hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農産副生物の活用による農資源利用の多様性と資源循環型農業の構築

地球上では耕地面積が限定されているにもかかわらず、人口は増加し続けており、近い将来に食糧危機がおとずれることが予見されている。この喫緊の課題を解決するために、新たな資源確保が必要である。非可食性植物および作物の非可食部分は、食料と競合しない貴重な農資源である。これら未利用資源について、有効な活用法を見出し産業利用することができれば、次世代の第1次産業の構築にとどまらず、新たな産業の創出に貢献することとなる。私たちは、農資源利用の多様性を図るため、農産物の生産過程で未利用な資源(農産副生物)をバイオスティミュラントとして活用し、農業生産および食料生産と農産副生物のリサイクルを統合した資源循環型農業(バイオサイクル)の確立にむけて、環境にやさしく、持続的な生産活動をめざす。バイオスティミュラントとは、様々な有機物からなる植物の活力を高める資材であり、植物ホルモン、栄養素、有機酸、ビタミン、微生物、植物エキスなどがある。植物のストレス期や生育期に正の効果がある資材と定義されており、植物が本来有している免疫力を高める作用を持つもの(バイオ農薬)や、生育を促進するもの(バイオ肥料)として活用される。今年度は、作物の非可食部分として、エノキダケの石づき部分に着目し、これを熱処理した抽出物がアブラナ科植物の防御応答遺伝子の発現を誘導すること、さらに、アブラナ科植物に感染する病原菌の増殖を抑制することが明らかとなった。また、新たなバイオスティミュラント候補として、ショウガ地上部を見出した。エノキダケの石づき部分は非可食部分であり、産業利用されていない。そこで石づき部分に着目し、有効成分の抽出方法の検討を行った。エノキダケの石づき部分に水を添加して破砕し凍融解した。その後、オートクレーブによる熱処理を行い、エノキ抽出物を得た。次いで、本抽出物がバイオスティミュラントとして活用可能かどうかを検討するため、100倍希釈した抽出物をモデル実験植物シロイヌナズナに噴霧処理後、継時的に防御応答遺伝子の発現を解析した。その結果、本資材が、サリチル酸経路およびジャスモン酸/エチレン経路の複数の経路を活性化することが示唆された。シロイヌナズナはアブラナ科植物であり、シロイヌナズナに感染する病原菌として、アブラナ科野菜類炭疽病菌およびアブラナ科黒斑細菌病菌が知られている。そこで、シロイヌナズナに抽出物処理2日後に両病原菌を接種し、その感染量を定量した結果、抽出物処理により感染が抑制されることが明らかとなった。さらに、アブラナ科作物のハクサイ幼苗について、同様の処理を行ったところ、炭疽病菌に対する感染抑制効果も認められた。また、新たなバイオスティミュラント候補として、ショウガの地上部を見いだした。ショウガは食用として用いられるだけではなく、世界中で香料や薬用としても利用されており、健康増進には欠かせない作物である。このように、地下部は利活用されているが、地上部は産業利用されていない。そこで、岡山県で栽培されるショウガ地上部から有効成分の抽出を試みた。その結果、作物病害の感染を抑制する効果が認められた。ショウガの地上部を新たな農資源として活用するため、ショウガの地上部から有効成分の抽出を試みる。ショウガの地上部は非可食部分であり、産業利用されていない。予備的な実験により、ショウガ地上部の抽出物は作物病害の感染を抑制することを発見した。H30年度は、ショウガ地上部の有効成分の抽出法を検討し、私たちが有しているバイオアッセイ系により、病害抑制効果を検証する。その結果、バイオスティミュラントとして利用可能となれば、新たなバイオサイクルの確立が期待できる。私たちが有するバイオアッセイ系では、ナス科(タバコ、トマト)およびアブラナ科作物(ハクサイなど)に資材を処理し、ウイルス(トマトモザイクウイルスなど)、糸状菌(炭疽病菌など)、細菌(黒斑細菌病菌など)を接種し、その防除効果の定量化が可能である。エノキ抽出物については、炭疽病および黒斑細菌病に対する病害抑制効果が認められたことより、今年度は、植物ウイルスに対する抑制効果を検討する。また、ショウガ地上部についても病害抑制効果を検証し、バイオスティミュラントとして活用できるかどうかを検討する。

植物のストレス期や生育期に正の効果がある資材と定義されており、植物が本来有している免疫力を高める作用を持つもの(バイオ農薬)や、生育を促進するもの(バイオ肥料)として活用される。今年度は、作物の非可食部分として、エノキダケの石づき部分に着目し、これを熱処理した抽出物がアブラナ科植物の防御応答遺伝子の発現を誘導すること、さらに、アブラナ科植物に感染する病原菌の増殖を抑制することが明らかとなった。また、新たなバイオスティミュラント候補として、ショウガ地上部を見出した。エノキダケの石づき部分は非可食部分であり、産業利用されていない。そこで石づき部分に着目し、有効成分の抽出方法の検討を行った。エノキダケの石づき部分に水を添加して破砕し凍融解した。その後、オートクレーブによる熱処理を行い、エノキ抽出物を得た。次いで、本抽出物がバイオスティミュラントとして活用可能かどうかを検討するため、100倍希釈した抽出物をモデル実験植物シロイヌナズナに噴霧処理後、継時的に防御応答遺伝子の発現を解析した。その結果、本資材が、サリチル酸経路およびジャスモン酸/エチレン経路の複数の経路を活性化することが示唆された。シロイヌナズナはアブラナ科植物であり、シロイヌナズナに感染する病原菌として、アブラナ科野菜類炭疽病菌およびアブラナ科黒斑細菌病菌が知られている。そこで、シロイヌナズナに抽出物処理2日後に両病原菌を接種し、その感染量を定量した結果、抽出物処理により感染が抑制されることが明らかとなった。さらに、アブラナ科作物のハクサイ幼苗について、同様の処理を行ったところ、炭疽病菌に対する感染抑制効果も認められた。また、新たなバイオスティミュラント候補として、ショウガの地上部を見いだした。ショウガは食用として用いられるだけではなく、世界中で香料や薬用としても利用されており、健康増進には欠かせない作物である。このように、地下部は利活用されているが、地上部は産業利用されていない。そこで、岡山県で栽培されるショウガ地上部から有効成分の抽出を試みた。その結果、作物病害の感染を抑制する効果が認められた。ショウガの地上部を新たな農資源として活用するため、ショウガの地上部から有効成分の抽出を試みる。ショウガの地上部は非可食部分であり、産業利用されていない。予備的な実験により、ショウガ地上部の抽出物は作物病害の感染を抑制することを発見した。H30年度は、ショウガ地上部の有効成分の抽出法を検討し、私たちが有しているバイオアッセイ系により、病害抑制効果を検証する。その結果、バイオスティミュラントとして利用可能となれば、新たなバイオサイクルの確立が期待できる。私たちが有するバイオアッセイ系では、ナス科(タバコ、トマト)およびアブラナ科作物(ハクサイなど)に資材を処理し、ウイルス(トマトモザイクウイルスなど)、糸状菌(炭疽病菌など)、細菌(黒斑細菌病菌など)を接種し、その防除効果の定量化が可能である。エノキ抽出物については、炭疽病および黒斑細菌病に対する病害抑制効果が認められたことより、今年度は、植物ウイルスに対する抑制効果を検討する。また、ショウガ地上部についても病害抑制効果を検証し、バイオスティミュラントとして活用できるかどうかを検討する。2月に3週間の入院と、その後に長期間のリハビリを要したため、予定していた新規バイオスティミュラント候補の新たな選抜を次年度へ計画変更することとした。
飼料イネによる資源循環型水環境修復システムの構築に関する研究

