hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳濁液中の寄生細菌における誘電泳動特性の評価と分離計測装置の構築

本研究では、乳濁液中の寄生細菌に対する迅速かつ簡便な検出を実現するため、誘電泳動特性の評価と分離計測装置の構築を行った。マイクロセル内の電界分布及び菌泳動速度や軌跡の計算結果から、電極配置を最適化し、油滴との分離条件を見出した。誘電泳動マイクロフィルタとLCRメータと組み合わせることにより、実際に金属加工油希釈液に懸濁した大腸菌、緑膿菌、枯草菌及び黄色ブドウ球菌の分離濃縮と捕集量の推定ができた。本研究では、乳濁液中の寄生細菌に対する迅速かつ簡便な検出を実現するため、誘電泳動による輸送操作と濃縮媒質の静電容量計測を併用した分離検出技術の確立を目標としている。本研究を円滑に遂行するために、本年度(平成21年度)は準備的段階として、(1)電機操作条件に対する菌泳動特性の基礎解析、(2)誘電泳動セパレータの設計製作及び動作確認、(3)菌泳動に対する油滴の影響評価及びセパレータの最適化を行った。(1)に関しては、純水中におけるマイクロセル内の電界分布及び菌の誘電泳動速度と軌跡を数値シミュレーションにより計算し、電極形状の違いによる電極到達時間を定量化した。(2)に関しては、撰型マイクロ電極を試作するとともに、ポリスチレン微粒子、大腸菌及び酵母の誘電泳動速度を実測した。結果として、電極間隔が20μmの場合、仰角30度で直径が10μm程度の粒子に対する泳動速度分布を明確に出来ることが分かった。(3)に関しては、蛍光染色した大腸菌を乳濁液中へ懸濁させ、各種周波数における泳動状態を観察した。条件によって油滴との分離が可能であることを見出したが、カビ類等へ適用条件についてはさらに詳細な調査が必要である。なお、本研究の関連成果は、国内学会(静電気学会)にて発表されている。以上のことから、本研究では当補助金を有効に活用し、確実に到達目標を達成できたと思われる。本研究を円滑に遂行するために、本年度(平成22年度)は前年度の研究成果を踏まえて、(1)電機操作条件に対する菌泳動特性の再精査、(2)マイクロ容量計の構築及び電気容量の実測、(3)高導電性エマルション溶液への実応用の検討を行った。(1)に関しては、前年度の特性解析を補完すべく、菌濃度、電圧振幅、流速における菌捕集効率を詳細に計測し、その相関関係を明確化した。(2)に関しては、申請者らが開発してきた誘電泳動マイクロフィルタを改造するとともに、簡易LCRメータと組み合わせることによってマイクロ容量計を実際に構築した。金属加工油希釈液に懸濁した大腸菌、緑膿菌、枯草菌、黄色ブドウ球菌の捕集量を容量増加の実測から推定した。結果として、10Vpp程度の電圧でも,10^5個/mlオーダーの分離検出が可能であることがわかった。(3)に関しては、高導電性かつ浮遊物質を有する茶、ジュース、ビールなどの飲料について,本手法を用いた計測を行った。茶については適度な検出感度を有することが分かった。しかしながら、ジュースやビールでは不純物や発泡の影響が大きく、画像観測も困難な状況であった。汎用性を高めるためには、更なる改善が必要である。なお、本研究の関連成果は、国内学会(日本食品工学会,静電気学会)にて発表されている。また,前年度から継続的に行ってきた捕集効率化に対する誘電泳動セル構造の検討を投稿論文(Microelectronic Engineering)としてまとめている。以上のことから、本研究では当補助金を有効に活用し、到達目標を十分に達成できたと思われる。
東京湾における二酸化炭素収支の時空間変動

東京湾表層海水の二酸化炭素分圧の航走中連続計測を行い、東京湾海水と大気の間の二酸化炭素収支を評価した。東京湾最奥部の一部の低塩分域では恒常的に二酸化炭素が放出されていた。一方、その他の内湾・湾口域では、秋季から冬季にかけては大気とほぼ平衡で、春季から夏季にかけては光合成の効果による吸収が卓越していた。東京湾全体としては、1年を通して正味で二酸化炭素を吸収していると結論した。東京湾において東京海洋大学練習船・青鷹丸による定期観測に併せて、2008年5月、6月、7月、8月、10月、11月、12月および2009年2月に大学係船場(東京都港区)と神奈川県三崎港の間で縦断観測を行った。また2008年5月には東京湾の横断方向等の広域観測を行った。航走中に海水のCO_2分圧(pCO_2)の連続計測を行い、大気中のCO_2分圧との差分値から、未飽和・過飽和の判別と、CO_2放出(吸収)フラックスの算出を行った。またpCO_2の連続計測と同時に、水温、塩分、クロロフィル蛍光についても連続計測を行った。さらに、一定時間おきに表層海水を採取し、全炭酸、栄養塩類、全有機炭素、全窒素、全リン分析を行った。この結果、湾央湾口にかけての海域は周年にわたってCO_2が未飽和で、大気からの吸収が卓越していたことが示された。一方、湾奥では赤潮発生時を除いて過飽和になる(従ってCO_2が放出されている)場合が多く、まれにこの過飽和域が湾央に大きく張り出すケースもあった。表層モニタリング装置を有しない本学練習艇「ひよどり」で湾奥部の過飽和域のpCO_2分布を詳細に解析するため、現有のpCO_2連続計測装置に、多項目センサー(YSI 6920V2-1)を組み込んで水温、塩分、クロロフィル蛍光を同時計測できるシステムを構築し、良好な試験観測結果を得た。このシステムを用いることにより、21年度から最湾奥部の本格的な詳細観測を実施することが可能となった。東京海洋大学練習船・青鷹丸の定期観測を利用した観測を継続し、今年度は2009年4月から2010年3月までの各月1回、大学係船場(東京都港区)と神奈川県三崎港の間で縦断観測を行った。また、2009年5月には東京湾の西部を縦断する広域観測を行った。さらに、湾奥部の過飽和域のpCO_2分布を詳細に解析する目的で、東京海洋大学練習艇「ひよどり」を用いて、2009年5月、8月、11月、2010年2月の4回にわたり、東京港内(隅田川河口)、荒川河口、羽田・森が崎周辺、横浜港の観測を実施した。これらの観測では、昨年度導入・構築した多項目センサー(YSI 6920V2-1)を組み込んだpCO_2連続計測システムによって、海水のCO_2分圧(pCO_2)、水温、塩分、クロロフィル蛍光を航走中に同時連続計測した。また、一定時間おきに表層海水を採取し、全炭酸、栄養塩類、全有機炭素、全窒素、全リン分析を行った。海水のCO_2分圧(pCO_2)と大気中のCO_2分圧との差分値から、未飽和・過飽和の判別と、CO_2放出(吸収)フラックスの算出を行った。以上の観測結果から、今年度においても湾央湾口にかけての海域は年間を通してCO_2が未飽和で、大気からの吸収が卓越していたことが確認された。湾最奥部の過飽和域においては、pCO_2は大きな変動を示したが、春季から夏季に過飽和が著しく進むことと、河川水・下水処理水が過飽和域形成に強く影響することが示唆された。東京海洋大学練習船・青鷹丸の定期観測を利用した観測を継続し、今年度は2010年4月から2010年12月まで各月1回の計9回、大学係船場(東京都港区、または千葉港)と神奈川県三崎港(または久里浜港)の間で縦断観測を行った。また、2010年5月、7月、9月に東京湾奥を東西に横断する広域観測を行った。さらに、東京海洋大学練習艇「ひよどり」による湾奥部過飽和域の詳細調査を、2010年4月、6月、8月、9月、10月の5回にわたり実施した。東京港内(隅田川河口)、荒川河口、羽田・森が崎周辺、横浜港の観測を実施した。これらの観測では、多項目水質センサー(YSI 6920V2-1)を組み込んだpCO_2連続計測システムにより、海水のCO_2分圧(pCO_2)、水温、塩分、クロロフィル蛍光を航走中に同時連続計測した。

