hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
耳下腺アミラーゼ分泌におけるAキナーゼ・サブユニットの役割

キナーゼ・サブユニットの役割を解明するためには、分泌顆粒膜を傷害せず、細胞膜にサポニンより大きな穴をあけることが知られているストレプトリジン-O(SLO)を用いた分泌系の確立がまず必要である。欧米ではウエルカム社製のSLOが広く用いられているが、日本国内では入手経路がなく、また、シグマ社製のSLOには調べた限り耳下腺細胞膜に穿孔する兆候は認められなかった。最近発売されたGIBCO社製のSLOは期待通りの効果を示した。ところで、コラゲナーゼ消化によって得られる耳下腺腺房部細胞塊は、短い介在部によって結び付けられた複数の腺房の集塊である。そのため、SLOによるLDHの漏出は最高でも3040%であった。そこで、コラゲナーゼ消化の前に短時間トリプシン処理を行なうことで分泌能を保持した単一腺房を調製した。この腺房をSLO処理したところ最高70-80%のLDHが漏出した。現在、cAMPによる確実な分泌誘導とAキナーゼの得意的阻害剤であるPKI(5-24)ペプチドによる分泌阻害が確認されている。SLOで処理した単一腺房からのcAMPによる分泌動態は、これまでに報告のある膵外分泌細胞の結果ときわめてよく似ていた。しかし、この系にシグマ社製の牛心臓Aキナーゼ触媒サブユニット(タイプII)を導入したところ、蛋白質リン酸化の亢進は認められたが、添加されている安定化剤のため非特異的なアミラーゼ遊離が生じ、残念ながらAキナーゼによる有意な分泌誘導は認められなかった。Aキナーゼによるアミラーゼ分泌には、より純度の高い触媒サブユニットが必要と思われる。
画像が内包する類似性・相似性に基づく構造記述子とその応用

画像内の相似性,類似性に着眼し,相似・類似領域間の関係を記述子とした画像内の構造記述を目的に,研究を遂行した.まず,画像内の相似性や類似性を検出する必要があり,画像を小領域(ブロック)に分割し,そのブロックと類似する領域を画像全体から探索する全探索法をはじめ,複数の既存手法について検討した.検討の結果,従来研究で明らかになっている一定の傾向が概ね得られた一方,画像,ブロックの大きさ,画像内の明るさや色の変化度合いの頻繁さなどに基づく複雑度などによっては,従来述べられていた結果とは異なる結果も生じた.これらの検討によって一定の知見を得られたと考えられる.画像内のすべての領域を対象に,相似・類似する領域を画像中から探索することは無駄も多い.そこで,次に,画像において特徴的な点(画像特徴点)を含む領域を対象に,類似・相似する領域を画像中から探索することを検討した.画像特徴点を抽出し画像特徴量を得る既存の手法であるSIFTやAKAZEなどを対象に,画像特徴点の抽出とその後の類似・相似領域探索との関係を検討した.画像特徴点は必ずしも類似・相似領域の探索のために抽出されるわけではないため,画像と画像特徴量との組み合わせによって,一定の結果を得られるわけではなかった.なお,この画像特徴量を用いて,写真画像の構図を自動的に判定する関連研究を実施し,研究成果を国内会議論文1編として公表している.この点において,新たな研究の方向性について感触を得ている.また,関連研究調査において,グラフ分割を用いて画像内の繰り返しパターンを抽出する手法の存在を知り,応用を試みたものの,エフォートを十分に確保することができず,実験の途中で研究期間が満了した.この点に関しては,研究遂行の知見は得られたものの,十分な成果を期間内にあげることができていない.多くの画像を対象として内包する類似性や相似性を計測する検討を進めた。また、関連する分野について研究動向を調査した。その結果、今後の研究につながる幾つかの有益な知見を得ることができた。知見の一つは、画像領域間に対する類似性や相似性の求め方に対するものである。例えば、研究当初に、構造記述や画像間類似性計測のために導入を検討していたlocality-sensitive hashingを、画像内の領域間に対する特徴量そのものとして利用する可能性の着想に至っている。画像領域間の類似性や相似性を測る尺度はすでに複数存在しているが、その他の尺度も含めて、本研究の目的に適した尺度の検討が引き続き必要である。他には、特徴量と識別との関係に対する知見を得ている。例えば、機械学習の分野では、学習アルゴリズムが特徴量を自動的に選択、抽出する研究が進められている。また、セキュリティ分野では、より柔軟な認証を行なうための特徴量比較に関する研究が進められている。このような他分野の知見を応用することで、より適した特徴量や構造記述子を設計できる可能性もある。研究初年度であるとはいえ研究成果を公表するには至っておらず、やや遅れている感もある一方、初年度に実施予定であった研究環境の構築に加え、基礎データの取得と研究動向調査とを介して、2つの新たな方向性を見出している。まだ多くの検討課題を有し、データの取得など引き続き検討を重ねる必要があるが、今後の研究に繋がる大きな進展であるため、この点は計画以上の進展があると考えられる。以上のことから、おおむね順調に進展していると結論する。今年度は昨年度に引き続き、画像が内包する類似性や相似性について検討を進めた。その結果、今後の研究につながる幾つかの有益な知見を得ることができている。知見の一つは、特徴量算出と類似性・相似性計測との順番に関するものである。検討用プログラムが十分に洗練できていないこともあり、画素数が大きい画像を処理する時間が少なくない。このことから、特徴点を先に算出し、特徴点を含む領域を画像の代表領域として捉え、代表領域間で類似性や相似性を計測する着想を得ている。画像の特徴点算出についても、従来のSIFT、SURFに加え、KAZEやAKAZEなどの比較的新しい手法の利用も想定される。他には、類似性や相似性に基づく構造記述子生成について、知見を得ている。画像の雑音除去に、画像が内包する類似性や相似性を用いる手法があることは、本研究のそもそもの着想の理由の一つである。雑音除去の分野での調査を再度実施したところ、情報の次元を低減する手法があることを再確認できた。このことから、情報に基づく次元低減以外に、画像処理に基づく情報の次元の低減によってコンパクトな構造記述子を構成する着想を得ている。また、応用に関連する情報埋め込みにおいて、画像特徴点に基づいた埋め込みと頑健性との関係に関する研究を確認している。本研究の方向性を確認する上でも、重要な知見を得られたと考えている。検討用プログラムが十分に洗練できておらず、試料画像によっては、処理に大きく時間を要している。加えて、他の業務との兼ね合いで、見込んでいたエフォートを年度途中から割くことが難しくなり、十分な時間を確保できていない。新たな知見と新たな展開への着想とを得られてはいる一方、全体的には当初見込んでいた成果を得られておらず、やや遅れていると結論する。今年度は一昨年度、昨年度に引き続き、画像が内包する類似性や相似性について検討を進めた。

