hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代の化学技術者育成の基盤となる体験型環境教育カリキュラムの構築

大学周辺の12箇所の河川でのフィールドワークを含む水質調査実験を2、3年次のカリキュラムに組み込み、新規開講した。分析項目は公害防止管理者(水質1種)に出題される項目を取り入れた。これにより、学生が資格試験を受ける際に苦手とされる経験を補い、課外講座と併せて公害防止管理者を輩出することができた。研究の後半では本研究で構築した水質調査実験の延長となる卒業研究テーマをいくつか実施したほか、情報発信と社会貢献を兼ねて国立科学博物館等におけるイベント、21_21デザインサイト主催のカラーハンティング展に出展した。学部3年次の学生の実験実習としてフィールドワークを含む水質調査実験を準備し、実施した。本補助金の交付を受ける前から準備を進め、カリキュラム変更等の学内手続きを済ませていたので、平成22年度から実施することができた。本学は所在地である神奈川県県央地域からの学生が多くを占めるので、将来的な地元との連携も視野に入れ、キャンパス周辺の相模川、中津川などの5つの河川から地域の環境を測るために意味のある11箇所を採水場所として選んだ。実際に出向いて行う実験として採水を行うまでには安全や交通手段の確保、種々の準備教育などがあったが、それらについても概ね予定通り行い、実習を行った。水質調査の分析項目は環境分野で学生の関心の高い資格試験である公害防止管理者試験(水質)に出題される項目をとりいれた。実習では分析操作だけでなく、試料の取り扱いや保存まで含めて行い、一般に学生が資格試験を受ける際に苦手とされる経験の部分を補えるよう配慮した。他にも資格試験への対策として夏季休暇を利用した講習を実施した。実験実習の内容が多岐に渡るので、一通り分析を済ませた後は一般的な実験レポートだけではなく、成果報告会を行い、PBLとしての要素も取り入れた。実習終了後のいわゆる授業評価アンケートの結果はかなり好評であり、特に他の練習主体の実験のように予め準備された試料を分析するのではなく、自分たちで採取した試料を実際に使うところが本番の分析研究をしているというある種の高揚感につながり、積極的に取り組めたようである。1.昨年度は研究実施計画に基づき、手の加わっていない山間部の渓流のデータを加えた。新しい採水地点は、上流に人家が1件しかない地点であり、その人家もやや離れていることから、この地点の採水から得られるデータは人間の生活圏外のデータとして比較検討の際に貴重なデータとなった。2.次に、初年度はノルマルヘキサン抽出物など設備の不備により十分なデータが取れなかった項目があったので、設備の拡充を行った。ノルマルヘキサン抽出物の測定には通常の水質検査で用いられているものと同じ振盈機を導入し、良質な測定データが得られるようにした。また、廉価ではあるが、溶存酸素計の台数を増し、採水の際に溶存酸素をその場で測ることにした。これにより現地でpH,EC,DOを測定することができるようになり、内容がより充実した。3.公害防止管理者の団体受験は試行期間も含めて3度目となり、毎年20名前後が受験している。課外の資格講習を増し、夏休み前の2回は夏休み中の勉強の方針、次の試験の予想等を行い、10月の本番の試験の前の1回は直前の仕上げを集中的に行った。その結果、当初の目的の一つである公害防止管理者(水質1種)に学生で初めて合格者を出すことができた。4.これらの活動をまとめ、昨年度は「かながわ発・中高生のためのサイエンスフェア」(横浜そごう)、「夏休みサイエンススクエア」(国立科学博物館)、「あつぎ環境フェア」(厚木市)、「みんなの環境展」(厚木市)、「わくわくキッズ★エコ体験」(厚木公民館)で展示・実演を行った。1.研究計画に基づき、公害防止管理者水質1種の課外講座の日数を13コマから17コマに増やし、内容を充実させ、口座の内容も体系化を進めた。試験を受ける学生は平成24年度の20名から54名と大幅に増加した。この増加は主に1年次の学生であったため、科目の部分合格者、資格取得者は残念ながら増えていないので、今後は低年次の学生の合格につながるような工夫を導入する。2.化学を学んだ学生としての視点から取り組む環境として、卒業研究では衛生に係る「小鮎川における一般細菌と大腸菌群の変化の観察」、水質と周辺の植物の重金属含有量との関連を調査した「エノコログサ、ヨモギの根、葉、茎、実に含まれている亜鉛、鉄、銅などの定量分析」、水質と人間の文化との関係という視点から「各地で採水した試料水を用いた染料Diamira Turquoise Blue Bの発色の傾向と水質との関連」を扱い、相応の成果を得た。3.環境に関する情報発信として21_21デザインサイト主催の企画展であるカラーハンティング展(藤原大ディレクション)に平成25年6月21日10月6日まで加わり、「みずいろハンカチ」を分担した。

1.昨年度は研究実施計画に基づき、2年生が参加できるように改め、本実験の異なる部分に2年間にわたって参加できるようにした。これにより、2年次では先輩とともに実験にあたり、3年次ではフィールドワークで後輩の指導しつつより高度な分析を履修するプログラムとなった。2.分析項目の追加した。2年生を中心にしてキレート滴定による水の硬度の分析、過マンガン酸カリウムによる酸化還元滴定で化学的酸素要求量(COD)の分析を行うようカリキュラムを改め、実施した。3.公害防止管理者(水質I種)の団体受験は試行期間も含めて4度目となり、平均して20名前後が受験するようになった。夏休みに行う課外の資格講習講座を外部講師も含めて8回実施し、それらのうち、最終回は10月の本番の試験のタイムテーブルに従った模擬試験を行った。その結果、一昨年度に引き続き学生1名が合格した他、7名の部分合格者を出すことができた。また、甲種危険物取扱者についても学生2名が合格した。4.これらの活動をまとめ、昨年度は「かながわ発・中高生のためのサイエンスフェア」(横浜そごう)、「夏休みサイエンススクエア」(国立科学博物館)で展示・実演を行った。研究実施計画に基づき、以下を行った。1,2.公害防止管理者水質1種の資格試験の合格率引き上げのため、e-ラーニングによる模擬試験のシステム構築を行った。平成26年度の部分合格を含めた合格率にはその成果は十分反映されたとはいえないが、3年次の学生で資格取得者を1名輩出できた。また、ここでこのシステムは水質分析の実験実習の到達度試験でも活用した。また、水質調査実験のコンセプトの延長にあたる卒研テーマを設定し、本学厚木キャンパスの地元の河川の詳細な水質分析を行った。原子吸光光度計を使った金属イオンと紫外可視吸光光度計によるさまざまな形態の窒素類の河川水中の含有量を系統的に分析し、周囲の地勢と合わせて汚染源の特定、季節による変動等を明らかにした。3.企業等の環境に対する関心は高いが、分析技術のみではやや不十分であり、測定結果を解析できる広範な知識や思考力が併せて求められる。そのため平成26年度は十分な成果が得られなかったが、今後、こうした社会的要請に応えて継続的に成果を上げるためには、考える力を育成するカリキュラムを実践することが肝要であり、平成27年以降も継続的に続けていく。4,5.本研究をさまざまな形で学外に発信することを進めている。神奈川発・中高生のためのサイエンスフェアへの出展(来訪者約1000人)、国立科学博物館のサイエンススクエアへの出展(来訪者約1200人)を行い、小学生から高校生までに水質分析や環境分析の意義をアピールした。また、高大連携として大学側からの提案として学術研究インターンシップを企画した。研究代表者は平成24年より学部の教務部長を務めているので、学部全体で企画し、課題研究という科目が開設されている総合高校・専門高校の生徒を対象に大学の研究室で卒業研究の一部を分担し、研究を体験するというものである。この企画に水質調査を体験できる課題を設定したが、平成26年度は応募がなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。分析化学26年度が最終年度であるため、記入しない。
恐怖反応の象徴的般化と復帰現象に対する「関係フレームづけ」からの再理解

