hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経回路網形成におけるCRMP-2の機能解析

脳神経系は極めて精巧な神経回路網を有する。このような神経回路網の形成には、軸索と樹状突起という2つの異なる神経突起が複雑にシナプスを形成することで形成、機能している。しかしながらこれらの突起の形成メカニズムについては不明な点が多い。以前私はcollapsin response mediator protein-2(CRMP-2)が軸索の伸長や退縮に関与することを明らかにしてきた。さらに近年、CRMP-2が軸索/樹状突起の運命決定を担い、極性形成や軸索伸長に重要な役割を果たすことが提唱されている。最近我々はCRMP-2が低分子量G蛋白質Rhoの標的蛋白質Rhoキナーゼによってリン酸化されると、チューブリンやNumbとの結合能を失うことを明らかにした。しかしActinとの結合にはリン酸化による影響は見られなかった。反発性軸索ガイダンス因子であるephrin-A5刺激による成長円錐の退縮時に、CRMP-2のリン酸化レベルの上昇が見られた。これらの結果は、成長円錐の退縮時にRhoキナーゼがCRMP-2をリン酸化し、CRMP-2とその結合分子との相互作用を制御することによりCRMP-2の機能を阻害していることを示唆している。CRMP-2はGSK-3βによってもリン酸化される。Rhoキナーゼと同様に、GSK-3βによるCRMP-2のリン酸化によってCRMP-2はチューブリンと結合しなくなり、不活性化されることも見出した。さらに、GSK-3βの上流にRasが存在していることが明らかとなった。Rasが活性化するとPI3-kinase/Akt/GSK-3βを介してCRMP-2のリン酸化を抑制し、従って軸索形成を促進することが明らかとなった。以上の結果から、極性形成を制御するCRMP-2は様々な分子と相互作用し、細胞外シグナル依存的にリン酸化され、その活性が制御されることが明らかとなった。今年度発表した論文の中で私と共同研究者はラミニンなどの接着分子の下流でPI3-kinaseが神経突起先端で活性化され、産生されたPIP3によって未成熟な神経突起が軸索へ運命決定されることを示した。そこで、CRMP-2とPI3-kinase/PIP3系の関係を明らかにすることを目的に解析を進めたところ、1)GSK 3betaがCRMP-2をリン酸化して不活性化すること、PIP3が産生されるとAktを介してGSK 3betaがリン酸化されて不活性化されることを見出した。また、GSK 3betaの阻害剤等でCRMP-2のリン酸化レベルを下げると通常一本の神経軸索が複数本形成される事が明らかになった。これらのリン酸化は神経栄養因子として知られるBDNF刺激の下流で抑制されることが明らかになった。以上の結果より、神経細胞の軸索形成、及び極性形成にGSK 3betaによるCRMP-2のリン酸化が重要な役割を果たしていると考えられる。また、2)CRMP-2は微小管モーターであるKinesin-1の軽鎖であるkinesin light chain(KLC)と直接結合し、軸索の先端に輸送されることを見出した。KLCの機能をsiRNAによって抑制すると、CRMP-2の軸索先端での濃縮が減少し、軸索の形成不全、及び神経極性に異常が見られることが明らかとなった。Kinesin-1はCRMP-2等の神経軸索形成分子の輸送を介して軸索・樹状突起の分化、形成に重要な役割を果たすと考えられる。本年度の成果は神経回路網形成機構を理解する上で極めて重要である。従って本年度の研究計画はほぼ達成することができたと考えている。

Rhoキナーゼと同様に、GSK-3βによるCRMP-2のリン酸化によってCRMP-2はチューブリンと結合しなくなり、不活性化されることも見出した。さらに、GSK-3βの上流にRasが存在していることが明らかとなった。Rasが活性化するとPI3-kinase/Akt/GSK-3βを介してCRMP-2のリン酸化を抑制し、従って軸索形成を促進することが明らかとなった。以上の結果から、極性形成を制御するCRMP-2は様々な分子と相互作用し、細胞外シグナル依存的にリン酸化され、その活性が制御されることが明らかとなった。
視覚的リアリティーの計算制約条件に基づく研究

本年度は、人物の顔画像を用い、その顔のリアリティーの評定実験を行った。刺激画像は、デジタルカメラで撮影した人物の顔写真で、この顔画像の一方の目の垂直位置をずらし、顔を歪ませることで顔のリアリティーを操作した。目の位置が大きくずれた顔画像ほど、リアリティーの低い顔として判断されるはずである。そこで、目のずれの量の異なる複数の顔画像を用意し、それらを被験者に繰り返し提示した。被験者は、それらの顔画像が自然な顔であるか、それとも、実際には殆ど見かけることのない顔であるかを判断するリアリティー判断課題と、単純に左右の目が水平に並んでいるかどうかを判断し、どちらの目がより「高いか」を判断する位置判断課題を行った。位置判断課題の結果は、被験者が目の位置のずれに対して極めて敏感であることを示していた。しかし、リアリティー判断課題での被験者の判断は、目の位置ずれによる影響が位置判断課題に比べて緩やかであった。すなわち「目の位置が明らかにずれているが、自然な顔である」と判断できる状況が存在した。いずれの課題も、基本的には目の位置のずれの量を判断する課題とみなすことができるが、今回の結果は、リアリティー判断を位置判断課題の様な単純な幾何学的判断とは異なる心的過程として検討していくべきものであることを示している。今回の実験状況では、被験者はこれまでに観察してきた様々な顔から抽出した、目の配置についての統計的情報を参照しながら、リアリティー判断課題を行っていたと解釈できる。しかし、顔のような既知の物体ではなく、未知の物体の画像に関しても、我々はリアリティーの判断が可能である。例えば、SF映画などで、架空の物体のCG画像を見ても、そのリアリティーを判断できる。このような状況でのリアリティー判断に関して検討することが今後の課題となるであろう。この実験の一部を基礎心理学会第19回大会で発表した。本研究の目的は、我々の視覚系が、この世界を構成する事物の様々な特性(世界を構成する事物の形状や色彩、明るさ等)についての統計的情報を有しており、その情報に基づいて視覚的リアリティーについての判断を行っているはずだ、という仮説を検証することである。今年度においては、視覚系が世界についての統計的情報を有しているに違いないという、上記の仮説の前半部分の妥当性を検討するための実験心理学的研究およびシミュレーション研究を、画像を構成する要素の中で最も基本的なものである陰影情報に注目しつつ実施した。陰影情報から形状を推定するには、物体の形状と画像強度との関係を表した反射率地図(物体の材質、照明条件などの様々な物理特性をパラメータとして持つ関数として定義される)が必要であり、視覚系も反射率地図を用いていると考えられる。そこで、Seyama and Sato(1998,Vision Research)で提案された原理に従い、様々な刺激条件で視覚系が用いている反射率地図の推定を行った結果、視覚系が用いている反射率地図が刺激条件に応じて変化することがわかった。次に、この実験結果をコンピュータシミュレーションの技法を用いて分析した。まず、材質、照明条件、形状が様々に異なる物体が観察される状況を想定し、反射率地図についての統計的情報を求めた。この統計的情報を用いると、反射率地図が刺激条件に応じてどのように変化するのかを理論的に予測することができる。その結果、この理論的予測と実験結果が極めてよく一致することがわかった。この結果は、視覚系が世界についての統計的情報を持っており、その情報をもとにして知覚情報処理を行っているはずだという観点を強く支持するものである。なお、次年度は、この成果に基づき実際に視覚的リアリティーについての評定実験を実施する予定である。
超高分解能X線結晶構造解析によるFMN結合タンパク質のサブユニット認識機構解明