知見の一つは、昨年度得た着想である、画像の類似性や相似性を計測する計算量低減のために画像特徴点を利用することに関連するものである。昨年度末に、画像の特徴点算出に関する、従来手法のSIFT、SURFだけでなく、KAZEやAKAZEなどの比較的新しい手法について利用を想定していた。これに基づき、実際に撮像した風景画像などを用いて、それらの手法の特徴点の抽出について、画像の輝度や領域の平坦さ、あるいは、複雑さに応じた違いを確認した。また、この知見に基づき、同一地点において同一の被写体を撮影した複数枚の風景写真から好ましい写真を選出することを目的に、風景写真の構図推定問題へ応用した派生研究の着想を得ている。さらに、類似性や相似性に基づく構造記述子を、風景写真の構図推定へ応用する着想も得た。他には、類似性や相似性の検出について、知見を得ている。本研究着想時からグラフ理論を応用することを想定していたが、グラフカットに基づく画像中の繰り返しパターン抽出に関する手法が今年度提案されたことを確認した。本研究とは目的は異なるが、この手法を組み合わせることで、あるいは、画像の類似性や相似性の検出について、より効率的な方法を検討できる可能性が高いと考えられる。このことからも、本研究の方向性を確認する上でも、重要な知見を得られたと考えている。他の業務との兼ね合いで、見込んでいたエフォートを年度途中から割くことが難しくなり、十分な時間を確保できていない。昨年度得られた知見や着想に基づいた検討の一部は進んでおり、さらなる知見と新たな展開への着想とを得られてはいる一方、全体的には当初見込んでいた成果を十分には得られておらず、やや遅れていると結論する。画像内の相似性,類似性に着眼し,相似・類似領域間の関係を記述子とした画像内の構造記述を目的に,研究を遂行した.まず,画像内の相似性や類似性を検出する必要があり,画像を小領域(ブロック)に分割し,そのブロックと類似する領域を画像全体から探索する全探索法をはじめ,複数の既存手法について検討した.検討の結果,従来研究で明らかになっている一定の傾向が概ね得られた一方,画像,ブロックの大きさ,画像内の明るさや色の変化度合いの頻繁さなどに基づく複雑度などによっては,従来述べられていた結果とは異なる結果も生じた.これらの検討によって一定の知見を得られたと考えられる.画像内のすべての領域を対象に,相似・類似する領域を画像中から探索することは無駄も多い.そこで,次に,画像において特徴的な点(画像特徴点)を含む領域を対象に,類似・相似する領域を画像中から探索することを検討した.画像特徴点を抽出し画像特徴量を得る既存の手法であるSIFTやAKAZEなどを対象に,画像特徴点の抽出とその後の類似・相似領域探索との関係を検討した.画像特徴点は必ずしも類似・相似領域の探索のために抽出されるわけではないため,画像と画像特徴量との組み合わせによって,一定の結果を得られるわけではなかった.なお,この画像特徴量を用いて,写真画像の構図を自動的に判定する関連研究を実施し,研究成果を国内会議論文1編として公表している.この点において,新たな研究の方向性について感触を得ている.
電気痙攣療法の抗うつメカニズムの解明：ミエリンマップからの検討

大うつ病患者の3割は薬物療法を行っても効果が不十分な治療抵抗性うつ病である。電気痙攣療法は治療抵抗性うつ病でも約7割の患者で効果が得られる有効性の高い治療法である。治療抵抗性うつ病では唯一の寛解が望める治療法であるがその抗うつ効果メカニズムについては明らかとなっていない。薬物療法によって改善を得られない治療抵抗性うつ病患者とモノアミンをターゲットととする抗うつ薬で完全に寛解を得られるうつ病患者ではそもそも病態は異なっている可能性があるが、いずれも明確な病態メカニズムが明らかとなっておらず、うつ病治療において科学的根拠に基づく治療選択がなされていないという課題を抱えている。電気痙攣療法は動物モデルでの検証は散見され、神経新生への作用が示唆されている。ヒトうつ病患者では電気痙攣療法に伴う症状の改善によって抗うつ薬での治療によって引き起こされる同様の変化であるBDNF濃度を増やし海馬との体積を増やすことは明らかとなっている。電気痙攣療法による脳画像、白質の異方性、コネクトーム解析、ミエリンマップによる再髄鞘化の検討を行う。また、電気痙攣療法が有効であった治療抵抗性うつ病と無効であった治療抵抗性うつ病の電気痙攣療法前の脳画像や臨床症状特徴、患者背景の差異を検討を行う。電気痙攣療法の症例は28例エントリーし、うち20例で治療前後の脳画像撮像を行うことができ、解析が可能な症例数の蓄積ができた。比較対照となる健常者、薬物療法で効果が得られたうつ病患者での症例の集積と脳画像解析はほぼ終了し、手法は確立しており、同様の手法を用いて電気痙攣療法を行ったうつ病症例に関しても、脳画像解析を開始している。電気痙攣療法の症例は28例エントリーし、うち20例で治療前後の脳画像撮像を行うことができ、解析が可能な症例数の集積ができている。併せて比較検討を行うための薬物療法で治療を行ったdrug naiveなうつ病症例は30例、健常例は60例の集積もできている。脳画像解析に関しては薬物療法で治療を行ったうつ病症例や健常例に関しての解析はほぼ終了した。手法は確立しているため、同様の手法を用いて電気痙攣療法を行ったうつ病症例に関しても、脳画像解析を開始している。電気痙攣療法の治療前後の脳画像で解析が可能な症例数の集積ができている。併せて比較検討を行うための薬物療法で治療を行ったdrug naiveなうつ病症例、健常例の脳画像解析はほぼ終了しており、手法は確立することができている。同様の手法を用いて電気痙攣療法を行ったうつ病症例に関しても、脳画像解析を開始しており、それらの結果を学会での報告や論文としてまとめていく予定である。倫理委員会の手続きは完了し、電気痙攣療法の症例は10例エントリーしている。対照となる健常者や薬物療法で効果が得られたうつ病患者での症例の集積と脳画像解析によって、薬物療法での治療効果により海馬の特定部位での脳構造の変化が得られており、現在論文を作成中である。対照となる健常者や薬物療法で効果が得られたうつ病患者での症例の集積と脳画像解析によって、薬物療法での治療効果により海馬の特定部位での脳構造の変化についての新たな知見が得られた。ヒト

