hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
結核症若年性発症に関するヒトゲノム変異と結核菌ゲノム変異の統合的分析

所属研究グループから先行報告していた若年性結核発症関連遺伝子MAFBを足掛かりに結核症発症の分子機構の探索を行った。タイ人結核患者1100検体における結核菌の全ゲノム配列情報の取得が完了し、MAFBのリスク多型と結核菌の特定のサブタイプが若年性結核発症と関連することを見出した。また、ゲノムワイド関連解析から新規の結核発症関連遺伝子CD53を同定した。本研究成果はJournal of Human Genetics誌に採択された。本研究課題により、結核症の発症メカニズムを明らかにする上での宿主であるヒトのゲノム情報と病原菌である結核菌のゲノム情報の両方を解析することの重要性を初めて明らかにできた。本研究ではヒトの若年齢における結核症感受性化機構を明らかにすることを目的として、研究担当者の所属研究グループの先行研究により同定されたヒト結核症の若年性発症関連因子であるMAFBに立脚して、ヒトゲノム情報と結核菌ゲノム情報の両面から解析を行う。解析には、研究担当者の研究グループがタイ国との共同研究により収集したヒトと結核菌両方のゲノムサンプルを有する1330検体の検体バンクを活用する。すでに、ヒトゲノムについては全ゲノム一塩基多型情報を取得し、平成27年度において結核菌ゲノムについても全ゲノム配列情報の取得も完了した。これらの情報を相互に解析し、結核症若年性発症リスクとなる宿主遺伝要因と結核菌遺伝要因を同定する。当該年度において研究担当者は、感染結核菌を2つのサブタイプに分けてMAFBリスク多型との関連解析を行った場合に、一方のサブタイプでのみリスク多型との関連が見出されるという研究担当者自身の先行研究成果について、さらにサンプル数を追加してその再現性を検討した。申請時の67症例からさらに157症例を追加に解析し、それらの症例群においても、特定のサブタイプでのみMAFBリスク多型が高頻度に見出されることを確認できた。本成果は、結核症のリスク遺伝要因を同定するうえで、病原菌である結核菌のゲノム情報も考慮することが重要であることを示している。研究担当者は本成果について、第13回国際人類遺伝学会にて口頭発表を行った。現在は、結核菌全ゲノム配列情報の解析と、MAFBリスク多型以外にリスクとなる宿主の一遺伝子多型の解析を平衡して進めている。追加症例群においてヒトゲノムサンプルの一塩基多型情報の取得した際に、ヒトゲノムサンプルで推定される性別情報と、共同研究者がカルテよりデータ化した臨床情報記録での性別情報が一致しないという、臨床情報記録に基づく解析を遂行する本研究の解析結果の信頼性に影響する事態が生じ、情報確認のため当初の予定よりも計画の遅延が生じた。しかしながら、データ化された臨床情報記録と原記録を丁寧に照合することにより現在では問題は解決している。困難は生じたが、追加症例群の解析により、研究担当者自身の先行研究成果をさらに補強する成果を得ることが出来た。この成果は、今後の解析の基盤をより強固にするとともに、今後の解析に利用可能なデータ数を増加することにもつながっていることから、おおむね課題は順調に進展していると判断する。本研究ではヒトの結核症感受性化機構を明らかにすることを目的として、ヒトゲノム情報と結核菌ゲノム情報の両面から解析を行う。解析には、研究担当者の研究グループがタイ王国との共同研究により収集したヒトと結核菌両方のゲノムサンプルを有する1330検体の検体バンクを活用する。すでに、ヒトゲノムについては全ゲノム一塩基多型(SNP)情報を取得し、結核菌ゲノムについても全ゲノム配列情報の取得が完了した。これらの情報を相互に解析し、結核症発症リスクとなる宿主遺伝要因と結核菌遺伝要因を同定する。平成27年度においては、研究担当者の所属研究グループの先行研究により同定されたヒトの結核症の若年性発症関連因子であるMAFBに立脚して、特定の結核菌遺伝系統でのみMAFBリスク多型が関連を示すことを見出した。平成28年度において研究担当者は、MAFBリスク多型以外に特定の結核菌遺伝系統との関連を示すヒトゲノム多型を同定するため、ヒトゲノム全域のSNP情報を対象としたゲノムワイド関連解析を行った。その結果、収集されたタイ人集団中のBeijing株感染患者群でのゲノムワイド関連解析において、結核菌の遺伝系統情報を考慮しない全患者群に比べてサンプル数が少ないにも関わらずより統計的に有意な関連(P値)が見出されるSNPが11個同定された。これらのSNPsは非Beijing株感染患者群においては有意な関連が見出されなかった。その他の分類においても、非Beijing株感染患者群において全患者群よりも有意な関連を示す13SNPs、EAI株感染患者群において全患者群よりも有意な関連を示す7SNPs、非EAI株感染患者群において全患者群よりも有意な関連を示す7SNPsが同定された。本成果は、結核症の病原菌である結核菌のゲノム情報を考慮したゲノムワイド関連解析の世界で初めての実施例となる。本研究課題は平成28年度において結核菌遺伝系統分類に基づくゲノムワイド関連解析から、特定の遺伝系統の結核菌感染時にリスクとなるヒト一塩基多型群を同定した。ただし、得られた成果の再現性確認実験のため必要なDNAマイクロアレイについて、平成28年末に製造メーカー側のトラブルのため年度内の入手が困難になり、本補助事業期間の延長を申請し、承認された。この再現性確認実験は本研究課題の成果をより精緻に達成するために実施が必要であるが、再現性確認実験の対象となる成果が既に得られている点で、概ね順調に進展していると判断する。