海水のCO_2分圧(pCO_2)と大気中のCO_2分圧との差分値から、未飽和・過飽和の判別と、CO_2放出(吸収)フラックスの算出を行った。湾央湾口にかけての海域は年間を通してCO_2が未飽和で、大気からの吸収が卓越していたことが確認された。湾最奥部は逆に年間を通して過飽和で、大気への放出が卓越していた。最奥部の詳細観測では、pCO_2は大きな変動を示した。春季から夏季には一般に、著しい過飽和が進んだが、2010年6月の観測では著しい赤潮に伴って激しい未飽和状態が観測された。過飽和域形成には、河川水・下水処理水などの低塩分水が強く影響することが示された。
我が国における司法消極主義と積極主義-日本型付随的審査制の活性化の可能性-

本年は、三つの研究を行った。(1)第一は、私が従来から行っている憲法各分野の判例の網羅的・体系的・時系列的研究の一環として、「外国人の人権--国政選挙権・被選挙権、公務就任権--」において、最高裁・下級審の判例から、憲法判断処理の種々のテクニックを抽出し、それらを私の消極主義、積極主義の枠組みの中に整理しながら検討した。国政選挙権・被選挙権における支配的テクニックは、一貫して、「権利保障なし」テクニックであるが、地方選挙権に関しては、「権利保障なし・権利付与可能」テクニックに収斂していること、支配的パラダイムは、「主権者=国民=国籍保有者」、「一元的な中央集権的支配」を根幹とし、伝統的な国家観を維持しつつも、その周辺領域に関しては若干、それを緩和する思想であることがわかった。指紋押捺拒否の事件においては、司法の役割は世論を喚起するフォーラムにとどまったが、最三判平成七年二月二八日は、外国人の地方参政権付与の動きを加速させた数少ない判決の一つである。(2)第二は、「我が国における司法消極主義と積極主義--視点の設定--」というテーマで、これまで明確に述べてこなかった私のアプローチの方法、研究の意義について検討した。そして,本研究の第一の課題を、「憲法各分野における裁判所の憲法判断処理のテクニックを網羅的・体系的・時系列的に整理・分析すること」とし、第二の課題を、「第一の課題にかかわる作業を前提に各分野の整理・分析を総合し、五〇数年にわたる憲法訴訟の全体像をできるだけ精密に明らかにすること」とした。さらに、第一の課題の意義について、憲法判例の網羅的、体系的、時系列的検討により、より広い視野にたちつつ、憲法各分野の解釈論の展開や判例の評価をすることができるとした。(3)第二の課題の意義については、「最近の憲法裁判所導入論議について」というテーマにおいて,大陸型憲法裁判所導入を主張する立場と、他方、これに反対する立場の主張を、幾つかの観点から比較、検討し、より妥当な判断をするためには、憲法訴訟五〇数年の歴史を、下級審判決を含めて、網羅的・体系的・時系列的に分析し、総合的に捉え、評価することが不可欠だと論じた。本年度は、公刊されている外国人の人権をめぐる全ての判例を、入国規制、登録申請義務、確認申請義務、指紋押捺義務、在留期間更新の許可制、再入国の許可制、社会保障における国籍要件、選挙権における国籍要件、公務就任の制限、出国の規制等に類別しながら、筆者の司法消極主義と積極主義の枠組みで分析した。昭和20年代から50年代前半までは、密入国との関連で入国の自由、密出国との関連で出国の自由、外交関係との関係で再入国の自由、政治活動との関係で在留期間更新等の問題が争われた程度であり、憲法問題処理のテクニックも、消極主義IIに類別される「立法裁量」、「公共の福祉」、「行政裁量」テクニック等にすぎなかった。しかし、50年代後半以降、定住外国人の人権運動とともに、福祉受給、指紋押捺拒否、押捺拒否を理由とする再入国の不許可、在留期間更新の不許可、国政選挙権・被選挙権、地方選挙権に係わる訴訟が多発し、テクニックも、「権利保障なし」、「権利保障なし・立法政策として権利付与可能」、「公共の福祉・立法裁量」、「立法裁量・明白性の原則」、「合理性」、「合理性・立法裁量」、「合理的関連性・合理的裁量」、「比較衡量」テクニック等、消極主義IIのテクニックも種々見られるようになった。しかし、それらは、在日韓国・朝鮮人を中心とする定住外国人と日本国籍をもつ日本国民との相違を強調する思想に基づいており、立法、行政を追認する姿勢をとっている。法律を違憲とする積極主義IIのテクニックは見られないが、違憲を示唆する「立法裁量・違憲の疑い」、「合理的期間論・違憲の疑い」テクニック等の消極主義IIのテクニックが、また、適用レベルで違憲を示唆する積極主義Iのテクニックも見られないわけでない。地球市民主義というのは、現状では時期尚早ではあるとしても、質・量的に、より積極主義のアプローチが高まる方策を司法改革論議の中で考えていきたい。本年度は外国人の人権にかかわって、(1)入国の自由、在留期間更新、再入国、出国、私生活の自由・プライバシー権、(2)選挙権・公務就任権を研究するにとどまった。(1)では、消極主義Iのテクニックとし2つ、消極主義IIのテクニックとして8つ、積極主義Iのテクニックとして1つのテクニックを抽出した。支配的パラダイムは、(a)現在の国際社会は国家の主権の存在を前提とし、国家の構成員である国民と構成員でない外国人との間に基本的な地位の違いがある、(b)国際慣習法上、国家は外国人を受入れる義務を負わず、外国人を自国内に受け入れるか否かはその国の自由であり、受け入れる場合にいかなる条件を付するかは当該国家の自由である、(c)外国人の在留期間の更新も海外渡航の自由も権利として保障されず、国家の自由裁量である、(d)外国人も、私生活上の自由、プライバシーの権利をもつが、外国人登録制度の目的は在留外国人の公正な管理であり、その下での指紋押捺制度、確認制度等も必要、かつ合理的であり、政治活動の自由も、わが国の政治的意思決定又はその実施に影響を及ぼさない限度で認められる、というものであり、マクリーン最高裁判決の枠組みが強く生きている。

