hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品中全ビタミンB6化合物と貯蔵型B6の新酵素‐HPLC法による解析

6種類のビタミンB6化合物と貯蔵型ビタミンB6の全てを超高感度で定量できる分析法(新酵素-HPLC法)で食品中のこれらの含有量を解析した.初めに分析試料の処理法を確立した。そして代表的な動物性食品と植物性食品数種を分析した。次いで寿司ネタとして用いられる各種刺身(魚肉等)と大豆発酵食品中のB6含有量を明らかにした。さらに、日本人母乳中の含有量を分析した。われわれが開発した6種類のビタミンB6化合物と貯蔵型ビタミンB6の全てを超高感度で定量できる分析法(新酵素-HPLC法あるいは4-ピリドキソラクトン転換HPLC法と称す)で,食品中のこれらの含有量を解析した.初めに分析試料の処理法を確立した.そしてまず,代表的な動物性食品と植物性食品数種を分析した.卵の黄身のピリドキサール5'-リン酸(PLP)を除いて,全ての食品中のB6化合物は良好な回収率で分析できた.食品中のB6の総含有量とB6化合物の相対含有量は食品ごとに大きく異なることがわかった.貯蔵型B6はニンジン,ニンニクといった植物性食品に少量含まれていた.鶏レバーには糖尿病合併症を予防する可能性のあるB6化合物,ピリドキサミン(PM)とピリドキサミン5'-リン酸(PMP)が多く含まれていた.ついで,寿司ネタとして用いられる各種刺身(魚肉等)中の含有量を分析した.カツオのたたきやマグロ等の海産の脂肪分の多いネタ中にB6が多く含まれていた.また,糖尿病合併症の予防と治療に有効であるとされるPMとPMPがこれらのネタ中に多く含まれていた.現在用いられている食品成分表の分析値に比べて,約2倍量のB6が含まれていることがわかった.次いで,大豆発酵食品中のB6含有量を分析した.味噌では,豆味噌である八丁味噌中のB6総含有量が最も高く,西京味噌の含有量と比べて約10倍高いことがわかった.濃口醤油は八丁味噌の70%程度のB6を含んでいた.さらに,乳児にとっての食品にあたる日本人母乳中の含有量を分析した.母乳中に最も多く含まれているB6化合物はピリドキサール(PL)であった.従来,日本人母乳中にはPLPが多く含まれるとされていたが,そうではなかった.B6の総含有量,その他のB6化合物の相対含有量について日本人母乳と米国人母乳とは類似した値となった.6種類のビタミンB6化合物と貯蔵型ビタミンB6の全てを超高感度で定量できる分析法(新酵素-HPLC法)で食品中のこれらの含有量を解析した.初めに分析試料の処理法を確立した。研究代表者が考案した新酵素(4-ピリドキソラクトン転換)-HPLC法(Do T. V. H. et al (2011) Food & Nutrition Research, 55, 5409-5416)により、鶏肝臓、鶏ささみ、卵黄、卵白、ニボシ、ニンジン、ニンニク中の全ビタミンB6化合物と貯蔵型B6 (ピリドキシン-β-グルコシド)を正確に測定できた。これ等の内でニボシがもっとも多量(総量、143.9 nmol/g)のビタミンB6を含むことが分かった。特に、ピリドキサール5'-リン酸(113.7 nmol/g)とピリドキサミン5'-リン酸(22.9 nmol/g)を最も多く含有していることが分かった。また、卵黄はピリドキサール5'-リン酸を多く含むが、他の成分と強く結合して存在しているようであった。鶏肝臓が最もピリドキサミンを多く(17.9 nmol/g)含有していた。ピリドキシン-β-グルコシドは植物性食品中でのみ検出された。いずれの食品でも、ビタミンB6の強化に使われるピリドキシンの含有量は他のB6化合物に比べて低かった。寿司ネタ(カツオタタキ、ウナギかば焼き、甘エビ、タコ、サケ、貝柱、タイ、ウニ、イカ、マグロ、ハマチ)中のビタミンB6化合物の含有量を明らかにした。総ビタミンB6含有量はカツオタタキ(65.87 nmol/g)が最も高く、甘エビ(4.84 nmol/g)が最も低かった。カツオタタキはピリドキサミンとピリドキサミン5`-リン酸の総量も最も高かった。海産で脂肪含有量の高いネタ中のビタミンB6含有量が高いことがわかった。植物性と動物性食品中の全ビタミンB6化合物と貯蔵型B6を正確に測定できるようになった。また、寿司ネタ中にビタミンB6が多く含まれていることが分かった。乳幼児の栄養に最も重要な母乳中のビタミンB6を分析する必要がある。日本人と米国人の母乳で成分が異なることが報告されているので、早急にこの原因を明らかにする必要がある。平成23年度の計画に基づく経費執行について、4月以降に支払いすべき経費が残っているため、次年度使用額が存在するように見えるが、実際には、全額を執行予定である。次年度の研究費は当初の予定に従って、試薬類の購入費として主に使用する予定である。
水滸伝の成立過程の研究

水滸伝は次の三つの段階を経て成立した。(1)水滸説話が太行山麓で発生、(2)更にそれが梁山泊附近で発展し、(3)南方で小説として成書される。水滸伝で魯智深は五台山からベん京に行く途中、近くの赤松林にいた史進の協力で、若い女性を伴った二人のならず者を倒す。女性は自殺したとある。類似の話は、『警世通言』所収の「趙太祖千里送京娘」にも見える。これは次のようである。趙公子が強賊によって太原の道観に幽閉されていた女性を救出し、その故郷の蒲州に送りとどける途中、赤松林の近くでその強賊を退治する。結婚の申し出を公子が断ったために女性は自殺する。以上の二つの話の赤松林はともに太行山の西麓にあり、同一のものを指そう。且つ両者の話の筋が類似する。両者の基になった説話はともに太行山の西麓で行なわれ、相互に混淆したのである。前者の魯智深の話の基になった水滸説話は(1)の段階に属する。水滸伝の、衆頭領西岳華山を鬧がす場面では、華州の悪徳太守がある娘を妾とし、その父を配流とするが、史進は太守を暗殺しに行って捕えられ、史進を救おうとした魯智深も失敗し、最後に梁山泊の衆頭領が二人を救出する。この話も説話の骨子としては、水滸頭領が若い女性をならず者の手から救うというものだが、最後には梁山泊の救援を受けるという点で(1)の説話と違い、(2)の段階の説話である。(1)の段階ではまだ集団が形成されていないので、頭領たちは独力で、もしくは仲間の加勢で危地から脱出するが、(2)の段階では梁山泊の集団が形成されるので、最後にはその集団が頭領たちの危機を救う。水滸伝は(1)の説話を初めの部分に、(2)の説話を中程に置いた。宋江の江州配流や征方臘戦などは、(3)の成書時に、水滸頭領の活躍の舞台を南方に拡大しつつ導入された。そして成書に携わった、水滸伝の作者は、船を用いる作戦の多用、漁師の生態の写実的描写等から、南方人であろう。本年度は主として次の2点について研究を進めた。1.楊家将説話が水滸伝の成立に及ぼした影響。北宋初期、北方の遼国との征戦に活躍した楊家一門をめぐる説話は、早く南宋初期から語られ、元曲の幾つかの作品にも仕組まれ、明代に至って小説の楊家将演義として結実する。楊家将演義における楊家一門や遼軍の布陣の仕方は、水滸伝の征遼の段における宋江軍や遼軍の布陣の仕方とよく似ている。