硫酸還元菌Desulfovibrio vulgaris Miyazaki F由来のFMN結合タンパク質についてサンプルの調製、結晶化を行った。放射光施設である高エネルギー加速器研究機構放射光施設とSPring-8とを利用してX線回析強度データの測定を行ったところ、前者では、1.2Å分解能、後者では0.9Å分解能までの回折点が観測され、完全なデータセットとして得られた。精密化はSHELXプログラムパッケージを用い、まず1.3Å分解能までのデータに対して原子座標と等方性温度因子の精密化を行い、その後、徐々に分解能を上げてから異方性温度因子を導入した。モデル修正と最小二乗法による精密化を繰り返し行い、最終的に0.9Å分解能でRwork=0.109、Rfree=0.135まで収束した。温度因子は分子の内部で小さく、表面に近いほど大きい傾向が見られた。また温度因子の異方性については分子内部で小さく、表面で大きかった。このことはタンパク質に一般的に見られる傾向と一致しており、精密化が正しく収束したことを意味するものである。FMNを含めた活性部位付近の温度因子、またその異方性は分子内部と同程度に小さかった。一般に電子伝達タンパク質では酸化還元に伴う立体構造の変化が小さい方が電子伝達の速度に有利に働くと考えられている。この活性部位の温度因子の結果はFMN結合タンパク質が電子伝達タンパク質として効率的に働くことを示唆しているといえる。
日本の食の魅力を伝達する異言語間シズル情報提供手法に関する研究

本研究は,訪日外国人旅行者の飲食における満足度向上のため,外国人旅行者が理解しやすい形で,日本各地の多様な飲食物の“おいしさ"に関する情報(シズル情報)を提供する手法を構築することを目指したものである.飲食物のおいしさに関する情報は,飲食の欲求を喚起する言葉(シズルワード)などを用いて,消費者をはじめとする様々な人々により,インターネット上の口コミサイトやSNSなどに投稿されている.このような情報は,旅行者などの飲食満足度向上に役立つ可能性がある一方で,外国人旅行者には理解が難しいものの一つでもある.そこで本研究では,外国人旅行者を含む,多様なユーザに対し,シズル情報を提供する手法を検討するため,平成30年度は,分析用データの構築(STEP 1),分析データにおける特徴分析(STEP 2)に取り組んだ.まず,おいしさ表現の特徴を大規模に分析するための,分析用データの構築を行った.平成30年度は,マイクロブログの一つであるTwitterに投稿されたツイートを対象に,おいしさに言及する表現を含むものを抽出し,分析用のデータを構築した.次に,構築した分析データをもとに,シズル情報に関する特徴分析を進めた.この分析では,「おいしい」「うまい」といった単純なおいしさに言及する表現や,飲食物のおいしさを喚起させる言語表現(シズルワード)を含む情報が,マイクロブログなどにおいてどの程度使用されているのか,また飲食の用途としてそれらの表現が用いられているのかどうかを調査した.平成30年度は,分析データの構築(STEP 1),分析データにおける特徴分析(STEP 2)への着手を行った.STEP 1については,Twitterに投稿されたツイートデータをもとに,日本語のおいしさに関連しうるツイートの抽出により分析用データを構築した.今後は,英語に関するデータの構築を試みる予定だが,本研究の目的である日本の食の魅力に関する情報源として不可欠である日本語のデータについては順調に構築を進められている.STEP 2については,平成30年度はまず言語的な特徴に関する分析に取り組んだ.次年度は,平成30年度の分析結果をもとに,さらなる分析を進める予定である.平成30年度に実施した分析結果をもとに,継続して飲食物の特徴的シズル情報についての分析を進める.また,分析により得られた結果をもとに,シズル情報をわかりやすくかつ簡便に提供する手法についての検討も進めていく.本研究は,訪日外国人旅行者の飲食における満足度向上のため,外国人旅行者が理解しやすい形で,日本各地の多様な飲食物の“おいしさ"に関する情報(シズル情報)を提供する手法を構築することを目指したものである.飲食物のおいしさに関する情報は,飲食の欲求を喚起する言葉(シズルワード)などを用いて,消費者をはじめとする様々な人々により,インターネット上の口コミサイトやSNSなどに投稿されている.このような情報は,旅行者などの飲食満足度向上に役立つ可能性がある一方で,外国人旅行者には理解が難しいものの一つでもある.そこで本研究では,外国人旅行者を含む,多様なユーザに対し,シズル情報を提供する手法を検討するため,平成30年度は,分析用データの構築(STEP 1),分析データにおける特徴分析(STEP 2)に取り組んだ.まず,おいしさ表現の特徴を大規模に分析するための,分析用データの構築を行った.平成30年度は,マイクロブログの一つであるTwitterに投稿されたツイートを対象に,おいしさに言及する表現を含むものを抽出し,分析用のデータを構築した.次に,構築した分析データをもとに,シズル情報に関する特徴分析を進めた.この分析では,「おいしい」「うまい」といった単純なおいしさに言及する表現や,飲食物のおいしさを喚起させる言語表現(シズルワード)を含む情報が,マイクロブログなどにおいてどの程度使用されているのか,また飲食の用途としてそれらの表現が用いられているのかどうかを調査した.平成30年度は,分析データの構築(STEP 1),分析データにおける特徴分析(STEP 2)への着手を行った.STEP 1については,Twitterに投稿されたツイートデータをもとに,日本語のおいしさに関連しうるツイートの抽出により分析用データを構築した.今後は,英語に関するデータの構築を試みる予定だが,本研究の目的である日本の食の魅力に関する情報源として不可欠である日本語のデータについては順調に構築を進められている.STEP 2については,平成30年度はまず言語的な特徴に関する分析に取り組んだ.次年度は,平成30年度の分析結果をもとに,さらなる分析を進める予定である.平成30年度に実施した分析結果をもとに,継続して飲食物の特徴的シズル情報についての分析を進める.また,分析により得られた結果をもとに,シズル情報をわかりやすくかつ簡便に提供する手法についての検討も進めていく.本年度は,分析用データの構築およびデータの基礎的分析を実施した.データの構築にあたり,当初人手での作成等を想定した謝金や構築のための物品費の使用を想定していたが,基礎的分析においては代表的語句を用いた自動抽出をまず行うこととなり,高度なデータ構築等は次年度以降に取り組むこととしたため,当該助成金が生じることとなった.次年度は,今年度生じた次年度使用額を翌年度助成金と併せて,今年度進めた基礎的分析に基づいた人手での高度なデータ評価等を実施のために用いる.
明治初期洋風建築導入過程における建築関連洋書の影響に関する研究

