hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高照度光による不安障害・PTSDの認知行動療法増強作用の検討

高照度光には抗うつ作用があり気分障害の治療法として活用されている。近年我々は高照度光が恐怖条件づけ消去学習を促進する作用を持つことを、ヒトを対象とした基礎実験で確認した。恐怖条件づけ消去学習は、PTSDや一部の不安障害に対する曝露型認知行動療法の作用モデルであり、これらの疾患に対する曝露型認知行動療法の有効性増強効果を、ランダム化臨床試験にて検討することを目的とし本研究を計画した。PTSD・不安障害患者に対し、曝露型認知行動療法セッションを本研究費で雇用する1-2名の臨床心理士により行い、セッション施行中に8000ルクスの高照度光(対照は800ルクス)を2か所の光源(高照度光治療器)より短時間照射し、認知行動療法全セッション終了後およびさらにその3か月後の心理/臨床症状を評価するプロトコルにより研究を進めた。症状評価の主要評価項目は、共通心理/臨床症状指標を用い、疾患ごとの心理/臨床症状指標を副次評価項目として用いた。副次評価指標には脳画像データも用いた。前年度までの研究の遅れを取り戻すべく被検者(患者)の組み込みを進め、精力的にデータ採取を行った。新たに雇用した臨床心理士の教育も進み、複数の臨床心理士が並行して治療介入を行うことで、できる限り多くの患者データを採取するよう努めた。全被験者(患者)を対象として行われる認知行動療法を主体とした治療は、一定の臨床有効性を示しており、かつ有害事象の発生もなかったことから、研究の実効性・安全性が確実に担保された条件で研究を遂行することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。近年我々は高照度光が恐怖条件付け消去学習を促進する作用を持つことを、ヒトを対象とした基礎実験で確認した。恐怖条件付け消去学習は、PTSDや一部の不安障害に対する暴露型認知行動療法の作用モデルであり、これらの疾患に対する暴露型認知行動療法の有効性が臨床試験で確認されている。本研究は、高照度光照射による不安障害やPTSDの暴露型認知行動療法の有効性増強効果を、ランダム化臨床試験にて検討することを目的とする。主任研究者の異動に伴い、研究実施体制が大きく変更された。研究を遂行する主施設の変更及び、研究に携わる研究者が大幅に変更された。認知行動療法を行う臨床心理士を慎重に選定し、当初の計画が実施可能であるか慎重に検討を行った。また当該研究機関の倫理委員会で審査を受け、研究の遂行許可を受けた。研究計画に基づき、予備的に数名のPTSD、社交不安症患者を対象とし認知行動療法の有用性を検討し、feasibilityを確認した。fMRIを用いた生理指標の評価も行った。質問紙票に基づく治療効果の客観指標において、認知行動療法の有用性および高照度光照射の有用性を示す、高照度群と低照度群との群間差が推定された。高照度光照射に伴う有害事象は認められず、安全性も再評価された。脳機能画像データの評価はデータの蓄積とともに行っていく予定である。当初の計画では、初年度より対象患者の正式なエントリーを開始できる計画であったが、主任研究者の異動により、研究体制の見直しを迫られたため、2年目以降にずれ込むこととなった。これに伴い臨床研究保険の見直しを含め研究を進めていく予定である。現在予備試験はほぼ終了しており、平成28年度は目標半数程度のデータを集めることを目指し、精力的に研究を進めている。主任研究者の異動に伴い、研究実施体制が大きく変更され、当該研究機関の倫理委員会で審査を受け、研究の遂行許可を受けた。認知行動療法を行う臨床心理士を慎重に選定し、当初の計画が実施可能であるか慎重に検討を行ったが、度重なる心理士の異動や急な退職により、研究遂行に大きな遅れを呈している。fMRIを用いた生理指標の評価も済んでいる。

現在予備試験は終了し、データ集積を精力的に進めているが、認知行動療法を担当する心理士の異動および急な退職が重なり、研究進捗に大幅な遅れが生じている。早急に予備人員を含めた心理士の確保を進めているが、研究計画の見直しが必要となる見通しである。高照度光には抗うつ作用があり気分障害の治療法として活用されている。近年我々は高照度光が恐怖条件づけ消去学習を促進する作用を持つことを、ヒトを対象とした基礎実験で確認した。恐怖条件づけ消去学習は、PTSDや一部の不安障害に対する曝露型認知行動療法の作用モデルであり、これらの疾患に対する曝露型認知行動療法の有効性増強効果を、ランダム化臨床試験にて検討することを目的とし本研究を計画した。PTSD・不安障害患者に対し、曝露型認知行動療法セッションを本研究費で雇用する1-2名の臨床心理士により行い、セッション施行中に8000ルクスの高照度光(対照は800ルクス)を2か所の光源(高照度光治療器)より短時間照射し、認知行動療法全セッション終了後およびさらにその3か月後の心理/臨床症状を評価するプロトコルにより研究を進めた。症状評価の主要評価項目は、共通心理/臨床症状指標を用い、疾患ごとの心理/臨床症状指標を副次評価項目として用いた。副次評価指標には脳画像データも用いた。前年度までの研究の遅れを取り戻すべく被検者(患者)の組み込みを進め、精力的にデータ採取を行った。新たに雇用した臨床心理士の教育も進み、複数の臨床心理士が並行して治療介入を行うことで、できる限り多くの患者データを採取するよう努めた。全被験者(患者)を対象として行われる認知行動療法を主体とした治療は、一定の臨床有効性を示しており、かつ有害事象の発生もなかったことから、研究の実効性・安全性が確実に担保された条件で研究を遂行することができた。PTSD・不安障害患者に対し、曝露型認知行動療法セッションを本研究費で雇用する1-2名の臨床心理士により行い、セッション施行中に8000ルクスの高照度光(対照は800ルクス)を2か所の光源(高照度光治療器)より短時間照射し、認知行動療法全セッション終了後およびさらにその3か月後の心理/臨床症状を評価するプロトコルを定め、研究を進めた。多くの被験者(患者)を研究に組み込み、精力的にデータを採取するために研究の実効性向上ならびに研究成果の最大化を目標に、多くの専門家と協議を重ねながらプロトコルのブラッシュアップを行った。それと並行して、被験者(患者)の研究組み込みを精力的に進めているさなか、認知行動療法を担当する臨床心理士の病気・離職などのトラブルに度々見舞われ、思うようにデータ採取を進めることができなかった。
単電子トランジスタを用いた単一光子発生素子

