hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA損傷応答遺伝子による遺伝毒性評価の開発と応用

チトクロムP-450アイソザイムを強制発現させたリコンビナント酵母を用いて化学物質に暴露して、DNA付加物の生成および酵母のDNA損傷応答遺伝子の発現を利用して発癌性の有無を調べることは迅速かつ簡便なモデルと考えられる。P-450発現酵母を種々の化学物質処理するとDNA付加物が生成するが、物質によって、付加物の構造は異なり、発癌性の差異は付加物の程度や構造に起因することが示唆された。また、酵母のDNA損傷応答遺伝子群であるリボヌクレオチドレダクターゼ(RNR)のサブユニットのひつであるRNR3の発現をP-450発現酵母を用いて調べた。その結果、RNR3の誘導はP-450に依存するDNA損傷によることが解った。この現象をRNR3のプロモーター領域にlacZ遺伝子を繋いだレポーターを用いることによってより簡便な評価を試みた。作成したレポーターは種々の化合物に対して作動することが解り、さらに多くのP-450アイソザイムを導入することによって、簡便な発癌試験に応用できうると考えられた。また、RNR3のプロモーターアッセイを行って、DNA損傷とRNR3発現の関係を明らかにした。すなわち、RNR3の上流領域にある損傷応答エレメントの2領域を同定した。これらの領域ではそれぞれ特異的な抑制的な調節因子がDNA損傷に応じてエレメントから離れることによって誘導されることが解った。また、それらの情報は化学物質の違いにはほとんど関係がなく、P-450などによる化合物の代謝がDNA損傷を決定していることが示唆された。哺乳動物のDNA損傷応答遺伝子(gadd54,152等)の化学物質による誘導をヒト培養細胞を用いて行った結果、応答機構が複雑であるため現在に至るまでに簡略化したモデルを作成するまでには明らかにすることができなかった。DNA損傷応答遺伝子の一つであるRNR3の5 ́プロモーター領域(-800bp)をβ-ガラクトシダーゼ構造遺伝子(RNR3-lacZ)に凍結した後、酵母に導入し、DNA損傷によるRNR3の誘導発現がβ-ガラクトシダーゼの活性として検出できる系を作製した。デオキシリボ核酸合成の競争阻害剤であるヒドロキシン尿素の曝露によってRNR3は約10倍誘導されたことから、本システムが正常に作動することが確認された。シスプラチン、ブレオマイシンなどの制癌剤および4-ニトロキノリンオキサイド、N-メチル-N'-ニトローN-ニトロソグアニジンなどのDNA付加物生成能力を持つ化学物質でもRNR3は誘導され、種々のDNA損傷にたいしてレスポンスすることが判明した。また、ラットチトクロームP4501A1(CYP1A1)を発現させた酵母にRNR3-lacZを導入し、DNA損傷における代謝の関与を検討した。その結果、アフラトキシンB1および2-アミノフルオレンなど、CYP1A1によって代謝活性化されると報告されている化合物では、顕著な誘導が認められた。このように本システムではチトクロームP450代謝産物のDNA損傷性も検出可能となった。この結果は、Biochemical Pharmacology 50(10):1695-1699、1995に報告した。これらの結果より、酵母にRNR3-lacZを導入することにより、化学物質が有するDNA損傷性を簡単に検出でき、さらに、チトクロームP450も同時に導入することにより、代謝活性化による影響も検出できる系となったので、遺伝毒性評価への応用が可能と考えられる。現在、次の段階として、RNR3遺伝子の発現誘導メカニズムについて実験中である。平成8年度においては、申請者らはDNA損傷応答遺伝子であるリボヌクレオチドレダクターゼ遺伝子(RNR3)の誘導発現メカニズムについて検討した。

RNR3のプロモーター遺伝子(720bp)をエキソヌクレアーゼIIIにより5′側から削除することによって得られた様々な大きさのフラグメントをシャトルベクターYEp353のlacZ遺伝子に結合してミュータントプラスミドを作製した。このプラスミドを酵母JE1003.1E株に導入し、1μM4-ニトロキノリンオキシド(4NQO)を4時間曝露して、RNR3遺伝子の発現に及ぼす5′側削除の影響をβ-ガラクトシダーゼ活性で測定した。β-ガラクトシダーゼ活性値の変化から、-221と-186の間に強力なupstream repressor sequence(URS)があると考えられた。そこでこのDNA損傷に応答する塩基配列(URS)に酵母の核蛋白が結合するか否かをゲルシフトアッセイしたところ、DNA損傷のないコントロールではDNA-蛋白結合物が検出されたが、4NQO曝露によりDNA損傷のおこっているものでは結合は消えており検出されなかった。この実験結果より、RNR3はURSが特異的な結合蛋白因子と相互作用することによって誘導調節されることが明らかになった。これらの結果については、Biochemical and Biophysical Research Communications(222:280-286,1996)に発表した。現在次の段階として、高等真核細胞であるヒト細胞におけるDNA損傷応答遺伝子のgadd遺伝子について遺伝毒性評価に関する実験を実施中である。化学化合物への暴露による遺伝毒性の発現は、DNA損傷とその修復時のエラーに起因すると考えられる。本年度は、哺乳動物細胞におけるDNA損傷応答遺伝子(gadd54,152等)の種々の化学物質による発現誘導をヒト培養細胞を用いて行った結果、DNA付加物を形成する能力のある物質(4-nitroquinoline oxide,aflatoxin)によってgadd54やgadd152の著しい誘導がみとめられたが、応答機構が複雑であるため現在に至るまでに簡略化したモデルを作成するまでには明らかにすることができなかった。ヒトのストレス応答遺伝子であるHeme Oxygenaso-1(HO-1)の発現機構について発癌物質であるヒ素およびカドミウムの細胞内シグナル伝達と誘導調節因子の関係をあきらかにするために、チロシンりん酸化の阻害剤で細胞を処理した結果、化合物には関係なく阻害剤によつてHO-1の誘導抑制が認められ、またMAPキナーゼ阻外剤であるPD98059でも同様に抑制された。一方、癌遺伝子産物であるc-fosもヒ素やカドミウムによって誘導され、同様にPD98059によって抑制された。また、これらの処理によってMAPキナーゼ群のひとつであるERK1/2の活性化が認められた。従って、ふたつの遺伝子発現のシグナルハMAPキナーゼカスケードを通過するが、HO-1の発現のみにチロシンリン酸化の細胞情報伝達のルートが関与することが示唆された。今後、細胞癌化におよぶ細胞情報伝達の機構を明らかにするために、c-fosとHO-1の誘導へのシグナル伝達の機構についてMAKキナーゼや調節因子NRF-1/2のdominant negaiveを用いて検討を加えていきたい。
顎骨骨髄炎細菌叢のネットワーク解析に基づく病態解明と新規治療戦略の提案

