hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高精度・低環境負荷加工実現のための電界制御技術による微少量潤滑油供給制御法の開発

電界砥粒制御技術を用いた新たな精密加工技術を提案開発している。本研究開発では、用いる潤滑剤(絶縁油)が有する誘電率に着目して、(1)得られるクーロン力によって潤滑剤を工具に保持し,その飛散性を抑制する.(2)工具の摩耗を抑制し,工具の長寿命化,(2)低周波交流電界を潤滑剤に与えて、工具の刃先に潤滑剤を配置制御させることで被削材の加工後の表面粗さを抑制する.すなわち,被加工物の加工品位向上,を充足する加工法の基礎的な知見を得る.目的:本研究では合理的に環境配慮した加工法を確立し工具の耐摩耗性向上と,良好な加工仕上がり面が得られる加工技術を得ること.その概要を以下に示す(1)電界を供給する見かけ上の電極を工具とした。工具回転は電界が供給可能なエアースピンドルを用い,工具の位置決めはサブミクロン精度を有するステージを配置し、距離は砥粒の平均粒径長とした.(2)工具の形状は直径1.0mmの超硬合金(WC製)とした.他方,電極は工作物の下に配置した.工具の配置は工作物面が最短距離になるよう,エアースピンドルは回転テーブルで工作物に対して傾斜角度をもたせ配置させた.(研究成果)(1)得られた実験装置にて,加工実験を実施した結果の概要を以下に示す.高粘度のシリコンオイルを工具刃先に塗布し,工具に電界を与えて,高速回転を供した.ここでオイルが飛散せずに留まる様子を確認した.電界を与えて加工することで被加工面の性状は良好となり無電界状態とでは大きく性状が異なることも確認した,これにより電界を与えることで,工具刃先に選択的に潤滑材が供給され良好な被加工面が得られ,飛散する潤滑の抑制され,環境に配慮した加工技術の新たな知見を得た.(2)また潤滑材を用いるため高速加工も可能である。(5mm/10sec)電界砥粒制御技術を用いた新たな精密加工技術を提案開発している。(5mm/10sec)個々人の体質に配慮した合理的な医療,すなわちテーラーメイド医療が普及すると,投薬の確度が高まり治癒時間の短縮が図られ社会貢献が期待される.著者らはこれらの普及の促進を図るために精密加工技術を用いた安価で高信頼性を有する医療機器の開発を目指している.その中でも注目されている医療診断器具にμTAS(マイクロタス:Micro Total Analysis Systemの略)がある.これは,言わば,小型化学分析システムである.検体より取り出した血液や体液にマイクロチャネルで搬送する機能によって,反応試薬との混合,マイクロセンサによる分析機能を搭載した医療診断器具である.このマイクロチャネルには,従来,化学的な手法や半導体技術による加工技術が提案されているが,高価な製品になることが容易に推測される.そこで,μTASの基材であるガラス基板へ超硬ボールエンドミルを用いた切削加工技術を用いた可能性が示されるようになってきた.本研究では,さらに切削加工時に電界砥粒制御技術を応用して,積極的に切削潤滑剤を工具刃先に回りこませ,被加工面が良好な仕上がりを得られる技術の開発について検討を試み,安価で量産性を有し,環境にも配慮した新たな脆性材の加工方法を提案する.電界砥粒制御技術を応用して脆性材試料に潤滑剤を工具刃先先端に配置制御する技術著者らは,既に砥粒分散型機能性

流体を開発し,交流電界を印加しながら精密研磨や微細部の仕上げ加工に適用し,高能率で高品位な仕上がり面が得られることを明らかにし,その一部は実用化し工業界に貢献している.本研究では,通常の加工時と同様に工具先端に潤滑剤を滴下し,工具を高速回転させても,潤滑剤は工具と試料部で保持されることから,加工後の仕上がりが良好になることを脆性材の代表であるガラス材を試料にした加工実験で明らかにした.すなわち,潤滑剤に水,無電界下のシリコーンオイル,電界を与えたシリコーオイルを潤滑剤に用いて,切削加工を行いその結果を評価した.その結果,電界を与えると良好な仕上がり面が得られることが明らかとなった。これより誘電率を持つ潤滑剤に電界を与え刃先に作用させることで,試料と工具との接触抵抗が抑えられ,良好な仕上がり加工面が得られる.次年度である平成19年年度には、試料に延性材を用いて本研究の応用化をさらに深め検討する.電界砥粒制御技術を用いた新たな精密加工技術を提案開発している。本研究開発では、用いる潤滑剤(絶縁油)が有する誘電率に着目して、(1)得られるクーロンカによって潤滑剤を工具に保持し,その飛散性を抑制する.(2)工具の摩耗を抑制し,工具の長寿命化,(2)低周波交流電界を潤滑剤に与えて、工具の刃先に潤滑剤を配置制御させることで被削材の加工後の表面粗さを抑制する.すなわち,被加工物の加工品位向上,を充足する加工法の基礎的な知見を得る.目的:本研究では合理的に環境配慮した加工法を確立し工具の耐摩耗性向上と,良好な加工仕上がり面が得られる加工技術を得ること.その概要を以下に示す(1)電界を供給する見かけ上の電極を工具とした。工具回転は電界が供給可能なエアースピンドルを用い,工具の位置決めはサブミクロン精度を有するステージを配置し、距離は砥粒の平均粒径長とした.(2)工具の形状は直径1.0mmの超硬合金(WC製)とした.他方,電極は工作物の下に配置した.工具の配置は工作物面が最短距離になるよう,エアースピンドルは回転テーブルで工作物に対して傾斜角度をもたせ配置させた.(研究成果)(1)得られた実験装置にて,加工実験を実施した結果の概要を以下に示す.高粘度のシリコンオイルを工具刃先に塗布し,工具に電界を与えて,高速回転を供した.ここでオイルが飛散せずに留まる様子を確認した.電界を与えて加工することで被加工面の性状は良好となり無電界状態とでは大きく性状が異なることも確認した,これにより電界を与えることで,工具刃先に選択的に潤滑材が供給され良好な被加工面が得られ,飛散する潤滑の抑制され,環境に配慮した加工技術の新たな知見を得た.(2)また潤滑材を用いるため高速加工も可能である。(5mm/10sec)
核磁気共鳴画像法と質量分析法を用いた脳血流量並びに脳酸素消費量の同時測定法の開発