本研究では、自己形成量子ドットを用い、単電子トランジスタと単一光子素子を融合させた素子の開発を行った。単電子トランジスタの機能により電子数を制御した上で光子を発生させることが目的である。キャップ層を持つ量子ドットを用いた単電子トランジスタ構造の作製に成功し、良好な電子輸送特性(クーロンダイアモンドの観測)に成功し、かつ、同構造に埋め込まれた量子ドットからの発光、光電流をゲート電圧により制御することに成功した。平成20年度は本研究の根幹である単一光子素子の評価、単一光子のための単電子トランジスタの評価に集中した。まず、通常の単一光子素子の特性評価、基礎物理の理解のため、その励起子状態の計算を行い、発光寿命など基礎特性を求め、実験結果と比較した。その結果、本研究で用いる量子ドットは非常に高効率で発光し、非発光の効果も少ないことが確認できた。さらに、動作周波数の上限を見積もり、原理的に高速動作(sub-GHz)が可能であることを示した。次に、ジッターのない単一光子発生、また量子情報技術との親和性を高めるため、励起子ラビ振動の観測を行った。コヒーレントな光パルスにより励起子を生成し、光電流測定により読み出した。1パルスあたりほぼ100%1つの励起子ができていること、励起子をコヒーレントに動作させることを確認し、π/2パルスにより、決定論的に単一光子の発生が可能であることを示した。最後に、高効率電流注入素子の実現のため、光機能を持った単電子トランジスタの開発を行った。20nmから30nmの厚みのキャップ層を持つ量子ドットを用いた単電子トランジスタ構造の作製に成功した。高効率な発光を示し、かつ、単電子輸送が可能である事を示した。そのための適切なアニール条件、金属蒸着膜を見出し、電子輸送特性の観測と発光測定をおこなった。単一量子ドットを介した良好な電子輸送特性(クーロンダイアモンドの観測)を観測した。帯電エネルギーは10meV程度であり、電子数を一つづつ変化させる事に成功した。さらに、2重量子ドットを介した伝導測定にも成功した。Orthdox modelに基づく理論計算により、実験結果を再現でき、スピンを用いた高機能な単一光子素子のが可能であることを示した。平成21年度は光機能を持った単電子トランジスタの開発,測定に集中した。高効率電流注入素子の実現のため、光機能を持った単電子トランジスタの開発を行った。20nmから30nmの厚みのキャップ層を持つ量子ドットを用いた単電子トランジスタ構造を作製し、高効率な発光を示し、かつ、単電子輸送が可能である事を示した。電子顕微鏡、電子線ホログラフィー、RBS,SIMSといった分析手法を駆使し、低アニール温度においてもAuが拡散していることを確認した。ナノギャップ構造を作成し、4Kにおける測定によって、単一量子ドットを介した良好な電子輸送特性(クーロンダイアモンドの観測)を持つことを確認した。帯電エネルギーは10meV程度であり、単電子トランジスタとして動作することを確認した。さらに、より量子ドット密度の高いサンプルを用い、2重量子ドットが電気的に直列につながった状態の共鳴トンネル、クーロンブロッケードを観測した。Orthodox modelに基づいて2重量子ドットを介したstability diagramを計算し、実験結果を再現することが出来た。このような直列2重量子ドット素子の作製は、これはスピンメモリに向けた重要な結果と言える。さらに、このような素子においてゲート電圧に依存した光電流、発光を観測した。これはゲート制御可能な単一光子素子が本素子構造で作製可能であることを示している。
FLIPによるアポトーシス制御機構の解析

細胞の生死はさまざまなタンパク質により制御されており、アポトーシス制御機構の異常は癌化、癌の悪性化に密接に関係している。本研究ではアポトーシスの情報伝達経路の上流でアポトーシス抑制作用を示すと考えらるFLIPと、下流で抑制作用を示すと考えられるApollonの機能を解析し、これらのアポトーシス制御因子の癌化・癌の悪性化との関連を調べた。FLIPの機能を解析するために、FLIPと結合するタンパク質のスクリーニングを行い、カルシウム結合配列をもつ2種類のタンパク質を同定した。これらのタンパク質の機能はまだよくわかっていないが、カルシウムによるアポトーシス制御にFLIPが関与する可能性が考えられる。Caspaseを阻害することが報告されているIAPファミリー(XIAP,survivin,cIAP1,cIAP2,Apollon)の発現を39種のヒトがん細胞株で調べた結果、XIAP,survivin,cIAP1は肺、大腸、胃、乳がん細胞の多くで発現が認められ、cIAP2,Apollonは主に脳、卵巣、腎がん細胞で発現が認められた。Apollonの細胞内での発現部位を脳腫瘍細胞SNB78及び腎がん細胞RXF631Lで免疫染色により検討した結果、いずれの細胞も細胞質が強く染色された。次に脳腫瘍の臨床検体でApollonの発現を免疫組織化学染色法により検討した結果、悪性度の高い脳腫瘍ほどApollonを発現する傾向が観察された。脳腫瘍細胞株のひとつSNB-78はApollonを大量に発現しており、いろいろな抗癌剤に抵抗性を示した。SNB78細胞でApollonの発現量を低下させると、細胞は抗癌剤によるアポトーシス誘導をおこしやすくなった。これらの結果からApollonはアポトーシスを制御することにより、脳腫瘍の悪性化に関与する可能性が示唆された。
最小跡に関連する諸問題の発展的研究