昨年度に引き続き、明治初期に日本国内に持ち込まれた建築洋書の整理を行ない、そのコレクションの蒐集経緯、蒐集目的を考察した。1.東京大学建築学専攻図書室が所蔵する、工部大学校旧蔵建築関連洋書全冊の閲覧・整理作業を引き続き行った。合わせて、工部美術学校旧蔵の現存する建築関連洋書41冊の閲覧・整理作業も行なった。フランス語が23冊、イタリア語が15冊、英語が3冊(ただしイタリア語と併記が1冊)あり、そのうち32冊には「工学寮美術教場図書印」が押してあった。この組織名称は公式には確認できなく、工部美術学校創立前の仮称であったことが想像される。また、これら図書はアントニオ・フォンタネージが舶載した可能性が高いことを考察した。2.静岡県立図書館葵文庫において、幕末に徳川幕府が輸入した建築関連洋書の閲覧を行なった。従来、築城に関する蘭書が主に紹介されてきたが、オランダ語に翻訳されたオーダーに関する図書や、英語のGwilt, The encyclopedia of architecture.の所蔵も確認できた。3.合わせて、国立国会図書館において、江戸幕府旧蔵の蘭書のうち建築関係図書の閲覧を行なった。ここでも、従来の見識とは異なり、建築に関する技術書(例えば、煉瓦の積み方、トラスの組み方など)を多く確認することができた。4.米国議会図書館において、開拓使蒐集洋書のうち現存しないものの閲覧を行なった。雑誌類は、他の大型のパターンブックと同様に詳細な図版を掲載するものであり、開拓使建築設計の際のヒントとなったことが推察される。明治初期の官庁営繕は、米英のパターンブックを学習して造られたことを明らかにした。これまで、明治初期に日本国内に持ち込まれた建築関連洋書の再整理を行なった。1.国立公文書館旧内閣文庫所蔵の建築関連洋書の再検索と、購入移管過程を考察した。国立公文書館の所蔵資料検索システムに洋書が遡及入力されたことにより、これまで所在不明の図書を確認できた。計76部が現存していた。2.開拓使工業局の1881年時点の蔵書目録を発見し、現存する建築関連洋書との対応を行なった。そのうち現存しない書籍については、九州大学芸術工学部所蔵の19世紀アメリカ建築書コレクション中の同一書を閲覧し、その図版の中に開拓使洋風建築意匠と同一のものをいくつか発見した。3.工学寮ならびに工部大学校旧蔵建築関連洋書を目録より比定した。1880年までに132部がそろえられており、そのうち総合図書館に返却せずに建築図書館において管理していた34部の現存を確認した。現存図書は工部省ならびに工学寮から移管された米国出版のパターンブックのほか、英国出版の特に古典主義建築のパターンブックが多く含まれ、後者には学生が頻繁に閲覧したであろう、手垢や書き込みを多数確認できる。4.1878年に工部省営繕局が開拓使営繕局に送った建築洋書目録に記載している図書ならびに、現存しない工学寮・工部大学校旧蔵建築洋書を大英図書館において閲覧した。前者は日本語表記による著者名と翻訳表題、出版地、出版年しか記載されていないが、その情報から原著を特定し、11冊の記載中、9冊を閲覧できた。表題からは農業書のように読み取れるが、大半は、図版を豊富に掲載した中判あるいは大判のパターンブックであった。後者はほとんどが文字の建築専門書であった。このことから関東大震災における延焼をまぬがれた図書は、建築教育に実用的に用いられていたものと推測できる。
ポリマー化オピオイドによる脊髄鎮痛法の開発

手術後痛に対してポリマー化したオピオイドを麻酔開始時の1回注入法は、注入ポンプによるオピオイドの持続的注入の欠点の回避とカテーテル管理の煩雑さがなく、手術後患者のQOLの向上にもつながり、臨床的価値は高く、医療費の多大の節約となると期待される。脊髄硬膜外腔にカテーテルを留置した慢性ラットモデルを用いて、3種のオピオイドの脊髄硬膜外腔に投与し、一週間抗侵害効果を観察した。オキシコドンは、濃度依存的に鎮痛効果を発揮したが、その脳幹網様体への投与は、カルバコールとは異なり、鎮静作用を示さなかった。更に、モルヒネが培養細胞のMAPKキナーゼのリン酸化に影響するとの報告があるが、オキシコドンはPC-12細胞では影響しなかった。これらの動物実験と海外の究結果をもとに、倫理委員会の承認を得た後60名の患者に、オキシコドンの溶液の脊髄硬膜外腔の手術後痛に対する鎮痛効果を、モルヒネと比較した。オキシコドン(6mg/day、12mg/day)は、投与量に比例して鎮痛効果を発揮し、12mg/dayではモルヒネ6mg/dayと同等の効果が得られた。また、オキシコドンでは悪心・嘔吐などの副作用が少なかった。更に、脊髄硬膜外腔に投与されたオピオイドが、脊髄麻酔によって生じた硬膜の小さな孔を介して脊髄クモ膜下腔に移行し、呼吸抑制などの合併症をきたす可能性もある。この点を臨床的に検討したが、硬膜外腔に投与したモルヒネが脊髄麻酔によって生じた孔を介して直接脊髄に移行するのは極めて僅かであることが観察された。術後痛という激しい急性痛に対して、ポリマー化したオピオイドの1回の硬膜外投与の試みは、外国の企業がこれに取り組み始め、この面の研究も進むものと思われる。慢性的に微小カニューレを橋部脳幹網様体(mPRF)、脊髄くも膜下腔に挿入留置いたラットを用いて、ACh作動薬のカルバコールとの比較の上でオキシコドンの作用を検討した。カルバコール(0.54.0μg)のmPRFへの投与は、投与量に依存して、鎮静、鎮痛効果を示したが、オキシコドン(130μg)では観察しなかった。一方、脊髄くも膜下腔投与では何れも投与量に依存した鎮痛作用を認めた。この効果はムスカリン性AChの遊離を介し、mAChの拮抗薬のサブタイプ(M_1、M_2、M_3)のうちM_2アンタゴニストのmethoctramineによって拮抗されたことから、オキシコドンはmACh受容体、主にM_2スブタイプ、を介して脊髄レベルで鎮痛作用をもたらすことが明らかとなった。全身的投与のオキシコドンの力価はモルヒネの1/10とされているが、試験的な硬膜外腔投与での鎮痛効果の観察と動物実験結果を背景にして、同意を得られた患者を対象として、オキシコドンの脊髄硬膜外腔投与の手術後痛への効果を同量のモルヒネと比較した。硬膜外麻酔のために硬膜外腔内にカテーテルの留置された40例を対象として、モルヒネあるいはオキシコドンを手術終了時に2mgを硬膜外腔内にポーラス投与、その後3日間18mgを0.25%ブピバカイン溶液とともに投与した。手術後のVASで比較した鎮痛効果は両群で同程度であったが、悪心、嘔吐、掻痒感などのオピオイド特有の副作用はオキシコドン群で低頻度であるという結果を得え、本薬のポリマー化への効果に期待がもてる。

