hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高温動作パワー半導体実装用アルミ銅合金ワイヤボンデイングプロセスの開発

地球温暖化問題対応へのソリューションの一つである、電気自動車等の環境対応車の重要技術であるインバーターの高信頼化、大容量化、小型化に不可欠なその構成要素である絶縁ゲートバイポラートランジスタ(IGBT)モジュールの高性能化・高信頼性化には電極間の接合が重要である。電極間の接合にはアルミワイヤが用いられ、そのワイヤの高性能化と高信頼性化が重要である。本研究では、高温動作次世代パワー半導体実装用新アルミ銅合金ワイヤの開発を行い、アルミへの銅添加量と時効処理条件の関係とワイヤ組織中の析出相の関係を明らかにした。本研究では,高温動作パワー半導体実装用新アルミ銅合金ワイヤボンデイングプロセスの開発を目的とする.ワイヤ中のθ相の析出量と析出状態の制御を行うために,銅の添加量(0.13%)とθ相(Al2Cu相)の最大析出時効条件の検討を行う.本研究では,直径300μm程度のアルミ銅合金ワイヤ中の銅の添加量とθ相の析出量や析出状態の関係を明らかにして,最適添加量および時効条件で作製した新アルミ銅合金ワイヤを用いて接合を行い,信頼性評価をヒートサイクル試験によって行う.平成25年度は,以下の成果が挙げられる.1平成24年度に測定したAl-3.04wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤについて,さらに高い温度条件(350°C)における時効曲線の作成を実施した.2平成24年度実施予定から遅れていたAl-0.22wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤについても,IGBT作製プロセスで制限される温度(高温はんだ融点.半導体動作保証温度等)等を考慮した時効処理温度(280,300,320および350°C(SiC半導体使用時を想定))における時効曲線の作成を実施した.31および2によって得られた結果から,アルミ銅合金ワイヤ中のθ相の析出量は,Cu添加量とともに上昇すること,Cuの添加量が同じワイヤでは,時効温度の上昇とともに,その最大析出量到達時間は短くなることがワイヤの電気抵抗率測定から明らかとなった.4また,アルミ銅合金ワイヤについては,Cuの添加量が増大するとともにワイヤの硬くなり,接合時に半導体チップにダメージを与える可能性があるという知見が得られた.5現在,θ相の析出場所やその状態について,TEMによる観察・分析を依頼・調整中である.これらの研究成果によるアルミ銅合金ワイヤのCu添加量とθ相の析出時効条件および析出挙動の解明は,これからのIGBT実装プロセスの信頼性に非常に重要な情報を提供できると信じる.本研究では、高温動作パワー半導体実装用新アルミ銅合金ワイヤボンデイングプロセスの開発を目的とする。現在まで直径300μm程度のアルミ銅合金ワイヤ中の銅の添加量とθ相(Al2Cu相)の析出量や析出状態は系統的な評価が行われていない。そこで、本研究では、これらの関係を明らかにして、その信頼性評価をヒートサイクル試験によって行う。これらの成果をもとに、高信頼性を有する新しい実装技術の構築を行い、Siパワー半導体の高温化への適用と展開をめざす。平成24年度の研究成果は、1Al-3.04wt.%Cu(φ0.3mm×50m×1本)およびAl-0.22wt.%Cu(φ0.3mm×50m×1本)アルミ銅合金ワイヤをそれぞれ作製した。2、1で作製した銅添加量の異なる各ワイヤを溶体化処理(500°C×30min:Ar+4%H2気流中)を行い、銅をアルミ中に固溶させた。3、2で溶体化処理したワイヤをIGBT作製プロセスで制限される温度(高温はんだ融点・半導体動作保証温度等)等を考慮した時効処理温度(280°C400°C(SiC半導体使用時を想定))でAl-3.04wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤの時効曲線の時効曲線を作成した。この結果から、予備実験で作成したAl-0.5wt. %Cuアルミ銅合金ワイヤ同様、アルミ中にθ相が析出することによってワイヤの抵抗率が低下し、時間とともにθ相が析出することが分かった。アルミ銅ワイヤ中の銅添加量、時効処理条件とθ相の析出量の関係は、実装プロセスの信頼性に非常に重要な情報を与えることが考えられる。また、Al-3.04wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤについては、かなり硬く接合時に半導体チップにダメージを与える可能性があるという知見が得られた。4本年度設計・作製を計画していた高速ヒートサイクル試験機にていては、作製が完了し、その運転性能試験の結果も予定通りである。本研究では,高温動作パワー半導体実装用新アルミ銅合金ワイヤボンデイングプロセスの開発を目的とする.ワイヤ中のθ相の析出量と析出状態の制御を行うために,銅の添加量とθ相の最大析出時効条件の検討を行う.本研究では,これらの関係を明らかにして,最適添加量および時効条件で作製した新アルミ銅合金ワイヤを用いて接合を行い,信頼性評価をヒートサイクル試験によって行う.これらの成果をもとに,高信頼性を有する新しい実装技術の構築を行い,Siパワー半導体の高温化への適用と展開をめざす.平成26年度は,Cu添加量を変えて作製したワイヤについて,容体化処理条件および最大時効処理条件下における組織観察をSEM/EDXおよびTEMを用いて行った.また,昨年来より発生しているボンデイング装置の不具合への対応を行った.

