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分子量によって異なるヒアルロン酸の関節域への作用

本研究では関節内でのヒアルロン酸(HA)の合成系と分解系の検討を行い、それらのバランス、およびHAの低分子化による細胞障害作用について検討した。その結果、関節リウマチ(RA)関節内でのHA分子量の低下は、高分子HAの分解、低分子HAの合成およびHA分解酵素(Hyal)の亢進に基づくものであることが証明された。また、Hyalは滑膜組織で産生された後に、関節液そのもののHAの低分子化をもたらすほかに軟骨組織のHAの分解などにも関与し、軟骨基質の変性や軟骨細胞のアポトーシスから関節の破壊をもたらすものと思われた。【目的】ヒアルロン酸合成酵素(HAS)-1,HAS-2は高分子(2×10^6Da)のヒアルロン酸(HA)を産生するが、HAS-3は低分子(2×10^5Da)HAを産生する。関節リウマチ(RA)におけるHASとヒアルロン酸分解酵素(Hyal)について詳細に検討し、両者のバランスの変化を検討する。【対象・方法】RA58症例の手術時に採取された滑膜組織でのHASとHyalについて組織学的に検討し、それぞれの陽性細胞数や分布を比較した。対照としては変形性関節症例27例、外傷例6例を用いた。また血清や関節液についてはHA濃度と分子量をHPLC法などで測定した。【結果】対照例ではHAS-1,HAS-2が優位であるのに対して、炎症が高度なRAの滑膜では、高分子HAを分解する酵素のHyalと低分子HAを合成するHAS-3の増加がみられ、HAS-3の陽性細胞数は滑膜の炎症の程度と正の相関を示した(r=0.563,p<0.005)。また、HAS-3陽性細胞数と関節液中のHA分子量は負の相関を示した(r=-0.51,p<0.005)。RA症例の関節液中ではHAの分子量、濃度が低下し、血中ではHA濃度の上昇もみられた。RAでは炎症が高度であるほどHAの低分子化が促進されていることが証明された。【結論】RA関節内でのHA分子量の低下は、高分子HAの分解と低分子HAの合成の亢進に基づくものであることが証明された。【目的】昨年までの検討で、関節リウマチ(RA)患者の滑膜組織では高分子量のヒアルロン酸(HA)の合成が低下するとともに分解が亢進し、さらに低分子HAの合成が亢進していることが証明された。本年度は同一患者の関節液や血清中のHA分解酵素の存在を証明し、さらに軟骨での基質の変化を検討する。【対象・方法】昨年までに滑膜組織を用いて検討をおこなったRAおよび対照例のうち、血清と関節液を滑膜と同時に採取し、保存していた症例の血清と関節液を用いて、ヒアルロン酸分解酵素(Hyal)の活性について、高分子HAを基質として加えたザイモグラフィーで検討した。さらにWestern blottingにて、血清や関節液中のHyal-1, Hyal-2の蛋白の検出をおこなった。また、上記の結果を昨年までの滑膜組織による検討の結果と比較した。さらに、軟骨基質中のHA、プロテオグリカンの変化も検討した。【結果】ザイモグラフィーでは、RA患者の関節液中のHyal活性は対照例や炎症の陳旧化したRAと比較して高値となっていた。また、昨年、滑膜組織でHyal-1, Hyal-2について、免疫組織化学やin situ hybridizationで検討した結果と相関しており、滑膜組織中のHyal-1, Hyal-2陽性細胞数の多い症例の関節液でHyal活性が高いという傾向を示した。さらに、Western blottingの結果もザイモグラフィーや免疫組織化学、in situ hybridizationの結果と相関していた。軟骨組織については、表層の部分は、どの症例も基質の減少がみられたが、深部においては、基質が保たれている傾向がみられた。【結論】HA分解酵素のHyalは滑膜組織で産生された後に、関節液中に存在しており、関節液そのもののHAの低分子化をもたらすほかに軟骨組織のHAの分解などにも関与している可能性が示唆された。【目的】昨年度に引き続き、以下の内容を検討し、最終年度のまとめを行う。(1)関節疾患でのヒアルロン酸(HA)の合成系と分解系の検討を行い、弘の代謝や低分子化の機序を検討する。(2)HAの低分子化によってもたらされる細胞障害作用や軟骨細胞のアポトーシス、細胞外マトリックスの変化、軟骨基質の変性について検討する。【対象・方法】関節リウマチ(RA)患者での軟骨基質の成分、軟骨細胞のアポトーシスなど、昨年までの検討項目の定量化とまとめに加えて、滑膜組織中のHA合成酵素や分解酵素(Hya1)の発現と血清・関節液中のHA分子量の関係を検討する。

また、HA添加ゲルを用いたザイモグラフィーによるHAの分解活性の測定系を確立し、関節液や血清のHya1活性を定量化する。その際に、患者サンプルを種々の分子量のHAと反応させた後に同様な検討を行い、Hya1活性の変化を検討する。さらに、Hya1モノクローナル抗体を用いたWestern blottingの結果と上記の結果を比較する。【結果】RA患者関節液中のHA分子量は滑膜組織中のHya1および低分子HA合成酵素(HAS-3)と負の相関を示していた。また、ザイモグラフィーによる関節液中のHya1活性とWestern blottingによるHya1蛋白量も相関していた。ザイモグラフィーでは、高分子HAとあらかじめ反応させた後の関節液でHya1活性が低下していた。変形性関節症モデルに高分子HAを投与すると、対照群に比較してH型コラーゲンなどの基質の減少や軟骨細胞のアポトーシスが有意に減少しており、細胞増殖マーカー(MIB1)が陽性となる軟骨細胞が増加していた。【結論】RAなどの関節炎では低分子HAの産生が増加するとともに、分解酵素によるHAの分解も亢進しており、それによって、関節液中のHA低分子化、軟骨基質の変性や軟骨細胞のアポトーシスから関節の破壊がすすむものと思われる。
大気中の二酸化炭素の気球観測器の開発

