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微小粒子状化学物質に対する生体応答分子機構の解明

シリカ(二酸化ケイ素)は、砂や岩の主成分であり、黄砂およびPM2.5を始めとする多くの粉塵に含まれている。粉塵が体内に入ると免疫細胞のマクロファージによって取り込まれ、そのマクロファージによるストレス応答が炎症を惹起し、粉塵による慢性炎症に深く関与していると考えられる。しかしながら、なぜマクロファージが無機のシリカ粒子を認識するのかは良く判っていなかった。前年度までに我々は、新規シリカ受容体としてクラスBスカベンジャー受容体のSR-B1を同定した。SR-B1はこれまでに肝細胞のHDL受容体として知られており、また様々な病原体微生物が肝細胞に侵入する際の複合受容体の一つとしても知られている。例えば、C型肝炎ウイルスおよび熱帯マラリア原虫のスポロゾイトの肝細胞認識には、CD81などのテトラスパニンやSR-B1が関与することが報告されており、またテトラスパニンの貪食にはインテグリンを介することも報告されている。これらの報告から、マクロファージがシリカ粒子を貪食する際に、SR-B1と共にテトラスパニン、インテグリインが関与するか否かについて検討した。SR-B1/CD9/CD81のtriple transfectantを作成し、SR-B1 single transfectantとシリカ結合能・取り込み能を比較したが、有意な差は認められなかった。さらにマクロファージによるシリカ認識に対して、抗CD81阻害抗体、抗CD9阻害抗体、抗インテグリンbeta1阻害抗体のいずれも阻害効果がみとめられなかった。以上の結果から、SR-B1によるシリカ認識にはテトラスパニンもインテングリンも関与しないことが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。シリカやアスベストの大量暴露は塵肺という難治性疾患を引き起こすが、その分子機構としてこれら微小粒子状化学物質を取り込んだマクロファージ細胞内のNLRP3インフラマソームの活性化が関与することが判っている。しかしながらマクロファージがどのように細胞表面上でこれら粒子を認識するのかはよく判っていない。そこで本研究は、マクロファージによる粒子状物質の認識機構を解明することを目的としている。今年度に我々は、マウス骨髄由来マクロファージcDNAライブラリーを用いたノンバイアスな機能的スクリーニング法により、シリカ受容体としてクラスBスカベンジャー受容体メンバー1(SR-B1)を同定した。さらにSR-B1のホモロジーモデリングを行い、SR-B1の細胞外アルファヘリックスを構成する2つのリジン残基がシリカ粒子の結合に重要であることも明らかにした。動的光散乱法によりシリカ粒子の流体半径を測定するとナノサイズであっても実際の細胞培養液中ではマイクロサイズに凝集しマクロファージに認識されることが判明した。さらに抗マウスSR-B1中和モノクローナル抗体および抗ヒトSR-B1中和モノクローナル抗体を樹立し、これらの抗体を用いてSR-B1の機能的発現を解析した。その結果、マウスマクロファージおよびヒト末梢血単球のシリカ認識およびCaspase-1インフラマソーム活性化はこれらの抗体によって抑制された。以上の結果は、SR-B1はマクロファージのシリカ認識およびその後の炎症応答に関与すること示唆する。シリカ受容体としてSR-B1を同定し、マウスおよびヒトの系においてシリカ粒子に対するマクロファージ炎症応答におけるSR-B1の関与を明らかにすることが出来たため、おおむね順調に進展していると考える。シリカ(二酸化珪素)、アスベスト、PM2.5といった粒子状化学物質の大量暴露は肺の慢性炎症、線維化、癌化を引き起こすことがよく知られている。それら微粒子は生体内で主に免疫細胞のマクロファージに取り込まれるが、その認識分子機構は良く判っていない。前年度に我々は、マクロファージ細胞学に工学および情報科学を取り入れた学際研究により、シリカ受容体としてクラスBスカベンジャー受容体SR-B1を同定した。アモルファスシリカは、二酸化チタンと並んで、世界的に最も多く生産されているナノマテリアルであり、今年度はシリカを始め様々なナノ粒子の毒性評価を中心に研究を進めた。これまでのナノ粒子の毒性評価については世界中の研究機関で精力的に取り組まれているが、それらのほとんどは個々の単一粒子について行われている。しかしながら、同時に複数のナノ粒子に暴露された際の毒性についてはほとんど解析されていない。そこで今年度は、世界的に産生量が多いナノマテリアルの低濃度の同時暴露による毒性をマウス細胞および個体を用いて解析した。その結果、SiO2およびTiO2ナノ粒子は、相乗的にマクロファージ炎症応答を惹起し、さらに激しい肺炎を誘発することがマウス実験により明らかになった。その作用機序として、2価カチオン依存的に粒子凝集が抑制され、マクロファージに取り込まれた後、SiO2ナノ粒子はリソソーム障害を、TiO2ナノ粒子は活性酸素産生をそれぞれ介して、相乗的な細胞内ストレスを与えることが判明した。本研究成果は、個々のナノ粒子単独では毒性を示さない低濃度であっても、複数のナノ粒子の同時暴露によって毒性を示す危険性を示唆し、今後の毒性評価の一助になると思われる。発現クローニング法によりマクロファージのシリカ受容体としてクラスBスカベンジャー受容体SR-B1を同定し、さらにホモロジーモデリングによりSR-B1-シリカ粒子の結合様式も明らかにした。さらに他の材質のナノ粒子の炎症作用にも展開できたことから、おおむね順調に進展していると考えられる。

