hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
能動型・受動型測器を用いたエアロゾル放射効果の時空間変動に関する観測研究

研究計画本研究は、数値モデルの検証データの提供を主眼とし、野外観測から、エアロゾルの直接・間接放射強制力の推定に重要となるエアロゾルの諸物理量の推定及びその空間的・時間的分布の把握を目的としている。以下3つの研究計画を考案した。(1)太平洋熱帯域で観測された「みらい」(海洋研究開発機構)搭載2波長偏光ライダーデータ(国立環境研究所)を、開発したアルゴリズムを用いて解析し、晴天下および雲層下のエアロゾルの時間・空間分布の把握を行う。同時に、3次元エアロゾル輸送モデルSPRINTARSの検証を行う。(2)陸域における多種多様なエアロゾルの同時抽出を主眼とし、種々の測器を組み合わせたアルゴリズムの開発を行う。(3)2006年4月に打ち上げられたCALIPSO衛星搭載ライダー(NASA)の測定データの公開が開始次第、2波長偏光ライダーデータの解析用に開発したアルゴリズムを改良して適用し、全球でのエアロゾルの時空間分布の把握を実施する。研究成果下記研究成果を日本気象学会や米気象学会等にて公表した。(計画1に対して)太平洋熱帯域で2001年9月から3ヶ月間にわたり観測された「みらい」搭載2波長偏光ライダーデータを解析し,熱帯域における晴天下および雲層下のエアロゾル種毎(水溶性、海塩、ダスト)の鉛直、水平分布を把握することに成功した。得られた結果をもとに数値モデルSPRINTARSとの比較も実施し、モデルの改善に資した。(研究計画2に対して)国立環境研究所にて観測されている2波長偏光ライダーと高スペクトル分解能ライダーのデータ解析を目的として、水溶性、ダスト、煤粒子の鉛直分布を同時抽出するアルゴリズムの開発を行い、データ解析を実施した。(研究計画3に対して)CALIPSO搭載ライダーデータの公開が実施されず(2006年12月31日時点)、そのデータ解析を実施することはできなかった。研究計画本研究は、数値モデルの検証データの提供を主眼にした種々の測器による観測(地上、船舶、衛星)から、エアロゾルの直接・間接放射強制力の推定に重要となるエアロゾルの諸物理量の推定及びその空間的・時間的分布の把握を目的としている。そこで観測船「みらい」(独立行政法人海洋研究開発機構)に搭載された2波長偏光ライダー(独立行政法人国立環境研究所)による観測データに開発・改良したアルゴリズムを適用し、西太平洋上のエアロゾルの光学特性(消散係数およびオングストローム係数)の空間分布を明らかにする。研究成果観測船「みらい」に搭載された2波長偏光ライダーにより、日本近海太平洋上で観測されたデータから、消散係数とオングストローム係数だけでなく、さらに3つのエアロゾル種(水溶性・海塩・ダスト)の鉛直分布を推定するアルゴリズムの開発・改良を行った。このアルゴリズムを「みらい」観測データに適用し、従来はあまり推定されてはこなかった、エアロゾル種毎の鉛直分布を高い時間・鉛直分解能で、時間連続的に明らかすることができた。また、雲層下のエアロゾルの鉛直分布の推定を可能とするように、アルゴリズムの拡充を行った。これにより、従来はあまり見ることのできなかった、雲層下でのエアロゾルの動態を高い時間・鉛直分解能で時間連続的に明らかにすることができた。また、雲底下での雲とエアロゾルの相互作用に関する研究に貢献することが期待でき、雲解像モデルの比較・検証データの提供が可能となった。さらに、本アルゴリズムの開発により、従来はあまり行うことができなかった数値モデルによって再現されるエアロゾル種(硫酸塩、海塩、ダスト)毎の鉛直分布の比較が高時間分解能で可能となった。「みらい」データを利用して比較を行い、数値モデルにより再現されたエアロゾルの空間分布との一致が見られた。研究計画本研究は数値モデルの検証データの提供を主眼とし、種々の測器による観測(地上、船舶、衛星)から、エアロゾルの諸物理量の推定及びその空間的・時間的分布の把握を目的としている。そこで観測船「みらい」(海洋研究開発機構)に搭載された2波長偏光ライダー(国立環境研究所)による観測データに開発・改良したアルゴリズムを適用し、西太平洋上のエアロゾルの光学特性の空間分布の把握と共に雲底近傍でのエアロゾル・雲の動態の把握や、雲解像モデルへの導入・検証用のデータセットの作成を行う。研究成果「みらい」に搭載された2波長偏光ライダーデータから、3つのエアロゾル種(水溶性・海塩・ダスト)の鉛直分布を推定するフォワードアルゴリズムの開発を行ってきた。本アルゴリズムは検定されたライダー測定値を必要とし、その検定精度は推定精度に大きく影響する。そこで、アルゴリズムを改良し3種エアロゾルの濃度と器械定数を同時推定するバックワードアルゴリズムの開発を行った。本アルゴリズムの推定精度はフォワードアルゴリズムに比べ5倍程度向上しているが、推定方式の違いのため晴天下のデータにしか適用できない。そこで以下の新しい解析方法を考案した。まず、バックワードアルゴリズムを晴天下データに適用してエアロゾル光学特性を導出し、また導出した器械定数から測定値を検定する。その後フォーワードアルゴリズムを雲層下の検定されたデータに適用する。この成果についてまとめた論文を現在Journal of Geophysical Researchへ投稿中である。両アルゴリズムを日本近海太平洋上および熱帯太平洋上での「みらい」搭載ライダーデータに適用し、晴天下・雲層下のエアロゾルの空間分布を導出した。また、数値モデルの検証・入力データの提供も実施した。これらの成果については、学会(IAMAS2005、気象学会他)にて公表した。

