hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規の蛋白発現制御法を用いたL1CAM遺伝子異常に伴う水頭症発生メカニズムの解明

その予備実験として、導入するFITC標識L1-PNAの濃度、注入量などの設定至適導入条件を設定中である。すなわち、FITC標識L1-PNA導入1、2、3、4日後に胎仔脳を摘出し凍結組織切片を作成、抗L1抗体を用いた免疫蛍光染色を施行し、L1発現を評価することにより、前脳神経細胞で高いL1ノックダウン効率を示す至適導入条件を設定中である。1.胎仔脳へのL1-PNA導入と解析胎生早期の大脳皮質形成に着目し、膜透過型アンチセンスペプチド核酸(PNA・L1)を胎生13日の胎仔脳に導入し、大脳での局所的なL1蛋白のノックダウンを惹起し、皮質形成過程における変化を検索した。その結果、in vivoでPNA-L1が導入された神経細胞では、導入後72時間から96時間におけるL1ノックダウン効率が不十分で、大脳形成の過程を捉えることができなかった。2.胎仔脳へのshRNA導入を用いた持続的L1ノックダウンとL1機能解析L1-PNAによるin vivoでのL1ノックダウンが不良であったため、siRNAを用いたL1制御を企図した。L1を標的としたGFPマーカー付きshRNAプラスミド(L1-shRNA)を新たに作製した。In vitroの系では、胎生12日のマウス(C57BL/6系統)から分離した初代培養前脳神経細胞に対しL1-shRNAを導入し、定量RT-PCRによるL1遺伝子発現の低下、免疫組織化学によるL1蛋白ノックダウン効果を確認した。In vivoでは、胎生13日のマウス胎仔(C57BL/6系統)に対し、in utero electroporationにより、側脳室脳室層にL1shRNAプラスミドベクターを導入した。レーザーマイクロダイセクションによりGFPを発現するL1shRNA導入細胞をキャプチャーし、L1遺伝子発現の低下を定量RT-PCRで確認した。現在、L1-shRNA導入後1-4日後に母マウスより胎仔を摘出し、L1-shRNA導入細胞における形態学的変化、遺伝子発現の変動などを非導入対照細胞と比較し、詳細に検討中である。
乾燥地における塩水淡水化-節水栽培システム

当該研究は,平成12年よりアラブ首長国連邦、Ras Al Khaimah首長国(R. A. K.)、ハムラニアの農場内において行われ,その内容は以下の4つで構成される.1.水盤型太陽熱淡水化装置の造水性能試験造水量に加えて水盤内の空気温度・湿度,塩水温度,屋根温度の計測および気象観測が行われ,水盤内湿り空気の伝熱を考慮した新しいモデルによって造水性能が精度良く評価できた.2.土壌保水改良ピートモス・米糠を含む土壌によって、コマツナに関しては慣行の潅水量の1/3、トマトに関しては9/10の潅水量で成育に支障はないことが分かった.具体的には現段階でコマツナ乾物重1gに対して2lの潅水で成育可能である.トマトについては潅水制限によって完熟果の占める割合が慣行潅水区よりも高くなった.3.散水後の蒸発量予測土壌内に温・湿度センサー,水分計を設置し,気象観測および小型蒸発パンによる蒸発量計測を行い、散水後の乾燥過程における温度,湿度の経時変化を調べた.これと並行して不飽和土壌中の熱,液状水,水蒸気移動モデルを構築し,乾燥実験との比較からモデルの妥当性を示した.4.成果報告学術セミナー成果報告学術セミナーは,日本側からは在アラブ首長国連邦大使館の藤岡大使および総領事館の荒川主席領事を,UAE側からは前農漁業省次官のMutawa氏を主賓としてお招きし,R. A. K.ヒルトンホテルで2002年11月11日に行われた.参加者は,UAE農漁業省,イティハード大学,地元農家,その他を含む合計50名であった.当該研究は,平成12年よりアラブ首長国連邦、Ras Al Khaimah首長国(R. A. K.)、ハムラニアの農場内において行われ,その内容は以下の4つで構成される.1.水盤型太陽熱淡水化装置の造水性能試験造水量に加えて水盤内の空気温度・湿度,塩水温度,屋根温度の計測および気象観測が行われ,水盤内湿り空気の伝熱を考慮した新しいモデルによって造水性能が精度良く評価できた.2.土壌保水改良ピートモス・米糠を含む土壌によって、コマツナに関しては慣行の潅水量の1/3、トマトに関しては9/10の潅水量で成育に支障はないことが分かった.具体的には現段階でコマツナ乾物重1gに対して2lの潅水で成育可能である.トマトについては潅水制限によって完熟果の占める割合が慣行潅水区よりも高くなった.3.散水後の蒸発量予測土壌内に温・湿度センサー,水分計を設置し,気象観測および小型蒸発パンによる蒸発量計測を行い、散水後の乾燥過程における温度,湿度の経時変化を調べた.これと並行して不飽和土壌中の熱,液状水,水蒸気移動モデルを構築し,乾燥実験との比較からモデルの妥当性を示した.4.成果報告学術セミナー成果報告学術セミナーは,日本側からは在アラブ首長国連邦大使館の藤岡大使および総領事館の荒川主席領事を,UAE側からは前農漁業省次官のMutawa氏を主賓としてお招きし,R. A. K.ヒルトンホテルで2002年11月11日に行われた.参加者は,UAE農漁業省,イティハード大学,地元農家,その他を含む合計50名であった.プロジェクトの初年度として以下のような項目について検討を行った.(1)塩水の淡水化......永井担当1.アラブ首長国連邦にて水盤型淡水化装置を設置した.2.造水量予測を目的として、熱電対による水盤内空気温度、水温計測および気相観測を開始した.3.日淡水造水量を測定する.4.主な結果として、夏季に造水量は約5リットル/日に達した.(2)土壌保水改良による予備節水栽培試験......福原・大城・野田担当1.アラブ首長国連邦での節水栽培の予備試験として、夏季に福井市内の温室内で点滴灌漑システムを設置し、小松菜の節水栽培を実施するとともに、潅水収支を調べた.2.土壌保水改良材はピートモス、米糠、セラミック炭を使用した.さらに、潅水の損失、すなわち蒸発を抑制する方法として、反射型マルチシートを採用した.3.栽培は播種から行い、温室内温度、相対湿度、潅水量、蒸発量、体積含水率、土壌温度・相対湿度を測定するとともに、生育調査を実施した.4.いずれの土壌保水改良材およびマルチシートに蒸発抑制効果のあることを確認した.(3)アラブ首長国連邦節水栽培試験......福原・大城・野田・高野担当1.アラブ首長国連邦、ムタワ農業試験場で節水栽培試験を実施した2.土壌保水改良材はピートモス、米糠を使用した.さらに、反射型マルチシートを採用した.3.試験には小松菜、トマト、メロンを用いた.メロンは管理が難しく、立ち枯れ病により成果を得ることができなかった.小松菜およびトマトは初期潅水量が十分でなかったため発芽率は悪かったが、従来の潅水量の1/2でも生育できた.初年度の研究成果を踏まえ、プロジェクトとして以下のような項目について検討した。(1)塩水の淡水化......福原・永井担当1.アラブ首長国連邦においてチュブラー型淡水化装置を設置した。2.造水量予測を目的として気象観測および日淡水造水量を計測した。

