hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微視的核子間相互作用に基づく不安定原子核の殻構造の解明

微視的核子間相互作用を基にした新しい有効相互作用を開発し,これを用いた自己無撞着平均場計算によりカルシウム同位体の準位逆転現象が定量的に再現できることを確認した上,中質量核から超重核に至る広い質量領域の球形核の殻構造を調べて,不安定核に特有の新しい魔法数が現れる場合を見出した。また,対相関におけるクーロン力の影響や低エネルギー励起の性質,球形核から変形核への転移の様子について調べた。微視的な核子間相互作用に基づき原子核構造の殻構造の全体像を理論的立場から解明すること,またそれを通じて宇宙核物理学に対して基礎データを提供することを目指し,以下の研究を行った。1.半現実的有効相互作用を用いた球対称平均場計算によりCa,Ni等の中質量核の殻構造を調べ,テンソルカやパイ中間子交換中心力のため陽子数依存性や中性子数依存性が生じること,またそれらが構造変化の原因となることを明らかにした。同時に,この領域の不安定核の構造に対して予言を与えた。具体的には,^<68>Niと異なり^<60>CaにおいてN=40がsubmagic numberとしての性質を失うこと,^<78>Niの基底状態が二重閉殻という性質を保持すること,及びそれに関連して第1励起状態のエネルギーと遷移強度,また^<86>Ni周辺でN=58がsubmagic numberに近い性質を持つこと,またCaやNiにおける中性子drip線の位置について,等である。2.多くの平均場計算で無視されてきた,クーロンカの原子核の対相関に与える影響を調べ,クーロンカの影響が無視できないことを確認した上で,それを繰り込む簡便な処方を提案した。3.球形核を対象として,半現実的有効相互作用を用いた準粒子RPA計算のための定式化とプログラム開発を行った。4.半現実的有効相互作用を用いた平均場及びRPA計算のための,OpenMPによるプログラムの並列化とそのテストを行った。1.半現実的核子問有効相互作用を用いた球対称平均場計算により,Ca同位体のd3/2及びs1/2陽子空孔状態の準位逆転現象について調べ,テンソル力が重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに,その準位逆転現象と関連して陽子泡構造を持つ可能性が指摘されている46Ar,68Arの密度分布を調べ,対相関等のため明瞭な泡構造が形成されにくいことを確認した。2.球対称な原子核に対する,ガウス関数展開法を用いた準粒子RPA計算のプログラム開発を行った。3.Sn同位体のE2遷移確率について半現実的核子問有効相互作用を用いた準粒子RPA計算を実行し,調整パラメータなしに実験データを系統的によく再現できること,また従来の核子間有効相互作用を用いた計算では110Sn周辺でE2遷移確率を大幅に過大評価するが,その原因が殻構造にあり,現実的なテンソル力を用いることによってこの問題が大幅に改善されることを明らかにした。4.RPA計算を用いて低励起El遷移の性質を調べ,励起エネルギーが高くなるにつれてスキン・モードから陽子・中性子モードへ推移する様子,またスキン・モードに対する殻構造の影響を見た。5.中性子星の構造と関連して高密度領域での対称エネルギーに関心が持たれているが,高密度での中性子物質のエネルギーについて微視的計算の結果を再現する核子間有効相互作用の開発を進め,そのような相互作用を用いる限り高密度でも対称エネルギーが負となる可能性が低いことを確認した。また,このような相互作用により0同位体の中性子ドリップ線が正しく再現されることを見出した。微視的な核子間相互作用に基づき原子核構造の殻構造の全体像を理論的立場から解明することを目指し,以下の研究を行った。(1)微視的核子間相互作用を基に,二重閉殻核の束縛エネルギーや球形核の対相関等の有限核の諸性質に加え,中性子物質の状態方程式についての微視的計算結果を再現する,半現実的核子間有効相互作用の新しいparameter-setを開発した。それにより,対称エネルギーの密度依存性が改善され,また広い密度領域でスピン自由度まで通常核物質の安定性が保持されることを確認した。(2)上記の有効相互作用を用いて自己無撞着平均場計算(Hartree-Fock及びHartree-Fock-Bogolyubov計算)を実行し,中質量核から超重核に至る広い質量領域の球形核の殻構造を調べて,対相関からmagic number及びsub-magic numberを特定した。少数ながら,テンソル力の効果等により不安定核特有のmagic numberまたはsub-magic numberが現れる場合を見出した。(3)上記の核子間有効相互作用を用いた球対称平均場計算により,Ca同位体の陽子空孔状態の準位逆転現象が定量的に再現できることを示した。その際,現実的テンソル力が重要な役割を果たす。

さらに,対相関等のため準位逆転にもかかわらずAr同位体では陽子泡構造を持つとは考えにくいこと,他方34Siでは陽子泡構造の可能性があることを指摘した。(4) RPA計算により二重閉殻核等を例として低励起E1遷移の性質を調べ,励起エネルギーが高くなるにつれてスキン・モードから陽子・中性子モードへ徐々に推移すること,またスキン・モードの比率が核種にほとんど依存しないことを見出した。(5)殻模型モンテカルロ法により希土類核の球形・変形クロスオーバー転移を再現し,集団運動による核準位密度の増大について調べた。対相関チャンネルの一部の項の取扱いに技術的問題があることが分かりその対処に時間を要したこと,より信頼性の高い核子間有効相互作用を得るべく対称エネルギーの密度依存性を中心にその再検討を行っていることが原因である。また,変形平均場計算については,拘束条件付き計算が技術的問題に遭遇し難航している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度が最終年度であるので,球形平均場計算による重い不安定核のmagic numberに関する研究を優先し,原子核の殻構造の全体像を把握することに重点を置く。可能な限り速やかに,より信頼性の高い核子間有効相互作用を開発した上で,それを応用して重い不安定核のmagic numberに関する研究を推進する。変形核や励起モードについての計算は,必ずしも包括的な計算に拘らず,本研究の主目的である殻構造との関連で特に興味の持たれる原子核やモードを選んで調べる。
新規高周期14族元素カテネートおよびヘテロカテネートポリマーの設計

ゲルモール環とテトラシランが環状に結合したスピロ型化合物を合成し、そのアニオン開環重合によりテトラフェニルゲルモールとテトラシランの交互共重合体を合成した。またその重合機構についても検討を行った。ゲルモールとテトラシラン環状スピロ型化合物であるモノマーは、ジクロロゲルモールと金属リチウムを反応させゲルモールジアニオンを発生させた後、1,4-ジクロロオクタメチルテトラシランと反応させることにより合成した。これをモノマーとしTHF中、開始剤としてn-ブチルリチウムを用いてアニオン開環重合させることによって分子量数万のポリマーを得ることができた。またポリマーの構造は各種NMRによる解析から、ゲルモール環とテトラシランユニットが交互に規則正しく並んだ構造であった。重合反応は、アニオン重合成長末端がモノマーを位置選択的に攻撃していると考えられ、重合の開始反応についても検討した。モノマーとメチルリチウムとの反応を行ったところ、中間体としてゲルモールアニオンが生成していると考えられる反応生成物を得た。したがって重合反応は、まず開始剤がゲルモールの隣のケイ素を攻撃してゲルモールアニオンが生成し、これが生長反応における活性種となり、他のモノマーを攻撃することにより進行しているものと考えられる。これとは対照的に昨年度に報告したシロールを含むポリマーでは、開始剤がシロールのケイ素を攻撃し重合が進行することが確認されている。シロールあるいはゲルモール環を組み込んだスピロ化合物において、重合活性種が違うにも関わらず、いずれの場合も生成したポリマー構造制御されている点は非常に興味深い。
日本中世自筆本の書誌学的研究に関する方法論的研究

