hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
戦後の新教育期における生活中心カリキュラムの類型とその構造の分析ー九州地方の地域教育計画を中心にー

平成3年度の研究実施計画に基づき研究を行った。その研究成果は,次の通りである。(1)平成2年度に引き続き,本年度は鹿児島県,大分県,佐賀県において編集された昭和20年代の生活カリキュラムの資料の発堀,調査,収集を行った。その結果,鹿児島県関係20点,大分県関係の9点を収集した。佐賀県については,調査を行ったが未収集に終った。(2)平成2年度に収集した資料と前述の平成3年度に収集した資料を類型,分析する前提として,新教育期に全国のカリキュラム編成に影響を与えた生活カリキュラムの一般的傾向と類型化を行った。その結果,それらは,学校単独のカリキュラム,基底及び学校カリキュラム,地域教育計画型のカリキュラムに類型できること,またそれぞれは,教科別(社会科)カリキュラム,統合(または相関)カリキュラム,コア・カリキュラムに類型できることを明らかにした。(3)前述の類型をもとに,九州各県で収集した資料の類型化を行った。その結果,九州地方の生活カリキュラムの編成の状況は,全国的動向とほぼ同じ傾向を示していることを明らかにした。(4)次に,九州各県の生活カリキュラムのうち,中等教育及び中等社会科関係のカリキュラムに絞って,その構造の分析を行った。(5)九州地方の中等教育及び中等社会科の生活カリキュラムの特色としては,コア・カリキュラムの形態をとるものが存在しないこと,さらに地域カリキュラムは,ほとんど基底カリキュラムと地域教育科画型のカリキュラムの合体型であることを明らかにした。前述の(2)から(5)についての考察すなわち,九州地方における新教育期の生活カリキュラムの類型及びその構造の分析結果は,研究成果報告書の中で詳しく論じた。本年度は前掲の2年継続研究の初年度にあたる.平成2年度の研究計画にそって研究を進めた結果,当初の計画をほぼ達成することができた。研究成果の概要は次の通りである。(1)昭和22年から昭和30年にかけて,九州各県において作成された生活中心カリキュラムのうち,主要なものについての調査をほぼ終えた。さらに,それらの収集につとめた結果、次の数のカリキュラム(各県別)を収集することができた。(平成3年3月現在)・宮崎県:11編鹿児島県:10編熊本県:5編長崎県:1編福岡県:12編大分県:2編(2)収集した生活カリキュラムのうち,全国レベルからみても高く評価できるとともに,地域の特性をよく反映している三編を選び,それらの構造を評細に分析し,学会において次のような口頭発表を行った。・「社会科成立期の地域社会科教育計画の研究(5)ー門司市(現在北九州市門司区)錦町小学校の理論と実践の構造ー」(日本教育方法学会第26回大会,東京学芸大学,平成2年9月27日)・「社会科成立期の地域社会科教育計画の研究(6)ー福岡第二師範学校・福岡学芸大学小倉分校附属小学校のカリキュラム論と実践の構造」(全国社会科教育学会第39回研究大会,熊本大学教育学部,平成2年10月14日)・「社会科成立期の地域社会科教育計画の研究(7)ー福岡第一師範学校・福岡学芸大学福岡附属小学校のカリキュラム論と実践の構造(日本社会科教育教育学会第40回大会,筑波大学,平成2年10月27日)(3)収集した資料を直接,問接にもり込んだ研究発表としては,裏面に示した論本を公にした。年度当初の研究実施計画の基づき,平成3年度は次のような研究実績をあげることができた。(1)平成2年度に引き続き,本年度は鹿児島県,大分県,佐賀県において編成された昭和20年代の生活カリキュラムの資料の発堀,調査,収集を行った。その結果,鹿児島関係20点,大分県関係9点を収集した。

(2)平成2年度に収集した資料と前述の平成3年度に収集した資料を類型,分析する前提として,新教育期に全国のカリキュラム編成に影響を与えた生活カリキュラムの一般的傾向と類型化を行った。その結果,それらは,学校単独のカリキュラム,基底及び学校カリキュラム,地域教育計画型のカリキュラムに類型できること,またそれぞれは,教科別(社会科)カリキュラム,統合(または相関)カリキュラム,コア・カリキュラムに類型できることを明らかにした。(3)前述の類型をもとに,九州各県で収集した資料の類型化を行った。その結果,九州地方の生活カリキュラムの編成の状況は,全国的動向とほぼ同じ傾向を示していることを明らかにした。(4)次に,九州各県の生活カリキュラムのうち,中等教育及び中等社会科関係のカリキュラムに絞って,その構造の分析を行った。(5)九州地方の中等教育及び中等社会科の生活カリキュラムの特色としては,コア・カリキュラムの形態をとるものが存在しないこと,さらに地域カリキュラムは,ほとんど基底カリキュラムと地域教育計画型のカリキュラムの合体型であることを明らかにした。前述の(2)から(5)についての考察すなわち,九州地方における新教育期の生活カリキュラムの類型及びその構造の分析結果は,研究成果報告書の中で詳しく論じた。
仮想環境下における仮想生物に関する研究

試作した「握手マシン(HandShake Device:HSD)」は、コンピュータ中のネットワーク・エージェント(仮想生物):Neuro-Baby共に用いられ、仮想世界への物理的なインタフェースとして用いられる。HSDを用いることにより、遠隔地の人間および仮想生物を物理的に知覚することが可能となり、コミュニケーションに関するリアリティーが増すことが期待されている。前年度のNeuro Babyと共に用いた「東京--L.A.間」通信実験におけるアンケート結果より、力覚フィードバックの将来的な期待度の高さ及び握手によるNeuro Babyの存在感の向上が示された。一方、通信遅れなどに起因するシステムの挙動によるリアリティーの欠如が明らかになった。本年度は、ネットワークを介した握手のリアリティーの向上を目標に、時間遅れの補償による制御性能の向上を目指しVirtual Impedance Position Error Compensate(VIPEC)法を提案した。実際にEther Netを用いてパケットを大阪大学のワークステーションでループバックした「東京--大阪間」の通信実験においてVIPEC法を用いた遠隔握手を行い、VIPEC法の効果をシミュレーションと実験により確認した。また、Etherなどの通信網で生じる時間遅れの揺らぎに対しても安定に動作することが確認できた。次に、仮想エージェントの目にあたる7自由度のステレオビジョンシステムRobot Head System:RHSの試作を行い、首の自由度と目の自由度による協調追従制御を実現した。また、Head Mounted Displayと組み合わせることで、操作者が実際にエージェントの目を通して相手の環境を視認できるシステムを構成し、評価を行った。
スパースサンプリングによる任意視点画像合成の画質向上の実現

