hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中学校技術科における計測制御を核にしたカリキュラムと総合ものづくり教材の開発

プログラミングによる計測制御を核にした中学校の技術家庭[技術分野]の指導計画と授業を実施するための教材を開発した。生徒がプログラミングを学ぶ制御対象として自動車モデルとLED照明モデルを開発し、また、教員が学習指導で活用する生活や産業で使われている機器や機械のモデルを開発した。これらの教材を使い、できあがった制御対象を制御するプログラムを作成するだけでなく、生徒自身が製作したものをコンピュータによって制御するというように、物作りとプログラミングを融合した授業を実践した。その結果、生徒は現代の自動化技術に興味を持って取り組み、基礎力も向上した。平成24年度から全面実施される中学校の新学習指導要領の技術・家庭科[技術分野]の学習指導たおいて、A材料と加工に関する技術、Bエネルギー変換に関する技術、C生物育成に関する技術、D情報に関する技術の4領域の内容がすべて必修となる。しかし、授業時間数は従来と変わらず、4領域の内容に均等に時間を配全して学習指導することは難しい。このようなことから、技術分野の指導内容と指導方法を抜本的に見直す必要がある。そこで、現代の技術の中核となっている「計測制御技術」を柱にして、4領域の学習内容を複合した総合的なものづくりの教材とそのためのカリキュラムを開発することをねらいとする。具体的には、マイクロコンピュータを用いたコントローラづくりとそのプログラミング(情報)、ライントレースカーづくり(ものづくり・エネルギー変換)、自動水やり機と栽培(ものづくり・エネルギー変換・生物育成)に関する教材を開発した。また、マイクロコンピュータを使わない電気回路のみで制御するものづくり教材を開発した。中学校技術科の教員を対象にした研修を実施し、教材の評価とその指導計画を練りあげた。それにもとづいて、中学生を対象にロボットづくり教室を開催して、教材とその指導計画の適切性を評価した。その結果、中学生は興味をもって教材に取り組み、教材の準備をすることで、12時間程度で指導できることがわかった。また、マイクロコンピュータを使うことめ意義をどう理解しているかを検証するために、教育学部の学生を対象に、開発した2つの教材を使って試行した。その結果、コンピュータによる計測制御の意義を明確に指導できる教材の開発が必要であることがわかった。三つの中学校において、中学1・2・3年生を対象に、指導計画を工夫し、教材を開発して、授業実践し、つぎのことがわかった。実践(1):教員が開発した「エネルギー変換」と「プログラムと計測制御」に関する教材を用い、中学1・2年生を対象に授業を実施した。生徒は与えられた課題に取り組み、授業時数10時間で実践した。実践(2):中学2年生を対象に、「エネルギー変換」の授業で、生徒はスイッチによるリモコンカーを製作し、それを使って校内コンテストを実施した。その後、「プログラムと計測制御」の授業で、生徒は自らが作ったリモコンカーに、マイクロコンピュータを組み込んだコントローラを搭載し、リモコンカーを自走させた。「エネルギー変換」と「プログラムと計測制御」の授業を連携させることで、無理のない授業計画となった。実践(3):中学3年生を対象に、マイクロコンピュータを組み込んだコントローラによる制御対象を生徒自らに考えさせ、4名グループで「材料と加工」、「エネルギー変換」、「プログラムと計測制御」の知識と技術を活用して、制御対象を製作し、制御した。生徒は主体的に取り組んだが、授業時数は17時間となり、授業計画に無理があることがわかった。いずれの実践でも、生徒は興味を持って、授業に取り組んだ。3つの実践では、生徒の主体性を活かした実践(3)において、そのことが顕著であった。また、その実践では生徒が関心の高い教材がわかった。具体的な教材として、掃除ロボット、快適な生活のための支援装置などが多く、開発する教材の内容の方向性が明らかとなった。平成22年度から、中学校の「技術家庭科」(技術分野)の指導計画の調査と検討、ものづくりの題材、教材の開発、「プログラムによる計測制御」の授業実践に取り組んできた。平成25年度には、つぎのことに取り組んだ。(1)教育センターや市町村の教育委員会と連携して、教員研修を実施し、これまで開発してきた教材、3年間の授業計画について意見を聴き、「プログラムによる計測制御」の指導内容と「材料と加工」や「エネルギー変換」の内容と融合し、学校現場の実態を踏まえ、中学2年生(授業時間25時間)と3年生〔授業時間12時間〕の指導計画を作成し、2つの中学校で実践した。いずれもエネルギー変換を題材として、製作した物をコンピュータによって制御した。その結果、3年生の授業時間に余裕がなかったが、2年生、3年生ともに興味をもって取り組み、基礎力の到達度も高く、機械や電気の知識を活用し、制御対象を製作し、制御することで、生徒が学習目的を明確に持って取り組めることがわかった。(2)これまでの授業実践では、多用途に使える自動車モデルを題材にして生徒に指導してきた。「プログラムによる計測制御」に関する指導内容と題材や教材への生徒の興味は高い。

しかし、男子生徒と女子生徒の興味・関心を比較すると、男子生徒の方が高いことがわかったので、制御対象としての題材として「フルカラーLEDの製作と制御」を取り入れ、指導を改善した。その結果、男子生徒は自動車モデルを、女子生徒はLED照明モデルを選択して取り組んだ。しかし、女子生徒の興味・関心を高めるまでには至らなかった。(3)導入教材として生活に関連したモデル教材を開発してきたが、産業現場における教材が少ないので、コンピュータで制御できの文字彫刻機械を開発した。以上の成果をもとに、今後、指導計画、題材、教材を練り上げ、中学校の技術教育を体系化していく。平成23年度の研究結果から、生徒は教材や指導方法に依らず「プログラムによる計測制御」の学習に興味をもって取り組むことがわかった。また、平成24年度には中学校指導要領にもとづいて編修された検定教科書によって授業が実施された。これまでの研究成果や教科書の内容分析にもとづいて、つぎのことに取り組んだ。(1)導入教材の開発:教科書には生活や産業で使われている計測・制御に関する題材を扱っているが、それを具体的に生徒に提示して、具体的な計測や制御の方法を指導する教材がない。導入時に活用できる教材として自動ドア、温度制御、自動洗濯機のモデル、照明装置、ロボットアームを開発した。(2)融合教材の開発:教科書の実習題材は「自動車モデルの制御」が主であり、教材業者の教材をGUIやプログラム言語によってプログラムを作成して制御する学習内容となっている。生徒が主体的に取り組むためには、制御する対象を製作して、それを制御する学習によって、より学習が深まる。そこで、エネルギー変換、材料と加工での学習を活用して、「プログラムによる計測制御」の学習に取り組める教材を開発した。(3)プログラミングの指導の工夫:プログラム作成では制御対象の動きをGUIによるプログラミングで指導してきたが、フローチャートにもとづいたプログラミングに焦点をあてて指導した。中学校現場での実践を踏まえ、制御対象の動きとフローチャートの作成をリンクさせて、指導することが必要であることがわかった。以上の成果をもとに、導入時の指導方法と教材、制御対象の設計・製作、プログラミングに関する指導計画の試案を作成できた。それを平成25年度に中学校現場で実践し、研究をまとめる計画である。4年計画の研究で、研究2年目(平成23年度)には、技術・家庭科[技術分野]の三年間の指導計画を明確にする計画であった。開発する教材とその指導時間数を明らかにでき、三年間の指導計画に計測制御を核にした学習指導を導入できることがわかったたが、三年間の指導計画を十分に立てられていない。25年度が最終年度であるため、記入しない。3年間の研究で、「プログラムによる計測・制御」に関する教材、指導方法について、実践を踏まえて検証してきた。その成果をもとに、「計測・制御」を核として指導計画の試案を作成できた。
ガンマ線トラッキング同時計数型PET装置の基礎研究