室内実験では、主に浸透流れ方式と表面流れ方式による窒素の除去能力とバイオマス生産について比較していた。その結果:窒素除去について、模擬河川水と畜産排水系の浸透流れ方式が表面流より窒素除去率が高かった。イネを植生したほうが植生なしの系より窒素除去率が高くなった。バイオマスについて、表面流よりも浸透流のバイオマス生産量が大きくなり、部位別の重量では浸透流の方が根の重量が大きくなった。バイオマス生産量は畜産排水系の浸透流が最も高くなり、刈り取って飼料として利用できる地上部のバイオマスは3.0kg/m^2であった。吸収した窒素は浸透流系においては80%以上、表面流の系においては90%以上地上部に含まれるため、刈り取って飼料として回収・利用することができる。また、飼料イネを植栽した黒ボク土へ女性ホルモンを含む畜産廃液を流入させた結果、流入水のEstrone(E1)が10μg/L、17β-Estradiol(E2)が6.4μg/Lであったのに対し、各浸透流流れ実験系の流出水には女性ホルモン濃度は2.0μg/L以下であり、それぞれ80%と69%を除去したことがわかった。現地実験において、飼料イネを植えた汚濁した河川水の浄化施設では、窒素除去は主に脱窒反応と飼料イネの吸収によるものことがわかった。植栽期間中の平均窒素除去速度は175mg/m^2・dになる。また、窒素挙動を調べた結果より、浸透ない表面流れ方式では、飼料イネに吸収された窒素は河川水由来のものほか、一部は土に含まれる窒素であることがわかった。さらに、平均飼料イネバイオマス生産量は2.4kg/m^2になり、窒素含有量は34g/m^2になる。このようにして、飼料イネの栽培による水質浄化は水環境中の窒素が飼料イネを通じて、家畜に利用することで、農村地域の物質循環を改善できるようになると考えられる。自然光の温室に設置した小型ライシメータ(黒ボク土)に飼料イネのクサホナミを植栽し、模擬汚濁河川水や畜産排水処理水を自動給水システムにより一定量流入させた。流入方式としては、通常の水田を想定した表面流れ方式と暗渠設備のある水田を想定した表面湛水状態での鉛直浸透流れ方式を設定した。流出水ならびに間隙水中の栄養塩およびエストラジオールなど内分泌撹乱物質をモニタリングすることにより、これら物質の除去効果と挙動を解明した。さらに、各成長段階におけるバイオマスの測定を行うとともに、刈り取り時における植物体については、地上茎、葉、籾中の栄養塩濃度を測定した。まず、浸透流入方式と表面流入方式の比較について窒素に関する調査結果をまとめる。窒素除去率については、表面流より浸透流の窒素除去率が高く、模擬河川水流入系の浸透流れ方式が最も窒素除去率が高かった。浸透流の系ではイネ有無の差が表面流系よりも明確に現れた。河川水を流入した系では表面流よりも浸透流の除去率がイネのある系では5.1倍、ない系では9.2倍高くなった。また畜産排水処理水を流入した系ではイネのある系では4.0倍、ない系では5.3倍高くなった。

以上の成果を窒素収支の観点から整理すると、各流入水とも、浸透流においては、イネがある系とない系での流出窒素の差は飼料イネ植物体による窒素の吸収量の差でほぼ説明できることが示唆された。浸透流ではイネのない系でも硝化・脱窒が起こりやすく元々窒素除去率が畜産排水系で60%、河川水系では79%と高いが、表面流ではイネのない系の除去率は畜産排水系で10%から河川水系では16%程度とかなり低いために、イネの植栽による硝化・脱窒反応の影響が大きく現れたと考えられる。室内実験では、主に浸透流れ方式と表面流れ方式による窒素の除去能力とバイオマス生産について比較していた。その結果:窒素除去について、模擬河川水と畜産排水系の浸透流れ方式が表面流より窒素除去率が高かった。イネを植生したほうが植生なしの系より窒素除去率が高くなった。バイオマスについて、表面流よりも浸透流のバイオマス生産量が大きくなり、部位別の重量では浸透流の方が根の重量が大きくなった。バイオマス生産量は畜産排水系の浸透流が最も高くなり、刈り取って飼料として利用できる地上部のバイオマスは3.0kg/m^2であった。吸収した窒素は浸透流系においては80%以上、表面流の系においては90%以上地上部に含まれるため、刈り取って飼料として回収・利用することができる。また、飼料イネを植栽した黒ボク土へ女性ホルモンを含む畜産廃液を流入させた結果、流入水のEstrone(E1)が10μg/L、17β-Estradiol(E2)が6.4μg/Lであったのに対し、各浸透流流れ実験系の流出水には女性ホルモン濃度は2.0μg/L以下であり、それぞれ80%と69%を除去したことがわかった。現地実験において、飼料イネを植えた汚濁した河川水の浄化施設では、窒素除去は主に脱窒反応と飼料イネの吸収によるものことがわかった。植栽期間中の平均窒素除去速度は175mg/m^2・dになる。また、窒素挙動を調べた結果より、浸透ない表面流れ方式では、飼料イネに吸収された窒素は河川水由来のものほか、一部は土に含まれる窒素であることがわかった。さらに、平均飼料イネバイオマス生産量は2.4kg/m^2になり、窒素含有量は34g/m^2になる。このようにして、飼料イネの栽培による水質浄化は水環境中の窒素が飼料イネを通じて、家畜に利用することで、農村地域の物質循環を改善できるようになると考えられる。
運動処方による高齢者の筋収縮力と運動単位の変容

