hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重度言語障害児のためのパーソナルコンピュータ用会話エイドシステムのモデル開発

本研究の目的は、小島らが開発を進めてきたパーソナルコンピュータ用会話エイドソフトウェア(PICOT)を基本にして、重度言語障害児(者)用会話エイドのモデルシステムを開発することにある。最終年度である今年度は昨年度からの継続課題である以下の研究を行い、ほぼ予定通りの成果を得ることができた。1.会話エイドの音声フィードバック機能に関する実験的評価会話エイドの音声出力による聴覚的フィードバックは、利用者の非音声記号の使用と理解を促進することが期待できるが、その効果に関する実験的検討は少ない。そこで、昨年度までの実験結果をふまえ、図形シンボルのメッセージを2者間で伝達する疑似コミュニケーション場面を用いて、メッセージの発信と受信における音声フィードバックの影響について検討した。健常児12名(小学校1年生)の発信および受信における系列再生の成績を分析した結果、メッセージの受信において音声フィードバックの促進的効果を認めることができた。今回のデータを含め、これまでの評価実験で得られた結果を第26回日本聴能言語学会(2000年6月)において報告する予定である。2.PIOCOT用図形シンボルライブラリー開発のための予備研究(意味了解性の評価)この研究は、PICOTで利用可能な図形シンボルを音声データとともに附属ライブラリーとして開発し、コミュニケーションの目的や用途に応じて利用できるユーティリティソフトウェアとして提供するための予備作業として行われた。ライブラリーに登録する候補語彙240項目について、図形シンボルによるデザイン(昨年度実施済み)の意味了解性を評価した。現職教員120名(評価I)および大学生120名(評価II)を対象に、命名テストと照合テストの2つの手続きを用いて各シンボルの意味了解性を評価した結果、候補語彙項目の約40%(88語)において照合テストの意味了解度が比較的低いことが判明した。今後、これらの図形シンボルについては意味了解性を高めるためにデザインを改良する必要がある。本研究の目的は、小島らが開発を進めてきたMacintosh用ソフトウェア(PICOT)を基本にして、重度言語障害児(者)の補助コミュニケーション機器として利用可能なパーソナルコンピュータ用会話エイドのモデルシステムを開発することにある。本年度は、予定した開発課題((1)入力操作環境の柔軟性の改善のためのソフトウェア開発と評価;(2)汎用性の向上のための補助ソフトウェアの開発)の内の主として(1)について研究を実施し、以下のような成果を得た。1.走査選択入力対応の会話エイドソフトウェアの開発これまでPICOT(Ver.1.1)の入力はマウスやタッチパネル等の標準機器による直接選択が基本であった。そこで、直接選択が困難な重度肢体不自由児(脳性マヒ児など)にも容易に操作可能な走査選択(スキャニング)入力に対応でき、特殊な外部入力機器を接続することなくPICOTの会話エイドとしての機能を利用できるように、ソフトウェアレベルで改良を施したPICOT(Ver.2.0)を開発した。*この結果は日本特殊教育学会第36回大会(平成10年9月,文教大学)で発表予定2.PICOTの入力操作環境と音声フィードバック機能に関する実験的評価上述の新版PICOT(Ver.2.0)の2つの主要機能(走査選択入力と音声フィードバック)について、健常小学生を対象に語順再生課題を用いた心理学的実験による評価を行った。語順再生の成績や誤反応分析の結果、走査選択入力は直接選択入力に比べて身体的/認知的な負荷が高いこと、音声フィードバックは(低学年児童で)語再認や語順再生に促進的効果をもつことが示された。*この結果は第24回日本聴能言語学会(平成10年6月、松本)で発表予定本研究の目的は、小島哲也らが開発を進めてきたパーソナルコンピュータ用会話エイドソフトウェア(PICOT)を基本にして、重度言語障害児(者)の補助コミュニケーション機器として利用可能な会話エイドのモデルシステムを開発することにある。本年度は、まず、昨年度に引き続いてPICOT(Ver.2.0)の音声フィードバック機能に関する実験的評価を行い、ほぼ予想通りの結果を得た。つまり、健常児20名(小学校1年生の男女、各10名)を対象に図形シンボルの語順再生課題を実施した結果、項目再認率と語順再生率において、問題刺激の確認時に呼称の音声フィードバックが与えられる条件のほうが、機械音のフィードバックしか与えられない条件よりも有意に高くなること、また、選択反応時間において前者の条件のほうが後者の条件よりも有意に短くなることが示された。この事実は、呼称による音声フィードバックが図形シンボル系列の記憶処理における認知的負荷を小さくすることを示唆しており、会話エイドとしてのPICOTに備わっている音声フィードバック機能の有効性を示すデータとして評価できよう。なお、以上の研究成果は第1回アジア太平洋音声言語聴覚学会(香港大学、平成10年10月2日)において発表した。この他、来年度に実施予定の補助ソフトウェア開発のための予備作業として、(1)ライブラリーに登録する語彙項目の選定、(2)語彙項目の図形シシボルによるデザイン、を行った。

そこで、昨年度までの実験結果をふまえ、図形シンボルのメッセージを2者間で伝達する疑似コミュニケーション場面を用いて、メッセージの発信と受信における音声フィードバックの影響について検討した。健常児12名(小学校1年生)の発信および受信における系列再生の成績を分析した結果、メッセージの受信において音声フィードバックの促進的効果を認めることができた。今回のデータを含め、これまでの評価実験で得られた結果を第26回日本聴能言語学会(2000年6月)において報告する予定である。2.PIOCOT用図形シンボルライブラリー開発のための予備研究(意味了解性の評価)この研究は、PICOTで利用可能な図形シンボルを音声データとともに附属ライブラリーとして開発し、コミュニケーションの目的や用途に応じて利用できるユーティリティソフトウェアとして提供するための予備作業として行われた。ライブラリーに登録する候補語彙240項目について、図形シンボルによるデザイン(昨年度実施済み)の意味了解性を評価した。現職教員120名(評価I)および大学生120名(評価II)を対象に、命名テストと照合テストの2つの手続きを用いて各シンボルの意味了解性を評価した結果、候補語彙項目の約40%(88語)において照合テストの意味了解度が比較的低いことが判明した。今後、これらの図形シンボルについては意味了解性を高めるためにデザインを改良する必要がある。
ウルソデオキシコール酸の発癌抑制の分子生物学的機序の解明