Positron Emission Tomography (PET)装置はガンの診断や神経伝達物質の画像化など高度な臨床や生体機能の解明に欠かせないツールになっている。また小動物を使った遺伝子発現などの分子イメージングの分野でも今後主導的な役割となることが期待されている。そのため、より高感度で信号対ノイズ比(S/N)が高いPET装置が求められている。本研究はPET装置におけるノイズ成分である偶発・散乱同時計数の割合を低減することでPET装置のS/Nを改善するために、結晶内多重散乱に対して消滅放射線の入射方向を大まかに特定することで偶発同時計数の低減する手法及び3次元検出器を用いて上層(被検者に近い方)のシンチレータを散乱線の吸収体とみなすことによって下層のエネルギーウィンドウを広げ、装置感度を高める手法(DEEW法)を検討した。256チャンネルの位置弁別方光電子増倍管の出力を独立して読み出せる検出器系によるモンテカルロによるシミュレーションの結果では約8割の結晶内多重散乱の識別能を達成した。全身用GSO-PET装置を模擬したシミュレーションの結果から、DEEW法を用いれば10から25%の感度向上を見込めることが期待される。本研究はPET装置におけるノイズ成分である偶発・散乱同時計数を低減する手法を開発することを目的とする。PET用のブロック検出器においてもコンプトンカメラと同様に検出器内で複数回の相互作用した事象(結晶内多重散乱)に対して消滅放射線の入射方向を大まかに特定することで偶発同時計数の低減を目指す。本年度は主にブロック検出器における結晶ブロック内での多重散乱の識別方法を検討した。256チャンネルの位置弁別方光電子増倍管の出力を独立して読み出せる検出器系を想定して、出力データに統計的クラスタリングの手法を多重散乱識別に用いた。モンテカルロによるシミュレーションの結果では約8割の多重散乱の識別能を達成した。また、192チャンネルの独立読み出しシステムを構築し、実測データに本手法を適用した結果、実測データに対しても多重散乱成分を識別できることを確認した。また、汎用のPET装置シミュレータと検出器シミュレータを組み合わせることによって消滅放射線の発生から検出器内での光の振る舞いまでをシミュレーションできる環境を構築した。本シミュレータを用いて小動物PET装置を模擬した系で結晶内多重散乱が空間分解能に与える影響を検討した。結晶内多重散乱は視野中心においては半値幅にはほとんど影響を及ぼさないが、視野中心を離れるほど空間分解能を劣化させる傾向が見られた。1/10幅においては線源位置に関係なく2割程度空間分解能が劣化した。結晶内多重散乱を取り除けば空間分解能が少し改善するが感度が大幅に低減されるためPET装置の高感度計測を生かすためには多重散乱成分も利用することが望ましいと考えられる。一般にPETでは511keVのガンマ線を止めるために実効原子番号が高いLSOやGSO等の無機シンチレータが主として用いられる。一方、LaBr_3等の実行原子番号は比較的低いが時間分解能やエネルギー分解能が極めて優れたシンチレータが近年になって開発され、高性能PET用シンチレータとして期待されてる。しかしながら、これらのシンチレータはTOF情報等の付加情報を用いなければ高感度計測には不向きである。我々のグループでは3次元検出器を用いて上層(被験者に近い方)のシンチレータを散乱線の吸収体とみなすことによって下層のエネルギーウィンドウを広げ、装置感度を高める手法(DEEW法)を開発した。従来のエネルギーウィンドウ法ではウィンドウを広げて感度を上げてもそれ以上にノイズが増えてしまうため、画質は逆に悪くなってしまう。DEEW法はノイズの増加を低減しつつ感度を上げるため画質改善に寄与できると考えられる。これまでに行ってきた全身用GSO-PET装置を模擬したシミュレーションの結果から、本手法を用いれば10から25%の感度向上を見込めることが期待できる。実行原子番号が低いシンチレータではコンプトン散乱の確立が高いためGSO等の実効原子番号が高いシンチレータよりも高い感度向上が見込める。LaBr_3を用いた全身用PET装置を模擬したシミュレーションを行った結果、DEEW法を用いれば40%以上の感度向上が確認できた。
中国淮河流域における水循環の変動の実態に関する研究