今年後は,昨年度に引き続き,直接的な恐怖体験が少ないにもかかわらず恐怖対象が拡大する現象である「恐怖反応の象徴的般化」を示す状態像を,必ずしも物理的に類似しない刺激と刺激を関係づける行動である「関係フレームづけ」に基づいて記述し,これらの状態像に対して有効性が示唆される介入技法(脱フュージョン)の適切な使用方法に関する実験的検討を行なった。具体的には,(a)関係フレームづけの個人差を測定する方法の妥当性の研究(研究1:データ収集中),(b)恐怖反応の象徴的般化を示すことが想定される状態像の1つである「全般性の社交不安」を,関係フレームづけの個人差の観点から記述した研究(研究2:国内学術雑誌採択),(c)脱フュージョンの適切な使用方法を検討した研究(研究3:国内学術雑誌採択),(d)全般性の社交不安に対する脱フュージョンの効果を検討した研究(研究4:データ収集中)を実施した。その結果,(a)関係フレームづけの個人差を測定する方法としてGo / No-go Association Task(GNAT;Nosek & Banaji, 2001)を用いることが妥当であること(研究1),(b)全般性の社交不安が関係フレームづけの個人差によって記述可能であること(研究2),(c)脱フュージョンは,不安症状の減弱を目的とした中核的な介入技法であるエクスポージャーとは作用機序が異なり,全般性の社交不安に対しては従来の介入技法(エクスポージャー)に加えて,脱フュージョンを実施することが有効であること(研究3,4)が示唆された。以上の研究成果は,これまでの理論的枠組みのみでは記述が困難であった状態像(全般性の社交不安)を,新たな観点(関係フレームづけ)から理解し,これらの理論的枠組みに基づいた介入技法を立案するための基礎的知見の一助となると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年後は,直接的な恐怖体験が少ないにもかかわらず,恐怖反応が拡大する現象である恐怖反応の「象徴的般化」を示す状態像を,必ずしも物理的に類似しない刺激と刺激を関係づける行動である「関係フレームづけ」に基づいて記述し,これらの状態像に対して有効性が示唆される介入技法(脱フュージョン)の適切な使用方法に関する実験的検討を行なった。具体的には,(a)関係フレームづけの個人差を測定する方法の妥当性の研究(研究1:データ収集中),(b)恐怖反応の象徴的般化を示すことが想定される状態像の1つである「全般性の社交不安」を関係フレームづけの個人差の観点から記述した研究(研究2:佐藤他,印刷中),(c)脱フュージョンの適切な使用方法を検討した研究(研究3:国内学術雑誌に投稿中),(d)全般性の社交不安に対する脱フュージョンの効果を検討した研究(研究4:研究手続き確認中)を実施した。その結果,(a)関係フレームづけの個人差を測定する方法としてGo / No-go Association Task(GNAT;Nosek & Banaji, 2001)を用いることが妥当であること(研究1),(b)全般性の社交不安が関係フレームづけの個人差によって記述可能であること(研究2),(c)脱フュージョンは,恐怖反応の減弱を目的とした中核的な介入技法であるエクスポージャーとは作用機序が異なり,恐怖反応の象徴的般化を示す状態像(たとえば,全般性の社交不安)に対しては,従来の介入技法(エクスポージャー)に加えて,脱フュージョンを実施することが有効である可能性(研究3)が示唆された。以上の研究成果は,これまでの理論的枠組みのみでは記述が困難であった状態像(全般性の社交不安)を,新たな観点(関係フレームづけ)から理解し,これらの理論的枠組みに基づいた介入技法を立案するための基礎的知見となると考えられる。

以上の研究成果は,これまでの理論的枠組みのみでは記述が困難であった状態像(全般性の社交不安)を,新たな観点(関係フレームづけ)から理解し,これらの理論的枠組みに基づいた介入技法を立案するための基礎的知見の一助となると考えられる。当初の目的であった研究は概ね遂行され,当初の研究目的であった(a)恐怖反応の象徴的般化を示す状態像(全般性の社交不安)を関係フレームづけに基づいて記述すること,(b)これらの状態像に対する新たな介入技法の有効性を示唆できたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,引き続き,関係フレームづけの個人差を測定する方法の妥当性の検討や,全般性の社交不安に対する脱フュージョンの有効性の検討をすることに加え,恐怖反応の減弱を目的とした介入技法(エクスポージャー)の実施後に恐怖反応が再び生起する現象である「恐怖の復帰」を,関係フレームづけの理論的枠組みから記述することを目的とした研究を実施することを予定している。これらを検討することで,従来の介入技法では十分な効果が得られなかった状態像に対する新たな介入技法を立案できる可能性が考えられる。
インフラマソーム機構に関連した胃癌における血行性転移制御の解明と新規治療薬の開発

血行性転移をきたした胃癌の予後は極めて不良となる.そのため血行性転移機序の絶対的解明が強く望まれる.炎症は,がんの微小環境やシグナル伝達の過程を通じて悪性腫瘍の発生と進展に影響を与える.炎症反応惹起に重要な役割を果たすものにインフラマソームがある.我々は,炎症を基盤に発症する非アルコール性脂肪肝炎の発癌に関わり得る遺伝子としBex1を同定し,肝腫瘍の増殖に強く関与することを示した.胃癌の血行性転移には,インフラマソームが関与する可能性が十分考えられるもののその機序は明らかになっていない.本研究では,胃癌の血行性転移に関与する新たな分子機構を解明し,新規の治療法開発を目的とする.血行性転移をきたした胃癌の予後は極めて不良となる.そのため血行性転移機序の絶対的解明が強く望まれる.炎症は,がんの微小環境やシグナル伝達の過程を通じて悪性腫瘍の発生と進展に影響を与える.炎症反応惹起に重要な役割を果たすものにインフラマソームがある.我々は,炎症を基盤に発症する非アルコール性脂肪肝炎の発癌に関わり得る遺伝子としBex1を同定し,肝腫瘍の増殖に強く関与することを示した.胃癌の血行性転移には,インフラマソームが関与する可能性が十分考えられるもののその機序は明らかになっていない.本研究では,胃癌の血行性転移に関与する新たな分子機構を解明し,新規の治療法開発を目的とする.
岩質系材料における亀裂進展制御法の開発およびその最適設計法の構築

