hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
共鳴トンネル素子を用いた超高速バンドパス型ΔΣ変調器

次世代無線通信システムへの応用が期待できるGHz級バンドパス型ΔΣ変調器を対象として、要素回路の高性能化設計を進めるとともに、それらを統合化したΔΣ変調器を構成し、InP系RTD/HEMT技術を想定した回路シミュレーションにより極限性能を追求した。その結果、RTDの超高速動作および多機能性を最大限に発揮した連続時間/多ビット方式を採用することで、10GHz動作の可能性を明らかにした。(RTD:共鳴トンネルダイオード、HEMT:高電子移動度トランジスタ)1.要素回路の高性能化(1)多ビット量子化器:差動型量子化器の2ビット化を実現し、回路シミュレーションにより10GHz動作(クロック周波数)を確認した。また、共鳴トンネル論理回路(MOBILE)を用いた4ビット量子化器を構成し、20GHzを越える入力帯域が実現可能であることを明らかにした。(2)Gm-Cフィルタ:HEMTを用いてゲイン帯域積1GHzのオペアンプを設計した。更に、これを用いた2次Gm-Cフィルタ回路を設計し、バンドパス型周波数特性を確認した。(3)クロック回路:RTDのスイッチ動作をHEMT入力電圧にフィードバックする新しい発振回路を考案した。シミュレーションの結果、従来型回路と比較して2倍以上の電圧振幅(50GHzで0.8V以上)が得られ、クロック発生用回路として使用可能であることを明らかにした。2.バンドパス型ΔΣ変調器の設計と性能予測インパルス不変法に基づく回路設計により、サンプリング周波数4GHz、入力帯域30MHzにおいて7ビット分解能を実現できる構成法を明らかにした。ロウパス型では、最適化手法の工夫により、同13GHz、同100MHzで9ビット変調器が設計できたので、同様の手法をバンドパス型に適用することで一層の高速化への見通しが得られた。
地理情報システムにおけるラベル配置問題に関する研究

地理情報システム(GIS)は,世界中で地図データの整備が進み,GPSなどの情報技術の発展と共に急速に普及してきている.その中で,地図の構成要素は幾何図形の組み合わせとして考えられることから,計算幾何学の重要性がさらに増している.特に,デジタル化された地図において,必要な情報を文字として付加するためには,表示したい文字情報(ラベル)を適切な位置に読みやすい大きさで配置する必要がある.このような地図における注記の問題(ラベル配置問題)はこれまで人手によって経験的に行われてきたが,地図のデジタル化に伴い,自動的にラベルを配置する必要に迫られている.本研究では地図におけるラベル配置の自動化を目的として研究を行ってきた.数値地図から東京23区内の地下鉄やJRの路線図データを抽出し,実際の地図に対して駅名を表す点ラベルと路線名を表す辺ラベルを同時に見やすい位置に配置するアルゴリズムを提案し,計算機実験を行って,その有効性の確認を行った.さらに,ラベルの大きさを固定すると,従来のモデルでは配置できないことがあるため,引出し線を用いた新たな定式化を行い,解法の提案と計算機実験によって実用化の確認を行った.これまでの研究においては,ラベルの大きさを決めた上で配置できるラベルの数を最大化する問題が主流であったが,本研究ではラベルのサイズを最大化する問題を考え,特に,文字数を考慮した長方形ラベルの大きさを最大化する問題に対するアルゴリズムを提案し,計算機実験によって実証を行った.また,これからの電子地図の利用の一例として道案内図に特化したラベル配置問題も定式化し,その解法を提案し,計算機実験と実際に利用してもらうことによってアンケート調査を行い,その実用性に関する検討を行った.高度交通システムへの応用を考えると,幾何情報が動的に変化する場合やオンライン的にラベルの挿入や削除が起こる場合を考慮する必要がある.そのため,オンライン的にラベルが挿入される場合に対する解法の提案と計算機実験を行った.また,このような状況に対応する基礎的研究として,幾何情報の最も基本的なものである三角形分割の変化を知る手法や点位置決定問題に関する研究も行った.さらに,地図データは巨大なデータとなることが予想されるため,曲線データの圧縮に関する研究など地理情報システムにおけるラベル配置を考える上で,考慮していかなければならない多くの研究も同時に行ってきた.地理情報システム(GIS)は,世界中で地図データの整備が進み,GPSなどの情報技術の発展と共に急速に普及してきている.その中で,地図の構成要素は幾何図形の組み合わせとして考えられることから,計算幾何学の重要性がさらに増している.特に,デジタル化された地図において,必要な情報を文字として付加するためには,表示したい文字情報(ラベル)を適切な位置に読みやすい大きさで配置する必要がある.このような地図における注記の問題(ラベル配置問題)はこれまで人手によって経験的に行われてきたが,地図のデジタル化に伴い,自動的にラベルを配置する必要に迫られている.本研究では地図におけるラベル配置の自動化を目的として研究を行ってきた.数値地図から東京23区内の地下鉄やJRの路線図データを抽出し,実際の地図に対して駅名を表す点ラベルと路線名を表す辺ラベルを同時に見やすい位置に配置するアルゴリズムを提案し,計算機実験を行って,その有効性の確認を行った.さらに,ラベルの大きさを固定すると,従来のモデルでは配置できないことがあるため,引出し線を用いた新たな定式化を行い,解法の提案と計算機実験によって実用化の確認を行った.これまでの研究においては,ラベルの大きさを決めた上で配置できるラベルの数を最大化する問題が主流であったが,本研究ではラベルのサイズを最大化する問題を考え,特に,文字数を考慮した長方形ラベルの大きさを最大化する問題に対するアルゴリズムを提案し,計算機実験によって実証を行った.また,これからの電子地図の利用の一例として道案内図に特化したラベル配置問題も定式化し,その解法を提案し,計算機実験と実際に利用してもらうことによってアンケート調査を行い,その実用性に関する検討を行った.高度交通システムへの応用を考えると,幾何情報が動的に変化する場合やオンライン的にラベルの挿入や削除が起こる場合を考慮する必要がある.そのため,オンライン的にラベルが挿入される場合に対する解法の提案と計算機実験を行った.また,このような状況に対応する基礎的研究として,幾何情報の最も基本的なものである三角形分割の変化を知る手法や点位置決定問題に関する研究も行った.さらに,地図データは巨大なデータとなることが予想されるため,曲線データの圧縮に関する研究など地理情報システムにおけるラベル配置を考える上で,考慮していかなければならない多くの研究も同時に行ってきた.地理情報システム(GIS)は1980年頃からその必要性が認識され,世界中で地図データの整備が行われ,1990年代になって情報技術の進展に伴って爆発的に普及しつつある.その中で,地図の構成要素は幾何図形の組み合わせとして考えられることから,計算幾何の重要性がさらに増している.特に,デジタル化された地図において必要な情報をもじとして付加するためには,表示したい文字情報(ラベル)を適切な位置に読みやすい大きさで配置する必要がある.このような地図に対する注記の問題(ラベル配置問題)はこれまで人手によって経験的に行われてきたが,地図のデジタル化に伴い,自動的にラベルを配置する必要に迫られている.本研究では地図におけるラベル配置の自動化を目的として研究を行っている.本研究では高度交通システムへの応用を考慮し,オンライン的処理も考えていくことを目的の一つとしている.本年度は静的な場合のラベル配置問題と高度交通システムの研究を中心に行った.

