hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
痴呆患者のコミュニケーション評価法の検討

来年度は、重症度との関連から「談話評定法試案」の妥当性を検証すると同時に、「試案A」についてさらに改訂をすすめ、再度、評定者間信頼性を検討し、この評定法を臨床の現場で実際に使用していただく実験に向けて準備を行う。また、痴呆患者のコミュニケーションへの介入技法について情報収集を進める。まず、昨年度までに筆者らが作成した、12項目からなる「談話評定法試案」について、昨年度の結果から評価法を「5段階評価」のものとし、この評定法の信頼性を高めるための改訂および使用法マニュアルの充実をはかった。すなわち、各項目の評価段階について具体例を付加して段階評定の基準を明確化した。この改訂版についての信頼性の再検討は、来年度の課題として残った。次に、「談話評定法試案」の結果と痴呆の重症度との関連性については、中重度例を含む幅広い重症度について、昨年度までに追加的に収集したアルツハイマー病患者のデータから確認することができた。すなわち、AD患者21名(MMSE24点以上が2名、2310点が10名、10点未満が9名)に対し、談話評価とMMSEを施行し、談話評定結果とMMSEの相関をSpearmanの順位相関を用いて検討した結果、会話場面での相互関係に関する3項目を除くすべての項目において5%水準で有意な相関を認めた。談話評定項目に表れる特徴の多くはMMSEによる全般的認知機能の程度と関連していることが確認されたが、会話場面の相互関係に関する項目については関連は明らかではなく、他の要因の関わりが推測された。さらに、来年度の研究に向けて、コミュニケーションを促進するための介入法について、回想法などの個々の介入プログラムから全体的な認知-コミュニケーションへの刺激プログラムまで、文献を調査した。こうした中から、安田ら(2004)の「思い出写真ビデオ」を参考に、パソコンを用いて対象者に合わせた視聴覚刺激を提示する介入プログラムの試作を行った。筆者らが作成した、12項目からなる「談話評定法試案」について、評定法の信頼性を高めるための改訂および使用法マニュアルの充実をはかった、新バージョンについて、評定の信頼性の検討を行った。すなわち、研究者と談話データ収集場面には参与していない第三者の評定者とで評価を行った。また、昨年度に安田ら(2004)の「思い出写真ビデオ」を参考にパソコンを用いて対象者に合わせた視聴覚刺激を提示する介入プログラムを試作したが、これを実際に使える形のツール「思い出スライドショウ」へと完成させた。このツールでは、写真、ナレーション、字幕、BGMを、対象者個人に合わせて自由に選んで、独自のスライドショウを構成できる。写真と音楽をパソコンにとりこみさえすれば、後はパソコンと応答形式で素人でもスライドショウの制作が可能である。本ツールは個人にかかわる刺激がコミュニケーションを促進するだろうという仮定のもとに制作したが、その有用性を確認するとともに、個人とは関係のない刺激を使用したスライドショウを用いた場合のコミュニケーションとの比較を行うこと、さらに、パソコンで行うことの利点をみるために、紙ベースの「思い出ノート」を用いた場合のコミュニケーションとの比較を行う必要がある。研究期間を超えるが、これらの実験は実質的には来年度に行う。本研究で開発を行った評価法やツールの普及をはかり、今後の発展の方向性を得る目的で、臨床現場では認知症患者の評価・介入にどのような方法が用いられているかについてアンケート調査を実施した。調査の集計結果の報告も来年度になろう。
セマフォリンシグナル多様性獲得の分子メカニズムの解明

神経ガイダンス因子であるセマフォリン分子群は、近年、生体内において多彩な活性を有することが明らかとなっている。本研究ではセマフォリン分子群の主要な受容体分子Plexin-A1に着目し、その下流のシグナル伝達分子の機能解析を行うことにより、セマフォリン分子の有する多様な生物活性の機序の解明を試みた。細胞骨格の制御に関わる分子・Racの活性化因子であるFARP2がplexin-A1に会合し、破骨細胞の分化に関与することが明らかとなった。本研究ではSema6D-plexin-A1相互作用の樹状細胞および破骨細胞に対する活性に注目し、特に本年度では樹状細胞や破骨細胞におけるplexin-A1下流のシグナル伝達経路へのFARP2およびMICALの関与を検討した。1、マクロファージ株化細胞であるRAW細胞を用いてFARP2-Dominant Negative formを恒常的に発現するCell Lineを樹立した。この細胞を破骨細胞分化誘導因子であるRANKLで刺激したところ、親株細胞で認められる多核破骨細胞への分化が顕著に障害されることが明らかになった。この結果から、FARP2が破骨細胞の分化過程に重要な機能を有する可能性が示唆された。2、FARP2の生体内における機能を明らかにするために、FARP2遺伝子欠損マウスの作成を行った。FARP2に対するtargeting vectorを作成し、ES細胞に導入することによって相同組み換えを起こしたクローンを樹立した。この樹立したESクローンをマウス受精卵にmicroinjectionし、現在キメラマウスを得ている。3、MICALの生体内にける機能を明らかにするために、MICAL遺伝子欠損マウスの作成を行った。MICALに対するtargeting vectorを作成し、ES細胞に導入することによって相同組み替えを起こしたクローンを樹立した。この樹立したESクローンをマウス受精卵にmicroinjectionし、得たキメラマウスを野生型マウスと交配することによって現在へテロマウスを得ている。本研究ではSema6D-plexin-A1相互作用の樹状細胞および破骨細胞に対する活性に注目し、昨年度、破骨細胞におけるplexin-A1下流のシグナル伝達経路へのFARP2の関与を見出した。本年度では、破骨細胞に焦点を当てて、plexin-A1下流のシグナル伝達経路におけるFARP2の機能解析を行った。1、FARP2はC末端領域にsmall G protein Racの活性化ドメインを有する。そこで、破骨細胞分化過程におけるFARB2の機能をRacの活性を指標に検討した。RacのFRET probeを用いたFRET解析を行った結果、Racは破骨細胞分化過程で主にPodosomeと呼ばれる構造体に特に活性化が認められた一方、FARB2-Dominant Negative formを恒常的に発現するCell LineではそのようなPodosome様の構造体及びPodosomeでのRacの活性化は認められなかった。この結果から、FARP2が破骨細胞の分化過程において、Racの活性化に重要な機能を有する可能性が示唆された。2、FARB2の生体内における機能を明らかにするために、FARP2遺伝子欠損マウスの作成を行った。樹立したFARP2欠損マウスの骨髄細胞を用いてin vitroにてRANKLで刺激し、破骨細胞分化誘導実験を行った。その結果、FARP2欠損細胞は野生型細胞に比べてsuboptimal doseでの破骨細胞分化が顕著に障害されていることが明らかになった。この結果から、FARP2が実際に破骨細胞分化に関与することが示唆された。
神経磁場を超高感度な光学的磁気センサで捉える新たな脳機能計測への挑戦