口腔内未露出の腐骨形成を認める病期Stage II顎骨骨髄炎患者、インプラント周囲炎・歯周炎を同一口腔内に有する患者から試料を採取後、16S rDNA、16S rRNAの配列情報を取得・解析した。インプラント周囲炎・歯周炎の解析で、1細菌種の組成比は疾患間で大きく異なるが,細菌叢全体が保有する機能遺伝子組成は類似する2細菌の存在量が必ずしも細菌の活動性と相関しないことが明らかとなり、3高い活動性を保有する細菌種同士が構成する共起ネットワークは両疾患間で大きく異なり、病態の違いに関与することが示唆された。本解析手法を顎骨骨髄炎サンプルにも適応することで病態解明および新規治療法の提案が期待される。口腔内未露出の腐骨形成を伴う顎骨骨髄炎を対象とし,骨病変が含む細菌のDNA・RNAを抽出して高速シーケンサで塩基配列を決定した.獲得した16S rDNA、rRNA情報をもとに病変に存在する細菌の活動性を評価すると共に,16S rRNA情報から細菌叢が保有する全ゲノム情報を予測して情報学的メタトランスクリプトーム解析を行った.その結果,全ての病期で高頻度に検出されるコア・マイクロバイオームであっても,その全てが高い活動性を有するわけではなく,活動性の高い細菌種の構成はサンプル毎に異なることを明らかにした.その一方で,細菌叢が保有する機能遺伝子自体はサンプル毎に類似しており,細菌叢全体が主構成菌の変化に影響を受けない頑強性を保有していることが示唆された.また,活動性が高い細菌種同士が形成するネットワークは,幾つかの菌種がコミュニティーを形成し,このようなコミュニティーが階層的に重なることで1つのネットワークを形成している可能性が示唆されるととに,これらのコミュニティーが生存に必須の機能遺伝子の一部の発現を分担することによってネットワーク全体を維持している可能性が示唆された.さらに,異なる機能遺伝子構成を保有する菌同士ほど共起する傾向にあることが示唆された.当該年度では,新たに10個の骨検体を獲得しており,これらのサンプルに於いてもDNA, RNA情報を取得後,同様に解析を行っていく.また,今後も出来る限りサンプルの採取を継続していく.顎骨骨髄炎Stage II(Stage II:腐骨は形成されているが、口腔内との交通を認めない)罹患患者を対象とし、外科手術により摘出した腐骨から細菌のDNA/RNAを抽出して高速シーケンサーで16Sプロファイルを獲得した。16S rRNA/16S rDNA比から各細菌の活動性を評価することで、細菌の活動性と存在量との間に明らかな相関は認めず、顎骨骨髄炎におけるコア・マイクロバイオームであっても必ずしも活動性が高くないことが明らかになった。また、種レベルで見ると、同一Stageの顎骨骨髄炎罹患患者であっても、病変における細菌叢の構成は患者ごとに大きく異ることが明らかになった。一方で、細菌叢全体が保有する機能遺伝子を予測すると、前述のように種の構成が異なっていても細菌叢全体が保有する機能遺伝子群は類似していることが示唆された。このことから顎骨骨髄炎に関与する細菌叢は、種の構成に左右されない機能的頑強性を保有していると考えられる。さらに、これらの細菌が形成する共起ネットワークは、ハブとなる菌を有さないランダムな攻撃に耐性を持つ複雑ネットワークであることが示唆された。このネットワークの中で、いくつかの細菌がサブネットワークを形成し、生存に必要な機能遺伝子の発現を分担している可能性が示唆された。また、顎骨骨髄炎病変には古細菌およびバクテリオファージが存在していることがメタゲノム解析から明らかになった。メタ16S解析においては解析を終了しデータをまとめている状態である。メタゲノム解析では、サンプル数を増やして古細菌、バクテリオファージを含めた微生物叢の疾患への関与に関して解析を続ける必要がある。解析に必要なデータ量を得られるサイズの腐骨を得ることが難しく、サンプル採集に多少時間を有している。顎骨骨髄炎Stage2(腐骨形成は進んでいるが口腔内との交通を認めない)罹患患者を対象とし、外科手術により摘出した腐骨から細菌のDNA/RNAを抽出して、高速シーケンサーで16Sプロファイルを獲得した。歯科インプラント周囲炎、歯周炎の検体も獲得し、同様に16srDNAおよび16srRNAの配列情報を取得・解析した。その結果、細菌叢の種構成は疾患間だけでなく、同一疾患内であっても差異があるにもかかわらず、16SrRNAプロファイルから予測した細菌叢全体が保有する機能遺伝子発現構成は疾患間で類似していることが示された。さらに16SrRNA/16SrDNA比を細菌種の活動性を示す指標とし評価することで、罹患部位で高い活動性を保有する細菌種は従来報告されていたインプラント周囲炎および歯周炎の共有細菌種とは異なっており、細菌の存在量が必ずしも細菌の活動性と相関していないことが示された。また、細菌活動性および16SrRNAプロファイルから同定された細菌種の存在量が正の相関関係にある細菌種ペアが構成する細菌種ネットワークは疾患間で大きく異なることが示唆された。このような活動性の高い細菌種が形成する種間ネットワークの差異が両疾患間での進行速度や治療効果に影響を及ぼしている可能性があり、両疾患の病態解明の一助となった。

この成果を元に顎骨骨髄炎における解析を進め、16SrRNA/16SrDNA比から各細菌の活動性を評価し、細菌の活動性と存在量が相関していないため、顎骨骨髄炎におけるコア・マイクロバイオームであっても、必ずしも病変における活動性が高くないことが明らかとなった。メタゲノム解析でサンプル数を増やし、古細菌、バクテリオファージを含めた微生物叢が以下に疾患に関与しているかを解析し、インプラント周囲炎について発表を行った。顎骨骨髄炎Stage2(腐骨形成は進んでいるが口腔内との交通を認めない)罹患患者を対象とし、外科手術により摘出した腐骨から細菌のDNA/RNAを抽出して、高速シーケンサーで16Sプロファイルを獲得した。歯科インプラント周囲炎、歯周炎の検体も獲得し、同様に16srDNAおよび16srRNAの配列情報を取得・解析した。その結果、細菌叢の種構成は疾患間だけでなく、同一疾患内であっても差異があるにもかかわらず、16SrRNAプロファイルから予測した細菌叢全体が保有する機能遺伝子発現構成は疾患間で類似していることが示された。さらに16SrRNA/16SrDNA比を細菌種の活動性を示す指標とし評価することで、罹患部位で高い活動性を保有する細菌種は従来報告されていたインプラント周囲炎および歯周炎の共有細菌種とは異なっており、細菌の存在量が必ずしも細菌の活動性と相関していないことが示された。また、細菌活動性および16SrRNAプロファイルから同定された細菌種の存在量が正の相関関係にある細菌種ペアが構成する細菌種ネットワークは疾患間で大きく異なることが示唆された。このような活動性の高い細菌種が形成する種間ネットワークの差異が両疾患間での進行速度や治療効果に影響を及ぼしている可能性があり、両疾患の病態解明の一助となった。口腔内未露出の腐骨形成を認める病期Stage II顎骨骨髄炎患者、インプラント周囲炎・歯周炎を同一口腔内に有する患者から試料を採取後、16S rDNA、16S rRNAの配列情報を取得・解析した。インプラント周囲炎・歯周炎の解析で、1細菌種の組成比は疾患間で大きく異なるが,細菌叢全体が保有する機能遺伝子組成は類似する2細菌の存在量が必ずしも細菌の活動性と相関しないことが明らかとなり、3高い活動性を保有する細菌種同士が構成する共起ネットワークは両疾患間で大きく異なり、病態の違いに関与することが示唆された。本解析手法を顎骨骨髄炎サンプルにも適応することで病態解明および新規治療法の提案が期待される。サンプル獲得に於いて,予定より時間が掛かったが十分量のサンプルを取得することが出来た.既にサンプルから抽出した8サンプルを用いて解析プロトコルを確立出来ており,当該年度に取得したサンプルからDNA, RNAデータを抽出次第,解析に移行する.メタゲノム解析用の腐骨サンプルを引き続き獲得していく。また、古細菌、バクテリオファージを含めた微生物叢のネットワーク解析を行うことで、バイオフィルム内における細菌・古細菌・バクテリオファージの関係性を明らかにする。さらに、ファージ療法など、抗菌薬に寄らない新規の治療法を模索する。研究協力者の移動に伴い、再セットアップに時間を要したため、成果となる発表が年度末に行われたので、期間を延長し、まとめる予定である。
太陽電池の高効率化に関する研究