研究計画本研究は、数値モデルの検証データの提供を主眼とし、野外観測から、エアロゾルの直接・間接放射強制力の推定に重要となるエアロゾルの諸物理量の推定及びその空間的・時間的分布の把握を目的としている。以下3つの研究計画を考案した。(1)太平洋熱帯域で観測された「みらい」(海洋研究開発機構)搭載2波長偏光ライダーデータ(国立環境研究所)を、開発したアルゴリズムを用いて解析し、晴天下および雲層下のエアロゾルの時間・空間分布の把握を行う。同時に、3次元エアロゾル輸送モデルSPRINTARSの検証を行う。(2)陸域における多種多様なエアロゾルの同時抽出を主眼とし、種々の測器を組み合わせたアルゴリズムの開発を行う。(3)2006年4月に打ち上げられたCALIPSO衛星搭載ライダー(NASA)の測定データの公開が開始次第、2波長偏光ライダーデータの解析用に開発したアルゴリズムを改良して適用し、全球でのエアロゾルの時空間分布の把握を実施する。研究成果下記研究成果を日本気象学会や米気象学会等にて公表した。(計画1に対して)太平洋熱帯域で2001年9月から3ヶ月間にわたり観測された「みらい」搭載2波長偏光ライダーデータを解析し,熱帯域における晴天下および雲層下のエアロゾル種毎(水溶性、海塩、ダスト)の鉛直、水平分布を把握することに成功した。得られた結果をもとに数値モデルSPRINTARSとの比較も実施し、モデルの改善に資した。(研究計画2に対して)国立環境研究所にて観測されている2波長偏光ライダーと高スペクトル分解能ライダーのデータ解析を目的として、水溶性、ダスト、煤粒子の鉛直分布を同時抽出するアルゴリズムの開発を行い、データ解析を実施した。(研究計画3に対して)CALIPSO搭載ライダーデータの公開が実施されず(2006年12月31日時点)、そのデータ解析を実施することはできなかった。
３Ｄ映像酔いセンシングシステムの研究

本研究では、発光ダイオード(LED)を用いた小型光電脈波センサを用いて、三次元(3D)立体映像の視聴における映像酔いを検出する手法を確立し、新しい小型映像酔いセンシングシステムとして開発する事を目的とした。映像酔い指標の解析・導出は、実際に3D映像ソフト視聴中の被験者から指尖光電脈波信号を取得し、脈拍間隔と脈波信号の周波数解析から算出した交感/副交換神経に関する指標と、さらに脈拍数変動とを組み合わせる事で映像酔い成分指標を抽出した。複数被験者の視聴体験後の感想と照合し、酔い発生とほぼ同時点で検出できており、同指標が3D映像酔い成分の抽出に有効であると考えられる。本研究では、発光ダイオード(LED)を用いた小型の光電脈波センサを用いて三次元(3D)立体映像の視聴者における映像酔いを検出する手法を確立し、新しい小型映像酔いセンシングシステムとして開発する事を目的とした。平成24年度は、開発したLED脈波センシングモジュールをプロトタイプとして、実際に3D映像ソフト視聴中の被験者の脈波信号を取得した後、視聴後の感想と合わせて信号評価解析をおこなった。周波数解析と交感/副交感神経優位時の独自のマッピング解析により、特に3D映像の変化が激しい場面で特徴的な信号の変化を検出し、かつ、その発生時刻が映像酔いしたと思われる感想の時刻と一致する事を確認した。本研究成果の一部は第73回応用物理学会学術講演会(愛媛大)ほかにおいて発表した。今後は多数被験者において実験をすすめて取得データを増やすと共に、多チャンネル小型化システムに再度実装する事を目指す予定である。本研究では、発光ダイオード(LED)を用いた小型の光電脈波センサを用いて、三次元(3D)立体映像の視聴者における映像酔いを検出する手法を確立し、新しい小型映像酔いセンシングシステムとして開発する事を目的とした。平成25年度は、平成24年度まで研究開発を進めてきたLED光電脈波センシングモジュールを小型化システムとして実装する事、および当システムを用いた多被験者における実験により映像酔い指標の効果を実証する事を目的とした。まず脈波信号を広帯域に取得し周波数解析するため、広帯域フィルタを設計しセンサと共に基板実装した。これら基板を用いた小型センサシステムを作製した後、取得信号の解析にあたった。映像酔い成分の解析にあたっては、心拍および脈拍間隔のゆらぎから交感/副交感神経に関する指標が一般に論じられてきていたが、本研究では、実際に3D映像ソフト視聴中の被験者から取得した指尖光電脈波信号の周波数解析から算出した交感/副交感神経に関する指標と、さらに脈拍数の変動指標とを組み合わせる事で、有効な映像酔い成分として抽出できる事を確認した。3D映像視聴実験後、特に3D映像の変化が激しい場面付近で被験者から酔いを感じたという感想が得られたと同時に、上記映像酔い指標成分の変化点も検出した。また、複数被験者において同様の実証実験を行い、被験者の3D映像視聴実験後の感想と合わせて検討した結果、同指標が3D映像酔いの発生を反映した成分であると推察された。以上より、3D映像酔成分の抽出に本手法が有効であると考えられる。研究成果の一部は電気学会電子回路研究会(東大寺文化センター)において発表した。本研究では、発光ダイオード(LED)を用いた小型の光電脈波センサを用いて三次元(3D)立体映像の視聴者における映像酔いを検出する手法を確立し、新しい小型センシングシステムを開発する事を目的とした。平成23年度は、研究開発中のLED光電脈波センサを発展させた指尖光電センサモジュールを開発し、後段の信号処理部、および既存の3D映像システムと合わせた映像酔い対応センシングシステムのプロトタイプ(1チャンネル)として試作した。実際に被験者に事前了承を得た上で3D映像を視聴してもらい、その間、指尖から光電容積脈波を測定するところまでを動作確認した。研究成果の一部(光電容積脈波センサモジュール)を第72回応用物理学会学術講演会附設展示会山形大学展示ブースにおいて展示した。今後、後段信号処理により3D映像酔いに関する生体信号成分を分析する手法を開発すると共に、システムの小型化を目指す予定である。3D映像酔いセンシングシステムとして試作・実験・データ解析まで進んでいる。脈波データの周波数解析と視聴者の感想・映像ソフトの時系列解析により、特に変動の激しい映像箇所の時刻特定と、被験者の視聴後の感想との整合がとれた結果が得られている。今後は多被験者での実験によるデータの蓄積を目指したい。映像酔い対応センシングシステムのプロトタイプ試作として、3D映像システムとの合わせ込み、および光電容積脈波信号を計測した後の信号処理部分の開発にかなりの期間を費やした。結果として、試作・動作確認まで達成できたが、信号処理と小型化・多チャンネル化、および専門的な外部(眼科グループ等)の参考意見聴取までには至らなかった。

