hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
システミックな金融危機が発生する動学モデルの研究

不良債権の蓄積が経済に非効率をもたらすモデルを作成できた。その応用として、不良債権が経済成長を低下させるモデルを作成した。また、Diamond-Rajan型の銀行危機モデルを使って、システミックな流動性危機を説明するモデルを作成した。これらのモデルにより、金融危機の実相とメカニズムをより深く理解することができ、新しい政策的対応を提案することができる。銀行理論、マクロ経済理論、財政理論などに関連する文献を購入して研究を進めるとともに、研究協力者と意見交換をおこなって理論モデルを構想した。具体的には、Diamond and Rajan型の銀行モデルを無限期間の新古典派的な経済成長モデル(動学的一般均衡モデル)に導入し、コンピュータシミュレーションによって銀行取付が経済全体に与える影響を分析した。2008年のリーマン・ブラザーズの破綻によって引き起こされた、世界的な金融危機を契機として、その後のマクロ経済学の研究においては、金融的な制約や金融摩擦を導入する研究が盛んになっている。しかし、銀行破綻の問題をマクロ動学モデルに取り込んだ研究は数少なく、方法論も定まっていない。この現状において、Diamond and Rajan型の銀行モデルをマクロ動学モデルに導入する試みは理論的な価値がある。また、シミュレーションや理論分析によって、銀行規制や金融機関への介入政策の効果について、モデルから得られた知見は、現実のマクロ経済政策を巡る政策論争や政策評価に対しても、大きな影響を持つと考えられる。モデルの構造について、現在も改訂を進めているため、最終的な政策評価などについての最終的な結論はでていないが、現時点でのモデルから得られる知見については、論文のかたちにとりまとめ、2011年8月にソウルで開催されたEconometric SocietyのAsian Meetingで発表した。この学会発表だけではなく、民間機関主催の国際コンファレンスでも研究成果を発表し、米国やカナダの経済学者から有益なコメントを得た。2011年度の活動から得られたコメントなどをもとに、年度後半から年度末にかけて、理論がさらに発展し、2012年度の研究につながっている。平成23年度には、Diamond and Rajan型の銀行モデルを無限期間の新古典派的な経済成長モデル(動学的一般均衡モデル)に導入した理論を作成したが、平成24年度は、そのモデルを抜本的に改訂し、二種類の別のモデルを作成した。ひとつは、Diamond and Rajan型の銀行を一層シンプルにし、Holmstrom-Tirole型の流動性モデルに翻案したものを、新古典派成長モデルに導入したものであり、このモデルによって、金融危機時の政策介入のコストとベネフィットを比較考量することができるようになった。もうひとつは、過剰債務を背負った企業と銀行の間のダイナミクスをモデル化したものであり、こちらは銀行取付のような急性の危機ではなく、慢性的な不良債権問題を分析するモデルとして有用な性質を有している。これらの二つの理論モデルについては、数学的な細部を詰め、また、不必要な仮定を取り除くなど、モデルの精緻化を進めた。また、平成23年度に作成したモデルを含めて、三つのモデルを論文化する作業を進めた。これらの理論モデルについては、一橋大学や民間機関主催の国際コンファレンスで発表し、欧米の経済学者から有益なコメントを得た。平成24年度の活動から得られたコメントなどをもとに、平成24年度後半から年度末にかけて、理論をさらに発展させつつあり、平成25年度の研究につながっている。平成25年度に作成した二つのモデル(銀行危機モデルと過剰債務モデル)をさらに発展させ、コンピュータシミュレーション等によってモデルの性質を分析した。過剰債務モデルについては、債務制約を内生的に発生させるモデルを考案し、モデルの抜本的な改善を図った。平成24年度はDiamond Rajanの銀行モデルをもとにした銀行危機のモデルを作成し、さらに、過剰債務を負った企業と銀行の間のダイナミクスをモデル化したものを作成した。平成25年度は、これらの二つのモデルをさまざまな方向に改訂し、コンピュータシミュレーションを行うことによって、これら二つのモデルの性質を調べた。これらのモデルの構造は、平成25年度を通じて、精緻化され、より高度なものになった。また、これらのモデルをもとに作成した論文を4本執筆しており、学会での発表や学術誌への投稿などを進めた。2014年度には、不良債権が銀行部門に蓄積すると非効率が発生するモデルを作成したが、今年度は、そのモデルを抜本的に改訂し、不良債権の蓄積によって経済成長が低下するモデルを作成した。また、Diamond-Rajan型の銀行モデルを発展させて、二種類の別のモデルを作成した。ひとつは、Diamond and Rajan型の銀行を一層シンプルにして、新古典派成長モデルに導入したものであり、このモデルによって、金融危機時の政策介入のコストとベネフィットを比較考量することができるようになった。これらの二つのモデルの改訂を進め、2015年度に作成したモデルを含めて、三つのモデルを論文化する作業を進めている。これらの理論モデルについては、慶応大学や民間機関主催の国際コンファレンスで発表し、米国やカナダの経済学者から有益なコメントを得た。2014年度の活動から得られたコメントなどをもとに、年度後半から年度末にかけて、理論をさらに発展させ、2015年度の研究につながっている。

これらのモデルにより、金融危機の実相とメカニズムをより深く理解することができ、新しい政策的対応を提案することができる。モデルの構造の改善方法について試行錯誤が続いているが、充実した考察と議論によって、着実に理論構築が進んでいる。以上の状況から判断して、おおむね順調に推移していると考える。モデルの構造をどのような構造にするのがもっともよいかという点について試行錯誤が続いているが、充実した考察と議論によって、着実に理論構築が進んでいる。以上の状況から判断して、おおむね順調に推移していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。マクロ経済学新しく平成26年度に得た理論モデルの着想を発展させ、新しい理論構築とシミュレーションを行っていく。具体的には、企業の過剰債務のダイナミクスを深く説明することによって、長期停滞の解明に資する理論を構築しているため、この新しいモデルを分析し、その性質を解明していきたい。当初の研究計画を発展させ、理論構築とシミュレーションを実施していく。具体的には企業の過剰債務のダイナミクスによって、長期停滞を説明できる理論を発見したため、この新しいタイプのモデルを構築し、数値計算などの手法でその性質を分析していきたいと考えている。モデルの構造をどのような構造にするのがもっとも適切であるかという点について試行錯誤が続いているが、充実した考察と議論によって、着実に理論構成が進展している。以上の状況から判断しておおむね順調に進展しているといえる。当初の研究計画を発展させ、理論構築とシミュレーションの実施を推進していく。具体的には、Diamond-Rajan型の銀行モデルを使った理論構築を行う過程において、もっとスタンダードな債務契約の構造を導入することでモデルの本質をよりシンプルに表現できる方法を発見したため、この新しいタイプのモデルを構築し、数値計算などの手法でその性質を分析していく。具体的には、Diamond-Rajan型の銀行モデルを使った理論構築を行う過程において、中央銀行の金融政策を分析できる理論を発見したため、この新しいタイプのモデルを構築し、数値計算などの手法でその性質を分析していく。
統合失調症における注意機構異常の神経基盤