〔背景〕我々は、コレステロール胆嚢結石患者の胆汁ならびに血清中でIIAPL2の発現が増加していること、また、azoxymethane投与による大腸発ガンモデルの大腸組織でIIAPLA2の発現、活性が上昇することを報告した。また、UDCAの投与がこれらの変化を抑制し、病態の抑制に関連している可能性を示してきた。これらの詳細なメカニズムは不明だが、UDCAは様々な炎症病態でのPLA2IIAの過剰発現を抑制する可能性が示唆される。その作用機序の解明のために、炎症性サイトカイン刺激にてIIA PLA_2の発現亢進が認められるHepG2細胞を用いて検討した。〔方法〕UDCA存在下において、IL-6,TNF-αをHepG2細胞に投与した時のIIA PLA_2の発現を、タンパク質およびmRNAレベルで解析した。〔結果〕HepG2細胞において、炎症性サイトカイン刺激時のIIA PLA_2の発現誘導はUDCA(100FM)にて5060%抑制された。この発現抑制はmRNAレベルからみられており、IIA PLA_2プロモータの活性はUDCA存在下で抑制されていた。UDCAの存在により、IIA PLA_2プロモータの特定領域へのタンパク質結合の増強がみられ、転写因子へのUDCAの作用が予測された。UDCAの作用はIIAPLA2の阻害剤として知られるDexamethasoneの作用に対して相加的であり、また、glucocorticoid receptor(GR)の阻害剤であるRU486によってUDCAの作用は抑制されなかった。siRNAによりGR発現を低下させた系ではUDCAの作用が減弱することから、以前から報告されているリガンド非依存性のGRの活性化がこのメカニズムの背景にあると考えられた。[結論]UDCAによる炎症性サイトカインにより誘導されるIIA PLA_2発現の抑制が見られ、この作用機序として、直接的な細胞内での転写レベルでの効果が存在することが示唆された。[背景と目的]:ハムスター分離肝細胞において、UDCAはPKCを活性化しかつ細胞質から膜へtranslocationすること、グルカゴン(Glu)受容体とGs蛋白とのuncouplingにより、Glu誘導cAMP産生能が抑制されることを明かとした(AJP)。次に,胆汁うっ滞ハムスターの分離肝細胞において,UDCAを含めた胆汁酸のcAMP産生抑制効果は著明に低下していた。これらは共に、肝細胞膜G蛋白の発現抑制というシグナル伝達機構の障害によること示した(AJP,1997)。更に、ラット大腸癌発癌モデルにおける大腸組織内における、IIA型PLA_2の過剰発現がUDCA経口投与で抑制されることも見いだした(Cancer Lett,1998)。以上のことから、UDCAの作用発現機序について、シグナル伝達、免疫調節の面から検討した。[方法]:HepG2細胞を用い、UDCAのサイトカインとの反応をIIA型PLA_2の発現をRIA法と,mRNAをNorthern blotにて検討した。[結果]:1);HepG2細胞において、IL-6,TNF-αなどの添加により、IIA型PLA2の転写、蛋白発現ともに正の制御を受けた。UDCAはその挙動を転写レベルで65%、蛋白発現で約40%抑制した。一方,CDCAは添加では,サイトカイン刺激でIIA型PL_2誘導は抑制されなかった。2);dexamethasone(dex)のIIA型PLA_2の抑制に対し、UDCAは相加的であった。

3);IIA型PLA_2の抑制について、steroid receptor antagonistであるRU486を用いると、dexの作用は完全に抑制されたが、UDCAの抑制作用は増強した。4);UDCA添加による、IL-6receptorの発現は変化がなかった。UDCA添加を行うことで,gp-130,STAT-3のチロシンリン酸化は、IL-6の刺激による変化を認めなかった。[総括]:UDCAの作用機序は、炎症に関与するIIA型PLA_2をUDCAは抑制し、それは、グルココルチコイドレセプターを介した経路以外の抑制経路の存在が示唆された。また、炎症性サイトカインのシグナル伝達分子にはUDCAは直接影響を与えていない可能性が示唆された。遺伝子発現調節領域での変化が起きている可能性が想定される。「成績」1-1)IL-6受容体、phosphorylated-gp130,phosphorylated-STAT-3の発現はUDCA処理にて変化を認めなかった。1-2)エレメントBとの結合蛋白の発現がUDCA存在下で減少する傾向が見られた。1-3)IIaPLA2のプロモーター活性はIL6刺激で2.1倍、UDCA存在下で2.3倍に上昇した。エレメントBを共導入した場合、2.4倍に上昇したプロモーター活性はUDCA処理で1.6倍に抑制された(P<0.01).2)TNFα添加によるNFκ-Bの発現増強は抑制されなかった。「総括」UDCAはJAK/STAT-3経路のシグナル伝達に修飾作用は示さなかった。IIaPLA2遺伝子のエレメントBに関与する結合蛋白とプロモーター転写活性がUDCA存在下で抑制される傾向にあり、UDCAによるIIaPLA2抑制作用は、遺伝子発現調節領域に関与する可能性が示唆された。UDCAの抗炎症作用は、NFκB発現との関連性は少ないと考えられた。UDCAの発癌予防機序の解明を目的として、以下の検討を行った。DNAトポイソメラーゼI阻害剤として知られる塩酸イリノテカン(CPT-11)のactive metaboliteであるSN-38により誘導される大腸癌細胞のアポトーシスに対しUDCAがどのような作用をもたらすかを検討した。ヒト大腸癌細胞株(HT-29,LS-174T)を用い、single cell DNAelectrophoresis (Comet assay)ならびに共焦点レーザー顕微鏡を用いた形態学的観察によりアポトーシスを評価した。Comet assayの結果はheadとtailの信号強度の比をlaser cytometer (ACAS570)を用いて定量化した。JC-1、ならびにCalcein AMとTMRMを用いてミトコンドリア膜電位を定量した。HT-29細胞におけるSN-38によるコロニー形成能の低下をUDCAは4060%増強した。それ単独では細胞死に対する効果は認められないが、UDCA(50μM)はSN-38(0.5μM)刺激後のHT-29細胞のアポトーシスを有意に増強した。ミトコンドリア膜電位の低下もSN-38刺激後24時間でUDCA存在下にて著明に増強していた。
熱間圧延加工中の酸化スケールの変形挙動可視化と動的挙動解析による有効利用法の研究