さらに、3D映像とは言え、全編にわたって映像酔いを引き起こすような映像が連続する訳ではないため、特に映像酔いの生じるような部分の特定に時間がかかった。上記を次年度の課題としたい。平成25年度の計画は以下のとおりである。(1)試作システムを用いて取得した脈波データを基に信号解析をさらに進め、映像酔い現象と相関の深い生体データを追求すると共に、多数被験者におけるデータ取得を目指す。(2)試作モジュールの多チャンネル化、さらなる小型化を図る。(3)専門的な外部の参考意見を聴取する。平成24年度の計画は以下のとおりである。(1)映像酔い成分の信号処理:あらかじめ3D映像の内容・開始からの時刻などを把握した上で、被験者に3D映像を視聴してもらいながら脈波測定し、得られた脈波信号をICA解析・統計解析し、被験者の感想とともに映像酔い特有の成分を抽出する。(2)信号処理部の高速処理・小型化多チャンネル化:信号処理の所要時間を短縮するアルゴリズムを開発すると共に、小型化多チャンネル化し多指からの信号計測により得られる情報をより多くする。3Dメガネとの一体化までを視野に入れてセンサを小型化する。(3)専門的な外部(眼科グループ等)の参考意見聴取。該当なし開発した試作システムの動作検証の一貫として、別の生体計測装置を用いた同様の3D映像視聴測定を行い、その差異などを評価する傍証実験を行う必要があり、そのための装置を購入する。また、得られた研究成果を学会発表する。
ガラス中半導体マイクロクラスターの非線形コヒーレント過渡現象の研究

今年度は本重点研究の最終年度であるので、これまでの研究の総括を行うとともに、CuBr微結晶を対象にして、励起子分子の検証と励起子の量子ビート現象の観測を行った。第1に、励起子分子の存在とその閉じ込め効果について調べた。パルスレーザー励起下における発光スペクトルには、励起子による発光の低エネルギー側に新しい発光帯が観測される。この発光帯の強度は励起強度のほぼ2乗に比例して増大し、これが励起子分子による発光であることを示す。励起子発光と励起子分子発光のエネルギー差を励起子分子の結合エネルギーとみなすと、それは励起子の閉じ込めエネルギーにほぼ比例して増大する。この依存性は、励起子と励起子分子の両者の重心運動が閉じ込められたときに予想される依存性とは異なる。以上の結果から、CuBr微結晶では重心運動ばかりではなく、相対運動にも閉じ込め効果が現れていることがわかった。第2には、価電子帯の縮重と波数線形項のために励起子が多成分状態であることに注目して、多重励起状態間の量子干渉の観測を行った。スペクトル幅の広いフェムト秒パルス光(100fs)を用いると、複数の励起子状態を同時に励起することができる。2ビーム入射型の縮退4光波混合の配置で、2ビーム間の遅延時間を変えると、励起子のコヒーレンスが緩和する様子が観測され、位相緩和時間の知見が得られる。Z_<12>励起子の吸収ピークが2つに分裂するCuBr微結晶を用いた場合、位相緩和挙動に周期的な振動構造が観測された。この振動周期は、分裂の大きさの逆数に対応する。ビート現象が古典的な電場による干渉であるか、または量子状態間の量子干渉であるかを区別する方法として、4光波混合信号をスペクトルに分解して観測する分光法を、以前、我々は開発した。この分光法を適用したところ、この振動構造がスペクトル分解型の4光波混合配置でのみ観測されることから、この干渉効果が多成分励起子間の量子干渉によるビート現象であることが明らかになった。
科学技術問題の議論のためのコンピュータを用いたファシリテーション支援手法の

本研究では、科学技術問題の議論に関して、コンピュータを用いたファシリテーション支援の枠組みを検討した。まず、科学技術の問題に関して、実際のファシリテーションを詳細に検討した。その結果から、議論のファシリテーションの特徴をまとめ、コンピュータを用いたファシリテーション支援の適用場面とファシリテーションを支援するために必要なコンピュータ機能を検討した。これらの検討結果を用いて、ファシリテーション支援システムを設計する。本研究では、科学技術問題の議論に関して、コンピュータを用いたファシリデーション支援の枠組みを検討する。科学技術の問題を議論する際に、(1)時間管理、(2)論点の広がり、(3)参加者の発言頻度、が重要である。まず、科学技術の問題に関して、実際のファシリテーションを詳細に検討する。その結果から、議論のファシリテーションの特徴をまとめ、コンピュータを用いたファシリテーション支援の適用場面を検討する。そして、ファシリテーションを支援するために必要なコンピュータ機能を検討する。本年度は、まず、科学技術問題に関する議論のファシリテーションに関する調査を実施し、以下を明らかにした。●ファシリテーションのために必要な観点●ファシリテーションの適切な適用場面実際のファシリテーションを基に、全体の流れの中でどのような点を考えながらファシリテーションを行っていたか、議論の状況をどのように把握し、どのようなタイミングで介入したか、ファシリテーションの実施の際に難しかった点は何か、参加者それぞれをどのように認識し各自にどのように対応していたか、などを詳細に検討した。その結果から、ファシリテータが議論のファシリテーションの際に実際に行っていること、気をつけている点を抽出し、「ファシリテーションのために必要な観点」をまとめた。そして、それらのファシリテーションが適用される場面の特徴に関して、議論人数、議論参加者の属性、議論の目的、時間、議論テーマ、議論形態などを検討し、「ファシリテーションの適切な適用場面」、を検討した。さらに、上記の検討に基づき、ファシリテーション支援システムの設計を行い、プロトタイプシステムの開発に向けた準備を進めた。本研究では、科学技術問題の議論に関して、コンピュータを用いたファシリテーション支援の枠組みを検討する。科学技術の問題を議論する際に、1.時間管理、2.論点の広がり、3.参加者の発言頻度、が重要である。、その結果から、議論のファシリテーションの特徴をまとめ、コンピュータを用いたファシリテーション支援の適用場面を検討する。昨年度に引き続き、本年度は、科学技術問題に関する議論のファシリテーションに関する調査を実施し、以下に関する検討を詳細に進めた。●ファシリテーションのために必要な観点●ファシリテーションの適切な適用場面ファシリテーションが適用される場面の特徴に関して、議論人数、議論参加者の属性、議論み目的、時間、議論テーマ、議論形態などを検討し、「ファシリテーションの適切な適用場面」、を検討した。さらに、上記の検討に基づき、ファシリテーション支援システムの設計を行い、プロトタイプシステムの開発に向けた検討を進めた。そして、開発したプロトタイプを用いた実験の準備を進めた。加えて、これまでに行った基礎的検討を基に、それぞれの検討結果とその有用性をまとめ、公表した。具体的には、検討した議論の方法と参加者の様子、そして議論中の参加者の問題の捉え方を検討した結果をまとめた。他方、議論中の他者との関わり方の方法を検討した結果を具体的にまとめた。平成23年度は、前年度の評価実験の結果から、「提案するファシリテーション支援ソフトウェアの適用場面」を検討する。具体的には、厳密に有効性を検証する実験室内での評価実験ではなく、広く一般の人々に開発したファシリテーション支援ソフトウェアを使ってもらうための枠組みを検討した。適用場面に関しては、社会の中で科学技術の問題を話し合う必要がある場面や学校教育の現場などが考えられる。それらの現場の中で、開発したファシリテーション支援ソフトウェアを活用するために、どのような現実的な利用方法があるかを検討し、「提案するファシリテーション支援ソフトウェアの適用場面」をまとめた。具体的には、初等教育における議論支援に向けたソフトウェアの適用や、高等教育における議論支援に向けたソフトウェアの適用の可能性を検討した。さらに、文化間の比較を試みた。具体的には、日本とは異なる文化を有することが予想される欧米などの国における和組への適用可能性を検討した。そして、これまでの研究成果を国際学会などを含め積極的に公表した。
二次元電子ガスを有する酸化物超格子の作製と熱電変換物性