特に,静的な場合に見やすい位置に自動配置することを重点的に研究を進めた.東京23区内の地下鉄やJRの路線図のデータを数値地図からとり,実際の地図データをもとに,駅名といった点に対するラベルと路線名のような辺に対するラベルを配置する各種の手法を提案し,それに対して計算機実験を行い,比較検討を行ってきた.手法の違いとしては大きく分けて,ラベルを配置する候補位置を離散的に定義する方法と連続的に定義する方法がある.離散的なモデルでは解法の構築や実装は簡単であるが,微調整が効かないという欠点があり,思うような結果が得られなかった.これに対し,連続的なモデルにおいては,可能な限りラベル間の距離を広げることや,路線を避けて駅名を配置することなどが可能となり,良い結果が得られたと思う.今後は他の例でその実用性を確かめるとともに,オンライン的な処理が可能となるような手法の開発を行っていく予定である.地理情報システム(GIS)は,世界中で地図データの整備が進み,GPSなどの情報技術の発展と共に急速に普及してきている.その中で,地図の構成要素は幾何図形の組み合わせとして考えられることから,計算幾何学の重要性がさらに増している.特に,デジタル化された地図において,必要な情報を文字として付加するためには,表示したい文字情報(ラベル)を適切な位置に読みやすい大きさで配置する必要がある.このような地図における注記の問題(ラベル配置問題)はこれまで人手によって経験的に行われてきたが,地図のデジタル化に伴い,自動的にラベルを配置する必要に迫られている.本研究では地図におけるラベル配置の自動化を目的として研究を行っている.今年度は,まず,静的な問題においては,点と曲線にラベルを配置する問題に対して提案した解法をまとめ,数値地図から東京23区内の地下鉄やJRの路線図のデータを取り出し,駅である点と路線を示す曲線に同時に駅名と路線名を実際に配置する計算機実験を行ってその有用性を示し,論文としてまとめた.また,日本におけるGIS研究の動向をまとめたものを発表した.また,どうしても点が密集しており配置できない場合の解法として,引出し線を用いた解法も提案し,予備的な計算機実験を行い,その実用性を探っている.また,高度交通システムへの応用を考えると,幾何情報が動的に変化する場合やオンライン的にラベルの挿入や削除が起こる場合を考慮する必要がある.幾何情報の動的な変化に対応するための基礎的な研究として,幾何情報の最も基本となる三角形分割の変化を知るためにすべての状況を列挙する手法に関しても,研究結果をまとめ論文として発表した.また,オンライン的にラベルが挿入される場合に対する解法を提案し,計算機実験も行った.さらに,数値データとして曲線を表す場合には,点列を直線で結んだ折れ線で表示することになるが,地図データのような巨大なデータとなることが予想される場合には,もとのデータから点を減らして近似の折れ線を求める必要がある.実際に地図全体を表示するためにはそのような処理も必要となることから,曲線のデータ圧縮に関する研究も行った.
体タンパク質の同化・異化調節機構への介入による高アンモニア血症の新規治療法の開発

尿素サイクルの酵素欠損症患者では飢餓で高アンモニア血症が誘発され、また増悪する。体タンパク質の同化・異化はmTORC1を中心とする機構で調節されており、飢餓により異化に傾く。われわれはこの調節機構への介入による高アンモニア血症の新規な治療法の開発を計画した。昨年度までに、マウス胎仔線維芽細胞(MEF)の培養系で、培養液中のアンモニア濃度にはグルタミノリシスおよびmTORC1の活性が関与すること、およびブドウ糖欠乏によってアンモニア濃度が上昇することを明らかにした。このことに基づき、過剰なグルタミノリシスを抑制し、かつクエン酸サイクルへのアナプレロティック効果が期待できる物質としてα-ケトグルタル酸に着目し、その膜透過性アナログであるジメチル-α-ケトケトグルタル酸(DKG)の添加効果を検討した。その結果、DKGの添加によって用量依存的にアンモニア蓄積は抑制され、さらに培養液中のグルタミン酸の増加が認められた。そこでその機序を解明する目的でグルタミノリシスにかかわる3種の酵素;グルタミン酸脱水素酵素、グルタミナーゼ、グルタミン合成酵素の遺伝子発現レベルを解析したところブドウ糖欠乏状態では充足状態に比べてグルタミン酸脱水素酵素遺伝子の発現が亢進するが他の2遺伝子発現レベルは有意の変化は認めないことを見出した。また、これらの3種類の酵素活性をエピジェネティックに調節するサーチュイン3,4および5の遺伝子発現パターンを解析したところ、過剰なグルタミノリシスに対して抑制的に調節しているパターンを示した。私たちは現在、DKGによるアンモニア蓄積の抑制メカニズムのその他の分子機序につき解析を進め、またモデル動物を用いた個体レベルでのDKGのアンモニア濃度上昇抑制効果を検討中である。特許申請などに時間を要したため、予定より遅れている。現在、DKGによるアンモニア蓄積の抑制メカニズムの分子機序につき解析を進めており、2019年度はモデル動物を用いた個体レベルでのDKGのアンモニア濃度上昇抑制効果を検討中である。まず飢餓のモデルとしてマウス胎仔線維芽細胞(MEF)の培養系でブドウ糖枯渇による高アンモニア血症のモデル系を作成した。平成29年度は、この系を用いて以下の点を明らかにすることができた。1)前記の培養細胞系で、ブドウ糖充足状態でのアンモニア産生には定常的オートファジーの関与と矛盾しない結果を得たが、枯渇状態ではそれ以外の機序の関与も推定された。2)その機序として、グルタミン-グルタミン酸分解(グルタミノリシス)が関与すること、その背景には特定の遺伝子の発現調節が関わっていることが明らかになった。私たちは現在、1)および2)の機序に基づいた、アンモニア蓄積の抑制に関わる因子のスクリーニングによって、候補因子を見出しており、今後、候補因子によるアンモニア蓄積の抑制メカニズムについて解析を進める予定である。29年度はアンモニア濃度調節の機能的解析に主眼を置いたため、その機序を探るための培養系での各分子のタンパク質レベルでの解析(ウエスタンブロットなど)は予定より遅れている。30年度はタンパク質レベルでの解析を進める予定である。