(2)では、消極主義Iのテクニックとして1つ、消極主義IIのテクニックとして2つ、積極主義Iのテクニックとして1つのテクニックを抽出できた。法令を違憲とするテクニックは見られず、司法が外国人の人権に対し積極的な対応をしているとはとてもいえない。しかし、裁判が、世論を喚起する大きなフォーラムとして機能してきたことは否定できないし、また、(2)で見たように、消極主義IIの「権利保障なし・立法政策として権利付与可」テクニックを用いた最高裁判決が契機となり、現在、定住外国人の地方参政権が国会で議論されるに至っている。ここに、ドラスティックではないにしろ、違憲審査権行使に関する「日本型機能」を見ることができる。本年は、三つの研究を行った。(1)第一は、私が従来から行っている憲法各分野の判例の網羅的・体系的・時系列的研究の一環として、「外国人の人権--国政選挙権・被選挙権、公務就任権--」において、最高裁・下級審の判例から、憲法判断処理の種々のテクニックを抽出し、それらを私の消極主義、積極主義の枠組みの中に整理しながら検討した。国政選挙権・被選挙権における支配的テクニックは、一貫して、「権利保障なし」テクニックであるが、地方選挙権に関しては、「権利保障なし・権利付与可能」テクニックに収斂していること、支配的パラダイムは、「主権者=国民=国籍保有者」、「一元的な中央集権的支配」を根幹とし、伝統的な国家観を維持しつつも、その周辺領域に関しては若干、それを緩和する思想であることがわかった。指紋押捺拒否の事件においては、司法の役割は世論を喚起するフォーラムにとどまったが、最三判平成七年二月二八日は、外国人の地方参政権付与の動きを加速させた数少ない判決の一つである。(2)第二は、「我が国における司法消極主義と積極主義--視点の設定--」というテーマで、これまで明確に述べてこなかった私のアプローチの方法、研究の意義について検討した。そして,本研究の第一の課題を、「憲法各分野における裁判所の憲法判断処理のテクニックを網羅的・体系的・時系列的に整理・分析すること」とし、第二の課題を、「第一の課題にかかわる作業を前提に各分野の整理・分析を総合し、五〇数年にわたる憲法訴訟の全体像をできるだけ精密に明らかにすること」とした。さらに、第一の課題の意義について、憲法判例の網羅的、体系的、時系列的検討により、より広い視野にたちつつ、憲法各分野の解釈論の展開や判例の評価をすることができるとした。(3)第二の課題の意義については、「最近の憲法裁判所導入論議について」というテーマにおいて,大陸型憲法裁判所導入を主張する立場と、他方、これに反対する立場の主張を、幾つかの観点から比較、検討し、より妥当な判断をするためには、憲法訴訟五〇数年の歴史を、下級審判決を含めて、網羅的・体系的・時系列的に分析し、総合的に捉え、評価することが不可欠だと論じた。
土器焼成・石器製作残滓からみた弥生時代の分業と集団間交流システムの実証的研究

本研究では、土器焼成失敗品・土器焼成残滓を中心的な分析素材として、集落や集落群の分布・構成や変遷過程の中で検討し、弥生時代および韓半島南部の青銅器時代における分業システムと、それを基礎として成り立つ社会集団間の交流システムを考察した。水利施設を伴う水田稲作が定着する農耕社会成立期には、自家生産・自家消費のための小規模な土器づくりが、径2kmほどに展開する遺跡群や地域内における分業システムへと飛躍する。それは、個々にみると小規模な集団による協業という形で登場し、さらに遺跡群の中核的な住居群における土器の集中生産へ向かい、土器の生産規模の拡大が図られる。特殊で限定された器種の初歩的な器種分業さえ萌芽している。集団関係を再編し凝集化させる動向を見出すことができる。こうした土器の生産と供給は、弥生時代中期後葉後期初頭に大きな画期をむかえる。その特性として、当該期に登場する大規模集落の内部に土器の専門工房域が設定されること、土器生産は遺跡群を単位としていること、特定の器種が集中生産される器種別分業が成立することを指摘できる。これによって、土器の大量生産化が進むと同時に、それまで遺跡群内に収まっていた土器の供給体制が解体し始める。また、土器の集中生産からうかがえる専業度の高まりに支えられた土器づくりの工人たちの移動や情報交換の可能性が読み取れ、分業体制は広域地域間における交流・交易と連動するシステムの一部に組み込まれる。弥生時代後期終末古墳時代前期初頭には、さらに大規模な土器の専業生産と供給のシステムが登場する。日常土器の器種別分業と特殊な器財を器種別分業で生産する分業システムの多重化・階層化も想定できる。また、生産や交流といった社会構造のサブシステムが遺跡群間で分担され、古墳時代社会へ向けての新たな社会的関係が形成される。1土器焼成残滓資料を収集し検討することで、土器生産の拠点を特定し、生産された土器の形状や胎土の特徴を抽出し、その分布状況から、次のような土器生産における分業と交流の具体的な様態を明らかにできた。まず、弥生時代中期には、日常用土器は、松山市道後城北遺跡群の検討から、その中核である文京遺跡の集落で生産された土器が遺跡群内の小規模集落に供給される。同時に、遺跡群をこえた土器造りの情報が交換されている。これに対して、成人用大形甕棺や丹塗磨研土器などの用途が限られた土器の場合は、福岡県大板井遺跡や貝元遺跡で土器の生産拠点を確定できたが、2km四方程度の遺跡群をこえた交流システムを通じて供給されている。弥生時代終末前後には、四国東北部の下川津B類土器や東阿波型土器など、限られた器種と胎土をもつ土器が一定の地域で集中的に生産され地域をこえた広域供給システムが指摘されているが、そうした土器生産の拠点の一つとして徳島県石井遺跡群や矢野遺跡群を特定できた。2福岡県津古・三沢遺跡群の弥生時代前期の集落遺跡群で、石器製作残滓や未製品の出土状況や分布を検討し、石庖丁・剥片石器類、伐採用石斧、木工加工用石斧の3者ごとに、その生産と供給の体制が異なることを明らかにできた。また、北九州市長野小西田遺跡群では、弥生時代後期に、地域単位での木製品の供給体制があったことを明らかにできた。3当初計画していた大韓民国忠清南道寛倉里遺跡の資料調査は連絡調整がつかなかったため、次年度以降に計画していた東日本地域における縄文時代資料の調査を進めた。