高齢者の健康・体力は日常生活での活動能力と作業能によって定義される。この生活のなかにおいて、運動処方は健康・体力の保持・増進に役立ち、その位置づけは大きい。この運動処方のやり方によって高齢者の筋収縮力や運動単位の変容などのトレーナビリリティに影響することがわかった。高齢者の筋力や抗疲労性の全身持久力が次のような計測値で証明された。すなわち筋の反射能力と反応・筋パワー、表面筋電図、誘発筋電図(H波とM波)、筋持久力、下肢の平衡能力と調節能、そして運動中のストレスなどの計測値である。本研究の方法は高齢者の各身体部位から一般の筋電図の誘発筋電図を記録することであり、彼らの筋収縮力と運動単位の変容を見出し、若干の萎縮と脱神経支配が運動諸器管において観察された。さらに、高齢者の筋組織において緩るく収縮し、酸化能力の高い筋線維が主流を占め、下腿三頭筋群や大腿四頭筋群において顕著であり、姿勢保持筋群には変容はなかった。高齢者の運動中の運動単位の動員状況は遅くて、低い周波数の単位が主流を占め、速い単位はみられなかった。運動神経の筋への支配比は青年や壮年者と同じであった。運動処方は運動強度(負荷量)運動頻度、運動種目、運動時間で決定されるが、高齢者の場合、40%V0_2maxの強度を毎日、エクササイズ・ウォーキングを20分間程度実施することが最大の効果を示すと思われる。新しく筋線維の構築やタイプIからタイプIIへの移行は考えられず、タイプIA線維の保持を目的とした運動処方が望ましい。高齢者の日常生活行動(ADL)が第三者からの介助なくして実施できるような健康・体力の維持が必要である。体力テストも生活力を中心にチェックできる内容のバッテリ-・テストが必要である。高齢者として65歳以上の被験者(H群)7人、コントロール群として青壮年者(Y群)を5人(平均年齢32歳)合計12人、筋収縮力や運動単位の参加称相を誘発筋電図や筋張力から観察した。その結果以下のことが得られた。1、安静時の誘発筋電図M波と筋張力の称相から、高齢者群(H群)はコントロール群(Y群)と比較して、同一刺激強度によって筋収縮力が約2/3低下し、筋張力は4/5に減少していた。そしてM波スペクトルにおいても平均パワー周波数(MPF)はH群は平均48Hzであったか、Y群は平均72Hzであった。H群は安静時から筋疲労状態が起こっていたようで、廃用状筋委縮に類似していると考えられた。2、10Hzや20Hzの低頻度電気刺激によるM波とM波スペクトル波形について比較すると、H群は平均7分間で筋疲労状態が誘発し、MPFが平均35Hzの徐波化傾向を示した。他方Y群は1015分の長時間刺激を加えても、筋疲労と徐波化傾向はみられなかった。3、30Hzの中頻度電気刺激によると両群ともに約34分間で筋疲労と余波化傾向が起こり、その後の回復過程において、H群は約2分で安静値に戻ったが、Y群は約30秒で回復した。こうした一時的な筋疲労と回復時間によって筋収縮力が評価された。4、40Hzと50Hzの高頻度電気刺激によると、両群ともに約1分以内で筋疲労が発生し、M波スペクトルの余徐化(MPFが約30Hz)が観察された。以上のことから高齢者の運動処方は長時間(約15分以上)、毎日、10Hz30Hz頻度の運動内容と種目が推奨される。

具体的には日常生活の中にエクササイズ・ウォーキングや水中歩行を毎日行うことが薦められる。現在高齢者5名について上記種目の運動処方を実施中で、2ヶ月後には、その運動処方効果が判明する予定である。高齢の疾患者45名についての計測は現在集計中であるが、電気刺激法による痛みについては、再検討しなければならない状況である。高齢者の筋を随意収縮した場合と外部から前頸骨筋を電気刺激して誘発筋電図を記録した場合は、異なった運動単位の動員様相とスペクトル波形が求められる。即ち中枢神経系の機能(随意収縮)と末梢系の筋組織機能(反射性収縮)に対応して異なった筋収縮力や筋収縮振幅レベルの発揮がみられる。さらに神経機能の差によって異なった筋放電頻度(周波数)パターンがみられる。高齢者は低レベルの随意収縮を示し、若年者とは異なった運動単位の動員パターンを示した。しかし反射機能の変容は顕著ではなく、刺激された運動神経に従属している筋線肬の変容も顕著ではなかった。随意収縮は40%、60%、80%MVCの3段階、電気刺激は40%、60%、80%のSupramax振幅の3段階による6種類の筋収縮をおこない、両者の筋放電スペクトルを比較した。高齢者は前者の場合、極度に低下し、筋収縮力は約3倍、放電スペクトルのMPFは約1/2に低下し、加齢と筋萎縮の影響がみられた。こうした低下は筋の組織タイプ構成比の変化と運動神経支配比の差によるところが大きく、さらに運動単位へ動態差に依存するところが大と考えられた。高齢ネズミに注射針による筋撹傷モデルを作成し、筋の部分的変体経過をたどる細胞死および部分的アポトーシスの機構を実験した。高齢ネズミほど多角細胞としての筋組織の再生は遅延し、新たなる膜形成の再生過程の可能性は少なかった。撹傷12日後(若年ネズミは8日後)にはミオチューブが新たに形成され、その膜をトリガーとして撹傷部位の分化再生が可能となった。これは筋肥大の一つの分化形成に類似した筋発達様相と考えられた。
ｐ５３誘導性ホスファターゼＰＰＭ１Ｄによる精子形成過程Ｍ期調節機構の解明

造精機能障害は男性不妊の原因の1つであり、そのメカニズムの解明や治療法の開発が強く望まれている。精子形成過程では、細胞分裂(M期)の調節が極めて重要な機構である。脱リン酸化酵素PPM1Dのノックアウトマウスは精巣形成に異常が見られることが報告されている。PPM1DはスプライシングバリアントPPM1D605およびPPM1D430が存在し、PPM1D430は精巣特異的に発現する。そこで本研究では、「PPM1D605およびPPM1D430のタンパク質レベル調節および細胞周期に及ぼす詳細な分子制御機構の解明」を目的として、PPM1Dのタンパク質量の変化がM期を制御するメカニズムを明らかにする。さらに、精子形成過程におけるPPM1D430によるM期調節機構を解析し、PPM1Dの細胞周期における機能および精巣形成機構の解明」を目指す。本年度は、PPM1D605およびPPM1D430に特有なC末端領域の違いによるPPM1Dのタンパク質量や特異的な機能を同定するため、テトラサイクリン誘導shRNA発現システムの構築を目指した。まず、PPM1D430のみを特異的にノックダウンできるコンストラクトおよび2つのバリアントを共にノックダウンできるコンストラクトを作製した。つづいて、それらをそれぞれ細胞内に導入し薬剤耐性細胞を選択し、安定細胞株を作製した。また、EGFP-PPM1D605、EGFP-PPM1D430、EGFP-PPM1D(1-420)を細胞内で発現させると、C末端の違いにより局在変化が観察された。さらに、それらのタンパク質はPPM1D605と比較してタンパク質の安定性が高いことも示唆された。これらの結果は、C末端が異なるPPM1D605およびPPM1D430のタンパク質レベル調節および細胞周期に及ぼす詳細な分子制御機構の解明のために重要な発見であると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。精子形成過程では、細胞分裂期(M期)の調節が極めて重要な機構である。p53誘導性ホスファターゼPPM1Dのノックアウトマウスは精巣形成に異常が見られ、不妊となることが報告されている。また、PPM1DはスプライシングバリアントPPM1D605およびPPM1D430が存在し、当研究室で見出したPPM1D430は精巣に特異的に発現する。本研究では、「PPM1D605およびPPM1D430のタンパク質レベル調節および細胞周期に及ぼす詳細な分子制御機構の解明」を目的として、PPM1Dのタンパク質量の変化がM期を制御するメカニズムを明らかにする。さらに、精子形成過程におけるPPM1D430によるM期調節機構を解析し、「PPM1Dの細胞周期における機能および精巣形成機構の解明」を目指す。本年度は、UVまたはアドリアマイシン刺激応答時のPPM1D605およびPPM1D430の量変化をestern Blottingにより解析した。その結果、刺激の量や時間に応じて、PPM1D430由来の分解産物の量が顕著に増加すること見出した。また、PPM1D605およびPPM1D430に特有なC末端領域の違いによるPPM1Dのタンパク質量や特異的な機能を同定するため、テトラサイクリン誘導shRNA発現システムの構築を目指した。まず、sh-PPM1D605、sh-PPM1D430、PPM1D605およびPPM1D430に共通な触媒活性ドメインsh-PPM1D (1-420)のコンストラクトの作製を実施した。以上、本年度は、「PPM1Dスプライシングバリアントの刺激に対するタンパク質レベルの違い」および「バリアント間の細胞応答の違いを明らかにするためのshRNA系コンストラクトの作製」を実施した。