本研究ではヒトの結核症発症メカニズムを明らかにすることを目的として、ヒトゲノム情報と結核菌ゲノム情報の両面から解析を行う。解析には、研究担当者の研究グループがタイ王国との共同研究により収集したヒトと結核菌両方のゲノムサンプルを有する1330検体の検体バンクを活用する。すでに、ヒトゲノムについては全ゲノム一塩基多型(SNP)情報を取得し、結核菌ゲノムについても全ゲノム配列情報の取得が完了した。これらの情報を相互に解析し、結核症発症リスクとなる宿主遺伝要因と結核菌遺伝要因を同定することを目指した。平成29年度において研究担当者は、結核菌のゲノム情報を考慮したゲノムワイド関連解析の成果をJournal of Human Genetics誌に論文報告した。本論文は、結核症の病原菌である結核菌のゲノム情報を考慮したゲノムワイド関連解析の世界最初の報告例となった。また、ヒトゲノム全域のSNPデータをインピュテーションにより補完し解析した結果、ヨーロッパ人集団及び中国人集団で報告されているクラスIIヒト白血球抗原遺伝子領域において、北京型と呼ばれる遺伝系統の結核菌に対して特異的な発症リスクとの関連を新たに見出した。非北京型と呼ばれる遺伝系統の結核菌感染時の発症リスクにサイトカイン産生を制御するCD53遺伝子領域が関連するという我々の見出した知見と、in vitroの解析において北京型結核菌は非北京型結核菌に比べてサイトカイン産生誘導能が低いという知見を合わせると、サイトカインによる免疫応答が結核症における結核菌の遺伝系統特異的な発症リスクを規定する可能性が明らかとなった。この成果は、結核菌の遺伝的背景の違いを考慮することで初めて見出された成果であり、結核の発症メカニズムを明らかにする上で結核菌ゲノム変異の情報を組み合わせることが重要であることを示した。所属研究グループから先行報告していた若年性結核発症関連遺伝子MAFBを足掛かりに結核症発症の分子機構の探索を行った。タイ人結核患者1100検体における結核菌の全ゲノム配列情報の取得が完了し、MAFBのリスク多型と結核菌の特定のサブタイプが若年性結核発症と関連することを見出した。また、ゲノムワイド関連解析から新規の結核発症関連遺伝子CD53を同定した。本研究成果はJournal of Human Genetics誌に採択された。本研究課題により、結核症の発症メカニズムを明らかにする上での宿主であるヒトのゲノム情報と病原菌である結核菌のゲノム情報の両方を解析することの重要性を初めて明らかにできた。今後は、当該年度に得られた成果を基盤として、若年性結核症発症にどのような結核菌のゲノム多型が関連するかについて、結核菌の全ゲノム配列情報の解析を進め、より具体的な若年性発症の分子機構を明らかにしていく。特に、研究担当者の第一段階の解析では、結核菌の分類マーカーをもとに大きく2つのサブタイプに分類し、その影響を解析している。今後は結核発症患者におけるMAFB多型のリスクを現在の分類マーカーからさらに上昇させることを指標として、関連する結核菌のゲノム多型を絞り込んでいく。
公教育成立期における地域の中等教育要求の組織化に関する研究

「94年度科研費(一般研究C)の補助を得て、次のような研究実績をあげることができた。第一に、92年度<奨励研究>の補助を得て調査を開始した広島県の調査について、今年度におおよそ次のようにまとめ始めた。まず、「『中学校令改正』と広島県会(その1)」としてまとめた(中等教育史研究会『中等教育史研究第3号』に投稿中、その2については同誌次号にまとめる予定である)。次に広島県の福山誠之館に関わる事例研究を現在学会誌に投稿すべくまとめている。第二に、愛媛県伊予尋常中学校と伊予教育義会に関する事例研究を論文にまとめた(『大東文化大学紀要』第33号に投稿中)。第三に、93年10月の調査で発見した奈良県県庁文書の引き続く調査を94年5月以降数回にわたっておこなってきた。この調査によって、(1)学制期の非常に特徴的な中学校設立寄付金である「大和国学資金」の全体的分析が可能となる。(2)府県管理中学校である郡山尋常中学校と吉野尋常中学校の性格分析が多面的に可能となる。県庁文書調査と関連して県議会議事録の調査をおこなってきた。県庁文書・行政文書調査についてはほぼ終了し、今後は地元における郷土史料調査に入ることになる。「93年度科研費(一般研究C)の補助を得て、次のような研究実績をあげることができた。第一に、92年度<奨励研究>の補助を得て調査を開始した広島県の調査については、今年度も調査を継続し、「一八九二(明治二五)年の広島県議会における中学校論議」(芸備地方史研究会『芸備地方史研究』に投稿中)としてまとめた。尚、広島県の福山誠之館に関わる事例研究は、昨年7月と8月を中心に神奈川県在住の研究者等の協力を得た。現在学会誌に投稿すべくまとめているところである。第二に、93年6月と8月に岐阜県斐太尋常中学校関係文書の史料調査をおこなった。6月には岐阜県立斐太高等学校所蔵文書および高山郷土館所蔵文書の調査を、8月には高山郷土館所蔵文書の集中的調査および歴史関係施設の史料調査をおこない、有力な史料を発見した。今後、補助調査をおこない、研究発表する予定である。第三に、本年度科学研究費の補助を得た中で最も大きな収穫は、10月に実施した奈良県県庁文書の調査である。92年度の<奨励研究>の補助を得た調査でも発見できなかった郡山尋常中学校および吉野尋常中学校の一連の史料をこの調査で発見できた。学会でも全く未解明の中学校群なのでその意義は大きいと思われる。12月に本格的調査旅行をおこない史料調査および複写にあたった。岐阜県同様来年度補助調査をおこない、研究発表できるものと思われる。尚、10月には関連する中学校研究の一環として山形県米沢尋常中学校と庄内尋常中学校の調査を仙台市内および山形市内でおこなった。これらの中学校は当面の研究対象校ではないが、やや性格が異なる府県管理中学校でもあるために調査したのである。
マルテンサイト変態制御による微細で複雑な３次元連続構造複相鉄鋼材料の創成

