hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
信号交差点の容量解析を組み込んだ交通量配分モデルによる都市内渋滞対策支援システム

本研究の基本モデルである時間交通量配分モデルと車両一台一台の交通挙動を扱うペトリネット・ミクロシミュレーションモデルの開発を行った。そして、それらのモデルを応用した道路網最大容量評価法の開発と大規模開発に伴う交通アセスメントのためのシステムモデルの開発を行った。具体的には、(1)信号交差点の交通容量解析を時間交通量配分モデル(マクロモデル)に組み込むことにより、最適な信号現示企画を検討する計画支援システムの開発を行った。従来は、マニュアル的に最適な計画案(信号現示企画)を決定するものであったが、(2)本研究ではエキスパート・システムを導入することにより、自動的に最適な信号現示企画を設計する交差点改良設計支援システムの開発を試みた。(3)大規模開発周辺の交通需要量を交差点での右左折直進交通量の観測値から吸収マルコフモデルを用いて推計する方法を開発した。また、(3)都市内道路網のネットワーク容量はリンク容量よりも、むしろ信号交差点における交通容量により規定されると考えた方が現実的であるので、交差点容量解析の結果として出力される未処理交通量から渋滞長を計算し、その渋滞長をリンク切断の判定基準とする道路網最大容量評価法を提案した。そして、(4)そのシステムを応用することにより、土地利用パターンと道路網の整合性を分析する最適道路網計画支援システムの開発を行った。さらに、日々変動する交通量変動に的確に対応するために、交通量配分モデルの動的化が必要不可欠である。本研究では、(5)信号交差点における1台1台の車の挙動をモデル化したペトリネット・シミュレーションモデル(ミクロモデル)を用いて、幾何構造が与えられた信号交差点の交通容量解析・交通渋滞現象の解析を行うシミュレーションモデルの開発を行った。以上のように、研究目的はほぼ達成されたので、今後はこれらのモデルの実用化を目指したい。本研究の基本モデルである時間交通量配分モデルと車両一台一台の交通挙動を扱うペトリネット・シミュレーションモデルの開発を行った。そして、それらのモデルを応用した道路網最大容量評価法の開発と大規模開発に伴う交通アセスメント評価支援のための基本システムの開発を行った。また、(3)都市内道路網のネットワーク容量はリンク容量よりも,むしろ信号交差点における交通容量により規定されると考えた方が現実的であるので、交差点容量解析の結果として出力される未処理交通量から渋滞長を計算し,その渋滞長をリンク切断の判定基準とする道路網最大容量評価法を提案した。そして、(4)そのステムを応することにより、土地利用パターンと道路網の整合性を分析する最適道路網計画支援システムの開発を行った。本研究では、(5)信号交差点における1台1台の車の挙動をモデル化したペトリネット・シミュレーションモデル(ミクロモデル)を用いて,幾何構造が与えられた信号交差点の交通容量解析・交通渋滞現象の解析を行うシミュレーションモデルの開発を行った。以上のように、研究初期の目的はほぼ達成されたので、今後はこれらのモデルの実用化を目指したい。そして、それらのモデルを応用した道路網

最大容量評価法の開発と大規模開発に伴う交通アセスメントのためのシステムモデルの開発を行った。具体的には、(1)信号交差点の交通容量解析を時間交通量配分モデル(マクロモデル)に組み込むことにより、最適な信号現示企画を検討する計画支援システムの開発を行った。従来は、マニュアル的に最適な計画案(信号現示企画)を決定するものであったが、(2)本研究ではエキスパート・システムを導入することにより、自動的に最適な信号現示企画を設計する交差点改良設計支援システムの開発を試みた。(3)大規模開発周辺の交通需要量を交差点での左右折直進交通量の観測値から吸収マルコフモデルを用いて推計する方法を開発した。また、(3)都市内道路網のネットワーク容量はリンク容量よりも,むしろ信号交差点における交通容量により規定されると考えた方が現実的であるので,交差点容量解析の結果として出力される未処理交通量から渋滞長を計算し,その渋滞長をリンク切断の判定基準とする道路網最大容量評価法を提案した。そして、(4)そのシステムを応用することにより、土地利用パターンと道路網の整合性を分析する最適道路網計画支援システムの開発を行った。さらに、日々変動する交通量変動に的確に対応するために、交通量配分モデルの動的化が必要不可欠である。本研究では、(5)信号交差点における1台1台の車の挙動をモデル化したペトリネット・シミュレーションモデル(ミクロモデル)を用いて,幾何構造が与えられた信号交差点の交通容量解析・交通渋滞現象の解析を行うシミュレーションモデルの開発を行った。以上のように、研究目的はほぼ達成されたので、今後はこれらのモデルの実用化を目指したい。
音声視覚化システムを用いた新しい開鼻声評価法の確立と臨床応用

上顎切除術後の開鼻声や鼻咽腔閉鎖不全は患者にとって大きなストレスとなる.正常言語を早期に回復するには顎義歯を作製するが、その機能評価を正確に評価し,症状に応じた適切な処置が必要である.一般に鼻咽腔閉鎖の評価には音声の聴覚判定が重要であるが,臨床経験の差により評価にばらつきが認められる.そこで,ナゾメータやファイバースコープなど機器を用いた検査を組合すことによって評価の信頼性を高める必要がある.しかし,これらの機器は高価で購入が難しく全ての施設で使用できない欠点があり,非侵襲性で信頼性の高い検査法が求められるが,これまでにこのような検査法の報告はなく、新しい開鼻声評価法を確立することはできないかと考えた。着目点はNSとフォルマントをリンクさせることであり、聴覚的に判定してきた開鼻声を目で判定できるようにすることである。対象は上顎切除後に顎義歯を装着した患者10名である。顎義歯装着前と装着後にNS測定を行うとともに、発話音声をデジタルレコーダーに録音し、音声解析ソフトマルチスピーチでフォルマントを測定した。顎義歯装着前は全例聴覚上開鼻声を呈しており、meanNS値は義歯装着後は低下した。フォルマント値はF1、F2ともに顎義歯装着前に比べ装着後は値が低下した。例数の増加、フォルマントの細かい値をさらに調べることで相関を得られれば、視覚化可能と考える。上顎切除術後の開鼻声や鼻咽腔閉鎖不全は患者にとって大きなストレスとなる.正常言語を早期に回復するには顎義歯を作製するが、その機能評価を正確に評価し,症状に応じた適切な処置が必要である.一般に鼻咽腔閉鎖の評価には音声の聴覚判定が重要であるが,臨床経験の差により評価にばらつきが認められる.そこで,ナゾメータやファイバースコープなど機器を用いた検査を組合すことによって評価の信頼性を高める必要がある.しかし,これらの機器は高価で購入が難しく全ての施設で使用できない欠点があり,非侵襲性で信頼性の高い検査法が求められるが,これまでにこのような検査法の報告はない.われわれはナゾメータを用いた開鼻声値(nasalance score,以下NSと記す)の基準を設置するために多くの音声データを収集してきた.また,音声視覚化による異常音の評価に共同研究者として関わっている.このデータと手法を基盤とし,新しい開鼻声評価法を確立することはできないかと考えた。顎義歯装着前は全例聴覚上開鼻声を呈しており、mean NSは/a/が24.1%、/i/が46.2%、/u/が39.8%、/e/が34.0%、/o/が26.8%であった。装着後は/a/が23.1%、/i/が22.3%、/u/が24.8%、/e/が16.8%、/o/が15.0%と低下した。口蓋裂手術、上顎歯肉癌切除後の予後には鼻咽腔閉鎖機能獲得ないし回復が重要である。正常な言語を獲得・回復するためには鼻咽腔閉鎖機能を正確に評価する必要があり,非侵襲性で信頼性の高い検査法を考案することが急務である.本研究の目的は,開鼻声の評価に視覚化した音声を用いて非侵襲的に行い,かつ患者自身にフィードバックできるシステムを確立することである.口蓋裂