シリカ(二酸化ケイ素)は、砂や岩の主成分であり、黄砂およびPM2.5を始めとする多くの粉塵に含まれている。粉塵が体内に入ると免疫細胞のマクロファージによって取り込まれ、そのマクロファージによるストレス応答が炎症を惹起し、粉塵による慢性炎症に深く関与していると考えられる。しかしながら、なぜマクロファージが無機のシリカ粒子を認識するのかは良く判っていなかった。前年度までに我々は、新規シリカ受容体としてクラスBスカベンジャー受容体のSR-B1を同定した。SR-B1はこれまでに肝細胞のHDL受容体として知られており、また様々な病原体微生物が肝細胞に侵入する際の複合受容体の一つとしても知られている。例えば、C型肝炎ウイルスおよび熱帯マラリア原虫のスポロゾイトの肝細胞認識には、CD81などのテトラスパニンやSR-B1が関与することが報告されており、またテトラスパニンの貪食にはインテグリンを介することも報告されている。これらの報告から、マクロファージがシリカ粒子を貪食する際に、SR-B1と共にテトラスパニン、インテグリインが関与するか否かについて検討した。SR-B1/CD9/CD81のtriple transfectantを作成し、SR-B1 single transfectantとシリカ結合能・取り込み能を比較したが、有意な差は認められなかった。さらにマクロファージによるシリカ認識に対して、抗CD81阻害抗体、抗CD9阻害抗体、抗インテグリンbeta1阻害抗体のいずれも阻害効果がみとめられなかった。以上の結果から、SR-B1によるシリカ認識にはテトラスパニンもインテングリンも関与しないことが示唆された。塵肺モデルマウスを用いて、SR-B1およびそのファミリー分子の肺線維化における病理的役割について解析を進める。マクロファージによるシリカ粒子認識機構は複雑であり、SR-B1を介さない認識経路の存在も明らかになった。今後は、その経路を明らかにし、じん肺モデルマウスを用いて、その病態を解明に向けて研究を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
糖尿病の予防治療における生活習慣因子の臨床的アウトカムに及ぼす影響の検討

わが国の40歳以上の国民の1/3が糖尿病またはその疑いが強いことからもわかるように、生活習慣病の予防と治療は、将来の国民保健上の大問題である。同時に国民医療費も逼迫しており、効率的な生活習慣病対策確立のためにも、確固たる臨床エビデンスの必要性がますます高まっている。本研究は、糖尿病を中心とした生活習慣病の予防治療に関する臨床的・基礎的検討を行うことにより、将来のわが国の生活習慣指導に活かしうる科学的エビデンスを得ることを目的とした。特に糖尿病を含む生活習慣病の予防治療において重要因子である食事・運動・喫煙・飲酒などの生活習慣因子について解析した。具体的には、糖尿病患者の運動の効用や喫煙の弊害について、これまでの報告で曖昧にされていた交絡因子を、丁寧に調整または層化して解析したところ、定説とは異なる事実が多く明らかになった。たとえば喫煙を例に取ると、現に喫煙している患者のみならず、すでに禁煙した過去の喫煙患者においても糖尿病腎症の発症リスクが高まっていること、さらにそのリスクが生涯喫煙総量や一日喫煙量などと量・反応関係を示すことなどが明らかになった。他にも、日本人糖尿病患者の肥満が欧米諸国と比較して程度が軽いことは、我々がすでに報告していたが、その摂食量と肥満度が必ずしも並行していないこと、また、日本人患者においてインスリン分泌能低下を来しやすく、肥満しにくい状況に陥っていることなどもわかりやすい形でデータを提示することができた。さらに、HDL(善玉)コレステロール上昇により適した運動のやり方なども明らかにできた。これらの臨床エビデンスは、糖尿病臨床研究のトップジャーナルである米国糖尿病学会誌や内科の国際誌に掲載されたほか、朝日、読売、毎日、日経の主要4誌を始めとするメディアにも紹介され、国民の生活習慣改善に貢献することができた。本研究は、日本人糖尿病患者に適した生活習慣指導の内容について解析し、将来のわが国の食事・運動療法ならびにその指導に活かしうる科学的エビデンスを得ることを目的としている。糖尿病治療において重要な因子である食事・運動・喫煙・飲酒などの生活習慣因子について、現在全国的に追跡されているコホートを個別または統合して用いている。今年度は、特に糖尿病患者の喫煙の弊害に焦点を当てて解析を行った。これまでの報告で曖昧にされていた交絡因子を丁寧に調整または層化して解析したところ、定説とは異なり、現に喫煙している患者のみならず、すでに禁煙した過去の喫煙患者においても、糖尿病腎症の発症リスクが高まっていること、さらにそのリスクが生涯喫煙総量や一日喫煙量などと量・反応関係を示すことなどが新たに明らかになった。この成果は、糖尿病臨床研究のトップジャーナルである米国糖尿病学会誌に掲載が決定している。今後はさらに、糖尿病発症者、未発症者別に、食事摂取量ならびに身体活動量と、肥満度・血糖・血圧・血清脂質などの心血管疾患リスクファクターとの関係が、日本人と欧米白人とでどのように異なるのかを断面的に解析する。このことにより、日本人における糖尿病発症者・未発症者の特徴的な食事・身体活動の特徴を把握する。さらにわが国の糖尿病患者において、身体活動量ならびに運動療法遵守度が、糖尿病患者において、その病態の重症度や合併症の発症にどの程度関連したかを、前向き研究において明らかにする予定である。

具体的には、糖尿病患者の運動の効用や喫煙の弊害について、これまでの報告で曖昧にされていた交絡因子を、丁寧に調整または層化して解析したところ、定説とは異なる事実が多く明らかになった。たとえば喫煙を例に取ると、現に喫煙している患者のみならず、すでに禁煙した過去の喫煙患者においても糖尿病腎症の発症リスクが高まっていること、さらにそのリスクが生涯喫煙総量や一日喫煙量などと量・反応関係を示すことなどが、新たに明らかになった。他にも、日本人糖尿病患者の肥満が欧米諸国と比較して程度が軽いことは、我々がすでに明らかにしていたが、その摂食量と肥満度が必ずしも並行していないこと、また、日本人患者においてインスリン分泌能低下を来しやすく、肥満しにくい状況に陥っていることなどもわかりやすい形でデータを提示することができた。さらに、HDL(善玉)コレステロール上昇により適した運動のやり方なども明らかにできた。これらの臨床エビデンスは、糖尿病臨床研究のトップジャーナルである米国糖尿病学会誌や内科の国際誌に掲載されたほか、朝日、読売、毎日、日経の主要4誌を始めとするメディアにも紹介され、国民の生活習慣改善に貢献することができた。
光ピンセットと近接場/原子間力顕微鏡による-分子レベルでの生体分子機構の解明