(1)研究発表会を実施した。平成21年4月24日於:埼玉大学教育機構棟4階文化科学研究科・演習室大塚秀高「テキストは確定できるのか-曹娥孝子譚をめぐって」(2)研究報告会を3回実施した。本研究の中間報告的意義をも持たせた。第1回平成21年7月2日於:埼玉大学教養学部棟・32番教室大塚秀高「詩経にみる校勘学」第2回平成21年7月9日同上武井和人「板本学うひまなび-季吟本における野村貴次の仕事を通して-」第3回平成21年7月10日於:埼玉大学教育機構棟4階文化科学研究科・演習室明星聖子「21世紀の文学テキストを考える-欧米の編集文献学の現状-」(3)本研究で得られた成果の一部を、武井単著『中世古典籍学序説』(和泉書院、平成21年8月)に収録した。(4)前年度において研究発表した内容を、以下の論文として公刊した。武井「校勘をめぐる一試論-あぢさえ・あぢさゐ・あづさえ・あづさゐ-」(『埼玉大学紀要教養学部』45-1、平成21年9月)(5)本研究で収集した古典籍資料の一部を、以下の書籍に掲出・紹介した。武井編『日本古典くずし字読解演習』(笠間書院、平成22年2月)(1)研究会を3回実施した。【第1回研究会】平成19年6月22日・於:埼玉大学・教養学部・大学院演習室大塚秀高「中国古代小説版本学とは」【第2回研究会】平成19年9月7日・於:埼玉大学・教養学部・大学院演習室明星聖子「編集文献學とは何か-1970年代以降のドイツ文献學と英米書誌學の融合を中心に-」武井和人「池田文献學形成過程試論」【第3回研究会】※本項は実施予定平成20年3月28日・於:埼玉大学・教養学部・大学院演習室武井和人「冷泉家本『百人秀歌』誤爲私孜-孤本を遡る試みとして-」(2)国立国会図書館蔵『連珠合壁集』(一条兼良・冬良自筆)を調査した平成19年10月,武井。後日,紙焼入手。(3)日本における文献学の基礎図書の蒐集を行った芳賀矢一・池田亀鑑・小西甚一・佐佐木信綱・山脇毅等の著書・論文等。(4)自筆本を含む研究資料・図書を蒐集した。影印本各種叢書が中心。特に,尊経閣善本影印集成・古筆手鑑大成・陽明叢書等。(5)資料撮影・紙焼を行った。静嘉堂文庫蔵『運歩色葉集』,国会図書館蔵『況斎叢書』他。(6)研究発表を行った。明星「「心」の問題-文学研究のための資料をめぐる一考察-」(漢字文化三千年/国際シンポジウムセッション1漢字と情報学,平成19年12月10目,於:京都大学国際交流ホール)(1)研究発表会を2回実施した。【第1回研究発表会】平成20年9月19日・於:埼玉大学研究機構棟4階映像メディア実習室※コーディネーター:明星野中進(埼玉大学・教養学部・准教授ロシア文学・文学理論)「電子テキスト事始め-文学理論との関連から」松原良輔(埼玉大学・教養学部・彰鰍授ドイツ文学)「音楽における「原典」?」武井和人「禁裏所蔵本の来歴とその周縁」大塚秀高「余嘉錫の学問」【第2回研究発表会】平成21年3月26日・於:埼玉大学・教養学部・大学院演習室武井和人「校勘に関する-試論-アヂサヰ・アヂサエ・アヅサヰ・アヅサエー」(2)宮内庁書陵部蔵伝一条兼良自筆『古文孝経』〔401・39〕を調査した平成21年2月20日、武井。後日、紙焼入手。詳細な検討は平成21年度に行う予定,(3)大韓民国・ソウル大学・奎章閣所蔵古典籍を調査した。平成20年9月8日10日、武井・川島絹江(東京成徳短期大学・教授)。特に、『捷解新語』各種版本』一部撮影。特に、尊経閣善本影印集成・冷泉家時雨亭叢書。(5)冷泉家時雨亭文庫蔵『百人秀歌』(鎌倉後期写)の誤記をとりあげ、誤記がなぜ発生するかを考察し、論文として発表した。この研究は、平成19年度からの継続である。第1回平成21年7月2日於:埼玉大学教養学部棟・32番教室

大塚秀高「詩経にみる校勘学」第2回平成21年7月9日同上武井和人「板本学うひまなび-季吟本における野村貴次の仕事を通して-」第3回平成21年7月10日於:埼玉大学教育機構棟4階文化科学研究科・演習室明星聖子「21世紀の文学テキストを考える-欧米の編集文献学の現状-」(3)本研究で得られた成果の一部を、武井単著『中世古典籍学序説』(和泉書院、平成21年8月)に収録した。(4)前年度において研究発表した内容を、以下の論文として公刊した。武井「校勘をめぐる一試論-あぢさえ・あぢさゐ・あづさえ・あづさゐ-」(『埼玉大学紀要教養学部』45-1、平成21年9月)(5)本研究で収集した古典籍資料の一部を、以下の書籍に掲出・紹介した。武井編『日本古典くずし字読解演習』(笠間書院、平成22年2月)
尿路性器平滑筋の一酸化窒素を介した神経伝達における新しい調節機構の研究

