hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高感度ミリ波サブミリ波受信機を用いた高分解能観測による大質量星形成機構の解明

ASTE望遠鏡を用いて、345GHz帯のCS(J=7-6)およびCO(J=3-2)輝線の観測を行なった。これまでに、赤外線点源を伴わない高密度コアを検出するなどの成果が得られつつある。さらに東京学芸大学のグループは光学写真のデータベースであるDigitized Sky Survey (DSS)を用いた暗黒星雲の広域探査に取り組んだ。DSSの1043枚の写真乾板のデータに天文学の伝統的な研究方法であるスターカウント法を適用することで銀緯±40°以下の広大な領域を完全カバーする減光量マップ(Avマップ)を完成させることができた。このDSSに基づく広大な減光量マップは世界初であり、今後の展開が期待される。ミリ波サブミリ波帯における高性能観測のため、導波管ハイブリッドを用いた両サイドバンド(2SB)同時観測用ミクサの開発を行った。ミリ波(<300GHz)での実用化が進み電波望遠鏡へ搭載を行った。その結果、230GHz帯で2SBミクサによる^<12>CO、^<13>CO(共にJ=2-1)同時観測に成功した。現在サブミリ波領域(>300GHz)での2SBミクサの高性能化を追求している。2偏波同時観測のための導波管型直交偏波計(OMT)は、ALMA Band 4(150GHz帯)で実用化されている。我々は未だ開発されていない300GHz帯での開発を開始した。現在までに設計は完了し、製作段階にある。今後早期に望遠鏡に搭載し、観測に使用する予定である。さらに我々は、ALMAに搭載される900GHz帯(Band10)受信機の開発を進めている。これはALMAに搭載される中で最も高周波数帯の観測に用いる受信機であり、技術的に開発が最も困難だと言われている。この受信機は、直径170mmの円筒状のカートリッジと呼ばれる構造体に光学系や超伝導ミクサおよび2偏波分離用グリッドを構築する必要がある。現在設計したカートリッジ内における受信機光学系は、楕円鏡2枚を用いてコルゲートホーンに信号を導く方式である。偏波分離はコルゲートホーンの直前にワイヤーグリッドを用いて行う。この方法はワイヤーグリッド後の光学素子がコルゲートホーンのみとなり、光学素子の数が少なくてすむ。また、楕円鏡2枚およびワイヤーグリッド、コルゲートホーン2本を一つの構造体に取り付ける事により、光学素子の配置誤差を製作機器の加工誤差にまで抑えることができる。現在光学系の試作を行っている。上記開発と並行して、大質量星の形成の場である巨大分子雲中の高密度コアに対する観測を継続した。本年度はりゅうこつ座η星に付随する巨大分子雲中の高密度コアに対して、ASTE望遠鏡を用いて、345GHz帯のCS(J=7-6)およびCO(J=3-2)輝線の観測を行なった。その結果、若い大質量星を取り囲むように高密度ガスが分布し、その中で更に若い星が誕生している様子、すなわち、大質量星が次世代の星形成を誘発している様子が明らかになった。ミリ波、サブミリ波帯における高性能観測のため、可動部分が全くない導波管型サイドバンドセパレーティング(SBS)ミクサの開発を行った。SBSミクサは、導波管型90度ハイブリッド、ディバイダー、超伝導ミクサとIFハイブリッドより構成される。この方式はUSB、LSBを同時に受信でき、しかも低雑音広帯域(比帯域30%)特性を持っているため、電波観測にとって好都合である。現在までにミリ波(<300GHz)での実用化が進み、電波望遠鏡へ搭載を行った。
境界要素法による周期電磁波動散乱問題の高精度、高速な数値解法の開発

本研究では境界要素法を用いた電磁波動散乱問題の高精度,高速な数値解法の開発を行った.解が属する関数空間から自然に得られる内積を用いて積分方程式を離散化することで,特に低周波域における数値解の精度の改善を行った.またこの方法で得られた方程式を反復法で解く際の新しい前処理法を提案し,反復回数を低減することで計算の高速化を行った.本研究で開発した数値解法は広い範囲の周波数域において電磁波動散乱問題の高精度な解を高速に求めるものであり,特に逆解析や固有値解析のように電磁波動散乱問題を繰り返し解く必要がある解析において有用であると考えられる.本年度は当初の研究計画に従い,電磁波動散乱問題の数値解法の高精度化を目指し研究を行った.離散化に用いる内積を変更することで精度を改善する手法を電界型積分方程式に適用し,特に低周波域において精度が大幅に改善することを確認した.上記手法を適用することで精度の改善は達成されたが,同時に計算時間の増加を招いた.そこでさらに本手法の高速化にも取り組んだ.これまで研究を行ってきた積分方程式法の高速化法であるCalderonの前処理は本手法と相性が良く,ほぼそのままの形で本研究で開発した数値解法への適用が可能であったため,Calderonの前処理を採用した.その結果数十倍程度の計算時間の短縮を達成した.これは従来法から見ても数倍程度の高速化である.この高速化に関する研究は当初の研究計画では次年度に行うことを予定しており,本年度は予想以上の成果を挙げたと言える.また成果物の発表に関しては,既に上記の内容を学会で発表しており,成果をまとめた論文も投稿準備中である.次年度の計画として,まず本手法の周期問題への拡張が挙げられる.本手法で用いている積分方程式法は周期問題を効率よく扱うことができるため,十分に高速,高精度な周期問題の数値解法が開発できることが期待される.また周期問題への拡張の完成後は本手法の長所を活かし,例えばナノポーラスゴールドなどの複雑な形状の散乱体に対する電磁波動散乱問題の解析を行う予定である.本研究では積分方程式を用いた電磁波動散乱問題の高精度,高速な数値解法の開発を目標に研究を行った.研究期間の初年度においては,電磁波動散乱問題の積分方程式を用いた数値解法の高精度化に取り組み,積分方程式をGalerkin法により離散化する際に通常とは異なる内積を用いることで,特に周波数が小さい問題において数値解の精度が大幅に改善することを確認した.次にこれによって得られた数値解法の計算時間の削減に取り組んだ.当初の研究計画では,Calderonの前処理と呼ばれる,積分方程式に基づく数値解法に幅広く用いられている高速化手法を適用することで数値解法の高速化が可能であると考えていたが,この方法は数値解法中で用いられる反復法の反復回数の削減には有効であるが,当初の想定よりも計算時間を削減できないことが判明した.そこで研究期間の二年目はこの高速化の問題を解決するための研究を行った.その結果として,「初年度に開発した離散化手法で得られた方程式の係数行列を一つの作用素と見なす」という新しいアイデアを取り入れることで,Calderonの前処理とは異なる新しい前処理の開発に成功し,数値解法の高速化に成功した.この成果によって,研究計画とは用いた手法が異なるものの,当初に想定した程度の計算時間の削減を達成することができた.また上述のとおり研究期間の二年目には研究計画には無かった新しい前処理の研究を行ったため,当初予定していた周期問題への本手法の適用に関する研究が研究期間中に行えなかった.これは今後の課題である.また上記の内容は全て学会で発表しており,上記の全ての内容をまとめた論文の投稿を準備中である.本研究では境界要素法を用いた電磁波動散乱問題の高精度,高速な数値解法の開発を行った.解が属する関数空間から自然に得られる内積を用いて積分方程式を離散化することで,特に低周波域における数値解の精度の改善を行った.またこの方法で得られた方程式を反復法で解く際の新しい前処理法を提案し,反復回数を低減することで計算の高速化を行った.本研究で開発した数値解法は広い範囲の周波数域において電磁波動散乱問題の高精度な解を高速に求めるものであり,特に逆解析や固有値解析のように電磁波動散乱問題を繰り返し解く必要がある解析において有用であると考えられる.当初本年度の計画としていた高精度な電磁波動散乱問題解析手法の開発に関して,従来の低周波域における低精度を解決した電界型積分方程式の数値解法を開発し,実際に周波数の小さい問題において精度が大幅に改善していることを確認した.また当初,次年度の研究計画に挙げていた上記数値解法の高速化についても既に着手し,Calderonの前処理を適用することで従来法よりも計算時間を大幅に削減できることを確認するなど,一定の成果を挙げた.以上の結果より,本年度の研究は当初の計画以上に進展していると言える.計算科学まず前年度に開発した数値解法の周期問題への拡張が挙げられる.電磁界解析の分野において周期構造が興味深い性質を持つことが様々な研究により報告されており,本手法を周期問題に拡張することで,そのような現象を数値的に解析できるようにすることは意義が大きいと考えられる.また本手法の有用性を示すために,複雑な周期形状を持つ散乱体に対する電磁波動散乱問題の解析を行う予定である.
ヒトLHレセプターのシグナル伝達の解明とその臨床的応用