手術後の鼻咽腔閉鎖不全は開鼻声の主因となり,それに伴う不明瞭な言語は小児にとって大きなストレスとなる.正常言語を早期に獲得するには幼少期に鼻咽腔閉鎖機能を正確に評価し,症状に応じた適切な処置が必要である.また上顎歯肉癌患者の場合、切除により口腔と鼻腔が交通することで開鼻声を呈する。一般に鼻咽腔閉鎖の評価には音声の聴覚判定が重要であるが,臨床経験の差により評価にばらつきが認められる.そこで,ナゾメータやファイバースコープなど機器を用いた検査を組み合わせることによって評価の信頼性を高める必要がある.しかし,ナゾメータには一貫性はあるものの高価で購入が難しく全ての施設で使用できない,またファイバースコープは侵襲性で年少児の評価には用い難い,などそれぞれに欠点があり,非侵襲性で信頼性の高い検査法が求められるが,これまでにこのような検査法の報告はない。応募者はナゾメータを用いた開鼻声値(nasalance score,以下NSと記す)の基準を設置するために多くの音声データを収集してきた(若手研究,H2122).また,音声視覚化による異常音の評価に共同研究者として関わっている(平原,基盤研究C,H2224).このデータと手法を基盤として,新しい開鼻声評価法を確立させることを考案できると考えた.口蓋裂患者の音声サンプルは収集しつつあるが、上顎歯肉癌については十分解析できる症例が集まっていなかった。最近になり収集できるようになってきたため、期間内に結果を報告できると考える。nasalance測定にはナゾメーターが必要であるが、研究分担者側には機器が備えられている一方、研究代表者側は新たに準備する必要があった。設置されたのは年度後半になったため、特に上顎歯肉癌症例のnasalance測定が遅くなった。現在測定を始めており、研究期間内に結果を得られると考えている。当初口蓋裂患者に特定した研究を計画していたが、上顎歯肉癌患者の障害に対しても評価する必要性が生じてきた。口蓋裂患者の場合は口蓋形成術後の鼻咽腔閉鎖機能、上顎歯肉癌患者の場合は顎義歯の閉鎖機能の評価が必要であり、いずれもnasalanceと音声分析による評価が妥当と考えた。そこで口蓋裂患者だけでなく上顎歯肉癌の顎義歯による機能回復評価を合わせて行うこととした。研究方法には大きな変更はなく、対象の幅を拡大したことになる。研究遂行には問題を生じないと考える。これまで通りnasalanceを測定するとともに、録音した音声を解析し、フォルマントの変化とnasalanceの変化の相関を調査していく。主には、研究のまとめ、研究成果の発表に必要な書籍や物品の購入、学会発表の旅費、論文作成のための経費とする予定である。なお、23年度に行った開鼻声値の調査の結果、さらなる検討を要することになった。具体的には幅広い年齢層の開鼻声値基準値が必要であるため、24年度には健常者の開鼻声値測定を計画に追加した。そのため次年度に使用する予定の研究費が生じた。
二個のヒッグス二重項模型でのCP対称性の破れ

極低温中性子を用いた低エネルギーでのT-odd非対称性測定の実験データを、理論的に分析するための基礎として超対称性理論を念頭に置いているが、まずその準備としてtwo-Higgs doublet模型における精密測定実験の制約を研究した。既存のLEPやTEVATRONのデータでは、top quarkの質量が171-172GeVと、従来よりもやや低目になりつつある。一方でビッグス粒子の質量の下限は現在のところ114 GeVである。そこで標準模型ならびにtwo-Higgs doublet模型での輻射補正の計算結果を用い,これらの制約が現在どこまで許されるかを計算機で調べた.計算は,1980年のMarciano-Sirlinのやり方を踏襲し、さし当たり1-1oopの範囲内でQCD補正は無視した解析を行った。その結果,標準理論ではすでにtop quarkの質量とHiggs粒子の質量の下限は両立し難い状況にあることが明らかになった。一方two-Higgs doublet模型で,2個のCP-evenのヒッグス粒子の質量をほぼ同じであると仮定して,荷電ヒッグス粒子とCP-oddのヒッグス粒子の質量が許容される領域を計算機で探索した。その結果、これらの粒子の質量が許容される領域に特徴的なパターンがあることが分かり、またその領域は現在の実験データからは強い制限を受けないものであることも分かった。これらの知見は、極低温中性子崩壊のT-odd非対称性を分析する際のパラメータの設定に大いに役に立つと期待している。
情報伝達時間を取り入れた組織内情報伝達モデルの構築