その結果,得られた知見を以下に挙げる.1Al-3.04wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤについてθ相が最大析出時効する条件を決定し,工業的に重要と考えられる容体化処理したワイヤおよび280°C下の時効処理を施したワイヤの組織観察を行った結果,溶体化処理によってCuがAl母相に完全に固溶し、過飽和固溶体となり,280°C×200minで時効処理をしたワイヤでは、結晶粒界にθ相が析出し、結晶粒内にはθ'相が網目状に析出することを見出した。また,2Al-0.22wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤについてθ相が最大析出時効する条件を決定し,容体化処理したワイヤおよび280°C下の時効処理を施したワイヤの組織観察を行った結果,双方ともに結晶粒界および結晶粒内にθ相は観察されなかった.これらの結果から,3アルミ中のCu添加量を変えることでワイヤ組織の制御が可能であり,θ相の析出量を電気抵抗率の変化から見積もることができることを確認した.本研究では,高温動作パワー半導体実装用新アルミ銅合金ワイヤボンデイングプロセスの開発を目的とする.ワイヤ中のθ相の析出量と析出状態の制御を行うために,銅の添加量とθ相の最大析出時効条件の検討を行う.これらの関係を基にして,最適添加量および時効条件で作製した新アルミ銅合金ワイヤを用いて接合を行い,信頼性評価をヒートサイクル試験によって行う.これらの成果をもとに,高信頼性を有する新しい実装技術の構築を行い,Siパワー半導体の高温化への適用と展開をめざす.平成27年度は,Cu添加量を変えて作製したワイヤについて,それらの機械的特性を調べるために硬さ試験を行った。また、昨年来より発生している超音波ボンデイング装置の不具合への対応を行った.その結果,得られた知見を以下に挙げる.1Al-3.04wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤについてθ相が最大析出時効する条件を決定し,工業的に重要と考えられる容体化処理したワイヤおよび280°C下の時効処理を施したワイヤの組織観察を行った結果,溶体化処理によってCuがAl母相に完全に固溶し、過飽和固溶体となり,280°C×200minで時効処理をしたワイヤでは、結晶粒界にθ相が析出し、結晶粒内にはθ'相が網目状に析出することを見出した。また,2Al-0.22wt.%Cuアルミ銅合金ワイヤについてθ相が最大析出時効する条件を決定し,容体化処理したワイヤおよび280°C下の時効処理を施したワイヤの組織観察を行った結果,双方ともに結晶粒界および結晶粒内にθ相は観察されなかった.これらの結果から,3アルミ中のCu添加量を変えることでワイヤ組織の制御が可能であり,θ相の析出量を電気抵抗率および硬さ変化から見積もることができることを確認した.しかし、超音波ボンデイング装置の老朽化による故障が修理不能となり、ワイヤの信頼性試験が実施できなかった。地球温暖化問題対応へのソリューションの一つである、電気自動車等の環境対応車の重要技術であるインバーターの高信頼化、大容量化、小型化に不可欠なその構成要素である絶縁ゲートバイポラートランジスタ(IGBT)モジュールの高性能化・高信頼性化には電極間の接合が重要である。電極間の接合にはアルミワイヤが用いられ、そのワイヤの高性能化と高信頼性化が重要である。本研究では、高温動作次世代パワー半導体実装用新アルミ銅合金ワイヤの開発を行い、アルミへの銅添加量と時効処理条件の関係とワイヤ組織中の析出相の関係を明らかにした。平成26年度は, Cu添加量を変えて作製したワイヤについて,容体化処理条件および最大時効処理条件下における組織観察をSEM/EDXおよびTEMを用いて行った.
精密位置センサの開発に関する研究

センシングにレーザと回折格子の光回折現象を利用した精密位置センサの開発を行った。1.システムの開発レーザ出力変動の測定及びパソコンを利用したリアルタイムでの計測制御を可能とするシステムを開発した。位置センシングには光強度のコントラストが大きいほうが高精度での制御が可能であるため,0次回折モアレ光が有効であることがわかった。また,0次光を用いることにより,位相シフトがなくシステムの設定も容易であることがわかった。2.実験光強度は2枚の回折格子の相対変位に対して,格子ピッチ25μmのとき,ピッチと同じ25μm周期の正弦類似波形で変化していることを明らかにした。1周期の間で光強度がある定めた一定値となるように調節することにより位置制御ができるということを理論的,実験的に明らかにした。時間的位置制御の可能性について検討した。時間の経過とともに光強度が変動しているのが確認できた。この原因としては主に二つ考えられる。第一に光源の出力変動による変動は,レーザ出力の一部を参照用として測定することにより出力変動を除去できた。第二に外部振動などによる格子の相対変位の変動は,除去することはできないため,制御する必要がある。この光強度の変動は最大でも制御領域である25μmの範囲内であることが確認できたため,時間経過による相対変位の変動に対する制御も可能であることがわかった。3.研究成果位置センサの基礎実験および外部の振動,光源の変動の位置制御への影響について検討した。本システムにおいて,格子ピッチ12.7μmと有効格子数20をとした場合,粗動及び微動位置決め制御範囲がそれぞれ約0.5mm,12.7μmとなり,初期位置決めの最高精度は,1nmを実験的に達成した。時間経過による制御においては,光源の信頼性や検出器及び増幅器の精度にも依存するため,4nmでのマニュアル制御が実現できた。光学技術と電子技術を融合させたオプトエレクトロニクスにより,レーザと回折格子の光回折現象を利用する位置センシングをコンピュータ制御で実現する位置センサの開発を行った。以下に研究結果を示す。1.システムの構築レーザ,フィルタ,レンズ,検出器等から構成されるシステムの光学系,本システムの重要な部分である回折格子,ファインステージステージ駆動系の構築,制御系位置制御用ソフトウェアの開発を行い,本システムの試作を行った。2.理論計算フレネル、フラウンホーファ回折理論によりシミュレーションを行った。有効格子数を制限し任意に設定することにより,位置決めが可能である。有効格子数200の場合,非常に傾斜の緩い包絡線となり,幅が4mmの範囲で位置決めが可能である。また,出力が位置に対して高感度に変化する領域の利用することにより,高精度が期待できる。3.基礎実験(1)システムの格子間隔を数mm以下とすることで,モアレ出力を観察でき,相対位置により出力特性が変化し,正弦波類似特性が確認できた。(2)2枚の回折格子の間隔を広げていくと徐々に出力の位相が移動した。25μm/pitchの格子を用いた場合,間隔が2mmの周期を持った特性を確認した。(3)0次光回折モアレ光の出力が最大値を示し,±1次光,±2次光と次数の増加とともに減少する傾向を確認した。出力が最も大きい0次光が制御信号に適している。(4)有効格子数を制限することで各々の山の頂点を結んでできる包絡線を確認した。シミュレーションと同じ特性を示した。また,有効格子数の増加とともに包絡線の半値幅も広がる特性が確認された。以上の結果より、位置センサのための基礎特性が得られた。シミュレーションとの整合性が確認できた。格子ピッチ,有効格子数を任意に設定することにより位置決め範囲及び位置検出の精度を制御可能であると考えられる。

本システムにおいて,格子ピッチ12.7μmと有効格子数20をとした場合,粗動及び微動位置決め制御範囲がそれぞれ約0.5mm,12.7μmとなり,初期位置決めの最高精度は,1nmを実験的に達成した。時間経過による制御においては,光源の信頼性や検出器及び増幅器の精度にも依存するため,4nmでのマニュアル制御が実現できた。
摩擦プロセスと微小領域強度試験法を併用した異種金属接合の新規界面構造制御法の確立

