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符号化変調方式を用いたソフトウェア無線通信の実現に関する研究

本研究では簡易な構造で高能率,高品質な通信ができるSDR端末を実現することが目的である.そのために平成19年度には端末の構造を複雑にしない高能率,高品質SDRシステムの提案を行う.そして検証の結果を論文としてまとめ,同時に今後の課題についても明らかにすることを行った.移動通信環境における特性向上は重要な要素であることから,無線LANなどで用いられているマルチキャリア伝送方式の適用を検討した.ウェーブレット変換は主に加算演算で実現できるため,ソフトウェア無線端末への適用性が高いことを踏まえ,ウェーブレット変調方式の伝送手法についての検討を行い,有効性を明らかにした.また符号化変調方式を拡張し,簡易な構成で適応伝送が行えるマルチモードブロック符号化変調方式の検討を行い,シミュレーション上でその有効性を明らかにした.これにより伝搬環境が変化しても,受信SDR端末がビタビ復号を行うだけで高品質のマルチモード通信ができるシステムを実現することが可能となることが明らかになった.さらに複数のユーザの収容を踏まえ,CDMA化によるユーザ多重時の品質向上について引き続き検討し,移動通信環境において既存の拡散符号よりも優れた伝送系を実現した.また簡易な構成で利得の大きいターボ符号についても検討を加え,ソフトウェア無線端末への導入を念頭に置きつつその有効性を検討した.以上により適用範囲の広く,計算量を抑えたSDR上への実装が可能な高能率高品質通信方式の確立が実現された.これらの得られた結果は,2件の論文誌に掲載され,2件の国際会議において発表された.本研究では簡易な構造で高能率,高品質な通信ができるソフトウェア無線端末を実現することが目的であり,本年はその中の一方向マルチモード伝送のための伝送手法の設計を行った.具体的にはウエーブレット変調方式の適用,CDMA伝送への適用,移動通信へのブロック符号の適用である.簡易なソフトウェア無線手法は機能が制限される移動端末などへの適用が効果的であるため,移動無線通信環境での特性向上は重要な要素である.そこで,移動無線通信に用いられるOFDM伝送よりも優れた性能を示すウエーブレット変調を適用した場合の特性改善に関する解析を行い,その特徴を明らかにした.これによってソフトウェア無線端末へのウェーブレット変調の適用が有効であることが分かった.さらにこの手法は電力線通信環境おいても優れた性能を示すことが分かったため,有線伝送のユーザ端末への拡張なども見込まれることが分かった.次にCDMA伝送に関する検討を行った.CDMAの拡散符号をマルチモードの多重伝送に用いる一方向多重適応伝送手法を提案し,複数のユーザが通信を行う場合でも,伝搬環境に応じたマルチモード伝送が実現できることを解析した.これによりCDMA移動端末への適用の可能性を示した.さらにブロック符号のターボ等化手法の検討も行った.移動通信のマルチパス干渉に対しターボ等化は極めた良好な等化特性を示すためブロック符号の伝送に対しターボ等化を適用した.この結果従来のものより計算量を抑えつつ良好な特性を示すことが分かり,本研究の簡易なマルチモード端末への適応性が高いことが分かった.また実験系の整備を行った.予算の関係により既存の信号発生器への追加設備の購入へ変更し,信号発生器へのソフトウェアの導入を行った.これにより任意の信号が発生できるようになったため,基礎信号発生実験を行い送信信号の発生を確認した.以上のように今年度はマルチモード伝送のための伝送手法の設計を主に行った.簡易な構造で高能率・高品質な通信ができるソフトウェア無線端末を実現するために,今年度はソフトウェア無線伝送に適した方式の検討を引き続き行い,新たな方式提案を行った.簡易なソフトウェア無線手法は機能が制限される移動端末などへの適用が効果的であるため,移動無線通信環境での特性向上は重要な要素であることから,無線LANなどで用いられているOFDM方式の適用が有効と考えられた.そこでOFDM方式に適した伝搬路推定・補償方式についての提案を行い,既存の伝搬路補償手法よりも優れた特性を持つことを示した.この手法は高速フーリエ変換(FFT)を利用するため既存のFFTチップを使用でき,実装に対して親和性が高い.また同時にOFDMの発展形であるウェーブレット変調について,移動通信における特性改善手法を提案した.ウェーブレット変換は主に加算演算で実現できるため,ソフトウェア無線端末への適用性が高い.さらに複数のユーザの収容を踏まえ,CDMA化を図る検討を行った.CDMAによるユーザ多重時の品質を左右する拡散符号について改良を行い,移動通信環境において既存の拡散符号よりも優れた符号を生成した.また将来的なソフトウェア無線端末の計算能力向上を前提として,秘匿性を大幅に向上しつつ伝送特性を向上させるカオス符号化変調方式を提案し,その特性を解析した.そして実際の双方向通信時におけるどちらかの端末の処理量を軽減させることについて検討を行い,フィードバック量の少ない高精度な伝搬路情報事前付加型の複数アンテナ送信手法についての提案を行った.以上のように,本年度はソフトウェア無線実現において応用性の高いいくつかの手法についての検討を行い,シミュレーションによってその特性を評価した.本研究では簡易な構造で高能率,高品質な通信ができるSDR端末を実現することが目的である.そのために平成19年度には端末の構造を複雑にしない高能率,高品質SDRシステムの提案を行う.そして検証の結果を論文としてまとめ,同時に今後の課題についても明らかにすることを行った.移動通信環境における特性向上は重要な要素であることから,無線LANなどで用いられているマルチキャリア伝送方式の適用を検討した.

ウェーブレット変換は主に加算演算で実現できるため,ソフトウェア無線端末への適用性が高いことを踏まえ,ウェーブレット変調方式の伝送手法についての検討を行い,有効性を明らかにした.また符号化変調方式を拡張し,簡易な構成で適応伝送が行えるマルチモードブロック符号化変調方式の検討を行い,シミュレーション上でその有効性を明らかにした.これにより伝搬環境が変化しても,受信SDR端末がビタビ復号を行うだけで高品質のマルチモード通信ができるシステムを実現することが可能となることが明らかになった.さらに複数のユーザの収容を踏まえ,CDMA化によるユーザ多重時の品質向上について引き続き検討し,移動通信環境において既存の拡散符号よりも優れた伝送系を実現した.また簡易な構成で利得の大きいターボ符号についても検討を加え,ソフトウェア無線端末への導入を念頭に置きつつその有効性を検討した.以上により適用範囲の広く,計算量を抑えたSDR上への実装が可能な高能率高品質通信方式の確立が実現された.これらの得られた結果は,2件の論文誌に掲載され,2件の国際会議において発表された.
高圧キセノンガスを用いたガンマ線スペクトロメータ