本研究は研究期間を延長したため、本年度は申請書に記載した29年度の計画研究に則り研究を進めた。具体的には、28年度に引き続き、チーム理論をベースにして構築した組織モデルの均衡分析とその比較静学に取り組んだ。分析の主要な成果は、組織内におけるコミュニケーションを複数段階に分けること、特に「頭出し」を行うことのメリットについての知見である。頭出しとは、公式なコミュニケーションに先立ち、大まかな方針や意見をあらかじめ他のメンバーに伝えておくことであり、組織における根回しの一種であると言える。こうした慣行には、組織内のコミュニケーションに多くの時間が費やされるという負の側面がある。しかしながら、本研究では、メンバー間の利害が対立しやすく、また分権化が進んでいる組織においては、コミュニケーションを複数段階に分けることでメンバー間の情報伝達が促されるという効果があることを理論的に説明したものである。また、本研究のモデル分析を進めるなかで、聞き手のセンシティビティ(話し手の意見を取り入れる割合)がコミュニケーションの正確性にもたらす影響について新しい知見を得ることができた。得られた知見は、論文"Receiver'sSensitivity and Strategic Information Transmission in Multi-sender Cheap Talk"としてまとめ、オープンアクセスのレポジトリであるSSRNにて公開した。現在、国際的な学術誌へ投稿中である。平成28年度の研究計画1)3)に従い、情報伝達時間を取り入れた理論モデルの作成に取り組んだ。1)基本モデルの作成では、申請書に記載した方法に沿ってMarschak and Radner (1972)らの先行研究を参考にしながら、情報発信者が複数回のシグナルを送るモデルを作成した。シグナルを送る回数を情報伝達に要する時間として解釈することで、本研究での基本となる分析モデルとして利用していく。2)情報伝達効率の内生化では、申請書に記載した方法に沿ってシグナルのノイズを情報発信者が設定するようモデル化を試みたが、予想以上に均衡計算が煩雑になり、また均衡の特性も掴みづらいものとなった。3)組織パラメータについての比較静学では、現場間の協調の重要性が最適な組織内の情報伝達時間に及ぼす影響について分析を行った。2)で言及した理由により分析が煩雑になったため、まずは2)の要素を省きノイズを外生的なパラメータとして設定するなどモデルのパラメータを特定化したうえで分析を試みた。分析の結果、協調の重要性が変化した場合に、分権的な組織では最適な組織内の情報伝達時間も長くなるのに対して、集権的な組織では反対に短くなるという分析結果が得られ、この結果が成立する理由・直観について考察を行った。3)の分析結果は、簡素化された設定のもとで示された結果であるが、より一般的な設定のもとでも成り立つ頑健な結果だと考えている。今後は、モデルのパラメータの設定をより一般的にし、3)の分析結果が維持されるか確認していく予定である。また、計算の煩雑さのためいくつかの重要なパラメータに関する比較静学分析を終えることができなかったため、基本モデルを見直して扱いやすさの改善も併せて進めていきたいと考えている。研究実績の概要にも記したように、予想以上に均衡計算が煩雑になってしまった結果、予定していた比較静学分析を終えることができなかった。平成28年度の研究では、情報伝達時間に関する比較静学分析について、以下のような分析結果が得られている。・集権的な組織では、各現場の個別の環境要因への適応の重要性に比べて、現場間の協調の重要性が相対的に高まる場合、情報伝達にかける時間を短縮することが効率的である。・一方、分権的な組織では、同様の変化が生じた際には、情報伝達にかける時間を延長することが効率的である。平成29年度は、研究計画に記載した1)権限配置パターン間の比較および含意の導出に関連して、上記の分析結果が情報発信者が戦略的に情報伝達を行うという想定の下でも成り立つかどうかを検証した。検証では、ある単純な情報伝達戦略が採用される均衡に注目し、この均衡の下では平成28年度に得られた研究成果と同様の性質が満たされることを確認した。ただし、注目した均衡以外にも複数の均衡が存在することも確認しており、さらに検証を深める必要がある。また、平成28年度に終えることができなかった比較静学分析を行えるよう、理論モデルの簡素化に取り組んだ。具体的には、情報伝達の行動について、当初に計画していたやり方(不完全な情報を複数回に分けて逐次的に伝達していく方法)に工夫を加えて簡素化する方法を検討した。しかしながら、計算の煩雑さはまだ十分には解消できておらず、いくつかの重要なパラメータに関する比較静学分析を終えることができなかった。平成30年度も、引き続きもモデルを簡素化する方法について検討を行いたいと考えている。当初に予想していた以上に均衡計算が複雑になってしまい、予定していた比較静学分析をすべて終えられていない。また、2017年4月に所属機関の変更があり、異動先での教務に対応する準備のため十分な研究時間を確保することができなかった。以上の理由から、1年間の研究期間延長を申請している。

頭出しとは、公式なコミュニケーションに先立ち、大まかな方針や意見をあらかじめ他のメンバーに伝えておくことであり、組織における根回しの一種であると言える。こうした慣行には、組織内のコミュニケーションに多くの時間が費やされるという負の側面がある。しかしながら、本研究では、メンバー間の利害が対立しやすく、また分権化が進んでいる組織においては、コミュニケーションを複数段階に分けることでメンバー間の情報伝達が促されるという効果があることを理論的に説明したものである。また、本研究のモデル分析を進めるなかで、聞き手のセンシティビティ(話し手の意見を取り入れる割合)がコミュニケーションの正確性にもたらす影響について新しい知見を得ることができた。得られた知見は、論文"Receiver'sSensitivity and Strategic Information Transmission in Multi-sender Cheap Talk"としてまとめ、オープンアクセスのレポジトリであるSSRNにて公開した。現在、国際的な学術誌へ投稿中である。まずは、平成28年度にやり残した比較静学分析の続きと基本モデルの見直しに取り組む予定である。その後、申請書に記載した平成29年度の研究計画に沿って、1)権限配置パターン間の比較および含意の導出、2)周辺分野の文献調査と関連付け、3)研究会の活用および論文執筆に取り組む予定である。まず、理論モデルのさらなる簡素化の方法を検討する。次に、申請書に記載したが未着手の平成29年度の研究計画を進めていく。具体的には、1)周辺分野の文献調査と関連付け、2)論文執筆を行う予定である。研究が遅れていたため、予定していた研究会参加のための出張を取りやめたためである。平成29年度の研究計画をすべて完遂できず、研究期間の延長を申請した。予算は、論文執筆のためのPC購入費、英語論文の校正、出張費等に充てる予定である。研究会参加の出張費として活用し、残りが出れば返却する。
微弱電流は筋損傷の修復を促進させるか～免疫組織化学的分析～

