hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林における水・エネルギー・CO_2フラックスの動態計測とモデル化

本研究では、森林からの水・エネルギー・CO_2のフラックスの動態を複数の手法を用いた精度の高い観測とそのモデル化を図ることを目的とした。特に単木、林分、さらには広域といったそれぞれのスケールでの動態解析とモデル化を目指し、まず単木における樹木の水分生理の観測を基礎として、渦相関法による短期集中型フラックス観測と濃度測定を行った。研究対象地は、栃木県佐野市の東京農工大学唐沢山演習林内の落葉広葉樹林、長野県上伊那郡南箕輪村の大芝高原のカラマツ林である。対象地では、水・エネルギー・CO_2のフラックス観測のために林内外の複数の高度で、気温、湿度、日射、風速、地中熱流量、CO_2、土壌水分、植物の水ポテンシャル等を観測した。また超音波風速温度計と水蒸気・CO_2変動計を用いた短期集中観測により、渦相関法よりフラックスの測定を行った。これらの観測により、季節や樹種の違いによる各フラックスの変化などが明らかにされつつある。また観測を行うと同時に、林分といったスケールで大気-植生-土壌の連続系でのモデル化を行った。特に単木、林分、さらには広域といったそれぞれのスケールでの動態解析とモデル化を目指し、まず単木における樹木の水分生理の観測を基礎として、渦相関法による短期集中型のフラックス観測と濃度測定を行った。対象地では、水・エネルギー・CO_2のフラックス観測のために林内外の複数の高度で、気温、日射、風速、地中熱流量、CO_2、土壌水分、植物の水ポテンシャル等を観測した。また観測を行うと同時に、単木、林分といったスケールで大気-植生-土壌の連続系でモデル化を行い、さらに広域への拡張を行うことを鋭意実施中である。研究対象地は、栃木県佐野市の東京農工大学唐沢山演習林内の落葉広葉樹林、長野県上伊那郡南箕輸村の大芝高原のカラマツ林である。こられの観測により、季節や樹種の違いによる各フラックスの変化などが明らかにされつつある。
強相関電子系における金属・絶縁体転移の密度汎関数法による研究

密度汎関数法は,物質の構造と電子状態をプランク定数,電気素量,電子質量の三つの基礎物理定数のみをもちいて明らかにできる方法として,物質科学において重要な役割を果たしてきた.この方法で通常採用される近似として局所密度近似を挙げることができる.この近似はその簡単さにもかかわらず多くの物理的性質をかなりよく記述できることが知られている.それにもかかわらず,いわゆる強相関電子系とよばれる物質群の電子状態には場合によっては実験とは著しく食い違う結果を与えてしまうことがある.具体的には,現実には絶縁体である物質に対して,金属であるとの誤った結果となってします.これが局所密度近似に由来するギャップ問題として知られているものである.本研究の目的は,密度汎関数理論に基づく第一原理計算においても有効と考えられるいくつかの近似法を組織的に調べ,上に述べたギャップ問題の解決の糸口を明らかにすることである.まず,はじめに一般化密度勾配近似の妥当性を調べるために,原子に対してこの方法の適用を試みた.その結果,この方法では一電子準位の値が局所密度近似の結果にくらべてあまり改善されないことがわかった.つぎに,予備的な計算ではあるが,動的平均場理論とよばれる方法を強相関・強結合電子系の典型であるアルカリ金属ドープC60の電子状態計算に適用してみた.その結果,この方法はA3C60が金属であるのに対しA4C60が絶縁体であることを正しく記述できることがわかった.これらの結果は,さらに大規模な系の第一原理計算を行う上での重要な指針を与えるといえる.本研究では、密度汎関数法における局所密度近似を越えた手法の開発を最終目標としている。そこで今年度は、まず、一般化勾配近似を原子に適用することでその妥当性について検討を行った。局所密度近似における交換相関正孔は、着目する電子のまわりに球対称に分布することが知られているが、このため例えば、原子のイオン化エネルギーを過小評価してしまう傾向がある。本研究では、一般化勾配近似によりこの欠点が是正されるかどうかについて調べた。その結果、電子密度が小さな領域において、この近似は不安定な振舞を示すことがわかった。また、イオン化ポテンシャルについても改善がみられないことがわかった。これらの結果は、現在広く用いられている一般化勾配近似の妥当性についてさらなる検討が必要であることを意味している。本研究では、局所密度近似を越える手法の候補の一つとして、動的平均場理論を検討することにしているが、本年度はこの手法に基づくモデル計算を準備として行った。具体的には、電子間相互作用が強く典型的な強相関電子系であると考えられるアルカリ金属ドープC_<60>を対称に動的平均場理論の有効性について検討を行った。その結果、A_2C_<60>とA_4C_<60>は、電子間の強い相互作用によって電子間に協力的な作用が生じることにより、絶縁体化することがわかった。またA_3C_<60>では、電子間の相互作用が見掛け上相殺して相互作用のない電子系としての側面を見せることがわかった。これらの結果は、アルカリ金属ドープC_<60>において実際に観測されている実験事実をよく説明でき、強相関電子系に対する動的平均場理論の有効性を示すものと考えられる。密度汎関数法は,物質の構造と電子状態をプランク定数,電気素量,電子質量の三つの基礎物理定数のみをもちいて明らかにできる方法として,物質科学において重要な役割を果たしてきた.この方法で通常採用される近似として局所密度近似を挙げることができる.この近似はその簡単さにもかかわらず多くの物理的性質をかなりよく記述できることが知られている.それにもかかわらず,いわゆる強相関電子系とよばれる物質群の電子状態には場合によっては実験とは著しく食い違う結果を与えてしまうことがある.具体的には,現実には絶縁体である物質に対して,金属であるとの誤った結果となってします.これが局所密度近似に由来するギャップ問題として知られているものである.本研究の目的は,密度汎関数理論に基づく第一原理計算においても有効と考えられるいくつかの近似法を組織的に調べ,上に述べたギャップ問題の解決の糸口を明らかにすることである.まず,はじめに一般化密度勾配近似の妥当性を調べるために,原子に対してこの方法の適用を試みた.その結果,この方法では一電子準位の値が局所密度近似の結果にくらべてあまり改善されないことがわかった.つぎに,予備的な計算ではあるが,動的平均場理論とよばれる方法を強相関・強結合電子系の典型であるアルカリ金属ドープC60の電子状態計算に適用してみた.その結果,この方法はA3C60が金属であるのに対しA4C60が絶縁体であることを正しく記述できることがわかった.これらの結果は,さらに大規模な系の第一原理計算を行う上での重要な指針を与えるといえる.
ウェアラブルヘルスモニタリングに向けたマルチスケール心拍変動解析・評価技術の開発

