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精神分裂病患者剖検脳におけるドーパミン受容体異常の免疫組織化学的ならびに酵素免疫化学的研究

精神分裂病の脳の中でドーパミン受容体サブタイプがどのように変化しているのかどうかを、これらの受容体に特異的な合成ペプチド抗体を作製して、免疫組織化学的に検索し、以下の結果をえた。1)ドーパミン受容体亜型に対するウサギ抗合成ペプチド抗体の作製本研究ではD2、D3、D4各受容体に対する抗体を作製することができた。これらの抗体はELISA法で高い抗体価を示し、また特異性が確認された。2)各種抗ドーパミン受容体抗体によるラット脳の免疫組織化学これらの合成ペプチド抗体が免疫組織化学的検索に活用できるかどうかをラット脳組織で確かめた。この結果、抗D2抗体、抗D4抗体はブアン固定のラット脳組織をよく染めだした。D2受容体免疫原性は嗅球、大脳皮質、線条体、黒質にみとめられた。抗D4受容体免疫原性は大脳皮質、海馬、線条体、視床、黒質などにみとめられた。3)精神分裂病患者剖検脳の海馬のドーパミン受容体D4の局在・分布に関する免疫組織化学的検索9例の精神分裂病剖検脳の海馬を対象にしらべた。抗D4受容体抗体により海馬終板の神経細胞およびその樹状突起起始部の周囲が強陽性に染色された。また錐体細胞の樹状突起の周囲も同様に強く染色された。この所見はラット脳でみられた所見と類似していた。抗シナプトフィジン抗体と組み合わせた二重染色を行ったところ、D4受容体免疫原性はシナプトフィンジン免疫原性と一致したため、D4受容体はシナプス前部に局在することが示唆された。抗D4受容体抗体による免疫染色の局在・分布・強度などを、分裂病脳と対照脳とで詳細に検索したが、両者のあいだに質的・量的な差異は認めることができなかった。本年度は、1)D2受容体抗体を用いた免疫組織化学の確立2)D3,D4受容体抗体の作成、の二点を主眼とした。ドパミン受容体(D2,D3,D4)の遺伝子の塩基配列から推定されるアミノ酸配列をもとに、各受容体の分子10ー15アミノ酸残基に相当する合成ペプチドをつくり、これを抗原として家兎を免疫した。ELISA法により各抗体の抗体価をチェックした。この結果、三種の受容体に特異的な抗体がえられた。まず抗D2受容体抗体について免疫組織化学に適用できるかどうかを調べた。ラット脳を用いて6種類の固定法の有効性を検索したところ、ブアン固定およびアルコ-ル固定でこの受容体が染色されることが明らかになった。そこでブアン固定のラット脳の連続切片を用いてD2受容体の局在、分布を検索した。黒質、綿条体、大脳皮質などが強い反応をしめし、従来からいわれているオ-トラジオグラムでの分布ときわめて類似している所見がえられた。D3,D4受容体抗体については、ELISA法で力価の高い家兎抗血清がえられた。現在、免疫組織化学への適用条件を検索中である。本年度はD3およびD4受容体にたいする合成ペプチド抗体の作成と、それによる免疫組織化学のため適用条件の検索を主眼とした。この結果、D4受容体にたいする、力価の高い家兎抗体を得ることができた。これを用いて、ラットの脳組織で免疫組織化学のための固定条件を検討した。フォルマリン、アルコール、ブアン、ザンボニー、電子レンジ固定などをおこなった切片でしらべたところ、ブアン固定が最適であることが判明した。

そこで、この条件でラット脳の連続切片をしらべ、D4受容体は、脳皮質で層状に分布していること、海馬の終板に多量に局在していることを明らかにした。また、共焦点レーザー走査型顕微鏡での検索からは、海馬終板でのD4受容体蛋白は前シナプス部に局在することが明かになった。現在、人剖検脳においてこの抗体で免疫組織化学的検索が可能な条件を検討中であり、至適条件が判明すれば分裂病患者剖検脳について検索をすすめる予定である。最終年度にあたる本年では、過去二年の研究において得られたD4受容体に対する合成ペプチド抗体を活用して、精神分裂病患者の剖検脳を免疫組織化学的に検索した。またD4受容体遺伝子の多型がヒトにおいて存在することが報告されたので、この多型が分裂病患者群の対象群とで異なるかどうかを、ただちにサザンブッロト法およびPCR法で解析した。先行実験で得た至適免疫染色条件(ヒト脳切片のオートクレーブ処理など)を活用し、以下の二群の剖検脳の海馬をD4受容体抗体をもちいて免疫染色した。分裂病群は都立松沢病院検査科で解剖された患者脳で、これらの症例はDSM-III-R基準に従って精神分裂病と診断されたものである。対象としては分裂病群と年齢をマッチさせた正常群をもちいた。フオルマリン固定・パラフィン包埋の脳材料から海馬部分を選択し、薄切し、脱パラフィン後、抗D4受容体抗体をもちいてABC法により、免疫染色をおこなった。この抗体は海馬終板の神経細胞およびその樹状突起起始部をそれぞれ縁どるように免疫染色した。ラット脳をもちいた先行の研究からこの輪郭状の染色はシナップス前部を染色しているものと推定された。分裂病群と対象群とを詳細に比較検討したが、その染色の強度や分布については大きな差異をみとめることができなかった。つぎにD4受容体遺伝子の多型(2,3,4,5,6,7繰り返し配列)の差異を分裂病群と対象群とで検索した。当初は放射線アイソトープをもちいたサザンブロット法で検索したが、その検索には種々の障害がともなうため、アイソトープをもちいないで検索するPCR法を独自に開発した。これにより多検体を容易にしかも安全に検索できるようになった。この方法で分裂病患者(80名)と対照者(81名)をしらべたところ、統計的に多型(繰り返し配列の頻度)の差異はみとめられなかった。
子供の心の問題と解離傾向、親子関係に関する研究