本研究は、カテーテルを介して持続的に投与するという煩わしさとカテーテル留置による感染の発症を回避するため、ポリマー化したオピオイド(モルヒネ、フェンタニール、オキシコドンなど)麻酔開始時に1回注射するだけで、34日間の手術後の痛みに対処することを目的として、その実現性と安全性を検討し、臨床導入への道を開くことにある。本年度は、オキシコドンの脳幹網様体への作用と脊髄鎮痛機構への作用をラットモデル、また、脊髄鎮痛機構に対する作用をモルヒネと比較のうえで臨床で検討した。ムスカリン受容体アゴニストのカルバコールの橋網様体部への微量注射は、ラットに鎮痛・鎮静効果をもたらしたが、オキシコドンでは、脊髄鎮痛作用のみ観察された。カルバコールの作用は、M_2ムスカリン受容体を介し、またオキシコドンの脊髄鎮痛作用には一部M_2ムスカリン受容体の活性化が関与することが示唆された。更に、K^+ATPチャネルの脊髄鎮痛効果はα_2-アドレナリン受容体アゴニストで増強し、Na^+-K^+ATPase阻害の効果はα_2-アドレナリン受容体アゴニストやACh作動薬、カルバコールで増強するなどの新しい知見を得た。オキシコドンの脊髄硬膜外投与の手術後痛への効果はモルヒネと同等であるが、副作用の頻度は有意に低いという臨床結果も得た。本研究は、このカテーテルを介して持続的に投与するという煩わしさとカテーテルを介した感染の発症を回避するため、ポリマー化したオピオイド(モルヒネ、フェンタニール、オキシコドンなど)麻酔開始時に脊髄硬膜外腔に1回注射するだけで、34日間の手術後の痛みに対処することを目的として、その実現性と安全性を検討し、臨床導入への道を開くことにあった。モルヒネやオキシコドンのポリマーをmicrosphere化やpaste状にした溶液を作製が遅れている。今年度は、これを完成する。モルヒネ(分子量375.85)もオキシコドン(405.88)も脂溶性が低い(octanol/water partition coefficientとしてそれぞれ0.5、0.7、Stanski DR et al.,1982)ため、ポリマー化することが難しいので、神経周辺に注射可能な状態(paste状あるいはmcrosphere状)にする。(1)脊髄硬膜外腔にカテーテルを留置された慢性ラットモデルを用いて、3種のオピオイドの脊髄硬膜外腔に投与し、一週間に渡って抗侵害効果を観察する。オキシコドンの脊髄クモ膜下腔の投与は、濃度依存的に鎮痛効果を発揮した。(2)この結果をもとに、倫理委員会の承認を得た後60名の患者において、市販されているオキシコドンの溶液を、脊髄硬膜外腔の投与による手術後痛に対する鎮痛効果を、モルヒネのそれと比較した。オキシコドン(6mg/day、12mg/day)の脊髄硬膜外投与は、投与量に比例して鎮痛効果を発揮し、12mg/dayでは手術後痛に対する標準的なモルヒネの投与量である6mg/dayと同等の効果が得られた。また、オキシコドン群では、モルヒネ群に比較して嘔吐などの副作用が少なかった。ポリマー化は完成しなかったが、オキソコドンの脊髄硬膜外腔投与による鎮痛法は、モルヒネと比較して、少ない副作用の発現率で、同等の効果がえられたという知見は、手術後痛を治療法開発のため今後の研究をすすめる上で重要である。
分泌顆粒を保持するアクチンネットワーク構造の消失、形成による開口放出の制御

1、牛の副腎髄質のchromaffin細胞より精製した分泌顆粒の存在下でアクチン重合を行うと顆粒のブラウン運動が凍結され、アクチン繊維のつくる準ケージ状空間に閉じ込められることが、微分干渉顕微鏡像をビデオ強調画像処理(今申請により購入したイメージプロセッサーを使用)により視覚化実証せれた。2、アクチン切断タンパク質であるbrevinのμM Ca^<2+>存在下での活性化によりアクチン繊維が切断され、分泌顆粒が解放されることが,falling ball法によりもとめた粘度の急激な減少および微分干渉顕微鏡像の画像処理により求めたブラウン運動の増加の観測により実証された。3、Chromaffin顆粒のghostに蛍光色素rhodamin(R18)をlabelし、細胞膜より調整したvesicleまたはchromaffin顆粒との融合量を蛍光のdequenchingによる増加量で測定した。前者でばCa^<2+>が1.0mMの場合に後者ではμM levelの場合に蛍光強度が最初の30分間に5.0%増加し、融合が生じていることが示された。これはexocytosisの際に細胞膜と融合し、放出を終えて融合している状態の顆粒に新たな顆粒が融合していく多重融合が存在することを実証している。さらにこれはμM levlのCa^<2+>により調節されていることを示した。4、3の系で顆粒ghostと生の顆粒または細胞膜より調整したvesicleの融合を微分干渉顕微鏡下像をvideo強調画像処理することにより観察し、融合が生じていることを視覚化実証した。これらの融合は自由にブラウン運動している顆粒間で生じ、アクチンのネットワークに保持されている場合には起きないことが判明した。
感染現象の研究マトリックスを構築するための企画調査研究

