hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バレーボールに繋がるネット型ゲームのデジタル教材の開発

量的な分析は「ラリー継続数(得点が入るまでにネットを越えてラリーが続いた回数)」と「ボールの落下点(コートを分割し、各エリアに落ちた回数)」とし、質的な分析は「プレー(打ち方、陣形などを含む行動)」と「学習カード(記述・発言)」としているが、令和元年度は量的な分析を進めていくことが研究全体の進捗状況に影響すると想定している。なお、「ゲーム様相」は「攻防の対立による攻防法の発達」から読み解くことができ「ゲーム様相」の変化は「戦術の変化」、つまり「技術の発達」(発展課題)が伴うとされているため「ゲーム様相」の分類と「発展課題」の検証は同時並行で進むと予想できる。また、「発展課題」の検証の後に、評価方法を具体的に挙げ、「学習プログラム」として体系化し、「ネット型ゲーム」の教材を開発する。その後、デジタル教材として完成させるために代表的なゲーム様相を抽出し、モデルゲームを実施してもらい、動画の作成まで進めていく予定である。平成30年度において、撮影できた授業から「ゲーム様相」の分類と「発展課題」の検証を行うために「量的」および「質的」な分析を行う計画であったが、質的な分析のみ着手することができたが、量的な分析が進んでいないためである。平成29年度において、撮影できた授業から「ゲーム様相」の分類と「発展課題」の検証を行うために「量的」および「質的」な分析を行う予定である。授業実践の記録を基に、量的分析には行動コーディングシステム(DKH社製)、質的分析には学習カードを用いる予定であったが、量的分析は分析項目を測定するにあたり、動画を確認すればカウントできるため、導入を見送る予定である。なお、分析項目は、攻守一体のネット型ゲームにおける「ゲーム様相」の変化を検証した先行研究(木本ほか,2015)を参考にした。量的な分析は「ラリー継続数(得点が入るまでにネットを越えてラリーが続いた回数)」と「ボールの落下点(コートを分割し、各エリアに落ちた回数)」とし、質的な分析は「プレー(打ち方、陣形などを含む行動)」と「学習カード(記述・発言)」とした。また、「発展課題」の検証の後に、合理的な練習方法および評価方法を具体的に挙げ、「学習プログラム」として体系化し、「ネット型ゲーム」の教材を開発する。量的な分析は「ラリー継続数(得点が入るまでにネットを越えてラリーが続いた回数)」と「ボールの落下点(コートを分割し、各エリアに落ちた回数)」としているが、先行研究を踏まえて再度検討し、より目的を反映できる方法を模索しながら、令和元年度は量的な分析を進めていくことを想定している。当初の予定より備品が安価に導入できた上に、消耗品や協力校に行く際の交通費が節約できた。その分の使用計画は、次年度も継続して、協力校を拡大する予定であり、ボールなどの消耗品や交通費に充てることを想定している。また、ネットワークカメラを安定的に接続するためにノートパソコンの購入も想定している。予算計画に分析のために謝金等、また、学会発表を想定して旅費を想定していたが、分析・学会発表までに進まなかったため。
弾性変換機能を付加した送りねじ機構による超精密位置決めシステムの構成と制御

本研究は,すべり送りねじを用いた位置決め機構に意図的に線形的な弾性変換機能を付加することで,位置決め性能を飛躍的に改善する方法を提案し,ナノメートルレベルの超精密位置決めに対する本方法の効果と問題点を検証するとともに,本機構に適した制御方法を探索することを目的とする.そこで弾性要素の組込みを目的とした位置決め実験システムを新たに構成し,ねじりー伸縮変換型の弾性要素の設計法を示すとともに,実際に弾性要素を位置決めシステムに組み込み,その基本特性と制御法について実験的に検討した.まずストローク200mmの直動位置決め機構を設計製作した.送りねじは予圧を任意に設定可能なダブルナットの台形ねじとし,これを定格出力130WのDCサーボモータで駆動する.レーザ測長システム(分解能0.6nm)と直角三面鏡による光学系によりアッベ誤差の影響を除いた変位計測法を構成した.また円弧ヒンジを円筒の外周に配置したねじりー伸縮変換型の弾性要素の設計方法を示し,剛性の異なる3種類の弾性要素を設計製作して,弾性変換機能を付加した送りねじ機構による超精密位置決めシステムを構成した.弾性要素単体のねじりトルクと軸方向変位の関係を測定して設計値と比較したところ,実測値の方が剛性が低いという結果が得られた.次に製作した弾性要素を昨年度構成した位置決め機構に組み込み,モータトルクとテーブル変位の関係を測定したところ,極めて良好な線形特性が得られた.弾性要素を用いた位置決めシステムの制御系として,目標値に対する偏差に対応して粗動,微動および極微動の領域に分割し,それぞれの領域に対して制御パラメータを順次切り換えるアルゴリズムを作成し,それらのパラメータの最適値を実験的に求める方法を示した.また本システムの位置決め性能を実験的に検討したところ,位置決め分解能は5nm,20mmステップの位置決め誤差は6nm以下であることが明らかとなり,弾性変換要素の優れた性能を示すことができた.本研究は,すべり送りねじを用いた位置決め機構に意図的に線形的な弾性変換機能を付加することで,位置決め性能を飛躍的に改善する方法を提案し,ナノメートルレベルの超精密位置決めに対する本方法の効果と問題点を検証するとともに,本機構に適した制御方法を探索することを目的とする.そこで弾性要素の組込みを目的とした位置決め実験システムを新たに構成し,ねじりー伸縮変換型の弾性要素の設計法を示すとともに,実際に弾性要素を位置決めシステムに組み込み,その基本特性と制御法について実験的に検討した.まずストローク200mmの直動位置決め機構を設計製作した.送りねじは予圧を任意に設定可能なダブルナットの台形ねじとし,これを定格出力130WのDCサーボモータで駆動する.レーザ測長システム(分解能0.6nm)と直角三面鏡による光学系によりアッベ誤差の影響を除いた変位計測法を構成した.また円弧ヒンジを円筒の外周に配置したねじりー伸縮変換型の弾性要素の設計方法を示し,剛性の異なる3種類の弾性要素を設計製作して,弾性変換機能を付加した送りねじ機構による超精密位置決めシステムを構成した.弾性要素単体のねじりトルクと軸方向変位の関係を測定して設計値と比較したところ,実測値の方が剛性が低いという結果が得られた.次に製作した弾性要素を昨年度構成した位置決め機構に組み込み,モータトルクとテーブル変位の関係を測定したところ,極めて良好な線形特性が得られた.弾性要素を用いた位置決めシステムの制御系として,目標値に対する偏差に対応して粗動,微動および極微動の領域に分割し,それぞれの領域に対して制御パラメータを順次切り換えるアルゴリズムを作成し,それらのパラメータの最適値を実験的に求める方法を示した.また本システムの位置決め性能を実験的に検討したところ,位置決め分解能は5nm,20mmステップの位置決め誤差は6nm以下であることが明らかとなり,弾性変換要素の優れた性能を示すことができた.本研究は,すべり送りねじを用いた位置決め機構に意図的に線形的な弾性変換機能を付加することで,位置決め性能を飛躍的に改善する方法を提案し,ナノメータレベルの超精密位置決めに対する本方法の効果と問題点を実験的に詳しく検証するとともに,本機構に適した制御方法を探索することを目的とする.本年度はその初年度として,弾性要素の組込みを目的とした位置決め実験システムを新たに構成し,その基本特性の概略を実験的に明らかにすることを目標とした.まずストローク200mmの直動位置決め機構を設計製作した.送りねじは予圧を任意に設定可能なダブルナットの台形ねじとし,これを定格出力130WのDCサーボモータで駆動する.位置検出器としてレーザ測長システム(分解能0.6nm)を取り付け,ねじ軸-ナット系の伝達トルクおよび伝達力を検出するためのロードセル(動ひずみ計を使用)を組み込み可能としている.次に電流制御によってモータトルクを徐々に増減し,ねじ軸-ナット間の静・動摩擦特性を測定した.テーブル変位と伝達トルクの関係はクーロン摩擦特性を示し,すべり送りねじの予圧設定トルクにほぼ等しい0.05Nmでねじ軸-ナット間の巨視的な回転が発生することを確認した.以上の知見をもとに,ねじ軸-ナット間の静止摩擦トルクを軸方向の直動変位に変換する弾性変換要素を設計製作した.円弧ヒンジを円筒の外周に配置し,総合的な剛性が0.1Nm/μmとなるように形状を決定した.製作した弾性要素を位置決め

