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特殊モーラの弁別能力及び脳機能発達に基づく音声知覚発達指標の構築

本研究は、日本人乳児を対象に、日本語の特殊モーラを含む音韻対立に対する弁別能力と脳反応の発達過程を調べ、既知の発達過程を拡張した包括的な音声知覚に関する発達指標の構築を目指す研究である。行動実験により、長短母音や促音/非促音の弁別能力が生後10ヶ月程度で獲得されるのに対し、撥音や二重母音を含む対立の弁別能力は10ヶ月以前に獲得されることが示された。また、脳機能測定により、刺激に対する左右聴覚野の反応が特殊モーラごとに異なり、弁別能力の獲得に概ねそって左優位性が獲得されることが示唆された。これらの結果は、新たな発達指標構築の基礎データとなり得る。本研究は、日本人乳児を対象に、日本語の特殊モーラを含む音韻対立に対する弁別能力と脳反応の発達過程を調べ、既知の発達過程を拡張した包括的な音声知覚発達指標の構築を目指す研究である。本年度では、特殊モーラを含む音韻対立として、日本語における長短母音対立に着目し、先行研究(Sato et al., 2010)で用いられた刺激に対する乳幼児の脳反応測定を実施した実験結果を論文として公表する準備を進めた。論文として公表する研究結果は、生後10ヶ月より若い日本人乳児では長短母音対立に対する左優位性がはっきりとは確立されていないが、生後1年を超えると左優位に長短母音が処理されるというものである。なお、母音対立(「まな」対「みな」)に対する脳反応に関しては、10ヶ月より月齢が高くなると左優位性が確立されていた。また、これまでの研究においても、日本語における母音の対立やピッチアクセント変化に対して、日本人乳児は生後1年内に左優位性を示すことが報告されていたが、今回論文に記した研究内容は、それらの音声とは異なる発達パタンを経て長短母音対立が獲得されることを示す。この結果は、行動実験(Sato et al., 2010)で示された結果(弁別能力の発達が他の子音や母音による音韻対立より遅い)を脳機能側面から裏付けることになり、日本語の特殊モーラを含む音韻対立の発達の特異性を示唆する。また、撥音(「まな」対「まんな」)や二重母音(「まな」対「まいな」)を含む音韻対立の弁別能力を調べる行動実験の結果をまとめ、生後半年までに両者の発達が異なっていることが観察された。これは特殊モーラ間でも発達パタンが異なるという新たな知見を提供し得る可能性がある。先行研究(Sato et al., 2010; 2012)や昨年度の報告では、長短母音や促音/非促音の弁別能力が生後10ヶ月程度で獲得されることが示されたが、日本語の特殊モーラに含まれる撥音と二重母音が同様に獲得されるかは不明であった。そこで本年度では,撥音及び二重母音の弁別能力の発達過程を明らかにすることを目的とし、特殊モーラを含む音韻対立の刺激として、「まな」対「まんな」(撥音)及び「まな」対「まいな」(二重母音)を用いた音韻対立の弁別能力を調べる行動実験結果のまとめや脳機能測定実験を実施した。日本人乳児(4ヶ月児)を対象とした、視覚的馴化ー脱馴化法による行動実験結果を解析したところ、4ヶ月児は、撥音を含む対立の弁別は可能であるが、二重母音を含む対立の弁別はできないことが示された。さらに、5.5ヶ月児を対象に追加した実験の結果、この月齢では二重母音の弁別が可能であった。4ヶ月児の脳反応を解析した結果、撥音弁別時に右の聴覚野付近の反応がベースラインと比較して有意に大きかったものの、二重母音弁別時には左右どちらの聴覚野においても有意に大きな反応は得られず、行動実験の結果と対応していた。本年度の実験の結果から、日本人乳児は、生後4ヶ月で撥音を含む対立の弁別能力を有していることが示され、長短母音や促音/非促音の対立より早く撥音への感受性が高まることが明らかになった。この結果は、特殊モーラは一律に獲得されるのではなく、その種類により発達軌跡が異なることを示唆する。本研究は、日本人乳児を対象に、日本語の特殊モーラを含む音韻対立に対する弁別能力と脳反応の発達過程を調べ、既知の発達過程を拡張した包括的な音声知覚に関する発達指標の確立を目指す研究である。本年度においては、撥音及び二重母音弁別児の脳機能測定を、5.5ヶ月児、10ヶ月児において実施した。本調査の詳細な解析は進行中であるが、昨年度に実施した同様の刺激に対する4ヶ月児の結果と比較すると、両月齢群とも左右の聴覚野における脳反応の増大が観察される見込みである。二重母音に対する結果は、生後5.5ヶ月以降で二重母音を含む対立の弁別が可能となる行動実験の結果と脳機能との対応が見られたことを示す。撥音に関しては、4ヶ月児ですでに弁別が可能であったが、脳機能において月齢の上昇に伴って変化が見られたことから、撥音に対する発達的変化が脳機能において示されたことになる。

昨年度までの結果と合わせてまとめると、1、行動実験により、長短母音や促音/非促音の弁別能力が生後10ヶ月程度で獲得されるのに対して、撥音や二重母音を含む対立の弁別能力は10ヶ月以前に獲得されることが示され、2、脳機能測定により、刺激に対する左右聴覚野の反応が特殊モーラごとに異なり、弁別能力の獲得に概ね沿って左優位性が獲得されることが示唆された。これらの結果から、特殊モーラに対する発達軌跡は、生後1年程度の間に特殊モーラの種類ごとに異なっていることが観察された。本研究は、日本人乳児を対象に、日本語の特殊モーラを含む音韻対立に対する弁別能力と脳反応の発達過程を調べ、既知の発達過程を拡張した包括的な音声知覚に関する発達指標の構築を目指す研究である。行動実験により、長短母音や促音/非促音の弁別能力が生後10ヶ月程度で獲得されるのに対し、撥音や二重母音を含む対立の弁別能力は10ヶ月以前に獲得されることが示された。また、脳機能測定により、刺激に対する左右聴覚野の反応が特殊モーラごとに異なり、弁別能力の獲得に概ねそって左優位性が獲得されることが示唆された。これらの結果は、新たな発達指標構築の基礎データとなり得る。研究分担者の協力もあり、4種類の特殊モーラの行動実験の結果はまとまりつつある。脳機能測定に関しても、順調に計測を進めている。認知心理学今後も、研究分担者と協力し、脳機能測定実験をすすめて、順次解析していく予定である。おおよそ予定通りに研究が進んでいるものの、平成25年度中に異動があったため、当初の計画通りに進めることは困難であった。当該年度において、研究分担者を追加したことによる準備期間の必要があり、その期間、研究の遂行を一時中断したため異動があったこともあり、本研究の推進にあたり、研究分担者もしくは協力者を迎え入れ、さらなる進展を目指す。次年度においては、元来の計画よりも、実験の追加・実験結果の公表を増加させることで予算の使用を計画している。当該年度において異動があったため,当初の予定すべての遂行が困難であったため。研究分担者に新たに入ってもらうことを予定しており,その分担者が実施する実験において次年度使用額を含めて使用する。
デンドリティックポルフィリンをコアとする人工酵素の創製

