hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽光を用いる水の完全分解のための色素増感型光触媒の開発

従来の研究で、紫外光下で水の光分解活性を示すKTaO_3をポルフィリン系色素で表面修飾すると、活性が向上することを見出した。本研究では、色素修飾KTaO_3光触媒の電荷移動過程の解明を試みるとともに、水の光分解活性のさらなる活性向上について検討した。1電荷移動過程の解明:KTaO_3光触媒の蛍光寿命を測定したところ、色素修飾によってKTaO_3の蛍光寿命は数nsから数百psに減少しており、KTaO_3表面の色素へ速やかに電荷が移動することがわかった。色素修飾KTaO_3光触媒で水を光分解するためには、紫外光と可視光でKTaO_3と色素をそれぞれ光励起する必要があることから、色素修飾KTaO_3中の電荷移動機構は植物の光合成に類似した二段階励起であり、KTaO_3中の励起電子が色素へ移動することで電荷分離が達成されていることが明らかとなった。2助触媒の複合による活性向上:金属酸化物とPtを複合して助触媒に用いると、Pt粒子が金属酸化物に内包されたコア/シェル構造が形成され、Pt助触媒上での逆反応が抑制されて活性が大きく向上した。さらに、昨年度に報告した修飾色素の複合効果と組み合わせることで、H_2及びO_2の生成速度はそれぞれ3.96及び1.98mmol g_<cat>^<-1>h^<-1>に達した。この生成速度はPt/KTaO_3光触媒のH_2及びO_2の生成速度と比較して約2000倍に向上しており、生成したH_2量と照射した光エネルギーから求められるエネルギー変換効率は、約0.05%と算出された。以上の結果から、色素修飾は無機半導体光触媒の水の光分解活性を向上させる効果的な手法であり、長波長域に光吸収帯を有する色素を用いることで、太陽光エネルギーの有効利用が可能な光触媒の開発が可能であることを見出した。従来の研究で、紫外光下で水の光分解活性を示すKTaO_3をポルフィリン系色素で修飾すると、活性が向上することを見出した。本研究では、この色素増感型光触媒の可視光応答化を試みるとともに、電荷移動過程の解明や色素の複合による活性向上について検討した。1可視光応答化:KTaO_3に変えてバンドギャップの小さな金属硫化物を用い、可視光水分解を検討した。水の光分解反応は進行しなかったが、色素修飾金属硫化物光触媒は犠牲剤水溶液からのH_2生成反応に高い活性を示した。色素修飾SnSの光触媒活性は色素が吸収帯を有する波長域で向上しており、色素の光吸収・励起が光触媒反応に関与していることを明らかにした。2電荷移動過程の解明:蛍光分光法で励起エネルギーの消滅過程を調べた結果、KTaO_3のフォトルミネセンスは色素修飾により減少し、色素の蛍光もPt助触媒の担持で減少した。Nd:YAGレーザーの2倍波と4倍波を励起光に用いて光起電力の過渡応答を測定したところ、電荷分離状態にあるKTaO_3の表面上の色素に2倍波を照射することで、KTaO_3の電位は増加した。さらに、KTaO_3を色素修飾すると数百μsを越える電荷分離状態が観測されたことから、色素修飾KTaO_3中の電荷移動機構は植物の光合成に類似した二段階励起であり、KTaO_3の励起電子が色素へ移動することで電荷分離が達成されていると推定される。3色素の複合による活性向上:色素の複合により色素修飾KTaO_3の水分解活性は大きく向上した。XPSスペクトルからは色素の中心金属間の電子的相互作用が観測され、複合により色素中の電気伝導度は向上した。さらにKTaO_3の電荷分離状態は色素の複合で長寿命化したことから、KTaO_3から色素に注入された励起電子が色素の複合によって拡散しやすくなることで、光分解活性は向上したと考えられる。この生成速度はPt/KTaO_

3光触媒のH_2及びO_2の生成速度と比較して約2000倍に向上しており、生成したH_2量と照射した光エネルギーから求められるエネルギー変換効率は、約0.05%と算出された。以上の結果から、色素修飾は無機半導体光触媒の水の光分解活性を向上させる効果的な手法であり、長波長域に光吸収帯を有する色素を用いることで、太陽光エネルギーの有効利用が可能な光触媒の開発が可能であることを見出した。
正標数の代数的ファイバー空間に関する研究

正標数の代数的ファイバー空間を研究した。特に全空間の多重標準束やその順像を重点的に調べた。標数0の場合における多重標準束の順像については、Popa-Schnellのものを始めとするいくつかの研究結果が知られている。多重標準束の順像は連接であるため十分な回数ねじれば大域的に生成されるが、Popa-Schnellはその回数についての具体的な評価を与えた。証明は消滅定理を使うため正標数では機能しない。この結果は強力であり、例えばViehwegのファイバー積を用いた議論と組み合わせることで、Viehwegの弱正値性定理について別証明が得られる。今回の研究では、正標数の代数的ファイバー空間について以下を証明した。簡単のため生成ファイバーの標準束に豊富性を仮定する。1.「大域的に生成される」を「弱正である」に弱めれば、Popa-Schnellの結果と同様の評価が得られる。2.底空間がAbel多様体ならば、弱正値性定理の類似が成り立つ。これらの結果は一般ファイバーにF純性などの仮定が不要であるという点においても新しい。与えられた代数的ファイバー空間がその仮定を満たすか判定することは難しく、これまでの研究結果を応用する際にはそれが障害の一つになっていたため、仮定を外せたことは有意義である。なお、より一般に滑らかな射影多様体間の分離的とは限らない全射についても、同様の主張を示すことができる。また、上述の結果を用いて飯高予想に取り組み、底空間が曲線かつ生成ファイバーの標準束が豊富ならば、予想が正しいことを証明した。これまでの研究結果では一般ファイバーがF純特異点のみを持つという仮定が必要だったが、その仮定を外して一般化することに成功した。研究計画通りに、弱い仮定の下で飯高予想や弱正値性定理について研究し、新たな結果を示すことができた。そのため、研究は順調に進展していると考えている。今後も正標数の飯高予想や弱正値性定理に関する研究を行う。今年度の結果を用いて、一般ファイバーに仮定を置かずに、全空間が3次元の場合の飯高予想について考察する。また、今年度の結果を生成ファイバーの標準束が弱い正値性しか持たない場合に拡張できるか調べる。
ウイルソン病変異蛋白発現の細胞生物学的意義