統合失調症は陽性症状、陰性症状、認知機能障害などの症状を示すが、特に認知機能障害に関して、適切な治療薬が開発されておらず、早急の問題である。近年、統合失調症患者においてスピンドル波発生異常が報告され、その機能部位として視床網様核の機能異常が疑われる。本研究では、視床網様核と認知機能障害との関連性について、視床網様核におけるマルチユニット記録やin vivoイメージング法など世界最先端の研究手法を用いて明らかにする。内定年度:2018統合失調症は陽性症状、陰性症状、認知機能障害などの症状を示すが、特に認知機能障害に関して、適切な治療薬が開発されておらず、早急の問題である。
前頭連合野機能向上のためのリハビリテーションの神経基盤の解明:脳磁図を用いた検証

本研究の目的は,開発中の目的志向的遅延反応課題(以下, G-DR課題)の背景にある神経基盤を検討することである.そのためにG-DR課題の基盤となるワーキングメモリ課題遂行時の脳磁図(以下, MEG)を計測,解析した.その結果,ワーキングメモリ課題遂行時に,頭頂後頭領域にてα帯の背景脳磁場のパワーの増大を認めた.さらに妨害刺激を呈示することでα帯のパワーが減少することを見出した.妨害刺激を含めてワーキングメモリ課題遂行時の背景脳磁場を検討することで,頭頂後頭領域におけるα帯の活動の役割を明らかにすることができた.本研究の目的は,開発中の目的志向的遅延反応課題(以下, G-DR課題)の背景にある神経基盤を検討することである.そのためにG-DR課題の基盤となるワーキングメモリ課題遂行時の脳磁図(以下, MEG)を計測,解析した.その結果,ワーキングメモリ課題遂行時に,頭頂後頭領域にてα帯の背景脳磁場のパワーの増大を認めた.さらに妨害刺激を呈示することでα帯のパワーが減少することを見出した.妨害刺激を含めてワーキングメモリ課題遂行時の背景脳磁場を検討することで,頭頂後頭領域におけるα帯の活動の役割を明らかにすることができた.本研究の目標は,申請者が開発中の目的志向的遅延反応訓練を,前頭連合野のリハビリテーションとして確立することである.そのために本年度は,課題実行中や課題の進行に伴った脳磁場を計測することで,機能改善の背景を成す神経基盤を明らかにすることを目的とした.本年度の研究計画は,(1)本訓練の神経基盤を明らかにできる脳磁図(MEG)記録用の課題やコントロール条件の設定を行う,(2)脳磁図の記録技術を習得,予備実験の実施及びデータ解析であり,この2点について検討した.まず,本訓練の基盤をなすワーキングメモリの要素を含み,MEG測定に適した課題を作成した.課題は,ワーキングメモリや妨害刺激の影響を検証できるよう4パターンを設定した.次に,これらの課題を健常成人10名(平均年齢30.9歳,男女7:3)に遂行してもらいMEGを記録した.MEG計測にはNeuromag社製204ch全頭型Squid磁束計を用いた.その結果,視覚刺激呈示期に後頭部及び頭頂部にて一過性の活動,遅延期間に前頭部にて持続的活動を認めた.これは,ワーキングメモリ課題における注意,記憶の保持などに応じる緩徐な脳活動を脳磁場計測にて明らかにできる可能性を示唆している.さらに,遅延期間に妨害刺激を呈示したワーキングメモリ課題と呈示しない課題を行い,8-13Hzのα帯の背景脳磁場を解析したところ,妨害刺激を呈示しない課題遂行時に後頭部のパワーの増大を認めた.これは,妨害刺激に対するコントロールに後頭部が関与していることを示唆すると考えられる.以上のように,本研究によって目的志向的遅延反応訓練の基礎となるワーキングメモリ課題遂行時の脳磁場を記録するととができ,その神経基盤に迫る一歩となった.次年度は,さらに目的志向的遅延反応訓練の要素を脳磁図で検証し,本課題の神経基盤の解明に努める予定である.本研究の目的は,申請者が開発中の目的志向的遅延反応課題(以下,G-DR課題)を,前頭連合野のリハビリテーションとして確立することである.そのために本研究では,G-DR課題の神経生理学的背景を明らかにすることを目的として,G-DR課題に関連した課題を遂行中の脳磁図(以下,MEG)を計測した.MEGは,時空間分解能に優れた非侵襲的脳機能検査法である.G-DR課題の基盤をなすワーキングメモリ課題は,時間経過に伴い,記憶・選択・想起・評価などの過程が展開するため,時空間分解能に優れたMEGを用いることで,様々な過程に応じた脳活動部位の経時的解析が可能となる.本年度は,G-DR課題の基盤をなすワーキングメモリの要素を含み,MEG測定に適したワーキングメモリ課題遂行時のMEGデータを解析した.その結果,ワーキングメモリ課題遂行時に,頭頂後頭領域にてα帯(8-13Hz)の背景脳磁場のパワー増大を認めた.さらにワーキングメモリ課題中に妨害刺激を呈示する条件を付加し,解析したところ,妨害刺激を呈示することでα帯のパワーが減少することを見出した.その際,被験者の行動に影響がなかったことも示した.これらの結果は,頭頂後頭領域のα帯のパワー増大は,視覚的注意からの開放を反映し,被験者のワーキングメモリ課題の遂行には影響を与えない可能性を示唆している.妨害刺激を含めてワーキングメモリ課題遂行時の背景脳磁場を検討することで,頭頂後頭領域のα帯の活動が果たす役割を明らかにすることができ,G-DR課題の基盤をなすワーキングメモリ機構の新たな一面を明らかにした点で重要性が高い.これらの結果は,現在国際誌に投稿中である.
不安定化学種の網羅的分析のための超低温液体クロマトグラフィーの開発

