hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子線エピタキシャル成長によるウエハスケールグラフェン形成

ガスソース分子線エピタキシャル法によってウエハスケールで大面積のグラフェンを成長する新しい形成法の確立を目指し、本成長法による成長過程を明らかにし、加えてヘテロ構造形成が可能であることを示した。さらに、エッチング現象の抑制と成長材料の拡散促進が重要な指針となること、ならびに絶縁性基板上へのグラフェン層を形成するヘテロ成長基板には、格子整合と吸着分子とのある程度強い相互作用が要求されることが判った。Beyond CMOSの有望なエレクトロニクス材料と目され、急激に研究が進展しているグラフェンにおいて、ウエハサイズの大面積グラフェンを形成する手法の確立を目指し、ガスソース分子線エピタキシ(MBE)法を提案し、その確立を目指している。本研究は、成長の最適条件探索に必要なホモエピタキシャル成長による成長過程の解明とヘテロエピタキシャル成長の試行による2段階で進めるため、平成22年度には、第一段階の成長過程の解明を進めた。具体的には、アルコールを解離させて供給するMBE成長において、エタノールガス供給量依存性と成長温度依存性を調べ、(1)解離した結果エチレンと水に分解されること、ならびに(2)グラフェンの成長時にこの水がエッチング反応を引き起こし、成長時は成長とエッチングが競合反応として起こっていることを明らかにした。また、(3)成長温度の高温化によってグラフェンの高品質化が図れること、および(4)成長をエッチング反応が律速していて成長温度の高温化によって成長速度が減少すること、ならびに(5)その結果として成長速度が24時間に1原子層という非常に遅い成長速度となっていることが判明した。以上の知見から、本研究を計画した当初から予測していた成長温度高温化に加えて、エッチング反応を抑制することが、高品質グラフェンを成長する指針となることが分かった。これらの成果をまとめて国際会議で発表するとともに、2つの論文として公表した。以上は、今年度実現を計画していた成長温度の高温化達成に基づいて成長温度依存性を調べることができたことにより明らかにしたもので、成長条件最適化に必要な指針を得るという計画で期待した成果が得られた。23年度には、さらにエチレンを用いた成長過程の解析を通じて成長条件最適化を進め、グラファイトと同様な結晶構造を持つ六方晶窒化ホウ素上へのヘテロ成長へと展開する。グラフェンはBeyond CMOSの有望なエレクトロニクス材料と目されて急激に研究が進展しているが、大規模集積化に必要なウエハサイズの大面積グラフェンの形成法が未確立である。そこで、ガスソース分子線エピタキシ法を提案し、その確立を目指している。この目的のため、本研究では、最適成長条件探索に必要なホモエピタキシャル成長による成長過程の解明とヘテロエピタキシャル成長の試行による2段階で進める。平成23年度には、平成22年度の研究を発展させて成長過程の解明をさらに進め、成長条件最適化の指針を導くよう研究を進めた。具体的には、昨年度指針として得られたエッチング反応の抑制のため、エッチングの原因となる水酸基を含まないエチレンを成長材料とする成長の実現を図った。この際、通常の傍熱型加熱方式ではカーボンが堆積して絶縁不良が起こるため、赤外線加熱式マニピュレータが適しており、一昨年度導入した本方式の加熱装置の立上げを行った。また、成長時の原子レベルの表面形状変化と成長速度の解析によって成長過程の解明と成長条件の最適化に有効な高速電子線回折法を用いるため、大排気速度排気装置を導入した。以上によって成長実験に必要な装置が整備され、成長条件の探索を行ってエチレンを用いたグラフェン成長を実現した。さらに、高真空成長によって成長材料供給量増が成長量増となる供給律速を実現し、成長条件最適化に向けて高い自由度が得られることとなった。以上の進展により、BN上へのヘテロ成長実験に進むことが可能となった。一方、微傾斜SiC基板を用いてAr雰囲気中高温加熱でグラフェン形成の研究を行い、グラフェンがステップ領域に優先的に形成され、グラフェン形成部と非形成部をストライプ状に形成できることが判った。この状態ではグラフェンのエッジが存在することが期待され、ホモエピタキシャル成長用基板として有望であることが判明した。本研究は、最適条件探索に必要なホモエピタキシャル成長による成長過程の解明とヘテロエピタキシャル成長の試行による2段階で進めている。そして昨年度はヘテロ成長実験に着手し、六方晶窒化硼素(BN)上にグラフェンを成長しても界面反応は起こらず基板として適していることが判ったが、サファイア基板上のBNでは品質が不十分で高品質グラフェンの成長は困難であることも判明した。そこで、ヘテロ成長用最適下地探索のため、今年度は第一候補として高品質BN薄膜作製研究を進めるとともに新規基板探索にも取り組んだ。具体的には、昨年度末に成長速度が実用的でないもののエピタキシャルにBNが成長することを示唆する結果が得られたSiC基板上のエピタキシャルグラフェンを基板として研究を進めた。

そして、CVD法で成長ガス流量と成長前の水素ガス処理時間依存性を調べたところ、両者の増加がエピタキシャルグラフェンへの欠陥形成を促進し、成長速度が増加しても乱相BNが形成されて品質が劣化することが判明した。これは、水素や有機金属ガスを用いない成長であれば成長量の増加と高品質化を両立できることを示唆しており、今後BNのMBE成長プロジェクトへと展開する。また、BN以外の最適下地を探索する目的で、SiC下地との結合をもつグラフェン構造で有り、吸着原子との相互作用が大きいと期待されるバッファー層上へグラフェンMBE成長を試みた。その結果、面内結晶軸のそろった成長が可能であることが判った。しかし、成長材料の拡散長が短いため、一層成長の完結前に二層目が成長するMulti Layer成長となり、単結晶領域面積が小さいことも判明した。以上より、結晶軸回転抑制にはある程度強く相互作用する下地が必要であること及び単結晶領域面積拡大に拡散長を増大した成長が必要という指針が得られた。今後この指針をベースに探索を進めて大規模集積化に適したグラフェンウエハ創製を実現していく。本研究は、グラフェンMBE成長の最適条件探索に必要なホモエピタキシャル成長による成長過程の解明とヘテロエピタキシャル成長の試行による2段階で進める。そのため、昨年度は、MBE成長に最適な成長材料の検討を進め、成長膜質向上を確認してエチレンの優位性を明らかした。この結果を基にして平成24年度は次のステップとしてヘテロ成長実験に着手した。これまでホモエピタキシャル成長過程解析より、低い表面反応性と長い表面拡散長が成長用基板に重要であるという指針を得ており、ヘテロ成長用の基板として当初の構想通り六方晶窒化硼素(hーBN)が合致することが判った。そこで、成長用基板としての適正を調べた。具体的には、サファイア基板上に成長した大面積で方位のそろった結晶性BNを基板として用い、グラフェンのMBE成長を試みた。その結果、グラフェンの成長に必要な1000°C近い高温でも界面反応は起こらず、BN上にグラフェンが成長可能であることが分かり、ヘテロ成長用基板として適していることが判明した。しかし、サファイア上に成長したBNの単結晶領域面積が小さいためMBE成長したグラフェンも単結晶領域面積が小さいという問題点も明らかになった。これは、高品質グラフェン成長には、高品質BN薄膜が必要であることを示している。そこで、高品質BN薄膜作製を目的として、SiCの熱分解で作製したエピタキシャルグラフェンを基板としたBNのCVD成長実験を行った。その結果、極低成長速度の条件でエピタキシャル成長を示す幾何学的な結晶の成長が確認できた。これは、高品質BN成長が可能であることを示している。しかしながら、実用的な成長速度では基板グラフェンが劣化し、成長したBNが低品質化することも判った。以上より、この課題の解決により目的の高品質大単結晶領域面積BNの形成が可能であることが判明し、次のステップへ進める目処がたった。応募時の研究計画では、23年度末にホモエピタキシャル成長の実験によって成長過程を解析して成長条件最適化に向けた指針を得、次年度以降のヘテロ成長への展開へと進むことを計画としていた。
コンフォメーションが固定されたピラノシドの特異な反応性