革新的な強度・延性バランスを可能にする3次元連続構造を有するマルテンサイト/オーステナイト複相鉄鋼材料の創成を目指すため,その形態制御および特性向上における指針を構築することを目的とした。マルテンサイト変態初期における組織形成過程をその場観察することで,固溶炭素量つまりオーステナイトの降伏応力によって組織形成過程が異なることを示した。オーステナイトを安定化させるため,炭素拡散を促進するプロセスを構築し,オーステナイト中の炭素濃度分布を均一にすることで加工誘起変態を高ひずみ域まで拡張した。さらにEBSDによるその場観察によって加工誘起変態挙動の影響因子について検討した。更なる環境負荷低減や安全性の確保を可能とする超高強度かつ高延性な構造用金属材料の実現のためには、従来のモノリシックな材料設計から脱却し、ヘテロ構造を有する複雑な組織制御に基づいた材料設計への変化が必要である。そこで本研究では、微細かつ複雑な3次元連続構造を有する超高強度マルテンサイト相と高延性オーステナイト相からなる新規複相鉄鋼材料の創成を目指し、特にマルテンサイト変態初期における組織形成過程の検討、オーステナイト相の安定化プロセスや加工硬化挙動の検討を行い、3次元連続構造の形態制御およびその特性向上における指導原理を提案することを目的としている。H26年度では、マルテンサイト変態初期における組織形成過程について検討するため、固溶炭素量およびマルテンサイト変態開始温度を系統的に変化させた鋼を作製し、それぞれの変態時における組織形成過程や最終組織形態について共焦点レーザ顕微鏡によるその場観察やSEM/EBSDによる結晶方位解析によって調査した。各鋼に対して高温安定相であるオーステナイトの粒径が同程度になるような条件で加熱保持した後、ガス急冷によってマルテンサイト組織を得た。各試料の最終組織形態について調べた結果、マルテンサイト変態開始温度の影響は見られなかったが、固溶炭素量の増加に伴い組織が微細化した。固溶炭素量の異なる鋼に対して、マルテンサイト変態初期の組織形成過程をその場観察した結果、炭素を含まない鋼では、一度形成したブロックと結晶方位の近い組織が連続して形成し、粗大なブロックを形成していることが示された。これら固溶炭素の影響について明らかにするためオーステナイトの降伏応力を測定した結果、固溶炭素の増加に伴い、オーステナイトの降伏応力が増加しており、初期に形成される組織形態にオーステナイトの降伏応力が寄与していることが示唆された。H27年度では、マルテンサイト変態における組織形成過程に及ぼす外力の影響について検討するため、共焦点レーザ顕微鏡による変態のその場観察およびSEM/EBSDによる結晶方位解析を行った。ここでは、マルテンサイト変態開始温度よりも高温で引張負荷を与え、応力またはひずみによるマルテンサイト変態中の組織形成過程(バリアント選択性)を検討した。応力の影響によって生じたマルテンサイトについて調査した結果、力学的駆動力の寄与が大きいベイングループに属するバリアントが優先的に生成することが明らかとなった。10%程度塑性変形するまでに生じたマルテンサイトにおけるバリアント選択性についても検討したが、オーステナイト粒のシュミット因子の大小との関係は見られず、応力の影響が支配的であることがわかった。次に残留オーステナイトの安定化プロセスとして、ベイナイト変態以上の温度域で保持することで炭素分配を促進可能なプロセスを試みた。その結果、低温保持では残留オーステナイト中の炭素濃度に勾配が残るが、高温保持では炭素濃度がほぼ均一となり、固溶炭素濃度を制御した残留オーステナイトの作りこみに成功した。さらに引張試験を行った結果、強度延性バランスの向上が達成できた。マルテンサイト変態初期において形成される組織形態について外力の影響を明らかにしつつあり、また残留オーステナイトの安定性を制御する手法および指針を提示できており、今年度の目標をおおむね達成しているといえる。H28年度では、残留オーステナイト制御に向けた指針を構築するため、固溶炭素量の異なる鋼に対して様々な変態温度および時間の熱処理を施すことによって、残留オーステナイトの体積分率や残留オーステナイト中の固溶炭素量を大きく変化させた試料を作製し、これらの力学特性や加工誘起変態挙動について検討した。その結果、残留オーステナイトの形状やサイズの影響は小さく、体積分率の延性への寄与が大きいことが示された。

また、固溶炭素量の異なる鋼に対して応力またはひずみ負荷条件下でマルテンサイト変態させ、その形成過程について共焦点レーザ顕微鏡によるその場観察およびSEM/EBSDによる結晶方位解析により検討した。その結果、低炭素鋼では応力による変態の力学的駆動力の寄与が大きな結晶方位を持つブロックが優先的に形成されたが、高炭素鋼ではオーステナイトの強度が大きいため塑性緩和ではなく自己緩和機構によって変態が起きると考えられるため、単独のブロックが形成することは難しく、複数のブロックが同時に形成されることが明らかとなった。ひずみを負荷した場合、変形時に活動したすべり面と平行な最密面を有するブロックが優先的に形成することが示された。革新的な強度・延性バランスを可能にする3次元連続構造を有するマルテンサイト/オーステナイト複相鉄鋼材料の創成を目指すため,その形態制御および特性向上における指針を構築することを目的とした。マルテンサイト変態初期における組織形成過程をその場観察することで,固溶炭素量つまりオーステナイトの降伏応力によって組織形成過程が異なることを示した。オーステナイトを安定化させるため,炭素拡散を促進するプロセスを構築し,オーステナイト中の炭素濃度分布を均一にすることで加工誘起変態を高ひずみ域まで拡張した。さらにEBSDによるその場観察によって加工誘起変態挙動の影響因子について検討した。マルテンサイト変態初期において形成される組織形態についての制御指針を得ることが出来ており、初年度の目標をおおむね達成しているといえる。H28年度では、まず力学特性向上に向けた残留オーステナイトの加工硬化挙動の制御を試みる。これまで得られてきた知見に基づき作製した高強度相と高延性相が複雑に入り組んだ鋼試料に対して、引張試験およびXRDやEBSDによる残留オーステナイト量や固溶炭素濃度、炭素分布などの測定を行い、オーステナイトの加工誘起変態による加工硬化挙動について検討する。ここでは2次元のその場観察だけでなく、3次元組織解析および有限要素法解析と組み合わせた検討も行う。以上より、残留オーステナイトの加工誘起変態に及ぼす鋼の組成や3次元形態の影響を理解し、高性能化に向けた指針を示す。また、これまでの検討してきたマルテンサイト組織形成過程に及ぼす合金元素および外力の影響についても引き続き調査し、マルテンサイト変態の本質についての理解を深める。最後に以上の検討を総括することで、マルテンサイト変態、マルテンサイト/オーステナイト3次元連続構造の形態制御および特性向上における指導原理を構築する。28年度が最終年度であるため、記入しない。材料組織制御工学H27年度はオーステナイト相の安定化を可能とする成分設計および熱加工処理プロセスについて検討を行う。ここでは、炭素濃度やひずみ緩和機構、応力負荷を制御することによってオーステナイト安定化を試みる。これら各プロセスにおける影響因子の寄与について定量的に評価した後に、これらを複合的に組み合わせたプロセスを構築し、オーステナイトの安定化を可能とする新規熱加工処理プロセスを提案する。
現地観測・数値解析・GISに基づく手賀沼流域環境に関する多面的解析

