hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ダイズ種子吸水過程における水浸透ダイナミクスを探る

ダイズの乾燥種子は、播種直後に過湿環境に晒されると湿害を被る。種子への3時間以上の冠水処理は、生存率の有意な品種間差を誘引した。吸水速度は、種子浸漬時には処理10-30分の時間帯に、種子底面給水時には処理開始直後に有意な品種間差が認められた。これらの吸水速度の比は生存率と有意に関係していた。更に種皮透水性と種子浸透濃度を調べたところ、それぞれ、前者と後者の吸水速度に有意に関係していた。このように、ダイズ種子の冠水耐性は、種子の浸透濃度や種皮の透水性が複合的に吸水速度を律することで決定されている可能性が示唆された。水田転換畑に広く展開する国内ダイズ作にとって、播種直後の過湿はダイズ減収を引き起こす大きな問題、種子冠水害となっている。国内外のダイズ8品種、ハヤヒカリ、トヨムスメ、いわいくろ、エンレイ、スズマル、ナカセンナリ、フクユタカ、Pekingの、含水率5%程度まで乾燥させた種子において、冠水害耐性の有意な品種間差を見出した。そして冠水害耐性の差に、種子の吸水動態、具体的には、冠水処理初期における「受動吸水速度/能動吸水速度」と非常に密接な関係ある事を明らかにした。受動吸水速度とは、種子を過剰な水に浸水させた時に起こる吸水形態で、この速度は、種皮の透水コンダクティビティと密接な関係性を示した。能動吸水速度とは、湿った媒体に種子を置床した際に毛管現象で水を吸い上げる時に起こる吸水形態で、この速度は、子葉から抽出した溶液の浸透濃度と深い関係性を示した。すなわち、ダイズ種子の冠水害耐性は、種皮の物理的透水性や、子葉内の浸透ポテンシャルが複合的に形成する吸水速度に影響されている可能性が示唆された。水田転換畑にて広く展開する国内のダイズ作にとって、播種直後に過湿土となる場合の湿害(種子冠水害)は、ダイズ減収を引き起こす大きな問題となっている。前年度までに、北海道育成ダイズの2品種、ハヤヒカリ及びトヨムスメの乾燥調湿種子において、冠水害耐性の品種間差異を示すとともに、その差が、冠水害感受性であるトヨムスメでの過剰な受動吸水に関連している可能性を示唆し、この現象の原因が、受動的および能動的な種子の吸水動向と関係のある可能性も見出した。前年度の結果を受けて、今年度は上記2品種のほか、いわいくろ、エンレイ、スズマル、ナカセンナリ、フクユタカ、Pekingを加え、全てで8品種の乾燥調湿種子を用い、種子冠水耐性とその吸水動向との関係性を精査した。その結果、種子冠水処理直後における2種類の吸水様態、受動吸水と能動吸水の各速度の比「受動吸水速度/能動吸水速度」値と、冠水処理後の種子の発芽率の間に、極めて密接な関係性が見出された。すなわち、能動吸水速度が小さいにも関わらず受動的な吸水が進行する品種には、冠水後に種子の発芽率が著しく低下する(種子冠水耐性が弱い)傾向が認められた。種子の吸水動向を決める因子についても調査した。浸透ポテンシャル(種子内浸透濃度の多寡)及びマトリックスポテンシャル(種子内空隙率:密度の多寡)が吸水速度に関与しているとの証左は得られなかったが、受動吸水速度に関しては、種子の透水性との間に有意な関係性を見いだした。24年度計画において記載した内容についてはおおよそをクリアし、25年度計画に記載した研究手法についても確立に至っている。本研究における大きな目的、ダイズ吸水時の水浸透のダイナミクスを説明するに至る知見は、順調に蓄積しており、おおむね順調な進展をみせていると評価する。ダイズ吸水時の水浸透のダイナミクスのモチベーションたる形質が不明なので、そこを精査する方向性と、前年度のハヤヒカリ及びトヨムスメにおいて、種子の吸水動向と種皮構造(アリューロン層直下に位置する種皮裏面の微細構造)との関連性を見出したが、多品種についても調査し、構造的な特徴が吸水に影響し得る一般的な形質なのかを精査したい。その多くは、実験に使用する消耗品にあてられ、一部研究結果の公表に係る旅費および印刷費に用いる予定である。
効率的なデータ転送のためのシステム開発研究