当初の研究分担者の増田公明氏が名古屋大学に移動し、この研究は柴村英道と長谷部信行氏(現:早稲田大学理工学総合研究所)で行うことになった。また、長谷部氏は平成10年9月に早稲田大学に移動して来た。さらに柴村の所属の短期大学が平成11年4月に浦和市から越谷市に移転した。平成10年後半から移転作業のため短期大学での実験が不自由になったことなどのため、平成10年後半からは実験の拠点を早稲田大学に移した。実験装置として、ステンレス厚肉容器に納めた平行平板型グリッド付き電離箱を製作した。当初は実用化に重点を置き薄肉容器の同軸型電離箱を予定していた。しかし、当時検討していた月探査計画では高圧キセノン電離箱を使用しない見込みとなったため基礎実験に重点を置くことにした。そこで、電子の移動速度、拡散など基礎的な特性の取得のために電場の均質性に優れた平行平板型に変更し、またより高い圧力のキセノンでの実験に備えて容器の耐圧をあげるため厚肉容器を採用した。低雑音電荷有感型プリアンプについては、仕様を決定しメーカーに特注して製作した。その雑音性能は、無負荷ノイズは約350電子程度で、40pFの負荷をつけた状態でもノイズは約500電子以下と良好であった。年度内にはガス純化装置、真空システムの整備を行い2極電離箱として電離箱の動作確認を行い、電子の移動速度が測定できることを確認した。この装置を用いて、高圧キセノン、高圧キセノン-ヘリウム混合ガス中での電子の移動速度、拡散係数の実験を行った。移動速度の研究成果はJJAP誌の2003年1月号に掲載される予定である。本研究の目的は、高密度キセノン(HPXe)電離箱を製作し、ガンマ線た対する波高、エネルギー分解能等の特性を研究すること、この結果から希ガス液体のエネルギー分解能決定の機構を明らかにするための手がかりを得ること、及び、HPXe電離箱の高温、高放射線の悪条件下でのガンマ線検出器としての性能を確認することである。このため本年度は装置の設計、製作を行ない、測定のための回路系、温度制御システムを整備した。はじめに、ガンマ線の測定データを解析するためのソフトウェア等を準備し、ゲルマニウムガンマ線検出器を例とした計算なども行い、検出器の最適化設計について検討した。また、柴村と長谷部はロシア、モスクワ物理工学大学にDmitrenko教授を訪問し、高圧キセノン検出器の設計等について議論した。この結果今後研究を進める上で教授の協力を得ることになった。なおこの旅費は他所から調達した。電離箱は円筒型とし、中心にコレクタ、外周にカソードを置き、コレクタの周辺を遮蔽用のグリツドで囲むものとした。電離箱容器の素材としては当初チタンを予定していたが、ステンレススチールセもナ分な性能を発揮できる見通しが得られたのでステンレススチールを採用した。この電離箱についてはロシア、モスクワ物理工学大学のDmitrenko教授から中心的なパ-ツの提供を受け、これをもとに組立を行った。エネルギ分解能向上のために重要な低雑音前置増幅器は愛媛大学で長谷部が設計した。また、キセノンガスは市販の高純度のものをさらに純化して使用する必要があり、このために超高真空のシステムとするが、純化装置などの準備はほぼ完了した。本年度は測定回路系の整備、温度制御システム等に重点を置いて研究費を使用した。

本研究は、高密度キセノン(HPXe)電離箱を製作し、ガンマ線に対する波高、エネルギー分解能等の特性を研究すること、この結果から希ガス液体のエネルギー分解能決定の機構を明らかにするための手がかりを得ること、及び、HPXe電離箱の高温、高放射線の悪条件下でのガンマ線検出器としての性能を確認することを目的としている。このため昨年度は装置の設計、製作を行ない、測定のための回路系、温度制御システムを整備した。今年度は装置の改良を行い、さらに平行平板型の電箱の研究も目指すこととした。また、将来の水星探査計画、月探査計画のためのHPXe電離箱の提案も行ってきた。埼玉県立衛生短期大学がH.11年3月に移転すること、研究分担者の長谷部が9月に愛媛大学から早稲田大学に移動したこと等のため、当面の研究拠点を早稲田大学に移動することにした。そのため真空排気装置とガス純化装置を埼玉県立衛生短期大学から早稲田大学に移動した。また高圧に耐えるよう電圧導入端子を改めて設計・製作した。本年度の予算は主としてセラミック製の高圧用の部品購入と長谷部(当時愛媛大学)の埼玉県立衛生短期大学への打ち合わせ旅費にあてた。また前値増幅器の性能のテストなど予備テストも行った。この増幅器は100pF程度の負荷をつけた状態での雑音が電子400相当以下であり、性能は満足なものであった。
過疎地域における神社神道の変容に関する宗教社会学的調査研究

