hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
下層群落の成育が人工林のリターに及ぼす影響:モデル構築-将来予測-現状との比較

本年度は当該研究の目的である下層植生からのリター供給の広域予測に不可欠な、森林による炭素吸収の推定法の確立および改善に取り組んだ。本年度は以下の知見が得られた。1.炭素吸収の担い手である葉の生理特性が、推定では不可欠な知見であるものの、着いている位置が高いために計測が困難である。そこで、多くの研究地点で葉の採取に用いられる高枝切りばさみで伐採した枝での光合成計測について、多く用いられる個葉生理-物理モデルを用いた場合に、伐採前と比べて予測値が異なるかどうかについて検討を行った。その結果、これまでの報告された手順で伐採および計測を行った場合には、切り枝でも計測は可能であり、そのデータを用いた予測値では実測値再現性が高いことが明らかになった。2.海外で開発された個葉生理-物理モデルを構築し、申請者が活動する暖温帯および熱帯での適用仕様に改善した。モデルによって推定された蒸散量と、樹液流計測との整合性を検証した。3.本研究で構築されたモデルは、緯度に沿った植物の生産性の推移に用いられ、植物の生産性とその植物を江差源として用いる昆虫の形態的進化との関係の解明に用いられた。本年度の成果と昨年度の成果を基にして、森林の生産の広域推定およびそこでのリターの量と質について、大まかな予測ができる体制が整った。国内の研究サイトによっては、葉寿命や気象環境、種など、本モデルの運用に必要とされる情報が整備されている所もあり,一連の研究成果によって、全国的なリター特性が推定されることが期待される。本研究の当初の目標を超えたさらなる活用として、乾燥ストレスなどが強く影響する本研究が対象としてこなかった地域でのリター・炭素吸収モデルの適用と推定などが期待される。本年度は当該研究の目的である、『1.下層植生が保有する葉が落葉するまでのプロセス』について集中的にデータの採取を行い、モデル構築の基礎となる知見を得て論文にまとめた。また本研究の目標の一つである『2.下層植生の種組成の変化がリター量に及ぼす影響』について、樹木個体レベルではあるものの、定性的な結果が得られた。1.葉が落葉するまでの、加齢に伴う生理活性と養分含量の低下に注目して、その定量的な計測を行った。その結果、本研究が対象とする暖温帯林人工林の下層では、生理活性の低下は顕著ではなく、他地域で行われてきた従来の研究の知見に立脚した生理・化学特性の予測モデルが、暖温帯林の下層植生では適用できないことが明らかになった。この知見を基に、葉群内の生理特性の空間分布についての結果を論文にまとめ、投稿中である(New Phytol)。2.リターの化学特性に加え、リター量の予測モデルについてもデータの採取と解析を行った。薄い葉が多数落葉する落葉樹植生と、分厚い葉が少数落葉する常緑樹植生をモデルケースに、人工林管理によって下層植生の主組成が変化した際に、年間のリター量がどう推移するのか、検証を行っている。この問いに対し、葉量の同程度の落葉樹個体と常緑樹個体では、個体からの総リター量が落葉樹で有意に大きいことが明らかになった。この傾向は、世界中で集められている葉の生理生態特性のデータベースからも裏付けられることが分かった。この結果は、落葉樹では保有する葉の欠乏に陥りやすいことを示唆しており、このことが鬱閉した人工林下層での生息数の低いことの原因ではないか、という仮説を提起して、論文を投稿中である(J.Plant Res.)。本年度は当該研究の目的である下層植生からのリターの供給の定量的な解明と、森林全体からのリター量におよぼす影響」の解明に取り組んだ。本研究では以下の知見が得られた1.常緑樹と比べ、落葉樹ではリターの供給量が大きくなった。リター量は葉の寿命と現存量(葉面積指数、LAI)、葉の形態特性(SLA、葉面積/葉重)で表されるが(=LAI/葉寿命/SLA、式[1])、葉寿命・SLAは葉寿命とともに増加することが背景にあった。この結果は、地球上で調べられているメタ解析とも一致するため(Reich et al.1997,PNAS)、葉寿命とリター量の負の相関は普く観察される現象だと思われる。2.構成個体サイズの大きい下層群落ほど、リター量が大きくなった。式[1]のうち、葉寿命・SLAは個体サイズと関係なく種内で一定だったが、LAIは個体サイズとともに増大したためである。3.下層群落のリター量には構成個体の樹種・サイズによって大きな変動が見られたものの、その林分全体に占める割合は1-5%であり、その挙動が森林全体におよぼす影響は限定的だと考えられる。このように、現在必要性が提唱されている間伐などの森林管理にともなう下層群落の生育は、下層植生のリター量に対して定性的・定量的な変化をもたらすと考えられる。一方、下層木の葉寿命の種間差は、植物の生長を強く規定していることが明らかになった(Miyazawa and Otsuki2010)。落葉樹などの葉寿命が短い種はSLAの高い葉を作ることで、同サイズの葉寿命の長い種よりも葉面積を大きく維持している。その結果、落葉樹は林床での光獲得量および光合成生産量で常緑樹を圧倒していた。しかも、個葉レベルの生理特性の極端な変化があった場合でも、この種間差が変化することはなかった。

落葉樹の高い成長速度、すなわち生産が、落葉樹で構成される下層植生の高いリター生産の一因だと考えられる。本年度は当該研究の目的である下層植生からのリター供給の広域予測に不可欠な、森林による炭素吸収の推定法の確立および改善に取り組んだ。本年度は以下の知見が得られた。1.炭素吸収の担い手である葉の生理特性が、推定では不可欠な知見であるものの、着いている位置が高いために計測が困難である。そこで、多くの研究地点で葉の採取に用いられる高枝切りばさみで伐採した枝での光合成計測について、多く用いられる個葉生理-物理モデルを用いた場合に、伐採前と比べて予測値が異なるかどうかについて検討を行った。その結果、これまでの報告された手順で伐採および計測を行った場合には、切り枝でも計測は可能であり、そのデータを用いた予測値では実測値再現性が高いことが明らかになった。2.海外で開発された個葉生理-物理モデルを構築し、申請者が活動する暖温帯および熱帯での適用仕様に改善した。モデルによって推定された蒸散量と、樹液流計測との整合性を検証した。3.本研究で構築されたモデルは、緯度に沿った植物の生産性の推移に用いられ、植物の生産性とその植物を江差源として用いる昆虫の形態的進化との関係の解明に用いられた。本年度の成果と昨年度の成果を基にして、森林の生産の広域推定およびそこでのリターの量と質について、大まかな予測ができる体制が整った。国内の研究サイトによっては、葉寿命や気象環境、種など、本モデルの運用に必要とされる情報が整備されている所もあり,一連の研究成果によって、全国的なリター特性が推定されることが期待される。本研究の当初の目標を超えたさらなる活用として、乾燥ストレスなどが強く影響する本研究が対象としてこなかった地域でのリター・炭素吸収モデルの適用と推定などが期待される。
ごみ焼却排ガスの中和処理用消石灰の高効率利用に関する研究

