hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳の細胞系譜からひも解く、発生過程でプログラムされた行動変化を生み出す神経回路

次に、脳胞にある神経細胞の数・位置・細胞系譜の情報をもとに、ホヤ幼生の光・重力応答に必要な脳胞の細胞を特定する。また、それらの応答を生み出す神経回路を明らかにする。当初予定していたタイムラプス解析やその解析で用いるDNAコンストラクトの作製、コリン作動性ニューロンの細胞系譜解析を行えなかったことから、次年度への繰り越しが生じた。2018年度では、まず2017年度の続きの解析(コリン作動性ニューロンの細胞系譜解析)をするため、その解析に用いる物品(マイクロインジェクションに用いる機器類などやDNAコンストラクト作製試薬など)の購入に繰り越し分を使用する。
金属表面での秩序についての計算機実験

金属表面での秩序の問題の典型であるタングステン(W)(100)表面再構成とそれに対する水素吸着の効果を取り上げ,幾つかの実験の解析,理論的な検討を行った上で,妥当と思われる現象論的なハミルトニアンを設定した.それを元に幾つかの工夫を凝らした計算機実験のプログラムを作り,吸着水素の低被覆度領域で広範な研究を行った.再構成を引き起こす表面W原子の変位と吸着水素との相互作用がこの表面系の吸着水素全被覆度を通じての本質的な役割を果たすものである可能性を昇温脱離を例に取り指摘し,表面原子の変位を変数とする対心立方格子(100)表面の現象論的な再構成自由エネルギーの表式及び変位と吸着原子との相互作用の対称性を議論した,そのような現象論的な自由エネルギーの表式に基づき,二つの可能なモデルを設定した相前後して発表された赤外の光吸収の実験によりその二つの中の一つのモデルが妥当であることが示され,採用したモデルについて吸着水素原子数を一定に保つ正準集団及び吸着水素原子数を化学ポテンシャルで制御する大正準集団での計算機実験による解析を行った.大正準集団での計算機実験では吸着水素に対してもランダムサンプリングを行うものと吸着水素については状態和において対角和を取り表面W原子間の実効相互作用の形にしてしまうものとの二通りの方法を用いた.実験的に水素の低被覆度のところでは表面W原子の変位の方向が変わる転移が知られており,その転移に着目して解析を行った.先ず正準集団での結果から定性的に実験結果に相当する相図が得られたが,そのほかに吸着水素の擬縮相を含む二相共存の可能性が示唆された.これは大正準集団での解析で確かめられた.このような擬縮相はW表面では知られていないが,類似の表面系であるモリブデン(100)表面で実現していることが実験で示されている.大正準集団の二つの方法は一致する結果を与える.金属表面での秩序の問題の典型であるタングステン(W)(100)表面再構成とそれに対する水素吸着の効果を取り上げ,幾つかの実験の解析,理論的な検討を行った上で,妥当と思われる現象論的なハミルトニアンを設定した.それを元に幾つかの工夫を凝らした計算機実験のプログラムを作り,吸着水素の低被覆度領域で広範な研究を行った.再構成を引き起こす表面W原子の変位と吸着水素との相互作用がこの表面系の吸着水素全被覆度を通じての本質的な役割を果たすものである可能性を昇温脱離を例に取り指摘し,表面原子の変位を変数とする対心立方格子(100)表面の現象論的な再構成自由エネルギーの表式及び変位と吸着原子との相互作用の対称性を議論した,そのような現象論的な自由エネルギーの表式に基づき,二つの可能なモデルを設定した相前後して発表された赤外の光吸収の実験によりその二つの中の一つのモデルが妥当であることが示され,採用したモデルについて吸着水素原子数を一定に保つ正準集団及び吸着水素原子数を化学ポテンシャルで制御する大正準集団での計算機実験による解析を行った.大正準集団での計算機実験では吸着水素に対してもランダムサンプリングを行うものと吸着水素については状態和において対角和を取り表面W原子間の実効相互作用の形にしてしまうものとの二通りの方法を用いた.実験的に水素の低被覆度のところでは表面W原子の変位の方向が変わる転移が知られており,その転移に着目して解析を行った.先ず正準集団での結果から定性的に実験結果に相当する相図が得られたが,そのほかに吸着水素の擬縮相を含む二相共存の可能性が示唆された.これは大正準集団での解析で確かめられた.このような擬縮相はW表面では知られていないが,類似の表面系であるモリブデン(100)表面で実現していることが実験で示されている.大正準集団の二つの方法は一致する結果を与える.金属表面での秩序の問題には、その2次元性のために特定の厳密解の存在するモデルを除けば適当な近似理論がなく、秩序状態について尚知られていないことが多い。我々はW(100)表面再構成及び吸着原子の秩序構造の統計力学について、転移点,低次元性による揺らぎの効果,吸着水素による再構成構造の変化などを明らかにするために計算機実験を行なった。現在明らかになっている実験事実に対応するようなモデルとして前年度に確定した、表面W原子の連続的な変位を許し、吸着水素を格子ガス模型で取り扱い、変位の4次までで実効ハミルトニアンを構成するモデルに基づき、広範な計算機実験を行なった。清浄表面については新しいパラメーターの組に対して、前年度の結論を補強する結果を得、低被覆度水素吸着表面について、大正準集合を用いて正準集合での解析から期待されていた低温での吸着水素凝縮相と清浄表面に近い相の共存領域の存在を示すことができた。現在のところW(100)表面では凝縮に対応すると思われる実験事実はないが、このような凝縮を引き起こす、吸着水素間の実効相互作用は第1の吸着水素がその周りに引き起こす表面W原子の再構成の歪の場を第2の吸着水素が見るもので、長距離秩序の揺らぎを媒介とする間接相互作用という点で興味が深い。その後最近になって、Mo(100)水素吸着表面系で明らかにこの間接相互作用に基づくと思われる水素の(5x2)秩序相の凝縮が見いだされている。

尚本来の課題である低被覆度水素吸着W(100)表面でのW原子の変位方向の変化の転移については、凝縮点より高い温度では、かなり温度領域は狭いが滑らかな転移を示唆する結果が得られているか結論については尚検討を要する。吸着水素の凝縮相では表面W原子の変位の方向は転移を起こしたものになっている。
超音波照射型晶析逆抽出法による微粉体製造とそのモニタリング技術の開発