最小跡に関する総合的研究として,5つのテーマに分けてバランスよく研究を発展させた.(A) Jacobiの最終定理の拡張は論文を完成させ,投稿中であり,糸による二次曲面の構成に関しては,論文を公表した.(B)最小跡の構造をグラフ理論的に調べる一連の論文の主論文を公表した.(C)向き付け可能な曲面の位相と何個以下の距離関数の臨界点になるかとの関連を示す論文を概ね完成させた.(D)凸でない多面体の連続平坦折り畳みに関して最小跡を使う方法もあるが,別の方法で先に結果を得た.(E)最小跡がフラクタル集合となるフィンスラー計量を構成する論文を公表した.平成26年度は次の5つのテーマに分けて,これらをバランスよく発展させるように研究を進めた.(A) Jacobiの最終定理の一般化と二次曲面的な現象(B)最小跡の構造と性質の研究(第2最小跡も含む), (C)最小跡に関連する諸問題(最遠点集合,擬測地線,距離関数の臨界点等)の研究,(D)最小跡を応用する問題(Ambroseの問題の一般化,PL多様体の位相の決定,多面体のunfolding,多面体を平らに折り畳む等),(E)関連する他の計量における最小跡の考察.特に最近は教育学部に所属していることから本研究の数学教育への適用に関する業績も多く得られるようになった.(A)に関してはJacobiの最終定理の一般化については,その特異点の構造は解明されて学会発表を行い,現在も引き続き執筆中である.糸による二次曲面の構成に関する論文は修正後,受理された.(B)に関しては最小跡のグラフ構造についての第3,第4論文の修正を行っている.第2最小跡に関しての考察を続け,最小跡と似た性質を持つことを政召せるのではないかと期待している.(C)に関してはほとんどのアレクサンドロフ曲面がコニカルな点を持たないことを示した論文が修正後,受理された.(D)に関してはMITのグループと多面体をスケルトンメソッドを用いて連続的に折り畳む論文を発表し受理された.(E)に関しては最小跡がフラクタルとなるフィンスラー計量の構成を学会発表した.平成27年度も前年度同様に5つのテーマに分けて,これらをバランスよく発展させるように研究を進めた.(A) Jacobiの最終定理の一般化と二次曲面的な現象, (B)最小跡の構造と性質の研究(第2最小跡も含む), (C)最小跡に関連する諸問題(最遠点集合,擬測地線,距離関数の臨界点等)の研究,(D)最小跡を応用する問題(Ambroseの問題の一般化,PL多様体の位相の決定,多面体のunfolding,多面体を平らに折り畳む等),(E)関連する他の計量における最小跡の考察.(A)に関してはJacobiの最終定理の一般化についての論文の執筆を終えて,投稿中である.関連する内容の糸による二次曲面の構成に関する論文が受理された.二次曲面的な現象として,Cristoffel変換との関連が興味深いことが分かった.(B)に関しては最小跡のグラフ構造に関する主論文が出版された.第二最小跡に関する基本的性質を検討中である.(C)に関してはほとんどのAlexandrov曲面がコニカルな点を持たないことを示した論文が出版された.距離関数の臨界点に関するある種の例を構成し,「Every point is critical」の第2弾の論文を執筆中である.(D)直行多面体に関する連続的平坦折り畳みの論文が受理された.凸でない多面体の連続平坦折り畳みに関しても,最小跡を用いる方法の可能性が分かった.(E)フィンスラー計量に関しても最小跡がフラクタル集合となることを示した論文を修正し再投稿した.最大のテーマのJacobiの最終定理の一般化に関する論文の執筆を終え,5つのテーマすべてについてバランスよく進展している.最終年度である平成28年度も同様に5つのテーマに分けて,これらをバランス良く発展させる用に研究を進めた.(A) Jacobiの最終定理の一般化と二次曲面的な現象,(B)最小跡の構造と性質に関する研究(第2最小跡も含む),(C)最小跡に関連する諸問題(最遠点集合,擬測地線,距離関数の臨界点等),(D)最小跡を応用する問題(Ambroseの問題,PL多様体の位相の決定,多面体の展開,多面体の平坦折り畳み等),(E)関連する手の計量における最小跡の考察.(A)に関しては,Jacobiの最終定理の一般化の論文について昨年度投稿して,レフェリーからの連絡を待っており,糸による二次曲面の構成に関する論文は発表された.今年度は更に二次曲面的な現象を改正し、拡張することを検討した.(B)に関しては,曲面の場合に最小跡がグラフ構造になる主論文が昨年度出版され,後2辺の副論文が残っている.3次元の最小跡が単体複体的性質を持つ計量の特徴付けを考察した.(D)に関しては,凸でない多面体に最小跡を用いて連続的平坦折りたたみをするために凸でない多面体のこの場合に適合した最小跡の定義について検討した.(E)に関しては,最小跡がフラクタル集合となるフィンスラー計量を構成する論文を公表した.最小跡に関する総合的研究として,5つのテーマに分けてバランスよく研究を発展させた.(A) Jacobiの最終定理の拡張は論文を完成させ,投稿中であり,糸による二次曲面の構成に関しては,論文を公表した.(B)最小跡の構造をグラフ理論的に調べる一連の論文の主論文を公表した.(C)

向き付け可能な曲面の位相と何個以下の距離関数の臨界点になるかとの関連を示す論文を概ね完成させた.(D)凸でない多面体の連続平坦折り畳みに関して最小跡を使う方法もあるが,別の方法で先に結果を得た.(E)最小跡がフラクタル集合となるフィンスラー計量を構成する論文を公表した.5つのテーマすべてがそれぞれのバランスよく進展している.5つのテーマがバランスよく進展していくように努めたい.8月にタイで最小跡の国際研究集会があり,そこの参加者と議論することで,現在までの研究の評価と今後のさらなる研究の発展の方向を探ることを計画している.最終年度であり各テーマについて研究をまとめられるように進める.幾何学5つのテーマがバランスよく進展していく様に努めたい.その中で時間がかかっている最大の目的であるJacobiの最終定理の一般化の論文の完成を目指したい.次年度にタイで最小跡に関する国際研究集会があるので,10万円程度次年度に留保した.平成26年度は大学の管理運営に時間を要したこともあり,少し時間的に余裕があるであろう次年度に10万円程度研究打合せを多めに行うこととした.次年度にタイで最小跡に関する国際研究集会で使用する.基本的には当初の計画と同じであるが,平成26年度より少しだけ研究打合せに時間をかけることを計画している.
インターネットを利用した計算物理に関する国際共同研究の試み

本研究は新潟大学理学部および大学院自然科学研究科とデルフト工科大学応用科学部(オランダ)との間の交流協定を背景にした.内容については計算物理における基本的手法から多数のコンピューターの同時利用によって大規模計算を可能にする先端的並列計算技術までカバーすることを目的とした.参加する学生は単に受動的に講義を聴講するばかりではなく,学生同士が国際的チームをつくり講義を補完する様々な演習課題を共同で遂行した.これは学生に対して課題解決能力の獲得ばかりではなく,英語を用いたコミュニケーション技術を向上させる機会を与えるためである.通常のコミュニケーションはインターネットを使って行われた.合わせて相互に訪問する機会を計画に組み入れた.まず2002年9月28日から約1週間,デルフト工科大学側から教員2名および大学院生3名が新潟を訪問し,共同講義が開始された.PCの組み立て,並列計算用PCクラスターの構築および経路積分量子モンテカルロ(PlQMC)シミュレーションの講義が実施された.10月中旬から12月初旬までPlQMCの応用として液体ヘリウム中の電子拡散の問題が演習課題として行われた.12月14日から約1週間,新潟大学側から教員1名および大学院生4名がデルフト工科大学を訪問し,密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算に関する講義が行われた.訪問後,2003年3月末までシリコン中の電子状態を求めるための計算コード作成が行われた.いくつかの問題点(インターネットテレビ会議の利用がネットワークの制限で実施できなかったこと,博士論文や修士論文の研究との両立のむずかしさ,学生の英語力の不足など)が浮かび上がってきたが,このような試みが我が国における物理高等教育の改善につながるものと自負している.本共同講義の途中経過が2002年12月21日の日本物理教育学会新潟支部会で報告されたことを付記する.本研究は新潟大学理学部および大学院自然科学研究科とデルフト工科大学応用科学部(オランダ)との間の交流協定を背景にした.内容については計算物理における基本的手法から多数のコンピューターの同時利用によって大規模計算を可能にする先端的並列計算技術までカバーすることを目的とした.参加する学生は単に受動的に講義を聴講するばかりではなく,学生同士が国際的チームをつくり講義を補完する様々な演習課題を共同で遂行した.これは学生に対して課題解決能力の獲得ばかりではなく,英語を用いたコミュニケーション技術を向上させる機会を与えるためである.通常のコミュニケーションはインターネットを使って行われた.合わせて相互に訪問する機会を計画に組み入れた.まず2002年9月28日から約1週間,デルフト工科大学側から教員2名および大学院生3名が新潟を訪問し,共同講義が開始された.PCの組み立て,並列計算用PCクラスターの構築および経路積分量子モンテカルロ(PlQMC)シミュレーションの講義が実施された.10月中旬から12月初旬までPlQMCの応用として液体ヘリウム中の電子拡散の問題が演習課題として行われた.12月14日から約1週間,新潟大学側から教員1名および大学院生4名がデルフト工科大学を訪問し,密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算に関する講義が行われた.訪問後,2003年3月末までシリコン中の電子状態を求めるための計算コード作成が行われた.いくつかの問題点(インターネットテレビ会議の利用がネットワークの制限で実施できなかったこと,博士論文や修士論文の研究との両立のむずかしさ,学生の英語力の不足など)が浮かび上がってきたが,このような試みが我が国における物理高等教育の改善につながるものと自負している.本共同講義の途中経過が2002年12月21日の日本物理教育学会新潟支部会で報告されたことを付記する.
鳴鳥類の発声中枢(RA)の歌パターン認識

