hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
定常電場下で駆動する直流型ナノ・マイクロモーターおよびポンプの創出

本研究課題は,モルフォロジーを制御した単成分の固体粒子を用いて,定常直流電場下で周期運動を示す極めてシンプルなマイクロ動力システムの構築を目指すものである.最終年度となった本年度は,粒子の周期運動のメカニズムを検討すべく,対流の可視化実験および系に流れる電流値の測定を行った.対象としては,最も単純な形状である球状を保持できる微小水滴を用いて,振動運動が発現するメカニズムの解明を試みた.微小水滴の陰極→陽極,および陽極→陰極において運動速度が異なる理由に関して,トレーサーを用いた対流の観察によって,原因を明らかにした.また,微小な電流測定可能な実験系を試行錯誤の末に構築し,静電シールドを設置することで水滴の振動運動の周期に対応した電流のpAオーダーの電流変化の振動を測定することに成功した.また,微小水滴が時間とともにその体積を減少させていることに注目し,体積の変化速度と水の電気分解の式から,数10 μAの電流が常に流れていることを見出した.以上の電流の測定結果から,微小水滴が振動運動を行うメカニズムに関して考察を行った.また,予備的な検討に留まってしまったものの,微細加工技術を用いて緻密に設計した二次元平板電極を用いて粒子の運動を観察し,これまでの針状電極を用いた実験系とは異なる特徴的な運動が見られることも確認した.以上の研究成果は,効率的なマイクロモーター・ポンプの設計指針を提案するうえで重要な知見となると考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年,プロセスのダウンサイジングは注目を集めているが,それに伴って微細加工技術(MEMS)が盛んに研究されている.微小空間における技術のさらなる発展のためには,そのスケールで効率的に駆動する動力源の提供が必要となる.本研究の予備的な実験として単純な形状の固体粒子を含む油中に針状電極を配置して直流電圧を印加することで,自転や公転運動などの比較的単純な周期運動が発現することを見出している.今年度は,単純な形状の固体粒子の代わりに特徴のある固体粒子として,コイル状粒子および歯車型粒子を用いることで,粒子の形状を変化させることで運動にどのような変化が見られるかを検討した.コイル状粒子では,振動運動の他に,新たな運動モードとしてコイルの長軸周りの回転運動が発現することを見出した.これらの周期運動は,電圧によって速度を制御することが可能である.また,運動停止時の電圧よりも運動開始時の電圧のほうが高いというヒステリシスの発現を確認した.歯車型粒子を用いた実験では,自転運動や公転運動の他に,自転運動を伴った振動運動を観測した.さらに,これらの異形粒子に関して対流の可視化実験を行うことで,電圧印加によって誘起される電極間近傍の対流によって粒子の特徴的な運動が発現することを見出した.また,実験自体は予備的な検討に留まっているが,粒子の周期運動が発生している間,電極間に流れる微弱な電流値変化を測定できる装置を,試行錯誤の末,作製した.ピコアンペアレベルの電流値の変化を検出できる本装置は,今後,粒子の周期運動が発現するメカニズムを解明する上で非常に有用であると考えられる.特徴的な形状の粒子を用いることで新たな運動モードを発現できることを見出しており,電圧や粒子形状を変化させることで用途に応じたマイクロモーターを創成できることが期待されるためである.また初年度の成果をまとめた論文を投稿中である.本研究課題は,モルフォロジーを制御した単成分の固体粒子を用いて,定常直流電場下で周期運動を示す極めてシンプルなマイクロ動力システムの構築を目指すものである.本年度は,前年度新たに見出したコイル状粒子の長軸周りの回転運動(Corkscrew Rotation)に関して,種々の実験条件が運動に与える影響を詳細に検討した.その結果,形状はほぼ同一な螺旋状粒子であるにもかかわらず,粒子種(金属or有機物)によって回転方向が異なることがわかった.さらに,粒子周りの対流の可視化およびラプラス方程式を用いた二次元シミュレーションによって電場解析をおこなった.これによれば,電極間に粒子を配置した際,粒子の電気特性によって,電場の歪み形状が異なることで粒子周りの対流が変化する.この粒子が誘起した特徴的な対流の向きによって粒子の回転運動の方向が決定すると考えられる.その他,コイル状粒子以外でも粒子形状に応じて様々な周期運動モード(自転・公転・振動運動など)を発現することを見出しているが,運動モードの分岐が発現するメカニズムの解明のために,ピコアンペアレベルの電流値の変化を検出できる装置を構築し,粒子の周期運動が発現する際,電極間の電流値がピコアンペアレベルの極微小な振幅をもって同位相で振動することを見いだした.これらの結果は,新規な効率的ミクロ動力供給システムを創生する上で,非常に重要な知見であると考える.革新的なマイクロデバイス技術の実現に向けて,新たな動作原理に基づく単純なマイクロ動力供給システムを構築・提案することができ,本研究課題の初報として論文発表をすることができた(D. Yamamoto, et al., Chem. Lett. 2017).さらに,初報の実験的検討を基にして,特徴的な粒子を用いることで新たな運動特性を付与し,運動方向および運動速度の制御に成功している.この結果に関しては,第二報として論文を投稿中である.現在は,動力源としての応用が見込める高性能なマイクロモーターやポンプのプロトタイプを作製することを試みており,本研究課題申請時の研究計画に示した通りの進度で,おおむね予定通りに進展していると言える.

