hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アクアポリン11の機能とノックアウトマウスの腎嚢胞形成機序の解明

本研究の目的の一つにアクアポリン11(AQP11)の機能を知ることがある。そのためには、ノックアウトマウスの腎臓以外の器官の解析も重要な知見となり得る。その一つが精巣である。しかし、これまで用いてきた全身のノックアウトマウスでは、腎臓の変化が大きく、生後4週間以内にほとんどが死に至るため、精巣の解析は困難である。そこで、精巣の解析をおこなうために、2018年度は精巣特異的なノックアウトマウスの作製に着手した。具体的には、パキテン期精母細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現するマウス(RBRC02182:プロタミン1-Cre)とAqp11flxマウス(MMRRC037110-JAX)を入手し、交配を開始した。現在までにCre+;Aqp11flx/flxオスを得ることができ、解析を始めている。まず精子でAQP11がノックアウトされていることを確認するために、Cre+;Aqp11flx/flxオスと野生型メスの交配をおこなった。これまでにCre+;Aqp11flx/flxオス4個体について交配をおこない、いずれも産仔を得ることが確認された。産仔の遺伝子型を確認することで、オス親マウスの精子でAQP11がノックアウトされたか否かが判定できる。すなわち、PCRでAqp11flxを有することが確認された仔は、ノックアウトされなかった精子が受精した結果であることがわかる。結果を「Aqp11flxを有する仔数/総産仔数」で表記すると、Cre+ Aqp11flx/flxオス4個体からの産仔について、それぞれ0/9、0/4、0/4、2/20であった。以上から、Cre+;Aqp11flx/flxオスでは、Creリコンビナーゼが作用して、高い確率で精子のAQP11がノックアウトされていることがわかった。また、同時にAQP11がノックアウトされた精子でも産仔を得ることができることが判明した。精巣特異的アクアポリン11ノックアウトマウスの作出にあたって、凍結精子、受精卵の入手が順調にすすみ、その後の交配も順調に進んだ。既に得ているAQP11のポリクローナル抗体は、特異性や検出力においてやや問題があるため、モノクローナル抗体の作製を計画していたが着手できなかった。2019年度はすぐに着手することとした。Cre+;Aqp11flx/flxオスの精巣上体から精子を採取して遺伝子型を確認したうえで、精巣の解析をおこなう。これまでの全身ノックアウトマウスの解析からは、精巣で精子が産生されて、精巣上皮から遊離する過程で遅れがみられるような結果が得られており、精子形成過程での形態学的な変化と完成した精子の形態を中心に解析を進める。また、腎臓での嚢胞形成機序を知るために、全身ノックアウトマウスでの腎臓の解析も進める。まずは、ノックアウトマウスでの腎臓尿細管細胞の変化を詳細にとらえる。とくに小胞体拡張から尿細管拡張、腎嚢胞形成までの機序に注目し、胎児期からの微小な変化を経時的に電顕で観察するとともに、アポトーシスマーカーや細胞増殖マーカーでの解析により、細胞の変化を観察する。細胞死や細胞増殖が起こる細胞種、時期を詳細に同定することで嚢胞形成機序の解明につなげる。おそらく小胞体が拡張した細胞がアポトーシスに陥って、いずれかの細胞が再生のために増殖して嚢胞を形成すると考えられる。また、発生段階でのAQP11の発現細胞の同定や局在解析が不十分であり、特に免疫電顕による細胞内局在を明らかにする必要がある。これまでウサギのポリクローナル抗体でAQP11の検出を試みてきたが、特異性や免疫電顕への適性でやや問題があり、今後の解析では使いにくいので、モノクローナル抗体の作製もおこなう。結果を「Aqp11flxを有する仔数/

総産仔数」で表記すると、Cre+ Aqp11flx/flxオス4個体からの産仔について、それぞれ0/9、0/4、0/4、2/20であった。以上から、Cre+;Aqp11flx/flxオスでは、Creリコンビナーゼが作用して、高い確率で精子のAQP11がノックアウトされていることがわかった。また、同時にAQP11がノックアウトされた精子でも産仔を得ることができることが判明した。精巣特異的アクアポリン11ノックアウトマウスの作出にあたって、凍結精子、受精卵の入手が順調にすすみ、その後の交配も順調に進んだ。既に得ているAQP11のポリクローナル抗体は、特異性や検出力においてやや問題があるため、モノクローナル抗体の作製を計画していたが着手できなかった。2019年度はすぐに着手することとした。Cre+;Aqp11flx/flxオスの精巣上体から精子を採取して遺伝子型を確認したうえで、精巣の解析をおこなう。これまでの全身ノックアウトマウスの解析からは、精巣で精子が産生されて、精巣上皮から遊離する過程で遅れがみられるような結果が得られており、精子形成過程での形態学的な変化と完成した精子の形態を中心に解析を進める。また、腎臓での嚢胞形成機序を知るために、全身ノックアウトマウスでの腎臓の解析も進める。まずは、ノックアウトマウスでの腎臓尿細管細胞の変化を詳細にとらえる。とくに小胞体拡張から尿細管拡張、腎嚢胞形成までの機序に注目し、胎児期からの微小な変化を経時的に電顕で観察するとともに、アポトーシスマーカーや細胞増殖マーカーでの解析により、細胞の変化を観察する。細胞死や細胞増殖が起こる細胞種、時期を詳細に同定することで嚢胞形成機序の解明につなげる。おそらく小胞体が拡張した細胞がアポトーシスに陥って、いずれかの細胞が再生のために増殖して嚢胞を形成すると考えられる。また、発生段階でのAQP11の発現細胞の同定や局在解析が不十分であり、特に免疫電顕による細胞内局在を明らかにする必要がある。これまでウサギのポリクローナル抗体でAQP11の検出を試みてきたが、特異性や免疫電顕への適性でやや問題があり、今後の解析では使いにくいので、モノクローナル抗体の作製もおこなう。精巣特異的アクアポリン11ノックアウトマウス作製において、当初は、より多くの経費を見込んだが、順調に進んだため経費が抑えられた。また、モノクローナル抗体の作製も着手しなかったことから2019年度使用額として残った。2019年度はモノクローナル抗体の作製をおこなう他、動物維持数も増加する。
東アジアにおける公共空間の潜在的持続性と地域再生研究