有機相中に抽出された金属イオンを酸化物や化合物の形態で回収する晶析逆抽出法は,分離工程の簡略化だけでなく,新しい微粒子の合成法として期待できる。晶析逆抽出反応は,有機相からの金属イオンの逆抽出反応と,水相での晶析反応の逐次的な2段階反応である。逆抽出反応は有機相/水相界面で起こるため,界面での逆抽出反応速度や水相での晶析速度とともに界面積やバルク相/界面間での物質移動速度は,生成する粒子の形態を支配する大きな要因と考えられる。溶媒抽出法において超音波を利用することにより有機相および水相の2相をエマルション化することにより抽出反応が著しく促進されることが知られている。これは,エマルションの微細化の他に局所的撹拌の促進など,キャビテーション現象を代表とする超音波特有の効果に基づくと考えられている。本研究では,この超音波照射を逆抽出反応操作に対して適用することで,晶析逆抽出反応を促進し,従来のインペラなどによる機械的撹拌では得られないような形態と均一性をもつ粒子が合成できることを明らかにした。また,研究が進むなかで,晶析逆抽出法による微粒子生成過程およびその形態に与える超音波の効果だけでなく,晶析逆抽出プロセスの基本的な現象解明および晶析逆抽出法による微粒な各種複合塩の合成にまで研究領域を広げ,本手法の基本メカニズムおよび各種複合塩の合成が可能であることを示した。D2EHPAで担持されたco有機相を,常温常圧下でシュウ酸水溶液と混合撹拌することにより晶析逆抽出を試みた。さらに超音波の照射についても検討した。得られた晶析微粒子の形態変化をX線回折,SEM,光子相関式粒度分布測定装置を用いて検討を行った。得られた結果を要約すると以下のようである。(1)Coシュウ酸塩は溶解度積がシュウ酸サマリウムと比べて非常に大きいが,シュウ酸濃度や初期pHを適切に設定することで有機相中の初期Co濃度の95%程度を晶析逆抽出できる。(2)超音波非照射系で得られた晶析微粒子は,長軸径が1030μm程度の棒状微粒子であった。粒子形状は,逆抽出水相のpHの低下またはシュウ酸濃度の増加とともにアスペクト比が高くなる傾向が見られた。また,均一液相合成法との比較を行うと晶析逆抽出法の方が粒子径は小さかった。(3)超音波を利用して有機相と水相の混合を行った場合,インペラーのみによる撹拌に比べて邊かに微細なエマルションが得られた。有機相中のCo濃度に比べ逆抽出水相中のシュウ酸濃度が低い場合([C_2H_2O_4]_a/[Co]_0<5),超音波出力を増加させても粒子形状に大きな変化は見られなかった。しかし粒子サイズは1μm以下となった。また,粒度分布は非照射系に比べ分散性は良好であった。一方,シュウ酸濃度が高い場合には長軸径は非照射系に比べて大きく変化せず,アスペクト比のみ大きくなり,繊維状析出物が生成した。このように晶析逆抽出法への超音波の適用は,粒子の微粒子化に大きな効果があり,また粒度分布がシャープになることから高品質な粉体製造法になることが期待できる。D2EHPAで担持されたCo、SmおよびNi有機相を、常温常圧下でシュウ酸溶液と混合撹拌する事により晶析逆抽出を試みた。さらに超音波を照射についても検討した。さらに得られた晶析物の形態変化をX線回折、SEM、粒度分布測定装置を用いて検討した。Coの場合、従来の沈殿法と比較して、晶析逆抽出法の方が小さな粒子が得られた。晶析逆抽出法で得られた晶析物は、長軸径が1030μm程度の棒状粒子であった。超音波が照射した場合、シュウ酸濃度の低い領域で粒子の微細化、高い領域でアスペクト比が増加する傾向を示した。

Smの場合も超音波照射系において非照射系と比べてより微細な粒子が得られた。しかし、シュウ酸コバルトと比較すると、その変化の程度は小さく、また64W以上ではその効果はほとんど見られなかった。粒子形状は針状を示すことが多く、ただ、塩酸をその反応系に添加した場合のみ平板状粒子に変化した。Niの場合、長軸径150nm、短軸径100nmの長方体粒子が得られた。粒子サイズは、酸濃度、シュウ酸濃度、D2EHPA濃度、撹拌強度にあまり影響されなかった。ただし、超音波を機械的撹拌と併用することにより、粒子の凝集を防ぐ効果があることが分かった。複成分を含む有機相から,同時に晶析逆抽出を行うことにより,直接的に希土類-遷移金属混合微粉体を製造することが可能と考えられる。そこで,ランタン-ニッケルおよびサマリウム-コバルトを含む有機相から蓚酸を用いて晶析逆抽出を行い,混合蓚酸塩の合成を試みた。実験方法としては,D2EHPAを所定濃度になるようにベンゼンで希釈したものを有機相とし,硝酸ニッケル,硝酸ランタン,硝酸コバルトおよび塩化サマリウムの各々の水溶液から各金属を抽出した。それら有機相を24時間静置後,有機相を分取し,遠心分離により水分を除去した。含ニッケル有機相と含ランタン有機相および含コバルト有機相と含サマリウム有機相を所定の割合で混合したものを,晶析逆抽出実験に供した。逆抽出水相には,蓚酸2水和物を所定濃度になるように蒸留水に溶解したものを用いた。また必要に応じて逆抽出用水相のpHを硝酸および水酸化ナトリウム溶液を用いて調整した。晶析逆抽出操作は,先に述べた逆抽出用水相と含2成分金属有機相を200cm^3ずつ分取し,30分間縦型振とう機で振とうした後,25°C一定に調整した恒温水槽内で48時間ゆっくり振とうした。生成した晶析物は,0.2μmのPTFEメンブランフィルターでろ過した後,アセトンにより付着有機物を洗浄した後,蒸留水で置換した。以上の実験方法で検討した結果,ランタン-ニッケル混合蓚酸塩の場合,マクロな意味での組成制御は可能であったが,ランタン-ニッケルが原子レベルで均一な晶析物(ランタンとニッケルを1:5で含むような複合蓚酸塩:La_xNi_<5x>(C_2O_4)_a)は得られなかった。これは,蓚酸ランタンと蓚酸ニッケルの結晶構造の違いやその晶析速度の違いなどが原因であると考えられる。サマリウム-コバルト混合蓚酸塩の場合,特に逆抽出用水相の蓚酸濃度により,晶析物のX線回折パターンや晶析物の形態が大きく変化することが分かった。
小腸上皮細胞におけるセラミド骨格の多様性と生物機能

