hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
潜在成長モデルを用いた大学のICT利用変化を規定する要因の分析

その結果、技術支援体制の伸びは、特に効果測定の反映度、推進組織や人材確保の有無と連動していることがわかった。データドッキングが思いのほか、時間がかかってしまったため、やや遅れ気味である。そのため、平成29年度までに、潜在成長モデルを適用した様々な分析を試みる予定だったが、一部に留まっている。データドッキングが完了しているため、平成30年度前半で、様々な変数に対して分析を進めICT利活用が成功している機関のより詳しい傾向や各項目との因果関係を明らかにし、モデル化していきたい。平成30年度は、大学におけるICT技術支援体制の経年変化の平均的なパターンを推定した.技術支援体制の充実度を点数化し,潜在成長モデルで分析を行った結果,技術支援体制が2010年度で低いほど,技術支援体制のそのあとの伸びが大きいことと,技術支援体制の切片(初期値)と傾き(経年変化)には大学間でバラツキがあることがわかった.さらに,どの要因が技術支援体制の切片と傾きにバラツキを生んでいるのかについて条件付き潜在成長モデルや多変量潜在成長モデルを適用し分析を行った.その結果,機関充実度が2010年度で低いほど,技術支援体制の5年間の伸びが大きいこと,機関充実度の伸びは技術支援体制の伸びと連動していることが示された.また,技術支援体制の伸びに影響を与えやすい機関充実度は,6効果測定の反映度,11推進組織の有無,12予算確保の有無,13人材確保の有無と14効果測定の有無のように実体性を伴った支援であることが明らかになった.さらに,上記の分析においては,大学事務局への調査項目から,技術支援体制と機関充実度との関係性の分析を行ったが,学部研究科への調査項目にあるICTをどのように利活用しているのかのICT活用量を加え,三変数で分析を行うことにより,大学におけるICT活用推進の要因を追求すべく,分析をすすめている。研究実績の内,前半の成果について論文にまとめ,投稿を行っているところである.さらに,その発展として,学部研究科の調査項目からICT活用量の定義を行い,分析をすすめているところである.平成29年度は,データ整理を継続し行っていくとともに,平成28年度に分析を行った項目以外での因子の抽出を試みる。その上で,計画通り「ICT利用変化のモデル化と規定因の探索」につながるよう,ICT利活用変化のパターンを規定するための因子抽出のための分析を行う予定である。平成30年度は、ドッキングしたデータを用いて、ICT利活用の成功機関のモデル化をしていく。また、悉皆調査では明らかになっていない現場の教員や学生からの具体的な実施例や効果などのヒアリングを実施し、別の側面からの分析を行う予定である。さらに、これらの成果を日本教育工学会や国際会議などで発表し、今後の研究につなげる予定である。平成31年度(令和元年度)は,これまでの成果をまとめ発表を行うと共に,ICT利活用が成功している機関のより詳しい傾向や各項目との因果関係を明らかにし,モデル化していきたい.統計分析のソフトやデータ分析用のPCを購入予定であったが,学内の別予算の研究費にて購入することができ利用可能であったため。解析用に購入予定であったPCや分析用ソフトなどが、別の予算で購入が可能であり、本科研の研究においても利用が可能であったため、再利用を行うことにした。そのため、予定よりも予算を抑えることができている。
腸前駆細胞直接誘導法を利用したヒト成体型腸上皮オルガノイドの作製

申請者らは、マウスの胎仔線維芽細胞やヒト臍帯静脈内皮細胞にHnf4α、Foxa3、Gata6、Cdx2の4つの転写因子を導入することで、腸上皮オルガノイドを作製することに成功している。マウス誘導腸前駆細胞は、マウス胎仔由来の腸前駆細胞と同様に胎仔型オルガノイドを形成し、その後、誘導腸幹細胞へと成長して成体型オルガノイドを形成した。一方、ヒト誘導腸前駆細胞は、成体型オルガノイドも形成しなかった。そこで本研究では、ヒトの誘導腸前駆細胞から誘導腸幹細胞へと成長させる方法を確立する。
医療処置を要する初期認知症高齢者のケアと地域ケアシステムに関する研究

本研究は、看護職による医療処置を要する初期認知症高齢者へのケアに焦点をあて、医療施設、地域包括支援センター、訪問看護ステーションの看護職の面接調査、地域連携室または看護外来を担当する看護職の質問紙調査を実施した。調査結果を分析し、医療処置を要する初期認知症高齢者へのケアの現状と課題、看護職の役割、地域ケアシステムのあり方について検討した。平成21年度は、医療処置を要する初期認知症高齢者へのケアの実態を把握することを目的とし、看護職者を対象にインタビュー調査を実施した。具体的な内容は以下の通りである。【研究参加者】医療処置を要し、認知症高齢者の日常生活自立度判定基準が1IIaランクにある認知症高齢者のケアを実践している(もしくは経験したことのある)(1)臨床経験5年以上の訪問看護ステーションに勤務する看護師5名、(2)地域包括支援センターに勤務する実務経験5年以上の保健師(または看護師)5名、(3)医療施設に勤務する臨床経験5年以上の看護師13名。【研究方法】1.所属する機関等の研究倫理委員会に研究計画書を提出し承諾を得た。2.文献検討から得た知見を基にインタビューガイドを作成し、地域で認知症高齢者ケアを実践する看護職者(介護支援専門員有資格者)に予備調査を実施し、質問項目の適切性を確認した。3.看護部長又は施設長に研究協力を依頼後、研究の趣旨を説明し、承諾が得られた場合のみ候補者を推薦してもらい、候補者から研究者に調査協力の連絡後、面接に至った場合のみ本調査参加者とした。4.インタビューでは、半構成的質問項目に沿って自由に語ってもらった。5.面接内容は、研究参加者の許可を得てからICレコーダに録音後、逐語録を作成した。【次年度への課題】データ収集期間が1月3月であったため、現在、データ内容を質的に分析し、認知症看護を専門とする看護学研究者グループとの意見の一致をみるまで、検討を繰返している段階であり、ケアの実態の明文化には至っていない。次年度は、そのケアの実態と課題を明らかとし、全国から無作為に抽出した訪問看護ステーション、地域包括支援センター及び医療施設に勤務する看護職者を対象に、初期認知症高齢者の生活支援のための地域ケアシステムに関する質問紙調査を実施し、今後の課題について検討を行う予定である。昨年度の調査結果では、医療処置を要する在宅高齢者に初期認知症が疑われた場合、本人から地域包括支援センターや訪問看護に支援を求めるケースはみあたらなかった。一方、医療処置のため通院する医療施設の地域連携室又は看護外来から、地域包括支援センターや訪問看護にかろうじて結びつくケースのあることが明らかとなった。そこで、平成22年度は、在宅支援の実態把握と地域ケアシステムのあり方を検討するため、医療施設の地域連携室又は外来部門に勤務する看護職を対象に自記式質問紙調査(郵送法)を実施した。【調査対象】全国の病床数300床以上で地域連携室又は看護外来を有する897医療施設のうち研究に承諾の得られた医療施設を調査対象施設とした。その地域連携室に勤務する看護師又は(看護)外来を担当する看護師かつ研究に承諾の得られた看護師を対象者とした。【調査方法】(1)所属する機関等の研究倫理委員会に研究計画書を提出し承諾を得た。(2)対象者の特性、環境特性、在宅支援、自由記載で構成される質問紙を作成した。収集データは単純集計後、医療処置を要する初期認知症高齢者の看護経験及び在宅支援経験のある者(以下、経験あり群)と看護経験及び在宅支援経験のない者(以下、経験なし群)とし、多職種連携との関連を探った。(3)倫理的配慮については文書で説明し、質問紙の返信を以て研究協力の同意が得られたと判断した。【結果】対象者が必要と考える在宅支援は「家族との連携」16.7%、「本人が生活上困っていることのアセスメント」14.0%、「要介護認定の申請」10.1%。在宅支援に備えて知っておきたいことに「地域包括支援センターの活動内容」が「あてはまる」のは経験あり群53.6%、経験なし群4.9%で有意差が認められた(p<.05)。
定位的放射線手術の治療機序および副作用予防についての研究

