hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カプセル型センサテレメーターを用いた膀胱内圧リアルタイム連続監視装置の開発

インダクタンスコイルの組み合わせ構造物とを外径6mm軸長12mのカプセル内に収容して電気的な統合機能試験を行った。結果として電気的機械的には所期の動作が得られた。代表的な施策例ではカプセル内での電力消費の概要は1.5Vx6μA程度、発信(発振)周波数は大略1.9MHzで、同調ループアンテナ形式の直径20cmほどのサーチコイルと通信計測用短波帯受信機の受信帯域幅3KHzのCWおよびSSBモードにより大略50cmまでS/N比10dB以上にて受信できた。ただしこの実験では使用したカプセルは封じ切り構造ではあるが硬い壁の物であり、以前のテフロンベローズでの実験のようにカプセル自身が内外差圧により変形する物ではない。この設計を内外差圧により変形するカプセルまたはコイルボビンにて実装する事は容易であるとの感触を得た。(2)先年度までの研究による発振回路を持たないパッシブなLC共振回路に絶対圧応答性を持たせた構造のさらなる発展形として、硬い壁のカプセルに代えてRTVソフトシリコーンでモールドされた軟らかい中空の略長円型カプセルを設計、試作した。システムの観測周波数は1MHz、当該LC共振回路には励起を受けるための直径10mmの超音波振動子が結合されてる。これにより水中にて超音波平面波を受け入れる事による遠隔励起および共振回路を成すインダクタンスからの漏洩時速を水面外で磁束結合により受診する遠隔センスにより約10cmの距離からその共振応答を観測し、その共振周波数の圧依存性が実用レベルで得られる事を確認した。この試作デバイスの外径、軸長はともに10mmと目標よりかなり大きいが、この寸法は採用した超音波振動子の大きさで決まっており、目標の6mmに再設計する事は容易であるとの感触を得た。(1)先年度までの研究によるハイブリッド集積化された発振コイル外付けの発振回路と、各種方式による可変インダクタンスコイルの組み合わせ構造物とを外径6mm軸長12mmのカプセル内に収容して電気的な統合機能試験を行った。結果として電気的機械的には所期の動作が得られたが、消費電力過剰およびカプセル内に収容するために採用出来る1次電池として期待の寸法の物が採用困難である事の2つの問題点がある事が判明した。消費電力過剰の問題は、ディスクリートパーツによる原始設計を表面実装部品による設計に変換した時の不注意による物である事が判明している。(2)上記の発振コイル外付けの発振回路のハイブリッド集積回路の製作、実装を発注していた外注業者が廃業してしまったので、この集積回路の再設計、再製作に関しては手戻りがあった状態である。(3)先年度までの研究による発振回路を持たないパッシブなLC共振回路に絶対圧応答性を持たせた構造のさらなる発展形として、硬い壁のカプセルに代えてRTVソフトシリコーンでモールドされた軟らかい中空略長円型カプセルを設計、試作し、超音波結合および電磁結合によるドライブとセンスにより約10cmの距離からその応答を観測し、その共振周波数の圧依存性が実用レベルで得られる事を確認した。が、この中空ソフトシリコーンカプセルの安定確実な再現性ある製作手法の確立は今後の課題である。(4)実用上の見地から電池と発振回路込みのアクティブなカプセルテレメーターが好ましいか、または電源や発振回路なしの感圧性の共振回路のみから成るパッシブテレメーターが好ましいかは、結論を得ていない。(1)本研究の課題は体腔(膀胱)内圧のリアルタイム長時間観測を目指したカプセル型テレメーター発信機の開発である。(2)前年度までに開発・試作した種々の案を再検討し、当初案通り封じ切り
特発性心筋症に対する遺伝子修正幹細胞を用いた細胞移植治療に関する基礎的研究

平成15年度の研究実績を以下に述べる。1、前年に引き続きFLAGをタグとして挿入した正常ハムスターδサルコグリカンcDNAと同一ベクター上で別個にGFPを発現する発現遺伝子ベクターをハムスター骨髄細胞に導入する条件を検討した。ハムスターより単離した全骨髄細胞に対してリポフェクション法による遺伝子導入ではGFPを発現した細胞が確認された。2、GFPを発現した細胞をFluorescence activated cell sorterにて分離したところ、その数は全体の約70%程度であった。そしてGFP陽性細胞おいてFLAGにてタグした正常ハムスターδサルコグリカンcDNAの発現が確認された。次いで、Bio14.6心筋症ハムスター骨髄細胞にFLAGならびにGFPでタグした正常δサルコグリカン遺伝子を導入した。GFPの発現とδサルコグリカン蛋白の発現はコントロールと同様であった。3、GFP発現を指標に正常δサルコグリカン遺伝子を導入した骨髄細胞をラット心筋細胞と共培養したところ、心筋細胞形質を獲得したGFP陽性細胞は共培養した全骨髄細胞の約0.5%程度であった。これらの細胞でのδサルコグリガン蛋白の発現が確認された。4、正常δサルコグリカン遺伝子導入骨髄細胞をBio14.6心筋症ハムスターに経静脈的に投与し心筋組織を免疫染色にで検討したところ、GFP陽性の心筋細胞は少数であった。細胞移植を受けたBio14.6ハムスターでは軽度であるが心筋組織のリモデリング抑制効果が認められ、心機能改善も認められた。平成14年度の研究実績を以下に述べる。1、コントロールBioF1Bハムスターの心筋組織よりmRNAを抽出しcDNAを作成した。2、このcDNA中よりヒトならびにマウスδサルコグリカンmRNAの既知の塩基配列の中で非常に良く保存されている塩基配列をプライマーとして5'ならびに3'の両端へのRACEを行い、cDNAを取得した。ハムスターδサルコグリカンcDNAの塩基配列を解析し、ヒトならびにマウスδサルコグリカンとの相同性を確認した。3、一方、ハムスター肝臓より採取したハムスターゲノムDNAを取得し、ゲノムDNAフラグメント上にてcDNA塩基配列を用い遺伝子の5'端ならびに3'端に約500塩基対毎にPCR法にて増幅し、各々のフラグメントの塩基配列解析を行いδサルコグリカン遺伝子の5'端ならびに3'端の分析を行った。4、2で作成したcDNAを制限酵素で切断し、FLAGをC端末に添加する発現ベクター中に挿入、ラージスケールで培養後抽出した。その後PCR法にて増幅後に塩基配列を確認した。このターゲッティングベクターを直線化した後に、通常の培養液中に浮遊させたコントロールハムスター骨髄単核細胞に対し電気穿孔法にて細胞内に導入し、選択培養液にて相同組み換えを起こした細胞のみを抽出する方法を試みているが、現時点では成功していない。5、そこでFLAGをC端末に挿入し、かつ別個にGFPを発現するベクター中に挿入しラージスケールで培養後に抽出した。PCR法にて増幅後挿入塩基配列を確認した。このベクターをハムスター大腿骨骨髄より単離した骨髄単核細胞にリポフェクション法にて良好に導入する条件を策定中である。
ファジィ意思決定支援システムの構築と応用に関する研究