ウイルソン病は先天性銅蓄積症でウイルソン病蛋白ATP7Bの機能不全により引き起こされる。ATP7Bは肝細胞後期エンドゾームに存在し細胞質の銅をその内腔へ取り込みライソゾームを介し胆汁中へ排泄することを我々は報告してきたが、いまだ世界の研究者に完全には受け入れられていなかった。今回の一連の検討で様々な細胞を用い、様々な後期エンドゾーム局在蛋白発現ベクターを用いて後期エンドゾームでのATP7Bの局在を証明し(Int J Mol Med 11;293-298:2003,Am J Pathol 166;499-510:2005)、ウイルソン病の病態ならびに生体の銅代謝機構の解明に貢献した。我々はウイルソン病変異蛋白(ATP7B H1069Q)を発現した培養細胞のプロテアソームの機能を抑制すると細胞内凝集体が形成されることを報告した。今回の検討では培養細胞へプロテアソーム阻害剤(ALLN)を作用させるだけで細胞に中間経線維を含む細胞内凝集体が形成され、中間経線維のnetworkが消失した。TEMではこの構造は膜を有さず、線維成分に囲まれ、電子密度の高い沈着物を含む構造物として観察された。また細胞に変異サイトケラチンを遺伝子導入すると同様の凝集体が形成された。これらの細胞ではゴルジ装置の形態に変化が及んでおり、これらの凝集体はゴルジの機能異常を引き起こす可能性が示唆された(Exp Cell Res 288;60-69:2003,Cell Motil Cytoskel 57;37-52:2004)。またプロテアソーム阻害による凝集体はプロテアソーム機能の回復によりは可逆性に消失し、電子顕微鏡による観察でその除去にはautophagyを介した処理機構が関与していると考えられた。変異サイトケラチンにより凝集体が形成されると細胞質に存在する多くの蛋白質が凝集体に集まる現象がみられ凝集体の形成は細胞質蛋白の機能にも影響を与える可能性が示唆された(Exp Cell Res in press)。我々はウイルソン病蛋白の変異蛋白のひとつであるATP7B-H1069Qを培養細胞に発現させプロテアソームでの蛋白質分解を阻害すると中間径フィラメントから構成される核周囲の凝集体が形成されることを報告した(Gastroenterology 2001;120:967-973)。このような構造物はaggresomeとして近年様々な蛋白を核として形成されることが報告されている。その共通点は凝集体に中間径フィラメントとユビキチンが関与することでありこの現象は肝疾患におけるMallory体に類似している。今回の我々の検討では培養細胞に3種のプロテアソーム阻害剤を投与すると中間径フィラメントからなるユビキチンの関与した凝集体が形成された。この時細胞内の小器官を蛍光顕微鏡ならびに電子顕微鏡で観察すると凝集体を形成した細胞ではゴルジ装置のfragmentationがおこっていた。プロテアソーム阻害剤を除去すると凝集体は可逆性に消失し、それらの細胞ではゴルジ装置の形態も回復していた。また電子顕微鏡では中間径フィラメントに囲まれた凝集体と共にautophagicvacuoleが観察され凝集体の消失にはautophagyを介したライソゾームでの分解が関連していると考えられた。

また凝集体の存在する細胞ではゴルジ装置の機能に障害がおよび蛋白や脂質の細胞内輸送に変化がおよんでいる可能性が示唆された。真核細胞において蛋白は遺伝子の転写、翻訳によりポリペプチドとして形成された後に三次元的立体構造をとる(folding)。様々な原因により正しくfoldingされない異常蛋白が産生されるが、これらはプロテアソームにおいて分解を受ける。異常蛋白の産生が細胞の分解能を越えると細胞内にaggresomeと呼ばれる中間径線維(IF)の関与する凝集体(inclusion body=IC)が形成される。ウイルソン病変異蛋白を発現させた細胞でも変異蛋白とIFからなる凝集体が形成される。しかし、ICの細胞生物学的な意義は明らかではない。我々は二種の方法でICを形成させ、IFと細胞内小器官の形態を共焦点レーザー顕微鏡で観察、さらに電子顕微鏡(TEM)を用いて超微形態を観察した。培養細胞へプロテアソーム阻害剤(ALLN)を24時間作用させると細胞にICが形成され、IFのnetworkが消失した。TEMではこの構造は膜を有さず、線維成分に囲まれ、電子密度の高い沈着物を含む構造物として観察された。また細胞に変異CKを遺伝子導入すると同様のICが形成された。これらの細胞ではゴルジ局在蛋白が細胞内に点在して観察された。ALLN添加後、ALLNを除去して培養するとICは消失し、IFのnetworkとゴルジ装置の形態が回復していた。TEMによる観察では多くのautophagic vacuoleやライソゾームが観察された。プロテアソーム機能の阻害によりマロリー体類似のICが形成され、それらの細胞ではゴルジ装置の形態に変化を認め、その機能に影響が及んでいると推測された。プロテアソーム機能の回復によりICは可逆性に消失し、その除去にはautophagyを介した処理機構が関与していると考えられた。変異CK導入細胞においても同様の現象がみられ、これらの影響はIFの変化を介したものと考えられた。ウイルソン病は肝細胞から胆汁中への銅排泄障害により引き起こされる銅蓄積症である。ATP7B遺伝子の変異が原因でATP7Bの機能障害により引き起こされる。このATP7Bは肝細胞のゴルジ装置に存在する銅輸送体と考えられていたが、我々は以下の研究成果より肝細胞後期エンドゾームに存在すると結論した。C型Niemann-Pick病U18666Aの原因遺伝子産物であるNPC1の局在を比較するとこれらは共在した。またU18666Aを用いて後期エンドゾームとライソゾームを癒合させた状態にするとGFP-ATP7Bはライソゾームの蛋白とも共在した。以上よりATP7Bは後期エンドゾームに存在し、後期エンドゾームでの銅輸送体のATP7Bの機能不全がウイルソン病の本態であると考えられた。また、ウイルソン病変異蛋白により形成される中間径線維の関連する凝集体は細胞質の様々な蛋白をも凝集させることを見出した。この現象は細胞の様々な機能にも影響を及ぼすものと思われる。
コンフリクト解析による水資源システムの持続的開発・運用に関する研究

