京都大学ELCAS(エルキャス)

実施レポート

[専修コース]土の物理〜ミクロからマクロへ〜

農学研究科 施設機能工学分野

2017年6月17日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館S173

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    友部 遼、岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    一面せん段試験に対する解析を行い、実験で得られたデータとの比較を行った。また、次回のために砂時計の実験を行った。

  • 土の物理0617-1実験データの解析の様子
  • 土の物理0617-2砂時計の実験の様子

活動を通して学んだこと

  • シミュレーションにおける摩擦パラメータの大切さが分かった。

2017年5月27日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館S173

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    友部 遼、岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    一面せん断試験をDEMを用いてシミュレーションするため、条件の整理や初期配置の作成を行った。それから実際にプログラムを動かし、結果を一部整理した。

  • 土の物理0527-1プログラムの解説
  • 土の物理0527-2結果の検討法についての解説

活動を通して学んだこと

  • エクセルとDEMを併用してのシミュレーションの仕方。

2017年5月13日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館S173

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    友部 遼、岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    一面せん断試験の解説を行った後に実験を行った。また、得られた結果をまとめた。

  • 土の物理0513-1一面せん断試験の解説
  • 土の物理0513-2実験の様子

活動を通して学んだこと

  • 実験は準備がとても大切なこと。
    エクセルの発展的な使い方、データのまとめ方。

2017年4月15日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館S173

  • 当日の講師

    村上 章 教授
    藤澤 和謙 准教授
    福元 豊 助教(長岡技術科学大学)

  • チューター

    友部 遼、岡田 紘明、高松 亮佑

  • 実習の内容

    今後の日程について確認を行い、一面せん断試験の解説をした。その後DEMのプログラムを動かし、一面せん断試験の準備をした。

  • 土の物理〜ミクロからマクロへ〜_実習風景プログラムの解説
  • 土の物理〜ミクロからマクロへ〜_実習風景結果の検討

活動を通して学んだこと

  • DEMの基本的な使い方をおさらいし応用的なことをシミュレーションした。

[専修コース]カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる

情報学研究科 先端数理科学専攻 非線形物理学講座

2017年6月17/18日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    カオス・フラクタルに関するローレンツとマンデルブローのインタビュー映像を見せ、二重振り子の実演を行うとともに、ローレンツアトラクタやローレンツプロットを描くエクセルファイルを用いた計算機実習を行い、カオス・フラクタルに関する理解を深めた。一次元写像のカオスの実例として、蝉の個体数変動を記述するロジスティック写像を解説した。カオスの学術用語であるバタフライエフェクト(初期値敏感依存性)に触発されて制作された映画を紹介した。研究内容を論文にまとめてもらい、論文の体裁を説明し、添削を行った。金沢のシンポジウム発表で、エントロピーに関する質問を受けたが、エントロピーを知らず回答ができなかったため、エントロピーに関する文献を貸し出した。

  • カオス0617-2計算機実習中
  • カオス0617-6マンデルブローのインタビュー映像視聴中
  • カオス0617-5作成中の鴨川に座る人々の時空パターン
  • カオス0617-3利用した教材など
  • カオス0617-1二重振り子
  • カオス0617-4添削中の日本語論文(英文論文のたたき台)

活動を通して学んだこと

  • 様々なカオス、フラクタルの映像や教材を見て、カオス、フラクタルについて学ぶことができた。特に、セミの個体数に関することはとても興味深かった。
  • 発表が一通り終わったので、論文の一回目の提出とカオスやフラクタルについての学習を行いました。論文はこれをひな型に英訳していく必要があるので、そっちも頑張りたいです。カオス、フラクタルについては、ビデオを見せてもらったり、試料をもらったりしました。また、今後の研究の方向についても話し合ったので、自分でできる範囲でぼちぼち進めていきたいです。

2017年6月3/4日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    (6月3日)
    前田君は6月11日のシンポジウム発表に向けて、投影資料の修正や追加を行い、投影資料に取り込む放電中のガス管の写真の撮影を行った。
    安福君も6月11日のシンポジウム発表に向けて、鴨川の河川敷に腰掛ける人々の行動をアルゴリズム化し、一様乱数を用いた実装を行い、間隔分布を導出する流れを確認した。
    (6月4日)
    上野君は6月11日のシンポジウム発表に向けて、投影資料の修正や追加を行い、投影資料に取り込むプラズマ閉じ込め容器、アンテナとして用いる待ち針やシャープペンの芯の実験後の変化の写真の撮影を行った。

  • カオス0603-2投影資料の修正と追加
  • カオス0603-1投影資料の修正と追加
  • カオス0603-3投影資料に用いるネオン管の発光写真
  • カオス0603-4投影資料の修正と追加
  • カオス0603-1電子レンジプラズマで利用したアンテナ
    左列:待ち針、右列:シャープペンの芯
    上段:実験後、下段:実験前
    実験後の待ち針は両端が溶け、丸まっている
    実験後のシャープペンの芯は両端が尖る