本研究は,平成2年度までの3ヶ年の科学研究費(一般研究(C))「ファジィシステム理論に基づく意思決定エキスパートシステムに関する研究」の研究成果を用いてファジィ意思決定支援システムに拡充・発展させ,同システムの構築と応用について,平成3年度から3ヶ年にわたって行ったものである.その研究成果の概要を年度ごとに次に示す.(1)平成3年度では,ファジィ推論法,ファジィデータの処理法,組織における意思決定に関する情報の流れ,ファジィ意思決定支援システム(FDSS)の構築案,事例研究などについてある程度の成果を得た.(2)平成4年度では,FDSSの形式・規模を決定し,その構築支援ツールを作成した.また,ファジィデータベース,ファジィモデルベース,ファジィ知識ベースの構築案を明らかにした.(3)平成5年度では,マーケッティング特に店舗立地問題に焦点を当て,モデルベースとしては評価手法を用い,これにファジィデータベース,ファジィ知識ベースを組み合わせてFDSSを構築した.評価に当っては,各評価項目の階層構造を形成するためのユーザへの支援機能と,総合評価の支援機能とが付け加えられている.一方,ファジィデータベースとしては,店舗立地問題への対応から,地図データベースを用い,消費者が店舗までの距離を主観的にどのように感じるかをファジィ推論を用いて検討し,これを店舗立地への影響度という指標としてとり入れている.以上について事例研究を行い,その有用性を明らかにした.本研究は,平成2年度までの3ヶ年の科学研究費(一般研究(C))「ファジィシステム理論に基づく意思決定エキスパートシステムに関する研究」の研究成果を用いてファジィ意思決定支援システムに拡充・発展させ,同システムの構築と応用について,平成3年度から3ヶ年にわたって行ったものである.その研究成果の概要を年度ごとに次に示す.(1)平成3年度では,ファジィ推論法,ファジィデータの処理法,組織における意思決定に関する情報の流れ,ファジィ意思決定支援システム(FDSS)の構築案,事例研究などについてある程度の成果を得た.(2)平成4年度では,FDSSの形式・規模を決定し,その構築支援ツールを作成した.また,ファジィデータベース,ファジィモデルベース,ファジィ知識ベースの構築案を明らかにした.(3)平成5年度では,マーケッティング特に店舗立地問題に焦点を当て,モデルベースとしては評価手法を用い,これにファジィデータベース,ファジィ知識ベースを組み合わせてFDSSを構築した.評価に当っては,各評価項目の階層構造を形成するためのユーザへの支援機能と,総合評価の支援機能とが付け加えられている.一方,ファジィデータベースとしては,店舗立地問題への対応から,地図データベースを用い,消費者が店舗までの距離を主観的にどのように感じるかをファジィ推論を用いて検討し,これを店舗立地への影響度という指標としてとり入れている.以上について事例研究を行い,その有用性を明らかにした.本研究は,平成2年度まで3ケ年にわかって行ってきた文部省科学研究費一般研究(C)「ファジィシステム理論に基づく意思決定エキスパ-トシステムに関する研究」の研究成果を用い,ファジィ意思決定支援システムに抗充・発展させ,同システムの構築とその応用を進めようとするものである。そのために,次のように研究を進め,それぞれ記載のとおりの成果を得た。(1)前回の科学研究費による3ケ年の研究成果を整理分析し,新しく構築するシステムの案を作成した。(2)従来,制御用として用いられていたファジィ推論方式を基にして,エキスパ-トシステム用の多段推論あるいは階級形式推論について,ある程度の原案を得た。(3)あいまいさの累積の防止法や,専門家の知識・経験を自然言語で得る場合の推論プログラムの作成法,これらのファジィデ-タの処理法および誤差補正法などについてある程度の成果を得た(これらの成果の一部は,第4回の国際ファジィシステム学会会議,日本ファジィ学会誌,論文集などに発表した)。(4)組織における意思決定において,情報の流れと,必要とするデ-タなどについて検討を行い,概略のモデルを作成した。(5)ファジィ意思決定支援システムの構築案につき,事例研究(マ-ケッティングの場合)を通じてシミュレ-ション・スタディを行い,一つの実施案を求めた。(6)マ-ケッティングの事例につき,以上のシステムの有用性を検討しつつあり,次年度にその成果をまとめる予定である。以上において,勉強会を1回,資料収集・ヒアリング調査のための出張を行っている。本研究は,平成2年度まで3ケ年にわたって行ってきた文部省科学研究費一般研究(C)「ファジィシステム理論に基づく意思決定エキスパートシステムに関する研究」の研究成果を基にして,平成3年度から行われているもので,3年間の研究である。平成3年度では,ファジィ推論法,ファジィデータの処理法,組織における意思決定に関する情報の流れ,ファジィ意思決定支援システム(DSS)の構築案,事例研究などについてある程度の成果を得た。本年度は,以上の成果を踏まえて,次のように研究を進め,それぞれ記載のとおりの成果を得た。(1)平成3年度の基礎的研究の成果を整理し,企業における意思決定支援システムとして適当な形式・規模を決定した。(2)企業の経営計画及び生産計画における意思決定についての事例調査をアンケート及びヒアリングによって行い,併せて意思決定のための必要なデータと,これに対する意思決定の知識・経験例を集めた。(3)マーケッティングの場合についての意思決定支援システムの構成案を挙げ,分析の上,システム構築を行った。(4) (3)の場合のDSSにつき,スーパーマーケットの出店計画,商品の需要予測,レストランの比較評価の事例につきシミュレーションを行い,その有用性を明らかにした。

特に,この場合に,知識ベースに用いるファジィ推論としては,多重推論や双方向推論などについての検討か,ファジィAHP(評価法)の改善なども試みた。(5)意思決定支援システムの構築の便のために,一般的な構築支援ツールを作成し,その有用性を明らかにした。以上の各成果については,II、研究発表に示したように,日本経営工学会,日本ファジィ学会,日本行動計量学会などの学会論に論文として発表している。平成4年度に,ファジィ意思決定支援システムの型式・規模を決定し,その構築支援ツールを作成したが,本年度は,システムの構築・評価を行い,その有用性を明らかにした.本年度に構築のシステムは,マーケッティング特に店舗立地問題に焦点を当て,モデルベースとしては評価手法を用い,これにファジィデータベース,ファジィ知識ベースを組み合わせたものである.評価に当っては,対象についての多くの評価項目を挙げ,これらの項目の重要度を定め,各評価項目ごとの評価値を決め,以上を総合して総合評価値を決定する.この場合,各評価項目は階層構造を形成するが,その作成のためのユーザへの支援機能と,総合評価の支援機能とが付け加えられていて,ユーザはコンピュータとの対話によって評価を容易に進めることができる。一方,ファジィデータベースとしては,店舗立地問題への対応から,地図データベースを用いることとし,種々の問題に柔軟に対応できるように検索にファジィ学習型結合演算子を用いている.また,消費者が店舗までの距離を主観的にどのように感じるかをファジィ推論を用いて検討し,これを店舗立地への影響度という指標としてとり入れている.以上のようなファジィ意思決定支援システムを構築し,これを大型小売店の立地問題に適用し,その有用性をシミュレーションによって明らかにした.有用性の検証には,ここで得られた解が,日本の各府県における過去の大型小売店の出店数統計との一致度によった.
前立腺発生機構の研究