1)培養細胞系で、オートファジー、mTOTC1とその関連分子、グルタミン分解の関連分子の解析をおこない、ブドウ糖飢餓によるアンモニア蓄積の機序および新たに見出したアンモニア蓄積の抑制に関わる因子の作用機序を解析する。特許申請などに時間を要し、実験が思ったほど進まなかったため。また、次年度に論文申請や高額な実験材料を購入予定である。29年度はアンモニア蓄積の機序に関して機能的な解析に時間がかかったため、その機序を探るための各分子のタンパク質レベルでの解析(ウエスタンブロットなど)は予定より遅れている。それに必要な実験材料の支出が30年度以降に見込まれる。
地熱抽出岩体の天然亀裂の評価法の研究

大縮尺(1/15,000)のカラ-空中写真により断裂・断層を抽出し、放射能探査によりその性質を確認した。空中写真により決定された断裂の位置は、地質調査により推定された断裂の位置より放射能異常地との相関が良く、より信頼できる断裂デ-タを提供した。空中写真から、秋田県秋の宮地域では、N10゚20゚EとN70゚80゚Wの天然断裂の方向が卓越しているものと判定された。両者とも、30万年より若い地層を切り、若い変質帯を伴っている。それらのデ-タから、本地域の予想される人工破砕の割れ目の発達方向は、西部地域では、N10゚20゚E、東部地域ではN70゚80゚Wが最も可能性が高いと考えられる。山形県肘折地域も同様な解析を行い、N70゚80゚Eという断裂の卓越方向を認識した。磁気探査では、秋の宮地域の地下地質構造を仮定してモデル計算を行った。その結果、モデル計算と地下構造がほぼ一致することが確認され、モデルと異なる部分は地熱による高温部であると推定された。波長の異なる電磁波による探査は探査深度の違い(VLFーMTは数百m、PLMTは数km程度)があり、その両者の利用により、秋の宮地域の地層の地下浅部から深部までの3次元的比抵抗構造が解明できた。秋の宮地域の特徴として、地域中央部の高温帯では西に傾斜した南北性の低比抵抗帯があり、断裂の方向と傾斜を反映したものとして注目される。肘折地域については、磁気探査を延べ約10km、VLFーMT探査を延べ9km行っており、現在解析中である。
ソフトウェア開発における変更の影響を測定するためのメトリクスに関する研究

本研究では,大規模なソフトウェアの開発過程におけるソフトウェアの内部の構造の変化を理解するために,部品間の利用関係やその変化度を用いてその内部構造の変化を評価する手法を提案した.本研究を通じて,部品間の利用関係を評価して順位付けする手法(コンポーネントランク)が大規模な変更やソフトウェア内部で重要な役割を果たす部品の変更を補足するために有効であることや,ソフトウェア開発過程においてフレームワークとそれを利用する部品間の利用関係がどのように成長するかなどを明らかにすることができた.本研究では,大規模なソフトウェアの開発過程におけるソフトウェアの内部の構造の変化を理解するために,部品間の利用関係やその変化度を用いてその内部構造の変化を評価する手法を提案した.本研究を通じて,部品間の利用関係を評価して順位付けする手法(コンポーネントランク)が大規模な変更やソフトウェア内部で重要な役割を果たす部品の変更を補足するために有効であることや,ソフトウェア開発過程においてフレームワークとそれを利用する部品間の利用関係がどのように成長するかなどを明らかにすることができた.本研究は,ソフトウェア部品間の利用関係の変化を定量化することで,ソフトウェア開発における更新履歴の中で重大な影響を与えた更新を抽出する手法に関する研究である。定量化においては,部品間の利用関係に基づいた順位であるコンポーネントランクを用いている。「研究実施計画」に基づき,本年度の研究実績の概要を示す。1.提案手法に基づく評価システムの作成:評価対象となるプロジェクトの開発中の各段階のソースコードを取得し,各段階におけるコンポーネントランクを計算する仕組みを作成した。また,それらの解析結果を自動で集計し,各更新における利用関係変化度を計算するツールを作成した。2.評価システムを用いた評価実験:実際のオープンソースプロジェクトに対して適用を行い,コンポーネントランクの変動が大きい更新が,大規模な更新,コア部品に対する更新,リファクタリングなどの更新であることを確認した。これらの更新の中にはコード変更量が少ない更新であるものも多かった。提案手法を用いた解析を用いることで,利用関係の変化という別の視点から更新の影響度の大きさを評価できることがわかった。今後,解析対象を限定した,より詳細な分析が必要であると考えられる。3.研究成果の発表:研究成果を論文にまとめ,電子情報通信学会論文誌D-Iに投稿した結果,採録されることが決定した。掲載予定が2008年4月号であるため,研究発表としての成果報告は,平成20年度の報告書において行う。本研究は,ソフトウェア部品間の利用関係の変化を定量化することで,ソフトウェア開発における更新履歴の中で重大な影響を与えた更新を抽出する手法に関する研究である。本年度における研究成果としては,研究成果を論文にまとめ,電子情報通信学会論文誌D-Iに投稿した結果, 2008年4月号に採録された。また,本研究の成果やこれまでの研究などをまとめる形で,ソフトウエアエンジニアリングシンポジウム2008において,論文投稿および講演を行った。●ソフトウェア開発更新作業を題材としたコンポーネントランクの変動に関する調査リファクタリング等のソフトウェア開発における開発作業を題材とし,その作業において行われる変更が部品グラフの上でどのような変更となって表れるのかを調査した。その結果,ソフトウェア部品の利用関係の変化が,部品の統合や分割により大きく表れること,部品グラフがスケールフリーな構造を持つグラフにおける性質と似たような性質を持つことを確認した。また,ソフトウェアの構造の良し悪しなどにより,コンポーネントランク計算時の評価値の分布が変わる場合もあることを確認した。現在,スケールフリーネットワークなどの研究を調査した上で,それらにおける手法を部品グラフに適用し,さらなる知見を得た上で,論文化や国際会議などに投稿することを計画している。本年度における研究成果としては,今までの研究成果を踏まえ,内部でどのような変更が起こったかを利用関係に関連したメトリクスに基づいて調査を行った。実験においては,フレームワークとそれを利用したアプリケーションを題材として,バージョン間でフレームワークとアプリケーション間の利用関係がどのように変更されていくかを確認した。その結果,今までの事例と同様に大きな変更がある更新ではコンポーネントランクも大きく変動することを確認した。また開発を通じて他のクラスの利用を表す出力辺,他のクラスからの利用を表す入力辺ともに増加していくが,出力辺はある程度の大きさになった時点で複数のクラスに分解されるのに対して,入力辺はそのまま蓄積されていくなどの違いを確認できた。また,似た処理を実現するクラスはコンポーネントランク内で同じような順位変動を行うなど,いくつかの兆候を確認できた。これらの結果をもとに,研究成果を国際会議(25th IEEE International Conference on Software Maintenance (ICSM2009))に投稿したところ採録され,2009年9月にカナダのバンクーバーにて発表を行った。この成果は,本研究課題に基づく研究をさらに発展させるための足がかりとなると思われる。
IAT(潜在的連合テスト)を用いた潜在的および顕在的な性ステレオタイプ化の研究