摩擦プロセスと微小領域強度試験法を併用し,酸化皮膜を有する異種金属接合を確立した.アルミニウム合金/鋼摩擦攪拌接合材を用いて,金属間化合物を界面にナノメートルサイズで形成させることで母材破断を有する良好な継手が得られた.この接合は,攪拌されたAl合金が混合組織に流動し,ツールと試料の摩擦熱により非常に薄い金属間化合物を形成して達成していることが分かった.微小引張試験後の試料の界面部観察により,Al合金部の結晶粒は引張試験後でも等軸粒で界面はほとんど変形しないことが示された.また,接合後適切な時効熱処理を行うことで,継手の引張強度を上げることが可能であることがわかった.本研究では,摩擦プロセスと微小領域強度試験法を併用した,酸化皮膜を有する異種金属接合の新しい界面構造制御法を確立することを目的としている.そのためには,摩擦接合過程における継手強度に著しく影響を及ぼす界面反応層の形成・成長挙動の解明すると共に,その局所的な継手特性評価と変形破壊挙動を解明し,接合部全体において界面強度が母材強度を上回る高信頼性異材金属接合プロセスを構築し,酸化皮膜を有する異種金属接合における摩擦プロセスによる統一した界面制御手法を提案することが必要である.そのため,平成25年度では,昨年度に続き,(1)微小領域強度試験法による界面微小領域における継手特性評価と変形破壊挙動の解明,(2)摩擦接合過程における界面反応層の形成・成長挙動の解明とその物性値評価を行い,(1),(2)ともに,手法の確立を図った.さらに(3)界面強度が母材強度を上回る界面構造制御法を提示を行った。そして,アルミニウム/鋼摩擦攪拌接合材を用いて接合後に適切な熱処理を行うことで,界面強度を上げ,母材破断を有する接合材の界面構造の指針を得た.さらに,継手の変形挙動をその場観察したものを最適に画像解析が行える装置を購入し,接合界面微小領域部の変形挙動を詳細に解析することが可能となった.摩擦プロセスと微小領域強度試験法を併用し,酸化皮膜を有する異種金属接合を確立した.アルミニウム合金/鋼摩擦攪拌接合材を用いて,金属間化合物を界面にナノメートルサイズで形成させることで母材破断を有する良好な継手が得られた.この接合は,攪拌されたAl合金が混合組織に流動し,ツールと試料の摩擦熱により非常に薄い金属間化合物を形成して達成していることが分かった.微小引張試験後の試料の界面部観察により,Al合金部の結晶粒は引張試験後でも等軸粒で界面はほとんど変形しないことが示された.また,接合後適切な時効熱処理を行うことで,継手の引張強度を上げることが可能であることがわかった.本研究では,摩擦プロセスと微小領域強度試験法を併用した,酸化皮膜を有する異種金属接合の新しい界面構造制御法を確立するを目的としている.そのためには,摩擦接合過程における継手強度に著しく影響を及ぼす界面反応層の形成・成長挙動の解明すると共に,その局所的な継手特性評価と変形破壊挙動を解明し,接合部全体において界面強度が母材強度を上回る高信頼性異材金属接合プロセスを構築し,酸化皮膜を有する異種金属接合における摩擦プロセスによる統一した界面制御手法を提案することが必要である.そのため,平成24年度では,(1)微小領域強度試験法による界面微小領域における継手特性評価と変形破壊挙動の解明(2)摩擦接合過程における界面反応層の形成・成長挙動の解明とその物性値評価を行い,(1),(2)ともに,手法の確立を図った.また,アルミニウム/鋼摩擦攪拌接合材を用いて,母材破断を有する接合材の界面構造の指針を得て,さらに母材破断を維持しながら熱処理により母材を高強度化する基礎的な知見を得た.本研究では,摩擦プロセスと微小領域強度試験法を併用した,酸化皮膜を有する異種金属接合の新しい界面構造制御法を確立することを目的としている.そのためには,摩擦接合過程における継手強度に著しく影響を及ぼす界面反応層の形成・成長挙動を解明すると共に,その局所的な継手特性評価と変形破壊挙動を解明し,接合部全体において界面強度が母材強度を上回る高信頼性異材金属接合プロセスを構築し,酸化皮膜を有する異種金属接合における摩擦プロセスによる統一した界面制御手法を提案することが必要である.そのため,平成26年度では,昨年度に続き,(1)微小領域強度試験法による界面微小領域における継手特性評価と変形破壊挙動の解明,(2)摩擦接合過程における界面反応層の形成・成長挙動の解明とその物性値評価を行った.また,26年度には(3)界面強度が母材強度を上回る界面構造制御法を提示を行った。アルミニウム/鋼摩擦攪拌接合材を用いて接合後適切な熱処理を行うことで,界面強度を上げ,母材破断を有する接合材の界面構造が得られることがわかった.さらに,接合で軟化したアルミニウム合金母材の高強度を図った継手に対しても,破断はアルミニウム合金内で起こることがわかった.そのため,アルミニウム合金/鋼摩擦攪拌接合材の界面強度は析出強化したアルミニウム合金母材の強度よりも高いことが明らかとなった.溶接・接合本研究では3年間の研究期間で以下に示す研究内容を実施することを目標としている.(1)微小領域強度試験法による界面微小領域における継手特性評価と変形破壊挙動の解明(2)摩擦接合過程における界面反応層の形成・成長挙動の解明とその物性値評価(3)界面強度が母材強度を上回る界面構造制御法を提示

ならびに酸化皮膜を有する異種金属接合の統一的な界面組織制御手法の提案本研究は摩擦プロセスと微小領域強度試験法の併用によって初めて得られる自然酸化皮膜を有する異種金属接合の界面構造制御法の確立である. 24年度でその手法の確立が達成できたことを受け,25年度ではアルミニウム/鋼摩擦攪拌接合材を用いて,継手に適切な熱処理を施すことで,界面強度を上げ,母材破断を有する接合材の界面構造の指針を得ることができたのは当初の計画通りであると言える.また,25年度にその場観察用画像解析装置を購入し,接合界面微小領域部の変形挙動を詳細に動的な解析する手法を確立できた.そのため,作製継手の破断に至るまでの詳細な変形挙動解析に関して,次年度の研究に大きく展開できるものと考えられる.本研究では3年間の研究期間で以下に示す研究内容を実施することを目標としている.(1)微小領域強度試験法による界面微小領域における継手特性評価と変形破壊挙動の解明(2)摩擦接合過程における界面反応層の形成・成長挙動の解明とその物性値評価(3)界面強度が母材強度を上回る界面構造制御法を提示ならびに酸化皮膜を有する異種金属接合の統一的な界面組織制御手法の提案本研究は摩擦プロセスと微小領域強度試験法の併用によって初めて得られる自然酸化皮膜を有する異種金属接合の界面構造制御法の確立であるため,まずその手法を確立することが求められる.そのため,24年度でその手法の確立が達成できたことは,当初の計画通りであると考えられる.また,アルミニウム/鋼摩擦攪拌接合材を用いて,母材破断を有する接合材の界面構造の指針を得て,さらに母材破断を維持しながら熱処理により母材を高強度化する基礎的な知見を得たことは,25年度以降の研究に大きく展開できるものと考えられる.25年度の研究成果を踏まえて,26年度では引き続き下記の研究を行う.(1)微小領域強度試験法による界面微小領域における継手特性評価と変形破壊挙動の解明,(2)摩擦接合過程における界面反応層の形成・成長挙動の解明とその物性値評価,(3)界面強度が母材強度を上回る界面構造制御法を提示ならびに酸化皮膜を有する異種金属接合の統一的な界面組織制御手法の提案(1),(2)および(3)の一部に関しては25年度までにある程度確立している.そこで26年度では確立した界面組織制御指針より,摩擦プロセスを用いた自然酸化皮膜を有する異種金属接合における統一的な界面制御手法の提案するとともにその実用化を図るために,以下の観点から検討を行う.1界面強度が母材強度を上回る界面構造制御法を提示,(1)および(2)の手法を適用し,摩擦接合における統一的な界面制御法を提案する.特に,得られた界面での原子の拡散挙動ならびに界面反応層形成に及ぼす材料組成の影響および接合パラメータの知見を基に,界面組織制御に最適な元素種・接合条件を検討し,界面全体の変形能を高め,界面強度が母材強度を上回る継手の高強度化を図る.2酸化皮膜を有する異種金属接合の統一的な界面組織制御手法の提案,1で提案された界面制御手法を用いて,輸送用車体接合への需要が非常に高いが,接合性の難しさから実用化には至っていないアルミニウム合金/マグネシウム接合評価も実施する.この系で本研究で提案される接合手法の適用を図り,酸化皮膜を有する異種金属接合の統一的な界面構造制御手法を提案する.24年度の研究成果を踏まえて,25年度では引き続き下記の研究を行う.
超細密磁場測定及び古地磁気学的手法による被熱遺構探査

