hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙プラズマ中における波動-粒子相互作用の研究(複数衛星による観測と計算機実験による共同研究)

ISTP衛星群をしめくくる欧州のCLUSTER衛星が打ち上がる予定であったが、その打ち上げ失敗により、本国際学術研究も計画の変更を余儀なくされた。しかし、それにもかかわらず、GEOTAIL,WIND,POLAR,Freja,AKEBONO衛星による共同研究は積極的に推進された。Type III Solar Burstや2fpエミッションのGEOTAIL,WIND衛星による共同観測によりその伝搬特性、発生場所の特定に成功した。また、Freja,GEOTAIL,WIND衛星によって観測されておる被変調電子プラズマ波に関する励起機構の研究に関しては、計算機実験によるその波形の再生に成功し、その発生メカニズムが従来考えられてきた波動波動の相互作用によるものではなく、粒子のトラッピングによる空間的な変調の影響である可能性を指摘することが出来た。AKR波動は、地球の磁気圏活動度と関係があるといわれるが、このAKRをGEOTAIL、POLAR、WINDによって同時観測を行い、その衛星の相対位置によってAKRが観測されたりされなかったりすることを明らかにし、レイトレイシングによる計算結果ともあわせて、磁気ローカルタイムの21-22時に発生源があることを確認した。一方、Freja衛星、GEOTAIL衛星、WIND衛星で観測されている被変調電子プラズマ波についてその発生原因を理論的に調べるための計算機実験モデルについての検討を行いその計算を開始した。また、AKEBONO、Freja衛星によるAuroral Hissの共同観測結果をレイトレイシングとの結果と比較し、その発生領域が高度11,000km程度であることを明らかにした。ESWの伝播方向解析と電子の速度分布関数との相関解析を行い、ESWの伝播方向に高エネルギーの電子分布が存在していることを明らかにし、計算機実験による発生モデルの検証を行った。平成8年度は、ISTP衛星群をしめくくる欧州のCLUSTER衛星が打ち上がる予定であったが、その打ち上げ失敗により、本国際学術研究も計画の変更を余儀なくされた(変更届けは提出ずみ)。中でも、Type III Solar BurstやAKR、2fpエミッションのGEOTAIL,WIND衛星による共同観測によりその伝搬特性、発生場所の特定に関し、大きな進歩があった。また、Freja,GEOTAIL,WIND衛星によって観測されておる被変調電子プラズマ波に関する励起機構の研究に関しては、GEOTAILにおけるプラズマパラメータにおいて、計算機実験によるその波形の再生に成功し、その発生メカニズムが従来考えられてきた波動波動の相互作用によるものではなく、粒子のトラッピングによる空間的な変調の影響である可能性を指摘することが出来た。現在、このトラッピング理論が、WIND、Frejaでのプラズマパラメータでもあてはめることができるかどうかを確かめる計算機実験を、WIND,Frejaの観測チーム及び、本国際学術研究の計算機実験研究者との共同研究のもと準備を行っている。更に、POLARの波動観測との議論において、GEOTAILで観測されているのと同じコーラスエミッションがPOLARでも多数観測されていることがわかった。POLARは、GEOTAILが地球に近づいた際の地球からの距離よりもさらに地球側にあるため、これらの2つの衛星によってコーラスを異なる地球からの距離で同時に観測出来る可能性を議論し、お互いにデータを比較検討することが議論され、平成9年度に実際のデータの比較解析を行うための打ち合わせを行うことができ、更なる研究成果が期待できる状態にある。平成9年度は、GEOTAIL、WIND、POLAR、AKEBONO、Freja衛星の各衛星を用いた共同研究を行った。地球の極域に発生源をもつAKR波動は、地球の磁気圏活動度と関係があるといわれるが、このAKRをGEOTAIL、POLAR、WINDによって同時観測を行い、その衛星の相対位置によってAKRが観測されたりされなかったりすることを明らかにし、レイトレイシングによる計算結果ともあわせて、磁気ローカルタイムの21-22時に発生源があることを確認した。

また、同じ磁気圏活動度に関係したContinuumenhancement、Low Frequency Burstについても、GEOTAIL、WIND、POLAR衛星と地上地磁気観測によるデータからサブストームの時間発展とこれらの波動の変化に大きな関係があることも明らかにした。一方、Freja衛星、GEOTAIL衛星、WIND衛星で観測されている被変調電子プラズマ波についてその発生原因を理論的に調べるための計算機実験モデルについての検討を行いその計算を開始した。また、AKEBONO、Freja衛星によるAuroral Hissの共同観測結果をレイトレイシングとの結果と比較し、その発生領域が高度11,000km程度であることを明らかにした。ESWの伝播方向解析と電子の速度分布関数との相関解析を行い、ESWの伝播方向に高エネルギーの電子分布が存在していることを明らかにし、計算機実験による発生モデルの検証を行った。さらに、磁気圏前面のバウショック領域で発生しているといわれている2fpエミッションについて、GEOTAIL、WINDの共同観測からその発生源が磁力線のコンタクトポイントからすこし上流側の領域から多く発生していることを確認した。
水稲登熟期の稲体内窒素動態の解析―解析材料育成とそのための基礎研究―