北海道千歳市キウス遺跡、東京都多摩ニュータウン遺跡群、岩手県北上市九年橋遺跡で、土器焼成残滓および、その可能性が高い資料を確認でき、弥生土器とは異なって集団の季節的移動サイクルの中で集中的に土器を生産するシステムであったことを明らかにできた。土器焼成残滓資料の個別的な検討から、以下のような土器の分業と交流の具体像を復元できた。(1)秋田市地蔵田B遺跡、青森県八戸市是川遺跡では、縄文時代晩期には13棟の竪穴式住居跡から構成される住居群を単位として、基本的には自己消費を目指した土器生産が行われる。ところが、弥生時代前期に遠賀川系土器が登場すると、大型壺だけを生産し径1020km圏内に供給するシステムが確立される。(2)縄文時代晩期弥生時代前期に時間的に平行する無文土器時代中期には、大韓民国忠清南道寛倉里遺跡の集落遺跡で検討から、径24kmほどの圏内で中核的な大規模集落で土器が生産されることを確認できた。また、大規模集落を構成するいくつかの住居群で個別的に土器づくりを行うシステムから、大規模集落内の1ヶ所で土器焼成を集中的に行う地点が設けられ集約的な土器生産体制への転換が読み取れる。(3)徳島県名西郡石井遺跡群と徳島市矢野遺跡群では、弥生後期には小規模な土器生産が継続されるが、弥生後期終末には複数の地点を拠点とする土器の専業的で大量生産を目指した体制が整えられる。それは地域をこえた集団の移動や移住を含む広域供給システムの確立と連動する。以上の(1)・(2)と昨年度に行った北部九州での事例研究を比較検討することで、日本列島と朝鮮半島で初期農耕社会が成立する縄文時代晩期弥生時代前期あるいは無文土器時代中期において、土器の生産と供給の側面でも変革が生じていることを指摘できる。同時に、農耕文化の受容プロセスにおける器物の生産と供給のシステムの組み替えは、個々に地域社会の特性を形成する主要因であることが明らかにできた。また、(3)の事例研究では、弥生時代終末古墳時代初頭に広域交流がとくに活発化する背景として、小平野を単位とする地域で器物の専業生産と広域での交換システムが確立されることを指摘できる。本研究では、土器焼成失敗品・土器焼成残滓を中心的な分析素材として、集落や集落群の分布・構成や変遷過程の中で検討し、弥生時代および韓半島南部の青銅器時代における分業システムと、それを基礎として成り立つ社会集団間の交流システムを考察した。水利施設を伴う水田稲作が定着する農耕社会成立期には、自家生産・自家消費のための小規模な土器づくりが、径2kmほどに展開する遺跡群や地域内における分業システムへと飛躍する。それは、個々にみると小規模な集団による協業という形で登場し、さらに遺跡群の中核的な住居群における土器の集中生産へ向かい、土器の生産規模の拡大が図られる。特殊で限定された器種の初歩的な器種分業さえ萌芽している。集団関係を再編し凝集化させる動向を見出すことができる。こうした土器の生産と供給は、弥生時代中期後葉後期初頭に大きな画期をむかえる。その特性として、当該期に登場する大規模集落の内部に土器の専門工房域が設定されること、土器生産は遺跡群を単位としていること、特定の器種が集中生産される器種別分業が成立することを指摘できる。これによって、土器の大量生産化が進むと同時に、それまで遺跡群内に収まっていた土器の供給体制が解体し始める。
昆虫採餌行動に多様性を付与する化学情報受容・認知機構に関する研究

(1)樹液や腐果を利用するアカタテハと利用できないツマグロヒョウモンを材料にして、口吻の味覚応答を調べた。摂食行動の初期段階で生じる口吻伸展反射を指標に3種類の糖に対する応答を調べたところ、両種ともショ糖>果糖>ブドウ糖の順に強い応答を示し、行動を解発する糖濃度は昨年度の摂食行動を指標にした結果とほぼ同じであった。歯状感覚子の糖応答を電気生理的に調べたところ、応答閾値は口吻伸展反射が生じる糖濃度に対応していた。腐敗食物の特徴成分であるエタノールまたは酢酸をショ糖に添加して行動や感覚子応答の変化を調べたところ、ツマグロヒョウモンのみ食物濃度の酢酸によって口吻伸展反射が抑制され、感覚子の糖応答も強く阻害された。以上の結果から、腐敗食物を利用するチョウの味覚受容器は、発酵産物(特に酢酸)が糖応答を阻害しないよう特異的な耐性を備えていることがわかった。(2)6種のタテハチョウに食物由来の様々な匂い刺激を与え、嗅覚応答の違いを精査した。62の化合物を使って口吻伸展反射を指標に行動生理学的応答を調べたところ、6種のチョウは特定の芳香族化合物に強い応答(選好性)を示した。これらは様々な花香に含まれていることから、高い選好性はチョウの花蜜食性に起因すると考えられた。一方、エタノールや酢酸などの腐敗食物由来の匂い成分には腐敗食物を利用する3種のみ高い応答を示した。一方、利用しない3種は応答が総じて低く、酢酸によって活性物質への応答が阻害された。この結果から、腐敗食物を利用するチョウは嗅覚的にも発酵産物への適応性をもつことがわかった。39の化合物に対するチョウの触角電図(EAG)応答を調べたところ、口吻伸展反射で高い応答を示した化合物にはいずれも低いEAG応答であった。これより、チョウの嗅覚器は食物の匂いを強く受容しておらず、選好性の違いは末梢での情報受容ではなく中枢での情報処理に起因していると推察された。花蜜や腐敗食物を利用するアカタテハ(VA)と花蜜のみを利用するツマグロヒョウモン(AH)を材料にして、口吻や脚に位置する味覚感覚子の形態や機能を調べ、異なる食物を利用するための味覚的な適応形質について考察した。【形態学的観察】口吻先端に位置する歯状感覚子の形態・数は両種で異なっていた。VAの歯状感覚子はsensory coneが棘状の突起構造に囲まれているのに対し、AHに棘状構造はなかった。感覚子の平均本数はVAで121本、AHで67本であった。VAの中脚、後脚には2種類の毛状感覚子長さ50μm太さ5μm程度の感覚子Aと長さ100μm太さ10μm程度の感覚子Bが認められたが、AHには感覚子Aに相当する1種類の毛状感覚子しかなかった。感覚子Aは各〓節で10本程度、先端の感覚孔は明瞭であった。感覚子Bは〓節腹面に2030本あり、感覚孔は不明瞭であった。【行動生理学的試験】口吻(歯状感覚子)を刺激したときに生じる摂食行動から、個体の味覚応答を調べた。両種はショ糖に対して最も強い摂食行動を示し、以下果糖、ブドウ糖の順であった。AHはVAより高い糖応答を示した。発酵産物(酢酸、エタノール)は単独で摂食行動を誘起せず、ショ糖に添加すると糖応答(摂食行動)を阻害する効果を示した。しかし、AHの摂食行動が腐敗食物中の濃度で強く阻害されたのに対して、VAは発酵産物に対する感受性が低く、0.11%の発酵産物を添加するとVAの摂食行動は僅かに増強される傾向を示した。【電気生理学的試験】口吻歯状感覚子および脚〓節毛状感覚子の糖応答を調べた。両種の歯状感覚子はショ糖に対して最も強く応答し、以下、果糖、ブドウ糖の順であった。ショ糖に対する応答は両種でほぼ等しかったが、果糖、ブドウ糖に対する応答はAHよりもVAにおいて若干高かった。毛状感覚子はショ糖>果糖>ブドウ糖の順で高い応答を示した。毛状感覚子の糖応答はVAよりもAHにおいて高い傾向が見られた。