生体分子認識の理解、特に、多価結合や多重結合の関与する認識/接着の理解のためには、受容体とリガンドなどの直接的な相互作用ばかりでなく、認識に関与する分子の集合状態とそれをサポートする膜骨格などの基質との相互作用が不可欠である。細胞膜の細胞質側表面には、膜骨格のネットワークが張りめぐらされている。細胞表面上の受容体は、このネットワークによって、運動、分布、局在を制御されている。受容体の働きの制御や、相手の細胞に対する接着力の発生のためには、受容体と膜骨格ネットワークとの相互作用が必須である。本年度は、1分子レベルでの研究をさらに推進し、1分子レベルで直接に力をかけて、その応答を1分子レベルで調べる方法を応用し、また、膜上での拡散運動を1分子レベルで追跡する方法を応用して、細胞膜上の膜分子の運動、分布、局在の制御機構を調べた。そのために、リガンド、または、抗体を結合させた金コロイド粒子を作製し、これを、細胞外から膜タンパク質や脂質に結合させ、運動をしらべるとともに、光ピンセット(光トラップ)で牽引した。光ピンセットで牽引した結果、85%のトランスフェリン受容体、60%のCD44は膜骨格には結合していないことがわかった。これらの分子は、膜骨格のフェンスを乗り越えながら牽引された。残りの分子(15%のトランスフェリン受容体、40%のCD44)は、膜骨格や他の膜裏打ち構造に結合していた。これらの分子を光ピンセットで牽引すると、すぐに細胞(膜骨格)からの力が働き始めた。さらに引っ張ると、これらの分子は光ピンセットからはずれ、もと居た場所まで、膜骨格によって引き戻された。
現代日本の階層状況の解明-ミクローマクロ連結からのアプローチ

地位達成過程の背後にある制度に着目することで、不平等を生み出すメカニズムのより深い理解をすることが可能になる。たとえば、貧困にいたるプロセスは男女で異なるが、それは労働市場と家族制度における男女の位置の違いを反映している。また、日韓の労働市場の制度の違いにより、出産後、日本の女性のほとんどが非正規雇用者になるが、韓国の女性は正規雇用、非正規雇用、自営の3つのセクターに入る、という違いが生じる。本年度はプロジェクト初年度なので、研究プロジェクトチームを立ち上げるともに、プロジェクト全体としての方向性を明確にするための作業を行った。その後に個別研究斑ごとに研究テーマを深化きせる研究会を2回ずつ行った。具体的には次の作業を行った。(1)研究代表者と研究分担者に加えて、社会階層・社会移動の専門家からなる研究プロジェクトチームを立ち上げた。研究代表者と研究分担者からなる幹事会を設置し、適宜研究プロジェクトの進捗状況を確認した。(2)研究プロジェクトチームを「ライフコース・多様性」(ライフコースの階層格差や多様性の背後にある階層性を分析する)、「階層構造・格差」(階層構造の特性とその変動、格差の諸特性を分析する)、「教育」(教育をめぐる階層問題を分析する)、「社会移動」(世代間移動および世代内移動の構造とその時間的変化を分析する)、「階層意識」(社会意識と社会階層の関係を分析する)、「公共性」(公共性に関すう意識と階層特性との関係を分析する)という6つの研究班に分けた。そして研究代表者、研究分担者、各研究班代表者からなる拡大幹事会を設置した。(3)拡大幹事会を2回開催した。拡大幹事会では、プロジェクト全体の方向性を確認し、それをより明確にした。(4)個別研究班の研究会を2回ずつ開催した。この研究会では、個別研究班に属するメンバーがそれぞれの研究成果を報告し、相互批判をすることで研究テーマを深化させた。本年度は、3年計画の第2年目になるので、昨年度に立ち上げた研究体制に基づいて、6つの研究班-ライフコース・多様性、階層構造・格差、教育、社会移動、階層意識、公共性-がそれぞれ1回の会合を開き、各領域における研究を深化・発展させ、研究班メンバーは後述する書籍用の原稿を執筆した。また全体集会を1回開催し、各研究班における研究活動の成果を研究プロジェクト全体として共有するとともに、書籍用原稿の相互調整や相互引用の可能性について検討した。さらに、海外共同研究者のデービッド・グラスキー・スタンフォード大学教授とメアリー・ブリントン・ハーバード大学教授とは、両人が東北大学に招聘された機会に、集中的に議論をして、研究プロジェクトの方向性を確認した。これらの研究活動の成果として、今秋に東京大学出版会から3巻シリーズの書籍を刊行する予定である。書籍用原稿はほぼすべて集まっており、現在は研究代表者と研究分担者が集まった論文の相互調整を行う作業を進めている。第1巻は、社会的にも注目を集めている社会格差の問題を労働市場の制度や構造に着目して分析した論文を収録した。第2巻は、社会階層と社会移動の趨勢と比較という視点から制度と社会階層・社会移動の関係を捉えつつ、ミクロ-マクロ連結にアプローチした論文を収録した。第3巻は、社会の流動化の中の社会意識に焦点を当てて、社会意識からミクロ-マクロ連結を捉えた論文を収録した。本年度は研究プロジェクトの最終年度なので、研究成果報告書に所収する論文執筆のための研究会を開催し、全3巻および別冊1巻の報告書を作成した。また一般図書(全3巻)を東京大学出版会から刊行するための原稿も集まり、現在、刊行準備中である。これらの報告書や図書において、多くの知見が得られている。戦後日本社会の人口学的変動や教育制度・労働市場制度の変遷をマクロな要因として捉え、それらが人々の教育達成や社会移動に及ぼす影響をイベント・ヒストリー分析や階層線形モデル等によって分析した。その結果として、近年になって上層ホワイトカラー層と非熟練ブルーカラー層で世代継承性が高まっていること、転職可能性はどの階層でも高まっているが、所得の増加を伴う転職は上位階層に多くみられること等が明らかになった。日本・韓国・台湾の比較分析では、各国の労働市場の制度の違いが社会移動や階層構造に及ぼす影響を分析した。その結果として、日本では日本型雇用慣行が人々の報酬を大きく規定するとともに階層構造を多次元化しているが、台湾では職業が強い規定要因になっていて、韓国は日本と台湾の中間形態であること等が明らかになった。さらに社会意識の研究においては、資源分配システムの挙動に関する不公平感は市場の競争性の急激な増加によって高められるが、分配システムの帰結に関する不公平感は市場の寡占性の急激な増加によって高められることが明らかになった。また階層帰属意識が階層的地位によってだけ規定されるのではなく、個人がその地位を「いつ」、「どこ」で得たのかにも規定されていることが明らかになった。
高感度レーザー干渉計を用いた『重力波天文学』の研究