征遼戦は楊家将の物語を構成する主要なモチ-フであり,既に説話の段階から存在したと思われるが、水滸伝の征遼の部分は水滸説話の中でもかなり遅い時期に附加されたと堆定される。そこで水滸伝の征遼戦における布陣法は、楊家将説話の布陣法から影響を受け、ひいては水滸伝の征遼の段そのものが楊家将説話に影響されてできたと考えられる。この他楊家将説話の楊五郎や呼延賛の人物像はそれぞれ水滸伝の魯智深や呼延灼に影響を与えた可能性がある。2.水滸伝の魯智深の原像は何か。水滸伝の魯智深は水滸説話に見られる荒坊主の魯智深像を直接には受け継いでいるが、そこには見られない説教僧や求道僧、果ては破戒僧といった側面も持ち合わせている。こうした魯智深像には、従来指摘されているように元曲西廂記の恵明や同じく昊天塔の楊五郎像が影響を与えている以外に、「趙太祖千里送京娘」(警世通言所収)の主人公趙匡胤の荒武者像や明代の話本「銭塘漁隠済顛師語録」に見られるような、酒色の戒を平気で破るが、仏教の奥義に参じた聖僧像からも影響されている可能性が大きい。水滸伝の作者は以上のように他の説話や小説から様々な細流を取り入れながら、長篇の大河小説を作り上げた。水滸伝の魯智深はせっかちで、腕っぷしの強い荒法師であるが、他面目指す人に説法して目覚めさせる説教僧や、平生は酒色の戒を破りながら、最後には偈を残して端然と坐化する聖僧の面影もある。前者の荒法師としての側面は水滸説話の中の魯智深像がそのまま持ちこまれたと考えてよいが、後者の側面はどこから来たか、宋元時代の杭州には、以下のような異僧、奇僧の話が多く伝えられていた。平素は飲酒、肉食を辞さず放誕に振舞いながら、仏教の奥義に参透している真僧であり、身近な者を人生の苦海から救い出したり、神異や奇跡を表したりする。これらの説話はやがて雑劇の「月明和尚度柳翠」や小説「銭塘漁隠済顛師語録」に結実する。魯智深の後者の側面はこられ「杭州奇僧物語」に影響されつつ水滸伝が小説として成書される段階で附加されたと思われる。次に燕青は、一見やさ男の感じを与えるが、東岳神に奉納する相撲試合で大男を投げ飛ばしたりする武芸の腕を持ち、弓の名手でもある。その燕青も他面では歌舞音曲に通じ、宋代に盛行した詞を作り、そのため一時的ではあるが妓女の李師師と馴染む。燕青の武芸の高手としての側面は、水滸説話から継承しただあろうが、後者の側敏は北宋の詞の名手であった柳永のイメ-ジを重ねたのではないか。柳永は各地の妓女と馴染みながら放縦な生活を送り、説話や小説などに題材を提供した。柳永をめぐる物語もやはり杭州を中心に流布されたと覚しいので、水滸伝は成書の段階で、当時の「杭州文芸」にかなり影響されたと言えよう。
農業機械のハンドル形状が手腕系振動に及ぼす影響

1.研究の目的:本研究は農業機械のハンドル部の振動の手腕系への伝達が,その握り方とくに把持力やハンドルの形状に如何に影響を受けるかを検討し,手腕系への振動伝達を軽減するハンドル部の形状を明らかにしようとするものである.2.研究の方法:(1).把持力およびハンドル部の振動の測定-刈払機および耕うん機に試作の把持力測定用ハンドルと3方向加速度ピックアップを取り付け,刈払機では無負荷時(草刈作業時),耕うん機では直進時と旋回時の把持力および各方向の振動の大きさを測定した.(2).手腕系インピーダンスの測定-小型農業機械のハンドル形状は3種類に大別でる(A, B, C).この3種類に加振方向X・Y・Z軸の3方向から正弦波振動を与えたときの加振点インピーダンスを測定したこのとき把持力は5kgfを標準とし, 2倍の10kgf, 1/2倍の2.5kgfの3種類を用いた.加振周波数は81000Hzで1/3オクターブ間隔で与えた.被験者は8名である.3.結果及び考察:(1).刈払機の振動はX軸方向(手の裏表方向)が最も大きく,耕うん機ではZ軸方向(腕の軸方向)が最も大きかった.把持力は両機種/全被験者を総合するとおよそ5kgfの値を示し, b.の試験で5kgfを標準とした.(2)把持力が大きい程インピーダンスおよび位相差は大きく,またピークの周波数は高くなる傾向を示した.低周波域ではY軸方向のホンピーダンスが大きくなった.5kgfの把持力のとき,全ハンドル形状,全方向において, 16Hz前後にインピーダンスのピークがみられた.前後方向に加振したときは低周波域でのインピーダンスや位相差のピークが大きかった.全体として,ハンドル形状は,上下方向の振動が大きい場合Aハンドル,左右方向の振動が大きいときはCハンドルが望ましい.1.研究の目的:本研究は農業機械のハンドル部の振動の手腕系への伝達が,その握り方とくに把持力やハンドルの形状に如何に影響を受けるかを検討し,手腕系への振動伝達を軽減するハンドル部の形状を明らかにしようとするものである.2.研究の方法:(1).把持力およびハンドル部の振動の測定-刈払機および耕うん機に試作の把持力測定用ハンドルと3方向加速度ピックアップを取り付け,刈払機では無負荷時(草刈作業時),耕うん機では直進時と旋回時の把持力および各方向の振動の大きさを測定した.(2).手腕系インピーダンスの測定-小型農業機械のハンドル形状は3種類に大別でる(A, B, C).この3種類に加振方向X・Y・Z軸の3方向から正弦波振動を与えたときの加振点インピーダンスを測定したこのとき把持力は5kgfを標準とし, 2倍の10kgf, 1/2倍の2.5kgfの3種類を用いた.加振周波数は81000Hzで1/3オクターブ間隔で与えた.被験者は8名である.3.結果及び考察:(1).刈払機の振動はX軸方向(手の裏表方向)が最も大きく,耕うん機ではZ軸方向(腕の軸方向)が最も大きかった.把持力は両機種/全被験者を総合するとおよそ5kgfの値を示し, b.の試験で5kgfを標準とした.(2)把持力が大きい程インピーダンスおよび位相差は大きく,またピークの周波数は高くなる傾向を示した.低周波域ではY軸方向のホンピーダンスが大きくなった.5kgfの把持力のとき,全ハンドル形状,全方向において, 16Hz前後にインピーダンスのピークがみられた.前後方向に加振したときは低周波域でのインピーダンスや位相差のピークが大きかった.全体として,ハンドル形状は,上下方向の振動が大きい場合Aハンドル,左右方向の振動が大きいときはCハンドルが望ましい.
メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究

