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初等・中等教育における「新素材とパソコン」を活用した光学実験教材の開発

本研究の目的は、身の回りにある光学現象を体得させ、その上、新しい素材やパソコンを活用して、「光の性質」と「物の光学的性質」を<物と光の相互作用>に着目することにより、系統的に理解させる学習教材・プログラムを開発することである。研究期間中に得られた具体的な研究成果を挙げる。1.身の回りの光環境についての導入教材の研究:身近な素材を用いて屈折現象を理解させる「レンズ」教材の検討を行った。試験管レンズ、水レンズ等を通して日常的に観察する屈折現象からの教材開発を行った。2.新しい光源,新素材、センサーを用いた光環境実験の開発:光源からの距離と明るさの関係が光源の形状によってことなることを示す学生実験を開発した。光源が点・線・面の場合における同一面積における光の強度と距離の関係を、パソコンと新素材を活用して探求する学生実験を構築した。3.光と物質の相互作用を理解させるための実験教材の開発:磁気光効果(ファラデー回転)の学生実験の開発を行なった。パソコンを自動計測に用いた。反磁性ガラスと常磁性ガラスを用いて観察を行った結果、回転角が磁場に比例することを確かめることができた。4.センサーやパソコンを活用した光環境実験の開発:レーザー光源を用いて干渉計をつくり,マイケルソン=モーレーの追実験を行い、初等物理教育における実験のデザインと学習課題について検討した。5.科学教育、自然教育の啓蒙のための活動実験教材の開発:高分子シートの偏光による着色現象を用いて不思議な影絵を作ったり、光マジックカードをつくって遊んだりするサイエンス&アート教材の開発を行った。また、屈折現象及び偏光現象をもとにして、偏光による着色現象を理解するための学習プログラムを考案した。本研究は,身の回りにある光現象を体得させ,新しい素材や製品を活用して,《光の性質》と《ものの光学的性質》ものと光の相互作用を系統的に理解させる学習教材,プログラムを開発することである.平成10年度は,光り現象をあまり意識していなかった学習者に,われわれの身の回りには実に多くの光現象があることを理解させるための教材を中心に開発した.主な内容は,1)小学校高等学校でも容易に入手できる光源を用い,回折格子や偏光フィルムなど新素材を用いた実験教材を開発した.2)光学素材とコンピュータを用いて,光環境や振動現象の観測方法や光りセンサーを活用した物理実験教材の開発を行った.学会その他で発表した具体的な研究課題例は1)《光と物質の相互作用》を理解させる偏光の実験.2)パソコンを活用した機械的振り子の過渡的振動状態の測定.第59回応用物理学会学術連合講演概要集.3)反磁性および常磁性ガラスを用いたファラデー効果視覚化装置の製作と演示実験.日本物理学会講演概要集.第53巻第2号993(1998).4)電磁作用で駆動制動した機械的振り子の過渡的振動状態.第14回日本物理教育学会東北支部研究発表会(1998).福島大学.5)瞬間マルチ測光システムを活用した磁性ガラスのファラデー効果測定装置.応用物理学会東北支部第53回学術講演会.講演予稿集129-130(1998).6)高濃度Tbガラスを用いたファラデー回転視覚化装置の製作とその応用.応用物理学会東北支部第53回学術講演会.講演予稿集131(1998).などである.現在さらにパソコンを活用して光現象の基礎となる振動,波動現象を理解する教材などの開発も行っている.これらは,文部省フレンドシップ事業や青少年のためのサイエンスセミナーなど実践検討予定である.平成11年度の研究の概要を記す。1)身の回りにある光に関連したもののうち光源に着目して研究を展開した。

点光源から出る光の強さは逆二乗の法則によることが知られている。これを測定する実験教材の開発を行った。市販のインターフェイス及び計測ソフトを活用した。光源とセンサーの距離が十分離れている場合にはこの関係が成立することを示すことができた。さらに、距離が非常に近い場合には逆一乗の法則が成立することを測定できる方法も考案した。光環境の測定にパソコンが活用することを示した実践研究として注目された。(西山)2)身近な素材を用いて光の屈折現象を理解させる「レンズ」教材の検討を行った。試験管レンズにさとう水や油を入たら;球面カプセルのレンズ;ゆがみぐあいのおもしろい水レンズなどを通して日常的に観察する屈折現象からの教材開発を行った。(永田)3)偏光による着色現象を用いて不思議な影絵を作ったり、光マジックカードをつくって遊んだりするサイエンス&アート教材の開発を行った。また、屈折現象及び偏光現象をもとにして、偏光による着色現象を理解するための学習プログラムを考案した。(千葉)4)平成11年度宮城教育大学フレンドシップ事業(理科)で『光と色の不思議』というテーマ実践を行った。ここで中学生を対象に教員養成大学の学生が光と波長、人間の感じる色について授業を展開するプログラムの考案・実践をおこなった。(神田)1),2)は日本理科教育学会東北支部第38大会(1999.10.31)で口頭発表平成12年度の研究成果について、実施計画番号順に以下主な研究例を記す。1.身の回りの光環境についての導入教材の研究:屈折の法則を易しく理解するための演示器を製作した。入射角の変化に応じて屈折角も自動的に変化するので屈折の法則を視覚的に理解することができる。また全反射の演示もできる。[千葉他「屈折の法則演示実験装置の製作と活用方法」]2.新しい光源,新素材、センサーを用いた光環境実験の開発:光源からの距離と明るさの関係が光源の形状によってことなることを示す学生実験を開発した。光源が点光源の場合には距離の二乗に反比例する。線光源の場合には距離に反比例する。面光源の場合にはどのようになるかパソコンを活用して探求する学生実験であり概念導入実験でもある。[西山他「光学実験教材としての面光源」]3.光と物質の相互作用を理解させるための実験教材の開発:これまでに開発した偏光の状態を調べるための光センサーを用いて、磁気光効果(ファラデー回転)の学生実験の開発を行なった。パソコンを自動計測に用いた。反磁性ガラスと常磁性ガラスを用いて観察を行った結果、回転角が磁場に比例することを確かめることができた。[千葉他:「新素材とパソコンを活用した<光と磁気の相互作用観測装置>の開発」]4.センサーやパソコンを活用した光環境実験の開発:レーザー光源を用いて干渉計をつくり,マイケルソン=モーレーの追実験を行い、初等物理教育における実験のデザインと学習課題について検討した。[神田他「マイケルソン=モーレーの追実験を題材とした物理教育」]
新規ALS原因遺伝子VAPBの機能解析