前立腺はアンドロゲンが尿生殖洞間充織にはたらき、尿生殖洞上皮より生ずる。アンドロゲン受容体を欠くTfmマウスでは、アンドロゲンがあっても尿生殖洞は前立腺を生じない。正常尿生殖洞の上皮とTfm尿生殖洞間充織を再結合し、アンドロゲン存在下に器官培養すると、前立腺は発生しないが、Tfm上皮と正常間充織との再結合片から前立腺が誘導される。本研究では次の諸点が明らかにされた。(1)Tfmマウスの尿生殖洞上皮と正常雄ラットの尿生殖洞間充織を結合培養し、アンドロゲン存在下におけるアンドロゲンレセプター分布を調べたところ、受容体は間充織にのみ局在しており、上皮には皆無であったが、前立腺芽が誘導された。(2)上記再結合片を正常雄ヌードマウスの腎被膜下で培養したところ、前立腺のほか、貯精襄、尿道腺などが発生するのがわかった。これらの腺上皮が間充織片に由来するコンタミでないことは、マウス核とラット核の識別により明らかである。(3)ここに生じた前立腺は、正常のものに比し、やや結合組織に富むものの多くの腺腔をもち、正常前立腺と同様に、上皮はエステラーゼ活性を、また、間充織はアルカリ性フォスファターゼ活性を有しており、機能的にも分化していることがわかった。この場合もアンドロゲン受容体は間充織にのみあり、上皮には存在していなかった。(4)電子顕微鏡により、再結合片の上皮を観察すると、誘導された前立腺上皮細胞は、正常のものに似て、分泌果粒やゴルジ体を有していた。以上の結果は、前立腺の発生にアンドロゲンは必須であるが、尿性殖洞上皮へのアンドロゲンのとりこみは不要であることを示している。
韓国における人的資本形成をめぐる政治経済学

韓国は、60年代初から50年足らずで、一人当たりGDPが約100ドルから20,000ドルを突破する急成長を遂げた。天然資源に乏しい中での成長の鍵は、「教育や訓練等で身につけた、生産活動において有用な技能・知識等」と定義される人的資本の育成で、教育制度も評価された。しかし、近年は高度化する経済に適合する人材育成制度への転換に難航し、若年層の失業率は高止まっている。経済構造転換期における人材育成制度改革は、日本や他の先進国も直面する課題であり、他国との比較を視野に入れ、「過去に成功要因とされた人的資本形成が、現在どんな問題を抱え、その改革はなぜ難航しているのか」という問いを韓国を事例に解明する。
分界条床核特定神経回路を介した不安生起機構

不安状態は環境によって大きく変化する。不安制御に関与すると注目される皮質下の神経核の一つが、扁桃体延長部(extended amygdala)の分界条床核(BNST)および扁桃体中心核(CeA)である。これらの領域の活動や、その変化を支える分子機構を解明することは、病的不安の病態理解において必須である。本研究では、独自に見出した分子マーカーを用いて、これらの領域の解剖学的検討を進めると共に、特定神経細胞活動を操作、計測する技術を開発し、不安行動との関係を検討した。生物は様々な状況で恐怖や不安を覚える。この際の身体反応は正常な生体防御反応であるが、過度な反応により、社会生活に支障をきたすとされる。本研究では、個体の不安状態に影響を与えるとされる分界条床核(BNST)に焦点を当て、その局所回路の動作基盤を、独自に見出した分子マーカーを手掛かりに明らかとすることを目指す。そのために、(1)分界条床核の神経活動を計測する方法の開発、(2)分界条床核局所回路の解剖学的検討、(3)見出された分子マーカーによって分離される細胞群の機能についての研究を推進する。各研究項目についての今年度の研究実績は下記のとおりである(1)分界条床核の神経活動を可視化する方法の開発:ウイルスベクターとcreトドライバー系統を用いて、蛍光たんぱく質の分界条床核の特定神経細胞における発現を確認した。(2)ウイルス性トレーサーを用いて、各分子マーカーによって標識される細胞群がどのような局所回路を構成しているのか、検討を行った。(3)分子マーカーによって標識される細胞群の活動を変化させた際に、恐怖記憶に対して影響を与える可能性を、マウス行動モデルを用いて明らかとした。上記研究項目(1)ー(3)について進展があり、遺伝子改変動物やウイルスベクターの整備が順調に推進された。今後は、整備を進めた、遺伝子改変動物やウイルスベクターを用いて、特に(1)(3)についての研究を推進する。(1)分界条床核の神経活動を可視化する方法の開発:今後は、実験系を確立し、様々な分子マーカーによって標識される細胞種選択的な神経活動を計測する方法の確立を目指す(3)見出された分子マーカーによって分離される細胞群の機能:分子マーカーによって標識される細胞群の活動を変化させた際に、恐怖記憶に対して影響を与える可能性を、マウスモデルを用いて見出しており、今後も引き続き検討を加え、結論を得る。また、実際に恐怖を与えた際に、同定した細胞群の活動がどのように変化するのか、神経活動依存的な遺伝子発現マーカー(c-fosなど)を用いて検討する。分子神経科学
アクアポリン２の尿中排泄のメカニズムと生理学的役割の解明