まず、持続可能な水資源開発を定義しなければならない。上水、工水、農水、レクリェーション、貯水池水位変化、発電、河川生態系、漁業、舟運などの異なる目的をファジイメンバーシップ関数で表し、ファジイ理論によりグレードの最大化と言う意味で、計画目的を明らかにした。曖昧性を考慮した水資源開発に関しては、4ステップ後(1ステップは1520年で、全体として60年100年後)を想定し、変化する入力および水需要での最適配置・規模決定を行った。すなわち、地球温暖等による水利用可能量の変化とそこでの曖昧性を加味すると共に、人口増加や高度文明による水利用形態の変化を考慮して、ファジイ理論による問題の定式化、ならびに、最適解の抽出を計った。つづいて、建設順序として、4ステップでのステップ間の曖昧性の変動、予算の限定を制約として、水需要量の不足量の最少化を目的として、ファジイDPにより解の導出を計った。動的計画法では、施設の組合せを状態量、決定量と定義し、0、1の組合せでの最適系列を求めた。水質汚濁物質と河道内での浄化能力を考慮した、BOX型の水量・水質の変化解析モデルを提案し、河道区分内での水質変化の推定とそれに伴う環境への影響度を運命予測モデルとして展開した。流域上下流での政策・目的間のコンフリクトを解消し、合意点を求めるために、ゴンフリクト解析による探索を行った。しかし、目的間の重みや嗜好の順位の資料が入手できず、実流域での適用は出来なかった。なお、観測情報が少ない場合の管理方式として、経験より情報量の曖昧性を定義する場合や噂、伝聞などの感覚的な情報を利用した流量予測と貯水池管理を明かにした。その結果、長期的な予測を取り入れた操作計画が可能となった。本研究の目的は、地球温暖化による水資源量の変化や人口増加および水利用の高度化による需要量の変化を考慮した持続可能な水資源システムの策定にある。そのため、流域の上下流問題や水量水質の多目的問題を扱おうとしている。本年度は計画初年度として研究の全体構成を計ると共に、資料収集と基礎理論の定式化を行なった。まず、コンフリクトアナリシスに関しては、水資源開発を例にとってその適用性を検討した。住民、自治体(国)をプレイヤーとする2人ゲームを行ない両者間で妥協の計りうる合理解の抽出が可能であった。ここにファジイ理論を導入することによって、曖昧な情報下での意志決定が可能となろう。続いて、持続可能な水資源開発計画であるが、地球温暖化での水資源量の変化をファジイ量で表現し、ファジイ線形計画法で最適施設計画の定式化を行なった。水需要量もファジイ量とし、ファジイ値が最大になるような施設計画を求めた。貯水池は月単位の操作を行ない管理方式も同時に求めることが出来た。得られた施設計画に対して、建設期間を3ステージと仮定し、各期での水資源量や水需要量を温暖化や社会変化に対応するファジイ量と見なし、ファジイ動的計画法により建設順序を求めた。ただし、目的関数は需要量に見合う供給水量の達成であり、貯水池操作は施設計画で得られたものを使用した。一方、水質予測や生態系に関しては、現在定式化であり明確な成果までは得られていない。今後、ファジイ理論との結合を計り、最適化モデルに組み込みたい。曖昧性を考慮した水資源開発に関しては、4ステップ後(1ステップは1520年で、全体として60年100年後)を想定し、変化する入力

および水需要での最適配置・規模決定を行った。すなわち、地球温暖化等による水利用可能量の変化とそこでの曖昧性を加味すると共に、人口増加や高度文明による水利用形態の変化を考慮して、ファジイ理論による問題の定式化を行った。上水、工水、農水、レクリェーション、貯水池水位変化、発電、などの異なる目的をファジイメンバーシップ関数で表し、ファジイグレードの最大化と言う意味で、計画最終時点での最適化を行った。つづいて、建設順序として、4ステップでのステップ間の曖昧性の変動、予算の限定を制約として、水需要量の不足量の最小化を目的として、ファジイDPにより解の導出を計った。動的計画法では、施設の組合せを状態量、決定量と定義し、0、1の組合せでの最適系列を求めた。水質汚濁物質と河道内での浄化能力を考慮した、BOX型の水量・水質の変化解析モデルを提案し、河道区分内での水質変化の推定とそれに伴う環境への影響度を運命予測モデルとして展開した。流域上下流での政策・目的間のコンフリクトを解消し、合意点を求めるために、ゴンフリクト解析による探索を行った。しかし、目的間の重みや嗜好の順位の資料が入手できず、実流域での適用は出来なかった。
寝たきり老人における自律神経機能障害出現の病態生理の解明に関する研究

本研究は、寝たきり高齢者のQOL及び、家族・介護者のQOLの向上を図るため、寝たきり高齢者の自律神経機能を評価し、特に介護上問題となる、睡眠障害・排尿排便障害・食思不振等の自律神経機能障害出現の病態生理の解明を試みることを目的として遂行された。対象は入院中の脳血管性およびアルツハイマー型痴呆と診断され、循環器疾患を除く身体的疾患によって寝たきり状態となった65歳以上の高齢者14名(男9名女5名、平均年齢69.3歳)である。方法は24時間血圧心拍計を装着し血圧・心拍をモニターするとともに、深部体温を測定した。同時に看護記録により睡眠・食事・排尿・排便の状態を把握した。自律神経機能の評価方法として、24時間記録された心拍からRR間隔の変動を求め、Auto regression modelから、高・低周波数領域のパワースペクトルを算出し、副交感神経機能の指標として0.15Hz-0.14Hz領域のHF成分のパワー値を、交感神経機能の指標として0.05Hz-0.15Hz領域のLF成分のパワー値をHFで除したLF/HFを採用した。また、対照として健常成人7名の心拍変動解析を行った。その結果、対象高齢者では、睡眠・排便・食思が不規則であり、深部体温の日内変動は不規則で明確なリズムは見られなかった。また、自律神経機能は、深部体温同様、睡眠に対応するリズムは観察されなかった。さらに、睡眠中のHF値の平均最大振幅は22.37+10.23msで、健常成人では44.63+16.87msであり有意に(p<0.01)低下していた。これらにより、寝たきり高齢者においては、深部体温のリズムが消失し、さらに自律神経の日内リズムも変調を来し、これらの内因性脱同調が、睡眠排便障害・食思不振などの自律神経機能障害の発現の原因に関与していることが強く示唆された。
不等式制約のある母数に対するBayes検定

正規分布の平均が環状に順序が付いているとき均一性を検定するための一般化Bayes検定を導き尤度比検定と検定力の比較を行い最小値はほとんど変わらないが最大値はかなり大きくなることを示した。無情報先験分布として対立仮説の作る凸多面錐体の中心から最も遠い角ベクトル上に一様分布をとらないと良い一般化Bayes検定が得られないこと、また最も遠い角ベクトルは2つづ組みをなし中心ベクトルと等角で交わることを明らかにした。平均に単純順序がついているときおよび樹状順序が付いているときも同様な考察により半正規分布を先験分布にとりBayes検定を導きその極限をとることにより一般化Bayes検定を導いた。これらの検定の検定力の比較が今後の課題である。正規直線回帰変化点模型において分散が変化点前と後で異なるとき、無情報先験分布に対する分散比の事後分布を導き信頼区間を構成することにより分散の均一性を調べるためのBayes検定を求めた。これは計算は複雑になるとはいえ、従来の最尤推定量の漸近正規性を用いる検定よりも小標本の時に正確に検定できるのでよい。これを腎臓移植後の生存データに適用し拒絶反応前と後とで分散に変化があるとはいえないことを明らかにした。無情報先験分布として対立仮説の作る多面錐体の中心から最も遠い角ベクトル上に一様分布をとらないと良い一般化Bayes検定が得られないこと、また最も遠い角ベクトルは2つづ組みをなし中心ベクトルと等角で交わることを明らかにした。正規分布の平均に単純線形順序が付いているとき、平均の均一性を検定するためのBayes検定を導いた。先験分布としては単純線形順序が作る凸多面錐体の各角ベクトル上に半正規分布を仮定する方法と各境界面上に半正規分布を仮定する方法で異なるBayes検定が得られる。それらの棄却域の違いを明らかにした。これらのBayes検定は先験分布の形に依存しているため実際に使うには直感的な意味がつかみにくい。また先験分布の母数を推定しなければならないと言う不便さがある。そこで半正規分布の極限をとることにより、Bayes検定から一般化Bayes検定を導き先験分布に依存しない検定方式を導いた。同様な発想で樹状順序の場合も一般化Bayes検定を導いた。これらは無情報先験分布に対するBayes検定とみてよい。今後これらの一般化Bayes検定が従来知られている尤度比検定やminmax検定の検定力と比べて大域的にどれだけ良い検定力を保持しているか調べる必要がある。解析的に比較することは困難であるからsimulation等により凸多面錐体の中心や各端点等で比較を行い理論的な結果と共に発表する予定である。
教師の自律的、持続的な体育授業研究を促すファシリテーターの支援のあり方