Radiosurgeryの治療機序の解明のためラット脊髄治療モデルを作成した。大線量治療にて早期の神経細胞障害が確認された。中線量治療では一定期間後に効果が出現し、皮膚毛根細胞ではDNA損傷後に直接細胞死(apoptosis)が、脊髄ではミエリン崩壊後の細胞反応から組織壊死(necrosis)が生じ、壊死形成後の初期血管変化として周皮細胞の変化を見い出した。低線量治療では長期にわたり変化が見られないことより、副作用予防を目的としたこの複数回治療(分割照射)を行った。これらの結果をもとに神経膠腫に対する低腺量分割治療を開始し、治療効果を確認した。臨床例の治療効果から、上皮細胞の反応が良好であることより、頭蓋咽頭腫に対する直達手術とradiosurgery併用治療を報告した。聴神経腫瘍では低線量治療での機能温存性と有用性を見い出した。脳動静脈奇形では早期の完全閉塞のためにタイプの重要性を見い出し、これをもとに血管内手術併用治療の有効性を報告した。機能的疾患では視床手術や三叉神経痛の治療を報告し、症候性てんかんの治癒率より、てんかんの治療の展望を見い出した。Radiosurgeryの治療機序の解明のためにラットモデルを作成した。脊髄治療モデルにて再現性の良好な効果が得られ、大線量治療にて早期の神経細胞障害が組織学的および電顕的観察より確認された。大線量では効果は細胞の分裂増殖と無関係で、神経細胞に対する副作用と共に機能的手術の可能性が示された。中線量以下の治療にては、一定期間後に組織壊死が確認され、これは治療部位にのみ限局していた。この部位では血液脳関門の破綻がみられ血管壁の変化として周皮細胞の変化が著明で、内皮細胞の変化は少なく、今までに報告されていた内皮増殖は二次的変化と考えられ、これらを報告した。治療に伴う副作用の予防のためにサルモデルを作成し画像診断による観察を行い、大脳の大線量治療後に治療部の糖代謝の低下を観察した。治療による神経機能の変化は少なく、代謝低下も経過と共に回復した。二次的な副作用予防のために新たなモデルを作成中である。臨床例での治療機序の検討から、頭蓋咽頭腫では低線量治療の可能性を、動静脈奇形ではradiosurgeryのための新しい分類の必要性を報告した。副作用の検討から小児の脳に対しては特に限局した治療が望まれること、成人の悪性膠腫の治療成績の向上と機能的部位の保護のため分割治療が可能であることを報告した。副作用予防の為に、分割治療実験モデルを作成し検索しつつある。Radiosurgeryの治療機序の解明のためラット脊髄治療モデルを解析した。本モデルにて低線量治療では長期にわたり神経症状の出現はなく、形態学的にも目だった変化は見いだせなかった。中線量以上の治療では一定期間後に白質を主体とした組織壊死が出現し、すべての動物で症状が出現した。この結果に基ずき副作用予防を目的として低線量複数回治療(分割照射)を行い、中線量治療と同様の効果が得られる線量と、長期にわたり症状および形態学的変化が乏しい線量が明かになった、現在これらの治療機序を分子、細胞レベルで解析中であり、DNA損傷から細胞障害までの過程を追跡している。臨床例の治療効果について、脳動静脈奇形、聴神経腫瘍、神経膠腫および機能的疾患(振戦、疼痛)等の初期治療成績を報告したが、脳動静脈奇形では早期の治癒が得られるタイプが明かになり、聴神経腫瘍では低線量治療にて副作用が極めて少なく、かつ腫瘍の縮小も得られること、神経膠腫(特に良性)にも効果が明かであること、視床手術の展望が見いだされたこと等が得られている。悪性神経膠腫に対しては、治療モデルの結果をふまえて周辺組織の副作用を防ぎ、かつ治療効果を高める為に低線量分割治療を開始した。今後長期の経過観察が必要であるが初期効果は良好で、これらの結果を報告した。Radiosurgeryの治療機序の解明のためラット脊髄治療モデルにて、DNAおよび細胞損傷について解析した。一定期間後に脊髄壊死を生じる中線量では、治療後6-12時間でDNA損傷が明らかで、皮膚毛根細胞と脊髄白質内細胞(乏突起細胞)に多く見られた。皮膚の脱毛は2週間後に完成した。

脊髄では4カ月後にmacrophageの出現が見られ、その後壊死が形成された。脱毛と脊髄壊死についてすでに報告したが(1994)、脱毛は毛根細胞のDNA損傷により、この細胞が脱落して完成することが明らかになった。脊髄壊死は白質に優位であることより、乏突起細胞のDNA損傷が一定期間後にミエリン崩壊を生じ、これに対するmacrophageの反応が壊死を引き起こすと考えられる(1996)。臨床例の治療効果より、上皮細胞の反応性(頭蓋咽頭腫、上咽頭癌)が良好であることが判明し、直達手術とradiosurgeryの併用治療にて副作用の予防が可能であることを報告した。脳動静脈奇形では、血管内手術にて早期閉塞の得られるタイプに変えることが重要であることを明らかにした。機能的疾患では視床手術や三叉神経痛の治療法を確立しつつあり、症候性てんかんの治癒率が高いことより、てんかんの治療の展望を見い出した。
アジア・オセアニアにおける高大の国際的接続に関する調査研究

