hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
質感についての記憶構造とその感性効果

ノイズを付加することにより画像の鮮鋭度が物理的に大きくなることはないのに、見えがよりシャープになるという効果を発見した。この機構として、私たちが“記憶質感"をもっていること、そしてその記憶にあったノイズが付加されることによりそのもののテクスチャが見えてきたと感じるといった鮮鋭性の向上の機構を提案した。ぼかしのレベルを変えた対象物の写真にホワイトノイズおよび1/fノイズを付加したサンプルを用い、記憶質感に一致する順に順位をつけさせる実験と、鮮鋭性の高い順に順位をつけさせる実験を行い、これらの間に相関性が高いことからこの機構が正しいことを示した。◆1/fノイズとホワイトノイズのサンプルを同時に被験者に呈示し、被験者がどちらを選ぶかによって、被験者各人の記憶質感の再現によりふさわしいノイズ種類を調べた。先行研究で用いられた7点の対象物の写真に1/fノイズあるいはホワイトノイズを段階的に付加し、これらのサンプルを被験者に呈示し、記憶している質感、実物の質感(実物を見ながら)に近い順に並べ替えてもらった。段ボールとティッシュの質感の再現において記憶質感、実物質感ともにホワイトノイズがふさわしいこと、ジャガイモ、板、玉葱の質感の再現には1/fノイズがふさわしいこと、そして新聞、割り箸でははっきりした傾向が見られないことがわかった。◆自然画像を用いて、ノイズ付加によるシャープネス向上効果について調べた。絵柄には、空間周波数成分の異なる評価画像を選択することができる樹皮とせんべいやクッキーの実物大の写真を使い、ぼかし無しの写真と、ぼかした写真を用いた2つのグループの実験を行った。樹皮の写真を用いた実験と、対象物の大きく異なるせんべいの写真を用いた実験で結果に同じ傾向が見られ、絵柄に依存しないことが確認された。ノイズ付加によるシャープネス向上効果の周波数依存性、すなわち、シャープな画像より、ぼかした画像のほうがノイズの効果が高い、ぼかしが大きい方がノイズ付加による効果が顕著である、ということ結果は、単一の周波数だけを含む1次元または2次元の正弦波を用いて実験された先行研究において得られた、矩形波とチェッカーボードでは効果がなく、より低周波の画像でより効果があるという結果と一致する。また、先行研究では言及してないテクスチャの影響についても、新たに知見を得ることができた。すなわちラインが多い画像はノイズ付加による効果は小さく、平らでテクスチャ感のない画像は効果が大きい。◆表面の形状(粗さ)の測定:「記憶質感」を調べる種々の物の表面形状を粗さで測定した.表面が柔らかい物についても測定を行なうため、非接触の3次元形状測定システムを用いた。◆質感の定量化:質感の定量化は質感が定量化されている質感サンプルとの比較(質感マッチング)により行った。質感サンプルには、実物大のその物の写真プリントに異なるレベルのノイズを加えたものを用いた。写真の場合,質感はRMS粒状度で定義されており,それにより質感を定量化した.写真に付加するノイズの種類については、ホワイトノイズ、1/fノイズから、被験者の記憶質感によりマッチしたものを選択してもらい、評価に用いた。◆「実物質感」、「記憶質感」の定量化(質感マッチング):被験者によく知られたジャガイモ、段ボール、ティッシュペーパー、新聞紙、割り箸、タマネギ、木の板、といった質感の様々な物について実験を行った。今回、実物を見ないで、その物から思い出す質感を「長期記憶質感」、実物を見ながらsimultaneous質感マッチングにより得られる質感を「実物質感」、そして、この実験に引き続き行われる、物を見ないで記憶の質感と一致する質感サンプルを選ぶsuccessive質感マッチング実験により得られる質感を「短期記憶質感」と定義した。◆質感の記憶構造の知見獲得:「実物質感」と「記憶質感」を被験者ごとに、物ごとにそれらを比較することで質感についての記憶構造の知見を獲得した。画像工学の世界では、知覚と記憶と「写真の好ましい色再現」の関係において「記憶色」なるものが提案され、色の認知に関わる感覚情報の処理の特性について古くから研究が行われてきた。本研究では、「好ましい質感再現」、さらに鮮鋭性の知覚においても「記憶質感」という記憶色に等価なものが重要な役割を演ずることを明らかにした。記憶色とは、特定の事物と連合して記憶されている色のことをいう。色に対する記憶色と同様に、質感に対しても“記憶質感"というものが存在することを提案し、種々の対象物の写真にホワイトノイズおよび1/fノイズをいくつかのレベルで付加したものの中から、実物を見ないで思い出される質感に基づき選んでもらうこいとにより記憶質感を定量化した。これに対し、実物を見ながら選んでもらったものを実物質感とした。その結果、対象物によってふさわしいノイズがあること、対象物によって記憶質感と実物質感の間にノイズの種類が異なるものがあった。また、これらの結果に個人差が大きいこともわかった。

一方、ぼかした画像におけるノイズ付加により、鮮鋭性が向上することを報告してきたが、この効果にも大きな個人差があることがわかり、記憶との関係が示唆された。そこで、記憶質感が鮮鋭性の向上効果に関係しているとのメカニズムを検証すること試みた。ぼかしのレベルを変えた対象物の写真にホワイトノイズと1/fノイズを付加したサンプルを用い、記憶質感、実物質感に一致する順に順位をつけさせる実験と、鮮鋭性の高い順に順位をつけさせる実験を行い、結果の相関性を検討した。その結果、鮮鋭性向上効果は記憶質感との相関性が実物質感より大きいことがわかった。このことから、記憶質感と一致したノイズの付加により、そのもののテクスチャが見えてきたと感じ、鮮鋭性の向上を感ずるといったメカニズムが示唆された。感性情報処理◆それぞれの対象物で、1/fノイズとホワイトノイズのどちらが記憶質感の再現によりふさわしいのかについての知見を得ることができた。この成果は、本研究の目的の一つである「記憶質感がもたらす感性効果の機構解明」に重要な知見となる。◆これまで、単一の周波数だけを含む1次元または2次元の正弦波画像においてのみ得られていた、ノイズ付加による質感の変化がもたらす鮮鋭性の向上効果の空間周波数成分依存性についての知見を、自然画像においても得ることができた。この成果は、記憶質感がもたらす感性効果の一つと考えられる、ノイズ付加による鮮鋭性向上効果の機構解明につながる成果と言える。短期記憶質感と長期記憶質感の実物質感との関係を得ることができた。新聞、割り箸、タマネギは実物質感より記憶質感の方が粒状感が増大している。一方、ジャガイモ、木の板、ティッシュ、段ボールは記憶質感の方が小さい。これらの結果には規則性がないと言っていいだろう。記憶色においてもカラーパッチで実験すると、記憶色の方が実物の色より彩度が大きくなるという規則性が観察されているが、objectsの色についてはこのような規則性は見られなかったことが報告されており、これと共通する特性と言えよう。すべてのthe objectsについて実物質感、記憶質感共にオリジナル画像に粒状を付加した画像を選んでおり、画像となったobjectsの質感は粒状感が小さいことを示唆している。ジャガイモと割り箸についての記憶質感と好ましさとの関係についての知見を得ることができた。調べたすべての物について、おおむねオリジナル画像よりも適度にノイズが付加されたRMS5およびRMS10のサンプルの方が高い好ましさを示している。質感の異なるいくつかの対象物について、記憶質感が実物を見ながらの質感と異なるということが確認された。強度において実物質感と記憶質感との間に規則性はみられなかった。しかし、記憶質感の粒状度とそのobjectの好ましい画像の粒状度の間には明確な相関がみられた。このような知見が得られたことから、研究の目的はおおむね順調に進展していると判断される。◆ノイズ付加による鮮鋭性向上効果の機構解明を行う。各対象物の記憶質感に、合うノイズを付加したときと、合わないノイズを付加したときの鮮鋭性向上効果の大きさを比較することで、記憶質感がこの鮮鋭性向上効果の要因となっているかを検証する。
大学図書館の学習支援空間における人材育成プログラム・モデルの構築

