hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ触媒表面機能を有する金属材料マイクロデバイスのスケール横断創成技術の開発

卓上型サーボプレスに小型真空チャンバーを取り付けた雰囲気制御精密プレス成形装置を開発した.プレス成形中に通電加熱による熱援用プレス成形時,素材表面の酸化膜形成の抑制,および熱間転写やCVDプロセスなどによる機能膜形成を可能にした.スケール横断の複合成形プロセスとして,精密プレス成形時,圧力を利用した機能膜の転写および素材変形に伴う表面酸化膜のき裂生成を利用した選択的CVD成膜プロセスを開発した.特に酸化膜のき裂への選択的CVD成膜がパターン化された機能膜の生成が可能であり,パターン化された機能が要求されたデバイスへの表面機能膜生成プロセスとして有効である.卓上型サーボプレスに小型真空チャンバーを取り付けた雰囲気制御精密プレス成形装置を開発した.プレス成形中に通電加熱による熱援用プレス成形時,素材表面の酸化膜形成の抑制,および熱間転写やCVDプロセスなどによる機能膜形成を可能にした.スケール横断の複合成形プロセスとして,精密プレス成形時,圧力を利用した機能膜の転写および素材変形に伴う表面酸化膜のき裂生成を利用した選択的CVD成膜プロセスを開発した.特に酸化膜のき裂への選択的CVD成膜がパターン化された機能膜の生成が可能であり,パターン化された機能が要求されたデバイスへの表面機能膜生成プロセスとして有効である.本年度の研究実績概要を以下に示す。1.二平面間における遷移金属薄膜のナノ構造自己形成・転写挙動の基礎特性の解明:(a)酸化膜基材へのAu蒸着膜の形成とナノアイランド形成条件の基礎的検討ーV-Wモード成長を発現させるため、安定した酸化物膜上に活性の高いAuを蒸着し、ナノアイランド形成に至る基材表面特性、蒸着膜厚および熱処理温度・時間等が構造に及ぼす影響を検証した。基板材料には、純チタンおよびステンレス鋼箔材の利用を検討した。(b)ナノアイランド成長過程における並行平板間距離の影響ー上記で明らかにしたナノアイランド形成条件下でAu蒸着した基板と対を成す並行平板を用意し、その平板間距離によるナノアイランド形成過程への影響およびナノ構造の転写挙動の実現可能性を検討した。特に各種加熱温度条件、膜厚による影響度の違いを検証した。2.高真空環境下でのマイクロプレス成形システムの構築とプロセス条件の検討:(a)高真空環境下でのマイクロプレス成形システム設計と製造ー真空プロセスとの融合化をワンプロセスで実現するため、本研究ではマイクロプレス成形システムを真空チャンバー内に構成し、高真空環境下での被加工材の塑性加工を実現するため、既存の真空蒸着装置のチャンバーを改良し、プレス駆動力のモーター、プレスの変位計、荷重ロードセルを含めた測定系、被加工材の送り装置を装備した実験システムを構築した。高真空環境下およびナノアイランド形成のための高温下における、各種駆動系、測定系の動作確認を行った。(b)融合化プロセスの基礎実験によるプロセスパラメータの解明ー(a)にて設計・制作したマイクロプレス成形システムを用いて、本研究における融合化プロセスにおける基礎的検討として、マイクロハット曲げ試験を行った。1.高真空環境下でのマイクロプレス成形システムとCVDプロセスによる触媒形成システムの構築(a)高真空環境下でのマイクロプレス成形システム設計と製造:真空プロセスとの融合化をワンプロセスで実現するため、本研究ではマイクロプレス成形システムを真空チャンバー内に構成し、高真空環境下での被加工材の塑性加工を実現するため、既存の真空蒸着装置のチャンバーを改良し、プレス駆動力のモーター、プレスの変位計、荷重ロードセルを含めた測定系、被加工材の送り装置を装備した実験システムを構築した。(b)同環境下における選択的CVDプロセスの構築:また、同じ真空環境下において、選択的CVDプロセスによる触媒形成を可能にするために、前駆体ガスの導入を行った。また、プレス成形時素材を局部加熱するための通電加熱システムを構築した。素材を通電加熱し、プレス成形を行うと同時にと素材表面での選択的CVDによる触媒成膜を可能にした。2.マイクロプレス成形システムの構築と表面触媒形成プロセスとの融合(a)にて設計・制作したマイクロプレス成形システムを用いて、本研究における融合化プロセスにおける基礎的検討として、マイクロハット曲げ試験、およびCVDプロセスの融合による選択的触媒ナノ粒子の形成を行った。その結果、素材の塑性変形に起因する表面酸化膜局部破断を利用した選択的触媒ナノ粒子の形成に成功した。今後、成膜した触媒ナノ粒子の物理的特性及び化学的特性を評価し、マイクロセンサーとしての可能性を探る予定である。塑性加工今年度は計画通りの項目1と2を実施し、金属箔材へのナノ粒子転写に関するプロセスパラメータを把握できた。また,スケール横断加工を実現するための高真空環境下でのマイクロプレス成形システムを構築し、その動作確認、およびプレス金型を用いたプレス成形と表面転写を実施し、システムの有用性を確認できた。今後の研究に関しては、当初の予定通りに推進していく予定である。ナノ触媒機能を有するマイクロチューブ型バイオセンサの試作と特性評価について、具体的には以下の項目を重点的に進める予定である。(a)高真空環境下マイクロ深絞り成形の実現:ハット曲げ試験の展開としてより複雑な応力ひずみ状態である深絞り加工へ発展し、マイクロ円筒深絞りカップの作製を試みる。(b)マイクロ深絞り加工へのナノアイランド形成プロセスの融合化:重点課題2で検証したナノアイランド形成条件を参考に深絞り加工へ適用する。側面形状が局面する事による転写プロセスの影響等を検証する。

(c)ナノ触媒機能の転写条件の検討:同じくハット曲げ試験により明らかにしたプロセス条件を参考にナノ構造の転写条件の検証と、プロセスの実現可能性を検討する。(d)マイクロチューブ型バイオセンサの特性評価:(c)で作成したマルチスケールな機能を有するバイオセンサの特性評価を行う。表面ナノ触媒を有する場合と表面未処理の場合とを比較し、バイオ反応促進効果について検証する。特にナノ粒子の粒径や結晶性などの評価を行い、それらの触媒特性を高分子の酸化還元反応を用いて評価する。ナノ粒子の粒径、結晶構造などが触媒特性との関係を明確にし、その結果をフィードバックすることで、プロセス条件の最適化を図る。今年度、既存の真空蒸着装置のチャンバーの改良による高真空環境下でのプレス成形システムの構築が予定より低いコストで実現した。次年度は開発したシステムを用いて各種成形加工を行う予定である。各種金型の製作に予算が必要と予想されるため、予算を次年度に繰り越しをした。具体的な使用計画を以下に示す。1.改良したマイクロハット曲げ用金型を試作し、ハット曲げ加工を実施する。2.マイクロ深絞り用金型を試作する。
LECラット肝癌発生の分子機構の解明

