hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分離膜の性能設計に向けた多孔質材料の物性評価法開発

本研究では、多孔質材料の物性に基づいた多孔質膜の膜性能設計手法の確立へ向けた研究に取り組んでいる。具体的には、多孔質材料として金属有機構造体(metal-organic framework: MOF)を用いて、1MOF粒子の合成と粒子形態制御、2MOF膜の作製と構造および膜透過特性の評価、3分離層構造(粒径・分離層厚み・結晶粒径・欠陥)および分離層物性(吸着性・拡散性)と膜透過特性との関係の解明と膜性能予測を、行う。これにより、多孔質材料の物性に基づいて、多孔質膜の膜性能を設計する手法の確立を目指す。2018年度は、MOF粒子の合成と粒子形態制御について、MOF種の中でも特にZIF-Lの合成を行い、得られたMOF粒子の構造解析とこれを用いた分離膜作製を行い、気体種としてヘリウム、水素、二酸化炭素、酸素、窒素、メタンを用いて気体透過特性の解析を行った。ZIF-Lは、平板状の形状であることが特徴である。また、MOF種の中でも特にZIF-8に関して、平板状および円筒状の多孔質基材を使用して、多孔質基材の表面に厚さ約1ミクロンの多結晶層を持つ分離膜の作製を行った。作製した分離膜について、X線回折測定および窒素吸着測定による構造解析を行った。さらに気体種としてプロピレンおよびプロパンを用いた気体透過特性の解析を行い、供給圧力および供給組成が気体透過特性に与える影響について解析を行い、また複数の膜について測定データを蓄積した。得られた成果について、国際学会1件と国内学会2件の発表を行った。2018年度は、新たにMOF粒子の合成と粒子形態制御に取り組み、さらにこれを用いた分離膜作製を行い、膜構造の解析および気体透過特性の解析を行った。ZIF-8を用いた膜作製および解析には2017年度から継続して取り組んでおり、平板状および円筒状の多孔質基材を使用して分離膜の形成を行い、プロピレンおよびプロパンを用いた気体透過特性の解析の測定データを蓄積している。今後、蓄積したデータを元に、分離層の物性である吸着性および拡散性と、膜透過特性との関係の解明を進めていく予定である。以上の状況から、本研究は現在まで順調に進捗している。2019年度は、初年度と二年目で得られた知見を元に、多孔質膜の膜性能を設計する手法の確立へ向けて研究を進める。具体的には、下記を計画している。1MOF粒子の合成と粒子形態制御においては、界面活性剤の種類や溶液組成を変えて合成を行い、得られた粒子の形状・結晶構造・多孔構造の解析を行い、MOF粒子の形態制御に関する知見を得る。界面活性剤として、複数種のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤と、ノニオン界面活性剤を使用する。2MOF膜の作製と構造および膜透過特性の評価においては、円筒状および平板状のアルミナ多孔質基材を使用した膜の作製と、MOFの粒子と高分子を複合化した膜の作製を行い、膜構造および膜透過特性の解析を行う。膜透過特性の解析においては、初年度に導入した解析装置を用いて、分子量の異なる各種気体の透過特性の測定を行う。3分離層構造および分離層物性と膜透過特性との関係の解明と膜性能予測においては、分離層構造として粒径・分離層厚み・結晶粒径・欠陥の解析を行い、分離層の物性である吸着性および拡散性と、膜透過特性との関係を解明する。得られた成果を、学会および国際学術誌において発表する。本研究では、分離膜の設計に向けた多孔質材料の物性評価法開発として、1多孔質膜の分離層における吸着性および拡散性の評価法の確立、2膜構造(粒径・分離層厚み・結晶粒径・欠陥)と膜物性(吸着性・拡散性)の関係の解明、3多孔質材料の物性と膜構造に基づいた膜性能設計を目的としている。平成29年度は、多孔質材料として金属有機構造体の一種であるZeolitic Imidazolate Framework-8(ZIF-8)を用いた膜作製を行い、構造解析および透過特性の解析を行った。ZIF-8膜の作製においては、アルミナ多孔質基材の表面に種結晶層を形成した後に分離層を形成する二次成長法による膜形成を行った。実験に使用したアルミナ多孔質基材は、直径約3mmの円筒状および厚さ約1mmの平板状のアルミナ多孔質基材をそれぞれ作製した。二次成長法によるZIF-8膜の形成においては、特に種結晶層の形成条件に着目して、膜構造および膜透過特性に与える影響の検討を行った。また、「自動塗工装置」を新規に導入して、ZIF-8の結晶粉末と高分子からなる複合膜の形成を行った。膜構造の解析においては、分離層の形成量の解析、膜表面および膜断面の走査電子顕微鏡による構造解析、X線による結晶構造解析を行った。この結果、二次成長法による膜形成においては、多孔質基材の表面に厚さ約1ミクロンの結晶層が形成されたことを確認し、X線解析からZIF-8由来する回折パターンを確認した。膜透過特性の解析においては、新規に導入した「透過気体解析用質量分析計」を用いて、プロピレンおよびプロパンの膜透過特性を測定した。作製したZIF-8膜は、プロパンより小さい分子であるプロピレンの透過度が高く、分子ふるいによる選択透過性を示すことが確認された。平成29年度は、分離膜の設計に向けた多孔質材料の物性評価法開発において、膜形成手法の検討を行った。

