hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
前十字靱帯損傷膝に伴う軟部組織損傷の膝回旋不安定性に及ぼす影響についての調査

今研究は膝前十字靭帯損傷膝における前外側関節包靭帯、半月板などのSecondary restraintの合併損傷を画像的に評価し、膝不安定性の客観的評価値との関連を調査するものである。平成30年度には、前年度で収集した片側性の膝前十字靭帯損傷患者、計140膝の前十字靭帯損傷膝、及び前十字靭帯再建術を行った術後1年での計70膝の前十字靭帯再建膝のデータを使用し、MRIおよび術中所見から前外側関節包靭帯および半月板損傷の有無が回旋不安定性に対する影響を調査した結果を総括した。結果、前十字靭帯損傷膝における前外側関節包靭帯損傷の回旋不安定性への影響は対象症例数の増加に関わらず認められず、一方、半月板損傷、特に外側半月板損傷の合併が回旋不安定性に及ぼす影響はやはり有意差をもって確認された。また、前十字靭帯再建術後に及ぼす影響の調査において、術後1年の経過で内外側半月板合併損傷膝では半月板損傷のない膝に対して回旋不安定性が大きかった。また半月板を修復術で治療した症例は半月板合併損傷の無い膝に比べて回旋不安定性は同等である一方、部分切除術症例においては半月板合併損傷のない膝に対して有意に大きな回旋不安定性を残していた。以上の調査結果は、2018年4月2019年3月の期間において2学会(含1国際学会)で3演題を発表した。また、術前症例での結果から3つの論文(2本は英文雑誌)を発表した。術後症例の結果については現在1つの論文が投稿中であり、もう1つの論文を作成中である。前年度の予定の通り、術後のデータを60超症例収集することができ、データの採取は完了した。調査結果の報告も3本の論文を掲載させることができた。しかし、投稿中をふくめてさらに2本の論文と1つの国際学会での発表がまだ残存している。3年の期間中の3年目であり、データの収集・解析を終了し、結果の報告も概ね終了している。当初の3年という期間を上記の論文と学会発表のため超過することとなったが、国際学会での発表が1件と、投稿前の作成中の論文が1件あり、これらの発表をもって今研究は終了する予定である。今研究は膝前十字靭帯損傷膝における前外側関節包靭帯(以下ALC)、半月板などのSecondary restraintの合併損傷を画像的に評価し、膝不安定性の客観的評価値との関連を調査するものである。平成28年度は、(既存のデータを含めて)計82膝の前十字靭帯損傷膝を対象に、MRIおよび術中所見から前外側関節包靭帯および半月板損傷の有無を調査し、それらの合併損傷が回旋不安定性に対する影響を調査した。回旋不安定性は電磁気センサーを用いた脛骨の加速度による定量的評価を行った。結果、MRIにて評価されたALC損傷の合併がある膝の回旋不安定性は電磁気センサーを用いた加速度による定量的評価にて1.4±1.2m/sec2であり、ACL損傷の合併のない膝では1.7±1.3m/sec2であり、2群間に有意差なく、MRIで判断されたALCの回旋不安定性への影響は認められなかった(p=0.19)。一方、半月板損傷に関しては、特に外側半月板損傷の合併がある膝(n=20、1.8±1.1m/sec2)が半月板損傷のない膝(n=25、1.3±0.8m/sec2)に対して回旋不安定性が大きかった(p<0.05)。半月板合併損傷膝を全体でみると回旋不安定性は(n=32)1.6±1.1m/sec2であり、合併損傷のない膝に対して有意な差は見られなかった(p=0.09)。内側半月板損傷の合併がある膝(n=19、1.4±1.0m/sec2)も半月板損傷のない膝と有意な差はなかった(p=0.33)。以上より、半月板は主に外側半月板において合併損傷が回旋不安定性に影響を与えている可能性が考えられた。既存の症例をふくめて80膝以上を対象に調査を行うことができた。今回のPreliminaryなデータ収集と解析においては十分な症例数を収集することができ、今後の研究の方向性と一定の見積もりが計算できることとなった。当初の計画として既存の症例では今回の研究計画に含まれるすべてのデータが含まれていないため、今後もProspectiveにデータ収集を行い、当初の目標症例数である30例を、前十字靭帯再建術術後1年のFollow-upデータ収集も含めて達成していく予定である。Prospectiveに全データを収集している症例数は約15例と予定通りの収集速度で研究が進行しており、2年目である今年度以内には30症例の症例数が集まることが期待できると考えている。平成29年度には、前年度に引き続き片側性の膝前十字靭帯損傷患者、計140膝の前十字靭帯損傷膝を対象に、MRIおよび術中所見から前外側関節包靭帯および半月板損傷の有無を調査し、それら合併損傷の有無が回旋不安定性に対する影響を調査した。一方、前十字靭帯再建術を行った術後1年での回旋不安定性の計測を46膝に対して行い、Secondary restraintの合併による術後の回旋不安定性の影響を調査した。

結果、前十字靭帯損傷膝における前外側関節包靭帯損傷の回旋不安定性への影響は対象症例数の増加に関わらず認められず、一方、半月板損傷、特に外側半月板損傷の合併が回旋不安定性に及ぼす影響はやはり有意差をもって確認された。また、前十字靭帯再建術後に及ぼす影響の調査において、術後1年の経過で内外側半月板合併損傷膝では半月板損傷のない膝に対して回旋不安定性が大きかった。また半月板を修復術で治療した症例は半月板合併損傷の無い膝に比べて回旋不安定性は同等である一方、部分切除術症例においては半月板合併損傷のない膝に対して有意に大きな回旋不安定性を残していた。したがって、前十字靭帯損傷に伴う半月板の合併損傷は修復を行わなければ術後に回旋不安定性を残存させる要因になると考えられた。以上の術前の調査結果は、2017年4月2018年3月の期間において6学会(含4国際学会)で発表した。中でもISAKOS congress 2017ではJan I. Gillquist Scientific Research Awardを受賞した。現在論文投稿中である。また、術後の影響についての調査は4学会(含2国際学会)で発表を行った。既存の症例をふくめて術前の状態での調査を140膝以上を対象に行うことができた。また、術後1年のFollow-upについても50膝に近い症例を調査することができ、統計学的に有意な差を検出できる程度の症例数に至っている。術前調査の結果においては症例数も十分と考えられ、結果をまとめて現在論文投稿中であり、術後のFollow-up症例に関しては引き続き症例数を増やしていく予定である。3年目である今年度以内には当初の予定を上回る60誓い症例の症例数が集まることが期待でき、最終年度に向けて十分なデータの蓄積ができると考えている。今研究は膝前十字靭帯損傷膝における前外側関節包靭帯、半月板などのSecondary restraintの合併損傷を画像的に評価し、膝不安定性の客観的評価値との関連を調査するものである。平成30年度には、前年度で収集した片側性の膝前十字靭帯損傷患者、計140膝の前十字靭帯損傷膝、及び前十字靭帯再建術を行った術後1年での計70膝の前十字靭帯再建膝のデータを使用し、MRIおよび術中所見から前外側関節包靭帯および半月板損傷の有無が回旋不安定性に対する影響を調査した結果を総括した。以上の調査結果は、2018年4月2019年3月の期間において2学会(含1国際学会)で3演題を発表した。また、術前症例での結果から3つの論文(2本は英文雑誌)を発表した。術後症例の結果については現在1つの論文が投稿中であり、もう1つの論文を作成中である。前年度の予定の通り、術後のデータを60超症例収集することができ、データの採取は完了した。調査結果の報告も3本の論文を掲載させることができた。しかし、投稿中をふくめてさらに2本の論文と1つの国際学会での発表がまだ残存している。
STAT転写因子活性制御機構の解明とがん抑制法への応用

