hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンタクトエピタキシャル法を用いたシリコンフォトニクス用光アイソレータの研究

第1段階として非対称マッハツェンダー干渉計シリコン導波路の片側のアーム導波路にCe:YIG薄膜を形成し、コンタクトエピタキシャル法の前後の波長特性を解析することでシリコン導波路上のCe:YIG薄膜の特性を評価する方法を開発した。これにより、コンタクトエピタキシャル法を施したCe:YIG装荷シリコン導波路は非処理のCe:YIG装荷シリコン導波路に対して伝搬損失が低減されることを明らかにした。次にコンタクトエピタキシャル法の熱処理温度およびコンタクト圧力等の条件探索を行い、シリコン上のCe:YIG薄膜の特性評価を行った。X回折を利用した結晶性の評価では、コンタクトエピタキシャル法を施したシリコン上のCe:YIG膜から強いX回折のピークが得られ、結晶性の向上が示された。また、磁気光学特性の指標となるファラデー回転の測定を行い、コンタクトエピタキシャル法を施すことでファラデー回転係数の増大が得られることも明らかにした。これらのシリコンフォトニクスへの適用に向けたコンタクトエピタキシャル法の開発過程において得られた成果をもとに、導波路型光アイソレータを集積化した高機能な光集積回路の実現に繋がる知見が得られた。集積化に適した光アイソレータの実現に向け、シリコン導波路上に磁気光学ガーネットであるセリウム置換イットリウム鉄ガーネット(Ce:YIG)を形成するための基礎研究を行った。シリコン上に非晶質状態のCe:YIG薄膜を積層後、種結晶をコンタクトさせて結晶化を図るコンタクトエピタキシャル法の条件探索を行い、非処理のCe:YIG装荷シリコン導波路に対して伝搬損失が低減されることを明らかにした。さらにコンタクトエピタキシャル法を施したシリコン上のCe:YIG膜のX線回折評価において強いピーク強度が得られ、結晶性の向上が示され、ファラデー回転係数の測定においても磁気光学効果の発現が確認された。非常に挑戦的で革新的なテーマであり、初年度は基礎的な要素技術の開発に主に取り組んいる。そのため、数多くの研究成果を発表できる段階にはないが、研究代表者及び研究分担者がそれぞれの研究機関において担当課題に取り組んでおり、おおむね順調に進展していると考えられる。シリコン導波路上に選択的に形成したCe:YIG薄膜に対して局所的な加熱を行うプロセスを検討し、その特性評価をもとにシリコンフォトニクスに適したコンタクトエピタキシャル法の技術確立を行う。さらに、コンタクトエピタキシャル法を施したCe:YIG薄膜装荷シリコン導波路を用いた干渉導波路型光アイソレータの試作を繰り返し、その動作特性を素子設計にフィードバックしながら、実用に供し得る導波路型光アイソレータならびに導波路型光サーキュレータの実現を目指す。光エレクトロニクスシリコン導波路上に選択的に形成するCe:YIG薄膜の特性評価を詳細に進め、シリコンフォトニクスに適したコンタクトエピタキシャル法として技術向上及び磁気光学材料の性能向上を図りつつ、干渉導波路型光アイソレータの設計及び試作を行う。物品費購入の際に端数が生じ、残額が少額なことから、次年度の使用として繰り越した。残額が非常に少額なことから、使用計画としてはほとんど変更なく、次年度の物品費に充当する。
有害因子による自律神経機能障害に関する研究

(1)本年度までに、ヒトの自律神経機能に及ぼす各種有害因子として、鉛、有機溶剤(ノルマルヘキサン、キシレン、トルエン等)、トルエン、スチレン、アルコール、振動工具作業、VDT作業の検討を行なった。このうち、VDT作業を除く全ての因子の暴露によって副交感神経機能低下が起こることを明らかにした。さらに、鉛およびアルコールでは交感神経機能低下も引き起こすことが推定された。VDT作業では有意な自律(副交感および交感)神経影響は認められなかった。(2)文献検索に基づいて有害因子による自律神経影響の研究をレビューし、以下の点が明らかになった。(1)これまでに自律神経機能への影響が検討されている産業・環境保健領域の有害因子とし、上述したもの以外にトリクロロエチレン、二硫化炭素、混合農薬があった。トリクロロエチレンの長期暴露者の研究では有意な所見が見られなかったが、二硫化炭素や混合農薬の暴露では副交感神経機能低下が見られた。(2)このレビューの結果、副交感神経機能は交感神経機能と比べ産業・環境有害因子の影響を受け易いことが推定された。また、副交感神経機能の低下は心臓性突然死や冠動脈疾患の発生率と強く関連すること、さらに、我々が使用している心電図RR間隔変動(CV_<RR>)指標の測定は心血管系疾患による死亡率の有力なpredictorとなりうることが報告されているので、副交感神経機能障害を引き起こす畏れのある有害因子の発見に今後一層努める必要があることが示された。(3)鉛、有機溶剤、振動工具作業では中枢および末梢神経影響に関する論文が比較的多く報告されており、これらのデータに照すと自律神経の障害部位は鉛では交感、副交感(迷走)神経そのもの、有機溶剤と振動工具作業では脳幹部と推定された。(1)ノルマルヘキサン、キシレン、トルエンを使用している皮革製品作業者の自律神経機能(CV_<RR>)と神経伝導速度分布(および末梢神経伝導速度)を同時に測定した。その結果、末梢神経の伝導速度の速い線維成分と副交感神経機能がこれらの作業者で障害されていることが示唆された。有機溶剤による脳幹への影響は病理学および電気生理学的測定法で示されており、またトルエンは心臓自体への毒性が少ないことが報告されていることから、今回観察された副交感神経活動の低下は有機溶剤による中枢性自律神経(脳幹?)影響から生じた可能性が考えられた。(2)ガラス細工作業に就いている鉛作業者で自律神経機能(CV_<RR>)および聴性脳幹誘発電位を同時に測定し、自律神経機能の低下(交感神経、副交感神経活動ともに有意に低下)を確認した。特に、鉛による交感神経活動の低下が著しく、これまでに観察された有機溶剤(ノルマルヘキサン、キシレン、トルエン、混合有機溶剤)と局所振動の暴露、慢性アルコール中毒の所見(これらでは副交感神経活動の低下が優位)と異なった結果が得られた。これらの作業者では聴性脳幹誘発電位潜時の遅延は見られなかったので、鉛の自律神経系への影響は末梢自律神経あるいは視床下部での障害が推定された。(3)環境および産業医学領域の有害因子による自律神経機能に及ぼす影響に関する文献レビューを行なった。文献レビューの際の主要な着眼点は、環境および産業医学領域の有害因子の自律神経症状・徴候の有無であった。この文献レビューでは有害因子の脳幹、視床下部への電気生理学的、病理学的、神経内分泌学的影響についても検討した。これは、自律神経系中枢が脳幹および視床下部にあると考えられており、中枢性自律神経への影響も同時に検討するためであった。