本研究では、脳神経活動に伴って発生する極微弱な磁場を計測する新たな脳機能計測に向け、K原子とRb原子を混合した多チャンルの光ポンピング原子磁気センサの開発を行い、4 mm間隔という高密度での磁場分布計測を達成した。また、新たなスピンロックMR撮像シーケンスを開発し、振動磁場を直接MR信号変化として捉え、さらに初期位相によるコントラスト変化から機能的結合計測への応用可能性を示した.本研究は、これまで脳磁図(MEG)の計測に用いられてきた超伝導量子干渉素子(SQUID)を凌ぐ新たな超高感度光学的磁気センサを開発し,フレキシブルなMEG計測を実現することを目的として実施する.さらに本研究では,磁気共鳴画像(MRI)の高い空間分解能を活かし、脳神経活動により発生する磁場を新原理の神経磁場依存(NMFD)-fMRIとして直接計測することにも挑戦する.初年度は,まず我々の研究グループがこれまで世界に先駆けて開発したK原子とRb原子という2種類のアルカリ金属を混合したハイブリッド型を用いたMEG計測に向けて,その感度と多チャネル化に向けた理論的・実験的検討を進めた.その結果,K原子とRb原子とを混合して稼働させる際に,K原子の密度をRb原子の密度に対して数百番にすることで感度の向上が期待できること等の新知見を得た.また,MEGの多点同時計測に向けて原子磁気センサの小型モジュール化についても検討を進めた.一方,ガラスセル内に複数の計測点を設定することにより多チャネル化を図る方式についても.独自に多チャネル計測のプローブ光検出方法を進めた.さらに,新たに我々はこれまで直接脳神経磁場を計測できるfMRIとして、スピンロック撮像法の検討を進めて来た。先行研究では、高磁場MRIにおけるスピンロック撮像法の検討がなされているが、高磁場では、生体への影響と共に、計測信号にBOLD信号が混在することが懸念される。そのため、低磁場MRIにおける計測が望ましい。そこで、本研究では、神経磁場に見立てた振動磁場をファントム内のループコイルで発生させ、0.3Tのヒト用低磁場MRI装置を用いて撮像実験を行い、ブロッホ方程式に基づく計算結果と比較・検討した。その結果、本手法による脳神経磁場計測の実現可能性を示すことができた。研究実績の概要で記載の通り,原子磁気センサの高感度化については,K原子とRb原子を混合したハイブリッド型のセンサによりK原子とRb原子の密度比が重要であり,最適な密度比に設定することで高感度化が実現できることを理論と実験の両面から示す事ができたこと,また神経磁場に伴う局所的なMR信号変化を0.3TのMRI装置を用いた実験により捉えることに成功するなど,おおむね順調に計画した研究内容が達成できていると言う事ができる.本年度は、K原子とRb原子を混合したハイブリッド型原子磁気センサを用いたMEG計測に向けて,ガラスセル内に複数の計測点を設定することにより多チャネル化を図るためのプローブ光検出方法の検討を進めた.高感度の多点計測にはセンサ密度を増すことが重要となる.そこで本年度,新たに小型のフォトダイオードを用いたセンサ密度2.5個/cmの20chのプローブ光検出器と信号増幅器を試作した.このプローブ光検出器の感度計測により全てのチャネルが1020fT/√Hzと高感度を達成できること,かつ妥当な磁場分布が同時計測できることが実証できた.一方,脳神経活動から発生する磁場から直接MRIによって神経活動を捉える新原理のNMFD-fMRIについて,0.3T-MRI装置を用いた新たな撮像シーケンスの検討を行った.シミュレーションおよびファントム実験により、提案した新たなスピンロック撮像シーケンスに伴う磁化挙動の詳細な検討を行った。シミュレーション実験では提案撮像シーケンスが従来の撮像シーケンスに比べ、同強度の振動磁場に対して数倍の信号変化率を有すること、また初期位相による信号変化の大きさから初期位相の推定も容易であることを示すことができた。ファントム実験ではループコイル及びダイポール電極を内部に設置したファントムに脳神経磁場を模した振動磁場を発生させ0.3 T MRI装置を用いて計測を行った。ループコイルファントムを用いた実験では、100 Hzの振動磁場の初期位相によるMR信号の変化が従来の撮像シーケンスと比べて2倍以上であったとこから、提案撮像シーケンスが機能的結合計測に有用なシーケンスであることが示された。ダイポール電極ファントムを用いた計測では、初期位相によるコントラストを取ることに成功し機能的結合計測への応用可能性を示した.本研究では、脳神経活動に伴って発生する極微弱な磁場を計測する新たな脳機能計測に向け、K原子とRb原子を混合した多チャンルの光ポンピング原子磁気センサの開発を行い、4 mm間隔という高密度での磁場分布計測を達成した。また、新たなスピンロックMR撮像シーケンスを開発し、振動磁場を直接MR信号変化として捉え、さらに初期位相によるコントラスト変化から機能的結合計測への応用可能性を示した.次年度は,ハイブリッド型光ポンピング原子磁気センサによる多点同時計測に関する実験的検討とそのモジュール化に関する検討を継続して進める.その後,試作したモジュール型光ポンピング原子磁気センサを用いて,ヒトを対象にした様々な感覚刺激に対するMEG計測を実施する計画である.具体的には視覚や聴覚刺激などの呈示に伴って自発脳磁界律動の振幅が変化する事象関連同期/脱同期,ならびに感覚刺激の呈示に誘発されて発生する磁場応答の多チャネル計測を行う計画である。その計測結果を既存のSQUIDシステムを用いた計測結果と比較・検討する.これによりモジュール型光ポンピング原子磁気センサの有用性を示すことができると考えている.

さらに,次年度は脳神経活動から発生する磁場から直接MRIによって神経活動を捉える新原理のNMFD-fMRIについて,0.3T-MRI装置において課題となる撮像時間の短縮を目指した新たな高速撮像シーケンスの検討を行う.また,この新原理のNMFD-fMRIの実現に向けては,共鳴周波数が神経磁場程度の大きさとなる超低磁場のMRI装置による方法も考えられる.そこで,上記のモジュール型光ポンピング原子磁気センサを受信コイルとする超低磁場MRIによる神経磁場の直接検出に関しても検討を行い,MEGとfMRIを同一の光ポンピング原子磁気センサで捉えことが可能である事を実証して研究を完結させる.脳計測科学初年度予定していた実験補助が不要であったため,その分の人件費・謝金が未使用となった.また,次年度に比重が高くなる実証実験に必要な物品費が申請時より多く必要と見積もられることからこの未使用分を繰り越すことになった.次年度の研究費は項目毎に以下の様に使用を計画している.物品費については,原子磁気センサの高感度化とモジュール化研究のための電子回路部品,光学部品,磁気信号ならびにMRI信号計測実験のための生体ファントム製作のための電子材料,光学部品,研究遂行に必要な書籍や研究会資料代などを合わせて63万円.旅費については,研究成果の発表,資料収集,調査のために合わせて17万円.実験補助に対する謝金には6万円.その他として国際会議,国内会議の参加費,英文校正,論文別刷代などに12万円.
宇宙相転移における磁場ゆらぎの生成および大域的な宇宙構造の形成と進化の解明