また、EGFP-PPM1D605、EGFP-PPM1D430、EGFP-PPM1D(1-420)を細胞内で発現させると、C末端の違いにより局在変化が観察された。さらに、それらのタンパク質はPPM1D605と比較してタンパク質の安定性が高いことも示唆された。これらの結果は、C末端が異なるPPM1D605およびPPM1D430のタンパク質レベル調節および細胞周期に及ぼす詳細な分子制御機構の解明のために重要な発見であると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。PPM1Dスプライシングバリアント間のタンパク質レベル変化を見出した。また、バリアント間の細胞応答の違いを明らかにするためのshRNA系コンストラクトの作製を行い、安定細胞株の作製に取り組んでいる。これらは、PPMID605およびPPM1D430のタンパク質レベル調節および細胞周期に及ぼす詳細な分子制御機構の解明のために重要な発見であると考えられる。作製したsh-PPM1Dのコンストラクトを乳癌由来細胞株に導入し、Western Blotting・細胞免疫染色法により解析することで、各細胞周期におけるPPM1Dの影響や下流タンパク質や細胞周期因子に与える影響、および局在を明らかにする。さらに、精子形成におけるPPMIDの機能を解明するため、精巣由来の幹細胞系NCCIT細胞に、作製したsh-PPM1Dのコンストラクトを導入する。現在までに、NCCIT細胞へのplasmid導入は非常に困難であることが明らかとなっているため、来年度はNCCIT細胞へのplasmid導入効率の最適化を目指す。
フラクタル次元を用いた音環境の複雑性の評価

フラクタル次元を変化させて音の複雑さと音色の関係を調べた聴覚心理実験の結果から、フフクタル次元が高くなるほど「複雑さを増し」そして暗色の特徴が少なくなる」とい2傾向を示し、フラクタル次元は聴覚心理の重要なパラメータであることがわかった。生活環境に依在する騒音のフラクタル次元は1.4以下の音がほとんどであり、フラクタル性を有する音波が多いことが分る。生活している音環境の保全には騒音レベルの評価と同時に、騒音の音質も加味した環境基準が必要である。今期の研究成果は「自己相似性を用いた交通騒音圧縮に関する研究と地域環境の音の構造化の評価法」と「音波到来方向の同定法」にある。圧縮・構造化に関する研究は過去3年の成果をまとめ、騒音制御学会の国際会議であるInterNoise2001で報告した。音波到来方向の同定法は新しい成果であるが、音環境を調査する中で、地域の暗騒音を形成している音源が同定でき場合が多いことに気がつく。また、気になる音についての聞き取り調査の中では、常に存在している音を指摘する人が多いが、その発生位置があいまいであることも多い。騒音源の発生箇所を探査することの重要性を知った。マイクロホンアレーを製作し、MUSIC法を用いた音波到来方向の同定を行うことにした。プログフムの製作、シミュレーション実験を行い、信号対雑音比(SNR)が-10dBの低SNRの環境状態0.5度以内で音源位置を推定できることを確かめた。交通騒音のように移動音源の同定問題についても行ったが、時速65km/hで移動する音源の角度推定も5度以内で推定可能である。伝送系が常に変化している場合には、音波の発生機構は複雑になる。これらの手法を用いることにより、地域の音環境を形成している音源が明白になり、環境保全に対して寄与できると考えられる。低域周波数特性のラウドネス曲線に着目したA特性の重みを付加した回路を含む騒音計を用いて騒音レベルを測定し、音環境の環境保全をモニターしている。音環境の騒音評価値としては、騒音レベルの時系列信号の統計的な処理過程として累積度数を求め、その後、中央値と90%レンジを算出し、それらをその地点の環境騒音レベルとしているが、平成11年中には、騒音量としてエレルギーに着目した等価騒音レベルに基づく評価値が環境基準に採用される事になっている。騒音時系列レベルデータは騒音計で測定するので、上記のごとく、測定値には人間の聴覚特性が加味され、騒音が有する物理量を直接的に表現していないが、環境基準値の改訂後の評価値である等価騒音レベルは騒音レベル量を重要視した観点で音環境保全の評価する従来の行政が行なっていた方法であり、その中には音質を考慮された項目は無い。しかし、人間は騒音レベルが低くても、非常に不快感を感じる音が環境に多く存在している事は周知である。音環境保全としての騒音問題には、騒音レベルのみでなく、音色を加味した評価値が必要である。時系列信号の構造にも注意を図る処理も必要であり、ここでは、音圧波形の自己相似性や複雑性を表わすフラクタル次元に着目した測定系を提案している。その次元と音質の関係を知るために、フラクタル次元を任意に可変できる音源が必要であり、「非線型微分方程式を用いた音源」と「ワイエルシュトラス関数を用いた音源」の制作を行った。本年度は後者の音源を用いた研究を中心に行い、聴覚試験の中にファジィ推論法を導入した測定法を提案し、ピッチ変動と聴感との関係について実験した。

