hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広汎性発達障害児者の歯科受診における効果的な行動調整支援プログラムの開発

広汎性発達障害(PDD)を有する就学年齢(6歳)以上の患者を対象とし、歯科受診の適応性を簡便かつ迅速に把握できる歯科受診適応性評価表を作成した。また同時に対象者のストレス評価の指標とするために唾液アミラーゼ活性値の計測を行った。その結果、年齢が低い時期は歯科受診が困難なことが多く、また言語、認知能力が低く、感覚過敏性の高いPDD児者は、歯科受診に際して強いストレスを受けやすく、歯科受診への適応性が低い傾向にあることが示された。本評価表を利用することにより、PDD児者の歯科受診適応性の把握に有用であることが示唆された。本年度は、昨年度作成した「歯科受診適応性評価表」を用いて、広汎性発達障害(PDD)児・者の適応性評価と唾液アミラーゼ値のデータ収集を行った。本年度データ収集の対象とした被験者は、徳島大学病院小児歯科を受診中のPDD児・者で言葉によるコミュニケーションが可能な知的レベルを有するもののうち、保護者の承諾が得られた16名(男性12名、女性4名、年齢6歳19歳)である。「歯科受診適応性評価表」は8つの大項目(1年齢、2歯科治療経験の有無、3初めての場面の受け入れに関する項目、4言語能力、認知能力に関する項目、5コミュニケーション能力に関する項目、6感覚過敏性に関する項目、7こだわり、切り替えに関する項目、8衝動性、多動性に関する項目)から構成され、各項目について2から8の小項目があり、合計26項目から成る。歯科受診適法評価表の記入は保護者に依頼した。また同時に被験者の唾液アミラーゼ値を測定した。各被験者の歯科受診への適応状態は担当歯科医師が、良好、やや困難、困難の3段階で評価した。被験者を歯科受診適応性が良好なグループ(8名)と、適応がやや困難あるいは困難なグループ(8名)に分けて、歯科受診適応性評価表の各項目について比較検討した。その結果、言語能力、認知能力に関する項目と感覚過敏に関する項目において、なかでも味覚に関する小項目について有意な差(<0.01%)が認められた。また、感覚過敏性に関する項目のうち聴覚に関する項目において有意な差(<0.05%)が認められた。さらに唾液アミラーゼ値に関しても両グループ間に有意な差(<0.05%)が認められた。すなわち歯科治療の適応性が良好な群では、言語能力、認知能力の高い人が有意に多く、歯科治療が困難な群では感覚過敏があり、とくに特定の味覚へのこだわりや大きな音を嫌う傾向があることがわかった。本年度は、歯科受診の適応性を簡便かつ迅速に把握できる評価ツールの試作として、さまざまな広汎性発達障害の評価尺度を参考にしながら、歯科診療という特殊な画面における歯科診療への適応性という観点から必要と考えられる評価項目を選択した。本研究では、歯科受診適応性評価の項目として、1.年齢、2.歯科治療経験の有無、3.初めての場面の受け入れに関する項目、4.言語能力、認知能力に関する項目、5.コミュニケーション能力に関する項目、6.感覚過敏性に関する項目、7.こだわり・切り替えに関する項目、8.衝動性、多動性に関する項目の8つの大項目に整理した。2.歯科治療経験の有無については、初めて歯科を受診した年齢、通院回数、さらに適応状況を(良好、やや困難、困難)の3段階で評価した。また38の項目については、それぞれに28の小項目を設け、合計27項目について、(0:当てはまらない、1:やや当てはまる、2:当てはまる)の3段階で評価する形式とした。以上を『歯科受診適応性評価表』としてまとめ、研究実施計画とともに徳島大学病院臨床研究倫理審査委員会に提出し、研究実施計画の承認を得た。また行動調整支援プログラムの有効性を評価するための客観的なストレス評価方法のひとつとして計画した唾液アミラーゼをマーカーとしたストレス評価の予備的評価を行った。その結果、使用方法が簡便で数値による評価が可能なため、歯科診療時のストレス評価として十分使用できることが確認された。本研究の目的は、歯科受診に困難を極める高機能のPDD児者に対して、歯科受診の適応性を迅速に把握し、診療協力性の向上に効果的な行動調整支援プログラムを開発することである。広汎性発達障害を有する就学年齢(6歳)以上の患者37名(男性25名、女性12名、年齢6歳21歳)を対象とし、我々が作成した歯科受診の適応性を簡便かつ迅速に把握できる歯科受診適応性評価表の各項目について保護者から回答を得た。歯科受診適応性評価表は8つの大項目と各項目について2から8つの小項目があり、合計26項目で構成されている。また同時に、対象者のストレス評価の指標とするために唾液アミラーゼ活性値の計測を行った。

歯科受診適応状況から、対象者を「良好群」と「困難群」に分け、さらに「良好群」を唾液アミラーゼ値が45KU/l以下の群「AL群」と唾液アミラーゼ値が46KU/l以上の群「AH群」に分けて、歯科受診適応性評価の各項目と唾液アミラーゼ値について比較検討した。その結果、年齢が低い時期は歯科受診が困難な場合が多く、AH群と困難群では言葉による感情表現が難しい傾向を示した。また困難群は洗顔、歯磨き、味覚、光などに対して過敏性が高い傾向を認めた。唾液アミラーゼ値についてもAH群と困難群では有意に高い値を示し、ストレスが高い傾向を示した。すなわち、言語、認知能力が低く感覚過敏性の高い広汎性発達障害児者は、歯科受診に際して強いストレスを受けやすく、そのことが適応困難の要因となっていることが示唆された。以上のことから歯科受診適応性評価表を用いることによって広汎性発達障害児者の特性を簡便に把握することが可能となり、注意すべき評価項目が明らかとなった。小児歯科学本年度は、歯科受診適応性評価表を用いて被験者からのデータ収集を行うことができたが、当初目的としていた、受診して間もない広汎性発達障害(PDD)児・者だけでは被験者数が不足するため、受診歴の長いPDD児・者からもデータを収集することとした。この場合、当初目的の行動調整支援はすでに達成されていると考えられる被験者も含まれるようになるため、行動調整プログラムの適否に関しては明らかにされない可能性がある。しかし唾液アミラーゼ値によるストレス評価は大変参考になることが示されており、この点では被験者数を多くすることは意義があると考えている。本年度の研究計画では、当初、歯科受診適応性評価ツールの完成を目的としていた。評価項目の抽出と整理を行い、評価ツールの原案の試作は達成された。しかし研究倫理審査委員会の承認を得るのが遅くなり、実際に広汎性発達障害児・者に対する試用までは至らず、評価ツール試作原案の十分なブラッシュアップができたとはいえない。ただし、次年度に計画していた唾液アミラーゼ分析によるストレス評価については、本年度中に予備的実験は終了しており、ストレス評価については計画より進展している当初研究計画では、歯科受診経験が少なく、歯科受診に対して不適応を示すPDD児・者に対して効果的な行動調整プログラムを提示することを目的としていたが、条件を限定すると研究機関内に十分な被験者数が得られないことから、受診歴を限定せず、データの収集をすることとした。被験者数を増やすことで、歯科受診適応性と適応性評価項目の相関性についての統計的分析は信頼性を増すこととなるが、行動調整プログラムの提示に至るまでの症例数としては不足すると考えられる。そこで研究計画の変更としては、本研究では1歯科受診適応性と適応性評価項目の相関性を明らかにする。2適応性評価項目と唾液アミラーゼ値の相関性を明らかにする。以上より歯科受診適応性の評価項目のうち、適応性把握に最も適切な項目を明らかにする。1.次年度は、早期に歯科外来を受診した広汎性発達障害児・者に対して『歯科受診適応性評価表』を用いて、歯科受診適応性の評価データを収集し、評価ツール原案のブラッシュアップを行う。次に完成した評価ツールを用いて、広汎性発達障害児・者の不適応状態を把握し、不適応状態の改善に効果的な行動調整支援プログラムの作成を目指す。行動調整支援プログラムの有効性の評価を行うために、適応性の評価資料の収集時に被験者から唾液を採取し、唾液アミラーゼモニターにて分析した唾液アミラーゼ活性値を記録する。
変調プローブアレーを用いた電磁界の位相測定の研究