近年男子思春期早発症の病態のひとつに、LHレセプターの変異によるメカニズムが解明された。我々もヒトLHレセプター第3膜貫通部の457番目のロイシンがアルギニンへの変異(L457R)が男子思春期早発症の一原因であること、発現実験により457番目のロイシンが塩基性アミノ酸に置換された場合LHレセプターがhCG非存在下で活性化すること、ならびにL457R変異体LHレセプターはhCG刺激に対してcAMP産生量が抑制されることを示した。L457R変異体LHレセプターの発見のきっかけとなった男子思春期早発症患児はL457R変異体LHレセプターとwild type LHレセプターを持つヘテロ接合体であった。患児のホルモン的検索では血中のテストステロン値は高値であったが、外因性のhCG投与に対して血中テストステロン値の変化は認めなかった。今研究ではwild type LHレセプターにL457R変異体LHレセプター共発現させた場合のhCG存在下のwild type LHレセプターのcAMP産制能にたいするL457R変異体LHレセプターに対して検討した。-結果-1.hCG存在下におけるwild type LHレセプターのcAMP産制能はL457R変異体LHレセプターが発現することによりwild type LHレセプターのcAMPの産生は抑制された。2.共役沈降法では、wild type LHレセプターとL457R変異体LHレセプターを共発現した場合、それぞれのレセプターの膜表面への発現量は影響を受けないことが示された。4.L457R変異体LHレセプター発現により、cAMPの加水分解酵素であるphoshphodiesterase(PDE)の活性・ならびに発現量増加が認められた。以上よりhCG存在下におけるL457R変異体LHレセプター発現によるwild type LHレセプターのcAMP産制能の抑制はPDEが関与していることが示唆された。ヒトLHレセプターの点突然変異は、男子の思春期早発症の原因となることが知られている。このため、今回我々は、LHレセプターの第3膜貫通領域の変異とレセプター機能についての検討を行った。正常レセプターでは、hCGの用量依存性に細胞内cAMPが上昇するが、我々の発見した変異レセプターを導入するとcAMPの用量依存性が失われた。しかし、hCG添加以前の状態でcAMPの細胞内レベルがコントロールに比して有意に上昇していた。また、cAMPの代謝に関わる酵素であるPDEを測定した結果、無添加の状態で酵素活性が上昇している結果となった。以上のことから、変異レセプターにおいては、コントロールレベルでのcAMPの上昇とhCG添加に伴うcAMP上昇の欠落は、PDE活性の上昇によることが結論できた。これは、患者からのサンプルの解析結果であり、この患者の病態を解明でき、今後の治療法に応用できると考えた。LHレセプターの発現調節については、ラット卵胞より採取した顆粒膜細胞を初代培養して実験を行った。TGF-βが局所因子としてどのような作用を示すかを検討した。結果は、FSHと共同作用を示して、FSHのLH誘導作用を強く増強した。このことにより、TGF-βはLHレセプターの発現に促進的に作用して局所で重要な役割を果たしている。

我々もヒトLHレセプター第3膜貫通部の457番目のロイシンがアルギニンへの変異(L457R)が男子思春期早発症の一原因であること、発現実験により457番目のロイシンが塩基性アミノ酸に置換された場合LHレセプターがhCG非存在下で活性化すること、ならびにL457R変異体LHレセプターはhCG刺激に対してcAMP産生量が抑制されることを示した。L457R変異体LHレセプターの発見のきっかけとなった男子思春期早発症患児はL457R変異体LHレセプターとwild type LHレセプターを持つヘテロ接合体であった。患児のホルモン的検索では血中のテストステロン値は高値であったが、外因性のhCG投与に対して血中テストステロン値の変化は認めなかった。今研究ではwild type LHレセプターにL457R変異体LHレセプター共発現させた場合のhCG存在下のwild typeLHレセプターのcAMP産制能にたいするL457R変異体LHレセプターに対して検討した。-結果-1.hCG存在下におけるwild type LHレセプターのcAMP産制能はL457R変異体LHレセプターが発現することによりwild typeLHレセプターのcAMPの産生は抑制された。2.共役沈降法では、wild type LHレセプターとL457R変異体LHレセプターを共発現した場合、それぞれのレセプターの膜表面への発現量は影響を受けないことが示された。4.L457R変異体LHレセプター発現により、cAMPの加水分解酵素であるphoshphodiesterase(PDE)の活性・ならびに発現量増加が認められた。以上よりhCG存在下におけるL457R変異体LHレセプター発現によるwild type LHレセプターのcAMP産制能の抑制はPDEが関与していることが示唆された。
微分方程式の不確定型特異点の研究