活動を通して学んだこと

  • 発表のパワーポイントの残りの、準位統計についての部分を学び、資料を作りました。わかったような分からなかったような内容でしたが、少なくとも原理は分からなかったので、発表までにできるだけ理解したいです。数少ない分かったことの一つの、様々な複雑な系がウィーグナー分布に従うというのはすべてがつながっているっていう感じがしてすごかったです。
  • 主に投影資料の修正でした。作ってきた資料のほとんどが学会に使えないということで、修正された。学会発表で使う資料の型のようなものを学べた。

2017年5月20日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    表計算ソフトの二次元データをグラフに表示する手続きを示した。また、gnuplotという描画ソフトの説明を行った。このような描画の準備を経て、第一回のときに実施した水素の低圧ガス管の分光結果をグラフに表し、バルマン系列が明瞭に表れていることを確認した。以降、終了時まで、金沢でのシンポジウムでの投影資料の準備を行った。
    (前田)SSH全国大会や物理学会Jr.セッションで最高賞を受賞した光の屈折や反射に基づく副焦点の研究の紹介を導入部とし、光の屈折や回折に基づく分光の研究を行うこと、水素の低圧ガス管の分光実験とバルマー系列の理論の比較、ヘリウム、ネオン、水銀の分光実験の結果の表示などについて議論した。
    (上野)オーロラの回折と分光研究を導入部として、電子レンジプラズマの分光結果をアンテナの違い(待ち針か、シャープペンの芯か)によるスペクトルの違いから得られるアンテナの材質に起因するスペクトルの同定、オーロラの分光研究との比較、電子レンジのマイクロ波の波長とアンテナの長さの関係などを議論した。
    (安福)鴨川河川敷に腰掛けるカップルの間隔に関する先行研究のレビューを導入部とし、間隔分布を再現する確率モデル・アルゴリズムの構築を目指すことにした。

  • カオス0520-1シンポジウムでの投影資料についての議論
  • カオス0520-2シンポジウムでの投影資料についての議論
  • カオス0520-3シンポジウムでの投影資料についての議論

活動を通して学んだこと

  • 発表のための投影資料の流れを作った。学会での発表の経験がなく、どのような流れで作ったらいいのかわからなかったが、先生の指導により、学会らしいものができた。学会での投影資料の作り方を学んだ。
  • 6/10,11の発表のパワーポイントを作り始めました。学校で研究している副実像の話を導入に使うなど、思いもよらない手法をとるのはすごいと思いました。パワーポイントの作り方からデータの見方まで様々なことを教えてもらえたのはありがたかったです。

2017年4月22日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    講演申込を行った「形の科学シンポジウム」講演概要原稿をテンプレートに沿って日本語と英語で部分的に作成した。学術論文の題目、著者名、著者所属、アブストラクト、謝辞の書き方を学んだ。
    17時から18時までは京大から荒神橋のたもとを経て鴨川の遊歩道に出て三条大橋まで歩き、河畔に座るカップルなどの間隔に法則性があることを確認した。

  • カオス0422-1シンポジウム講演概要原稿作成
  • カオス0422-2振り子の相平面,作成中の講演概要原稿
  • カオス0422-3鴨川三条大橋付近でのフィールドワーク
  • カオス0422-4鴨川のほとりに座るカップルの間隔に一定の性質があるという

活動を通して学んだこと

  • 5/2が締め切りという発表概要作りをしました。テンプレートのようなものが準備されていたり、書き方も教えていただけたのでスムーズに進みました。また、いくつか豆知識のようなものも話していただいて楽しくやれたと思います。今後どのように話が展開していくかのビジョンが見えていないので今後の活動を楽しみにしたいです。
  • 金沢での講演の予稿を作った。日本語だけでなく英語も使わなければならなかった。たった一枚のWordで、約1時間ほどかっかったので大変であった。講演会予稿の形式や、英語の使い方を学ぶことができた。

2017年4月15日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 総合研究12号館317室

  • 当日の講師

    宮崎 修次 講師

  • 実習の内容

    受講生の暫定的な研究テーマ決定および6月10日・11日に石川県で開催される「形の科学シンポジウム」での研究発表の方針決め等を行った。3つの暫定テーマおよび上記シンポジウムの発表題目(仮題)は、「既知の気体のガス管の分光・凖位統計解析」、「電子レンジを利用して生成したプラズマの分光解析」、「鴨川等間隔の法則の検証」である。上記の分光に関する研究の基礎知識を得るために分光器のレンタルを行い、分光に関する基礎知識の説明を専門家から聴き、分光に関する理解を深めるため回折格子フィルムを用いた簡易分光器を受講者全員で作成した。最後に、レンタル分光器を用いて水素、ヘリウム、ネオン、水銀を封入したそれぞれのガス管の放電と、電子レンジを用いて作成したプラズマを解析し、データを取得した。

  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景実習会場の模様
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景水素、ヘリウム、ネオン、水銀を封入したガス管
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景分光器とその解析用パソコン、簡易分光器(魚の絵を貼った黒い箱)
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景電子レンジプラズマを作成するためにアンテナとして用いた待ち針
  • カオス・フラクタル・非線形科学の魅力に触れる実習風景電子レンジプラズマを作成するためのアンテナを覆うガラスのコップ