(1)本年度までに、ヒトの自律神経機能に及ぼす各種有害因子として、鉛、有機溶剤(ノルマルヘキサン、キシレン、トルエン等)、トルエン、スチレン、アルコール、振動工具作業、VDT作業の検討を行なった。このうち、VDT作業を除く全ての因子の暴露によって副交感神経機能低下が起こることを明らかにした。さらに、鉛およびアルコールでは交感神経機能低下も引き起こすことが推定された。VDT作業では有意な自律(副交感および交感)神経影響は認められなかった。(2)文献検索に基づいて有害因子による自律神経影響の研究をレビューし、以下の点が明らかになった。(1)これまでに自律神経機能への影響が検討されている産業・環境保健領域の有害因子とし、上述したもの以外にトリクロロエチレン、二硫化炭素、混合農薬があった。トリクロロエチレンの長期暴露者の研究では有意な所見が見られなかったが、二硫化炭素や混合農薬の暴露では副交感神経機能低下が見られた。(2)このレビューの結果、副交感神経機能は交感神経機能と比べ産業・環境有害因子の影響を受け易いことが推定された。また、副交感神経機能の低下は心臓性突然死や冠動脈疾患の発生率と強く関連すること、さらに、我々が使用している心電図RR間隔変動(CVRR)指標の測定は心血管系疾患による死亡率の有力なpredictorとなりうることが報告されているので、副交感神経機能障害を引き起こす畏れのある有害因子の発見に今後一層努める必要があることが示された。(3)鉛、有機溶剤、振動工具作業では中枢および末梢神経影響に関する論文が比較的多く報告されており、これらのデータに照すと自律神経の障害部位は鉛では交感、副交感(迷走)神経そのもの、有機溶剤と振動工具作業では脳幹部と推定された。
がん遺伝子診断の心理・社会的側面の同定および遺伝カウンセリングシステムの構築

目的:遺伝性腫瘍に関する遺伝子検査の結果開示が与える短期的および長期的な心理的衝撃を明らかにするとともに、心理的衝撃に関連する要因を同定すること。方法:遺伝性非ポリポーシス大腸がん(HNPCC)の遺伝子検査を提示された20歳以上の者を連続的にサンプリングし、本研究の目的を説明後、文書による同意を得た。適格症例に対して、初回遺伝カウンセリング後(ベースライン)と遺伝子検査結果開示1ヵ月後、1年後の時点で自己記入式質問紙法ならびに精神科診断面接を施行し、心理的衝撃(大うつ病、小うつ病、Acute Stress Disorder : ASD、Posttraumatic Stress Disorder : PTSD)の有病率を検討した。また、開示1ヵ月後の心理的衝撃と関連する要因を評価した。結果:ベースライン調査を行った65名中、45名(69%)が1年後調査を完遂した。1ヵ月後および1年後調査時ともに大うつ病、ASD、PTSDの基準を満たしたものはいなかったが、1ヵ月後調査時において3名が小うつ病、2名がPTSD症状の基準を、1年後調査時において4名が小うつ病、3名がPTSD症状の基準を満たした。検査結果による心理的衝撃の違いはみられなかった。1ヵ月後の心理的衝撃には検査前に施行した言語性記憶機能が有意に関連していた。結論:遺伝子検査の結果開示によって、短期的および長期的にも重篤な精神的負担は生じない。しかし、見過ごしてはいけない軽度の精神的負担を生じているものもおり、遺伝子検査の実施とその結果を開示する場合には、心理的反応に注意を払う必要があることが示唆された。また、関連要因を考慮に入れた上で、心理的衝撃に対するハイリスク者へのフォローアップ体制について再検討することにより,遺伝情報開示後の心理的衝撃へのリスクを最小限に抑えることが可能になると思われた。本年は,家族性大腸腫瘍を中心に,遺伝子診断が及ぼす短期的(結果開示1ヵ月後)な心理・社会的影響について検討を行った。対象は,遺伝性非ポリポーシス大腸がん(HNPCC)または家族性大腸腺腫症(FAP)に関する遺伝子検査の選択肢を呈示された,20歳以上の者であった。適格条件を満たし,文書にて同意が得られた対象者の社会-人口統計学的データ等を調査し,ベースラインデータとした。さらに,遺伝子検査の結果説明後1ヵ月が経過した時点での心理・社会的衝撃を,精神科診断面接法と質問紙法により評価した。その結果,HNPCCに関する遺伝子検査を呈示された者(HNPCC群)67例,FAPに関する遺伝子検査を呈示された者(FAP群)18例の計84例が研究に参加し,ベースライン調査を施行された。そのうち,現時点で結果開示1ヵ月後の調査が完了したのはHNPCC群45例(変異陽性10例,陰性29例,情報不十分6例),FAP群16例(変異陽性11例,陰性5例)であり,その心理・社会的衝撃に関する主な結果は以下の通りであった。1.精神科診断面接法により,HNPCC群の変異陽性者の2例(20%),および変異陰性者の1例(3%)に小うつ病(minor depression)の診断がつけられたが,有意な差ではなかった(p=.09)2.心理・社会的衝撃を測定する自己記入式質問紙法であるPDEQ/IES-Rで,HNPCC群(p=.26/p=.87)とFAP群(p=.45/p=.68)のいずれの群においても,変異の有無による得点の差は認められなかった。現在,家族性乳がん/卵巣がんを対象とした同様の心理・社会的側面に関する研究計画書を作成し,各施設における倫理審査委員会での承認を待っているところである。