【湿式太陽電池】(1)光電極としてp型Si結晶上に積層型アモルファスSi電極を用いて,太陽光による水分解での水素発生の研究を行い, 2.93%の効率で光-化学エネルギー変換が得られた.(2)光触媒反応,光電極反応の基礎である半導体表面における電子移動に関して,感度のよい発光法を用いて,半導体-吸着分子間の光誘起電子移動についての研究を行い,かつ,超微細積層電極の,光触媒反応の可能性を見いだした.(3)湿式太陽電池で用いられている各種手法を,乾式太陽電池の特性評価に用いることの可能性について着目し,新しいキャラクタライゼーション法を開発した.例えばパルスレーザ誘起光起電力法を用いて界面のポテンシャル分布が求められることを明らかにした.【乾式太陽電池】(1)光CVD法に基づく高効率アモルファス太陽電池高品質薄膜材料の成膜機構の解明,及び,良好なヘテロ界面の形成法を究明し,かつ,エキシマレーザ照射と,マイクロ波放電を併用したハイブリッドCVD法が有望であることを明らかにした.(2)高効率薄膜太陽電池として, a-Si/a-SiGe/CuInSe_2系3層タンデム構造が有望であり, 20%以上の効率の得られることを理論的に明らかにし,かつ,実験的にもその可能性を明らかにした.(3)高効率バルク型太陽電池では, GaAsを母体として,それよりも短波長側の吸収に対してはInP/InGaAs系が,長波長側に対してはAlGaSb/GaSb系の組み合わせのタンデム構造が適していることを明らかにし,その基礎実験を行った.(4) Si結晶上にGaAs薄膜を形成すると, Si/GaAsとのタンデム構造を利用でき,高効率,軽量,安価な太陽電池の形成が可能である.この形成の手法として,超格子を中間層に設けることを提案し, 4%の格子不整合約2倍の熱膨張係数の差を克服できることを明らかにした.【湿式太陽電池】(1)光電極としてp型Si結晶上に積層型アモルファスSi電極を用いて,太陽光による水分解での水素発生の研究を行い, 2.93%の効率で光-化学エネルギー変換が得られた.(2)光触媒反応,光電極反応の基礎である半導体表面における電子移動に関して,感度のよい発光法を用いて,半導体-吸着分子間の光誘起電子移動についての研究を行い,かつ,超微細積層電極の,光触媒反応の可能性を見いだした.(3)湿式太陽電池で用いられている各種手法を,乾式太陽電池の特性評価に用いることの可能性について着目し,新しいキャラクタライゼーション法を開発した.例えばパルスレーザ誘起光起電力法を用いて界面のポテンシャル分布が求められることを明らかにした.【乾式太陽電池】(1)光CVD法に基づく高効率アモルファス太陽電池高品質薄膜材料の成膜機構の解明,及び,良好なヘテロ界面の形成法を究明し,かつ,エキシマレーザ照射と,マイクロ波放電を併用したハイブリッドCVD法が有望であることを明らかにした.(2)高効率薄膜太陽電池として, a-Si/a-SiGe/CuInSe_2系3層タンデム構造が有望であり, 20%以上の効率の得られることを理論的に明らかにし,かつ,実験的にもその可能性を明らかにした.(3)高効率バルク型太陽電池では, GaAsを母体として,それよりも短波長側の吸収に対してはInP/InGaAs系が,長波長側に対してはAlGaSb/GaSb系の組み合わせのタンデム構造が適していることを明らかにし,その基礎実験を行った.(4) Si結晶上にGaAs薄膜を形成すると, Si/GaAsとのタンデム構造を利用でき,高効率,軽量,安価な太陽電池の形成が可能である.この形成の手法として,超格子を中間層に設けることを提案し, 4%の格子不整合約2倍の熱膨張係数の差を克服できることを明らかにした.
ナノ構造制御による熱スピン変換複合バルク材料の創製