平成7年度から開始される研究の準備として、実行準備委員会により実行計画案の大綱策定と研究組織や役割分担の決定を行うと共に、具体的な研究計画作りのために作業部会を頻繁に開催して各項目ごとの技術評価と必要な研究経費の概算見積を行った。1.レーザーに関しては、10W程度の出力を持つNd:YAGレーザーを半導体レーザー励起のマスターレーザーに注入同期させる方法で開発する見通しが得られ、安定化のための実験計画とともに年次計画が立てられた。2.干渉計の光学設計を行い、変調方式の決定と各光学要素の配置の決定を行った。これにより、必要な真空槽の配置や実験室の形状などを再検討して、それぞれの計画の見直しを行った。3.真空関係に関しては、早い時期から着工する必要があるため、具体的な設計や仕様決定作業を集中的に行っている。ゲートバルブ他いくつかの部品については、実際に組み立てて性能試験を行い、利用に関して見通しが得られた。4.実験施設に関しても、実験上の必要性から設計仕様の再点検を行っている。これに関連して、既存の類似施設の見学と調査も行った。5.地面振動を長期間測定し続けて、その周波数特性と変動の原因の調査を行った。原因調査のために江刺にある国立天文台の施設でも類似の測定を行って、比較検討して、三鷹地区の振動に対する知見を得た。この結果は防振系の設計の際に考慮される。6.観測データの取得・モニターのためのシステム構成やソフト開発が検討され、年次計画が作られた。7.重力波の理論研究について、広範な関連研究者が集まって今後の研究方針や研究の見通しについて議論され、これを踏まえて年次計画が立てられた。
地方議会における請願制度と政治過程：議会内権力と利益団体の影響力に着目して

請願は、日本国憲法第16条に保障されている権利として、住民が多元的な意見を伝達し要望を実現するための制度である。請願制度の特徴は、イニシアチブは住民にあり、結果は議会に委ねられていることである。本研究は、都道府県議会における請願を対象に、その帰結における議員や利益団体といった関連アクターの影響力について検討し、請願をめぐるアクターらの政治戦略を明らかにする。住民のイニシアチブと議会の採決が複合的に作用する請願の政治過程を探ることにより、日本の参加民主主義と代議制民主主義の間の緊張関係を実証的に分析する。
固体酸化物の塩基度と水の溶解度

種々の酸化物中の水の溶解度を局所的な酸点・塩基点の部分中和反応による酸塩基反応をもとにして理解する方法を提案し,実験的に検討を行った.水の溶解反応を以下のような酸塩基部分反応の総括反応ととらえることが出来る.酸素空孔などの欠陥やドーパントの近傍に存在する酸素空孔と酸化物イオンは類似のサイトの中で最も強い酸点および塩基点として働き,反応式(1)および(2)式で表される反応に関与するものと考える.また,この酸点及び塩基点はフェルミ準位付近の電子構造,特に欠陥やドーパントが価電子帯および伝導帯付近に形成する欠陥準位により説明することが出来る.すなわち酸点及び塩基点はLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)およびHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)準位に相当している.本研究で提案した上記の概念を実験的に確認するために,2次イオン質量分析計(SIMS)を用いて種々の三価の希土類イオンをドープしたセリア中の水の溶解度測定を行うとともに,光電子分光法,軟X線吸収/発光分光法による電子構造の観察を行い,セリアと比較して水の溶解度が低い類似の酸化物である安定化ジルコニアと比較した.また,溶解度測定と電子分光測定をペロブスカイト型酸化物であるチタン酸塩,セリウム酸塩,ジルコン酸塩について行い,本研究で提案したモデルの妥当性を検証した.種々の酸化物中の水の溶解度を局所的な酸点・塩基点の部分中和反応による酸塩基反応をもとにして理解する方法を提案し,実験的に検討を行った.水の溶解反応を以下のような酸塩基部分反応の総括反応ととらえることが出来る.酸素空孔などの欠陥やドーパントの近傍に存在する酸素空孔と酸化物イオンは類似のサイトの中で最も強い酸点および塩基点として働き,反応式(1)および(2)式で表される反応に関与するものと考える.また,この酸点及び塩基点はフェルミ準位付近の電子構造,特に欠陥やドーパントが価電子帯および伝導帯付近に形成する欠陥準位により説明することが出来る.すなわち酸点及び塩基点はLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)およびHOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)準位に相当している.本研究で提案した上記の概念を実験的に確認するために,2次イオン質量分析計(SIMS)を用いて種々の三価の希土類イオンをドープしたセリア中の水の溶解度測定を行うとともに,光電子分光法,軟X線吸収/発光分光法による電子構造の観察を行い,セリアと比較して水の溶解度が低い類似の酸化物である安定化ジルコニアと比較した.また,溶解度測定と電子分光測定をペロブスカイト型酸化物であるチタン酸塩,セリウム酸塩,ジルコン酸塩について行い,本研究で提案したモデルの妥当性を検証した.本年度の研究においては,ペロブスカイト型酸化物プロトン導電体であるチタン酸塩,セリウム酸塩,ジルコン酸塩及び蛍石型酸化物であるNdをドープしたCeO_2について,今年度に本補助費により購入した熱天秤および全真空型FT/IR分光装置によるプロトン溶解度の推定,プロトン導電率,電子分光法による電子状態の観察を行い,水の溶解による様々な特性変化について検討した.酸化物中の水の溶解度を支配する因子として局所塩基度の概念を提案し,これを用いた部分中和反応((1),(2)式の反応)を用いて酸化物の塩基度を定義する方法を発案し,電子バンドエネルギー図を描いて酸化物中に形成される不純物準位を電子分光測定から見積もった.その内容は,チタン酸塩及びジルコン酸塩に関する軟X線吸収分光法および発光分光法により,バンドギャップ間に形成される不純物準位(Ti3d,Zr4d,Ce4f)が酸点(LUMO)となり,これを中和するために(1)式が起こり,導入された塩基点(HOMO)をプロトンが中和する((2)式)という2つの部分中和反応から水の溶解反応が成り立っているとするものであり,この概念を利用してこれまで曖昧であった酸化物の塩基度を電子論に基づいて定義することができた.また実測値から酸点,塩基点のエネルギーを推定して,移動度や溶解反応の熱力学データと比較した.また,この概念を種々の構造を有する酸化物系に拡張するために,測定用単結晶試料の作製,溶解度測定並びに電気的輸送特性の測定を行っている.また,異なる物質系を比較するためにガルバニ電位を推定・測定する方法について検討している.本年度の研究においては,ペロブスカイト型酸化物プロトン導電体であるチタン酸塩,セリウム酸塩,ジルコン酸塩及び蛍石型酸化物であるNdをドープしたCeO_2(NDC)ついて,全真空型FT/IR分光装置によるプロトン溶解度の推定,2次イオン質量分析計による溶解度測定と拡散係数測定,軟X線吸収分光(XAS)ならびに発光分光(SXES)、光電子分光法(PES)によりプロトン溶解による物性や化学的特性に及ぼす影響を詳しく検討した。前年度の提案した酸化物中の水の溶解度を支配する因子として局所塩基度の概念を用いた部分中和反応((1),(2)式の反応)による解析を推進するため、特に蛍石型構造を有する安定化ジルコニア及びセリア系について溶解度ならびに拡散係数に関する検討を加えた。