・ニトロメタンの爆燃により,装薬孔内に生じる圧力とその時間変化を,簡潔かつ一般的にモデル化することに成功し,爆燃現象による岩質材料の破壊機構を明らかにした.具体的には,爆燃圧力モデルを用いてコンクリート壁の表面はつり工を想定し,装薬孔からの亀裂進展機構と亀裂方向制御について分析した.その結果,装薬孔間に生じる応力波動の干渉効果が装薬孔間の破断面平滑性を向上させる上で極めて重要な役割を果だすことを明らかにした.この研究成果をまとめた論文がInternationaljournal of fractureに掲載された.・爆薬による岩質材料の破砕では円筒装薬が使用されることが多い.この場合,複雑な3次元亀裂進展問題を簡易的に軸対称問題としてモデル化できると考え,新たに軸対称要素を用いた有限要素法に基づく破壊解析ツールを構築し,装薬孔底部側への亀裂進展・損傷の検証実施した。これまで主に用いていた平面ひずみ条件における破壊解析結果の適用範囲の検証を行うことが可能になり,さらに孔内の起爆条件などを検証することが可能になった.・TRU廃棄物の地層処分への高強度高緻密コンクリートの適用が検討されており,本材料の水中における亀裂の閉塞現象の分析をX線CT(非破壊内部観察)とSEM/EDX(表面分析)を用いて実施した.'具体的には,巨視き裂を導入した供試体を水中に保存し,得られたCT画像に3次元画像処理を適用し,析出箇所の同定・定量評価に成功した.本年度は,この結果をまとめた論文を投稿し,Cement & Concrete Researchに採択された.さらに,SEM/EDX分析を実施し,CT観察結果とカップリングさせることで,CT画像処理から得られた析出量などの定量評価の精度を示すことができた.1)岩質材料の高速破砕法の実験のみによる最適設計は困難である.本研究では,爆燃を利用した高速破砕法である放電衝撃破砕工法における破砕機構の解明を目的として,数値破壊解析および簡易実験を実施した.本年度は,高速度カメラによる観察から,当該工法のおける主たる破壊機構は,生成ガス膨張により生じる応力波によりまず破砕形状が決まり,次にそれらにガスが流入し,破砕が完了することを確認した.そこで,ガス流を考慮する計画を変更し,解析では応力波のみを考慮し,起爆条件や装薬配置が破砕形態に及ぼす影響を分析し,解析結果が破砕実験結果と一致することを示した.扱いが困難な爆燃を簡易にモデル化する手法を導入した本研究結果は,他の爆燃による破砕工法の設計にも適用し得る.また,当該工法や発破などでは,円筒装薬孔が使用されることが多く,軸対称モデルを用いた破壊解析ツールを構築し,装薬孔底部側への亀裂進展・損傷を検証可能にした.これより,既往の解析断面と直行する断面の破壊解析が可能となり,簡易的な3次元破壊解析を実施できるようにした.2)放射性廃棄物の地層処分への高強度高緻密コンクリート(以下コンクリート)の適用が検討されており,本研究では,コンクリートの水中における亀裂の閉塞現象の分析を実施した.本年度は,人口亀裂を導入した供試体を水中に保存し,X線CTによる亀裂の閉塞を非破壊で観察し,CT観察後,SEM/EDXを用いた表面分析を実施した.また,独自に開発した画像処理法をCT画像に対して適用し,閉塞挙動の定量評価を行った.SEMの結果から,析出機構が水環境により有意な差を示すことを示した.また,EDXから得られた表面の析出量と,CT画像解析から得た析出量を比較することで,CT画像解析法の妥当性を明らかにし,閉塞現象のモデル化を実施した.これらは,放射性廃棄物の地層処分のような工学的プロジェクトを考える上で極めて重要な指針となると考える.・ニトロメタンの爆燃により,装薬孔内に生じる圧力とその時間変化を,簡潔かつ一般的にモデル化することに成功し,爆燃現象による岩質材料の破壊機構を明らかにした.具体的には,爆燃圧力モデルを用いてコンクリート壁の表面はつり工を想定し,装薬孔からの亀裂進展機構と亀裂方向制御について分析した.その結果,装薬孔間に生じる応力波動の干渉効果が装薬孔間の破断面平滑性を向上させる上で極めて重要な役割を果だすことを明らかにした.この研究成果をまとめた論文がInternationaljournal of fractureに掲載された.・爆薬による岩質材料の破砕では円筒装薬が使用されることが多い.この場合,複雑な3次元亀裂進展問題を簡易的に軸対称問題としてモデル化できると考え,新たに軸対称要素を用いた有限要素法に基づく破壊解析ツールを構築し,装薬孔底部側への亀裂進展・損傷の検証実施した。これまで主に用いていた平面ひずみ条件における破壊解析結果の適用範囲の検証を行うことが可能になり,さらに孔内の起爆条件などを検証することが可能になった.・TRU廃棄物の地層処分への高強度高緻密コンクリートの適用が検討されており,本材料の水中における亀裂の閉塞現象の分析をX線CT(非破壊内部観察)とSEM/EDX(表面分析)を用いて実施した.'具体的には,巨視き裂を導入した供試体を水中に保存し,得られたCT画像に3次元画像処理を適用し,析出箇所の同定・定量評価に成功した.本年度は,この結果をまとめた論文を投稿し,Cement & Concrete Researchに採択された.さらに,SEM/EDX分析を実施し,CT観察結果とカップリングさせることで,CT画像処理から得られた析出量などの定量評価の精度を示すことができた.