本研究は、アジアモンスーンの顕著なサブシステムである亜熱帯前線帯の影響下で、また、中国の工業・産業の要塞の地でもある淮河流域とその周辺域を調査域とし、相互作用し合う大気と陸面を1つのシステムとした気象・水文の総合的な研究により、流域の水循環変動の実態を解明し、変動の機構と予測に関する今後の研究の基礎作りを行うことを目的として行われた。GAME(アジアモンスーンエネルギー水循環観測研究計画)のサブプロジェクトの1つであるHUBEX(亜熱帯・温帯モンスーン地域観測計画(淮河流域観測計画)が1996年度より実施されるので、本研究はパイロットスタディという位置づけも出来る。HUBEXの研究目標は、A.流域スケールのマルチスケールエネルギー・水循環過程の解明と洪水予測の可能性の検討、B.モンスーン変動の実態と機構に関する大陸スケール観測計画への寄与、C.気候モデル、大気大循環モデルにおけるエネルギー・水循環過程のパラメタリゼーション、であり、淮河流域とその周辺におけるゾンデ強化観測とそれを用いた4次元データ同化、同年の日本側の3台のドップラーレーダ観測とレーダー雨量計合成データ作成、リトーリバルによるメソβシステムの非断熱加熱率鉛直分布の評価、境界層・水文過程特別観測とそのデータも利用したメソスケール大気水文結合モデルの開発、等が行われる。そこで本研究では日中の研究者が共同で、データ解析、日本での予備観測、95年晩秋の淮河での現地調査等を通して、上記のデータセット作成のためのデータ品質調査や作成手法の開発検討、モデルとパラメタリゼーションの開発検証を行うと共に、1991年淮河大洪水の事例を中心としたデータの収集・編集と解析により当該領域の水循環の特徴を調べた。また、1996年3月の名古屋において日中韓合同のHUBEXワークショップを開催し、これらの成果を取りまとめ、更に検討すべき科学的・技術的問題点を整理した。得られた主な知見は次の通りである。1.1991年7月前半の河流域大洪水時には、南からの多量の水蒸気フラックスが持続しただけでなく、それがあまり北側に抜けてしまわず、南北幅数100km足らずの前線帯での降水に効果的に使われた可能性が示唆された。また、大規模な収束のあるこの期間でも、降水量に対する地面からの蒸発の寄与を無視できないことが明らかになった。2.例えば亜熱帯高気圧に覆われた盛夏期の長江・淮河流域、6月後半以降の華北・中国東北区では、日変化する積乱雲群が夕方出現しやすいが(1979年の事例)、地面加熱の役割は両地域ではかなり異なることがわかった。3.1988年7月に九州付近で観測されたメソスケール降水系のドップラーレーダー観測、ルーチンデータの解析により、システムの振舞いを大陸側と比較すると共に、リトリ-バル法を適用し、メソβシステムの3次元的熱力学場の推定に成功した。4.人工衛星データを用いた降水量評価の試みを行った。陸上では、赤外データや、高周波マイクロ波(85GHzの各偏波)の利用可能性を更に検討する必要があることがわかった。5.メソスケール大気モデルで用いられている対流のパラメタリゼーションのインパクトの比較を行い、Arakawa-Schubertスキームが、3.の事例のメソシステムを最もよく再現していたことがわかった。6.現在使われている分布型流出モデルの性能について再検討し、改良を行った。7.複雑地表面での水文過程と地表面フラックスを予報モデル(SiBUCモデル)を開発し、琵琶湖域等に適用してモデルの検証やパラメーターのチューニングを行った。8.中国のルーチン地上気象データを用いて地面での熱・水蒸気フラックスを日単位で算出する方法を考案した。

得られた主な知見は次の通りである。1.1991年7月前半の河流域大洪水時には、南からの多量の水蒸気フラックスが持続しただけでなく、それがあまり北側に抜けてしまわず、南北幅数100km足らずの前線帯での降水に効果的に使われた可能性が示唆された。また、大規模な収束のあるこの期間でも、降水量に対する地面からの蒸発の寄与を無視できないことが明らかになった。2.例えば亜熱帯高気圧に覆われた盛夏期の長江・淮河流域、6月後半以降の華北・中国東北区では、日変化する積乱雲群が夕方出現しやすいが(1979年の事例)、地面加熱の役割は両地域ではかなり異なることがわかった。3.1988年7月に九州付近で観測されたメソスケール降水系のドップラーレーダー観測、ルーチンデータの解析により、システムの振舞いを大陸側と比較すると共に、リトリ-バル法を適用し、メソβシステムの3次元的熱力学場の推定に成功した。4.人工衛星データを用いた降水量評価の試みを行った。陸上では、赤外データや、高周波マイクロ波(85GHzの各偏波)の利用可能性を更に検討する必要があることがわかった。5.メソスケール大気モデルで用いられている対流のパラメタリゼーションのインパクトの比較を行い、Arakawa-Schubertスキームが、3.の事例のメソシステムを最もよく再現していたことがわかった。6.現在使われている分布型流出モデルの性能について再検討し、改良を行った。7.複雑地表面での水文過程と地表面フラックスを予報モデル(SiBUCモデル)を開発し、琵琶湖域等に適用してモデルの検証やパラメーターのチューニングを行った。8.中国のルーチン地上気象データを用いて地面での熱・水蒸気フラックスを日単位で算出する方法を考案した。
肺炎球菌の進化過程で保存された病原因子の検索とワクチン抗原の開発

近年、薬剤耐性菌による感染症が国際社会の脅威となっており、新たな抗菌薬の開発とともに、革新的な解析技術が求められている。本研究では、耐性化が懸念されている病原細菌の一つである肺炎球菌の菌体表層タンパク質群について、進化上の選択圧から病原因子の重要性を推定し、解析を行った。全ゲノムが解読された肺炎球菌28株について、細胞壁に局在すると予測される30種類のタンパク質をコードする遺伝子群を選出し、分子系統樹をそれぞれ作成した。得られた遺伝子配列群と系統樹から、ベイズ推定に基づく分子進化解析を行った。その結果、コリン結合タンパク質をコードする遺伝子群においては、cbpJとlytAが、細胞壁架橋モチーフを持つタンパク質をコードする遺伝子群では、nanAとbgaAが、10%以上のコドンが負の選択下にあることが示された。これらの遺伝子のうち、cbpJがコードする分子の機能や病原性に果たす役割が不明であり、病原性に関わる既知の機能ドメインも存在しなかった。そこで、cbpJ遺伝子欠失株を作製し、マウス経鼻感染モデルにて病原性に果たす役割を検討した。その結果、野生株感染群と比較して、cbpJ欠失株感染群の死亡率が有意に低かった。また、ヒト好中球を用いた殺菌試験において、野生株と比較して、cbpJ欠失株の生存率が有意に低下した。一方で、マウス経静脈感染モデルでは野生株とcbpJ欠失株の病原性に差は認められなかった。これらの結果から、CbpJが肺感染時の病原因子として働くことが示唆された。すなわち、ゲノム情報の比較から強く進化が制限されている分子を算出することで、病原因子を推測できることが示唆された。分子進化解析による進化の選択圧の評価が、当初の予想以上に病原因子の探索に有効であることが示唆された。計画当初は、少数の因子について分子生物学的な解析に移る予定であったが、複数の新規病原因子の存在が示唆されたため、それらについて解析し、分子進化解析の予測を裏付ける結果が得られた。また、「先進ゲノム支援」の支援課題に採択され、これまで多大な時間が必要であった分子進化解析について、スーパーコンピュータシステムの利用と言語解析プログラムを利用することによって解析時間を大幅に短縮させる糸口を得た。以上のことから、当初の計画以上に進展していると判断した。基本的に、当初の研究計画に沿って実験を行う。一方で、当初の計画で外部企業に解析の委託を行うものについて、科研費またはAMEDによる研究支援プログラムが存在するもの(遺伝子解析など)については昨年度に引き続いて積極的な応募を行い、より合理的かつ質の高い計画の遂行を目指す。肺炎球菌のコリン結合タンパク質(Cbp)は、コリン結合リピートを介して細胞壁に含まれるコリンと結合し、菌体表層に局在する。本研究では、分子進化解析により、Cbpの肺炎球菌種における重要性を評価するとともに、機能解析を行った。全ゲノムが解読された肺炎球菌28株について、16種類のCbpについて分子進化解析を行ったところ、肺炎球菌種内で、cbpJ遺伝子がもっとも進化上の変異が制限されていることが示唆された。一方で、cbpL遺伝子は進化的に保存されている領域が存在しなかった。また、cbpJは28株中17株、cbpLは28株全てにオルソログとなる遺伝子が存在した。cbpLに関して、2株にフレームシフト変異が存在した。次に、各菌株とヒト好中球をそれぞれMOIが0.05となるように混和し、培養1、2、3時間後の菌体生存率を比較した。培養1、2、3時間後の全てにおいて、cbpJ欠失株およびcbpL欠失株は、野生株と比較して有意に低い生存率を示した。肺炎モデルとして、各菌株をマウスに経鼻感染させ、感染後14日間の生存率を比較したところ、cbpJ欠失株感染マウスは、野生株感染マウスと比較して有意に高い生存率を示した。また、感染24時間後の肺胞洗浄液中の菌数において、cbpJ欠失株感染マウスは、野性株感染マウスと比較して有意に減少した。さらに、感染24時間後のHE染色による肺組織像を観察したところ、野生株感染マウスでは著しい炎症性細胞の浸潤や出血などの高度な炎症像を認めた。また、cbpL欠失株感染マウスでは野生株感染マウスと比較し顕著な差は認められなかった。一方で、cbpJ欠失株感染マウスの肺組織像は、野生株感染マウスと比較して軽度な炎症像を示した。以上の結果から、CbpJは肺炎球菌の肺炎発症において、好中球の殺菌の回避に寄与することで病原因子として働くことが示唆された。当初の計画通り、肺炎球菌の菌体表層タンパク質群について分子進化解析を行い、肺炎球菌の種内で変異が制限されている分子を選出した。また、選出した分子がマウス感染モデル、細胞感染モデルの両者で病原性に寄与することを示唆する結果が得られた。これらの結果から、当初の予定通り研究が進展していると判断した。

