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水素ラジカルによる特異な分解反応の基礎研究とタンパク質化学への応用

ベンゼンチオール添加剤と超音波照射を組み合わせ、水溶液中でのペプチドの加水分解反応を実施した。ペプチドの加水分解は従来の酸加水分解とは異なる優位な特徴を示した。すなわち、プロリン部位での分解による情報獲得が可能であった他、酸加水分解の特徴である脱水反応は起こらなかった。さらに従来と比較して反応時間の短縮化と添加剤量の低減化にも成功した。同時に、真空中でのレーザー光照射による新規水素発生試薬の発見、および電界噴霧イオン化法と組み合わせた電子線照射法により、水素発生と水素移動反応についても研究論文を発表することができた。これまで、水素ラジカルと超音波の組み合わせにより、アミノ酸配列解析に応用可能なペプチドの加水分解反応を発見した。その際、水溶液中での水素ラジカル発生源として、ジヒドロキシベンゼンを添加剤にした。平成20年度の研究では、無害な添加剤として種々の物理化学的性質を有する一連のアミノ酸を用いたところ、グリシンとチロシンが比較的有意な結果を与えた。すなわち、ペプチド結合での加水分解が見られ、アミノ酸配列解析が可能であった。しかし、副次反応も観測されたことから、さらに条件を検討中である。また、副次反応の少ないジヒドロキシベンゼンとしてカテコールを添加物とし、超音波照射条件の最適化を行った。その結果、ペプチド水溶液1000μlに対してカテコールを10mg添加し、40分の照射を行ったときに最大の分解効率が得られた。一方、ベンゼンジチオールを添加剤にすることにより照射時間が20分に短縮され、さらに副次反応も起こらなかった。上記実験において特筆すべきは、超音波照射による分解反応では脱水反応やアミノ酸側鎖の分解が起こらず、ペプチド結合の加水分解のみが特異的に起こることである。結果として、ペプチドのアミノ酸配列解析を高い精度で行うことができるようになった。本成果は発明事項として特許出願を行う(特願2008-316326)と同時に、国際学術雑誌(Ultrasonics Sonochemistry)にも投稿掲載された。本研究課題は、水素ラジカルを利用した新規な化学反応の探索とその応用を目指すものである。水素ラジカルの発生には、1.水溶液中での超音波と抗酸化・環元性試薬との組み合わせ、2.紫外レーザーと抗酸化・還元性試薬の組み合わせを用い、平成21年度の研究計画に対して下記の成果を得た。1.現在1ccの水溶液試料を用いている超音波実験系の小型ヒを目指した。超音波キャビテーションおよび加熱の効果により、反応条件も制御が困難となり、むしろ現行法が優れている結果となった。2.前年度、抗酸化・還元性試薬としてチオールベンゼンが優れていることを見出したことから、超音波との組み合わせを、質量35004000Daのペプチドのグルカゴンおよびスルホン酸化ペプチドCCK-33に適用したところ、いずれもアミノ酸配列解析が可能な分解反応が確認された。グルカゴンでは、C-末端側のヘリックス部分の分解が抑制された。3.超音波による加水分解機構の解明では、抗酸化・還元性試薬を添加剤とすることで副次反応が抑制制御されるため、その素過程として水素ラジカル放出が重要な反応因子であることを推定した。この仮説は、水素ラジカル発生剤(ヒドロキシフタルイミド)を添加剤として、同様の反応が観測されたことから支持されたが、まだ機構解明には不明な点も残された。4.超音波による反応生成物の評価システムとして利用しているレーザー脱離イオン化質量分析を用い、紫外レーザー光照射と抗酸化・還元性試薬の組み合わせでは、新規の水素ラジカル発生試薬を発見することができた。基礎的知見として、ペプチドのジスルフィド結合(S-S)を切断し還元反応(SH HS)を誘起する性質を有することが判明した。本知見は、別研究プロジェクトの応用研究に役立つことから、論文発表と同時に特許申請を行った。以上、21年度は水素ラジカルを利用する反応および発生反応試薬に関する基礎研究面での大きな成が得られた。本研究課題は、水素ラシカルの有する高い反応性を利用する分解反応を見いだし、その基礎過程の解明およびタンパク質分析への応用を目的とする。平成22年度の研究実施計画は、1.超音波により発生する水素ラジカルを利用するペプチドの加水分解反応の機構解明、2.レーザー光照射による水素ラジカル発生系の物性探索であり、下記の成果を得た。1.ペプチド水溶液に超音波を照射する際、ペプチド結合の加水分解反応を起こすには、水分子を水素ラジカルH・とヒドロキシラジカルHO・に解離させる超音波照射条件に設定する必要のあることが判明した。すなわち、超音波ホーンの先端表面からある特定の特性を有するキャビテーションを発生させる必要があった。但し、キャビテーションの特性を解明するには至らなかった。2.水分子のラジカル解離から生じるHO・の酸化能力は極めて高く、ペプチド中の芳香属アミノ酸を優先的に水酸化体に変換し、多数の水酸基を付与することが判明した。

このペプチドの水酸化反応は、過剰のフェニル基試料を導入することで抑制され、さらに水素ラジカル供与体としてジヒドロキシベンゼンを添加することで、完全に抑制された。3.ペプチド主鎖の加水分解の機構に関して、酸加水分解機構と水分子のラジカル解離機構とを考慮した、水素ラジカルがペプチド主鎖のカルボニル酸素を攻撃するモデルを構築できたので、現在、論文投稿準備中である。4.レーザー光照射による水素ラジカル発生試薬の物性を探索中、各種ペプチドの水溶液をエレクトロスプレー法でイオン化し、真空中で電子線を照射して水素ラジカルを発生する反応系を見いだし、論文として報告することができた。その際、水素原子源はペプチドに結合したプロトンであり、その際、ペプチドには複数の塩基性部位が必要で、複数のプロトンが付加していることが必要であることが判明した。以上、水素ラジカルの発生源として、水分子のラジカル解離、フェノール性水酸基のラジカル解離、さらにペプチドに結合したプロトンがあり、いずれもペプチド主鎖の分解反応に寄与し、アミノ酸配列解析への応用できることがわかった。
西欧中世比較史料論研究