ヒト尿路性器におけるNOS(NO合成酵素)とその抑制性制御蛋白質であるCaveolinの局在に関する研究1)ヒト陰茎海綿体平滑筋におけるCaveolmとNOSおよびLNGFR(低親和性神経成長因子受容体)の局在:ヒト陰茎海綿体では、Caveolin-1は陰茎海綿体、陰茎海綿体洞内皮、および陰茎の血管外膜にひろく分布した。Caveolin-3は陰茎の血管中膜・外膜にひろく分布し、NADPH-diaphoraseの分布と類似していた。LNGFR陽性繊維様構造は陰茎の血管壁と陰茎海綿体に広く豊富に存在し、この分布はCaveolin-1、Caveolin-3、およびNOSとは異なっていた。2)ヒト前立腺におけるCaveolinとNOSおよびLNGFRの局在:ヒト正常前立腺では、Caveolin-1は血管内皮にのみ存在し、これはe NOSと同様の分布を示した。Caveolin-3は間質や動脈壁にのみ存在し腺組織には存在せず、これはn NOSと同様の分布であった。LNGFRは動脈と上皮下の神経繊維様構造に存在し、その分布はCaveolin-1、Caveolin-3、およびNOSとは異なっていた。3)小括:ヒト陰茎海綿体および前立腺組織では、NOSはその抑制性制御蛋白と考えられるCaveolin-1、Caveolin-3と同様の分布を示したことから、Caveolin-1とCaveolin-3が陰茎海綿体および前立腺におけるNOSを介した反応を制御している可能性を示唆した。また、LNGFR陽性神経繊維様構造が豊富に認められたが、これはCaveolin-1、Caveolin-3、NOSとは異なる分布を示したことから、LNGFR陽性神経繊維は、NOS陽性神経とはことなる求心性神経である可能性が示唆された。(1)神経泌尿器科学研究法出版と尿路性器平滑筋研究における一酸化窒素に関する適切な実験法の解説尿路性器平滑筋での、一酸化窒素に関するin vitroおよびin vivoの実験方法とその解釈について、解説した。特に、尿路性器平滑筋のin vitromicrodialysisによる一酸化窒素濃度の測定法について詳細に説明し、また一酸化窒素合成酵素の遺伝誌発現、蛋白質研究法についても説明した。in vivoでも、中枢神経系に対する一酸化窒素合成酵素阻害剤や一酸化窒素発生剤の効果などについて検討した。(2)腎移植免疫抑制剤FK506の腎毒性機序における一酸化窒素の意義1.FK506投与による腎毒性の発生とその際の尿中一酸化窒素濃度の測定2.一酸化窒素発生剤によるFK506腎毒性の予防効果の検討と尿中一酸化窒素濃度の測定3.一酸化窒素合成酵素阻害剤によるFK506腎毒性の増悪効果の検討と尿中一酸化窒素濃度の測定4.FK506投与による一酸化窒素合成酵素の腎における遺伝子および蛋白室質発現とその種類の検討以上のような検討を行い、FK506腎毒性に対して一酸化窒素は良い面と悪い面の2面性を有していることが分かった。

in vivoでも、中枢神経系に対する一酸化窒素合成酵素阻害剤や一酸化窒素発生剤の効果などについて検討した。(2)腎移植免疫抑制剤FK506の腎毒性機序における一酸化窒素の意義1.FK506投与による腎毒性の発生とその際の尿中一酸化窒素濃度の測定2.一酸化窒素発生剤によるFK506腎毒性の予防効果の検討と尿中一酸化窒素濃度の測定3.一酸化窒素合成酵素阻害剤によるFK506腎毒性の増悪効果の検討と尿中一酸化窒素濃度の測定4.FK506投与による一酸化窒素合成酵素の腎における遺伝子および蛋白室質発現とその種類の検討以上のような検討を行い、FK506腎毒性に対して一酸化窒素は良い面と悪い面の2面性を有していることが分かった。(3)ヒト前立腺における一酸化窒素合成酵素(NOS)とその機能調節に関して重要な蛋白質であるカベオリン、神経成長因子受容体について、免疫組織化学的に検討した。カベオリン1は内皮型NOSとよく似た分布を示し、カベオリン3は神経型NOSとよく似た分布を示した。低分子神経成長因子受容体(LNGFR)は小動脈や粘膜下に存在する神経に密に分布していたが、その様式はカベオリンやNOSとは全く異なっていた。以上より、前立腺においてはそれぞれ神経型NOSとカベオリン3、内皮型NOSとカベオリン1が関連して機能発現を行っていることが予測された。ヒト尿路性器におけるNOS(NO合成酵素)とその抑制性制御蛋白質であるCaveolinの局在に関する研究1)ヒト陰茎海綿体平滑筋におけるCaveolinとNOSおよびLNGFR(低親和性神経成長因子受容体)の局在:ヒト陰茎海綿体では、Caveolin-1は陰茎海綿体、陰茎海綿体洞内皮、および陰茎の血管外膜にひろく分布した。Caveolin-3は陰茎の血管中膜・外膜にひろく分布し、NADPH-diaphoraseの分布と類似していた。LNGFR陽性繊維様構造は陰茎の血管壁と陰茎海綿体に広く豊富に存在し、この分布はCaveolin-1、Caveolin-3、およびNOSとは異なっていた。2)ヒト前立腺におけるCaveolinとNOSおよびLNGFRの局在:ヒト正常前立腺では、Caveolin-1は血管内皮にのみ存在し、これはe NOSと同様の分布を示した。Caveolin-3は間質や動脈壁にのみ存在し腺組織には存在せず、これはn NOSと同様の分布であった。LNGFRは動脈と上皮下の神経繊維様構造に存在し、その分布はCaveolin-1、Caveolin-3、およびNOSとは異なっていた。3)小括:ヒト陰茎海綿体および前立腺組織では、NOSはその抑制性制御蛋白と考えられるCaveolin-1、Caveolin-3と同様の分布を示したことから、Caveolin-1とCaveolin-3が陰茎海綿体および前立腺におけるNOSを介した反応を制御している可能性を示唆した。また、LNGFR陽性神経繊維様構造が豊富に認められたが、これはCaveolin-1、Caveolin-3、NOSとは異なる分布を示したことから、LNGFR陽性神経繊維は、NOS陽性神経とはことなる求心性神経である可能性が示唆された。
ラウリン酸ωー1水酸化酵素(Pー450)の機能部位の解析

ウサギ肝臓ミクロソ-ムのラウリン酸ωー1水酸化酵素の機能部位について、DNA操作(キメラの構築・点変異体の作成などによるcDNAの人工的変異およびcDNAの酵母での人工的発現)に酵素蛋白質の精製・性質同定を組み合わせて解析し、基質との相互作用に重要な役割を果たしている領域を以下の通り明らかにした。1.アミノ酸残基90ー125および210ー252の領域は共同で基質の結合(正しく配置)に働いて居り、両領域が共にラウリン酸ωー1水酸化酵素の配列であることが水酸化活性に必須である。一方の領域のみがこの配列のものは基質結合能が弱く、活性は殆ど示さない。両領域ともこの配列と異なるものは基質の結合も検知できない。2.210ー252の領域に見られる特徴的な塩基性アミノ酸クラスタ-は脂肪酸の固定には必須ではなかった。3.C末端28残基をテストステロン16α水酸化酵素の対応部分で置換すると、脂肪酸水酸化の基質特異性は変わらなが活性強度は約2.5倍に増加し、さらに、テストステロン16β水酸化活性が新たに出現する。本酵素がもともと分子内部にステロイドを結合する構造を持つことおよびC末端部分は基質の選択に関っていることが示唆され、本酵素ではこの部分が基質結合部位へのステロイドのアクセスを妨げているものと思われる。4.第301残基(および第302残基)の性質は脂肪酸の水酸化位置を決める上で重要な意味を持っており、この残基の炭素鎖1個、基質脂肪酸の炭素鎖2個の長短が水酸化の位置と強度に微妙に影響する。また、この残基の疎水性は酸化型のスピン状態に影響を与え、この残基がヘムの遠位に近接した位置にあることを示している。5.Pー450の基質作用部位はすべてのPー450分子種を通じて一次構造上共通の配置をしていることが推察される。これは未解析の分子種を調べる際にも人工的機能変換を企図する上でも重要な手掛かりを与える。われわれはこれまでの研究によりラウリン酸水酸化酵素のアミノ酸210262の領域(EA領域)が基質の結合に必要であるが、水酸化にはさらにN末端部分を必要とすることを見出している。本年度の研究までは人工変異体CDNAの作成、酵母内発現、精製と性質の同定によって、N末端側必須領域をより狭い部分に限定、EA領域中の重要アミノ酸の推定、新たに水酸化の位置と程度の決定に関わるアミノ酸残基の発見を行った。1.本酵素と一次構造上81%の相同性をもつテストステロン16α水酸化酵素とのキメラ酵素を両者のCDNAに共通な制限酵素認識位置を利用して作り、PH領域(アミノ酸43125)が有効であることを示した。次にPH領域内に相当する部位に新たに制限酵素認識配列を点変異で導入、同様に解析した結果、必須部位をBH良識(アミノ酸90125)に限定できた。今後はこの領域の意味付けを行う共に、C末端側部についても同様に解析したい。2.EA領域中に存在する4個の塩基性アミノ酸を点変異により中性または酸性アミノ酸に置換し、基質の親和性および活性に対する影響を調べた。1個の置換ではほとんど影響しないが、複数個所を組み合わせて解析した結果、231235の塩基性アミノ酸クラスターが水酸化活性に影響を及ぼしていることが判った。