全ゲノムが解読された肺炎球菌28株について、細胞壁に局在すると予測される30種類のタンパク質をコードする遺伝子群を選出し、分子系統樹をそれぞれ作成した。得られた遺伝子配列群と系統樹から、ベイズ推定に基づく分子進化解析を行った。その結果、コリン結合タンパク質をコードする遺伝子群においては、cbpJとlytAが、細胞壁架橋モチーフを持つタンパク質をコードする遺伝子群では、nanAとbgaAが、10%以上のコドンが負の選択下にあることが示された。これらの遺伝子のうち、cbpJがコードする分子の機能や病原性に果たす役割が不明であり、病原性に関わる既知の機能ドメインも存在しなかった。そこで、cbpJ遺伝子欠失株を作製し、マウス経鼻感染モデルにて病原性に果たす役割を検討した。その結果、野生株感染群と比較して、cbpJ欠失株感染群の死亡率が有意に低かった。また、ヒト好中球を用いた殺菌試験において、野生株と比較して、cbpJ欠失株の生存率が有意に低下した。一方で、マウス経静脈感染モデルでは野生株とcbpJ欠失株の病原性に差は認められなかった。これらの結果から、CbpJが肺感染時の病原因子として働くことが示唆された。すなわち、ゲノム情報の比較から強く進化が制限されている分子を算出することで、病原因子を推測できることが示唆された。分子進化解析による進化の選択圧の評価が、当初の予想以上に病原因子の探索に有効であることが示唆された。計画当初は、少数の因子について分子生物学的な解析に移る予定であったが、複数の新規病原因子の存在が示唆されたため、それらについて解析し、分子進化解析の予測を裏付ける結果が得られた。また、「先進ゲノム支援」の支援課題に採択され、これまで多大な時間が必要であった分子進化解析について、スーパーコンピュータシステムの利用と言語解析プログラムを利用することによって解析時間を大幅に短縮させる糸口を得た。以上のことから、当初の計画以上に進展していると判断した。基本的に、当初の研究計画に沿って実験を行う。一方で、当初の計画で外部企業に解析の委託を行うものについて、科研費またはAMEDによる研究支援プログラムが存在するもの(遺伝子解析など)については積極的な応募を行い、より合理的かつ質の高い計画の遂行を目指す。一方で、当初の計画で外部企業に解析の委託を行うものについて、科研費またはAMEDによる研究支援プログラムが存在するもの(遺伝子解析など)については昨年度に引き続いて積極的な応募を行い、より合理的かつ質の高い計画の遂行を目指す。
高等植物におけるリンゴ酸輸送体の機能分化と発現の解析

高等植物においてリンゴ酸は様々な生理機能に関与しており、各細胞内コンパートメント中のリンゴ酸濃度を調節する機能が必要である。その一つとして、リンゴ酸輸送体がリンゴ酸代謝系酵素と協調して輸送調節を行っている可能性があげられる。本研究では、オルガネラの機能分化とそれに対応したリンゴ酸輸送体の機能分化ならびに発現様式の変動を明らかにすることを目的とし、光合成を司るオルガネラとして形態的および機能的な分化をとげているC_4植物キビの維管束鞘細胞ミトコンドリアに存在する2-オキソグルタル酸/リンゴ酸トランスロケーター(OMT)に着目した。このOMTは、C_4光合成代謝産物の効率的な輸送に関与していると考えらている。キビ黄化葉を緑化させると光合成酵素遺伝子の素早い発現誘導がみられたが、この時ミトコンドリア膜局在のATP/ADPトランスロケーターやAPT合成酵素の相対的なmRNA量は減少する一方、OMTmRNA量の増大が観察された。さらに、キビ緑葉の基部から先端部にかけての葉細胞の分化・発達に伴う維管束鞘細胞ミトコンドリア局在性酵素の比活性を調べたところ、光呼吸系やエネルギー転換系酵素の活性は一定あるいは減少するのに対して、OMTタンパク質は他の光合成酵素と同様に増大していた。したがって、細胞の成熟に伴い維管束鞘細胞ミトコンドリアが光合成オルガネラへと機能分化していく過程で、マトリクス内の光合成酵素と協調して、膜中の輸送体タンパク質の発現誘導が引き起こされていることが明らかとなった。また、ウエスタン解析の結果、このようなOMTタンパク質は維管束鞘細胞にのみ存在することから、光合成オルガネラへと機能分化した維管束鞘細胞ミトコンドリア膜間では光合成代謝産物の効率的な輸送能が必要とされるため、維管束鞘細胞独自の代謝産物輸送体を備えていることが予想された。そこで、キビの葉肉細胞と維管束鞘細胞のミトコンドリア膜のタンパク質組成を比較し、新奇な輸送体の同定を試みている。
制御性T細胞の機能維持機構に関する分子基盤的研究

