hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
側坐核のμ受容体を介したアセチルコリン神経活動制御機構

中脳辺縁系ドパミン(DA)神経が投射する側坐核に分布するアセチルコリン(ACh)神経の選択的な障害は,実験動物の記憶を含む認知機能を低下させる。持続性疼痛に用いる麻薬性鎮痛薬の副作用に健忘があるが,その発現機構の詳細は明らかでない。本研究は麻薬性鎮痛薬の作用点であるオピオイド受容体サブタイプのうち,側坐核のACh神経に発現するμ受容体が同部位のACh神経活動制御で果たす役割を無麻酔非拘束ラットを用いin vivo脳微小透析法により解析した。また,側坐核におけるノルアドレナリンとDA神経の相互作用についても検討を加えた。中脳辺縁系dopamine(DA)神経の主たる投射領域の側坐核にはμ受容体が分布するacetylcholine(Ach)介在神経があり,opioid受容体の非選択的agonistのmorphineは側坐核のAch神経の抑制作用を示す。Endomorphin(EM)-2はμ受容体の内因性agonist候補物質であるが,側坐核に灌流投与するとμ受容体を介さずにDA神経活動を促進する(Okutsu et al., 2006)。しかし,EM-2の側坐核への局所投与が同部位のAch神経に及ぼす影響は明らかでない。そこで本研究では側坐核の細胞外Ach量を指標として,EM-2の側坐核への投与が同部位のAch神経活動を抑制するか否かについて,無麻酔非拘束ラットを用いたin vivo脳微小透析法により検討した。Cholinesterase(ChE)は細胞外へ放出されたAchを分解するが,本研究はNoori et al.(2012)の報告を参考にしてChE阻害薬のphysostigmineを50 nM添加した灌流液を用いた。側坐核への電依存性Na+チャネル阻害薬のTTX(480 pmol)の灌流投与の結果,同部位から回収した試料中のAchは70%以上消失した。側坐核へEM-2(6,30 nmol)を灌流投与したところ,同部位のAchは用量依存的に約3050%減少した。選択的μ受容体antagonistのCTOP(3 nmol)の側坐核への投与は同部位のAchに影響を与えなかったが,EM-2が誘発したAchの減少を抑制した。以上の結果から,本実験条件下で側坐核から得たAchは大部分が神経活動依存性に細胞外へ放出されたものであることが示された。また,EM-2の側坐核への灌流投与はμ受容体を介さないDA神経活動亢進と,同部位のμ受容体刺激を介したAch神経活動抑制を惹起することが示唆された。内因性μ受容体agoinst候補物質のうち,endomorphin(EM)-1とは異なりEM-2は,ラットの側坐核への灌流投与によりopioid受容体を介さずドパミン(DA)神経を刺激することを我々は報告してきた(Saigusa et al., 2008他)。側坐核のアセチルコリン(Ach)神経にはμ受容体が発現しているので,このAch神経にEM類が及ぼす効果について解析している。これまでに側坐核のAch神経活動をEM-2はμ受容体を介して抑制することを確認した。当該年度はμ1とμ2両受容体antagonistのCTOPとμ1受容体antagonistのnaloxonazineを用い,側坐核のAch神経にEM類が示す効果についてμ受容体サブタイプの関与の面から検討した。比較のため側坐核のDA神経にEM-1が及ぼす効果も観察した。In vivo脳微小透析法によりS-D系雄性ラット(体重約200 g)の側坐核の細胞外AchおよびDA量を1520分毎に測定した。灌流液にAch分解酵素阻害薬のphysostigmine(50 nM)を添加した。EM類とCTOPは透析プローブから逆透析で側坐核に30分間灌流投与し,naloxonazineはEM類投与の24時間前に腹腔内投与した。EM類とCTOPの投与量は灌流液中の総量(nmol)で示した。EM-1(6, 30 nmol)は,Achを用量依存的に約3050%減少させた。EM-1(30 nmol)はDAを増加させた。CTOPはEM-1の誘発したAch減少とDA増加をいずれも抑制した。Naloxonazine(15 mg /kg)はEM-1誘発DA放出は抑制したが,EM類が惹起したAch放出減少には影響を及ぼさなかった。以上のことから,EM-1とEM-2はいずれもμ2受容体を介し側坐核のAch放出を減少させることが示された。側坐核は中脳腹側被蓋野に起始核を有する中脳辺縁系ドパミン神経系の投射領域のひとつである。免疫組織化学的研究から,側坐核にはコリン性介在神経が広く分布していることが示されている。この側坐核のコリン性神経には,神経活動を抑制すると想定されるμおよびδ受容体が発現している。δ受容体はδ1,δ2のサブタイプに分類されているが,これらの受容体が側坐核のコリン性神経活動制御において果たす役割は明らかでない。

そこで当該年度は,δ受容体系リガンドの側坐核への灌流投与が同部位の細胞外アセチルコリン(ACh)量に及ぼす効果を指標として,δ受容体サブタイプの側坐核のACh神経活動調節における役割についてin vivo微小透析法を用いて解析した。実験には,S-D系雄性ラットを用いた。側坐核から15分毎に試料として得た灌流液に含まれるAChは,HPLC-ECD法によって定量した。δ受容体リガンドは透析プローブを介して逆透析により側坐核へ灌流投与した。薬物の用量は30分間の灌流時間中の総量(mol)で示した。試料中のAChの分解を減少させるため,低濃度(50 nM)のコリンエステラーゼ阻害薬のphysostigmineを灌流液へ添加した。その結果,δ1受容体アゴニストのDPDPE(3,300 pmol),δ2受容体アゴニストのdeltorphin II(3,30 pmol)はいずれも用量依存的に側坐核のACh量を減少させた。DPDPE(300 pmol)およびdeltorphin II(3 pmol)が誘発したAChの減少は,δ1受容体アンタゴニストのBNTX(0.3 pmol)またはδ2受容体アンタゴニストのNTB(15 pmol)の併用によりそれぞれ抑制された。以上の結果から,側坐核においてδ1,δ2受容体は,いずれもACh神経活動を抑制的に制御することがin vivoの条件下で示された。中脳辺縁系ドパミン(DA)神経が投射する側坐核に分布するアセチルコリン(ACh)神経の選択的な障害は,実験動物の記憶を含む認知機能を低下させる。持続性疼痛に用いる麻薬性鎮痛薬の副作用に健忘があるが,その発現機構の詳細は明らかでない。