複数の視点から撮像された画像を基に,カメラの存在しない仮想視点からの映像を推定する任意視点画像合成が盛んに研究されている.多くの従来法における問題は,任意視点画像に生じる欠損領域を精度よく補完することが困難であること,画像合成処理に必要なメモリ量や演算量が増大することである.本研究では,スパースサンプリングや圧縮センシングといった信号の再構成手法を利用して,これらの問題の解決を試み,有意な結果を得た複数の視点から撮像される画像を基にして,カメラの存在しない視点からの画像を推定する任意視点画像合成技術が盛んに研究されている.しかし,複数の画像データに対する処理を行うため,多くの従来法において,必要となるメモリ量や計算量が増大するという問題がある.本研究では,信号処理・機械学習・情報理論などで注目されている圧縮センシングを利用することで,幾何ベースの任意視点画像合成処理において,合成品質の劣化を抑えつつデータ量と演算量を削減する手法を提案した.圧縮センシングとはスパース性を持つ信号に対して,原信号の次元数よりも少ない数の線形観測から,原信号の完全な再構成を可能にするための方法と条件に関する理論である.提案手法では,画素の位置情報を保持するために,画像内の小領域ごとに圧縮センシングを適用する.それにより,画素値そのものではなく線形観測値を特徴量としたステレオマッチングが可能となり,カメラから被写体までの距離の推定を少ないメモリ量と演算量で実行することができる.次に,推定した距離情報を基にして,線形観測ベクトルを仮想視点へ射影する.最後に仮想視点において,信号を再構成することによって所望の視点における映像を得ることができる.二視点から撮影された実画像を用いた評価実験では,実験条件を様々に変化させて,合成された仮想視点画像の画質(PSNR; Peak Signal-to-Noise Ratio)を評価した.評価実験により,1)データ量削減の程度と比べて画質劣化は緩やかである,2)データ量を1/16に削減しても視覚的に大きな劣化のない任意視点画像が生成され,データ量削減の程度を抑えれば高周波成分も復元される,3)大幅な計算時間の削減が可能である,ことが示された.これらの結果から,提案手法によって任意視点画像合成の高効率化が達成できることを確認した.複数の視点から撮像された画像を基に,カメラの存在しない仮想視点からの映像を推定する任意視点画像合成が盛んに研究されている.多くの従来法における問題は,任意視点画像に生じる欠損領域を精度よく補完することが困難であること,画像合成処理に必要なメモリ量や演算量が増大することである.本研究では,スパースサンプリングや圧縮センシングといった信号の再構成手法を利用して,これらの問題の解決を試み,有意な結果を得た平成23年度は、研究実施計画にしたがい、スパースサンプリング(スパースコーディング)に基づく任意視点画像の欠損画素補完アルゴリズムを提案した。多くの任意視点画像合成手法では、ステレオマッチング等で被写体の空間位置を推定した後に、三次元幾何計算によって仮想視点の各画素に投影される像を求める。しかし、マッチングベースの手法では、ある視点からは観測できるが別の視点からは観測できない被写体部分の空間位置を正しく推定することはできない。結果として、仮想視点の全ての画素値を求めることはできずに任意視点画像には欠損画素が生じることとなる。本研究では、この欠損画素を補完するために、情報理論の分野で注目され、様々な応用もされているスパースコーディングの考え方を利用した。スパースコーディングとは、画像をごく少数の基底によって精度よく表現することを指す。提案手法では、欠損画素の周囲に存在する非欠損画素の情報を頼りにもっともらしい小画像を実カメラ画像内から探して欠損部に割り当てる。ここで、一つの小画像を割り当てると画素値の連続性が保たれにくいため、複数の小画像を加重平均する。その線形結合の係数をスパースコーディングにより求める。これまでにもスパースコーディングを利用した画素補完の研究は知られているが、そこに被写体の距離情報や三次元幾何の要素を取り入れることで、任意視点画像合成にふさわしい方法を提案した。実画像を用いて提案手法の評価実験を行い、従来手法と比較することでその有効性を確認することができた。また、研究成果について、2件の学会発表を行った。平成23年度では、予定していた研究実施計画の通りに本研究の基盤となるアルゴリズムを提案することができた。平成24年度(実施最終年度)は、提案方式の改良と拡張、および最適なパラメータの推定を行うことで、当初の研究目的を十分に達成できると考えている。平成24年度では、提案アルゴリズムの拡張を行う予定である。当初の研究計画では、拡張の一つとして動画像への提案手法の適用を挙げていた。しかし、提案手法の処理時間が比較的大きいため、動画像への拡張は現実的でないと判断し、これは行わないものとする。代わりに、スパースコーディングの一種として精力的に研究されているCompressed Sensingの応用例である単画素カメラを取り上げ、単画素カメラを利用した任意視点画像合成を扱う予定である。平成23年度は、2回の対外発表を行ったものの当初の予定よりも旅費の使用額が少なかったため6万円ほどの残額が発生した。平成24年度は、最終年度であるため対外発表や誌上発表を数多く行う予定であり、この残額はそれらに関わる支出にあてる計画である。また、提案手法は、比較的計算量が大きいため、数値計算の効率を向上させるためにパソコンの購入を予定している。
索道搬器の制振装置の開発に関する研究