消石灰を用いた排ガスの乾式処理とバグフィルタによる集じんを行っている焼却施設の飛灰を分析し,HClとの反応生成物は一般的に知られているCaCl2の無水和物や水和物ではなく,CaClOHであることを明らかにした。流通式反応装置を用いた170°C,Ca/Clモル比=0.1-5の条件での室内実験でも,Ca(OH)2とHCl反応生成物はCaClOHであり,焼却施設の飛灰分析結果と一致していることがわかった。消石灰の効率的利用を考えるとCaCl2まで反応を進行させることが望ましいが,現状の乾式処理ではCaClOH生成に留まっている可能性が示唆された。ごみ焼却排ガス処理において消石灰(Ca(OH)2)による酸性ガス(HClおよびSOx)の中和除去に影響を与える因子とその反応生成物の形態を調べるために,全国の一般廃棄物焼却施設624か所にアンケート調査を実施した。アンケートに回答した施設の半数以上(n=224)が,ストーカ炉を採用し,乾式の酸性ガス処理と1段式のバグフィルタ(BF)より集じん処理を行っていることがわかった。これらの施設を対象に排ガス処理時の運転条件と処理後の酸性ガス濃度との関係を分析した。その結果,酸性ガス処理に影響を与える主な運転条件として,消石灰の種類,ごみ1tあたりの消石灰吹き込み量,ごみ1tあたりの減温水噴霧量,減温後の排ガス温度を見出した。上記4つの条件の組み合わせにより調査対象施設を分類し,計37施設から38検体の飛灰と,飛灰サンプリング時の排ガス処理施設の運転条件および処理後の酸性ガス濃度データを入手した。内部標準物質法を用いたXRD分析より飛灰中の消石灰と酸性ガスの反応生成物を定性・定量した結果,SOxとの反応生成物としてCaSO4が検出されたものの, HClとの反応生成物は一般的に知られているCaCl2の無水和物や水和物ではなく,CaClOHのみであった。なお,未反応のCa(OH)2,反応生成物のCaClOHとCaSO4は,重量ベースで各々1.619.1%,3.218.7%,1.79.1%の範囲で飛灰に含まれていることがわかった。飛灰分析結果と施設運転データから求めたHCl除去率は,高反応消石灰の吹込み時,ごみ1tあたりの消石灰吹き込み量の多いほど,また減温後の排ガス温度の低いほど高くなるが,いずれも消石灰とHClの反応生成物はCaClOHであることが確認された。消石灰によるHClの中和反応は,Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2Oとして知られている。しかし,ごみ焼却排ガス中の酸性ガス処理と集じん方式の大半を占める「消石灰吹込み+バグフィルタ」方式を採用している実焼却施設から入手した飛灰には,消石灰とHClの反応生成物としてCaClOHのみ存在していることが判明された。上記式によると,1モルの消石灰より2モルのHClが中和除去できるはずたが,Ca(OH)2+HCl→CaClOH+H2Oにより中和反応が進むと,1モルの消石灰は1モルのHClしか中和できず,同量のHCl処理に2倍の消石灰量が必要となる。乾式法において目標のHCl除去率を得るために必要な理論上の消石灰量より過剰の消石灰を噴霧せざる得ない理由として,消石灰粒子同士の凝集や反応生成物の消石灰粒子の表面被覆など,物理的要因による消石灰とHClの反応率低下がよく言われている。しかし,今回の研究によって物理的な要因だけではなく,化学反応そのものがCaClOHの生成段階にとどまっている可能性が示唆された。一方,飛灰組成等から計算した消石灰吹込み量とHCl除去量のCa/Clモル比は,すべての施設で1より高かった。中和反応によりCaCl2が生成されたものの,過剰に噴霧されたCa(OH)2のうち未反応のものが飛灰中にとり残され,CaCl2+Ca(OH)2→2CaClOHの反応を進行させた可能性も排除できない。CaClOHについては,消石灰とHClの反応生成物,もしくは,CaCl2と未反応の消石灰の反応生成物であるか,その反応経路を明らかにする必要がある。以上の結果を踏まえて,本年度は反応シミュレーションとラボスケールの装置を用いた消石灰と酸性ガスの反応実験を行い,実機調査で得られた知見を検証する予定である。消石灰と酸性ガスの反応特性を調べるために,熱力学平衡計算ソフトを用い,温度,酸性ガス及び共存ガス(水蒸気,CO2)濃度,消石灰量をパラメータとして反応シミュレーションを行った。乾式処理が行われる120-200°Cでの計算結果,Ca/Cl(モル比)=0.5ではCaCl2が生成されるが,Ca/Cl≧1の場合,150°C以上でCaCl2が急激に減少しCaClOHが生成されることが確認された。SO2はどちらの条件でも全量CaSO4として除去され,平衡計算では上記因子によるSOx除去への影響は明確に見られなかった。