古地磁気測定と帯磁率測定による被熱遺構探査法の開発を進めている.古地磁気学的な手法はほぼ確立した方法であるが,遺跡面から試料を採るという破壊的な方法であり,大変な労力と経済的負担を伴う.新しい方法として非破壊で非常に簡便な帯磁率測定を提案し,その有効性を調べてきた.今年度は重点領域研究の最終年度で,まとめの実験,測定を行った.結果は以下のようにまとめられる.風化土壌,風化火山灰については加熱により,鉱物が変化し,200度程度の被熱により,帯磁率,残留磁化強度ともに増加することが確かめられた.火山灰については,帯磁率は変化せず,磁化強度のみが増加することが明らかとなった,帯磁率の変化は鉱物の変化,磁化強度の変化は残留磁化の変化に対応する.この結果は,恩原1遺跡(火山灰)及び真人原遺跡(風化土壌)における焚き火実験の結果と矛盾しない.七日市遺跡における焚き火実験の経年変化観測の結果,2年程度で帯磁率は減少するが,被熱の痕跡を残すこと,また,,広野遺跡における被熱遺構探査の結果,赤化土壌は2000年以上,土壌の磁気的性質の変化を保存していることが明らかとなった.土窯方式による被熱実験の結果にも,被熱による土壌の被熱による磁気的性質の変化が認められた.今年度の結果と現在までの結果をまとめると,200度程度の被熱により,土壌の磁気的性質が変化すること,その変化は保存されることが明らかとなった.ただし,火山灰のように水酸化鉄の含有量の少ない土壌の場合は,帯磁率の変化として観測されないので,磁化強度測定を行う必要がある.これは事前の土壌の室内被熱実験により確かめることができる.被熱遺構探査に土壌の磁気的性質の測定を利用することの有用性が確かめられたといえる.今後,被熱の際の酸化状態,温度,時間と遺跡で観測される磁気的性質の異常の関係を明らかにする必要がある.古地磁気測定と帯磁率測定による被熱遺構探査法の開発を進めている.古地磁気学的な手法はほぼ確立した方法であるが,遺跡面から試料を採るという破壊的な方法であり,大変な労力と経済的負担を伴う.新しい方法として非破壊で非常に簡便な帯磁率測定を提案し,その有効性を調べてきた.今年度は重点領域研究の最終年度で,まとめの実験,測定を行った.結果は以下のようにまとめられる.風化土壌,風化火山灰については加熱により,鉱物が変化し,200度程度の被熱により,帯磁率,残留磁化強度ともに増加することが確かめられた.火山灰については,帯磁率は変化せず,磁化強度のみが増加することが明らかとなった,帯磁率の変化は鉱物の変化,磁化強度の変化は残留磁化の変化に対応する.この結果は,恩原1遺跡(火山灰)及び真人原遺跡(風化土壌)における焚き火実験の結果と矛盾しない.七日市遺跡における焚き火実験の経年変化観測の結果,2年程度で帯磁率は減少するが,被熱の痕跡を残すこと,また,,広野遺跡における被熱遺構探査の結果,赤化土壌は2000年以上,土壌の磁気的性質の変化を保存していることが明らかとなった.土窯方式による被熱実験の結果にも,被熱による土壌の被熱による磁気的性質の変化が認められた.今年度の結果と現在までの結果をまとめると,200度程度の被熱により,土壌の磁気的性質が変化すること,その変化は保存されることが明らかとなった.ただし,火山灰のように水酸化鉄の含有量の少ない土壌の場合は,帯磁率の変化として観測されないので,磁化強度測定を行う必要がある.これは事前の土壌の室内被熱実験により確かめることができる.被熱遺構探査に土壌の磁気的性質の測定を利用することの有用性が確かめられたといえる.今後,被熱の際の酸化状態,温度,時間と遺跡で観測される磁気的性質の異常の関係を明らかにする必要がある.
反転授業を用いた観光学の発展に関する研究―自然科学の包含を題材として