本研究は、登熟期の窒素分配特性が大きく異なる水稲2品種を親とするF2およびF3集団を用いて窒素分配特性および登熟期の稲体窒素動態に関与する量的遺伝子座(QTL)の解析を行こと、およびそれらのQTLに関する準同質遺伝子系統の作出を目的とする。平成28年度は多肥条件で登熟させたF2集団を、平成29年度および30年度は多肥および小肥の条件で登熟させたF3集団を解析に用いた。各系統の出穂期および出穂期とその後1週間毎に葉色(SPAD値)を調査した。各系統全個体について成熟期に地上部を刈り取り、稈長、茎葉乾物重、穂数、籾数、玄米数、玄米重、茎葉窒素濃度、茎葉非構造性炭水化物濃度および玄米タンパク質濃度を測定した。各系統の稲体窒素含量、玄米重および玄米タンパク質濃度を用いて窒素の移行性を示すパラメータを算出した。F3世代において両窒素条件で、登熟期の窒素の移行性を示すパラメータに関与するQTLは4か所に検出され(LOD値3.0以上)、その中でも特にLOD値および寄与率の高い2つのQTL領域はF2集団の解析で検出された領域とほぼ一致した。またこれらの2つの領域は、F3集団において茎葉部への非構造性炭水化物蓄積に関与する領域とほぼ一致した。子実タンパク質集積性と非構造性炭水化物蓄積に関与する遺伝子の連鎖の可能性は否定できないが、子実タンパク質集積性が登熟期のイネ植物体の窒素および炭素動態に関与する可能性が示唆された。以上の解析に加えて、検出されたQTLの登熟期稲体内の窒素移行への関与の実証を目的として、当該領域に関する染色体組み換え系統の作出も進めた。30年度は前年度に得たBC2F1世代にさらに戻し交配を行い、BC3F1世代を得た。今後BC3F1世代から候補領域がヘテロのものを選抜し、さらに戻し交配を行い、準同質遺伝子系統を育成する予定である。本研究は、登熟期の窒素分配特性が大きく異なる水稲2品種を親とするF2およびF3集団を用いて窒素分配特性および登熟期の稲体窒素動態に関与する量的遺伝子座(QTL)の解析を行うこと、およびそれらのQTLに関する準同質遺伝子系統の作出を目的とする。平成28年度は両親品種およびF1を各10個体、F2世代180個体を石川県立大学附属農場の水田で栽培した。出穂期までは両親品種の慣行に従い、出穂期以降は多肥条件とした。およそ1200のSSRマーカーから両親間で多型を示す88のDNAマーカーを得た。幼苗期に各F2個体の葉身からDNAを採取し、上記マーカーについて遺伝子型を調査した。各個体の遺伝子型データについてMap maker ver. 3を用いて連鎖解析を行い、全長1730 cMの連鎖地図を作成した。各F2個体の出穂期および出穂期とその後1週間毎に葉色(SPAD値)を調査した。各個体の成熟期に地上部を刈り取り、稈長、残葉数、茎葉乾物重、穂数、籾数、玄米数、および玄米重を測定した。各個体の茎葉乾物試料および玄米を粉砕し、茎葉窒素濃度および玄米タンパク質濃度を求めた。各個体の稲体窒素含量、玄米重および玄米タンパク質濃度を用いて窒素の移行性を示すパラメータを算出した。上記の表現型に関するQTL解析をWindows QTL Cartographer ver. 2.5を用いて行った。玄米タンパク質濃度に関与するQTLは3か所で検出され(LOD値3.0以上)、そのうちの2か所は茎葉窒素濃度に関与するQTL領域と重なった。登熟期の窒素の移行性を示すパラメータに関するQTLは3か所検出され、そのうち高い作用力を示す2つの領域は、玄米タンパク質濃度に関与するQTLとは一致せず、玄米タンパク質が高い親品種由来のアリルが移行性を高めることが明らかとなった。1年目である28年度は、予定通りF2世代を用いたQTL解析を行うことができた。連鎖地図に関しては平均マーカー間隔が20 cM程度まで作成することができたが、第1、8、11、12染色体にマーカー間隔の広い個所が存在する。すでに1000以上の公開されているSSRマーカーを用いており、またマーカー間隔が広い個所ではさらに利用可能はマーカーが存在しない個所もあることから、CAPSマーカー等の作成のためにSNPの探索も必要かもしれない。各F2個体から採種でき、29年度はF3世代を用いた解析を行うことができる。また、登熟期稲体内の窒素移行性を示すパラメータに関しては様々な方法で算出を試みており、いずれも一長一短あるため、29年度のF3世代の解析での検討課題としたい。両親品種を正逆で交配したF1世代個体それぞれにその供与親品種を花粉親として戻し交雑を行った(BC1F1)。F2におけるQTL解析結果が得られれば、BC1F1世代において当該領域をヘテロで持つ個体を選抜し、それを用いた次の戻し交雑を予定していたが、F2におけるQTL解析が間に合わなかったため、29年度にBC1F1世代において当該領域をヘテロで持つ個体を選抜して次の戻し交雑を行う。

平成29年度は石川県立大学附属農場の水田において、多肥および少肥の条件で、両親品種、F1および、180系統のF3世代をそれぞれの窒素条件で各10個体栽培した。各系統の出穂期および出穂期とその後1週間毎に葉色(SPAD値)を調査した。各系統全個体について成熟期に地上部を刈り取り、稈長、茎葉乾物重、穂数、籾数、玄米数、および玄米重を測定した。各個体の茎葉乾物試料および玄米を粉砕し、茎葉窒素濃度および玄米タンパク質濃度を求めた。各系統の稲体窒素含量、玄米重および玄米タンパク質濃度を用いて窒素の移行性を示すパラメータを算出した。上記の表現型に関するQTL解析をWindows QTL Cartographer ver. 2.5を用いて行った。登熟期の窒素の移行性を示すパラメータに関与するQTLは4か所に検出され(LOD値3.0以上)、その中でも特にLOD値および寄与率の高い2つのQTL領域はF2世代の解析で検出された領域とほぼ一致した。一方、これらの領域は、玄米タンパク質濃度に関与するQTLとは一致しなかった。これらの解析に加えて、検出されたQTLの登熟期稲体内の窒素移行への関与の実証を目的として、当該領域に関する染色体組み換え系統の作出も進めた。前年度に得たBC1F1世代18個体にさらに戻し交配を行い、BC2F1世代を得た。秋以降にガラス室でBC2F1世代を栽培し、F2およびF3のどちらかにおいて登熟期稲体内の窒素移行への関与が検出された領域についての遺伝子型の調査を行い、それらの領域においてヘテロを示す個体を選抜した。28年度のF2を用いたQTL解析の結果、稲体による窒素の吸収、利用およびその稲体内の移行に関するQTLが検出された。F3世代を用いて、これらの形質に関与するQTL解析の追試を行うとともに、これらQTLについて環境要因(窒素利用可能性)の影響を明らかにすることを目的として、29年度のF3世代を用いたQTL解析は登熟期以降多肥条件および少肥条件の2水準の施肥条件で行った。多肥区の解析は完了したが、小肥区については採取した稲体サンプルの調査および解析途中である。連鎖地図に関しては、マーカー間隔の広い個所を中心に、多型を示すSSRマーカーおよびSNPを探索した結果、マーカー数を88から96まで増やすことができ、平均マーカー間隔を20 cM以下まで狭めることができた。検出されたQTLの登熟期稲体内の窒素移行への関与の実証を目的として、当該領域に関する染色体組み換え系統作出の作業も順調に進んでいる。BC2F1世代をガラス室で栽培し、F2およびF3のどちらかにおいて登熟期稲体内の窒素移行への関与が検出された染色体領域について遺伝子型の調査を行い、それらの領域においてヘテロを示す個体を選抜した。本研究は、登熟期の窒素分配特性が大きく異なる水稲2品種を親とするF2およびF3集団を用いて窒素分配特性および登熟期の稲体窒素動態に関与する量的遺伝子座(QTL)の解析を行こと、およびそれらのQTLに関する準同質遺伝子系統の作出を目的とする。平成28年度は多肥条件で登熟させたF2集団を、平成29年度および30年度は多肥および小肥の条件で登熟させたF3集団を解析に用いた。各系統全個体について成熟期に地上部を刈り取り、稈長、茎葉乾物重、穂数、籾数、玄米数、玄米重、茎葉窒素濃度、茎葉非構造性炭水化物濃度および玄米タンパク質濃度を測定した。
統計調査における外れ値の検出とそれへの対応に関する理論的・実証的研究