本研究課題は、児童青年の呈する様々な心理学的・精神医学的問題を解離傾向をけじめとするさまざまな精神病理ならびに親子関係という観点から捉えようとする研究である。本年度9月末までの研究実績としては、第一に、解離体験とどのような防衛機制およびコーピングが関連するかを検討した。その結果、解離と関係するのは、極端思考・他者攻撃的な防衛機制、感情抑制・代替満足的な防衛機制、問題回避コーピングであった。とくに、解離は前記した防衛機制との関連が特に強いことが判明した。従来より解離は非適応的な防衛機制とされてきたが、今回の結果からは、さらにストレスの対処を安易に放棄する傾向、間接的にストレスに対処する傾向と関連することが示された。第二に、これまでの子どもの幻覚に関する研究をもとに、子どもの非精神病性幻覚について症例を用いてわかりやすく解説するとともに、子どもの幻覚と解離との関係について触れ、どのような場合に、精神科受診が望ましいかという対応についても言及した。第三に、子供の解離性障害に関する国内外の知見を学術誌に発表するとともに、厚生労働省編の研修テキストにその知見をまとめた。最後に、本研究課題に関して、既に調査が終了し、昨年度学会発表を行った分については、順次論文化し、現在投稿中である。特に、子供の自傷行為の前後の感情状態に焦点を当てた研究については、現在中学生・高校生の間で問題となっているリストカットをはじめとする自傷行為に対する心理的介入への示唆が得られたと考えている。本研究は、児童青年の呈する様々な心理学的・精神医学的問題を解離傾向および親子関係という観点から捉えようとする研究である。本年度の研究実績のうち、雑誌論文について言及する。第一に、一般青年を対象として、侵入記憶の有無と内容を尋ね、同時にその侵入性の強さについて、加えて思考抑制、反すう傾向、解離傾向等個人の回避特性について調べた。その結果、約半数がネガティブな侵入記憶を体験しており、解離傾向は、侵入記憶の侵入性の強さに、独立して影響を及ぼしていた。過去のトラウマ体験に苦しむクライエントへの心理的介入に際して、解離傾向の高さにも注意する必要が示唆された(Yoshizumi, et al., 2007a)。第二に、一般青年を対象として、幼少期から思春期にかけての親子関係、ストレスへのコーピング特性、解離傾向との関連を調査した。その結果、男性においては、過保護な養育態度が解離に影響を与えており、女性においては、一貫性のない養育態度、回避的コーピングが解離傾向に影響を与えていた。解離症状を呈する患者に対して、適応的なコーピングを扱う介入プログラムと共に、親の養育態度を査定しアプローチしていくことの重要性が示唆された(Yoshizumi, et al., 2007b)。第三に、一般中学生を対象として、自傷行為の実態調査と解離、抑うつ、怒り等の精神病理との関連性を調査した。男女ともに自傷行為との関連が最も強いのは解離傾向であった(濱田ら,2007)。第四として、これまでの子どもの幻覚に関する研究をもとに、子どもの幻覚について症例を用いてわかりやすく解説するとともに、子どもの幻覚と解離との関係について触れ、どのような場合に、精神科受診が望ましいかという対応についても言及した(村瀬、印刷中)。最後に、本年度は、本研究に関する学会発表も数多くされているが、順次、論文化していく予定である。
重症患者への臨床活用を目的とする不穏兆候スケールの開発とケアガイドの作成

本研究は、重症患者への臨床活用を目的とする「不穏兆候スケール」の開発と、開発されたスケールに基づく「ケアガイド」を作成することを目指すものである。研究者らは、以前より「不穏兆候スケール」の開発に取り組み、6指標、4段階評価で構成されるスケールを作成した。この「不穏兆候スケール」の臨床活用を試みるにあたり、本スケールの評価者間信頼性、および、併存妥当性の検討を行うことが、本研究の第一の目的である。対象は、a)術後ICU病棟に入室した患者25名と救急救命センター内のICUユニットに入室した患者25名の計50名であり、データ収集は、以下のように実施した。(1)a)術後ICU病棟に入室した患者の場合:手術翌日よりICU退室までの期間、b)救急救命センター内のICUユニットに入室した患者の場合:本人又は家族より同意が得られた日よりICU退室までの期間、日勤帯および準夜帯の開始時点において、その勤務帯の担当看護師と研究者が共に患者の状態を観察し、不穏兆候スケールをチェックする。(評価者間信頼性の検討のため)(2)さらに、日勤帯の開始時点では、研究者は「日本語版NEECHAM混乱・錯乱状態スケール」も合わせてチェックする。(併存妥当性の検討のため)(3)分析は、評価者間信頼性の検討については、a.担当看護師と研究者の得点の相関を検討、およびb.2者間における評価項目毎のばらつきを検討する。併存妥当性の検討については、「不穏兆候スケール」と「日本語版NEECHAM混乱・錯乱状態スケール」の得点の相関を検討する。(4)上記の結果より、相関が低い場合には、不穏兆候スケールの内容を再検討し、修正を加える。上記方法にてデータ収集を進めたが、対象者数が十分得られず、統計的な分析を実施することができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。対象は、a)術後ICU病棟に入室した患者25名と救急救命センター内のICUユニットに入室した患者25名の計50名であり、データ収集は、以下のように実施する予定である。併存妥当性の検討につては、「不穏兆候スケール」と「日本語版NEECHAM混乱・錯乱状態スケール」の得点の相関を検討する。今年度は倫理審査申請準備、臨床での研究協力体制の確立を行ってきたところである。

(4)上記の結果より、相関が低い場合には、不穏兆候スケールの内容を再検討し、修正を加える。今年度は、調査内容の吟味と、ケアガイドライン作成に向けての下準備として、関連文献を集め情報整理をし、研究者間での共有を図ることに取り組んだ。本研究は、重症患者への臨床活用を目的とする「不穏兆候スケール」の開発と、開発されたスケールに基づく「ケアガイド」を作成することを目指すものである。研究者らは、以前より「不穏兆候スケール」の開発に取り組み、6指標、4段階評価で構成されるスケールを作成した。この「不穏兆候スケール」の臨床活用を試みるにあたり、本スケールの評価者間信頼性、および、併存妥当性の検討を行うことが、本研究の第一の目的である。対象は、a)術後ICU病棟に入室した患者25名と救急救命センター内のICUユニットに入室した患者25名の計50名であり、データ収集は、以下のように実施した。(1)a)術後ICU病棟に入室した患者の場合:手術翌日よりICU退室までの期間、b)救急救命センター内のICUユニットに入室した患者の場合:本人又は家族より同意が得られた日よりICU退室までの期間、日勤帯および準夜帯の開始時点において、その勤務帯の担当看護師と研究者が共に患者の状態を観察し、不穏兆候スケールをチェックする。(評価者間信頼性の検討のため)(2)さらに、日勤帯の開始時点では、研究者は「日本語版NEECHAM混乱・錯乱状態スケール」も合わせてチェックする。(併存妥当性の検討のため)(3)分析は、評価者間信頼性の検討については、a.担当看護師と研究者の得点の相関を検討、およびb.2者間における評価項目毎のばらつきを検討する。併存妥当性の検討については、「不穏兆候スケール」と「日本語版NEECHAM混乱・錯乱状態スケール」の得点の相関を検討する。上記方法にてデータ収集を進めたが、対象者数が十分得られず、統計的な分析を実施することができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。
強磁場による導電性低次元化合物配向試料の作成および物性測定