62の化合物を使って口吻伸展反射を指標に行動生理学的応答を調べたところ、6種のチョウは特定の芳香族化合物に強い応答(選好性)を示した。これらは様々な花香に含まれていることから、高い選好性はチョウの花蜜食性に起因すると考えられた。一方、エタノールや酢酸などの腐敗食物由来の匂い成分には腐敗食物を利用する3種のみ高い応答を示した。一方、利用しない3種は応答が総じて低く、酢酸によって活性物質への応答が阻害された。この結果から、腐敗食物を利用するチョウは嗅覚的にも発酵産物への適応性をもつことがわかった。39の化合物に対するチョウの触角電図(EAG)応答を調べたところ、口吻伸展反射で高い応答を示した化合物にはいずれも低いEAG応答であった。これより、チョウの嗅覚器は食物の匂いを強く受容しておらず、選好性の違いは末梢での情報受容ではなく中枢での情報処理に起因していると推察された。
半導体超格子におけるホットエレクトロン効果に関する研究

(1)緩和時間の定式化・ポテンシャルの高さが有限かつ一定であり、バリア層の厚みが面内で変動しているというモデルで界面凹凸散乱を記述し、運動量緩和時間を定式化した。(2)散乱確率の計算結果・(i)井戸幅が厚い時は、散乱確率は井戸端の6乗に反比例し、単一量子井戸と同じ依存性を示すようになる。(ii)運動量緩和時間は電子の運動エネルギーに対して極小値をとる。(iii)電子温度が上昇すると、移動度は大きくなる。(iv)超格子の周期が短くなると、電子状態は三次元系に近くなる。(3)実験結果・MBE法により作製したGaAs/AlGaAs超格子の移動度を測定した結果、バルクGaAsより温度変化が小さく、特に低温では界面凹凸散乱の影響を受けていると思われる移動度変化があった。2.二重量子井戸構造における電子の実空間遷移(1)量子井戸間の電子分布・He温度で二重量子井戸層のヘテロ界面に平行に電界を印加しながらフォトルミネセンスを測定し、電子温度電子分布を決定した。電界が大きくなると電子温度が上昇し、電子が広い井戸の基底準位から狭い井戸の励起準位へ実空間遷移する。実空間遷移による電子温度の低下及び電流電圧特性のオーム性からのずれを確認した。(2)実空間遷移の影響を受けた移動度・二重量子井戸構造にゲート電極を設けFET構造を作製し、微分抵抗のゲート電圧依存性を調べた。二重量子井戸構造中の電子はゲート電圧が低いとき広い井戸に極在し、中間の電圧では両方の井戸に分散し、電圧が高い時には狭い井戸に遷移する。これらの電子分布の状態に対応した変化が移動度のゲート電圧依存性に見られ、両方の井戸に電子が分散する時に最も移動度が小さく、両井戸間で実空間遷移を起こしていることを明らかにした。
鉄腐食性硝酸塩還元菌の系統分類学的多様性および金属腐食発生機構の解析

昨年度純粋分離した6株に加え、千葉県山武市の天然ガス回収施設に設置されたM-26チュービング(TBG)の内部付着物から5株を新たに純粋分離した。分離株11株の分子系統位置を明らかにするため、16S rRNA遺伝子塩基配列に基づく系統解析を行った。分離株の16S rRNA遺伝子塩基配列を決定した後、ARBを用いて系統解析を行い、近隣結合法(NJ法)を用いて系統樹を作成した。その結果、NT017株、NT023株、NT026株、NT033株、NT049株、NT050株の計6株はBacteroidales目に属し、NT019株、NT024株、NT040株の3株はClostridiales目に属した。NT041株とNT045株はそれぞれSynergistales目とSpirochaetales目に属した。これら分離株の近縁種との16S rRNA遺伝子塩基配列の相同性は87.2-99.8 %であった。8株に至っては、その相同性が98.5 %以下であることから新種の細菌であると示唆され、TBG内には未知の微生物が多数生息していることが明らかとなった。続いて、Bacteroidales目に属した6株を対象に、金属鉄(Fe0)を電子供与体とした金属鉄腐食試験を行った。電子受容体には硝酸塩もしくは硫酸塩を用いた。前培養液を接種して30日間培養した後、試験液中の全溶出鉄量をフェナントレン法にて定量した。その結果、硝酸塩を電子受容体としてNT050株を培養した時、無菌区の3倍の鉄イオンが溶出しており、NT050株が金属鉄を腐食することが明らかとなった。硫酸塩を電子受容体とした時に、金属鉄の腐食は見られなかった。残りの5株は、いずれの培養条件下でも金属鉄の腐食は見られず、鉄腐食能を有していないと考えられた。平成30年度の目標は、分離株の分子系統位置と金属鉄(Fe0)に対する鉄腐食能を明らかにすることを目標とした。本申請課題では、5-10株の微生物株を純粋分離すること当初目標としたが、最終的に目標を上回る11株を得ることができた。分離株の系統解析は全て終了し、多様な系統の分離株を取得できたことが明らかとなった。また、分離株11株中6株の金属鉄腐食試験を終え、金属腐食性硝酸塩還元菌を1株を得るに至り、概ね予定どおりの達成度である。金属鉄腐食試験未実施の5株を対象に、金属鉄(Fe0)を電子供与体とした金属鉄腐食試験を行い、分離株の鉄腐食能の有無を明らかにする。鉄腐食性硝酸塩還元菌の取得が主たる目的であるが、電子受容体には硝酸塩の他、硫酸塩も用いる。前培養液を接種して30日間培養した後、試験液中の全溶出鉄量をフェナントレン法にて定量し、鉄腐食能を判定する。金属鉄腐食能を有した分離株を選抜した後、これら鉄腐食性硝酸塩還元菌の金属鉄腐食発生機構の解析するため、金属鉄(Fe0)、硝酸塩、酵母エキスの組成の異なる培養条件の下で金属鉄腐食試験を実施する。前培養液を接種して30日間培養した後、試験液中の全溶出鉄量、Fe2+とFe3+の比率をフェナントレン法にて、硝酸塩の減少をイオンクロマトグラフィーを用いて定量する。また、カソード水素の発生をガスクロマトグラフィーで分析し、鉄腐食時の分離株の代謝を解析する。以上を平成31年度の目標とする。平成32年度には分離株により腐食した金属鉄片の構造解析、平成33年度には鉄腐食発生メカニズム解明に向けた新規鉄腐食性硝酸塩還元菌の生理・生化学性状の解析を計画している。千葉県山武市の天然ガス回収施設にて、深部605 mに設置されたM-26チュービング(TBG)の内部付着物を収集した。採取した堆積物から微生物の集積培養を行うため、気相を嫌気状態(N2/CO2 = 4:1)に維持した複数種類の人工海水培地(Sw培地)に収集試料を投入した。電子受容体にはH2/CO2 (4:1)、チオ硫酸塩、硝酸塩を使用した。炭素源には、酢酸塩、乳酸塩、メタノール、酵母エキス、ペプトンなどを使用した。試料投入後、25°Cで2週間培養を行い、培養物を継代した後、再度培養を行った。この作業を2-3回繰り返した。集積培養された生物種を同定するため、集積培養物から染色体DNAを抽出した後、そのDNAを鋳型に16S rRNA遺伝子をPCRで増幅し、DNAシークエンサーで16S rRNA遺伝子塩基配列(500 bp程度)を決定した。その結果、Methanococcus aeolicus、Methanococcus maripaludisなどに近縁なアーキアやClostridium bifermentans、Desulfotignumbalticum、Prolixibacterdenitrificansなどに近縁な細菌が集積されていることが明らかとなった。特に、原油備蓄基地由来の原油から分離され、2015年に新規の鉄腐食性硝酸塩還元菌として新規提唱されたP. denitrificansが集積培養されたことは興味深く、天然ガス回収施設にも鉄腐食性硝酸塩還元菌が生息していることが示唆された。