不安定化学種の包括的な解析を実現することを目的とし、極低温により不安定化学種を安定化させるHPLC分離分析手法の開発を行った。新たに開発した装置を用い、主として液化二酸化炭素を移動相とするODSカラムを用いた条件での分離挙動を-35-5°Cで調べたところ、-15°C付近で試料の保持・分離性能の双方が特異的に変化することが。すなわち、-15°C付近で固定相の状態変化が起こっている可能性が高いことが示唆された。低温条件下での不安定化学種の試みとして、電気化学反応によりオンラインで生成させたキノンラジカルの分析を試みた。電気化学反応に併せてクロマトグラムの変化を確認することができた。生体内の不安定化学種の包括的な解析を実現することを目的とし、極低温により不安定化学種を安定化させる分離分析手法、すなわち「液化低温ガスを移動相に用いる低温液体クロマトグラフィー(HPLC)」の開発を行った。昨年度までに、安定的な液化二酸化炭素の流れを得ることに成功しているが、本年度は、実際に低温液化炭酸ガスを移動相に用いるHPLCを構築し、その基本的な分離特性評価を行った。装置は炭酸ガスボンベ、インジェクター、ODSカラム、検出器、圧力計、ニードルバルブ、流量計、低温恒温槽を用いて構築した。カラム出口側に設置したニードルバルブにより系内の圧力を制御し、二酸化炭素を安定的に液化・流量制御を行うことに成功した。検出は光ファイバーを用い低温下での吸光度測定を行った。構築した装置を用いて、アルキルベンゼン類・多環芳香族炭化水素類の分離を行ったところ、液化二酸化炭素を移動相とするHPLCで分離を行うことができた。また、アルキルベンゼン類はアルキル鎖の炭素数を、多環系芳香族炭化水素は二重結合数をそれぞれ保持比の対数に対してプロットするとそれぞれ直線関係が得られた。このことからODSカラムと液化二酸化炭素の組み合わせでは逆相HPLCとして分離が行われていることがわかった。-12°C2°Cの範囲でvan't Hoffプロットを作成すると、良好な直線関係が得られ、その傾きから求められる-ΔH0は、通常の水/アセトニトリル系HPLCで得られる値よりも小さく、低温下においても液化二酸化炭素は十分な溶出力を有する移動相として使用できることが明らかになった。さらに、van Deemterプロットから、その最適線流速は通常のHPLCよりも大きく、液化低温ガスを移動相に用いるHPLCは通常のHPLCよりも高速分離に適していることが確認された。また、光照射により発生した不安定化学種の分析も試みた。生体内の不安定化学種の包括的な解析を実現することを目的とし、極低温により不安定化学種を安定化させる分離分析手法である「液化低温ガスを移動相に用いる低温液体クロマトグラフィー(HPLC)」として、低温条件での液化・送液・試料注入・検出が可能である液体クロマトグラフのプロトタイプの開発に成功した。分離挙動に関する基礎検討として、液化二酸化炭素を移動相として、ODSカラムを固定相として用い、多環芳香族炭化水素類等の分離特性評価を行ったところ、逆相分離が得られることがわかった。一方、固定相をシリカ充填剤とし、試料としてキノン類を用いた場合には、順相条件となることがわかった。ODSの場合についてさらに詳しく分離挙動を調べるために-35-5°Cの範囲で温度を変化させ測定を行った。温度の逆数と保持比の対数の関係を調べたところ、理論通り温度低下に伴い保持比が増加した。しかし、-15°C付近で非線形となる領域が見られ、相転移などの固定相の状態変化が起こっている可能性が高いことが明らかになった。また温度と分離性能の関係を調べたところ、通常のHPLCでは温度低下に伴い分離性能が一般的に低下するが、移動相に液化二酸化炭素を用いた場合には、-15°C以下で逆に分離性能が向上する特徴的な挙動を示すことがわかった。低温条件下での不安定化学種分析の試みとして、電気化学反応によりオンラインで生成させたキノンラジカルの分析を試みた。電気化学反応に併せてクロマトグラムの変化を確認することができたが、安定的に測定を行うためには更なる条件検討が必要であることが明らかになった。より低温での分離を目指して、液体窒素温度でのHPLC分離について基礎検討を行ったところ、窒素/メタン混合気体の液体窒素温度での液化に成功し、超低温流体を持用いるHPLC実現の可能性を見いだすことができた。本研究は、生命活動において重要な役割を担っている不安定化学種の包括的な解析を行うことを最終的な目標としている。不安定化学種を安定に存在させるには極低温を利用することが有効であるが、現在のところ低温下で不安定化学種の網羅的解析が可能である分析法は存在しない。

網羅的解析には分離分析ー質量分析の組み合わせが有効であると考えられる。そこで、本研究では、クロマトグラフィーにおける移動相として、低温液体(液化ガス、低温超臨界流体)を利用した「低温液体クロマトグラフィー質量分析」を開発し、不安定化学種の網羅的解析に寄与することを目的としている。第一歩として、「低温液体クロマトグラフィー」を開発し、その分離特性を明らかにすることを目的としている。まずは、低温液体クロマトグラフィーを実現するための、装置の作成に取り組んだ。H23年度は低温液体として、液化炭酸ガスを用いることを試みた。研究計画では分離カラムの両端から加圧を行い分離場内の圧力を高め、炭酸ガスが液化される条件を構築する予定であったが、試行した結果両端からの加圧では安定的な送液を行うことが困難であることがわかった。そこで、カラム出口に抵抗体を接続し、入口側からの高圧加圧に伴う背圧で分離場内を高圧に保つ方法について検討を行った。抵抗体として粒径5マイクロメートルの粒子を充填したキャピラリーを用い、その長さを適切に調節したところ、分離場の温度を約-4060°Cとすることで、安定的な液化二酸化炭素の流れを得ることに成功した。また、ステンレス流路内をテフロン被膜することで中空カラムを調製する予定であったが、金属(アルミ)ブロックに固定したテフロンキャピラリー管を冷却する、より簡便な方法の開発に成功した。また、別種のカラムとしてキャピラリー内に直接ポリマー構造体(モノリス)を調整する手法についても検討を行っている。本年度までの研究成果としては、研究の基礎となる「液化低温ガスを移動相に用いる低温液体クロマトグラフ」を構築することができたことが大きな成果の一つである。昨年度は、検出システムの構築に、想定外の時間がかかり研究の進捗が遅れてしまったが、本年度は光ファイバーをもちいる検出システムを用いたシステムの構築に成功している。また、機械的試料注入器を用いるクロマトグラフが構築可能であることも実証することができた。「液化低温ガスを移動相に用いる低温液体クロマトグラフィー」の基礎的な分離挙動についても、今後の研究方針を決定する上で重要な知見を得ることができた。さらに、光照射により発生した不安定化学種の分離を行ったところ、光照射を行わない条件とは異なるクロマトグラムを得ることに成功している。すなわち、基本装置の構成及びその分離特性評価、不安定化学種分析適の試みについては既に達成している。しかしながら、平成23年度(研究初年度)に生じた検出システム構築の遅れに伴い、申請当初予定していた、より低温で分析をおこなう液化アルゴンガスを移動相として用いる低温体クロマトグラフィーに関する実験をH24年度内に行うことはできなった。これに伴い研究期間の延長を行ったため、研究全体の進捗状況としてはやや遅れているといえる。現在のところ、実験の心臓部である低温流体(液化二酸化炭素)の送液には成功している。検出方法に関しては、現在制作中のファイバー分光システムでは、シグナルは得られているが、安定性が十分とは言えない。そのため、低温液体クロマトグラフィーの検出装置として利用するにはさらなる改善が必要である。カラムについては、中空カラムについては解決済みであり、また充填カラムについては、ポリスチレン粒子の充填には成功しており、同様の方法でテフフロン粒子を充填することは容易である。
糖尿病病態生理モデルに基づくうつ病の病態解明と治療法開発に関する研究