本研究課題は,モルフォロジーを制御した単成分の固体粒子を用いて,定常直流電場下で周期運動を示す極めてシンプルなマイクロ動力システムの構築を目指すものである.最終年度となった本年度は,粒子の周期運動のメカニズムを検討すべく,対流の可視化実験および系に流れる電流値の測定を行った.対象としては,最も単純な形状である球状を保持できる微小水滴を用いて,振動運動が発現するメカニズムの解明を試みた.微小水滴の陰極→陽極,および陽極→陰極において運動速度が異なる理由に関して,トレーサーを用いた対流の観察によって,原因を明らかにした.また,微小な電流測定可能な実験系を試行錯誤の末に構築し,静電シールドを設置することで水滴の振動運動の周期に対応した電流のpAオーダーの電流変化の振動を測定することに成功した.また,微小水滴が時間とともにその体積を減少させていることに注目し,体積の変化速度と水の電気分解の式から,数10 μAの電流が常に流れていることを見出した.以上の電流の測定結果から,微小水滴が振動運動を行うメカニズムに関して考察を行った.また,予備的な検討に留まってしまったものの,微細加工技術を用いて緻密に設計した二次元平板電極を用いて粒子の運動を観察し,これまでの針状電極を用いた実験系とは異なる特徴的な運動が見られることも確認した.以上の研究成果は,効率的なマイクロモーター・ポンプの設計指針を提案するうえで重要な知見となると考えられる.前年度得られた結果を基に,各運動モードが発現する典型的な実験条件に関して,電極間に流れる電流値や粒子のゼータ電位の時間変化を測定し,本システムの電気化学的性質を調べる.また,理論的検討では,電気化学的な機構を組み込んだ運動モデルを構築する.まず,様々な電極配置に関して,ラプラス方程式を用いて電位プロファイルを計算する.そして,誘電分極した様々な形状の粒子を球形要素の集合体と見立て単純化し,並進方向,回転方向それぞれに対して粘性抵抗,および電気化学的な力の項を考慮に入れて運動方程式を解く.推進力については電位プロファイルから静電力および誘電泳動力を見積もり,粘性抵抗は実際の粒子運動の速度変化、粒子形状からそれぞれ推算し,実験結果との比較を行う.粒子サイズが小さい場合にはこれに加えて,熱揺らぎの項も加える.以上のことを考慮しても,粒子の運動を再現できない可能性があるが,その場合にはその他の要因を考える。例えば、界面活性剤を用いているため、逆ミセルなどの分子集合体による移流の影響などがあれば,このモデルからのずれが予想されるが,この場合には界面活性剤濃度を変えるなどして分子集合体の形成を制御して実験する必要がある.以上の検討から,粒子形状や電場によって異なる各種運動を表現できる包括的なモデルを提案するとともに,諸因子を操作することで運動指向性を予測して自律運動を自在に制御することを目指す.更に,そうしてできた数理モデルに関して,無次元パラメータを導入することで運動の物理を理解して本実験条件とは異なるスケールのシステムにおいても運動を予測可能なモデルを作成し,マイクロからナノへダウンサイジングする際の設計指針を確立する.これまでの実験的・理論的検討を基に,マイクロ空間・流路内において,粒子形状および電場を厳密に制御したマイクロモーターやポンプのプロトタイプを作製する.今現在,マイクロモーターシステムとしては,体内のナノモーターを模倣したミクロ物質を運搬するシステムを考えている.
伸張性収縮による筋発揮張力の減少とその後の回復に筋小胞体機能変化は関与するか?

伸張性収縮(ECC)による筋収縮力の減退に、筋小胞体(SR)のCa2+ハンドリング機能、及び筋線維膜の興奮性が関与するか否かを検討するために、ラット骨格筋のSR機能とNa+-K+ポンプ機能に着目し検討を行った。その結果、ECCは筋発揮張力の減少、SR Ca2+放出能力の減退、そしてNa+-K+ポンプ機能の減退をもたらし、ECCによる筋発揮張力の減少は、SR Ca2+ハンドリング機能の減退と筋線維鞘の興奮性の低下が関与していることを示唆するものであった。短縮性収縮による収縮力の減退は、筋小胞体の機能不全がその大きな要因であることが知られている。筋が引き伸ばされながら力を発揮する形態の伸張性収縮が行われると、筋発揮張力の直後の減少だけでなく23日後に減少のピークが発現すること、また遅発性の筋痛が生じることなどから、短縮性収縮とは異なる筋疲労の発生メカニズムが存在することが知られてきている。そこで本研究では伸張性収縮直後、及び回復過程における筋発揮張力と筋小胞体の機能変化との関係について検討する。平成21年度は、伸張性の収縮回数の違いに依存して発揮張力の減退が、興奮収縮連関の機能障害、特に筋小胞体の機能変化に左右されるのか否かを検討した。9週齢のWistar系雄性ラット40匹を用い、これらを伸張性収縮群(ECC)、等尺性収縮群(ISO)及び対照群(CONT)に分類した。ECC群には膝関節角度30180°で電動式脚伸展装置により電気刺激を伴う脚伸展を、ISO群には膝関節角度90°での電気刺激による等尺性筋収縮を、それぞれ1秒間の筋収縮を100500回行わせた。筋収縮終了直後、長指伸筋及び前脛骨筋を摘出し、分析に供した。最大等尺性収縮力はECC及びISOとともに100回の筋収縮以降において5%水準で有意な減少がみられた。また、筋小胞体Ca^<2+>-ATPase活性は、ECCでは300回の収縮以降に、ISOでは100回以降に5%水準で有意な減少がみられた。これらのことから、筋収縮に伴う等尺性収縮力の減少にはECCでは300回以降に、ISOでは100回以降において、筋小胞体機能の低下が関与することが明らかとなった。筋が引き伸ばされながら力を発揮する形態の伸張性収縮が行われると、筋発揮張力の直後の減少だけでなく23日後に減少のピークが発現すること、また遅発性の筋痛が生じることなどから、短縮性収縮とは異なる筋疲労の発生メカニズムが存在することが知られつつあるが、不明確な部分も多い。そこで本研究では伸張性収縮直後、及び回復過程における筋発揮張力と筋収縮機能変化との関係について検討する。平成22年度は、伸張性の収縮回数の違いに依存して発揮張力の減退が、興奮収縮連関の機能障害に依存するのか否かを検討するために、平成21年度で得られた結果を鑑み、新たにWistar系雄性ラット32匹に伸張性収縮(ECC)、あるいは等尺性収縮を負荷した。ECC群には右脚膝関節角度30180゚で電動式脚伸展装置により電気刺激を伴う脚伸展を、ISO群には右脚膝関節角度90゚での電気刺激による等尺性筋収縮を、それぞれ1秒間の筋収縮を100,200,300,500回行わせた。なお、左脚は対照脚とした。筋収縮終了直後、長指伸筋及び前脛骨筋を分析に供した。最大等尺性収縮力はECC及びISOとともに、全ての収縮回数において対照脚と比較して有意な減少が確認された。しかしながら、収縮回数が同じ場合、ISOと比較してECCによるその減少は顕著に大きかったことから、収縮様式の違いによる筋収縮機能の減退メカニズムに差異があることが確認された。活動性の筋疲労、特に短縮性収縮による収縮力の減退は、筋小胞体の機能不全がその大きな要因であることが知られている。筋が引き伸ばされながら力を発揮する形態の伸張性収縮が行われると、筋発揮張力の直後の減少だけでなく23日後に遅発性の筋痛が生じることなどから、短縮性収縮とは異なる筋疲労の発生メカニズムが存在すること明らかになってきているが、不明瞭な部分も残されている。そこで本研究では伸張性収縮における筋発揮張力と筋収縮機能変化との関係について検討する。