天文観測技術の向上により、銀河、銀河団という非常に大きな天体スケールで、磁場が普遍的に存在することが観測的に知られている。しかし、そのような大スケールでの磁場の起源は未だ分かっておらず、宇宙の大問題として残されている。私は、非常に成功した理論である宇宙線形密度揺らぎの理論の摂動2次の効果で、宇宙誕生37万年までに磁場が生成される可能性に着目した。宇宙誕生37万年という若い宇宙では、すべての物質が、陽子、電子、光子として存在しており、それぞれの密度分布には揺らぎが存在したことが宇宙背景輻射揺らぎ、銀河分布の揺らぎの観測により確定している。この密度揺らぎが存在することにより、密度の高いところから低いところへ「光の風」が吹くが、この風が電子を選択的に散乱することにより、電流が流れ磁場が発生する。私はこの物理過程の精密な定式化を行い、これにより、光の非等方的な圧力が、初期宇宙において磁場生成に重要な役割を果たしていることを発見した。そして、現在観測的にも理論的にも確立している宇宙の大スケールの密度揺らぎから、大スケールの磁場の揺らぎを直接生成することが可能であることを示した。実際にこの定式化に基づいた数値計算を行うことにより、種磁場として十分な大きさの磁場が生成されることを明らかにした。また、この過程により生成された宇宙の磁場は、銀河や星に取り込まれることなく、初期宇宙の密度揺らぎの化石として、宇宙にそのまま漂っている可能性がある。この化石磁場を将来観測することにより、宇宙の密度揺らぎ生成の理論に対する新しい情報を得られる可能性があることを示唆した。この成果は科学誌scienceに掲載されるとともに、特に重要度の高い論文に選ばれたため、オンライン版で速報された。上記研究課題を達成するために私たちは以下の研究を行った。1)磁場を起源とした密度揺らぎ、ベクトル揺らぎ、宇宙論的重力波の計算標準宇宙論では初期宇宙のインフレーションによって、スカラー型の密度揺らぎと共に、テンソル型揺らぎの重力波が生成されたと考えられている。しかしこの枠組みでは、重力波は膨張とともに伝搬して強度を落とすだけであり、実際に行われている解析でも無視されることが多い。さらにベクトル型の揺らぎに至っては、標準モデルでは生成するメカニズムが無いことと存在しても膨張とともに単調に減少することから、現在まで考慮されてこなかった。ところが宇宙初期の磁場の存在は、これを源として新しい密度揺らぎだけでなく、宇宙論的重力波、ベクトル型揺らぎを生み出す。この計算を系統的に実行できる既存のコードがないため、まずはその構築を行った。次に実際に構築したコードを用いて数値計算を実行し、この3種類の揺らぎに起因する宇宙背景輻射の角度揺らぎのスペクトルを計算し、現在の観測と比較検証を行い、磁場の強度に対する新しい制限を得た。この成果は現在学術論文として投稿中である。2)宇宙大域的磁場の起源の解明天文観測技術の向上により、銀河、銀河団という非常に大きな天体スケールで、磁場が普遍的に存在することが観測的に知られているが、そのような大スケールでの磁場の起源は未だ分かっておらず、宇宙の大問題として残されている。私たちは、非常に成功した理論である宇宙線形密度揺らぎの理論の摂動2次の効果で磁場が生成されることに着目した。これにより、現在観測的にも理論的にも確立している宇宙の大スケールの密度揺らぎから、大スケールの磁場の揺らぎを生成することが可能であることを示した。実際に数値的に計算を行うことにより、種磁場として十分な大きさの磁場が生成されることを明らかにした。この成果は現在学術雑誌として投稿中である。
ヘテロ原子の特性を利用する分子設計

1)無置換ゲルモ-ルは活性種、ゲルミレンをアセチレンとパラジュウム触媒を用いて反応させると、高収率でゲルモ-ルを生成する。3員環ゲルマニュウム化合物は光照射すると活性なジゲルメンを生成する。この中間体はジアゾメタン、アジドと反応し、ジゲルメラン及びアザジゲルミリジンを生成する。ジゲルミランは、ヘテロ原子と反応し、O、S、Se、がGeーGe結合に挿入した生成物を与える。(安藤)2)左右にピリミジン環が縮環した対称的な骨格をもつ10ー5ー3型スルフランを種々合成し、ピリミジン環の束縛回転の活性化エネルギ-をNMRスペクトル線形解析により求めた。置換基が同一の場合、活性化の自由エネルギ-は16.8kcal/molであった。置換基が非対称の場合、より電子求引力の強い置換基をもつピリミジン環の方のSーN総合エネルギ-(束縛回転の4Gで近似)が小さく(15.6kcal/mol)、H(水素)側のピリミジン環のエネルギ-が大きくなった。(秋葉)3)アミド類の窒素中心の立体化学は、置換ベンズアニリドの^1H、^<13>C、^<15>N化学シフトに対する置換基効果について、重相関解析の手法を用いて置換基効果の性質を解明し、更にアミドのCーN結合の回転障壁と^<15>N化学シフトとの間に直線関係を認め、分子力学パラメ-タ-の評価に応用した。振動分光学の経験則に基づいたヘテロ原子を含む系の新しい分子力学パラメ-タ-の設定法を開発する研究を行い、窒素・酸素を含む系の伸縮・変角の力の定数の決定に応用した。(廣田)4)オクタシラキュバン(RSi)_8(R=tーBuMe_2Si)をMcpbaで酸化すると、シルセスキオキサン(RSiO_<1.5>)_8が定量的に生成する。このものは光応答性を示し、光照射により高分子量化した。(松本)5)特異構造の2配位、1配位の有機リン化合物を安定化学種として単離・同定する目的で、2,4,6ートリーtーブチルフェニル基、2,4,6ートリーtーペンチルフェニル基、1,1,4,4,5,5,8,8ーオクタメチルー1,2,3,4,5,6,7,8ーオクタヒドロー9ーアントリル基,2,4ージーtーブチルー6ージメチルアミノフェニル基などの立体保護基について検討した。また、電子的にも興味ある2,4,6ートリス(ロリフルオロメチル)フェニル基についてもヘテロ原子多重結合化合物の安定化について検討した。1配位のホスファアルキンは、ジホスフェンとジクロロカルベンとの反応でジクロロホスファエチレンを合成し、リチオ化、光異性化を経由して転位反応でホスファアルキンを合成する。(吉藤)1)無置換ゲルモ-ルは活性種、ゲルミレンをアセチレンとパラジュウム触媒を用いて反応させると、高収率でゲルモ-ルを生成する。(松本)5)特異構造の2配位、1配位の有機リン化合物を安定化学種として単離・同定する目的で、2,4,6ートリーtーブチルフェニル基、2,4,6ートリーtーペンチルフェニル基、1,1,4,4,5,5,8,8ーオクタメチルー1,2,3,4,5,6,