熱間圧延工程における酸化スケールの変形挙動は不明な点がある.そこで,真空圧延機を用いた直接観察法であるScale Transfer法を用いて,酸化スケールが圧延に及ぼす影響を解明することを目的とする.生成する酸化スケール厚の定量化に向け,必要な酸素量と生成する酸化スケール厚の関係について検討した結果,校正曲線の作成とともに,生成する酸化スケール厚算出式が導出できた.また,鋼板と酸化スケールの変形特性について先進率測定,酸化スケールの表面観察や断面観察などから鋼板と酸化スケールの展伸状態の違いを検討した結果,酸化スケール厚が厚く,高圧下率時には鋼板の表面性状の悪化が見られることがわかった.酸化スケールの変形挙動可視化と動的挙動評価について,Scale Transfer法の実験手法としての精度向上に向けた内容と,圧延実験を行う.ここでは,生成されるスケール厚,スケール組成の制御と,生成のキーポイントであるヘマタイトの使用量について相関関係を明確にし,2次スケール再現性を高めるとともに,実験精度向上を図る.実施内容は,Scale Transfer法により生成される酸化スケールとヘマタイトの質量変化の定量評価として,真空加熱炉内でのスケール生成量の校正曲線の導出を行った.使用するヘマタイトの質量から,放出される酸素量を定量化し,ヘマタイト質量を変更し2次スケールを付着させたところ,生成されるスケール厚との間に高い相関があることがわかった.ヘマタイト質量が小さい場合は,生成されるスケール量はほぼ比例関係にあり,質量が大きくなるにつれて指数関数的に増加する傾向にあった.しかしながら,スケール厚の厚い領域(8μm以上)での再現性には,実験データのばらつきによる不十分な点があり,更にヘマタイトの分量を調整するとともに,検討を進める.また,ヘマタイトからの放出酸素量での定量化は,ヘマタイト質量換算に相当すると思われるが,生成される酸化スケールの厚みのみの指標となっており,本来鋼板全面での生成酸化スケール体積より,上面,下面,側面のそれぞれの厚みを推定することが精度向上に繋がると思われる.よって,生成する酸化スケール体積からスケール厚みを想定することも検討している.また,スケール有効利用のしきい値同定に向けた真空圧延機での先進率測定に向けた実験遂行のため,現有のロールを用いて先進率測定用ロールを作製する.熱間圧延工程における酸化スケールの変形挙動は不明な点がある.そこで,真空圧延機を用いた直接観察法であるScale Transfer法を用いて,酸化スケールが圧延に及ぼす影響を解明することを目的とする.生成する酸化スケール厚の定量化に向け,必要な酸素量と生成する酸化スケール厚の関係について検討した結果,校正曲線の作成とともに,生成する酸化スケール厚算出式が導出できた.また,鋼板と酸化スケールの変形特性について先進率測定,酸化スケールの表面観察や断面観察などから鋼板と酸化スケールの展伸状態の違いを検討した結果,酸化スケール厚が厚く,高圧下率時には鋼板の表面性状の悪化が見られることがわかった.酸化スケールの変形挙動可視化と動的挙動評価について,Scale Transfer法の実験手法としての精度向上に向けた内容と,圧延実験を行う.ここでは,生成されるスケール厚,組成の制御と,生成のキーポイントであるヘマタイトの使用量について因果関係を明確にし,2次スケール再現性を高める.実施内容は,Scale Transfer法により生成される酸化スケールとヘマタイトの質量変化の定量評価として,(1)酸化スケール厚のSEM観察,(2)酸化スケール組成のX線回折分析,(3)校正曲線の導出,を行い,その上で,(4)圧延条件(圧下率,圧延速度,雰囲気温度(加熱温度))の違いによる酸化スケール変形への影響の解明を行う.項目(1),(2),(3)については,使用するヘマタイト量と生成される酸化スケール厚の因果関係は明確になってきているが,校正曲線の導出については,ヘマタイトの体積を指標とするか,実験前後での質量変化を指標とするかによって,生成されるスケール厚との関係に違いが見られた.いずれの場合もヘマタイト粉末を固めたビレットの個数でスケール厚を制御する関係で,作製されたビレットの均質性が問題となる.ヘマタイトビレットの作製方法を検討する必要があると思われる.項目(4)については,スケール厚の違いにより展伸状態に違いがあることは明確になっており,比較的スケール厚が薄い場合に地鉄への表面性状悪化の影響が少ない場合が散見された.この時の厚みは約68μm付近であり,更にスケール厚の制御を細かくし,「しきい値」同定に向けた準備を進める.また,先進率測定に向けた準備とし,先進率測定用ロールを試作し,試作圧延を実施し,有効性を検証している.酸化スケールの動的な変形挙動の詳細解明に向けて,圧延中の先進率を測定することで,鋼板そのものと,酸化スケールの加工度合(影響)の違いについて詳細観察を行った.先進率は,圧延加工中のロール周速と通板時の材料速度の違いであり,これを測定することで,特に鋼板表面と酸化スケール界面の変形状態の違いが明確化でき,酸化スケール厚の違いと併せ,鋼板表面に与える影響を評価できる.実験方法は,ロール表面に凹状ディンプルを成形し,これも加工中に被加工材表面に転写し,転写された圧痕間隔より算出する.真空圧延機用ロールの加工は同年度中の導入を目指し,通常の大気圧延機用ロールに凹上ディンプルを独自に成形し,卓上電気炉を用いて,酸化スケールを生成させ,圧延実験に供した.酸化スケール厚は,真空加熱炉を用いていないため,比較的厚い数値である.また,加工度合を示す指標として圧下率を変更している.

この結果,圧下率が低い領域では酸化スケール厚にかかわらず,先進率は同等の値となり,鋼板表面と酸化スケールは同等の変形状態であるといえる.一方,圧下率が高い状態では,酸化スケールの先進率が鋼板表面を上回る結果となった.これは,鋼板表面より酸化スケールの変形が大きいことを示しており,鋼板表面と酸化スケール界面ではく離が生じることを示唆している.よって,はく離した脆弱な酸化スケールは,圧下の影響により破砕されるが,再び塊状になり鋼板表面へ押し込まれ,疵となる.以上より,酸化スケールの動的な変形挙動は,先進率測定によって,鋼板そのものと変形度合が異なることが明らかとなった.塑性加工今年度は,現有のヘマタイト粉末を用いたビレット作製と生成スケール観察を重点的に行ったため,実験試料が小片で推移したため,経費も試料補充のみとなった.校正曲線の導出はスケール厚の厚い領域で課題があるが,ヘマタイト放出酸素量と生成スケール厚の相関および相関式の定量化ができたため,実験の進捗としては圧延実験に移行することが可能と判断する.また,先進率測定に適したロールについて大気圧延機でのロール試作と予備実験により,その有効性が検証できたことは,上記スケール定量化と併せ,スケールの有効利用しきい値の同定に繋がるものである.校正曲線の導出には課題を残してはいるものの,ヘマタイトビレット量と生成スケール厚の関係は明確になった.また,生成されたスケールのSEM観察,X線回折分析より,Scale Transfer法により生成されるスケールは実生産ラインでの2次スケールに極めて近い組成であることがわかった.これは本手法の妥当性を示すものであると判断する.また,次年度以降の実験に際し,実験内容に適したロールの試作ができ,その有効性が検証できたことは,しきい値同定と同時に先進率測定実験が実施できることとなり,進度は良好と判断する.
超低出生体重児の消化管成熟に向けた治療法の開発:胎脂を用いた動物実験