本研究では、観光学に自然科学の知見や視点を包含していくことを念頭に、大学における観光教育の方法論を検討、開発、実施した。3年間の研究の末、観光学と自然科学の学問分野の整理、反転授業の実施と効果の測定、現場教育に対する活用可能性の検討、アウトリーチ活動のそれぞれにおいて成果を得た。本研究の結果、観光学における自然科学的知見や視点の包含に一歩前進することができ、研究課題や活動についての示唆も得られた。総じて、今後の研究の基盤となる成果を得ることができた。本研究は観光学において反転授業を取り入れることを具体的な実施項目として掲げている。その目的は観光学に自然科学の視点を取り入れ、観光学の発展に寄与することである。また、大学講義の変革によって学問分野が発展していくという本研究の構造が実証されれば、大学の意義と大学教育の意義がより重視されることにつながる。これらの一連の研究フレームワークを基に、本年度は「準備期」として位置付けられた。そして、以下にあげる三つの項目を実施した。一点目は「大学における反転授業の動向についての検討」である。大学における反転授業は医学や教育学などの分野の教員によって率先的に試行されているが、まだまだその数は少ない。そこで、先行事例として実施されてきた反転授業についての書籍や論文等を収集、精読した。なお、本研究で題材とする観光学においては、反転授業の報告事例は皆無であった。そのため、次年度に実施する反転授業を複数行うことはリスクが高いと判断し、科目数を削減し、一科目のみで行うことを決定した。二点目は、自然科学の視点を観光学に取り入れるために研究会を行った。観光に関わる自然科学分野の研究者を中心に様々な場所で会合や検討を行った。その結果、自然科学と観光学の関わりを整理するため、それぞれの研究者が各章を担当した大学生向けの教科書を発行した。この書籍によって自然科学的知見を生かした観光学への貢献内容を整理することができた。この書籍の内容は今後、反転授業に利用することができる。三点目は次年度に実施する反転授業に向けて、映像資料の収集や作成、一般形式の授業の録画などを行った。本年度中にある程度の教材を確保することができた。そのため、次年度から行う反転授業をスムーズに進めていくことができるようになった。本年度は反転授業を実施し、その効果検証が主要な実績である。反転授業を実施したのは、研究代表者が非常勤講師を務める東京交通短期大学の「観光地理」の講義である。実施においては予習動画の作成や授業の評価なども行った。その結果、約80名という大規模な講義にも関わらず、予習動画の視聴などには大きな問題はなく、学生の積極的な学びを誘発することができた。これは予習動画がスマートフォンでみられたことや、授業内でのツアー行程の作成が予習動画の視聴を前提としていたことなどが要因であった。なお、昨年度に実施した一方向型の講義と比較をしても、観光地に関する知識の獲得には大きな差はみられなかった。つまり、反転授業は既存知識の獲得に加えて、ツアー行程を作成するための応用スキルの獲得にも貢献できたといえる。以上、本年度は観光教育に反転授業を取り入れ、検証した結果、学生の講義を主体的に楽しむ効果を確認できた。他方、反転授業はアクティブ・ラーニングの一手法であるため、能動的な学習活動を誘発しなければならない。しかしながら、本年度の結果では、反転授業を実施しても能動的な学習の意義の理解までには至らなかった。つまりは、反転授業を導入したとしても、すぐに授業以外の内容にも広がるような能動的な学習活動に結びつくとはいえなかった。この点については次年度以降での取組みも含めて継続的な研究と検証が必要となった。以上を踏まえ、次年度は2014年度の講義(一方向型の講義形式)とのアンケート結果の比較、テスト点数の比較などを再度行い、結果や考察を補強し論文として発表するなどの取り組みを行う予定である。ここまでの研究の進捗状況は概ね順調である。2014年度には大学教育における反転授業の状況把握と確認を行った。大学の観光教育においてアクティブラーニングに対する取り組みが活発であり、PBLや演習などの科目が各大学で頻繁に行われている。しかしながら、反転授業に焦点をあてると、大学の観光教育で実施している事例はほとんどみられないことが明らかとなった。一方、地理学においても観光学と同様で、現地実習などが多く行われているものの、反転授業の事例はほとんどない状況であった。そこで、本研究では2014年度に反転授業を実施する妥当な科目を検討した。加えて、当該授業のある大学等との調整を行い、反転授業実施に向けた下準備を行った。実際に実施科目となったのは先述した「観光地理」であり、大学側の実施に対する理解も得ることができた。その後、講義の想定授業者数を基に、反転授業のスタイルや予習動画等の作成方法などを検討した。また、2014年度は反転授業の効果を検証するための同一内容の一方向型の授業を実施し、学生アンケートによる評価を行った。2015年度は反転授業を実施し、その評価についてのデータを得ることを最大の目的とした。なお、反転授業に必須である予習教材についても検討を重ねながら作成していった。その結果、反転授業を実施する際に負担となる教員負担の実際も把握することができた。また、同様に一方向型講義とは異なる教員負担についても把握することができた。

そして、反転授業に対する学生評価をアンケートデータとして収集することができた。以上より、ここまでの研究の進捗状況は概ね順調であると考えられる。引き続き、今後に向けた方針を整理た上で、2016年度の研究に取り組んでいく予定である。本研究の最終年度であるH28年度は1学会発表後の追加的データ分析、2論文執筆作業、3新授業での新たな効果測定のデータ取得の3点を主に行った。1では、H27年度の学会発表で得た他研究者からの提案や指摘を踏まえ、データの分析手法を変更し、再度分析を行った。また、得られたデータの解釈についても変更を加えた。それらを踏まえ、2として現在は反転授業の効果についての論文を執筆中である。一方、本研究の成果が一部寄与している観光教育実践については本年度に発表した。また、本研究の対象となった大学授業は引き続き行われていることから、これまでの成果を踏まえた改良を行い、実施した(3)。具体的には、反転授業の頻度を変更すると、学生の評価がどのように異なるかを調査し、そのデータを得ることができた。本研究の実施期間である3年間を通して、従来の講義を反転化させた反転授業の教材製作、反転授業の実施、そしてその評価と論文執筆を行うことができた。大学教育におけるアクティブ・ラーニング化が注目される中で、観光教育はその先端を担える可能性がある。それは観光学自体が、学生の興味をそそりやすい内容であるとともに、複合的な視点から考察するという思考力を養う必要性が関係している。以上のように、観光教育における反転授業の可能性を試すことができたことは本研究の大きな成果といえる。一方で、本研究の目的であった観光学における自然科学の包含については課題も残された。それは大学におけるカリキュラムなどの制度面の影響による。観光学においては、自然科学の知見を教授することよりも、必要とされる内容が先にあるため、学生に自然科学の重要さをさらに認識させるためには、今後もカリキュラムまで含めた大学教育の研究と授業開発が必要であろう。今後は、本研究で得られた知見等を踏まえ、専門書や教科書の執筆などを行っていくことを視野に入れていきたい。本研究では、観光学に自然科学の知見や視点を包含していくことを念頭に、大学における観光教育の方法論を検討、開発、実施した。3年間の研究の末、観光学と自然科学の学問分野の整理、反転授業の実施と効果の測定、現場教育に対する活用可能性の検討、アウトリーチ活動のそれぞれにおいて成果を得た。本研究の結果、観光学における自然科学的知見や視点の包含に一歩前進することができ、研究課題や活動についての示唆も得られた。総じて、今後の研究の基盤となる成果を得ることができた。研究計画上、初年度は反転授業を実施するのではなく、反転授業を取り巻く状況の把握、自然科学と観光学との接点、次年度の反転授業用の教材としての映像資料や教科書等の整理と準備を行った。また、反転授業の動向を考慮し、本研究において反転授業を行う科目を複数ではなく、一科目「観光地」に限定することとした。計画では複数の授業で反転授業を行う予定であったが、大学のカリキュラム上の都合や研究者の負担等も考慮した結果でもある。
日本人における常染色体優性遺伝型嚢胞腎の遺伝子異常の解析

【目的】常染色体優性遺伝子形式の嚢胞腎(ADPKD)は遺伝性腎疾患の中でも最も頻度の高い疾患で、1994年にその責任遺伝子PKD1が同定された。また、もう一つの原因遺伝子PKD2も、研究者によって遺伝子構造が決定され報告した(Science 272,1339-1342)。その後、遺伝子変異が発表されているが、本邦ではまだ報告例がなく、臨床上PKDと診断されている症例で遺伝子異常の検索を行った。【方法】当院および関連施設でのPKDと診断された72症例を対象とした。PKDの診断は家族歴、腹部超音波エコー、CTscanなどによった。患者血液よりgenomic DNAを抽出し、PKD1遺伝子に特有なprimerを作製し、PCR法およびSingle-Strand Conformational Polymorphism(SSCP)法にて特定領域の変異の検出をおこなった。変異が検出された場合、PCR産物を直接シークエンスした。【結果】現在、1症例でPCR法にてexon 40に61塩基の欠失を認めた。これまでの報告例には同様のものは認められていない。家系調査においても嚢胞腎を発症している兄、姪に同様の変異が認められた。またSSCP法ではexon41に変異を同定し、家系調査中である。【考察】本邦におけるPKD症例の遺伝子異常を同定した。今後は、症例および遺伝子異常の情報の集積を継続していく予定である。
健やかな発育を示す心筋再分極変動指数に関する研究