二酸化炭素(CO_2)は、温室効果気体として注目を集めているが、世界中の観測サイトの数が少ないため二酸化炭素(CO_2)収支の全球分布、季節変化の詳細は充分わかっていない。また、地表面や海面でのCO_2の収支の評価には、上空の高度分布の情報が重要である。そこで、さまざまな場所でCO_2の高度分布が計測可能である気球搭載型CO_2濃度計測装置の開発を行った。総計10球以上の気球に搭載してCO_2の計測試験を行った。当初の開発目標の性能を達成することができた。気球搭載用の二酸化炭素計測装置の開発を行った。汎用小型センサメーカーである矢崎製作所と協力して行った。構造は簡単で、120mmの光吸収セルの一方に赤外光源を置き、もう一方に2つの受光器を並べた。受光器の前には4.3 μmと4.0 μmの波長のバンドパスフィルターが設置した。前者が二酸化炭素の光吸収波長に相当し、後者が光吸収のない波長に相当する。大気圧で試験した限りでは、60秒積算で2 ppm程度の精度を持つ段階まできてた。赤外光源の改良、光吸収セル内面の処理、受光器の信号処理の改良を行った。また、低圧での試験や温度試験も行った。気球の10 kmまでの1時間弱の飛行時間にセンサの測定のドリフトが十分小さいようにする必要がある。内部の光源などから出る発熱と外気温の変化が、センサの温度を変える要因となる。光源自身の温度変化は輝度や発光スペクトルの変動をもたらし、気体の吸収測定セルの温度変化は光吸収強度の変動をもたらし、受光センサの温度変化は光感度の変動をもたらす。そのいための対策として、一定の温度に保つためにアイスノンのような相転移を利用した一定温度を保つ蓄熱材に密着させて温度を一定に保つことを工夫した。本研究の気球による二酸化炭素の測定高度の高度範囲は地上から10km程度を想定して開発を進めた。高い高度になって大気の圧力が減少すると二酸化炭素の混合率が一定としても、絶対濃度が減少し、光吸収が減るので測定精度を保つのが難しいが、高度10 km程度であれば大気圧が地上の1/5程度になるだけなので、それほど混合率測定値(ppm)の精度が落ちないので、当初の測定器には、圧縮ポンプなどをつけずに、大気を小さな循環ポンプで光吸収測定セルへ送り込むことにしている。北海道にある名古屋大学太陽地球環境研究所の母子里観測所で気球に載せて測定試験を行った。母子里観測所での気球観測試験の結果を元に、計測器の問題点を抽出して装置の改良をおこなった。母子里観測所ではオゾンゾンデの経験があるので気球をあげることが容易であった。気球による二酸化炭素の測定高度の高度範囲は地上から10km程度を目指した。センサの原理が二酸化炭素の光吸収を測定するものであるから、高い高度になって大気の圧力が減少すると二酸化炭素の混合率が一定としても、絶対濃度が減少し、光吸収が減るので測定精度を保つのが難しい。高度10km程度であれば大気圧が地上の1/5程度になるだけなので、それほど混合率測定値(ppm)の精度が落ちない。実際に高度12km程度のまでのCO2の高度分布の計測に成功した。気球と測定装置の回収は難しく、また回収コストも装置コストを上回る可能性が大きいので、オゾンゾンデと同じように使い捨てで行った。水平移動して海に墜落するように放球した。観測データは無線で気球から送り、地上で受け取った。オゾンゾンデの場合と同じように気象ゾンデに併載して、その気象測定値の送信に二酸化炭素データを挿入して送った。また、母子里観測所にはブルカー社の100cmの鏡移動距離を持つ、極めて高分解能のフーリエ変換型赤外分光計があり、太陽光を光源にして、CO2の1.6μmの吸収の高分解能スペクトルを測定して、CO2のカラム濃度を測定することが可能である。ただし計測できるのは晴天の日の日中だけである。晴天の日に気球測定とフーリエ分光計の測定結果の比較を行なうことに成功し、計測器性能のチェックを行なうことができた。気球搭載用の二酸化炭素計測装置の開発を行い、気球試験を行った。非分散型光吸収測定法に基づくCO2センサの光源にはフィラメントタイプのHELIOWORKS製EP-3963の赤外光源を用いている。光源で発生した赤外線は金メッキした長さ120mmの光吸収セルであるガラス管の内部を管壁面で反射しながら進むようにしている。受光部にはCO2の赤外吸収のない4.0μmと赤外吸収の存在する4.3μmの二波長の光学干渉フィルタを通してサーモパイルで計測した。370ppmと400ppmの二つの参照ガスを搭載して放球する。

参照ガスは20リッターのテドラーバッグ2個に入れ、さらに発泡スチロールの箱に入れた。外気、370ppm、400ppmの標準ガスが交代で電磁バルブで切り替えられて、光吸収測定セルに導入されるようにした。気球ではCO2センサとGPS気象ゾンデを併載して、CO2センサからの信号をGPS気象ゾンデに送り、気象データと一緒に400MHzの電波通信で地上で受信した。平成23年1月7日には群馬県伊勢崎市の明星電気本社工場、千葉県市原市玉前公園、千葉県九十九里浜白子海岸の3か所で同時に1個ずつCO2ゾンデ気球を上げた。また、平成23年1月31日および2月1目の13:00に、茨城県守谷市でCO2ゾンデ気球気球を上げて、CO2濃度鉛直分布の計測を行った。地上から10kmまでのCO2の濃度の高度分布を300m程度の高度分解能で測定でき、また精度も1ppm程度になった。また、大きさもW280xH150xD280mmとなり、重量は1000gでゴム気球で充分上げることができるものとなっている。気象ゾンデと併載可能であり、上空でデータを無線により確実に受けることができた。CO2気球ゾンデの開発の当初の目標をクリアした。これにより地球温暖化の最も重要な原因物質である二酸化炭素についても気球ゾンデ観測が可能になり、将来の気候変化の予測の精度を飛躍的に高めることが期待される。
プロテアソーム-PCNA複合体の構成蛋白とその免疫応答の解析

