hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規な低エネルギー・低環境負荷型結晶性シリコン薄膜の形成および太陽電池への展開

「Si(OH)4の脱水重合体と脂肪酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」の大気雰囲気下における250°C程度の加熱処理による結晶性シリコンの形成について検討した。加熱温度をパラメーターとした熱重量分析(TGA)XRD測定および"その場"レーザーラマン分光測定から、シリコン形成は脂肪酸塩の疎水基の長さ、加熱温度(速度)に強く依存し、シリカ(SiO2)は不純物として同?に形成することが明らかとなった。ITOガラス表面に微結晶シリカは形成可能であり、脂肪酸塩の種類および加熱条件により微結晶シリコンのサイズを制御可能であり、連続的な光応答特性を付加させることが可能と期待できる。「Si(OH)_4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」の大気雰囲気下における加熱処理による結晶性シリコンの形成機構について以下を検討した。150°Cから500°Cの加熱温度による逐次および温度固定における熱重量分析とXRD測定の相関関係について、「Si(OH)_4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」中のオクタン酸ナトリウムの分解速度と生成する結晶性Siには相関関係があり、加熱温度が低すぎるとあるいは高すぎると結晶性Siの形成は認められないことを見出した。このことから結晶性Si形成はオクタン酸の分解速度が支配的因子であることを見出した。加熱過程におけるその場観察可能な顕微レーザーラマン分光システムを構築した。これまでのXRD測定によるSi形成の確認に加えてラマン分光からのSiの形成を確認した。逐次ラマン測定からSi形成は熱重量測定の結果と良好な相関関係にあり、「Si(OH)_4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」中のオクタン酸の分解速度とSi形成には良好な相関関係が存在することを見出した。また加熱温度(および加熱時間)が高すぎるとSi形成後に直ちにその表面に酸化膜が形成することを確認した。加熱過程の「Si(OH)_4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」中のオクタン酸塩の分解に伴うラジカル種の検出はSN比などの問題で現時点においては検出できていない。「Si(OH)_4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」の大気雰囲気下における加熱処理による結晶性シリコンの形成機構について、150°Cから500°Cの加熱温度による逐次および加熱温度を固定した"その場"観察可能な顕微ラマン分光装置の改良を行った。熱重量分析、XRD測定およびラマン分光による「Si(OH)_4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」中のオクタン酸ナトリウムの分解速度と生成する結晶性Siには相関関係をより詳細に確認し、XRD測定により同定した結晶性Siについてラマン分光によってもSiが形成することを確認した。ただし、XRD測定では確認できなかった非晶質SiO_2形成についての知見を得た。昨年度に確認した加熱速度の違い、すなわちオクタン酸塩(脂肪酸)の酸素雰囲気下における分解速度が結晶性Si形成には重要な因子であると同時に、結晶性Si形成後は結晶表面に酸化膜を形成することをラマン測定から併せて確認した。様々な検討から酸化膜はより低温における加熱形成、あるいは結晶性Si形成後のアルカリ水溶液処理により除去可能であることを確認した。ITO導電性ガラス基板上における結晶性Siの形成について検討を開始し、ガラス基板上に結晶性Siが形成可能であることを確認した。ただし、加熱温度はガラス基板の温度特性に強く依存し、比較的低温での加熱に制約されることを確認した。「Si(OH)4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」の大気雰囲気下における加熱処理による結晶性シリコンの形成機構について、150°Cから500°Cの加熱温度による逐次および加熱温度を固定した“その場"観察可能な顕微ラマン分光装置を用いて多結晶性シリコンの形成条件について検討した。ラマン分光による「Si(OH)4の脱水重合体とオクタン酸塩とが互いに織り込まれるようにして固化した固形物」中のオクタン酸ナトリウムの分解速度と生成する結晶性シリコンの生成量には相関関係があり、500°C近傍における高温加熱では結晶性シリコンは形成収率は低く酸化ケイ素を"より"多く形成した。また、無酸素雰囲気下においては酸化ケイ素のみが形成した。ITO導電性ガラス基板上における結晶性Siの形成において、熱的にITO導電性ガラスが壊れない250°C近傍におけるシリコンの形成について検討し、薄膜形成は困難であることの知見を得た。

本研究の特徴である大気中における結晶性Si形成における重要な役割を演じる酸素が結晶性Si形成後の表面に酸化膜を形成する場合があることが明らかとなり、低濃度のアルカリ水溶液による表面処理により酸化膜は除去可能であることの知見を得た。また、酸化膜形成を抑制する上でオレイン酸などより炭素数の多い不飽和脂肪酸を用いてた場合、表面化学修飾剤として機能し、酸化膜形成を抑制できることを確認した。ITO導電性ガラス基板への結晶性Si薄膜の直接形成は現状では密着性および均一な膜厚を制御できない状況であるが薄膜太陽電池への利用に向けた評価を行った。本申請研究により測定可能となったラマン分光測定により、より詳細な測定データを得られることになった。特に、予期していなかった、本研究の特徴である大気中における結晶性Si形成における重要な役割を演じる酸素が結晶性Si形成後の表面に酸化膜を形成する場合があることが明らかとなった。酸化膜を形成しない最適条件および処理方法の検討に時間を要した。24年度が最終年度であるため、記入しない。酸化膜形成を抑制する上でオレイン酸などより炭素数の多い不飽和脂肪酸を用いて結晶性Si形成について検討を行う。ITO導電性ガラス基板への結晶性Si薄膜の直接形成について膜厚、電気特性などについて検討し、薄膜太陽電池への利用に向けた評価を行う。平成23年度の研究成果はH24年度6月13日に開催の第1回JACI/GSCシンポジウム(第12回GSCシンポジウム)において発表することが許可されており、そこでの議論を踏まえて、更なるな深化を図っていく。
人工膜中での細胞骨格の再構成によるモデル細胞の構築および生体運動の機構解析