室内実験では小型流通式反応器を用い170°CでのCa(OH)2+HCl→CaClOH+H2O,CaClOH+HCl+H2O→CaCl2+H2O, CaCl2+Ca(OH)2→2CaClOH反応を調べ,反応生成物はXRDとTG-DTA分析より定性・定量を行った。その結果,Ca/Cl=0.1-5の範囲でCa(OH)2とHCl反応生成物はどちらでもCaClOHであった。Ca/Cl<0.5でもCaClOHが生成し,CaCl2の生成は確認できず中間生成物段階で反応がとどまっていった。CaClOHとHCl反応によるCaCl2生成を確認するためにCaClOH+Ca(OH)2+CaCl2の混合体とHClの反応実験を行ったが,Ca(OH)2+HCl→CaClOH反応が先に進み, CaCl2の増加は見られなかった。さらに,同条件でHCl供給がなくなると,混合物中のCa(OH)2とCaCl2が素早く反応しCaClOHが生成した。以上の結果から消石灰と塩化水素の主な反応生成物はCaClOHとして安定し,昨年度の焼却施設の飛灰分析結果と一致していることが確認できた。一方,消石灰とSO2の反応においては平衡計算に比べて除去率が低いもののHCl共存有無によるSO2除去への影響は見られなかった。全連続式焼却施設の約8割は排ガス中HCl, SOx処理にバグフィルタ手前の煙道に消石灰等を直接噴霧し,中和・除去する乾式法を採用している。HCl除去はCa(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2Oとして説明されてきたが,焼却施設でサンプリングした飛灰中の主な反応生成物はCaCl2ではなくCaClOHであり,既存の反応理論と異なることがわかった。2年目の研究では上記のことに注目し,平衡計算,バグフィルタを模擬したラボスケール実験と反応生成物の分析を通じてCaClOH生成反応を検証し,消石灰とHClの反応機構を明らかにした。消石灰とHClの反応ではCaClOHが主な反応生成物であった。本実験ではCa(OH)2モル数よりHClモル数が多いCa/Cl<0.5条件でもCaClOHが優先的に生成しCaCl2生成まで進まなかった。CaClOHと未反応消石灰が共存する場合,CaClOHとHCl反応より未反応消石灰とHClの反応が先に進みCaClOHが生成してしまう。消石灰の効率利用を考えると,1モルの消石灰で2モルのHClが除去できるCaCl2生成が望ましい。しかし,1年目の研究で飛灰中に未反応消石灰が重量の約2-19%も存在していることを確認した。今の乾式法では排ガス中のHCl濃度より過剰量の消石灰が噴霧されるなど,CaClOH生成に有利な反応条件となっているために,飛灰中にCaClOHが主な反応生成物として検出されたと推察される。一般廃棄物焼却施設の半数以上を占める,ストーカ炉を採用し消石灰を用いた乾式酸性ガス処理と1段式のバグフィルタ(BF)による集じん処理を行っている施設から,施設運転データと処理後の酸性ガス濃度データ,飛灰を入手し分析した。その結果,酸性ガス除去率は,高反応消石灰の吹込み,ごみ1tあたりの消石灰吹き込み量が多く,減温後排ガス温度が低い場合,高い傾向が見られた。しかし,飛灰中の消石灰と酸性ガスの反応生成物は,SOxとの反応生成物としてCaSO4が検出されたものの,HClとの反応生成物は一般的に知られているCaCl2の無水和物や水和物ではなく,CaClOHであった。消石灰と酸性ガスの反応特性を詳しく調べるために熱力学平衡計算ソフトを用い,温度,酸性ガスおよび共存ガス濃度,消石灰量をパラメータとして反応シミュレーションを行った。120-200°CにおいてCa/Cl≧1の場合,150°C以上でCaCl2が急激に減少しCaClOHが生成した。SO2はどちらの条件でもCaSO4が生成し,上記パラメータによる反応生成物の変化はなかった。流通式反応装置を用いた170°C,Ca/Cl=0.1-5の条件での室内実験でも,Ca(OH)2とHCl反応生成物はCaClOHであり,焼却施設の飛灰分析結果と一致していた。
宇宙における超微弱光検出用赤外線検出器の開発

三菱電機と共同研究により、PtSi CCD検出器の低温における特性評価を行った。この評価の中で特に現状のCCDにおける転送効率の動作条件による変化と限界値を明らかにするのが重要であったため、読み出しノイズの動作条件による依存性と最小値を合わせて調べた。さらに、宇宙環境においては、宇宙放射線による上記特性の劣化を十分に考慮する必要があるため、東京大学放射線施設のコバルト60によるガンマ線照射及び放射線医学総合研究所のHIMACプロトン照射施設を用いて放射線照射を行った検出器の特性評価を行った。放射線被爆を与えた素子に対して、低温下・小電荷環境下における電荷転送効率及びその特性変化を、駆動電圧条件などを変えながら系統的に測定を行い、上記検出器の放射線耐性評価を行った。また、読み出し雑音の測定は、上記測定と並行して、読み出し雑音をこれまで確認されていない小電荷伝送時において調査した。これらの評価結果に基づき、検出器内部の出力アンプ部の設計を見直し、低温下・低背景照度時の観測に必要な駆動条件における最良のノイズ値を得られる方法を検討し、三菱電機において電気的シミュレーションを行い、良好な結果を得た。これらの結果から放射線環境の厳しい、惑星探査機などでの宇宙環境において微弱光検出に使用可能なCCD素子の評価結果と設計方法の指針をまとめた。また、本研究に使用したPtSi赤外線検出器が金星探査計画において使用可能な放射線耐性を有すること、また、金星までのクルージング期間に黄道光などの微弱光源の測定に必要な性能を有することを確認することができ、上記のミッションでの検出器として搭載することが確定した。本研究の目的は、12μm帯の近赤外線波長領域において飛翔体に搭載し、太陽系黄道光および宇宙背景光輻射の測定を可能とする検出器を開発することにある。PLANET-C/VCOに搭載される赤外線カメラには、12μm帯で優れた感度と、大きなフォーマットサイズ、画質の良好性から三菱電機により開発されたPtSi型検出器を用いる。この検出器は三菱電機により開発され、上野らによって天文観測への応用がなされた実績を持つものの改良型である。しかし宇宙背景放射などの超微弱光の測定に用いる場合、熱雑音を抑制するため、通常のCCDの最適駆動温度よりも低い温度(60K程度)で動作させる必要がある。このような低い動作温度帯は電荷転送効率の低下が無視できない温度領域である。本研究では、上記の問題に焦点を当て、低温下での赤外線CCD回路の特性、特に電荷転送効率及び読出ノイズの特性について問題点を洗い出し、CCD回路設計の最適化へ反映させ、実際にPLANET-C/VCOに搭載して黄道光や宇宙背景放射の観測を行うことの可能な検出器を開発することを目的としている。本年度は低温におけるCCDの転送効率を測定する目的でPtsi検出器を温度コントロール下で完全にダークな条件に封入し、放射線医学総合研究所のHIMAC陽子加速器、および放射線総合研究所のガンマ線照射装置を用いて放射線被爆を起こさせ(30Krad程度まで)たサンプルを作成し、このサンプルデバイスに光学的なピンホール像を結像させ、その光学特性を評価することにより低温下・小電荷環境下における電荷転送効率およびその悪化を、温度条件・駆動電圧条件などを変えながら系統的に測定した。この結果から、駆動条件を放射線被曝量にあわせて制御することにより、科学的な観測上の目的を満たす特性を評価するデータを得た。この結果は2004年3月に開催された日本天文学会春季年会で報告を行った。本研究の目的は、1-2μm帯の近赤外線波長領域において飛翔体に搭載し、太陽系黄道光および宇宙背景光輻射の測定を可能とする検出器を開発することにある。PLANET-C/VCOに搭載される赤外線カメラには、1-2μm帯で優れた感度と、大きなフォーマットサイズ、優れたダイナミックレンジ、画質の良好性から三菱電機により開発されたPtSi型検出器を用いる。この検出器は既に上野らによって天文観測への応用がなされた実績を持っものの改良型である。

