカリ金属およびアルカリ土類金属による微量元素高精度分析の際の妨害を受けない、簡便かつ高い精度が期待される生体微量金属分析法の開発が強く望まれている。今回、・ポリアミノポリカルボン酸(PAPC)型キレート樹脂固相抽出剤で元素選択捕捉機能をもった日立ハイテク製NOBIAS Chelate PA-1を用いることにより、鉛、カドミウムなどはpH4-7の範囲でほぼ100%捕捉された。尿中に数千から数百mg/L共存するナトリウム、カリウム、カルシウムは抽出液中が尿中の1万分の1未満の濃度となりほぼ完全に除去され、目的元素の測定に影響を与えないことが明らかとなった。その結果、前処理をNOBIAS Chelate PA-1で固相抽出するだけに簡便化し、NF-AASで尿中鉛、カドミウム、インジウム、ビスマスを精度よく測定することが可能になった。鉛取り扱い作業者において40μg/Lを添加し92.5から108.8%の回収率を得た。また、NOBIAS Chelate PA-1は従来から利用されているイミノ二酢酸型キレートと比較して、アルカリ・アルカリ土類元素の除去能力に優れていることが明らかになった。海水中のマンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデン、カドミウム、鉛、ウランを誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP/MS)、マイクロ波誘導プラズマ質量分析計(MIP-MS)、誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP-OES)、NF-AASで測定したところ認証値と一致し、精度良く測定することができた。
治療抵抗性統合失調症におけるオキシトシン／バソプレシン系システムの包括的検討

本研究では、統合失調症と自閉症スぺクトラム障害の相関性に着目し、両疾患における疾患横断的研究を行う。特に、治療抵抗性統合失調症と自閉症スペクトラム障害において相同性が高いと仮定し、統合失調症を寛解統合失調症と治療抵抗性統合失調症に細分化した上で比較を行い、治療抵抗性統合失調症の病態を検討することを本研究の目的としている。その足掛かりとして、社会認知機能や情動・ストレスに対する作用を有し、自閉症スぺクトラム障害との相関性で着目されている、オキシトシン系/バソプレシン系の生物学的マーカーを、寛解統合失調症、治療抵抗性統合失調症、自閉症スペクトラム障害で検討する。