特に、金属有機構造体の一種であるZIF-8を用いて、二次成長法を用いてアルミナ多孔質膜の表面に結晶層を形成する方法および、ZIF-8の結晶粉末と高分子からなる複合膜の形成を行った。作製したZIF-8膜は、作製条件を変えることにより、異なる膜透過特性を示した。今後、これらの膜を用いて膜構造および膜透過特性の解析を継続し、分離層における吸着性および拡散性の評価法の確立、膜構造(粒径・分離層厚み・結晶粒径・欠陥)と膜物性(吸着性・拡散性)の関係の解明、多孔質材料の物性と膜構造に基づいた膜性能設計を進めていく予定である。以上の状況から、本研究は現在まで順調に進捗している。本研究では、多孔質材料の物性に基づいた多孔質膜の膜性能設計手法の確立へ向けた研究に取り組んでいる。具体的には、多孔質材料として金属有機構造体(metal-organic framework: MOF)を用いて、1MOF粒子の合成と粒子形態制御、2MOF膜の作製と構造および膜透過特性の評価、3分離層構造(粒径・分離層厚み・結晶粒径・欠陥)および分離層物性(吸着性・拡散性)と膜透過特性との関係の解明と膜性能予測を、行う。これにより、多孔質材料の物性に基づいて、多孔質膜の膜性能を設計する手法の確立を目指す。2018年度は、MOF粒子の合成と粒子形態制御について、MOF種の中でも特にZIF-Lの合成を行い、得られたMOF粒子の構造解析とこれを用いた分離膜作製を行い、気体種としてヘリウム、水素、二酸化炭素、酸素、窒素、メタンを用いて気体透過特性の解析を行った。ZIF-Lは、平板状の形状であることが特徴である。また、MOF種の中でも特にZIF-8に関して、平板状および円筒状の多孔質基材を使用して、多孔質基材の表面に厚さ約1ミクロンの多結晶層を持つ分離膜の作製を行った。作製した分離膜について、X線回折測定および窒素吸着測定による構造解析を行った。さらに気体種としてプロピレンおよびプロパンを用いた気体透過特性の解析を行い、供給圧力および供給組成が気体透過特性に与える影響について解析を行い、また複数の膜について測定データを蓄積した。得られた成果について、国際学会1件と国内学会2件の発表を行った。2018年度は、新たにMOF粒子の合成と粒子形態制御に取り組み、さらにこれを用いた分離膜作製を行い、膜構造の解析および気体透過特性の解析を行った。ZIF-8を用いた膜作製および解析には2017年度から継続して取り組んでおり、平板状および円筒状の多孔質基材を使用して分離膜の形成を行い、プロピレンおよびプロパンを用いた気体透過特性の解析の測定データを蓄積している。今後、蓄積したデータを元に、分離層の物性である吸着性および拡散性と、膜透過特性との関係の解明を進めていく予定である。平成30年度は、前年度の内容を継続して実施し、解析データを蓄積して、多孔質材料の物性評価法の開発へ向けて研究を進める。具体的には、二次成長法を用いたZIF-8膜の形成においては、円筒状および平板状のアルミナ多孔質基材を作製して、二次成長法による膜形成を行う。さらに、溶液濃度、溶液濃度比、温度、攪拌条件等が膜構造および膜透過特性に与える影響の解明を継続して行う。膜構造の解析においては、分離層の形成量の解析と、膜表面および膜断面の走査電子顕微鏡による解析を行う。膜透過特性の解析においては、初年度に導入した解析装置を用いて、分子量の異なる各種気体の透過特性の測定を行う。
海洋上低層大気中の過酸化水素・有機過酸化物の測定

平成19年度に導入した高速液体クロマトグラフ用高感度蛍光検出器により、従来用いていた検出器よりも2倍以上の検出感度の工場が見られたのでこのシステムを用い、平成20年6月および10月に沖縄辺戸岬の国立環境研究所大気・エアロゾル観測ステーションにおいてそれぞれ約,週間ずつ、大気中の過酸化物の観測を行った。平成19年度に行った観測と合わせて、春、夏、秋の観測が行えたことになる。過酸化物の捕集にはガラス製のミストチャンバーを用い、水溶液に捕集した後、高速液体クロマトグラフを用いて分析を行った。エアーポンプを用いて空気を捕集し、湿式ガスメーターで空気の捕集量を測定した。分析は高速液体クロマトグラフを用いたポストカラム蛍光法で行った。また、沖縄辺戸岬大気・エアロゾル観測ステーションには数多くのエアロゾルに関連する測器が集約されており、ほぼ通年で稼働している。これを利用することにより、種々のデータとつきあわせた解析が可能となっている。6月の観測では気温と過酸化物濃度は逆相関的な関係を示したのに対して、10月の観測では気温と過酸化物濃度は正の相関を示した。都市域では正の相関が見られることが報告されているので、前者は長距離輸送の影響が強く表れたものと考えられるが、後者には都市域の影響の可能性がある。辺戸岬における長距離輸送の影響とローカルエミッションの影響について更に詳細な検討を行う必要性が確認された。平成19年8月に高速液体クロマトグラフ用高感度蛍光検出器を導入し、スペックを満足していること、簡単な野外捕集により、従来用いていた検出器よりも2倍以上検出感度が良いことを確認した。これを用いることにより、従来以上の低濃度の大気中過酸化物の検出が可能となった。このシステムを用いて、平成20年2月に沖縄辺戸岬の国立環境研究所大気・エアロゾル観測ステーションにおいて約1週間、大気中の過酸化物の観測を行った。過酸化物の捕集にはガラス製のミストチヤンバーを用い、水溶液に捕集した後、高速液体クロマトグラフを用いて分析を行った。あいにく、観測期間中天候に恵まれず、過酸化物の濃度は非常に低かった。しかし、流跡線解析では、この間も一部東アジア、特に中国から輸送されてきた気塊にも遭遇しており、今後低いながらも確認できた過酸化物の濃度と、同観測所で観測しているオゾンやNO_xのデータとつきあわせて解析することが可能であると考えられる。平成20年度に行う観測から、季節変動と、NO_xに対する依存性を解析する予定である。
生体系カルシウム43固体NMR法の開発

生体分子中のカルシウムイオンの動的挙動観測を目指した新規実験手法として、固体カルシウム核磁気共鳴(NMR)法を提案する。カルシウムは人体内において、最も多く含まれるミネラルのひとつであり、種々の生理作用に深く関与している。しかしながら、カルシウムを測定対象としたNMR法はほとんど使用されていない。本研究の目的は、カルシウム43を含む半整数四極子核固体NMRの基礎データを収集してスペクトル解析法の基盤を築くことである。本研究では、生体分子中のカルシウムイオンの動的挙動観測を目指した新規実験手法として、世界で初めてとなるタンパク質における固体カルシウム核磁気共鳴(NMR)法を開発する。そして、固体NMR法の最大の特色である分子の動的挙動の観測を試み、生体分子におけるカルシウムイオンの分子メカニズムの解明に挑戦をする。本年度の目標は低濃縮度のカルシウム43もしくは類似金属(MgやZn)の安定同位体標識手法の開発を行い、それら化合物を対象にしたカルシウム43(半整数四極子核)固体NMR法の開発および測定を行うことである。カルシウム43安定同位体は高価であるため、67Zn等を用いて低分子化合物を標識した。質量分析等の結果から標識は可能であることが分かったが、溶媒等で溶かす過程で化学交換がおこり標識率が低下する問題が発生した。その対処法については引き続き検討していく予定である。固体NMR測定は高磁場NMR装置(独立行政法人物質・材料研究機構の930MHz固体NMR装置)を用いて、低分子化合物を対象にした半整数四極子核固体NMR測定を行った。種々の実験条件の検討や得られた実験NMRスペクトルを解析するプログラム作成等を行った。生体分子中のカルシウムイオンの動的挙動観測を目指した新規実験手法として、固体カルシウム核磁気共鳴(NMR)法の開発を行った。カルシウムは人体内において、最も多く含まれるミネラルのひとつであり種々の生理作用に深く関与している。例えば、カルシウムを含むタンパク質は細胞内のカルシウムイオンを細胞外に運び出す役割を担うことや、心臓などの筋肉および骨格筋の収縮はカルシウムイオン濃度によって調整されていることが知られている。これらカルシウムタンパク質中のカルシウムイオンの直接的な動的挙動解析や詳細な分子メカニズムの解明は、脳卒中治療薬の設計や遺伝性心疾患などの疫病の研究に役に立つと期待されている。NMR測定法は化学や物理のみならず生物の分野においても、標準的な実験手法として幅広く普及している。残念ながら、従来の研究では主に^1H,^<13>C,^<15>Nなどスピン数(I)が1/2である双極子核にほぼ限定されている。本研究では四極子核(I>1/2)であるカルシウム43を対象にしたNMR法の開発を行い、高磁場NMR装置を活用して線幅の広いNMRスペクトルの観測を試みて、複雑な線形を示すスペクトル解析法を確立した。
超弦理論の時空構造と対称性