本研究は、今年度で終了する特定領域研究「感染の成立と宿主応答の分子基盤」(領域略称名「感染と宿主応答」(代表:永井美之)により樹立した、我国初めての感染症学と免疫学の融合研究をさらに発展させるための企画調査を行うことを目的とした。「感染と宿主応答」が開始された後に、SARSの出現があり、また鳥インフルエンザウイルスのヒト社会への侵入例が数多く報告されるようになった。特にSARSの出現により、「どのタイプの微生物も新興感染症の原因となりうる」との認識に到った。したがって、現在行われている感染症対策研究では不十分であり、どのタイプの病原微生物にも対応出来る基礎研究者組織の構築および優秀な若手基礎研究者の育成が社会的な急務となった。病原微生物ごとに増殖機構および病原性発現に到る宿主との関わり合いが異なる。しかしながら、一般に同じ分類に属する病原微生物は互いに似ている点が多く、宿主との関わり合いにも共通点が存在する。この点に着目し、マトリックス的研究組織を構築した。具体的には、各分類の代表的病原微生物に関し、i)増殖複製機構、ii)病原性発現機構、iii)感染に対する宿主応答機構の研究を推進する基礎研究者組織を構築した。病原微生物ごとの研究を縦糸、病原微生物に横断的な上記のi)、ii)、およびiii)の研究を横糸とし、感染現象を深く理解するための研究マトリックスを構築した。メール会議および3回の班会議で構築した研究組織は、各領域の研究者を縦横に集めた研究会により、互いに切磋琢磨出来る組織であり、またそのことにより新たな研究課題を提供することが出来、先端生命科学に十分貢献出来る組織である。これらのことは2回のシンポジウム(12月10-11日:2月12日)を開催した結果、十分に確認することができた。本研究で構築した研究組織による特定領域計画書「感染現象のマトリックス」(代表:野本明男)は既に提出済みであり、平成18年度発足を目指している。
公益事業におけるインセンティブ規制と企業組織の関連についての研究

二年間(1997年・1998年)に渡る研究成果は、二つの主要論文にまとめられた。1.「企業内労使交渉と料金規制」:本論文は、昨年度の「Strategic Labor Bargaining of Regulated Firms」を発展させたものである。従来、労使間の利得分配は、労使交渉における交渉力の大小関係で説明されるのが一般的であった。しかし、公益事業のように料金規制が課されている被規制企業においては、規制の存在自体が利得分配に影響を与えることがわかった。具体的にいうと、被規制企業が私的情報を所有しており、かつ規制が機会主義的に実行されている場合、労働者の利得を犠牲にして経営者自身の利得を増加できる可能性が生じていることが、模型分析より明らかにされた。2.「中間財取引と公益事業規制」:本論文は、公益事業の原材料購入・工場プラント建設などの中間財取引と公益事業規制の関係について、二つの具体的な研究課題とその研究成果をまとめている。第一の課題は、公益事業市場の経済厚生からみた望ましい中間財取引形態についてである。特に、中間財取引の効率的交渉形態と公益事業が中間財価格を先導的に設定できる場合(先導的価格設定形態)を比較検討している。公益事業が生産技術について私的情報を所有している場合、中間財取引において公益事業の交渉力が多少弱くとも、効率的交渉形態のほうが先導的価格設定形態よりも公益事業規制を通じて得られる経済厚生を拡大できることが、模型分析から論証された。第二の課題は、中間財取引の内部化あるいは委託の可能性についてである。公益事業市場の経済厚生からみて中間財取引の内部化が望ましいのは、(1)公益事業が実施するプロジェクトの規模が大きいとき、あるいは(2)関連事業の生産技術が良いとき、などであることが、模型分析から明らかにされた。研究テーマに従い、今年度は下記の論文を作成した。1.「資金調達市場における規制緩和と公益事業規制」:本論分では、規制のメカニズム・デザインの模型を作り、資金調達市場の環境変化と公益事業に対する規制計画の関連について考察した。規制当局が公益事業の費用関数に関する情報を十分に知らないという不完備情報の状況では、資金調達市場における参入規制の緩和が、完備情報の状況に比べ、公益事業市場の社会的余剰の増加に大きく貢献することが結果として得られた。その理由は、不完備情報下では生産効率インセンティブを与えるために規制当局が公益事業に多額の投資を要求し、資金調達市場の規制緩和が低貸出価格での資金提供を可能にするからである。2.「Efficient Bargaining in Subcontracts under Monopoly Regulation : Full Commitment vs. Delegation」:公益事業と下請企業の垂直的取引関係における規制当局の介入の是非には賛否両論がある。本論文では、不完備情報下での公益事業と下請企業との垂直的取引関係を扱っているが、特に垂直的取引関係を公益事業に完全に委託させるのが規制当局にとって好ましい状況を考察している。規制当局が完全委託を望むのは、(1)公益事業の実施するプロジェクトからの消費者便益が大きいとき、(2)下請企業の生産技術が良いとき、などであることが模型分析から明らかになった。3.「Strategic Labor Bargaining of Regulated Firms」:本論文では、規制当局が被規制企業内の生産技術を知らず、労働契約によって決定された賃金・雇用量のみを観察して料金設計をしている場合、賃金・雇用量水準にどのような影響があるかを考察している。この論文は、まだ作成中であり、現段階では賃金水準の検討のみにとどまっている。来年度中には完成される予定である。

1.「企業内労使交渉と料金規制」:本論文は、昨年度の「Strategic Labor Bargaining ofRegulated Firms」を発展させたものである。従来、労使間の利得分配は、労使交渉における交渉力の大小関係で説明されるのが一般的であった。しかし、公益事業のように料金規制が課されている被規制企業においては、規制の存在自体が利得分配に影響を与えることがわかった。具体的にいうと、被規制企業が私的情報を所有しており、かつ規制が機会主義的に実行されている場合、労働者の利得を犠牲にして経営者自身の利得を増加できる可能性が生じていることが、模型分析より明らかにされた。2.「中間財取引と公益事業規制」:本論文は、公益事業の原材料購入・工場プラント建設などの中間財取引と公益事業規制の関係について、二つの具体的な研究課題とその研究成果をまとめている。第一の課題は、公益事業市場の経済厚生からみた望ましい中間財取引形態についてである。特に、中間財取引の効率的交渉形態と公益事業が中間財価格を先導的に設定できる場合(先導的価格設定形態)を比較検討している。公益事業が生産技術について私的情報を所有している場合、中間財取引において公益事業の交渉力が多少弱くとも、効率的交渉形態のほうが先導的価格設定形態よりも公益事業規制を通じて得られる経済厚生を拡大できることが、模型分析から論証された。第二の課題は、中間財取引の内部化あるいは委託の可能性についてである。公益事業市場の経済厚生からみて中間財取引の内部化が望ましいのは、(1)公益事業が実施するプロジェクトの規模が大きいとき、あるいは(2)関連事業の生産技術が良いとき、などであることが、模型分析から明らかにされた。
円二色性・旋光分散同時測定用偏光変調分光計の開発