本研究の目的は,学習支援空間における学生アシスタントの意義を明らかにし,その育成プログラムについて検討することである。北米の大学図書館では1990年代頃より,ラーニング・コモンズ等の新しいタイプの学習支援空間が普及している。その構成要素は,1施設・設備,2資料,3人的支援に大別することができる。本研究では,人的支援の中でも学生アシスタントに焦点をあて,高等教育機関を対象とする質問紙調査および先進的な学習支援空間の現地調査を実施することによって,学習支援空間および学生アシスタントの実態を明らかにするとともに,学習支援における意義について考察し,育成プログラムについて検討を行った。当該年度に実施した主な研究の成果は下記のとおりである。A.これまで収集した主として北米の大学図書館の学習支援空間における学生アシスタントに着目し,ベストプラクティスを収集した。当該年度は,OECDのラーニング・コモンズに関する調査の回答館を中心に,現地調査を行った。調査対象は,Roger Williams University,B.これまで収集した大学図書館の学習支援空間における学生アシスタントの育成マニュアルを中心に分析を行い,大学図書館員の協力を得て,育成プログラム・モデルの枠組みを作成した。1.学生アシスタントの活用が活発な米国の大学図書館における学生アシスタントの活用実態について量的に把握することを目的に,質問紙調査を行った。American Library Directory掲載の大学図書館2,890館から20%無作為抽出を行い,合計570館を対象に調査を行った。回収率は24.3%(138館)であった。2.昨年度に引き続き,大学図書館員の協力を得て,大学図書館の学習支援空間における学生アシスタントの育成プログラム・モデルの枠組みの作成および検討を行った。3.アジアの図書館における学習支援空間の実態を把握することを目的として,上海交通大学,復旦大学,同済大学,上海図書館のインフォメーション・コモンズなどの学習支援空間を訪問し,現地調査を行うとともに,インタビュー調査を行った,4.大学図書館における学習支援空間に関して,研究成果発表を行った。下記に主要なものをあげる。(2)溝上智恵子,孫誌衒.韓国の大学図書館における学習支援:インフォメーション・コモンズからの飛躍に向けて.図書館情報メディア研究,11(1),2013.10,4555本研究は,学習支援空間における学生アシスタントの意義を明らかにし,その育成プログラム・モデルを構築することを目的とするものである。平成23年度は,下記のような三つの成果をあげることができた。第一に,ラーニング・コモンズなどの新しい学習支援空間において学生アシスタントを効果的に活用している機関を訪問し,フィールドワークを行った。調査対象は,カナダのマギル大学図書館,ジョージ・ブラウン・カレッジのライブラリ・ラーニング・コモンズ,トロント大学ミシサガ図書館ラーニング・コモンズ,ゲルフ大学ラーニング・コモンズ,ライアソン大学インフォメーション・ラーニング・コモンズである。ライブラリアンにインタビュー調査を行うとともに,学生アシスタント育成のためのプログラムやマニュアルなどの資料収集を行った。第二は,国内の高等教育機関のより包括的な学習支援空間を把握することを目的に,短期大学および高等専門学校の図書館に対する質問紙調査を行った。なお,4年制の大学に関してはすでに調査が終了しており,2011年にマレーシアで開催されたAsia-Pacific Conference on Library & Information Education and Practice: Issues, Challenges and Opportunitiesにおいて研究発表を行った。第三は,学生アシスタント育成プログラム・モデルを構築するための基盤形成である。育成プログラム・モデルに関わる資料収集を行うと共に,現場の図書館員を研究協力者として学生アシスタント育成マニュアル等の分析を行った。また今後,作成する育成プログラム・モデルを検証するためのフィールドについて,調整を行った。1.国内の大学図書館における学習支援空間の実態を把握することを目的として,主としてラーニング・コモンズを設置している大学図書館を訪問し,学習支援および学生アシスタントの役割や意義についてインタビュー調査を行った。2.アメリカの大学図書館における学生アシスタントに関する実態調査の結果を学会発表した。溝上智恵子,呑海沙織「大学図書館における学生アシスタントの研究:アメリカの大学図書館調査から」日本高等教育学会第17回大会,2014.6.28,大阪(大阪大学)3.大学図書館における学習支援について,著作を発表した。主なものは下記のとおりである。(1)呑海沙織,溝上智恵子.日本の大学図書館における学習支援の現状.世界のラーニング・コモンズー大学教育と「学び」の空間モデル(溝上智恵子編著).樹村房,2015.3,262280,(2)呑海沙織.大学図書館におけるラーニング・コモンズと境界線の溶解.図書館トリニティの時代から揺らぎ・展開の時代へ(川崎良孝編著).京都図書館情報学研究会,4414674.大学図書館と学生アシスタントについて,これまでの研究成果を発表するとともに,現場の図書館員および学生アシスタントと議論することを目的として,2015年3月8日に日本図書館研究会大学図書館研究グループ例会として,「大学図書館と学生アシスタント」を開催した。本研究は,ラーニング・コモンズを真の学びの場とするために,学習支援空間における学生アシスタントの意義を明らかにし,その育成プログラム・モデルを構築することを目的とする。今年度については,以下を実施した。1.学生アシスタントへの業務や意義に関するインタビュー調査これまで,学習支援空間を提供し,学生アシスタントを雇用する側である大学図書館におけるフィールドワーク(オペレーション状況の確認,オブザベーション,レファレンス・クエスチョンの分析など)や大学図書館員を対象とする学生アシスタント活用の実際や学生アシスタントの意義に関するインタビュー調査および,学習支援空間の実態に関する質問紙調査を行った。