Slnad2/3両欠損マウスでもnTregの発生は正常に起こることから、胸腺においてはTGFβに依存しない何らかのFoxp3発現維持機構が存在することが示唆される。活性化型T細胞を抑制型に転換するというT細胞のリプログラミングの目標のために、Smad非依存的にFoxp3を誘導しうる遺伝子を単離することをめざした。Tregで発現の高い転写因子を中心に約150遺伝子を完全長cDNAライブラリーよりピックアップし、293細胞を用いたFoxp3プロモーター/ルシフェラーゼによる機能的なスクリーニングを行った。この方法から核内オーファン受容体であるNr4a2がFoxp3プロモーターを直接活性化することを見いだした。Nr4a2のみをT細胞で欠損させたマウスを作製し解析を行ったが、そのマウスではTregは正常に分化し、自己免疫疾患も見られなかった。ファミリー分子であるNr4a1とNr4a3による機能重複の可能性が考えられた。そこで、Nr4a1, Nr4a2, Nr4a3全てをT細胞特異的に欠損させたマウス個体(Nr4a-TKOマウス)を作成し解析を行った。その結果、このマウスでは胸腺・末梢共にTregがほぼ全く存在しないことが明らかとなった。次にシングルノックアウトマウス、ダブルノックアウトマウスを解析することで各因子の関与の度合いを解析した。その結果、各因子のシングルノックアウトでは顕著なフェノタイプは確認されなかった。さらにNr4a1-Nr4a2、Nr4a2-Nr4a3の組み合わせのダブルノックアウトでもTregは発生し自己免疫疾患も見られなかったが、Nr4al-Nr4a3のダブルノックアウトでは自己免疫疾患がみられ、Treg分化の減少も確認された。これらの結果はNr4a1とNr4a3の寄与が大きいことが示唆している。今後NR4aの活性を制御することで新たな免疫疾患の制御方法の確立をめざす。Foxp3プロモーターのスクリーニングによりNr4a2を単離できた。これは生体内でのTregの産生に必須なばかりでなく、人工的にTregを作製できる道を開いたことからリプログラミング因子として今後の展開が期待される。Nr4aファミリー分子は同様の機能を持ち、互いに補い合いつつTreg分化に機能していることが明らかとなったが今後の重要な問題は1どのような機構やヒエラルキーでファミリー間で機能を重複しているのか、2Nr4aはどのようなDNAエピジェネティク変化をT細胞に与えてTregへ転換するのか、3Nr4aによってエフェクターT細胞からTregへ転換できるのか、4Nr4aの胸腺内でのリガンドは存在するのか?またリガンドやアゴニストを使うことでTregへの転換が可能か、などを明らかにすることである。これらを達成できれば今までにない免疫疾患治療法の開発につなげられると考える。本研究題目の目的はTregにおけるFoxp3誘導・安定化機構とサイトカインシグナルを介したTregの機能維持や分化転換に関するメカニズムの解明を行う事である。免疫応答における正負のバランスの破綻がアレルギーや自己免疫疾患の原因となる。経口免疫寛容で見られるように抗原特異的なTregを効率よく産み出せば、原因抗原に対してのみ免疫抑制を誘導する理想的な治療方法となる。一方で近年、IFN-γやIL-6などの炎症性サイトカインの存在下において一部のTregがFoxp3発現を消失しエフェクターT細胞へと分化転換をすることが示された。本研究では、炎症性サイトカインシグナルのTregからexFoxp3細胞への分化転換における役割およびTregのFoxp3発現・機能維持における役割を解明する。Treg特異的にSOCS3やSOCS1を欠損したノックアウトマウスの作成を行った。さらにFoxp3-Cre/ROSA-RFPレポーターマウスやTreg特異的ノックアウトレポーターマウスを作成した。これらのマウスに自己免疫性脳脊髄炎モデルEAEやDSS腸炎などの炎症疾患モデルを施行した。また、これらのマウスからTregを精製しRag2欠損マウスに移入し抑制能を評価した。さらにはサイトカイン産生能を評価した。遺伝子X欠損レポーターマウスは、発生における明らかな異常は認めないものの、週齢の増加とともにTh2型炎症を自然発症することが明らかとなった。遺伝子X欠損exFoxp3ではTh2型サイトカインの産生増加を認めた。これらの事より、遺伝子X欠損exFoxp3の増加が炎症の惹起に関与している事が示唆された。今後、遺伝子X欠損レポーターマウスからexFoxp3を精製しさらなる解析を進めていく。

ファミリー分子であるNr4a1とNr4a3による機能重複の可能性が考えられた。そこで、Nr4a1, Nr4a2, Nr4a3全てをT細胞特異的に欠損させたマウス個体(Nr4a-TKOマウス)を作成し解析を行った。その結果、このマウスでは胸腺・末梢共にTregがほぼ全く存在しないことが明らかとなった。次にシングルノックアウトマウス、ダブルノックアウトマウスを解析することで各因子の関与の度合いを解析した。その結果、各因子のシングルノックアウトでは顕著なフェノタイプは確認されなかった。さらにNr4a1-Nr4a2、Nr4a2-Nr4a3の組み合わせのダブルノックアウトでもTregは発生し自己免疫疾患も見られなかったが、Nr4al-Nr4a3のダブルノックアウトでは自己免疫疾患がみられ、Treg分化の減少も確認された。これらの結果はNr4a1とNr4a3の寄与が大きいことが示唆している。今後NR4aの活性を制御することで新たな免疫疾患の制御方法の確立をめざす。研究計画に置いては初年度中にレポーターマウスの作成を行う予定であった。しかしながら、現在レポーターマウスは作成が準備にでき解析も行えている為。Foxp3プロモーターのスクリーニングによりNr4a2を単離できた。これは生体内でのTregの産生に必須なばかりでなく、人工的にTregを作製できる道を開いたことからリプログラミング因子として今後の展開が期待される。今後も遺伝子X欠損レポーターマウスを中心に解析を継続して行く。また、exFoxp3への転換因子については遺伝子Xとの関連性を考えながら探索して行く。そのような因子が見つかればさらにレポーターマウスを作成する予定である。Nr4aファミリー分子は同様の機能を持ち、互いに補い合いつつTreg分化に機能していることが明らかとなったが今後の重要な問題は1どのような機構やヒエラルキーでファミリー間で機能を重複しているのか、2Nr4aはどのようなDNAエピジェネティク変化をT細胞に与えてTregへ転換するのか、3Nr4aによってエフェクターT細胞からTregへ転換できるのか、4Nr4aの胸腺内でのリガンドは存在するのか?またリガンドやアゴニストを使うことでTregへの転換が可能か、などを明らかにすることである。これらを達成できれば今までにない免疫疾患治療法の開発につなげられると考える。
黄庭堅絵画理論研究

