hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
台湾国民小学の英語教育政策に伴う英語教員の意識変化と日本への適用性に関する研究

本研究の目的は、台湾において実用的な英語を全面的に重視した小学校での英語教育政策が、従来から英語教育を担っている中学英語教員に対し、どのような意識の変化をもたらし、指導方法に影響を与えているのかを明かにすることにある。研究対象を台北市県に限定し調査を行った。調査はアンケートと面接方式により量的および質的データの収集を行った。アンケートでは、中学校教員の英語教育に対する信念、小学校英語に対する態度、小学校で英語教育を受け中学校に入ってきた生徒の英語力や英語学習に対する態度についての評価などをデータ化した。中学の英語教員約340名からの回答を得た。一方、質的データは、公立中学の英語教員約10名に対し面会や電話、電子メールによりデータを得た。質問項目は小学期に英語教育を受けて中学校に進学した生徒の英語力、英語学習に対する関心・意欲・態度、中学英語教員の指導方法の変化、職務の変化、中学教員の持つ小学校英語に対する期待と失望、教育行政に対する意見などである。さらに現地調査として授業を通して教授法や教室内での相互作用を観察し、生徒に対するインタビューも行った。これら量的および質的データから、小学校英語教育導入後、中学校では次のような変化が起こっていると考えられる。(1)中学英語教員について、英語教育の目標を生徒の基本的なコミュニケーション能力を育成することに意識が高まった反面、文法規則を正確に身につけさせるべきであるという意識も高まった。(2)また、英語学習は早ければ早いほうが良いという意識も、小学校英語導入後に低下した。(3)生徒の聴く能力、話す能力、発音力は全体的に向上していると多くの中学校教師が評価している。(4)フォニックスの導入により、綴り字から発音できる生徒が増えたと評価している。(5)教室内は生徒の学力が二極分化し、極端な学力差が指導を困難にさせている。(6)能力の非常に高い生徒と非常に低い生徒の学習意欲が懸念されている。(7)指導法は概ねオーラル活動中心へのシフトが現れている。(8)英語教育と小中一貫課程の導入以降、現職教員研修の機会が頻繁化している。本研究の目的は、台湾において実用的な英語を全面的に重視した小学校での英語教育政策が、従来から英語教育を担っている中学校の英語教員に対し、どのような意識の変化をもたらし、指導方法に影響を与えているのかを明かにすることにある。さらに、台湾の事例を「英語が使える日本人」の育成を目指す日本の英語教育改革のための一資料として、その適用性を検討し、日本の教育政策への提言を行うことにある。なお、台湾の教育行政は従来から中央集権型であるが、現在は地方行政の自由化が促進されている故、研究の対象を台北市とその周辺に限定し調査を行っている。平成15年度は主に量的データ、質的データの収集にあてた。量的データはアンケートにより収集し、中学校教員の英語教育に対する信念、小学校英語に対する態度、小学校で英語教育を受け中学校に入ってきた生徒の英語力や英語学習に対する態度についての評価などをデータ化することを試みた。台北市内とその周辺の中学教師を対象とし100余名からの回答を得た(これは、次年度に行うアンケートのパイロット的役割を果たすことになる)。データはSPSSによる統計処理を行った。さらに現地調査で可能なものについては授業観察を通して教授法や教室内でのインタラクションを観察し、生徒に対するインタビューも行った。これら量的および質的データから、小学校英語教育が導入されてから中学校では次のような変化が起こっていると考えられる。(1)生徒のリスニング力、スピーキング力、発音力は全体的に向上していると多くの中学校教師が評価している。(2)フォニックスの導入により、綴り字から発音できる生徒が増えたと評価している。(3)クラス内は生徒の学力が二極分化し、極端な学力差が指導を困難にさせている。また、学力差は英会話スクールへの参加が一因と考えられている。(4)能力の非常に高い生徒と非常に低い生徒の学習意欲が懸念されている。(5)指導法は概ねオーラル活動中心へのシフトが現れている。(6)英語教育と小中一貫課程の導入以降、現職教員研修の機会が頻繁化している。

さらに現地調査として授業を通して教授法や教室内での相互作用を観察し、生徒に対するインタビューも行った。これら量的および質的データから、小学校英語教育導入後、中学校では次のような変化が起こっていると考えられる。(1)中学英語教員について、英語教育の目標を生徒の基本的なコミュニケーション能力を育成することに意識が高まった反面、文法規則を正確に身につけさせるべきであるという意識も高まった。(2)また、英語学習は早ければ早いほうが良いという意識も、小学校英語導入後に低下した。(3)生徒の聴く能力、話す能力、発音力は全体的に向上していると多くの中学校教師が評価している。(4)フォニックスの導入により、綴り字から発音できる生徒が増えたと評価している。(5)教室内は生徒の学力が二極分化し、極端な学力差が指導を困難にさせている。(6)能力の非常に高い生徒と非常に低い生徒の学習意欲が懸念されている。(7)指導法は概ねオーラル活動中心へのシフトが現れている。(8)英語教育と小中一貫課程の導入以降、現職教員研修の機会が頻繁化している。
教育の国際化に対応するキ-ワ-ドシソ-ラス辞書の開発

研究成果報告書教育の国際化の関連用語は、既に抽出した(昭和63年度科研報告書、課題番号62301034、代表赤堀侃司)、この関連用語を基に、平成2年度3年度の2年間において、次のような内容について項目別に検討し、241語の用語の解説辞書を開発した。1.国際理解教育国際理解教育、教育の国際化、人種と民族2.教育文化交流国際交流、海外移住3.海外子女教育海外日本人社会、在外子女教育、帰国子女教育、教育内容・方法4.言語教育日本語教育、外国語教育、バイリンガル教育5.文化とコミュニケ-ション日本文化・日本事情異文化と適応情報化とコミュニケ-ション以上の辞書の形で集積し、報告書として刊行した。本研究は教育の国際化という観点からみた用語解説辞書の作成という大がかりな研究であるが、一般の学校教員にとって、教育の国際化の概念が専門的である事にもよるが、領域が多枝にわたる事、概念そのものが理解しにくい事等が原因となっているため、その用語の選択と構造化が重要であり、本年度は主にこの2つに焦点化して、研究を進行させた。1.解説用語の全体的構成最終目的の辞書の目標を、次のように設定した。題名:海外子女教育のキ-ワ-ド範囲:海外子女教育・帰国子女教育の視点からみた、重要キ-ワ-ドおよび理解困難なキ-ワ-ドの解説対象:現職教員および学生2.解説キ-ワ-ドの選択用語は19の大項目で約8,000であるが、教育政策の制度、国際教育、学校経営、教育課程の各大項目について共通理解と、解説の必要な用語を抽出した。その結果、約500語を選択した。3.キ-ワ-ドの構造化上記の約500語のキ-ワ-ドを、階層構造にまとめた。本年度は上記までであり、本格的な解説は次年度に執筆する。本年度の研究実績の概要は、以下の通りである。教育の国際化の関連用語は、既に抽出した(昭和63年度科研報告書、課題番号62301034、代表赤堀侃司)。この関連用語を基に、本研究の最終年度である平成3年度において、次のような内容について項目別に検討し、用語の解説をした。約8000語のキ-ワ-ドの中から、240語を抽出し、これを項目別に階層化した。(1)教科外教育、教科教育、教育方法、国際理解教育、言語教育、日本語教育の大項目について、専門家による講義等も実施して、用語の解説を執筆した。(2)文化、社会、異文化間心理、異文化間コミュニケ-ションの大項目について、解説の必要な用語を抽出し、執筆した。(3)帰国子女教育、在外子弟教育、教育事情、関係機関、統計資料の大項目について、解説の必要な用語を抽出し、執筆した。(4)以上を辞書の形で集積し、報告書として刊行した。上記の研究を推進するため、1泊2日の研究合宿を本年度は3回実施た。各キ-ワ-ド項目のグル-ピングについては、KJ法を用いて、項目概念の関連性を意味的に構造化した。この構造化の過程で、本研究委員のメンバ-だけでは、その専門性から考えてすべてを網羅しきれないことが分かった。そこで、この広範囲のキ-ワ-ドを執筆するため、60名の各領域の専門家に協力依頼した。出版社の協力の結果、教育の国際化に必須のキ-ワ-ド240語の解説をした約300ペ-ジの報告書を400部刊行した。今後関係機関に、配布する予定である。
トップ・クォーク対生成におけるQCD補正をいれたスピン相関の研究