現在、うつ病患者の血液サンプルの取集と精神症状評価、並びに糖尿病合併の有無に関しての評価を行っている。進捗状況は順調である。予備研究として、糖尿病被合併うつ病未治療患者の血清中インターロイキン6(IL6)とカテコールアミン代謝産物(MHPG, HVA)濃度を測定して以下の結果を得た。1)血清IL6濃度はうつ病患者で健常者と比較して有意に高値。2)血清IL6濃度とハミルトンうつ病評価尺度(HAMD)得点は有意な相関を示した。(つまりうつ病が重症であるほど、血清IL6濃度が高値であった。3)血清MHPG濃度、血清HVA濃度はうつ病と健常者で差はなかった。4)血清MHPG濃度とHAMD得点には関連はなかった。5)血清HVA濃度とHAMD得点には関連はなかった。6)血清IL6濃度と血清MHPG濃度には関連はなかった。7)血清HIL6濃度と血清HVA濃度には関連はなかった。以上の結果より、糖尿病非合併うつ病患者では血清IL6濃度がそのstate biomarkerとなる可能性が示唆された。少なくとも糖尿病非合併うつ病ではIL6とノルアドレナリンならびにドパミン神経とに相互の関連は生じていなかった。また、他のサイトカインといくつかの神経栄養因子との関連についての解析も勧めている。さらには、うつ病患者のテンソル画像を用いたコネクトーム解析も計画通りに順調に進んでいる。うつ病の準備気質と考えられている神経症気質と脳内神経線維走行との関連を調べた予備研究では、この神経症気質が脳内の多くの部位や神経ネットワークが関与していることを明らかにした。以上の結果は国内および国際学会で発表した。今後はうつ病と糖尿病双方に関連する標的分子や脳内ネットワークの解析に着手していく予定としている。患者のエンロールも概ね順調に進んでいる。予備実験も概ね順調であるが、血清IGF-1分析方法の精度を改善する余地がある。さらにうつ病患者のサンプリングに努力する。今年度は血清IGF1の予備的測定実験に着手する予定である。さらに、健常者を対象とした拡散テンソル画像に基づくMRIコネクトーム解析の予備的研究も行う。その成果を国内および国際学会で発表する。数種類の血液サンプル測定が予定どおり進まなかったこと。国内学会での発表に間に合わずに参加できなかった理由により次年度使用額が派生した。この余剰額は今年度のサンプル測定費用に充てる。
環境統計整備のための基礎的問題の研究

本研究では,データの蓄積が進んでいる大気汚染データの中で,時間的・空間的な変動特性が複雑な二酸化窒素を主な対象として,変動特性の把握,環境統計としての体系的な整備,及びその活用について検討した.とくに変動特性の把握を本研究の中心課題として,簡易濃度測定器を用いた高密度測定という,これまでに例のない体系的な調査を行った.調査は領域及び季節を変えて,前年度までに4回行い,それぞれ簡易測定法を用いて各地点の1日平均値を数日間にわたって測定した.本年度は,第3, 4期の測定データの統計解析を行い,第1, 2期データとの比較を行った.第1, 2期の結果と比較すると, (1)簡易測定器の精度(1-2ppb弱),(2)日効果,地点効果,相互作用の間の関係に安定した地域濃度パターンが存在すること,(3)風向と空間パターンの関係等については,同様の結果が再確認された.しかし,定量的には,相互作用の大きさが第1, 2きに比べて大きく,また第3期の平均濃度が第4期に比べて高いにもかかわらず,相互作用は第4期の方が大きいなど,不安定な要素もみられた.これらをより詳細に検討するために,本年度はこれまでとほぼ同一の地点において,簡易測定法を用いた補完的な調査を行った.また大気汚染濃度の時空間変動を踏まえた観測局の地域代表性の問題にたいして, (1)交互作用のパターンが類似した地点を統計的な判断を基に同定する方法,(2)一般化された空間相関関数を用いた統計的な最適内捜法(クリジング法)の適用を検討した.さらに,大気汚染の重回帰モデルによる予測において,空間的な変動が重要であるとの認識から,モデルの空間的安定性を検討すると共に,空間遅れの概念を取り入れた時系列モデルを開発した.本研究では,データの蓄積が進んでいる大気汚染データの中で,時間的・空間的な変動特性が複雑な二酸化窒素を主な対象として,変動特性の把握,環境統計としての体系的な整備,及びその活用について検討した.とくに変動特性の把握を本研究の中心課題として,簡易濃度測定器を用いた高密度測定という,これまでに例のない体系的な調査を行った.調査は領域及び季節を変えて,前年度までに4回行い,それぞれ簡易測定法を用いて各地点の1日平均値を数日間にわたって測定した.本年度は,第3, 4期の測定データの統計解析を行い,第1, 2期データとの比較を行った.第1, 2期の結果と比較すると, (1)簡易測定器の精度(1-2ppb弱),(2)日効果,地点効果,相互作用の間の関係に安定した地域濃度パターンが存在すること,(3)風向と空間パターンの関係等については,同様の結果が再確認された.しかし,定量的には,相互作用の大きさが第1, 2きに比べて大きく,また第3期の平均濃度が第4期に比べて高いにもかかわらず,相互作用は第4期の方が大きいなど,不安定な要素もみられた.これらをより詳細に検討するために,本年度はこれまでとほぼ同一の地点において,簡易測定法を用いた補完的な調査を行った.また大気汚染濃度の時空間変動を踏まえた観測局の地域代表性の問題にたいして, (1)交互作用のパターンが類似した地点を統計的な判断を基に同定する方法,(2)一般化された空間相関関数を用いた統計的な最適内捜法(クリジング法)の適用を検討した.さらに,大気汚染の重回帰モデルによる予測において,空間的な変動が重要であるとの認識から,モデルの空間的安定性を検討すると共に,空間遅れの概念を取り入れた時系列モデルを開発した.
リサイクルプラスチックからの炭素材料製造技術の開発