デンドリマーは1985年にTomaliaらによって初めて提案された多分岐精密高分子である。モノマーユニットを一層ずつ連結し合成するため、分岐のルールが明確であり、従来の高分子とは著しく異なる特徴を有する。特に、空間形態が明確であり、分子サイズを数ナノメートルの範囲で制御できる特徴は、ナノストラクチャーの面からも興味が持たれた。本研究では、ポルフィリンとデンドロンの間の結合に自由度を持たせた構造を構築し、ポルフィリンの上面・下面の環境が異なる(ヘム酵素の特徴)分子の合成を行い、人工酵素として機能する新規触媒の構築を行う。昨年度、3,5-ジヒドロキシベンジルアルコールをビルディングブロックとするデンドロンを合成し、第4世代まで伸長させたデンドリティックポルフィリンを合成した。このデンドリティックポルフィリンにイミダゾール誘導体を配位させたところ、特別な処理を全くすることなく、イミダゾール1分子のみをポルフィリン鉄に配位させることが可能となったことを報告した。デンドリマーが与えるナノ環境がこのような反応場制御を行っていることが推察されたことより、計算化学の手法を用いて、デンドリマーがポルフィリンに与えるナノ環境についての解析を行った。計算に当たり、良好な反応媒体であったクロロホルムを溶媒として採用した。クロロホルムはデンドリマー中に自由に取り込まれるが、取り込まれたクロロホルムが一般の溶媒と異なる挙動を示すことが示された。取り込んだ分子の自由度を奪うというデンドリマーの性質が、イミダゾールの1分子配位を制御していることが強く示唆された。特に、空間形態が明確であり、分子サイズを数ナノメートルの範囲で制御できる特徴は、生体内で様々な反応を制御する酵素がこの領域であることから、人工ヘム酵素構築へ展開でき、ナノストラクチャーの面からも興味が持たれた。3,5-ジヒドロキシベンジルアルコールをビルディングブロックとするデンドロンを合成した。第4世代まで伸長させたものを調製した4つのデンドロンをポルフィリン誘導体に結合させた。この際、エステル結合により連結させ、各デンドロンとポルフィリンの間の距離をとることで、回転障壁エネルギーの極端に小さいデンドリティックポルフィリンの合成に成功した。このデンドリティックポルフィリンにイミダゾール誘導体を配位させたところ、特別な処理を全くすることなく、イミダゾール1分子のみをポルフィリン鉄に配位させることが可能となった。これまで報告されているデンドリティックポルフィリンでは、ビス体の生成が起こってしまい、ポルフィリン面の両側に異なる環境を構築することは難しかった。現在、種々の配位子の合成を行っている。
中・古生代放散虫生層序とU-Pb年代の統合：年代尺度としての確立と応用

本課題では,放散虫化石帯にジルコンのU-Pb年代を挿入し,他の生層序帯や地質現象を統一的な時間軸上に配列できる年代尺度として確立することを目的として研究を行っている.平成30年度は,交付申請書の実施計画に則り,次の検討を行った.(1)飛騨外縁帯・黒瀬川帯・南部北上帯の上部シルル系下部デボン系放散虫化石帯における主要な生層準の年代の検討.(2)飛騨外縁帯・黒瀬川帯・舞鶴帯のペルム紀放散虫化石産出層における年代の検討.(3)ジュラ紀・白亜紀放散虫化石産出層における年代の検討.(1)では,特に黒瀬川帯の鴻ノ森地域・横倉山地域における上部シルル系下部デボン系にて既存の放散虫化石帯を詳細に再検討し,重要な生層準を新たに認定するとともに,複数層準の凝灰岩からジルコンの抽出を進めた.(2)では,特に佐渡島に分布する舞鶴帯舞鶴層群相当層において,ペルム紀の放散虫化石産出層を新たに見出し,随伴する複数の砂岩層においてジルコンのU-Pb年代を測定した.個々のジルコン粒子の組織や形状の評価とともにピーク分離等の統計学的手法を用い,信頼度の高い堆積年代値として約268255 Maの年代値を得ることができた.これにより中期ペルム紀Capitanianの放散虫化石帯に年代値を導入できる見通しが得られた.(3)では,前期白亜紀の放散虫化石が産出する富良野地域の蝦夷層群において研究分担者(植田勇人)とともに地質調査を行い,地質の把握,放散虫生層序の再検討および凝灰岩のジルコンU-Pb年代の測定を進めた.また,ジュラ紀ー前期白亜紀境界付近については,福島県南相馬地域に分布する相馬中村層群にて研究分担者(松岡篤)とともに地質調査を行い,放散虫の重要な生層準の確認と凝灰岩からのジルコンの抽出を進めた.平成30年度は「研究の目的」に記載した対象とする化石帯の時代のうち,古生代のシルル紀デボン紀およびペルム紀について重点的に検討を行い,放散虫化石帯へのジルコンU-Pb年代の導入を進め,以下の結果が得られた.シルル紀デボン紀については,国内で最も連続的に層序が保存されている黒瀬川帯の鴻ノ森地域・横倉山地域の下部デボン系において放散虫生層序の再検討を行い,重要な生層準を確定した.この結果については,「GREAT 2018」(Kurihara, 2018)と「2018年度微古生物リファレンスセンター研究集会(MRC)つくば大会」(栗原・土屋,2019)にて発表し,日本地球惑星科学連合2019年大会にても発表予定である.なお,黒瀬川帯の下部デボン系では凝灰岩からジルコンの抽出を試みたものの,今のところLA-ICPMSにて年代測定が可能なジルコン粒子は得られていない.ただし,この下部デボン系では既存研究にてジルコン年代が測定されているため(Aitchison et al., 1996),検討層準の追加・抽出手法の改良を行えば,年代測定が可能なジルコン粒子を得ることができると考えている.ペルム紀については,放散虫化石が報告されている飛騨外縁帯森部層においてジルコンのU-Pb年代を複数の層準の砂岩・凝灰岩で測定し,データの一部を論文として公表した(鈴木ほか,2019).また,放散虫化石が産出した層準に近接する凝灰岩から約280 Maの年代値が得られ,森部層の放散虫産出層準が前期ペルム紀であることが明らかになった.この成果については,「日本地質学会第125年学術大会」および「GREAT 2018」にて発表した(鈴木・栗原,2018;Suzuki and Kurihara, 2018).以上,平成30年度は研究実施計画に概ね沿った成果が得られたため,上位の区分を選択した.本研究で検討を行っている時代のうち,シルル紀デボン紀については飛騨外縁帯での検討により放散虫化石帯の主要な生層準に年代値を与えることに関して一定の成果を得ることができている.平成30年度では黒瀬川帯において飛騨外縁帯と同様の方法で検討を行ったが,年代測定を行えるジルコン粒子を得ることができなかった.これについては,目下,検討層準の追加と抽出手法の改良を進めており,今後速やかにジルコン粒子抽出と年代測定を行い,平成30年度の検討で新たに認識された生層準に年代値を与えていく.これら飛騨外縁帯・黒瀬川帯・南部北上帯の検討結果については,共産するコノドント・キチノゾア化石等(例えば,Vandenbroucke et al., 2019)との比較を通して年代値の妥当性を検証し,論文化を進める.ペルム紀については,飛騨外縁帯・黒瀬川帯・舞鶴帯の検討にて,前期ペルム紀と中期ペルム紀の後半を代表する放散虫化石群集が産出する層準においてジルコンのU-Pb年代値が得られた.