まず,動吸振器について,本研究では6人乗りゴンドラ搬器に取付ける円軌道形動吸振器を設計,製作した.ダンパの形式として永久磁石,ダイナモなどについて実験的に検討した.理論上および実機実験により,軌道端に取り付けるストッパーは,弾性が小さく,減衰が大きいことが好ましく,動吸振器の周期の変動とそれによる制振効果の低下を防ぐことを確かめた.また,搬器とワイヤロープとの相互作用により,ローリングの固有周期が変動して効果が低下する現象について理論解析を行い,対策として動吸振器の周期,減衰係数の設定などについて考察した.また,周期の異なる2個の動吸振器を同時に用いることを提案し,最適設計法について検討した.実機ゴンドラの強風下での揺れ応答実験により固有周期変動に対するロバスト性を実証した.本研究の成果としての動吸振器は北海道のスキー場でリフト用に実用化されており,ゴンドラなどへの応用も今後,進展する見込みである.ジャイロ制振機構については,まず索道搬器による実機試験を想定して受動型ジャイロモーメント制振装置を設計,製作した.2個のジャイロ・ロータを個々のジンバルに格納するツイン形式で製作した.上記の6人乗り約500kgのゴンドラ搬器により建屋内でステップ応答試験を実施し,5度の角変位からほぽ2周期で静止するなど,所定の効果を確認した.理論解析等により,ジャイロ制振装置は制振効果が高く,動吸振器で問題になる固有周期の変動は大きな影響を与えないことを確かめた.また,本装置を39人乗り約2.5トンのロープウェイ搬器に搭載してステップ応答試験を行うことにより,5度の角変位から約10周期で静止状態に至ることを実証した.本研究により,ジャイロ制振装置はロープウェイ搬器において実用性が高いとの結論を得た.まず,動吸振器について,本研究では6人乗りゴンドラ搬器に取付ける円軌道形動吸振器を設計,製作した.ダンパの形式として永久磁石,ダイナモなどについて実験的に検討した.理論上および実機実験により,軌道端に取り付けるストッパーは,弾性が小さく,減衰が大きいことが好ましく,動吸振器の周期の変動とそれによる制振効果の低下を防ぐことを確かめた.また,搬器とワイヤロープとの相互作用により,ローリングの固有周期が変動して効果が低下する現象について理論解析を行い,対策として動吸振器の周期,減衰係数の設定などについて考察した.また,周期の異なる2個の動吸振器を同時に用いることを提案し,最適設計法について検討した.実機ゴンドラの強風下での揺れ応答実験により固有周期変動に対するロバスト性を実証した.本研究の成果としての動吸振器は北海道のスキー場でリフト用に実用化されており,ゴンドラなどへの応用も今後,進展する見込みである.ジャイロ制振機構については,まず索道搬器による実機試験を想定して受動型ジャイロモーメント制振装置を設計,製作した.2個のジャイロ・ロータを個々のジンバルに格納するツイン形式で製作した.上記の6人乗り約500kgのゴンドラ搬器により建屋内でステップ応答試験を実施し,5度の角変位からほぽ2周期で静止するなど,所定の効果を確認した.理論解析等により,ジャイロ制振装置は制振効果が高く,動吸振器で問題になる固有周期の変動は大きな影響を与えないことを確かめた.また,本装置を39人乗り約2.5トンのロープウェイ搬器に搭載してステップ応答試験を行うことにより,5度の角変位から約10周期で静止状態に至ることを実証した.本研究により,ジャイロ制振装置はロープウェイ搬器において実用性が高いとの結論を得た.1.円軌道形動吸振器6人乗り索道搬器に取付ける円軌道形動吸振器を設計・製作した。円軌道上の走行体に内蔵させるダンパとして,永久磁石,およびダイナモの応用を検討し,各種の走行体を実機試験用に製作した。設計時に想定した索道搬器により試験を実施し,所定の制振効果を確認するとともに,ダンパ形式について実験的に検討した。搬器とワイヤロープとの相互作用により,ローリングの固有周期が変動して効果が低下する現象について理論解析を行い,対策として動吸振器の周期,減衰係数の設定などについて考察した。2.受動形ジャイロモーメント制振装置当該年度の計画に従い,索道搬器による実機試験を想定した受動型ジャイロモーメント制振装置を設計・製作した。設計に先立ち,まず研究分担者がこれまでに得てきた定点理論設計などをさらに発展させることにより,安定度最大化を設計規範とする設計式を新たに導出し,数値シミュレーションにより制振効果の改善効果を検証した。装置は当初の予定通り2個のジャイロ・ロータを個別のジンバルに格納するツイン形式で製作した。上記の6人乗り索道搬器により実機試験を実施し,初期角変位からの過渡応答がほぼ2周期で収束するなど,所定の制振効果を確認した。理論解析により,ジャイロモーメント制振装置は制振効果が高いため,動吸振器で問題になる固有周期の変動は大きな影響を与えないことを確かめた。本年度は索道搬器の制振装置としての動吸振器および受動形ジャイロ制振装置の実機への適用上の諸問題を解決し,動吸振器は北海道のスキー場で実機に採用され,ジャイロもコストなど以外の技術上の問題はなくなった.動吸振器については、強風下では動吸振器の走行体は大きく動き,軌道の端に衝突するが,端に取り付けるストッパーの特性として弾性は小さく,減衰は大きくすることによって,動吸振器の周期の変動を抑え,制振効果の低下を防ぐことができることを理論上および実機実験で示した.

また,ゴンドラが支柱間にあるときはロープの垂れ下がりにより揺れの周期が,支柱近くにあるときに比べて長くなるが,この対策として周期の違う2つの動吸振器を用いることを提案し,その最適設計法について検討した.これも実ゴンドラの強風下での揺れ応答実験で固有周期変動にたいするロバスト性を実証した.また,動吸振器の固有周期調整法として,走行体の回転慣性の利用を提案した.受動形ジャイロ制振機構については、線形設計理論の拡張を目的として,特性方程式の安定度に着目した.安定度の最大化により過渡応答の速やかな収束をはかる安定度最大化設計について,ジンバルばね,ジンバル減衰の設計式を導出することができた.従来の設計法と比較するとばね,減衰が強く設定され,非線形性の影響が軽減されるため,ロータ回転数が高速の場合にも適用しやすい,本設計法に基づいて6人乗りゴンドラを対象とした実機実験用受動形ジャイロ制振装置を開発し,ステップ応答試験により所定の性能を確認した.
算術の部分体系とそのモデルについての研究

1.本研究のねらいは,数学のある定理を証明するのにどれだけの公理や前提が必要になるかを調べ,それによって様々な数学分野の様々な定理の間に成り立つ理論的関係を明らかにして行くことである。とくに2階算術と呼ばれる枠組みにおいて,ある定理を証明するのに必要かつ十分となる集合存在公理が何かを決定する数学基礎論の研究プログラムを「逆数学」といい,その研究成果として多くの重要定理が二分木に対するケ-ニヒの補題(WKL)と論理的に同値なることが知られている.2.私(研究代表者)は,ケ-ニヒの補題(WKL)を主要公理とする2階算術の体系WKL_0のモデルに関して自分が得た結果を応用し,超準解析的な方法で常微分方程式の局所解の存在に関するペアノの定理や連続関数に関する様々な諸性質をWKL_0で証明した.また,WKL_0のモデルに関する別の新しい性質も発見し,その応用について現在考察を続けている.3吉野崇氏は,様々な作用素について値域の包含関係を精密に分析した.中村哲男氏は,有限体上の形式群の特性多項式について研究した.押切源一氏は,有向グラフの議論を使うことで葉層構造のある性質についての特徴づけに成功した.尾形庄悦氏は,アーベル多様体の退化の指数不足数をエータ関数を計算した.長澤壮之氏は,双曲型方程式に対する様々な非線形問題に関して多くの結果を得た。
流域を基本単位とした地域生態系の構造把握法-中規模の植生構造について-