平成15年度の成果を踏まえた上で、新たに、少数派側条件に割り当てられる人物にはサクラ(実験協力者)を用いる。サクラは、ディスカッション場面において予め定められた行動(2条件:性役割分業を肯定する発言、性役割分業を否定する発言)をとる、という実験操作を加えた実験研究を遂行した。性別混成状況下での自己意識・自己ステレオタイプ化については、複数の競合仮説が存在し、依然として解決をみていないテーマである。本研究では、ディスカッションが公的な状況としてなされる条件と私的な状況としてなされる条件も設定された。従属変数としては、意識的で顕在的な測度(評定尺度)と、非意識的で潜在的な測度の両者を用いた。非意識的な測度としては、IAT (Implicit Association Test)技法群に属する新しい測度であるGNAT (GO/No-go Association Task)を採用した。この手法は、複数の概念に対する潜在的な選好を各々の概念ごとに独立に測定できる新しい手法である。主たる知見としては、自己に対する顕在的なステレオタイプ化測度については、ディスカッションが公的な状況としてなされる条件においては、男性実験参加者も女性実験参加者も自己の女性性を反ステレオタイプ的に自己評定していたことが見出され、創られた性差として捉えうるような回答パターンが男女いずれにおいて示されていた。その一方、潜在的な測度の結果は高度に複雑なパターンを示した。このことは、ディスカッション場面という伝統的な区分での男性的特性が発揮されやすい傾向にある場面において、性別分業を肯定する/あるいは否定するという明確な主張を向けられることが、少なくとも大学生実験参加者にとっては複雑性の高い課題であったことが関係していよう。本研究では、欧米諸国に比べて特異な、日本的な自己意識・自己ステレオタイプ化様態の問題について、特に性別意識・性ステレオタイプ化の規定因を探求するために、潜在的測度と顕在的測度の両測度を用いて実証的に検討を行った。まず、自己に対する意識自体の文化差について検討しておくために、自己とその対比としての他者に対する潜在的意識をIAT技法を用いて測定するとともに、伝統的な尺度評定法を用いて顕在的意識についても測定を行った。その結果、アジア文化的価値観の個人差の程度が、自己と他者に対する潜在的な意識においても影響を及ぼしていることが示され、このテーマを潜在的測度から扱うことの意義が確認された。次に、性ステレオタイプ化について検討するために、性別混成状況下における性別分業に関するグループ・ディスカッションが、自己(と他者)に対する意識に及ばず影響について実験研究を行った。性別混成状況下での自己意識・自己ステレオタイプ化については、複数の競合仮説が存在し、今だ解決をみていないテーマである。加えて、日本での研究知見は、欧米で構築された仮説モデルとは合致しない特異な結果であることが示されている。この実験では、性別混成状況下での潜在的意識と顕在的意識の両面で測定を行うことによってこの乖離にアプローチした。実験参加者は、家事分担についてのディスカッションに参加し、ジェンダー・アイデンティティ尺度上で自己評定を行うとともに、IAT技法による潜在的な性別意識も測定された。主たる知見としては、性別構成の要因は、顕在的尺度上では女性実験参加者群において明瞭な影響が認められた一方、潜在的測度においては男性実験参加者群において明確な影響を有した。この知見は、ジェンダーについての自己意識における二面性の観点から考察された。
干潟環境改善のための窒素および硫黄循環に関与する主要微生物の単離と解析

干潟において窒素循環および硫黄循環に関与する微生物のクローン解析を行った結果、白川、緑川、八代海のすべての干潟環境において同じuncultured cloneが優占種として検出された。それらの微生物種や特性を明らかにするために、単離を試みた。硫黄循環のカギを握る硫黄酸化細菌について、硫黄化合物の種類やpH制御の有無などの培養条件を変化させて集積培養を行うと、各条件で種類の異なる従属栄養型と独立栄養型の両方の微生物種が検出された。したがって、干潟で起こっている硫黄酸化反応は、多種多様な硫黄酸化細菌による複合的反応であることが明らかとなった。干潟特有の自然環境が保全されている緑川河口泥質干潟底泥から、硫黄酸化細菌および脱窒菌の単離を試みた。硫黄酸化細菌については、チオ硫酸塩を硫黄源とする合成培地を用いて独立栄養型硫黄酸化細菌の単離を試みた結果、Thiomonas属と同定されたコロニーを取得することができた。しかし、単離株はpHの低下に対する感受性が高く、植え継ぎが困難であった。そこで、培地中にpH指示薬を添加することで微生物の増殖により起こる培地のpH変化を確認しながら、硫黄酸化細菌の集積培養および単離を再度行った。aprA遺伝子を標的としたコロニーPCRにより硫黄酸化細菌であることの確認を行い、16S rRNA遺伝子の塩基配列を解析した。2種類の単離株が得られ、そのうちの1種類はPseudomonas xanthomarinaと同定された。この結果はThiomonas属とは異なっており、残りの1株の同定も含めて、平成26年度も継続して確認を行う。一方、脱窒菌の単離に関しては、異なる炭素源を用いて従属栄養型の脱窒菌の単離を試みた。コハク酸を炭素源とした培地で集積培養を行い、nirS遺伝子を有していたコロニーの菌種を16S rRNA遺伝子の塩基配列から推定した結果、すべてがPseudomonas stuzeriに近縁な微生物であった。コハク酸は多くの従属栄養型脱窒菌が炭素源として利用できる物質であると報告されているが、今回用いた緑川河口干潟底泥中の脱窒菌の中ではP. stuzeriの近縁種にとって増殖に有利な炭素源であったと考えられた。トルエンを炭素源とした培地で集積培養を行ったところ、コハク酸を炭素源とした場合のような十分な増殖が見られず、炭素源無添加条件での集積培養と同様であった。しかし、炭素源無添加では得られなかったnirS遺伝子を有するコロニーが得られ、菌種の同定を進めている。平成25年度に引き続いて、干潟本来の環境が保全されていると判断した泥質である緑川河口干潟の表層5 cmの底泥中に生息する硫黄酸化細菌および脱窒菌の単離を行った。今年度は特に、環境悪化に比例して生成する硫化水素の除去に関係する硫黄酸化細菌の単離を中心に行った。緑川河口干潟底泥サンプルを均一に混合してから1 g測り取り、炭素源は炭酸水素ナトリウム、硫黄源はチオ硫酸ナトリウムを含む硫黄酸化細菌用液体培地100 mlに接種し、室温で振とう培養(好気培養)を行った。培地中にpH指示薬を添加することで、微生物の増殖により起こる培地のpH変化を確認しながら、硫黄酸化細菌の集積培養と単離を行った。また、単離株の16S rRNA遺伝子およびaprA遺伝子を標的としたコロニーPCRを行い、塩基配列を解析した。本条件で単離した株は従属栄養型の増殖を示す硫黄酸化細菌であり、有機物の存在下で還元型の硫黄化合物を酸化する能力を有することを確認した。また、16S rRNA遺伝子の部分塩基配列から単離株の同定を行った結果、好気性の硫黄酸化細菌であるParacoccus, Bacillus, Dyella, Pseudomonas属に近縁であることがわかった。また、MPN法を用いて底泥中の菌数を測定した結果、単離株の緑川河口干潟表層5 cmにおける菌体濃度は高く、硫黄酸化細菌の中で菌数比率として主要な硫黄酸化細菌であると考えられた。一方、脱窒菌の単離に関しては、集積培養を行う前は目的とするAzoarcus属の脱窒素菌が検出されるが、集積培養を行うと、使用した炭素源の種類に関係なくAzoarcus属以外の脱窒菌が単離された。窒素循環に関与するnirSや硫黄循環に関与するaprAなどの機能性遺伝子のクローン解析を行った結果、白川、緑川、八代海のすべての干潟サンプルにおいて、同種のuncultured cloneが優先種として検出され、元素循環に関与する干潟の微生物相は安定していると考えられた。どのサンプルにおいても硫酸塩還元細菌(SRB)を主とするδ-Proteobacteria綱の細菌が約10%も検出されたことから硫化水素の生成は起こっていると考えられたが、同時に硫黄酸化細菌(SOB)によって硫化水素の酸化が進むために環境悪化が防がれていると推測された。そのことを確認するために、硫黄循環に関する定量的解析を行った。SOBの検出にはaprA遺伝子を、SRBの検出にはSRB特異的な16S rRNA遺伝子を標的とした定量PCRを行い、全バクテリアに対する比率を推定した結果、緑川河口干潟においてはSRBよりもSOBの方が多く検出され、干潟本来の環境が保全されている緑川河口干潟では確かに硫化水素の蓄積は起こらないものと推測された。次に、硫黄酸化細菌の菌種を特定するために干潟底泥からの単離を試みた。