米谷は,ゲージ/弦対応の立場から, Dブレーンの多粒子系の取り扱いに関してDブレーンの場の理論を構築するという全く新しい可能性について考察を進め, 1/2BPS状態にセクターを限ってDブレーンの第2量子化されたフォック空間での取り扱いを試みた.また,この制限を取り払いより一般的な取り扱いができる枠組みを構築するための研究を進め, Yang-Mills量子力学の第2量子化された演算子形式を提唱した.行列模型に関しては, 1/2 BPS演算子の2点関数とc=1行列模型のS行列との関係について,また,ゲージ/弦対応の重要な例であるWilsonループ演算子期待値の対応関係に関して,以前に開発したトンネリング描像による方法論を応用し成果を得た.風間は、超対称性とローレンツ対称性を同時に明白な形で実現する超弦理論の新形式であるピュアスピノル形式の研究を続行し, Green-Schwarz形式を拡張してdouble-spinor formalismの手法を、超弦理論の背後にあると思われる超膜理論に適用し、古典的運動を完全に支配する閉じた第一種の拘束代数を導出た。加藤は、弦理論の非摂動論的定式化のひとつである弦の場の理論の研究をおこない、新しい共変的ゲージ固定条件を見出した。その応用として、レベル切断近似によるタキオンポテンシャルのゲージ依存性を調べ、Siegelゲージにおける特異性が物理的なものではないことを示し、滑らかなポテンシャルを得た。橋本は,ゲージ場の理論のソリトンと弦理論のDブレーンとの関係を多角的に研究した。主に、AdS/CFT対応と呼ばれる双対性を量子色力学に応用した際のDブレーンの効果や、宇宙論における宇宙ひもの組み替えの性質についてのDブレーンによる解析、そして超対称性を破る凖安定真空におけるソリトンのDブレーンによる解析を進めた。小竹は, 1自由度の解ける量子力学系に対して, `sinusoidal coordinate ́と名付けた特別な座標のHeisenberg表示から消滅/生成演算子の統一的な定義を与え, `離散的 ́量子力学に応用した.米谷は,ゲージ/弦対応の立場から, Dブレーンの多粒子系の取り扱いに関してDブレーンの場の理論を構築するという全く新しい可能性について考察を進め, 1/2BPS状態にセクターを限ってDブレーンの第2量子化されたフォック空間での取り扱いを試みた.また,この制限を取り払いより一般的な取り扱いができる枠組みを構築するための研究を進め, Yang-Mills量子力学の第2量子化された演算子形式を提唱した.行列模型に関しては, 1/2 BPS演算子の2点関数とc=1行列模型のS行列との関係について,また,ゲージ/弦対応の重要な例であるWilsonループ演算子期待値の対応関係に関して,以前に開発したトンネリング描像による方法論を応用し成果を得た.風間は、超対称性とローレンツ対称性を同時に明白な形で実現する超弦理論の新形式であるピュアスピノル形式の研究を続行し, Green-Schwarz形式を拡張してdouble-spinor formalismの手法を、超弦理論の背後にあると思われる超膜理論に適用し、古典的運動を完全に支配する閉じた第一種の拘束代数を導出た。小竹は, 1自由度の解ける量子力学系に対して, `sinusoidal coordinate ́と名付けた特別な座標のHeisenberg表示から消滅/生成演算子の統一的な定義を与え, `離散的 ́量子力学に応用した.1.超膜理論と行列弦理論(分担:米谷):超膜理論は、M理論への最重要な手掛かりとみなされているが、その力学の解明に関しては、10年位大きな発展がなされていない。しかし、超膜理論の正規化としての行列模型が、M理論の非摂動的定義に対する有力候補として再解釈がなされている。この行列模型の双対変換として、行列弦模型が提案されているが、それと超膜理論との関係はこれまであいまいであった。米谷は、行列弦理諭が11次元方向に巻きついた超膜理論から正規化により自然に得られることを初めて示すことに成功した。この結果は、曲がった時空における行列弦理論の定式化や、M理論にとって重要な11次元超重力の導出にとって重要な意味を持っていると予想され、その方向に向けた研究を現在進めている。2.不安定DブレーンとN=2時空対称性の自発的破れの研究(分担:米谷):前年度からの継続した研究課題として、不安定Dブレーンのもとにおいて起こるN=2時空超対称性の自発的破れに関する研究をさらに進め、弦の世界膜の力学自身の性質として、超対称性の自発的破れの機構を分析し、自発的破れと開弦のスペクトル全体とのあいだの密接な関係を明らかにした。

この結果と低エネルギー有効理論との関係は、ゲージ群が可換群の場合にすでに示しているが、本年度はその非可換群の場合への拡張を大学院生の原旅人の博士諭文へ向けた研究として進めた。3.格子上の超対称ゲージ理論(分担:加藤):超対称性を持つゲージ理論の非摂動的ダイナミックスは、場の理諭のしての興味のみならず、超弦理論におけるブレインの力学の解明にとっても重要である。これまで、双対性などによって、幾つかの場合に真空の構造などが明らかにされてきたが、振幅などを含む具体的な物理最の計算や超対称性自体の破れなどを議論するには、より実際的な計算法の確立が望まれ、格子上での定式化が昔から試みられてきたが、幾つかの困難があり成功していなかった。この問題に対し、全く新しい見方でアプローチし、定式化の可能性を探った。その結果、超対称性の元になるフェルミ的対称性を見いだすことに成功し、現在連続理諭の超対称性との関係を考察中である。1超膜理論と行列弦理論(分担:米谷):前年度の行列弦理論と超膜理論の関係に関する結果にもとづき、M理論の11次元時空の対称性についての考察を進めた。M理論のコンパクト化(半径=R)された方向へのinfinite momentum frame(IMF)で定義される行列理論と、超膜自体を11弦方向に巻きつけて、それに直交する方向に関するIMFでの記述に対応する行列弦理論は、R→∞の極限では同等な理論を与えることを示した。2 PP-wave極限におけるholographic principle(分担:米谷):AdS/CFT対応の特別な極限としてのPP-wave limitでのholographic principleの解釈について明確な理解がされていない。そこで、AdS/CFT対応が、半古典的な描像ではトンネリング現象であるという新しい観点を指摘し、PP-wave limitでのholographic principleに対して明確な定式化を与え弦場理論の構造について予言を与えた。3格子上の超対称ゲージ理論(分担:加藤):超対称性を持つゲージ理論のにおいて具体的な物理量の計算や超対称性自体の破れなどの非摂動的な問題を調べるため格子上での定式化が昔から試みられてきたがこれまで成功していなかった。前年度、この問題に対し新しいアプローチにより超対称性の元になるフェルミ的対称性を見いだした。今年度は、ゲージ場のみの場合の相構造やフェルミオンに対するマヨラナ条件と格子構造の関係等を明らかにした。4超弦理論におけるタキオン凝縮(分担:橋本)橋本は、超弦理論における開弦のタキオン凝縮について研究を進めた。特にその時間依存性を見ることによって、超弦理論の非摂動的物体であるDブレーンがどのように崩壊するかを具体的に調べた。崩壊によってブレーン上の自由度がどのように伝播しなくなるかが明らかになった他、spacelikeブレーンと呼ばれる新しい種類のブレーンがこの崩壊過程を記述するのに役に立っていることを示した。1 PP-wave極限におけるholographic principle(米谷):前年度提唱したAdS/CFT対応の特別な極限としてのPP-wave limitでのholographic principleの解釈を一般のDpブレーンの場合まで拡張し,p=14,すなわち超対称Yang-Mills理論で言えば0+1次元から0+4次元の場合において強結合の領域における2点相関関数を初めて与えた.
エンドセリン-1ノックアウトマウス胎仔の心機能