本研究では、教師の自律的、持続的な体育授業研究コミュニティの促進のために大学教員等のファシリテーターに求められる機能を明らかにすることを目的として、以下の課題を設定する。1)体育授業研究コミュニティに参加する教師がファシリテーターにどのような機能を求めているかを明らかにする。2)持続的な体育授業研究コミュニティに関わるファシリテーターはどのような方針で支援を行っているかを明らかにする。3)校内授業研究や民間授業研究コミュニティなどの形態の違いによる体育授業研究のエンパワメントのためのファシリテーターの機能のあり方を検討する。昨年度は、関連した国内外の文献研究に加え体育科の校内授業研究や授業研究コミュニティに関わる大学教員および指導主事等,体育主任,体育専科教員へのインタビュー,協働的な体育授業研究コミュニティの参与観察を行い,結果を分析中である。データ収集および分析は継続的に行い,校内授業研究や体育授業研究団体におけるファシリテーターの関わり方を教師の自律的、持続的な活動の促進の観点から観察および分析を行っている。データ収集および分析は継続中であるが、地域の教員と指導主事、大学教員の連携による協働的な体育指導資料の作成を通して専門意識の高まりや悩みの共有がみられることが示されている。一方で、各小学校内の教員に対する体育科への関心の喚起や指導資料に関する情報提供の仕方について検討することが課題となっている。文献研究,インタビュー,参与観察を継続的に行っている。授業研究コミュニティとの連携や調査協力者への依頼および調整を行うことができている。データの収集は長期間継続的に行うため、分析は途中段階であるが同時並行で進めている。持続的な支援を行っている大学教員等のファシリテーターの支援の方針を調査を継続する。また,国内および海外の事例の調査を踏まえ多様な形態のコミュニティにおけるファシリテーターの機能のあり方を検討し理論モデルを構築する。台湾とイギリスを訪問し関連研究者に調査の協力を依頼するための日程調整が主な課題となっている。本研究では、教師の自律的、持続的な体育授業研究コミュニティの促進のために大学教員等のファシリテーターに求められる機能を明らかにすることを目的として、以下の課題を設定している。平成29年度(1年目)は、教師の求めるファシリテーターの機能の構造を明らかにするために関連する文献研究と体育科の校内授業研究や授業研究コミュニティに関わる大学教員および指導主事等に対するインタビューを進めてきた。また、校内授業研究や体育授業研究団体における観察からもデータを収集している。この中で、学校現場では専門的な知識や具体的なノウハウなどの情報提供が求められる傾向があるが、ファシリテーターからの一方的な情報伝達のみでは自律的かつ持続的な発展を促す支援には課題が残ることが示唆されている。これらを基に、教師の自律的かつ持続的な授業研究コミュニティの支援に関わる質問紙の作成を進めている。平成30年度以降は、当初の計画に則り、これらのデータ収集の継続および分析を進めていく。また、台湾およびイギリス、その他海外の研究協力者からも情報を収集することを予定している。文献研究およびインタビュー調査、参与観察のデータ収集については平成29年度から平成30年度にかけて継続して行う計画であり、順調に進展している。平成29年度のデータ収集および分析から教師の求めるファシリテーターの機能を明らかにするための質問紙調査を作成、実施し、授業研究の形態や教師の属性による差異や関係性を検証する。また、質問紙調査による量的データと質的データの結果を比較、解釈するため、インタビューの継続、授業研究コミュニティの参与観察を実施する。

また、海外の体育授業研究コミュニティのファシリテーターに対するインタビュー、参与観察を通した事例調査(台湾、イギリスを予定)を実施し、校内授業研究や地域の民間授業研究コミュニティなどの形態に応じたファシリテーターの機能のあり方を検討し理論モデル化する。持続的な支援を行っている大学教員等のファシリテーターの支援の方針を調査を継続する。また,国内および海外の事例の調査を踏まえ多様な形態のコミュニティにおけるファシリテーターの機能のあり方を検討し理論モデルを構築する。台湾とイギリスを訪問し関連研究者に調査の協力を依頼するための日程調整が主な課題となっている。次年度使用額は、主に質的分析ソフトウェアNVivo 11の購入を見合わせているために生じている。最新版のNVivo 12が平成30年3月に販売開始となったため、機能および価格を検討したうえで今年度に購入を予定している。国際学会(AIESEP,スコットランド)への参加が日程上実現できなかったことが主な理由であった。
カットオフを有する鉄筋コンクリート部材の付着設計法