本研究は麻薬性鎮痛薬の作用点であるオピオイド受容体サブタイプのうち,側坐核のACh神経に発現するμ受容体が同部位のACh神経活動制御で果たす役割を無麻酔非拘束ラットを用いin vivo脳微小透析法により解析した。また,側坐核におけるノルアドレナリンとDA神経の相互作用についても検討を加えた。実験計画の多少の変更はあったものの想定範囲内であり,当初予定していた実験から得た成果は2014年の6月2226日にかけてカナダのバンクーバーで行われた国際神経精神薬理学会にて発表できた。当該学会では,側坐核のμ受容体が同部位のAch神経活動制御に果たす役割について報告した。神経薬理学これまでの2カ年の研究成果のさらなる発展を目指し,オピオイド受容体サブタイプのひとつであるδ受容体が側坐核のアセチルコリン神経活動制御に果たす役割について検討する。これまでのμ受容体に関する実験データをあわせ,側坐核のアセチルコリン神経活動制御機構をオピオイド受容体サブタイプの関与の面から解明に取り組むことを計画している。これらの研究成果を,2015年10月1721日に米国イリノイ州シカゴで行われるNeuroscience 2015(Society for neuroscience)にて発表する予定である。【役割分担】統括,神経化学・行動学・組織学実験の遂行:三枝禎(研究代表者),実験の遂行:青野悠里(研究協力者),木口友里(研究協力者),飯塚普子(研究協力者),野田一(研究協力者),渡邉由梨子(研究協力者),石川学(研究協力者),滝口旗一(研究協力者),関野麗子(研究協力者),内田琢也(研究協力者),高田耕司(研究協力者),研究の助言:J.L.Waddington(海外研究協力者)実験計画の多少の変更はあったものの想定範囲内であり,当初予定していた実験から得られた成果を2014年3月に宮城県仙台市で行われた日本薬理学会で発表できた。当該学会では,側坐核のμ受容体の選択的刺激が同部位のAch神経活動に及ぼす影響について,側坐核の細胞外Ach量を指標とした無麻酔非拘束ラットを用いたin vivo脳微小透析法による神経化学的検討結果について報告した。
カオス的遍歴の数学的構造

有限次元力学系のカオス的遍歴そのものについては成果公表にまで至らなかったが、より複雑な挙動を示す「関数力学系」と呼ぶ無限次元力学系に関して、本格的な研究の糸口を与える数学的構造を発見し、基礎的な成果を挙げることができた。「関数力学系」とは、1次元写像に値をとる力学系f→(1-ε)f+εfofであり、金子-片岡により自己参照系のモデルとして提唱され、その漸近挙動については興味深いシミュレーション結果が観察されていた。この力学系について以下の数学的結果を得た。(i)1次元写像の不動点集合、およびその逆像は、時間に関して単調増大であること。(ii)区間のある空でない部分集合Ω上では、長時間極限が存在して、f=fofを満たす階段関数となること、およびその集合Ωの特徴付け。(iii)ある自然な条件のもとで、Ωの外に部分集合Xが存在し、X上での部分力学系は"参照力学系"g(x)=(1-ε)x+εf(x)に駆動された通常の力学系と一致すること(その典型例はNagumo-Sato力学系)。(iv)さらに、その外に部分集合が順次、存在し、それ以前の段階で得られた部分力学系に駆動される部分力学系という階層構造が(適当な条件のもとで)存在すること。以上により、金子-片岡がI,II、III型固定点と呼んだものについては数学としての解析が完了した。なお、(iv)の詳しい構造、とくに「もつれる場合」の解明は今後の課題である。低次元力学系の場合のアトラクタについてはまだ予備的な研究段階に留まっているが、無限次元の「関数力学系」については若干の成果を得ることができた。関数力学系は金子邦彦、片岡直人両氏により自己参照系のモデルとして提唱された(Physica Dに掲載予定)。これは1次元写像に値をとる力学系f→(1-ε)f+εfofであり、数学としてみれば、典型的と確信するに足るいくつかの数理現象がシミュレーションにより観察されている。例えば、(1)極限写像fが観察される場合、それは階段関数になる。(2)極限写像が存在しない場合にも、ある部分区間Ωでのみ定義された固定階段関数f出現することがある。(3)その部分区間の外に、"自己参照力学系"g=(1-ε)id+εfに駆動されたNagumo-Sato力学系のアトラクタが観察されることがある。(4)さらに、順次得られた部分力学系に駆動されたより複雑なアトラクタが観測できる。両氏は、これらをI、II、III、・・・型固定点という視点を導入して、ある程度までの数学的解析を試みていた。以上のうち(1)から(3)まで、つまり、I、II型固定点については、数学として完全な理解ができることが判明した。因みに、Ωは、軌道に現れるすべての写像の固定点および固定点の逆像の全体であり、Ω内に留まるg軌道が(3)である。(4)については現在研究中であるが、今夏までには共著の形で成果を論文にまとめる予定である。
低い管理コストで長期運用できる実用的な省電力無線センサネットワークの研究開発

本課題では、センサネットワークにおいて大きな消費電力を占める通信プロトコルを改良し、比較的密に配置されたセンサネットワークにおいて、限られた少数のセンサノードのみのバッテリを定期的に交換する程度の現実的な管理コストで維持・運用できる実用的なセンサネットワーク実現技術を開発した.ノードの残存電力状況に応じて動的に経路を変更するセンサネットワークプロトコルを開発すると同時に、センサネットワークを適切に監視し、異常時には適切に対応できるセンサネットワーク管理システムを設計・開発した。MACプロトコル及び経路制御プロトコルの提案は順調に進捗しており,第1段階の学術的成果として原著論文1本を出版した.第1段階の提案プロトコルでは,データ配送木の葉ノードがビーコンの送信を停止することで,大幅に消費電力を削減できることが明らかになった.また,同時に,提案プロトコルでは,葉ノードがフレーム受信の契機となるビーコンを停止しても,ネットワークのトポロジ変化時にデータ配送木を再構築できることを確認した.解析的な評価の結果,センシング間隔を長くすれば単3電池2本で10年以上の長寿命を実現できる可能性があることを示した.ビーコン送信タイミングのスケジューリングアルゴリズムの提案も順調に進捗し,データ配送遅延を低く抑える自律分散スケジューリングアルゴリズムの設計を完了した.提案手法では,シンクノードからの距離に依存してビーコンを送信する時間スロットを決定することで,各葉ノードからシンクに至る経路に沿ってビーコン送信タイミングを順番に並べる.