また、フラクタル信号を制作する際、「フラクタル補間」「フラクタル予測」「離散反復関数系」が環境音の時系列信号を表す特徴的な要素になり得るかを音色の関係を調べる中で検討する必要がある。フラクラル次元を変化させて音の複雑さと音色の関係を調べた聴覚心理実験の結果から、フラクタル次元が高くなるほど「複雑さを増し」そして「音色の特徴が少なくなる」という傾向を示し、フラクタル次元は聴覚心理の重要なパラメータである事がわかった。生活環境に存在する騒音のフラクタル次元は1.5以下の音がほとんどであり、フラクタル性を有する音波が多い事が分る。生活している音環境の保全には騒音レベルの評価と同時に、騒音の音質も加味した環境基準が必要である。急峻に変化する音波や断続的に変化する信号を発生する場合には、Weierstrass関数や非整数微分方程式を用いた音波生成法は適していない。不連続性な信号部分が発生しないように常にフラクタル次元に対応した滑らかなに変動できる生成法が必要である。線形予測法に代表されるように過去のデータに重み付けを行う事により、音波生成が可能なモデル化ができる場合には、そのモデルにしたがって音波を作成できるが、移動音源が存在している交通騒音のように伝送系が常に変化している場合には、音波の発生機構は複雑になり、音波生成や時系列信号の補間も必要である。その生成系には、適応処理技術を導入したり、あるいは最新の観測信号系列が過去の時系列中に存在しているか場合には、一次元波形を多次元ベクトル信号に再構築し、時系列を予測するタケンス法を用いる事が可能である。また、環境音の自己相似性を表わすフラクタル次元に大きな変動がない場合には、反復関数系によるフラクタル補間法ではアフィン変換を用いて、音場で発生した音波のフラクタル次元に対応した信号を発生可能である。これらの手法を用いた結果、信号系列を組み合わせる方法で生じる波形間の不自然さを発生しない環境音を模擬できるフラクタル信号生成する事ができた。観測地域の音環境のアセスメントと環境保全を改善するために、自己相似性に着目した環境音の複雑性の評価法と聴覚心理に基づいた測定系を提案している。また、波形が有している複雑性として、情報量やフタクタル次元に着目しているが、本年度は後者の評価基準に基づく複雑性を考え、ハウスドルフ空間上の計算から次元数を算出した。その結果とアフイン変換を用いて環境音の構造化を調べた。自動車騒音による環境音のフラクタル次元は1.3以下になる事が多く、環境音の音圧波形はフラクタル次元から判断して、フラクタル信号と考えることができる。離散反復関数を用いた処理で、環境音の時系列信号を表す特徴的な要素を表現する事ができるかを検討した。また、地域の環境音の複雑性を決定する要因や音環境を形成している音源は何かを把握したりあるいは推定し、その地域の音環境の複雑性を低くする事は重要であり、その為の検討を行い、さらに音環境を快適にするための騒音制御を実施するには、騒音源の発生場所を認識する必要がある。騒音源からの音の到来方向を超分解能で推定する方法としてサブスペース法を用いたMUSIC法を処理システムに導入し、リニアアレーマイクロホンを用いた音源位置推定の検討と実験を行った。精度はアレーを構成しているマイクロホンの数に依存するが、8個のマイクロホンを用いて構成したマイクロホンアレーでは、推定角は2度以内の範囲で音源位置同定が可能であった。
放射線照射により生じるガスの氷中への保持を指標とした照射冷凍食品の検知

市販の冷凍ムキエビ、冷凍タラ、冷凍カキ(約50g)を通気性の良いビニール袋に入れ、細かく砕いた氷と食塩と共に発泡スチロール製の容器に入れ、-20°C以下に保ちながら^<60>Coガンマ線を線量を変えて照射した。照射後、冷凍庫内で-20°Cの条件下で貯蔵する。一定期間保存した試料から5g冷凍包丁(南蛮船SHC、堺)により凍ったまま切り出し、水10mlとともにガスサンプリング用バイアル(容量30ml)に入れ、電子レンジ(三菱RR-609)により加熱解凍し、ヘッドスペースガスをガスクロマトグラフィーにより分析した。種々の条件を検討した結果、冷凍エビ、冷凍タラの場合は60°Cに、冷凍カキの場合は20°Cに加熱し、加熱後ボルテックスミキサ-でバイアルを10秒かくはんして試料と水とを混ぜ合わせることにより、精度良くガス分析ができることがわかった。照射試料からはH_2ガスとCOガスが検出されたが、非照射の場合、56日間保存した冷凍タラから0.018mul/gのCOガスが検出されただけで、それ以外の試料からはこれらのガスは検出されなかった。照射試料に保持されたCOガス量は肉類に比べるとばらつきが大きくなる傾向がみられたが、線量に依存して増加する傾向がみられ、1kGy以上の放射線照射では照射後少なくとも2カ月程度の検知と線量の推定が可能であった。H_2ガスは冷凍肉類に比べて長く保持されており、照射後2週間程度はH_2ガスを指標として1kGy以上の放射線照射の検知が可能であり5kGy以上の線量に限れば照射後2カ月においても検知が可能であった。
新規Ｇタンパク質共役受容体リガンド探索システムの開発とその応用