健康状態をウェアラブルヘルス機器で常時モニタリングする技術の確立は、個人が長い人生を健康的に暮らし社会の活力を保持していくために重要な課題である。本研究では、日常生活中24/7で心拍情報のモニタリングに基づき、超短時間解析を含んだ時間軸マルチスケール心拍変動解析と評価技術を創出する。本研究は、超短時間心拍変動解析手法の提案と深層ニューラルネットを用いたマルチタイムスケール解析技術への展開と二つのステージに分ける。研究の進行には、ストレス負荷実験を用いた実証から日常環境の計測データの解析検証のフェーズへ移転する。実際に心拍情報をモニタリングし、提案技術の有効性と実用性を検証する。
顎関節円板および関節液の生化学的分析による診断法の確立

顎関節円板の基質を構成するコラ-ゲン以外のプロテオグリカン等の物質とコラ-ゲンとの関連、円板の性状変化に対するプロテオグリカンの役割、および関節液の性状と変化を検索するため、正常ブタ顎関節円板、剖検より得られたヒト顎関節円板、およびヒト病的関節液のプロテオグリカンに関して分析を行なった。4M塩酸グアニジンにより抽出後、イオン交換グロユトにより得られたプロテオグリカン含有画分を以下の分析に用いた。定性法として、アルカり分解、プロナ-ゼE消化により得られたグリコサミノグリカンのアセテ-ト膜電気泳動法(SEPARAXーS)を行なった。ピリジン-ギ酸緩衝液を用い、アルシアンブル-染色にて確認した。また、得られた試料を一次元SDS電気泳動(Laをmmしこの方法、207.5%)にも用いた。一次元SDS電気泳動的にみて、ブタの関節円板のプロテオグリカンでは分子量94K以上に2つの、67K94Kに広範囲の2つのアルシアンブル-染色性の分布を認めた。プロナ-ゼE消化により得られたグリコサミノグリカンをアセテ-ト膜電気泳動にかけた結果、ブタ関節円板ではデルマタン硫酸を主成分とし、他にコンドロイチン硫酸を、わずかにヒアルロン酸を認めたのに対し、ヒト顎関節円板ではコンドロイチン硫酸をデルマタン硫酸が同程度認められ、同様わずかのヒアルロン酸が認められた。また、ヒト病的関節液の一次元SDS電気泳動では分子量67K付近にアルシアンブル-染色性のバンドが認められ、アセテ-ト膜電気泳動によると、ヒアルロン酸のみが認められた。さらにプロテオグリカンのコアプロテインの検索、組織中のプロテオグリカンの局在特性についての検索を進める予定である。ヒトおよびブタ顎関節円板コラーゲンの架橋結合に関する分析研究は、従来より継続してきたものであるが、63年度はこれをさらに進め、以下の結果が得られた。すなわち、関節円板を構成するコラーゲンの非還元性架橋結合であるピリジノリンは、コラーゲンの成熟によって形成される、蛍光性を有する架橋アミノ酸で、成熟架橋ともいわれている。これに対してアミノ酸分析計を用いて直接定量を行ったところ、ブタおよびヒト顎関節円板の全例に認められた。しかし、加齢に伴って、両者は減少する傾向がみられた。また、コラーゲン関連タンパクの架橋である、ヒスチジノアラニンはブタ顎関節円板にはみられず、ヒト顎関節円板においても、若い個体にはみられなかった。老化の進んだもの、あるいは円板の穿孔を有する検体ではその周囲にのみ検出されたことから、本架橋結合は老化ないしは病的状態に伴って出現してくるものと考えられた。顎関節関節液中のタンパク分析に関しては、正常関節、および顎関節症を主とする、病的関節液について行った。総タンパク量は正常例において、平均205μg/mlであり、病的例においては1259μg/mlと病的例においては約6倍を示した。関節液の構成タンパク質としては、正常例ではアルブミンがみられたが、病的例ではそれ以外にトランスフェリン、イチノグロブリンGがみられ、さらにSDS電気泳動上のA/G比から、病的例では血漿のA/G比と近い値を示したことから、病的例では血漿成分が関節内に透過していることが示唆された。また、病的例の関節液からは分子量78000の未知タンパク質がみいだされた。アミノ酸分析から、本タンパクはセリン、グリシンを主要構成成分とし、またイソロイシン、ロイシンも多いことから、非コラーゲン性のタンパク質であることが判明した。

顎関節に関する生化学的分析、またそれを有効に用いた顎関節疾患の診断法を確立する目的で前年度までに関節円板のコラ-ゲン、および関節液の生化学的分析を行ない幾つかの結果が得られた。ブタ関節円板のコラ-ゲンにおいて、老化に伴う特徴ある還元性架橋結合パタ-ンを示し、また、ヒトにおいては老年者の円板に非還元性架橋であるヒスチジノアラニンが増加していた。病的状態(円板穿孔部周囲)のヒト関節円板には類軟骨細胞が見られ、この部分にもヒスチジノアラニンが認められたことから、これとの関連が示唆された。また、ヒト病的関節液中に疾患の程度との関連が考えられる分子量78Kタンパクを同定し、非コラ-ゲン性であることもわかった。これら結果をふまえて関節円板および関節液中のプロテオグリカン等の基質に注目し研究を進めた。正常と考えられるブタ関節円板を4M塩酸グアニジンにより可溶性、非可溶性分画に分離し、これらをSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動にかけ、アルシアンブル-およびPAS染色により糖の同定を行った。前者においては、高分子量域にアルシアンブル-染色陽性を示し、コアタンパクと結合したグリコサミノグリカンの存在が示された。さらにコアタンパクを除き、グリコサミノグリカンの電気泳動を行ったところ、コンドロイチン4硫酸、6硫酸、デルマタン硫酸およびケラタン硫酸と同様の泳動パタ-ンを示した。また、後者の糖染色が陽性であったことから不溶性コラ-ゲンに結合すると考えられるグリコサミノグリカンの存在も示唆された。関節液の糖成分に関しても同定はこれからであるが、グリコサミノグリカンの存在は同様の方法で示された。今後は、抽出分画を高速液体クロマトグラフィ-等により精製し、モノクロ-ナル抗体や酵素を用い更に詳しく同定し、局在特性について検索し、またコアタンパクの性状、他の基質成分についても分析してゆく。本年度は顎関節円板の細胞外基質を構成するコラ-ゲン以外のプロテオグリカン等の物質とコラ-ゲンとの関連、円板の性状変化に対するプロテオグリカンの役割、および関節円板をとりまく関節液の性状と変化を検索するため、まず正常ブタ顎関節円板、剖検より得られたヒト顎関節円板、およびヒト病的関節液のプロテオグリカンに関し分析を行なった。4M塩酸グアニジンにより抽出、イオン交換クロマトにより得られたプロテオグリカン含有画分を以下の分析に用いた。プロテオグリカン定性法として、アルカリ分解、プロナ-ゼE消化により得られたプロテオグリカン糖鎖のアセテ-ト膜二次元電気泳動法(SEPARAXーS)を行なった。一次元にはピリジン-ギ酸緩衡液、二次元には酢酸バリウム緩衡液を用い、アルシアンブル-染色にて確認した。また、得られた試料を一次元SDS電気泳動(Laemmliの方法、207.5%)にも用いた。さらに抗プロテオグリカンモノクロ-ナル抗体を用い免疫学的に定性を行なった。一次元SDS電気泳動的にみて、ブタの関節円板のプロテオグリカンでは分子量94K以上に2つの、67K94Kに広範囲の2つのアルシアンブル-染色性の分布を認めた。プロナ-ゼE消化により得られた糖鎖をアセテ-ト膜電気泳動にかけた結果、ブタ関節円板ではデルマタン硫酸を主成分とし、他にコンドロイチン4,6硫酸を、僅かにヒアルロン酸を認めたのに対し、ヒト顎関節円板ではコンドロイチン4、6硫酸とデルマタン硫酸が同程度認められ、同様に僅かのヒアルロン酸が認められた。またヒト病的関節液の一次元SDS電気泳動では分子量67K付近にアルシアンブル-染色体のバンドが認められ、プロテオグリカンの存在が示唆された。
ユニークな細胞内局在を呈する新奇Rasエフェクター蛋白質RASSF7の機能解析