鉄筋は工場で製作され,建設現場へ運ばれる。鉄筋コンクリート建物の施工にあたっては,鉄筋をつなぐ必要があるが,鉄筋が不要な個所で鉄筋を省略できれば施工が格段に容易になる。これをカットオフという。現在,カットオフの設計法は非常に複雑であり,改善が求められている。本研究では実験により設計法を簡略化する基礎的データが得られ,このデータに基づいて新たな設計法を提案した。「2段目カットオフ筋に0.6倍の低減が必要か」この問題は二者択一ではない。また,通し筋の付着検定とも関連がある。2段筋が1段筋に比べて付着強度が約0.6倍になる原因は,次のように説明できる。付着応力τによって生じる放射状応力があばら筋にTの引張力を生じさせると考えると,2段筋では2倍の引張力2Tが必要になる。よって2段筋の付着強度は1段筋の1/2倍であっても不思議ではないが,2段目の鉄筋は1段目より内側にあって強い拘束を受けるため,拘束効果を1.2として1.2/2 = 0.6倍となるというのが申請者の解釈である。しかし,カットオフ筋と通し筋の付着応力度は同時に作用するとは限らない。とすれば,0.6倍の低減は不要になり,むしろ付着強度を1.2倍とすることができる。このことを確認するため,2段配筋を持つ試験体を作成し,曲げ破壊,カットオフ筋の付着破壊,通し筋の付着破壊の3種およびその複合的破壊を実現,設計条件を明らかにした。19世紀に最初の鉄筋コンクリート建物が建設されて以来、部材の途中で鉄筋を切断する「カットオフ」は、施工上不可欠な工法として世界中で用いられてきた。カットオフは、鉛直荷重、地震荷重のいずれに対しても弱点になりやすいので、細かい規定が設けられている。ところが、カットオフの規定は日米で大きく異なる。日米どちらの規定が正しいのか?本研究は、地震荷重を想定した静的加力実験を行うことにより、この問題に決着をつけようとしたものである。平成26年度に行った実験結果を含め、内外の実験結果を分析し、2段目カットオフ筋の付着強度について、設計条件を検討した。さらに、「付着応力度の計算において有効せいを差し引く必要があるか」について検討を進めた。そして、日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」(2010年版)の改定案を作成する。この規準は、わが国で、ほぼすべての鉄筋コンクリート建物に用いられており、社会的なインパクトは高いものと予測される。平成25年には,主筋本数,カットオフの有無と長さ,せん断補強筋比をパラメータとし,8体の実験を行った。せん断補強筋が多いほど,カットオフの影響が小さくなることがわかった。平成26年,27年には,平成26年度に行った実験結果を含め、内外の実験結果を分析し、2段目カットオフ筋の付着強度について、設計条件を検討した。そして、日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」(2010年版)の改定案を作成した。平成26年度は2段配筋を持つ試験体を6体、1段配筋を持つ試験体を2体作成し、曲げ破壊,カットオフ筋の付着破壊,通し筋の付着破壊の3種およびその複合的破壊を実現して,設計条件を明らかにした。平成26年度に行った実験結果を含め、内外の実験結果を分析し、3段,4段配筋の基礎梁にも適用できるようなカットオフ筋の設計条件を明らかにする。そして、平成27年度に提案した、日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」の改定案について、実務設計者からの意見を取り入れつつ、検討・改良を進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。鉄筋コンクリート構造平成26年度に行った実験結果を整理し、2段目カットオフ筋の付着強度について、設計条件を明らかにする。さらに平成26年度の実験結果を詳細に分析することにより、「付着応力度の計算において有効性を差し引く必要があるか」について検討を進める。当初の実験計画より試験体の制作費及び数を削減したため28年度が最終年度であるため、記入しない。

平成26年度に行った実験結果を整理し、詳細に分析することにより、「付着応力度の計算において有効性を差し引く必要があるか」について検討を進める。実務設計家からの要請が高いので,平成27年度末に発刊予定の日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」等、に反映させたい。このための実験結果整理の為の人件費及び成果発表の為の旅費に使用したい。28年度が最終年度であるため、記入しない。
合同ゼ-タ-関数の決定に関する研究

有限体上の次のような種数gの超楕円曲線族のLー関数の決定について研究した。すなわち,で生成される二通りの族を対象とした。第一に、そのLー関数のすべての根が、1の巾根とp(:qを割る素数)の巾との積で表示されるための条件がpと種数gとで表現できるかどうかを考察し、そのための(すなわち曲線が超特異になる条件)必要かつ十分な条件を与えた。q自身が素数のとき、これはRiemann HypothesisやManin Theoryから導かれることは既に発表したが、一般の場合はGauss sum,Jacobi sum,Stickelberger Theorem,Dirichlet Lーfunctionなどを必要とし、予想通りに解決できた。この成果はJour.NumberTheoryに掲載された。次に、この場合に、Lー関数(qの多項式として)の係数を具体的に表現することを問題にした。先に得られた結果を利用すれば、幾つかの簡単な量により計算しやすい形に表現できることが解った(第二の輪文として準備中)。さらにq=p,gが奇数,fが素数でpの位数がmod.fでgのとき、Lー関数の係数を完全に決定した。正規な曲線と超特異なそれとの、いわば中間に存在するであろう曲線族について、CartierーManin行列との関連で同様な問題を研究してみた。計算機による限りでは、我々の予想は正しかった。またg=3の場合には、その存在を証明できた。Niederreiterは、我々の予想について、問題の曲線が存在するための必要条件を与えたが、これが十分でないことも判明した。研究分担者の宮脇、伊吹山は数論の面から情報を提供した。また、佐藤は関連分野で別に示された通りの研究成果を挙げた。
スーパーカミオカンデにおける太陽フレア由来のニュートリノ探索

太陽フレアは太陽表面で起きる爆発現象である。太陽フレアに伴って様々な波長の電磁波や高いエネルギーを持った粒子が50年以上前から観測されているが、粒子がどのように加速されるのかはいまだに明らかではない。太陽フレアに伴う粒子のうち、電荷を持たない中性子やニュートリノは惑星間磁場の影響を受けないため、粒子加速の機構を解明するために重要である。太陽フレアに伴う中性子は観測例があるが、ニュートリノの観測例は未だにない。本研究では世界最高感度のニュートリノ検出器であるスーパーカミオカンデ検出器を用いて太陽フレア由来のニュートリノを探索し、太陽フレアにおける粒子加速機構に新たな知見を与える。
咬合診査システムの開発研究

本研究はSGGシステム固有の下顎運動計測機能を応用して、咬合診査、診査のための解析方法を研究、開発する目的で行なわれた。概要は、(1)一連の咀嚼運動の安定性を客観的に判定する方法論の開発と、(2)個々の下顎運動データより、上下顎歯列弓の歯牙滑走状態(早期接触部位)の判定法の確立であった。(1)は、全ての咀嚼サイクルひとつひとつの開口角度、閉口角度を計算、表示し、その散布図の90%、80%の等確立偏差だ円を適合させ、その中心座標、長径、短径から、サイクルの安定性、側方展開角を判断する方法、並びにそのプログラムを開発した。この方式は結果の表現法など、ソフトウェアの細部仕様に検討の余地はあるものの、咀嚼運動の安定性の評価法としての有効性が示唆された。(2)では、まず、咬合面形状の表現法として課題番号59480387によって開発した咬合面形状計測・表現・切削法(補間スプライン)を改良し、新たにB-スプライン曲面パッチ法を試みた(1咬合面あたり1Kバイト)。その結果、他の部位に影響を及ぼすことなく、任意の部位の変形が可能となり、コンピュータF.G.P.法のうち、基本形状設計の段階まで開発することができた。しかし、次の段階の、対合歯の形状曲面との差をとる演算、すなわち、早期接触部位の計算のためには、咬合面表現単位と同じ量のメモリが2面(2メガバイト)必要であるために、パーソナルコンピュータの処理能力を越える。従って、実際のアプリケーションプログラムの開発は、今後の課題として残された。1.試料の作成および咬合面形状計嘉法の改良(山村雅章,青木英夫)従来,シアンを使用していたシルバーダイにかわり,硫酸銅浴によるカッパーダイ模型制作法を開発した.これにより,一般の歯科技工室でも試料制作が可能となり,天然歯列模型30組を収集した.表面性状,寸法変化は従来のシルバーダイと比較して,ほとんど差は認められなかった.2.形状計測法の改良(藤田忠寛,青木英夫)形状データは, 2バイトバイナリーデータで64Kbで表現できた.また,このデータをもとに石膏ブロックへの等倍の咬合面自動彫刻を試み成功した. 1.2.の成果は,第77回日本補綴歯科学会学術大会,第2回国際歯科補綴専門医学会(ICP)において発表した.また, 1.2.の研究設備は,課題番号59480387により行なっているが,画像処理ワークステーションとしての能力に限界があるため,さらに少ないデータにて表現する必要が生じた.そこで,来年度のコンピュータFGP法の研究課題のなかで試みる予定である.3.下顎運動データのフォーマット作成(玉置勝司,青木英夫)SGGアナライジングシステムのソフトウエア改良に先立ち,測定系の精度試験を行なった.その結果,マグネットに旋回を与えない場合はほぼ仕様どうりの精度があるが,下顎と同じ程度の施回運動時には,歪みが生じることがわかった.そこで,ヒト下顎の運動をシュミレートする装置を開発して,各位置での校正表を作成した. SGGシステムは,元来運動軌跡を描記するたるの装置であるが,内蔵ADコンバータを直接ドライブする事によって,次年度のFGP法に使用するためのプログラムを開発した.これらの成果は,神奈川歯科大学学会第22回総会において発表した.【○!1】咬合接触の診断法の開発:62年度の結果をもとに、新たな解析方法を試みた。SGGシステムより収集した時系列的な下顎運動データ(最大7分間)の個々の咀嚼サイクルにおいて、閉口位よりある一定の開口位までと、ある開口量から嵌合位までの経路に直線を適合させる。