質量の大きなクォーコニウムのエネルギースペクトルに対して、量子色力学(QCD)に基づく理論計算は、理論の基本的なパラメータを決定する上で重要である。また、近い将来建設がきたいされる次世代線形加速器実験におけるトップクォークの物理をしらべるうえでも、量子色力学における束縛状態の理論計算が必要である。私は、重いクォーコニウム系の中のクォークと反クォークの質量核からのはずれ具合(オフ・シェルネス)がクォーコニウムのエネルギーレベルの摂動計算に含まれる赤外のリノーマロン(renormalon)にどのような影響を与えるかについて研究した。オフ・シェルネスをあらわす指標がクォークの質量とQCDのスケールの積よりも大きいときには、摂動的QCDで計算されるエネルギーレベルにおけるリノーマロンは十分に抑制されることを示した。このとき、残ったQCDスケールの4乗のリノーマロンはグルーオンの凝縮による寄与と同じ程度になることを示した。最近、クォーコニウムの1S状態のエネルギーレベルの計算について量子色力学の結合定数の5次のフルな補正が計算された。私は、この補正が近似的こ大きなβ_Oの近似でよく記述できることを指摘した。この性質がさらに高次の補正にも成り立つという仮定のもとに、私は、何故トップクォークのポール質量が将来の電子陽電子コライダーでQCDスケールよりも決まらず、一方MS-bar質量は40MeVの精度で決定することができるのか議論した。また私は、今まで見落とされていた、クォーコニウムの1S状態のエネルギーレベルの計算における、量子色力学の結合定数の4次とクォークの質量の1次の積の次数の補正を計算した。これらの補正は、クーロン・グルーオン交換で1ループの真空編曲の挿入からの寄与である。
ごみマップによる廃棄物排出抑制のための管理システム手法に関する研究

本研究は自治体がごみ増加問題に対処するために、従来の収集・搬入された廃棄物を処理・処分するのみではなく、廃棄物の排出源の実態を把握し、排出源における廃棄物の減量化・再資源化を図るための廃棄物管理システムを構築することを目的としている。その手法として廃棄物や再資源化物量を「ごみマップ」化することで、廃棄物の排出状況の管理マップと地域に根ざしたきめ細かな行政指導手法を確立する。2年間の研究期間で福岡市をモデルに廃棄物(不燃性収集ごみ)や資源回収物を小学校区を単位としたマップを作成し、廃棄物と資源回収物の排出特性や廃棄物の排出量と地域性の関係等を明らかにした。(1)小学校区別の不燃性収集ごみの排出原単位から、商業地区やレジャー地域の排出量が多く、住居地域からの排出量が少なかった。(2)小学校区別の資源回収物の原単位より回収量は住居地域が多く、不燃性収集ごみの排出原単位とは逆相関を示した。(3)資源回収によって不燃性収集ごみの排出量が2030%減量化されている校区もあった。(4)福岡市中心部の商業地域での資源回収が進んでいなかった。(5)モデル校区をパッカー車単位で細分化した結果、近隣商店街からのごみ排出量は住居地区の1.5倍の排出量があった。(6)(6)昼間人口と夜間人口の格差のある校区では、事業系産業廃棄物が一般廃棄物中へ混入する量が多かった。以上、ごみ排出マップや再資源化マップを作成することで、再資源化がごみの排出制御に寄与している事や近隣商店街・昼間人口の多い商業地区からの排出量がごみ増加の主な要因となっていた。今後はこれらの地域性を考慮した各行政区主導型のごみ排出管理システムを確立する必要がある。廃棄物の排出量が年々増加する中で、収集運搬された廃棄物を廃棄物処理施設等で、処理処分する従来の方法では廃棄物の適正処理が不十分になる。このため、廃棄物の排出源における排出抑制による減量化を図ると同時に、再生利用可能な廃棄物の排出前におけるプレリサイクルによる減量化等を推進し、廃棄物の排出源における循環型リサイクル社会を確立する事が、廃棄物の減量化・減容化・再資源化及び適正処理の基本となる。そこで、本研究では排出される廃棄物量をマップ化する事で、地域性や増加原因等について検討し、排出量の抑制手法を確立し廃棄物管理システムを構築することを目的としている。平成7年度は、福岡市をモデル都市として家庭系不燃性収集ごみの排出量をマップ化した結果を総括した。各家庭から発生する家庭系不燃性収集ごみの排出量が多い地域は、卸問屋街、流通団地を有する小学校区で、福岡市の平均排出量の2倍以上の排出量があった。次に多い地域は市の中心部と各行政区の主要幹線道路周辺の小学校区であり、一方、住居地域からの排出量は平均排出量より少ない等、不燃性ごみ排出量を小学校区別にマップ化した事で、その地域性が確認された。更に本来、各家庭から排出されるべき不燃性収集ごみに、事業系一般廃棄物が混入した事によって排出量が増加している事も確認できた。現在、各地域で取り組んでいる集団回収による再利用・再資源化が不燃性ごみの排出抑制にどの程度効果が認められるか検討中である。尚、本年度の研究成果は、平成8年度廃棄物学会研究発表会へ投稿する予定福岡市をモデル都市として、各家庭から排出する不燃性収集ごみを、小学校区単位で1人が1日に排出する原単位を求めマップを作成した。