7,8ーオクタヒドロー9ーアントリル基,2,4ージーtーブチルー6ージメチルアミノフェニル基などの立体保護基について検討した。また、電子的にも興味ある2,4,6ートリス(ロリフルオロメチル)フェニル基についてもヘテロ原子多重結合化合物の安定化について検討した。1配位のホスファアルキンは、ジホスフェンとジクロロカルベンとの反応でジクロロホスファエチレンを合成し、リチオ化、光異性化を経由して転位反応でホスファアルキンを合成する。(吉藤)
慢性関節リウマチ患者血清中に認めた新しい非特異的細胞傷害性因子とそのインヒビター

慢性関節リウマチの全身性組織障害や全身性免疫異常を説明するために、患者の血清または組織液中に非特異的な細胞障害を起こす物質を求め解析を進めた。また、治療に役立てるためにこれのインヒビターを健常者や軽症の患者の血清中から粗精製し、その解析も行った。I)細胞障害性因子(1)精製方法:硫酸アンモニウム沈殿および、ゲル濾過、イオン交換を組み合わせて大量プール血清からも精製をすすめることができた。(2)分子生化学的特性の解明:cellysisにより細胞破壊が起こることが考えられたが、この活性はメタルプロテイネース活性、プロテアーゼ活性、ホスホリパーゼ活性とも異なりまた、TNFαとも、補体系の物質とも異なっていた。(3)動物実験:関節炎モデルマウスの血清中に同様の因子を求めたが、マウス血清中には認められなかった。このことはマウスの一時的な関節炎とヒトの慢性の関節炎との違いからくるものと考えられた。II)インヒビター(1)精製方法:ゲル濾過、イオン交換の組み合わせによりインヒビター粗精製できるよううになった(2)動物実験:関節炎モデルマウスにヒトより抽出したインヒビターを投与したが関節炎の抑制は困難であった。今後更に検討を進める必要がある。III)病型との関係各患者において細胞障害性因子、インヒビターを測定した結果、細胞障害性因子は重症な慢性関節リウマチ患者血清中に高活性であり、健常者や軽症な慢性関節リウマチ患者ではほとんど認めなかった。これに対しインヒビターは軽症なRA患者、および健常者に高活性であった。
イメージからシンボルへの情報集約過程のモデル化の研究

本研究では、ボトムアップ的認知・記憶過程をイメージ情報からシンボル情報への情報集約過程と捉え、次の4つのことを目指した。A.仮説的モデルの構成とコンピュータシミュレーションB.モデルから推測される実験課題の提供C.検証実験:モデルから推測される特性と心理学的特性の比較検討D.モデル構成の基になる認知科学的知見の抽出A.一般化場の効果法具体的計算モデルを構成し、種々の実画像に適用し、かなり良好な大局的特徴を抽出することができた。より単純で、能力アップした第1次モデルを現在構成しつつある。さらに、記憶の概念的モデルと計算論的モデルを構成し、その振る舞いの定量的検討も行った。B.当該モデルから示唆される主な事項1.階層的結合による情報統合の他に、階層内の局所結合を通して、局所情報が次第に伝播統合する過程の存在を示唆している。2.局所的情報の存在しない領域の中央などにも脳内では、重要な情報が集約されていることを示唆している。3.対象の大きさ・形によって情報集約領域(受容野)が変化すること、およびサイズによって、発火頻度などが変化するニューロンの存在を示唆する。(4.量の多次元表現)C.比較検討1.証拠として、1つのエッジででも主観的輪郭線が形成される場合が存在する現象を発見し、その定量的実験を行った。2.アイカメラで種々の図形に対する注視点の移動を測定しモデルの有効性を確かめた。D.モデル構成のための認知心理学的実験1.大きさの知覚的汎化は、約8%であり、記憶における汎化は、約10%であった。2.形の知覚的汎化は、1つの頂点移動で平均の辺の大きさの約9%であった。3.2次元分布図形群の再認は、共通領域の面積に比例する。また、4-9個の図形群の1つの図形を移動させる場合の汎化の程度は平均図形間隔の約26%であった。4.各種3次元対象認知の視線汎化特性を調べ、我々提案の第四の仮説が尤もらしいことを確かめた。
作業用共有データベースを利用した英専門書読解支援ソフトウェアの開発に関する研究

本研究は大学生を対象とした、英文共同読解サポートシステムの開発に関するものである。本システムは、テキストやユーザの管理を行うための教員用サブシステムと実際の学習を支援する学生用サブシステムに分かれており、ともにWEBベースのシステムである。教員用サブシステムは、任意の英文WEBページを教材として利用するための機能を提供している。教員が自分で英文を入力するのは大変であり、また、学生に適した英文かどうかも良く読んで見ないと分からない場合が多い。本システムでは、任意のWEBページをダウンロードし、英単語の難易度と頻度および単語数を計算することで、学生に適した文書量であるかどうかを判別するためのツールを提供する。また、WEBページ全体を1人が読解するには分量が多すぎる場合、それらを分割し、パートごとに分担者を決定し、グループ学習するためのツールを提供する。学生用サブシステムは、教員により割り振られた文書を読解するためのデスクトップを提供する。学生用サブシステムは編集・ファイナライズ・プレイの3つのフェーズから構成され、編集フェーズで、各自が自分の決められた範囲を辞書引きし、ファイナライズ・フェーズでグループが集まり読み合わせを行い、修正する。出来上がった文書を通して読むのがプレイ・フェーズである。翻訳するのではなく読み進めることが目的なので、各単語の意味や用例などを簡単にメモできるようにハイパーリンクを設けている。このメモは、他の学生からも参照することができ、各人が担当する部分のポイントとなる単語を調べ終わると、共同でチェックすることが可能である。これらの作業結果を教員が採点できるようにコントリビュータが誰であるかを教員が判別できるようになっている。本研究の目的は「作業用共有データベースを利用し教員と学生、また学生同士が協力しながら学習を行える英専門書読解支援ソフトウェアの開発」を行うことである。具体的には、インターネットやファイルからのテキスト取り込み機能、テキスト解析機能(単語や文章の難易度など)、注釈の付加機能、辞書機能などすべての機能を統合化し学生による協調型学習を可能とするソフトウェアを開発する。このようなソフトウェアは我々が知る限り報告されておらず、今後の学部専門課程における英語教育に大いに寄与することが期待される。この目的を達成するために平成17年度の研究計画として、1)語彙関連データベースの整備、2)テキスト解析機能の実現、3)学習支援機能の実現、4)マルチメディアデータベースの整備、の4つの項目についての研究目標を掲げた。これらの項目のうち1)と2)については、以前の研究においてその機能の一部を実現済みであったが、本研究ではその機能を改良し、ネットワーク対応のプロトタイプを作成した。3)については現在7割程度の完成度であり、平成18年度6月完成を目途に作業中である。4)については、データベースサンプルとして約70例の英語イディオム用コンテンツをアニメーション作成ソフトを用いて作成した。本研究は2年計画であるが、上述したように平成17年度の研究計画の90%は達成できた。ただし、これらは分担して作成したこともあり、個々のシステムとしてテストしているのみである。平成18年度においては、学習支援機能の完成度を高めるとともに、全機能を統合化したシステムを構築し、さらにはより使いやすいシステムにするために、ユーザインタフェースに関する研究、インターネットへの公開するための実験用サーバの構築、システム全体の評価作業等を行う計画である。CARETは大学生を対象とした、英文共同読解サポートシステムである。システムは、テキストやユーザの管理を行うための教員用サブシステムと実際の学習を支援する学生用サブシステムに分かれており、ともにWEBべースのシステムである。このシステムでは、任意のWEBページをダウンロードし、英単語の難易度と頻度および単語数を計算することで、学生に適した文書量であるかどうかを判別するためのツールを提供している。