本研究では事例地域の伊豆半島において最小流域面積と相対水流次数にもとづく簡便でかつ一貫した流域区分の方法を確立し,区分された小流域ごとに現地踏査を行うと地域生態系の中規模の広がり(1100kmのオーダー)を効率的に把握できることを,二次林の優占型について具体的に提示した.本研究で確立した流域区分の手順は,以下のとおりである.(1)中地形のレベルで低地と台地を区分し,山地および丘陵地を抽出する.(2)山地および丘陵地について,海や湖などに注ぐ「最高次流域」を区分する.(3)最小流域面積を設定する(本研究では便宜的に4km^2とした).(4)「最高次流域」の細分:まず地形図上で河川の合流点に着目して相対的に水流次数が高いとみられる支流域を仮に区分する.同様にそれぞれの支流域を,相対的に水流次数が低い流域へと順次,仮区分していく.一方で,最小流域面積を越える小流域を区分し,これ未満の面積の小流域は相対的に次数の高い小流域に含める.このような作業の結果,対象地域は,412km^2程度の広がりをもつ84の小流域とその他の地域とに一義的に区分された.現地踏査は,それぞれの小流域の標高400m以下の領域において,二次林の主な構成種の優占群落を対象として行った.調査方法は,ある林分において特定の樹種の優占度(Braun-Blanquetによる)が4または5であった場合にその樹種の優占型と認めて,1:25,000の地形図上に記入した.その結果,以下に示すような,二次林植生における優占種レベルでの中規模の植生構造が明らかになった.シイ林:半島の内陸北東部を除く一帯(うちスダジイ林は主に東海岸)に分布.ウラジロガシ林:山地部を中心に分布.シラカシ林:狩野川流域の内陸側のみに分布.ウバメガシ林・タブノキ林:半島西部南部のみに分布.コナラ林・クヌギ林:全域に分布(ただし南部で少ない).ヒメシャラ林:北部の一部の地域のみに分布.本研究では事例地域の伊豆半島において最小流域面積と相対水流次数にもとづく簡便でかつ一貫した流域区分の方法を確立し,区分された小流域ごとに現地踏査を行うと地域生態系の中規模の広がり(1100kmのオーダー)を効率的に把握できることを,二次林の優占型について具体的に提示した.本研究で確立した流域区分の手順は,以下のとおりである.(1)中地形のレベルで低地と台地を区分し,山地および丘陵地を抽出する.(2)山地および丘陵地について,海や湖などに注ぐ「最高次流域」を区分する.(3)最小流域面積を設定する(本研究では便宜的に4km^2とした).(4)「最高次流域」の細分:まず地形図上で河川の合流点に着目して相対的に水流次数が高いとみられる支流域を仮に区分する.同様にそれぞれの支流域を,相対的に水流次数が低い流域へと順次,仮区分していく.一方で,最小流域面積を越える小流域を区分し,これ未満の面積の小流域は相対的に次数の高い小流域に含める.このような作業の結果,対象地域は,412km^2程度の広がりをもつ84の小流域とその他の地域とに一義的に区分された.現地踏査は,それぞれの小流域の標高400m以下の領域において,二次林の主な構成種の優占群落を対象として行った.調査方法は,ある林分において特定の樹種の優占度(Braun-Blanquetによる)が4または5であった場合にその樹種の優占型と認めて,1:25,000の地形図上に記入した.その結果,以下に示すような,二次林植生における優占種レベルでの中規模の植生構造が明らかになった.シイ林:半島の内陸北東部を除く一帯(うちスダジイ林は主に東海岸)に分布.ウラジロガシ林:山地部を中心に分布.シラカシ林:狩野川流域の内陸側のみに分布.ウバメガシ林・タブノキ林:半島西部南部のみに分布.コナラ林・クヌギ林:全域に分布(ただし南部で少ない).ヒメシャラ林:北部の一部の地域のみに分布.
モンゴル国における自動車廃蓄電池の利用実態と再活用の可能性に関する研究

本研究は,日本の中古ハイブリッド車輸入がモータリゼーションを支えるモンゴル国において,ニッケル水素蓄電池及び鉛蓄電池の潜在発生量を推計した。また,現在の使用済み鉛蓄電池による環境汚染について,その有無や分布などの現状を調査した。その上で,現地の研究機関と共同で,今後のモンゴル国における自動車用廃蓄電池の,適切な回収方法や再活用手法などについて議論した。まず日本のモンゴル国向け輸出自動車数の推移、モンゴル国内における輸入自動車の輸入元国別推移について統計資料など収集し把握した。その結果、2005年以降、日本からの輸出自動車は1万台を突破し、近年は年間3.54.5万台で推移している。またモンゴル国内の登録自動車の輸入元国別推移では、2006年以降、日本が80%以上の割合を占めており、同国のモータリゼーションは日本からの輸入自動車に支えられていることが分かった。ただし、本研究で着目しているハイブリッド自動車については、輸出入統計に詳細な分類がないために不明であった。9月には同国の首都ウランバートル市において、中古自動車市場、中古部品販売業者などの現場視察、ヒアリング調査等を行った。中古自動車市場は、ハイブリッド自動車の区画が数多く設けられており、更に中古部品販売業者は既に使用済みとなったNi-MH蓄電池を数台程度回収・保管していた。自動車用鉛蓄電池は、同国では自動車用だけではなく遊牧民らが家庭用蓄電池として活用している。近年ではモータリゼーションにより鉛蓄電池そのものの需要が高まり、製品として輸入された新品の鉛蓄電池が市場に流通している。更に、劣化した鉛蓄電池を回収する業者が現れ、管理が届かない草原地域で破砕・溶融をしている施設も稼働し始めていた。そこで、ウランバートル市内と郊外の草原地域(施設周辺含む)20か所の土壌をサンプリングし、モンゴル国立獣医学研究所の協力を得て原子吸光分析で土壌中重金属濃度を測定したところ、特に施設周辺では鉛5,00017,000ppm、カドミウム6.595ppmであることが明らかとなった。この施設周辺の遊牧民に対するヒアリング調査では、重金属濃度との関連は不明であるが、施設稼働後に家畜が数十頭死亡していることが分かった。ただし、家畜の血液は鉛の影響による有核化が見られなかった。平成27年度の研究では、前年度の調査結果を受けて、当初の研究計画を変更して実施している。まず、鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池の潜在量を把握するべく、輸出入統計ではなく、自動車税に関連する統計資料を入手した。現在は、この統計データについて解析を進めている。一方で、統計データではなく、市街地で最も交通量が多い交差点、大規模な市場の駐車場、中古車市場の3か所について、ガソリン車とハイブリッド自動車の割合について調査を行った。その結果、ウランバートル市で走行する自動車については、おおよそ3割がハイブリッド自動車であることなどが明らかになった。また、モンゴル国内で排出される蓄電池のリサイクルルートについて、中古車市場や中古部品販売業者、国内外の資源リサイクル業者へのヒアリング調査など行った。その結果、ウランバートル市内で排出される鉛蓄電池は、国内で粗く精錬され、中国を経由して韓国に輸出されており、改めて精錬された後、鉛蓄電池の原料として再利用されていると考えられた。一方、ニッケル水素蓄電池については、それほど多く排出されていないが、資源回収業者によって回収された後、保管されている。現状では、精錬やリサイクル等の技術が同国にはないためと考えられる。しかし、今後は第一、第二世代のプリウス等に搭載されていたニッケル水素バッテリーの廃棄が増加すると予想され、資源回収の観点から早期の対策が必要と考えられる。平成26年度の調査では、当初の計画から一部修正すべき点が明らかになった。そこで、平成27年度の調査では、当初は統計資料の入手による蓄電池等の潜在的排出量を把握する計画であったが、交通量調査などを導入し、統計と観察の両面から現状把握を行うことにした。このため、当初の計画より多少遅れることになったが、より正確に将来的な潜在排出量を検討することが可能になった。平成28年度は,前年度の調査結果を受けて,モンゴル国におけるインタビュー調査や資料収集,統計資料の解析等を行い,廃鉛蓄電池の流通・リサイクル・廃棄の流れと,ハイブリッド車用ニッケル水素蓄電池の将来的な廃棄量について整理した。まず,廃鉛蓄電池については自動車ユーザーの他に遊牧民が家庭用蓄電池として使用し,廃棄する際には個人の不法投棄の他に収集・運搬業者が回収を行い,鉛精錬業者が低品質のインゴットにして中国等に輸出をしている。鉛精錬工場周辺では土壌汚染が進んでおり,工場の許認可の際に,適切な手続きが必要になっている。この他,収集・運搬業者から貿易業者を通じて使用済み鉛蓄電池の不正輸出もみられる。ハイブリッド車用ニッケル水素蓄電池については,日本からの中古車輸入台数とハイブリッド車の割合の経年変化について整理した。中古ハイブリッド車の輸入は2010年頃から増加し始めており,2014年には輸入中古自動車の約3割がハイブリッド車になっている。本研究ではウランバートル市内の最も交通量の多い交差点等で走行量調査も行っているが,その結果も約3割がハイブリッド車となっている。モンゴル国で走行しているハイブリッド車は,15年以上経過しているものが多く,ニッケル水素蓄電池がその機能を果たしていないケースもある。ただし,高電圧のため修理や解体は非常に危険であるため,現状では積極的に回収するような動きがみられない。