細胞外シグナルを直接核に伝達するJAK/STAT伝達系は、細胞増殖分化、がん化の決定に重要であり、なかでもSTAT3の持続的活性化はサイトカインばかりかv-srcなどによるがん化にも必須である。IL-6,EGFやv-srcによりSTAT3はTyr705のチロシンリン酸化だけでなく、C末Ser727のリン酸化をうける。IL-6シグナルにおいては少なくとも2種類のキナーゼ系がSTAT3の転写活性を増強するSer727のリン酸化を招くこと、これらキナーゼ系は一つは比較的高濃度IL-6刺激の際に活性化されるPD98059感受性の伝達系であり、もう一つはgp130のpYXXQモチーフ由来のH7感受性キナーゼ系であり、とくに後者が生理的に重要であることを示して来た。このpYXXQ由来H7感受性キナーゼ系はSTAT3の他にも核内の複数の基質をリン酸化することを見い出した。さらにSTAT3が転写開始反応、転写伸長反応いずれにも働くこと、Ser727リン酸化を抑制するよりも低濃度のH7がSTAT3による転写を転写開始でなく転写伸長反応レベルで阻害することを見い出した。これらのことはIL-6-STAT3による転写活性化には、H7に対する感受性の異なる複数のH感受性キナーゼが複数のレベルで作用していることを示している。STAT3キナーゼ、核内で作用するH7感受性キナーゼ、それら核内標的分子群同定に向けて進めつつある。また遺伝子導入法を用いないで癌細胞増殖制御する系としてTat-TD付加型蛋白投与による増殖抑制法を検討しつつある。IL-6刺激により増殖が停止しマクロファージへと分化するM1細胞において持続的に発現が増強するtis11/TTPをTat-TD付加蛋白として導入すると細胞増殖停止、アポトーシスを誘導することを見い出した。癌抑制への応用は検討課題となった。
結核とHIVの新グローバル治療戦略の開発に関する研究

HIVと結核はアフリカ及びアジアの一部において、深刻な課題である。本研究は新たな疫学的手法にてHIVコントロールに関する政策を評価した。サハラ砂漠以南のアフリカ32カ国の20002012年の人口保健調査データを用い、時空間回帰分析にてHIV検査実施率の推移及び新規HIV感染を2020年までに根絶するための目標検査実施率との比較を行った。結果9カ国は2012年の目標検査実施率を達成し、3分の1は統計学的有意に下回った。これは新規感染根絶の目標検査実施率からはるかに下回ることを示し、サハラ砂漠以南のアフリカにおけるHIVコントロール及び新規HIV感染根絶にはさらに効果的な新たな方策が必要である。医学薬学
微小管のらせん状内部骨格を鋳型とした金属ナノ粒子の周期的配列形成

今年度は、前年度に開拓した微小管内部に結合するペプチド(以下TP)を用いることで、主に以下の3項目に関する研究成果を得た。(1)前年度の手法を改良することで金ナノ粒子内包微小管の構築に成功し、金ナノ粒子の内包が微小管の構造や運動に影響を及ぼすことを見出した。TP修飾金ナノ粒子を用い、さらに微小管外部表面に選択的に結合する抗チューブリン抗体により外部表面への金ナノ粒子の結合を阻害することで、微小管内部に選択的に金ナノ粒子を導入することに成功した。金ナノ粒子の内包により微小管が短く剛直となり、さらにキネシン固定基板における運動速度が増加することを明らかとした。(2)磁性ナノ粒子を内包した微小管を構築し、磁場による微小管の配向制御に成功した。CoPt結合ペプチドとTPを連結したペプチドを合成し、微小管内部に導入した。続けてCoイオン、Ptイオンを添加し、さらに還元剤を加えることで微小管内部にCoPtナノ粒子由来と思われる構造体を確認した。得られた微小管が外部磁場に応答して一方向に配向した様子が観察された。(3)TPを用いた細胞内微小管イメージングに成功した。赤色蛍光色素TAMRAでラベルしたTPをHepG2細胞に添加しインキュベートしたところ、細胞内の微小管への結合が観察された。毒性なく細胞内の微小管に結合することや、微小管の重合や脱重合を検出可能であることを示した。研究期間全体を通じ、微小管関連タンパク質Tauから微小管内部表面に結合するペプチドの開発に成功し、金ナノ粒子やCoPtナノ粒子を微小管内部に導入する手法を確立した。これらの内包により微小管の構造や運動性、配向などを制御可能であることを見出した。本研究で開拓したペプチドを用いることで様々なナノ構造体を微小管に内包することが可能となり、微小管の機能制御への展開が期待される。本研究では、従来その外部表面における機能化のみが行われてきた微小管の内部空間に分子を導入する手法を確立し、金属ナノ粒子を内包した微小管の構築とその物性解析を行う。当該年度は実施計画に従い、(1)微小管内部表面に結合するペプチドの開発と、(2)金ナノ粒子内包微小管の構築を重点的に推進した。以下に各項目の概要を示す。(1)微小管内部表面に結合する分子として、微小管関連タンパク質Tauの繰り返し配列をもとに4種類のペプチドを設計・合成した。リンカーを介して末端に導入したシステインに蛍光色素を化学修飾し、微小管への結合解析を行った。興味深いことに、このうち1つのペプチドは、微小管を構成するタンパク質であるチューブリンと相互作用させてから微小管を形成した場合は微小管の内部表面に、形成した微小管に添加した場合は微小管の外部表面に結合することが明らかとなった。ペプチドとチューブリンの結合における解離定数の算出や、ペプチドの微小管安定化への影響の解析を行い、このペプチドが微小管内部に分子を導入するための優れた性質を有することを見出した。(2)上記の微小管内部表面に結合するペプチドを金ナノ粒子に修飾した複合体を合成し、微小管への金ナノ粒子の内包を試みた。ペプチドと金ナノ粒子の複合体をチューブリンと複合化してから微小管を形成することで、効率的な微小管への内包が確認された。現在その詳細な物性解析を進めている。以上のように、Tauタンパク質から設計したペプチドが微小管内部に結合することを明らかとし、金ナノ粒子の内包にも成功している。本手法を拡張することで、微小管への様々な分子の内包が可能になると考えられる。本研究では「微小管の内部空間への分子導入法の確立」および「金属ナノ粒子の微小管への内包による配列化形成」を目的としている。当該年度は研究実施計画通りに微小管内部表面に結合するペプチド開発を推進し、設計したペプチドの微小管内部への結合を明らかとした。加えて、次年度の研究実施計画であった金ナノ粒子の微小管への内包にも成功しており、金属ナノ粒子を内包させるための重要な知見を得ることができた。したがって、本研究はおおむね順調に進展している。