本年度は雑誌論文2本分の投稿および概要9.に記述した研究を同時に実施した.具体的には,概要9.の1)2)に関連した論文の掲載が決定し,有意な実績を残せた.現在,概要9.で得られた最新の結果をもとに雑誌論文(国際誌)2本を執筆中である.次に,研究については,概要9.の1)では新たに軸対称解析版の亀裂進展解析のツールを構築し,さらに2)ではX線CTやSEMIEDXに代表される観察や画像解析ツールの開発を行う等,多角的に取り組むことができた.以上より,1年という期間および雑誌論文受理状況も加味して,達成度としては概ね順調に進展していると判断した.概要9.の1)では,3次元破壊解析ツールの構築は完了していない。これは,主に解析ツールのプログラムの並列化に伴い,当初の計画以上の開発時間を要していることによる.ベースとしている有限要素法では逐次矩理が多く,並列化による計算の高速化に伴い,計算法の大部分の見直しが必要である.来年度はCUDAによるGPGPU及びメニコアCPUの並列化を組み合わせたヘテロな並列化に関する知識を強化し,長大な計算時間を短縮するツールの構築を試みる.また,2)では,閉塞の温度依存性の検証も計画にあったが,SEM/EDXの結果とX線CT画像解析結果とを比較する際に,画像解析ツールを改良する必要があり,X線CT法とSEM/EDXを連成するという従来にない手法の構築に重点をおいた.今後も引き続き,供試体及び実験手法自体は現在までに提案している手法を用い,亀裂閉塞の温度依存性等,多角的に検討を行う,
クラミドモナスの細胞周期における娘細胞放出の制御とシグナル伝達機構

クラミドモナスの細胞周期において体細胞分裂の完了後に起る娘細胞放出の制御機構について研究を進めている。本年度は、1)娘細胞放出(ハッチ)時に分泌される母細胞壁溶解プロテアーゼ(VLE)とそのプロ型酵素の分子性状、2)このプロテアーゼに対するインヒビターの同定と細胞周期における動向、3)細胞分裂を完了した娘細胞がハッチするときに関与するシグナル系列、について研究した。1)精製したVLEの諸性質を検討し、セリン系プロテアーゼの一種であることを明らかにした。また、イムノブロット実験より、細胞内プロ型酵素(proVLE)を検出し、分子量はVLE(約12万)に比べて約5千程度大きいこと、M期において分裂細胞内部に蓄積されることがわかった。2)いっぽう、VLEに対する細胞内インヒビター(VLEl)がM期にのみ存在することがわかった。このインヒビターの完全精製にはまだ成功していないが、部分精製の結果からは、VLElは分子量4-5万のタンパク質で酵素と1対1の複合体を形成することがわかった。さらに、proVLEと違って、M期の細胞内部にはなく、細胞と母細胞壁との間隙に存在することが示唆され、このことから、このインヒビターは、M期の進行中に事故により母細胞壁が破れて娘細胞がハッチしてしまわないようにガード役を果たしているのではないかと推定された。3)ハッチ直前の分裂細胞は、培養液のpHを8-9付近にするとハッチが促進され、pH6では逆に遅れを生じた。pH6の条件下でもNH_4^+(base loading)やCa^<++>、Ca^<++>とA23187の添加によって促進された。いっぽう、EGTA、EDTA、ジルチアゼム、W-7はハッチを阻害した。これらの結果は、ハッチのシグナルには細胞内pHの上昇とカルシウムの上昇が関与していることを示唆している。
微生物糖鎖を用いた免疫制御

昨年度は、C. albicans由来N-glycanによる敗血症後期(1-4週間後)における免疫抑制解除のIL-10が関与していることを明らかにした。しかし、N-glycanの個体側のレセプターの同定には至らなかった。今年度は、当該レセプターの同定と、それの結果を基にしたIL-10産生に必要なN-glycan中の糖鎖構造の同定を試みた。始めに、昨年度in vitroでのN-glycanのよるIL-10産生にSykキナーゼ阻害剤が効果を示したことから、Sykをシグナル伝達に用い且つC. albicansのN-glycanを認識するレセプターDectin-2の欠失マウスを用いて、IL-10産生を検討した。その結果、in vivoで顕著なIL-10産生の低下を確認した。Dectin-2欠損骨髄由来樹状細胞もN-glycanによるIL-10の産生能をほぼ欠いていた。さらに、Dectin-2の欠失マウスではN-glycanによる敗血症の改善効果が消失した。よって、当該N-glycanによる個体レベルの免疫抑制には、Dectin-2が働いている事が明らかに成った。また、Dectin-2が直鎖マンナンおよびマンノースコア構造を認識するとの報告を元に、側鎖に直鎖マンナンのみを有するC. stellatoideaおよびC. parapsilosis由来のN-glycanを検討したところ、個体にてC. albicansの2-3倍のIL-10の産生誘導が確認された。また、側鎖を含まずマンノースコアと主鎖のみを含むS. cerevisiae mnn2変異体由来のN-glycanによってもIL-10の産生誘導が確認された。Dectin-2は主鎖の糖鎖配列を認識しないことから、Dectin-2はN-glycanのマンノースコア部分を認識しIL-10産生に働いている事が示唆された。敗血症の治療は、初期の過剰な免疫応答の抑制に主眼が置かれてきた。しかし臨床では、後期に誘導される免疫抑制による再・日和見感染が死亡原因の6-7割を占める。先の研究では、マウス敗血症モデルにおいて病原性C. albicansのN-glycan糖鎖が免疫抑制性のIL-10の産生を昂進し、初期の過剰な免疫応答を抑制し死亡率を改善する事を示した。今回、同糖鎖が後期の免疫抑制状態を解除する可能性を見いだし、その確認と機構解明を目的として以下の実験を行った。始めに、当該糖鎖による免疫抑制の解除を細胞性免疫が働くとされる遅延型過敏反応(DTH)を用いて検討した。マウスの一方の後肢足蹄にヒツジ赤血球(SRBC)を投与し、同時にLPSを静脈投与し、10日後にSRBCを別の後肢足蹄に投与し足蹄の腫れを測定した。その結果、DTHの低下/免疫抑制が確認された。次に、LPS+C.albicans糖鎖を静脈投与したところ、腫れの程度がLPSの無い状態まで回復した。よって、当該糖鎖の免疫抑制解除が個体レベルで確認された。次に、抗原特異的な免疫抑制の解除を検討する為に、マウスにLPS+卵白アルブミン(OVA)またはLPS+糖鎖+OVAを静脈投与し、2週間後に脾臓細胞をin vitroにてOVAで再刺激した。その結果、感作時の糖鎖投与により培養上清中のIFN-gamma産生量が糖鎖非存在下に比べ58倍程度昂進した。一方で、免疫抑制性のIL-10の産生には変化がなかった。同様の効果は、免疫後1および4週間後にも認められた。以上の結果より、C. albicansのN-glycan糖鎖が敗血症モデルにおいて後期の免疫抑制を解除するだけでなく、抗原特異的免疫応答を促進する事が示唆された。前述の様に、C. albicans糖鎖に敗血症後期の免疫抑制状態を解除する作用がある事を、マウス個体で確認した。一方で、動物飼育室移転の為、予定した上記作用におけるレクチンSIGNR1の働きを同欠失マウスを用いて検討する事ができなかった。また、様々な側鎖構造を持つ酵母糖鎖を用いて当該作用を担う糖鎖構造の絞り込みを進める計画であったが、SIGNR1の関与を明確にした後に行うことが望ましい為、次年度に延期した。昨年度はC. albicans N-glycanが、マウス敗血症モデルにおけるヒツジ赤血球に対する遅延型過敏反応(DTH)の低下を回復すること、および1-4週間後の卵白アルブミンの対する抗原特異的IFN-gamma産生を昂進することを示した。この結果は、当該糖鎖が敗血症後期における免疫抑制状態を回避する事に利用できる可能性を示唆している。今年度は、本機構に関与がうかがわれるIL-10およびマウス個体側のレセプターとして関与がうかがえるレクチンSIGNR1の働き他を検討した。初めに、敗血症後期(1-4週間後)における抗原特異的IFN-gammaの産生に、敗血惹起時のN-glycanによるIL-10産生が関与しているかを検討する為に、マウスにLPS、N-glycan、OVAに加えIL-10中和抗体を投与したところ、後期におけるOVA特異的IFN-gamma産生昂進が認められなくなった。