平成23年度は、伸張性の収縮回数の違いのみならず、1回の収縮にかかる時間を変化させ[4秒収縮(1秒収縮・1秒弛緩・2秒休息)あるいは2秒収縮(1秒収縮・1秒弛緩・0秒休息)]、一回の収縮弛緩時間の違いが発揮張力の減退に及ぼす影響を興奮収縮連関の機能障害に着目し検討した。平成21・22年度で得られた結果を鑑み、新たにWistar系雄性ラット30匹に伸張性収縮を負荷した。右脚膝関節角度30180°で電動式脚伸展装置により電気刺激を伴う脚伸展を、それぞれ筋収縮を100,200,300回行わせた。なお、左脚は対照脚とした。筋収縮終了直後、長指伸筋及び前脛骨筋を分析に供した。最大等尺性収縮力は4秒収縮及び2秒収縮とともに、全ての収縮回数において対照脚と比較して有意な減少が確認された。しかしながら、収縮回数が同じ場合、4秒収縮と比較して2秒収縮によるその減少は顕著に大きかったことから、1回の収縮に要する時間の違いによる筋収縮機能の減退メカニズムに差異があることが確認された。短縮性収縮による収縮力の減退は、筋小胞体の機能不全がその大きな要因であることが知られている。一方、伸張性収縮の筋発揮張力の減少は、直後よりも収縮後23日でピークが発現すること、また遅発性の筋痛が生じることなどから、異なる筋疲労の発生メカニズムの存在が指摘されている。そこで本研究では伸張性収縮後の筋発揮張力の減少と筋小胞体の機能変化、あるいは筋線維膜の興奮性の指標となるNa+・K+ポンプ機能との関係について検討した。伸張性の収縮回数の違いに依存して発揮張力の減退が、興奮収縮連関の機能障害、特に筋小胞体の機能変化に左右されるのか否かを検討した。9週齢のWistar系雄性ラット80匹を用い、これらを伸張性収縮群(ECC)、等尺性収縮群(ISO)及び対照群(CONT)に分類した。ECC群には膝関節角度30180°で電動式脚伸展装置により電気刺激を伴う脚伸展を、ISO群には膝関節角度90°での電気刺激による最大筋収縮を、100500回行わせた。筋収縮終了直後、長指伸筋及び前脛骨筋を摘出し、分析に供した。最大収縮力はECC及びISOとともに100回の筋収縮以降において5%水準で有意な減少がみられた。ECCにおいて、カルシウムイオノフォアを付した筋小胞体Ca2+-ATPase活性及び、Ca2+吸収速度は、100回の収縮では変化が見られなかったが、200回の収縮で有意な増加が、一方300回以降では有意な減少が認められたが、ISOには変化が認められなかった。Ca2+放出速度及び、Na+・K+ポンプ機能はECCにより有意な減少が認められたが、ISOには変化が認められなかった。これらのことから、ECCに伴う最大筋収縮力の減少には筋小胞体Ca2+放出力、そしてNa+・K+ポンプ機能の減退が関与することが明らかとなった。伸張性収縮と等尺性収縮との様式の違いによる筋収縮機能の減退メカニズム(筋線維膜の興奮性)に差異があることが確認されたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度はまず、4秒収縮(1秒収縮・1秒弛緩・2秒休息)あるいは2秒収縮(1秒収縮・1秒弛緩・0秒休息)の伸張性収縮に伴う興奮収縮連関の機能変化について生化学的及び生理学的に検討する。特に、筋小胞体機能及び筋線維膜興奮性に着目し検討を行っていく。
腸管寄生性原虫赤痢アメーバにおけるオートファジー遺伝子Atg8の機能解明

Atg8脂質修飾に重要なAtg5-2/16複合体の同定を行った。相同性のあるAtg5, 12, 16分子に加え、Entamoeba特異的な分子が同定された。赤痢アメーバAtg8の脂質修飾に独自の制御が示唆された。Atg8とその脂質修飾に関与するAtgについて真核生物全体を対象に系統解析を行ったところ、赤痢アメーバのAtg8は進化速度が極端に速いことを明らかにした。Atg8脂質修飾に関与する分子群については一般的な系統樹と相同の樹形であり、脂質修飾の分子メカニズムを保存する一方で、Atg8の機能分化が進んでいる可能性が示唆された。Atg8遺伝子発現抑制株の貪食胞のプロテオーム解析を行い、127のAtg8により制御させる候補タンパク質を同定した。これまで貪食胞への局在が知られていなかったSNAR分子なども含まれており、赤痢アメーバにおける貪食胞成熟メカニズムの理解に新たな知見を与えた。赤痢アメーバにおけるストレス誘導性オートファジーについて、Tor阻害剤処理によりシスト化に伴い出現するchromatoid body (ribonucleoprotein[RNP]が集積し、結晶のように見える構造)が観察された。赤痢アメーバシスト化の分子メカニズムは明らかでないが、飢餓ストレスが要因の一つと考えられている。Atg8との関与を検討する必要があるが、Torシグナル下流にストレス応答が起こる可能性が示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。オートファジーは、真核生物に広く存在する生物現象であり、その機能は生命の基本過程に広く関与することが明らかにされている。しかし一部の例は全ての生物における機能の代表ではない。そこで本研究では初期に分化し、ヒト腸管内の嫌気環境に適応した寄生性原虫赤痢アメーバを用い、Atg8の関与する分子過程の解明し、オートファジーの普遍性と多様性を明らかにしたい。1)Atg8の貪食胞成熟における機能の解明-貪食胞のプロテオーム解析-:Atg8遺伝子発現抑制株と親株からヒト血清コートしたマグネティックビーズを取り込んだ貪食胞を精製し質量分析にかけ、Atg8遺伝子発現抑制株で動員が減少している分子群を同定した。2回の試行から1.5倍以上変化した127タンパク質を見いだした。2)Atg8と赤痢アメーバ代謝系の関与の解明:以前の研究から赤痢アメーバAtg8が解糖系酵素と結合する可能性が示されている。そこでructose1,6-bisphosphate aldolase(ALDO), triose phosphate isomerase (TPI)のタグ融合タンパク質発現株を作成し、Atg8との結合を確認した。さらにグルコース除去条件下、野生型ではALDO, TPI共に活性が60%程度に低下するが、Atg8gs株ではTPIの活性低下が観察されなかった。Atg8による解糖系制御の存在が示唆された。3)Atg8脂質修飾制御機構の解明:Atg5-12複合体構成分子候補の遺伝子発現抑制株を作成したところ、いくつかの遺伝子でAtg8の脂質修飾が変化することが確認された。4)赤痢アメーバにおけるストレス誘導性オートファジーの検討:GFP-Atg8株を用いてストレス誘導性オートファジーが赤痢アメーバに存在するのか、画像解析で検討した。Tor阻害剤の効果を検討したが、再現性を得るための条件検討が必要である。1)Atg8の貪食胞成熟における機能の解明-貪食胞のプロテオーム解析-:同定したタンパク質の一部は貪食胞上に局在が確認されたことから、実験系の妥当性が示され、順調に推移している。2)Atg8と赤痢アメーバ代謝系の関与の解明: Atg8と解糖系酵素の結合が再現し、Atg8遺伝子発現抑制株での異なる制御が明らかになった。赤痢アメーバは嫌気代謝を行うため、解糖系が唯一のATP産生経路である。これまで小胞輸送系との関わりは検討されて折らず、新しい視点を見いだすことができた。3)Atg8脂質修飾制御機構の解明:Atg5-12複合体構成分子候補が実際Atg8脂質修飾に関与していることが示された。赤痢アメーバにユニークな分子も存在しており、独自の制御方法の発見が期待される。4)赤痢アメーバにおけるストレス誘導性オートファジーの検討:条件検討に時間がかかっている。他種生物ではストレス応答によるGFP-Atg8の局在変化を検出することは頻繁に行われているが、赤痢アメーバの実験系では上手く進まなかった。他のトピックと比較すると進展が遅いが、ユニークな現象の発見につながる可能性があると考えている。