赤色蛍光色素TAMRAでラベルしたTPをHepG2細胞に添加しインキュベートしたところ、細胞内の微小管への結合が観察された。毒性なく細胞内の微小管に結合することや、微小管の重合や脱重合を検出可能であることを示した。研究期間全体を通じ、微小管関連タンパク質Tauから微小管内部表面に結合するペプチドの開発に成功し、金ナノ粒子やCoPtナノ粒子を微小管内部に導入する手法を確立した。これらの内包により微小管の構造や運動性、配向などを制御可能であることを見出した。本研究で開拓したペプチドを用いることで様々なナノ構造体を微小管に内包することが可能となり、微小管の機能制御への展開が期待される。当該年度に得られた知見をもとに、微小管結合ペプチドを用いて微小管に様々な金属ナノ粒子を導入する手法を確立し、その物性解析を目指す。金属ナノ粒子に直接ペプチドを修飾する手法に加え、微小管結合ペプチドに金属配位ペプチドを連結したペプチドを用いることで、微小管内部における金属ナノ粒子/ナノワイヤーの合成を試みる。また、微小管の巻き方を変えることで金属ナノ粒子の配列が変化し、物性変化が期待できる。これらの解析に加え、微小管自体の構造や運動性に及ぼす影響を解析し、微小管からなるナノマテリアルの新たな設計指針の構築を目指す。当初の計画よりも試薬等の消耗品にかかる費用を抑えることができたため、より有効に予算を活用するために次年度に使用することとした。次年度は、金属ナノ粒子を内包した微小管の構築と物性評価に重点を置く。研究費は、ペプチドおよび金属ナノ粒子合成のために必要な試薬類と消耗品、測定に必要な器具、得られた成果を国内外で発表するための旅費、論文校正費に使用する。
硝酸シグナル伝達ネットワーク解明のための新たな解析法の開発

本研究の目的は、植物根の硝酸塩レベルによって変化を起こす、新らたな硝酸塩濃度蛍光指示薬を開発するものである。例えば、蛍光タンパク質の発光比率が変化することにより、硝酸レベルは変化する。このように、この指示薬は、二つの蛍光タンパク質間に起こる蛍光共鳴エネルギー転移(FRET)に大きく依存している。Synechcoccus PCC79 24 cyanobacteriumシアノバクテリアは、高親和性硝酸結合タンパク質NrtAを含み、その遺伝子によりコード化されたタンパク質は新指示薬として使用された。NrtAが適切なベクターでクローン化された後、そのクローン化された遺伝子は、CFPとYFPをコード化する遺伝子と融合された。この新たに作られた融合タンパク質で、FRET活動での発現に成功し、CFPが励起した時のみにCFPとYFPの両蛍光タンパク質の発光が見られた。わずかであるが、タンパク質が高濃度硝酸に露光された際、FRET比率でも上昇が見られた。高濃度硝酸比率は低硝酸レベルにおいても発現されるが、その比率は植物に使用するには不十分である。NrtA内の保存残基は同定され、部位特異的変異誘発に使用するために改良された。大きな硝酸反応の結果は得られなかったが、これにより硝酸高初期FRET比率を抑える事に成功した。植物根研究に用いるために、この指示薬の実用化に向けた最適化が今後期待される。窒素源は植物の3大栄養素の一つとして生育に必須であり、その化合物量は植物のバイオマスを規定する重要な化学的環境因子である。植物は窒素を主に硝酸塩として吸収し、その供給量に応じて代謝系や形態を変化させ、限られた窒素を効率的に利用している。しかしながら、植物の窒素源を感知する分子機構、さらに、その下流の窒素情報伝達の分子機構に関してはほとんど明らかにされていない。これらの分子機構解明には、植物の窒素吸収体である硝酸塩の経時的、空間的な変化を細胞内で直接モニターすることが必要であるが、そのような観察手法はいまだ存在しない。このような状況を打破するため、本研究の目的は、硝酸塩の細胞内変化をリアルタイムで追跡可能な新規蛍光指示薬を開発し、分子レベルでの窒素栄養応答機構を解明することにある。1)硝酸塩と高いアフィニティーで特異的に結合するタンパク質をコードするNrtA遺伝子をSynechococcus elongates菌からクローニング。2) NrtAタンパク質を蛍光タンパク質との融合タンパク質として発現するコンストラクトを作製3)作製したNrtA融合タンパク質が硝酸塩と結合し、構造が変化するとともに蛍光活性も変化することを確認。4)蛍光活性がより変化するように、配列、長さの調節、蛍光タンパク質の種類の変更等の条件検討を行った。本研究の目的は、硝酸塩のレベルによって色度変化を起こす、新らたな硝酸塩濃度蛍光指示薬を開発することである。これは、硝酸塩結合タンパク質と融合する2つの蛍光タンパク質の組み合わせに基づくものである。この度、開発した融合蛍光タンパク質(PNin)は、CFP蛍光タンパク質とYFP蛍光タンパク質を融合させたNrtA硝酸塩結合タンパク質(81-433 amino acid region)を含んでいる。低レベル硝酸塩(100pM)でCFPの励起波長が436nmに至った際、PNin融合タンパク質に485nm(CFP発光波長)と528nm(YFP発光波長)とで発光ピークが2度見られる。これによって、順調にFRETが起きているのが確認されていたが、YFP発光はCFPよりも高く、予測したよりも大きかった。高濃度(320uM)なPNin培養では、軽度のCFP発光低下とYFP発光上昇が見られ、FRETの活動変動(YFP/CFP変動比率1.40/100pMから1.52/320uM)と一致している。NrtAタンパク質は、硝酸塩結合に関わると考えられるアミノ酸残渣W251,Q305,H350P,K423を含んでいる。

PNin指示薬を検査し最適化するため、これらの残渣をアラニンに変化させた結果、変異体は、低濃度硝酸塩でYFP/CFP比率を1(1.021.12)にまで落とすのに成功した。しかし、硝酸塩濃度が上昇すると改善は見られなかった。植物組織に使用するPNin指示薬の最適化改善は不可欠だが、融合蛍光タンパク質(PNin)は、硝酸塩指示薬のような働きがある可能性が大いに見られ、新たな解析法となった。
新規液晶性ポリイミドの合成とその高熱伝導性複合絶縁膜への応用

