hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細孔制御したハニカム多孔質体による沸騰限界熱流束向上メカニズムの解明とその応用

本研究において対象とするハニカム多孔質体(HPP)を用いた際の限界熱流束(CHF)の向上には、毛管力による液体供給の効果および蒸気排出孔に内部に直接流入する液体供給効果の2つの液体供給重要である。H28年度までの成果から、これらの各液体供給がCHF向上に対して、どの程度寄与するかについて実験的に検討し、モデル化を試みた結果、3 MW/m2を超えるような高熱流束下では、毛管力による液供給効果が支配的である。一方、高熱流束下では、発熱面上部に形成される合体大気泡がこれらの液体供給を阻害し、モデルによる予測値よりも低い値でCHFに到達する場合がある。また、この合体気泡による影響は下向き伝熱面においてより顕著である。そこで、本研究では、下向き伝熱面下でのCHF向上を目的に、上向き伝熱面下の合体大気泡の滞留に対して、有効な結果を示した二層構造HPPを用いた際の下向き伝熱面下でのCHF向上効果について、実験的に検討した。その結果、下向き伝熱面では、合体気泡の影響から、裸面と二層構造の場合のいずれも程度の差はあるが、傾斜角度の増大に伴い、CHFが減少する傾向を示した。合体気泡の影響は、裸面の場合に特に顕著で、下向き伝熱面下でCHFを向上するためには、合体気泡滞留中での伝熱面近傍の液体保持が重要であることがわかった。また、本研究で検討した全ての伝熱面姿勢において、二層構造HPPの実測値は、裸面の場合と比べて、CHFが1.6倍以上に向上した。さらに、伝熱面姿勢が同じ場合では、裸面に対する二層構造HPPのCHF促進率は、合体気泡の滞留による影響がより顕著に現れる水平真下向きの場合にその値は最大で、3倍以上に向上した。以上のように、下向き伝熱面下においても、二層構造HPPを用いた手法が合体気泡滞留中の影響の低減に有効な手段であることが示された点は、非常に興味深い。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、4MW/m2級の高熱流束除熱を実現する新たな冷却手法の確立である。福島原子力発電所の事故を契機に上記目標の達成が切望されている。申請者は、これまでに多孔質部と蒸気排出孔部(以下、セル)からなる格子状構造体(以下、ハニカム多孔質体)を発熱面上に装着することで、沸騰冷却限界を未装着時の2.5倍(2.5MW/m2)まで向上させた。この限界向上要因として、1多孔質部の毛管力による液体供給、2セルからの迅速な蒸気排出などが挙げられる。本研究では、冷却限界向上に関わる各素過程を明確化し、機構論的モデルを構築する。最終的には、モデルと材料科学の知見を導入し、作製した最適幾何形状・細孔構造のハニカム多孔質体により、目標の達成を目指す。当該年度は、冷却限界向上に関わる液供給メカニズムである(1)毛管力による液供給効果と(2)セルに直接流入する液供給効果の素過程を分離した要素実験の実施から、各素過程が冷却限界向上に与える寄与度を把握することに重点を置き、研究を進めた。その結果、具体的に以下の研究成果を得た。(1)について毛管力による液供給効果の抽出実験(以下、毛管抽出実験)装置を作製した。実測値と申請者が提案する冷却限界発生に関する一次元モデルと比較検討を行い、毛管抽出実験結果をモデルによりよく説明できることがわかった。さらに、限界発生時の時々刻々の多孔質体内部の気液相変化現象について電気抵抗法を用いて検討することで、実現象とモデルがよく一致することを確認した。(2)についてセルに直接流入する液供給効果の抽出実験装置を作製し、発熱面上から発生する蒸気流束とセルに流下する液流束との関係を明らかにした。加えて、その関係と上述のモデルとを組み合わせることで、セル内部に流入する液体をより効果的に蒸発させることがさらなる冷却限界向上には重要であることが示唆された。現在までの進捗状況を(1)当初の研究計画との比較、(2)研究成果内容、(3)成果発表の3点で判断した結果、「当初の計画以上に進展している。」という区分で自己評価した。各項目の内容について、具体的には以下に示す通りである。(1)当初の研究計画と比較して・・・当初の計画通り、本年度は冷却限界向上に関わる2つの液供給メカニズムに着目し、素過程を分離した要素実験を行い、各素過程が冷却限界向上に与える寄与度について検討した。(2)研究成果について・・・上述の研究を実施した結果、申請者が提案する冷却限界発生に関する一次元モデルにより、実現象をよく説明できることがわかった。すなわち、将来的に最適な幾何形状・細孔構造のハニカム多孔質体を製作する上で、本モデルが設計指針として有効であることが示唆された。この結果は本研究課題の中でも特に重要な位置づけを占める知見である。また、セル内部への流下液体を効率よく蒸発させることがさらなる冷却限界の向上に繋がるという知見を得た。以上のように、本年度は本研究課題の根幹である冷却限界向上要因の明確化に関する重要な知見が得られるという当初の期待以上の研究成果であった。(3)成果発表について・・・本研究に関わる成果は積極的に発表を行った。