グリッドなどの分散コンピューティング環境において、大量のデータを遠隔地まで転送する際、転送速度等を適切に調整することでネットワークの帯域を効率よく利用できることを目指してソフトウェア開発を行った。作成したソフトウェアは静的なパラメータを用いたデータ転送はできたが、転送ごとに動的に転送速度等を調整することは現時点では達成できなかった。大型の加速器と検出器を使用する高エネルギー実験などでは膨大なデータを扱う必要があるが、最近ではネットワーク技術の発展により、世界各地のデータセンターへ大量のデータを転送し、分散計算機環境においてデータ解析が行われるようになっている。このうち、遠隔へのデータ転送は、転送距離が長くなるにつれて単一の転送速度が遅くなり、また経路の途中の混雑状況にも影響を受けやすくなるため、本来のネットワーク性能を出すことが難しくなる。そこで、本研究では、ネットワークやデータセンターの利用状況を監視し、転送の並列度などを動的に調整することで全体の転送速度を最適化する機能を備えたミドルウェアの開発し、ネットワークを効率的に利用できるデータ転送を目指している。これまでに、実際の実験での使用事例や将来の利用に関する調査を行い、データ管理システムやネットワークの新しい技術に関して調査・検討した。それらに基づいて、開発すべきミドルウェアを設計した。開発では、まずグリッドなど認証機構と並列転送など基本的な機能を実装し、その後、転送ジョブの実行や転送結果の履歴の管理をデータベースで行って、ネットワークの利用状況を付加的に利用できるようにするつもりである。また、クラウドへの対応は、今後のデータセンターでの配備状況から判断してから実施する予定である。ミドルウェアの実装状況に関しては、開発環境を整備し、開始したばかりであり、これから実際にテストできるプロトタイプを構築していく予定である。最近の大型加速器実験などでは、検出器から収集したり、シミュレーションにより生成した大量のデータを、世界規模で協調した分散処理を行うことにより、迅速なデータ解析やデータ管理を可能としている。しかし、遠距離へのデータ転送を高性能で行うことは一般に難しいことが知られている。本研究では、ネットワークの利用可能な帯域を効率的に使用することで、データ転送速度の改善するような最適化を行うミドルウェアの開発を目指している。本年度は、まずネットワークの性能測定ソフトウェアを利用して、モニターシステムを構築し、その測定データ利用できるようにした。またミドルウェア開発に関しては、各種の認証方法やデータ転送のインターフェイスの具体的な実装に関する調査を行い、基本的な実装を進めたが、さらに、データベースを利用した転送ジョブ管理や転送結果の履歴管理などの必要機能を今後実装する必要がある。一方、現在急速に利用が進んでいるクラウド構築用のソフトウェアに関しても、最も広く使われているOpenStackについて調査を行った。多くのコンポーネントを含み、開発速度も非常に速いが、多くの研究所や大学でも導入が進められていることもあり、今後対応することを考えている。その他、本開発研究の主要なターゲットの一つである、将来計画ILCでの分散コンピューティングについても、実験関係者と議論しながら、データ転送および計算機環境全般に関して深く検討を行った。大型加速器を用いた高エネルギー実験では、一昔前までは加速器を運転しているホスト研究所だけでデータ処理を行っていたが、近年では主にネットワーク技術の進展により、世界各地に分散した計算機資源を連携してデータ処理を行うようになってきている。その際、大容量のデータの扱いが最重要事項の一つであり、高速なデータ転送はそのための基本技術となる。本研究では、ネットワークの利用可能な帯域を有効に利用してデータ転送を高速に行えるようなソフトウェアの開発を目指した。遠隔地間のデータ転送は、ネットワークプロトコルの仕様により往復通信時間に従って速度が下がるため、転送の並列度などを高めなければ転送速度が上がらないことが知られているが、他のトラフィックと共存しなければならない一般の学術ネットワークでは、実際に使用できる帯域が時間変動するため、最適化が難しい。そのため、「転送ジョブ」をスケジューリングし、直前の転送速度などにより、動的に転送のパラメータなどを変化できるようなミドルウェアが望まれている。平成27年度は、昨年度に引き続き、高速化のためのミドルウェアの開発に注力し、並列転送などの機能を実装して、初期テストを行った。基本的な動作は確認したが、グリッドなどの認証や、動的な転送速度の最適化に関してはまだ機能が不足しており、特に後者については、実際のテストを重ね、注意深く動作を確認する必要がある。最近は100Gbit/sのネットワークが使用されはじめ、高速データ転送の需要もさらに高まりつつあるので、上記の不足機能の補完や、対応するデータ転送プロトコルやデータストレージを増やすなどの開発を進めたい。本研究の中心となるミドルウェアの開発において、実装の進展具合が予定より遅れている。その理由としては、研究に使える時間が予定より少なかったこともあるが、さらに、クラウド環境や将来計画ILCの分散コンピューティングの検討を行ったことにもよる。また、ネットワークを利用するソフトウェアにとって現在非常に重要な問題になっているセキュリティ対策に関する調査にも予想以上に時間を要した。数物系科学ミドルウェアの実装を着実に進め、動作させることを目指す。まずは動作するプロトタイプを完成させ、その後はテストや機能追加をしながら完成度を高める。また、新しいネットワーク技術などとの連携も検証したいと考えている。本研究の大きな目標の一つであるミドルウェアの構築に関して、基本的は設計はほぼ終えたが、実装の進展具合が予定より多少遅れている。

その理由としては、研究に使える時間が予定よりも少なかったことが挙げられる。旅費や会議参加費に使用したが、それらの金額が予定よりも少なくて済んだため。基本的な研究方針は定まっているので、まずはミドルウェアの実装を進め、プロトタイプを完成させることを目指す。その後、性能のテストや付随的な機能の追加を継続的に行い、ミドルウェアの完成度を高める予定である。一方、ソフトウェア的に柔軟にネットワークが管理できるSDN(Software Defined Network)が最近注目を集めているが、データ転送性能に対する効果があるかを可能であれば検証したいと考えている。また、平成25年度は研究に使える時間が予定より少なかったが、2014年度以降はそのようなことはないと予想している。主に、ソフトウェア作成のための情報収集や、成果報告などのための旅費や会議参加費に使用する予定である。ほぼ当初の予定通りの支出であったが、購入したサーバーが想定より少ない支出で済んだため、次年度に使用することにした。ソフトウェア作成のための情報収集や関係者との情報交換、また成果報告などのために旅費や会議参加費に使用する予定である。
ゼニゴケの植食者に対する多様な防衛能とそのメカニズムに関する研究

植食者防衛効果の評価として、アワヨトウとハスモンヨトウに対する直接抵抗性を比較した。ゼニゴケを餌とした場合、ハスモンヨトウ幼虫と同様にアワヨトウ幼虫も蛹化できず、3齢から5齢の間に死亡した。ゼニゴケ摂食の影響は、餌を人工飼料に変更すればハスモンヨトウ幼虫では見られなかったが、アワヨトウ幼虫は摂食量が減少したままで発育が悪くなり、アワヨトウの方がハスモンヨトウよりゼニゴケの直接抵抗性が高いと考えられた。また、ハスモンヨトウ幼虫の5齢に進めた割合は、人工飼料に比べて野生株を餌とした場合は有意に低かったが、ジャスモン酸の前駆体であるOPDAを生産できないゼニゴケを餌とした場合は有意差が認められず、OPDAの関与した誘導防衛がゼニゴケの発育阻害に関与していることが明らかとなった。ナミハダニ卵のふ化抑制がゼニゴケの匂いで起こってるのか評価するために、ゼニゴケ上とゼニゴケに置かれたパラフィルム上のナミハダニ卵のふ化率を比較した。その結果、パラフィルム上のふ化率はゼニゴケ上のふ化率より非常に高く、ゼニゴケのふ化抑制はゼニゴケの匂いで起こっておらず、植物体上の物質に卵が触れることによって起こっていることが示唆された。ゼニゴケの匂いにナミハダニとその天敵のチリカブリダニがどのように反応するか調べた。ナミハダニは、健全ゼニゴケの匂いに対して反応を示さないが、機械傷ゼニゴケと同種食害ゼニゴケの匂いを忌避した。チリカブリダニは、健全ゼニゴケと機械傷ゼニゴケの匂いに対して反応を示さないが、ナミハダニ食害ゼニゴケの匂いを選好した。従って、ゼニゴケも維管束植物と同様に匂いによる天敵誘引能力を有していることが示された。ゼニゴケの匂いを分析したところ、機械傷ではセスキテルペンが、ナミハダニ食害ではモノテルペンが特異的に放出されており、チリカブリダニの誘引はモノテルペンが影響していると考えられた。植食者防衛効果の評価としてナミハダニとハスモンヨトウより強く直接防衛を受ける植食者種を発見することが、2018年度の目標の1つとなっている。アワヨトウに対する直接抵抗性がハスモンヨトウより高いことが分かったことから、目的は達成できたと考えている。直接抵抗性に関しては目標以上に成果を上げており、ハスモンヨトウの発育阻害はOPDAが関与する誘導防衛が関与していることや、ナミハダニのふ化抑制は植物上に触れることで起こっていることも明らかにした。さらに、ナミハダニ目線からは、ゼニゴケのふ化抑制を網によって回避していることも明らかになってきており、ハダニ類が網を張ることの新たな適応的意義が発見されつつある。2018年度の目標には、ゼニゴケの天敵誘引能の評価とゼニゴケの放出する揮発性物質の分析もある。天敵誘引に関しては、チリカブリダニが食害特異的にゼニゴケの揮発性物質に誘引されることが明らかになり、目標を達成している。これと同時に、ナミハダニのゼニゴケの揮発性物質に対する反応を調べており、ナミハダニの忌避性は食害特異的な反応ではないことを明らかにし、目標以上の成果を達成していると考えられた。揮発性物質の分析に関してもある程度目標は達成しており、機械傷ではセスキテルペン、食害ではモノテルペンが多く放出していることが明らかとなった。この分析結果は、維管束植物とは異なり面白い結果である。しかし、揮発性物質の分析に関しては、内部標準物質の濃度が濃すぎた問題があったため、今後、内部標準物質の量を検討して揮発性物質の分析を実施して行く。ハダニ類が網を張る適応的意義は捕食者回避と言われてきたが、植物によるふ化抑制からの回避という新しい意義が見えてきた。そこで、計画を変更し、ナミハダニが網を張ることでゼニゴケのふ化抑制を回避できるかも評価する。ハスモンヨトウに対する直接防衛は、OPDAが関与した誘導防衛が影響していることが明らかになった。また、匂いによる維管束植物の天敵誘引(間接防衛)は、誘導防衛である。そこで、計画を変更し、OPDAを生産できないゼニゴケを匂い源として用いて、ゼニゴケのチリカブリダニ誘引(間接防衛)が誘導防衛であるかを評価する。また、ナミハダニ食害のゼニゴケの匂い分析は、継続して行い食害特異的な揮発性物質があるかどうかを明らかにする。他の研究においてチリカブリダニの誘引が確認されていない食害特異的な物質が見つかったら、合成品を用いて物質のチリカブリダニに対する誘引性を確認する。植物ホルモンの分析に関しては、ナミハダニなどを用いて、食害によるゼニゴケ体内のジャスモン酸とサリチル酸の変化を調べ、食害誘導的に植物ホルモンが増加するかを評価する。健全な維管束植物は食害された維管束植物の匂いを受容して抵抗性を高める。