アクアポリン2(AQP2)は尿濃縮を司る水チャネル蛋白質であり尿中へも排泄され、疾患マーカーとしても期待されてる。しかしその詳しい分泌動態や生理的意義は不明である。昨年度までに、尿AQP2の約9割が細胞外小胞(EVs)に存在し、共存する蛋白のLC-MS/MS解析によりendocytosis-exosome由来であることを示した。さらにAQP2が濃縮されている尿EVs(160,000g分画)を用いてstopped-flowにより水透過性を測定したところ、温度依存性が少なく水銀で抑制され、サンプル中のAQP2濃度と相関している水透過性が認められ、尿AQP2は水チャネル機能を保持していることを明らかにし、追加実験を行い日本腎臓学会誌(Clin Exp Nephrol 2018)に原著論文として発表した。本年度は尿AQP2分泌のモデルとして、従来使用しているAQP2強制発現MDCK細胞に加えて、内因性にAQP2を発現するmpkCCD細胞を使用して細胞培養の培地へのAQP2分泌動態の調べた。さらに中枢性尿崩症患者においてバソプレシン(VP)投与後の尿中AQP2分泌も調べた。結果は、VPは主に転写活性を介して細胞内AQP2量を増やし、それに応じて尿中のAQP2量を増加させる。一方、短期的(60分以内)なendocytosis/exosome系の関与も認められた。これらの過程においてAQP2のCー末端部の複数の部位のリン酸化が調節に関わっていることを認めた。具体的には、VPにより尿中S256リン酸化AQP2のは緩やかに増加し、S261リン酸化AQP2は急激に増加ししたが、S269は認められなかった。これらのリン酸化にはA-kinase決定的に大切であることも分かった(Nat Commun 2018)。これらの結果を基にして、腎集合管の水透過性を変化させる薬の創薬につなげる予定である。アクアポリン-2 (AQP2)は尿濃縮を司る腎臓の水チャネル蛋白質であり尿中へ排泄され、疾患マーカーとして期待されている。ヒト健常人の尿とヒトAQP2発現培養細胞を用いて研究を行い、以下の結果を得た。2。EVの形態:ヒト健常人の尿より超遠心法でEVを分離し、電顕で観察したところ、10-100nmの小胞が多数認められた。この小胞は-25°Cとアルカリ処理で破壊され、この結果はELISAでの尿AQP2測定時に、-25°Cあるいはアルカリ処理の事前処理が必要なことと一致する。3。分泌動態:ヒトAQP2の安定発現MDCK細胞を透過性を有する膜(Transwell)に培養すると、アピカル側の培養液にAQP2の分泌が認められた(10倍の濃度較差)。さらに分泌刺激としてForskolin(10nM)あるいは高浸透圧(100mM NaCl)を添加したところ、高浸透圧刺激で有意の上昇が認められた。以上より、尿AQP2のほとんど全てが、尿中のexosomeに排出され、高浸透圧刺激に反応性であることが分かった。当初の予定通りに進行している。Exosomeを破壊する方法が見つかったので、抗AQP2抗体による共免疫沈降が可能となり、網羅的蛋白解析が進行中である。アクアポリンー2(AQP2)は尿濃縮を司る水チャネル蛋白質であり尿中へ排泄され、疾患マーカーとしても期待されている。昨年度までに尿AQP2の約9割が細胞外小胞(EVs)に存在し、免疫抗体で尿AQP2を検出するにはEVs膜を破壊する必要があること、またAQP2強制発現細胞を使用しアピカルの分泌液にAQP2分泌を再現できることを明らかにした。今年度は1)EVs膜がアルカリ処理あるいは凍結融解で破壊されることを電顕で観察し、また使用した抗体のエピトープがEVs内側であることを2つの論文として発表した(Clin Exp Nephrol. 2016; 20:450-5, Int J Mol Sci. 2016; 17:E1634)。2)破壊したEVs膜をAQP2抗体で免疫沈降し、LC-MS/MS解析を行ったところ、137個の蛋白質が同定され、そのほとんどが集合管に存在し、Pathway解析ではendocytosis pathway蛋白(TSG101、CHMP4、ALIX、VPS4など)が主体であった。3)AQP2が濃縮されている尿EVs(160,000g分画)を用いてstopped-flowにより水透過性を測定したところ、4.75 ±0.38 ×10-4 cm/sと小さいが、温度依存性が少なく水銀で抑制され、サンプル中のAQP2濃度と相関していた。4)AQP2発現MDCK細胞ではforskolin刺激3時間までAQP2分泌は一定であり、短期効果は認められなかった。Cvs膜をアルカリ処理あるいは凍結融解で破壊できるを示し、EVs内側のAQP2抗体エピトープに結合するAQP2抗体での免疫沈降に成功した。懸念された技術的問題を解決することができ、137個もの共存蛋白を明らかにした。

In vitroのAQP2発現系では、AQP2-MDCK細胞での長期効果の優位性を示すことが出来たが、さらに内因性にAQP2を発現するmpkCCD細胞でも同じ結果が得られる検討している、アクアポリン2(AQP2)は尿濃縮を司る水チャネル蛋白質であり尿中へも排泄され、疾患マーカーとしても期待されている。しかしその詳しい分泌動態や生理的意義は不明である。昨年度までに尿AQP2の約9割が細胞外小胞(EVs)に存在し、共存する蛋白をLC-MS/MSで解析したところ、137個の蛋白質が同定され、そのほとんどが集合管に存在し、Endocytosispathway蛋白が主体であり、尿AQP2はendocytosis/exosome由来であることが分かった。さらにAQP2が濃縮されている尿EVs(160,000g分画)を用いてstopped-flowにより水透過性を測定したところ、4.75 ±0.38 ×10-4 cm/sと小さいが、温度依存性が少なく水銀で抑制され、サンプル中のAQP2濃度と相関していた。まとめると、尿AQP2はendocytosis/exosome由来であり、水チャネル機能を保持しているという驚くべき結果であった。本年度は以上の結果を公表するために追加実験などを行い、日本腎臓学会の学会誌に公表することが出来た(Clin Exp Nephrol 2018)。また、本年度は尿AQP2分泌のモデルとして、従来使用しているAQP2強制発現MDCK細胞に加えて、内因性にAQP2を発現するmpkCCD細胞を使用して分泌動態の調べた。得られた結果はバソプレシン(VP)は転写活性を介して細胞内AQP2量を増やし、それに応じてアピカル液のAQP2量を増加させる。一方ureaによる高浸透圧刺激では、endocytosis/exosome系を刺激してAQP2分泌を増やしている。さらに、この過程において異なる部位のリン酸化が調節に関わっていることを認めた。今後は、このモデル系を使用し、VP、A-kinase、リン酸化、浸透圧の相互の影響を調べる予定である。エクソソームに存在するAQP2が水チャネル機能を保持しているという予想外の驚くべき結果を得ることが出来た。これはエクソソームに存在する膜蛋白の機能を考える上で大変重要な所見である。この内容が評価され、日本腎臓学会の学会誌(Clin Exp Nephrol 2018)に公表する際には、オープンアクセスの費用は学会負担となり、研究費の節約につながった。一方、培養細胞モデル系を使ってのAQP2分泌メカニズムの解明は若干遅れている。これは培養細胞の培養条件の最適化に手間取ったことが大きい。基礎検討は終わったので今後は速やかな進展が見込まれる。アクアポリン2(AQP2)は尿濃縮を司る水チャネル蛋白質であり尿中へも排泄され、疾患マーカーとしても期待されてる。昨年度までに、尿AQP2の約9割が細胞外小胞(EVs)に存在し、共存する蛋白のLC-MS/MS解析によりendocytosis-exosome由来であることを示した。さらにAQP2が濃縮されている尿EVs(160,000g分画)を用いてstopped-flowにより水透過性を測定したところ、温度依存性が少なく水銀で抑制され、サンプル中のAQP2濃度と相関している水透過性が認められ、尿AQP2は水チャネル機能を保持していることを明らかにし、追加実験を行い日本腎臓学会誌(Clin Exp Nephrol 2018)に原著論文として発表した。
嘔吐するモデル動物スンクスの戻し交配で解明するPONVの遺伝学的機序