しかし,その意義を明らかにするためには学生アシスタントへの調査が不可欠であるという結論に至ったため,本年度については,学生アシスタントへの業務や意義に関するインタビュー調査を中心に行うとともに,その分析を行った。2.研究成果のまとめこれまで行った調査やその分析および考察について,研究成果のまとめを発表すべく,準備を進めているところである。研究成果の公開は,印刷物として作成し,大学図書館等関係各所への配布を行うとともに,ウェブページを作成し公開する予定である。また現在,学生アシスタントの意義を含むラーニング・コモンズなど,利用者とともにつくる学習支援空間に関する書籍を執筆中である。本研究の目的を達成するための調査はすべて終了しており,分析および考察もおおむね順調に進展しているといえる。本研究の目的は,学習支援空間における学生アシスタントの意義を明らかにし,その育成プログラム・モデルを構築することである。北米の大学図書館では,1990年代頃より,学習支援に焦点をあてた新しいタイプの学習支援空間が提供されており,特に2000年代以降,日本においても広がりを見せている。学習支援空間の構成要素は,(1)施設・設備,(2)資料,(3)人的支援に大別することができる。本研究では,人的支援に着目し,なかでも学習支援空間の質的向上のカギとなる学生アシスタントに焦点をあて,その意義を明らかにすることとした。本研究では第一に,ラーニング・コモンズやインフォメーション・コモンズなどの学習支援空間および学習支援空間における学生アシスタント活用の国内外のグッドプラクティスの収集および評価を行った。例えば,OECDのラーニング・コモンズに関する調査対象館(McMullen, Susan (2008). US Academic libraries: today's learning commons model. PEB Exchange, OECD)や,準専門職とされる「ピア・ヘルパー」とよばれる学生アシスタントを導入しているゲルフ大学などの先進事例を対象とし,分析を行った。第二に,日本の大学図書館(短期大学および高等専門学校に付置される図書館を含む)を対象として質問紙調査を実施することによって,日本の大学図書館における学習支援空間および学生アシスタントの実態を明らかにするとともに考察を行った。
船舶搭載高感度雲レーダによる全地球規模の雲分布観測と解析

高感度ミリ波雲レーダFALCON-Iを船舶搭載し全地球規模の雲観測を実施した結果、南西太平洋海域と北極海域で、雲の高度分布は0-11kmと0-7km、雲雨の出現率は10%と50%、雲の種類は積雲系が95%と層雲系が90%と、性質が大きく異なることがわかった。また、積乱雲のドップラ観測から、融解層直下100m程度で粒径1mm程度の雨滴が形成され、最終速度で降下していることなどが明らかになった。(1)全地球規模の雲雨の観測を行うFALCON-Iを(独)海洋研究開発機構(JAMSTEC)の海洋地球研究船「みらい」に搭載し、太平洋の中北部、北極海、インド洋などの広い海域で、雲観測を実施する。(2)上記(1)で得たデータに基づき、地球規模での雲の構造などを解明する地球上の広い海域で観測した雲のデータを解析し、衛星からのデータなどと総合することで、さまざまな海域・種類の雲について、多角的で詳細な解明を行う。特に、海洋ごとの雲と雨の存在率、垂直構造、などの量を、1つの装置で均質なデータに基づいて導出することは、地球温暖化のエネルギー収支の問題解明に向けた、グローバルな気候モデルシミュレーションなどに有用となる。(3)走査型ミリ波レーダFALCON-IIIを開発する既存のFALCON-Iの性能評価を行い、それを基礎に、さらなる高度化開発を行う。またその成果を生かして、走査型のミリ波雲レーダであるFALCON-IIIを開発する。1「全地球規模の暴雨の観勘と「地球規摸での雲分布解析」2008年5月から11月にかけて、(独)海洋研究開発機構(JAHSTEC)の海洋地球研究船「みらい」に、我々の高感度高分解能ミリ波雲レーダ「FALCON-I」を搭載し、西部熱帯太平.洋(フイリビン東方、グアム付近の海域)およびベーリング海、北極海にいおて、雲雨の連続観測を実施した。5か月半のはぼ全期で、良質のデータが取得できた。特に極海での観測では、これまでの最高緯度で雲の観測力当実施できた。窺測データ解析の結果、北極海と西部熱帯太平洋では、雲の高度牙布に明確な違い:北極海では雲頂高度が11km程度た留まっているが酉部太平洋では15kmに達することなど、が明ちかになった。2「走査型ミリ波レーダFALCON-IIIの開発」高感度高分解能ミリ波レーダFALCO無の特繊を生かして、走査型のレーダ開発を開始した。今年度は、2アンテナ方式である既存のFALCON-Iが、対象物は対する視差により観測量の滅少がどの程度であるかを、1アンテナ方式のミリレーダSPIDER(情報通信研究機構保有)と比較し、シミュレーションを行った結果を含めて考察した。その結果、視差に大きく影響するアンテナビーム方向は、ほぼ設計通りが達成できていること、視差により1km以ドの近距離での強度滅少は大きいが、補正曲線が得られること、などが明らかになった。また、走査型レーダめ必要性能についての検討・設計を行った。1.「全地球規模の雲雨の観測」と「地球規模での雲分布解析」我々は20048年にかけて、数回にわたって(独)海洋研究開発機構(JAMSTEC)の海洋地球研究船「みらい」に我々の高感度高分解能ミリ波雲レーダ「FALCON-I」を搭載した雲観測を実施してきた。観測した海域は、太平洋のほとんどの海域、およびベーリング海、北極海、インド洋で、季節も春から冬まで全体にわたっている。これらの観測結果を解析した結果、北極海と西部熱帯太平洋では、雲の高度分布に明確な違い:北極海では雲頂高度が11km程度に留まっているが西部太平洋では15kmに達すること、季節が春から夏になると雲頂高度が上昇すること、などが明らかになった。また、沖縄での観測データについて、FALCON-Iと衛星搭載のミリ波雲レーダであるCloudSATのデータを比較し、両者の同周波数のデータが同様の雲構造を問ら得ていることを明らかにした。2.「走査型ミリ波レーダFALCON-IIIの開発」高感度高分解能ミリ波レーダFALCONの特徴を生かして、走査型のレーダ開発を開始している。今年度は、昨年度に行った走査型レーダの必要性能についての検討・設計を基にFAKCON-IIIの基本性能を決定し、走査用アンテナ架台の製作と、これを用いた開発調整作業と試験観測を行った。1.「全地球規模の雲雨の観測」と「地球規模での雲分布解析」2010年は、4月始めから6月末まで、独立行政法人海洋研究開発機構(JAMSTEC)の海洋地球研究船「みらい」に我々の高感度高分解能ミリ波雲レーダ「FALCON-I」を搭載した雲観測を実施した。

