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機能性有機材料を指向した多電子レドックス型オリゴマーの創出

本研究ではエネルギー変換デバイスに応用が期待されている「電荷秩序型の分子性導体」の開発を目的の1つとしている。昨年度までに、中央のジメチル置換TTFユニットから2つのエチレンジオキシ置換TTFユニットがメチレンジチオ基で架橋されたTTFトリマーのラジカルカチオン塩(組成は1:1)が低導電性を示すことを見出した。これらの塩の電子状態は電荷秩序状態またはMott絶縁体であると考えられた。そこで平成30年度は、テトラセレナフルバレン(TSF)から2つのエチレンジチオ置換TTFユニットがメチレンジチオ基で架橋されたTTF-TSF-TTFトライアッド分子を設計・合成した。得られたトライアッド分子のラジカルカチオン塩の作製を検討し、トライアッド分子:PF6アニオン= 1:1の単結晶を得ることに成功した。この塩の室温伝導度は15 S/cmであり、TTFトリマーの塩よりも3桁程度高い伝導度を示し、310-120 Kの領域では伝導度が温度に依存しない強相関電子系特有の伝導挙動を示し、約90 Kで絶縁化した。296 KにおけるX線結晶構造解析の結果、正電荷はTSFユニットよりも、2つのTTFユニットにわずかに偏っている。バンド計算の結果、TTFトリマーの塩(W = 0.36 eV)よりもTTF-TSF-TTFトライアッドの塩(W = 0.73 eV)のほうがバンド幅が増大している。これらの結果はTTF-TSF-TTFトライアッドの塩において、比較的高い導電性を示した結果と一致する。また、50 KにおけるX線結晶構造解析の結果から、低温の絶縁体状態では1つのTTFユニットに正電荷(+1価)が偏り、分子内における電荷秩序状態であることが示唆された。以上の結果から、オリゴマー分子を用いて効率的に電荷秩序型の分子性導体を開発できることが明らかとなり、今後エネルギー変換デバイスへの応用が期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。四つのTTFをメチレンジチオで架橋したテトラチアフルバレノファンの合成を行い,それらの電気化学的性質について検討した。分子内環化反応は高度希釈法を用いて行った。得られた化合物の酸化還元挙動をCV法により検討したところ、四段階の+0.15 (4e-), +0.48 (2e-), +0.85 (1e-), +1.25 (1e-) V(vs. Fc/Fc+ in PhCN)の酸化還元波が観測された。既知の環状TTF四量体の酸化還元電位(+0.06 (2e-), +0.18 (2e-), +0.45 (2e-), +0.55 (2e-) V)と比較すると八電子酸化以降の酸化還元電位が高電位シフトしていた。このことからオクタカチオン状態では、既知の環状TTF四量体よりも新たに合成したテトラチアフルバレノファンの方が、クーロン反発が大きく不安定化されたことが考えられる。また、環状型TTPオリゴマー五八量体を合成し,それらの性質について検討した。CV測定の結果,環状型TTP五量体は七段階の酸化還元波を示した; -0.13(1e-), 0.00(1e-), +0.10(2e-), +0.19(1e-), +0.40(5e-), +0.64(5e-), +0.81(5e-) V(vs. Fc/Fc+, in PhCN : o-C6H4Cl2 = 1 : 1 (v/v))。TTPモノマーの第一酸化還元波に対応する波が環状型TTP五量体では四波に分裂したことから、環状型TTP五量体の低酸化状態では分子内で相互作用しており,その第一酸化還元電位はTTPモノマーの値(+0.06 V)よりも0.19 V低電位にシフトしている。このことから、環状型TTP五量体のラジカルカチオン状態は正電荷が分子全体で広く非局在化し、TTPモノマーのラジカルカチオン状態よりも安定化していると考えられる。標的とする環状型テトラチアフルバレノファン誘導体や環状型テトラチアペンタレンオリゴマーをほぼ予定通り合成することに成功している。また、これらの電気化学的性質をサイクリックボルタンメトリー法により明らかにすることができた。順調に合成研究および電気化学的性質の評価が進められているため,平成28年度はこれらを用いた有機二次電池の開発へとさらに研究を進展させることが期待できる。架橋型TTFオリゴマー分子において分子内で電荷秩序状態を発現させることを目的として、エチレンジオキシ基を有したTTF誘導体をユニットとしたオリゴマーならびに異なるTTF誘導体をユニットとしたオリゴマーを合成し、構造、電気化学的性質の検討を行った。中央のジメチル置換TTFユニットから二つのビス(チオメチル)置換TTFユニットがメチレンジチオ基で架橋されたトリマーの電気化学的測定において、5段階の酸化還元波がー0.06 (1e)、+0.01 (1e)、+0.18 (1e)、+0.41 (1e)、+0.47 (2e) V (V vs. Fc/Fc+ in PhCN)に観測された。

低電位側で3段階に分裂していることから、ビス(チオメチル)置換TTFユニットのみがメチレンジチオ基で架橋されたトリマーよりも分子内相互作用が強くなっていることが示唆された。さらに、ラジカルカチオン塩の作製を電解結晶法により行い、中央のジメチル置換TTFユニットから二つのエチレンジオキシ置換TTFユニットがメチレンジチオ基で架橋されたトリマーのClO4塩を得た。X線結晶構造解析からドナー分子と対イオンの比が1:1であることがわかった。ドナー分子は結晶学的に一分子独立であり、分子内で三つのTTFユニットがface-to-face相互作用を形成している。1つのエチレンジオキシ基を有したTTF誘導体とメチル基を有したTTF誘導体が非平面構造を取っていた。このことから分子内の3つのTTFユニットに均等に正電荷が分布しているのではなく、比較的平面性が良いエチレンジオキシ基置換TTFユニットに主に電荷が分布し、非平面構造をTTFユニットにはほとんど電荷が分布していない分子内電荷秩序が示唆された。また、ドナー分子はb軸方向にhead-to-head型で積層して、分子内だけではなく、分子間でもface-to-face相互作用を形成していることが明らかとなった。標的とする異種TTFユニットからなるオリゴマー、特にエチレンジオキシ基置換TTFユニットを含むオリゴマーをほぼ予定通り合成することに成功している。また、これらの電気化学的性質をサイクリックボルタンメトリー法により明らかにしている。さらに、酸化種の単結晶化に成功し、分子内および分子間でface-to-face相互作用を形成していることや、分子内電荷秩序状態が達成されていることを明らかにしている。順調に合成研究、電気化学的性質の評価ならびに酸化種の結晶構造解析が進められているため,平成29年度は分子内電荷秩序状態を外部刺激によって融解させるなどの刺激応答デバイスへの展開など、さらに研究を進展させることが期待できる。本研究ではエネルギー変換デバイスに応用が期待されている「電荷秩序型の分子性導体」の開発を目的の1つとしている。昨年度までに、中央のジメチル置換TTFユニットから二つのエチレンジオキシ置換TTFユニットがメチレンジチオ基で架橋されたTTFトリマーのPF6、TaF6、ClO4塩が得られている。X線結晶構造解析から、分子内の3つのTTFユニットに均等に正電荷が分布しているのではなく、比較的平面性が良いエチレンジオキシ基置換TTFユニットに主に電荷が分布し、非平面構造をもつTTFユニットにはほとんど電荷が分布していない分子内電荷秩序が示唆されている。これはClO4塩が0.0072 S/cmの比較的低い伝導性を示すことと一致している。この結果をより深く理解することで、分子設計にフィードバックすることができるため、PF6およびClO4塩についてバンド計算を行った。X線結晶構造解析の結果に基づいてDFT法で分子軌道を計算すると、ラジカルカチオン状態のトリマーのSOMOは各TTFユニットにほぼ均一の分布していることが分かった。この結果を再現するため、また、分子内のTTFユニット間の重なり積分を求めるため、各ユニットごとに拡張ヒュッケル法で分子軌道を計算し、その重なり積分を見積もった。その結果、これらの塩では電子的にも分子内の三量化が起きていることが分かった。トリマー分子とアニオンの組成は1:1であるので、バンド構造は大きく3つに分裂したバンドのアッパーバンドが半分満たされた状態になる。以上の結果から、これらの塩の電子状態は電荷秩序状態またはMott絶縁体、もしくはその両方の状態が共存することが示唆された。標的とする異種TTFユニットからなるオリゴマー、特にエチレンジオキシ基置換TTFユニットを含む
糖尿病性腎臓病の病態基盤におけるユビキチンリガーゼKLHL3の役割の解明