全身麻酔後の術後悪心嘔吐(PONV)に対する新しい予防法を開発できないだろうか?われわれは哺乳類の中でもっとも嘔吐を起こしやすいといわれるスンクスを用いてこの研究テーマを推進する.われわれは本邦で維持されている2系統のスンクスを10世代以上,戻し交配させ,嘔吐しにくい形質に関連する遺伝子を次世代DNAシークエンサーで同定する.この研究はPONVの核酸医薬型の予防薬の開発に繋がるものである.全身麻酔後の術後悪心嘔吐(PONV)に対する新しい予防法を開発できないだろうか?われわれは哺乳類の中でもっとも嘔吐を起こしやすいといわれるスンクスを用いてこの研究テーマを推進する.われわれは本邦で維持されている2系統のスンクスを10世代以上,戻し交配させ,嘔吐しにくい形質に関連する遺伝子を次世代DNAシークエンサーで同定する.この研究はPONVの核酸医薬型の予防薬の開発に繋がるものである.
太平洋熱帯・亜熱帯における浮遊性カイアシ類の多様性と地理分布

浮遊性カイアシ類は海洋の食物網や物質循環において重要な役割を果たす分類群であるが、形態分類による律速により広範囲に及ぶ群集構造の知見は限られていた。そこで、本研究では,前年度までの研究により、分子生物学的な手法を用いたカイアシ類の群集構造解析のためのメタゲノム解析の手法を確立した。本年度はそのメタゲノム解析を用いることで、知見が少なく形態分類も困難である太平洋熱帯・亜熱帯におけるカイアシ類の多様性や生物地理を把握することを目的とした。確立されたメタゲノム解析手法を用い、広範囲の太平洋熱帯・亜熱帯におけるカイアシ類の群集構造の解析を行った。試料は黒潮域3点、北太平洋亜熱帯循環域8点、南太平洋亜熱帯循環域5点、赤道域3点の計19測点の表層(0-200m)で、VMPSネットを用いて採取した。第二世代シーケンサーRoche 454 FLXによる解析により、エラーの除去後、434,304の28S配列を得た。この遺伝子配列は、前年度の研究から最適であると判断された97%の相動性から、便宜的な種である404のMOTUsに分類された。群集構造のクラスター解析により黒潮内側域は他の測点と異なる群集構造を示した。黒潮流軸・外側域は赤道域と高い類似度を示し、南北亜熱帯循環域は互いに類似した群集構造を示した。各MOTUの分布パターンを調べたところ、黒潮ー赤道域、南北亜熱帯循環域に分布の中心を持つ2つの主なグループが検出された。環境要因との比較から、これらの分布パターンはクロロフィルa濃度の差が関係することが示唆された。多様度性は南北太平洋亜熱帯域で高く、特に北太平洋亜熱帯循環で最大値が観察された。これらの地域では多様な分類群が観測されたことから、多種の棲み分けにより多様性が維持されていると考えられた。今後はさらに広域に渡る試料が解析されることで、全球規模のカイアシ類の多様性や地理分布を解明が解明されることが期待される。(抄録なし)浮遊性カイアシ類はプランクトンネットにより採取される動物プランクトンの約8割を占め、大きな生物量を誇る。また、多様性に富み、現在2000種以上が知られている。従来その分布や多様性の研究は形態分類によりなされてきたが、種同定には高い専門知識が要求される。一方、近年発展の目覚ましい分子生物学的手法を用いることで、形態情報に依らずに種分類することが可能となる。そこで、迅速かつ網羅的に遺伝子情報を得られる第二世代シーケンサーを用いた群集構造の把握方法であるメタゲノム解析手法をカイアシ類で確立することを目指した。また、確立した方法を用いて太平洋熱帯・亜熱帯における浮遊性カイアシ類の多様性と地理分布を明らかにするとこも目的とした。現在までの研究で、カイアシ類のメタゲノム解析に最適な遺伝子領域は核DNAの28S領域であると判断した。その遺伝子領域を用いて既知のカイアシ類を入れた試料を解析し、大量の遺伝子配列データから群集構造を再現する方法を構築した。その結果、高い種レベルでの分解能を維持しつつ、エラーを除去し、試料内の情報を反映させるメタゲノム解析方法を確立することができた。また、確立されたメタゲノム解析の方法の有用性をプランクトンネットで採取された試料でも検証した。メタゲノム解析と形態分類で行った結果を比較すると、その結果はほぼ一致し、メタゲノム解析は現場の試料の解析にも適することが示された。また、形態分類では分類が困難であった分類群においても種レベルの解析が可能になり、本研究の手法の有用性がより高められた。現在は確立された方法を用いて太平洋熱帯・亜熱帯のサンプルの解析を行っている。約20測点で採取された試料が解析済みであるが、今後さらに分析が進行し、太平洋熱帯・亜熱帯におけるカイアシ類の群集構造、またカイアシ類の群集構造からみる海洋像が明らかになりつつある。

各MOTUの分布パターンを調べたところ、黒潮ー赤道域、南北亜熱帯循環域に分布の中心を持つ2つの主なグループが検出された。環境要因との比較から、これらの分布パターンはクロロフィルa濃度の差が関係することが示唆された。多様度性は南北太平洋亜熱帯域で高く、特に北太平洋亜熱帯循環で最大値が観察された。これらの地域では多様な分類群が観測されたことから、多種の棲み分けにより多様性が維持されていると考えられた。今後はさらに広域に渡る試料が解析されることで、全球規模のカイアシ類の多様性や地理分布を解明が解明されることが期待される。現在までにカイアシ類の群集構造把握のためのメタゲノム解析の手法の確立を目標としたが、必要な手法の開発は予定通りに確立することがでた。また、その結果は期待以上であり、今後の研究に大いに生かせるものであった。また、一部の成果は論文化することもできた。今後は確立された方法を用いて太平洋熱帯・亜熱帯の試料の解析を行い、太平洋熱帯・亜熱帯におけるカイアシ類の群集構造を明らかにすることとなる。その結果から各地点の優占種や多様性を明らかする。また、測点間の類似度も計算する。最終的にはカイアシ類の群集構造から太平洋熱帯・亜熱帯の海洋像をあきらかにする。(抄録なし)
樹状突起から軸索への変換の機構