黄庭堅の絵画理論における気と形の問題について、本研究では「胸中の丘壑」という考え方を中心にして考察した。胸中の丘壑とは、画家の心の中に丘壑、あるいは山水があって、それがもとになって、山水画が描かれるという、画家の心の中の山水のことである。これは、これもよく知られる「胸中の竹」という発想とともに、宋代に大きくクローズアップされて、中国山水画理論の中心的概念としてよく知られるが、それがそのもそもいかなるものであったのかを再検討し、この概念の形成における黄庭堅の位置、意味を明らかにしたことが本研究の大きな成果である。なお、研究に平行して、山谷画跋についての訳注を作成した黄庭堅の絵画理論における気と形の問題について、本研究では「胸中の丘壑」という考え方を中心にして考察した。なお、研究に平行して、山谷画跋についての訳注を作成した研究を開始するにあたり、まず最初に、黄庭堅の題跋に関する文献調査を行った。これは、国立公文書館における明版等の黄庭堅の文集を、四部叢刊本(南宋版)と校合したものである。代表者個人として、黄庭堅の題画詩を室町禅僧の解釈によりつつ読み進めると同時に、中国哲学研究者四名、中国美術研究者十三名(会によって出席者には変動あり)からなる、題跋の読書研究会を組織し、会読を進めた。その内容は、前半二時間は題跋についてあらかじめ作成された訳注を全員で検討し、後半の二時間は、当該題跋が対象とした絵画について、その作品そのものは現存するわけではないので、題跋に記述された諸々のモチーフ、さらには当該画家の画風などを勘案して、現存する伝承作品の中から、もっともそのイメージに近いものを(複数)選び、再度題跋の内容を検討しつつ、その題跋に託された黄庭堅の絵画に対する思想を考察した。詳細な訳注が作成されたことは言うまでもないが、考察の経過で、たとえば北宋太宗の秘蔵詮の挿絵の中に黄庭堅の題跋の記述にぴったり適合した図像が見つかるなど、図像的見地における成果も見逃せない。今後もこの形の考察を続けることにより、黄庭堅絵画理論の新しい側面が明らかになっていくと思われる。そして、この考察の成果を刊行(訳注と図版ならびに解説のセット)することにより、まずなによりも、これまで黄庭堅の題跋が読まれてきた読み方とは全く違う「イメージを伴った読み」になることは間違いがない。前年度に引き続き、黄庭堅の題跋の会読研究会を二ヶ月に一度のペースで行った。内容はこれも前年と同様、午前中は宇佐美が題跋の訳注を作成してそれを約十名の研究者(半数は中国哲学、半数は美術史の専家)で検討し、午後は美術史の専家を中心に、当該題跋のモチーフあるいは画風を想見できる現存作品を検討するという形式で行った。なお、当該研究会とは別個に、黄庭堅の題画詩ならびに蘇東披の題画詩を検討して、黄庭堅の絵画理論に関する研究をすすめた。あわせて、中国絵画の図録(『中国絵画全集』(浙江人民美術出版社))のデータベース作成を行った。研究会の成果は、当該題跋に関わる作品を検討することによって、題跋解読をより具体的イメージを伴って進めることができるという意義を持ち、単に黄庭堅の絵画理論研究のみならず、北宋代の絵画理論あるいは絵画史研究においても重要な情報を提供できるものと考えられる。また、図録のデータベース化は、上記研究会の作業にも重要な意味を持つが、研究代表者以外の、研究会参加者が将来行う研究にも役立つものと思われる。この研究の目的は、黄庭堅の題跋などの絵画理論上の著作を読むことによって、黄庭堅の絵画理論さらには北宋時代の絵画理論がいかなる展開を見せたかを考察することにある。その際、題跋等が対象としたその絵画作品(ほとんどすべてがすでに亡佚している)がどのようなものであったのかを、できうる限り、モチーフや画風を含めて考え、現存作品からうかがい得るものを具体的に画像として訳注の中に提示することによって、彼の絵画理論の理解をより明確なものにするというのが、その研究の具体的な作業となる。本研究は、絵画史研究者をまじえた黄庭堅題跋の訳注検討ならびに現存作品との関わりを考える研究会(参加者は毎回十名程度)を継続して行い、題跋の本文は、研究代表者と、大学院生、ODを中心に訳注を作成し、それぞれの題跋の対象作品に関する考察は、山水画と仏教絵画を研究対象とする研究者二名によってなされ、それをあわせたかたちで訳注としてまとめた。これは、pdfで京都大学リポジトリに掲載する予定であったが、図版の著作権に問題があることから、リポジトリには、図版を抜いたバージョンを掲載する。(図版を載せた紙版は数部のみ作成)

また、考察の結果は、論文「「形」と気象」(『哲学研究』593)の黄庭堅に関する部分に反映させている。なお、研究に付随して、『中国絵画全集』(文物出版社、全三十巻)の絵画作品のデータベース化を行った。これは、上記研究会のメンバーならびに関係する研究者に配布され、研究に裨益すること極めて大であると考える。予定していた題跋の研究会並びに題画詩の解読研究は予定通り行われているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。上記題跋研究会を継続するとともに、この三年間の会読の成果を、冊子としてまとめ。その際には、研究会で提示された当該題跋に関わる作品群の図版を載せることを重要な要素とする。また、題画詩等の解読を含めて、総合的な研究論文を作成する。
血清中1-メチルアデノシン及びシュードウリジン定量による癌患者のモニタリング