糖尿病性腎臓病は末期腎不全の主要な原疾患だが、有効な治療法は確立されていない。本研究では、アンジオテンシンIIの新規エフェクターとして同定されたユビキチンリガーゼ構成分子Kelch-like 3(KLHL3)による機能異常に焦点をあて、糖尿病性腎臓病における役割を尿細管構成細胞および免疫細胞を中心に解析する。また本研究で得られた知見を臨床へと展開するため、糖尿病性腎臓病を含む各種腎臓病の腎生検検体を用いたKLHL3活性の変化についても解析を計画する。本研究により糖尿病性腎症におけるKLHL3の病的役割が明らかとなれば、新たな治療標的分子の同定も期待できる。
抗コリンエステラーゼ剤の重症筋無力症治療の妥当性と運動終板構成蛋白

抗筋特異的チロシンキナーゼ(MuSK)抗体陽性重症筋無力症患者(MG)に抗コリンエステラーゼを投与した場合、運動終板の形態変化が生じるかを、ラットを対象に検討した。その結果は、抗MuSK自己抗体陽性MGにおいても、通常使用量の抗コリンエステラーゼは、使用可能と判断した。MGの自己抗体としてのLRP4抗体陽性、抗MuSK自己抗体陽性、抗アセチルコリン受容体抗体陽性患者の運動終板の微細構造の差を明らかにした。抗LRP4抗体と抗MuSK自己抗体は、運動終板に同様の変化を生じうる。ColQ欠損マウスの運動終板は抗コリンエステラーゼ剤過剰投与時の変化と同様であった。実験1.[目的]筋特異的チロシンキナーゼ(MuSK)は運動終板の形成・維持に重要な役割を果たす。抗コリンエステラーゼは重症筋無力症の治療としてしばしば第一選択薬として使用される。一方、抗コリンエステラーゼ薬は、運動終板でpostsynaptic foldの変性を来す。抗MuSK抗体陽性重症筋無力症患者に抗コリンエステラーゼを投与する際、運動終板の形態変化がより生じやすいかを、ラットを対象に検討した。[対象・方法]ラットにヒト抗Musk抗体陽性IgG,ヒト抗アセチルコリン抗体陽性IgG,ヒトIgGを投与した。ラットには、臭化ネオスティグミンを投与した。ひらめ筋の運動終板を観察した。[結果]抗MuSK抗体陽性IgG、抗AChR抗体陽性IgGともに、アセチルコリン受容体の減少は観察されず、補体の沈着もなかった。微細構造の変化では、臭化ネオスティグミン投与が投与されたシナプス間隙に結合織の浸潤が観察されたが、シナプスの変性はなかった。[結論]抗MuSK自己抗体陽性MGにおいても抗コリンエステラーゼは、使用可能であろう。実験2.[目的]先天性筋無力症であるAChE欠損症のモデルであるCollagen Qの運動終板の微細構造を観察した。[方法]Collargen QノックアウトマウスとWildタイプのマウスをエーテル麻酔し、長指伸筋とひらめ筋を摘出し、電子顕微鏡1200EXにて運動終板の微細構造を観察した。[結果]微細構造では、postsynaptic foldの変性と神経終末がシュワン細胞に覆われ、postsynaptic foldの形成がない運動終板が多く見られた。[結論]これらの変化は、抗AChE阻害剤過剰投与で報告されている変化に類似していて、過剰なアセチルコリンが運動終板の形成に影響を及ぼすと推察した。実験1で抗コリンエステラーゼを過剰投与されたラットの運動終板の変化に類似していた。目的:運動終板でのアセチルコリンエステラーゼ(AChE)欠損症は、出生時より,著明な脱力,呼吸困難を生じ、運動発達が遅延し,約半数の患者で眼球運動不全麻痺を呈する疾患として知られる。Collagen Qの欠損によりAChEの作用がなくなり、シナプスでアセチルコリンが過剰となり臨床症状を呈する。先天性筋無力症であるAChE欠損症のモデルであるCollagen Q欠損マウス(Colq-/-)の運動終板の変化は、過剰なAChEにより惹起されると推定される。そこで、AChE阻害剤を投与されたマウス運動終板の微細構造を比較し、Colq-/-の運動終板の変化の意義を検討した。方法:Colq(-/-)、Wildタイプのマウスと臭化ピリドスチグミン(70mg/Kg)を投与されたマウスにブビバカインを投与し運動終板の再生時期への過剰のAChEの運動終板への影響を検討した。筋は主に白筋である長指伸筋と赤筋であるひらめ筋の運動終板の微細構造を観察した。結果:Colq(-/-)では、postsynaptic foldの変性と神経終末がシュワン細胞に覆われ、postsynaptic foldの形成がない運動終板が多く見られた。抗AChE阻害剤投与マウスでは、ひらめ筋においてのみ類似の変化が観察された。結論:抗コリンエステラーゼ剤の作用は赤筋と白筋で影響に差がある。抗AChE阻害剤過剰投与とColq欠損マウスの運動終板の変化は類似していて、過剰なアセチルコリンが運動終板の形成に影響を及ぼし、神経終末のシュワン細胞の反応を惹起し、シナプス後部でもシナプス後襞の形成も抑制されてくる。神経筋接合部の疾患として、重症筋無力症が代表的な疾患であり、骨格筋の易疲労性を特徴とし、血清中に抗アセチルコリン受容体抗体(以下抗AChR抗体)が存在し、補体を介して、神経筋接合部でアセチルコリン受容体を破壊することにより臨床症状を呈する。