人工宝石として知られ、毒性がなく、融点が高いSrTiO_3を用いた熱電変換材料を創製した。精密な超薄膜技術により、電子を生成させた厚さ0.4nmの金属SrTiO_3:Nb層と、絶縁性SrTiO_3からなるサンドイッチ構造を作製することで、二次元平面に高濃度の伝導電子(1021cm^<-3>)を溜め込んだ結果、熱起電力が同濃度の電子を生成させたバルクSrTiO_3の約5倍と大きく、熱電変換性能指数ZT(=[熱起電力]×[熱起電力]×[導電率]×[温度]÷[熱伝導率])が既存重金属材料の約2倍になることを見出した。廃エネルギーの再資源化で注目されている熱電変換材料は、温度差を与えると発電し、逆に電気を流すと冷えるという性質を示すことから、腕時計の発電素子や携帯型冷蔵庫の冷却素子などとして利用されているが、現在の材料が、重金属であるBi、Sb、Pbなどを主成分とする合金であり、地球上における埋蔵量が少なく、猛毒で、また耐熱性が低いことから本格的な実用化が妨げられている。これに対し、数年前からありふれた酸化物が熱電変換材料として注目されている。最近の研究結果で、NbドープSrTiO_3が自動車の排気ガスの温度域において最も有望であることが分ったが、変換効率は重金属の三分の一以下と低いため、一層の性能向上が求められていた。性能向上のためには、例えば電池電圧に相当する熱起電力を高めればよい。熱起電力を高める方法としては、1993年に理論予測された、数nmの極薄シートに電子を閉じ込める方法があるが、電気を通しやすい重金属の中では逆に電子が閉じ込めにくいため、この方法を実現することは困難であった。本研究では、元々絶縁体で電子を溜めやすい性質を持つSrTiO_3を超極薄シートとして用い、精密な超極薄の製膜技術を駆使して、Nbドープした厚さ0.4nmの二次元電子ガス層を、厚さ3.6nmの絶縁体のSrTiO_3で上下に挟んだサンドイッチ構造にすることで、超極薄シート内に電子を溜めることに成功した。その結果、電子を生成させたバルクSrTiO_3に対して熱起電力が約5倍に上昇し、熱電変換性能では従来の重金属に対して約2倍の性能を得た。本研究の二次元電子ガスSrTiO_3結晶は、耐熱性が高く、毒性がない、ありふれた酸化物であるため、地球温暖化の原因となる工場や自動車の排熱を有効利用して発電するクリーンエネルギー技術に繋がる可能性があるとともに、熱を感知して電圧を発生することから、熱センサーとしての利用が期待できる。

本研究の二次元電子ガスSrTiO_3結晶は、耐熱性が高く、毒性がない、ありふれた酸化物であるため、地球温暖化の原因となる工場や自動車の排熱を有効利用して発電するクリーンエネルギー技術に繋がる可能性があるとともに、熱を感知して電圧を発生することから、熱センサーとしての利用が期待できる。廃エネルギーの再資源化で注目されている熱電変換材料は、温度差を与えると発電し、逆に電気を流すと冷えるという性質を示すことから、腕時計の発電素子や携帯型冷蔵庫の冷却素子などとして利用されているが、現在の材料が、重金属であるBi、Sb、Pbなどを主成分とする合金であり、地球上における埋蔵量が少なく、猛毒で、また耐熱性が低いことから本格的な実用化が妨げられている。これに対し、数年前からありふれた酸化物が熱電変換材料として注目されている。最近の研究結果で、NbドープSrTiO_3が自動車の排気ガスの温度域において最も有望であることが分ったが、変換効率は重金属の三分の一以下と低いため、一層の性能向上が求められていた。性能向上のためには、例えば電池電圧に相当する熱起電力を高めればよい。熱起電力を高める方法としては、1993年に理論予測された、数nmの極薄シートに電子を閉じ込める方法があるが、電気を通しやすい重金属の中では逆に電子が閉じ込めにくいため、この方法を実現することは困難であった。本研究では、元々絶縁体で電子を溜めやすい性質を持つSrTiO_3を超極薄シートとして用い、精密な超極薄の製膜技術を駆使して、Nbドープした厚さ0.4nmの二次元電子ガス層を、厚さ3.6nmの絶縁体のSrTiO_3で上下に挟んだサンドイッチ構造にすることで、超極薄シート内に電子を溜めることに成功した。その結果、電子を生成させたバルクSrTiO_3に対して熱起電力が約5倍に上昇し、熱電変換性能では従来の重金属に対して約2倍の性能を得た。
胎児期の脳に独特な新しい情報伝達機構の解析