研究目的、すなわち、統計調査における外れ値処理方法に関する理論的考察、およびその実証的検証のうち、理論的な考察を中心に研究を進めた。研究を進めるための重要な情報源として、経済統計研究会を4回開催した。第1回研究会(2018年7月21日開催)では国立社会保障・人口問題研究所の将来人口推計を、第2回研究会(2018年10月13日)では総務省・経済産業省の経済センサス-活動調査を、第3回研究会(2018年12月18日)では財務省の本陣企業統計調査を、第4回研究会(2019年3月2日)では総務省の事業所母集団データベースを取り上げた。これらの調査における外れ値の影響は他の統計調査にも及ぶ。このため、これらの調査において外れ値がどのように処理されているかを確認することが本研究を進める上で必要である。研究計画書に記したとおり、研究協力者とともにミクロデータによる研究も平成30年度から開始した。当初は、JGSSのミクロデータを題材とする予定であった。しかし、近隣の総務省統計局内のオンサイト施設において公的統計の目的外利用できる環境が整ったため、総務省の社会生活基本調査に研究の題材を切り替えた。この変更によって、研究の公的性は高められた。独立行政法人統計センターの主催する統計技術研究会(2019年1月24日開催)に出席して、最近の外れ値処理に関する研究の動向について有用な参考文献のリストを得た。現在、センシティブな質問に対する回答誤差を減少させる方法のひとつであるrandomized responseに関する論文を投稿中である。外れ値に関する理論的な研究のための文献整理が依然として遅れ気味であること、研究の題材をJGSSから社会生活基本調査に切り替えたことなどから、当初の計画から全体として遅れている。最終年度(平成31年度)も定期的に経済統計研究会を開催する。研究会記録を冊子体としてまとめて、会員に配布する。論文の投稿や学会報告によって研究成果を発表する。平成29年度に、経済統計研究会を4回開催した。開催日時と講師・演題は以下の通りである。第1回(2017年6月24日)多田洋介氏(内閣府)「国民経済計算の平成23年基準改定の推計結果等について」、第2回(2017年10月28日)石井太氏(国立社会保障・人口問題研究所)「日本の将来推計人口(平成29年推計)について」、第3回(2017年12月2日)長藤洋明氏(総務省)・大澤朗子氏(総務省)「平成28年社会生活基本調査概要と結果について」、永井恵子氏(総務省)「我が国の勤務間インターバルの状況:平成23年社会生活基本調査の結果から」、第4回(2018年2月3日)稲葉由之(明星大)「米国センサスにおける無回答の処理と公開用ミクロデータ作成を参考とした我が国における国勢調査の補定処理と匿名化に関する提案」。いずれの報告も、本研究のテーマである公的統計の作成における外れ値処理に関する重要な情報源となった。たとえば、第3回報告については、勤務間インターバルの計算において、記入ミスによる外れ値とそれ以外の原因による外れ値とを区分することが本質的に重要であり(後者は、集計に含めなければならない)、機械的な検出によるのではなく、記入された生活時間全体を通して外れ値の内容を判断しなければならないことが明らかにされた。また、第4回報告においては、アメリカの人口センサスにおける調査票の審査と集計(外れ値の検出・処理はその一部)について詳細な報告があった。経済統計研究会で得た知見を、今後の理論研究に活用する。初年度(平成29年度)に経済統計研究会を6回以上開催して外れ値に関する情報収集を徹底する予定であった。しかし、研究代表者が本務校の入試改革の業務等で忙殺されたことなどから、予定していた回数を開催することが困難になった。経済統計研究会開催の頻度を上げて、平成30年度中に後れを取り戻したい。

現在、センシティブな質問に対する回答誤差を減少させる方法のひとつであるrandomized responseに関する論文を投稿中である。外れ値に関する理論的な研究のための文献整理が依然として遅れ気味であること、研究の題材をJGSSから社会生活基本調査に切り替えたことなどから、当初の計画から全体として遅れている。平成30年度にも、経済統計研究会を定期的に開催する。平成29年度に4回しか開催できなかった分を含めて、より詳しい情報収集に努める。同時に、当初の計画通りに、関連文献の整理して、外れ値処理の効果に関するミクロデータによる検証を試みる。研究協力者の仲村敏隆とともに、東大社会科学研究所のJGSSや、総務省「社会生活基本調査」を利用して研究を進める。そのために、総務省におけるミクロデータ使用のためのオンサイト施設を利用する。最終年度(平成31年度)も定期的に経済統計研究会を開催する。研究会記録を冊子体としてまとめて、会員に配布する。論文の投稿や学会報告によって研究成果を発表する。経済統計研究会の回数が当初の計画よりも2回ほど少なかったことや、講師が謝金の受け取りを辞退することなどから、講師謝金で余剰が生じた。平成30年度には不足回数分の経済統計研究会を開催する予定であり、余剰分をそこで使用する。経済統計研究会の講師のうち、講師謝金の受け取りを辞退なさるかたがおられたため。2019年度には、経済統計研究会の配布資料印刷費等で利用する予定である。
発生起源の異なる塩ビ廃材を用いた再生シートの製品化に関する研究