3.点変異により301残基目スレオニンを他の6種のアミノ酸(セリン、バリンなど)に置換したところ、活性値のみならず、ラウリン酸とカプリン酸に対する活性比およびカプリン酸の2種の水酸化産物(W位とW-1位水酸化体)の割合が置換したアミノ酸により異なっていた。また、基質の結合および外性配位子との相互作用もそれぞれに特有の影響がみられ、ヘムの第6配位子(酸素を結合して活性かする側)に面する部位の疎水性が基質特異性決定に重要な意義を持つことが判った。今後はこの残基の役割の一般性について検討したい。昨年度に引き続き、DNA操作(cDNAの人工的変異と酵母での発現)に酵素蛋白質の精製とその性質検討を組み合わせた解析を行い、ラウリン酸ω-1水酸化酵素の機能部位について以下の通り有意義な知見を得た。(1)C末端28残基をテストステロン16α水酸化酵素(ラウリン酸ω-1水酸化酵素と一次構造上81%の相同性をもつが、この部分は両者間で最も差異が大きい)の対応部分で置換すると、脂肪酸水酸化の基質特異性は変わらないが、活性強度は約3倍に増加した。その上、もとのいずれのP-450を示さなかったテストステロン16β水酸化活性が現れた。このことはラウリン酸ω-1水酸化酵素が分子内部にステロイドを結合できる構造をもち(分子進化の名残りと思われる)一方C末端部分は基質の選択に働くことを示唆している。(2)昨年度の解析結果を発展させ、ヘム鉄の遠位に接して位置すると推定されるThr-301を系統的にさらに変化させ、またその隣Thr-302の置換および301、302両残基の置換を組み合わせた変異体を作成して調べた。その結果この位置のアミノ酸側鎖1個の長短、基質の炭素鎖2個の長短とそれらの組み合わせが水酸化活性強度と水酸化位置決定に微妙に影響することが判った。(3)昨年度までに基質の結合に働いていることを見出していた210-252の領域については領域内の塩基性アミノ酸クラスタ-に着目し、点変異を利用して解析したところ、塩基性アミノ酸は予想に反して必須ではないことが判った。(4)エタノ-ル誘導型P-450(P-450IIE)の酵母での発現系を確立、精製ののち性質を確認した。酸化型で高スピン型を示すが、301残基周辺はラウリン酸ω-1水酸化酵素と同じアミノ酸配列をもち、ラウリン酸ω-1水酸化とアルキルニトロソアミン脱アルキル化の活性をもつので、今後本研究の成果を深めP-450に一般的な基質作用領域の解析を進める材料の一つとして好適である。
選ぶこと，立つ・歩くことの支援が認知症高齢者とスタッフに及ぼす効果

本研究では,アクションリサーチという研究手法を用い,中等度・重度認知症高齢者に対する「生活の中での自己決定支援」「立つ・歩くなどの軽運動支援」を通して研究者と実践者が協働し,認知症ケアの変化を目指す。本研究は2段階で構成する。第1段階では研究チームのディスカッションと,症数事例への介入によって介入方法,評価方法を検証する。第2段階では,看護・介護スタッフと協働し,スタッフの日常生活援助(選ぶこと,立つ・歩くことの援助)に対する意識・ケアの変化を促し,継続的な支援実施を目指す。支援の継続が,認知症高齢者の認知機能障害の改善,身体機能の維持・改善,生活の質の向上に繋がると考える。
光量子干渉効果を利用した極限超解像光リソグラフィー

2光子吸収レジストにエンタングルドフォトンを照射して超解像を得る方法では、照度を上げた場合に所望の理想的なエンタングルドフォトン以外の光子状態が発生して、像コントラストを下げてしまう問題があることを明確にした。我々は、実用的な照度が得られるようにロヒーレント光で超解像ができる方法を考案した。コヒーレント光を偏光ビームスプリッターに入射させ、二つの直交する直線偏光(P偏光とS偏光)に分離する。この二つのビームを偏光選択性のある2光子吸収レジスト上に照射させることで、超解像を得るというものである。レジストの光吸収反応において、基底状態から励起状態のへの2光子吸収過程が二つあり、各過程が異なる直線偏光の吸収反応ならば、二つの過程で作られた励起状態の電子の波動関数の間で干渉が起こり、このため超解像が達成できると理解できる。この内容は、2003年7月にNGL2003、9月に日本物理学会で発表し、2004年12月に学術雑誌Nonliner Optic、Quantum Opticsに掲載された。上記の反応を起こす物質としてCuCl結晶が知られているが、レジストとして適当な材料がないか、レーザー照射による実験検討を行った。平成15年度はアゾ系色素を用いて、平成16年度はKPFLR-Y200N(関西ペイント)を用いて2光子吸収による超解像パターンニングを行ったが、顕著な2光子吸収は見られなかった。従来提案されている2光束の干渉は装置構成上も実用的ではない。そこで、パターンと像とを共役にした場合にエンタングルドフォトンと2光子吸収レジストで超解像が得られるかの基本的な考察を行い、超解像が困難であることが分かった。これについては、2003年7月にNGL2003で発表した。引き続き、実用的な配置について考察を行い、物体と像という共役関係ではなく、瞳と像というフーリエ変換の関係の配置の可能性について模索した。次に我々は、実用的な照度が得られるようにコヒーレント光で超解像ができる方法を考案した。レジストメカニズムは以下のように考えることができる。レジストの光吸収反応において、基底状態から励起状態のへの2光子吸収過程が二つあり、各過程が異なる直線偏光の吸収反応ならば、二つの過程で作られた励起状態の電子の波動関数の間で干渉が起こり、このため超解像が達成できる。以上の内容については、2003年7月にNGLC2003、9月に日本物理学会で表し、2004年4月に学術雑誌NonlinerOpticsに掲載の予定である。コヒーレント光と偏光選択性2光子吸収レジストによる超解像の実用的な解を模索中である。上記の反応を起こす物質としてCuCl結晶が知られているが、レジストとして適当な材料がないか、レーザー照射による実験検討を行っている。