ヒトの肝癌にはp53癌抑制遺伝子の変異は高率に見出されるのに対し、LECラット肝癌では現在までp53遺伝子の変異はほとんど見出されていない。この現象の説明としては以下の二つの可能性が考えられる。(1)ラットではp53遺伝子の機能はヒトほど重要ではない。あるいは、(2)ラットではp53遺伝子に変異がなくてもp53蛋白の機能が異常になる。この問題を解決する一つの手法として、我々はラットp53蛋白の機能的変異を鋭敏に検出する酵母アッセイ法を用いた。この酵母アッセイの結果、ラットp53のヌクレオチド293から298にあるAが6個連続した(6As)箇所にAが一つ過剰に挿入され、Aが7個(7As)になっているクローンが多数見出された。この現象はゲノムDNAでは見出されず、RNAレベルでのみ見出された。我々は、p53のcDNAからmRNAを合成して同様の実験を行い、この現象がRT-PCRによる技術的なアーテイファクトでないことを確認した。この現象は、LECラットの加齢とともにその頻度が上昇する傾向にあるが、特に急性肝炎期にはp53 mRNAの15.20%にAの挿入が起こりフレームシフト変異が生じていることが証明された(transcriptional slippage or mutagenesis)。LECおよびLEAラット肝由来不死化細胞の培養液にエタノールを加えて細胞傷害を起こさせるとこの転写スリップの頻度が有意に上昇することから、急性肝炎期における肝細胞傷害によりp53蛋白の機能が低下し、過剰銅による酸化的DNA損傷の修復ができなくなり、がん遺伝子に第一のヒットが生じるものと推測される。我々は、酵母によるラットp53癌抑制遺伝子の機能的変異検出法(酵母アッセイ法)を開発してLECラット肝炎のmRNAを解析した。その結果、p53のmRNAに高頻度の変異が存在することを見出した。この変異はp53のcoding領域内でアデニンが6個連続する箇所に余分なアデニンが1個挿入される変異で、ゲノムDNAには存在せずそのcDNAにのみ見られた。我々はこの現象がRT-PCRの際に挿入されたものではないこと、およびLECラット肝でin vivoに生じているtranscriptional slippagc(転写スリップ)と呼ばれる現象であることを証明した。この転写スリップがどのような因子によって増強されるかを調べた。その結果、アデニンの1塩基挿入頻度は8-OH-デオキシグアノシ(8-OH-dG)量や肝における銅の蓄積量とは相関せず、肝障害の指標であるGOTと有意の相関を示した。そこでSV40で不死化したLECおよびLEAラット肝細胞株の培養液中にエタノールを加え人為的に細胞障害を引き起こしたところ、両方の細胞株でアデニンの1塩基挿入頻度が有意に増加した。この結果から、転写スリップによるp53のframeshift変異は肝細胞のcelldamageによって増加することが明らかになった。転写レベルでのp53のframeshift変異は約15%程度であることからこの現象がどの程度p53の機能を低下させているか不明である。しかし、急性肝炎時にアポトーシスを誘導するdcath signalが過剰となった場合、15%程度のp53活性の低下でも細胞死を免れる細胞が出現し、このような細胞が肝癌への道をたどることが考えられるヒトの肝癌にはp53癌抑制遺伝子の変異は高率に見出されるのに対し、LECラット肝癌では現在までp53遺伝子の変異はほとんど見出されていない。

この酵母アッセイの結果、ラットp53のヌクレオチド293から298にあるAが6個連続した(6As)箇所にAが一つ過剰に挿入され、Aが7個(7As)になっているクローンが多数見出された。この現象はゲノムDNAでは見出されず、RNAレベルでのみ見出された。我々は、p53のcDNAからmRNAを合成して同様の実験を行い、この現象がRT-PCRによる技術的なアーティファクトでないことを確認した。この現象は、LECラットの加齢とともにその頻度が上昇する傾向にあるが、特に急性肝炎期にはp53mRNAの15-20%にAの挿入が起こりフレームシフト変異が生じていることが証明された(transcriptional slippage or mutagenesis)。LECおよびLEAラット肝由来不死化細胞の培養液にエタノールを加えて細胞障害を起こさせるとこの転写スリップの頻度が有意に上昇することから、急性肝炎期における肝細胞傷害によりp53蛋白の機能が低下し、過剰銅による酸化的DNA損傷の修復ができなくなり、がん遺伝子に第一のヒットが生じるものと推測される。
ヒト癌浸潤におけるアダプター分子クラックの解析

本研究ではアダプター分子Crkの癌化における役割を解析し、癌腫、肉腫、脳腫瘍など様々なヒト癌細胞株を用いてsiRNA法にてCrk knockdown細胞株を樹立した。何れの種類のCrk knockdown細胞においても、接着能、浸潤能、足場非依存性増殖能、in vivo造腫瘍能など、癌細胞の悪性化を示す指標に、著明な減少がみられ、Crkはヒト卵巣癌、軟部肉腫、脳腫瘍において、悪性化に必須の分子であることが明かとなった(Oncogene,25, 2006:M01. Cancer Res.,7, 2006)。また、Crkの癌化におけるシグナル伝達メカニズムを詳細に解析するために、NMRを用いた構造解析を行ったところ、Crk-Iはflexibleな分子で恒常的にシグナル標的分子と結合しているが、Crk-IIは、Grb2などのアダプタ一分子とは異なり、3つのSH領域がコンパクトな構造をとっており、この構造が2つのSH3領域の間にある15アミノ酸によって制御されることが判明し、この領域をISC (inter SH3 core)と命名した。ISCの変異体は、標的分子への親和性が回復し、また、細胞増殖能もCrk-Iと同様のレベルまで増加した。したがって、Crk-IIのcompactなstructureがシグナルの制御に関与することが判明した(Nature Struct. Mol. Biol.,2007, (In press)。今後は本研究で明らかにされた構造に基づきCrkのシグナル伝達を抑制する薬剤開発を目指す。【目的】CRKはSH2/SH3領域からなるアダプター分子であり、チロシンキナーゼから低分子量G蛋白を結ぶシグナルを伝達することが明らかとなっている。また、CRKは近年ヒトの悪性腫瘍においてその発現が増加していることが報告されており、癌の浸潤、転移に関与すると推測される。本研究ではCRKのシグナル伝達系の中で、特に細胞骨格の動きや細胞運動の制御に着目し、ヒト癌細胞の接着、浸潤におけるCRKの役割を明らかにすることを目的とした。
次世代低放射化医療用中性子標的の開発