χは複素変数,χ=0を不確定型特異点にもつ次の2連立常微分方程式(E)χ^2dy/dχ=(μ+αχ)y+f(χ,y,z),χ^2dz/dχ=(-ν+βχ)z+g(χ,y,z)において,μ>0,ν>,α,β∈C,f,gはC^3の原点で正則な関数とする。f,gの(y,z)に関するTaylor展開は2次の項から始まるものとする。Poincareを条件満足しないこの方程式に対し,次の二つの場合を研究した。2^゚。比μ:νが無理数,かつf(o,y,z)〓0,g(o,y,z)〓0となる場合,pjk(χ),qjk(χ)は|argχ±π/2|<π,(|χ|が十分小)においてχの整級数に漸近展開可能な正則関数とし,次の形の形式変換を行う:pjk(χ),qjk(χ)を適当に選ぶことにより,(E)は次の線形方程式に変換される:(S)χ^2dη/dχ=η(μ+αχ),χ^2dη/dχ=ζ(-ν+βχ)。Re(να+μβ)>0なる仮定のもとに,形式変換(F)の解析的意味づけに成功した。(S)のStable domainsの構成の他に新たに解析接続の手法を考案した。それは,まずn∈Nを一つ固定し,|η^νζ^μ|^n<|χ|なる範囲で(F)の解析的意味づけを行う。解の一意性を証明した後に,このnが任意の値をとり得ることを示すことにより,上記の|η^νζ^μ|と|χ|との間のorder関係が取り除かれることを結論する。2^゚。
津軽士族の世代間社会移動に関する実証的研究

士族の社会移動とは、集団の社会移動の一つの形態である。士族の社会移動を十分に明かにするためには、(1)旧武士社会内での個々の武士の身分的地位に関する全データ、(2)明治期のしかも廃藩前の身分的地位に関するデータ、(3)廃藩後の「職業」「学歴」「所得」などのデータが必要である。しかしながら、これらのすべてのデータをわれわれが現在入手することは不可能であり、したがって不完全なデータをもとにした階層移動の分析は不完全たらざるをえない。津軽士族の場合、津軽市立図書館、青森県立図書館、国文学研究資料館国立史料館などのデータにより、(1)と(2)に関するデータは、かなりの部分が完全なものを入手できたが、(3)に関してはいずれの機関においても不十分なデータしか集めることができなかった。また廃藩後に全国各地でつくられた士族会は、津軽の場合その活動を休止しており、収集が期待されていた(3)のデータが補充されなかった。この不充分なデータをより完全なものにするために、中央や各府県レベルの官員録や教職員名簿などを中心として津軽士族の職業や学歴データをより完全なものにするため努力中である。現在までの分析では、他の藩の分析結果と同様に、旧武士社会内での身分的地位と、明治十年代頃の職業地位には強い正の相関があり、またそのような家庭出身者の学歴は、一般的な傾向として高い学歴を持つ傾向にあることが明かになっている。このことは、武士団の崩壊過程は、地域性よりも社会階層によって、より強く制約されていたということを物語っている。津軽士族の明治十年代の社会階層・社会移動に関するデ-タ収集のために、弘前市立図書館・青森県立図書館などを訪門し、津軽士族の旧家格デ-タ(江戸時代の身分階層を知るための不可欠なデ-タ)・明治初期の廃藩以前の藩庁役人の役職デ-タ、青森県レベルの県庁役人の役職デ-タなどの収集にあたり、ほぼめざした資料の収集をすることができた。収集したデ-タは、家族を単位とした家族=身分階層=役職デ-タ・ベ-スを作るのに利用されているのが、現在もこのデ-タ・ベ-ス作成の作業を統行中である。以上のような津軽士族の社会階層・社会移動に関する第一次資料の収集と平行して、幕末から廃藩までの津軽藩の藩政改革に関する二次文献の収集と読破に力を注いだ。幕末の軍事改革のために、メリトクラシ-にもとづく藩政改革が進行する一方、それらの改革に対する根強い反揆が津軽藩では見られ、それらのコンフリクトの結果が、明治初期の門問家による主要な藩政のポストの独占的状況を生みだした。このような身分制的な最後の抵抗の後に、一挙に廃藩によって身分制を支えてきた土台が崩壊し、大きな混乱状態に陥ったのが津軽藩の特色であるという見通しをもつことができた。漸進的なメリトリラティックな改革が進行していた藩では、明治四年の廃藩のときにはすでに「能力」にもとづく官職の分配は終了していたのだが、津軽藩の場合は、その前期に急激な改革に遭遇し、官職を保有する階層の変化がみられたのではなかろうか。以上のような仮設は、現在入力中の家族=身分=役職デ-タベ-スができあがりしだい、明確な根拠のもとに結論を出すことができるであろう。また、明治十年代の津軽士族の学歴・職業デ-タを今年序中にうまく収集できれば、官職のみならず、さらに多様な職業・社会階層に津軽士族が分散していったかということについて、実証的に新かにすることができるであろう。
母体の食変化と子の脳機能発達に関する病態神経科学研究

これまでに、母体の妊娠前から離乳までの高脂肪食摂取は、幼若期産仔海馬で酸化脂質の蓄積と神経新生低下、BDNF値低下、樹状突起分岐不全、記憶学習の低下を誘導することをマウスで見いだした。本新学術領域研究では、in vivo 2光子イメージングや脳スライス実験等による機能形態学的解析により、食を含む母体の環境変化が仔の脳機能発達や成長後の疾患罹患性に及ぼす影響を解析することにしている。昨年度は、離乳後通常食を摂取した産仔マウスにおいても、週齢を重ねるごとに、海馬および内側前頭前皮質において、樹状突起スパインの数が減少し、スパインの成熟遅延が観察されたことを報告した。この結果からは、母体の高脂肪食摂取による影響が、病状(表現型)の検出には至らないまでも、スパインにおいて継続し、潜在的な神経機能異常が残存することが示唆する。今年度は授乳期の栄養学的影響に焦点を当て、授乳期のみ高脂肪食を摂取した母体マウス産仔のスパインの動態について、昨年度同様の解析を加えた。結果については現在解析中である。また、代謝に関連して、高脂肪食負荷時の恒常性にリソソーム膜蛋白質であるLAMP2が重要な役割を担っている可能性を想定し解析を行った。さらに、脳・臓器間ネットワークの視点から内環境受容の神経回路学的解析を行った。具体的には肝臓を取り上げ、肝臓における代謝変化を受容する中枢神経回路基盤を解析した。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに、母体の妊娠前離乳までの高脂肪食摂取は、幼若期産仔海馬で酸化脂質の蓄積と神経新生低下、BDNF値低下、樹状突起分岐不全、記憶学習の低下を誘導することをマウスで見いだした。そこで、当該の影響がシナプス後部構造であるスパインを中心とした脳の微細形態とその動態にどのような影響を及ぼすかを、マウス個体レベルで明らかにすることにした。具体的に、離乳後も産仔で高脂肪食摂取を継続した場合、または離乳後は通常食を摂取した場合、それぞれにおけるスパインへの影響を検討した。用いた研究手法はin vivo2光子イメージング等による機能形態学的解析である。マウスはThy1-YFPマウスなどを使用した。H23, H24年度の当該領域における研究では離乳後も高脂肪食摂取を継続した産仔マウスのみならず、離乳後通常食を摂取した産仔マウスにおいても、週齢を重ねるごとに、前頭皮質において樹状突起スパインの数が減少し、またスパインの成熟遅延が見いだされることを示した。今年度は海馬、前頭前野ではスパイン分類比率には差は生じるものの前頭皮質と異なりスパイン密度については有意な差が見いだされないことを明らかにした。さらに昨年度の培養細胞を用いた実験結果を確定し、論文を作成、投稿した。これまでの迷路学習試験では成長後記憶学習能の変化は消失することが判明しているが、今年度までの結果は、母体の高脂肪食摂取による影響が、病状(表現型)の検出には至らないまでも、スパインにおいて継続し、潜在的な神経機能異常が残存していることを示唆する。また関連して、母体への当帰芍薬散投与が胎盤発達遺伝子、トランスポーター遺伝子の発現に作用し胎仔の成育に影響する可能性を論文報告した。また、食事により脳内不飽和脂肪酸ω3/ω6が変動し、情動記憶に影響することをマウスで明らかにした。母体の高脂肪食摂と産仔の脳機能形態学的変化の相関性解析について熟練を必要とする2光子レーザー顕微鏡を用いた解析技術が確立し、進展が認められた。前頭皮質に与える影響と海馬に与える影響に差を見いだすなど新規の発見も行われた。
ヘビ類における採餌と警告色の生態的・進化的関連の解明