生体は常に様々なストレスにさらされており、それらに的確に応答することによって恒常性を維持している。これまで申請者は、新奇Rasエフェクター蛋白質であるRASSF7が、紫外線照射時にJNKの担う細胞死シグナルを抑制する新たな細胞死抑制因子であることを見出してきた。そこで、RASSF7がJNKの活性を制御する分子機構について検討を行った。その結果、RASSF7の標的因子としてJNKの上流キナーゼであるMKK7を同定し、RASSF7は活性化したMKK7と特異的に結合し、そのキナーゼ活性を抑制してJNKシグナルを抑えることを明らかにした。またRASSF7は、自身のRas associationドメインを介して活性化型のN-Rasとも相互作用し、N-Rasシグナルと協調してJNKを抑制することが示唆された。興味深いことに、申請者は細胞にさらに強い紫外線を照射したときにはRASSF7がユビキチン・プロテアソーム系により分解されることも明らかにしており、RASSF7蛋白質量の調節によって細胞が効率的に細胞死を制御している可能性が示唆された。現在、RASSF7のユビキチン化部位やユビキチンリガーゼ、およびRASSF7蛋白質量を調節シグナル経路の同定を進めている。RASSF7はある種の癌組織において発現が上昇していることも報告されており、RASSF7の発現が上昇した癌組織では必要な細胞死が誘導されていない可能性が考えられる。今後、RASSF7の機能メカニズムおよび細胞内量の調節機構のさらなる理解により、新たな抗癌戦略につながることが期待できる。低分子量G蛋白質Rasシグナルは、細胞外からのシグナルを細胞膜受容体において感知し、その情報を核内へと伝達すると考えられてきた。これまで申請者は、Rasエフェクターでありながら核内に存在するというユニークな特性を持つ分子RASSF7を同定し、紫外線照射に応じて核内から細胞質へと局在を変化させてRasシグナルを受け取るという、従来のエフェクターの概念とは異なるシグナル経路が存在する可能性を示してきた。また細胞質へ移行したRASS7はRasと協調してストレス応答性MAPキナーゼJNKの活性化を制御し、ストレス時の細胞死を抑制することを見出している。そこでRASSF7がJNKの活性を制御する分子機構について検討を行った。またRASSF7はストレス強度依存的にユビキチン・プロテアソーム系により分解されることを明らかにし、RASSF7蛋白質量の調節によって細胞が効率的に細胞死を制御している可能性が示唆された。RASSF7はある種の癌組織において発現が上昇していることも報告されており、その機能メカニズムおよび細胞内量の調節機構を理解することは、新たな抗癌戦略につながることが期待できる。これまで申請者は、新規RasエフェクターであるRASSF7が紫外線照射時にJNKの担う細胞死シグナルを抑制する新たな細胞死抑制因子であることを見出してきた。RASSF7はある種の癌組織において発現が上昇していることも報告されており、RASSF7の発現が上昇した癌細胞では、必要な細胞死が誘導されていない可能性が考えられる。今後、RASSF7の機能メカニズムおよび細胞内量の調節機構を理解することにより、新たな抗癌戦略につながることが期待できる。

RASSF7はある種の癌組織において発現が上昇していることも報告されており、RASSF7の発現が上昇した癌組織では必要な細胞死が誘導されていない可能性が考えられる。今後、RASSF7の機能メカニズムおよび細胞内量の調節機構のさらなる理解により、新たな抗癌戦略につながることが期待できる。
流況・土砂管理を組み合わせたダム下流の自然再生事業の生態学的評価