また、ごみ排出量の増減に影響を与える古紙・空缶等の再資源化物の集団回収状況から、同様に小学校区別の再資源化物マップを作成し、ごみ排出マップと比較検討した。集団回収による再資源化は不燃性収集ごみの排出抑制に大きく寄与している事がわかった。更に、両者を住居地域と商工業地域の用途別で比較した結果、福岡市域内の住居地域で不燃性ごみの排出量に対する再資源化率が高く、商工業地域では低い傾向が認められた。次に、不燃性収集ごみの排出原単位のマップから、商工業地区と住居地区の中からモデル地区を抽出し、これまでの小学校区別の粗メッシュから不燃性ごみの収集車単位に細分化し、ごみ排出量、人口からより詳細なごみ排出マップを作成した。その結果、住居地域に用途区分される小学校区においても、1戸建・集合住宅を主体とする地区と隣接する近隣商店街を中心とする地区を比較すると、ごみ排出原単位に1.5倍前後の差が認められる等各家庭からのごみ排出量に比べ商店街等は事業活動に伴ない発生した事業系一般廃棄物が不燃性収集ごみに排出されている事がわかった。また、商業地域に属する小学校区を細分化したごみ排出原単位を見ると、夜間人口の多い地区に比べ昼間人口の多い地区では約2倍の排出量が認められる等、明らかに事業系一般廃棄物が不燃性収集ごみに混入している等、その地域性によってごみ排出量に大きく影響していることがわかった。以上のことから、ごみ排出マップや再資源化マップを作成することで、再資源化がごみの排出抑制に寄与している点や、近隣商店街や昼間人口の多い商業地区からの排出量が、ごみ増加の主な要因となっていた。今後は、これらの地域性を考慮した各行政区主導型のごみ排出管理システムを確立する必要がある。
長江・珠江デルタ開発と定住の研究

本プロジェクトは,中国の華中南沿海部における,土地・水利開発と漢民族の定住・聚落形成,そこに展開された経済活動,そこに形成された社会組織・結合,さらに社会的共同性の景気と想定される共同体的信仰など,各方面に渉って,文献資料のみならず,老人からの聞き取り調査を実施し,従来の史籍が語らぬ具体相を解明することを目的とした。この課題について,代表者はじめ各メンバーが,さまざまな資金を以て,既に成果を蓄積して来た。本計画では,第一:長江下流域沖積低地(嘉興市荷花郷,湖州市長興県后漾郷,上海市崇明島),第二:長江下流域デルタ縁辺の丘陵地帯(湖州市長興県長潮郷),第三:珠江デルタ沖積低地(順徳市龍江鎮),第四:珠江デルタ縁辺丘陵地帯(台山市赤渓鎮・斗山鎮・四九鎮)を調査地点に設定し,第一・二については,復旦大学歴史地理研究所及び浙江省社会科学院,第三・四については,広東省社会科学院の協力を得て実施した。特に大阪大学の濱島・片山の従来の調査研究は,江南・珠江両方のデルタ沖積低地を対象としてきたものである。本研究では,それに加えて,その外辺に位置し,自然条件を異にする丘陵・山地の聚落を選定し,デルタとは相違する聚落・耕地・灌漑や社会結合の特質を考察し,それによってデルタの特性を再認識することになった。第一年度には,晩夏初秋に,浙江省社会科学院の協力で,浙江省嘉興市北部の荷花郷に所在する劉王廟の調査を実施した。本廟は江南デルタ全域の内水漁業に従事する漁民の信仰を集めるものとして著名であったが,近年復活し,無数の信者が参集している。この劉王信仰の調査を中核に,周辺農村の聞き取り調査や近接する王江〓鎮の城隍廟調査をあわせ実施した。同じく第一年度には,3月,広東省南部沿岸の台山市の赤渓鎮の調査を実施した。ここは住民全てが客家人であり,かつて激烈な広東人対客家人の闘争の結果,国家権力が強制して棲み分けを行った海岸丘陵地域であり,珠江デルタの広東語圏とはまた異なった社会形態が見出された。またこの赤渓鎮の水利・灌漑調査を以て,我々は始めてデルタの灌漑形態-通常は,水面よりも田面が高いが故に,灌漑用水を水の自然の流下によって供給できず,人力で重力に逆らって揚水せざるを得ない-とは異なる,山間の溜池や河川に堰堤を設けて取水し,低い田面に水をかけ流す重力灌漑方式の考察に着手したことになった。日本における歴史学・人文地理学・農業経済学等々は,当然に溜池灌漑・河川灌漑を重要な研究課題とし,重厚な蓄積が為されているが,中国に関しては,ほとんど空白の領域なのである。第二年度は,同じく晩夏初秋に,上海市青浦県・江蘇省崑山県・同呉江県などで,民間信仰を重点とする補充調査を実施した後,浙江省湖州市長興県において,水利・信仰を重要な課題とする聞き取り調査を実施した。まず太湖に沿う沖積低地の聚落における民間信仰と水利灌漑の調査を,復旦大学歴史地理研究所の研究者,ならびに現地の民間文学=folklore採集者の協力の下に実施し,あわせて生業や水利の考察も実施した。続いて同県西部の山地,丘陵地帯で,同様の調査を行う予定で着手したが,中国側の手続きの不備が指摘され(なお昨年秋の対日の政治情勢が微妙に作用したことが推定される),軍事施設有して対外未開放地域であるこの地帯の調査を中断し,予備的考察に止めざるを得なかった。やむを得ず,従前から,調査候補地に含めていた上海市崇明島に対象を変更し,詳細な観察と聞き取りを行った。第二年度冬には,再び広東省台山市に入り,まず前年に続いて赤渓鎮で補充調査を行った。続けて,より内陸の丘陵扇状地に所在する斗山鎮・四九鎮に移動し,同様の調査を行った。海岸丘陵地帯の客家地域とはまた異なった相貌を示す社会・生業形態を確認することが出来た。