治療は血漿交換療法、免疫抑制剤、胸腺剔出が主流であるが、症状軽快の目的で抗アセチルコリンエステラーゼ剤の使用もなされている。一方、抗アセチルコリンエステラーゼ剤の投与で運動終板に形態変化が生じることも報告されている。神経筋接合部の形成に必須とされる蛋白はagrin, MuSK, Dok-7, rapsin, LRP4などが知られていて、重症筋無力症の原因抗体の一つである抗MuSK抗体は、運動終板の維持、形成を阻害する。従って特にMuSK抗体陽性重症筋無力症に抗アセチルコリンエステラーゼを使用した場合、運動終板の形態に変化を及ぼし、病態を悪化させることが推定される。抗MuSK抗体陽性重症筋無力症患者に抗コリンエステラーゼを投与する際、運動終板の形態変化がより生じやすいかを、ラットを対象に検討した。その結果は、抗MuSK自己抗体陽性MGにおいても、通常使用量の抗コリンエステラーゼは、使用可能であろう。また、重症筋無力症の自己抗体としてLRP4抗体が注目されている。そこで、LRP4抗体陽性患者、筋特異的チロシンキナーゼ(MuSK)自己抗体を有する患者、抗アセチルコリン受容体抗体(抗AChR抗体)のみを有する患者の運動終板との差を明らかにした。その結果、抗LRP4抗体と抗MuSK自己抗体は、運動終板に同様の変化を生じうる。
隔離飼育誘発性の中枢ノルアドレナリン神経系機能変化に関する研究

マウスやラットを長期間、隔離飼育すると自発運動量の増大や攻撃行動など通常は認められない行動が発現する。動物の社会的隔離で誘発される行動変化の機序は不明である。本研究では隔離飼育したマウス間の攻撃行動を抗うつ薬desipramine(DMI)が増強することを観察した成績(Matsumoto et al.,Pharmacol.Biochem.Behav.,39,167,1991)を基に、隔離飼育誘発性の中枢ノルアドレナリン(NA)神経系の機能変化について行動薬理学的実験を中心に検討した。ddY系雄性マウスを67週間、隔離飼育した後、2匹をケージに20分間入れて攻撃行動を観察した。攻撃行動はNA神経終末へのNA取り込みを選択的に抑制するmaprotilineや、imipramineと同程度のNA取り込み抑制効果を持つamitryptyline及び5-HT取り込み系を優先的に抑制するclomipramineで増強された。これらの抗うつ薬の効果はα2拮抗薬yohimbineで遮断されたが、α1拮抗薬prazosinは無効であった。これらの結果は抗うつ薬の攻撃行動促進にNA神経系α2受容体が関与することを示唆する。一方、β受容体遮断薬propranolol及びβ2受容体遮断薬ICI118,551は単独では攻撃行動に影響せずに、DMIの攻撃行動増強作用を用量依存的に抑制したが、β1受容体遮断薬metoprololは無効であった。更にβ2受容体作動薬clenbuterolも単独で攻撃行動を促進したことから、隔離飼育により発現する攻撃性に対しα2及びβ2受容体刺激が促進的に働くことが示唆された。一方、NA神経毒素DSP-4投与は隔離飼育マウスの攻撃行動には影響せずに、DMIの攻撃行動促進効果のみを消失させたことにより、中枢NA神経系は異常行動発現には関与せず、その行動を調節することが示唆された。マウスやラットを長期間、隔離飼育すると自発運動量の増大や攻撃行動など通常では認められない行動が発現する。動物を社会コミュニケーションから隔絶した場合に見られるこのような異常行動発現の機序は不明である。本研究では隔離飼育による攻撃行動の発現、及び抗うつ薬の攻撃行動促進効果に関与する神経機構について検討した。4週令のddY系雄性マウスを67週間、隔離飼育した後、2匹を少ケージに入れて攻撃行動を観察した。20分間の観察時間中にbiting attackやwrestlingが発現している時間(duration)及び最初の攻撃行動が発現するまでの潜時(latency)を測定した。NA神経終末へのNA取り込みを選択的に抑制するマプロチリン(2.55mg/kg,i.p.)はdurationを増大させた。また、NA取り込み系に対しイミプラミンと同程度の抑制効果を持つアミトリプチリン(510mg/kg,i.p.)及び5-HT取り込み系を優先的に抑制するクロミプラミン(2.55mg/kg)も用量依存的にdurationを増加させた。NA自己受容体遮断作用を持つミアンセリン(5mg/kg,i.p.)もduraitonを増加させた。これらの抗うつ薬は高用量でdurationを減少させるとともに、latencyを延長した。マプロチリン、クロミプラミン、及びミアンセリンの攻撃行動促進効果はα2結抗薬ヨヒンビンで遮断された。これらの結果はNA取り込みやNA放出を促進する抗うつ薬が攻撃行動に対し促進と抑制の効果を持ち、また促進効果にはα2受容体が関与することを示唆した。一方、NA神経毒素DSP-4投与は隔離飼育誘発性の攻撃行動発現には影響せず、デシプラミンの攻撃行動促進効果のみを消失させた。

これにより、中枢NA神経系は異常行動発現には直接関与しないものの、その行動を調節する機能を有することが示唆された。マウスやラットを長期間、隔離飼育すると自発運動量の増大や攻撃行動など通常では認められない行動が出現する。申請者らは前年度に、マウスを隔離飼育誘発性の攻撃行動を中枢ノルアドレナリン(NA)取り込み系を阻害する抗うつ薬が増強し、この作用にα2アドレナリン受容体刺激が関与することを明らかにした。本年度は、抗うつ薬の攻撃行動増強作用におけるβ受容体系の役割を検討し、群居及び隔離飼育したラット海馬切片におけるNA作用を電気生理学的に比較した。β受容体の非選択的遮断薬プロプラノロール(2.510mg/kg)は単独では攻撃行動に影響せずに、デシプラミン(DMI;10mg/kg)の攻撃行動増強作用を用量依存的に抑制した。一方、β1受容体の選択的遮断薬メトプロロール(520mg/kg)はDMIの作用には影響しなかった。他方、β2受容体の選択的遮断薬ICI118,551(1.255mg/kg)はプロプラノロールと同様にDMIの攻撃行動増強効果のみを抑制した。またβ2受容体作動薬クレンブテロール(0.1,0.5mg/kg)はDMIと比較して弱いながらも単独で攻撃行動を促進し、隔離飼育により発現する攻撃性に対しα2及びβ2受容体刺激が促進的に働くことが示唆された。一方、隔離飼育したラット海馬CA1野のNA反応性は群居群海馬標本と比べて差がなく、これはCA1野でのNA作用が主にα1及びβ1受容体系を介しているためと考えられた。更に、2448時間、隔離飼育したマウスは群居群と比較して行動上の差異が認められず、むしろREM断眠ストレス群で中枢NA神経系α2受容体に直接または間接的に刺激するクロニジン、DMI及びイミプラミンの反応性亢進が認められた。これは長期隔離飼育誘発性の中枢NA神経系機能変化、特にα2受容体系の変化が類似しており、共通の機序が存在する可能性がある。
化学機械研磨過程の界面電位計測による超精密研磨メカニズムの解明