ヒト言語との類似性が認められるキンカ鳥の歌を用いて、発声運動中枢RAにおける音声認識機構を明らかにするため、(1)RAの聴覚応答特性を調べ、すでに明らかにしたIMANとの特性と比較検討すると共に、(2)RAにおける聴覚情報-IMANとHVCからの入力-の統合を検証した。(1)キンカ鳥に一般的な歌要素の周波数構成を変化(CF部倍音の音圧を減衰)させて刺激として与え、RAニューロンの聴覚応答特性を調べた。IMANと同様に、RAでは特定の周波数構成にのみ応答するニューロン(周波数構成特異性ニューロン)が見つかった。しかし、そのタイプが両者で異なった。RAでは第2倍音の音圧を減衰したdistance call及び全倍音が揃ったdistance callに選択性を示したが、IMANでは第1または第3倍音の音圧を減衰したdistance callに選択性を示した。第2倍音と第3倍音とでは、それぞれ担っている行動学的意味が異なることが行動実験から予想される。RAとIMANでは意味の異なる音声情報が並行処理されていると考えられる。(2)IMANを両側性に破壊した鳥のRAニューロンの応答様式を調べ、正常鳥と比較した。周波数構成特異性ニューロンのうち、全倍音が揃ったdistance callに選択性を示すものの割合に変化は見られなかった。しかし、第1倍音の音圧を減衰したdistance callに選択性を示すニューロンの割合はIMAN破壊により増加し、第2倍音の音圧を減衰したdistance callに選択性を示すニューロンの割合は減少した。RAニューロンの周波数構成特異性応答は、IMANとHVCの聴覚性入力の統合により形成されると考えられる。以上のことから、RAにおいてはIMANとHVCの両入力による統合の結果、IMANとは意味の異なる音声情報を処理すると考えられる。平成6年度の本研究の目的は、RAにおいてHVcとIMANの入力が統合処理されること明らかにすることである。RAの聴覚応答特性を明らかにするため、キンカ鳥に一般的な歌要素の周波数構成(CF部のハ-モニクスの一つを削除)を変化させて刺激として与えた。記録したRAの聴覚応答特性を、すでに明らかにしたIMANとHVcの特性と比較検討した。RAではIMANと同様に、特定の周波数構成にのみ応答するニューロン(周波数構成特異性ニューロン)が見つかった。RAの周波数構成特異性ニューロンは第2ハ-モニクス削除の歌に選択性を示したが、IMANのそれは主に第3ハ-モニクス削除の歌に選択性を示す。一方、HVcでは周波数構成特異性ニューロンは存在せず、聴覚性ニューロンはすべて第2ハ-モニクスの周波数成分に依存した応答を示す。このことから、RAの周波数構成特異性ニューロンは、周波数構成に特異性を持つ点でIMANの性質を持ち、第2ハ-モニクスに依存する点でHVcの性質を持つと考えられる。RAにおいてIMANとHVcの入力が統合されて、IMANやHVcとは違った音声分析が行われていると予想される。第2ハ-モニクスと第3ハ-モニクスとでは、それぞれが担っている行動学的意味が異なると予想されるので、RAとIMANにおいて異なる情報が並行処理されていることが示唆される。IMANとHVcの両入力がどのように統合されるかを明らかにするため、現在IMANまたはHVcを破壊した鳥のRAニューロンの応答様式を調べている。平成7年度にも、この実験を続ける予定である。更に7年度では、RAの周波数構成特異性ニューロンが鳥の個体としての認識に関与していることを明らかにするため、RA破壊の鳥と正常な鳥との歌の認識能力の差をオペラント学習実験の手法を用いて調べる。

本研究の目的は、ヒト言語との類似性が認められるキンカ鳥の歌を用いて、発声運動中枢RAにおける音声認識機構を明らかにすることである。そのため、(1) RAの聴覚応答特性を調べ、すでに明らかにしたIMANとの特性と比較検討すると共に、(2) RAにおける聴覚情報の統合を検証した。(1)キンカ鳥に一般的な歌要素の周波数構成を変化(CF部の倍音の一つを削除)させて刺激として与え、RAニューロンの聴覚応答特性を調べた。IMANと同様に、RAでは特定の周波数構成にのみ応答するニューロン(周波数構成特異性ニューロン)が見つかった。しかし、周波数構成特異性ニューロンのタイプが両者で異なった。RAでは第2倍音削除の歌及び全倍音が揃った歌に選択性を示したが、IMANでは第1または第3倍音削除の歌に選択性を示す。特に、第2倍音と第3倍音とでは、それぞれが担っている行動学的意味が異なることが行動実験から予想される。RAとIMANにおいて意味の異なる音声情報が並行処理されていると考えられる。(2) RAにおけるIMANとHVcの入力の統合を明らかにするため、IMANを両側性に破壊した鳥のRAニューロンの応答様式を調べ、正常鳥と比較した。IMANを破壊した鳥では周波数構成に特異性を示さず、すべてのパターンに同様な応答を示すニューロンが正常鳥よりも多く見られた。IMANの入力により周波数構成特異性が増強されると考えられる。また、正常鳥に比して、周波数構成特異性ニューロンのタイプの分布に変化がみられた。RAニューロンに見られる周波数構成に対する特異性は、IMAN及びHVcの両入力の統合により形成されると考えられる。以上のことから、RAにおいてはIMANとHVcの両入力による統合の結果、IMANとは意味の異なる音声情報を処理すると考えられる。
韓国語コミュニケーション能力養成のための語彙学習用Web教材の開発