本研究では,それに加えて,その外辺に位置し,自然条件を異にする丘陵・山地の聚落を選定し,デルタとは相違する聚落・耕地・灌漑や社会結合の特質を考察し,それによってデルタの特性を再認識することになった。第一年度には,晩夏初秋に,浙江省社会科学院の協力で,浙江省嘉興市北部の荷花郷に所在する劉王廟の調査を実施した。本廟は江南デルタ全域の内水漁業に従事する漁民の信仰を集めるものとして著名であったが,近年復活し,無数の信者が参集している。この劉王信仰の調査を中核に,周辺農村の聞き取り調査や近接する王江〓鎮の城隍廟調査をあわせ実施した。同じく第一年度には,3月,広東省南部沿岸の台山市の赤渓鎮の調査を実施した。ここは住民全てが客家人であり,かつて激烈な広東人対客家人の闘争の結果,国家権力が強制して棲み分けを行った海岸丘陵地域であり,珠江デルタの広東語圏とはまた異なった社会形態が見出された。またこの赤渓鎮の水利・灌漑調査を以て,我々は始めてデルタの灌漑形態-通常は,水面よりも田面が高いが故に,灌漑用水を水の自然の流下によって供給できず,人力で重力に逆らって揚水せざるを得ない-とは異なる,山間の溜池や河川に堰堤を設けて取水し,低い田面に水をかけ流す重力灌漑方式の考察に着手したことになった。日本における歴史学・人文地理学・農業経済学等々は,当然に溜池灌漑・河川灌漑を重要な研究課題とし,重厚な蓄積が為されているが,中国に関しては,ほとんど空白の領域なのである。第二年度は,同じく晩夏初秋に,上海市青浦県・江蘇省崑山県・同呉江県などで,民間信仰を重点とする補充調査を実施した後,浙江省湖州市長興県において,水利・信仰を重要な課題とする聞き取り調査を実施した。まず太湖に沿う沖積低地の聚落における民間信仰と水利灌漑の調査を,復旦大学歴史地理研究所の研究者,ならびに現地の民間文学=folklore採集者の協力の下に実施し,あわせて生業や水利の考察も実施した。続いて同県西部の山地,丘陵地帯で,同様の調査を行う予定で着手したが,中国側の手続きの不備が指摘され(なお昨年秋の対日の政治情勢が微妙に作用したことが推定される),軍事施設有して対外未開放地域であるこの地帯の調査を中断し,予備的考察に止めざるを得なかった。やむを得ず,従前から,調査候補地に含めていた上海市崇明島に対象を変更し,詳細な観察と聞き取りを行った。第二年度冬には,再び広東省台山市に入り,まず前年に続いて赤渓鎮で補充調査を行った。続けて,より内陸の丘陵扇状地に所在する斗山鎮・四九鎮に移動し,同様の調査を行った。海岸丘陵地帯の客家地域とはまた異なった相貌を示す社会・生業形態を確認することが出来た。八月中・下旬、代表濱島は、浙江省杭州市を訪問し、受入機関=浙江省社会科学院を訪問し、詳細な打合せを行った(中国における現地調査においては、この手順は極めて重要である)。さらに、調査対象地=嘉興市の文献資料収集について、統轄機関たる浙江省〓案館(公文書館)を訪問し、依頼するとともに若干の資料収集を実施した。九月中旬、濱島・小島(河南省の地理学調査を終えて参加)・沈は、上海を経て、浙江省嘉興市に到着。先ず嘉興市の民俗学・地方史研究者と交流し、概況を把握する一方、嘉興市〓案館において、所蔵の新聞(解放前に嘉興県および県下の鎮で発行された)を閲覧し、関連資料の筆写を実施した。下旬後半より、嘉興市郊区の王江鎮にて、解放前の鎮の経済状況について老商人からの聞き取り調査を実施、続けて同地に所在の城隍廟について聞き取り調査を行った。十月から片山も参加、さらに北方に位置する水郷=花花郷において、二個の行政村の調査を行い、続けて同地に所在し、江南全域の漁民の信崇の対象となっている劉王廟での調査を実施した。十月初旬の調査終了後、濱島のみはさらに太湖西岸の長興県を訪問し、同県興后郷所在の李王廟の予備調査を実施した。この間全過程において小島は詳細な聚落図・水利図の入手・閲覧、もしくは作図に努めた。
運動学習に寄与する姿勢制御の学習メカニズムと加齢の影響の解明

我々は,健常若年成人と健常高齢者を対象としてリーチ動作の繰り返し課題,反復重錘捕球課題,体性感覚系刺激課題を行い,ヒトの姿勢制御がどのようなメカニズムで適応および学習されるのか,加齢が姿勢制御のどの側面に影響を及ぼすかを検討した.研究の結果,運動パフォーマンスの学習に姿勢制御の変化が影響を与える可能性,足関節の運動と下腿三頭筋の筋活動が加齢により影響を受けること,体性感覚系がバランス能力の改善に強く影響を及ぼすことを明らかにした.近年,リハビリテーション場面だけでなく,高齢化社会においても運動機能の改善は重要な課題となっている.連続して上肢運動を行うと運動学習により運動機能が改善することはよく知られている.しかしながら,姿勢が不安定であると上肢運動を機能的に行うことができず,その改善も見込めない.我々は運動課題の反復による姿勢調節能の学習メカニズムについて調べた.健常若年者と高齢者に対し,リーチ動作課題,重錘捕球課題,床面が傾斜する外乱刺激課題を反復して行わせることにより,動作や姿勢が反復により改善するか,運動の予測がその改善に寄与するか,反射的・反応的な姿勢の応答も反復により変化するか,運動や姿勢の学習に加齢が影響を及ぼすかを詳細に検討した.姿勢の制御の変化を観察するため下肢筋と体幹筋の合計6筋(前脛骨筋,腓腹筋,大腿直筋,大腿二頭筋,腹直筋,および脊柱起立筋)から筋活動を導出した.また,床反力計により足圧中心移動を,三次元動作解析装置により各身体セグメントの位置を記録した.リーチ動作課題と重錘捕球課題において,健常若年者と高齢者ともに繰り返しによる運動機能と姿勢機能の改善が見られた.しかしながら,高齢者では改善に要する反復回数が多く必要であった.また,改善の程度も小さかった.外乱刺激課題において外乱に対する姿勢筋の反射的応答は反復により劇的に減少した.このとき,空間内における姿勢の位置(オリエンテーション)が安定し,その動揺が劇的に減少した.このように,運動課題や外乱刺激課題により姿勢調節能が改善すること,その姿勢学習が運動の改善に寄与する可能性が示唆された.今後,この姿勢学習に対する体性感覚系の役割を調べることと,学習の持続効果や加齢の影響をさらに検討していくことが将来の超高齢化社会における予防的リハビリテーションの構築にとって重要な課題と考える.健常若年者と高齢者に対して随意運動時における姿勢学習を調べる実験を行えた.これは,予測的な行動における姿勢学習を期待しているが,予測のつかない外乱に対する姿勢学習の効果を調べる実験も行うことができた.加齢による転倒の増加は,個人の健康を損なうだけでなく医療費の増加にも繋がるため,この高齢化社会において喫緊に解決すべき問題の一つになっている.我々は,随意的に動作を行う場合と外乱刺激により他動的に動かされる場合における姿勢の制御を調べた.特に,課題の繰り返しによりどのように姿勢制御が変化し,姿勢保持能力や課題遂行能力が改善するかを調べた.健常若年者と健常高齢者にリーチ動作課題,重錘捕球課題,他動的床面傾斜刺激による姿勢保持課題を反復して行わせ,姿勢学習にける加齢の影響,運動予測による姿勢応答の変化,反射的姿勢応答の適応を詳細に検討した.三次元動作解析装置により身体セグメントや体重心(COM)の軌跡,関節角度の変化を把握し,筋電図計測により下肢と体幹の6筋の筋活動を記録した.また,床反力計により足圧中心(COP)の偏位も計測した.随意性の課題と他動的に動かされる課題の両方において課題の繰返しにより若年者も高齢者もともに姿勢保持能力や課題遂行能力が改善することが明らかとなった.しかしながら,高齢者の能力改善は若年者と比べて小さく,その改善は持続しなかった.その理由として,高齢者の筋活動は変化に乏しく,限定的な筋のみの変化であったことが挙げられる.このように,高齢者においても姿勢保持能力や課題遂行能力の改善は期待できるが,改善した能力の持続が困難であるという事実は,高齢者は転倒予防スキルの即時的な適応能力は有するが,日常的に遂行可能となるまで習熟したスキルの獲得は困難であるということを示唆している.将来の予防的リハビリテーションの構築に必要なこととして,現在,バランスの保持に関与する筋に振動刺激を与えることで体性感覚系の姿勢制御への影響を理解しつつ,高齢者の筋活動の適応とその持続に影響を与える因子の探索を目指している.本年度に予定していた主な計画として挙げていた反復課題による姿勢保持改善効果の持続と外乱刺激に対する反射性の姿勢応答についての実験が行えた.姿勢学習に対する加齢の影響を解明すべく,高齢者における筋活動レベルでの姿勢応答の特異性を見出せた.近年,高齢化が急速に進むことで社会問題になっていることとして,高齢者の転倒による外傷やその二次的な臥床期間の延長である寝たきりによる医療費の圧迫が挙げられる.この問題の解決は喫緊の課題である.加齢により筋力やバランス能力が低下するのは一般的だが,これらは適切なトレーニングにより回復あるいは緩和することが可能である.しかしながら,どのようなメカニズムでバランス能力が回復するかは不明な点も多い.