日本の中古ハイブリッド自動車生産台数が増加し,自動車メーカーも回収・リユースに積極的になっているが,モンゴル国を初め中古ハイブリッド車の海外需要があるため,中古車輸出を止めることは難しく,日本国内における回収が進まない状況である。このため,中古ハイブリッド車輸出国である日本を中心に国際的な資源循環システムの構築を議論していく必要がある。平成26年度の調査後,研究計画の一部を変更して進めているが,平成28年度の調査でモンゴル国における鉛蓄電池の廃棄ルートやニッケル水素蓄電池の潜在的な廃棄量の巣推計手法については,概ね確認できたと考えている。ただし,これらによって引き起こされる環境汚染や非効率な資源循環等に対する対策に関する検討がまだ不十分であるため,当初の研究計画から1年間延長している。平成29年度の調査では,モンゴル国におけるハイブリッド車用ニッケル水素蓄電池の再活用に関して,その可能性について検討した。モンゴル国は現在中古ハイブリッド車が普及してきており,2017年10月には約2万台を輸入している。一方で,遊牧民や低所得者層居住地域では自動車用鉛蓄電池を家庭用電源として使用しており,その処理の際の環境汚染が問題となっている。本研究では,廃棄量の増加が予想されるニッケル水素蓄電池を,家庭用電源として再活用可能か検討してきた。本研究グループの結論としては,ニッケル水素蓄電池の再活用は,太陽光発電設備がこれまで以上に遊牧民及び低所得者層に普及することが必要と考えている。そこで,本家んきゅグループの今後の方向性として,2030年には約3万トンもの廃棄が予測されている日本の太陽光発電設備と,モンゴル国で発生するハイブリッド車用ニッケル水素蓄電池を再生・再活用する,新しい国際資源循環・国際協力モデルを検討していくこととした。一方,モンゴル国に輸入される日本の中古車及び中古ハイブリッド車に搭載された古い鉛蓄電池は,モンゴル国の厳しい使用環境により劣化が早く,廃棄量も増加している。このため,草原における鉛精錬業は,以前は1社のみ不定期で稼働していたが,2017年夏季には複数社がほぼ毎日稼働する状況になっている。ただし,違法な操業を繰り返す業者だけではなく,韓国の技術支援を受けた業者も進出している。モンゴル国では自動車リサイクル制度の確立に向けた動きも活発化している。本研究グループは,引き続き鉛汚染の現状と適切な草原環境管理について検討していく予定である。本研究は,日本の中古ハイブリッド車輸入がモータリゼーションを支えるモンゴル国において,ニッケル水素蓄電池及び鉛蓄電池の潜在発生量を推計した。また,現在の使用済み鉛蓄電池による環境汚染について,その有無や分布などの現状を調査した。その上で,現地の研究機関と共同で,今後のモンゴル国における自動車用廃蓄電池の,適切な回収方法や再活用手法などについて議論した。本研究では、主に9月の現地調査において、モンゴル国の交通省または輸出入を管理する税関などから、統計資料(報告者の研究グループが2010年頃に収集し、年式や車種などの記載がある)を収集することで、ハイブリッド自動車及びNi-MH蓄電池の潜在排出量を推計する計画であった。
急性期の脳外傷患者に対する音刺激の有効性に関する基礎的研究

本研究ではクリティカルケアにおける重度意識障害患者が家族や医療従事者の声を弁別することができるかを否かを検証するために、指標として事象関連電位の使用が可能かどうかを検討した。まず、事象関連電位の測定時に対象者は安静状態を維持する必要があるため、重度意識障害患者を対象に音刺激を提示し行動反応を観察した。しかし分析するための十分なデータを集めることができなかった。その理由は滞在期間が短い間に家族へ研究の承諾を得て、実験の準備をする間に転院してしまうケースと対象条件に合わない高齢者が多かったためである。特に前者に関しては実験計画当初では入室期間を2週間位と見通しをしていたものが、実際には1週間前後で転院するなど入室期間の短縮化が進み、被験者が集めにくくなった。このことは急性期病院での臨床実験の困難さを示している。今後は対象者の条件や発症後の時期について大幅に見直す必要がある。次に重度意識障害患者に対して事象関連電位を用いる場合は、受動的課題といって対象が刺激に注意を払わないパラダイムで行う。言語刺激を用いた受動的課題に関する報告が見当たらなかったため、言語刺激を用いた受動的課題について健常者を対象に予備実験を行うことを計画にした。準備段階で日本光電ニューロパックμと外部音刺激装置との接続などによってノイズの増大などの問題が生じ、事象関連電位の検討が十分にできなかった。今後臨床研究になればさらに多くの医療器機が存在する環境で実験を行うことになるため、ノイズに対する対策が重要になることがわかった。さらに、受動的課題では通常のオッドボール課題に比べて時間を要することがわかった。これらのことから対象患者の身体状態を考慮すれば、クリティカルケア領域において事象関連電位を用いることは難しいと思われる。クリティカルケア看護領域における看護師が重症意識障害患者に対する声かけの認識や家族への声かけに関する対応について調査をおこなった。その結果、ケアの中での声かけは意識のある患者と重度意識障害患者において多くの点で目的が異なっていることがわかった.また、重度意識障害患者は家族の声がわかると考えている看護師は家族へ患者に声かけを促す頻度が高かった。このことから看護師の思いによってケアが異なる可能性が示され、音刺激の有効性を確証する必要性があることがわかった。次に本実験での音刺激や患者の体動に関する予備実験として家族の声かけと看護師の声かけを重度意識障害患者に提示し、臨床の看護師と共同で生理指標と行動指標をとる研究を現在継続中である。この臨床研究は本大学医学部付属病院医薬品等治験・臨床研究等審査委員会に申請し、許可を得てから行っている。
痛み刺激による覚醒反応の神経回路を実験形態学的に解析する