平成29年度にトリニティ川で調査した「河川管理(流況・土砂供給)」,「生息場構造」「生物多様性」「水質浄化機能」の4要素間の関係を分析するとともに、天竜川と木津川を中心とした国内河川で同様の調査を行って比較分析を行った。平成30年度は、平成29年度に実施した、課題1の河川管理の違いが生息場構造や河床状態に及ぼす影響の解明、および、課題2の河川管理の結果形成された生息場構造が生物多様性(魚類・底生動物)に及ぼす影響に加えて、課題3の砂州フィルタリングによる水質浄化機能に及ぼす影響について取り組んだ。課題1に関しては,ルイストンダム下流区間ならびに天竜川船明ダム下流区間の調査結果をもとに,面積比,頻度比,生息場多様度等の生息場構造指標を評価し,「流量変動や土砂供給量が中程度の状況下で生息場構造の多様性や河床間隙が最も高まる」という仮説を検証した。課題2では,生息場ごとに底生動物と魚類の種多様性,種構成,個体数,エネルギー寄与率等の生態学的指標を評価するために,課題1で明らかにされた生息場構造指標,砂州形状特性値や河床材料に関するデータとの定量関係を回帰分析で導き,流況や土砂管理による生息場の改善が生態学的指標の変化に繋がっているのかを定量的に検証した。課題3では,生息場構造の水質浄化機能を評価するために,平成29年度に行った調査結果をもとに,濁度,懸濁成分量(SS,強熱減量),粒状有機物の安定同位体比,溶存酸素や栄養塩等の水質項目について,砂州内流下方向の変化を評価するとともに,河床内に生息する微生物群集の種組成について,次世代シーケンサーを用いたメタゲノム解析で種を同定した。そして,砂州リフレッシュによる微生物群集組成の更新と共に,生物学的な水質浄化機能の改善に繋がっている分類群等を特定し,砂州形状や河床間隙率の違いが水質浄化機能に及ぼす影響を明らかにした。日本側の京都大学および愛媛大学のチームによる事前調整会議を5-7月に複数回開催して、平成29年度の調査結果の共有と平成30年度の研究計画の明確化を図った。これらの一連の交流活動は、これまでに得られた研究成果とさらなる課題の共有化に大きく役立っており、第12回Eco-Hydraulics国際会議を始めとする国内外のジャーナルや国際会議での論文発表の促進につながっている。本研究では、平成29年度に米国カリフォルニア州のトリニティ川で調査した「河川管理(流況・土砂供給)」,「生息場構造」「生物多様性」「水質浄化機能」の4要素間の関係を分析するとともに、天竜川と木津川を中心とした国内河川で同様の調査を行い比較分析を進めている。研究は4つの個別課題から構成されており、課題1は河川管理の違いが生息場構造や河床状態に及ぼす影響の解明、課題2と課題3では,河川管理の結果形成された生息場構造が生物多様性(魚類・底生動物)および砂州フィルタリングによる水質浄化機能に及ぼす影響をそれぞれ明らかにしている。課題4は,上記研究成果を統合し,トリニティ川,天竜川および木津川をモデルとした最適な河川管理手法を提案するものである。このうち、令和1年度は,平成30年度に実施した課題3を継続するとともに,最終年度として課題4に取り組む。課題3では,生息場構造の水質浄化機能を評価するために,平成29年度に行った調査結果をもとに,濁度,懸濁成分量(SS,強熱減量),粒状有機物の安定同位体比,溶存酸素や栄養塩等の水質項目について,砂州内流下方向の変化を評価するとともに,河床内に生息する微生物群集の種組成について,次世代シーケンサーを用いたメタゲノム解析で種を同定している。そして,砂州リフレッシュによる微生物群集組成の更新と共に,生物学的な水質浄化機能の改善に繋がっている分類群等を特定し,砂州形状や河床間隙率の違いが水質浄化機能に及ぼす影響を明らかにしてきている。そこで平成31年度はこれら成果をとりまとめて論文化を行うとともに、課題4として,上記課題1から3までの研究成果を集約し,トリニティ川,天竜川および木津川をモデルとして,ダム下流河川の生物多様性と水質浄化機能を再生させるために必要な生息場や河床を維持・創出する河川管理手法を提案する。平成29年8月に米国カリフォルニア州のトリニティ川を訪問し、「河川管理(流況・土砂供給)」,「生息場構造」「生物多様性」「水質浄化機能」の4要素に着目して現地調査と過去のデータ収集を行い,4要素間の関係の定量化を開始した。研究は4つの個別課題から構成され、平成29年度は、そのうち、課題1の河川管理の違いが生息場構造や河床状態に及ぼす影響の解明、および、課題2の河川管理の結果形成された生息場構造が生物多様性(魚類・底生動物)に及ぼす影響について検討を行った。課題1に関しては、過去および現在の河川管理(置き土とフラッシュ放流)と生息場構造に関するデータを収集し,両者の関係を定量的に検討した。具体的には、ルイストンダム下流区間において土砂管理(置き土)地点及び流路再生地点として選定されている代表的な20地点で調査を行い,ドローンを使って解像度の高い空中写真を撮影した。画像データから,小滝・早瀬・平瀬・淵・トロ・ワンド・高水敷タマリ・低水路タマリの7区分の生息場に分けてマッピングし,面積比,頻度比,生息場多様度等の生息場構造指標を評価した。

これにより,トリニティ川のルイストンダム下流区間の調査結果をもとに,「流量変動や土砂供給量が中程度の状況下で生息場構造の多様性や河床間隙が最も高まる」という仮説の検証を行った。課題2では,生息場構造や砂州形状と河川底生動物および魚類相との関係を調査した。具体的には、生息場ごとに底生動物と魚類の種多様性,種構成,個体数,エネルギー寄与率等の生態学的指標を評価するために,課題1で明らかにされた生息場構造指標,砂州形状特性値や河床材料に関するデータとの定量関係を回帰分析で導き,流況や土砂管理による生息場の改善が生態学的指標の変化に繋がっているのかを定量的に検証した。日本側の京都大学および愛媛大学のチームによる事前調整会議を5-7月に複数回開催して、本研究のスコープおよび現地調査計画の明確化を図った。その上で、8月に米国カリフォルニア州のトリニティ川を訪問し、カリフォルニア大学バークレー校のMatt Kondolf教授をコーディネータに、先方のトリニティ川自然再生プログラム(TRRP)事務局とキックオフ会議を行うとともに、トリニティ川や上流ダム群を対象とする合同での現地調査を行い、過去の既往資料と合わせて貴重な現地データを取得することができた。また、同行した修士課程学生は12月まで現地に残留して、先方研究者と土砂還元を行った礫の移動を追跡する技術(RFID)を用いた現地調査を行うなど、研究協力関係の構築に成功した。また、ドローンを使った空中写真の画像データから,7区分の生息場に分けてマッピングを行って生息場構造指標を評価するとともに、生息場構造や砂州形状と河川底生動物および魚類相との関係について順調に検討を開始できた。平成29年度にトリニティ川で調査した「河川管理(流況・土砂供給)」,「生息場構造」「生物多様性」「水質浄化機能」の4要素間の関係を分析するとともに、天竜川と木津川を中心とした国内河川で同様の調査を行って比較分析を行った。平成30年度は、平成29年度に実施した、課題1の河川管理の違いが生息場構造や河床状態に及ぼす影響の解明、および、課題2の河川管理の結果形成された生息場構造が生物多様性(魚類・底生動物)に及ぼす影響に加えて、課題3の砂州フィルタリングによる水質浄化機能に及ぼす影響について取り組んだ。課題1に関しては,ルイストンダム下流区間ならびに天竜川船明ダム下流区間の調査結果をもとに,面積比,頻度比,生息場多様度等の生息場構造指標を評価し,「流量変動や土砂供給量が中程度の状況下で生息場構造の多様性や河床間隙が最も高まる」という仮説を検証した。課題2では,生息場ごとに底生動物と魚類の種多様性,種構成,個体数,エネルギー寄与率等の生態学的指標を評価するために,課題1で明らかにされた生息場構造指標,砂州形状特性値や河床材料に関するデータとの定量関係を回帰分析で導き,流況や土砂管理による生息場の改善が生態学的指標の変化に繋がっているのかを定量的に検証した。課題3では,生息場構造の水質浄化機能を評価するために,平成29年度に行った調査結果をもとに,濁度,懸濁成分量(SS,強熱減量),粒状有機物の安定同位体比,溶存酸素や栄養塩等の水質項目について,砂州内流下方向の変化を評価するとともに,河床内に生息する微生物群集の種組成について,次世代シーケンサーを用いたメタゲノム解析で種を同定した。そして,砂州リフレッシュによる微生物群集組成の更新と共に,生物学的な水質浄化機能の改善に繋がっている分類群等を特定し,砂州形状や河床間隙率の違いが水質浄化機能に及ぼす影響を明らかにした。
市民性育成教育の視点に基づく日韓歴史教育理論の比較教科教育史的研究