東アジア諸国の都市は、公共空間を生活空間の一部として利用し維持してきた歴史的な類似点を持っており、都市再生や地域活性化を考えるうえで重要な手がかりを有している。本研究の目的は、生活に根ざした東アジアの公共空間を対象に、1)形態学的分析による空間構造の体系化、2)空間利用に関する多角的側面からの検証である。その結果、次のような成果が得られた。(1)ソウル市(韓国)、上海市(中国)、台北市(台湾)の市場調査を行い、公共空間に係る制度と運用実態を明らかにした。(2)千葉市における実験を通して、公共空間の利活用が生み出す賑わいの実態と意識効果を明らかにした。道路、街路、公園などの公共空間は、都市の文化を生み出す多様な機会を提供している。そこは多様な交流、市民・文化活動の場として活用され、生活に根づいたコミュニティの核となってきた。近年、このような公共空間の潜在的価値が見直されている。日本を含む東アジア都市では、歴史的に公共空間を生活空間の一部として欧米以上に有効に活用してきた。これらのインフォーマルな公共空間利用は、前近代的性格を持つ反面、活気に満ちたコミュニティを支える役割を有効に果たしてきた。したがって、地域再生にあたっては、公共空間の物的改善に加えて、アジア的な利活用を適切にコントロールする手法の確立が必要不可欠である。上記の問題意識に立ち、本年度は中国と韓国を対象に次の2点を目的として進められた。●公共空間にかかわる都市計画の背景・状況などを明らかし、公共空間が生活空間やコミュニティ空間として機能する物的条件と、空間的な利用形態の分析し類型化を試みる。●千葉市における公共空間の賑わい創出実験を対象に、仮説空間をつくる側と、利用する側の一般市民に対し、空間の利活用に関する意識調査とヒアリング調査を行い、分析する。(1)中国ハルビン市と韓国ソウル市の調査を行い、公共空間に係る制度と運用実態を明らかにした。上述した一連の成果は、2010年度日本建築学会関東支部にて発表を行い、また2011年度日本建築学会学術講演梗概集(関東)やThe 24^<th>World Congress of Architectureにて発表予定である。上記の問題意識に立ち、本年度は韓国忠州市と台湾台北市を対象に次の2点を目的に進められた。●韓国と台湾の公共空間にかかわる都市計画の背景・状況などを明らかし、公共空商が生活空間やコミュニティ空間として機能する物的条件と、空間的な利用形態の分析し類型化を試みる。●千葉市における公共空間の賑わい創出実験を対象に、仮設空間をつくる側と利用する側の一般市民に対し、空間の利活用に関する意識調査とヒアリング調査を行い、分析する。(1)韓国忠州市と台湾台北市の市場調査を行い、公共空間に係る制度と運用実態を明らかにした。上述した一連の成果は、2011年度日本建築学会関東支部や第52回大気環境学会年会、The 24^<th> World Congress of Architectureにて発表を行い、また2012年度日本建築学会学術講演梗概集(東海)にて発表予定である。上記の問題意識に立ち、次の2点を目的に進められた。

●ソウル市(韓国)、上海市(中国)、台北市(台湾)の公共空間にかかわる都市計画の背景・状況などを明らかし、公共空間が生活空間やコミュニティ空間として機能する物的条件と、空間的な利用形態の分析し類型化を試みる。●千葉市における公共空間の賑わい創出実験を対象に、仮設空間をつくる側と利用する側の一般市民に対し、空間の利活用に関する意識調査とヒアリング調査を行い、分析する。その結果、次のような成果が得られた。1ソウル市(韓国)、上海市(中国)、台北市(台湾)の市場調査を行い、公共空間に係る制度と運用実態を明らかにした。2千葉市における実験を通して、公共空間の利活用が生み出す賑わいの実態と意識効果を明らかにした。上述した一連の成果は、2012年度日本建築学会学術講演梗概集(東海)や日本建築学会関東支部にて発表を行い、また2013年度日本建築学会学術講演梗概集(北海道)にて発表予定である。本年度は韓国忠州市の6市場と台湾台北市の12市場を対象に、研究実施計画である「形態的分析による空間構造研究」と「空間利用に関する実態調査」を行い、得られた成果と照らし合わせて千葉市において利活用モデルを試行した。この成果は2012年度日本建築学会学術講演梗概集(東海)に掲載予定であり、このことから本研究は順調に進展していると判断できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は所期の成果をあげていることから、当面、現在の進み方を継続していきたい。一方で、外国の研究協力者との充分な議論を通して、調査地の空間利用や実態調査ができる調査方法を検討したい。
次世代積層LSIを志向した誘導自己組織化配線の形成とメカニズム解析

Auナノ粒子をエポキシ樹脂に混合することによって金属が凝集してマクロ相分離を引き起こしたが、この結果は、SnやInなどの他の金属のナノ粒子とも一致した。そのため、金属ナノ粒子の表面を化学修飾することを試みた。Auナノ粒子の表面を分子量5,000、あるいは15,000のポリメチルメタクリレート(PMMA)オリゴマー、あるいは低分子量体で修飾した。その結果、前者Au-PMMAS-5Kでは、収率66-82%で目的の構造が得られ、金、水素、窒素、酸素濃度はそれぞれ38%, 5%, 37%, 0%であった。一方、後者Au-PMMAS-15Kでは、収率49-84%で目的の構造が得られ、金、水素、窒素、酸素濃度はそれぞれ7-20%, 7%, 50%, 0%であった。後者で収率のバラツキが大きかった原因は、反応系のスケールに依存し、スケールを上げると収率が低下し、Au表面のPMMA被覆率が上がる傾向にある。分子量の大きいPMMAを被覆させたAu-PMMAS-15Kの方がAuの含量が少ない結果はPMMAの分子量の増大が影響しているとも考えられるが、約20倍の比重を有するAuの重量比がこのレベルまで検出できることは、後者でも相当数のPMMAがAuの周囲を被覆していると考えられる。得られたAu-PMMAの粒径は2-5nm程度であることがTEMの観察結果から分かった。TG-DTAの結果より、200°C近辺で熱分解が開始し、300°Cではおよそ10%、400°Cではおよそ60%の重量減少が起こることが判明した。このAu-PMMAをエポキシ樹脂とアクリル系樹脂に混合してコンポジット化し、Tg以上の温度で加熱ことによってAuナノワイヤの形成を確認できた。二端子測定であるためプローブの接触抵抗は高いが、電流-電圧特性にリニアな関係が見られ、導体として機能することまで確認できた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。熱硬化性樹脂と金属ナノ粒子からなる複合材料の相分離を用いて三次元積層型集積回路の基盤配線となる微細なシリコン貫通配線、およびマイクロバンプ電極を形成する過程を解析し、メカニズムを分析するための基礎検討を実施した。まず、直径2μm、深さ10μmのSi深穴(側壁はSiO2膜で被覆)の中で樹脂のナノ相分離過程を追跡し、高分子が高いアスペクト比の微細孔の中で振る舞う挙動を界面科学と化学構造の観点から考察した。親水性の官能基を有する成分がSiO2に沿って強く配向し、一方、疎水性の官能基を有する成分は側壁の形状に追従しないことが分かった。親水性、および疎水性の官能基を有する樹脂は、その組成比を制御することでシリコンの深穴の中でも側壁に追従してラメラ、もしくはシリンダーのナノ相分離構造を示した。ピッチは20nmから100nmまで、分子量やホモポリマーの導入によって制御できることが分かった。分子量が10万を超える樹脂からはピッチが100nmに迫るナノ相分離構造を得ることができた。また、ガラス転移点以上の温度であれば低温でも相分離現象が進行することも判明した。側壁の粗さに対するナノ相分離構造の成長方向やピッチを評価したところ、ナノ相分離のピッチに対して、表面粗さが十分に小さい領域では、ほとんど影響ないことが分かった。金属ナノ粒子に関しては、樹脂と酸塩基相互作用や強い静電的な相互作用を付与することが均一に分散させるには必要であることが分かった。溶剤にその効果を付与させることも可能であった。しかしながら、過剰な熱処理は金属粒子の凝集を招くことになるため、今後は、金属ナノ粒子と樹脂のインターラクションの制御に重点的に取り組みたい。100nm以下の超微細なガイド間に囲まれた領域だけではなく、数μmオーダーの比較的大きな立体構造の中でも、誘導自己組織化は機能することが分かり、その名の相分離構造の制御についてパラメーターを抽出することに成功している。金属ナノ粒子を分散させる技術に関しては、まだ配線として機能させるレベルには到達していないが、均一に分散させるためのパラメーターを理解することができ、ピッチ20-100nm程度の金属連続構造を形成できる確証をえることができている。熱硬化性樹脂と金属からなる複合材料の相分離を用いて三次元積層型集積回路(3D LSI)の基幹配線となる微細なTSV(シリコン貫通配線)、およびマイクロバンプ電極を形成する過程を解析し、メカニズムを分析するための基礎検討を引き続き行った。誘導自己組織化を誘起できるSi深穴のサイズを特定し、Si深穴の側壁材料がナノ相分離構造に与える影響を評価した。側壁材料にはSi、シリコン酸化膜、Niの3種を用意した。また、樹脂の組成と分子量、および構造、特に金属に配位しやすい構造を導入して、ナノコンポジットを調製し、ナノ構造の形成過程を追跡して相分離に必要な温度と時間を求めた。さらに、TSV形成後の電気的特性を評価するためのマスク設計とマスク作製を行った。これによってDSAによって形成された連続金属構造が配線として機能しうるかどうかを電気的に評価できる。一方、狭ピッチ電極に関しては、ピッチ10um、電極直径5um、電極総数1,000,000個のデイジーチェーンが測定できるレイアウトを作成し、フォトマスクを作製した。