ゼニゴケも同様な植物間コミュニケーションをできるのかどうかを明らかにするため、密閉容器などでナミハダニ食害ゼニゴケの匂いを曝露したゼニゴケと健全ゼニゴケの匂いを曝露したゼニゴケ上のナミハダニのパフォーマンスを比較することで、植物間コミュニケーションによりゼニゴケの直接防衛能が向上するかを明らかにする。植食者防衛効果の評価として、アワヨトウとハスモンヨトウに対する直接抵抗性を比較した。ゼニゴケを餌とした場合、ハスモンヨトウ幼虫と同様にアワヨトウ幼虫も蛹化できず、3齢から5齢の間に死亡した。ゼニゴケ摂食の影響は、餌を人工飼料に変更すればハスモンヨトウ幼虫では見られなかったが、アワヨトウ幼虫は摂食量が減少したままで発育が悪くなり、アワヨトウの方がハスモンヨトウよりゼニゴケの直接抵抗性が高いと考えられた。また、ハスモンヨトウ幼虫の5齢に進めた割合は、人工飼料に比べて野生株を餌とした場合は有意に低かったが、ジャスモン酸の前駆体であるOPDAを生産できないゼニゴケを餌とした場合は有意差が認められず、OPDAの関与した誘導防衛がゼニゴケの発育阻害に関与していることが明らかとなった。ナミハダニ卵のふ化抑制がゼニゴケの匂いで起こってるのか評価するために、ゼニゴケ上とゼニゴケに置かれたパラフィルム上のナミハダニ卵のふ化率を比較した。その結果、パラフィルム上のふ化率はゼニゴケ上のふ化率より非常に高く、ゼニゴケのふ化抑制はゼニゴケの匂いで起こっておらず、植物体上の物質に卵が触れることによって起こっていることが示唆された。ゼニゴケの匂いにナミハダニとその天敵のチリカブリダニがどのように反応するか調べた。ナミハダニは、健全ゼニゴケの匂いに対して反応を示さないが、機械傷ゼニゴケと同種食害ゼニゴケの匂いを忌避した。チリカブリダニは、健全ゼニゴケと機械傷ゼニゴケの匂いに対して反応を示さないが、ナミハダニ食害ゼニゴケの匂いを選好した。従って、ゼニゴケも維管束植物と同様に匂いによる天敵誘引能力を有していることが示された。ゼニゴケの匂いを分析したところ、機械傷ではセスキテルペンが、ナミハダニ食害ではモノテルペンが特異的に放出されており、チリカブリダニの誘引はモノテルペンが影響していると考えられた。植食者防衛効果の評価としてナミハダニとハスモンヨトウより強く直接防衛を受ける植食者種を発見することが、2018年度の目標の1つとなっている。アワヨトウに対する直接抵抗性がハスモンヨトウより高いことが分かったことから、目的は達成できたと考えている。直接抵抗性に関しては目標以上に成果を上げており、ハスモンヨトウの発育阻害はOPDAが関与する誘導防衛が関与していることや、ナミハダニのふ化抑制は植物上に触れることで起こっていることも明らかにした。さらに、ナミハダニ目線からは、ゼニゴケのふ化抑制を網によって回避していることも明らかになってきており、ハダニ類が網を張ることの新たな適応的意義が発見されつつある。2018年度の目標には、ゼニゴケの天敵誘引能の評価とゼニゴケの放出する揮発性物質の分析もある。天敵誘引に関しては、チリカブリダニが食害特異的にゼニゴケの揮発性物質に誘引されることが明らかになり、目標を達成している。これと同時に、ナミハダニのゼニゴケの揮発性物質に対する反応を調べており、ナミハダニの忌避性は食害特異的な反応ではないことを明らかにし、目標以上の成果を達成していると考えられた。揮発性物質の分析に関してもある程度目標は達成しており、機械傷ではセスキテルペン、食害ではモノテルペンが多く放出していることが明らかとなった。この分析結果は、維管束植物とは異なり面白い結果である。しかし、揮発性物質の分析に関しては、内部標準物質の濃度が濃すぎた問題があったため、今後、内部標準物質の量を検討して揮発性物質の分析を実施して行く。ハダニ類が網を張る適応的意義は捕食者回避と言われてきたが、植物によるふ化抑制からの回避という新しい意義が見えてきた。そこで、計画を変更し、ナミハダニが網を張ることでゼニゴケのふ化抑制を回避できるかも評価する。
脳機能改善のための顎運動プログラムの考案