平成30年度は、前年度に実施した調査票調査の本調査の結果をもとに構築した過疎地域神社のモデル(パターン化)の検証および本課題研究で得られた知見(地域と神社の基礎データ、調査対象神社の概要)の整理を行った。また、3年間の研究成果を報告書としてまとめた。具体的な実施状況については、まず過疎地域神社のモデル構築の検証については、旧窪川町の神社関係者および地域住民を含む氏子を対象に、2回に亘っての成果報告とその後の複数回の意見交換を通じて、持続可能性についての議論を行った。調査結果を公開することによって、地域内の各集落と神社の置かれている状況を客観的に把握することができ、実際に今後の神社の護持運営にかかわる氏子にとって、調査研究の有効性が確認できた。また、神社関係者との意見交換で明らかとなった、限界集落における神社の状況についても、インタビュー調査を実施した。さらに、調査結果では、法人格を持たず、集落単位で祀られている神社が一定数あることを明らかにしたと同時に、少子・高齢化による担い手不足(後継者問題)や神社活動についての関連設問が少なかったことが課題として残った。これらの課題解決のための調査研究の計画についてはすでに検討を進めている。次に、課題研究に関する資料の整理については、調査対象地域の基本情報を整理し、データとしてまとめた。そのうえで、追加調査として、小規模神社かつ護持運営が困難な状況に置かれている集落神社の祭りに参加し、氏子を対象にしたインタビューを行った。また、各集落の神社データについても、神社関係者(神職・氏子)の協力を得て活動状況一覧を過去との変化を中心にまとめ、さらに地域の神職の協力を得て実際の103社ある神社に直接足を運び、境内の様子を撮影し、データとしてまとめた。以上のとおり、全般的に当初計画通りの研究を進捗させ、所期の成果を果たすことができた。平成27年度は、基礎データの収集および関連研究の整理を行いつつ、次年度実施予定の氏子(地域住民を含む)を対象にした調査票調査の予備調査(パイロット調査)を実施した。また、地域神社の多様な様相を包括的な概念でモデル(パターン化)構築を図るために、現地調査やインタビューなどを実施し、それをもとにして試案を作成した。具体的な実施状況については、まず郷土史などの文献収集および整理については、現地入りした時には必ず、高知県立図書館、四万十町役場、四万十町立図書館および民俗資料館のいずれかに立ち寄り、行政資料、郷土史、町史(誌)、民俗資料のうち、研究に関連する資料を収集し、PDF化して、他のデータと一緒に科研費専用に用意したハードディスクに保存した。次に、地域神社のパターン化構築については、旧窪川町に鎮座する103の神社(宗教法人)を把握するため、地域の神職の協力を得て、神社所在地の確認と現地視察(写真撮影)を行った。その際、代表者がすでに実施した神社実態調査で得られた基本情報をもとにしながら、データ更新も行った。また、地域の各神社の総代・氏子を対象に、神社の機能の変化過程や氏子意識を探るために実施したインタビュー調査では、地域の変容と高齢化する神社関係者による神社の維持・継承問題などを中心に聞き取りを行い、現在その音声はデータ化を進めている。次に、次年度に実施予定である氏子調査については、現地調査の際に、地域の神職や神社関係者との打ち合わせ、氏子への挨拶回りを行った。11月には高岡神社の秋祭り(例祭)に集まった氏子総代34名を対象に試作の調査票を用いて予備調査を実施し、回収した調査票は速やかに集計した。また、現地の調査協力者との間で連絡を取りながら調査票の修正を行った。申請段階の計画では、初年度にあたる2016年度に実施した現地調査や文献資料等の調査、および調査票調査の予備調査の蓄積を土台として、おおむね順調に進展した。また、インタビュー調査や各集落神社の現地視察に関しては、神職や神社関係者からの情報を収集するほか、その地域の住民のみならず、他の地域住民との情報交換にも注力した。ただ、103の神社を対象にしていることから、研究代表者が一人で一度に視察できる数が限られており、未実施の神社については次年度以降に持ち越すことになった。この点については2017年度に継続して実施する予定である。なお、部分的ではあるが、得られた結果は速やかにデータ化し、多方面の研究者・関係者からの意見を取り入れるために、研究成果を関連学会で報告することも実施できた。以上のとおり、2016年度については、次年度の2017年度に向けた作業を十分に展開することができたと思われる。平成29年度は、前年度における基礎データの収集と関連研究の整理および昨年度に実施した氏子(地域住民を含む)を対象にした調査票調査の予備調査(パイロット調査)の結果を踏まえ、本調査を実施した。また、昨年度に引き続き、資料収集および地域調査でのインタビューを行う一方で、過疎地域神社のモデル(パターン化)構築を試みた。具体的な実施状況については、まず地域および神社に関する史資料の収集と、地域と神社の各関係者(役場の職員、学校関係者、神職・氏子・総代などの神社関係者)を対象にしたインタビュー調査と意見交換を行った。得られた資料はすべてPDF化して、音声データは研究協力者とともに文字起こしを行い、内容分析を進めている。また、データは科研費専用に用意したパソコン(ハードディスク)に保存している。

次に、地域神社のパターン化構築については、昨年度に作成した試案を、地域と神社関係者より得られた知見を参考にして加筆修正を行った。また、昨年度に続き、旧窪川町に鎮座する103の神社(宗教法人)を把握するため、地域の神職の協力を得て、神社所在地の確認と現地視察(写真撮影)を行った。次に、本年度に実施した氏子調査については、7月から11月にかけて旧窪川町の実質・祭礼氏子500名を対象に調査票調査を実施し、回収した430調査票は速やかに単純集計を行い、現在クロス集計などによる分析を進めている。以上のとおり、全般的に当初計画通りの研究を進捗させ、所期の成果を果たすことができた。課題研究の二年目として、現地調査や文献資料等の調査、および調査票調査の本調査を実施し、ほぼ順調に進められた。また、一部においては予想以上の成果が見られた。平成30年度は、前年度に実施した調査票調査の本調査の結果をもとに構築した過疎地域神社のモデル(パターン化)の検証および本課題研究で得られた知見(地域と神社の基礎データ、調査対象神社の概要)の整理を行った。また、3年間の研究成果を報告書としてまとめた。具体的な実施状況については、まず過疎地域神社のモデル構築の検証については、旧窪川町の神社関係者および地域住民を含む氏子を対象に、2回に亘っての成果報告とその後の複数回の意見交換を通じて、持続可能性についての議論を行った。調査結果を公開することによって、地域内の各集落と神社の置かれている状況を客観的に把握することができ、実際に今後の神社の護持運営にかかわる氏子にとって、調査研究の有効性が確認できた。また、神社関係者との意見交換で明らかとなった、限界集落における神社の状況についても、インタビュー調査を実施した。さらに、調査結果では、法人格を持たず、集落単位で祀られている神社が一定数あることを明らかにしたと同時に、少子・高齢化による担い手不足(後継者問題)や神社活動についての関連設問が少なかったことが課題として残った。これらの課題解決のための調査研究の計画についてはすでに検討を進めている。次に、課題研究に関する資料の整理については、調査対象地域の基本情報を整理し、データとしてまとめた。そのうえで、追加調査として、小規模神社かつ護持運営が困難な状況に置かれている集落神社の祭りに参加し、氏子を対象にしたインタビューを行った。また、各集落の神社データについても、神社関係者(神職・氏子)の協力を得て活動状況一覧を過去との変化を中心にまとめ、さらに地域の神職の協力を得て実際の103社ある神社に直接足を運び、境内の様子を撮影し、データとしてまとめた。平成27年度に引き続き、文献資料を収集・整理しつつ、旧窪川町内の集落と神社の特徴を把握するための現地調査を実施する。とくに、地域の神職や氏子総代の協力を得ながら神社所在地の確認と現地視察を実施し、合わせて氏子を対象にしたインタビュー調査も実施する。具体的な調査事例としては、町の中心部から比較的に離れている中山間地域の小規模集落(限界集落を含む)と神社を対象に、現状を含め地域の変容と高齢化する神社関係者による神社の維持・継承の問題などを視野に入れて調査研究する。
パッチダイナミクス理論を用いた農村緑地の多様性維持機構の解明