うつ病患者では電気痙攣療法に伴う症状の改善によって抗うつ薬での治療によって引き起こされる同様の変化であるBDNF濃度を増やし海馬との体積を増やすことは明らかとなっている。電気痙攣療法による脳画像、白質の異方性、コネクトーム解析、ミエリンマップによる再髄鞘化の検討を行う。また、電気痙攣療法が有効であった治療抵抗性うつ病と無効であった治療抵抗性うつ病の電気痙攣療法前の脳画像や臨床症状特徴、患者背景の差異を検討を行う。電気痙攣療法の症例は28例エントリーし、うち20例で治療前後の脳画像撮像を行うことができ、解析が可能な症例数の蓄積ができた。比較対照となる健常者、薬物療法で効果が得られたうつ病患者での症例の集積と脳画像解析はほぼ終了し、手法は確立しており、同様の手法を用いて電気痙攣療法を行ったうつ病症例に関しても、脳画像解析を開始している。電気痙攣療法の症例は28例エントリーし、うち20例で治療前後の脳画像撮像を行うことができ、解析が可能な症例数の集積ができている。併せて比較検討を行うための薬物療法で治療を行ったdrug naiveなうつ病症例は30例、健常例は60例の集積もできている。脳画像解析に関しては薬物療法で治療を行ったうつ病症例や健常例に関しての解析はほぼ終了した。手法は確立しているため、同様の手法を用いて電気痙攣療法を行ったうつ病症例に関しても、脳画像解析を開始している。2018年度は症例のエントリー体制を見直し、電気痙攣療法症例の集積を行う。対照となる健常者や薬物療法で効果が得られたうつ病患者の症例の集積と脳画像解析もさらにすすめていく。学会や論文での報告を積極的に行っていく。電気痙攣療法の治療前後の脳画像で解析が可能な症例数の集積ができている。併せて比較検討を行うための薬物療法で治療を行ったdrug naiveなうつ病症例、健常例の脳画像解析はほぼ終了しており、手法は確立することができている。同様の手法を用いて電気痙攣療法を行ったうつ病症例に関しても、脳画像解析を開始しており、それらの結果を学会での報告や論文としてまとめていく予定である。予定よりもミエリンマップ撮像に要する費用が軽減したため使用額に変更が生じた。研究を遂行するために不可欠な症例集積のための費用や発表に伴う論文の作成費用や投稿費用として使用したい。予定よりもミエリンマップ撮像に要する費用が軽減したこと、計上していた旅費が予定よりも少なかったため使用額に変更が生じた。発表に伴う論文の作成費用や投稿費用として使用する予定である。
ラットの空間記憶学習に対するドコサヘキサエン酸(DHA)の効果と加齢の影響

迷路探索行動ラットの空間認知学習に対するドコサヘキサエン酸(DHA)の影響を検討するために、若齢(5週齢)ラットにDHAの長期経口投与(300mg/kg/day)を行い、8方向放射状迷路における迷路探索行動を観察した。ラットは飼料からのDHA摂取による影響を取り除くために、実験期間を通して魚粉無配合飼料(F1【encircledR】:船橋農場)で飼育した。[結果]1)DHA投与ラットでは、非投与ラットと比較して、長期記憶の指標と考えられる正選択数が有意に増加していた。2)同じく長期記憶の指標とされる参照記憶エラー数の有意な減少が観察された。3)短期記憶の指標と考えられる作業記憶エラー数には影響がみられなかった。血漿・脳脂肪酸組成分析ラットの迷路探索行動パターンと脳内DHAレベルとの関係を検討する為に、血漿と脳の脂肪酸組成を分析した。ラットはジエチルエーテルにより深麻酔をかけ、採血と脳の摘出を行った。脳は脳幹、小脳、及び大脳に分割し、大脳は更に皮質と白質とに分けた。血液は遠心分離機にかけ血漿を得た。また、脳の各部位は抗酸化剤を含んだリン酸緩衝生理食塩水中でホモジェナイズした。その後血漿、及び脳ホモジェネート中の脂肪酸をメチルエステル化し、ガスクロマトグラフィーにより定量分析を行った。[結果]1)DHA投与ラットの血漿中のDHA量は、非投与ラットと比較して有意に増加していた。2)脳のDHA量は、大脳皮質のみで有意な増加が観察されたが、それ以外の部分では変化がみられなかった。これらの結果により、投与されたDHAは大脳皮質に選択的に取り込まれ、長期記憶の形成に関与する可能性が示唆された。なお、以上の結果は第70回日本薬理学会年会、及び第74回日本生理学会大会で発表予定である。
革新的な無線周波数資源高度利用技術の実装アーキテクチャー設計

今年度は、主に周辺技術の開発について研究を行ってきた。具体的には、畳込み符号およびターボ符号を用いて誤り訂正を行うときに必要な技術を開発し、位相雑音がシステム性能に与える影響を評価した。符号化の実施においては、適切なインターリーバを適応することでダイバーシチにおいて、非再帰的な畳込み符号を実施する際には入力シンボル長と符号の自由距離との相乗効果を得られるとの理論的な結果を示した上に、シミュレーションにより検証した。一方、再帰的な畳み込み符号においては、ダイバーシチおよび符号化利得を最適化するために、代数的に重みスペクトラムを求める新しい手法を見出し、ターボ符号を適応するための準備を行った。位相雑音の評価においては、ガウスおよびウィナー位相雑音環境下で、提案システムが既存のシステムに比べて頑丈であることを計算機シミュレーションで示した。初年度の研究では、系列組の相関関数の和が理想的となる上に、各組の系列を繋いてゼロ相関区域のある系列を生成できる特殊な完全相補系列系ー接続可能な完全相補系列系の一般的な構築法について研究した。そして、従来異なる生成形式を持っていたDFT行列より生成される多相系列と、Hadamard行列の各行からなる二値系列の統一的な生成法を提案し、生成可能な系列の種類を広めた。高速変換に基づくハードウェアアーキテクチャーの研究においては、従来の遅延素子を行列の各行の並び替えで実現することで、更にシンプルな実装構成を見出し、関連構成について特許出願を予定している。また、増幅器の非線形性が通信性能に与える影響を評価し、ハードウェア実装時の行列サイズ選択の指針を示した。周辺技術の開発においては、現在広く使われている直行周波数分割多重方式(OFDMA)の高速フェジング通信路での問題点を理論的に分析し、畳み込み符号を適応する場合のインターリーバーの設計方法を提案した。研究計画での初年度の目標は、1)接続可能な完全相補系列系の一般的な構築法について研究し、2)高速変換に基づくハードウェアアーキテクチャーを明らかにした上に、3)通信環境に応じた実装パラメーターの調整法を検討することであった。初年度の研究を通じて、上の1)ー3)の目標をすべて達成し、周辺技術の開発にも一定の知見を見出したが、学術誌への発表がやや遅れている。今年度の研究では、初年度で考案した接続可能な完全相補系列系の一般的な構築法で構成される系列に対して,高速フーリエ変換に基づいた実装が可能な多値系列と、アダマール変換に基づいた実装が可能な二値系列の性能比較を行い、二値系列の方が計算量やドップラー耐性などの面で優れた性質を持っていることを示した。等化技術の開発においては、周波数領域でオーバーサンプリングことで、線形等化機の性能を改善できることを示した。周辺技術の開発においては、通信路容量を達成できる符号の一つであるTurbu符号において、既存の線形インターリーバーより優れた性能を達成できる新しいインターリーバーを提案し、将来提案通信システムとの併用で無線周波数高度利用を目指している。今年度は、当初の研究計画通り、一般的な構築法で構成される接続可能な完全相補系列系を、実用の視点から計算量、クリッピング耐性、ドップラー耐性などの主な通信指標の評価を行い、二値系列が実用性が高いことを示した。等化機の開発においては、周波数領域でオーバーサンプリング線形等化機の適応を検討し、符号との併用のために線形インターリーバーより優れた性能を持つ新しいインターリーバーを提案した。来年度の研究目標としては、静的フェージング環境及び高速フェージング環境での通信路推定と高速等化技術の開発を主要テーマとして研究を進めていく予定である。通信路推定においては、推定を要する通信路の数が多く複数の送受信アンテナを装備した多入力多出力(MIMO)通信システムと、高速移動に伴うドップラー変動の時変性が生じた場合での高精度な通信路推定技術の開発を目標とする。等価技術の開発においては、MIMO通信システムでの応用を想定し、最適なビタビアルゴリズムより、通信性能においてのダイバーシティ効果を維持しながら、計算量を削減できる線形等価器の開発を目指す。平成30年度は、畳み込み符号とターボ符号時の高性能インターリーバを開発するとともに、符号化時の性能解析と評価を行う。また、増幅器の非線形性に対する補償法の開発を行う予定である。今年度の研究目標としては、昨年度と引き続き静的フェージング環境及び高速フェージング環境での通信路推定と高速等化技術の開発を主要テーマとして周辺技術の開発を進めていく予定である。