硫黄酸化反応が起こると培地のpHが低下することからpH指示薬を添加し培地のpH変化を確認しながら培養を行った。培地に添加する硫黄化合物の種類を硫化ナトリウムやチオ硫酸ナトリウムなどに変化させて集積培養および単離を試みた結果、硫黄源が異なると検出される菌種が変化し、従属栄養型と独立栄養型の両方の硫黄酸化細菌が検出された。また、硫黄酸化細菌群は単純な菌叢ではなく、硫化水素を硫黄元素まで酸化する菌、それをさらに酸化する菌、チオ硫酸塩を選択的に酸化する菌などの多様な硫黄酸化細菌が検出され、干潟底泥で起こっている硫黄酸化反応は多種多様な細菌による複合的な反応であることが明らかになった。干潟において窒素循環および硫黄循環に関与する微生物のクローン解析を行った結果、白川、緑川、八代海のすべての干潟環境において同じuncultured cloneが優占種として検出された。それらの微生物種や特性を明らかにするために、単離を試みた。硫黄循環のカギを握る硫黄酸化細菌について、硫黄化合物の種類やpH制御の有無などの培養条件を変化させて集積培養を行うと、各条件で種類の異なる従属栄養型と独立栄養型の両方の微生物種が検出された。したがって、干潟で起こっている硫黄酸化反応は、多種多様な硫黄酸化細菌による複合的反応であることが明らかとなった。硫黄循環のうち、干潟底泥において硫黄酸化に関与する微生物に関しては予想以上に多様な微生物が関与していることがわかり、その中でも従属栄養型の硫黄酸化細菌が菌数比率として優位であることを明らかにすることができた。これは当初予想していなかった結果であり、硫黄酸化細菌の単離に関しては、当初の予想以上に研究が進展したと判断している。一方で脱窒菌の単離に関しては、異なる炭素源を用いて集積培養を行った場合の炭素源の影響が予想していたよりも小さく、微生物群集構造解析で検出された多様と予想された脱窒菌のうち、Pseudomonasを中心とした特定の微生物だけが単離され、やや遅れていると判断している。以上の結果から、全体としてはおおむね順調に進展していると評価した。微生物工学硫黄循環に関する研究では、独立栄養型の硫黄酸化細菌の単離を試みる。今年度の研究成果として、独立栄養型硫黄酸化細菌の菌数比率が従属栄養型硫黄酸化細菌よりも小さいことから、炭素源を重炭酸イオンに限定した発酵槽を用いた連続培養により集積を図った後、単離を行う計画である。窒素循環に関する研究では、増殖速度が大きい脱窒菌が優先的に集積されている可能性が示唆されたので、培養時間などの培養条件を変化させた集積培養を行うことで、多様な脱窒菌の単離を試みる。本研究の前の研究で実施したクローン解析で主要な微生物であった、硫黄酸化細菌であるFM879003クローンおよび脱窒菌であるAzoarcusの近縁菌の特定には至らなかったが、干潟に生息する独立栄養型硫黄酸化細菌および従属栄養型脱窒菌の単離と同定を行うことができたので、おおむね順調に進展していると判断した。平成26年度以降は、当初の計画通り、FM879003クローンの近縁菌である硫黄酸化細菌とAzoarcusの近縁菌である脱窒菌の単離と解析を行う。当初計画していた脱窒菌の単離が予定通りに進まず、単離株の評価や16S rRNA遺伝子およびnirS遺伝子の解析に予定していた予算の支出額が少なくなったため、当該助成金が生じた。上述したように研究計画に変更はない。
メカノストレスの可視化による動脈硬化の病態解明