これまで貪食胞への局在が知られていなかったSNAR分子なども含まれており、赤痢アメーバにおける貪食胞成熟メカニズムの理解に新たな知見を与えた。赤痢アメーバにおけるストレス誘導性オートファジーについて、Tor阻害剤処理によりシスト化に伴い出現するchromatoid body (ribonucleoprotein[RNP]が集積し、結晶のように見える構造)が観察された。赤痢アメーバシスト化の分子メカニズムは明らかでないが、飢餓ストレスが要因の一つと考えられている。Atg8との関与を検討する必要があるが、Torシグナル下流にストレス応答が起こる可能性が示唆された。1)Atg8の貪食胞成熟における機能の解明2)Atg8と赤痢アメーバ代謝系の関与の解明3)Atg8脂質修飾制御機構の解明(Atg5-12複合体構成分子の解析)について、昨年度の結果を元にした解析を進める。また、4)赤痢アメーバにおけるストレス誘導性オートファジーの検討については条件検討を続け、再現性のあるモデル系を確立する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
高出力紫外レーザ用光学平面の超精密加工と表面の評価

本研究は、紫外の高出力レーザに使用できる高精度、高透過率もしくは高反射率、高レーザ耐力、高信頼性を有する平面光学素子を提供し、高出力エキシマ・レーザおよびレーザ核融合の開発を側面より強力に支援することを目的とする。高出力レーザの現状での最大の問題点は、レーザ照射による光学素子の損傷である。レーザ損傷のしきい値が高くなれば、高出力レーザの開発が容易になると共に、装置全体を小型化し、高信頼化できる。本研究の研究実績および結果を要約すると以下のようである。1)紫外用光学ガラスとして常用されている合成石英、新しく紫外用に開発されたULTRA30並びに従来硝種であるFK5を選び、その紫外域での透過率の測定を行なうと共に、それらの光学ガラスを各種方法で超精密加工を行ない、サブnm rmsの表面粗さを得た。2)小型空冷のアルゴンイオンレーザを購入することにより内部全反射顕微鏡システムを完成させ、その検出限界を検討した。検出感度は強い異方性を有し、レーザの光路と垂直方向の欠陥に対しては感度が高く、重力波検出用の超高精度光学部品の表面欠陥をも検出した。3)光学ガラスの超精密研削で研磨面よりも滑かな面を創成することが出来る。しかし材料の透過率は研磨面に比べ0.3%低下することを明らかにした。4)フロートポリシングにより合成石英を0.1nm rms以下の表面粗さに仕上げることができ、その面は内部全反射顕微鏡で観察しても欠陥が検出できないことが明らかとなった。5)各種加工を施した3硝種の面にYAGレーザの3倍高調波である波長355nmのレーザを照射してレーザ耐力を測定した結果、材料としては表面のレーザ耐力は合成石英、ULTRA30、FK5の順に高く、FK5のフロートポリシング面のレーザ耐力は17.2J/〓であり、従来法である合成石英光学研磨面に比べ1.7倍レーザ耐力が高いことが明らかとなった。
教授・学習行動パターンのプロフィール分析及び診断の試み

本研究は、教師の教授行動と生徒の学習行動のパターンについて多面的に解析し、教授・学習行動をコンピューター診断する基礎資料を得ることを目的とした。その中でも、今回は教師の学習、指導観に焦点を当てて調査し、分析した。〈対象〉愛知県・名古屋市(全区にわたる)の現職の教師(算数・数学、国語、英語を教えているか、免許を持っている)、約900名を対象とした。年齢は20代から50代まで幅広くお願いした。〈調査内容〉教師の一般的な勉強(学習)観、授業の仕方(教材の準備、授業中での授業の進め方など、授業後の対応)、家庭学習についての内容を含んだ調査である。さらに、できる・できない生徒、やる気のある・ない生徒に対する指導観について同じ項目で質問した。〈解析方法〉次のステップによって解析を進めた。(1)まず、一般的な学習観についての項目分析(因子分析)し、3つの尺度によってパターン解析(SPSSのデータパターン解析)を行った。経験年数、性別、教科の違いによるパターンの出現頻度を比較検討した。(2)教師の指導観についても、まず、因子分析を使い項目分析し、尺度(授業中の指導の7因子、家庭学習の2因子を抽出した)を構成した。続いて、データパターン解析によって指導のパターンを類型化する求めた。特に、経験年数、性別、教科によってパターンの出現がどう異なるか、できる・できない生徒、やる気のある・ない生徒に対しても解析を加えた。ここまでの分析はほぼ終わり、教科内容や教師の年齢によって指導観がかなり違うことが明らかとなった。今後、児童の学習法さらには、担任の教師の観念としての指導法と実際とのズレなどを検討し、教師の指導の診断に活用できる資料を得る。これは、ATIの研究であり、学習や指導法がコンピューターによって即座に診断できれば、実践的な意味は十分にある。
Schur函数を利用した結び目の量子不変量の特殊値とその補空間の幾何

結び目や3次元多様体の量子不変量を構成する時にゼータ函数のようなものが生じる場合が多々ある。例えば、3次元多様体の量子SU(2)不変量の場合は有限和の補正項として、結び目や3次元多様体のKonsevitch不変量では多重ゼータ函数の特殊値として、というふうにゼータ函数が表に出てくる。そこで、3年目も引き続きゼータ函数のq類似に関する研究を行った。これらの結果の一部は2006年にForum Math.に発表予定である。量子不変量の1つであるJones多項式の特殊値の極限をとることで補空間の体積が導きだされることが実験的に確かめられている。これは体積予想と呼ばれていて、様々な検証が行われている。研究代表者はこの予想をJones多項式の2変数化のHOMFLY多項式で検証を行った。するとある場合は体積が導き出されるが、体積以外の値も出てくることが確かめられた。これは現在、論文にまとめている最中である。そこで、今年度はこのゼータ函数のq類似に関する研究を行った。q類似の意味はqを1に近づけた時に、全平面でもとのゼータ関数に収束するような函数ということである。ゼータ函数には様々な拡張があり、そのうちの1つに指標を使ったディレクレのL函数というものがある。これは自明な指標の時な普通のゼータ函数に一致する。このディレクレのL函数をq類似の意味での拡張を行った。即ち、qを1に近づけた時に、全平面でもとのL函数に収束するような函数を構成した。これは指標が自明な場合はqゼータ函数に一致する。さらに、qゼータ函数の数値計算をいくつか行った。その中で特に興味があるのはqを変化させた場合にもとの零点がどのように変化するかである。これはリーマン予想のq類似に相当する問題でもある。(これらの結果は若山(九大)・山崎氏(九大)との共同研究で投稿中)その結果、qを0に近づけた場合にもとの非自明な零点は実軸上へ向かっていることが分かった。また自明な零点は負の整数に収束していることが分かった。他にも様々な予想が推測されたので、現在その証明を行いつつある。そこで、2年目も引き続きゼータ函数のq類似に関する研究を行った。q類似の意味はqを1に近づけた時に、全平面でもとのゼータ函数に収束するような函数ということである。特にqゼータ函数の数値計算をいくつか行った。さらに、リーマン予想に付随した問題、例えば零点の分布具合やある整数以下の零点の個数など様々は問題に関する研究を行った。
初期ネーデルラント絵画における加筆肖像に関する研究