中性子標的への陽子ビーム照射に伴う照射損傷(ブリスタリング)の観察法開発と、照射損傷に強い中性子標的の開発からなる。照射損傷観察方法の開発を行いレーザー反射を用いた長距離からの照射損傷観察装置を完成した。BNCT施設の中性子源に設置し画像取得を開始した。標的への陽子ビーム照射も本研究の目的とする範囲の照射量が可能となった。悪性黒色腫の治療に耐える強度の中性子が生成され観察を進めた。規定中性子線量を得て長期に亘る照射でも照射損傷は見られず、標的の健全性が得られている。照射停止後の標的からの水素放出が観察され、開発した標的特有の現象と考えている。蒸着による水素放出型Be標的は実機試作を行った。研究の目的は加速器BNCTの標的開発に関するもので、大きい熱負荷と水素脆化という極限環境で使用される標的を残留放射能ゼロの物質で構成する究極の低放射化加速器BNCTに資することである。標的に照射された陽子ビームは固体中の電子を捕獲し金属中では水素原子となる。結晶中に限界まで水素原子を固溶させ蓄積する方法と、物理蒸着等の方法で柱状構造を形成し、固体表面、あるいは粒界に水素を拡散させて固体内の格子欠陥等での水素分子の生成を防ぐ方法が考えられるが、本課題では、Beの構造そのものをその製造時に制御し、水素を拡散、放出し易いようにしようとするものである。このために、物理蒸着法(PVD)によりBeの膜を形成した試験片を作製入手した。あわせて、実機での観察を想定し、放射線の高い標的から5m程度離れても観察が行える陽子ビームによる照射損傷の評価方法を開発した。これはレーザー光を用いた独創的なものである。研究を進めるうちに、固体中の水素原子の挙動に対する知見を得ることの重要性が認識され、照射中の試料からの脱ガス、ならびに照射中の試料表面からの発光の情報を取得することを考え、これらを可能とする観察装置を考案、設計し、主要検出部を入手した。これらにより、当初2次元熱伝達係数測定装置の開発を検討していたが、これは別の方法により情報を得ることとし、前述の検出部を組み込んだ照射損傷の評価方法を開発した。BNCT装置の開発はその加速器の建設が当初の計画の昨年夏に完成の予定から遅れているため、類似の実験が行える加速器(J-PARCのLinac開発用試験加速器)を用いることを検討している。本研究の内容は中性子標的への陽子ビーム照射に伴う照射損傷(ブリスタリング)の観察方法の開発と、それを用いて進められるブリスタリングに強い中性子標的の開発からなる。平成26年度に開発に着手したレーザー反射を用いた長距離からの照射損傷(ブリスタリング)観察装置の試験を行い、その観察方法の評価を行った。基本的には物質の反射率の差を偏光を用いて高感度に検出する方法である。問題となる要素は、観察する対象が中性子標的という高放射線場に置かれた物体であるため、遮蔽体を経て、あるいは距離を離す、という方法が避けられない。本観察方法は光学的な観察方法であるため間に遮蔽体を置くことは避けたい。一方通常の偏光光源では距離を離すことは難しい。このため、レーザーを光源として採用することを検討した。偏光(s波、p波)の反射強度の角度依存性を利用するためにHe-Neレーザーの偏光光源を用いた。ブリスタリングの起こる物質の違いにより検出のし易さの違いが判ってきた。平成27年度には単純金属、および炭素系材料の観察を行なってきた。本研究の目的とする中性子発生用標的物質は基本的に金属であり、本検出法は有効であることが判明した。さらに様々な物質の照射損傷による変化の観察を試み、ある種の炭素系材料など、光の反射率の低いものに関しては有効ではないが、金属以外の物質でも反射率の変化が期待できるものに対しては有効な観察法であることが判った。前述の観察方法の開発の目的である通常、照射損傷には弱いとされる中性子標的材料の、物質そのものの構造に着目した耐ブリスタリング特性の向上といった面から実機での使用を想定した耐ブリスタリング中性子標的の試作を行った。固体表面、あるいは結晶粒界に水素を意図的に拡散させる構造をもたせることを着想したが、その現実化のために直径63.5mmの中性子標的用ベリリウム金属の成膜の試験を行った。当初予定していたBNCT装置によるブリスタリング観察は、その加速器の建設が遅れたため類似の観察が行えるJ-PARCのLinac開発用試験加速器の資源を用いて観察を行った。また、つくばのコッククロフト前段加速器を用いた試料の観察も行った。観察を行った試料はBeの金属試料、および炭素系材料であり、それぞれ反射率の高いものと低いものの双方を観察したことになる。これにより本観察方法の適用範囲を知ることができた。本課題の2番目の内容である、ブリスタリングに強い中性子標的の開発に関しては以下の通りである。Beの構造そのものをその製造時に制御し、水素を拡散、放出し易いようにしようとする試みは実機サイズの中性子標的が作製可能であるかどうか見極めが必要であった。物理蒸着法(PVD)によりBeの膜を形成した試験片の作製による知見の蓄積から今年度には実際の加速器への取り付けを想定した大きさの直径63.5mmのBe部分を持つ標的を作製した。各種の特性試験等を進行中であり、作製時の条件と特性との関係が明らかになりつつある。

本研究の内容は中性子標的への陽子ビーム照射に伴う照射損傷(ブリスタリング)の観察方法の開発と、それを用いて進められるブリスタリングに強い中性子標的の開発からなる。平成26年度に開発に着手し、平成27年度に開発を完成させ、J-PARCのLinac開発用試験加速器で予備実験を行ったレーザー反射を用いた長距離からの照射損傷(ブリスタリング)観察装置を、本年度はいばらき中性子医療研究センターの陽子線加速器を用いたBNCT装置の中性子源に設置し光学系の試験を行い、さらに標的にブリスタリングが起こる前の状態の画像を取得することに成功した。現在、加速器のコミッショニング中であり、加速器は完成予定の仕様を達成していない。このため当初予定していた平成28年度中の中性子標的の寿命に至るまでの照射損傷観察が完了していない。しかしながら、標的の照射損傷による寿命に至るまでの途中経過の画像を取得中である。前述の観察方法の開発の目的である、照射損傷には弱いとされる中性子標的材料の、物質そのものの構造に着目した耐ブリスタリング特性の向上といった面から実機での使用を想定した耐ブリスタリング中性子標的の試作は10mm角の試験片ではその基板との付着の特性が良いにもかかわらず、中性子源の実機として用いる直径63.5mmの中性子標的用ベリリウム金属では外周部の一部に基板からの剥離が見られた。成膜時の分圧、基板温度等に注目して基礎データを取得しているところである。このうちの観察方法の開発は昨年度完成し、J-PARCのLinac開発用試験加速器の資源を用いて観察を行った。また、本年度いばらき中性子医療研究センターの陽子線加速器を用いたBNCT装置の中性子源に設置し光学系の試験を行い、さらに標的にブリスタリングが起こる前の状態の画像を取得することに成功した。したがって、観察装置としては完成し、その有効性を確認することができたが、陽子線加速器のコミッショニングが遅れており、中性子標的が寿命となった場合の観察に至っていない。今後の医療用中性子源、BNCT装置としては中性子標的の寿命の判断が重要であり、その画像取得をぜひ成し遂げたいと考えている。耐ブリスタリング中性子標的に関しては、直径63.5mmの中性子標的用ベリリウム金属では外周部の一部に基板からの剥離が僅かではあるが見られた。現在その原因を究明中である。本研究の内容は中性子標的への陽子ビーム照射に伴う照射損傷(ブリスタリング)の観察方法の開発と、ブリスタリングに強い中性子標的の開発からなる。平成26年度に開発に着手、平成27年度に完成し、J-PARCの開発用試験加速器でレーザー反射を用いた長距離からの照射損傷観察装置の機能を確認した。平成28年度からいばらき中性子医療研究センターの陽子線加速器を用いたBNCT装置の中性子源に設置し、画像を取得を開始した。平成28年度後半から加速器の性能向上による本格的な中性子の発生が始まり、中性子標的への陽子ビーム照射も本研究の目的とする範囲の照射量が可能となった。当初予定から1年延びたが悪性黒色腫の治療に耐える強度の中性子が生成される状況となり、大電流照射下での照射損傷観察装置による観察を進めた。
燃焼排ガス中に含まれる微粒子への重金属濃縮度評価に関する研究