長期的なフォローアップを含め,引き続き遺伝カウンセリングシステムの構築に向け,データを集積していく予定である。目的:遺伝性非ポリポーシス大腸がん(HNPCC)に関する遺伝子検査の結果開示1ヶ月後の精神的負担の有病率と予測因子、罪悪感について検討すること。方法:HNPCCの遺伝子検査を提示された20歳以上の者を連続的にサンプリングし、本研究の目的を説明後、文書による同意を得た。適格症例に対して、初回遺伝カウンセリング後(ベースライン)と遺伝子検査結果開示1ヶ月後の時点で精神科診断面接を施行し、精神的負担(大うつ病、小うつ病、Acute Stress Disorder : ASD、Posttraumatic Stress Disorder : PTSD)の有病率を検討した。また、開示1ヶ月後の精神的負担の予測因子を検討するため、ベースライン時に大・小うつ病の既往、性格傾向、がん既往の有無、第一度/第二度近親者でのがん罹患人数、ソーシャルサポートなどに関して調査を行った。また、開示1ヶ月後に罪悪感の有無、程度を面接調査した。結果:ベースライン調査を行った47名中、42名(89%)が1ヵ月後調査を完遂した。1ヵ月後調査時に大うつ病、ASD、PTSDの基準を満たしたものはいなかったが、3名が小うつ病、2名がPTSD症状の基準を満たした。精神的負担の予測因子として、大・小うつ病の既往が抽出された。さらに、5名(12%)が罪悪感を有しており、うち3名は子供に対しての罪悪感であった。残りの2名は遺伝子検査結果がnegativeであった未発症者であり、がんを発症している家族に対しての罪悪感であった。罪悪感の予測因子として、大うつ病の既往が抽出された。結論:遺伝子検査の結果開示によって、大うつ病やPTSDといった重篤な精神的負担は生じない。しかしながら、見過ごしてはいけない軽度の精神的負担を生じているものもおり、遺伝子検査の実施とその結果を開示する場合には、特に大うつ病あるいは小うつ病の既往のある人々の心理的反応に注意を払う必要があることが示唆された。今後は結果開示1年後のデータを解析するとともに、家族性乳がん/卵巣がんの遺伝子検査についても同様の検討を行う予定である。目的:遺伝性腫瘍に関する遺伝子検査の結果開示1年後の心理・社会的影響を明らかにすること。方法:遺伝性非ポリポーシス大腸がん(HNPCC)または家族性大腸腺腫症(FAP)の遺伝子検査を提示された20歳以上の者を連続的にサンプリングし、本研究の目的を説明後、文書による同意を得た。適格症例に対して、初回遺伝カウンセリング後(ベースライン)と遺伝子検査結果開示1年後の時点で精神科診断面接を施行し、精神的負担(大うつ病、小うつ病、Acute Stress Disorder : ASD、Posttraumatic Stress Disorder : PTSD)の有病率を検討した。また、開示1年後における罪悪感の有無、程度を面接調査した。結果:ベースライン調査を行った65名中、45名(69%)が1ヵ月後調査を完遂した。1年後調査時に大うつ病、ASD、PTSDの基準を満たしたものはいなかったが、変異陽性の4名が小うつ病、3名がPTSD症状の基準を満たした。
新規2色蛍光高感度検出法の開発とE型肝炎ウイルスの社会における循環様式の解明

TaqManRT-PCR法を用いてE型肝炎ウイルス(HEV)の遺伝子型G3とG 4を同時に検出し区別する方法を開発した。HEVを保有すると推定される感受性動物や、水などの環境検体中にHEVが存在するかどうかをRT-PCR法により調べた。陽性検体とヒト臨床検体由来のウイルスの塩基配列に93100%の類似が見られたが、地域の一致はなく、推定保有動物や環境水からの伝播の可能性を考察した。本研究は、国内でも特にE型肝炎患者の発生報告が多いとされる北海道において、新規の高感度検出法を確立し、ウイルスの保有状況・動態調査を行うこと、さらにその結果から本疾患の原因ウイルスの循環様式を明らかにし、予防対策に関わる情報を蓄積することを目的とする。現在報告されている検出法ではウイルス検出が可能な期間は短く、患者においても発症から2週間前後とされている。また、食中毒が疑われる場合、食品や、調理場などの環境中のウイルス量はごく微量であるため、感染源、感染経路の解明が困難であり、高感度の検出法が求められている。平成21年度は、微量のE型肝炎ウイルスを高感度に検出・型別する方法の検討と、対象検体の収集・調製などの準備を行った。1.遺伝子配列データベースからE型肝炎ウイルスの4つの遺伝子型(G1G4)の遺伝子配列を複数株抽出して比較することにより、高度に配列の保存された領域に、検出、型別用のプライマーとTaqManMGBプローブを設計した。リアルタイムPCRシステムによる検出方法について、プライマー濃度、プローブ濃度、サイクル数、反応温度などの最適条件を検討し、G3,G4遺伝子型陽性検体を用いて型別を確認した。2.E型肝炎は人獣共通感染症であり、加熱不十分な感染動物(ブタ、イノシシ、シカなど)の肉や内臓の喫食による食中毒が疑われる。本研究においては、E型肝炎患者由来検体や感染源と目される食品、環境などの検体を収集している。患者由来検体について既に報告されている2検出法を比較したところ、検出率の高い1方法は判定も容易でスクリーニングに適していたが、型別のための遺伝子配列情報を別に得る必要があった。平成22年度は新規高感度検出法の確立と収集した検体を用いた実用性の検討を行う。また、食中毒が疑われる場合、食品や調理場などの環境中のウイルス量はごく微量であるため、感染源、感染経路の解明が困難であり、高感度の検出法が求められている。平成22年度は、微量のE型肝炎ウイルスを高感度に検出・型別する方法の改良と、対象検体の収集及びRT-PCR法によるスクリーニングを行った。1.E型肝炎ウイルス遺伝子の高度に配列の保存された領域に、検出、型別用のプライマーとTaqManMGBプローブを21年度に設計した。データベース上の多数のG14型HEV株の配列について、型別可能か理論上の検索を行ったところ、ミスマッチが見られたので改変した。2.E型肝炎は人獣共通感染症であり、人への感染については、加熱不十分な感染動物(ブタ、イノシシ、シカなど)の肉や内臓の喫食が原因として疑われる。E型肝炎患者などからの検体や感染源と目される食品、環境などの検体を収集し、保有状況・動態スクリーニングを進めた。E型肝炎として届けられたヒト体41株をRT-PCRにより解析したところ、25株はG4、16株はG3に分類された。ブタ肝臓390検体中4検体においてHEVを検出した。エゾシカ肝臓47検体は陰性であった。下水、河川水、海水、調査用に設置したカキなどの環境検体調査(継続中)において、下水2検体と海水1検体からHEVを検出した。E型肝炎ウイルス(HEV)は経口感染する病原体である。E型肝炎は流行地域ではない国々では散発程度ではあるが、輸入例以外に土着のウイルスを原因とする症例も見出されている。E型肝炎は人獣共通感染症であり、ブタや他の動物がウイルスを保有していることも示されている。日本国内で検出されるHEVはG3とG4に分類される。本研究では、新規蛍光高感度検出法の開発と、E型肝炎ウイルスが、推定される保有動物や環境検体中に存在するかどうかを、さらにはヒト臨床検体由来のウイルスとの類似性をもとに、伝播の可能性を調査することを目的とした。23年度はヒト臨床検体と推定保有動物、環境検体について、RT-PCRによるHEV検出を行いORF2領域の塩基配列を分子疫学的に解析した。E型肝炎患者または無症状病原体保持者として届けられたヒト

由来の検体、食肉検査所や保健所から回収したブタ肝臓、処理施設からのエゾシカ肝臓を解析した。環境検体として、下水、河川水、海水、その海域の調査用カキを1セットとして、2つの異なる地区から定期的に回収した検体を使用した。ORF2領域塩基配列の分子疫学的解析により、ヒト臨床検体42検体(E型肝炎患者31検体、無症状病原体保持者11検体)からの25株はG4、17株はG3に分類された。ブタ肝臓由来の4検体(1%)がHEV陽性であり、2株はG3、他の2株がG4と判別された。エゾシカ肝臓47検体は全て陰性であった。環境検体(954検体)についてHEV RNAは1下水検体、1海水検体から検出された。これらの環境検体由来の株は共にG3であった。ブタや環境から得られた株には、系統樹上ヒトの臨床検体と近い分枝に位置づけられるものがあり、HEV感染における関連性を示唆した。
クラウドトランザクションモデルの構築とクラウド適合アダプタ開発