本研究は、痛み刺激による覚醒反応の発現に関わる新たな神経路の存在を、睡眠や覚醒の制御に深く関わっていることが知られている視床下部オレキシンニューロンの入出力に注目して、形態学的立場から確立することを目的とした。平成28年度は、視床下部脳弓周囲領域(オレキシンニューロン分布域)に投射する結合腕傍核ニューロンの顔面領域への痛覚刺激による活性化について、前年度と同様に、コレラトキシンサブユニットB(CTb)を用いた逆行性標識法とホルマリンの口唇への注入によるFos蛋白発現との併用による形態学的解析を行った。その結果、外側結合腕傍核において、CTb標識された視床下部脳弓周囲領域へ投射するニューロンが痛覚刺激によりFos蛋白を発現することを認め、その数が生理食塩水を注入したコントロール群よりも優位に増加することを確認した。さらに、外側結合腕傍核から、覚醒や睡眠の制御において重要な位置を占めている青班核や背側縫線核に投射するオレキシンニューロンへの入力路について、ビオチン化デキストランアミン(BDA)を用いた順行性標識法とCTbによる逆行性標識法およびオレキシンに対する免疫組織化学を併用した形態学的解析を行った。その結果、BDA標識された外側結合腕傍核からの投射線維が、CTb標識された青斑核あるいは背側縫線核へ投射するオレキシンニューロンに近接していることが光顕的に確認された。本研究の結果は、我々がこれまで示してきた脊髄後角あるいは三叉神経脊髄路核尾側亜核から結合腕傍核を介して視床下部脳弓周囲領域へ至る連絡路によって、痛覚情報が睡眠や覚醒に関わるオレキシンニューロンへ伝達されることを示唆している。また、外側結合腕傍核から入力を受けたオレキシンニューロンは、青斑核や背側縫線核を介して覚醒を制御していると考えられる。平成27度は睡眠や覚醒に関わるオレキシンニューロンが分布する視床下部脳弓周囲領域に投射する結合腕傍核ニューロンの痛覚刺激による活性化の解析を、コレラトキシンサブユニットB(CTb)を用いた逆行性標識法とホルマリンの前肢足底注入によるFos蛋白発現との併用により行った。この結果、外側結合腕傍核において、CTbによって標識されたニューロン(オレキシンニューロンが分布する視床下部領域に投射するニューロン)の一部が、痛覚刺激によって活性化され、Fos蛋白を発現していることを確認した。また、生理食塩水の前肢足底注入によるコントロール群と比較して、ホルマリン注入例ではFos蛋白を発現したCTb標識ニューロンの数が有意に増加していることを、統計学的に証明した。さらに、視床下部オレキシンニューロンへの外側結合腕傍核からの入力についても電子顕微鏡を用いて解析し、外側結合腕傍核線維がオレキシンニューロンの細胞体や樹状突起と非対称性のシナプスを形成していることを確認した。しかし、ホルマリン前肢足底注入によってFos蛋白を発現するオレキシンニューロンと外側結合腕傍核線維との接合様態に関しては十分な結果が得られていない。ホルマリン前肢足底注入によってFos蛋白を発現するオレキシンニューロンと外側結合腕傍核線維との接合様態に関しては十分な結果が得られていない。その理由として、現在行っている三重標識法に問題があると考えられる。

痛覚刺激によって活性化し、Fos蛋白を発現するオレキシンニューロンへの外側結合腕傍核入力線維についての実験を、三重標識法の改善によって進める。さらに、覚醒や睡眠の制御において重要な位置を占めている青班核や背側縫線核に投射するオレキシンニューロンへの外側結合腕傍核からの入力についても、新たに実験を開始する。使用した実験動物の匹数が予定していた数よりもやや少なくなり、それに伴って私用したガラス器具などの消耗品も少なくなったため。次年度における実験数の増加と、それに伴う消耗品費の増加を考える。
磁性電気活性イオン交換粒子を用いた有害金属イオンの高効率な分離回収システムの構築