融合や分裂などトポロジーの変化をも伴う生体膜の形態変化は、例えば生きた細胞などが自身の構造を保持しながら外界と物質や情報を交換する際に必須のものである。本研究では、人工脂質膜小胞(リポソーム)の水溶液中における動態挙動を光学暗視野顕微鏡で直接リアルタイムで観察する系を用いることによって、インフルエンザウィルスの膜融合誘導蛋白質ヘムアグルチニン由来のペプチドや溶血性ハチ毒の主成分ペプチドであるメリチンによって誘引されるリポソーム膜の融合過程を世界で初めて可視化することに成功した。特に、ヘムアグルチニン由来のペプチドを用いての膜融合に関する研究からは、巨大リポソーム間の融合には、必ずそれに先立ってリポソームに収縮が起きること、この収縮が膜の多重褶曲化によって生じることが明らかにされた。さらに、メリチンを用いての膜融合に関する研究からは、巨大リポソームに膜融合や膜穿孔を生じさせているときと、融合に先立って生じるリポソームの収縮や膜の可溶化を引き起こしているときとで、メリチンとリポソーム膜との結合・相互作用の様式が異なっていることが示された。上記の膜融合や膜穿孔などトポロジーの変化を伴う膜の形態変化を誘導する際、用いた蛋白質やペプチドの持つ電荷と膜との相互作用が非常に重要な役割を演じていることが分かった。これは細胞骨格系蛋白質のタリンやエツリンがリポソームに膜穿孔を引き起こす場合にも当てはまることが示唆された。人工脂質膜小胞(リポソーム)の水溶液中における動態挙動を光学暗視野顕微鏡で直接リアルタイムで観察する系を用いることによって、膜の融合や多層化、膜穿孔、あるいは膜の可溶化過程で引き起こされる様々なトポロジーの変化を伴う膜の形態変化などを世界で初めて可視化することに成功した。上記の研究の過程で、アクチン結合蛋白質(タリンやエズリン)などの添加によって生じる膜穿孔現象の結果、リポソームがカップ状の形態を取ることが明らかにされたが、シミュレーション解析によってこの形態の力学的安定性が定量的に評価され、このカップ型の形態が最も安定であることが示された。さらに同様な膜穿孔現象が、陽電荷を持つ界面活性剤を中性または酸性リン脂質から作られたリポソームに加えることや、逆に中性もしくは酸性の界面活性剤を陽電荷を持つ合成脂質を膜中に含むリポソームに加えることによっても生じうることが明らかになった。また陽電荷を持つ界面活性剤を陽電荷を持つリポソームに加えた場合にはリポソーム膜の表裏反転が観察された。また他の膜可溶化条件下では、リポソームが膜の振動とその停止を繰り返しながら縮小していき最終的に消失する現象が観察された。このときリポソームの内部に別の小さな小胞が存在する場合、この内部小胞が膜の融合を伴うことなく外部に放出されることも捕捉された。これらの結果は、生体膜が潜在的に非常に高い変形能力を持っていることを示している。本研究では、人工脂質膜小胞(リボソーム)の水溶液中における動態挙動を光学暗視野顕微鏡で直接リアルタイムで観察する系を用いることによって、インフルエンザウィルスの膜融合誘導蛋白質ヘムアグルチニン由来のペプチドや溶血性ハチ毒の主成分ペプチドであるメリチンによって誘引されるリボソーム膜の融合過程、あるいはその他界面活性作用を持つ物質による膜の可溶化過程で引き起こされる膜穿孔や二分子膜の表裏反転など様々なトポロジーの変化を伴う膜の形態変化を世界で初めて可視化することに成功した。特に、ヘムアグルチニン

由来のペプチドを用いての膜融合に関する研究からは、巨大リポソーム間の融合には、必ずそれに先立ってリポソームに収縮が起きること、この収縮が膜の多重褶曲化によって生じるのであろうこと、融合を誘導するための条件が直径が数マイクロメーターでほぼ細胞と同じ大きさを持つ巨大リポソームの場合と直径が数100ナノメーターのベシクルの場合とで異なり、多分この違いが膜の持つ曲率の違いに起因するのであろうこと、が示された。上記の膜融合や膜穿孔、リポソーム膜の表裏反転など観察された全てのトポロジー変化を伴う膜の形態変化を誘導する際、用いた界面活性作用を持つ物質の溶液中で有する電荷と膜との相互作用が重要であることが示唆された。融合や分裂などトポロジーの変化をも伴う生体膜の形態変化は、例えば生きた細胞などが自身の構造を保持しながら外界と物質や情報を交換する際に必須のものである。本研究では、人工脂質膜小胞(リポソーム)の水溶液中における動態挙動を光学暗視野顕微鏡で直接リアルタイムで観察する系を用いることによって、インフルエンザウィルスの膜融合誘導蛋白質ヘムアグルチニン由来のペプチドや溶血性ハチ毒の主成分ペプチドであるメリチンによって誘引されるリポソーム膜の融合過程を世界で初めて可視化することに成功した。特に、ヘムアグルチニン由来のペプチドを用いての膜融合に関する研究からは、巨大リポソーム間の融合には、必ずそれに先立ってリポソームに収縮が起きること、この収縮が膜の多重摺曲化によって生じることが明らかにされた。また融合を誘導するための条件が、直径が数マイクロメーターでほぼ細胞と同じ大きさを持つ巨大リポソームの場合と直径が数100ナノメーターのベシクルの場合とで異なり、この違いが膜の持つ曲率の違いに起因するであろうことが示された。さらに、メリチンを用いての膜融合に関する研究からは、巨大リポソームに膜融合や膜穿孔を生じさせているときと、融合に先立って生じるリポソームの収縮や膜の可溶化を引き起こしているときとで、メリチンとリポソーム膜との結合・相互作用の様式が異なっていることが明らかにされた。上記の膜融合や膜穿孔などトポロジーの変化を伴う膜の形態変化を誘導する際、用いた蛋白質やペプチドの持つ電荷と膜との相互作用が非常に重要な役割を演じていることが分かった。これは細胞骨格系蛋白質のタリンやエツリンがリポソームに膜穿孔を引き起こす場合にも当てはまることが示唆された。
南極基地周辺における土壌藻類を用いた土壌環境評価方法の確立