活動を通して学んだこと

  • 金沢で開催される形の科学シンポジウムに参加することが決定した。そこで発表するテーマが、電子レンジで生成したプラズマについてとなった。小林さんのスペクトルに関する実験と講義があった。分光解析の原理や、分光解析の方法を学ぶことができた。
  • 様々な元素の低圧ガス管の発光に関する講義、分光実験を行い、6/11の金沢での発表について概要を聞きました。実際にデータを解析するなど、研究らしいことができるので楽しみです。今回の内容は基礎的な内容でしたが、準位統計など、これまで聞いたこともないような概念について発表することになったので、つたない発表にならないよう、少しづつ準備を始める必要があるということを感じました。

[専修コース]映像情報処理

学術情報メディアセンター

2017年6月17日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 学術情報メディアセンター南館4階

  • 当日の講師

    飯山 将晃 准教授

  • チューター

    薗頭 元春

  • 実習の内容

    ドローンを使った映像処理について、物体認識の前処理として顕著性による物体領域の抽出を検討する。
    くずし字認識について、文字画像のアスペクト比を考慮した確率的なモデルによる正確度の向上に取り組む。

  • 映像情報処理0617-1顕著性による物体領域の抽出
  • 映像情報処理0617-2文字画像のアスペクト比と出現確率の関係

活動を通して学んだこと

  • 前回に引き続き、画像から物体を認識するためのプログラムを作成した。saliency mapによって物体がある範囲を特定し、二値化した画像を作成することでkerasを用いた物体認識を行おうとしたが、予想以上に結果が悪く、sailency mapを用いても物体の位置の特定が難しいことが分かった。
    今後改良を加えるか、別の方法を考える必要がある。

2017年6月10日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 学術情報メディアセンター南館4階

  • 当日の講師

    飯山 将晃 准教授

  • チューター

    薗頭 元春

  • 実習の内容

    ドローンを使った映像処理について、撮影した動画像に対して畳み込みニューラルネットワークによる物体認識を行う。
    くずし字認識について、失敗例を考察して認識器の改良を行う。

  • 映像情報処理0610-1Pythonによる物体認識のプログラミング
  • 映像情報処理0610-2くずし字認識の失敗例

活動を通して学んだこと

  • ドローンから撮影した画像を保存し、物体認識するプログラムを作成した。Pythonの深層学習ライブラリであるKerasを用いた。試験的にドローンを飛ばして実装してみた結果、うまく目的の物体を検出・認識できないことがわかり、プログラムの改良を考えた。TAの方から様々なご指導を受け、顕著性マップを用いることにした。次回、実際にプログラムを作成し、実装する予定。

2017年5月20日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 学術情報メディアセンター南館4階

  • 当日の講師

    飯山 将晃 准教授

  • チューター

    薗頭 元春

  • 実習の内容

    第一の課題であるドローンを使った映像処理の応用について、予め移動経路を設定した上で、Pythonによるドローンの制御を行う。
    第二の課題であるくずし字の文字認識について学び、畳み込みニューラルネットワークに基づく基本的な認識器をPythonで構築する。

  • 映像情報処理0520-1Pythonによるくずし字認識
  • 映像情報処理0520-2畳み込みニューラルネットワークによる文字認識の概説

活動を通して学んだこと

  • 崩し文字を識別するプログラムについて学んだ。機械学習やニューラルネットワークの仕組みについての講義を受けた。その後、今後各自が取り組んでいく課題を決めた。自分は前回の活動から、ドローンを使った物体認識をテーマに決定した。今回の活動では、ドローンの動きを制御するプログラムを作り、プログラムの命令通りにドローンが飛行するかどうかも実験で試した。

2017年5月6日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 学術情報メディアセンター南館4階

  • 当日の講師

    飯山 将晃 准教授

  • チューター

    薗頭 元春

  • 実習の内容

    Python言語とPS-Droneライブラリを用いて、ドローンParrot AR.Drone 2.0の操作を学ぶ、またOpenCVライブラリを用いて、映像からの人物検出に基づくドローンの制御を検討する。

  • 映像情報処理0506-1ドローンの制御の検討
  • 映像情報処理0506-2着陸状態におけるドローン

活動を通して学んだこと

  • 今回の活動ではドローンの飛行制御と、カメラの画像から検出した人物の位置に基づいたドローンの動作をプログラミングし、プログラム通りに正確にドローンが作動するかどうかをテストした。最初にドローンの飛行を制御するプログラムの説明を受け、実際に飛行させてみた。次にカメラの画像から人物を検出し、画像中の人物の位置に合わせてドローンが回転するようにプログラムを書いた。そのプログラムをドローンの飛行を制御するプログラムに組み込んだ。テスト飛行の結果からドローンは地面が平面でない場合、飛行高度が安定せず、プログラム通りに制御できないことが分かったが、altitude を使って飛行高度を制限し、ドローンの飛行場所を変更することで問題は解決されたようだ。また最後に行ったテスト飛行では、カメラの画像から人を認識し、前後左右にドローンを動かすことは出来たが、左右に回転させようとすると不明確な挙動が確認され、ドローンを制御するプログラムの改良が必要なようだ。

2017年4月15日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 情報学研究科

  • 当日の講師

    飯山 将晃 准教授

  • チューター

    薗頭 元春

  • 実習の内容

    研究テーマを検討する。プログラミング言語PythonとOpenCVライブラリを用いた演習を通して、HOG特徴量を用いた人物検出やHaar-Like特徴量を用いた顔検出について学ぶ。