研究者らは、回収プラスチックをゼロエミッションの考えに沿って資源として再利用するための方法を検討した結果、炭素と水素とに変換するプロセスを考案した。具体的には、第一段階でポリマーの熱もしくは接触分解を行い炭化水素蒸気とガスとに変換し、第二段階でそれら分解生成物の炭素と水素(ポリマーが酸素や窒素を含む場合は対応する他のガス)への分解を行うというものである。今回は、その基礎研究として、四大汎用ポリマーであるポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンに加え、生産量が四大汎用ポリマーに匹敵するポリエチレンテレフタレートに関し、600°Cにおいて回分熱分解実験を実施した。各種ポリマーの分解による固体残渣、トラップ捕集物、ガス状生成物の生成を定量的に評価した。ポリ塩化ビニルとポリエチレンテレフタレートの場合、固形残渣の残留が顕著であり、それぞれ、10-15%と3%であった。それ以外のポリマーに関しては、固形残渣は、1%以下であり、分解物はほとんどすべて蒸気もしくはガスとして器外に排出された。トラップ捕集物は、ポリエチレン及びポリプロピレンの場合、白色ワックス状固体、ポリ塩化ビニルの場合、褐色粉末、ポリスチレンの場合、褐色液体、ポリエチレンテレフタレートの場合、黄色ペーストであった。ポリスチレンはガスの生成が少なく、ほとんどすべて(95%以上)褐色液体に転化するという特徴があった。トラップ捕集物とガス状生成物はガスクロマトグラフとゲル浸透クロマトグラフにより分析を行った。本年度に得られた以上の結果より、研究の次の段階である一次分解物の二次分解により炭素と水素とを得る実験のための基礎データが得られた。
等価線量をシミュレーションで評価する次世代型BNCT用治療計画システムの開発

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)用の治療計画システムとして、細胞レベル、DNAレベルのシミュレーション計算による放射線影響解析技術(マイクロドシメトリ技術)と、これまで開発したモンテカルロ治療計画技術を結合し、次世代型のモンテカルロ治療計画システムのプロトタイプを開発した。このプロトタイプシステムを用いて検証を実施し、適切な線量計算を実行できることを確認した。本研究で得られた成果は、関連する分野の国内外の学会で発表するとともに、査読付き英語論文(IF:1.23)にも投稿し、掲載された。関連する発明も特許出願を行った。中性子捕捉療法(BNCT)用の治療計画システムとして、細胞レベル、DNAレベルのシミュレーション計算による放射線影響解析技術(マイクロドシメトリ技術)と、これまで開発したモンテカルロ治療計画技術を結合し、次世代型のモンテカルロ治療計画システムのプロトタイプを開発する。平成25年度はマイクロドシメトリ技術を組み込むベースとなるBNCT用治療計画システム:ツクバプラン(仮称)の開発と性能検証を実施した。線量計算に不可欠な核データとしてENDF/BとJENDLの比較を行い、いずれの核データでも適切な線量計算を実施できることを確認し、結果としてJENDLを採用することを決定した。またボクセル計算モデルについては、2mm角、4mm角、8mm角の大きさのボクセルに対して計算精度と計算時間について評価を行い、最適な組み合わせを導いた。これらの検証によってツクバプランが一連の処理によってBNCTの線量評価/治療計画を実施できることを確認した。合わせてマイクロドシメトリのアルゴリズムを組み合わせるモンテカルロコード:PHITSもツクバプラン専用に調整改良を行い、ツクバプランに連動してモンテカルロ輸送計算を実施できるようにした。平成25年度までにマイクロドシメトリ技術を組み込むベースとなるBNCT用治療計画システム:ツクバプラン(仮称)の開発と性能検証を開始した。平成26年度は平成25年度に引き続きツクバプランの検証を実施した。特に核データを米国製のENDF/Bから日本製のJENDL4.0に変更したことから、この核データ変更に基づく線量評価結果の差異について評価を行った。また、これまではBNCTの線量評価では無視されていた生体中の酸素と炭素と中性子との反応で生じる線量についても評価を行い、全体線量への影響を評価した。これらの評価結果は、フィンランド・ヘルシンキで開催されたBNCTの国際学会:ICNCT16で発表を行うとともに、論文投稿も行った。また、日韓合同開催された医学物理学会でも破票を行った。ツクバプランの検証においては、筑波大学で開発中の加速器BNCT治療装置での検証だけでなく、実際にBNCTが実施されている京都大学原子炉実験所の研究用原子炉KURにもツクバプランを導入し、同原子炉でのBNCTの線量評価を開始した。また、現在整備が進められている福島県の総合南東北病院にもツクバプランを適用して多施設間での検証を行う準備を進めている。この他の施設へツクバプランを導入する場合、大型の並列計算機を導入することが困難であるため、スタンドアロン型のデスクトップ形式並列計算機にツクバプランをインスールし、同計算機で一連の線量評価を実施できる環境を構築した。さらに筑波大学に設置されている大型計算機でも線量計算を実行するための環境整備を行った。ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)用の治療計画システムとして、細胞レベル、DNAレベルのシミュレーション計算による放射線影響解析技術(マイクロドシメトリ技術)と、これまで開発したモンテカルロ治療計画技術を結合し、次世代型のモンテカルロ治療計画システムのプロトタイプを開発する。平成27年度はベースのツクバプランにマイクロドシメトリ線量計算技術を包括した最新のモンテカルロコード:PHITS Ver.2.7を組み合わせた。さらに平成26年度までに検証した核データ:JENDL4.0を組み合わせて、一連の線量評価を実施できる新しい治療計画システムのプロトタイプを構築した。この新しいシステムの検証を実施するため、検証用の並列計算環境としてHPC社製32コア・並列計算ワークステーションを整備し、システムのプロトタイプをインストールした。ここでこのシステムは将来の商用化を踏まえて、計算インプットをPHITS計算に投入する際に自動的にバイナリ化してデータ転送を行う処理を導入した。また、PHITSで求めた計算結果もバイナリ出力して直接システムに読み込んで計算結果をシステム上に展開できる機能を実装した。また、モンテカルロ法による線量評価のネックである長時間計算に関しては、筑波大学に設置されている大型計算機:COMAを利用した高速計算環境も整備した。これにより上記のワークステーションでは1症例当たりの計算に約30分1時間程度を要する線量計算に関しても、COMAを用いることで数分で線量計算を完了できることを確認した。これらの新しいシステムに関する開発内容は、イタリア・パヴィアで開催されたBNCTの国際学会:YBNCT-8で発表を行った。