測定には微量水素(重水素)の検出感度が高い二次イオン質量分析計(SIMS)を用い、酸素空孔の優先占有サイトが異なることに起因して(1)式の反応の平衡定数が異なる推定されるNDCとイットリウムにより安定化したジルコニア(YSZ)系について単結晶試料を作成して比較した。NDC系に比較してYSZ系中のプロトンの溶解度は非常に低く、SIMSによっても検出が不可能であった。セリア系に比較してジルコニア系ではZr^<4+>が優先的に酸素空孔を配位して7配位となることが知られており、プロトン溶解のために必要な酸化物イオンの溶解が起こりにくいため、両者の溶解度の大きな差が現れてものと考えられる。多くの系について電子バンドエネルギー図を描いて酸化物中に形成される不純物準位を電子分光測定から見積もるために、軟X線吸収分光(XAS)ならびに発光分光(SXES)、光電子分光法(PES)による電子状態の観察とそれぞれの結果の比較を行った。バンドギャップ間に形成される不純物準位(Ti3d, Zr4d, Ce4f)が酸点(LUMO)となり,これを中和するために(1)式が起こり,導入された塩基点(HOMO)をプロトンが中和する((2)式)という2つの部分中和反応から水の溶解反応が成り立っている.実測値から酸点,塩基点のエネルギーを推定して,移動度や溶解反応の熱力学データと比較した.内殻静電ポテンシャルからガルバニ電位を推定・測定する方法について検討を加えた.最終年度にあたる本年度の研究においては,ペロブスカイト型酸化物プロトン導電体であるチタン酸塩,セリウム酸塩,ジルコン酸塩及び蛍石型酸化物であるNdをドープしたCeO_2(NDC)ついて,全真空型FT/IR分光装置によるプロトン溶解度の推定,2次イオン質量分析計による溶解度測定と拡散係数測定,軟X線吸収分光(XAS)ならびに発光分光(SXES)、光電子分光法(PES)によりプロトン溶解による物性や化学的特性に及ぼす影響を詳しく検討した.本研究者らが提案した局所塩基度の概念を用いた部分中和反応((1),(2)式の反応)による解析を行い,酸化物中の水の溶解度を支配する因子について検討を加えた.特に蛍石型構造を有する希土類ドープ系セリア系の溶解度ならびに拡散係数に関して,イットリア安定化ジルコニア(YSZ)と比較,検討した。測定には微量水素(重水素)の検出感度が高い二次イオン質量分析計(SIMS)を用い、酸素空孔の優先占有サイトが異なることに起因して(1)式の反応の平衡定数が異なると推定されるNDCとイットリウムにより安定化したジルコニア(YSZ)系について単結晶試料を作成して比較した。YSZ系中のプロトンの溶解度は非常に低く、SIMSによっても検出が不可能であった。セリア系に比較してジルコニア系ではZr^<4+>が優先的に酸素空孔を配位して7配位となることが知られており、プロトン溶解のために必要な酸化物イオンの溶解が起こりにくいため、両者の溶解度に大きな差が現れてものと考えられる。電子バンドエネルギー図を描いて酸化物中に形成される不純物準位を電子分光測定から見積もるために、軟X線吸収分光(XAS)ならびに発光分光(SXES)、光電子分光法(PES)による電子状態の観察とそれぞれの結果の比較を行った。バンドギャップ間に形成される不純物準位(Ti3d, Zr4d, Ce4f)が酸点(LUMO)となり,これを中和するために(1)式が起こり,導入された塩基点(HOMO)をプロトンが中和する((2)式)という2つの部分中和反応から水の溶解反応が成り立っている.実測値から酸点,塩基点のエネルギーを推定して,移動度や溶解反応の熱力学データと比較した.内殻静電ポテンシャルからガルバニ電位を推定・測定する方法について検討を加えた.
ヘパリン結合性増殖因子ミッドカインが血管内膜肥厚におよぼす影響

我々は増殖因子の一つであるミッドカインが細胞遊走能および血管内膜肥厚に対して及ぼす影響を検討するべく本研究を行った。血管内膜肥厚は光化学反応による内皮傷害法をミッドカイン欠損マウスに適用して3週間後までに形成される新生内膜の内膜/中膜断面積比を観察したが、本法では野生型との違いを検出することが出来なかった。In vitro実験としては上記と同じマウスの野生型から採取した血管平滑筋細胞を継代培養し、その遊走能および増殖能を測定した。Boyden-chamber法を用いて血小板由来増殖因子(Platelet-Derived Growth Factor:PDGF)の刺激によって惹起される遊走能を観察したところ、ミッドカインは細胞遊走を増強する効果が認められた。ミッドカイン単独では遊走に影響しなかったことから細胞内シグナルを介した作用が考えられ、PDGF刺激によるシグナルのうち(1)MAPキナーゼ(増殖シグナルと共通)、(2)カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼ、(3)Phosphatidyl-inositol 3'キナーゼ、の3つが主要な因子と考えられたことから阻害薬を用いて遊走能の変化を観察したところ、3者ともミッドカインによる遊走増強に関与していると考えられた。一方、ミッドカインはgrowth-curveにより検討した細胞増殖能に対しては何ら影響を及ぼさなかった。我々はミッドカインが血管内膜肥厚の形成に対して促進的に働くことを予測し、in vivo動物モデルを用いてその影響を検討するべく、本計画を開始した。その第一段階として、光増感反応法を用いることにより、トランスジェニック動物の系統である129svjマウス野生型の大腿動脈に血管内膜肥厚を作成することに成功した。そして次の段階として、ミッドカイン欠損マウスに同様の手法を用いて血管内膜肥厚を作成し、その内膜/中膜断面積比を野生型のものと比較することによってミッドカインが生体内で果たす役割を検出するべく、実験を継続している。またこれと並行して我々は、ミッドカインが血管内膜肥厚に影響を及ぼすメカニズムを考える目的で、培養細胞に対するin vitroでの作用を検討した。上記と同じ129svj系マウス大動脈から採取した平滑筋培養細胞を用い、Boyden-chamber法によって遊走能を検討したところ、ミッドカインは単独では影響しない一方、血小板由来増殖因子PDGFによって惹起される遊走能を増強する効果があることが解った。この結果は、第74回日本薬理学会年会において発表される(2001年3月2123日、横浜)。PDGFによる遊走刺激のシグナル伝達路は(1)増殖シグナルと共通のMAPキナーゼを介する経路、(2)Phospholipase C-γ→カルシウム/カルモジュリン依存性プロテインキナーゼを介する経路、(3)Phosphatidylinositol 3'キナーゼを介する経路、の主に3つが現在までに提唱されている。我々はミッドカインがそのうちどの経路に影響を及ぼすか、に主眼を置いて検討を進めている。
ＧＰＧＰＵ技術の素粒子現象論研究への応用