本研究では,ELPIによって捕集・分級された微粒子サンプルの組成分析にLIBSを利用することを検討している。ELPI(Electrical Low Pressure Impactor)とは,ダスト粒径分布のリアルタイム測定を実現する測定機器の一種であり,そのダスト試料は円形アルミニウムプレート上に付着した形で得られる。一方,LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)は発光分光分析の一種であり,固体試料の直接分析への応用が期待できる。これらの組み合わせによって,燃焼排ガス中に含まれるダストの有害微量重金属含有量を,簡便かつ短時間で評価する分析システムを確立することが本研究の目的である。H13年度までに重金属付着量既知のELPI模擬試料を水溶液滴下法によって作成し,LIBSシグナルの取得およびその積算・平均化の妥当性を確認している。そこで本年度はアルミニウムプレートへの粒子固定化の方法について検討した。利用する粒子固定化剤に対しては,粒子飛散防止に効果を持つと同時に分光分析の障害となるマトリクス効果を与えないことが要求され,昨年度までの予備試験結果からポリビニルアルコール(PVA)を選択した。次に,Pb付着量が一定でありPVA水溶液添加量が異なる試料を用いて,PVA添加量とPb発光強度の関係について調べたところ,PVA添加量にPb発光強度は強く依存した。しかし,粒子固定に十分なPVA濃度(0.1%)の試料においてPb発光強度の再現性は高く,つまりPVA添加量を正確に設定すれば固定化剤としての機能を果たすことが確認できた。また,実際に粒子をアルミニウムプレート上に付着させた試料と水溶液滴下試料から得られるPb発光強度の比較を行なったところ,それらはよく一致した。つまり,水溶液滴下試料が検量線作成用の標準試料として妥当であることが確認できた。ELPI(Electrical Low Pressure Impactor)とは,ダスト粒径分布のリアルタイム測定を実現する測定機器の一種であり,そのダストサンプルは円形アルミニウムプレート上に付着した形で得られる。一方,LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)は発光分光分析の一種であり,固体試料の直接分析法への応用が期待できる。これらの組み合わせによって,燃焼排ガス中に含まれる有害微量重金属の微粒子(ダスト・煤塵)への濃縮度を,簡便かつ短時間で定量的に評価する分析システムを確立することが,本研究の目的である。本年度は,粒子組成およびその付着量が既知であるELPI模擬サンプルを作成し,上記のシステムによるLIBSシグナルの取得およびその積算・平均化の妥当性の確認を目的とした実験を行った。測定対象金属としては鉛(Pb)に注目した。Pb付着の模擬サンプルから得られたLIBSスペクトルからは,サンプルのベースとなるアルミニウム(Al)の線スペクトルに加えて,406.2nmのPb線スペクトルが確認された。また,Pb付着量に対する線スペクトル発光強度の検量線については,その単調増加は確認できたものの,Pb付着量が多くなるにつれて傾きが小さくなる非線形性が見られた。この傾向はLIBSの固体分析への応用に関する既存の研究結果でも確認されており,元素が高濃度で存在する場合にプラズマ温度が減少し,これによって発光強度は線形に増加しないと説明されている。一方,今回の実験結果から評価されたPbの検出限界は2.52μgであった。この値は,実際の排ガス中サブミクロン粒子の組成分析に対して十分に現実的な重量であり,本研究の目指す分析システムの可能性を示すことができた。
食物の硬さの違いは子孫の顎形態にも影響するのか？　―形態情報エピジェネティクス―

これまで、ラットに軟食を食べさせて飼育すると、硬食を食べさせて飼育したラットに比較して顎骨の形態が変化することが知られていたが、申請者らは同成分の固形餌と粉末餌を与えることによって生じるマウス顎骨の微妙な形態変化を、3DCTを用いた形態比較手法の開発によって検出した。これらの顎態変化を生じたマウス咬筋からサンプル採取し、遺伝子の発現様態を調べたところ、いくつかの遺伝子で著名な発現量の差を認めた。さらに、筋肉の特性を変化させる遺伝子として知られるMYH遺伝子の発現が変化していることを確認し、筋肉の特性変化が下顎骨の形態変化に影響をおよぼす可能性を見出した。これまで、ラットに軟食を食べさせて飼育すると、硬食を食べさせて飼育したラットに比較して顎骨の形態が変化することが知られていたが、申請者らは、同成分の粉末餌と固形餌を与えることによって生じるマウス顎骨の微妙な形態変化を、3DCTを用いた形態比較手法の開発によって検出し、食餌の違いがマウス顎骨形態に変化を生じさせることを明らかにした。(ここまでの研究成果はH25年度の歯科基礎医学会、日本矯正歯科学会で発表)申請者はさらに、これらの顎態変化をおこしたマウス咬筋から得られたRNAサンプルをマイクロアレイにより解析し、食餌の硬さの違いで大きく発現量が異なる遺伝子群を同定した。これらの遺伝子群の発現領域は、7番染色体の320000350000の領域に集中していることが分かった。しかしながらマウス遺伝子のこの部位の領域から転写されるmRNAの情報は未だ無く、Predictedな転写産物情報がGene Bankに登録されているのみであった。実際にPredicted mRNAの情報を基にして転写産物のクローニングを試みたところ、新しい構造のスプライシングバリアントがクローニングされた。このクローニングされた遺伝子については、現在強制発現ベクターやリコンビナントタンパク質を作製し、in vitroの実験を進行させている。食生活のような後天的因子が、どのようにして顎態の変化をもたらすのかを明らかにすることを目的とし、固形食を摂取させたマウスと粉末食を摂取させたマウスの下顎骨を観察してきた。固形食マウスと粉末食マウスの頭蓋部を3DマイクロCTで観察を行ったところ、粉末食マウスの下顎骨の形態が有意に変化することが分かった。この変化の特徴は、人間で当てはめるとちょうど筋ジストロフィー患者の顎骨の特徴と類似しており、咬筋の働きが弱まることで顎骨の形態に変化を起こしていることが推測された。そこで、それぞれのサンプルのマウス咬筋から採取したtotal RNAサンプルを用いて、マイクロアレイによる遺伝子発現解析を実施した。その結果、ある特定の遺伝子の発現量に著しい差が生じていることが分かった。その遺伝子の強制発現ベクターを作製し、筋肉細胞株であるC2C12に導入を行ったところ、その遺伝子を導入した細胞は、MTTアッセイによって細胞増殖が亢進されることが分かった。現在はその遺伝子のエピジェネティックな変化を観察するため、Faire sequence法による分析を行なっている。また、同遺伝子のリコンビナントタンパクと抗体の作製に取り掛かっている。本遺伝子は、その発現様態が明らかにされておらず、どのような転写産物が産生されるかGeneBankにも一切情報が無いことがわかった。今回の研究で今回発見した遺伝子の転写産物の情報が明らかにされ、今後広い分野での生物学研究に貢献できるものである。実験の進行状況は、予想どおりの結果ではなかったため、使用した実験手法等は当初の予定と異なっているが、これは今回発現に変化が見られた遺伝子がこれまでほとんど研究されたことの無い遺伝子であったためである。このため、遺伝子そのものの情報を得るための研究が追加で必要になってしまった。しかしながら、この事実は本研究の意義を損なうというよりはむしろより価値のあるものにしており、概ね順調に進展していると考えている。今回注目している遺伝子の機能、発現様態を明らかにし、食物の硬さの変化がどのように咬筋の発達に変化を与えるのか明らかにしていく。これらの結果は新規性の高いものであるため、学会での報告、論文での発表を行なっていく予定である。次年度は引き続き遺伝子情報の解析のための外注費用と、リコンビナントタンパクや抗体作製、細胞培養や実験動物の購入、飼育などに使用する消耗品費用を計上する予定である。
視神経脊髄炎免疫病態の解明と治療法の開発