本研究では、初期ネーデルラント絵画の領域で、完成後一定期間をおいて加筆された肖像のある絵画作品を収集し、それを様々な美術史的観点から考察した。この領域は、中世以来初めての本格的な再現的自然主義を発達させたことで知られる。画面をもう一つの世界の一部として実現し、現実にはない理想や願望を投影するための仮想的な場が求められたものと思われる。加筆肖像は、そのような画面と観者との相互交流の痕跡として理解できる。今年度は、<メロド三連画>と<キリストの洗礼三連画>の妻の加筆肖像をめぐる諸問題を調査した。また、11月にワシントンで開催された、二連画の展覧会において、肖像のある翼画を添付することによって、加筆されたと見なすことのできる肖像画の諸例を調査した。後者について、二番目の妻の肖像が加筆されたことは、すでに明らかにされているが、その意図や中央画面の図像内容やその選択については未だ十分に説明されておらず、J.ファン・ビストホーフェン等が提示した、夫が自らの家族を回顧的なまなざしで記録しようとしたという意見が定説となっている。しかし筆者は、ブリュッヘで古文書を再調査し、寄進者夫妻の唯一の男子フィリップが没したのは1月頃だったこと、および全体的状況から判断して、彼がかなり病弱だったと思われる証拠を発見した。こうしたことから、1520年12月に三連画が聖堂に寄進されたのは、フィリップの死と関連するという仮説をたて、三連画の制作目的の中心には、後継者の無事な成長祈願があることを論証した。この仮説に基づき、中央パネルの図像内容を説明し、二度目の妻を外扉に描き加えたのは、家系の継承を確実なものとするために、男子誕生を祈願してのことではなかったかと考えた。複数の妻たちが描かれる画像の中で、二度目の妻は赤い衣装を身にまとうことが多いのに、本図で二人の妻などがほぼ同じ衣装を身に着けているのは、まさに継承の問題を視覚化するためではなかったかと考えられる。この議論は、2007年1月に福岡アジア美術館で開催された美術史学会西支部例会で口頭発表を行った。今年度は、修復に関する問題と自然描写に関する問題を中心に、加筆肖像に関連する研究活動を行い、また、昨年度の研究に基づいて、いくつかの研究発表を行った。修復の問題は、研究代表者が関わった他の科研の報告書のためにまとめたが、芸術作品の科学的調査と深く関連し、こうした調査の過程で加筆肖像が発見されることも多いので、本研究との結びつきも深いものである。ここでは、15世紀のフランドルを代表する《ヘントの祭壇画》の修復史を軸に、1950年の修復前後の思想的変遷を扱う報告を行った。この祭壇画には、肖像ではないものの、いくつかの興味深い加筆が見られる。そこで、加筆の問題が自然主義の問題と深く関わることを探求した。自然描写に関しては、実際の加筆というより、風景表現をめぐる言説の中に、想像力の中で絵の中に入るという陳述のあることをまず論じ(中国の樹石論、ロココ時代のディドロのプロムナードなど)、風景表現の中に肖像を描きこむ具体的な作例(16世紀、アントウェルペンで制作された絵画史上向作品)を探った。さらに、近代と風景表象との関係を論じるシンポジウムに、提題者として参加した。昨年の成果を踏まえた発表としては、《メロド三連画》に関する論文を『美術史』に発表した。また《キリストの洗礼三連画》に関する発表をネーデルラント美術学会(日本語)、国際美術史学会(英語)で行った。また、描かれた風景へ入り込む願望と、加筆の形で絵の中に入り込む事態との関係を論じた発表を国際美学会(英語)で行った。さらに画像一般と観者との関係について、フェルメール作品を対象として扱った論文(英語)を発表した。本年度は、本研究の最終年度に当たるので、一年目に行った加筆肖像の具体的事例や分析結果、二年目に行った研究発表での反応を元に、研究成果を英文でまとめた。導入部では、加筆肖像研究の意義を論じた(昨年度の口頭発表“Stepping in apainting,"the XVIIth International Congress of Aesthetics, 13 July, 2007, Ankara, Turkeyがウェブ上の論集に掲載された)。第一章は、ロベール・カンパンの《メロド三連画》、第二章は、ヘラルト・ダヴィットの《キリストの洗礼三連画》を取り上げ(国際美術史学会で発表、2009年6月刊行の論集に掲載予定である)、家門の継承問題を軸に加筆の問題を論じた。第三章は、ハンス・メムリンク《モレーリ三連画》など複数作品を取り上げて、同時代の子供の肖像の加筆にこめられた意味を考えた。

第四章は、子や孫などの後世の家族による加筆問題を、先祖へのオマージュとして論じ、第五章は、ロヒール・ファン・デル・ウェイデン《ローラン・フロアモンの二連画》などを取り上げ、個人の肖像の加筆問題をまとめた。第五章は、「1499年の画家」《クリスティアーン・ド・ホントの二連画》などを取り上げ、聖職者の継承の問題を考察した。また、補遺1では、加筆に関する技術的な諸問題をまとめ、補遺2では、肖像が消去された例を、特にヒエロニムス・ボスの作品を中心に論じた。本論は、加筆問題を正面からとりあげた研究として類例がなく、時間差のある絵画面の形成を論じることで、絵画の主題解釈に新しい視座を与えるものとして重要である。
近世蚕種市場の展開と村落組織の変容-上田藩上塩尻村の蚕種商人経営と村落内諸組織の動態分析-