本研究の最終目標は、BNCT用治療計画システムを完成し、このシステムにマイクロドシメトリ技術を組み合わせて、計算のみで生物学的効果比を考慮した等価線量を導き出すシステムの試作機の開発である。本開発の主な開発項目は、1BNCT用治療計画システム:ツクバプランの開発、2モンテカルロコードPHITSへのマイクロドシメトリ技術の組み込み、3ツクバプランにマイクロドシメトリ技術を内挿したPHITSベースモンテカルロコードの組み込み、4ツクバプランの検証、である。平成26年度までに、1、2、3及び4のマイクロドシメトリ技術を除くシステム全体機能の検証までを達成した。全体工程として70%以上の達成率と考えており、順調に開発を進めているものと考える。医学物理学、粒子線治療本研究開発の最終年度である平成27年度は、まずこれまでに実施してきたBNCT用モンテカルロ治療計画システム:ツクバプランの全体システムとしての検証を実施する。特に筑波大学で開発整備中の加速器ベースBNCT治療装置が本年度中に完成し、中性子ビームを発生できることから、この施設を使ったファントム実験を実施して、同実験をツクバプランで再現してファントム内の中性子束分布を算出し、実測データと計算値との比較による検証を行う。また、システムの多施設間での検証も並行して実施する。本年度は、国立がん研究センターにもシステムを導入して検証を実施する計画である。これにより国内のすべてのBNCT施設に対してツクバプランを試験導入することができるため、将来的にツクバプランをBNCT用治療計画システムの日本の標準システムとして確立することを目指す。各施設から得られた情報をフィードバックし、ツクバプランをBNCT用治療計画システムとして完成させる。マイクロドシメトリ技術の検証についても、筑波大学のBNCT治療装置を使った細胞照射実験を実施する計画であるため、この細胞照射実験から得られた細胞生存率、生物学的効果比(RBE)等のデータとツクバプランのマイクロドシメトリ機能によって算出された数値との比較を行い、同機能の検証を行う。
発生期の心拍数変動とその要因に関する基礎研究

発生期の心拍数変動とその要因を明らかにする目的をもって、鶏胚を用いたシミュレーション研究を行った。以下の研究計画に従って成果を得た。1)鶏胚の管理と安定した心拍検出法2)心拍数変動(心拍数図)の導出法3)鶏胚の環境因子で第一に重要な温度、湿度制御4)心拍数変動ならびにその温度変化との関係5)酸素濃度、CO_2濃度と心拍数変動の関係6)胚動(胎動に相当)と心拍数変動7)その他の薬物、強磁界、電磁波、超音波などの心拍数への影響上記計画の1)3)は研究遂行上の基盤となる装置と計測技術開発に相当し、ほぼ完全に確立することがき、1)では、心拍検出器として光学式、音響式の両方法により、鶏卵を移動することなく出力が得られるようにし、心拍検出を容易にかつ安定にできるようにした。2)の課題は、自動記録を目標にしているが、信号の個体差、胚動などによって出力レベルが変化するので正確な心拍数図を得るために、パソコンに長時間データをメモリして、CRT上で記録波形を観察しながら心拍のトリガを手動で決め、心拍数図を得た。3)は外部環境変化を与えるための測定箱を完成し、以下の温度変化と心拍数との関係、胚動と心拍数の変化の関係、さらに酸素欠乏の心拍数への関係が測定できるようにした。4)7)の各種外部環境変化と心拍数変動の関係については、温度変化と心拍数変化の相関、温度低下と心拍数変化の追随性の孵卵日数との関係、酸欠状態の程度と心拍数変化の関係、胚動と心拍数変化の関係などヒト胎児の場合との類似性がいくつか観測された。ただし7)については、とくに興味のある強磁界の影響について継続して実験中である。研究目的を実現するために、平成4年度の計画は主に、1)鶏胚の管理と安定した心拍検出2)心拍数変動(心拍数図)の導出3)鶏胚の環境因子で第一に重要な温度、湿度制御の3点を主要な課題として研究を実施した。これらの計画はほぼ完全に実行できた。1)の心拍検出器は光学式、音響式の両方法とも改良を加え、光学式ではレーザと光ディテクタを一体枠に設置して、音響式では新しく考案した3個のPVDF素子を120°に配置し、鶏卵を移動することなく出力が得られるようにして、心拍検出を容易にかつ安定にできるようになった。これによって測定可能日を広げることができた。2)の課題は、自動記録を目標にしているが、現段階では信号の個体差、胚動などによって出力が変化するので困難になっている。そこで正確な心拍数図を得るために、パソコンに長時間データをメモリして、その記録波形をCRT上にディスプレイし、心拍のトリガを手動で決め、心拍数図を得ている。これによって温度変化と心拍数との関係、胚動と心拍数の変化の関係、さらに酸素欠乏の心拍数への関係をも測定することができた。3)の温湿度の制御は、現在は測定箱を中心に実施しており、温度37.6°、湿度57%を中心に変動を与えることが可能になった。これらの研究で得られた成果は日本エムイー学会、電子情報通信学会技術報告、日本音響学会等に論文報告した。また、これと並行してヒト胎児の心拍数変動情報の計測を埼玉医科大学において実施し、異常例を中心としてデータの蓄積を行った。発生期の心拍数変動と要因を明らかにする目的の鶏胚を用いるシミュレーション実験で、本年度は当初から計画の下記

1,2および計画にはないが重要と思われた下記3,4を行った。1.酸素濃度、CO_2濃度と心拍数変動の関係:ヒト胎児の低酸素状態と心拍数とは密接な関係があるため、本項目は最も重要かつ興味ある課題である。本研究では、鶏胚への酸素供給をいくつかの段階において制限し、この時の心拍数変化の状態を測定した。その結果ヒト胎児と同様な低酸素時に起きる一過性徐脈を観測することができた。またCO_2付加の実験も同様な変化を心拍数に与えるようである。2.その他の薬物や強磁界、電磁波、超音波などの心拍数への影響:この課題に対する実験は、予備的な実験を現在行っている段階で、最近MRIの検査などで強磁界に曝される機会が生じ磁界の胎児への影響を調べることが急がれるために、磁界の付与を先行させて、シュレーション実験を開始した。しかし他の測定器への影響を少なくしかつ友効に磁束を付与するために工夫を要し、実験計画より少し遅れている。3.研究進捗の過程で、外部環境変化を与えるための測定箱を整備し、温度、湿度の制御が正確にできるようになったので、温度低下と心拍数変化を詳細に調べたところ、孵卵開始12日目と17日目とで変化の仕方の違いが観測された。これは河原(山形大学)らの1/fゆらぎの変化の様子と一致するものである。4.胎動に相当する胚の運動と心拍数変化との関係についてもヒト胎児と同様なシミュレーションの結果を得ることができた。以上の結果の一部は、日本ME学会ならびに国際ME学会(IFMBE-IMIA)にそれぞれ発表している。
エコ・エレクトロニクス材料β-FeSi_2単結晶の育成と高感度赤外検出器への応用