ミュラー・マテリックス法による理論的設計を基に、円二色性(CD)・旋光分散(ORD)同時測定用偏光変調分光計を試作した。試作装置の示すベース・ラインシフトの大きさは、装置の性能を反映する一つの尺度である。得られた実験結果をミュラー・マテリックス法によって理論的に解析し、ベース・ラインシフトを引き起こす要因について考察した。我々は、試作分光計の性能が主に次の5つの因子に依存している事を見いだした。即ち、1.使用されているロックイン・アンプの高調波除去率2.偏光子・検光子として使用されるプリズムの品質3.検光子の位置4.光変調器の残留歪み5.光変調器の窓板として使用されている石英板の残留歪み、等である。我々は高性能ロックインアンプを製作し、これを注意深く調節して高調波除去率の向上を図り、16個のプリズムを検定し、更にこれらを試作装置の偏光子・検光子として実際に使用した。その結果、偏光子には高品質のものを検光子には最高品質のプリズムを使用し、同時に、偏光子・検光子用プリズム・ホルダーとして微動調節装置つき精密回転ステージが必要であることを明らかにした。更に、光変調調器の残留歪みが試作装置の性能に及ぼす影響について検定した。光変調器を安定に動作させるためには、変調素子の温度コントロールが不可欠で、2枚の石英板を窓板を必要とする。その残留歪みは試作装置の性能に悪影響を及ぼす。我々は、20枚の石英板を検定し、歪みのほとんどないものを選んだ。このようにして装置の性能を低下させる要因を取り除き、我々は現在市販されている円二色性分光計及び旋光分散分光計とほぼ同等の性能を持つ円二色性・旋光分散同時測定装置の開発に成功した。我々は、IBM PC/XTパーソナル・コンピューターによる試作装置のオンライン・リアルタイム制御とデーター処理にも成功した。Mueller Matrix解析法を円二色性(CD)・旋光分散(ORD)同時測定用偏光変調分光計を設計し、日本分光と共同で製作した。分光計の制御、データ収集用フロントエンド・コンピュータとしてNEC PC-9801を、データ処理用コンピュータ・システムとしてIBM PC-XTを用いてハード及びソフトウェアーの開発を試みた。試作装置によって、400nmから1000nmまでのCD・ORDを高精度、高感度で測定できることが明らかとなった。しかし、400nm以下200nmまでのCD・ORD同時測定を行うには、光学系の全ての部品に非常にひずみの少ない光学素子を採用しなければならないとの結論を得た。また、信号検出用のロックインアンプに高い高調波除去率を持たせるには、高性能高精度の電子部品を全面的に採用する必要がある事が明らかとなった。試作装置は、直線偏光複屈折(LB)、直線二色性(LD)同時測定装置としても使用できること、更にCD及びLDスペクトルが観測されない波長領域に於いては、ORD・LB同時測定装置としても使用でき、これによつてコレステリック液晶構造の解明が可能であることが明らかとなった。試作装置の制御、データ収集・処理用ソフトウェアーの開発を、アセンブラー、BASICなどの言語を用いて行った。しかし、時間と労力の割りには満足すべきものが作れなかった。これは、IBM PC-XT用に市販されているData Translation社のデータ収集用I/Oボード、これをサーポートするMacMillan Software社の強力なパッケージソフトウェアーASYSTを用いて行うべきであったとの結論に達し、現在この線にそってソフトウェアーの開発を進めている。

ミュラー・マテリックス法による理論的設計を基に、円二色性(CD)・旋光分散(ORD)同時測定用偏光変調分光計を試作した。試作装置の示すベース・ラインシフトの大きさは、装置の性能を反映する一つの尺度である。得られた実験結果をミュラー・マテリックス法によって理論的に解析し、ベース・ラインシフトを引き起こす要因について考察した。我々は、試作分光計の性能が主に次の5つの因子に依存している事を見いだした。即ち、1.使用されているロックイン・アンプの高調波除去率2.偏光子・検光子として使用されるプリズムの品質3.検光子の位置4.光変調器の残留歪み5.光変調器の窓板として使用されている石英板の残留歪み、等である。我々は、高性能ロックインアンプを製作し、これを注意深く調節して高調波除去率の向上を図り、16個のプリズムを検定し、更にこれらを試作装置の偏光子・検光子として実際に使用した。その結果、偏光子には高品質のものを検光子には最高品質のプリズムを使用し、同時に、偏光子・検光子用プリズム・ホルダーとして微動調節装置つき精密回転ステージが必要であることを明らかにした。更に、光変調器の残留歪みが試作装置の性能に及ぼす影響について検定した。光変調器を安定に動作させるためには、変調素子の温度コントロールが不可欠で、2枚の石英板を窓板を必要とする。その残留歪みは試作装置の性能に悪影響を及ぼす。我々は、20枚の石英板を検定し、歪みのほとんどないものを選んだ。このようにして装置の性能を低下させる要因を取り除き、我々は現在市販されている円二色性分光計及び旋光分散分光計とほぼ同等の性能を持つ円二色性・旋光分散同時測定装置の開発に成功した。我々は、IBM PC/XTパーソナル・コンピューターによる試作装置のオンライン・リアルタイム制御とデーター処理にも成功した。
キクの集合花の形成を制御する転写因子群の同定とその機能解析