1.肺サーファクタント製剤と胎脂を用いたミセルモデルの作成:1)肺サーファクタント製剤(サーファクテン【○!R】)は80g/ml以上の濃度でミセル分子を形成することを証明した。2)肺サーファクタント製剤とヒト胎脂の混合物が生理食塩水中でミセル分子を形成することを、電子顕微鏡観察(ネガティブ染色法)により証明した。以上は、肺サーファクタントとヒト胎脂がミセルを形成することを明らかにした初の報告である。2.ヒト羊水中のミセル分子の証明妊娠末期のヒト羊水中にはミセル分子が存在すること、しかしながら妊娠初期の羊水中には存在しないことを、同じく電子顕微鏡観察(ネガティブ染色法)により証明した。以上は、羊水中のミセル分子を観察した初の報告である。3.サーファクタント・ミセル投与が胎児腸管に及ぼす影響を検討するためのin vivo実験系作成妊娠ウサギ(New Zealand White種)の羊水腔内に、肺サーファクタント製剤と胎脂より作成した人工ミセルを注入するための動物実験系を作成した。開腹下にミニ浸透圧ポンプ(Alzet 2ML1)を、羊水腔内に留置し、一定流速でミセルモデルを注入する。対側子宮の羊水腔内には生理食塩水を注入し、コントロールとする。なお、侵襲を極力抑えるために、羊水腔内に留置するシングルカニューラを特別製作した。今後、手術手技に伴う流産率を抑えるためのさらなる工夫が必要である(現時点の流産率は37.5%)。1.ミセルモデルの作成:肺サーファクタントは、羊水中でミセルを形成し、その中に胎脂を取り込み混合ミセルとなる。今後の動物実験に用いるミセルモデルを作成した。(論文投稿中)(1)電子顕微鏡により、妊娠末期のヒト羊水中,にミセル構造を証明した。(2)同様に、肺サーファクタント製剤(S-TA)も生理食塩水中でミセル構造をとることを証明した。(3)S-TAどステアリン酸(自然界に最も多く含まれる飽和脂肪酸)、S-TAとヒト胎脂を用いて人工ミセルを作成した。2.妊娠rabbit (New Zealand White種)を用いて動物実験が可能か否かを検討した。妊娠子宮内に何らかの溶液を注入するためには、最低でもウサギ程度の大きさの動物種が必要であった。実際には、超音波ガイド下の注入は困難で、開腹手術に拠らなければならない。如何に、侵襲の少ない手技を行うかが、今後の課題である。
ＮＥＭＳ用人工材料の設計指針としてナノ動摩擦によるエネルギー散逸の予測法の開拓

NEMS(ナノ電子機械)の使用時に摺動界面で起こるナノ動摩擦には、滑り速度が閾値を超えるとナノ動摩擦力したがってエネルギー散逸レートが飛躍的に増大する閾現象が普遍的に見られ、物性パラメタに対する閾特性の依存性について閾法則が成り立つ。摺動界面で相接する結晶それぞれにおいて、滑りに伴い界面近傍に強制振動が引き起こされ、波として摺動方向に伝播する。位相整合条件を満たす格子振動モードの共鳴励起がきっかけとなり、原子間相互作用の非調和性を介したエネルギー散逸が促進される。位相整合条件に加え、前述の強制振動の時空パターンが、滑り速度の閾値および閾特性を決定づける鍵であることを、当該研究で突き止めた。ナノ電子機械(Nano-ElectroMechanical Systems)の使用時に摺動界面で起こる、【i】NEMSのパーツ同士が原子スケールに比べ広い面で接して常に擦れ、既に熱を持っている摺動部においてなお持続的に摩擦熱が発生し、かつ、【ii】磨耗を伴わない弾性接触条件下の、動摩擦現象(以下では“ナノ動摩擦現象"と呼ぶ)について、組織的に、法則性を洗い出し、NEMS用人工材料の開発・設計指針として整備することを、研究代表者は目指している。このプロジェクトを、実験に先立って先見的に分子シミュレーションを役立てる具体例としたい。ナノ動摩擦現象に普遍的な特徴として、滑り速度に閾値が存在し、滑り速度が閾値を超えるとナノ動摩擦力したがってエネルギー散逸レートが飛躍的に増大する。結晶同士を滑らせた際に、位相整合条件を満たすモードの格子振動が共鳴励起され、この共鳴励起をきっかけとして、原子間相互作用の非線形性を介したエネルギー移動により、様々なモードの格子振動のインコヒーレントな励起、そして、フォノンの熱平衡分布へ至る。以上のことを、この研究プロジェクトで明らかにしてきた。このプロジェクトの一環として、当該研究では、ナノ動摩擦現象について、フォノン励起を介したエネルギー散逸のレートを予測する手法の開発を進めている。或る速度で滑らせた際に、共鳴条件を満たす位相整合フォノンモードが複数種類(縦モードや横モード、あるいは、これらが混成したモードなど)存在する場合、エネルギー散逸レートの増大には、それぞれのモードの励起をきっかけとした損失パスの寄与がある。平成27年度は、それぞれの種類の位相整合フォノンモードについて、共鳴励起の直接的な寄与を、単離する手法を開発した。この手法により、閾値近傍の滑り速度領域でエネルギー散逸レートの増大に関与する位相整合フォノンモードを明確にできた。ナノアクチュエータ等が使用される、閾値より遅い滑り速度領域での、摩擦抵抗の滑り速度依存性は、閾値におけるナノ動摩擦力の立ち上がりの裾野(tail)に他ならない。このことから、当該研究で目的とするエネルギー散逸レートの予測法の開発には、閾特性の正確な把握が不可欠である。さて、摺動界面で相接する結晶の格子定数の大小関係に応じて、閾現象に寄与するのが位相整合条件を満たすどの種類のphononモードかが異なり、そのため、閾値が食い違う。平成27年度の「交付申請書」には、「平成27年度の研究実施計画」として、以下のことを記した。MD法によるシミュレーション解析をもとに、“位相整合条件"を満たすノーマルphononモードが複数種あるうちで、どんな種類のものが“閾現象"に寄与するのか、理由を含め、次の二通りのアプローチ《I》《II》によって明確にする。アプローチ《I》:摺動界面近傍の原子について、運動の相関解析により、熱的揺らぎに埋もれた空間的・時間的コヒーレンスを抽出し可視化する。アプローチ《II》:摺動界面に垂直な方向の原子積層層数を系統的に振り、まず、位相整合モードの数が少ない積層層数の少ない場合について、種類を明確にする。その上で、積層層数を順次増やして、関与する位相整合モードの対応づけを行い、種類について知見を得る。平成27年度に、それぞれの種類の位相整合フォノンモードについて共鳴励起の直接的な寄与を単離する手法を開発し、この手法によって閾値近傍の滑り速度領域でエネルギー散逸レートの増大に関与する位相整合フォノンモードを明確にできたので、`当該研究はおおむね順調に進展している'と判断した。NEMS(ナノ電子機械)の使用時に摺動界面で起こる、【i】NEMSのパーツ同士が原子スケールに比べ広い面で接して常に擦れ、既に熱を持っている摺動部においてなお持続的に摩擦熱が発生し、かつ、【ii】磨耗を伴わない弾性接触条件下の、動摩擦現象(以下では“ナノ動摩擦"と呼ぶ)について、組織的に、法則性を洗い出し、NEMS用人工材料の開発・設計指針として整備することを、研究代表者は目指している。この取り組みを、実験に先立って先見的に分子シミュレーションを役立てる具体例としたい。当該研究では、ナノ動摩擦の普遍的な特徴として、閾現象、すなわち、滑り速度に閾値が存在し、滑り速度が閾値を超えるとナノ動摩擦力したがってエネルギー散逸レートが飛躍的に増大する現象、を見出した。物性パラメタに対する閾特性の依存性には閾法則が成り立つ。摩擦熱発生での閾現象の発現が以下の原子論的機序によることを、当該研究において明らかにした。摺動界面で相接する結晶それぞれにおいて、滑りに伴い界面近傍にまず強制振動が引き起こされ、波として摺動方向に伝播する。