変調プローブアレーを用いた電磁界の位相の測定法として, IF信号取り込み法を提案し,実験により,その有効性を検討した.提案法は,変調散乱の信号を周波数領域で受信し,そのIF周波数成分の位相情報から,被測定信号の位相情報を取り出す手法である.本手法を変調プローブアレーを用いた電磁界測定システムに適用し,位相測定の実験システムを構築し,実験を行った結果,本手法による位相測定が可能であることが確認できた.変調プローブアレーを用いた電磁界の位相の測定法として, IF信号取り込み法を提案し,実験により,その有効性を検討した.提案法は,変調散乱の信号を周波数領域で受信し,そのIF周波数成分の位相情報から,被測定信号の位相情報を取り出す手法である.本手法を変調プローブアレーを用いた電磁界測定システムに適用し,位相測定の実験システムを構築し,実験を行った結果,本手法による位相測定が可能であることが確認できた.近年,無線通信の普及と発展に伴って,無線通信端末機の研究開発が盛んに行われており,無線通信端末機に搭載されるアンテナシステムの性能を高速でかつ高精度で測定できる有効な測定システムの研究開発が急務となっている.本研究では,無線通信端末機に搭載されるアンテナ,アダプティブアレーアンテナの性能測定,及び通信品質の評価のため,複数の地点から同時に電磁波を測定が可能な独自な手法を発展し,多数の地点におけるリアルタイムな電磁波の位相を測定できる方法を確立することを目的とする.平成19年度では,変調プローブアレーを用いた電磁界の位相の測定法として,ローカル信号同期法を提案し,その有効性を検討した.ローカル信号同期法とは,各プローブに印加するローカル信号発信器の位相を同期したうえ,広帯域な電波受信機で変調された信号を受信し,受信した時間領域の信号をフーリエ変換し,各プローブの受信スペクトラムを解析し,位相の情報を引き出す手法である.本研究では,外部の同期可能なローカル信号発信機を用いて,各変調素子にローカル信号を印加し,さらに,これらの変調プローブからの受信変調信号をフーリエ変換し,各々のプローブに対応する変調波の周波数における信号の振幅と位相情報を取り出す試みを行った.その結果,ローカル信号同期法を用いたことにより,変調プローブアレーにより受信した電磁界の振幅と位相成分が得られることが理論と実験により確認できた.近年,無線通信の普及と発展に伴って,無線通信端末機の研究開発が盛んに行われており,無線通信端末機に搭載されるアンテナシステムの性能を高速でかつ高精度で測定できる有効な測定システムの研究開発が急務となっている.本研究では,無線通信端末機に搭載されるアンテナ,アダプティブアレーアンテナの性能測定,及び通信品質の評価のため,複数の地点から同時に電磁波を測定が可能な独自な手法を発展し,多数の地点におけるリアルタイムな電磁波の位相を測定できる方法を確立することを目的とする.平成20年度では,変調プローブアレーを用いた電磁界の位相の測定法として, IF信号取り込み法を提案し,その有効性を検討した.提案法は,変調散乱の信号を周波数領域で受信し,そのIF周波数成分の位相情報から,被測定信号の位相情報を取り出す手法である.受信した変調散乱信号の周波数スペクトラムでは,変調されたIF信号が被測定アンテナの放射されたRF信号のスペクトラムの両サイドに現れる.両サイドのIF信号のスペクトラムには, RF信号の位相成分の和と差が含まれているため,両サイドのIFスペクトラムの位相を計測することにより, RF信号のスペクトラムの位相を算出することができる.今年度では,本手法を変調プローブアレーを用いた電磁界測定システムに適用し,位相測定の実験システムを構築し,実験を行った.その結果,本手法による位相測定が可能であることが実験により確認できた.本年度の研究成果により,変調プローブアレーを用いた電磁界の位相測定が可能となり,複数の地点から同時に電磁波の振幅と位相を同時に測定するシステムの実現に大きく前進した.
コミュニケーション障害児の多次元的早期診断法の開発

本研究では、生後2歳前後までの乳幼児の母子間相互作用場面における情緒的表出反応を中心とした縦断的な発達変化を追跡し、このような母子相互関係場面における表情分析がコミュニケーション障害児の早期診断の指標としてどの程度の有効性を持ち得るかを検討する。また母親の養育態度等の母子関係性をも検討した。本研究では13名の乳幼児が用いられた。(生後4カ月から生後1年8カ月児)。方法としては、Affex表情分析システムを用いて、乳幼児の母親との対面場面における表情反応が分析された。その結果、周産期に特記事項のあった乳幼児よりも4カ月、6カ月および1年6カ月の検診時に発達障害を疑われた乳幼児の方が表情表出は乏しく、とくに母親に対して「関心」を向ける表情が乏しい傾向にあった。また、4カ月および6カ月検診時に発達障害を疑われた乳幼児は、1年6カ月検診時に遅れを疑われた子供より表情表出は多い。母子対面場面であっても、母親が子どもを抱っこして笑みかける場面の方が子どもを椅子に腰かけさせて笑みかけるよりも表情表出は多く観察された。乳幼児において発達障害を疑われた子どもおよび周産期に特記事項のあった子どもと、特別に問題のない子どもとを比較すると前者の子どもの表情表出の割合が低い傾向にあった。以上のことを総合すると(1)1歳6カ月位の段階で発達障害を疑われる子どもの母子間相互作用場合における表情表出行動は、4カ月および6カ月検診時に障害を疑われた子どもや周産期に問題のあった子どもより乏しい、さらに発達の各年齢段階で問題が指摘された子どもの表情表出は、特に問題が指摘されていない子どもより少ない、ということが分かった。したがって、表情分析は、対人場面における子どもの行動とその発達障害の診断の予測において有効な手段となる可能性があり、このことを更に、確実にしていく必要がある。
マイクロ流路内二相流動に及ぼす各種特異点の影響の解明