農村緑地の多様性維持機構を解明するため、第一に、植物を対象に人為的管理の停滞による生息適地の減少(生息地の孤立化と均質化)と移動分散の制限による影響を組み込んだ個体群分布の変動モデルを作成した。そして、パッチ型分布の農村緑地の事例としてつくば市周辺農村地域をとりあげ、モデルによる計算結果と現地調査結果を比較した。モデルによる計算結果は、分散能力の低い陽樹的な林床種が、生息地の分布が大規模集中型から小規模分散型へと変化し、しかも人為的な管理が停滞したランドスケープでは、存続できなくなることを示していた。この結果は、現地での植生調査によって明らかにした対象種の分布傾向と概ね一致していた。こうしたモデルをもとに、実際のランドスケープ変化に即して、パッチ型分布の農村緑地における生物群集の変動を予測、評価することが可能である。第二に、コリド-型分布の農村緑地の事例として帯広市近郊農村地域をとりあげ、孤立したパッチをつなぐ生物の移動経路(コリド-)としての帯状植生の役割を検討した。チョウセンゴヨウ(Pinus koraiensis)とその種子を貯食散布するエゾリス(Sciurus vulgaris or entis)の関係に着目し、帯状樹林におけるチョウセンゴヨウの実生および稚樹の分布を調査解析した結果から、1)エゾリスが帯状樹林林床を種子の貯食場所として利用していること、2)帯状樹林がエゾリスの移動経路として機能する可能性が高いこと、3)それらにより帯状樹林がエゾリスによって散布される植物の分布を拡大する経路としての機能を有していること、4)そうした機能を保障するには、帯状樹林の林床植生の質およびパッチとコリド-の結説部分の環境について配慮が必要なこと、などを明らかにした。農村のランドスケープの基本的な構造を、1)生物群集が主にパッチ状に分布する場合(パッチ分布型)と、2)生物群集が主に帯状に連続して分布する場合(コリド-分布型)とにわけ、それぞれについて、多様性維持機構を解明するための生物群集のストック・フロー図の推定方法を検討した。研究実績の概要は以下のようである。1)パッチ型分布の農村緑地の事例として、つくば市周辺の平地林をとりあげ、移動力の弱い種(林内生育型で風散布型の植物)を例に、ストック・フローを推定するモデルを試作した。人為的な攪乱(周期的な伐採・林床管理)の頻度は、種の移動能力や群集内での生育特性との関係から、生物群集のストック・フローに影響を与える重要な要因となることが明らかになった。2)コリド-型分布の農村緑地の事例として、帯広市の河辺植生帯・防風保安林・耕地防風林をとりあげ、現地調査およびヒアリング調査から、植物と動物の相互関係を背景に動植物の移動・交換の範囲を推定するための基礎資料を収集した。コリド-型分布における種の移動・交換について、指標群を抽出することができた。これによって、帯状分布の生物群集を主体とする農村緑地についても、パッチダイナミクス理論を援用して、多様性維持機構に接近することが可能となった。

こうしたモデルをもとに、実際のランドスケープ変化に即して、パッチ型分布の農村緑地における生物群集の変動を予測、評価することが可能である。第二に、コリド-型分布の農村緑地の事例として帯広市近郊農村地域をとりあげ、独立したパッチをつなぐ生物の移動経路(コリド-)としての帯状植生の役割を検討した。チョウセンゴヨウ(Pinus Koraiensis)とその種子を貯食散布するエゾリス(Sciurus vulgaris orientis)の関係に着目し、帯状樹林におけるチョウセンゴヨウの実生および稚樹の分布を調査解析した結果から、1)エゾリスが帯状樹林林床を種子の貯子の貯食場所として利用していること、2)帯状樹林がエゾリスの移動経路として機能する可能性が高いこと、3)それらにより帯状樹林がエゾリスによって散布される植物の分布を拡大する経路としての機能を有していること、4)そうした機能を保障するには、帯状樹林の林床植生の質およびパッチとコリド-の結説部分の環境について配慮が必要なこと、などを明らかにした。
小児用人工血管の開発-口径拡大の多段階化と治癒過程の検討

小児用人工血管で口径拡大可能な人工血管を開発してきた。それは平織りの人工血管で強度の強いポリエステル繊維を強度の弱いポリエステル繊維の周囲に螺旋状に巻き、人工血管の横糸となし植え込まれた人工血管口径が小児の成長のため相対的に小さくなれば経皮的血管形成術で弱いポリエステル繊維を切断するというものである。そして以前より雑種成犬の胸部大動脈に移植し、口径6mmのものが9mmに拡大されることを確認してきた。今回は植え込み期間の延長により肉芽組織がつよくなり、人工血管の治癒過程が進み難くなった人工血管でも拡大可能かどうかを検討した。平成9年にはこの人工血管を雑種成犬の胸部大動脈に移植した(n=10)。6か月以上経た後移植人工血管を摘出し、組織学的に新生内膜と治癒の進行について検討を加えた。最長18ヶ月の移植モデルでも、人工血管繊維の劣化による口径の自然拡張は認めず、経皮的血管形成術で口径拡大が可能であった。また拡張後に仮性動脈瘤形成など、人工血管の劣化を示唆する所見は無かった。以上の様に長期移植後においても安全に口径を拡張できる人工血管が開発できた。この人工血管を小児の血行再建に使用すれば、PTA手技による口径拡大により、反復手術を回避しうる可能性があると考えられた。小児用の人工血管で口径拡大可能な人工血管を開発してきた。それは平織りの人工血管で強度の強いポリエステル繊維を強度の弱いポリエステル繊維の周囲に螺旋状に巻き人工血管の横糸となし植え込まれた人工血管の口径が小児の成長のため相対的に小さくなれば経皮的血管形成術で弱いポリエステル繊維を切断するというものである。そして以前より雑種成犬の胸部大動脈に置換移植し口径8mmのものが14mmに拡大されることを確認してきた。このたびは実際に小児に植え込まれた年数により肉芽組織が強くなり人工血管の治癒過程が進み硬くなっだ人工血管でも拡大可能かどうかを検討した。平成9年度はこの人工血管を雑種成犬の胸部大動脈に置換移植した(n=10)。そして6ヶ月以上経た後移植人工血管を摘出し、組織学的に新生内膜の厚さおよび治癒の進行の程度を検討を加えた。また同時に移植後6ヶ月以上経た本人工血管にたいして血管経皮的血管形成(PTCA)を施行し口径が拡張したことを確認した。そしてさらに6ヶ月以上後にその人工血管の生体組織学的検討およびポリエステル繊維の断裂の変化を検討を行うべく計画中である。このたびは実際の小児に植え込まれた年数により肉芽組織が強くなり人工血管の治癒過程が進み硬くなっだ人工血管でも拡大可能かどうかを検討した。そしてさらに6ヶ月以上の人工血管の生体組織学的検討を終わり国内学会発表も終え海外学会に発表予定である。
最近の統合失調症治療薬の処方状況の変遷に関する遡及的調査検討

アリピプラゾールは、D2受容体パーシャルアゴニストという他の抗精神病薬とは異なる薬理学的特徴を持ち、統合失調症患者のQOLの改善に期待されている薬剤である。そこで、他剤からARPへの最適な切り替え法を確立することを目的とし、千葉大学医学部附属病院においてアリピプラゾールが採用された2006年9月から2007年8月までの1年間にアリピプラゾールが処方された精神神経科患者を対象にカルテによる処方調査・解析を行った。アリピプラゾールが処方された患者70例のうち、切り替えが完了した割合は24例で34.3%、中止となった割合は28例で40.0%だった。切り替え完了群24例中15例の62.5%が上乗せ法により切り替えが行われていた。切り替え完了群と中止群を比較すると、初回投与量、最大投与量に差は見られず、中止群においてもアリピプラゾールを充分量、充分期間使用されていた。切り替え完了群において、前治療薬の種類の違いにより切り替えに要する期間に差が生じていた。これは前治療薬とアリピプラゾールの受容体占有率の差により生じた結果と考えられ、前治療薬の種類により切り替え期間などを考慮する必要があることが示唆された。不眠・錐体外路症状などの副作用発現は18例で見られ、そのうち15例においてアリピプラゾールの投与が中止となっていたが、併用薬(抗パーキンソン薬、睡眠・睡眠補助薬、気分安定薬)の追加、増量は切り替え完了群と中止群で差は見らなかった。切り替え完了群において24例中5例で抗パーキンソン薬が減量あるいは中止となっており、適切な切り替えが行われることで併用薬を減量あるいは中止できる可能性が示唆された。
火花放電における火花チャネルのインピーダンス推定