国内学会にて2件の口頭発表を行い、論文としては、日本機械学会編日本機械学会論文集に投稿中(2016年3月18日投稿)である。上述の口頭発表では2件ともに学会賞を頂いた。高熱流束除熱の実現に向けて、ハニカム多孔質体装着時の冷却限界向上に寄与する素過程及びハニカム多孔質体の製造法に関して検討した。H28年度の研究成果をまとめると、以下の通りである。(1)沸騰冷却冷却限界向上に関わる素過程に関する検討ハニカム多孔質体装着時の冷却限界向上に寄与する素過程として、1毛管力による液体供給と2蒸気排出孔に直接流入する液体供給の2つがある。昨年度までの研究から、蒸気排出孔に直接流入する液体をより効率的に蒸発させることで、冷却限界が向上することが示唆された。そこで、本年度は蒸気排出孔部の伝熱面濡れ性の向上が冷却限界向上に与える影響について検討した。具体的には、蒸気排出孔部の伝熱面上にナノ粒子をコーティングしたナノデポジット伝熱面を作製し、伝熱面濡れ性を向上させた。ナノデポジット伝熱面を使用したプール沸騰実験を行った結果、ナノデポジット伝熱面の方がナノ粒子をコーティングしていない伝熱面よりも、ハニカム多孔質体装着時の冷却限界が向上する結果を得た。この結果から、蒸濡れ性を向上させることで、蒸気排出孔に直接流入する液体をより効率的に蒸発させることができ、冷却限界が向上することがわかった。(2)ハニカム多孔質体の製造方法の検討冷却限界向上に起因すると考えられる幾何形状や多孔質体内部の細孔構造を自由に制御することを目的に、ハニカム多孔質体の製造方法について検討を行った。具体的には、3Dプリンタにより作製した樹脂でできた鋳型にセラミック粉体と造孔材を分散させたスラリーを鋳込み、得られた成形体を焼成するという手法を提案し、有効性について検討した。その結果、本手法により、ハニカム多孔質体の幾何形状の制御が可能となった。また、造孔材にカーボンファイバーを用い、磁場を印加させることで、細孔の配向性を制御することができ、多孔質体内部の細孔構造の制御も可能となった。研究計画通り、概ね順調に進展している。ハニカム多孔質体装着時の冷却限界向上に寄与する素過程として、蒸気排出孔に直接流入する液体供給に着目し、ナノ粒子コーティング層を導入することで、蒸気排出孔に直接流入する液体をより効率的に蒸発し、冷却限界の向上が可能となる興味深い結果が得られた。ハニカム多孔質体の製造方法について、3Dプリンタにより作製した樹脂でできた鋳型にセラミック粉体と造孔材を分散させたスラリーを鋳込み、得られた成形体を焼成するという手法を提案し、有効性について検討した。今後、作製したハニカム多孔質体を用いたプール沸騰実験での評価だけでなく、冷却限界向上に関わる透過係数や細孔径などの多孔質体内部の細孔構造の特性を評価するための試験機を作製し、理論的な性能評価についても検討したい。本研究において対象とするハニカム多孔質体(HPP)を用いた際の限界熱流束(CHF)の向上には、毛管力による液体供給の効果および蒸気排出孔に内部に直接流入する液体供給効果の2つの液体供給重要である。H28年度までの成果から、これらの各液体供給がCHF向上に対して、どの程度寄与するかについて実験的に検討し、モデル化を試みた結果、3 MW/m2を超えるような高熱流束下では、毛管力による液供給効果が支配的である。
自己組織化を利用したエネルギー・エフィシェント・マテリアルの創製

エネルギー材料の高効率化・高性能化(エネルギー・エフィシェント・マテリアル)を達成するため、超伝導技術や熱電変換技術を中心に薄膜化技術、自己組織化技術、特に本研究ではイオンビームアシスト(IBAD)法を用いた金属基板上への展開を行ってきた。レーザを用いたナノ組織制御によるハイブリッドエネルギー材料薄膜、超伝導材料の高性能化を目的としてReel to Reel法による金属テープを用いた長尺化・連続成膜技術の構築、および熱電変換材料の高性能化として、IBAD法などの自己組織化技術を用いた金属基板上の成膜技術の応用、さらに配向性向上にむけて液層法を用いた材料作製技術を構築した。機能性薄膜は、「自己組織化を利用したエネルギー・エフィシェント・マテリアル」の開発により、基材と薄膜の界面制御や薄膜内部の粒子間の粒界制御が可能となる。そのため、界面特性や粒界特性の性能の向上や高度化を図り、材料固有の性能を最大限発揮する技術の確立するともに、自己組織成長法などのような新たな性能効果を模索することが重要である。本研究では高性能な熱電変換材料を用いた単結晶基板上などにおける厚膜作成技術、特に液層を用いた結晶配向化技術の構築する。高性能熱電変換材料と期待されるSnSe単結晶は、結晶のb軸方向のみにおいて923 Kで高い無次元性能指数ZTb=2.6を示すことが報告されている。しかし、SnSeは結晶構造に由来する、熱電特性の異方性を有しているため、応用上単結晶SnSeの作製が必要となる。本年度は単結晶作製方法として、ブリッジマン法よりもより簡便な温度勾配法による結晶育成を試みた。温度勾配法は電気炉も試料も固定した状態で、炉内の温度勾配を利用して過冷度を与え結晶化させる手法である。本年度はより簡便な二重管封入式の温度勾配法を開発し、SnSe単結晶の作製を試みた。さらに、種々の作製条件が結晶性に与える影響について検討した。SnSeの回折ピークの他には基板のMgOの回折ピークしか見られず単相のSnSe膜が得られた。またSnSeの回折ピークに注目すると、SnSe(h00)面が強く配向していることがわかる。さらに、ラウエ評価から融液成長が促進して単結晶に近づいたことも観察された。さらに、基板界面からの自己成長を促進するため、基板界面にSnSeの種膜の作製などの予備検討も検討した。各種基板を用いることにより基板上のエネルギー・エフィシェント・マテリアルの自己成長機構が明らかになると期待している。熱電変換材料として、変換効率が高いことが報告されたSnSeに注目した。しかし、SnSeは結晶構造に由来する熱電特性の異方性を有しているため応用上単結晶又は配向薄膜の作製が必要となる。まず、液層成長を用いたSnSe単結晶及び配向薄膜を作製することを目的とした。試験管底部に単結晶基板(MgO, SrTiO3, CaF2, Al2O3)を種結晶として設置し、内部に粉末状SnSeを充填した。Se気化を抑えるため試験管内をSe飽和状態とするため粉末状SnSeの上にSeを少量敷いた。その後温度分布を計測した管状電気炉を地面と垂直となるように置いた。