本研究では,韓国歴史教育研究会の『歴史教育』や歴史教育学会の『歴史教育研究』などを基礎的な資料として,現代日韓の歴史教育理論の史的展開を実証的に解明することが到達目標である。1950年代から1990年代の日本と韓国の市民性教育の発展を比較しながら考察することで,現代日韓の歴史教育が実践的な側面から市民性育成を図ろうとしてきただけでなく,理論的な側面からも教科教育学研究として進められてきたことを解明する。それによって,今日的な課題として市民性教育としての歴史教育を日韓の間でどのように進めていくのかという新たな「問い」を共同研究として創出していくための基礎的な理論のあり方を提供する。
絶滅危惧種の保全を目指した林床植物の菌根共生系の多様性と菌根菌ネットワークの解明

イチヤクソウの栄養獲得様式を明らかにするための端緒として,異なる光環境下で生育する個体の菌根形成とその形成率の季節変化,定着する菌類を調べた.調査は,三重県津市のコナラ・クヌギ二次林で行った.2007年1月から11月にかけて,合計6回,イチヤクソウ3個体ずつを明所,暗所から採取した.採取個体の光環境は,各個体と林外の被陰されない場所における照度の比較にもとづき相対照度として算出した.各個体の根系は,基部,中央部,先端部の3つの部位に大別し,各部位から1030枚の切片を作成してから,光学顕微鏡観察を行った.根の表皮細胞に貫入する菌根菌菌糸の侵入形態にもとづき6タイプ(コイル初期,コイル,分解初期,分解,コイルなし,デンプン)に大別し,その割合を測定した.上記調査のために採取した個体,さらにDNA解析用に採取した個体の菌根からDNA抽出をしてからITS領域のシークエンス解析を行った.得られたDNA塩基配列はBlast解析を行った.採取した全ての根で菌糸コイルが確認されたことから,イチヤクソウにおいてアーブトイド菌根の形成を明示した.明所,暗所における菌糸コイルの形成率は,それぞれ16.8%から46.2%,14.1%から58.1%と季節によって異なり,上層木により林冠が被覆される5月,7月の夏期において高くなる傾向を示した.菌糸コイルの形成割合は根の部位により異なり,根の先端部から基部にかけて減少する傾向にあった.根に定着する菌種として,現在までに,主としてベニタケ科が推定されている.以上より,イチヤクソウは林床の光環境が悪くなる条件下で菌根形成を,特に根の先端部で高頻度に行なうと考えられた.さらに,イチヤクソウに定着する菌根菌種はいずれも外生菌根菌種と分類学的に同一であるため,上層木のコナラ,クヌギに外生菌根を形成する菌と菌糸を介して繋がっている可能性がある.本年度はキンランの根系内における菌根の形成状況と,定着する菌根菌を明らかにすることを目的とした。3調査地からキンランの乱獲を出来る限り防ぐため2種類の方法で行った。根系をすべて採取する方法によって合計7個体,根1本を採取する方法によって合計12本の根を採取した。根系すべてを採取した試料は菌根形成率算出と菌根菌の推定に,根のみを採取したものは菌根菌の推定のみ使用した。採取した根系は,根の伸長方向から水平根,垂直根,その間の斜出根に大別し,根元から2cm長の断片とし,各断片をさらに20から30の切片にした。切片はコイル状菌糸体(ペロトン)の有無を確認し,ペロトンが確認された場合にラン菌根の形成があるとし,その形成位置を断片単位で記録した。菌根形成を確認した断片の全断片に占める割合から菌根形成率を算出した。菌根菌の推定はゲノム抽出を行った後,ITS領域のPCR増幅,シーケンス解析を行い,得られた塩基配列は,Blast検索によって菌の推定を行った。1個体を除くすべての個体で,菌根の形成が認められ,キンランは普遍的に菌根形成されると考えられた.また各根の伸長方向別の菌根形成率では,水平根において高い傾向を示した.定着する菌根菌は,7個体からイボタケ科,3個体からロウタケ科と最も類似した。イボタケ科とロウタケ科は樹木にも菌根を形成する.このことから,キンランでは,新たな菌根形成は根の先端側で起こり,関係する菌根菌は菌糸を通した樹木とのつながりがあるものと推察された。イチヤクソウの栄養獲得様式を明らかにするための端緒として,異なる光環境下で生育する個体の菌根形成とその形成率の季節変化,定着する菌類を調べた.調査は,三重県津市のコナラ・クヌギ二次林で行った.2007年1月から11月にかけて,合計6回,イチヤクソウ3個体ずつを明所,暗所から採取した.採取個体の光環境は,各個体と林外の被陰されない場所における照度の比較にもとづき相対照度として算出した.各個体の根系は,基部,中央部,先端部の3つの部位に大別し,各部位から1030枚の切片を作成してから,光学顕微鏡観察を行った.根の表皮細胞に貫入する菌根菌菌糸の侵入形態にもとづき6タイプ(コイル初期,コイル,分解初期,分解,コイルなし,デンプン)に大別し,その割合を測定した.上記調査のために採取した個体,さらにDNA解析用に採取した個体の菌根からDNA抽出をしてからITS領域のシークエンス解析を行った.得られたDNA塩基配列はBlast解析を行った.採取した全ての根で菌糸コイルが確認されたことから,イチヤクソウにおいてアーブトイド菌根の形成を明示した.明所,暗所における菌糸コイルの形成率は,それぞれ16.8%から46.2%,14.1%から58.1%と季節によって異なり,上層木により林冠が被覆される5月,7月の夏期において高くなる傾向を示した.

菌糸コイルの形成割合は根の部位により異なり,根の先端部から基部にかけて減少する傾向にあった.根に定着する菌種として,現在までに,主としてベニタケ科が推定されている.以上より,イチヤクソウは林床の光環境が悪くなる条件下で菌根形成を,特に根の先端部で高頻度に行なうと考えられた.さらに,イチヤクソウに定着する菌根菌種はいずれも外生菌根菌種と分類学的に同一であるため,上層木のコナラ,クヌギに外生菌根を形成する菌と菌糸を介して繋がっている可能性がある.
科学的法則を発見する機械学習アルゴリズムの研究