小腸上皮細胞には、スフィンゴシン塩基のC4位と脂肪酸のC2位に水酸基が付加したフィトセラミド構造を持つスフィンゴ糖脂質(GSL)が豊富に存在する。本研究では、フィトセラミド構造の生物機能を解明するために、小腸上皮細胞に発現する新規の脂肪酸C2水酸化酵素の同定を目指した。野生型マウスの小腸では、既知の脂肪酸C2水酸化酵素FA2Hの発現が認められず、FA2H欠損マウスの小腸には、水酸化脂肪酸(hFA)を含むGSLが野性型マウスと同様に検出されたことから、小腸上皮細胞にはセラミド骨格の脂肪酸を水酸化する未知の脂肪酸水酸化酵素が存在していることが明らかになった。小腸上皮細胞にはスフィンゴイド塩基のC4位と脂肪酸のC2位に一つずつ水酸基が多いフィトセラミド構造(t18:0/hFA)を持つスフィンゴ糖脂質が豊富に存在する。しかしその生物機能はほとんどわかっていない。我々は、先行研究において、現在同定されている唯一の脂肪酸C2水酸化酵素Fattyacid 2-hydroxylase(FA2H)は神経系の髄鞘には強く発現しているが小腸には全く発現が認められないことを明らかにした。本研究の目的は活発な消化吸収機能を担う小腸上皮細胞に特徴的に発現するフィトセラミド構造(t18:0/hFA)の生物機能の解明である。平成25年度は小腸上皮細胞に発現する新規の脂肪酸C2水酸化酵素を同定するためにタンパク質配列のデーターベースを用いたモチーフ・ドメイン検索により、脂肪酸水酸化酵素に共通のモチーフ配列を持ち小腸での発現が高い候補遺伝子のクローニングを行った。これと並行して我々の研究室で作製したスフィンゴシンのC4位の水酸基(t18:0)を欠損する、dihydroceramide:sphinganine C4-hydroxylase(DES2)ノックアウトマウス(Des2-KO)の表現型解析をすすめた。腸内細菌叢の影響を最小限とするために、SPF環境でガンマ線滅菌済みの餌で飼育したところ、Des2-KOマウスは約半数が生後2週間前後で死亡することが確認された。Des2-KOの早期死亡群は生後8日ころより体重増加不良を呈した。組織病理学的解析の結果、小腸上皮細胞に形態異常を認めたことから、小腸における消化吸収機能の障害が推測された。これらの結果から、物質の消化吸収機能を担う上皮細胞におけるフィトセラミド構造の重要性が示された。小腸上皮細胞にはスフィンゴシン塩基のC4位と脂肪酸のC2位に一つずつ水酸基が多いフィトセラミド構造(t18:0/hFA)を持つスフィンゴ糖脂質が豊富に存在する。我々は先行研究で、現在同定されている唯一の脂肪酸C2水酸化酵素Fattyacid 2-hydroxylase(FA2H)は、神経系の髄鞘には強く発現しているが、小腸には全く発現が認められないことを明らかにした。本研究は小腸上皮細胞に発現する新規の脂肪酸C2水酸化酵素を同定し、小腸上皮細胞におけるフィトセラミド構造(t18:0/hFA)の生物機能を解明することを目的としている。得られる成果は活発な消化吸収機能を担う小腸上皮細胞膜における膜脂質の機能解明や未知の疾患の発見、腸疾患の治療法開発につながる可能性がある。平成24年度は、小腸上皮細胞に発現する新規脂肪酸水酸化酵素の探索を行った。タンパク質配列のデーターベースを用いたモチーフ・ドメイン検索により脂肪酸水酸化酵素に共通のモチーフ配列を持ち、小腸での発現が高く、小胞体に局在するAlkylglycerol monooxygenase(AGMO)を候補遺伝子とした。Agmoの発現ベクターをCHO-K1細胞に導入してAgmoの安定発現株を得て、薄層クロマトグラフィー(TLC)による脂肪酸水酸化酵素活性測定を行ったが、活性を確認できなかった。検出感度が低かった可能性を考え、現在、より感度の高いガスクロマトグラフィーや安定同位体によるメタボリックラベリング法を用いた脂肪酸水酸化酵素活性測定の確立を行っている。また、小腸上皮細胞とオリゴデンドログリアの培養細胞間のマイクロアレイ遺伝子発現解析の結果を用いて、小腸上皮細胞に特異的に高発現している遺伝子群を網羅的に探索する計画を立てている。スフィンゴ糖脂質(GSL)は生体膜の構成脂質で、親水性の糖鎖部分と疎水性のセラミド骨格からなる。種々の糖転移酵素のノックアウトマウスの解析から糖鎖構造の重要性は明らかになってきた。一方で、セラミド骨格の構造多様性が担う生物機能についてはいまだ不明な点が多い。セラミド骨格はスフィンゴイド塩基と脂肪酸から構成され、それぞれに構造多様性がある。哺乳動物の小腸には、他の組織にはほとんど存在しないスフィンゴイド塩基と脂肪酸に一つずつ水酸基が多いフィトセラミド構造(t18:0/hFA)を持つGSLが豊富に存在する。そこで我々は、その合成にかかわる2つの酵素、Dihydroceramide: sphinganine C4-hydroxylase(DES2)とFatty acid C2-hydroxylase(FA2H)のそれぞれのノックアウトマウスの表現型解析を行った。DES2ノックアウトマウス(Des2-KO)の小腸ではフィトセラミド構造を持つGSLは検出されず、ジヒドロセラミド構造に置き換わっていた。Des2-KOマウスの約25%が出生早期から体重増加不良を呈して生後2週間前後で死亡し、小腸上皮細胞では膜脂質や膜タンパク質の局在異常など明らかな組織病理変化を認めた。

これらの結果から、フィトセラミド構造は小腸上皮細胞の形態維持や、栄養素輸送体タンパク質の機能発現において重要であることが示された。さらに、従来フィトセラミド構造の存在が知られていなかった膀胱移行上皮により明瞭な組織病理変化を見出し、フィトセラミド構造との因果関係を解析中である。一方、Fa2hノックアウトマウスの消化管では、脂質分析の結果、食道と胃では水酸化脂肪酸(hFA)が欠損していたが、小腸および大腸では欠損が認められず、小腸上皮細胞の形態変化も明らかではなかった。以上の結果から、未知の脂肪酸水酸化酵素の存在を疑い新規酵素遺伝子の探索を継続しているが、いまだ同定にはいたっていない。スフィンゴ糖脂質(GSL)は親水性の糖鎖部分と疎水性のセラミド骨格からなる生体膜の構成脂質である。セラミド骨格はスフィンゴシン塩基と脂肪酸から構成されるが、それぞれに構造多様性がある。哺乳動物の小腸、腎臓にはスフィンゴシン塩基のC4位と脂肪酸のC2位に水酸基が付加したフィトセラミド構造が豊富に存在することが知られているが、その機能は未だ不明である。そこで我々はフィトセラミドの合成にかかわる酵素:Dihydroceramide: sphinganine C4-hydroxylase (DES2)をノックアウトし、フィトセラミド欠損マウス(Des2-KO)を作製してその表現型解析を行った。Des2-KOは小腸および腎臓において、出生早期から体重増加不良を呈し、2週間前後で死亡した。Des2-KOの小腸では、小腸上皮細胞の形態変化、封入体の増加、小腸幹細胞死の増加などが認められた。小腸上皮細胞の頂端膜に局在するGSLが細胞質内にとどまり、膜輸送体タンパク質や分泌タンパク質の頂端膜への局在が失われていた。機能的には生後2週間前後のマウス小腸において活発な脂質の吸収が障害されていた。腎臓では近位尿細管上皮細胞に組織病理学的変化を認めた。これらの結果から、セラミド骨格の構造多様性、中でもスフィンゴシン塩基のC4位の水酸基1つの有無が、外界とのバリア形成や活発な消化吸収機能を担っている小腸上皮細胞や近位尿細管上皮細胞において、膜の極性形成や膜を介した物質輸送において、必須であることが明らかになった。一方、脂肪酸のC2位に水酸基をふかしている酵素FA2Hの欠損マウスにおいて脳では水酸化脂肪酸が欠失しているが、小腸組織においては欠失を認めず、未知の脂肪酸水酸化酵素が小腸上皮細胞に存在すると推定して探索を行っているが、本研究期間内には、その同定には至らなかった。現在、探索を継続している。小腸上皮細胞には、スフィンゴシン塩基のC4位と脂肪酸のC2位に水酸基が付加したフィトセラミド構造を持つスフィンゴ糖脂質(GSL)が豊富に存在する。本研究では、フィトセラミド構造の生物機能を解明するために、小腸上皮細胞に発現する新規の脂肪酸C2水酸化酵素の同定を目指した。野生型マウスの小腸では、既知の脂肪酸C2水酸化酵素FA2Hの発現が認められず、FA2H欠損マウスの小腸には、水酸化脂肪酸(hFA)を含むGSLが野性型マウスと同様に検出されたことから、小腸上皮細胞にはセラミド骨格の脂肪酸を水酸化する未知の脂肪酸水酸化酵素が存在していることが明らかになった。
『動的な濡れ』の多重スケール界面熱流体力学の解明と革新的熱物質輸送技術への展開