量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い,電子-正孔対称性のない場合における有限温度,バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した.我々の場の理論的な定式化は,近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる.また,カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流および電流ノイズの低温の性質および温度依存性,励起スペクトルの構造を数値くりこみ群を用いて調べ,磁場中で観測されたSU(2)とSU(4)の近藤状態間のクロスオーバーに関する理論的な説明を与えた.量子干渉と電子間相互作用の競合を中心とした電子相関の効果に関する研究を精力的に進めた:1.N重に縮退した軌道を持つ量子不純物系に対する解析的なアプローチとして、我々が定式化した1/(N-1)展開法を用いて、Green関数の振動数ω依存性の最強発散項に対する高次補正に相当する1/(N-1)の2次のまで取り入れた計算を実行した。さらに、数値くりこみ群(NRG)によるGreen関数計算の最新の方法(完全基底系密度行列と自己エネルギーを用いたアプローチ)をN=4の場合に適用する計算プログラムを完成し、1/(N-1)展開との比較等を総合的に進めた。2.我々は以前に相互作用のある不純物Anderson模型の高バイアス極限、および高温極限におけるGreen関数の厳密解をスピン自由度を含む縮退度がN=2の場合に導いていた。2014年度、軌道縮退度が一般のNの場合にも、Keldysh形式と等価である熱的場の理論による定式化が高エネルギー極限では特に有効であり、Green関数の解析的な厳密解を得た。さらにGreen関数の温度依存性を、斥力Uが有限な場合の非交差近似(NCA)による解析も並列して進め、厳密解との比較を論文発表した。3.カーボン・ナノチューブではSU(4)近藤効果が実現され、非平衡電流ゆらぎに関する精密測定がされている。我々は軌道準位の分裂や磁場の効果の実験とNRGによる計算と比較検討を行った。その結果、実験と理論に非常に良い一致が見られることを示し学会発表を行った。4.3角形3重量子ドッド系に2つの超伝導リードを1つ常伝導リードが接続された場合の基底状態のゲート電圧依存性を数値くりこみ群を用いて以前から調べた。2014年度は、軌道縮退、磁性、超伝導近接効果の競合による量子相転移の転移点近くで起こる常伝導リードとの接続の大きさに敏感な振る舞いに関して計算を進めた。今年度も,課題研究の主題である量子輸送における電子相関の効果に関する研究を精力的に進め,以下の進展があった:1.小林研介実験グループ(大阪大学)と共同でカーボンナノチューブ量子ドットにおけるSU(2)およびSU(4)近藤効果の研究を進めた.特に,コンダクタンス,電流ノイズなどのゲート電圧依存性,磁場依存性に関する実験と理論の詳細な比較を行なった.結果には良い一致が見られ,低エネルギー領域におけるFermi流体的振る舞いを特徴づけるWilson比などを矛盾なく説明できることが分かった.2.超伝導体に接合された量子ドットにおける近藤効果の関連する動的側面を詳細に調べた.特に,数値くりこみ群によってGreen関数を求める最新の方法(完全基底系密度行列と自己エネルギーを用いたアプローチ)を複素秩序パラメータを持つ場合に拡張を行った.我々は,Andreev束縛状態と準粒子連続スペクトル領域の超伝導ギャップ端近傍部分における,スペクトル重率の移動のJosephson位相による変化の詳細に関する計算を進めた.3.3角形3重量子ドッド系は,カーボン・ナノチューブよりもさらに多様な軌道構造を持ち得る系であり,長岡強磁性に起因する高スピン状態もなども起こり得る.我々は,これまでの研究をさらに進め,超伝導リードと常伝導リードの両方が接続された場合において量子相転移に加え,SU(4)近藤効果と長岡高スピンが隣接する領域でクロスオーバーが見られることを見出した.4.我々は,量子ドットの軌道数を一般化たN重に縮退した軌道を持つ量子不純物に対する解析的なアプローチとして,これまでに1/(N-1)展開法の定式化を行いFermi準位近くの低エネルギー領域における有効性を示し,数値くりこみ群計算との比較を発表してきた.今年度は結果のまとめ・考察,および非平衡電流・電流ゆらぎ計算への拡張に関する検討を進めた.カーボンナノチューブ量子ドットにおけるSU(4)近藤効果に対して,磁場,軌道分裂,スピン軌道相互作用を考慮に入れた数値くりこみ群の計算を精力的に行い,実験との比較を含めた着実な進展があった.特に,大学院生を含む研究協力者間の連携によって大きな進捗が得られた.この成果の一部は,論文にまとめ専門誌に投稿中である.また,超伝導と近藤効果の競合の問題では,数値くりこみ群の手法的な整備・計算コード作成を完了し,Josephson位相を考慮に入れた複合された状況でスペクトル関数の計算が可能になり,研究に新たな幅を持たせることができるようになった.さらに,3角形3重量子ドットに関する研究では,興味深いクロスオーバーを見出した.現在,この結果に関する論文,および1/(N-1)展開法によるGreen関数の研究に関する論文を作成中である.2016年度も,課題研究の主題であるメゾ・ナノスケール系における量子干渉と電子間相互作用の効果に関する研究を精力的に進めた.概要は次の通り:1.カーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果に関する研究成果を論文出版した.