そこで、P. denitrificansが属するBacteroidetes門を対象に、集積培養物から細菌の純粋分離を行った。その結果、NT017株、NT023株、NT026株、NT033株、NT049株、NT050株の計6株を純粋分離した。平成29年度の目標は、原油備蓄基地や天然ガス回収施設から5-10株の微生物株を純粋分離することを目標とした。サンプリングを行った施設は1施設であったが、収集試料の状態が良好であったことや、採取地と研究室の距離がさほど遠くなく、1日で往復できたことから、迅速に分離作業に移行できた。結果として、6株の微生物株の純粋分離に成功しており、概ね予定どおりの達成度である。昨年度純粋分離した6株に加え、千葉県山武市の天然ガス回収施設に設置されたM-26チュービング(TBG)の内部付着物から5株を新たに純粋分離した。分離株11株の分子系統位置を明らかにするため、16S rRNA遺伝子塩基配列に基づく系統解析を行った。分離株の16S rRNA遺伝子塩基配列を決定した後、ARBを用いて系統解析を行い、近隣結合法(NJ法)を用いて系統樹を作成した。その結果、NT017株、NT023株、NT026株、NT033株、NT049株、NT050株の計6株はBacteroidales目に属し、NT019株、NT024株、NT040株の3株はClostridiales目に属した。NT041株とNT045株はそれぞれSynergistales目とSpirochaetales目に属した。これら分離株の近縁種との16S rRNA遺伝子塩基配列の相同性は87.2-99.8 %であった。8株に至っては、その相同性が98.5 %以下であることから新種の細菌であると示唆され、TBG内には未知の微生物が多数生息していることが明らかとなった。続いて、Bacteroidales目に属した6株を対象に、金属鉄(Fe0)を電子供与体とした金属鉄腐食試験を行った。電子受容体には硝酸塩もしくは硫酸塩を用いた。前培養液を接種して30日間培養した後、試験液中の全溶出鉄量をフェナントレン法にて定量した。その結果、硝酸塩を電子受容体としてNT050株を培養した時、無菌区の3倍の鉄イオンが溶出しており、NT050株が金属鉄を腐食することが明らかとなった。硫酸塩を電子受容体とした時に、金属鉄の腐食は見られなかった。残りの5株は、いずれの培養条件下でも金属鉄の腐食は見られず、鉄腐食能を有していないと考えられた。平成30年度の目標は、分離株の分子系統位置と金属鉄(Fe0)に対する鉄腐食能を明らかにすることを目標とした。本申請課題では、5-10株の微生物株を純粋分離すること当初目標としたが、最終的に目標を上回る11株を得ることができた。分離株の系統解析は全て終了し、多様な系統の分離株を取得できたことが明らかとなった。また、分離株11株中6株の金属鉄腐食試験を終え、金属腐食性硝酸塩還元菌を1株を得るに至り、概ね予定どおりの達成度である。純粋分離した6株の分子系統位置を明らかにするため、16S rRNA遺伝子塩基配列に基づいた分離株の系統解析を行う。系統解析にはARBを用いて正確な分子系統位置を特定する。系統解析の精度を上げるため、分離株と近縁種の16S rRNA遺伝子塩基配列をARBデータベースから抽出し、近隣結合法(NJ法)、推定法(ML法、Bayes法)、最大節約法(MP法)を用いて系統解析を行い、分離株の分子系統位置を明らかにする。
次世代物質変換に向けたプリンテッド・ペーパーリアクターの創出