本課題では,科学的法則を発見する機械学習アルゴリズムについて研究を行ない,次の成果を得た.機械学習とは人間の持つ学習機能をコンピュータ上で実現することである.実験,観測データからコンピュータに科学的法則を発見させることを,事実からの機械発見という.機械発見の本質が論駁推論であり,論駁推論可能な仮説空間は機械発見が可能であることがわかっている.帰納的関数の論駁推論可能性を調べて,機械発見の理論的基礎を与えた.機械発見の現実的理論を展開するため,帰納的関数を計算する具体的なプログラミング系の論駁推論可能性を調べた.ループ関数と単純関数のプログラムを具体的プログラミング系として,このプログラミング系が計算する関数のクラスの論駁推論可能性を調べた.ループ命令の入れ子の深さがnであるループプログラムで計算できる関数全体のクラスをFLoop(n)で表すと,FLoop(0)は論駁推論可能であるが,FLoop(n)(n【greater than or equal】1)は論駁推論不可能であることを証明した.論駁推論不可能な関数のクラスは,論駁推論可能な部分のクラスの無限列で近似できれば,実質的に機械発見が可能となる.そこで,単純関数を計算する命令を用いて,FLoop(1)を近似する論駁推論可能な部分クラスから成るグラフ理論上の問題を対象とした機械発見を実現するため,例としてグラフ受けとり,それを生成できるグラフ生成システムを論駁推論するアルゴリズムについて考察した.仮説空間として採用したグラフ生成システムの計算能力を調べて,既存のグラフ生成系である頂点ラベル制御グラフ文法を模倣できることを示した.本課題では,科学的法則を発見する機械学習アルゴリズムについて研究を行ない,次の成果を得た.機械学習とは人間の持つ学習機能をコンピュータ上で実現することである.実験,観測データからコンピュータに科学的法則を発見させることを,事実からの機械発見という.機械発見の本質が論駁推論であり,論駁推論可能な仮説空間は機械発見が可能であることがわかっている.帰納的関数の論駁推論可能性を調べて,機械発見の理論的基礎を与えた.機械発見の現実的理論を展開するため,帰納的関数を計算する具体的なプログラミング系の論駁推論可能性を調べた.ループ関数と単純関数のプログラムを具体的プログラミング系として,このプログラミング系が計算する関数のクラスの論駁推論可能性を調べた.ループ命令の入れ子の深さがnであるループプログラムで計算できる関数全体のクラスをFLoop(n)で表すと,FLoop(0)は論駁推論可能であるが,FLoop(n)(n【greater than or equal】1)は論駁推論不可能であることを証明した.論駁推論不可能な関数のクラスは,論駁推論可能な部分のクラスの無限列で近似できれば,実質的に機械発見が可能となる.そこで,単純関数を計算する命令を用いて,FLoop(1)を近似する論駁推論可能な部分クラスから成るグラフ理論上の問題を対象とした機械発見を実現するため,例としてグラフ受けとり,それを生成できるグラフ生成システムを論駁推論するアルゴリズムについて考察した.仮説空間として採用したグラフ生成システムの計算能力を調べて,既存のグラフ生成系である頂点ラベル制御グラフ文法を模倣できることを示した.
三次元位置検出型ガンマ線マイクロカロリメータの開発

ガンマ線検出用の超伝導転移端温度計(TES)型マイクロカロリメータを開発した。体積0.5 mm x 1 mm x 1 mmのビスマス製の吸収体を温度計に接着して製作した素子で得られたエネルギー分解能は、信号雑音比からの推定値で3.2 keV、662 keVでの測定値で4.1 keVと設計値より1桁以上悪かった。設計値との差は熱浴であるシリコン基板に入射したガンマ線が熱的な雑音源となったためと考えられ、エネルギー分解能の向上には熱リンクの構造を改良する必要がある。位置検出型の素子も同様に製作したが、上述の雑音の影響と転移温度が高すぎたためとで信号の検出はできなかった。マイクロカロリメータは放射線のエネルギーを温度変化として計測するエネルギー分散型の放射線検出器であり、従来のエネルギー分散型の放射線検出器に比べて1桁から2桁優れたエネルギー分解能の実現が原理的に可能である。本研究ではエネルギーが数百keVから数MeVのガンマ線用のマイクロカロリメータの開発を目指す。このエネルギー領域で十分なガンマ線検出効率を得るには鉛を放射線の吸収体とした場合でも数mmの厚さが必要であるが、このような厚い吸収体の場合、厚みのどこでガンマ線が吸収されたかによって出力信号の波形が異なる位置依存性が避けられず、それによってエネルギー分解能が劣化してしまう。本研究では、吸収体内部での熱の伝わり方を考慮してガンマ線の吸収位置を計測する位置検出型のガンマ線マイクロカロリメータを開発することでこの劣化を防ぐ方針である。平成23年度は、まずガンマ線入射時の吸収体内部での熱の伝わり方のシミュレーションを行い、結果を発表した。また、マイクロカロリメータの熱的パラメータと電気的パラメータの測定システムを構築した。今後、これらを利用して検出器の設計と性能評価を行う。さらに、既存のマイクロカロリメータにガンマ線用の鉛の吸収体を取り付けてガンマ線マイクロカロリメータの試作品を製作したが、この試作品を性能評価のために冷凍機に組み込んで冷却したところ、ガンマ線用の場合は機械式冷凍機からの振動が問題となることがわかった。そこで、冷凍機の改修などにより振動の対策を行った。マイクロカロリメータは放射線を吸収体で吸収した際の温度変化を温度計で測定することで放射線のエネルギーを計測するエネルギー分散型の放射線検出器であり、従来のエネルギー分散型の放射線検出器に比べて1桁から2桁優れたエネルギー分解能の実現が原理的に可能である。平成24年度の研究では、製作したガンマ線マイクロカロリメータを機械式希釈冷凍機で冷却して、662 keVのガンマ線を照射して検出した。得られたガンマ線パルス信号を解析したところ、当初のマイクロカロリメータの設計ではパルス信号の減衰時定数が目標に比べて長いことがわかったため、再設計を行った。また、マイクロカロリメータの熱的パラメータと電気的パラメータの測定システムを改良するとともに、複数ピクセルを同時に読み出せるシステムを構築した。マイクロカロリメータは放射線を吸収体で吸収した際の温度変化を温度計で測定することで放射線のエネルギーを計測するエネルギー分散型の放射線検出器であり、本研究ではエネルギーが数百keVから数MeVのガンマ線用のマイクロカロリメータの開発を目指す。平成25年度の研究では、微細加工プロセスにより温度計を製作しそれにガンマ線吸収体を接着することでガンマ線マイクロカロリメータを製作して、それを機械式希釈冷凍機で冷却してCs-137やCo-60からのガンマ線を照射することで性能評価を行った。0.5 mm×1 mm×1 mmのビスマスまたはスズの吸収体1個に温度計1個を取り付けた1温度計1ピクセル素子では、実測された雑音信号比から推定されるエネルギー分解能は2.6 keVであったが、662 keVのガンマ線に対して得られたエネルギー分解能は4.1 keVだった。この差は冷凍機の温度安定性が不十分であったことが原因であり、温度安定性の改善により解消できると考えられる。