国際的高大接続は、大学の国際化、受入の国際基準化の進行にあわせて、語学学校を経由せず大学や高校の予備教育を通じてあるいは直接に大学に入学するケースが増えつつある。国際的高大接続には、後期中等教育、大学予備教育、中間の中等後教育課程機関で教育課程が設置されている一方、それぞれの教育資格の認証が各教育体系の中で進められている。中国、マレーシアの送り出し側、日本、オーストラリアの受け入れ側の両方において、国内資格と海外資格の統一化、多様な資格枠組みの整備、予備教育課程の制度化、受入の国際化によって大学前基礎教育課程が整備され、そこで学力認定、教育内容の収斂化が進んでいる。9月に実施した中国上海北京での現地調査は、日本語教育を実施する公立高等学校2校と国際バカロレア課程を持つ私立国際高校1校に対して訪問面接を行った。また並行して、中国教育部と私企業である新東方でインタビューを実施した。この他、教科書、教育書籍関係の書店にて、上海、江蘇省無錫、北京で教科別教科書を収集すると共にIB(国際バカロレア)、AP(アメリカ)の中等教育段階の専門テキスト、高考(高校卒業後の試験)に基づく大学のランキングと大学別の選抜点数一覧を分析した文献等を収集した。特に、教科書は物理、数学、化学、思想政治、歴史等を中心に購入し現在、分析作業を行っている。3月には日本語による大学予備教育課程を持つ、福岡の国際言語学院への訪問面接調査と東京での大学及び留学生受入に関する教育機関への訪問調査を行った。国際言語学院では教育方針、受入方式、教育カリキュラムを聞き取りすると共に、科目別に担当教員から聞き取りを行った。日本学生支援機構の東京日本語教育センターへの訪問調査では、国別受入状況、日本語教育のレベルとカリキュラム、進路状況、機関連携状況を把握し、作成した教科書の共通枠組みに関して各教育担当者からの意見を徴収した。加えて、日本留学生事業部留学試験課を訪問し、日本留学試験の試験内容、水準等に関する情報収集を行った。この他、国際基督教大学アドミッションズセンターに訪問し、海外の高等教育資格の認定方法について及び大学教育との接続に関するインタビュー調査を実施し、東京大学ではメールでの調査により外国の高校を卒業したものへの入学要件の情報収集を行っている。オーストラリア調査では訪問面接調査を基にオーストラリアの国際的高大接続を類型化しつつある。オーストラリアの場合、教養大学よりも、専門課程を重視した日本の大学とカリキュラム上は類似しているが、英語教育を伝統的に大学内外の英語教育機関と連携させ、留学生を受け入れるクッションとしていた経緯を持つ。これを現在は、基礎課程(ファウンデーションプログラム)として高校の科目の不十分な箇所を補習させ、また、専門課程の学部コースからは必要な科目指定をファウンデーションプログラムで埋め合わせている。これ以外に、TAFEやVTEなどの学士課程の下部と重複したディプロマ課程があり、この課程を修了していくことで、編入(transition)が可能となるルート(pathway)を可能とさせていることが明らかとなった。また、ファウンデーションプログラムは現在も発展中であり、外注英語学校から学内での資金確保としても可能性を持つ同プログラムが増加しつつある。広州調査は、上海北京調査を補充するための調査であり、特に英豪国際学校では、中国最初の民間国際全寮制高校として、イギリスAレベルプログラムの準備教育の実施状況と学習内容、学生の入学から卒業に至る生活学習状況等について情報を収集した。AレベルはIBやSAT等と比べて、カリキュラムや指導法評価の拘束性が弱く比較的柔軟に教育ができ、世界的にも汎用性を持ち、また華南師範大やその他国際学校と連携したネットワークが築かれていることが明らかとなった。華南師範大学では民間教育機関と英国CIEとの協力の下、Aレベルの研究センターで海外への中国人学生の送出しを行っていることが明らかになった。この他、数学と化学の中日の単元整合表を作成し、数学に関してはJSTの中国研究に関するインターネットのページに掲載した。化学は中間報告書に掲載している。物理版を作成中である。国際的高大接続は語学学校を経由せず、予備教育機関或いは直接大学に入学するケースが増えつつある。送出側のマレーシアではマラ工科大学(UiTM)の附属予備教育がブミプトラのための予備教育である一方、中国の大学と同様、国内からの予備教育課程であり海外への予備教育課程になっている。また、中国の「高考」の成績認定は拡大しており、この学力成績に加え、語学能力の向上によって、英語或いは日本語での大学入学資格を認める傾向があることから、中国の一般重点高校でも海外留学の道は広がりつつある。この他、直接連携として中国では国際部併設、高校日本語教育併設(附設)型、高校IB内蔵型等が見られた。受入側のオーストラリアでは大学には日本の教養教育課程が無く3年間の専門課程で学部段階を卒業できる。その後オーストラリアへの就労滞在も可能であり、これらの経験を合わせ、更なる就職に継続し、永住権をとるという将来の目的に合致した移民政策と合体した高等教育戦略ともいえる。海外の教育証書の同等性と資格枠組と教育課程の整備において国際的高大接続には、後期中等教育、大学予備教育、中間の中等後教育段階の接続教育機関、そして資格認証をする機関の役割と、大きく4つの種類の教育・評価機関がそれぞれ役割を果たしている。国内の教育機関と資格の統一するために多様な資格を資格制度枠組で整備し、予備教育課程の制度化を進め、国際化対応として様々な教育背景を持つ海外からの生徒の受入体制の充実が図られている。ここに、国内資格と海外資格の同等性の両方の整備化が必要とされる動向が見て取れる。

受入には予備教育プログラムの留学生の学力診断は必須であり、そこで不足部分の補充が行われる必要があるが、それはファウンデーション・コースの選択科目として実施され、そのため大学独自の学力認定と教育組織・教育内容の集約化・収斂化が進むこととなった。国際的高大接続は、大学の国際化、受入の国際基準化の進行にあわせて、語学学校を経由せず大学や高校の予備教育を通じてあるいは直接に大学に入学するケースが増えつつある。国際的高大接続には、後期中等教育、大学予備教育、中間の中等後教育課程機関で教育課程が設置されている一方、それぞれの教育資格の認証が各教育体系の中で進められている。中国、マレーシアの送り出し側、日本、オーストラリアの受け入れ側の両方において、国内資格と海外資格の統一化、多様な資格枠組みの整備、予備教育課程の制度化、受入の国際化によって大学前基礎教育課程が整備され、そこで学力認定、教育内容の収斂化が進んでいる。オーストラリア調査については8大学・機関を訪問し、上述のような多様な留学の受入形態を明らかにすることができた。また、中国広州の高校調査と華南師範大学調査を実施し、Aレベルによる新たな進学形態と接続機関を確認することができた。また、数学についてはその成果を中国側にも提示したほか、日本国内でも公開している。日本国内での日本語学校や大学調査は十分な協力を得にくいが、次年度には本年度作成した中間報告書に掲載した化学でも数学と同様、国別の相違を照合表を基に明らかにすることができた。現在作成中の物理の単元表を示しつつ更なる調査協力対象を探す予定である。中間報告書は、中国とオーストラリアの訪問調査の概要と学力資格認定に関する海外の動向、現段階での類型化を試みている。中間報告ということもあり、詳細な分析をすすめると共に、中間報告書を基に、様々なコメントを集め、次年度のマレーシア調査を加え、最終報告書を作成することとしている。比較教育学本年度はマレーシア調査を実施する。マレーシアの公立学校、中華独立中学、私立学院の三種の学校別に、高校段階での学習状況は教科書とシラバスを収集し、私立学院では高大の国際的接続の状況を訪問調査する。ここで明らかになった情報を既存の単元整合表にマレーシア版を加える。上記の数学と理科(化学、物理)の単元整合表の整理と共に、「クリティカル・シンキング」について、IB、Aレベルなどでの把握状況を調査する。また、AACRAOやNARIC、NAVITAS、U-LINKなどの海外の高校教育情報提供機関についても情報収集を継続する。この他、調査計画には無かったモンゴルやベトナムの教育状況についても、本研究課題のニーズが高いと思われるため、協力者と協力校(モンゴルの場合さくら高校が候補校)を探し、日本語・科目教育の実態と高大の接続の可能性を検討する。研究成果については、最終報告書を作成すると共に後学期以降での各種学会等での発表を準備する。中国現地調査では日本語コースの学校に関する教育制度、進学、日本の大学との連携等に関する情報を得、目的はほぼ達成された。
C型肝炎ウイルス分子同定法の開発及び発見解析