2, 3-transカーバメート基を持つピラノシドが、弱い酸性条件においてアノマー炭素と環外酸素の間の結合が開裂し、再環化することにより、1, 2-cis体に異性化することを、生じた鎖状カチオンを捕捉することにより、実験化学的に証明した。また、カーバメート基上の窒素置換基を系統的に変化させ、アセチル基のときには完全に1, 2-cis体へと異性化することを見出した。また、ラジカル反応によるC-グリコシル化反応において、2, 3-transカーバメート基を持つピラノシドが非常に高い1, 2-cis選択性を示すことも明らかにした。糖は非対称アセタール構造であるためにendo開裂とexo開裂の2種の開裂様式が存在する。糖化学においてはexo開裂については広く知られているが、一方でendo開裂については1980年代に糖加水分解酵素のメカニズムとして計算化学により提唱されて以来、1980年代後半には実験化学によりexo開裂の証拠を得る研究が数例行われた。2,3-transカーバメート、カーボネートを持つ糖構造は弱い酸性条件において容易に異性化することをすでに見出していた。これがendo開裂によるものと推測し、還元、Friedel-Crafts反応などによりendo開裂によって生じたカチオンを捕捉することで、異性化反応がendo開裂によるものであることを示した。2,3-transカーバメート、カーボネートを持つ糖構造はこれまでに知られているendo開裂を示す糖構造、糖ミミックよりもはるかにendo開裂をおこしやすいことを明らかにした。また、endo開裂によるアノメリ化反応が溶媒の影響を受け、アセトニトリル中において著しく加速されることを見出した。また、2,3-cisカーボネートを持つ糖構造においてはendo開裂は観測されない。2,3-transカーバメート、カーボネートを持つピラノシドは^4C_1コンフォメーションをとるが、2,3-cisカーボネートを持つピラノシドはE_2様の歪んだコンフォメーションをとる。endo開裂にはピラノシドのコンフォメーションが重要な役割を果たすことを明らかにした。また、上記の結果は計算化学によっても支持された。糖は非対称アセタール構造であるため、endo開裂とexo開裂の2種の開裂様式が存在する。糖化学においてはグリコシル化反応や糖加水分解酵素についての反応機構において、exo開裂が広く知られてきたが、一方で、endo開裂の可能性については注目されてこなかった。我々は、2,3-transカーバメートを持つ糖構造が、弱い酸性条件下において、アノマー炭素と環内酸素の間の結合が切断されるendo開裂を容易におこし、再環化することで容易にβからαへと異性化することを見出している。endo開裂の存在について、開裂の結果生じた鎖状カチオンを分子内、分子間Friedel-Crafts反応、還元反応により捕捉することにより、証明している。より高い異性化能力を持つ糖構造を見出すために、2,3-transカーバメートの窒素上置換基と異性化について検討した。その結果、アシル基、カーバメート基で置換すると、アルキル基置換より容易にアノメリ化反応がおこり、高い収率で完全にα体が得られることを見出した。アノメリ化反応は、-30度、BF_3・OEt_22当量、12時間という比較的温和な条件において異性化が可能である。これらの現象は、計算化学により、2,3-transカーバメートの5員環のひずみが反応のドライビング・フォースであること、置換基効果は窒素上カルボニル基により、生じた鎖状カチオンが安定化されることが明らかになった。2,3-transカーバメート基を持つピラノシドは、弱い酸性条件下において、容易にβ体からα体へと異性化することを見出している。今年度は、カーバメート基窒素上の置換基、6位置換基などが、異性化反応に及ぼす影響について、系統的に検討した。その結果、カーバメート基上置換基がアセチル基の場合に、完全な異性化反応が、単糖チオグリコシド、2糖においてもおこることを見出した。計算化学により、この異性化反応のドライビング・フォースが、ピラノシドのコンフォメーションが固定される要因よりも,カーバメート基のひずみであることを明らかにした。さらに、2,3-transカーバメート基を持つピラノシドが、アリル化、ラジカル連鎖反応などのラジカルC-グリコシル化反応において、高い1,2-cis選択性を示すことも明らかにした。C-グリコシル化反応は、1,2-cis選択性で進行することが知られているが、アミノ糖の場合には、2位アミノ基の保護基がフタルイミド基の場合には、1,2-trans体、アジド基あるいはアセトアミド基の場合には、1,2-cis体を与えることが明らかになっていた。

2,3-transカーバメート基を持つピラノシドは、これまで報告されてきたアミノ保護基よりも高い1,2-cis選択性によりC-グリコシル化反応が進行することを明らかにした。カーバメート基上窒素置換基については、アセチル基が最も高い1,2-cis選択性を示す。また、6位水酸基保護基のかさ高さも1,2-cis選択性に影響を及ぼすことが明らかになった。
Reelinシグナルによるゴルジ体伸長が神経系の発達に果たす役割