HEGETをGPU上でモンテカルロ積分を行うプログラムと合わせて使うことで、従来のシステムと同精度のまま、プログラムの開始から終了までの時間を、多数のjetを含む場合を除いて、遅くても約10倍、最大で100倍程度の高速化を実現した。1.本研究の推進に必要な以下の環境を整備した。(1)NVIDIA社が開発した新しいGPU(Fermi)コアを搭載したGPUとそのホストマシンの購入、およびOS(Fedora)と開発環境(CUDA)のinstall(2)AMD社が開発したGPU(Radeon)とそのホストマシンの購入、およびOS(Ubuntu)と開発環境(OpenCL)のinstall2.上記項目(1)にて整備した環境を用いて、GPU上における倍精度演算の精度と単精度演算に対しての速度低下について確認をおこなった。また同様の確認を上記(3)の環境においても行った。以上により倍精度演算の使用について複数のOSでのシミュレーションシステム構築のための基礎開発を行った。3.上記項目(2)を用いて、OpenCLを開発言語とした場合のシミュレーションシステムの基礎開発を行い成功した。これにより、NVIDIA社のGPU以外にもAMD社のGPUを用いたシミュレーションシステム構築が可能となった。平成23年度は夏季休業中等、集中して研究を推進する予定の時期に節電要請があり、研究が思うように進まなかった。そこで、平成23年度は国内外で開催される会議に積極的に参加し、情報収集を行うと共に、本研究課題の進行状況を多くの研究者に紹介し、助言等を得ることにした。特に「項目13.研究発表」にあるように2つの国際会議に参加し、本研究課題について講演を行うと共に、本課題の成果物を最も使用する可能性の高いLHC実験に参加している実験研究者の方や、実験結果を基に理論研究を行う研究者の方から意見を伺い平成24年度以降の研究推進の際に参考となる情報を集めた。また、平成23年度は上記研究会等参加に加えて以下のことを行った。1.NVIDIA社のGPU専用の開発環境であるCUDAではなく、AMD社のGPUにも対応しているOpenCL言語を用いてGPUで簡単な計算を行わせることに成功した。本成果により、複数のメーカのGPUを用いた高速なシステムを同時に開発できるようになった。2.上記開発は共にOS環境としてlinuxを用いた。そこで本研究の1つの目的である、「より多くの研究者が使用できる高速システムの構築」を実現すべく、多くの研究者が使用しているmacをベースとしたシステムの開発に取り組み、上記と同様にOpenCL言語を用いてGPUに簡単な計算を行わせることができるようになった。3.上記システム構築に際し、automake等のツールを用いて簡単にコンパイル実行できるように環境を整えた。これは開発の効率化を上げるばかりでなく、実際に多くの研究者に本システムを手軽に使用してもらうためには必要な措置である。1. LHC実験で生成される標準模型由来の様々なプロセス(weak bosonを1もしくは2個含んだり、topクォークペアやhiggs bosonを1個以上含んだりするmulti-jetプロセス。ただし、これらのプロセスで生成された重い粒子は最終的にはLHC実験で観測される軽いクォークやレプトンへ崩壊するとして計算している。)の散乱断面積等について、GPGPU技術を用いて高速に計算するシミュレータを開発し、計算を行った。GPUを用いた計算結果とこれまでのCPUを用いた計算結果の比較を行い、結果が誤差の範囲で一致する一方で、計算速度が単純なプロセスでは100倍程度、複雑なプロセスでも約10倍ほど高速になることを確認した。これらの結果を論文としてまとめ、査読付き学術専門誌(Eur.Phys.J)に掲載した。なお、この計算システムにはNVIDIA社のGPUを使用し、開発言語としてCUDAを用いた。2.上記研究に用いたプログラム(HEGET in CUDA)をsubversionシステムを用いて配布するサイトの構築を行った。また、プログラムの利用方法の説明やメンテナンスを目的としたサイトの構築も行った。3. GPGPU技術の開発に使われる統一言語であるOpenCLを用いて、NVIDIA社と並んでGPUを開発・販売しているAMD社のGPUを用いた高速計算を行うシステムの開発を試み、基礎的なプログラムを完成させた。これらの成果は順次、上記サイトにて公開していく。4.所属機関を変更したのに合わせて、GPGPU技術の素粒子物理学以外への応用について検討を行った。特に医療画像解析に必要な演算をGPGPU技術を用いて高速で行うプログラムを開発し、その速度向上について所属大学生と共に検討を行った。平成24年度は本務である共創学習支援室の運営(平日午前10時から午後8時まで)が非常に忙く、通常講義期間中はほとんど研究を遂行することができなかった。本年度、上記支援室を訪れた学生延べ数は約8千名に達し、本研究課題申請時には予想できない状況となった。そこで、本年度は研究費でGPUを搭載しプログラム環境の整ったノートパソコンを購入し、本務に支障がない時間帯にそれを使い以下の研究を行った。1.標準模型の全てのプロセスを計算できるシステムをほぼ完成させた。現在、標準模型の様々なプロセスの産卵断面積の計算を行い、通常のCPUを使った計算との速度比較を行っている。結果は平成25年度中に論文としてまとめ発表する予定である。