近年、情報処理基盤として注目されているクラウドコンピューティング環境で、企業情報システムなどの基幹システムを稼働させるための基本技術となる、データ整合性の保証と性能予測、およびセキュリティ機能の適合性に関する基礎研究および応用研究を行い、カラーペトリネットによるシミュレーションとUPPAALによる論理的な検証・評価を統合した手法を確立した。また、システムの機能面を厳密に定義するため、仕様記述言語のVDM++も補完的に使用した。出来る限り広範囲のアプリケーションに対応できるようにするため、クラウドの共通的基盤部分とアプリケーション固有部分を明確に分離する手法も開発した。初年度において、クラウドトランザクション処理の基本となるBASEトランザクションの形式化とモデル化を、カラーペトリネット(Colored Petri Net - CPN)と述語論理により行うための研究を行った。CPNによるモデル化では、モデルの拡張性と再利用性を向上させるため、モジュール化を徹底し、さらにモデルの機能記述となるCPNMLコードも機能階層化による汎用性を向上させた。一方、データ整合性制約を記述する述語論理を直接記述することは非現実的であるため、仕様記述言語のVDM++を用いた。これにより、データ構造とデータ処理およびデータ整合性制約が単一の記述体系に集約可能となった。この、クラウドトランザクションにおける機能面での特性の形式化・モデル化に加え、非機能面の要件の一つである、パフォーマンス評価に関するモデル化にCPNを使用するための方法論の基礎も確立した。ただしCPN自体には、時間概念を扱う機能がないため、拡張版である時間付CPNを用いている。時間付CPNは時間の確率統計的性質を、CPN Toolsの用意する分布関数により柔軟に表現できるが、時相論理・時間論理に基づく論理的性質の分析に弱いという欠点を持つ。この部分を補完するため、時間オートマトンと分岐時相論理に基づくモデル検査ツールのUPPAALによるモデル化も合わせて研究した。パフォーマンスモデルは、抽象モデルによる分析・評価には限界があるため、実環境としてGoogle App Engine (GAE)を選択し、構築モデルを適用するとともに、実測用プログラムによるパフォーマンス測定も行い、モデル精度の検証も行った。昨年度の成果を基礎に、クラウド環境でのトランザクション処理におけるデータ整合性評価の手法・方法論をより正確なものとするため、モデリングやシュミレーションに関する改良をまず行った。具体的には、カラーペトリネット(CPN)によるモジュール化、階層化を徹底することで作成したモデルの汎用性と再利用性を高め、より精度の高いモデル化とシミュレーションを可能とした。さらに、トランザクションの動作をより正確にトレースできるよう、CPM/MLコードの書き換えを行った。この部分はアプリケーションへの依存度が高く、汎用化が難しいという問題を持つが、コードの意味論をパラメタ化することにより解決した。また、性能予測に関しては待ち行列理論を取り入れた、より現実的なモデルに改良したうえで、実測データを組み合わせることにより、より正確な予測を可能とした。また、整合性評価モデルで採用した、トランザクション動作のトレース手法を組み入れることで、API単位でのより詳細な性能評価を可能とする手法についても研究を進めた。本年度の課題の一つであるセキュリティに関しては、クラウド単体での理論構築が難しいため、一般化したwebフレームワークの枠組みの中で展開してゆく方法を取った。ここでは、関数型webフレームワークLiftを取り上げ、この適合性問題の一部としてセキュリティを扱った。また、前述のトランザクション動作トレース機能のフィット・ギャップ分析への適用についての研究も行った。昨年度の成果を基礎に、クラウド環境でのトランザクション処理におけるデータ整合性評価の手法・方法論をより正確なものとするため、モデリングやシュミレーションに加え、より論理的な評価が可能な、モデル検査で使用される時相論理と時間オートマトンを組み合わせる手法の確立を行った。当初、証明支援システムを用いた論理的検証を考えていたが、対応できる範囲やモデル規模に制約があることから、より現実的なこの手法に変更した。これは昨年度に代替案として検討していたものである。モデル作成や検証にはUPPAALというツールを使用した。昨年まで使用していたカラーペトリネットに比べ、アプリケーションロジックの詳細な記述は難しいが、この部分の構造はすでに解明されたため、整合性の本質的な部分のみをモデル化することが可能となり、このツールの欠点を解消することができた。また、性能予測に関しても、前述のUPPAALに待ち行列理論を取り入れた、より現実的なモデルを作成し、これに実測データを組み合わせることで、より正確な予測を可能とした。また、UPPAALの検証機能によりSLA (Service Level Agreement)の評価も可能となった。セキュリティに関しては、クラウド単体での理論構築が難しいため、昨年に引き続き、一般化したwebフレームワークの枠組みの中で展開してゆく方法を取った。当初、当該年度は、証明支援ツールによる整合性評価を中心課題としていたが、昨年度の実施状況報告書に記したように、代替案として上げた、CPN/MLによる高階関数による手法に切り替えることにより、当初の目標を達成できたと考える。

ただし、昨年度未実施となっていたセキュリティ関係は、対象を一般的なwebフレームワークにも拡大したことで負担が増えたため、意味論的なフィット・ギャップ分析に多少の遅れは認められる。この遅れは、フィット・ギャップ分析を証明論的アプローチから高階関数によるプログラミングアプローチに切り替えたことで、この部分の負担が減少し、全体として概ね順調と判断する。ソフトウェア工学意味論的なフィット・ギャップ分析に関する研究を完成させるとともに、Javaによるアダプタ作成を進める。前述のように、証明支援ツールではなくCPN/MLによる高階関数を用いた方法に変えてあるため、当初計画と異なる開発手法が必要となるが、一般的な方法であるため、大幅な変更は必要ないと考えられる。高階関数の仕様記述は、初年度で用いたVDM++で可能であり、特別なツールは不要なため、負担増にはならないと考える。平成25年度の主要到達目標は一般化したクラウドトランザクション処理特性のBASEにつき、1).データ整合性の論理的記述と検証方法2).クラウドトランザクション処理におけるパフォーマンス評価モデルの確立3).クラウドセキュリティの形式化・モデル化4).前記三項目のシミュレーション基盤の構築、の四項目であった。このうち1).と2).については完了しており、3).については研究が進行中となっている。また、4).については1).、2).に関する部分は完了し、3).に関する部分を残すのみとなっている。この点で多少の遅れが発生しているが、パフォーマンスについては、実環境における実測との比較や、時間論理・時相論理の適用など、今後必要となる作業を前倒しにしており、総合的に判断して、おおむね順調との判断を行った。学会参加費(支出費目その他)の割引があり、当初予定より支出が減ったため。昨年度に引き続き、クラウドトランザクション処理におけるセキュリティ要件の形式化・モデル化の研究を継続するとともに、申請書の研究実施計画に基づいて、証明論的方法によりモデルの完全性を補完する。このために証明支援ツールIsabelleを用いることでこのデータの一般化を行い、すべてのデータベース・インスタンスに対し適合性とギャップの評価が行える仕組みを構築する。CPNがプロセス系のモデリングに適しているのに対しIsabelleがデータ制約や整合性の一般化に適しており、補完的に用いることで精度の高いフィットギャップ分析が可能となる。
リコンビナント自己抗原を使用した高感度抗ミトコンドリア抗体測定法の開発と臨床応用