本年度は、伊豆諸島(神津島および八丈小島)、千葉県、沖縄県、およびマレーシア(サラワク州)において調査を行なった。伊豆諸島においてはオカダトカゲを対象にヘビの模型を提示する行動実験を行なった。ヘビが分布しない八丈小島のトカゲは、配色に関わらず、ヘビの模型に対して全く警戒行動を示さなかった。一方で、トカゲ食のヘビが分布する神津島では、トカゲは目立つ警告色の模型に対して警戒行動(尾振り行動など)を低頻度ながら示した。隠蔽的な茶色の模型に対しては警戒行動は見られなかった。これらの結果は、同所的に分布する捕食者の有無や捕食者の体色が、被食者の警戒行動に影響することを示唆しており、警告色のヘビは目立つことによって餌動物に警戒されやすくなるという本研究の仮説を支持した。千葉県および沖縄県においてはカエル類にヘビの模型を提示する行動実験を行なった。ヘビの模型を提示されたカエルが示す不動行動(警戒行動)の頻度は、警告色の模型の場合と茶色の模型の場合で有意な差はなかった。カエル類は動かないヘビの模型に対してあまり警戒していない可能性が考えられたため、動きも考慮した行動実験の方法について検討を行った。本研究では、警告色と採餌生態の進化的相関を検証するため、系統比較研究を行う。本年度は、3,700種以上が記載されているヘビ類の体色と採餌生態に関するデータベースを構築し、データの集積を進めた。また、系統樹の再構築に用いるシーケンスデータの集積を進めた。データは文献調査によって収集したほか、一部の種については新規の調査を行なった。特に、マレーシア(サラワク州)における調査によって、先行研究の少ない熱帯産ヘビ類の採餌生態に関するデータを得た。警告色は餌となる動物に認知されることで採餌効率の低下を招くという本研究課題の仮説を検証するため、ヘビ類の模型を餌動物に提示する行動実験を行い、トカゲ類に関しては、仮説を支持する結果が得られている。カエル類に関しては、模型の色を問わず明確な警戒行動がみられなかったが、実験手法の確立に向けて有益な情報が得られ、来年度には手法を改良した行動実験に着手できる。本研究課題では、警告色の進化が採餌生態によって予測できるかを検証するため、系統種間比較研究を行う。本年度は解析に必要なデータベースを構築し、文献調査により、データベース上にヘビ類の体色、採餌生態の情報および系統解析のためのシーケンスデータを集積する作業を進めた。ヘビ類は種数が多いため情報収集には時間がかかるが、作業は順調に進んでいる。また、文献情報が不足している熱帯産の種の一部について、マレーシアにおける調査によって食性と採餌行動のデータが得られた。以上の通り、本年度は行動実験と系統種間比較の両方で着実に成果が得られ、研究はおおむね順調に進展していると評価できる。食性に応じた警告色のコストを検証するため、ヘビ類の餌となる小型脊椎動物に配色が異なるヘビの模型を順に提示して行動を解析し、警告色を持つことで様々な餌動物にどの程度避けられやすくなるかを定量化する。これまでの行動実験において、トカゲ類については仮説を支持する結果が得られているため、実験手法をさらに改良した上でサンプル数を増やす。これまでの実験において、カエル類は動かない模型に対して明確な警戒行動を示さなかった。今後は、より自然に近い条件にするため、動くヘビの模型を用いて行動実験を行う。体色と採餌生態の進化的相関を検証する解析のため、ヘビ類のDNA塩基配列・体色・採餌生態の情報を集積する。体色と採餌生態の情報は文献調査により収集する。塩基配列の情報はGenBankなどのデータベースから取得する。これらの情報収集はこれまでも行なっており、総種数が3,700を超えるヘビ類のできるだけ多くの種を解析で扱えるよう、継続して情報収集を進める。先行研究から採餌生態や塩基配列の情報が得られず、かつ解析上重要な種については、新規の調査を行ってデータを得る。野外調査と標本調査によって研究の遅れている熱帯産のヘビ類の食性のデータを得る予定である。また、糞中DNAを用いた食性分析について手法を検討する。

本年度は、3,700種以上が記載されているヘビ類の体色と採餌生態に関するデータベースを構築し、データの集積を進めた。また、系統樹の再構築に用いるシーケンスデータの集積を進めた。データは文献調査によって収集したほか、一部の種については新規の調査を行なった。特に、マレーシア(サラワク州)における調査によって、先行研究の少ない熱帯産ヘビ類の採餌生態に関するデータを得た。警告色は餌となる動物に認知されることで採餌効率の低下を招くという本研究課題の仮説を検証するため、ヘビ類の模型を餌動物に提示する行動実験を行い、トカゲ類に関しては、仮説を支持する結果が得られている。カエル類に関しては、模型の色を問わず明確な警戒行動がみられなかったが、実験手法の確立に向けて有益な情報が得られ、来年度には手法を改良した行動実験に着手できる。本研究課題では、警告色の進化が採餌生態によって予測できるかを検証するため、系統種間比較研究を行う。本年度は解析に必要なデータベースを構築し、文献調査により、データベース上にヘビ類の体色、採餌生態の情報および系統解析のためのシーケンスデータを集積する作業を進めた。ヘビ類は種数が多いため情報収集には時間がかかるが、作業は順調に進んでいる。また、文献情報が不足している熱帯産の種の一部について、マレーシアにおける調査によって食性と採餌行動のデータが得られた。以上の通り、本年度は行動実験と系統種間比較の両方で着実に成果が得られ、研究はおおむね順調に進展していると評価できる。食性に応じた警告色のコストを検証するため、ヘビ類の餌となる小型脊椎動物に配色が異なるヘビの模型を順に提示して行動を解析し、警告色を持つことで様々な餌動物にどの程度避けられやすくなるかを定量化する。これまでの行動実験において、トカゲ類については仮説を支持する結果が得られているため、実験手法をさらに改良した上でサンプル数を増やす。これまでの実験において、カエル類は動かない模型に対して明確な警戒行動を示さなかった。今後は、より自然に近い条件にするため、動くヘビの模型を用いて行動実験を行う。体色と採餌生態の進化的相関を検証する解析のため、ヘビ類のDNA塩基配列・体色・採餌生態の情報を集積する。体色と採餌生態の情報は文献調査により収集する。塩基配列の情報はGenBankなどのデータベースから取得する。これらの情報収集はこれまでも行なっており、総種数が3,700を超えるヘビ類のできるだけ多くの種を解析で扱えるよう、継続して情報収集を進める。先行研究から採餌生態や塩基配列の情報が得られず、かつ解析上重要な種については、新規の調査を行ってデータを得る。野外調査と標本調査によって研究の遅れている熱帯産のヘビ類の食性のデータを得る予定である。また、糞中DNAを用いた食性分析について手法を検討する。
高病原性豚繁殖・呼吸障害症候群の診断法開発及び病態解明に関する研究