本研究は、研究代表者が構築した語彙指導法を基盤にしてコースウェアを制作することで、初級から中級の韓国語学習者が、基本語彙の発音の難しさを感じることなく、表現を聞き、発音しながら実用語彙を習得できるようにすることである。開発されたコースウェア(150語の韓国語語彙学習教材)は、研究分担者の所属する大学における試用実験を通して、学習効果を検証するとともに、この指導法の英語以外の言語、特に韓国語の学習における有効性を検証し、指導法の普遍性を明らかにした。本研究の目的は、研究代表者が構築した語彙指導法(竹蓋,1999a)を基盤としてコースウェアを制作することで、初級から中級の日本人韓国語学習者が、語彙の発音や文法の難しさを感じることなく、表現を聞き、発音しながら実用語彙を習得できるようにすることを目的とした研究を行っている。初年度である本年度は教材制作の準備および教材作成支援システムを韓国語教材に適した形にするための改修の仕様策定を行った。具体的には、語彙指導法の検討(教材の基盤となる語彙指導法は、研究代表者が提唱し、高い効果が検証されている指導法(竹蓋,1999a)を採用した)、素材の収集、選定、編集(研究分担者は、各所属機関において日本人韓国語学習者対象のアンケート調査を実施し、ニーズ分析を行った。このニーズ分析の結果と照らし合わせながら、研究分担者の〓が構築した韓国語彙データベースをもとに初級、中級の韓国語学習者が必要とする語彙150語を選定した。さらに、研究分担者は、教材作成用の資料収集および教材で使用するスクリプトを執筆した)、教材作成支援システムの改修個所の検討(初級の韓国語学習者であっても効果的に自律学習が行えるようにするため、既存の語彙教材作成支援システムを韓国語用に一部特化した。このためのシステム改修個所を検討し、業者に発注した)を行った。平成21年度は、今年度準備したマルチメディア素材を教材作成支援システムに流し込み、デバッグ作業を行った後、教材を試用する計画である。近年、韓国語の学習を希望する学生数が大幅に増加しているにもかかわらず、教員数や授業数が需要に追いつかないこともあり、自律学習できる韓国語学習用コースウェアに対するニーズが高まっている。しかしながら、効果が検証されている指導理論に基づいて開発されたコースウェア教材は極めて少なく、学習者のニーズに応えられていないのが現状である。そこで、竹蓋(1999a)が構築した語彙指導法を基盤にして開発された英語語彙学習用コースウェアを韓国語学習者用に応用し、初級から中級の日本人韓国語学習者が、基本語彙の発音の難しさを感じることなく、実用語彙(15セット、150語)を学習できるコースウェアを制作した。本研究は2008年度から3か年計画で進めているおり、この3年の間に、1.学習者を対象としたアンケート調査を実施し、学習者のニーズを分析する、2.既存の日本人英語学習者向けの語彙学習システムを日本人韓国語学習者向けに改修する、3.学習者のニーズに対応したコースウェアを制作する、4.大学生を対象とした試用実験を行い、教材の効果を検証する、という流れで研究を遂行する計画である。本年度は、昨年度に実施したアンケート調査に基づき、2.と3.について遂行した。15セットの教材のテーマは、初級中級レベルにある学習者のニーズに合致するよう、次の15種とした:携帯電話のレンタル、ホテルにチェックイン、地下鉄に乗る、電話で約束する、友達を紹介してもらう、駅で切符を買う、小包を郵送する、電話で約束する、手紙を書く、韓国の交通事情、韓国の習い事、韓国の大学入試事情、大学生活の思い出、韓国の兵役、韓国人の健康生活。近年、韓国語の学習を希望する学生数が大幅に増加しているにもかかわらず、教員数や授業数が以前のままで需要に追いつかないこともあり、自律学習が可能な韓国語学習用のコースウェアに対するニーズが高まっている。しかしながら、効果が検証されている指導理論に基づいて開発されたコースウェア教材は極めて少なく、学習者のニーズに応えられていなかった。そこで、竹蓋*(1999)が元々は日本人英語学習者を年頭において構築した語彙指導法を基盤にして開発されたコースウェアを韓国語学習者用に応用し、初中級レベルの日本人韓国語学習者が、基本語彙の発音の難しさを感じることなく、実用語彙(15セット、150語)を学習できるコースウェアを制作することとした。本年度は、大学生を対象として、昨年度に開発したコース
メゾ回路のグラフ依存的な演算特性の解析

海馬CA1野において、約100-250msの持続時間を持ち、100Hz以上の高周波である特徴的な脳波「Ripple波」が観察される。SPW-Rは、記憶への関与、特に空間記憶の固定化との関わりが、多くの研究において示されてきた。記憶の固定化には、学習に関与した神経細胞の活動再生(reactivation)が重要であり、SPW-Rが空間記憶に関連する。しかし、SPW-Rの発生メカニズムやSPW-R発生時の神経細胞の活動パターンなどは詳細には明らかになっていない。海馬急性スライスのCA1野において自発的なSPW-Rが観察できる確率は極めて低かったため、本年度は、効率的に観察できる条件の検討を行った。様々な検討の結果、速い灌流速度と生体に近い温度の他に、角度をつけてスライスを作成し、かつ腹側海馬のスライスを用い、記録チャンバー内で標本の安定化を行うことで、ほぼ全ての標本で自発的SPW-Rを観察できるようになった。スライス作成部位がSPW-Rの発生に大きな影響を与えることから、何らかの投射経路が一定以上残存していることが重要であることが示唆される。SPW-R波中の個々の神経細胞の発火活動パターンを調べるために、カルシウム蛍光とLFPの同時記録を行った。海馬CAl野錐体細胞にOGB-1を負荷し、染色領域の錐体細胞層にガラス電極を静置した。50-100ミリ秒という短い時間窓で発生するSPW-Rを捉えるために、200Hzの高速イメージングを行った。細胞の発火タイミングとSPW-R発生のタイミングの関係について解析を行ったところ、SPWのピーク付近で発火イベント頻度が高くなっていることが明らかとなった。SPWイベント付近で活動した細胞のヒストグラムを作成したところ、多くの細胞はSPW付近で活動はするものの、活動する頻度は低いことが明らかとなった。つまりSPW-R中の発火活動はスパースであるといえる。
スケルトン粒子の構造制御技術の確立とその光学特性評価