我々は,健常若年成人と健常高齢者を対象としてリーチ動作の繰り返し課題,反復重錘捕球課題,体性感覚系刺激課題を行い,ヒトの姿勢制御がどのようなメカニズムで適応および学習されるのか,加齢が姿勢制御のどの側面に影響を及ぼすかを検討した.研究の結果,リーチ動作や捕球課題の繰り返しにより運動パフォーマンスは改善するが,姿勢制御も繰り返しにより変化することが明らかになった.また,中枢神経系が強く関与する予測的な姿勢制御は運動パフォーマンスよりも時間的に早期に適応した.これらの結果は,運動パフォーマンスの学習に姿勢制御の変化が影響を与える可能性を示唆している.また,加齢により個々の関節や姿勢筋で課題の繰り返しによる変化の出現に違いがあることが明らかになった.さらに,我々は足底への寒冷刺激と下腿三頭筋への振動刺激を持続的に行うことで体性感覚系がバランス能力の改善に強く影響を及ぼすことも明らかにした.運動・姿勢課題と体性感覚系への刺激を組み合わせることにより,運動系と感覚系の繋がりを増強し,高齢者を含む姿勢不安定患者の転倒防止に役立てられる可能性を見出した.バランス回復へのより適切なアプローチの発見が今後の課題となろう.我々は,健常若年成人と健常高齢者を対象としてリーチ動作の繰り返し課題,反復重錘捕球課題,体性感覚系刺激課題を行い,ヒトの姿勢制御がどのようなメカニズムで適応および学習されるのか,加齢が姿勢制御のどの側面に影響を及ぼすかを検討した.研究の結果,運動パフォーマンスの学習に姿勢制御の変化が影響を与える可能性,足関節の運動と下腿三頭筋の筋活動が加齢により影響を受けること,体性感覚系がバランス能力の改善に強く影響を及ぼすことを明らかにした.趣旨や研究方法に同意を得た若年健常者と高齢者を対象として随意運動時における姿勢学習を調べる.特に,その学習効果の持続性を検討し,それに加齢が関係するかまで調べる.また,姿勢学習における体性感覚系の役割や外乱刺激における姿勢学習も調べる.研究趣旨や方法に同意を得た健常若年者と健常高齢者を対象として体性感覚系が姿勢保持能力改善にどのように影響を与えるかを調べる.具体的には,体性感覚系の姿勢学習への寄与を解明するため,前後方向へのバランス制御に関与する前脛骨筋と下腿三頭筋に振動刺激を与え,各筋の姿勢学習への寄与と前方,後方での姿勢学習の特異性も検討したい.リハビリテーション科学姿勢学習における感覚系の役割を調べるため筋への振動刺激装置の作成を業者に依頼したが,その装置に様々な機能を持たせるよう要求したことで納期が遅れることが確定した.そのため次年度使用額が生じ,2018年度に納入することにした.生じた次年度使用額は筋への振動刺激装置の作成に充てる.現在,業者に機能追加を依頼しており,7月には完成し,納入できる予定になっている.
自動車運転中の技能と感情傾向の「見える化」を通じた安全教育の開発

自動車運転中に、自身の感情をコントロールすることは、安全運転のために重要な技能である。本研究では、運転中の感情コントロール教育プログラムの試作版を作成し、バス乗務員への安全教育を実施した。教育プログラムの作成にあたっては、面接調査と質問紙調査を行い、運転中のストレスは6種類に分かれ、4側面への影響が生じることが明らかとなった。74名の乗務員について教育を実施し、有効性を検討したところ、各ストレス反応が低減し、自己効力感が高まることが示された。本研究では、自動車ドライバーを対象とした有効性の高い交通安全教育手法の構築を目指す。まず「運転行動を安全側へ変容させるためには、まず自身の不十分な点に気付いてもらう必要がある」との前提に立つ。そこで教育内容としては、自己の運転技能および運転中に生じる感情傾向について自己理解を高めるものとする。本年度においては、バス乗務員を対象に、運転中に生起するネガティブ感情の原因となるストレッサーを抽出し、車内外の他者に対する怒り、タイムプレッシャーに伴う焦り、事故への不安に対する自身の傾向を測定する質問紙を作成した。また、怒りや焦り、事故不安が生じた際に、平常心へ戻るための対処法(コーピング)の具体例を収集し、教材開発への基礎資料を得た。次年度以降は、感情傾向の自己理解および対処法の獲得を念頭に置いた教育プログラムを試験的に実施し、その効果測定を行う。さらには、種々の事業者へ同様の教育を展開できるよう、マニュアルの作成を目指す。また、普段の運転行動の自己理解に関して、映像記録型ドライブレコーダーに記録されたデータから普段の運転を振り返るためには、評価の際に注目すべきポイントの設定が必要である。既にドライブレコーダーが車載されている事業用自動車に加え、一般ドライバーをも教育対象に見据えているため、自家用車へ簡易に車載できるドライブレコーダーの選定を行った。事故統計の分析から、一時停止交差点での運転挙動および車間距離を重点ポイントとすべく、ドライブレコーダーに記録された指標から、当該ドライバーの運転行動を評価する手法について、専門家を交えた検討を進めるとともに、今後は自家用車への機器車載を依頼し、一般ドライバーの運転行動データの収集を行う。まず「運転行動を安全側へ変容させるためには、自身の不十分な点に気付いてもらう必要がある」との前提に立つ。そこで教育内容としては、事故の運転技能および運転中に生じる感情傾向について自己理解を高めるものとする。本年度においては、バス乗務員役300名を対象に行った質問紙調査の結果を分析し、バス乗務員が業務中に経験するストレスは「他車の不安全行動に対する怒り」、「乗客からの苦情に対する苛立ち」、「定時運行への焦り」、「事故不安」、「乗車行為に対する苛立ち」、「乗車モラルに対する怒り」の6因子に分類され、その影響は「注意力」、「接客対応」、「車両操作」、「他者関係」の4側面に及ぶことを明らかにした。これらの結果から、自身の怒りや焦りといった感情傾向を他者との比較によって自己認識を促す教材を試作し、約60名に対して試験的教育を実施した。次年度は、この教育の効果検証を行うと同時に、普及・展開を目指す。また、普段の運転行動そのものの自己理解を促すため、ドライブレコーダを用いた教育を実施する準備を進めた。免許取得後、ある程度の経験を積むにつれ、自動車運転中の認知や判断、動作は自動化され、自身の行動を客観視することが難しいと考えられる。しかし一方で、ドライブレコーダに記録された自身の運転の様子や車両データを、常に見返すことは時間的な制約がある。そこで、通り慣れた道路を走行する際、どのような箇所や対象に注意を払っているかを簡便的に「見える化」するための実験を行う。本研究では、自動車ドライバーを対象とした有効性の高い交通安全教育手法の構築を目指した。まず「運転行動を安全側へ変容させるためには、自身の不十分な点に気付いてもらう必要がある」との前提に立ち、自己の運転技能および運転中に生じる感情傾向についての自己理解を高める教育内容を考案した。安全運転教育を受ける際には、落ち着いた感情状態で講習・研修を受講し、知識を深め、内容を理解するものの、2年目までの研究から、実際の路上ではタイムプレッシャーや他者の行為によって、ネガティブ感情(例;焦りや怒り等)が生じ、その結果、不安全行動が惹起する可能性が示された。すなわち、自動車運転中に、自身の感情をコントロールすることは、安全運転のために重要な技能であると考えた。そこで、運転中の感情コントロール教育プログラムを作成し、プロドライバーであるバス乗務員を対象とした安全教育を実施した。安全教育は、約90分間、ワークシートによる自己評価学習、さらには46名のグループディスカッションを交え、自身の感情傾向(焦りやすさや怒りやすさ)の認知、ネガティブ感情が生じる心的過程の理解、さらには対処法の獲得を目指した。計74名の乗務員に対して教育を実施し、教育前後の質問紙調査を比較して有効性を検討したところ、種々のネガティブ事象(例;他者の割込や乗客からの苦情、遅れなど)に対するストレス反応が低減し、自己効力感が高まることが示された。今後は、こうした教育の普及が重要な課題である。