我々は視神経脊髄炎(NMO)の研究において、ヒトアクアポリン4(AQP4)高親和性の抗体を新たに作成し、ラット脳脊髄炎モデルにおいて病原性を検証したところ、高親和性抗体においてはラット脊髄に広範なNMO病変を呈し、脱髄や軸索障害を伴う病理学的所見を呈することを明らかにした。またAQP4特異的T細胞を樹立した系において、ヒトAQP4抗体を同時に注入することにより、AQP4発現の豊富なラットの大脳表面や脳室周囲、脊髄や網膜等の血管周囲や視交叉などにAQP4脱落病変とヒトIgGの沈着を認めることを明らかにした。同部位では軸索障害を示唆す所見が明らかであり、意義のあるNMO組織傷害モデルと考えられた。視神経脊髄炎(NMO)の病態は、視神経や脊髄に壊死性の脱髄を生じる中枢神経系の炎症性疾患である。病態機序として、アクアポリンの一種であるアクアポリン4(AQP4)に対する自己抗体が関連し、組織に沈着した後には補体介在性のアストロサイト傷害を起こすことがIn vitroの実験結果から明らかになっている。また、In vivoの研究では、主にマウスにヒト抗AQP4抗体を投与する研究によって、実際に生体内でも抗AQP4抗体が神経組織内にAQP4の脱落病変を起こしうることが知られている。しかし、NMO患者の実臨床や病理像に近い壊死性脱髄や臨床的増悪を起こすような結果には至っておらず、また実際に組織のアストロサイト傷害から脱髄や軸索変性を起こす機序も不明である。本研究の主要な目的としては、再現性が高くヒトの臨床病理像に近い重症型の抗AQP4抗体関連アストロサイパチー病態モデルを構築することである。実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)は、8週齢のLewisラットを用い、MBP惹起性のEAEに対して抗AQP4抗体を投与し、臨床症状の増悪や病理学的検索を行う。ラット組織に親和性の高い抗AQP4抗体を用いた。結果としては、延髄から腰髄まで広範にAQP4の脱落に伴うアストロサイト傷害(グリア繊維酸性蛋白GFAPの脱落)を来した。病変範囲は、既報と比較して著しく、脊髄面積の半分程度まで拡大する傾向があった。病変部は、AQP4やGFAPの脱落に加えてMBPやMAGの染色低下を認め、マクロファージによる貪食現象が確認された。また、軸索の腫脹や変性像を確認し、空砲変性が病変部に広範に確認された。免疫学的には、同部位には病変部周囲には好中球の浸潤が特徴的であり、病変の境界域で多くは脊髄皮質領域に浸潤する好中球が著明に認められる一方、リンパ球は多くは非病変部髄膜などに浸潤する像が特徴として見られ、病変の拡大には好中球が主に関わっている可能性が考えられた。その際には、NMO患者由来の抗AQP4抗体よりラットAQP4により結合能が高い抗AQP4抗体を用いることが必要と考え、NMO患者で確認されたエピトープを有するAQP4の細胞外ドメインを認識する抗体を作成し、実験に用いることで重症型モデルの作成を行うこと。そしてその重症化を来す機序を解明することにより、特異的な治療法を開発することである。現時点では病態機序の解明として、好中球を中心とした炎症機序により病変が拡大することが判明してきており、それについて近年学会や英文誌Acta Neuropathol Comへの報告を行うことができ順調に進んでいると考えている。視神経脊髄炎(NMO)は視神経と脊髄に病変の首座を有する炎症性疾患である。近年、NMO患者の中に中枢神経の血管周囲や軟膜に特異的に反応する抗体(NMO-IgG)が存在することが見いだされ、NMO-IgGは星状神経細胞に存在するアクアポリン4(AQP4)に特異的に反応することが明らかとなった。我々はNMOの剖検脊髄におけるアクアポリン4の免疫組織学的検討を行い、NMO剖検脊髄の活動期病変においては、補体(茶色)の沈着がみられ、その血管周囲ではAQP4(ピンク)の発現が欠落していること、さらに早期NMO病変においてはAQP4およびアストロサイトのマーカーであるGFAPが欠落する一方、髄鞘蛋白は保たれており、脱髄に先行してアストロサイト障害が起こる病態である事を報告し、NMOは一次性にアストロサイトを標的とする疾患と考えられ、MSとは根本的に異なる病態を有する疾患である事が病理学的に示唆されたが、そのアストロサイト傷害機序や脱髄機序は充分には解っておらず、疾患の病態研究や治療研究に用いる動物モデルが求められている。我々は、本研究によりヒト由来AQP4抗体ないしAQP4の細胞外ドメインを認識する特異的リコンビナント抗体を用いて、主に実験的自己免疫性脳脊髄炎モデル、脳局所注入モデルによるアストロサイト傷害の検討を行い、極めて再現性の高いNMOモデルの作成を行う事に成功した。この抗体によるNMO病変は、ヒトNMO剖検脳脊髄標本で見られる特徴をほぼ網羅しており、典型的なAQP4やGFAPの染色性の脱落やNMO剖検例にみられる多様性のある脱髄・組織傷害を呈した。病変は特徴的な血管中心性病変を認め、各病変は相互に癒合して脊髄や視神経、脳幹部など、NMO患者で診られやすい病変分布を呈していることを見出し、国際学会で報告するとともに学会誌に報告した。