格子振動のノーマルモードのうち位相整合条件を満たすモード何れかの固有振動数に強制振動数が一致する滑り速度で摺動する場合、そのモードが共鳴励起される。位相整合モードの共鳴励起がきっかけとなり、エネルギーの、そのモードへの移動を介した散逸経路が開ける。エネルギー散逸(すなわち、広範囲のノーマルモードへの、原子間相互作用の非調和性を介したエネルギー移動)が、共鳴励起された位相整合モードから可能になり、ナノ動摩擦によるエネルギー散逸レートが増大する。広範なノーマルモードのインコヒーレントな励起に至り、フォノンの熱分布へ近づく。さらに当該研究では、位相整合条件に加え、前述の強制振動の時空パターンが、滑り速度の閾値および閾特性を決定づける鍵であることを突き止めた。NEMS(ナノ電子機械)の使用時に摺動界面で起こるナノ動摩擦には、滑り速度が閾値を超えるとナノ動摩擦力したがってエネルギー散逸レートが飛躍的に増大する閾現象が普遍的に見られ、物性パラメタに対する閾特性の依存性について閾法則が成り立つ。摺動界面で相接する結晶それぞれにおいて、滑りに伴い界面近傍に強制振動が引き起こされ、波として摺動方向に伝播する。位相整合条件を満たす格子振動モードの共鳴励起がきっかけとなり、原子間相互作用の非調和性を介したエネルギー散逸が促進される。位相整合条件に加え、前述の強制振動の時空パターンが、滑り速度の閾値および閾特性を決定づける鍵であることを、当該研究で突き止めた。「現在までの進捗状況」欄に記したアプローチ《II》では、平成27年度まで進めてきた取り組みよりも、圧倒的に多くの実験条件で、いっそう精密なシミュレーション解析をこなす必要がある。現有の計算機環境により現実的な時間で成果に結びつけることは困難なことから、貴助成金によって計算機環境を拡充し、能率的に研究を進めることで、これを可能にする。また、単結晶同士を滑らせた際のナノ動摩擦に関し平成27年度に得た成果を踏まえ、平成28年度は、摺動界面での滑り方向に沿って結晶表面が長周期構造を有する場合のナノ動摩擦現象について、法則性を洗い出し、閾特性の予測を可能にする。また、これらのナノ動摩擦法則の原子論的由来について、「空間並進対称性の低下により、励起され得るフォノンモードの空間選択則が緩和される」ことを拠り所として、理論的基礎づけを行う。デバイスとプロセスの化学物理当該研究にコストパフォーマンスの観点からより適したCPU等が平成27年度末に発表され、それを搭載したワークステーションクラスタエレメントの受注・納品が平成28年度初頭になるとの情報があったため、当初は平成28年度に予定していた研究内容のうち理論研究および新規設備なしで行えるシミュレーション研究を前倒しして平成27年度に進めた。平成28年度に入り次第、ワークステーションクラスタエレメントのメーカーおよび機種を選定し、貴助成金によって購入する。これを用いて、「今後の研究の推進方策」欄に記した方針で、研究を進める。
磁性流体を用いた油定サーボシステム開発のための基礎的研究

本研究では、磁性流体を作動流体とした電気油圧信号変換素子を開発するための基礎として、磁性流体の気中液二次元自由噴流の、偏向磁界内での静的および動的挙動について検討を行い、その結果を踏まえて電磁石制御式層流型比例増幅素子の試作を行い、信号変換素子としての可能性を検討することを目的とした。実験に先立ち、気中液二次元自由噴流の偏向角を求める理論式を導出した。静特性試験より【i】)偏向角θは流速の自乗に反比例する、【ii】)偏向角θは磁性流体の磁化と磁界勾配の積に比例する、等のことが分り、導出した理論式の妥当性が確認された。さらに、ノズル形状は偏向角に影響を与えるが、その度合は流速が遅く、磁界勾配が大きい場合ほど大きい影響を与えることも判明した。また動特性試験より、良好な周波数特性を得るためには、偏向角の減少をいとわずに、ノズル部での平均流速を高める必要があり、電磁石制御式層流型比例増幅素子を開発するにあたっては、レイノルズ数が数百のオーダになるようノズ部を設計する必要があることが分かった。以上の実験からの知見に基づいて、電磁石制御式層流型比例増幅素子を設計試作した。この素子の特性試験を行ったところ、【i】)ノズル供給特性および圧力回復特性は、通常の層流型比例増幅素子の性能とほぼ同じであり、これらの特性に関しては、素子形状は適切であった、【ii】)電磁石制御式層流型比例増幅素子の出力圧力差は、入力電流の約2乗に比例した、【iii】)1[A]の入力電流に対しノズルアスペクト比1で74.7[KPa]の最大出力差圧が得られることが分かった。これらの結果から、磁性流体を作動流体とした電磁石制御式層流型比例増幅素子による電気油圧信号変換は十分可能性があることが分かった。
分子情報に基づくXanthomonas属細菌の進化・系統及び病原性分化の解析