背景・目的:東大第三内科栗原らは、gene targetingにより、エンドセリン-1ノックアウトマウスを作成した。このホモ個体では、神経堤細胞の遊走異常、特に動脈弓異常に高率を示すほか、20-30%にdextroposition of the aortaを種々の程度に認めた。この系において、動脈弓異常が血行動態異常を引き起こし(downstream effect)、その結果心流出路奇形を生じる可能性を検討するため、本研究を計画した。方法:全胚培養の技術を応用し、酸素飽和した温ハンクス溶液を灌流したチャンバー内に、胎盤につながったままの生きた胎仔(胎生11-12日)を入れ、実体顕微鏡で心拍動を観察しつつ、ハイスピード・ビデオカメラで記録、心室の輪郭をコンピューター上でトレースし、心室拡張末期面積、収縮率等の指標を計算。また、サーボ・ヌル血圧計で心室圧測定。ホモ個体とコントロール(ヘテロ・野性型)の間で各指標を比較。また、胎仔は実験後固定し、走査電顕にて形態学的検索。結果:胎生11・12日において、ホモ胎仔全例で心房の著明な拡張・右室の低形成(p<0.05)を求めた。胎生11日目では、右室の収縮率は上昇(p<0.05)、左室は面積・収縮率共にコントロールとの差を認めなかった。しかし胎生12日目では、右室の収縮率は低下(p<0.05)、左室面積・収縮率はコントロールより増大傾向を認めた(no statistical significance)。一方、心流出路の形態は、(1)近位心流出路心内膜床の低形成・異形成、(2)遠位心流出路心内膜床の回転の低下、(3)流出路中隔の偏位、の3つの基本的異常を種々の程度に示し、結果的にdextroposition of the aortaから大血管転換までのスペクトラムを示した。考察:本研究の初期段階において、胎生11、12日胎仔において心房拡張と右心室の低形成を認め、その基本的病態として右心室拡張能低下が疑われた。心室圧測定からは拡張能の判定は出来なかったが、心室の面積とdensityの比より、a-kick末期の心室拡張の低下が示唆された。一方、血行動態的検索により、11日目では右室収縮能亢進、12日目では収縮能低下を認め、この間に右室の収縮動態に変化が生じていることが示唆された。形態的にはdextroposition of the aortaから大血管転換までのスペクトラムを認め、大血管転換の発生を研究する上でも有用なモデルであることが示された。背景:エンドセリン-1ノックアウト(以下ET-1ko)マウスホモ個体には、心室中隔欠損、両大血管右室起始などの円錐動脈幹奇形が1/4-3/1にみられる。

この成因として、鰓弓動脈の形成異常から二次的に生じる血行動態異常の関与している可能性を探るため、心室収縮動態の解析を行った。方法:胎生11日目のET-1koマウス胚仔の心臓の動きを従来報告してきた方法に従ってハイスピードビデオカメラを用いて撮影、両心室をトレース後各指標を算出し、コントロール(へテロ、野性型)と比較した。また、ホモ胚仔では肉眼的に心房拡張が認められ、心室拡張機能低下が疑われたため、心室拡張期(受動的拡張期と心房収縮期)におけるbeat by beatの面積変化を、exponential regressionにより拡張率を算出してコントロールと比較した。結果:右室・左室面積比(ホモ1.09【+-】0.07対コントロール1.35【+-】0.08)の低値、右室収縮率(ホモ0.39【+-】0.02対コントロール0.31【+-】0.02)の増大を認めた。心室拡張率は、受動的拡張期と心房収縮期ともにコントロールとの差はなかった。考察:ET-1koマウスホモ胚仔は右室面積低値、収縮率増大を示し、その原因として右室内の非収縮要素=間葉組織の一次的低形成の関与が示唆される。また、心室拡張率の低下を認めなかったことから、ホモ胚仔に見られる心房拡張は心房組織の一次的異常による可能性が高いが、心室拡張機能の評価方法の感受性が充分高くなかった可能性も考えられ、ほかの評価方法を含め、今後の検討を要する。今後の予定:ビデオによる評価の次の段階として、血圧測定・血流速度測定による評価を行う。(servo-null血圧計を用いた心室圧・動脈嚢圧、心房圧の測定をすでに開始している。)また、ET-1ノックアウトマウスの循環系のextrinsic endothelinへの反応性を調べる。エンドセリン-1ノックアウト(以下ET-1ko)マウスホモ固体に発現する円錐動脈幹奇形に関与する血行動態の異常を探るため、前年度は心収縮動態の解析を胎齢11日のET-1koマウス胚仔を用いて行った。本年度は、胎齢12日胚仔における心室収縮動態の解析および形態学的検索を行った。方法:胎齢12日のET-1koマウス胚仔の心臓の動きを、従来報告してきた方法に従いハイスピードビデオカメラを用いて撮影、両心室の輪郭をコンピューター上にてトレースし心室拡張末期面積、収縮率などの各指標を算出、またサーボ・ヌル血圧計で心室圧を測定、対照群(ヘテロおよび野性型胚仔)と比較した。撮影後胚仔は固定し、走査電顕にて形態学的検索を行った。結果:胎齢11日胚と同様、ホモ固体全例で心房の著名な拡張・右室の低形成が認められた(p<0.05)。しかし11日胚と異なり、右室の収縮率は低下(p<0.05)、左室面積・収縮率は対照群より増大傾向を認めた(no statistical significance)。心室圧の測定からは拡張能の判定は出来なかった。心流出路の形態は、近位心流出路心内膜床の低形成および異形成、遠位心流出路心内膜床の回転の低下、流出路中隔の偏位という3つの基本型を種々の程度に示していた。考察:血行動態の検索により、胎齢11日から12日間において、右心室の収縮動態に変化が生じていることが示唆された。
第四紀における土の堆積環境と形成された地盤の工学的特性との関連性に関する研究