ガラス,サファイア,炭化ケイ素などの基材の表面を短時間で原子レベルまで平滑に加工する「超精密加工研磨技術」は,パワーデバイスをはじめ高集積次世代デバイスの構築に不可欠な技術である。本技術の高度化のためには,研磨中における化学作用(化学研磨)のメカニズムを明らかにすることが不可欠である。本研究では,主としてガラスを研磨対象材料とし,研磨過程における電荷の挙動を定量的に計測することによって,化学研磨のメカニズムを解明することを試みている。平成28年度については,化学研磨の定量的な評価として,ガラス表面に生成する単位面積あたりの水和量として捉えることができることを明らかにできた。この水和層を生成する化学研磨の素過程として,砥粒/水界面における電荷移動反応,水溶液中のカチオンによる電荷拡散挙動,水/ガラス界面における電荷移動反応,があげられる。この3種類の素反応のなかで,砥粒/水界面における電荷移動反応が律速反応であることがわかってきた。次に,平成29年度は研磨による電位変化を精度良く測定することを目的として装置改造から取り組んだ。アルカリ含有ガラスを研磨対象として検討した結果,ガラスの水和生成自由エネルギーとほぼ一致する電位を再現性良く計測することができた。最終年度となる平成30年度は,精度良く得られた電位変化についての研究を深化させた。たとえば,ガラス表面に生成した水和量や計測の際の温度によって,Nernst式に従った電位変化がみられることを明らかにできた。また,この電位変化は,Si-Oの周囲のプロトン量にも依存することから,これらの水和状態を定量的に明らかにできることが分かった。さらに,電位変化の温度依存性を計測するなかで,電位変化の経時変化によって電気化学反応速度論的な展開が可能であることがわかった。ガラス,サファイア,SiCなどの基材の表面を短時間で超平滑に加工する「超精密加工研磨技術」の高度化が,高集積次世代デバイスの構築に不可欠となっている。従来の加工品位と加工速度とのトレードオフの関係を克服することによって超精密加工を実現するためには,研磨中における化学作用(化学研磨)のメカニズムを明らかにすることが重要である。そこで,研磨過程における電荷の挙動を計測することによって,そのメカニズムの解明を試みている。平成28年度については,液晶パネルや,ハードディスク基板,光学レンズなど広く使用されているガラスについて検討した。その結果,化学研磨の定量的な評価として,ガラス表面に生成する単位面積あたりの水和量として捉えることができることを明らかにした。水和量の変化は,研磨の際に印加する荷重に依存せず,せん断応力の印加によって化学研磨が生じることを明らかにできた。また,水和層を生成する化学研磨の素過程として,砥粒/水界面における電荷移動反応,水溶液中のカチオンによる電荷拡散挙動,水/ガラス界面における電荷移動反応,があげられる。La固溶セリア砥粒を一例として検討した結果,La固溶量と水和量とはよい相関関係をしめすことを明らかにした。以上の結果により,La固溶によって生成した3価のセリウムが酸化される際に生成する電荷によって,ガラス表面にOH基が形成されること,この水和によってガラス表面が軟化し,高速で優れた表面品位を有するガラス表面の創成していることがわかった。研磨過程における電荷の挙動を計測することによって,その化学研磨メカニズムの解明を目的として,平成28年度については,ガラスを研磨対象材,研磨材としては酸化セリウム系研磨材を基準材料として,研磨時の電荷移動に相当する電位に関する基礎データを得ることを試みた。まず,振動や,ノイズに対する一層の対策に対して,FRAによる界面導電性を評価値として検討を行った。その結果,モーターからの漏れ電流や振動由来など周期性のノイズの原因を解明し,それぞれの原因について対策を講じることによって,従来よりもS/N比が改善し,精度よい計測を可能とすることができた。これをもとに,研磨過程における電位計測を目的として多極式セルの設計及び構築を行った。その結果,研磨によって数十mVの電位を検出することができた。しかし,繰り返しの計測に対して,徐々に電位がわずかに上昇するなど再現性に課題があり,計測データとしての信頼性に課題があることがわかった。そこで,平成29年度については,電位計測の改良による再現性の確保を優先して検討することにした。平成28年度については,化学研磨の定量的な評価として,ガラス表面に生成する単位面積あたりの水和量として捉えられることを明らかにできた。ガラス表面における水和量の変化は,研磨時の印加荷重にはほとんど依存しないことがわかった。さらに,印加荷重には依存しないが,荷重印加時の回転,すなわち,ガラス表面に対してせん断応力を印加することによって化学研磨が生じることを明らかにできた。このような水和層を生成する化学研磨の素過程として,砥粒/水界面における電荷移動反応,水溶液中のカチオンによる電荷拡散挙動,水/ガラス界面における電荷移動反応,があげられる。