よって、敗血症惹起時のN-glycanによるIL-10産生昂進が、初期の過剰な免疫応答と後期の免疫抑制の両局面の改善に働くことが示唆された。次に、SIGNR1欠失マウスに敗血症を惹起し、当該N-glycanによるIL-10産生昂進を検討したが変化は認められなかった。また、同マウス腹腔より常在性マクロファージを精製し、これをN-glycanおよびLPSで刺激したがIL-10の産生に差は認められなかった。次に、関与するレセプターの候補を絞る為に、常在性マクロファージをN-glycanとLPSで刺激する系を用い、15種のシグナル伝達関連分子阻害剤の影響を調べたところ、Sykキナーゼの阻害剤であるPiceatannolが顕著にIL-10の産生を阻害した。現在、シグナル伝達にSykを用い且つC. albicansを認識するレセプターとしてDectin-2を想定し、その欠失マウスを準備している。敗血症惹起時のC. albicans由来N-glycanによるIL-10産生昂進が、後期の抗原特異的IFN-gamma産生を指標とした免疫応答性の改善に必要なことを明らかにできた。一方で、N-glycanによる初期IL-10産生および後期IFN-gamma産生昂進におけるSIGNR1の関与が否定された。現在、新たにDectin-2欠失マウスを用意しているため、レセプターの同定が遅れている。また、DO11.10トランスジェニックマウスにLPS、N-glycanおよびOVAを投与し、2週間後にOVA特異的IFN-gamma産生細胞の同定を試みたが検出できなかった。この目的の為に、現在IFN-gammaレポーターマウスの導入を計画している。昨年度は、C. albicans由来N-glycanによる敗血症後期(1-4週間後)における免疫抑制解除のIL-10が関与していることを明らかにした。しかし、N-glycanの個体側のレセプターの同定には至らなかった。今年度は、当該レセプターの同定と、それの結果を基にしたIL-10産生に必要なN-glycan中の糖鎖構造の同定を試みた。始めに、昨年度in vitroでのN-glycanのよるIL-10産生にSykキナーゼ阻害剤が効果を示したことから、Sykをシグナル伝達に用い且つC. albicansのN-glycanを認識するレセプターDectin-2の欠失マウスを用いて、IL-10産生を検討した。その結果、in vivoで顕著なIL-10産生の低下を確認した。Dectin-2欠損骨髄由来樹状細胞もN-glycanによるIL-10の産生能をほぼ欠いていた。さらに、Dectin-2の欠失マウスではN-glycanによる敗血症の改善効果が消失した。よって、当該N-glycanによる個体レベルの免疫抑制には、Dectin-2が働いている事が明らかに成った。また、Dectin-2が直鎖マンナンおよびマンノースコア構造を認識するとの報告を元に、側鎖に直鎖マンナンのみを有するC. stellatoideaおよびC. parapsilosis由来のN-glycanを検討したところ、個体にてC. albicansの2-3倍のIL-10の産生誘導が確認された。また、側鎖を含まずマンノースコアと主鎖のみを含むS. cerevisiae mnn2変異体由来のN-glycanによってもIL-10の産生誘導が確認された。
単結晶シリコン製大口径赤外線非球面レンズの新しい超精密切削法の開発

近年,暗視野カメラなどの赤外線集光デバイスの応用が増えつつある.それに伴い,単結晶シリコンを基板とした赤外線光学レンズの非球面化が要求されるようになってきている.そのために,数値制御による精密な運動転写加工技術の確立が急務となっている.このような背景で本研究では,ダイヤモンド平バイトによる傾斜切削という新しい延性モード切削法を単結晶シリコン製大口径赤外線非球面レンズの加工に適用することによって,高精度・高能率・低コストの光学部品加工を目指している.平成13年度では,直線包絡法による非球面切削加工システムの構築および予備実験を行った.平成14年度では,本加工システムを用いて直径125mmの単結晶シリコン製赤外線非球面レンズの加工実験を行った.まず,これまで平面切削の基礎実験によって得られた最適な加工条件を非球面レンズ切削に適用し,形状精度と表面粗さなどの測定と評価を行った.そして大口径レンズを加工する際,切削距離の増加に伴う形状誤差と微視的な表面形態の変化および工具の摩耗を調べ,それらの値を最小限にする加工条件の検討を行った.また,被削材の結晶異方性による切削特性の変化を調べ,切削面の回転中心から放射状に分布した脆性破壊の形成メカニズムを究明した.さらに,数値解析によって,均一な延性切削面を得るための臨界切削条件を予測した.そして実際に切削実験を行い,解析結果を検証しながら単結晶シリコン非球面レンズの適正な加工条件を見出した.最近,暗視野カメラなどの赤外線集光デバイス用単結晶シリコンレンズの非球面化が要求されるようになり,数値制御による運動転写加工技術の確立が急務となっている.本研究は,平バイトによる傾斜切削という新しい延性モード切削法を単結晶シリコン製直径125mmの大口径赤外線非球面レンズの加工に応用することによって,高精度,高能率,低コスト加工の実現を目的としている.平成13年度では,まず従来のXZ-2軸制御非球面旋盤に工具回転軸(B)の増設を行い,XZB-3軸同時制御非球面加工システムを構築した.増設したB軸は,油静圧軸受回転テーブルとそれを駆動するACサブモータから構成される.次に,提案した直線包絡非球面切削法を実現するためのXZB-3軸同時制御NCプログラムを自動的に生成するソフトウエアの開発を行った.これにより,平バイト専用の工具軌跡導出アルゴリズムの作成することができるようになった.また,平バイトの刃先をB回転軸の中心と一致させるために,CCDカメラを用いた工具調整法(B軸半転法と呼ぶことにする)を確立した.本方法を使用することによって,数分間という短時間で工具の位置誤差を1μm台に設定することが可能となった.さらに,構築した3軸非球面加工機の性能実験を行った.その結果,アルミニウムなどの軟質金属を被削材として直線包絡非球面切削実験を行うとき,旋盤の運動精度や工具支持剛性などの基本性能が十分であることが明らかになった.近年,暗視野カメラなどの赤外線集光デバイスの応用が増えつつある.それに伴い,単結晶シリコンを基板とした赤外線光学レンズの非球面化が要求されるようになってきている.そのために,数値制御による精密な運動転写加工技術の確立が急務となっている.このような背景で本研究では,ダイヤモンド平バイトによる傾斜切削という新しい延性モード切削法を単結晶シリコン製大口径赤外線非球面レンズの加工に適用することによって,高精度・高能率・低コストの光学部品加工を目指している.平成13年度では,直線包絡法による非球面切削加工システムの構築および予備実験を行った.平成14年度では,本加工システムを用いて直径125mmの単結晶シリコン製赤外線非球面レンズの加工実験を行った.まず,これまで平面切削の基礎実験によって得られた最適な加工条件を非球面レンズ切削に適用し,形状精度と表面粗さなどの測定と評価を行った.そして大口径レンズを加工する際,切削距離の増加に伴う形状誤差と微視的な表面形態の変化および工具の摩耗を調べ,それらの値を最小限にする加工条件の検討を行った.また,被削材の結晶異方性による切削特性の変化を調べ,切削面の回転中心から放射状に分布した脆性破壊の形成メカニズムを究明した.さらに,数値解析によって,均一な延性切削面を得るための臨界切削条件を予測した.そして実際に切削実験を行い,解析結果を検証しながら単結晶シリコン非球面レンズの適正な加工条件を見出した.
食道アカラシアにおける食道細菌叢同定とCAGE法を用いた食道発癌リスク解析