核磁気共鳴画像法(MRI)による脳血流量(CBF)並びに脳酸素消費量(CMRO_2)同時測定法を開発するため、まずMRIと水-17によるCBFの測定を行った。実験動物はネコを用いた。ネコに気管内挿管を施し人工呼吸を行った状態でMRI装置内に留置し、頭部画像の撮影を行った。予め大腿静脈に挿入しておいたカテーテルより20% enrichの水-17を5ml注入し、注入前後の頭部画像を高速スピンエコー法にて連続撮影した。水-17注入中の血中の水-17濃度は、予めネコの大腿動脈に挿入しておいたカテーテルより血液を採取し、後に高分解能NMR装置を用いて測定した。得られた画像データ並びに血液データからCBFを算出した。結果は、灰白質並び白質のCBFがそれぞれ約70並びに30ml/100g/minであった。これにより、CBF測定法は確立した。次に、MRIと酸素-17ガスによるCBF並びにCMRO_2の同時測定を試みた。実験動物にはネコを用い、CBF測定の場合と同様に、頭部画像の撮影を行った。通常の酸素を吸入させた後、45% enrichの酸素-17ガスを吸入させ、酸素-17ガス吸入前後の頭部画像を高速スピンエコー法にて連続撮影した。酸素-17ガス吸入中の血中の水-17濃度は、大腿動脈より採血し、後に高分解能NMR装置を用いて測定した。得られた画像データ並びに血液データから、合成積分法並びに非線形最小自乗法を用いて、CBF並びにCMRO_2を同時に算出した。結果は、灰白質のCGF並びにCMRO_2がそれぞれ約10並びに1.1ml/100g/minであった。これらの値は、予想される値より低いので、MRIの検出感度をさらに向上させる必要があることが分かった。核磁気共鳴画像法(MRI)による脳血流量(CBF)並びに脳酸素消費量(CMRO_2)同時測定法を開発するための基礎実験として、以下の実験を行った。1.MRIと水-17によるCBFの測定実験動物にはネコを用いた。予め大腿静脈に挿入しておいたカテーテルより20%enrichの水-17を5mlを注入し、注入前後の頭部画像を高速スピンエコー法にて連続撮影した。水-17注入中の血中の水-17の濃度は、予めネコの大腿動脈に挿入しておいたカテーテルより血液を採取し、後日他施設の高分解能NMR装置を用いて測定した。結果は、灰白質並び白質のCBFがそれぞれ約70並びに30ml/100g/minと算出され、CBFの値として非常に妥当なものであった。2.ラット中大脳動脈閉塞モデルの作成MRIによるCBF・CMRO_2同時測定法の基礎並びに臨床医学における有用性を検討するためのモデルとして、ラット中大脳動脈閉塞モデルの作成を行った。麻酔下にラットの頚部を露出し、内頚動脈から中大脳動脈へ向けてナイロン糸を挿入することにより中大脳動脈を閉塞し、一定時間後に糸を引き抜くことにより、再灌流を行った。結果は、中大脳動脈の閉塞時間を、30分から2時間と変化させることで、種々の程度の脳梗塞が作成できることが判明した。

核磁気共鳴画像法(MRI)による脳血流量(CBF)並びに脳酸素消費量(CMRO_2)同時測定法を開発するため、以下のような基礎実験を行った。1.MRIと酸素-17ガスによるCBF並びにCMRO_2の同時測定実験動物にはネコを用いた。ネコに気管内挿管を施し、人工呼吸を行った状態でMRI装置内に留置し、頭部画像の撮影を行った。通常の酸素を吸入させた後、同位体濃縮度45%の酸素-17ガスを吸入させ、酸素-17ガス吸入前後の頭部画像を高速スピンエコー法にて連続撮影した。酸素-17ガス吸入中の血中の水-17の濃度は、予めネコの大腿動脈に挿入しておいたカテーテルより血液を採取し、後日他施設の高分解能NMR装置を用いて測定した。得られた画像データ並びに血液データから、合成積分法並びに非線形最小自乗法を用いて、CBF並びにCMRO_2を同時に算出した。結果は、灰白質のCBF並びにCMRO_2がそれぞれ約10並びに1.1ml/100g/minとなり、ともに予想された値よりは低い値であった。2.ラット中大脳動脈閉塞モデルの作成MRIによるCBF・CMRO_2同時測定法の有用性を検討するためのモデルとして、ラット中大脳動脈閉塞モデルの作成を行った。生じた梗塞は、MRIにてその大小を評価するだけでなく、組織標本を作成し、顕微鏡下に神経細胞や神経膠細胞の消長を観察した。結果は、同じ大きの梗塞でも、神経細胞や神経膠細胞の消長の程度は様々で、CBFやCMRO_2の値も不均一になることが予想された。
家系生態学：血縁情報から集団構造を解明する新しい理論的基盤の構築とその応用

生物種の集団構造や繁殖生態を解明する方法論を整備することは、基礎と応用の両面から重要である。私たちは、i)近親関係は集団サイズや繁殖生態に関する情報を与えるが、ii)親子・兄弟以外の近親関係を識別するには多くのDNAマーカーが必要であることを明らかにしてきた。本研究では、集団構造の推定精度・サンプル数・DNAマーカー数の間にトレードオフがある点に着目することで、1)複数の近親関係を同時に用いた集団構造の推定法の開発し、2)より少ないDNAマーカー数から近親判別を実施するアルゴリズムの開発することで、3)様々な状況に応じたサンプル数や予算規模のもとで集団構造を明らかにする理論的基盤を整備する。
極低温液・固体複合電気絶縁の気泡抑制と耐電圧向上に関する研究

本研究で得られた主なる成果を以下に列挙する。1)極低温液体の絶縁破壊に及ぼす気泡の効果の研究気泡存在下における液体窒素の絶縁破壊強度は、同温度における気泡のない場合の液体と気体自身との中間に位置し、気泡の数と共に低下すること、および気泡を弱点とする体積効果理論で説明できる。2)高電界中での気泡の挙動の研究高電界中で液体窒素中の気泡は、Maxwell応力により電界方向に細長く変形し、電極間を橋絡し、内部で放電が発生する場合もある。3)複合系の部分放電劣化に関する研究液体ヘリウム中の部分放電は高分子フィルムに対し、網目状のはげしい劣化痕跡を与えるが、液体窒素中ではピット状の劣化を生じる。4)ボイド放電による劣化に関する研究金属電極から発生した部分放電は、高分子フィルムを激しく劣化させるが、ボイド中の部分放電では顕著な劣化は見られない。5)複合絶縁における積層効果の研究インパルス電界では積層効果がありストリ-マの進展は層間で妨げられるが、交流電界では層間の部分放電が発生し、積層により劣化する。6)気泡対策の考え方と新しい絶縁方式の提案気泡対策として、完全に気泡を加圧などにより抑えることはむつかしく、むしろ気泡内放電に強い材料・方式の絶縁の開発、気泡を高電界領域から排除する方式、冷媒と電気絶縁を分離させる方式を提案した。7)内部冷却方式変圧器巻線の実験的研究上記の冷媒・電気絶縁分離方式として、中空導体内部冷却巻線で固体絶縁を施した変圧器を試作し、液体窒素流通による冷却と大電流通電実験を行い、ほヾ所期の成果を上げることができた。極低温・超電導技術を電力用変圧器に適用する際に電気絶縁は重要課題の一つである.従来考えられている電気絶縁方式は,高分子テープと冷媒(液体窒素や液体ベリウムなど)の複合方式であるが,この方式では微弱な発熱や流入熱により気泡が発生した場合電気絶縁性能を著しく低下させる恐れがある.本研究では極低温における高信頼性電気絶縁方式の開発をめざし検討を行った結果以下のような成果を得た.1.液・固体複合電気絶縁方式について(1)液体窒素中の部分放電現象は発泡を引く起すため窒素気体中のそれに類似している.(2)液体ヘリウム中の部分放電は,高分子フィルムに液体窒素中より激しい劣化痕跡を残す.(3)金属電極から発生した部分放電は高分子フィルムを激しく劣化させるのに対して,ボイド中の部分放電では顕著な劣化はみられない.(4)積層試料においては高電圧領域では積層数の少ない方が,低電圧領域では積層数の多い方が長い寿命を示す.(5)気泡発生を抑制する方式として加圧方式お過冷却方式が提案された.また,気泡の発生は許すが発生した気泡を高電界領域へ入れない方式が提案された.2.固体絶縁方式について(1)液・固体絶縁方式では,気泡発生を原理的に抑制することはできないが,中空導体に冷媒を流通させる内部冷却方式では冷媒と電気絶縁を完全に分離できる.内部冷却方式とすれば信頼性の高い固体絶縁が適用できる.気泡存在下での液体窒素の絶縁破壊については次の結果を得た。1.気泡の量が多くなると、平板対平板電極系における液体窒素の破壊電界はあまり低下しないが、棒対平板電極系におけるそれは著しく低下する。2.液体窒素の絶縁破壊電界は、電極間距離が大きくなる程低下する。マイカ層をはさんだエポキシ樹脂板について液体窒素中での絶縁破壊について調べたところ次の結果を得た。3.マイカ層入りエポキシ板の交流電圧破壊においては、まず上部エポキシ層が破壊された後、放電ストリーマがマイカ層を沿面方向に進展し、下部エポキシ層の弱点計でそれを破壊し全路破壊に至ることがわかった。