半導体鉄シリサイド,β-FeSi_2,単結晶の成長条件を検討しより大型の結晶を得ることに成功した。更に,実際に研磨を行いβ-FeSi_2基板を作製し,MBE成長を行った。この結果,β-FeSi_2基板上にホモエピタキシャル膜を成膜できたが,その膜の結晶性,キャリア濃度制御の問題について課題が残った。このため,良好なpn接合特性を得るまでには至らなかった。また,結晶のキャリア濃度の制御を試み,Zn溶媒を用いて低キャリア濃度で比較的大型のβ-FeSi_2結晶を作製できた。この結晶を用いてこれまで以上にβ-FeSi_2の光学的特性について明らかにすることが出来た。これら主な研究成果の詳細は下記の通りである。1.β-FeSi_2単結晶を研磨し,弗化水素酸,及びフッ硝酸でエッチングすることで明瞭なRHEEDパターンを確認し,成長基板として利用することが可能になった。2.p型のβ-FeSi_2単結晶基板上に厚さ100nm程度のβ-FeSi_2膜を作製することに成功した。3.β-FeSi_2基板上の成長ではSi基板上に成長する場合と異なり,基板側からのSiの供給または吸い出しが無いために分子線の蒸発量比Fe/Siが成膜に非常に大きく影響することを確認した。今回の実験で膜のキャリア濃度制御及び伝導型制御が困難だったのはこの影響が大きいと考える。4.成長アンプル系,温度勾配を見直すことで,より短時間に大型の結晶を育成できるようになった。5.Zn溶媒からも数ミリサイズ角の単結晶を育成できるようになり,バルク単結晶から初めてフォトルミネッセンス発光を確認した.6.β-FeSi_2の光吸収特性を調べ直接遷移端,間接遷移端の温度依存性を明らかにした。7.偏光反射測定を行い各方位(a//E,b//E,c//E)の反射スペクトルを初めて明確にし,FLAPWを用いた電子構造計算結果から得られる反射スペクトルの情報が実験結果と良く一致することを明らかにした。溶液から成長した半導体鉄シリサイド,β-FeSi_2,単結晶を基板として利用するための加工技術,表面処理技術を開発した。加工した結晶を用いてβ-FeSi2の光学的,電気的特性について調べた.また,基板結晶の不純物ドーピング技術を開発した。更に,超高真空装置を立上げ低温バッファ層およびSbサーファクタンと効果によって平坦なβ-FeSi2膜を成膜できることを明らかにした。1.β-FeSi_2単結晶の弗化水素酸,及びフッ硝酸に対するエッチング速度を明らかにし,エッチング速度の異方性があることを明らかにした。2.Sn溶媒を用いた溶液成長でn型のβ-FeSi_2単結晶が育成できることを明らかにし,その育成条件を調べた。3..Sn溶媒から育成したn型β-FeSi_2結晶の電気的特性を明らかにした。4.Sn-Ga混合溶媒を用いることでp型とn型の導電型を作り分け,そのキャリア濃度も制御できることを明らかにした。5.β-FeSi_2の光吸収特性を調べフォノンの放射・吸収構造を初めて見いだし,β-FeSi_2が間接遷移型の半導体であることを明確にした。6.反射特性からβ-FeSi_2結晶の光学異方性を実験的に初めて明らかにした。7.サファイア基板上にβ-FeSi_2単相膜を成膜する際に,低温バッファ層を用いることで平坦な成膜が行えることを初めて明らかにした。8.Si基板上へのβ-FeSi_2膜のMBE成長の際に,Sbを照射することで平坦なβ-FeSi_2、薄膜が成膜できる事を明らかにした。

5.Zn溶媒からも数ミリサイズ角の単結晶を育成できるようになり,バルク単結晶から初めてフォトルミネッセンス発光を確認した.6.β-FeSi_2の光吸収特性を調べ直接遷移端,間接遷移端の温度依存性を明らかにした。7.偏光反射測定を行い各方位(a//E,b//E,c//E)の反射スペクトルを初めて明確にし,FLAPWを用いた電子構造計算結果から得られる反射スペクトルの情報が実験結果と良く一致することを明らかにした。
p53欠損マウスの胚発生に及ぼす4.7T定常磁場の影響

DNA損傷性ストレスに対する生体防御機構に重要な役割をはたしているp53遺伝子が正常(p53^<+/+>)及びp53遺伝子欠損(p53^<-/->)マウスを用い、マウス胎仔に対する4.7T定常磁場の影響を催奇性傷害(外表奇形、胎仔致死性など)並びに成体マウス脾細胞の免疫活性を指標として解析し、超強磁場の生体影響を個体レベルで評価することを目的とした。強磁場への曝露は、動物用MRI装置の4.7T超伝導磁石(空芯口径400mm)の定常磁場を用い、通常のアクリル製飼育ケージに入れたマウスを室温(24°C)にて連続4日間行った。1.マウス胎仔への影響:奇形の危険期である胎齢710日(主要器官形成期)の4日間4.7T定常磁場に曝磁し、胎齢18.5日に開腹にて胎仔を摘出し、死亡胎仔及び外表奇形の判定を行った。正常なp53遺伝子をもつマウス(p53^<+/+>)では、統計学的に有意な差異ではないが、4.7T曝磁群の胎仔死亡率が対照群の2.1%に比し4.2%と増加傾向を示した。しかし、外表奇形の出現頻度は逆に小さくなる傾向がみられた。p53遺伝子を欠損しているマウス(p53^<-/->)でも、マウス胎仔への有意な磁場効果は観察されなかった。但し、解析した胎仔数が少なく、p53^<-/->マウス胎仔への磁場効果を評価するにはさらに調査が必要である。2.免疫担当細胞への影響:11週齢のC3H/He雌マウス(曝露群12匹、対照群12匹)を4.7T定常磁場へ4日間曝磁後のヒツジ赤血球に対する抗体産生能、脾細胞中のヘルパーT細胞/サプレッサーT細胞比、及びTCR receptor遺伝子をマーカーとした成熟Tリンパ球の突然変異頻度のいずれの指標においても、有意な磁場効果を示す変化は観察されなかった。個体レベルでみた4.7T強定常磁場の生物学的効果は、非常に微弱なものと考えられる。
細菌進化におけるリコンビネーションの頻度と特性に関する研究