生物を利用した土壌の環境評価方法を確立するため,藻類群集と微生物群集を土壌の物理科学的要因と関連させて研究を行った。土壌は,鳥類営巣地、コケ群落、裸地および生活圏(観測隊員の日常的活動範囲)において採取した。生活圏ではTNが裸地土壌と同等であったのに対し、TCが高く、C/N比も12.657.4と明らかに高かった。生活圏には観測隊によって炭素含有率が高い物質が持ち込まれ、それらが土壌中に蓄積し、C/N比を高めたものと推察された。EB法による細菌数に占める希釈平板法による細菌数の割合(細菌CFU率)は他の地点ではほとんど1%以下であったのに対し、生活圏では平均3%(最高9%)と高いことから、土壌細菌群の増殖能力が高まっている、もしくは増殖能力の高い細菌群が多いものと推察された。土壌藻類に関しては,昭和基地周辺の8モニタリング地点より計45種類が出現し,生活圏の3地点からは藍藻の出現種が少ない傾向があった。緑藻Chlorellavulgarisは昭和基地内の排水口付近,小便所付近からのみ出現し,鳥類営巣地の富栄養な土壌から出現するPrasiola crispaは基地の排水溝付近から出現した。これまでに分析した土壌の物理化学的な要因では,生活圏ではC/N比及び細菌CFU率が高い傾向があり、土壌藻類では,緑藻Chlorella vulgaris, Prasiola crispaが人為的影響で富栄養化した土壌から出現する傾向が明となった。これらは南極における人間活動の土壌環境への影響を評価する際の指標となり得ると考えられた。昭和基地周辺土壌を用いて藻類群集と微生物群集を土壌の環境要因と関連させて調査を行った.土壌微生物に関しては宗谷海岸域の(1)鳥類営巣地、(2)コケ群落、(3)裸地および(4)生活圏(昭和基地周辺の観測隊員の日常的活動範囲)において採取された土壌の物理化学的および微生物的特徴を調査した。(1)(3)の土壌ではC/N比が1.710.9であったのに対し、(4)では12.657.4と明らかに高かったことから、観測隊によって炭素含有率の高い物質が持ち込まれ、土壌中に蓄積していると推察された。さらに、細菌CFU数の全細菌数に占める割合は(1)(3)のほとんどの地点で1%以下であったのに対し、(4)では平均3%と高く、中には9%に達する土壌もみられたことから、土壌細菌群の増殖能力が高まっている、もしくは増殖能力の高い細菌群が多いと考えられた。したがって、この割合はC/N比とともに南極における,土壌環境の監視項目になりうると考えられた。土壌藻類に関しては,昭和基地の8箇所のモニタリング地点の土壌を用いて15°C,7001000Lux,12時間12時間の明暗周期の条件で培養を行い,藍藻5種類,珪藻1種類,黄緑藻6種類,緑藻16種類を分離培養した.昭和基地内の3地点からは藍藻が少ない傾向があった.Chlorella vulgarisと未同定の糸状緑藻は昭和基地内のsite1,site3からのみ出現し,富栄養な土壌から出現するナンキョクカワノリはsite1とペンギンルッカリーに近いsite8からのみ出現した.これまでに分析した土壌の物理化学的な要因では,基地内の3地点に共通して見られる特徴は認められないが,土壌藻類群集,細菌群集からみた場合,これらの地点の土壌環境は人為活動によって変化していることが示唆された.生物を利用した土壌の環境評価方法を確立するため,藻類群集と微生物群集を土壌の物理科学的要因と関連させて研究を行った。

生活圏ではTNが裸地土壌と同等であったのに対し、TCが高く、C/N比も12.657.4と明らかに高かった。生活圏には観測隊によって炭素含有率が高い物質が持ち込まれ、それらが土壌中に蓄積し、C/N比を高めたものと推察された。EB法による細菌数に占める希釈平板法による細菌数の割合(細菌CFU率)は他の地点ではほとんど1%以下であったのに対し、生活圏では平均3%(最高9%)と高いことから、土壌細菌群の増殖能力が高まっている、もしくは増殖能力の高い細菌群が多いものと推察された。以上の結果から、C/N比および細菌CFU率は、南極における人間活動の土壌環境への影響を評価する際の指標となり得ると考えられた。土壌藻類に関しては,生活圏の3地点からは藍藻の出現種が少ない傾向があった。緑藻Chlorellavulgarisと未同定の糸状緑藻は昭和基地内の排水口付近,小便所付近からのみ出現し,鳥類営巣地の富栄養な土壌から出現するPrasiola crispaは基地の排水溝付近から出現した。藻類培養株を生理学的な実験に供するため,主に生活圏の富栄養な土壌に出現する種類の無菌化を寒天平板希釈法と抗生物質を用いて試みた。これまでに分析した土壌の物理化学的な要因では,生活圏の3地点に共通して見られる特徴は認められないが,土壌藻類群集,細菌群集からみた場合,これらの地点の土壌環境は人為活動によって変化していることが示唆され,土壌藻類では,C. vulgaris, P. crispaが人為的影響で富栄養化した土壌から出現する傾向が明となった。
ジーンターゲテイングによる膜型マトリックスメタロプロテアーゼの生物学的機能解析

MT1-MMP遺伝子は、癌の進展に重要な役割を演ずることが示唆されている。一方、同遺伝子欠損マウスには重篤な骨化不全が生じ、コラーゲン基質への血管新生にも影響を与えることが示唆されている。このように、様々な細胞のコラーゲン関連基質内への浸潤性移動、およびそこでの増殖に関わると考えられる。本研究期間において我々は、MDCK細胞が癌遺伝子;Srcの導入によりコラーゲンゲル内への浸潤性を示すようになり、このときMT1-MMP発現上昇を伴うことを見出した。さらにMT1-MMP遺伝子プロモーター内にsrc結合領域を同定した。また、MT1-MMP遺伝子は、複数のホモオリゴマーとして細胞膜に局在することでMMP-2の活性化能を高め、ゲラチンへの浸潤性を高めることを報告した。また、このオリゴマー形成に与るヘモペキシン領域(HPX)を強発現させると、MMP-2の活性化が抑制されると共に、ゲラチン浸潤活性も阻害されることを報告した。6種類存在するMT-MMPのうち、MT4-MMPおよびMT6-MMPは、MT-MMPのうち特異な膜結合様式(GPIアンカー型)を示すことを報告した。またMT6-MMPは、血清内のクラスタリンと結合し、活性がマスクされた状態にあることが見出された。一方、MT5-MMPは、大脳、小脳、海馬を中心に神経系で特に高い発現を示すが、我々は、脊髄後根神経節(DRG)細胞を用いた神経軸索伸長のモデルにおいて、この軸索伸長はラミニンコート上で誘導され、脳特異的な基質であるヘパリン結合性プロテオグリカンの存在下では抑制され、さらにはこのプロテオグリカン上に外来性に活性型MT5-MMP(可溶型)を添加することで再び軸策伸長が再誘導されることを見出した。加えて、同ノックアウトマウスを用いたマウス坐骨神経結紮モデルにおいて、MT5-MMPが神経可塑性に関わることを報告した。MT-MMP遺伝子は、現在までに6種類の分子(MTl,2,3,4,5,6-MMPs)が報告されている。本研究ではMT1,4,5-MMPsに的を絞って主としてジーンターゲティングの手法を用いて解析するとともに、マウス個体発生における発現やMT1-MMP遺伝子ノックアウトヘテロマウスでの発癌・転移実験によりMT-MMPの生物学的機能解析を目指す。MT1-MMP遺伝子ノックアウトマウスについては既にホモマウスの作成を終了した。本マウスでは、膜性骨化に著しい障害がみられるほか、腱、靱帯、筋膜などの線維性組織に強い線維化を生じることが明らかとなり、骨や線維性組織のマトリックス代謝にMTl-MMPが本質的な役割を果たすと推定され、さらに追加の検討を行っている。MT5-MMPノックアウトマウスに関しては、ヘテロマウスが得られ、ヘテロマウス同士の交配中である。また、MT4-MMPノックアウトマウス作成については、ベクターを構築中である。一方、マウス胎仔期でのMT1,2,3,4,5-MMPs遺伝子の発現をRT-PCR法で検討したところ、いずれの時期においても全ての遺伝子の発現を認め、in situ hybridizationでMTl-MMP遺伝子の発現はノックアウトマウスで異常をきたした組織構成細胞に検出された。MT4-MMPとMT5-MMP遺伝子に関しては、脳の器官形成期、及び生後の脳組織中で検出され、脳の形成、機能維持に重要な働きをしていると考えている。MT-MMP遺伝子は、現在までに6種類の分子(MT1,2,3,4,5,6-MMPs)が報告されている。本研究ではMT1,4,5-MMPsに的を絞って主としてジーンターゲティングの手法を用いて解析するとともに、マウス個体発生における発現を検討し、MT-MMPの生物学的機能解析を目指す。MT1-MMP遺伝子ノックアウトマウスについては骨化に著しい障害がみられるほか、鍵、靭帯、筋膜などの線維性組織に強い線維化を生じることが明らかとなり、骨や線維性組織のマトリックス代謝にMT1-MMPが本質的な役割を果たすと推定され、さらに追加の検討を行っている。MT5-MMPノックアウトマウスに関しては、ホモロマウスが得られが著明な異常所見は今までの所得られていない。また、MT4-MMPノックアウトマウスに関しても、ホモマウスを得られたが、MT5-MMPマウス同様著明な異常は見られていない。MT4-MMPノックアウトマウスは、MT1-MMPノックアウトマウスと同様に、MT4-MMPのプロモーターの下流でLacZ遺伝子が発現するようにしてあり、in situ hybirdizationでは非常に発現が弱くその発現を同定できなかったが、LacZ遺伝子産物の同定によりMT4-MMP遺伝子が胎児期非常に限られた器官に発現していることが判った。さらにMT4-MMPノックアウトマウスの詳細な解析を継続する。1,MT1-MMPノックアウトマウスにおいては、骨形成不全に伴う成長障害、コラーゲン代謝異常などの表現型が報告されている。この骨形成不全ではどの細胞が深く関与するかなど、詳細な機構は明らかにされていない。そこで同ノックアウトマウスの骨組織にコンデショナルにMT1-MMPを再発現させ、表現型の回復度を検討する。現在、骨形成時特異的なプロモーターの下流にMT1-MMP-cDNAを組み込んだtransgene constructを構築している。