等価技術の開発においては、周波数領域オーバーサンプリング線形等化機の性能評価を行うとともに、再帰的な判定手法を適応することで上記等化機のさらなる性能改善を図る。
スラグ中への窒素溶解度

本研究ではフラックス融体中の窒素の物理化学的性質を知るために,製鉄用に用いられる塩基性から,ガラスに用いられる酸性までの広い組成範囲にわたって,各種フラックス中への窒素の溶解度を化学平衡法により測定した。窒素溶解度におよぼすフラックスの組成,酸素分圧,窒素分圧,温度依存性を調べ,以下の知見を得た。1.CaO-CaF_2系フラックス中への窒素の溶解度は1375°Cで酸素分圧が10^<-6>atmから10^<-11>atmまでは一定で,それ以下ではN^<3->として溶解した。2.CaO-SiO_2系フラックス中へのフリ-ナイトライドイオンおよびインコ-ポレ-トナイトライドイオンの溶解度を1550°Cで調べた。フラックスの塩基度が低い場合には,インコ-ポレ-トナイトライドイオンとして,塩基度の高い場合にはフリ-ナイトライドイオンとしてフラックス中に窒素が溶解することが明かとなった。3.CaO-CaF_2-SiO_2系フラックス中への窒素の溶解度を1300°Cの液相線上で測定した。SiO_2飽和組成からCaOが増加するに従い窒素溶解度は減少し,3CaO・2SiO_2組成で極小となる。3CaO・SiO_2,2CaO・SiO_2両飽和組成で最大となり,さらにCaOが増加すると窒素溶解度は減少した。また,CaF_2の添加によりフリ-ナイトライドイオンが増加することがわかった。4.1450°CでCaO-MgO-SiO_2系,BaO-MgO-SiO_2系フラックス中への窒素の溶解度の組成依存性を調べた。CaO/MgO,BaO/MgO=1の組成での窒素溶解度を比較すると,CaO-MgO-SiO_2系のほうがBaO-MgO-SiO_2系に比べて窒素溶解度は大きい。また,両者ともにSiO_2が増加しフラックスが酸性になると,フリ-ナイトライドイオンが減少し,インコ-ポレ-トナイトライドイオンが増加した。本研究ではフラックス融体中の窒素の物理化学的性質を知るために、製鉄用に用いられる塩基性フラックスから、ガラスに用いられる酸性の領域までの広い組成範囲にわたって、各種フラックス中への窒素の溶解度を調べた。昭和63年度はCaO-CaF_2-SiO_2、CaO-CaF_2、およびCaO-SiO_2系フラックス中への窒素の溶解度を化学平衡法により測定した。すなわち所定組成のフラックスをるつぼに入れ、所定温度で、N_2、Ar、CO分圧を制御したガスと平衡させた後、フラックス中の窒素分析を行った。窒素溶解度に及ぼすフラックスの組成依存性、酸素分圧、窒素分圧依存性、温度依存性を調べ、以下の知見を得た。1.CaO-CaF_2系フラックス中への窒素の溶解度は、1375°Cで酸素分圧が10^<-6>atmから10^<-11>atmまでは一定で、それ以下ではN^<3->として溶解した。窒素分圧依存性の結果より、N^<3->、CN^-イオンとしての窒素の溶解反応は1/2N_2+3/2O^<2-

>+3/2C=N^<3->+3/2CO、1/2N_2+1/2O^<2->+3/2C=CN^-+1/2COで表された。2.CaO-SiO_2系フラックス中への窒素の溶解度を測定し、その溶解機構として、フラックスの塩基度の高い場合、フリーナイトライドイオンとして、塩基度の低い場合にはシリケートと結合したナイトライドイオンとして溶解することが明らかとなった。また両イオンの溶解度は、上記の溶解反応から予想される窒素分圧依存性を示した。3.CaO-CaF_2-SiO_2系フラックス中への窒素の溶解度は、1300°Cの液相線上で測定し、SiO_2飽和組成からCaOが増加するに従い窒素溶解度は減少し、3CaO・2SiO_2組成で極小となる。さらに3CaO・SiO_2、2CaO・SiO_2両相飽和組成で最大となり、さらにCaOが増加すると窒素溶解度は減少した。またCaF_2の添加によりフッ素イオンが増加し、このことは、シリカネットワーク中の窒素と置換し、フリーナイトライドイオンを生じさせる役割をしていることがわかった。本研究ではフラックス融体中の窒素の分離化学的性質を知るために、製鉄用に用いられる塩基性フラックスから、ガラスに用いられる酸性フラックスの領域までの広い組成範囲にわたって、各種フラックス中への窒素の溶解度を調べた。前年度に引続き、CaO-SiO_2系フラックスについて調べるとともに、さらに、Cao-MgO-SiO_2系、BaO-MgO-SiO_2系フラックス中への窒素の溶解度についても測定を行った。測定は化学平衡法により行った。すなわち、所定組成のフラックスを坩堝に入れ、所定温度でN_2、Ar、CO分圧を制御したガスと平衡させたのち、フラックス中の窒素分析を行った。窒素溶解度におよぼすフラックスの組成依存性、酸素分圧、窒素分圧依存性、温度依存性を調べ、以下の知見を得た。1.CaO-SiO_2系フラックス中へのフリ-ナイトライドイオンおよびインコ-ポレ-トナイトライドイオンの溶解度を1550°Cで調べた。フラックスの塩基度が低い場合には、インコ-ポレ-トナイトライドイオンとして、塩基度の高い場合にはフリ-ナイトライドイオンとしてフラックス中に窒素が溶解することが明らかとなった。2.1450°CでCaO-MgO-SiO_2系、BaO-MgO-SiO_2系フラックス中への窒素の溶解度の組成依存性を調べた。CaO/MgO、BaO/MgO=1の組成での窒素溶解度を比較すると、CaO-MgO-SiO_2系のほうがBaO-MgO-SiO_2系に比べて窒素溶解度は大きい。また、両者ともにSiO_2が増加しフラックスが酸性になると、フリ-ナイトライドイオンが減少し、インコ-ポレ-トナイトライドイオンが増加した。3.種々のフラックスのナイトライドキャパシティ-を比較し、CaO-SiO_2系フラックスは他の系に比べ大きいナイトライドキャパシティ-を持つことがわかった。
皮膚バリア機能を回復する看護方法の開発