本研究は、伝統的に史料学研究の中心領域であった西欧中世史を主たる対象として、近年の史料論研究の動向を整理・分析し、さらに歴史学界全体を視野に入れた問題提起を行うことを目標として提示した。この際、他の時代、とりわけ近世史や、日本・東洋史等を専攻する研究者との交流により、比較史的観点による諸問題の検討を深めることに留意した。具体的に掲げた活動目標との関係では、以下のような成果をあげた。1研究会活動の展開。当研究の母胎となった「西欧中世史料論研究会」や、代表者や分担者が関係するさまざまな学会、研究会、共同研究等と連携しながら、多くの研究会活動を展開した。西欧中世史に対象を絞った研究会と、他領域の研究者と共同で開催したシンポジウム等を有機的に組み合わせることに配慮した。この結果、他領域の研究者と連携しつつ、学際的視点に留意しながら、多様な主題に関して議論を深めることに寄与した。2研究動向の検討とくに研究動向の検討に、数回の研究会をあて、論点の共有に努めた。その成果の一部は、19年度報告書のなかに、研究動向論文と文献目録として収録した。3研究成果の公表以上の成果は、学会誌や学会・研究会報告等で逐次発表したほか、年次報告書を毎年刊行して、迅速な成果の公表に努めた。なかでも、多数開催した研究会活動については、年次報告書に、研究報告要旨とともに、書き下ろしのコメントを掲載して、研究活動の検証の確保に留意した。各年次報告書は、WEB上でも近々中に公開する予定である。1研究会活動の展開。1,西欧中世史領域における近年の史料論研究の動向を整理・検討するために、以下のような研究会を開催した。(1)2005年7月17日(日)に、研究目標と活動計画を検討するための研究会を開催した。(2)2005年9月11日(日)に、「第12回国際ラテン古書体学会集会録」の合同検討会を開催した。(3)2005年10月1日(土)に、「日本学界における西欧中世史料論研究」をテーマに合同検討会を行った。(4)2006年3月5日(日)に、「世界の史料学・史料研究ホームページ」をテーマに合同検討会を行った。2.西欧中世史以外の領域との比較史的検討を企図して、以下のような合同研究会・シンポジウムを開催した。(1)2005年7月16日(土)に、九州歴史科学研究会との共催で、「史料論のいま」と題するシンポジウムを開催した。代表者の岡崎が、「総論」および「文字史料」についての報告を担当した。(2)2005年11月20日(日)に、国立歴史民族博物館において、科学研究費助成研究(基盤A)「歴史的アーカイヴズの多国間比較に関する研究」(研究代表者・渡辺浩一)との共催で、ブノワ=ミシェル・トック(リル第3大学教授)の報告を軸とする研究会を開催した。3.西欧中世史領域に関する研究会を、以下のように開催した。(1)2005年9月10日(土)に、「修道院カルチュレール史料論」をテーマに研究会を開催した。(2)2005年10月2日(日)に、「考古学と歴史学」をテーマに研究会を開催した。(3)2005年11月22日(火)、26日(土)、27日(日)に、ブノワ=ミシェル・トック教授の報告を軸とする研究会を、中央大学および九州大学において開催した。(4)2006年3月4日(土)に、「説教史料論の最前線」をテーマに研究会を開催した。4.17年度の研究成果を、『西欧中世比較史料論研究平成17年度研究成果年次報告書』として刊行した。1.西欧中世史領域に関する研究会を、以下のように開催した。

(1)2006年4月29日(土)、30日(日)に、「地中海世界」をテーマに研究会を開催した。(2)2006年7月8日(土)、9日(日)に、「王文書の比較研究」をテーマに研究会を開催した。(3)2006年12月10日(日)に、九州史学会大会西洋史部会と共催で、「経済史史料論」をテーマに研究会を開催した。(4)2007年3月4日(日)、5日(月)、10日(土)に、ロラン・モレル教授の報告を軸とする研究会を、東京大学、大阪大学および九州大学において開催した。2.西欧中世史以外の領域との比較史を企図して、以下のような合同研究会、シンポジウムを開催した。(1)2006年11月21日(火)に、国文学研究資料館において、科学研究費助成研究(基盤A)「歴史的アーカイヴズの多国間比較に関する研究」(研究代表者・渡辺浩一)との共催で、「前近代西欧における文書管理」をテーマに合同研究会を開催した。(2)2006年12月9日(土)に、九州史学会大会全体会との共催で、「記憶の管理と文書の伝来」と題するシンポジウムを開催した。3.その他、主な研究報告(1)2006年5月28日(日)に、学習院大学において開催された歴史学研究会大会合同部会において、岡崎がコメント報告を担当した。(2)2007年3月21日(水)に、ストラスブール大学(フランス)において、岡崎が「パリ司教文書と印章」と題する講演を行った。4.18年度の研究成果を、『西欧中世比較史料論研究平成18年度研究成果年次報告書』として刊行した。本研究は、伝統的に史料学研究の中心領域であった西欧中世史を主たる対象として、近年の史料論研究の動向を整理・分析し、さらに歴史学界全体を視野に入れた問題提起を行うことを目標として提示した。この際、他の時代、とりわけ近世史や、日本・東洋史等を専攻する研究者との交流により、比較史的観点による諸問題の検討を深めることに留意した。19年度は、以下のような成果をあげた。1.西欧中世史料論についての研究会を、以下のように開催した。(1)2007年9月23日、24日に、「史料論についての学界動向」をテーマに研究会を開催した。(2)2007年9、月23日に、ブルゴーニュ研究会との合同研究会を開催した。(3)2007年12月2日、史料論についての研究報告会を開催した。2.史料論と関係するシンポジウムの企画に参加した。(1)2007年6月18日に、パリ国立文書館で開催された「アーカイヴズ、権力、社会」と題する国際シンポジウムの企画に関与した。(2)2007年12月14日、15日に、立教大学で開催された「近世アーカイヴ図の多国間比較」と題する国際シンポジウムの企画に関与した。3.その他、主な研究報告(1)2008年3月18日に、高等研究員第4部門(パリ、ソルボンヌ)で、研究報告を行った。4.19年度の研究成果を、『西欧中世比較史料論研究平成19年度研究成果年次報告書』として刊行した。
投射ニューロン特異的カルシウムイメージングを用いた疼痛評価系の確立