本研究は、近世上田藩上塩尻村の村落内諸組織の構造とその歴史的変化の実態を、蚕種取引を中心とした市場経済化との関わりで明らかにしようとしたものである。3年の調査研究によって以下のような成果をあげることができた。1)同村内の農民は、全国的に市場経済化の進む「宝暦天明期」に蚕種商人として関東筋を中心に東日本一帯で活動するようになり、18世紀末には村内人工の15%、120名前後が蚕種商人として蚕種の生産・取引活動に従事するようになった。2)蚕種商人は、特にその生産と販売の単位は、当初多くの場合有力養蚕農家の同族的本家分家集団であったが、文化・文政期以降、蚕種販売市場(種場)毎の商人仲間(連)を形成するようになり、その市場活動全体の秩序は神明講(蚕種商人仲間)によって維持された。3)天保期以降、上塩尻村は周辺の諏訪部村・秋和村・生塚村・下塩尻村から蚕種を仕入れ、かつ最大の蚕種生産、蚕種販売を行う村として中心的な位置を占めた。4)上塩尻村内の人ロは、天明3年(1783年)の788人から幕未期まで変動しながら40名程度の増加を見たに過ぎない。しかし宗門帳家の「家」数は同期間に倍増している。この増加は、蚕種取引活動が村内に一般化した19世紀前半に多くみられた。これは蚕種商人活動によって家業・家産を拡大した農家が「分家」を多く輩出し、直系親族を中心とする家が増加した事によって生じた。幕末期、新たに台頭した農民を中心に村内秩序が再編された。5)総じて、蚕種生産・取引が活発化する18世紀後半から19世紀にかけて上塩尻村内のイエ・ムラ的組織は、その結合の仕方を蚕種生産・取引を軸とした市場経済的結合へと大きく変化していった。その詳細な検討は今後の課題だが、本研究において、それらの結合構造の大枠を史料の調査分析に基づいて明らかにしえた点は大きな成果であろう。I本研究では、今年度、以下のように史料調査と史料整理を行った。(1)佐藤嘉三郎家(上田私立博物館)と原佳子家の所蔵文書を実際に精査することによって、上塩尻村の村政一般に関する史料が豊富に残存しているのは明和期以降明治初期までであることが内容的に確認できた。(2)原家文書については、今回原家の了解を得て、史料全体の詳細な史料目録の作成に着手した(現在進行中)。(3)佐藤家、原家の文書群と藤本家(上田市博蔵)の文書から蚕種取引関係の文書史料を選択し、マイクロフィルムに撮影した。原家に関しては目録作成作業の途中なので、マイクロフィルム撮影は終了していない。II史料の分析に関しては以下の作業を行い、新しい知見を幾つか獲得できた。(1)村内農民の系譜関係と同族関係を明らかにするため村内諸家の家系図と宗門人別帳を分析した。この作業によって、a)宗門人別帳の家数と実際の家数は異なること、b)実際の家数は天明期から天保期にかけて増大したこと、c)村内には大まかにみて14の同族(マケ)があり、d)蚕種業が盛んになる天明期以降有力な同族集団が拡大してくること、などの事実を確認できた。

(2)御注進帳をはじめとする村政文書を通じて、この村が明和期以降、次第に多くの蚕種商人を排出するようになり、寛政末に結成される信州商人仲間「神明講」の中心母体となるプロセスが具体的に明らかとなった。(3)蚕種商人は、いくつかの有力マケ(佐藤・清水・馬場・塚田・山崎)から排出されており、蚕種の取引活動は蚕種の生産活動が前提であるという事実を発見した。これは蚕種市場の特性を解明する上で重要な事柄である。(4)蚕種市場は、仕入れ地を奥州とし、販売地は上州・武州・相州・濃州・尾州・甲州・信州と広範囲にわたっていた。「蚕種仲間」は主に蚕種市場の取引秩序を維持するために不可欠の存在であることがわかった。III以上の史料調査・整理・分析の結果や情報交換は、Eメール等を利用して随時おこなった。今年度は明和期以降の上塩尻村の全体構造と蚕種市場・蚕種商人活動の把握に力点をおいた研究が中心だったが、同族集団と土地所有、農業・養蚕・蚕種取引の経営的実態、水利関係、支配・行政に関わる村落組織の実態などがまだ明らかにされていない。今後これらを明らかにすることによって研究の展開をはかりたい。1本研究では、今年度、以下のように史料調査と史料整理を行った。(1)前年度に引き続いて原佳子家の所蔵文書の整理および目録作成を行った。整理を進めるなかで、資料の相当数が過去の火災によって相当破損していることがわかり、保存と整理の方法について現在原家との間で交渉中である。破損していない資料についてはその後整理と目録作成を続行することにした。(2)佐藤家、原家、藤本家以外の文書として、馬場直次郎家の文書が公にされた(上田市博寄託)。これは幕末期と明治初期の村政文書(戸長文書含む)が大量に含まれており、これまで不明朗であった同時期における上塩尻村の村内状況がかなり明らかになると思われる。現在上田市博の協力のもとに整理とマイクロ化を進めている(進行中)。II史料の分析に関しては以下の作業を行い、新しい知見を幾つか獲得できた。(1)現在の資料残存状況から、佐藤マケ、清水マケ、山崎マケ、原マケ、馬場マケなど、一部ではあるが村内の本家分家関係や婚姻・姻戚関係(他村との出入りを含む)、婚姻年齢や平均寿命、戸主相続年齢、男女人口比率といった社会生活上の結合状況や人口動態の分析が進みつつある。(2) (1)の諸関係や人口動態の変化が蚕種業の興隆や凶作、幕末開港以降の経済変動と強い正の相関関係があることが明かとなりつつある(細部は分析中)。(3)佐藤家・原家といった有カマケ内部の農業・養蚕経営や蚕種取引の分析は現在進行中である。上州の蚕種家の蚕種取引との関わりを調べるため、横浜開港資料館の所蔵文書(マイクロフィルム)の調査を行ったが、直接の関連はまだ見いだしていない。今後の課題である。(4)嘉永年間から明治初期にかけて蚕種業や蚕種取引の活性化が進むと同時に、有カマケの中から新興の家々が登場し、村落組織の結びつきがかなり緩むと同時に、村役人の役職配分をめぐって村落内の政治秩序がかなり混乱した事実が判明した。(5)村内の土地移動証文を集めた「奥印帳」の分析を通じて、土地を抵当とした金融関係が、同族マケを越えて実施されていることが明かとなった。III以上の史料調査・整理・分析の結果や情報交換は、昨年に引き続き、Eメール等を利用して随時おこなった。また、上田での資料調査時に一度調査検討会を実施した。今年度は原家の資料整理作業が保存をめぐって遅滞したが、次年度は最終年でもあるため、これまで収集・整理した資料の分析を現段階でとりまとめる作業に着手する計画である。本研究では、最終年度にあたる今年度、佐藤嘉三郎家文書・原(圭子)家文書・馬場家文書などの資料調査、整理、分析を通じて以下のような新たな知見を獲得した。
マルチモーダル深層エンコーダ・デコーダネットワークによるゼロショット機械翻訳