結晶成長における駆動力を大きくするため温度勾配が最も大きくなる位置に試験管を設置し、SnSeを溶融凝固させた。各種成膜条件で検討を行った結果、SnSe配向条件の構築が図れた。一方、MgOステップ基板とSTOステップ基板を用いてナノロッドの分布制御に関する研究を進めている。基板オフカット、熱処理してステップ作製、ナノロッドの分布制御の順で検討を行った結果、7°オフカット基板を用いてテラス幅50-80 nm程度で直線的なステップを作製する条件を得た。本年度は特にレーザを用いたナノ組織制御によるハイブリッドエネルギー材料薄膜、超伝導材料の高性能化を目的としてReel to Reel法による金属テープを用いた長尺化・連続成膜技術の構築、および熱電変換材料の高性能化として、IBAD法などの自己組織化技術を用いた金属基板上の成膜技術の応用、さらに配向性向上にむけて液層法を用いた作製技術を構築することを目的とした。ナノ組織制御によるハイブリッドエネルギー材料薄膜の長尺化に関して述べる。超伝導体中に人工ピンニングセンターとして柱状欠陥(ナノロッド)を導入することで磁場中超伝導特性が向上する。エネルギー・エフィシェント・マテリアルとして、ナノロッドを高密度に導入することが好ましい。Nd:YAG-Reel to Reel装置でLTG法を用い、連続的に線材の作製を行った。その結果、作製した線材の測定温度77 K及び40 KにおけるJc磁場依存性などが向上した高性能材料を作製することができた。さらに、熱電変換材料の高性能化に関して本研究ではIBAD基板上に薄膜化する作製方法と単結晶作製方法の二種類の作製方法を検討した。フレキシブルな熱電変換発電モジュール応用に向けて金属基板上にSnSeエピタキシャル薄膜の作製を検討した。結晶構造回折結果、異相は確認されず、SnSeはIBAD-MgO金属基板上にエピタキシャル成長したと考えられる。

一方、二重管封入法により電気炉内に設置した試料は、冷却速度を変化して作製した試料の結晶性に関して、冷却速度を変化させて作製した試料のラウエ写真を検討した。エネルギー材料の高効率化・高性能化(エネルギー・エフィシェント・マテリアル)を達成するため、超伝導技術や熱電変換技術を中心に薄膜化技術、自己組織化技術、特に本研究ではイオンビームアシスト(IBAD)法を用いた金属基板上への展開を行ってきた。レーザを用いたナノ組織制御によるハイブリッドエネルギー材料薄膜、超伝導材料の高性能化を目的としてReel to Reel法による金属テープを用いた長尺化・連続成膜技術の構築、および熱電変換材料の高性能化として、IBAD法などの自己組織化技術を用いた金属基板上の成膜技術の応用、さらに配向性向上にむけて液層法を用いた材料作製技術を構築した。現在、熱電変換材料及び酸化物ナノロッドなどの自己成長に関する検討を行っている。熱電変換材料に関しては、今度気相法を用いた熱電変換材料の条件探索を行い、金属基板上の熱電変換材料の作製に着手する予定である。さらに酸化物ナノロッドなどの自己成長に関しては、ナノロッドの成長に関して、表面観察及び微細組織観察を検討して、自己組織化を利用したエネルギー・エフィシェント・マテリアルに関する検討を深める予定である。機能性材料工学本年度は液相法を用いた自己成長膜の検討を優先して検討を進めたため、金属基板上に気相法を用いて自己成長熱電薄膜の詳細な検討を次年度にしたため。単結晶基板及び金属基板上に気相法を用いて自己成長熱電薄膜の詳細な検討を行うため。各種基板及びPLD法などの成膜手段に研究費を使用していく。
来日直後の日本語初級学習に必要なストラテジーのための自律的学習教材の開発

初級日本語学習者が来日直後に必要な日本語コミュニケーション・ストラテジーを、アンケートおよび面接によるニーズ調査によってあきらかにすること。そして、それに適した自律的学習環境を、ハイパーメディアによる教材開発によって実現することを目的とした。まず、ニーズ調査によって、来日直後の留学生は、郵便局、電話使用時、商店街、研究室、指導教官の家という場面で、挨拶する、買い物をする、電話する、自己紹介する、場所を聞く、などの行動をするときのためのストラテジーが特に必要であることが分かった。こうしたストラテジーが自習できる学習環境として、ハイパーメディアによる教材のプロトタイプを作成した。プロトタイプであり、まだ全ての場面を提供してないが、学習者は、自分の必要に応じて場面を選び、表現を聞きくことができる。この教材は、これだけで学習を完結させるものではなく、ここでの学習をきっかけにして、実際の場面で自律的に使用することを促すのが目的である。そのため、学習者が利用する可能性のある場所の写真を取り入れ、その場所に関係する情報も知ることができるようにした。学習者の興味や必要性に応じて、情報が得られるようにと考えたが、まだプロトタイプであり、現在のところ内容は限られている。学習者がこの教材によって学習し、その評価を待ってさらに完成に近づけたい。
特別支援教育におけるワンクリック教材の開発とそのカスタマイズのための教員研修