  • 映像情報処理_実習風景研究テーマの検討
  • 映像情報処理_実習風景Pythonを用いた映像処理の演習

活動を通して学んだこと

  • ・画像認識
  • ・Pythonというプログラミング言語を使って画像認識の基礎的なプログラミングを行った。また画像処理について学んだ。
    具体的には、opencvというライブラリを用いて、カメラから取り込んだ画像から人物検出や顔認識を行った。画像処理の内容についての講義では、画像を縦、横それぞれから微分してエッジ検出を行ない、クラス分類によって人物を検出していること、またhaar特徴量を用いて顔や目の検出を行なうことを学んだ。

[専修コース]海洋生物の健康増進機能ペプチド

農学研究科 海洋生物機能学分野

2017年6月17日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館 N566

  • 当日の講師

    佐藤 健司 教授

  • チューター

    蓮井 啓介、吉川 和伸

  • ボランティア

    荻野 達也

  • 実習の内容

    前回行ったイトゴカイの抽出物のサイズ排除クロマトグラフィーおよび液体クロマトグラフィー質量分析のデータをコンピューターに取り込み、次回分析する成分の同定を行った。

  • 海洋0617-1データー分析の様子

活動を通して学んだこと

  • 今回は前回までの実験結果をまとめた。実験データを整理するとき、パソコンでデータを読み込み、グラフにした。パソコンでのそういった難しい作業は初めてだったのでとても学ぶことが多かった。クロマトグラフィーの結果から分子量を見て、どれに目をつけて調べていくかを決めた。グラフの見方もわかったので分子量から調べていきたい。
  • 今回の活動では、前回サイズ排除クロマトグラフィーで分析したサンプルA,B,Cの結果の分析を行った上で、今後の実験の指針を話し合った。 私は今回の活動を通して、改めて結果の分析は慎重性と正確性が求められ、且つ根気と労力を要する大変な作業であると実感した。各データの重みをひしひしと感じ、結果の分析にこそ各実験の真価が問われるようにも感じた。コツコツと積み重ねていく地道な作業の大切さを身をもって考えさせられた。 今回の活動の中で難しかった点はデータの比較だ。分子量1~1000まで検出されている物質のデータを分子量の大きさごとに複数のグループに区分し、比較に必要な様々な処理をコンピューターに入力することも慣れるまでは難しかった。一瞬の入力ミスで思いがけないダメージを被ることにもなりかねないので、一つひとつの作業が緊張の連続だった。また、今後分析する物質を特定するために、グラフの起伏部(ピーク)の平均の分子量を一カ所ずつ調べていったが、私は膨大なデータ量に圧倒された。小さな起伏も含めて一通り全て丁寧に分析した。中には、グラフが微妙に重なっていて起伏が区別しにくいものや連続して山型の外形が連なっている箇所もあり、手元にあるグラフと投影されているパソコンの画面とをにらめっこして取り組んだ。調査後のグラフはたくさんの数字で埋まっていた。分子量を一通り調べた後は今後どの物質を更に分析するかについて話し合うため、再びグラフを比較した。私は、様々な機能や性能がいくら発達しても、人による手作業は欠かせないものだということを痛感した。 また、今回の活動の中で、実験内容の正確な理解や実験で用いる機械の仕組みを把握しておくことは基本中の基本であると実感した。例えば、今回の事例でいうと、サイズ排除クロマトグラフィーで検出された物質は化合物と水素イオンが組み合わさったものであるため実際の分子量ではないということだ。よって、その物質の構造や性質を調べる時には、引き算をする注意が必要だ。 分析は片時も気を緩めることのできない責任重大のものだ。時には、自分の分析を疑う、言い換えるなら「これで合っているのだろうか」と客観的な立場に立って考え直すことも必要だと思う。細かな部分にまで気を配り、思い込みで判断せず、きちんとした根拠のもと考察を広げていくことの大切さを実感した。その意味でも、一度原点に立ち返り、研究テーマを見直し、自分がこの研究に懸ける思いや考えを問うことも必要だろう。私は、結果に対して謙虚に向き合うとはどういうことなのか、また、どのような姿勢を指すのか改めて考えることができた。何事にも真摯に取り組むことが何よりも大切だ。研究のノウハウを間近に教授やチューターの方の姿を通して学ぶことができる、この貴重な経験を大切にしたい。

2017年6月10日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館 N566

  • 当日の講師

    佐藤 健司 教授

  • チューター

    荒川 貴行、中本 洋子

  • ボランティア

    荻野 達也

  • 実習の内容

    イトエラゴカイに含まれるペプチド、または低分子の活性成分を分離するために、イトエラゴカイのエタノール可溶性画分、30%酢酸抽出画分を前回調製した。前回の実習でイトエラゴカイとその分泌物の酢酸可溶性画分はサイズ排除クロマトグラフィーで分画した。本日はゴカイのエタノール可溶性画分をサイズ排除クロマトグラフィーで分画した。さらに30%酢酸抽出物の低分子画分(35-40分)をその中の成分を明らかにするため液体クロマトグラフィー-質量分析計で分析をした。次回は、この結果を解析する。