本研究は,気液二相を利用したデバイスを対象とし,マイクロ流路(水力学相当径で0.5 mm以下)内に存在する特異点が気液二相流の流動特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的として実施した.具体的には, (1)特異点による単相流および二相流の圧力損失の評価法の確立,(2)特異点の存在による気液の流動形態の変化の調査,をした.供試特異点として,180°曲がり(曲率半径2種類),急縮小および急拡大(縮小比および拡大比を2種類)を採用した.最終的に、システムの配管設計で必要となる圧力損失の評価法に関し,液物性値と曲率半径および縮小比(拡大比)の影響を考慮した各特異点についての損失の評価法を確立した。微小空間で化学反応を行うマイクロリアクタに代表されるような気液二相を利用したマイクロデバイスの設計・開発に資するために、マイクロ流路内に存在する特異点が気液二相流の流動特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的として、本年度の研究では昨年度までの曲がり流路に関するのデータの追加と急縮小における流動特性を調査した。具体的には矩形マイクロ流路内の急縮小部を通過する液単相および気液二相流の圧力降下および急縮小前後で気泡長さの変化を測定した。その際、収縮比の影響を見るために縮小部下流の流路の寸法(幅0.27 mm×高さ0.24mm)の一定とし、上流部の幅を0.53mmと0.78mmの二種類とした。流路の材質はPDMSで、流路壁は親水性を向上させるために酸化プラズマ処理を施した。液体の物性値(密度、粘度、表面張力)の影響を知るために作動液体に蒸留水、エタノール、HFE7200を、気体に窒素ガスを用いた。得られた成果は次のとおりである。・急縮小の上流部の気泡の長さは流れが擬似均質流であれば、Garsteckiらの式で概ね表わせる。一方、急縮小部下流の気泡の長さはGarsteckiらの式より大きくなる。・気泡長さ/(気泡長さ+液体の長さ)の比は急縮小部の上・下流および液体の違いに依らず気体体積流量率で評価できることを明らかにした。・液単相流および気液二相流の圧力降下の実験値から急縮小よる非可逆圧力損失を求めた。液単相流の収縮係数はレイノルズ数および収縮比に依存することを明らかにした。二相流の非可逆圧力損失は収縮係数に実験値を用いれば、Thome & Abdellalの式で整理できることを明らかにした。なお、マイクロ流路(0.5mm以下)における急縮小による圧力損失データは既存の研究では見当たらず、本研究で得られた研究成果は設計・計算検証のデータベースに資することができると考える。微小空間で化学反応を行うマイクロリアクタに代表されるような気液二相を利用したマイクロデバイスの設計・開発に資するために、マイクロ流路内に存在する特異点が気液二相流の流動特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的として、本年度の研究では昨年度までの急縮小部を持つ流路に関するのデータの追加と急拡大における流動特性を調査した。具体的には矩形マイクロ流路内の急拡大部を通過する液単相および気液二相流の圧力降下および急拡大前後で気泡長さの変化を測定した。その際、拡大比の影響を見るために拡大部上流の流路の寸法(幅0.27 mm×高さ0.24mm)の一定とし、下流部の幅を0.53mmと0.78mmの二種類とした。・急拡大の上流部の気泡の長さは流れが擬似均質流であれば、Garsteckiらの式で概ね表わせる。一方、急縮小部下流の気泡の長さはGarsteckiらの式より小さくなる。・液単相流および気液二相流の圧力降下の実験値から急拡大よる圧力変化を求めた。液単相流の圧力変化はボルダー・カルノーの式で概ね表わせた。二相流の圧力変化の評価式を新たに導出した。最後に、H23-25年度の研究で得たマイクロ流路(0.5mm以下)における特異点による圧力変化のデータは既存の研究では見当たらず、本研究で得られた研究成果は設計・計算検証のデータベースに資することができると考える。本研究は,気液二相を利用したデバイスを対象とし,マイクロ流路(水力学相当径で0.5 mm以下)内に存在する特異点が気液二相流の流動特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的として実施した.具体的には, (1)特異点による単相流および二相流の圧力損失の評価法の確立,(2)特異点の存在による気液の流動形態の変化の調査,をした.供試特異点として,180°曲がり(曲率半径2種類),急縮小および急拡大(縮小比および拡大比を2種類)を採用した.

最終的に、システムの配管設計で必要となる圧力損失の評価法に関し,液物性値と曲率半径および縮小比(拡大比)の影響を考慮した各特異点についての損失の評価法を確立した。微小空間で化学反応を行うマイクロリアクタに代表されるような気液二相を利用したマイクロデバイスの設計・開発に資するために、マイクロ流路内に存在する特異点が気液二相流の流動特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的として、本年度の研究では曲がり流路における流動特性の影響を調査した。具体的には水力学相当直径0.24 mmの矩形マイクロ流路内の曲がり部における気液二相流における気泡長さ、液体の長さ、気泡速度、ボイド率および圧力降下を測定した。その際、曲がりの曲率半径を0.500と0.875 mmとした。流路の材質はPDMSで、流路壁は親水性を向上させるために酸化プラズマ処理を施した。液体の物性値(密度、粘度、表面張力)の影響を知るために作動液体に蒸留水、エタノール、HFE7200を、気体に窒素ガスを用いた。得られた成果は次のとおりである。・曲がりの上流部と下流部での気泡・液体の長さ、ボイド率、気泡速度に違いはあまり見られなかった。そして、気泡長さ/(気泡長さ+液体の長さ)の比は液体および流動様式の違いに依らず気体体積流量率で評価できることを明らかにした。・液単相流および気液二相流の圧力降下の実験値から曲がりによる非可逆圧力損失を求めた。液単相流の損失係数はディーン数で整理できた。さらに、気液二相流の損失係数はディーン数に加えてキャピラリ数、ウエーバー数で整理できることを明らかにした。なお、マイクロ流路(0.5mm以下)における曲がりによる圧力損失データは既存の研究では見当たらず、本研究で得られた研究成果は設計・計算検証のデータベースに資することができると考える。平成24年度の研究では、マイクロ流路(0.5mm以下)内に存在する特異点として急縮小の影響を調べた。特に、マイクロリアクタやマイクロ熱交換器の設計で必要となる圧力損失、気泡・液体の長さについて以下の成果を得ている。・液単相流および気液二相流における急縮小近傍を圧力分布の測定し、急縮小による圧力損失のデータベースを構築した。・気液二相流における気泡の長さ・液体の長さを高速度ビデオカメラで計測し、それらの評価式を構築した。上記および研究実績の概要に記述した成果は、当初の計画と通りである。したがって、本研究は概ね順調に進展していると評価する。平成23年度の研究では、マイクロ流路(0.5mm以下)内に存在する特異点として曲がりの影響を調べた。・液単相流および気液二相流における曲がり近傍の圧力分布の測定し、曲がりによる圧力損失を評価する式を構築した。マイクロ流路内に存在する特異点として急拡大流路およびオリフィスにおける流動特性を調べる。そこで、拡大流路(拡大率を変える)およびオリフィス(開口比を変える)を用いて次の事項を調べる。・液単相流および気液二相流における急拡大部の上流・下流およびオリフィス前後の圧力分布の測定し、急拡大およびオリフィスによる圧力損失を評価する式を構築する。・気液二相流における気泡の長さ・液体の長さ・気泡速度および液膜厚さの高速度ビデオカメラとレーザーフォーカス計による同時計測を行い、急拡大(急縮小)を通過する際の気泡・液体の長さおよび液膜厚さを表わすことができる式を構築する。
皮膚における毛包および汗腺組織への分化を運命づけるメカニズムの探索