新規ALS原因遺伝子VAPBが小胞体ストレス応答シグナル(UPR)に関与することを既に報告してきたが、我々はさらに野生型VAPBが小胞体ストレスセンサーのうち小胞体シャペロンの発現量を上昇させるIRE1経路に対して促進的に、細胞死を誘導するとされるPERK経路に対しては抑制的に働くことを見出した。それに対し、ALSを起こす変異型VAPBは野生型VAPBの機能を優性抑制性変異体として抑制し、PERK経路を刺激して細胞死誘導性転写因子CHOPの発現を上昇させることを見出した。我々は新規ALS原因遺伝子産物VAPBが哺乳類細胞においてUPRに関与し、P56S-VAPBはその機能が失われていることを見出した。さらに興味深いことにP56S-VAPB機能欠失型変異体であるのみならず、野生型VAPBの機能を報告した(Kanekura K et al., JBC2006)。我々は本年度VAPBの機能をin vivoで観察できる酵母モデルを確立し、P56S-VAPBがin vivoにおいても機能損失型変異体であることを示すとともに、P56S-VAPBがFFATモチーフ蛋白への親和性を失うと同時に野生型VAPBに対して異常に強い親和性を持つことにより野生型VAPBのみを容易に変異VAPB凝集体へ誘導することを見いだした。さらにルシフェラーゼアッセイを用いた解析によりVAPBのUPRシグナルは主にIRE1/XBP1経路を活性化することを明らかにし、またVAPBの機能にはVAPBのN末に存在するMajor Sperm Protein (MSP)ドメインおよびC末の膜貫通ドメインの両方が必須であることを確認した。非常に興味深いことにVAPBのMSPドメインに微小な欠損を任意の場所に導入するとP56S-VAPBと同様の表現系を示したことから、VAPBのMSPドメインの構造は非常に厳密に管理されており、微細な変異により強い凝集性を示し機能を損失することを確認した。また、P56S-VAPBの優性抑制性変異体の表現系をより詳しく解析し、MSPドメイン以外にC末端の膜貫通ドメインが不溶化する分子標的を認識していることを確認した。P56S-VAPBが本来のVAPBの機能を失い、かつ対立遺伝子の野生型VAPBの機能を抑制することにより運動神経細胞株NSC34細胞は小胞体ストレスへ脆弱となり、小胞体ストレス下にて容易に細胞死を起こすことを確認し、報告した(Suzuki et al,2009)。VAPBによるUPR活性化機構にはdiphenylalanine in acidic tract(FFAT)モチーフを持つ蛋白が必須であることが予想されたため、我々は既知の14種類のFFATモチーフ蛋白のcDNAを全て入手し、VAPBとの結合をプルダウン法にて確認し、UPRシグナルへの関与を同定するためにルシフェラーゼアッセイおよびXBP1のスプライシングアッセイを行った。しかし、UPRに必須のFFATモチーフ蛋白が既知の蛋白から同定出来なかったため、未知のFFATモチーフ蛋白である可能性を考え、現在XBP1遺伝子を用いた新規スクリーニング法を開発中である。(2)FFATモチーフ蛋白を同定し得なかったことから、VAPBによるUPRシグナル機構を異なる側面から解明する必要があり、VAPBとERストレスセンサーとの関連を解明することを主眼とした研究を行った。哺乳類にはIRE1、PEPK、ATF6の3種のERストレスセンサーが存在するが、我々は進化の過程でIRE1とVAPBの遺伝的相互作用が普遍的に保存されていることに着目し、VAPBはIRE1特異的なシグナルに関与するとの仮説を立て検証を行った。IRE1欠損マウスおよびPERK欠損マウスの線維芽細胞にVAPB遺伝子を導入し、ルシフェラーゼアッセイを行った結果、IRE1欠損細胞において野生型VAPBによるUPRE支配下ルシフェラーゼの活性化が起こらなくなったことから、VAPBはIRE1を介してUPRシグナルに関与していることを明らかにした。また、野生型VAPBはIRE1経路の下流のUPREおよびERSE配列下流の遺伝子の発現を上昇させると同時に、PEPK経路下流であるATF4の発現に対しては抑制的に働くことを見出した。(3)ルシフェラーゼアッセイで得られた結果を元にリアルタイムPCR法およびウエスタンブロット法を用いた検討を行い、ALSを起こすP56S-VAPB変異は細胞死誘導性転写因子であるCHOPの発現を有意に上昇させることを見出した。また、初代培養運動神経細胞を用いた細胞死アッセイの樹立に挑んだが、細胞導入効率の低さおよび遺伝子導入による神経毒性の問題により、有意な結果を得ることができなかったため、これについては次年度以降の課題としたい。
東アジア諸国の民主主義体制下におけるテクノクラシーの発展と変容

1980年代後半以降の東アジア諸国の高度経済成長に注目して、世界銀行による『東アジアの奇跡』においては、東アジア諸国の経済発展過程における経済テクノクラートの役割やそれを中心とした制度の強靱性などが指摘され、大きな注目を集めた。しかし、その後経済政策の民営化の促進の他、各国では民主化の動きが過疎するなど、経済官僚を取り巻く環境は大きく変化した。このため、本研究では、こうした新しい政治経済環境の下で、経済テクノクラートの変容する役割に注目した。まず、本研究では、これまで欠落していた東アジア諸国の経済政策策定と決定過程に関して、そのメカニズムと経済官僚の役割が明確にされた。次ぎに、これらの経済官僚に関する社会的バックグランウンド(教育歴、職歴など)に関する基礎データの総合的な収集と整理が行われた。これらの作業を通じて、各国の経済計画策定・実行機関とそれを支える官僚機構の強靱さと98年経済危機における役割の変容が明らかになった。しかし、その方向性は必ずしも一様ではない。インドネシアのように、いったん弱体化したものの、近年かつてのように強化された国もあれば、マレーシアのように経済危機を契機により集中化した国も見られた。本研究の目的は、「民主化」という大きな政治潮流の中で、経済テクノクラシーの役割とその変容について、中国、韓国、インドネシア、タイ、マレーシア、フィリピンという東アジア諸国間での比較研究によって明らかにすることである。民主化という政治環境の変化は、従来の開発体制・権威主義体制下における経済テクノクラートに大きな影響をもたらしていると考えられる。特に、経済開発計画に代表される経済政策決定過程には変化をもたらすものと予想される。経済政策を決定する過程の透明性の確保が求められる一方で、また民主化によって多様化した新しいアクターが出現し、様々な政治的要求が制作過程に出されるであろう。このような問題関心のもとで、研究プロジェクト1年目に当たる本年度は、各国の経済政策決定過程メカニズム、そこに関わる制度(関連法規、政府機構など)の洗い出し作業と官僚またアクターの確定作業など、経済テクノクラートに関する基礎的資料の収集とデータの整備を行った。研究対象国のうち、先行したタイ、インドネシア、マレーシアの3カ国に関しては、経済政策決定過程、制度の変遷などについて分析作業を進め、平成17年12月に静岡研究機構が開催した「第10回静岡アジア・太平洋学術フォーラム」において、中間的報告を行い、3カ国間の比較ならびに移動について議論を深めた(以上)。本研究の目的は,東アジア・東南アジア諸国の「民主化」という大きな政治潮流の中で,経済テクノクラシーの役割とその変容について,中国,韓国,インドネシア,タイ,マレーシア,フィリピンという諸国間での比較研究によって明らかにすることである。民主化という政治環境の変化は,従来の開発体制・権威主義体制下における経済テクノクラートの役割に大きな影響をもたらしていると考えられる。特に,経済開発計画策定に代表される経済政策決定過程では大きな変化をもたらすものと予想される。例えば,経済政策を決定する過程の透明性の確保が求められる一方で,また民主化によって多様化した新しいアクターが出現し,様々な政治的要求が経済計画や経済策定過程に利益表出という形で出されるであろう。このような問題関心のもとで,研究プロジェクト2年目に当たる本年度は,各国の経済政策決定過程メカニズム,そこに関わる制度(関連法規,政府機構など)の洗い出し作業の追加的作業と経済テクノクラートに関する基礎的資料の収集とデータの整備を行い,関係者からの聞き取り調査などを行った。(以上)。本研究の目的は、「民主化」という東アジア諸国に共通している大きな政治的変動の潮流の下で、開発独裁や権威主義体制下での経済政策決定過程、その過程における経済テクノクラートの役割がどのように変容したのかについて検討することにあった。特に、民主化の進展に伴い、政党、政治家の多様化と擡頭の他、経済団体などが新たなアクターとして進出することが仮説としてたてられた。歴史的に鑑みると、東西冷戦下での経済援助競争の下で、東アジア諸国は経済計画を策定し、その経済計画を策定する中央経済官僚がそれぞれ大きな役割を担ってきた。韓国の経済企画院、タイの国家経済計画局、マレーシアの経済企画局などがそれである。本研究実行中に、東アジア諸国、特にタイ、マレーシアにおいては大きな政治変動が生じ、政権交代が見られた。この結果、従来の経済計画局という制度上の極に替わり、首相とその首相を支える経済アドバイザーにその権力が集中する傾向が見られたことなどが明らかになった。