地盤の堆積環境と形成された地盤の工学的性質の関連性に関して新たに以下のことがわかった.(1)自然界で想定される範囲では塩分濃度,pHが粘土の沈降・堆積特性に及ぼす影響は小さい.自然堆積粘土の間隙比はスラリーから再構成した粘土の間隙比よりも高い状態になるが,その形成にはフロックを形成して沈降・堆積する過程が重要である.(2)高温環境で海成粘土を自重圧密すると高い間隙比状態で堆積し,強度も常温で堆積した地盤の1.53倍となる.粘土の力学特性に大きな影響を与えない少量のセメントを添加することで,大阪湾洪積粘土地盤のように間隙比が高い状態で堆積する現象をほぼ再現できた.(3)乾燥履歴を受けた粘土地盤において,乾燥収縮量と粘土の圧密降伏応力,過圧密比との間には定量的な関係がある.(4)早い流速の場で粘土の沈降・圧密試験を行うと,粘土粒子の巻き上げと安定が繰り返され,地盤高さが時間とともに階段状に変化する.地盤表面に流れがある環境で沈降・圧密した地盤は,静水環境で形成された地盤よりも強度が高く,強い構造が形成されている可能性がある.(5)大きな波が作用する場では底泥層は流動化し波動運動を示すが,このときに底泥の圧密が促進されて局所的に含水比が顕著に低下し強度が増加する部分が現れる.波浪下の底泥表層の圧密促進メカニズムについて,亀裂の発生に着目し,底泥表層の破壊形態および亀裂のドレーン効果を検証し解明した.(6)透水性の低い粘土を含有して形成された砂泥質土は,波浪下で土骨格に作用する有効応力がゼロとなる液状化が発生し,土の分級が起こって粗粒化する.(7)細粒分10%を含む砂層上に一次元変動水圧を載荷すると地盤内の細粒分が上昇し表層に抜け出す現象が起こる.水圧が下降する過程において,砂層の表層付近で液状化が起こり,このことが細粒分の上方移動の原因の一つと考えられる.地盤の堆積環境と形成された地盤の工学的性質の関連性に関して新たに以下のことがわかった.(1)自然界で想定される範囲では塩分濃度,pHが粘土の沈降・堆積特性に及ぼす影響は小さい.自然堆積粘土の間隙比はスラリーから再構成した粘土の間隙比よりも高い状態になるが,その形成にはフロックを形成して沈降・堆積する過程が重要である.(2)高温環境で海成粘土を自重圧密すると高い間隙比状態で堆積し,強度も常温で堆積した地盤の1.53倍となる.粘土の力学特性に大きな影響を与えない少量のセメントを添加することで,大阪湾洪積粘土地盤のように間隙比が高い状態で堆積する現象をほぼ再現できた.(3)乾燥履歴を受けた粘土地盤において,乾燥収縮量と粘土の圧密降伏応力,過圧密比との間には定量的な関係がある.(4)早い流速の場で粘土の沈降・圧密試験を行うと,粘土粒子の巻き上げと安定が繰り返され,地盤高さが時間とともに階段状に変化する.地盤表面に流れがある環境で沈降・圧密した地盤は,静水環境で形成された地盤よりも強度が高く,強い構造が形成されている可能性がある.(5)大きな波が作用する場では底泥層は流動化し波動運動を示すが,このときに底泥の圧密が促進されて局所的に含水比が顕著に低下し強度が増加する部分が現れる.波浪下の底泥表層の圧密促進メカニズムについて,亀裂の発生に着目し,底泥表層の破壊形態および亀裂のドレーン効果を検証し解明した.(6)透水性の低い粘土を含有して形成された砂泥質土は,波浪下で土骨格に作用する有効応力がゼロとなる液状化が発生し,土の分級が起こって粗粒化する.(7)細粒分10%を含む砂層上に一次元変動水圧を載荷すると地盤内の細粒分が上昇し表層に抜け出す現象が起こる.水圧が下降する過程において,砂層の表層付近で液状化が起こり,このことが細粒分の上方移動の原因の一つと考えられる.人間が生活している地域の地盤の多くは第四紀洪積世及び沖積世に海底や湖底の環境で数千から数十万年の年月を経て形成され,その堆積過程では波浪条件や潮汐の変動,塩分濃度の変化,水温,生物遺骸の沈殿など各種の物理化学,生物学的要因の影響を受けている.本研究は,地の堆積環境におけるこれらの要因を,圧縮性や強度,安定性,透水性など形成された地盤の力を中心とする工学的性質と定量的に関連づけることを目的としている.今年度は波浪,流れと形成された地盤の力学特性(上載圧-間隙比関係,強度変形特性など)の関連性を検討するため,造波水路設置型沈降圧密試験装置により各種の波浪条件下で高含水比の粘土が沈降し自重圧密するメカニズムを実験的に検討した.