また,数値くりこみ群の計算のコードを拡張を行い,スペクトル関数およびコンダクタンスの温度依存性の計算を進めた.特に,コンダクタンスの温度変化に関する実験結果と比較から,磁場中のSU(4)からSU(2)近藤状態へのクロスオーバーに関して,有限温度においても実験と理論がよく整合することが分かった.2.量子トッドを超伝導体に接合系した系のスペクトル関数の振る舞いに焦点をあてた研究を行った.特に,スピンS=1/2の残った磁性基底状態では,斥力が超伝導ギャップより小さいパラメータ領域において2個の異なるアンドレーエフ束縛状態がギャップ内に現れ,Green関数は4個のピークを持つ.我々は,このようなパラメータ領域における励起スペクトル構造の詳細を明らかにし,この4ピーク構造がコンダクスび測定を通して観測しうることを物理学会で報告した.3.三角形に配列した量子ドットにおける軌道縮退を持つ近藤効果と超伝導の競合によって様々な特徴のことなる量子状態が実現しうる.我々は,超伝導効果と斥力が拮抗し,かつJosephson位相が0とπの中間領域において,三角形内で分極した近藤シングレット状態とクーパー対に起因するシングレット状態が,新しいクロスオーバーを通して移り変わることを見出し物理学会で報告した.4.近藤効果を起こす量子ドットの非線形応答電流および電流揺らぎに対する電子間相互作用による高次のFermi流体補正に関して微視的観点からの考察を進めた.特に,局在電子数が非整数である電子正孔非対称な場合にも適用可能な定式化を行った.論文執筆中.1.カーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果に関する研究では,昨年度まで基底状態の最も基本的な性質である局在電数および位相のずれ,準粒子のくりこみ因子,ウイルソン比に関する実験との比較をおこないフェルミi流体状態の詳細を理論的に調べてきた.今年度はそれに加え,有限温度の輸送特性および励起スペクトルを加えた数値解析が可能になり,より総合的な観点からの研究の遂行が可能になった.2.超伝導-量子ドット接合系の研究においても,数値くりこみ群を用いたスペクトル関数計算を通して,アンドレーエフ束縛状態のパラメータ依存性の詳細や,近藤シングレットとクーパー対シングレット対の競合およびクロスオーバーおよび量子相転移の新たな側面を明らかにした.3.多軌道系である3角形3重量子ドットにおいても軌道分極,電子相関,超伝導相関の競合の多様性の全貌がより明確になった.4.近藤状態が実現されている量子ドットを流れる非平衡電流および電流ゆらぎを決める高次のフェルミ流体補正に関して,局在電子数が非整数である場合にも適用可能な定式化し,今後の発展につながる基礎づけを行った.2017年度は本課題研究の最終年度にあたり,主題である量子干渉と電子間相互作用の効果に関する研究の総括に向けて全力を尽くした.その結果,4編の論文を出版し,さらに複数の論文を準備中である.研究成果の概要は以下の通り:1.カーボンナノチューブ量子ドットの実験で観測されている外部磁場により誘発されるSU(4)からSU(2)近藤状態へ連続変化を,数値くりこみ群を用いて以前より詳細に調べた.
極小領域における内視鏡下を用いた三次元形状再構成システムの構築

本研究では,近年適用が増加している内視鏡における三次元再構成システムの開発を目的とした.従来の内視鏡は極小領域にカメラを挿入することで,人体内部の情報を提供する装置であるが,奥行き情報は把握困難であった.そこで,本研究では臨床に使用可能なサイズで対象物体の三次元再構成を試みた.装置はラインレーザーとカメラから構成される.装置全体の直径は約10mmであった.対象物体までの距離を10mm,15mm,20mmとした時の平均誤差は約0.50mmで,標準偏差は0.503mm,0.899mm,1.480mmであった.上記より,当初の目的は達成できたと言える.今後の課題は臨床で想定される水中での精度検証が挙げられる.本研究では,近年適用が増加している内視鏡における三次元再構成システムの開発を目的とした.従来の内視鏡は極小領域にカメラを挿入することで,人体内部の情報を提供する装置であるが,奥行き情報は把握困難であった.そこで,本研究では臨床に使用可能なサイズで対象物体の三次元再構成を試みた.装置はラインレーザーとカメラから構成される.装置全体の直径は約10mmであった.対象物体までの距離を10mm,15mm,20mmとした時の平均誤差は約0.50mmで,標準偏差は0.503mm,0.899mm,1.480mmであった.上記より,当初の目的は達成できたと言える.今後の課題は臨床で想定される水中での精度検証が挙げられる.平成25年度の研究実施計画としては,主に次の2点であった.1ラインレーザーと単眼カメラを用いた三次元形状再構成の確立,2関節面形状のナビゲーションシステムの確立.1の意義は,従来ラインレーザーを用いた三次元形状再構成システムは,計測器の構造として数十cmのサイズが必要であった.本研究では約10mm程度の極小領域内において,同様のシステムの開発をすることで,内視鏡下においても対象の三次元形状を描出することにである.そうすることで,これまで内視鏡下においては奥行き情報の不明瞭さが手術に及ぼす影響があったが,それらを克服する重要性がある.申請時の予定では直径14mmとしていたが,現在はその半分の約7mmの円筒内にラインレーザーとカメラを内蔵することに成功している.2の意義は,これまで術者の経験や勘に大きく依存する部分を計算機によって定量的なガイダンスを行う事で,術者間及び術者内でのバラつきをできるだけ低減することにある.本年度では,既にユーザーインターフェースは作成しており,CTデータを元にした骨モデルの作成方法は発表を行った.そして,その骨モデルに対する三次元電磁気センサを用いたナビゲーションの開発も行った.本研究では,近年適用が増加している内視鏡における三次元再構成システムの開発を目的とした.従来の内視鏡は極小領域にカメラを挿入することで,人体内部の情報を提供する装置であるが,奥行き情報は把握困難であった.そこで,本研究では臨床に使用可能なサイズで対象物体の三次元再構成を試みた.装置はラインレーザーとカメラから構成される.装置全体の直径は約10mmであった.対象物体までの距離を10mm,15mm,20mmとした時の平均誤差は約0.50mmで,標準偏差は0.503mm,0.899mm,1.480mmであった.上記より,当初の目的は達成できたと言える.今後の課題は臨床で想定される水中での精度検証が挙げられる.医工学平成25年度の研究実施計画の1ラインレーザーと単眼カメラを用いた三次元形状再構成の確立において,現在,改善策を講じている状態である.1に関しては,当初予定では直径14mm内にカメラとレーザーを内蔵予定であったが,それを大きく向上させる直径5mm内にカメラとレーザーをファイバースコープを用いて内蔵した.その結果,カメラの撮像領域が大幅に狭められ,奥行き方向の情報が大きく誤差を含むものとなった.現在,この部分を改善するため,直径4mmのカメラを直接内蔵し,合計の直径が約7mm以内に収まるよう設計を変更した.この部分が上記区分の要因になっている.レーザーに関しては,赤,緑,青の3種のレーザーを用いて実験を行った所,空気中では赤のレーザーが最も精度が良い事が分かった.また,実施計画の2関節面形状のナビゲーションシステムの確立に関しては,当初目標を達成している.前項目でも記載したとおり,ラインレーザーと単眼カメラを用いた三次元形状再構成システムの確立が,目下最優先事項となる.本年度の実施計画としては,システムの性能評価として,次の2点を実施する.1模擬骨を用いた指示誤差の評価,2屍体膝を用いた指示誤差の評価.1においては,模擬骨(Sawbones社,Medium Left Encapsulated Hip)に対して本方法を適用し,その精度の評価を行なう.模擬骨なので周囲に軟部組織が存在しないために,目視でおよその姿勢及び位置が判明するので,ハーベスター先端周辺を布等で遮蔽した環境で,三次元再構成されたナビゲーションの情報のみで骨孔の作成を行う.