つぎに、下顎の進入角度(直線の傾き)の分析のため、横軸に開口角度、縦軸に閉口角度をプロットし、等確立偏差楕円を適合させるプログラムを開発した。その結果、楕円の長径、短径によって咀嚼サイクルの安定性が客観的に判定可能となり、また、楕円中心の位置と歯列の側方展開角との関連性も、資料(歯列模型)の臨床的観察の結果とよく一致する傾向がみられた。【○!2】コンピュータF.G.P.法に関する研究:62年度において収集した資料(歯列模型)より得られる標準的な咬合面形状データをもとに、症例に合わせて設計する手法を開発した。課題番号59480387では、三次の補間スプライン曲線使用のため、マスターパターンの指定点どおりの形状は生成するが、1カ所の変形が全体に影響を及ぼす。そこで、B-スプライン曲面パッチを使用して、指定点を通るような曲面発生プログラムを開発した(プログラムサイズ238Kバイド)。これにより、咬合面形状設計が可能となった。次の段階のF.G.P.法は、設計された咬合面と、対合歯の曲面データとの差から簡単に実行できる。しかし、演算処理によって生成されるカッターパス曲面データは現有のパーソナルコンピュータの容量を越える。即ち、ワークステーションクラスが必要となる。従って、コンピュータF.G.P.を実行するアプリケーションプログラムの開発は今後の課題として残された。
魚類コラーゲン架橋形成機構に関する研究-魚類コラーゲンの化学的不安定性の原因究明

希酢酸に対する高い溶解性に示される魚類コラーゲンの化学的不安定性は、魚類コラーゲン分子間の架橋が、哺乳類のものと比較して、量または質的に異なることを示唆している。しかし魚類では、コラーゲンの架橋およびその形成機構は明らかでない。そこで、コラーゲン架橋形成機構の基礎的情報を得るために、フグのLH各分子種(LH1、2a、2b、および3)のcDNAをクローニングするとともに、成魚各組織および初期胚における発現特性を明らかにした。魚類コラーゲンは、酢酸などの弱酸および希薄な強酸などに対する溶解性が極めて高く、化学的に不安定であることが知られている。長年の謎とされてきた不安定性の原因の1つとして、分子間架橋の量や質が哺乳動物のものと異なることが予想されている。しかし、魚類ではコラーゲンの架橋に関する研究は僅かであり、その架橋形成機構に至っては全く不明である。トラフグTakifugu rubripesを用いた研究より、LH1およびLH3に比較してLH2の発現量が顕著に少ないことが明らかになった。その結果より、魚類コラーゲンが化学的に不安定であるのは、LH2の発現量が少ない、あるいはさらにその活性が弱いために、安定な架橋形成の前初発反応が起こり難いのではないかと予想される。さらに、魚類コラーゲンの架橋形成機構を明らかにすることを最終月標とし、比較的安易に入手可能なコイCyprinus carpioを用いて魚類LH2に関する知見の集積を試みた。RT-PCRおよびRACE法の結果、コイLH2の一次構造の決定に成功した。得られたコイLH2 cDNAは、5'非翻訳領域に83bp、ORFに1548bp、3'非翻訳領域に449bpを有し、全長2080bpであった。演繹アミノ酸配列は518残基のアミノ酸より構成されていた。コイLH2およびGAPDHの遺伝子特異的プライマーを用いる各組織における発現解析の結果、実験に供したほとんどの組織においても発現することが示された。しかし、その発現量は組織により異なり、脾臓でやや高い発現が認められた。一方、皮、鰭および肝臓における発現量は低かった。この結果は、トラフグを用いたLH2 (LH2aおよびLH2b)の発現解析結果とは異なり、LH2発現様式には魚種により特異性があることを示唆していた。さらに、魚類コラーゲンの架橋形成機構を明らかにすることを最終目標とし、比較的安易に入手可能なコイCyprinus carpioを用いて魚類LH2に関する知見の集積を試みた。この結果は、トラフグを用いたLH2(LH2aおよびLH2b)の発現解析結果とは異なり、LH2発現様式には魚種により特異性があることを示唆していた。魚類コラーゲンは哺乳動物のものと比較して酸に対する溶解性が極めて高く、化学的に不安定である。その原因の1つとして、分子間架橋の量や質が異なることが予想される。哺乳動物においてリジルヒドロキシラーゼ(LH)は、コラーゲン分子の架橋形成初期段階の反応を触媒すると考えられている。LHには3種類の分子種が確認されており、LH1は三重らせん領域、LH2はテロペプチド領域のリジン残基の水酸化を触媒することが知られている。LH3については、未知である。一方、魚類においてLHの知見はほとんどない。本研究では、魚類コラーゲンの架橋形成機構を解明するために基礎的知見の集積を目的として、コイLH分子種のmRNA発現量を検討した。

コイの13組織(心臓、鰓、腎臓、脾臓、肝臓、脳、胆嚢、眼、普通筋、血合筋、皮、尾鰭および鰾)から全RNAを抽出した。逆転写反応から得たcDNAを鋳型とする定量的PCRにより、各組織におけるLH13mRNAの発現量を求めた。全てのLHmRNA発現が検討した全組織において認められた。LH1は、肝臓において非常に低く、脳および血合筋においては高かった。一方、LH2は、腎臓、鰾および皮において非常に低い発現量を示し、脳、普通筋および鱒では高かった。LH3は、組織間における発現量の差が小さかった。魚類の皮は一般的に酸溶解性が高いことが知られている。酸に対して安定な架橋形成反応を触媒することが予想されているLH2の発現量が低いことが、コラーゲンの化学的不安定性に関わる要因の1つであることが示唆される。
Toll様受容体CD180を介した感染に伴う多発性骨髄腫の進展機序解明