脊髄後角投射ニューロン特異的カルシウムイメージングを行うための第一歩として、これらニューロンの発生時期と発生ドメインを明らかにし、その分子マーカーの同定を目指すことにした。EdUを用いた神経細胞の誕生時期の解析より、投射ニューロンのほとんどは胎生9.5日目から10.5日目までに最終分裂を終えることが明らかとなった。この時期に生まれる前駆細胞はdI1からdI6の6種類存在する。dI4からdI6由来のLbx1系譜細胞を標識する遺伝子改変マウスを用いた解析、およびマーカー分子を用いた組織化学的解析より、投射ニューロンのほとんどはdI5由来であることが明らかとなった。我々が日々感じる疼痛には様々な種類があり、その量的、質的違いを理解することは、疼痛とその伝達メカニズムの理解に極めて重要である。本研究では、脊髄後角投射ニューロンのin vivoカルシウムイメージングを用いてこれらニューロンの神経活動の網羅的解析を行うことにより、疼痛を客観的に評価する系の確立を目指す。平成27年度は子宮内電気穿孔法による遺伝子導入系を用いて、脊髄後角投射ニューロン特異的にカルシウムインディケーター遺伝子を導入する系を模索した。脊髄後角投射ニューロンすべての集団を特異的に標識するマーカー分子は現在までに報告されていない。そこで投射ニューロンの誕生時期の特異性を手がかりにして、投射ニューロン特異的遺伝子導入を目指すことにした。まず、逆行性軸索トレーサーであるコレラトキシンB(CTB)の投射先(外側結合腕傍核)への注入を行い、脊髄後角投射ニューロンを再現的に標識する系を確立した。次に、脊髄後角投射ニューロンの誕生時期を特定するために核酸アナログEdUによる標識を行った。胎生9.5日目から12.5日目までのマウス胎児の各時期に誕生するニューロンをEdUにより標識し、さらに生育したマウスの投射ニューロンをCTBでさらに標識することにより、投射ニューロンの誕生時期を特定することにした。その結果、浅い層に局在する脊髄後角ニューロンの多くは胎生9.5日目から10.5日目に最終分裂を終えることが明らかとなった。子宮内電気穿孔法は、神経細胞への誕生時期特異的遺伝子導入に有用な手法である。胎生10日目のマウス脊髄への遺伝子導入が可能になれば、投射ニューロン特異的な遺伝子導入が確立されると予想される。現在は子宮内電気穿孔法による胎生10日目マウス脊髄への遺伝子導入の確立に取り組んでいる。本研究ではまず投射ニューロンの誕生時期を調べ、その誕生時期特異的にカルシウムインディケーター遺伝子を導入する系を確立することにした。この中間目標を達成するために、投射ニューロンを逆行性標識する系の確立、投射ニューロンの誕生時期の特定をすでに終えており、現在は脊髄後角ニューロンの誕生時期特異的な遺伝子導入系の確立に取り組んでいる。したがって、本研究課題は現在のところほぼ当初の計画通りに伸展しているという自己評価を行った。本研究の最終目標である脊髄後角投射ニューロンの神経活動の網羅的解析を行う前段階として、脊髄後角投射ニューロンの発生時期と神経前駆細胞領域の解析を行い、これらのニューロン特異的に発現するマーカー分子の同定を目指した。胎生期の各時期(胎生9日目から12日目)の分裂細胞をEdUラベルしたマウスの個体を用いて、脊髄後角投射ニューロンを逆行性トレーサー、コレラトキシンBによりさらに標識し、その最終分裂時期を見積もった。その結果、これらの神経集団のほとんどは胎生9日目から10日目の間に最終分裂を終えることが分かった。次に投射ニューロンが転写因子Lbx1陽性の神経前駆細胞由来かどうかを明らかにするために、Lbx1-Creドライバーマウスを用いた系譜解析を行った。その結果、これら投射ニューロンのほとんどはLbx1陽性の神経前駆細胞由来であることが明らかとなった。胎生9日目から10日目の間に分裂する脊髄後角神経前駆細胞はdI1からdI6の6種類が知られている。そのうちdI4からdI6までがLbx1陽性であることから、投射ニューロンはこれらの区画の神経前駆細胞から発生することが示唆された。これらの区画から生まれるニューロンのうち、dI5は興奮性、dI4とdI6は抑制性ニューロンに分化することが過去の知見で分かっている。そこで投射ニューロンを標識したサンプルでVGlut2とGAD67のin situハイブリダイゼーションを行い、興奮性か抑制性であるかの同定を行った。その結果、投射ニューロンのほとんどは興奮性であった。以上の結果より投射ニューロンはdI5の神経前駆細胞の区画より発生することが明らかとなった。本研究の目的である投射ニューロンの神経活動の網羅的解析のためには、投射ニューロン特異的にカルシウムインディケーター遺伝子を発現させる必要がある。そのためには投射ニューロン特異的なマーカー分子についてを明らかにして、その分子に発現するCreドライバーマウスとレポーターマウスの交配により解析に必要なマウスを得るのが近道であると考えられる。これまでの脊髄後角投射ニューロンの発生の解析により、これらのニューロンは他の大多数の脊髄後角ニューロンと異なり非常に早い時期に最終分裂を終えることが明らかとなった。

本研究では投射ニューロン特異的なマーカー分子の同定にはまだ至っていないものの、この発生時期と発生ドメインの情報は今後投射ニューロンの特異的マーカーを同定するのに大きく役立つと思われる。したがって、現在のところほぼ当初の計画通りに伸展しているという自己評価を行った。平成28年度までの解析より、マウス脊髄後角投射ニューロンは胎生9.5日目から10.5日目に最終分裂を終える早生まれ集団であり、dI1からdI6までの6種類の前駆細胞ドメインのうち、dI5ドメイン由来であることが明らかとなった。今年度は、脊髄後角投射ニューロンと同様に軸索を長距離伸ばす脊髄内長距離ニューロン(以下LPニューロンと略)についても同様の解析を行った。まず、逆行性トレーサー、コレラトキシンBを第一腰髄の片側に微注入し、その部位まで軸索を伸ばす第四頚髄のLPニューロンを標識する系を確立した。LPニューロンは同側と対側どちらにも投射し、細胞体は背側索に局在していた。EdUを用いた誕生日解析の結果、これらLPニューロンの多くは胎生9.5日目から10.5日目に生まれるが、胎生10.5日目以降に生まれる集団も少なからず存在した。したがって、LPニューロンと投射ニューロンの発生時期はわずかに異なることがわかった。次に、脊髄後角の早生まれニューロンのうち、dI4-dI6由来のニューロンに特異的に発現する転写因子Lbx1の系譜細胞を標識するマウス(Lbx1-Cre;ROSA26-LSL-LacZ)を用いた系譜解析を行った。その結果、同側投射するLPニューロンの一部はLbx1陰性であるものの、ほとんどのLPニューロンはLbx1陽性の系譜であることが明らかとなった。さらに、LPニューロンがdI4由来の抑制性ニューロンか、dI5由来の興奮性ニューロンかを調べるために、GAD67、VGLUT2のin situハイブリダイゼーションをそれぞれ行った。その結果、LPニューロンには興奮性と抑制性の両方の集団が存在することが明らかとなった。これらの結果より、LPニューロンは複数の前駆細胞ドメインから発生することが明らかとなった。脊髄後角投射ニューロン特異的カルシウムイメージングを行うための第一歩として、これらニューロンの発生時期と発生ドメインを明らかにし、その分子マーカーの同定を目指すことにした。EdUを用いた神経細胞の誕生時期の解析より、投射ニューロンのほとんどは胎生9.5日目から10.5日目までに最終分裂を終えることが明らかとなった。この時期に生まれる前駆細胞はdI1からdI6の6種類存在する。dI4からdI6由来のLbx1系譜細胞を標識する遺伝子改変マウスを用いた解析、およびマーカー分子を用いた組織化学的解析より、投射ニューロンのほとんどはdI5由来であることが明らかとなった。前年度に引き続き胎生10日目のマウス脊髄での子宮内電気穿孔法による遺伝子導入系の確立に取り組む。さらにこの系を用いてカルシウムインディケーター遺伝子を脊髄後角投射ニューロンに導入し、疼痛、接触、熱刺激など様々な体性感覚刺激依存的にどのような神経活動パターンが認められるかをin vivoカルシウムイメージングにより解析する。さらに脊髄後角投射ニューロンの前駆細胞に特異的に発現すると思われる転写因子の遺伝子改変マウスを用いた新たな投射ニューロン標識系についても検討している。
廃羊毛の化学的処理による再資源化ー銅担持による消臭性能の付与