細菌の進化におけるリコンビネーションの特性と頻度を明らかにするため、近縁の2株の土壌細菌を混合して滅菌土壌に接種した。およそ1年間のインキュベーション後に、細菌株を回収し、イルミナシーケンサーにより解析し、多数のリードデータを得た。リードデータを作成したソフトウエア(http://www.ige.tohoku.ac.jp/joho/gf/index.phpにて公開)により解析したが、リコンビネーションが起きたことを示すデータは得られなかった。当該サンプルについては将来の解析のためインキュベーションを継続している。他方、マルチジーンファミリー遺伝子の協奏進化を示す結果を得た。細菌細胞内では、お互いに全く同じであるかあるいは高い相同性を有する配列が複数存在すると、その配列がリコンビネーションによって同調することが推測される。細菌細胞内で起こることが推定されるリコンビネーションについてその頻度を測定するために2つの実験系を構築した。Burkholderia multivorans ATCC 17616株は5コピーのribosomalRNA遺伝子、11コピーのISBmu2を有している。5つの16S rRNA遺伝子の配列のうち、5コピーの間に全く差異がない部分に数塩基の変異を導入したものを作成し、これを相同組換えによって17616株に組み込んだ株を作製した。また同様に、ISBmu2の配列に数塩基の変異を導入したものもを17616株に組み込んだ株を作製した。これらの株の培養を行い、導入した変異がどのような速度で消失するかを測定することで、細胞内のリコンビネーションによる配列同調を定量的、定性的に明らかにすることができると期待される。一方、細胞間リコンビネーションについて明らかにするための実験系の構築を行った。すなわち、ATCC 17616株由来のビフェニル資化性株について、紫外線照射および変異源処理によってビフェニルを単一炭素源として生育できない変異株を複数取得した。これらの欠損株はビフェニル資化性遺伝子あるいはアミノ酸生合成遺伝子などの何らかの遺伝子に変異を有するものと推測される。今後、これら変異株それぞれを解析するとともに、これらを混合してインキュベーションした後、ビフェニルを単一炭素源として生育できる株を取得し、リコンビネーションが、生育能を回復した株の発生に関与したかどうかについて明らかにする。また、2つの株間のリコンビネーションの頻度を測定するため17616株とB. lata 383株を混合し、滅菌土壌に接種し、培養を開始した。Burkhokderia multivorans ATCC 17616株とB. lata 383株を滅菌土壌中で長期培養した後、17616株に由来する株を回収した。回収した株についてゲノムDNAを調整し、イルミナシーケンサーにより解析した。しかしながら、2株のゲノム情報が交じり合ったことを示すデータは得られなかった。これら株を接種したサンプルについては今後、さらなる期間を経て解析するため培養を継続中である。17616株の16rRNAの部分配列に変異を導入した変異型配列を17616株に導入した株について、滅菌土壌中でインキュベーションした。その後、当該DNA領域をPCRで増幅した試料について、変異型配列が野生型配列に変換されているかについて定量PCR実験を行った。その結果、野生型配列がごく低いものの一定の割合で存在していることが示唆された。ゲノム内での協奏進化が低いながらも検出できた可能性がある。上記と平行して、イルミナシーケンサー由来のリードデータを解析するのに有用なソフトウエアShortReadMangerの機能の拡充を行った。具体的には、ゲノム配列あるいはリードデータ群からk-merと、各k-merの出現回数を調べる機能を作成した。また後者のようなデータセット2つについて、データのマージおよび引き算などを可能なツールを作成した。複数数の細菌種を滅菌土壌に接種して長期間のインキュベーションを開始するにあたり、滅菌処理した土壌の滅菌状態が長期間を経ても維持されているかについて検討を行った。その結果、滅菌処理した土壌からは、滅菌処理直後には生菌は存在しないが、数週間インキュベーションすると生菌が観察された。完全滅菌状態が達成されていないと、本研究課題の遂行に重大な影響を与えることが考えられた。このことから、オートクレーブ処理および乾熱滅菌処理について、処理時間と回数の検討を行ったが、試行したいずれの条件においても数週間後には生菌が観察された。そこで、放射線を利用した滅菌方法について検討したところ、50キログレイ/kg土壌サンプルの照射により、数週間後に生菌が全く観察されなくなり、完全滅菌が達成できたと判断できた。一方で、インキュベーション終了後に予定している回収細菌のゲノムの完全再決定を行う上で必要と考えられるコンピューターツールの作成を行った。すなわち、ドラフト配列をもとに効率良く全ゲノム配列を決定するためのツールを作成し、また、次世代シーケンサー特にイルミナ社が販売しているシーケンサー由来の大量のリードを効率良く処理するためのツールを作成した。

前者に関しては、必要とされる機能についてその主要部分の作成を終え、β版という形ではあるがweb上での公開に至っている。後者に関しては、おおむね数ギガバイトにもなる大量リードデータを汎用のパソコンで処理できる様に配慮しながら、(1)k-merの出現頻度に基づくリードのフィルタリング機能、(2)リファレンス配列に対して100マッチするリードとそうでないリードを高速で分別する機能など、予想されるモザイク状に混合したゲノムを見いだす上で中心的になる機能の作成を終えている。定量的PCRによって頻度を測定可能な系の構築に成功している。これにより今後、簡便にDNA配列の同調を定量的に評価することができる。また配列の同調がより高い頻度で起こることが想定される実験系を構築した。また今後の解析に必要となるソフトウエアについても機能拡充等を行い、利便性がいっそう向上している。当初、土壌の滅菌は3度の間歇オートクレーブにより達成できていると考えていたが、長期間のインキュベーションを開始する前に念のために確認を行ったところ、完全滅菌はされていないことが明らかになった。このため、完全滅菌の達成に時間を取られたが、潜在する問題を長期のインキュベーションを開始する前に発見し回避できたという意味では研究は順調に進展していると言える。またコンピュータツールの作成については、効率良く解析を実施するためには当初考えていたよりもより多様な機能が必要性であるとの認識に至っているが、既に基本となる機能はすでに作成済みであり、当初の予定よりも順調である。作製した実験系を用いて細胞内、細胞間のリコンビネーション頻度を明らかにする。また、17616株と383株の混合実験では、経時的に17616株を回収し、ゲノム配列に起きた変異の解析をイルミナシーケンサーによって行う。継続して土壌での混合培養実験を行う。また文献調査などにより、ゲノム内のgene conversionとゲノム間のrecombinationを区別可能な実験系の構築が必要であるとの着想に至っている。そのため、これが区別可能な実験系を構築する。また、より高頻度でrecombinationを起こすであろうことが期待される系として、ある細菌株について薬剤処理により変異をゲノム内に複数導入した株を複数株作成する。これら株を混合することで遺伝情報がモザイク状に混合した株を取得する。また引き続き、必要なコンピューター解析用のツールを作成する。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額と併せ、平成25年度の研究遂行に使用する予定である。土壌の完全滅菌の達成に時間を要したため、次年度に使用する予定の研究費が発生した。今年度は、この研究費と合わせて、課題遂行に必要な試薬類、器具類などの消耗品を購入予定である。