今年度はアゾ系色素を用いて2光子吸収による超解像パターンニングを行ったが、顕著な2光子吸収は見られなかった。来年度はKPFLR-Y200N(関西ペイント)を用いて2光子吸収による超解像パターンニングを行う。装置構成上の実用解についても検討していく。また従来提案されている2光束の干渉は装置構成上も実用的ではない。そこで、パターンと像とを共役にした場合にエンタングルドフォトンと2光子吸収レジストで超解像が得られるかの基本的な考察を行った。これについては、2003年7月にNGL2003で発表した。2光子吸収レジストにエンタングルドフォトンを照射して超解像を得る方法では、照度を上げた場合に所望の理想的なエンタングルドフォトン以外の光子状態が発生して、像コントラストを下げてしまう問題があることを明確にした。我々は、実用的な照度が得られるようにコヒーレント光で超解像ができる方法を考案した。Nonコヒーレント光を偏光ビームスプリッターに入射させ、二つの直交する直線偏光(P偏光とS偏光)に分離する。この二つのビームを偏光選択性のある2光子吸収レジスト上に照射させることで、超解像を得るというものである。2004年12月に学術雑誌Nonliner Optics and Quntum Opticsに掲載された。2光束干渉による超解像は実用的ではなく、物体と像を共役とした光学配置での検討をおこない、超解像が困難であることが分かった。そこで、実用的な配置について考察を行っており、物体と像という共役関係ではなく、瞳と像というフーリエ変換の関係の配置の可能性について模索している。また、我々の偏光分離と似た手法として、二つのパルス光を時間をずらして照射するという提案があるが、これも実用的な超解像を得る配置は必ずしも容易ではない、偏光以外の手法を含めて実規的な解の模索を継続していく。上記の反応を起こす物質としてCuCl結晶が知られているが、レジストとして適当な材料がないか、レーザー照射による実験検討を行っている。KPFLR-Y200N(関西ペイント)を用いて2光子吸収による超解像パターンニングを行ったが、顕著な2光子吸収は見られなかった。
レチノイン酸投与下のマウス聴器奇形の発生機構に関する免疫組織学的研究

研究代表者は文部科学省在外研究員として平成14年9月より米国Mount Sinai医科大学Thomas Lufkin博士の研究室にて、環境的要因による聴器奇形ど遺伝子的要因による聴器奇形の比較研究を行っている。前者は昨年度に引き続き、レチノイン酸投与による聴器奇形であり、後者はHmx遺伝子欠損で見られる聴器奇形である。二つのタイプの奇形を比較検討することによりレチノイン酸が遺伝子発現のどのレベルで奇形を誘導しているのかを考察する。レチノイン酸約12.5mg/kgを妊娠6-9日目の間に妊娠マウスに投与すると18日目には、耳介低位、副耳、外脳症、小顎症、口蓋裂などが胎児に認められる。7日目投与胎児パラフィン連続切片では、外耳・中耳に外耳道閉鎖、耳小骨奇形、中耳腔の低形成などが認められる。こうした奇形はほぼ7日目投与群のみで見られ、聴器奇形の成立臨界期は7日目と推定している。また細胞死(アポトーシス)によるDNA断片を認識するTUNEL法による観察では、9日目胎児にて、耳胞腹側のTUNEL陽性細胞数が減少すうること、また、各鰓弓の中枢側付近に密集して見られるTUNEL陽性細胞の密度が低いことが観察された。6日目、8日目胎児についても同様の観察を行っている。Hmx遺伝子群のうち、Hmx2またはHmx3欠損マウスは内耳を中心に奇形を示すことが既に報告されている。研究代表者は昨年、Hmx1遺伝子ノックアウトマウスの作成に成功し、外耳に明らかな奇形(外耳の聳立、円形の耳介)を確認した。さらに12日目胎児の組織切片にて内リンパ管の拡大、前庭の拡大などの所見を認めている。一連の研究の結果はこれまでの結果は1つの国内学会、2つの国際学会にて発表した。英語論文は環境因子による聴器奇形および遺伝子欠損による聴器奇形それぞれにつき、投稿準備中である。研究調書に記載した計画に基づき、妊娠6-9日目の間にICRマウスにレチノイン酸約12.5mg/kgを単回投与し、胎児の奇形を誘導している。18日目(満期産)または9日目に屠殺して胎児を得ている。対照としてレチノイン酸非投与の胎児も同様に得ている。現在満期産(18日目)の胎児の肉眼的観察では、耳介低位、副耳、眼球突出、小眼症、外脳症、小顎症、口蓋裂などが認められた。外耳奇形の発生は、妊娠7日目投与群の胎児に集中しており、外耳の形成異常の成立臨界期は7日目前後であると結論した。また、得られた18日目胎児をホルマリン固定・パラフィン包埋して連続切片を作成し、聴器の奇形を確認したところ、7日目投与群胎児の病理標本で、内耳の形態は保たれていたが、外耳・中耳では外耳道閉鎖、耳小骨奇形、中耳腔の低形成など形態学的変化が著明であった。ついで7日目投与群の妊娠マウスを9日目に屠殺して胎児を得、同様にパラフィン包埋して切片を作成している。細胞死(アポトーシス)によって生じたDNA断片をdUTPで末端認識するTUNEL法による免疫染色を行い、細胞死に陥った細胞を光学顕微鏡で観察した。その結果、レチノイン酸投与群では、対照群に比し耳胞腹側に現れるTUNEL陽性細胞数が明らかに少なく、また、第一・第二鰓弓の中枢側付近に密集して見られるTUNEL陽性細胞の密度が低いことが示された。これらの結果はレチノイン酸投与に伴い、アポトーシスの発生が修飾されていることを示していると考えられる。

一連の研究の結果はこれまでの結果は1つの国内学会、2つの国際学会にて発表した。英語論文は環境因子による聴器奇形および遺伝子欠損による聴器奇形それぞれにつき、投稿準備中である。
レーザ溶接を用いた歯科補綴物の精度