これによって,任意の葉ノードからのデータ送信が,ビーコン送信の一周期の間に完了し,低い配送遅延でシンクにデータが集約できる実用的な制御が可能になる.また,シミュレーション評価により,提案手法が実際に低い配送遅延でデータを配送できることを示した.センサネットワーク管理ツールのソフトウェア設計も完了し,試作ソフトウェアを実装した.評価のために,簡易的なセンサネットワークのシミュレーションによって,ノード故障が発生した場合にシンクで収集されるデータを生成した.試作ソフトウェアにこのデータを適用したところ,この簡易なシナリオにおいては,故障ノードの把握や通信性能の低下など,管理において気づくべき故障や性能低下が的確に把握でき,提案する管理ツールが有用である可能性を示すことができた.MACプロトコル及び経路制御プロトコルの提案は順調に進捗しており,提案手法の設計・評価を終えたうえで,第1段階の学術的成果として原著論文1本を出版した.ビーコン送信タイミングのスケジューリングアルゴリズムの提案も順調に進捗し,データ送信遅延を低く抑える自律分散スケジューリングアルゴリズムの設計・評価を完了した.センサネットワーク管理ツールのソフトウェア設計も計画通りに完了し,試作ソフトウェアを用いた簡易的な評価により,一定の実用可能性を確認できた.提案手法であるMAC及び経路制御手法に関しては,前年度に提案したプロトコルをさらに発展させ,性能評価を行った.具体的には,センサ端末の故障等によりネットワークトポロジが変化した場合に,データ配送木を動的に再構築する方式を発展させ,局所的に修復できるようにすることで,トポロジ変化に対するネットワーク全体での消費電力の大幅削減を実現し,また,ネットワークの規模によらず各ノードがトポロジ修復に関わる頻度を一定程度にすることによって,スケーラビリティを確保した.本手法に関して口頭発表を4件実施し,うち一つでは最優秀論文賞を受賞した.ビーコン送信タイミングのスケジューリングに関しては,前年度に開発した効率的なプロトコルをシミュレータNS-3に実装し,評価を行った結果,これまでに提案されているスケジューリング法と比較して,データ配送にかかる伝送遅延時間を削減できることが明らかになった.同時に,消費電力も低くできることが明らかになり,従来手法と比較した優位性が明らかになった.本成果をIEEEの規模の大きい国際会議にて発表した.センサネットワーク管理ツールに関しては,提案手法をContiki OSに実装した上で,付属のシミュレータによりノード故障シナリオの運用データを作成し,実装した提案ツールに適用して評価を行った.その結果,従来のネットワーク管理の知見に基づいたシステム設計により,センサ端末の故障やリンク輻輳の状況を適切に把握できる可能性があることが示された.一方で,大規模ネットワークや長期的なネットワーク管理データを扱う場合のスケーラビリティの問題が発見されたため,管理ツールのユーザインタフェースの再設計を行い,概ね設計を完了した.当初設計とその評価に関する成果を国際ワークショップにて発表し,推薦された論文誌への掲載が決定した.実機実装を進める予定であったが,シミュレーション評価における消費電力モデリングにおいて,前年度に購入して実装を検討していたTelosBの性能が,最新のセンサ端末と比較して大幅に劣ることが明らかになった.IEEE802.15.4の標準化により多くの現行端末がこれに対応して,通信速度を高く設定したため,ビーコン送信にかかる消費電力が小さくなり,ビーコン削減による電力消費の削減を謳った提案手法の有効性を再検証する必要性が生まれた.再検証の結果,最新のセンサ端末でもビーコン前後の受信待機電力が大きいため提案手法が有効であることが理論上は明らかになったが,実機評価のためには,日本で入手できる適切な端末を用いた評価が必須である.このための遅延が避けられないため,当初予定から遅れる結果となっている.(i)省電力化のためのMACおよび経路制御プロトコルの設計・評価、(ii)ビーコン送信タイミングのスケジューリング、(iii)センサネットワーク管理ツールの設計・開発の3課題に関して個別に研究を実施した。(i)前年度までに開発したプロトコルに、新たに、ノードのバッテリ消耗に応じて適応的に経路を切り替える機能を追加した。これにより、提案プロトコルはバッテリ残量が消耗したノードを適応的に電力消費量の小さい葉ノードに切り替え、ノードおよびネットワークの寿命を延長することが可能になる。シミュレーション評価の結果、提案手法は従来手法のネットワーク寿命を大幅に向上できることがわかった。

(ii)前年度までに開発したプロトコルを発展させ、従来のようにシンクからのホップ数に応じてスロットの候補が決まる方式を見直し、ホップ数が違っても柔軟にスケジュールを行うことで、より効率的なスケジューリング方式を開発した。(iii)前年度までに開発したシステムには、数年単位の大量データに対応することができないスケーラビリティの問題があった。そこでシステム設計と実装を大幅に見直し、データ格納、処理、及びユーザインタフェース等の改良により、大規模データにも対応できるシステムを開発した。(i)のシミュレータから得られた数年分のデータに対してシステムを動作させ、その実用性を評価した。なお、当初計画では、(i)(ii)(iii)を統合して実機実装・評価を行う予定であったが、提案手法の評価に見合う最新性能のセンサ端末が入手不可能であることから断念した。代替策として、最新センサ端末のスペックを忠実に再現するシミュレータを開発し、これを用いて(i)(ii)(iii)を個別に評価することにより、最新機器を用いた場合の性能評価を可能にした。本課題では、センサネットワークにおいて大きな消費電力を占める通信プロトコルを改良し、比較的密に配置されたセンサネットワークにおいて、限られた少数のセンサノードのみのバッテリを定期的に交換する程度の現実的な管理コストで維持・運用できる実用的なセンサネットワーク実現技術を開発した.ノードの残存電力状況に応じて動的に経路を変更するセンサネットワークプロトコルを開発すると同時に、センサネットワークを適切に監視し、異常時には適切に対応できるセンサネットワーク管理システムを設計・開発した。今後は,各課題について各担当者が個別に研究を進めると同時に,提案プロトコルを統合したシミュレーション及び実機評価を進める.MAC及び経路制御プロトコルに関しては,まず,提案手法をシミュレーション及び実機環境に実装する.また,ノードが故障した場合のデータ配送木の修復時に,多数のノードが再構築処理に参加しなければならず消費電力が大きくなる問題を解消する改良手法を提案する.