申請者は、化学的処理によって廃羊毛を機能性材料に変換し、再資源化することを目指している。本研究では、消臭機能の付与を目的として、銅担持による羊毛繊維への消臭性付与を検討した。前年度では、過ギ酸酸化羊毛を水酸化ナトリウムで処理し、銅化合物を担持させることにより、一定の消臭性能を付与することはできた。しかし、この方法では、水酸化ナトリウムを加えることにより酸化羊毛が可溶化するため、再沈して担持処理を行う必要があり、処理羊毛の繊維形状を活かすためには別の方法が望まれた。そこで、過ギ酸酸化羊毛に酢酸銅を用いて処理する方法を試みた。その結果、銅含有率が3.94.8%の銅担持酸化羊毛を得ることができた。この銅担持酸化羊毛を湿度65%に調湿し、100ppmのエタンチオール雰囲気での消消臭試験を行ったところ、4時間後も6073ppmのエタンチオールが残存し消臭性は低かった。しかし、同処理羊毛に試料重量の100%の水分を含水させて同様の試験を行ったところ、23時間でエタンチオールは検知されなくなり、高い消臭性が見られた。これにより、消臭機構には水の存在が重要であることが明らかとなった。また、酢酸銅と同様の方法で、酢酸亜鉛(II)、酢酸マグネシウム(II)、酢酸ニッケル(II)、リン酸マンガン(II)、リン酸二水素リチウム、水酸化リチウム等の各種金属化合物を用いて酸化羊毛を担持処理した。この結果、マグネシウムやリチウム担持羊毛は1%以下の含有率であったが、その他は23%の含有率の金属担持羊毛を得た。これらの調湿した金属担持羊毛の消臭性は、銅担持羊毛と同程度もしくはそれより低かった。他方、含水させることにより、銅担持酸化羊毛と同様に消臭性は顕著に向上し、3時間後のエタンチオール(初期濃度100ppm)は2256%に低下した。今年度の試みた各種金属化合物のなかでは、銅化合物による担持処理が消臭性に最も高い効果を示すことが明らかとなった。本研究では、メルカプタン化合物に対する高い消臭性を羊毛に付与するために、銅化合物を用いた化学処理法を開発することを目的とした。まず、担持する銅化合物を選ぶために、硫酸銅(II)、塩化銅(II)、酢酸銅(II)を初めとする各種銅化合物のエチルメルカプタンに対する消臭性能を評価したところ、実験に用いたなかでは塩化銅(II)や硫酸銅(II)が高い消臭性を示すことがわかった。他方、羊毛繊維の銅担持量を多くするために、担持処理の前処理として過ギ酸を用いて羊毛繊維を酸化し、ケラチン中のジスルフィド基の一部をスルフォン酸基に変えた。この酸化羊毛繊維をNaOH水溶液で処理した後、硫酸銅(II)および塩化銅(II)の担持処理を行った。このような処理によって、銅含有量が78%の銅担持酸化羊毛を得ることができた。これらの銅担持酸化羊毛の、エチルメルカプタンに対する消臭性能を検知管法で評価した。硫酸銅担持酸化羊毛を0.5g入れた、5Lのテドラーバッグ中にエチルメルカプタン(初期濃度100ppm)を注入した場合、4時間後のエチルメルカプタン濃度は40%、同じく塩化銅担持羊毛の場合は20%減少した。これらの試験では、標準状態(湿度65%R.H.)に調湿した処理羊毛をそれぞれ使用したが、試料重量の100%の水分をこれらの処理羊毛に含有させて同様に試験したところ、共に、4時間後のバッグ中のエチルメルカプタン濃度はほぼ0となった。このことから、水分は銅とエチルメルカプタンとの反応を大きく促進することが明らかとなった。

これらの調湿した金属担持羊毛の消臭性は、銅担持羊毛と同程度もしくはそれより低かった。他方、含水させることにより、銅担持酸化羊毛と同様に消臭性は顕著に向上し、3時間後のエタンチオール(初期濃度100ppm)は2256%に低下した。今年度の試みた各種金属化合物のなかでは、銅化合物による担持処理が消臭性に最も高い効果を示すことが明らかとなった。
嚥下運動の延髄内統合機構に関する神経生理学的研究

嚥下時には、頭部や体幹にそれと随伴する運動が認められるという。本年度は嚥下の運動的側面に戻って、嚥下に随伴する運動の解析を計画した。結果的には、頭部と体幹の単純な運動を記録、解析する方法を確立するところまでで研究期間の終了を迎えた。しかし、この確立された方法を応用すれば、実際の嚥下時における頭部と体幹の運動解析は極めて容易である。今回確立した方法では、最近開発された加速度センサーを用いて頭部ならびに体幹運動を記録する。従来、咀嚼や嚥下の運動を記録する際には体幹の固定や大きな装置の装着などがあり、日常生活で実際に起こる咀嚼や嚥下と隔たった運動になりかねなかった。そこで、小型で軽量の加速度センサーを利用した記録方法を採った。被験者(n=14)には、先ず単純な頭部運動である「前・後屈」課題ならびに「左右側屈」課題をおこなわせた。その結果、これまで角度計を用いて計測されたものとほとんど同じ値が得られた(「前・後屈」で約110°、「左右側屈」で約100°)。記録された運動は、前後方向と左右方向の成分に分けて出力されるので、それぞれの成分について「傾斜角度」と「所要時間」とが算出された。角度計による計測では把握できなかった運動の時間的変化も解析できるようになった。その特長を端的に示すのが頭部の「回転」課題であった。各被験者には左右の回転運動を15秒間おこなわせ、前後方向と左右方向への「最大傾斜角度」を測るばかりでなく、「所要時間」も加味して運動の再現性や円滑性を評価した。運動の再現性については「最大傾斜角度」のばらつきを基に、また円滑性については前後方向と左右方向への「所要時間」に関する「比」を基に、それぞれ評価基準を作成した。加えて、前後方向と左右方向の成分を時間で一次微分した結果も円滑性評価に有効であることを示した。本年度の最も重要な目標は、ヒトにおける嚥下の動態を神経生理学的手法によって精確に解析できるシステムを確立することにあった。以下にある3点の解決を図るべく実験と調査を実施した。(1)咀嚼や嚥下機能に異常のない成人を対象とし、嚥下誘発の機械的また化学的刺激の閾値を精密に測定する方法を開発する、(2)同様な健常者を対象に、嚥下動態を非侵襲的な記録方法を考案する、(3)嚥下障害者を対象として、その病態に関する調査を行う。(1)については、機械的刺激の閾値を決める予備実験によって、嚥下ではなく絞扼が誘発された。これは、嚥下誘発の部位を調べた古い報告の結果と矛盾し、これまでの研究に重大かつ根本的な問題点のあることが示唆された。従って、十分な時間をかけて矛盾の解明をするため、引き続き来年度も取り組みたい。(2)については、喉頭運動の機械曲線と嚥下関連筋の筋電図活動の記録方法が定まり、それを活用して「研究発表」にある論文を刊行した。今回考案された記録方法の眼目は、変位センサーを利用した喉頭運動の描記装置にある。