(2)土壌保水改良による予備節水栽培試験......福原・大城・野田担当1.アラブ首長国での節水栽培の予備実験として、夏季に福井市内の温室に点滴灌漑システムを設置し、トマトの節水栽培を実施するとともに潅水収支を調べた。2.土壌保水改良材は昨年度良好な研究成果が得られた米糠のほかに、新たにココナツピート、雑羊毛を採用した。3.温室内温度、潅水量、蒸発量、体積含水率、土壌温度、相対湿度の測定を行うとともに、生育調査を実施した。(3)アラブ首長国連邦での節水栽培試験・・......福原・大城・高野1.アラブ首長国連邦での節水栽培試験は、昨年度同様ムタワ農業試験場において実施した。2.土壌保水改良材として米糠、ココナツピート、雑羊毛を使用し、小松菜及びトマトを栽培した。本年度の研究成果として以下の結論を得た。いずれの保水改良材でも上発抑制効果があるが、それぞれの保水改良材によって、浸透・蒸発・乾燥メカニズムが異なるため、敷設及び潅水方法を決定する場合、それぞれ留意する必要がある。小松菜に関しては、最終的にアラブ首長国連邦で行われる通常の潅水量と比較して約7割節水することが出来た。なお、供試土自身の保水性が高いために、保水改良結果に差が出にくかったが、潅水量を抑制することで、トマトの果実糖度は、高くなった。したがって今後は、潅水方法について検討する。1.水盤型太陽熱淡水化装置の造水性能試験平成11年よりUAEのRas A1Khaimah首長国ハムラニアの農場内において水盤型太陽熱淡水化装置による造水量試験を行った。その結果、(1)最大で5/m^2day以上の造水性能が可能である。(2)最も造水性能の高い月は5月であり、月平均日射量の最大月と一致する。(3)重要な成果として、年間当たり1つの温室内の土壌に対して約600kgの塩が与えられていることが分かった。2.土壌保水改良(1)ピートモスを含む土壌によって、従来の1/2の節水でもコマツ菜の成育に支障はないことが分かった。(2)具体的には現段階で小松菜乾物量1gに対して2の潅水で成育可能であることが分かった。(3)白黒ダブルマルチシートの地温上昇抑制効果は温室内では期待し難い。3.土壌熱・水分移動モデル(1)蒸発を伴う不飽和土壌中の熱・液状水・水蒸気移動モデルを開発し、農場内で行った散水後の乾燥過程(温度、体積含水率、蒸気圧鉛直分布の経時変化)を同モデルを用いた数値計算によって再現できた。(2)地表の乾燥層の発達は土壌内の蒸気分布および数値計算モデルから推定できることが分かった。4.成果報告学術セミナー学術セミナーは、日本側からは在アラブ首長国連邦大使館の藤岡大使及び総領事館の荒川首席領事を、UAE側からは前農漁業省次官補のMutawa氏を主賓としてお招きし、ラス・アル・ハイマーヒルトンホテルで2002年11月11日に行われた。参加者は、UAE農漁業省、イティハード大学、地元農家、その他合計50名の参加者があった。
イオン輸送型ロドプシンのアミノ酸変異による輸送方式の変換とその分子機構の解明

本研究では、アニオンポンプ型およびアニオンチャネル型ロドプシンをモデルとし、「ポンプ」と「チャネル」という異なる輸送方式を決定する要因を解明する。平成30年度は、分光学的手法により、アニオンチャネル型ロドプシンの分子機構を調査した。他の研究グループが行った先行研究と異なり、我々はアニオンチャネル型ロドプシンが、光反応前の初期状態においてすでにアニオンを結合していることを初めて明らかにした。さらに、アニオンの濃度に依存して、チャネル開閉機能が顕著に変化することがわかった。特に、高いアニオン濃度存在下では、チャネル開口状態の寿命がおよそ10倍長くなることを明らかにした。これは、チャネル開口状態の構造に、アニオンが選択的に結合することで、チャネル閉口を妨げることが原因であると予想した。アニオンチャネル型ロドプシンのチャネル開閉が素早いという性質は、オプトジェネティクスによる正確な神経抑制作用にとって重要なものである。我々の成果によって、塩濃度の影響を受けないアニオンチャネル型ロドプシンの設計が必要である可能性を示すことができた。同時に、アニオンチャネル型ロドプシンのチャネル開閉のキネティクスに重要なアミノ酸に着目し、新規分子の探索および発現系の構築を行った。分光測定から、新たなオプトジェネティクス・ツール分子となりうる興味深い性質が明らかになってきている。アニオンチャネル型ロドプシンについて、その分子機能を明らかにした成果を、国内外の学会および論文として発表することができた。ロドプシンの探索および発現系構築により、興味深い性質を持つアニオンチャネル型ロドプシンを発見するに至った。一方、アニオンポンプ型ロドプシンについては、未だ良好な結果は得られていない。アニオンポンプのアニオンチャネル化に向けて、変異導入および活性測定をする必要がある。新規アニオンチャネル型ロドプシンの分子機能の解析を行う。アニオンポンプ型ロドプシンのアニオンチャネル化に向けて、変異導入および活性測定を継続する。設備品および消耗品は計画的に購入できた。未使用額が生じたのは、無用な執行は行わず、次年度の研究に役立てようと考えたためである。
核子反応に伴うフラグメント生成に関する実験的研究とその応用

本研究では、加速器施設や宇宙空間での放射線照射効果の評価、更には地上においても懸念されている半導体ソフトエラー現象の解明に必要不可欠であり、新たに線量評価に加えるべきと考える核子入射のフラグメント(α粒子より重い二次粒子)生成に関して、新たに広域・高効率を有するフラグメント測定手法の開発を行い、数10MeV核子入射反応に適応して、炭素、アルミニウム、シリコンの系統的なフラグメント生成微分データを初めて取得した。得られた実験データを、多くの分野に応用されているデータライブラリ(LA150,JENDL-HEなど)や最新の理論計算コード(PHITS, TALYS)と比較し、これらの現状と問題点を明らかにし、その問題点を解決および改善するための方針を検討した。具体的には、大きな立体角が期待できるブラッグカーブカウンター(BCC:粒子のブラッグピークの違いから1個の検出器で粒子を弁別測定できる)法に基づいたフラグメントエネルギースペクトル測定法の開発・改良を行った。従来のBCCでは困難な低エネルギー、高エネルギー領域を測定するために、飛程情報を用いた粒子弁別法と検出器への部分的なエネルギー付与から高エネルギー粒子のエネルギースペクトルを導出するスペクトル補正法を新たに開発し、BCC法の測定エネルギーダイナミックレンジを大幅に拡げた。中性子に関しては、内部サンプルとセグメントアノード電極を導入し、大きな立体角と粒子弁別分解能の両立を図り、中性子入射によるフラグメント微分断面積測定を可能とした。また、エネルギー・TOF法(E-TOF:粒子の飛行時間の違いから粒子を弁別測定)に基づいたフラグメント測定法の開発も行い、両手法を用いて、50,70MeV陽子と65MeV中性子に対するフラグメント生成二重微分断面積データを取得した。
チューリングマシンとテープの共進化の数理モデルとシミュレーション