また、フィリピンを中心に経済官僚に関する聞き取りが進められ、従来の経済テクノクラート像とは異なる新しい役割の一端が明らかになった。本研究の意義は、各国にいて経済政策の決定過程が明らかになったことに加え、経済テクノクラート個人レベルにおける社会的背景や昇進のパターンなどがデータから明らかにされたことである。
トポロジカルフォトニック結晶におけるヘリカルエッジ状態の観測

トポロジカル絶縁体は、界面の無散逸電流などの性質で知られ、固体電子系で盛んに研究されてきた。その研究発展を受け、光子系でも“光"トポロジカル絶縁体の研究が近年広がりを見せている。中でもフォトニック結晶系は外場や磁気物質が不要で、また既存の半導体加工技術で実現可能なため、デバイス応用への期待が非常に高まっている。本研究では、テラヘルツ波に対応するトポロジカルフォトニック結晶を作製し、電磁場固有モードの時空間分解測定を行う。それによって理論的に予測されるバンド反転、およびヘリカルエッジ状態による無散逸光伝播の直接観測を目指し、さらに構造欠陥に対する耐性評価からトポロジカル特性の実証を試みる。
逆流性食道炎に伴う食道発癌における炎症反応制御と発癌抑制効果の関連

十二指腸液食道逆流(DER)モデルと胃十二指腸混合液食道逆流(GDER)モデルを手術的に作成した。手技安定後の生存率は、DER群:63%、GDER群:58%であり、手術作成モデルとしての手技は確立された。術後40週でのバレット上皮の発現率は、DER群:71%、GDER群:83%、食道腺癌発生率は、DER群:29%、GDER群:33%であった。これまで我々が検討してきたラットモデルと比較して、発癌率は低率であり、組織学的にもおだやかな変化であった。NFκB阻害剤であるパルテノライドを混餌投与したGDER群のバレット上皮発現率:69%、発癌率:15%と発現低下を認めた。消化液逆流による慢性炎症は食道癌発生のおおきな要因である。申請者らは、これまでラットを用いて逆流性食道炎発癌モデルを手術的に作成し、発癌機序と薬剤・手術介入による発癌予防を明らかにしてきた。ラットに比して人間に近い遺伝子配列を有するマウスを用いたモデルを確立することを第一の目的とし、さらにそのモデルを用いて炎症の中心的メディエーターであるNF-κB経路の食道発癌への関与とその阻害による逆流性食道炎-バレット化生-発癌sequenceの抑制効果を明らかにすることを第二の目的として研究を計画した。初年度には、マウスモデル作成手術の定型化と技術向上にあたり、安定したモデル作成が可能となった。2年目である当該年度には術後予定週数である20週に達した十二指腸液-食道逆流モデルを順次屠殺し、標本の採取と評価を行った。当初予定していた20週での発癌はみられなかったため、各モデルの個体数を追加するとともに飼育期間を40週に延長した。十二指腸液-食道逆流40週モデルでは、低率にバレット食道の形成は認められるものの発癌は認められなかった。今後、術後40週に達する胃十二指腸液-食道逆流モデルを順次屠殺し評価を行う。来年度は、胃十二指腸液-食道逆流40週モデルの食道および全身臓器の検索を行い、発癌/転移モデルとしての有用性を検討したうえで、NF-κB経路の発癌への関与とその阻害による発癌抑制効果を検討する予定としている。初年度である当該年度にはマウス消化液逆流モデルの作成を計画しており、計画通りに研究を開始した。7週齢のBALA/Cマウスを用いて、手術的に逆流性食道炎モデルを作成した。当初マウスモデル作成における手術手技的な困難性から術後生存が得られず難渋した。マウスはラットに比して小さくさらに侵襲に弱いことが要因であり、手術手技の改善を図り、生存率の改善が得られたところで手術手技を定型化し、術後生存率の安定が得られた。技術的には実験モデルとして評価可能なモデルが作成できるようになったものと考えている。初期に作成したモデルがそろそろ術後20週に達する。今後は、食道および全身臓器の検索を行い、発癌/転移モデルとしての有用性を検討したうえで、NF-κB経路の発癌への関与とその阻害による発癌抑制効果を検討する予定としている。マウス食道逆流モデルの作成:十二指腸液食道逆流モデルと胃十二指腸混合液食道逆流モデルを手術的に作成した。当初は術後生存が困難であったが、手技の安定に伴い一定の生存率が得られるようになった。手技安定後の生存率はそれぞれ、十二指腸液食道逆流モデル:63%、胃十二指腸混合液食道逆流モデル:58%であった。手術作成モデルとしての手技は確立された。バレット上皮・食道腺癌の発生率:当初、他研究者の報告を参考として予定していた術後20週では、発癌を認めなかったため術後40週での評価を行った。