皮膚は、外界からの侵襲や、水分の体外漏出を防ぐ障壁である。この皮膚バリア機能を維持するには、角層に一定量の水分が必要である。そこで、片手を湯で温め、皮膚の血流を増加させ角層に水分を供給する実験を行い、角層での水分の移動の仕方を冬季と夏季で比較した。その結果、夏季は、冬季に比べ、手浴による皮膚血流の増加量が大きいため、早期から角層水分量が増加した。水分蒸散量も夏季のほうが高値であった。以上より、角層には水分を保持するための一定の容量があることが分かった。したがって、冬季に角層水分量を増やすには、個々の角層の水分保持量を把握したうえで、それに適した保湿方法を提供することが必要であると考える。本研究は、皮膚角層の水分量を増加させることで、皮膚バリア機能を改善させる看護方法を開発することを目的としている。我々はすでに、皮膚乾燥が問題となる冬季において、湯温42°Cに制御された恒温槽での10分間の片側の手浴が、反対側前腕部の皮膚角層水分量を手浴後1時間以上にわたって増加させることを確認した。このメカニズムに対し、我々は、片側手部への一定レベルの温熱刺激が反対側前腕の皮下血流量を増加させ、増加した血流が皮膚角層に水分を供給したためと解釈した。平成25年度は、この研究成果に基づき、42°C・10分間の片側手浴と同等の保湿効果をもたらす、家庭でも簡便に行える新たな部分温熱刺激法を見出すこととした。皮下血流量計および記録用のコンピューターを整備し、市販の蒸気温熱シートや温罨法(湿熱法)について予備調査を実施しているところである。蒸気温熱シートの手部および肩への10分間の貼用を試みたが、温度が40°C程度と微温であるためか、皮下血流量は一時的に微増したものの、角層水分量を増加させるほどの増加には至っていないことが観察された。温罨法(湿熱法)についても、42°C程度の温度維持と貼用部位・時間が課題となった。今後は、平成26年度前半で、角層水分量を増加させることが可能な簡便な温熱刺激法を見出し、年度後半では対象者層を広げ、高齢者およびドライスキンを有する者、各10名程度に対して、同様の効果が得られるかどうかを検証していく予定である。我々はすでに、皮膚乾燥が問題となる冬季において、片側手部を42°Cの恒温水槽に10分間浸漬して温熱刺激を加えることで、温熱刺激をしていない側の前腕の角層水分量が、皮膚表面温度の上昇に追随して、手浴後1時間以上にわたって増加することを確認している。これにより、短時間の皮膚への直接的温熱刺激が全身の皮膚血流量の増加・皮膚表面温度の上昇を招き、全身の角層水分容量の増加をもたらして、皮膚保湿に貢献するのではないかとの解釈を得た。平成25年度・26年度は、42°C・10分間の片側手浴と同等の保温効果をもたらす部分温熱刺激法を見出すことを目的に、温罨法と蒸気温熱刺激法を試みたが、両者とも42°C・10分間の片側手浴を超える保湿効果は認められていない。皮膚のバリア機能を維持するには、角層に一定の水分量が保持される必要がある。本研究は、手浴のような部分温熱刺激法で皮膚血流量を増加させて角層水分量を維持する、簡便で効果的な看護方法を開発することを目的とする。まず、手浴よりも簡便な温熱刺激法を見出すため、湯たんぽや蒸気温熱シートの使用を試みた。これらは、一定時間、一定温度の刺激を維持することが難しく、角層水分量を増加させる刺激にはなりえなかった。筆者らが見出した従来の方法(片側手部を42°Cの湯に10分間浸漬させる方法)が最も簡便で有効な方法であることを確認した。次に、角層水分量は、皮膚表面温度(以下、皮膚温)と正の相関を示すことから、皮膚温が何度に達すれば角層水分量が増加するのか、その閾値を確かめる実験を行った。閾値の明確化は、角層水分量を増加させる重要な目安となる。この予備実験で、皮膚温35.5°Cが角層水分量を増加させる閾値であろうとの仮説を得た。そこで、42°Cの湯に手部を浸漬し、皮膚温が35.5°Cに達するまで行い(倫理的配慮から最大20分の浸漬)、角層水分量増加との関連をみた。これを冬季と夏季、性別で比較した。高齢者らにも実施した。その結果、季節や男女差、および年齢に関係なく、20分間の手部浸漬では、皮膚温が35.5°Cに達することはなく閾値の明確化には至らなかった。しかし、皮膚には水分を貯蔵する器としての機能があり、一定の容量を保つことができるが、血流量の増加によって最大容量を超えた場合にはじめて水分の蒸散が起こる、との仮説を得た。つまり、皮膚が最大の容量を保てる看護方法(皮膚血流量が緩やかに増加し、水分蒸散が軽微に生じる程度の温熱刺激)が明らかにできれば、効果的に角層水分量を保つことができ、皮膚バリア機能が回復する方法を見いだせるものと考えた。

今後、その解明に向けて研究を重ねる所存である。皮膚は、外界からの侵襲や、水分の体外漏出を防ぐ障壁である。この皮膚バリア機能を維持するには、角層に一定量の水分が必要である。そこで、片手を湯で温め、皮膚の血流を増加させ角層に水分を供給する実験を行い、角層での水分の移動の仕方を冬季と夏季で比較した。その結果、夏季は、冬季に比べ、手浴による皮膚血流の増加量が大きいため、早期から角層水分量が増加した。水分蒸散量も夏季のほうが高値であった。以上より、角層には水分を保持するための一定の容量があることが分かった。したがって、冬季に角層水分量を増やすには、個々の角層の水分保持量を把握したうえで、それに適した保湿方法を提供することが必要であると考える。平成25年度・26年度と、42°C・10分間の片側手浴と同等の保湿効果が得られる、家庭でも行える簡便な温熱刺激法を見出すことを目的に研究を進めたが、これと同等の効果が得られる温熱刺激法は見いだせなかった。基礎看護技術平成26年度までの研究では、42°C・10分間の温熱刺激法と同等の効果のある温熱刺激法は見いだせなかった。この方法が最良と判断して研究を進めていくことにする。平成27年度は、42°C・10分間の片側温熱刺激法の保湿効果を性別・年齢別・季節別に比較するとともに、保湿剤との併用による効果を検証していきたい。平成25年度は、42°C・10分間の片側手浴と同等の保湿効果が得られる、家庭でも行える簡便な温熱刺激法を見出すことを目的とし、機器の整備と温熱刺激法の予備調査を実施した。42°C程度を維持する温熱刺激法を見出すことに時間を要し、当初の予定よりやや遅れているものの、平成26年度前半には確立できるものと見込んでいる。今年度は、皮膚角層水分量測定用のプローブを追加購入予定であったが、マルチ皮膚測定器(MPA)の日本語ソフトウェア版を使うと、1本のプローブで複数個所の測定結果を簡潔に示すことができるため、これを購入した。プローブよりも比較的安価であったことから、次年度使用額が生じた。今後は、保湿効果の高い新たな部分温熱刺激法を確立し、高齢者やドライスキンのある対象者層でも同等の効果が得られるかどうかを確認していく。ただし、対象者層によっては、保湿効果を期待できないことも想定される。この場合には、温熱刺激法の時間や適用方法を改善して効果を再確認していく予定である。最終的には、温熱刺激法と水分摂取や市販の保湿クリームなどとの併用による効果を確認し、日常生活で適用できる、簡便で自然な皮膚保湿のための看護技術を開発していく。平成27年度は、温熱刺激法と保湿剤との併用に向けて、皮膚角層水分量を保湿剤使用前と後に使用することから、誤差を最小にする意味で、角層水分量測定用のプローブをもう1本追加購入したい。また、被験者への謝礼や研究発表のための旅費、および実験器具の点検・整備等に使用していきたい。理由:レーザー血流計と記録媒体のコンピューターの購入額が予定価格より超過したこと、および購入予定の深部温モニターが別の予算措置で購入できたことなどから約40万円の未使用額が生じた。計画:皮膚角層水分量を2か所で測定する予定であるため、水分量測定用プローブ1本の追加購入と対象者への謝金等の支払いに充当する。
海底地形を用いた測位手法の開発