異方性磁気ペルチェ効果(AMPE)および異常エッチングスハウゼン効果(AEE)の原理解明および出力向上に向けて、AMPEの系統的な物質依存性の測定を行った。AMPEとは、強磁性体において磁化と電流の相対角に依存してペルチェ係数が変化する現象である。磁化方向が一様ではない試料に電流を印加した場合、相対角が異なる領域の間で放熱・吸熱が生じる。一般的なペルチェ効果はペルチェ係数の異なる2つの導電体の接合や複雑な素子構造が必要であるのに対し、AMPEに基づく電子冷却・加熱は、異物質接合のない単一材料において機能することから、汎用性の高い熱制御技術への展開が期待される。相反現象である異方性磁気ゼーベック効果の観測や、面内スピンバルブ構造などのスピントロニクス素子を用いた実験から、AMPEの存在は古くから予測されており、2018年には一様に磁化させたU字型Niに電流を流すことでU字型試料の角部分においてAMPEに由来する温度変調が直接観測されている。しかし、異方性磁気ゼーベック効果に関する先行研究を含めても、これまでに熱電効果の磁化方向に対する異方性に関する系統的な研究は報告されておらず、その原理解明および出力向上にはより系統的な物質依存性の検証が必要である。そこで本研究では、11種類の強磁性金属におけるAMPEを測定した。強磁性体単体であるNi, Feおよびそれらの合金を用いて測定を行うことで、強磁性母材料の組成がAMPEに与える影響を評価した。また、AMPEはスピン軌道相互作用に起因する現象であるため、強磁性金属にスピン軌道相互作用の強い元素をドープし、その影響も評価した。AEEに関しては、遷移金属系合金のみならず、希土類元素を含む強磁性体を用いた物質依存性測定や薄膜を用いた材料探索も進めた。ナノ構造制御による熱スピン変換複合バルク材料の創製に関する実験は順調に進展しており成果も得られている。スピン駆動型熱電変換現象である異方性磁気ペルチェ効果や異常エッチングスハウゼン効果の原理解明・出力向上に向けた系統的な物質依存性に関して主に研究を進め、国内学会での口頭発表や共著者として学術論文発表を行った。大きな異常エッチングスハウゼン効果を示す磁性材料に関して網羅的な熱物性・熱電特性評価も進めており、次年度中に筆頭著者として複数編の論文掲載が期待できる結果がすでに得られている。本年度に行った系統的な材料評価に基づいて方針を決定することで、次年度以降の研究をスムーズに進めることができると期待される。本年度に系統的な材料評価を行い決定した組成をもつ強磁性体を用いてナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の作製を行う。強磁性体としては、イットリウム鉄ガーネット(Y3Fe5O12, YIG)および希土類元素を含む強磁性体を用いる。各材料に対して、系統的に粒径および常磁性体金属の種類を変化させナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の作製および熱電特性の評価を行う。ナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の作製においてはナノ粒子の焼結・液体急冷法によって行い、ナノ構造化による熱電特性の改善を目指す。ナノ粒子の焼結は、まずボールミル装置・ジェットミル装置を用いて強磁性体ナノ粒子を作製する。磁性体/金属界面を多数形成するためにスピン軌道相互作用の強い金属(Pt, Au, Biなど)ナノ粒子の添加やALD法・スパッタリング法による強磁性体ナノ粒子表面への金属薄膜の成膜を行った後、磁場中成形および焼結によりバルク化する。粒径およびナノ構造はナノ粒子の作製条件や焼結条件により制御可能であるため、系統的なナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の性能評価を行うことができる。一方、熱電特性の評価は、熱伝導率測定にレーザーフラッシュ法・定常法測定装置、電気伝導率測定に直流四端子法測定装置を用いる。また、ロックインサーモグラフィー装置を用いて、スピンゼーベック効果や異常ネルンスト効果の相反現象であるスピンペルチェ効果や異常エッチングスハウゼン効果を評価する。ロックインサーモグラフィー装置を用いた評価は、動的な熱画像からフーリエ解析により熱スピン変換現象に起因する温度変化のみを抽出可能であるため、高精度かつハイスループットな材料探索に適した手法である。熱電特性および磁気特性(飽和磁化・保持力・キュリー温度)の評価に加え、透過型・走査型電子顕微鏡などを用いた構造解析も行い熱電特性とナノ構造の関係も明らかにする。

しかし、異方性磁気ゼーベック効果に関する先行研究を含めても、これまでに熱電効果の磁化方向に対する異方性に関する系統的な研究は報告されておらず、その原理解明および出力向上にはより系統的な物質依存性の検証が必要である。そこで本研究では、11種類の強磁性金属におけるAMPEを測定した。強磁性体単体であるNi, Feおよびそれらの合金を用いて測定を行うことで、強磁性母材料の組成がAMPEに与える影響を評価した。また、AMPEはスピン軌道相互作用に起因する現象であるため、強磁性金属にスピン軌道相互作用の強い元素をドープし、その影響も評価した。AEEに関しては、遷移金属系合金のみならず、希土類元素を含む強磁性体を用いた物質依存性測定や薄膜を用いた材料探索も進めた。ナノ構造制御による熱スピン変換複合バルク材料の創製に関する実験は順調に進展しており成果も得られている。スピン駆動型熱電変換現象である異方性磁気ペルチェ効果や異常エッチングスハウゼン効果の原理解明・出力向上に向けた系統的な物質依存性に関して主に研究を進め、国内学会での口頭発表や共著者として学術論文発表を行った。大きな異常エッチングスハウゼン効果を示す磁性材料に関して網羅的な熱物性・熱電特性評価も進めており、次年度中に筆頭著者として複数編の論文掲載が期待できる結果がすでに得られている。本年度に行った系統的な材料評価に基づいて方針を決定することで、次年度以降の研究をスムーズに進めることができると期待される。本年度に系統的な材料評価を行い決定した組成をもつ強磁性体を用いてナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の作製を行う。強磁性体としては、イットリウム鉄ガーネット(Y3Fe5O12, YIG)および希土類元素を含む強磁性体を用いる。各材料に対して、系統的に粒径および常磁性体金属の種類を変化させナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の作製および熱電特性の評価を行う。ナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の作製においてはナノ粒子の焼結・液体急冷法によって行い、ナノ構造化による熱電特性の改善を目指す。ナノ粒子の焼結は、まずボールミル装置・ジェットミル装置を用いて強磁性体ナノ粒子を作製する。磁性体/金属界面を多数形成するためにスピン軌道相互作用の強い金属(Pt, Au, Biなど)ナノ粒子の添加やALD法・スパッタリング法による強磁性体ナノ粒子表面への金属薄膜の成膜を行った後、磁場中成形および焼結によりバルク化する。粒径およびナノ構造はナノ粒子の作製条件や焼結条件により制御可能であるため、系統的なナノ構造化熱スピン変換複合バルク材料の性能評価を行うことができる。一方、熱電特性の評価は、熱伝導率測定にレーザーフラッシュ法・定常法測定装置、電気伝導率測定に直流四端子法測定装置を用いる。また、ロックインサーモグラフィー装置を用いて、スピンゼーベック効果や異常ネルンスト効果の相反現象であるスピンペルチェ効果や異常エッチングスハウゼン効果を評価する。ロックインサーモグラフィー装置を用いた評価は、動的な熱画像からフーリエ解析により熱スピン変換現象に起因する温度変化のみを抽出可能であるため、高精度かつハイスループットな材料探索に適した手法である。
総合博物館の特性を活かした古写真データベースの作成とその活用

【絵葉書資料等のデータベース登録】今年度は絵葉書資料を新たに500点ほど登録し、総点数は10,123点(内画像登録データは6,486件)となった。また、昭和期の千葉県を中心とする写真資料でである林辰雄コレクションについても整理を進め、7万点ほど写真の内、1,105点(すべて画像登録済み)を登録した。【位置情報の特定】また、絵葉書の対象物や撮影場所の位置情報(緯度・経度)をGoogle Street View等を用いて特定する作業を進め、千葉県内を中心に100点ほどの資料についてデータを付与した。位置情報の特定は、環境変遷を知るために非常に重要な作業であるが、絵葉書とディスプレイを一点一点見比べながらの作業のため、1点の位置情報の特定に数十分を要することもあり、膨大な時間がかかることがわかった。当初、あまり時間がかかると見込んでいなかった絵葉書の対象物や撮影場所の位置情報の特定に膨大な時間がかかったこと、また、業務の問題により、調査旅行を行えなかったことによる。絵葉書の対象物や撮影場所の位置情報の特定は重要であるが、特定が容易なものと特定が困難なものを仕分け、特定が容易なものを中心に作業を進めることとする。また、調査対象についても、特に千葉県周辺の沿岸地域に絞るなど工夫し、研究の遅れを取り戻すこととする。【絵葉書資料の整理】千葉県立中央博物館所蔵の国内外の絵葉書資料5万点を地域毎に整理し、国別、県別等に区分けした。千葉県と茨城県の一部を対象とした絵葉書9,700点については、1枚ごとにタイトルをはじめ、地名、撮影対象などの情報を入力するとともに写真のスキャンを行い。データベースに登録した。これらの登録データの一部(5,700点)についてはウェブ上で公開を行った。【絵葉書データベースの改良】データベースを絵葉書の画像、タイトルや地名、キーワードだけでなく、想定される撮影地点の緯度経度、撮影対象物の緯度経度などについても入力できるよう改良した。このことにより、絵葉書から読み取ることができる情報をより有効に記録できるようになった。絵葉書の整理とデータベース登録については、順調に進んでいるが、本研究の主要な部分である絵葉書の写真データや古写真を用いた環境変遷の解析についてはあまり進んでいない。今後は資料整理の進んでいる千葉県周辺地域を中心に積極的に調査を行い、データを蓄積し、環境変遷について解析を進める予定である。資料整理に予想以上のコストがかかったため、当初計画を変更し、整理のための消耗品や人件費の支出を多くしたが、資料整理のアルバイトが働ける日数が計画より少なくかったため次年度使用額が生じた。今年度に繰り越された額に関しては、資料整理のアルバイト用として執行する予定である。昨年度は業務量が多く、調査のための旅行ができなかったため。
ゲルプレス法における超延伸機構に関する基礎研究