観測した海域は、南西太平洋海域であった。これらの観測結果を解析した。また、航海中に行ったラジオゾンデによる大気温度湿度測定の結果を用いて、大気中の水蒸気量を求めて、放射強度を算出し、FALCON-Iで観測された水蒸気放射温度と比較した。その結果、両者はよく一致し、FALCON-Iが水蒸気放射を定量観測できることを示した。2.「ミリ波レーダの改良・開発」高感度高分解能ミリ波レーダFALCONの特徴を生かして、走査型のレーダ開発を進めている。今年度は、昨年度に行った走査型レーダ試作を進めた。また、既存のFALCON-Iについてドップラ測定の速度範囲をさらに拡大する方法を考案し、これを実際の観測に組み込んだ。これらの改良の結果、FALCON-Iのドップラ観測の観測範囲と精度が向上し、積乱雲の内部の激しい運動状態などを捉えることに成功した。1.全地球規模の雲雨の観測」と「地球規模での雲分布解析昨年度に引き続き、本年度も(独)海洋研究開発機構の海洋地球研究船「みらい」に千葉大ミリ波レーダFALCON-Iを搭載し、2011年8月12日から2012年2月8日までの半年間にわたって、太平洋およびインド洋において雲の地球規模での観測を実施した。観測は、一部で装置の不調によりデータの質が劣化した部分があったものの、必要不可欠なデータは取得でき、過去3年間のデータと合わせて、衛星によるマイクロ波および可視光のデータと総合した解析を進めた。2.ミリ波レーダの改良・開発と応用ミリ波レーダFALCON-Iでの雲の高分解能観測結果を解析し、衛星による観測結果と比較することなどで、雲分布の微細構造の評価を行った。その結果を考察し、分解能サイズの大きい衛星観測と、FALCON-Iの高分解能観測の結果を比較する際に、構造によるバイアスを考慮することが必須であることなどが明らかになったdまた、これらの結果をもとに、走査型ミリ波レーダに必要な性能・仕様を明確にすることできた。さらに、FALCON-Iの高空間分解能と高感度を生かした、積乱雲の発生初期の観測を試み、Xバンドレーダに較べて極めて初期の段階から発達していく雲を捉えることができた例を示した。
血管内皮機能に着目した糖尿病性血管障害発症機序の性差の解明と性差医療への応用

一般に心血管疾患リスクは、女性の方が男性に比べ低いとされているが、糖尿病を併発している場合にそれは逆転し、男性よりもむしろ女性の方が高いことが報告されている。また、糖尿病による心血管疾患などの合併症は血管内皮機能の障害に続いて生じることが知られている。申請者はこれまでに様々な血管反応性物質による血管機能が糖尿病モデルマウスの雌雄で異なることを報告している。本研究は、糖尿病モデル動物の摘出血管・単離内皮細胞を用いて、糖尿病による心疾患リスクの逆転の原因を、1)血管内皮機能の性差、2)血管内皮機能障害のメカニズム、3)血管内皮機能の正常化の観点から検討・解明する。
医療支援インプラントBAN通信方式

本研究では,人体内部と人体外部問の医療支援のためのインプラントボディエリアネットワーク(BAN)に適する通信方式の解明を目的として, 400MHz帯とUWB帯を対象に,解剖学的人体数値モデルに対して伝送路モデルを構築し,それに適する通信方式の検討及び送受信機の試作を行った.また,通信性能(BER)と人体安全性(SAR)の二つの視点から総合的考察を行い,インプラントBANに適する400MHz帯FSKやUWB-IR方式における最大伝送速度,最大送信電力を解明し,ダイバーシチ受信によるBERとSARの同時向上策も提案し,その有効性を示した本研究では,人体内部と人体外部問の医療支援のためのインプラントボディエリアネットワーク(BAN)に適する通信方式の解明を目的として, 400MHz帯とUWB帯を対象に,解剖学的人体数値モデルに対して伝送路モデルを構築し,それに適する通信方式の検討及び送受信機の試作を行った.また,通信性能(BER)と人体安全性(SAR)の二つの視点から総合的考察を行い,インプラントBANに適する400MHz帯FSKやUWB-IR方式における最大伝送速度,最大送信電力を解明し,ダイバーシチ受信によるBERとSARの同時向上策も提案し,その有効性を示した高齢化社会の到来に伴い,通信機能を有する人体装着或いは埋込みセンサによる医療や生体情報の管理,遠隔治療など,いわゆる医療支援情報通信技術の確立に対する期待が高まっている.本研究は,人体内外間の医療支援のためのインプラントBAN(Body Area Network)通信方式の開発を目的としている.平成21年度では,IEEE802.15.6の標準化グループで検討されている400MHz帯とUWB(Ultra Wide Band)帯を中心に,1.解剖学的人体数値モデルを用いた大規模計算機シミュレーションによる人体内外伝送路モデルの構築;2.この伝送路における代表的UWBインパルスラジオ変調方式の通信特性の解明;及び3.人体埋め込み位置での体内電磁波エネルギーの比吸収率(Specific Absorption Rate, SAR)の定量化を行った.また,送受信位置の体内外での小規模位置変動によるフェージング特性を計算機シミュレーションにより抽出し,インパルス応答を用いた伝送路モデルを開発した上に,その発生のための数値コードも一般公開した.これらの成果により,平成22年度に実施予定の変復調方式の最適化及び送受信機の試作開発が可能となった.なお,本研究のこれまでの成果は,高く評価され,平成21年度に2回にも海外の国際会議での講演に招待され,また査読有一流学術論文誌にも掲載されている.本研究は,人体内部と人体外部の間の医療支援のためのインプラントBAN(Body Area Network)に適する通信方式の解明及び最適化を目的としている.昨年度では,IEEE802.15.6で候補として挙げられたMICS(Medical Implant Communication Services)帯とUWB(Ultra Wideband)帯を対象に,チャンネルモデルの構築を行った.本年度では,昨年度の成果に踏まえ,通信方式の検討及び送受信機の試作を行った.まず,MICS帯においては,代表的な狭帯域変調方式に対するBER(Bit Error Rate)特性をシャドウイングフェージング環境下で求め,受信ダイバーシチ構成によるBER特性の向上法を示した.次に,UWB帯においては,1ビットを7チップで情報ビットを拡散し,チップの"1"と"0"をUWBパルスの有無に対応させるOOK(On-Off Keying)変調方式と,包絡線検波を基本とした復調方式の組み合わせを,回路構成の容易さと通信特性の確保の観点から,計算機シミュレーションにより見出した.また,本インパルスラジオUWB(IR-UWB)方式を用いたときのBER特性をシャドウイングフェージング環境下で求め,受信ダイバーシチによるBERの改善効果も明らかにした.これらの検討を基に,高信頼性,低消費電力,簡単構成を軸に,IR-UWB方式を取り上げ,UWBローバンドで動作するインプラントBAN用送受信機を試作した.評価実験の結果,10Mbpsの伝送速度,60dBの人体内外間の伝搬損が対応できる性能が得られた.さらに,人体胴体部を筋肉の電気特性を有する液体ファントムで模擬し,本試作送受信機を用いて,体内から体表への伝送実験を行った.その結果,体内8cmの深さまで内外間通信ができることが確認できた.これらの成果は,2010年の医療通信関連の国際会議での講演に招待され,また査読有一流学術論文誌にも2編の論文として掲載されている.本研究は,人体内部と人体外部の間の医療支援のためのインプラントBAN (Body Area Network)に適する通信方式の解明及び最適化を目的としている.一昨年度では,IEEE802.15.6で候補として挙げられたMICS (Medical Implant Communication Services)帯とUWB(Ultra Wideband)ローバンドを対象に,チャンネルモデルの構築を行い,昨年度では,その成果に踏まえ,送受信機の試作と実験的検討を行った.最終年度の今年度では,まず,人体安全性を担保するために,MICS帯とUWB帯における体内カプセル内視鏡の想定位置における電磁エネルギーの吸収量,即ちSAR(Specific Absorption Rate)を計算した.特に,狭帯域のMICS帯については,解剖学的人体数値モデルにカプセル内視鏡用小型アンテナを埋め込み,FDTD(Fhiite Difference Time Domain)法を用いて,計90ヶ所の消化器内のカプセル想定位置における局所SARを求めた.次に,カプセル内視鏡の移動を考慮したフェージングチャンネルモデルにおける通信特性を解析し,一定の通信品質,例えば10^<-3>のBER(Bit Error Rate)を確保するために必要な送信電力を算出した.