  • 海洋0610-1サイズ排除クロマトグラフィーによるイトエラゴカイエタノール抽出画分の分画
  • 海洋0610-2液体クロマトグラフィー-質量分析計による分析
  • 海洋0610-3液体クロマトグラフィー-質量分析計による分析

活動を通して学んだこと

  • 今回は前回ゴカイをすりつぶし、エタノールで沈殿させたものをゲルろ過しクロマトグラフィーにかけた。今回でやっと、サイズ排除クロマトグラフィーと逆相クロマトグラフィーの仕組みを理解することができた。サイズ排除クロマトグラフィーを使うときのインジェクターという機械にサンプルを入れるとき、初めに水を入れ、空気を抜いてから入れなければならないことを学んだ。さらに、サンプルを入れた後には今回のサンプルは綺麗なものではないため、水をもう一度入れ、洗い流さなければならなかった。また、前回のゴカイ本体と粘液のそれぞれのSEC画分をサンプルカップにいれ、逆相クロマトグラフィーにかけた。サンプルカップに入れるとき、気泡を抜かなければならなかったということや、サンプルカップなどをビニール袋から出すときは手を使わずに出した方が良いということなども学んだ。
  • 今回の活動は、サンプルB,Cをサイズクロマトグラフィーによって分画した結果の分析から始まり、私はどんな結果が出ているのか、とてもワクワクしていた。作成されたクロマトグラムには、非常に面白い結果が出ており、分子量が300~500でゴカイ本体にはあまり含まれないが、体外に出された拈出物には含まれる物質が検出されていた。それらの物質を詳しく調べて、もし低分子かつ抗菌作用があるものであれば、例えば「ゴカイ石鹸」として、殺菌効果がある商品に応用することもできる。実験では、どのような結果が出るか最後まで分からないため、期待や不安、ワクワクやドキドキなど様々な感情が交錯する。しかし、実験の成功や失敗に関わらず、私たちが結果から得られることは無限大にある。結果を通して、実験の過程を再び見直したり、新たな気付きや発見に出合ったりすることができる。このことは、実験の度に常々実感していることである。 私は、実験には、いつも緊張感をもって臨んでいる。少しの気の緩みが思わぬミスを招くため、慎重かつ丁寧に取り組むよう心掛けている。実験器具の扱い方や使い方は、どれひとつをとっても、結果に結びつく重要な過程だ。また、今回の実験では、LCMSという各サンプルの分子量の計測や構造解析に優れた機械を使った。3500万円もするというLCMSの、主に4種類に分類される多様な機能性に驚きの連続だった。また、クロマトグラムの分析に加えて、吸光度や各アミノ酸のフラグメントの方法などについて学んだ。佐藤教授が説明して下さる中に出てくる専門用語ひとつひとつが新たに知ることで、本当に難しい内容だったが、私は、脳をフル回転させ、懸命に手を動かした。次から次へと出てくる自分の知らない世界に圧倒されたが、分からない内容については、教授にお尋ねすることで、身近な道具や例えを用いて具体的に解説して下さった。私は、得た知識を整理する上で、自分の中の疑問や不思議に思ったことは、その場で解決することの大切さを実感した。解決が後回しになれば、自分のなかのモヤモヤとした感情が膨らむので、今後の活動に取り組む上での自分の姿勢に生かしていきたいと強く思った。 ELCASでは、チューターの方との交流も魅力的だ。チューターの方は実験のサポートをして下さったり、自分の研究内容について熱く語って下さったりする。また、教授を囲んで、研究室でのエピソードや他愛もない話で盛り上がり、楽しいひと時を過ごせることも魅力のひとつで、本当に貴重な機会だと思う。今回のお話の中で、チューターの方に教えて頂いた、アミノ酸のdプロリンを与えるとショウジョウバエが長生きするという実験がとても興味深かった。D体のアミノ酸とL体のアミノ酸について様々な事例を挙げながら詳しく説明して下さり、そのお話を聞くことは、まるで未知の世界に足を踏み入れるようで、頭の中の「なるほど!」が増えていくことが嬉しく感じられた。 新たなことを学べば学ぶほど、知れば知るほど、自分の知識不足を実感するが、同時に自分が今まで知らなかった世界の広さや奥深さ、そして、学問がもつ限りない可能性に魅了され、今後の自分の「学ぶ活力」に繋がっていく。この学ぶ喜びを胸に、今後も積極的に学ぶ姿勢を持ち続けていきたい。

2017年5月13日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館 N567

  • 当日の講師

    佐藤 健司 教授

  • チューター

    蓮井 啓介、宮崎 葵

  • ボランティア

    荻野 哲也

  • 実習の内容

    海洋生物の特殊なペプチド検索するためイトゴカイおよびイトゴカイ捻出物を生理食塩水で抽出し、塩基性低分子タンパク質を30 %酢酸で、また低分子ペプチドを75%エタノールでさらに抽出した。V抽出物を限外ろかし、Superdex Peptideカラムを用いて30%酢酸溶液中のペプチドをサイズ排除クロマトグラフィーで分画した。その結果、280 nmに吸収のある低分子タンパク質のピークをいくつか確認できた(写真参考)。さらにイトゴカイが分泌する捻出物中には個体中のタンパク質と異なるピークが観察され、体外にタンパク質を分泌していることが示唆された。これらのピークは分取し、次回の実験で逆相HPLCによりさらに分画し、精製を行う予定である