HCV分子は未だPCRという遺伝子増幅法により検出されているのが現状であり、その理由として感染HCV分子は組織内に非常に微量しか存在しないため従来の手法では検出感度及び特異度に限界があることが考えられる。本研究では我々がC型劇症肝炎患者血清よりクローニングしたJFH-1クローンをジゴキシゲニン標識プローブとして用い、ペルオキシダーゼ及び抗ジゴキシゲニン抗体を結合させたデキストランポリマーを重合させ、さらに増感物質チラマイド併用に関しても検討することにより、検出感度増幅を可能にしたと思われる。このプローブを用いて、われわれの確立したJFH-1によるsubgenomic replicon systemによりHuh-7に発現させ、発現量の規定された細胞それぞれにおける改良ISH法の検討を加えた。結論として100%相補的なプローブを用いたことにより、competitive RT-PCR法によるJFH-1発現量とほぼパラレルに改良ISH法により染色される傾向をみとめ、我々の確立した改良ISH法の特異性及び定量性が証明されたと考えられた。また現在マイナス鎖の検出を検討しておりHuh-7内におけるHCV増殖に関しても検討を加えている。また現在各genome間でよく保存されている5 'non-coding領域、core領域の50塩基前後のプローブを何種類か作成して、培養細胞を用いた基礎実験によりその特異度及び定量性が証明された我々の改良ISH法を用いて、慢性C型肝炎患者の肝生検組織を対象として、生体内でのHCV分子に関してその発現部位及び発現量に関して検討を加えており、一定の手応えを得ている。HCVの持続感染化と慢性肝炎発症の機序の解明の妨げとして、C型肝炎ウイルス(HCV)は、感染組織におけるHCV分子自体が微量であり、そのRNA TranscriptをPCR以外の、誰もが納得できる手法で同定されていないことが大きな問題となっている。本研究では改良In Situ Hybridization (HIS)法を用いて、細胞及び組織レベルでの局在の同定及びその発現量解析を進めている。ジゴキシゲニン標識HCV cDNAプローブを用いて、ペルオキシダーゼ及び抗ジゴキシゲニン抗体を結合させたデキストランポリマーを重合させることによりHCV 1コピーに対して10-100倍の感度を増幅させる実験を進めている。さらに増感物質チラミドを用いて、酵素標識チラミドにより触媒作用をさせることによりさらなる検出感度の増幅をめざす。HCV cDNAプローブに関してはその特異性を高めるため、各genotype間でよく保存されている5'non-coding領域、c・re領域のジゴキシゲニン標識プラス鎖検出用anti-sense probe及びマイナス鎖検出用sense probeを作製して、組織片上でhybridizationを行っている。また慢性C型肝炎患者血清をHuH7に添加し、添加後の細胞内HCVの局在および発現量に関して経時的な変化の観察をcompetitive RT-PCRによる定量法と改良ISH法との比較検討を始めている。
粘弾性を考慮した地震サイクルモデルによる南関東地域のプレート間巨大地震の解明

測量や段丘面高度のデータに粘弾性媒質を用いた定常的地殻変動も考慮した物理的に妥当な地震サイクルモデルを適用し、南関東地域で発生する元禄型地震の震源断層域の特定をめざして研究を行った。粘弾性媒質を用いた物理的に妥当な地震サイクルモデルを適用することで、海成段丘などの過去の痕跡から、地震時の変動と定常的変動、地震後のカップリングや粘性緩和による変動などを、正しく分離することができる定式化を開発することに成功した。この定式は、複数の時代の異なる段丘面から、定常的隆起速度が見積もれること、複数の段丘面と地震の繰り返し間隔がわかれば、地震時のすべり分布や地震後の変動が見積もれることなどを示した。この方法を房総半島にある海成段丘に適用し、1703年の元禄地震の震源分布について推定を行った。その結果、元禄地震の震源域は、房総半島南部を中心に20m弱のすべりをしていることが示された。また、プレートの相対運動による定常的な運動と地震時の変動、地震間の粘性緩和による変動、すべり遅れによる変動の分離を試みた。その結果、元禄地震のみによる地震間の変動は、定常的隆起がすべり遅れによる沈降を上回り、地震時に隆起したところでも地震間にゆっくり隆起することが示された。これは、これまで地震時に隆起した場所は地震間に沈降するという従来の考えと違うものである。この方法を他の地域に適用することにより、地震学、測地学的データが取られる以前の過去の地震の震源域が、よりよく求まるようになるものと期待される。測量や段丘面高度のデータに、粘弾性媒質を用いた定常的地殻変動も考慮した物理的に妥当な地震サイクルモデルを適用し、南関東地域で発生する大正型、元禄型地震の震源断層域の特定をめざして平成17年度は以下のことを行った。元禄型地震に関しては、房総半島南部での海成段丘面高度や地震時の離水、沈降のデータを収集した。その結果、元禄型地震は約2300年、大正型は約400年間隔で繰り返し発生していることが示された。次に、粘弾性媒質でのすべり応答のプログラムを整備し、地震サイクルモデルを定式化してプログラムの開発を行った。これには、元禄型と大正型の両方の地震が組み込まれている。このモデルとデータを用いて、まず、複数の段丘面高度の差による定常的隆起パターンの推定とモデルの比較を行った。その結果、隆起パターンが多少異なっているが、隆起速度は両者でほぼ同じであり、複数の段丘面高度の差から定常的な隆起運動を推定することが可能であることが示された。パターンの違いは、データでは房総半島南端で一番隆起するが、モデルでは半島東側に隆起が偏っているというもので、これは、プレート境界の形状の不正確さや、モデルの構造の不正確さなどが原因と考えられる。これらの点は、次年度以降で改善する予定である。次に段丘面高度から元禄型地震のすべり分布を求めるためのABICを用いたインバージョンのプログラムを開発した。現在解析中であるが、元禄型地震は半島南端で約20mのすべりがあるという結果が出ている。大正型地震に関しては、測地測量のデータを用い、3次元プレート境界面形状を与えてインバージョンにより地震時のすべり分布を求めた。その結果、2つのすべりのピークが現れ、これまでの解析と調和的であることが示された。測量や段丘面高度のデータに粘弾性媒質を用いた定常的地殻変動も考慮した物理的に妥当な地震サイクルモデルを適用し、南関東地域で発生する大正型、元禄型地震の震源断層域の特定をめざして平成18年度は以下のことを行った。元禄型地震に関しては、段丘面高度から元禄型地震のすべり分布を求めた。