本装置は、嚥下に伴う甲状軟骨の動きを正確に記録できるばかりでなく、軽量でかつ脱着が容易なため小児から老人までを対象とできる汎用性をもつ。この装置による嚥下時の喉頭運動描記と同時に行った嚥下関連筋の筋電図記録の解析から、舌骨上筋群の活動が嚥下の時間経過を知る上に重要であることも明らかとなった。(3)については、中枢疾患の部位を診断できる設備をもつ病院と連携し、嚥下障害に関する基礎的な資料の収集が可能となった。収集した調査データは現在解析中であるが、来年度内には論文発表のできる段階まで達している。(1)健常な被験者における嚥下食塊の「容量(volume)」感覚情報の役割については、結果の一部を既に報告した(宮岡他、摂食・嚥下リハ学会誌)。本年度は、材料に液体・半固形・固形食品を用い、また測定法にも工夫を加え、より普遍的な知見を求めるよう図った。材料として、お茶、3種の粥、菓子(硬・軟)を使った。また、測定法として、(1)直接法、(2)嚥下回数法、(3)吐き出し法の3法によった。実験結果から、液体食品で18m1が健常者にとって至適な嚥下量であり、かつ最大でその約2倍まで一回に嚥下できることがわかった。また、半固形・固形食品では、物性の異なる5種材料を使用したにもかかわらず、35mlが至適一回嚥下量であることがわかった(宮岡他、歯科基礎医学会;宮岡他、日本生理学会[予定])。加えて、嚥下の難易に関する主観的評価も液体食品で検討したところ、至適一回嚥下量の20%強の増量から困難感が出てくることが明らかとなった(宮岡他、日本生理学会[予定])。(2)嚥下食塊の「性状」感覚情報に関する実験は、本年度に計画しながら実施まで至らなかった。当初の実験計画が妥当であったか否かを含めて、来年度に再検討の後実施したい。(3)嚥下動態の非侵襲的記録装置を用いた実験については、パイロット実験の成果は取りまとめ、現在論文の審査中である(高木他、歯科基礎医学会誌)。食品温度の嚥下動態に対する影響は、少なくとも5°C50°Cの範囲内ではみられなかった(配島他、Dysphagia[予定])。また、味の影響についても、少なくとも四基本味とうま味の範囲内ではみられなかった。(4)健常被験者を対象とした(1)(3)の研究に加えて実施した、脳血管疾患の後遺症としての嚥下機能障害をもつ患者での調査から、嚥下のリハビリテーションが進むと高次精神機能にも明らかな改善の認められることがわかった(宮岡他、摂食・嚥下リハ学会誌審査中)。本年度は、嚥下に関連する感覚機構を中心に調べた。手法としては、「マグニチュード推定法」を使用して感覚の定量化をおこなった。得られた主な知見は、以下のようである。(1)口腔の食塊量-健常な被験者を対象として、食塊の容量ならびに重量に関する感覚評価を実施したところ、食塊量(物理量)とそれに伴う感覚強度との間には、いわゆる「ベキ法則」が成り立った。食塊の容量をS、感覚強度をΨとすれば、両者間にはlogΨ=1.152logS+0.459という関数関係が得られた。これは、Ψ=2.877S^<1.152>と書き換えることができ、「ベキ法則」に従う。このような関数関係は、口腔内の食塊容量ばかりでなく食塊重量についても認められた(日本官能評価学会誌、印刷中)。(2)嚥下の容易度-食塊の飲み易さについて、液体を用いて調べたところ、一同嚥下量の極端な増加と減少によって減じた。すなわち、一回嚥下量を922mLの範囲で変化させても、嚥下の容易度には大きな変化がなかった。しかし、6mL以下ならびに24mL以上では、嚥下の容易度が統計的な有意差をもって減少した。これをグラフ化すると、嚥下の容易度は、15mLを中心とした「逆U字曲線」を描いた。
プラスチック圧縮成形技術を応用した誘電体装荷超高能率小型平面アンテナの開発

マイクロ波帯の高能率小型平面アンテナの開発を目指し,アンテナ放射面に誘電体を装荷した場合の利得向上の効果について実験的に検討した。具体的には,アンテナの放射スロット前面にプラスチックの小誘電体球(レンズ,etc)を装荷し,周波数11.8GHz12.2GHzにおいて,実験的に検討した。最初にスロット単体の整合を行い,次に誘電体球を装荷した場合について整合を行った。次に,導波管一本のアレーアンテナに対する整合を試み,誘電体球を22個装荷した場合(スロット数22個)においても,定在波比を最大109程度に抑え得る結果を得た(終端部,無反射終端)。これまでスネーク導波路型と並列給電型の2種類のアンテナタイプについて検討してきた。スネーク導波路型については,給電線路と放射線路が共有可能なため,low-profileの一層構造のアンテナを構築できるが,スネーク部の反射の広帯域整合が難しいことが分かった。並列給電型のアンテナについては,アンテナ効率の点から背面給電や,背面からの折り返し給電が考えられるが,本研究では,導波管型アンテナを取り上げているため,折り返し給電線路を別に設計して給電系の整合はアンテナと独立して行った。これまで,アンテナの終端を無反射終端とした場合の整合について検討したが,本年度は導波路の終端を短絡した場合の整合について検討した。無反射終端の時と同様,入力端での定在波比が一本の導波管(スロット数22個)について,1.2以内に抑圧可能な見通しを得ており,この導波路を8本組み合わせた平面アンテナの構築を進めている。誘電体装荷の利得改善の効果を検証するため,調整途中ではあるが,放射パターンの特性測定をf=12GHzで行った。測定の結果,広角方向でのサイドローブレベルの上昇が見られたが,誘電体の装荷により,アンテナの正面方向の利得が向上することを確認した。試作アンテナの動作周波数である11.8GHz12.2GHzの帯域は,衛星放送の周波数帯域であるため,屋外での実験は干渉妨害発生のため不可能である。そのため,本研究によるアンテナの特性改善効果についての確認は,"小型アンテナ測定用コンパクトレンジ"で行った。このコンパクトレンジについては,より精度の高い測定実現のため,平面波領域の拡大や,振幅/位相のリップルの改善等が,今後改善すべき課題として残っている。高能率アンテナに必要不可欠である開口分布の一様化およびスロット間相互干渉の低減の実現のため、アンテナの放射スロット前面に小誘電体球(レンズ、etc.)を装荷し、周波数11.8GHz12.2GHzにおいて、実験的に検討した。これらの実験を進めつつ、過年度からの継続研究項目でもある○スネーク導波路の曲がり部の位相調整○給電回路のビスによる整合と効率化○誘電体球を装荷した試作アンテナの開口面電界測定用のX-Yスキャナーの構築及び開口面分布測定等についても、並行的に検討した。