しかし宇宙背景放射などの超微弱光の測定に用いる場合、熱雑音を抑制するため通常のCCDの最適駆動温度よりも低い温度(60K程度)で動作させる必要がある。このような低い動作温度帯は電荷転送効率の低下が無視できない温度領域である。本研究では、低温下での赤外線CCD回路の特性、特に電荷転送効率及び読出ノイズの特性について問題点を洗い出し、CCD回路設計の最適化へ反映させ、実際にPLANET-C/VCOに搭載して黄道光や宇宙背景放射の観測を行うことの可能な検出器を開発することを目的としている。昨年度に引き続き、低温条件下におけるCCDの転送効率を測定する目的でPtSi検出器を温度コントロール下で完全にダークな条件に封入し、放射線医学総合研究所のHIMAC陽子加速器、および放射線総合研究所のガンマ線照射装置を用いて放射線被爆を起こさせたサンプルを用意し、低温下・小電荷環境下における電荷転送効率およびその悪化を、温度条件・駆動電圧条件などを変えながら系統的に測定した。この結果を元に、検出器の設計に反映させることを目的に、三菱電機先端技術総合研究所の協力により、半導体素子の設計検討を行った。またこれらの作業と会わせて、黄道光観測時に必要な検出限界を定量的に見積もるため、ハワイマウナケア観測所において黄道光のモニター観測を行い、その輝度分布の調査を行った。三菱電機と共同研究により、PtSi CCD検出器の低温における特性評価を行った。この評価の中で特に現状のCCDにおける転送効率の動作条件による変化と限界値を明らかにするが重要であったため、読み出しノイズの動作条件による依存性と最小値を合わせて調べた。さらに宇宙環境においては、宇宙放射線による上記特性の劣化を十分に考慮する必要があるため、東京大学放射線施設のコバルト60によるガンマ線照射および放射線医学総合研究所のHIMACプロトン照射施設を用いて放射線照射を行った検出器の特性評価を行った。放射線被爆を与えた素子に対して、低温下・小電荷環境下における電荷転送効率およびその特性変化を、駆動電圧条件などを変えながら系統的に測定を行い、上記検出器の放射線耐性評価を行った。また読み出し雑音の測定は上記測定と並行して、読み出し雑音をこれまで確認されていない小電荷伝送時において調査した。これらの評価結果に基づき、検出器内部の出力アンプ部の設計を見直し、低温下・低背景照度時の観測に必要な駆動条件における最良のノイズ値を得られる方法を検討し、三菱電機において電気的シミュレーションを行い、良好な結果を得た。これらの結果から放射線環境の厳しい、惑星探査機などでの宇宙環境において微弱光検出に使用可能なCCD素子の評価結果と設計方法の指針をまとめた。また本研究に使用した、PtSi赤外線検出器が金星探査計画において使用可能な放射線耐性を有すること、また金星までのクルージング期間に黄道光などの微弱光源の測定に必要な性能を有することを確認することができ、上記のミッションでの検出器として搭載することが確定した。
ヒト組織移植ＳＣＩＤマウスを用いたヒト褐色脂肪由来アディポサイトカインの機能解明

2011年7月4日から2012年3月31日まで出産育児のため研究を中断。2011年7月4日から2012年3月31日まで出産育児のため研究を中断したため、残額が生じた。移植していないSCIDマウスと、ヒト脂肪組織を移植したSCIDマウスの血液中のタンパク質を比較、マウス由来とヒト由来のタンパク質を区別し、ヒト脂肪組織由来の新規分泌因子のみを同定する。同時に、ヒト褐色脂肪組織、白色脂肪組織のDNAマイクロアレイ解析を行い、分泌シグナル配列をもつ因子を同定する。DNAマイクロアレイ解析の結果から有力なシグナル伝達分子を探索し、新規分泌因子の産生機序を追究する。これらの同定した新規分泌因子の全長cDNAをクローニングし、抗体を作成する。同定した新規分泌因子で、肝臓、筋肉、脂肪、脳などの他の臓器の代謝を制御する有効な機能を持つ因子をスクリーニングする。方法は以下である。(1)新規分泌因子の種々のバイオアッセイ-作成した新規分泌因子の抗体を用いて、病態モデル動物の既存薬物処理による血液中新規分泌因子の量的、変化を調べる。(2)レコンピナント新規分泌因子投与-同定した新規分泌因子にHis-tagを付加しバキュロウイルスを用いてSF9細胞に発現させる。発現させたHis-Tag付き分泌因子をニッケルカラムで精製、透析を行い、遺伝性肥満糖尿病モデルマウス、高脂肪食マウスに静注する。リコンビナント新規分泌因子を静注したマウスの体重、体温、摂食量、耐糖能、全身のエネルギー消費の亢進、インスリン抵抗性の改善、糖・脂質代謝機能の調節、AMPK活性化を介した肝糖新生の抑制効果、脂肪酸酸化増強作用等を検討する。(3)新規分泌因子強制発現によるマウスのエネルギー代謝調節の検討-アデノウイルスによる遺伝子導入を用いたマウス体内新規分泌因子の発現とその効果を検討する。(2)と同様にマウス全身のエネルギー代謝調節を検討する。(3)新規分泌因子ノックアウトマウスの作成と機能解析まず、ヒト褐色脂肪組織、白色脂肪組織のDNAマイクロアレイ解析を行うためのDNAチップを購入する。新規の分泌因子の候補の発現をリアルタイムPCRで確認するための、試薬に費やす。また、新規分泌因子のクローニング、抗体の作成、バキュロウイルス発現システムの構築、アデノウイルス作成など新規分泌因子の種々のバイオアッセイに用いる。さらに、新規分泌因子の作用を検討するために用いる病態モデル動物(肥満モデルマウス、糖尿病モデルマウスなど)を購入する費用に用いる。上記の計画が順調に進めば、ノックアウトマウスの作成の準備に用いる。方法は以下である。
高性能SiCパワーエレクトロニクス実現に向けた理想MOSFET作製プロセスの創成