昭和期ロマン主義の思想的・文学的展開に関する研究

本研究は、昭和期におけるロマン主義の動向について、文体論(表現分析)および思想史学(言説分析)という二つの方法論に拠りつつ検討し、個々の作家・思想家の著述に即して文学・思想における戦前と戦後の連続性と切断を明らかにすることを目指している。今年度は、昭和十年前後における転向の問題について、「シェストフ現象」を中心に、亀井勝一郎・三木清・小林秀雄らの言説を検討した。これは、「日本浪漫派」の言説運動を美学ではなく倫理の水準で把握し、これと戦後派文学との連続性を明らかにするための試みである。その成果は、雑誌「社会文学」の特集〈転向点・1933ー文学・歴史・社会の観点から〉の論文の一篇として掲載されている。また、戦前における三島由紀夫のデカダンス受容に注目し、明治期以来の翻訳文化や少年少女文化が昭和期のロマン主義に何をもたらしたかを検討した。これは、郡虎彦・日夏耿之介ら二十世紀前半の翻訳文学と三島、さらには敗戦後まもなく興隆した無頼派のデカダンスとの関わりを検討する試みである。その成果の一端は、立教女学院短期大学「児童文学講座」の講演にて発表し、論文化のうえ同大学が公刊している雑誌「児童文学講座」として掲載した。これらの試みは、「ロマン主義」をひとつの切り口として、従来は分断的に把握されてきた戦前戦後の思想と文学とを綜合的に把握し、「昭和イデオロギー」の史的研究に新たな展開をもたらそうとするものである。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
プロテインホスファターゼ2Aによる平滑筋化学‐力学変換調節のメカニズム

平成29年度までに本研究成果により、プロテインホスファターゼ2A抑制により相性(phasic)平滑筋収縮抑制が起こり、同時にミオシン軽鎖リン酸化の抑制が起こることが明らかになった。平成30年度は、緊張性(tonic)平滑筋におけるプロテインホスファターゼ2Aの機能を明らかにするため、頸動脈平滑筋の細胞膜を破壊したスキンド標本を用いて筋収縮実験を行った。相性平滑筋同様に頸動脈においても、特異的プロテインホスファターゼ2A阻害薬rubratoxin Aの処理により収縮が抑制され、更にミオシン軽鎖リン酸化の指標とされる収縮Caイオン感受性が低下したことから、プロテインホスファターゼ2A抑制によりミオシン軽鎖リン酸化が抑制され、それに伴い収縮が抑制されることが明らかになった。更に、収縮のキネティクス解析から、ミオシン軽鎖リン酸化の抑制は、ミオシン軽鎖キナーゼ活性の抑制によることが示唆された。一方で、ミオシン軽鎖リン酸化が十分な条件でもわずかではあるが収縮抑制がみられたことから、収縮反応の最下流であるミオシン・アクチン相互作用そのものもプロテインホスファターゼ2Aにより制御されていることが示唆された。更に薬理学的解析から、rubratoxin Aの収縮抑制作用は非可逆的であることが明らかになった。研究代表者が部局長として組織運営に携わる時間の割合が非常に大きく、研究に費やせる時間が減少した事が最も大きな理由である。又、X線回折実験が予想よりも困難な実験であり、データの蓄積が未だ十分でないことも、理由として挙げられる。1年の事業延長をお認め頂いたので、2019年度中に収縮実験及びX線回折実験を進め、当初の目的を達成する予定である。予備実験:モルモット盲腸紐、ラット肛門尾骨筋の細胞膜をβ-エスシン処理により化学的に破壊したスキンド平滑筋標本を用いて、様々なプロテインホスファターゼ2A阻害薬を用いた薬理学的実験を行い、プロテインホスファターゼ2Aが収縮タンパク質系に直接作用することにより平滑筋収縮を抑制することを確認した。II生理学実験:通常収縮⇒ラッチ過程移行のキネティクスを温度・細胞内ヌクレオチド濃度等を変化させて詳細に検討した。プロテインホスファターゼ2A阻害薬の効果は、アデノシン3リン酸(ATP)非存在下では認められなかった。III.スキンド標本を用いたX線回折実験(渡辺、中原、石田):生理的環境下でラッチ状態移行時のX線回折像を撮影し、赤道反射強度と力学応答の関係を経時的に記録することを試みた。本年度はまず予備実験を行い、実験環境の設定を行った。特にスキンド処理時間・濃度はプロテインホスファターゼ2A作用に大きく影響するので、X線回折実験中に細胞膜を破壊してその過程を詳細に検討した。結果として50マイクロモル/L濃度で1時間ほどスキンド処理を行うことが最も優れていることが明らかになった。IV. Phos-tag SDS法によるタンパク質リン酸化定量(竹谷):研究代表者渡辺が首都大学東京で生理実験を行ったスキンド平滑筋標本を氷冷トリクロロ酢酸-アセトン処理により固定、風乾後、冷凍条件で旭川医科大学に送付し、収縮制御タンパク質のリン酸化動態を解析した。まず本年度は、適切な実験条件を決めるための予備実験を行った。当初計画で立案した実験系は全て順調に稼働することが確認された。又、細胞膜を破壊したスキンド平滑筋標本において、プロテインホスファターゼ2A特異的阻害薬rubratoxin Aが収縮を被可逆的に抑制することを確認し、その抑制条件(rubratoxin A濃度、実験温度)を決定することができた。又、ミオシン軽鎖リン酸化に依存しないラッチ状態形成を起こす実験条件をスキンド平滑筋標本で確立し、その様な条件においてもrubratoxin Aは、ミオシン軽鎖リン酸化依存性収縮と同様に力学応答を抑制することを確認することができたので、本研究における作業仮説が正しいことを証明することができた。更に、ラッチ状態形成過程を力学モデルによりシミュレーションを行うことに成功した。一方、生化学的実験では、力学応答実験に用いた微小平滑筋標本のミオシン軽鎖リン酸化レベルをPhos-tag SDS法を用いて測定することに成功した。以上から、ほぼ当初計画通りに本研究は進捗していると考える。I生理学実験:本年度はCaイオン活性化による通常収縮及び、高Mgイオンが惹起するラッチ収縮状態モデルそれぞれに対するプロテインホスファターゼ2A阻害薬rubratoxinに対する効果を検討した。βエスシン処理スキンド盲腸紐標本を用いて、細胞膜を破壊して容易にrubratoxinを細胞内に導入できる環境下での実験で、rubratoxinは何れの収縮をも抑制した。更に、rubratoxin前処置後に何れの収縮を惹起させても、収拾抑制効果が残存し、この効果は非可逆的であることが明らかになった。一方、rubratoxin前処置時にアデノシン3リン酸(ATP)が存在しない条件では、収縮抑制がみられないという、予想されない知見が得られ、rubratoxinによるプロテインホスファターゼ2A阻害のメカニズムにATPが関与する可能性が示唆された。II.スキンド標本を用いたX線回折実験(渡辺、中原、石田):生理的環境下でラッチ状態移行時のX線回折像を撮影し、赤道反射強度と力学応答の関係を経時的に記録することを試みた。実験を進めていく中で、細胞膜をスキンド処理する事により、収縮フィラメント格子間隔が拡大するという、未知の現象が明らかになり、X線回折のみならず電子顕微鏡観察も行い、現象の解析を進めた。