2.新しく購入したmac bookproなどノートパソコンを含めた複数の環境のもとで実行可能なGPUを用いた演算プログラムを作成した。これを雛形として複数の環境下でGPUを利用するシステムの構築を今後進めていく。本研究ではNVIDIA社のGPU用言語であるCUDAを用いている。今後はAMD社のGPUでも使えるGPGPU用統一言語であるOpenCLを用いてノートパソコンでも利用可能な計算システムの構築を行っていく。3.エフォート5%分は本務が忙しくない長期休業期間中に、国内で開催された会議に参加し、情報収集を行うと共に、本研究課題の進行状況を実験・理論の研究者に話し、助言等を得ることに振り分けた。当初予定よりも講義期間中に十分な研究時間を取ることができない。また、当初計画では講義期間中に時間が確保できない場合は夏季休業中などに研究を進める予定だったが、震災後の節電により思うように計算機を使うことができなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。本務である、山梨大学工学部共創学習支援室に予想以上に学生が詰めかけ(年間延べ約8千名)、5%以上のエフォートを研究に割くことができなかった。エフォートの多くは新しい実験結果などについて情報収集を行うとともに、他の研究者の方から意見をもらうために学会参加等に使い、独自の研究をまとめて進めることはできなかった。当初計画に従い、複数環境下で利用できる高速システムの開発に取り組む。また、節電状況を考慮にいれ、消費電力の少ない機器をなるべく使用するようにする。平成25年度4月より新しい研究機関に移動し、新たな環境で研究を開始した。当初の計画の最も重要な目標である、アーキテクチャの異なるGPUを用いた高速計算システムの構築を目指す。特に新しいGPUを購入に基本形となるものを作り上げる。
分子磁性発現とその機構

高スピン磁性高分子の関係では、新たにFTパルスESRによる過渡的量子スピン減衰運動法を導入した。高スピン高分子系では有効スピン量子数の増大とともに異なるスピン多重度の部分の混在するが、この方法によりこれらを分離・同定できることが示された。高スピン分子の電荷とスピン配列の研究では、七重項分子を陽イオンまたは陰イオンにすると四重項状態になること、スピン・フラストレーションがあり、基底状態が三重項の分子がイオン化により四重項状態になることなどが示された。分子性錯体の関係では、昨年度報告した(BEDT-TTF)_6 Cu_2Br_8でESR,プロトン-NMR,高圧下の磁化率などの測定から、さらに詳しい知見を得た。新たに(BEDT-TTF)_2X(X=ICl_2,AuCl_2)の反強磁性転移を見いだし、ネ-ル温度22K(ICl_2)および28K(AuCl_2)を決め、磁気異方性などを測定した。また新規な物質として、磁性酸素分子を含むアルカリ金属-グラファイト層間化合物(C_<4n>KO_2,C_<4n>C_sO_2)を開発し、その磁性を調べている。一方、混合原子価銅錯体(DMe-DCNQI)_2Cu系では、選択的な重水素化試料を用いて種々の物性測定を行い、d電子の狭いバンドと伝導電子の相互作用に関する興味ある知見を得た。ラジカル結晶の分野では、ニトロニルニトロキシドの2位にH,Br,I,CH_3など簡単な置換基をもつ基本骨格の誘導体の単結晶について、磁性と構造の関係が研究され、フェニル基置換でなくても強磁性相互作用が発現することが示された。また、粘土鉱物(サポナイト)の層間にラジカル陽イオンであるピリジニウムニトロニルニトロキシドを添加した層間化合物が新たに作られ、そのゲストーゲスト間、およびホストーゲスト間の磁気相互作用について知見が得られた。高スピン分子の関係の研究では,今回新たに2次元的に広がったπ電子軌道をもつ分子が合成され,その電子常磁性共鳴(EPR)スペクトルの解析が行われた。スペクトル強度の温度依存性から基底状態は13重項であることが示され,ゼロ磁場分裂定数はD=+0.01909cm^<-1>,E=0.00193cm^<-1>と決定された。これは現在報告されている分子としては,最高のスピン多重度をもつものである。一方,基底状態が5重項のカルベン分子の陽イオンでは,基底状態が4重項になるが,EPRスペクトルの解析から僅かではあるが構造の異なる2種類のイオンが生成していることがわかった。また,7重項の分子の陰イオンのEPRスペクトル観測にも成功しているが,実験上の因難もあり検証に努める必要がある。分子性錯体の研究では,(BEDT-TTF)_6Cu_2Br_8で反強磁性体が得られた。この物質は、常圧で半導体特性をもつが6kbar以上の高圧下で金属伝導を示す伝導性の高い物質である。そのスピン磁化率はキュリー・ワイス則になるが,大きな反強磁性的ワイス定数θ=-140Kを与え,さらに低温では長距離秩序が形成しT_n=7.5Kの反強磁性状態になる。2次元のハイゼンベルグ模型の解析では,Cu^<2+>スピン間にJ=-17Kという大きな交換相互作用が働いていることになり,BEDT-TTF上のπ電子を介してのπ-d相互作用によると考えられる。T_C=0.6Kで強磁性体になるp-NPNNについては,T_C以下の温度でミュオンスピン回転による自発磁化の観測とその温度変化が調べられ,各磁区のモーメントは,b磁区方向に揃っていることがわかった。ニトロニルニトロキシド系のラジカルでは,光電子スペクトルの測定から強磁性相互作用の機構に重要な示唆が得られ,またその陽イオンラジカルの場合には,対イオンを変えると磁性が大きく変化することが示された。新たに,ベルダジル系のラジカルについても置換基による系統的な磁気相互作用の変化が見いだされた。高スピン分子の関係では,前年度に引き続き2次元的に広がったπ電子軌道をもつ分子として25重項カルベンオリゴマーの合成を進め、前駆体のポリヒドラゾン化合物迄の合成ルートを確立した。また、分子内フラストレーションの期待される系、室温でも安定な高スピン分子など複雑な電子・スピン構造の解明を行っている。AO2班と共同でCOPNA樹脂の磁性についても研究を進め、脱水素COPNA樹脂においてスピングラス的な挙動を認めた。分子内フラストレーションのあるtris(4-phenylmethylene)amineは、上記研究で基底三重項であるが、これの陰イオンでは4重項が、また陽イオンでは四および六重項が観測されている。今後温度変化の測定などから基底状態を決定する必要がある。分子性錯体の研究では、昨年度(BEDT-TTF)_6Cu_2Br_8で反強磁性体が得られたが、その磁気異方性を調べ、容易軸がb軸であること、小さい異方性磁場は主として双極子-双極子相互作用によって説明されることが示唆された。