均一なサイズの磁性電気活性イオン交換粒子を合成した上、小型金属イオン連続分離・回収実験装置を用い、セシウムイオンを含有する模擬汚染水に対して、磁性電気活性イオン交換粒子を用いた連続イオン分離・回収実験を行った。特に、セシウムイオンへの分離効率に及ぼすセシウムイオンの濃度、共存イオン濃度、磁性粒子の量、印加電圧及び電極距離の影響などを調べ、連続吸着・脱着に関する各実験条件を最適化した。また、磁性電気活性粒子の吸着・脱着機構を明らかにした。更に、繰り返して使用するときの安定性も調べた。更に、実用化可能な金属イオン連続分離回収システムを理論的に構築した。磁性電気活性イオン交換粒子を用いた有害金属イオンの高効率な分離回収システムを構築するため、平成27年度はまず酸化状態の電気活性イオン交換材料に磁性を付与して、磁性を持つ電気活性イオン交換粒子を調製した。各磁性粒子の合成方法を試した結果、ソルボサーマル法を用い、均一サイズの磁性Fe3O4粒子を大量合成に成功した。合成条件により磁性粒子のサイズは400900nm範囲内に調整できた。この磁性粒子の表面に導電性がある多孔質カーボンや導電高分子(ポリピロールやポリアニリンなど)を被覆した後、電気活性材料のヘキサシアノ鉄酸ニッケル(NiHCF)の前駆物質(K3[Fe(CN)6溶液とNiSO4溶液)に順番に繰り返して含浸して、各種類の磁性電気活性粒子を調製した。得られた磁性電気活性粒子は水溶液に均一に分散でき、磁石で容易に回収することが分かった。また、BET,XRD, SEM, TEM及びテスラメータを用いて、試作した磁性電気活性粒子の物理特性(粒子形状、比表面積、磁性等)を評価し、各種磁性電気活性粒子の調製方法を最適化した。更に、各種類の磁性電気活性粒子を用いて低濃度のセシウムイオンの吸着実験を行った結果、得られたFe3O4@NiHCF-C磁性電気活性粒子短時間内セシウムイオンをほぼ100%吸着できた。現在、磁性電気活性粒子を特殊の磁性電極表面に固定し、磁性電気活性粒子の電気化学特性を評価している。また、電磁場制御と電気化学的制御を一体化する小型の気(撹拌用)ー液(模擬汚染水)ー固(磁性粒子)流動層式金属イオン連続分離・回収装置も設計した。当初予定したStober法を改良して、磁性Fe2O3ナノ粒子をin-situ三次元細孔構造を有する球状シリカ粒子に担持したが、得られた磁性粒子の導電性が悪いため、セシウムイオンの吸着性能がよかったが、吸着した金属イオンの脱着が電気で制御されることができなかった。したがって、磁性電気活性粒子の調製方法を変えて、ソルボサーマル法で、まず均一サイズの磁性Fe3O4粒子を大量合成したから、磁性粒子の表面に導電性がある多孔質カーボンや導電高分子を被覆した後、電気活性材料の前駆物質に含浸して、各種類の磁性電気活性粒子の調製に成功した。これから、得られた磁性電気活性粒子を用いて次の研究段階に行けると考えられる。H27年度に得られた均一サイズの磁性電気活性粒子の電気化学特性を測定した。磁性電気活性粒子は金属イオンの吸着・脱着に応じる酸化・還元特性を明らかにした。粒子が小さいほど、金属イオンの吸着・脱着特性を強化できることが分かった。そのため、400nm以下の均一の磁性電気活性粒子も調製した。しかし、本研究では磁性電気活性粒子の電気化学特性、溶液からの分離特性及び流動特性によって、最適な磁性電気活性粒子の大きさは300400nm範囲を選んだ。また、電磁場制御と電気化学的制御を一体化する小型の金属イオン連続分離・回収装置を試作し、装置内磁性電気活性粒子の流動特性、溶液からの分離特性及び電磁場制御と電気化学的制御特性を調べた。現在、この装置を用いて、目標イオン(セシウムイオンまたは鉛イオン)を含有する模擬汚染水の連続分離・回収試験を行い、分離効率に及ぼす目標イオンの濃度、共存イオンの濃度、磁性粒子の量、印加電圧等の影響を調べている。1.ソルボサーマル法を改良し、200nm900nm範囲内の均一磁性粒子を簡単な大量合成に成功した。2.電気活性材料(プルシアンブルー、ヘキサシアノ鉄酸ニッケル等)を磁性粒子に均一被覆方法も開発した。3.磁性電気活性粒子の電気化学測定方法も開発し、磁性電気活性粒子の電気化学特性を正確に把握することができた。また、最適な磁性電気活性粒子サイズを明らかにした。4.金属イオン連続分離・回収装置を試作し、磁性電気活性粒子の分散特性、溶液からの分離特性及び溶液の流動特性を明らかにした。また、相互影響がないの電磁石制御と電気化学制御を実現した。また、国際共同研究により、新たな電気活性材料と分離システムを開発した。H28年度に試作した小型金属イオン連続分離・回収実験装置を用い、セシウムイオンを含有する模擬汚染水(共存イオン:Li+,Na+,K+,Cl-,NO3-)に対して、連続イオン分離・回収実験を行った。特に、ヘキサシアノ鉄(II)酸ニッケルベースの磁性電気活性粒子(Fe3O4@NiHCF)を用い、セシウムイオンへの分離効率に及ぼすセシウムイオンの濃度、共存イオン濃度、磁性粒子の量、印加電圧及び電極距離の影響などを調べ、連続吸着・脱着に関する各実験条件を最適化した。

また、磁性電気活性粒子の長時間安定性を調べ、本研究に得られた磁性電気活性粒子を20回以上繰り返す使用してもセシウムイオンへの選択的な吸着容量が変わらなかったことが分かった。更に、セシウムイオンの吸収動力学特性の調べ及び平衡等温線モデリングなどを行い、磁性電気活性粒子の吸着・脱着機構を明らかにした。30-300ppmのセシウムイオンを含有する1Lの模擬汚染水に1gの磁性電気活性粒子を投入した後、5分以内の吸着速度が速く、10分間内に96%以上のセシウムイオンが吸着され、1gの磁性電気活性粒子は最大の吸着容量が204mgに達した。長時間安定性を調べた後の磁性電気活性粒子を用い、模擬汚染水にLi+,Na+,K+を共存した場合、磁性電気活性粒子のセシウムイオンへの選択吸着能力は変わらなかったことも分かった。更に、電圧印加の方法で磁性電気活性粒子に吸着したイオンの連続脱着特性も調べた。吸着したセシウムイオンは98%以上が脱着した。量子化学計算を用い、セシウムイオンを磁性電気活性粒子に吸着前後粒子の導電性の変化を明らかにした。セシウムイオンの吸着により粒子の導電性を増強したため、低電圧印加により脱着しやすくなることが分かった。最後に、これまでの実験結果に基づき、実用化可能な金属イオン連続分離回収システムを理論的に構築した。均一なサイズの磁性電気活性イオン交換粒子を合成した上、小型金属イオン連続分離・回収実験装置を用い、セシウムイオンを含有する模擬汚染水に対して、磁性電気活性イオン交換粒子を用いた連続イオン分離・回収実験を行った。特に、セシウムイオンへの分離効率に及ぼすセシウムイオンの濃度、共存イオン濃度、磁性粒子の量、印加電圧及び電極距離の影響などを調べ、連続吸着・脱着に関する各実験条件を最適化した。また、磁性電気活性粒子の吸着・脱着機構を明らかにした。更に、繰り返して使用するときの安定性も調べた。更に、実用化可能な金属イオン連続分離回収システムを理論的に構築した。平成28年度は電磁場制御と電気化学的制御を一体化する小型の気(撹拌用)ー液(模擬汚染水)ー固(磁性粒子)流動層式金属イオン連続分離・回収装置を試作する。本研究では不活性ガスのバブリングで磁性電気活性粒子を模擬汚染水に分散する。また、相互干渉を避けるため、電磁石制御と電気化学的制御を別々の電気回路で実現する。また、試作した分離・回収装置の気液固流動特性と、電磁石へ通電した場合の電極の磁性電気活性イオン交換粒子への捕集能力を調べて、装置の流動条件及び電磁石の制御条件を最適化する。更に連続吸脱着実験により得られた磁性電気活性粒子のセシウムイオン分離特性及び安定性などを評価する。ここで、分離効率に及ぼす目標イオンの濃度、共存イオン(例えば、Na+,K+,Clー,Iー等イオン)の濃度、磁性電気活性粒子の使用量、磁性電気活性粒子への印加電圧などの影響を明らかにする。1.連続吸着・脱着に関する各実験条件を最適化した上、装置を改良し、最適な磁性電気活性粒子の目標イオンへの選択性と長時間安定性などを評価する。2.実用化可能な金属イオン連続分離回収システムを理論的に構築する。工学
脳性麻痺児における小児閉塞性睡眠時無呼吸症候群の病態および治療の検討