Gタンパク質共役型受容体(G protein-coupled receptor, GPCR)は,創薬研究における最も重要な標的であり,新薬候補となるリガンドの探索が精力的に行われている.しかし,これまで行われてきた「化合物ライブラリーの中からリガンドをスクリーニングする」アプローチには様々な問題点が存在し,リガンド探索が立ち行かなくなってきている.そこで,この現状を打破する新たな方法論として「エマルジョンを利用したGPCR作動性ペプチドリガンド創出システム」を考案した.本研究を通じて,このシステムの要素技術の確立に成功した.(1)エマルジョン内でのヒトGPCRに対するリガンド合成・リガンドアッセイ前年度に確立したWater-in-oil(W/O)エマルジョン内でのリガンド合成・リガンドアッセイ系が,ヒトのGPCRに対しても適用可能であるかどうかの検討を行った.マイクロ流体デバイスを用いて,ソマトスタチンをコードするDNAを提示した磁気ビーズ,ヒトソマトスタチン受容体サブタイプ2(SSTR2)を発現する出芽酵母,再構成型タンパク質合成系をW/Oエマルジョン内に封入したところ,蛍光を発する酵母が観察された.これに対し,全く異なる配列のペプチドをコードするDNAを提示した磁気ビーズやDNAを提示していない磁気ビーズを封入した際は,蛍光性の酵母は観察さなかった.またヒトソマトスタチン受容体サブタイプ5(SSTR5)を発現する出芽酵母を用いても,同様の結果が得られた.以上より,W/Oエマルジョン内でのリガンド合成・リガンドアッセイ系はヒトのGPCRにも適用可能であることが確認された.(2)ソマトスタチン変異DNAライブラリーの作製Overlap-extension PCR法により,ソマトスタチンの生理活性に重要であるとされている残基をランダム化した変異DNAライブラリーを作製した.次年度に,このライブラリーの中からソマトスタチン様ペプチドをコードするDNAの取得を試みる.(3)蛍光性の酵母を含むエマルジョンの分離・回収法の開発マイクロ流体デバイス上で,W/OエマルジョンからWater-in-oil-in-water(W/O/W)エマルジョンを生成させ,その内部の蛍光を蛍光顕微鏡にて高感度に検出し,温度感受性ポリマーのゾル-ゲル相転移を利用して蛍光性のW/O/Wエマルジョンを分離・回収することに成功した.これにより,蛍光性の酵母を含むエマルジョンの分離・回収の自動化が可能となった.Gタンパク質共役型受容体(G protein-coupled receptor, GPCR)は,創薬研究における最も重要な標的であり,新薬候補となるリガンドの探索が精力的に行われている.しかし,これまで行われてきた「化合物ライブラリーの中からリガンドをスクリーニングする」アプローチには様々な問題点が存在し,リガンド探索が立ち行かなくなってきている.そこで,この現状を打破する新たな方法論として「エマルジョンを利用したGPCR作動性ペプチドリガンド創出システム」を考案した.本研究を通じて,このシステムの要素技術の確立に成功した.(1)エマルジョン内でのリガンド合成・リガンドアッセイ法の確立十字状の流路を持つマイクロ流体デバイスを用い,非常に均一な粒径を有するwater-in-oil(W/O)エマルジョンの作製に成功した.またオイル・界面活性剤溶液の組成を検討し,長時間のインキュベーションを行なっても粒径がほとんど変動しないW/Oエマルジョンの作出に成功した.続いて,出芽酵母に内在性のGタンパク質共役受容体(GPCR)であるSte2とそのリガンドα-factorをモデル系にし,W/Oエマルジョン内でのリガンド合成およびリガンドアッセイの条件検討を行った.α-factorをコードするDNA,α-factor刺激によりGFPを発現する出芽酵母,再構成型無細胞タンパク質合成系に加え,グルコースをW/Oエマルジョン内に封入したところ,蛍光を発する酵母が観察された.これに対し,全く異なる配列のペプチドをコードするDNAを封入した際は,蛍光性の酵母は観察さなかった.以上より,W/Oエマルジョン内でペプチドリガンドの合成と同時にリガンドアッセイが行えることが実証された.(2)蛍光性エマルジョンのスクリーニング法の確立当初計画していた,マイクロ流体デバイス上で蛍光性エマルジョンを赤外レーザーの光斥力により分離・回収することは技術的に困難であった.そこで計画を変更し,微少量の溶液を吸引・吐出できるマイクロマニュピュレータにガラス製のキャピラリーを装着し,マニュアルで蛍光性のエマルジョンを回収する方法を確立した.この方法で同一種類のDNAを多数結合させた磁気ビーズを封入したエマルジョンを回収し,PCRにより内封されたDNAを増幅,クローニング,塩基配列の決定が行えることを実証した.本研究では,GPCRを作動するペプチドリンガンドを効率よく創出するシステムを構築し,それを実践することを目指した.これまでに,「マイクロ流体デバイスを用いたWater-in-oil(W/O)エマルジョンの作製」,「エマルジョン内でのリガンド合成・リガンドアッセイ」,「蛍光性の酵母を内包するエマルジョンの分離・回収」,「エマルジョン内のDNAの回収」といった,ペプチドリガンド創出システムの要素技術の確立に努めてきた.26年度は,以下の二項目について研究を実施した.(1)エマルジョン内でのヒトGPCRに対するリガンド合成・リガンドアッセイ26年度初頭から,エマルジョン内でのGPCRに対するリガンド合成・リガンドアッセイが安定的に行えないという問題に直面した.様々な検討を重ねた結果,使用していた再構成型タンパク質合成系にその原因があることを見出した.これまでと異なるメーカーの再構

成型タンパク質合成系を用いることで,エマルジョン内でのGPCRに対するリガンド合成・リガンドアッセイが再現性よく行えるようになった.(2)蛍光性の酵母を内包するエマルジョンの分離・回収法の開発蛍光性の酵母を内包するW/Oエマルジョンの分離・回収を自動化すべく,オンチップ・バイオテクノロジーズ社のOn-chip Sortの使用を検討した.その結果,95%程度の効率・純度で蛍光性の酵母を内包するW/Oエマルジョンを分離・回収することに成功した.今後はこの分離・回収法と,24年度に確立したマイクロマニピュレーターを用いた回収法を併用していきたい.本研究を通じて,GPCRを作動させるペプチドリンガンドを効率的に創出するための要素技術の確立に成功した.これらの技術を集積することで,疾患に関連するGPCRを作動させるペプチドリガンドの取得が可能になると考えている.生物物理学エマルジョン内でのリガンド合成・リガンドアッセイ系がヒトのGPCRにも有効であることが確認できた.また,蛍光性エマルジョンの分離・回収の自動化に成功した.前年度の成果と合わせ,ヒトGPCRに対するリガンド探索の基盤が整った.当初の計画通り,エマルジョン内でリガンド合成と同時にリガンドアッセイを実現することに成功した.一方蛍光性の酵母を含むエマルジョンの分離・回収は,当初の計画通りには行えないことが分かり,マイクロマニュピュレータを用いて回収する方法を確立した.ソマトスタチン変異ライブラリーを用い,SSTR2およびSSTR5を作動させるペプチドリガンドを内包するエマルジョンを回収,それをコードするDNAの配列を確認し,リガンドの同定を行う.また,ヒトニューロテンシン受容体タイプ1(NTSR1)を作動させるペプチドリガンドの取得を目指す.ランダム配列を有するライブラリーの中からSte2に作用するペプチドリガンド(α-factor)を内包するエマルジョンを回収,それをコードするDNAの配列を確認し,リガンドの同定を行う.また現在,蛍光性の酵母を含むエマルジョンの分離・回収を自動化すべく,温度感受性ゲルを用い,マイクロ流体デバイス上でエマルジョンを分離・回収システムの構築を進めている.これらの要素技術を組み合わせ,疾患治療の標的となるヒトGPCRに作用するペプチドリガンドの取得を目指に対するペプチドリガンドの探索を行う.該当なし.
未利用資源の医療代替食品への創造的機能変換