初年度(平成30年度)は装置の選定と購入および設置をおこない,実験開始に向けた調整をおこなった。調整の結果,ほぼ計画通りの性能が発揮できることが確かめられた。得られた画像データから火花放電の進展具合や,火花チャネルの形状を把握できることがわかった。また,毎回同じ場所に放電するかどうかの検証もおこなえるようになったので,そのあたりも新たな付随テーマとして今後の実験で確かめてみる予定である。新装置での実験をおこなうためには,さらに放電用電極の作成が必要であり,現在装置に組み込むのに適した形状の電極を設計中である。まもなく,新装置を用いた予備実験がおこなえる段階になっている。一方,本研究の理論的な側面として,火花チャネルにおける火花抵抗の時間変化に対していずれの火花抵抗則を用いればよいかの検討を引き続きおこなった。現在はRompe-Weizel則とToepler則に注目しているが,1000V未満の充電電圧ではその火花定数が大きく変化すること,一方,1000V以上の充電電圧では火花定数がほぼ一定の値に収束することがわかった。しかし,いずれの火花抵抗則がより現実の火花放電に合っているかについてははっきりと結論付けられていない。この結果については,電気学会の論文誌や国際シンポジウムに投稿した。本年度(令和元年度)は新装置の結果とこれまでの結果を比較しながら,火花抵抗則の検証をさらに推し進める予定である。新しい実験装置の構築は予定通り進んでいる。このあと装置に組み込む電極が完成すれば,予定通り予備実験をおこなえる。一方,理論的な側面からは火花抵抗則の適合性について検証をおこなっているが,従来から提唱されている火花抵抗則は概ね適用可能であることがわかってきた。こちらの検討も順調に進んでいるため,ほぼ予定通りに研究を遂行できると考えている。実験装置については,今後放電用の電極を組み込み,予備実験をおこなう。得られた画像データから火花チャネルの形状を解析し,火花インピーダンスおよび火花抵抗の推定をおこないたい。また,理論的な側面として,従来の火花抵抗則を実験データと比較し,いずれの抵抗則が実際に合っているかを調べていく。さらには,毎回の放電画像から,放電経路と電解分布との関係性について統計的な調査をおこなう予定である。以上の実験等から得られた成果については2019年6月3-7日におこなわれる国際学会(EMC/Sappro2019)や2019年9月におこなわれる電気学会A部門大会にて発表予定である.また,電気学会A部門誌にフルペーパーとレターを投稿中であり,年度内の掲載を目指す.初年度(平成30年度)は装置の選定と購入および設置をおこない,実験開始に向けた調整をおこなった。以上の実験等から得られた成果については2019年6月3-7日におこなわれる国際学会(EMC/Sappro2019)や2019年9月におこなわれる電気学会A部門大会にて発表予定である.また,電気学会A部門誌にフルペーパーとレターを投稿中であり,年度内の掲載を目指す.装置購入や旅費で当初計画より若干安く済んだため35000円あまりの差額がでた。次年度はこれを主として成果発表のための旅費として使用予定である。
大脳皮質コラムの並列挙動の制御のための神経可塑機構の解明

動物が報酬を得ながら特定の行動を学習する神経機構とその数学的記述を考察した。未知の外界におかれた動物が報酬によって学習を実行できるためには、次の2つの機能をもつことが必要となる。(1)多様な試行を生成する機能。(2)報酬に基づいて試行の中から適切な行動を見出せる機能。これらの機能が視床ー視床下部ー大脳皮質系の神経回路によって実現されている可能性を示すために、神経解剖学および生理学デ-タに基づき、この系の神経回路の数理モデルを構築し、その計算機シミュレ-ションを行なった。脳は情報処理機械として次のような優れた特性をもつ。(1)構成素子としての神経細胞の応答時間が比較的長い(最短で数ミリ秒)にもかかわらず、充分な学習訓練によって23百ミリ秒の応答時間を実現できる。(2)ノイズや部分的破壊に対して強い頑健性をもつ。これらの特性が上記の神経系によって実現されていることを定量的に検証するために数理神経回路モデルを以下のように構築した。回路の各ノ-ドは同種の多数の細胞からなる神経細胞集団とする。各細胞の膜電位変化をHodgkinーHuxley回路で与え、細胞集団の入出力線維の興奮の空間平均を入出力変数とする。系のパラメ-タの値を生理学デ-タに基づいて設定したとき細胞集団は数ミリ秒の時間差を充分な頑健性をもって検知できることを示した。現在、上記の系の神経回路が各皮質コラムの興奮タイミングを数ミリ秒オ-ダ-で調節しながら全体として効率の良い並列演算をする機構として働くという仮説の下にその解析的証明および計算機シミュレ-ションを行なっている。
昆虫の超高感度性フェロモン受容を産み出す分子機構の解明

昆虫の超高感度な性フェロモン受容の分子機構の解明を目的とし、カイコガを対象として性フェロモン受容に関与することが報告されている性フェロモン受容体、フェロモン結合タンパク質、Sensory neuron membrane protein-1(SNMP1)の解析を行った。その結果、性フェロモン受容細胞の匂い応答特異性はフェロモン受容体のみによって決定していることを明らかにした。また、アフリカツメガエル卵母細胞発現系においてSNMP1がフェロモンへの応答を上昇させる作用があることを見出した。ガ類昆虫の超高感度な性フェロモン受容の分子機構の解明を目的に、カイコガオスを対象として性フェロモン受容に関与する性フェロモン受容体(BmOR1)、フェロモン結合タンパク質(BmPBP)、sensory neuron membrane protein-1(BmSNMP1)の解析を行った。まず、BmSNMP1遺伝子の性フェロモン受容細胞での発現を検証するために、in situhybridizationによりオス触角における発現細胞の同定を試みた。BmOR1またはPBPとの2重in situ hybridizationでは十分なシグナルが得られず、性フェロモン受容細胞での発現の確認にはいたらなかったものの、BmSNMP1遺伝子のみのhybridization実験において、触角の感覚上皮の細胞群で発現がみられ、嗅覚受容細胞での発現が推測された。つづいてBmSNMP1の機能解析を目的とし、BmOR1とBmOR2とBmSNMP1をアフリカツメガエル卵母細胞で共発現させ、性フェロモンに対する電気的応答の計測を行った。BmSNMP1の発現の有無で、応答閾値に有意な差異は認められず、少なくともアフリカツメガエル卵母細胞発現系においては、BmSNMP1単独では性フェロモンに対する応答感度上昇には十分でないことが示唆された。また、BmOR1と異なるリガンド特異性をもつコナガ性フェロモン受容体であるPxOR1,PxOR2をBmSNMP1と共発現させた卵母細胞において、PxOR1のリガンド特異性にBmSNMP1の発現の影響はみられなかったことから、BmSNMP1はリガンドの選択性に関与しないことが示唆された。並行して、3遺伝子のノックダウン系統の作出を試みたが、現在までに系統の樹立には至っておらず、来年度引き続き系統の樹立を行う計画である。本研究の成果に関連して、原著論文を1編(Mitsuno et al., 2008)、昆虫の嗅覚情報処理機構を考察した総説を1編(Kanzaki et al., 2008)発表した。また成果の一部は日本応用動物昆虫学会の学術会議において報告した。
コンクリートの物質透過性および劣化抵抗性の早期推定手法に関する研究