神経細胞はその発生過程において様々な様式の細胞極性(神経上皮、非対称分裂、遊走、突起の極性化)を顕わすので、極性形成を研究する上で特に興味深い材料である。本研究では培養条件下において神経細胞の極性が逆転する現象を解析した。複数生じた神経突起のうち1本が軸索となり他が樹状突起となる現象は神経細胞の最終的な極性形成である。Bankerらは胎児期の海馬細胞を培養し、再生してきた軸索を切断すると他の樹状突起になるはずの突起のうちの1本が軸索に変換することを観察し、神経細胞の極性が突起再生の初期には逆転可能であると報告している。しかし、彼らの研究はあくまでin vitroで再生してきた未熟な突起に関するものであり、生体内で確立された極性が逆転しうるかどうかを見たものではない。出生直後の大脳皮質ではほとんどの細胞がすでに樹状突起と軸索を分化させ、明らかな極性を持っている。これを十分な酵素処理によって単離すると、太くて長い樹状突起を有する神経細胞を得ることができる。この細胞を低密度で培養すると、約8割の細胞で樹状突起が活発に伸長して軸索に変換した。もともと樹状突起であった部分も、tau1抗体(軸索マーカー)陽性となり、MAP2(樹状突起マーカー)陰性となった。また、このように樹状突起から軸索が生じる場合には、樹状突起以外から軸索が生じる場合に比べてより長い時間がかかっていた。この結果は、発生中の神経細胞の細胞極性は体外に単離されることによって失われ、培養中に再形成されることを示している。
現代日本における諸差別と差別意識をめぐる社会学的研究

1.実証的研究による成果(1)東大阪市H地区の聞き取り調査により、部落解放運動によって勝ち取られてきた諸資源と、被差別者と共に闘おうという強固な人間関係が、「障害者解放センタ-」を作り、「作業所」運営を支さえていること、地域の人々の粘り強い行政交渉と人的ネットワ-クがあれば障害者の自立が可能であること、等が明らかになった。(2)セクシュアル・ハラスメントに関するアンケ-ト調査により、わが国においても、身体への接触や言葉によるいやがらせを中心に、多くの働く女性がセクシュアル・ハラスメントを経験していること、それは女性の身心に深刻な影響を与えているが、職場には被害を問題化しにくい構造があることが明らかになった。(3)被差別部落の聞き取りや確認・糾弾会のビデオ分析から、部落の女性が差別に覚る過程や、確認・糾弾会における差別する者とされる者との社会的・文化的関係性が明らかになった。2.理論的研究による成果(1)障害者の自立は、障害者と地域に生きる人々との対等な関係の上に創出されること、現在のような人間関係が変革されてはじめて可能であることが分った。(2)セクシュアル・ハラスメントの概念は、アメリカにおいては「対価型」と「環境型」に分けられるが、わが国においては両者は明確には区別しにくく、「地位利用型」とでも言えるものが主流である。セクシュアル・ハラスメントに関しては、男性と女性の認識のズレが本位的問題であることが明らかになった。(1)差別問題に迫る新たな社会学的分析枠組を創出するための研究会は全体、地区別グループ別の2つのレベルにおいて実施された。共同研究グループ全体では、合計4回研究会を開催し、これによって、各差別の共通性と差異性がある程度明らかになり、枠組設定のためには被差別者の特質、差別の意味づけ、差別-被差別の関係のダイナミズム等についての軸を組み合わせる必要があることが分かった。地区グループ別の研究は、次の様に行われた。東京グループ:諸差別の分類する枠組についての検討、障害者差別・部落差別・性差別それぞれの現状と特質についての検討を行い、次年度のグループ研究ののターゲットを、SEXUAL HARASSMENT(性的嫌がらせ)に関する実証研究に絞ることを決めた。関西グループ:障害者差別・部落差別の特質、諸差別の特質を分析する枠組等について検討し、次年度のグループ研究のターゲットを、障害者の自立をめぐるSUPPORTING NETWORKに絞ることを決めた。広島グループ:広島修道大学内において適宜研究会を開催し、確認糾弾会のビデオ分析、差別助長装置の作動メカニズムの分析等を行い、差別-被差別のダイナミズムについての基礎的理論を構成した。(2)各地区での調査としては、広島グループによる広島県、滋賀県等の被差別部落・部落解放運動の実態調査の他、鐘ケ江晴彦による各地の被差別部落の実態調査、山田富秋・鐘ケ江晴彦による宮崎・沖縄の精神病院の実態調査、桜井厚による奈良県小林部落の聞き取り調査、志村哲郎による九州の障害者自立生活運動の研究等が行われた。(3)学生を対象とするグループ・インタビュー、レポート分析は、専修大学と広島修道大学において実施した。(5)アンケート調査の準備は、計画変更に伴い、中止した。(1)全体研究会を平成元年10月に東京で実施し、各地区研究グル-プの研究実施状況を報告し合うとともに、差別問題に迫る新たな社会学的分析枠組み創出のための理論的検討を行った。(2)東京地区グル-プは10回、関西地区グル-プは4回、中国地区グル-プは5回の研究会を実施し、各地区グル-プの調査研究の準備や中間総括を行うとともに、それぞれが扱っている差別事象についての理論的検討を行った。(3)関西グル-プは平成元年9月と2年2月、3月に東大阪市蛇草地区において、平成元年9月に大牟田地区において、障害者の自立と地域援助ネットワ-クに関する聞き取り調査を実施した。

中国地区グル-プは平成元年5月と9月に愛媛県松山市及び伊予三島市周辺で、同年5月と8月に滋賀県野洲町で、被差別部落の聞き取り調査と地域「同和」教育の実態調査を実施した。(4)東京地区グル-プは、平成2年2月に、約2500名の女性を対象に、セクシュアル・ハラスメント経験方それへの対応、セクシュアル・ハラスメントの認知や意識を内容とする、郵送法によるアンケ-ト調査を実施し、約500票を回収した。なお、同調査の集計・分析は、調査実施が2月になってしまったため、平成2年度に持ち越した。(5)専修大学、大阪市立大学、広島修道大学において、平成元年5月2年1月にかけて、学生を対象とするグル-プ・インタヴュ-、レポ-ト分析を随時実施した。1.実証的研究による成果(1)東大阪市H地区の聞き取り調査により、部落解放運動によって勝ち取られてきた諸資源と、被差別者と共に闘おうという強固な人間関係が「障害者解放センタ-」を作り、「作業所」運営を支えていること、地域の人々の粘り強い行政交渉と人的ネットワ-クがあれば障害者の自立が可能であること、等が明らかになった。(2)セクシュアル・ハラスメントに関するアンケ-ト調査により、わが国においても、身体への接触や言葉によるいやがらせを中心に、多くの働く女性がセクシュアル・ハラスメントを経験していること,それは女性の身心に深刻な影響を与えているが、職場には被害を問題化しにくい構造があることが明らかになった。(3)被差別部落の聞き取りや確認・糾弾会のビデオ分析から、部落の女性が差別に覚る過程や、確認・糾弾会における差別する者とされる者との社会的・文化的関係性が明らかになった。2.理論的研究による成果(1)障害者の自立は、障害者と地域に生きる人々との対等な関係の上に創出されること、現在のような人間関係が変革されてはじめて可能であることが分った。(2)セクシュアル・ハラスメントの概念は、アメリカにおいては「対価型」と「環境型」に分けられるが、わが国においては両者は明確には区別しにくく、「地位利用型」とでも言えるものが主流である。セクシュアル・ハラスメントに関しては、男性と女性の認識のズレが本質的問題であることが明らかになった。(3)諸差別の共通の特性として、何が差別かの基準は被差別者の認識にしかないことが明らかになった。
超低線量4DシネCTによる心筋プリンシパルストレイン解析の開発と心不全への応用