機構のナットとテーブル間に組み込み,準静的な応答を測定したところ,ほぼ設計値通りの剛性と良好な線形特性が得られた.次年度では,弾性要素の特性を詳細に測定するとともに,本システムによる位置決め実験を系統的に行い,最適な制御方法と位置決め精度の限界を追求する.本研究は、すべり送りねじを用いた位置決め機構に意図的に線形的な弾性変換機能を付加することで、位置決め性能を飛躍的に改善する方法を提案し、ナノメータレベルの超精密位置決めに対する本方法の効果と問題点を実験的に詳しく検証するとともに、本機構に適した制御方法を探索することを目的とする。昨年度までに、弾性要素の組込みを目的とした位置決め実験システムを新たに構成し、その基本特性の概略を実験的に明らかにした。そこで本年度は弾性要素の特性を詳細に測定・評価するとともに、本システムによる位置決め実験を系統的に行い、最適な制御方法と位置決め精度の限界を追求することを目的とした。まず、弾性要素単体の特性を詳細に評価するために簡単な実験装置を構成し、ねじりトルクと軸方向変位の関係を測定した。ヒンジ形状の異なる3種類の弾性要素を設計製作し、それらの剛性の設計値と測定値を比較したところ、いずれも実測値の方が剛性が低いという結果が得られた。次に勢作した弾性要素を昨年度構成した位置決め機構に組み込み、モータトルクとテーブル変位の関係を測定したところ、弾性要素単体の剛性よりも2倍程度高い値となり、転がり案内要素の非線形ばね特性の影響があることが明らかになった。弾性要素を用いた位置決めシステムの制御系として、PI動作を基本とした制御アルゴリズムを作成した。目標値に対する偏差に対応して粗動、微動および極微動の領域に分割し、それぞれの領域に対して制御パラメータを予め設定し、それらのパラメータを順次切り換える方式とした。また各パラメータの最適値を、粗動、微動、極微動の順に系統的に定める方法を示した。また本システムの位置決め性能を実験的に検討したところ、位置決め分解能は5nm,20mmステップの位置決め誤差は6nm以下であることが明らかとなり、弾性変換要素の優れた性能を示すことができた。
低炭素マルテンサイト鋼の低温脆性とマルテンサイト微視組織の関係

鋼のマルテンサイト・ベイナイトは高強度を示すが,低温で靭性が大きく低下し,脆性的に破壊することが知られている.我々はマルテンサイト鋼の低温脆性破壊挙動を調べ,従来報告されていたブロックやパケットではなく,同じBain格子変形によって生成するバリアントの集合(Bain unit)がマルテンサイトの低温靭性を支配する組織単位であることを明らかにしている.また,異なるBain unitサイズを有するベイナイト組織の延性-脆性遷移温度を調べ,Bain unitサイズの微細化に伴い延性-脆性遷移温度は低温側に移行,すなわち低温脆性が抑制されたことを報告している.本年度は,Bain unitの微細化により低温脆性が抑制された要因を,クラック進展開始抵抗およびクラック伝播抵抗の観点から検討した.引張試験時の荷重-変位曲線からJ積分値を測定するとともに,破面トポグラフィ解析によりクラック成長量を精密測定することで,J抵抗曲線を正確に作成・解析しし,Bain unitの微細化によってクラック進展開始抵抗とクラック伝播抵抗がともに向上することを明らかにした.さらに,有限要素法解析により算出したマイクロクラック近傍の引張応力から,破壊クラックがBain unit間の境界を越えて進展開始するための局所的な破壊靭性値を評価し,局所的な破壊靭性値の最大値はBain unitサイズによらず同程度の値であることを見出した.これらの結果から,Bain unitサイズが微細である場合,破壊初期に生じるマイクロクラック長さが短いためにマイクロクラック先端における応力集中の度合いが低くなる結果,Bain unitの微細化によってクラック進展開始抵抗が向上すると考察している.また実験的に得られた局所的な破壊靭性値は,理想脆性体を仮定したGriffith理論から予測される値よりも非常に大きいことから,Bain unitの微細化によるクラック進展開始時およびクラック伝播時の塑性緩和量の増加も,低温脆性の抑制に寄与していることを明らかにした.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。鉄鋼材料におけるマルテンサイトは高強度を示す組織であるが,低温で靭性が大きく低下し,脆性的に破壊することが知られている.脆性破壊は重大な事故を引き起こす可能性があり,確実に防止する必要がある.脆性破壊の様式がへき開破壊である場合,結晶粒界はへき開クラック伝播に対して大きな抵抗となるため,結晶粒径は靭性を支配する重要な因子となる.ラスマルテンサイト組織は,ラス,ブロック,パケット,旧オーステナイト粒といった種々の大きさの微視組織で構成されている.これらの組織単位のうち,いずれの組織単位がマルテンサイト鋼のへき開破壊を支配しているかは,未だ不明である.現在,我々はラスマルテンサイト鋼の低温脆性破壊挙動を調べ,ブロックやパケットではなく,同じBain関係のバリアントの集合の大きさ(Bainサイズ)がマルテンサイトの低温靭性を支配することを明らかにしている.鋼のベイナイト組織はマルテンサイトと同様に,種々の大きさの微視組織で構成おり,ベイナイトは変態温度の低下に伴って,Bainサイズが減少すると報告されている.そこで,本年度は,変態温度を変化させることによって,異なるBainサイズを有するベイナイト組織を作製し,Bainサイズが低温脆性におよぼす影響を明らかにすることを目的として研究を進めた.1050°C,30minのオーステナイト化処理後,460°Cおよび500°Cでの等温保持により生成したベイナイト組織の平均Bainサイズはそれぞれ4.3μm,17.9μmであり,Bainサイズが異なるベイナイト組織となっていた.これらの組織に対して,微小シャルピー衝撃試験を行ったところ,460°C,500°C熱処理で生成したベイナイトの延性-脆性遷移温度はそれぞれ-88°C,-63°Cであった.この結果から,Bainサイズが減少すると,延性-脆性遷移温度は低下することが明らかとなった.鋼のマルテンサイト・ベイナイトは高強度を示すが,低温で靭性が大きく低下し,脆性的に破壊する.脆性破壊は重大な事故を引き起こす可能性があり,確実に防止する必要がある.脆性破壊の様式がへき開破壊である場合,結晶粒界はへき開き裂伝播に対して大きな抵抗となると考えられるため,結晶粒径は靭性を支配する重要な因子となる.ラスマルテンサイトおよびベイナイト組織は,ラス,ブロック,パケット,旧オーステナイト粒といった種々の大きさの微視組織で構成されており,いずれの組織単位が低温靭性を支配するかは,不明であった.我々はマルテンサイト鋼の低温脆性破壊挙動を調べ,従来報告されていたブロックやパケットではなく,同じBain関係のバリアントの集合(Bain unit)がマルテンサイトの低温靭性を支配する組織単位であることを明らかにした.また,変態温度を変化させることでBain unitの大きさ(Bain unit size)の異なるベイナイト組織を作製し,延性-脆性遷移温度を評価したところ,Bain unit sizeの微細化に伴い延性-脆性遷移温度は低下した.Bain unit sizeの微細化により低温靭性が向上した要因として,き裂進展開始抵抗とき裂伝播抵抗の増大が考えられる.そこで本年度は,き裂進展開始抵抗とき裂伝播抵抗におよぼすBain unit sizeの影響をJ抵抗曲線により調査した.J抵抗曲線を作成するために,Bain unit sizeの異なるベイナイト組織に対して種々の温度で片側切欠き引張試験を行い,試験後の破面に対してFRASTA法を適用することでき裂成長量を正確に測定した.得られたJ抵抗曲線の定量的な解析を行ったところ,