また冷凍機の冷却能力に問題があったため、確実に冷却できる温度として温度計の動作温度を190 mK程度としたが、本来の設計通りにTES温度計の動作温度を100 mKとできれば、エネルギー分解能をさらに5倍程度改善できると考えられる。また0.5 mm×0.5 mm×5 mmの細長い吸収体の両端に温度計を1つずつ取り付けた位置検出型の2温度計1ピクセル素子を製作して、上述の1温度計1ピクセル素子とあわせて3温度計2ピクセル素子として機械式希釈冷凍機で冷却した。2温度計1ピクセル素子でも662 keVのガンマ線による信号を検出したが、位置検出を行うには動作温度を下げるとともに雑音を減らす必要があることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。放射線計測26年度が最終年度であるため、記入しない。ガンマ線マイクロカロリメータの製作は(1)吸収体以外の部分の製作と(2)吸収体の取り付けの2つに分けられるが、(1)はX線マイクロカロリメータ用の製作技術を利用できるため、(2)が主な開発項目である。平成23年度の研究でマニピュレータを利用した吸収体の取り付け方法を確立した。マイクロカロリメータを設計するには、熱的パラメータや電気的パラメータを測定してそれを元に新設計での性能を見積もる必要がある。平成23年度の研究で、マイクロカロリメータの熱的パラメータや電気的パラメータの測定システムを構築した。さらに、ガンマ線マイクロカロリメータの設計では吸収体内部での熱の伝わり方を見積もるためのシミュレータも必須であるが、平成23年度の研究でそのようなシミュレータを開発した。ガンマ線マイクロカロリメータの製作は(1)温度計など吸収体以外の部分の製作と(2)吸収体の取り付けの2つに分けられる。このうち(2)は平成23年度に研究を行っている。平成24年度は(1)の製作に使用するマイクロマシンニング装置に不具合があったが、すでに解決済である。さらに別の施設の同等のマイクロマシンニング装置の利用も開始するなど、今後不具合があった場合の対策も進めた。マイクロカロリメータによる放射線検出には、極低温への冷却が必須である。ガンマ線用のマイクロカロリメータでは従来のX線用に比べて吸収体が大きいため、冷却に使用する機械式希釈冷凍機の振動によりマイクロカロリメータが破損するなどの問題があったが、振動対策を施して、冷却してガンマ線を検出できるようになっている。まず試作品の性能評価を行い、その結果を元に1ピクセルのガンマ線マイクロカロリメータを設計して、マイクロマシンニングで製作する。次に1ピクセル検出器を冷却して性能評価して、その結果を元に2ピクセルのガンマ線マイクロカロリメータを設計、製作、性能評価する。必要に応じて、設計、製作、性能評価のサイクルを繰り返し、開発を進める。まず1つの吸収体に1つの温度計を取り付けた1温度計1ピクセル素子を2個並べて2温度計2ピクセル素子を製作、冷却して、2ピクセル同時でのガンマ線検出を行う。次に1つの吸収体の両端に2つの温度計を取り付けた2温度計1ピクセル素子を設計、製作し、1温度1ピクセル素子と組み合わせて3温度計2ピクセル素子として冷却し、ガンマ線信号を取得して波形解析を行うことで位置検出を行う。その結果を元に、2温度計1ピクセル素子を複数並べた検出器を設計、製作し、冷却して、三次元位置検出型マイクロカロリメータの実証実験を行う。
氷河湖の決壊危険度の評価と監視手法に関する研究

氷河湖決壊洪水が頻発している大ヒマラヤ山脈(the Great Himalayas)の、27°20'-28°50'Nから85°15'-91°00'Eの地域に分布するモレーンで堰き止められた氷河湖を研究対象とした。画像の分解能の制約から、面積0.01km^2以上の氷河湖を、2000、2001,2002年の画像から抽出し、湖名(or番号)、位置、氷河湖面積、決壊の有無等を記載した氷河湖台帳を完成させた。当地域には合計539個もの潜在的に危険なモレーン堰き止め氷河湖があり、総面積122.46km^2に達することが分かった。研究領域の大ヒマラヤ山脈を東部地域・中部地域、西部地域に分け、それぞれを南側斜面と北側斜面に6地域に分けて、それぞれの地域について2000年代の氷河湖と1976年の氷河湖とを比較することによって、2426年間に新たに形成された氷河湖の個数や面積、1976年に既に存在していた氷河湖の面積拡大速度と地域差を解析した。氷河湖の分布と拡大には地域差が見いだされたので、何に起因するかを検討した結果、地域差は気候の違いよりもむしろ、各地域の地形傾斜に起因することが分かった。氷河湖の決壊の危険性は、氷河湖の発達の程度と、湖周辺から湖に大規模に質量が一気に崩落・突入する可能性、そしてモレーン内部氷体の融解によるモレーンの弱体化(モレーンの高さと容積の減少)から評価できると考えられる。そこで、ASTERやLandsatなどの光学センサ画像データ、並びにSAR画像データを活用して、水系解析、崩壊地形解析、氷河・氷河湖・氷河湖周辺斜面の経年変化解析による各種地形情報の抽出、DEMによる氷河湖の形状やモレーンダムの状態の把握を行い、決壊危険度の評価手法について検討した。衛星画像情報を実際の現場の状況と対比するためには、現場観測資料(グランドトゥルース)の蓄積を必要とし、衛星画像による決壊危険度評価は今後の課題として残された。以上の研究の結果、衛星画像は氷河湖の形態、拡大過程、決壊の有無、氷河湖周辺地形の様子や変化を監視するに有効な手段として、今後活用出来ることが明らかとなった。大ヒマラヤ山脈(the Great Himalayas)に分布する氷河湖のすべてを対象にすることは経費の面から困難であるため、従来から現地調査を行ってきたことから、比較的様子の分かっている東経84度以東のネパール、シッキム、ブータン、チベットにまたがるヒマラヤ山脈に狙いを定めて研究を開始した。まず、当該地域の人工衛星画像の検索を行い、鮮明なデータが得られている合計17枚の画像を入手した。その際、すでにヒマラヤの氷河研究者によって購入されている画像との重複をさけ、ヒマラヤ研究者が扱える人工衛星画像資料の充実を図るよう配慮した。これによって、これまでに収集した画像とあわせるとヒマラヤ研究者は計75シーンの人工衛星画像資料を手に入れたこととなった。また、これらの画像を共通に扱えるよう画像共有コンソーシアムを形成し、「人工衛星画像によるヒマラヤの氷河と氷河湖の共同研究体制」を構築し研究を推進している。