導電性低次元化合物の異方的な物性を知る上で、単結晶試料を得ることは非常に重要である。ところが、多くの場合微結晶は得られても、物性測定にかかるほどの大きさの単結晶を得ることは非常に難しい。本研究では、このような観点から強磁場下で配向性試料を作成し、物性測定を行うことを目標とした。研究方針は以下の通りである。1超伝導マグネットを用いて強磁場下で微結晶を配向させたまま固定化する手法を開発する。2 1にもとづき作成した試料について、吸収スペクトルを測定する。3さらに、上記のように配向させた試料または単結晶試料の強磁場下の熱起電力と電気伝導度(磁気抵抗)を、超伝導マグネットを用いて測定する。4以上のような測定結果の解析から、低次元物質の伝導機構について他にない知見を得る。当該年度においては、微結晶しか得られない酸化物について1、2の項目を実施した。現在得られたスペクトルについての解析を行っているところである。また3については現在マグネット中に組み込むインサ-トを設計中である。1、2と関連して高温超伝導体YBaCu_3O_y(YBCO)およびその関連化合物に関してX線吸収スペクトルの測定を行った。その結果YBCOの銅原子周辺の局所構造が酸素量(y)によりどの様に変化するかについて非常に興味深い知見を得ることができた。
環境騒音に含まれる衝撃性騒音の評価方法に関する研究

本研究は、環境騒音に含まれる衝撃性騒音に着目し、騒音影響評価法を確立するために、実験的検討によって聴覚心理的な立場からエネルギーベースの評価量の適用範囲および限界を把握し、また、各種聴感物理量との対応を検討することで、学術的基礎資料を得ることを目的として実施した。フィールド調査および実験室実験による心理的影響評価の結果から、衝撃性騒音を含む環境騒音についてもエネルギーベースの評価量の適用可能性が示された。環境騒音の評価指標として、国際的にエネルギーベースの評価量(L_<Aeq>)が採用されてきているが、これは一定時間の騒音レベルのエネルギー平均値を意味し、マクロな環境騒音評価としては適しているが、衝撃性騒音や純音性騒音に対しては心理的アノイアンスが増大する傾向があることが知られている。わが国ではこれに関する研究実績が十分でなく、より精密な環境騒音評価のためにはそれらの影響に対する補正方法を確立する必要がある。本研究では、ひとまず衝撃性騒音に着目し、建設工事騒音(杭打ち音、コンクリート破砕音)や鉄道騒音(レールジョイント音)などの衝撃性騒音を含む環境騒音を対象にフィールド調査を行い、時間領域および周波数領域で解析して、衝撃性騒音の物理的特徴を把握した。さらに、信号処理技術を用いてその特徴をモデル化した試験音を作成し、ラウドネスやノイジネスなどの反応をヘッドホン受聴による主観評価実験によって調べた。この結果から衝撃性騒音に対する聴覚的な反応と各種聴感物理量との対応関係を検討し、また、定常音に対する反応と比較して、L_<Aeq>の適用限界についても検討した。なお、今年度の主観評価実験は、ヘッドホン受聴で行ったが、環境騒音の空間印象も正確に再現するために、6チャンネル収音・再生システムを用いた実験を行う計画で、それに使用する音のサンプルを得るために、上記フィールド測定では6チャンネル収音システムを用いた録音も併せて行った。本年度は、昨年度、バイノーラル受聴によって行った基礎的検討に加え、フィールドにおいて6チャンネル収音システムによって収録した実際の衝撃性騒音を試験音(有意味音)として用い、主観評価実験を実施した。無響室内に設置した6チャンネル再生システムを用いることで音の空間特性まで正確に反映させた条件で受聴することが可能で、本システムによるシミュレーション音場で、ラウドネス、ノイジネスに関する実験を実施した。また、室内外の測定によって遮音特性フィルタを作成し、居室内における音環境をシミュレートし、聴取妨害などの心理的影響を定量的に評価し、各種評価量との対応やエネルギーベースの評価量の適用可能性を検討した。さらに、入為的に衝撃性騒音の特性を変化させた試験音を用い、衝撃性騒音を含む環境騒音の心理的影響を系統的に評価することを試みた。これらの実験による結果から、衝撃性騒音の評価方法について、欧米を中心として行われている既往の研究成果も参考としながら、衝撃性騒音を含む環境騒音の評価方法について検討を行った。その内容としては、環境騒音に衝撃性騒音が含まれる場合のラウドネスやノイジネス、アノイアンスの補正の必要性の有無を検討した。
専用シミュレータで探る地球型惑星の形成過程

地球のような岩石でできた惑星の形成の最終段階は原始惑星とよばれる火星サイズの天体の衝突合体と考えられている。この過程を専用シミュレータを用いてシミュレーションを行うことによって明らかにした。標準的な初期条件を用いた場合、内惑星領域では典型的に2個の地球サイズの惑星と1-2個の小さめの惑星が形成されることがわかった。これは現在の太陽系と同じである。惑星の最大質量は原始惑星の全質量に比例する。また、惑星の自転角速度は分裂しない最大の角速度くらいになり、自転軸の傾きは90度のものが多いことがわかった。現在の標準的な惑星系形成シナリオでは、地球型惑星形成の最終段階は、火星サイズくらいの原始惑星どうしの衝突だと考えられている。この研究では、地球形成シミュレータを構築し、専用シミュレーションコードを開発する。そして、原始惑星系からの地球型惑星系形成のシミュレーションを多数行ない、地球型惑星形成の基礎過程を明らかにする。初期の原始惑星系の全質量、質量分布、軌道間隔、速度分散、物質密度を系統的に変化させて多数のシミュレーションを行ない、形成される地球型惑星の(1)個数、(2)質量、(3)軌道要素(長半径、離心率、傾斜角)、(4)自転パラメータ(自転角速度、赤道傾斜角)がどのように原始惑星系の初期条件に依存するのかを統計的に明らかにする。まず基本物理過程を見るために、原始惑星系円盤のガスからの抵抗、地球型惑星領域外の巨大惑星(木星等)の重力は考えない。また、簡単のため完全非弾性衝突を仮定する。平成18年度は上記(1)、(2)、(3)について基本的な統計をまとめ、論文として発表した(Kokubo et al. 2006)。太陽系形成の場合の標準原始惑星系から典型的には、2個の地球サイズの惑星が地球型惑星領域に形成されることがわかった。また、地球型惑星の個数と質量を決める重要な原始惑星系のパラメータは全質量であることがわかった。惑星の個数は全質量の増加に伴い緩やかに減少し、質量は全質量にほぼ比例して増加する。現在は(4)について、シミュレーションを行い、解析を進めている。そして、原始惑星系からの地球型惑星系形成の多体シミュレーションを多数行ない、地球型惑星形成の基礎過程を明らかにする。平成19年度は上記(4)について基本的な統計をまとめ、論文として発表した(Kokubo and Ida 2007)。太陽系形成の場合の標準原始惑星系から形成される地球型惑星の典型的な自転角速度は回転不安定の臨界角速度になることがわかった。また、赤道傾斜角の分布は等方的になる。これは形成直後の地球型惑星の自転軸は軌道面に近いものが多いことを示唆している。また、完全非弾性衝突ではない現実的な合体条件を得るために、原始惑星どうしの衝突シミュレーションも行っている。平成20年度は、原始惑星どうしの衝突シミュレーションから得られた衝突速度や角度を考慮した現実的な合体条件の下で、上記(1)-(4)についての基本的な統計を求めた。これまでの完全非弾性衝突を仮定した場合と比較して、(1)-(3)についてはほとんど変わらないことが確かめられた。