Bain unit sizeの小さいベイナイトはBain unit sizeの大きいベイナイトに比べ,き裂進展開始抵抗・き裂伝播抵抗ともに高い値を示した.Bain unit sizeの微細化に伴う低温靭性の向上は,き裂進展開始抵抗とき裂伝播抵抗両方の増大,特にき裂伝播抵抗の増大に起因していることが明らかになった.本年度は,き裂進展開始抵抗とき裂伝播抵抗におよぼすBain unit sizeの影響を,J抵抗曲線を用いて評価することを目的として実験を行った.J抵抗曲線を作成するためには,き裂成長量と対応するJ積分の値を正確に求める必要がある.本研究では,FRASTA法と試験片表面のCCD像を組み合わせることで,き裂成長量を測定し,片側切欠き引張試験結果からき裂成長量に対応するJ積分の値を求めた.さらに,得られたJ抵抗曲線を解析することで,異なるBain unit sizeを有するベイナイトにおけるき裂進展開始抵抗・き裂伝播抵抗の定量化に成功した.鋼のマルテンサイト・ベイナイトは高強度を示すが,低温で靭性が大きく低下し,脆性的に破壊することが知られている.我々はマルテンサイト鋼の低温脆性破壊挙動を調べ,従来報告されていたブロックやパケットではなく,同じBain格子変形によって生成するバリアントの集合(Bain unit)がマルテンサイトの低温靭性を支配する組織単位であることを明らかにしている.また,異なるBain unitサイズを有するベイナイト組織の延性-脆性遷移温度を調べ,Bain unitサイズの微細化に伴い延性-脆性遷移温度は低温側に移行,すなわち低温脆性が抑制されたことを報告している.本年度は,Bain unitの微細化により低温脆性が抑制された要因を,クラック進展開始抵抗およびクラック伝播抵抗の観点から検討した.引張試験時の荷重-変位曲線からJ積分値を測定するとともに,破面トポグラフィ解析によりクラック成長量を精密測定することで,J抵抗曲線を正確に作成・解析しし,Bain unitの微細化によってクラック進展開始抵抗とクラック伝播抵抗がともに向上することを明らかにした.さらに,有限要素法解析により算出したマイクロクラック近傍の引張応力から,破壊クラックがBain unit間の境界を越えて進展開始するための局所的な破壊靭性値を評価し,局所的な破壊靭性値の最大値はBain unitサイズによらず同程度の値であることを見出した.これらの結果から,Bain unitサイズが微細である場合,破壊初期に生じるマイクロクラック長さが短いためにマイクロクラック先端における応力集中の度合いが低くなる結果,Bain unitの微細化によってクラック進展開始抵抗が向上すると考察している.また実験的に得られた局所的な破壊靭性値は,理想脆性体を仮定したGriffith理論から予測される値よりも非常に大きいことから,Bain unitの微細化によるクラック進展開始時およびクラック伝播時の塑性緩和量の増加も,低温脆性の抑制に寄与していることを明らかにした.平成26年度は,低炭素鋼においてBainサイズがマルテンサイト・ベイナイト鋼の低温脆性におよぼす影響を明らかにすることを目的としてBainサイズのみを変化させたベイナイト組織を作製し,低温における破壊挙動を評価する実験を行った.
初級者に効果的なマルチメディア英語教材：脳科学的考察を加えて