脳の発達には神経細胞の正常な発達が不可欠であり、神経細胞の発達期にはその形態が大きく変化し、成熟する事が知られている。発達初期に見られる形態的な変化として樹状突起形成があるが、その際、通常は細胞質にあるゴルジ体が突起内へ長く伸長することが明らかとなっている。本研究では、このゴルジ体の伸長を制御するリーリンシグナルの役割と、それにより構造変化に関与すると考えられるゴルジ体蛋白質、GM130のリン酸化に着目し、研究を行った。本研究の結果から、リーリン刺激によりGM130のセリン300が特異的にリン酸化を受け、ゴルジ体構造の変化に重要な役割を担っている事が示唆された。平成25年度では、まず、現所属において本研究課題を遂行するために必要な環境整備を進めてきた。その後研究計画に従い、まずWTのマウスから神経細胞を培養し、Reelin刺激を行った後、GM130, GRASP65, GRASP55, p115について免疫沈降を行った後にリン酸化の変動を確認した。しかし上記の分子のうち、GRASP65, GRASP55に関しては使用した抗体の特異性に問題があった。興味深いことに、GM130とp115のリン酸化は、30分のReelin刺激によって若干増加していた。そこで更にリン酸化の変化がReelin刺激によって誘導されたものかどうかを明らかにするために、reelin KO神経細胞を用いて同様の試験を行った結果、GM130とp115で見られたリン酸化の変化は、Reelinシグナルの影響である可能性が非常に高いことが判った。これらのリン酸化の変化は、リン酸化セリン、スレオニン、チロシンを認識するphos-tag-biotinを用いて確認しているため、両分子のどのアミノ酸残基がReelinシグナル特異的にリン酸化を受けているのかを明らかにする事は、今後の課題である。上記の結果は、これまで報告されていなかったものであり、Reelinシグナルによるゴルジ体構造の制御機構と神経細胞の発達機構との関連性、さらに神経系の発達とその後の高次脳機能の分子機構へのゴルジ体ダイナミクスの関与を明らかにできる可能性を示している。本研究では、リーリンシグナルにより制御される神経細胞のゴルジ体構造制御機構を明らかにするために、まず、GM130に着目して研究を進めてきた。研究計画に従い、まずWTのマウスから神経細胞を培養し、Reelin刺激を行った後、GM130, GRASP65, GRASP55, p115およびStk25と結合する14-3-3とPKCzetaのリン酸化状態を免疫沈降物を用いて確認した。奈良先端大学院大学の別所泰全教授との共同研究により、GM130のリン酸化部位の同定を質量分析装置を用いて行った。その結果、Reelin刺激によりGM130のSer300のリン酸化が唯一確認することが出来た。この結果は、未報告のリン酸化部位であり、Reelinシグナルによるゴルジ体構造の制御機構と神経細胞の発達機構との関連性、さらに神経系の発達とその後の高次脳機能の分子機構へのゴルジ体ダイナミクスの関与を明らかにできる可能性を示している。そこで、このSer300のリン酸化がゴルジ体伸長に対する鍵となるのかを明らかにするためにS300A、S300Eの変異体を作製して培養神経細胞に導入した結果、S300A変異体ではReelin刺激によってゴルジ体が伸長せず、逆にS300E変異体ではReelin刺激なしに伸長が見られた。この結果から、Ser300のリン酸化は脳の発達期においてReelinシグナルにより制御される神経細胞の発達に重要な役割を担っている事が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。発生神経科学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の申請研究の進捗状況が当初の計画より多少遅れているが、その主な原因として、研究遂行上必要な消耗品を前所属であるニューヨーク州立大学から輸入する際、昨年9月に生じたアメリカ政府機関の一時閉鎖の影響により実質的な研究開始時期が10月後半まで大幅に遅れたことが挙げられる。また、リーラーマウスのコロニー拡大の速度が想定していたものよりも遅くなったのも多少の遅延に影響したと考えられる。

しかしながら、現在までに得られた結果は、申請課題において最も重要な根幹をなすものであり、申請者の仮説に基づく研究の方向性に問題は無いものと確信できる。今年度は申請計画に基づき、まずGM130とp115のリン酸化アミノ酸残基の特定を行う。このため、外部の研究機関あるいは会社へ依頼し、質量分析による同定を行う。質量分析結果を元に、それぞれの分子についてリン酸化を受けない変異体とリン酸化を受けている状態の変異体をアミノ酸置換によって作製し、神経細胞で発現させることによってリン酸化の持つ生理的役割を明らかにしていく。さらに、Stk25はゴルジ体たんぱく質であるGM130や細胞極性制御や神経伝達機能に関与しているPKCzetaと相互作用する事や、小胞輸送に係わるp115はGM130と相互作用する事から、各々の分子の機能と複合体形成が、リーリンシグナルが引き起こすゴルジ体ダイナミクスや樹状突起形成・伸長機構に果たしている役割を解明していく。
人為的環境撹乱および自然災害に伴う底生動物群集の変化の長期的定点観測

本研究では、諫早湾干拓や韓国セマングム干拓などにおける採泥調査や、宮城県での干潟生物調査を継続させることで、大規模干拓や外来種侵入などによる人為的撹乱や、地震や津波などの自然災害に伴う環境と生物の変化過程をとらえ、急激な環境変動に対する生物の応答の普遍性を明らかにする。さらに、今後生じるであろう様々な環境変化に備えて、静岡県周辺の干潟・浅海域において現時点でのイベント前の通常状態における環境・生物の定点観測を行い、将来の環境問題(外来種や沿岸開発、南海トラフ地震後の復旧計画など)に対して同一の精度でイベント前後の変化を比較できる定量的データを提供することを目的としている。本年度は、2018年6月に諫早湾潮止め22年目の有明海奥部50定点および干拓調整池内16定点の採泥調査を継続的に実施した。また、同年7月には東日本大震災から8年目の宮城県東名海岸における底生動物の定量調査を実施し、同一地点・同一方法による震災前10年間と震災後8年間のデータと比較することで、底生動物群集の回復傾向を明らかにした。さらに同点8月には、韓国セマングム干拓においても過去17年間と同様の継続調査を行ない、干拓堤防建設前後の底生動物相の推移を明らかにして、諫早湾干拓のデータと比較した。この他、本研究では2018年4月から2019年3月にかけて毎月1回、静岡県西部の浜名湖奥部6地点において潮下帯での環境・生物の定点観測を行い、アサリ稚貝の季節的な発生調査と採泥試料中の底生動物の種構成の季節変化を明らかにすることで、イベント前の通常状態における環境・生物の定量的データを収集した。また、静岡県内の勝間田川・菊川・太田川・狩野川・西浦河内川・河津川・大賀茂・青野川などの河口干潟においても、底生動物の採集を行った。本年度に計画していた有明海・韓国セマングム干拓・宮城県東名海岸・浜名湖奥部における継続調査を実施することが出来た。また、静岡県周辺では、勝間田川・菊川・太田川・狩野川・西浦河内川・河津川・大賀茂・青野川などの河口干潟において、底生動物調査を実施することが出来た。これらの試料のソーティング作業も順調に進んでおり、過去と同一の方法・精度でのデータと比較が可能となっている。今後も、有明海・韓国セマングム干拓・宮城県東名海岸・浜名湖・静岡県内河口干潟における採泥調査を今年度と同一の方法・精度で実施することで、大規模干拓や外来種侵入などによる人為的撹乱や、地震や津波などの自然災害に伴う環境と生物の変化過程をとらえ、急激な環境変動に対する生物の応答の普遍性を明らかにする。本研究では、諫早湾干拓や韓国セマングム干拓における採泥調査や、宮城県での干潟生物調査を継続させることで、大規模干拓や外来種侵入などによる人為的撹乱や、地震や津波などの自然災害に伴う環境と生物の変化過程をとらえ、急激な環境変動に対する生物の応答の普遍性を明らかにする。本年度は、計画通りに2017年6月に諫早湾潮止め21年目の有明海奥部50定点および干拓調整池内16定点の採泥調査を継続的に実施した。また、同年7月には東日本大震災から7年目の宮城県東名海岸における底生動物の定量調査を実施し、同一地点・同一方法による震災前10年間と震災後6年間のデータと比較することで、底生動物群集の回復傾向を明らかにした。さらに同点8月には、韓国セマングム干拓においても過去16年間と同様の継続調査を行ない、干拓堤防建設前後の底生動物相の推移を明らかにして、諫早湾干拓のデータと比較した。この他、本研究では2017年4月から2018年3月にかけて毎月1回、静岡県西部の浜名湖奥部6地点において潮下帯での環境・生物の定点観測を行うことで、アサリ稚貝の季節的な発生調査と採泥試料中の底生動物の種構成の季節変化を明らかにすることで、イベント前の通常状態における環境・生物の定量的データを収集した。本年度に計画していた有明海・韓国セマングム干拓・宮城県東名海岸における継続調査を実施することが出来た。各海域において、当初に計画していた定点すべての採泥調査を実施することができ、過去15年間以上も継続してきたモニタリング調査を今年も欠測なしでデータを蓄積することが出来た。さらに、静岡県周辺では、浜名湖奥部6地点において、毎月1回の採泥調査を欠測なく続けることが出来た。浜名湖の調査は今年で3年目になるが、これまでの調査により現時点での底生動物分布の季節変化や種構成の周期的変動などを検討してきた。これらの成果は、将来の環境問題に対して比較可能なイベント前の定常状態でのデータとして活用することが出来る。これらの採泥試料については、ソーティング作業も順調に進んでおり、過去の同一方法・同一精度でのデータと比較が可能となっており、今後のさらなる解析が期待される。