これまで蓄積された乳幼児の心電図記録を基に、周産期プロフィール(在胎週数,出生時体重,Apgスコア等,体重増加率)と心筋再分極特性値(VR; Variability ratio I - IV)との関係について後方視的に再評価(χ2検定,線形回帰分析)を行なった。生後1か月時の心電図記録を行なった心疾患を有さない208名(男女比124/84,平均在胎週数38.4±1.5)を対象に用い,在胎週数37週未満の早産児27名(平均在胎週数35.7±0.9)とその他181名(平均在胎週数38.8±1.1)を対照群に分類して比較検討を行なった.全体ではVR(I-IV)と在胎週数は緩やかな負の関係を示し,VR(I-IV)値は早産群と対照群の2群間に有意差を認めた.一方,予想された出生体重とVR(I-IV)は相関性は観察されなかった.今回の検討では、胎児因子,胎盤臍帯因子や母体因子等の詳細な情報を加えた検討は行っておらず,今後の検討課題となった.結論として、心周期と心筋再分極の変動比率VR (I-IV)は乳児の周産期プロフィールである在胎週数を反映するという仮説の検証を行い,生後1か月の乳児においてVR値は心臓自律神経と心筋再分極の成熟度を包括して、早産児を識別できる指標であった.おおむね想定していた解析結果が得られている。しかし、はずれ値を示す症例があり、その理由はプロフィールからは識別出来ないため、対象数を増やしてはずれ値を有する症例についての検討を加える予定である。次に心臓疾患を有する患児童達から観察された心筋再分極特性値QT variability indexと,算出方程式の分子と分母に当たるRR間隔の変動特性(標準偏差SDRRと分散値RR variance:自律神経制御)とQT間隔の変動特性(標準偏差SDQTと分散値QT variance:心筋細胞機能)を分離して比較検討する。ここでは自律神経平衡機能異常と純粋な心筋再分極異常を分離識別する事が可能であるのかを検証することを目標とする。購入予定備品(生体信号記録装置)の価格が予定価格を超過した為に、現有の機器のみで記録解析を行なったために、次年度使用額が生まれました。次年度の使用計画として、記録解析の為の解析ソフト購入に用いる予定です。
光触媒酸化チタン抗菌加工によってインプラント関連感染を低減する試み

細菌が引き起こす感染症(特に周術期感染症)に対して,酸化チタンの光触媒抗菌作用を応用すべく,基礎実験,動物実験を行った。手術で用いる金属表面の酸化チタン薄膜処理と酸化チタン微粒子の水溶液は,いずれもブドウ球菌群に対して有効な殺菌効果を示すとともに,生体の細胞や組織への毒性や有害性も証明されなかった。本研究で開発した酸化チタンは,種々の感染症に悩む患者さんを救う治療法のひとつとして期待される。本研究は,酸化チタン(TiO_2)の光触媒作用を利用して,術後感染の効果的な予防と有効な治療を実現することを目的としている。生体金属(チタンとステンレス)にTiO_2薄膜処理を行うと,紫外線照射によって強力な酸化力を発揮し,付着した細菌を死滅させることができた。また,水溶性のTiO_2微粒子を開発し,この抗菌性を評価した結果,同様に高い抗菌性を発揮した。更に,両者を組み合わせた場合,相乗効果を発現し,紫外線照射30分で細菌はほぼ完全に死滅した。牛血清アルブミンを添加した富栄養状態での評価でも,コントロールでは細菌が増殖したのに対し,TiO_2水溶液群では有意差をもって生菌率を抑制した。次に,TiO_2微粒子のpHを調整することで吸光スペクトルを可視光領域へ拡大することに成功した。これによって,弱い蛍光灯の光でも60分以上照射することでコントロール群よりも有意に殺菌することが証明された。そして,こうした抗菌・殺菌性を示すTiO_2の生体内での効果を調べるため,ラットの創外固定感染モデルにおけるピンの刺入部感染に対する有効性をin vivo実験で評価した所,未処理ピン群では,全例に刺入部周囲の感染徴候を認めたが,TiO_2群の87.5%には全く認めなかった。病理所見において,未処理群では軟部組織に炎症細胞の浸潤と膿瘍性変化がみられ,骨組織が一部融解し,刺入部から骨髄内まで細菌が侵入していたが,TiO_2群では細菌や炎症細胞の浸潤はほとんど認められなかった。TiO_2の生体毒性について,周囲の皮膚,筋肉,骨組織試料を観察したが,炎症性細胞浸潤や異物反応はほとんど見られず,骨融解や偽膜組織の形成は認められなかった。TiO_2は紫外線などの光によって強力な酸化力を発揮し,付着した細菌を死滅させることができる。また,化学的にも安定しており,極めて毒性が少ない。しかも,耐性菌を誘導せず,菌体のみならず養分や毒素も分解する特徴があるため,種々の感染症疾患の予防・治療への応用が期待される。本研究は,酸化チタン(TiO_2)の光触媒殺菌活性を利用して,整形外科における感染の効果的な予防と有効な治療を実現することを目的としている。TiO_2薄膜:生体用金属(チタン,ステンレス)基板にTiO2薄膜処理を行うと,紫外線(UV)照射によって強力な酸化力を発揮し,付着した細菌の生菌率を低下させることができた。次に,創外固定ピン刺入部感染に対する有効性と生体内での異物反応を調べるため,ラットモデルによるin vivo実験を実行した。非TiO_2ピン群は20本中19本に感染徴候を認めたのに対し,TiO_2ピンで感染徴候を認めたのは4本のみであった。病理所見において,非TiO_2ピン群では軟部組織に炎症細胞の浸潤と膿瘍性変化がみられ,骨組織が一部融解していたが,TiO_2ピン群では細菌や炎症細胞の浸潤はほとんど認められなかった。病理像における周囲の軟部,骨組織試料を観察してTiO_2の異物反応を検討したが,炎症性細胞浸潤はあまり見られず,骨融解や偽膜組織の形成は認められなかった。TiO_2超微粒子:水溶性のTiO_2超微粒子を開発し,この抗菌性を評価した。この吸光スペクトルは可視光領域へ拡大しており,UV及び蛍光灯光に反応し,0.51.0%溶液(TiO_2濃度:0.0190.038mg/ml)でも速やかに細菌量を縮小させた。牛血清アルブミンを添加した富栄養状態での評価でも,コントロールでは細菌が増殖したのに対し,TiO_2溶液群では有意差をもって生菌率を抑制した。次に,このTiO_2溶液の細胞毒性をin vitroで評価した。角膜細胞由来4種類,骨軟部組織由来4種類で評価した結果,5%(TiO_2濃度:0.19mg/ml)以上では6種類の細胞全てで有意な毒性を示した。黄色ブドウ球菌の繁殖を抑制した0.5%(TiO_2濃度:0.019mg/ml)では著しい細胞毒性は認められなかった。TiO_2は光刺激によってウイルスや細菌を死滅させることができる。