多発性骨髄腫におけるToll様受容体(TLR)CD180の機能解明を進めた。多発性骨髄腫におけるCD180の発現様式をデータベースにより解析したところ、1)正常形質細胞に比べて有意に強発現すること、2)骨髄腫細胞の中でも幹細胞の含まれるCD138陰性細胞で発現が高いこと、3)骨髄から採取すると時間の経過に伴い発現が低下することが明らかになった。ここから、CD180は骨髄微小環境にある骨髄腫幹細胞で発現が亢進しており、LPS刺激は幹細胞を刺激して増殖の亢進に働くことが示唆された。骨髄腫細胞をストローマ細胞の共存の有無でマウス皮下に移植すると、ストローマ細胞の共存時のみLPS投与による増殖亢進が見られた。ストローマ細胞の共存下では骨髄腫細胞のCD180発現が亢進しており、LPSに対する感受性が高まったと考えられる。一方、CD180発現の抑制に働く低分子阻害剤には、LPSを介した増殖刺激を阻害する作用が示唆される。続いて、CD180の転写制御機構の解明を進めた。その結果、CD180が転写因子Ikarosにより転写活性化されていること、Ikaros分解を介して抗骨髄腫作用を示すサリドマイド誘導体レナリドマイドがCD180発現を抑制し、LPSによる増殖刺激を阻害する作用が明らかになった。LPS投与前にレナリドマイドを投与したマウス移植モデルでは、骨髄腫細胞のCD180発現が見られず、増殖亢進作用も見られなかった。また、骨髄腫患者の後方視的解析においても、レナリドマイド投与中の症例では細菌感染に伴う病態悪化が見られなかった。ここから、レナリドマイドには骨髄腫細胞のCD180の発現抑制を介して感染に伴う病状の悪化を予防する働きが示唆された。平成30年度内に設定した研究目標を達成した。最終年度である平成31年度内には、骨髄腫患者のCRP値上昇時のMタンパク値変化の後方視的解析を症例数を増やして行い、両者の相関性を解析すると共に、検体が入手できる症例についてはCD180発現レベルを解析し、感染の有無やCD180発現レベルと予後との関連についても解析を進める。まず、骨髄腫患者に感染が起きる前後の病態の変化を、骨髄腫細胞が産生するMタンパクの血清中の値を指標として後方視的に解析した。その結果、全36症例中、細菌感染に伴う炎症マーカであるCRP値の上昇が見られた10例のうち8例でMタンパク値が継続的に上昇、すなわち病態が悪化する傾向が明らかになった。続いて、多発性骨髄腫におけるTLRの発現様式をOncomineデータベース(https://www.oncomine.org/)により解析したところ、TLRの中ではCD180のみが正常形質細胞に比べて有意に強発現していた。CD180はグラム陰性菌由来のリポ多糖(LPS)を認識するTLR4に高い相同性を持ち、その下流でNF-κBやJNK、ERKキナーゼ経路の活性化を介して増殖亢進や抗アポトーシスに働く。従って、骨髄腫患者で見られた細菌感染に伴う病態の悪化には、TLR4やCD180を介した機序の存在が示唆される。そこで、骨髄腫患者由来の細胞や骨髄腫細胞株のTLR4とCD180発現を解析した。すると、CD180発現がほとんどの骨髄腫細胞と細胞株で検出されたほか、LPS刺激がCD180発現に応じて骨髄腫細胞株の増殖を有意に亢進させること、その下流でERKやJNKキナーゼの活性亢進が誘導されることがわかった。平成29年度内に設定した研究目標を達成した。

ここから、レナリドマイドには骨髄腫細胞のCD180の発現抑制を介して感染に伴う病状の悪化を予防する働きが示唆された。平成30年度内に設定した研究目標を達成した。平成30年度内に、CD180の転写調節機構の解明や発現抑制に働く低分子阻害剤の同定とマウスを用いた治療モデルにより、進展抑制に有効な治療法の開発を進める。最終年度である平成31年度内には、骨髄腫患者のCRP値上昇時のMタンパク値変化の後方視的解析を症例数を増やして行い、両者の相関性を解析すると共に、検体が入手できる症例についてはCD180発現レベルを解析し、感染の有無やCD180発現レベルと予後との関連についても解析を進める。
グアニル酸シクラ-ゼ活性調節の分子機構の解析

サイクリックGMPは、ホルモンや神経伝達物質などの細胞外シグナルを細胞内発現系に伝える重要なセカンドメッセンジャ-である。その合成機構の解明のため、合成反応を担っているグアニル酸シクラ-ゼの解析を行った。我々は、従来よりグアニル酸シクラ-ゼの精製、それに対する単クロ-ン抗体の作製とそれを用いた免疫組織化学的検索、および本酵素の活性化機構を解析してきた。本年度、こうした研究を背景にして、可溶性グアニル酸シクラ-ゼの70kDaサブユニットおよび82kDaサブユニットのcDNAクロ-ニングを行い、両サブユニットのcDNAとそこから推定されるアミノ酸配列を決定することに成功した。両サブユニトの一次構造を比較すると、そのN末端側の約半分は互いにユニ-クな配列をとっていた。それに対してC末端側の約半分は両サブユニット間に高いホモロジ-があり、その部分は同時に膜結合型グアニル酸シクラ-ゼや、アデニル酸シクラ-ゼともホモロジ-があった。これらのことから、可溶性グアニル酸クラ-ゼの両サブユニットとも解媒ユニット部位を持っていることが推測された。しかしながら、cDNAを哺乳類動物細胞に導入して発現させてみると、グアニル酸シクラ-ゼ活性は、両サブユニットを導入した時のみ発現され、活性発現には両サブユニットの相互作用が必要であることを示した。最近NO(一酸化窒素)によるグアニル酸シクラ-ゼの活性化が、生理的活性化機構として注目されているが、その活性化機構の解析などに、このcDNA発現系が非常に有用であると考えられる。
電極触媒反応を追跡する表面増強テラヘルツラマン散乱分光装置の開発