その結果,底泥が安定を保つ限界波高を確認し,限界波高下での底泥の含水比の低下と強度増加を確認した.年代効果を室内で再現し微化石,ロックフラワーが堆積した地盤の工学的性質に及ぼす影響を調べるため,組成の異なる代表的な粘土2種類を用いて,微化石(主に珪藻,温暖でシリカの給が大きい環境で発生する)の含有率とロックフラワーの含有率を変化させて試料を作成し,高温沈降圧密試験装置による沈降圧密試験,強度試験を実施した.三軸試験による高温環境,高温履歴のもとでの粘土の力学特性を検討し,粘土の力学特性における高温効果の分類を試みた.泥土干潟の自然条件を室内で再現し,堆積過程で乾燥及び乾湿繰返しを受けた粘土試料の圧特性を調べた.この結果,繰返しの無い乾燥履歴の影響は力学的な過圧密履歴とほぼ同等であることを確認した.各種の高温条件下における粘土の圧密・せん断特性検討し,高温の影響が粘土の強度変形特性に及ぼす影響を統一的に解釈することを試みた結果、高温が圧密とせん断に及ぼす効果は以下のように整理できる.A1:高温圧密中のセメンテーションによる骨格構造の固化A2:高温圧密後に温度を常温まで低下することによる骨格構造の固化.B:二次圧密の促進による含水比(間隙比)の低下.D:高温条件下のせん断による強度低下効果断面2次元水槽を用い、底泥の挙動を把握するために,間隙水圧計および土圧計を土槽内に設置し,造波実験を実施した結果、以下のことがわかった。1)実験の結果,底泥上の波浪は,進行とともに波高が減衰する現象が確認された.また,波高減衰が有意に現れていない沖側部では,表層部にひび割れが生じるとともに,底泥内で明瞭な含水比の低下や強度増加が確認された.2)Darlymple and Liuの手法により底泥上を進行する波の減衰特性を簡便的に評価できる.深さ方向で局所的に含水比が低下しせん断強度が増加する箇所が現れる現象は,引張クラックが波によって周期的に発生し,それが水みちとなって排水および細粒分の流出が生じることが含水比低下の主因と仮定することで、実験結果を再現することができた.1)波により表層に亀裂が発生する場合には,底泥内部で明瞭な含水比の低下が現れる現象を確認した.さらに,亀裂が水みちとなってドレーン効果を発揮するとして解析すると,含水比の変化特性が再現できることを示した.底泥表層に発生する亀裂は,巻き上げに起因する地形変化特性のみならず,圧密変形特性に影響を与え得る要因であることが始めて実験により明らかになった.2)浚渫泥を用いて,波浪作用による亀裂の発生およびそのドレーン効果を実験的に検証するとともに,圧密特性を明らかにした.実験では,波浪作用の開始後,直ちに底泥運動が現れるとともに,波峰線と平行に亀裂が発生した.波浪作用の3時間後には亀裂の表面部は細かく破砕した状態になり,さらに,24時間後には,粘土が時間とともに強度を回復するチキソトロピー効果により,表面部は一部塊状になり,断層化している状態が確認された.波の周期変動の中で,亀裂に石膏スラリーを流し込み,きれつの深さを確認した.これより,深度方向に長さ510cm,厚さ2mm程度まで亀裂が発生していることを実証した.また,24時間後の含水比分布より,局所的に形成された深い亀裂が水みちとなりドレーン効果が現れていたことわかった.以上の結果から,亀裂により底泥の深部から細粒分が水とともに排出されていることが,底泥の巻き上げの供給源のひとつであることと推測される.3)大阪湾洪積粘土に代表されるように,年代効果を持つ粘土はセメンテーション構造を有しており,原位置の有効土かぶり圧に対して大きな間隙比で堆積している.このような地盤の堆積過程を検討するため,少量のセメントを混合した粘性土の圧密試験を実施し,セメンテーションと圧密が同時に進行するときの粘土のe-log p関係を実験的に調べた.一連の試験の結果,セメンテーションによる擬似過圧密,間隙比の上昇を実験的に再現することができた.しかし,大阪湾洪積粘土では圧密降伏圧力を超えたときに非常に大きな圧縮性を示して間隙比が急減するが,そのような特性は十分には再現されていない.セメンテーションの経時的な発現過程を表現する式を求め,堆積が同時に起こるときの土被り圧と間隙比の関係を解析するモデルを作成した.計算結果は実験結果および自然地盤の土かぶり圧と間隙比の関係をよく説明した.
骨代謝における血管内皮増殖因子の破骨細胞分化に及ぼす影響に関する研究

血管内皮増殖因子(VEGF)と骨吸収の関連を調べる目的で、M-CSF欠損マウスであるop/opマウスとVEGF受容体1(Flt-1/VEGFR-1)のシグナル伝達部位(TK)欠損(Flt1^<Δ_<TK>>)マウスを交配させ、op/op Flt1^<Δ_<TK>>マウスを作製した。今回、このマウスから脾細胞を調整し、種々のVEGFと破骨細胞分化因子(RANKL)を同時添加する培養系で破骨細胞分化誘導実験を行った。その結果、Flt-1特異的VEGFとRANKLを添加した場合は、破骨細胞形成はほとんど起こらず、Flt-1シグナルの重要性が再確認された。しかし、このマウスの骨のin vivoの解析では、完全に破骨細胞が消えなかったことから、VEGFR-2の関与も示唆され、前年度の成果をgeneticに裏付けた。次に、二重欠損マウスの骨の組織学的検討を行った。すでにこのマウスの成体の基本的な骨形態については報告済みであるが、今回は成長期に注目して検討したところ、成長軟骨の細胞配列が乱れ、骨梁の形や走向もばらばらであることが示された。破骨細胞がほとんど存在しないという点ではop/opマウスも同じであるが、op/opマウスではこのような異常は認められず、Flt-1シグナルの欠損が軟骨板形成に影響を与えている可能性が示された。しかし、Flt1^<Δ_<TK>>マウスの成長軟骨板に異常は認められないことから、Flt-1シグナルだけでこの現象を説明するのは難しい。このマウスでは、破骨細胞はほぼ正常に存在するので骨吸収の進行が異常の発生を隠している可能性もある。一方、Flt1^<Δ_<TK>>マウスでは骨形成の活性低下が生じていることを報告した(研究成果参照)。このように、VBGFは骨代謝全体の基礎的な構成要素として重要な因子かもしれない。骨代謝に重要な役割を果たす破骨細胞は、骨芽細胞から産生されるマクロファージ・コロニー刺激因子(M-CSF)と破骨細胞分化因子(RANKL)の作用で分化することが明らかにされている。当研究室では、M-CSF活性を欠損する大理石骨病(op/op)マウスや血管内皮細胞受容体1(VEGFR-1)細胞内ドメインを欠損させたop/opマウスを用い、破骨細胞形成におけるVEGFによるM-CSFの代償作用について研究を行っている。これまでの研究から、単球・マクロファージ系の細胞におけるVEGFR-1の発現が確認されていることから、本年度は、破骨細胞形成におけるVEGFR-1の細胞内チロシンリン酸化(TK)ドメインの重要性についてTKドメイン欠損(TK-KO)マウスを用いて検討を行った。TK-KOマウスおよび野生型(WT)マウスから採取した骨髄細胞をG10カラムに供し、マクロファージ、間質細胞を除去後培養し、VEGFおよびRANKLを添加して破骨細胞誘導実験を行った。これまで、正常骨髄細胞の培養系にVEGF/RANKLを添加することで破骨細胞形成が誘導されることを示したが、どのVEGFRを介するかは明確には示されていなかった。そこで、TK-KOマウスの骨髄血球系細胞の培養系にVEGFR-1特異的リガンドである胎盤成長因子(PlGF)とRANKLを添加したところ、破骨細胞形成は起こらなかったことから、VEGFR-1の重要性が示唆された。ところが、VEGF-Aを用いても破骨細胞形成が誘導されたことから、VEGFR-2の関与も示唆された。そこで、VEGFR-2特異的リガンドであるVEGF-Eを用い検討を行ったところ、破骨細胞形成が観察された。このことから、VEGFによる破骨細胞形成誘導には、2つの受容体の関与が考えられた。しかしながら、VEGF-Aおよび-Eによって誘導された破骨細胞は、小型で核数も少ないことから、主要な経路はVEGF-VEGFR-1であると考えられる。破骨細胞がほとんど存在しないという点ではop/opマウスも同じであるが、op/opマウスではこのような異常は認められず、Flt-

1シグナルの欠損が軟骨板形成に影響を与えている可能性が示された。しかし、Flt1^<Δ_<TK>>マウスの成長軟骨板に異常は認められないことから、Flt-1シグナルだけでこの現象を説明するのは難しい。このマウスでは、破骨細胞はほぼ正常に存在するので骨吸収の進行が異常の発生を隠している可能性もある。一方、Flt1^<Δ_<TK>>マウスでは骨形成の活性低下が生じていることを報告した(研究成果参照)。このように、VBGFは骨代謝全体の基礎的な構成要素として重要な因子かもしれない。
水痘帯状疱疹ウイルスの標的細胞に関する研究