本研究では,固液気3相境界線の移動を伴う『動的な濡れ』を対象に研究を行い,以下の成果を得た.すなわち,(1)先行薄膜形成初期過程でのダイナミクスの理解,(2)固液2相混合状態での先行薄膜形成メカニズムとマクロ的動的濡れ現象の理解,(3)固体面上に固体粒子などの障害物が存在する系での先行薄膜形成メカニズムと動的濡れへの影響の理解,さらに,(4)光・熱エネルギー注入によるマクロ的三相界線近傍での熱物質輸送制御を実現した.本研究では,固液気3相境界線の移動を伴う『動的な濡れ』を対象に研究を行い,以下の成果を得た.すなわち,(1)先行薄膜形成初期過程でのダイナミクスの理解,(2)固液2相混合状態での先行薄膜形成メカニズムとマクロ的動的濡れ現象の理解,(3)固体面上に固体粒子などの障害物が存在する系での先行薄膜形成メカニズムと動的濡れへの影響の理解,さらに,(4)光・熱エネルギー注入によるマクロ的三相界線近傍での熱物質輸送制御を実現した.本研究では,i.先行薄膜形成初期過程でのダイナミクス,ii.固液2相混合状態での先行薄膜形成メカニズムとマクロ的動的濡れ現象,iii.固体面上に固体粒子などの障害物が存在する系での先行薄膜形成メカニズム,iv.マイクロチャネルなどの狭小領域内での動的濡れ,V.先行薄膜領域能動的制御によるマクロ的三相界線近傍での熱物質輸送制御の確立を主要5テーマとして取り組んでいる.今年度は,実験的アプローチにより固液気三相界線前方の先行薄膜領域検出系の時空間解像度高精度化などを,計算的アプローチにより固体粒子を考慮した固液二相流を対象とした数値解析コード開発などを行ってきた.以下,各課題において研究実施内容を紹介する.課題i.先行薄膜(PF)形成初期過程では,固液気三相界線前方の先行薄膜領域検出系の時空間解像度高精度化や,Brewster角顕微鏡および共焦点レーザ変位計による先行薄膜存在領域および厚さ同時計測系の構築を実験により,また,分子動力学法による無極性分子の撥水や極薄基板上での液滴の濡れに関する数値解析コード開発・検証を行った.課題ii.固液混合状態に関しては,粒子を含有する液滴-固体基板での先行薄膜形成初期過程の実験による検出や,固体粒子を考慮した固液二相流を対象とした数値解析コード開発を行った.課題iii.PF一粒子相互作用では,先行薄膜領域と粒子の相互作用に関する高速度・高感度観察を行い,固液気3相境界線の爆発的な濡れの進展や固体粒子の動的挙動について明らかにした.課題iv.狭小領域に関しては,マイクロチャネルあるいはチューブ内での先行薄膜形成過程に関する基礎実験を行い,特に流路壁上に散布した固体粒子の挙動について明らかにした.課題v.能動的制御に関しては,光・熱エネルギー照射と先行薄膜形成過程の相互作用に関する基礎実験を実施した.本研究では、i.先行薄膜形成初期過程でのダイナミクス、ii.固液2相混合状態での先行薄膜形成メカニズムとマクロ的動的濡れ現象、iii.固体面上に固体粒子等の障害物が存在する系での先行薄膜形成メカニズム、iv.マイクロチャネルなどの狭小領域内での動的濡れ、v.先行薄膜領域能動的制御によるマクロ的三相界線近傍での熱物質輸送制御の確立を主要5テーマとして取り組んでいる。以下、各課題において今年度の研究実績内容を紹介する。課題i.先行薄膜(PD)形成初期過程では、温度不均一分布を有する基板上での形成実現に向けた実験系の開発を、また、分子動力学法による無極性分子の撥水や破裂に関する数値解析を実施した。課題ii.固液混合状態に関しては、固体粒子を考慮した固液二相流を対象とし、粒子-液体間の双方向相互作用を考慮した数値解析コード開発を行った。課題iii.PF-粒子相互作用では、先行薄膜領域と粒子の相互作用に関する高速度・高感度観察をマイクロスケールおよびcmオーダのマクロスケールに関して行い、固液気3相境界線の爆発的な濡れの進展や固体粒子の動的挙動について明らかにした。課題iv.狭小領域に関しては、マイクロチャネルあるいはチューブ流路壁上に散布した固体粒子の挙動について明らかにした。課題v.能動的制御に関しては、光・熱エネルギー照射と先行薄膜形成過程の相互作用に関する基礎実験を継続して実施した。本研究では主要5課題として以下のテーマに取り組んできた.すなわち,i.先行薄膜形成初期過程でのダイナミクス,ii.固液2相混合状態での先行薄膜形成メカニズムとマクロ的動的濡れ現象,iii.固体面上に固体粒子などの障害物が存在する系での先行薄膜形成メカニズム,iv.マイクロチャネルなどの狭小領域内での動的濡れ,v.先行薄膜領域能動的制御によるマクロ的三相界線近傍での熱物質輸送制御の確立である.課題i.特に分子動力学法による無極性分子の撥水や破裂に関する数値解析を実施した.また,2液滴間の先行薄膜合体を可視化しうる実験系を構築した.課題ii.粒子-液体間の双方向相互作用を考慮した数値解析コード開発を継続して行った.特にマクロ的コンタクトラインと固体微粒子の相互作用を記述しうる解析を実現した.課題iii.固液気3相境界線の爆発的な濡れ進展について,コンタクトライン近傍流体の可視化と,挙動のモデル化を行った.課題iv.およびv.特にマイクロチャネル流路壁上の固体粒子挙動について,光・熱エネルギー照射による数密度分布能動的制御を実現した.