その結果、フィリピン海プレートの上面のみがすべったと仮定してインバージョンを行った結果、元禄地震は、房総半島の南端付近ですべり量が20mを超えることが示された。また、すべり分布の下限は、推定誤差が大きいので確定的ではないが、だいたい富津から勝浦付近にありそうであることが示された。また、プレートの相対運動による定常的な運動と地震時の変動、地震間の粘性緩和による変動、すべり遅れによる変動の分離を試みた。その結果、元禄地震のみによる地震間の変動は、定常的隆起がすべり遅れによる沈降を上回り、地震時に隆起したところでも地震間にゆっくり隆起することが示された。これは、これまで地震時に隆起した場所は地震間に沈降するという従来の考えと違うものである。我々のモデルが定常的変動を正しく取り入れているためこのような結果になったと考えられる。プレート境界面形状に関するデータとして、房総半島の南沖で小海山の沈みこみがあることが観測結果(課題番号16204038代表千葉大伊藤谷生)から示された。この小海山は、海成段丘のデータのある地域に近いので、この形状の変化は計算に大きく影響するものと思われる。そのため、この形状を考慮したプレート境界面を現在作成中である。測量や段丘面高度のデータに粘弾性媒質を用いた定常的地殻変動も考慮した物理的に妥当な地震サイクルモデルを適用し、南関東地域で発生する元禄型地震の震源断層域の特定をめざして平成19年度は以下のことを行った。房総半島南部で行った観測(課題番号16204038代表千葉大伊藤谷生)の結果、房総半島南沖に小海山の沈みこみがあることが判明したので、これまで収集した震源分布や構造調査のデータと合わせて、より詳細なプレート境界面モデルを作成することを行った。これまでの8kmx8kmメッシュを精緻化し、4kmx4kmメッシュのモデルを房総半島南部に再構築した。この新しいプレート境界形状を用いて元禄地震のすべり分布を求めたところ、パターンはあまり変化しなかったが、すべり量が2mほど小さく求まった,これは、小海山のよってプレート境界のdipが大きくなったためと考えられる。平成18年度までの研究で、房総半島での海成段丘データから元禄地震のすべり分布の推定がなされているが、地表変動の結果から、三浦半島付近が沈降してしまい、三浦半島でも元禄地震の段丘がみられるという事実を説明できなかった。宍倉(2003)の三浦半島、相模湾の段丘データによると、元禄地震時、相模湾側は大正型と同程度変動していると示されているので、相模湾側は大正型と同じすべり分布をしたと仮定して、元禄型のすべりを求めた。その結果、相模湾側も隆起域となり、よりデータを説明するモデルができた。
脊椎・脊髄腫瘍に対してラジオ波加温温熱療法を応用するための基礎的実験

イヌ脊椎のラジオ波誘電加温を行ない,脊椎・脊髄内温度分布の観察,および脊髄温度の上昇に伴なう脊髄誘発電位(SCEP)と組織像の変化から脊髄の許容温度の検討を行なった.SCEPは刺激,記録とも硬膜外双極電極を用いた加温部をはさみ上行性電位とし,組織像の観察は最終のSCEP測定直後に摘出した標本によって行なった.1.胸椎または腰椎部の加温では,ラジオ波の加温効果は加温用電極の直径に影響され, 1315cmの厚さの被加温部に対して電極直径が10cmおよび15cmの場合,背筋内が45°C以上となっても脊柱管内や椎体内は4042°C,またはそれ以下であったが,直径20cmの場合,脊髄内を含め脊椎部全体を温熱療法に必要とされる4243°Cに加温することができた.2.硬膜外腔の温度は背側が腹側と同じか, 12°C高く,脊髄内温度はこの2点の温度の間にあった.この結果から,髄外での温度モニターにより脊髄温度を推定し得ることがわかった.3.目的温度に30分加温した時点でSCEPは44°Cまでの加温では潜時が短縮し振幅は不変であったが, 45°C以上では潜時短縮と振幅低下というこれまで報告のない所見が観察された.加温を終了し脊髄温度が加温前に復帰した後, 45°Cまでの加温では潜時,振幅とも完全に回復したが, 46°C以上の加温では振幅の回復が不完全となった.脊髄組織像では, 44°Cまでの加温では破壊は認められなかったが, 45°Cの加温後は白質および灰白質に出血や空胞形成がみられた.これらの結果から,イヌ正常脊髄の許容温度は, 30分加温では41°C前後と推定された.ただし加温後の経時的観察が今後必要と思われる.4.本研究から,加温用電極の直径を大きくすれば,脊椎・脊髄腫瘍にもラジオ波温熱療法が応用できる可能性があることが示唆された.イヌ脊椎のラジオ波誘電加温を行ない,脊椎・脊髄内温度分布の観察,および脊髄温度の上昇に伴なう脊髄誘発電位(SCEP)と組織像の変化から脊髄の許容温度の検討を行なった.SCEPは刺激,記録とも硬膜外双極電極を用いた加温部をはさみ上行性電位とし,組織像の観察は最終のSCEP測定直後に摘出した標本によって行なった.1.胸椎または腰椎部の加温では,ラジオ波の加温効果は加温用電極の直径に影響され, 1315cmの厚さの被加温部に対して電極直径が10cmおよび15cmの場合,背筋内が45°C以上となっても脊柱管内や椎体内は4042°C,またはそれ以下であったが,直径20cmの場合,脊髄内を含め脊椎部全体を温熱療法に必要とされる4243°Cに加温することができた.2.硬膜外腔の温度は背側が腹側と同じか, 12°C高く,脊髄内温度はこの2点の温度の間にあった.この結果から,髄外での温度モニターにより脊髄温度を推定し得ることがわかった.3.目的温度に30分加温した時点でSCEPは44°Cまでの加温では潜時が短縮し振幅は不変であったが, 45°C以上では潜時短縮と振幅低下というこれまで報告のない所見が観察された.加温を終了し脊髄温度が加温前に復帰した後, 45°Cまでの加温では潜時,振幅とも完全に回復したが, 46°C以上の加温では振幅の回復が不完全となった.脊髄組織像では, 44°Cまでの加温では破壊は認められなかったが, 45°Cの加温後は白質および灰白質に出血や空胞形成がみられた.これらの結果から,イヌ正常脊髄の許容温度は, 30分加温では41°C前後と推定された.ただし加温後の経時的観察が今後必要と思われる.4.本研究から,加温用電極の直径を大きくすれば,脊椎・脊髄腫瘍にもラジオ波温熱療法が応用できる可能性があることが示唆された.1.新鮮遊離骨組織に対するラジオ波加温効果〔方法〕イヌ新鮮大腿骨(長さ5cm、直経1.5cm)の中心に温度センサーを刺入して40°Cの温水中に入れ、温水からの熱伝導のみで加熱した場合と、温水中で骨の両側5cmの所に置いた直経15cmの1対のアプリケータで13.56MHzのラジオ波を加えた場合とで、骨内の温度上昇速度を比較した。次いで同じ大きさの筋肉片を用いて同様の実験を行ない、ラジオ波の影響を骨と比較した。〔結果〕骨内の温度上昇速度はラジオ波を加えることにより増加し、その増加の程度は筋肉よりも大きかった。このことから、骨腫瘍に対してもラジオ波温熱療法が可能であることが示唆された。2.イヌ生体での脊椎部ラジオ波誘電加温〔方法〕雑種成犬(体重0015Kg)の腰椎または胸椎部を背腰方向から加温した。加温部の厚さは1315cm、ラジオ波出力200400w、加温時間1020分、アプリケータは直径10,15,20cmの3対を使用して比較した。〔結果〕