2019年4月現在、食道アカラシア患者8名(内6名はper-oral endoscopic myotomy前後で検体採取)、食道癌患者12名、健常ボランティア2名に対して内視鏡を施行し、食道粘膜検体を採取した。検体採取には細胞診用のブラシを使用し、特に有害事象なく研究を遂行できている。またこれら患者において、スワブで口腔内検体を採取し、口腔内細菌叢についても検討予定。検体については現在16s rRNAメタゲノム解析を施行中であり、結果待ちの状態である。食道アカラシア患者におけるper-oral endoscopic myotomy前後での食道・口腔内細菌叢、食道アカラシア患者、食道癌患者、健常ボランティアにおける食道・口腔内細菌叢の差異について検討予定である。また食道アカラシア患者に対しては、内視鏡施行時に食道粘膜から生検を施行しており、今後食道粘膜への炎症細胞浸潤の程度を評価する予定である。また炎症細胞浸潤の有無と、食道細菌叢との関連を解析予定である。これまでの解析結果については2019年6月の第97回日本消化器内視鏡学会総会で発表予定である。検体は順調に集積できており、おおむね順調に進展している。今後、食道細菌叢が食道アカラシア患者で食道扁平上皮癌発癌と関連するか、また関連するとすればper-oral endoscopic myotomy後に発癌リスクが低下するか、検討が必要である。初年度は研究準備等に時間を要し、当初の想定より検体数が少なかったため、解析費用が少なくなった。
推論の自然化へ向けた哲学理論の構築：動物・幼児における「言語なき推論」に着目して

本年度は、まず、前年度に引き続き、「対称性推論」(「AならばB」から「BならばA」を導くような推論)を題材とした動物行動学や神経生理学における実験的・理論的研究に関する文献調査を行った。人間においては幼児期から対称性推論に基づく選択バイアスが顕著に働くのに対して、他の多くの動物種では対称性バイアスを示す行動的な証拠は得られていない。これは報告者が並行して行っている実験研究で用いているマカクザル(ニホンザル)でも同様である。対称性推論は幼児期における語彙の爆発や柔軟な表象の操作に関係しているとしばしば主張される。この点で、対称性推論を可能にするメカニズムを解明することは、推論の自然化にとって重要な論点となると考えられる。報告者は、これらの文献調査、およびカテゴリー機能に関する文献調査に基づき、「対称性推論で対となる刺激群がカテゴリーを形成することが対称性推論の成立にとって不可欠である」という仮説を立て、従来の研究で十分に行われていなかった「カテゴリー学習を経ての対称性推論のテスト」というパラダイムで、実際にマカクザルを用いた行動テストを行った。具体的には、複数の刺激ペアを用い、「AならばB」という順行性の対連合をマカクザルに学習させた上で、「BならばA」という対称性の対連合を刺激ペアの一つに関してテストし、さらにその刺激ペアの対称性対連合を学習させた。6つの刺激ペアに関してこうしたテストと学習を逐次的に行ったが、対称性バイアスを示す顕著な証拠は得られなかった。これらのテストで用いたサルは引き続きカテゴリー形成およびカテゴリー推論の神経基盤を解明するための実験で使用している。本年度は、第一に、動物や幼児に対する推論帰属の可否に関する検討を行った。そのために、動物認知の哲学や推論を題材とした動物行動学や神経生理学の実験研究に関する文献調査を遂行した。その調査に基づいて、まず、言語をもたない動物や幼児に対して推論帰属を否定する懐疑派の論者がしばしば訴える「モーガンの公準」を取り上げ、その可能な現代的解釈を類別し、それらの解釈の各々についてその妥当性を否定する議論を構築した。次に、モーガンの公準の代替案である「証拠主義」の観点から動物や幼児に対する推論帰属がいかに擁護可能かを検討した。その成果は日本科学哲学会の年次大会で報告者がオーガナイザーを務めたワークショップ「実践的推論と認知科学の接点」において発表された。また、第二に、動物や幼児における非言語的な推論能力の心理学的・神経的メカニズムを分析するため、心の哲学において提案されている「ミニマリスト・アプローチ」という見方に基づいて、そうした推論能力がどのような下位の能力に分解可能かを検討し、特にカテゴリー化の能力が重要な役割を演ずることを指摘した。ついで、カテゴリー化と推論能力の結びつきを示唆する霊長類を被験体とした神経生理学研究を取り上げ、そうした分析の妥当性に関する検討を行った。その成果は商業出版された学術書『批判的思考と市民リテラシー』(誠信書房,35-57頁,2016年)に共著論文として出版された。本研究の目的は、動物行動学や発達心理学、ならびに神経生理学における知見を参照しながら、言語をもたない動物や言語習得以前の幼児における推論の可能性とそのメカニズムの探求を通じて、推論の「自然化」へ向けた哲学的な理論の構築を行うことである。そのために本研究では、(a)動物や幼児に対して推論帰属を否定する議論に対し、批判的な視点から検討を行う、(b)動物や幼児に対する推論帰属の可否を、霊長類を中心とした推論研究を題材に検討する、(c)動物や幼児における推論(様)能力の分析を、心の哲学において提案されている「ミニマリスト・アプローチ」という見方に基づいて行う、(d) (c)の推論能力の分析に基づいて、言語なしの推論がどのような神経基盤によって実現されているのかを検討する、という4つの小課題を設定する。本年度は、これらの小課題のうち、主に(a)と(b)、および(c)の小課題に関する検討を行い、それぞれにおいて一定の研究成果を得ることができたため、おおむね順調に進展しているという評価を行った。本年度は、第一に、昨年度から検討を続けている、「モーガンの公準」の批判的検討を通じて動物や幼児に対する推論帰属の可否に迫るという研究を、国際理論心理学会におけるワークショップにおいて発表した。第二に、神経科学と人工知能との関係性についての考察を行い、推論や思考を司る前頭前野機能に対して、神経科学と人工知能の協働を通じてどのようにアプローチしうるかという検討を行った。近年における深層学習の発展を受け、神経科学の側において、人工知能を単なるデータ解析の道具としてではなく、どのような計算原理に基づいて神経回路が諸々の機能を実現しているかを解明するための源泉となるモデルとして捉えようという動きが生じている。すなわち、脳が実現している何らかの機能を遂行するように人工知能を構築し、その人工知能に対するリバース・エンジニアリングを行うことで、脳機能を実現する計算原理に迫ろうというアプローチである。こうしたアプローチに関する文献調査を行うことで、まず、神経科学と人工知能の新たな協働関係を構築する上では、「深層学習における中間層のブラックボックス化」と「深層学習における機能の非生物学的な実現」という二つの問題があるという議論を展開した。そして、前頭前野が実現している計算機構の解明という観点から、どのようにこれら二つの問題を克服しうるかを、感覚皮質の場合と比較しつつ提案する議論を構築した。以上は推論の自然化へ向けた方法論的な考察として展開されたものであり、その成果は科学基礎論学会秋の例会でのワークショップにおいて報告した。