本研究は,酸化チタン(TiO_2)の光触媒殺菌活性を利用して,整形外科における感染の効果的な予防と有効な治療を実現することを目的としている。TiO_2薄膜:生体用金属(チタン,ステンレス)基板にTiO_2薄膜処理を行うと,紫外線(UV)照射によって強力な酸化力を発揮し,付着した細菌の生菌率を低下させることができた。次に,創外固定ピン刺入部感染に対する有効性と生体内での異物反応を調べるため,ラットモデルによるin vivo実験を実行した。非TiO_2ピン群は20本中19本に感染徴候を認めたのに対し,TiO_2ピンで感染徴候を認めたのは4本のみであった。病理所見において,非TiO_2ピン群では軟部組織に炎症細胞の浸潤と膿瘍性変化がみられ,骨組織が一部融解していたが,TiO_2ピン群では細菌や炎症細胞の浸潤はほとんど認められなかった。病理像における周囲の軟部,骨組織試料を観察してTiO_2の異物反応を検討したが,炎症性細胞浸潤はあまり見られず,骨融解や偽膜組織の形成は認められなかった。TiO_2超微粒子:水溶性のTiO_2超微粒子を開発し,この抗菌性を評価した。この吸光スペクトルは可視光領域へ拡大しており,UV及び蛍光灯光に反応し,0.51.0%溶液(TiO_2濃度:0.Ol90.038mg/ml)でも速やかに細菌量を縮小させた。牛血清アルブミンを添加した富栄養状態での評価でも,コントロールでは細菌が増殖したのに対し,TiO_2溶液群では有意差をもって生菌率を抑制した。次に,このTiO_2溶液の細胞毒性をin vitroで評価した。角膜細胞由来4種類,骨軟部組織由来4種類で評価した結果,5%(TiO_2濃度:0.19mg/ml)以上では6種類の細胞全てで有意な毒性を示した。黄色ブドウ球菌の繁殖を抑制した0.5%(TiO_2濃度:0.019mg/ml)では著しい細胞毒性は認められなかった。TiO_2は光刺激によってウイルスや細菌を死滅させることができる。また,化学的にも安定しており,極めて毒性が少ない。しかも,耐性菌を誘導せず,菌体のみならず養分や毒素も分解する特徴があるため,種々の感染症疾患の予防・治療への応用が期待される。
環境変化を考慮したハクセンシオマネキにおける複数様式シグナルの適応的意義の解明

ハクセンシオマネキのオスにおける複数の求愛シグナルの適応的意義について研究を実施した。メスは時間あたりの求愛音の発音回数が多いオスを好んだ。餌の利用可能性が高いオスではattractionwaveの頻度および血漿ラクトース濃度が増加した。近隣オスの妨害行動によりペア形成率は低下した。物理的な障害物によりメスの配偶者選択に要する時間は増加した。オスの甲と大鉗脚における色の変化パターンは異なった。これらの結果より、オスの各シグナルはメスの配偶者選択の基準として用いられる可能性が高いが、その機能は異なり、それぞれの個体が置かれた社会的・物理的環境下で各シグナルの有効性は異なる可能性が示唆された。ハクセンシオマネキ雄の求愛音に対する雌の選好性に関する野外実験(1)と栄養条件操作による雄の複数の求愛ディスプレイの比較(2)を行った。(1)雄の求愛音に対する雌の選好性について野外実験を行い、得られたデータをこれまでのデータに加えて解析を行った。まず雄の巣穴入口を訪問した雌によるその巣穴内部への移動と雄の求愛音の関連性について検討した。巣穴内部に移動した雌が巣穴入口で経験した単位時間あたりの雄の発音回数は、移動しなかった雌が経験した発音回数よりも大きくなった。また雌が巣穴内部に移動する確率は単位時間あたりの発音回数に応じて増加した。次に巣穴内部に移動した雌による交尾の受け入れと求愛音との関係について解析を行った。交尾に応じた雌が巣穴内部で経験した単位時間あたりの雄の発音回数は、交尾しなかった雌が経験した発音回数と異ならなかった。雌が交尾に応じる確率も単位時間当たりの発音回数やその他特性と関連が見られなかった。(2)ハクセンシオマネキの雄における複数様式のシグナルの条件依存性を検討するために、餌条件を三段階(餌添加・コントロール・餌除去)に操作した群間で雄のセミドームの形成頻度、broadcasting頻度、waving頻度、発音頻度、血中ラクトース濃度を比較した。血中ラクトース濃度は餌添加群で最も高くなり、broadcasting頻度もまた餌添加群で最も高くなった。一方でセミドームの形成頻度は気温とともに増加したが、群間での違いは検出されなかった。waving頻度、発音頻度については現在計測中である。すべての測定・解析が完了したわけではないが、初年度における当初の計画のほぼすべてを実行しており、比較的良好な成果を得ている。(1)昨年度に行ったハクセンシオマネキのオスにおける栄養条件操作下での複数の求愛ディスプレイ比較実験から得られた、waving頻度と発音頻度の映像・音声解析および(2)配偶ペアと近隣の妨害オスに着目した配偶プロセスの野外調査を行った。(1)複数様式のシグナルの状態依存性を検討するため、昨年度に、餌条件を3段階(餌添加・コントロール・餌除去)に操作した群間で、雄のセミドームの形成頻度、broadcasting頻度、waving頻度、発音頻度、血中ラクテート濃度を比較した。昨年度までに解析が完了しなかったwaving頻度と発音頻度の解析を行ったところ、これらに関しては操作群間での違いは見られなかった。昨年度の結果と合わせると、broadcasting頻度は雄の栄養状態を反映するものの、他の形質は栄養状態を反映しないことが示唆された。また餌添加区で見られた血中ラクテート濃度の増加には、broadcasting頻度の増加が寄与することが示唆された。(2)近隣のオスが求愛オスのシグナル伝達およびメスのシグナル評価を妨害するか検討するために、野外で配偶者を探索するメスを追跡し、配偶が成立するまで観察を行なった。その結果、およそ85%の割合で、近隣オスによる妨害が観察された。妨害行動は、探索メスが求愛オスの巣穴を訪問し内部に移動した際に、近隣オスがその巣穴方向に移動することと定義した。このうち妨害行動として、妨害個体が大ハサミ脚を地面に擦り付けながら巣穴に接近する行動(約50%)、巣穴近くでハサミを地面に叩きつける行動(約10%)、ハサミの巣穴内部への挿入(約4%)が観察された。また妨害が生じた場合の交尾成功率は、妨害が生じなかった場合の交尾成功率に比べ有意に低かった。2年目までに予定していた計画のほぼ全てを実行しており、比較的良好な成果を得ている。ハクセンシオマネキを対象として、(1)雌に求愛する雄への近隣雄による妨害メカニズムに関する野外操作実験、および(2)視覚的な障壁が雄の求愛における複数様式シグナルと雌の配偶者選択に与える影響に関する野外操作実験、さらに(3)雄のハサミおよび甲における色の時間的変化に関する野外調査・実験を行った。(1)乾燥標本により作成したダミー雌を用いて近隣雄の妨害行動を誘引した。結果として、89.2%の割合で近隣雄による妨害が生じた。妨害には平均1.3個体の近隣雄が参加し、妨害個体は求愛雄よりも体サイズが有意に小さかった。現在は妨害時に発生するノイズと求愛音の特性について解析を続けている。(2)視覚的な障壁が存在する場合と存在しない場合で雄の求愛行動と雌の配偶者選択を比較した。実験を開始してから雌が動き出すまでの経過時間および、雌が雄の巣穴を訪問するか、もしくは巣穴をパスするまでに要した時間は、障壁の有無により異なり、障壁がある場合はどちらの経過時間も増加した。