しかし、(4)の自転角速度については下がり、回転不安定の臨界角速度の70%くらいに抑えられることがわかった。赤道傾斜角の分布は等方的で変わらない。これらの結果は現在論文投稿準備中である。
がん治療や医療用検査デバイスに応用可能な新規ナノ材料の開発

本研究グループでは、がん治療(ドラッグデリバリーシステム(DDS)やナノ手術、温熱療法)や医療用検査デバイスへ応用可能な新規ナノ材料として、希少糖で修飾した材料の開発を独自に提案しており、本研究では希少糖で機能化されたグラフェン(RSfGO)の開発、機能解析およびそれらの応用を目的としている。本年度は研究実施計画の通り、1.合成の大容量化、2.作製した材料の表面物性解析、3. RSfGOの生体適合性の解析の3項目を主とし進めた。1.合成の大容量化は大容量化学反応用自動温度コントロールシステムを用いて条件検討を行い達成した。これにより各種解析に十分な量のESfGOが安定的に作製できるようになった。3.作製したRSfGOの生体適合性の解析には羊赤血球、ヒト培養細胞(IM-9、MCF-7、HCN-1A)、バクテリア(大腸菌、枯草菌)を用いた。赤血球に対しての溶血性試験では、通常の酸化グラフェンは強い活性を示すが、表面に希少糖が付与されたRSfGOでは溶血性の大幅な低下が確認された。一方バクテリアや培養細胞を用いた解析では表面に付与された希少糖の種類により、生体適合性・細胞毒性が大きく変化することが確認出来た。これらの結果は、将来的なRSfGOのがん治療や医療用検査デバイスの開発への応用にあたり、とても重要な結果である。本研究は申請時の研究の目的に沿って行っており、本年度は1. RSfGO合成の大容量化、2. RSfGOの表面物性解析、3. RSfGOの生体適合性の解析まで進めてきたが、ほぼ研究実施計画通りの進捗状況となっている。赤血球に対しての溶血性試験ではRSfGOが高い生体適合性を示す一方で、バクテリアやヒト培養細胞に対しては表面に付与された希少糖の種類により、生体適合性や細胞毒性が大きく変化することが確認された。表面に付与される希少糖の種類により生体への影響や毒性が変化することは想定していた結果の範囲内であったが、希少糖自体が有する機能との関連性が非常に低かったことは予想外であった。RSfGOの機能の違い、つまり付与された希少糖の違いによりそれぞれの開発に適したRSfGOや構築方法を決定しDDSや医療用検査デバイスへ応用する。本年度は、国際学術雑誌1件、国際会議2件の発表を行い、初年度としては十分な研究発表を行うことができた。次年度においては、今後のDDSやNIR photothermal therapyなどのがん治療への応用や医療用検査デバイスの作製に向けて、本年度既に進めてきたRSfGOの生体適合性の解析において、より多くの種類のヒト培養細胞(血球細胞、上皮細胞、内皮細胞など複数のがん細胞および正常細胞)や生体高分子(主にタンパク質および核酸)も対象とし進める。また、強い細胞毒性やがん細胞の増殖抑制を示したRSfGOについては、そのおおよそのメカニズムを明らかにするためa)細胞死のタイプ(アポトーシスの誘導)、b)細胞周期への影響、c)代謝の抑制、d)細胞膜へのダメージ、e)発現タンパク質の変化に着目し、Flow cytometer、共焦点レーザー顕微鏡、Plate reader、二次元電気泳動など各種装置や手法を用いて解析していく。複数種類のRSfGOおよび多数の細胞を同時に準備し各種解析を進めていくことになりこれらの研究内容は個々に大変長い時間を要するため、次々年度前半まで時間をかける予定で順次着実に行っていく。一方で、余ったRSfGOを利用して電気的特性の測定も試みる。一般的に還元型酸化グラフェンはグラフェンと酸化グラフェンの中間的な性質を示す事が知られているが、電気的特性においても同様である。不導体である酸化グラフェンの電気的特性がRSfGOになることで変化しているか、希少糖の種類により違いはあるのか、非常に興味深くある一方でこれらは将来的な医療用デバイス作製への応用において極めて重要なデータとなる。上記の実験を行いながら、最終年度に予定している、がん治療や医療用デバイスへの応用において適した材料や手法を検討していく。

本研究は申請時の研究の目的に沿って行っており、本年度は1. RSfGO合成の大容量化、2. RSfGOの表面物性解析、3. RSfGOの生体適合性の解析まで進めてきたが、ほぼ研究実施計画通りの進捗状況となっている。赤血球に対しての溶血性試験ではRSfGOが高い生体適合性を示す一方で、バクテリアやヒト培養細胞に対しては表面に付与された希少糖の種類により、生体適合性や細胞毒性が大きく変化することが確認された。表面に付与される希少糖の種類により生体への影響や毒性が変化することは想定していた結果の範囲内であったが、希少糖自体が有する機能との関連性が非常に低かったことは予想外であった。RSfGOの機能の違い、つまり付与された希少糖の違いによりそれぞれの開発に適したRSfGOや構築方法を決定しDDSや医療用検査デバイスへ応用する。本年度は、国際学術雑誌1件、国際会議2件の発表を行い、初年度としては十分な研究発表を行うことができた。次年度においては、今後のDDSやNIR photothermal therapyなどのがん治療への応用や医療用検査デバイスの作製に向けて、本年度既に進めてきたRSfGOの生体適合性の解析において、より多くの種類のヒト培養細胞(血球細胞、上皮細胞、内皮細胞など複数のがん細胞および正常細胞)や生体高分子(主にタンパク質および核酸)も対象とし進める。また、強い細胞毒性やがん細胞の増殖抑制を示したRSfGOについては、そのおおよそのメカニズムを明らかにするためa)細胞死のタイプ(アポトーシスの誘導)、b)細胞周期への影響、c)代謝の抑制、d)細胞膜へのダメージ、e)発現タンパク質の変化に着目し、Flow cytometer、共焦点レーザー顕微鏡、Plate reader、二次元電気泳動など各種装置や手法を用いて解析していく。複数種類のRSfGOおよび多数の細胞を同時に準備し各種解析を進めていくことになりこれらの研究内容は個々に大変長い時間を要するため、次々年度前半まで時間をかける予定で順次着実に行っていく。一方で、余ったRSfGOを利用して電気的特性の測定も試みる。一般的に還元型酸化グラフェンはグラフェンと酸化グラフェンの中間的な性質を示す事が知られているが、電気的特性においても同様である。不導体である酸化グラフェンの電気的特性がRSfGOになることで変化しているか、希少糖の種類により違いはあるのか、非常に興味深くある一方でこれらは将来的な医療用デバイス作製への応用において極めて重要なデータとなる。上記の実験を行いながら、最終年度に予定している、がん治療や医療用デバイスへの応用において適した材料や手法を検討していく。本年度の反応液の大容量化の検討において「大容量化学反応用自動温度コントロールシステム」を導入するための予算を申請していたが、申請者の所属している研究センターに設置してある同様のシステムが本研究に使用可能な状態となったため購入を取りやめた。一方でその他の検討項目を精力的に進めたため薬品などの消耗品に使用する費用が多くなり、初年度予定していた予算の大部分は既に使用し終えている。次年度の研究で細胞培養用の培地や各種解析用の試薬など多くの物品費が必要となるため、本年度の残予算は有効に活用する予定である。
カナダ北西海岸地域諸言語の形態統語法に関する記述的研究