今回は、前回の奨励研究「重度の知的障がいを併せ持つ肢体不自由児のためのワンクリック教材開発と授業実践」の次の段階として、対象児を5名に増やしカスタマイズの有効性を明らかにすると共に、ワンクリック教材の研修会を実施し教員のICT機器の活用を広げることを目的とした。対象児は、知的障がいを併せもつ肢体不自由の子どもたちである。ワンクリック教材のカスタマイズは、以下のように行い授業実践を行った。小学部4年生のKさんは、触る位置を定位置から異なる位置に変化させ、集中力を養う。中学部3年生のRさんは、扱う言葉を身近な人の名前から行動を表す言葉や色の名前などに広げ、語彙を増す。小学部5年生のCさんは、触る部分の面積を徐々に小さくし、ランダムに位置を変化させ注視力を高める。小学部4年生のMさんは、利き手の操作から反対側の手の操作や左右ランダムな手の操作へと難易度を高め、操作力を高める。小学部5年生のIさんは、新たに開発した教材「九九マスター☆」を活用し九九を暗唱できるようにする。夏期休業中に研修会を実施した。電子黒板等の機器の紹介や作成した「カスタマイズマニュアル」を使用し、カスタマイズの仕方の講義とワンクリック教材の作成演習を行った。本研究の成果は、以下の通りである。(1)対象児全員がワンクリック教材を意欲的に集中して取り組み、各自の目標を達成することができ、カスタマイズの有効性が得られた。(2)「ICT機器は敬遠されている」と予想していたが、参加人数や「機器を使ってみたかったが、使い方がわからず使えなかった」という声の多かったアンケート結果から、研修会の意義を感じた。今後の課題は、研修会を増やすことである。自分自身も学校業務を抱えているため、時間を上手く活用し、研修会を設定できるようにする。ICT機器の活用を広げ、一人でも多くの子どもたちに合わせたワンクリック教材を提供してきたい。
視神経の軸索投射におけるタンパク質間相互作用のダイナミックな制御

1) larとptp69Dの2重変異体のPtp69Dによるレスキュー実験LARと類似した構造を持つPtp69DについてLarと同様にどの部分が機能しているのかを確かめる実験を行った。その結果、Ptp69Dでは第一脱リン酸化ドメインの活性がなくてもR7の投射はLar単変異株と同様のM3層まで回復するが、第一、第二脱リン酸化ドメインの両方の活性を失うと、2重変異株の表現形は回復しなかった。LarによるレスキューではM6層まで回復したことと合わせると、LarとPtp69Dはラミナを通過し、メダラ内に侵入するところまでは機能を重複しているが、メダラ内での層特異的投射には個別の働きを持っていると考えられる。2) larとptp69Dの2重変異体におけるR7軸索投射機構の発生段階別解析larとptp69Dのヘテロ変異株にlarとptp69DのRNAiを用いて二重変異株を作成し、FLPase依存的にGFPを発現するマーカーを用いてR7を標識し、3例幼虫後期から成体に至るまで、R7の軸索がどのような過程を経て最終投射先に到達しているのか発生段階別に観察した。その結果、3例幼虫から蛹化後24時間まではR7軸索はほぼ正常に投射するが、36時間後に縮退が始まりさらに、42時間になると縮退は顕著になり、軸索末端の成長円錐の構造が破壊され、軸索が短くなっていく様子が観察された。48時間ではほぼすべてのR7軸索がメダラ層から消失していた。この結果から、LarおよびPtp69Dは、標的層に到達した後に標的層を認識し、伸長を安定して継続するために必要であることがわかった。3) LarおよびPtp69Dの2重変異株と相互作用する分子trio、Ena、ablが二重変異株と相互作用するかどうか、larとptp69Dの二重RNAiとtrio、Ena、ablのRNAiおよび強制発現系を組み合わせ、遺伝学的相互作用の有無を観察した。その結果、AblはLarおよびPtp69Dの共通の下流経路に対して抑制的に働き、Trioは促進的に働いていることが分かった。27年度が最終年度であるため、記入しない。LarおよびPtp69Dに注目してショウジョウバエ視神経R8とR7の軸索投射の違いの解明を目指し、以下の実験を実施した。1) larとptp69Dの2重変異体の作成クローンにより作成したLarおよびPtp69D二重変異株は、個体が弱く大量解析には使えない。そのため、組織特異的に遺伝子を欠失させるFLICK法を導入し、より生存率の良い二重変異株系統を樹立した。その表現型を観察した結果、クローンによる二重変異株と同様の表現型が得られた。さらに、クローンによる二重変異株では、8種類の視神経のうちR8の軸索についてのみ観察していたが、FLICK系統ではR7マーカーを導入することに成功し、R7が本来投射すべきメダラ層まで達せずにラミナ層で伸長を停止しているという、これまでに報告されたことのない異常が生じていることが新たに判明した。一方、RNAiを用いた二重変異株ではR7がメダラの表層で停止するという完全二重変異株より弱い表現型を示す。この表現型を生じる原因となっている遺伝子の発現時期を解析したところ、蛹期中期に遺伝子の機能が必要とされることが示唆された。2) LarおよびPtp69DとGogoとの相互作用larとptp69Dの2重変異体にGogoの野生型、リン酸化様(DDD)、脱リン酸化様(FFD)変異型の遺伝子を導入し、表現型が抑制するかどうかを確認する系統を作成した。その結果、脱リン酸化様Gogoが二重変異株の異常の一部を回復させているような予備的データーを得ている。また、Gogoの野生型、リン酸化様(DDD)、あるいは脱リン酸化様(FFD)を強制発現した系統に1arとptp69DのRNAiを用いた二重変異株を組み合わせる実験を行ったが、表現型に一貫性がなく、より厳密に発現量を調整する行う必要があると考えられる。3) larとptp69Dの2重変異体のレスキュー実験1)で作成した二重変異体に対して、a)細胞内ドメイン欠損型、b)LarとPtp69Dのキメラ型、c)リン酸化活性欠損型を2重変異に導入する系統をストックセンターに注文し、作成準備中である。1. larとptp69Dの2重変異体のレスキュー実験larとptp69Dの二重変異体に対して、Larタンパク質のどの部分が機能しているのかを解析した。(1)野生型、(2)細胞内ドメイン欠損型、(3)細胞外ドメイン変異型のLARをGal4-UASを用いて視神経特異的に発現させ、二重変異株のレスキュー実験を行う系統を作成し、視神経の軸索走行に対する役割を解析した。その結果、LARタンパク質全長がR7およびR8の軸索投射で必須なことが分かった。そこでLARの2つの脱リン酸化ドメインのうち、(4)第一脱リン酸化ドメイン機能欠損型、(5)第二脱リン酸化ドメイン機能欠損型あるいは(6)両者ともに欠くものを用いて脱リン酸化活性の必要性について解析した。その結果、R8のM3への投射には脱リン酸化活性が必要でないことが判明した。