研究の目的は、自己複製を行ないうる「分子」の出現を、計算機の中のモデル・シミュレーションによって扱い、解析することであった。研究計画に記した具体的な課題は3つあった。1)外部ノイズによる複製のエラーと、決定論的にひきおこされるエラーの関係について、2)計算過程としてのダイナミクスの理解。3)自己複製コードの自己組織化について。まず、1)については、外部ノイズが低い時には、もっとも単純な複製ループが、外部ノイズが高い時には、複雑な複製のネットワークが進化しうることが示された。「複雑」というのは、複製が局所的に行なわれるのではなく、広域的なネットワークの全体として複製されるという意味である。外部ノイズによって生ずる偶発的エラーを決定論的な規則に置き換えて、複雑な反応の仕方をしつつも安定なネットワークを構成している事が興味深い。2)に関し、パラドクシカルな複製が個体数の時間的振動を生んでしまうという構図が見えている。例えばマシンMはラ-プTを介して複製されるが、別のマシンM′がラ-プTをさらに別のマシンにほん訳してしまうため、TによるMの複製は、不安定化させられる、その結果、ネットワークを構成するマシンの数と種類も時間的に振動してしまう。この事は3)と関連して、いかに自分の複製コードを獲得していくかを決める要因となっている事が、分ってきた。これらの結果は、"Coevolution of Machines and Tapes"という論文(橋本敬(現D2)氏との共著)として投稿中である。(第一著者:T.IKEGAMI)研究の目的は、自己複製を行ないうる「分子」の出現を、計算機の中のモデル・シミュレーションによって扱い、解析することであった。(第一著者:T.IKEGAMI)
光相関受信器を用いた非線形歪みを含む伝送歪み補償に関する研究

本研究では光相関受信器を用いて伝送歪みを受けた高速光信号を高い受信信号品質で受信すること目的に研究を行い、下記の研究成果が得られた。(1)光相関受信器のカットオフ周波数やA/Dコンバータの分解能が受信信号品質に与える影響を検討し、高い受信信号品質を得るために必要な条件を明らかにした。(2)残留分散による信号品質劣化を抑制するため、受信信号と同等の参照光に与えることで信号品質を改善する方法を提案し、その改善効果を明らかにした。(3)非線形光学効果による信号品質劣化を抑制するため、広帯域光信号と整合フィルタ条件を満たす参照光を用いた光相関受信方法を提案し、その改善効果を明らかにした。平成27年度は数値シミュレーションにより伝送路で発生する波長分散および非線形光学効果により発生する信号歪みが受信信号品質に与える影響についての検討を行った。また、帯域幅が制限された相関受信器においても高い受信信号品質を得るための方法を提案し、相関受信器に求められる帯域幅と受信信号品質の関係についての検討を行った。信号ひずみの影響については数値シミュレーションにより、光ファイバ伝搬中の光信号の振る舞いについて検討し、伝送路で発生する波長分散および非線形光学効果により発生する信号歪みについて解析した。そして、伝送路の波長分散の大きさや、信号のロールオフ率や多重度が伝送特性に与える影響を明らかにした。ナイキストOTDM法において、ロールオフ率によらず波長分散が大きいほど伝送特性は良くなり、標準シングルモードファイバのような波長分散値の大きいファイバが伝送に適していることを示した。本検討内容については国際会議1件で発表を行い、学術論文誌1件に投稿中である。帯域幅が制限された相関受信器においても高い受信信号品質を得るための方法を提案し、相関受信器に求められる帯域幅やADCの分解能が受信特性に与える影響について、検討を行い、帯域幅やADCの分解能が伝送特性に与える影響を明らかにした。また、受信特性を良くするための相関受信器の帯域幅を原理確認実験及び数値シミュレーションの両面から検討し、送信信号と相関受信器に求められる帯域幅の関係を明らかとした。本検討内容については国際会議1件、学術論文誌1件の発表を行い、1件投稿中である。また、検討結果をもとに提案方法の原理確認を行うために用いる機器の選定を行った。信号光の歪みに対応した参照光の発生方法と補償効果について解析した歪みに対応した参照光を用いた時の受信特性改善の可能性については、得られた信号歪みの結果をもとに検討中である。伝送路で発生する波長分散および非線形光学効果により発生する信号歪みが受信信号品質に与える影響についての検討を行い、受信信号品質に与える影響を明らかとすることができた。また、当初計画にはなかったが、高い受信信号品質を得るための相関受信器の実現方法の提案やその設計について大きな成果が得られた。伝送歪みの補償法に関する検討はやや遅れているが、数値シミュレーションを行うための準備は整っており、おおむね順調に進んでいる。平成28年度は数値シミュレーションにより伝送路で発生する波長分散および非線形光学効果により発生する伝送ひずみが受信信号品質に与える影響を低減するための方法についての提案と検討を行った。信号ひずみの低減方法については、相関受信器に用いる参照光に伝送ひずみを反映させることにより受信信号品質の低下を抑制する方法について提案した。そして、残留分散と非線形光学効果によるひずみのそれぞれについて数値シミュレーションにより検討した。そして、補償可能な残留分散の大きさの範囲や非線形光学効果によるひずみの影響を低減する効果について確認した。また、相関受信器に求められる帯域幅やADCの分解能について検討を行い、相関受信器に必要となる帯域幅やADCの分解能が伝送特性に与える影響を明らかにした。これらの検討内容については国内学会発表8件、国際会議2件、学術論文誌1件の発表を行い、学術論文誌で2件採録決定済みである。前年度提案した帯域幅の制限された相関受信器を用いて高い受信信号品質を得るための方法について、設計上重要なパラメータとなる必要帯域幅とADCの量子化ビット数を明らかにすることができた。伝送路で発生する波長分散および非線形光学効果により発生する信号歪みが受信信号品質に与える影響とその低減方法についての検討を行い、数値シミュレーションにより受信信号品質の改善効果を確認することができた。また、波長分割多重時の受信信号品質への影響について、数値シミュレーションを行う体制を整え、信号品質への影響の検討中である。上記のとおり、装置に必要となる条件や改善効果が数値シミュレーションにより明らかとなったため、それらの必要条件を反映した原理確認のための送受信機を構築中であり、おおむね順調に進んでいる。積分回路を用いる相関検波方法についての受信器のパラメータと受信信号品質の関係についての解析を行った。受信信号品質の劣化要因を雑音と信号間干渉に分けて解析することで、積分回路のカットオフ周波数とADCの量子化ビット数が受信信号品質に及ぼす影響を明らかにし、高い受信信号品質を得るための条件を明らかにすることができた。伝送路で発生する波長分散および非線形光学効果により発生する信号歪みが受信信号品質に与える影響とその低減方法についての検討を行った。残留分散については信号に含まれる残留分散と同じ大きさの残留分散を持つ参照光を持つことで受信信号品質を改善できることを確認した。また、本方法によって許容残留分散値は変調速度160 GBaudの場合、14.5ps/nmから99.5 ps/nmまで拡大できることを確認した。非線形