本研究の目的は,あごの運動を利用した脳機能改善のための運動プログラムを考案することである.そのために,あごの運動(ガム咀嚼運動,噛みしめ運動,開閉口運動)の運動条件を変更して行った際の脳血流動態(脳活動)を脳機能イメージング法(機能的近赤外分光法)により測定した.運動条件は,ガム咀嚼運動および開閉口運動は普通の速さと少し速めの運動,噛みしめ運動は軽めと中くらいの強さとした.その結果,条件として少し速めもしくは中くらいの強さで運動することにより,ワーキングメモリに関わる背外側前頭前野および意思決定に関わる前頭極の活動が増加した。本研究では,fNIRS(機能的近赤外分光法)を利用した「脳機能改善のための顎運動プログラムの考案」を目的として検討を進めている.平成26年度は,1運動速度が1Hzおよび2Hzのガム咀嚼運動,2運動強度が20%MVCおよび40%MVCの噛みしめ運動,を実施した際の前頭前野における血流動態を測定した.測定には,fNIRS脳機能測定装置(HITACHI; ETG-4000)を使用し,運動を行う直前の安静時および運動時それぞれ1分間から得られたoxy-Hb量を基にoxy-Hb変化量を求め,運動により活動が認められた脳部位を統計学的に同定した.本研究では,fNIRS(機能的近赤外分光法)を利用した「脳機能改善のための顎運動プログラムの考案」を目的として検討を進めている.平成27年度は,1運動速度が1Hzおよび2Hzのガム咀嚼運動,2運動速度が1Hzおよび2Hzの最大開閉口運動,を実施した際の前頭前野における血流動態を測定した.血流動態の測定には,fNIRS脳機能測定装置(HITACHI; ETG-4000)およびプローブ(3×5;22チャンネル)を使用した.プローブは,前頭前野領域を対象として,プローブ下段の行が脳波測定時に利用されているT3-Fpz-T4(国際10-20システム基準点)のラインと一致するように設置して,運動を行う直前の安静時および運動時それぞれ1分間から得られたoxy-Hb量を基にoxy-Hb変化量を求め,運動により活動が認められた脳部位を統計学的に同定した.また,得られた研究成果は,論文および学会発表として報告した.平成27年度は,被験運動とした1ガム咀嚼運動,2噛みしめ運動,および,3開閉口運動,のうち,1運動速度が1Hzおよび2Hzのガム咀嚼運動,2運動速度が1Hzおよび2Hzの最大開閉口運動,を実施した際の前頭前野における血流動態を測定した.顎運動を行う直前の安静時および運動時それぞれ1分間から得られたoxy-Hb量を求め,運動により活動が認められた脳部位を同定した.また,oxy-Hb量を基にoxy-Hb変化量を運動条件ごとに求め,設定したどちらの運動条件の方がより血流の増加を認めるのかを検討し,論文として報告した.したがって,現時点では予定していた実験計画がほぼ順当に達成できているものと考えている.本研究では,fNIRS(機能的近赤外分光法)を利用した「脳機能改善のための顎運動プログラムの考案」を目的として検討を進めている.平成28年度は,1自由ガム咀嚼運動時における前頭前野の脳活動を追加測定して運動条件の違いによる活動状況の差異について報告した.また,2運動速度が1Hzおよび2Hzの最大開閉口運動を実施した際の前頭前野における活動状況の差異についても報告した.さらに,学会発表では,ガム咀嚼運動,噛みしめ運動および開閉口運動を行わせた際の前頭前野における活動状況を検討し,噛みしめ運動,ガム咀嚼運動と開閉口運動では活動を示す脳回が前者では中前頭回を中心とするのに対して,開閉口運動では上前頭回を中心に活動することを明らかにし報学会で報告した.血流動態の測定には,fNIRS脳機能測定装置(HITACHI; ETG-4000)およびプローブ(3×5;22チャンネル)を使用した.プローブは,前頭前野領域を対象として,プローブ下段の行が脳波測定時に利用されているT3-Fpz-T4(国際10-20システム基準点)のラインと一致するように設置して,運動を行う直前の安静時および運動時それぞれ1分間から得られたoxy-Hb量を基にoxy-Hb変化量を求め,運動により活動が認められた脳部位を統計学的に同定した.平成28年度は,被験運動とした1ガム咀嚼運動,2噛みしめ運動,および,3開閉口運動,のうち,1運動速度が被験者任意の自由ガム咀嚼運動,2運動速度が1Hzおよび2Hzの最大開閉口運動,を実施した際の前頭前野における血流動態を測定し,論文として報告した.また,ガム咀嚼運動,噛みしめ運動および開閉口運動を行わせた際の前頭前野における活動状況を検討し,噛みしめ運動,ガム咀嚼運動と開閉口運動では活動を示す脳回が前者では中前頭回を中心とするのに対して,開閉口運動では上前頭回を中心に活動することを明らかにし報学会で報告した.また,高次脳機能がこれらの運動により向上するのか否かを検討するために,実行機能を評価することが可能なストループテストをパーソナルコンピュータ上で実施するためプログラムを構築している.

したがって,現時点では予定していた実験計画がほぼ順当に達成できているものと考えている.本研究では,fNIRS(機能的近赤外分光法)を利用した「脳機能改善のための顎運動プログラムの考案」を目的として検討を進めている.平成29年度は,顎運動プログラムとして採用予定であったガム咀嚼運動,最大開閉口運動および噛みしめ運動について,それぞれ運動条件を設定し活動状況を検討した結果,ガム咀嚼運動では運動速度が2Hzの運動,噛みしめ運動では40%MVC(最大噛みしめ運動を100%MVCとした場合)の強度での噛みしめ運動において前頭前野の活動が有意に増加することを見いだした.しかし,最大開閉口運動については運動条件を変えた場合でも前頭前野の活動は減少を示した.そのため,脳機能改善のための顎運動としてガム咀嚼運動および噛みしめ運動を採用することとした.現在では,2種類の顎運動を組み合わせ,脳機能が向上しているか否かの尺度として,前頭前野の機能検査に用いられるストループテストをパーソナルコンピュータにプログラムし,運動プログラム実施前後での前頭前野における血流動態の測定およびテスト実施時の反応速度を検討している.血流動態の測定には,fNIRS脳機能測定装置(HITACHI; ETG-4000)およびプローブ(3×5;22チャンネル)を使用した.プローブは,前頭前野領域を対象として,プローブ下段の行が脳波測定時に利用されているT3-Fpz-T4(国際10-20システム基準点)のラインと一致するように設置して,運動を行う直前の安静時および運動時それぞれ1分間から得られたoxy-Hb量を基にoxy-Hbおよびdeoxy-Hbの変化量を求めている.本研究の目的は,あごの運動を利用した脳機能改善のための運動プログラムを考案することである.そのために,あごの運動(ガム咀嚼運動,噛みしめ運動,開閉口運動)の運動条件を変更して行った際の脳血流動態(脳活動)を脳機能イメージング法(機能的近赤外分光法)により測定した.運動条件は,ガム咀嚼運動および開閉口運動は普通の速さと少し速めの運動,噛みしめ運動は軽めと中くらいの強さとした.その結果,条件として少し速めもしくは中くらいの強さで運動することにより,ワーキングメモリに関わる背外側前頭前野および意思決定に関わる前頭極の活動が増加した。平成26年度は,被験運動とした1ガム咀嚼運動,2噛みしめ運動,および,3開閉口運動,の顎運動のうち,1運動速度が1Hzおよび2Hzのガム咀嚼運動,2運動強度が20%MVCおよび40%MVCの噛みしめ運動,を実施した際の前頭前野における血流動態を測定した.顎運動を行う直前の安静時および運動時それぞれ1分間から得られたoxy-Hb量を求め,運動により活動が認められた脳部位を同定した.また,oxy-Hb量を基にoxy-Hb変化量を運動条件ごとに求め,設定したどちらの運動条件の方がより血流の増加を認めるのかを検討し,論文として報告した.したがって,現時点では予定していた実験計画がほぼ順当に達成できているものと考えている.平成28年度についても当初の計画通りに研究が遂行できるものと考えている.平成29年度についても当初の計画通りに研究が遂行できるものと考えている.補綴・理工系歯学平成27年度についても当初の計画通りに研究が遂行できるものと考えている.平成27年度は,消耗品費およびその他の経費が予想額より少額となったため,次年度使用額として約4万円繰り越すことになった.平成28年度は,年度末に海外での学会発表があったため,旅費の経費が予想額より少額となった。そのため,次年度使用額として約40万円繰り越すことになった.平成26年度は,旅費およびその他の経費が予想額より少額となったため,次年度使用額として約34万円繰り越すことになった.平成28年度において,平成27年度から繰り越した経費は消耗品を購入する予定である.なお,以前より計上している平成28年度の経費については,申請通り使用する予定である.
腐性ブドウ球菌に存在する唯一の接着因子UafAの構造機能解析