III. Phos-tag SDS法によるタンパク質リン酸化定量(竹谷):研究代表者渡辺が首都大学東京で生理実験を行ったスキンド平滑筋標本を氷冷トリクロロ酢酸-アセトン処理により固定、風乾後、冷凍条件で旭川医科大学に送付し、収縮制御タンパク質のリン酸化動態を解析した。通常収縮標本ではミオシン軽鎖リン酸化レベルがrubratoxinにより抑制された。一方でラッチ収縮はいずれの条件でもミオシン軽鎖リン酸化が観察されなかった。I.生理学実験及びIII.ミオシン軽鎖リン酸化定量については、順調に計画が実施された。そして、rubratoxinによるプロテインホスファターゼ2A阻害メカニズムの本質に関係すると思われる新知見を得ることが出来た。X線回折実験は、未知の基本現象が明らかになったことでその解析を行ったことと、絶対的な実験時間を多く獲得することが出来ず、そのため研究は若干遅延している。平成29年度までに本研究成果により、プロテインホスファターゼ2A抑制により相性(phasic)平滑筋収縮抑制が起こり、同時にミオシン軽鎖リン酸化の抑制が起こることが明らかになった。平成30年度は、緊張性(tonic)平滑筋におけるプロテインホスファターゼ2Aの機能を明らかにするため、頸動脈平滑筋の細胞膜を破壊したスキンド標本を用いて筋収縮実験を行った。相性平滑筋同様に頸動脈においても、特異的プロテインホスファターゼ2A阻害薬rubratoxin Aの処理により収縮が抑制され、更にミオシン軽鎖リン酸化の指標とされる収縮Caイオン感受性が低下したことから、プロテインホスファターゼ2A抑制によりミオシン軽鎖リン酸化が抑制され、それに伴い収縮が抑制されることが明らかになった。更に、収縮のキネティクス解析から、ミオシン軽鎖リン酸化の抑制は、ミオシン軽鎖キナーゼ活性の抑制によることが示唆された。一方で、ミオシン軽鎖リン酸化が十分な条件でもわずかではあるが収縮抑制がみられたことから、収縮反応の最下流であるミオシン・アクチン相互作用そのものもプロテインホスファターゼ2Aにより制御されていることが示唆された。更に薬理学的解析から、rubratoxin Aの収縮抑制作用は非可逆的であることが明らかになった。研究代表者が部局長として組織運営に携わる時間の割合が非常に大きく、研究に費やせる時間が減少した事が最も大きな理由である。又、X線回折実験が予想よりも困難な実験であり、データの蓄積が未だ十分でないことも、理由として挙げられる。次年度以降は、スキンド平滑筋標本を用いた動力学的解析を進め、プロテインホスファターゼ2Aによる収縮タンパク質系機能変調の作用点を検索する予定である。それを可能にするためにも、Phos-tag SDS法の検出精度を更に向上させる。又、フィラメントリモデリングに対するプロテインホスファターゼ2Aの影響を検討していくため、X線回折実験について本実験を開始すると共に、生化学的アプローチによる収縮フィラメント形成、解離について検討を進める。I.生理学実験及びIII.ミオシン軽鎖リン酸化定量については、当初計画どおり研究を進展させる。
ユーフォニアムにおける特殊奏法とその教材開発に関する総合的研究

現代音楽において一般的な楽器による特殊奏法はよく知られているが、ユーフォニアムについては研究や活用が成されてこなかった。そこで本研究では、ユーフォニアムにおける特殊奏法について調査分類し、作曲家や演奏家が利用可能な資料としてまとめ、また奏法習得のための教材を制作した。これらの研究の結果、他の楽器と同じようにユーフォニアムにおいても現代的作品が書かれやすくする土台を整備することができた。平成22年度は、ユーフォニアムの基本的な特殊奏法をおしなべて調査することを目的に、主に重音奏法、スライドパイプを抜いた奏法、そして過去に一度研究成果として発表してある4分の1音についての補足的なデータ取得などを中心として調査した。このうち、これまでほとんど研究対象とされてこなかった重音奏法については、その特質と問題点を明らかにするために多角的にデータを取得し、分析し論文として発表した。その結果、ユーフォニアムの、特に声とともに作り出す重音奏法については、必ずしもすべての重音が同じように作り出せるわけではなく、倍音列上のあるポイントにおいて、声と楽器音で特定の音程を作り出そうとするときにエラーが発生しやすいことが浮き彫りとなった。このことによって、従来特に意識されてこなかった重音奏法に関する問題のうち、特に男性を想定して書かれた重音を女性奏者が声の音域上の問題からシミュレートする際に、うまく重音を発生させることが出来ない可能性があることが明らかになった。同時に、倍音列の組み合わせ方を変えることによって容易にその問題を回避出来る可能性があることも示すことが出来た。このことは、重音奏法が奏者の性別によって実現不可能な場合がある事をあらためて指摘するとともに、そのエラー発生率が一様ではないことと同時にある程度の規則性もあることから、今後作曲家がユーフォニアム作品において重音奏法を用いる場合の注意喚起となり得る。また研究目的のうち特殊奏法の教材化について、オリジナル教材を作る他に、既存作品に特殊奏法を応用する可能性を探るため、パガニーニのヴァイオリン作品をユーフォニアム用に編曲した。これを教材作成のためのプロトタイプと位置づけ、一部をコンサート形式で発表した。本研究の二年目に当たる今年度は、一年目で得たユーフォニアムの現代奏法における奏法データのうち欠落している部分を補う作業並びに、奏法の組み合わせによる影響の検証等を行った。欠落データの補充は、研究協力者の協力を得て、現場で使用が想定されるプロフェッショナル仕様の三メーカーのデータを可能な限り集め、解析を進めた。その結果、本研究の前段階に当たる研究にて公表した論文「ユーフォニアムにおける微分音の研究-微分昔・4分音スケールの開発-」(岩手大学教育学部附属教育実践総合センター研究紀要,第8号,2009,pp.67-80)で発表した微分音スケールの精度を、さらに高めることに成功した。奏法の組み合わせに関する影響の検証については、研究対象となっている各奏法を順列組み合わせ的に、また音域の差も含めてすべて検証した。その結果データの採集は滞りなく行えたが、それらの影響をどのような視点によって分類すべきかについては様々な検証や検討を行った結果、残念ながら規則性等は見いだせなかった。