液晶性ポリイミドの詳細な液晶構造解析以前の研究では、主鎖型の含シロキサン液晶性ポリイミドより、シロキサンとイミド部分の強い相分離やシロキサンの広い断面積が特異的なSmA相の発現に寄与しているということを示唆する結果が得られた。さらにイミド結合の強い平面性は液晶構造に大きく関与すると考えられる。したがって、本研究では、分子構造とde Vries Sm相や二軸性Sm相の発現との関連性を解明することであり、学術的に価値は高い。本年度の研究では、液晶性ポリイミドのモデル化合物を合成し、垂直配向基盤上においてホメオトロピック配向試料の偏光顕微鏡観察より、SmA相において複屈折性が得られなかった。したがって、液晶性イミドのSmA相は、一軸性液晶であるという知見が得られた。高熱伝導性複合絶縁膜への応用本研究では、高熱伝導性絶縁膜として、より汎用性の高いワニス溶液で膜作製可能な含シロキサン液晶性ポリイミドに着目した。イミド結合及びシロキサン結合はいずれも熱的・化学的に安定であり、電子材料に適している。さらに、本研究で提案した液晶性ポリマーとの複合化については、液晶性ポリマーをマトリックスポリマーとして用いることで、フィラーであるBNとの間に熱伝導チャンネルを形成でき、高熱伝導化が実現できると考えられる。本年度の研究では、架橋化液晶性ポリイミドにおいて、架橋基数を増加させると、広範囲にわたって膜厚方向に分子が配向し、未架橋のフィルムと比較して、膜厚方向の熱拡散率が50%程度高いフィルム(0.185[mm^2s^<-1>])を得ることに成功している。さらに、この架橋化液晶性ポリイミドをマトリックスポリマーとして用い、六方晶窒化ホウ素(h-BN)との複合化を行った。h-BNを30vol%充填した際に得られた複合体の膜厚方向の熱拡散率は0.679[mm^2s^<-1>](熱伝導率約1[Wm^<-1>K^<-1>])を示し、非晶性ポリマーをマトリックスポリマーとして用いた場合と比較して、10%程高い熱拡散率を示すことを見出した。
植物免疫シグナリングネットワークのダイナミクスの解明

植物免疫システムはPTIとETIの二段階の抵抗性反応から構成される。PTIは、病原体に抑制されてしまう脆弱な抵抗性である。結果、植物は罹病性を示す。一方でETIは、病原体に対しても有効な頑強な抵抗性である。昨年度実施したPTIとETIにおける遺伝子発現プロファイルの比較解析から、免疫関連遺伝子の迅速な発現が、ETIによる病原体の封じ込みに必要であることが明らかになった。このETIにおける迅速な遺伝子発現には、免疫シグナル因子であるサリチル酸とPAD4が必要であることも示した。すなわち、植物は病原体感染のごく初期に迅速に遺伝子発現制御を行うことによって抵抗性を発揮することが示された。今年度は、ETIのごく初期に特異的に発現誘導が見られる転写因子に注目して研究を進めた。サリチル酸とPAD4非依存的にETIの初期に発現誘導される転写因子を26個同定した。プロモーター解析等のバイオインフォマティクスを駆使して、解析候補転写因子の中からERF6とその標的遺伝子を選抜した。ERF6は免疫受容体遺伝子、MAPキナーゼ、WRKY転写因子のプロモーターに結合して、これらの遺伝子の迅速な発現に貢献することを明らかにした。さらに、ドミナントネガティブ型のERF6を過剰発現したシロイヌナズナでは、ETIが損なわれることを示した。すなわち、ETIのごく初期には、サリチル酸とPAD4非依存的なシグナリングが、ERF6などの発現誘導を通じて迅速な免疫遺伝子の発現に貢献していることが明らかになった。また、平行して行ってきたプロジェクトの一つであるジャスモン酸シグナリングによるサリチル酸の蓄積制御の分子機構に関する論文がEMBO reportsに掲載された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究では、頑強な免疫システムの根底にある分子機構の解明を目指して、PTIとETIにおける遺伝子発現プロファイルの違いをRNA-seqを用いて詳細に解析した。当初、PTIとETIで、免疫シグナリングネットワークの構造が変化するのではないかと想定していた。しかしながら、免疫シグナリングによる遺伝子発現制御パターンを解析した結果、そのような変化は認められなかった。一方で、ETIでは免疫遺伝子の発現タイミングがPTIよりも早いことを見出した。さらに、このETIにおける迅速な遺伝子発現には免疫シグナル因子であるサリチル酸とPAD4が必要であることも明らかにした。これらの結果は、免疫反応へ向けた遺伝子発現ダイナミクスの違いが罹病性あるいは抵抗性を決定する要因であることを示唆している。また、遺伝子発現ダイナミクスを詳細に解析することにより、ETIのごく初期に特異的に発現誘導が見られる転写因子郡を同定した。これらの転写因子は、ETIにおける迅速な遺伝子発現に関与している可能性が考えられるため、現在、詳細な機能解析を行っている。免疫シグナリングネットワークの構造が変化するという当初の仮説は覆されたものの、PTIとETIにおける遺伝子発現ダイナミクスの違いを発見したことにより、頑強な免疫システムを担う分子機構に迫ることができた。さらに、当初の予定通り、ETIにおける遺伝子発現制御を担う転写因子の候補を得た。上記に加えて、植物免疫シグナリングネットワークの構造と機能に関して、以下の新規知見を得ることができた。(1)ジャスモン酸シグナリングによるサリチル酸の蓄積制御の分子機構を解明。(2)アブシジン酸の分解を介してジャスモン酸が気孔を開ける仕組みを解明。(3)アブシジン酸とジャスモン酸シグナリングによって誘導される脱リン酸化酵素がMAPキナーゼを脱リン酸化することにより免疫を負に制御することを発見。これらはいずれも論文として投稿準備中の段階にある。

また、平行して行ってきたプロジェクトの一つであるジャスモン酸シグナリングによるサリチル酸の蓄積制御の分子機構に関する論文がEMBO reportsに掲載された。ETIにおける遺伝子発現制御を担う転写因子の候補を得たことは大きい。今後は予定通り、これらの転写因子の詳細な機能解析を行う。具体的には、機能欠損変異体や機能獲得変異体、あるいは、過剰発現体を用いて、候補転写因子の植物免疫における役割を調べる。候補転写因子の免疫への関与が確認できた場合、候補転写因子の標的遺伝子の同定と発現解析を行う。特に、ETIの初期に発現変動を示す遺伝子に焦点を当てる。また、これらの候補転写因子はETIのごく初期においてその発現が誘導されることから、プロモーターのシス因子解析や試験管内タンパク質翻訳系を用いた網羅的スクリーニングにより、その発現誘導を担う転写因子の同定を試みる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ナノワイヤ材料の熱物性と原子レベル構造に関する実験的研究