Xanthomonas属細菌のITS領域の塩基数は、477から541塩基数と多様であることを明らかにし、さらにITS領域に存在する2つのtRNA遺伝子、tRNAAlaとtRNAIleの構造を詳細に比較した結果、tRNAAlaでは7番目の塩基がTで66番目がAのTAタイプと、7番目がAで66番目がTのATタイプ、一方、tRNAIleでは53番目の塩基がAで63・64番目がTAのATAタイプと、53番目がGで63・64番目がCTのGCTタイプであった。(2)gyrB遺伝子を指標とした解析rDNAと比較して塩基配列は菌種ごとにより変化に富んでいたが、アミノ酸配列レベルでは多くの菌種間で一致していることから、変異の大半はアミノ酸置換を伴わない同義的塩基置換であった。系統解析した結果、本属細菌は3つの系統に類別されることを明らかとし、r RNA遺伝子よりも速い分子進化を行うタンパク構造遺伝子(gyrB)の解析は、DNA-DNA相同性に基づく分類に相当する簡便的解析手法であると判断された。(3)hrp遺伝子を指標とした解析hrpX遺伝子の部分塩基配列を比較した結果、単子葉植物宿主とする菌株では塩基数が891あるいは903であるのに対し、双子葉植物を宿主とする菌株は塩基数900と3パターンが認められ、また相同性は65%前後の低い値であることから、単子葉・双子葉植物を宿主とする菌株間ではかなり異なることが示唆された。単子葉菌のhrp遺伝子クラスターの部分構造決定し、双子葉菌あるいはXanthomonas属と近縁であるRalstonia属と比較した結果、単子葉菌は両者の中間型をした特徴的な構造を有していることを新たに見出した。hrp遺伝子群の解析により、Xanthomonas属細菌は大きく2つの系統的進化を辿ったことが推察された。今年度は、系統解析で用いられるrRNAオペロンのうち、16S-23Sスペーサー(ITS)領域の塩基配列と23S rRNA遺伝子の部分塩基配列を決定するとともに、塩基置換速度が速いとされるタンパク質構造遺伝子gyrB(DNAジャイレースのベータサブユニット)を指標とした解析を行い、Xanthomonas属細菌間の系統関係の解析を行った。ITS領域の全塩基配列を決定した結果、Xanthomonas属細菌のITS領域の塩基数は、477から541塩基数と多様であることを明らかとした。また、ITS領域に存在する2つのtRNA遺伝子、tRNAAlaとtRNAIleの構造を詳細に比較した結果、それぞれ2つあることを明らかとし、tRNAAlaでは7番目の塩基がTで66番目がAのTAタイプと、7番目がAで66番目がTのATタイプ、一方、tRNAIleでは53番目の塩基がAで63・64番目がTAのATAタイプと、53番目がGで63・64番目がCTのGCTタイプとして類別された。23S rRNA遺伝子のポジション1から512の塩基配列を決定した結果、Xanthomonas属細菌間における相違塩基数は、512塩基のうち28塩基(約5.5%)であり、高い保存性を示した。これらを総合的に解析した結果、本属細菌は大きく3つの系統に類別されることが明らかになった。gyrBでは、870塩基(290アミノ酸残基)を対象に解析を行った結果、rDNAと比較してより変異に富んでいた。アミノ酸配列レベルでは多くの菌種間で一致していることから、変異の大半はアミノ酸置換を伴わない同義的塩基置換であった。

系統解析した結果、本属細菌は3つの系統に類別されることを明らかとし、rRNA遺伝子よりも速い分子進化を行うタンパク構造遺伝子(gyrB)の解析は、DNA-DNA相同性に基づく分類に相当する簡便的解析手法であると判断された。今年度は、病原性に必須なhrp遺伝子群を制御するhrpXあるいはタイプIII分泌装置の構造遺伝子の一つであるhrcT遺伝子を指標とした系統解析によって、病原性遺伝子からの視点に立った本属細菌間の類縁関係を検討し、本属細菌間のゲノム進化と病原性進化の関係について解析を行った。hrpX遺伝子の部分塩基配列を決定し、塩基配列とアミノ酸に翻訳した配列でそれぞれアライメントして比較した結果、単子葉植物宿主とするX.translucens pv.cerealis、pv.graminis及びpv.translucensは塩基数が891、X.hyacinthiは塩基数が903であるのに対し、双子葉植物を宿主とするXanthomonas属菌株は塩基数900と3パターンが認められた。また、それらの相同性は65%前後の低い値であり、単子葉・双子葉植物では病原性進化においてかなり異なることが示唆された。これらはhrcT遺伝子の解析においても認められ、単子葉植物を宿主とする菌株では様々な条件下でディジェネレートPCR反応を行ったが、hrcT遺伝子の増幅は困難であった。そこで、単子葉菌を代表して、X.translucens pv.translucensのbrp遺伝子クラスターの部分構造決定を行った結果、本菌のhrp遺伝子クラスターの構造はXanthomonas属と近縁であるRalstonia属のhrp遺伝子クラスターとの中間型をした特徴的な構造を有していることを新たに見出した。このことから、病原性関連遺伝子の解析により、Xanthomonas属細菌は大きく2つの系統的進化を辿ったことが推察された。一方、双子葉植物を宿主とするXanthomonas属細菌のhrpXの塩基配列を比較した結果、生育に必須なgyrB遺伝子よりも多様性が大きいことが明らかになった。系統樹について詳細に検討した結果、X.axonopodisの各病原型は、塩基配列及びアミノ酸配列に基づく系統樹においてそれぞれ種ごとにグループを形成しgyrBの塩基配列に基づく解析によるグループ分けともほぼ一致していた。
液中レーザー溶融法における間接発生プラズマのゆらぎ変調の試み

本研究では我々が独自に開発中の「液中レーザー溶融法」における「間接発生プラズマ」の時間的・空間的ゆらぎをレーザー照射条件で変調し、粒子生成プロセスの制御を試みることを目的とした。本研究において間接発生プラズマは液中に分散させた原料ナノ粒子にナノ秒パルスレーザー光を照射することで原料ナノ粒子のみを選択的に加熱溶融し、その熱が液相中に拡散する際に界面において引き起こされる液相分子の熱分解によって発生すると考えられる。本研究ではこの目的を達成するために分光学的手法を用い、種々のレーザー照射条件における過渡的変化の検証を試みた。当初の計画では発生するプラズマの分光的な解析を行う予定であったが測定が困難であったため、レーザー照射により黒体放射と考えられる発光の分光測定を行い、レーザー照射による反応空間の温度とレーザーフルエンスの関係について調べた。ナノ秒パルスレーザー光を照射した際の照射方向に対して垂直方向の分散液からの発光を、照射パルスからゲート遅延200 ns、ゲート幅300 nsの条件で分光器を付属したICCDカメラにて測定し、得られたスペクトルをプランク式に近似することで粒子および反応空間の温度を評価した。見積もられた温度はレーザーフルエンスの増加に従い上昇し、照射後に溶融によると考えられる球状化が確認できたレーザー条件化ではホウ素の融点である約2350 Kを超えると評価された。これらの検証より、本プロセスでは短いパルス照射によっても原料粒子の溶融が起こっていることが初めて実験的に示唆された。他に液中レーザー溶融法において凝集状態が生成粒子サイズに及ぼす影響とその制御方法として電解質を分散液に添加する方法を提案した。また、混合原料粒子の分散液へのレーザー照射により複合化合物の合成も試みた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、独自に開発中の「液中レーザー溶融法」における「間接発生プラズマ」の時間的・空間的ゆらぎをレーザー照射条件で変調し、粒子生成プロセスの制御を試みることを目的としている。本手法は現在詳細なメカニズムを解明中であるが、間接発生プラズマは、液中に分散させた原料ナノ粒子にナノ秒パルスレーザー光を照射することで原料ナノ粒子を選択的に加熱溶融し、その熱が液相中に拡散する際に界面において引き起こされる液相分子の急速加熱による熱分解によって発生すると考えられる。そこで本年度は分光学的手法を用い、種々のレーザー照射条件における過渡的変化の検証を試みた。当初の計画では発生するプラズマの分光的な解析を行う予定であったが測定が困難であったため、レーザー照射により黒体放射と考えられる発光の分光測定を行い、レーザー照射による反応空間の温度とレーザーフルエンスの関係および分散媒依存性を調べた。原料としてホウ素粒子を液中(水およびエタノール)に分散し、Nd:YAGレーザーを様々なフルエンスで照射した。このときの照射方向に対して垂直方向の分散液からの発光を、照射パルスからゲート遅延200 ns、ゲート幅300 nsの条件で分光器を付属したICCDカメラにて測定し、得られたスペクトルをプランク式に近似することで反応空間の温度を評価した。反応空間の温度はレーザーフルエンスの増加に従い上昇し、照射後に溶融によると考えられる球状化が確認できたレーザー条件下ではホウ素の融点である約2350 Kを超えると評価された。また今後、様々な凝集状態での原料粒子を使用して上記の評価を行う予定であることから、原料粒子の分散状態がレーザー照射後の生成物に及ぼす影響の評価を予備的に行った。(理由)液中でのプラズマの計測が困難であったことが理由として挙げられる。