研究代表者は、高病原性豚繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(HP-PRRSV)と高病原性でない従来型のPRRSVを個別に検出することが可能な遺伝子診断法を開発した。また、HP-PRRSVを用いて豚の感染実験を実施することにより、我が国では未だ見ることのできないHP-PRRSVによる病態の精査を実施し、HP-PRRSV感染豚におけるウイルス動態とそれに対する宿主応答の解析を実施した。さらに、我が国に流行する従来型のPRRSVに対する免疫が、HP-PRRSVに対して一定の交差性を有することを研究期間を通じて明らかにした。今年度は、我が国の北米型豚繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)の標準株(EDRD1株)を用い、高病原性(HP)-PRRSV感染に対する免疫の交差性を検証する感染実験を実施した。感染実験群は、Group 1(n=5): EDRD1株接種群、Group 2(n=5): EDRD1株接種4週後にHP-PRRSVを接種した群(EDRD1・HP-PRRSV混合感染群)、Group 3(n=6): HP-PRRSV接種群、Group 4(n=5):対照群の4群を用意した。手順は下記の通り実施した。EDRD1株をGroup 1および2に鼻腔内接種。体温と体重は試験期間中を通して一定間隔で記録。EDRD1株接種4週間後に、HP-PRRSVをGroup 2および3に鼻腔内接種。接種後の臨床症状を記録し、適宜血液および口腔液を採材・保存。HP-PRRSV接種2週後に病理解剖を実施。感染実験の結果、HP-PRRSV単独接種群では、接種3日後から試験終了日まで40°C以上の高熱が持続し、1/6頭が重篤な呼吸器症状を呈して12日目に死亡した。一方、EDRD1・HP-PRRSV混合感染群では、HP-PRRSV単独接種群に比較して有意に体温の上昇が抑制され、増体率についても無処置対照群との間に有意差が認められなかった。さらに、EDRD1・HP-PRRSV混合感染群は、臨床症状として主に一過性の発熱および軽度の呼吸器症状のみが観察され、HP-PRRSV単独感染群に見られたような重度の呼吸器症状や持続する高熱は認められなかった。以上のことから、我が国に特徴的であり野外ウイルスの大きな割合を占める遺伝子系統に分類されるEDRD1株によって豚に成立する感染免疫は、HP-PRRSV感染に対して強い交差免疫を示すことが臨床症状から示唆された。2007年から2010年の間に分離された複数株のウイルス分離株を豚肺胞マクロファージを用いて増殖させ、限界希釈法にてウイルスのクローニングを行った後、ウイルスの力価測定を実施して一時冷凍保存した。これまで蓄積してきた日本国内の野外分離株を含めた保存ウイルス液の一部からRNAを抽出し、RT-PCRによりone stepRT-PCRのターゲット領域を増幅させた。ダイレクトシークエンシング法により塩基配列の解析を行い、マルチプルアライメントから株間での遺伝子変異箇所を確認した。診断法開発(1)HP-PRRSV遺伝子を特異的に増幅するPCRプライマーをデザインするため、HP-PRRSVに共通して確認されているnsp2遺伝子の欠損領域を利用した。また、HP-PRRSV遺伝子を検出しない従来型のPRRSV遺伝子のみを増幅するプライマーもデザインした。(2)HP-PRRSV遺伝子を特異的に検出するプライマーセット(NSP-HPFおよびNSP-R)を用いたRT-PCRでは、HP-PRRSV分離株20検体から特異的な遺伝子増幅が確認され、国内分離株およびワクチン株の遺伝子は増幅されなかった。また、従来型PRRSV遺伝子のみを検出するプライマーセット(NSP-NONHPFおよびNSP-R)を用いたRT-PCRでは、open reading frame 5による遺伝子分類で全て異なる系統に分類される5つの野外株に対して遺伝子の増幅が確認され、HP-PRRSV遺伝子に対しては増幅が見られなかった。以上のように、申請時に掲げた初年度の予定通り、HP-PRRSに対するい診断法を開発した。本研究課題は、アジアで猛威を振るう高病原性豚繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(HP-PRRSV)の我が国への浸入に備え、本病の病態を精査し、診断法を開発することを目的に実施した。研究代表者は、1)HP-PRRSVと従来型の豚繁殖・呼吸障害症候群ウイルス(PRRSV)を個別に検出することが可能な診断法を開発、2)感染実験を実施することにより我が国ではまだ見ることのできないHP-PRRSVによる病態を精査、3)HP-PRRSV感染豚におけるウイルス動態とそれに対する宿主応答を解析、4)我が国に流行する従来型のPRRSVに対する免疫がHP-PRRSVに対して一定の交差性を有することを研究期間を通じて明らかにした。