1.タンパク質の精製法の確立と機能活性の証明(1)申請者はこれまで一次構造解析を主眼におき、目的タンパク質を胎児脳可溶性画分よりイオン交換クロマトグラフィーによる部分精製と調製用電気泳動により単離してきたため、未変性の機能的活性を保持したタンパク質を得るため精製法を確立した。(2)得られた未変性タンパク質を用いて実際にGDI活性およびGAP活性を有するか否かを測定するためRanおよびRhoタンパク質の精製を行ったが、充分な量の精製標品を得ることが出来なかったので、現在、既に報告されているRanおよびRho cDNAの塩基配列をもとにcDNAをクローニングしてrecombinant proteinを調製している。2.特異抗体の作成既に得られている部分一次構造をもとに合成ペプチドを作成し、ヘモシアニンと架橋したものを抗原として、現在、ウサギを免疫中であるが充分な抗体価を得られていない。3.cDNAをクローニング既に得られている部分一次構造をもとにオリゴヌクレオチドプライマーを作成し、胎生17日目ラット胎児脳より調製したmRNAを鋳型にRT-PCRを行い得られた産物の塩基配列決定を行っている。現在、部分的なcDNAを得ている。
アーカイブ研究を通してのグレアム・スイフトの芸術論の追求

まず、スイフトは自分のプライバシーを常に守ろうとすることがファンや研究者との手紙のやり取りを読むとわかる。自分の作品には自伝的な要素が全く入ってない、と氏が主張するだろう。しかし手紙を読めば読むほど、スイフトが自分の経験や家族について小説を書いていることが分かる。それからスイフトの小説の下書きを読むと大きな成果があった。スイフトはただストーリを進めるために書いていることではなくて、文学的な雰囲気を醸し出すことが目的なので、何度も同じ場面やセリフを書き直す。読み手としては、大した変更が見えないので、不思議に思ってしまうが、伝えたい気持ちと考えに合うシンプルな表現を見つけるまで満足をしないようだ。2012年に国際学会で3回グレアムースイフトの作品について口頭発表をした。スイフトの芸術論を理解するため、エコクリティシズム、グローバルイングリッシュ、短編小説論の3つのテーマが中心の学会に参加した。スイフトの母国に対する愛着を理解するには、環境問題が取り上げられている『Waterland』が鍵を握ると思い、スペイン開催の学会でそれについて発表した。学会の後さまざまなエコクリティシズムを読んでみると、イングリッシュネッス(英国人らしさ)と土地の関連に気が付き、今後の研究の道がよりわかりやすくなってきた。ベルギー開催の短編小説論の学会に関しては、スイフトの小説家としての成長とつながるものと思って参加したが、本当に研究の役に立った。小説家になる前に、スイフトは多数の短編を書いたが、後の小説のあらすじになったものも何篇かある。私が研究の対象にした短編の一つは、イアン・マキューアンの短編に基づいたもので、『Waterland』と強い結びつきを持つストーリーだ。他の学者はまだこれに気が付いてないようだから、来年論文に発表するつもりだ。2013年2月に英国国立図書館でスイフト・アーカイブでまた研究をした。今回は2013年5月にチェコ開催の学会で口頭発表する予定の『Out of this World』という小説に絞った。この小説を書く準備段階では、スイフトが色々なリストを作ったが、これらのリストのおかげで、スイフトが小説を書き始める前に順番に考えられていたことが、よくわかる。また、同英国国立図書館のサウンド・ライブラリーには、スイフトとのインタビューが多数収められている。近年はインタビューを拒みがちなスイフトだが、収録されたインタビューを3日間聞き続けていると、自分の芸術論及び人生論を数多くのインタビューに応じている1980年代のスイフトの様子を感じ取ることができた。25年度に合計4回国際学会で研究成果を口頭発表した。そのうちの2回はスイフトの作品が直接対象となった。一回目は東京で開催された国際学会では、スイフトの最新作の小説Wish You Were Hereにおけるイギリス人らしさ(Englishness)の発表だった。2回目のチェコ開催の学会の場合、言葉の信憑性についての研究成果を論じた。他の2回の発表は間接的にスイフト研究と関連していた。ドイツの学会では、デービッド・ロッジというイギリス現代小説家の小説について発表したが、「作成意図」というテーマはスイフト研究の中心でもある。最後の学会はイタリアに開かれた短編小説についてのものだった。2年前にスイフトの短編小説を研究していたが、今回の学会でFrederick Philip Groveというカナダの作家の短編集について発表した。5月に私が単独で書いた本がカナダの出版社によって出版された。2つの査読付き論文が7月と8月に出た。一年間のまとめとして、3月に英国国立図書館に行って、グレアム・スイフトアーカイブに保管されている文通を読み直した。まず、2011年8月にドイツの学会に参加してThe Light of Dayという小説に多く使われている決まり文句やありふれた表現をテーマにして発表しました。ほとんどの作家はこういう表現を避けますが、スイフト氏がわざと使うのはなぜでしょうか。この問題を考えながら、いろいろな参考書を読んで他の小説と比較してみました。そして、言葉は人を裏切るからもっとも簡単な単語や表現を使うことにより忠実に描写できるという作成の意図がわかりました。2012年3月に10日間ほど英国国立図書館のグレアム・スイフトアーカイブを利用して2冊の小説に特に焦点を当てました。ありふれた表現が中心のThe Light of Day、疑惑を招いたLast Orders、と5年前に出版されたTomorrowの原稿と下書きを読みました。スイフトのフィクションに自伝的なものが複雑に混ざっていることが意外な発見でした。自分の作品はすべて想像から生まれてくると主張してきた作家ですが、手紙の中に父の死の影響と子供のころからあった恐怖症について書いてあります。こういう事実は、他の研究者に知られていないようですので、今度の論文に取り入れるつもりであります。