本研究では,富栄養化が著しい手賀沼における総合的流域水質管理の実現を念頭にして,現地観測と数値計算,GISに基づいて手賀沼流域の水環境システムの実態を多面的に検討するとともに,流域水・物質モデルを確立することを目的とする.具体的には,以下の5点を行った.1)流域や河川,湖沼における汚濁物質動態を調査する上で必要である新たなモニタリング方法を考案した.ここでは,市街地の面源負荷調査法(模擬降雨法),河川・水路内の堆積汚泥巻上げ量計測装置,掃流砂・土砂沈降量計測用転倒マス型測器である.このうち,転倒マス型測器に関しては特許申請中である.2)流域における汚濁負荷解明のために,面源(路面・屋根面)負荷調査を模擬降雨法等により実施した.その観測結果とGISデータに基づいて,発生源(大気降下物や自動車交通など)データを考慮した非定常路面・屋根面堆積負荷モデルを構築するとともに,手賀沼流域からの汚濁負荷に対する路面・屋根面起源の寄与率がおよそ30%となることを明らかにした.3)河川における汚濁負荷量(=流量×汚濁物質濃度)の計測法を高度化するために,ADCPや光学式濁度計の使用方法,設置場所,データ解析法等について検討するとともに,それらの成果に基づいて,河川経由の汚濁負荷量の長期連続モニタリングを実施した.4)湖沼における汚濁物質生産過程でキーとなる栄養塩溶出現象やCOD(有機物)内部生産過程に関する現地調査と室内実験を実施した.栄養塩溶出については,底泥からの溶出のみならず,巻上げに伴う浮遊土砂からの溶出が大きな割合(全体の3050%)を占めることが明らかとなった.5)流域からの汚濁物質動態をモデリングするうえで有用な河川・湖沼モデルを構築した.具体的には,複雑な河道平面形にも対応可能な水平σ座標系モデル,河川から湖沼まで連続的な数値計算が可能な河川-湖沼結合モデル等である.本研究では,富栄養化が著しい手賀沼における総合的流域水質管理の実現を念頭にして,現地観測と数値計算,GISに基づいて手賀沼流域の水環境システムの実態を多面的に検討するとともに,流域水・物質モデルを確立することを目的とする.具体的には,以下の5点を行った.1)流域や河川,湖沼における汚濁物質動態を調査する上で必要である新たなモニタリング方法を考案した.ここでは,市街地の面源負荷調査法(模擬降雨法),河川・水路内の堆積汚泥巻上げ量計測装置,掃流砂・土砂沈降量計測用転倒マス型測器である.このうち,転倒マス型測器に関しては特許申請中である.2)流域における汚濁負荷解明のために,面源(路面・屋根面)負荷調査を模擬降雨法等により実施した.その観測結果とGISデータに基づいて,発生源(大気降下物や自動車交通など)データを考慮した非定常路面・屋根面堆積負荷モデルを構築するとともに,手賀沼流域からの汚濁負荷に対する路面・屋根面起源の寄与率がおよそ30%となることを明らかにした.3)河川における汚濁負荷量(=流量×汚濁物質濃度)の計測法を高度化するために,ADCPや光学式濁度計の使用方法,設置場所,データ解析法等について検討するとともに,それらの成果に基づいて,河川経由の汚濁負荷量の長期連続モニタリングを実施した.4)湖沼における汚濁物質生産過程でキーとなる栄養塩溶出現象やCOD(有機物)内部生産過程に関する現地調査と室内実験を実施した.栄養塩溶出については,底泥からの溶出のみならず,巻上げに伴う浮遊土砂からの溶出が大きな割合(全体の3050%)を占めることが明らかとなった.5)流域からの汚濁物質動態をモデリングするうえで有用な河川・湖沼モデルを構築した.具体的には,複雑な河道平面形にも対応可能な水平σ座標系モデル,河川から湖沼まで連続的な数値計算が可能な河川-湖沼結合モデル等である.富栄養化湖沼として名高い千葉県手賀沼における水質汚濁化の主要因は,流域からの過剰な汚濁物質流入や沼内での栄養塩溶出・有機物再生産が挙げられる.このことから,手賀沼における水質改善を適切に行うためには,手賀沼内における局所的・個別的な浄化対策のみならず,総合的流域水質管理に基づいて流域全域にわたる水質改善対策を行うことが強く望まれている.しかしながら,現状では,手賀沼を含めた富栄養化湖沼における総合的流域水質管理の方法論を模索している段階である.そこで本研究では,総合的流域水質管理の実現を目指して,現地観測と数値計算,GISに基づいて,手賀沼流域の水環境システムの実態を多面的に検討するとともに,統合型流域水環境モデルを確立することを目的とする.具体的には,以下の3点を行った.1)手賀沼流域全域を対象とした総合的水環境観測を実施し,流域-河川-湖沼連結系における汚濁物質の動態を検討した.流域においては,道路堆積塵埃を対象とした新たな簡易環境モニタリング手法を提案し,路面堆積塵埃環境に関する新たな知見を得た.また,河川に関しては,水質と底質環境の関連性を検討するとともに,高解像度ADCPを用いた水理・濁質輸送調査を実施した.さらに,湖沼では外部流入・内部生産負荷を明らかにした.2)GISにより,流域内における土地利用状況等の流域環境情報を整理した.また,それらの結果に基づいて,主要流入河川(大堀川,大津川)流域における汚濁負荷解析を行った.

3)統合型流域水環境モデルを開発するために,そのサブモデルとなる「河川」-「湖沼」結合モデルを構築した.その際に,河川モデルとしては高精度・低計算負荷の新しい水平座標系を考案した.この河川-湖沼結合モデルを用いて,手賀沼の土砂輸送解析を行い,観測結果との比較により,本モデルの妥当性が示された.本研究では,富栄養化が著しい手賀沼における総合的流域水質管理の実現を念頭にして,現地観測と数値計算,GISに基づいて手賀沼流域の水環境システムの実態を多面的に検討するとともに,流域水・物質モデルを確立することを目的とする.具体的には,以下の5点を行った.1)流域や河川,湖沼における汚濁物質動態を調査する上で必要である新たなモニタリング方法を考案した.ここでは,市街地の面源負荷調査法(模擬降雨法),河川・水路内の堆積汚泥巻上げ量計測装置,掃流砂・土砂沈降量計測用転倒マス型測器である.このうち,転倒マス型測器に関しては特許申請中である.2)流域における汚濁負荷解明のために,面源(路面・屋根面)負荷調査を模擬降雨法等により実施した.その観測結果とGISデータに基づいて,発生源(大気降下物や自動車交通など)データを考慮した非定常路面・屋根面堆積負荷モデルを構築するとともに,手賀沼流域からの汚濁負荷に対する路面・屋根面起源の寄与率がおよそ30%となることを明らかにした.3)河川における汚濁負荷量(=流量×汚濁物質濃度)の計測法を高度化するために,ADCPや光学式濁度計の使用方法,設置場所,データ解析法等について検討するとともに,それらの成果に基づいて,河川経由の汚濁負荷量の長期連続モニタリングを実施した.4)湖沼における汚濁物質生産過程でキーとなる栄養塩溶出現象やCOD(有機物)内部生産過程に関する現地調査と室内実験を実施した.栄養塩溶出については,底泥からの溶出のみならず,巻上げに伴う浮遊土砂からの溶出が大きな割合(全体の3050%)を占めることが明らかとなった.5)流域からの汚濁物質動態をモデリングするうえで有用な河川・湖沼モデルを構築した.具体的には,複雑な河道平面形にも対応可能な水平σ座標系モデル,河川から湖沼まで連続的な数値計算が可能な河川-湖沼結合モデル等である.
マイクロRNAによる薬物トランスポーターの発現制御と遺伝子多型影響の解明