アンテナ本体については、誘電体球およびアンテナカバーを兼ねた誘電体平板をも含んだ導波管一本のアレーアンテナのビスによる整合を試み、スロット単体に対するビスの整合に加えて、アレーの場合の残留による反射波をも含めた整合について検討した。周波数11.812.2GHzの範囲において、誘電体球を22個装荷した場合においても、定在波比を最大1.1程度に抑え得る結果が得られた。今後の課題として,(1)給電回路をも組み合わせたアンテナ全体の利得測定を行う,(2)現在の状態においては、アンテナの終端を無反射終端としているが,終端を短絡した場合の整合をとる,(3)さらに細かく、スロットの存在および整合用ビスの存在による管内波長の修整を考慮した導波路の設計を行う,(4)周波数特性を改善すること,等が挙げられる。現在、標記アンテナの特性測定のために、電波暗室内に設置されたコンパクトレンジの平面波領域の拡大(50cm60cm)に関する検討も併せて行っており、今後予想されるアンテナ開口面積増大、への対応についても検討中である。アンテナの放射スロット前面にプラスチック小誘電体球(レンズ、etc.)を装荷し、周波数11.8GHz12.2GHzにおいて、その整合作業を中心に実験的に検討した。アンテナ本体については、誘電体球およびアンテナカバーを兼ねた誘電体平板(板厚:4mm)をも含んだ導波管一本のアレーアンテナのビスによる整合を試み、スロット単体に対するビスの整合に加えて、アレーの場合の残留による反射波をも含めた整合について検討した。周波数11.8GHz12.2GHzにおいて、誘電体球を22個装荷した場合においても、定在波比を最大1.09程度に抑え得る結果が得られた(終端部、無反射終端)。アンテナのタイプとしては、これまでスネーク導波路型と並行給電型の2種類について検討してきたが、スネーク導波路型については、給電線路と放射線路が共有可能なため、一層構造のアンテナを構築できるが、スネーク部の反射の広帯域整合が難しいことなどから、本年度は主として並行給電型のアンテナについて検討した。並行給電型のアンテナについては、アンテナ効率の点から背面給電や、背面からの折り返し給電力が考えられるが、本研究では、導波管型アンテナを取り上げているため、折り返し給電線路を別に設計し、整合を目指している。過年度においては、アンテナの終端を無反射終端とした場合のビスによる整合について検討したが、本年度は導波路の終端を短絡した場合の整合について検討し、入力端での定在波比が、一本の導波管(スロット数22個)について、その値は1.2以内に抑圧可能な見通しを得た。この導波路を8本組み合わせた平面アンテナの構築を進めている。なお、周波数11.8GHz12.2GHzの帯域は、衛星放送の周波数帯域であるため,屋外での実験は干渉妨害発生のため不可能である。本研究によるアンテナの特性改善効果についての確認を行うべく、電波暗室とオフセットアンテナ(直径1.8mφ)を組み合わせた、"小型アンテナ測定用Xバンド帯コンパクトレンジ"をほぼ完成させており、12GHzを中心にこの環境での試作アンテナの特性評価を行う予定である。
年齢依存性発現生体分子の網羅的検索・同定と法医学的年齢推定への展開

1.年齢依存性生体分子M-LPおよびRhitの発現変動によって影響を受ける計64遺伝子を同定した。2.年齢依存性生体分子M-LPおよびRhitの機能解析・・・1ヒトRhitはヒトM-LP遺伝子の転写調節因子であることを確認した。2ヒトRhit遺伝子の転写調節因子を同定した。3RhitおよびM-LPは細胞の防御機構に関わることを示した。4ヒトGpxおよびRhit遺伝子のSNPのタイピング法を開発し、遺伝子頻度を解析した。5M-LPH分子と相互作用するタンパク質を同定した。3.ヒトM-LPおよびRhitのmRNAの定量法を確立し、胎児と成人の臓器における発現解析を行った。本研究の目的は、年齢依存性発現生体分子を新たに検索・同定し、これらの生体分子の生理的機能や加齢・老化・疾患との関連を解明すること、および法医学的年齢推定マーカーとしての有用性について検討を行うことである。今年度は、従前の研究により年齢依存性発現が認められた新規タンパク質M-LP(Mpv17-like protein)によって発現調節を受けることが示されたグルタチオンペルオキシダーゼ(Gpx)と、M-LPの転写調節にかかわる新規転写因子Rhit(regulator of heat-induced transcription)についての研究を実施した。主要な成果を以下に示す。1)ヒトGpx遺伝子内のSNP解析Gpx1、Gpx2、Gpx3およびGpx4遺伝子内の計11個の非同義置換型SNPを同時に解析するためのタイピング法の開発を行った。この方法を用いて日本人を含む3民族におけるSNPの遺伝子頻度の解析を行なった結果、Gpx1 P200Lではすべての民族において多型性が認められ、民族による遺伝子頻度の相違が明らかになった。一方、Gpx2R146C,Gpx2P126L,Gpx1 A194TおよびGpx4 S2Nにおいては若干のヘテロ接合性が認められた。2)転写因子Rhitのヒトホモログ遺伝子の発現解析マウスで見い出された新規転写因子Rhitの配列を用いてデータベースの検索を行ったところ、Rhitのヒトホモログに相当する遺伝子が見出された。RhitヒトホモログのRNAレベルでの発現は、ほとんどの臓器で認められ、特に肝、胎盤において強く認められた。本研究は、(1)トランスクリプトームおよびプロテオーム解析による年齢依存性生体分子の検索・同定(2)年齢依存性生体分子の生理的機能や加齢・老化・疾患との関連の解明(3)年齢依存性生体分子の定量法の確立を目的として企画した。M-LPは、活性酸素の代謝に関わるマウス腎の新規タンパク質であり年齢依存性発現を示す。これまでの成果により、M-LP遺伝子の発現調節には新規転写抑制因子Rhitが関与することが明らかになった。そこで、今年度はRhitについて以下の研究を実施した。1.マウスRhitにより発現調節を受ける遺伝子群の同定TCMK-1細胞のRhit遺伝子をsiRNAによりノックダウンし、発現量の変化する遺伝子群をPCR Arrayを用いて解析した。その結果、酸化ストレス関連の複数の遺伝子において発現量の変化が認められた。今後、Rhitから各遺伝子に至る経路についての詳細な解析を行い、Rhitの生理的機能について明らかにしていく予定である。2.ヒトRhitの発現量と年齢との相関の解析連携研究者(島根大・医学部・竹下)より供与を受けたRNA試料を用いてヒトRhitの発現量と年齢との相関を調べたところ、加齢に伴って減少する傾向が認められた。したがって、ヒトRhitは法医学的年齢推定の指標となる可能性が示された。3.ヒトRhitの転写調節機構の解析ヒトRhit遺伝子のプロモータ領域について、ルシフェラーゼアッセイ、ゲルシフトアッセイなどの解析法を用いて転写調節因子の同定を試みた。その結果、2種類の転写因子(促進因子1、抑制因子1)の関与が認められた。本研究は、(1)トランスクリプトームおよびブロテオーム解析による年齢依存性生体分子の検索・同定(2)年齢依存性生体分子の生理的機能や加齢・老化・疾患との関連の解明(3)年齢依存性生体分子の定量法の確立を目的として企画した。これまでの研究から、活性酸素の代謝に関わるマウス腎の新規タンパク質M-LPは年齢依存性発現を示し、M-LP遺伝子の年齢依存性発現には新規転写抑制因子Rhitが関与することが明らかになっている。そこで今回は、研究をヒトに展開し、M-LP/RhitのヒトホモログであるM-LPH/RhitHの酸化ストレス防御機構における役割を明確にするため、以下の3点についての解析を実施した。培養細胞(MCF-7)で発現しているRhitH遺伝子をノックダウンするとM-LPH遺伝子の発現が促進された。したがって、M-LPH遺伝子は転写抑制因子RhitHの標的遺伝子であると考えられた。