現在のところHP-PRRSVを国内で所有している研究者は研究代表者を除いて他におらず、しかもHP-PRRSVを用いた豚の感染実験を行うことのできる封じ込め施設は当研究所をおいて他にないという事実は本研究の独創的な点として挙げられる。また、国内の北米型PRRSVは日本特有の遺伝学的系統を形成しており、日本で飼養されている豚の種類の特性等も加味する上では、他国で同じ研究が行われる可能性は低く、極めて独創的である。本研究終了後には、PRRS流行時に速やかにHP-PRRSの検査が行われるようになる。その中でHP-PRRSの遺伝子が確認された場合には、本研究によって得られる臨床症状や病理学的所見を基に確定診断を行い、ウイルスの拡散に関するリスク分析に速やかに移行できるようになることは非常に意義がある。これまで本研究を除いてはHP-PRRSに対する防疫関連研究は一切なされておらず、研究代表者の成果が国内で使用可能な唯一のHP-PRRSV対策の参考資料となるであろう。ウイルス学当初の計画通りに進展しているが、当初の計画以上ではない。これは、今年度実施した実験内容は豚を用いた感染実験であったため、前倒しで実施できないためである。また、感染実験の採材検体処理を目的に人件費を計上しており、契約研究員を募集したが、良い人材の募集がなかった。このことも計画以上に進展がなかった大きな理由として挙げられる。当初の計画通りに進展しているが、当初の計画以上ではない。これは、当初の計画の次年度に続く実験が動物実験のため、前倒しで実施できないためである。現在、開発した診断法の実用性を評価するため、日本国内の様々な遺伝子系統のウイルスを用いて、非特異的反応がどの程度生じるのかデータを蓄積している。また、本年度後半に開始する動物実験に使用するウイルスの調整を進めている。今回実施した感染実験の採材試料からのデータの採取・解析を行う。具体的には、血清、口腔液、臓器中に含まれるウイルス量および病理変化を各試験群で比較するとともに、特異抗体あるいは中和抗体の産生を解析する。また、初年度に開発した従来型とHP-PRRSV遺伝子を特異的に検出するRT-PCR法を用い、双方のウイルスの体内動態を解析する。本年度は豚を用いた感染実験を実施する。豚群は1HP-PRRSV実験感染群、2ワクチン接種後HP-PRRSV実験感染群、3従来の北米型PRRSV接種後HP-PRRSV実験感染群、4従来の北米型PRRSV接種のみの対照群、5対照群の5群を各8頭ずつ計40頭用意する。ブタはSPFの離乳後3週齢の個体を購入し、導入後1週で豚群2に市販ワクチンを常法に従って筋肉内投与、豚群3及び4には北米型PRRSVの日本標準株を鼻腔内噴霧感染させる。実験開始前日から体重及び体温の測定を毎日実施し、ウイルス接種後は1日間隔で血液を回収する。抗体産生が十分に誘導されると考えられる3週後にHP-PRRSVを鼻腔内噴霧感染させ、以降1週間経過するまで毎日血液、唾液、糞便を回収する。2週間目は1日間隔、3週後は2日間隔と徐々に採材間隔を広げていき、採材材料からウイルスが消失するまで開発したone step RT-PCRにより測定を続ける。
リンパ系腫瘍におけるエピジェネティック遺伝子異常の役割に関する網羅的な検証

まずリンパ腫臨床検体で異常が認められるエピジェネティック関連遺伝子であるBCOR, DNMT3A, EP300, TET2などを含む80遺伝子について、マウスにおける相同遺伝子に対して12個ずつのsgRNAを含んだsgRNAライブラリーをGibson Assembly法を用いてレンチウイルスベクターにクローニングを行った。作製したsgRNAライブラリーレンチウイルスベクターのsgRNA配列部位をPCR増幅し、次世代シークエンサーを用いて解析を行い、各sgRNAが偏りなく含まれていることを確認した。このsgRNAレンチウイルスライブラリーをCas9を恒常的に発現しているマウスから純化した造血幹前駆細胞分画に導入し、致死量の放射線量を照射した同系マウスに骨髄移植を行った。すると骨髄移植後3カ月後頃よりsgRNAライブラリーを導入したマウスの死亡が確認され、一方で空ベクターを導入したマウスでは死亡は認められなかったことから、sgRNAライブラリー由来の遺伝子異常が何らかの疾患を引き起こしているものと考えられ、実際に衰弱したマウスの形態学的、免疫学的解析を行ったところ、白血病やリンパ腫など、さまざまな種類の造血器腫瘍を発症していることが明らかとなった。さらに、造血器腫瘍を発症したマウスの腫瘍細胞から採取したゲノムDNAを用いて、sgRNA配列領域のシークエンスを行い、腫瘍細胞で濃縮されているsgRNAの同定を行った。すると一部のエピジェネティック関連遺伝子に対するsgRNAが濃縮されていることが明らかとなった。当初の研究計画通り、悪性リンパ腫で高頻度に異常が認められるエピジェネティック関連遺伝子に対して、設計したすべてのsgRNAが偏りなく含まれている良質なCRISPRレンチウイルスライブラリーを作製した。また、Cas9恒常発現マウスを用いることによって、良好なレンチウイルス感染効率を達成でき、in vivoでのスクリーニングを可能とした。さらに今回作製したライブラリーによって、骨髄移植後3カ月程度でリンパ腫を含むさまざまな種類の造血器腫瘍がほとんどのマウスで発症することが明らかとなった。発症したマウスのゲノムDNAを用いて濃縮されているsgRNAの同定にも成功しており、研究の進捗はおおむね順調であるといえる。1年目に得られた結果により、本手法が造血器腫瘍の発症に重要な遺伝子異常をin vivoでハイスループットに解析するための強力なツールであることが示された。現在低中頻度にリンパ腫を発症することが期待される遺伝子改変マウスの造血幹前駆細胞を用いた同様の移植実験も並行して行っており、生存期間や表現型の変化について解析を行っていく予定である。さらに当初の計画通り、発症した造血器腫瘍、特にリンパ腫について、腫瘍細胞を用いて網羅的な遺伝子発現や、濃縮されていた遺伝子異常に関連するエピジェネティックマーク解析を行うことで、ゲノム異常の種類に応じた病態の解明および新規治療標的を探索する。
ボルテックスを利用した機能回路の開拓

ボルテックス輸送の性質を巧みに利用した、新たな回路アーキテクチャを見つけ出すことは、超伝導エレクトロニクスの発展を促進する鍵となる。研究代表者は、新規なデバイスである「ボルテックスBDDデバイス」を用いて高速な理論回路を構成する方法を見出した。BDDは二分決定グラフの略であり、ブール代数によらず、有向グラフを用いてディジタル関数を表現するための1方法であり、論理設計において多くのディジタル関数を完全かつ簡便に表現することができる。本研究では、BDDをそのまま回路化し、BDD回路システムとすることを考えた。BDD回路システム中において、論理出力値は、変数の組み合わせによって活性化されるパスを、情報担体が転送されることにより決められる。BDDノードデバイス(BDDデバイス)に要求される機能は入力変数にしたがって情報担体の転送される方向を切り替える、2分岐スイッチングである。本研究においては、分岐点の2つの枝において、ジョセフソン接合の超伝導ー常電導遷移を用いてボルテックスの転送方向を切り替える方式のデバイスを提案した。提案したBDDデバイスを用いて構成される32ビット加算器および32ビット比較器についてシュミレーションを行った結果、両者とも正しく動作することが示され、加算器では高々350psの処理時間、比較器では高々750psの処理時間で計算が可能なことが示された。また、SBDD(Shared BDD)およびMTBDD(Multiple terminal BDD)の手法を適切に用いると、回路の規模を大幅に縮小できることがわかった。
農村排水処理施設における脱リンの実証的研究