さらに,フランス,イスラエルのグループとともに,特にコンタクトラインー粒子間相互作用によるコンタクトライン移動速度制御に関して共同研究を行った.26年度が最終年度であるため、記入しない。熱工学26年度が最終年度であるため、記入しない。9.研究実績概要にて記述した通り,本研究では大きくわけて5つの課題に取り組んでいる.それぞれの課題について,研究代表者・分担者により定期的な議論を重ねながら研究を実施している.ただ,分担者(洪)の所属変更が年度半ばに発生した関係で,狭小領域に関する実験について若干停滞した時期があったが,現在は新規所属先での研究環境も整い,順調に再開している.本研究では、先述の通り大別して5つの課題に取り組んでいる。それぞれの課題について、研究代表者・分担者により定期的な議論を重ねながら研究を実施している。今年度は特に、先行薄膜と基板上固体粒子の相互作用に関するマクロスケール実験、分子動力学による極薄液膜の破裂過程に関して大きな進展があり、最終年度となる来年度に向けてしっかりした準備をすることが出来た。26年度が最終年度であるため、記入しない。来年度についても,実験・計算の異なるアプローチからそれぞれの課題について取り組んでいく予定である.特に,固液2相混合状態の濡れや,固体粒子との相互作用を考慮した濡れの動力学について,今年度に大変有意義な結果を取得することが出来たので更なる展開が期待できる.最終年度となる来年度においては、これまでと同様、実験・計算の異なるアプローチからそれぞれの課題について取り組み研究成果のまとめを行う。特に、先行薄膜と基板上固体粒子との相互作用に関する実験的研究や、極薄液膜の破裂過程の動力学について、大変有意義な結果を取得することが出来たので継続して展開をしていく予定である。本研究で新たに明らかとなった知見を反映するため、改良・構築を予定していた実験装置の設計見直しを行った結果、年度内の発注が困難となったため。年度末において設計を終了しており、2014年度において本予算使用開始とともに使用する予定。
動きの癖を改善する生理学的メカニズムの解明と新しいトレーニング方法の提案に向けて

本研究は、動作の癖を抑制し改善する生理学的メカニズムを明らかにし、習慣動作を直すトレーニングの開発を目指した基礎と応用をつなぐ研究である。我々の先行研究により、線条体の主要な神経伝達物質・アセチルコリンが行動戦略の切り替えに重要であることが示されており(Aoki et al., J Neurosci., 2015)、同様に線条体のアセチルコリンが動作の癖の改善に不可欠なのではないかと仮説をたてた。昨年度までに、事前に獲得した習慣動作を抑制するOmission課題と習慣動作を別の似た動作に置換するSubstitution課題の二つの実験パラダイムを設定し、線条体内でアセチルコリンを放出するコリン作動性介在ニューロンを人為的に活性化すると、予め獲得した習慣動作の置換能力が高まることを発見した(Aoki et al., EurJ Neurosci., 2018)。上述の課題は、獲得した習慣動作・癖を完全に抑制し新しい動作を発現させるものである。しかし実際のスポーツ・身体運動において、ある特定の動作の癖を直すとき、動作の“一部分"を修正しなければならないことがほとんどであるため、その状況に近い動物モデルの行動課題が求められた。本年度はよりスポーツ・実際の身体運動の文脈に近づけるために、マウスの手続き学習を用いて動作の癖の修正課題を作った。このオペラント課題では、マウスには左右二本のレバーが提示され合計4回押すことができる。左ー左ー右ー右の順でレバー押しを完了させると報酬がもらえる。この基本シークエンス動作を学習した後に、実行するシークエンスを変更した。様々な左右の組みわせにおいて、マウスは正しいシークエンス動作に切り替えられ再学習できることを確認した。マウスがこのように複雑かつヒトに類似した身体運動を学習できることを確認したことは、今後の研究を進めるうえで非常に有益である。動きの癖を一度身につけてしまうと、それを直すことは難しい。これは、アスリートから学校体育における児童・生徒まで多くの人々を悩ます問題である。したがって、どのようにすれば動きの癖を改善できるのか、そのメカニズムの解明、新規トレーニング方法の開発は重要研究課題といえる。本研究は、動作の癖を固定化され容易に修正できない「習慣動作」と定義し、その定義に当てはまる動物モデルを作成することで、動作の癖を抑制し改善する生理学的メカニズムを明らかにする。特に、線条体における主要な神経伝達物質・アセチルコリンの機能的役割を探る。アセチルコリンを放出するコリン作動性介在ニューロンの阻害あるいは活性化を人為的に行い、これらの神経活動操作が習慣動作の抑制機能に及ぼす影響を明らかにする。次に、身体的トレーニングの前に、認知課題遂行により非侵襲的にコリン作動性介在ニューロンを活性化することが、習慣動作の抑制機能を高める可能性があるか否かを検証し、新規のトレーニング方法の提案に挑む。初年度は、動物モデルにおいて、事前に獲得した習慣動作を抑制するOmission課題と習慣動作を別の似た動作に置換するSubstitution課題の二つの実験パラダイムの設定を目標とした。Long-Evansラットを用いて実験を行い、当初の予定通り、ラットが習慣動作を獲得し、後にそれを抑制する、あるいは置換する行動課題の構築に成功した。予備実験として、コリン作動性介在ニューロンの神経活動を阻害した上で、習慣動作を抑制するOmission課題におけるラットの行動を観察した。その結果、習慣動作の抑制機能が障害される傾向がみられた。初年度の目標を達成したため。本研究は、動作の癖すなわち「習慣動作」を抑制し改善する生理学的メカニズムを明らかにし、最終的には習慣動作の改善を促す新規トレーニングの開発を目標とする。先行研究により、線条体の主要な神経伝達物質・アセチルコリンが行動パターンの切り替えに重要であることが示されており(Aoki et al., J Neurosci., 2015)、同様に線条体のアセチルコリンが習慣動作の抑制に不可欠なのではないかと仮説をたてた。昨年度までにLong-Evans系ラットを動物モデルとして、事前に獲得した習慣動作を抑制するOmission課題と習慣動作を別の似た動作に置換するSubstitution課題の二つの実験パラダイムを確立した。本年度は、上述の2つの課題を用いて生理学的メカニズムを調べた。線条体においてアセチルコリンを放出するコリン作動性ニューロンの機能阻害を引き起こし、習慣動作を抑制するOmission課題と習慣動作を置換するSubstitution課題に及ぼす影響を検証した。その結果、線条体コリン作動性介在ニューロンの機能を阻害しても、Omission課題に影響は及ぼさなかった。また、同処置がSubstitution課題に及ぼす影響を調べた結果、習慣動作を置換する能力に有意な違いは観察されなかった。対照実験の条件として、動作が癖として習慣化する前に特定の動作を抑制するあるいは置換する実験パラダイムとを作ることに成功した。さらに、マウスにおいても特定の動作を習慣化させ、それを別のものに改善する能力を測定可能な実験課題を確立した。来年度は、遺伝学的手法を用いた機能阻害および神経活動操作に優れているマウスを使用してメカニズムの検証する。線条体コリン作動性介在ニューロンの機能阻害実験を計画通りに遂行できたため。また、一部の遺伝学的手法を用いた神経活動操作法はラットにおける適用が困難であることが判明したが、より遺伝学的手法に優れたマウスでの実験パラダイムを代替案として構築できたため。