2.RhitH遺伝子の発現調節機構の解析3.RhitHおよびM-LPH発現の抑制/促進がミトコンドリア機能に及ぼす効果の解析ミトコンドリア電子伝達系の阻害剤Antimycin A (AMA)は、活性酸素の産生やミトコンドリア膜の脱分極を誘発し、アポトーシスを誘導する作用をもつ。このようなAMAによる効果は、RhitH遺伝子のノックダウンあるいはM-LPH遺伝子の過剰発現によって緩和されることが示された。したがって、RhitHやM-LPHは酸化ストレスやアポトーシスに対する細胞の防御機構に関わるものと考えられた。P本研究は、(1)トランスクリプトームおよびプロテオーム解析による年齢依存性生体分子の検索・同定(2)年齢依存性生体分子の生理的機能や加齢・老化・疾患との関連の解明(3)年齢依存性生体分子の定量法の確立の3項目を目的として実施した。平成25年度に得られた研究成果を以下に示す。(1)年齢依存性生体分子の検索・同定・・・活性酸素の代謝に関わるマウス腎の新規タンパク質M-LPは年齢依存性生体分子である。そこで、M-LPH遺伝子の発現を抑制し、この操作によって発現量が変動する酸化ストレス関連遺伝子群をPCRアレイ法により検索した。その結果、発現が有意に促進される遺伝子(TNF, TRAIL, Fasなど)および発現が有意に抑制される遺伝子(FADD, CASP2, TRAF3など)を同定した。(2)年齢依存性生体分子の生理的機能や加齢・老化・疾患との関連の解明1M-LPH遺伝子内のRhitH結合部位の同定RhitHは、M-LPH遺伝子のintron 1に含まれるTtk binding siteに結合して発現抑制を行うことを確認した。2遺伝子発現抑制に関与するKRAB boxやzincfingerドメイン内のアミノ酸置換を惹起する非同義置換型SNP(9座位)に着目し多集団における分布調査と遺伝子型ー活性相関解析を実施した。SNP p.Cys461Serなどは発現抑制効果を減弱させたが、これらのfunctional SNPsは多集団においてmono-allelicな分布を示した。従って、RhitHの機能を低下させるSNPは遺伝的多様性に乏しいことが明らかとなった。(3)年齢依存性生体分子の定量法の確立・・・リアルタイムPCR法によるRNAレベルでの遺伝子発現解析法をM-LPHおよびRhitH遺伝子のそれぞれについて確立し、胎児及び成人の臓器における発現解析を行った。RhitHは多様な臓器に局在し、成人と胎児の発現量に大きな差は認められなかったが、M-LPHは肝、腎、脳などのミトコンドリア代謝が活発な臓器で多く発現し、成人における発現量が胎児における発現量を大きく上回っていた。本研究は、(1)トランスクリプトームおよびプロテオーム解析による年齢依存性生体分子の検索・同定(2)年齢依存性生体
LLを活性化する異文化教育を目的としたマルチメディア語学学習システムの開発

外国語教育の中にマルチメディアという言葉が使われ始めて以来、音声、文字、映像の3モードをどのように提示、利用していけば効果的な学習につながるかという問題に注目されるようになってきた。このような流れの中で、下記の3点を研究課題とし映像教材を利用したマルチメディア教材の開発を行ってきた:1)映像教材を利用し、音声、文字、映像の3モードの提示方法を工夫する。2)CALLによる個別学習とOral Activity中心の一斉授業との統合的な教育システムを構築する。3)言語学習偏重をさけ、文化的要素、内容の理解を中心としたContent-basedの教授法を開発する。2種類の映像を素材として進められてきた本研究の成果は、次の3点にまとめられる。1)一つの学習課題に対してに3種類の異なるメディア(音声、映像、文字)を中心としたCALLの教材を用意し、学習音の学習スタイルに対応する教材を開発した。これによって学習者は自分にあった学習法で学ぶことができると同時に、自分にあった学習法をみつけることができる。2)学習者が、自分のペースと量で自宅学習できるCALLを開発し、Communication Skillの向上を目指したOral Activilty中心の一斉授業との統合性を持たせた教育システムを開発した。初めの授業で教材の内容の概要をつかむ「導入」を行い、CALLで言語学習中心の練習、再び一斉授業でCALLで学習した表現を利用して、関連する文化についてトピックを選び、英語で話し合っていくといる流れをとる。Pilot Studyでは、CALL終了後のspeaking testで顕著な伸びがみられた。(業績一覧参照;藤枝1997)3)CALL教材のどこを、どのようにどのぐらいの頻度で使用しているかという学習履歴を記録するプログラムを独自に開発し、制作した教材に対する学習者の態度・印象が、学習履歴、listeningとspeaking testにどのように影響を及ぼすかを調査分析し、学習者のCALLに対するストラテジーを考察した。この結果は1998年シアトルで行われたTESOL世界大会で報告された。本年度は、本研究グループがこれまで研究してきた基本的な映像教材作成に関する構想に基づいて、映画2本を選び、2つのグループに分かれて教材を作成した。教材作成にあたっては、1.映像視聴前の予備情報の把握、2.言語理解、3.非言語情報や情意情報の理解、4.異文化理解を中心に構成することとし、研究分担者が全員、1、2レッスンを担当し、パソコン通信、会合を通して作業情報の報告および作業内容の検討を行った。まず、第1グループは、NECマルチメディア工房において、デジタル映像編集のための「メディア100」というソフトの使い方と様々なパターンの編集の可能性を模索しながら、各レッスンの映像編集を行った。また、第2グループは、「エクスパンデドブック」「サウンドエデイット16」「ビデオショップ」等のソフトを使って、CD-ROMに書き込む教材を編集した。それぞれの教材は、編集と並行して試験的に授業で実践し、問題点を明らかにして、必要な部分は改良した。編集したビデオとテキストを使った授業の一例を関連学会で紹介した(藤枝他、1995)。現在までのところ、パイロットスタディとして作成した教材の完成により、映画という一般向けの映像をどのように語学教材に応用できるかという点が、かなり明確になった。しかし、また一方で、異文化理解をテーマにするためには、補助教材としての文献、写真、映像などをもっと充実させる必要があること、さらにそれをいかに編集するかに関して課題が残った。