Last Ordersというブッカー賞を受賞された小説には、ウィリアム・フォークナーの「死の床に横たわりて」を下敷きにされたのではないかという疑惑がありましたが、実はスイフト氏の父の死と子供のころからあった恐怖症が背景にあったとわかりました。しかし氏はプライベートのことを決して公の場で話さないから、この小説はフォークナーの真似に過ぎないという批判の声はまだ聞こえます。この一年間で、スイフト氏と2回手紙のやり取りをして、研究に役立つコメントをたくさんもらいました。ここ2年間にグレアム・スイフトの小説の原稿を、すべて目を通すことができた。インタビュー、手紙、批評もほとんど読んできた。これから幾つかの小説原稿を熟読し、スイフトの芸術論を追及してみたいと思う。計画の年数でいえば、3分の2が経ったが、最も難しい論文、あるいは本の書き上げが残っているから、プロジェクトの前準備が終わっただけと私は思っている。全体の50パーセントを達成したが、これから小説の読み直し、原稿の読み比べ、論文を書くことに集中しなくてはならない。グレアム・スイフトが書いた9個の小説の中で、下書きと原稿を熟読できたのは4個だけです。残りの5個と未出版の随筆や書き出しも読んでみたいので、目標まで40パーセントくらいの研究ができたと思います。また、今までの研究と直接関連している手紙を中心に読んできましたから、これからの研究に役立つ何百通の手紙に目を通して、肝心な部分を探し出さなくてはなりません。日本でできる研究はたくさんありますので、日ごろ参考書を読んで自分の視野を広げたいと思います。しかし年末に英国国立図書館まで足を運ぶと直接調べて確認することができます。グレアム・スイフトアーカイブで後一か月研究が出来ればこのプロジェクトに必要な研究はほぼ終わりになると思いますが、2年にわたって研究した方が一年に詰めてするよりよいと思います。研究が進めば進めるほど新たに調べてみたいものが出てきますので、24年度と25年度に一回ずつ同図書館に行って研究したいと思います25年度に2回学会でスイフトの小説についての口頭発表をする。2013年4月に東京にある立教大学でスイフトの最新作『Wish You Were Here』におけるイングリッシュネッス(イギリス人らしさ)について発表したばかりだ。5月にチェコで開催のストーリーテリングの学会では『Out of this World』を対象に口頭発表する。この作品には、スイフトがカメラの存在に注目していた。カメラというものは、誠実に記録を残すことができるかどうかという問題を、あらゆる角度から考えた結果、写真は可能性に満ちているものだが、ストーリーを伝える力がない、という結論に達したことが、英国国立図書館の研究でわかった。写真が撮られる前の物語に関心を持っているスイフトにしては、ペンを握ってストーリーを書き残すほかない。これはまさにスイフトの芸術論の中心にある考えではないか、と思うが、口頭発表の後の他の研究者や学者の反応によって研究の推進が左右されると考える。
重心制御に着目した育発発達期における調整力を定量化する試み

本研究は4カ年で以下の3課題を検討する。【2019・2020年度】は課題Iとして、子どもに対する視標追従型動的バランステスト(改良版)の開発とテストの信頼性を検討する。【2021年度】は課題IIとして視標追従型動的バランステスト(改良版)の性差ならびに年齢の影響を検討する。【2022年度】は課題IIIとして外乱刺激中の随意的重心制御能力の性差ならびに年齢の影響を検討する。
腱移行術後における骨格筋収縮力低下の病態解明

筋肉が過度に引っ張られた状態での腱移行手術は筋線維中のサルコメア数が増加していた。しかしながらそれに伴う筋収縮の生理的可動域はむしろ減少していた。また筋肉の生理学的筋横断面積が変わらないにも関わらず筋肉活動性収縮力が減少していた。筋間の線維組織が増加しており、このことが生理的可動域や活動張力の減少に関わっていると思われた。高齢個体では、若年個体と比較して筋内腱成分の伸長に対して硬く、その分伸張するためには筋線維長の伸張(サルコメア数増加)が必要なことが分かった。現在、腱移行手術は麻痺肢の機能的再建に欠かせない治療方法となっている。治療の場において、動力源である筋の緊張及び長さは術者の裁量によってのみ決定されている。しかしながら、骨格筋の最小単位であるサルコメアが発生する張力はその長さに依存しており、過伸張状態では十分な張力を発揮することはできない。腱移行手術において移行された筋の術後収縮力は低下することが知られており、過大に伸展されたために筋及び筋内サルコメアが機能不全に陥ったことがその原因として考えられている。本研究の目的は、引き延ばされた骨格筋の筋力低下の関連因子を多角的に調査して、その原因・病態を解明することである。昨年までの研究により腱移行手術により、手術後サルコメア数は短期間に増加するが、その後の腱組織の伸張により逆にサルコメア数は徐々にその数を減らしていくことを確認した。この経過中に筋の活動張力及び受動張力を調査したが、腱移行を受けた筋は生理学的筋横断面積は変わらないにも関わらずその活動張力が著明に減少していることが明らかにされた。また受動張力は術後4週間の期間で増加したままであった。筋細胞間の線維組織が増加しており、このことが受動張力増加の原因になっていることが予想され、これらは容易にリモデリングされずに長期にわたって筋線維間にとどまり、筋収縮をも妨げていることが示唆された。腱移行モデルと対比すべき骨延長モデルでの筋解析では、延長骨周囲に付着している骨格筋には元々の筋の状態により、伸張に対する適応能力に大きな差があることが分かった。また高齢個体では一部の筋で腱成分伸張が不良であり、より筋線維の伸張が必要なことが分かった。このことは腱移行でドナーとして用いられる筋は、元々の機能により移行後の適応に大きな違いが出てくることを意味し、実際の臨床場面で、術後機能獲得に大きな影響を与えるものと予想される。腱移行手術は麻痺肢の機能的再建の重要な治療手段である。この手術では動力源となる筋の遠位腱を機能喪失部位に移行して、随意運動を可能にさせる。その際の筋の緊張は術者の裁量によって決定されているが、骨格筋の最小単位であるサルコメアが発生する張力はその長さに依存しており、過伸張状態では十分な張力を発揮できない。腱移行手術において移行された筋の術後収縮力は低下することが知られており、過大に伸張により筋及び筋内サルコメアが機能不全に陥ることがその原因として考えられる。本研究では、伸張された骨格筋の筋力低下の関連因子を多角的に調査して、その原因・病態を解明することである。昨年度の研究では、筋が伸張した状態での腱移行手術によってサルコメア数の増加が引き起こされているが、それに伴う筋収縮の生理的可動域はむしろ減少していることが明らかにされた。また生理学的筋横断面積は変わらないにも関わらずその活動張力が著明に減少していた。さらに筋出力に関連するミオシンアイソフォームにも大きな変化がなかった。一方、筋間線維組織の増生が確認され、このことが生理的可動域や活動張力の減少に関わっていると思われた。腱移行キデルでの筋へのストレスと近似している四肢骨延長モデルにおいても、同様に筋解析を行っている。若年個体と比較して高齢個体では、筋内腱成分の伸張が不良であり、その分筋線維の伸張(サルコメア数増加)が必要なことが分かった。高齢個体では元来、筋内の線維結合組織の割合が約2倍であり、骨延長によってその比率がさらに2倍になっていた。以上の実験データから、移行筋に過大な伸長を強要する状態での腱移行、また高齢になってからの腱移行には、筋の側から成績不良の要因となることが分かった。しかしながら筋適応の結果が意味する内容については、その臨床的意義はまだ不十分であり、今後の研究結果の蓄積が待たれる。腱移行手術は麻痺肢の機能的再建の治療手段である。この手術では動力源となる筋の遠位腱を移行して、麻痺した運動を再獲得させる。骨格筋が発生する張力はその長さに依存しており、過伸張状態では十分な張力を発揮できない。腱移行手術において移行された筋の術後収縮力は低下することが知られており、伸張により筋内サルコメアの機能不全がその原因として考えられる。