術後40週でのバレット上皮の発現率はそれぞれ、十二指腸液食道逆流モデル:71%、胃十二指腸混合液食道逆流モデル:83%であった。また食道腺癌発生率はそれぞれ、十二指腸液食道逆流モデル:29%、胃十二指腸混合液食道逆流モデル:33%であった。これまで我々が検討してきたラットモデルと比較して、発癌率は低率であり、組織学的にもおだやかな変化であった。NFκB阻害による発癌抑制:NFκB阻害剤であるパルテノライドを胃十二指腸混合液食道逆流モデルに混餌投与した。バレット上皮発現率:69%、発癌率:15%と低下を認めたが、有意差は認められなかった。結論:マウス食道逆流モデルは作成可能であったが、その発癌率や組織異型度はラットモデルに比して軽度であった。また、有意差はないもののNFκB阻害による発癌抑制効果が認められた。考察:げっ歯類を用いた食道逆流発癌の抑制効果を検討するには、マウスモデルよりラットモデルが適していると考えられる。上部消化管外科作成したモデルを順次屠殺し、病理学的・分子生物学的検討を行っている。研究初期にはモデル作成に技術的困難性があったが、手技の改善と定型化を図ることにより、当初の計画通りマウス消化液逆流モデルの作成技術を確立した。予定時期に達したマウスを屠殺し、食道および全身臓器の検索を行い、発癌/転移モデルとしての有用性を検討する。採取した組織からNF-κB経路の発癌への関与とその阻害による発癌抑制効果を検討する。実験モデルの飼育期間を延長したため、分子生物学的検討のために購入予定であった試薬の一部の購入を来年度に先送りしたため。来年度に変更後の飼育期間を終了し、切除組織の分子生物学的検討を行う。次年度使用額はその際の試薬購入に使用する。次年度の研究費使用については計画の変更はない。
微視的反応・構造理論による不安定核構造の系統的解明

近年の実験技術の飛躍的進歩によって、安定線から遠く離れた不安定核の実験が可能となった。これを受け、陽子数(Z)が1012,中性子数(N)が2022程度の「逆転の島」と呼ばれる領域が改めて注目を集めている。本研究では、全反応断面積の理論的解析を通して、「逆転の島」領域をまたぐ原子核であるMg同位体(Z=12)の核構造を解明することを目的とした。解析には反対称化分子動力学法(AMD)によって構築される核密度と二重畳み込み模型で計算される光学ポテンシャルを用いる。この手法は核構造に仮定を置かない微視的な理論である。この理論をMg同位体の全反応断面積の計算に適用し、それが実験データをよく再現することを確認した。この理論を以て、Mg同位体の基底状態の構造(スピン・パリティ、変形度、核半径、束縛エネルギー)を推定した。その後、これまでに解析されたNeの結果を合わせることで「逆転の島」領域を俯瞰した。MgとNeのどちらに対してもN=19から変形度が急増しており、ここを「逆転の島」の入口と断定した。さらにMg同位体においては、巨大な変形が40Mg(N=28)まで続いていることを結論付けた。今後、より重い領域の原子核にも本理論を適用すべきだが、ここで用いたAMDは核子数が50程度までの原子核に計算が限られため、別の理論との接続を行う必要がある。今後、本研究では微視的平均場理論のHartree-Fock-Bogoliubov(HFB)を採用する。HFBをMg同位体の計算に適用したところ、AMD計算から得られた基底状態の結果をよく再現し、さらに、励起状態のエネルギーE(2+), E(4+)や遷移確率B(E2)の実験データともよく整合した。まだ準備段階ではあるが、重い領域の原子核の全反応断面積の解析をするための準備が整いつつある。27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度前半は、原子核の最も基本的な性質である核半径と変形度に着目し、平均場模型による解析を行った。原子核を球形と仮定する計算(Spherical Woods-Saxon ; SWS)では反応断面積の実験データを全く再現しないが、変形を考慮した計算(Deformed Woods-Saxon ; DWS)は実験データを非常によく再現した。このことから、中性子過剰Mg同位体の反応断面積は変形が本質的であるといえる。しかしその一方、ドリップラインごく近傍核である^<37>Mgに関しては、変形を考慮したDWS計算でさえ実験データを再現することができず、理論と実験データとの間に有意な差が見られた。これは^<37>Mgがハロー構造(芯核の周りに中性子が薄く広がった構造)を持つことを示唆している。実際、この原子核に対してハロー構造を持つようにモデル化した計算(DWSの芯核+1中性子)を行った結果、実験データを再現した。^<37>Mgに対するこの解析結果は実験グループの論文に共著として掲載され、現在、Physical Review Letters誌に投稿中である。昨年度後半は、Mg同位体に対する詳細な性質(スピン・パリティ、エネルギーなど)に注目し、反対称化分子動力学法(AMD)による計算結果の分析を行った。スピン・パリティ及びエネルギーに関して、実験データの存在する^<34>Mgまでは理論が実験データを完壁に再現しており、この理論がMg同位体の解析に十分信頼できることを確認している。反応断面積のデータに対しても、純微視的に構築された枠組みの計算が実験データを全体的によく再現している。しかしながら、^<37>Mg及び^<38>Mgに対しては、平均場模型による計算同様、実験データを過小評価した。これはAMDが予言する基底状態のスピン・パリティが実際のものと異なり、その結果、波動関数が広がることができず、実験データを過小評価していることが考えられるが、これは今後の課題とする。ここまでの理論解析は第1著者として論文にまとめ、現在、Physical ReviewC誌に投稿中である。本年度は、反対称化分子動力学法と二重畳み込み模型に基づく微視的理論を用いて、反応断面積の解析を行った。対象とする原子核は陽子数10ー12 (Ne, Na, Mg)程度の比較的軽い中性子過剰核である。これまでの研究から、ドリップラインに到達しない原子核に対しては、変形の効果を理論に取り入れることによって、系統的に反応断面積(原子核同士が衝突する確率に対応する物理量)の実験データを再現することが分かった。解析の結果、30Mg (N=18)と31Mg (N=19)の間に反応断面積の大きな飛びが、理論・実験共に確認された。さらにNe同位体に対する結果を合わせて解析すると、28Ne (N=18)から29Ne (N=19)に対しても同様の飛びがあった。これらMgやNe同位体に見られる反応断面積の飛びは、N=18からN=19にかける変形度の飛びに起因しており、ここをisland of inversionの入り口であると結論付けた。さらに、N=19で大きくなった変形はN=28まで続いていることが示唆され、この現象を我々は"Peninsula of large deformation"と名付けた。これは、従来から使われている"Island of inversion