薬物に対する生体の反応性(薬物応答性)には著しい個体差や人種差が認められ、その一因としてアミノ酸置換や転写制御領域の遺伝子多型が報告されているものの、これらの情報のみでは薬物応答性を予測することは難しい。本研究は、3'-非翻訳領域がマイクロRNAの制御に重要や役割を果たしていることに着目し、3'-非翻訳領域の遺伝子多型影響を検討するものである。昨年度に引き続き、新たに配列解析を行ったヒト薬物動態関連分子(ATP7A等の薬物トランスポーター3種)の3'-非翻訳領域に存在する遺伝子多型(約35種)を対象に、遺伝子多型による塩基の置換前および置換後の2条件につき、多型付近の配列を用いて結合可能性を有するマイクロRNAを探索した。インターネットで利用できる既存のマイクロRNAデータベースを用いた検索に加え、動物種間での保存性も考慮した。その結果、ATP7Aの1多型(*1911G>C、日本人頻度0.325)が、has-miR-146aおよびhas-miR-146a-5pとの推定結合において5'末から7塩基目とseed配列中にあり、有力と推定されたため、以下のインビトロ解析に供することとした。市販のヒト腎臓cDNAを鋳型として、3'-非翻訳領域をfidelityの高い酵素を用いてPCR増幅後、クローニングした。蛍ルシフェラーゼ遺伝子を有するベクターを用いて、ルシフェラーゼ遺伝子の翻訳終止コドン直下に、クローニングした3'-非翻訳領域を導入した。1)結合可能なマイクロRNAの探索日本人を対象としたシーケンシンダにより既に同定していた約20種のヒト薬物動態関連分子(ABCC1,ABCC2,ABCG2,SLC22A1,SLC28A3,SLC29A1等の薬物トランスポーター13種、及びこれらの発現制御に関与しているVDR,CAR,AHR,HNF1A等の転写因子7種)の3'-非翻訳領域に存在する既知の遺伝子多型(約60種)を対象に、遺伝子多型による塩基の置換前および置換後の2条件につき、多型付近の配列を用いて結合可能性を有するマイクロRNAを探索した。その結果、SLC22A2の2多型、SLC01B1の1多型、HNF4Aの1多型、及びAHRの1多型を選定し、以下のインビトロ解析に供することとした。2)マイクロRNA効果の実証準備上記探索で有望な5多型を有する4遺伝子につき、市販のヒト肝臓または腎臓cDNAを鋳型として、3'-非翻訳領域(主として当該マイクロの結合推定部位前後または全長配列)をfidelityの高い酵素を用いてPCR増幅後、クローニングした。増幅配列は直接シーケンシンダにて確認した。さらにSV40プロモーター支配下にある蛍ルシフェラーゼ遺伝子を有するベクター(pGL3-Promoter Vector)を購入し、ルシフェラーゼ遺伝子の翻訳終止コドン直下のXbaI部位を用いて、クローニングした3'-非翻訳領域を導入した。
組織工学及び遺伝子工学的手法を応用した人工膵島の開発

再生医療におけるバイオ人工膵島の役割:代替え療法としての人工膵臓(島)を完成させるためには、(1)宿主と移植・異種動物(ブタ)細胞の免疫隔離。(2)ヒト・動物細胞の凍結保存または培養による免疫原性の低減化。(3)ヒト・動物細胞細胞のin vitroにおける大量収集法の確立。(4)自己・非自己細胞(臓器)の再生。(5)ヒト胚性幹細胞(ES細胞)の利用。(6)自己ES細胞の利用。(7)膵幹細胞(stem cell)の利用。(8)臍帯血の利用。が必要となる。更に、安定した膵細胞の供給と維持には、方法論的に二つの可能性がある。すなわち、既に形成された細胞の長期維持もしくは不死化による方法と、いわゆる胚性、幹細胞などのprimitiveな細胞を獲得し供給源とする方法である。以上のような背景のもとに、ヒト糖尿病の根治療法をめざして、まずDonor細胞として用いる、「ブタ膵内分泌細胞の分離・精製の確立」を我々の考案した細胞分離器を用いて行った。1)分離・精製したブタ膵内分泌細胞の機能維持を計る目的で、その培養法の確立、機能解析等の検討を行った。2)更に、培養期間中におけるブタ膵内分泌細胞の抗原性の低下(抗原決定基の修飾:Immunomodulation)について、3)Bio-artificial pancreasとしてのDiviceであるDiffusion chamberの条件、およびその移植効果をストレプトゾトシン誘発糖尿病ラット・犬、自然発症糖尿病サルで検討した。4)異種移植における、人畜感染症についてPREV-infectionの検討を行い。5)最後に、ブタ膵内分泌細胞の遺伝子解析とその分化・増殖に関する転写因子の発現を観察した。これらの研究は、今後の研究の発展に繋がる有用な実験データーを提供したものと思われる。今年度は以下の3つのことに焦点をおいて検討を行った。培養基材(mixed matrix)を内封したDiffusion Chamberを作り、2匹の正常犬の腹腔には、出来るだけ膵島部に近い所に体網ポケットを作り、その中にDiffusion Chamberを設置し、他の2匹の犬には約5cmの切開口を膵島部に近い位置に作り、そこからDiffusion Chamberを腹腔内に挿入した。Diffusion Chamber移植後、3、6、9及び12ヵ月後にレントゲン下でその位置を確認し、さらに腹腔鏡でその存在状態を観察した。現在はその経過観察中である。(2)バイオ人工膵島を構成する生体外マトリックスのイヌにおける生体適合性の検討。in vitro:ブタ膵内分泌細胞の三次元培養におけるインスリン分泌能in vitroにおいて、ブタ膵内分泌細胞からのインスリン分泌能は(3)ブタの培養膵B細胞を用いて、homology cloningを行いブタインスリンの遺伝子配列を決定し、その発現を確認した。(8)臍帯血の利用。が必要となる。Regenerativemedicine:平成11年度は、ブタインスリン遺伝子について塩基配列を決定したので、12年度は長期培養におけるブタ膵細胞のインスリン遺伝子と転写因子の発現の検討をおこなった。Pdx-1,Pax4,Pax6,NeuroD,Nkx6.1などの転写因子については、ヒト遺伝子配列により、Primerを作成し、ブタ培養細胞のmRNAをもちいて、RT-PCRを行い、PCR productをsequenceしブタの塩基配列を一部決定し、これに基ずいて、再度primerを作成し、RT-PCRを行い、発現の評価をおこなっている。Regenerativemedicine:H13年度は移植を目的としたDoner細胞の再生・分化の機構を研究するために、生後24時間以内の新生児ブタ膵臓の主膵管を剥離・摘出後、少量のcollagenase下において主膵管を細切し、細胞分離を行った。