この送信電力下における体内90ヶ所の10グラム平均局所ピークSARの統計分布を求め,局所ピークSARの平均値・中央値・最頻値,及び人体の電波防護指針と照合した場合の安全指針値を超える場所的確率を明かにした.例えば,10^<-3>のビット誤り率,20Mbpsの高速伝送を実現しようとすると,25mWの送信電力が必要であり,そのときにカプセル内視鏡が体内で移動しながら2W/kgの局所SAR指針値を超える確率が4%に達することを明らかにした.これらの結果を基に,通信のBERと人体安全性のSARの二つの視点から総合的に考察を行い,インプラントBANに適するMICS帯FSKやPSK変調方式及びUWB帯IR方式を適用するときの最大送信電力と最大伝送速度を明らかにした.さらに,これらの検討を基に,体表に複数の受信機を設置するダイバーシチ受信方式の導入を提案し,2ブランチ受信ダイバーシチの適用で,体内から10Mbps以上の高速伝送を実現しつつ,10dB前後の所要送信電力及びSARの低減も実現できる送受信システムの最適化を図った.なお,これらの成果は,2篇の学術論文,1件の国際会議招待講演,1件の特許出願にまとめられた.
高詳細デジタルデータを用いたデスクトップマニュファクチュア

3Dバーチャルデザインを容易に作成し、その場でオンデマンド、高精度で低価格な有形作品の作成を発展させる迅速かつオンデマンドの個人製造、パーソナルファブリケーション(PF)技術の開発と推進に貢献した。PF用の新しいツール、材料、プロセスの開発簡単なオブジェクト用のモデリングインターフェースの作成から始め、デザインのミリングとスキャニング用のインタフェースをROLAND株式会社の3Dミルマシン及びスキャナーを利用して作成した。次にパーソナルファブリケーション(PF)マシンで使うマイクロチップ用の造形エンジンの作成にとりかかり、PF用のオープンでスタンダードなグループを組織した。すでに存在する構成とコードを利用して造形エンジンフレームワークの開発を完了した。完成した造形エンジンフレームワークを利用して簡単なオブジェクトを製造するためのソフトウェアツールとインターフェースを作成した。パーソナルファブリケーション(PF)マシン用マイクロチップで使うことができる造形エンジンを作成した。PFマシンで使われる環境的でしっかりとした新しい材料の開発を目的とした調査を行うとともに安価で早く、環境に易しく、マルチ素材製造を可能にする明細事項の提議を行った。スタンダードバウンダリーデータとスライスデータの比較研究を通して関数表現を利用したスライスデータが軽量であり高精度であることが証明された。この特質は従来の方法と比べ、オンデマンド、高精度で低価格な有形作品の作成、オンデマンドの個人製造、パーソナルファブリケーション(PF)技術に適していることを証明した。PF研究はパソコンを利用した3Dバーチャルデザインを容易に作成し、その場でオンデマンド、高精度で低価格な有形作品の作成を発展させるものである。初年度の研究成果は以下のとおり。・PF用のいくつかのアルゴリズム、プロセス、方法を発明した。・会津若松にイノベーション、R&Dを目的としたPFコミュニティーを設立した。(ファブラブジャパンと呼ばれhttp://fablab.jp、MIT(マサチューセッツ工科大学、アメリカ・ボストン)及び、世界中のファブラブと共同で研究を行うhttp://fab.cba.mit.edu/)・会津の漆器会社と共同でPFを利用した漆器製作の研究をした。・モデリングと研究用のいくつかのソフトウェアツールを創作した。スタンダードなCADによるimplicit objects用のデザインシステム、PFファイルとモデル用のインターネットとウェブブラウザー、新しいパラメーターウェブモデリングシステムを含んでいる。・ノルウェーファブラブ、アメリカのMIT,日本のROLAND DGとの順調な研究開発及び共同制作。・予想以上の成果だったのはノルウェー、MITビットとアトムセンターが支援するノルウェー、リンジェンでのデジタル製造シンポジウムにおける国際的なimplicit objects methodsの受け入れと普及促進である。ここでの我々の研究がPF用のグローバルスタンダードとして受け入れられたことは非常に重要な進歩である。・http://cba.mit.edu/events/05.07.Norway/における二つの発表とレポートフィジカルオブジェクトとソフトウェアデモの製作3Dバーチャルデザインを容易に作成し、その場でオンデマンド、高精度で低価格な有形作品の作成を発展させる迅速かつオンデマンドの個人製造、パーソナルファブリケーション(PF)技術の開発と推進に貢献した。
羊水塞栓症におけるアナフィラクトイド反応の関与に関する検討