平成14年度までの研究で、抗PCNAマウスモノクロナール抗体を用いて精製したPCNA-蛋白複合体にはDNAの複製に関与する"DNAフォーク"、細胞周期の制御に関与するPCNA-p21-cyclin-CDK結合体、さらにプロテアソーム-PCNA複合体が存在することを明らかにした。また、自験全身性性エリテマトーデス(SLE)患者血清の蛋白複合体に対する免疫応答について解析を加え、33%の患者血清がPCNA蛋白複合体中の少なくとも一つの蛋白と反応し、大部分の血清が複数の蛋白と同時に反応すること確認した。また、同一患者の血清の反応性を経時的に観察すると、病態の活動性と相関してPCNA複合体の各成分に対する免疫応答が広がっていく現象が認められた。これに引き続き、平成15年度は、2D-ゲル電気泳動およびion-pair chromatographyにてプロテアソーム-PCNA複合体の構成成分の解析を行い、分子量37-kDa、等電点8.5の蛋白がglycealdehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)であり、SLE患者自己抗体の認識する新たな自己抗原あることを明らかにした。細菌などの感染症で、GAPDHに対する抗体産生が誘導されことが知られており、溶血連鎖球菌感染症後の腎炎の病態形成への関与も示唆されていることから、PCNA複合体に対する免疫応答の誘導とループス腎炎における本抗原の関連性を示唆する興味深い結果と思われた。また、プロテアソーム-PCNA複合体の構成成分であるPA28γ(Ki)と同じくプロテアソームの活性化因子であるPA28αに対する自己抗体のSLEとシェーグレン症候群に対する疾患特異性と、両抗体の相関を明らかにし、これら一連の蛋白に対する免疫応答を誘導する上での抗原提示の重要性を見いだした。抗PCNAマウスモノクローナル抗体産生ハイブリドーマ、TOB7,TO17およびTO30をBALB/cヌードマウス腹腔内に注入し、その後得られた腹水より硫安塩析およびHPLCゲル濾過法で各モノクローナル抗体を精製した。これら抗PCNAモノクローナル抗体をCNBr活性化セファロース4Bに吸着し、アフィニティーカラムを作成し、ウサギ胸腺アセトンパウダーPBS抽出液を抗原源としてPCNAが他の蛋白と結合したPCNA複合体を精製した。この精製PCNA複合体の特性を抗PCNAモノクローナル抗体に加え、RPA、DNA helicase II,p21,CDK4,CDK5、などに対するモノクローナル抗体、さらに20Sプロテアソームαおよびβsubunit,PA700 ATPase subunit,p52 subunitなどのモノクローナル抗体を用い、免疫ブロット法(IB)で解析した。その結果、このPCNA複合体にはいくつかの異なる蛋白結合体が含まれることが明らかとなった。その一つはDNAの複製に関与するいわゆる"DNAフォーク"で、二つ目は細胞周期の制御に関与するPCNA-p21-cyclin-CDK結合体であることを証明し、報告した(J Immunol 166. 2001)。さらに20Sプロテアソームαおよびβsubunit, PA700 ATPase subunit, p52 subunitなどのモノクローナル抗体および抗Ki(PA28γ)抗体陽性SLE患者を用い免疫沈降(IP)にて解析を進めた結果、PA700、PA28γおよび20SプロテアソームがPCNAと結合していることを見いだした。この結果はいわゆるhybride typeのプロテアソームがPCNAの蛋白制御に関与していることを示唆する新たな所見で、従来から指摘されていたPCNAとKi(PA28γ)の免疫応答の関与を解明する所見として注目された。現在我々は全身性性エリテマトーデス患者におけるこれら一連の蛋白結合体に対する免疫応答の関連性について検討を加えている。抗PCNAマウス

モノクローナル抗体、TOB7,TO17およびTO30を用いたアフィニティーカラムを作成し、ウサギ胸腺アセトンパウダーPBS抽出液を抗原源としてPCNAが他の蛋白と結合したPCNA複合体を精製した。この精製PCNA複合体の特異性を抗PCNAモノクローナル抗体に加え、RPA、DNA helicase II, p21,CDK4,CDK5、などに対するモノクローナル抗体、さらに20Sプロテアソームαおよびβsubunit, PA700 ATPase subunit, p52 subunitなどのモノクローナル抗体を用いた免疫ブロット法(IB)で確認後、自験全身性性エリテマトーデス患者血清のこれら一連の蛋白結合体に対する免疫応答について解析を加えた。その結果、115例中33%の患者血清がPCNA蛋白複合体中の少なくとも一つの蛋白と反応し、大部分の血清が複数の蛋白と同時に反応する傾向が確認された。さらに、同一患者の血清の反応性を経時的に観察すると、病態の活動性と相関してPCNA複合体の各成分に対する免疫応答が広がっていく現象が認められた。この事実は、抗原提示がPCNA複合体に対する免疫応答の誘導に重要な役割を有し、SLE患者では細胞増殖に関与する自己抗原に対し、多彩な自己抗体が出現していることが確認された(Arthritis Rheum,46:2946-56,2002)。これらの対応抗原の解析はSLEにおける免疫応答と共に細胞増殖のメカニズムの解析に重要と思われ、現在その対応抗原の解析を2D-ゲル電気泳動および免疫ブロット法さらにELISAにて行っている。平成14年度までの研究で、抗PCNAマウスモノクロナール抗体を用いて精製したPCNA-蛋白複合体にはDNAの複製に関与する"DNAフォーク"、細胞周期の制御に関与するPCNA-p21-cyclin-CDK結合体、さらにプロテアソーム-PCNA複合体が存在することを明らかにした。また、自験全身性性エリテマトーデス(SLE)患者血清の蛋白複合体に対する免疫応答について解析を加え、33%の患者血清がPCNA蛋白複合体中の少なくとも一つの蛋白と反応し、大部分の血清が複数の蛋白と同時に反応すること確認した。また、同一患者の血清の反応性を経時的に観察すると、病態の活動性と相関してPCNA復合体の各成分に対する免疫応答が広がっていく現象が認められた。これに引き続き、平成15年度は、2D-ゲル電気泳動およびion-pair chromatographyにてプロテアソーム-PCNA複合体の構成成分の解析を行い、分子量37-kDa、等電点8.5の蛋白がglycealdehyde-3-ghosphate dehydrogenase(GAPDH)であり、SLE患者自己抗体の認識する新たな自己抗原あることを明らかにした。
RUNX1による造血幹細胞分化プロセスの解明と新たな分子標的薬の開発

造血幹細胞は多分化能と自己複製能を併せ持つ高い増殖能力を有する細胞であるが、その初期発生・自己複製・分化や血液細胞の産生・維持の分子機構には不明の点が数多く残されている。本研究は、造血幹細胞の発生・分化において必須な転写因子であり、白血病発症における遺伝子変異の標的となるRUNX1(AML1)のプロモーター解析とその遺伝子発現制御に関わる因子を新規に同定することで、造血幹細胞発生制御、血小板産生、そしてT細胞分化に関わる分子機構の解明を目指すものである。本研究を通じて、RUNX1を介した造血発生・分化制御の分子メカニズムの理解が大きく進むものと期待できる。
有光層下部に生息する円石藻のルーツの解明