  • 海洋0513-1イトゴカイ
  • 海洋0513-2実習風景
  • 海洋0513-3サイズ排除クロマトグラフィーによる分画

活動を通して学んだこと

  • 今回はイトゴカイや、イトゴカイが出した粘液にアミノ酸やタンパクなどがないかを調べるため、すりつぶしたりろ過したりした後、それをクロマトグラフィーに入れ、イトゴカイ本体と粘液の違いを見た。すると大きく違っているところがあったため、それを調べていきたい。クロマトグラフィーの機械に液体を入れる入れ方や調べているときに出て来たサンプルの取り方を学んだ。入れる液体の量を間違えたり、ろ過の時にサンプルが飛び散ってしまったりしたがなんとか調べることができた。データをきちんととっておくことは重要だと感じた。
  • 今回の活動から、いよいよ本格的な実験に取り組んだ。この研究では海洋無脊椎動物に含まれる機能性ペプチドの探査を行うが、まず、実験のサンプルとして、ゴカイを扱った。実際にゴカイを育てて研究をされているチューターの方がゴカイについて説明して下さり、ゴカイの意外な生態を知ることができ、とても勉強になった。例えば、ゴカイは、泥についているバクテリアを食べて生きているが、自分の好みのバクテリアだけを増やす働きをもつらしい。だから、自分が嫌いなバクテリアを殺し、より生活しやすい環境を整えるために、抗菌ペプチドのような働きをもつ物質を持っているのではないかと考えることができる。このように、知識を深めていくと、さらに分からないことや疑問がどんどん出てきて、今までの自分の無知さに気付かされることもある。だが同時に、それまでに培った学びにプラスアルファして、考えを応用させたり、さらに発展的なものにつなげたりすることもできると学んだ。現在、実際に目の前で教授やチューターの方の姿を見て、私は、蓄えた学びを自分の観察力や思考力に生かし、研究を進めていくことができることに憧れを抱いている。憧れる姿に少しでも近づけるように、これからも活動に積極的に取り組んでいきたいと強く思った。 実際にゴカイを観察すると、大きさは2㎝程度であったが、予想していた以上に小さく、互いに粘液を出し合って、縦横につながっていた。この粘液は泥を固めて巣を作る働きをもつが、つながっている何十匹ものゴカイをピンセットで挟んで、粘膜を取り出していく作業やバイオマッシャ―でゴカイを潰していく作業は、手間がかかり、難しく感じられた。今回の研究には、前例がないため、結果がどのように出るかどうかは分からない。だが、ペプチドはタンパク質なので、遺伝子が分かれば、増殖でき、さらに卵の発現のように他の食品に応用することも可能である。そのため、(これは、他の研究にも通じることであるが)研究がもつ可能性は無限大であることを改めて考えさせられた。ここで大切なことは、前例がなく、最後までどのような結果になるのか分からないところは、研究としては、とても興味深く、未知の世界を探検するかのような魅力があるが、その反面、実験におけるデータなどの信憑性や結果に対する綿密な分析力が問われるということだ。だから、今回の実験では、今まで以上に一つひとつの作業に緊張感を抱き、改めて気を引き締めて臨みたいと強く思った。また、今回の実験を通して、利用目的に合わせて、実験で使用する機械や器具を選び、仕組みや使い方を正しく認識しておくことの重要性を再確認した。サンプルは手間暇かけて用意した非常に大切なものであり、また、機械や器具の中には高価なものもあり、その使い方によっては、誤ったデータが打ち出されたり、サンプルが台無しになってしまうこともある。そのため、強い責任感を持って取り組まなければならない。慎重かつ迅速に臨むには、経験が必要であると思うが、毎回の実験において、常に謙虚な気持ちをもってこれからも研究に励んでいきたい。

2017年4月15日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学総合館S-103

  • 当日の講師

    佐藤 健司 教授

  • チューター

    渡辺 隼斗、中本 洋子

  • 実習の内容

    実習のテーマ決め。その結果、海洋無脊椎動物に存在する短鎖および長鎖ペプチドに関する研究となった。さらにペプチドを分離するのに必要なクロマトグラフィーについてサイズ排除、イオン交換、逆相クロマトグラフィーの順で原理と注意事項を説明した。その後、高性能液体クロマトグラフィー質量分析計の実物を用いて装置の説明を行った。