原発性胆汁性肝硬変(PBC)に特徴的な抗ミトコンドリア抗体(AMA)亜型である"M2"抗体はミトコンドリア内膜に存在する酵素である2-oxoacid dehydrogenase complex(2-OADC)ファミリーに属するpyruvate dehydrogenase(PDC),branched chainα-ketoacid dehydrogenase complex(BCOADC),2-oxoglutarate dehydrogenase complex(OGDC)を構成する5つのsubunit enzymes(PDC-E2,BCOADC-E2,OGDC-E2,protein X,PDC-E1α)を特異的に認識する。分子生物学的および遺伝子工学的手法を用いた研究により,M2抗体が認識する主要なミトコンドリア抗原であるPDC-E2,BCOADC-EおよびOGDC-E2上のlipoicacid bindingresionであるリポイルドメイン上に主要な抗原エピトープが各々存在することが明らかになった。これらのエピトープマッピングの成績に基づき高感度AMA測定法の確立を試みた。すなわち,PDC-E2,BCOADC-E2およびOGDC-E2の各々のリポイルドメインをコードするcomplementary(c)DNAを同一のプラスミドベクターにサブクローニングすることによりHybrid cloneを確立した。Hybrid cloneおよび各々のE2 component cDNA cloneによって発現されたリコンビナント抗原をグルタチオンアガロースビーズを用いてアフィニティー精製した。イムノブロット法による検討で,これらの精製リコンビナントミトコンドリア抗原はPBC患者血清と特異的に反応し,自己免疫性肝炎やC型慢性肝炎などの対照疾患および健常人血清などとは反応しなかった。また,PBC 112例においてラット腎胃組織切片を抗原とした蛍光抗体法(IF)および市販の酵素抗体法(ELISA)によってAMAの検討を試みたところ9例はAMA陰性であったが,リコンビナントミトコンドリア抗原を用いた検討によってPDC-E2以外のM2抗原とのみ特異的に反応するPBC血清を明確に検出することが可能となった。
霊長類の種子散布行動が植物の繁殖成功に及ぼす影響-野外観察と遺伝解析による解明-

本年度は、昨年の樹上果実量の観察個体ゐ樹上にほとんど果実がついておらず、凶作であることが示された。豊作の昨年とは異なり、調査期間にサルはヤマモモを採食しておらず、昨年から継続して行っている種子親候補個体の探索と採集を中心に野外調査を行った。サルの結実木選択に関しては改良を加えて、説明変数として樹上果実量、熟度、季節、変量効果として結実木の個体番号を用いて解析を行い、AICの最も小さなモデルを選択したところ、すべての変数を含むモデルが選択された。いずれの季節も樹上の果実量が多いほど、熟度が高いほど、サルによる訪問確率が増加したが、樹上の果実量が少ない結実木は果実が熟していても結実木ピークである6月上旬には選択されず、全体の果実量が減少する6月下旬に利用されることが示された。また、果肉の栄養分析から果実は熟すにつれて糖度が急増することが示され、サルは遊動域全体の熟果の利用可能量と分布にあわせて、効率よく採食できるように行動を変化させていることが示された。散布種子の遺伝解析から、糞内の散布種子は複数の母樹由来の種子が混在していること、はきだし散布された種子は同時に散布されたものがすべて同じ母樹に由来していることが明らかになった。サルは樹上で頬袋に果実を貯めて、地上で休息時に果肉を食べながら多くの種子を吐き出し一部を飲み込むことで多様な母樹の種子が腸内で混合されると考えられる。一訪問あたり、100個以上の果実を頬袋に貯めることはこれまでの観察で示されており(寺川ら2008;寺川未発表)、今後は1個体を追跡して、散布様式ごとの散布量を定量的に評価することが散布者としての機能を評価するための課題として考えられる。本研究は、鹿児島県屋久島西部に生息するヤクシマザルによる種子散布機能を評価するために、サルの主要エサ資源であるヤマモモの種子散布パタンを遺伝解析と野外観察の両方から明らかにすることを目的としている。本年度は、ヤマモモの果実期である5月から6月にサルの遊動域内のヤマモモの樹上果実量と熟度を調べ、同時にヤクシマザルの群の採食行動を観察した。まず、調査期間を3期間に区分し、遊動域内の41個体のヤマモモを対象に、各期間の樹上の果実量と熟度を5段階評価した。また、サルの群からメス3個体、オス3個体を選び、1時間ごとに1個体を追跡して2分間毎に行動を記録した。サルがヤマモモを採食した場合、樹上の滞在時間を記録し、採食木の果実量と熟度を5段階評価した。その結果、サルの採食時間は果実期前期に最も長く、反対に移動時間は果実期が遅いほど増加することが示された。また、サルは樹上で熟した果実のみを選択的に採食していることも確認された。さらに、果実量や熟度がサルの採食行動に影響することをモデルにより検証するために、サルによるヤマモモの採食確率を目的変数、果実量と熟度を説明変数とし、時期及びヤマモモの個体をランダム効果としてGLMMに組み込み、各変数及び効果を除いたモデルとAICを比較した。その結果、すべての変数とランダム効果を組み込んだモデルが選択され、果実量・熟度共に正の効果が示された。また、熟度が低い場合は果実量が多くても採食確率は低いことが示された。さらに、遊動域のヤマモモ雌203個体の遺伝子型を10座のマイクロサテライトにより解析し、2005年の散布種子の種子親を特定したところ、サルによる種子散布距離は最大で634mであった。今後は2007年の散布種子の遺伝解析を終了し、上記の野外観察結果と合わせることで、サルの採食行動と種子散布をリンクさせて、サルによる種子散布機能を評価したい。

一訪問あたり、100個以上の果実を頬袋に貯めることはこれまでの観察で示されており(寺川ら2008;寺川未発表)、今後は1個体を追跡して、散布様式ごとの散布量を定量的に評価することが散布者としての機能を評価するための課題として考えられる。
事態把握の認知枠が第二言語習得に与える影響:英語・日本語・韓国語の対照研究