一方R7の軸索投射には第一脱リン酸化ドメインの活性が必要であることが分かった。この結果はLARが視神経の種類、または投射の段階に応じて機能を変化させていることを示唆している。2. LarおよびPtp69DとGogoとの相互作用LarおよびPtp69DがGogoを脱リン酸化しているのではないかと考え、遺伝学的な相互作用を解析した。larとptp69Dの2重変異体にGogoの野生型、リン酸化様(DDD)、脱リン酸化様(FFD)変異型の遺伝子を導入しR7およびR8の投射を調べた。しかし、どの型を発現させても2重変異体と比べて明らかに変化したものはなかった。また、Gogoの野生型、リン酸化様(DDD)、脱リン酸化様(FFD)の過剰発現系に対し、RNAiを用いてlarとptp69Dの発現を抑えることによる表現型の変化を観察した。しかし、表現型に一貫性がなく明らかな相互作用があるとは言えなかった。1) larとptp69Dの2重変異体のPtp69Dによるレスキュー実験LARと類似した構造を持つPtp69DについてLarと同様にどの部分が機能しているのかを確かめる実験を行った。その結果、Ptp69Dでは第一脱リン酸化ドメインの活性がなくてもR7の投射はLar単変異株と同様のM3層まで回復するが、第一、第二脱リン酸化ドメインの両方の活性を失うと、2重変異株の表現形は回復しなかった。LarによるレスキューではM6層まで回復したことと合わせると、LarとPtp69Dはラミナを通過し、メダラ内に侵入するところまでは機能を重複しているが、メダラ内での層特異的投射には個別の働きを持っていると考えられる。2) larとptp69Dの2重変異体におけるR7軸索投射機構の発生段階別解析larとptp69Dのヘテロ変異株にlarとptp69DのRNAiを用いて二重変異株を作成し、FLPase依存的にGFPを発現するマーカーを用いてR7を標識し、3例幼虫後期から成体に至るまで、R7の軸索がどのような過程を経て最終投射先に到達しているのか発生段階別に観察した。その結果、3例幼虫から蛹化後24時間まではR7軸索はほぼ正常に投射するが、36時間後に縮退が始まりさらに、42時間になると縮退は顕著になり、軸索末端の成長円錐の構造が破壊され、軸索が短くなっていく様子が観察された。48時間ではほぼすべてのR7軸索がメダラ層から消失していた。この結果から、LarおよびPtp69Dは、標的層に到達した後に標的層を認識し、伸長を安定して継続するために必要であることがわかった。3) LarおよびPtp69Dの2重変異株と相互作用する分子trio、Ena、ablが二重変異株と相互作用するかどうか、larとptp69Dの二重RNAiとtrio、Ena、ablのRNAiおよび強制発現系を組み合わせ、遺伝学的相互作用の有無を観察した。その結果、AblはLarおよびPtp69Dの共通の下流経路に対して抑制的に働き、Trioは促進的に働いていることが分かった。LarおよびPtp69Dのショウジョウバエ視神経R8とR7の軸索投射における機能解析を目的として研究を遂行した。Gogoとの相互作用の解析について変異型とGogoの過剰発現を組み合わせた系統作成は順調に進んだが、複数個体を何度か解析した結果、いずれの実験においても相互作用の存在を証明するような有意な差が得られなかった。一方larとptp69Dの二重変異体のレスキュー実験では興味深い結果が得られた。二重変異体はR8とR7の両者に表現型を示し、R8はM1、R7はラミナ内に停止する。
メタファーにおける観察の二重化とメディア機能

最終年度である今年度は、これまでの作業の集約と、得られた知見の整理を中心に研究を進めた。その際、主に、理論的な仮説と具体的テクスト分析の成果との対応関係の検証に重点を置いた。まず、理論的な側面では、メタファーの意味論的な定義と、機能論的な定義の組合せによって、メタファーの展開可能性をより生産的にできることが明らかになった。すなわち前者の定義(この場合は「本義」と「転義」の差異化の構造が中心)においては、メトノミー、シネクドキ、そしてアイロニー等とメタファーの違い、すなわち水平的なレトリックの分類に焦点が絞られる。しかし、それらの分類に基づきつつも、更に後者の機能的な意味に着目することによって、対象把握あるいは対象創造といった効果をメタファーからより明確に取り出すことが可能になる。この場合、メタファーの二重のベクトルである「接続」と「分離」、すなわち「メディア機能」が前面化する。ここから、いわゆる構築主義的な社会理論とメタファー構造の親和性、言い換えれば、対象「観察」におけるメタ化(二次観察)とネットワーク化(再帰性)のメカニズムが両者に共通するということも確認された。この理論的な知見と具体的なテクスト分析の成果との整合性について、特に法学、社会学、文学、歴史学のテクストに沿って実証的な分析も試みたが、それぞれの分野における特性の偏差はあったにせよ、基本的には「メタ化(二次観察)とネットワーク化(再帰性)のメカニズム」を確認することができ、とりわけ社会学における「システム理論」との整合性が高いことが明らかになった。研究計画に従い、平成27年度は、まず最初に「メタファー」と「メディア」の構造ならびに概念的な関連付けに関する理論仮説を立てることを目標においたが、暫定的に、キー概念となるものは、「接続・切断・観察・メタ化」であることが確認された。