我々の先行研究により、線条体の主要な神経伝達物質・アセチルコリンが行動戦略の切り替えに重要であることが示されており(Aoki et al., J Neurosci., 2015)、同様に線条体のアセチルコリンが動作の癖の改善に不可欠なのではないかと仮説をたてた。昨年度までに、事前に獲得した習慣動作を抑制するOmission課題と習慣動作を別の似た動作に置換するSubstitution課題の二つの実験パラダイムを設定し、線条体内でアセチルコリンを放出するコリン作動性介在ニューロンを人為的に活性化すると、予め獲得した習慣動作の置換能力が高まることを発見した(Aoki et al., EurJ Neurosci., 2018)。上述の課題は、獲得した習慣動作・癖を完全に抑制し新しい動作を発現させるものである。しかし実際のスポーツ・身体運動において、ある特定の動作の癖を直すとき、動作の“一部分"を修正しなければならないことがほとんどであるため、その状況に近い動物モデルの行動課題が求められた。本年度はよりスポーツ・実際の身体運動の文脈に近づけるために、マウスの手続き学習を用いて動作の癖の修正課題を作った。このオペラント課題では、マウスには左右二本のレバーが提示され合計4回押すことができる。左ー左ー右ー右の順でレバー押しを完了させると報酬がもらえる。この基本シークエンス動作を学習した後に、実行するシークエンスを変更した。様々な左右の組みわせにおいて、マウスは正しいシークエンス動作に切り替えられ再学習できることを確認した。マウスがこのように複雑かつヒトに類似した身体運動を学習できることを確認したことは、今後の研究を進めるうえで非常に有益である。1)実験の例数を重ね、統計的解析を進める。2) Substitution課題におけるコリン作動性介在ニューロンの役割を調べる。平成29年度まではラットを用いた実験パラダイムにおいて動作の癖を改善できるメカニズムの探索を行ってきたが、平成30年度では遺伝学的手法の適用が易しくかつ多様な神経操作が可能なマウスによる実験系に切り替える。為替レート変更のため次年度使用額の37,103円は平成30年度の研究に用いられる。実験消耗品購入に使用する。
加齢に伴う安定化傾向を通してみた自伝的記憶システムの特性

自伝的記憶・意味記憶・エピソード記憶の想起の安定性を比較した。自伝的記憶の想起のみ、加齢に伴い安定性が高まったことから、自伝的記憶は意味記憶やエピソード記憶とは異なるシステムとして機能していることが示唆される。過去の出来事と現在の自己を結びつける意味づけが自伝的記憶を特徴づけることが、大学生高齢者の調査で示された。さらに自己・記憶・時間を関連づけて検討するため、Zimbardo時間展望尺度日本語版が作成された。本研窒の目的は,自伝的記憶の安定化傾向を青年期成人期で検討するとともに,意味記憶やエピソード記憶の変化も合わせて検討することで,記憶システムの中での自伝的記憶の位置づけや,記憶システム全体の加齢変化をも併せて明らかにすることである。平成20年度は以下の成果が得られた。第一に,自伝的記憶,意味記憶,エピソード記憶という3つの記憶システムの間の関係について,理論的な検討を進めた第二に,青年期と成人期の協力者を対象に,自伝的記憶想起と意味記憶検索の安定性を比較するための実験を行った。青年群(1922歳,46名)と成人群(3160歳,43名)が参加した。質問紙法を用いて,「陽気な」「緊張した」など5つの性格特性語を呈示し,自伝的記憶課題では,各特性語があてはまる経験を2つずつ回答させた。意味記憶課題では,各特性語と意味が似ている表現を4つずつ回答させた。参加者には予告せず,1回目の調査を依頼した。さあらに2回目の回答後に,1回目に想起された自伝的記憶の重要度,想起頻度,鮮明度,自己象徴度の評定を求めた。2種類の課題のそれぞれについて,1回目と2回目に反復して回答された記述をカウントして,想起・検索の安定性の指標とした。意味記憶課題では群間の差は有意でなく,自伝的記憶課題でのみ,成人群の安定性が有意に高かった。追加評定の分析からは,反復想起された自伝的記憶は重要度・想起頻度・鮮明度・自己象徴度が高いことが見いだされた。20年度め成果は先行研究と整合し,加齢に伴う想起の安定化が自伝的記憶独自の現象であることを示している。21年度以降は,実験室的なエピソード記憶課題での検索の安定性や,ライフストーリー面接での想起の安定性等とも比較し,自伝的記憶システムの独自性を検討することが必要と考えられる。本研究の目的は、自伝的記憶の安定化傾向を青年期成人期で検討するとともに、意味記憶やエピソード記憶の変化も合わせて検討することで、記憶システムの中での自伝的記憶の位置づけや、記憶システム全体の加齢変化をも併せて明らかにすることである。平成21年度は以下の成果が得られた。第一に、青年期と成人期の協力者を対象に、自伝的記憶想起と意味記憶検索の安定性を比較するための実験を行い、平成20年度に得られた成果を確認した。青年群(1925歳、30名)と成人群(3354歳、31名)が参加した。「暗い」「協力的な」など5つの性格特性語を呈示し、各特性語があてはまる経験(自伝的記憶課題)ならびに各特性語の類義語(意味記憶課題)を2つずつ回答させた。1回目の調査から約10週後に2回目の調査を実施し、2種類の課題のそれぞれについて、1回目と2回目に反復して回答された記述を数え、想起・検索の安定性の指標とした。20年度のデータも併せて分析したところ、意味記億課題では群間の差は有意でなく、自伝的記憶課題でのみ成人群の安定性が有意に高く、先行研究の知見が確認された。また想起された出来事について記憶特性質問紙を実施した。しかし反復想起された出来事に、内容面・想起面の顕著な特徴は見いだされなかった。第二に、Zimbardoの時間展望尺度日本語版を作成した。これは幅広い年齢層で使用出来る時間展望尺度であり、記憶の加齢変化の背景要因を探る尺度として活用が期待出来る。第三に、実験室的エピソード記憶課題と自伝的記憶課題を比較検討するための準備として、エピソード記億の加齢変化に関する先行研究の検討を行った。その結果、多試行自由再生で見られる"lost-access"、"gained-access"現象と比較することが、自伝的記憶の独自性を検討する課題として有効であるとの着想に至った。本研究の目的は、加齢に伴う変化という視点から自伝的記憶の特性を明らかにするとともに、記憶システム全体の中で自伝的記憶の位置づけを明確にすることである。22年度は(1)自伝的記憶とエピソード記憶の関係、(2)記憶の意味づけの加齢変化、という2側面を検討し、20年度からの成果を合わせて統合的モデル化を試みた。3つの研究を行った。第1に、自伝的記憶とエピソード記憶を比較した。自伝的記憶課題として参加者は、性格特性語を手がかりに自らの経験を2つ想起した。