一方、雄による求愛行動のひとつである求愛音は常に雌が巣穴入口もしくは内部に移動した場合に生じ、操作群間で違いは見られなかった。(3)雄のハサミおよび甲に着目し、繁殖期と非繁殖期における色の変化に関する野外調査と、ストレス条件下における色の変化に関する野外実験を行なった。繁殖期と非繁殖期では甲の明度に明瞭な違いが見られ、非繁殖期では体サイズと甲の明度に負の相関が検出された一方で、繁殖期には正の相関が見られた。一方巨大ハサミの明度は調査月間で異なったが、甲ほど明瞭な違いは見られなかった。ストレス条件下では甲の明度は10分以内に大幅に低下したものの、ハサミの明度はほとんど変化しなかった。本項目は現在投稿中である。また初年度に行なった野外餌操作実験についても現在投稿中である。ハクセンシオマネキのオスにおける複数の求愛シグナルの適応的意義について研究を実施した。メスは時間あたりの求愛音の発音回数が多いオスを好んだ。餌の利用可能性が高いオスではattractionwaveの頻度および血漿ラクトース濃度が増加した。近隣オスの妨害行動によりペア形成率は低下した。物理的な障害物によりメスの配偶者選択に要する時間は増加した。オスの甲と大鉗脚における色の変化パターンは異なった。これらの結果より、オスの各シグナルはメスの配偶者選択の基準として用いられる可能性が高いが、その機能は異なり、それぞれの個体が置かれた社会的・物理的環境下で各シグナルの有効性は異なる可能性が示唆された。初年度は発音に関する配偶者選好性と複数シグナルの条件依存性に着目していたため野外操作実験を中心に研究を遂行した。次年度以降は野外個体の追跡を中心に実験を行う予定である。想定される課題として「十分なサンプル数が得られるかどうか」が考えられる。そのため可能な限り調査に出向き、また可能であれば大学院生などを雇用するなどしてサンプル数を増やす。想定していた環境要因のうち「近隣オスの妨害」に関しては十分な野外データが取れた。今後は野外実験により、近隣オスの妨害行動が配偶者選択に影響を及ぼす至近的理由を検討するとともに、他の想定している環境要因である「物理環境」と「人為的環境」の中から、より本種の配偶者選択に影響する可能性の高い要因に焦点を絞り、調査・実験を行う。また複数様式シグナルを構成するひとつとして視覚シグナルに関する研究も進める。このように調査項目が多くなるため、それぞれの項目で十分なサンプルサイズが得られない可能性が予想されるため、必要であれば大学院生などを雇用するなどして対応する。行動生態学
コムギ葉における活性酸素を介した葉緑体タンパク質の分解とその分子機構

これまでの研究では、Rubisco大サブユニットが光照射下の単離葉緑体において活性酸素により直接断片化されることが明らかとなっていた。また同様の系においてRubiscoと同じストロマタンパク質であるGS2も活性酸素の1種であるヒドロキシルラジカルを介した反応により主に39,35,32,28kDaのフラグメントに断片化されることが見出された。両タンパク質とも精製標品をヒドロキシルラジカルの発生系にさらした際に、葉緑体と同様の分解を受けることが見出された。そこで本年度は、Rubisco及びGS2のヒドロキシルラジカルによる切断部位の同定を行った。Rubisco大サブユニットについては、6箇所の切断部位が同定され、それらはGly-404,Gly-380,Gly-329,Ala-296,Asp-203,Gly-122であった。これらの切断部位は活性部位に近接しており、金属結合部位から12Å以内の距離に位置していた(Luo et al. 2002)。一方、GS2については4つの分解フラグメントについてそれぞれN末端アミノ酸配列分析を行った。そのうちの35kDaおよび28kDaのフラグメントについてはN末端がブロックされており同定することはできなかった。残りの39kDaおよび32kDaフラグメントのN末端は、共に分解を受けていないGS2のN末端配列と一致した。これらの結果から、GS2の切断部位のうちの2つについてはN末端からそれぞれ39kDaおよび32kDa離れた位置に存在していることが明らかとなった(Ishida et al. 2002)これまでの研究では、Rubisco大サブユニットが光照射下の単離葉緑体において活性酸素により直接断片化されることが明らかとなっていた。また同様の系においてRubiscoと同じストロマタンパク質であるGS2も活性酸素の1種であるヒドロキシルラジカルを介した反応により主に4つのフラグメントに断片化されることが見出された。本年度はこの光照射下の葉緑体で見出されたGS2の断片化が、ヒドロキシルラジカルの直接作用による切断か、それともヒドロキシルラジカルによる酸化修飾に起因した金属プロテアーゼによる分解かを明らかにするため、精製GS2タンパク質に対する活性酸素の効果について調べた。まずコムギ葉からのGS2の高度精製法について検討した結果、精製初期段階として葉緑体の単離を行うことで、異種タンパク質や分解フラグメントの混入が極めて少ない精製標品が得られることがわかった。そして精製GS2を金属イオンを介したヒドロキシルラジカル発生系の存在下でインキュベートしたところ、光照射下の葉緑体の場合と同一の相対分子量、等電点を有する39、35、32、29kDaの主として4つの分解フラグメントが出現した。この結果から、光照射下の葉緑体におけるGSの断片化が金属プロテアーゼによるものではなく、ヒドロキシルラジカルの直接作用によって引き起こされていることが強く示唆された。さらに、GSが断片化される際に、GS活性の低下が同時に認められること、GSの活性中心に不可逆的に結合するMSXの添加が断片化を完全に抑制することがわかり、この断片化が活性中心近傍で引き起こされている可能性が示唆された。これらの結果から、GS2の切断部位のうちの2つについてはN末端からそれぞれ39kDaおよび32kDa離れた位置に存在していることが明らかとなった(Ishida et al. 2002)