本研究課題は,カナダのブリティッシュ・コロンビア州で話されるハイダ語と海岸ツィムシアン語を対象に,文法面や情報構造に関する様々な言語事象の解明を図ることを主な目的とするものである。まず,ハイダ語に関する成果としては,動詞の形態法にみられる複統合性を再吟味し,様々な要因によってそのような特徴付けが必ずしも妥当ではないことを指摘したことに加え,情報構造との関係で3人称代名詞の自立形とクリティック形の現われを明らかにしたことがあげられる。一方,海岸ツィムシアン語については,所有表現のうち譲渡可能かどうかを示す接辞の現われ,等位接続詞を始めとする接続詞の機能と用法,人称標識などを解明した。本研究課題は,カナダのブリティッシュ・コロンビア州北西海岸地域で話されているハイダ語と海岸ツィムシアン語を対象とし,これまで行なってきた現地調査の成果を踏まえ,それを更に発展させて,それらの言語の文法,とりわけ情報構造に関わる要素や複文構造に関する理解を一層深めることを目的とする。2013年度は,まずそれらの言語の話される地域において,次の点を明らかにすることを主眼に現地調査を行なった。1.複文構造に関する調査。ハイダ語における1人称代名詞と3人称代名詞の自立形とクリティック形が複文の主節と従属節においてどのような分布をしているかを明らかにすべく,基本的な調査を行なった。海岸ツィムシアン語については,複文(とりわけ副詞節)に用いられる接続詞や人称表示について重点的に調査を行なった。2.それらの言語の構造的な変化を明らかにするために,属性の異なる話者を対象に予備的調査を行なうとともに,およそ100年前に記録されたテキストの整備を図った。3.それらの言語の文法記述に関わるその他の問題の考察。ハイダ語は,言語類型論的にいわゆる複統合的な言語として見做されるが,実際のテキストを観察する限り,複雑な構造をもった語が現われることは少ない。その要因として,それぞれの派生接辞がもつ意味的な制約,現在の話者のもつ言語運用能力が関わっていることを指摘した。また,海岸ツィムシアン語に関わる問題として,所有表現に焦点をあて,特に譲渡可能かどうかを示す接辞の現われを明らかにすることを試みた。本研究課題は,カナダのブリティッシュ・コロンビア州の北西海岸地域で話されるハイダ語(系統不明)と海岸ツィムシアン語(ツィムシアン語族)を対象に,これまで行なってきた現地調査で得た成果を踏まえ,それらの言語の文法記述の継続的な発展をめざすべく,主に複文構造や情報構造に関する理解を一層深めることを目的とするものである。2014年度は,次の点に主眼をおいて約1ヶ月ほどの現地調査を行なった。1.情報構造に関する分析。調査で新たに蒐集したテキスト資料とおよそ100年前のテキスト資料を分析することによって,ハイダ語における人称代名詞の自立形とクリティック形の使い分けが情報構造に大きく関わっている可能性を明らかにした。2.複文構造に関する考察。海岸ツィムシアン語において複文を作るのに用いられる接続詞について継続的に調査を行なった。3.その他の文法事象に関する調査。ハイダ語は言語類型論的に複統合的な言語と見做されるが,実際のテキストをみる限り,複統合性を十分示すほど複雑な語が現われる頻度は低い。その要因として派生接辞の意味的な制約,現在の話者の言語運用能力が考えられる。特に後者については,日常的に英語を使う場面が多くなっている現状にあって,分析的な表現が多用される傾向にあることを指摘した。また,海岸ツィムシアン語の文法記述に関わる問題として,人称接尾辞と人称クリティックの使用,更に,複数性の標示,所有表現に用いられる接尾辞に関する資料を重点的に蒐集した。本研究課題は,カナダのブリティッシュ・コロンビア州の北西海岸地域で話されるハイダ語と海岸ツィムシアン語を対象に,文法面における様々な言語事象を中心に解明を図り,これまで行なってきた記述研究を一層発展させることを主な目的とするものである。前年度に引き続き,2015年度もそれぞれの言語の文法記述を行なうべく,およそ1ヶ月の現地調査を行なった。まずハイダ語については,テキストの蒐集と分析を通じて,1人称代名詞と3人称代名詞の自立形とクリティック形の現われの解明を図った。その結果,これらの人称代名詞は,統語的要因(特に他動詞節における目的語の有無),動詞の他動性の程度,更に談話的な要因として活性化の度合いによって自立形とクリティック形のいずれが現われる傾向にあるかが明らかになり,それらの中でも統語的要因が最も優先されるという結論を得た。加えて,言語類型論的観点から,ハイダ語の動詞形態法の特質を考察し,特にその複統合性とその実態について,テキスト分析を通じて考察を加えた。また,ハイダ語の関係節の統語的特徴を探るための基礎資料の蒐集を図った。一方,海岸ツィムシアン語については,等位接続詞をはじめとする接続詞に関わる資料を集め,その機能と用法に関して検討するとともに,これらの接続詞の使用にみられる話者間の差異についても観察を行なった。更に,海岸ツィムシアン語の無標の語順はVSOであるが,V以外の要素が焦点化されて節のはじめに置かれることがある。どのような要素が焦点化されうるのか,とりわけ対比文にみられる焦点化について動詞の形成にかかわる接辞ともからめながら検討した。それらの言語の復興に資するよう,以上の研究成果を現地の言語教育に還元する方途を関係者と協議した。