2,MT1-MMPはコラーゲン、フィブリン内への血管新生に重要な役割を演ずることが報告され、同ノックアウトマウスにおいても、網膜での血管新生に異常をきたす報告がある。この機構をさらに詳細に検討するため、マウスの筋肉片をもちいた、3D-コラーゲン内培養系における血管新生を解析している。MT1-MMPヘテロ接合マウスを用いると、ターゲティングしているMT1-MMP-ORF領域に挿入されたlacZ遺伝子の活性をMT1-MMPのプロモーターの活性下に追うことでMT1-MMPの発現を予測することが可能であり、この系をもちいて管腔形成部に一致したβ-galactosidase活性を確認した。現在このMT1-MMPの発現細胞の同定と、この血管新生の制御を目指している。3 MT4-MMPは血管系、神経系を中心に恒常的に発現していることが示唆されるが、MT4-MMPノックアウトマウスを用いて、MT1-MMPと同様にlacZ stainingの発現パターンでは、前頭葉皮質、海馬、小脳の一部、臭球、腎臓のネフロン系、血管平滑筋、心筋、赤脾髄の顆粒球細胞などに発現を疑わせる濃染部が確認された。現在、これらの部位において、明らかな形態異常は指摘されない。過去の報告では活性化Macrophageに発現を認め、TNF-αの切離、フィブリン分解に関与することが示唆されているが、これを踏まえ、同ノックアウトマウスより単離した血球系細胞の遊走能、貧食能等を細胞レベルで解析中である。MT5-MMPノックアウトマウスでの発現は、大脳、小脳、海馬を中心に神経系で特に高い分布を示したが、現在まで、形態学的な異常は観察されていない。MT5-MMPは神経細胞有意に発現することが示唆されるため、細胞の運動に関与することを想定して、脊髄後根神経節(DRG)を用いた、神経軸策伸長モデルを立ち上げた。このモデルでは、軸索の伸長はラミニンコート上で誘導され、脳特異的な基質であるプロテオグリカンの存在下では抑制される。この系に外来性に活性型MT5-MMP(可溶型)を添加することで、この伸長抑制が解除され、再び軸策伸長が誘導されることを見出した。現在このDRGモデルをMT5-MMPノックアウトマウスにおいて検討中である。1.MT-MMPノックアウトマウスにおける骨形成不全ではどの細胞が深く関与するか、詳細な機構は明らかにされていない。そこで同ノックアウトマウスの骨組織にコンデショナルにMT1-MMPを再発現させ、表現型の回復度を検討する。現在、骨形成時特異的なプロモーターの下流にMT1-MMPの発現誘導を生じるコンデショナルトランスジェニック(TG)マウスを作成した。MT1-MMPの遺伝子欠損を背景にもつ同TGマウスにおいて、骨形成不全が回復するか否かを観察する予定である。2.MT1-MMPはコラーゲン、フィブリン内への血管新生に重要な役割を演ずることが報告されている。この機構をさらに詳細に検討するため、マウス筋肉片をもちいた3D-コラーゲン内培養系を立ち上げ、さらに、当教室におけるMT1-MMP遺伝子欠損マウス系統において、MT1-MMPプロモーターの制御下に発現するβ-galactosidaseの活性(lacZ染色)を利用し、同アッセイにおけるMT1-MMP発現細胞をモニタリングしている。
チタン系金属間化合物等・難加工材料の特殊熱間圧延法の開発