74名の乗務員について教育を実施し、有効性を検討したところ、各ストレス反応が低減し、自己効力感が高まることが示された。調査対象のバス事業者より、当初の想定以上のご協力を得られているため。交通心理学道路上には一般ドライバーと職業ドライバーが混在するため、交通安全教育は双方を対象に実施する必要がある。本研究でも、両方を視野に入れつつ計画・進行しているが、事業者からのご支援を受けているため、必要資料のご提供および個人情報の扱いなどについて、職業ドライバーのほうがデータを収集しやすい状態である。そのため、次年度も、事業用s自動車の安全へ重点を置きつつ、自己理解に焦点を当てた安全教育の開発を進めす。また、研究代表者の異動により、バス事業者以外での調査を展開する可能性が見込まれる。年度末に、発注した一部の物品および図書が品切により調達できなかったが、概ね計画通りの使用であった。道路上には一般ドライバーと職業ドライバーが混在するため、交通安全教育は双方を対象に実施する必要がある。本研究でも、両方の視野に入れつつ計画・進行しているが、事業者からのご支援をいただけているため、必要資料のご提供および個人情報の扱いなどについて、職業ドライバーのほうがデータを収集しやすい状態である。そのため、今後はどちらかと言えば、事業用自動車のほうへ重点を置きつつ、自己理解に焦点を当てた安全教育の開発を進める。次年度への繰越額は少額のため、特段の考慮はしない。ほぼ計画通りの使用であった。次年度使用額が少額のため、特段の考慮はしない。
シグナル伝達異常症のハイスループット機能解析系構築とモデル生物における病態解明

目的1:2001年にヌーナン症候群の原因遺伝子が同定されて以来、続々とその類縁疾患を含めた原因遺伝子が明らかになり、現在ではまだ十分にその意義が検討されていない遺伝子も含め、原因遺伝子の数は、20個以上にわたる。当研究室ではヌーナン症候群の類縁疾患やRASopathies、これらの鑑別疾患の遺伝子45個を含む網羅的解析系を構築し、特に最近同定された新規原因遺伝子A2ML1, SOS2, LZTR1, RASA2などを含む遺伝子の解析を行った。その中で、7人の患者にLZTR1のレアバリアントが、1人にPPP1CBのバリアントが同定された。これらの変異陽性者の臨床症状の検討を行った。LZTR1はLZTR1は12q11.2領域に存在し、BTBーKelch蛋白をコードしている。その変異は膠芽腫や家族性シュワノマトーシスの原因として報告されているが、その機能はまだ不明である。当研究ではRAS/MAPKシグナル伝達経路の分子とLZTR1の結合するかどうか、あるいはLZTR1の細胞内局在などの検討を継続している。またゼブラフィッシュにおいてLZTR1の機能を低下させたば場合の表現型を検討した。目的2:HRAS変異をもつノックインマウスを作製し、その症状を解析した。高脂肪食投与において、肝臓における代謝の変化がみられることが明らかになった。膀胱の組織を綿密に観察したところ、正常マウスに比べ、膀胱粘膜の増殖・粘膜下層に細胞の集簇・増殖病変が見られた。がん抑制遺伝子ノックアウトマウスとの掛け合わせによる発がんモデル作製を開始した。網羅的解析系を構築し順調に遺伝子解析が進んでいる。最近同定された遺伝子についてもその遺伝子変異と臨床症状の解析を行い、生化学的にRAS/MAPKシグナル伝達経路の分子と結合していることを初めて報告した。マウスモデルの解析も順調に進み、その増殖病変の同定や発がんモデルの作製を開始している。遺伝子解析研究を継続し、新規原因遺伝子解明も目指す。LZTR1については機能解析を継続し、そのシグナル伝達経路における役割や、変異蛋白機能などについて研究を推進する。モデルマウスについては通常の飼育環境では腫瘍病変の発生は頻度が高くないようであるがっ注意深く観察を行い、がん抑制遺伝子ノックアウトマウスとの掛け合わせによる発がんモデル作製を継続して行う。これまでに確立している網羅的スクリーニング系を用いて、遺伝子診断にて遺伝子変異陰性者や、新規の患者の解によってLZTR1遺伝子バリアントを同定した。2015年に新規原因遺伝子として報告されたLZTR1 (leucine zipper like transcription regulator 1)は癌抑制遺伝子とされ、BTB-Kelchスーパーファミリーに属するタンパクをコードする。ユビキチン化に関与すると考えられているが、その詳細な機能は不明である。LZTR1変異陽性患者の臨床症状を収集し、陽性患者の表現型を検討している。また正常LZTR1 cDNAと変異型のLZTR1のcDNAコンストラクトを作製し、培養細胞における機能解析を開始した。ゼブラフィッシュにおけるノックダウンにおいて形態形成に異常が出るかどうか実験を継続中である。マウスの解析では成獣型CFC症候群モデルマウスは著明な食道拡張を示し、4週から2カ月頃の成長障害を呈して死亡する個体がある。これらのマウスの消化管の構造を検索したところ、食道の粘膜の著明な角化と胃(前胃、腺胃)の粘膜・筋層の肥厚、食道上皮の核不整が見られた。これらの増殖病変の評価について観察を継続中である。