また、この作業では、両者における理論的研究史の整理・比較考量のみならず、周辺領域における関連理論を幅広く検討し、有効性が認められるものを取り入れていくことも視野に入れて進められた。具体的なものを挙げれば、1古典的隠喩論(アリストテレス、リチャーズ、ヴァインリッヒ等)、2現代隠喩論(リクール、レヴィン、ビアズリー、ソシュール)、3認知理論・身体メタファー理論(レイコフ等)、4エクリチュール論・テクスト論(デリダ、クリステヴァ等の間テクスト理論、エクリチュール論等)、5メディア理論・批評理論とメタファー(ベンヤミン、ボルツ等)、6批判理論・コミュニケーション理論(アドルノ、ハーバマス等)、7社会システム理論(ルーマン、フックス等)、8美学におけるメディア機能・メタファー理論(シュヴァニッツ、ヘリッシュ等)となる。予備的な研究からも、これらを束ねるのは、メタファーの「同一/非同一」差異(意味論)およびメディアの「同一化/非同一化」同一化(機能論)の相互依存的なメカニズムであると考えられる。また、年度の後半においては、具体的な素材として分析対象とするテクストの候補の選定と分析方法の検討もおこなわれた。当初の計画通り、とりあえず以下のような時代区分をとったが、素材あるいはテーマによって必ずしもこの区分に捉われない方針とした。(1ロマン派から19世紀、2世紀末から20世紀初頭、320世紀前半、4第二次世界大戦前後、520世紀後半から現代)。理論的な側面においては、予備研究のなかで想定していた、「メタファーとメディア」の機能的な関係性が明らかにされた。すなわち、意味の観察を二重化し、本義と転義を一時的に切り離した後に、両者を再び接続する機能を、広義のメディア・コミュニケーション活動一般とその継続を可能にする基底的なメディア原理と仮定し、その機能が様々なテクストないしアート作品に関する理論的な共通項として確認されつつあることが挙げられる。このことはメタファーの二重化と再帰的な構造が、極めて複雑なテクストないしコミュニケーション・システムを構成する基底的メディア原理であり、これを一般化し、整合的に体系化しようという本研究の試みにも極めて有意義な意味を持っていると考えられる。いくつかの理論的な分野における検証に関して、まだ最終的な結論に至っていないものもあるが、基本的に理論的な予備研究が当初の仮定と一致している点、およびその結果、次年度以降における具体的なテクスト、アート作品等の詳細な分析に関して、計画通りの作業を進めることが可能になったこと等の点から、本研究はおおむね順調に進行しているといえる。研究計画に従い、今年度は昨年度の仮説に基づき、1メタファーとメディアの機能的な関係性に関する理論的な研究の深化、および2その観点を中心とする多様な領域における具体的なテクストの分析の蓄積、そして3両研究のフィードバックによる仮説の精緻化、という作業をおこなった。1の理論的な研究に関しては、本研究の基本的な発想となっている、言語・記号と身体性の相互観察作用としてのメタファー(レイコフ)の理論を丁寧に読み解く作業(特に『認知意味論』)を継続した。また、社会理論における二次観察(メタ観察)のメディア制度化と固有の機能システムの分化の連動メカニズムの解明を進めることで、メタファーのメディア機能に関する仕組みがより明確な形で浮かび上がってきた。言い換えれば、メタファーの基底にある自己言及的な観察(オートポイエーシス)による「差異(自己二重化)」の可視化が、非対称的な「ずれ」(切断)を生み出すと同時に両者をつなぐ(接続=メディア)機能をも有するという絡繰りである。

このような関係性を、具体例から明確に引き出すことは難しい作業であるが、思想、文学、批評、科学、芸術等の様々なテクストやメディア作品を事例に、2の作業を行い、少なからず1の研究を裏付ける事例を見出すことができた。(例えば、「観光」における見慣れぬ場所の記述や天災に関しての隠喩的な表現、あるいはアート・アニメーションにおける「記憶」の表現、等々。)ただし、3のフィードバックの繰り返しに関しては、まだ十分な具体的分析データが揃っていない段階であり、次年度以降の課題となっている。実績概要で述べた、1理論的研究に関しては、メタファーとメディアの機能的な関連性に関する仮説が、当初の段階に比べて確実に深化し、より精緻で応用範囲が広がっていると考えられる。また2の具体的な事例分析に関しては、数は多いとは言えないものの、それぞれの領域で着実に進められており、今後の展開の基礎的なデータとなると考えられる。最後に3のフィードバックに関しては、事例分析の増加とともに作業ペースが上がり、より信頼性のある成果が出ると予想され、現段階では問題ないと考えられる。研究計画に従い、今年度も昨年度同様、当初の仮説に基づき、1メタファーによる観察メカニズムとメディア機能(接続と切断、あるいは物語の構築と反語的な批判)に関する理論的な研究、および2この観点から多様な領域における具体的なテクストの分析と解釈、そして3両研究のフィードバックによる仮説の修正と精緻化、という作業を継続しておこなった。1の理論的な研究に関しては、本課題の基本的な発想となっている、言語・記号と身体性の相互作用と認知機能(さらには発見・創造的機能)との関連をテーマとした文献研究を進めると同時に、社会理論に見られる二次観察(メタ観察)におけるメディアの制度化と固有の機能システムの分化の連動メカニズムの解明を引き続き行った。このような作業を進めることで、メタファーという二次観察形態が果たすメディア機能に関する仕組みがより明確になったと考えられる。すなわち、メタファーを基底で支える自己言及的な観察(オートポイエーシス)がもたらす「差異」の形象化(=自己の二重性の可視化)が、非対称的な「ずれ」(切断)を生み出すと同時に両者をつなぐ(接続=メディア)機能をも有するという構造である。2の作業では、1で理論的に予想されるメタファーとメディアの関係性を、具体例から引き出すことを引き続き試みた。