スケルトン構造を持つナノシリカ粒子が高い光学特性を発揮することを偶然発見した。スケルトン粒子が、ナノサイズであることと、スケルトン構造であることに起因する特性であると考えられるが、現在の光学特性理論では説明できない。本研究では、スケルトンシリカ粒子の構造、微細構造の違いと、粒子の光学特性に与える影響について整理し、これをもとにスケルトン粒子の補正光学特性理論を構築することを目的とする。近年、ナノ中空粒子をポリマーと混練した薄膜が、特異な光学特性を持つことを発見した。粒子が可視光波長以下のナノサイズであること、またシェルと内部空気の屈折率差によるものであると考えられる。本研究では、さらなる光学特性の向上と制御を目指し、スケルトン構造を有するナノ粒子を設計した(C. Takai et al., Chem. Lett., 2011)。粒子径がナノサイズであることに加え、シリカフレームからなるスケルトン構造が特定波長を散乱、または吸収し、より高い光学特性を発揮すると期待できる。本研究では、スケルトンシリカ粒子の構造、微細構造の違いと、粒子の光学特性に与える影響について整理することを目的とする。本研究で得られた理論を基盤として、光学特性に特化した粒子設計を試み、上述した光学薄膜へ応用する。スケルトン粒子は、炭酸カルシウムをテンプレートとし、ゾルゲル法によりシリカフレームを生成させる。ゾルゲル反応条件として、反応時間、シリカ源の添加量、炭酸カルシウム粒子径、反応溶媒極性、触媒量、溶媒種類など多くの条件が、フレーム微細構造を決定することがわかった。前年度の成果を基に、代表的なスケルトン粒子を合成し、アクリル系ポリマーとの複合薄膜を作製した。得られた複合膜が、同粒子径、同濃度の中実粒子複合膜と比較して、高い光学特性を示すことがわかった。スケルトン粒子の光学特性発現に関わる構造因子を解明するために、異なる構造を有するスケルトン粒子の合成技術を確立することを目的とし、以下の研究を行った。表面をデヒドロアビエチン酸(DAA)で被覆した炭酸カルシウム(CaCO3)をテンプレートとし、テトラエトキシシラン(TEOS)のゾルゲル反応をDAAの貧溶媒であるエタノール中で行うとスケルトン粒子ができることがわかった。さらに、反応溶媒の極性を(a)EtOH(b)EtOH/Dg混合溶媒(c)Dgと変化させると、極性の高いEtOHから極性が低いDgになるにつれて、スケルトン構造の開口径が徐々に小さくなり、中空構造へ近づくことがわかった。中実、中空、スケルトン構造は、上述した通り作り分けが可能である。粒子径は、コアであるCaCO3の粒子径を制御することにより、スケルトン粒子の大きさを制御可能である。スケルトン構造が形成可能な粒子径としておよそ50nmであることがわかった。これらの粒子をUV硬化性樹脂溶液に分散させ、ガラス基板上にコーティング薄膜を作製した。分散状態は超音波照射時間によって変化させ、薄膜の透過性、拡散特性を紫外可視分光光度計により評価した。粒子濃度020wt%に変化させた薄膜を作製し光学特性を比較し、透過性、拡散特性を具備する粒子濃度の最適化を行っている。また、上述した微構造の異なる粒子を樹脂と複合化させた薄膜を作製し、同様に光学特性評価を行っている。平成24年度の研究計画として、「1.粒子構造、微細構造を制御したスケルトン粒子の合成技術の確立」を挙げ、炭酸カルシウムコア粒子表面に被覆したアビエチン酸(DAA)と、ゾルゲル反応の反応溶媒として用いる溶媒の溶解性、極性を考慮することによりスケルトン構造を形成させる技術を確立した。スケルトン粒子の微構造として、粒子径、シリカフレーム厚、フレーム微細構造の制御を挙げた。粒子径は30150nmのDAA被覆したコア粒子を用いたが、50nmより小さい粒子、100nmより大きい粒子ではスケルトン構造を形成させることができない。シリカフレーム厚はシリカ種であるアルコキシドと炭酸カルシウムコアの混合割合により制御可能であるが、厚くなるにつれフレーム幅が太くなりスケルトン粒子の特長である四辺形状の孔が塞がれることを実験により確認した。スケルトン粒子の構造制御がある程度確立したため、平成25年度に計画していた光学特性評価に入った。光学特性に影響する因子として粒子の微構造以外に粒子の分散性が挙げられる。紫外線硬化樹脂を選択し、樹脂塗料中の粒子の分散性を超音波照射時間により変化させ粒度分布にて評価した。これを基板上に塗布し樹脂硬化後複合薄膜とした。薄膜中の粒子の分散性はレーザー顕微鏡により評価し、紫外可視分光光度計により複合薄膜の光学特性を調べ、粒子構造、分散凝集構造との関連性を調査している。1複合薄膜の透過性、拡散性を同時に発現しうる最適粒子濃度を決定する。同様に、粒子径、フレーム構造の違いと光学特性について把握する。

2スケルトン粒子-樹脂複合薄膜の光学特性を評価する上で、粒子内部の空間やシリカフレーム微構造内に入り込んだ樹脂塗料や溶剤が薄膜の光学特性を低下させているおそれがあることが考えられた。そのため、粒子単体の屈折率、樹脂塗料と混合後の屈折率の測定、有機物と化学的に結合可能な金属錯体を用いて薄膜の電子顕微鏡観察を行い、粒子内部に侵入した有機物の存在を明らかにすることを試みる。そのうえで、これらの有機物が薄膜の光学特性に与える影響について調査する。3上記の結果をもとに、スケルトン粒子が複合薄膜の光学特性を発現する機構について考察し、光学理論の基盤を作る。直接経費備品1,500,000旅費500,000人件費500,000その他111,284合計2,611,284
高齢者に対する効果的援助行動の研究

今年度の研究では、2つの調査を実施し、結果を分析した。第1調査でわれわれは、高齢者が日常生活においてどのような援助を受けているかを調べるために、面接を実施した。調査では65歳以上の男女41名から552の援助エピソードを収集した。つぎにそれらの項目を整理、精錬し、26項目からなる高齢者の援助行動尺度を作成した。第2調査では、さきに作成した高齢者への援助行動尺度を用いて、成人男女231人に質問紙調査を実施した。調査では、最近の3ヶ月において、親、親しい高齢者、あるいは知人である高齢者に対して、26の援助エピソードの各々をどの程度実際に行ったかを尋ねた。26の援助エピソードを因子分析したところ4つの因子が抽出された。それらはそれぞれ、(1)私的事態における計画的援助、(2)公的事態における非計画的援助、(3)私的事態における計画的援助、そして(4)公的事態における非計画的援助、と名付けられた。さらにこれら4つの因子得点で現される高齢者への援助行動経験を規定する要因を明らかにするために、援助の対象者である高齢者と被調査者との関係性(援助する相手が親、非常に親しい高齢者、あるいは知人である高齢者)、援助者である被調査者の年齢、性別、親との同居経験などを独立変数とする分散分析を行った。分析の結果、成人女性は成人男性に比べて高齢者に対してよりいっそう頻繁に援助を提供すること、内在化された社会的規範が非計画的援助をよりいっそう促進すること、そして私的援助は知人である高齢者よりも親しい高齢者へ、さらに両親へといっそう頻繁に提供されること、などが明らかにされた。
Helicobacter pylori胃炎発症の制御に関わるヘルパーT細胞の役割