塩化ビニル系建材の再資源化を目的に,床材,壁紙,防水材等の廃棄物を原料として製造される再生樹脂シートの基礎物性および耐久性について実験・検討を行った。実験は新築系廃材および解体系廃材を粉体化した再生粉体とヴァージン粉体を混ぜ,廃材種類およびリサイクル率と品質との関係を明らかにした。また,積層化したシートを製造することでの耐久性の向上効果を確認し,防水材等の製品としての適用可能性を提示した。平成25年度は,壁紙,床材および防水材を廃材とし,これらから得られる再生塩ビ粉体を単体または組み合わせて,再生塩ビシートの品質に及ぼす影響を把握することを目標に,ヴァージン材の混入率(0,30,60,100%)を実験因子とした試験体を作製して基礎物性および耐久性試験を実施した。基礎物性試験では,再生塩ビシートの引張り強さおよび伸び率を測定し,耐久性試験では,加熱,温冷繰り返しおよび水浸漬による促進劣化を行った後に基礎物性の測定を行った。また,各劣化促進試験では,基礎物性のほか,顕微鏡によって表面観察を行い,樹脂の劣化状況を把握した。実験結果によれば,再生塩ビシートの原料となる廃材種類が基礎物性に及ぼす影響が確認され,JISで規定する性能との比較から,廃材種類ごとに適正なリサイクル率(廃材混入率)を明確にした。さらに,加熱(60°Cおよび80°C)による促進劣化が再生塩ビシートの基礎物性に及ぼす影響を明らかにし,アレニウスの法則を用いて,耐熱劣化による寿命予測を試みた。温冷繰り返し(-20°C+60°C)試験では,サイクルによる劣化の傾向を把握したが,加熱による影響は認められたが,冷却による影響は小さいことが判明した。また,水浸漬試験では,試験時の温度による影響が認められ,温度が高いものほど,基礎物性に与える影響が大きいことを確認した。なお,発生起源を解体材とした場合の廃棄物について,防水材メーカーに協力を仰ぎ,入手方法や入手する廃材の種類について検討を行った。また,暴露試験については,試験体の設置方法などについて検討し,暴露試験体の製造までは行ったが,実際の暴露は次年度以降に行うこととした。平成26年度は,主に壁紙,床材および防水材廃材から得られる再生塩化ビニル粉体をヴァージン材と組み合わせて,再生塩化ビニルシートを作製して実験を行った。特に塩化ビニル廃材の中でも防水材については,廃材種類を実暴露により経年劣化したものを原料に用いて品質確認の実験を行った。なお,経年劣化した製品は,某防水材メーカの協力を得て,011年暴露経過したものを入手した。再生塩化ビニルシートの品質確認試験としては,加熱試験および耐候性試験によって促進劣化を行った上で,引張り強さおよび伸び率,長さ変化,質量変化等について測定を行った。その結果,加熱試験の影響については,廃材種類によらず加熱温度が高くなるほど引張り強さは増加し,伸び率は低下した。加熱劣化における引張り強さおよび伸び率は,加熱温度と促進期間の積に比例的な傾向を示した。また,これらの品質について廃材種類が及ぼす影響が認められ,床材よりも壁紙を廃材としたもので,廃材混入の影響が大きく,リサイクル率が高くなるにつれ,品質は低下した。経年劣化廃材を用いた再生塩化ビニルシートの品質については,廃材の経年数が引張り強さに及ぼす影響は大きくないが,伸び率については,経年数の大きい廃材ほど低下する傾向を示した。なお,経年劣化品の品質予測のため,画像解析によって推定する方法について検討を行った。その結果,経年した防水材の表面の劣化の程度によって,引張り性能を予測できる可能性を示すことができた。製品化を目標に,ヴァージン層を積層化した場合について検討を行った。積層方法としてシート厚み,加圧力および加圧温度を変動させて,得られるシートの品質の確認を行った。ただし,上記の廃材種類を変動因子とした試験を優先的に実験したため,基礎物性については概ね試験を行ったが,耐候性試験は継続中であり,耐久性に関わる検討は次年度以降に行うこととした。本研究の最終年度には,実環境下に暴露された防水材を原料とした再生樹脂シートについて,物性試験を行った。再生粉体の原料は,経年0,7,10,11年のシートを破砕して得て,経年数の違いによる影響を比較した。また,改修・解体工事から得られる経年シート自体の劣化状況が,再生樹脂シートの品質に影響を及ぼすことから,実環境下での防水シート(再生品ではなく,新品の防水シート)の長期的な劣化性状を把握した。再生塩ビ樹脂シートにおいて,塩ビ樹脂の劣化因子である熱,水,紫外線についてそれぞれ詳細な耐久性試験を行うとともに,それらを組み合わせた複合耐久性評価についても検討し,再生塩ビ樹脂シートの実環境を想定した耐久性評価を行った。さらに,耐久性向上を目的に,複層化した再生樹脂シートを製造し,その品質改善効果について検討を行った。これらの結果,次のことが分かった。1)再生樹脂シートにおける耐久性は,廃材混入率が高くなると低下し,廃材原料種類によってその傾向は異なる。また,再生樹脂シートの耐久性は,廃材原料に含まれる熱安定剤や酸化防止剤等の添加剤に依存し,特に屋外で使用される防水シートを廃材原料として使用した場合,その耐久性は高くなる。

2)実環境下における防水シートは,複数の劣化因子から同時に影響を受けることから,引張強さは不規則な劣化挙動を示すが,伸び率は規則的に低下する。3)廃材の使用経年数は,その原料を用いた際のリサイクルシートに強く影響を及ぼすが,廃材そのものの物性,つまり廃材の組成割合に強く依存する。4)再生樹脂シートの長期的な耐久性は,表層に耐久性の高いヴァージンシートを用いた複層構造にすることで,JIS規格値を満たす耐久性を保ちながら,複層化再生塩ビ樹脂シート全体でのリサイクル率を高めることが可能である。塩化ビニル系建材の再資源化を目的に,床材,壁紙,防水材等の廃棄物を原料として製造される再生樹脂シートの基礎物性および耐久性について実験・検討を行った。実験は新築系廃材および解体系廃材を粉体化した再生粉体とヴァージン粉体を混ぜ,廃材種類およびリサイクル率と品質との関係を明らかにした。また,積層化したシートを製造することでの耐久性の向上効果を確認し,防水材等の製品としての適用可能性を提示した。再生塩化ビニル廃材については,防水材メーカの協力により経年品を入手でき,再生粉体についても中間処理業者等の協力で入手できている。これらを組み合わせた実験も順調に進んでいる。ただし,製品化をにらんだ適正な積層方法については,未知の部分がまだ有ること,ならびに促進耐候性や暴露など試験時間が掛かるものも残されている。これらについても次年度に実施が可能であり大きな問題はないといえる。建築構造・材料廃材の種類が再生塩化ビニルシートの品質に及ぼす影響の把握をするため,基礎物性および耐久性に関してデータが順調に得られてきている。今後は,経年劣化した廃材も含めて,再生塩ビ粉体とヴァージン材との配合方法等の工夫によって品質を確保し,製品として十分な性能が確保できる水準を明らかにしていく。ただし,積層方法については若干の課題があることから,実際の製造メーカ等に助言を求めて適正な方法を提案できるよう努める。再生塩ビシートの基礎物性および耐久性に係わる実験については,科研費によって温冷繰り返し試験機を購入できたことなどによって,順調に実施できている。ただし,解体起源の廃棄物については,履歴の確かさを確保した上で入手する必要がある。これについては,業者の協力が不可欠であり,目処が立ってきているが,実廃棄物の入手には至っていない。平成26年度は暴露された経年品の入手が困難だった場合に,模擬的に経年させたシートを,実験的に製造する費用や入手する業者に依頼料を支払う予定であったが,防水材メーカの協力で入手できたため費用が発生しなかった。廃材種類が再生塩ビシートに及ぼす影響の把握は,基礎物性から耐久性までデータが揃いつつある。今後は,他の促進劣化試験と暴露試験について,さらなるデータ蓄積に努める。また,解体由来の廃棄物については,協力業者が決まってきたので,随時廃材を入手し,再生樹脂粉体および再生樹脂シートの試験体を製造し,これらの影響について検討を行う。さらに,耐久性改善策である再生樹脂シートの製造方法についても目処が立っており,次年度以降は,再生樹脂シートとヴァージンシートの積層化による耐久性評価実験を行う。廃材種類が当初予定よりも増加したため耐候性試験関係の消耗品ならびに経年劣化の画像処理関係の消耗品が必要となるため,物品費として予算処理する予定である。物品費の見積もりと支払額に若干の差が生じたため。差は僅かな金額であるため,物品費として予算処理する予定である。
ゲノム統合データベースからの知識発見