【研究内容】本年度は、これまでの研究成果である「音響測距ソナーを用いた地形照合による測位手法」を、実際に自律型水中ロボット(AUV : Autonomous Underwater Vehicle)のナビゲーションに用い、複数の海域における実験によってその有効性を検証した。提案測位手法をAUV"TUNA-SAND"(全長1.1m,空中重量250kg,耐圧深度1,500m)に実装し、鹿児島(KT09-19航海,水深200m)、黒島海丘(KR10-03航海,水深650m)、手石海丘(KY10-04航海,水深100m)の海域において潜航実験を行った。そして、AUV単独で全自動で測位を行い、その測位結果に基づいてナビゲーションすることに成功した。また、測位精度の検証から実海域環境における本測位手法の有効性を示した。本実験における特記すべき点は、母船や航行型AUVによって航海中に得られた測深データを船上で即座に処理し、本測位手法に必要な海底地形図を作成して用いたことである。これにより、航海前に十分な海底地形図が得られていない海域においても、本測位手法を適用できるようになった。【研究意義・重要性】本測位手法は、外部支援設備を必要とせずロボット単独で測位ができるというメリットがある。ただし、従来研究では計算量および精度の問題から後処理による航跡推定に留まっていた。そこで、まず本研究では様々な改善を加えてリアルタイム化を実現した。本年度はその実用化に向けた段階として、その測位結果を海中ロボットのナビゲーションに活用させることに成功した。本研究の遂行によって、水中ロボットの最大の課題であるポジショニング問題が解決され、海底の任意の地点へピンポイントに潜航することができるようになった。【研究内容】本年度は、これまでの研究成果である「音響測距ソナーを用いた地形照合による測位手法」を、自律型水中ロボット(AUV:Autonomous Underwater Vehicle)にプログラム実装し、実海域実験によってその有効性を検証した。1.ロボットへのプログラム実装提案測位手法をAUV"TUNA-SAND"(全長1.1m,空中重量250kg,耐圧深度1,500m)に実装した。2.水槽実験水槽実験の結果から、測距センサの計測誤差をモデル化して手法に反映させた。また、実海域実験を行うための準備として、潜航開始から浮上まで全自動で行動するための自律航行機能をAUVに備えさせた。3.実海域実験AUV"TUNA-SAND"を用いて、鹿児島湾内の水深約100180mの海域にて実験を行った(研究船淡青丸KT-08-22次研究航海にて実施)。そして、リアルタイム測位結果から実海域環境における手法の有効性を示した。ただし、従来研究では後処理による航跡推定に留まっていた。そこで本研究では、計算量負荷の軽減によるリアルタイム化の実現と、照合方法の改善によるロバスト性の向上を提案している。そして、本年度はその実用化に向けた段階として、実機ヘプログラム実装し、実海域実験によって手法の実用性を示した。今後、手法の更なる改善と、測位結果のナビゲーションへの活用を行う予定である。本研究の遂行によって、水中ロボットの最大の課題であるポジショニング問題が解決され、海底の任意の地点ヘピンポイントに潜航することができるようになると考えられる。
大気圧環境下での原子レベル観察を可能にする透過電子顕微鏡用試料ホルダーの開発

電子顕微鏡は、光学顕微鏡のように大気圧の環境下で試料を自由に観察することができない。しかし、大気圧環境下もしくはガス雰囲気下でないと正しく再現できない物理的・化学的現象は数多くある。触媒反応などはその良い例であって、ガス雰囲気下での現象を観察して初めて意味がある。本研究では、圧力隔壁膜に挟まれた雰囲気試料室を試料ホルダーの先端部に作製し、外部よりガスを流すことができる機構を盛り込んで、大気圧環境下での原子レベル観察観察を可能にする透過電子顕微鏡用の環境対応試料ホルダーを開発する事を目的とした。昨年度(平成12年度)は、ガス雰囲気対応型試料ホルダーを試作完成させた。また、ガス中での電子散乱過程をシミュレーションし試料ホルダーの改良に役立てた。更に、試料ホルダーの上下に取り付けられる圧力隔壁膜の作製に取りかかり、高信頼性を有する隔壁膜の作製条件を詳細に検討した。本年度の研究内容は以下の通りである。(1)20nmのカーボン膜と150nmのトリアセチルセルロースの2重膜を直径0.15mmの孔を有する銅メッシュに張り、孔の上のトリアセチルセルロースをアセトンで溶かすことで、カーボンの単独隔壁膜を作製する方法を提案した。カーボンの蒸着条件を詳細に検討し、隔壁膜にかかる応力集中をトリアセチルセルロース膜で緩和することで、最大の耐圧を1気圧に向上させることに成功した。(2)ガス雰囲気対応試料ホルダーを電子顕微鏡に挿入するための真空排気導入装置を完成させ、安全に大気圧環境下での電子顕微鏡観察が行えることを確認して、研究の当初の目的をクリアした。(3)高速電子が雰囲気試料室に入射する際にプラズマが発生し、これが試料に損傷を与えるケースがあることが確認された。隔壁膜に対する損傷は少なく観察の支障にはなっていないが、計算機シミュレーションによりプラズマに対する対処法を現在検討中である。(4)チタニアに担持された金微粒子のどの部位が触媒活性点かを見極める実験を実施している。まだ明確な結論が得られたわけではないが、微粒子の形状や表面の原子配列、界面の原子配列に特徴的な原子構造が存在することを明らかにし、論文発表を行った。本研究は、大気圧環境下での原子レベル観察を可能にする透過型電子顕微鏡用試料ホルダーを開発することを目的とする。大気圧までのガス雰囲気を実現する試料ホルダーの開発により、水を含む生体組織をありのままに観察することや、触媒反応のようにガスがなければ実現されない化学反応を原子レベルで顕微鏡観察することが可能になる。本研究の主な実験内容は、1)ガス中での電子散乱過程を理解し、試料ホルダーの設計に役立てること、2)大気圧に耐える極薄真空隔壁膜を作製すること、3)既存の雰囲気ホルダーを購入し、大阪大学に既設の超解像位相差電子顕微鏡(HF-2000F)で利用できるように改造すること、4)雰囲気試料ホルダーを電子顕微鏡内に挿入できる試料導入機構を設けること、5)ガスの貫流が制御できるガスコントロール部を完成させること、等である。本年度の成果としては、(1)ガス中での電子散乱のシミュレーションコードを完成させ、1気圧の環境下での電子顕微鏡観察が可能であることを明らかにし、論文を投稿した。(2)電子線の透過性を確保し、かつ大気圧を保持できる真空隔壁膜の作製に成功した。