本研究課題では、羊水塞栓症におけるアナフィラキシー様(アナフィラクトイド)反応について、妊娠ラットへの羊水の静脈投与による血中成分への影響、ならびにアナフィラキシー反応の主体である肥満細胞に対する羊水曝露の影響について検証した。その結果、妊娠ラットへの羊水投与実験では、アナフィラトキシン(C3a、C5a)ならびに補体経路の活性化に関与するC1INHの血中濃度に有意な変動を認めなかった。一方、形成されたフィブリン血栓の溶解を示すD-ダイマーの血中濃度は有意な増加を認めた。また、羊水に曝露した培養肥満細胞は脱顆粒反応を認めなかった。したがって、羊水は血液凝固機能に影響を及ぼすことが示唆された。羊水塞栓症は羊水成分が母体循環に流入することで発症すると考えられているが、そのメカニズムは未だ完全には解明されていない。こうした中、分娩時の肺血管攣縮や血圧低下などによる急激な症状の悪化から、IgE非依存性アナフィラキシー(アナフィラクトイド)反応の関与が示唆されている。この仮説では、羊水成分が母体循環に流入することで血中の補体が活性化し、この過程で生じたアナフィラトキシン(C3a、C5aなど)が肥満細胞を刺激することにより、アナフィラキシー反応と同様の全身症状を来すとされている。本研究では、ラット肥満細胞株(RBL-2H3)に対する羊水の細胞刺激性、羊水によるアナフィラトキシンの変動およびアナフィラトキシンによる細胞刺激性について実験的に検討し、羊水塞栓症におけるアナフィラクトイド反応の関与について検証するものである。羊水にはロイコトリエン、プロスタグランジン、サイトカインなどさまざまな化学伝達物質が含まれている。このことから、羊水中の成分が直接肥満細胞を刺激する可能性を考慮し、羊水の希釈系列を試料とした単独曝露での肥満細胞の反応性についてβ-hexosaminidase放出率にて評価した。その結果、羊水曝露群ではいずれの濃度でも肥満細胞の脱顆粒は認められなかった。次いで、アナフィラトキシンによる肥満細胞の反応性について、Zymosanで補体を活性化した血漿の曝露における肥満細胞の反応性を検証した。その結果、血漿曝露群ではいずれの濃度でも肥満細胞の脱顆粒は認められなかった。羊水塞栓症は分娩中あるいは分娩直後に急性呼吸困難、血圧低下、意識低下などの症状を呈する疾患で、発生頻度は低いが致死率は非常に高い。この疾患は分娩時に損傷した血管から母体血中に羊水が入り込むことで生じると考えられているが、未だ不明な点が多い。仮説の一つとして、羊水に対するアナフィラキシー反応である可能性が挙げられている。すなわち、血中に入り込んだ羊水によって活性化した補体が肥満細胞を刺激することで細胞内顆粒が放出され、これに含まれる化学伝達物質を介して全身にさまざまな症状を引き起こすと考えられている。本研究ではこの点に着目し、羊水塞栓症にアナフィラキシー反応が関与しているか否かについて、ラット肥満細胞株(RBL-2H3)とラット羊水を用いて、羊水による肥満細胞の活性化を実験的に検証することとした。昨年度はまず肥満細胞が羊水に直接反応するか否かを確認するため、ラット羊水をRBL-2H3に曝露し、細胞内顆粒成分の一つであるβ-ヘキソサミニダーゼの測定値から脱顆粒の有無を確認した。その結果、羊水の直接曝露による脱顆粒反応は認められず、羊水に含まれる成分が肥満細胞を直接刺激している可能性は低いと考えられた。本年度は羊水による補体活性化を介したアナフィラキシー反応を実験的に確認することを目的として、妊娠ラットから採取した羊水と血清を混合・処理し、RBL-2H3に曝露したときの細胞内顆粒放出の有無をβ-ヘキソサミニダーゼの測定値で確認を行っている段階である。補体と肥満細胞の活性化について文献を調べたところ、現在使用しているRBL-2H3は補体が結合すると細胞内顆粒の放出ではなく、細胞内顆粒の放出を抑制する可能性が示唆されている。このため、RBL-2H3を用いた現在の検討方法では、羊水による補体を介したアナフィラキシー反応が生じる可能性は低いと考えられる。したがって、RBL-2H3を用いた現在の検討方法では予想した結果が得られない可能性が高く、研究課題の方向性を変更する必要性が生じたため、改善方法について検討している段階である。この疾患は母体血液中に羊水が流入することで発症すると考えられているが、未だ不明な点が多い。本研究課題では、羊水塞栓症におけるIgEを介さないアナフィラキシー反応(アナフィラクトイド反応)の関与について検討を重ねている。昨年度までに、ラット羊水暴露によるラット肥満細胞株(RBL-2H3)の反応性を検証した。その結果、羊水に含まれる成分が肥満細胞を直接刺激する可能性は低いことが示唆された。次いで、肥満細胞の脱顆粒反応は活性化した補体であるアナフィラトキシン(C3a、C5a)でも生じることから、ラットを用いた羊水の血管内投与による血液中補体の活性化と、ラット肥満細胞株(RBL-2H3)を用いたアナフィラトキシンによる脱顆粒反応について検証することとした。

しかしながら関連文献によれば、本研究で使用しているラット肥満細胞株(RBL-2H3)はアナフィラトキシンによる脱顆粒反応を起こさない可能性があり、培養細胞を用いた実験計画を変更する必要が生じた。そこで、羊水塞栓症で多くみられる血液凝固障害にも着目し、ラット羊水の血管内投与が補体、凝固機能等に及ぼす影響について検証することとした。現時点では、各妊娠期のラットに羊水を投与し、一定時間後に血液を採取している段階である。症例報告では、分娩中あるいは分娩直後に致死的な変化を認めることが多いのに対し、本実験では少なくとも羊水投与から短時間のうちに致死的な変化は起きていない。昨年度の段階で、本研究で使用しているラット肥満細胞株(RBL-2H3)はアナフィラトキシンの結合では脱顆粒反応を起こさない可能性が関連文献により発覚した。そのため、培養細胞を用いた実験計画を変更する必要が生じ、実験動物を用いた新たな実験計画を立案した。本年度から新たな実験計画を遂行するために実験環境を整備したため、課題の遂行が遅延している。羊水塞栓症は分娩中あるいは分娩直後に呼吸・血圧の低下や血液凝固障害を発症する疾患であり、発生頻度は低いものの致死率が極めて高い。本疾患の原因は母体循環への羊水流入と考えられている。羊水の血管内流入により、母体血中の補体活性化に伴うアナフィラトキシン(C3a、C5a)の産生が起こり、これらによって肥満細胞内の化学伝達物質が細胞外に放出され、アナフィラキシー反応を来たすといわれている。本年度は羊水の血管内流入による補体経路の活性化の有無と、血液凝固関連物質への影響について明らかにすることを目的とし、実験動物を用いて検証を行った。非妊娠、妊娠初期、妊娠中期、妊娠後期の各期間のラットに対し、異なる系統の妊娠ラットから採取した羊水を静脈投与した後、一定時間後に採取した血液を試料として、補体C3およびC5の分解産物であるアナフィラトキシン(C3aおよびC5a)、補体経路の活性化を抑制するC1エステラーゼインヒビター(C1INH)のほか、フィブリン血栓の前駆体であるフィブリノゲン、およびフィブリン血栓の形成・分解を示すD-ダイマーについて、ELISA法にて測定を行った。その結果、C3aおよびC5a、C1INHは妊娠週数の経過および羊水投与による有意な変動を認めなかったことから、羊水の血管内流入によって補体経路の活性化が生じる可能性は低いことが示唆された。一方、羊水と血液凝固関連物質の関係については、フィブリノゲンではいずれの期間においても羊水投与による変動を認めなかったが、D-ダイマーはすべての妊娠期間において羊水投与による有意な増加を認めた。このことから、羊水の血管内流入は血液凝固作用を促進させ、血管内でのフィブリン血栓の形成を生じさせる可能性が示唆された。本研究課題では、羊水塞栓症におけるアナフィラキシー様(アナフィラクトイド)反応について、妊娠ラットへの羊水の静脈投与による血中成分への影響、ならびにアナフィラキシー反応の主体である肥満細胞に対する羊水曝露の影響について検証した。その結果、妊娠ラットへの羊水投与実験では、アナフィラトキシン(C3a、C5a)ならびに補体経路の活性化に関与するC1INHの血中濃度に有意な変動を認めなかった。一方、形成されたフィブリン血栓の溶解を示すD-ダイマーの血中濃度は有意な増加を認めた。また、羊水に曝露した培養肥満細胞は脱顆粒反応を認めなかった。したがって、羊水は血液凝固機能に影響を及ぼすことが示唆された。
日米共同学術研究ー石炭の高分子構造と界面、孔隙構造に関する研究