病原性細菌はホスト細胞に感染するための様々な接着因子を持つが,若年女性の尿路感染症の主要な原因菌の一つである腐性ブドウ球菌はUafAという1種類しか接着因子を持たない.本研究では, UafAの機能ドメインの結晶構造を1. 5Aの高分解能で決定した.他の生物由来の接着因子との構造比較から, Bドメインを用いた,新たなリガンド認識機構が提案された.病原性細菌はホスト細胞に感染するための様々な接着因子を持つが,若年女性の尿路感染症の主要な原因菌の一つである腐性ブドウ球菌はUafAという1種類しか接着因子を持たない.本研究では, UafAの機能ドメインの結晶構造を1. 5Aの高分解能で決定した.他の生物由来の接着因子との構造比較から, Bドメインを用いた,新たなリガンド認識機構が提案された.腐性ブドウ球菌は尿路感染症の主要な原因菌であり,若年女性の尿路感染症の15%程度が腐性ブドウ球菌により引き起こされている.『女性の60%以上が一生に1回以上尿路感染症を発症する』という統計を考慮すると,腐性ブドウ球菌に関する基礎研究は社会的要請の高いものであるといえる.病原性細菌が感染する際,ホスト細胞への接着は感染の成否を決定する重要な過程となる.ブドウ球菌属の細菌は,細胞表面に存在する接着因子蛋白質を用いてホスト細胞に定着するが,腐性ブドウ球菌には1種類の接着因子(uro-adherence factor A ; UafAと略)しか存在しない.これは,尿路という激しく尿が流動する過酷な環境下において,腐性ブドウ球菌がUafAのみを用いてホスト細胞に定着することを示唆しており,非常に興味深い.本研究では,X線結晶構造解析により,UafAによるリガンド認識機構を解明する.今年度は,UafAのN2-N3-Bドメインの構造解析を行った.これまでの分解能が2.3A程度だったのに対し,N末端のフレキシブルループを削ることにより,1.5Aの分解能のデータ収集を行うことができた.得られた電子密度マップより,Bドメインの全体構造をトレースすることができた.更に,これまで明らかにした構造の重ねあわせから,N1, N3ドメインに対するBドメインの配置はフレキシブルであることがわかった.N3-B間のループの構造にも大きな構造変化が認められ,これらがリガンド認識に関与している可能性が示唆された.腐性ブドウ球菌は尿路感染症の主要な原因菌であり,若年女性の尿路感染症の15%程度が腐性ブドウ球菌により引き起こされている.『女性の60%以上が一生に1回以上尿路感染症を発症する』という統計を考慮すると,腐性ブドウ球菌に関する基礎研究は社会的要請の高いものであるといえる.病原性細菌が感染する際,ホスト細胞への接着は感染の成否を決定する重要な過程となる.ブドウ球菌属の細菌は,細胞表面に存在する接着因子蛋白質を用いてホスト細胞に定着するが,腐性ブドウ球菌には1種類の接着因子(uro-adherence factor A; UafAと略)しか存在しない.これは,尿路という激しく尿が流動する過酷な環境下において,腐性ブドウ球菌がUafAのみを用いてホスト細胞に定着することを示唆しており,非常に興味深い.本研究では,X線結晶構造解析により,UafAによるリガンド認識機構を解明する.今年度は,UafAのN2-N3-Bドメインの種々の変異体を調製し,これらの蛋白質の赤血球結合活性を比較した.その結果,これまでは,細胞接着に関与していないと考えられてきた,Bドメインが,細胞接着に重要であることが明らかになった.さらに,Bドメインの構造を,既知の細胞接着因子のものと比較した結果,UafAに特有な領域はN2,N3ドメインに面していることから,N2,N3とBドメインの間でリガンド分子をキャプチャーするという分子機構が提案された.上記の結果は,Protein Science誌に掲載された.腐性ブドウ球菌は尿路感染症の主要な原因菌であり,若年女性の尿路感染症の15%程度が腐性ブドウ球菌により引き起こされている.『女性の60%以上が一生に1回以上尿路感染症を発症する』という統計を考慮すると,腐性ブドウ球菌に関する基礎研究は社会的要請の高いものであるといえる.病原性細菌が感染する際,ホスト細胞への接着は感染の成否を決定する重要な過程となる.ブドウ球菌属の細菌は,細胞表面に存在する接着因子蛋白質を用いてホスト細胞に定着するが,腐性ブドウ球菌には1種類の接着因子(uro-adherence factor A;UafAと略)しか存在しない.これは,尿路という激しく尿が流動する過酷な環境下において,腐性ブドウ球菌がUafAのみを用いてホスト細胞に定着することを示唆しており,非常に興味深い.本研究では,X線結晶構造解析により,UafAによるリガンド認識機構を解明する.前年度までに,N2,N3とBドメインがリガンド分子との結合に重要であるということが提案された.今年度は,リガンド候補分子の一つである,コレステロール分子との共結晶の構造解析を行い,ドメイン間の領域に有為な電子密度を確認した.より明瞭なマップを得るために,シクロデキストリン存在下で高濃度のコレステロールを共存させて共結晶を作製したが,依然として電子密度は不明瞭で,モデルを構築することはできなかった.コレステロールは非常に疎水性が高い分子であるため,親水性の官能基が導入されたコレステロール誘導体でも同様の実験を行ったが,結果はいずれも同じであった.
マイクロ波誘電分光法による水の動的構造と生体物質の機能発現機構