Ni, Co, Fe, Cu, Au, In, Snなどの金属を中心に樹脂との分散性を評価し、使用可能な金属の特定と相分離構造をSEMで観察し、目的の構造を得るために必要なチップ接合条件を決定した。トップチップサイズは3mm角、ボトムチップは5mm角とし、チップ側にナノコンポジットを供給して熱圧着し、電気的な導通を確認した。アライメント精度の問題も並行して検討した。今回、金属を含まない系では、直径5μm、深さ10μmのSi深穴では大きすぎてガイドとなるSi深穴の側壁と穴の中心に存在する樹脂の距離が離れすぎているため、ブロック高分子を用いたナノ相分離構造の構造が乱れることが分かった。一方、直径3μm、深さ10μmのSi深穴では整然としたナノ構造がSEMにより観察できた。ラメラ構造のピッチ40nmであった。そのため、基礎検討に使用するサンプルのサイズを直径3μm、深さ10μmとした。また、相分離に必要な温度は樹脂のガラス転移点以上が必要であり、150°C程度から相分離は起こるが、250°C以上では1時間の短時間でナノ相分離構造が形成できることが分かった。今年度新たに得られた知見として、Si深穴の側壁材料が酸化膜であっても、Siであっても金属を含まない樹脂の誘導自己組織化現象は起こり、どちらも同じサイズのナノ構造が形成された点が挙げられる。一方、金属を含む樹脂を誘導自己組織化させた場合、側壁にNiなどの金属を堆積させておくと、Si深穴の底部から混合した金属がある角度を持ってまっすぐに成長する現象を確認できた。これまでSi深穴の底部では、底部のラウンドした形状に沿って、樹脂が配向していたが、このように混合した金属からナノワイヤを形成することは特異的である。金属の選定に関しては、FeやAuを含む化合物で高い分散性と充填性を示すことが分かった。チップ接合に関しては、数μmの位置ずれで接合でき、抵抗はまだ高いが電気的に接続できることを確認できた。Auナノ粒子をエポキシ樹脂に混合することによって金属が凝集してマクロ相分離を引き起こしたが、この結果は、SnやInなどの他の金属のナノ粒子とも一致した。そのため、金属ナノ粒子の表面を化学修飾することを試みた。Auナノ粒子の表面を分子量5,000、あるいは15,000のポリメチルメタクリレート(PMMA)オリゴマー、あるいは低分子量体で修飾した。その結果、前者Au-PMMAS-5Kでは、収率66-82%で目的の構造が得られ、金、水素、窒素、酸素濃度はそれぞれ38%, 5%, 37%, 0%であった。一方、後者Au-PMMAS-15Kでは、収率49-84%で目的の構造が得られ、金、水素、窒素、酸素濃度はそれぞれ7-20%, 7%, 50%, 0%であった。後者で収率のバラツキが大きかった原因は、反応系のスケールに依存し、スケールを上げると収率が低下し、Au表面のPMMA被覆率が上がる傾向にある。分子量の大きいPMMAを被覆させたAu-PMMAS-15Kの方がAuの含量が少ない結果はPMMAの分子量の増大が影響しているとも考えられるが、約20倍の比重を有するAuの重量比がこのレベルまで検出できることは、後者でも相当数のPMMAがAuの周囲を被覆していると考えられる。得られたAu-PMMAの粒径は2-5nm程度であることがTEMの観察結果から分かった。TG-DTAの結果より、200°C近辺で熱分解が開始し、300°Cではおよそ10%、400°Cではおよそ60%の重量減少が起こることが判明した。
安全なリユースを目的とした木質材料に含まれる異物識別システムの開発