コンクリート構造物の耐久性設計の際,構造物に用いられるコンクリートの試験を行い,その結果を用いて設計することが望ましい.コンクリートの耐久性試験は,促進方法を用いたとしても,3ヶ月以上の期間を要する.とくに,水セメント比の小さいコンクリートにおいては,1年以上の長期にわたる時間が必要となり,時間をかけても検出限界以下であるなどして,適切な値を得ることが難しい場合もある.本研究では,JIS等で規格化されている方法では,半年以上の期間を必要とするような試験を,比較的短時間で実施可能な方法を検討する.中性化試験,塩化物イオン浸透性試験,凍結融解抵抗性試験を対象とする.コンクリート構造物の耐久性設計の際,構造物に用いられるコンクリートの試験を行い,その結果を用いて設計することが望ましい.コンクリートの耐久性試験は,促進方法を用いたとしても,3ヶ月以上の期間を要する.とくに,水セメント比の小さいコンクリートにおいては,1年以上の長期にわたる時間が必要となり,時間をかけても検出限界以下であるなどして,適切な値を得ることが難しい場合もある.本研究では,JIS等で規格化されている方法では,半年以上の期間を必要とするような試験を,比較的短時間で実施可能な方法を検討する.中性化試験,塩化物イオン浸透性試験,凍結融解抵抗性試験を対象とする.
スポーツ活動にともなう心理的ストレスの測定

スポーツ競技のコンディションに影響する心理的ストレスを評価する生化学的指標を選定し、各種ストレス刺激に対する動態をとらえた。これらの評価からスポーツ活動にともなう心理的ストレスの様相や強さを推測した。また、これらがスポーツ選手のための心理的ストレス指標として妥当かどうかを検証した。注目した指標は、唾液中のクロモグラニンA(Cg-A)とコルチゾール(Cortisol)であった。測定Iでは、一過性の2つのストレス課題(統制されたストレス刺激と試合前のストレス状態)を与えたときのストレス反応を、唾液成分、心拍反応、心理テスト(STAI)によって測定した。その結果、いずれの課題にも唾液中Cg-A、Cortisolは高値に変動したが、Cg-Aは暗算課題のような努力をともなうストレス刺激に敏感に反応し、競技パフォーマンスに影響するような試合前の心理的ストレス状態では、Cortisolが高い反応性を示した。測定IIでは、3週間の高地トレーニング合宿中のストレス反応を、唾液成分、心理テスト(2次元気分尺度)により追跡した。その結果、持久性機能のトレーニング効果が認められなかった選手の多くは、期間後半に疲労感を伴う快感情の低下とCg-A、Cortisolの高値が観察された。心理的ストレスの評価基準作成には至っていないが、2つの唾液成分はコンディションの弊害となる一過性および長期的な心理的ストレス反応を、HPA軸およびS/A系といったストレス反応系に対応して評価することができ、その後のパフォーマンス低下をある程度予測する機能を持つと示唆された。スポーツ競技のパフォーマンスに影響する心理的ストレスを測定する指標を選定し、その妥当性・信頼性を検証した。注目した指標は、唾液中のグラニン蛋白(クロモグラニンA)と糖質コルチコイド(コルチゾール)であり、大学生に対し2つのストレス課題(比較的統制されたストレス刺激とスポーツ競技の試合前におけるストレス状態)を与えたときのストレス反応を、唾液中物質、および心拍反応、心理テストによって測定し、両課題に対する各測定項目の変動と項目間の関係から検討した。測定結果から以下のような知見が得られた。1.唾液の採取は心拍測定や質問紙のような心理的負担が少なく、スポーツ選手のためのストレス測定に適していた。2.唾液中クロモグラニンA、コルチゾールとも暗算課題のような一過性のストレス刺激にうまく反応した。特に、クロモグラニンAは反応が極めて早く、個々のストレス刺激-反応の関係を求めるのが容易であった。3.競技パフォーマンスに影響するような試合前の強い心理的ストレスに対し、クロモグラニンA右コルチゾールも高い反応を示した。反応は暗算課題より著しく大きい値を示す場合が多く、競技ストレスの強い負荷強度を推測させた。4.唾液中物質の変動に対し、心電図RR間隔などの心拍反応に強い僕1係は認められなかったが、心理テストによる不安得点などの変化とは強い関係が認められた。クロモグラニンAは強い運動ストレスには反応しないとされており、この研究で交感神経系の興奮を推測するようなストレス反応をうまく評価できる可能性が認められたことから、スポーツ活動にともなう一過性の心理的ストレス反応を評価するストレス指標として、また、コルチゾールは比較的持続的な心理的ストレス反応に対応するストレス指標として機能することが示唆された。昨年度はスポーツ選手の一過性心理的ストレスを測定する指標として、唾液中のグラニン蛋白(クロモグラニンA : CgA)と糖質コルチコイド(コルチゾール:cortisol)に注目し、その妥当性を確認するに至った。本年度はこれらの心理的ストレス指標が長期的なスポーツ活動による心理的コンディションを評価できるか検討を試みた。測定対象は大学スキー部(クロスカントリー部門)の部員16名であった。3週間(2004年89月)の高地トレーニング合宿期間中に、身体的コンディション3項目(体調、食欲、疲労)、心理的コンディションとして2次元気分尺度(快と覚醒)の8項目で構成されたコンディション・チェックシートにより日々のコンディションを自己評価させた。