前年度までに開発したゼロショット機械翻訳手法の表現能力をさらに向上させるための要素技術の開発を行った。提案手法では、ソース言語とターゲット言語の完全なアラインメントをとることは原理的に不可能であるため、入力文から得られる潜在表現は必ずしも十分な情報を含んでいない。このため、潜在表現からのデコード時には、単純に精度のみを重視するのではなく多様な候補を出力することが、最終的にユーザーにとって有用な翻訳結果を漏らさないために重要であると考えられる。さらに、文をsemantics, syntaxなどさまざまな観点からコード化(量子化)し、これをターゲット文の先頭に付加することで条件付きのデコーディングを行い、多様な文生成を行う手法を提案した。コードは出力文の意味構造や文法構造に関する抽象的なパターンに相当すると解釈でき、これを指定することで明示的に性質の異なる解候補を出力できる。実際に、提案手法は翻訳の精度(BLEU値)を損なわずに多様性を大幅に改善できることが示された。本手法は、言語処理学会年次大会において最優秀賞を受賞した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。機械翻訳は人工知能の最も重要なアプリケーションの一つである。その実現の鍵となるのは、異言語の翻訳文が対となった対訳テキストコーパスを用いた機械学習であり、Webビッグデータに代表される大規模データによる精度向上が期待されている。しかしながら、実際には同一内容を複数言語で記述したテキストドキュメントは少ない。一方、単一言語のみに閉じたモノリンガルデータは容易かつ大量に入手可能であるため、これを有効に用いる方法論が確立できれば、従来とは比較にならない規模のビッグデータを機械翻訳へ活用し性能向上を行うことが可能になると期待される。本研究では、画像を異言語テキスト対応付けのハブとして活用することで、一切の管理された対訳テキストコーパスを必要とせず、モノリンガルデータのみからゼロショットで機械翻訳システムを学習する手法を開発する。本年度は、提案手法の基本形を完成し、その最初の実験評価を行い、論文投稿を完了した。まず、マルチモーダル表現学習手法をソース言語・画像間とターゲット言語・画像間で同時に学習させることにより、3つのモダリティを相互に結び付ける潜在表現へのエンコーダネットワークを構築した。さらに、この潜在表現を入力としデコーダネットワークを訓練することで、任意のモダリティをターゲット言語へ変換することが可能となった。提案手法は、end-to-endに訓練可能であり、任意の深層エンコーダ・デコーダを用いることができる汎用的なモデルとなっている。本手法をIAPRC-TC12、Multi30Kなどのデータセットを用いて評価した結果、ソース言語・ターゲット言語のペアデータが学習時に存在しないゼロリソースの条件下において、実際に翻訳が可能であることが示された。手法の開発には質の良いデータセットが必要であるため、当初計画では複数言語と画像の組からなる小規模データセットを構築することを本年度の重要な課題としていた。しかしながら、年度開始時期に他の研究グループから同様のデータセットが提供されたため、これを用いてすぐに手法開発に取り組むことが可能がなり、そのように方針を変更した。これにより、当初計画ではエンコーダ部分まで開発することを目標としていたが、結果的にはネットワーク全体を完成させ、評価及び論文投稿まで終了し、計画を大きく上回る進展を得た。提案するゼロショット機械翻訳を実現する基本的な手法は既に前年度に完成させているが、本年度はまずその成果の取りまとめおよびジャーナル論文投稿を行い、Machine Translation Journalへ採択された。これに加え、本年度の新たな目標とした各要素技術の開発においても、順調に良好な成果を得た。まず、エンコーダネットワークの改良を目指し、アテンション機構における適切な窓幅を入力に応じて決定することで計算量の削減を行うflexible attention法を開発した。本手法は、ニューラル機械翻訳の専門国際ワークショップであるACL Neural Machine Translation Workshopに採択され、Best paper runner-upを受賞した。デコーダネットワークの改良については、ツリー構造を用いてビームサーチよりも効率的に解空間を探索するヒューリスティックアルゴリズムを提案し、論文投稿を行った。さらに、提案手法を大規模化するにあたってボトルネックの一つとなる単語ベクトルの容量削減を行うために、ニューラルネットワークを用いた量子化による合成的コーディング法を提案した。より具体的には、Gumbel-softmax法を応用し離散的なコードの学習を連続値の問題へ緩和することにより、コードと辞書(基底ベクトル)を両方同時に最適化するものである。本手法は、最終的な機械翻訳の精度を落とすことなく、単語ベクトルの容量を90%以上削減できることが示された。本手法に関する研究は、言語処理学会年次大会において最優秀賞を受賞し、深層学習に関するトップ国際会議であるInternational Conference on Learning Representation (ICLR)へ採択された。本研究課題の目標を達成する基盤的な枠組みは既に開発・評価が完了しており、本分野における著名な国際論文誌での発表も為され、順調に成果が得られていると考える。加えて、本年度は手法全体の更なる完成度・実用性の向上を目指し各要素技術の改良を目標としたが、それぞれ有用な成果が得られ、学会等で高い評価を得ている。特に、単語ベクトルの圧縮に関しては当初想定していなかった興味深い成果であり、本研究課題のみならず深層学習分野全体に大きく貢献できる技術が得られたと考える。

提案手法では、ソース言語とターゲット言語の完全なアラインメントをとることは原理的に不可能であるため、入力文から得られる潜在表現は必ずしも十分な情報を含んでいない。このため、潜在表現からのデコード時には、単純に精度のみを重視するのではなく多様な候補を出力することが、最終的にユーザーにとって有用な翻訳結果を漏らさないために重要であると考えられる。さらに、文をsemantics, syntaxなどさまざまな観点からコード化(量子化)し、これをターゲット文の先頭に付加することで条件付きのデコーディングを行い、多様な文生成を行う手法を提案した。コードは出力文の意味構造や文法構造に関する抽象的なパターンに相当すると解釈でき、これを指定することで明示的に性質の異なる解候補を出力できる。実際に、提案手法は翻訳の精度(BLEU値)を損なわずに多様性を大幅に改善できることが示された。本手法は、言語処理学会年次大会において最優秀賞を受賞した。前述の通り、ここまで予定よりも早く基本的な手法の開発と評価が終了し、時間的余裕があるため、来年度は手法の各要素を精査し、より適切なメカニズムを導入し改善することを主な目標としたい。具体的には、エンコーダの学習における適切な損失関数の導入や、デコード時のアテンション機構の設計を重要な課題と予想している。また、当初計画の最終目標である、Webデータからの学習についても、データクローリング等の準備を進めたい。本研究課題の最終年度となるH30年度は、提案手法の各技術要素をさらに改良し全体としての完成度を高めると同時に、大規模データへ本手法を適用し、研究全体の成果及び知見をまとめる。(1)ネットワーク圧縮技術の開発と実装:深層学習に基づく提案手法は、単語ベクトル(分散表現)や、テキストを扱うリカレントニューラルネットワーク、画像を扱う畳み込みニューラルネットワーク等に多くのパラメータを有するため、一度にGPUのメモリ上に載せられるデータの量が厳しく制限される。これは計算速度の低下につながり、大規模データへ本手法を適用するための妨げとなっている。このため、これらのパラメータを出来るだけ圧縮することが、手法を真に実用的なものとしていくために必要不可欠である。本年度に開発した単語ベクトル圧縮手法を拡張し、一般的なニューラルネットワークを効率よく圧縮する手法の開発に取り組む。(2)高精度デコーダの開発:翻訳文の生成において、一般的なビームサーチによるアルゴリズムは必ずしも良好な解を生成できる保証はなく、マルチモーダルエンコーダの与える入力を活用できていない。本年度は、マルチモーダル空間の構造をより積極的に活用したビームサーチに依らない言語デコーダを開発し、高精度な翻訳文生成を目指す。
わが国におけるスポーツの個人主義化現象に関する予備的研究