ゲルプレス法における超高分子量ポリエチレンの超延伸機構について、分子間絡み合い密度と関連づけて解明しようとし、以下の新しい知見を得た。1.超高分子量ポリエリレンの1wt%,2wt%溶液を徐冷して得られる球晶は多量の溶媒(約90%)を含むフリ-ドレインゲルの性状を示す。直径から算出されるゲル状球晶の容積比は溶液中のポリマ-量を反映してほぼ1:2の関係にある。2.溶液濃度1wt%,2wt%溶液からのゲルプレス膜(A1,A2)において、延伸による強度、弾性率の上昇挙動がよく一致し、溶液における2倍の分子間絡み合い密度の違いがこれに反映しなかった。この理由として、溶液における分子間の絡み合いがゲル状球晶生成過程で解きほぐされ、ラメラ間を連結する絡み合い分子の数が両試料(A1,A2)において接近するためと推論された。3.溶液濃度2wt%溶液を急冷して作製したゲルキャスト膜(C2,QC2)の延伸による強度、弾性率の上昇率はゲルプレス膜(A1,A2)よりかなり高くなる。この理由として、ゲルキャスト膜は分子間絡み合い密度がゲルプレス膜より高くなっているために。延伸時の応力が分子間に伝わり易く、CHAIN EXTENSIONによる束状結晶化が促進されると推論された。4.100°Cにおける延伸応力は分子間絡み合い密度に比例するとして算出されるゲルプレス膜、ゲルキャスト膜の最大延伸倍率は、実測値とよく一致することから、ゲルプレス法からゲルキャスト法に至る超延伸機構が、絡み合い分子からなる3次元ネットワ-クの変形として取り扱えることが結論された。5.ゲルプレス膜の延伸応力、延伸による強度、弾性率の上昇挙動がプレス圧に関係なく等しくなる。これは、圧縮ー乾燥過程でゲルプレス膜のポリマ-密度がプレス圧に関係なくほぼ一定になるためと結論された。高性能ポリエチレン延伸物を作製するには、分子鎖間の絡み合いを少くした未延伸物を30300倍に超延伸する必要があり、これに必要な超延伸倍率は未延伸物の作製方法,作製条件に大きく依存する。従って、超高分子量ポリエチレンの超延伸による強度,弾性率の上昇率は分子鎖間絡み合い密度に依存すると考えられたので、この関係を明きらかにする目的で、ゲルプレス法,ゲルキャスト法における強度,弾性率の上昇に及ぼす溶液濃度,溶液冷却速度の影響および熱延伸時の結晶配向,結晶サイズの変化について追求した。その結果、(1)溶液を除冷(1.5°C/分)して得られるゲル状球晶を用いるゲルプレス法では、溶液濃度(1wt%,2wt%)の影響が認められなかった。これは球晶生成過程で絡み合いがよく解きほぐされるためと考えられたので、濃度2wt%の溶液を急冷(5.4°C/分,16.5°C/分)して得られるゲルキャスト膜について、延伸による強度,弾性率の上昇をゲルプレス法と比較した。その結果、(2)強度,弾性率の上昇率はゲルキャスト法の方がゲルプレス法より大きい。(3)延伸応力が絡み合い密度に比例するとして算出される各試料の最大延伸倍率は、実測値とよく一致することがわかった。以上より、延伸による強度,弾性率の上昇率は未延伸膜での絡み合い密度に依存すると考えられ、絡み合い密度の高いゲルキャスト膜の方が、延伸による分子鎖の引き伸ばしや配向結晶化を促進すると推察された。一方、熱延伸時のX線回折の結果は、延伸による結晶配向度の上昇については.ゲルプレス膜とゲルキャスト膜とで差異が認められなかったが、ネック延伸後の織維状結晶への成長がゲルキャスト膜でより早期に起ることを示した。

今後は、延伸による分子鎖形態の変化を赤外分光法により検討し、強度,弾性率の上昇挙動と分子鎖の引き伸ばし量との関係を知る必要がある。ゲルプレス法における超延伸に及ぼすプレス圧(10ー100kg/cm^2)及び残留溶媒(3ー4wt%)の影響を明らかにしようとして、以下の知見を得た。1)ゲルプレス膜の応力ー伸長率曲線(100°C)に及ぼすプレス圧の影響は、破断伸度(最大延伸倍率)にのみ認められ、最大延伸倍率はプレス圧の増大により増大する。2)延伸による強度、弾性率の上昇挙動へのプレス圧の影響は認められなかった。3)ゲルプレス膜作製時の圧縮ー乾燥過程でのデカリン除去によるポリマ-密度の上昇効果が両過程で等しく、乾燥後のポリマ-密度はプレス圧に関係なくほぼ一定の値になる。従って、ゲルプレス膜の延伸応力、延伸による強度、弾性率の上昇動がプレス圧に関係なく、等しくなると結論された。4)最大延伸倍率へのプレス圧の影響は、未延伸膜でのラメラ面の配列度に依存すると考えられた。5)加熱乾燥によりデカリンを完全に除去したゲルプレス膜の最大延伸倍率は、前項までの室温乾燥膜のそれの約56%にまで低下するが、延伸による強度、弾性率の上昇率は室温乾燥膜により高く、その到達強度、到達弾性率は室温乾燥膜に匹適するようになる。6)加熱乾燥膜の最大延伸倍率は、延伸応力の比から求まる最大延伸倍率とよく一致するので、加熱乾燥膜においても室温乾燥膜の超延伸機構が保持されていると言える。7)エタノ-ル抽出ー乾燥によりデカリンを完全に除去した未延伸膜の最大延伸倍率は、室温乾燥膜の約37%にまで低下し、その到達弾性率は室温乾燥膜の約40%に過ぎない。この理由として、ポリエチレンに親和性のあるデカリンを親和性のないエタノ-ルに置き換えて乾燥することにより、未延伸膜におけるラメラ間の接着性が低下することが推論された。
“冬”が夏雑草の生活史特性に与える影響の解析