本研究の目的は、下部有光層に特異的に生息する円石藻Florisphaera属とGladiolithus属の起源を、化石記録と現生種の分子(遺伝子)情報に基づいて明らかにすることにより、下部有光層円石藻植物相の成立過程を解明することである。平成26年度は以下の研究を行った。1)平成26年9月12月にかけて、高知県土佐湾の有光層下部の海水試料のサンプリングを行った。その結果、Florisphaera属とGladiolithus属の円石藻が、土佐湾では10月に産出することを明らかにした。3)化石記録に基づいて下部有光層生息種の起源を解明するための、研究試料取得のための手続きを行った。具体的には、高知コアセンターに保管されているODP Leg 115によってインド洋から採取された新生代の深海底コア堆積物から、堆積物試料(約600サンプル)を採取するための申請書を作成し、IODPに提出した。本申請書は了承され、本研究のための試料のサンプリングが、平成27年年4月中旬に高知コアセンターにて行われる。本研究の目的は、熱帯温帯の外洋の下部有光層の第一次生産を支える、円石藻の下部有光層植物相の形成過程を解明することである。具体的には、代表的な下部有光層生息種であるFlorisphaera属とGladiolithus属の円石藻のルーツを、化石記録と分子情報(18S rDNA塩基配列)に基づいて検証する。平成27年度は以下の研究を行った。2)現生のFlorisphaera属の分子情報の取得を目指して、高知大学の海洋調査船「ネプチューン」でニスキンボトルを用いて、土佐湾(高知県沖)の下部有光層の海水試料のサンプリングを行った。しかしながら、Florisphaera属の個体数がいちばん多い8-9月には、船の予約日が荒天と重なり、沖まで出ることができず、やむを得ず沿岸でサンプリングを行った。十分に沖に出られなかったため、得られた個体数はFlorisphaera elongataが1細胞、Florisphaear profundaが5細胞と少なく、細胞の状態も良くなかった。結果として、Florisphaera属の単細胞PCRに基づいた分子情報の取得と、培養株確立への挑戦の、両方に失敗した。化石記録に基づいた下部有光層生息種の研究は、おおむね順調に進んでいる。分子情報に基づいた下部有光層生息種のルーツの研究は、悪天候のために予定の場所でサンプリングが出来なかったことが影響し、やや送れている。Florisphaera属は8-9月に個体数が増えることが26年度の研究から分かっていたので、高知大学の調査船を8-9月に計3回予約していたが、船の予約日と荒天が重なって沖に出られなかったため、やむをえず沿岸でサンプリングを行った。現生のFlorisphaera属の細胞を、合計6細胞を単離する事ができたが、もともと外洋種であるため、沿岸から見つかった細胞の状態は極めて悪く、個体数も不十分であった。結果として、分子・培養実験の両方に失敗した。本研究の目的は、新生代の海洋の円石藻の下部有光層植物相のルーツと成立過程を解明することである。この目的のために、具体的には、下部有光層生息種であるFlorisphaera profundaとGladiolithus flabellatusの起源を、化石記録と分子(遺伝子)情報の両方に基づいて明らかにする。そして、両種のルーツと下部有光層への適応進化の過程を、形態学的・分子系統学的な観点から解明する研究である。平成28年度は以下の研究を行った。本研究では、Florisphaera属とGladiolithus属の分子系統学的な位置の決定を目標の一つにしている。平成26年度には、Gladiolithus属のSSU rDNA塩基配列を取得し、同属の分子系統学的な位置を決定することが出来た。また、化石記録に基づいたFlorisphaera属とGladiolihtus属の起源を探るために申請した、堆積物試料(深海底コア試料)のサンプリング計画が、既にIODPによって了承されており、平成27年度に化石層序の研究を行う準備を完了した。現生種の研究では、悪天候によりサンプリングがキャンセルになることを見越した上で、今年は8-9月のサンプリング用の船の予約回数を増やす。そして、8-9月中に確実に沖までサンプリングに行けるようにする。そして、Florispharera属の分子系統学的な位置と出現年代を、18S rDNA塩基配列に基づいて明らかにする。更に、Florisphaera属とGladiolithus属の分岐年代を、分子情報に基づいて推定する。最終的には、Florisphaera属とGladiolithus属の化石記録と分子情報の両方に基づいて、円石藻の下部有光層植物相が成立した時期を明らかにする。微古生物学下部有光層円石藻植物相を代表する、Florisphaera属とGladiolithus属の起源を明らかにするために、平成27年度は以下の研究を行う。1)ODP115次航海でインド洋から採取された新生代の深海底堆積物試料(約600サンプル)を、高知コアセンターにて採集する(平成27年4月中旬)2)ODP 115次航海の新生代の堆積物試料を、偏光顕微鏡を用いて検鏡し、Florisphaera属とGladiolithus属の初出現の年代を調べる。

また必要に応じて、化石のFlorisphaera属とGladiolithus属の形態測定と微細構造の観察を、走査型電子顕微鏡を用いて行う。4)平成27年10月-11月にかけて、土佐湾で有光層下部の海水の採取を行い、Florisphaera属の円石藻の単離とSSU rDNA塩基配列を取得し、同属の分子系統学的な位置の決定に挑戦する。タンザニアから採取された保存状態の良いGladiolithus属化石を譲渡してもらうために、University College London (英国)のPaul Bown教授とJeremy R. Young博士を訪問する予定であったが、スケジュールが合わず、訪問がかなわなかった。本研究の申請時は岡山大学地球惑星物質科学研究センター(鳥取県東伯郡三朝町)に所属していたため、土佐湾でのサンプリングのために鳥取ー高知間の旅費を申請していたが、平成26年7月に高知大学に異動したため、鳥取ー高知間の「旅費」が不要となった。海外共同研究者(Jeremy R. Young博士・英国)から譲渡されたサンプルの送料を、「その他」に計上していたが、送料を先方が代わりに支払ってもらえたため、「その他」に余剰が出た。
英語自律学習の効果を最大限に引き出すための最適教材選定システムの開発