日本語と英語,中国語,韓国語との間には,移動事象に関する認知枠の違いのみならず,テンス・アスペクト,モダリティ,ポライトネスなどの点でも事象をどのような観点から捉えるかという点に関する違いが見られることが明らかになった。さらに,そのような違いが第二言語習得に影響を及ぼしていると考えられるケースがあること,そしてそのような認知枠の違いを明示化することで第二言語学習を容易にする可能性があることを指摘した。研究代表者は母語の認知枠が第二言語習得に与える影響を調べるための基礎データとして、本年はまず、日本語母語話者の英語作文データを収集してデータベース化を行い、どのような方向で分析を行うかの基本的検討を行った。その中で、テンス・アスペクトに関しては、日本語母語話者のアスペクト使用が非常に限定的であり、それが英語習得の中で誤用を産みやすい傾向にあるのではないかという感触を得たため、次年度以降さらに掘り下げて行く予定である。また、認知枠の違いを調査するための基本項目が、移動事象のフレーミングだけでなく、他にどのような語彙や構文の選択に影響しうるのかを、最新の理論研究、実践研究を参考にしつつ検討した。研究分担者は、日本語母語話者及び中国語母語話者の移動事象表現の習得の差異に関する研究に関与し、認知枠の違いが移動事象表現の語彙・構文選択に実際に影響を与えている可能性があることが判明した。さらに、日本語と韓国語のデータを対照して、談話的機能を表すマーカーの働きが各言語の体系による違いから異なっており、その違いが各言語の習得に影響を及ぼしていることを明らかにしている。また、中国語母語話者の日本語習得におけるモダリティ体系のちがいの影響に関する考察を行った。以上の成果は、国内シンポジウムやサンフランシスコで開催された第7回日本語実用言語学国際学会でその成果を一部発表した他、今後認知機能言語学会や認知言語学会および対照言語学シンポジウムなどの論文集等で公表していく予定である。研究代表者(守屋)は、前年度に収集した日本人英語学習者のライティングデータを用いて、テンス・アスペクトに関してどのような誤用が傾向として多くみられ、そこからどのような認知枠の違いが見られるのかについて分析を行った。その結果、テンスに関する誤りは、複文中のほうが多いことが明らかにし、その原因が日英語のテンスの体系の違いが顕著に表れるのが複文であることから説明できるとした。アスペクトについては、「ている」のカバーする意味領域が英語においては複数のアスペクト表現の領域と重なっていることから、重なりがみられる部分の誤用が多いことが明らかとなった。さらに、複文構造に関連する現象として、主節の否定辞が従属節にかかる解釈を受ける否定辞繰り上げの現象にも注目し、認知枠の観点からこれらの日英語における共通性及び相違点に関する研究を開始した。一方、研究分担者(堀江)は、日本語と韓国語の対照の観点から認知枠の違いについての研究を行った。特に、主要部内在型の関係節の日韓対照を通して、文法構造とそれが示す機能の対応関係には、日本語と韓国語では体系的な違いがあることを示し、この体系的違いが認知枠の違いにつながるものとして捉えられる可能性を示した。また、日本語母語話者と日本語学習者との語用論的ストラテジーの違いにも着目し、分析を行っている。以上のような成果は、移動様態動詞の研究から端を発した認知枠の違いという観点が、文法の様々なレベルでも見られることを示している。また、このような捉え方をすることにより、これらのレベルの多くの理論的研究が言語教育に貢献する可能性を与えることができる。研究代表者(守屋)は、日本語と英語の事態把握の認知枠の違いとして、否定辞繰り上げ現象を取り上げた。I don't think he will come until tomorrow.のように、従属節の否定を主節に移すことによって、否定をぼかすこの現象は、日本語、英語のみならず多くの言語で見られるが、これを可能にする主節の述語をどう規定するかが問題となっていた。そこで、この現象を文法化の産物と見ることによって、個別言語ごとに文法化の条件を満たす述語が厳密には一致しないことが、一見すると、個別言語間の述語の非対応につながっていることを指摘した。これは、たとえば、thinkと「考える」という語の背後には、異なった事態把握の仕方をしている事が表されているということである。研究分担者(堀江)は、日本語と韓国語の文末表現の違いに着目して、文法と語用論の相互作用の点でどのような事態把握の認知枠の違いが存在するかについて研究を行った。日本語、韓国語、中国語などには、共通して名詞を述部に置く名詞述語構造が見られる。しかし、これらの言語の中では、日本語における使用頻度が他の言語よりも圧倒的に多いということがわかった。この違いは、日本語が、対人的配慮を重視する観点から、述部に動詞や形容詞を置くよりも名詞を置くことで、聞き手に、語用論的な推論による意味解釈をする余地を増加させようとする動機付けが働いていることを、韓国語との具体的なデータの対比によって明らかにした。

研究代表者は日本語と英語の対照研究から、テンス・アスペクトの認知枠の違いについて分析を行い、研究分担者は日本語と韓国語の対照研究、および非日本語母語話者と日本語母語話者の言語行動の対照などから認知枠の違いに迫っているため、おおむね研究の目的通りに進んでいると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度が本研究課題の最終年度になるため、研究代表者・研究分担者がそれぞれ行っている分析をまとめ、さらには、お互いの研究成果を整理して、認知枠の違いに関する一般性を考察する。さらに、いままでの分析・考察に基づいて、言語教育に対して有益となるような実践的指導に対する理論的基盤を提供する。
胃癌における肝転移の機序と転移危険因子の検討

胃癌の肝転移機序を解明し、肝転移危険因子について検討を行った。胃癌同時性肝転移症例39例とcontrol群として2年間再発を認めない進行胃癌70例の2群を対象とした。マトリライシン(MMP-7)とインヒビター(TIMP-2)の発現を深部浸潤部と静脈侵襲部に注目し、2群間で比較検討を行った。また異時性肝転移症例6例を対象とし、同様の検討を行い、肝転移危険因子についても検討を行った。結果:臨床病理学的因子は同時性及び異時性肝転移症例に分化型腺癌が多く認められたほか、有意な差異は認めなかった。同時性肝転移群の静脈侵襲部におけるMMP-7の発現はcontrol群と比較して、有意に多く発現を示した。TIMP-2は有意差が認められなかったが、MMP-7が陽性かつTIMP-2が陰性を示す症例は同時性肝転移群の静脈侵襲部に多く認められた(p<0.05)。原発巣の分化度別に比較したところ、同時性肝転移群の分化型腺癌(tub1,tub2,pap)29例に上記と同様の所見が認められたが、低分化型腺癌(por1,por2)においては有意差は認めなかった。これらは同時性肝転移症例の胃原発巣は分化型腺癌に多い傾向があると以前より指摘されているが、化学的根拠として原発巣での静脈侵襲部のMMP-7とTIMP-2の両者の発現バランスにより左右される事が示唆された。さらに肝転移巣におけるMMP-7の発現は高く、TIMP-2は非常に低かった。異時性肝転移症例においては、control群と比較して有意に分化型腺癌が多く認められ、深部浸潤部と静脈侵襲部にMMP-7の高い発現が認められた(p<0.05)。さらにTIMP-2の発現を考慮に加えると、同時性肝転移症例と同等の発現を示した。以上より分化型腺癌で静脈侵襲部に高いMMP-7の発現を示し、TIMP-2の発現が低い症例は、肝転移再発危険因子を有する症例と考えられ、今後異時性肝転移症例数を増加させ、さらに検討が必要と考えられた。胃癌症例(POMO)症例中、同時性肝転移症例、43症例と術後再発を認めない、進行胃癌40例の切除標本を対象とする。2群間で臨床病理学的に分化度、深達度、リンパ節転移の陽性率に差がないかを、充分に検討した上で、同時性肝転移症例に特異的とされる所見について、免疫組織学的方法を用いて、細胞増殖活性、接着分子、血管増殖因子、マトリックス分解酵素の4項目を検討する。細胞増殖活性の検討はKi-67抗体を用い、Ki-67 Labeling Indexを算出する。この際、腫瘍の深部湿潤部、中心部、静脈侵襲部の3箇所を計測し、2群間で比較検討する。接着分子についてはE-カドヘリンとβーカテニンの発現率を、細胞増殖活性と同様に計測し、2群間で比較検討する。血管増殖因子発現については抗VEGF抗体を用いて、血管内皮細胞と同等の発現を示す癌細胞を陽性細胞とし、VEGF Labeling Indexを算出し、2群間で比較検討する。細胞外マトリックス分解酵素の検討はマトリライシン(MMP-7)に注目し抗MMP-7抗体を用いて、2群間で癌組織中の発現率について検討を行う。以上の結果により、胃癌の肝転移機序について検討を行う。現在臨床病理学的検討と,MMP-7については研究を完了し,VEGFは染色を終了し評価中である.他の項目については今後研究を遂行する予定である。