さらに飛騨外縁帯(福地地域水屋ヶ谷層)にて追加の年代値が得られれば,論文として必要なデータセットが揃う.今後,速やかにデータを取得し,論文化を進める.中生代ジュラ紀の放散虫化石帯については,引き続き福島県南相馬地域の相馬中村層群のジュラ系ー下部白亜系小山田層にて行っている検討を進める.本層からはジュラ紀から最前期白亜紀のアンモナイト・放散虫化石が連続的に産出するとともに,平成30年度の調査にて多数の層準で凝灰岩が挟在していることを確認しているため,早い段階でジルコンのU-Pb年代値を取得し,公表に向けたデータの取りまとめを行う.また,白亜紀の放散虫化石帯については,平成29・30年度に検討を行った北海道蝦夷層群新冠地域・富良野地域における放散虫化石・ジルコン年代のデータをまとめ,論文化を進める.本研究は,放散虫化石帯を,他の生層序帯や地質現象を統一的な時間軸上に配列できる年代尺度として確立することを目的とする.平成29年度は,交付申請書の実施計画に則り,次の検討を行った.(1)飛騨外縁帯・黒瀬川帯の上部シルル系下部デボン系放散虫化石帯における主要な生層準の年代の検討.(2)飛騨外縁帯・黒瀬川帯のペルム紀放散虫化石産出層における年代の検討.(3)北海道蝦夷層群における白亜紀放散虫化石産出層における年代の検討.(1)の結果,特に飛騨外縁帯の九頭竜湖-伊勢川上流地域における下部デボン系の放散虫化石帯において,複数層準の凝灰質岩からジルコンのU-Pb年代(約400 Ma)が得られた.この年代値は,これまで化石による対比から推定されていた相対年代と非常に調和的な結果である.(2)では,飛騨外縁帯・黒瀬川帯でペルム紀の放散虫化石が報告されている層序断面における凝灰岩・砂岩についてジルコンのU-Pb年代を測定し,それぞれ約280 Maおよび約260 Maの年代値を得た.これらの年代分布はピーク幅の狭い単峰型を示すことから堆積年代として捉えられ,今後,同様の岩相を検討することでペルム紀の放散虫化石帯に年代値を導入できる見通しが得られた.(3)では,白亜紀AlbianからConiacianの放散虫化石が産出する新冠地域と浦河地域の蝦夷層群において,挟在する凝灰岩層5層準についてジルコンのU-Pb年代を測定した.その結果,約100 Maから約87 Maの年代値が得られ,Albian/Cenomanian境界付近からTuronianConiacianの放散虫群集の産出層準に数値年代を導入することができた.なお,U-Pb年代の測定手法については,研究分担者(植田勇人)による論文がGeochemical Journalに受理され,現在印刷中である.本課題では,放散虫化石帯にジルコンのU-Pb年代を挿入し,他の生層序帯や地質現象を統一的な時間軸上に配列できる年代尺度として確立することを目的として研究を行っている.平成30年度は,交付申請書の実施計画に則り,次の検討を行った.(1)飛騨外縁帯・黒瀬川帯・南部北上帯の上部シルル系下部デボン系放散虫化石帯における主要な生層準の年代の検討.(2)飛騨外縁帯・黒瀬川帯・舞鶴帯のペルム紀放散虫化石産出層における年代の検討.(3)ジュラ紀・白亜紀放散虫化石産出層における年代の検討.(1)では,特に黒瀬川帯の鴻ノ森地域・横倉山地域における上部シルル系下部デボン系にて既存の放散虫化石帯を詳細に再検討し,重要な生層準を新たに認定するとともに,複数層準の凝灰岩からジルコンの抽出を進めた.(2)では,特に佐渡島に分布する舞鶴帯舞鶴層群相当層において,ペルム紀の放散虫化石産出層を新たに見出し,随伴する複数の砂岩層においてジルコンのU-Pb年代を測定した.個々のジルコン粒子の組織や形状の評価とともにピーク分離等の統計学的手法を用い,信頼度の高い堆積年代値として約268255 Maの年代値を得ることができた.
「あすか」衛星によるX線天文学の観測的研究

「あすか」は、日米共同で製作されたX線天文衛星であり、1993年2月に打ち上げられた。そして、その後の観測運用も両国の緊密な協力によって遂行されている。これまで衛星は順調に運用され、装置は正常に稼し、所期の性能を発揮しており、試験観測・公募観測とも順調に行われてきた。本研究の目的はこの衛星の観測・運営を日米協力の下で行い、中性子星やブラックホールを含むX線連星や、超新星残骸、活動的銀河核、銀河団等からのX線放射、宇宙X線背景放射等の研究を行うことであった。この目的に沿って研究を進め次の各項目に述べる成果を挙げた。(1)専門科学者グループの会合を定期的に開催し、観測計画の評価・ターゲットの選択、衛星の運用、適切な検出器較正等の衛星観測運営上の基本方針について討議をおこなった。(2) X線望遠鏡および各測定装置の精密な較正を行うとともに、各検出器の諸特性・応答関数の時間変化を明らかにし、すべての観測に対し正確な解析を可能とした。(3)データ解析ソフトウエアーの改良・拡充、科学データの編集、管理を両国研究者が協力し且つ継続的におこなった。(4)観測から得られたデータを共同で解析、討議を行って、その科学的成果をまとめた。さらにこれらの得られた成果を各種国際学会・研究集会において発表し、また学術専門誌に公表した。(5)観測者の占有期間を過ぎたデータを統一的に編集・管理し、またその観測記録を整備して、これらの観測記録、アーカイブデータを広く公開し、世界中の研究者の使用の便に供した。特に、「あすか」によるX線観測では、その高感度、高帯域、高分光撮像特性により、宇宙論研究に重大な寄与をするX線背景放射の解明、遠方のクエーサーや原始銀河からのX線放射の発見、銀河団の進化および暗黒物質の解明、活動銀河核、ブラックホール天体、ジェット天体、強磁場中性子星等の特異天体の解明、激変星、高温白色わい星、超新星残骸等における高温プラズマ状態の研究等において重要な成果を得ることが出来た。これら「あすか」の成果は国際的にも高く評価されている。以上、本研究課題に対する科学研究費補助金により、国際協力の下での「あすか」衛星の観測・運営が円滑に行われ、また十分な科学的成果を挙げることが出来た。本研究計画は、日米共同で製作され1993年2月に打ち上げられた「あすか」衛星の観測成果を最大限に挙げるために、国際協力のもとで観測計画、データの解析、集約、論文発表を遂行し、X線天文学発展に寄与することが目的である。この目的に沿って作業、解析を進め、本計画初年度の平成8年度には次の各項目に述べる実績、成果を挙げた。(1)第4期公募で採択された約300天体の観測を平成8年12月に完了すると共に、第5期観測(平成9年1-12月を対象)の公募、審査を行い、平成8年12月の日米観測計画調整委員会で採択の最終決定を行った。現在この採択に基づいて第5期公募観測を始めている。