前年度の結果から、コラーゲンゲル内に上皮-間葉系細胞凝集塊を作成する方法と、上皮-間葉細胞混濁液からspheroidを作成して分化誘導する方法では汗腺分化の誘導に関して優劣を認めず、一方でspheroidを用いた手法の方が大量の細胞塊を得ることが出来る。そこで、本年度は上皮-間葉細胞混濁液からspheroidを作成して分化誘導する方法に特化して、分化誘導方法を検討した。まず、マウス足底皮膚を採取する時期が、汗腺組織への分化のしやすさに影響する可能性を検証するために、複数の齢で採取したマウス足底皮膚を用いてspheroidを作成した。汗腺、毛包マーカーを指標としてqPCRで解析したところ、特定の時期のマウスから採取した足底皮膚を用いたspheroidで汗腺マーカーの上昇と毛包マーカーの低下を認めた。また。免疫染色でも汗腺マーカーの発現を検出できた。次に、spheroidとして混合する上皮系細胞、間葉系細胞の割合が、汗腺組織への分化に影響する可能性を検討した。種々の割合で、上皮系と間葉系細胞を混合して作成したspheroidを培養して、汗腺マーカーをqPCRで解析したところ、間葉系幹細胞が少数である方が上皮細胞の汗腺マーカーの発現が上昇すること、および時系列で汗腺マーカーは上昇するものの毛包マーカーは低下することが示された。しかし、qPCRでは上皮および間葉の細胞数の影響も無視できないため、FACSを用いた解析も試みたが、汗腺マーカー、上皮系マーカーをうまく検出されなかった。当初の研究計画では、in-vitroでのspheroidなどの上皮-間葉系細胞塊により汗腺、毛包を再構築し、汗腺、毛包組織への分化に関連する分子を解析することを予定していた。しかし、現在の培養系では依然として細胞塊を適切に汗腺系組織へ分化を誘導する実験系の確立に難航している。汗腺組織のIn-vitro、in-vivoでの分化誘導系が確立出来ておらず、やや遅れている。汗腺、毛包組織を再構築することで、その分化過程で関連する分子を同定し、in-vitroでの発現解析、さらにはin-vivoでの組織発生過程における毛包、汗腺組織の分化に関連する分子の解析を行っていく予定である。毛包への分化は背部から得た上皮-間葉細胞塊によりin-vivoで再現しうるが、現状の手法で汗腺への十分な分化は誘導できておらず、mRNA、タンパクレベルでは汗腺マーカーの発現を認めるものの、汗腺の形態的な構築には至らず、効率的な分化誘導ができていない。汗腺への分化を誘導できるような、In-vitroでの三次元培養方法、in-vivoでの移植方法を検討していく予定である。マウス胎児(E18)から背部皮膚および足底皮膚から、上皮細胞、間葉系細胞を採取し、コラーゲンゲルに配置することで上皮-間葉系細胞凝集塊を作成した。以下、背部皮膚由来の細胞塊をRCBS、足底皮膚由来の細胞塊をRCFPとする。汗腺分化に関連した分子のmRNA発現は、経過と共に低下するあるいは、経過を通じて十分な発現を認めなかった。免疫不全マウスの背部皮膚、あるいは同系マウスの腎被膜下に細胞凝集塊を移植して分化能を検証した。RCBSを移植した皮膚または腎被膜下では毛包の構築が検出され、毛包マーカーで染色される組織が観察されたが、RCFPを移植した皮膚または腎被膜下では汗腺組織を認めず、汗腺マーカーで染色される組織は観察されなかった。一方、上皮-間葉細胞混濁液から作成したspheroidによる分化誘導の方法も検討した。背部皮膚由来のspheroidをsRCBS、足底皮膚由来のものをsRCFPとする。spheroidの汗腺・毛包マーカーのmRNA発現は、汗腺分化マーカーは時系列で発現が低下し、汗腺分化シグナルは経過を通じて十分な発現はなかった。また、毛包分化マーカーは時系列で発現が低下するものの、sRCBSでは時系列で上昇するマーカー分子もあった。免疫不全マウスの背部皮膚、および同系マウスの腎被膜下にspheroidを移植したが、皮膚へ移植したものでは、両spheroidともに汗腺あるいは毛包を形成しなかった。腎被膜下への移植では、sRCBSの移植で毛包の形成を認めたが、sRCFPを移植したものでは汗腺導管や分泌部の形成はなかった。当初の研究計画では、in-vitroでの上皮-間葉系細胞凝集塊により汗腺、毛包を再構築し、汗腺、毛包組織への分化に関連する分子を解析することを予定していた。しかし、現在の培養系では細胞塊を培養維持することができなかった。Spheroid形成による分化誘導や、マウスへの移植によるin-vivoでの分化誘導も試みており、毛包への分化誘導は達成できるが、汗腺への分化は達成できておらず、やや遅れている。