マウス損傷骨格筋の再生に対する微弱電流刺激の効果について、主として免疫組織化学的分析法を用いて検討した。微弱電流刺激により損傷骨格筋の再生過程における筋線維断面積、筋衛星細胞数ならびに中心核を有する筋細胞数の増加が観察され、筋タンパク質量の回復が促進した。また、筋タンパク合成に係る細胞内シグナル伝達系のAktおよびp70S6 kinaseのリン酸化レベル、ならびに筋細胞分化に関わるp38 mitogen-activated protein kinaseのリン酸化レベルも微弱電流刺激により増加した。したがって、損傷骨格筋に対する微弱電流刺激は再生を促進させる効果があることが示唆された。【目的】近年スポーツ現場において、筋損傷に対して受傷直後から微弱電流の局所刺激により、従来からの保存療法よりも早期に競技復帰可能となるケースが経験されている。しかしながら、その詳細な作用メカニズムについては未だ不明である。本研究の目的は、マウス損傷骨格筋に対する微弱電流の修復促進効果について、免疫組織化学的に検証することである。修復促進効果が認められれば、将来的に筋損傷に対する新しい治療法として臨床応用できる可能性がある。【対象・方法】生後7週齢の雄性マウス(C57BL/6J)を用い、微弱電流(CX)群と筋損傷+微弱電流(MX)群の2群に分別した。CX群の左前脛骨筋(TA)にcardiotoxin:CTX(10μM,0.1ml)を注射し、筋損傷モデルを作成。その後MX群には、微弱電流刺激(20μA、0.3Hz、250msec)を1日1回60分間、週3回施行し、CX群は放置とした。刺激開始後1週、2週、3週の時点で、各群のTAを採取し、筋重量測定後、タンパク定量を行った。またその後、連続凍結切片を作成し、HE染色、および免疫染色(Pax7、Laminin、Dapi)を施行し、両群間の比較検討を行った。【結果】微弱電流により、筋乾燥重量、およびタンパク量は増加し、また筋線維断面積の増大、中心核線維数の増加、satellite cell数および全筋核数の有意な増加も一部に認められ、微弱電流の筋損傷に対する組織修復促進効果の可能性が示唆された。スポーツ現場において、筋損傷に対して微弱電流の局所刺激により、早期に競技復帰可能となることが経験されているが、その詳細な作用メカニズムについては不明である。今回、平成21年度の実験結果を基に、マウス損傷骨格筋に対する微弱電流の修復促進効果について検討した。生後7週齢の雄性マウス(C57BL/6J)を用い、(1)cardiotoxin(10μM, 0.1ml)の筋注による前脛骨筋の筋損傷モデル、および(2)後肢懸垂(2週間)後の再荷重することによるヒラメ筋の微細筋損傷モデルの2種類を作成して検討した。微弱電流刺激(20μA、0.3Hz、250msec)を1日1回60分間、週23回の頻度施行し、微弱電流刺激の有無による損傷からの回復を評価した。評価項目は、筋湿重量および乾燥重量、筋タンパク量、HE染色により病理学的評価および免疫染色(Pax7、Laminin、DAPI)による筋衛星細胞の動態とした。また、ウエスタンブロッティングにより特定のタンパク質発現を評価した。その結果、筋損傷あるいは後肢懸垂により低下した筋乾燥重量および筋タンパク量は、微弱電流刺激により回復が促進した。病理学的評価では、微弱電流刺激により壊死-再生サイクルが促進する傾向が認められた。また、骨格筋組織幹細胞である筋衛星細胞は微弱電流刺激により増加した。さらに、タンパク合成に関わる細胞内シグナルの活性化が観察された。したがって、微弱電流は損傷骨格筋に対して組織修復促進効果のあることが組織学的および生化学的に示唆された。今後、微弱電流により活性化される細胞内シグナルを定量評価し、臨床応用への可能性を示す予定である。筋損傷に対する微弱電流刺激により、早期にスポーツ復帰が可能となるケースが一部に経験されているが、その詳細なメカニズムは不明である。本研究は微弱電流刺激による損傷筋の再生促進のメカニズムを明らかにすることを目的に3年計画で実施され、今年度はその最終年度に当たる。過去2年間の研究結果を基に、損傷骨格筋に対する微弱電流の再生促進効果について検討した。生後7週齢の雄性マウス(C57BL/6J)を用い、2週間の後肢懸垂によりヒラメ筋を萎縮させた後、通常飼育に戻し再荷重することでヒラメ筋に微細な損傷を惹起させた。その後、微弱電流刺激(20μA、0.3Hz、250msec)を1日1回60分間、週23回の頻度施行し、微弱電流刺激の有無による萎縮ならびに筋損傷からの回復を評価した。その結果、萎縮ならびに筋損傷により低下した筋乾燥重量および筋タンパク量は、微弱電流刺激により回復が促進した。

病理学的評価では、微弱電流刺激により損傷筋の再生が促進する傾向が認められ、骨格筋組織幹細胞である筋衛星細胞は微弱電流刺激により増加した。また、タンパク合成に関わる細胞内シグナルの活性化もみられ、損傷骨格筋の回復過程におけるAktおよびp70 S6 kinase(p70S6K)のリン酸化レベルが一過性に増加し、微弱電流刺激はAktおよびp70s6Kの両リン酸化レベルを再度増加させた。さらに、骨格筋細胞の分化への関与が考えられているp38mitogen-activated protein kinase(p38MAPK)のリン酸化レベルも微弱電流刺激により増加した。したがって微弱電流刺激は、筋衛星細胞の活性化とタンパク合成系および筋細胞分化系の細胞内シグナルを活性化することで損傷骨格筋の再生を促進させることが示唆された。
無機半導体常温印刷デバイスを目指した導電性無機ナノ粒子の創製