ドライ電極測定法の妥当性と被験者の負担が低いことを示し、文字表示有無、リズム表示有無の英語学習では前頭部に出現するθ波がα、β波より有意に増加し、文字有の学習中が文字無よりθ波パワーが有意に高かく、学習のネットワークがより活性化していることを示した。同様にリズム表示有は表示無よりθ波パワーが高かく、リズムの短縮率も高かった。語彙記憶テストとスペルマッチングテストの成績には有意な相関があり、小学5年の後半で既に音素認識能力の高・低群に有意な差があり、低い群の音素認識教育の必要性を示唆した。「絵+音声+文字表示」「絵+音声+英文+リズム表示」を繰り返しながら表現を増す効果的教材モデルを提案した。I.前頭頂部の3点(F3,F4,Fz)での測定が可能なドライ電極を開発した。II.このキャップを使用し小学生2名に以下の実験を行った。実験A: KenとMaiの会話の「絵+日本語+英語表記無し」を聞く。「絵+日本語+英語表記無し」を口頭で言う。「絵+日本語+英語表記有」を聞く。「絵+日本語+英語表記有」を口頭で言う。実験B: RIM「絵+日本語+英語表記無し」を聞く。結果は以下の通り。1.ドライ電極のデータの信頼性については岡本・夏目(2012)の研究のよに,従来型とドライ電極で概ね同等な精度であったことが報告されている。本実験でもノイズもなく,測定ができることが分った。2.得られたデータの脳波のθ,α,β波の領域の相対比率(%)を比較した。Friedmanの検定により学習中に記録された3領域の脳波には有意差がみられ(p < .0001), 3つの領域の脳波が異なって出現していることを示唆した。3.文字表示無の教材を学習中に出現したθ波の方が文字表示有の教材より有意に比率が高かった(t = 3.195, **p < .01)。この結果は,先行研究の結果と同様に学習や集中時と前頭部のθ波の関連性を示した。4.θ波の比率についてbeat表示有とbeat表示無のRIM学習中の平均を計測したところ,60.74% (SD 18.73), 67.03% (SD 13.68)で,実験Aの結果と同様にリズム表示無の方がθ波の出現比率が高くなった。リズム表示無の場合は,視覚的なリズムの手掛かりがないので音により集中する必要があるが,リズム表示有の場合は視覚的手がかりがリズムの判定を手助けして,ワーキングメモリーを余分に使う必要がのではないと言えるかもしれない。本研究では,小学生の英語学習で文字やリズム表示有無での学習効果の違いを調べ、効果的なマルチメディア教材を提案した。結果の概要は下記の通りである。1.ドライ電極を開発し、学習中の脳内変化の測定に従来型と同様な信頼性を得た。2.語彙学習中の脳波α、β、θ波ではθ波が有意に高く、学習の進みとθ波に関連があることが示唆された。3.文字有の教材学習中のの学習者のθ波は文字無のθ波より有意に高かった(t = 3.195, p < .01)。4.リズム表示有無の教材の学習中では表示有の方がθ波が高かった。5.リズム学習前後のテストで参加者のリズムパターン短縮率は、リズム表示有の方がより高かった。6.英語語彙学習中の音素認識と文字表示に関して、「絵+音」と「絵+音+スペル」の語彙学習中の前頭部で出現するα、β、θ波では、θ波に有意な変化があった(p < .0001)。7.スペル有の教材の学習中に出現したθ波はスペル無の教材学習中のθ波より有意に高かった(t = 4.39, p < .01)。8.学習後の「音ースペル」と「音ー絵」マッチング・テストの結果、スペル学習と語彙学習に有意な相関があり(p < .05)、「音ースペル」テストの点が高い参加者は「音ー絵」テストの点も高く、小学校英語学習開始1年で既に音素認識の習得に差があり、小学校5年生の後半の時期では文字有の教材の方が効果的に学習を進めることができる可能性を示した。9.さらに、学習中に前頭部に出現したθ波は音素認識の高いグループの方が低いグループより有意に高かった(p < .01)。これらの結果からθ波は英語学習が進むにつれて高くなる可能性を示唆される。小学校初級英語学習時、「音+絵」に文字やリズム表示を付加した教材が効果的であるという本研究の結果を踏まえて、マルチメディア語彙学習教材を作成し5月末までにホームページで公開する。

語彙記憶テストとスペルマッチングテストの成績には有意な相関があり、小学5年の後半で既に音素認識能力の高・低群に有意な差があり、低い群の音素認識教育の必要性を示唆した。「絵+音声+文字表示」「絵+音声+英文+リズム表示」を繰り返しながら表現を増す効果的教材モデルを提案した。今回の研究ではまず、測定用のゲル式電極を使わず、小学生の被験者の不快感と疲労感を軽減できるドライ電極式脳波測定キャップの開発が急務であった。実験用ドライ電極式脳波測定キャップはインタークロス(株)に制作を依頼し、試作品の改良を続け、小学生の頭の大きさにアジャストする頭頂部の3点(C3,C4,Cz)での測定が可能なドライ電極を開発した。このキャップを装着した被験者(小学6年生、右利き男子2名)に以下のプロトコルの実験中の脳波を測定し、発話を録音し、ビデオで記録した。実験後、被験者に実験材料の難易度と脳波キャップ装着に関するアンケート調査を行った。実験A:(1)KenとMaiの会話の「絵+日本語+英語表記無し」を聞く。(2)「絵+日本語+英語表記無し」を口頭で言う。(3)「絵+日本語+英語表記有」を聞く。(4)「絵+日本語+英語表記有」を口頭で言う。実験B:(1)RIM「絵+日本語+英語表記無し」を聞く。これらの実験の結果を現在計算し分析してその特徴をまとめている。現在得られたデータの脳波をα、β、θ波の領域の平均値を比較したところ、2人の被験者のデータではθ波に学習中の特徴がみられるが、被験者の数が少なく、ドライ電極では脳波の感知度が従来型に比べて低いので、得られた結果の有効性を調べるためにさらに、従来型のゲル式電極皿によって得られたデータと比較し、ドライ式電極の有効性を検討する必要がある。また、ドライ電極の改良点として児童の頭にさらにアジャストするベルトの開発と、脳波測定点として前頭部(現在は頭頂部)の3点に移動できるキャップの改良を提案し、6月にできる試作品を使用して実験を行う予定である。平成24年度はドライ電極のF3,F4,Fz型の試作品を使って行った実験結果が、参加者の数は2名と少ないが、有意な結果が出た。脳波の実験では常に解析に時間がかかり個人差があるので、多くの参加者に実験をして解析するのは非常に難しい。今回は2名であるが有意な結果が出たので、まずその報告をまとめて学会でパイロットスタディとして発表し、他の研究者の有効な助言を得ることを試みた。さらに、科研最終年を控えて脳波の実験結果を踏まえた効果的な教材を作成する必要があるので、教材研究のため3月に韓国の英語教育の視察と教材収集を実施した。これらの資料を分析して最終年の前半に提案する教材のモデルを作成し、モデル教材を学習中の参加者の脳波測定を夏に計画している。このように平成25年度末には科研の目標の結果が得られると思われるので、本来の計画通りに進行していると言える。今回の研究ではまず、測定用のゲル式電極を使わずに、小学生の被験者の不快感と疲労感を軽減できるドライ電極式脳波測定キャップの開発が急務であった。このキャップの開発に関して科研開始時期が6月以降になり、業者の選定、面談などに時間がかかり、ようやく試作品が完成したのが予定より遅れて冬休みを過ぎたので、実験を2月と3月の2回実施した。また、3月に実験を行ったのでアメリカの小学校視察も平成24年度に繰り越すが、本年度末には計画に近い達成度が得られると考えている。平成25年度の研究計画は以下のとおりである。(1)文字表記、リズム標記のある基礎実験用マルチメディア資料を作成する。
電子と光子を用いたメゾスコピック構造計測技術の開発に関する研究