〔本研究の目的〕石炭分子の集合構造を分子群と認識して石炭分子内、分子間に働いている水素結合、πーπ相互作用などの非共有結合、溶媒などとの相互作用、反応挙動を動的に把握することである。〔研究成果の概要〕石炭分子の集合を明らかにするため、日本と米国で産出する代表的石炭を選定し、日本側では有機溶媒による膨潤測定を、米国ではイオン交換法を併用した膨潤測定を行なった。本国際共同研究の成果として特記されることは、米国側リ-ハイ大学ラ-セン教授の研究室の協力をえて行った常圧下での石炭の膨潤特性に関する実験デ-タの詳細な解析から、石炭の高次構造に関するモデルを組上げたことである。このモデルに基づいて、石炭ゲルを用いる有効な石炭の化学変換プロセスを開発できることが判明した。これまでの基礎的研究から、より実用的な研究へと展望を開くことが出来よう。石炭のマクロ構造を明らかにするため、溶媒による膨潤についての理論的検討を行った。溶媒により石炭が膨潤する際の自由エネルギ-変化は、石炭と溶媒との混合による項と、石炭網目の弾性変形に基づく項の和であらわされるが、従来から提出されている式では、石炭には応用出来ないことが判った。実験的には、従来、膨潤比(Q)を求めていたが、膨潤数(Qー1)を用いた論議が合理的であることが示された。また、有機溶媒による石炭の膨潤現象を解析し、石炭の高分子構造を解明すると共に、膨潤速度をシミュレ-ションするモデルを構築した。このような実験を通して石炭高分子構造、集合構造のうち、水素結合、πーπ結合ならびにイオン結合などの分子間凝集力について多くの知見を得、同時に石炭の2次転移点が室温以下の低温に存在することを見出し、石炭の集合構造研究に大きなインパクトを与えた。また、石炭/溶媒系スラリ-の粘度について、平衡論的、速度論的な検討を行った。また、常温常圧下で石炭の大部分を溶解しうることを見出した。リハイ大学では、石炭の電荷移動錯体の電荷移動度の定量的表現法、室温以下でも石炭分子運動の束縛ー開放が可能であることを意味するガラス転移点が存在することを見い出した。石炭のマクロ構造の解析のため^1HーNMRの緩和曲線の解析を行なった。石炭としては米国のアルゴンヌ国立研究所作成の標準炭8種を用いて、フレッシュ、脱水、脱灰した時の石炭について測定した結果、緩和に関して状態の異なる2種類のサイトがあることを明らかにした。このサイトは有機溶媒による膨潤現象と密接な関係があり、石炭の界面、孔隙構造について直接的な知見となった。また、高分子としての石炭の化学構造解明のために、固体高分解能^<13>CーNMRを測定した。解析のための基礎デ-タを得るための液化油のNMRデ-タベ-スの作成と石炭関連有機化合物のデ-タベ-スを利用して化学シフト範囲の図表を作成した。以上、本共同研究の成果は、斬界において高く評価され、燃料化学に関するゴ-ドン究究会議(1990 Gordon Research Conference on Fuels Science)で招待され、講演をした。演題は「石炭構造のプロ-ブとしての膨潤速度論」である。さらに、米国化学会発行の国際誌「エネルギ-と燃料」(Energy and Fuels)に執筆依頼があり、「石炭スラリ-の粘度」についてレビュ-を書下している。本国際共同研究によって研究情報を交換し、実りのある成果をえたのみならず、双方からの若手研究者が相手方の研究室に長期滞在(2カ月程度)も可能となった。特に、従来日本から一方的に欧米の研究室に出向いていたのとは逆に、先方の若手研究者が日本に滞在することをも可能とし、周辺の多くの日本人学生との交流が可能となった。研究面のみならず、思考方法、文化、日常生活についても強いインパクトを日本人学生に与えられたことは特記される所である。今後、当該方面の研究を深化させるために適任の研究分担者を組み込んで、石炭の低分子化、液化を目指した新しい転換反応を開発すべく、国際共同研究へと展開していきたいと考えている。本制度の一層の拡充が強く望まれる。

実験的には、従来、膨潤比(Q)を求めていたが、膨潤数(Qー1)を用いた論議が合理的であることが示された。また、有機溶媒による石炭の膨潤現象を解析し、石炭の高分子構造を解明すると共に、膨潤速度をシミュレ-ションするモデルを構築した。このような実験を通して石炭高分子構造、集合構造のうち、水素結合、πーπ結合ならびにイオン結合などの分子間凝集力について多くの知見を得、同時に石炭の2次転移点が室温以下の低温に存在することを見出し、石炭の集合構造研究に大きなインパクトを与えた。また、石炭/溶媒系スラリ-の粘度について、平衡論的、速度論的な検討を行った。また、常温常圧下で石炭の大部分を溶解しうることを見出した。リハイ大学では、石炭の電荷移動錯体の電荷移動度の定量的表現法、室温以下でも石炭分子運動の束縛ー開放が可能であることを意味するガラス転移点が存在することを見い出した。石炭のマクロ構造の解析のため^1HーNMRの緩和曲線の解析を行なった。石炭としては米国のアルゴンヌ国立研究所作成の標準炭8種を用いて、フレッシュ、脱水、脱灰した時の石炭について測定した結果、緩和に関して状態の異なる2種類のサイトがあることを明らかにした。このサイトは有機溶媒による膨潤現象と密接な関係があり、石炭の界面、孔隙構造について直接的な知見となった。また、高分子としての石炭の化学構造解明のために、固体高分解能^<13>CーNMRを測定した。解析のための基礎デ-タを得るための液化油のNMRデ-タベ-スの作成と石炭関連有機化合物のデ-タベ-スを利用して化学シフト範囲の図表を作成した。以上、本共同研究の成果は、斬界において高く評価され、燃料化学に関するゴ-ドン究究会議(1990 Gordon Research Conference on Fuels Science)で招待され、講演をした。演題は「石炭構造のプロ-ブとしての膨潤速度論」である。さらに、米国化学会発行の国際誌「エネルギ-と燃料」(Energy and Fuels)に執筆依頼があり、「石炭スラリ-の粘度」についてレビュ-を書下している。本国際共同研究によって研究情報を交換し、実りのある成果をえたのみならず、双方からの若手研究者が相手方の研究室に長期滞在(2カ月程度)も可能となった。特に、従来日本から一方的に欧米の研究室に出向いていたのとは逆に、先方の若手研究者が日本に滞在することをも可能とし、周辺の多くの日本人学生との交流が可能となった。研究面のみならず、思考方法、文化、日常生活についても強いインパクトを日本人学生に与えられたことは特記される所である。今後、当該方面の研究を深化させるために適任の研究分担者を組み込んで、石炭の低分子化、液化を目指した新しい転換反応を開発すべく、国際共同研究へと展開していきたいと考えている。本制度の一層の拡充が強く望まれる。
海底熱水、冷湧水域における地下微生物圏の群集構造と代謝機能の解明