エピソード記憶課題として参加者は、ある人物がある性格特性語に合致する行動をしたことを示す文を5つ学習した後、性格特性語を手がかりに2文を想起した。いずれの課題も1週間間隔で2回繰り返した。青年群(1822歳)と成人群(3449歳)の結果を比較したところ、自伝的記憶課題のみ、成人群が青年群より安定性が高いことが示された。第2に2070歳代の参加者に最早期記憶の想起を求め、想起過程や意味づけを問う記憶特性質問紙への回答を求めた。その結果、20歳代よりも中年期以降の方が最早期記憶を鮮明に想起し、現在の自己とのつながりを意識していることが示された。第3に2070歳代の参加者に、中学時代の教師とのコミュニケーションの経験を想起させ、記憶特性質問紙への回答を求めた。その結果、20歳代よりも中年期以降の方が、教師とのコミュニケーションを鮮明に想起し、自己にとっての意味づけを強く認識していることが示された。第2・第3の研究は、時間経過に伴い想起の鮮明さや意味づけが強まることを示しており、時間経過に伴う減衰の影響を受けにくいという点で、自伝的記憶の独自性が示唆される。2022年度の成果に基づき、自伝的記憶は意味記憶やエピソード記憶とは異なる構造・機能を有するシステムとして記憶システムの中に位置づけられると言える。
データ構造把握のための数量化と分類の統一化に関する研究

前年度まで,HLA抗原遺伝子反応の人種別の頻度から,HLA抗原遺伝子と人種の関連を分析し,それが考え方や感情の現れ方など面にも関連しているのではないかというところを示した.また,年齢別のデータからは長寿とHLAの関連,あるいは,加齢によってHLA遺伝子が異なってくることもあるのではないかと考えたが,これについては十分な量のデータが得られず,今後の大きな課題となっている.本年度は,数量化と分類の方法の実用化についてまとめてみた.内容は,胃癌の術後の合併治療の効果と患者の持つHLA抗原遺伝子の型との関連を研究する上で,HLA抗原遺伝子のパターンを数量化3類の方法で分析し,そのパターンによる型分類の実用的な簡略法を開発した.このような一見粗い方法によって,むしろHLA抗原遺伝子の役割も本質的に解明されるのではないかと考える.方法論として,数量化3類の方法は項目反応パターンを見いだし,それによって個人を分類することができるが,その分類の特徴として項目の方の分類との関連は,分類に重要な項目の組を示すことになり,特に,この例のようなはっきりしたパターンを示す場合には,特徴づけられた項目と分類との関連を有効に利用できるということが示された.前年度まで,HLA抗原遺伝子反応の人種別の頻度から,HLA抗原遺伝子と人種の関連を分析し,それが考え方や感情の現れ方など面にも関連しているのではないかというところを示した.また,年齢別のデータからは長寿とHLAの関連,あるいは,加齢によってHLA遺伝子が異なってくることもあるのではないかと考えたが,これについては十分な量のデータが得られず,今後の大きな課題となっている.本年度は,数量化と分類の方法の実用化についてまとめてみた.内容は,胃癌の術後の合併治療の効果と患者の持つHLA抗原遺伝子の型との関連を研究する上で,HLA抗原遺伝子のパターンを数量化3類の方法で分析し,そのパターンによる型分類の実用的な簡略法を開発した.このような一見粗い方法によって,むしろHLA抗原遺伝子の役割も本質的に解明されるのではないかと考える.方法論として,数量化3類の方法は項目反応パターンを見いだし,それによって個人を分類することができるが,その分類の特徴として項目の方の分類との関連は,分類に重要な項目の組を示すことになり,特に,この例のようなはっきりしたパターンを示す場合には,特徴づけられた項目と分類との関連を有効に利用できるということが示された.
高度情報化の下での通信・放送制度の理念と枠組みに関する研究

本研究では、新しい電気通信技術の急速な発展のもとでの電気通信・放送制度の変容について、放送と通信の融合化、規制緩和の動きなどを考慮しながら、検討をくわえた。このような情報通信環境の大きな変動の時期にあっては、根元的に、「公共圏」のイメージに遡りながらメディア配置のあり方を総合的に検討する必要がある。近年顕著になりつつある通信・放送の融合場面においては、「通信」「放送」の理念型を設定し、そこからの距離を基準に規制のあり方を考えることは、それなりに有用ではあるが、新しく登場するメディア毎に個別の対応を行うことは、「木を見て森を見ない」規制環境をもたらすおそれもあり、むしろ、全体としてのメディア市場を視野におきながら規制のあり方を考えていく必要がある。また、通信・放送の飛躍的な発展が、さまざまな分野において新しいサービス形態を可能にすることにより、従来の制度が念頭においていない新しい問題状況が生じていることを考えれば、たとえば、遠隔医療や遠隔教育、あるいはオンライン取引などに見られるように、従来の法制度を前提にしてそれらのサービスの許容性を考えるよりは、従来の法制度の法益観の自明性そのものを問い直す作業も必要になる。さらに、従来は想定しなかったようなメディア環境が生まれることで、法制度の前提そものもが揺らぐ場合もある。たとえば、国境を越える放送の一般化は、国内における放送制度のあり方を事業規制面でも内容規制面でも総合的に考え直すことをうながす。また、Caller IDによるプライバシー侵害の議論やパソコン通信における名誉毀損・プライバシー侵害の問題は、「通信の秘密」という観念を再考させるきっかけとなる。
筋萎縮性側索硬化症における脊髄前角細胞の近位部軸率のシナプスの変化について