第三に、「対称性推論」(「AならばB」から「BならばA」を導くような推論)に着目し、対称性推論を題材とした動物行動学や神経生理学における実験的・理論的研究に関する文献調査を行った。この調査は研究発表の形にまとめるため次年度へ継続予定である。本研究の目的は、動物行動学や発達心理学、ならびに神経生理学における知見を参照しながら、言語をもたない動物や言語習得以前の幼児における推論の可能性とそのメカニズムの探求を通じて、推論の「自然化」へ向けた哲学的な理論の構築を行うことである。そのために本研究では、(a)動物や幼児に対して推論帰属を否定する議論に対する批判的検討、(b)動物や幼児に対する推論帰属の可否に関する、推論研究を題材とした検討、(c)動物や幼児における推論(様)能力のモデル化、(d)言語なしの推論の神経基盤に関する検討、という4つの小課題を設定する。本年度は、これらの小課題のうち、(a)と(b)の研究成果を国際会議の場において発表した。また、神経科学と人工知能の関係性に関する検討を通じて、(d)に関する方法論的な考察を行った。また、対称性推論に着目し、(b)と(c)に関する文献調査を行った。研究の進展によって新たな問題設定が生じ、研究当初は想定していなかった人工知能の検討や対称性推論の検討が加わったものの、そうした検討において研究発表につながる成果が得られており、おおむね順調に進展しているという評価を行った。本年度は、まず、前年度に引き続き、「対称性推論」(「AならばB」から「BならばA」を導くような推論)を題材とした動物行動学や神経生理学における実験的・理論的研究に関する文献調査を行った。人間においては幼児期から対称性推論に基づく選択バイアスが顕著に働くのに対して、他の多くの動物種では対称性バイアスを示す行動的な証拠は得られていない。これは報告者が並行して行っている実験研究で用いているマカクザル(ニホンザル)でも同様である。対称性推論は幼児期における語彙の爆発や柔軟な表象の操作に関係しているとしばしば主張される。この点で、対称性推論を可能にするメカニズムを解明することは、推論の自然化にとって重要な論点となると考えられる。報告者は、これらの文献調査、およびカテゴリー機能に関する文献調査に基づき、「対称性推論で対となる刺激群がカテゴリーを形成することが対称性推論の成立にとって不可欠である」という仮説を立て、従来の研究で十分に行われていなかった「カテゴリー学習を経ての対称性推論のテスト」というパラダイムで、実際にマカクザルを用いた行動テストを行った。具体的には、複数の刺激ペアを用い、「AならばB」という順行性の対連合をマカクザルに学習させた上で、「BならばA」という対称性の対連合を刺激ペアの一つに関してテストし、さらにその刺激ペアの対称性対連合を学習させた。6つの刺激ペアに関してこうしたテストと学習を逐次的に行ったが、対称性バイアスを示す顕著な証拠は得られなかった。これらのテストで用いたサルは引き続きカテゴリー形成およびカテゴリー推論の神経基盤を解明するための実験で使用している。
フーリエ変換赤外分光光度計によるデトリタスの組成および起源解析法の開発