(2)X線望遠鏡および各測定装置の精密な較正を行うとともに、各検出器の応答関数の時間変化(蛍光比例計数管のゲインの変化、CCDカメラのエネルギー分解能の劣化)を明らかにし、これを「あすか」観測データ利用者に提供した。(3)解析ソフトウエアーの拡充・改良、観測者占有権消失データのア-カイブデータ構築を米国NASA、宇宙研企画情報解析(PLAIN)センターと分担協力して進めた。「あすか」の1995年までの観測データについては、平成9年4月に一般研究者に公開することができるところまで準備が整った。(4)活動的銀河核、超新星残骸、ブラックホール天体、遠方銀河団等の「あすか」による観測データの共同解析、結果の検討会、情報交流を行った。さらにこれら多数の得られた成果は各種学会・研究会において発表するとともに、学術専門誌に投稿された。平成8年度には「あすか」のデータに基づく論文約120篇は学術専門誌で出版されたが、このうち約半数の65篇は本研究参加者が主・共著者として関与したものである。また平成8年度には各大学から14名の大学院生が「あすか」の観測データにより博士論文を提出し、学位を取得した。(5)「あすか」の打ち上げ3年経過を記念して文部省の国際シンポジウムが平成8年春に開催され、その科学的成果が総括された。本研究計画参加者はこの研究会で中心的な役割を果たしたが、その収録は平成9年1月に発行された。本研究計画は、日米共同で製作され1993年2月に打ち上げられた「あすか」衝星の観測成果を最大限に挙げるために、国際協力のもとで観測計画、データの解析、集約、論文発表を遂行することである。本研究の目的は中性子星やブラックホールを含むX線連星や、超新星残骸、活動的銀河核、銀河団等からのX線放射、宇宙X線背景放射を研究することである。この目的に沿って作業、解析を進め、本計画2年次の平成9年度には次の各項目に述べる成果を挙げた。(1)第5期公募で採択された約300天体の観測を平成8年12月に完了すると共に、第6期観測(平成10年1-12月を対象)の公募、審査を行い、平成9年11月の日米観測計画調整委員会で採択の最終決定を行った。現在この採択に基づいて第6期公募観測を始めている。(2)X線望遠鏡および各判定装置の精密な較正を行い、その応答関数の時間変化(蛍光比例計数管のゲインの変化、CCDカメラのエネルギー分解能の劣化)を明らかにし、これを観測データ利用者に提供した。(3)各検出器の較正の精密化に伴って、観測初期からのすべてのデータについて、一般企開用ア-カイブデータの再構築を行うこととした。この作業は米国NASA、宇宙研企画情報解析(PLAIN)センターが分担・協力して進めている。現在完了したものから順次この新ア-カイブデータの公開を始めている。(4)観測データの共同解析、結果の検討会、資料交換、情報交流を行うための日米共同研究会、(ASCA Cherry Brossom Worksbop)を平成9年4月2-4日に米国ワシントンで開催した。ここで投稿中、解析中を含めて約150の成果発表が行われた。そのうち約100編が現在学術専門誌に印刷・発表された。また平成9年度には各大学8名の大学院生が「あすか」の観測データにより博士論文を提出し、学位を取得した。本研究計画は、日米共同で製作され1993年2月に打ち上げられた宇宙研のX線天文衛星「あすか」の観測成果を最大限に挙げるために、国際協力のもとて観測の計画、衛星の運用、データの集約、解析、論文発表を遂行することである。「あすか」衛星は現在打ち上げ後7年目に入ったが、衛星、観測機器共に正常に稼動している。
身体動作インタフェースと近似人間動作による直感的操作系の実現

本研究は,直感的操作系を可能とするために,身体動作インタフェースを提案した.身体動作インタフェースは,人間の随意運動に伴う,身体の動きを利用しているため,直感的なインタフェースであることが分かった.また,人間と異なる機械の動きを人間に近づけることができれば,より直感的に機械を操作できると考え,機械の拘束動作を人間動作に近づける近似人間動作の実現法を見出した.本研究は,直感的操作系を可能とするために,身体動作インタフェースを提案した.身体動作インタフェースは,人間の随意運動に伴う,身体の動きを利用しているため,直感的なインタフェースであることが分かった.また,人間と異なる機械の動きを人間に近づけることができれば,より直感的に機械を操作できると考え,機械の拘束動作を人間動作に近づける近似人間動作の実現法を見出した.本研究は,直感的操作系を可能とする身体動作インタフェースを実現するために,機械の拘束動作を人間動作に近づける近似人間動作の実現法とその評価法を確立する.さらに,身体動作から近似人間動作生成コマンド群へのマッピング方法の考察を行う.本年度は,身体動作インタフェースのための,身体動作のセンシングの研究に重点的に取り組んだ.そのために,電動車いすを身体動作インタフェースの具体的な適用例題として取り上げ,身体動作インタフェースによる操作を考えた.まず,身体動作が車椅子と身体との接触面において圧力分布を生じさせることから,身体動作を顕著に表す接触部位の選定を実験を通して明らかにした.その結果,車椅子の背もたれの圧力分布が身体動作を顕著に表すことが確認された.次に,この知見に基づき,身体動作インタフェースによる電動車椅子を設計し,その操作方法を提案した.その操作方法は,圧力分布における初期の荷重中心位置と現在の荷重中心位置との差分をとり,重みをかけた値を車椅子のモータに指令するものである.最後に,10名よる走行実験を行いSD法により,身体動作インタフェースの評価を行った.その結果,提案したインタフェースが,複雑でない身体動作の利用,直感的な操作性,操作意図と動作の一致という特性を持ち合わせていることが確認された.これらのことから以下の知見を得ることができた.・座面と比べ,背もたれの圧力情報が,身体運動を顕著に表す。・身体動作インタフェースは,直感的な操作を実現するインタフェースとしての可能性があることが認められた.また上記の研究と同時に,近似人間動作の体系化に必要な,人間動作の計測システムの構築にも取り組んだ.マーカレスによるモーションキャプチャシステムを用いることで,拘束を受けない3次元動作計測システムを構築した.本研究は,直感的操作系を可能とする身体動作インタフェースを実現するために,機械の拘束動作を人間動作に近づける近似人間動作の実現法とその評価法を確立する.さらに,身体動作から近似人間動作生成コマンド群へのマッピング方法の考察を行う.本年度は,身体動作インタフェースのための1.身体動作の分類と2.近似人間動作の実現のための人間動作の計測に重点的に取り組んだ.以下にそれぞれの内容を記す.1.身体動作の分類の例題として,前年度開発した電動車いすを取り上げ,身体動作インタフェースによる操作を考えた.本システムは,車いすの背もたれに圧力センサを設置し,その圧力センサが身体動作を計測し,車いすを操作する.ユーザは進みたい方向に体を傾けるだけで,車いすを操作することが可能である.しかしながら,背もたれの圧力分布と操作意図は,個人の体型や着衣の状態によって一意に決まらず,曖昧性が残るという問題があった.そのため,自己組織化マップを用いて,圧力分布状態から操作意図を分類することを試みた.実験の結果,7つの身体動作を分類することが可能であることが分かった.この分類結果を用いることで,曖昧性をある程度吸収し,操作性を向上することが出来たと言える.2.近似人間動作のための人間動作の理解のため,人間が直進し直角に右折する運動を例題に取り上げた.この例題の運動における人間動作の特徴を見出すために,身体部位のどの部分に注目すべきかを検証した.このために,前年度構築したモーションキャプチャシステムを用い,頭,肩,腰,左右の大腿部の姿勢の時間変化を記録した.計測の結果,頭と右大腿部の姿勢が最初に曲がる方向に変化し,次に肩,腰,最後に左大腿部という順に姿勢が変化した.したがって,各部位の姿勢の時間変化には位相差があり,腰の軌道を中心に右大腿・頭部の位相が進み,左大腿部の位相が遅れていることが分かった.このことから,移動における身体動作の中心は腰であることが示唆され,腰の姿勢に注目し,人間動作を分類することが可能であることが考えられた.本研究は,直感的操作系を可能とする身体動作インタフェースを実現するために,機械の拘束動作を人間動作に近づける近似人間動作の実現法とその評価法を確立する.さらに,身体動作から近似人間動作生成コマンド群へのマッピング方法の考察を行う.本年度は,1.近似人間動作の実現法と,2.その動作の機械への写像法,そして3.その評価を試みた.1.近似人気動作の実現のために,まず,人間動作を一昨年度構築した,モーションキャプチャシステムにより計測した.計測したデータから,機械の動きを人間の動きに近づけるために,機械の手本となる動きを抽出した。その方法は,複数の被験者の動作パターンから離散フーリエ変換を用いて基本波成分を抽出し,それを位相平面に写像する.そして位相平面上において,各被験者の動作軌跡を,最小二乗法によて1つの楕円で近似した.この楕円曲線は,人間動作の基本成分を表していると考え,この曲線を機械の動きの手本とし,近似人間動作とした.