海底下から供給されるメタンの8割以上は、嫌気的な堆積物中で微生物により消費されることが知られている。この反応は、嫌気的メタン酸化と呼ばれ、古細菌(ANME)によるメタン酸化反応と硫酸還元菌による硫酸還元反応が共役した複合的な反応であり、地球上の炭素循環に大きな影響を与えている。ANMEは単離培養されておらず、生理学的性質や特徴を明らかにすることは必須であることから、本研究では、沖縄トラフ第四与那国海丘の熱水性堆積物を対象に、ANMEの活性や分布の測定を通じた生理生態学的研究を行った。本海域では、熱水に由来する高濃度のCO_2により、pH4付近まで低下した酸性環境が堆積物中に形成されている。この特異的環境で、活性を有する微生物を特定するため、堆積物試料からRNA分子を抽出し分子系統学的解析を行ったところ、ANMEと硫酸還元菌の存在が示された。同時に、古細菌と硫酸還元菌からなる微生物共生体を顕微鏡観察で確認することができた。嫌気的メタン酸化活性測定の結果もこれらの事実と合致し、pH4以下の酸性条件下でも嫌気的メタン酸化活性が検出された。こうしたことから、酸性環境に適応したANMEと硫酸還元菌が存在し、これまでの知見よりもはるかに低いpHまで生息可能であることが強く示唆された。また、化学因子との対比から、硫酸塩の顕著な減少に伴う熱力学的制約がANMEの分布と活性を強く規制する要因であることも推測された。海底下で生成されるメタンは、微生物による嫌気的メタン酸化反応(AOM)によって、その大半が嫌気的な堆積物中で消費されることが知られている。AOMを担う嫌気的メタン酸化古細菌(ANME)は、ANME-1,2,3の3つの系統群に分類されている。ANMEの単離培養例はなく、生化学的な好適条件(温度、塩分、メタン濃度など)は明らかにされていない。また、ANMEの分布と種組成に関する多くの報告は多くされているが、各調査海域での出現系統群グループごとの優占度の違いを特定できる地球化学的環境因子も解明されていない。本研究では日本海上越沖の冷湧水系堆積物中に生息する嫌気的メタン酸化古細菌を対象に、系統的多様性、鉛直/水平分布、および存在量を明らかにし、地球化学的環境要因との比較を行った。取得した堆積物からDNAを抽出し、嫌気的メタン酸化反応の鍵酵素遺伝子であるmcrAの分子系統解析を行ったところ、ANME-1と-2に属するmcrA遺伝子が検出された。次に、各々を標的とする新規primerを作成し、定量PCR法を用いて定量的分布パターンを明らかにした。その結果、ANME-1と-2の水平的分布には顕著な違いが見られた。メタンフラックスが高く硫酸塩が浅部で枯渇している堆積物中では、ANME-1と-2共に検出された。一方、ANME-1と-2のどちらかが圧倒的に優占する試料では、ANME群集組成と硫酸塩め鉛直プロファイルには関係性があり、ANME-1は硫酸塩が非常に乏しい、もしくは枯渇した環境で優占し、ANME-2は硫酸塩に富む環境に優占することが明らかとなった。
乳酸菌の細胞接着に関わる膜表層タンパク質に関する研究-乳酸菌セラピーへ向けて-

我々は有用な腸内細菌である乳酸菌が腸内に留まる分子的なメカニズムの解明が必要であると考え、乳酸菌が「糖鎖」を介して宿主に接着すると言う仮定のもとで研究を行って来た。その結果、乳酸菌(Lactobacillus属)もウイルスや病原性細菌と同様に糖脂質の「糖鎖」に結合し、さらに、乳酸菌の膜表層に“糖鎖を認識する受容タンパク質"が存在することを見出した本研究では、本タンパク質について解析するとともに、遺伝子クローニングを試み、乳酸菌セラピーの実現に向けて細胞との接着能の強い乳酸菌を取得することを目的とした。Lactobacillus caseiのゲノムDNAを制限酵素Sau3AIで部分消化して得られたDNA断片を、BamHIで処理したCharomidベクターに繋ぎ、これをλファージを介して大腸菌DH5αに導入してゲノムライブラリーを構築した。本タンパク質はスフィンゴ糖脂質のGA_1(Galβ1-3GalNAcβ1-4Galβ1-4Glcβl-1′Ceramide)の糖鎖に強く接着することを見出しているので、G_<A1>と抗G_<A1>モノクローナル抗体を用いたImmunoblottingによって特定し単離した本タンパク質のN末端アミノ酸配列由来のオリゴヌクレオチドプローブを用いて、L.caseiのゲノムライブラリーをスクリーニングした。得られた陽性クローンの中でCHlと命名したクローンの制限酵素地図を作成し、同じプローブを用いたサザンブロッティング解析によって陽性断片の位置を決めた。陽性断片3.0kb EcoRI断片をpUC18ベクターを用いてサブクローニングした後、塩基配列を決定したところ、本タンパク質のN末端アミノ酸配列をコードするORFを見出した。本遺伝子を含む組換えプラスミドpR3Eを有する大腸菌DH5αの無細胞抽出液についてゲル電気泳動を行ったところ、L.caseiの受容タンパク質とほぼ同じ分子サイズの位置に強くタンパク質が発現していることを見出した。さらに、この無細胞抽出液について、G_<A1>と抗G_<A1>モノクローナル抗体を用いたImmunoblottingを行ったところ、発現タンパク質に相当する位置に微弱ながら染色が認められた。また、組換え大腸菌をLiClで処理後、超音波破砕して、細胞表層画分と細胞質画分に分画し、それぞれについてゲル電気泳動を行った結果、いずれの画分にも、L.caseiの受容ダンパク質と同じ分子サイズの位置にタンパク質のバンドが見られた。また、L.caseiの両画分にも本タンパク質が存在していることを確認した。我々は有用な腸内細菌である乳酸菌が腸内に留まる"分子的な面からの細胞接着のメカニズムの解明"が必要であると考え、乳酸菌が細胞膜上の「糖鎖」を介して宿主に接着すると言う仮定のもとで研究を行って来た。その結果、乳酸菌(Lactobacillus属)もウイルスや病原性細菌と同様に糖脂質の「糖鎖」に結合し、さらに、乳酸菌の膜表層に"糖鎖を認識する受容体タンパク質"が存在することを見出した。本研究では、本タンパク質について、遺伝子クローニングと大腸菌における多量発現を試みた。即ち、Lactobacillus caseiのゲノムDNAを制限