思想、文学、歴史、社会、批評、科学、芸術等の様々なテクストやメディア作品を対象として取り上げた結果、直接的表現としては一致しなくとも、構造的に対応する事例を相当数見出すことができた。(例えば、歴史記述の展開を規定する喩法、観光や移動における偶発性を必然性に変える他者の隠喩的視点、近言代文学における言語批判に見られるアンビバレントな隠喩評価、戦争をテーマとしたアートや記念碑における隠喩を介した想起、等々。)3のフィードバックに関しては、部分的にはおこなわれているが、全体としては途上の段階にある。実績概要で述べたように、1理論的研究に関しては、メタファーの観察メカニズムとメディアの機能的な役割の関連性、およびその思想的な意義に関する考察が、年度を経るごとに確実に深化し、より精緻で応用範囲が拡大していると考えられる。
肝臓病態生理における肝類洞壁細胞間相互作用

本研究において、肝類洞壁細胞の相互作用を肝疾患の病態生理の点から明らかにした。各種肝類洞壁細胞の分離、培養;肝内皮細胞の分離はcollagenaseで肝臓を灌流後、比重遠心法にて行った。分離内皮細胞はcollegen被覆ディシュにのみ生着した。電子顕微鏡にて検討したところ、特徴的なsieve plateやporeが培養内皮細胞に認められた。acetyl LDLの取り込みも認めた。Kupffer細胞はプラスチックプレート付着法にて分離し、Pit細胞は肝内の単核細胞を比重遠心法にて分離した。多核球の肝内浸潤機構の解明;アルコール肝炎における多核球の肝内浸潤機序;エタノールにより、肝細胞からchemotactic factorを産生することを明らかにした。この生理活性物質はトリプシンや熱で分解され、分子量20kdと40-45kdの蛋白であった。現在、この生理活性物質の分離を行っており、サイトカインの一種である。また、この生理活性物質は多核球の活性をも亢進した。ガラクトサミン肝障害における多核球の関与;ガラクトサミン肝障害においても多核球が関与し、この肝障害には肝内皮細胞に多核球の接着が増進していた。その機構にTNFやLPSが関与していた。これらサイトカインは培養内皮細胞のICAMの発現を亢進させることも明らかにした。また、colon 38大腸癌を上腸間膜静脈に投与して、再現性よく肝転移モデルを作成した。BRM投与によりpit細胞の機能を亢進させることにより、この大腸癌の肝転移を阻止することを明かにした。in vivo tumorneutralization assayを用いて、asialo GM1陽性細胞が腫瘍の細胞障害や増殖阻止に関与していることを明らかにした。このpit細胞の機能亢進にはIL-2が関与していることが示された。我々は肝類洞壁細胞が相互に作用しあって肝疾患の病態生理に関与していることを明らかにしてきた。今回,肝障害の成立時における肝内皮細胞と滲潤多核白血球の接着,活性化機構を解析した。肝内皮細胞は分離培養し,特徴的なporeとsieve plateを有しaetyl LDLの取り込みを認め90%pureの細胞であった。ガラクトサミンーlipopolysaccharideの投与による肝障害モデルに於て,血清中に肝内皮と多核白血球の接着を促進するメディエ-タ-があり,一部はtumor necrosis factorであった。この接着は肝内皮のadhesion moleuleをふやすことと,多核白血球のli gendに作用するメディエ-タ-であった。更に、このメディエ-タ-は多核白血球の活性化を促すことが明らかとなった。現在,この接着の防御機構を解析しており,肝障害劇症化の防御と結びつけて実験を行っている。次いで,アルコ-ル肝障害・ガラクトサミン肝障害の滲潤細胞のメカニズムを別の観点から明らかにするため,肝細胞・肝類洞細胞より産生される走化性物質の検討を行い,少なくとも2種類の走化能を有する高分子蛋白質(MW25万と50万ダルトン)を見出した。第3に,滲潤細胞と肝内皮細胞障害の検討を行い,elastaseなどが肝内皮障害に関与することを見出した。さらに,Biological Response Modufierを投与し,マウス肝内のPit細胞の著しい増加と,大腸癌肝転移を阻止することを見出した。特に大腸癌の肝転移の阻止は肝内asialo GM_1陽性細胞に於て,顕著であった。

現在はこの肝内Pit細胞のheteogeneityと抗腫瘍活性との関連,新たなBiological Response Moditierの効果を,Drug Deliveryの観点から検討を進めている。肝臓病態生理における肝類洞壁細胞間相互作用を明かにする本年度の研究においては、以下の点を明かにした。肝障害の際の細胞浸潤には肝細胞から産生される走化性物質が関与することを明かにした。さらに、マクロファージから産生されたTNFが浸潤多核球の内皮細胞への接着を促進し、ICAMの表出も亢進した。prostaglandin Eは一部この接着をprotectする作用が認められ、prostaglandin Eの肝障害防作用の一機序と考えられた。さらに、マクロファージの内皮細胞障害には放出されたエラスターゼなどの水解酵素が関与していた。kupffer細胞は肝内皮細胞の増殖を促進させる動きがあった。このことは、肝再生に伴う内皮細胞の増殖に関与するものと考えられた。この増殖促進因子は分子量1万以下で熱やトリプシン処理により失活した。この増殖にはprotein kinase Cが関与していることを明かにした。また、このことは肝臓における血管新生に関与するものと推察された。BRM投与により亢進した肝内NK細胞の動態にはmacrophageやKupffer細胞の機能により制御されていることが明かとなった。すなわちBRMはKupffer細胞に取り込まれ、この細胞から放出されたcytokine(interleukin2)がNK活性を亢進させることを明かにした。とくに、肝臓などの臓器に付属しているNK活性は末梢のNK活性よりも著しく亢進していることを明かにした。肝臓への集積と肝臓内での活性化が関与していることも明かとなった。また、BRMの投与時期と大腸癌の肝転移阻止との関連も明かにした。