ゲノム配列の決定により,遺伝子配列に関する知識はより完備な状態に近づくと考えられる。われわれは,平成12年度より一貫して,大規模なゲノムデータを高速に解析し,知識発見を促すようなソフトウエアについて研究した。主な成果を以下に示す。・高感度ゲノミックPCRプライマ設計技術の開発とチンパンジーY染色体の解析・ヒト/マウス遺伝子阻害のためのsiRNA配列設計ソフトウエアの研究開発と公開・5'SAGE解析ソフトウエアの研究開発と公開・メダカゲノム概要配列決定・5'SAGE法を使った遺伝子推定アルゴリズムの研究・比較ゲノムのための高速アラインメントソフトウエアの研究開発と公開・脊椎動物ゲノム進化の全体像の解明・新規繰返し配列を推定するソフトウエアの研究開発・ゲノム配列をアノテーションするためのゲノムブラウザーの研究開発と公開・遺伝子発現量等のデータから機能予測するデータマイニング技術の研究開発・蛋白質コード領域予測技術の研究・ショウジョウバエの翅脈解析ソフトウエアの研究研究代表者の森下らは「ゲノムデータベースからの知識発見」をサブテーマに、250万個のヒトESTをヒトゲノム配列上に約1日でexon-intron分解しつつ写像する高精度のソフトウェア技術Squallを確立し、WWWから公開した。研究分担者の阿久津らは「発現情報からの遺伝子ネットワークの推定」をサブテーマに、遺伝子の発現情報から腫瘍などの細胞の分類を行うことを目標として、数千の遺伝子の中から分類に有用な数十程度の遺伝子群を発現情報に基づき選択するアルゴリズムを開発した。研究分担者の松田らは「配列情報からの遺伝子クラスタリング」をサブテーマに、遺伝子配列(アミノ酸配列)相互の類似度を基に遺伝子の集合をクラスタリングする手法を使って、配列中のモチーフを検出する方法を開発した。また、酵素のEC番号の類似性を基に代謝反応パスウェイの中で類似した反応経路のアラインメントを行った。・高感度ゲノミックPCRプライマ設計技術の開発とチンパンジーY染色体の解析・ヒト/マウス遺伝子阻害のためのsiRNA配列設計ソフトウエアの研究開発と公開・5'SAGE解析ソフトウエアの研究開発と公開・メダカゲノム概要配列決定・5'SAGE法を使った遺伝子推定アルゴリズムの研究・比較ゲノムのための高速アラインメントソフトウエアの研究開発と公開・脊椎動物ゲノム進化の全体像の解明・新規繰返し配列を推定するソフトウエアの研究開発・ゲノム配列をアノテーションするためのゲノムブラウザーの研究開発と公開・遺伝子発現量等のデータから機能予測するデータマイニング技術の研究開発・蛋白質コード領域予測技術の研究・ショウジョウバエの翅脈解析ソフトウエアの研究ゲノム統合データベースからの知識発見の中でも重要な以下の4つのテーマに取り組み成果を収めた。(テーマ1)約400万個のESTをヒトゲノムドラフト配列に約1日以内に写像する技術を完成した。類似するソフトウエアsim4やBLATと比較して、写像感度をほぼ保持したまま、速度を1桁から3桁改善することに成功した。WebサイトはFl1ashを用いて動的に内容が変化するGUIを実現した。(テーマ2)ACM SIGKDD主催のKDD Cupにおいて、遺伝子細胞内局在化部位予測部門で第1位(参加45チーム中)、遺伝子機能予測部門で第3位(参加41チーム中)の成果を収めた。その際、近接点探索に基づくクラス分類アルゴリズムの新手法を提案し、最悪計算量を評価し(NP困難)、現実的に高速に動く分岐限定法を新しく研究開発した。(テーマ3)全ゲノム配列が解読された4生物種につき、それぞれ14万のイントロン挿入部位を同定し、種に固有な境界シグナルの導出を可能とした。イントロンの長さの分布や通常のギャップをより現実的にモデル化できるようにアルゴリズムを拡張した。二組のテスト用ヒト遺伝子データセットに対して、開発したプログラム(aln)の予測精度を検証した。ヒト固有の統計情報を使用することと、アルゴリズムの拡張によって、エクソンレベルで45%、遺伝子レベルでは10%以上予測精度が向上することを確かめた。(テーマ4)発現データに基づく細胞の自動分類のために、相対エントロピー最大化に基づいたアルゴリズムを開発した。また、隠れ変数のあるネットワークの推定のために、共分散構造分析の適用を試みた。一方、配列データからのモチーフ検出法してGIBBSサンプリングに基づく手法が知られている。本研究では、この方法を数値列データに適用できるように拡張した。このことにより、アミノ酸の物理化学的性質に基づくモチーフ検出や、立体構造に基づくモチーフ検出がある程度可能となった。また、位置依存スコア行列の推定法に関して論的研究を行った。1)成果の内容A)約400万個のESTをヒトゲノムドラフト配列に1日以内に写像する技術を確立B)写像したESTを分類し、選択的スプライシングの代表配列を同定し、これら大量の情報を表示する方式の研究と、開発ソフトウエアの公開C)非数値データでかつ未定義値の多いデータに対しても高精度の予測ができる近接点探索型のクラス分類法の確立と遺伝子機能予測への応用D)全ゲノム配列が解読された4生物種につき、それぞれ14万のイントロン挿入部位を同定し、種に固有な境界シグナルの導出E)発現データに基づく細胞の自動分類のために、相対エントロピー最大化に基づいたアルゴリズムを開発2)国内外での研究の位置づけA)写像する技術は、速度および精度ともに世界をリードB)