ウイルスが感染を起こすためには、まず細胞に吸着する必要があり、これがウイルスの細胞親和性とその感染症の特徴を表している。現在、水痘帯状疱疹ウイルスのレセプターや標的細胞は不明である。また潜伏感染や帯状疱疹発症の機序について不明な点が多く、このウイルスのレセプターが判明すれば大きく前進する。私どもは水痘の感染初期の患者から採血し、CD3、CD56、CD45RO、CD45RAなどのモノクローナル抗体を用いてセルソーターで単離した。単離した1.2×10^5個のリンパ球からDNAを抽出し、varicella-zoster virus (VZV)のgene31から作製したプライマーを用いてdouble nesed PCRを行った。結果はCD45RO陽性リンパ球がPCRの陽性率80%ともっとも高く、CD45RO陰性リンパ球はいつも陰性であった。また、CD45RO陽性リンパ球からPCRで増幅された遺伝子のコピー数は、ソーティング前のリンパ球1.2×10^5個より増幅されたものより多かった。次に、CD45ROモノクローナル抗体を用いて感染阻止実験を行った。fibroblastを培養しVZVを感染させる前にモノクローナルで処理を行うと、処理なしで感染させたときに見られるCPEの変化が認められなかった。すなわち、CD45ROのモノクローナル抗体でVZVの感染がブロッキングされたことからCD45ROがVZVレセプターと想定でき、CD45RO陽性リンパ球はVZVの標的細胞であろうと考えられた。今後VZVの抽出レセプターによる前処理による吸着阻害の立証ができればVZVのレセプターと確定することができる。
脳血管障害における機能再組織化の神経機構に関する研究

本年度は脳梗塞後の麻痺上肢リハビリテーションが梗塞反対側運動野の機能再組織化にあたえる影響について解明することを目的におこなった。前年度に引き続き、研究にはラット梗塞モデルを使用し、梗塞後の機能再組織化の探索をおこなった。まず、前年度に確立した三次元動作解析装置を用いて、梗塞前後の麻痺上肢リーチング動作を座標データとして記録した。そして、各群にて麻痺上肢リーチング動作時の関節角度を定量化したところ、梗塞後8週目において非訓練群の最大回内角度が訓練群やSham群と比較して低下した。次に、梗塞後8週目において前年度に開発した高感度順行性ウイルストレーサーを梗塞反対側運動野に注入し、梗塞反対側運動野より起始する皮質脊髄路の形態学的変化を探索した。ラット皮質脊髄路には脊髄前索を同側性に下行する腹側皮質脊髄路と、延髄の錐体にて交叉し、脊髄後索を下行する背側皮質脊髄路が存在している。今回の研究では両方の皮質脊髄路を可視化することに成功したため、麻痺上肢リハビリテーションが梗塞後の腹側皮質脊髄路と背側皮質脊髄路に与える影響について探索した。その結果、梗塞後8週目において梗塞反対側運動野より起始する背側皮質脊髄路ニューロンにて変化が観察された。訓練群では第2頚髄にて再交叉する軸索の数が増加し、非訓練群では第4頚髄にて再交叉する軸索の数が増加した。一方で、同側性に下行する腹側皮質脊髄路ニューロンには変化が観察されなかった。以上のことより、梗塞後の麻痺上肢リハビリテーションは麻痺上肢の運動機能回復や梗塞反対側背側皮質脊髄路の形態学的変化を促進する可能性が示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は脳梗塞後の麻痺上肢運動機能訓練により引き起こされる梗塞反対側運動野を中心とした神経回路の形態学的変化を明らかにすることを目的におこなった。また、これまでの研究で確立してきたラット梗塞モデルにおいて、梗塞後の麻痺上肢運動機能をより定量的に評価できるシステムの開発もおこなった。システムの開発には三次元動作解析装置を用い、ラットが麻痺上肢を使用してリーチング動作をおこなっている際の関節角度を測定できることが可能になった。また、従来の研究でよく用いられているリーチング動作時の上肢軌跡も測定することもできた。これらの技術を用いることにより、梗塞前後における麻痺上肢運動機能の経時的変化をより定量的に評価することが可能となった。形態学的変化を可視化するために、他研究室の協力のもと、順行性ウイルストレーサーを作製し、麻痺上肢運動機能回復後のラット梗塞反対側運動野に注入した。また、それらのウイルスに感染した細胞が作製するEGFPを高感度で標識するために、適切な免疫組織化学法の検討をおこなった。その結果、従来の順行性トレーサーの半分の生存期間で脊髄までの神経回路が可視化することが可能となった。また、従来のものよりもシグナルが強く、脊髄におけるニューロンの形態も明瞭に可視化することができた。現在、訓練群・非訓練群・Sham群の3群間における脳梗塞前後の麻痺上肢関節角度と軌跡の変化、神経回路の形態学的変化についてのデータを収集・解析している。本年度は麻痺上肢運動機能回復に関与していると考えられる梗塞反対側運動野に起始する神経回路の形態学的特徴を解明することを目的とした。その結果、他研究室の協力のもと高感度の順行性ウイルストレーサーを梗塞反対側運動野に注入し、脊髄に至るまでの神経回路の詳細を可視化することに成功した。また、それらの神経回路の形態学的変化と麻痺上肢運動機能回復の関係性を解明するために、麻痺上肢運動機能の詳細を評価できるシステムを構築した。

来年度は順行性ウイルストレーサーを用いて神経回路の形態学的特徴データを取得・解析し、訓練群・非訓練群・Sham群の3群で比較を行う。その後、麻痺上肢運動機能評価システムで取得したデータの解析・比較も行い、形態学的特徴と麻痺上肢運動機能回復の関係性を明らかにしていく。そして、それらの結果を統合し、学会にて発表する予定である。また、電気生理学的手法を用いて、形態学的変化が観察された神経回路の機能的特徴も解明していくことも検討している。28年度が最終年度であるため、記入しない。
開発途上国の救急医療システム構築モデルの提案―地域保健医療枠組みの活用

開発途上国(以下、途上国)では、疾病構造の変化により急性期医療の需要が高まっている。先進国の救急医療モデルは費用の面から適さないため、新たなモデルが必要である。途上国では、プライマリ・ヘルスケア(PHC)の枠組み(非専門職へのタスク・シフティングと住民参加)により地域保健医療サービスを拡大してきた。この枠組みを活用して、費用対効果の高い救急医療システムを構築し、さらに保健医療システム全体を強化できる可能性がある。本研究では、PHCの枠組みを活用した地域の救急医療システム構築により、保健医療システム全般へのアクセスが改善しうることを示し、新しい途上国の救急医療発展モデルを提案する。
低エネルギ集束イオンビーム注入による高移動度二次元電子ガスの選択形成