(1)アプリケータの直径10cm、および15cmの場合、背筋内のみが高温となり、椎体内は4041°C以下であった。いずれの場合も、長時間加温しても椎体内温度は上昇せず、またラジオ波出力を増加しても背筋内のみが著るしく高温となり、椎体内は41°C以下であった。直径20cmの場合、背筋から椎体までを4243°Cに加温することができた。(2)脊髄内温度は周囲組織と同様に上昇していた。3.イヌ脊髄の許容温度の検討〔方法〕上位腰髄のラジオ波加温を行ない目的温度を30分間維持した後、脊髄誘発電位(SEP)と組織像の変化を観察した。〔結果〕SEPは脊髄内温度の上昇とともに潜時短縮と振幅低下がみられ、46°Cまで加温しても加温終了後は波形が完全に回復する場合もあったが、組織像では45°Cの加温で破壊がみられた。よって脊髄の許容上限温度は30分加温で44°C付近と推定された。
「教えて考えさせる授業」の効果検討―学力差の克服と学習方略の獲得に着目して―

本研究では,習得型の授業として実践されてきた「教えて考えさせる授業」の効果を実験的,実践的に検証した。研究1では,中学2年生を対象とした実験授業を行い,教えて考えさせる授業が他の教授アプローチに比べて生徒の理解を促し深める上で有効であることを示した。研究2では,公立小学校での2年間の取り組みから,教えて考えさせる授業を導入したばかりの1年目に比べて,2年目の方が全国学力・学習状況調査の得点が高くなる一方,標準偏差は小さくなり学力のバラつきが小さくなったことが明らかとされた。加えて,効果的な学び方である学習方略にも正の影響が見られ,教えて考えさせる授業の有効性が長期的実践からも示唆された。教育心理学では,学習者に規則や概念を発見させる「発見学習」と,教師がそれらを直接的に教授する「受容学習」が代表的な教授法として知られてきたが,それぞれの限界が明らかにされたことで,両者を統合しその限界を乗り越える試みの必要性が指摘されている(Lee & Anderson, 2013)。その試みの1つである「教えて考えさえる授業」(Thinking-after-Instruction, TAI)は,授業冒頭で教師から基本的な事項を分かりやすく教え(教師からの説明),学習者同士が学んだことを教えあう理解確認により,共通の土台となる知識を全員が獲得する。さらに,さらに高度な内容について発見的・協同的な学習を行い(理解深化),最後の自己評価で,自己の学習を振りかえさせる(市川,2004)。本年度に行った研究1では,学習者の知識獲得における教えて考えさせる授業の有効性を検証した。実験では,理解確認を行わない代わりに理解深化の時間を長くとる「セミTAI群」と,教師からの説明の前に基本的事項について発見的学習を行う「TBI群」という2つの統制群を設けた。5日間の学習講座に参加した中学生を対象に,理科の授業を行った。5日目の事後テストの結果,基本事項,発展事項のいずれにおいてもTAI群が他2群を上回る学習成績を示した。さらに研究2では,長期的な変化を調べるため,教えて考えさせる授業を導入した公立小学校を対象に,導入前後にわたり算数の学力調査を実施した。その結果,算数テストの成績が向上するだけでなく,図を活用して問題を解くといった学習方略の使用も高まったことが明らかとなった。教員に対する調査結果から,教えて考えさせる授業を的確にデザインできるようになったことが児童の学力の変化の背景にあることが示唆された。当初予定していた2つの研究(中学生を対象とした実験授業,公立学校におけるフィールドリサーチ)を順調に実施し,データを収集することができたため。その試みの1つである「教えて考えさせる授業」は,授業冒頭で教師から基本的な事項を分かりやすく教え(「教師からの説明」),学習者同士が学んだことを教えあう「理解確認」により,共通の土台となる知識を獲得させる。次に,更に高度な内容について発見的で協同的な学習を行い(「理解深化」)。最後の「自己評価」で,自己の学習をふりかえらせる(市川, 2004)。本年度は,昨年度行った研究1(実験的な研究)と研究2(実践的な研究)の論文化を進めた。また,研究2のフィールドとなった公立小学校では,これまで研究の中心に据えてきた算数から,さらに研究対象教科を国語にまで拡張し,現在実践を進めているところである。また,他の学校においても,実践研究を進める計画があるため,当初の計画通り,最終年度である2017年度は実践研究に重点的に展開するつもりである。当初予定していた2つの研究(中学生を対象とした実験的研究,公立学校における実践的研究)を順調に実施し,論文化も進めているため。本研究では,第一に,公立小学校において,教えて考えさせる授業を軸とした,2年間の算数の授業改善の取り組みを実施し,その効果を実証的に検討した。介入を通じて児童における知識の習得と活用が促されるとともに,効果的な学習方略の獲得も促進されたことが示された。加えて,教員に対して指導案を作成させる調査を行ったところ,1年目より2年目の方が効果的な働きかけを表す記述が高かったことが明らかとなった。この成果は『教育心理学研究』に掲載されている(深谷他,2018)。また,2つ目のプロジェクトでは,教えて考えさせる授業の効果を実験的に検討した。