一方、「重い電子」状態にある可能性が指摘されている混合原子価銅錯体(DMe-DCNQI)_2Cu系については、種々の選択的重水素試料を用いて、電気抵抗、結晶構造、比熱、磁化率、磁気抵抗、NMR等を共同研究により調べ、磁性に関しては絶縁相における反強磁性転移に伴う自発磁化の発生の詳細を明らかにし、またド・ハース・ファン・アルフェン効果により三次元的なフェルミ面をもつことを示した。強磁性体になるp-NPNNについては、班内の共同研究により加圧によりTcが低下することを見いだし、これは強磁性発現機構を調べる上で重要な手がかりになる。その他ニトロニルニトロキシド系のラジカルでは,ビラジカル、トリラジカルにおいて分子内および分子間相互作用の競合による特異な磁性がほぼ解明され、p-methylpyridinium誘導体で反強磁性カゴメ格子という非常に珍しい結晶が見つかり、その磁性を中心とした諸物性の解明が待たれる。高スピン磁性高分子の関係では、新たにFTパルスESRによる過渡的量子スピン減衰運動法を導入した。高スピン高分子系では有効スピン量子数の増大とともに異なるスピン多重度の部分の混在するが、この方法によりこれらを分離・同定できることが示された。高スピン分子の電荷とスピン配列の研究では、七重項分子を陽イオンまたは陰イオンにすると四重項状態になること、スピン・フラストレーションがあり、基底状態が三重項の分子がイオン化により四重項状態になることなどが示された。分子性錯体の関係では、昨年度報告した(BEDT-TTF)_6 Cu_2Br_8でESR,プロトン-NMR,高圧下の磁化率などの測定から、さらに詳しい知見を得た。新たに(BEDT-TTF)_2X(X=ICl_2,AuCl_2)の反強磁性転移を見いだし、ネ-ル温度22K(ICl_2)および28K(AuCl_2)を決め、磁気異方性などを測定した。また新規な物質として、磁性酸素分子を含むアルカリ金属-グラファイト層間化合物(C_<4n>KO_2,C_<4n>C_sO_2)を開発し、その磁性を調べている。一方、混合原子価銅錯体(DMe-DCNQI)_2Cu系では、選択的な重水素化試料を用いて種々の物性測定を行い、d電子の狭いバンドと伝導電子の相互作用に関する興味ある知見を得た。ラジカル結晶の分野では、ニトロニルニトロキシドの2位にH,Br,I,CH_3など簡単な置換基をもつ基本骨格の誘導体の単結晶について、磁性と構造の関係が研究され、フェニル基置換でなくても強磁性相互作用が発現することが示された。また、粘土鉱物(サポナイト)の層間にラジカル陽イオンであるピリジニウムニトロニルニトロキシドを添加した層間化合物が新たに作られ、そのゲストーゲスト間、およびホストーゲスト間の磁気相互作用について知見が得られた。
潰瘍性大腸炎の自己抗原および自己抗体同定と特異的診断法の樹立

潰瘍性大腸炎(Ulcerative colitis: UC)は、若年者を中心に幅広い年齢層に発症する炎症性腸疾患であると同時に、発癌のリスクを有する難治性疾患である。患者数は本邦のみならず世界的に増加しており、これまで精力的にその病態解明を目的とした研究がなされてきたが、未だに満足のいく結果は得られていない。最大の問題点は、その原因が不明であるということである。申請者は、本研究でUCの自己抗原および病因性自己抗体の同定と、これに基づいた疾患特異的診断法の開発および治療標的の探索を行う。
機械の分解組み立てを通してのものづくり基礎教育に関する研究

研究目的多くの高専において"ものづくり"が教育目標として掲げられており,もの作りの教育方法について講義や実習などで多角的に検討されている.本校においても,学生のモチベーションをいかに向上させ,維持させるかということが問題視されている.近年,学生の成長過程での周辺環境がIT技術の発展により劇的に変化している.このような背景から,日常生活環境から機械装置が電子装置に置き換わりメカニカルな装置が身の回りにないため,分解してメカニズムを知る楽しみを知らない学生が増えてきている.機械工学科の学生にいたっても,そのようなことに興味を持たない学生も少なからず存在する.このことは創造力の養成に対する動機にも影響している.そこで4輪バギーの操舵部分を対象とした分解組み立ての実習を取り入れる.実用車であるため機械工学科の学生の興味を惹く題材を用いることで,その教育効果を検討する.研究方法(1)現有の4輪バギーを分解し,構造について特にサスペンションのアライメントの理論を学習するための方案を洗練するとともに,他の教科との関連や実習の効果を検討する.(2)また,学生への動機付けの成否を,アンケートや実習を通した学生からの聞き取りで行う.(3)効率よく実習を行うために,実習用のバギーを1台追加する(購入申請).(4)毎実習終了後にアンケートを取り,実習の内容の改善点についてフィードバックを行いながら更に適したテキスト,サブノート,教材の開発を行う.(5)その教育効果をさらに高めるために,補助教材の製作を行う.(6)以上に加えて学生の意識調査を聞き取り方式で行い,実習方案の完成度を高めていく.研究成果(1)4輪バギー保有台数が増えたことにより少人数教育を行うことができた.(2)(1)の結果,実習時間にゆとりが生まれ,新たな分野について授業で取り上げることができた.(3)学生からの聞き取り調査により、すべてにおいて教育効果が高まったことが確認できた.研究目的多くの高専において"ものづくり"が教育目標として掲げられており,もの作りの教育方法について講義や実習などで多角的に検討されている.本校においても,学生のモチベーションをいかに向上させ,維持させるかということが問題視されている.近年,学生の成長過程での周辺環境がIT技術の発展により劇的に変化している.このような背景から,日常生活環境から機械装置が電子装置に置き換わりメカニカルな装置が身の回りにないため,分解してメカニズムを知る楽しみを知らない学生が増えてきている.機械工学科の学生にいたっても,そのようなことに興味を持たない学生も少なからず存在する.このことは創造力の養成に対する動機にも影響している.そこで4輪バギーの操舵部分を対象とした分解組み立ての実習を取り入れる.実用車であるため機械工学科の学生の興味を惹く題材を用いることで,その教育効果を検討する.研究方法(1)現有の4輪バギーを分解し,構造について特にサスペンションのアライメントの理論を学習するための方案を洗練するとともに,他の教科との関連や実習の効果を検討する.(2)また,学生への動機付けの成否を,アンケートや実習を通した学生からの聞き取りで行う.(3)効率よく実習を行うために,実習用のバギーを1台追加する(購入申請).(4)毎実習終了後にアンケートを取り,実習の内容の改善点についてフィードバックを行いながら更に適したテキスト,サブノート,教材の開発を行う.(5)その教育効果をさらに高めるために,補助教材の製作を行う.(6)以上に加えて学生の意識調査を聞き取り方式で行い,実習方案の完成度を高めていく.研究成果(1)4輪バギー保有台数が増えたことにより少人数教育を行うことができた.(2)(1)の結果,実習時間にゆとりが生まれ,新たな分野について授業で取り上げることができた.(3)学生からの聞き取り調査により、すべてにおいて教育効果が高まったことが確認できた.