平成30年度の主たる目標は、前年度に続き超低線量シネCTによる心筋principalストレイン解析ソフトウェアをカルガリー大学生物医学工学科と共同開発することであったが、解析ソフトウェアをプログラマーの助力なしに本学の研究グループ単独で解析できるような使いやすいユーザーインタフェースとするのに、当初予想よりも時間がかかっている。前年度に設置した4DシネCTデータ転送のための専用サーバによるカルガリー大学とのVPN接続を用いたデータ授受は問題なく動作しており、カルガリー大学との連携は良好である。平成30年度には心筋梗塞の既往歴があり壁運動異常を有する5症例を対象として心筋principalストレイン解析を実施し、画像解析ワークステーションの動作を確認し、心筋梗塞に伴う壁運動異常を心筋principalストレインの低下として検出できることを確認した。ただし、得られた心筋principalストレイン情報を視覚的に表示するのみならず、定量値として統計的に解析可能な形で記録する方法に関し研究開発が必要で、引き続きユーザーインタフェースや解析アルゴリズムの調整や改善をカルガリー大学と進めているところである。近日中に本学単独で心筋principalストレイン解析を実施できる環境が整う見込みである。本学にける局所壁運動異常や心不全がある症例の蓄積は順調に進んでいるため、カルガリー大学に解析データを送付することなく、学内でストレイン解析を完遂できる環境が整えば、スムーズに研究計画が進むものと考えている。解析ソフトウェアのユーザーインタフェースの開発の遅れから、解析アルゴリズムの調整が当初予定より遅れた。平成30年度にはかなりの進展を得られたものの、まだ本学単独で解析できるまでには開発が進んでいないため、「やや遅れている」とした。カルガリー大学での解析ソフトウェア調整が最終段階に来ており、近日中に本学で解析を完遂できる環境が整う見込みである。整い次第、正常例、局所壁運動を有する例、心不全例を対象にprincipleストレイン解析を行っていく。平成29年度の主たる目標は超低線量シネCTによる心筋principalストレイン解析ソフトウェアをカルガリー大学生物医学工学科と共同開発することであった。そのため、まず匿名化した4DシネCTデータをカルガリー大学へ安全に転送できる専用サーバを設置しカルガリー大学とのVPN接続の構築を行った。また、画像転送を行うにあたり施設倫理委員会の承認を得た。また解析ソフトウェアの調整に必要となる通常線量と超低線量のシネ画像データの取得と解析前の画像処理を行った。心筋principalストレイン解析に用いる画像解析ワークステーション一式を準備し、カルガリー大学で開発中の解析ソフトウェアののインストールを行った。カルガリー大学では心筋principalストレイン解析ソフトウェアの開発の進捗は、概ね順調であるが、ユーザーインタフェース部分の開発が当初の予想よりも遅れていて、現在のところ三重大学の画像解析ワークステーションでは、シネCT解析の半ばまでしか進めることができず、途中経過のデータをカルガリーへ送付しないと解析を完了できない。このような制約から解析アルゴリズムの調整に遅れが生じている。当初の見込みでは心筋梗塞等による局所的な壁運動異常がprincipalストレインの異常として検出できることを確認し、必要な調整を行うことまでを目標としたが、これはまだ達成できておらず、平成30年度に引き続きソフトウェアの調整を行っていくことになる。一方、局所的な壁運動異常がある画像データなどの収集は順調に進展しており、三重大学内でストレイン解析を完遂できる環境が整えば、スムーズに研究計画を進められる状況にある。解析ソフトウェアのユーザーインタフェースの開発の遅れから、解析アルゴリズムの調整が当初予定よりやや遅れているが、その他の部分に関しては概ね順調に進展している。ユーザーインタフェースを完成させ、解析アルゴリズムの調整を急ぐ。そのためにはカルガリー大学との定期的なカンファレンスを実施するなどして、緊密な連携のもとに研究を推進していく。

整い次第、正常例、局所壁運動を有する例、心不全例を対象にprincipleストレイン解析を行っていく。サーバーシステム構築を当初見込みよりも安価に実施することができたために次年度使用額が生じたが、これはサーバーシステム並びに画像解析ワークステーションの拡張やメンテナンスに充当する予定である。初年度にサーバーシステム構築を当初見込みよりも安価に実施することができたために生じた次年度使用額分が残った形である。これはサーバーシステム並びに画像解析ワークステーションの拡張やメンテナンスに充当する予定である。
大学におけるオナーズ・プログラムの開発研究

本研究は、(1)アメリカの大学におけるオナーズ・プログラム(honors program)の導入過程及び歴史的発達過程を明らかにするとともに、(2)わが国の大学への導入・実践の可能性及びその諸条件を提言することを目的とした。本研究によって得られた知見は、次のようにまとめられる。1.選択制や単位制度を世界最初に開発したアメリカの大学では、量的システムの弱点を補強するためにオナーズコースを導入し、優秀な学生のための教授内容・方法の改善を図った。2.このオナーズコースは、当初から大学によって多種多様な形態で実践されていたが、その実践形態は大きく次の二つに分類できるものであった。一つは、23の通常のコース(科目)が免除される「不完全タイプ」であり、二つは、大部分のコースが免除されオナーズ試験が課せられる「完全タイプ」である。3.今日多くの大学で実践されているオナーズ・プログラムは、初期の形態とはやや異なり、通常のコースとは別に固有のコースを設けたり、プロジェクト方式のコースを設けたりする大学もみられる。また、ハイスクールと大学のアーティキュレーション(接続)の改善に寄与し、1年次プログラムや下級年次プログラムといった移行の円滑を図るプログラムと結びつける場合もある。4.オナーズ・プログラムの実践は、大学間というより領域や専門分野において著しい差異があり、それぞれの特性に応じた多様な形態が可能である。わが国の場合、飛び入学という特別措置的なシステムの中に類似したものがみられる、入試制度の多様化への対応ではなく、教育プログラムやカリキュラムの編成あるいは教授法の改善の中で導入される必要がある。本研究は、アメリカの大学におけるオナーズ・プログラム(honors program)の導入過程および歴史的発達過程を明らかにするとともに、わが国の大学への導入・実践の可能性およびその諸条件を提言することを目的とし、本年度はとくにアメリカでの歴史的発達と現状を明らかにした。1.アメリカのオナーズコースは、選択制や単位制度の弱点を補強し、独立学習方式とともにより優秀な学生により多くの厳しい教授内容を与えるための解決策として採用された。2.オナーズコースは、初期には大学によって多様な形態で実践されていたが、大きく(1)23の通常のコースが免除される不完全タイプと、(2)大部分のコースが免除されオナーズ試験が課せられる完全タイプの二つがあった。3.オナーズコース実践にはかなりの成功事例があり、全体として優秀な学生に対する最も効果的な教育システムとして定着・発達することになった。4.今日のオナーズ・プログラムは、初期の形態とはやや異なり、通常のコースとは別の固有のコースを設けたり、プロジェクト方式のコースを設けたりする大学もある。また、ハイスクールと大学とのアーティキュレーションの改善に寄与し、1年次プログラムや下級年次プログラムといった移行の円滑を図るプログラムと結びつける場合もみられる。5.オナーズ・プログラムの多様な実践は、大学間というより領域や専門分野において著しいことが明らかになった。