もし,化学研磨が水和生成と直接的な関係があるのであれば,研磨によって生じる電位を計測することによって,ガラスにおける水和生成自由エネルギーとの関係を直接定量的な比較が可能となるはずである。そこで,平成29年度は研磨による電位変化を精度良く測定することを目的として,装置改造から取り組んだ。アルカリ含有ガラスを研磨対象として検討した結果,ガラスの水和生成自由エネルギーとほぼ一致する電位を再現性良く計測することができた。当初の平成29年度の実験計画としては,平成28年度に試作した電位計測装置を使用し,研磨対象材としてはソーダライムガラスと石英ガラスを,研磨材としてはセリウム系研磨材及びペロブスカイト型ナノ複合研磨材を用いて,電位を評価すること。これにより化学研磨に関与する素反応の挙動及び化学研磨メカニズムを提案することを掲げた。それに対して,まず電位変化を精度良く計測するための装置改造や工夫をおこなった。モーターからの電気的なノイズや振動による集電制御,さらに印加荷重の変化などについて改良を進めることによって,再現性良く電位変化を捉えることに成功した。さらに,複数のセリウム系研磨材を用いて電位変化を検討することによって,ガラスの水和生成自由エネルギーにほぼ相当すると考えらえる電位を計測できた。さらに,せん断応力を印加した後の電位がステップ状に変化していることから,ガラスの組成より異なる水和生成自由エネルギーを反映した値が得られていることがわかった。平成29年度については,ペロブスカイト型ナノ複合研磨材を用いた検討結果を得るまでには至らなかったが,電位計測による取り組みにより,組成によりことなる水和生成自由エネルギー変化を研磨過程で捉えることができたことなど,化学研磨メカニズムの解明に大きく寄与する進展も見られた。全体としては,おおむね順調と考えられる。ガラス,サファイア,炭化ケイ素などの基材の表面を短時間で原子レベルまで平滑に加工する「超精密加工研磨技術」は,パワーデバイスをはじめ高集積次世代デバイスの構築に不可欠な技術である。本技術の高度化のためには,研磨中における化学作用(化学研磨)のメカニズムを明らかにすることが不可欠である。本研究では,主としてガラスを研磨対象材料とし,研磨過程における電荷の挙動を定量的に計測することによって,化学研磨のメカニズムを解明することを試みている。平成28年度については,化学研磨の定量的な評価として,ガラス表面に生成する単位面積あたりの水和量として捉えることができることを明らかにできた。この水和層を生成する化学研磨の素過程として,砥粒/水界面における電荷移動反応,水溶液中のカチオンによる電荷拡散挙動,水/ガラス界面における電荷移動反応,があげられる。この3種類の素反応のなかで,砥粒/水界面における電荷移動反応が律速反応であることがわかってきた。次に,平成29年度は研磨による電位変化を精度良く測定することを目的として装置改造から取り組んだ。
中国の政治・経済体制と流通業の変遷に関する理論・実証研究

本研究の目的は、中国の流通業を取り上げ、その構造や流通政策の転換、行商人や華僑との関わり、外資導入、チャネルの短縮化・多様化、業態の変化、WTO加盟などの諸側面に着目し、建国から現在までの流通業の変遷と特質を理論的・実証的に解明することであった。それと同時に、各時代の政治・経済体制の動向も踏まえ、かつての中央集権的流通管理体制から義烏(浙江省)の安物雑貨供給システムを経て、中国の流通が今後どのような方向性に向かうのかを模索することも本研究の狙いの一つであった。本研究を進めるにあたり、まず行ったのが国内外にある資料の収集と分析である。建国から「改革・開放」までの政治・経済体制、流通システムに関する文献、および「改革・開放」後から現在までの流通業に関する文献については、日本国内のみならず中国の図書館や書店にも赴き主要なものを入手することができた。しかし、行商人に関する資料や流通関連企業の企業史は刊行されたものが極めて少なくほとんど入手することができなかった。これら資料の収集および分析と並行して現地調査を実施した。具体的には流通関連企業や行商人に対するヒアリング、小売店訪問、卸売市場の見学などである。本研究の成果として、中国の流通システムは経済政策から大きな影響を受けていること、外資導入によってチェーン店形式のスーパーマーケットやコンビニエンスストアをはじめとする近代的な小売業態が1990年代後半以降急速な勢いで中国の各都市にもたらされたことが明らかになった。さらに、卸売業は地元資本が中心であるが小売業では欧米、日本、華人、華僑資本が激しい市場競争を展開していること、チェーン小売業が市場を拡大する中で値引きや高額なリベート要求など不透明な商慣行が依然として横行していること、大中規模の小売店が掴みきれないニーズを家族経営の雑貨店や行商人などが満たしている実態が明らかになった。
微小電場により誘導されるバイオモーター素子の変調と集積化

モータータンパク質であるミオシン・アクチンの運動能力のマイクロ輸送システムへの応用が期待されている.その実現のためには運動方向や速度の制御が必要となる.本研究では速度制御のために,導電性ガラスに電流を印加することによる温度制御と微小電極間に電位を印加することによるpH制御を考案した.これらの外的電気制御によって,ATP存在下でのミオシンにより駆動されるアクチン線維の速度上昇と下降を可能にした.しかしながら,微小電場による運動方向の制御には至らなかった.その他,アクチン線維をマイクロビーズに付加する方法でも輸送が可能であった.生体分子モーターであるミオシンとアクチンによる運動系を用いた微小輸送システムの構築を目指す.ガラス基盤上にミオシン分子を固定した後,アクチンフィラメントとアデノシン三リン酸を加えることで,アクチンフィラメントの極性に従って一方向の運動を発生させることができる.但し,この運動では個々のフィラメントの方向が無秩序であるために,実効的な物質輸送を困難にしている.本研究では,この運動方向を制御する手段として電気的な応答を試みる.そして,透明性の導電体を用いることで顕微鏡下での直接的な観察を特徴とする.本年度はガラス基盤表面を導電処理し,そこに電圧を印加することで,電流直下でのアクチン・ミオシン運動の応答性を調べた.導電処理として導電性高分子PEDOT/DSSを塗布した場合とITO膜の場合について行った.PEDOT/DSSでは,ミオシン固定そしてアクチンフィラメントの運動を観察することができた.しかし,水溶液中において電気伝導度が著しく低下した.様々な固定剤を用いたが伝導度の低下を改善させることができなかった.ITO膜では,アクチンフィラメントの運動を発生させること,そして観察することができた.電圧の印加(電流下)によってガラス基盤の温度が上昇すると共に,アクチンフィラメントの運動速度も増加した.このとき温度と速度の関係はアレニウスの式に従い,活性化エネルギーを見積もることができた.一方で,運動方向が電流方向に依存することは確認できなかった.結論として,運動方向の制御には至っていないが,基盤を直接的に過熱する手法でアクチンフィラメントの速度を変化させることができることが確認された.生体分子モーターであるミオシンとアクチンによる運動系を用いた微小輸送システムの構築を目指す.ガラス基盤上にミオシン分子を固定した後,アクチンフィラメントとアデノシン三リン酸を加えることで,アクチンフィラメントの極性に従って一方向の運動を発生させることができる.但し,この運動は個々のフィラメントの方向が無秩序であるために,実効的な物質輸送を困難にしている.前年度では,透明導電性基盤への電圧印加により温度を増加させ,運動速度を制御することができた.本年度は白金製の微小電極をフローセル内に設置し,印加電圧に対するアクチンフィラメント運動の応答性を調査した.直径0.05mmの白金線2本の間隙を0.05 mmから10 mmの範囲で変化させると共に電圧を30Vまでの範囲で印加させた.電圧の増加に伴って,次に示す3つの振る舞いが順次観察された:(1)アクチンフィラメントのプラス極への移動,(2)アクチンフィラメントの停止,(3)アクチンフィラメントのミオシンからの解離.これらの応答は,電極間隙が小さいほど小さな電圧で発生した.(1)については,間隙5 mm,KCl 35mMの条件で確認されたが,運動を維持することが困難であった.(2)については,間隙5 mm,KCl 15mMで12V電圧の印加時に再現よく観察され,電圧印加停止後に,運動が回復することが確認された.(3)については,電圧の印加を停止しても再結合は見られなかったため,不可逆的であった.これらの結果から,ある限定的な条件ではあるが,アクチンフィラメントの運動を可逆的に停止させるような制御方法の開発に繋がる可能性がある.生体分子モーターであるミオシンとアクチンによる運動系を用いた微小輸送システムの構築を目指すことを目的とした.2枚のスライドガラスからなるフローセル内のガラス表面上にミオシン分子を固定した後,アクチンフィラメントとアデノシン三リン酸を加えることで,アクチンフィラメントの極性に従って一方向の運動を発生させることができる.本年度では,白金製の微小電極(直径50 um)をフローセル内に設置し電圧を印加したとき,アクチンフィラメントの運動の変調を調査した.電極の間隙を1 mmに設定し,2.5 Vの電圧を0.1秒間印加したとき,陰極側でアクチンフィラメントの速度が増加し,陽極側では速度が減少した.陰極側と陽極側では,対極的な応答を示したことから,電場による電気泳動とは異なる原理によるものと考えた.そこで,pH感受性の色素を結合させたアクチンフィラメントを用いて電圧印加時の蛍光強度変化を測定した結果,陰極側でpHの増加が,陽極側でpHの低下が確認された.このことから微小電極に適切な電圧を印加することで,電極付近で水の電気分解によるpH変化が生じ,そしてアクチンフィラメントの運動速度の変調が起こったと考えられる.電圧の極性の切り替えにより,繰り返してアクチンフィラメントの運動の増減をコントロールでき,再現性も高かった.本研究の結果は,電圧の印加・停止によってモータータンパク質の運動を迅速に調節する新たな方法を提供し,今後,微小輸送システムの運動制御への応用が期待される.モータータンパク質であるミオシン・アクチンの運動能力のマイクロ輸送システムへの応用が期待されている.