本研究では、諫早湾干拓や韓国セマングム干拓などにおける採泥調査や、宮城県での干潟生物調査を継続させることで、大規模干拓や外来種侵入などによる人為的撹乱や、地震や津波などの自然災害に伴う環境と生物の変化過程をとらえ、急激な環境変動に対する生物の応答の普遍性を明らかにする。さらに、今後生じるであろう様々な環境変化に備えて、静岡県周辺の干潟・浅海域において現時点でのイベント前の通常状態における環境・生物の定点観測を行い、将来の環境問題(外来種や沿岸開発、南海トラフ地震後の復旧計画など)に対して同一の精度でイベント前後の変化を比較できる定量的データを提供することを目的としている。本年度は、2018年6月に諫早湾潮止め22年目の有明海奥部50定点および干拓調整池内16定点の採泥調査を継続的に実施した。また、同年7月には東日本大震災から8年目の宮城県東名海岸における底生動物の定量調査を実施し、同一地点・同一方法による震災前10年間と震災後8年間のデータと比較することで、底生動物群集の回復傾向を明らかにした。さらに同点8月には、韓国セマングム干拓においても過去17年間と同様の継続調査を行ない、干拓堤防建設前後の底生動物相の推移を明らかにして、諫早湾干拓のデータと比較した。この他、本研究では2018年4月から2019年3月にかけて毎月1回、静岡県西部の浜名湖奥部6地点において潮下帯での環境・生物の定点観測を行い、アサリ稚貝の季節的な発生調査と採泥試料中の底生動物の種構成の季節変化を明らかにすることで、イベント前の通常状態における環境・生物の定量的データを収集した。また、静岡県内の勝間田川・菊川・太田川・狩野川・西浦河内川・河津川・大賀茂・青野川などの河口干潟においても、底生動物の採集を行った。本年度に計画していた有明海・韓国セマングム干拓・宮城県東名海岸・浜名湖奥部における継続調査を実施することが出来た。また、静岡県周辺では、勝間田川・菊川・太田川・狩野川・西浦河内川・河津川・大賀茂・青野川などの河口干潟において、底生動物調査を実施することが出来た。これらの試料のソーティング作業も順調に進んでおり、過去と同一の方法・精度でのデータと比較が可能となっている。来年度以降も、有明海・韓国セマングム干拓・宮城県東名海岸における継続調査を実施する予定である。これらの調査は、毎年1回のペースで20年間以上にわたって同一方法・同一精度で得られたデータと比較することで、長期的な環境変動に伴う生物群集の変化の共通性を明らかにすることが可能となる。また、静岡県周辺では、浜名湖奥部に加えて、勝間田川・太田川・狩野川・河津川・那賀川などの河口干潟においても、底生動物の採集を行いたい。そして最終的には、人為的環境撹乱および自然災害に伴う底生動物群集の変化パターンを比較し、急激な環境変動に対する生物の応答の普遍性を明らかにし、それらの科学的データを基に、学術論文や一般向け公開シンポジウムなどで公表する。さらに長年にわたって蓄積された客観的データを背景にして、将来の環境問題(外来種や沿岸開発、南海トラフ地震後の復旧計画など)に対して具体的な政策提言を国や地方自治体に対して行うことを目指す。今後も、有明海・韓国セマングム干拓・宮城県東名海岸・浜名湖・静岡県内河口干潟における採泥調査を今年度と同一の方法・精度で実施することで、大規模干拓や外来種侵入などによる人為的撹乱や、地震や津波などの自然災害に伴う環境と生物の変化過程をとらえ、急激な環境変動に対する生物の応答の普遍性を明らかにする。本研究を申請後に、昨年度が最終年度であった別の科研費事業の延長が認められたため、今年度に実施した有明海採泥調査および韓国セマングム調査への本事業からの支出が不要となった。これらの助成金は、次年度以降の継続調査で使用する予定である。
宇宙γ線測定装置の開発研究