この曲線は,時間領域で捉えると異なる動作を統一的に扱えることが分かった.2.1.で見出した近似人間動作を機械で再現するために,位相平面上の近似人間動作を時間を用いて媒介変数表示し,近似人間動作を位相平面から時間空間に写像し,機械の制御入力とした.もちろん,厳密には,機械と人間の動きは一致することはないが,動作の基本成分を機械で再生していることから,従来の機械の制御方式とは異なり,人間の動きを手本にした動作といえ,人間のような動きを実現できていると考える.3.最後に,一昨年のインタフェースの評価方法と同様に,近似人間動作で動作する機械の動きをSD法を用いて印象評価を行った.この結果,提案の動きは,人に自然な良い印象を与えることが分かった.
高速ブラウジングソフトを用いた大容量デジタル絵図画像データの作成と解析

本研究の目的は、大型絵図の大容量デジタル画像データを、1)高速ブラウジングソフトを用いて情報提供(館内閲覧)するとともに、2)高速ネットを活用してデータをWeb配信(公開)することで、絵図研究の促進をはかることである(平成15年度実施・報告済み)。さらに、3)絵図画像データを各種の画像解析ソフトやGIS(地理情報システム)ソフトを援用して、新たな絵図解析方法を確立することも目的としている。平成16年度は、前年度に作成した1813年作成の実測分間村絵図3点の高精細(大容量)デジタル画像をERDAS Imagineで幾何補正し、GISソフト(ArcGIS8.3)上で航空写真のオルソ画像データ(1976・2000年)と重ね合わせ、視覚的に変遷が判別しやすい景観変遷3D画像データを作成した。これらの成果を以下の学会において報告するとともに、その成果の一部を学術雑誌『地図』41-4(2004年)や『国絵図の世界』(柏書房、2005年刊行予定)に発表した。また、こうした成果が着目されて、招待講演も行った。<学会報告>平井松午・豊田哲也・田中耕市「GISを用いた実測分間絵図の分析-阿波国を例に-」第47回歴史地理学会大会、2004年7月3日、島根県民会館平井松午「絵図の高精細画像データとGIS分析-徳島大学の試み-」、兵庫地理学協会特別例会、2004年12月11日、流通科学大学<招待講演>平井松午「伊能図のデジタル化と絵図のGIS分析-徳島大学の試み-」日本国際地図学会第38回地方大会(松山)、2004年8月24日、愛媛大学総合情報メディアセンター平井松午「徳島大学所蔵の伊能図と阿波の実測分間絵図」、日本大学主催「伊能図の世界あるくはかるつくる-伊能忠敬の日本図展-」講演会、2004年12月19日、日本大学文理学部本研究の目的は、高速ブラウジングソフトを用いて、1)これまで写真撮影等に困難をきたしていた大型絵図の大容量デジタル画像データを作成し、「絵図」という貴重資料の半恒久的な保存をはかるだけでなく、2)得られた絵図画像データを各種の画像解析ソフトやGIS (地理情報システム)ソフトを用いて各種データとの結合をはかり、新たな絵図解析の方法を確立することにある。また、3)高速ネットを活用してデータの公開・提供を行うことで、絵図研究をさらに促進することにある。今回、徳島大学附属図書館が平成1011年度文部省科学研究費研究成果公開促進費(データベース)を受けて作成した大容量絵図画像データの中から、阿波国絵図・伊能図(南海)の2点について、昨年新たに開発された高速インターネット・ビューイング・システム(MADO)を用いて附属図書館HP (http://www.lib.tokushima-u.ac.jp/mado/)上で公開した。これについては、平井が雑誌『地理』49-1において紹介するとともに、同論文では高精細絵図デジタル画像の有用性について解説した。MADOは、ビューワやプラグインを使わずに、パソコン上で配信画像を直接拡大・縮小して閲覧することのできる画期的なシステムで、各方面から好評を得ている。なお、論文「国絵図にみる阿波五街道の成立」では、「阿波国絵図」の高精細画像データとGISソフトを用いて近世阿波五街道のデジタル地図を作成した。さらに、徳島県上勝町教育委員会に所蔵されている文化10年(1813)作成の実測分間村絵図3点について高精細デジタル画像を作成し、うち2点についてはMADOシステムを用いてインターネット上で情報提供を行っている(http://dmuseum.ias.tokushima-u.ac.jp/%7Egakujts/switch.html)。また、これらの大容量絵図画像データをERDAS Imagineで幾何補正し、GISソフト(ArcGIS8.3)上で航空写真画像データ(1976・2000年)と重ね合わせ、視覚的に変遷が判別しやすい景観変遷3D画像データを作成した。これらの成果については、平成16年度の第47回歴史地理学会大会で発表の予定である。<学会報告>平井松午・豊田哲也・田中耕市「GISを用いた実測分間絵図の分析-阿波国を例に-」