まず、マウス足底皮膚を採取する時期が、汗腺組織への分化のしやすさに影響する可能性を検証するために、複数の齢で採取したマウス足底皮膚を用いてspheroidを作成した。汗腺、毛包マーカーを指標としてqPCRで解析したところ、特定の時期のマウスから採取した足底皮膚を用いたspheroidで汗腺マーカーの上昇と毛包マーカーの低下を認めた。また。免疫染色でも汗腺マーカーの発現を検出できた。次に、spheroidとして混合する上皮系細胞、間葉系細胞の割合が、汗腺組織への分化に影響する可能性を検討した。種々の割合で、上皮系と間葉系細胞を混合して作成したspheroidを培養して、汗腺マーカーをqPCRで解析したところ、間葉系幹細胞が少数である方が上皮細胞の汗腺マーカーの発現が上昇すること、および時系列で汗腺マーカーは上昇するものの毛包マーカーは低下することが示された。しかし、qPCRでは上皮および間葉の細胞数の影響も無視できないため、FACSを用いた解析も試みたが、汗腺マーカー、上皮系マーカーをうまく検出されなかった。当初の研究計画では、in-vitroでのspheroidなどの上皮-間葉系細胞塊により汗腺、毛包を再構築し、汗腺、毛包組織への分化に関連する分子を解析することを予定していた。しかし、現在の培養系では依然として細胞塊を適切に汗腺系組織へ分化を誘導する実験系の確立に難航している。汗腺組織のIn-vitro、in-vivoでの分化誘導系が確立出来ておらず、やや遅れている。汗腺、毛包組織を再構築することで、その分化過程で関連する分子を同定し、in-vitroでの発現解析、さらにはin-vivoでの組織発生過程における毛包、汗腺組織の分化に関連する分子の解析を行っていく予定である。現状の手法で、背部皮膚組織からin-vivoで毛包組織の再構築することができているが、汗腺への分化は誘導できていない。汗腺分化を誘導できるような、細胞採取の時期やin-vitroでの培養方法、in-vivoでの移植方法を検討していく予定である。毛包への分化は背部から得た上皮-間葉細胞塊によりin-vivoで再現しうるが、現状の手法で汗腺への十分な分化は誘導できておらず、mRNA、タンパクレベルでは汗腺マーカーの発現を認めるものの、汗腺の形態的な構築には至らず、効率的な分化誘導ができていない。汗腺への分化を誘導できるような、In-vitroでの三次元培養方法、in-vivoでの移植方法を検討していく予定である。
オスマン都市の自治的行政組織: タンジマート期以前のアレッポ

2007年度は現地での文書史料調査(2007年11月12月にかけてシリア及びヨルダンにて歴史文書館での文書史料調査)を実施し、結果を踏まえつつ前年度の検証をさらに発展させた。具体的には、(1)隣人共同体のイマーム(ここでのイマームは共同体の長を指しモスクのイマームとは異なる)(2)隣人ワクフ(3)隣人モスクの三つがタンジマート以前アレッポの行政において枢要をなしていたとの仮説のもとに、文書史料及び文書史料データベースを用いてこの精査を行い以下の通り成果を発表した。本成果はイスラーム世界の都市における自治制度の存在を実証しその具体的な構造を明らかにしたものであり、イスラーム都市及びその社会制度研究に新たな知見をもたらす重要なものと考える。また、海外におけるこれらの報告及び研究交流の結果、オスマン朝社会史研究者アストリド・マイヤー氏の訪日及びワークショップ開催(イスラーム地域研究東洋文庫拠点主催)などオスマン朝社会史研究、文書研究の分野で海外研究者との研究交流の活性化が実現された。国内でもクノスト研究員は若手研究者との文書史料講読会を継続的に実施し、平成19年7月には東京大学にて大学院生等を対象としたオスマン朝アレッポのワクフ及びスーフィー教団に関する研究セミナー(アラビア語文書史料講読を含む)を実施するなど、研究交流及び若手研究者の育成においても成果を上げつつある。2006年度は、アレッポ及びダマスクスの都市社会組織にかかわる文書史料データベースを用い、隣人共同体やモスクを媒体とする共同体など比較的小さな社会単位を対象に分析を進めた。街区の宗教施設や寄進財産が地域住民に公的サービスを提供した事例などを通して、街区の自治的機能を実証的に検証し、以下のとおり成果を発表した。イスラーム世界の都市はヨーロッパ都市のような自治制度をもたないとされてきたが、これまでの言説を覆す画期的な成果と考える。
異種肺移植片に対するアコモデーション誘導遺伝子導入による生着延長効果の検討

前年度に引き続き、ハムスターからラットへの同所性肺移植を施行した。免疫抑制剤投与群のうち、コブラ毒+シクロスポリン投与群(16匹中7匹)とFK506+シクロスポリン投与群(12匹中5匹)の各々で21日間生着した移植肺をサンプルとしてcDNAマイクロアレイを用いた遺伝子解析を行い、有意な遺伝子発現を示した遺伝子群のうち、アコモデーションに関与する可能性のある遺伝子を抽出し、ウエスタン法により、移植肺における蛋白発現を検討した。移植前に比較してコブラ毒+シクロスポリン投与群では1700遺伝子中、114遺伝子の発現が1.5倍以上亢進していた。また、FK506+シクロスポリン投与群では1700遺伝子中、19遺伝子の発現が1.5倍以上亢進していた。このことから、免疫抑制剤の投与レジメンの相違により遺伝子発現変動に有意な差が認められ、FK506+シクロスポリン投与群では移植肺への影響が少なく異種移植後の投与レジメンとしてより適していると考えられた。一方、両群に共通した遺伝子総数は1700遺伝子中7つであった。7つの遺伝子のうち、肺の炎症やアポトーシスに関与するインターロイキン11についてウエスタン法により、移植肺における蛋白発現を検討したところ、両群の21日生存肺では移植前肺に比較して有意にこの蛋白発現が亢進していた。この遺伝子は免疫抑制剤の種類に関係なく、長期生存した移植肺で発現していたことから、異種肺移植後のアコモデーションに関与する可能性が示唆された。さらに、ハムスターからラットへの異所性心移植を施行し、コブラ毒+シクロスポリン投与したうち、21日間生着した移植心をサンプルとして同様にcDNAマイクロアレイを用いた遺伝子解析を行った。その結果、これら3群に共通して発現が亢進していた3遺伝子の中に先のインターロイキン11が含まれており、平成15年度に報告したBcl-2,Bcl-xl,HO-1,A20のように、このインターロイキン11が臓器の種類に関係なく異種移植後のアコモデーションに関与する可能性が示唆された。体重100gのハムスターから体重250gのラットへの左同所性肺移植を施行した。免疫抑制剤の投与方法により肺移植群ではコブラ毒+シクロスポリン投与群(16移植:32匹使用)、FK506+サイクロファスファミド投与群(12移植:24匹使用)、免疫抑制剤非投与群(8移植:16匹使用)の3群に分け、移植直後、2日目、14日目、21日目に犠牲死させ、各移植片を摘出した。測定項目は移植片の生着率、病理所見、cDNA microarray法を用いた遺伝子発現の解析を行った。免疫抑制剤非投与群では移植片は移植後24日目に全て拒絶された。一方、コブラ毒+シクロスポリン投与群では16葉中7葉が移植後21日間拒絶されることなく生着した。また、FK506+シクロフォスファミド投与群では12葉中5葉に21日間の生着が認められた。病理所見の比較において免疫抑制剤非投与群では移植後24日ですべて拒絶され、内出血ならびにTUNEL陽性細胞が多数認められた。一方、コブラ毒+シクロスポリン投与群では、移植直後同様、ほぼ正常でTUNEL陽性細胞も認められなかった。また、FK506+サイクロファスファミド投与群でもコブラ毒+シクロスポリン投与群と同様な結果であった。免疫抑制剤投与群のなかで拒絶されなかった肺移植片を材料とし、cDNA microarrayを用いて解析された遺伝子発現パターンの経時的変化の検討では,移植後21日目に比較して移植後2日目に発現亢進している遺伝子群が多かった。また、2つの免疫抑制剤投与群の比較では遺伝子発現パターンに相違を認めた。激烈な拒絶反応を誘発する異種移植であっても長期生存が可能な免疫抑制剤の組み合わせが存在することがわかった。また、拒絶反応を起こした移植片では移植後2日目にアポトーシスが認められた。一方、長期生着が期待される免疫抑制剤が投与された群では、移植後21日目に比較して移植後2日目に発現亢進している遺伝子群が多かった。このことは、移植後早期に拒絶反応から移植片を保護する特定の遺伝子の発現(例えば、アポトーシス抑制遺伝子)が亢進し、それらによってアコモデーションが誘導されている可能性が考えられた。また、免疫抑制剤の種類によって変化する可能性も示唆された。今後、発現亢進した遺伝子の解析をすすめる予定である。