空気シャワーの到来方向決定精度は、宇宙γ線探索の場合1^0以内の精度を保つことが要求される。この場合数個の粒子検出器にシャワーの前面が波面のように揃って入ることが前提であるが、空気シャワーのサイズが小さくなると、各検出器に理想的な波面として入るかどうかは疑わしい。この変動を調べることが重要である。従って小さな空気シャワーであるとの判定のために、0.25m^2の粒子検出器(4台)を一辺8mの4角形の角に配置し、その中央部には1m^2の粒子検出器2台を本研究の目的に合うよう改造配置した。中央部の1m^2の検出器は立上がりの早い光電子増倍管を用い基準トリガーとし、他の1台の早い立上りを持つ波形はスケレージオッシロスコープに記録され、またその立上りを測定するデータは時間差測定回路を通してCAMAC規格によりクレートコントローラーによりマイコンに記録される。この両者のデータを比較する。以上の一連の動作のハードおよびソフトの開発は終了た。現在はこの波形解析に用いる光電子増倍管3種類の特性および管1本1本の個を調べるのを宇宙線で行っている。粒子検出器に入ってくる空気シャワー粒子数を数えるモニター方式は数百個もの出器数になると時間的に限界がある。特に入射方向検出器は時間性能テエックを短間に1個の検出器の全系統にわたってする必要がある。そこで人工光を各検出器時に入射してチェックする方法を選び、最初に発光ダイオードによるテエックを多ャンネル同時に行った。これには温度変化による発光量の補償回路が必要であるこが判明した。現在はレザー光発生装置を製作し、これを光ファイバー束に同時に入、その末端を各検出器に入れる方法を試み、あわせてレーザダイオードによる光量よびその変動等を調べている。これらの結果については、秋の物理学会で発表予定である。
アルツハイマー病における脳内酸化ストレス動態の解明と骨髄間葉系幹細胞治療の確立

本研究では7.5ヶ月齢のAPPswe/PS1dE9マウスに対し、治療群には生後6週齢SDラット骨髄から分離培養したMSC 3×10^5個を尾静脈より静脈内投与し、コントロール群には溶媒のみを投与した。2017年度では、MSC治療によるADモデルマウスの空間認知機能の改善効果、ならびに脳内アミロイドβ(Aβ)プラークを減少させる効果を確認した。また、血液脳関門を通過するレドックス感受性プローブをマウスに投与して電子常磁性共鳴(EPR)信号を測定するイメージング実験にて、MSC治療によってADモデルマウスの脳内酸化ストレス状態を改善させる結果を得た。2018年度では、脳サンプルの生化学的解析にて、MSC治療によるADモデルマウスの脳内可溶性Aβの減少効果を明らかにした。炎症や酸化ストレスに関連する解析としては、脳内ミクログリア動態を組織学的に検討したところMSC治療によってミクログリアの活性が減少する可能性が示唆された。しかし、脳内の各種炎症性サイトカインや還元酵素などの生化学的解析では、MSC治療による改善効果を有意差を持って示すことができなかった。MSCがADモデルマウスの認知機能やAD病理を改善することを示した。また作用機序の一端として、MSCがADモデルマウスの脳内酸化ストレス状態を改善する可能性を示唆した。一方で抗炎症効果の解析では、脳内の各種炎症性サイトカインの改善効果については有意差を示すことができなかった。本実験モデルでは、ミクログリアによる過剰な炎症の抑制とはまた別の機序でAD病理や脳内酸化ストレス状態の改善をもたらしている可能性が考えられる。以上より、治療メカニズムの解析という点では不十分と考えられる。MSC治療による抗酸化ストレス作用の解析に関しては、培養神経細胞を用いた実験系を検討している。MSC治療による神経細胞の抗酸化特性の変化や、あるいはミトコンドリア機能の障害などに焦点をあてて解析を考慮する。ADモデルマウスへ対するMSC介入実験については、複数回MSC投与による長期的な移植効果の検討を行い、より高い治療効果をもたらす治療プロトコルについて検討する予定である。骨髄間葉系幹細胞(BMSC)治療は、神経保護作用や免疫調整作用をはじめとする様々な治療機序から、酸化ストレスを標的としたアルツハイマー病(AD)治療薬としての可能性がある。ADモデルマウスに対するBMSC治療介入を行い、治療による改善効果に加えて脳内酸化ストレス動態の側面から治療メカニズムを明らかにすることを目的とする。また、治療による酸化ストレス動態改善効果の解析を通じて、AD病態形成における酸化ストレスの動態について、その分子生物学的メカニズムを含めて明らかにすることを目指している。生後7.5ヶ月齢のADモデルマウス(APPswe/PSdE9マウス)に対し、生後6週齢のSDラット骨髄から分離培養したBMSC 3×10^5個を細胞培養用の培地に懸濁し尾静脈より経静脈的に移植した。コントロール群としては細胞培養用の培地のみを経静脈的に投与した。治療1ヶ月後より行動学的評価としてモリス水迷路試験や新奇物体認識試験を行った。その後脳内酸化ストレス動態の評価のため、血液脳関門を通過するredox感受性プローブをマウスの尾静脈より投与し電子常磁性共鳴(EPR)信号を測定するイメージング実験(In vivo EPRイメージング)を行った。これらの評価を終えたマウスは9ヶ月齢で犠死させ、脳の組織学的評価として脳内アミロイドβの定量評価や脳内ミクログリアの動態の評価を行った。また、マウス脳の生化学的評価として、ニトロチロシン、スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)活性などの定量評価を行った。ADモデルマウスに対するラット骨髄間葉系幹細胞移植実験はほぼ計画通りに進行しており、治療介入による脳内アミロイドβ(Aβ)の減少効果を確認できている。また、In vivo EPRイメージング法による脳内酸化ストレス状態の改善効果も確認できている。現在は治療介入後のマウス脳の各種生化学的解析を行っている段階である。

治療介入効果の評価のため、治療介入後のマウス脳の各種生化学的解析を進める。また、酸化ストレスをはじめとした治療メカニズムの解析のため培養系細胞を用いた実験を追加する。また、治療プロトコルを現行の単回移植から複数回移植に変更した実験系を追加することでさらなる治療介入効果を検討する予定である。MSC治療による抗酸化ストレス作用の解析に関しては、培養神経細胞を用いた実験系を検討している。MSC治療による神経細胞の抗酸化特性の変化や、あるいはミトコンドリア機能の障害などに焦点をあてて解析を考慮する。ADモデルマウスへ対するMSC介入実験については、複数回MSC投与による長期的な移植効果の検討を行い、より高い治療効果をもたらす治療プロトコルについて検討する予定である。主に消耗品や実験動物について、本年度は当研究室のストック分がある程度使用できた。次年度以降は実験動物や各種生化学解析や細胞培養のための試薬やプラスティック製品などの消耗品の購入に使用する予定である。当該年度では、実験試薬や培養に用いるプラスチック製品など、実験室のストック分をある程度使用することで賄うことができた。次年度では、神経細胞初代培養など新たな実験系を検討しており、試薬の新規購入に使用する予定である。
QT延長症候群の病態と遺伝子異常の関連