また、WEBページ全体を1人が読解するには分量が多すぎる場合、それらを分割し、パートごとに分担者を決定し、グループ学習するためのツールを提供している。学生用サブシステムは、教員により割り振られた文書を読解するためのデスクトップを提供する。学生用サブシステムは編集・ファイナライズ・プレイの3つのフェーズから構成され、編集フェーズで、各自が自分の決められた範囲を辞書引きし、ファイナライズ・フェーズでグループが集まり読み合わせを行い、修正する。出来上がった文書を通して読むのがプレイ・フェーズである。翻訳するのではなく読み進めることが目的なので、各単語の意味や用例などを簡単にメモできるようにハイパーリンクを設けている。このメモは、他の学生からも参照することができ、各人が担当する部分のポイントとなる単語を調べ終わると、共同でチェックすることが可能である。これらの作業結果を教員が採点できるようにコントリビュータが誰であるかを教員が判別できるようになっている。
メタロβ-ラクタマーゼを標的とした細菌感染症治療補助剤の開発研究

今年度は、メタロ-β-ラクタマーゼ6種類(IMP-1、NDM-1、VIM-2、SFH-1、SMB-1、L1)を対象に、阻害剤8種類の阻害効果を検討した。簡易的にIC50値を測定したところ、いずれの阻害剤もサブクラスB1メタロ-β-ラクタマーゼ(IMP-1、NDM-1、VIM-2)に阻害効果を示したものの、他のB2やB3メタロ-β-ラクタマーゼには阻害効果を示さなかった。また、TLA-3、CMY-2、OXA-48といったセリン型β-ラクタマーゼに対しても阻害効果を示さなかった。したがって、作製した一連の阻害剤群はサブクラスB1メタロ-β-ラクタマーゼ特異的な阻害剤であると考えられた。IMP-1に対するKi値は0.22-34.1 uM、NDM-1に対するKi値は0.18-34.1 uM、VIM-2に対するKi値は0.02-20.8 uMであった。これらの阻害剤を添加した場合のメタロ-β-ラクタマーゼ産生大腸菌に対する最小発育阻止濃度値(MIC値)の変動は、概ねKi値の変動で裏付けられるものであったが、一部乖離が見られたものもあった。それは、化合物の構造改変によりIMP-1酵素に対する阻害親和性が失われたにも関わらず、IMP-1産生菌に対する阻害効果が保たれた現象を指す。乖離の原因を明らかにするため、LC-MS/MSを用い、菌体内に取り込まれた阻害剤の定量を行った。その結果、阻害剤の種類によって、菌体内に取り込まれる量に差が生じることがわかった。MIC値の変動は、対象とした阻害剤の酵素学的な阻害効果と菌体への流入量という2つのファクターに影響を受ける。したがって、今後、阻害剤を改変する際には、両者のファクターを加味する必要があるものと考えれらた。平成30年度は、作製した各種阻害剤を用い、メタロ-β-ラクタマーゼに対する酵素学的阻害効果とメタロ-β-ラクタマーゼ産生菌に対する生物学的阻害効果を検証することを目標とした。年度内に予定していた実験の全てを終了することができた。平成31年度は、X線結晶構造解析の技術を用い、作製した各種阻害剤とメタロ-β-ラクタマーゼの結合様式を原子レベルで明らかにする予定である。
高性能グラフェンＦＥＴに向けたゲートスタック技術の研究

グラフェンの研究手法はいくつかあるが,本研究ではRaman分光法を用いることにした。ゲートスタック形成の研究として熱処理に着目し,各種雰囲気下で熱処理によるグラフェンへの影響に関して調べた。酸素雰囲気におけるRamanピーク、特に欠陥生成に関係するDバンドピークの変化に関して温度変化を調べた。初期的にはDバンドはまったく観察されないが,酸素中熱処理とともにDバンドピークが明瞭に観察されるようになる。強度の変化の500°C程度まで温度依存性を測定して、アレニウスプロットしたところ,温度依存性には二種類の活性化型から構成されていることが示された。活性化エネルギーは、それぞれ約1.2eVと0.25eVの二種類が観測された。高温領域で1.2eV、低温側で0.25eVである。つまり300°Cくらいから急激にDバンド強度が増してくる。一方、それ以下の温度におけるDバンド変化は大変小さい。この結果はグラフェンゲートスタック形成に関して高温熱処理する時には、このようなグラフェン中の欠陥形成に関して出発点に考えておく必要があることを示している。劣化の絶対値は構造によるが、活性化エネルギーは起きている現象の素過程を反映したものになっているはずであり、きわめて一般的に重要な指標になっている。特にこの場合は酸素とグラフェンの反応に関わっていることになり、高温側でのevのオーダーの活性化エネルギーは酸化反応が起きていることを示唆している。一方、Ar雰囲気下で熱処理した場合には、高温側の活性化過程は観測されない。つまり熱処理では、酸化反応と熱的な効果、たとえばグラフェンと下地SiO2との相互作用の緩和過程や界面でのH2O成分の脱離やグラフェン自身の熱的な構造歪みなどの二点を中心に考える必要があることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。グラフェンは完全な2次元物質であり面内でボンディングが閉じているため,面に垂直な方向にはダングリングボンドが存在しない.そのため,ゲート絶縁膜形成のために使用されることが多い原子層堆積法では,核生成サイトが存在せず,均一膜の形成が困難であることが報告されている.そこで,絶縁膜の形成手法の検討を行い,high-k絶縁膜であるY203堆積において,Yを酸素分圧10^-1Paの雰囲気で蒸着することにより堆積したY203は良好な絶縁性を示すことを示してきた.しかしながら,酸素と非常に反応性が高いため,Yの蒸発レートの制御は非常に困難であり,絶縁膜の膜厚の均一性の改善が困難であるという問題点がある.上記の背景のもと、今回,グラフェン上の絶縁膜形成に原子層堆積装置を使用することを再検討した.ダングリングボンドの無い表面に,バッファー層として非常に薄いY203を堆積し,その上に原子層堆積法でY203を堆積することに依り均一な膜形成を目的として実験を行っている.今年度は,原子層堆積装置を導入直後であるため,堆積条件の確立を目指し,原子層堆積装置によるSi上のAl203堆積の検討を行った.最も一般的なプリカーサーであるTMAとH2Oを用いて堆積を行った.サイクル数と膜厚に明確な線形性を確認した.Si上に堆積した20nmのAl203の容量-電圧曲線を測定した結果,周波数依存性の無いデータを得ることができた.今後,グラフェン上の絶縁膜堆積へとすすめていく.グラフェンFETに向けてグラフェン上の良好なゲートスタック形成にチャレンジしている。グラフェンは表面に垂直方向にダングリングボンドがないので通常の方法では酸化膜を形成することが難しい。そこで我々は物理蒸着的に膜を形成している。その場合にもっとも重要なのは絶縁膜堆積後の熱処理である(これは蒸着に限らず一般的にあてはまる)。今年度は絶縁膜を堆積する前にグラフェンを直接酸素雰囲気で熱処理をし、その際にグラフェンにどの程度の欠陥が導入されるかを調べた。このことは大変重要であり、どのくらいの温度域で熱処理をしてよいかを判断する材料になる。欠陥はグラフェン固有の欠陥として検出されるラマンシフトのDバンドの強度を指標とした。実際にはGバンドとDバンドの強度比を酸素熱処理温度の関数として調べた。また単層グラフェンと二層グラフェンの場合について調べたところ、以下のような大変興味深い結果を得ることができた。欠陥形成は活性化型であり、低温領域と高温領域の二種類の活性化エネルギーが観測された。単層の場合には、高温領域で約1eV、低温側で0.1eV程度であった。一方、二層の場合には高温側で約2eV程度で低温側では計測限界以下であり、二層の場合の方が一層に比べて酸素熱処理に対して極めて強いことがわかった。また劣化の時間依存性も単層の場合がきつくなっており、今後のグラフェンのプロセスを決めていく上で重要な指標になるはずである。これらの活性化エネルギーの起源に関しては現在考察中であるが、eV程度の値はボンドブレークに対応しており、0.1eV以下の値に対しては結合の変化と言うよりも下地との熱膨張率の違いなどによるものと考えている。今後、熱処理の雰囲気効果を含めて劣化機構を明確にしていく。酸素雰囲気におけるRamanピーク、特に欠陥生成に関係する