コステロ症候群モデルマウスは、骨格異常・心肥大などを呈するものの成獣まで大部分が成獣まで生存することが明らかになっている。コステロ症候群の患者は全体の15%に悪性腫瘍(神経芽細胞腫、横紋筋肉腫、膀胱移行上皮癌)が合併する。マウスにおける膀胱粘膜の増殖・粘膜下層に細胞の集簇・増殖病変について観察を行った。新しい原因遺伝子LZTR1遺伝子変異のスクリーニングを行ったところ遺伝子変異を複数同定した。これまでに全く機能が未知であったLZTR1の新規結合蛋白の解析が進行しており、その機能が少しずつ解明されるものと考えられる。LZTR1は先天性の疾患だけでなく、schwannomatosisにも関連していると考えられているので、細胞の増殖・腫瘍化に関与していると考えられ、新しい増殖パスウェイを解明できる可能性がある。ゼブラフィッシュのスクリーニング系も構築しつつある。CFC症候群マウスにおける胃・食道の増殖性病変についても解析を進め、論文を出版できた。HRASマウスの膀胱組織についても詳細な組織学的解析を継続しており、今後の発がん実験に向けての準備ができた。遺伝子解析研究を継続し、新規原因遺伝子解明も目指す。LZTR1については機能解析を継続し、そのシグナル伝達経路における役割や、変異蛋白機能などについて研究を推進する。モデルマウスについては通常の飼育環境では腫瘍病変の発生は頻度が高くないようであるがっ注意深く観察を行い、がん抑制遺伝子ノックアウトマウスとの掛け合わせによる発がんモデル作製を継続して行う。新規原因遺伝子LZTR1の変異陽性者と、その臨床症状の収集を継続し、本遺伝子が先天性疾患に及ぼす影響を明らかにする。またLZTR1の機能は全く明らかでないため、細胞内、あるいはzebrafishの個体形成の中でどのような働くを持つのかを明らかにする。まずは野生型における機能を明らかにしたのちに、同定したバリアントの意義・機能を検討していく予定である。モデルマウスについてはがん等の増殖病変の有無を確認することを継続するとともにがん抑制遺伝子のノックアウトマウスと掛け合わせ、どの臓器に発がん病変が見られるかを観察する。発がんする場合には、どのような遺伝子変化、あるいは遺伝子発現の変化などを伴うのか解析を行っていく。
金属ナノ粒子の光媒介ダイナミクスとプラズモン誘導形状変化

光学ナノテクノロジーは太陽エネルギー変換、光学通信や薬剤の分野において、その可能性が注目されている。実際5-10ナノメーターサイズの金属粒子の光学特性を基礎にしたDNA検知器の試験機が商業化されている。金属ナノ粒子系の新奇で独創的な実験的事実の発見が相次いでいるが、理論やモデリングも進歩し、それらの現象の解釈に役立っている。本研究では、金属ナノ粒子の理論とモデリングを行った。金属ナノ粒子を含む全ての金属の光学特性はマックスウェル方程式により記述できる。それらは光の特性と光がどのように物質を通過するかをあらわす結合した微分方程式である。問題の核心は粒子の境界において、これらの方程式を解くことにある。ここでは計算機を用いて数値的に解く。TiO_2薄膜上に担持された銀ナノ粒子の光物性の計算のために2つの方法を適用した。第1の方法は球形粒子に適応可能なMie理論である。第2の方法として、任意の形状に適用可能な離散双極子近似(Discrete Dipole Approximation, DDA)を用いた数値的解法である。DDA法はかなりの計算機コストが伴う。六角形型の金ナノ粒子は富永、朝日、増原らによって実験的に作成され、またそれらの光学特性も観測されているが、種々の形状が混在した金ナノ粒子の解析は困難である。長期にわたる情報の交換により、この金ナノ粒子混成系について徐々に、解析が進んだ。特に驚くべき分極の二方向依存性を見出した。しかし有限要素計算では六回対称軸に関しての光散乱効率の分極角依存性は見出せなかった。また、中心に穴の空いた金ナノ粒子も観測されているが、理論計算からは、光学特性に対する穴の影響は小さいと結論した。本多・藤嶋効果により発見された酸化チタンの光触媒機能はその実用性から、近年とみに注目されている。最近、立間らにより、この酸化還元作用を利用して、銀ナノ粒子を担持した酸化チタン膜の多色フォトクロミック現象が見出された。褐色の銀担持酸化チタン膜が特定波長の可視光を照射すると、照射した光の色とほぼ同じ色に発行する現象である。そこで本研究ではマックスウェル方程式の数値解法を用いた理論研究により酸化チタン膜中の銀粒子の光応答の機構を明らかにすることを目的とした。一般に銀ナノ粒子はプラズモン共鳴により光を吸収することが知られており、銀担持酸化チタン膜の色変化は担持された銀ナノ粒子の光酸化反応によるものと考えられている。銀ナノ粒子により吸収される光の波長は、銀粒子の大きさや形状、あるいは周りの環境(誘電率)によって異なる。そこでマックスウェル方程式の数値解法において、これらの因子を変化させることにより発色する色質を自由に制御し、銀ナノ粒子を担持酸化チタン膜の多色フォトクロミック現象の機構解明を行った。計算結果の解析から、ブロードな光学共鳴が赤色領域のスペクトルが説明でき、またフォトクロミック過程において変化する青色領域スペクトルは5ナノメートル程度の担持された銀ナノ粒子の再形成により説明できた。銀ナノ粒子の局在プラズモンと電子的に活性な酸化チタン膜との相互作用が銀ナノ粒子の物質輸送と形状変化を引き起こすと考えられる。
食品廃棄物を利用したアスタキサンチンの微生物合成に関する研究