舌状花および管状花で構成されるキクの集合花について、その花芽分化から花器官形成の制御を明らかにすることを目的として転写因子を中心とした研究を行った。キクでカスタムアレイを作製し、園芸ギク10品種の花器官を用いてマイクロアレイ解析を行った。また、1品種については舌状花、管状花、葉などを用いてマイクロアレイ解析を行った。他植物種で花器官形成に重要な機能を有することが明らかとなっている一方で、キクにおいては花器官形成に関する機能がほとんど知られていない転写因子を中心として解析を行った。本研究では、集合花における花芽分化から花器官形成の制御に関わる分子基盤を明らかにすることを目的としている。本研究の遂行に際して、本研究所では先行して園芸品種`セイマリン'を解析対象として用いてEST解析を進めている。今年度は進行中であった(次世代シークエンスソフトウェアのアップロード作業に計半年を要したためにEST解析が遅れていた)EST解析が完了した。次世代シーケンサーによる配列解析計5回の結果、総計3,573,676の配列が解読され、213,205コンテティグ(独立した遺伝子群)が得られた。これらの配列を用いて遺伝子オントロジー解析を行った結果、5.5%が転写因子(11,112コンティグ)、12.7%が水酸化酵素、12.0%が転移酵素の遺伝子と関連付けられた。ここから以下に科研費の申請書に記載した平成25年度計画に沿って研究実施成果を説明する。○『キク組換え体作出のための高効率発現ベクターの構築』。これについては、H25年度も作業を進めたEST解析およびマイクロアレイ解析に先行して、キクの花器官形成の制御に関わることが予想されるABC遺伝子であるMADSの機能解析を目的としたキク組換え体作出のための高効率発現ベクターの構築を行った。抑制タイプの発現ベクターについては、転写因子特異的に機能を抑制する手法であるCRES-T法を用いてベクターを作製した。また、H25年度末に新しく作成したキクオリジナルマイクロアレイ(180kプローブ)を用いて、花弁の形または花形が大きく異なる10種類の園芸ギクのRNAを用いたマイクロアレイ解析を行っている。今年度はこのオリジナルマイクロアレイ解析により花器官形成に関わる転写因子をさらに抽出し、解析対象の絞り込み作業も進める予定である。○『転写因子を導入したキク組換え体の作出』についても上記のベクターを導入した組換えギクの作出作業を開始しており、現在進行中である。今年度はこのEST情報をもとにオリジナルマイクロアレイを作成し、その結果を基にキクの集合花形成に関わる転写因子の抽出作業を行う予定でいたが、外注していたESTの解析が予定より遅れて平成24年度の秋にまで至った。以下に科研費の申請書に記載した平成24年度計画に沿って研究実施成果を説明する。○『集合花での花芽分化と花器官形成に重要な転写因子の抽出』については、今年度はキクのオリジナルマイクロアレイを作成して花器官形成に関わる転写因子を抽出し、解析対象の絞り込み作業を行う予定であった。園芸キクは6倍体でありゲノムサイズも大きくESTの整備が遅れたため(結果的にcontig数;遺伝子数は約130kに至った)、オリジナルマイクロアレイ(180kアレイ)の作成が年度末になったものの、年度中にオリジナルマイクロアレイの解析結果が得られている。現在もマイクロアレイの解析中ではあるが、集合花における舌状花および管状花の違い、またこれら2種類の花の形成される領域の違いに関与する可能性のある候補転写因子が抽出されている(現在のところ8種類)。○『キクのABC遺伝子およびその制御因子の単離および発現解析』についてであるがキクのESTでは殆どの転写因子遺伝子に関して3'、5'末端情報が得られていなかった。そのため花器官における詳細な遺伝子発現解析を目的として、`セイマリン'からABC遺伝子の3'、5'末端配列を単離して配列を決定した(現在も進行中)。本研究では、集合花における花芽分化から花器官形成の制御に係わる分子基盤を明らかにすることを目的として、転写因子を中心に解析を進めている。本研究所では、先行して園芸キク品種`セイマリン'を用いてEST解析を進めている。H25年度末に完了したEST解析(次世代シークエンスソフトウェアのアップロード作業に半年以上を要したため、研究計画が遅れていた)では、計5回の解読の結果、総計3,573,676の配列が解読され、213,205コンティグが得られた。

有効なコンティグの抽出の後に、H25年度末に新しくキクオリジナルマイクロアレイ(180kプローブ)を作成し、花弁の形または花形が大きく異なる10種類の園芸ギクを用いたマイクロアレイ解析を行った。マイクロアレイ解析の結果、キクの花器官形成の制御に関わることが予想されるMADS、TCP、bHLHなどの転写因子の発現がそれぞれの品種によって異なっていた。H26度はさらに花器官を細分化(舌状花弁、管状花弁、雄蕊、舌状花弁雌蕊、管状化花弁)してサンプリングを行い、マイクロアレイ解析を進めた。これと同時に、H26年度の計画に従ってMADSボックス転写因子の機能を抑制した組換えギクの作出を進めた。組換えギクの作出に際してプロモーターには35Sプロモーターを用い、また転写因子特異的に機能を抑制する手法であるCRES-T法を組み合わせてベクターを作製したが、研究対象としたMADS等の転写因子が抑制された組換え体は得られなかった。花器官のみならず全身的にこれらの転写因子を抑制することで、目的器官以外にも導入遺伝子の影響が観察されたこ。また一部のコンストラクトでは、35Sプロモーター領域のメチル化等の影響により、導入遺伝子の発現が見られなかった。今後研究を進めるにあたり、キクの花器官で有用なプロモーターの開発やRNAi法による解析等が必要であると考えられた。園芸学、植物生理学、応用生命科学本研究ではキクを用いてU集合花における花芽分化から花器官形成の制御に関わる分子基盤を転写因子を解析対象として明らかにすることを目的としており、これについては概ね順調に研究は進展している。理由として挙げられるのは、H25年度の計画にあった1キク組換え体作出のための高効率発現ベクターの構築、2転写因子を導入したキク組換え体の作出、の2つの作業が順調に進められたからである。マイクロアレイ解析による集合花での花芽分化と花器官形成に重要な転写因子の抽出はH24年度に続いて現在も作業進行中である。これについてはEST解析がH25年度に終了したことに伴い、最新のキクカスタムアレイを作製し直したことで発現解析システムが改善されたこともあるため、現在も作業を進めている。本研究で明らかにする研究目標(U集合花における花芽分化から花器官形成の制御に関わる分子基盤を明らかにする)には重要な作業であり、本来の研究目的に沿う解析であると考えられる。本研究では、キクを用いて集合花における花芽分化から花器官形成の制御に関わる分子基盤を転写因子を解析対象として明らかにすることを目的としており、これについては概ね順調に研究は進展している。理由として挙げられるのは、本研究の根幹になるキクのESTを用いたオリジナルマイクロアレイの作製とこれを用いたアレイ解析による集合花の花器官形成の重要な鍵となる転写因子の抽出が概ね順調に進んでいるからである(本研究で明らかにする研究目標ー1)。これと同時進行に進めているABC遺伝子等を用いたキク等の集合花形成に関与する遺伝子の時間・空間的な制御の仕組みに関する解析(本研究で明らかにする研究目標ー2)についても、ABC遺伝子等の転写因子遺伝子の単離を進めており、既に幾つか単離されてきているので、次年度の研究に向けた当該年度の研究の達成度については、概ね順調に進んでいると言える。平成26年度以降も報告書に記載した研究計画に従って研究を推進する予定である。
パルスレ-ザ・フォトサ-マル効果を用いた流速と温度の同時計測