その実現のためには運動方向や速度の制御が必要となる.本研究では速度制御のために,導電性ガラスに電流を印加することによる温度制御と微小電極間に電位を印加することによるpH制御を考案した.これらの外的電気制御によって,ATP存在下でのミオシンにより駆動されるアクチン線維の速度上昇と下降を可能にした.しかしながら,微小電場による運動方向の制御には至らなかった.その他,アクチン線維をマイクロビーズに付加する方法でも輸送が可能であった.研究目的のひとつであるアクチンフィラメントの運動方向を制御するための条件がわかり,電場印加によるアクチンフィラメントの運動特性の変化について新たな知見を得た.特に電圧印加によるアクチンフィラメントの可逆的な停止は,今までに知られていない現象である.停止の原因を探るため緩衝液の種類やイオン濃度を変化させて応答を調べたが,本質的な究明には至らなかった.今後この原因を明らかにできれば,アクチンフィラメントの運動を制御する方法になり得る.これとは別に,アクチンフィラメントに物体を取り付けたときの運動性を調査した.物体としてポリエチレングリコール(PEG)を用いてアクチンのCys374を介して共有結合させた.分子量2000のPEGの場合には,アクチンに対してPEGを1:1で結合させたフィラメントでも付加していないものと同等な運動速度を示した.このPEGの慣性半径1.8nm程度の大きさの物体であれば運動機能に影響を与えずに輸送できる可能性がある.分子量5000のPEGの場合では,運動速度は変わらないが,運動可能なフィラメントの割合が低下した.分子量10000ではほとんどのフィラメントが運動不能になり,この大きさがミオシンとの相互作用を妨害する輸送限界であることがわかった.筋収縮の分子機構前年度・今年度の研究によって,ミオシン基盤上でのアクチンフィラメントの運動の促進,停止,物体の運搬などの特性が明らかになってきた.今後は,これらを統合してどこまで制御可能かどうかを調査すると共に,方向制御に関しては混み合い環境下での自己組織化を利用した方法の有効性を検討する.研究目的のひとつであるアクチンフィラメントの運動方向の制御には至っていない.一方で,ITO基盤上でのミオシン・アクチン運動システムの構築が可能であることや,電圧印加による運動特性の変化を把握できた.さらに,物質輸送に関して新しい知見が得られた.生体由来では無い微小物体として,正電荷が付加されたポリスチレン製の直径1マイクロメートルのビーズを用いたとき,それとアクチンフィラメントを混合することで,このビーズをミオシン基盤上で運動させることができた.この運動様式は,単一アクチンフィラメントの場合に比べて直進性が高かった.加えて,モノマーアクチンとビーズを混合した後に,アクチンをフィラメント化したときが最も速度と直進性が高かった.塩化カリウム濃度が75 mMまでの範囲でビーズ輸送が可能であった.これにより,今後電場による方向制御と組み合わせることで,目的場所への適切な物質輸送が期待できる.平成27年の3月に,本研究の遂行に必要な分析機器(分光光度計)が故障した.次年度での分光光度計の購入のための資金の一部として確保するため.二電極間での電圧印加を行い,電場におけるミオシン・アクチン運動制御の可能性を探る.
自然言語処理とネットワーク構築技術との融合による「印象の源」を探る研究