膜性骨化における血管内皮の影響は不明な点が多い。膜性骨化の過程は、血管壁の石灰化を伴う動脈硬化病変で認められ、この機序を明らかにすることは臨床的にも重要である。我々は、血管内皮特異的にYap/Tazの優勢劣性変異体を発現させ、特に膜性骨化に与える影響を解析した。その結果、血流は血管内皮におけるYap/Tazの転写活性を促し、BMPの発現を誘導し、間葉系幹細胞から前骨芽細胞への分化を誘導していることが明らかとなった。個体内において、血管内皮におけるYapの転写活性の機能を理解するために、Zebrafishを用いて1血管内皮Yap/Tazが、血管内皮形成・再構築に対する機能を解析した。Zebrafishを用いて血管内皮特異的にYapの転写活性を阻害した。その結果、尾部静脈叢(CVP)に血管の退縮不良が確認された。この結果は、Yap/Tazの転写活性が血管の退縮に働いている事を示唆している。また、Yap/Tazの転写活性亢進させるものとして、血流量・血圧が関与する事が確認された。下流因子としてはYap/Taz転写活性依存的にctgf (connective tissue growth factor)の発現とactinの重合がおこり、これらが血管退縮に必須であることが明らかとなった。更に、同様の情報伝達経路が哺乳類でも保存されているか確認するために、マウスの動脈管に着目した。動脈管は胎生期に特徴的な血管であり、生後数時間で退縮するため大血管の退縮過程のモデルとして広く用いられている。動脈管での血管内皮におけるYapの挙動は、生後数時間では核内に存在し、生後1日では核外に存在していた。Yapの転写活性は、その核内局在とよく相関する事が知られており、これらの結果から、動脈管の閉鎖時にYapの転写活性が上昇していることが示唆された。以上の事から、大血管における退縮過程には、血流依存的なYap/Tazの転写活性によるctgfの発現とactinの重合が必須であることが明らかとなった。同時に、血管内皮におけるYapの転写活性亢進が内膜の肥厚化を引き起こすモデルを支持する結果でもある。現在抱えている問題は、培養細胞/Zebrafishで問題なく機能したレポーターシステムがTransgenicマウスでは上手く行かない事である。既に我々は、Gal4-UASを用いた系と、同様の原理に基づいたTetOff-Tet Responsive Elementsの系を試みたが、いずれも機能しなかった。上記の系は下記方法で遺伝子導入を行ったが、いずれも機能しなかった。1メダカトランスポゾンを用いた、ランダムに遺伝子導入をする方法、2大腸菌人工染色体(BAC)と、Rosa26遺伝子座を組み合わせた遺伝子導入方法。これらの問題を解決するため原因がどこにあるのか検討し、問題解決を試みる。個体内において、血管内皮におけるYap/Taz転写活性の機能を理解するために、Zebrafishを用いて血管内皮Yap/Tazが、血管内皮形成・再構築や、周囲組織分化に与える影響を解析した。1、血管内皮のYap/Taz活性化が血管退縮に必要である。Zebrafishを用いて血管内皮特異的にYap/Tazの転写活性を阻害した。以上の事から、一部の血管退縮過程には、血流依存的なYap/Tazの転写活性によるctgfの発現とactinの重合が必須であることが明らかとなった。2、血管内皮のYap/Taz活性化が周囲組織の骨化を促す。上記の実験系に於いて、骨形成の遅延が認められた。この事は、血管内皮のYap/Tazが骨分化に影響がある事を示唆している。この経路は、血管内皮に於いてYap/Taz依存的にBmp(Bone Morphogenetic Protein)を産生しており周囲の骨分化を促していることが明らかとなった。転写活性を検出する方法として、別の方法を模索する。まずはトランスジェニックマウスの系ではなく、AAVなどを用いた一過性発現の系を検討する。AAVによるGal/UASシステムの報告は多くあり、この系を試すのが望ましいと考える。イメージング期待された結果が得られず、未だ克服できていない問題が存在するため。現在、改善に向け検討しており、問題解決した次第、執行の必要があるため。
酸化ストレスのモニターリングシステムとレドックス制御剤によるその治療法の開発

我々がATL由来因子(ADF)としてクローニングしたヒトチオレドトキシン(TRX)は、種々の酸化ストレスにより誘導され、細胞内では抗酸化作用や転写因子制御作用を示し、細胞外に放出されサイトカイン・ケモカイン様作用を示す。我々は酸化ストレスに曝された病態のモニターリングシステムとして、ELISA法により血清、血漿中TRXを測定した。1.HIV感染患者において、血漿TRXは高値を示し、リンパ球中のグルタチオン量低下、HIV感染症の進行期に見られるリンパ球表面抗原の変化とも相関した。また、TRX高値のHIV感染者の予後は悪かった。2.C型慢性肝炎患者において、血清TRX値は正常人に比し有意に増加していた。血清TRX値は、慢性肝炎から肝硬変へと病態の進展とともに高くなり、血清フェリチン値と相関した。さらに、TRX高値症例はインターフェロン療法に抵抗性を有した。3.全身性エリテマトーデス、慢性関節リウマチ(RA)、シェーグレン症候群などにおいて、血清中TRXは正常人に比し有意に増加していた。RA患者の関節液中のTRX濃度は、血清CRP値と有意の正相関を示し、変形性関節症等他の関節疾患患者の関節液に比し数倍高く、RAの活動度を示す指標になり得た。4.酸化ストレスに曝される人工心肺を用いた心臓外科手術患者において、心臓に対する虚血再潅流後に血漿TRXが増加した。5.ラット冠動脈虚血再潅流モデルにおいて、心筋TRXの発現は24時間後から上昇し、recombinant TRXの投与はNF-κBの活性や心筋組織内サイトカイン発現の抑制を介して再潅流障害を軽減した。6.ラット中大脳動脈遮断による脳梗塞モデルにおいて、TRXは脳虚血中心部で減少し、辺縁部に高発現した。また、TRXトランスジェニックマウスで脳虚血巣が有意に縮小した。従って、血清・血漿中TRX値の測定が酸化ストレスの指標として疾患の原因や病態解明に役立つ可能性と、TRX投与が酸化ストレス予防治療法に応用される可能性が示された。我々はこれまで、ATL由来因子(ADF)/チオレドキン(TRX)がストレス誘導性の蛋白であり、細胞内外で活性酸素消去作用、細胞増殖促進作用、転写因子の転写活性調節作用を持つことを報告してきた。種々の疾患モデルにおいて、TRXによるレドックス制御の関与を解析し、また種々のストレスに曝された病態、疾患におけるTRX値を測定し、以下の知見を得た。1)ラット心筋梗塞モデルにおいて、TRX投与群で梗塞巣が抑制された。2)ラット脳梗塞モデルにおいて、TRXは脳虚血中心部で減少し、辺縁部に高発現した。また、TRXトランスジェニックマウスで脳虚血巣が有意に減少し、レドックシステムの維持が神経細胞の生存に重要であることが示唆された。3)TRXは低酸素再酸素化による血管内皮細胞障害を有意に抑制し、Nアセチルシステインと相乗的な保護作用を示した(臓器移植モデル)。4)ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)により血清中TRXを測定すると、健常人では加齢とともに低下し、男性が女性より有意に高かった。震災による挫滅症候群患者の半数でTRXは高く、TRX高値群は予後不良であった。膠原病患者血清TRXも高値例が多かったが、慢性関節リウマチは活動性と逆比例した。