レーザ溶接は熱影響部が狭いために,高精度な補綴物の作製を可能とする.しかし,溶接精度は溶込みに影響される.そこで,レーザ照射条件によって溶込み形状を変化させ,照射条件と溶接精度の関係を明らかにした.試料金属は50×3mmで厚さが2.0および0.5mmの純チタン,また,13×8×0.76mmの金銀パラジウム合金とした.純チタン試料には計測点を刻入し,溶接前後の計測点の座標変化を測定して,溶接部の変形を求めた.金銀パラジウム合金試料は,2枚突き合わせて溶接後,2枚の試料の湾曲度を求めた.なお,溶接にはパルスYAGレーザ装置を用い,パルス幅を10ms,照射エネルギーを40J/Pとし,アルゴンガス雰囲気中で溶接した.溶込み形状はおもに焦点はずし距離によって変化させた.また,試料両端の固定の有無についての比較も行った.厚さ2mmの純チタン試料は,レーザ照射した方向に湾曲した.焦点はずし距離が小さくなり,溶込み深さが大きくなると,湾曲度は大きくなり,試料を固定しない場合には最大23mrad湾曲した.さらに焦点はずし距離が小さくなり,溶込みが照射面の裏側に達すると,湾曲度は小さくなった.溶接部の収縮も,焦点はずし距離が小さくなると大きくなり,最大35mumとなった.固定の有無による差はあまりなかった.厚さ0.5mmの試料の湾曲は厚さ2mmの試料よりも大きく,固定しない場合には最大142mrad湾曲した.しかし,厚さ2mmの試料とは逆に焦点はずし距離が小さくなると湾曲度は小さくなった.また,固定した試料はほとんど湾曲しなかった.金銀パラジウム合金の試料は,焦点はずし距離が小さくなると,湾曲度も小さくなったが,溶込みが照射面の裏面に達すると照射した方向と反対側に湾曲した.以上から,高精度の溶接には完全溶込みが重要なこと,薄い部分の接合には強い固定が有効なことが判明した.レーザ溶接は熱影響部が狭いために,高精度な補綴物の作製を可能とする.しかし,溶接精度は溶込みに影響される.そこで,レーザ照射条件によって溶込み形状を変化させ,照射条件と溶接精度の関係を明らかにした.試料金属は50×3mmで厚さが2.0および0.5mmの純チタン,また,13×8×0.76mmの金銀パラジウム合金とした.純チタン試料には計測点を刻入し,溶接前後の計測点の座標変化を測定して,溶接部の変形を求めた.金銀パラジウム合金試料は,2枚突き合わせて溶接後,2枚の試料の湾曲度を求めた.なお,溶接にはパルスYAGレーザ装置を用い,パルス幅を10ms,照射エネルギーを40J/Pとし,アルゴンガス雰囲気中で溶接した.溶込み形状はおもに焦点はずし距離によって変化させた.また,試料両端の固定の有無についての比較も行った.厚さ2mmの純チタン試料は,レーザ照射した方向に湾曲した.焦点はずし距離が小さくなり,溶込み深さが大きくなると,湾曲度は大きくなり,試料を固定しない場合には最大23mrad湾曲した.さらに焦点はずし距離が小さくなり,溶込みが照射面の裏側に達すると,湾曲度は小さくなった.溶接部の収縮も,焦点はずし距離が小さくなると大きくなり,最大35mumとなった.固定の有無による差はあまりなかった.厚さ0.5mmの試料の湾曲は厚さ2mmの試料よりも大きく,固定しない場合には最大142mrad湾曲した.しかし,厚さ2mmの試料とは逆に焦点はずし距離が小さくなると湾曲度は小さくなった.また,固定した試料はほとんど湾曲しなかった.金銀パラジウム合金の試料は,焦点はずし距離が小さくなると,湾曲度も小さくなったが,溶込みが照射面の裏面に達すると照射した方向と反対側に湾曲した.以上から,高精度の溶接には完全溶込みが重要なこと,薄い部分の接合には強い固定が有効なことが判明した.
電気刺激を用いた筋ステムセルバイオロジーの開発

先行研究を参考に脱メチル化剤である5-アザシチジン(5-Azacitidine : 5-Az)を使用して,ヒト間葉系幹細胞(human mesenchymal stem cells : hMSCs)から筋への分化誘導について検討した.hMSCsを増殖させ,筋芽細胞増殖培地に切り替え,最終濃度3μMの5-Azを添加して筋への分化誘導を行った.添加24時間後,培地交換により5-Azを除去し,筋芽細胞増殖培地で培養を継続した.分化誘導前,誘導7, 14, 21, 26日後にサンプリングを行い,形態とmRNAの解析を行った.しかし,顕著な形態変化や分化マーカー(Pax7, MyoD, myogenin)の発現もみられなかった.MSCsは,中胚葉由来の組織へ分化できると考えられ,筋へも分化する能力があると考えられているが,実際には,遺伝子導入をせずに筋へ分化誘導できたという報告は少なく,できたとしても再現できないことも多い.今回も,いくつかの先行研究を参考に行ったが,再現できなかった.培養皿のコーティングや培地成分の検討を行う必要があると考えられる.一方,生体内において機能を発揮するために,電気的シグナルが重要な細胞として神経がある.マウス骨髄細胞(MSCsを含むとされる)から神経に分化誘導できることが知られている.我々は,マウス骨髄細胞からの神経分化誘導時に,電気刺激を併用する研究を行ったところ,神経への分化誘導効率が向上する結果が得られた.したがって,MSCsから筋へ分化誘導できる条件が確立できれば,電気刺激を併用することで,高率に筋へ分化誘導,分化促進できると推察される.我々はこれまで,ラット骨格筋由来のL6筋芽細胞株を用いて研究を行ってきた.そこでまず,ヒト骨格筋筋芽細胞(human skeletal muscle myoblasts; hSMM)(Lonza Walkersville, lnc., Walkersville, MD, USA)を用いて,ヒト筋芽細胞でもラット筋芽細胞と同様に,電気刺激により筋分化が促進されるか検討した.hSMMは,ラットと同じ電気刺激条件では筋分化を促進させることが難しかった.これは,ヒト細胞がラット細胞を比較してサイズが大きいこと,細胞の接着性が弱いこと等の理由が考えられた.そこで,電気刺激条件および培養容器のコーティング条件等を様々組み合わせて検討した.その結果、Typel collagenでコーティングした培養皿を用い,分化誘導培地にウシ胎児血清を低濃度添加して使用すること分化誘導できるようになったさらに,これまでよりもやや強い条件で,hSMMでも電気刺激により筋分化が促進されることが分かった.hSMMを使った実験からヒト細胞でも電気刺激により筋分化が促進されることは分かっているので,hMSCsから筋芽細胞への分化誘導条件が確立すれば,筋の再生医療研究へ応用できると考える.先行研究を参考に脱メチル化剤である5-アザシチジン(5-Azacitidine : 5-Az)を使用して,ヒト間葉系幹細胞(human mesenchymal stem cells : hMSCs)から筋への分化誘導について検討した.hMSCsを増殖させ,筋芽細胞増殖培地に切り替え,最終濃度3μMの5-Azを添加して筋への分化誘導を行った.添加24時間後,培地交換により5-Azを除去し,筋芽細胞増殖培地で培養を継続した.分化誘導前,誘導7, 14, 21, 26日後にサンプリングを行い,形態とmRNAの解析を行った.しかし,顕著な形態変化や分化マーカー(Pax7, MyoD, myogenin)の発現もみられなかった.MSCsは,中胚葉由来の組織へ分化できると考えられ,筋へも分化する能力があると考えられているが,実際には,遺伝子導入をせずに筋へ分化誘導できたという報告は少なく,できたとしても再現できないことも多い.今回も,いくつかの先行研究を参考に行ったが,再現できなかった.培養皿のコーティングや培地成分の検討を行う必要があると考えられる.一方,生体内において機能を発揮するために,電気的シグナルが重要な細胞として神経がある.マウス骨髄細胞(MSCsを含むとされる)から神経に分化誘導できることが知られている.我々は,マウス骨髄細胞からの神経分化誘導時に,電気刺激を併用する研究を行ったところ,神経への分化誘導効率が向上する結果が得られた.したがって,MSCsから筋へ分化誘導できる条件が確立できれば,電気刺激を併用することで,高率に筋へ分化誘導,分化促進できると推察される.
近似代数の算法と応用の研究