光学効果による信号のひずみについては、波長分散の有無によらず、参照光の形状を信号光のスペクトル形状と一致させた整合参照光を用いることで受信信号品質を改善できることを確認した。波長分割多重時伝送時の受信信号品質への影響について、数値シミュレーションによって変調速度や波長間隔が信号品質へ及ぼす影響についての検討を行った。各信号の波長間隔を開けずに波長多重化する場合、高い変調速度を実現可能なナイキストOTDM方式では変調速度の遅い信号を波長分割多重化したときに比べ、四光波混合による信号品質劣化の影響が小さくなることを確認した。これらの研究によって、装置に必要となる条件や伝送ひずみの補償方法の改善効果が数値シミュレーションにより明らかとなった。本研究では光相関受信器を用いて伝送歪みを受けた高速光信号を高い受信信号品質で受信すること目的に研究を行い、下記の研究成果が得られた。(1)光相関受信器のカットオフ周波数やA/Dコンバータの分解能が受信信号品質に与える影響を検討し、高い受信信号品質を得るために必要な条件を明らかにした。(2)残留分散による信号品質劣化を抑制するため、受信信号と同等の参照光に与えることで信号品質を改善する方法を提案し、その改善効果を明らかにした。(3)非線形光学効果による信号品質劣化を抑制するため、広帯域光信号と整合フィルタ条件を満たす参照光を用いた光相関受信方法を提案し、その改善効果を明らかにした。当初計画通り、下記3つの内容についての研究を進める。1.整合フィルタとしての信号対雑音電力比改善効果とシンボル間干渉への影響:構築した信号光発生装置及び参照光発生装置を用いて、伝送路における信号歪みの補償効果の確認と非線形光学効果を用いた参照光発生方法についての検討を行う。2.波長分割多重伝送時のクロストーク:本方式と波長分割多重伝送を併用した時の影響についても検討を進める。伝送路で発生する非線形歪みは四光波混合や信号のスペクトル形状変化によって信号帯域外に影響を与え、クロストークが生じることが考えられる。数値解析や参照光用光源の波長を変化させることで、信号干渉の大きさに関する実験的検証を行う。3.広帯域参照光の発生方法:広帯域参照光の発生方法として、短パルスや非線形光デバイス、群速度分散デバイス、光学フィルタ等を用いて、参照光を発生させる方法について、数値計算により検討を行う。また、信号歪みの補償方法について線形歪みのみを考慮する場合や非線形歪みとの相互作用を考慮する場合等、条件によって補償効果の違いについても検討を進めることにより適用範囲を明らかにする。当初計画通り、下記内容についての研究を進める。1.整合フィルタとしての信号対雑音電力比改善効果とシンボル間干渉への影響:構築した信号光発生装置及び参照光発生装置と数値シミュレーションを用いて、伝送路における信号歪みの補償効果の確認と非線形光学効果を用いた参照
短寿命核ビームの科学

本研究の目的は、平成5年度発足予定の科研費重点領域研究「短寿命核ビームの科学」(本研究と同題)の調査・検討にあった。この目的を効率よく達成するため、上記の重点領域研究の主たる研究対象である、(ア)原子核物理学,(イ)天体核物理学,(ウ)物質科学,の作業グループを組織し、月1回程度ワークショップを開催して、わが国と世界における関連研究分野の研究動向を調べるとともに、平成5年度からの研究計画の検討を行った。この検討結果は、(エ)拡大総括班グループでさらに総合的観点から相互批判を実施し、細部の調整を行った。さらに、これらの結果を公開シンポジウムを開催して公表し、多角的視点からの検討を加えた。このシンポジウムの内容は、公表のため、現在印刷中である。以上の検討の結果、下記の研究課題を上記の重点領域研究の柱として選んだ。1.原子核物理学ー極端状況下の原子核の構造と相互作用(1)中性子過剰核ビームによる超重元素の探索ーその基礎研究ー(2)中性子過剰核の密度分布と巨大共鳴(3)高スピン核異性体ビームの生成と超高速回転状態(4)不安定核の原子核理論2.天体核物理学ー元素の起源と宇宙の進化ー(1)不安定核の天体熱核反応と重元素合成(2)中性子過剰核と中性子星の理論的研究3.高速放射性イオンによる物質科学(1)スピン偏極ビームによる超微細相互作用の研究(2)放射線検出による物質科学の研究本研究の目的は、平成5年度発足予定の科研費重点領域研究「短寿命核ビームの科学」(本研究と同題)の調査・検討にあった。1.原子核物理学ー極端状況下の原子核の構造と相互作用(1)中性子過剰核ビームによる超重元素の探索ーその基礎研究ー(2)中性子過剰核の密度分布と巨大共鳴(3)高スピン核異性体ビームの生成と超高速回転状態(4)不安定核の原子核理論2.天体核物理学ー元素の起源と宇宙の進化ー(1)不安定核の天体熱核反応と重元素合成(2)中性子過剰核と中性子星の理論的研究3.高速放射性イオンによる物質科学(1)スピン偏極ビームによる超微細相互作用の研究(2)放射線検出による物質科学の研究
ヒト腸内の蓚酸分解菌ユ-バクテリウム・レンタムWYH-1の産生する蓚酸分解酵素群

ヒト糞便がin vitroの実験で蓚酸を分解すること、および結石患者の糞便のほうが対照健康人に比して蓚酸を分解する活性が低いことがあることを報告した。また、ヒト糞便より蓚酸分解菌Eubacterium lentum WYH-1を分離・同定した。この菌は蓚酸が存在しなくても増殖可能であり、蓚酸の摂取が少ない場合にも生き延びることが出来るので、腸内の蓚酸の欠乏時にも生き延び、多量の蓚酸が摂取された時のための準備状態にあるということができる。われわれは,さらに2種類の新しい蓚酸分解菌をヒト糞便より発見した。一つはBifidobacterium adolescentisであり、Bifidobacterium属に属する。本菌はビフィズス菌の特性より、そのままでも臨床応用できる可能性も考えられる。二つ目はPropionibacterium acnesであり、この菌は特に強い蓚酸分解活性を有していた。これら以外にも蓚酸分解菌が存在するかどうかについて検討したい。これらの菌の蓚酸分解酵素は、既に部分精製に成功したEubacterium lentum WYH-1の持つ蓚酸分解酵素とどのように異なっているのかについて調べる予定である。in vitroでEubacterium lentum WYH-1が紅茶中および人工腸液中の蓚酸を減少させうることを確かめた。さらに、蓚酸分解菌数を直接測定する培地の開発には最近成功したので、糞便の蓚酸分解活性でなくより直接的に、腎結石患者と健康対照人との腸内の蓚酸分解菌の数を比較したい。また、実験動物で腎結石を形成させ、これらの菌が、あるいは酵素が結石形成を抑制するかどうか検討する予定である。
歴史的価値の創造的復元に寄与する浄瑠璃人形立体アーカイブの実現