さらにTIMP-2の発現を考慮に加えると、同時性肝転移症例と同等の発現を示した。以上より分化型腺癌で静脈侵襲部に高いMMP-7の発現を示し、TIMP-2の発現が低い症例は、肝転移再発危険因子を有する症例と考えられ、今後異時性肝転移症例数を増加させ、さらに検討が必要と考えられた。
転写因子Nrf1で還元ストレスを解消し、老化関連疾患を予防できるのか？

老化マウスや早期老化モデルマウス(α-Klotho欠失)においてNrf1の発現低下が確認される事実から、老化と細胞内チオール環境の変化、すなわち還元ストレスとの関連を明確にし、Nrf1の転写調節機能を活用して抗老化作用を誘導できないかを検証した。本研究計画によって、Nrf1を過剰発現すると、酸化ストレス応答転写因子であるNrf2の転写活性を抑制することを明らかにし、Nrf1による還元誘導は、加齢によって蓄積するNrf2の過剰なストレス応答を抑制する効果があることを明らかにした。現在もNrf1及びNrf2の活性是正による、老化防止方策を個体レベルでの実証に挑んでいる。本研究では、ヒトにおける老化の制御を最終目標として、ほ乳類のモデル生物であるマウス個体において、還元ストレスと老化関連疾患の関連を明らかにすることを目標としている。最終的には転写因子Nrf1の活性調節を通して還元ストレスを緩和し、老化関連疾患の発症を抑制することが期待される。平成25年度は、質量分析機を活用して、薬剤誘導性肝特異的Nrf1ノックアウトマウス肝のメタボロミクス解析から、システインが肝に蓄積することを明らかにした。その結果として還元型グルタチオンが過剰になることを生化学的に明らかにした。主な原因はシスチントランスポーターxCTの過剰発現にあり、Nrf1によってxCTが直接抑制制御を受けることをChIP解析から明らかにした。これまで、グルタチオン濃度が正常マウスに比べて2倍になるようなモデルは報告されていないため、本研究成果をまとめ、論文を投稿した。また、老化モデルマウスであるα-Klothoマウスを導入し、Nrf1の過剰発現マウスと欠損マウスとの交配を開始した。予備的なデータではあるが、予想に反してα-Klothoが1コピー欠損した状態で、Nrf1が過剰に存在すると早期に老化する表現型を認めた。同時に、Nrf1の欠損マウスと交配を実施し、実験に資するマウスを作出した。これらのマウスの表現型解析のため、フリーチオールの体内濃度を測定する方法をCE-MSおよび、生化学的な方法で確立した。平成26年度は、Nrf1の活性化および欠損による還元ストレスが老化にどのような作用をもたらすのかを詳細に解析する。加えて、Nrf1過剰および欠損に伴う還元ストレスの実態解析を通して、Nrf1の分子基盤の解析をすすめる。先行研究において、転写因子Nrf1が抑制的に機能することを薬剤誘導性、肝特異的Nrf1欠失マウスで証明していた。特にNrf1がシスチントランスポーターxCTや脂質代謝酵素群を直接抑制制御し、老化関連疾患の一つである脂肪肝炎の発症に関連することが明確となっていた。本研究は、老化マウスや早期老化モデルマウス(α-Klotho欠失)においてNrf1の発現低下が確認される事実から、老化と細胞内チオール環境の変化、すなわち還元ストレスとの関連を明確にし、Nrf1の転写調節機能を活用して抗老化作用を誘導できないかを検証した。老化マウスやα-Klotho欠失マウスの肝においては、加齢により細胞内グルタチオンの量は減少するものの、酸化型グルタチオンと還元型グルタチオンの量比が還元型の方に偏りを示した。老化による還元ストレス亢進を、Nrf1の発現調節(Nrf1過剰発現マウス)によって改善を試みた。弱年齢のマウスにおいては酸化型・還元型グルタチオンの量比は変化が見られないが、2年齢の老化マウスにおいては、野生型と比較して有意に還元グルタチオンの量比が改善される傾向が観察された。同時に、Nrf1過剰発現マウスにおいて、老化マーカーである、ガラクトシダーゼ染色やタンパク質封入体の形成の減少も確認された。このNrf1の効果を老化モデルマウスであるα-Klotho欠失マウスとNrf1過剰発現マウスとの交配において検証したが、老化誘導分子メカニズムの違いからか、Nrf1の発現上昇によって著効しなかった。Nrf1を過剰発現すると、酸化ストレス応答転写因子であるNrf2の転写活性を抑制する事実から、Nrf1による還元誘導は、加齢によって蓄積するNrf2の過剰なストレス応答を抑制する効果があるのではないかと予想された。現在Nrf1及びNrf2の活性是正による、老化防止方策を個体レベルでの実証に挑んでいる。生化学分子生物学平成25年度は、早期老化マウスのα-Klothoマウスを導入し、Nrf1過剰発現マウスおよびNrf1欠損マウスとの交配を開始し、予備的な実験データを取得した。特にα-Klotho-/-マウスにおける還元ストレスについてはHsp25の発現、グルタチオンの含有量について、肝臓、腎臓、血漿について検討を始め、予備的なデータではあるが、還元ストレスが加齢とともに増加していることを観察している。還元ストレス誘導剤(水素、ヨウ化カリウム、塩化スズ)の効果をマウスで確認する前に、培養細胞を用いた検討を開始した。