トリアセチルセルロースを応力が集中することを避ける緩衝膜として用いることで、厚さがわずか20nmであるにもかかわらず、1気圧に耐える真空隔壁膜を20%の確率で作製することに成功した。現在成果の公表に向けて準備中である。(3)既存の雰囲気ガス試料ホルダーを購入し、超解像位相差電子顕微鏡用に改良中である。(4)雰囲気ガス試料ホルダーのガス貫流装置、ならびに試料ホルダー導入装置を完成させた。次年度は、雰囲気ガス試料ホルダーを完成させて、生体試料の高分解能観察に挑戦すると共に、大阪工業技術研究所の春田正毅主席研究管との共同研究で謎となっていた点、すなわち、チタニアに担持された金微粒子のどの部位が触媒活性点かを見極める実験を行う予定である。電子顕微鏡は、光学顕微鏡のように大気圧の環境下で試料を自由に観察することができない。しかし、大気圧環境下もしくはガス雰囲気下でないと正しく再現できない物理的・化学的現象は数多くある。触媒反応などはその良い例であって、ガス雰囲気下での現象を観察して初めて意味がある。本研究では、圧力隔壁膜に挟まれた雰囲気試料室を試料ホルダーの先端部に作製し、外部よりガスを流すことができる機構を盛り込んで、大気圧環境下での原子レベル観察観察を可能にする透過電子顕微鏡用の環境対応試料ホルダーを開発する事を目的とした。昨年度(平成12年度)は、ガス雰囲気対応型試料ホルダーを試作完成させた。また、ガス中での電子散乱過程をシミュレーションし試料ホルダーの改良に役立てた。更に、試料ホルダーの上下に取り付けられる圧力隔壁膜の作製に取りかかり、高信頼性を有する隔壁膜の作製条件を詳細に検討した。本年度の研究内容は以下の通りである。(1)20nmのカーボン膜と150nmのトリアセチルセルロースの2重膜を直径0.15mmの孔を有する銅メッシュに張り、孔の上のトリアセチルセルロースをアセトンで溶かすことで、カーボンの単独隔壁膜を作製する方法を提案した。カーボンの蒸着条件を詳細に検討し、隔壁膜にかかる応力集中をトリアセチルセルロース膜で緩和することで、最大の耐圧を1気圧に向上させることに成功した。(2)ガス雰囲気対応試料ホルダーを電子顕微鏡に挿入するための真空排気導入装置を完成させ、安全に大気圧環境下での電子顕微鏡観察が行えることを確認して、研究の当初の目的をクリアした。(3)高速電子が雰囲気試料室に入射する際にプラズマが発生し、これが試料に損傷を与えるケースがあることが確認された。隔壁膜に対する損傷は少なく観察の支障にはなっていないが、計算機シミュレーションによりプラズマに対する対処法を現在検討中である。(4)チタニアに担持された金微粒子のどの部位が触媒活性点かを見極める実験を実施している。まだ明確な結論が得られたわけではないが、微粒子の形状や表面の原子配列、界面の原子配列に特徴的な原子構造が存在することを明らかにし、論文発表を行った。
クラミドモナスの変異株における母性遺伝機構の蛍光顕微鏡による分子形態学的解析

色素体の核様体の数が正常な株のそれよりも5倍の約50を持つ、核様体の形態の異常な1株を前回、分離した。そこでこの株の分析を行った結果、核様体の持つ葉緑体当りの全DNA量は、正常株のそれの約5倍であった。また、母性遺伝の直接の原因は、雌雄配偶子の接合直後の接合子内での雄由来葉緑体核の選択的消化であると考えている。そこでこの変異株を雄親に用いた時の、選択的消化の頻度を、時間を追って計測した。正常株では、接合後5時間での頻度は、95%であったが、変異株では80%と低かった。遺伝解析を行ったところ、この変異株は1遺伝子変異を持つことがわかった。選択的消化が遅れる変異があると考えられる。上記の変異株の祖先株を検索したところ、新たに正常株の持つ核様体数の約3倍を持つ1株を分離できた。核様体の葉緑体当りの全DNA量は正常株のそれの約3倍であった。この株を雄配偶子に用いた時の選択的消化の頻度は85%であった。この株も母性遺伝の変異株と考えられる。遺伝解析の結果、この株も1遺伝子変異を持つが、変異は上記変異株の部位内か、それに隣接しているものと考えられる。さらに、正常株よりも少ない核葉体数1-2個を持つ核葉体の形態異常の2株を分離した。遺伝解析の結果、これらの株は、1遺伝子変異を持つことが分かった。詳しい解析は現在継続中である。選択的消化の頻度は用いた親株の老化が進むにつれ低くなるが母性遺伝が正常に起こる事を考えると、今回の実験では選択的消化の頻度がそれほど低くないので色素体核の持込みDNA量に関わらず選択的消化が起こると考えられる。この事から、核葉体の持込みDNA量の多い親の形質を子孫に伝えるとする考えを否定でると考える。下等な同形配偶に属するクラミドモナスの観察では、雌雄の配偶子の接合直後に接合子内で、母性遺伝の直接の原因と考えられているところの、雄性配偶子由来葉緑体核はすべて消失するが、雌性配偶子由来葉緑体核はそのまま残るということが観察されている。そこで、この選択的消化、母性遺伝の頻度を細胞学的、形態学的および遺伝学的に解析した。この母性遺伝の機構を探るためにまず、接合子形成、接合子の発芽の条件を検討した。接合子を形成させた後、雌雄葉緑体核の挙動の形態学的解析を行っている際、しばしば葉緑体当りの様緑体核の数の少ない細胞が現れることがある。これは、通常、約10個の葉緑体核は細胞の老化に伴い、いままで独立していた葉緑体核が互いに融合して数を減らし、最終的に1個になるものと考えられる。また細胞は、普通一週間の加齢で、ほぼ100%接合するが、約一ヶ月の加齢でも正常に接合することがわかった。そこで老化した配偶子を用いて接合子を形成させると、雄葉緑体核の選択的消化の開始は、配偶子形成に用いた雄ではなく雌の細胞の老化の程度がすすむほど遅れた。この事は、雌細胞は選択的消化の開始を決めていることを示している。葉緑体の形質の指標として抗生物質の抵抗性を用いた遺伝解析による母性遺伝の頻度は、配偶子の老化による選択的消化の開始が遅れても変わらないということがわかった。