英語学習において、教材の難易度が学習者の熟達度レベル、興味、ニーズと合致していない場合、学習効果及び効率は大きく低下するが、現状では、教材を選定する際、教員がそれまでの経験に依拠して各学習者に割り当てるようなケースが多く、学習者の潜在的な学習能力や教材のもたらし得る効果が最大限には引き出されないケースが多く見られる。本研究では、この問題に対する解決策の一つとして、学習者の熟達度レベルやニーズを正確に診断し、我々の開発してきた約20種の英語リスニング教材のうち、各人に最適な教材を選定するシステムを開発することで、当該教材を使用した英語学習の効果及び効率を高めることに成功した。本研究は、学習者の興味、ニーズ、そして習熟レベルに合致した3R教材が短時間で選定される実用的なシステムを開発することを目的として開始された。そして開発されたプロトタイプのシステムを平成25年度後期に共同研究者の所属する大学(3大学)にて試用した結果、従来の教材選定作業との比較で以下のような特長が認められ、試用者からは概ね好意的な評価を得ることができた:(1)「習熟レベル」あるいは「興味やニーズ」だけでなく、双方を考慮に入れた教材が選定されるようになった、(2)診断テストの受験時間が従来の約4分の1に短縮された、(3)診断テストを受験してからその結果が提供されるまでの時間が大幅に短縮された、(4)診断を受ける時間と場所に関する制約がなくなった。また、参加者に試用した感想を尋ねたところ、「市販のリスニングテキストや、授業で使われているテキストと比べ、臨場感があり、内容も大学での勉強法、研究室、一人暮らしについてなどと非常に自分にとって身近な内容であったので、このソフトを用いると今まで以上に英語が実践的に学習出来ると思った」、「週2コマの少なすぎる英語学習時間を増やすためにこの教材選択ナビゲーターで推奨された教材などe-learningによって基礎能力を養う機会があり、教室ではリアルタイムに他人と英語を用いたコミュニケーションを取る練習ができれば嬉しい」など、教材選定システムや教材に対して好意的に回答する学生が多数を占めた。本システムにはまだ改修の余地が残されていることが分かったものの、外部テストのリスニングセクションスコアと診断レベルの間に相関が見られ、「診断システムを通して自分に適していると選定されたものを是非やってみたい」などと学習に対して前向きに動機づけられた学生が多数を占めたことなどから、本研究の目的の一部は十分に達成されたと判断した。eラーニングの効果として、学習により習得できる技能の高さと学習効率の高さが挙げられることがあるが、学習者の熟達度レベルに対して、教材が易しすぎたり、難しすぎたりすると学習効果及び効率は大きく低下する。また仮にレベルは合致していたとしても、学習者が教材に対して興味やニーズを感じられない場合、やはり学習効果は低減することが我々の研究でも明らかにされている。本研究は、こうした学習者と教材の不一致による学習効果の低減の問題を解決するため、学習者個人の興味、ニーズ、そして熟達度レベルに合致した英語リスニング用のCALL教材が選定できるシステムの開発を目的とする。そして、開発されたシステムを用いて選定された最適な教材を学習者に使用させることにより、学習意欲を持続させると同時に、学習効率を上げることを目指す。研究代表者は、プロトタイプとなる簡易的なシステムを既に開発しているが、未実装の機能として、アンケート及び診断テストの回答結果をサーバのデータベースで管理する機能、リスニング力の診断テストとして高い信頼性が実証されているクローズテストによるテスト機能等、数多く残されている。このため、次年度以降に本格開発するシステムの仕様について詳細に検討すべく、以下の手順で研究を行った。1)先行研究の整理及びプロトタイプ・システムの評価、分析、2)教材データベースに包含される英語教材の難易度分析およびカテゴリー分け、3)リスニング力診断テストの作成(各項目のパラメータを推定する目的)、4)最適教材選定システムの仕様を検討。教室で行われる週1,2回の対面授業だけでは不足する学習を補完する一つの方策として、学習者が場所や時間の制限を受けずに自律学習できるeラーニング教材が近年普及している。その効果として、習得できる技能の高さと学習効率の高さが挙げられることがあるが、これは幾つかの条件を満たしている必要があることが先行研究により明らかとなっている。たとえば、当該学習者にとって教材の難易度が合致していないと学習効果及び学習効率は大きく低下する。また難易度は合っていたとしても、学習者が教材に対して興味やニーズを感じられない場合、やはり学習効果が低減する。ところが、これまでの教材選定方法を調査すると、教員がそれまでの経験に依拠して各学習者に教材を割り当てるか、学習者自身が自らの興味やニーズを基準に選ぶことが多かった。その結果として学習者の潜在的な学習能力や教材のもたらし得る効果が最大限には引き出されないケースが多く見られるのが現状である。この問題に対する解決策の一つとして、本研究では、各学習者の熟達度レベルや興味、ニーズに合致した最適な英語教材(特に三ラウンド・システムの指導理論に基づいて開発された英語リスニング教材群)を選定するシステムを開発し、当該教材を使用した英語学習の効果及び効率を最大限に高めることを目的として開始された。これまでの研究では、まず教材選定システムのプロトタイプ・システムを開発し、本研究関係者の所属する大学3校にて学習者に試用させ、システムの評価を行った。この試用実験により、システムの抱える問題点を分析し、システムの改修を行った。

今年度は、改修後のシステムを改めて3大学の学生に試用してもらい、高い妥当性と信頼性を持ったレベル診断テストが開発され、正確な英語リスニング力の診断が測定されることが確認された。英語学習において、教材の難易度が合致していない場合や学習者が教材に対して興味やニーズを感じられない場合、学習効果及び学習効率は大きく低下する。ところが、現状では教員がそれまでの経験に依拠して各学習者に教材を割り当てるか、学習者自身が自らの興味やニーズのみを基準として選ぶことが多く、学習者の潜在的な学習能力や教材のもたらし得る効果が最大限には引き出されないケースが多く見られる。本研究では、この問題に対する解決策の一つとして、学習者の熟達度レベルやニーズを正確に診断し、各人に最適な英語リスニング教材を選定するシステムを開発することで、当該教材を使用した英語学習の効果及び効率を最大限に高めることに成功した。システムに組み込まれた診断テストの制作については、これまで長年培われてきた知見を基に、本研究代表者により、プロジェクト開始前のパイロット・スタディにおいて開発されたプロトタイプのシステムの試用結果を詳細に分析することを通してシステム全体を見直し、必要な再設計を施した。具体的には、教材データベースのとなる既存の英語リスニング教材17種(教材一種につき、約30時間の学習を要するボリューム)で使用されている素材の難易度について、音声、語彙を含むテキスト等の面から分析することと並行して、テーマやジャンルを基準に教材のカテゴリー分けを行った。続いて、先行研究の調査に基づいて決定した形式で診断テストの設問を作成しアイテムバンクを充実させていった。初年度に開発されたシステムは研究代表者及び研究分担者の所属する大学において効果が検証され、診断結果の精度をより高め、全体として妥当性及び信頼性の高いシステムとするべく、設問のアイテムバンクの内容を精査されると共に、システムが改修、拡張された。英語学習において、教材の難易度が学習者の熟達度レベル、興味、ニーズと合致していない場合、学習効果及び効率は大きく低下するが、現状では、教材を選定する際、教員がそれまでの経験に依拠して各学習者に割り当てるようなケースが多く、学習者の潜在的な学習能力や教材のもたらし得る効果が最大限には引き出されないケースが多く見られる。本研究では、この問題に対する解決策の一つとして、学習者の熟達度レベルやニーズを正確に診断し、我々の開発してきた約20種の英語リスニング教材のうち、各人に最適な教材を選定するシステムを開発することで、当該教材を使用した英語学習の効果及び効率を高めることに成功した。交付申請書には以下の通り記載しており、おおむねこの計画通りに進展している。平成24年度:先行研究の整理、プロトタイプシステムの評価、診断テストの作成、教材選定システムの仕様を検討平成25年度:教材選定システムの開発、診断テストの作成平成26年度:開発した教材選定システムの効果の検証本プロジェクトで開発した最適教材選定システムのWebサイトです。人文学平成27年度は最終年度にあたるため、試用実験を継続すると共に、教材選定システムを公開する。さらに、学会等での発表や報告書の執筆にあたる計画である。
増感発光効果を用いた液晶表示素子の高輝度・高コントラスト化