第47回歴史地理学会大会、2004年7月3日、島根県民会館平井松午「絵図の高精細画像データとGIS分析-徳島大学の試み-」、兵庫地理学協会特別例会、2004年12月11日、流通科学大学<招待講演>平井松午「伊能図のデジタル化と絵図のGIS分析-徳島大学の試み-」日本国際地図学会第38回地方大会(松山)、2004年8月24日、愛媛大学総合情報メディアセンター平井松午「徳島大学所蔵の伊能図と阿波の実測分間絵図」、日本大学主催「伊能図の世界あるくはかるつくる-伊能忠敬の日本図展-」講演会、2004年12月19日、日本大学文理学部
炭素磁気共鳴分光法を活用した筋グリコーゲン枯渇運動モデルの構築と応用

これまでの研究において、炭素磁気共鳴分光法(13C-MRS)を用いて、異なるタイプの運動による筋グリコーゲン(Gly)の変化を検討し、平成30年度からは、競技者における実際の試合やトレーニングにより筋Glyがどのように変化するかの調査を開始した。本年度は、昨年度に実施できなかった競技種目を対象とした測定を行った。男子スキー・コンバインド競技の選手を対象とした実験では、クロスカントリースキーを想定した24分間のローラースキーでの滑走運動前後に、13C-MRSを用いて上腕三頭筋と大腿筋のGly含有量を測定した。運動終了時の血中乳酸濃度は11.9±3.5mmol/Lであり、クロスカントリースキーレース後の血中乳酸濃度を測定した先行研究と同様な結果であった。上腕三頭筋の筋Gly含有量は146.0±20.1mMから105.2±26.5mM、大腿筋は105.7±18.4mMから87.9mMへと、それぞれ28%、18%減少した。以上の結果は、筋Glyの減少は上腕三頭筋の方が大きいことを示しており、この違いには、筋の貢献度や筋線維組成の違いが関係する可能性が考えられる。男子サッカー選手を対象とした実験では、試合前後に13C-MRSを用いた大腿筋における筋Gly含有量の測定、GPSを用いた試合中の活動量評価を行った。その結果、総移動距離は10.8±0.3kmであり、試合により筋Gly含有量は30.5±7.7%減少した。この減少率は先行研究よりも低値であるが、これには、総移動距離中の高強度ランニングの割合が低かったことが影響している可能性が考えられる。以上のように、異なる競技種目における実際の試合や運動様式よりどのように筋Glyが変化するのかを明らかにすることができた。これらの結果は、競技種目特性に適した、最適な栄養摂取戦略を立案する上で有用な基礎的知見になると考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。筋収縮の主要なエネルギー源の1つである筋グリコーゲンは高強度運動によって枯渇し、それが筋疲労を引き起こす大きな要因となる。したがって、高い運動パフォーマンスを発揮するためには、特定の運動により筋グリコーゲンがどの程度減少し、どのように回復するかを正確に把握するとともに、減少した筋グリコーゲンを素速く回復させるために必要となる方策を施す必要がある。本研究では、我々が確立させた、炭素の磁気共鳴分光法(13C-MRS)を用いた非侵襲的な筋グリコーゲン濃度評価法を用いて、短時間・高強度運動および持久性運動を用いた筋グリコーゲン枯渇モデルを構築し、それらを利用して、タイプの異なる運動後の筋グリコーゲン回復動態に影響を及ぼす要因を調査するとともに、競技者における最適な筋グリコーゲン回復方策の検討に有用となる基礎的知見を得ることを目的とする。平成26年度は、異なる運動時間・休息時間の高強度運動により筋グリコーゲン濃度がどのように変化するのかを調べた。140%最大酸素摂取量の強度で、5秒運動+40秒回復を36セット繰り返す運動と、30秒運動+240秒回復を6セット繰り返す自転車運動を行わせ、その前後で13C-MRSを用いて右脚大腿部の筋グリコーゲン濃度を測定した。その結果、5秒運動での筋グリコーゲン低下は約4%ほどであったが、30秒運動での低下は約21%であった。これらの結果は、異なる運動条件下の筋におけるエネルギー利用と再合成の違いを反映する筋グリコーゲン濃度低下の違いを13C-MRSにより描出することができることを示しており、筋グリコーゲン枯渇運動モデル構築のための重要な基礎データとなる。また、より短時間での13C-MRS測定の検討も行う予定であったが、専用コイルの完成が遅れたため十分な検討を行うことができなかった。この点は次年度への繰り越し課題とする。筋収縮の主要なエネルギー源の1つである筋グリコーゲンは、高強度運動によって枯渇し、それが筋疲労の引き金となる。高い運動パフォーマンスを発揮するためには、特定運動による筋グリコーゲンの減少量を把握し、それに応じた回復策を講じる必要がある。本研究では、炭素の磁気共鳴分光法(13C-MRS)を用いて、異なるタイプの運動による筋グリコーゲン低下の違いを明らかにするとともに、筋グリコーゲン回復に影響を及ぼす要因を調べることを目的としている。平成27年度は、条件の異なる持久性運動により筋グリコーゲン濃度がどのように変化するのかを検討した。70%VO2max強度での自転車運動における20分後、40分後および疲労困憊時(73.7±17.0分)に大腿部(外側広筋+中間広筋)の筋グリコーゲン測定を行った結果、それぞれ、安静時の86.5±11.7%、71.6±21.4%、60.6±13.2%まで低下した。これらの低下の程度は、筋生検を用いた先行研究よりも低く、その低下率には大きな個人差があった。これらの原因は明確ではなく、さらなる検討が必要になると考えられる。