様々な種類の欠陥を含有する複雑なメゾスコピック界面構造計測技術を開発するためには、材料と欠陥形成プロセスの観点から系統的に研究を進める必要がある。そのため、平成19年度においては、絶縁体、半導体、導体(金属)の三種類の固体について調べた。絶縁体としては前年度のLiF、KCl、MgOに加えてNaClの絶縁性結晶を選んだ。半導体としては、Si、GaAsなどの半導体結晶を、また、導体としてはTi、Alなどの各種金属を用いた。欠陥形成プロセスは、1)超高真空中にてダイヤモンド圧子でスクラッチする、2)大気中にてダイヤモンド圧子でスクラッチする、3)真空中にて各種エネルギーを有する電子を衝撃させる、の三種類のプロセスを用いた。これらの試料の内部欠陥を、UHV-TSEE計測装置、UHV-TSPE計測装置、UHV-TSNE計測装置を用いて計測した。その結果、計測した絶縁体、半導体、金属のすべての超高真空中でのスクラッチ固体面のTSEEのグローカーブにおいて65-105°Cのほぼ同じ温度領域に主ピークが発生した。大気中においてはピーク強度が低下したもののやはり同じ温度領域に主ピークが発生した。このことは、絶縁体、半導体、金属のすべての固体内部にトライボロジープロセスによる類似の欠陥が発生していることを示す。次いで電子衝撃を加えた絶縁体、半導体、金属のTSEEを計測したところ、やはり同じ温度領域で主ピークの発生が観察された。これらのことより、トライボロジー損傷を受けた固体の表面や内部には電子衝撃による欠陥と類似の欠陥が発生していることは明らかである。本研究によりトライボロジー損傷を包含するメゾスコピック欠陥構造をTSEE法・TSPE法・TSNE法を用いて計測するための新手法開発の基礎が得られたと考える。先端マイクロ・ナノデバイズ材料開発や先進マイクロ・ナノトライポロジー材料開発においてはメゾスコピック欠陥除去技術の開発が緊急のテーマである。しかしながら、メゾスコピック欠陥構造計測技術が大きく遅れ、支障をきたしているのが現状である。本研究の目的は、電子的欠陥を中心としてメゾスコピック欠陥構造を、電子と光子を用いて計測する技術開発を行うことであり、その対象とする材料は絶縁体、半導体、伝導体のすべてにわたる。平成18年度はこれらの材料のうち、絶縁体に焦点を絞って計測技術の開発を行った。具体的な材料として、LiF、KCI、MgO等を取り上げた。電子的欠陥は既有の電子線照射装置を用いて、絶縁性結晶に10'5Paの真空中にて、加速電圧を05keV、電子電流を00.8μAの範囲で変化させて低高エネルギー電子を打込み、照射時間を変えることにより電子打込み量を変化させて作成した。また、トライボロジー欠陥はこれらの材料をダイヤモンドスタイラスによりスクラッチさせて形成させた。こうして作成した電子的欠陥を有する絶縁性単結晶固体中の欠陥を開発中の超高真空熱刺激電子放出(UHV-TSEE)計測装置、超高真空熱刺激光子(UHV-TSPE)計測装置、超高真空熱刺激中性粒子(UHV-TSNE)計測装置を複合化させた、到達真空度5x10^<-7>PaのUHV-TSEE・TSPE・TSNE複合計測装置を用いて計測した。放出電子は検出器にチャンネル型の電子増倍管を、放出光子は光電子増倍管を、中性粒子放出は四重極質量分析計を用いて検出し、いずれもコンピュータ処理により計測した。その結果、TSEE/TSPE/TSNE計測により、絶縁性固体中の定性・定量欠陥計測に関し、グロー曲線欠陥ピーク位置は材料種に大きく依存すること、電子線照射欠陥とスックラッチ欠陥では欠陥構造が異なること等が明らかとなった。
腹部内臓痛に対する胸腔鏡下大内臓神経(幹)切離術の臨床応用に関する研究

【目的】本研究では過去3か年にわたり、膵臓疾患に起因する腹部頑痛に対する外科的除痛法としての大内臓神経切離術の臨床応用を目的として、専ら臨床症例を蓄積しつつ本法の臨床的意義に関する総合的評価を行ってきた。【方法】1994年1999年の期間に27名の患者(膵癌stage IV23例、慢性膵炎4例;男:女=15:12;年齢:3676歳)が内臓神経切離術を受けた。術式は、胸腔鏡下大内臓神経切離(16例)、経裂孔性大内臓神経切離(11例)で、17例は左側神経のみ、10例では両側神経を切離した。除痛効果は上腹部痛の「消失」、「軽減」、「不変」の3段階で評価した。【結果】胸腔鏡下または経裂孔性大内臓神経切離術のいずれでも、神経切離直後に一過性に平均動脈圧が低下したが、術後に本法固有の合併症はみられなかった。除痛効果では、24例のうち(無症状および評価不能例を除外)20例(83%)で術前の上腹部痛は消失した。術後も右上腹部痛が残存した4名では、術前に比較して術後の鎮痛剤使用量が著明に減じた。術前から腰背部痛があった9例では術後も腰背部痛は残存した。術後、いずれの患者でも左上腹部痛の出現はなかったが、術直後に上腹部痛のなかった19例に膵癌患者のうち6例では、病勢の進行に伴って経過中に腰背部痛や右側下腹部痛が出現した。【考察と結論】本研究の結果は、大内臓神経切離が膵由来の上腹部痛に対して高い除痛効果を有し、術後の麻薬性鎮痛剤使用の回避・減量が可能となること、また本術式が安全で低侵襲裡に可能であることを示している。術式選択は、開腹患者には経裂孔性大内臓神経切離、非開腹患者には胸腔鏡下大内臓神経切離がよい適応と考えられる。今後更に、腹腔鏡下経裂孔性大内臓神経切離術の確立により、本法がより低侵襲裡に実施可能になると期待される。平成9年度の目標は、(1)ビ-グル犬を用いて「両側大内臓神経幹切離術の安全性を検証する」ことであった。この点については、胸腔鏡下片側大内臓神経切離術と同様に、神経切離直後に動脈圧の一過性の低下をみた。しかし、その程度も片側切除術と同等であり、また30分程度で血圧は神経切離前値に回復した。その他、術中・術後ともに両側大内臓神経切離術に固有と考えられる合併症や血液検査値の異常をみとめなかった。この結果、本法が低侵襲・安全な手術手技であることが確認できた。この結果に基づいて、胸腔鏡下両側大内臓神経幹切離術を3名の腹痛を有する慢性膵炎患者に実施したが、全例で満足すべき除痛効果が得られ、引続き外来にて経過観察中である。第2の目標であった(2)「胸腔鏡下大内臓神経幹切離術の膵癌患者に対する臨床応用と有用性の評価」に関しては、当年度の実施