分離された主膵管細胞をMatrigelに包埋し、三次元培養を行い膵主膵管細胞(幹細胞)から内分泌細胞への分化・再生の可能性を観察した。維持培養には近年、膵内分泌細胞の成長因子と云われているnicotinamide,HGF(hepaticyto growth factore)やGLP-1(glucagons like pepteide-1)等を添加したRPMI1640をもちいた。培養7日頃より主膵管細胞周辺に細胞塊が出現した。培養4週目頃からゲル内に樹状の小組織片が出現した。電顕にて未分化の管状構造と内分泌細胞を認めた。すなわち、三次元培養下にて膵管細胞からの内分泌細胞への分化の可能性を観察した。Replacement therapy:ブタ細胞を用いて異種移植を行う上で最も重要な問題は、ブタ内在性レトロウイルス(PERV)の感染である。米国のCDCやFDAはブタ由来の細胞を移植されたRecepientのPERVの感染をモニターする目的で、PCR法を報告している。すなわち、CDCやFDAの方法に準じて、ブタの末梢血単核球(PBMCs)やブタPE-cells(pancreatic endocrine cells)におけるPERVのgag,pol,env領域のPCR解析を行った。次に、我々の開発したBio-AEPを移植した(ブタPE-cells→dog)犬の血液を経時的に採取し、PERV感染の有無を検索した。移植犬のいずれにおいてもPERVのマイクロキメリズムおよび感染は認められなかった。移植実験:H.14年度は多量に収集した、成熟ブタ膵内分泌細胞を以前我々が開発したBio-AEPのDeviceであるDiffusion chamberに注入した。Deviceの容量は1.5mlである。充分量の膵内分泌細胞を封入したBio-AEPを作製して、in vitro, in vivo(自然発生糖尿病サルの腹腔内)におけるBio-AEPの機能解析を行ったところ、従来Bio-AEPのscaffoldとして用いていたagarousは大動物に用いるBio-AEPには不適切であることが判明した。即ち、細胞を封入する際選択的透過膜のporeをagarousによって栓塞してしまう傾向がある事と、chamberの大きさ(直径)と厚さとの割合によっては、膜とシリコンリングの接合が悪く、接合部に膜襞が出来てしまいその結果、膜の破損や剥がれにつながってしまい、結果的にはBio-AEPとして機能しなくなってしまい安全性に欠けてくる。其れ故、大動物に適したchamberの大きさ、厚さ、接着部分の拡大及びchamber内のscaffoldの検討を糖尿病サルを用いて行った。Donor細胞:細胞の培養期間中における免疫原性の変化(低下)の検討を行った。さらに、新生児ブタ膵細胞(前駆細胞)を用いて、培養の環境設定による膵の前駆細胞の分化・誘導を試みている。
有機金属気相選択成長法による化合物半導体ナノワイヤの太陽電池応用

我々は昨年度、ITO/p-InPナノワイヤヘテロ接合太陽電池の提案及び作製に成功し、短絡電流密度24.8mA/cm2、開放電圧0.44V、FF0.68で、発電効率7.4%を達成した。今年度はこのヘテロ接合ナノワイヤ太陽電池の詳細な特性評価及び結晶構造の解析を行った。ソーラーシミュレータを用いて測定したAM1.5G下での電流ー電圧特性のカーブフィッティングを行い、直列抵抗が0.21Ω・cm^2、並列抵抗が690Ω・cm^2、ダイオード因子が1.6であり、良好な整流特性を有していることが判明した。しかし、逆飽和電流密度は0.61μA/cm^2と高く、開放電圧の低下に関係していると考えられる。積分球を用いて測定した実効反射率は6.2%と低く、本構造がナノワイヤアレイの構造的特長を有していることを示している。内部量子効率は波長域350nm-750nmで80%以上であり、波長490nmにおいては94.2%と優れた値を達成した。波長550nm以下においては現行最高効率のInP膜型太陽電池よりも高く、本構造のポテンシャルの高さがうかがえる。p型InP上に透明電極であるITOをrfスパッタリングで堆積すると、p型InP最表面にキャリア濃度が約10^<19>のn+型反転層が形成されることが知られている。本構造も同様の手法で作製しており、最表面にn^+型反転層が形成し、埋込型ホモ接合がナノワイヤ先端部に形成されたと考えられる。それにより、短波長光により浅い所で生成される光励起キャリアが直ちに効果的に分離され、高い内部量子効率が得られたと考えられる。表面再結合を抑制する窓層やパッシベーション層などを導入することなく短波長側の量子効率を改善できたのは特筆すべき点である。これらの結果から、透明導電膜とのヘテロ接合ナノワイヤ太陽電池の有用性を実証することができた。(抄録なし)当該年度は当初の予定通り、ナノワイヤアレイ太陽電池作製プロセスの確立及び発電動作の確認、表面パッシベーションの検討を行った。デバイスプロセスの確立にあたっては、異常成長結晶やナノワイヤ成長部周囲に存在する膜成長部からのリークが懸念事項であった。この問題を解決する為に、厚膜レジストマスクによってRIEでドライエッチングするBCB絶縁層をナノワイヤ成長部に限定する選択RIE法を提案した。これにより、周辺の膜成長部がBCBによって絶縁されるのでリークの発生を抑制した。異常成長結晶に対しては、RIEで頭出しする高さを少なくすることでリークを回避した。これらの改善により、整流特性の優れたナノワイヤアレイ太陽電池作製の歩留まりを大きく向上することができ、作製プロセスを確立した。作製プロセスを確立した後、ソーラーシミュレータにより発電機能を確認した。成長温度や原料供給量を最適化し、デバイスプロセスを改善したことで、6%以上の変換効率(active area efficiency)を達成した。これはボトムアップ型のナノワイヤアレイ太陽電池においては世界トップレベルの記録である。さらに、n型InPシェル層の窓層として、InPに対して価電子帯側にバンドギャップが広がるAlInPを提案した。AlInPはInPに対して格子不整合系材料であるが、パッシベーション層として機能するのに必要な膜厚とAl組成では、臨界膜厚を超えないことが文献調査により判明した。AlInPはInGaP薄膜太陽電池の窓層として実績があるが、格子不整合系、さらにはナノワイヤアレイ構造での適用例は未だない。そこで、AlInP窓層によって短波長側での量子効率が改善するかどうか、また、高分解能透過型電子顕微鏡像の解析により、AlInP/InPヘテロ構造の結晶性を今後調べる。当該年度は、InPナノワイヤアレイ太陽電池に適用する表面パッシベーションの実証を行った。ナノワイヤアレイ構造は膜構造と比較すると、体積に対する表面積が非常に大きい。その為、入射光で励起された少数キャリアが表面で失われる表面再結合という現象の影響が大きく、発電効率の低下が懸念される。本研究ではナノワイヤ太陽電池の高効率化を目的とし、表面再結合を抑制するパッシベーション構造の提案と実証を行った。表面パッシベーションの材料には、表面側のシェル層であるn型InPに対して低い伝導帯障壁と高い価電子帯障壁を持つAlInPを用いた。減圧MOVPE法により、コア層となるp型InPナノワイヤを成長させた後、成長温度を下げてV/III比を高くしてn型InPシェル層、n型AlInPパッシベーション層、n型InP酸化防止層を連続して形成した。走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡を用いた構造解析により、AlInP層が均一良く形成されていることが判明した。電流密度一電圧特性を測定した結果、パッシベーション層の形成により、短絡電流密度が17.3mA/cm^2から23.4mA/cm^2に、'開放電圧が0.37Vから0.46Vに増加し、発電効率が3.6%から6.4%に改善した。量子効率の測定結果により、450-850nmと広い波長域で内部量子効率が改善していることが判明した。より深部で吸収される長波長域での内部量子効率は、ナノワイヤ側面での表面再結合を抑制していることを示す。これらの結果から、InPナノワイヤ太陽電池の改善にAlInP表面パッシベーションが有効であることを示すことが出来た。表面再結合の抑制方法であるパッシベーション法を確立し、ナノワイヤ太陽電池の発展に貢献する。