ヒト剖検脳における解析により、好中球や好酸球が病変組織に浸潤して病態に関わることが示唆されている。また、脱髄病態においては虚血関連因子である虚血関連蛋白1αなどが関連することを、本研究に関連するバロー病や多発性硬化症の検討から明らかにし、本研究で行われた脱髄モデルにおいても病変拡大において強く発現を認めており、関連することを見出している。また、脱髄病変の進展において重要な役割を担うと考えられる細胞性免疫の関与については、実際にNMO動物モデルでも再現良くこれらの細胞が関与するとの研究結果は出ていなかったが、今回、AQP4抗体の用量依存性に病変が拡大し、その際に好中球が病変の拡大に関与することが示唆された。今後、好中球等の炎症を抑える事が病態の抑制に重要と考え検討を進めている。また、局所注入モデルについても解析を行い、局所に抗AQP4抗体を注入することで、アストロサイト傷害性病変の形成および二次的脱髄機序において、脱髄に先行してアストロサイト傷害を来すこと、その機序において細胞性免疫中でもマクロファージを誘導する各種サイトカインMCP1などの関与が示唆され報告を行った。脱髄において、抗AQP4抗体と同様かそれ以上に関与が疑われる抗ミエリンオリゴデンドロサイト糖蛋白(MOG)抗体が重要な脱髄関連因子であることが判明し、現在抗AQP4抗体に加えて抗MOG抗体の病態への関与について解析を進めている。これらの病態の違いが判明すれば、よりアストロサイト関連脱髄と古典的脱髄の病態の違い、臨床病理学的相違が明らかになることが期待される。近年、我々は病理学的検討により視神経脊髄炎(NMO)の病変においてアクアポリン4の脱落が生じること、アクアポリン4抗体や補体介在性にアストロサイト傷害が関連することを報告した。アストロサイトが神経系で担う代謝や栄養供給機構が破綻すると考えられるが、病態機序の解明が不十分となっている。本研究の目的はAQP4抗体関連のアストロサイトパチー病態モデルを開発し、その免疫病態を検討することである。先行研究においてヒトNMO関連IgGは齧歯類においては脳炎惹起性T細胞とともにラットやマウス腹腔内にNMO-IgGを注入することで、特徴的なAQP4やアストロサイトの脱落を伴うNMO関連病変を来することは知られていたが、その病変は概して微小であり、抗体や補体が介在すると想定されるヒトNMO病理の広範な壊死性病変とはかけ離れたものでしかなかった。その原因の1つは抗体の高原への親和性の問題であり、そのため我々はヒトAQP4に対して高親和性の抗体を新たに作成し、ラット脳脊髄炎モデルにおいてヒト由来NMO-IgGとの病原性の違いを検証したところ、高親和性抗体においてはラット脊髄に広範なNMO病変を呈し、脱髄を伴う病理学的所見を呈することを明らかにした。抗体が抗原に対する親和性が高まることが重要な要素の1つと考えられた。また、AQP4特異的T細胞を樹立した系においては、ヒトAQP4抗体およびAQP4特異的T細胞を同時に注入することにより、AQP4発現の豊富なラットの大脳表面や脳室周囲、脊髄や網膜等の血管周囲などにNMO様のAQP4脱落病変を呈し同部位でヒトIgGの沈着を認め、更にはヒトNMOでの特徴とされる視交叉にも広範にAQP4の脱落病変を呈することを明らかにした。NMO-IgGは、病変の炎症の活動性の高低や抗体自身の親和性を制御することによって、NMO病態を制御できることが示唆された。
エリスロポエチン受容体からのJAK2活性化を介した細胞内情報伝達機構の解析

免疫や造血機能を調節する多くのサイトカインの受容体は,JAKファミリーの細胞内チロシンキナーゼを活性化し,転写調節因子STATのチロシンリン酸化による活性化をもたらす.そこで,私達は,エポ受容体を含めたサイトカイン受容体からの増殖シグナル伝達おけるJAK2の意義を検討する目的で,上皮増殖因子(EGF)受容体の細胞外領域とJAK2のチロシンキナーゼ領域との融合体を作成し造血細胞に発現させて検討を行い,JAK2には直接的にSTAT5の活性化と細胞増殖を誘導する能力があることを示し,サイトカイン受容体からのシグナル伝達におけるJAK2・STAT5経路活性化の意義を確定した(Nakamura,N.et al.J Biol Chem 271:19483-19488,1996).また,私達は,エポ受容体とJAK2がどのような機構によりSTAT5を特異的に活性化するかを検討し,STAT5はエポ刺激によりチロシンリン酸化されたエポ受容体に一過性に結合することを見出した.この結合は,リン酸化チロシンと特異的な結合能を有するSTAT5のSH2領域と,エポ受容体の344番目等のチロシンとの間の特異的な結合によることが,種々のエポ受容体およびSTAT5の変異体を用いた培養細胞での発現実験やリコンビナント蛋白を用いた結合実験の結果より明らかになった(Chin,H.et al.Blood 88:4415-4425,1996).さらに私達は,エポ刺激によりIL-3受容体のβ鎖がチロシンリン酸化を受けSTAT5と結合することや,STAT5の活性化に必要な694番目のチロシンを置換した変異体はIL-3受容体に持続的に結合し,IL-3によるSTAT5の活性化を阻害することを最近見出した.(Chin,H.et al.Blood印刷中).免疫や造血機能を調節する多くのサイトカインの受容体は,JAKファミリーの細胞内チロシンキナーゼを活性化し,転写調節因子STATのチロシンリン酸化による活性化をもたらす.そこで,私達は,エポ受容体を含めたサイトカイン受容体からの増殖シグナル伝達おけるJAK2の意義を検討する目的で,上皮増殖因子(EGF)受容体の細胞外領域とJAK2のチロシンキナーゼ領域との融合体を作成し造血細胞に発現させて検討を行い,JAK2には直接的にSTAT5の活性化と細胞増殖を誘導する能力があることを示し,サイトカイン受容体からのシグナル伝達におけるJAK2・STAT5経路活性化の意義を確定した(Nakamura,N.et al.J Biol Chem 271:19483-19488,1996).また,私達は,エポ受容体とJAK2がどのような機構によりSTAT5を特異的に活性化するかを検討し,STAT5はエポ刺激によりチロシンリン酸化されたエポ受容体に一過性に結合することを見出した.この結合は,リン酸化チロシンと特異的な結合能を有するSTAT5のSH2領域と,エポ受容体の344番目等のチロシンとの間の特異的な結合によることが,種々のエポ受容体およびSTAT5の変異体を用いた培養細胞での発現実験やリコンビナント蛋白を用いた結合実験の結果より明らかになった(Chin,H.et al.Blood 88:4415-4425,1996).さらに私達は,エポ刺激によりIL-3受容体のβ鎖がチロシンリン酸化を受けSTAT5と結合することや,STAT5の活性化に必要な694番目のチロシンを置換した変異体はIL-3受容体に持続的に結合し,IL-3によるSTAT5の活性化を阻害することを最近見出した.(Chin,H.et al.Blood印刷中).
極薄大面積自己発熱型CO2吸収シートの作製と最適化