遺伝子ブラウザーは動的なコンテンツ表示をWWWを通じて可能にし、高頻度のアクセスD)先行する同様のプログラム(GeneWise)と比較して、「ヒト化aln」は明らかに優れた予測精度を示した。現時点では世界最高峰の性能E)数値列データに対するGIBBSサンプリングおよび位置依存スコア行列の推定は、国内外に類似研究の無い独創的な研究成果Whole Genome ShotgunAssemberの研究開発:我々は、平成14年度より本問題に取り組み、10億塩基程度のゲノムを1日程度の時間で配列決定可能なソフトウエア技術の目処をたてた。平成15年度は、本技術の精度を向上させ、現在国立遺伝学研究所を中心に解読が始まった「めだかゲノム」と「かいこゲノム」の配列を決定した。EST/mRNAをゲノムへの写像するツールの高速化と高精度化:また平成14年8月にスタンフォード大学で開催されたIEEE主催のバイオインフォマティクス会議での発表が好評で、Journal of Bioinformatics and Computational Biologyに招待論文となり掲載された。平成15年度から、比較ゲノムのための改良を行っている。ホモロジーが80%程度の場合でも見落としなく、高速に写像するための方法論を確立し、実装を行った。ゲノム中の部分配列の頻度解析と高感度のDNAチップ開発への応用:ヒトゲノム配列がほぼ決定されたのを受け、長さが20から100程度の部分配列が全ゲノム中で、どの程度ユニークであるかを、その部分配列が全ゲノム配列で唯一存在し、かつ数個程度変異を入れても依然としてゲノム配列中に出現しないというミスマッチ耐性を高速に計算する技術を開発し、http://surf.gi.k.u-tokyo.ac.jp/より公開している。こ平成15年8月にスタンフォード大学で開催されたIEEE主催のバイオインフォマティクス会議での発表が好評で、Journal of Bioinformatics and Computational Biologyに招待論文となった。複数のゲノム配列をまとめて比較するためのシステムを研究開発:ヒトゲノム配列の解読に続き、哺乳動物だけをとってもマウス、ラット、サル、イヌなど複数のゲノムプロジェクトが現在進行している。これら複数のゲノム配列をまとめて比較するためのシステムを開発する。ちょうど蛋白質のマルチプルアラインメントから機能部位の推定など多くの情報が抽出できたように、二つのゲノム配列の比較だけからは判読が困難な遺伝子発現制御領域などを感度よく見いだすことが可能になった。ゲノム配列の決定により、遺伝子配列に関する知識はより完備な状態に近づくと考えられる。
HLA-DPw9トランスジェニックマウスを用いた潰瘍性大腸炎発症機序の解析

[目的]我々は、これまでヒト潰瘍性大腸炎患者にてHLA-DPw9上に自己抗原であるトロポミオシンが会合し、本症の病因となりうることを報告してきた。本研究ではHLA-DPw9トランスジェニックマウスを用いて潰瘍性大腸炎を作成しうるか否かを検討した。[方法]潰瘍性大腸炎ではTh2優位の免疫異常があることを我々が見いだしており、Th1特異的阻害剤TAK603をHLA-DPw9トランスジェニックマウスに経口摂取させ、Th2優位の状態を作成した。一方、報告されている実験腸炎マウス(TCR αknockout mouse)において、腸内細菌の重要性が示唆されていることより、Specific pathogen free施設より、通常環境の元で飼育継続して、実験腸炎の作成を図った。[成績]通常環境下にてTAK603を投与したHLA-DPw9トランスジェニックマウス及び対照群(HLA-DQ6トランスジェニックマウス)のいずれにおいても血便、下痢は発来しなかった。組織学的にも炎症所見をみとめず、通常環境下にてもSPFにて飼育した際と同様に実験腸炎は起こらなかった。また、大腸粘膜上にHLA-DPw9の発現を認めなかった。HLA-DPw9を大腸粘膜上に発現させるために、非特異的な炎症惹起剤を使用し現在検討中である。潰瘍性大腸炎患者はHLA-DPw9に会合するトロポミオシンペプチドに対する自己抗体を有すること,HLA-DPw9(DPB1 0901)の集積性が高いという成績を得ており病因との関連を引き続き検討している。[目的]我々はこれまでヒト潰瘍性大腸炎患者において、type2 helperT細胞(Th2)優位の免疫異常が存在し、本症の発症ないし病勢と密接に関わることを報告してきた。本実験では、HLA-DPw9トランスジェニックマウスにTh2優位の免疫異常をもたらすことで、潰瘍性大腸炎を作成できるか否かを検討した。[方法]Th2優位の免疫異常は、Th1特異的阻害剤TAK603(武田薬品より供与)を飼料に添加投与することで作成した。8ヶ月間、経時的に体重測定、および症状を観察した。8ヶ月後マウスを屠殺し、組織学的に大腸を検索した。同時に大腸粘膜上皮細胞上のHLA-DPw9分子の発現をFACSで解析した。[成績]8ヶ月の観察期間ではDPw9トランスジェニックマウスおよび対照群(HLA-DQ6トランスジェニックマウス)ともに体重減少、下痢、粘血便などの症状を認めなかった。組織学的にも実験群、対照群ともに有意な炎症所見を認めなかった。FACS解析の結果、大腸粘膜上皮細胞上にHLA-DPw9分子の発現を認めなかったことから、現在TNBSやDextran Sulfate Sodiumを投与し、大腸炎を惹起させ、HLA-DPw9の発現を確認し、現在その後の大腸炎の進展を観察中である。[成績]

通常環境下にてTAK603を投与したHLA-DPw9トランスジェニックマウス及び対照群(HLA-DQ6トランスジェニックマウス)のいずれにおいても血便、下痢は発来しなかった。組織学的にも炎症所見をみとめず、通常環境下にてもSPFにて飼育した際と同様に実験腸炎は起こらなかった。また、大腸粘膜上にHLA-DPw9の発現を認めなかった。HLA-DPw9を大腸粘膜上に発現させるために、非特異的な炎症惹起剤を使用し現在検討中である。潰瘍性大腸炎患者はHLA-DPw9に会合するトロポミオシンペプチドに対する自己抗体を有すること,HLA-DPw9(DPB1 0901)の集積性が高いという成績を得ており病因との関連を引き続き検討している。
バイオディーゼル燃料における化学的・物理的過程を考慮した分子構造・組成解析