我々は昨年度、ITO/p-InPナノワイヤヘテロ接合太陽電池の提案及び作製に成功し、短絡電流密度24.8mA/cm2、開放電圧0.44V、FF0.68で、発電効率7.4%を達成した。今年度はこのヘテロ接合ナノワイヤ太陽電池の詳細な特性評価及び結晶構造の解析を行った。ソーラーシミュレータを用いて測定したAM1.5G下での電流ー電圧特性のカーブフィッティングを行い、直列抵抗が0.21Ω・cm^2、並列抵抗が690Ω・cm^2、ダイオード因子が1.6であり、良好な整流特性を有していることが判明した。しかし、逆飽和電流密度は0.61μA/cm^2と高く、開放電圧の低下に関係していると考えられる。積分球を用いて測定した実効反射率は6.2%と低く、本構造がナノワイヤアレイの構造的特長を有していることを示している。内部量子効率は波長域350nm-750nmで80%以上であり、波長490nmにおいては94.2%と優れた値を達成した。波長550nm以下においては現行最高効率のInP膜型太陽電池よりも高く、本構造のポテンシャルの高さがうかがえる。p型InP上に透明電極であるITOをrfスパッタリングで堆積すると、p型InP最表面にキャリア濃度が約10^<19>のn+型反転層が形成されることが知られている。本構造も同様の手法で作製しており、最表面にn^+型反転層が形成し、埋込型ホモ接合がナノワイヤ先端部に形成されたと考えられる。それにより、短波長光により浅い所で生成される光励起キャリアが直ちに効果的に分離され、高い内部量子効率が得られたと考えられる。表面再結合を抑制する窓層やパッシベーション層などを導入することなく短波長側の量子効率を改善できたのは特筆すべき点である。これらの結果から、透明導電膜とのヘテロ接合ナノワイヤ太陽電池の有用性を実証することができた。ナノワイヤアレイ太陽電池作製プロセスの確立および発電機能の確認は達成したが、パッシベーション層については検討段階に留まっている。しかし、並行して今後行う予定のシミュレーションを進めているので、全体的にみるとおおむね順調に進展していると言える。昨年度の研究実績報告書で提出した研究推進方策に基づき、パッシベーション層を適用したナノワイヤアレイ太陽電池の作製と評価を行い、パッシベーション層の効果を確認できた為である。今後については、計画通り電磁界解析シミュレーションによりナノワイヤアレイの最適構造を設計するとともに、パッシベーション層の効果についても解析する予定である。また、それと並行してAlInPパッシベーション層を適用したナノワイヤアレイ太陽電池を作製し、量子効率測定及び高分解能透過型電子顕微鏡解析によりその効果を確かめる。来年度は、より簡便な構造で低コスト化が見込めるITO/p-InPヘテロ接合型の実験的研究を行う。セルの作製と特性評価に加え、物性解析を行う予定である。(抄録なし)
動的に変化する道路インフラの適用可能性に関する研究

本研究は、路面表示,レーンマーキング,標識などを、可変にすることによって,車線数やチャンネリゼーション,車線幅員などを時間的にダイナミックに変化させること(動的インフラ)の適用可能性について解析したものである。このような動的インフラにより、交通需要の時間変化、事故・道路工事などの異常事象に柔軟に対応できる将来のインフラのあり方について提案するものである。具体的な検討項目は、(1)動的インフラによる円滑性向上の評価,(2)動的インフラの運転者の受容性,(3)安全性の評価の3点であり、対象とする動的インフラとしては,(i)高速道路単路部のサグにおける路肩の動的利用,(ii)可変の路上駐車スペースの2種類とした。(1)円滑性の向上については、まず交通流の動的解析(シミュレーション,待ち行列モデル)を用いて,動的インフラ導入による円滑性改善効果を定量的に評価した。(2)および(3)については、別途研究で開発した複合現実感交通実験システム(ドライビングシミュレータと交通シミュレーションの統合システム)を用いて、数十人の被験者実験を実施した。その結果、何種類かの動的インフラシステムについて、安全性と利用者の受容生を評価することができ、今後の具体的な設計に有用な知見を得ることができた。
転写因子PU.1と相互作用し赤血球細胞系の分化・増殖を調節する遺伝子の単離

本研究では、Etsファミリー転写因子PU.1を含む転写調節複合体におけるクロストークを解明する一端としてその複合体の構成成分の単離・同定をGST-PU.1融合タンパク質を用いてアフィニティークロマトグラフィーにより試みた。アフィニティーカラムクロマトグラフィーによるタンパク質の精製によりPU.1と相互作用している数本のペプチドが単離された。これらのペプチドのアミノ酸シーケンシングを行い、そのN末端配列および内部配列を解析した。得られたアミノ酸配列よりホモロジー検索を行った結果、Nucleolin, Carcino embryonic antigen, MeCP2, Histone H2Bであった。これらのタンパク質の中でMeCP2は多くの遺伝子の転写調節領域に存在するCpGアイランドのメチル化CpG部位に特異的に結合し転写を負に調節する転写因子である。そこで、PU.1とMeCP2の相互作用がこれまでに報告されていないような転写調節機構を持つと考え両者の結合様式を免疫沈降法およびpull down法により解析を行った。その結果、PU.1のMeCP2との結合には、etsドメインと呼ばれるEtsファミリー間で保存された領域が、またMeCP2のPU.1との結合には、N末端領域と転写抑制ドメインのどちらかが必要であることを確認した。さらに、PU.1は転写共役因子CBPあるいはHDACと複合体を形成し正または負の転写調節を行っているが、MeCP2とPU.1の結合はHDAC複合体に存在しているときにより顕著であることが共免疫沈降法により明かとなった。本研究では、PU.1に結合している新規タンパク質を以下に示す2通りの方法で単離・同定を試みた。(1)酵母菌を用いたTwo-hybrid法:two-hybrid法により、インヒビンαと一部相同性を持つ未知のタンパク質とPU.1との結合が確認されていた。この未知のタンパク質をコードする遺伝子の全長cDNAの単離をMEL細胞から作成したcDNAライブラリーを用いて目指した。4クローンの遺伝子を単離するにいたったが、これらは、全て偽遺伝子でありまたMEL細胞より調整したpolyA RNAを用いたノーザン法、およびMEL細胞cDNA用いたRT-PCR法により、PU.1と結合する未知のタンパク質をコードする遺伝子は存在していないことを確認した。大腸菌内にてGlutathion S=transferase(GST)とPU.1との融合タンパク質を発現させ、このタンパク質をGlutathione Sepharoseへ結合させたる。これをアフィニティーカラムの支持体とし、MEL細胞抽出液を用いたアフィニティーカラムクロマトグラフィーにより、PU.1と結合するタンパク質の同定を試みた。数種類のタンパク質がPU.1に結合していることを確認した。現在、これらのタンパク質の同定をアミノ酸シーケンシングにより行っている。
空間概念の獲得に及ぼす機授・学習諸方略の効果に関する研究