患者数は僅か3名のみであった。このため、次年度も引続き症例数の蓄積を計る予定である。なお、進行性膵癌患者では胆道狭窄や十二指腸・空腸などの消化管通過障害のために開腹手術を余儀なくされる症例が多く、これらの患者に開腹術と胸腔鏡下手術を同時に実施することは患者・医療者側の双方にとって、かなりの物理的・精神的負担であった。このため、1997年からは開腹を要する患者に胸腔鏡下手術の替わりに開腹時に経食道裂孔性に両側大内臓神経幹切離を行う術式を導入した。この術式に関しては、いまだ3例の実績のみであるが、患者の受ける手術負担も小さく、また全例で胸腔鏡下神経切離術と同等の徐痛効果が得られることが実証された。従って、次年度からは胸腔鏡下大内臓神経切離術とともに、経食道裂孔性両側大内臓神経幹切離術の有用性についても臨床的評価を行っていく予定である。進行膵癌患者にあっては胆管狭窄や十二指腸・空腸などの通過傷害によって開腹手術を余儀無くされる場合も多いが、これらの患者に開腹手術と胸腔鏡下手術を同時に行うことは患者・医療者側の双方にとって負担が大きかった。そのため、1997年からは開腹時に経食道裂孔性に両側大内臓神経切離を行う術式(経食道裂孔性大内臓神経切離術)を導入、胸腔鏡下手術は開腹を必要としない患者に限定して実施してきた。平成10年度は、専ら臨床における症例数の蓄積に努めてきた。これまでのところ、膵癌患者19例、慢性膵炎患者4例が大内臓神経切離術の適応となった。このうち、胸腔鏡下手術は膵癌の9例、慢性膵炎の3例に実施、1例では胸膜癒着が高度のため手術の完遂が不能であった。経食道裂孔性神経切離手術は膵癌の9例、慢性膵炎の1例に対して実施した。神経切離22症例のうち、右大内臓神経切離のみは11例(膵癌10、膵炎1)、両側切離が11例(膵癌8、膵炎3)である。両側切離11例のうち慢性膵炎の3例で胸腔鏡下異時性切離が行われた。除痛効果に関しては、術前の上腹部痛は18例で消失、3例で軽快(いずれも片側切離例)、1例は不明(抑鬱状態で追跡不能例)であった。下腹部痛や腰背部痛があった患者ではこれらの痛みに対しては全く効果がなかったが、病勢の進行に伴い経過中に下腹部痛や腰背部痛の出現が見られる症例と合わせ、両者において術後の鎮痛剤使用量の減量が可能であった。現在、まだ十分な症例数の蓄積には至ってないが、これまでの成績は内臓神経切離術の優れた除痛効果が示すものと考えられる。次年度以降は、開腹時に経食道裂孔性に両側大内臓神経切離を行う術式と開腹を必要としない患者に対する胸腔鏡下手術の臨床的意義に関して継続して評価していく計画である。最終年度にあたる平成11年度は、専ら臨床症例数の蓄積に務め、さらに、これまでに実施してきた大内臓神経切離術の臨床症例についての総合的評価を行った。1994年1999年の期間に、あわせて26名の患者(膵癌stageIV22例、慢性膵炎4例;男:女=14:12;年齢:3676歳)が大内臓神経切離術の適応となった。術式は経胸的胸腔鏡下大内臓神経切離(15例)、開腹的経裂孔性大内臓神経切離(11例)で、16例で左側大内臓神経切離のみ、10例には両側大内臓神経切離を行った。術後の除痛効果は上腹部痛の「消失」、「軽減」、「不変」の3段階で評価・観察した)。その結果、経胸的胸腔鏡下または開腹的経裂孔性大内臓神経切離のいずれの術式でも神経切離直後に一過性の平均動脈圧低下がみられたが、手術は全例、重篤な合併症もなく終了した。除痛効果は、23例のうち(術前に腹痛のない2例と不安神経症のため評価不能の1例を除外)20例で術前の腹痛は消失した。他の3名では、術後も右上腹部痛が、また術前から腰背部痛があった9例では、術後も腰背部痛が残存した。神経切離後、いずれの患者でも左上腹部痛の再発はなかったが、術直後に上腹部痛のない19例の膵癌患者のうち6例では、病勢の進行のため経過中に腰背部痛や右側下腹部痛が出現した。慢性膵炎患者では術後は腹痛の再発はなかった。
日本における医学生のレジリエンス育成教育プログラムの実践と継続的評価

本研究の学術的な問いは「日本の医学生にとって標準的で効果的なレジリエンス育成教育プログラムの開発と発展のプロセスにおいて必須の要件とは何か?」であり、この問いに答えるために、【1】日本人の文化的自己観に根差したレジリエンス育成モデル作成、【2】提示したレジリエンス育成モデルに基づいたプログラムの作成、【3】実施したプログラムの学修効果の評価、の三段階に分けて研究を実施する。
アレイ観測及び散乱理論による地球深部反射面の微細構造

核ーマントル境界及び内核ー外核境界の2つの重要な地球深部境界面の不均質性の特徴について,アレイ観測及び散乱理論を用いて定量的に解明を行った。以下3つの主要な点についてまとめる。1)北海道ー弘前ー東北大学微小地震観測網によるPKPーCdiff波の観測では,低周波と高周波の別々の成分がみられる。このうち高周波成分は卓越周波数が2ー3Hzで,振動がPKPーAB相までも続き,さらにスロ-ネスがPKPーABのそれに近いという特徴が明らかになった。これらの特徴から,このような波の散乱性は,従来考えられていたようなマントル最下部層ではなく,むしろもっと浅い部分,例えば上部マントル最下部付近がその下限となる。2)GDSNのデ-タはCDーROMの形で現在収録されており,多量のデ-タを系統的に処理することが可能になってきた。あるコアフェ-ズに注目して,その信号を高めるために,反射法的に地震波記録を重ね合わせた。体と考えられている内核の直接的な証拠であるそこをS波で通過するPKJKPという未確認の波を,2000個の地震について重ね合わせてみたが,信号がそれでも弱すぎるのか,決定的な結論は得られなかったが,今後,種々の波に応用できる。3)核ーマントル境界面の凸凹の特徴については,定量的な議論は今だに十分でない。従来の散乱波を用いた研究に対して,この面をかするようにして伝幡する波の散乱は,その信号の強さから,全く新しい情報が得られる可能性がある。境界積分法による正確なモデリングによって,このような波の散乱状態,特に散乱波の卓越周期と凸凹の特徴的な波長との関係がわかった。以上,日本列島アレ-と組み合わせれば,さらに詳しい定量的な議論が可能である。
マウス聴神経変性モデルの確立

本申請者は、細胞移植によって神経難病や脊髄損傷を治療する方策を探求してきた。この研究の原点には、独自に確立したラット聴神経変性モデルとそれによる細胞移植による聴神経機能再生の成果がある(PNAS, 112, E3431-3440)。この論文において、神経難病や脊髄損傷などにおいては神経細胞死が起こるが、それと共に中枢神経の「瘢痕組織」であるGlial scar(=Astrocyte scar)が不可避的に発生することを述べ、glial scarを生じている神経組織内に対して、従来の神経移植方法(=神経組織内に細胞を注入する)を行うよりも、Glial scarの表面に細胞を置く(=“表面移植"surface transplantation)の方が神経機能再生のためには有効であることを実験的に証明した。これに引き続き本平成28年度奨励研究では、聴神経変性モデルをマウスにおいても確立しようとした。その実験過程の中からglial scarと末梢神経内のSchwann細胞から構成される解剖学的構造を発見し、Theglial outgrowth-Schwann cell complex(GO-SC complex)と命名した。そして、GO-SC complexが筋萎縮性側索硬化症(ALS)やポリオ後症候群などに対する細胞移植治療において有用である可能性を提唱、下記の論文において詳述した(掲載決定済)。本誌は、神経科学研究者が広く講読するものである。したがって、本奨励研究を受けて発表することができた以下の論文の学術的impactは大きく、これが契機となって、神経難病や脊髄損傷に対する治療方法確立のための研究がさらに発展していくことが期待される。
含有伝達物質の同定された網膜アマクリン細胞の光応答と形態