実験では,理解確認の代わりに,理解深化の時間を長くとる群(統制群1)と,理解確認と自己評価の代わりに,教師からの説明の前に基本的事項について発見的学習を行う群(統制群2)を設けた。5日間の学習講座に参加した中学生を対象に,理科の授業を実施した。事後テストの結果,基本事項,発展事項のいずれにおいても,教えて考えさせる授業群が他2群を上回る学習成績を示した。この研究については,論文化を終え,まもなく国際誌への投稿を予定している。本研究では,習得型の授業として実践されてきた「教えて考えさせる授業」の効果を実験的,実践的に検証した。研究1では,中学2年生を対象とした実験授業を行い,教えて考えさせる授業が他の教授アプローチに比べて生徒の理解を促し深める上で有効であることを示した。研究2では,公立小学校での2年間の取り組みから,教えて考えさせる授業を導入したばかりの1年目に比べて,2年目の方が全国学力・学習状況調査の得点が高くなる一方,標準偏差は小さくなり学力のバラつきが小さくなったことが明らかとされた。加えて,効果的な学び方である学習方略にも正の影響が見られ,教えて考えさせる授業の有効性が長期的実践からも示唆された。研究1については,概ね分析も終えることができたため,本年度中に国内学会にて発表するとともに国際学術誌に投稿し,研究成果を広く発信するよう努める。研究2については,児童の学力データと教員の指導データとの関連を明らかにする分析を進めるとともに,今まで得られた研究結果を国際学会にて発表する。またフィールドリサーチに関して,可能であれば他の公立学校においても実践的な研究を進める。対象教科や実践校を拡張するとともに,これまで検討が不十分である研究課題を検討する。具体的には,(1)校内研修の中心である研究協議会での教師同士の議論の変化,(2)年度間での実際の授業の変化,などである。教育心理学予定していたよりも少額で物品が購入できたため。次年度使用額が生じた理由は,当初購入を予定していた物品費用が少なく済んだためである。生じた剰余金については消耗品の購入にあてる。本年度予定している物品購入費に充てる。
小分子ＲＮＡ作用マシナリーの中核因子Ａｒｇｏｎａｕｔｅの解析

Argonauteファミリータンパク質はすべての小分子RNA作用マシナリーの核心を成す因子であり、恒常的に発現するAGOサブファミリーと生殖細胞特異的なPIWIサブファミリーに分類される。AGOサブファミリータンパク質については、これまで機能未知であった「Nドメイン」が小分子RNA二本鎖の一本鎖化に極めて重要な役割を果たしていることを見いだすなど、作用マシナリーの形成と機能に関する多数の重要な知見を得た。またPIWIサブファミリーについては、piRNAの生合成過程の一部を再現出来るin vitroの実験系の構築に成功しその素過程を初めて生化学的に明らかにするなど、顕著な成果を上げた。泊は、タグ付きAGOサブファミリータンパク質を培養細胞において過剰発現させ精製した後、当該Argonaute欠失系統ハエあるいは当該ArgonauteをノックダウンしたS2細胞由来の抽出液で補完することで、素過程を生化学的に再構築するという独自の実験系を用い、まずショウジョウバエAgo2をモデルとして、いくつかの変異を導入し、AGOサブファミリーの機能ドメイン解析を行った。その結果、N末端領域のドメインが、前駆体からArgonauteへ小分子RNAが受け渡される段階に関与していることが示唆された。これが普遍的な現象であるかどうかを検証するため、ショウジョウバエAgo2のN末端領域に系統的変異を導入したライブラリーの作成を行った。塩見は、カイコ卵巣生殖細胞株BmN4を用いてpiRNA生合成経路の解析をすすめた。カイコPIWIタンパク質Siwi及びBmAgo3に対する抗体を作製し、免疫沈降を行ったところ、SiwiにはBmTudが、BmAgo3にはショウジョウバエCG4771ホモログBm1675が強く結合する事が判明した。これらのタンパク質間相互作用にはPIWIがもつsDMA(symmetrical dimethyl arginine)修飾が必須である事も判明した。これらの因子はいずれもnuage様の細胞質構造体に局在するが、特にBmAgo3と1675の共局在は鮮明に見られた。更なる解析によってBmAgo3と1675は相互依存的にnuage様の細胞質構造体に局在する事も判明した。今後、この生理的意義に関して解析をすすめる。AGOサブファミリーについては、アガロースネイティブを用いてpre-RISCと成熟体RISCの識別が可能なヒトのAgo2をモテルとし、機能未知であったNドメインに変異を導入したものをいくつか作成したところ、Ago2への二本鎖RNAの積み込みは問題無く起こるものの、その後の一本鎖化に異常が生じるものが多いことが明らかになった。この傾向は、前年度に解析したショウジョウバエAgo2の挙動とは大きく異なっていた。また、ヒトAgo2のNドメイン変異体の異常は、ミスマッチを多く含むmiRNA様の二本鎖RNAを用いることで、レスキ」ユーできることも明らかとなった。よって、少なくともヒトAgo2においては、Nドメインは二本鎖RNAをAgo2に積み込む段階ではなく、そのあとの一本鎖化に何らかの役割を果たしていることが示唆された。さらに興味深いことに、ヒトAgo2のNドメイン変異体においては、siRNA様のミスマッチを含まない二本鎖を用いた場合、RISC形成過程中のパッセンジャー鎖の切断にも強い異常が生じる一方、miRNA様の二本鎖によってRISC形成の異常をバイパスさせた後に標的の切断を行わせた場合は、ほぼ野生型同様の切断活性を示すことが明らかとなった。このことは、これまで基本的に同一の反応機構であると思われてきた、パッセンジャー鎖の切断反応と標的の切断反応は、一部異なるメカニズムが存在することを強く示唆している。PIWIサブファミリーについては、これまでに同定したカイコSIWIおよびAGO3に結合するタンパク質をカイコ培養細胞中でノックダウンあるいは過剰発現し、piRNAの生合成量やPIWIサブファミリータンパク質の局在等の解析を行った。また、カイコ胚を用いたpiRNA生合成経路の観察も行った。AGOサブファミリーについては、ヒトにおけるRNAサイレンシング現象の主体であるArgonaute2 (Ago2)に着目し、そのNドメインの系統的変異導入ライブラリーを作成し、RISC形成能(二本鎖RNAのAgoへの取り込み、およびAgo内でのRNA鎖のひきはがしと一本鎖化)と標的切断能に関して定量的な解析を行った。その結果、NドメインはヒトAg2への二本鎖RNAの積み込みには必要ないものの、その後の二本鎖RNAの一本鎖化の過程において重要な役割を果たしているということがアキラかとなり、Nドメインが小分子RNA二本鎖に「くさび」を打ち込むことによって、二本のくさりを解離させるというもんでるを提唱した。また、ショウジョウバエAgo2についても、同様にNドメインに系統的変異を導入したところ、ヒトAgo2とは異なり、二本鎖RNAのAgo2への積み込み段階において異常な中間体が蓄積する様な変異体が見つかった。これは、ショウジョウバエのRISC形成に特有の素過程が存在することを示唆している。