1)病態の整理1-a)QT延長症候群(LQT)患者における24時間心電図中のQT間隔とRR間隔の関係LQTにおいては、心電図上QT dispersionを示すが、局所の壁運動もdispersionを示すのではないかと考え、心エコーを用いて検討を行った。LQT患者において左室短軸像を得て、前中隔、後中隔、前壁、側壁、後壁の収縮期における壁の収縮時間をそれぞれ算出し、その差をdispersionとして求めた。結果は正常人に比べ壁運動のdispersionは大きく、更に壁運動のdispersionと心電図上のQT dispersionは相関した(Heart.1998;80:245-250)。1-c)二次性LQTの原因の調査二次性LQTの原因を全国22施設、81名の患者において調査した。薬剤性が46名と最も多く、続いて徐脈性不整脈18名、電解質異常8名、中枢神経障害3名その他8名(重複症例あり)であった。2)遺伝子診断二次性LQTの遺伝的再分類とその意義について報告し、遺伝子診断の有用性を報告した(呼吸と循環1998;46:383-389)。先天性LQT患者において、PCR後シークエンスを行い従来報告されている遺伝子の変異の有無を調べたが、現在のところ変異は認めていない。今後従来報告されていないところにおいても検索をすすめていく予定である。1.臨床症状及び病態の整理QT延長症候群患者の安静時心電図を、T波形によって分類し、各群間での相違を比較検討した。1群:幅広く振幅の大きいT波、2群:低振幅のT波、3群:長いST部分、4群:安静時正常T波の4群に分類した。失神の発生は1群では、運動時や精神的ストレスを受けたときに多く、2群では安静時や睡眠中に多かった。4群では、すべて運動中であった。トレッドミル運動負荷に対するQTc間隔の反応は、1群では負荷終了後2分においてQTc間隔が延長したが、2群では運動負荷直後に一過性にQTc間隔が短縮した。4群では運動負荷中から多源性の心室性期外収縮が出現し、運動負荷後U波の異常が見られた。24時間ホルター心電図記録からQT間隔とRR間隔の動的な関係を解析した結果では、QT延長症候群患者全体としては、健常対象者に比較してRR間隔に対するQT間隔の回帰直線の傾きが急峻であった。しかし、各群間で明らかな差は認められなかった(江森哲郎、大江透:第61会日本循環器学会総会・シンポジウムIII発表)。この急峻となった回帰直線の傾きは、βブロッカー治療によって、変化しなかった(EmoriT,OheT et al.Annals of Noninvasive Electrocardiology.1997;vol2:40-46)。2.遺伝子診断QT延長症候群患者の血液のリンパ球からDNAを取り出し、従来報告されているLQT1,2,3遺伝子をPCRにより増幅することに成功した。LQT2(HERG)遺伝子においては新たなプライマーを作成し、一度のPCRでLQT2遺伝子の全長を増幅することに成功した。今後PCR-SSCP、及びシークエンスを行い遺伝子の変異の有無を調べ、上記の病態との関連を検討していく予定である。1.臨床症状及び病態の整理QT延長症候群においては、心電図上QT dispersionを示すが、局所の壁運動もdispersionを示すのではないかと考え、心エコーを用いて検討を行った。8人のQT延長症候群の患者において左室短軸像を得て、前中隔、後中隔、前壁、側壁、後壁の収縮期における壁の収縮時間をそれぞれ算出し、その差をdispersionとして求めた。結果は正常人に比べ壁運動のdispersionは大きく、更に壁運動のdispersionと心電図上のQTdispersionは相関した(r=0.84,P<0.001)。この結果をHeart 1998;80:245-250において報告した。

2.遺伝子診断後天性QT延長症候群患者の血液のリンパ球からDNAを取り出し、従来報告されているLQT1,2,3遺伝子をPCRにより増幅することに成功した。先天性QT延長症候群患者において、PCR後シークエンスを行い従来報告されている遺伝子の変異の有無を調べたが、現在のところ変異は認めていない。
ビデオマイクロスコピーによる破骨細胞の酸分泌機能解析

今回の研究により明視野顕微鏡観察下で破骨細胞が十分な酸分泌活性を示すような培養条件を確立した。酸分泌機能を可視化するために、リン酸カルシウムをコートしたカバーガラス上での培養を行ったところ、活発に骨吸収を行っている破骨細胞内では、核は偏在し、酸分泌を示唆すると思われる多数の空胞が出現することを確認できた。またビデオマイクロスコピーの手法を用いることにより、破骨細胞がリン酸カルシウムを吸収する様子を高解像度で動画記録できた。それにより破骨細胞の骨吸収能における新しい知見が得られた。方法は、2-8日齢の日本白色家兎の四肢長管骨より単離した成熟破骨細胞をリン酸カルシウムをコートしたカバーガラス上で培養し、100倍対物レンズを使用したビデオ強化型微分干渉顕微鏡にて、タイムラプス撮影(3秒間隔、60分間)を行った。これが破骨細胞であることは免疫染色法により確認した。その結果、破骨細胞の細胞底面の波状縁と考えられる突起が活発に動き、徐々に吸収窩を形成する様子が観察され、また細胞辺縁部の偽足様突起がコートされたリン酸カルシウムを機械的に破壊する様子が記録できた。これを画像解析することにより、破骨細胞活性を定量化する手法を確立できた。これまで破骨細胞による骨のミネラル成分の溶解は酸による溶解(化学的骨破壊)のみ論じられてきたが、波状縁または偽足様突起による機械的作用(物理的骨破壊)も関与していることが推察された。また、破骨細胞の活性を高めるためにヒスタミン刺激を行った結果、破骨細胞がより活発に吸収窩を形成する様子が観察され、ヒスタミン非刺激群と比較して、有意に吸収窩形成速度が上昇していた。この手法を用いれば、骨吸収に影響を与える薬物の影響を分子レベルでリアルタイムに定量評価可能になると思われる。本年度は、明視野顕微鏡観察下で破骨細胞が十分な酸分泌活性を示すような条件を確立した。当初は酸分泌機能を可視化するために、コラーゲンゲルをコートしたカバーガラス上で行う予定であった。しかしコラーゲンゲル上では細胞が十分な活性を示すとはいえず、リン酸カルシウムをコートしたカバーガラス上での培養に変更したところ、破骨細胞が活発に動く様子が確認できた。これまでのところ直接酸分泌機能を可視化するまでには至っていないが」、ビデオマイクロスコピーの手法を用いることにより、破骨細胞がリン酸カルシウムを吸収する様子を高解像度で動画記録できた。方法は、2-8日齢の日本白色家兎の四肢長管骨より単離した成熟破骨細胞をリン酸カルシウムをコートしたカバーガラス上で培養し、100倍対物レンズ(開口数:1.40)を使用したビデオ強化型微分干渉顕微鏡(video-enhanced differential interference contrast microscope:VEC-DIC)にて、タイムラプス撮影(3秒間隔、60分間)を行った。結果は、破骨細胞の細胞底面の波状線と考えられる突起が活発に動き、徐々に吸収窩を形成する様子が観察され、また細胞辺縁部の偽足様突起がコートされたリン酸カルシウムを機械的に破壊する様子が記録できた。これまで破骨細胞による骨のミネラル成分の溶解は酸による溶解(化学的骨破壊)のみ論じられてきたが、波状線または偽足様突起による機械的作用(物理的骨破壊)も関与しているにとが推察された。