バイオディーゼル燃料の主成分は脂肪酸メチルエステルである.詳細化学反応計算により気相燃料の着火特性を求めると,1000 Kを上回る高温条件では脂肪酸メチルエステル類の着火遅れ時間はアルカン類の着火遅れ時間よりも大幅に短い.一方,ディーゼルエンジン実験により燃料噴霧の着火特性を求めると,アルカン類の着火遅れ時間が脂肪酸メチルエステル類の着火遅れ時間よりも短い.気相の着火特性に優れるが液相の微粒化・蒸発特性に劣ることが,バイオディーゼル燃料を用いたディーゼル燃焼技術に制約をもたらしている.燃料組成設計のねらいは,着火特性を阻害することなく微粒化・蒸発特性を改善することに集約される.本研究では、代表的な脂肪酸メチルエステルの詳細化学反応計算・解析を実施するとともに、各種バイオディーゼル燃料の成分分析、急速圧縮装置およびディーゼルエンジンを用いた各種バイオディーゼル燃料および各種バイオディーゼルサロゲート燃料の着火性評価試験を実施する。これらの結果を総合的に評価することにより、化学過程と物理過程の両面を考慮したバイオディーゼル燃料の最適分子構造・組成設計への指針を提案することを目的とする。平成23年度には飽和脂肪酸メチルエステル、平成24年度には不飽和脂肪酸メチルエステルの詳細化学反応計算・解析を実施した。その結果、以下の知見を得た。分子長さや分子内の二重結合は脂肪酸メチルエステルの着火遅れの温度依存性に影響をおよぼすが、脂肪酸メチルエステルは類似の分子構造を有するアルカン、アルケンに比べて本質的に短い着火遅れを示す。この脂肪酸メチルエステルの高着火性は分子内のカルボニル基により決定づけられている。これらの知見は、化学反応論的立場からバイオディーゼル燃料の最適分子構造を提案する上で極めて重要である。平成23年度には急速圧縮装置およびディーゼルエンジンを用いた着火性評価装置をいったん構築したが、種々の不具合が判明したため、平成24年度には装置に改良を加え、当初研究計画より10か月程度遅れでようやく系統的な着火性評価試験を実施することが可能にになった。随時、各種植物油からバイオディーゼル燃料を合成し、汎用ディーゼルエンジンに供給した際の運転状況と燃料成分分析結果の関係についてデータを取得している。バイオディーゼル燃料は飽和・不飽和脂肪酸メチルエステルの混合物である.詳細化学反応モデルを用いて気相燃料の着火性を評価した結果によれば,飽和脂肪酸メチルエステル類の着火性は,特にディーゼルエンジン内の着火温度に該当する1000 K程度の温度域でアルカン類の着火性よりも優れている.これは,燃料分子内にカルボニル基が存在すると隣接するC原子のC-H結合エネルギーが弱くなり,反応性が向上することに起因する.一方,ディーゼルエンジンを用いてアルカン類および飽和脂肪酸メチルエステル類について燃料噴霧の着火性を評価した結果によれば,燃料の種類は熱発生開始時期にはほとんど影響をおよぼさないが,熱発生開始後の熱発生プロフィールには大きな影響をおよぼす.すなわち,アルカン類,メチルエステル類のそれぞれについて見ると分子構造が長くなるほど熱発生速度は大きくなるが,アルキル基の長さが同一であればメチルエステル類の熱発生速度はアルカン類の熱発生速度よりも大幅に小さい.アルカン類,メチルエステル類のそれぞれについては分子構造が長くなるほど気相燃料の着火性は向上する一方,液相燃料の微粒化・蒸発特性は低下する.すなわち,同一の反応基を有する燃料群については燃料噴霧の燃焼特性はおおむね気相燃料の着火性によって支配されているが,異なる反応基を有する場合には液相燃料の物理的性状が燃料噴霧の燃焼特性に大きな影響をおよぼすことを考慮する必要がある.本質的に気相燃料の着火性に優れたバイオディーゼル燃料の燃焼特性を改善ためには,混合気形成を促進するための燃料組成設計や燃焼制御コンセプトが必要である.バイオディーゼル燃料とその他の燃料を混合して使用する方法では気相燃料の着火性が阻害される可能性があるため,フュミゲーションのように圧縮行程で予混合気を改質した雰囲気に燃料噴射を行うことが効果的である,と考えられる.バイオディーゼル燃料の主成分は脂肪酸メチルエステルである.詳細化学反応計算により気相燃料の着火特性を求めると,1000 Kを上回る高温条件では脂肪酸メチルエステル類の着火遅れ時間はアルカン類の着火遅れ時間よりも大幅に短い.一方,ディーゼルエンジン実験により燃料噴霧の着火特性を求めると,アルカン類の着火遅れ時間が脂肪酸メチルエステル類の着火遅れ時間よりも短い.気相の着火特性に優れるが液相の微粒化・蒸発特性に劣ることが,バイオディーゼル燃料を用いたディーゼル燃焼技術に制約をもたらしている.燃料組成設計のねらいは,着火特性を阻害することなく微粒化・蒸発特性を改善することに集約される.本研究では、脂肪酸メチルエステルの詳細化学反応計算・解析を実施するとともに、各種燃料を対象として成分分析、燃料着火性燃焼性試験装置およびディーゼルエンジンを用いた着火遅れ試験を実施する。これらの結果を総合的に評価することによって、化学過程と物理過程の両面を考慮したバイオディーゼル燃料の最適分子構造・組成設計への指針を提案することを目的とする。平成23年度には以下の成果を得た。数千の素反応から構成される詳細化学反応モデルの中から時々刻々と変化する主要な反応経路を抽出する手法を確立した。この手法によって、脂肪酸メチルエステルの高着火性が、分子内にカルボニル基を有するという局所的な分子構造によって決定づけられていることを解明した。これは、アルカンの着火性が分子長さによって決定づけられていることと異なり、燃料分子構造設計にとって極めて貴重な知見である。各種植物油からバイオディーゼル燃料を合成する技術を確立し、合成した燃料によって汎用ディーゼルエンジンを問題なく運転することができることを確認した。

シリンダーヘッドに圧力センサーを設置し、指圧解析によって、バイオディーゼル燃料の燃焼特性が一般的なディーゼル燃料を用いた場合に類似することを確認した。また、ガスクロマトグラフおよびJIS K 0070による燃料成分分析の手法を確立した。直噴式ディーゼルエンジンを改造し、4気筒の内の3気筒を用いてエンジン運転を実施し、コモンレール式燃料噴射装置と圧力センサーを設置した残りの1気筒を用いて各種燃料の着火・燃焼特性を評価する装置を構築した。また、定容条件の均一場で着火・燃焼特性を評価するために、急速圧縮装置およびその周辺装置を設計、製作した。今後、これらの試験装置を用いて系統的な着火遅れ試験を実施する予定である。詳細化学反応計算・解析については当初研究計画の目的をほぼ達成することができた。しかしながら、着火性評価試験については以下の二点により当初研究計画より10か月程度の遅れが生じている。(1)ヒーター加熱による着火性評価装置の実現が困難であったため、急速圧縮装置を用いた着火性評価装置に変更した。(2)急速圧縮装置およびディーゼルエンジンを用いた着火性評価装置をいったん構築したが、種々の不具合が判明したため、装置に改良を加えた。ヒーター加熱による燃料着火性燃焼性試験装置の実現を検討したが、予備試験によって温度制御が極めて困難であることが判明したため、急速圧縮装置を用いて着火・燃焼特性試験を実施することに変更した。この変更によって実験装置の構築に半年程度の遅れが生じた。しかしながら、詳細化学反応計算・解析を計画以上に進展させることができ、系統的な計算・解析を待たずして、脂肪酸メチルエステルが高着火性を有する本質的な原因を解明することができた。このため、研究全体としてはおおむね順調に進展しているものと判断する。詳細化学反応計算・解析はほぼ完了したため、今後は急速圧縮装置およびディーゼルエンジンを用いた着火性評価試験を重点的に実施し、当初研究計画の完遂を目指す。詳細化学反応計算・解析結果にもとづき試験条件を絞り込むことにより、着火性評価試験の遅れを取り戻すことが可能であると考える。詳細化学反応計算・解析手法、バイオディーゼル燃料合成技術、燃料成分分析手法らの確立、着火・燃焼特性試験装置の構築はおおむね完了している。当初の計画通り、これらの手法、装置を用いて系統的な計算・解析、試験を実施していく。すなわち、平成24年度には単一成分の各種脂肪酸メチルエステルを対象とし、平成25年度には脂肪酸メチルエステルとアルカンの混合燃料を対象とする予定である。該当年度交付金を実験実施のための物品費に充当させていただいた。結果的に着火性評価試験に遅れが生じ、当初予定の研究成果報告を取り止めたため、次年度使用額が発生した。着火性評価装置の不具合は解消済みであり、次年度にも実験継続のために同程度の物品費が発生する。
膵β細胞Kチャネル活動の制御機構