農村集落排水のような小規模汚水処理施設に適した脱リン技術として、鉄接触材を使用した脱リン法の開発と実用化、並びにその運転管理方法を明らかにすることを目的として、処理方法の異なる3ケ所の実施設において実証試験を行った。1.接触曝気法......岡山県山手村平山地区処理施設本地区は処理対象人口234人、計画汚水量63.2m^3/日で2系列から成る。そのうちの第一系列の接触曝気槽に鋳鉄製濾材1160個を充てんしたところ、生物膜の肥厚化とともに硫酸還元菌によるバクテリア腐食が起こり、良好なリン除去が行われた。次に第二系列の嫌気槽に鋳鉄製濾材2400個を浸漬したところ、当初は良好であったものの次第に除去率の低下がみられ、濾材の目詰りと過度の生物膜の肥厚化を防止するための逆洗の必要性が指摘された。2.回転円板法......鳥取県東郷町埴見地区処理施設本地区は処理対象人口220人、計画汚水量59.4m^3/日で2系列から成る。そのうちの1系列の円板60枚を鉄製円板に交換して比較実験を行ったところ、従来のプラスチック円板の流出水リン濃度は平均4.1mg/lであるのに対し、鉄円板の場合は2.2mg/lで、平均53%の除去率が得られ、1年半を経過してもその効果は明瞭に認められた。3.回分式間欠曝気法......滋賀県秦荘町常安寺地区処理施設処理対象人口210人、計画汚水量56.7m^3/日で、実容績36m^3の曝気槽2連から成る。そのうちの1槽に鉄筋558本を浸漬して比較実験を行ったところ、鉄筋浸漬によるリン除去効果は明瞭で、浸漬後1年5ケ月を経過しても6080%程度のリン除去率が得られた。また、鉄筋浸漬はBOD、SSの除去並びに窒素除去のための運転管理指標に何ら悪影響を与えていないことが確かめられた。農村集落排水のような小規模汚水処理施設に適した脱リン技術として,鉄接触材を使用した脱リン法の開発と実用化並びにその運転管理条件を明らかにすることを目的として,実施設を利用した実証試験を行った.1.接触曝気法...岡山県山手村平山地区処理施設本地区は処理対象人口234人,計画汚水量63.2m^3/日規模のもので,二系列から成る.そのうち第一系列第一段接触曝気槽の前半部に球状の鋳鉄製〓材を1160個充てんした.その結果通常のプラスチック〓材を使用した第一系列ではリン除去率は-80%から50%まで流入負荷変動に応じて著しく変動していたが,第二系列では35%から80%の間で変動し,平均除去率は60%と比較的良好な除去率を示した.この時の最終沈澱槽のリン濃度は12mg/lであった.2.回転円板法...鳥取県東郷町埴見地区処理施設本地区は処理対象人口220人,計画汚水量59.4m^3/日で二系列から成る.そのうちの一系列の円板をプラスチック製から鉄製に交換してその脱リン効果を比較したところ,従来のプラスチック円板の流出水リン濃度は平均4.1mg/lであるのに対し,鉄製円板の場合は2.28mg/lと減少していた.上澄水のリン濃度は2.0mg/lに対して, 0.40mg/lと,とくに脱リン効果が顕著であった.3.回分式間欠曝気法...滋賀県秦荘町常安寺地区処理施設処理対象人口210人で実容積36m^3の曝気槽2連から成り, 1サイクリの処理水量約8m^3, 1サイクル8時間の処理が4時間ごと交互に行われている.鉄接触材として鉄筋を浸漬したところ, 90%以上の非常に高いリン除去率が得られた.この時の処理水のリン濃度は0.20.3mg/lであった.4.今後の検討課題負荷変動や水温低下に対するリン除去の安定性について引き続き実証実験を行う予定である.農村集落排水のような小規模汚水処理施設に適した脱リン技術として、鉄接触材を使用した脱リン法の開発と実用化、並びにその運転管理方法を明らかにすることを目的として、処理方法の異なる3ケ所の実施設において実証試験を行った。

そのうちの1系列の円板60枚を鉄製円板に交換して比較実験を行ったところ、従来のプラスチック円板の流出水リン濃度は平均4.1mg/lであるのに対し、鉄円板の場合は2.2mg/lで、平均53%の除去率が得られ、1年半を経過してもその効果は明瞭に認められた。3.回分式間欠曝気法......滋賀県秦荘町常安寺地区処理施設処理対象人口210人、計画汚水量56.7m^3/日で、実容績36m^3の曝気槽2連から成る。そのうちの1槽に鉄筋558本を浸漬して比較実験を行ったところ、鉄筋浸漬によるリン除去効果は明瞭で、浸漬後1年5ケ月を経過しても6080%程度のリン除去率が得られた。また、鉄筋浸漬はBOD、SSの除去並びに窒素除去のための運転管理指標に何ら悪影響を与えていないことが確かめられた。農村集落排水のような小規模汚水処理施設に適した脱リン技術として、鉄接触材を使用した脱リン法の開発と実用化、並びにその運転管理方法を明らかにするを目的として、昨年にひきつづき処理方法の異なる3ケ所の実施設において実証試験を行った。1.接触曝気法......岡山県山手村平山地区処理施設本施設は2系列から成るが、そのうち接触曝気槽に鋳鉄製炉材を浸漬した第一系列においては、本年6月以降は生物膜の肥厚化とともに硫酸還元菌によるバクテリア腐食が起り、処理水のTーP濃度は1mg/l程度となった。9月の通日採水時にはSSの流出がみられたが、上澄水でみると50%程度の除去率であった。嫌気槽に鋳鉄製炉を浸漬した第二系列では、7月以降除去率の低下がみられたが、これは生物膜の過度の肥厚化による炉材の目詰りによるものと考えられた。2.回転円板法......鳥取県東郷町埴見地区処理施設鉄製円板の系列では処理水のTーP濃度は1.33.3mg/lであったが、プラスチック円板の系列では2.18.4mg/lと明確な差がみられた。しかし本施設ではSSの流出が多いので、上澄水のTーP濃度について比較すると、プラスチック円板の2.05mg/lに対して鉄製円板では0.60mg/lであり、交換後1年半を経過してもその効果は明瞭に認められた。3.回分式間欠曝気法......滋賀県泰荘町常安寺地区処理施設鉄筋浸漬区では5月以降若干の除去率の低下がみられたが、これは鉄筋表面への酸化皮膜の形成の他、処理時間を6時間に短縮したことによるものであろう。BOD,SSの除去や硝化、脱室に対する鉄筋浸漬の影響はみられず、鉄筋浸漬後1年5ケ月を経過しても6080%程度の安定したリン除去率が得られることが確認された。
集束イオンビーム技術によるメゾスコピック構造の製作と応用