また、紫外線を変異源として用いて、葉緑体核の形態や、母性遺伝の様式の異常になる変異株の単離を行った。その結果、葉緑体当りの葉緑体核の数が正常の5倍もあり細胞が老化をしても葉緑体核が一個に収束することが非常に遅い株を分離した。この株は、4分子解析より、一遺伝子の変異を持つと思われる。また、両親性遺伝を高頻度に示すと思われる変異株を得られた。母性遺伝の様子の崩れる株、核様体の異常になった株をさらに分離することを行った。その結果、接合子分析で20%、80%の両性遺伝をそれぞれ示す2株を得た。また、前回の葉緑体当りの核葉体数が正常株の約5倍を持つ変異株の先祖の株は常に不完全4分子をつくる。これら4分子の中から検索した結果、核葉体数の異常に多いと思われる1変異株を更に分離した。詳しい解析を継続中である。正常な接合では通常、高頻度で母性遺伝が起こるが同時に低頻度で両性、父性遺伝も起こることが知られている。母性遺伝の頻度の算出には普通、約100μgの低濃度の抗生物質を用いている。今回、500と1000μgの高濃度の抗生物質でも生育できる株を分離して母性遺伝の頻度を調べた。接合子分析を行った結果、親株で用いたのと同じ高濃度の抗生物質の検定にもかかわらず、これらの株は母性遺伝を示した。また低頻度で母性遺伝の様式が崩れた。これらは、葉緑体のもつ80ー100コピ-の葉緑体遺伝子全体を、父親由来葉緑体内で、完全に消化してしまう機構をクラミドモナスは持っていることを示す。代表的高等植物の花粉形成課程を蛍光顕微鏡下で観察した。その結果、母性遺伝を示す植物では、花粉の2細胞期前後で精細胞内のオルガネラ核様体はすべて消失するが、両性遺伝をする植物では成熱花粉の精細胞でも多数残っている。そして、母性遺伝の原因の雄由来葉緑体核の消化に直接関与うると考えられるヌクレア-ゼCの花粉内の活性は、母性遺伝植物では高いが、両性遺伝植物では極度に低いか検出不可能であった。このことは、ヌクレア-ゼCが精細胞内で直接オルガネラ核葉体を消化していることを示唆する。またマメ科植物でこの酵素の分離精製をし、粗分画を得た。色素体の核様体の数が正常な株のそれよりも5倍の約50を持つ、核様体の形態の異常な1株を前回、分離した。そこでこの株の分析を行った結果、核様体の持つ葉緑体当りの全DNA量は、正常株のそれの約5倍であった。また、母性遺伝の直接の原因は、雌雄配偶子の接合直後の接合子内での雄由来葉緑体核の選択的消化であると考えている。そこでこの変異株を雄親に用いた時の、選択的消化の頻度を、時間を追って計測した。正常株では、接合後5時間での頻度は、95%であったが、変異株では80%と低かった。遺伝解析を行ったところ、この変異株は1遺伝子変異を持つことがわかった。選択的消化が遅れる変異であると考えられる。上記の変異株の祖先株を検索したところ、新たに正常株の持つ核様体数の約3倍を持つ1株を分離できた。核様体の葉緑体当りの全DNA量は正常株のそれの約3倍であった。この株を雄配偶子に用いた時の選択的消化の頻度は85%であった。この株も母性遺伝の変異株と考えられる。遺伝解析の結果、この株も1遺伝子変異を持つが、変異は上記変異株の部位内か、それに隣接しているものと考えられる。さらに、正常株よりも少ない核葉体数1-2個を持つ核葉体の形態異常の2株を分離した。遺伝解析の結果、これらの株は、1遺伝子変異を持つことが分かった。詳しい解析は現在継続中である。選択的消化の頻度は用いた親株の老化が進むにつれ低くなるが母性遺伝が正常に起こる事を考えると、今回の実験では選択的消化の頻度がそれほど低くないので色素体核の持込みDNA量に関わらず選択的消化が起こると考えられる。この事から、核葉体の持込み
生物燃料直接発酵菌の育種

セルローズ直接発酵菌の育種、セルローズ直接発酵菌を育種するためには、1)セルラーゼ遺伝子のクローン化、2)同遺伝子の酵母内での発現、3)同酵素の細胞外への分泌、4)βーグルコシダーゼ遺伝子のクローン化、5)同遺伝子の酵母内での発現、が必要な単位技術である。現在までに、1)については別府、4)については宮川、5)については宮川が成功している。3)のセルラーゼの酵母細胞外への分泌が未成功である。宮川は5)で育種に成功した酵母がセロビオースを嫌気的に発酵し、エタノールを生産することを確認しており、上記の育種が可能であることを証明した。酵素の分泌については今後の課題である。ヘミセルローズ発酵菌の育種、キシラン発酵性菌の育種には、6)キシラナーゼ遺伝子のクローン化、7)同遺伝子の酵母内での発現、8)同酵素の細胞外への分泌、9)βーキシロシダーゼ遺伝子のクローン化、10)同遺伝子の酵母内での発現がある。6)、7)、9)、10)に関しては岡田が成功しているが8)については未成功で来年度以降に問題を残した。Saccharomyces cerevisiaeはキシローズを発酵しないので発酵性を付与するために、11)キシローズ還元酵素のクローン化、12)同遺伝子の酵母での発現を計画した。11)と12)は吉田が成功したが育種した酵母はキシローズを発酵せず計画の変更が必要になった。その他、Zymomonasの宿主ーベクター系は外村によって完成した。鵜高は生でん粉分解酵素遺伝子のクローン化に成功した。
ニューラルネットワークによる浸透特性の評価システムの開発

地下水の挙動を定量的に把握するためには、透水係数や貯留係数といった地盤の浸透特性値を精度良く計測する必要があり、原位置透水試験法として揚水試験法や単孔式透水試験がよく実施されている。しかし、従来の理論的な原位置透水試験法の解析手法は、複雑な帯水層や試験条件の下では適用が困難であった。このような場合の解析法として、数値解析手法による逆解析手法が提案されているが、(1)非線形性の強い非定常計算を大量に行う必要があり、演算時間が過大になる。(2)複数パラメータの推定に際し、観測データのシミュレートが困難である。など、原位置透水試験法の解析手法として現場での適用には問題があった。そこで、本研究では、原位置透水試験データの新しい工学的な解析手法として、階層型ニューラルネットワーク用いた浸透特性値の評価システムの開発を行った。ニューラルネットワークは人間の脳の思考パターンを手本にした、耐ノイズ性、学習・推論機能を有する情報処理システムであり、その汎用性、発展性、柔軟性により近年注目を集めているが、地盤工学の浸透問題に適用された例は見あたらない。本方法の利点は、以下の点にある。(1)原位置透水試験における非定常水位計測データと対象領域の浸透特性値との離散的な非線形関係を事前にニューラルネットワークに学習させることができる。(2)学習が終了したネットワークでは、計測された水位計測データのパターンを滑らかに内挿し、未学習の水位データ入力に対しても妥当な浸透特性値を簡単な積和演算を行うだけで極めて迅速に算定できる。(3)各種の原位置透水試験データパターンを適宜学習させることでニューラルネットワークは成長し、適用範囲が拡大してゆくと期待される。本方法を用いることにより、原位置透水試験データを現場にて迅速に解析し、従来、解析の困難であった複雑な帯水層条件下においても浸透特性を評価することが可能である。また、複数の異なるインパクトを順次帯水層に与えて、その反応を現場にて総合的に処理し、帯水層特性の工学的帯評価を行う原位置透水試験方法が検討された。