ホモジニアス配札TN配向及びホメオトロビック配向のGHモードの蛍光液晶素子において、備光UV光照射時の偏光発光,すなわちI_<VV>,I_<VH>,I_<HV>,I_<HH>の各強度の電気光学特性を明かとした。さらに、蛍光増感効果を利用した場合の特性と比較し、蛍光液晶ディスプレイとしてのコントラスト比,発光輝度および急峻性の改善について検討を行った。その結果、コントラストはホメオトロビック配向時に最も高くなることがわかった。これは、I_<HH>の蛍光強度が、高電圧印加時のI_<VV>やI_<VH>よりも低くなることによるものであることが明らかとなった。さらに、TN配向のセルでは蛍光の偏光面の旋光性が電圧印加で急速に失われることにより、電気光学特性の急峻度が高くなること、ホメオトロピック配向セルと比較しコントラストがわずかに大きくなることがわかった。さらに、数色の蛍光色素を混合することにより、白色蛍光が得られる蛍光液晶セルを実現することが出来た。すなわち、青+黄色蛍光、青+緑+赤蛍光の混合により白色蛍光を得た.各種蛍光色素の混合比は、短波長蛍光剤から長波長蛍光剤へのエネルギー移動を考慮する必要があり、液晶溶媒との混合割合とも強く依存する。すなわち、適切な白色蛍光を得るためには、3元、または4元の混合割合の最適化が必要となった。今回の研究において、それらの混合比を明らかにするとともに、白色蛍光強度の電圧印加による制御が可能であることを明らかとした。ホメオトロピック配向セルでは、電圧を印加した画素のみ白く発光する、いわゆるホワイトオンブラック表示を、ホモジニアス配向セルでは、電圧を印加した画素が黒表示となるブラックオンホワイト表示を得た。本年度は,緑色蛍光を発するクマリン6蛍光材における液晶中での蛍光増感効果を検討した.ホスト液晶として,紫外線領域(300nm)に吸収を持たないフェニルシクロヘキサン液晶ZLI-1083を用いた.この液晶中におけるクマリン6の吸収スペクトルを測定した結果,440nm付近にピークを有した吸収スペクトル(λ_a : 370500nm)であることがわかった.そこで,この領域にほぼ一致した発光スペクトルを有する蛍光材であるBBOT(λ_f : 390520nm)を増感剤として用いることとした.ZLI-1083に対しクマリン6を0.5wt%混合した蛍光液晶に対し,BBOTを00.5wt%添加したときの,クマリン6の発光強度の変化を測定した.励起光源として,紫外線蛍光管(ブラックライトλ_<max> : 450nm)を用いた.BBOTの添加量が増すにつれ,クマリン6の発光強度は増加し,0.5wt%添加時には無添加時の約9倍となった.このとき,添加したBBOTの発光スペクトルは,まったく観測されなかったことから,励起エネルギーがBBOTを介してクマリン6に移動していることが明らかとなった.次に,増感剤として紫青蛍光(λ_f : 350450nm)を発する液晶丁15の使用を試みた.T15は3個のフェニル環と,末端にシアノ基とアルキル基(n=5)を有し,室温では結晶状態を示す液晶である.T15をZLI-1083に対し015wt%まで添加し,この混合液晶に対してクマリン6を0.5wt%添加した.その結果,T15が15wt%混合された液晶において,クマリン6の蛍光強度は約10倍に増加した.

増感剤を添加した場合のクマリン6蛍光強度の2色比を測定した結果,BBOT添加においては,5.0から4.5への低下が見られたが,T15を用いた場合には5.0から5.5へ増加することが明かとなった.ZLI-1083中におけるT15の発光2色比が,T15の濃度とともに増加していることから(6.0から6.3),ホスト液晶の配向秩序度が増加したことによって,ゲストの蛍光強度の2色比も増加したものと考えられる.本年度は,緑色蛍光を発するクマリン6蛍光材における液晶中での蛍光増感効果を検討した.ホスト液晶として,紫外線領域(300nm)に吸収を持たないフェニルシクロヘキサン液晶ZLI-1083を用いた.この液晶中におけるクマリン6の吸収スペクトルを測定した結果,440nm付近にピークを有した吸収スペクトル(λ_a:370500nm)であることがわかった.そこで,この領域にほぼ一致した発光スペクトルを有する蛍光材であるBBOT(λ_f:390520nm)を増感剤として用いることとした.ZLI-1083に対しクマリン6を0.5wt%混合した蛍光液晶に対し,BBOTを00.5wt%添加したときの,クマリン6の発光強度の変化を測定した.励起光源として,紫外線蛍光管(ブラックライトλ_<max>:450nm)を用いた.BBOTの添加量が増すにつれ,クマリン6の発光強度は増加し,0.5wt%添加時には無添加時の約9倍となった.このとき,添加したBBOTの発光スペクトルは,まったく観測されなかったことから,励起エネルギーがBBOTを介してクマリン6に移動していることが明らかとなった.次に,増感剤として紫青蛍光(λ_f:350450nm)を発する液晶T15の使用を試みた.T15は3個のフェニル環と,末端にシアノ基とアルキル基(n=5)を有し,室温では結晶状態を示す液晶である.T15をZLI-1083に対し015wt%まで添加し,この混合液晶に対してクマリン6を0.5wt%添加した.その結果,T15が15wt%混合された液晶において,クマリン6の蛍光強度は約10倍に増加した.増感剤を添加した場合のクマリン6蛍光強度の2色比を測定した結果,BBOT添加においては,5.0から4.5への低下が見られたが,T15を用いた場合には5.0から5.5へ増加することが明かとなった.ZLI-1083中におけるT15の発光2色比が,T15の濃度とともに増加していることから(6.0から6.3),ホスト液晶の配向秩序度が増加したことによって,ゲストの蛍光強度の2色比も増加したものと考えられる.ホモジニアス配向,TN配向及びホメオトロピック配向のGHモードの蛍光液晶素子において、偏光UV光照射時の偏光発光,すなわちI_<VV>, I_<VH>, I_<HV>, I_<HH>の各強度の電気光学特性を明かとした。さらに、蛍光増感効果を利用した場合の特性と比較し、蛍光液晶ディスプレイとしてのコントラスト比,発光輝度および急峻性の改善について検討を行った。その結果、コントラストはホメオトロピック配向時に最も高くなることがわかった。これは、I_<HH>の蛍光強度が、高電圧印加時のI_<VV>やI_<VH>よりも低くなることによるものであることが明らかとなった。さらに、TN配向のセルでは蛍光の偏光面の旋光性が電圧印加で急速に失われることにより、電気光学特性の急峻度が高くなること、ホメオトロピック配向セルと比較しコントラストがわずかに大きくなることがわかった。さらに、数色の蛍光色素を混合することにより、白色蛍光が得られる蛍光液晶セルを実現することが出来た。すなわち、青+黄色蛍光、青+緑+赤蛍光の混合により白色蛍光を得た。
「情報基礎」領域における論理回路教材・教具の開発