(核図表におけるZ=10-12,N=20-22程度の領域)"の意味を改めさせるものである。しかし一方、ドリップライン近傍核である37Mg, 38Mgに対して、我々の理論が実験データを大きく過小評価することも分かっている。これはドリップライン近傍の原子核は、変形に加えハロー構造を示すためだと考えられる。そのため、37Mgに対し、変形Woods-Saxonポテンシャルを用いた現象論的模型を適用して解析を行った。その結果、最後の中性子をp起源の軌道に詰め、弱束縛の効果を加えることで実験データを再現することが分かった。近年の実験技術の飛躍的進歩によって、安定線から遠く離れた不安定核の実験が可能となった。これを受け、陽子数(Z)が1012,中性子数(N)が2022程度の「逆転の島」と呼ばれる領域が改めて注目を集めている。本研究では、全反応断面積の理論的解析を通して、「逆転の島」領域をまたぐ原子核であるMg同位体(Z=12)の核構造を解明することを目的とした。解析には反対称化分子動力学法(AMD)によって構築される核密度と二重畳み込み模型で計算される光学ポテンシャルを用いる。この手法は核構造に仮定を置かない微視的な理論である。この理論をMg同位体の全反応断面積の計算に適用し、それが実験データをよく再現することを確認した。この理論を以て、Mg同位体の基底状態の構造(スピン・パリティ、変形度、核半径、束縛エネルギー)を推定した。その後、これまでに解析されたNeの結果を合わせることで「逆転の島」領域を俯瞰した。MgとNeのどちらに対してもN=19から変形度が急増しており、ここを「逆転の島」の入口と断定した。さらにMg同位体においては、巨大な変形が40Mg(N=28)まで続いていることを結論付けた。今後、より重い領域の原子核にも本理論を適用すべきだが、ここで用いたAMDは核子数が50程度までの原子核に計算が限られため、別の理論との接続を行う必要がある。今後、本研究では微視的平均場理論のHartree-Fock-Bogoliubov(HFB)を採用する。HFBをMg同位体の計算に適用したところ、AMD計算から得られた基底状態の結果をよく再現し、さらに、励起状態のエネルギーE(2+), E(4+)や遷移確率B(E2)の実験データともよく整合した。まだ準備段階ではあるが、重い領域の原子核の全反応断面積の解析をするための準備が整いつつある。Mg領域においてN=19からN=28まで大きな変形が続いていることは、従来から用いられている“Island of Inversion"という言葉の認識を改めさせる可能性がある。これは分野の先頭を切る研究成果である。27年度が最終年度であるため、記入しない。NaやAlの解析も進め、Island of Inversionにおける殻進化がどこまで続いているのかを解明する。本枠組みをNaやAlに適用するのは容易であり、十分な成功を見込んでいる。ドリップライン近傍の原子核は「ハロー構造」を示す可能性があり、実際、昨年度解析した^<37>Mgに関しては、ほぼ間違いなくハロー構造を持つことが分かった。ハロー核の解析には大きな模型空間が必要で計算が困難になることはあらかじめ分かっており、ハロー核を除いた原子核に対して十分な結果が得られたため。
在宅虚弱高齢者に対する学際的予防訪問プログラムの効果と標準化の確立

無作為化比較対照試験にて虚弱高齢者への学際的予防訪問の効果を評価した。高齢者360名を訪問群179名と対照群181名に割り付け、看護職らが虚弱性に関するケアニーズを構成的にアセスメントする訪問を2年間行った。QOLは郵送調査にて、介護給付と要介護度は市町データから把握した。訪問2年目には訪問群の対象者は、対照群に比べ日常生活動作が維持していた(p<.05)が、社会活動に関する生活満足度は低下していた(p<.05)。一般化線形モデルによる3年間の要介護化予防の推定値は-0.53(p<.05)であった。以上より、予防訪問は虚弱高齢者の日常生活動作の維持や要介護化予防に効果があることが示された。在宅虚弱高齢者の活動性の低下に伴う健康問題に対応するためには、高齢者の生活全般に関わる包括的な支援が必要である。本研究では、在宅虚弱高齢者の健康問題の悪化予防に対応できる学際的予防訪問プログラムを作成し、その効果を検証し、さらにそのガイドラインの作成を行った上で標準化を図ることを目的としている。平成22年度の研究目的は、保健医療福祉職が提供する予防訪問プログラム内容を確定することである。研究方法としては第一に、過去の研究実績、文献検討や実践者の意見をもとに、予防訪問プログラムの試案を作成した。第二には、そのプログラムに基づいて虚弱高齢者5例に試行的に研究者が訪問し、プログラム内容を決定した。なお、本研究では在宅虚弱高齢者を介護保険制度における要支援高齢者と操作的に定義した。プログラム内容は、ICF(国際生活機能分類)をもとに、(1)身体機能、(2)精神機能、(3)活動、(4)参加の4側面から高齢者の生活について、構成的な設問により、アセスメントを実施するものである。また、それらのアセスメント内容から虚弱高齢者に頻繁にみられる支援課題の判断を比較的簡便に導きだすことのできる構成化したシートを作成した。研究者らが高齢者5名(要支援2:3名、要支援1:2名、女性:5名、年齢:7687歳)に対して、実際に訪問を行った。その結果、試案として作成した予防訪問プログラムは、項目等の表現に若干の修正が必要であったが、おおよそ活用可能なものであると考えられ、次年度以降、無作為化比較試験により、その効果を検証する予定である。在宅虚弱高齢者の活動性の低下に伴う健康問題に対応するためには高齢者の生活全般に関わる包括的な支援が必要である。本研究では、在宅虚弱高齢者の健康問題の悪化予防に対応できる学際的予防訪問プログラムを作成し、その効果を検証した上でガイドラインの作成を行い、プログラムの標準化を図ることを目的としている。平成23年度は、平成22年度に作成した予防訪問プログラムの効果について、今後2年間にわたり、評価するために無作為化比較対照試験を開始した。平成23年5月末日時点で、大阪府下3市町において要支援と認定されていた合計1068名の在宅高齢者を対象に、身体心理社会的QOLとして、基本的日常生活動作、手段的日常生活動作、記憶力への自己評価、健康管理への自信感、生活満足度、抑うつを評価する自記式質問紙調査を郵送によって実施した。その結果、未回収者や無効回答者、調査期間に入院や入所していた者、死亡者、要介護に移行していた者を除き、有効回答者505名が対象となった。続いて、各市町から120名、合計360名無作為に抽出し、訪問群179名(A町60名、B市60名、C市59名)と対照群181名(A町61名、B市62名、C市58名)に無作為に割り付けを行った。ベースライン時点の対象者の属性について、平均年齢は79.2歳(SD6.2)、女性は266名(73.9%)、独居者は158名(43.9%)、要支援1の者は178名(49.4%)であった。平成23年10月より、訪問群の高齢者には、各市町地域包括支援センターの保健福祉専門職より、前年度に作成した定型化された訪問マニュアルとシートに沿って、3か月に1回、予防訪問を提供しているところであり、この予防訪問は平成25年9月まで続く予定である。在宅虚弱高齢者の活動性の低下に伴う健康問題に対応するためには高齢者の生活全般にかかわる包括的支援が必要である。本研究では在宅虚弱高齢者の健康問題の悪化予防に対応できる学際的予防訪問プログラムの作成を行い、その標準化を図ることを目的としている。