生体関連物質が機能発現可能な形態へ到達するための自己組織化機構の解明を目指し、これらに対し本質的であると考えられる、溶質分子の親水性と疎水性のバランス、立体構造、電荷の違いによる多様な物質と水との相互作用の多様性、すなわち疎水性水和、疎水性相互作用、静電相互作用の効果を、(1)マイクロ波及びミリ波領域の誘電分光法による分子やイオンのダイナミクス観測、(2)小角X線散乱を中心とした散乱法を用いた構造決定に加え、(3)動的光散乱、密度・音速の超精密測定等の力学・光学物性を多角的に組み合わせて検討した。(1)水を「生命現象の場」「機能性、選択性の源」と捉え、水素結合性に起因する階層的ダイナミクスの解明を行った。水のマイクロ波及びミリ波領域の超高精度誘電緩和測定を行い、サブTHz分光、赤外吸収の最新の結果と結合して50MHz-18THzのスペクトルから水分子の協同緩和、局所構造の緩和、分子間振動、束縛回転を詳細に議論し、誘電緩和の速い緩和モード(τ0.5ps)と光散乱(ラマン)の緩和モードが同じ起源を持つ事などを初めて明らかにした。(2)多様な水素結合液体混合系の系統的な緩和時間の分析から、水素結合アクセプターサイトの数密度と溶質分子内の親水基立体配置の空間相関の強さが、協同緩和(=水素結合ネットワークの組替え)のタイムスケールを決定付けるパラメータであり、水素結合の組換えに伴い、溶質分子の周囲で多数の水素結合を同時に切断する必要がある場合、協同緩和時間は劇的に遅くなることが分かった。(3)生体由来の両親媒性高分子が水中で形成する多様なナノ構造体構造と自己組織化機構に関する研究を親水基鎖長が異なるコレステロール誘導体を着目系として展開した。生体由来の両親媒性高分子が形成する、球状、棒状ミセルや、ラメラ、キュービック、ヘキサゴナル液晶等のナノ構造体の自己組織化機構を、相挙動と複数物性を密接に対応させて検討し、従来、極狭い濃度範囲でのみ現れると考えられていた中間相と言われる特殊な液晶相が広範な濃度領域で安定に存在することを明らかにし、中間相構造の濃摩変化や通常相への転移を詳細に追跡することが出来た。※本研究の遂行のため、2003年8月から約2ヶ月聞、ドイツRegensburg大とオーストリアGraz大に渡航し、海外研究機関の先端的装置を用した測定を行った。昨年度に引き続き、ドイツRegensburg大学に約半年間渡航し、誘電分光測定をミリ波領域まで拡張した。(A)100MHz-89GHzで得られた水/2-プロパノール、水/エチレングリコール、水/tert-ブタノール系等の誘電緩和スペクトルから、各緩和過程を高精度で分離した。(i)水素結合システムの共同運動、(ii)アルコールモノマーの回転モード、(iii)フリーのOH基のクリッピングモーション及び水単分子の回転、に関する3つの過程に普遍的に帰属されることを示し、2成分混合の水素結合液体の緩和機構に関する新しいモデルを得た。(B)活性化エンタルピー、エントロピーの過剰部分モル量を定量的に分離・評価する独自の解析法(the Excess Partial molar Activation Quantity=EPAQ approach)を用い、特に、水/2-プロパノール系、水/1-プロパノール系の結果の比較から、疎水基の形状と水素結合液体のダイナミクスの関連について詳細な情報を得た。水素結合ネットワークの組換えを阻害するアルコール疎水基による局所的な水分子の密度低下のみでなく、アルコールOH基が次の水素結合パートナーを得る確率に関係する、疎水基の立体障害効果が水素結合の再配列ダイナミクスに重要な役割を果たすことを示した。(C)生体物質の機能を水との相互作用の観点から明らかにする基礎として行った、Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Pro、Cys、Metの10種のアミノ酸水溶液の研究では、アミノ酸分子の回転拡散(j=1)、バルク水の共同運動(j=2)、水単分子の回転(j=3)、に関する3つの緩和プロセスの存在を明らかにした。(i)純水中とアミノ酸水溶液のバルク水プロセス(j=2)のKirkwoodファクターの比較による、アミノ酸との相互作用によって外部電場に対する配向が凍結したかに見える溶質1個当たりの水分子の数=「実効水和水Z」の見積り、(ii)アミノ酸分子の回転拡散(j=1)プロセスの緩和強度からのアミノ酸の双性イオンの気相ダイポールモーメントμ_Gの定量的な計算、により、(i)アミノ酸の側鎖グループの疎水性の増加と共に実効水和数Zが急激に増加するが、疎水性の高いアミノ酸では濃度の増加と共にZは急激に減少し、アミノ酸疎水基の急激な会合を示唆する。(ii)μ_G(12-13D)はアミノ酸の濃度によらず、ほぼ一定であり、高濃度域においてもアミノ酸のダイポールーダイポール回転相関は無視できる。という驚くべき結果を得た。

生体関連物質が機能発現可能な形態へ到達するための自己組織化機構の解明を目指し、これらに対し本質的であると考えられる、溶質分子の親水性と疎水性のバランス、立体構造、電荷の違いによる多様な物質と水との相互作用の多様性、すなわち疎水性水和、疎水性相互作用、静電相互作用の効果を、(1)マイクロ波及びミリ波領域の誘電分光法による分子やイオンのダイナミクス観測、(2)小角X線散乱を中心とした散乱法を用いた構造決定に加え、(3)動的光散乱、密度・音速の超精密測定等の力学・光学物性を多角的に組み合わせて検討した。(1)水を「生命現象の場」「機能性、選択性の源」と捉え、水素結合性に起因する階層的ダイナミクスの解明を行った。水のマイクロ波及びミリ波領域の超高精度誘電緩和測定を行い、サブTHz分光、赤外吸収の最新の結果と結合して50MHz-18THzのスペクトルから水分子の協同緩和、局所構造の緩和、分子間振動、束縛回転を詳細に議論し、誘電緩和の速い緩和モード(τ0.5ps)と光散乱(ラマン)の緩和モードが同じ起源を持つ事などを初めて明らかにした。(2)多様な水素結合液体混合系の系統的な緩和時間の分析から、水素結合アクセプターサイトの数密度と溶質分子内の親水基立体配置の空間相関の強さが、協同緩和(=水素結合ネットワークの組替え)のタイムスケールを決定付けるパラメータであり、水素結合の組換えに伴い、溶質分子の周囲で多数の水素結合を同時に切断する必要がある場合、協同緩和時間は劇的に遅くなることが分かった。(3)生体由来の両親媒性高分子が水中で形成する多様なナノ構造体構造と自己組織化機構に関する研究を親水基鎖長が異なるコレステロール誘導体を着目系として展開した。生体由来の両親媒性高分子が形成する、球状、棒状ミセルや、ラメラ、キュービック、ヘキサゴナル液晶等のナノ構造体の自己組織化機構を、相挙動と複数物性を密接に対応させて検討し、従来、極狭い濃度範囲でのみ現れると考えられていた中間相と言われる特殊な液晶相が広範な濃度領域で安定に存在することを明らかにし、中間相構造の濃摩変化や通常相への転移を詳細に追跡することが出来た。※本研究の遂行のため、2003年8月から約2ヶ月聞、ドイツRegensburg大とオーストリアGraz大に渡航し、海外研究機関の先端的装置を用した測定を行った。
癌細胞が誘導するCD10陽性の間質細胞の解析