パルスレ-ザを流体中に照射し,吸収による光熱変換(フォト・サ-マル効果)をもちいた。初期の瞬時のガス膨張から発生した音波が生じ,この初期の屈折率変化とその後の熱変換による屈折率変化を高感度ヘテロダイン干渉計,または繰り返し反射干渉計を用いて検出し,温度および流速の同時センシングの基礎的検討を行った。1.位相検出系の検討位相変化の測定に2点差動方式の光ファイバ・ヘテロダイン干渉計を用いた。この干渉計は外乱の影響を受けにくく,きわめて高感度の測定が可能であり,空間分解能も高い。現在のところ位相変化応答性は0.1msである。早い位相変化の検出のため,高感度繰り返し反射干渉計の検討を行った。この干渉計は,感度が高い反面,位相変化に対して強度変化が殆どない位相領域があり,ダイナミックレンジが限定されている。この為,ピエゾ素子によりミラ-制御により初期の動作点を感度の良い位相感応領域に設定した。また,半導体レ-ザを用いて,その駆動電流を変化させ,波長変化によって,位相制御を行えることを示した。2.速度計測の基礎的検討後期の光熱変換による屈折率変化を用いた。CWCO_2レ-ザと高速度回転メキャニカルチョッパを用いてパルス光を作成し,流体中の局所領域に照射して行った。レ-ザにパルス幅があるため,測定2点に屈折率変化部がまたがり,タイム・フライト方式による速度測定値に誤差が生じる。誤差を理論および実験面から検討したところ,理論解析結果を用いれば,何れの方法も誤差補正が可能である。次に,励起レ-ザとして,自作したTEA型CO_2レ-ザを用いた。レ-ザのパルス幅は約100ns程度であるので,パルス幅による影響はなく,流量計から換算した速度と実験値は一致した。3.燃焼流温度計測の基礎的検討励起レ-ザとして自作したTEA型CO_2レ-ザを用いた。発生音波の伝播時間測定は,2点での位相変化測定によるタイム・フライト方式を用いた。燃焼反応によるガス組成変化によって音波の伝播時間の変化は23%程度である。CARS法は,励起準位におけるボルツマン分布を知る必要があるが,本研究の方法はその必要がなく簡便で,容易な方法である。本研究の実用化のためには,今後,安定した強度,ビ-ム形状のレ-ザの使用による伝播時間測定の精度向上基礎的事項の検討を必要とする。パルスレ-ザを流体中に照射し,吸収によるフォト・サ-マル効果をもちいた。初期に瞬時のガスの膨張により音波が生じ,この初期の屈折率変化とその後の熱変換による屈折率変化を,高感度ヘテロダイン干渉計プロ-ブまたは繰り返し反射干渉計を用いて検出し,温度および流速の同時センシングの基礎的検討を行った。A)速度計測の基礎的検討・現有のCWCO_2レ-ザと高速度回転メキャニカルチョッパを用いてパルス光を作成し,流体中の局所領域に照射して行った。

位相変化の測定に2点差動方式の光ファイバ・ヘテロダイン干渉計プロ-ブを試作した。・この干渉計は外乱の影響を受けにくく,きわめて高感度の測定が可能であり,空間分解能も高い。・検出位相変化について,吟味したところ,レ-ザにパルス幅があるため,測定2点に屈折率変化部がまたがり,タイム・フライト方式による速度測定値に誤差を生じる。・位相変化のピ-クから求める方法,ゼロ交差点からもとめる方法について誤差を理論および実験面から検討したところ,前者は誤差が大きく,後者は小さい。この理論解析結果を用いれば,いずれの方法も誤差補正が可能である。B)温度計測の基礎的検討・初期の瞬時のガス膨張から発生した音波の伝播速度を観測するため,より短時間パルスの光源としてTEA型のCO_2レ-ザの作製に成功し,最高150mJの出力を得た。・ヘテロダイン干渉計は変化の早い位相変化を検出するには,信号処理に高価の機器が必要なため,繰返し反射干渉計を使用した。・2点での位相変化測定は干渉計の強度変化を検出して行った。ピエゾ素子による感度の制御は,来年度の課題である・2点のレ-ザ照射による位相変化から,発生超音波の伝播時間を測定し,常温度での音波の速度を求めた。実験値は,理論値にほぼ一致した。燃焼流での計測は今後の課題である。パルスレ-ザを流体中に照射し,吸収による光熱変換(フォト・サ-マル効果)をもちいた。初期の瞬時のガス膨張から発生した音波が生じ,この初期の屈折率変化をその後の熱変換による屈折率変化を高感度ヘテロダイン干渉計,または繰り返し反射干渉計を用いて検出し,温度および流速の同時センシングの基礎的検討を行った。1.位相検出系の検討位相変化の測定に2点差動方式の光ファイバ・ヘテロダイン干渉計を用いた。この干渉計は外乱の影響を受けにくく,きわめて高感度の測定が可能であり,空間分解能も高い。現在のところ位相変化応答性は0.1msである。早い位相変化の検出のため,高感度繰り返し反射干渉計の検討を行った。この干渉計は,感度が高い反面,位相変化に対して強度変化が殆どない位相領域があり,ダイナミックレンジが限定されている。この為,ピエゾ素子によりミラ-制御により初期の動作点を感度の良い位相感応領域を設定した。また,半導体レ-ザを用いて,その駆動電流を変化させ,波長変化によって,位相制御を行えることを示した。2.速度計測の基礎的検討後期の光熱変換による屈折率変化を用いた。CWCO_2レ-ザと高速度回転メキャニカルチョッパを用いてパルス光を作成し,流体中の局所領域に照射して行った。レ-ザにパルス幅があるため,測定2点に屈折率変化部がまたがり,タイム・フライト方式による速度測定値に誤差を生じる。誤差を理論および実験面から検討したところ,理論解析結果を用いれば,何れの方法も誤差補正が可能である。次に,励起レ-ザとして,自作したTEA型CO_2レ-ザを用いた。レ-ザのパルス幅は約100ns程度であるので,パルス幅による影響はなく,流量計から換算した速度と実験値は一致した。3.燃焼流温度計測の基礎的検討励起レ-ザとして自作したTEA型CO_2レ-ザを用いた。発生音波の伝播時間測定は,2点での位相変化測定によるタイム・フライト方式を用いた。燃焼反応によるガス組成変化によって音波の伝播時間の変化は23%程度である。
電子顕微鏡染色におけるカコジル酸緩衝液の応用

平成22年度科学研究費補助金(奨励研究)で、カコジル酸緩衝液を混合した染色液で染色し、後にクエン酸鉛染色を行う方法を見出した。この二重染色法は代替えウラン染色の一つとして非常に有意義であった。今回は、より簡便な方法として染色液にカコジル酸緩衝液を混合する単染色法を試みた。当初、最も期待したのがHafnium(IV)chloride+カコジル酸緩衝液染色であったが、実際には鉛+カコジル酸緩衝液染色が好結果であった。この方法によって、染色性が劣るribosomeなどでも酢酸ウラン・鉛染色に近づく染色性を示すことができた。これは、鉛にカコジル酸緩衝液を加えることによってpHが上がり陰荷電鉛が形成され細胞成分のプラス荷電物質と反応したためと推測される。鉛染色液の種類によっても染色性の違いが大きくVenable-Coggeshall法・酒石酸鉛水平・黒滝法独自変法で好結果を得た。又、カコジル酸緩衝液が染色増感性を示したのは、T社の製品のみであった。そこでEDX元素分析を行うと、T社の製品には硫黄が0.76%含まれており、硫黄が増感性に関与していることが分かった。さらに研究を進めると増感性は硫黄単体ではなく硫黄化合物となった際に生じる事が判明した。幾種類かの硫黄化合物を検討した結果、雄黄がU・Pb二重染色に近い染色性を示すほど優れていたが、雄黄はヒ素を多量に含むために使用には不向きな点もあり、現在より有効な硫黄化合物を模索している。本研究によって、ribosome・核膜二重構造のような好ウラン細胞成分に染色を増すことに成功するとともに、代替えウラン染色法の安定性へ大きく貢献した。