環境・森林資源保護の観点から、木質材料の開発を見直す動きがひとつの大きな流れとなっており、樹皮や間伐材、あるいは廃木材などの有効利用が検討されている。なかでも建築廃材をはじめとする廃木材をいかにして再使用・有効利用するかが、木材産業が抱える最も重要な課題のひとつである。しかしながら、廃木材には木材以外の物質、いわゆる異物が含まれている場合もあり、安全な再利用のためには異物の検出・識別が不可欠である。われわれは迅速で簡便な異物分析法を確立するために、まず赤外分光法、ラマン分光法、蛍光X線分析などについて、個々の分析法の木材中の異物分析における特長及び有用性を示した。そして、これらの分析法を組み合わせて、試料の前処理として湿式操作を必要としない、以下に記す系統的な異物検出システムを考案した。まず、赤外分光法またはラマン分光法によって廃木材の測定を行い、接着剤、保存剤、塗料等の有無を調べる。異物が検出された場合はその同定・識別を行い、さらに必要に応じて顕微分析等を行って木材中での分布を調べる。また、ホルムアルデヒド系接着剤が検出された場合はガスクロマトグラフィー等によりVOCsの分析を行う。また、塗料、顔料、保存剤など無機物質の含有が予想される場合は、蛍光X線分析により元素分析を行う。以上がわれわれの考案した木材中異物識別システムであるが、現在はまだ廃木材試料を実験室において分析している段階である。しかし、いずれの分析装置も可搬であり、部分的な改造によって工場等の現場における稼働が可能である。今後はより簡便で実用性の高い分析システムの構築を目標として、研究開発を進めていく予定である。初年度はまず、従来の異物分析に関する研究のまとめとして、赤外分光法及びラマン分光法を用いた木材中接着剤の検出・識別について感度と確度の向上、そして測定の簡便化・迅速化を試み一定の成果をあげることができた。初年度で重点的に行った研究は以下の2つである。ひとつは保存処理や塗装などによってヒ素、クロム、鉛等の有害元素が含有された木材の識別であり、もうひとつはCCAに替わる木材保存剤として注目されているホウ素化合物の検出である。前者については、蛍光X線、粒子線励起X線(PIXE)法によって分析を行った。分析の対象とした試料は主に建築廃木材であるが、CCA処理木材についても検討を行った。通常の蛍光X線分析ではCCA処理木材中のヒ素、クロム、銅は明確に分析でき、CCA木材の識別には有用であることがわかったが、一般の廃木材では数種類の元素が検出できたに止まった。一方、PIXE法では廃木材について二十数種類の元素を確認できた。ヒ素はCCA処理木材以外では検出されなかったが、クロム、マンガン、鉛等は通常の廃木材でも検出することができ、木材中の有害微量元素分析法として有用であることがわかった。後者については、主にラマン分光法と即発ガンマ線分析(PGA)法を用いて検討を行った。ホウ酸溶液で処理した木材試験片についてラマン測定を行い、ラマン分光法は木材中ホウ素化学種の同定と分布を調べるのに有効な手法であることを明らかにした。また、PGA法を用いることにより、湿式操作を経なくとも木材中のppm程度の微量ホウ素の定量が可能であり、この手法が木材中ホウ素の挙動を追跡する上で有用な分析法であることを示した。このほか、熱処理などによって変性した木材の成分を異物と見なしてラマン分光法によって検出し、変性の進行度を判定する分析法も考案した。最終年度は初年度の結果を踏まえて、木材中の異物分析に関する研究の総括を行った。

すなわち、赤外分光法、ラマン分光法、蛍光X線分析、荷電粒子励起X線分析などを廃木材、特に建築物廃木材中の異物検出・識別に用いて各分析法の特長と有用性を示し、これらの分析法を組み合わせ、試料の前処理として湿式操作を必要としない系統的な異物検出システムを考案した。このシステムの概要は以下の通りである。まず、赤外分光法またはラマン分光法によって廃木材の測定を行い、接着剤、保存剤、塗料等が検出された場合はその同定・識別を行う。さらに、必要に応じて顕微分析等を行い木材中の分布を調べる。また、ホルムアルデヒド系接着剤、特にユリア樹脂系接着剤が検出された場合はVOCsの分析を行う。また、塗料、顔料、保存剤など無機物質の含有が予想される場合は、蛍光X線分析によりサーベイを行い、さらに微量元素の検出・定量が必要な場合は荷電粒子励起X線(PIXE)分析により元素組成分析を行う。一方、赤外、ラマンによって接着剤等の異物が検出されなかった場合でも、CCAなど無機系保存剤が含まれている可能性があるので、蛍光X線分析は行う。以上がわれわれの考案した木材中異物識別システムであるが、現在はまだ廃木材試料を実験室において分析している段階である。上記分析に用いる装置は荷電粒子励起X線分析を除いて可搬であり、部分的な改造によって工場等の現場における稼働が可能である。今後はより簡便で実用的な分析システムの構築を目標として、この研究を継続・発展させていく予定である。
電子励起状態が関与する素反応過程の研究

本年度は、以下の三つの研究成果を得ることができた。(1)HCP分子の電子励起状態における前期解離過程の理論研究平成12年度からHCP分子の電子励起状態の研究をはじめ、平成13年度は主に三重項状態の研究を行った。その結果は、実験値をほぼ再現していることから、Karnaらの理論研究では明確ではなかった帰属を正確に行うことができた。さらに、我々はこれらの電子励起状態上での振動回転準位の計算を行い、不明であった振動回転準位の完全に帰属した。一方、1^1Δ(2^1A'、2^1A")と1^1Σ^-(1^1A")状態への光遷移による前期解離過程HCP+hν→H+CPの機構を理論的に解明については、同対称性内における非断熱遷移結合項の計算とスピン軌道相互作用項の計算を行う必要があり、特にスピン軌道相互作用を考慮すると、実に16状態も存在するため、どのような過程を経て解離してくるか、方法論も含めた解明を必要とする。現在方法論も含めた研究を行っている。(2)遷移状態波束計算による量子論的反応確率の決定四原子系への第一歩として、この方法の開発に昨年から取り組みはじめています。正確な量子論的扱いによる遷移状態理論は、1974年のW.H.Millerによる理論構築[J.Chem.Phys.61(1974)1823]に始まります。それによるとある化学反応のミクロカノニカルな反応定数k(E)あるいは、温度依存性k(T)は反応確率(Cumulative Reaction Probability)N(E)により求めることができます。そこで、このN(E)を求める方法として、時間依存の方法である波束計算に着目しさらに、遷移状態付近のみで波束計算を行うことにより決定する方法を開発しました。現時点ではまだ一番簡単な系ではありますが、三原子分子の系である二分子反応O(^3P)+HCl反応に関する量子ダイナミクスと反応定数の理論的研究、J.Chem.Phys.113,227(2000)]に応用してみました。結果はかなり汎用性が高く、多原子系への応用が期待されるものとなっています。現在、四原子系である2OH(^2Π)→H_2O(^1A_1)+O(^3P)のポテンシャルエネルギー曲面の決定を行い、四原子系への応用を準備しています。本年度は、以下の二つの研究成果を得ることができた。HCP分子は、明確な振動回転構造が吸収スペクトルにより観測され、帰属が行われてきているが、電子状態が不明なため明確な帰属が困難とされてきた。本研究では、四つの電子状態について非経験的分子軌道法に基づく配置間相互作用計算を行いポテンシャル面を決めた。さらに、そのポテンシャルを基にDVR表現法とランチョス法を用い量子論に基づく理論計算を行い、3原子分子の振動回転準位を求めた。結果は励起状態1^1A^'については、実験結果を再現するとともにローカルミニマムにより生じる新たな振動回転準位を見いだした。一方、他の2^1A^'及び2^1A^"状態上における振動回転準位については実験結果が無く比較ができていない。この結果を基に実験による帰属を期待している。O(^3P)+HCl(^1Σ^+)→OH(^2II)+C1(^2P)反応の研究は重-軽-重原子からなる反応の代表として有名であり、量子効果が重要視される系である。この系に関するポテンシャル面はRamahandranらが昨年新たに決定したことから、このポテンシャルを用いて反応定数の決定を行った。方法は、遷移状態付近でのみ波束計算を行うことにより反応確率を求める方法に従う。特に、4原子以上の系への応用を考えながらプログラムを開発し、可能性をこの系で試した。結果は、過去の結果よりかなり改善され、ほぼ実験結果を再現するものとなった。また、この計算ではメモリや計算時間の節約ができ、4原子以上の系への応用が可能であることを示した。