カーボンナノチューブ(CNT)に代表されるナノワイヤ材料の熱輸送特性は結晶構造やサイズに強く依存するため同じ材料であってもワイヤ1本1本で異なることが多い。本研究では、そのようなナノワイヤの1本を取り出して原子レベルでの構造観察とあわせて熱伝導率を計測し議論する。具体的には、多層CNT、シリコンカーバイドナノワイヤ(SiCNW)、カップスタック型カーボンナノファイバー(CSCNF)の3種類の材料について調べた。CSCNFからは低次元材料特有の弾道的熱輸送の発現が伺え、SiCNWからは自由境界でのフォノン散乱の影響が確認され、CNTからは固体表面との間の接触熱抵抗の定量的計測が実現できた。これらは全てバルク計測では取得不能なデータであり、平行して実施した分子動力学シミュレーションの結果とあわせ、マイクロデバイスなどへのナノ材料の伝熱応用にとって重要な知見が得られたと結論できる。カーボンナノチューブ(CNT)に代表されるナノワイヤ系材料は機械的電気的性質と同様,熱物性に関しても特異な性質を示す可能性が高く,熱制御材料や熱電変換素子などへの新しい応用が期待されている.しかしながら,この熱物性は結晶構造に強く依存し,同じ材料であってもワイヤ1本1本で異なる値を示す可能性が高いために依然として信頼性の高い評価が難しいのが現状である.そこで,ナノワイヤ1本を取り出してその原子レベルの構造観察と熱伝導率計測を正確に実施するとともに,さらに,その1本のナノワイヤの結晶構造を変化させて熱伝導率の変化を測定する実験を行うことで原子構造と熱伝導の根本的な理解が進むものと考えられる.そこで本年度はこのような「その場」計測を可能にする熱伝導率計測用ナノセンサの開発を行った.具体的には,センサ用基板のエッジから2ミクロン以内に熱線センサとして利用可能な白金ナノフィルムを基板から浮いた状態で製作した.これにナノカーボンテクノロジー社製のCNTを設置することに成功した.このCNTを別の基板に接触させて熱の移動の様子を観察し再現性を確認できた.今後はこのセンサを用いて引張応力をかけた場合の熱伝導率の変化を調べる予定であるが,特に影響が大きく現れることが期待できるカップスタック型カーボンナノファイバーをまずそのままの状態で熱物性を計測したところバリスティックな熱伝導が計測された.これについてさらに次年度以降探求を続ける予定である.カーボンナノチューブ(CNT)に代表されるナノワイヤ系材料は機械的電気的性質と同様に熱物性に関しても特異な性質を示す可能性が高く,熱制御材料や熱電変換素子などへの新しい応用が期待されている.ただし,その熱物性は結晶構造に強く依存し,同じ材料であってもワイヤ1本1本で異なる値を示す可能性が高い.そこで,実験的研究としてはナノワイヤ1本を取り出して原子レベルの構造観察とあわせて熱伝導率を正確に計測する必要がある.これまでは,多層CNTやSICナノワイヤなどを扱ってきたが,今年度はカップスタック型カーボンナノファイバー(CSCNF)の研究に集中して取り組んだ.その理由はCSCNFが現存する材料の中で最も1次元性が高いものと期待したからである.完全に1次元の材料はフォノンの散乱がないので完全な弾道的熱伝導が発現することが知られている.ただし,最も1次元性が高いと期待されてきた単層CNTでも厳密には3次元構造であるがゆえにフォノンは散乱される.一方,CSCNFはグラフェンカップが整然と1次元的に並んだものであってカップ間相互作用は高度に調和的である.そこで,CSCNFについてHRTEMで構造を十分観察した上でT字一体型センサ法によって熱伝導率の計測を行った.結果としては,拡散的熱伝導に比べて数10倍以上の高い熱伝導が観測された.この現象を理解するために,最大8個のカップを有するCSCNFについて非平衡分子動力学計算を行い,1次元性の指標である熱伝導率の長さ依存性を求めたところ単層CNTを上回る0.7乗則をいう結果を得た.他の研究と比較検討した結果,CSCNFの熱輸送は調和的1次元鎖に3次元振動を許した系に近いことが明らかになった.カーボンナノチューブ(CNT)に代表されるナノワイヤ系材料は機械的電気的性質と同様に熱に蘭しても特異な性質を示すがそのメカニズムはまだ十分にはわかっていない。特に熱輸送特性は結晶構造,サイズ,接触状態などに依存するため同じ材料であってもワイヤ1本1本さらにはその状態によって熱伝導率が異なる。本研究ではナノワイヤ1本を取り出して原子レベルの構造観察とあわせて熱伝導率を正確に計測することでナノ材料の熱物性に関する知見を集約することを目的としている.今年度は,熱整流作用と界面熱抵抗に関する研究を実施して次のような知見を得た.

まず,CNTの軸方向に結晶欠陥のある部分と無い部分を連結させた場合には,室温あたりにおいては欠陥のある部分から無い部分への熱流はその逆の向きに比べて10%程度増大することがわかった.その理由はフォノンの周波数特性が欠陥の有無に依存するためである.この現象の発見と検証は全て分子動力学シミュレーションによって行われた.次に,実験的にはCNT1本を独自に開発したナノ熱センサにセットしてそのCNT先端と金表面との間の界面熱抵抗を定量的に評価した.先端が閉じた試料と開いた試料を扱った結果,c軸方向とa軸方向で1桁ほどの違いが得られた.この結果はフォノンの界面散乱をモデル化した理論予測とよく一致するものであった.このように,本研究はナノワイヤ材料の熱輸送特性に関して基盤的実験技術を開発すると同時に,バルクではわからなかった多くの新しい知見を発見し検証することができたと総括することができる
品種特異的エリシターに対するダイズ植物のレセプターの分離およびその遺伝子の単離

植物は受容体(レセプター)を介して病原体由来の抵抗反応誘導物質(エリシター)を認識することにより抵抗反応を誘導すると考えられている。Pseudomonas syringae pv.tomatoから単離された非病原性遺伝子avrDは、抵抗性遺伝子Rpg4を持つダイズ品種に対してのみ特異的に抵抗反応を誘導するエリシター・シリンゴライドの生成に関与している。本研究においては、品種・レースの特異性の分子機構を解明するため品種特異的エリシター・シリンゴライドに対するダイズのレセプターの精製およびその遺伝子のクローニングを目指した。avrDを持つ大腸菌を【^<14>C】グルコースを含む液体培地で培養し、培養濾液から高速液体クロマトグラフィーなどにより【^<14>C】でラベルしたシリンゴライドを精製した。それを用いて抵抗性ダイズ品種植物より調製した細胞膜分画との結合実験を行った結果、シリンゴライドに対する特異的結合部位は認められなかった。そこで可溶性分画を用いて結合実験を行ったところ、シリンゴライドに特異的に結合する部位が存在することが明らかとなった。この結合はエリシター活性のないシリンゴライド類似体によっては阻害されなかったが、シリンゴライドおよびエリシター活性のある類似体によって阻害され、結合部位は抵抗反応に役割を担うレセプターであると考えられる。また可溶性分画を蛋白分解酵素で前処理することにより結合活性が消失し、シリンゴライドレセプターは蛋白質であることが示唆された。このように本研究により品種特異的エリシター・シリンゴライドに対するレセプターの存在が、世界で初めて示唆された。目的としたレセプターの精製およびその遺伝子のクローニングには至らなかったが、それに向けての基盤が確立できた。
ミクロ統計データを用いた日本企業のグローバル化に関する計量的実験研究