研究の成果は次の4つに大別される.1.高機能真空圧延機の開発真空圧延機を基本として前,後面に加熱・冷却装置を配し,切板による熱・温・冷間圧延を可能とした最高の温度1100°C,速度10mpm,真空度10^<-5>Torr,荷重390kNの各容量を有する試験ミルを開発した.特に中心部の圧延装置について真空度を維持するため独特な構造を創製して2件の特許(1999年4月,特許番号2909903,2920631号)を取得した.2.圧延基本特性の解明ミル剛性,圧下ヒステリシス,加熱・冷却特性,真空度到達・維持特性などの計測・解析を行い,装置全体の総合的な特性を明らかにした.さらに大圧下特性を付与するため,極小径(φ30mm)ロール組付装置を発案し,特許出願中(1999年7月,特許願241072号)である.3.TiAl系金属間化合物の熱延特性研究50at%Ti-47at%Al-3at%Cr系の試験材を製作して機械的性質や金属組織を調査し高温領域での圧延特性を研究し,簡易重ね合わせ方式の圧延が有効であることを確かめた.4.鉄基複合材料の研究真空雰囲気を利用してTiクラッド鋼,Cu・ステンレスクラッド鋼の試作を行い,特に前者では950,1000°C,圧下率10%以上で250270MPaの高い界面せん断強度が得られた.なお難加工材料の最適な圧延法を十分確立したとは言えず継続した設備・技術の開発や高温トライボロジー面での研究充実が重要である.1.圧延装置の開発と基本特性の解明真空・恒温熱間圧延機を基本として前.後面に加熱・冷却装置を配し,切板による圧延を可能とする試験ミルを開発した.(1)ミルの諸元:2段ロール(^φ165×150^L)式で,炉内最高温度1100°C.最高速度10m/min,到達真空度10^<-5>Torr,最大荷重390kNであることを確認した.なお具周速,クロス圧延の機能を有し,温・冷間圧延にも対応が可能である.(2)ミル剛性・圧下特性の計測・解析:締め込み法による圧延機の弾性特性曲線を計測した結果,ミル剛性値は480kN/mmで負荷,除荷時のヒステリシスが微小であることが判明した.(3)真空度到達・維持特性の計測:油回転ポンプ,油拡散ポンプの併用で最終的に10^<-5>Torrに到達することを確認し,真空度の時間推移を定量的に明らかにした.(4)加熱・冷却特性の計測:炉内雰囲気温度と材料温度の関係を計測し特性図を作製した.また,難加工材の加工範囲を拡大するため.圧延機真空室内に挿入可能な極小径ロール組付装置を考案した.ワークロールは^φ30×100^Lでバックアップロール(^φ105×230^L)の中央部にリング状治具で保持,ロールセンターをオフセットに配置する特殊4段ミルであり,特性や圧延性能は今後明らかにして行く.2.チタンクラッド鋼の接合強度の向上2段ロール式真空圧延機で,8mmのSS400を母材に,2mmのTP340Hを合せ材として用い,温度7001000°C,圧下率1030%,真空度10^<-5>Torrで熟間圧延を行い,特に温度1000°Cでは低圧下率の10%でせん断強度が250MPa程度に達することが確認された.体系的な実験と界面近傍の金属学的調査を急ぐ.研究の成果は次の4つに大別される.1.高機能真空圧延機の開発真空圧延機を基本として前,後面に加熱・冷却装置を配し,切板による熱・温・冷間圧延を可能とした最高の温度1100°C,速度10mpm,真空度10^<-5>Torr,荷重390kNの各容量を有する試験ミルを開発した.特に中心部の圧延装置について真空度を維持するため独特な構造を創製して2件の特許(1999年4月,特許番号2909903,2920631号)を取得した.2.圧延基本特性の解明ミル剛性,圧下ヒステリシス,加熱・冷却特性,真空度到達・維持特性などの計測・解析を行い,装置全体の総合的な特性を明らかにした.さらに大圧下特性を付与するため,極小径(φ30mm)ロール組付装置を発案し,特許出願中(1999年7月,特許願241072号)である.3.TiAl系金属間化合物の熱延特性研究50at%Ti-47at%Al-3at%Cr系の試験材を製作して機械的性質や金属組織を調査し高温領域での圧延特性を研究し,簡易重ね合わせ方式の圧延が有効であることを確かめた.4.鉄基複合材料の研究真空雰囲気を利用してTiクラッド鋼,Cu・ステンレスクラッド鋼の試作を行い,特に前者では950,1000°C,圧下率10%以上で250270MPaの高い界面せん断強度が得られた.

なお難加工材料の最適な圧延法を十分確立したとは言えず継続した設備・技術の開発や高温トライボロジー面での研究充実が重要である.1.真空圧延装置の開発継続と2件の特許取得中心部に当る圧延装置の構造について2件の特許を取得した。(1)発明の名称:圧延機における圧延ロールの軸受装置特許番号弟2909903号,登録日平成11年4月9日発明者川並高雄ら(2)発明の名称:圧延機の圧延室装置特許番号弟2920631号,登録日平成11年4月30日発明者川並高雄ら2.真空下でのクラッド網の試作とその接合強度(1)Tiクラッド網8mmのSS400を母材に,2mmのTP340Hを合せ材としてサンドイッチ状に組み立て,温度8001000°C,圧下率1030%,真空度10^<-5>Torrで熱間圧延を行った。950,1000°Cでは10%以上で250270MPaの高いせん断強度に達し,圧下率の依存性は少ない。剥離面のX線回折結果でTiC、Fe_2Tiがごく微量検出された。(2)Cu・ステンレスクラッド網4.8mmのSUS430を母材に,2mmのC1100を合せ材としてサンドイッチ状に組み立て,温度600900°C,圧下率1050%,真空度10^<-5>Torrで熱間圧延を行った。700°C以上では圧下率の増大と共にせん断強度が向上し,剥離面には金属間化合物等は全く検出されなかった。3.真空下でのAl,Al合金の冷間圧延特性0.8mmのAl050,Al-Mg系の試料を無潤滑で圧下率535%,真空度10^2,10^<-1>10^<-5>Torrの条件で冷間圧延を行った。真空度が高くなるにつれて圧延荷重が増加し,特に10^<-3>Torr以上で顕著である。表面性状の変化,表面層の解析などが必要である。Ti・Al系金属間化合物の圧延研究は試料作成の段階で時間を要しており,圧延潤滑の適用研究は進行中である。
就学義務制下における「学校に代わる私教育」の可能性に関する比較法制的研究

本研究は、教育義務=学校に代えての家庭義務教育制度をもつ欧米諸国の法制(論)・判例・行政実例等を参考にしながら、わが国の就学義務法制の構造、現行法制下における「学校に代わる私教育」の可能性の存否、肯定の場合はその認容基準や手続などについて比較法制的な観点から分析・検討し、第一義的には不登校児の教育機会の保障に資する法制論を構築しようとするものであり、以下のような研究を行った。(1)「就学義務」制と「教育義務」制の法的構造に関する日本・アメリカ・オランダの比較分析(1)オランダの教育義務=家庭義務教育制度、アメリカの「学校に代わる私教育の自由制」および明治憲法下の就学義務制度について、その法的構造を分析・検討した。(2)以上を踏まえて、主要には公教育、とりわけ義務教育制度の本旨、教育主権と就学義務制の関連、子どもの「教育をうける権利」および親の教育権の法的性質・内容、さらには教育的理由の「就学義務の免除事由」(学校教育法23条)への該当性などの検討・分析を通して、わが国現行法制下における「就学に代わる私教育」の可能性の存否について考察した。(2)就学義務下における「就学義務の免除」の運用実態に関する調査研究(1)アメリカの36州の教育省・教育委員会に質問紙を郵送し、実際に「学校に代わる私教育」が認められたケースについて、その具体的内容、法的争点、件数などについて調査し分析した。(2)わが国において不登校児が指導をうけている民間教育施設を訪問し、そこにおける教育・学習実態を具体的に把握した。
癌の進展に対して抑制的に作用するヒトモノクローナル抗体の開発