本研究の目的は、1)多くの代数的演算を近似代数の立場から算法化する、2)近似代数算法の誤差解析を行う、3)NSL-GALシステムにインプリメントして公開する、4)近似代数の応用を計る、であった。以下、これらの各目的に対する成果を羅列する。1)については、近似因数分解算法の改良(佐々木)、誤差項を持つ1変数多項式の近似Sturm列の理論(佐々木)、多変数多項式の特異点での分解理論と非零代入問題の解決法の考案(佐々木)、2変数関数の有理関数補間理論(野田、甲斐)、などがある。2)については、浮動少数係数での多変数Hensel構成の桁落ち解析(佐々木)、浮動少数係数での多変数終結式計算の桁落ち解析(佐々木)、近似GCDに基づくハイブリッド有理関数近似の誤差評価法(野田、甲斐)、などがある。3)については、GALへの近似代数用機能の追加(加古、佐々木)、NSLをCコードで書き換え(加古)、多項式を解とする線形方程式の解法プログラムの開発(元吉)、GALとインターネットとのインターフェースを構築(福井)、近似Grobner基底パッケージの開発(鈴木)、有効性を用いた多変数代数方程式の精度保障求根パッケージの開発(鈴木)、FFTを利用した多倍長整数計算パッケージの開発(元吉)、インターネット経由でGALを利用できるように改造(福井)、などがある。4)については、実射影平面上N本直線配置の分類法への応用(福井)、ハイブリッド有理関数近似を翼理論等に現れる特異積分方程式に応用(野田、甲斐)、近似べき級数解法を代数的制御理論へ応用(北本)、などがある。本年度は、A)有効浮動小数演算システムの整備と、B)近似代数の諸演算の誤差解析と安定化、について研究を推進した。A)について、浮動小数での代数的計算では、本来は0になるべき係数が微小係数として残ることがある。このような項を実際的に検出するために、係数部の有効桁数の分布を求め、大部分の係数が十分精度があるのに一部の係数の有効桁がほとんどない場合、それらの項を切り捨てる機能を組み込んだ(加古、佐々木)。また、白柳の安定化理論を実現するため、浮動小数点計算に基づくシステムを作成した(甲斐、野田、院生)。B)について、1)多変数多項式の終結式計算に対し、部分終結式算法、Bezout行列式の小行列式展開法、Gaussの消去法、効率的Gauss消去法、多項式補間法、のそれぞれの桁落ち誤差を比較した(佐々木、院生)。2)多変数多項式のHensel構成に対し、展開点が特異点の近傍の場合の桁落ち誤差の解析をした(佐々木、院生)。3)係数部が誤差を含む1変数多項式の根の存在範囲の上限をSmithの定理を用いて実際的に評価する算式を与えた(佐々木、院生)。4)多変数多項式の近似因数分解の算法を改善し、改善された算法が多項式時間の計算量を持つことを証明した(佐々木、院生)。5)誤差の入った関数を有理関数近似する方法を考案した(甲斐、野田)。6)数式処理を応用した実射影平面上N本直線配置問題を研究し、幾何学的解析に必要な任意のN直線アレンジメントの多角形分布をカウントするアルゴリズムを提案した(福井、関口)。7)Javaで数式処理システムを作成中であるが、多倍長の高速超越関数計算も実現した(元吉)。本年度は、A)近似代数演算システムの整備、B)近似代数の諸演算とその誤差解析、およびC)近似代数の応用、について研究を推進した。A)について1)本グループが開発してきたNSL-GALシステムをパソコン上でも稼働させるため、NSL(Nara Standard-Lisp)システムをCコードで書き換え中である(加古)。

2)Javaによる数式処理システムの開発を継続するとともに、多項式を解とする線形方程式の解法プログラムを作成した(元吉)。3)数式処理システムGALとインターネットとのインターフェースを構築し、インターネットからGALを利用可能にした(福井)。B)について1)係数部に誤差をもつ多項式の値の存在範囲の厳密な上下限を定める定理を与え、誤差項がSturm列に及ぼす不定性の上限を実際的に評価する方法を考案した(佐々木、院生)。2)特異点での多変数Hensel構成(拡張されたHesnel構成)による因子の分岐の性質を解明し、正べき級数因子への分解法を提案した(佐々木)。3)近似GCDに基づくハイブリッド有理関数近似に含まれる誤差を実用上十分な精度で評価する方法を与えた(野田、甲斐)。4)実射影平面上の8直線配置の分類法を考案した(福井、関口)。C)について1)ハイブリッド有理関数近似を翼理論等に現れる特異積分方程式に応用し、有効に解けることを示した(野田、甲斐)。2)近似的数式処理を応用して実射影平面上のN直線配置の分類を行なった(福井、関口)。3)代数的制御理論で重要なRiccati方程式をべき級数の形で近似的に解くことにより、代数的に制御パラメータを決定する方法を与えた(北本)。佐々木は、浮動小数での多変数Hensel構成の誤差解析を進めた。さらに、多変数多項式の特異点でのHensel構成に対するSasaki-Kako法を初期因子が多項式である場合について詳細に調べ、与えられた任意の多変数多項式を従変数に関して有理式級数となる多項式因子に分解する定理を導き、多変数多項式因数分解における非零代入問題に対する最終的とも言える解決法を見出した。野田と甲斐は、ハイブリッド有理関数近似の精度保証をPanの提案した近似GCDに対して行い、Hribernig等の近似GCDを用いた場合よりも安定した精度の近似が得られることを実験により示した。また、2変数の有理関数補間に現れる不必要な特異点を2変数の近似GCD計算により取り除くことができることを示した。さらに、連立代数方程式系の解法の一つであるWu's Methodへの浮動小数係数の取り込みに関して研究した。鈴木は、近似Grobner基底パッケージの開発を行い、また有効数を用いた精度保証固有値計算を実現して、効率の良い多変数代数方程式の精度保証求根を実現した。元吉は、多倍長整数計算でFFTを利用して高速化をはかる際に、dを小さな整数としたときに結果が2^n+d語の演算を2^n点のFFTで実現する方法を実現し、実験を行なった。福井は、武庫川女子大学にGAL公開用ワークステーションを導入後、インターネットを通じてGALが利用可能なようにシステムを改良し、試用運転を開始した。
食餌性コレステロ-ルによる免疫機能の活性化・不活性化