日本企業のグローバル化についてミクロ統計データを用いて計量的に実証研究を行うことを目的とする本研究の最終年度に当たる本年度において行った研究の主な実績としては、以下のようなものが挙げられる。(1)統計法に基づく目的外利用承認を昨年度に得て、通商産業省(現在の経済産業省)が実施した「商工業実態基本調査」のミクロ統計データを再集計・加工したデータベース・集計・推定結果を用いて、今年度は、海外へのアウトソーシングを中心に、以下のような学術論文をまとめた。(2)国内での外注と海外への外注の選択について、研究開発集約度の高い企業は国内への外注を選ぶ傾向が見出された。また、国内外注、海外外注、海外子会社・関連会社からの海外企業内調達を比較して、生産性の高い企業は海外調達を選び、資本集約度・研究開発集約度の高い企業は海外調達において企業内調達を選ぶ傾向が見出された。こうした結論は、業種や企業規模を考慮しても観察されることも確認した。プロダクト・サイクルに沿って、企業は、海外への外注を、国内生産・輸出、海外社内生産に比べ、より研究開発集約度の低い段階で選ぶ傾向があることも見出した。(3)また、企業の輸出判断に際しての、社内研究開発費と社外ネットワークの影響力の比較についても分析した。関連で、日本企業に関する他のデータを用いて、海外進出と知的財産の関係についても研究成果をまとめた。日本企業のグローバル化についてミクロ統計データを用いて計量的に実証研究を行うことを目的とする本研究の初年度に当たる本年度においては、これまでに行ってきた予備的分析の成果を整理するとともに、次年度以降における新たな研究の準備作業を進めた。今年度にまとめられた成果としては、例えば以下のようなものが挙げられる。(1)欧米で注目を集め分析も始まっている海外へのアウトソーシング=外注(いわゆるオフショアリング)について、「商工業実態基本調査」のミクロ統計データを用いた分析結果を整理した。その結果、企業の海外アウトソーシングは、その企業の生産性や規模と有意な統計的関係を有することが確認された。日本企業について、国内と国外を明示的に区別したアウトソーシングのミクロ実証分析は稀有であると考えられ、貴重な成果が得られた。(2)海外直接投資の投資先について、同じくミクロ統計データを用いた分析結果を整理した。その結果、日本企業において、アジアに比べ先進国へ進出している企業の方が、研究開発集約度が高いという関係が統計的に確認された。アジアの急速な発展がよく報じられるが、依然として、直接投資と研究開発の関係は、アジアよりも先進国向け投資において強いことが改めて明らかになった。(3)この他、企業の輸出判断、企業のグローバル化モード選択(海外からの調達に当たって直接投資による企業内調達と別企業への外注のどちらを選ぶか、海外への販売に当たって輸出と海外直接投資による現地生産のどちらを選ぶか)について、研究開発、生産性、パソコン活用等との関係を調べる分析も併せ行い、成果をとりあえず中間的にまとめた。今後、残された課題(業種別に区分した分析等)に応えるべく追加的な分析を行うとともに、他のデータセットの活用可能性も探っていく予定である。日本企業のグローバル化についてミクロ統計データを用いて計量的に実証研究を行うことを目的とする本研究の中間年度に当たる本年度において行った研究の実績としては、例えば以下のようなものが挙げられる。(1)日本企業のグローバル化を企業レベルのデータを用いて分析するため、通商産業省(現在の経済産業省)が実施した「商工業実態基本調査」のミクロ統計データについて、統計法に基づく目的外利用承認を得て、個票ミクロ情報を再集計・加工し分析した。(2)最近欧米で注目を集めている海外への外注(オフショアリング)関係の分析としては、輸出:海外外注:海外直接投資(海外子会社等の保有)の三つのグローバル化選択について、企業の生産性を比較した。企業規模や業種、資本集約度による細分を加えた上での生産性比較も行った。その結果、海外直接投資を行っている企業の生産性は顕著に高く、三ついずれのグローバル化選択も行っていない企業の生産性は極端に低いことが確認された。

クロスセクションの分析なので因果関係の方向性は議論できないが、理論仮説と整合的な観察結果が得られたと言える。(3)この他、国内での外注と海外への外注の選択についてと、輸出:海外生産:海外外注の選択について、研究開発集約度との関係を統計的に分析した。また、企業の海外進出先の選択(アジアか欧米か)について、企業の生産性との関係を分析したほか、企業の輸出判断と研究開発との関係も分析した。関連で、日本企業に関する他のデータを用いて、海外進出と知的財産の関係についても併せ研究を行った。日本企業のグローバル化についてミクロ統計データを用いて計量的に実証研究を行うことを目的とする本研究の最終年度に当たる本年度において行った研究の主な実績としては、以下のようなものが挙げられる。(1)統計法に基づく目的外利用承認を昨年度に得て、通商産業省(現在の経済産業省)が実施した「商工業実態基本調査」のミクロ統計データを再集計・加工したデータベース・集計・推定結果を用いて、今年度は、海外へのアウトソーシングを中心に、以下のような学術論文をまとめた。(2)国内での外注と海外への外注の選択について、研究開発集約度の高い企業は国内への外注を選ぶ傾向が見出された。また、国内外注、海外外注、海外子会社・関連会社からの海外企業内調達を比較して、生産性の高い企業は海外調達を選び、資本集約度・研究開発集約度の高い企業は海外調達において企業内調達を選ぶ傾向が見出された。こうした結論は、業種や企業規模を考慮しても観察されることも確認した。プロダクト・サイクルに沿って、企業は、海外への外注を、国内生産・輸出、海外社内生産に比べ、より研究開発集約度の低い段階で選ぶ傾向があることも見出した。(3)また、企業の輸出判断に際しての、社内研究開発費と社外ネットワークの影響力の比較についても分析し、統計的規則性に企業規模や業種による違いが見られることを明らかにした。更に、関連して、国際化についての貿易理論的研究も行った
ストレングスの視点を活用した精神科看護実践トレーニングプログラムの開発