我々が開発した婦人科癌特異的なヒトモノクローナル抗体HMMC-1は、ヒト子宮体癌細胞に対して抗腫瘍活性を持つ。HMMC-1抗原解析の結果、少なくとも糖タンパク質CD166であることが判明し、CD166分子上の糖鎖が抗体の機能を担っていることが示唆された。HMMC-1抗原糖鎖は硫酸化修飾を受けており、CD166分子上の糖鎖に付加している硫酸基がHMMC-1の抗腫瘍活性に関与していることが推定された。抗体医療の中でも癌細胞が発現している抗原を認識するモノクローナル抗体を利用した癌に対する標的治療薬の開発が注目されている。最近では抗体工学が進歩し、さらに標的分子の生体内での分布や機能が解析され、臨床応用が可能な治療用モノクローナル抗体が開発されている。我々が開発したヒトモノクローナル抗体(Mab)は完全ヒト型抗体産生マウス(KMmouse)を用いて作製され、ヒトに対する抗原性が少なく、頻回投与にても異種蛋白による抗体産生は起こらない特徴を有する。開発したMabのなかでもHMMC-1抗体は抗腫瘍効果を有することが判明しており、その効果および機序を検証した。In vivoのリンパ節転移物マウスモデルを使った今までの研究でHMMC-1抗体は婦人科癌の予後不良因子であるリンパ節転移に対して腫瘍縮小効果を示すことを確認している。この効果は子宮体癌に対するキードラッッグの1つであるドキソルビシンの抗腫瘍効果よりも大きかった。さらにHMMC-1抗体の認識抗原を解析し免疫沈降こより分離した結果、婦人科癌に特異的に発現する糖鎖抗原であることが判明し,子宮体癌における認識糖蛋白のcarrier蛋白を質量分析にて解析した結果、癌転移との関与が報告されているgalectin-3結合蛋白、CD49、やCD166が同定された。これらの分子の抗腫瘍効果への関与、さらに分子レベルでの機序を解明するためにDNAmicroarray解析を進めている。さらにリンパ節転移を標的とする新たな抗体作製を試みている。In vivo selectionにて高転移能を有する子宮体癌細胞株HHUAやHec-1Aを免疫原としてKMマウスを免疫し、樹立したhybridomaをスクリーニングし、現在候補となる抗体を複数確立している。我々が開発したヒトモノクローナル抗体(Mab)は完全ヒト型抗体産生マウス(KM mouse)を用いて作製され、ヒトに対する抗原性が少なく、頻回投与にても異種蛋白による抗体産生は起こらない特徴を有する。開発したMabの中でもHMMC-1抗体は抗腫瘍活性を有することが判明しており、その機序を検討した。In vivoのリンパ節転移動物モデルを使った今までの研究で、HMMC-1抗体は婦人科癌の予後不良因子であるリンパ節転移に対して腫瘍縮小効果を示すことを確認している。また、HMMC-1抗体の抗原は諸分析の結果、糖鎖であり、さらに認識抗原を質量分析にて解析した結果、galectin-3結合蛋白、CD49c、CD166が同定された。癌転移に関連するといわれるCD166について解析を進めたところ、抗CD166抗体の免疫沈降にHMMC-1が強く反応したことから、HMMC-1抗体はCD166上の糖鎖と結合して抗腫瘍活性を示すことが示唆された。さらにUEA-I反応の結果、CD166はフコシル化が亢進しており、HMMC-1抗体が結合するCD166分子上のフコシル化糖鎖修飾と転移性との関連について解析を進めている。癌細胞に特異的に発現している抗原を認識するモノクローナル抗体は、特定の分子のみに作用するため、正常細胞には大きな影響を与えず、副作用を最大限に抑えながら抗腫瘍活性を呈する分子標的治療薬として現在、開発が注目されている。我々が開発したヒトモノクローナル抗体(Mab)は完全ヒト型抗体産生マウス(KM mouse)を用いて作製され、ヒトに対する抗原性が少なく、頻回投与にても異種タンパクによる抗体産生は起こらないと考えられる。また、HMMC-

1抗体の抗原は諸分析の結果、糖鎖であり、さらに認識抗原を質量分析にて解析した結果、galectin-3結合タンパク、CD49c、CD166が同定された。その中で癌転移に関連するといわれるCD166について解析を進めるため、HMMC-1抗体が結合するCD166分子上の糖鎖について調べた。硫酸化阻害試験の結果、HMMC-1抗原糖鎖は硫酸化修飾を受けており、CD166分子上の糖鎖に付加している硫酸基がHMMC-1の抗腫瘍活性に関与していることが示唆された。さらにHMMC-1が結合するCD166分子上の硫酸基に発現している硫酸基転移酵素について解析を進めている。さらにリンパ節転移を標的とする新たな抗体作製を試みている。In vivo selectionにて高転移能を有する子宮体癌細胞株HHUAやHec-1Aを免疫原としてKMマウスを免疫し、樹立したhybridomaをスクリーニングし、現在候補となる抗体を複数確立し、今後は各抗体の特異性および抗腫瘍効果の検討を行う。
シグマ結合型ガラタベンゼン錯体の合成、構造および芳香族性の評価

ジクロロガリル鉄錯体とアルキニルリチウム種との脱塩反応および環状スズ化合物とのトランスメタル化反応などにより、目的錯体の前駆体であるガラシクロヘキサジエニル鉄錯体の合成を試みたが、目的錯体は得られなかった。一方、ガラシクロヘキサジエニル錯体より環上の炭素数が一つ少ないガラシクロペンタジエニル誘導体を、ジクロロガリル鉄錯体とシクロペンタジエニルジルコニウム錯体とのトランスメタル化反応により合成した。本研究では、ベンゼンのCHの1つを13族元素ガリウムを含む等電子遷移金属フラグメントL_ηMGa^-で置換した、σ結合型ガラタベンゼン錯体の合成を行い、その構造、芳香族性、および遷移金属フラグメントのガリウムへの立体的および電子的効果について明らかにすることを目的とする。当研究室では、ガリウム架橋二核錯体Cp*(dppe)Fe-Ga=ML_η(Cp*=η5-C_5Me_5,dppe=Ph_2P(CH_2)2PPh_2)の合成、構造および反応性について研究している。その合成は、Cp^*(dppe)FeGaCl_2(1)と陰イオン性金属フラグメントML_η^<2->との脱塩反応を用いている。この方法を応用して、錯体1と陰イオン性有機フラグメント(LiCH=CHCH_2CH=CHLi)^<2->を含む化合物との脱塩反応で、ガラシクロヘキサジエニルおよびその類縁体を配位子とする鉄錯体Cp*(dppe)Fe(GaCH=CHCH_2CH=CH)(2)などの合成を試みたが、目的錯体は得られなかった。さらに、スズを含む環状化合物R_2SnCH=CHCH_2CH=CHおよびその類縁体と1との反応も試みたが、錯体2などは生成しなかった。いずれの反応でも、{Cp*(dppe)Fe}_2GaCl(3)の生成が示唆された。この結果は、ガリル錯体の不均化反応に拠るものと考えられる。錯体1は、錯体3とGaCl_3の平衡混合物として存在し、通常その平衡は錯体1に大きく傾いている。陰イオン性有機フラグメントやスズ化合物は錯体1よりもむしろGaCl_3との反応が速く、平衡が徐々に右に傾いた結果、錯体3が生成したと考えられる。また、σ結合型ガラシクロペンタジェニル配位子を含む鉄錯体Cp*(dppe)Fe(GaCR=CRCR=CR)(4,R=Me,Ph)の合成も検討し、その生成を示唆する結果を得ている。本研究では、ベンゼンのCHの1つを13族元素ガリウムを含む等電子遷移金属フラグメントL_nMG^-で置換した、σ結合型ガラタベンゼン錯体の合成を行い、その構造、芳香族性、および遷移金属フラグメントのガリウムへの立体的および電子的効果について明らかにすることを目的とする。
エージェント協調に基づく分散DTP支援方式に関する研究