雑草は、同じ種でも異なる時期に芽を出したり、花を咲かせたりと生活史に多様性を持っている。田んぼでよく見る雑草3種(イヌビエ、エノコログサ、メヒシバ)を材料にこうした生活史の多様性が、気候や人為的撹乱へ適応したものであることを体系的に説明することを本研究の目的とした。発芽ゼロ点(発芽しなくなる温度)や種子の春化反応性(冬の低温に一定期間さらされることによって発芽が誘導される反応)は、地域集団間や地域集団内の採種地間(個体群間)で異なることが明らかとなった。植物は、長い歴史の中で生育地の気候に適応したことで、同じ種でも異なる時期に芽を出したり、花を咲かせたりと生活史に多様性を持っている。雑草は短い歴史の中で農作業による人間の不定期な撹乱(刈取りや耕起など)に適応した結果、生活史に多様性を持つ。すなわち雑草は、気候への適応と人為的撹乱への適応の両方の結果を併せ持っていると考えられる。本研究は、田んぼでよく見る雑草3種を材料に、異なる地域間や同じ地域の違う場所間での生活史を比較することで、気候、特に積雪など“冬"への適応の結果が見いだせるかどうかを明らかにすることを目的とする。その際、同じ地域内で撹乱時期が異なる複数の田んぼを調査することで、気候への適応と撹乱への適応を分けて考えられるように工夫する。また、同じ環境条件下でポット栽培を行い、現地での生活史と比較することで、現地で見られる生活史のバラつきが、単に環境に対する反応の結果なのか、生まれつきの個性の違いによるものなのか、について検討する。本年度は、秋田県、福井県、宮崎県の各地域6箇所において、雑草3種(メヒシバ、エノコログサ、イヌビエ)の種子を収集するとともに、現地での種子稔実程度や撹乱状況を記録した。その結果、宮崎県では9月末、福井県では10月初中旬、秋田県では10月中旬頃に3種とも稔実種子が得られたが、稲刈り前に畦畔の刈取りがなされた場所では、その後に発生、出穂したと考えられる個体が生育しており、これらの穂はまだ未熟で結実率は低いことが観察された。つまり現地での種子散布時期は、人為的撹乱に依存して変異が大きいことがわかった。また、採取した種子から結実したものを精製し、発芽試験を開始した。発芽試験の全てのデータが出揃い次第、発芽0点(種子が発芽しなくなる温度)を求め、採種地の気象データと合わせて、現地での出芽時期を予測する計算式を作成する。本年度は、秋田県と宮崎県の各地域6箇所において、雑草3種(メヒシバ、エノコログサ、イヌビエ)の種子を収集した。また、平成26年度に採取した種子を用いて発芽試験を行った。その結果、メヒシバとイヌビエについては秋田に比べて宮崎で採取した種子の方が発芽するまでに日数がかかる(発芽速度が遅い)傾向が見られたが、同じ地域の違う場所間の差が大きいことが見いだせた。この結果について、撹乱との関連等を詳しく解析するとともに、本年度採取した種子およびポット栽培で採取した種子を用いて、発芽試験の反復をとる必要がある。本年度は、予定通り秋田県と宮崎県の各県6箇所において農地畦畔の優占雑草種3種(メヒシバ、エノコログサ、イヌビエ)の種子を収集した。また、採取した種子から結実したものを精製し、発芽試験を開始し、平成26年度採取分の種子については発芽試験を修了した。本研究は、田んぼでよく見る雑草3種を材料に、異なる地域間や同じ地域の違う場所間での生活史を比較することで、気候、特に積雪など“冬"への適応の結果が見いだせるかどうかを明らかにすることを目的とした。その際、同じ地域内で撹乱時期が異なる複数の田んぼを調査することで、気候への適応と撹乱への適応を分けて考えられるよう工夫した。

また、同じ環境条件下でポット栽培を行い、現地での生活史と比較することで、現地で見られる生活史のバラつきが、単に環境に対する反応の結果なのか、生まれつきの個性の違いによるものなのか、について検討した。本年度は、秋田県と宮崎県の各地域6箇所において、2015年度に採取した雑草3種(メヒシバ、エノコログサ、イヌビエ)の種子を用いて411月まで栽培試験を行った。また栽培後、採取した種子について発芽試験を行った。予備試験の結果、エノコログサの種子の多くが、一定温度では発芽しなかったため、後熟期間1, 2, 3ヶ月を設定し、その後の発芽率を測定したところ、採種地によって必要な後熟期間が異なることが示唆された。雑草は、同じ種でも異なる時期に芽を出したり、花を咲かせたりと生活史に多様性を持っている。田んぼでよく見る雑草3種(イヌビエ、エノコログサ、メヒシバ)を材料にこうした生活史の多様性が、気候や人為的撹乱へ適応したものであることを体系的に説明することを本研究の目的とした。発芽ゼロ点(発芽しなくなる温度)や種子の春化反応性(冬の低温に一定期間さらされることによって発芽が誘導される反応)は、地域集団間や地域集団内の採種地間(個体群間)で異なることが明らかとなった。本年度は、秋田県、福井県、宮崎県の各県6箇所において、農地畦畔の優占雑草種3種(メヒシバ、エノコログサ、イヌビエ)の種子を収集するとともに、現地での種子稔実程度と撹乱状況を記録した。採取した種子から結実したものを精製し、発芽試験を開始した。種子の精製に予定していたより時間がかかり、発芽試験の開始が遅れたが、平成27年6月中には試験および出芽時期の予測を終える予定である。平成27年度に採取した種子について発芽試験(温度設定5段階;15,20,25,30,35°C一定)を行い、発芽0点の年次間変動を把握する。また平成26, 27年度に採取した種子を福井県立大学キャンパス内の圃場にて同一環境条件下で播種、栽培し、生活史特性を調査する。この栽培で得られる種子は、母性効果(母個体の生育した環境により子の表現型が影響を受けること)が排除されていると考えられるため、再度、これらの種子についても同様の発芽試験を行い、出芽期予測の計算精度を高める。“冬"への適応を検出するためには、各地において種子散布が可能な限界時期を知る必要がある。種子散布時期は人為的撹乱に依存して変異が大きいため、福井県で採取した種子を用いて、播種日を数段階に遅らせてポット栽培を行い、結実率の推移を調べる。農業生態学、雑草生態学、生態リスク学平成26年度、調査を予定していた8地域を削減し3地域を対象とした。理由は、今後、1調査地での滞在期間を長くし、同地域内でより多くの箇所を観察しなければ、地域内の変異の大きさを十分把握できないと判断したためである。そのため、現地での観察時期は秋の種子散布時期を中心とし、1地域で30箇所以上での観察および種子採取を行う予定とする。また、平成26年度に採取した種子を福井県立大学キャンパス内の圃場にて同一環境条件下で播種、栽培し、生活史特性を調査する。この栽培で得られる種子は、母性効果(母個体の生育した環境により子の表現型が影響を受けること)が排除されていると考えられるため、再度、これらの種子について発芽試験(温度設定5段階;15,20,25,30,35°C一定)を行い、出芽期予測の計算精度を高める。さらに平成27年度に採取する種子についても同様の発芽試験を行い、発芽0点の変異を把握する。種子散布時期は人為的撹乱に依存して変異が大きいため、対象とする3つの現地で明らかにするのは難しい。
磁石合金スクラップからの希土類金属の高効率回収