また、起床時および午後のトレーニング前に唾液を採取した。高地トレーニング期間の前後に低地でのパフォーマンステストと最大酸素摂取量を測定した。測定結果から以下のような知見が得られた。1.最終的に持久性機能のトレーニング効果が認められなかった選手の多くは、期間後半に疲労感を伴う快感情の低下が持続していた。このときには、cortisolやCgAの高値も確認され、視床下部-下垂体-副腎皮質系あるいは交感神経-副腎髄質系の亢進によるストレス反応を生じていることが推測された。これらのストレス反応が高地適応反応およびトレーニング効果発現の弊害因子になっている可能性が高かった。2.コンディション不良パターンを気分尺度と唾液成分との関係からみると、CgA高値・ネガティブ覚醒の激しい変化パターン、cortisol高値・不快感情持続パターンなどの個人差があるものと思われた。評価基準作成には至っていないが、2つの唾液成分はコンディションの弊害となる長期的な心理的ストレス反応を個別に評価し、トレーニング効果発現阻害などをある程度予測する機能を持つと示唆された。
実践的力量を形成する体育教師教育プログラム開発のための実証的研究

(1)研究分担者が所属する教員養成学部及び教員養成大学の中学校教員養成コースの教育実習生を対象に、教育実習の事前と事後に5段階評定尺度法による質問紙による体育授業に関する心配事の調査を実施した。この質問紙の結果を集計して分析し得られた知見をまとめた。そして小学校教員養成コースの教育実習生を対象に昨年度実施した体育授業に関する心配事の調査結果と比較し、小学校教員養成コースと中学校教員養成コースの学生が必要としている援助の特徴を明らかにした。主要な点は以下のとおりである。1)教育実習の体育指導の実態について・小学校教育実習生の半数は,体育に関する指導経験や授業計画づくり,指導案の作成,授業反省会を経験していなかった.・中学校教育実習では,指導経験とともに授業観察や授業反省会への参加頻度が多くなっていた.2)教育実習前後の意識の変容について・小学校教育実習生,中学校教育実習生ともに「一人ひとりの子ども把握」「運動の苦手な子どもへの配慮」への心配が実習前後とも高くなっていた.・小学校教育実習では,「一人ひとりの子ども把握」「子ども同士の協力的関係」等の子どもに関連した内容で実習前後に有意差がみられあった.・中学校教育実習では,実習後に有意に心配が増した項目はみられなかった.(2)研究打ち合わせ会を開催し、これまで得られた知見を総合的に討議し、実践的力量を形成する体育教師教育プログラム案を作成するための視点を提案した。そこでは特に、学部段階の教員養成プログラムに関して、子どもと直接ふれあう実践経験や臨床経験を大切にしながら,3年次に実施される教育実習を核に教育体験活動や大学授業との連携を具体化させた教員養成カリキュラムの体系化が課題とされた.また初任者研修段階での教師教育プログラムに関しては、体育の授業に関する初任者への援助は、初任者が真似たり工夫したりできるモデルを同僚が見せる日常的な学校での援助という方法が効果的であるとされた。(3)以上の研究成果について第10回体育科教育学会で発表するとともに最終報告書を作成した。(1)研究代表者の木原成一郎がイギリスに出張し、大学の教師教育担当チューターと教育実習校の指導教官の連携に基づき実践的力量の養成を意図して行われている「学校を基礎とする教員養成」の実態調査を行った。特に今回は、教員養成の教育実習と採用後の1年目の導入教育(初任者研修)の継続性という点から体育教師教育プログラムの特徴と問題点を把握することに努めた。調査は、イングランド中部のノッチンガムシャーとレスタシャーの中等学校3校と1地方教育委員会を対象とした。(2)刈谷三郎が韓国の現地調査を遂行し、海野勇三が中国の現地調査を遂行した。この調査では、韓国と中国における体育教員の養成制度の現地の実態を把握することに努めた。特に、体育教員養成制度、体育教員の給与などの待遇、学校や地域における体育教員の役割等の把握を中心に行った。(3)研究分担者が所属する教員養成学部及び教員養成コースの教育実習生を対象に、教育実習中の小学校と中学校を訪問し、教育実習生の体育科の授業を観察し、授業の反省会に出席して実習生の実践的知識と理論的知識の実態を把握した。ここでは実習生と指導教官及び児童にインタビューを行ない、教育実習段階で求められる体育科指導に必要な実践的知識の内実を把握することに努めた。現在このインタビューの結果を整理し分析を行っているところである。(4)研究分担者が所属する教員養成

学部及び教員養成コースの教育実習生を対象に、教育実習の事前と事後に5段階評定尺度法による質問紙による調査を実施した。現在この質問紙の結果を集計し分析を行っているところである。(5)小学校の体育授業を対象とした授業研究を遂行し、授業の観察から得られたデータを量的方法と質的方法の双方から分析した。ここでは、教師の授業中の「出来事」に対する気づきの特徴を、教師の熟練度の相違という点から明らかにするよう努めた。(1)アメリカにおける体育教員の養成制度の動向を知るために松田恵示がアメリカの現地調査を遂行した。ここでは、体育教員養成制度、体育教員の給与などの待遇、学校や地域における体育教員の役割等を明らかにした。(2)小学校の体育授業を対象とした授業研究を遂行し、授業の観察から得られたデータを量的方法と質的方法の双方から分析した。(3)研究分担者が所属する教員養成学部及び教員養成コースの卒業生を対象に、観察内容の説明を行い同意を得た後、体育授業の非参与観察と本人へのインタビューを行い、採用後の体育授業に関する意識と初任者研修の内容と指導教官への意識を把握した。(4)研究分担者が所属する教員養成学部及び小学校教員養成コースの教育実習生を対象に、教育実習の事前と事後に5段階評定尺度法による質問紙による調査を実施した。この質問紙の結果を集計して分析し得られた知見をまとめた。(5)研究分担者が所属する教員養成学部及び教員養成コースの教育実習生を対象に、教育実習中の小学校と中学校を訪問し、教育実習生の体育科の授業を観察し、授業の反省会に出席して実習生の実践的知識と理論的知識の実態を把握した成果を分析しその特徴をまとめた。(6)研究代表者の木原成一郎が昨年行ったイギリスへの出張の成果を、大学の教師教育担当チューターと教育実習校の指導教官の連携に基づき実践的力量の養成を意図して行われている「学校を基礎とする教員養成」の実態調査としてまとめた。(7)上記の(2)と(6)の成果を日本スポーツ教育学会第24回大会で中間報告として口頭発表した。同時に、上記の(3)と(4)と(5)の成果を日本体育学会第55回大会で中間報告として口頭発表した。本年度は研究の総括とそれに必要な作業を中心に行い以下の成果を得た。(1)研究分担者が所属する教員養成学部及び教員養成大学の中学校教員養成コースの教育実習生を対象に、教育実習の事前と事後に5段階評定尺度法による質問紙による体育授業に関する心配事の調査を実施した。そして小学校教員養成コースの教育実習生を対象に昨年度実施した体育授業に関する心配事の調査結果と比較し、小学校教員養成コースと中学校教員養成コースの学生が必要としている援助の特徴を明らかにした。主要な点は以下のとおりである。1)教育実習の体育指導の実態について・小学校教育実習生の半数は,体育に関する指導経験や授業計画づくり,指導案の作成,授業反省会を経験していなかった.
クラフトパルプ残留リグニン、糖鎖間エーテル結合の微生物分解に関する研究