それによるとある化学反応のミクロカノニカルな反応定数k(E)あるいは、温度依存性k(T)は反応確率(Cumulative Reaction Probability)N(E)により求めることができます。そこで、このN(E)を求める方法として、時間依存の方法である波束計算に着目しさらに、遷移状態付近のみで波束計算を行うことにより決定する方法を開発しました。現時点ではまだ一番簡単な系ではありますが、三原子分子の系である二分子反応O(^3P)+HCl反応に関する量子ダイナミクスと反応定数の理論的研究、J.Chem.Phys.113,227(2000)]に応用してみました。結果はかなり汎用性が高く、多原子系への応用が期待されるものとなっています。現在、四原子系である2OH(^2Π)→H_2O(^1A_1)+O(^3P)のポテンシャルエネルギー曲面の決定を行い、四原子系への応用を準備しています。
生活環境中での空気汚染による被服の損傷実態の解明および防護対策の提言

工場、ビル冷暖房および自動車走行などの増加によってわが国の大気環境には多くの大気汚染物質が排出されている。本研究では、被服の変退色および損傷劣化の原因として重要な役割を果たしていると見込まれる大気汚染物質の動態および影響を検討した。試料には、JIS添付白布の8種および合成繊維を分散染料で染色した染色布4種の2セットを用いた。これらを、NO_2を流通させたチャンバー内で曝露した。白布へのNO_2の由来付着量の相違を検討した結果、付着量の多寡は、ほぼ水分率の順位と対応することが明らかとなった。すなわち、表面構造よりもバルクの性質の影響が著しいことが伺われた。さらに基質によって、NO_2^-とNO_3^-の付着量の比率が異なることが認められた。NO_2^-が付着しやすいのは、ウール(NO_2^-比率:95%)とナイロン(NO_2^-比率:77%)であった。基質にアミノ基を含む繊維にはNO_2^-の割合が高くなることが認められたと言える。さらに、NO_2による染色布の変退色作用が確認された。その場合にも基質の影響が認められ、C.I.Blue56では、アクリル、ナイロン、ポリエステル、トリアセテートの順に堅ろう性が高いことが判明した。大気環境中のNO_2濃度レベルでも変退色が顕著に生じうることが実験的に確認された。一方、大気汚染の発生源は、屋外のみならず暖房および調理器具など室内にも存在することを本研究では確認した。被服の保全には、換気および空調設備の設計を含めた空気質の管理が不可欠と結論された。近年、大気汚染は社会的に大きな問題となっており、特に生活と密接に関係のある室内空気質は注目されている。なかでも、開放型暖房器具、タバコ、調理器具等から発生する二酸化窒素は、繊維製品おいて黄変、変色などの損傷劣化の引き起こすことが危惧される。本研究は、環境中のNO_2濃度と布帛への付着との関係を明らかにすることを目的としている。布帛への付着量を検討するために、5種類(毛・絹・綿・ナイロン・ポリエステル)の布90cm^2(5cm×18cm)を用い、プラスチックボックス内に綿糸で一列に並べ28日暴露した。これらの布帛はJISL0803準拠のものである。回収後、試験布を入れた三角フラスコに純水15mlを注入し、振とう機に1時間かけて抽出した。抽出液をイオンクロマトグラフを用いて分析し、付着したNO_2^-およびNO_3^-の質量を求めた。その結果、布帛へのNO_2^-およびNO_3^-付着に関しては、NO_2濃度および暴露時間の積(ppb×h)に対して直線関係を示すことが認められた。このことから、濃度が高く、暴露が長時間なほどより付着量が多くなることが結論される。また、布の種類によって付着量が異なることがわかった。各布帛へのNO_2^-およびNO_3^-付着量を、モル基準で換算し検討したところ、羊毛布では、NO_2^-の量がNO_3^-より多く付着することがわかった。その比率は、約91%であった。また、ナイロンおよび絹でも同様の傾向があった。しかし、綿およびポリエステルではNO_3^-の比率がこれらの場合より高くなる傾向が認められた。繊維の化学構造により、NO_2ガスの影響が異なることがうかがわれた。
キマーゼの心血管疾患における病態薬理学的検討

心血管系疾患の病態においては、肥満細胞に由来するキマーゼが重要な役割を演じていることを示すための確証として、さらなる新知見を多数追加することが出来た。心血管病態においては、キマーゼ由来のアンジオテンシンIIが重要であることを示してきたが、さらに、ヒトキマーゼが、心血管組織の線維化に重要であるlatent-transforming growthfactor(TGF)-βのTGF-βへの活性化因子であることを発見した。キマーゼを添加すると、ヒト細胞線維芽細胞培養液中にTGF-β濃度が高まり、細胞数の増加も観察される。また、キマーゼの作用は、キマーゼ阻害薬や抗TGF-β抗体で完全に抑制される事実を初めて示した。病態モデルの検討では、線維化病変である心筋症ハムスターで、心臓のキマーゼ活性の増加が観察され、キマーゼ阻害薬がキマーゼ活性及びコラーゲン発現を抑制し、同時に心機能も改善する事実を示した。また、その他のキマーゼ関連の病態として、心筋梗塞ハムスターモデルでも、梗塞後のキマーゼ活性上昇を認め、キマーゼ阻害薬がキマーゼ活性抑制と梗塞後生存率の上昇をもたらした。イヌでの検討で、キマーゼ阻害薬は、梗塞後の不整脈発生を顕著に抑制することが判明した。血管狭窄モデルでは、イヌバルーン傷害モデルにおいて、肥厚血管ではアンジオテンシン変換酵素でなくキマーゼのみが増加し、キマーゼ阻害薬がキマーゼ活性と肥厚を抑制した。動静脈シャントモデルの狭窄においては、肥厚新生内膜にキマーゼ含有肥満細胞とTGF-β陽性肥満細胞が集積し、キマーゼ阻害薬により狭窄抑制と細胞数の減少を認めた。これらの成績は、多様な心血管疾患のキマーゼの関与する病態機序の重要性を解明するとともに、キマーゼがその阻害薬を含めて、心血管医学の新しい標的であることを示すものである。本年度の目標であの「ハムスター心筋梗塞モデルを用いた梗塞心におけるキマーゼの役割」の解明を行うため、ハムスターの冠状動脈を結紮する心筋梗塞モデルの心不全に対するキマーゼ阻害薬の有用性について検討した。手術5日前よりキマーゼ阻害薬(BCEAB)およびプラセボを手術後2週間まで投与する。心機能、組織学的、生化学的解析を経時的に行った。組織学的解析は、一般染色およびアザン染色を行うことにより梗塞面積に対するキマーゼ阻害薬の効果も解析した。心筋梗塞後3日の時点の心臓キマーゼ活性とアンジオテンシン変換酵素活性を解析したところ、心臓のキマーゼ活性、アンジオテンシン変換酵素活性、ともに有意に増加していた。一方、キマーゼ阻害薬を投与したハムスターの心臓では、キマーゼ活性のみの有意な抑制が認められた。そして、心筋梗塞後3日の時点の心機能(+dP/dt、-dP/dt)は、有意に減少していたが、キマーゼ阻害薬を投与したハムスターでは、心機能が有意に改善されていた。また、心筋梗塞後2週の時点の死亡率もキマーゼ阻害薬は有意に低下させた。以上のことから、心臓キマーゼの増加は、心筋梗塞後の心機能低下および死亡率に大きく関与していることが明らかになった(Life Sci 2002;71:437-446)。また、関連研究として、大動脈瘤とキマーゼの関与についても解析を行い、大動脈瘤局所では、キマーゼの活性が有意に増加することを確認し、大動脈の発症または進行機序に重要な役割を果たしている可能性を報告した(J Thorac Cardiovasc Surg 2002;124:621-625、LifeSci 2002;71:2195-2205)。