本研究課題は,カナダのブリティッシュ・コロンビア州で話されるハイダ語と海岸ツィムシアン語を対象に,文法面や情報構造に関する様々な言語事象の解明を図ることを主な目的とするものである。まず,ハイダ語に関する成果としては,動詞の形態法にみられる複統合性を再吟味し,様々な要因によってそのような特徴付けが必ずしも妥当ではないことを指摘したことに加え,情報構造との関係で3人称代名詞の自立形とクリティック形の現われを明らかにしたことがあげられる。一方,海岸ツィムシアン語については,所有表現のうち譲渡可能かどうかを示す接辞の現われ,等位接続詞を始めとする接続詞の機能と用法,人称標識などを解明した。本研究課題を遂行する上で最も重要なのは現地調査であり,そのためには,現地の話者との協力関係が必要不可欠であるが,本課題に関わる研究者はいずれも長年にわたる調査の経験があり,現地の話者とも良好な信頼関係を築いている。また,現地の治安も平穏であることから,調査を行なうのに十分な環境が整っているといえる。このように本課題を遂行するのに大きな障碍がないことから,本課題は順調に進んでいると評価できよう。言語学次年度は,本研究課題の最終年度であることから,ハイダ語と海岸ツィムシアン語の現地調査を行なうことによって,文法事象に関する記述を一層進め,その成果を公表することを計画している。本研究課題は,現地調査によって言語資料を蒐集することを旨としており,その意味において,現地の話者との協力関係が必要不可欠であるが,研究代表者・分担者いずれもがハイダ語,海岸ツィムシアン語のそれぞれの地域において,長年にわたる信頼関係を築いてきており,調査に際して特段の困難はないことから,本研究課題は,順調に進展していると評価できよう。次年度以降も,ハイダ語,海岸ツィムシアン語が話される地域における現地調査を重ね,それぞれの言語の文法記述を進めることによって理解を深めるとともに,かねてから指摘されている両言語の間の影響関係についても明らかにしていくことを図る。
ヘリウム液面電子ポイントコンタクトの極低温単電子輸送現象の研究

ヘリウム液面上で、電子を一つ一つ制御する技術、特にその量子状態の制御が実現できれば、量子計算の実現に大きな前進となる。このような有用性はさておくとしても、理想的な量子的対象である電子一つを取り出して、液体ヘリウム表面という清浄な舞台において、つぶさにその量子的性質を研究する可能性には、好奇心を大いに刺激するものがある。この研究計画では、そのような技術開発の一環として、表面張力によって固体表面の細い隙間に凝縮(毛細管凝縮)した液体ヘリウムの表面を利用して電子を制御する方法を開発し、狭窄した伝導路を電子が一つずつ透過するときに現れる輸送特性について研究することを目的として実施した。毛細管凝縮した液体ヘリウムを使うことによって、液面直下(1μm程度)に安定した電極構造を作成できるというメリットがある。この手法によって、スプリットゲート方式のポイントコンタクトを作成することに成功し、ピンチオフ閾値の近傍で伝導度に階段状の異常が現れることを発見した。低温条件下で、電子系がウィグナー結晶という格子を組むと、狭窄を解くに従って、伝導度がいったん増大したのちに減少するという非常に変わった輸送特性を発見した。これを、計算機シミュレーションと比較した結果、静電ポテンシャルの空間的な構造とウィグナー結晶の格子構造とが、幾何学的な整合を有するところで、伝導度が減少することを突き止めた。さらに、一様な1次元チャネルの幅を変えていく時に、n列と(n+1)列構造の静電エネルギーが拮抗するところで、熱的擾乱によって、空間的な結晶秩序が破壊される傾向が現れるために起きると推察される伝導度の振動を発見した。今後、この機構についてより定量的な研究を行う必要がある。
日本の貿易政策のサプライチェーンを通じた影響の分析

サプライチェーンを通じた貿易構造の変化をアジア,北米,ヨーロッパの3地域を対象に,付加価値貿易と中間財貿易構造の違いを明らかにする実証研究を行った。OECDのInter-Country Input-Output (ICIO)をもとに計算された中間財貿易指数と付加価値貿易指数が国際間の賃金格差,経済規模,物理的距離,共通言語や,宗主国関係の有無,自由貿易協定の有無といった要因にどの程度影響を受けているかを様々な推計方法によって推計した。その結果,1.アジアとヨーロッパの最も顕著な違いはアジアでは賃金が安い国ほど中間財も付加価値も輸出している。2.アジアでは中間財と付加価値貿易の賃金水準と賃金格差の弾力性の値の差がヨーロッパのそれに比べて大きい→アジアでは絶対的な賃金水準と賃金格差が中間財貿易に与える影響に比べ,付加価値貿易を増大させる効果が小さいといった顕著な特徴がみられた。これらのことから付加価値貿易で見るとアジアではヨーロッパに比べより垂直的な産業構造があると考えられる。この結果を2018年10月27-28に国立台湾大学で開催されたThe 16th International Convention of the East Asian Economic Association国際大会で“Evolution of Supply Chain Networks in East Asia, NorthAmerica and Europe: A Comparative Study"のタイトルで発表した。この成果をまとめてできるだけ早い段階で論文を完成させる予定である。また,同時にこの研究を進めて,賃金を未熟練労働や熟練労働に分類し,これらの労働の質の違いが3地域のサプライチェーンの形成にどのようにかかわっているかを解明する予定である。ドラフトを2018年10月に東アジア経済学会総会(第16回国際大会)国立台湾大学で発表・議論し,この関連分野の世界の研究動向を把握でき,かつ今後の研究の方向の示唆を得た。また入手可能なデータ,特に国別・産業別賃金データに関しても情報を得ることができた。2018年10月に被害アジア経済学会で発表したドラフトをもとに現在修正稿を作成中であり,なるべく早くワーキングペーパーにしたいと考えている。同時に,新たな賃金データを用いた貿易政策のサプライチェーンへの影響に関する実証研究を開始する予定である。15K03474の最終年度の論文の英文校正等の作業がずれ込んだため。
行動経済学による共同体メカニズムの実証研究と理論研究