本研究ではテラヘルツラマン分光法と表面増強ラマン散乱(SERS)を組み合わせ、燃料電池カソードで起こる酸素還元反応(ORR)や蛋白質・酵素など生体高分子を電極に固定した状態で駆動される電極触媒反応などに応用することを目的としている。光源や超狭帯域ノッチフィルタなどを検討し、He-Neレーザー光源に市販のブラッググレートノッチフィルタ(BNF)を組み合わせた光学系を従来のラマン顕微鏡に組込み、テラヘルツラマン顕微鏡を構築した。電極反応において変化が予想されるナノ構造体のフォノン計測が可能かどうか見極めるため、金クラスタを計測した結果、明確なバンドを観測した。本研究では、テラヘルツラマン分光法と表面増強ラマン散乱(SERS)を組み合わせて、燃料電池カソードで起こる酸素還元反応(ORR)や蛋白質や酵素など生体高分子を電極に固定した状態で駆動される電極反応など、様々な電極触媒反応に応用しようとしている。現状では、テラヘルツラマン計測用のレーザー励起波長とフィルタの選定とSERS活性な基板を構築するための装置の移動と再立ち上げに時間がかかっており、ようやく構築する分光システムの概要が決まったところである。具体的にはテラヘルツラマン顕微鏡においてHe-Neレーザー(632.8 nm)励起で測定を実施することを決定し、現在テラヘルツラマン分光用の長狭帯域ノッチフィルターの選定をおこなっている。また、SERS活性基板として使用予定である球状セグメントボイド(SSV)アレイプラズモニック結晶基板の製作に必要な、迅速対流堆積法によるナノスフェア粒子膜形成装置を今年度初めに申請者の研究室に移設する予定であったが、実際には同時に移設する装置に関する手続き等の都合で年度末にまで遅れてしまった。そのため、途中からはSERS計測用の基板としてSSV基板ではなく、Auナノ粒子やシリカ被覆Auナノ粒子を表面にキャストすることによって構築できるギャップモード形の基板で計測することを検討した。実際には、ギャップモードが励起できるのはAuナノ粒子の直下のみであり、電極触媒反応を再現性良く追跡できるかどうか不明である点と、生体高分子のような巨大分子をギャップにすると信号増強度が低下するため、計測対象に応じて併用してゆくこととした。テラヘルツラマン分光系の部品選定に時間を要した。本研究では、テラヘルツラマン分光法と表面増強ラマン散乱(SERS)を組み合わせ、燃料電池カソードで起こる酸素還元反応(ORR)や蛋白質・酵素など生体高分子を電極に固定した状態で駆動される電極反応などに応用することを目的としている。本年度は、ヘリウムネオン(He-Ne)レーザーを光源とし、超狭帯域ノッチフィルターを組み合わせた顕微光学系を従来のラマン顕微鏡の反射部に組込むことで、テラヘルツラマン顕微鏡を構築できた。また、785 nm励起の光学系も別途構築し、複数波長でテラヘルツラマンスペクトルを得られる状況になった。異方性を有する金属ナノ構造のフォノンバンドを評価することができるかどうかを明らかにするため、AuナノロッドやAuクラスタにおけるテラヘルツラマン測定を実施したところ、いずれの場合も200 cm-1までの範囲に複数のバンドを観測できた。特にAu8クラスタについては、配位子が異なっても骨格構造が一定の場合は同様のスペクトルが観測された。今後、これらについては、振動計算との比較を行う他、電位を印加したり、光による形状変化など摂動をくわえた際の変化を追跡する。また、燃料電池カソードに利用可能な高性能・高耐久性が期待されているPtNiナノフレームについても計測を行ったが、明確なバンドは観測されていない。今後、Au基板上にPtナノフレームを固定したギャップモード型表面増強を利用した計測を行いたいと考えている。それが実現できれば、反応中のラマンバンドの変化に着目した計測が可能になるだろう。また、高分子薄膜についてもテラヘルツラマン計測を行ったが、今のところ分子間相互作用に基づくバンドは観測できていない。周辺の環境を変えて、湿度や温度に変化をくわえる改造が必要かも知れない。早急にテラヘルツラマン用超狭帯域ノッチフィルタを購入し、テラヘルツラマンスペクトルの実証的計測に取り組む。その後、適切なSERS基板を用いた研究へと展開する。貴金属触媒における計測は、より高感度なギャップモード形SERS基板を利用し、蛋白質や酵素など巨大分子が活性サイトとなる反応の計測には、SSV形プラズモニック結晶を用いて実施する。界面物理化学テラヘルツラマン用のフィルタの選定が間に合わず、次年度購入としたためテラヘルツラマン用ノッチフィルタを購入する。
ブリの摂餌刺激機構に関する研究

1.本研究は,マアジ筋肉水抽出エキスが,既往の分析値に基づく合成エキス(アミノ酸,ヌクレオチド,クレアチン等の有機塩基,および乳酸を含む)よりブリに対して強い摂餌刺激効果を示すことから,エキス中の未知の有効成分の検索及び有効成分による摂餌刺激と化学感覚との関連を明らかにするために計画された。2.平成3年度は有効成分の分子量についての検討をゲル濾過法で行った。マアジ筋肉水抽出エキスを限外濾過(分画分子量10,000)して得られた濾液をSephadex G-15でゲル濾過に付し,得られた分画液をグループ分けして各グループ内の分画液を合一したものについてブリ若魚(平均体重,14,4g,25.9g)に対する摂餌刺激効果を調べた。あわせて各画分についてニンヒドリン反応,紫外部吸吸光度等の測定を行った結果,おもな摂餌刺激成分は分子量約600以下の画分に集中して含まれることがわかった。各画分に対するブリ(体重420-524g)味覚神経応答を調べた結果,摂餌刺激効果をもつ画分に強い味覚器刺激効果が認められた。3.平成4年度はイオン交換法によって荷電性の面から検討した。マアジ筋肉エキスの限外濾過(分画分子量10,000)液を,DEAE-SephadexA25陰イオン交換体およびCM-Sephadex C-25陽イオン交換体を用いバッチ法によりイオン交換処理を行った後ブリ若魚(平均体重31.1g)に投与して摂餌刺激効果を調べた結果,DEAE-Sephadex処理により摂餌刺激効果は減少し,一方,CM-Sephadex処理では殆ど影響はみられなかったが,DEAE-Sephadex処理後にCM-Sephadex処理を施すとさらに効果が減少した。これらの結果から,有効成分の一部がDEAE-Sephadexに吸着されることおよびCM-Sephadexによって除去される成分にも他の成分との間に協同的な作用があることが示唆された。有効成分が荷電成分として分離できれば,今後さらに荷電性を利用した細分離が可能となる。本研究は、マアジ筋肉水抽出エキスが,既往の分析値に基づく合成エキス(アミノ酸,ヌクレオチド,クレアチン等の有機塩基,及び乳酸を含む)よりブリに対して強い摂餌刺激効果を示すことから,エキス中の未知の有効成分の検索及び有効成分による摂餌刺激と化学感覚との関連を明らかにするために計画された.本年度は低分子ペプタイド等の分子量のより大きい化合物の効果を吟味する目的で,マアジ筋肉エキスをゲル濾過により分画し,各画分の摂餌刺激及び味覚器刺激効果を調べた.1.マアジ筋肉水抽出エキスのゲル濾過画分の摂餌刺激効果筋肉エキスを限外濾過(分画分子量10,000)した後,Sephadex Gー15でゲル濾過し,10mlづつ連続採取したゲル濾過画分を前半(A)と後半(B)に2分して合一したものについてブリ若魚(平均体重,14.4g,25.9g)に対する摂餌刺激効果を調べた結果,おもな有効成分はAに,さらにAを前半(A_1)と後半(A_2)に分げて調べた結果,A_1に含まれていた.2.ゲル濾過画分の化学分析結果