しかし奏法の組み合わせについての最終目的は、作曲家や演奏家にその現象や問題点について呈示することなので、今後は分類等を行わず個別的に文章としてまとめる方向にする。なお、本来は三年目に行うはずだった奏法の教材化については、先行して昨年度から手がけはじめたが、本年度ではさらにそれを推し進め、昨年度のような編曲作品ではなく各奏法自体に焦点を絞った個別の練習課題を作成し、研究協力者に意見を求めた。その結果、教材そのものは有効であるが、奏者の意欲をさらに高めるための工夫が必要であるとの意見を得た。以上の結果から、本年度は残念ながら論文等で発表できるほどの成果には至らなかったが、次年度の研究につなげるための複数の足がかりを得た。本研究の最終年度にあたる今年度は、本研究の大きな特徴である「特殊奏法の教材化」を中心に進めた。従来の特殊奏法を取り扱った書籍では、対象読者を主に作曲家に限っていたため、奏法の解説に留まるのが常であった。しかし本研究では、さらに演奏家が奏法技術を習得することも射程に入れ、特殊奏法の教材を作成することを目指した。研究では、まず教材化が必要と思われる5つの奏法(重音、微分音、ベンディング、スライドサウンド、ハーフヴァルヴ)を研究分担者(演奏家)の経験に基づき判定し、さらにそれらの奏法が実際に既存楽曲においてどのように用いられているのかを、使用目的や効果という視点で分析・分類した。次にその分析に基づいて、各奏法を習得するためにはどのような練習を行えばよいのかを、考察した。その結果、基礎練習と応用練習の二段階で教材を作成することが最も効率のよい方法であると考え、実際に教材案を作成した。この過程では、研究協力者(プロフェッショナルの演奏家)に意見を求め教材を精査することにより汎用性の高い教材の作成を目指し、最終的に全22種の教材を作成した。以上の結果は、研究代表者が所属する機関の紀要において発表した。

今年度の成果をもって、本研究は当初の目的、すなわちユーフォニアムにおける特殊奏法を、作曲家および演奏家の両方の視点から考察し、それらを実践に役立つ形にまとめ上げることをおおむね達成したと考えている。今後は本研究の成果を、より細部の精査を経て書籍(デジタル書籍を含む)などの形にまとめて公表することを考えたい。またその際には、本研究の成果を国内に留まらず海外にも問えるよう、翻訳することも念頭に置いている。主に奏法の組み合わせに関する研究部分において、各奏法の原理が予想以上に複雑であったため、その分類作業に適切な方法論を見いだせなかった。そのため奏法組み合わせ検証についての方向性を定めることができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究上の大きな変更はないが、上記の奏法組み合わせに関しては、その方法論によるアプローチから、個別の記述方式に変更する。それを含めてこれまでに採集した各データを検証し、最終的に奏法教材も合わせて書籍として(あるいはウェブなどに)公に発表するための、最終的なまとめの作業を行う。
電気・電子回路学習のための座学・実験・ｅラーニングによる連携教育システムの開発

座学・実験・eラーニング連携の核となるMoodleについて電気電子回路系授業での利用法を検討した.続いて,HTML5とJavaScriptを用いた回路学習ソフトウェアを開発した.さらに,電気電子回路基礎実験およびマイコンを利用した回路,ネットワーク,プログラミングを関連付けて学習できる教材を開発した.教材を実際に授業で利用し,その効果をについて評価を行った.また,関連する科目をMoodleを利用して行い,教材の体系化を進めた.結果として電気電子回路分野の教育にIT支援型のアプローチを可能とするための基本的成果が得られた.この成果をもとにさらに教材コンテンツの充実と体系化を進める必要がある.(1)ITに携わる技術者を目指す学生にとって,ソフトウェア,ハードウェア,ネットワークの各分野をバランスよく学ぶことが重要である.しかしながら,学習初期の段階ではそれらが連携してシステムが構築されることをイメージしづらく,高学年で組込システム開発等に関する授業を受講する段階になって学生が自らの知識不足,技術不足に気がつく場合も多かった.平成25年度の研究では,初心者であっても比較的容易に機器の制御やセンサからの情報取得,ネットワーク,プログラミングを組み合わせて体験することができるArduinoを中心とした教材を開発し,低学年向け実験を行うことを計画,実行した.これにより各分野をバランスよく学ぶことの重要性を認識してもらうとともに,その後の学習を進めて行く上での動機付けとなることを目指した.半期終了後のアンケートでは目的達成に肯定的な結果を得た.(2)回路系科目を学ぶ場合,テキストに記載された数式や図表のみだけでなく,仮想実験を行い,現象を観察しながら学習を進めることができれば理解に役立つと考えられる.従来から様々な工学分野でコンピュータ支援型学習が試みられているが,学生にとってPCやタブレット端末の所有が一般的になっている状況から,更なる発展が期待される.現在広まりつつあるHTML5は描画機能が強化され,JavaScriptとの連携によりブラウザさえあれば仮想実験環境を構築可能である.したがって,PCやタブレット端末が混在する環境下において共通プラットホームとして期待できる.平成25年度の研究では,HTML5とJavaScriptを用いて,授業や自学自習の中で利用するための電気回路学習支援用仮想実験用ソフトウェアの試作を行った.PC,タブレット端末での動作が可能であり,電子テキストとも親和性の高いソフトウェアが実現でき,処理速度も含めて十分に実用的であることを確認した.座学・実験・eラーニング連携の核となるMoodleについて電気電子回路系授業での利用法を検討した.続いて,HTML5とJavaScriptを用いた回路学習ソフトウェアを開発した.さらに,電気電子回路基礎実験およびマイコンを利用した回路,ネットワーク,プログラミングを関連付けて学習できる教材を開発した.教材を実際に授業で利用し,その効果をについて評価を行った.また,関連する科目をMoodleを利用して行い,教材の体系化を進めた.結果として電気電子回路分野の教育にIT支援型のアプローチを可能とするための基本的成果が得られた.この成果をもとにさらに教材コンテンツの充実と体系化を進める必要がある.研究の目的を達成するため,研究実施計画に従って,まずMoodle環境の構築と動作運用試験を行った.Moodleは研究段階で最新バージョンであったVer.2.3を用いた.Ver.2.3のMoodleでは,PC,大画面タブレットでの利用の他,小型タブレット,スマートフォンでの利用についても対応が可能であることがわかった.