このことから、免疫抑制剤の投与レジメンの相違により遺伝子発現変動に有意な差が認められ、FK506+シクロスポリン投与群では移植肺への影響が少なく異種移植後の投与レジメンとしてより適していると考えられた。一方、両群に共通した遺伝子総数は1700遺伝子中7つであった。7つの遺伝子のうち、肺の炎症やアポトーシスに関与するインターロイキン11についてウエスタン法により、移植肺における蛋白発現を検討したところ、両群の21日生存肺では移植前肺に比較して有意にこの蛋白発現が亢進していた。この遺伝子は免疫抑制剤の種類に関係なく、長期生存した移植肺で発現していたことから、異種肺移植後のアコモデーションに関与する可能性が示唆された。さらに、ハムスターからラットへの異所性心移植を施行し、コブラ毒+シクロスポリン投与したうち、21日間生着した移植心をサンプルとして同様にcDNAマイクロアレイを用いた遺伝子解析を行った。その結果、これら3群に共通して発現が亢進していた3遺伝子の中に先のインターロイキン11が含まれており、平成15年度に報告したBcl-2,Bcl-xl,HO-1,A20のように、このインターロイキン11が臓器の種類に関係なく異種移植後のアコモデーションに関与する可能性が示唆された。
ハザードマップを活用した中・高等学校理科地学領域の指導法に関する研究

中・高等学校理科の中でも地学領域は,日常生活や社会との結びつきが強い内容を含んでいる。しかし,地域の自然が多様であるため教材化が難しく,その結びつきがほとんど扱われていない現状がある。本課題では,中・高等学校理科におけるハザードマップを活用した授業を行っている事例を調べ,それぞれの授業内容の分析を行い,降雨,火山,地震の災害予測を,理科の授業の中に取り入れていく方法について提案した。本課題では,中・高等学校理科におけるハザードマップを活用した授業を行っている事例を調べ,それぞれの授業内容についての分析を行い,降雨,火山,地震の災害予測を,理科の授業の中に取り入れていく方法について提案することを目的としている。この背景には,中・高等学校理科の中でも地学領域は日常生活や社会との結びつきが強い内容を含んでいるにもかかわらず,地域ごとの自然が多様であるため教材化が難しく,その結びつきがほとんど扱われていない現状を改善することがある。地学領域は自然災害の原因についての学習を行うが,その内容と日常生活や社会との結びつきについて指導ができていない。そのため,地域に災害をもたらす自然現象が一定の時間内に発生する確率を地図上に示した災害予測図であるハザードマップを活用することで,改善が図れないか検討を行う。今年度は,前年度に引き続きハザードマップを活用した授業の事例を収集することが主な研究内容であったため,教科書の分析,学会における情報収集,都道府県レベルの教育委員会理科担当指導主事への聞き取り,中・高等学校の授業見学を行った。教科書については前年と同様の結果であったが,理科担当指導主事への聞き取りにおいては,高等学校地学基礎の普及に伴い,教科書の記述を一通り教えようとする教員のすがたも浮き彫りにすることができた。これは,教科書に掲載されているハザードマップについて説明するものの,自分たちの住む地域の災害についてはほとんど触れないということも示している。中学校においては,1年生の火山や地震の単元にいてハザードマップを扱う事例について分析を行い,学習への関心を高める効果があった反面,3年生で扱うことに比べた難しさについても明らかになった。地域ごとのハザードマップの教材化については,具体例をもとに中・高等学校教員からの意見を聞いた。この背景には,中・高等学校理科の中でも地学領域は日常生活や社会との結びつきが強い内容を多く含んでいるにもかかわらず,地域ごとの自然が多様であるため教材化が難しく,その結びつきがほとんど扱われていない現状を改善することがある。地学療育は自然災害の原因についての学習を行うが,その内容と日常生活や社会との結びつきについて指導ができていない。そのため,地域に災害をもたらす自然現象が一定の時間内に発生する確率を図に示した災害予測図であるハザードマップを活用することで,改善が図れないか検討を行う。今年度は,ハザードマップを活用した授業の事例を収集することが主な研究内容であったため,中・高等学校理科の主たる教材である教科書の分析,学会における情報収集,都道府県レベルの教育委員会理科担当指導主事への聞き取り,中・高等学校の授業見学を行った。まず教科書の分析においては,中学校3年理科,高等学校地学基礎,科学と人間生活において,すべての教科書がハザードマップを扱っていることが確認された。一方で,教科書のハザードマップは縮小により内容を読み取ることはできず,実際に授業を行う教師が意識して地域のハザードマップを活用しなければ,生徒は実際のハザードマップに接することができないことも明らかになった。次いで中・高等学校や学会における情報収集,理科担当指導主事への聞き取りについては,事前に予想していた通り,ごく限られた教員が先行的に実施した例があるのみであることがわかった。教員もハザードマップに興味があるものの,どのように扱えばよいか検討中であるように感じた。地学領域は自然災害の原因についての学習を行うが,その内容と日常生活や社会との結びつきについて指導できていない。そのため,地域に災害をもたらす自然現象が一定の時間内に発生する確率を地図上に示したハザードマップを活用することで,改善が図れないか検討を行う。今年度は,前年度に引き続き1ハザードマップを活用した授業の事例を収集することに加え,新たに2ハザードマップを活用した授業の指導例を提案し,評価を得ることが主な研究内容であった。1の事例収集については,前年度と同様に高等学校については教科書を一通り教えようとする授業展開の結果,日常生活や社会との結びつきについて地域の特性を生かした事例が極めて少ない結果となった。2の指導例の提案とその評価については,理科教育学会(松山)で提案したものの,26年度に頻発した自然災害(土砂災害に加えて,その後の火山噴火など)を受け,人的,経済的被害を被る地域に住む生徒に対する配慮についてさらに検討して欲しい旨の意見をいただいた。そのため,過去に自然災害が発生した地域における授業の実践事例をもとに,指導例について再検討を行った。