イヌ動脈瘤モデルの作製および解析1.イヌ大動脈(頚動脈)瘤モデルの経時的解析方法:ビーグル犬を麻酔下(ペントバルビタール35mg/kg、i.v.)、頚動脈内にエラスターゼを2時間浸透させた。術後1、2週の時点で、麻酔下、頚動脈の直径をエコーにて測定し、その後、摘出した血管を用いて以下の解析を行った。結果:エラスターゼ作用後1週より頚動脈の直径は有意に増加し、摘出した血管では、キマーゼ活性が顕著に増加していた。また、組織のアンジオテンシンII産生活性も顕著に増加していた。エラスターゼ作用後2週では、さらに頚動脈直径、キマーゼ活性およびアンジオテンシンII産生活性は増加する傾向であった。組織学的解析結果より、キマーゼの発現細胞は、外膜側に多く発現していることを確認した。2.イヌ腹部大動脈瘤モデルの経時的解析方法:ビーグル犬を麻酔下(ペントバルビタール35mg/kg、i.v.)、腹部大動脈内にエラスターゼを2時間浸透させる。術後1、2、4、8週の時点で、麻酔下、腹部大動脈の直径をエコーにて測定し、その後、摘出した血管を用いて以下の解析を行った。結果:エラスターゼ作用後1週より腹部大動脈の直径は有意に増加し、摘出した血管では、キマーゼ活性が顕著に増加していた。エラスターゼ作用後2、4、8週では、経時的に頚動脈直径、キマーゼ活性およびアンジオテンシンII産生活性は増加する傾向であった。以上、2つの大動脈瘤モデルにおいて、キマーゼ依存性アンジオテンシンII産生の亢進に伴い、大動脈瘤経が進展することが明らかになった。現在、イヌ腹部大動脈瘤モデルにおいて、キマーゼ阻害薬の大動脈瘤経に対する効果を検討しているところである。本年度は、キマーゼのアンジオテンシンII(AII)における心血管リモデリングに対する役割に加え、キマーゼのTransforminggrowthfactor(TGF)-βの活性化やマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の活性化を介した役割についても解析を行った。イヌ動静脈シャントモデルの静脈狭窄には、キマーゼ活性の顕著な増加があることを示した。さらに、この内膜肥厚はキマーゼ阻害薬で抑制されたが、その際肥厚部位のキマーゼ活性のみならず、AII産生およびTGF-βの発現は有意に抑制され、内膜肥厚が抑制されていることを明らかにした。また、MMPの活性化作用は、ヒト血管平滑筋細胞を用い、キマーゼがMMPの活性化を介して平滑筋の遊走能に大きく関与することを明らかにした。イヌ大動脈瘤モデルにおいては、経時的にキマーゼ活性が増加し、また、それに伴い瘤経の拡張が認められたが、キマーゼ阻害薬はこの瘤経の進展を有意に抑制した。キマーゼ阻害薬は、血管組織で増加するAIIとMMPを共に強く抑制した。これらのことより、キマーゼは、AIIに加えてMMPの活性化を介して大動脈瘤の進展に関与する可能性が示された。心臓に関する実験として、ラット心筋梗塞モデルを作製し、梗塞後キマーゼ活性およびコラーゲンI、コラーゲンIII、TGF-βの発現増加がみられたが、キマーゼ阻害薬の投与によりこれらすべてが抑制され、心臓の線維化面積も有意に抑制されていることを明らかにした。ラットキマーゼはAIIを産生しないことより、キマーゼはTGF-βの活性化を介しても心臓線維化に深く関与していた。
血管神経ネットワーク形成におけるＣ型ナトリウム利尿ペプチドの意義解明

末梢感覚神経終末にCNP受容体(GC-B)が多量に発現することを証明されており、血管内皮細胞から分泌されたCNPが末梢神経に働くことが強く示唆されている。本研究で、後根神経節(DRG)細胞の初代培養系を確立し、これを用いてCNPを添加した後の神経軸索および樹状突起の伸長と形態を引き続き観察したところ、CNP添加細胞では対照に比較して明らかに神経線維数が増加しネットワーク構築が緻密となっていた。前年度に確立したEna/VASP蛋白リン酸化アッセイ法を用いてDRGにおけるCNPのEna/VASP活性に及ぼす効果を検討したところ、CNPは明らかにこの蛋白のリン酸化を亢進させており、神経線維伸長の機序としてこのアクチン再構築部位に会合する細胞骨格の重要因子を制御していることが示唆された。樹状突起棘にGC-Bとその下流エフェクターであるcyclic GMP-dependent protein kinase (cGKI)がともに局在していることから、CNPの作用としてGC-Bを活性化し細胞内cGMP濃度を上昇させた結果、cGKIによりリン酸化と活性化を受けたEna/VASPが局所的なアクチン動態を変化させ細胞骨格を変化させ、樹状突起形成や神経支配に効果を及ぼしていることが示唆された。次に、CNP遺伝子欠損動物における神経障害についてホルマリンアッセイを用いて痛み刺激に対する反応を、CNP遺伝子欠損マウスと野生型マウスで比較したところ、CNP遺伝子欠損マウスでは痛み刺激反応が低下しており、生体においてCNPが神経機能維持に必須であることが示されている。本研究で得られた以上の結果から、内皮細胞由来ペプチドであるCNPが、末梢神経のネットワーク構築・機能調節に及ぼす作用が示されており、血管系から神経系への調節因子としての重要な役割を担っていることが示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。サイクリックGMP(cGMP)の下流エフェクターであるcGMP依存性プロテインキナーゼI(cGKI)を遺伝的に欠損した動物では、痛覚受容神経による脊髄への神経支配が著明に減少しておりまた痛み刺激に対する反応が低下していることが報告されている。当初ブタ脳から発見されたペプチドホルモンであるC-tvpe natriuretic peptide(CNP)は、その細胞膜側の受容体guanylyl cyclase-B(GC-B)を活性化して細胞内cGMP濃度を上昇することにより生物作用を発揮する。CNPは、循環器系では血管内皮細胞で生合成・分泌を受けることが明らかとなっており、血管と神経の相互作用を仲介する可能件がある。そこで本研究ではCNPの末梢神経構築および機能に及ぼす影響を解析することを目的とする。本年度は、まず末梢神経系におけるGC-Bの存在を証明するため、In vitroとIn vivoの評価系を構築した。In vitroで後根神経節(DRG)細胞初代培養系を確立し、細胞免疫染色によりDRG細胞にGC-Bの存在を証明した。特に樹状突起棘(dendritic spine)にGC-BとcGKIがともに局在しており、樹状突起形成や神経支配におけるCNPの影響が示唆されている。In vivoでは、末梢神経終末におけるGC-Bの局在を免疫組織染色で証明した。種々のマーカーとの共染色ではGC-Bは感覚神経のマーカーであるCGRPとその局在が一致していた。また、in situ hybridizationを用いてin vivoにおけるDRG細胞にGC-B遺伝子発現を証明した。GC-B mRNAは、DRG細胞の中でも特にsmall to medium sizeneuronに多量に発現しており、末梢感覚神経におけるCNPの役割が示唆されている。さらに神経細胞の構築と機能におけるCNPの意義について検討を進めている。