本研究は、わが国におけるスポーツの伝統的なあり方が、欧米先進諸国の諸価値、とりわけ個人主義的なスポーツ価値観とどのような結びつき方を示しているのか、その様態を明らかにするための予備的研究であった。分析の枠組としては、生活価値観における世界的傾向である社会的「拘束」から個人的「解放・自由」への変化、レジャーにおける産業化の進展、わが国における儒教的スポーツ観から自己実現的スポーツ観への変化、および、来たるベき生涯学習社会における個性化されたスポーツ活動への行政的支援等を考えた。結果は、スポーツの個人主義化への変化は表層的な事象であり、西欧的な意味での「心の習慣」となってはいないことが示唆された。日本のスポーツの個人主義化現象には、日本人の生活における産業化されたレジャー観が、その表層部分において関連している。ダニエルソンらは、産業化されたライフスタイルの指標として、効率、仕事と余暇の分離、専門化、計算、因果関係の重祖等をあげ、個人主義化現象をその重要な側面としてとらえ、それらが、日本をも含めた先進諸国に共通する社会現象であるとしたが、産業界の変革が先行してきたわが国のスポーツの個人主義化現象は、生涯スポーツにおける個性化・アイデンティティ形成の問題も含めて、表面上、経済価値と人間価値の葛藤を予想させる。また、日下らは、時代の社会文化的・思想的潮流とスポーツに内在する諸価値との両方を見すえたスポーツ観の分析枠組の構築をめざして、スポーツの世界を熟知している大学アスリートを対象とし、生活価値観とスポーツ価値意識に関する日韓比較調査を行なったが、そこでも上述の事柄が示唆された。今後は、これらの予備的研究を十分にふまえ、レジャー・ライフ・スタイルの日加比較を基軸とした、スポーツ価値意識の深層を問う本格的な調査・研究を行なうつもりである。
放射線の制がん効果を増強する薬剤の開発とスクリーニングシステムの確立に関する研究

62年度迄にこの研究班で合成され確立された方法で検定の結果、有効性が確実となった京大グループによるKU-2285、東海大グループのRP-170、慶大グループのKIH-802の更に詳細な検討と、正確なdateの集積が本年度の主な研究目標であった。もちろん新規に合成された薬剤の検定も多くなされたが、残念ながら今の所前述の3薬剤に勝る薬剤は得られなかった。但し、多くの薬剤の検定結果からニトロトリアゾール等では、側鎖がどの位置に付いたらよいかとか、ニトロイミダゾールでは側鎖としてどのようなものがよいか、或いは母骨核としてはニトロアゾールのどういうものが増感率が高くなるかなどという多くの薬剤を検定し、かつin vitro、in vivoを比較すことにより初めて知り得る多くの知見を得た。このことは、これからの薬剤合成に大変参考になることであった。先に述べた3つの薬剤に関しては、主としてLD50、TGT50、TCD50など詳細なin vivo実験が行われた。KU-2285に関しては含フッ素化合物であるために、腫瘍親和性が高いこと、経静脈投与、経口投与で1.8が得られている。KIH-802に関してはLD50/7に関しては1.65mg/g0.88mg/gと大体1mg/gであり、一方増感率はTGT法を使用して約2であった。TCD_<50>では、preliminaryではあるがやはり約2という高い値が得られた。RP-170はLD_<50/7>約4mg/g、増感率はTGT法で0.1mg投与で1.9という値が得られた。以上のように3つの薬剤共KIH-802のLD_<50>が低いことを除けば極めて有望な薬剤であり、すでに動物を使用しての薬物動態や、大動物での毒性試験などの前臨床試験が開始されいる。本研究は3年にわたったが、最初の検定系の統一といった極めて初期の段階から有望な3つの薬剤を発見し、前臨床試験の段階まで仕上げることができ、計画研究の目的を達したと考えている。各班員の努力に深謝したい。
運動と環境温度ストレスが分岐鎖アミノ酸代謝に及ぼす影響

種々のスポーツは、いつも快適な環境下で行われるとは限らず、寒冷によるストレスを受ける環境下で行われる場合も多い。これまでに、寒冷によるストレスは、エネルギー産生にたん白質の動員を高めること。また、運動トレーニングは、筋肉たん白質の分解を促進し、それによって生じたアミノ酸のエネルギー源としての利用率を高めることが明らかになっている。これらのことは、寒冷下でスポーツを行うと、快適な環境下以上に、たん白質の消費が促進されことにより、運動の中心的組織である筋肉は障害を受け、競技力に影響を与える可能性があることを示唆している。そこで、本研究では、寒冷下で行われる運動トレーニングが分岐鎖アミノ酸のエネルギー代謝の律速酵素である分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体(BCKDC)活性を高めるか否かを明らかにすることにより、運動と環境温度ストレスが分岐鎖アミノ酸代謝に及ぼす影響について検討した。その結果、環境温度4°C、3週間の暴露中の運動トレーニングによって、ラット筋肉におけるBCKDCの総活性および活性化状態(総活性に対する現活性の割合)は、運動トレーニングを負荷しないラットに比べ有意に上昇した。これらのことより、環境温度4°C、3週間の暴露中の運動トレーニングによって、ラット筋肉における分岐鎖アミノ代謝は高まり、常温下での運動トレーニングに比べると、エネルギー源として、分岐鎖アミノ酸の関与する割合が高まると推察された。しかしながら、寒冷暴露に伴う体重増加の停滞が、運動トレーニングによって是正されることから、ある程度のトレーニング効果は期待できると考えられた。また、運動は、筋肉たん白質の分解を促進し、それによって生じたアミノ酸のエネルギー源としての利用率を高めることが明らかになっている。そこで、本研究では、寒冷下で行われる運動が分岐鎖アミノ酸のエネルギー代謝の律速酵素である分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素複合体(BCKDC)活性を高めるか否かを明らかにすることにより、運動と環境温度ストレスが分岐鎖アミノ酸代謝に及ぼす影響について検討した。その結果、環境温度4°C、3週間の暴露によって、ラット筋肉におけるBCKDCの総活性および活性化状態(総活性に対する現活性の割合)は有意に上昇した。さらに、実験最終日、ラットを、環境温度4°Cにセットしたトレッドミルで毎分25mのスピードで1時間走行させるとBCKDCの総活性は影響を受けないものの、その活性化状態は運動前に比べて一層亢進した。これらのことより、環境温度4°C、3週間の暴露によって、ラット筋肉における分岐鎖アミノ代謝は高まり、さらに寒冷下で行う持久性運動の際にも、それに必要となるエネルギー源として、分岐鎖アミノ酸の関与する割合が高まると推察された。

その結果、環境温度4°C、3週間の暴露中の運動トレーニングによって、ラット筋肉におけるBCKDCの総活性および活性化状態(総活性に対する現活性の割合)は、運動トレーニングを負荷しないラットに比べ有意に上昇した。これらのことより、環境温度4°C、3週間の暴露中の運動トレーニングによって、ラット筋肉における分岐鎖アミノ代謝は高まり、常温下での運動トレーニングに比べると、エネルギー源として、分岐鎖アミノ酸の関与する割合が高まると推察された。しかしながら、寒冷暴露に伴う体重増加の停滞が、運動トレーニングによって是正されることから、ある程度のトレーニング効果は期待できると考えられた。