1994年4月から1995年2月までの間に札幌肢体不自由児療育センターに入所した脳性麻痺の小児124名を対象として検討を行なった。平均年齢は2.4才(1-4才)であった。母親へのアンケート調査では睡眠時の常にいびきがあるものは全体の18.1%、時々みられるものを入れると42.5%と高率に見られた。無呼吸があるものは4%とわずかであった。41名を対象とした経皮酸素モニターでは平均の酸素飽和度が90-93%と軽度低酸素状態を示したものが2名(4.8人)であったが最低酸素飽和度が80%以下のものは9名(22.0%)であった。無呼吸を訴えたもののうち10名に睡眠検査、咽頭圧測定を行ない病的無呼吸が認められたものは5名であった。治療は2名は鼻閉が原因と思われたので保存的治療を行ない、1名はアデノイド肥大、中咽頭の狭窄がありアデノイド切除術で症状の改善が見られた。あとの2名は舌根部の狭窄の関与が考えられたため気管切開術を行なった。手術的加療を行なった3名はいずれも5才以上であったが頚定がなく重度の脳性麻痺児であった。以上のように脳性麻痺児におけるいびきを含めた呼吸障害は約半数が訴えていたが、実際の検査では夜間の低酸素あるいは病的無呼吸が見られるものは約20%であった。手術的加療を要するものは重度の脳性麻痺であったが筋緊張低下に加えて解剖学的な狭窄部位が認められ手術的アプローチが必要で有効であった。スクリーニングを行ない重症度の検査と閉塞部位の確定を行なうことは重要であった。
破骨細胞における細胞極性の制御機構解明

細胞極性に関与する多くのRabファミリーGTPaseおよびKIFファミリーモーター分子が破骨細胞の分化時期に関係なく発現していることを見いだした。極性を示す分子のGFP融合タンパク質発現系を用いてタンパク分子局在の解析系を作製し、Rabファミリー分子のノックダウン時の影響を解析したが、大きな影響は見られずリダンダンシーが大きいものと考えられた。また、フラボノイドの1種であるケルセチンが膜型エストロゲン受容体GPR30を介して破骨細胞の分化抑制を行っていることを明らかにした。骨組織は破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成がバランスよく行われることによって維持されており、このバランスが崩れると骨粗鬆症などの疾病が引き起こされる。破骨細胞の分化については、細胞融合のメカニズムを除いて多くのことが明らかにされてきたが、成熟破骨細胞については未知の部分が非常に多く残されている。本研究ではこの成熟破骨細胞に着目し、特に細胞極性がどのように獲得・維持されているかを明らかにすることを目指すものである。まずマウス骨髄細胞からの破骨細胞形成系およびRAW264細胞からの形成系を用いて経時的に回収したRNAをRT-PCR法で解析した結果、前駆細胞から成熟破骨細胞になるまでの期間を通じて、多くのRabファミリーGTPaseおよびKIFスーパーファミリーモーター分子が発現していることが明らかとなった。発現パターンのほとんどは常に発現しているか、成熟にしたがって発現が弱くなるものであり、成熟した時のみ発現する分子は見つかっていない。次に破骨細胞に骨面・骨髄側に局在することが知られている分子をクローニングし、これらのGFP融合タンパク質を発現させる系の確立をおこなった。現在、RabファミリーやKIFファミリー分子の機能について、ノックダウンを行った時・強発現させた時のGFP融合タンパク質の局在変化を指標にして解析を続けている。またこれらの分子のノックアウトマウス導入を検討中である。破骨細胞の分化については多くのことが明らかにされてきたが、細胞融合のメカニズムをはじめとして成熟破骨細胞については未知の部分が非常に多く残されている。本研究ではこの成熟破骨細胞に着目し、特に成熟破骨細胞の機能および形態的特徴である細胞極性がどのように獲得・維持されているかを明らかにすることを目指す。マウス骨髄細胞からの破骨細胞形成系およびRAW264細胞からの形成系を用いて解析を行い、多くのRabファミリーGTPaseおよびKIFスーパーファミリーモーター分子が分化の段階にかかわらず発現していることを明らかにした。これまでに分化によって大きく発現誘導される遺伝子は見つかっていない。これらの分子のうちのいくつかについてsiRNAによるノックダウンを行ったが、現在まで分化および形態に明確な変化を及ぼす分子は見つからなかった。破骨細胞において極性を示す分子のGFP融合タンパク質を発現させ、局在への影響についても解析を行っているが、現在まで大きな変化を及ぼす分子の発見には至っていない。現在、いくつかの遺伝子のダブル(もしくはトリプル)ノックダウンによる機能解析を行うとともに、別アプローチによるスクリーニングの系の確立、また神経細胞を用いての上記と同様の解析をおこなうことを目指している。生体内の骨組織は破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成がバランス良く行われることによって維持されており、このバランスが崩れると骨粗鬆症などの疾病が引き起こされる。破骨細胞の分化についてはM-CSFとRANKLの関与など多くのことが明らかにされてきたが、成熟破骨細胞の機能など未知の部分も多く残されている。本研究課題のテーマの1つ、細胞極性については、マウス骨髄細胞からの破骨細胞形成系を用い、多くのRabファミリーGTPaseおよびKIFスーパーファミリーモーター分子が分化に関係なく発現していることを明らかにした。分化によって発現誘導もしくは抑制される分子は見つかっていない。極性を示すことが知られている分子のいくつかについて、GFP融合タンパク質発現ベクターを作製し、破骨細胞内の局在を解析する系を作製した。この系を用いてRabファミリー分子のノックダウン時の影響を解析したが、現在まで大きな影響を与える分子は見つかっておらず、さらに検討を進める。もう1つのテーマとしてGタンパク質共役型エストロゲン受容体GPR30の破骨細胞分化への影響の解析を行った。その結果、フラボノイドの1種であるケルセチンがGPR30を介して破骨細胞の分化抑制を行っていることを明らかにした。破骨細胞の分化段階のすべての時期でERαとGPR30が発現していること、ケルセチンのシグナルにはERαよりGPR30が関与していること、また、ケルセチンによりAktのリン酸化が抑制されることが、分化抑制のメカニズムの一端であることを示した。上記研究の概要で述べたように、解析は進んでいるものの、革新的なデータは得られておらず、論文としてまとめるためには相当の努力が必要であると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。

これまでは細胞内の分子をターゲットとして研究を行ってきたが、カルシウムのトランスサイトーシスについても解析を行う。考慮すべき分子の種類が少なくなることで解析を行いやすく、また、研究成果をまとめやすくなるものと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。