24年度が最終年度であるため、記入しない。生体および培養細胞系でCNP受容体の評価系を確立し、この系を用いて神経細胞における存在を証明できた。この評価系を用いてさらに次年度のCNPの効果に関する検討につなげる基盤が整っている。今後、感覚神経細胞の構築と機能におけるCNPの影響を生体および培養細胞系で証明する。GC-Bのconditional knock out用のベクター構築にはもう少し時間が必要であるが、その他現時点で研究を遂行する上での問題点は生じていない。
皮膚増殖性疾患において発現低下するT型カドヘリン分子による細胞増殖抑制機構の解析

T型カドヘリンは細胞膜貫通領域と細胞質領域を有さない特異な構造を有するカドヘリン分子であり、細胞膜との結合はGPIアンカーによっている。その構造からも予想されるようにカドヘリン分子でありながら細胞間接着機能はほとんどもっておらず、それ以外の機能の存在が示唆されていた。有棘細胞癌や基底細胞上皮癌などの皮膚悪性腫瘍のみならず尋常性乾癬などの非腫瘍性の皮膚増殖性疾患においてT型カドヘリン発現が低下するという事実は、T型カドヘリンが細胞増殖抑制に関与している可能性を疑わせる。我々はT型カドヘリンが細胞増殖に対してどのような影響を及ぼすかについて、ヒト有棘細胞癌細胞株(HSC-1)を用いて検討した。T型カドヘリンを中程度に発現しているHSC-1細胞株を用いて、この細胞株にT型カドヘリンcDNAを遺伝子導入することにより過剰発現させた細胞株を、また逆にRNAi法を用いてT型カドヘリンの発現をノックダウンさせた低発現細胞株を作成した。通常のHSC-1とT型カドヘリン過剰発現株、T型カドヘリン低発現株の三者を用いて、T型カドヘリンが細胞増殖に与える影響を検討した結果、T型カドヘリンが細胞増殖を抑制することがわかった。また、テトラサイクリンによってT型カドヘリンの発現量を調整することが可能な細胞株を作成し、T型カドヘリンの細胞増殖抑制はT型カドヘリンの発現量に依存していることを証明した。そして、その増殖抑制は細胞増殖サイクルのG2/M期を遅延させることにより起こしていることも見いだした。このようなT型カドヘリンによる細胞増殖抑制機構は皮膚増殖性疾患におけるT型カドヘリンの発現低下と相関しており、皮膚増殖性疾患の発症メカニズムの解明やその治療に結びつく可能性が考えられた。T型カドヘリンは5個の細胞外領域を有するクラシカル・カドヘリンの一員であるが,膜貫通領域及び細胞外領域を欠如しており,GPI-アンカーを介して細胞膜と結合する.クラシカル・カドヘリンの細胞間接着には細胞質領域が重要であるため,細胞質領域を欠くT型カドヘリンの細胞間接着能は弱いものと考えられる.我々はこれまでに表皮基底層においてT型カドヘリンが発現し,尋常性乾癬患者の病変部や有棘細胞癌ではT型カドヘリンの発現量が減少していることを報告した.これらの結果よりT型カドヘリンはケラチノサイトの増殖に関与することが推測されるが,ケラチノサイトにおけるT型カドヘリンの役割については現在のところ十分明らかにされていない.そこで本研究では,T型カドヘリンの減少とケラチノサイトの増殖亢進との関係を明らかにする目的で,ケラチノサイトにおけるT型カドヘリンの機能について遺伝子導入の手法を用いて検討した.最初に免疫ブロット法によるT型カドヘリン検出の目的で,ヒトT型カドヘリンに対するモノクローナル抗体を作成した.次にヒト扁平上皮癌細胞にヒトT型カドヘリンcDNAを組み込んだpIRES neo発現ベクターを遺伝子導入し,先のモノクローナル抗体を用いたスクリーニングを行い,T型カドヘリン遺伝子導入株を得た.このT型カドヘリン遺伝子導入株の細胞増殖能を導入していない細胞と比較したところ,T型カドヘリン遺伝子導入株の明らかな増殖能低下が観察され,T型カドヘリンはケラチノサイトの細胞増殖を抑制的に調節することが示された.T型カドヘリンは細胞膜貫通領域と細胞質領域を有さない特異な構造を有するカドヘリン分子であり、細胞膜との結合はGPIアンカーによっている。

その構造からも予想されるようにカドヘリン分子でありながら細胞間接着機能はほとんどもっておらず、それ以外の機能の存在が示唆されていた。有棘細胞癌や基底細胞上皮癌などの皮膚悪性腫瘍のみならず尋常性乾癬などの非腫瘍性の皮膚増殖性疾患においてT型カドヘリン発現が低下するという事実は、T型カドヘリンが細胞増殖抑制に関与している可能性を疑わせる。我々はT型カドヘリンが細胞増殖に対してどのような影響を及ぼすかについて、ヒト有棘細胞癌細胞株(HSC-1)を用いて検討した。T型カドヘリンを中程度に発現しているHSC-1細胞株を用いて、この細胞株にT型カドヘリンcDNAを遺伝子導入することにより過剰発現させた細胞株を、また逆にRNAi法を用いてT型カドヘリンの発現をノックダウンさせた低発現細胞株を作成した。通常のHSC-1とT型カドヘリン過剰発現株、T型カドヘリン低発現株の三者を用いて、T型カドヘリンが細胞増殖に与える影響を検討した結果、T型カドヘリンが細胞増殖を抑制することがわかった。また、テトラサイクリンによってT型カドヘリンの発現量を調整することが可能な細胞株を作成し、T型カドヘリンの細胞増殖抑制はT型カドヘリンの発現量に依存していることを証明した。そして、その増殖抑制は細胞増殖サイクルのG2/M期を遅延させることにより起こしていることも見いだした。このようなT型カドヘリンによる細胞増殖抑制機構は皮膚増殖性疾患におけるT型カドヘリンの発現低下と相関しており、皮膚増殖性疾患の発症メカニズムの解明やその治療に結びつく可能性が考えられた。
Ni基A_3B型金属間化合物の相安定性と塑性挙動、力学特性の改善