シリコンカーバイド(SiC)は電気エネルギーの高効率利用に重要なパワーデバイス用の半導体材料として期待されている。本研究では、次世代のSiCスイッチングデバイスを構成する金属/酸化物/半導体(MOS)構造の界面物性を詳細に解析し、これらの知見に基づいてSiC-MOSデバイスの特性改善技術を提案し、その優位性を実証することに成功した。さらに、従来の熱酸化膜に代わる絶縁膜材料としてSiCパワーデバイスに最適化した高誘電率ゲート絶縁膜を実現し、トランジスタレベルでの性能実証に成功した。本研究課題は、人類が直面する環境・エネルギー問題の解決に向けた、電気エネルギーの有効利用を可能にする理想SiCパワーデバイスの創成を目的としている。SiC半導体は従来のSiに比べて優れた特性を有し、次世代パワーデバイス用材料として注目されている。またMetal-Oxide-Semiconductor(MOS)型電界効果トランジスタ(FET)は、典型的なノーマリオフ動作のスイッチングデバイスであり、安全性や回路構成の観点からもその実用化が期待されている。SiC-MOSデバイスを構成する絶縁膜には、従来のSiデバイスと同様、基板表面を酸化して形成したSiO2を用いている。しかし、SiC半導体は化学的・機械的に非常に安定な材料であり、MOSデバイス作製の第一段階であるSiC基板の表面清浄化や平坦化技術が未だ確立していない。またSiC上の熱酸化SiO_2中には多量のカーボン不純物が残存し、MOS界面に濃縮されたカーボンは電気特性や絶縁耐圧を著しく劣化させる。従って、SiCの優れた物性から予測されるデバイス性能を実現するには至っておらず、理想SiC-MOS構造の作製技術を確立し、特性に優れたパワーデバイスを実現することが、電気エネルギーの有効利用の観点から急務となっている。本研究では理想SiC-MOSデバイスの創成を可能にする技術として、(1)大気圧高密度プラズマを用いたSiC半導体表面の平滑化・清浄化技術、(2)超薄SiO_2/SiC構造の作製とプラズマ応用による界面電気特性改善法の開発、(3)高誘電率(High-k)絶縁膜との積層構造SiC-MOSデバイスの作製技術を確立し、(4)高性能SiC-MOSFETを完成させる。さらに(5)絶縁破壊現象のナノスケール観測によってSiC-MOSデバイスの信頼性劣化モデルの構築を目指す。本研究では、大電力を高速かつ高効率で変換・制御するSiCパワーエレクトロニクスの実現に向けて、SiC半導体の表面清浄化と理想MOS界面形成技術を駆使して、高誘電率絶縁膜との積層MOS構造を作製し、性能に優れたSiC-MOSFETを実現することを目的としている。平成19年度では、高密度プラズマ清浄化後のSiC表面電気特性の評価を実施するために、既存のプラズマ生成装置に改造を施し、清浄化処理後に連続して電極形成が可能な実験系を試作した。またSiCデバイス製造プロセスを構築する為、本年度の設備予算でデバイス加工用の反応性イオンエッチング装置を設計し、その導入を完了した。MOS界面の電気特性改善方法の検討については、窒素プラズマ照射と水素アニールの複合技術が、MOS界面の電気特性に及ぼす影響を詳細に評価し、これらの複合処理の効果とその物理的な起源に関する知見を得た。このMOS界面特性改善過程では、界面への窒素あるいは水素導入によって消失する界面欠陥のエネルギーレベルに差異が見られ、今後のSiC-MOS界面欠陥の物理的な起源を探る有効な手がかりになると考えている。さらに高誘電率絶縁膜を積層したSiC-MOSデバイスについては、SiCに特化した絶縁膜として研究を進めている窒素添加Al_2O_3絶縁膜の成膜条件の最適化を行い、膜中固定電荷を低減し、かつ絶縁破壊耐圧に優れた高誘電率絶縁膜の形成条件を確立した。この窒素添加Al_2O_3膜を薄い熱酸化膜上に堆積したAlON/SiO_2/SiC積層構造MOSデバイスの電気特性を詳細に評価し、AlONからの窒素拡散に伴うSiO_2/SiC界面特性の向上ならびにパワーデバイスの動作環境を想定した高温下でのMOS構造のリーク電流を大幅に低減することに成功した。本研究では、大電力を高速かつ高効率で変換・制御するパワーエレクトロニクスの実現に向け、SiC半導体が有する優れた材料物性を最大限に活用した、理想的MOSFETの作製技術を確立することを目的としている。平成20年度では既存の電流検出型原子間力顕微鏡(C-AFM)に試料加熱と真空排気機構を付加してC-AFM技術をSiC-MOSデバイスの局所電気特性評価に適用し、酸化条件に依存した絶縁膜の特性劣化を詳細に調べた。またSiC基板の結晶評価を目的として、学内遊休設備(X線回折装置)の設備移管と移設を行い、基板の結晶性とMOSデバイスとの相関関係を評価するための実験環境を整備した。一方、当該研究課題の後期でのデバイス試作に向け、微細構造作製を行うためのパターン直接描画(パターン設計)ツールを導入した。本装置は微細デバイスパターンを設計するための設計ツールであり、本年度導入を完了しパターン設計に着手した。