今回我々は、すべての印刷プロセスを大気下・室温で行い、1°Cも昇温することなくエレクトロニクス素子が製造可能な「室温プリンテッドエレクトロニクス」を確立させました。金属ナノ粒子の配位子として導電性を有する芳香族性の分子を用いたことで、塗布後に焼成することなく金属皮膜を形成させることに成功しました。プラスチックおよび紙基板上に形成した有機TFTは、それぞれ平均移動度7.9および2.5 cm2 V-1 s-1を示しています。これは、アモルファスシリコンTFTの平均的な移動度0.5 cm2 V-1 s-1を大きく上回り、IGZO TFTの移動度(10 cm2 V-1 s-1)にも匹敵する値です。我々はナノ粒子間のキャリア輸送改善がナノ粒子デバイス実現のための必須項目であると確信し、配位子層へ電気伝導性を付与すべく、大環状π共役系配位子のπ軌道を金表面に強固に固定化した金ナノ粒子、すなわちπ接合金ナノ粒子の合成を行ってきた。金ナノ粒子の保護配位子としてフタロシアニン誘導体の合成と、これらに保護された金ナノ粒子の調製を行った。得られた金ナノ粒子のUV-visスペクトルから、フタロシアニン環のQ帯に帰属されるピーク強度がほとんど消失し、金軌道-フタロシアニンπ軌道間相互作用により、フタロシアニン環の電子状態が影響を受けていることが示唆された。以上述べたπ接合金ナノ粒子は安定な溶液として利用可能であり、常温常圧での塗布乾燥のみによって金属光沢を有するナノ粒子薄膜を作製可能である。このフタロシアニン誘導体によって保護された金ナノ粒子を合成し、常温での塗布乾燥のみで7000S/cmの世界最高値の達成に成功した。また、金に加え、フタロシアニン誘導体によって保護された銀ナノ粒子の合成にも成功し、さらにこれらのナノ粒子の大量合成(固形分で日産1Kg)にも成功した。インク状にした機能性材料の印刷によって電子素子を作製するプリンテッドエレクトロニクスは、低コスト・大面積の新しい半導体素子形成技術として近年注目を集めています。さらにプラスチックや紙等のフレキシブルな基板に印刷することができれば、ロールツーロール印刷による大量生産や、様々なアプリケーションへの展開が期待できます。しかし従来のプリンテッドエレクトロニクスは、100200°C以上の高温プロセスを必要とし、プラスチックや紙等の非耐熱性基板への印刷は不可能とされてきました。我々は、室温で塗布乾燥するだけで固体金属と同レベルの導電性を有する金属ナノインクの開発に成功しました。ナノメートルサイズの金属粒子に芳香族性の分子フタロシアニンを配位させ、インクに分散させることにより、室温導電性が発現しました。これにより非耐熱性基板への電極形成が可能になりました。基板の表面を薄い撥水性ポリマーの膜で覆い、光学的手法で形成した親水性のパターンに金属ナノインクを選択的に塗布して、精密な電極を形成する新しいプロセスを開発しました。この1°Cの昇温も必要としないプロセスにより、フレキシブルな基板への精密な電極印刷が可能になりました。なお、この室温プロセスによる有機薄膜トランジスタが、性能面においても高温プロセスによる従来品を大きく上回ることを確認しました。本研究で開発した室温プリンテッドエレクトロニクス技術により、従来、熱による変形で不可能とされてきたフレキシブル基板への電子素子の印刷が可能になるだけでなく、紙や布等のこれまでプリンテッドエレクトロニクスの対象として考えられなかった材料への印刷が可能になり、さらには生体材料のような環境変化に極めて弱いものの表面にも電子素子を作製することも可能であるため、医療やバイオエレクトロニクス等、様々な分野への応用に繋がるものと期待できます。我々はナノ粒子間のキャリア輸送改善がナノ粒子デバイス実現のための必須項目であると確信し、配位子層へ電気伝導性を付与すべく、大環状π共役系配位子のπ軌道を金表面に強固に固定化したπ接合金属および導電性酸化物ナノ粒子の合成を行ってきた。保護配位子としてフタロシアニン誘導体の合成と、これらに保護されたナノ粒子の調製を行った。得られた金属ナノ粒子のUV-visスペクトルから、フタロシアニン環のQ帯に帰属されるピーク強度がほとんど消失し、金軌道ーフタロシアニンπ軌道間相互作用により、フタロシアニン環の電子状態が影響を受けていることが示唆された。以上述べたπ接合金属ナノ粒子は安定な溶液として利用可能であり、常温常圧での塗布乾燥のみによって金属光沢を有するナノ粒子薄膜を作製可能である。このフタロシアニン誘導体によって保護された金ナノ粒子を合成し、常温での塗布乾燥のみで8μΩcmの世界最高値の達成に成功した。また、金に加え、フタロシアニン誘導体によって保護された銀ナノ粒子の合成にも成功し、さらにこれらのナノ粒子の大量合成(固形分で日産200g)にも成功した。

インク状にした機能性材料の印刷によって電子素子を作製するプリンテッドエレクトロニクスは、低コスト・大面積の新しい半導体素子形成技術として近年注目を集めています。さらにプラスチックや紙等のフレキシブルな基板に印刷することができれば、ロールツーロール印刷による大量生産や、様々なアプリケーションへの展開が期待できます。しかし従来のプリンテッドエレクトロニクスは、100200°C以上の高温プロセスを必要とし、プラスチックや紙等の非耐熱性基板への印刷は不可能とされてきました。我々は、室温で塗布乾燥するだけで固体金属と同レベルの導電性を有する金属ナノインクの開発に成功しました。ナノメートルサイズの金属粒子に芳香族性の分子を配位させ(図1-a)、インクに分散させることにより、室温導電性が発現しました。これにより非耐熱性基板への電極形成(図1-b)が可能になりました。基板の表面を薄い撥水性ポリマーの膜で覆い、光学的手法で形成した親水性のパターンに金属ナノインクを選択的に塗布して、精密な電極を形成する新しいプロセスを開発しました。この1°Cの昇温も必要としないプロセスにより、フレキシブルな基板への精密な電極印刷が可能になりました(図2)。なお、この室温プロセスによる有機薄膜トランジスタが、性能面においても高温プロセスによる従来品を大きく上回ることを確認しました。26年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ材料合成26年度が最終年度であるため、記入しない。π接合導電性金に加え、銀ナノ粒子大量合成法の確立にも成功した。固形分で日産1Kg程度の合成が可能であり、計画以上の進展が達成された。近い将来、太陽電池や大型ディスプレイ等がプリンターを用いた印刷によって作られるようになります。このようなもの造りはプリンテッド・エレクトロニクスと呼ばれ、実現すれば今より遥かに安く大量に製品を供給できます。そのためには低価格プラスチック基板を用いる必要があります。プラスチックは耐熱性が乏しく、高温が必要なプロセスには用いることができません。これまで、電気回路を形成する印刷材料は必ず120°C以上の高温が必要でした。我々は世界で初めて、一切の後処理無しに室温で塗って乾燥させるだけで電気回路を描画可能な金属ナノ粒子の創製に成功しました。研究開始当初に合成できた材料は金ナノインクのみ、抵抗率は1 mΩcm程度でした。本研究で検討を行った結果、今では焼成フリー金ナノインクにおいて、9.0 μΩcmのバルク金と同じオーダーの抵抗率を実現しました。常温プロセスで一桁μΩcmは驚きです。また、銀ナノインクの合成にも成功し、30 μΩcmの非常に低い抵抗率を達成しました。いずれも、室温プロセス可能な材料としては世界最高の特性を有するに至りました。また、1°Cの昇温も必要としないプロセスにより、フレキシブルな基板への精密な電極印刷が可能になりました。本技術を用いて、全室温プロセスによる有機薄膜トランジスタを作成し、性能面においても高温プロセスによる従来品を大きく上回ることを確認しました。移動度は7.9 cm^2/V・sであり、ディスプレイ用トランジスタとして有名なIGZOに迫る値です。
看護理知学に基づく看護過程導出エンジンの理論開発