Dバンドピークの変化に関して温度変化を調べた。初期的にはDバンドはまったく観察されないが,酸素中熱処理とともにDバンドピークが明瞭に観察されるようになる。強度の変化の500°C程度まで温度依存性を測定して、アレニウスプロットしたところ,温度依存性には二種類の活性化型から構成されていることが示された。活性化エネルギーは、それぞれ約1.2eVと0.25eVの二種類が観測された。高温領域で1.2eV、低温側で0.25eVである。つまり300°Cくらいから急激にDバンド強度が増してくる。一方、それ以下の温度におけるDバンド変化は大変小さい。この結果はグラフェンゲートスタック形成に関して高温熱処理する時には、このようなグラフェン中の欠陥形成に関して出発点に考えておく必要があることを示している。劣化の絶対値は構造によるが、活性化エネルギーは起きている現象の素過程を反映したものになっているはずであり、きわめて一般的に重要な指標になっている。特にこの場合は酸素とグラフェンの反応に関わっていることになり、高温側でのevのオーダーの活性化エネルギーは酸化反応が起きていることを示唆している。一方、Ar雰囲気下で熱処理した場合には、高温側の活性化過程は観測されない。つまり熱処理では、酸化反応と熱的な効果、たとえばグラフェンと下地SiO2との相互作用の緩和過程や界面でのH2O成分の脱離やグラフェン自身の熱的な構造歪みなどの二点を中心に考える必要があることがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。原子層堆積装置の導入後の立ち上げに少し時間がかかったため,グラフェンの研究に関しては現時点ではあまり進んでいないというのが正直なところである.結果として研究発表などはまだ無いが,それは本人の研究能力というよりも,絶縁膜形成はFETにおいてもっとも重要な部分であるという認識のもとですすめているためであり,今後の進展には期待している.前回の報告時にはやや遅れていると自らを評価をしたが、今年度は大きく進展した。また得られた結果は大変重要であるにもかかわらず多くの場合避けられてきた領域と言える。しかし、実際には避けて通れない。このような部分で極めて新しいがグラフェンの本質に関わる結果を得られたことは大いに評価したい。目的及び研究方針は明確であることから,装置の導入・立ち上げが終了した現在は研究のスピードは上がってきている.導入初期の絶縁膜のクオリティの評価は最も重要な部分であるので慎重にかつ多くのデータを集めつつ,グラフェンFET作製への適用を早急にすすめていく.今後はこの結果をさらにすすめるとともに、学会発表、論文化などを精力的にすすめたい。特に酸素以外の雰囲気における劣化の進行、あるいは熱だけの効果との分離などによって、グラフェン劣化機構のモデル化を行う。
吸入麻酔薬の不純物,分解,代謝に関する研究

本研究はイソフルレン及びセボフルレンの新しい吸入麻酔薬と、従来から使用されている吸入麻酔薬の化学的な安定性および生体内代謝について検討したものである。(1)2年間にわたる紫外線の照射実験をおこなったが、イソフルレン,セボフルレン,ハロセン,メトキシフルレン,エンフルレンともに安定であり、変化はガスクロマトグラフィーでの検出限界以下であった。(2)ハロセンの代謝産物トリフルオロ酢酸の排泄は(尿中および胆汁中)吸入ハロセン濃度に比例しないが、ウサギの呼気に排泄される嫌気的代謝産物は吸入濃度に比例した。(3)イソフルレンの代謝産物トリフルオロ酢酸を初めてイオンクロマトグラフィーで定量し、その尿中および胆汁中への排泄が吸入イソフルレン濃度に比例することを明らかにした。(4)イソフルレンの代謝産物であるトリフルオロ酢酸,有機弗素,および無機弗素が従来報告されているより多くヒトの生体内で産生されることを血中および尿中の排泄から証明し、有機弗素のほとんどがトリフルオロ酢酸であること、無機弗素の尿中への排泄は吸入イソフルレン濃度に比例するが、有機弗素は比例しないこと等、薬動力学的に興味ある事実を明らかにした。(5)セボフルレンをヒトに吸入させ、無機弗素の血中半減期が25時間、尿中半減期が43時間であることを明らかにした。(6)セボフルレンを吸入させたラットおよびヒトの胆汁中,血中,尿中の主な有機弗素代謝産物はヘキサフルオロイソプロパノールのグルクロン酸抱合体であることを明らかにした。(7)セボフルレンのソーダーライムによる分解物として、セボフルレンの脱HF化体,そのメチル化体,更にそれが脱HF化したもの3種類、合計5種類の分解物を同定した。モデル肺を用いた閉鎖回路での主な分解物は、セボフルレンの脱HF化体と、そのメチル化体の2種類であり、他はほとんど検出されなかった。1).トリフルオロ酢酸の胆汁中排泄に関する研究ウサギを用いて、ハロセンとイソフルレンの共通代謝産物であるトリフルオロ酢酸(TFA)の胆汁中濃度をイオンクロマトグラフィーで経時的に測定した。イソフルレンの呼気濃度とTFAの濃度に比例関係(TFAの濃度(nmol/30min)=27メイソフルレンの呼気濃度(%))が見られたが、ハロセンの場合は低濃度(0.1%)から臨床使用濃度(1.5%)までほぼ一定量(700μmol/30min)が排泄された。この結果から、両者のTFA生成過程、あるいは排泄過程に相違のあることを認めた。2).セボフルレンの代謝に関する研究臨床第一相試験中の患者を対象として次の結果を得た。イ)血中セボフルレン濃度:吸入開始後15分目ですでに平衡に達し(359.8μmol/L)吸入中止後30分で十分の一に減少した。ロ)血中フッ素濃度:セボフルレン2%を1時間吸入させることにより血中フッ素濃度は吸入中止後30分目に14.8μmol/Lになり、生物学的半減期は24時間であった。ハ)尿中フッ素排泄:尿中無機フッ素排泄は1224時間に最大となった(325.5μmol/12hrs)。36-48時間目にこの値は約半分に減少した。