一方、インパルス電圧破壊においては、マイカ層で沿面方向に広がる際に放射状に進展することが特徴的である。また、モールド絶縁内部冷却方式により液体窒素冷却変圧器巻線を試作し、通電試験を行ったところ次の結果を得た。4.液体窒素を通した中空導体の通電試験を行ったところジュール発熱量が流通する液体窒素の蒸発熱を上回り液体窒素が完全に気化し、気体流のみの領域が発生すると熱暴走が開始することがわかった。5.低圧巻線に液体窒素流通内部冷却中空導体を、高圧巻線に充実導体を用い、エポキシモールド材で固体電気絶縁を施した変圧器巻線に通電したところ、高圧巻線のジュール発熱はモールド材を通した固体熱伝導により有効に冷却されることがわかった。1.気泡存在下における液体窒素の絶縁破壊強度は、同温度における気泡のない場合の液体と強度の気体のそれとの中間に位置する。また、気泡の数が増加すると強度が低下しばらつきは小さくなった。この絶縁破壊特性は、気泡を弱点とした体積効果理論でよく説明できる。高電界にさらされた液体窒素中の気泡は、Maxwell応力により電界方向に細長く変形する。電極間を橋絡し、内部で放電が発生する場合もみられた。2.気泡の抑制は極低温液・固体複合絶縁系においては重要な技術であるが、これは当初予想したよりはるかに困難なものであった。気泡を抑制する方式として、加圧方式や過冷却方式が試みられた。当然ではあるが、加圧状態や過冷却状態においても発生熱が大きければ気泡は生じる。更に、高電界領域では部分放電によっても気泡が発生する。従って、長期にわたる信頼性を確保するためには、気泡の発生を完全に押え込む方法より、或る程度気泡の発生を考慮した方式の方が現実的であろう。このような方式として、以下の3点を提案した。(1)気泡内部の部分放電に曝されても、寿命が低下しにくい固体材料または方式を用いる。(2)気泡を、高電界領域を通過する事なく排除する。(3)気泡問題を抜本的に解消するため,冷媒と電気絶縁を分離させる。3.気泡問題を抜本的に解決する方法として、内部冷却中空導体巻線に固体電気絶縁を施すことが提案された。低圧巻線に液体窒素流通内部冷却中空導体を、高圧巻線に充実導体を用いエポキシモ-ルド材で固体電気絶縁を施した変圧器巻線に通電したところ、高圧巻線のジュ-ル発熱はモ-ルド材を通した固体熱伝導により、有効に冷却排除されることが分かった。
グリア細胞が呼吸をトリガーする-新パラダイムの検証

吸息活動は、延髄内のpre-Botzingercomplex(preBotC)という場所で起こる。従来の説では、呼吸リズムはpreBotCの神経細胞(ニューロン)が作り出しており、脳のもう一つの主要な構成細胞であるグリア細胞は、ニューロン周囲の細胞外環境を維持する程度の役割しか演じていないと考えられていた。本研究において、我々は、吸息時に活動するニューロンに先行して活動を開始するアストロサイト(グリア細胞の一種)を発見した。ニューロン活動のみを抑えるフグ毒のテトロドトキシンを投与すると、ニューロン活動および呼吸神経出力は消失したが、これらのアストロサイトの周期的な自発活動は残った。さらに、光を照射すると細胞を活性化させるイオンチャネルであるチャネルロドプシン2を、アストロサイトにのみ発現させた遺伝子改変マウスを用い、preBotC領域のアストロサイトを光照射で興奮させると、吸息性ニューロンの活動を惹起させることができた。これらの結果は、アストロサイトがpreBotC領域において呼吸リズム形成に積極的に関与していることを示唆している。呼吸リズムは、これまで脳幹内の興奮性および抑制性ニューロンから構成される神経回路網によって作られると考えられてきた。本研究では、この従来の呼吸リズム形成の概念に対して、グリア細胞が呼吸リズム形成を主導している、という新しい概念を検証する。呼吸リズム生成機構の中核であるpreBotzinger Complex(preBotC)を含み、吸息性活動を保持する脳幹スライス標本において、数百個単位のpreBotC細胞のCa動態を同時観測したところ、少数(約10%)ながら吸息性バースト活動よりも1-2秒先行してCa上昇を認めるグリア細胞(前吸息性アストロサイト)が認められた。これらの前吸息性アストロサイトは、TTXによる活動電位遮断下においても周期性のCaオシレーションを示したが、振動周期は延長した。また、preBotCのアストロサイトを選択的に興奮させたところ、吸息性ニューロンの発火が誘発された。この成果は、J. Physiol.に報告した。前吸息性アストロサイトが積極的に呼吸リズム形成に関与しているかどうかを検討するには、ニューロンとグリア細胞の判別法を確立しなければならない。そこでGFAP-EGFPトランスジェニック(Tg)マウスを用いて、グリア細胞をEGFP蛍光で同定しつつ前吸息性アストロサイトのCa動態の特徴づけを行う予定であったが、繁殖に時間を要して実施できていない。また、GFAP制御下にCa感受性蛍光蛋白質(Case-12)を発現するTgマウスも作成中である。Wild動物を用いた検討では、赤色蛍光観測のためにビームコンバイナを導入し、Sulforhodamine 101に対する染色性を検討したが、延髄においてはグリア細胞特異的でないことが判明した。また、フェニレフリンに対する応答での判別も確実でなく、現在、高カリウム溶液に対する応答での判別ができないかデータ解析中である。呼吸リズムは、現在まで、脳幹内の興奮性および抑制性ニューロンから構成される神経回路網によって作られると考えられてきた。本研究では、このような従来の呼吸リズム形成の概念に対して、グリア細胞が呼吸リズム形成を主導している、という新しい概念を検証する。呼吸リズム生成機構の中核であるpreBotzinger Complex(preBotC)を含み、リズミックな吸息性活動を保持する脳幹スライス標本において、数百個単位のpreBotC細胞のCa動態を同時観測したところ、少数(約10%)ながら吸息性バースト活動よりも1-2秒先行してCa上昇を認めるグリア細胞(前吸息性グリア細胞)が認められた。これらの前吸息性グリア細胞は、TTXによる活動電位遮断下においても周期性のCaオシレーションを示したが、振動周期は延長した。また、preBotCグリア細胞を光刺激したところ、吸息性ニューロンの発火が誘発された。次年度には、この前吸息性グリア細胞が積極的に呼吸リズム形成に関与しているかどうかを検討する。現在、ニューロンとグリア細胞の判別は、細胞の大きさ(グリア細胞は細胞体が小さい)、Ca動態(グリア細胞は明るく、rise timeが長く、応答が大きく、減衰時定数が長い)、Sulforhodamine 101に対する染色性(グリア細胞特異的とされる)で行っているが、確実なものではなく、批判的な研究者も存在する。今後、研究を進めるにあたって、ニューロンとグリア細胞の確実な判別法の確立が必須と考えられる。