本研究は、看護過程を写像の記述様式で表現することを試み、その形式で動作する簡便なデータベース管理システムを作成した。普及品水準のパソコン上でWebサーバ・データベースサーバとともに動作するPHPスクリプトとして構築した。また、日本語・英語の自然言語でデータを検索できる検索エンジンも搭載した。単純な看護記録検索システムとしても利用できるほか、看護過程の簡明で論理的な推論のステップを可視化する教育ツールとして利用できるよう容易に加筆修正できるスクリプトである。この研究の具体的な目的は、「看護過程エンジン」を考案することである。1年目である本年度は、IからIIIまである全体スケジュールのうちのフェーズI「標準看護計画検索システムの検討と評価」の工程である。検索システムのデータ構成の吟味と、これを計算機に搭載したときの出力/入力のパフォーマンス評価を行う予定であった。標準看護計画検索システムのデータ構成はディレクトリ検索型エンジンである。大項目>中項目>小項目へと分類整理されており、ある一つの末端選択肢にいたるルートはひとつ、すなわち単射である。パフォーマンスの計測では、この情報のたどり方をネットワークにおけるルーティングとみなした。ディレクトリ型のネットワークはスタティックルーティングで、検索結果に変化は見られない。また、キーワードの配列の工夫などにより速度が向上することはほとんど見込めないと予想している。構成の吟味については、情報の流れる向きに注目している。患者が抱える看護問題を導出してそれに適した看護計画を作成するというプロセスをなるべく単純なアルゴリズムで記述することには、看護の科学としての説明力を増し、また計算機で処理しやすくなる意義がある。このディレクトリ型の検索の方向は、演繹的に展開する看護アセスメントの実践と比較した場合、思考の流れが逆向きであり、その向きが固定されている。知識を持つナースが複数の選択肢の中から患者の状況として可能性が高いものを選択するという場合にはアセメントの過程を表現できているかもしれない。しかし、経験や知識が少なく、学習の過程にあるプリセプティーナースにとっては、出発点が見つけにくく、活用が難しいと考えられる。サーチエンジン最適化:SEOから見た検索結果の柔軟性を実験的に計測するところまでが目標であったがそこまでは至っていない。これは次年度前半までに行う予定である。2年目である本年度は、IからIIIまである全体スケジュールのうちのフェーズI「標準看護計画検索システムの検討と評価」の工程を昨年に引き続き行った。今年度はこのようなディレクトリ型の検索エンジンと対照的な構成のシステムとして、wiki(PukiWiki)を利用した学習サイトの構築をローカルLAN内に設置した。ツールとしてPukiWikiを選択した理由は、HTMLの知識をほとんど必要とせずにキーワードにハイパーリンクを設定したページを容易に作成できること、全文検索が容易であること、すべてテキストベースであるゆえ携帯電話からの操作も軽快であること、設置にSQLなどのデータベースの知識がほぼ不要であること、Webサーバの設定に関する知識がほぼ不要であることである。筑波大学看護学類学生の基礎看護学実習にてこれを運用し、データの蓄積と実際の参照のされ方を分析する予定である。また、基盤研究(A):22249067「臨床応用に向けた遠隔看護システムの開発」でのeラーニングシステムのコンテンツ作成と関連付けながら、臨地場面での応用性を検証する。I(標準看護計画検索システムの検討と評価)、II(ロボット型エンジンの仕様作成と動作検証)、III(看護過程エンジン試作モデルの試用と評価)まである全体スケジュールのうち、昨年度に続いて本年度もフェーズIIに取り組んだ。ロボット型エンジンの仕様とは、情報を検索する規則と、情報群の各データを並び変える一定のルールをアルゴリズムおよび計算式を記述することである。検討中の仕様の概要は次のようなものである。(1)格納されているデータベースは、主観的情報として頻用される文言、客観的情報として一般に利用される検査項目やバイタルサインズ、看護問題などを全射の状態で(各々1対1のリンクを作って)持っている。リンクには、基準スコアが設定されている。(2)使用者は、主観的情報・客観的情報を、その区別にとらわれることなく、テキストで入力する。(3)エンジンは、入力されたテキストからテキストマイニングを利用してキーワードに分解し、データベースと参照する。(4)データベースに存在するアセスメント候補を取り出し、キーワードとアセスメント候補とのリンクのスコアに応じて順位を設定して使用者に提示する。

(5)アセスメント候補に使用者が満足がいかない場合には、アセスメント候補の順位変更に影響があるキーワード候補の入力を使用者に促す。(6)使用者が利用したキーワードと採択したアセスメント候補の各リンクについて、そのスコアを増加させる。以上のステップによって、キーワードから連想されるアセスメントが多様化するとともに、期待される関連の強さの順位の精度を上げることができる。このことにより、使用者が入力するデータを蓄積しながら出力結果を動的に変化させ、例えば病院や病棟ごとに特色のあるケアを表現したり、患者個別性の高い計画を出力できると期待される。この研究の具体的な目的は、「看護過程エンジン」を考案することである。I(標準看護計画検索システムの検討と評価)、II(ロボット型エンジンの仕様作成と動作検証)、III(看護過程エンジン試作モデルの試用と評価)まである全体のスケジュールのうち、本年度はフェーズIIとIIIに取り組んだ。Webサーバとデータベースサーバを連携させたシステムの開発を(株)FSFIELDに依頼し、無償ソフトウェアとして提供されている検索ロボットを組み込んで、システムの完成とした。具体的には、ApacheとMySQLが動作するホストにPHPで記述された入力フォームを持つインターフェースを持たせた。また、CGIとしてHyperEstraierを組み込み、クローラーが任意に指定したポータルサイトを基点としてWeb文書を収集することでデータベースを補充していく機能を持たせ、試用通りに稼動することを確認した。このシステムは、パソコンもしくはモバイル端末のブラウザから閲覧することで利用し、記録者・タイムスタンプ・看護情報・タグなどを入力する。ユーザーは任意の項目についてデータをソートし、アセスメントに活用することができる。また、任意の起点と頻度で検索ロボットを運転させることで、データベースの戦略的な成長を図ることができる。このシステムの重要性は、固定したデータベースでなく成長するデータベースを用意することにある。ユーザの臨床環境に適合性の高い経験知を蓄積することができる。例えば病棟ごとに特徴のある疾患や病態の患者が入院している際に、固定した標準看護計画ではなく当該病棟で参照頻度の高いアセスメントにユーザーが接近しやすくなる。また、病棟ごとのデータベースをクローラーで探索させて連結することにより、その病院の看護機能の特色を表現するデータベースとなりうる。
γ-オリザノールの活用増進に向けた生体における吸収代謝・植物での生合成経路の解明

本研究では、質量分析による詳細な分子種解析を基盤にし、生体におけるγ-オリザノール(OZ)の吸収代謝および植物体での生合成経路を明らかにする。そのために、質量分析を駆使し、OZおよび生体における代謝物、植物体での生合成における前駆体を分子種レベルで解析する。この解析結果をもとに、OZの活性本体の解明を目指した生体における吸収代謝機構の解明と、OZを含む代表的な植物体である米や大麦におけるOZの生合成経路の解明を目指す。以上の成果をもってOZの活用を通じた健康実現の基盤創造を目指す。
ハイリスク卵巣内膜症性嚢胞を選別する新規バイオマーカーの探索