デトリタスは腐食連鎖の栄養源として多くの水産資源の生産を支えると考えられているが,それを構成する成分やその変化は,ほとんど明らかでない。脂肪酸マーカーや元素安定同位体比解析により,デトリタスの起源となる一次生産者の割合を定量的に推定した例があるが,デトリタスの起源である生物体やその排泄物,さらにバクテリアなど含んだ混合物であるデトリタスの組成を捉えることはできず,ブラックボックス的な扱いにとどまっている。本研究では,フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)をデトリタスの分析に適用し,デトリタスを構成する有機物および起源物質の組成を、定性・定量的に計測する方法の確立を目的とした。デトリタスの起源となる既知の植物質,動物質およびそれらを混合した標本及び環境中から採取した底泥を用い,標本の保存,前処理条件およびFT-IRの測定方法等を検討した。さらに,起源物質の構成比を推定法を検討するため,デトリタスの起源となる植物質,動物質の混合比や分解条件を変えたサンプルや,デトリタスを摂食するとされる水生生物の胃内容物の標本を作成しFT-IRによる測定を試みた。観察標本をフィルター上に捕集し全反射吸収法(ATR)により観察する方法で,簡単な処理で比較的ノイズの少ないスペクトルを得ることができ,動物質や植物質に特徴的なピークを捉え,その高さから構成比率や,分解される様子をおよそ捉えることができた。本年度は市販データベースを用いてスペクトル解析を行うソフトウェアによる分析を行ったが,組成比の推定には分析対象とするデトリタスについて、起源となる候補物質のスペクトルを取得しておくことが必要であった。また、計画当初に想定した、顕微ATRを用いる方法は,未知の環境サンプルの解析では高硬度の物体で破損する恐れなどから使用に制約があり,前処理条件等の検討がさらに必要であった。様々な生物の遺骸や排泄物を起源とするデトリタスは,腐食連鎖の栄養源として多くの水産資源の生産を支えると考えられているが,それを構成する成分やその変化は,ほとんど不明のままだった。近年,脂肪酸マーカーや元素安定同位体比解析により,デトリタスの起源となる一次生産者の割合を定量的に推定した例が報告されているが,一次生産者だけでなく,それを食べた動物やその排泄物,さらにバクテリアを含んだ混合物であるデトリタスの組成を捉えることはできず,デトリタスは依然,ブラックボックス的な扱いにとどまっている。本研究では,近年,その応用範囲が急速に拡大しているフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)をデトリタスの分析に応用し,これまでブラックボックス的に扱われてきた,デトリタスを構成する有機物および起源物質の組成を,定性・定量的に計測する方法の確立を目指している。初年度の本年は,デトリタスの起源となる植物質、動物質およびそれらを混合した標本、環境中から採取した底泥を分析し、得られるスペクトルによって標本の構成物質が読み取れるか検討した。また、実験方法を確立するために、標本の脱水法(真空乾燥、凍結乾燥)と分析方法(拡散反射法DRIFT、全反射吸収法ATR)により得られるスペクトルの違いを検討した。さらに、デトリタスの変質・分解過程がFT-IRによって検出できるかを検討するため、植物質、動物質とそれらの混合標本を土壌表面に置き、放置した後分析した。DRIFTとATRを比較した結果、ATRでノイズが少なく、明瞭なスペクトルが得られたことからATRによる分析が望ましく,また、凍結乾燥ではスペクトルに明瞭なピークが見られたが、真空乾燥では多くの標本が不明瞭であり、凍結乾燥が必要であることが分った。放置した標本では時間経過によるピーク高の低下が見られ、デトリタスの変質・分解過程を読み取れることが示唆された。当初の計画では,本年度は予備的な解析として,FT-IRによりデトリタスを構成する物質の候補となる物質について,それらに特徴的な波形を検出することが出来るか検証する。さらに,反射法と透過法による計測条件の比較から,より適切な測定方法を検討する。加えて,波形より特徴的な物質を特定し,既存の抽出法による物質同定との比較にすることを予定していた。第一の目標は達成したが,反射法および透過法の比較,と既存の物質同定との比較については,機材の制約もあり実施できなかった。一方,標本の前処理として必要な乾燥方法について,簡易的な真空乾燥と凍結乾燥法を検討し,凍結乾燥法が適当であること,また,反射法ではATR法が有効であることを確認することができ,様々な条件のデトリタスと対象物質の解析をすすめる準備を整えることができた。様々な生物の遺骸や排泄物を起源とするデトリタスは,腐食連鎖を通じて多くの水産資源の生産を支えると考えられているが,それを構成する成分やその変化はほとんど不明のままである。これまで脂肪酸マーカーや元素安定同位体比解析によりデトリタス起源となる一次生産者の割合を定量的に推定した例はあるが,動物やその排泄物,さらにバクテリアなど含むデトリタステの組成を捉えることはできず,依然ブラックボックス的な扱いにとどまっている。そこで、本研究は,フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)を用い,デトリタスを構成する有機物および起源物質の組成を,定性・定量的に計測する方法の確立を目指している。初年度の結果を踏まえ、デトリタスの起源となる植物質,動物質の種類をさらに増やし,赤外吸収スペクトルを計測し,FT-IRによってどの程度種類の区別がつくか検討を進めた。

また、全反射吸収法(ATR)に加えて、KBr錠剤を用いた透過測定法と顕微ATR法による微細スケールの測定も行い,その有効性を検討した。透過法は,観察標本が赤外光が十分に通過できる粉体である場合、最も明瞭なスペクトルが得られるとされるが、植物プランクトンでは透過法ではATR法よりも多くのピークが観察される場合がある一方、ノイズが大きい場合や、また植物片などではスペクトルが乱れることもあり,組成(特に構成粒子の大きさ)の異なるデトリタス標本によって,どちらが適しているか異なると考えられ、今後さらに検討が必要である。植物と動物質を混合した標本から得られたスペクトルを既存のデーターベースに基づき解析ソフトウェアにより混合物推定を行うと、動物質と植物質が構成物質として推定され、bulk解析で起源物質の構成をある程度推定できる可能性が示唆された。当初の計画では,初年度に予備的な解析によりデトリタス分析へのFT-IRの有効性を検討と,反射法、透過法、ATR法からより適切な測定方法を検討し,さらに,既存の抽出法による物質同定との比較にすることを予定していたが,その一部は本年度に持ち越した。本年度は,観察対象の生物試料の種類を増やしデトリタスの構成物質の区別への有効性をさらに検証し,また、反射法、透過法とATR法の比較を行い,透過法とATRには、それぞれがやや異なる条件のデトリタスにより適していることが示唆されたが、その条件についてはさらに検討が必要である。また, ATR法測定データ基づいたbulk解析により,構成成分を推定できる可能性が示唆されたが,その定量性については,解析ソフトウェアを導入してさらに検討することが必要である。顕微ATRによるサブサンプリング/マッピング解析については、機器の制約により予備的な解析にとどまっているが,本年度行った観察から,観察試料の固定などに工夫が必要であるが,有効なスペクトルデータが得られることがわかった。デトリタスは腐食連鎖の栄養源として多くの水産資源の生産を支えると考えられているが,それを構成する成分やその変化は,ほとんど明らかにされていなかった。脂肪酸マーカーや元素安定同位体比解析により,デトリタスの起源となる一次生産者の割合を定量的に推定した例があるが,一次生産者だけでなく,それを食べた動物やその排泄物,さらにバクテリアを含んだ混合物であるデトリタスの組成を捉えることはできず,デトリタスは依然,ブラックボックス的な扱いにとどまっている。本研究では,フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)をデトリタスの分析に応用し,これまでブラックボックス的に扱われてきた,デトリタスを構成する有機物および起源物質の組成を,定性・定量的に計測する方法の確立を目指している。本年度は、前年度までの結果を踏まえ、bulk解析で起源物質の構成を比を推定法を検討するため,デトリタスの起源となる植物質,動物質の混合比や分解条件を変えたサンプルを作成した。さらに,デトリタスを摂食するとされる動物(カニ類など)の胃内容物採集と観察標本の作成,さらに,実際のフィールドのデトリタスの試験的な分析を行うためのサンプル採集とその処理方法を検討した。これまでの測定条件の検討で,FT-IRによるデトリタスの測定においては,ノイズの少ないスペクトルデータの取得が可能であるが,顕微ATR法によるマッピングは,デトリタス標本に含まれる鉱物粒子等の硬い物質がATRプリズムを破損する恐れがあり,機器の使用が制限されることが分かった。