本研究では,3Dスキャナや3Dプリンタ等を用いた計測・復元技術を用いて,徳島県の伝統芸能である阿波人形浄瑠璃の活性化を行うことを目的としている.平成30年度は,特に浄瑠璃に用いる木偶人形を3Dデジタル情報として記録・蓄積する「浄瑠璃人形立体アーカイブ」を構築するための技術として,複雑な素材が組み合わさった木偶人形の主に頭部を対象に,最適化された三次元計測技術について検討した.まず,従来の3Dスキャナでは物体表面が黒い部分は形状計測が困難という問題があった.その解決には,3Dスキャナ内のカメラのダイナミックレンジを上げることが可能な装置が必要となる.このような装置の自作は困難ではないが,今年度,市販されたことから,この装置を導入し,木偶人形の形状計測に使用することにした.次に,木偶人形全体の形状を計測するためには,人形および3Dスキャナを動かす必要がある.そこで,電動ターンテーブルやアームロボットを組み合わせた木偶人形計測システムを構成し,木偶人形頭部について,自動的に全周形状を計測する方法を検討した.特に,精密な計測を実現するため,装置間の位置関係を正確に推定するキャリブレーション方法について検討した.この内容については,電気学会研究会にて発表した.また,木偶人形の頭内部にある,からくりの部品形状を計測するため,徳島大学医学部にて撮影されたCT画像から計測する方法についても検討した.人形頭部は乾燥した木材で作られており,人体程には明確に写らないが,木材部分の明度を精査し,木材以外を適切に削除する手法を検討した.次年度は,木偶人形の形状等についてアーカイブを進めていくとともに,木偶人形の頭部形状データと人間の顔の特徴を組み合わせて,現代の美しさを持つ,オリジナルの浄瑠璃人形を送出するシステムについて検討する.本研究における,最先端の計測・復元技術を用いて阿波人形浄瑠璃の活性化を行う目的において,平成30年度は「浄瑠璃人形立体アーカイブ」を構築するための技術の中でも,特に,複雑な素材が組み合わさった木偶人形頭部の三次元形状を計測する技術について検討した.本年度は,形状計測装置として,従来の3Dスキャナでは難しい黒い部分もある程度計測可能な3Dスキャナを導入した.そして,計測後に平滑化処理等を行い精度向上を図るようにした.また,木偶人形および3Dスキャナを動かして,自動的に木偶人形の全周形状を計測するシステムを構築するため,従来から使用していた電動ターンテーブルとアームロボットに加え,直動ステージを導入し,これまでよりも広範囲かつ様々な方向から形状を計測できるようにした.また,装置間の位置関係を正確に推定するキャリブレーション方法について検討し,精密な形状計測を実現した.なお,本計測システムについては,キャリブレーション方法を中心に,2019年3月に開催された電気学会の研究会にて発表した.さらに,木偶人形の頭内部にある,からくりの部品形状を計測するため,CT画像を用いて内部の木材部品の形状を計測する方法についても検討した.これらの結果,木偶人形の頭部の形状を,ほぼ自動的に計測することは可能になり,アーカイブシステムの構築については,ほぼ達成することができたと言える.しかしながら,CT画像を用いた計測においては,人形に用いられる釘等の金属と木材を区別できない場合が一部あり,これについては今後も継続して検討する.また,現時点では計測できている人形の数が少ないため,今後は,多くの人形を計測し,アーカイブデータを充実させる必要がある.本研究の2年目の目的は,人間の顔の現代の美しさを備えた,オリジナルの浄瑠璃人形を創出するシステムを開発することである.これによって,従来とは異なる,新たな人形浄瑠璃の舞台を演出することが可能になると考えられる.そのために,まずは,昨年度はまだ不十分であった木偶人形のアーカイブ化を進め,特に人形の頭の形状データや顔の化粧の画像データを多く収集する.次に,集められた人形の頭部形状および顔の化粧のデータを用い,機械学習を行うことで,人形の顔の特徴量分布を自動分類するモデルを作る.そして,このモデルに,実際の人間の顔の特徴を適用することで,対象の人間の顔に近い人形の顔の形状および色データを創出する.さらに,本研究では,得られた人形の顔のデータから,3Dプリンタを用いて,実際の人形浄瑠璃の舞台で使用できる頭部を出力する.また,繊細な表現を要する化粧部分に関しては,当初の計画では,人形の顔の曲面に合わせて化粧を貼り付けるようなシールを,精巧に印刷して貼付することを検討していたが,最近では,3Dプリンタで出力したプラスチックの形状に直接,着色できる装置も市販されており,この装置を使用して製作する方法を検討する.また,CT画像を用いて,頭内部のからくりを計測する方法については,釘等の金属が影響するという昨年度の問題点について,CT画像の撮影方法を見直す等して,手法の改良を検討する.そして,人間の顔の表情や動きを再現できる最適なからくりを頭内部に自動配置するシステムの開発を行う.そして,本研究の3年目は,提案システムによる人形が,伝統的な人形浄瑠璃の世界にもたらす効果について評価を行うことを目的としていることから,そのための人形製作を進めていく予定である.本研究では,3Dスキャナや3Dプリンタ等を用いた計測・復元技術を用いて,徳島県の伝統芸能である阿波人形浄瑠璃の活性化を行うことを目的としている.平成30年度は,特に浄瑠璃に用いる木偶人形を3Dデジタル情報として記録・蓄積する「浄瑠璃人形立体アーカイブ」を構築するための技術として,複雑な素材が組み合わさった木偶人形の主に頭部を対象に,最適化された三次元計測技術について検討した.