しかし、急遽黒体放射を計測することで粒子及び界面を含む反応空間の温度を推定することが出来たので大幅な遅れは回避できたと考えられる。引き続き液中でのプラズマ計測を試みるが、平行して本年度で得られた黒体放射の測定・評価を基として本手法のより詳細なメカニズムの解明およびゆらぎの制御、さらにゆらぎが生成物に及ぼす影響の検証を試みる。25年度が最終年度であるため、記入しない。
菌根菌の埋土胞子バンクを探る

菌根菌は樹木の成長や定着を促進する共生微生物である。多くの樹木は菌根菌に養分吸収の大部分を依存しており、菌根菌と共生しなければ樹木は全く成長できない。一般に、森林土壌は菌根菌の菌糸体が普遍的に分布している。森林が安定している状態ではこうした菌糸体が主要な感染源として更新する実生に対して容易に感染できる。しかし、樹木が伐採や焼失すると、菌根や菌糸体も死滅する。こうした攪乱の後には土壌中の埋土胞子が主要な感染源となるものと考えられる。本研究ではこうした菌根菌の埋土胞子の密度、種組成、休眠期間などを明らかにすることを目的とする。富士山、高知、三重、奈良の森林から採集し、菌根菌の埋土胞子について調べた。埋土胞子を直接抽出するのは難しく、非効率的である。そこで、宿主樹木実生を採取土壌に植栽し、埋土胞子によって実生に菌根を形成させることで、休眠状態の胞子の存在を調べる(釣り上げ法)。菌種の同定はDNA解析によって行った。富士山の菌根菌埋土胞子には、キツネタケ属やワカフサタケ属など、子実体として確認されているものが多く確認された。植生の発達した場所から採取した土壌中には菌根菌の埋土胞子が存在する頻度が高かったものの、裸地や植生遷移の初期段階にある土壌から採取した土壌中には埋土胞子が確認できないことが多かった。高知や三重、奈良のトガサワラ林から採取した土壌中の菌根菌の胞子は、ショウロ属が優占していることが明らかとなった。特にトガサワラ属樹木に特異的に感染するショウロの系統はこれまでに日本で報告されたことがなく、菌と生物の共進化や系統地理の分野で特筆すべき成果といえる。また、アカマツとダグラスファーを用いた釣り上げ試験では、優占する菌種が異なり、それぞれの樹木の属に特異的に共生するショウロ属であった。ショウロの埋土胞子の分布や組成が定着する樹木実生の組成を決定する要因になるものと考えられた。本年度は富士山火山荒原の様々な場所、高知県や三重県、奈良県のトガサワラ混交林などから200以上の土壌サンプルを採集し、そこに含まれる菌根菌の埋土胞子を調べた。埋土胞子を直接抽出するのは難しく、非効率的であるため、宿主樹木実生を採取土壌に植栽し、埋土胞子によって実生に菌根を形成させることで、休眠状態の胞子の存在を調べた(釣り上げ法)。ミヤマヤナギとカラマツを富士山の土壌に、アカマツとダグラスファーをトガサワラ混交林の土壌にそれぞれ植栽し、菌根の形成の有無とともに、DNA解析による菌種の同定を行った。現在までに得られた結果では、富士山火山荒原の裸地や宿主樹木の無い場所で採取した土壌中には埋土胞子が極めて少ないこと、宿主樹木から採取した土壌中には数種の優占菌種が存在することなどが明らかにされた。今後はDNA解析による菌種同定をさらに進め、菌根菌の埋土胞子に関して普遍的な理解を目指す。

また、アカマツとダグラスファーを用いた釣り上げ試験では、優占する菌種が異なり、それぞれの樹木の属に特異的に共生するショウロ属であった。ショウロの埋土胞子の分布や組成が定着する樹木実生の組成を決定する要因になるものと考えられた。
コイルドコイル内の反応空間制御による人工銅蛋白質の機能制御に向けた理論設計