また、破骨細胞の活性を高めるためにヒスタミン刺激を行った結果、破骨細胞がより活発に吸収窩を形成する様子が観察され、ヒスタミン非刺激群と比較して、有意に吸収窩形成速度が上昇していた。この手法を用いれば、骨吸収に影響を与える薬物の影響を分子レベルでリアルタイムに定量評価可能になると思われる。
溝付きボアホールを使用したき裂制御爆破工法

爆破き裂制御を行うために、新しい着想として溝付きボアホールをガイドホールとして使用する方法を提案し、レーザーシャドウグラフ法による可視化観察や高速度ビデオ装置を用いた高速度撮影を適用して、その有効牲を検証するための爆破モデル実験を行った。実験結果から、以下の研究成果を得た。(1)円孔ボアホールと干渉する応力波の可視化観察から、入射応力波と反射応力波の挙動だけでなく、円孔壁面の内側への変位によって、円孔内部の空気中に衝撃波が発生することが明らかになった。(2)切り欠きを有する円孔(溝付きボアホール)と応力波の干渉によって、切り欠き先端部に応力集中を示すシャドウスポットが生じ、き裂が円孔の切り欠き先端から自由面へ向かって進展するメカニズムを作り出すことが明らかになった。(3)高速度ビデオ画像から、き裂進展が円孔で停止するのに対し、切り欠きを有する円孔では、切り欠き先端から自由面側へ、き裂進展が生じ、切り欠き先端位置を予定破断面方向へ一致させることによって、き裂の進展方向を制御出来ることが確認された。また、円孔周囲にひずみゲージを接着して動ひずみ履歴を測定した結果、切り欠きの両先端に応力波の伝ぱ方向に直交する方向に大きな引張ひずみがほぼ同時に生じ、これによって、き裂進展が生じることが明らかになった。(4)爆破後のき裂形成状態からも、切り欠きを有する円孔(溝付きボアホール)は特定の方向へき裂を進展させるためのガイドホールとして有効であることが確認された。(5)溝付きボアホールをガイドホールに使用して、予定破断面にそったき裂面を形成した後、残す側に損傷を生じさせることなしに、破壊する側を爆破する二段階時間制御起爆法の有効牲をモデル実験によって明らかにした。(1)既設の可視化計測システムの拡充と動光弾性法システムの構築Qスイッチルビーレーザーを光源に使用した可視化システムを使用して、溝付きボアホール(切り欠きを有する円孔)と干渉する応力波の挙動を明らかにした。得られたシャドウグラフ写真から、ボアホールからの反射波や、ボアホールの変形、切り欠き先端での引っ張り応力の集中によるシャドウスポットの形成などが確認された。次に、爆破にともなうき裂の進展挙動を高速度ビデオカメラで観察し、切り欠き先端から予定破断面に沿うき裂の進展挙動を明らかにした。また、申請物品の光弾性レンズを組み込んだ動光弾性システムを構築した。(2)溝付きボアホールとスプリットチューブの組み合わせによるき裂制御効果の確認装薬孔に溝付きボアホールを使用して、スプリットチューブを併用した場合のき裂進展挙動を高速度ビデオで調べ、爆破効果を明らかにした。装薬孔深さの制限をスプリットチューブの長さを変化させることによって、改善できることが明らかになった。(3)多段階時間制御起爆システムの確立時間制御起爆のためのパルス回路を作成し、本システムの有効性をモデル実験で明らかにした。予定破断面に沿ってき裂面を形成した後に、破壊領域を爆破することによって、保存領域の損傷が抑制されることを示した。本研究では、平成8年度に引き続いて、溝付きボアホールを装薬孔またはガイドホールに使用したき裂制御爆破工法に関するモデル実験を行い、以下の成果を得た。(1)溝付きボアホールと応力波の干渉による動ひずみの測定溝付きボアホールのガイドホールとしての有効性を検証するために、溝付きボアホール周囲にひずみゲージを接着して、応力波との干渉によって生じる動ひずみの履歴を測定した。溝付きボアホールの溝部分の先端に応力波の伝ぱ方向に直交する方向に大きな引張ひずみが両端にほぼ同時に生じ、自由面側へもき裂進展が生じることが明らかになった。(2)高速度ビデオカメラによるき裂進展挙動の観察

アクリル板を使用して、溝付きボアホールによって生じるき裂進展挙動を観察し、溝部分の両端から、互いに逆向きにき裂が予定破断面にそって伝ぱすることを明らかにした。また、速度ゲージ回路を試作し、それを用いてき裂進展速度を計測した。その速度は約1000m/s程度である。(3)二段階時間制御超爆法の有効性に関する実験溝付きボアホールをガイドホールに使用して、予定破断面にそったき裂面を形成して後、残す側に損傷を生じさせることなく、破壊する側を爆破する時間制御起爆実験を行い、その有効性を確認した。
骨格融合法を基盤とする機能性分子の創製