ニコン蛍光顕微鏡を固定ステージに装着し、DAPIまたは5,7-DHTを予め鯉の眼球内に投与してコリンまたはセロトニン細胞をラベルし、剥離網膜標本を観察したが、この試みは失敗であった。魚類網膜ではDAPIは殆どの細胞に取り込まれ、コリン特殊性が無く、また5,7-DHTの自家蛍光は検出できなかった。当初購入を予定したツァイス蛍光顕微鏡のフィルター系とニコンのものとに、大きな相異があるためと考えられる。従って戦略を変更し、ホルムアルデヒド液で短時固定した網膜標本を用い、蛍光顕微鏡下にドーパミンでラベルした細胞を直視しながら、ルシファ黄(LY)封入のガラス微小電極を胞体内に刺入し、LYを電気泳動的またはピコスプリッツァーによって注入した。この手技により、鯉網膜のドーパミンおよびセロトニン細胞の個々について樹状突起の形態を明確にできた。ドーパミンおよびセロトニン細胞の樹状突起野と重畳度は、それぞれ平均0.1【mm^2】と3.0および0.2【mm^2】と6.0であった(論文2,4)。それらアマクリン細胞の光応答は樹状突起の内網状層での分布様式から、オンおよびオフ両応答に関与していると考えられる。他方、生きている網膜標本において、4種の光応答を区別し、それぞれの起源アマクリン細胞をLYでマークし、胞体形、樹状突起の拡がりと内網状層での分布様式に基づいて8亜種を分類した(3)。従って、この手技により、鯉網膜アマクリン細胞の光応答・形態の相関が確立した。こんごLYでマークしたアマクリン細胞の含有物質を免疫組織学的に検出する必要がある。別の実験では、6-OHDAによる網膜細胞の部分的破壊後、稚魚(金魚と鯉)網膜において、成長と網膜再生に伴って、ドーパミン細胞が異常に群生してくることを見出した(5)。こんご再生に伴うアマクリン細胞の可塑性に関連して、免疫組織化学的に、ペプチド含有のアマクリン細胞の形態を調べゆく必要がある。
内部磁気圏におけるピッチ角散乱の直接的実証と高エネルギー粒子消失過程の定量的評価

内部磁気圏におけるプラズマ波動によるエネルギー粒子のピッチ角散乱について、衛星観測データ解析および数値シミュレーションによって定量的に評価した。2016年12月に我が国より打ち上げられたあらせ衛星には、世界で初めて波動粒子相互作用解析装置(WPIA)が搭載された。我々はこのWPIAの解析手法を用いて、エネルギー粒子のプラズマ波動によるピッチ角散乱の評価方法について提案した。またその手法の有用性を検討するためTHEMIS衛星の観測したEMIC波動とプロトンの波動粒子相互作用に対してその手法を適用し、粒子計測器のピッチ角分布だけでは検知することのできなかったEMIC波動によるプロトンのピッチ角散乱を検知することができた。この結果については国内の学会において成果発表をした。また、あらせ衛星搭載のWPIAが観測対象としているホイッスラーモードコーラス放射によるエネルギー電子のピッチ角散乱について数値シミュレーションを行った。その結果、ピッチ角の小さい粒子が従来考えられていた方向とは反対の方向に効率的にピッチ角散乱されることが明らかとなった。この特異なピッチ角散乱は、内部磁気圏のエネルギー電子の消失過程を抑制する可能性があり、また宇宙空間のエネルギー電子の分布関数を温度異方性が高める方向へ散乱させると考えらる。実際の宇宙空間でどの程度効率的にピッチ角散乱されるかを評価することが今後に期待される。この初期結果について国内外の学会において発表を行い、現在投稿論文の準備中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
土壌微生物群集の機能的安定性と種多様性の関係

一過性の攪乱処理としてクロロホルム燻蒸処理、中期的な攪乱処理として農薬添加処理、長期的な攪乱処理として銅添加処理をそれぞれ実施した微生物の種多様性が異なる黒ぼく土の分析を、昨年度に引き続いて実施した。具体的には、培養開始後180日間経過した土壌試料について、これまでの土壌試料と同様に、各種酵素活性試験(β-Dグルコシダーゼ活性、ホスファターゼ活性、プロテアーゼ活性)、16S rDNAおよび18S rDNAを標的とした細菌と糸状菌の群集構造解析、Biolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験、銅の形態分析や細菌数、糸状菌数の計数を行った。180日間の培養によって、種多様性の高い土壌試料(10^1, 10^4)のホスファターゼ活性が攪乱処理区においてもコントロールと同程度まで回復するなど、土壌微生物群集の種多様性と酵素活性に関わる微生物群集機能の間に相関が認められた。また、Biolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験においても、攪乱処理の有無に関わらず、種多様性が高い土壌試料ほど炭素基質資化性に関わる機能の回復が早いことが示唆された。以上の結果から、炭素基質の資化性等、土壌微生物群集が担う一部の機能については、種多様性が影響を及ぼすことが示された。その一方で、これまでの試験では種多様性と攪乱に対するレジリエンスの間に一定の傾向がみられなかった項目もあった。これらの項目については、今後実施する機能性遺伝子の種類や発現量との関係を調査し、種多様性との関係性について検討を行う予定である。また、上記の黒ぼく土の分析に加えて、灰色低地土の分析試料の調製と培養を実施した。現在120日目までの培養が終了しており、培養が終了した土壌試料から順次黒ぼく土と同様の分析試験を実施している。今年度実施予定する予定であった酵素遺伝子DNA、RNAの条件検討が難航しており、予備試験が終了できていない。酵素遺伝子の定量は、酵素生産微生物数と酵素発現量の関係性を明らかにする上で重要な調査項目であるため、早急にPCR条件を確立し、試料の分析を実施する予定である。1.各条件で培養を行った灰色低地土について、黒ぼく土と同様に、各種酵素活性試験(β-Dグルコシダーゼ活性、ホスファターゼ活性、プロテアーゼ活性)、16S rDNAおよび18S rDNAを標的とした細菌と糸状菌の群集構造解析、Biolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験、銅の形態分析や細菌数、糸状菌数の計数を実施する。2.酵素遺伝子DNA、RNAのPCR条件を確立し、各酵素遺伝子の定量を実施する。3.以上1、2の結果から、酵素活性および酵素生産微生物群集のレジリアンスの特徴を明らかにし、攪乱後の酵素活性の多寡が、酵素生産微生物数の変動によるのか、それとも酵素発現量に依存するのかを精査する。黒ぼく土の滅菌土壌に3つの異なる希釈段階の土壌懸濁液(10^1希釈、10^4希釈、10^7希釈液)をそれぞれ接種後、細菌数と糸状菌数が同程度になるまで培養し、種多様性の異なる土壌を調製した(PCR-DGGE法によって、細菌群集と糸状菌群集の種多様性が土壌試料毎に異なることを確認した)。その後、一過性の攪乱処理としてクロロホルム燻蒸処理、中期的な攪乱処理として農薬添加処理、長期的な攪乱処理として銅添加処理をそれぞれ実施した土壌試料について、最長180日間の培養を行った。培養した土壌試料を用いて、各種酵素活性試験(β-Dグルコシダーゼ活性、ホスファターゼ活性、プロテアーゼ活性)、16S rDNAおよび18S rDNAを標的とした細菌と糸状菌の群集構造解析、Biolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験、銅の形態分析や細菌数、糸状菌数の計数を行った。β-Dグルコシダーゼ活性は、種多様性や攪乱処理の違いに関わらず、培養期間中コントロールとほぼ同程度の水準で推移した。これに対して、プロテアーゼ活性は、攪乱処理によって種多様性の低い土壌試料(10^4、10^7)で処理前の値と比較して有意に低下した。特にCu添加処理区における活性の回復は遅く、培養開始から120日経過しても酵素活性は処理前の半分程度の水準に留まった。ホスファターゼ活性では、種多様性に沿った傾向はみられなかった。また、細菌と糸状菌の群集構造解析及びBiolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験では、攪乱処理の有無に関わらず、種多様性が低い試料ほど、微生物群集の構造や機能的多様性の変動が大きいことが示唆された。その一方で、一過性の影響しかない燻蒸処理区において、種多様性の最も低い土壌試料が高いレジリエンスを示すなど、種多様性と攪乱に対するレジリエンスが一致しないケースも見られた。当初の予定通り、黒ぼく土を用いた土壌試料の調製と攪乱処理を実施し、6ヶ月間の培養期間中に、酵素活性試験、PCR-DGGEによる細菌・糸状菌の群集構造解析、微生物群集の機能的多様性の評価、希釈平板法による微生物数の測定や銅の形態分析を実施することができた。