さらに、運動条件を変えた実験として、自転車運動でVO2maxを測定した際の最大運動強度の70%(70%Wmax)強度で60分間運動を行う場合の仕事量を達成するためのタイムトライアルを行わせた結果、運動継続時間は64.1±4.1分であり、筋グリコーゲンは安静時の51.1±7.4%まで低下した。以上のように、異なる条件の持久性運動における筋グリコーゲン低下の違いを明らかにするための重要な基礎的知見を得ることができた。しかしながら、十分なデータ数を確保できなかった部分もあるため、その点は次年度への繰り越し課題となる。また、前年度に十分な数の実験を実施できなかった短時間・高強度運動による筋グリコーゲン変化の検討に関する追加実験も行った。新しいコイルを利用した13C MRS測定で最適な測定条件を設定する上でプログラム修正の必要性が生じた。その修正はMR装置メーカーの研究開発スタッフの協力が必要となり、その修正作業に時間を要した。また、13C MRS測定で使用する、当組織における磁気共鳴(MR)装置は、研究事業の他、診療事業でも共通使用している。さらに、高強度の運動を行わせる本研究の被検者は、一定の運動習慣を行っている被検者を対象としなければならない。本年度は、MR装置の利用時間の確保と、被検者および検者のスケジュール調整が上手くできなかった部分があった。以上の理由から、当初計画しただけの十分な実験を実施することができなかった。筋収縮の主要なエネルギー源である筋グリコーゲンは長時間の中・高強度運動によって枯渇し、それが筋疲労の1つの要因となる。1日数回あるいは連日練習や試技・試合を実施しなければならない場合、続く運動で高いパフォーマンスを発揮するためには、運動により減少した筋グリコーゲンを素速く回復させる必要がある。しかしながら、その回復速度には個人差があり、その速度に影響を及ぼす生体要因は明らかではない。そこで平成28年度の研究では、筋グリコーゲンを減少させる長時間運動後の筋グリコーゲン回復速度に筋の有酸素的能力がどのように関係するのかを検討した。定期的に運動を行っている男性被検者を対象として最大酸素摂取量を測定した後、定常負荷運動と高強度間欠的運動を組み合わせて疲労困憊まで継続する約90分に及ぶ自転車運動を実施させた。運動後、24時間で7.8g/kg BWの糖質摂取となる規定食を摂取させ、運動前、運動直後、運動4、12、24時間後に炭素磁気共鳴分光法(13C MRS)を用いて大腿部の筋グリコーゲン含有量を測定した。さらに、MR装置内で、大腿部筋のクレアチンリン酸(PCr)が4050%低下する膝伸展運動を実施させ、その後のPCr回復速度をリン(31P)MRSを用いて測定した。その結果、PCr回復の時定数が短いほど運動4時間後までの筋グリコーゲン回復速度が高値を示す傾向が認められた。一方、最大酸素摂取量と筋グリコーゲン回復速度との間には一定の関係は認められなかった。これらの結果は、筋グリコーゲンを枯渇させるような運動後の筋グリコーゲン回復速度には、骨格筋自体の有酸素的能力が関係している可能性を示している。高い有酸素的能力の背景にある高い糖輸送担体濃度やインスリンシグナル活性、酸化系酵素活性、血流量が、筋グリコーゲン回復速度に関係している可能性が考えられる。31P MRSの測定・評価方法を再検討し、より正確な測定値を導き出すために、予定していた測定法よりも時間分解能を上げた条件での測定を行った。その結果、予定以上の多くのデータを解析しなければならず、解析に予想以上の時間を要した。さらに、本研究での長時間・高強度運動を遂行できるだけの被検者を十分に集めることができず、当初計画しただけデータを収集することができなかった。
外因系血液凝固因子TFの膵臓がん進展への関与機構解明とその治療応用

本研究の目的は血液凝固因子Tissue Factor(TF)と膵臓がんの浸潤転移メカニズムを明らかにし、治療応用を目指すことです。前年度までの研究結果で、TFが膵臓がんの浸潤転移に重要な役割を果たすMMP-9の発現を上昇させて、膵臓がんの浸潤転移を促進させることを明らかとしました。その結果をうけて、治療応用に焦点を当てました。まず、TFの機能を抑制する中和抗体を作製しました。作製した複数のTF中和抗体候補のなかから、TFの機能を強く抑制するTF中和抗体(1849c)のスクリーニングに成功しました。まずはこの抗体を用いてin vitroでがんの浸潤が抑制されるかどうかを評価しました。In vitroでがん浸潤能を評価するinvasion assayを行ったところ、1849cを投与したグループで有意に膵臓がんの浸潤が抑えられることがわかりました。続いてマウスを用いた動物実験により、治療効果を検証しました。マウスの膵臓に直接がん細胞を移植して作製する膵臓がん同所移植モデルにおいて、1849cを投与したグループでは、コントロールグループに比べて、肝臓、肺、胃などの臓器への転移浸潤が有意に抑制されました。膵臓がんは門脈を介して肝臓に転移することがよく知られています。そこで、1849cがこの肝転移を抑制できるかどうかを検証する目的で、血行性肝転移を引き起こす門脈肝転移マウスモデルを作製しました。このモデルを用いて治療実験を行ったところ、1849cを投与したグループでは、コントロールグループに比べて、強い血行性肝転移の抑制が観察されました。以上の結果により、膵臓がんに発現しているTFの機能を中和抗体によって抑制することによって、膵臓がんの浸潤や転移を抑制できることがわかりました。膵臓がんは転移を引き起こしやすいがんであるということがよく知られています。本研究において開発した治療方法が膵臓がんの新規治療方法につながる可能性が示唆されました。平成22年度は主にTFが膵臓がんの浸潤や転移に関わるかどうか、さらにそのメカニズムの解明に重点をおいて研究に取り組みました。まず、細胞レベルでTFが膵臓がんの浸潤に関わるかどうかを調べる目的でがんの浸潤を評価する実験方法であるin vitro invasionアッセイを行いました。TFの発現の高い膵臓がん細胞と発現の低い膵臓がん細胞を比較すると、TFの発現の高い細胞で有意に浸潤能が高いことがわかりました。この実験により、TFが膵臓がんの浸潤を亢進する可能性が示唆されました。この結果を踏まえて、膵臓がんマウスモデルを用いて、動物実験を行いました。この実験は、実際の生体内でもTFががんの転移浸潤を引き起こす機能があるかどうかを見出す目的で行いました。TFの発現の異なる膵臓がん細胞株をマウスの膵臓に移植して経過を観察したところ、TFの発現の高い株で有意にマウスの胃、肝臓、腸間膜などに強い浸潤や転移が引き起こされました。最後にTFががん浸潤転移を亢進するメカニズムを解明する実験を行いました。遺伝子レベルやタンパクレベルでの実験の結果、TFの発現の高い細胞株では、膵臓がんの浸潤転移に重要な役割を果たすMMP-9の発現が高いことがわかりました。以上の結果より、平成22年度の研究結果において膵臓がんに発現しているTFはMMP-9の発現上昇を介してがん細胞の浸潤転移に機能することが明らかとなりました。
He^3温度領域における重フェルミオン系のポイントコンタクト分光法による研究