我が国の精神保健医療福祉には、精神疾患患者の隔離収容を推し進めてきた暗く長い歴史がある。その歴史が生み出した課題を解決するため、厚生労働省は精神保健福祉施策の改革ビジョンを策定し「入院医療中心から地域生活中心へ」というスローガンを掲げ、精神疾患患者が地域でよりよい生活を送るための様々な取り組みを促進している。また、その後押しをするように、精神疾患患者が病気を抱えながらも人生の再建と創造することを意味するリカバリー概念が発信されるようになったが、精神障害者の地域移行は進んでいるとは言い難い状況にある。本研究の全体構想は、厚生労働省が掲げる精神保健福祉施策の改革ビジョンに基づき精神疾患患者の地域移行を促進するために、医療施設において革新的な実践を行う精神科病棟看護師の育成システムを構築することである。それを達成するために、本研究では、ストレングスの視点を活用した看護実践ができる精神科看護師を育成するためのトレーニングプログラムを作成および試行し、実用可能なプログラムを開発することを目的としている。研究2年目にあたる平成30年度は、ストレングスに関する文献をより網羅的に収集し、概念の先行要件、属性、帰結を明確にするべく取り組んだ。分析の結果、精神障害者のストレングスの先行要件、属性、帰結が明確となった。今後は、これを基に関係者を対象にした調査に取り組み、教育プログラムの構築を目指していきたい。本研究課題に関する専門学会での情報収集や、概念分析に時間を要したため。早急に次調査の準備を進める。研究初年度にあたる平成29年度は、ストレングスに関する文献をレビューして「精神疾患患者のストレングス」の概念分析に取り組んだ。具体的には、ストレングスをキーワードに会議録と文献検討を除外して、医学中央雑誌を用いて検索した結果、118件の文献がヒットした。そこから、精神障害者のストレングスとは関連しない論文をハンドサーチにより除外した結果、対象文献は58件となった。分析の結果、ストレングスの対象者としては、精神障害者全般に関する文献が最も多く、統合失調症やうつ病をもつ患者および抑うつ状態にある患者を対象としたもの、認知症やアルコール依存症をもつ患者を対象としたもの、摂食障害をもつ対象としたものがみられた。精神障害者全般に関する文献では、精神科病院に長期にわたって入院している患者を対象としたものや入退院を繰り返している患者のストレングスに焦点を当てたものがみられた。また、対象者が現在身を置く場所としては、精神科病棟と地域社会が挙げられた。精神障害者のストレングスの向上に関わる支援者に着目すると、訪問看護師の活動が最も多く取り上げられ、ついで精神科病棟に勤務する看護師、精神保健福祉士、作業療法士など活動が取り上げられていた。この中には、一専門職による活動だけでなく、他職種による活動について取り上げられているものも見うけられた。今後は、ストレングスに関する文献をより網羅的に収集し、概念の先行要件、属性、帰結を明確にするべく取り組むことを目指すこととなった。他研究課題において、対象施設の都合により計画が後倒しになった。また本研究課題に関する専門学会での情報収集や、概念分析に思ったより時間を要した為、本研究課題の進捗状況はやや遅れている状況にある。早急に概念分析を完成させるとともに、その成果に基づいて今年度からのインタビューガイドの作成にあたる。当初の予定より、分析に時間を要したため、分析後に必要な物品費については購入にいたらなかった。当初の予定より、概念分析に時間を要したため、分析後に必要な物品費については購入にいたらなかった。
呼吸器炎症・腫瘍病態形成におけるHGFとSLPI:感染防御・再生機構の連携と逸脱

近年増加が注目される呼吸器炎症性疾患や肺腫瘍は人口高齢化により、進化的に獲得された本来の感染防御・再生機構が逸脱し、病態形成に関与すると考えられる。本研究の目的は従来我々が検討している肝細胞増殖因子(HGF)と分泌型白血球蛋白分解酵素阻害物質(SLPI)を取り上げ、その呼吸器疾患病態における関与を解析することにある。3年度に渡る研究の成果は以下の2点である。(1)SLPI遺伝子ノックアウトマウスの表現型解析による新知見先にSLPIノックアウトコンストラクトを導入したES細胞よりC57BL/6でSLPI+/-を作成し、もどし交配によりSLPI-/-を樹立した。SLPI-/-の表現型として、単なる蛋白分解酵素阻害のみならず近年新たなSLPI作用が報告されている事実に着目し、大腸菌由来LPS(serotype 0127:B8、1mg/mouse)の腹腔注入による生存曲線を調べたところ、SLPI-/-では有意に生存率が低下した(p<0.01)。本結果の詳細を検討すると、第一にSLPI-/- macrophageより産生されるIL-6量に有意差があるが、IL-1β、TNF-α、NO産生には有意差を認めなかった。興味あることにSLPI-/-由来B細胞の増殖やIgM産生は亢進した。一方in vitroの系ではSLPI-/- macrophageでは炎症関連核因子IkB-β発現が抑制され、相対的にNFkBのDNA結合能が増強した。これらの事実はSIPIのより広範な生物活性を推察させるものである。さらに腫瘍形成初期炎症反応のSLPI関連をウレタン誘発(1mg/g body wt)肺腺癌形成系で検討したところ、SLPI-/-では有意に肺発癌が抑制された。これはEGF受容体系のシグナルも関与し、腫瘍組織SLPI高発現の生理的重要性を示唆し、未知のSLPI結合蛋白同定の必要性を示すと共に、肺発癌機構やその予防に重要な示唆を与えるものである。(2)肺の炎症に関与する宿主骨髄由来細胞の動態に関するHGFの新作用大阪大学岡部研究室よりGFPマウスの分与を受け当施設で増殖した。C57BL/6(雌、10-12週令)に6-10Gy放射線照射後、GFPマウス由来骨髄細胞(10^6cells/mouse)を静注し、安定した4-6週後、bleomycin肺傷害を惹起した。対照は4-6週後末梢血、肺胞macrophageの50%以上がGFP陽性細胞であるが、bleomycin傷害により2週後にCD34、CD31陽性細胞でGFP陽性の骨髄由来細胞が炎症肺の切片に多数見られた。同条件下にHGF遺伝子発現系を用いてHGFの効果を検討したところ、HGFは骨髄よりの細胞動員にはむしろこれを抑制し、一方で障害肺胞上皮細胞の細胞死抑制活性を増強することにより、組織修復の方向が進むことが明らかになった。本結果は経血管性肺特異性plasmidによるHGF発現として併せ報告したが、最近骨髄由来fibrocyteによる肺線維化促進の知見に対し、その抑制はHGFの新たな作用である可能性を示唆する。