まず,従来の3Dスキャナでは物体表面が黒い部分は形状計測が困難という問題があった.その解決には,3Dスキャナ内のカメラのダイナミックレンジを上げることが可能な装置が必要となる.このような装置の自作は困難ではないが,今年度,市販されたことから,この装置を導入し,木偶人形の形状計測に使用することにした.次に,木偶人形全体の形状を計測するためには,人形および3Dスキャナを動かす必要がある.そこで,電動ターンテーブルやアームロボットを組み合わせた木偶人形計測システムを構成し,木偶人形頭部について,自動的に全周形状を計測する方法を検討した.特に,精密な計測を実現するため,装置間の位置関係を正確に推定するキャリブレーション方法について検討した.この内容については,電気学会研究会にて発表した.また,木偶人形の頭内部にある,からくりの部品形状を計測するため,徳島大学医学部にて撮影されたCT画像から計測する方法についても検討した.人形頭部は乾燥した木材で作られており,人体程には明確に写らないが,木材部分の明度を精査し,木材以外を適切に削除する手法を検討した.次年度は,木偶人形の形状等についてアーカイブを進めていくとともに,木偶人形の頭部形状データと人間の顔の特徴を組み合わせて,現代の美しさを持つ,オリジナルの浄瑠璃人形を送出するシステムについて検討する.本研究における,最先端の計測・復元技術を用いて阿波人形浄瑠璃の活性化を行う目的において,平成30年度は「浄瑠璃人形立体アーカイブ」を構築するための技術の中でも,特に,複雑な素材が組み合わさった木偶人形頭部の三次元形状を計測する技術について検討した.本年度は,形状計測装置として,従来の3Dスキャナでは難しい黒い部分もある程度計測可能な3Dスキャナを導入した.そして,計測後に平滑化処理等を行い精度向上を図るようにした.また,木偶人形および3Dスキャナを動かして,自動的に木偶人形の全周形状を計測するシステムを構築するため,従来から使用していた電動ターンテーブルとアームロボットに加え,直動ステージを導入し,これまでよりも広範囲かつ様々な方向から形状を計測できるようにした.また,装置間の位置関係を正確に推定するキャリブレーション方法について検討し,精密な形状計測を実現した.なお,本計測システムについては,キャリブレーション方法を中心に,2019年3月に開催された電気学会の研究会にて発表した.さらに,木偶人形の頭内部にある,からくりの部品形状を計測するため,CT画像を用いて内部の木材部品の形状を計測する方法についても検討した.これらの結果,木偶人形の頭部の形状を,ほぼ自動的に計測することは可能になり,アーカイブシステムの構築については,ほぼ達成することができたと言える.しかしながら,CT画像を用いた計測においては,人形に用いられる釘等の金属と木材を区別できない場合が一部あり,これについては今後も継続して検討する.また,現時点では計測できている人形の数が少ないため,今後は,多くの人形を計測し,アーカイブデータを充実させる必要がある.本研究の2年目の目的は,人間の顔の現代の美しさを備えた,オリジナルの浄瑠璃人形を創出するシステムを開発することである.これによって,従来とは異なる,新たな人形浄瑠璃の舞台を演出することが可能になると考えられる.
FRET法による血管内皮細胞Ca^<2+>流入機構の解明

細胞膜直下には多くのCa^<2+>依存性情報伝達分子、Ca^<2+>調節蛋白、膜融合・分泌などのイベントが関連している。従って、膜直下Ca^<2+>の時・空間的調節は細胞機能の多様性を発揮するために必須である。我々は内皮細胞膜直下Ca^<2+>動態を視覚化し、その上昇パターン形成機構の解析と、PKCβおよびPLA_2の膜移行及びNO産生との関連を検討した。Ca^<2+>センサー蛋白カメレオンを培養内皮細胞膜直下にターゲットさせ、Ca^<2+>変化に応じて生じるカメレオン分子内FRETを共焦点顕微鏡によりイメージングした。細胞内IP_3産生はPLCδのPHドメインをGFPに融合したキメラ蛋白の膜から細胞質への移行により評価し、PKCβの細胞質から膜への移行はPKCβ-GFPの細胞質から膜への移行により、NO産生はDAF-2により評価した。細胞外Ca^<2+>濃度を0から1.2mMに上昇させると、細胞の局所よりCa^<2+>流入が開始し、細胞全体へとその流入は毎秒数十μmの速度でwave状に伝搬した。これにはIP_3産生が伴い、PLC阻害薬でIP_3産生およびCa^<2+>waveの伝搬が減弱された。また、この膜直下Ca^<2+>上昇伝に応じてPKCβ-GFPの細胞質から細胞膜への移行が観察され、その程度はATPまたはイオノマイシンで刺激したときの5-10%であった。一方PKCβと同様にC2ドメインによりCa^<2+>依存性にERやゴルジへ移行するPLA_2の移行は細胞外Ca^<2+>変化の影響を受けなかった。さらに、DAF-2を負荷した細胞でNO産生を評価したところ、細胞外Ca^<2+>変化のみでNO産生が影響を受けた(イオノマイシン刺激の5-10%変化)。従って、細胞外Ca^<2+>濃度変化に伴うIP_3産生に依存的して構成される膜直下Ca^<2+>waveは、独立したコンパートメントを伝搬し、PKCβシグナルおよびNO産生にも影響を与えることが明らかにされた。従って、膜直下Ca^<2+>の時・空間的調節は細胞機能の多様性を発揮するために必須であり、まず内皮胞膜直下Ca^<2+>動態を視覚化し、その上昇パターン形成機構の解析と、PKCβおよびPLA_2の膜移行及びNO産生との関連を検討した。

細胞内IP_3産生はPLCδのPHドメインをGFPに融合したキメラ蛋白の膜から細胞質への移行により評価し、PKCβの細胞質から膜への移行はPKCβ-GFPの細胞質から膜への移行により、NO産生はDAF-2により評価した。細胞外Ca^<2+>濃度を0から1.2mMに上昇させると、細胞の局所よりCa^<2+>流入が開始し、細胞全体へとその流入は毎秒数十μmの速度でwave状に伝搬した。これにはIP_3産生が伴い、PLC阻害薬でIP_3産生およびCa^<2+> 2+ waveの伝搬が減弱された。また、この膜直下Ca^<2+>上昇伝に応じてPKCβ-GFPの細胞質から細胞膜への移行が観察され、その程度はATPまたはイオノマイシン刺激したときの5-10%であった。一方PKCβと同様にC2ドメインによりCa^<2+>依存性にERやゴルジへ移行するPLA_2の移行は細胞外Ca2+変化の影響を受けなかった。さらに、DAG-2を負荷した細胞でNO産生を評価したところ、細胞外Ca^<2+>変化のみでNO産生が影響を受けた(イオノマイシン刺激の5-10%変化)。従って、細胞外Ca^<2+>濃度変化に伴うIP_3産生に依存的して構成される膜直下Ca^<2+>waveは、独立したコンパートメントを伝搬、PKCβシゲナルおよびNO産生にも影響を与えることを確認した。上記の結果の一部は第26回日本高血圧学会で発表した。今後、膜直下局所Ca^<2+>変化をマイクロドメインであるカベオラに焦点をあてて研究を進めていく予定である。細胞膜直下には多くのCa^<2+>依存性情報伝達分子、Ca^<2+>調節蛋白、膜融合・分泌などのイベントが関連している。従って、膜直下Ca^<2+>の時・空間的調節は細胞機能の多様性を発揮するために必須である。我々は内皮細胞膜直下Ca^<2+>動態を視覚化し、その上昇パターン形成機構の解析と、PKCβおよびPLA_2の膜移行およびNO産生との関連を検討した。Ca^<2+>センサー蛋白カメレオンを培養内皮細胞膜直下にターゲットさせ、Ca^<2+>変化に応じて生じるカメレオン分子内FRETを共焦点顕微鏡によりイメージングした。細胞外Ca^<2+>濃度を0から1.2mMに上昇させると、細胞の局所よりCa^<2+>流入が開始し、細胞全体へとその流入は毎秒数+μmの速度でwave状に伝搬した。これにはIP_3産生が伴い、PLC阻害薬でIP_3産生およびCa^<2+>waveの伝搬が減弱された。また、この膜直下Ca^<2+>上昇伝に応じてPKCβ-GFPの細胞質から細胞膜への移行が観察され、その程度はATPまたはイオノマイシンで刺激したときの5-10%であった。一方PKCβと同様にC2ドメインによりCa^<2+>依存性にERやゴルジへ移行するPLA_2の移行は細胞外Ca^<2+>変化の影響を受けなかった。さらに、DAF-2を負荷した細胞でNO産生を評価したところ、細胞外Ca^<2+>変化のみでNO産生が影響を受けた(イオノマイシン刺激の5-10%変化)。従って、細胞外Ca^<2+>濃度変化に伴うIP_3産生に依存的して構成される膜直下Ca^<2+>
大脳皮質形成の基盤となるニューロン動態制御機構のライブ観察に基づく解明