同一検者で5回実験を行った誤差を検者内誤差とし,5名の検者で行った誤差を検者間誤差として評価する.2においては,屍体膝を用いた精度実験を行う.対象膝は末期の糖尿病患者の切断肢または,献体として提供される屍体膝を用いる.本実験は神戸大学整形外科教室の協力の下,神戸大学整形外科実験室または神戸大学解剖学教室にて行う.また,誤差に関しては検者内誤差と検者間誤差を評価する.業者と交渉した末に,三次元電磁気センサが当初予定より,安価に購入できた事が次年度使用額が生じた.使用計画としては,前期のとおり光学撮像系のシステムの追加購入にあてる.
ER exit siteでの GPIアンカー蛋白質選別輸送ゾーンの解析

小胞体とゴルジ体の積荷蛋白質の選別輸送ゾーン、とくに出芽酵母をモデルとしたGPIアンカー型蛋白質の輸送ゾーンの解明を目指して解析を行っている。小胞体からゴルジ体への輸送はCOPII小胞が担っており、小胞体上のER exit site (ERES)と呼ばれる領域に集積する。昨年度までに、非制限温度下で小胞体からゴルジ体への輸送が阻害される温度感受性損傷をもつ変異株sec31-1株を用いることで、GPIアンカー型蛋白質Gas1とCwp2が、細胞内に多数あるERESのうちの一部のERESの近傍に集積する一方、膜貫通ドメインを持つ非GPIアンカー型蛋白質Axl2とMid2は、小胞体内腔に広く分布することを示し、GPIアンカー型と非GPIアンカー型の蛋白質が小胞体内で異なるゾーンに選別されることを明らかにした。本年度は異なる蛍光蛋白質で標識したGas1とMid2を用いて、小胞体からゴルジ体への輸送が回復した際のERESへの取り込みに着目した。SCLIMを用いた3次元ライブイメージングにより、Gas1とMid2が異なるERESに取り込まれることを示した。出芽酵母では、GPIアンカー型蛋白質はGPIアンカーが小胞体内の修飾酵素群により段階的に修飾され、成熟して小胞体からゴルジ体へと輸送される。これらの修飾酵素の欠損株では、Gas1はERES近傍に集積せず、小胞体内腔に広く分布するようになった。ある修飾酵素の多重変異株では、GPIアンカーの修飾が正常に起きないにもかかわらず、Gas1が細胞膜まで輸送された。この株ではGas1とMid2が共に小胞体全体に分布した。さらにこれらの蛋白質のERESへの取り込みを解析したところ、Gas1とMid2が同時に同じERESへ取り込まれることが判明し、小胞体におけるGPIアンカー型蛋白質の選別制御機構に関する重要な知見が得られた。昨年度までの研究により、新規に合成されたGPIアンカー型積荷蛋白質と非GPIアンカー型積荷蛋白質が小胞体内の異なるゾーンへと選別されることを明らかにした。本年度は、異なるゾーンに選別された積荷タンパク質が、細胞内に多数あるERESにどのように取り込まれるのかをSCLIMによる3次元ライブセルイメージングにより解析した。その結果、小胞体からゴルジ体の輸送の阻害により小胞体の異なるゾーンに局在したGPIアンカー型積荷蛋白質Gas1と非GPIアンカー型積荷蛋白質Mid2は、輸送を回復させるとそれぞれ異なるERESへと取り込まれることが可視化された。このことから異なる小胞体ゾーンに選別された積荷蛋白質がERESへの取り込みにおいても選別されることが明らかになり、小胞体における積荷タンパク質の選別輸送ゾーンが明確になった。そこで次に、GPIアンカー型蛋白質のERES近傍集積の機構に迫るために出芽酵母の変異株を用いて解析を進めた。GPIアンカー型蛋白質は小胞体内の修飾酵素群によりGPIアンカーが段階的に修飾される。GPIアンカーの修飾酵素の変異株群では、GPIアンカー型蛋白質Gas1のGPIアンカーが正常に修飾されないことを生化学的なアッセイにより確認し、Gas1局在を解析した。するとGPIアンカー型蛋白質Gas1はERES近傍へ集積せず、非GPIアンカー型蛋白質と同様に小胞体内腔全体へ局在することが判明した。さらに小胞体ーゴルジ体間の輸送を回復させると、小胞体全般に局在するようになったGPIアンカー型蛋白質Gas1が、非GPIアンカー型蛋白質Mid2と共に同じERESへと取り込まれることも明らかになり、小胞体内でのGPIアンカー型蛋白質の選別輸送の制御機構を明らかにできた。以上のことから、本年度の研究は順調に進展していると思われる。本年度までの研究で、小胞体で新に合成された出芽酵母のGPIアンカー型蛋白質と非GPIアンカー型蛋白質が異なる小胞体領域に選別され、その後、異なるERESに選別されて取り込まれることを明らかにした。さらに昨年計画したGPIアンカー修飾酵素変異株を用いた解析により、小胞体でのGPIアンカー型蛋白質Gas1のERES近傍への局在化と選別的なERESへの取り込みがGPIアンカーの修飾で制御されていることも明らかにした。GPIアンカーの修飾酵素が小胞体の異なる領域に局在することもわかってきている。またGas1のGPIアンカーは最終的にC26セラミドとなり成熟する。そこで、今後は段階的に働く修飾酵素群局在の関連性やGas1の選別輸送ゾーン制御と脂肪酸の長さの関連についても解析を行い、小胞体とERESでの積荷タンパク質選別の制御機構の解析を進める。また、通常の膜貫通領域を持つ非GPIアンカー型蛋白質と同様にGPIアンカー型蛋白質もERESに一旦濃縮することが示唆された。さらにゴルジ体cis槽のハグアンドキスによる積荷タンパク質の受け取りが、異なる積荷蛋白質により時間的な制御を受けていることを示唆するデータも取れ始めている。GPIアンカー型蛋白質と非GPIアンカー型蛋白質が異なるERESに集積した後、ゴルジ体のcis槽が選択的に接近、接触して積荷を受け取るのかなど、SCLIMを用いたライブイメージングによって詳細に比較、解析することで、空間的な選別機構、時間的な選別機構に迫っていく。本研究は今後もスペインセビリア大学のManuel Muniz教授の協力を得て進めていく。