1、アントシアニン系色素によるグルコース吸収阻害作用糖尿病予防を目的として、アントシアニンの腸管でのグルコース吸収抑制(α-グルコシダーゼ;AGH阻害)効果を明らかにした。その結果、アシル化アントシアニンはAGH(マルターゼ)に対して極めて高い阻害活性を有していることが判明した。さらに、SD系ラットに対するYGM粗抽出物の単回投与試験を実施した結果、明らかなBGLの抑制効果が認められ、その効果は60分後まで持続した。また、YGMは腸管膜におけるグルコースの能動輸送を阻害するものではないことが判明し、YGMによる血糖上昇抑制効果の発現はマルターゼ阻害によるグルコース生成の抑制に基づいていることが明らかとなった。2、小麦胚芽由来の降圧ペプチドの生体内での作用機作小麦胚芽蛋白質から新たに同定した主要ACE阻害ペプチドIle-Val-Tyr(IVY)に関する知見を明らかにした。すなわち、胚芽分解物、主要ACE阻害ペプチドであるIVYともに、ddyマウスに対して急性毒性作用は認められないこと、またSHRに対する単回投与試験において有意でかつ長期持続的な血圧低下作用を示すことを明らかにした。本分解物の機能特性として、消化管プロテアーゼに対する耐性があること、またIVYはVYの産生によって24時間後においても降圧物質が存在する可能性があること、血管平滑筋細胞の増殖を有意に抑制する作用を有していることが判明し、新たな機能性食品成分としての展開が示唆された。3、ソバの降圧機能性評価ソバ摂取後の消化過程を想定して作製した最終消化物(IC50=0.065 mg-protein/ml)中には11種類(Phe-Tyr, Val-Lys, Tyr-Val, Leu-Phe, Gln-Lys-Lys, Tyr-Gln-Lys, Phe-Tyr-Leu)のACE阻害ペプチド(内7種類はこれまでに報告例のない新規ペプチド)を単離・同定し、またSHRの血圧を有意に抑制するin vivo作用を有していることが判明した。ルチンの影響は認められなかった。従って、血圧調節に関してソバ摂取の有効性が明示され、その作用はソバ蛋白質の消化過程において新たに発現することが判明した。1、小麦胚芽由来の降圧ペプチドの生体内での作用機作小麦胚芽蛋白質から新たに同定した主要ACE阻害ペプチドlle-Val-Tyr(IVY)の吸収後の血中内での代謝挙動をラット及びヒト血しょうを用いて評価した。その結果、IVYは吸収後速やかにアミノペプチダーゼの作用により分解を受ける(半減期;1.7時間)が、新たにACE阻害物質VYが派生するため、長時間にわたる複次的降圧作用が期待されることが判明した。SHRに対する単回投与試験(5mgIVY/kg)の結果、19.2mmHgの降圧効果が認められた。本分解物のddyマウスに対する急性毒性は100mg/kg以上であった。2、ソバの降圧機能性評価ソバ摂取後の消化過程を想定して、各消化段階でのACE阻害性発現挙動を検討した。その結果、摂取前のホモジネートではACE阻害活性はほとんど認められなかった(0.4mg-protein/ml)のに対し、1.0wt%ペプシン処理(4時間)(0.033mg-protein/ml)、次いで1wt%トリプシン・キモトリプシン処理(4時間)(0.065mg-protein/ml)することによって顕著に活性が増大した。このことは、ソバ蛋白質由来のペプチド性ACE阻害物質が生体内消化過程で新たに生成することを示しており、ソバ摂取による血圧改善効果が大いに期待される。現在、最終消化物からACE阻害ペプチドの単離と同定を行っている。3、アントシアンニン系色素のグルコース吸収阻害作用糖尿病予防を目的として、アントシアンニンの新しい機能、すなわち腸管でのグルコース吸収抑制(α-グルコシダーゼ;AGH阻害)効果を検討し、宮崎野菜(ムラサキ甘藷)から抽出したアントシアニン色素に強いAGH阻害性(IC50;193μM)が認められた。なお、本色素抽出物のAGH阻害性(IC50;0.26mg/ml)は緑茶抽出物(IC50;0.22mg/ml)に匹敵するものであった。現在、アシル化部位と活性発現の関連性を検討中である。1、アントシアニン系色素によるグルコース吸収阻害作用糖尿病予防を目的として、アントシアニンの新たな機能、すなわち腸管でのグルコース吸収抑制(α-グルコシダーゼ;AGH阻害)効果を検討し、YGM-6(Pn3-O-(2-O-(6-O-(E)-Fer-β-D-glucopyranosyl)-6-O-(E)-Caf-β-D-glucopyranoside)-5-O-β-D-glucopyranoside,IC50;200μM)がAGH阻害活性物質であることが判明した。さらに、この活性発現に対するアグリコンの寄与は低く、フェノール酸による糖鎖のアシル化が必須であることを初めて明らかにした。現在これら成分のSD系ラットでのin vivoグルコース抑制作用について検討中である。2、小麦胚芽由来の降圧ペプチドの生体内での作用機作小麦胚芽蛋白質から新たに同定した主要ACE阻害ペプチドIle-Val-Tyr(IVY)に関する知見を細胞レベルで検討した。

すなわち、血中内での主要代謝物であると同定されたVYについて、まずヒト大動脈血管平滑筋細胞(VSMC、無血清SmGM培地;1×10^5cells/ml)に対するVY(10μM)刺激作用を検討した結果、明らかな細胞増殖抑制効果が認められた(Control×10^5;2.07-±0.08、VY×10^5;1.40-±0.04)。これは、VYさらにはIVYによる細胞内でのAng II生成阻害あるいはBK分解の亢進を示すものであった。2、ソバの降圧機能性評価1、アントシアニン系色素によるグルコース吸収阻害作用糖尿病予防を目的として、アントシアニンの腸管でのグルコース吸収抑制(α-グルコシダーゼ;AGH阻害)効果を明らかにした。その結果、アシル化アントシアニンはAGH(マルターゼ)に対して極めて高い阻害活性を有していることが判明した。さらに、SD系ラットに対するYGM粗抽出物の単回投与試験を実施した結果、明らかなBGLの抑制効果が認められ、その効果は60分後まで持続した。また、YGMは腸管膜におけるグルコースの能動輸送を阻害するものではないことが判明し、YGMによる血糖上昇抑制効果の発現はマルターゼ阻害によるグルコース生成の抑制に基づいていることが明らかとなった。2、小麦胚芽由来の降圧ペプチドの生体内での作用機作小麦胚芽蛋白質から新たに同定した主要ACE阻害ペプチドIle-Val-Tyr(IVY)に関する知見を明らかにした。すなわち、胚芽分解物、主要ACE阻害ペプチドであるIVYともに、ddyマウスに対して急性毒性作用は認められないこと、またSHRに対する単回投与試験において有意でかつ長期持続的な血圧低下作用を示すことを明らかにした。本分解物の機能特性として、消化管プロテアーゼに対する耐性があること、またIVYはVYの産生によって24時間後においても降圧物質が存在する可能性があること、血管平滑筋細胞の増殖を有意に抑制する作用を有していることが判明し、新たな機能性食品成分としての展開が示唆された。3、ソバの降圧機能性評価ソバ摂取後の消化過程を想定して作製した最終消化物(IC50=0.065 mg-protein/ml)中には11種類(Phe-Tyr, Val-Lys, Tyr-Val, Leu-Phe, Gln-Lys-Lys, Tyr-Gln-Lys, Phe-Tyr-Leu)のACE阻害ペプチド(内7種類はこれまでに報告例のない新規ペプチド)を単離・同定し、またSHRの血圧を有意に抑制するin vivo作用を有していることが判明した。ルチンの影響は認められなかった。従って、血圧調節に関してソバ摂取の有効性が明示され、その作用はソバ蛋白質の消化過程において新たに発現することが判明した。1、アントシアニン系色素によるグルコース吸収阻害作用糖尿病予防を目的として、アントシアニンの新たな機能、すなわち腸管でのグルコース吸収抑制(AGH阻害)効果をSD系ラットを用いて検討した。SD系ラットに対するYGM粗抽出物の単回投与試験を実施した結果、コントロール群と比較して明らかなBGLの抑制効果が認められ(BGL30min : Control(n=3);172±3.1mg/dl-plasma, YGM(n=4);144±5.1mg/dl-plasma)、その効果は60分後まで持続した。また、YGMは腸管膜におけるグルコースの能動輸送を阻害するものではないことが判明し、血糖上昇抑制効果の発現はマルターゼ阻害によるグルコース生成の抑制に基づいていることが明らかとなった。2、小麦胚芽由来の降圧ペプチドの生体内での作用機
培養動物細胞を用いた環境水の人体影響評価