食餌性コレステロ-ルは心筋硬塞誘発因子と広く知られているが、その生体防御機構への関与についてはほとんど明らかにされていない。本研究ではラット(一部にはマウスも使用)を用いて、コレステロ-ルの摂取による年令別の免疫機能の活性化と不活性化を明らかにすることを目的とした。一定の標準飼料で飼育しておいた幼若期と老齢期の動物に、コレステロ-ル無含有食(IIの研究発表の項において示したような細菌によるコレステロ-ル低減化ラ-ドを使用)と含有食(末処理のラ-ド)を経口投与して一定期間飼育した。コレステロ-ル食を与えたラットにおいては、年令よりもむしろ個体差が大きく、動脈硬化症的症状を呈するものと呈しないものにわかれた。特に老齢期における個体差は大きかった。この現象は、一部には肝臓でのヒドロキシメチルグルタリル-CoAレダクタ-ゼ活性の制御割合に依存していると認められた。このような生体内コレステロ-ルの係わる現象の発現有無の各種動物よりマクロファ-ジをとり、それらの貧食作用を測定したところ、ラテックスのとりこみにおいてコレステロ-ル食の群において活性が高かった。加齢による不飽和脂肪酸誘導酵素活性の低下がみられたのに対し、コレステロ-ル食によって生体内高級不飽和脂肪酸の増加が生じた。このような細胞レベルにおける飽和と不飽和脂肪酸の存在割合の変化は、生体の免疫担当細胞の機能にも影響しているものと考察した。以上のように、加齢と共にコレステロ-ル食にて若干動脈硬化症となる傾向があるとしても、免疫機能は活性化されていると認めた。なお、感染防御活性およびマイト-ジエン活性については現在研究続行中である。
貧酸素海域の環境特性を考慮した酸素収支モデルの構築

閉鎖性水域の水環境は,密度成層が発達する夏季になると底層水の貧酸素化によって劣悪な状況に陥る.港湾海域では,底層への酸素供給を促進する人工構造物やエアレーション装置が開発されているが,これらの技術の貧酸素化改善効果を明らかにするためには,底質の酸素消費特性を明らかにする必要がある.本研究は,港湾海域において年間を通じた現地調査を実施して,底質の酸素消費特性の季節変化について検討した.調査は,大阪湾奥部の堺泉北港にて,2008年4月から2009年3月に2週間毎に実施した.調査では,人為的に酸素を供給することが可能なチャンバー装置を用いて底質の酸素消費量を計測し,これと同時に,海域の水塊構造(水温・塩分・DOの鉛直分布),底層水の水質(リン酸・アンモニア態窒素・酸化還元電位・鉄・硫化物)を測定した.これらの調査より,チャンバー内のDO濃度が減少する過程において,底質の酸素消費フラックスは底質直上の酸素濃度に依存する形態とそうでない形態を有していることが明らかとなった.また,酸素供給により底質の直上水中のDO濃度が高い領域でDO濃度に依存する形態が支配的となることが明らかとなった.季節的な変化に関しては,底層が貧酸素化している季節はDO濃度に依存する酸素消費の影響が大きくなり,底層の貧酸素化か解消した季節はその影響がほとんどみられなくなった.このとき,酸化還元電位との関係から,DO濃度に依存する形態は化学的な酸素消費であると考えられた.さらに,酸素消費フラックスから求められる酸素消費速度は,全調査期間において底質直上のDO濃度と反比例の傾向を示していた.両者の関係から,DO濃度と酸素消費速度の関係を回帰的に定式化し酸素消費特性をモデル化しか.このように底質直上のDO濃度から求めることのできる底質モデルによって,海域の貧酸素化の改善効果を正確に予測することが可能となる.港湾海域は,安定した密度成層構造を有する夏季になると慢性的な貧酸素状態に陥っている.本研究は,貧酸素化改善技術による溶存酸素環境の改善効果を予測するために,貧酸素海域における酸素動態について検討するものである.本年度は,貧酸素化した海域における底泥の酸素消費特性を把握するために現地調査を実施した.底泥の酸素消費速度の現場測定法であるチャンバー法は,海底に設置したチャンバー内のDO(溶存酸素)濃度の減少量から底泥の酸素消費速度を測定する方法であるが,本研究が対象とする貧酸素海域では底層にDOがほとんど存在していないため,上記のチャンバー法をそのまま用いることができない.そこで,本研究では,チャンバーを海底に設置した後に,予め採水して曝気しておいた底層水をチャンバー内の無酸素水と交換することで貧酸素海域でも底泥の酸素消費を測定することができるようなチャンバー法を開発した.調査は,開発した酸素消費測定装置を用いて大阪湾湾奥部の大和川河口域に位置する堺泉北港北泊地にて,貧酸素化が顕著となる2007年8月から貧酸素化が緩和する11月までの毎小潮時に実施した.これまで,底泥の酸素消費速度は海底堆積物中に存在する生物による酸素消費が支配的と考えられていたため底泥の酸素消費速度は時間的に変化しない一定速度として評価されていた.しかし,本調査結果によると,嫌気的環境下における底泥の酸素消費速度は時間的に変化することが明らかとなった.そして,この時間変化は直上のDO濃度に依存する1次反応式で表現でき,貧酸素化海域における底泥の支配的な酸素消費要因は,海底堆積物中に存在する還元物質の酸化反応によるものと考えた.このことから,貧酸素海域に酸素供給を想定した場合,その酸素動態を正確に予測するためには,底泥の酸素消費を生物的な要因のみでなく,底泥が潜在的に有する化学的な要因を評価しなければならないということが明らかとなった.閉鎖性水域の水環境は,密度成層が発達する夏季になると底層水の貧酸素化によって劣悪な状況に陥る.港湾海域では,底層への酸素供給を促進する人工構造物やエアレーション装置が開発されているが,これらの技術の貧酸素化改善効果を明らかにするためには,底質の酸素消費特性を明らかにする必要がある.本研究は,港湾海域において年間を通じた現地調査を実施して,底質の酸素消費特性の季節変化について検討した.調査は,大阪湾奥部の堺泉北港にて,2008年4月から2009年3月に2週間毎に実施した.調査では,人為的に酸素を供給することが可能なチャンバー装置を用いて底質の酸素消費量を計測し,これと同時に,海域の水塊構造(水温・塩分・DOの鉛直分布),底層水の水質(リン酸・アンモニア態窒素・酸化還元電位・鉄・硫化物)を測定した.これらの調査より,チャンバー内のDO濃度が減少する過程において,底質の酸素消費フラックスは底質直上の酸素濃度に依存する形態とそうでない形態を有していることが明らかとなった.また,酸素供給により底質の直上水中のDO濃度が高い領域でDO濃度に依存する形態が支配的となることが明らかとなった.季節的な変化に関しては,底層が貧酸素化している季節はDO濃度に依存する酸素消費の影響が大きくなり,底層の貧酸素化か解消した季節はその影響がほとんどみられなくなった.このとき,酸化還元電位との関係から,DO濃度に依存する形態は化学的な酸素消費であると考えられた.

さらに,酸素消費フラックスから求められる酸素消費速度は,全調査期間において底質直上のDO濃度と反比例の傾向を示していた.両者の関係から,DO濃度と酸素消費速度の関係を回帰的に定式化し酸素消費特性をモデル化しか.このように底質直上のDO濃度から求めることのできる底質モデルによって,海域の貧酸素化の改善効果を正確に予測することが可能となる.