筋萎縮性側索硬化症(ALS)7例,上位運動ニユーロンおよび皮質脊髄路変性を伴わない下位運動ニユーロン疾患(LMND)4例および対照12例を用いて、脊髄前角細胞から直接突出する軸索すなわちaxonhillock(AH)およびinitial segment(IS)におけるシナプスの変化を電顕で検索した。剖検はいずれも6時間以内に行われた。剖検時、各症例の腰髄(L4-5)を水平断で切り出し、2%グルタールアルデハイドで固定、型の如く処理した後、エポンで包埋した。約1mumの薄切切片にトルイジンブルー染色を施して光顕で観察し,前角細胞から直接出る軸索を確認した後、超薄切片を作成し、酢酸ウラニウムとクエン酸鉛の二重染色を施して電顕で観察した。近位部軸索(AHおよびIS)の表面に接して存在する各シナプスを倍率20000で写真に撮り、最終倍率38000まで引き伸ばし、シナプスの数、各シナプスの全長およびactivezoneの長さをKontron computerizec image analyzerで測定した。前角細胞から直接突出する軸索は、対照例で87本、運動ニューロン疾患(MND)例(ALSおよびLMND)で83本認められた。AHにおけるシナプスの数、シナプスの全長およびactive zoneの長さの平均はいずれもMNDでは対照例に比較して有意に減少していた(p<0.01).ALSとLMNDの間ではこれらのパラメータに差は見られなかった.他方,ISにおけるこれらのパラメータに関しては、MNDと対照例の間で差が認められなかった.これらの所見は,MNDではその病初期から近位部軸索に入るelectrical inputが障害される結果、軸索の機能障害が生じ,運動機能に重大な影響を及ぼしていることを示唆している。また,シナプスの障害は、前角細胞の変性に基づく一次的な変化によるものと思われる.筋萎縮性側索硬化症(ALS)7例,上位運動ニユーロンおよび皮質脊髄路変性を伴わない下位運動ニユーロン疾患(LMND)4例および対照12例を用いて、脊髄前角細胞から直接突出する軸索すなわちaxonhillock(AH)およびinitial segment(IS)におけるシナプスの変化を電顕で検索した。また,シナプスの障害は、前角細胞の変性に基づく一次的な変化によるものと思われる.
超エコで実用高トルクを有する光合成バイオ・メカニカル複合モーターの先駆的研究開発

本研究は、光合成により自らエネルギーを生み出し究極の持続的エコ動力源となりえる運動微生物と、損失の少ない機械装置を組合わせて、高効率で実用トルクを有し、使用しやすい微小モータの研究開発を目指したものである。その結果、光合成運動微生物はボルボックスを用い、直径約60mm深さ約15mmの円筒容器水中内で微生物群体をLED光により制御することで、エポキシ樹脂製4枚フィン回転子を連続的に回転させることに成功した。最高回転数は約2[rph]、トルクは約70[pNm]であった。この原動機を有効に使用するための遊星歯車装置を設計し、3Dプリンタを用いて試作した。この起動トルク測定で時間切れとなった。光合成により自らエネルギーを生み出し,さらに高い運動効率を有するため究極の持続的エコ動力源となりえる運動微生物と,機械装置を組合わせた高効率で実用高トルクを有する微小モーターの研究開発を目的としている.本年度は、光合成運動微生物の中から,利用可能なものを選び,光の追微性の検討を行い、基本運動性能(大きさ,移動速度,推進力)を観察・測定することを試みた.対象微生物は当初、文献で有望と見られたクロロゴニウムおよびボルボックスとしたが、光に対する応答性が弱く、ユーグレナ(体長約30μm)が応答性が良かった。また、ユーグレナは培養も容易で、繰返し試行実験に多くの微生物が必要なため、これを対象とした。光の追尾性に及ぼす、照度、波長について検討するとともに、基本運動性能の測定を試みた。まず、波長について、白色光を三角プリズムを用いて分光し、集まり方を調べたが、差は見られなかった。照度については同じく白色光を用いて30luxから100000luxまで変えて,集まりやすさを調べた、その結果、300luxの以上の照度からユーグレナが集まり始め,その後約80000luxまではユーグレナの集まる速度は光の強さに比例するように速くなった.しかしそれ以上の強さでは逆に遅くなった.結果的に真昼の太陽光の照度(80000lux)が良かった。分光で集まり方に明確な差異が見られなかったのは照度が低かった可能性があり、再検討が必要である。照射時間と移動量の関係から移動速度を概略求めた.また、推進力は前年度成功している方法(申請書参照)を基に試みたが、装置の故障、ユーグレナは測定に成功している微生物と比べて約1桁体長が小さいことがあり、現在試行検討中である。光の応答性にさらに優れたことが報告されている他の微生物についても、購入し平行して検討している。光合成運動微生物は鞭毛を使った移動等の動物的性質を持ちながら同時に植物として葉緑体を持ち光合成を行う.これまで運動微生物を制御しトルクを取り出した例は報告されているが,それらはいずれも微小であり,単に回転運動を系外に取出して見せるところまでであり,実用に耐えるトルクを有するモーターを作るには至っていない.そこで本研究の最終目標は光合成運動微生物を光によって制御することで遊星歯車装置を動かし,これを通じて外部に仕事をさせられる程度のトルクを有するモーターを製作することにした.そのために,まず光合成微生物の中から光への追尾性が報告されているクラミドモナスとユーグレナ(ミドリムシ)を選定して,それらの1培養技術を習得・確立し、2有効な波長の光追尾性を光学顕微鏡下において目視で確認し,遊泳速度の測定を行うとともに,3単体および群体の推進力を走査プローブ顕微鏡(SPM)を用いて実測した.1の培養技術は習得・確立した.2ユーグレナの遊泳速度は,薄紫色(365nm),青色(450nm),緑色(530nm)橙色(590nm),赤色(660nm),ハロゲンランプで試した結果,橙色,赤色,青色の順に遊泳速度が速かった.橙色の最大遊泳速度は142μm/sec,平均遊泳速度は101μm/secであった.クラミドモナスの遊泳速度は,文献より赤色が遅く,青と緑色が良いことが分かっており,約150μm/secであった.その光追尾性は極めて明瞭であることを目視で確認した.3青色の光に向かうクラミドモナス単体の推進力はパルス的瞬時値で最大約2.4nN,平均値で0.78nN,約1mm^2の透明板を突き上げ続ける軍体の平均値は約6nNであった.H27年度は、対象とする光合成運動微生物は,クロロゴニウムとボルボックスに絞り検討した。特にボルボックスは、障害物に当たっても来光方向に向かう運動を変えないことが判明した。ボルボックスは、約5000個の体細胞からなり、それぞれの細胞にある2本の鞭毛の全てを共動させて来光方向に向かうため、より大きなエネルギーを効率よく取り出せると考えられ、対象はボルボックスに絞った。このボルボックスについて、管路で一方向から光を当て光の方向を変えていくと、1群体を一周させられることが、また180°離れた2方向から光を当てそれぞれ光の方向を変えると2群体を同時に一周させられることを実験的に確認した。さらに、直径50mmのシャーレー中に180度離れた方向に2枚の透明フィンを入れ、フィンの片側にボルボックスを引寄せる光を当てることにより、ボルボックスがフィンを押し、フィンを回転させることに成功した。