経済システムは、大きく公的メカニズム、市場メカニズム、共同体メカニズムの3つのメカニズムの相互作用で働いている。共同体メカニズムは、所得国で少子高齢化が進むと、重要性が増していくと考えられる。これは、人口の大きい割合を占めるようになっていく認知能力が大きく低下した高齢者は一人では市場メカニズムを有効に使えないこと、また少子高齢化で政府財政赤字の問題が深刻化し公的メカニズムには限界があることが予測されるためである。本研究は共同体メカニズムの研究のために、行動経済学の理論と実証的手法に基づいて日本で国際比較可能なデータを構築し、そのデータの実証分析と、その結果に基づいた理論研究を行なう。ソーシャル・キャピタルに着目して、共助・互助による共同体メカニズムを、従来の内生的選好モデルに立脚しつつ、行動経済学の理論と実証的方法に基づいて理論的・実証的研究を行うことを目指す。特に医療や教育など、高所得国かつ少子高齢化が進む日本において、具体的な国際比較可能なデータの構築も行う。信頼や利他性、協力性等の行動規範は、伝統的経済学が十分に考慮してこなかったテーマであり、学術的意義がある。OECDのTrustlab制度を利用した大規模実験調査は、国内初であり国際比較も可能である点で重要である。さらにパネル化して非認知能力の変化を見ることができるデータの構築を脳科学的知見も活用しつつ計画している点にも新規性がある。
トリチウム水による核酸損傷の分子構造

数年前,賀田らによって発見された,核酸の形質転換能のトリチウムによる不活化が,照射線量率が低い程効率よくおこるという研究結果は,学問的に興味深い結果であるだけでなく,生物的には重要な発見であると考えられた.高倉,石川は,大腸菌とそのプラスミドDNAの系を用いて追実験し,同様な結果を得て,昨年の科研費研究報告で報告した.この賀田効果が,トリチウムに特異的な現象であるかどうかは,大変重要な事であるが,本年度は,この点を明らかにするべく, Coー60ガンマ線を用いて,同様な実験を行い,その結果トリチウム照射と同じ様に,照射線量率依存性が存在することが明らかとなった.この事により,トリチウム水の照射効果のRBEが正しく評価できるよりどころが生じ,核酸の一本鎖切断のRBEには,約0.30.4形質転換能の不活化に対するRBEは,約1であることがわかった.酒井は,高線量率でトリチウム照射された細胞の中の核酸の主鎖切断を調べた.照射直後の主鎖切断は, RBEが0.6でX線照射に比べ少ないのに, 10時間の修復期間の後の切断は, RBEが1というように, X線照射と,同ど程度である事を報告している.朝野は,放射線分解を抑制して核壊変効果を観測する「希釈剤添加法」を用いて,とりちうむの糀壊変による〔2ー^<>C,5ー^3H〕ウラシルの分解を酸素胞和水液中と,脱気水溶液中とで調べた.核壊変による生成物が5種類検出され,そのうちの1つとしてトリチウムがOH基におき変わった.インソバルビツール酸が推定された.安田は,核酸にとり込まれたトリチウムによる主鎖切断を調べる研究に取り組むため,その予備実験をPー32を用いて行った. Pー32でラベルされたdCTPが1ヶ所だけ入ったプラスミドDNAの作成に成巧し, Pー32の崩壊に伴う鎖切断をシークエンスゲルで確認することができた.数年前,賀田らによって発見された,核酸の形質転換能のトリチウムによる不活化が,照射線量率が低い程効率よくおこるという研究結果は,学問的に興味深い結果であるだけでなく,生物的には重要な発見であると考えられた.高倉,石川は,大腸菌とそのプラスミドDNAの系を用いて追実験し,同様な結果を得て,昨年の科研費研究報告で報告した.この賀田効果が,トリチウムに特異的な現象であるかどうかは,大変重要な事であるが,本年度は,この点を明らかにするべく, Coー60ガンマ線を用いて,同様な実験を行い,その結果トリチウム照射と同じ様に,照射線量率依存性が存在することが明らかとなった.この事により,トリチウム水の照射効果のRBEが正しく評価できるよりどころが生じ,核酸の一本鎖切断のRBEには,約0.30.4形質転換能の不活化に対するRBEは,約1であることがわかった.酒井は,高線量率でトリチウム照射された細胞の中の核酸の主鎖切断を調べた.照射直後の主鎖切断は, RBEが0.6でX線照射に比べ少ないのに, 10時間の修復期間の後の切断は, RBEが1というように, X線照射と,同ど程度である事を報告している.朝野は,放射線分解を抑制して核壊変効果を観測する「希釈剤添加法」を用いて,とりちうむの糀壊変による〔2ー^<>C,5ー^3H〕ウラシルの分解を酸素胞和水液中と,脱気水溶液中とで調べた.核壊変による生成物が5種類検出され,そのうちの1つとしてトリチウムがOH基におき変わった.インソバルビツール酸が推定された.安田は,核酸にとり込まれたトリチウムによる主鎖切断を調べる研究に取り組むため,その予備実験をPー32を用いて行った. Pー32でラベルされたdCTPが1ヶ所だけ入ったプラスミドDNAの作成に成巧し, Pー32の崩壊に伴う鎖切断をシークエンスゲルで確認することができた.
循環器疾患発症機構に果たす肥満細胞の主体的役割の解析

肥満細胞は、サイトカイン、増殖因子、プロテアーゼなど多彩な生理活性物質を産生分泌する多機能炎症細胞である。肥満細胞は炎症やアレルギーを誘導する細胞として知られているが、循環器疾患の発症機構に果たす役割は明らかになっていなかった。この研究課題では、遺伝的に高血圧や心肥大、線維化を発症する自然発症性高血圧ラット(SHR)を用いて肥満細胞の解析を行い以下のことを明らかにできた。1)SHRでは若齢期より既に心臓、血管壁、筋肉等に肥満細胞の局在が認められ、更にこれらの組織に局在する肥満細胞数は対照のコントロールラット(WKY)における数よりも有意に多く、SHRでは肥満細胞が高血圧発症前より心血管壁などの組織局所で増殖活性化していることが明らかになった。2)心血管壁に存在する肥満細胞は、chymase、TNF-α、FGF2、TGF-β1などのサイトカインや増殖因子を発現していた。3)高血圧発症前のSHRにおいて、心血管壁でのTNF-α、NF-kb、IL-6、c-kitおよびchymaseの遺伝子発現量はコントロールの正常ラット(WKY)での発現量よりも有意に高かった。4)高血圧発症前の生後2週齢の時点より、肥満細胞脱顆粒抑制薬であるトラニラストをSHRに10週間連続経口投与することで、心血管壁に存在する肥満細胞数の減少が起こり、高血圧の発症と心臓線維化を抑制できた。5)またトラニラストの投与により動脈周囲の肥満細胞数の減少と動脈壁の肥厚抑制、動脈周囲線維化の抑制も認められた。以上の結果より肥満細胞の増殖活性化機構の異常が循環器疾患発症のトリガー機構に関連する可能性が示唆された。肥満細胞は心血管壁にも存在しているが、循環器疾患発症機構に果たす肥満細胞の役割は不明であった。この研究課題では、遺伝的に高血圧を発症する自然発症性高血圧ラット(SHR)を用いて肥満細胞の解析を行った。これまでの解析により以下のことを明らかにできた。1)SHRでは生後2週齢の時点より既に心臓、血管壁、筋肉等に肥満細胞の局在が認められ、更にこれらの組織に局在する肥満細胞数は対照のコントロールラット(WKY)における数よりも有意に多く、SHRでは肥満細胞が高血圧発症前より心血管壁などの組織局所で増殖していることが明らかになった。2)心血管壁に存在する肥満細胞は、TNF-α、FGF2、TGF-β1などのサイトカインや増殖因子を発現していた。3)高血圧発症前の生後2週齢及び4週齢のSHRにおいて、心血管壁でのTNF-α、NF-kb、IL-6、c-kitおよびchymaseの遺伝子発現量はコントロールの正常ラット(WKY)での発現量よりも有意に高かった。以上の結果よりSHRは何らかの遺伝的要因により肥満細胞が増殖活性化しているモデル動物であることが解ってきた。特に高血圧発症前から心血管壁に存在する肥満細胞が増殖活性化していたことにより、肥満細胞の増殖活性化機構の異常が高血圧発症のトリガー機構に関連する可能性が示唆された(論文作成中)。今回、SHRにおいて明らかに出来た肥満細胞の増殖活性化の現象と高血圧発症機構との間の因果関係を更に明確にするために、高血圧発症前の生後2週齢の時点より、肥満細胞脱顆粒抑制薬であるトラニラストをSHRに10週間連続経口投与する実験を現在実施している。トラニラストにより肥満細胞の増殖活性化を抑制することにより、高血圧の発症開始時期を遅らせる、あるいは高血圧の上昇度を抑制できる可能性を現在検討中である。