海洋性微生物であるThrautochitorium菌CHN-1株の培養による高度不飽和脂肪酸(PUFA)とアスタキサンチン(Atx)の同時生産について食品廃棄物を用いた振とうフラスコ培養と小型エヤリフト培養で研究した。食品廃棄物としてオカラの酵素加水分解物を用いた実験から炭素源としてグルコースを始めとする六炭糖が好適であることが分かった。また、オカラ以外にも米糠、酒粕、果汁絞り粕等の食品廃棄物も有効であることが分かった。カロテノイド中のAtx成分量は培養中の酸素供給量に比例した結果が得られた。本研究で使用するThrautochtrium菌CHN-1株(Thra菌)は呉市の瀬戸内海で発見され、高度不飽和脂肪酸だけを生産するラビリンチュラ類に属しているが、高度不飽和脂肪酸に加えて、アスタキサンチンも生産する特異的な微生物である。平成26年度はThra菌の高度不飽和脂肪酸とアスタキサンチンの同時生産機構を明らかにし、効率的なアスタキサンチンの生産プロセスを開発することを目的とした。Thra菌を振とう培養器で海水、23°C、光なし、100rpm、炭素源6%、酵母エキス0.5%、ポリペプトン0.5%、リン酸二カリウム0.5%の基本条件で栄養源をスクリーニングして、菌体増殖速度は濁度法で、グルコース濃度はSomogyi-Nelson法、HPLC、カロテノイド定量はHPLCにより分析した。Thra菌の増殖挙動を調べたところ、菌体増殖はカロテノイドと同時に行われることが明らかにされた。また、菌体培養の初期炭素源濃度や窒素濃度を種々変化させたところ、グルコースが豊富に存在すると、アスタキサンチンへの代謝よりも菌体増殖と前駆体の生産が優先して行われることが明らかにされた。さらに、流加培養を行うことにより、菌体増殖やカロテノイド生産にどのように影響するか調べたところ、前駆体の生産と代謝の促進、双方を迅速に行える培養プロセスにより、効率的なアスタキサンチンの生産が可能になることが明らかにされた。以上の結果から、流加培養を行ってグルコース濃度を制御することにより、アスタキサンチンの生産性を向上することが知見として得られた。本研究で使用するThrautochtrium菌CHN-1株(Thra菌)は広島県呉市の瀬戸内海で発見され、高度不飽和脂肪酸のみを生産するラビリンチュラ類に属しているが、高度不飽和脂肪酸に加えて、アスタキサンチンも生産する特異的な微生物である。平成27年度は、前年度に流加培養を行ってグルコース濃度を制御することにより、アスタキサンチンの生産性を向上させる知見が得られたことから、さらにカロテノイド類の生産及びアスタキサンチンへの酸化反応に影響を及ぼす培養条件の検討を行い、効率的なアスタキサンチン生産法の開発を検討した。また、食品廃棄物に利用することを視野に入れているので、混合糖の利用を検討した。培養条件(温度)の検討を行った結果、培養温度は高いほど増殖量は多いものの、5日目あたりから死滅期に入り、カロテノイド類の生産がなくなった。また低温の15°Cでは、増殖量は多くなかったが、長い定常期を維持した。そこで、3日間、23°Cで培養後、15°Cに制御して培養した結果、カロテノイド類は15°C、23°Cといった一定温度を保つよりも高い生産量を得ることができた。混合糖の利用では、おからの利用を想定しているので、その分解液中の糖の主成分であるグルコース、ガラクトース、キシロース、アラビオースを利用し、これらの糖がThra菌の炭素源にあり得るのかどうかの検討を行った。検討結果、グルコースの消費が最も高く、六炭糖がカロテノイド生産に適していることが確認された。また、混合糖の資化性についてもグルコースをベースに他の糖とも混合して検討した結果、五炭糖がグルコースの資化を阻害する傾向は見られなかったことから、おから等、食品廃棄物を利用して、アスタキサンチンを生産することが改めて確認された。炭素源の探索として、地元業者から排出される食品廃棄物であるおからの他に、みかん糖蜜を入手し、熱水処理、凍結乾燥処理をなど前処理を行い、利用するという方針から、日本果実工業株式会社様から有価肥料産廃物である、みかんパルプ、みかん糖蜜(商品名シトラスパルプ、シトラスモラセス)を入手し、熱水処理や、凍結乾燥などの前処理の最適化やセルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、プロテアーゼ、アミラーゼ、リパーゼなどの酵素複合体での加水分解の最適化を試行錯誤行ったが、思うような結果は得られなかった。しかしながら、混合糖の利用や培養条件の最適化では、新たな知見が得られた。混合糖の利用では六炭糖が適していることが分かり、さらに五炭糖の混入によるグルコースの資化を妨害する傾向は見られなかった。また、培養条件の探索では、23°Cでの3日間培養後に、15°Cでの低温培養を行うことにより、カロテノイド類の生産が向上することが分かった。以上の結果より、食品廃棄物を直接、利用することに有用な結果は得られなかったものの、混合糖の利用による食品廃棄物利用の有益性の確認に関して、また、培養温度制御によるアスタキサンチンを効率的に生産する培養プロセスに関して、有用な知見が得られたと考えられる。平成27年度は混合糖の利用や最適培養条件の最適条件の探索を行ったところ、混合糖の利用では六炭糖が適しており、五炭糖は適していないものの、グルコースの資化を妨害する傾向は見られなかった。

また培養条件の最適条件の探索では23°Cでの3日間培養後に、15°Cでの低温培養を行うことにより、カロテノイド類の生産が向上することが分かった。今年度はグルコースを炭素源としたときのフラスコ培養、エアリフト培養の違い、おからを栄養源としたフラスコ培養、エアリフト培養の違い、固液分離したおから培地でのフラスコ培養、エアリフト培養の違いを行い、エアリフト培養を行ったときの利点を調べることにした。結果としてはまず、グルコースを炭素源としたエアリフト培養では菌体の増殖とカロテノイド生産挙動は異なり、菌体増殖後にカロテノイドが生成することが示唆された。また総カロテノイド生産量はフラスコ培養に比べて9倍となり、スケールアップの効果が確認できたが、アスタキサンチンの生産割合が減少した。さらに、おからを栄養源としたエアリフト培養では同様に総カロテノイド生産量は4倍に増加したものの、アスタキサンチンの生産割合が減少した。また、固液分離したおから培地でのエアリフト培養では同じく同様に総カロテノイド生産量は3倍に増加したものの、アスタキサンチンの生産割合は減少した。以上の結果から、すべて総カロテノイド生産量を増加させたものの、目的物質のアスタキサンチン生産割合を減少させるといった望ましくない結果となった。これはエアリフト培養による空気吹き込みによる効果が思うようにできず、おから成分の凝集体が沈殿し、生産妨害したものと考えられる。今後はエアリフト気泡塔の改良、または固体培養などの反応装置設計の見直しを行う必要があると考えられる。海洋性微生物であるThrautochitorium菌CHN-1株の培養による高度不飽和脂肪酸(PUFA)とアスタキサンチン(Atx)の同時生産について食品廃棄物を用いた振とうフラスコ培養と小型エヤリフト培養で研究した。食品廃棄物としてオカラの酵素加水分解物を用いた実験から炭素源としてグルコースを始めとする六炭糖が好適であることが分かった。また、オカラ以外にも米糠、酒粕、果汁絞り粕等の食品廃棄物も有効であることが分かった。カロテノイド中のAtx成分量は培養中の酸素供給量に比例した結果が得られた。交付申請書では平成26年度の実施計画はThra菌の高度飽和脂肪酸とアスタキサンチンの同時生産機構を明らかにし、さらにアスタキサンチンを効率的に生産する知見を得るという目的で行った。Thra菌の増殖挙動を調べたところ、菌体増殖は3日以内に定常状態に達し、pHの低下が止まることから、菌体増殖とpH低下は密接に関連していることが示された。また培養開始から終了まで継続してカロテノイドが生産されていることから、菌体増殖とカロテノイド生産は同時に行われていることが考えられた。また、初期炭素源濃度依存性を調べたところ、グルコース濃度が高いほど、菌体増殖が盛んに行われたが、カロテノイド生産量は減少した。しかしながら、初期炭素源濃度を低くし、直ちにグルコースが枯渇した状態にしやすくするほど、アスタキサンチンの生成量が増加した。このことから、培養液中のグルコース濃度がカロテノイド生産量に影響することが考えられた。併せて初期窒素源濃度依存性を調べたところ、初期窒素源濃度が6g/Lの時が最大のカロテノイド生産量が得られたが、アスタキサンチンの生産量との相関性は確認できなかった。