Helicobacter pylori感染においてヘルパーT細胞が胃炎発症に必要であるが、その役割については不明であった。本研究により、Th17細胞の産生するIL-17Aは、胃粘膜固有層への好中球浸潤には必須ではなく、Th17細胞よりもTh1細胞の存在によって浸潤する好中球が、胃炎の重篤化に重要であることが明らかとなった。Helicobacterpylori感染においてヘルパーT細胞が胃炎発症に必要であるが、その役割については不明であった。我々はマウスへの感染実験から、Helicobacter pylori感染による胃炎発症において、H.pylori航原特異的ヘルパーT(CD4^+T)細胞が胃炎発症に必須であることを見出した。そこで炎症の場である胃粘膜固有層に浸潤するCD4^+T細胞の役割について、浸潤細胞の割合やサイトカイン産生の違いによって、炎症がどのように制御されるかを検討することを目的とした。そこでまず、CD4^+T細胞から産生され、炎症反応に重要とされるIFNγ及び(特に好中球浸潤を引き起こすとされる)IL-17Aの役割を解析した。T及びB細胞を欠損するRag2KOマウスにH.pylori SS1株を感染させても、菌は胃粘膜に定着するものの好中球浸潤などの胃炎は全く起きないが、この感染の成立したマウスにCD4^+T細胞を後から移入すると、好中球浸潤を伴う胃炎を発症することを我々は見出した。そこでこの系を用いて、IFNγKOやIL-17AKOマウスからCD4^+T細胞を単離し、H.pylori感染Rag2KOマウスに移入して23ヶ月後に解剖し、病理学的検討を加えた。するとIFNγKO CD4^+T細胞を移植した場合には胃炎を全く発症しなかったが、IL-17A KO CD4^+T細胞を移植した場合には、好中球浸潤を伴う胃炎を発症した。このことから、ヘルパーT細胞由来のIL-17Aは胃炎発症には必ずしも必要でなく、むしろIFNγが必要であることが示された。申請者は、H.pylori感染による胃炎発症時に胃粘膜固有層に浸潤するヘルパーT細胞が胃炎発症に必須であることを示してきたが、これらの細胞がどのように炎症を制御しているかについては、まだ不明な点が多い。炎症細胞が炎症部位へ浸潤するには遊走因子であるケモカインの関与が考えられる。そこで本年度は、それらが産生するIFNγあるいはIL-17Aが、ヘルパーT細胞自身あるいは胃上皮細胞からのケモカイン産生に及ぼす影響を調べることによって、浸潤ヘルパーT細胞がどのように胃炎発症を制御しているかについて検討を加えた。Th1細胞はIFNγを、Th17細胞はIL-17を主に産生するが、これらの細胞のケモカイン受容体はそれぞれCXCR3あるいはCCR6である。そこでそれぞれのリガンドであるCXCL10あるいはCCL20が、Th1あるいはTh17細胞から産生されうるかを検討した。するとCXCL10はどちらの細胞からも産生されなかったが、CCL20はTh17細胞からのみ産生された。すなわちTh17細胞は自ら産生するCCL20によって更にTh17細胞を遊走させることが示唆された。また、胃上皮細胞が炎症時に様々なサイトカインやケモカインを産生することが知られているため、ヘルパーT細胞由来IFNγあるいはIL-17によって、胃上皮細胞からのCXCL10あるいはCCL20発現が誘導されるかについて検討した。するとどちらの場合も濃度依存的にケモカイン発現が上昇したことから、Th1あるいはTh17細胞は上皮細胞を介して間接的に自身を遊走することが示唆された。
網膜及び網膜色素上皮細胞の分化を制御する、新規の転写因子の単離とその機能解析

加齢黄斑変性は近年ますます増加している、高度の視力障害をきたす疾患である。その背景には環境的な危険因子とともに遺伝的な要素も関係していると考えられる。最近加齢黄斑変性において、Starg ardt病の原因遺伝子であるABCR(Retina-specific ATP binding cassette trans porter)に13の遺伝子異常があることが報告された。ABCR mRNAは網膜に特異的に発現している。今回、日本人の萎縮型加齢黄斑変性とABCR遺伝子の異常に関連性があるか検討した。東北大学眼科外来で、萎縮型加齢黄斑変性と診断された25例の患者からinformed consentに基づいて末梢血を採取し、加齢黄斑変性を認めない40例の患者を対照群とした。genomeDNAを抽出し、目的の26個のexonをPCR法で増幅した。得られたPCR産物をすべてdirect sequence法にて塩基配列を決定し解決した。ABCR遺伝子のexon23に全例でP1116S,H1125L,Q1126Lの塩基置換が存在したが、これは対照群においても全例に存在した。exon29に報告された変異と同じT1428Mのアミノ酸変異が1例認められた(1/25;4%)が、この変異は対照群にも認められた(2/40;5%)。Starg ardt病における既知のポリモルフィズムと同じI2083Iが2例認められた。intron33にヘテロの塩基置換が4例、ホモの塩基置換が2例認められた。Allikmetsらは加齢黄斑変性の16%にABCR遺伝子の異常があると報告したが、今回の検討ではこれを支持する結果は得られなかった。ABCRが網膜疾患にどう関わっているか明らかにするためには、ABCRの機能及び遺伝子の発現調節機構の解明も必要であると思われ、今後の課題と考えられる。
エタノール発酵糸状菌の育種および探索とバイオエタノール生産への応用