癌患者尿中に増加する修飾ヌクレオシドの腫瘍マーカーへの応用に関する報告は数多くあり、我々もこれまで、尿中1-メチルアデノシン及びシュードウリジンの有用性を検討してきた。しかし、尿試料の場合クレアチニン補正が必要があるという欠点があった。これに比して、血清中の修飾ヌクレオシドはより正確に生体の状態を反映すると考えられるため、その有用性を検討すべく以下の検討を行った。1.健常人の血清中量の検討:健常人の血清中1-メチルアデノシン、シュードウリジン量を男性16人(年齢20-65才;平均32.2才)、女性15人(年齢18-63才;平均33.5才)について検討した。1-メチルアデノシンの平均値は28.3±7.9ng/ml、シュードウリジンの平均値は1.28±0.27mug/mlであり、平均値の性差及び年齢差はいずれにも認められなかった。これらの値をもとにカットオフ値を、1-メチルアデノシンについては44.1ng/ml、シュードウリジンについては1.82mug/mlと設定した。続いて、血清中の両ヌクレオシド量の日差変動を健常人男性3人を対象として検討した。血清中1-メチルアデノシン量は全例カットオフ値以下の値であり、シュードウリジンは1例で1日のみカットオフ値を超える値が得られたが、他は全てカットオフ値以下であった。以上の結果から、これら修飾ヌクレオシド含量は健常人において一定の値を示すことが判明したため、腫瘍マーカーとしての要件を具備するものと考え、スクリーニングへの応用を図った。2.癌患者のスクリーニング:固形癌患者33人、白血病・リンパ腫患者15人について血清中の1-メチルアデノシンとシュードウリジン量を検討した。固形癌患者において1-メチルアデノシンは10%、シュードウリジンは33%がカットオフ値を超える値を示し、特に肝臓癌、総胆管癌で両ヌクレオシドとも陽性率が高くなる傾向が認められた。一方、白血病・リンパ腫患者においては、シュードウリジンが1例陽性を示したのみで、固形癌の結果との相違が認められた。以上の結果より、血清中の1-メチルアデノシン、シュードウリジンは固形癌を対象とするとき腫瘍マーカーとして有用であることが示された。
超急速凍結法による骨膜、骨膜付骨の保存-器官凍結保存法の確立-

今回我々は鶏胚の幼若大腿骨下端を用い、DMSOを基にした凍結保護剤でプログラムフリーズしたものと各種容器でガラス化して凍結したものを液体窒素中(-196°C)で保存した。凍結保存骨を融解して、授精9日の鶏胚より作成した漿尿膜培地で10日間培養した。培養した骨を採取し、軟X線撮影後、組織学的観察を行うとともにサフラニン0染色、トルイジンブルー染色による軟骨基質の染色性を観察した。DMSOを基にした凍結保護剤でプログラムフリーズしたものでは、軟X線像は非凍結の対照に比較してやや劣るものの骨端部比較的良好に長径、横径とも成長していた。ガラス化群でもチューブ内のシート上で凍結した群は比較的良好に成長していたが、ポリエチレンパックを使用した群は成長が悪かった。組織学的には、非凍結の培養骨では長径、横径とも良好に成長し、軟骨基質の染色性も良好であった。プログラムフリーズ群では長径、横径の成長は比較的良好で軟骨基質の染色性も良好であった。凍結保護剤への卵黄添加は、融解後の新生骨形成率向上に有用であった。その機序を検討するため、精製卵黄油、精製レシチン(フォスファチジルコリン)を卵黄の代わりに添加しても保護効果を認めたが、全卵黄のほうが保護効果が高く、卵黄中の何が保護活性の主体であるか、現在検討中である。次にDMSOを基にした凍結保護剤で汎用型冷凍庫を用い、-10°C、-20°C、-40°C、-80°Cに、または液体窒素(-196°C)中で凍結保存した。解凍後、授精9日の鶏胚より作成した漿尿膜培地で10日間培養した。培養した軟骨を採取し、凍結軟骨のviabilityを評価した。DMSOを基にした凍碍保護剤で凍結保存したものは、-80°C、-40°C、-196°Cの順にviabilityが温存された。-10°C、-20°Cで凍結したものは生存しなかった。凍結保護剤で処理しなかった群(対照)は各温度とも軟骨のviabilityは温存されなかった。我々はDMSOを基とした凍結保護剤を用い、我々が温度条件を設定したプログラムフリーズ法により、骨膜、骨膜付き骨、軟骨がviabilityを温存して凍結保存が可能であることを発表してきた。今回は生殖医療の領域では実用化されつつある超急速凍結法であるガラス化法を骨および軟骨の凍結保存に用い、viabilityが温存されるか否かを検討した。方法は従来行って来た方法で、18日鶏胚より大腿骨を、15日鶏胚より軟骨を採取し、我々が調整を行った20%DMSO、20%エチレングリコール入りの凍結保護剤で20分間平衡化を行う。平衡化後、骨および軟骨をセラムチューブ、セラムチューブ内にシリコンシートを敷いた容器、ポリビニールパックの3容器に入れ液体窒素中でガラス化を行った。各容器に入れガラス化凍結を行った組織を取り出して0.5Mおよび0.25Mショ糖入りの37°Cα-MEM培養液で各10分間

融解、平衡化後9日授精鶏卵より作成した漿尿膜培地上で10日間培養を行った。培養後骨および軟骨を取り出してX線学的、組織学的に検討を行った。その結果、セラムチューブ内にシリコンシートを敷いた容器を用いたものではプログラムフリーズ法に比較して劣るものの凍結骨および軟骨にviabilityが認められた。他の容器ではviabilityは認められず、ガラス化凍結には容器の熱伝導性が非常に影響していることが分かった。ガラス化法は手技が容易で、時間も短時間で済むため組織や器官の凍結保存には有用な手段になるが、実用化にはガラス化に適した容器の開発や、凍結保護剤、融解方法などまだ多くの解決すべき問題がある。今回我々は鶏胚の幼若大腿骨下端を用い、DMSOを基にした凍結保護剤でプログラムフリーズしたものと各種容器でガラス化して凍結したものを液体窒素中(-196°C)で保存した。凍結保存骨を融解して、授精9日の鶏胚より作成した漿尿膜培地で10日間培養した。培養した骨を採取し、軟X線撮影後、組織学的観察を行うとともにサフラニン0染色、トルイジンブルー染色による軟骨基質の染色性を観察した。DMSOを基にした凍結保護剤でプログラムフリーズしたものでは、軟X線像は非凍結の対照に比較してやや劣るものの骨端部比較的良好に長径、横径とも成長していた。ガラス化群でもチューブ内のシート上で凍結した群は比較的良好に成長していたが、ポリエチレンパックを使用した群は成長が悪かった。組織学的には、非凍結の培養骨では長径、横径とも良好に成長し、軟骨基質の染色性も良好であった。プログラムフリーズ群では長径、横径の成長は比較的良好で軟骨基質の染色性も良好であった。次にDMSOを基にした凍結保護剤で汎用型冷凍庫を用い、-10°C、-20°C、-40°C、-80°Cに、または液体窒素(-196°C)中で凍結保存した。解凍後、授精9日の鶏胚より作成した漿尿膜培地で10日間培養した。培養した軟骨を採取し、凍結軟骨のviabilityを評価した。DMSOを基にした凍結保護剤で凍結保存したものは、-80°C、-40°C、-196°Cの順にviabilityが温存された。-10°C、-20°Cで凍結したものは生存しなかった。凍結保護剤で処理しなかった群(対照)は各温度とも軟骨のviabilityは温存されなかった。
自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料の開発