正常機能を保持しているヒト肝臓由来細胞を用い,亜急性毒性相当期間までの負荷における環境水の人体毒性を総合的かつ簡便に評価する方法の確立を目的として,水道原水としても用いられている多摩川河川水を例として検討を行った.4-6時間単位で1週間採取を行った河川水サンプルを短期増殖試験で評価すると,その毒性は時間単位で大幅に変動することが初めて明らかとなった.これは,水道水質管理のためには,リアルタイムで毒性を検出する手法の確立の必要性を示唆している.長期間暴露においては,細胞死に至る前の細胞機能の微少な変化を捉えることにより,短期間で評価できることが示された.基準毒物との比較から決定された河川水の毒性は,ヒトが生涯にわたって健康障害を生じないレベルとして決定された各種基準値より1-2桁高いものであったことから,本研究の指標を用いて現状の上水処理プロセスの評価を実施する必要性が指摘された.正常機能を保持しているヒト肝臓由来細胞を用い,亜急性毒性相当期間までの負荷における環境水の人体毒性を総合的かつ簡便に評価する方法の確立を目的として,水道原水としても用いられている多摩川河川水を例として検討を行った.4-6時間単位で1週間採取を行った河川水サンプルを短期増殖試験で評価すると,その毒性は時間単位で大幅に変動することが初めて明らかとなった.これは,水道水質管理のためには,リアルタイムで毒性を検出する手法の確立の必要性を示唆している.長期間暴露においては,細胞死に至る前の細胞機能の微少な変化を捉えることにより,短期間で評価できることが示された.基準毒物との比較から決定された河川水の毒性は,ヒトが生涯にわたって健康障害を生じないレベルとして決定された各種基準値より1-2桁高いものであったことから,本研究の指標を用いて現状の上水処理プロセスの評価を実施する必要性が指摘された.
リターンマップによる集団ダイナミクスの解明

ゲームの流れやチームのリズムは,集団スポーツにおいて勝負の鍵となる重要な事象と考えられるが,その実体は定かではない.本研究では,こうした集団的挙動のダイナミクス(動的変化の規則性)を明らかにすることを目的とした.サッカーのゲームデータを用いて,攻守の切り替わりタイミングの時間間隔(ゲームのリズム)とパスのタイミングの時間間隔(チームのリズム)をリターンマップ分析した結果,ゲームとチームのリズムに共通するダイナミクスが確かめられた.様々な集団スポーツにおいて,ゲームの流れやチームのリズムという表現がなされるが,その実体は明らかではない.本研究の目的は,こうした多人数間のコミュニケーションによって成り立つ集団的挙動のダイナミクスをリターンマップと呼ばれる数理的手法を用いて,明らかにすることである.本年度は,ゲームデータの計測と集合変数の指標化を行った.まず,ゲームデータの計測に関しては,サッカーゲームを対象として,プレイヤーの動きが映りこむ位置にハイヴィジョンビデオカメラを設置してプレイヤーの動きを計測した.得られた画像は,2次元軌跡・行動分析システムを用いて解析した.特に,画像色度による自動追尾をスムーズに行うために,様々な画像処理方法について検討を進めた.また一方で,集合変数の指標化に関しては,既に取得済みのゲームデータを用いて,連続変数と離散変数の双方の側面から,ゲームの流れおよびチームのリズムに関する集合変数の検討を進めた.具体的に連続変数に関しては,チーム内のプレイヤーのコート上の拡散度を表す変数(チーム集散変数)や,チーム内の繋がりの程度をパスの出し易さにより評価した変数(チーム結合度)などを定義し,その指標化の類似性や相違性を検討した.また一方で離散変数に関しては,チーム内でパスを繋ぐ際のボール保持の時間間隔や,攻守の切り替わりの時間間隔など,ゲームイベントに関わる時間的な側面を評価する変数の指標化を行った.ゲームの流れやチームのリズムは,様々な集団スポーツにおいて勝負の鍵となる重要な事象であることが知られているが,その実体は定かではない.本研究の目的は,多人数間のコミュニケーションによって成り立つ集団的挙動のダイナミクスを,集団スポーツを通じて理解することである.ゲームとチームというスケールの異なる集団のダイナミクス(動的変化の規則性)を明らかにするために,サッカーゲーム映像の解析手法を検討し,ゲームイベントおよびプレイヤーの位置情報の取得を検討した.また同時に,ゲームやチームの集団的挙動を評価できる集合変数を検討した.最終年度では,得られたゲームデータの集合変数をリターンマップ分析に当てはめた結果,ゲームのリズム(攻守の切り替わりタイミングの時間間隔)とチームのリズム(プレイヤー間のパスのタイミングの時間間隔)の両方に関して,短い周期と長い周期を繰り返すパターンと次第に短くなるパターンの二種類の方法で,一定の周期に近づく傾向が確かめられた.また同時に,チームのリズムを生成するチーム内の協調行動を実現するための個の動きの仕組みを明らかにするために,三者間の協調行動をモデル化し,実験データと比較した結果,敵や仲間,空間という3つの事象からの見えない力によって個人のプレイヤーの動きが駆動されている可能性が示唆された.また,仲間の動きを察知するための練習道具の開発を行った.サッカーゲームとは,競合や協調という二種類の社会的な相互作用が多階層に渡って混在する複雑な集団現象のひとつであるが,本研究では,リターンマップ分析を通じて集団スケールを越えたリズム生成の共通性と,それを支える個の動きの仕組みに迫ることができたと考えられる.ゲームの流れやチームのリズムは,集団スポーツにおいて勝負の鍵となる重要な事象と考えられるが,その実体は定かではない.本研究では,こうした集団的挙動のダイナミクス(動的変化の規則性)を明らかにすることを目的とした.サッカーのゲームデータを用いて,攻守の切り替わりタイミングの時間間隔(ゲームのリズム)とパスのタイミングの時間間隔(チームのリズム)をリターンマップ分析した結果,ゲームとチームのリズムに共通するダイナミクスが確かめられた.ゲームデータの計測・解析においては,画像解析や数値解析に時間を要したものの,今後に繋がる手法を確立したといえる.また一方で,集合変数の指標化に関しては,当初の予定通りに連続変数と離散変数の検討を進めることができた.スポーツ心理学初年度に検討したゲームデータの計測・解析手法を用いて,より多くのゲームデータを作成する.さらに,これらのデータの集合変数をリターンマップ分析に適用することで,ゲームおよびチームのダイナミクスの検討を進める.当初の計画では,2次元軌跡・行動分析システムの購入を予定していたが,研究協力者と共同で使用できる環境が整ったため,システムの購入を見送った.その結果,次年度使用額が生じた.次年度は,リターンマップの適用と並行して,更に多くのゲームデータの計測・解析を進める予定であり,画像解析の補助のための人件費として使用する計画である.