次年度導入予定の直接描画システムを用いて、生成したマスクパターン描画を実行し、平成19年度導入の加工(RIE)装置を用いて次年度以降の本格的なデバイス試作環境を整備した。SiC-MOS界面特性改善技術の研究においては、窒素プラズマ照射と水素アニールによる特性改善法について、水素アニール温度の最適化でさらに界面特性に優れたMOSデバイスの作製に成功した。またSiC表面をプラズマ窒化した後に酸化を施すことでMOS界面に効果的に窒素を導入できることを見出し、界面準位密度を低減することに成功した。さらに高誘電率AlON絶縁膜とSiO2薄膜とのスタック構造(AlON/SiO2/SiC)の下地SiO2層についても上記の特性改善手法が有効であることを実証した。本研究では、大電力を高速かつ高効率で変換・制御するパワーエレクトロニクスの実現に向け、SiC半導体が有する優れた材料物性を最大限に活用した、理想的MOSFETの作製技術を確立することを目的としている。平成21年度では、デバイス試作に必要なレーザー直接描画装置とレジストパターン剥離用のプラズマアッシャー装置を導入し、微細デバイス試作環境を整備した。また電流検出型原子間力顕微鏡(C-AFM)に広範囲画像が取得可能なスキャナーを付加することで数十ミクロンスケールのデバイスのC-AFM評価が可能となった。これらの新規導入装置と本予算で導入済みの反応性イオンエッチング装置を用いて微細キャパシタを作製して信頼性試験を実施すると共に、C-AFMを用いて絶縁破壊箇所のナノスケール評価を行うことで、SiC-MOSデバイスの絶縁破壊メカニズムを解明することに成功した。またSiC-MOSFETの高移動度化に有効とされるカーボン面上に形成した熱酸化膜の界面電子状態を、光電子分光測定により評価し、カーボン面では伝導帯オフセットがシリコン面に比べて小さくなる為、リーク電流の増大を招くことを示した。さらに、プラズマ窒化SiC表面の熱酸化で形成したSiC-MOSデバイスに対して高温水素アニールを施すことで、界面電気特性に極めて優れたMOSデバイスを作製することに成功し、本研究課題で提案するHigh-k/SiCスタックの界面層として優れた特性を示すことを確認した。今後、SiC-MOSFET試作を進め、その優位性実証を目指す。本研究では、SiC半導体が有する優れた材料物性を最大限に活用した、理想MOSFETの作製技術を確し立することを目的としている。平成22年度では、当該研究予算を活用して、既存の表面分析装置に超高真空仕様の表面処理チャンバーを増設することで、SiCやSiC-MOS構造、或いはSiC表面上の各種堆積膜の、その場光電子分光解析が可能な複合システムを構築し、SiC-MOSデバイス高性能化に向けたプロセス設計指針を得るための界面反応評価実験をスタートした。
ATPはF1とFoの二つの回転モーターの協同的な働きによって合成されるが,それぞれのモーターの回転機構は十分に解明されていない。特にFoは不明な点が多いが,膜中の重要残基の静電(ボルン)エネルギーとcリングの回転ブラウン運動を必須要素に据えたモデルが今のところ有力視されている。このモデルの可否を調べるため,a-c複合体の全原子MD計算を行った。重要残基cGlu62をボルンエネルギー的に不利な状況におき,aサブユニットの動きを追った(cリングは空間に拘束)。200nsでは有意な動きは観測されなかったが,膜両側からcGlu62に通じる2本のプロトン半チャネル(これも上記モデルの必須要素)の存在が見えてきた。移動が見られなかった原因を探るためcリング単体(拘束なし)のMD計算を行ったところ,cリングの回転ブラウン運動を観測できた。aサブユニットの存在(および膜に面したcGlu62への水分子の出入り,脂質分子の種類の相違)がどう影響するかは今後の課題として残った。本研究で開発した粗視化ボルンエネルギー法の適用も同様である。F1については,βサブユニットの構造変化とβ-γ間の立体斥力が回転を駆動すると考えられてきたが,βと直に接する部分を失ったγ変異体も回転することから,従来と異なる回転機構の存在も示唆されていた。そこで,粗視化モデルを用いて計算機実験を行ったところ(α3β3複合体の協同的な構造変化を強制的かつ連続的に励起した),γ変異体の回転が観測された。β-γ間には静電引力が働いており,静電エネルギーの変化によってγに回転が生じたことが分かった。同じ粗視化モデルをリニアモーターであるKIF1Aに適用し,KIF1Aが微小管に結合する過程を観測したところ,KIFIAの微小管に沿った一方向的な動きにも静電相互作用が深く関与していること分かった。本年度はFo回転モーター内部のプロトンチャネルの解明を中心に研究を行った。ペリプラズム側のチャネルを検出した一方,細胞質側のチャネルが全く検出されなかったので,aサブユニットとcリングの複合体構造(予測構造)に問題があるのではないかと考え,全原子モデルMD計算によって複合体構造の構造安定性を調べた。cリングの構造にはシアノバクテリアのFoの結晶構造を用い,aサブユニット(結晶構造がないので予測構造を使用)に近接する5つのcサブユニットを取り出してa-c複合体を構築し,これをDOPC2重膜(150分子)に埋め込み,膜の両側に水分子(12000分子)とオキソニウムイオン(10個)を配置させた。周期境界条件を課し,定温定圧条件(310K,100kPa)で計算を行った。5つのcサブユニットのGlu62については異なるプロトネーション状態の組み合わせをためし,それぞれ50ナノ秒の計算を4本(または2本)行った。結果,aサブユニットは相対的に安定性が低く,初期構造からのRMSDも高いものの(約3A),構造自体は収束傾向を示し(Glu62の影響は今のところ見られず)、暫定的ではあるがa-c複合体の(準)安定構造を得ることができた。また,aサブユニット内部を通ってGlu62に到達する水分子も多数検出しだ。つぎに,この安定構造を用い,昨年度に考案した粗視化ボルンエネルギー法(CB法)を用いて粗視化MD計算を行い、プロトンチャネルを再調査した。細胞質側のチャネルを検出できるようになったが、検出頻度は依然として低く,生化学実験結果との定量的な比較までには至らなかった。回転モーターについては自由エネルギー変換機構にまで踏み込めなかったが,リニアモーターについては研究が進展し,KIF1Aが微小管に結合するときに示す一方向的な運動を生み出す主因(相互作用)を明らかにできた。
β-γ間には静電引力が働いており,静電エネルギーの変化によってγに回転が生じたことが分かった。同じ粗視化モデルをリニアモーターであるKIF1Aに適用し,KIF1Aが微小管に結合する過程を観測したところ,KIFIAの微小管に沿った一方向的な動きにも静電相互作用が深く関与していること分かった。
生命の基本を司る本能的脳機構の探求

各分担者は、本研究が将来の特定領域研究へと発展すべく、以下のような具体的な研究テーマについてそれぞれが有機的なつながりを保って計画を推進した。我々はすでに、頻繁に研究会を開催して常に密接に連絡を取り議論を進めつつ活動をしてきているので(低次脳機能研究会)、本研究でもそれを十分に活用し、分担者が常に相互作用しながら研究を推進した。生殖行動に対するフェロモン作用の神経機構(市川・豊田)栄養・ストレスと生殖内分泌系(前多・束村)逆説睡眠と自律神経系(小山)動機付けとペプチド神経系;多機能生理活性物質GnRHの生理作用(岡・朴)生殖行動の適応性と性的可塑性(小林)本研究では、我々のこれまでの研究会活動をアピールすると同時に、我々同士の中でも特定領域研究へと発展させるための土台を強固にする目的で、今回の申請者を中心にした国際シンポジウムを以下のように開催した。「生命の基本を司る本能的脳機構」国際シンポジウム日時:2005年1月28日(金)29日(土)場所:東京大学山上会館参加者及び発表形式:招待口演22名(うち外国から12名)ポスター発表25題総参加者133名1月28日:フェロモンと行動ピーター・ソレンセン(米国)、豊田ふみよ(日本)、菊水健史(日本)、ジョシン・ワン(米国)、ジェームズ・チェリー(米国)GnRHニューロンキャスリーン・ホイットロック(米国)、イシュワー・パーハー(マレーシア)、岡良隆(日本)、阿部秀樹(米国-日本)、スザンヌ・メンター(米国)、アラン・ハービソン(ニュージーランド) 1月29日:睡眠小山純正(日本)、桜井武(日本)、セイジ・ニシノ(米国)、マルクス・シュミット(米国)、カマレシュ・ジュリア(インド)摂食・生殖と栄養スー・リッター(米国)、ヘレン・イアンソン(米国)、ロイ・マーティン(米国)、前多敬一郎(日本)、大蔵聡(日本)、木下美香(日本)各分担者は、本研究が将来の特定領域研究へと発展すべく、以下のような具体的な研究テーマについてそれぞれが有機的なつながりを保って計画を推進した。「生命の基本を司る本能的脳機構」国際シンポジウム日時:2005年1月28日(金)29日(土)場所:東京大学山上会館参加者及び発表形式:招待口演22名(うち外国から12名)ポスター発表25題総参加者133名1月28日:フェロモンと行動ピーター・ソレンセン(米国)、豊田ふみよ(日本)、菊水健史(日本)、ジョシン・ワン(米国)、ジェームズ・チェリー(米国)GnRHニューロンキャスリーン・ホイットロック(米国)、イシュワー・パーハー(マレーシア)、岡良隆(日本)、阿部秀樹(米国-日本)、スザンヌ・メンター(米国)、アラン・ハービソン(ニュージーランド) 1月29日:睡眠小山純正(日本)、桜井武(日本)、セイジ・ニシノ(米国)、マルクス・シュミット(米国)、カマレシュ・ジュリア(インド)摂食・生殖と栄養スー・リッター(米国)、ヘレン・イアンソン(米国)、ロイ・マーティン(米国)、前多敬一郎(日本)、大蔵聡(日本)、木下美香(日本)
肺癌を認識するヒト型モノクローナル抗肺癌抗体の臨床応用に関する基礎的検討