我々が卵巣内膜症性嚢胞の内容液から抽出した蛋白をプロテオミクス解析して得られたタンパクのうち、azurocidin (AZU)に着目し、AZUの内膜症由来不死化細胞(Emosis)に対する影響をリアルタイムPCR,ELISAなどで解析した。AZUに着目した理由としては、炎症により誘導される蛋白であること、またAZUがIGFBP-1のproteaseであることが報告されていること、またIGFBP-1は内膜症から発生する卵巣癌である明細胞癌に特異的に発現するという報告があることなどである。解析の結果、以下の治験が得られた。1Emosisへ炎症性サイトカインであるIL-6/IL-8を添加すると、AZUのmRNAの発現の増加を認めた。2Emosisに内膜症の治療薬であるジェノゲストを添加すると、ジェノゲスト単独添加ではIL-6/IL-8のmRNAの発現は抑制されたのに対して、ジェノゲストとAZUを同時に添加した場合にはIL6/8のmRNAの発現は抑制されず、ジェノゲストの作用がキャンセルされた。3EmosisにAZUを添加してもIL6の増加は認めなかった。以上のことから、内膜症細胞Emosisにおいては、内膜症内の炎症によりIL6/8が誘導され、その刺激によりAZUが産生され、ジェノゲストの効果を減弱させる可能性が示唆された。臨床検体では、内膜症治療薬に効果があった群と無かった群において、血清中のAZU濃度は差を認めなかったが、尿中では有意差はないものの、薬剤抵抗性であった症例においてAZUの濃度は高値であった(51.3±48.8 vs 17.4±22.4 pg)。スクリーニングした蛋白の1つであるAZUについて、炎症性サイト間との関連性を明らかにすることができた。また臨床検体においては尿中のAZUの解析が治療抵抗性のスクリーニングになる可能性も示された。現在、新たな血清バイオマーカーの検討も開始しており、研究は計画通りに遂行されていると考えている。AZUの作用機序として、Emosis細胞におけるエストロゲンおよびプロゲステロン受容体のmRNA発現への影響を検討する。また更に臨床検体を増やし、薬剤抵抗性バイオマーカーとしてのAZUの有用性について検討を行う。更に、卵巣内膜症性嚢胞の癌化に関連する血清マーカーとしていくつかの蛋白をすでにスクリーニングしており、これら蛋白の解析および臨床的意義について研究を進めていく。当該年度では学会発表を行わなかったため次年度使用額が生じた。次年度は学会発表を計2回行うことが決まっており、これに対して使用する予定である。また論文作成についても次年度中に検討している。
魚類におけるストレス系と摂食・生殖系との関連

魚類におけるストレス系と摂食・生殖系との関連を調べた.ニホンウナギ,マダイ,トラフグ,チョウザメ,メダカなどの多くの魚類の脳内にはストレス関連ホルモンである副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)が存在すること,および,ニホンウナギではCRHが生殖を制御する生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)とネットワークを形成することを組織学的に明らかにした.ニホンウナギの飼育実験により,飼育背景色が体色,摂餌量,成長血中コルチゾル濃度および視床下部CRH mRNA量に影響することが示唆された.1.水産重要魚種におけるCRHニューロンの脳内分布魚類全般における副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)ニューロンの分布の普遍性あるいは種特異性を解明することを目的として,免疫組織化学染色で水産重要魚種のCRHニューロンの脳内分布を調べた.CRHのアミノ酸配列は系統発生的に非常に良く保存されているので,市販の抗哺乳類CRH抗体を用いた.ウナギでは視床下部にCRH免疫陽性細胞体が検出され,CRH免疫陽性繊維は視床下部以外にも検出された.現在は,マツカワ,サクラマス,チョウザメなどでも解析を進めている.2.魚類CRHのcDNAクローニング平成24年度にウナギのCRH遺伝子発現量を測定する飼育実験を行う.そこで,リアルタイム定量PCR法を確立するためにウナギ視床下部からCRH cDNAをクローニングする.活ウナギを購入し,視床下部を凍結した.他魚種(コイ,ニジマスなど)の既知のCRH cDNAの塩基配列を基にして縮重プライマーをデザインし,PCR法でCRH cDNAをクローニング中である。3.CRHの時間分解蛍光免疫測定法の確立CRHペプチド量の測定のために,時間分解蛍光免疫測定法を確立する.96穴マイクロプレートを2次抗体で固相化後,抗CRH抗体,標準試料または未知試料,およびユーロピウム(Eu)標識CRHを添加して競合反応させた.最後に増強試薬でEuを遊離させて蛍光強度を測定した.その結果,標準試料1.6ng/mlから100ng/mlの範囲で標準曲線が得られた.本測定系の有効性を確認するために,変動係数,他の神経ペプチドとの交差率,最小検出量,回収率,および代表的な魚種の組織抽出物の競合曲線と標準曲線との平行性の有無を解析中である.魚類におけるストレス系と摂食・生殖系との関連を調べた.ニホンウナギ,マダイ,トラフグ,チョウザメ,メダカなどの多くの魚類の脳内にはストレス関連ホルモンである副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)が存在すること,および,ニホンウナギではCRHが生殖を制御する生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)とネットワークを形成することを組織学的に明らかにした.ニホンウナギの飼育実験により,飼育背景色が体色,摂餌量,成長血中コルチゾル濃度および視床下部CRH mRNA量に影響することが示唆された.[1.ニホンウナギにおけるCRHとGnRHの脳内ネットワーク]ニホンウナギを用いて,生殖を制御する生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)と副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)のネットワークの有無を二重免疫組織化学染色で調べた.その結果,CRH免疫陽性繊維は視床下部および中脳被蓋のGnRH免疫陽性細胞体と,GnRH免疫陽性繊維は視床下部のCRH免疫陽性細胞体とそれぞれネットワークを形成することが示唆された.[2.ニホンウナギにおける脳内CRH遺伝子発現解析]ニホンウナギのCRH遺伝子発現量を測定するために,ニホンウナギ視床下部からCRH cDNAをクローニングし,遺伝子配列情報を得た.この情報を基にして,リアルタイム定量PCR法を確立した.[3.飼育背景色とストレスとの関連]飼育背景色がニホンウナギのストレス系に及ぼす影響について検討した.白または黒背景色でニホンウナギを集団で34日間飼育し,体色,摂餌量,成長,血中コルチゾル濃度および視床下部CRH mRNA量を比較した.体色は、白水槽では明化、黒水槽では暗化した.1個体当たりの摂餌量は黒水槽で多く,体重も黒水槽で重かった.血中コルチゾル濃度は黒水槽で高い傾向があった.視床下部CRH mRNA量は個体差が大きく統計学的に有意ではなかったが,飼育背景色の影響を受ける可能性が示唆された.[4.血中コルチゾル濃度のコントロール法]CRHー副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)系へのコルチゾルのフィードバック機構を解明するための基礎として,人為的な血中コルチゾル濃度のコントロール法を検討した.ニホンウナギを個別飼育し,コルチゾル含有餌を与えて正確な摂餌量を算出した.3時間後の血中コルチゾル濃度には摂餌量と正の相関があったことから,血中コルチゾル濃度のコントロールには経口投与が有効であることがわかった.1.水産重要魚種におけるCRHニューロンの脳内分布:魚類全般における副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH)ニューロンの分布の普遍性あるいは種特異性を解明することを目的として,免疫組織化学染色で水産重要魚種のCRHニューロンの脳内分布を調べた.昨年度に調べたニホンウナギの他に,新たにチョウザメ,メダカ,グッピーにおいて,CRH免疫陽性細胞体が視床下部に,陽性繊維が脳全体に検出された.ヒラメ,マツカワ,サクラマス,コイでは,CRH免疫陽性反応は微弱であった.ニホンウナギを用いて,生殖を司る生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)とCRHのネットワークの有無を二重免疫組織化学染色で調べた.その結果,両ホルモンがネットワークを形成する予備的知見が得られた.