GCP化合物の塑性挙動を、各結晶の示す構造の類似性という観点に着目し系統的に理解することを目的に、本研究ではD0_<19>型構造を有するNi_3Snの方向制御結晶を作製し、その塑性挙動を調査した。得られた知見は以下のようにまとめられる。1.Ni_3Sn結晶においては、(0001)<21^^-1^^-0>底面すべり系と{011^^-0}<21^^-1^^-0>柱面すべり系の2種類の変形モードの活動が認められた。錘面すべり系の活動については確認することが出来なかった。2.低温度域においては、柱面すべり系に比べ、底面すべり系のCRSSが著しく低い値を示すため、主すべり系としてその活動が広い範囲で認められた。底面すべり系は温度の上昇に伴い顕著な異常強化現象を示し、このため500°C以上においては、柱面すべり系へと活動主すべり系が遷移した。一方、柱面すべり系のCRSSは単調な負の温度依存性を示した。3.底面すべり系の活動により異常強化が発現する際、[21^^-1^^-0]超格子転位はすべり面から垂直な(011^^-0)面にて、APBを挟んで2本の超格子部分転位に分解するのが観察された。このことから、異常強化現象は他のHCP基化合物において認められたのと同じく、APBエネルギーの形成面異方性を駆動力とするKear-Wilsdorflocking機構により発現することが明らかとなった。本研究において確認された異常強化挙動は、これまでにD0_a、型Ni_3Nb、D0_<24>型Ni_3Ti及びL1_2型Ni_3Alにおいて報告された挙動と極めて類似の特徴を示した。つまり本研究結果は、Ni基GCP化合物においては、その結晶構造によらず多くの化合物中にて、共通の最密面上での転位運動により、異常強化現象が発現する可能性があることを示唆している。今後、結晶相安定性を制御した多元系結晶の示す塑性挙動を調査することにより、この異常強化現象の発現条件について、さらに検討を行っていく予定である。
包括的語彙文法学習システムの構築を目指した中・高DDLデジタル教材の開発と普及

本研究では「包括的語彙文法学習システムの構築」を目指し語彙・文法学習のための教材と指導方法を開発し,指導成果を検証した。具体的には,「データ駆動型学習(Data-Driven Learning: DDL)」をコミュニケーション重視の授業に取り入れた。DDL学習群と教師の説明を聞く学習群の比較では,指導1週間後の効果は同じだったが,1か月後ではDDL群が記憶保持に優れ,未習文法の規則発見テストではDDL群がより緻密に言語規則を記述した。またDDLでは,教師介入が少ないほうが効果が高かった。以上の結果,DDLは「英文法の明示的知識の獲得」「記憶保持」「言語観察力の向上」に効果があることを確認した。「「包括的語彙文法学習システムの構築」を目指して今年度は,1)学習教材開発の基盤となるデータベースの拡充,2)ペーパー版学習教材の開発,3)デジタル版学習教材の公開,4)開発教材を使った実践指導,5)開発教材と指導手法の普及活動,という5つのことを主に行った。1)では,中高英語教科書や市販教材を入力し,英語教材開発用コーパスを拡充した。その結果,従来よりも学習者に適した教材選定が可能になった。2)では,小中学校の授業で使えるペーパー版教材を出版した。本教材はコピーして自由に使える。多様な語彙文法指導の手法が示されているので,学習者の年齢や英語力にあわせて指導方法を選んで使える。また,英語・日本語・中国語・韓国語を学べるペーパー版の多言語学習教材も作成した。さらに気づきを導き,発見学習を可能にする「データ駆動型学習(DDL)」のためのペーパー版教材を作成した。ペーパー版教材はワークシートを配布して行うが,将来的にはタブレットと組わせて使える。中高でのDDLの活用は前例がほとんどないことから,これまでにないような,帰納的学習を引き出す新しい語彙文法指導のための教材を開発することができた。3)では,従来開発してきたペーパー版の学習教材をiOSで使える形にし,iTunes Storeより公開した。この結果,ゲームを通して楽しく生活語彙を身に付け,4技能を育成する教材が,場所や時間を問わず利用できるようになった。4 )では,作成したDDL教材を学校現場で活用して指導効果を検証した。実践結果からDDLが語彙文法学習に効果があること,学習内容の保持が良いこと,学習者が帰納的に考える発見学習が促進されたことが確認された。5)では,学会発表はのみならず,教育委員会や各種団体が主催する講演会やワークショップの中で,開発した教材と指導方法を紹介し,学校現場での普及に努めた。本研究の目的は,学習者がコンピュータでコーパス(英文電子データの集積)を観察し,言葉のルールを発見して学ぶData-Driven Learning(DDL:データ駆動型学習)教材を,中学生・高校生用に開発し,指導効果を検証することである。本研究の成果は,小中高大連携型の包括的英語語彙・文法学習システムの一部をなすものである。26年度は中学生用のペーパー版DDL教材を作成して授業で実践し,生徒中心の授業で生徒が自分で発見して学ぶDDL型と,生徒は教師の説明を聞いて教師から教わる旧来型の指導の効果を比較検証した。異なる3校の中学校の実践では,いずれもDDLの高い指導効果が確認された。また3校の実践結果を統合して検証したところ,DDL群と従来型群では,指導1週間後の事後テストでは,記憶の定着はどちらも同じ程度に高かった。一方,指導1ヵ月後の遅延テストでは,従来型群に比べてDDL群において記憶の保持が統計的にも有意に高いことが判明した。この結果から,生徒の気づきを引き出し,生徒を発見へ導くDDLは,記憶の保持に効果が高いことが明らかになった。さらに従来型群とDDL群の指導効果を比較した結果,DDL群は新しい言葉のルールに遭遇したときに,教師の説明がなくても,自分でルールを発見し,それを言語化する力を身に付けていたことが確認された。教材については,タブレットを使って学習するデジタル版DDL教材を一部作成し,実践を行った。実践後に実施した質問紙調査の結果から,タブレットを自由に検索して学ぶ学習方法は,生徒の学習意欲を高めることが確認できた。また,検索できる用例を増やして欲しいという要望もあった。さらに,作成したDDL教材は,各地の教育委員会や英語教育研究会が開催する講演会やセミナーで,中学・高校の先生方にワークショップ形式で紹介した。最終年度の活動は1)教材開発,2)実践指導,3)まとめであった。1)と2)については,引き続き中学生用文法指導教材を作成して実践指導を行い,その結果,これまでと同様にDDLが記憶の定着に効果が高いことを確認した。さらに小中の英語教育の連携という視点から,小学校6年生において,音声で慣れ親しんだ英文を初めて文字で触れさせ,英文法に意識を向けさせるという目的でDDLを導入した。その結果,言葉の順序・位置,句読点,冠詞や数,品詞,発音に対して気づきがあった。また6年生の6月よりも,中学校入学を控えた2月のほうが言語規則の発見数は多く,言語規則の発見自体をより楽しんでおり,さらに中学校の英語の学びへと意識が向けられていたことがわかった。以上のことから,DDLは小学校での文法指導に活用が可能なこと,導入時期は英語学習歴を考慮する必要があることが確認された。