また、PIWIサブファミリーについては、カイコ培養細胞を利用し、piRNAの生合成過程の一部、すなわち長い一本鎖RNAがPIWIに取り込まれた後、3'末端が削り込まれ、さらに2'-O-Me化されるという一連の反応を正しく再現できる試験管内反応系の構築に初めて成功し、3'末端の削り込みと2'-O-Me化が共役した反応であることを示した。また、カイコSiwiやAgo3に結合するタンパク質の網羅的同定も進めた。小分子RNAのエフェクター複合体であるRISCの中核を成すタンパク質のうち、AGOサブファミリータンパク質については、ショウジョウバエAgo2をモデルとして、一分子イメージングの最適化とRISC形成過程の解析を試みた。その結果、siRNA二本鎖のうち、最終的に成熟体RISCに残る側のRNA鎖(ガイド鎖)の3'末端を蛍光標識し、ガラス基板上に固定したAgo2に細胞抽出液中で反応させたところ、siRNAがAgo2に取り込まれていると考えられる挙動を示す輝点の観察に成功した。また、植物に特有のAGO7のRISC形成について生化学的な解析を行い、取り込まれるRNAの配列構造にどのような特徴があるのかを明らかにした。さらには、脊椎動物のmiR-451と呼ばれるmiRNAがAgo2の切断活性依存的にRISCを形成する過程に、PARNと呼ばれるヌクレアーゼが必要であることを見いだした。また、PIWIサブファミリーに結合するpiRNAの生合成過程については、Hsc90を中心とするシャペロンマシナリーが、piRNA前駆体と考えられる一本鎖RNAがPIWIタンパク質に取り込まれる段階に重要な役割を果たしていることを明らかにした。生合成の最終段階に必要な「トリマー」については、現時点でその同定には至っていないものの、精製条件のさらなる改善に成功し、質量分析を用いた予備的解析を行った。また、SpnEとQinに特異的に結合する因子およびRNAの解析をすすめたところ、Maelstromがそれらと共に働く因子である事が明らかになった。さらに、piRNA増幅機構因子の一つであるVasaについて生化学的な解析を行うため、BmVasa抗体を作成し、その解析をすすめたところ、BmVasaは、Siwiによって切断されたRNAのRISCからのリリースに関わる可能性を示唆する結果が得られた。小分子RNAのエフェクター複合体であるRISCの中核を成すタンパク質のうち、AGOサブファミリータンパク質については、RISC形成過程およびRISCが標的を切断する過程をより詳細に解析すべく、小分子RNA二本鎖の片方の末端の、RISC形成には影響を与えないと考えられる箇所を蛍光色素で標識し、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を観察することを試みた。その結果、蛍光標識によってRISC形成が阻害されないことは定量的に確認されたものの、感度の問題が明らかになったため、一分子イメージングによる解析を行うこととした。
バイオマス再資源化プロセスの構築を目指した多機能性固体触媒の設計と開発

ポリマー原料・燃料材料となる化成品を、非食性バイオマス由来物質から合成できる複合不均一触媒系の開発を行う事を目的に、担持金属ナノ粒子触媒、固体酸触媒、層状粘土化合物を調製した。反応条件は、常圧の酸素存在下で水溶媒を用い、反応温度100oC付近という温和な条件である。また、ワンポット触媒反応系も開発し、中間体の単離・精製を必要としない多糖類の低分子化反応も行った。本年度は、新規高機能性固体触媒の開発を通じたバイオマス由来物質の再資源化プロセスの構築を目的に、バイオディーゼル製造時に副生するグリセリンや糖類から得られる5-ヒドロキシメチルフルフラール(HMF)の選択酸化による有用化成品の合成を試みた。塩基性層状粘土鉱物の表面に貴金属を固定化した固体触媒を調製し、水溶媒中でのグリセリンとHMFの選択酸化反応に適用した。その結果、分子状酸素を酸化剤に用いたクリーンかっ効率的なグリセリンの選択酸化反応に優れた性能を示す固体触媒の開発に成功し、その触媒調製条件と活性サイトの性質および触媒活性との関連をあきらかとした。グリセリンの酸化反応では、層状粘土鉱物ハイドロタルサイト(HT)の表面に白金(Pt)または金(Au)を固定化した触媒において、グリセリン酸化生成物であるグリセリン酸とグリコール酸への選択性が優れたPt/HT触媒とAu/HT触媒をそれぞれ見出した(ChemSusChem2011,Chem.Lett.2011)。また、Pt/HT触媒では、Pt粒子サイズとその酸化還元状態に関連があり、金属状態のPt粒子が多いほど高活性であることを見出した。さらに、Au/HT触媒では、触媒焼成の焼成温度の上昇とともにAu粒子の還元が進行し、200°Cで焼成したAu/HTが優れた選択性を示すことを示した。HMFの選択的な酸化反応では、Au/HT触媒による2,5-フランジカルボン酸(FDCA)の選択的な合成に成功し、温和な条件下で選択的な性質を示す不均一系触媒の開発に成功した(Green Chem.2011)。いずれの検討においても、塩基性層状粘土鉱物表面に貴金属を固定化した高機能触媒の開発とバイオマス由来物質の再資源化に有用な選択酸化反応プロセスの構築に繋がる新しい知見となった。本研究に採択される以前に開発した固体酸・塩基触媒を同時に用いるグルコースからのヒドロキシメチルフルフラール(HMF)へのワンポット変換技術を、セロビオース、スクロース、フルクトース、ヘミセルロース由来のラクトース、D-ガラクトースへと拡大展開した。また、D-アラビノース、ザイロースからは、フルフラールが選択的に得られる事がわかった。レラムノースからは、5-メチル-2-フルアルデヒドが得られた。酸の役割は、加水分解と脱水反応を促進する事、塩基の役割は、6員環を5員環へと異性化させる反応機構を提案している。HMFは水酸基とホルミル基を同時に有しており、ハイドロタルサイト(HT)担持Ru触媒を用いると、環境に優しい分子状酸素を酸化剤として、水酸基だけが選択的に酸化されジアルデヒドを与える事を見出した。一方、HT担持金ナノ粒子触媒を用いると、水溶媒中で、分子状酸素を用いて、相当するジカルボン酸を選択的に与える事がわかった。HMFほ、固体酸触媒存在下で、水溶媒中でレブリン酸へと効率的に加水分解される事を見出した。触媒の酸型イオン交換樹脂は、反応液から分離が容易で、再使用が可能であった。フルフラールは、過酸化水素存在下でイオン交換樹脂型固体酸触媒によって、サクシン酸へと選択的に変換される事がわかった。触媒は容易に反応液から分離でき、再使用が可能であった。また、セルロースからグルコースへと変換できる、シリカ基盤の磁性ナノ粒子・酸触媒も開発した。種々のポリマー原料・燃料候補となる化学物質を、ポリオール・糖類などの非食性バイオマス由来物質から合成できる複合不均一触媒系の開発を行う事を目的に、酸化物担持金属ナノ粒子触媒、イオン交換樹脂(固体酸触媒)、層状粘土化合物を調製した。目指した反応条件は、一気圧の酸素存在下で水溶媒を用い、反応温度100oC付近という温和な条件である。また、同時に複数の反応を進行させるワンポット触媒反応系も開発し、中間体の単離・精製を必要としない多糖類の低分子化反応も行った。また、ナノ粒子触媒高機能化の機構や反応機構の解明も行い、新しい触媒反応系開発の足がかりとした。以下、具体的な研究成果について記述する。(1)室温で水溶媒中にて酸素分子を酸化剤として用い、glycerolをglyceric acidへと選択的に変換するPtナノ粒子およびAuPtバイメタルナノ粒子触媒を開発した。(2)バイメタルAuPdナノ粒子内で起こる局所的な電子移動を分光学的手法にて明らかにし、アルコール酸化反応における重要性を示した。(3)非食性多糖類であるraffinoseやlactoseをフラン類および糖アルコール類にワンポットで変換できる固体触媒系を見出した。