エタノール発酵糸状菌を用いて、グルコースに加えてキシロースやアラビノースからもエタノールを高生産できる方法を開発することを目的として、エタノール発酵糸状菌の変異株を取得し、そのエタノール生産性を評価した。また、エタノール発酵中の副生物であるグリセロール生成にかかわるグリセロール3-リン酸ホスファターゼの諸性質を明らかにした。さらに、自然界よりスクリーニングを行い、アラビノースを代謝しエタノール生産可能な酵母株を取得し、その代謝酵素であるL-アラビトール脱水素酵素の諸性質を明らかにし、特徴的な基質特異性を有する酵素であることを明らかにした。エタノール発酵糸状菌M. circinneloidesの変異株ライブラリーを作製し、各種変異株の取得行った。M. javanicusの胞子懸濁液に対し、UV照射を行い、生存率1%程度の処理条件を選択し、変異株ライブラリーを作製した。各変異株を糖質源としてグルコース+キシロース、アラビノースのみ、あるいはグルコースのみを含む培地で培養後、残存する糖質や生成するグリセロールやその他のアラビトールやキシリトール、エタノールをHPLCにより定量することで、目的の変異株を選択した。また、得られた変異株のエタノール高生産のための培養条件の最適化を検討した。アラビノースからエタノール生産可能な酵母や糸状菌を探索した。セルロース系バイオマスを多く含むと考えられる稲わらや落ち葉の堆積した土壌、植食性昆虫の共生微生物を中心に広く自然界から探索した。植食性昆虫の共生微生物として、富山県内の森林よりカシノナガキクイムシやその坑道や蛹室に繁殖したナラ菌を対象とした探索を行った。酵母や糸状菌を選択的に探索するため、pH3の培地を使用し、これにアラビノースまたはキシロースを加えて生育する微生物を探索した。得られた菌株について、培地成分、pH、温度、通気量等の培養条件を最適化したうえで、アラビノースからのエタノール生産性を評価した。接合菌の一種であるMucor circinelloidesのある株は、グルコースに加えてキシロースからも効率的にエタノール生産が可能であることから、農産廃棄物などのリグノセルロース系バイオマスからのエタノール生産への応用が期待されている。本年度は、昨年度に引き続き、本糸状菌の各種変異株の取得と、得られた変異株による各種糖源からのエタノールの生産性を検証した。加えて、エタノール生産の際の副産物であるグリセロールの生産量の低減を目的として、本菌株におけるグリセロール生成に関与する酵素について、ゲノム情報からの遺伝子クローニングと大腸菌における発現、および組換え酵素の酵素化学的諸性質を明らかにした。さらに、ペントース(キシロースやアラビノース)からのエタノール生産菌を土壌サンプルやエタノール生産スターターからスクリーニングし、多種類の細菌、酵母、糸状菌を取得した。これらの発酵微生物のエタノール生産性や温度耐性を検証し、バイオマスからのエタノール生産への応用の可能性を検討した。稲わら等の農産廃棄物由来のリグノセルロースはD-グルコースからなるセルロースに加えて、D-キシロースやL-アラビノースなどからなるヘミセルロースを少なからず含有することから、これらのリグノセルロースからバイオエタノールを生産する場合、D-グルコースに加えて、D-キシロースやL-アラビノースも発酵原料となる微生物株を利用することが有効である。本研究で使用している接合菌のMucor circinelloidesやRhizomucor pusillusに加えて、本年度はアルコール飲料スターターから単離した酵母、糸状菌、細菌からエタノール生産性の高い酵母Meyerozyma caribbicaを選択し、各種培養条件でのD-グルコース、D-キシロース、L-アラビノースからのエタノール生産性を検討するとともに、D-キシロースとL-アラビノースの代謝関連酵素について検討を加えた。これらの代謝関連酵素のうち、キシリトールをD-キシルロースに変換するキシリトール脱水素酵素をM. caribbicaの菌体より電気泳動的に単一にまで精製し、その諸性質を明らかにしたところ、本酵素はキシリトールに加えて、L-アラビノースの代謝中間体であるL-アラビトールにも活性を示すユニークな酵素であることが判明し、ペントースからのエタノール発酵が可能なSaccharomyces cerevisiaeの遺伝子組換え体の作製に利用可能であることが示唆された。Mucor circinelloidesの各種変異株及び新たな発酵微生物の取得はおおむね順調に進展しているが、それぞれの菌株について生産性をさらに向上させるための各種条件検討を詳細に行う必要がある。代謝酵素の解析については、全体像を明らかにするためにその他の代謝酵素も解析する必要がある。応用微生物学スクリーニングにより得られた変異株や新規微生物株について、ペントースからのエタノール生産性の向上のための各種培養条件等を検討する。加えて、ペントース代謝にかかわる酵素群について、詳細に解析するとともに、その発現調節についても検討する。エタノール発酵糸状菌の変異株ライブラリーおよび自然界に生息する微生物からの目的の微生物の探索は順調に進展しているが、今年度の当初の計画であるアラビノース代謝酵素の解析は未達成である。

スクリーニングにより得られた変異株及び単離株について、アラビノース代謝関連酵素として考えられるアラビノースレダクターゼ(AR)、L-アラビトールデヒドロゲナーゼ(LAD)、L-キシルロースレダクターゼ(LXR)、キシリトールデヒドロゲナーゼ(XDH)、およびキシルロキナーゼ(XK)の発現状況を明らかにするとともに、これらの酵素を高度に精製し、その酵素化学的諸性質を明らかにする。さらに、遺伝子クローニングを行い、その一次構造を決定し、なおかつその発現調節についても検討する。M. circinelloidesの酵素も含めて既報の酵素と比較し、アラビノース代謝やエタノール生産性との関連性を検討する。
プローブとして中性子を用いた気液二相流の流動特性計測に関する研究

1.目的本研究では、中性子をプローブとして用い、可視光に不透明な金属製流路、接触型プローブの使用が不可能な狭小流路等における流動特性計測法の確立を目的とし、小口径円管(内径d=1,2,3,4mm)内の空気-水二相流のボイド率計測を試み、以下の結果を得た。2.実験日本原子力研究所JRR-3Mの熱中性子ラジオグラフィ設備第2撮影室の実時間中性子ラジオグラフィ設備内に二相流ループを設置し、実験を行った。計測法NRG画像の輝度情報からボイド率の計測を行った。その計測に際しては、(I)暗電流、(II)シェ-ディング、(III)線源強度の揺らぎ、(IV)電子機器のドリフト,(V)散乱中性子の影響を検討した。(I)(IV)の補正を施された二相流画像の輝度を背景画像の輝度で除し、対数化した対数輝度(beta)は、水膜厚さ(delta_W)に比例することを導出し本関係よりボイド率を計測を行った。一般に、(V)の散乱中性子の影響は、NRG画像の定量化に際して、無視できないといわれているが、図1に示したように、円管内の任意の位置(x)水で満たされた円管のNRG画像から計測された対数輝度の実測値と散乱中性子を考慮しない場合の対数輝度の計算値が良好に一致することから、本実験範囲内では、散乱中性子の影響は無視できることを明らかにした。4.結果上記計測法により、小口径円管内のボイド率は、誤差5%以内で計測可能であった。図2に示したように得られたボイド率データから計算された気相速度(V_G)と体積平均流束(j)との間には、直線関係が成立し、小口径円管内においてもドリフト相関が可能であることを示した。