その方法として、当初はグリア細胞特異的プロモーター(GFAP)制御下にCa感受性蛍光蛋白質(GCaMP2)を発現させることにより、グリア細胞選択的にCa活動を計測することを計画していた。しかし、平成23年度は交付予算の関係で遺伝子導入装置の購入ができず、研究計画に若干の遅れが生じている。まずは、ニューロンとグリア細胞の確実な判別法を確立しなければならないが、前年度末に、本学に二光子/共焦点顕微鏡システムが導入されたので、GFAP-EGFPトランスジェニックマウスを用いて、グリア細胞をEGFP蛍光で同定しつつ、別の蛍光スペクトルを有する蛍光色素によるCaイメージングを行い、前吸息性グリア細胞のCa動態の特徴づけを試みる。この方法でうまくいかなかった場合に備えて、グリア細胞特異的プロモーター(GFAP)制御下にCa感受性蛍光蛋白質(Case-12)を発現させるウイルスの構築を行っている段階である。GFAP-EGFPトランスジェニックマウスを用いたニューロンとグリア細胞の確実な判別が成功するかどうかで研究費の使用計画に変更が生じる可能性があるが、年度前半の検討でうまくいきそうであれば、電気生理学顕微鏡システムに赤色蛍光フィルタセットを導入し、データアクイジションソフトを更新して、当初の計画通り電気生理学実験を行う。
芸術的意味を創出する造形ワークショップに関する日米比較と基礎研究

本研究の目的は、造形ワークショップの教育・指導プログラムを「アウトリーチ活動」(学校における文化・芸術の普及活動)することにより、将来の美術教師養成のシステムを構想するものである。本研究の目的は、芸術的意味を創出する造形ワークショップの教育・指導プログラムを考察することであり、造形ワークショップの「アウトリーチ活動」(学校における文化・芸術の普及活動)により、将来の美術教師養成のシステムを構想することである。平成21年度は、研究実施計画に基づいて、四つの項目について代表者と分担者がそれぞれに研究活動を進めた。1.日本とアメリカの造形ワークショップの文化比較21年12月に、協力者である小野寺を招き、米国の美術教育プログラムの情報収集の方法について検討した。また22年3月に、ボーリンググリーン州立大学美術教育専攻の教授から、今後の研究の進め方についてのアドバイスを頂いた。2.日本の造形ワークショッププログラムの検証ワークショップ研究会を21年12月22日に行い、実践者や教科調査官との議論を深めた。また、分担者である三澤がコメンテーターのシンポジウム「ワークショップとは?ファシリテーションとは?」22年2月11日に参加し、永年にわたり日本のワークショップを先導してこられた4名のパネリストの報告を収集した。3.造形ワークショップのアウトリーチ活動分担者である大成がアーティストとして参加した「大地の芸術祭越後妻有アートトリエンナーレ2009」の『上鰕池名画館』が、21年7月9月に行われ、芸術的意味を創出するアートプロジェクト活動を実施した。また、押元、三澤は、大学美術教育学会(21年9月27日)での研究発表などで実践を報告し、造形ワークショップのアウトリーチ活動を行った。4.ワークショップ型の美術教師養成のシステムの構想押元は、川口短期大学の総合演習の中で、造形ワークショップの体験などを行った。「森林公園アートフェスタ2009」(21年11月30日)また、大成は、公開講座で学生と協力して造形ワークショップのアウトリーチ活動を行った。「あそびの天才」(図工のお家をつくろう!)松戸中央公園(21年7月5日)本研究の目的は、芸術的意味を創出する造形ワークショップの教育・指導プログラムを考察することであり、造形ワークショップの「アウトリーチ活動」(学校における文化・芸術の普及活動)により、将来の美術教師養成のシステムを構想することである。平成22年度研究実施計画の四項目に基づいて、それぞれに研究活動を進めた。1.日本とアメリカの造形ワークショップの文化比較押元が3月に渡米した際の、ボーリンググリーン州立大学ロザリー・ポリッキー准教授のアドバイスについて、協力者の小野寺と内容検討し、米国の造形ワークショップに関する情報を収集した。(1)美術館によるアート教室の調査(2)米国の美術造形教育に関する方向性の調査(3)参考資料(専門誌や図書など)の収集2.日本の造形ワークショッププログラムの検証大学美術教育学会では、多くの実践者や参加者との議論により検証を行うことができた。押元は埼玉近代美術館にて「10歳を節目に考える教育普及のありかたを探る」を研究テーマで行われた「アドバイザー会議」に参加し、子ども向けワークショップについて検証を行った。3.造形ワークショップのアウトリーチ活動三澤が5月に川越市立美術館にて、彫刻ワークショップを実施した。大成は7月に「集まれ!アートパーク」11月に松戸アートラインプロジェクトに大成哲雄+聖徳大学大成ゼミで活動を行った。押元は12月に「森林公園アートフェスタ2010」で、造形ワークショップとファシリテーションの体験学習を実施した。4.ワークショップ型の美術教師養成のシステムの構想三澤は年間を通じ「ワークショップ実践演習」などで、美術教師養成のシステムの構想した活動を行っている。また、大成は、9月の大学美術教育学会でのシンポジウムでパネリストとして実践を報告し、プロジェクト型の美術教師養成のシステムの構想について発表をした。平成23年度研究実施計画の四項目に基づいて、それぞれに研究活動を進めた。1.日本とアメリカの造形ワークショップの文化比較協力者の小野寺が12月に来日した際、研究のまとめ方について内容検討した。米国の造形ワークショップ調査について、押元、三澤、大成でヒヤリングし今後の方向性を検討した。2.日本の造形ワークショッププログラムの検証大学美術教育学会では、多くの実践者や参加者との議論により検証を行うことができた。3.造形ワークショップのアウトリーチ活動三澤が7月に香川県中学校美術教育研究会、8月に川口市美術教育研究会にて映像ワークショップを実施。10月には京都市教育委員会と共催で鑑賞ワークショップを開催。3月には東御市の小学校で2つの造形ワークショップを実施。ほか7件実施。また大成は7月に「集まれ!アートパーク」11月に松戸アートラインプロジェクトに大成哲雄+聖徳大学大成ゼミで活動を行った。押元は8月に「2011スケッチ大会&アートチャレンジ」と10月に「火のアートフェスティバル」[メガとがびアート・プロジェクト2011]で、鍛冶ワークショップを実施した。
耳石の酸素同位体比によるウナギの産卵水温の推定