本研究課題では,自己発熱型CO2吸収材のSi/SiOx/Li4SiO4を,より安価で単位質量あたりのCO2吸収量が拡充されたシート(最終的には,A4版)として製造するための新たな製造方法の開発を目指している。また,これまでCO2吸収材のベース部分にはSiウェファーが使用されていたがその使用を止めて,より安価なSi粉末からドクターブレード法により作製される電気抵抗率が制御された極薄大面積のSiセラミックスをベースとし,製造コストの低下も目指している。30年度にSiウェファーの代わりとしてSi粉末からSiセラミックスの作製を試みた。出発原料に日本NER社製のSi粉末(粒径0.9μm)を用い,単結晶Siと同等な電気抵抗率(10-210-3Ω・cm)を持たせるために,0.26mol%濃度のホウ素(B)を添加した後,縦4mm×横20mmで厚さ2mmの圧粉体を作製した。得られた圧粉体を次の条件で熱処理した。熱処理条件は,カーボンヒータ式高気密電気炉を使用し,純アルゴン雰囲気とした。焼結温度・時間は,Siの融点(約1400°C)よりも低い1350°Cで2時間とした。因みに,1400°Cの熱処理条件の場合,Siペレットの一部が融解した。得られたSiセラミックスの微構造を走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して調べた。得られたセラミックスには適度な空隙が存在し,かつ粒子同士はよく繋がっていることが分かる。セラミックスの密度は,理論密度の75%程となった。今後,焼結時間を延ばすことで空隙を少なくし,セラミックス密度を増加させることができると考えられる。また,セラミックスの電気抵抗率はこれまで使用していたSiウェファーとほぼ同等の5×10-3Ω・cmであった。研究課題をはじめた当初,Si粉末からSi焼結体を作製する事はかなり容易であると考えていたが,私の研究室に在るカーボンヒータ式高気密性電気炉をした場合,実際問題,Si焼結体を得る事はかなり難しい事が判明した。結論から述べると,最終的にはSi焼結体を得る事が出来たため,研究課題の根幹は揺るぐ事はないが,2018年度にA4版のSi焼結体を得る事はできなかった。2018年度に時間を要してしまった実験工程について以下に述べる。まず,Siウェファーの代わりとして粒径の揃っていないSi粉末からSiセラミックスの作製を試みた。出発原料にレアメタリック社製のSi粉末(純度99.99%)を用い,単結晶Siと同等な電気抵抗率(10-210-3Ω・cm)を持たせるために,0.26mol%濃度のホウ素(B)を添加した後,縦4mm×横20mmで厚さ2mmの圧粉体を作製した。電気炉としてカーボンヒータ式高気密電気炉を使用し,雰囲気は純アルゴン雰囲気とした。焼結温度・時間は,Siの融点(約1400°C)よりも低い1100°C1350°C温度帯で2時間の保持時間であった。ところが,1100°Cの温度では,Si粉末はうまくセラミックス化せず,かといって,温度をSiの融点付近まで上昇させていくと,ヒータである固体カーボンから気体状の炭素ガスが発生するため,SiがSiC(炭化ケイ素)に変化してしまい,セラミックス化に悪影響が出てしまった。このため,粉末ケイ素が焼結したSiセラミックスを得る事ができなかった。逆に,カーボンヒータ式高気密性電気炉を使用しないと,焼結時に気密性が損なわれ酸素が混入するため,この場合Siは一部酸化されてSiO2に変化してしまった。このような理由から,粉末SiからSiセラミックスを得る工程にかなりの研究時間を要す事となった。31年度においては,第一に,30年度で作製に成功した小型電気伝導性Siセラミックス(焼結体)の表面に,CO2吸収物質であるLi4SiO4の作製を試みる。第二に,30年度に購入したドクターブレード装置(塗工機)を使用して,100mm×100mmの面積で厚さ1mmの形状の電気伝導正Siセラミックス(焼結体)の作製を試みる。セラミックス化には,電気炉(現有設備)を使用する(東京都市大・中央大学)。その後,得られたSiセラミックスについて,X線回折装置(Rigaku製Miniflex,現有設備)と電子顕微鏡(JEOL製JCM5000,現有設備)を使用して,セラミックス内のSiの粒子径や形状を観察する。この時Siの焼結温度を種々変える事により,Si粒子の粒度が変化した数種類のSiセラミックスシートを作製する。得られたSiセラミックスシートに,定電流源(高砂製作所製ZX-800LA,現有設備)を使って電流を流し発熱させた時の表面温度を射温度計((株)LEC製L1000,現有設備)で測定する(中央大学)。最大の電気伝導性Siセラミックスの形状は,最大でA4版を目指す事とする。同時に,得られるSiセラミック酢の形状に依存して,添加するB(ホウ素)量を制御して電気抵抗率を得ることにより,Siセラミックス板の最適な電気抵抗を実現し,最も効率の良い発熱状態を得る事を目指す。同様の実験・操作を,P(リン)添加Siセラミックスでも行う。