本課題では,中・高等学校理科におけるハザードマップを活用した授業を行っている事例を調べ,それぞれの授業内容についての分析を行い,降雨,火山,地震の災害予測を,理科の授業の中に取り入れていく方法について提案することを目的としている。この背景には,中・高等学校理科の中でも地学領域は日常生活とや社会との結びつきが強い内容を含んでいるにもかかわらず,地域ごとの自然が多様であるため教材化が難しく,その結びつきがほとんど扱われていない現状を改善することがある。地学領域は自然災害の原因についての学習を行うが,その内容と日常生活や社会との結びつきについて指導できていない。そのため,地域に災害をもたらす自然現象が一定の時間内に発生する確率を地図上に示したハザードマップを活用することで,改善が図れないか検討を行う。研究計画では,26年度にハザードマップを活用した授業の指導例を提案し,その評価を得る予定であったが,多発した自然災害(土砂災害,火山噴火など)を受け,人的,経済的被害を被る地域に住む生徒に対する配慮についても検討して欲しいとの意見を受け,計画を変更した。研究期間の延長を受けた今年度は,1過去に自然災害が発生した地域における実践事例をさらに収集し,2それらの分析を行い,指導法に取り入れるための検討を行った。1については,人的被害の少なかった地域では,人命が助かることが重要であるので,被害に対する配慮は多少行うものの,科学的な予測をそのまま授業で扱うことが多い。一方で,人的被害が大きかった地域では,その関係者が在学していることにも配慮し,詳しい内容は自分で確認するようにするなど,直接的には触れない姿勢がみられた。2については,1の結果を受け,守れる人命を守るようにすることの重要性を強調した指導計画について提案することとした。中・高等学校理科の中でも地学領域は,日常生活や社会との結びつきが強い内容を含んでいる。しかし,地域の自然が多様であるため教材化が難しく,その結びつきがほとんど扱われていない現状がある。本課題では,中・高等学校理科におけるハザードマップを活用した授業を行っている事例を調べ,それぞれの授業内容の分析を行い,降雨,火山,地震の災害予測を,理科の授業の中に取り入れていく方法について提案した。当初計画は,平成26年度において指導例の提案を行い,その最終的な評価を得る予定であった。しかし,平成26年度に特に頻発した自然災害を受け,自然災害によって人的,経済的被害を被る地域に住む生徒に対する配慮について,指導例では十分に検討したものとして欲しい旨の指摘を受けたため,それに対する追加調査等を行った。そのため,当初の目的と比して「やや遅れている」との評価とした。理科教育学上記で示した研究計画の変更があったため,平成27年度は,過去に自然災害が発生した地域におけるハザードマップを活用した授業の事例をさらに調査し,その分析結果を取り入れて指導例を提案することとする。
レドックスフロー電池の大電流化・高エネルギー変換効率を実現する新学理の創生

バナジウムレドックスフロー電池(VRFB)は,活物質(電気化学反応して電池の充放電に寄与する物質)としてバナジウムイオン(Vイオン)を使う流動型の蓄電池である.(1)出力と容量を独立に設計できる・(2)充放電中に充電度(活物質が充電状態となる割合)を正確に計測できる,などの利点があり,自然エネルギーを貯蔵することができる.活物質を含む電解液はポンプで送液され,対流により多孔質電極内に流通させる構成になっている.VRFBは流動型電池という特殊な形式ゆえに,「材料・電極構造」と「内部抵抗(反応抵抗・物質輸送抵抗など)の低減」に関しては未解明な点が多い.まず,反応抵抗を低減するために含酸素官能基を高密度に生成させる必要がある.当年度は表面酸素官能基の導入を高効率に行うために,高崎量子応用研究所のご協力のもとで電極材料に対して放射線化学反応という新しい手法での表面改質を行った.その結果,従来手法(通常の気相酸化や液相酸化)と比べて高密度に表面酸素を導入することに成功した.放射線化学反応を行った電極を用いたレドックスフロー電池は,未処理電極を用いた電池と比べて高い電流密度を示すことを明らかにした.放射線化学反応を行う際の雰囲気(通常空気雰囲気,乾燥空気雰囲気,乾燥空気雰囲気)が電流密度に与える影響についても検討を行い,成果を学会等で発表した.また,放射線の照射時間についても予備的に検討を行い,長時間放射線を照射すると,試料の温度上昇により表面酸素官能基が熱分解して減少することも見出した.さらに,電池を大電流化するためには物質輸送抵抗を低減する必要がある.物質輸送を促進する新しい電極構造についても,カーボン材料メーカーと協力して適当な貫通孔構造について初期的な知見を得ている.加えて,電池内の物質輸送を明らかにするため,シミュレーションモデルを開発して活物質濃度の可視化を行った.当年度は,当初より計画していた放射線化学反応実験,表面酸素の分析実験,電池試験を順調に行った.その結果,従来手法(空気酸化・液相酸化)と比べ,放射線化学反応によりカーボン材料表面に多量の表面酸素を導入できた.また,放射線化学反応による酸化を行ったカーボン材料は未処理のカーボン材料と比べて高い電流密度を示すことを実証できた.そのため,当初の目的に沿った実験手法を確立できたと考えている.当年度の成果の一部は化学工学会・電気化学会で発表した.また,電極構造と物質輸送の関係についても,複数のサンプルを用意して貫通孔径と電流密度の関係の検討を開始し,ある程度条件を絞り込むことができた.加えて,レドックスフロー電池内の流動・物質輸送・反応を表現するモデルを開発することができ,こちらは次年度以降にも活用できる.以上より,当年度は申請時の計画に沿って順調に研究を進めることができた.現在のところ,研究計画を進めるうえでの大きな障害は発生していない.本研究は「おおむね順調に進展している」と判断できる.放射線化学反応による効果の普遍性を確認するため,現在試験しているカーボン材料とは異なる材料での放射線化学反応を行う予定である.得られた試料については,昇温脱離測定・X線光電子分光による表面酸素の評価を行い,電池特性を調べるために電流-電圧測定を行う.活性の高い電極材料については充放電試験を今後に行い,放電容量,電圧効率・クーロン効率などを評価する予定である.放射線化学反応により,反応活性点の付与とカーボンへの欠陥導入(電気伝導率の低下)が同時に進むと考えられるため,今後は内部抵抗(反応抵抗,物質輸送抵抗,オーム抵抗)の分離を行いたい.照射する放射線の種類が放射線化学反応に影響する可能性も考えられるため,放射線の種類とカーボン材料の活性化状態の関係を明らかにしていきたい.また,予備的に放射線照射時間の検討を行った結果,当初想定していた照射よりも短い時間でも材料活性化できる点が示唆された.今後は放射線化学反応による活性化効果を得るための適当な時間を明らかにする予定である.なお,カーボン多孔材料における貫通孔構造と物質輸送の関係についても実験・シミュレーションの両面より解明を進めていく予定である.バナジウムレドックスフロー電池(VRFB)は,活物質(電気化学反応して電池の充放電に寄与する物質)としてバナジウムイオン(Vイオン)を使う流動型の蓄電池である.(1)出力と容量を独立に設計できる・(2)充放電中に充電度(活物質が充電状態となる割合)を正確に計測できる,などの利点があり,自然エネルギーを貯蔵することができる.活物質を含む電解液はポンプで送液され,対流により多孔質電極内に流通させる構成になっている.VRFBは流動型電池という特殊な形式ゆえに,「材料・電極構造」と「内部抵抗(反応抵抗・物質輸送抵抗など)の低減」に関しては未解明な点が多い.まず,反応抵抗を低減するために含酸素官能基を高密度に生成させる必要がある.当年度は表面酸素官能基の導入を高効率に行うために,高崎量子応用研究所のご協力のもとで電極材料に対して放射線化学反応という新しい手法での表面改質を行った.その結果,従来手法(通常の気相酸化や液相酸化)と比べて高密度に表面酸素を導入することに成功した.放射線化学反応を行った電極を用いたレドックスフロー電池は,未処理電極を用いた電池と比べて高い電流密度を示すことを明らかにした.放射線化学反応を行う際の雰囲気(通常空気雰囲気,乾燥空気雰囲気,乾燥空気雰囲気)が電流密度に与える影響についても検討を行い,成果を学会等で発表した.また,放射線の照射時間についても予備的に検討を行い,長時間放射線を照射すると,試料の温度上昇により表面酸素官能基が熱分解して減少することも見出した.