続いて電気回路の授業においてMoodleをを積極的に活用するための方法について検討を行った.授業の理解度把握のためのアンケートや小テストとそれらの授業へのフィードバック,予習・復習支援のための授業動画・追加解説動画の提供,HTML5を利用した電子教材の開発,モバイル端末のカメラを利用した手書き解答の電子化,学習状況の蓄積と活用について提案・検討した.提案・検討した方法は,教員がMoodleの機能を利用して個人レベルで実行可能であり,より充実した授業を効率的に行うために有用となる可能性を示した.電子教材として検討を進めている学習用シミュレーションソフトウェアの開発では,HTML5とJavaScriptを用いた方法が適しているとの見通しを得て,直流回路の電子教材の開発を行った.今後,交流回路他の学習用シミュレーションソフトウェアを継続して開発する.実験で利用する電気・電子回路学習教材の開発に関しては,マイコンボードであるArduinoを利用して,電気・電子回路の基礎とプログラミングを同時に学習できる教材の開発に着手した.実験においてもMoodleとの連携を意識して,実験内容の動画での説明や学生がレポートを動画で提出するなどの試みを行った.研究期間内に(1)電気・電子回路学習用シミュレーションソフトウェア開発,(2)実験で利用する電気・電子回路学習教材の開発,(3)モバイル端末とMoodleを利用した自学自習支援システムの開発,(4)コンテンツマネージメントシステムとしてMoodleを利用した教材体系化の4点を中心に研究を進めた.(1)に関してはHTML5とJavaScriptを利用したソフトウェアの開発を行い,PCのみならずタブレット端末でも実行可能なシミュレーション環境が実現可能であることを確認した.開発したソフトウェアは伝送線路シミュレーションを対象としたが,今後,集中定数回路,電子回路の分野のシミュレーションソフトウェアを同様のアプローチで開発できる見通しを得た.(2)に関しては,マイコンボードを利用した情報系学生向け実験教材を開発し利用した.電気電子回路,プログラミング,ネットワークを連動して学習することができる教材を作成し実際の授業で利用した結果,学生の学習意欲向上に役立つことを示した.今後,さらにレベル別の多様な教材を準備することにより,更に有効性が高まると考えている.(3)および(4)に関しては関連する授業や実験科目をMoodleと連携して行い,教材の体系化を進めた.また,Moodleのテスト機能の活用,授業の理解度に関するアンケートを積極的に行った.

さらに授業内容に関連する動画を提供することにより,学生の理解度向上を目指した.座学・実験・自学自習の支援を,LMSを中心として連携させて行うという観点から進めた本研究では,電気回路・電子回路分野の教育にIT支援型のアプローチを可能とするための基本的な成果を得ることができた.この成果をもとに,さらに教材コンテンツの充実と体系化を進める必要がある.回路システム工学本研究では,電気回路・電子回路分野を対象とした,座学・実験・e-ラーニング連携型教育教材の開発を目的としている.この目的を達成するために,(1)電気・電子回路学習用シミュレーションソフトウェア開発,(2)実験で利用する電気・電子回路学習教材の開発,(3)モバイル端末を利用した自学自習支援システムの開発,(4)コンテンツマネージメントシステムとしてMoodleを利用した教材体系化を計画している.これら(1)(4)のすべての項目に関してほぼ予定通りに開発や実証実験が進んでおり,今後は,その改良を進める段階に達している.本研究は,電気電子回路分野を対象とした座学・実験・e-ラーニング連携型教育支援システム及びそのための教材開発を目的としている.この目的を達成するために以下の4つを重点ポイントとして研究を進めており,それぞれの重点ポイントごとに達成度について記述する.1.電気・電子回路学習用シミュレーションソフトウェア開発:マルチデバイスへの対応や教材更新時の対応の容易さを等を考えて,HTML5とJavaScriptを用いた方法が適しているとの見通しを得た.平成24年度は直流回路の電子教材の開発を行ったが,予定のレベルまでは達しておらず,今後,交流回路他の学習用シミュレーションソフトウェアを継続して開発する.2.電気・電子回路実験教材の開発:マイコンボードであるArduinoを利用して,電気・電子回路の基礎とプログラミングを同時に学習できる教材の開発に着手した.実験においてもMoodleとの連携を意識して,実験内容の動画での説明や学生がレポートを動画で提出するなどの試みを行った.さらに実験項目を増やして内容の充実を図る必要がある.3.タブレット端末を利用した自学自習支援システムの開発:平成24年度は予備的な準備に留まっている.平成25年度にタブレット端末を購入し,Moodleとの連携による自学自習支援システムの構築に着手する.4.コンテンツマネージメントシステムとしてMoodleを利用した教材体系化:
ベシクル内・外部のこみあいによる細胞モデル変形への系統的アプローチ

細胞には、生体高分子や細胞小器官が高密に内包されている。内包物がより大きな自由体積を得るように自身や周囲の構造を変化させる“こみあい効果(枯渇相互作用)"が、核様体や細胞質の相分離、細胞骨格の形成などに寄与していることが明らかになりつつある。本研究では、このエントロピー増大の効果に着目し、球状コロイド粒子を高密に内包するベシクル(脂質2分子膜の小胞)を用いて、内包物とベシクル膜変形の相関を明らかにすること目的としている。2017年度は、粒径の異なるポリスチレンビーズをベシクルに内包することで、実験的に膜の凹形と凸形といったトポロジー変化を得た。さらに、粒径の異なる2種の粒子を内包したベシクル内で、小粒子が膜付近に自発的に偏在する新規現象について、大・小粒子の粒子分布の解析を行った。2018年度は、2017年度に得られた実験結果をもとに、より高頻度で膜変形が生じるように、実験手順を改良した。凸形成を生じる粒径の粒子を内包するベシクルについて、拡散によって膜分子前駆体を添加することで、高頻度でベシクルが複数の球状ベシクルがつながる形状に分割した。それらは平均で約40%膜面積が増加していることがわかった。また、偏在現象に対して、2017年度に行った解析をもとに、相分離したさいの2相の浸透圧平衡および偏在した粒子が受ける枯渇力を見積もり、偏在の機構を考察した。本成果は査読付き論文として公表された。2019年度は、2018年度に得た知見をもとに、内包物とベシクル膜変形の相関について定量的な解析・考察を行う予定である。研究実績の概要で述べたように、2017年度には内包物の粒径によって膜変形が異なることを見いだした。