分子線成長(MBE)法と集束イオンビーム(FIB)マスクレス選択注入技術を組み合わせた真空一貫複合プロセス技術を確立し、局所変調ドープヘテロ構造を形成する目的で基礎実験を行い、以下の結果を得た。1.成長中断の影響低エネルギーSiFIBによるドーパント注入の際必須となるAlGaAs層での成長中断において、実際のプロセスで行うのと同じ条件のもとで、種々の位置で成長中断を行った後、再成長して作製した試料の電気伝導特性を低温で評価し、2次元電子ガス(2DEg)のキャリア密度と成長中断位置の関係を実験的に求めた。計算から、ほぼ10^<12>/cm^2程度の界面準位が成長中断によって発生していることを示唆する結果を得た。2.Siの拡散Siドナの拡散はFIB注入で得られる局所変調ドープヘテロ構造や素子特性を決める重要な素子である。そこで、FIBで形成されるSiドナの拡散についてGaAs成長中に条件を変えながらSiをδドープした試料のC-V測定を行い、ドーパントの分布につき以下の結果を得た。(1)成長時の基板温度が500°Cと550°Cでは、温度が高い方がドーパントは1原子層を越えて拡散する。(2)成長後の熱処理ではドーパント分布はほとんど影響を受けず、790°Cで5秒間の熱処理後も、成長直後の鋭いドーパント分布が損なわれない。(3)ドーパントのピーク密度は成長時のSiソースの温度に非常に敏感であり、1350°Cでの鋭いピーク密度は1300°Cでは1桁以上減少する。3.低エネルギーFIBによる電極の形成AuSi合金イオンソースを用いた低エネルギーFIBによりGaAs基板上に金薄膜の形成を確認し、真空一貫プロセスにおけるオーミック電極の直接形成の可能性を得た。
特別支援学校管理職の職能に関する調査研究に基づく教職大学院での研修モデルの検討

教職大学院での特別支援学校管理職候補者研修モデル構築を目的とした。2015年9月,特別支援学校管理職,ミドルリーダー対象の悉皆調査を行い,管理職1146名,ミドルリーダー1246名の回答を得,分析した。特別支援学校学級担任経験有管理職は学級担任無管理職と比べて,授業実践に関する専門性が必要とする者が有意に多かった。力量形成を学級担任経験有管理職は勤務後10年前後の学級担任勤務の中で形成とする者が有意に多かった。これら結果等から,特別支援学校管理に関する科目群,特別支援学校教育課程・授業開発に関する科目群,学校経営に関する科目群,特別支援学校管理職臨床実習群からなるモデルを構築した。近年,中教審が示したマネジメント力を身に付けるための学校管理職としての職能開発のシステム化を受け,教職大学院における小・中・高校教員対象の研修モデルの構築が進められている。しかし,少子化傾向の中にあっても在籍者が急増し,多様な教育課程への対応が求められている特別支援学校管理職に関してはその検討が未着手の状況にある。そこで,本研究では,特別支援学校管理職のマネジメント力を身に付けるための学校管理職としての職能開発のシステム化として教職大学院における研修モデルを構築すべく,特別支援学校の管理職(校長・副校長・教頭)とミドルリーダー(主幹教諭・学部主事)を対象とした特別支援学校管理職の職能に関する実態調査と職能向上に関与する諸要因についての分析を行うことを目的とした。まず,平成27年4月から6月に,平成25年にパイロット調査として行ったプレ調査の分析を行い,本調査を分析するための視点,ならびに,質問項目の検討を行った。そして,その分析視点ならびに質問項目の妥当性を高めるため,平成27年7月に日本発達障害学会第50回年次大会,平成27年8月に日本教育心理学会第57回年次大会での資料収集,平成27年9月に日本特殊教育学会第53回年次大会でポスター発表した。そして,これらの結果を踏まえ,平成27年12月,全国特別支援学校985校(除,分校・分教室)の学校長,副校長,教頭,主幹教諭,学部主事を対象として,マネジメント力を有する特別支援学校管理者の職能に関する質問紙調査を行った。その結果,平成28年2月までに543校(55.13%)2399名から回答を得た。さらに,平成28年度に実施する分析検討に向け,3月までに全回答内容をデータ化した。交付申請書に示した「パイロット調査として行ったプレ調査の分析」,「分析視点ならびに質問項目の妥当性を高めるための関連学会での資料収集,ポスター発表」,「全国特別支援学校985校の学校長,副校長,教頭,主幹教諭,学部主事を対象とした質問紙調査」,「543校(55.13%)2399名からの回答のデータ化」を3年次計画の初年度に行うことができた。本研究初年次に実施した全国特別支援学校の管理職とミドルリーダーを対象とした悉皆調査の分析・検討を行った。その結果,特別支援学校学級担任経験のある管理職は特別支援学校学級担任のない管理職と比して,有意に授業実践に関する専門性が特別支援学校管理職には必要と考えいる状況があきらかになった。また,ミドルリーダーがその力量形成が管理職拝命後の研修会でよいとしているのに対し,特別支援学校学級担任経験のある管理職は,その形成時期は勤務後10年前後に学級担任としての勤務の中で形成すべきとしていた。これらの結果より,教職大学院における特別支援学校管理職養成においては,小・中・高校の管理職養成カリキュラムに教育課程編成や授業開発の内容を付加する必要性が明らかになった。なお,その結果は日本特殊教育学会第54回大会でポスター発表した。そして,これまでの検討結果を踏まえ,教職大学院2年間での特別支援学校管理職養成カリキュラムを検討し,次のような4群からなる科目群を構築した。「特別支援学校管理に関する科目群」「特別支援学校教育課程・授業開発に関する科目群」「学校経営に関する科目群」,そして,「特別支援学校経管理職臨床実習群」を編成した。そのうち,「特別支援学校管理職臨床実習群」に関する試行的取り組みとして,「教育行政実習」を岐阜県教育委員会にて,「学校経営実習I」を岐阜盲学校で実施し,その結果を分析した。その結果,特に,教員採用後に勤務経験のない障害種の特別支援学校での教育課程・授業開発に関する臨床実習が実習生にとって有益であることが確認された。1年次に行った全国特別支援学校の悉皆調査の分析を踏まえた教職大学院における特別支援学校管理職養成カリキュラムを立案した。そして,その一部を試行的に行い,検討を加えた。本研究はその検討が小学校・中学校・高等学校管理職と比して遅延している教職大学院における特別支援学校管理職候補者の研修モデルを構築することを目的とした行った。2015年9月,研究代表者が開発した特別支援学校管理職専門性(コンセプチュアル)尺度を用いて,全特別支援学校を対象とした特別支援学校管理職,ミドルリーダーを対象とした悉皆調査を行った。554校の管理職1146名,ミドルリーダー1246名から回答を受け,分析した。その結果,特別支援学校学級担任経験のある管理職は特別支援学校学級担任のない管理職と比べて,授業実践に関する専門性が特別支援学校管理職には必要とする者が有意に多数であった。