ヒストンH2Bを認識するヒト型モノクローナル抗肺癌抗体HB4C5の腫瘍特異性を明確にする事を目的とし、下記の実験を行い、以下の結果を得た。1)コントロールとして、ヒトIgMの腫瘍内分布をマクロ及びミクロオートラジオグラフィ(ARG)にて確認し、HB4C5の分布と比較。1-125標識ヒトIgMの移植肺癌(LC6)への集積はマクロARGではバックグランドと同程度となり、腫瘍への明らかな高集積は見られなかった。ミクロARGではヒトIgMの腫瘍内分布は非特異的で、血流の多い部位に銀粒子の沈着が多く認められた。2)HB4C5の腫瘍細胞内集積の特異性の検討;ミクロオートラジオグラフィで観察されたHB4C5の核内の分布が肺癌(LC6)に特異的かどうか、肝臓その他の臓器のミクロオートラジオグラムを作成して観察。マウスの肝臓、脾臓、そして肺のミクロARGであ、1-125標識HB4C5の明らかな集積像は認められなかった。3)肺癌(扁平上皮癌LC6)以外のヒト悪性腫瘍を移植した担癌マウスを用い、HB4C5を投与して体内及び腫瘍内分布を確認。ヒト由来の結腸癌(印環細胞癌)、結腸癌(腺癌)、肺癌(大細胞癌)を移植したマウス各2匹に1-125標識HB4C5を投与し、全身のマクロARGを作成して腫瘍への集積を観察した。部分的ではあるが肺癌(大細胞癌)、結腸癌(腺癌)へのHB4C5の集積が見られ、HB4C5の抗原と考えられるヒストンH2Bのこれら悪性腫瘍における存在が示唆された。以上の結果からHB4C5のARGで確認された細胞内の、特に核周囲および核内の銀粒子の塊状沈着はヒトIgMでは見られず、肺癌(扁平上皮癌LC6)のヒストンH2Bを特異的に認識した結果と推定された。ヒト型モノクローナル抗肺癌抗体(HB4C5)の画像診断用薬剤としての価値を肺癌(LC6)移植マウスを用いてin ViVoで基礎的に検討した。1)シンチグラフィでは1-125標識HB4C5投与後35日に腫瘍への高度集積を呈し、コントロールとして用いたヒト型1gMの画像と大きな差を認めた。2)HB4C5投与後1日、3日、5日の臓器分布を主要臓器を摘出して定量すると、腫瘍対血液比は3日後で5.1、7日後で3.3と腎臓を除く他の臓器に比し高い集積を示した。特に腫瘍内壊死部の腫瘍対血液比は3日で8.3、5日で5.8と高値を示した。コントロールの1gMでは腫瘍対血液比は3日で1.5、5日で2.3に停まった。腫瘍対血液比で比較したHB4C5と1gMの比(Specificity Index)は8.5となりHB4C5の腫瘍への特異的集積が示唆された。3)マウスの全身のマクロオートラジオグラフィでは、腫瘍へのHB4C5の集積は肝臓他の臓器に比し明らかに高く、特に腫瘍内壊死部に高度の集積を呈した。4)肺癌移植マウスにHB4C5投与後、摘出した腫瘍のミクロオートラジオグラフィでは、HB4C5は腫瘍細胞内の核を取り囲み多数の銀粒子の黒点として分布する他、腫瘍細胞内にも多く分布した。以上の結果は、HB4C5がヒストンH2Bを認識することから、肺癌細胞内の核を中心として分布したものと考えられ、変性した細胞膜を有する腫瘍内の壊死細胞に特に高度に分布したと考えられた。

以上の結果からHB4C5のARGで確認された細胞内の、特に核周囲および核内の銀粒子の塊状沈着はヒトIgMでは見られず、肺癌(扁平上皮癌LC6)のヒストンH2Bを特異的に認識した結果と推定された。
ジアゼパム非感受性の新しいベンゾジアゼピン受容体の研究

イミダゾベンゾジアゼピン化合物の1つである[^3H]Ro15-4513を用いた受容体結合実験とエタノールの抗痙攣作用に対する各種イミダゾベンゾジアゼピン化合物の影響から、ジアゼパム非感受性の新しいベンゾジアゼピン受容体の性質と機能を検討した。ラット脳膜標品および培養小脳顆粒細胞の初代培養系において、従来のベンゾジアゼピン受容体を大量のジアゼパムでマスクした後、[^3H]Ro15-4513結合を調べたところ、単一な結合部位が認められた。このジアゼパム非感受性の[^3H]Ro15-4513結合に対し、フルマゼニル(Ro15-1788)やRo19-4603のようなイミダゾベンゾジアゼピン化合物やピラゾロキノリン誘導体のCGS8216は非常に高い親和性を示したが、従来のベンゾジアゼピン誘導体およびmethyl-6,7-dimethyl-4-ethyl-β-carboline-3-carboxylate(DMCM)やFG7142のようなβ-カルボリン類は影響を及ぼさなかった。マウスにペンチレンテトラゾール(PTZ)を投与(60mg/kg,i.p.)すると、投与2-3分後に間代性けいれんが認められたが、このけいれんはエタノール(1.5g/kg,i.p.)の前処置により消失した。Ro15-4513(4mg/kg,i.p.)またはRo19-4603(4mg/kg,i.p.)エタノール(1.5g/kg,i.p.)と併用したところ、エタノールの抗けいれん作用に対し顕著な拮抗作用を示したが、フェノバルビタール(50mg/kg,i.p.)の抗けいれん作用に対しては弱い抑制作用しか示さなかった。以上の結果より、ジアゼパム非感受性のベンゾジアゼピン受容体は、Ro15-4513とRo19-4603のようなイミダゾベンゾジアゼピン化合物に高親和性をしめすこと、また本受容体が、イミダゾベンゾジアゼピン化合物のエタノールの急性効果に対する拮抗作用に重要な役割を持つことが明らかとなった。ジアゼパム非感受性の新しいベンゾジアゼピン受容体を、[^3H]Ro15-4513を用いた受容体結合実験で調べた。ラット小脳膜標品において、従来のベンゾジアゼピン受容体を大量のジアゼパムでマスクした後、[^3H]Ro15-4513結合を調べたところ、K_D値が約4nMの単一な結合部位が認められた。この部位への[^3H]Ro15-4513結合は、Ro15-4513の母核であるフルマゼニル(Ro 15-1788)や他のイミダゾゼンゾジアゼピン化合物により抑制されたが、ベンゾジアゼピン骨格の6位にカルボニル基を導入したものは親和性が高く、クロルフェニル基を導入したものの親和性は著しく弱かった。また、ピラゾロキノリン化合物のCGS 8216は非常に高い親和性を示したが、従来のベンゾジアゼピン誘導体であるジアゼパムやクロナゼパム、beta-カルボリン類のDMCMやFG7142では影響を受けなかった。