本研究では、伸張された骨格筋の筋力低下の原因・病態を解明することである。昨年度までの研究では、筋が伸張した状態での腱移行手術によってサルコメア数の増加が引き起こされているが、それに伴う筋収縮の生理的可動域はむしろ減少していることが明らかにされた。また生理学的筋横断面積が不変にも関わらず活動張力が減少していた。筋間線維組織増生が確認され、このことが生理的可動域や活動張力の減少に関わっていると思われた。筋への伸長ストレスがかかる四肢骨延長モデルにおいても、同様に筋解析を行っている。若年個体と比較して高齢個体では、筋内腱成分の伸張が不良であり、その分筋線維の伸張(サルコメア数増加)が必要なことが分かった。高齢個体では元来、筋内の線維結合組織の割合が約2倍であり、骨延長によってその比率がさらに2倍になっていた。遺伝子改変動物によって筋内線維化を抑制出来るかどうかを確認中である。オステオアクチビントランスジェニック個体では、骨延長に伴う線維化がMMP発現などを介して若干抑制されており、筋線維断面積の増加とともに筋張力増加が確認できた。これまでのデータから、過大伸長を強要する状態や、高齢個体での腱移行には、筋には形態的適応がおこるものの、それらが必ずしも機能的回復を意味しているものではないことが明らかとなった。筋内線維化は筋収縮力と関連している因子のひとつと思われ、引き続き解析を進めていく予定である。腱移行の動物モデルによるデータが多数得られている。結果の一部は学会で発表し、また論文への投稿を行って現在査読を受けている。24年度が最終年度であるため、記入しない。筋内線維化が、術後の筋の機能低下と関連していることが示唆されており、これらを抑制することによって筋の機能改善が得られるかどうかについて検討を行う予定にしている。
モノアミン酸化酵素阻害活性を有する真菌代謝産物の構造と活性の研究

カビ(真菌)についてモノアミン酸化酵素(MAO)阻害物質の検索を子のう菌を中心に140種220株について行い、比較的強い活性を示したEmericella navahoensisからは構造既知のnorsolorinic acid(NSA,IC_<50>=1.1×10^<-7>g/ml)と、Talaromyces lutcusからは新化合物TL-1(IC_<50>=2.3×10^<-6>g/ml)を各々MAO阻害活性本体として単離し、構造を明らかにすることができた。NSAとTL-1のマウスの脳、心臓、肝臓の粗MAOとMAO-A、MAO-Bタイプの酵素に対する阻害の強さとその様式について検討した。その結果、NSAの阻害様式は各臓器によって異なっていた、MAO-B型の酵素をA型より強く阻害した。一方TL-1の阻害様式は全てのMAOで混合型で脳においては特に強くB型のMAOを阻害していた。更にpreincubectocによりNSAは不可逆的阻害TL-1は可逆的阻害であることが明らかとなった。この2つの化合物の活性構造を明らかにする目的でNSAでは19種、TL-1では6種の構造既知化合物、誘導体についてMAO阻害活性を調べた。その結果、あるサイズの固定された構造(NSA:アントラキノン骨格、TL-1:アザヒロン環)の部分と2重結合のついたある長さの側鎖が活性発現に必要と考えられた。以上の結果より、NSAとTL-1は構造に窒素の含まない新しいタイプのMAO-Bの特異的阻害剤といえる。最近MAO-B阻害物質が精神病やパーキンソン病の治療薬としての可能性を示す実験結果が相次いで報告されている。子のう菌を中心とするモノアミン酸化酵素(MAO)阻害活性の検索で比較的強い活性を示したEmericella navahoensisとTalaromyces luteusから活性本体として構造既知のnorsolorinic acid(IC_<50>=3.0×10^<-7>M)と新化合物TL-1(IC_<50>=6.6×10^<-6>M)を各々単離することができた. π-1はC_<19>H_3C_4clの分子式を有し,その各種スペクトルデータより構造を明らかにすることができた.この2つの化合物の活性構造を明らかにする目的で構造類似化合物,誘導体について活性を調べた. Norsolorinic acidはアントラキノン骨格を有していたので子のう菌由来の14種のアントラキノン化合物について活性を調べた結果,アントラキノン骨格に側鎖のついている化合物が活性を示す傾向があり, norsolorinic acidの関連化合物averythrinに最も強い活性が認められた.一方π-1誘導体の場合, π-1のアセチル体がπ-1に匹敵する活性を示したが,側鎖の二重結合を還元した誘導体と構造の類似するsclerotiorinには活性は認められなかった.次にnorsolorinic acidとπ-1についてマウス肝MAO,脳MAOに対するkineticを検討した.