本実施課題では、小胞体とゴルジ体の積荷蛋白質の選別輸送ゾーン、とくに出芽酵母をモデルとしたGPIアンカー蛋白質の輸送ゾーンの解明を目指し解析を行っている。出芽酵母では、GPIアンカー型と非GPIアンカー型の積荷蛋白質が、異なるメカニズムで小胞体からゴルジ体へと輸送される可能性がある。そこで、本年度の研究では、これら両種の積荷蛋白質が小胞体上の異なるER exit site (ERES)に集積することの証明を目指し、SCLIMを用いた3次元ライブイメージングを行った。温度感受性の損傷をもつ酵母変異株sec31-1株は、非制限温度下で小胞体からゴルジ体へのCOPII小胞の輸送が阻害される。この株を用いて、COPII被覆蛋白質、Sec13-iRFPまたはSec13-mCherryを恒常的に発現し、熱ショックプロモーターまたはGal誘導性プロモーター制御下でGPIアンカー型積荷蛋白質と通常の膜貫通領域を持つ非GPIアンカー型積荷蛋白質(Gas1-mRFPとAxl2-GFPまたはCwp2-VenusとMid2-iRFP)を発現させて、非許容温度で小胞体からゴルジ体への積荷蛋白質の輸送を阻害して観察した。GPIアンカー蛋白質Gas1-mRFPとCwp2-venusは多数のERESのうちの一部のERESの近傍に強く集積した。一方で、Axl2-GFPとMid2-iRFPは、小胞体内腔に広く分布していた。GPIアンカー型積荷蛋白質が集積する領域には非GPIアンカー型の積荷蛋白質はほとんど局在しないことから、排他的な局在制御の存在が示唆された。さらにこの条件下では、積荷蛋白質のERES内への集積も見られなかった。以上の結果より、出芽酵母におけるGPIアンカー型と非GPIアンカー型の積荷蛋白質が小胞体内で異なるゾーンへと運ばれること、すなわち小胞体選別輸送ゾーンの存在が明らかになった。本年度の研究実施において、2種類のGPIアンカー型積荷蛋白質、2種類の非GPIアンカー型積荷蛋白質、2種類の積荷蛋白質発現誘導方法の組み合わせを用い、SCLIMによる3次元ライブセルイメージングによって出芽酵母のGPIアンカー型と非GPIアンカー型積荷蛋白質が異なる小胞体領域に集積、分布することを明らかにし、小胞体における選別輸送ゾーンの存在を示すことができた。さらにCOPII小胞形成が温度感受的に阻害される株では、GPIアンカー型および通常の膜貫通領域をもつ非GPIアンカー型の積荷蛋白質とERESマーカーとの共局在があまり見られないことから、小胞体で合成された積荷蛋白質が小胞体選別輸送ゾーンへ移動した後に、ERESのCOPII小胞へ取り込まれる制御機構があることも示唆された。今後、使用するGPIアンカー型と非GPIアンカー型の積荷蛋白質とゴルジ体シス槽のマーカー蛋白質、ならびにトランスゴルジネットワーク(TGN)のマーカー蛋白質それぞれを異なる蛍光蛋白質で標識した出芽酵母株も本年度作成が完了し、また、GPIアンカー形成に関わる酵素群の小胞体内局在を3次元で可視化する系の構築も進んでいる。以上のことから、本年度の研究は順調に進展していると思われる。小胞体とゴルジ体の積荷蛋白質の選別輸送ゾーン、とくに出芽酵母をモデルとしたGPIアンカー型蛋白質の輸送ゾーンの解明を目指して解析を行っている。小胞体からゴルジ体への輸送はCOPII小胞が担っており、小胞体上のER exit site (ERES)と呼ばれる領域に集積する。
低分子化合物による巨大DNAの折り畳みの立体制御

今年度は「低分子化合物による巨大DNAの折り畳みの立体制御」の課題で研究を行い、進展があったので、そのうちの主要な業績を報告する。本研究グループはこれまでに、DNA分子のコイル-グロビュール転移が不連続な相転移であることを、蛍光顕微鏡観察により発見した。そしてシミュレーションおよび理論的な解析から、一般に硬い高分子ではコイル-グロビュール転移が不連続な相転移となり、その凝縮体が熱平衡でドーナツ状の形態をとることが明らかとなった。今回は、コイル-グロビュール転移が連続的な転移から不連続な転移へどのように変化し、構造がそれに伴いどのように変わるのかということを解明するため、高分子の硬さを変えてマルチカノニカル法でモンテカルロシミュレーションを行った。その結果、次のことが明らかとなった。1.高分子鎖が柔らかい場合、温度を下げていくと高分子鎖はコイル状態から球状の凝縮体へ連続的に変化する。2.高分子鎖の硬さを増すと転移が連続的から不連続的へと変化するが、その境界付近(中間の硬さ)で温度を下げていくと、コイル状態からドーナツ状と棒状の凝縮体の共存状態を経て、棒状の凝縮体のみが熱力学的に安定な状態となる。3.高分子鎖の硬さを更に増した場合、温度を下げていくとコイル状態からドーナツ状の凝縮体のみが安定な状態となり、棒状の凝縮体は局所安定な状態となる。このように、高分子鎖の硬さを変えるだけで多様な凝縮構造が得られることが示された。この研究によって、凝縮体の構造を制御を試みる上でDNA分子鎖の硬さというパラメータが構造を決める非常に重要な因子であることが改めて明らかとなった。
在宅高齢者の主観的睡眠感と生活リズムに関する研究

本研究は主観的睡眠感が良好ではない高齢者がどのような生活リズムや生活習慣のなかで生活しているのか客観的指標を用いて明らかにすること。また、主観的睡眠感と客観的指標との間にはどのような関連性があるのかを明らかにすることを目的に調査・測定を行った。研究対象は、A,B県C,D市に在住する65歳以上の男女とした。倫理的配慮として、研究対象者には研究の目的と方法、研究参加および途中辞退の任意性、匿名性の維持と秘密の保持が図られること、また、アクチグラフ装着による身体侵襲はないこと、アクチグラフの装着をしても日常生活は通常のように過ごせること等の説明を文書と口頭で行い了解を得た。研究結果は、主観的睡眠感の良好さに対応してアクチグラフ測定記録上でも生活にリズムが認められる高齢者がみられた。また、主観的睡眠感は良好ではないが、アクチグラフ測定記録では昼間の時間帯に昼寝などの静止期時間帯がみられず、活動的な時間を過ごしているなど生活にリズムが認められ、主観的評価と客観的指標とが一致していない高齢者がみられた。その反面、主観的睡眠感は良好であるが、昼間の時間帯に活動量の少ない生活を送っており、リズムが乱れている高齢者がいることも分かった。また、主観的睡眠感が良好ではなく、アクチグラフ測定記録においても生活リズムが不規則、つまり夜間睡眠時間帯においても昼間の活動時間帯でもリズムがみられない高齢者がおり、睡眠も活動も良好ではないという点で主観的評価と、客観的指標とが一致している場合が認められた。本研究結果は、睡眠の主観的な訴えとその睡眠構造がよく一致している(Seppala, M Tら1997)という先行研究を支持するものではなかった。研究課題に対する今年度の目的と計画は、主観的睡眠感不良の高齢者が、どのような生活習慣をもち、どのようなリズムのなかで生活しているのかを客観的な指標を用いて明らかにすることである。そのため、本研究に参加を了承したH市在住の65歳以上の男女50人に主観的睡眠感尺度を用いた調査を行い、36人から回答が得られた。そのうちの主観的睡眠感が不良な10人の高齢者を対象にアクチグラフを24時間装着し、普段と変わらない生活をしてもらうことによって睡眠、生活リズムの客観的資料を得る方法で研究を行った。その結果、対象者の平均年齢は72.1±4.9歳であり、男性20人(55.6%)、女性16人(44.4%)であった。主観的睡眠感得点(レンジ4179点)は平均61.2±10.5で良好な睡眠感の人々であることが示された。そのなかで不眠感を訴える人は、ほぼ毎日から1-2日/週までの頻度の人が10人(13.9%)であった。生活習慣はほとんどの人が規則的であり、主観的睡眠感の良否による有意差が認められなかった。次に、アクチグラムとの関連からこの10人の結果をみてみると、主観的睡眠感は良好であり、規則的な日常生活を送っている人がWake Episodesとしてカウントできないほど睡眠開始時からの睡眠時間のほとんどにおいて体動が観察され、効率の悪い睡眠が認められた。一方、生活は規則的であるが、23日/週の不眠感を訴える人のアクチグラムでは一日の睡眠時間のなかで12回と少ないWake Episodesが観察された。こうした睡眠の主観的評価と客観的指標とは相関しないことがしばしば報告されているが、今回の研究でも同様な結果が示されたと考える。