乳癌や大腸癌などの腺癌でその間質細胞にCD10が発現することを報告したが、食道原発の扁平上皮癌における間質細胞のCD10の発現を調べ、臨床病理学的意義を検討した。CD10を発現する間質細胞を誘導する食道癌は、105例中51例(48.6%)に認められた。臨床病理学的特徴として、深達度が進むにつれてCD10陽性例が高頻度に認められ、所属リンパ節転移が高頻度に認められた。また、術前の化学放射線併用療法が行われた44例では、化学放射線併用療法に抵抗する傾向が認められた。腫瘍間質におけるCD10の発現は、扁平上皮癌において腺癌と同様に浸潤や転移に関与する可能性が示された。また、化学放射線併用療法に抵抗性を示す症例の65.5%にCD10陽性例が認められたことから、術前療法を選択する際の臨床的指標のひとつとなる可能性が示唆された。CD10陽性の間質細胞の存在が癌細胞の浸潤や転移を促す機構については不明であったため、間質細胞の運動性に着目し、actin related protein 2/3 complex(Arp2/3 complex)の発現を大腸癌で調べた。Arp2/3 complexは7つのタンパク質からなる複合体で、アクチンの重合反応の基点となる物質であり、その重合反応は細胞の運動性に直接関与することが知られている。Arp2とArp3の染色パターンはほぼ一致し、腫瘍細胞周囲の間質細胞に染まり、その頻度は軽度から中等度の異型性を伴う腺腫では5.5%(3/55)、高度の異型性を伴うtubular adenomaでは11.8%(2/17)、粘膜内癌では53.3%(16/30)、そして浸潤癌では91.8%(67/73)であり、腫瘍のprogressionに従って陽性率の上昇が認められた。(P<0.0001) Arp2/3 complexの分布をCD10陽性の間質細胞と比較したところ、その分布はほぼ一致した。以上の結果からCD10陽性の間質細胞はArp2/3 complexを発現し、細胞の運動能が亢進している可能性が示された。癌細胞の浸潤と同時、あるいは先だってCD10陽性の間質が組織内に浸潤するモデルの可能性が示された。その後の研究は、Arp2/3 complexの発現と癌細胞の運動能について研究が進められた。乳癌や大腸癌などの腺癌でその間質細胞にCD10が発現することを我々は報告し、浸潤や転移に関与することを明らかにしている。そこで今回は食道原発の扁平上皮癌における間質細胞のCD10の発現を調べ、臨床病理学的意義を検討した。対象は食道原発の扁平上皮癌105例で、抗CD10抗体(56C6,Novocastra, Newcastle,UK)を用いて免疫染色を行った。腫瘍細胞周囲の間質細胞のうち10%以上に染色性が得られた場合を陽性と判定し、その臨床病理学的意義を検討した。

CD10陽性の食道癌は、105例中51例(48.6%)に認められた。壁深達度ごとのCD10の発現率は、上皮内および粘膜固有層が0/8(0%)、粘膜下層が5/23(21.7%)、固有筋層が9/14(64.3%)、外膜より深層が37/60(61.7%)で、陽性例は全て浸潤癌であり、深達度が進むにつれてCD10陽性例が高頻度に認められた。さらに、CD10陽性の食道癌は、所属リンパ節転移が高頻度に認められた。また、術前の化学放射線併用療法が行われた44例では、比較的治療抵抗性を示したGrade 1の症例が29例に認められたが、このうちCD10陽性の症例は19例(65.5%)であった。治療に反応したと考えられるGrade2と3の15症例では、CD10陽性例は5例(33.3%)で、両者の間には有意な差がみられ、CD10陽性を示す扁平上皮癌は化学放射線併用療法に抵抗する傾向が認められた。腫瘍間質におけるCD10の発現は、扁平上皮癌において腺癌と同様に浸潤や転移に関与する可能性が示された。また、化学放射線併用療法に抵抗性を示す症例の65.5%にCD10陽性例が認められたことから、術前療法を選択する際の臨床的指標のひとつとなる可能性が示唆された。乳癌や大腸癌などの腺癌では、CD10陽性の間質細胞が癌細胞周囲に誘導されていた。そしてCD10陽性の間質細胞を誘導する癌は、誘導しない癌に比べて予後が悪いことを報告した。しかしながら、CD10陽性の間質細胞の存在が癌細胞の浸潤や転移を促す機構については不明である。そこで、間質細胞の運動性に着目し、actin related protein 2/3 complex(Arp2/3 complex)の発現を大腸癌で調べた。Arp2/3 complexは7つのタンパク質からなる複合体で、アクチンの重合反応の基点となる物質であり、その重合反応は細胞の運動性に直接関与することが知られている。対象は前回CD10の発現を調べた大腸腫瘍175例で、軽度の異型性を示す腺腫から進行癌が含まれている。方法はABC法による免疫染色で、anti-Arp2 monoclonal antibody(K-1,Santa Cruz, CA)と部分ペプチドを用いて作成したanti-Arp3 rabbit polyclonal antibodyを用いて行った。Arp2とArp3の染色パターンはほぼ一致し、腫瘍細胞周囲の間質細胞に染まり、その頻度は軽度から中等度の異型性を伴う腺腫では5.5%(3/55)、高度の異型性を伴うtubular adenomaでは11.8%(2/17)、粘膜内癌では53.3%(16/30)、そして浸潤癌では91.8%(67/73)であり、腫瘍のprogressionに従って陽性率の上昇が認められた。(P<0.0001)Arp2/3 complexの分布をCD10陽性の間質細胞と比較したところ、その分布はほぼ一致した。また、間質細胞がArp2/3 complexを発現する症例は腫瘍細胞においてp53が過剰発現する率が有意に高く、大腸発癌の後期に関与し、浸潤や転移に関与している可能性が示唆された。実際、浸潤癌において進達度が進むにつれてArp2/3 complexの発現頻度は有意に増加している。以上の結果からCD10陽性の間質細胞はArp2/3 complexを発現し、細胞の運動能が亢進している可能性が示された。癌細胞の浸潤と同時、あるいは先だってCD10陽性の間質が組織内に浸潤するモデルの可能性が示された。葉状突起の形成は、細胞が動く際の直接の原動力となり、WAVE2との結合がArp2/3複合体の活性化をもたらしてアクチンフィラメントを速やかに重合させるという機序が最も有力である。
ASR膨張メカニズム解明を目指したシンクロトロン放射光の適用