具体的には、培養開始後180日間経過した土壌試料について、これまでの土壌試料と同様に、各種酵素活性試験(β-Dグルコシダーゼ活性、ホスファターゼ活性、プロテアーゼ活性)、16S rDNAおよび18S rDNAを標的とした細菌と糸状菌の群集構造解析、Biolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験、銅の形態分析や細菌数、糸状菌数の計数を行った。180日間の培養によって、種多様性の高い土壌試料(10^1, 10^4)のホスファターゼ活性が攪乱処理区においてもコントロールと同程度まで回復するなど、土壌微生物群集の種多様性と酵素活性に関わる微生物群集機能の間に相関が認められた。また、Biolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験においても、攪乱処理の有無に関わらず、種多様性が高い土壌試料ほど炭素基質資化性に関わる機能の回復が早いことが示唆された。以上の結果から、炭素基質の資化性等、土壌微生物群集が担う一部の機能については、種多様性が影響を及ぼすことが示された。その一方で、これまでの試験では種多様性と攪乱に対するレジリエンスの間に一定の傾向がみられなかった項目もあった。これらの項目については、今後実施する機能性遺伝子の種類や発現量との関係を調査し、種多様性との関係性について検討を行う予定である。また、上記の黒ぼく土の分析に加えて、灰色低地土の分析試料の調製と培養を実施した。現在120日目までの培養が終了しており、培養が終了した土壌試料から順次黒ぼく土と同様の分析試験を実施している。今年度実施予定する予定であった酵素遺伝子DNA、RNAの条件検討が難航しており、予備試験が終了できていない。酵素遺伝子の定量は、酵素生産微生物数と酵素発現量の関係性を明らかにする上で重要な調査項目であるため、早急にPCR条件を確立し、試料の分析を実施する予定である。黒ぼく土については、各種酵素遺伝子を標的としたPCR-DGGEと定量PCRの条件を検討し、条件が確立され次第試験を実施する。これにより、酵素活性を担っている土壌微生物の種類と遺伝子の発現量を検討し、攪乱後の酵素活性の多寡が酵素生産微生物数の変動によるものか、酵素発現量に依存するのかを明らかにする。また、灰色低地土を用いて黒ぼく土と同様の試験を実施し、結果を比較することで、炭素・窒素・リン循環に関わる酵素活性及び酵素酸性微生物群集の攪乱に対するレジリアンスと種多様性の関係が、土壌型によってどのように異なるのか検討する。1.各条件で培養を行った灰色低地土について、黒ぼく土と同様に、各種酵素活性試験(β-Dグルコシダーゼ活性、ホスファターゼ活性、プロテアーゼ活性)、16S rDNAおよび18S rDNAを標的とした細菌と糸状菌の群集構造解析、Biolog plateを用いた微生物群集の機能的多様性評価試験、銅の形態分析や細菌数、糸状菌数の計数を実施する。2.酵素遺伝子DNA、RNAのPCR条件を確立し、各酵素遺伝子の定量を実施する。3.以上1、2の結果から、酵素活性および酵素生産微生物群集のレジリアンスの特徴を明らかにし、攪乱後の酵素活性の多寡が、酵素生産微生物数の変動によるのか、それとも酵素発現量に依存するのかを精査する。申請当初は平成29年度の土壌肥料学会において成果報告を予定していたが、大学業務の為参加を見送った。代わりに12月に所属大学において開催された研究交流会において成果報告を行ったため、学会参加費の支出が抑えられた。
膵癌に対するオーダーメイド治療法の開発にむけてSmad4を用いた遺伝子治療

・膵癌は最も予後不良の悪性新生物の1つであり、浸潤・転移能が極めて高く、これを制御することが膵癌制圧につながると考えられる。いわゆるTumor dormancy療法の考え方に基づき申請者らはHGFアンタゴニストであり、血管新生抑制因子でもあるNK4を調製し、膵癌遺伝子治療の基礎研究を行ってきた。これまでの実験からHGFの受容体であるc-METを発現している膵癌細胞株を用いたNK4遺伝子治療では局所での膵癌の発育・進展を抑制するのみならず、腹膜播種をも強力に抑制することをつきとめた。しかしながらHGFの受容体であるc-METをすべての膵癌が発現しているわけではなく、癌の特性に応じた治療法つまりオーダーメイドの治療法が必要である。・DPC4遺伝子は第18番染色体長腕q21に存在し、Smad4蛋白をコードしている。Smad4は細胞増殖抑制因子であるTGFβのシグナル伝達系の中心的役割を果たしており、その欠失は膵癌の約50%に認められるとされている。我々のこれまでの免疫組織学的検討でも約50%の膵癌で欠失を認めている。・これまでの研究でDPC4遺伝子を培養細胞に導入することで、(1)細胞の増殖能が抑刺され、(2)urokinase-type plasminogen activator(uPA)の発現を抑制することにより、浸潤能が抑えられることが解ってきている。また最近の研究で(3)Smad4には血管新生抑制作用があることが認められ、以上の知見からSmad4はNK4と並んで膵癌遺伝子治療の有力な候補となり得る。・Smad4による膵癌にオーダーメイド治療の可能性を検討すべく(1)ヒト膵癌に対するSmad4遺伝子導入:stable transfectantを作成し、in vitroでの細胞の増殖能・浸潤能について検討(2)ヒト膵癌に対するSmad4遺伝子治療:Smad4を組み込んだアデノウイルスを作成し、in vivoでの腫瘍への感染効率、腫瘍抑制効果について検討し現在引き続き検討中である。・膵癌は最も予後不良の悪性新生物の1つであり、5年生存率は5%に満たない。膵癌の悪性たる所以は、その高度な増殖能に加え、浸潤・転移能が極めて高いことにあり、これを直接コントロールすることこそが膵癌制圧につながると考えられる。いわゆるTumor dormancy療法の考え方である。この考え方に基づき申請者らはHGFアンタゴニストであり、血管新生抑制因子でもあるNK4を調製し、膵癌遺伝子治療の基礎研究を行ってきた。・これまでの研究でDPC