この研究課題では、遺伝的に高血圧や心肥大、線維化を発症する自然発症性高血圧ラット(SHR)を用いて肥満細胞の解析を行い以下のことを明らかにできた。1)SHRでは生後直後より既に心臓、血管壁、筋肉、皮膚等に肥満細胞の局在が認められ、更にこれらの組織に局在する肥満細胞数は対照のコントロールラット(WKY)における数よりも有意に多く、SHRでは肥満細胞が高血圧発症前より心血管壁などの組織局所で増殖していることが明らかになった。2)心血管壁に存在する肥満細胞は、TNF-α、FGF2、TGF-β1などのサイトカインや増殖因子を発現していた。3)高血圧発症前のSHRにおいて、心血管壁でのTNF-α、NF-kb、IL-6、c-kitおよびchymaseの遺伝子発現量はコントロールの正常ラット(WKY)での発現量よりも有意に高かった。4)高血圧発症前の生後2週齢の時点より、肥満細胞脱顆粒抑制薬であるトラニラストをSHRに10週間連続経口投与することで、心血管壁に存在する肥満細胞数の減少が起こり、高血圧の発症と心臓線維化を抑制できた。5)またトラニラストの投与により動脈周囲の肥満細胞数の減少と動脈壁の肥厚抑制、動脈周囲線維化の抑制も認められた。以上の結果より肥満細胞の増殖活性化機構の異常が循環器疾患発症のトリガー機構に関連する可能性が示唆された。
ポンポン蒸気船を科学する

ポンポン蒸気船を用いた科学教室や出前講座が比較的多く実施され,それらはホームページ等でも多く紹介されている.しかし,蒸気船の動作原理,及び,熱(熱エネルギー)と仕事の関係を適正に説明しているのか疑問を感じるものも見うけられる.そこで,ポンポン蒸気船の推進力発生原理を幾つかの物理現象(水の温度と体積,作用反作用,熱エネルギーと仕事等)に分解し,これらに関する法則を楽しく興味をもって理解させる為の実験装置を製作した.本実験装置を出前講座や理科教室の科学基礎実験に応用して,小学・中学・高校生等の年代に適した方法で実験を観察・体験させ,物理学の原理,法則理解促進に一定の成果を得た.主に熱と仕事の関係について理解を深めさせることが出来た.以下に年代別に理解させた物理法則及び,実験に使用した自作実験装置を記す.(1)小学生に対して物理法則:水の温度と体積,作用反作用実験装置:透明ボイラポンポン船,ピストン発射ボイラ,反発台車(2)中学生に対して物理法則:温度と状態変化,作用反作用実験装置:前項(1)の装置,ニクロムヒータ付可視化ボイラ,ポンポン船推進力測定装置(3)高校生等に対して物理法則:温度と状態変化,作用反作用,エネルギー形態と仕事,分子運動,自励振動実験装置:前項(2)の装置,ポンポン船ボイラ圧力測定装置今後も本研究で製作した装置を改善すると共に,ポンポン蒸気船を学びの導入装置とする物理学の原理,法則を楽しく興味をもって学ぶための装置を製作し,実験教室等をかさねて工夫をおこなう予定である.なお,これら実験装置は福井工業高等専門学校機械工学科のホームページで紹介する予定である.ポンポン蒸気船を用いた科学教室や出前講座が比較的多く実施され,それらはホームページ等でも多く紹介されている.しかし,蒸気船の動作原理,及び,熱(熱エネルギー)と仕事の関係を適正に説明しているのか疑問を感じるものも見うけられる.そこで,ポンポン蒸気船の推進力発生原理を幾つかの物理現象(水の温度と体積,作用反作用,熱エネルギーと仕事等)に分解し,これらに関する法則を楽しく興味をもって理解させる為の実験装置を製作した.本実験装置を出前講座や理科教室の科学基礎実験に応用して,小学・中学・高校生等の年代に適した方法で実験を観察・体験させ,物理学の原理,法則理解促進に一定の成果を得た.主に熱と仕事の関係について理解を深めさせることが出来た.以下に年代別に理解させた物理法則及び,実験に使用した自作実験装置を記す.(1)小学生に対して物理法則:水の温度と体積,作用反作用実験装置:透明ボイラポンポン船,ピストン発射ボイラ,反発台車(2)中学生に対して物理法則:温度と状態変化,作用反作用実験装置:前項(1)の装置,ニクロムヒータ付可視化ボイラ,ポンポン船推進力測定装置(3)高校生等に対して物理法則:温度と状態変化,作用反作用,エネルギー形態と仕事,分子運動,自励振動実験装置:前項(2)の装置,ポンポン船ボイラ圧力測定装置今後も本研究で製作した装置を改善すると共に,ポンポン蒸気船を学びの導入装置とする物理学の原理,法則を楽しく興味をもって学ぶための装置を製作し,実験教室等をかさねて工夫をおこなう予定である.なお,これら実験装置は福井工業高等専門学校機械工学科のホームページで紹介する予定である.