近年、高効率な物質変換・化学物質合成に向け、固定化触媒フローリアクターに期待が集まっている。本研究では、簡便な印刷または紙抄き技術を応用することにより、木材パルプ紙ベースの固定化触媒フローリアクターを開発した。木材パルプと紙特有の階層構造を活かすことで、先端フローリアクターより高い物質変換効率を達成し、従来の紙のようにリサイクルすることにも成功した。グリーンサステイナブルケミストリーに向けた多大な貢献が期待できる。環境に優しいものづくり、すなわち、グリーン・サステイナブルケミストリーの実現に向け、高効率な物質変換を可能とする触媒リアクターに大きな注目が集まっている。しかし、従来の触媒リアクター作製には、高価で重いシリコンまたはガラス基板に加え、微細流路を形成するためにリソグラフィーやエッチングといったエネルギー消費の大きなプロセスを要することがネックとなっている。そこで本研究では、省エネ・簡便な印刷プロセスと安価・軽量・多孔質な紙基板を用いることで、プリンテッド・ペーパーリアクターの創出を目指した。今年度は、高活性な金属ナノ粒子触媒の印刷塗布技術、および、基板となる紙内部の空隙構造制御技術の開発を行った。まず、塩化金酸や硝酸銀等、金属ナノ粒子触媒前駆体の水溶液を印刷塗布後、約110°Cで20分程度加熱する還元剤フリーの極めて簡便なプロセスで、紙基板内部に高活性な金属ナノ粒子触媒をその場合成することに成功した。これは、金属イオンの吸着および還元能を有する高分子を紙内部にあらかじめ抄き込んでおくことによって実現した。また、紙の構造支持体として、従来のセルロースパルプ繊維や最先端のナノセルロース繊維を駆使することで、反応物質の流路となる紙基板内部の空隙構造をナノ-マイクロレベルで制御することにも成功した。水系・室温・大気下における4-ニトロフェノール(水質汚染物質)還元による4-アミノフェノール(医薬中間体)合成プロセスをモデル触媒反応に用い、調製した金ナノ粒子触媒担持ペーパーリアクターの触媒性能をバッチ式で評価したところ、良好な反応効率を達成した。本研究では、多孔質な紙基板に高活性な金属ナノ触媒を印刷することにより、高効率な物質変換を実現する「プリンテッド・ペーパーリアクター」の開発に挑戦した。昨年度は、金属ナノ触媒を紙基板に印刷する手法を確立し、プリンテッド・ペーパーリアクターを調製することに成功した。また、水系・室温・大気下における4-ニトロフェノール(水質汚染物質)還元による4-アミノフェノール(医薬中間体)合成プロセスをモデル反応とし、ペーパーリアクターをフラスコ撹拌式のバッチ触媒システムに供したところ、高い触媒反応効率を確認できた。そこで本年度は、ペーパーリアクターを連続流通式のフロー触媒システムに適用した。当初は、紙基板上に微細流路を印刷してフローシステムに供する予定であったが、紙自体が持つ木材繊維ネットワーク由来の微細空間が優れたフロー反応場となることが示唆されたため、方針転換を行い、紙の内部に原料を連続流通するシステムを採用した。木材パルプやセルロースナノファイバーを用いて、ナノ構造、マイクロ構造、ナノ-マイクロハイブリッド構造を有する3種類のペーパーリアクターを調製し、フロー触媒システムに供したところ、紙の内部構造の違いで触媒反応効率も明確に異なる興味深い現象を発見した。特に、ナノ-マイクロハイブリッド構造が有効であり、ほぼ100%の物質変換を達成できた。また、本研究で開発したペーパーリアクターは、合成高分子やガラス繊維由来の競合フローリアクターと比べても高い触媒反応効率を実現した。以上の成果は、高効率かつ連続的な物質変換プロセスに向けた紙の有用性を示すものであり、紙の新たな機能・用途開拓への貢献が期待できる。これら本年度成果に関しては、国際学会で2件の発表、国内学会で2件の発表を行い、論文投稿も準備中である。まず、金属前駆体水溶液の印刷塗布および加熱処理によって、高活性な金属ナノ粒子触媒を紙基板内部でその場合成することに成功した。この手法を用いれば、紙基板上に様々な種類の金属ナノ触媒をパターニングすることが可能となる。また、反応物質の流路となる紙基板内部の微細空間をナノ-マイクロレベルで制御する技術も確立した。これにより、紙内部の微細空隙構造、すなわち、触媒反応場をプロセスに応じて自在に制御・最適化することができる。以上のように、今年度の目的は達成できており、本研究は順調に進んでいると評価できる。複合材料科学今後は、フロー式による連続反応プロセスにおいて、調製したペーパーリアクターの触媒性能評価を進めていく。特に、紙基板内部の微細空隙構造と触媒反応効率の相関を重点的に精査、知見を集めて最適化し、ペーパーリアクター触媒性能のさらなる向上を図る。当初は、フローマイクロ反応装置一式を購入して、紙基板上に形成した微細流路でフロー反応を検討する予定であった。しかし、微細空隙構造を有する紙自体をフローマイクロ反応場と見なす戦略が有効であると判断し、比較的高価なフローマイクロ反応装置一式の購入を見送り、代わりに安価なマイクロシリンジポンプを購入して検討を進めることとした。
痴呆症高齢者の残存能力測定尺度開発と看護介入

カナダの看護師によって開発された高齢者の残存能力を測定する尺度〔the Abilities Assessment Instrument略してAAIと呼ぶ〕を和訳してわが国に紹介した〔痴呆症高齢者の残存能力を高めるケア、174ページ、医学書院、2002〕。同尺度〔AAIと呼ぶ〕を和訳して、日本の臨床現場で活用されるべく、関東および九州の老人ホームやデイケアにおいて、ここ数年間、述べ100人の認知症高齢者を対象に測定してきた。その結果を基に、本和訳版の信頼性および妥当性について検証を重ねた結果、現時点において修正版43が完成した。そのプロセスと同尺度の信頼性と妥当性についての検証結果は米国の看護研究専門雑誌にて目下査読中である。この修正版を用いて、東北大学は川島隆太教授および、くもん学習療法センターと共同研究を行った。準実験法の下で、学習を介入として認知症高齢者の残存能力を介入前と後3ヶ月および6ヶ月の3時点において測定した。AAIの他に、Frontal Assessment BatteryおよびMini Mental State Examinationを用いた。その結果、AAIによる測定結果に有意差がみられた。また、学数回数とAAIスコアとの間に一定の相関がみられた。一方、FABとMMSEを用いた結果には有意差および相関はみられなかった。以上より、AAIは初期の認知症高齢者の残存能力を測定する上で有効であることが分かった。さらに学習介入法を用いたことで、学習療法は、少なくとも6ヶ月間行うことで効果がみられることも判明した。よって、AAIは、初期の認知症をもつ高齢者を対象としたスクリーニング目的として活用できる。AAIを用いることで、認知症をもつ対象者の早期発見・早期介入につながり、当事者やその家族の健康維持・促進に寄与できると考える。次に和訳された尺度を、わが国の臨床現場で活用するうえで適切でないと思われた内容については削除および修正を数回おこなった。その修正版をもとに現場検証を積み重ねてきた。その結果痴呆性を査定する既存の他査定表にはない本尺度の特徴がみえてきた。その一例として、対象者の記憶や表現能力を査定する項目として原版には「この部屋にあるものの名前を4つ言ってください」とあるが、これまで現場検証の結果、査定をおこなった部屋がさまざまで、査定をおこなった部屋のなかには必ずしも高齢者の目にとまる物品がおいてなかったことから、この項目の補完として、「若いころは何をしていましたか」を追加・修正した。その結果、回答として痴呆の度合いにかかわらず、対象者個々の生活史がうかがわれ、それが現在の対象者の心情に反映されているということがわかり意義深い結果が得られた。これはケアプランの作成にも寄与できると考えられる。次年度の計画としては、さらに対象者の数を増加するとともに、関東圏外においても研究活動を拡張することで標準化をめざし、本尺度の信頼性・妥当性についてさらに確立することができると考える。また本尺度と目下施設で利用されている他痴呆症査定尺度との相関関係も検討することでconcurrent validityについても明確になると思われる。昨年度に引き続き痴呆症高齢者の残存能力を測定する尺度開発のための活動を継続した。概念化された53の質問項目からなる本尺度の臨床現場における検証を続行した。県内及び県外における老人施設を訪ねて痴呆症高齢者を対象に1:1で測定を行った。対象者1人につき、30分から50分を要した。統計分析のため必要な数に至ったので目下本尺度の臨床上の信頼性及び妥当性を検証するための作業を行っている。本年度の成果としては、本尺度開発の経過を報告した論文と、痴呆症高齢者の在宅介護者についての論文が各々和・洋両雑誌にて出版されることとなった。