1993年12月27日に,種子島海岸で採集されたシラスウナギの5個体の耳石について,SIMS(二次イオン質量分析法)を用いた酸素同位体比(^<18>O/^<16>O)の微小局所領域測定を試みた。測定にはCAMECA社製IMS-6f型(東京大学理学系大学院地球惑星物理学研究室所属)を用いた。分析条件はPrimary beam:CS+,10kV,Primary beamsize:25μmφ,Primary beam intensity:8x10-11A,Secondary HV:-9.5kV(Normal-incidenceElectron Gun(-9.5kV)を用いる),測定時間:-10min/analysisとし,試料には金蒸着を施した。また標準試料としてCaCO_3 stdを用いた。耳石は研磨して中心面を表出させ,1μmダイヤモンドペーストを用いて鏡面を作成し分析試料とした。2個体の耳石について分析値の再現性を検討し,3個体については中心から縁辺に至る耳石中心面状の34点について分析し,生息水温が既知の部位の分析値と生息水温を対応させることにより水温-酸素同位体比の関係を求め,耳石中心の水温(産卵水温)の推定を試みた。標準試料を用いた分析における再現性は,連続分析においては2∂が±1.5‰の範囲に収まり,非常に良好であった。耳石試料では,±4‰であったが技術的に再現性を向上させることは十分可能であると考えられた。本年度の分析値は測定精度の点から不十分な結果しか得られず,水温-酸素同位体比の関係を具体的に求めることはできなかった。しかし耳石中心と縁辺部の酸素同位体比の差は極めて小さいことが分かった。縁辺部にあたる水温は約20°Cであったことから産卵水温もこれに近いものと推測される。今後,さらに測定法の検討を行い精度の高い分析を行う必要がある。
畜産排水処理に関わる微生物由来新規タンパク質の機能特性とその遺伝学的解析

畜産排水処理に広く用いられている活性汚泥法は沈殿層においてしばしばバルキングが観察され、長期間安定に処理を行うことが困難になる場合がある。このような問題を解決するためには活性汚泥の沈降性を良好に保つことが必要となる。そこで本研究では排水中の懸濁物質を効率よく沈殿させる細菌を分離し、その凝集機構を解明するとともに凝集至適条件を検討した。活性汚泥から凝集活性を有する細菌のスクリーニングを試みた結果、Bacillusに属する菌株が強い懸濁物質凝集能を有していた。すでにこの活性には菌体外に生産されるタンパク性の物質が関与していることを明らかにしてきたが、種々のクロマトグラフィーでこの活性成分の精製を試みた結果、SDS-PAGEでは常に複数のサブユニットが検出され複数のポリペプチドが会合することによって活性を発現しているものと考えられた。活性発現のためのこの細菌の生育至適温度およびpHはそれぞれ25°C、pH6.5であり、糖源としてグルコース、マンノースを要求し、システインを培地に添加することによって若干の活性の増加がみられた。さらに活性物質の粗製精画分を用いて活性に及ぼす種々の影響を調べた結果、活性はpH38において安定であり、80°Cで30min加熱すると活性は激減した。このようなことからこの活性物質の実用性を考えた場合、有利な面がある一方で、活性汚泥中におけるこの細菌の生残性などさらに検討する必要があるものと考えられた。
セルフ・コントロールの二元性に注目した長期行動計画の有効性

広くは、「自分の行動を自分で操作、統制すること」と定義づけられるセルフ・コントロールは、われわれが適応的な生活を営む上で欠かすことのできない行動のプロセスである。これまで、「(望ましくない、あるいは不適切な)行動の抑制」に焦点を当てて展開されてきたセルフ・コントロール研究には、近年、新たな視点が取り入れられつつある。その代表ともいえるのが、セルフ・コントロールの「二元性」、すなわち、従来型の研究の中心にあった「行動の抑制(stop controlあるいはinhibitory self-control)」に加え、これとは異なる行動形態をもつ「行動の開始(start controlあるいはinitiatory self-control)」にも注目する視点である。本研究では、「二元性」の基盤をなすセルフ・コントロールの分類の妥当性を再検証するとともに、2つのセルフ・コントロールの特徴を踏まえた長期行動計画の有効性を検討することを目的にしている。2018年度は、これまで理論先行で提唱されてきた「セルフ・コントロールの二元性」を実証的に示すことができるかを確認するために、以下の作業を実施した。従来のセルフ・コントロール研究において開発され、使用されてきた尺度と関連文献から、セルフ・コントロールの実行場面を記した項目を収集し、重複項目の整理と検討を経た後に、3名の臨床心理学の専門家に、各項目が「行動の抑制」と「行動の開始」のいずれに該当するものかの分類を依頼した。分類の一致度に基づき、さらなるデータ収集に向けた項目リストを作成した。引き続き、項目リストをもとに、1セルフ・コントロールを「行動の抑制」と「行動の開始」の2つに分けて評価できる尺度を作成し、22つのタイプのセルフ・コントロールが機能する条件の差異を検討する予定である。セルフ・コントロール尺度の検索と収集、関連文献におけるセルフ・コントロールの二元性に関わる記述の確認を入念に行った結果、想定よりも時間を要した。このため、当初予定していた調査データの収集には至らなかった。今年度の研究活動により作成された項目リストをもとに、1セルフ・コントロールを「行動の抑制」と「行動の開始」の2つに分けて評価できる尺度を開発し、22つのタイプのセルフ・コントロールが機能する条件の差異を検討する予定である。具体的には、一般成人と大学生の計500名程度を対象に、先に選定された項目リスト内容がどの程度自分にあてはまるかをリッカート法で評定させる。また、これと同時に、「行動の抑制」との強い関連が予想される指標(例えば、喫煙本数やアルコール摂取量)、及び「行動の開始」との強い関連が予想される指標(例えば、運動時間や勉強時間)に関する情報を収集する。セルフ・コントロールを二元的に評価できる尺度の因子構造を確認するとともに、上記関連指標との関係性を分析することにより、尺度の妥当性と2つのセルフ・コントロールの機能の差違を明らかにする。