SLE患者ではGSTT1/GSTM1欠損者の頻度が有意に高く、血清TRX値が有意に高かった。炎症や免疫異常において血清中TRXは異常値を示した。5)遺伝子工学の手法を用いチオレドキシンの酸化・還元状態により細胞内局在は決定されないこと、またカルボキシル端の欠失した短鎖型チオレドキシンは細胞外に分泌されることが強く示唆された。酸化ストレスにより還元型TRXが酸化され、短鎖型に変換される知見があるため、TRXの酸化型、還元型、短鎖型を認識する抗体を作製し、その測定法を確立する準備をしている。我々がATL由来因子(ADF)としてクローニングしたヒトチオレドキシン(TRX)は、種々の酸化ストレスにより誘導され、細胞内では、抗酸化作用や転写因子制御作用下すほか、細胞外へも放出され、サイトカイン様作用を示す。我々は酸化ストレスに曝された病態のモニターリングシステムとして、ELISA法により血清・血漿中TRXを測定してきた。1)酸化ストレスにより血清・リンパ球中のGSHが減少するHIV感染者において、血漿TRXは高値を示し、TRX高値のHIV感染者の予後が悪いことが判明した。2) HCV感染者においても、血漿TRXは肝炎の病態が進むにつれ上昇し、血漿TRX値は血漿フェリチン値と相関を認めた。さらに、血漿TRX値によりインターフェロン療法の効果に違いを認めた。3)また酸化ストレスに曝される人工心肺を用いた心臓外科手術患者においても、心に対する虚血再潅流後に、血漿TRXが増加し、この血漿TRXの多くは酸化型であることが明らかとなった。以上より血清・血漿TRX測定は酸化ストレスの病態のモニターリングシステムとして有効であることが示唆された。さらに、TRXを用いた酸化ストレス予防治療法の開発のため、TRXトランスジェニックマウスを作製したところ、1) TRXトランスジェニックマウスは対照マウスと比較し長寿傾向を示すこと。2) TRXトランスジェニックマウスにおいて、中大脳動脈遮断による脳梗塞モデルを作製したところ、対照マウスと比較し、脳梗塞巣が縮小されること。3) TRXトランスジェニックマウスからとりだした骨髄細胞に紫外線照射後、コロニー形成数をみたところ、対照マウスの骨髄細胞と比較し、コロニー数が多い傾向を示すこと。などが明らかとなり、TRXは種々の酸化ストレスに対する予防効果を示すことが示唆された。我々がATL由来因子(ADF)としてクローニングしたヒトチオレドキシン(TRX)は、種々の酸化ストレスにより誘導され、細胞内では抗酸化作用や転写因子制御作用を示すほか、細胞外へも放出されサイトカイン・ケモカイン様作用を示す。C型慢性肝炎患者において、血清TRX値は正常人に比し有意に増加してきた。血清TRX値は、慢性肝炎から肝硬変へと病態の進展とともに高くなり、血清フェリチン値と相関した。さらに、TRX高値症例はインターフェロン療法に抵抗性を有することが明らかになった。全身性エリテマトーデス、慢性関節リウマチ(RA)、シェーグレン症候群などにおいて、血清中TRXは正常人に比し有意に増加していた。RA患者の関節液中のTRX濃度は、血清CRP値と有意の正相関を示し、変形性関節症等他の関節疾患患者の関節液に比し数倍高く、RAの活動度を示す指標になることが明らかになった。
多光子光化学反応の観測・解析のための新規２パルス相関法の開発

本研究において、多光子/多段階励起による励起・反応のダイナミクスを明らかにするための非対称2パルス相関法の確立と、励起・反応経路を明らかにするための白色光を用いたフーリエ変換型2次元励起スペクトル測定システムを作製した。後者はフーリエ変換方式2パルス相関法の基礎を成すシステムであり、本システムおよび非対称2パルス相関法が確立されたことで、両者を融合させた新たな励起・反応経路の観測法の確立が可能になったと考えられる。特に、フーリエ変換型2次元励起スペクトル測定システムにおいては、励起光の変調にタンデム型ファブリー・ペロー干渉計を用いることで変調強度を高めることに成功した。光化学反応では、1光子励起された準位や励起後に緩和した準位からのさらなる光励起や脱励起といった多光子/多段階の過程を経た反応経路も存在する。本研究ではそういった複雑な反応経路を明らかにするための手法として、励起光源に白色光を用いた励起・作用スペクトルの測定法の確立を目的にしている。白色光を励起光源として用いているので、励起や反応に関与する波長をマーキングする必要があり、その為に励起白色光を掃引型ファブリー・ペロー干渉計(FPI)に通して波長ごとに異なる変調をかけ、得られた励起信号をフーリエ変換することで、励起波長と観測波長の2次元スペクトルを得る。しかし、凝縮系における通常の吸収スペクトル幅から考えて、励起に変調を掛けるにはフリンジ間隔を100THz以上にする必要があり、その為には0μm2μmの範囲で共振器長を掃引する必要がある。そのような共振器長を持ったFPIの作成・調整は困難であることが明らかになった。そこで、他の干渉計(マイケルソン干渉計、マッハ・ツェンダー干渉計)を試作したが、これらの干渉計では白色光源の空間的コヒーレンスが低いために安定で効率の良い干渉スペクトルを得ることが困難であることが判明した。この問題を克服するために、本研究ではFPIを直列につないだタンデム型にして、片方の共振器長を固定して、もう片方の共振器長を掃引することで2つの干渉計のビート成分を使用することが可能になり、光路長差が-2μm2μmに相当する範囲での掃引が可能なった。作成したタンデムFPIを用いて各種色素の励起スペクトルの測定を行った結果、安定で効率の良い2次元励起スペクトルの測定が可能であることを明らかにした。また、クマリン系色素とDCM色素やローダミン系色素の混合溶液の励起スペクトルを測定した結果、個々の色素の励起スペクトルを2次元的に分離して観測できることも明らかにした。1)新規2パルス相関法の開発:通常の2パルス相関法においては,個々のパルス由来の信号の上に2つのパルスの交差信号が重畳する。2パルス相関測定では交差項に相関情報が含まれており,個々のパルスの信号に埋もれた相関信号のみを抽出できることは,2パルス相関測定において重要な意味を持つ。本研究では,繰返し周波数が1kHz程度の低繰返しのレーザーシステムにも適用できる新規な相関信号抽出法を開発し,その有効性の検証を行った。その結果,バックグランドとして表れるような時定数の長い相関信号まで本方法により選択的に抽出できることを示した。さらに個々のパルスに由来する信号が除去されていることから,S/N比が著しく向上することもわかった。[Appl. Spectrosc., 66, 1475-1479 (2012)]2)2パルス相関法による光反応の解析:本研究課題での原理検証実験に用いることが出来るような反応系の探索を視野に入れて,1光子過程に並行して多光子過程でも進行するような複数の反応経路が予想される反応系としてシアニン色素の一種であるDTTCIの光異性化反応を超高速分光法と2パルス相関法により検討した。その結果,2光子励起によって生じる光異性化速度が1光子励起の場合よりも速く,最低励起状態の寿命(1ns)よりも短い約0.5nsでシス状態へと変化していくことを明らかにした[Chem. Phys., in press]。他のシアニン色素であるIndocyanine greenにおいては,シス-トランス光異性化を起こす経路と水素付加によるロイコ体を精製する経路とでは励起に関わる光子数がそれぞれ4光子励起と3光子励起と異なることを明らかにした。[J. PhotoChem. Photobiol]本年度は干渉計の作成と2パルス相関法の改善に主軸をおいて研究を進めた。1)干渉計の作成:本研究課題の要となる干渉計の作成はほぼ終了した。ファブリー・ペロー干渉計のミラー間隔をnmオーダーで掃引したときの透過光の強度変化に関して,様々な反射素子(多層膜ミラー,ハーフミラー,ビームスプリッター,石英板)を検討した。