本年度は、(i)4本鎖コイルドコイル蛋白質への内部制御によるヘモシアニン様二核銅活性部位の導入を目指した理論モデリングと、(ii)人工蛋白質の理論設計に必要な蛋白質の基本ブロックであるαヘリックスやβシート形成に関わる相互作用の解明を実施した。(i)に関しては、以前のパープル銅二核中心の導入の際にCysが重要な役割をした経験、タコヘモシアニンではCysが銅イオンの取り込みに寄与するという知見をもとに、まずヘモシアニンで銅イオンに配位するHisの近傍にCysをおき、取り込みを促進させる戦略をとった。実験による実証実験では、Cysがない場合では銅イオンが一個しか入らなかったが、Cysを導入することでICP測定により1.65等量の銅イオンが確認された。しかしながらこの人工蛋白質の理論モデリングでは、銅イオン間距離が約7オングストロームとかなり離れていた。そこでHisの位置をかえることにより、銅イオン間距離が約4オングストロームとデオキシ型に近いヘモシアニン様二核銅活性部位のモデリングができた。今後はこの理論モデリングに基づいた実験による実証を行っていく。(ii)に関しては、昨年までの方法ではαヘリックス内の水素結合とβシート内の水素結合を同じ方法で定量化できていない。そこでMolecular Tailoring Approach(MTA)という解析法を使って定量化を試みた。結果、αヘリックスに比べてβシートの方が短く、相互作用の強い水素結合を与えることがわかった。これはβシートではβストランド同士がほぼ独立しているため、水素結合エネルギーが最大になるようにストランド同士が相互作用できるが、αヘリックスでは水素結合を形成するN-H基とC=O基が短い共有結合でつながっているおり、構造の制約のためであることが判明した。またβシートでも平行型より反平行型の方が水素結合が直線上にできやすいため安定化することも明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、(1)人工蛋白質の理論設計やふるまいの記述に必要と考えられる、蛋白質三次元構造の基本ブロックである二次構造を構成する相互作用を対象として調べた。(2)また4本鎖コイルドコイル蛋白質へのレッド銅部位導入およびその内部空間制御による安定化に成功した。(1) αヘリックスやβシートなどの二次構造は、特異な機能に適した三次元構造を構成するために重要である。二次構造形成に関わる相互作用を定量的に見積もることは蛋白質の三次元構造形成原理の理解を深め、分子力場の開発にも役立つものである。代表的な二次構造であるαヘリックスと平行、反平行βシートの形成に関わる相互作用を、ポリアラニンからなるモデルペプチドを用いて、密度汎関数法(B97D/6-31+G(d))、分子力学法(AMBER99-SB)により調べた。αヘリックスとβシート形成に関わる水素結合の数と相互作用エネルギーとの関係から、βシートを形成する相互作用に関しては、分子力学法は密度汎関数法と同程度の結果を与えているものの、αヘリックスの形成に関しては、分子力場は、密度汎関数法に比べて相互作用を過剰評価していることが明らかとなった。(2) 4本鎖コイルドコイル蛋白質へのブルー銅・パープル銅部位導入や理論計算によるモデリングで得られた知見をもとにして、コイルドコイル蛋白質へのレッド銅部位導入を実施した。レッド銅部位形成に重要なCys残基やHis残基がコイルドコイル内部に配置されるようにアミノ酸配列を考慮した蛋白質を新規設計した。設計された蛋白質を大腸菌により発現させたところ、レッド銅に特徴的な紫外-可視吸収スペクトルが得られた。しかしながら酸化のため赤色に呈色する寿命が短かった。そこで酸化を防ぐために内部空間のすきまをフェニルアラニンで埋めるように再設計を行ったところ、呈色の寿命が大幅にのびることが明らかとなった。

これはβシートではβストランド同士がほぼ独立しているため、水素結合エネルギーが最大になるようにストランド同士が相互作用できるが、αヘリックスでは水素結合を形成するN-H基とC=O基が短い共有結合でつながっているおり、構造の制約のためであることが判明した。またβシートでも平行型より反平行型の方が水素結合が直線上にできやすいため安定化することも明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の計画としていたコイルドコイル内部の反応空間の特色に関して、人工レッド銅タンパク質の設計を通じて、容積の大きいアミノ酸残基を使い反応空間中のすきまをふさぐことで、銅活性中心の酸化を防ぐことができるなどの知見が得られ、次年度に計画しているcupredoxin様人工タンパク質理論設計による酸化還元電位制御およびカラーチューニングへと進めることができるため。ブルー銅蛋白質などのcupredoxinは生物中で幅広く存在し、光合成や呼吸などの生物のエネルギー変換においてはたらく電子伝達蛋白質である。その反応中心はHis、His、Cys、Metがひずんだ四面体型で銅イオンに配位したタイプ1銅活性中心をもつ。四面体構造はCu(II)イオンよりCu(I)イオンが好む配位構造であり、最配列エネルギー(reorganization energy)が小さくなるため、電子移動機能に適している。またその構造が変化することで、様々な酸化還元電位や吸光スペクトルことが知られている。
介護サービスが要介護高齢者および家族に及ぼす効果に関する縦断観察研究

本研究課題の目的は、在宅要介護高齢者の介護サービス利用状況と身体・精神・心理機能・QOL等の健康指標を3年間にわたって縦断的に評価することにより、高齢者が受ける各種介護サービスの効果を明らかにすることである。平成17年度は、在宅高齢者を対象とした質問紙調査によりベースラインとなるデータを取得するとともに、3年間の縦断研究が可能なコホートを確保することを目的に研究を実施し、238名のベースラインデータ、及び、研究への同意を得た。その結果を受け、最終年度である平成19年度に要介護高齢者の縦断的評価を目的とした追跡調査を実施することとし、平成18年度は平成19年度の追跡調査に使用する調査票の開発のために、地域で活動する介護支援専門員(ケアマネージャー)を対象として、在宅要介護高齢者に関する面接調査を行うことを目的として研究を行った。面接調査は、半構造的面接法により収集したデータを質的帰納的に分析するという質的研究デザインにより、介護支援専門員3名を対象として実施された。介護支援専門員に研究協力を依頼する際には,面接時の質問内容,データの取り扱い,プライバシーに関する項目を研究依頼時に文書と口頭で伝達し,面接開始直前に了解を確認した。データ分析はグラウンデッドセオリー法(Glaser, Straus)を参考とした質的帰納的分析により行われ、介護支援専門員の業務経験の中で要介護度が改善した高齢者に関する事例の共通要素が抽出された。この結果は平成19年度に実施する追跡調査に用いる調査票の開発に有用と考えられた。平成17年度は、在宅高齢者を対象とした質問紙調査によりベースラインとなるデータを取得するとともに、3年間の縦断研究が可能なコホートを確保することを目的に研究を実施した。平成18年3月に、三重県伊賀市在住の7074歳の高齢者530名を対象に自記式質問紙による調査を行った。調査票の配布に当たっては、伊賀市民生委員・児童委員連合会の協力を得て、各民生委員より2名の在宅高齢者に質問紙および返信用封筒、平成18、19年度の調査協力の依頼文書を配布した。調査票は調査票配布後2週間以内に在宅高齢者自身に三重県立看護大学まで返信してもらい、調査票の返信をもって平成17年度の研究協力への同意が得られたものとした。在宅高齢者が平成18、19年度以降の研究への協力にも同意する場合には、調査協力依頼文書に氏名・住所・連絡先を明記し、調査票と同封にて返信を求めた。調査票は、高齢者の健康状態と介護保険サービスの利用状況の2項目により構成された。高齢者の健康状態として、調査票記入者(代理人記入の場合本人との関係・本人が記入できない理由を明記)、性別、年齢、身長、体重、家族構成、移動能力、外出頻度、うつ傾向(老人うつ尺度を使用)を質問し、介護保険サービスの利用状況として、要介護度、利用介護保険サービスを質問した。調査票を配布した530名のうち、323名(60.9%)からの回答を得た。そのうち、平成18年度以降の研究協力に同意したものは238名(44.9%)であった。ベースラインデータの取得と共に、研究対象となるコホートが確保され、3年間にわたる縦断研究実施の基盤が確立された。