ニ)その他の代謝産物:セボフルレンの代謝産物と思われる物質がイオンクロマトグラフィーで分離定量された。この物質の排泄量は12-24時間目に最大となり36-48時間目には約半分に減少した。3日目には検出されなかった。また血中からは検出できなかった。この物質はグルクロニダーゼで消費された。またセボフルレンの原料であるヘキサフルオロイソプロパノールのグルクロン酸抱合体のイオンクロマトグラフにおけるリテンションタイムとは異なっていた。3).分解に関する研究2年間にわたる紫外線等による分解実験を行なっているが各麻酔薬共安定で、不純物の増加、分解物の生成はみられなかった。
群落光合成理論の葉フェノロジー解析への適用

葉フェノロジーの種による違いを植物の適応戦略としてとらえ,これに群落光合成理論を適用して葉フェノロジーの適応性の評価を行うこと,また葉は光や温度などの環境変化に対してどのように応答しているのかを明らかにすることを目的に研究を行った.(1)群落光合成モデルに葉の生産と枯死という動的要因を導入し,新しい葉群動態モデルを提案した.このモデルを用いて環境要因と種に特有な葉の特性が葉群構造にどのような影響を与えるかを予測した.(2)生育期間を通じて葉をつぎつぎに展開するワラビを用いて,葉の寿命と構成コスト,光合成能力の関係を調べ,光合成速度あたりの構成コストは葉の寿命と正の相関があることから,寿命の短い葉も構成コストを十分償還している.(3)寿命の異なる常緑性,落葉性のコナラ属4種で窒素利用を比較した.窒素利用効率,光合成系への窒素投資率はともに落葉種で高かった.光合成と細胞壁の間に窒素投資のトレードオフがあることを示唆した.(4)富栄養,貧栄養でオオオナモミ群落を育成し,個々の葉の展開から枯死までを追跡調査し,葉寿命を決める要因を解析した.葉面積の脱落速度は新しい葉の成長にともなう葉からの窒素の転流速度に比例して増加することを示した.(5)ブナ林における林冠種と下層種の葉の枯死時の窒素回収効率を比較した.回収効率はすべて70%前後で光条件,種にはあまり依存しなかった.しかしブナでは成木に比べ稚樹の回収効率が低かった.(6)ギャップ,落葉樹林,針葉樹林下に生育する林床常緑低木アオキを用い,葉の季節的な光合成タンパク質組成変化に対する光と温度の栄養を解析した.全体としては光の影響が大きいが,各場所ごとに解析すると温度の影響が大きかった.(7)その他の成果については別冊の報告書を参照されたい.葉フェノロジーの種による違いを植物の適応戦略としてとらえ,これに群落光合成理論を適用して葉フェノロジーの適応性の評価を行うこと,また葉は光や温度などの環境変化に対してどのように応答しているのかを明らかにすることを目的に研究を行った.(1)群落光合成モデルに葉の生産と枯死という動的要因を導入し,新しい葉群動態モデルを提案した.このモデルを用いて環境要因と種に特有な葉の特性が葉群構造にどのような影響を与えるかを予測した.(2)生育期間を通じて葉をつぎつぎに展開するワラビを用いて,葉の寿命と構成コスト,光合成能力の関係を調べ,光合成速度あたりの構成コストは葉の寿命と正の相関があることから,寿命の短い葉も構成コストを十分償還している.(3)寿命の異なる常緑性,落葉性のコナラ属4種で窒素利用を比較した.窒素利用効率,光合成系への窒素投資率はともに落葉種で高かった.光合成と細胞壁の間に窒素投資のトレードオフがあることを示唆した.(4)富栄養,貧栄養でオオオナモミ群落を育成し,個々の葉の展開から枯死までを追跡調査し,葉寿命を決める要因を解析した.葉面積の脱落速度は新しい葉の成長にともなう葉からの窒素の転流速度に比例して増加することを示した.(5)ブナ林における林冠種と下層種の葉の枯死時の窒素回収効率を比較した.回収効率はすべて70%前後で光条件,種にはあまり依存しなかった.しかしブナでは成木に比べ稚樹の回収効率が低かった.(6)ギャップ,落葉樹林,針葉樹林下に生育する林床常緑低木アオキを用い,葉の季節的な光合成タンパク質組成変化に対する光と温度の栄養を解析した.全体としては光の影響が大きいが,各場所ごとに解析すると温度の影響が大きかった.(7)その他の成果については別冊の報告書を参照されたい.多くの植物では葉の寿命は個体の寿命よりも短く,植物は生きている間に葉の生産と落葉を行っている.この葉フェノロジーの種による違いを植物の適応戦略としてとらえ,これに群落光合成理論を適用して解析することを目的に研究を行った.(1)人工群落における葉群の動態:単純なモデル系として1年草オオオナモミ群落を栄養条件を変えて育成し,一枚一枚の葉の生産と枯死を追跡調査した.葉数は枯死が始まるまでは増加し,その後,葉の生産と枯死が同じ速度で起こったため現存葉数は変化しなかった.葉面積は葉数の増加に遅れて定常状態に達した.2つの栄養条件の間で枯葉の窒素濃度に差は見られたが,窒素回収効率には差が見られず,窒素のターンオーバー速度は貧栄養条件下で小さかった.(2)コナラ林の異なる階層に生育する落葉種と常緑種の窒素利用効率:仙台市の東北大学附属植物園のコナラ林において上層を構成する落葉樹のコナラ,下層に生育する落葉種のバイカツツジとウワミズザクラと常緑種のアオキとイヌツゲの葉レベルにおける窒素利用効率を葉の窒素生産力と窒素滞留時問に分けて解析した.窒素生産力は落葉種で高く,常緑種で低かった.落葉種では上層種と下層種の間で窒素生産力に差はなかった.落葉種と常緑種における窒素生産力の差は葉の光合成窒素利用効率の差を反映したものであった.平均滞留時間は常緑種で高く,落葉種で低かった.これは両者の葉の寿命の差によるものであった.多くの植物では葉の寿命は個体の寿命よりも短く,植物は生きている間に葉の生産と落葉を行っている.