その結果,クロム蒸着のハーフミラーが波長領域,干渉フリンジのコントラスト,干渉フリンジの形状に関してバランスの取れた性質を示した。波長領域とコントラストに関しては400nm1000nmにかけて0.30.45の値を示した。また,干渉フリンジの形状も三角関数に近い形状を示し,コントラストも0.3以上の良好な値を示すことが確認された。掃引ステップも30nm間隔で安定した掃引ができることが確認された。以上の結果から,400nm1000nmの波長領域での使用が可能なことが確認され,原理的には300nm以下の波長の光まで変調が可能であると思われる。2)新規2パルス相関法の開発:研究実績の概要の部分でも述べたように,本研究課題で重要な役割を果たす新規な2パルス相関法の開発にも成功した。この新手法を本研究へ適用することで,これまで観測の難しかった寿命の長い弱い相関信号も従来よりも高いS/N比で観測することが可能になる。3)2パルス相関法による光反応の解析:本研究課題での原理検証実験に用いるために,1光子過程に加えて多光子過程を含んだ反応経路が並行している反応系としてシアニン色素の光異性化の反応経路に関して超高速分光法と2パルス相関法により検討した。その結果,1光子過程に加えて複数の多光子過程が並行していることが判明し,原理検証実験に用いる試料として有用であることがわかった。1)分光器との同期と新規2パルス相関法の適用:本研究課題の主軸であるフーリエ変換型2パルス相関法は,干渉計の鏡間隔とプローブ波長(過渡吸収・発光など)を変数とする2次元計測なので,プローブ光のマルチチャンネル計測は必須である。また,初年度で確立した新規手法との融合も,S/N比や測定時間の効率化などから必要である。以上のことを踏まえて,マルチチャンネル分光器を干渉計の掃引に同期させる。そして新規手法を適用するために,励起光源(2本のビーム)の位相をずらしたON/OFF変調を行い,変調に合わせたマルチチャンネル信号の取り込みを行う。以上の2点を取り入れたシステムを構築する。[今年度前半]2)原理検証実験:システムの構築が出来次第,原理検証実験を行う。試料としては,初年度に反応経路の詳細について明らかにしたシアニン色素に加えて,様々な分野で分子素子として注目されているアゾベンゼン誘導体や多段階吸収過程があることが判っているローダミン6Gを用いる。原理検証実験では,構築したシステムの評価に加えて,励起ビームの変更や強度バランスを変えた非対称2パルス相関法に関しても,その有効性について検討する。なお,アゾベンゼン誘導体に関しては現在並行して,その反応経路について分光学的見地から計測・解析を進めている。該当なし
大脳皮質-自律神経活動および内分泌反応に基づくリラックス度の客観的評価法の確立

脳波や自律神経機能ならびにストレス関連の内分泌ホルモンを主体にしたストレス関連パラメータのうちで、測定が比較的容易でストレス応答性も比較的高い幾つかのパラメータを有効に組み合わせてリラックス度が評価できるような推定式を構成する。そのために、椅座位にて快い音楽を鑑賞してリラックスしている時と不快なノイズを聞いてイライラしている時に、各種の生体機能の測定を行い、どのようなパラメータの組合せを用いれば、リラックスの度合いが効率良く、かつ客観的に評価できるのかを検討した。被験者は健常若年成人15名で、脳波(大脳皮質活動)、心拍-血圧変動(自律神経活動)および副腎系ホルモン(内分泌反応)などの各種生体機能の測定を行った。これらの測定で得られたパラメータのうち、できるだけ少ないパラメータの組合せで、できるだけ寄与率の高いリラックス度の評価を達成するために、ステップワイズ判別分析を適用した。そこで、リラックス度の高低を判別するのに有効なパラメータをF検定(帰無仮説:各パラメータの係数がゼロである)で調べたところ、呼吸数(bpm)、心拍変動の高周波帯パワー(ms^2)および唾液中のコルチゾール(μg/dl)の三つの変量が抽出された。そして、その判別関数zは、z=-1.63×呼吸数+0.005×心拍変動の高周波帯パワー+4.74×唾液中コルチゾール+0.11となり、マハラノビスの汎距離を用いた場合の誤判別率は17.8%で、判別率は82.2%であった。このようなリラックス度評価のための推定式は、今後、例数を蓄積して行けば、ストレスの客観的評価に利用可能であることはもちろん、ストレス感受性の高い人がバイオフィードバックなどの訓練によって、ストレス抵抗性の増強をはかる際のリラックス度の目安としても役立つと考えられた。本研究では、安楽椅子で何も考えずに安静にしている時の心的状態をニュートラルとし、リラクゼーション導入時やその逆の不快な音刺激によるイライラ惹起時において、各種の生理機能測定や内分泌機能測定を行った。生理機能としては、脳波による中枢神経機能、心拍変動に基づく自律神経機能および呼吸代謝機能などを測定した。内分泌機能としては、採取が容易な唾液からのコルチゾール濃度や分泌型IgAなどを測定した。若年健常被験者15名を対象に、リラクゼーション用音楽を20分間聴いている状態とガラスを金属で引っ掻く音を20分間聴かせている状態での実験を行った。現在、解析段階にある生体情報パラメータは、まず主成分分析に組み込まれ、独立した挙動を示すより少数の有効パラメータが選別される。次に、この有効パラメータを用いた重判別分析によって、さらに最適なパラメータ・セットを得るとともに、その判別効率を求める。そして、被験者の主観的な印象と対比させながら、リラクゼーション導入時あるいは不快な音刺激によるイライラ惹起時に、それぞれどのような生体情報パラメータの組合せがどんな応答をするのか、リラックス度やこれに相反する不快度をどの程度の効率で客観的に評価できるのかを明らかにする。脳波や自律神経活動ならびにストレス関連の内分泌ホルモンを主体にしたストレス関連パラメータのうちで、測定が比較的容易でストレス応答性も比較的高い幾つかのパラメータを有効に組み合わせてリラックス度を評価する。そのため、通常の椅座位安静時、リラクゼーション誘導刺激時および不快刺激時における各種の検査・測定で得られるパラメータから、どのような組合せを用いれば、リラックス度が最も効率的かつ、客観的に評価できるかを検討した。椅座位安静時、リラクゼーション誘導刺激時および不快刺激時において、健常若年成人9名を対象に、脳波(大脳皮質活動)、心拍-血圧変動(自律神経活動)および副腎系ホルモン(内分泌反応)などの検査・測定を行い、できるだけ少ないパラメータの組合せで、できるだけ寄与率の高いリラックス度評価を成し得る判別関数式を構成した。