今回、睡眠と同様に、高齢者の生活習慣・生活リズムに対する主観的・客観的指標との関連性が明確に示されなかったことから、データ収集にあたって今後、調査表、客観的指標の収集方法等の吟味を行っていく必要があると考える。研究課題に対する今年度の研究目的と計画は、まず、高齢者から本研究に参加・協力を得ることが困難な状況であった昨年度の対象者の選定地域に関して再検討することであった。その上で、主観的睡眠感が不良な在宅高齢者のうち、本研究に参加・協力の了解が得られた人を対象にアクチグラフを装着し、睡眠の客観的データを得ること。また、主観的睡眠感不良の高齢者は、どのような生活習慣、あるいは生活リズムのなかで生活しているのかを明らかにすることを目的とした。その結果、対象者の選定地域の検討については、研究代表者、および研究分担者の勤務する大学周辺の市町村に拡大して検討したが、データ収集可能な時期と気象状況との関連、および対象者の都合が良い時期とがうまく合致しないことから、H市在住の高齢者を対象とすることとなった。対象者は12人であった。平均年齢は70歳から86歳に分布し78.0±5.9歳であり、女性7人(58.4%)、男性5人(41.6%)であった。対象者の老研式活動能力指標の手段的自立(得点レンジ05点)では平均4.8±.4点、知的能動性(得点レンジ04点)は3.8±.4点、社会的役割(得点レンジ04点)も3.8±.4点で自立度の高さが示された。運動習慣は45日/週以上の運動をしている人がほとんどであった。主観的睡眠感(得点レンジ2080点)は、2874点に分布し平均55±16.7点と主観的睡眠感が顕著に不良の人々ではなかった。主観的睡眠感得点が28点と低く、また過去1年間の不眠で苦しんだ経験が週に23日程度あったと回答した高齢者のアクチグラフの結果をみると、一日6時間の睡眠時間中に平均12回のWake Episodesが観察された。これとは逆に、主観的睡眠感得点が74点と良好であるのにアクチグラフでは一日の睡眠時間中のほとんどにおいて体動がみられ、Wake Episodesも平均23回観察された。以上のことから、データ数が少ないという限界があるが、睡眠の主観的評価と客観的評価とは、相関するとは言い得ない結果が示されたと言えよう。研究課題に対する今年度の目的と計画は、まず、アクチグラフを複数日間装着して日常生活を送るという本研究への参加協力を得ることが困難な状況であった在宅高齢者の確保に全力を注いでいくことであった。次いで、参加協力が得られた高齢者を対象に主観的睡眠感、生活習慣等の調査を行う。さらに、アクチグラフを装着してもらい高齢者の睡眠の客観的資料を得ること。そして、得られた客観的データと主観的睡眠感との関連性を検討する。また、生活リズム・生活習慣との関連性を分析すること。その結果、研究分担者が勤務する周辺のF市内に在住する65歳以上の在宅高齢者16人から参加協力が得られた。分析にはアクチグラフの観察記録が可能であった14人を対象とした。対象者の年齢は7091歳に分布し、平均81.8歳であった。男性は5人(35.7%)、女性は9人(64.3%)であった。健康度自己評価では、「かなり健康である」が6人(42.9%)、「普通」が3人(21.4%)、「あまり健康ではない」は5人(35.7%)であった。運動習慣では「ほぼ毎日」が7人(50.0%)でもっとも多く、次いで「週に23日行っている」が3人(21.4%)、「ほとんどしていない」は2人(14.3%)であり多くの人に運動習慣があることが示された。主観的睡眠感得点(尺度の得点レンジ2080点)は、5174点に分布し、平均64.4±7.4点と主観的評価がかなり高い対象者であった。
口腔咽頭炎および唾液腺病変からのヘルペス群ウイルスの分子生物学的検索

1990年11月から2000年12月までの間、ウイルス性急性扁桃炎または急性咽喉頭炎を疑った患者と、唾液腺疾患で手術を受けた症例52症例を対象にウイルス学的検索を行った。凍結保存およびホルマリン固定した検体組織と末梢血単核球からDNAを抽出し、PCR法にてEBウイルス(EBV)・ヒトヘルペスウイルス6および7(HHV-6,7)の検索を行った。ホルマリン固定標本からは病理組織学的変化を観察し、免疫組織化学にて単純ヘルペスウイルス(HSV)および水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)抗原の検出を試みた。またEBV感染症の疑われた症例にはin situ hybridizationを行い炎症局所からのEBV検出を試みた。対象52症例中HSVを5症例、EBVを12症例、HHV-6を5症例から検出した。今回の検討でHHV-7およびVZVを検出した症例と、2種類以上のウイルスを検出した症例はなかった。HSV感染例は初診時扁桃炎と同時に口唇疱疹、歯肉炎または口腔粘膜のアフタ形成を全例に認め、うち2例は性感染症による急性扁桃炎であった。EBVおよびHHV-6が検出された症例は高度な頚部リンパ節腫を伴う急性扁桃炎例、扁桃炎を伴わない難治性口腔咽頭炎例など臨床所見は多彩であった。血清学的にEBV抗体価の有意な上昇を伴わないEBV検出症例を認め、従来知られているEBV初感染症である伝染性単核球症以外のEBVが関与している口腔咽頭扁桃であることが示唆され、論文として研究発表した。また、急性扁桃症例からHHV-6核酸が検出されたことから、HHV-6が関与する口腔咽頭の急性炎症性疾患の存在が示唆された。今回の検討症例中、唾液腺病変からいずれのウイルスも検出されなかった。今後さらに症例を増やし、新たな検出法を模索することが必要と考えられた。1990年11月から1999年12月までの間、診療現場にてその臨床経過や局所所見よりウイルス性急性扁桃炎または急性咽喉頭炎を疑った患者のうち、組織生検を施行し得た47症例を対象にウイルス学的検索を行った。各々の症例から炎症急性期に扁桃ないし口腔咽頭粘膜および末梢血単核球を採取し、同時に口腔咽頭や扁桃局所さらにその他の全身の病的所見を観察し写真などで記録した。凍結保存およびホルマリン固定した生検組織各々と末梢血単核球からDNAを抽出し、PCR法にてEBウイルス(EBV)・ヒトヘルペスウイルス6および7(HHV-6,7)の検索を行った。対象40症例中HSVを5症例、EBVを12症例、HHV-6を5症例から検出した。今回HHV-7またはVZVを検出した症例、および2種類以上のウイルスを検出した症例は認めなかった。血清学的にEBV抗体価の有意な上昇を伴わないEBV検出症例を認め、従来知られているEBV初感染症である伝染性単核球症以外のEBVが関与している口腔咽頭扁桃炎であることが示唆された。また、急性扁桃炎症例からHHV-6核酸が検出されたことから、HHV-6が関与する口腔咽頭の急性炎症性疾患の存在が示唆された。