本研究では、約30mass%のネオジムを含む磁石スクラップから直接純粋なネオジム金属を抽出分離する新しいプロセスの開発を目指した研究を行った。具体的には、金属マグネシウムなどの液体金属をネオジムの抽出剤として利用し、スクラップから直接ネオジムを抽出し、得られたNd-Mg液体合金から純粋なネオジムを再分離する手法の有効性を検討し新プロセスとしての可能性を追求した。8001000°Cの液体の金属マグネシウム中にNd-Fe-B合金スクラップを浸し、一日保持したところ、条件によっては98%以上のネオジムが液体合金中に移行することが確認された。また、Mg-Nd合金からマグネシウムの分離除去に関しても、ネオジムの沸点が2683°Cであるのに対し、マグネシウムの沸点が1107°Cであることを利用し、真空蒸留した結果、純度98%のネオジムメタルが回収できた。本研究で検討した抽出反応は、連続化が可能であり、また、マグネシウムについても精製機能があるため抽出剤のマグネシウムについてもスクラップ合金を利用できる特徴がある。抽出温度などの条件を変化させ、得られたネオジムの抽出率の測定や不純物濃度の分析を行なった結果、本研究の手法がスクラップの再利用プロセスとして有効に機能することが実証できた。抽出温度などの条件を変化させ、得られたネオジムの抽出率の測定や不純物濃度を分析を行なった結果、本研究の手法がスクラップの再利用プロセスとして有効に機能することが実証できた。
ストレンジネス核物理実験のための超高速イメージ撮像管システムの開発

ストレンジネスが関与する実験では数cmの範囲で注目する事象が完結する。反応点近傍の粒子の軌跡や崩壊後の粒子群を狭い空間で、かつ、ビーム強度に対応した速さで認識し検出する技術が重要となる。本研究は、これまでの科研費による成果を踏まえ、現在の画像受け入れ能力の上限である毎秒100000枚を画期的に越える超高速イメージ撮像管を完成させることを目的とした。これまでの試作機では、入力側の窓材には「石英ガラス」を、入射光により光電子を発生させる光電陰極には「金」をメッキしたメッシュ電極を使用していた。撮像管としてとの動作はこれらの素材で確認できるものの、入射位置依存性や位置分解能などの性能の評価は、石英ガラスのままでは行えない。非常に重要となる次の二つの項目において、超高速イメージ撮像管の改良を行った。[1]入射側の窓材に、光の入射位置情報を保持する「ファイバーフェースプレート」を採用する。ファイバーフェースプレートは450nmより長い波長の光を透過する。そのため、仕事関数が4.9eVと高い金は、ファイバーフェースプレートを透過する光に対しては、光電子を発生することができず光電陰極として使えない。[2]空気中で取り扱いが可能であり、仕事関数が2.8eVより低い素材を光電陰極に採用しファイバーフェースプレート上に成膜する。近年タングステンに添加剤として使用されている「酸化ネオジム」は、仕事関数が2.3eVと適している。金属ネオジムを真空中でスパッタリングすることにより酸化ネオジムをファイバーフェースプレート上に成膜させることに成功した。これらの改良により、位置分解能などの基本性能を評価することができる超高速イメージ撮像管を製作することができた。今後、J-PARCで実施予定のハイペロン-陽子散乱実験、および、ダブルハイパー核の探索実験などへの適用を試みる。27年度が最終年度であるため、記入しない。ストレンジネスが関与する原子核反応の実験では数cmの範囲で注目する事象が完結する。反応点近傍や崩壊後の粒子群の軌跡を画像として測定する場合、狭い空間で、かつ、ビーム強度に耐えうる処理速度を有する技術が重要である。本研究により、これまでの実験での画像の受け入れ能力の上限(毎秒100000枚)を画期的に越える真の『超高速カメラシステム』を完成させる。これにより、J-PARCで実施予定のハイペロン-陽子散乱実験、および、ダブルハイパー核の探索実験に対応した「超高速イメージ撮像管」検出器システムを設計・構築し、検出器としての基本性能を評価した上で、実験への適用を試みる。超高速イメージ撮像管は、真空管の中の光電子の移動を制御することにより、「長い画像保持時間」と「短い画像選択時間」を実現する。この試作機を用いて基本性能の試験などを実施した。また、印加するパルス電源の高速化を図り、真空管の長さの最適化と時間特性の評価、及び、画像としてのデータ取得方式の設計を行った。パルス電源について、負荷抵抗(50Ω)と最大印加電圧(600V)、パルスの立ち上がり時間(2ns)、パルス保持時間(2ns)、繰り返し周期(10kHz)、外部トリガーの入力、等の仕様を詰め、機種の設計と選定を行った。並行して、入力側の光電面の素材の選定や出力側の蛍光基板の検討を進めた。さらに、主要パラメーターの設定、細部寸法の決定等を進めた。高速パルス電源の主要パラメータを検討した。

しかしながら、パルス電源のトリガー時間や時間幅などを変数としたイメージ撮像管の出力特性等の十分な試験を行う事ができなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。J-PARCにおける実験を念頭に置きながら、実用機の設計と試験を進める。特に、基本性能の試験等は、関連する研究分野やテーマを持つ研究室や研究者等と打合せ等を持ちながら連携して本研究を推進する事とする。
保育でのメディア活用に関する教育方法・技術をパッケージ化したカリキュラムの開発