骨格融合法によりNーフューズポルフィリンの様々な誘導体を合成し、光学物性を測定した。その結果、励起状態分子内プロトン移動に由来する近赤外発光が観測された。さらに、骨格融合による二光子吸収断面積の増大も確認された。また、Nーフューズポルフィリンのダブルデッカー型鉄錯体を合成し、三次元上に広がったdπ共役系の独特な性質を明らかとした。これらの成果により骨格融合法が近赤外色素研究に有効であることが実証された。「N-フユーズポルフィリンの発光特性の解明」種々のN-フユーズポルフィリン誘導体を合成し、その光学特性について詳細な測定をおこなった。その結果、N-フユーズポルフィリンは10ps程度という極めて短い発光寿命を有していることが明らかとなった。類似の化合物のデータとの比較により、N-フユーズポルフィリンの発光には励起状態での高速プロトン移動が関わっている可能性が示唆された。「N-フユーズポルフィリンの生成機構の理論的研究」骨格融合法では、ポルフィリノイド骨格におけるピロール環の回転が極めて重要な鍵をにぎっている。そこで、理論計算を用いてピロール環の回転および骨格融合反応について詳細に検討した。その結果、ピロールの回転は環内部水素結合に大きく影響されることが示唆された。また、骨格融合反応は、ピロールの回転がおこる条件下であれば比較的スムーズに進行すること、および最終段階の脱離反応がドライビングフォースとなっていることが提唱された。「新規共役系分子の構築」骨格融合種創製の鍵となる異種ポルフィリノイドの合成研究を行い、三重混乱ヘキサフィリン、ポルフィリンーN-混乱ポルフィリン連結分子、コロール異性体などの新規合成に成功し、それぞれ、その光学特性ならびに分子認識能について明らかとした。三重混乱ヘキサフィリンは、三角形型をしており、分子の形および対称性が光学特性に大きな影響を与えていることが明らかとなった。また、ポルフィリンーN-混乱ポルフィリン連結分子の性質を検討した結果、異種ポルフィリノイドが独特なエネルギー移動系の構築に有用であることが明らかとなった。代表的な骨格融合種であるN-フューズポルフィリンの近赤外領域における吸収および発光スペクトルについて、その詳細を検討した。その結果、混乱ピロールのβ位への電子求吸基の導入およびメゾアリール基への電子供与基の導入が発光特性の改善に有効であることを見いだした。N-フューズポルフィリンのの発光は極めて短い寿命や大きいストークスシフトなどの特徴を示し、その要因は励起状態分子内プロトン移動によるものであることが示唆された。さらに、フューズユニットの導入は二光子吸収断面積の改善にもつながることを見いだした。N-フューズポルフィリンの鉄錯体およぼマンガン錯体の合成に初めて成功した。鉄錯体はN-フューズポルフィリンの間に鉄原子が挟まれたダブルデッカー構造を有しており、極めて狭いHOMO-LUMOギャップを有する希有な錯体であることがわかった。ここで、N-フューズポルフィリンは互いに回転していなかったことから、N-フューズポルフィリン配位子は比較的大きなπ共役系を有しているにもかかわらず、金属と強固に結合を形成できることが示された。マンガン錯体は脱メタルが可能なN-フューズポルフィリン遷移金属錯体の初めての例であり、N-混乱ポルフィリンからの骨格変換を利用することで、アルキル置換N-フューズポルフィリンの合成に応用可能であることが実証された。ポルフィリン関連化合物の異性体の研究の過程で、N-混乱コロールおよびノロールの合成に成功した。特にノロールはN,C-連結ビピロール部位を有する初めてのポルフィリン関連化合物であり、新しい分子設計の指針を与えるものとなった。その後、C-フューズノロールの合成にも成功し、N,C-連結ビピロール導入の一般性を示すことができた。
ハイビジョンによる映像コンテンツ制作教材の研究開発

デジタル(ハイビジョン)放送に対応する最新の番組制作手法を指導する教材ビデオを開発した。ノンリニア編集の教材ビデオは長さが27分(15章)、ハイビジョン撮影の教材ビデオは長さが28分(12章)で構成した。この教材を大学教育で実際に活用して評価した結果、eラーニングでの活用を含めて有効性が確認できた。実際の番組制作過程を分析した結果、ノンリニア編集の優れた制作手法が明らかになり、開発した教材ビデオは次世代の番組制作者の育成に貢献できることが裏付けられた。本研究では、ハイビジョン映像コンテンツを制作するために必要なノンリニア編集の使い方を指導する教材ビデオの研究開発に取り組んだ。具体的には教材ビデオの内容や構成を検討した上で、教材ビデオをハイビジョン映像で撮影・編集し、完成した教材ビデオを大学の授業や卒業研究、eラーニングで実際に活用して教材コンテンツの分析と評価を実施した。その結果、下記の成果が得られた。・開発した教材ビデオは映像制作指導で有効であることが実証された。・活用方法はeラーニングで教材ビデオを使用する形が効果的だった。・教材ビデオの性格は基本的操作の指導に適した教材であることが確認できた。・このため複雑な操作は教材を併用しながら教員の指導等が必要であることがわかった。・教材ビデオはノンリニア編集を学ぶ初心者の入門篇としては極めて有効であった。こうした実証的な研究から下記のことが明らかになった。(1)大学など教育機関におけるハイビジョン映像制作指導はHDVフォーマットで対応できるが、編集・仕上げには高機能のノンリニア編集設備が必要であることがわかった。(2)ただし費用を軽減する形でプロ用ノンリニア編集導入は可能であることが実証できた。(3)映像制作指導でビデオ教材をeラーニングで活用する有効性が浮き彫りに出来た。この結果を踏まえて、来年度は教材ビデオの完成度をさらに高めると共に、ハイビジョン撮影教材ビデオの研究開発に着手する計画である。本研究では、ハイビジョン映像コンテンツの制作を指導する教材ビデオの研究・開発に取り組んでいる。2年目の今年度は下記内容の研究を実施した。1.前年度に開発したノンリニア編集の使い方を指導する教材ビデオを分析・評価して、教材ビデオの有効性を確認すると共に、開発した教材ビデオの改善点を明確にした。2.上記(編集教材)の続編として、ハイビジョン撮影と野外ロケを指導する教材ビデオを新たに開発・制作した。3.完成した撮影教材ビデオ(ver1.0)を学内eラーニング教材システムで試験的に活用すると共に、研究室ウェブサイトにおいて、動画コンテンツを一般公開した。4.この2年間に開発した教材ビデオ(2本)を学生の指導に活用して、地元の企業や行政・団体等と連携して、ハイビジョン映像作品を制作するプロジェクトを立ち上げた。このプロジェクトでは地域貢献する映像コンテンツの制作をめざしている。5.こうした取り組みを通して、新しいデジタル放送時代に対応した映像制作教材の役割やメディア教育の方向性を分析・評価するデータの収集に着手した。これまでの研究で映像制作指導における教材ビデオの利点、eラーニングを活用した教育の有効性が実証された。来年度は教材ビデオの完成度をさらに高めると共に、地域貢献する映像作品制作を総合的に指導するための教材活用などの研究を進める予定である。本研究はハイビジョン映像制作を指導する教材ビデオを開発して、次世代の番組制作者の育成をめざす研究に取り組んでいる。最終年度(3年目)は下記内容を実施した。1.前年度に開発したハイビジョン撮影と野外ロケを指導する教材ビデオを分析・評価して、教材ビデオの有効性を確認すると共に、開発した教材ビデオの改善点を明確にした。2.本研究で研究・開発した「ノンリニア編集を指導する教材ビデオ」と「ハイビジョン撮影と野外ロケを指導する教材ビデオ」を一部修正して、最終完成版(ver2.0)を制作し、インターネット(研究室Webサイト)で広く動画公開した。3.この教材ビデオを使って映像制作の指導を受けた学生グループを組織し、地域の行政や企業、NPO団体と連携して、社会貢献する映像作品を制作して、完成作品を連携先のWebサイトや大学サイトで情報発信する地域連携プロジェクトに取り組んだ。4.教材ビデオの開発、地域連携による映像制作、作品のインターネット動画公開などの取り組みを通して、教材ビデオの有効性やノンリニア編集による映像コンテンツ制作のメリットや問題点を分析・評価した。その結果、ノンリニア編集による番組制作手法はこれからの映像制作を支える優れた制作手法であり、そうした映像制作を中心とした新しい時代のメディア教育を充実させるために、今回開発した教材ビデオは一定の役割を果たすこと確認した。