デザイナーは多くの人に好まれる製品を創りだすことが求められる.本研究では,人の好みに影響する,製品に対する印象にはいくつかの種類があると仮定し,人が製品を見て表現できた印象から一歩踏み込んだ「深い印象」に注目し,印象分析を行なう.この深い印象の性質を捉えるために,意味ネットワークを利用して,「構造」と「非明示的な印象」を伴う仮想印象ネットワークを構築する手法を提案し,その構造を分析した.その結果,好みの違いを分析に用いたいくつかのネットワーク指標を使って説明できることを示した.これにより,深い印象のレベルで,好きという印象を形成するプロセスは嫌いという印象とは異なることが示唆された.デザイナーは多くの人に好まれる製品を創りだすことが求められる.本研究では,人の好みに影響する,製品に対する印象にはいくつかの種類があると仮定し,人が製品を見て表現できた印象から一歩踏み込んだ「深い印象」に注目し,印象分析を行なう.この深い印象の性質を捉えるために,意味ネットワークを利用して,「構造」と「非明示的な印象」を伴う仮想印象ネットワークを構築する手法を提案し,その構造を分析した.その結果,好みの違いを分析に用いたいくつかのネットワーク指標を使って説明できることを示した.これにより,深い印象のレベルで,好きという印象を形成するプロセスは嫌いという印象とは異なることが示唆された.本研究では、多くの人に受け入れられる製品やサービスの開発のための、製品から人が受ける印象の新しい評価方法を提案することを目的とする。そこで、ユーザの受けるさらに奥深い印象に注目し、「製品から受ける印象の奥には、その印象を生じさせる源のようなものが潜在している」、つまり「なぜその印象を受けたのかという拠り所がある」と考え、その印象の源を探る。本年度は、この「印象の源」の役割を演じているものを抽出する方法を提案した。本研究では、人の受ける奥深い印象は、断片的な言葉からではなく、それらの総体からとらえることができる、また、その印象は、明示的に表現されない場合があるという観点に基づき、印象の源を抽出する方法を構築した。この方法では、「犬は動物である」といった「犬」と「動物」の間にあるような関係によって構成されたネットワーク(意味ネットワーク)を使って、人が発した印象を表現した言葉の間を仮想的につなぎ、それらを総合した印象のネットワークを作成し、「印象の源」と考えられるものを抽出する。「印象の源」として、二つの案を検討した。一つはネットワークの中心と想定される語と、もう一つは、ネットワークの構造的特徴である。これらの「印象の源」について、モノに対する好き嫌いの違いは、印象の源によって説明できるのではないかと考え、好きなもの、あるいは嫌いなものから受ける印象を、人それぞれ様々な言葉で表現されるが、その印象の源のレベルでなんらかの共通性が見出せるかどうかを検証した。その結果、どちらの案においても、共通性を見出せたことができ、印象の源が存在しているという仮説の妥当性を示すことができた。どちらの案が「印象の源」として妥当であるかの検証は次年度行なうこととする。本研究では、多くの人に受け入れられる製品やサービスの開発のための、製品から人が受ける印象の新しい評価方法を提案することを目的とする。本年度は、昨年度提案した「印象の源」を抽出する方法の有用性について、統計的に詳しく検討した。具体的には、再度印象実験を行ない、モノに対する好き嫌いの違いを印象の源によって説明しうる定量的根拠を探った。また、印象の源として検討した、ネットワークの中心と想定される語と、ネットワークの構造的特徴とのどちらがより妥当であるかを検証した。これによりこの実験は、動物8種類とカップ6種類をそれぞれ対象として行なった。これらを対象とした理由は、動物に対して人は好き嫌いが明言しやすいため、人工物とのその違いの比較ができ、また、人工物として前回と同じカップを選択することによって、前回の結果との比較ができると考えたためである。ただし、今回は、動物は24種類、カップは30種類の中から、予備実験の結果を好き嫌いに基づく4つもしくは3つのカテゴリに分類し、それぞれの上位2種類を実験対象として選定した。結果として、「印象の源」の抽出方法の有用性とともに、印象実験の結果から構築した印象ネットワークの構造的特徴が、好き嫌いの違いを定量的により明白に説明しうることを示すことができた。また、ネットワークを構築する際に用いた意味ネットワークについて、WordNet以外に連想ネットワークEATを用いて検討してみたが、語彙の偏りやつながりのばらつきが非常に大きいため、ネットワークを描くことが困難であった。このことから、現時点では、WordNetが妥当であると結論づけた。
非定常流れ場における河床波の変形過程と抵抗予測に関する研究

本研究では混合砂河床における河床波の変形過程と砂粒子の分級性状を詳細に調べて河床波の変形に及ぼす砂粒子の効果を明らかにするとともに,非定常流れ場での流量変化に対する河床波の変形過程と水深および流砂量の予測法について検討した.以下に研究の概要と得られた結果を要約する.1)非定常流れ場における河床波の変形を,平坦河床からの発達過程,流量増加による成長過程,流量減少による減衰および崩壊過程の4つの素過程に分け,それぞれの過程に対して河床波の幾何学的スケール(波長,高波と砂粒子の分級の時間的変化を追跡した.その結果,河床波の変形と砂粒子の分級は相互に影響を及ぼし,発達および成長過程では粗粒子が,減衰および崩壊過程では細粒子が主要な役割を担う代表粒径となっていることが明らかになった.2)連続的に変化する流量条件を設定して,混合砂河床における河床波の変形とそれに伴う水深および流砂量の時間的変化を詳細に追跡し,一様砂河床の場合と比較検討した.その結果,波長は流量の減少時に,流量の変化速度が小さいほど時間的な応答遅れが混合砂の場合に顕著に現れること,波高は逆に一様砂の方が顕著であること,また,水深は変形に応じた応答遅れが生じ,流砂量は流量の変化速度が小さいほど応答遅れが大きくなること,等が明らかになった.3)流量変化に対する河床波の波長,波高の変化速度の算定式を提案し,実験結果によってその適合性を検証するとともに,抵抗則式,流砂量式および平衡河床形状式を用いて,流量,勾配および代表粒径を外部条件として水深および流砂量の予測を行った.ここでは,1)の各変形過程における代表粒径を考慮して河床波の変形に及ぼす混合砂の効果を解析に反映させた.本手法による予測結果は2)で行った実験結果の傾向をおおむね説明できるものである.今後,本研究成果を実河川に適用し,予測法の精度向上を目指す予定である.本研究では混合砂河床における河床波の変形過程と砂粒子の分級性状を詳細に調べて河床波の変形に及ぼす砂粒子の効果を明らかにするとともに,非定常流れ場での流量変化に対する河床波の変形過程と水深および流砂量の予測法について検討した.以下に研究の概要と得られた結果を要約する.1)非定常流れ場における河床波の変形を,平坦河床からの発達過程,流量増加による成長過程,流量減少による減衰および崩壊過程の4つの素過程に分け,それぞれの過程に対して河床波の幾何学的スケール(波長,高波と砂粒子の分級の時間的変化を追跡した.その結果,河床波の変形と砂粒子の分級は相互に影響を及ぼし,発達および成長過程では粗粒子が,減衰および崩壊過程では細粒子が主要な役割を担う代表粒径となっていることが明らかになった.2)連続的に変化する流量条件を設定して,混合砂河床における河床波の変形とそれに伴う水深および流砂量の時間的変化を詳細に追跡し,一様砂河床の場合と比較検討した.その結果,波長は流量の減少時に,流量の変化速度が小さいほど時間的な応答遅れが混合砂の場合に顕著に現れること,波高は逆に一様砂の方が顕著であること,また,水深は変形に応じた応答遅れが生じ,流砂量は流量の変化速度が小さいほど応答遅れが大きくなること,等が明らかになった.3)流量変化に対する河床波の波長,波高の変化速度の算定式を提案し,実験結果によってその適合性を検証するとともに,抵抗則式,流砂量式および平衡河床形状式を用いて,流量,勾配および代表粒径を外部条件として水深および流砂量の予測を行った.ここでは,1)の各変形過程における代表粒径を考慮して河床波の変形に及ぼす混合砂の効果を解析に反映させた.本手法による予測結果は2)で行った実験結果の傾向をおおむね説明できるものである.今後,本研究成果を実河川に適用し,予測法の精度向上を目指す予定である.
20ｍシャトルランを活用した授業と教材開発に関する研究