セルフ・コントロールを二元的に評価できる尺度の因子構造を確認するとともに、上記関連指標との関係性を分析することにより、尺度の妥当性と2つのセルフ・コントロールの機能の差違を明らかにする。計画していた海外出張が先方との日程調整がつかずに実施できず、メイルでの情報交換によって代行した影響が大きい。2019年度には、国内外の学会において研究成果の発表を行うとともに、データの管理と分析に用いるパソコンなど備品類の購入を予定している。積極的かつ適切な執行に努める。
言語獲得の個人差とその要因の解明

1.語彙と文法発達の関係の解明:Fodor(1983)の言語モジュラリティー仮説では、語彙と文法の間には垂直的断絶があるとされている。それに対し、Bates et al.(1995)は、健常児では語彙と文法の季離がなく、両者は同じものではないが、同じ学習プロセスで歩をすすめ、文法発達は臨界的な語彙の確立によるとしている。本研究では、CDIs日本語1998年版を使用した18-30ヶ月児658名の横断研究と、16名の1ヶ月間隔の縦断研究から、語彙の増大と文法の出現の関係を明らかにした。文法の出現は年齢よりも語彙サイズに依存し、日本語獲得児では、格助詞の獲得には、約100語以上の語彙サイズが必要であり、また、格助詞の出現が語彙の獲得を急速に促進していた。特に格助詞出現後の動詞の増加が大であった。語彙と文法は別のモジュールではなく、相互に作用して発達していくことが示された。2.名詞優位・動詞優位に及ぼす母親の言語入力の検討:子どもの初期の語彙獲得で、比較言語学的な先行研究では、英語獲得児の名詞優位は母親の名詞優位に起因し、韓国語獲得児や標準中国語獲得児の母親の動詞優位は子どもの動詞優位の一因であることが報告されてきた。本研究での一語発話段階から統語段階(12-24ヶ月児31名)の日本語獲得児の子どもと母親の発話の玩具場面での分析は、子どもはタイプ、トークンとも名詞優位であったが、母親の発話をタイプ、トークン、形態複雑さ、文末の語、実用機能(動作志向・名前志向の発話)から分析すると、すべての指標で動詞優位の発話であった。これは、子どもの語彙獲得での名詞優位・動詞優位は、母親の言語入力は大きく作用せず、子どもは、知覚的基盤により語彙を獲得する傾向があることが示された。子どもの語彙(語意)獲得を規定する要因は1つではなく、子どもと母親側のいくつかの要因が相互に作用していると考えられる。
擬似位相整合ニオブ酸リチウムの縦続二次非線形効果を用いた全光学的超高速信号処理

次世代の真に高速大容量かつ柔軟なフォトニックネットワークのノードに必要となる、全光超高速・超広帯域信号処理デバイスに関する理論的・実験的研究を行った。この結果、擬似位相整合ニオブ酸リチウム光導波路デバイスの縦続二次非線形光学効果を用いた全光信号処理デバイスに関して、以下の先駆的研究成果が得られた。将来のフォトニックネットワークノードに必須となる全ての全光信号処理デバイスを、同種の非線形光学素子を用いて実現することにより、低コスト化と同時に高性能化を図る試みは、国内外における他の研究開発機関ではなされておらず、極めて独創的である。1.全光超高速再生中継器数値解析により、擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路デバイスには、高変換効率時において、基本波と第二高調波間の群速度不整合に起因する固有のリミッタ特性が生じることを解明した。また本リミッタ特性を用いた全光超高速再生中継器に関する設計理論を展開し、動作速度200ギガビット毎秒以上の全光再生中継が可能であることを示した。さらに実験では、理論的に予見されたリミッタ特性の存在を実証し、これを用いた全光超高速再生中継器の実現可能性を示した。2.全光超広帯域波長変換器擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路デバイスを用いることにより、変調フォーマットフリーかつ波長帯域20ナノメートル以上の全光超広帯域波長変換器を実現した。さらに、2ポンプ光構成で同デバイスを駆動することにより、動作速度40ギガビット毎秒の任意波長変換器を実現するとともに、その帯域限界を明らかにした。次世代高速大容量フォトニックネットワークのノードに必要となる全光超高速・超広帯域信号処理デバイスに関する研究を行った。この結果、擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路を用いた全光信号処理デバイスに関して、以下の先駆的研究成果が得られた。本ネットワークノードに必須となる全ての全光信号処理デバイスを、同種の素子で実現することにより、低コスト化と同時に高性能化を図る試みは、国内外における他の研究開発機関ではなされておらず、極めて独創的である。1.テラビット毎秒を超える超高速動作の可能性通常、擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路は、高効率化の観点から異常光のみを用いる。これらに対して申請者は、数値解析により、常光・異常光の両導波により、1テラビット毎秒以上の動作速度を有する超高速かつ高効率全光ゲートスイッチの実現可能性を世界で初めて定量的に示した。本動作速度は、申請者の知る限り国内外において最速である。2.リミッタ特性による全光超高速再生中継の可能性申請者は、数値解析により、擬似位相整合縦続二次非線形ニオブ酸リチウム光導波路には、基本波と第二高調波間の群速度不整合に起因する固有のリミッタ特性が存在することを、世界で初めて明らかにした。さらに、本リミッタ特性を用いることにより、200ギガビット毎秒以上の動作速度を有する全光超高速再生中継器を構成できることを示した。3.ポンプ光フリー超広帯域波長変換の可能性非線形光学デバイスを用いた全光波長変換では、通常ポンプ光を必要とする。これらに対して申請者は、数値解析により、信号スペクトルの端に擬似位相整合波長を合わせることにより、ポンプ光を必要としない、変調フォーマットフリーかつ波長変換帯域40ナノメートル以上の全光超広帯域波長変換器が構成できることを、初めて明らかにした。
我が国の拠点空港／港湾における国際競争力向上に向けた研究－理論・実証・政策－