キシラナーゼ抵抗性の着色性キシラン画分とパルプ残留リグニンを単離するため、部分精製したセルラーゼ/キシラナーゼ標品を用いるメンブレンバイオリアクターを使用して広葉樹未晒しクラフトパルプを化水分解した。限外ろ過膜内に残留した高分子画分(HF-P)と膜を通過した低分子画分に分解後、低分子画分はさらにシリカゲルカラムクロマトにより精製し着色性のUV吸収を持つ画分(LF-D)を単離した。これらの画分をNMR,CP/MAS-NMR、IR、UV、蛍光X線分析、ニトロベンゼン酸化、核交換反応等で分析した。LF-Dは50%以上の無機塩を含み、その主成分はNa,Si,Sであった。また^<13>C-NMRでは、側鎖の脱落したキシラン鎖が観測されたが、未知のシグナルが糖鎖の領域に認められた。また、メトキシル基はノイズレベル以下であった。この画分は、キシラナーゼ(パルプザイム^<TM>)によって分解されないことからキシラナーゼ抵抗性の着色画分であると結論した。LF-Dに対しニトロベンゼン酸化と核交換反応を行ったところ、LF-Dはメトキシル基の脱落した構造とキノイド構造を多く含むことが示された。これに対し、HE-Pではジフェニルメタン型の縮合型構造を多く含んでいた。カワラタケはLF-Dを部分的に脱色したが、一般的には白色腐朽菌より土壌から分離したバクテリア叢の方が効果的にLF-Dを脱色した。脱色中の培養濾液の酵素活性を測定したところ、菌体外のLip,Mnp,ラッカーゼ、キシラナーゼ活性は白色腐朽菌、バクテリア叢共殆ど認められず、2,6-dichlorophenol-indophenol(sodium salt)との反応から、脱色に還元系酵素が関与している可能性が示唆された。また、P-位がエーテル化したベンジルエーテル型の蛍光モデルを合成し、ベンジルエーテル開裂微生物をスクリーニングした。その結果、ベンジルエーテル開裂活性のある数種の微生物を分離した。一方、精製したP.chrysosporium由来のリグニンパーオキシタダーゼ(H8)はP-位がエーテル化したβ-O-4型のLCCモデルを酸化するものの、遊離した糖鎖はHPLCとGC-MSでは検出されなかった。パルプ残留リグニンを単離するため、Trichoderma viride起源のセルラーゼを,硫酸アンモニウム沈殿とゲルろ過によって精製した。精製した酵素を用いるメンブレンバイオリアクターを使用して広葉樹クラフトパルプを分解し,限外ろ過膜内に残留した高分子画分と膜を通過した低分子画分に分離した。低分子画分はさらにシリカゲルカラムクロマトにより精製しUV吸収を持つ画分を単離した。バイオリアクター法は,バッチ法に比較し著しく分解効率が高いため、残さとして残る残留リグニンの量が0.35%しかなく,しかもこの画分はいかなる溶媒にも不溶であった。一方,従来分析されていない水溶性の低分子画分に着色性物質が多量に存在することを見い出した.この物質のうちの主要画分はNMRにより糖鎖由来であることが示唆された.

この結果,一部の縮合構造を持つ高分子成分のみでなく,低分子の着色性物質の分解除去が重要であることが示された。この区分はキシランを主成分とするが、キシラン、グルコマンナン、セルロース以外の多糖を構成成分に持つ。現在分離した画分の構造をさらに詳しく検討するとともに、木材腐朽菌の保存菌株を液体培養し,クラフトパルプ中の着色性物質及びLCCモデル化合物の分解実験を継続中である.キシラナーゼ抵抗性の着色性キシラン画分とパルプ残留リグニンを単離するため、部分精製したセルラーゼ/キシラナーゼ標品を用いるメンブレンバイオリアクターを使用して広葉樹未晒しクラフトパルプを加水分解した。限外ろ過膜内に残留した高分子画分(HF-P)と膜を通過した低分子画分に分離後、低分子画分はさらにシリカゲルカラムクロマトにより精製し着色性のUV吸収を持つ画分(LF-D)を単離した。これらの画分をNMR、CP/MAS-NMR、IR、UV、蛍光X線分析、ニトロベンゼン酸化、核交換反応等で分析した。LF-Dは50%以上の無機塩を含み、その主成分はNa,Si,Sであった。また^<13>C-NMRでは、側鎖の脱落したキシラン鎖が観測されたが、未知のシグナルが糖鎖の領域に認められた。またメトキシ基はノイズレベル以下であった。この画分は、キシラナーゼ(パルプザイム^<TM>)によって分解されないことからキシラナーゼ抵抗性の着色画分であると結論した。LF-Dに対しニトロベンゼン酸化と核交換反応を行ったところ、LF-Dはメトキシル基の脱落した構造とキノイド構造を多く含むことが示された。これに対し、HF-Pではジフェニルメタン型の縮合型構造を多く含んでいた。カワラタケはLF-Dを部分的に脱色したが、一般的には白色腐朽菌より土壌から分離したバクテリア叢の方が効果的にLF-Dを脱色した。脱色中の培養濾液の酵素活性を測定したところ、菌体外のLip,MnP,ラッカーゼ、キシラナーゼ活性は白色腐朽菌、バクテリア叢共殆ど認められず、2,6-dichlorophenol-indophenol(sodium salt)との反応から、脱色に還元系酵素が関与している可能性が示唆された。また、p-位がエーテル化したベンジルエーテル型の蛍光モデルを合成し、ベンジルエーテル開裂微生物をスクリーニングした。その結果、ベンジルエーテル開裂活性のある数種の微生物を分離した。一方、精製したP.chrysosporium由来のリグニンパーオキシダーゼ(H8)はp-位がエーテル化したβ-O-4型のLCCモデルを酸化するものの、遊離した糖鎖はHPLCとGC-MSでは検出されなかった。
天然物リガンドの高機能化に関する研究

天然物は、生物活性分子の宝庫として知られている。本研究課題では、天然物もしくは天然物類似の生物活性低分子を取り上げ、その機能をさらに向上させるための分子設計を進めている。例えば、天然物をタンパク質認識の素子として捉え、これに細胞内分解の機能を付与すると、従来の生物機能を強めることが可能になる。本年度は、c-Mycに代表されるがん遺伝子の発現に関わるタンパク質BRD4に結合する低分子を選択し、これを元にしたキメラ分子を合成した。低分子に適切な化学修飾を行うことによって、細胞内でBRD4タンパク質レベルの抑制する機能を付与することができた。また、天然物の標的同定に、キメラ分子を使うための基礎検討を実施した。予定通りの計画に従って、実験が進行している。合成した分子の機能は、まだ改善の余地があるものの、所期の効果が見られており、次年度の検討課題に移行することができる。当初計画に従って、天然物もしくは類縁体の高機能化を目指す。天然物標的同定への応用についても実施する。