ポイントコンタクト分光法はバルク物質に対して、低エネルギ-の素励起及びフェルミ面近傍の電子状態密度を明らかにできる実験手段として、他の実験手段では困難なエネルギ-領域に於ける相補的知見を開拓しつつある。1.低温用ポイントコンタクト分光装置の完成:重フェミオン研究に極低温は不可欠であるが又同時にポイントコンタクトスペクトルの再現性及び信頼性が損なわれない配慮が必要であり、我々は低温測定用クライオスタットの新たな設計製作を行い、さらにその後の真空、断熱、防振等のチェック及び改良により、ほぼ初期の目標を達成できるものとした。これにより、今後さらに発展的な低温磁場下のポイントコンタクト測定が可能となった。2.試料作成及びその物性測定研究:稀土類ヘキサボライドを中心に、高純度、無欠陥試料を目指し、既設高温高圧高周波炉より、フロ-ティングゾ-ン法を繰り返し、さらにパスをゆっくり行うことにより、各種純良単結晶が得られた。これらの試料は本研究に使用されたのみならず、本研究の目的をサポ-トする国内外の各種共同研究が筆者の試料提供により行われ、数多くの研究成果報告がなされた。3.ポイントコンタクトスペクトルの測定とその成果:(1)点接触法に於けるバリア型トンネリングと金属純粋ポイントコンタクトとのスペクトルの相異を実験的に明らかにした。(2)世界的に論争の的となっていた典型的なギャップ型価数揺動物質SmB_6のトンネル及びポイントコンタクト両者のスペクトル観測に成功し、そのギャップの大きさを決定した。(3)典型的な高濃度近藤物質CeB_6に於いて近藤温度より一桁大きな特性エネルギ-の存在を明確にした。(4)重フェルミオン物質CeB_6の低温磁場中ポイントコンタクトスペクトルに於いて、電圧ジャンプを見いだし、近藤ギャップとの関連を追及中である。本研究の目的は重フェルミオン系の素励起及び状態密度を、特に重要な低温に於いて、ポイント・コンタクト分光法により解明することである。そのため信頼できる低温用ポイント・コンタクト分光装置の建設は重要な課題の一つである。1.低温用ポイント・コンタクト分光装置:重フェルミオン研究に極低温は不可欠であるが、ポイント・コンタクトスペクトルの再現性及び信頼性のためには、コンタクト部分に外部振動が伝わらない様、ポイント・コンタクト測定用として特別に設計製作を行った。2.試料作成:本年度はCeB_6を中心にCe_1-χLaχB┣D26の超高純度、無欠陥試料を目指し、既設高温高圧高周波炉により、フローティングゾーン法を繰り返し、パスをゆっくり行なうことにより、上記単結晶が得られた。これらの試料は本研究に使用されたのみならず、本研究の目的をサポートする国内外の各種共同研究が前年に引き続き、筆者の試料提供により行なわれた。3.研究の成果:西ドイツ・フランクフルトに於ける国際会議(1988)に、低温磁場中CeB_6のポイント・コンタクト分光について発表し、新たな電圧の飛びの発見に関し、大きな反響を呼んだ。その成果の詳細はJ.Magn.Magn.Mater76&77(1988)337.に記されている。4.今後の計画:液体He^3のポンピングによる極低温を達成し、その温度領域に於ける重フェルミオンのポイント・コンタクト分光法を完成させ、系の素励起及び状態密度を明らかとする。本研究の目的は重フェルミオン系の素励起及び状態密度を、ポイントコンタクト分光法により解明することであり、特にその重要性を有する低温に焦点を絞っている。1.低温用ボイントコンタクト分光

装置:重フェルミオン研究に極低温は不可欠であるが、ポイントコンタクト測定用He^3クライオスタットの設置・調整が行われ、完了した。なお、当初予定のHe^3ガスの量が不十分であったため、当初めざした温度までさがっていないが、次年度予定通りの達成を目指す。2.試料の作成及び試料の評価:当初目的を達成し、多くの国内外との共同研究も行われ成果の発表も行われている。さらにウラン・トリウム化合物の試料作成のための高周波多目的電気炉の設置・調整が筆者らによって行われ、新らしい重フェルミオン系物質としてのアクチナイド化合物の単結晶化が行われている。3.ポイントコンタクトスペクトルの測定:本年度までに、典型的な重フェルミオン物質であるCeB_6を中心に、Ce_<1-x>La_xB_6(X=0、0.03、0.1、0.25、0.5、0.75、0.9、0.95、0.97、1)なる単結晶群のポイントコンタクト測定が行われ、完了した。なお重要な点に於ける追試として、重フェルミオン系CeB_6に於ける低温・磁場中の電圧ジャンプは新らしい発見と考えられるが、さらに低温・強磁場に於て、追試・確認が行われる予定である。4.今後の計画:液体He^3のポンピングによる極低温温度領域に於ける重フェルミオンのポイントコンタクト分光法を、多くの相互作用を分離できる強磁場中に於いて行い、系の素励起及び状態密度を明らかとする研究手法を完成させる。ポイントコンタクト分光法はバルク物質に対して、低エネルギ-の素励起及びフェルミ面近傍の電子状態密度を明らかにできる実験手段として、他の実験手段では因難なエネルギ-領域に於ける相補的知見を開拓しつつある。以下、本年度の研究実績の要点を記す。1.低温用ポイントコンタクト分光装置の完成:重フェルミオン研究に極低温は不可欠であるが又同時にポイントコンタクト・スペクトルの再現性及び信頼性が損なわれることがあってはならない。我々は既に前年度までに設置されているポイントコンタクト測定用クライオスタットの真空・断熱・防振・He^3量のチェック及び改良により、ほぼ満足すべき低温が得られた。2.試料作成及びその物性測定研究:稀土類ヘキサボライドを中心に、高純度・無欠陥試料を目指し、既設高温高圧高周波炉により、フロ-ティングゾ-ン法を繰り返し、さらにパスをゆっくり行なうことにより、各種単結晶が得られた。これらの試料は本研究に使用されたのみならず、本研究の目的をサポ-トする国内外の各種共同研究が前年に引き続き、筆者の試料提供により行われた。3.ポイントコンタクトスペクトルの測定:前年までの測定に於ける不備の点及び重要な点に於ける追試が行われた。その結果、前年までの我々の結果は再現性もあり、信頼できるデ-タであることが明らかとなった。特に重フェルミオンCeB_6に於て、低温磁場中の電圧ジャンプは新らしい発見と考えられ、近藤ギャップとの関連を追求中である。
UDPーManNAc hydrolaseー細菌におけるシアル酸合成への関与

シアル酸は糖タンパク、糖脂質などの細胞表層物質の構成成分として、広く動物組織等に存在し、表層物質に負荷電を賦与し、細胞間認識・細胞間情報のシグナリング機能を担う重要な糖成分である。他方、K1,K92,K235抗原をもつE.coli,Meningococcus,Salmonella,Streptococcus,Bacterioidesにシアル酸含有表層物質が存在している。動物細胞におけるシアル酸生合成経路はすでに明らかにされているが、細菌では、まだ未確定と考えられる。RosemanらはGlcNAcー6P→ManNAcー6P→ManNAc→シアル酸の経路が細菌におけるシアル酸合成を担うと提唱しているが、矛盾点も多い。最近、我々はK1抗原を持つE.coliにUDPーManNAcを加水分解する酵素(UDPーManNAc hydrolase)を発見し、約600倍まで精製した。本研究では、この酵素反応の主生成物を2ーアセトアミドグルカ-ルと同定し、シアル酸合成経路とのつながりを検討した。1.酵素及び化学的反応を利用し、UDPーGlcNAcからUDPーManNAcを多量に調製後、上記の精製酵素と反応させ、主反応生成物を分離精製、ついで各種の機器分析で2ーアセトアミドグルカ-ルと同定した。2.UDPーManNAc hydrolaseに加え、ManNAcーkinase、cytidyltransferaseなどのシアル酸合成に関与する酵素の存在が検討した菌に認められた。しかし、2ーアセトアミドグルカ-ルはこれらの酵素の基質とならず、またManNAcへの酵素的変換も観察されなかった。3.従って、UDPーManNAc hydrolase反応の生成物は本来、ManNAcであり、反応系の何らかの欠陥により、異常な生成物2ーアセトアミドグルカ-ルが主に生成したと判断される。今後、酵素系が正常に機能する条件を検討し、UDPーManNAcからシアル酸への変換過程を確認したい。また、他の菌におけるこれらの酵素群の分布をべ、細菌におけるシアル酸生成経路は動物系と異なることを明らかにしたい。