高安定度のイオン源に充分なフラッシングを繰り返し、さらに長時間動作させた後に実験に使用することにより充分安定なGa集束イオンビームを得る事が出来た。この集束イオンビームをIn-planeゲート法の加工に応用するために、イオンビームによる試料への損傷を評価した。ここでは、100kV・Ga集束イオンビームをイオン照射量3.8x10^6cm^<-1>で、ゲート間コンダクタンスのゲート幅依存性から、損傷を評価した。この結果、本条件では0.5μm以下のゲート間隔では回路がオープンとなり、これ以下のゲート間隔を加工することは困難であることが分かった。従って、イオンビームを用いて量子閉じ込め構造を作製するには、さらに条件出しが必要であるが基礎的物性を調べるために、製作の簡便な金属ゲート方式を用いて資料を作製し、極低温における抵抗の振舞いを調べた。コンダクタンスの量子化を示し、電子波導波管として動作するポイントコンタクトを二つ直列に並べ量子閉じ込め構造を作製した。この場合は、明確なコンダクタンスの量子化は観察されず、磁気抵抗に複雑な構造が観察される。対角成分を含む配置の磁気抵抗は、高磁場ではエッジ電流により、量子ホール効果を示すが、プラトー部分および遷移領域に、共鳴的な抵抗の増大が観測された。閉じ込め構造のコンダクタンスを理論的に計算をするとプラトー部分でやはり共鳴的な抵抗増大が現われるが、その物理的意味は明らかでない。また、周期的な振動は、単純なAB効果ではなく、閉じ込め構造内の電子間相互作用(クーロンブロッケード)を含めた複雑な物であると考えられるが、さらに詳細な検討が必要である。
表面制御による歯根膜再生型チタンインプラントの開発

in vitroの実験からインプラントの表面性状が細胞の分化に影響することを明らかにした.ワイヤ放電加工を用いナノ修飾した表面が機械研磨面よりも早期に細胞接着が生じ,骨芽細胞や骨髄間葉系細胞の分化に影響することを明らかにした.また,分化誘導培地で骨芽細胞様細胞を培養し,EDSurfaceの細胞分化に与える影響について検討できた.さらに,生体内でインプラント表面から骨形成が生じるContact osteogenesisが期待されているが,in vivoにおいてその可能性を示唆できた.in vitroの実験からインプラントの表面性状が細胞の分化に影響することを明らかにした.ワイヤ放電加工を用いナノ修飾した表面が機械研磨面よりも早期に細胞接着が生じ,骨芽細胞や骨髄間葉系細胞の分化に影響することを明らかにした.また,分化誘導培地で骨芽細胞様細胞を培養し,EDSurfaceの細胞分化に与える影響について検討できた.さらに,生体内でインプラント表面から骨形成が生じるContact osteogenesisが期待されているが,in vivoにおいてその可能性を示唆できた.従来のチタンインプラントはその周囲に繊維性結合組織を介在させず,顎骨と直接接触するオッセオインテグレーションシステムにより咬合機能圧を負担している.しかし,このような結合方式は天然歯に本来備わる歯周組織を持たないために,様々な問題点を内包している.本研究の目的は,申請者らがこれまで研究開発に取り組んできた表面修飾技術の応用により,チタン製インプラント表面に歯根膜を含めた歯周組織を再生させ,長期的な維持と口腔機能を向上させることである.具体的には,申請者らがこれまで研究開発に取り組んできた表面修飾技術の応用により,チタン製インプラント表面に歯根膜を含めた歯周組織を再生させ,長期的な維持と口腔機能を向上させることである.本研究を遂行するにあたり,その特殊性からin vivoでの動物実験が不可避であが,予備実験として表面分析とin vitroでの細胞実験を組み合わせることにより,これにつづく動物実験の個体数を減少させ動物実験に取り組んでいる.現時点では,我々の技術により得られた表面はより生体親和性を向上させることが明らかとなり,動物実験においてもその有用性が示された.従来のチタンインプラントはその周囲に繊維性結合組織を介在させず,顎骨と直接接触するオッセオインテグレーションシステムにより咬合機能圧を負担している.しかし,このような結合方式は天然歯に本来備わる歯周組織を持たないために,様々な問題点を内包している.現在,再生医療の進歩によりインプラント周囲組織のうち骨の再生は可能になった.また歯周組織から歯根膜幹細胞を分離させ,歯周組織と歯根を含めた再生も検討されているが、天然歯根と歯周組織を再生し,日常の歯科臨床にフィードバックすることはきわめて困難である。このためインプラント表面で歯根膜細胞を培養し,天然歯と同様に歯根膜を介して結合させることが求められるが,いくつかの解決すべき問題点がある.本研究の目的は,申請者らがこれまで研究開発に取り組んできた表面修飾技術の応用により,チタン製インプラント表面に歯根膜を含めた歯周組織を再生させ,長期的な維持と口腔機能を向上させることであった.今回の科学研究費補助金による研究で,ワイヤ放電加工により得られた表面での細胞動態を改めて評価し実験モデルとしての有用性を示すことができた.また,その表面の分析とin vitroでの実験結果を合わせることにより,細胞活性と分化誘導能を有することが明らかになった.in vivoの実験では説教区的にチタン表面に細胞を付着させ必要な方向に分化させることができる可能性も示した.これら結果によりは歯根膜型インプラント作製への研究基盤が構築できた.特に,最終年度である今年度は学会発表を幾度となく行い,広く実験結果に対する意見を聞くことができた.
小学校社会科における主体的・協働的な深い学びを実現するための学習指導過程の構築

1研究目的PISAショック以降,学校教育で獲得した知識・技能の活用力が問われている。未知なる社会問題を解決し持続可能な社会を実現していく上で,子どもの資質・能力を高めるカリキュラムや授業改善が求められ,そのキーワードとしてALが注目されている。そこで本研究では,子どもが主体的・協働的(対話的)で深い学びを実現するためのアクティブラーニング(以下, AL)を可能とする小学校社会科授業づくりの手だてを明らかにし,学習指導過程モデルを構築することを目的とした。2研究方法本研究では,前述した目的を達成するために,以下の手順で行った。第1に,知識構成型ジグソー法の特徴を基に, ALの学習方法として社会科で取り上げた場合のよさや課題を検討し,小学校社会科の先行研究を踏まえ,知識構成型や概念探究型授業の追試を行った。第2に,社会科教育研究の理論と知識構成型ジグソー法の比較を行い,学習方法の共通点・相違点を検討し,児童の主体的・協働的(対話的)で深い学びを実現するための社会の見方・考え方を規定した。また,デザイン研究の知見からALが可能な学習指導過程モデルを探り,授業デザインの視点を構築した。第3に,構築した授業デザインの具体となる授業を開発・実践し,取り上げる教育内容や学習段階との親和性,本研究の有効性を授業記録や児童の記述などから分析・検討し,その成果を学会等で発表した。3研究成果構築した授業デザインを基に授業開発・実践を行い,授業記録やルーブリック評価で分析した。その結果,本研究で開発した授業デザインは子どもの問題解決的な学びの意欲を高め,主体的・対話的な問題追究を育むとともに,獲得した社会の見方・考え方によって社会問題の検討や自らの生活を見つめ直すなど,児童の学びを深め豊かなものにすることができた。また,授業デザインを用いた授業開発・改善は,次期学習指導要領の「主体的・対話的で深い学び」を実現するための有効な方途となる点を明らかにした。