本研究は脳形成におけるニューロンの移動、樹状突起形成、神経軸索形成といった形態形成活動を細胞生物学的見地から解明することを目的としている。これまでに、ニューロン移動後期段階の細胞形態制御機構にアプローチするための発現時期遅延型遺伝子発現実験系構築に必要な情報として、胎生期マウス大脳皮質において、ニューロン特異的な転写プロモーターであるアルファチューブリン(Ta)プロモーター、NeuroDプロモーターが発現するタイミングを解析し比較を行った。その結果、NeuroDプロモーターによるCreの発現制御とTaプロモーターによる持続的な遺伝子発現系の組み合わせが有効であることが判った。本研究は三次元的に進行する脳形成におけるニューロンの移動、樹状突起形成、神経軸索形成といった形態形成活動をライブで捉え、その根幹となる分子メカニズムを細胞生物学的見地から解明することを目指している。今年度はマウス胚大脳原基スライス培養下でニューロン移動・極性化の過程における中心体の細胞内動態を明らかにし、Cerebral Cortex誌に原著論文として発表した。この論文では、興奮性大脳皮質ニューロンが多極型移動ステージで脳表面に対して接線方向に軸索を形成する際には中心体が軸索形成部位に局在すること、皮質板に進入したのち双極型の形態をとるニューロンにおいて細胞後方から軸索が形成される際には、中心体は軸索側に局在しないことを明らかにした。この結果は軸索が中心体近傍から形成されるという従来のモデルとは合致しないことから、これらの観察結果を説明するため、ニューロンの神経突起が複数存在する場合、中心体は伸長活性の最も高い突起(優性突起)に引き寄せられ、中心体の軸索近傍への局在は軸索が優性突起であるか否かによって決まるという新たなモデルを提唱した。一方で、ニューロン移動後期段階の細胞形態制御機構にアプローチするための発現時期遅延型遺伝子発現実験系構築を進めた。この際、昨年度から試みてきたタモキシフェン誘導型CRE-ERT2を利用して発現時期を遅延させるアプローチは薬剤の効き方が一様でなく再現性の面で問題があることが判明し、現在、ニューロン特異的な転写プロモーターとしてアルファチューブリン(Ta)プロモーターに代わりNeuroDプロモーターを利用する遺伝子発現系構築を進めている。今後、NeuroD-Creを利用してガンマチューブリン-コンディショナルノックアウトマウスの表現型解析にとりかかるとともに、ニューロン形態制御因子の過剰発現ならびに変異型分子を導入した細胞の表現型解析を進める。今年度も昨年度に引き続き、ニューロン移動後期段階の細胞形態制御機構にアプローチするための発現時期遅延型遺伝子発現実験系構築に取り組んでいる。これまでに、ニューロン特異的な転写プロモーターとしてアルファチューブリン(Ta)プロモーターに代わりNeuroDプロモーターを利用する遺伝子発現系構築を試みたが、NeuroDプロモーター活性がニューロンの成熟にともない減衰し持続的な過剰発現には不向きであるということが判明した。そこで当初の計画を変更してNeuroD-CreとTaプロモーターを組み合わせた発現系を用いて再検討している。一方で、マウス大脳皮質ニューロンにおいて外来性遺伝子の過剰発現をする際に有効な転写プロモーターについて本研究で比較検討した結果を関連分野の研究者に広く発信するための原著論文を投稿準備中である。今年度は国内外の研究室との共同研究にも精力的に取り組み、2報の原著論文として発表することが出来た。また、ドイツ、ミュンスター大学のアンドレアスプシュエル教授との共同研究においても、コンディショナルノックアウトマウスの表現型解析にTa-Creを利用する実験系を提供し、良好な結果が得られており、既に原著論文として投稿中である。本研究は三次元的に進行する脳形成過程におけるニューロンの移動、樹状突起形成、神経軸索形成といった形態形成活動をライブで捉え、その根幹となる分子メカニズムに細胞生物学的アプローチを試みるものである。今年度は中心体、微小管プラス端、細胞膜、ゴルジ装置、核の多波長蛍光ライブ観察系を確立し、マウス胚大脳原基スライス培養下でのニューロンのライブ観察を行なった。これにより、正常なニューロンの移動、極性化過程における細胞骨格系、細胞内オルガネラの動態が明らかとなった。これらの研究成果は国内・海外の学会で発表し、現在、原著論文として発表するための投稿段階にある。一方で、今年度は当初の研究計画を修正して個々の遺伝子産物の機能解析に先立つ形で、ニューロン移動後期段階の細胞形態制御機構にアプローチするための発現時期遅延型遺伝子発現システムを確立すること、とりわけタモキシフェン誘導型CRE-ERT2による発現制御の条件を検討することに重点を置いた。

これにより、マウス胎生12-13日目に子宮内電気穿孔法で遺伝子導入された大脳皮質ニューロンが皮質板まで移動を達成した後、導入遺伝子産物の発現を開始する条件を至適化することが出来た。現在、タモキシフェン誘導型CRE-ERT2を利用してガンマチューブリン-コンディショナルノックアウトマウスの表現型解析にとりかかっている。次年度以降、三次元のニューロン移動・形態制御メカニズムに関して分子レベルでの包括的理解を達成するため、遺伝子導入したニューロンの蛍光ライブ観察に基づく表現型の解析を行なう予定である。また、今年度はニューロンの三次元組織内イメージングに関する共同研究を原著論文として発表した。本研究は三次元的に進行する脳形成におけるニューロンの移動、樹状突起形成、神経軸索形成といった形態形成活動をライブで捉え、その根幹となる分子メカニズムを細胞生物学的見地から解明することを目指している。これまでに、ニューロン移動後期段階の細胞形態制御機構にアプローチするための発現時期遅延型遺伝子発現実験系構築に必要な情報として、胎生期マウス大脳皮質において、ニューロン特異的な転写プロモーターであるアルファチューブリン(Ta)プロモーター、NeuroDプロモーターが発現するタイミングを解析し比較を行った。その結果、分化直後のニューロンにおけるNeuroDプロモーターの発現開始時期はTaプロモーターと比較して有意に遅いが、発現強度に関しては一過性のピークを示すことから、ニューロン移動の後期に相当する、より分化したニューロンにおける持続的な遺伝子発現には適さないことが判明した。つまり、Cre依存的な遺伝子発現系において、NeuroDプロモーターによるCreの発現制御とTaプロモーターによる持続的な遺伝子発現系を組み合わせることが、遅延型遺伝子発現系を利用したニューロン形態制御因子の過剰発現ならびに変異型分子を導入した細胞の表現型解析を進めるうえで有効であることが示唆された。また、Cre依存的なshRNA発現プラスミドの制御においても、NeuroD-Creを利用することで、その発現開始時期を遅らせることが出来ると考えられる。さらに、今年度は本研究から得られた知見を原著論文として発表するための投稿準備を進めるとともに、当該研究分野に関連する総説を執筆して発表した。神経科学大脳皮質ニューロン移動の正常発生における細胞形態変化と細胞質微小管動態変化の相関を蛍光ライブ観察により解析した結果をCerebral Cortex誌に原著論文として発表した。この論文で記載した内容は以後の機能阻害実験における表現型解析に必須の情報であり、本研究計画を進める上で大きな一歩を踏み出すことが出来た。当初の計画にあった、分子レベルでの細胞形態制御因子に関する機能解析は計画を変更して次年度に行うこととし、遅延型遺伝子発現システムの確立を優先した。
大規模ゲノム解析によるセラチアマルセスセンスの病原性および薬剤耐性獲得機構の解析