この葉フェノロジーの種による違いを植物の適応戦略としてとらえ,これに群落光合成理論を適用して解析することを目的に研究を行った.(1)人工群落における葉群の動態:単純なモデル系として1年草オオオナモミ群落を栄養条件を変えて育成し,一枚一枚の葉の生産と枯死を追跡調査した.葉数は枯死が始まるまでは増加し,その後,葉の生産と枯死が同じ速度で起こったため現存葉数は変化しなかった.葉面積は葉数の増加に遅れて定常状態に達した.2つの栄養条件の間で枯葉の窒素濃度に差は見られたが,窒素回収効率には差が見られず,窒素のターンオーバー速度は貧栄養条件下で小さかった.(2)ワラビの葉の寿命と構成コスト:ワラビは生育期間を通して葉を展葉させるが,後から出てくる葉の寿命は短い.それぞれの葉の窒素濃度,光合成能力,構成コストを調べ,構成コストに対する光合成能力の比が寿命と正の相関があることを明らかにした.(3)コナラ林の異なる階層に生育する落葉種と常緑種の窒素利用効率:仙台市の東北大学附属植物園のコナラ林において上層を構成する落葉樹のコナラ、下層に生育する落葉種のバイカツツジとウワミズザクラと常緑種のアオキとイヌツゲの葉レベルにおける窒素利用効率を葉の窒素生産力と窒素滞留時間に分けて解析した.窒素生産力は落葉種で高く,常緑種で低かった.落葉種では上層種と下層種の間で窒素生産力に差はなかった.落葉種と常緑種における窒素生産力の差は葉の光合成窒素利用効率の差を反映したものであった.平均滞留時間は常緑種で高く,落葉種で低かった.これは両者の葉の寿命の差によるものであった.(4)八甲田のブナ林を構成する種について,窒素の回収効率を調べ,回収終点窒素濃度と光合成能力をゼロにする窒素濃度は必ずしも一致しないことを明らかにした.多くの植物では葉の寿命は個体の寿命より短く,植物は生きている間に葉の生産と落葉を行っている.本研究では,この葉フェノロジーの種による違いを植物の適応戦略としてとらえ,これに群落光合成理論を適用して葉フェノロジーの適応性の評価を行うことを目的として研究を行った.展葉や落葉のタイミング,各葉の展葉期間の長さの変化が葉群全体の生産にどのように影響するのかを,実際の葉群で得られたデータをもとにシミュレーションを行った.さらに一枚の葉も季節を通して,あるいは一生を通して光や温度などの環境変化に曝される.葉はこのような環境変動に対してどのように応答しているのかを明らかにすることを目的に研究を行った.(1)冷温帯に属する八甲田山系のブナ林,中間温帯に属する仙台市青葉山コナラ林に生育するさまざまな種を用い,葉フェノロジーと窒素の動態の関連を継続調査により明らかにした(昨年度からの継続調査).(2)シロザを異なる環境条件で育成し,老化葉からの窒素回収量を測定し,落葉と窒素の動態の関連を生理学的に解析した.(3)ダイズの窒素固定をする系統としない系統を用いて,ことなるCO2濃度のもとで,群落を育成した.葉の展葉と落葉,葉群内の窒素の動態,群落光合成速度の変化を調べ,葉群動態における窒素と炭素の相互作用を解析した.(4)葉群光合成モデルを改良し,葉群動態を記述・予測するモデルを開発した.(5)報告書を作成した.
ブタ卵に存在する精子リセプター蛋白をコードするRNAの同定

昭和62年度の研究計画としては前年度に達成された(1)豚卵に対する各種抗体作製, (2)豚卵からのintactなRNAの抽出法の開発に基づき,より大量のRNAを抽出し,それを鋳型として無細胞蛋白合成系で蛋白合成を行ない,合成蛋白と(1)の抗体との間で免疫沈降物を作り,豚卵の精子リセプター蛋白のRNAの同定を行なうことにあった.今年度preliminaryに免疫沈降物をSDS-ゲル電気泳動法により分析したところ,特異的なバンドが得られなかった.そこで更にRNA抽出をscale-upし,より高い放射性活性を有する合成蛋白を用いて実験を重ねるべく準備を進めていたところ, J.Deaniによるマウス透明帯精子リセプター蛋白(ZP-3)のクローニングの論文が発表された(PNAS, 83, 4343, 1986).そこで実験計画を変更し, Deanらの発表したcDNA sequenceの一部(42mer)を合成し,マウスのgene bankからこの合成42merとhybridするgene fragmentをクローニングし,これを用いて豚ZP-3のクローニングを行うべく実験を進めている.現在42merとhybridするgene fragmentのスクリーニング中である.(1)豚卵透明帯に対する各種抗体の作裂(高井担当)総計約1万個の凍結豚卵巣からほぼ均一な卵透明帯を単離し(A)、これより蛋白成分の可溶化(B)、次いでゲル濾過による可溶化成分の(αとβへの)分離(C)を行った。次にこれら(A)(C)各ステップにおける透明帯成分を家兎に免疫し、A、B、C(α,β)4種類の抗体を得た。(これらに用いた方法論の詳細は、Y.Noda etal J.Reproduct.Tmmunol.3,147-156,1981を参照されたい。)」(2)豚卵からのintactなRNAの抽出法の開発(泰井担当)屠殺直後の豚より新鮮な卵巣を得、これより基本的には上記と同様の手法でほぼ均一で新鮮な豚卵を得た(回収率約1000ocytes/orary)。この卵からguanidine-thiocyanate法によりRNA抽出を行ない得られたRNA画分をagarose gel電気泳動法により分析してみると、ほぼintactと考えられる28S及び18S ribosomalRNAの泳動パターンが得られた。従って、我々の用いた抽出法により得られたRNA標本はintactであることが示唆された。更に兎網状赤血球粗抽出液を用いた蛋白合成系により、このRNAの鋳型活性を検討すると、ほぼ良好な活性が得られた。以上(1),(2)により当該年度の目標は予定通り達成されたものと考えられる。昭和62年度の研究計画としては前年度に達成された(1)豚卵に対する各種抗体作製, (2)豚卵からのintactなRNAの抽出法の開発に基づき,より大量のRNAを抽出し,それを鋳型として無細胞蛋白合成系で蛋白合成を行ない,合成蛋白と(1)の抗体との間で免疫沈降物を作り,豚卵の精子リセプター蛋白のRNAの同定を行なうことにあった.今年度preliminaryに免疫沈降物をSDS-ゲル電気泳動法により分析したところ,特異的なバンドが得られなかった.そこで更にRNA抽出をscale-upし,より高い放射性活性を有する合成蛋白を用いて実験を重ねるべく準備を進めていたところ, J.Deaniによるマウス透明帯精子リセプター蛋白(ZP-3)のクローニングの論文が発表された(PNAS, 83, 4343, 1986).そこで実験計画を変更し, Deanらの発表したcDNA sequenceの一部(42mer)を合成し,マウスのgene bankからこの合成42merとhybridするgene fragmentをクローニングし,これを用いて豚ZP-3のクローニングを行うべく実験を進めている.現在42merとhybridするgene fragmentのスクリーニング中である.