C57BL/6(雌、10-12週令)に6-10Gy放射線照射後、GFPマウス由来骨髄細胞(10^6cells/mouse)を静注し、安定した4-6週後、bleomycin肺傷害を惹起した。対照は4-6週後末梢血、肺胞macrophageの50%以上がGFP陽性細胞であるが、bleomycin傷害により2週後にCD34、CD31陽性細胞でGFP陽性の骨髄由来細胞が炎症肺の切片に多数見られた。同条件下にHGF遺伝子発現系を用いてHGFの効果を検討したところ、HGFは骨髄よりの細胞動員にはむしろこれを抑制し、一方で障害肺胞上皮細胞の細胞死抑制活性を増強することにより、組織修復の方向が進むことが明らかになった。本結果は経血管性肺特異性plasmidによるHGF発現として併せ報告したが、最近骨髄由来fibrocyteによる肺線維化促進の知見に対し、その抑制はHGFの新たな作用である可能性を示唆する。近年増加が注目される呼吸器炎症性疾患や肺腫瘍は人口高齢化により、進化的に獲得された本来の感染防御・再生機構が逸脱し、病態形成に関与すると考えられる。本研究は従来我々が検討している肝細胞増殖因子(HGF)と分泌型白血球蛋白分解酵素阻害物質(SLPI)を取り上げ、その呼吸器疾患における関与を解析するものである。本年度は以下の2点において研究を推進した。(1)SLPI遺伝子ノックアウトマウスの表現型解析先にSLPIノックアウトコンストラクトを導入したES細胞よりC57BL/6でSLPI+/-を作成し。もどし交配によりSLPI-/-を樹立した。SLPI-/-の表現型として、単なる蛋白分解酵素阻害のみならず近年新たなSLPI作用が報告されている事実に着目し、大腸菌由来LPS(serotype 0127:B8、1mg/mouse)の腹腔注入による生存曲線を調べたところ、SLPI-/-は有意に生存率が低下した(P<0.01)。本結果の詳細を検討すると、第一にSLPI-/-macrophageより産生されるIL-6量に有意差があるが、IL-1β、TNF-α、NO産生には有意差を認めなかった。興味あることにSLPI-/-由来B細胞の増殖やIgM産生は亢進した。一方in vitroの系ではSLPI-/-macrophageでは炎症関連核因子IkB-β発現が抑制され、相対的にNFkBのDNA結合能が増強した。これらの事実はSLPIのより広範な生物活性を推察させるものである。(2)肺の炎症に関与する宿主骨髄由来細胞の動態に関する基礎的検討大阪大学岡部研究室よりGFPマウスの分与を受け当施設で増殖した。以上の研究は肺の傷害・修復におけるSLPI関与や骨髄由来細胞による組織再生修復に新たな知見を与えるものである。近年増加が注目される呼吸器炎症性疾患や肺腫瘍は人口高齢化により、進化的に獲得された本来の感染防御・再生機構が逸脱し、病態形成や難治性に関与すると考えられる。
正課外の国際交流における多文化間共修の意義：多様な他者と協働する力の育成に向けて

社会の急速なグローバル化に伴い、大学内のあらゆる教育実践の中で国内・国際学生が協働を通じて学び合う機会の創出と、その質・質の拡充が求められている。一方、これに関する正課外(授業外)での取り組みについての調査研究は未だ個別事例調査が主流であり、包括的視点からの検討は不十分である。本研究では、担当する大学教職員を対象とする調査等を通じて正課外での国際交流における「多様な学生の協働」の現状と課題を明らかにし、実践における要点を整理する。
マイクロ波からミリ波帯での実用型電波吸収体の設計と斜め入射特性測定装置の開発

電磁環境改善対策として、斜め入射用電波吸収体の設計とミリ波帯用斜め入射特性測定装置の開発を行った。まず、人工材料である金属線配列材を等方性電波吸収体上に積層させることにより、斜め入射時においてTE波、TM波両偏波が整合可能な電波吸収体を設計し、その有効性を示した。次に、測定試料台にコーナーリフレクタを取り入れた斜め入射特性測定装置を作製し、ミリ波帯用電波吸収体の斜め入射特性が入射角度080°で簡易に測定できることを確認した。近年、不要電磁波除去対策として、数多くの電波吸収体が使用されている。本研究では、電波吸収体の実用での使用を想定し、マイクロ波帯において斜め入射特性を改善できる電波吸収体の設計法について検討を行った。具体的にはまず、支持材として使用する等方性電波吸収体の選定から始めた。次に、それより得られた等方性吸収体である抵抗膜を用い、その上に有限長の金属線を同方向に配列させた金属線配列材を積層させた試料を構成した。この試料について、入射角度が60゚の状態で、TE波、TM波両成分が整合可能となることを実験的に確認した。通常、等方性電波吸収体の反射特性は斜め入射の場合、入射波により異なった値となるが、上記で述べたように金属線配列材を用いることにより、斜め入射特性が改善できることを確認した。次に、4060GHzのミリ波帯において電波吸収体の斜め入射特性が測定可能な装置を試作した。本装置では、高さ、幅、奥行きを各々1.5m、1.1m、0.9mの箱型としており、通常の実験室内に十分に収まるように設計した。また、測定試料台にコーナーリフレクタを取り入れ、斜め入射特性が測定できる工夫を設けた。これにより、送受信アンテナは固定した状態のままで、コーナーリフレクタを回転するだけで反射波の斜め入射の測定が可能となった。反射波の測定には、平成22年度に導入したスペクトラム・アナライザ(Agilent Technologies E4407B)を用いた。種々の形状の電波吸収体の反射特性を測定したところ、有効な結果を得ることができた。本装置は実用において非常に有効である。近年、不要電磁波対策として種々の電波吸収体、電磁遮へい材が使用されている。本研究ではまず、電波吸収体の実用での応用を考え、マイクロ波帯において電磁波の斜め入射特性が改善できる電波吸収体設計法について検討した。具体的には、無損失材料である発泡材(厚み5.5mm)の上に等方性電波吸収体である抵抗膜(厚み126μm)を積層させた試料を作製し、さらにその上に有限長金属線を同一方向に等間隔で配列した金属線配列材を積層した試料を構成した。一般的に、等方性電波吸収体の斜め入射時の反射特性は、入射波偏波に依存し、TE波とTM波で異なった値を示すが、上記の金属線配列材を抵抗膜の上に配置することにより、偏波依存性をなくすことが可能であることを示した。また、金属線配列材の構造パラメータ(金属線長さ、金属線配列間隔)を調整することにより、他の入射角度においても電波吸収体の整合周波数を制御できることを実験的に確認した。また、本試料構成において、円偏波反射波の斜め入射特性についても検討した。次に、平成22年度に作製した4060GHzのミリ波帯電波吸収体用の斜め入射特性測定装置を用い、種々の電波吸収体の斜め入射特性を評価した。本測定装置は、上部に送受信アンテナ、逓倍器、方向性結合器等から構成されるミリ波回路部を設置しており、試料からの反射波測定には平成22年度に導入したスペクトラムアナライザ(Agilent Technologies E4407B)を用いている。まず、測定試料台のコーナーリフレクタを回転させることにより、本装置の測定可能入射角度について検討した。その結果、入射角度が0°80°の斜め入射の状態で電波吸収特性が測定できることを確認した。その後、種々の電波吸収体の斜め入射特性を0°80°の範囲で測定し、有効な結果を得ることができた。以上の検討より、本測定装置が電波吸収体の斜め入射特性測定に有用であることを示した。