本年度は主に、以下の2点に関して研究を行った。1.XMLによる異種文書・文書群管理方式の開発とその実装DTPの過程ではさまざまなフォーマットの電子文書が生成され、これらは内容的に互いに関連している。昨年度まで、我々は、構造化電子文書の標準になりつつあるXML(eXtensible Markup Language)を用いて、電子文書群とその関連を統一的に管理する枠組を提案し、研究を進めてきた。本年度は、(1)LATEX文書とXML文書との情報無損失相互変換手法の検討とその一部の実装、(2)データベース中に格納されたXML文書に対するSQLライクな検索言語の提案とその実装、(3)意味的に関連づけられた複数の文書(文書群)を対象とする検索手法の提案とその一部の実装、を行った。本研究の成果は2000年5月に情報処理学会研究会において口頭発表を予定している。また、本年度以降は、DTP工程をXMLで記述し、この文書管理の枠組の下で管理する手法についても研究を行っていく予定である。2.分散エージェントによるマルチメディア時間情報の処理手法DTPの工程間には同期・並列・直列など、様々な時間的関連が存在し、エージェントによってDTPを支援する場合、これらの時間的関連の扱いが問題となる。研究代表者の関わる別の研究プロジェクトにおいて、本年度、エージェントによってマルチメディア情報を再生したり、対話的にシナリオを構成する手法について研究を行い、実装を行った。ここではマルチメディア情報の同期・並列・直列をエージェントによって処理する記述言語とその処理系の実装を行っており、この成果はDTP工程支援にも用いることができると考えられる。この成果も2000年5月に情報処理学会研究会において口頭発表を予定している。本年度は,本研究の初期段階として,以下のようなことを行った。●DTPの基盤技術の調査,およびその統合管理方式の検討。現在,学術分野においてもPostScript,PDF,XMLなど,電子文書に関する最新技術を用いて論文等の管理を行うことが普及しつつあるが,これらの作成工程は学術分野では必ずしも確立していない.また,これらの電子文書は頻繁に再利用されることが考えられるため,再利用や検索のしやすい工程管理を行う必要がある.このような考察に基づき,構造化文書の標準となりつつあるXMLを基盤として,さまざまなフォーマットや異なるバージョンの電子文書(異種文書)を統合して管理する枠組について研究を行い,各種フォーマットとXMLとの相互変換,XML以外の形式の文書を仮想的にXML文書として扱う方法,文書検索などについて成果を得た.また,DTP技術などの技術について最新技術動向の調査を行った.●分散エージェントに基づく知識表現言語の実装.学術分野では,各研究者のDTP環境はOSやDTPソフトの種類やバージョンなどが異なり,異種分散環境と見なすことができる.このような環境下でDTP工程支援を行うためには,各々のサイトの情報を統合して扱う能力を持ち,各種のOS上で動作する言語が不可欠である.この考察に基づき,従来より我々が研究を行っている異種分散知識表現言語QUIKのJava言語による実装を進め,これを用いてDTP工程支援を行うことを考えている.現在,QUIKはJDK1.1.7をベースに実装を行っており,エージェントを用いた異種分散情報源の統合と推論が限定的ながら行えるところまで実装が進んでいる.なお,新規研究内容ではないが,本研究の過程で調査したDTP技術の最新動向や応用方法について,その一部を,1999年3月に行われた第10回データ工学ワークショップ(電子情報通信学会データ工学研究専門委員会主催)にて講演した.本年度は主に、以下の2点に関して研究を行った。
キラルプロトン源を用いるα-アミノ酸誘導体のエノラートの不斉プロトン化反応

エノラート類の不斉プロトン化反応は、光学活性なα-置換カルボニル化合物の効率的合成手法の一つである。本研究はアミノ酸誘導体のエノラートに焦点を絞り、L体(天然型)とD体(非天然型)のアミノ酸をそれぞれ高い光学純度で作り分けることができるようなキラルプロトン源の開発を目的とする。アミノ酸誘導体のエノラートの不斉プロトン化反応の開発にあたり、プロトン化剤について種々検討を行った結果、まず、分子内にキラルな2-オキサゾリン基を不斉補助基に持つキラルベンジルアルコール誘導体、およびテトラヒドロフラン環を基本骨格とする三級のキラルアルコールが、アラニンのメチルエステル誘導体のリチウムエノラートのプロトン化剤として、効果的であることがわかった。そこで、さらに高いエナンチオ選択性の実現および様々なアミノ酸誘導体のエノラートへの適用が期待できるキラルプロトン化剤の開発を目指して、入手容易な不斉源であるアミノ酸から誘導したキラルアミドに焦点を絞って研究を行った。最初にアミノ酸として嵩高いL-tert-Leucineを選び、そのアミノ保護基および、アミド形成に用いるアミンに関して、色々な組合わせを検討したところ、アミノ保護基としてビオチン前駆体、アミンとしてイソプロピルアミンまたはシクロドデシルアミンを用いた場合に、単純な2-アルキル置換環状ケトンのリチウムエノラートに対して、有効なキラルプロトン化剤と成り得ることを見い出した。そこで、このビオチン骨格を有する不斉プロトン化剤を、アラニン誘導体のリチウムエノラートに対して作用させたところ、(R)体のアミノ酸誘導体が最高80%eeの良好なエナンチオ選択性で得られた。また、これらのキラルプロトン化剤は、その他のアミノ酸誘導体のリチウムエノラートに対しても、効果的な不斉プロトン化剤として機能することがわかった。アミノ酸誘導体のエノラートの不斉プロトン化反応の開発にあたり、プロトン化剤についての予備的研究を行った結果、分子内にキラルな2-オキサゾリン基を不斉補助基に持つ安息香酸誘導体がアラニンのメチルエステル誘導体のリチウムエノラートのプロトン化剤として、ある程度効果的であることがわかった。当該年度は、これをさらに実用的かつ一般性ある反応に発展させるために、このプロトン化剤について詳細に検討を行った。まず、プロトン酸部分に関して、安息香酸誘導体に加えて、水酸基を持つキラルベンジルアルコール誘導体についてもスクリーニングを行ったところ、嵩高い二級アルコールの場合にこれまでで最も高い、49%eeのエナンチオ選択性を得た。そこで次に、キラルな2-オキサゾリン基を有するアルコール化合物に着目してさらに検討したところ、テトラヒドロフラン環を基本骨格とする三級のキラルアルコールが、さらに高い不斉誘導を生じることがわかった。このキラルアルコールはtetrahydro-2-furoic acidと光学活性アミノアルコールより、簡単に合成することができる。これらのキラルアルコールをキラルプロトン源とするアミノ酸誘導体のエノラートの不斉プロトン化反応については、次年度も引き続き検討する予定である。