血清学的にEBV抗体価の有意な上昇を伴わないEBV検出症例を認め、従来知られているEBV初感染症である伝染性単核球症以外のEBVが関与している口腔咽頭扁桃であることが示唆され、論文として研究発表した。また、急性扁桃症例からHHV-6核酸が検出されたことから、HHV-6が関与する口腔咽頭の急性炎症性疾患の存在が示唆された。今回の検討症例中、唾液腺病変からいずれのウイルスも検出されなかった。今後さらに症例を増やし、新たな検出法を模索することが必要と考えられた。
炭素・窒素循環におけるキープロセスの解明

太平洋における炭素・窒素循環のキープロセス解明に対し、基礎生産の維持メカニズムに対する理解が大幅に不足している亜熱帯海域を主たる対象とし、大型研究船による共同航海をベースに研究を進めた。その結果、亜熱帯海域の生物生産に対し、新生産である窒素固定が大きく寄与していることが明らかになる一方で、再生生産を意味する純一次生産から従属栄養細菌群集への炭素フラックスや、動物プランクトンによるアンモニウム排泄の重要性も明らかになった。つまり、亜熱帯海域の生物生産が、窒素固定(新生産)で制御されている部分と再生生産で維持されている部分の二重構造になっているしくみが明らかとなった。海洋表層における新生産・再生生産に関わる炭素・窒素循環のプロセスとして、窒素固定(古谷)、動物プランクトン(高橋)、溶存有機物・従属栄養細菌群集(小川)に着目し研究を進めた。初めに古谷は、「西部太平洋暖水プールにおける窒素固定者の水平輸送」について研究を進め、西部太平洋暖水プール域(WPWP)の定点における連続観測から、島まわりに形成された高窒素固定水塊が、移流により輸送され、遠隔の水域の新生産の動態に大きな影響を及ぼすことを初めて明らかにした。次に高橋は、「ナノモルレベル栄養塩測定法を用いた動物プランクトンのアンモニア排泄速度測定」に関する研究を進め、亜熱帯性動物プランクトンのアンモニア排泄速度を、ナノモルレベル栄養塩測定手法を用いて個体レベルで測定することを初めて試みた。この方法により排泄速度従来の報告値より排泄速度を高精度で測定可能であることが確認され、動物プランクトンが亜熱帯域の物質循環に果たす機能的役割を分類群毎に明らかにする上で有効な手法であることが確認された。最後に小川は、「海洋表層の溶存有機物(DOM)と従属栄養細菌群集との相互作用」について研究を進め、亜熱帯表層域に蓄積しているDOMは比較的難分解で従属栄養細菌群集には利用し難いことを分解実験より示した。一方で、現場における従属栄養細菌群集の生産速度はある程度維持されていることから、微量の易分解性DOMが亜熱帯表層の従属栄養細菌群集生産を支えているという仮説を立てた。具体的な易分解性DOMとして遊離態アミノ酸に着目し、それらを高感度で測定するための超高速液体クロマトグラフィーを用いた分析手法の確立に着手した。太平洋亜熱帯表層域を主対象に、新生産・再生生産機構に密接に関連した炭素・窒素循環を明らかにするために、特に、窒素固定(古谷)、動物プランクトン(高橋)、溶存有機物(Dissolved Organic Matter: DOM)-従属栄養細菌群集(小川・福田)に関わるプロセスに着目し研究を進めた。新生産の重要なプロセスの一つである窒素固定に関しては、南半球亜熱帯域を南米側からオーストラリア沿岸まで横断した観測結果をもとに、生物の乏しい亜熱帯貧栄養海域において、窒素固定により島周辺で生物生産が高くなる「島効果」が起こり、広汎な海域にその影響が及ぶことを発見した。一方、動物プランクトンが関与する窒素循環プロセスに着目した研究として、亜熱帯性動物プランクトン(カイアシ類)のアンモニア排泄速度を、ナノモルレベル栄養塩測定手法を用いて個体レベルで測定を行った。その結果、亜熱帯域おける動物プランクトンのアンモニア排泄速度が、既報経験式から予測される値の2倍以上高い可能性を示し、従来の見積もりが過小評価である可能性が示唆された。続いて、再生生産の主軸ともいえるDOM-従属栄養細菌群集の連鎖系に関わるプロセスを評価することを目的に、有光層内の純一次生産速度と従属栄養細菌群集の生産速度の系統的な比較を西部北太平洋の南北断面観測を中心に実施した。その結果、亜熱帯循環域を中心とした中低緯度の貧栄養海域においては、亜寒帯海域に比べ再生生産の寄与が顕著に高い事が明瞭に示された。さらに、亜熱帯海域表層に高濃度で蓄積するDOMに対する従属栄養細菌による利用性を調べるための実験的解析を行った結果、細菌群集の活性が栄養塩添加により促進されることが示され、貧栄養環境に適応したプロセスと考えられる再生生産に対しても栄養塩律速が働いている可能性が示唆された。海洋表層における新生産・再生生産に関わる炭素・窒素循環のプロセスとして、窒素固定(古谷)、動物プランクトン(高橋)、溶存有機物Dissolved Organic Matter: DOM)-従属栄養細菌群集(小川・福田)に関わるプロセスに着目し研究を進めた。まず、窒素固定に関しては、黒潮域とその周辺海域においてTrichodesmium属と窒素固定活性の分布を観測するとともに、島の存在が黒潮域のTrichodesmium属の分布に影響を与える影響についても調査した。その結果、黒潮でTrichodesmium属の現存量が高くなるのはそこでの栄養塩の供給が多いからではなく、黒潮周辺の島で増殖したTrichodesmium属が黒潮に運ばれるためであることを示した。次に、動物プランクトンが関与する炭素・窒素循環プロセスに焦点をあてた研究として、中部太平洋の南半球亜熱帯から亜北極の海域で、幅広い栄養段階の生物および懸濁態粒子の安定同位体比の解析を行い、中部太平洋亜熱帯域における窒素固定由来の窒素は、他の海域と同様に動物プランクトンを経て高次栄養段階まで生食連鎖によって転送され、亜熱帯貧栄養海域の生物生産に大きく寄与していることが示された。亜熱帯域の再生生産に果たす動物プランクトンの排泄過程の役割を明らかにし、飼育環境下における排泄速度の変動は、種または属レベルで異なる可能性が示唆された。