我々は、数学教育において重要な概念である空間概念の獲得過程、教授・学習効果の検討を行なってきた。その結果、(1)発達的検討では、軸が斜の場合の線対称、立体図形の展開は幼児には困難な課題であり、立体図形の展開では、年中児位に進歩が見られ、この時期が展開図作成能力の基礎を形成するのに重要な時期であることがわかった。(2)学習方略に関しては、線対称と折り紙を折るという行為、折ることによる線対称図形を見る機会の多さ(イメージ)、線対称のどの要因が折り紙を折ることによって促進されるのかを、1ヵ月という長期の個人的訓練を行なって検討した結果、折り紙の訓練と線対称概念の獲得には、部分的には関係があったものの、どの側面と関連があるかは明確に出来なかった。立体図形の展開の学習では、身体感覚的に展開を学習するイージ的訓練、展開過程を手で模倣させる行為による訓練、展開過程を間接的に学習する群を設けて訓練結果を比較した結果、身体感覚的に展開を学習するイメージ訓練群がより効果的であることがわかった。(3)学習場面の検討では、線対称概念の獲得と折り紙能力の関係が、折り紙の個人訓練という方法で行なわれ、部分的な訓練効果を見出した。相互作用場面については、立体図形の展開を演示者と学習者の相互作用による訓練によって検討し、構成レベルは演示や方略教示によって上昇し、構成方略、モニタリングパターンは、演示や教示によって変化させうることがることが明かとなった。また、構成手順を演示するだけよりも、構成手順をことばで説明し、方略を言語化する方が効果が大きいことがわかった。(4)フランスと日本の文化差については、数学的にまったく異なった意味をもつ4つのパターンの図形の印象を調べ、両国の小学生の空間図形の美、落ち着き度、風変り度、に違いが端的に現れた。この結果は、両国の子供たちの空間図形に対する創造性が異なった方向に導かれることを示唆している。(1)空間概念に関する発達的研究としては、山内・青木が、幼児の線対称概念を調べ、水平軸、垂直軸に対する対称性は幼児でもかなり正答できるが、斜め軸の場合は対称性の判断が因難であることが明らかとした。さらに、青木・山内は、線対称概念と日本独自の伝統的遊びである折り紙遊びとの関係を検討し、線対称概念獲得における分化的要因の影響を検討した。その結果、折り紙が上手に折れる児童の線対称概念はそうでない児童よりも優れていることがわかった(Aoki&Yamauchi,1990)。また、城は、幼稚園年小児、年中児、年長児に図形の展開図を作成させた結果、年小児では展開図作成能力が未熟であるのに、年中児では進歩が見られ、この時期が展開図作成能力の基礎を形成するのに極めて重要な時間であることを示した。(2)空間概念獲得における諸方略の効果に関する研究としては、城が図形の展開過程を実際に手で模倣させる行為による訓練群、自分自身が箱になり身体共感的に展開を学習するイメ-ジ的訓練群、さらに展開進程を間接的に学ぶ群を設けてその訓練結果を比較した。その結果、どの群にも著しい訓練効果が見られたが、方略パタ-ンや訓練後の定着という点から見ると、身体共感的に展開を学習するイメ-ジ的訓練群がより効果的であることを示した。弓野は、大学生において5個のサイコロを用いて少なくとも1つの面が接するような立体を可能な限り作らせてその方略を分析し、全体に対して体系的にサイコロを移動させてゆくイメ-ジ的な操作が用いられていることを明かとした。

(3)その他、光田は、コンピュ-タ-画面に折り紙の作成プロセスを提示して折り紙の“折る"行為を伴わなくても線対称概念が促進できるかを検討し、安永・園田・平嶋は、空間的知覚である遠近法の知覚の発達の調査を終え、目下分析中である。本年度は、1つには、空間概念の獲得に於ける学習場面の要因の検討として、平成2年度の研究によって対称概念、空間概念の獲得にとって、イメ-ジの利用が重要であることが明かとされた事をひきつづき、このイメ-ジがどの様な学習場面で形成されどのようなモニタリングによって修正されるかを検討した。その1つとして、光田は社会的相互作用の検討を、線対称概念に於けるコンピュ-タとの相互作用という面から行なった。具体的には、折り紙作成のステップ毎に見た所用時間に関する研究を行なった。また、城は立体図形の表象の獲得に於ける相互作用場面でのモニタリングを検討した。さらに、個人学習場面での線対称のイメ-ジの獲得の研究を行なった。山内・園田は、折り紙のおり方の訓練を行ない、折り紙をおる過程の中に含まれている線対称図形を見ることによって線対称概念が間接的に獲得されるかを検討した。これらの研究と平行して、線対称概念の構成要因の特定化の研究を行なった(山内、安永、平嶋)。具体的には、全体的なイメ-ジの中でも具体的にどのような要因が線対称を捉えるために重要な位置を示しているかを検討した。また、それらの要因と折り紙を構成する行為化の能力との関連を調べた(山内、安永)。さらに、線対称の難易度と折り紙作成能力との関係(山内、安永、平嶋)の検討も合せて行なった。また、文化差に於ける空間イメ-ジの美的判断(弓野)を行ない。フランス人と日本人がどの様に線対称を含む図形や絵を判断するかについて、分析を行なった。本研究の目的は、日本独自の文化的要因をも考慮しながら、空間概念の獲得、特に、対象概念、立体図形の展間について、教授学習のための効果的な処方略だけでなく、それらを促進させる学習場面を考える事である。そこで、平成4年度では、過去2年にわたる空間概念の研究の成果を、発達的観点と学習場面の観点から、総合的に考察することにした。まず、発達的観点から考察すると、(1)線対象に関しては、軸が斜の線対称は、幼児ではかなり難しいものの、折り紙を上手に折れる子供は、年中児でも成積が良かった。また、立体図形の展開に関しては、年少児では展開することの意味さえ理解出来ていないのに対し、年中児では部分的にでも展開図を作成出来るまでに発達することが明かとなった。次に、学習場面の違いから考察すると、個人的学習場面としては、イメージの訓練を個人的に行ない、概念獲得と折り紙遊びとの関連を検討した。その結果、折り紙を折ること、折り紙を折ることによって鍛えられるイメージ能力、線対開図形を見る回数の多さは、直接的に線対開概念の獲得を促進している訳ではなく、折り紙遊びのある部分が、線対開概念の獲得を部分的に含んでいることが示唆された。また、演示者と学習者との相互作用による学習場面では、相互作用をする相手の要因を操作し、相互作用の過程で、どのようなモニタリングが行われているかを検討した。その結果、モニタリングパターンや構成方略は、演示及び教示によって変化することが明かとなった。