本年度は、我が国を分析対象として取り上げた上で、主に、海事産業と航空機部品産業の空間的集積と集積の経済効果の検証に取り組んだ。海事部門については、まず、我が国でも有数の海事都市である神戸市を分析対象として、海事部門における集積の経済を検証した。次に、我が国の工業地区にまで分析対象を拡張し、海事製造部門における動学的外部効果を検証した。そして、都道府県レベルで生産関数を推定することによって、別の角度から、我が国の海事製造業における集積の経済を検証すると同時に、特に、海事関連産業が集積した長崎県を取り上げて、同県の海事製造業における集積の経済を検証した。以上の検証結果からは、神戸市における海事部門の集積形態については、産業の多様性と地域競争的な生産環境を重視するJacobs型外部性の存在が示唆された。その一方で、我が国の工業地区および都道府県の海事製造部門を分析対象とした場合には、MAR型の動学的外部効果が存在する可能性を示す結果となった。航空部門に関しては、まず、都道府県レベルで生産関数を推定することによって、我が国の航空機部品産業における集積の経済を検証した。そして、我が国で最も航空関連産業が集積し、中部国際空港が開港すると同時に、航空宇宙産業クラスター形成特区に指定された愛知県を特に取り上げて、同県の航空機部品産業における集積の経済を検証した。以上の検証結果からは、都道府県の航空機部品産業を分析対象とした場合には、MAR型の外部性が示唆された。その一方で、愛知県の航空機部品産業における集積の経済の検証結果からは、都市化の経済(Jacobs型外部性)の存在が示唆されると同時に、ある程度、中部国際空港の開港効果が確認できた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、主に、以下の2点について明らかにした(国際海運と国際航空の大きくは2つに取り組んでいるが、以下では、国際海運を中心に取り上げる)。1.アジア地域における海運企業とターミナル・オペレーターの管理機能集積とその形成要因国際的に事業を展開している主要な海運企業やターミナル・オペレーターの管理機能が集積した都市を海事都市と定義した上で、アジア地域における海事都市形成の要因を検証した。すなわち、国際コンテナ貨物取扱量、高度海事生産者サービス(AMPS)企業数、および高度生産者サービス(APS)企業の集積に基づいた都市ランク変数を取り上げて、主要な海運企業とターミナル・オペレーターの管理機能立地との間で相関分析を行った。その結果、国際コンテナ貨物取扱量は、海運企業やターミナル・オペレーターの管理機能立地に対して、決定的に大きな要因ではなく、むしろ、これら海運企業やターミナル・オペレーターの管理業務をサポートする高次ビジネス・サービス企業、すなわち、AMPS企業の集積との間に、極めて強い相関関係が確認された。2.アジア地域における高度海事生産者サービス(AMPS)企業の集積とその立地要因フリードマンの世界都市仮説やサッセンのAPS理論を踏まえて、アジア地域におけるAMPS企業の立地要因について、多角的に検証を行った。分析結果からは、AMPS企業の立地に対して、地域特化変数と都市化変数の影響の方が、港湾特有変数の影響よりも、極めて大きいことが明らかとなった。国際コンテナ貨物取扱量の観点からは、アジア地域における我が国の港湾の相対的プレゼンスは低下しているものの、AMPS企業の集積の観点からは、例えば、東京は上位に位置付けられていた。以上のことから、本研究は、グローバルなAMPS企業が集積した海事都市と、国際コンテナ貨物の集配地の相違を明らかにしたといえる。基本的には、当初の研究計画に従って研究に取り組んでいるが、データの入手可能性等の理由から、必要に応じて、計画の調整や変更を行っている。研究成果については、国内外の学術雑誌や国際学会において、順調に研究成果の発表を行っており、特に、学会賞等も受賞していることから、その学術水準レベルは高いと評価される。以上のことから、本研究の現在までの達成度は、「おおむね順調に進展している」と判断した。【受賞履歴】日本交通学会学会賞(論文の部)、日本交通学会、2016年10月8日。関西交通経済研究センター懸賞「提案・提言」論文優秀賞、公益財団法人関西交通経済研究センター、2017年3月1日。

そして、我が国で最も航空関連産業が集積し、中部国際空港が開港すると同時に、航空宇宙産業クラスター形成特区に指定された愛知県を特に取り上げて、同県の航空機部品産業における集積の経済を検証した。以上の検証結果からは、都道府県の航空機部品産業を分析対象とした場合には、MAR型の外部性が示唆された。その一方で、愛知県の航空機部品産業における集積の経済の検証結果からは、都市化の経済(Jacobs型外部性)の存在が示唆されると同時に、ある程度、中部国際空港の開港効果が確認できた。今後の研究の推進方策については、主に、以下の5点について取り組む予定である。ここで、データの入手可能性等の理由から、当初の研究計画を変更する予定であるが、研究目的を達成する上で、大きな支障にはならないと考える。1.我が国における海事製造業の空間的集中と地域特化の検証:全国75工業地区を分析対象として、ハーシュマン・ハーフィンダール・インデックス(HHI)により、海事製造業の地理的集中/分散の程度を測定すると同時に、特化係数(LQ)により、海事製造業の地域特化の程度を計測する。2.我が国の海事製造業における集積の経済の検証:全国47都道府県を分析対象として、HHIとLQにより、我が国の海事製造業の地理的集中/分散の程度を計測する。そして、生産関数を推定した上で、これらの集積を、マーシャル・アロー・ローマー(MAR)型、ジェイコブス型、およびポーター型の3タイプに分類する。3.我が国の海事製造業における集積の経済と地域成長の関係の検証:Glaeseret al.(1992)およびHendersonet al.(1995)等の先行研究を踏まえて、我が国における工業地区、あるいは都道府県を分析対象として取り上げた上で、海事関連産業における集積の経済と地域成長の関係を検証する。4.我が国の海事製造業における集積の経済の検証:我が国における工業地区、あるいは都道府県を分析対象として取り上げた上で、計量経済モデルを構築し、海事部門における集積の経済(都市化の経済と地域特化の経済)の存在、およびその大きさを検証する。5.神戸市の海事部門における集積の経済の検証:我が国において、最大の海事産業クラスターが存在する神戸市を分析対象として取り上げた上で、海事部門における集積の経済と都市成長の関係を検証する。そして、神戸港の国際競争力を向上させる方策について検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
金属錯体への特異的なプロトン共役電子移動により促進される多電子還元反応系の構築

本研究課題では、金属錯体への特異的なプロトン共役電子移動(PCET)により促進される多電子還元系の開発を目的とし研究を行っている。本年度は、特にPCETにより促進される水素生成反応の反応制御に取り組んだ。具体的には、研究代表者らが以前見出したジチオラトニッケル水素生成分子触媒のさらなる低過電圧化を目指し、種々の誘導体の合成を行った。その結果、トリアザナフタレン骨格を有するジチオラトニッケル錯体触媒がpH = 9の水溶液において170 mVという極めて低い過電圧で水素生成を促進することを見出した。本錯体について電気化学的手法を用いてPourbaix図を作成したところ、8.2 < pH < 12.4の領域で、PCETが進行することが判明した。次に配位子のみのCVを行ったところ、その還元電位は錯体触媒の触媒電流のピーク電位と同等の値を示した。これらの結果により、本研究で観測された水素生成反応は、配位子中心のPCET過程(Ligand-centered PCET)をトリガーとして進行することを明らかにした。また、他の錯体触媒誘導体と比較したところ、低過電圧駆動の錯体触媒がより正側の電位領域で配位子中心の還元過程を示すことから、今回新規に評価したニッケル錯体触媒の低過電圧化はLigand-centered PCETの促進により達成されたと結論付けた。最後に、その後続過程について検討を行ったところ、水素生成に至るまでに複数回のLigand-centered PCETを経たのちに水素生成に鍵中間体となるヒドリド種を形成することが示された。当初の計画通り金属錯体触媒に特異的に進行するプロトン共役電子移動(PCET)の反応制御を行った。その結果、研究代表者が以前開発したジチオラトニッケル錯体触媒(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 4247)のさらなる低過電圧化に成功する(Chem. Commun. 2018, 12820)など本研究課題の進捗はおおむね順調といえる。本年度は当初の計画通り金属錯体触媒上で進行する特異的なPCET過程に関する先端電気化学解析を実施する。その解析結果をフィードバックさせ、さらなる高活性分子性触媒の創製に取り組む。
神経細胞に於ける新規情報伝達システムの分子細胞生物学的解析