平成30年度は、平成29年度の成人看護学演習に20mシャトルランを導入した学修効果をみるために、その演習を受講した学生を対象に自由記述でアンケート調査を行った。その結果、演習前に呼吸機能、息切れ・呼吸困難が起こるメカニズム、呼吸困難や息切れを客観的に評価できる尺度を事前に学習しておくことで学びが深まったとの回答が多かった。そのため、上記内容の事前課題を提示することを組み込み、20mシャトルランを導入した成人看護学演習(シャトルラン体験演習)プログラムを再計画し実施した。そして、そのシャトルラン体験演習終了後に、その演習を受講した学生に再度、自由記述でアンケート調査を実施し、その記述内容をもとにテキストマイニング手法を用いて主成分分析を行った。その結果、シャトルラン体験演習において、1【呼吸のきつさを思い出す息切れ体験】を通して、2【呼吸困難は苦しくて辛いこと】が分かり、3【(患者が)常に(感じる思い)】と4【続くことできつい日常生活】ととらえることができ、5【自分で感じ体験することで症状の理解に近づける】という5つの学修内容が修得できていることが示された。すなわち、これらの主成分が示す概念が、シャトルラン体験演習によって得られた成果と考えられた。また、学生は患者の症状に着目するのではなく、その症状が日常生活につながるきつさと体験からの知識を結びつけて考えることができており、患者の日常生活上の問題点をとらえる大切さを学修できていた。しかしながら、それらの記述内容からは具体的な援助内容までは記述として表れていなかったため、次年度は、具体的な援助内容を主体的に導き出せる講義・演習計画の追加が必要である。呼吸器疾患患者の息切れや呼吸困難の症状理解のためには、その症状が起こるメカニズムや程度を把握する尺度を知識として理解した上で、症状の体験をすることが、症状理解に近づくことが実証できた。すなわち、20mシャトルランを呼吸器疾患患者の看護を考えるための成人看護学演習に取り入れることは効果的であることが分かった。しかしながら、そのような症状をもつ患者の日常生活上での問題点に対する援助内容についても、学生が導き出せるような演習内容の計画を追加していく必要がある。平成30年度に実施できた授業では、シャトルラン体験後に自分の心拍数の増加を認めたことに対し興味を抱く学生が多かった。運動をすることで心拍数が増加するという人間が日常で当たり前のこととして体験している現象について、その現象が起こる根拠についても興味を示していた。また、呼吸器と循環器に関しては生体機能上、相互に関連する臓器であるため、次年度は、呼吸器疾患だけでなく循環器疾患患者の看護に関する授業研究についての文献調査も進めていく。同時に修正した授業計画を策定し、教材の効果検証に向けて倫理委員会を通していく。結果の公表は令和元年度中に、研究成果を学術論文誌として発表予定である。H30年度の実績としては、本研究の一部を学会発表(日本看護研究学会)で研究協力者とともに1題行った。引き続き、雑誌投稿の準備中である。

また、呼吸器と循環器に関しては生体機能上、相互に関連する臓器であるため、次年度は、呼吸器疾患だけでなく循環器疾患患者の看護に関する授業研究についての文献調査も進めていく。同時に修正した授業計画を策定し、教材の効果検証に向けて倫理委員会を通していく。結果の公表は令和元年度中に、研究成果を学術論文誌として発表予定である。H30年度の実績としては、本研究の一部を学会発表(日本看護研究学会)で研究協力者とともに1題行った。引き続き、雑誌投稿の準備中である。H30年度は研究成果の公表が国内学会だけであった。そのため、令和元年度は、世界的視野での教育学的貢献、研鑽のためにも、研究成果を国際学術大会及び国際学術学会誌(英文誌)に投稿し、公表を考えている。学会出張旅費と国際学術学会誌(英文雑誌)投稿のための英文校正費用に使用していく予定である。
新たな理科教材の開発を企図した熱帯性タコ類の飼育と学習に関する実験研究

沖縄県立北部農林高等学校では家畜や農作物の飼育栽培を通じて、農業従事者や経営者を育成するための教育活動に取り組んでいる。また、本校生徒は絶滅に瀕した琉球在来豚のアグーや沖縄本島北部に分布するナゴランの保存に取り組むなど、生物を取り扱う実践的技術が優れている。しかしながら、授業時数の大半を実践的実習に充てるために理科の基礎的事柄の習得が不完全であるという農林高校特有の問題がある。その点に関して申請者は、農業教科を補完し、理科の教育効果を高めるためにユニークな理科教材を開発し、教育現場に導入する必要があると着想した。そこで本研究では沖縄本島沿岸に分布するウデナガカクレダコを用いて、新しい理科教材の開発を行うことを目指し、以下の2項目の実施を行った。また、これらの研究実験項目は生物部員とともに共同作業とした。1)タコ類の最適環境の探索:理科教材として適用するために、理科準備室内に飼育水槽システムを設置し、水質、水温、光条件、餌などの検討を行った。2)タコ類の学習能力の検証:これまでに温帯性のマダコを対象として確認されている、物体形状を見分ける弁別学習などを熱帯性タコ類を用いて検証した。本研究により、熱帯性タコ類であるウデナガカクレダコを土日祝祭日に給餌を行うことが困難な学校現場で安定して飼育可能であることが明らかになった。また、実験期間中に2個体が抱卵を行い、稚個体の孵化を確認した。さらに、弁別学習実験を行い、ボール型模型と十字型模型を視覚及び触覚を用いて区別する能力を有することが示され、その学習能の一端を明らかにすることができた。これらの研究により得られた成果は2015年11月に北海道函館市で行われた国際頭足類学会にて生物部員がポスター発表を行い、ウデナガカクレダコの学習能や理科教材のモデル動物としての有効性を示すことができた。
ヒト肺における肥満細胞の研究:亜群の解析と同定

2)いかなる血液細胞増殖因子が、細胞の活性化また試験管内での生存延長に関与するかを検討した。ヒト好塩基球では、ヒトIL-3とGM-CSFが、温度一、時間一、用量一依存性に、ヒスタミン遊離反応を増強した。これらの増強は、抗IgEのみならず、FMLP、A23187にても認められ、IgE-非依存性であると考えられた。一方他のCSF(G-CSF、M-CSF、IL-4)は何等影響を与えなかった。正常人末梢血より、好塩基球を90%以上に精製する方法を開発し、これらの精製好塩基球を用いて、血液細胞増殖因子が試験管内で生存延長を誘導するかを検討した。IL-3とGM-CSFは有意に生存を延長せしめ、特にIL-3の作用は強く、2週後でも約50%の好塩基球が生存していた。G-CSF、M-CSF、IL-4は何等影響しなかった。3)以上より、ヒト肥満細胞にも解剖学的分布の違いで、neterogeneityが存在する。何故なる血液細胞増殖因子が各肥満細胞の機能活性化、試験管内生存延長に作用あるかは現在検討中である。