本研究は介入群を181名とし、対照群を179名とした無作為化比較対照試験である。本研究では平成23年10月から平成25年9月まで、平成22年度に作成した予防訪問マニュアルとシートにしたがって3か月に1回、地域包括支援センターより、介入群の高齢者に訪問を行った。本プログラムの評価には、基本的日常生活動作、手段的日常生活動作、記憶力の自己評価、健康管理への自信感、生活満足度、抑うつなどに関する自記式質問紙調査を行い、さらには介護給付費と要介護度の推移を把握している。予防訪問を2年間提供した結果、訪問群の高齢者は対照群の高齢者に比べ、基本的日常生活動作低下が有意に抑制されており、要介護認定者への移行が少ない傾向がみられた、介護給付費については、両群とも増加傾向はみられていたが、訪問開始18か月後には、訪問群の高齢者は、対照群の高齢者に比べ、介護給付費利用が少なかった。訪問実施状況としては、訪問拒否の割合が2年目以降は約20%程度であり、訪問者が「経過観察や支援が必要」と判断した者の割合が1年目に比べ増えていた。また、訪問時に判断された生活上の課題としては、「移動能力の低下」や「身体症状」に関するものが多かった。以上より、予防訪問を2年間提供することは、虚弱高齢者の自立度低下予防に有用である可能性が示唆された。在宅虚弱高齢者の活動性の低下に伴う健康問題に対応するためには高齢者の生活全般に関わる包括的な支援が必要である。本研究では、在宅虚弱高齢者の健康問題の悪化予防に対応できる学際的予防訪問プログラムの作成を行い、プログラムの標準化を図ることを目的としている。本研究では平成23年10月より、平成22年度に作成した定型化された予防訪問マニュアルとシートにしたがって、3か月に1回予防訪問を提供している。平成24年度は、平成23年後に開始した本無作為化比較対照試験について1年後の評価を行った。対象者は大阪府下3市町において、要支援と認定された在宅高齢者360名を介入群の高齢者179名と対照群の高齢者181名に割り付けている。評価は、身体心理社会的機能を評価する指標として、基本的日常生活動作、手段的日常生活動作、記憶力への自己評価、健康管理への自信感、生活満足度、抑うつを挙げ、郵送による自記式質問紙調査を実施した。また、1年間の各市町の高齢保健福祉担当部門で把握している対象者の介護給付費利用状況について、データ収集を行った。その結果、1年間の予防訪問提供では、身体心理社会的機能については統計的に有意な効果はみられなかった。しかし、訪問群の対象者では基本的日常生活動作の悪化、外出頻度の低下、転倒の発生を予防する可能性が示された。介護給付費利用状況については、両群とも微増傾向にあったが、訪問群の高齢者では通所リハビリや福祉用具貸与の利用が増え、対照群の高齢者では通所介護の利用がやや増えていた。平成25年度は引き続き本介入を行った後、2年後の評価を行うことを予定している。在宅虚弱高齢者の活動性の低下に伴う健康問題に対応するためには高齢者の生活全般にかかわる包括的支援が必要である。本研究では在宅虚弱高齢者の健康問題の悪化予防に対応するために、構成化されたアセスメントを伴う予防訪問プログラムの作成を行い、その標準化を図ることを目的としている。本研究のデザインは介入群の対象者を181名、対照群の対象者を179名とした無作為化比較対照試験である。本研究では平成23年10月から平成25年9月まで研究者らで作成した予防訪問マニュアルとシートにしたがって3か月に1回、地域包括支援センターより介入群の高齢者に訪問を行った。平成26年度は予防訪問提供を終了した後、1年後の長期効果を評価した。
タブレットコンピュータを用いた授業分析ソフトウェアの開発

本研究の目的は、これまで申請者が開発してきた紙版の授業分析ワークシートをソフトウェアで実装することである。紙版の授業分析ワークシートの操作性は、タブレットPCによって実現する。具体的には、1)紙版授業分析ワークシートのインターフェースと機能を備えた、電子版授業分析ワークシート(ソフトウェア)を開発し、これを授業分析に適用して、紙版授業分析ワークシートとの操作性、共有性、分析データの蓄積/参照等の利便性、分析への有効性などの相違を明らかにすること、2)開発したソフトウェアの評価のためにワークショップを実施し、ログ分析と、利用した研究者や教師や学生へのインタビュー調査によって、ソフトウェアの意義を明らかにすること、3)教員研修やスクールリーダー対象の授業研究ワークショップで活用すること、である。平成21年度は、ソフトウェアの開発を中心に行った。5月からソフトウェアの開発を行い、9月初旬には、付箋紙を貼付ける機能を有したテスト版を完成させた。この開発は、1)インターフェース完成の段階、2)付箋機能を有する段階、3)授業のビデオ映像との同期の段階、4)タブレットからタブレットPCでの利用の段階、の4段階で取り組み、各段階を終えるたびに院生と学部生にソフトウェアを実際に使用してもらい評価を行った。これらの研究成果については、日本教育工学会の全国大会や、The World Association of Lesson Studies International Conferenceで発表し、多くの研究者と意見交換をした。ソフトウェア開発と同時に、実際の学校で行われている授業研究会(研究授業と、事後の研究会)に参加し、どのように授業研究会が展開されているのかを調査した。これは本研究の目的の1つである「共同的な授業分析における分析過程の明示の意義」や、特徴である「教師の専門職性、同僚性、自律性」を明らかにするためである。また、教師の専門職性などについて研究が盛んなトロント大学(カナダ)を訪問し、教師教育や授業研究の現状について調査した。これらの研究成果については、中部教育学会での発表、日本教育工学会と日本教育方法学会の全国大会での発表し、多くの研究者と意見交換をした。そして名古屋大学の紀要に、これらの成果の一部を掲載した。本研究では、申請者が開発して用いてきた授業分析ワークシートをソフトウェアで実装した。電子版授業分析ワークシートは、webブラウザからアクセス可能なもので、授業映像を観ながら気になるシーンに観察記録(コメント)を付し、それをほかの分析者と共有するものである。本研究では、本ソフトウェアの利用をとおして、授業記録の読みと解釈にもとづく教師教育の可能性について検討することも行った。観察記録を共有したことで、初体験者Dは、観察記録にはほとんど記録しないことがわかった。授業の中の視覚的あるいは聴覚的に認識できることだけでなく、抽出児童の言動に対する印象や評価について、抽出児童が考えたと予想した事柄や授業のキーワードを用いて、授業について発言する。一方、経験者Eは、抽出児童の授業中の呟きや抽出児童の言動を事細かに記していることがわかった。そして、授業について話す際は、ほかの子どもの発言と抽出児童の言動や考えを関連づけたり、E自身の行動を踏まえたりする。Eは、観察された事実にもとづいて、必要に応じて授業の構造を組み立て直した上で発言していると考えられる。授業観察での行動と、研究会での発言を分類すると、1)発言記録レベルの観察、2)発言記録には記されないレベルの観察、3)即興的な報告と豊かな表現、4)主観的な報告にまとめることができる。Dには1と4、Eには1と2と3がそれぞれ当てはまる。経験者は、発言記録に記されるような可聴的な発言だけでなく、発言記録には記されないような抽出児童の呟きを聞き取ったり、ほかの子どもの発言を受けた後の抽出児童の行動を観察したりすること、簡単なメモにより刻々と変化する授業や抽出児童の様子を観察することを可能にしていること、抽出児童の言動を評価等することはなく授業の内容を発言記録にもとづいて自分の言葉で報告していること、という特徴が明らかになった。
バイオマスを用いた重金属の吸着と回収の新手法