Serratia marcescensは遺伝的に非常に多様性が高いと考えられている。また臨床上の問題点としては、近年多剤耐性菌のアウトブレイクの報告が散見されている。そこで本研究では多様な環境分離株と臨床分離株を収集して、Serratia marcescensの大規模ゲノム比較解析を行うことを目的をした。研究を行うにあたり大規模な菌株コレクションの構築を行った。京都府内の様々な地域の土壌から分離した環境由来株、関東の大学病院や市中病院で分離された臨床由来株、フランスの病院で分離された臨床由来株と周辺の土壌から分離された環境由来株、宮崎大学附属病院で分離された臨床由来株、九州大学臨床検査部で分離された臨床由来株を分与していただいた。これらの株に加え、福岡・宮崎・関東の土壌から環境由来株を新たに分離した。土壌からの菌株分離は、特異的に分離が可能なDTC培地を用いて、コロニーの形成と溶解斑を指標として行った。分離した菌株については、それぞれ16SrRNA配列解析を行い、菌種確認を行った。これらの日本・フランス各地で採取された臨床由来株と環境由来株をシーケンスを行った。さらに公共データベースに登録されている海外株のゲノム配列も加え、globalな視点での解析を行った。ゲノム解析では本菌の遺伝的多様性が高いことが明らかとなった。また、ゲノム情報を使用して薬剤耐性遺伝子の検索を現在行っているが、高度の多剤耐性株が多く含まれる系統の存在が明らかになった。分与株、採取株ともにゲノムシーケンスは終了し、公共データベースに登録しているS.marcescensのデータの収集は終了し、比較ゲノム解析と薬剤耐性遺伝子の検索を現在進行している。また、研究室保有株に関しては実際の薬剤感受性試験を並行して行っている。今後は比較ゲノム解析と薬剤耐性遺伝子の検索の継続とさらなる精査を行う。このデータをもとに病原性あるいは薬剤耐性獲得能の高い系統の同定し、それらの系統における病原性関連遺伝子や薬剤耐性遺伝子の獲得機構の解明を行う。また、研究室保有株に関しては実際の薬剤感受性試験と薬剤耐性遺伝子の検索の結果の相関関係の確認を行い、抗菌薬耐性遺伝子の獲得メカニズムなどの検討を行う。(未使用が生じた理由)予定よりも消耗品の支出が少なく済んだため、次年度使用額が生じた。(次年度使用計画)平成30年度経費の中で1,140,935円の未使用分があり、これを次年度に繰り越し、平成31年(令和元年)度は合わせて1,740,935円を消耗品費を中心に使用して研究を実施する予定である。
窒化ニオブを用いたジョセフソン接合とその集積化技術の開発

今年度は、我々が新たに提案したNbN/Nb/AlOx/Nb/NbN接合について、動作温度10Kを念頭において、その特性評価を行った。作製方法として、高品質なNbN薄膜が再現性良く得られることから、ロードロック式超高真空装置を用いて接合の作製を行った。特性評価事項としては、接合の臨界電流密度jc及び特性電圧VcのAl酸化条件依存性、Nb薄膜膜厚依存性を行った。また、単一磁束量子(SlQ)回路作製上重要となる接合特性のチップ内のばらつきを評価した。Al酸化条件依存性においては、酸化時間、酸化ガス圧を変化させることにより、10KでJcを1kA/cm^2から10kA/cm^2の範囲の特性を持つ接合を得ることができた。これは、現時点或は将来的に接合特性として要求されるJcの範囲をほぼ満たしており、良好な結果が得られたと思われる。一方、Vcに関しては、4K動作のNb/AlOx/Nb接合におけるオーバーダンプ特性時のVcとほぼ同様な特性が10Kにおいて得られた。ただし、ときどき例外的にVcの高い接合が得られた。このようなVcの高い接合は、同路の高速動作と直接結びつくため、魅力的である。現時点ではこの原因がまだ解明されていないが、これを解明し接合特性を制御できれば、さらに大きな発展に繋がる。この点が、新たな課題となった。Nb膜厚依存性においては予想通りの結果が得られ、接合の伝導機構において、Nb層の膜厚が重要な役割を果たしていることが確認された。接合特性のチップ内のばらつきにおいては、温度10K、接合数1000個に対し、標準偏差6.3%となった。一方、100個のものに対して4.2Kで2.8%、10Kで4.4%となった。標準偏差値としては、必ずしも充分小さいものが得られているとはいえない。さらに、温度上昇に伴いばらつきが大きくなる傾向がみられ、この原因の究明とばらつきの更なる改善が必要であることがわかった。今年度は、我々が新たに提案したNbN/Nb/AlOx/Nb/NbN接合について、その特性評価を行った。特性評価に関しては、臨界電流密度の制御性、接合特性の再現性の観点から検討した。また、接合特性の改善を目指して、超高真空装置を用いての接合作製を行い、接合特性のAl酸化条件依存性の検討を行った。さらに、単一磁束量子(SFQ)回路作製上重要となるグランドプレーン構造を導入し、グランドプレーン上に接合を作製した場合の特性評価を行った。臨界電流密度Jcの制御性に関しては、Nb層膜厚の最適化及びAl層の酸化条件の検討により、動作温度10Kにおいて3kA/cm^2までの接合を実現することができた。一方、IcRn積的には、0.2mVまでの値となった。ただし、この値は、SFQ回路応用を考えたとき、必ずしも十分な値とはいえず、改善が望まれる。接合特性の再現性については、別のランで作製したチップ6枚を用いて接合特性の再現性を評価した結果、10KにおいてJcのばらつきが最大最小で±32%と良好な結果が得られた。一方、成膜装置をバッチ式からコードロック式超高真空装置に変更し、NbN薄膜の高品質化及び接合の作製を行った。その結果、接合に関しては、10KでJcが10kA/cm^2、IcRn積が0.4mVのものまで得られており、回路応用が十分可能なレベルにある接合を作製できるようになった。回路作製上重要となるグランドプレーン構造上に接合を作製した時の接合特性については、Si基板上に直接作製した接合とほとんど変わらず、グランドプレーン表面の凹凸の影響は受けにくいことがわかった。