2.ニホンウナギにおけるCRH遺伝子発現解析:CRH遺伝子発現量を測定するための基礎として,ニホンウナギ視床下部からCRH cDNAをクローニングした.CRH cDNAは902bpからなり,翻訳領域は,シグナルペプチド配列,cryptic peptide配列およびCRHペプチドをコードする部分からなっていた.演繹アミノ酸配列は41残基で哺乳類CRHと3残基のみ異なっていた.得られた塩基配列情報を基にジコキシゲニン標識合成オリゴプローブを作製して,in situハイブリダイゼーションでCRH遺伝子発現ニューロンを検索中である.3.CRHの時間分解蛍光免疫測定法の確立:昨年度に着手したCRHの時間分解蛍光免疫測定法についてさらに検討した.CRHと構造の類似しているウロテンシンIおよびIIとの交差率はともに0.3%以下と低く,本測定系の特異性が高いことが判明した.代表的な魚種の組織抽出物の競合曲線と標準曲線との平行性の有無を解析中である.東日本大震災によって,北里大学海洋生命科学部はキャンパス移転を余儀なくされた.研究スペースは他学部の一室を借用している状況で,決して十分ではない,本研究課題は平成23年4月時点では不採択であったが,11月下旬に追加採択された.その後,本研究課題遂行のために研究環境を整えるのに時間を要したため,「研究の進行はやや遅れている」と判断した.25年度が最終年度であるため、記入しない。東日本大震災によって,北里大学海洋生命科学部はキャンパス移転を余儀なくされた.平成24年9月に新研究棟が竣工するまでの間,研究スペースは他学部の一室を借用している状況で,決して十分ではなかった.新研究棟竣後も,本格的に研究を開始する環境を整えるのに時間を要したため,「研究の進行はやや遅れている」と判断した.今年度の夏には海洋生命科学部の新研究棟が完成する.研究環境をできるだけ早く整備して,効率的に研究を進めたい.25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年9月に海洋生命科学部新研究棟が竣工して本格的に研究に取り組めるようになったので,今後は精力的に研究を進めたい.
スギ及びヒノキの針葉に蓄積するロドキサンチンの光防御機能の解明に関する研究

ロドキサンチンの光防御機能を解明することを目的として光合成特性、電子伝達効率(Fv/Fm)、光合成関連タンパク質、色素組成の季節変化などを調べ、以下の結果を得た。(1)ロドキサンチンを蓄積できないミドリスギは野生型のスギ以上に光阻害を受けていたため、ロドキサンチンは光阻害の進行を防止する。(2)被陰処理により光量子量を調節して生育させたスギ苗木を解析し、キサントフィルサイクルの稼働効率が低下し夜間にもゼアキサンチンが残存する条件下でロドキサンチンが蓄積し、蓄積量は過剰な光エネルギーの量と高い相関がある。このため、ロドキサンチンは、夜間にも残存するゼアキサンチンを前駆体として光阻害が引き金となって合成される。(3)標高が異なる4カ所の南向き斜面にあるスギ造林地(標高150m,630m,900m及び1,120m)の陽樹冠の針葉を解析した結果、標高が高いほど光阻害の程度(Fv/Fmの低下率)が大きかった。また、標高間でロドキサンチンの最大蓄積量には差がないが、蓄積及び消失の開始時期には差があるため、ロドキサンチンの蓄積や消失時期が光阻害の指標となる可能性がある。(4)ロドキサンチンが蓄積した厳冬期の屋外の枝を採集し、室内に移して回復過程を解析した結果、夜間のゼアキサンチンが消失した後、ロドキサンチンの消失が始まった。また、消失速度は光阻害の程度が少ないほど早く、ロドキサンチンの消失に伴って減少していた光合成関連タンパク質の量が増加した。(5)九州から北陸に至る地域で選抜されたスギ精英樹クローンを用いて、クロロフィル蛍光及び色素組成の季節変動を解析し、光強度や標高などの環境による変動と、比較するとクローン間の遺伝的変動は小さいが、ロドキサンチンの最大蓄積量や冬期のFv/Fmの最小値にはクローン間で有意な差があり、光阻害耐性品種を選抜できる可能性がある。ロドキサンチンの光防御機能を解明することを目的として生理学的解析をおこない、以下の結果を得た。(1)冬期にロドキサンチンを蓄積する野生型のスギとロドキサンチンを蓄積できない突然変異体ミドリスギを用いて、光合成速度、光飽和光合成速度、電子伝達効率(Fv/Fm)、光合成関連タンパク質、色素組成の季節変化を調べ、ロドキサンチンを蓄積できないミドリスギが野生型のスギ以上に光阻害を受けていることを明らかにした。(2)ロドキサンチンを蓄積した野生型のスギ苗木を室内に移すと短期間でロドキサンチンが消失することを利用して、ロドキサンチンの蓄積した野生型のスギと消失させた野生型のスギを同時に直射日光にあてた。ロドキサンチンを消失したスギは、消失過程で光飽和光合成速度と電子伝達効率の増加が見られたが、再度直射日光にさらされるとロドキサンチンを蓄積したスギよりも強い光阻害を受けた。この結果から、蓄積したロドキサンチンは光合成アンテナに到達する光を減衰させること、冬期に直射日光下で深刻な光阻害を受けるのはミドリスギだけでなく、ロドキサンチンの蓄積の有無により野生型のスギでも観察できる普遍的な現象であることが解明された。