有害物質の除去のみならず資源回収の観点から,特に希土類元素(REEs)やウラン(U)に焦点をあて,海藻や貝殻等を利用した金属の除去・回収の研究に取り組んだ。その結果,(1)海藻および貝殻によるREEs吸着は,総じてLangmuir吸着等温線に適応し,単分子層の吸着の傾向が強い。(2)貝殻によるREEs吸着は,蛋白質を含んだ隙間の部分で支配的に起こる可能性が大きい。等がわかった。本研究により,海藻や貝殻のバイオマスが有効なREEsの吸着剤になりうる可能性を示した。等がわかった。本研究では、環境に低負荷で低コストであるバイオマスを用いて,汚染物質を除去・回収する手法を確立して環境浄化に役立てると同時に,金属の吸着剤としての有用性を検討し,レアメタル等の資源の安定供給の課題の解決の一助となることを目指している。本年度では,オオエッチュウバイの貝殻や海藻(褐藻のイソモク,紅藻のベニスナゴ,緑藻のアナアオサ)を用いて、希土類元素(REEs)や放射性核種のウラン(U)、トリウム(Th)を主対象として、取り込みや吸着に関するモデル実験を行った。その結果,主として以下のことが明らかになった。(1)オオエッチュウバイの貝殻は焼成(480°C,6時間)を行うことにより,結晶構造は,アラゴナイト(CaCO_3)からカルサイト(CaCO_3)への変化が確認され,また表面積も顕著に(1/8倍以下)低下した。(2)焼成後,吸着能は若干低下したものの,この貝殻バイオマスは,REEsに関して優れた吸着能を示した。(3)本研究における貝殻バイオマスによる吸着等温線は,REEsについてはLangmuirおよびFreundlich吸着等温線に十分に適応するが,Th,Uについては必ずしも適応しない。(4)通常,廃棄物として扱われる貝殻のバイオマスは,今後,REEsの有用な吸着剤となりうる。(5)褐藻のイソモク,緑藻のアナアオサでは,金属吸着前後で表面形状の変化がほとんど見られなかったのに対し,紅藻のベニスナゴでは見られた。(6)海藻バイオマスによるランタノイド元素の吸着は,LangmuirおよびFreundlich吸着等温線に十分に適応する。特にLangmuir等温線により適合することから,単分子層による吸着が支配的と言える。(7)海藻バイオマスは,REEsの有用な吸着剤となりうる。特に緑藻のアナアオサは,La除去における有望な吸着剤といえる。(8)海藻バイオマスによるランタノイド元素の吸着においては,イオン交換が主要なメカニズムであると考えられる。本研究では,環境に低負荷で低コストであるバイオマスを用いて,重金属や放射性核種など汚染物質を除去・回収する手法を確立して環境浄化に役立てると同時に,レアメタル等の資源の安定供給の課題の解決の一助となることを目指している。本年度では,バイオマスにおける希土類元素(REEs)やウラン(U),トリウム(Th)の取り込みや吸着に関するモデル実験を継続するとともに,環境中の重金属や放射性核種の動態把握のため,土壌やスラッジ中のREEs,U,Thの挙動やバイオ界面活性剤なども併用した金属除去方法の検討を行った。さらに放射性核種として,U,Thのみならず水素の放射性同位体であるトリチウム(T)の環境中の挙動についても検討した。(1)海藻および貝殻バイオマスによるREEs吸着は,総じてLangmuir吸着等温線に適応し,単分子層の吸着の傾向が強い。(3)土壌における希土類元素濃度(あるいは希土類パターン)は,採取地点間で差異が見られた。これは,鉄-マンガン酸化物や有機炭素量(遊離酸化物や有機物との親和性)等の土壌の性質に関連すると考えられる。(4)スラッジ中の重金属濃度は,天然の農耕土壌中濃度に比べて一般に高い。(5)スラッジ中の重金属の分布特性は土壌中の重金属と類似しているが,残留態の割合は,スラッジ中の方が低い。(6)バイオ界面活性剤のうち,サポニンは,特にスラッジからの重金属除去に効果的であった。(7)降水中のT濃度の年間変動は,カルシウムイオン濃度の変動と類似している。(8)台風における降水中のT濃度からも,台風による降水には海洋性気団の特徴が強く見られることがわかる。環境に低負荷で低コストであるバイオマスをベースにした吸着剤を用いて,重金属や放射性核種などを除去・回収する手法を確立して環境浄化に役立てることを目的とする。現在,希土類元素等の重金属は幅広い産業分野で利用されており,需要が拡大しているものの,国内では資源枯渇の危機にある。そこで,廃棄物等からの新たな金属回収法の確立も重要である点に着目し,バイオマス等を金属の吸着剤として利用し,資源回収に役立てることを目指した。

本年度では,新たにキチンをベースにしたキトサンを用いて,ウラン(U)やクロム(Cr)の取り込みや吸着に関するモデル実験を行った。また,環境中の重金属や放射性核種の動態把握のため,土壌やスラッジ中のREEs, U, Thの挙動把握に関する研究を継続するとともに植物,キレート剤やバイオ界面活性剤を用いて,重金属の効率的な回収方法を確立することを目指した。さらに放射性核種としてUのみならず水素の放射性同位体であるトリチウム(T)の環境や生体中の挙動についても検討した。その結果,主として以下のことが明らかになった。(1)キトサンによるCr吸着において,3価のCrはpH6以上で良好な吸着率を示し,6価のCrはpH4で最大吸着量を示した。(2) 3価および6価のCrは,いずれもLangmuir plotにより適合することから,単分子層による吸着傾向が強いと推察される。(3)キレート剤は根から茎葉部への重金属(亜鉛と鉛)移動を促進する。(4)キレート剤は,概して植物バイオマスの生長を抑制したが,生分解性のキレート剤EDDSにおいてもその傾向が見られた。(5)アミノ基のH原子はトリチウム(T)原子と定量的に交換するが,この反応はアミノ基が付いている母体構造に大きく依存する。(6)降水中のT濃度とカルシウムイオン濃度との変動は類似しており,特に非海塩型気団で顕著である。平成23年度においても,22年度同様に当初の計画で予定していた内容の検討は概ね完了しており,成果も,まずまず順調に得られており,論文発表や学会発表を行っている。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究体制も含めた本研究課題の今後の推進は,基本的に当初の計画に基づいて行う。ただし,平成24年度は最終年度になるため,研究成果をよりまとまった形(論文発表,学会発表のみならず図書のChapter等)で発表することも検討している。
ポリアセン系有機半導体の電子物性と新型高性能二次電池への応用