アルカリシリカ反応(ASR)とは、コンクリート中で生じるセメント由来のアルカリと骨材中のシリカの反応である。この反応により生成されるゲルには膨張性があることから、コンクリートにひび割れを発生させ、構造全体に影響を及ぼす恐れがある。そこで本研究では、X線吸収微細構造(XAFS)測定を行い、疑似的に生成したゲルの化学状態を同定した。さらに、ASR膨張したRC梁の実験より、耐荷力やコンクリート-鉄筋間の付着に影響する膨張レベルを示すことができた。1.膨張性ASRゲルの化学状態分析ASRは、コンクリートの劣化原因の一つで、セメント由来のアルカリ分と骨材中のシリカが反応し、生成したゲルが吸水・膨張することにより、コンクリートにひび割れを発生させる現象である。ASRが顕在化した1980年代から様々な研究がなされているが、その発生メカニズムは明らかにされていない。それは、ASRゲルを変質させず、含水状態を保ちながら観察することが困難であったことが一因として考えられる。例えば、EPMAや電子顕微鏡では真空条件下で測定されるために含水状態を維持できないし、さらに、X線回折分析ではコンクリートのような結晶性を持たないアモルファス材料を測定することは困難である。そこで、本研究では、アルカリ溶液中で骨材を反応させ、上澄み液とそれを乾燥させた試料の2種類をXAFS分析した。その結果、ASRにより生成されるゲルは、含水状態と乾燥状態で化学状態が異なる別の物質であることがわかった。2.膨張性コンクリートを用いたRC梁の曲げ耐荷性状に関する実験的検討RC構造にとって、コンクリートと鉄筋の付着や定着の良好さは、構造全体の破壊までの挙動を左右する大きな要因である。そこで本研究では、ASRによる膨張量をパラメータとしたRC梁の曲げ載荷実験を実施し、付着性状と破壊形式を確認した。その結果、曲げ破壊を生じるRC梁について、ある程度のコンクリート膨張が生じても、示方書で定められた定着長を有していれば、破壊形式は変化せず、耐荷力、変形ともに膨張する前の状態と同等、あるいはそれ以上の性能を発揮できることがわかった。1、ASRによる生成物の化学状態分析ASRの発生により生成されるゲルは水分を含んだ状態であり、それを変質させず、含水状態を保持しながら観察する研究はなされてこなかった。これは、通常のX線を適用した分析技術では、試料を真空状態に保つ必要があるために水分を含んだ状態の試料を分析できなかったことによる。そこで、本研究では、これまで適用されてこなかった分析手法であるXAFS(X線吸収微細構造)を適用した。これにより、含水状態のゲルを分析することが可能となった。平成23年度は、セメントペーストブロックを蒸留水に浸漬することでアルカリ分を溶出させたアルカリ溶液に、ASR反応性骨材を漬け込み、生成されたゲルの分析を行った。その結果、ゲルは水ガラスに近い水溶性のシリカゾルであることが分かり、ASRを発生させる生成物の化学状態を同定することができた。2、ASR膨張がRC梁の曲げおよびせん断耐荷性状に及ぼす影響本研究では、ASRによるコンクリート膨張量と、載荷条件としてa/d(せん断スパン有効高さ比)を変化させたRC梁の載荷実験を行った。着目点は2点あり、1つはASRによるコンクリートの圧縮強度の減少が与える影響を観察するため、圧縮型破壊形式である曲げ破壊とせん断圧縮破壊を想定し、a/d=3.5と1.1の載荷条件を設定したことである。そして2つ目は、コンクリート膨張が、コンクリートと鉄筋の付着に与える影響を観察するため、定着部で軸方向鉄筋を曲げ上げず、示方書で定められた定着長以上に延伸し、付着部と定着部両方の挙動を確認した点である。その結果、いずれの載荷条件においても、膨張量が2000×10^<-6>までであれば、破壊形式や耐荷荷重に変化がないことを確認した。また、膨張量が1000×10^<-6>までならば、健全なコンクリートと同等の付着性能を見込めることが分かった。
励起状態からの量子トンネル過程の研究

当研究課題では励起状態からのトンネル物性をSTM/STSを用いて観測することにより、表面及び表面吸着系における励起電子の振る舞いを明らかにし、表面電子のダイナミクスを個々の原子・分子レベルで議論することを目的としている。本年度研究費により、光照射と同期して走査トンネルスペクトロスコピーを行うシステム、及び光変調法によりトンネル電流の光誘起成分の表面分布状態を画像化するシステムを完成した。この装置を用いてSi(100)2×1表面の光照射下におけるトンネルスペクトルについて研究した。従来、光照射下におけるSTM測定においては光起電力が観測されており、トンネルスペクトルも単純なバンドシフトとして理解されてきた。しかし本研究において、価電子帯と伝導帯で著しく強度の異なる光誘起トンネル電流を観測し、光励起により生成した電子あるいはホールが直接トンネル電流となって現れることを見いだした。これは励起状態からのトンネル現象を直接観測できることを示している。さらに、光変調法により、Si(100)2×1表面に吸着した金属フタロシアニン1分子の光誘起トンネル電流像を得た。実験結果より、フタロシアニン吸着サイトでは、光誘起トンネル電流が増加していることが解った。この結果は、Ag/Si(111)7×7などの系において吸着サイトで光誘起トンネル電流が減少することと対象的であり、興味深い。これらの研究と並行して、特徴的なギャップ内準位を持つなど、光励起効果の期待される系についてSTM/STS研究を進めた。SrTiO_3(100)√<5>×√<5>表面の酸化反応およびSr吸着構造の研究、および高温超伝導体薄膜の表面構造及とフェルミ準位近傍の電子状態に関する研究を行った。
津島佑子の文学における自然・動物の表象についての研究

本研究は、津島佑子(1947-2016)の文学作品における自然・動物の表象に注目し、それらの発展の形態、ならびにそれを促した戦後日本の時代状況との関係について明らかにすることを目的とする。津島佑子は、1960年代後半以降、精力的に創作活動を続けた戦後女性作家である。2016年の突然の死後、再評価の機運は急速に高まっている。本研究は、自然・動物の表象が、津島の文学を初期から後期まで貫くものであることに注目し、その変遷を追うことで、津島の文学の全体像を描出し、津島の文学的営為の歴史的な位置づけを行なおうとするものである。