2018年度には、高頻度で膜変形が生じるように実験手順を改良、広視野の共焦点蛍光顕微鏡で観察することで、観察数を多く得られるようになった。内包物がベシクルに占める体積分率と膜面積増加を定量化するよう解析手法の確立を進めている。これらの状況から、おおむね順調に進んでいると判断できる。2019年度は、観察で得られた個々のベシクルについて内包物がベシクル内に占める体積分率と膜変形を解析し、多数のベシクルに対してこの解析を行うことで定量的な結果を得る。2018年度に2種粒子内包ベシクルの相分離において得た内包物の浸透圧や枯渇力の知見をもとに、内包物の状態と膜変形の機構について考察する。細胞は、細胞膜の内部に細胞小器官や生体高分子といった細胞内包物を高密にもつ。このこみあい状態を緩和するようエントロピー増大の効果が働き、生体高分子の構造形成や内包物の秩序形成といった生命機能を発現していることが明らかになりつつある。そこで本研究は、生体膜の内部に生体高分子がこみあっている状態を、剛体球粒子を高密に内包するベシクル(脂質2分子膜の小胞)系でモデル化し、細胞膜のトポロジー変化の再現を試みることを目的とした。粒子内包型ベシクルを作成するため、油中水滴遠心沈降法を用いた同一のプロトコルで、蛍光分子から直径1マイクロメートルの蛍光性ポリスチレンビーズに至るまで幅ひろいサイズの物質を封入したベシクルを調製することに成功した[Y. Natsume, et.al., J. Vis. Exp.,2017]。この手法で調製したベシクルは分散液中で安定な球形をとる。そこで、膜変形を誘起するために、ベシクル膜面積が増加するように、膜分子前駆体を添加した。膜分子添加後、数十分でベシクル膜が揺らぎはじめ、粒子内包型ベシクルの変形を得た。ベシクル径に対して約1/10の径のビーズを内包したベシクルにおいて、球形ベシクルがより小さな複数の球形ベシクルに変形するという凸形成が観察された。さらに、ベシクル径に対して約1/100の径のビーズを内包したベシクルにおいて、膜の一部が内側に落ちくぼむ凹変形が観察された。サイズの異なる剛体球粒子をベシクルに内包することで、実験的に膜のトポロジー変化である凹形と凸形の膜変形を再現した。また、サイズの異なる2種の粒子を内包したベシクルにおいて、より小さな粒子がベシクル膜近傍に偏在する現象を得た。この現象を粒子間及び粒子と膜間のエントロピックな相互作用である排除体積効果の観点から、解析・考察し、学会発表を行った。これらの成果をまとめ、論文を投稿中である。本研究では、目的である「膜内外のこみあいと膜変形挙動の相関」を解明するために、4つの系において球状コロイド粒子の分散あるいは高分子鎖の密度と膜変形挙動の相関を明らかにすることを計画している。2017年度は、1つ目の「球状コロイド粒子内包ベシクル」において、サイズの異なるポリスチレンビーズをベシクルに内包することで、実験的に膜のトポロジー変化である凹形と凸形の膜変形を得た。この実験を行うなかで、ベシクル内に粒子が占める体積分率と膜変形の相間もみられたため、より内包物の状態をコントロールしたベシクルを作成する必要が生じた。そこで、本助成によりマイクロ流路を用いて油中水滴エマルションを作成するドロプレットジェネレーターを導入した。これによって、内包物の体積分率をコントロールして油中水滴

エマルションを作成することができた。油中水滴遠心沈降法と組みあわせることで、より定量性の高い実験結果が得られることが期待される。サイズの異なる2種の粒子を内包したベシクルにおける小粒子の偏在現象においては、剛体球粒子間及び剛体球粒子と膜間の排除体積効果を加味して、小粒子の偏在による自由エネルギー利得を評価した。蛍光顕微鏡画像から小粒子と大粒子の分布を解析したところ、本系では、小粒子が偏在することが妥当であることが示された。細胞には、生体高分子や細胞小器官が高密に内包されている。内包物がより大きな自由体積を得るように自身や周囲の構造を変化させる“こみあい効果(枯渇相互作用)"が、核様体や細胞質の相分離、細胞骨格の形成などに寄与していることが明らかになりつつある。本研究では、このエントロピー増大の効果に着目し、球状コロイド粒子を高密に内包するベシクル(脂質2分子膜の小胞)を用いて、内包物とベシクル膜変形の相関を明らかにすること目的としている。2017年度は、粒径の異なるポリスチレンビーズをベシクルに内包することで、実験的に膜の凹形と凸形といったトポロジー変化を得た。さらに、粒径の異なる2種の粒子を内包したベシクル内で、小粒子が膜付近に自発的に偏在する新規現象について、大・小粒子の粒子分布の解析を行った。2018年度は、2017年度に得られた実験結果をもとに、より高頻度で膜変形が生じるように、実験手順を改良した。凸形成を生じる粒径の粒子を内包するベシクルについて、拡散によって膜分子前駆体を添加することで、高頻度でベシクルが複数の球状ベシクルがつながる形状に分割した。それらは平均で約40%膜面積が増加していることがわかった。また、偏在現象に対して、2017年度に行った解析をもとに、相分離したさいの2相の浸透圧平衡および偏在した粒子が受ける枯渇力を見積もり、偏在の機構を考察した。本成果は査読付き論文として公表された。2019年度は、2018年度に得た知見をもとに、内包物とベシクル膜変形の相関について定量的な解析・考察を行う予定である。研究実績の概要で述べたように、2017年度には内包物の粒径によって膜変形が異なることを見いだした。2018年度には、高頻度で膜変形が生じるように実験手順を改良、広視野の共焦点蛍光顕微鏡で観察することで、観察数を多く得られるようになった。内包物がベシクルに占める体積分率と膜面積増加を定量化するよう解析手法の確立を進めている。これらの状況から、おおむね順調に進んでいると判断できる。「球状コロイド粒子内包ベシクル」について、ドロプレットジェネレーターを用いて油中水滴エマルションを作成し、作成したエマルションを油中水滴遠心沈降法でベシクルにすることを試みる。油の種類や試料にかかる遠心力を調節することで、これを実現する。さらに、高分子鎖を膜に担持したベシクルを油中水滴遠心沈降法で調製し、膜分子前駆体を添加する。膜のトポロジー変化である凹形と凸形をともに説明する熱・統計力学的モデルを検討する。具体的には、次の方法を用いて、凹凸膜変形における自由エネルギーの変化量を見積もる予定である。2017年度に2種粒子内包型ベシクル系において、膜と粒子間の排除体積効果を見積もるため、ビーズの並進運動が制限される領域(排除体積)を幾何的に計算した。このとき、膜形状が変化しないことから簡単のため膜の曲率を0と仮定したが、凹凸膜変形を扱うにあたって、膜の曲率が正と負の場合について排除体積の幾何的な見積もりを行う。