本研究では主に神経細胞の一次繊毛の情報伝達機構を解析するものであったが、同時にグリア細胞での一次繊毛の機能も解明する事が出来た。アストロサイト、脈絡上皮細胞、シュワン細胞の夫々での一次繊毛の機能の一端が解明され、今後のニューロン・グリア連関という枠での発展が期待できる成果であった。また、神経細胞に関しては一次繊毛の存在するG蛋白質共役受容体(GPCR)に関しての基礎的知見を得たので、今後の解析の方向性が決定された。培養海馬神経細胞と視床下部神経細胞株N41を用いて神経細胞の一次繊毛内の受容体輸送を観察した。本研究の意義は神経細胞の一次繊毛を新規情報修飾モジュールと見立てた場合に、その機能素子であるG蛋白質共役型受容体(GPCR)の動態を解析することで繊毛の感度調節の分子機構が解明される点にある。EGFP::SstR3,EGFP::MCHR,EGFP::5HT6Rの発現ベクターを初代培養マウス海馬神経細胞に導入したところ、これらの標識受容体は一次繊毛に特異的に発現した。繊毛内での動態を観察すると一部ダイナミックな動きを見せるものもあったが、多くは静止していた。発現量の調節と光学系の調整を行いながら受容体の動態が明瞭に観察出来るものに関してデータを蓄積した。またGPCRの強制発現を行うと一次繊毛が有意に伸長する事が観察された(結果1)。これは予想外の新知見としてその分子メカニズムを解析中である。また、神経細胞の一次繊毛を刺激した際の細胞応答を解析する為の準備段階として星状膠細胞を用いて、細胞内のカルシウム動態を測定した。一次繊毛上に存在するGPCRに対するリガンドを加えると、グリア細胞での細胞内カルシウムは上昇し、繊毛を介した細胞内情報伝達系の関与が示唆された(結果2)。現在繊毛を消失させた状態での細胞内カルシウム反応を検討中である。以上2つの結果を総合すると、GPCRは一次繊毛形成に関わる分子機構を活性化させることで繊毛形成を促進させるのと同時に、その存在自体が外部環境の変化を感知し細胞内カルシウムを上昇させる事で神経系の機能調節に与っていると考えられる。1.繊毛内受容体輸送の細胞生物学的解析蛍光蛋白質(GFP)融合分子として各種受容体を発現させ、その動態を解析することで一次繊毛の機能を解析する事を企図したものである。一次繊毛内での受容体の動態を解明することで、センサーとしての一次繊毛の感度がどの様な形で調節されているのかが明らかとなる。これに依って一次繊毛特異的に受容体が発現することが、神経細胞の情報伝達系にどの様な意味を持つかが解明される。現在、タイムラプスライブセルイメージで検討を行っているが、短いタイムウインドウでは、様々な条件検討にも関わらず受容体動態の大きな変化が見られなかった。そこで、現在免疫電子顕微鏡法を用いて受容体の空間分布を観測する事で研究を進めている。免疫電顕法に関しての条件検討が進行中である。2.一次繊毛バイオセンサーに依る情報伝達機構の検討一次繊毛上に発現したGPCRをリガンド刺激する事で齎される細胞変化を解析する事で、一次繊毛のバイオセンサーとしての機能が明らかになる。ここでは培養細胞にG蛋白質共役型受容体(GPCR)を発現させ、これをリガンド刺激した際の、細胞応答を細胞内カルシウム応答の変動として解析を行なった。GPCRをリガンド刺激すると、細胞内カルシウムの上昇が観察され(Flexstation)、その応答は繊毛への輸送が障害される変異体の発現細胞株では有意に減少した。また、現在繊毛内に輸送はされるがリガンドには反応しない変異体発現実験を行なっており、これらの両者からGPCRを介した細胞応答への一次繊毛の重要性を証明する予定である。本研究では神経細胞、神経膠細胞の一次繊毛がどの様な生理的機能を担っているかを解析し、次の4つの結果を得た。1.神経膠細胞の一次繊毛がshhを受容して細胞内カルシウム振動数を変化させ、一部はnestinを発現して幹細胞様の細胞に脱分化することを明らかにした。またその情報伝達機構を解析した。2.脈絡叢上皮細胞(CPEC)からの一次繊毛の単離を行い、プロテオーム解析をすることで、神経膠細胞の一次繊毛に発現されている分子を同定することに成功した。3.アストロサイトの一次繊毛がヘッジホッグシグナル関連分子を発現し、その活性化はストレス環境下での細胞生存率を高めることを明らかにした。4.Schwann細胞(SC)にも一次繊毛が存在することを明らかにし、その発現が時期特異的であることを示した。また、その際に機能するヘッジホッグシグナルは、デザートヘッジホッグ(Dhh)であることを解明した。

以上の結果から、一次繊毛を介した情報伝達系が広義のグリア細胞(脈絡叢上皮細胞、アストロサイト、Schwann細胞)に於いて様々な機能を遂行している事が明らかとなった。今後は今回の研究で進行が遅れている神経細胞の一次繊毛での機能解析を行うことが必要である。しかしながら、その周囲を取り囲み数も多いグリア細胞との相互作用という観点から新たな情報伝達系を模索することが、高次脳機能の解明に繋がると期待される。また、脈絡叢上皮細胞の一次繊毛のプロテオーム解析から得られた情報は、今後の繊毛情報伝達系の解明の基盤として重要になるばかりではなく、繊毛の分子進化を考察する上でも有用であると考えられる。これらの結果は4編の英文原著、1編の編著書、1編の和文論文として発表し、3回の学会発表として報告した。また、読売新聞全国版に研究紹介記事が掲載された。実施計画では繊毛内受容体輸送に関しても検討を行うことになっているが、現在のところ免疫電顕の条件検討を行っているところで停止しており、若干の遅れが見られる。これはトランスフェクション用ウイルスの作成、並びにsiRNAの条件検討に予想以上の時間がかかった為である。24年度が最終年度であるため、記入しない。一次繊毛上の受容体に依る情報伝達機構に関しては、順調に進行しており、今後その受容体機能の一次繊毛特異性を検証する事で一次繊毛を用いた新規情報伝達機構を解明していく方針である。また、一次繊毛を消失させることで、一次繊毛外のチャネルや受容体の機能を変化させる事が判ったので、繊毛外分子への影響を検討し、新たな情報伝達機構の概念を構築することを企図する。