  • 海洋生物の健康増進機能ペプチド_実習風景ペプチドの化学とその分離法に関するレクチャーを行っているところ
  • 海洋生物の健康増進機能ペプチド_実習風景

活動を通して学んだこと

  •  今回の活動では、まず研究テーマを決めた。候補として、主に3つのテーマが挙がっており、どのテーマも興味深かった。 話し合いの結果、海洋無脊椎動物に変わったペプチドは含まれているのか、泥の中に住んでいる免疫のない動物が、抗菌ペプチドのような、細胞壁に穴を開け、菌のDNAの合成を止めて殺す物質を持っているのかなど、海洋無脊椎動物に関するペプチド調査に取り組むことになった。各候補のテーマの内容について学んでいく中で、ラットなどを用いる動物実験では、実験前と実験後に、人間の血液検査をする必要があることを知り、驚いた。実験後、人間が動物のウイルスに感染していないかどうかを調べるためだそうだが、実験をする上で求められる慎重性と正確さの必要性について改めて考えさせられた。 調査対象としては、生きている状態の動物に焦点を当てる。これは、生きている動物でなければ、実験途中で、その動物の性質などが変化したのではないかなどの懸念が生じ、結果の信憑性が低くなるためだ。今回の研究では、ナマコやクラゲ、ゴカイの類を実験で扱う予定だ。生のナマコやクラゲに接したことがあまりないため、どのようにそれらの生物をサンプルとして活用するのかについても、とても気になるところだ。この実験は前例がないため、どのような結果が出るのか、とても楽しみである。また、魚の粘膜のような、ねばねばとした部分のペプチド調査(今回はナマコで対応)も、新しい発想だと強く思う。 研究テーマの決定後は、今回、研究でメインとなるペプチドやペプチドの分離法など、実験に関する内容について、佐藤教授から、様々なことを教えて頂いた。 いくつかのアミノ酸の構造式をもとに、ペプチドがもつ性質について学んでいくと、ペプチドには、大きさの違い、pHによる電荷の違い、また、pHによる親水性と疎水性の変化があることが分かった。また、上記の3つの性質を利用したペプチドの分離法について、1つずつ詳しく学ぶことができた。その中でも、分配クロマトグラフィーの仕組みに大きな関心を抱いた。移動相と固定相が一定の比で何度も分配されていく過程を学び、最初は、それぞれの値がどのようにして打ち出されたのかを理解することが難しかったが、佐藤教授が1つずつ丁寧に説明して下さり、だんだんとモヤモヤとした気持ちが少なくなっていくのを感じ、嬉しく思った。 また、実験に用いる物質の性質によって、実験器具の使い分けも必要であることが分かり、実験器具の用途や使用目的を事前に理解しておくことの必要性を改めて実感した。特に、低分子であるか、高分子であるかによって、使用するカラムが異なるが、低分子と高分子を見分ける基準となる値はないことを知り、私たちの研究では、それをどのように区別して判断するのかについて疑問に感じた。 学んでいく中で、まだ習っていないことや知らない言葉や仕組みなどがたくさん出てきて、難しく感じるところが多かったが、実験前に、このように少しでも知識を深めることができて良かったと思う。 次回からは、いよいよ本格的に実験が始まる。サンプルからペプチドを抽出して、具体的に調査していくので、今回学習したことをもう1度見直しておきたい。
  • 今回は実習のテーマ決めから入った。いくつかのテーマがあったがその中でも全く結果が見えていないものを選んだ。テーマを選ぶときの説明でネズミなどに物質を投与してどのように体内の様子が変化したのかを調べたいとき実験をする人はウイルスに感染していないかを調べるために事前に血液を採取し実験後に変化がないか調べなければならないということを知った。様々なアミノ酸があり、親水性のものと疎水性のもの、酸性のものと中性のものと塩基性のものがあった。また、色々なクロマトグラフィーがあり、それぞれ特徴があった。メタノールよりアセトニトルの方が粘度が低く、圧力が低いためクロマトグラフィーの溶媒としてはアセトニトルの方が優秀であるということを学んだ。アミノ酸がふたつ以上あるものがペプチドであり、タンパクを分解してできたペプチドと生物が元々持っているペプチドがあることを学んだ。ペプチドの分離方法は大きさで分離する方法、電荷で分離する方法、疎水性で分離する方法があった。

[専修コース]植物細胞の構造と機能

農学研究科 樹木細胞学分野

2017年6月25日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館

  • 当日の講師

    高部 圭司 教授

  • チューター

    櫻井 みづき、中村 雄太

  • 実習の内容

    6月18日に若山神社で採取したホンモンジゴケ、銅ゴケと6月20日に京都大学フィールド科学教育研究センター・北白川試験地で採取したタチゴケを凍結乾燥し、スタブに載せた後、白金コーティングを行った。それら試料を高分解能走査電子顕微鏡で観察し、写真撮影を行った。さらに、高分解能走査電子顕微鏡に装着されたEDAXを用いて、試料中に含まれる元素分析を行った。またエポキシ樹脂に包埋されたホンモンジゴケの薄切片を作製、染色して永久プレパラートにした。

  • 植物0625-1コケをスタブにマウント
  • 植物0625-2コケの高分解能走査電子顕微鏡観察
  • 植物0625-3コケのEDAX分析

活動を通して学んだこと

  • FE-SEMの試料の作成
    FE-SEM及びEDAXを用いて京大北白川試験地と前回若山神社で採取した別種のコケを観察
    やはり普通のコケには銅のスペクトルは検出されず、若山神社で採取したコケには銅とケイ素のスペクトルが検出された。その後EDAXを用いて銅の存在する箇所をマッピングしようと思ったが、出来なかった。