膵ランゲルハンス島β細胞は細胞外glucoseに反応して脱分極し、その脱分極の上にspikeが発生する。細胞外glucose濃度が10mM付近では、spike列は突然の再分極により中断され、その再分極に引き続いて緩やかに脱分極し、再びspike列が発生する。すなわち、活動期と休止期とが交互に現れる。細胞外glucoseによる脱分極は細胞膜のATP-sensitive K^+channelが閉じることに由来するということに現在意見の一致を見ているが、spike列を中断させる再分極の機構は未だ解明されていない。この研究はspike列を中断させる再分極の機構を明らかにすることを目的に始められたものであり、昨年度までの研究から、細胞外glucose濃度の上昇に従って細胞内ATP濃度は上昇し、spike列発生の時期に一致して細胞内Ca^<2+>濃度は上昇することが明かとなった。今年度の研究において、次の実験結果がえられた。細胞外に11.1mMglucoseが存在する場合、細胞外Ca^<2+>を取り去ると、spike列を中断する再分極は消失し、連続的にspikeが発生するようになるにも拘らず、細胞内Ca^<2+>濃度は低下した。細胞外Na^+をcholine,Tris,N-methyl-D-glucamineで置換することによりNa^+濃度を25mMに下げても、連続的にspikeが発生する。しかし、この条件下では細胞内Ca^<2+>濃度はむしろ上昇した。細胞外Ca^<2+>を取り去ると細胞内ATP濃度は上昇し、同様に細胞外Na^+濃度を25mMに下げると置換するイオンの種類とは無関係に、細胞内ATP濃度は上昇した。Na^+/H^+として働くmonensinを与えると、休止状態が持続すると共に細胞内ATP濃度は低下した。以上の実験結果から、spike発生時にATP濃度があるレベル以下に低下することがspike列を中断させる再分極を惹起したと考えざるを得ない。細胞内ATP濃度の低下は細胞内Na^+濃度上昇によるNa^+/K^+ポンプ活動の亢進の結果であり、細胞内Na^+/Ca^<2+>交換輸送の促進によることを示す結果を得た。膵ランゲルハンス島β細胞はglucoseに反応して脱分極し,その脱分極の上にスパイクバ-ストが発生する。スパイクバ-ストの発生持続時間はglucose濃度の上昇と共に短縮する。一方,β細胞にはATPーsensitive K^+-channelとCa^<2+>-activated K^+-channelが存在することは既に知られている。そこで,スパイクバ-ストの突然の中断をもたらす再分極は細胞内のCa^<2+>-storeからのCa^<2+>放出に由来するCa^<2+>-activated K^+-channelの活性化によるものであろうと考え,蛍光色素Fura2を用いて細胞内Ca^<2+>濃度を測定した。用いた材料はマウス膵からコラゲナ-ゼを用いて得られたランゲルハンス島初代培養細胞である。細胞外glucose濃度を11.1mMにすると,細胞内Ca^<2+>濃度は急激に上昇した。glucose濃度が11.1mMに保たれている間,細胞内Ca^<2+>濃度はほぼ定常的な高いレベルに留まり,

この間スパイク状の細胞内Ca^<2+>濃度の変動は認められなかった。この事は,スパイクバ-ストの中断に細胞内Ca^<2+>storeからのCa^<2+>放出は殆ど関与していないことを示している。次に,β細胞を破碎し,そのホモジネ-トのATP濃度をルシフェリン・ルシセエラ-ゼ法で測定することによって,細胞内ATP濃度を求めた。細胞外glucose濃度を2.8mMから11.1mMにすると,ATP濃度は約2倍に増加していることを確かめた。また,非代謝性呼吸基質とされるフェニル・ピルビン酸を細胞外液に加えるとglucoseよりむしろ低い濃度で細胞内ATP濃度は高くなることを認めた。これに対して細胞外液にピルビン酸を加えても,細胞内ATP濃度には殆ど変化は認められなかった。^<14>CO_2発生速度を指標とするglucose代謝速度についての実験に於て,細胞外液に加えられたフェニル・ピルビン酸は[ ^<14>C]グルコ-スからの^<14>CO_2発生速度を上昇させたが,ピルビン酸は^<14>CO_2発生速度に殆ど影響を与えなかった。これらのことから,従来非代謝性であると考えられていたフェニル・ピルビン酸はglucose代謝の促進を介して作用すると考えられる。膵β細胞は細胞外glucose濃度の上昇に反応して脱分極する。この脱分極は細胞内ATP濃度の上昇によると考えられている。この研究に於て,細胞内ATP濃度を継時的に記録する方法を開発するのに努力を続けているが,未だ単一の細胞のATP濃度の測定には成功していない。その理由は細胞内に注入したlusiferinから発する光の強度が非常に小さいので,現有のphotomulitiplierでは充分に測定出来ないことにある。そこで,取りあえず,pH感受性蛍光色素の蛍光を指標として細胞内pHを測定することに研究の方向を一時的に変更した。細胞外液に25mMのNH_4OHを加えると,11.1mM glucose存在下でもβ細胞は再分極し,spike burstの発生は消失した。このとき,細胞内pHは約0.2程アルカリ測へ変化した。細胞外からNH_4Clを取去ると,細胞内pHは元のレベルより僅かに酸性となり,その後緩やかに元の値に戻った。細胞内pHがアルカリ性から元のレベルに戻るに従ってspike burstは再び出現した。同様の結果はmethylimidazoleを与えた実験からも得られた。これらの実験結果は細胞内pHの上昇に反応して開くK^+ channelが生理的な条件下で存在していることを示唆している。一方,Na^+/H^+交換輸送を抑制する目的で,細胞外Na^+濃度を25mMまで下げると,spike burstのdurationは減少し,spike burst間のsilent phaseのdurationも減少する。またsilent phaseの膜電位は脱分極側へ移動する。このように顕著な変化が膜電位には認められるにも拘らず,細胞内pHは殆んで変化しなかった。しかし,細胞膜直下ではpHが変化している可能性は残っている。この点を更に詳しく調べられると共に,細胞内ATP濃度測定法の開発も引き続いて進める。