以上の画像を用いて、(1)まず、画像データから氷河湖を機械的あるいは客観的に同定する手法を見つけ出し、(2)未知のまま残されている大ヒマラヤのチベット側とシッキムの氷河湖を同定し、(3)すでに分かっている他地域の氷河湖を加えて、氷河対象地域の氷河湖の分布を明らかにし、(4)同一地域の年次の異なる画像から氷河湖の拡大過程を解析しつつある。(5)今後、氷河湖の分布がヒマラヤ山脈の東部地域と西部地域でどのような違いがあるかを比較するとか、ヒマラヤ山脈分水嶺の南側と北側で違いがあるかどうかを比較するなど、氷河湖の地域分布特性を検討し、(5)氷河湖の拡大速度についても東西・南北比較を行い、氷河湖の地域的な特徴を気候と関連させつつ明らかにすることを試みる予定である。一方、画像資料から湖周辺の崩壊地形の推定や地質構造の推定を行い、決壊危険度の評価に組み入れる研究も始めている。ネパール、ブータン、チベット(中国)、インドなどヒマラヤの氷河を抱える国々では、ヒマラヤ山脈南面と北面の氷河末端に形成された構造的に不安定なモレーンで堰き止められた氷河湖の決壊による洪水(氷河湖決壊洪水)が頻発し、大きな被害をだしている。危険なモレーン堰止氷河湖の分布や規模、拡大速度を知ることは、災害防除の点で基本的且つ緊急の課題である。そこで、氷河湖決壊洪水が頻発しているヒマラヤ山脈の27°20'-28°50'N、85°15'-91°00"Eの範囲について、モレーンで堰き止められた面積0.01km^2以上の氷河湖を、2000、2001,2002年に取得されたLandsat ETM画像から抽出し、氷河湖名(or番号)、位置、氷河湖面積、決壊の有無等を記載した氷河湖台帳を完成させた。当地域には合計539個ものモレーン堰き止め氷河湖があり、総面積122.46km^2することが分かった。対象地域をヒマラヤ山脈主脈で南北に分け、主脈を切って南北に流れているネパール・アルン河とシッキム・カンブク河で東西に区切り、対象地域を6地域に分けて、1976年のLandsat MSS画像と比較することによって、2426年間の新規形成氷河湖の個数や面積、1976年に存在していた氷河湖の面積拡大速度とその地域差を明らかにし、地域差は各地域の地形傾斜に起因していることを見いだした。一方、Aster衛星画像を用いて、各種地形情報の抽出や、EDMによる立体画像から、氷河湖の形状やモレーンダムの状態を把握することが可能であることがわかり、今後、氷河湖をモニタリングする上で、極めて有効であることを明らかにした。
受容体の活性化により惹起される細胞内Ca2+動態と情報伝達系の分子メカニズム解明

私たちは、受容体作動性Ca^<2+>流入機構の一つとして、受容体およびチャネルと相互作用するSnapin分子が、受容体の活性化を受けて二量体を形成することにより"受容体-Snapin-チャネル"複合体を形成し、受容体が活性化されたというシグナルをチャネルへ伝達するメカニズムを考えている。そして、Snapinが複数の受容体やチャネルと相互作用することにより、このCa^<2+>流入機構が汎用性を持つと考えている。本年度はこのような仮説に基づいて検討し、以下のような結果を得た。1.α_<1A>受容体の活性化を受けて、細胞内に存在しているTRPC6チャネルが細胞膜表面に移行することがCa^<2+>流入増大の直接的なメカニズムであることを、brefeldin A(タンパク輸送阻害剤)を用いて検討した。brefeldin Aで処置した細胞では、α_<1A>アドレナリン受容体の活性化により引き起こされるTRPC6チャネルを介するCa^<2+>流入が著しく抑制されたことから、α_<1A>受容体作動性Ca^<2+>流入の増大機構においてTRPC6チャネルの細胞内から細胞膜への移行が必須であることを明らかにした。2.Snapinの二量体化についてBiFC(Bimolecular fluorescence complementation)法を用いて検討した。その結果、Snapinは細胞膜近傍に局在していること、そのN末端を結合して二量体を形成すること、さらに受容体の活性化により二量体形成が増加することを明らかにした。3.α_<1A>サブタイプ以外のアドレナリン受容体がSnapinと相互作用する可能性について、イースト2ハイブリッド法を用いて検討した。その結果、α_<1B>,α_<1D>,β_1アドレナリン受容体サブタイプについては陽性の、また、α_<2A>,α_<2B>,α_<2C>,β_2,β_3については陰性の反応が得られたことから、Snapinが複数の受容体と相互作用する可能性が示唆された。
論理回路,PLCおよびパソコンを活用した制御実習装置の製作

1.研究目的苫小牧高専機械工学科学生向けに教育効果の向上および企業のニーズに合わせ,基礎的な論理回路,PLCおよびパソコンによる制御が可能な制御実習装置の製作を行った.また,生産加工実習等において,制御回路について実習を実施し,教育改善を目的とした.2.研究方法研究方法を以下に示す.論理回路,PLCおよびパソコン制御等の実習装置の製作を行い,実習工場に設置し、1グループ(89人)の学生が,上記実習装置を活用し,機械工学科生産加工実習において制御実習を行う.実習装置の仕様について下記の(1)(3)に示す.(1)ブレッドボード等を活用し,論理回路の基礎である切換回路,インターロック回路および自己保持回路等の実習ができる.(2)PLCを用いて,ラダー図を用いた直流入出力・タイマー回路等の実習ができる.(3)デスクトップパソコンのPCIバスにDIOボード・モーターコントロルボードを取り付け,パソコン上において,直流入出力およびステッピングモータ等の基礎的な制御実習ができる.3.研究成果本研究における研究結果について下記の(1),(2)に示す.(1)実習工場内において実習時の1グループ(89人)の学生が,論理回路,PLCおよびパソコン制御等の実習が可能となった.(2)論理回路,PLCおよびパソコン制御の実習を行うことにより,基礎的な電気・電子制御学習において入出力の結果を目視により確認が可能となった.1.研究目的苫小牧高専機械工学科学生向けに教育効果の向上および企業のニーズに合わせ,基礎的な論理回路,PLCおよびパソコンによる制御が可能な制御実習装置の製作を行った.また,生産加工実習等において,制御回路について実習を実施し,教育改善を目的とした.2.研究方法研究方法を以下に示す.論理回路,PLCおよびパソコン制御等の実習装置の製作を行い,実習工場に設置し、1グループ(89人)の学生が,上記実習装置を活用し,機械工学科生産加工実習において制御実習を行う.実習装置の仕様について下記の(1)(3)に示す.(1)ブレッドボード等を活用し,論理回路の基礎である切換回路,インターロック回路および自己保持回路等の実習ができる.(2)PLCを用いて,ラダー図を用いた直流入出力・タイマー回路等の実習ができる.(3)デスクトップパソコンのPCIバスにDIOボード・モーターコントロルボードを取り付け,パソコン上において,直流入出力およびステッピングモータ等の基礎的な制御実習ができる.3.研究成果本研究における研究結果について下記の(1),(2)に示す.(1)実習工場内において実習時の1グループ(89人)の学生が,論理回路,PLCおよびパソコン制御等の実習が可能となった.(2)論理回路,PLCおよびパソコン制御の実習を行うことにより,基礎的な電気・電子制御学習において入出力の結果を目視により確認が可能となった.