前者は、「痴呆症高齢者の残存能力測定尺度開発と看護介入についての研究」が看護実践の科学(2003年11月号、58-62)にて発表された。なお、両論文とも論文投稿前において国内・海外で開催された看護学会にて発表したものである。本尺度はカナダの看護師によって開発されAbilities Assessment Instrument(略してAAI)と呼ぶ。AAIは痴呆症研究における「出来ないことを診る」という従来の発想から飛躍して、「何が出来るか、能力が備わっているにもかかわらず認知障害のため明らかにされていない潜在能力は何か」という、プラス思考に基づいているのが特徴である。AAI原版の著者および出版社の許可を得て和訳(山下美根子監訳、痴呆症能力を高めるケア、医学書院、2002、174ページ)した日本語版を用いて、老人施設の痴呆症高齢者を対象に測定した結果を基に、AAI日本語版の信頼性および妥当性の検定を行った。延べ50人の高齢者について測定を行った。一人の対象者を測定する平均所要時間は30分(範囲30分55分)であった。文化の違いのため不適切と思われた質問項目を削除した上で検証した結果、本尺度日本語版の信頼性および妥当性についての統計分析を行った。信頼性と長谷川式簡易知能評価スケールとの並存的妥当性については0.7という結果が得られた。一方妥当性を検討するため因子分析については対象者の数が十分でなかったことから再度検証の余地がある。これまで老人施設において本尺度を用いて対象者の測定を行った結果、その都度本尺度の修正が必要とみなされ修正を繰り返してきたため、因子分析を行うための必要な有効回答数が低下した。さらに原版は質問項目の回答が2,3,4,5というさまざまな段階のリッカート法から成り立っているため、小集計や全体集計の処理上困難をきわめた。この一貫性に欠けたスコアリング法の統一を図るためにかなりの修正を要した。その結果リッカート法4段階を一貫して使用する修正版を作成した。語彙、表現、さらに集計法も含めて現時点において日本語版「痴呆症高齢者の残存能力測定尺度」は一応整合されたものとなった。これからはこの整合性のとれた修正日本語版を用いて対象者の数をさらに増加して再検討することで本尺度の構造がより明確になると考える。再度妥当性が検証された次の時点で看護介入としての方向性を打ち出したい。認知症高齢者の残存能力測定尺度(Abilities Assessment Instrument-略してAAI)の日本語版^1を作成し、ここ数年老人施設において、延べ100名の高齢者を対象に研究者が1対1で測定を行ってきた^2。その目的は、本日本語版尺度を、わが国の臨床現場で活用可能なものに開発することであった。今年度は、東北大学の川島隆太教授および、くもん学習センターと共同研究を行った。研究デザインはtime-seriesを用いた。
トビイロウンカにおけるSugar transporterの機能解析

イネ害虫トビイロウンカから同定したトレハローストランスポーターNIST8は、アフリカツメガエル卵母細胞を用いた生化学的解析の結果、既知の促進拡散型糖トランスポーターTRET1ではなく、水素イオン濃度の勾配を駆動にする糖トランスポーターであった。このトランスポーターをH-TRET1と命名した。組織別の遺伝子発現解析から、H-TRET1は、腎臓と同様の機能をもつ排泄器官、マルピーギ管において発現が顕著であった。腎臓において、漏出したグルコースは、腎細管でナトリウムイオンの電気化学的勾配を利用して再吸収される。マルピーギ管でも腎臓と同じように糖の再吸収が行われているということが1975年の生理学的な解析から推定されていた。しかし、糖の再吸収に関与するトランスポーターは同定されていなかった。H-TRET1が糖(トレハロース)の再吸収の役割を担うのかどうかを検証した。マルピーギ管には、Septate junctionと呼ばれる細胞間にすき間があり、ここを糖が通過して漏れ出ることは知られていた。この昆虫はアブラムシなどの吸汁性昆虫で、『甘露』と呼ばれる多くの糖を含む尿を排泄する。この甘露に含まれる糖をHPLCで分析したところ、血糖のトレハロースは検出されなかった。この結果は、トレハロースが排出されずに、マルピーギ管で再吸収されていることを示唆している。トビイロウンカは、dsRNAをインジェクションすることで、RNAiが起こる。そこで、H-TRET1 RNAi個体を作製し、その甘露を調べたところ、トレハロースが検出された。すなわち、H-TRET1はトレハロースの再吸収に関与すると考えられた。本研究により、未知であった昆虫の糖の再吸収のメカニズムを明らかにした。交付申請書に記載した研究目的については、実験の進捗状況により、予定より早く進んだ。腸における糖の吸収に関わる糖トランスポーターの解析だけではなく、昆虫の排泄器官に発現がみられたトランスポーターの解析を行ったところ、新規のトランスポーターの同定に成功し、数十年間、未知であった昆虫の糖の再吸収のメカニズムを明らかにすることができた。以上の点から、順調に進展していると評価する。問題点と解決方策トランスポーターの局在を解析するために、免疫組織化学的手法を行う必要があるが、最適な抗体を作製するに至らなかった。プロトン依存性のトランスポーターの同定に成功したものの、解析系としては不十会である。そこで、水素イオンの移動を測定するための装置を構築する必要がある。トビイロウンカはイネの吸汁性害虫であり、イネの師管液を多く吸汁することで、イネの生育に必要な栄養を奪うことで知られている。トビイロウンカは師管液に含まれる多くの糖を吸収するが、その分子機構はほとんど明らかにされていない。塘はトランスポーターと呼ばれる膜貫通タンパクを介して生体内へと輸送されることがほ乳類や植物においてわかっているものの、昆虫において、トランスポーターを介した輸送系は不明な点が多い。そこで、本研究では、トビイロウンカにおける糖の取り込みに関与すると考えられる組織である中腸に発現する糖のトランスポーターの機能を解析した。トビイロウンカESTデータベースを用いた解析から、中腸には7つの遺伝子が発現することがわかった。2007年にトビイロウンカからグルコースを輸送するトランスポーターが同定された。イネの師管液に含まれる糖はスクロースだけであり、グルコースとフルクトースの二糖類で構成されており、中腸内でそれぞれの単糖に加水分解されると考えられている。グルコースの取り込みを担うトランスポーターは明らかにされたものの、もう一つの分解産物であるフルクトースの取り込みを担うトランスポーターは未だ同定されていない。本研究では、中腸に発現する糖のトランスポーター候補遺伝子の一つであるNlst6をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させて、糖の取り込みについて調査したところ、NlST6はグルコース/フルクトーストランスポーターであることが明らかとなった。本研究の成果により、トビイロウンカはグルコースだけではなく、フルクトースも栄養源の一つとして、生体内へ取り込んでいることがわかった。

この結果は、トレハロースが排出されずに、マルピーギ管で再吸収されていることを示唆している。トビイロウンカは、dsRNAをインジェクションすることで、RNAiが起こる。そこで、H-TRET1 RNAi個体を作製し、その甘露を調べたところ、トレハロースが検出された。すなわち、H-TRET1はトレハロースの再吸収に関与すると考えられた。本研究により、未知であった昆虫の糖の再吸収のメカニズムを明らかにした。交付申請書に記載した研究目的については、実験の進捗状況により、予定より早く進んだ。腸における糖の吸収に関わる糖トランスポーターの解析だけではなく、昆虫の排泄器官に発現がみられたトランスポーターの解析を行ったところ、新規のトランスポーターの同定に成功し、数十年間、未知であった昆虫の糖の再吸収のメカニズムを明らかにすることができた。以上の点から、順調に進展していると評価する。問題点と解決方策トランスポーターの局在を解析するために、免疫組織化学的手法を行う必要があるが、最適な抗体を作製するに至らなかった。プロトン依存性のトランスポーターの同定に成功したものの、解析系としては不十会である。そこで、水素イオンの移動を測定するための装置を構築する必要がある。