3.今日多くの大学で実践されているオナーズ・プログラムは、初期の形態とはやや異なり、通常のコースとは別に固有のコースを設けたり、プロジェクト方式のコースを設けたりする大学もみられる。また、ハイスクールと大学のアーティキュレーション(接続)の改善に寄与し、1年次プログラムや下級年次プログラムといった移行の円滑を図るプログラムと結びつける場合もある。4.オナーズ・プログラムの実践は、大学間というより領域や専門分野において著しい差異があり、それぞれの特性に応じた多様な形態が可能である。わが国の場合、飛び入学という特別措置的なシステムの中に類似したものがみられる、入試制度の多様化への対応ではなく、教育プログラムやカリキュラムの編成あるいは教授法の改善の中で導入される必要がある。
GAを援用した飼料の多目的配合設計シミュレータの開発

生物の進化のプロセスとその機能をコンピュータソフトウエア上で模倣した遺伝的アルゴリズム(GA)を家畜飼料の配合設計に拡張援用することとし、牛肥育用、豚肥育用、成鶏用の各飼料の総合的な同時最適配合設計を実現する多目的遺伝的アルゴリズム(MOGA)配合設計シミュレータの開発に関する研究を行った。共通飼料原料として、コーン、マイロ、脱脂米ヌカなど12品目、また栄養組成および栄養価の指標として粗タンパク質、可消化粗タンパク質、可消化養分総量など6項目を選択抽出する一方、開発したMOGA配合設計シミュレータの機能の確認を目的とした配合設計シミュレーションを行った。得られた主な研究成果は次の通りである。1)複数配合飼料の同時配合設計において、飼料原料の配合率や栄養成分の含有率などの制約条件を満たしつつ、各配合飼料コストの同時最小化を可能とする基本的なMOGA配合設計シミュレータを開発した。2)特定の飼料原料の飼料毎の使用量に固定制限がある同時配合設計において、本研究の,MOGAは使用原料の制約条件を満たすとともに、不足する栄養分を補うよう他の安価な原料の配合率を増加させる配合結果を示し,配合条件に柔軟な対応が可能な設計手法で、ある事が明らかになった。3)特定の飼料原料の使用量に関して飼料間で取り合いを認める同時配合設計において、本研究のMOGAは原料の取り合いを生じさせる事により、当該原料の使用量に固定制限を加える設計に比べ、約1.05%のコスト削減効果を示す一方、複数飼料の各飼料原料コストの同時最小化に向け有効な設計手法であることが明らかとなった。生物の進化のプロセスとその機能をコンピュータソフトウエア上で模倣した遺伝的アルゴリズム(GA)を家畜飼料の配合設計に援用する研究において、一種の銘柄飼料の配合コストの最小化のみを目的とした単純な最適配合設計に留まらず、複数銘柄飼料の総合的な同時最適配合設計を実現する多目的遺伝的アルゴリズム配合設計シミュレータの開発に関する基礎研究を行った。すなわち、肉牛肥育用、豚肥育用、成鶏用の各飼料の同時最適配合設計を行うこととし、共通飼料原料としてコーン、マイロ、脱脂米ヌカなど12品目、また栄養組成および栄養価の指標として粗タンパク質、可消化粗タンパク質、可消化養分総量など6項目を選択抽出するとともに、配分する飼料原料の全体数量に制約がある場合、個別銘柄への飼料原料の理想的な配分をも考慮した同時最適配合設計を実現するシミュレータのプログラム開発を行った。本年度は昨年度に開発した基本的なMOGA配合設計シミュレータの機能を確認するために、様々な条件の下でのシミュレーションを行い、実用シミュレータの開発に向けた知見の蓄積を行った。1)特定の飼料原料の飼料毎の使用量に固定制限がある同時配合設計において、本研究のMOGAは使用原料の制約条件を満たすとともに、不足する栄養分を補うよう他の安価な原料の配合率を増加させる配合結果を示し、配合条件に柔軟な対応が可能な設計手法である事が明らかになった。2)特定の飼料原料の使用量に関して飼料間で取り合いを認める同時配合設計において、本研究のMOGAは原料の取り合いを生じさせる事により、当該原料の使用量に固定制限を加える設計に比べ、約1.05%のコスト削減効果を示す一方、複数飼料の各飼料原料コストの同時最小化に向け有効な設計手法であることが明らかとなった。
混合系生物膜内の硝化菌と他栄養性細菌の競合に関する研究

本年度は前処理なしで生物膜を膜深さ方向に10-50μm間隔でスライスできるマイクロスライサ-^<TM>を用いて次の3点、(1)細菌密度分布と生物膜の処理特性の関係、(2)流入基質C:N比の硝化菌密度分布に与える影響、(3)In Situでの細菌活性密度分布の測定、について検討した。その結果以下のような知見が得られた。(1)細菌密度分布と生物膜の処理特性の関係生物膜内の全硝化細菌数は同じであっても、膜深さ方向の密度分布が異なれば生物膜へのアンモニアfluxが異なる結果を得た。つまり硝化細菌が膜深部に優占的に存在する場合(例えば有機物負荷が高い場合、C:N=1.5)のアンモニアfluxは生物膜全体に一様に分布する場合(例えばC:N=0,0.25)に比べて約25%低い値を示した。この結果より生物膜の基質消費速度などの動力学的係数を正確に求めるためには、生物膜内の菌体量のみでなくその膜深さ方向の密度分布も測定しなければならないと考えられる。(2)流入基質C:N比の硝化菌密度分布に与える影響流入基質C:N=1.5の場合、硝化細菌は膜深部に優占的に存在し膜表面では深部の1/100-1/1000程度しか存在しておらず膜深さ方向に険しい密度勾配を形成した。一方、C:N=0,0.25の場合においては、C:N=1.5で見られたような膜深さ方向の密度勾配は存在せず、生物膜全体に一様に分布していた。この結果からC:N=1.5の場合には、硝化細菌と他栄養性細菌が溶存酸素と空間をめぐって競合し、増殖速度の遅い硝化細菌は生物膜表面では存在することができず膜深部のみに存在可能であることが明らかとなった。(3)In Situでの細菌活性密度分布の測定テトラゾリウム塩還元法を用いて生物膜内の細菌活性密度分布を測定した。生物膜表面では活性菌は全細菌数の35±13%であり、膜深さ方向に徐々に減少し膜深部では15±4%となった。故に生物膜内には多くの不活性細菌が存在することが明らかとなった。