本研究の目的は、保育でのメディア活用に関する教育方法・技術をパッケージ化したカリキュラムの開発を行うことである。研究は、メディアを保育カリキュラムに取り入れている幼稚園・保育所の活用実態を調査、また日本における保育でのメディア活用指針を作成する手順で進めた。開発した体系的に保育でのメディア活用を学ぶ教育方法と技術に関するカリキュラムはWebサイトで公開、講義で利用され、おおむね高評価を得ている。本研究の目的は,体系的に保育でのメディア活用を学ぶ教育方法と技術に関するカリキュラムを開発することである。平成21年度は、保育でのメディア活用をカリキュラムに組み入れて実践する幼稚園・保育所を以下のとおり調査して、ガイドラインの枠組みを作成した。(1)全国の幼稚園Webサイトの発信情報調査では、40園87ページで保育でのメディア利用の情報発信がされていた。(2)全国の幼稚園・保育所を無作為に抽出した質問紙調査では、保育所1,034園中245件、幼稚園993園中226件の有効回答を得た。幼稚園・保育所ともに、オーディオ教材、デジタルカメラ、ビデオ・DVD教材の順で、保育の内容を充実させるひとつとして活用されていた。またメディア利用で育つことが期待できる内容は、保育所では保育士等と一緒に歌ったり、手遊びしたり、リズムに合わせて体を動かしたりして遊ぶ(表現)、幼稚園では絵本や物語などに親しみ、興味を持って聞き、想像をする楽しさを味わう(言葉)、様々な活動に親しみ、楽しんで取り組む(健康)が上位であった(詳細は、日本保育学会第63回大会で発表)。(3)メディア活用を積極的に行っている7つの幼稚園・保育所(函館市立はこだて幼稚園、杉並区こども発達センター、(社)翠福祉会みどり保育園、(学)玄海学園貝塚幼稚園、千早赤阪村立こごせ幼稚園、(学)荘山学園三葉幼稚園、豊里幼稚園、神戸市立岩岡幼稚園、笠松幼稚園)を訪問調査して、実施カリキュラム等の資料収集を行った。また、既に保育でのメディア活用に類するガイドラインが作成されているアメリカの全米幼児教育協会にヒアリング調査を行い、ガイドライン作成の経緯などの情報を収集した。本研究の目的は、体系的に保育でのメディア活用を学ぶ教育方法と技術に関するカリキュラムを開発することである。平成22年度は、平成21年度に完成した日本版保育でのメディア活用指針の枠組みをもとに、カリキュラムの試行版を開発した。開発した試行版カリキュラムは、研究代表者及び研究分担者の所属する保育者養成系大学の講義などで活用または準備をして、平成23年度の公開に備えた。具体的には、平成22年度は以下の計画を実施した。1.保育者養成系大学で講義されている「情報機器の操作と活用」及び「保育での幼児のメディア活用」に関するシラバスを収集(大学:146校、短期大学:131校)して、カリキュラム内容を調査した。2.保育におけるメディア活用ガイドラインよりよい活用のためのハンドブックを印刷物として完成、配布を開始した。3. 1.と2.で調査・完成した内容をもとに、体系的に保育でのメディア活用を学ぶ教育方法と技術に関するカリキュラム計15コマ(1コマ90分講義)の開発を行った。開発したカリキュラムは、デジタル化して保育者養成系大学の講義で利用できるようにインターネットで公開できる仕様(http://kids-c.sonoda-u.ac.jp)とした。4. 3.で開発したカリキュラムを保育者養成系大学の講義(岡山県・新見公立短期大学)で活用して、受講生アンケートと公開授業録画による評価を行った。5. 1.から4.の研究成果は、日本保育学会第63回大会、第17回日本教育メディア学会年次大会、日本教育工学会第26回全国大会などで口頭発表した。本研究の目的は、体系的に保育でのメディア活用を学ぶ教育方法と技術に関するカリキュラムを開発することであり、当初(1)保育でのメディア活用をカリキュラムに取り入れて実践する幼稚園・保育所を調査して活用実態を明らかにする。調査した内容をもとに、(2)日本とイギリス・アメリカの子ども達が同じコンピュータ環境(ハードウエア・ソフトウエア)で遊ぶ世界展開している幼児教育支援プログラムへの参加園を訪問調査して、日本の保育でのメディア活用に適した日本版保育でのメディア活用指針を作成する。これらの過程を経て、(3)体系的に保育でのメディア活用を学ぶ教育方法と技術に関するカリキュラムを開発する。と計画した。平成23年度は本研究の最終年度で、以下の(a)(c)の計画を実施した。(a)平成22年度に開発・評価したカリキュラムに修正を加え、再び保育者養成系大学の講義で利用して、受講生アンケート評価を行う(b)開発した体系的に保育でのメディア活用を学ぶ教育方法と技術に関するカリキュラムを一般公開する(c)平成22年度及び23年度の研究計画・方法の成果として、関連学会等で発表・投稿を行なう(a)については、2つの大学(半期15回)で利用した。アンケートはカリキュラム及びシステムの使いやすさ等のすべての質問項目で、5段階の平均4.0以上の評価を得た。(b)については、カリキュラムを広く普及させるためにWebでの公開を始めている。(c)は、13.研究発表でも記載しているように、査読付き論文4件、口頭発表2件を行い、研究成果を公開できた。
シアル酸含有オリゴ糖ペプチドの機能活用

本研究はSGPの新規製造方法の確立とSGPを用いたヒトインフルエンザウイルス感染阻害に関する。SGPの製造は、脱脂卵黄を調製後、水抽出、エタノール沈殿により塩を含むSGPを得、次にODS樹脂にSGPを吸着させ水洗浄により脱塩し、有機溶媒で溶出後、そのまま凍結乾燥工程に進み最終生成物を得るという簡便な操作により実施される。工業的に製造することを前提として製造条件を検討しカラム操作をできるだけ省いた。従来技術ではいずれも最終工程に脱塩操作が入ることになるが、本法ではODS樹脂に吸着させて洗浄しその後溶出することで脱塩工程を省くと同時に純度向上も達成することを特徴とする。本製造方法は中性条件で行うが、SGPと同時にNeuAc-Galの2糖が無い9糖からなる糖鎖ペプチドも検出された。本製造方法においては9糖を分離することが出来た。本技術は2011年1.月に(株)伏見製薬所に特許導出され、その後SGPの工業的製造が開始され既に2011年3.月より市販されている。SGPおよびその誘導体等の関連化合物供給体制は整いつつある状況にある。SGPはヒトインフルエンザウイルス受容体と同一の糖鎖構造を有することから、本研究は研究材料の大量供給を可能にした。大量供給が可能となったSGPを使い種々のSGP誘導体およびその製造方法にかんする研究を実施し特許出願した。この点において、本研究はウイルス感染阻害に関する知見を得るための生化学的展開に貢献した。本研究はインフルエンザウイルス感染阻止に対する新たな知見を得ると期待された。ヒト型シアル酸含有糖鎖とウイルスヘマグルチニンHAとの相互作用研究のためのツールを十分に確保するという課題に対しても解決策を与えることができた。更に研究ツールの提供により関連研究の加速化が予想され、糖鎖一ウイルス相互作用研究という「学術面」で意義があるだけでなくインフルエンザウイルス感染阻害に関する研究加速という「実践面」にも大きく貢献することが期待される。研究代表者は、これまでの研究により、鶏卵卵黄中からのシアル酸含有ヒト型11糖鎖ペプチド(SGP)の新規抽出および精製法を明らかにしてきた(特願2009-203340)。今期、本手法が大量処理の妥当性検証を行った。すなわち、実験室レベルで鶏卵卵黄を一度に50個処理することを複数回試みた。いずれの場合もエタノール沈殿と脱塩操作により、これまで通りHPLC純度95%以上でSGPが得られ、大量処理が可能であることの確証を得た。更に、脱塩操作工程においてODS樹脂を用いたクロマト操作を2度行うことで従来報告されていない高純度SGPを得ることに成功し外国出願を含めた特許出願を行った(特願2010-198213,外国出願PCT/JP2010/065165)。次に原料供給源の拡大を目指して、鶏卵卵黄ではなく脱脂卵黄粉末を原料として本手法を適用した。キューピー(株)より脱脂卵黄粉末を入手しSGP製造用原料として用い、本手法の適用を試みた。その結果、鶏卵卵黄で開発された本手法は脱脂卵黄粉末においても、簡便に適用することが可能であった。更にHPLC純度95%以上でSGPを得ることができた。精製SGPを用いて蛍光標識SGPの製造検討を開始した(特願2010-105504)。製薬企業である(株)伏見製薬所とSGP大量製造研究を開始した。