目標の大面積Siセラミックスが得られたら,Siセラミックスの表面にCO2吸収物質であるLi4SiO4層の作製を試み,CO2吸収量の増大を確認したい。本研究課題では,自己発熱型CO2吸収材のSi/SiOx/Li4SiO4を,より安価で単位質量あたりのCO2吸収量が拡充されたシート(最終的には,A4版)として製造するための新たな製造方法の開発を目指している。また,これまでCO2吸収材のベース部分にはSiウェファーが使用されていたがその使用を止めて,より安価なSi粉末からドクターブレード法により作製される電気抵抗率が制御された極薄大面積のSiセラミックスをベースとし,製造コストの低下も目指している。30年度にSiウェファーの代わりとしてSi粉末からSiセラミックスの作製を試みた。出発原料に日本NER社製のSi粉末(粒径0.9μm)を用い,単結晶Siと同等な電気抵抗率(10-210-3Ω・cm)を持たせるために,0.26mol%濃度のホウ素(B)を添加した後,縦4mm×横20mmで厚さ2mmの圧粉体を作製した。得られた圧粉体を次の条件で熱処理した。熱処理条件は,カーボンヒータ式高気密電気炉を使用し,純アルゴン雰囲気とした。焼結温度・時間は,Siの融点(約1400°C)よりも低い1350°Cで2時間とした。因みに,1400°Cの熱処理条件の場合,Siペレットの一部が融解した。得られたSiセラミックスの微構造を走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して調べた。得られたセラミックスには適度な空隙が存在し,かつ粒子同士はよく繋がっていることが分かる。セラミックスの密度は,理論密度の75%程となった。今後,焼結時間を延ばすことで空隙を少なくし,セラミックス密度を増加させることができると考えられる。また,セラミックスの電気抵抗率はこれまで使用していたSiウェファーとほぼ同等の5×10-3Ω・cmであった。研究課題をはじめた当初,Si粉末からSi焼結体を作製する事はかなり容易であると考えていたが,私の研究室に在るカーボンヒータ式高気密性電気炉をした場合,実際問題,Si焼結体を得る事はかなり難しい事が判明した。結論から述べると,最終的にはSi焼結体を得る事が出来たため,研究課題の根幹は揺るぐ事はないが,2018年度にA4版のSi焼結体を得る事はできなかった。2018年度に時間を要してしまった実験工程について以下に述べる。まず,Siウェファーの代わりとして粒径の揃っていないSi粉末からSiセラミックスの作製を試みた。出発原料にレアメタリック社製のSi粉末(純度99.99%)を用い,単結晶Siと同等な電気抵抗率(10-210-3Ω・cm)を持たせるために,0.26mol%濃度のホウ素(B)を添加した後,縦4mm×横20mmで厚さ2mmの圧粉体を作製した。電気炉としてカーボンヒータ式高気密電気炉を使用し,雰囲気は純アルゴン雰囲気とした。焼結温度・時間は,Siの融点(約1400°C)よりも低い1100°C1350°C温度帯で2時間の保持時間であった。ところが,1100°Cの温度では,Si粉末はうまくセラミックス化せず,かといって,温度をSiの融点付近まで上昇させていくと,ヒータである固体カーボンから気体状の炭素ガスが発生するため,SiがSiC(炭化ケイ素)に変化してしまい,セラミックス化に悪影響が出てしまった。このため,粉末ケイ素が焼結したSiセラミックスを得る事ができなかった。逆に,カーボンヒータ式高気密性電気炉を使用しないと,焼結時に気密性が損なわれ酸素が混入するため,この場合Siは一部酸化されてSiO2に変化してしまった。
触覚的補助を用いた特殊拍指導の効果－知覚学習スタイルの影響－

本研究では、知覚学習スタイルに注目し、触覚的補助を用いた特殊拍指導を実施した。そして、(1)触覚的補助を用いた特殊拍の発音指導がさまざまな学習スタイル(視覚型・聴覚型・触覚型)を持つ学習者の発音の習得に影響を与えるか、(2)学習スタイルによってその効果に違いが見られるか検証した。分析の結果、指導前のプレテストから指導後のポストテストへの伸びに有意差が見られ、指導の効果が確認された。また、学習スタイルによる違いは、「Picture Story(絵を見て自由に話す課題)」において観察され、触覚型の傾向が強い学習者ほど伸びが大きい傾向にあることが示唆された。本研究は、学習スタイルに注目し、触覚的補助を用いた特殊拍指導の実践と効果の検証を通して、学習スタイルと発音指導の関係を明らかにすることを目標としている。平成25年度は、平成24年度に収集したデータの整理と分析、および、研究成果の報告を中心に行った。データの整理においては、昨年度、指導前のプレテストと指導後のポストテストで収録した「語の読み上げ」、「文の読み上げ」、「絵を見て話す」の3つの課題のうち、まだ作業が終わっていなかった「絵を見て話す」の文字起こしを行った。そして、評価作業が実施できるように、文字起こしの中で評価の対象となる語にハイライトと番号付けを行った。データの分析としては、「語の読み上げ」では、語ごとに切り出した音声、「文の読み上げ」では、文ごとに切り出した音声、「絵を見て話す」では、絵を見ながら話している音声(評価の対象としたのは、ハイライトした語のみ)を用いて、その発音の自然さを日本語音声教育の専門家3名が5段階で評価した。そして、指導前と指導後の評価を比較し、指導によって発音に伸びが見られたか、学習者が持つ学習スタイルによって伸びに差があったかを統計処理を行って分析した。分析結果は、2013年度日本語教育学会秋季大会、および、第24回第二言語習得研究会全国大会において口頭発表を行い、明治大学国際日本学研究第6巻第2号(2014)では、論文として報告した。また、現在も分析結果の一部を学会誌に投稿中である。本研究の結果から、学習スタイルに注目した発音指導がさまざまな学習スタイルを持つ学習者の特殊拍の習得に影響を与えていることが確認され、発音指導において、学習スタイルを考慮した指導法を用いることの重要性が示唆された。触覚的補助を用いた特殊拍の発音指導を通して、学習スタイルと発音指導の関係の一端を明らかにできたことは、本研究の成果であったといえる。平成24年度は、日本国内の日本語学校(長沼スクール東京日本語学校)で日本語を学ぶ初中級レベルの日本語学習者を対象に「触覚的補助」を用いた特殊拍指導を実施し、データを収集した。調査の流れは次の通りである。1学習スタイル調査、2プレテスト(単語レベル・文レベル・絵を見ての発話)、3特殊拍の発音指導(単語・文)、4ポストテスト(2と同様の3種類)、5インタビュー調査、63ヶ月後・6ヶ月後のポストテスト(4と同様の3種類)。調査協力者1名につき約6ヶ月かけて上記の調査を実施し、35名分(6は32名分)のデータを収集した。2、4、5、6で収集した音声は、「単語レベル」は単語ごとに、「文レベル」は1文ごとに切り出し、音声ファイルを保存した(単語レベル4020ファイル、文レベル2546ファイル)。「インタビュー調査」は、全発話を文字起こしし、Wordファイルで保存した(計608分の発話)。なお、「絵を見ての発話」の文字起こしは平成25年度に実施予定である。本研究では、これまで発音指導において注目されてこなかった学習者の個人要因の1つである学習スタイルに着目し、触覚的補助を用いた特殊拍の発音指導を行った。本研究を通して、学習スタイルと発音指導の関係を明らかにすることができれば、今後、特殊拍の指導方法を検討する上で、有用な資料となるといえる。また、レベルが揃った30名以上の学習者に継続して調査を実施できたことで、指導の効果の検証もより充実したものになると考えられる。触覚的補助を用いた特殊拍指導の効果をより詳しく検証をするために、発音指導の3ヶ月後、および、6ヶ月後に再度ポストテストを実施した。その結果、当初の予定よりデータの収集に時間がかかり、集計・整理するデータ数も増えたため、進度に若干の遅れが出ている。しかし、この追加データによって指導の効果がどの程度継続するかを明らかにすることができるため、3ヶ月後と6ヶ月後のポストテストの実施は、本研究をより質の高いものにするために有効であったと考えている。