これまで本申請者は、炭化ホウ素(B_4C)および炭化ケイ素(SiC)を添加した高耐酸化性C/C複合材料を開発してきた。昨年度の研究で、種々の炭素繊維を用い、マトリックス部へのB_4CおよびSiCの添加配合比を変えた自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料を作製し、(1)耐酸化性および機械的特性を兼ね備えた複合材料の最適作製条件を探索し、適切な炭素繊維およびB_4CおよびSiCの添加配合比をほぼ確定することができた。本年度の研究では、(2)酸化に対する自己修復機能の発現を確認し、その発現メカニズムを解明し、自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料を開発し、研究を総括することを目的とし実験を行った。1.自己修復機能を有するC/C複合材料の作製複合材料の機械的特性および破断面組織等を詳しく調べ、複合材料の諸特性を調査した結果、本複合材の自己保護、自己修復機能を具備することが判ったが、その機能発現の程度は、保護成分となるB_4CおよびSiCの添加配合比に大きく依存することがわかった。2.複合材料の耐酸化性および機械的特性の評価「1.」で得られた複合材料に対し、熱質量天秤、ガスクロマトグラフ装置およびガス質量分析計(昨年度の申請備品で完成)を用いて高温酸化雰囲気中の酸化挙動を評価した。酸化に伴う質量変化、酸化排ガスの成分変化および酸化後試料の組成変化から複合材料の耐酸化性を総合的に評価した結果、酸化初期にCOやCO_2ガスの発生を伴う炭素成分の酸化が顕著であり、ナノサイズのSiCの添加が自己保護機能ならびに自己修復機能発現に効果的であった。研究の総括として、自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料の最適作製条件は、B_4CおよびSiCの添加配合比やSiCの粒径に強く依存することが判り、したがって、自己修復機能を効果的に発現させるには、更なる組成比の改良や組織制御が必要であることが示唆された。航空・宇宙関連の耐熱構造材料に対しては、比強度・靭性が高く、耐熱性・耐酸化性に優れた高信頼性材料の開発が望まれており、その候補材料の一つとして耐酸化性を付与した炭素繊維/炭素(以下C/Cと略記する)複合材料が精力的に研究されている。これまで、本申請者は、炭化ホウ素(B_4C)および(SiC)を添加した高耐酸化性粒子分散型複合材料を開発してきた。本研究では、種々の炭素繊維を用い、マトリックス部へのB4CおよびSiCの添加配合比を変えた自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料を作製し、初年度では(1)耐酸化性および機械的特性を兼ね備えた複合材料の最適作製条件の探索を行うこと、また次年度では(2)酸化に対する自己修復機能の発現を確認し、その発現メカニズムを解明すること、をそれぞれ行い、自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料を開発することを目的とし実験を行った。初年度の研究により以下に示す結果が得られた。(1)耐酸化性および機械的特性を兼ね備えた複合材料の最適作製条件の探索マトリックス母材原料である石油ピッチに粉末状B_4CおよびSiCを添加しマトリックス原料を調製する。フィラメントワインディング法により種々の炭素繊維と異なるマトリックス原料組成比で作製した複合材料前駆体に対し、1000°C炭化処理および2200°C黒鉛化処理を行い、複合材料を作製した。得られた複合材料の密度・気孔率、構成成分、内部組織、機械的特性および破断面組織等を調べ、また熱質量天秤、ガスクロマトグラフ装置およびガス質量分析計を用いて高温酸化雰囲気中の酸化挙動を評価した。強化繊維としてPAN系およびピッチ系の炭素繊維を用いたが、B_4Cとの反応性が低いピッチ系炭素繊維を用いた複合材で強度・弾性率が向上し、マトリックス中のB_4CとSiCの比率と耐酸化性および酸化後の機械的特性の劣化の相関性が明らかとなった。

酸化に伴う質量変化、酸化排ガスの成分変化および酸化後試料の組成変化から複合材料の耐酸化性を総合的に評価した結果、酸化初期にCOやCO_2ガスの発生を伴う炭素成分の酸化が顕著であり、ナノサイズのSiCの添加が自己保護機能ならびに自己修復機能発現に効果的であった。研究の総括として、自己修復機能を有する高信頼性・高耐酸化性C/C複合材料の最適作製条件は、B_4CおよびSiCの添加配合比やSiCの粒径に強く依存することが判り、したがって、自己修復機能を効果的に発現させるには、更なる組成比の改良や組織制御が必要であることが示唆された。
視覚野のコラム形成における皮質ニューロン活動の役割

研究代表者らによる、薬理学的に抑制された一次視覚野での眼球優位性コラムの研究により、皮質ニューロンの活動が発達期の可塑性の方向を決定していることが示されているが、それが通常の可塑性のメカニズムの別の側面を示すものかどうかは不明である。通常の眼球優位性の可塑的変化は、両眼入力の競合メカニズムにより起こることが知られている。つまり、片眼遮蔽の場合は入力の不均衡が生じ、遮蔽眼のコラムは縮小するのに対して、両眼遮蔽の場合は視覚情報は遮断されるものの、両眼からの入力線維の活動に不均衡は生じず、どちらの眼のコラムにも顕著な変化は観察されない。そこで、この抑制された皮質にみられる可塑性のメカニズムを検討するため、この可塑性が両眼入力の競合によるものかどうかを調べた。生後4週の仔ネコの大脳皮質視覚野に、皮質ニューロンの活動電位を抑制するために、GABA_A受容体の作動薬であるムシモールを充填した浸透圧ポンプにつないだカニューレを慢性的に埋め込んだ。この動物の両眼を眼瞼縫合により視覚遮断した。次に、一方の眼球に放射性同位元素で標識したアミノ酸、[^3H]-Prolineを注入した。2週間の生存期間の後、視覚野を含む皮質領域を伸展標本にし、それぞれの眼からの入力を受ける眼球優位性コラムの大きさを測定した。眼球優位性コラムを、ムシモールによって抑制されていた皮質領域と、より離れた領域あるいは対照皮質とで比較したところ、その大きさや形状に顕著な変化は観察されなかった。このことは、抑制された一次視覚野でのコラム構造の可塑性も、正常な視覚野と同様に、両眼からの入力の不均衡を必要とすることを示している。したがって、抑制された皮質における可塑性もまた両眼入力の競合メカニズムによるものと考えられる。