このジアゼパム非感受性部位の小脳における局在を調べる目的で、ラット小脳顆粒細胞の初代培養系より調製した膜標品における、ジアゼパム感受性と非感受性[^3H]Ro15-4513の結合部位を比較したところ、[^3H]Ro15-4513の総結合の約80%が、ジアゼパム非感受性部位であり、ジアゼパム感受性の部位は約20%しか存在しなかった。また、ジアゼパム感受性[^3H]Ro15-4513結合部位のベンゾジアゼピン受容体であると考えられた。これらの結果より、小脳顆粒細胞におけるジアゼパム非感受性[^3J]Ro15-4513結合部位の存在比は非常に高く、またalpha_6サブユニットmRNAの局在ともよく一致することが明らかになった。本年度は、ジアゼパム非感受性のベンゾジアゼピン受容体の機能をより明らかにする目的で、ペンチレンテトラゾール(PTZ)誘発けいれんに対するエタノールの抑制作用を指標として、ジアゼパム非感受性結合部位に高い親和性を有する各種イミダゾベンゾジアゼピン化合物の作用を検討した。マウスに、PTZを投与(60mg/kg,i.p.)すると、投与2-3分後に間代性けいれんが認められた。このけいれんは、(エタノール1.5g/kg,i.p.)の前処置により消失した。前年度の受容体結合実験から、ジアゼパム非感受性ベンゾジアゼピン受容体に高い親和性を有することが明らかとなったイミダゾベンゾジアゼピン化合物であるRo15-4513(4mg/kg,i.p.)とRo19-4603(4mg/kg,i.p.)をエタノール(1.5g/kg,i.p.)と併用したところ、エタノールの抗けいれん作用に対し顕著な拮抗作用を示した。しかしながら、Ro15-4513とRo19-4603は、フェノバルビタール(50mg/kg,i.p.)の抗けいれん作用に対しては軽微な抑制作用しか示さなかった。また、Ro15-4513とRo19-4603をそれぞれ単独に投与した場合には、けいれんの発現は認められなかった。以上の結果より、Ro15-4513とRo19-4603は、エタノールのPTZ誘発けいれん抑制に対し拮抗作用を持つこと、また、この作用の少なくとも一部は、ジアゼパム非感受性の新しいベンゾジアゼピン受容体を介することが示唆された。
読み・意味・字形の関連付け強化が非漢字圏学習者の漢字学習に与える効果の検証

漢字が母語に含まれないない学習者は漢字の意味と字形を覚える際、読み方まで同時に学習すると過度な認知的負荷がかかり、漢字学習が困難になるという考えがある。過度な認知負担を軽減するためには、読み・意味・字形の3要素のうちの2要素を取り出し、一対一の組み合わせで提示して学習させるのが効果的なのか、あるいは、3要素を同時に覚えさせるほうが効果的なのかを検証した。検証に当たっては、漢字の読みを覚える能力、意味を覚える能力、漢字の構成要素である「音符」(例:「洗」の「先」に相当する部分)を基に、未習漢字の読み方を推測する力などに関し検証した。また学習者を3要素同時学習群と、2要素ずつ分割学習群に分け、どちらのほうが効果的に学んでいるかを検証した。平成30年度末までに収集したデータを検証した結果、3要素同時学習群のほうが学習効果が高まることが判明した。このことは、視覚情報と音声情報は同時に覚えたほうが、認知資源が有効に活用され学習効果が高まるというMultimedia Theory(Mayer 2005)やCognitive loadtheory(Sweller,1988)を指示する結果となった。今後はさらなるデータ解析を進め、漢字の読みや意味を覚える能力が特に優れている学習者とそうでなない学習者の際を、音符を学ぶ能力を検証しながら作動記憶のモデルにあてはめ、どのような能力を高めれば、未知の漢字を効果的に学ぶことができるかの提案を行う。提案を行うにあたっては、クラスター分析を行う。当該研究の採択が決まる前から、実験を行うための材料の選定や準備を行っていた。また学習者とデータ分析補助者のリクルートが順調に進んだ。今後はデータをさらに細かく分けて分析を行う。学習効果のほかに、漢字学習に成功している学習者と、そうではない学習者の漢字能力の差を検証し、その差が認知的負担によるものかどうかを検証する。3月の出張旅費の精算が年度内に間に合わなかったため残額が発生した。旅費の精算と併せて、論文作成に伴う英文校正料と海外での学会発表に関する費用に使用する。
カニクイザルを用いた臍帯血または末梢血管細胞遺伝子治療の比較研究

(1)カニクイザル自家骨髄移植の系の樹立:我々は、本年度、カニクイザルを用いた自家骨髄移植の系を樹立した。カニクイザルから骨髄血を採取し、CD34+細胞を単離し、全身放射線照射(500cGyx2)を行ったサルに自家移植した(7頭)。この際、無菌室管理、中心静脈栄養、輸血、抗生剤投与を必要としたが、死亡例なくおおむね安全に行なうことができた。(2)カニクイザル末梢血幹細胞採取法(leukapheresis)の確立:カニクイザル末梢血幹細胞移植法の樹立に向けて、本年度は、サイトカインによって末梢血へ動員された造血幹細胞採取を試みた(6頭)。これによって、末梢血からも骨髄血からとほぼ同じ量のCD34+細胞が採取可能であった。来年度から、末梢血幹細胞移植も開始する予定である。(3)カニクイザル造血幹細胞の遺伝子標識研究:次に、我々は、green fluorescent protein(GFP)を発現するレトロウイルスペクターを作製し、カニクイザル骨髄CD34+細胞へ遺伝子導入を行った。遺伝子導入したCD34+細胞を自家移植することにより、骨髄幹細胞の遺伝子標識実験を行った(5頭)。現在、最長で移植後9ヶ月になるが、骨髄前駆細胞の約2-20%がプロウイルス陽性であり、現在米国で行われている霊長類造血幹細胞遺伝子導入の効率とほぼ同じ水準に達している。ただし、GFP遺伝子を導入した場合、その遺伝子導入細胞は、末梢血中には出現しづらいこともわかった。現在、その原因がGFPの免疫原性によるものか、毒性によるものか調べている。いずれにせよGFPを霊長類に応用する場合には十分な注意が必要である。なお来年度から、末梢血幹細胞の遺伝子標識実験も開始する予定である。