本研究では、アモルファスカーボン類の有力なメンバーであるポリアセン系有機半導体の電子物性を明らかにし、特にその新型高性能二次電池への工業的応用を目的とするものである。当該研究期間(平成7、8年度)の研究実績としては、以下のようなものが得られた。(1)二次電池の炭素負極として使用可能で、かつ最適な条件を有するポリアセン系有機半導体作製の条件を確立し、その構造評価を行った。(2)二次電池の電極として利用する際に不可欠なリチウムド-ピング、脱ド-ピングの機構についての詳細な知見を得るために、系統的な電気化学的測定を行い、その解析をした。その結果、本研究におけるポリアセン系有機半導体材料はその構造特殊性により結晶性グラファイトを凌駕する多量のリチウムを貯蔵することができるという知見が得られた。(3)これらの知見をもとに、ポリアセン系有機半導体材料を負極とする二次電池のプロトタイプを設計・作製してその電池特性の解析を行い、改良を施した(4)さらに、リチウムの状態解析を行うための磁化率測定、電子スピン測定、同材料の構造解析のためリチウムの核磁気共鳴測定を行った。これらの結果をまとめた論文については、既に投稿済みである。本研究では、アモルファスカーボン類の有力なメンバーである、ポリアセン系有機半導体の電子物性を明らかにし、特にその新型高性能二次電池への工業的応用を目指すことを目的とするものである。平成7年度の研究実績としては、以下のようなものが得られている。(2)電極として利用する際に不可欠な、リチウムド-ピングかつ脱ド-ピングの機構についての詳細は知見を得るために、系統的な電気化学的測定を実施し、その解析を行った。その結果、本研究におけるポリアセン系有機半導体材料は純粋なグラファイトを凌駕する量のリチウムを貯蔵することができるという知見が得られた。このことは、従来のグラファイト負極を有する二次電池のエネルギー密度に勝る値を持つ二次電池を作製できる可能性を示したものである。(3)上記(2)の知見をもとに、ポリアセン系有機半導体材料を負極として有する二次電池のプロトタイプを設計・作製して、その電池特性の解析を行った。(4)さらに上記に引き続いて、リチウムなどド-ピングされたアルカリ金属の状態を解析するために、これらの試料の磁化率測定及び電子スピン共鳴測定等を行っている。これらの結果については、次年度以降に詳細な解析を行う予定をしている。本研究では、アモルファスカーボン類の有力なメンバーであるポリアセン系有機半導体の電子物性を明らかにし、特にその新型高性能二次電池への応用を目的とするものである。本年の研究実績としては、以下のようなものが得られている。
眼内線維血管増殖性疾患の病態究明と治療薬開発

1.テネイシン-Cによる脈絡膜血管新生促進作用の検討(In vitroアッセイ):網膜下の血管である脈絡膜血管を想定してヒト微小血管内皮細胞を用いた実験を行った。リコンビナントテネイシン-C刺激によりヒト微小血管内皮細胞を刺激したところ細胞増殖、接着、遊走、管腔形成能がすべて促進した。また、テネイシン-C産生細胞である網膜色素上皮(RPE)細胞をリコンビナントテネイシン-Cで刺激したところ、細胞増殖能は促進したが、細胞接着能は抑制した。2.integrin阻害剤によるテネイシン-C依存性脈絡膜血管新生の抑制効果の検討(In vitroアッセイ):integrinαVβ3阻害剤であるCilengitideを用いてテネイシン-C依存性血管新生の抑制実験を行った。リコンビナントテネイシン-C刺激により促進した細胞増殖、接着、遊走、管腔形成能はCilengitideにより阻害された。3.テネイシン-C siRNAによるテネイシン-C依存性脈絡膜血管新生の抑制効果の検討(In vitroアッセイ):RPE細胞が産生したテネイシン-Cが直接血管内皮細胞に作用し血管新生を促進するかを検討するために、RPE細胞の培養上清を用いて検討を行った。まず、RPE細胞にテネイシンC siRNAまたは対照siRNAを導入し、リコンビナントTGF-β2で刺激し24時間後に一度培養液を交換した。さらに24時間培養し、できたRPE培養上清を用いて今度はヒト微小血管内皮細胞を培養して細胞増殖、管腔形成能を検討した。対照siRNA群ではTGF-β2刺激によりRPE培養上清中のテネイシン-C濃度は上昇し、微小血管内皮細胞の細胞増殖、管腔形成能は促進した。一方でテネイシンC siRNA群ではRPE培養上清中のテネイシン-C濃度は抑制され、対照siRNA群と比較して微小血管内皮細胞の細胞増殖、管腔形成能も抑制した。28年度が最終年度であるため、記入しない。1.網膜血管新生におけるテネイシン-C産生細胞の検討(In vitroアッセイ系):増殖糖尿病網膜症の硝子体内で増加すると報告のあるサイトカイン(IL-6, IL-8, IL-13, MCP-1, IGF-1, TGFβ2, VEGF)を用いて血管平滑筋細胞を刺激したところ、IL-13によってテネイシン-Cの発現が有意に上昇した(qPCR, ELISA, WB)。2.テネイシン-C中和抗体による網膜血管新生の抑制効果の検討(In vitroアッセイ系):平滑筋細胞にIL-13を添加した条件培地を用いて血管内皮細胞を培養したところ、無刺激の血管平滑筋細胞条件培地と比べて管腔形成能が有意に上昇した。さらに、IL-13刺激血管平滑筋細胞条件培地にテネイシン-C中和抗体を添加したところ、無刺激の血管平滑筋細胞条件培地と同程度まで管腔形成能を抑制した。以上の結果から、テネイシン-C中和抗体が網膜血管新生を抑制することが示唆された。3.テネイシン-Cノックアウトマウスを用いた脈絡膜血管新生抑制効果の検討(In vivoアッセイ系):テネイシン-Cノックアウトマウスを用いて、滲出型加齢黄斑変性の動物モデルであるマウス脈絡膜新生血管(CNV)モデルにてCNV抑制効果を検討した。テネイシン-CノックアウトマウスのCNV体積はコントロールの野生型マウスと比較して有意に減少した。4.テネイシン-C siRNAを用いた脈絡膜血管新生抑制効果の検討(In vivoアッセイ系):野生型マウスのCNVモデルにテネイシン-C siRNAを硝子体注射し、CNV抑制効果を検討した。テネイシン-C siRNA硝子体注射群ではコントロールsiRNA硝子体注射群と比較して減少した。以上の結果よりテネイシン-C siRNAは滲出型加齢黄斑変性の治療薬になり得ることが示唆された。増殖糖尿病網膜症のモデル動物として汎用されている虚血誘発性網膜新生管(OIR)マウスモデルを用いてテネイシン-Cノックアウトマウスでの網膜上血管新生抑制作用を評価する予定であったが、OIRモデルで使用する生後717日齢のテネイシン-Cノックアウトマウスにおいて網膜血管異常を認めたため、OIRマウスモデルでの評価を行わないこととした。モデル動物としては網膜血管異常を認めない7週齢を使用するマウスCNVモデルを用い、血管新生抑制作用を評価できている。