さらに,電池を大電流化するためには物質輸送抵抗を低減する必要がある.物質輸送を促進する新しい電極構造についても,カーボン材料メーカーと協力して適当な貫通孔構造について初期的な知見を得ている.加えて,電池内の物質輸送を明らかにするため,シミュレーションモデルを開発して活物質濃度の可視化を行った.当年度は,当初より計画していた放射線化学反応実験,表面酸素の分析実験,電池試験を順調に行った.その結果,従来手法(空気酸化・液相酸化)と比べ,放射線化学反応によりカーボン材料表面に多量の表面酸素を導入できた.また,放射線化学反応による酸化を行ったカーボン材料は未処理のカーボン材料と比べて高い電流密度を示すことを実証できた.そのため,当初の目的に沿った実験手法を確立できたと考えている.当年度の成果の一部は化学工学会・電気化学会で発表した.また,電極構造と物質輸送の関係についても,複数のサンプルを用意して貫通孔径と電流密度の関係の検討を開始し,ある程度条件を絞り込むことができた.加えて,レドックスフロー電池内の流動・物質輸送・反応を表現するモデルを開発することができ,こちらは次年度以降にも活用できる.以上より,当年度は申請時の計画に沿って順調に研究を進めることができた.現在のところ,研究計画を進めるうえでの大きな障害は発生していない.本研究は「おおむね順調に進展している」と判断できる.放射線化学反応による効果の普遍性を確認するため,現在試験しているカーボン材料とは異なる材料での放射線化学反応を行う予定である.得られた試料については,昇温脱離測定・X線光電子分光による表面酸素の評価を行い,電池特性を調べるために電流-電圧測定を行う.活性の高い電極材料については充放電試験を今後に行い,放電容量,電圧効率・クーロン効率などを評価する予定である.放射線化学反応により,反応活性点の付与とカーボンへの欠陥導入(電気伝導率の低下)が同時に進むと考えられるため,今後は内部抵抗(反応抵抗,物質輸送抵抗,オーム抵抗)の分離を行いたい.照射する放射線の種類が放射線化学反応に影響する可能性も考えられるため,放射線の種類とカーボン材料の活性化状態の関係を明らかにしていきたい.また,予備的に放射線照射時間の検討を行った結果,当初想定していた照射よりも短い時間でも材料活性化できる点が示唆された.今後は放射線化学反応による活性化効果を得るための適当な時間を明らかにする予定である.なお,カーボン多孔材料における貫通孔構造と物質輸送の関係についても実験・シミュレーションの両面より解明を進めていく予定である.研究はほぼ予定通りに実施し適切な執行を行ったが,他予算との組み合わせによる効率的な研究の実施を行った.繰り越した予算は本研究をさらに発展させるために,有効に使う予定である.繰り越し予算は「今後の研究の推進方策」に示した研究を行い,物品費や分析費用などとして執行する予定である.
放線菌の生産するコレステロ-ル転換酵素系の遺伝生化学的究明とその応用

コレステロ-ルは、動物体重の2%を占める代表的ステロ-ルで、各種ホルモンの前駆体となる重要な脂質である。コレステロ-ルの臨床検査には、もっぱらコレステロ-ル酸化酵素を用いた方法が使用されている。本研究は、放線菌の生産するコレステロ-ル酸化酵素遺伝子の放線菌内へのクロ-ニングと、放線菌宿主ーベクタ-系を用いた酵素生産性の向上研究に始まり、遺伝子の構造解析による、いくつかの興味ある発見と、将来への可能性を持った展望の基に、計画実施された。本研究過程において、放線菌のコレステロ-ル酸化酵素の全遺伝子配列を決定した。成熟タンパク質は、504コのアミノ酸をコ-ドし、分子量54、913と推定された。コンピュ-タ-グラフィクにより、FAD結合サイトヤ、コレステロ-ル結合サイト等、を解析した。本酵素遺伝子の上流に、チトクロ-ムP450類似遺伝子の存在を発見した。チトクロ-ムP450は、コレステロ-ルの胆汁酸への異化初期反応に関与するほか、ステロイドの水酸化等の多種多様なオキシダ-ゼ反応を触媒することが知られている。この遺伝子とコレステロ-ル酸化酵素遺伝子が、オペロンを形成していること、および少なくとも3つの転写産物がある事を証明した。さらに、コレステロ-ル転換系の一連の遺伝子を、guided genomic walking法を独自に開発し、約30kbのDNAをクロ-ニングした。さらに、上記クロ-ン化遺伝子を利用して、コレステロ-ル酸化酵素を大量に分泌発現させる事に成功した。この事により、下の生産菌より70倍の生産性の向上を見た。本研究は、放線菌の生産するコレステロ-ル酸化酵素遺伝子の放線菌内へのクロ-ニングと酵素生産の向上研究に始まり、遺伝子の構造解析によるいくつかの興味ある発見と将来への可能性を持った展望のもとに計画されている。放線菌のコレステロ-ル酸化酵素の遺伝子配列を決定したところ、本酵素遺伝子の上流に、チトクロ-ムP450類似遺伝子の存在を発見した。本年度は、以下の研究を実施した。1.先にクロ-ニングした遺伝子を用いて、deletion analysisおよびgene fusion等により、コレステロ-ル酸化酵素およびチトクロ-ムP450のプロモ-タ-部分を決定した。3.すでにクロ-ニングしている遺伝子をプロ-ブにして、ウオ-キング法により、隣接する上流および下流の遺伝子約20kbをクロ-ニングした。