その結果, norsolorinic acidは肝MAOに対し非拮抗的に阻害(Ki=0.27μM)し,また脳MAOを非拮抗的に阻害(Ki=0.95μM)した.一方, π-1は肝MAOを混合型阻害CKi=3.6μM)し,脳MAOも混合型阻害(Ki=1.4μM)した.更にMAOはAタイプとBタイプの酵素が存在するので各々に対するnorsolorinic acidとπ-1の阻害活性を検討する.カビ(真菌)についてモノアミン酸化酵素(MAO)阻害物質の検索を行い、Emericella navahoensisからnorsolorinic acid(NSA),Talaromyces luteusからTLー1をそれぞれ強いMAO阻害活性本体として単離して構造を明らかにした。NSAとTLー1は、試薬として使用されてMAO阻害剤に匹敵する活性を示したにもかかわらず窒素原子を含んでいなかった。そこでマウスの各臓器MAOに対する阻害様式について検討した。脳、心臓、肝臓のホモジネートと1ーdeprenyl(B型阻害剤)処置またはclogyline(A型阻害剤)処置してMAOーAとMAOーBをそれぞれリッチにしたものに対して基質としてkgnuramineを用いてkinetic studyを行った。表1がNSA、表2がTLー1の結果で各臓器のMAOーBを特異的に阻害していた。更にpreincabationによりNSAは不可逆的阻害、TLー1は可逆的阻害であることが明らかとなった。NSAでは19種、TLー1では6種の構造類似化合物、誘導体についてMAO阻害活性を調べた結果、あるサイズの固定された構造(アントラキノン骨格またはアザヒロン環)と2重結合のついた側鎖が活性発現に必要と考えられた。
哺乳類減数分裂期における染色体動態の可視化と対合機構の解明

本研究の目的は、哺乳類減数分裂期におけるペリセントリックヘテロクロマチンクラスター形成による、対合の制御メカニズムを解明することである。そのため、マウスの減数分裂期前期におけるペリセントリックヘテロクロマチン、染色体およびシナプトネマ複合体を標識し、相同染色体対合の全過程をin vitroにて時系列的に観察していく予定である。所属研究室にて確立されているES細胞から生殖細胞の体外分化培養系を用いてin vitroで減数分裂期を再現するため、ペリセントリックヘテロクロマチンクラスター、特定の染色体の動態、対合過程を可視化できるような標識システムの構築(マーカーES細胞の樹立)を第一目標とし研究を進めている。初年度に引き続き、ライブイメージングを行うための各種マーカーES樹立のため、ES細胞に導入するためのターゲッティングコンストクトの作製を進めてきたが、当該年度で本研究計画を終了するため、中断した。また、本級計画の骨子である「体外培養系を用いた減数分裂期全過程の時系列期な可視化」の補完的解析として行っていた、in vivoサンプルを用いた染色体動態の詳細な解析において非常に重要な知見が得られたため、現在論文を執筆中である。具体的には、野生型およびエピジェネティック因子Ring1A1B遺伝子欠損マウスの生体内から各分化段階にある生殖細胞を単離し、各種マーカータンパク質に対する抗体による免疫染色を行ったところ、正常な減数分裂進行において、Ring1A1Bタンパク質が非常に重要な機能を果たしていることを明らかにした。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究の目的は、哺乳類減数分裂期におけるペリセントリックヘテロクロマチンクラスター形成による対合の制御メカニズムを解明することである。所属研究室にて確立されているES細胞から生殖細胞の体外分化培養系を用いてin vitroで減数分裂期を再現するため、ペリセントリックヘテロクロマチンクラスター、特定の染色体の動態、対合過程を可視化できるような標識システムの構築(マーカーES細胞の樹立)を第一目標としている。まず当該年度では、各種マーカーES細胞の樹立のためのターゲッティングコンストラクトの作製を開始している。具体的には、ペリセントリックヘテロクロマチンクラスターマーカーとしてHP1gamma(Cbx3)をECFP標識したコンストラクト、対合過程のマーカーとしてシナプトネマ構造であるSYCP3にtdTomato標識、もしくはECFP標識をしたコンストラクトの作製に着手している。今後、特定染色体領域の可視化のためのtetO/tetR- EGFP、lacO/lacI-ECFPもしくはtetO/tetR-mCherryシステムの構築に着手する予定である。また、予備的かつ補完的解析として、in vivoのサンプルを用いて各分化段階にある生殖細胞を単離し、免疫染色により染色体動態の詳細な解析を進めている。分化段階と染色体動態を照らし合わせたスナップショットを蓄積することにより、今後行う体外分化培養系の正しい評価システムの設定に利用するため、慎重に進めているところである。本研究の目的は哺乳類第一減数分裂期前期における核内動態の解明である。初年度の研究計画として掲げていたうちの、ライブイメージングを行うための各種マーカー細胞の樹立に取り掛かっている。まずは、ES細胞に導入するためのターゲッティングコンストラクトの作製を進めているところである。さらに予備的解析として、in vivoのサンプルから生殖細胞を単離し、各分化段階と染色体動態を照らし合わせたスナップショットの解析を行なっている。1.ペリセントリックヘテロクロマチンクラスター形成及び対合状態を可視化するため、ペリセントリックヘテロクロマチンクラスターのマーカーとしてHP1gamma(Cbx3)をECFP標識したコンストラクト、対合過程のマーカーとしてシナプトネマ構造であるSYCP3にtdTomato標識、もしくはECFP標識をしたコンストラクトの作製に着手している3. In vivoから各分化段階にある生殖細胞を単離、drying down法によりサンプルを作製し、各種マーカータンパク質に対する抗体を用いた免疫染色を行い、詳細な解析を行なっている。そのスナップショットを蓄積することにより、in vivoでの染色体動態を把握し、今後のin vitroでの解析の正確な評価システムを設定するための補完的解析ではあるが、非常に重要になるため慎重に進めている。

具体的には、野生型およびエピジェネティック因子Ring1A1B遺伝子欠損マウスの生体内から各分化段階にある生殖細胞を単離し、各種マーカータンパク質に対する抗体による免疫染色を行ったところ、正常な減数分裂進行において、Ring1A1Bタンパク質が非常に重要な機能を果たしていることを明らかにした。初年度の研究計画に掲げていたコンストラクトの作製を順次進めていく予定である。すでに着手しているコンストラクションを進めつつ、具体的には特定染色体領域の可視化に用いるtetO/tetR- EGFP、lacO/lacI-ECFPもしくはtetO/tetR-mCherryシステム構築のための配列の選定とターゲッティングコンストラクトの作製を行い、目的遺伝子座を可視化できるES細胞を樹立する。また、現在in vivoの生殖細胞サンプルを用いた補完的解析を進めていく中で生じた問題点として、画像解析ソフトの習得がある。本研究課題の最終目的であるライブイメージングによる解析には、膨大な量の動画データを効率よく解析していくための方法をセットアップしておくことは非常に重要デアr。そこで、まずは現在取得しているスナップショットを用いて、膨大な量の画像データを解析・処理できるような対策を取りつつ(主に、ImageJなどのオープンソースを使った解析法の習得やプログラミングなど)、動画解析手法の習得にも力を入れていく予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。