[1]トランジスタによる汎用ICの作成原理はTTLとは異なるが、より理解しやすく、Tr二個で構成できるDCTLを利用した。and,or,not,nand,nor等の汎用ICの中身をBlack Boxとして取り扱わないで、電子、コンピュータ技術の基本がTrであることが示しうる。[2] HFLチェッカの作成論理のH(1),L(0)の他に、入力が浮いた状態(Float)や、断線も調べられるHFLチェッカを考案した。Tr,Not素子のハイブリッド的な回路であり、電気領域との関連も持たせることが出来る。[3]周期1secのパルス発生器の作成人間の目や思考が応答できる速さは1sec前後の間隔がよいと考えられるため、商用50Hz電源を基本に周波数低減により作成した。本研究での作成回路の入力信号として利用したが、教材教具としても有効と考える。[4]早押し判定器の作成norを2個用いたRS-FFは禁止事項を逆に利用すると、簡単な早押し判定器になる。それを、より実用的にしたものを作成した。中学校の生徒にも興味を持たれるものと考えるが、それ以上に、簡単な回路ではあるが、コンピュータの5大機能を持っており、コンピュータとはなにかを教示する題材ともなる。[5]デジタルオシロスコープの制御とそれによる計測Digital OscilloscopeをRS232Cを通して、制御及び計測するアプリケーションソフトを開発し、本研究での各種計測に利用した。特に、データ保存が出来、コンピュータ上で信号処理が出来るようにした。1.トランジスタを用いたDCTL方式による、and,or,not素子等の作成と、それらを汎用ICの代わりに用いた、組合せ論理回路の作成を行った。本素子は入力が浮いた状態は論理0入力とみなされ、TTLICは論理1入力とみなされることが確認され、次のHFLチェッカーのアイデアとなった。2.論理の0/1(L/H)及びなにも入力されない浮いた状態(F)を判定するHFLチェッカーの試作した。特に、出力もLEDで表示するものからH,F,Lの文字で表示するものへと発展させた。3.本研究では、パルス信号や回路の過度現象を測定し、回路動作の確認が必要なため、別途購入のデジタルオシロシコープとコンピュータをRS232Cで結合し、信号処理がコンピュータ上で可能なアプリケーションを開発した。このことにより、スイッチのチャタリング現象等の資料が容易に取れるようになった。[2] HFLチェッカの作成論理のH(1),L(0)の他に、入力が浮いた状態(Float)や、断線も調べられるHFLチェッカを考察した。[5]デジタルオシロスコープの制御とそれによる計測Digital OscilloscopeをRS232Cを通して、制御及び計測するア〓プリケーションソフトを開発し、本研究での各種計測に利用した。
乾癬皮膚移植SCIDマウスを用いた乾癬浸潤リンパ球の解析

乾癬の病態を形成する上で浸潤リンパ球のはたす役割が最近、注目されており、浸潤T細胞の放出するIFN_7が乾癬病変部の培養表皮細胞の増殖を促すとの報告やTh1 clone cytokineが乾癬病変形成を規定するとの報告がなされている。しかし、それらを検証する満足のいく実験モデルは存在しない。われわれは、遺伝的にT細胞およびB細胞の機能が欠如した重症複合免疫不全を呈するSCIDマウスを用いた移植モデルの作成を試み、拒絶反応もなく、生着することを確認した。またSCIDマウスに移植した尋常性乾癬病変部皮膚は経時的な観察の結果、一端、乾癬の組織学的特徴を失った移植皮膚において移植6週後、乾癬型表皮肥厚が再現された。今回、さらに浸潤リンパ球のはたす役割を解析するために症例の蓄積を行い,40%の確率で移植46週後、乾癬型表皮肥厚の再現をみた。浸潤細胞中、好中球は移植後2週で全ての症例において消失したが、リンパ球はCD4^+、CD8^+細胞ともに漸次、減少はするも維持され、乾癬型表皮肥厚が再現された移植46週後、CD4^+優位の急激な増殖を示し、一部は表皮内にも侵入した。それに伴い一端、陰性化した表皮細胞のHLA-DRも表皮下層より陽性を示した。経時的に採取した組織をもとに各種cytokineのmRNAレベルでの発現についてRT-PCR法により検索したところ、乾癬型表皮肥厚の再現に伴いCD3δ、IL-6mRNAは増強し、IFN_7、IL-12、p35、TNF_α、IL-8mRNA発現を認めた。IL-2、IL-12 p40、IL-1amRNAの発現は認められなかった。以上より本実験モデルにおいて乾癬浸潤リンパ球はIL-2、IFN_7といったTh1 clone cytokineに規定されるというよりもIL-12 p35関与によってIFN_7を産生し、表皮細胞のHLA-DRを陽性化することにより乾癬型表皮肥厚を形成する可能性が示唆された。なお、IFN_7mRNA発現の局在を明らかにするため、in situ hybridization法を試みるも結果不明瞭であり、現在in situ RT-PCR法による解析を検討中である。
都市排水に起因する内分泌攪乱物質汚染のリスク低減の研究