2017年6月18日

  • 実施場所

    若山神社

  • 当日の講師

    高部 圭司 教授

  • 実習の内容

    JR島本駅に集合し、徒歩で若山神社に向かった。神社に到着後、神社の許諾を受け、建物周辺のコケの生態観察した。その後、ホンモンジゴケとそれと同じ環境に生育するコケを採取した。徒歩で島本駅に向かい、駅で解散した。採取したコケは大学に持ち帰った。

  • 植物0618-1若山神社参道入口
  • 植物0618-2若山神社にてホンモンジゴケを採取
  • 植物0618-3若山神社にてホンモンジゴケを採取

活動を通して学んだこと

  • ホンモンジゴケの自生地周辺の地形等

2017年6月3日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館

  • 当日の講師

    高部 圭司 教授

  • チューター

    櫻井 みづき、麦尾 祥多

  • 実習の内容

    ホンモンジゴケを高分解能走査電子顕微鏡で観察し、写真撮影を行った。さらに、高分解能走査電子顕微鏡に装着されたEDAXを用いて、試料中に含まれる元素分析を行った。エポキシ樹脂に包埋されたホンモンジゴケの1μm厚さの切片を作製し、その形態を光学顕微鏡観察し、写真撮影を行った。

  • 植物0603-1ホンモンジゴケを高分解能走査電子顕微鏡で観察
  • 植物0603-2ホンモンジゴケのEDAX分析
  • 植物0603-3ホンモンジゴケを光学顕微鏡で観察

活動を通して学んだこと

  • SE SEMではWD( working distance )を変更することでピントがはっきり合うということがようやく分かった。それにより、ハッキリとした像を撮影することが出来た。また、その後備え付けてあるEDAXを用いて銅ゴケ内の原子量の測定を行った。すると苔の茎の根に近い方に行くほど多くの銅イオンが検出された。その後EDAXを使っている間にチューターさんが、以前化学固定し樹脂に包埋した試料をミクロトーム(刃はガラスナイフ)を用いて切断して、作っていてくださったコケの葉の断面のプレパラートを観察して、葉脈に当たると思われる部分に道管と思われる管を確認した。

2017年5月20日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館

  • 当日の講師

    高部 圭司 教授

  • チューター

    麦尾 祥多、横山 誠人

  • 実習の内容

    凍結乾燥されたホンモンジゴケを試料台に載せ、白金コーティングした。その試料を、高分解能走査電子顕微鏡で観察し、写真撮影を行った。また、生きているホンモンジゴケを直接スライドグラスに載せ、蒸留水で封入して光学顕微鏡観察し、写真撮影した。

  • 植物0520−1凍結乾燥されたホンモンジゴケを白金コーティング
  • 植物0520-2ホンモンジゴケを高分解能走査電子顕微鏡で観察
  • 植物0520-3ホンモンジゴケを光学顕微鏡で観察

活動を通して学んだこと

  • SE SEM用の試料の作成
    光学顕微鏡の試料の作成

2017年5月6日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館

  • 当日の講師

    高部 圭司 教授

  • チューター

    麦尾 祥多、横山 誠人

  • 実習の内容

    大阪府三島郡島本町の若山神社で採取したホンモンジゴケを実体顕微鏡で観察した。その後、ホンモンジゴケをカミソリで細切し、3%グルタルアルデヒドで固定した。この際、受講生自らリン酸バッファーや固定液を調整した。さらに、ホンモンジゴケを3mm以下か6mm以下に細切し、直径3mmか6mmの試料キャリアに入れ、高圧凍結装置で急速凍結した。この操作も受講生自らが行った。凍結された試料は-80℃の2%四酸化オスミウム・アセトン溶液の中に入れ、凍結置換固定を行った。

  • 植物0506-1ホンモンジゴケを化学固定
  • 植物0506-2ホンモンジゴケを高圧凍結
  • 植物0506-3ホンモンジゴケを高圧凍結

活動を通して学んだこと

  • 今回はグルタルアルデヒドを用いた化学固定と高圧凍結法による試料の固定を学んだ

2017年4月15日

  • 実施場所

    吉田キャンパス 農学部総合館

  • 当日の講師

    高部 圭司 教授

  • チューター

    櫻井 みづき、中村 雄太

  • 実習の内容

    実習のスケジュールと観察試料の打ち合わせを行った。その後、受講生はチューターより高分解能走査電子顕微鏡の原理と操作法の説明を受け、あらかじめチューターが作製した木材組織を観察し、写真撮影を行った。

  • 植物細胞の構造と機能_実習風景高分解能走査電子顕微鏡による木材組織の観察
  • 植物細胞の構造と機能_実習風景
  • 植物細胞の構造と機能_実習風景

活動を通して学んだこと

  • 今日は初めにこれからのスケジュールの確認をし、研究テーマを決めた。研究テーマは「ホンモンジゴケについて」。しかし、基盤コースで扱ったコケは確かにホンモンジゴケかも知れないが、断定することは出来ないので、高部先生とチューターさんの協力で、研究しているであろう理化学研究所に問い合せ、可能ならば譲っていただくということになった。その後は×35~×100kまで見ることが出来るSEMでヒノキの観察を行った。ヒノキの観察では初めて見る構造が沢山あり、何が何だかわからなかったが高部先生やチューターさんが一つ一つ教えてくださったので完璧にとまではいかないが理解することは出来た。

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平成29年度 実施レポート

年度別の実施レポート