また、映像そのものに関しては、デジタル化した動画はさらに予想を越えるメモリーを必要とし、第2グループが担当したCD-ROM教材では、テキストと静止画中心のプログラム設計を行わなければならないことがわかった。平成8年度は、デジタル化教材の作成およびその教材を学習者がどのように使うのかという学習履歴を記録するプログラムの開発が研究の中心であった。1.平成7年度に制作したビデオ教材モデルの設計内容と試験授業の結果について、関連学会と紀要に発表した(業績参照)2.デジタル化教材については、まず静止画、動画、テキストおよび音声を、Micromedia社のSoundEditとAdobe社のPhotoshopというソフトウエアを使って編集加工し、デジタル化した素材を作成した。次に、これらの素材を組み合わせて、Micromedia社のDirectorというソフトウエアを使って動きをつけ、ゲーム形式の教材にしていった。なお、Directorのプログラム作成および素材の組み込みは、専門の技術者(アテイン株式会社:慶野浩久)に依頼した。3.個別学習用のデジタル化教材の内容が固まってきたので、一斉授業とのバランスを検討し、ビデオ教材の内容および編集を改良していった。1レッスンの流れを以下のような輪郭にして、学生用のテキストと教員用のマニュアルを作成し、モデルレッスンを公表してフィードバックを得た(業績参照)。レッスンの流れ一斉授業(ビデオ)個別学習:正確な理解(CD-ROM)一斉授業:応用・展開(ビデオ)4.CD-ROM教材については、学習履歴を取るプログラムの制作を専門の技術者(アテイン株式会社:慶野浩久)に依頼した。試作の段階ではあるが、このプログラムによって、各学習者が視聴している場所の停留時間と頻度が記録され、表とグラフを作成することができるので、今後の開発の有益な参考資料となる。さらに、学習者の性格、学習態度およびパソコンへの親近感と学習効果との関係についてアンケート調査し、CD-ROM教材に対する学習者の適について考察した(業績参照)。外国語教育の中にマルチメディアという言葉が使われ始めて以来、音声、文学、映像の3モードをどのように提示、利用していけば効果的な学習につながるかという問題に注目されるようになってきた。このような流れの中で、下記の3点を研究課題とし映像教材を利用したマルチメディア教材の開発を行ってきた:1)映像教材を利用し、音声、文字、映像の3モードの提示方法を工夫する。2)CALLによる個別学習とOral Activity中心の一斉授業との統合的な教育システムを構築する。3)言語学習偏重をさけ、文化的要素、内容の理解を中心としたContent-basedの教授法を開発する。2種類の映像を素材として進められてきた本研究の成果は、次の3点にまとめられる:1)一つの学習課題に対してに3種類の異なるメディア(音声、映像、文字)を中心としたCALLの教材を用意し、学習者の学習スタイル対応する教材を開発した。
X線散乱法による固体高分子形燃料電池用スラリー液/電極触媒層の解析

燃料電池やリチウムイオン電池の電極は、スラリー液(液体中に固形粒子が分散したもの)を塗工/乾燥して作製する。スラリー液や電極は、サブミクロン数ミクロンの構造から形成されており、電子顕微鏡観察による構造解析が主流を占めている。しかし、電子顕微鏡では、ミクロンレベルの狭い観察範囲、試料損傷等の点から、複雑な三次元構造を適切に評価できているのか疑問が残る。そこで、試料を損傷させることなく平均的な構造情報が得られやすいX線散乱法が応用されている。本研究では、X線散乱法により解析可能なフラクタル次元に着目し、被覆率や空隙率といった電極構造とフラクタル次元の関連性について明らかにする。
海底火山活動予測のための長期観測に向けた化学・物理観測手法の検証

本研究は、化学観測と物理観測で得られるデータを併用もしくは互いを補完する形で利用することで、海底火山活動のモニタリング手法を確立することを目指すものである。物理化学観測を各海底火山で継続的に実施することで平穏時の変動範囲を把握しておくことが活動時への移行を判定する上で不可欠である。化学観測は活発な熱水および噴気活動が見られる海底火山では有効であり、マグマ活動の盛衰に短時間で応答すると期待されるが、水柱の化学観測で異常の見られない海底火山においては利用できない。一方、物理観測、特に熱の観測は、マグマ活動の盛衰へのレスポンスは速くなく、浅海域においては底層水の水温変動や堆積物供給の影響の補正が必要となるが、本調査により補正の係数を得ておけば、海底下の熱源の存在による上昇流の検出や、熱源の規模が推定でき、平穏時の定常状態の把握に有効である。本年は計画通り、鹿児島湾若尊火山では6月、12月に南星丸によりこれまで通りの化学観測を実施、相模湾手石海丘では6月と12月に青鷹丸により化学観測と地殻熱流量観測を、9月には神鷹丸によって地殻熱流量観測を行った。また、12月の青鷹丸航海では手石海丘火口凹地内および海丘の麓付近海底に温度計の設置も行った。手石海丘についてはこれまでの暫定的な分析から、海水の化学分析により、手石海丘では火口凹地内の海底付近でマンガン濃度の顕著な正の異常が見いだされ、なんだかの熱的活動がある事が示唆された。全炭酸についても海底直上でやや高いが、これが火山活動と関連したものか今後の観測により検証の必要がある。若尊火山では、火山からの二酸化炭素フラックスの2018年のデータが得られ、これまでの平時の流量の範囲内である事が確認された。予定通り、各海域2回の観測に加え手石海丘では地殻熱流量観測が3回実施でき、東京海洋大学の2艘の練習船においても、地殻熱流量観測を含む計画通りの観測が実施できることが確認できた。温度計の海底への設置も行い、初年度予定していた観測、計画は全て実施できた。予定通り年2回ずつの観測を若尊火山と手石海丘において行う。既に各海域における6月の観測については航海日程が決まり、観測に向けた準備を行っている。なお、手石海丘における底層水の水温変動を記録するために海底に設置した温度計は、当初海面に達するブイを付けたものを予定していたが、海流が早く、多くの船が行き交う同海域ではその様な係留系の設置による長期観測が難しいことがわかり、無人潜水艇(ROV)での回収に変更した。現在、回収に使うROVの運用についてテストを行っている。無事温度計が回収できれば、地殻熱流量観測で得られた海底下温度勾配のデータから、手石海丘における地殻熱流量値を算出できるようになる。手石海丘において火山ガスやマグマ活動もしくはそれを熱源とした熱水活動に由来すると考えられるマンガンの濃度異常が検出されたことから、マンガンを用いた海底下からの物質フラックスの算出ができないか検討を行う。若尊火山でもマンガンの濃度異常が顕著であるため、その観測値を参考にするとともに、堆積物を柱状採泥し、その間隙水中のマンガンなどの成分の鉛直プロファイルデータを収集し、フラックスの算出に使えないか検討を行う。