水の繰り返し利用地域における,雨天時流出水に起因する飲料水経由の内分泌撹乱物質汚染リスクを評価し,これを低減するための都市雨天時下水制御システムの構成,制御手法の検討を行った.交通量の多い道路の雨天時排水と合流式下水道雨天時越流水を調査対象に,前者ではベンゾ(a)ピレン(以下B(a)P),後者ではノニルフェノールと17β-エストラジオールを代表的な内分泌撹乱物質とし,これらの含有濃度を実地調査(雨天時道路排水調査:計5回,路面堆積物調査:計13回,合流式下水道雨天時越流水調査:計1回)により明らかにした.(1)道路排水調査結果雨天時道路排水調査結果よりB(a)Pの濃度の範囲は0.12.2μg/L(計16検体)であり,平均濃度(単純平均)は0.44μg/Lとなった.これらのB(a)P濃度は,横浜市の下水処理場流入下水濃度の中央値と比較しても27倍程度高い.(2)路面堆積負荷モデルの構築(B(a)P)SS流出負荷量モデルを基本としてB(a)P流出負荷量モデルの構築を行った.B(a)Pの流出特性を考慮し諸係数値を決定した.諸係数値を決定したモデルによりB(a)P流出負荷量を再現できた.路面堆積物調査結果より,既存の路面堆積負荷モデルの諸係数値を決定し,路面堆積B(a)P量の時系列変化を再現できた.(3)年間流出量の算出(B(a)P)B(a)P流出負荷量モデルと路面堆積B(a)P負荷モデルを使用して,年間流出B(a)P量を算出した.その結果,道路排水調査対象集水面積からの年間流出B(a)P量は8.7gとなった.(4)合流式下水道雨天時越流水調査結果越流水の調査結果は,ノニルフェノール濃度が4.59.1μg/Lであり,17β-エストラジオール濃度は0.00360.0042μg/Lであった.全国で調査された晴天時下水処理場流入下水濃度の中央値と比較すると,前者は同等,後者は約1/10であった.水の繰り返し利用地域における,雨天時流出水に起因する飲料水経由の内分泌撹乱物質汚染リスクを評価し,これを低減するための都市雨天時下水制御システムの構成,制御手法の検討を行った.交通量の多い道路の雨天時排水と合流式下水道雨天時越流水を調査対象に,前者ではベンゾ(a)ピレン(以下B(a)P),後者ではノニルフェノールと17β-エストラジオールを代表的な内分泌撹乱物質とし,これらの含有濃度を実地調査(雨天時道路排水調査:計5回,路面堆積物調査:計13回,合流式下水道雨天時越流水調査:計1回)により明らかにした.(1)道路排水調査結果雨天時道路排水調査結果よりB(a)Pの濃度の範囲は0.12.2μg/L(計16検体)であり,平均濃度(単純平均)は0.44μg/Lとなった.これらのB(a)P濃度は,横浜市の下水処理場流入下水濃度の中央値と比較しても27倍程度高い.(2)路面堆積負荷モデルの構築(B(a)P)SS流出負荷量モデルを基本としてB(a)P流出負荷量モデルの構築を行った.B(a)Pの流出特性を考慮し諸係数値を決定した.諸係数値を決定したモデルによりB(a)P流出負荷量を再現できた.路面堆積物調査結果より,既存の路面堆積負荷モデルの諸係数値を決定し,路面堆積B(a)P量の時系列変化を再現できた.(3)年間流出量の算出(B(a)P)B(a)P流出負荷量モデルと路面堆積B(a)P負荷モデルを使用して,年間流出B(a)P量を算出した.その結果,道路排水調査対象集水面積からの年間流出B(a)P量は8.7gとなった.(4)合流式下水道雨天時越流水調査結果越流水の調査結果は,ノニルフェノール濃度が4.59.1μg/Lであり,17β-エストラジオール濃度は0.00360.0042μg/Lであった.全国で調査された晴天時下水処理場流入下水濃度の中央値と比較すると,前者は同等,後者は約1/10であった.
極低温下での複合超伝導導体の強度評価

超伝導マグネットを利用した強磁場利用機器には、大電流と強磁場の相互作用による強大な電磁力が作用し、この電磁力が構造材に及ぼす影響と力学的挙動の解明が注目されている。このため、強磁場を発生するコイルの使用温度である極低温下での材料の強度の評価が重要である。超伝導導体は超伝導素線、安定化材、強度メンバ等の複合構造であり、その比率、配置は多種にわたる。導体間の絶縁材も繊維強化複合材が使用され、コイルはこれらの複合部材が組み合わされているため、その力学的挙動の評価は容易ではなく、従来の複合則による等価剛性では定量的な評価が困難である。本研究ではこれらのコイルの構成部材の強度を実験的、理論的に評価することを目的とし、実際の超伝導コイルに使用される超伝導導体およびコイルの一部を模擬したコイルパックの実験およびその解析を行った。コイルパックの実験では大型ヘリカルコイルで使用される超伝導導体と絶縁物を使用し、極低温下で圧縮試験を行った。この実験の結果を評価するために、コイルパックで用いた超伝導導体単体の常温での圧縮試験を実施し、導体のみの剛性を評価した。さらに、これらの実験結果を詳細に評価するために、材料の異方性を考慮した有限要素法による数値解析した。超伝導コイルで使用される絶縁物はおもにGFRPなどの繊維強化複合材料が使用されており、板厚方向の絶縁物単体での剛性が未知であること、実際のコイルには絶縁物が接着などにより接合することから、超伝導導体と絶縁物をそれぞれモデル化し、超伝導導体、絶縁物の剛性と力学的挙動を算出した。また、実験で得られた剛性と比較して、導体の構成、配置による剛性を定量的に評価することに成功した。得られた剛性、強度のデータベースは実際の超伝導コイルの設計に生かすことのできる形でまとめることができた。
培養近位尿細管細胞の内向き整流性K^+チャネルの細胞内ATPによる調節機構

本研究の目的を達成するため、オポッサム腎由来の培養近位尿細管細胞(OK細胞)膜に存在する、約70pSの単一チャネルコンダクタンスを持った内向き整流性K^+チャネルの活性調節機序について、patch-clamp法を用いて調べた。このATP依存性K^+チャネルは、膵β細胞のATP感受性K^+チャネルと同様、スルフォニル尿素剤(glybenclamide等)によりチャネル活性が阻害される。しかし、このチャネルはATP感受性K^+チャネルと異なり、浴液中の遊離ATPによるチャネル阻害作用やK^+チャネルオープナ-(nicorandil等)によるチャネル活性化作用を示さなかった(Yoshiaki Mori, et al. Jpn J Physiol 45(Suppl 1):S38, 1995)。従って、このチャネル蛋白にはAキナーゼによる燐酸化部位とスルフォニル尿素剤結合部位が存在するが、ATP結合部位は存在しないものと考えられた。さらに我々は、ATP依存性K^+チャネルの活性が細胞内pHにより変化することも見いだしており、このpH感受性機序についても現在検討中である。