現在、GSH量、Nrf1の細胞内局在に加えて、エンドポイントを明確にするために、メタボロミクス解析で還元ストレスマーカーの探索を行っている。平成26年度は、生後、4、6、8週齡のα-Klotho-/-を解析し、還元ストレスがどの段階で増加するのかを経時的に解析することで明らかにし、老化のエンドポイントマーカーが長期飼育マウス等にも応用できるのか検証を行う。最近、ゲノムワイドなDNAのメチル化状態が、細胞老化の指標となることが報告されているが、本研究ではNrf1を含めた特定の遺伝子の発現の変化が観察できるか検討を進めていきたい。さらに、α-KlothoマウスとNrf1過剰発現マウスおよびNrf1欠損マウスにおける老化状態を解析することでNrf1が老化を席魚可能であることを、遺伝学的に実証する。ハダカデバネズミの解析についてUniversity of TexasのRochelle Buffenstein教授に打診した所、慶応大学医学部の三浦恭子博士を紹介していただいた。現在、三浦博士からハダカデバネズミのRNA、繊維芽細胞を供与いただき、今年度Nrf1の遺伝子ノックダウン実験等に使用し、長寿モデルからNrf1の貢献を明確にしていく予定である。平成25年度は、マウスの導入、交配実験をすすめ、研究環境の整備に時間を要ししたため、予定していた、生化学的、遺伝学的解析を平成26年度に延期することとなり支出が少なくなったため。平成26年度は、平成25年度に確立したマウスを用いた実験が本格化し、研究試薬を多く使用する予定である。また、研究成果発表のため海外出張を予定しており、その旅費として利用する。
超微粒子用準実時間光子相関法粒度測定器の開発

本研究の目的は、光子相関法により気相中で運動している超微粒子の平均径を非接触的に反応容器外部から、測定し得る装置を開発しようとする所にある。本装置の特色として、以下の点が挙げられる。(1)非接触・準実時間の"その場"測定装置であること。(2)光ファイバーを用いて、リモート測定ができること。すなわち、光学系の位置を自由に決定できること。本研究の結果の概要は、以下の通りである。1。PSL標準粒子ハイドロゾルを用い、装置の改良による性能向上の評価を行なった。光源をHeNeレーザから【Kn^+】レーザに交換し、S/N比の向上、測定所要時間の短縮が予期通りであることを確認した。光学系をファイバー光学系に変換し、目標性能を達成できていることを確認した。2。常温のエアロゾルとして、線香の煙粒子について、電子顕微鏡写真から求めた粒径と比較し、性能試験を行なった。この結果、本装置で測定する粒径は一次粒子径であることを確認した。また、凝集による一次粒子径の増大を追跡できること、この成長が時間の2/5東に比例しており、凝集理論で説明がつくことを明らかにした。また、この時ガラス円筒を透して測定を行ない、反応器壁を透しても測定可能であることを実証した。3。ろうそくの輝炎中の煤の測定を行ない、電子顕微鏡写真から求めた粒径と比較し、高温輝炎中の超微粒子をも、輻射による雑音に影響を受けずに測定可能なことを実証した。4。常温の気相反応系であるHC1(g)+N【H_3】(g)→N【H_4】C1(S,UFP)系について、ガス供給量を制御して、反応界面近傍の各位置に於て、成長中の粒子の測定を行なった。この結果、気相反応法プロセスに於ける超微粒子の成長機構を議論する上で、従来得ることのできなかった非常に有用なデータを得た。1。2。3。4。
バイオセルロースの工業的生産を目標としたリアクターの試作

本研究では色々な形状の培養器を用いて効率の良いバイオセルロース(BC)の培養方法について検討し、それに基ずき回転円板型バイオリアクターを試作した。これは横置き円筒型で円筒部分は長さ20cm、直径15cmのガラス製、側面はステンレス製である。モーター駆動部側面には分注及び通気を兼ねた開口部が1箇所、反対側の側面にはpH電極と酸素電極の差し込み口が2箇所とコック付き通気口とドレーンが2箇所備わっている。培養容器下部に温水循環ジャケットを置き、さらに全体をアクリル製カバーで覆い液体培地の温度制御を行った。pHコントロールは1%NaOH水溶液でコントローラーを用いて行った。エアレーションはエア-コンプレッサーからの空気をフィルターに通した後、気相のみに行った。液体培地量はガラス円筒の回転中心部までの1800mlとした。菌体サポーターの形態は円板型(直径14.4cm、アルミ板、ステンレス製金網、6,8,10,12,14,16mesh)で行った。プレカルチャー60mlを植菌し、円板を250rpmで回転させ28°C、6日間培養(通気量2000ml/min)でBC合成を行った。全部で9回の培養実験を行い、円板形態、円板回転速度、メッシュの大きさ、円板枚数、pHコントロール、エアレーション等によるBC収量に与える影響を調べた。その結果、円板形態はステンレス製金網円板が最も効果的であった。円板回転速度については30rpmと50rpmではBC収量に差はほとんど見られなかったが、50rpmでは回転速度があまりにも大き過ぎるため生成セルロースが円板に付かないで培地中で飛散する傾向が見られた。このリアクターは金網円板上に菌体を保持させ円板上でBC合成を行うのが目的であるため、最適回転速度を30rpmとした。メッシュの大きさは14mesh金網円板が最も効果的であった。エアレーションの効果はBCの収量増大と膜質の向上が認められた。バイオセルロース製造の商業化の鍵となる基礎的な条件に関して、今年度は、以下の研究実績を得ることができた。1.遺伝子組換えによる酢酸菌の育種改良(1)セルロース産生酢酸菌Acetobacter xylinum ATCC53582株のセルロース合成酵素遺伝子acsABをPCR法によって、クローニングした。(2)Bacillus subtilis由来のスクロース分解酵素遺伝子sacAをセルロース産生酢酸菌Acetobacter xylinum ATCC10245株に導入することができた。また、sacA遺伝子が実際に酢酸菌の中で発現していることを、酵素活性を測定することによって確認できた。2.培地成分および最適培養条件の検討。(1)培地成分の中で、窒素源である酵母エキスの量を増やすとセルロース収量が飛躍的に高まることを確認した。また、そのとき培地中のpHが一旦酸性になった後、急速に中性付近に戻ることを確認した。(2)水溶性キトサンを培地中に添加すると、セルロース収量増加に効果があることがわかった。また、キトサンの誘導体も同様の効果があった。(3)カルボキシメチルセルロース(CMC)を培地中に添加すると、CMCがセルロース中に取り込まれ、さらに、CMCの存在によって菌体のセルロース合成能が高められることがわかった。(4)熱変性されたセルラーゼは、セルロース収量増加に大きな効果がある。分画したセルラーゼ酵素の糖転移反応によって、グルコースやセロビオースから2糖から4糖のオリゴ糖を合成できることを確認した。