昨年度の研究において、分子内にキラルな2ーオキサゾリン基を不斉補助基に持つキラルベンジルアルコール誘導体やテトラヒドロフラン環を基本骨格とする三級のキラルアルコールが、アラニン誘導体のリチウムエノラートのプロトン化剤として、効果的であることがわかった。そこで本年度は、昨年度の研究結果をもとに、さらに高いエナンチオ選択性の実現および様々なアミノ酸誘導体のエノラートへの適用が期待できるキラルプロトン化剤の開発を目指して、入手容易な不斉源であるアミノ酸から誘導したキラルアミドに焦点を絞って検討を行った。まず、アミノ酸として嵩高いL-tert-Leucineを選び、そのアミノ保護基および、アミド形成に用いるアミンについて、種々検討を行ったところ、アミノ保護基としてビオチン前駆体、アミンとしてイソプロピルアミンまたはシクロドデシルアミンを用いた場合に、単純な2ーアルキル置換環状ケトンのリチウムエノラートに対して、有効なキラルプロトン化剤と成り得ることを見い出した。そこで、このビオチン骨格を有する不斉プロトン化剤を、アラニン誘導体のリチウムエノラートに対して作用させたところ、(R)体のアミノ酸誘導体が最高80%eeの良好なエナンチオ選択性で得られた。また、これらのキラルプロトン化剤は、その他のアミノ酸誘導体のリチウムエノラートに対しても、効果的な不斉プロトン化剤として機能することがわかった。
単一の吸息性ニューロンが呼息と吸息の両ニューロンを抑制するか否かを検証する研究

漸減型吸息性ニューロンは呼息相から吸息相への切り替わり時に発火し、呼息性ニューロンを抑制することにより相の切り替わりを引き起こしている。その漸減型吸息性ニューロンは漸増型の吸息性ニューロンをも抑制し、吸息のパターンを整形する役割を担っていることを見いだした。単一の漸減型吸息性ニューロンが呼息性ニューロンと吸息性ニューロンとを同時に抑制しているのかどうかということを、ネンブタール麻酔ネコを用いて調べた。腹側呼吸群の吻側とベッツィンガー複合体を中心とする領域より漸減型吸息性ニューロンをガラス微小電極で細胞外記録し、延髓内への軸索投射を逆行性微少電流刺激法を用いて調べた。吸息性ニューロンが密に存在する背側呼吸群と腹側呼吸群の領域と呼息性ニューロンが密に存在するベッツィンガー複合体と閂より尾側の腹側呼吸群の領域に、単一のニューロンが広範囲に軸索を送っていることが判明した。延髓内への軸索投射を確認した漸減型吸息性ニューロンより細胞外記録を行ない、同時に投射領域の呼吸ニューロンから細胞内記録を行なった。漸減型吸息性ニューロンのスパイクでトリガーし、同時に細胞内記録されたニューロンの膜電位を加算平均(スパイクトリガーによる加算平均法)することによりニューロン間の結合の有無・性質を調べた。これまで17個の漸減型吸息性ニューロンから、17個の吸息性ニューロンと14個の呼息性ニューロンに単シナプス性の抑制結合が示された。しかし単一の漸減型吸息性ニューロンで吸息性と呼息性の両ニューロンへの結合をテスト出来た5例では、吸息と呼息の両ニューロンを同時に抑制にしている証拠は得られなかった。さらに例数を増やす必要があるが、同じ発火パターンを示し同じ領域存在する漸減型吸息性ニューロンが機能分化している可能性もある。
思考プロセスの個人差に応じた創造性教育プログラムの開発と検証

今日,グローバル化や機械化などの社会構造の急激な変化を受けて,社会において求められるスキルのあり方が変化を遂げつつある。そうしたなかで,あらためて重要性が認識され始めている能力が,「創造的思考力」である。本研究では,創造的思考力に関する教育プログラムの開発に向けて,基礎的なデータを収集し,新たなアプローチを提案することを目的とする。具体的には,思考プロセスの個人差に着目して,その内容に応じた効果的な教育的介入の手法について検討する。従来の研究においては,思考プロセスに関する一般的な性質を特定することや,万能な発想技法を提案することに,主に関心が置かれてきた。その一方で,個人差や個の観点に応じた介入のあり方といった側面には,ほとんど目が向けられてこなかった。創造的思考は,本来的にアルゴリズム的に表現することが難しい性質を有しており,普遍性や誰にとっても効果的な介入手法を見いだすというアプローチには,いずれ限界が訪れるだろう。個人のレベルに着目した研究アプローチは,そうした従来の研究手法の限界を打破し,今後の創造性教育のあり方を大きく変える可能性を備えていると考えられる。このような目的のために,1年目である今年度は,まず文献の収集を通して,創造的思考プロセスに関する理論や,創造的思考力の測定手法,教育的介入に関する知見といった点について,体系化を進めた。個の観点から整理することによって新たな捉え方が可能な部分もあり,着実に成果を得ている。次年度以降の研究で用いる課題の作成のために,創造性に関する先行研究のレビューを行い,課題の収集・選定作業を進めている。また,創造性向上に向けた介入のあり方に関して,文献の収集を行い,これまでに提案されてきた発想技法の体系化を図っている。個別的な介入手法についても,いくつかのアプローチ案を生み出しながら,検討を積み重ねている。個別的な介入に関するパイロット・スタディについては実施に至ってはいないが,おおむね順調なペースである。今後の方策としては,思考プロセスの分析を行いながら,その個人差に応じた介入手法に関して,実践的な事例研究を通して知見を蓄積していく。一事例実験デザインに基づいて,1日目はベースラインの測定を行う。2日目は,1日目に得られたデータをもとに設計した教育的介入を実践する。思考プロセスやパフォーマンスにおける変化を捉えるとともに,事後的にインタビューを実施し,介入の効果について検証を加える。個別的な介入のパイロット・スタディについて,先行研究の集積および理論的な整理により多くの時間を費やした方がよいと判断したため,実施に至らなかった。これによって,思考プロセスの分析用の録画・録音機材・ソフトウェア,および,実験参加者への謝礼,データ処理に関する人件費などが発生しなかった。これらの経費は,次年度に使用する予定である。