深部断層イメージングに向けた１０００ナノメートルを超える硬Ｘ線発光ナノ材料の開発

本萌芽研究では、蛍光トモグラフィーイメージングに利用できる600 nmを越えるX線励起発光を示す新規ナノ材料を開発と、イメージング装置開発並びにイメージングの実現を目指した。申請者は、これまで、硬X線領域の波長照射により、可視光発光が見られるイリジウム錯体含有ポリマーナノ粒子を発見した。現段階では、X線励起発光イリジウムナノ粒子の発光色は生体透過性の限られた可視域の1色(-500 nm)に限られている。本研究では、生体透過性の高い長波長化・多色化イリジウムナノ粒子の合成を行った。本研究では、X線励起で1000 nmを超える近赤外領域に発光を示すナノ材料を用いた個体での断層発光イメージングの実現を目的とした。生体深部(&#8764;cm)の構造や分子動態をリアルタイムで高解像度に計測することは難しい。発光トモグラフィーイメージングは、生物個体の内部構造を自在に可視化する技術要素として最も着目されている。しかしながら、真に生体の深層(&#8764;cm)を発光によりイメージングする技術は、現在のところ、発展途上段階である。実現には、発光プローブ、計測装置の両面から、斬新な作用原理導入が必要である。具体的内容として、まず、硬X線励起で近赤外光を発光するナノ材料の開発を行う。その候補として1000 nmより長波長側に発光を有するランタノイドを含有するポリマーナノ粒子および無機ナノ粒子の合成を開始した。ランタノイドイオンとしては、水等の吸収、発光の散乱等を考慮し、ネオジウムもしくはユウロピウムイオンを選択した。無機粒子の合成に関しては、ランタノイドをドープしたアップコンバージョンナノ粒子を合成し、980 nmのレーザー照射によるまず可視領域での発光を目視および発光測定により確認した。有機粒子に関しては、ランタノイド含有ポルフィリン分子の合成およびそれらを用いた有機ポリマードットの作成を開始し、現在、その構造および発光特性調査を行っている。また、両ナノ材料の可視および近赤外光励起における発光特性等の検討を開始した。アップコンバージョン無機粒子の合成やポリマードットの合成に関しては、概ね計画通り進行している。また、X線励起発光の測定系に関しても、計画通り準備を進める段階にあるため、本萌芽研究は、概ね順調に進展しているとした。生体深部の構造や分子動態をリアルタイムで高解像度に計測することは難しい。しかしながら、真に生体の断層を発光によりイメージングする技術は、現在のところ、発展途上段階である。実際には、発光プローブ、計測装置の両面から、斬新な作用原理導入が必要である。本年度は、計測装置のセットアップを行った。申請者の所属する大阪大学産業科学研究所では、量子ビーム科学研究施設内に実験用加速器LINACが稼働中である。本研究では、LINACのL-バンドからの20 MeV程度の電子線ビームでアルミやタングステン金属ターゲット存在下発生する制動放射光子を利用し、発光ナノ材料の開拓とそのイメージングへの応用を計画した。実際、電子線ポート前に、5 cmの厚さのアルミ板を設置し、電子線を照射することで、制動放射光子を発生させた。固体シンチレータ(ZnS:Cu)をアクリル板に塗布し、その発光をデジタルカメラを用いて計測した。その結果、発生した制動放射光子で発光が観察されることが分かった。本研究では、生体深部でのイメージングを目的に研究を開始した。一方、イメージングに加え、このX線励起発光は、生じた発光を光源として、光線力学療法や化学療法へ応用することが可能と考えた。しかしながら、診断用X線(約50 keV)と治療に用いる放射線(2-10 MeV)は、エネルギーにして約40-100倍程度の差がある。よって、「光化学反応を用いた効果的な複合的治療法の開発」には、まず、放射線治療に用いる数MeV程度の制動放射光子に応答する発光ナノ材料自体の開拓調査が必要と考えた。そこで、上記の測定系を構築するため、産業科学研究所内に稼動しているLINACの利用を考え、測定方法の変更を行ったため。ナノ材料を用いた生体イメージングは、生命・医療分野での疾病などの特定部位の選択的可視化法として広く用いられている。中でも、近年、その深部生体透過性から700ー2500 nmの近赤外光を用いたイメージングが注目されている。その一例で、1400 nmに発光極大を持つカーボンナノチューブを用いた個体の脳イメージングに関する論文が報告された(Daiet al. Nature photonics, 2014,8, 723, 8211, 730.)。しかしながら、励起波長が700 nm程度と生体透過性が低く、光照射方向から見たイメージしか撮影することが出来ない。つまり、個体内部の見たい位置を3次元的に可視化することは、未だ、実現しておらず、疾病見落としや判断誤りの軽減、創薬プロセスでのスループットの向上に向けた個体イメージングを実現するには、3次元的イメージング手法である蛍光トモグラフィーイメージング手法(断層像イメージング)の開発が望まれる。申請者は、これまで、光化学の新しい基礎的学理の一つとして、硬X線励起発光に関する研究を行ってきた。

具体的には、硬X線領域の波長照射により、可視光発光が見られるポリマーナノ粒子や、金属クラスターが存在することを、世界で始めて発見した(Chem. Comm. 2014, 50, 3549-3551. 2013, 49, 4319-4321.)。今年度は、発光の多色化を試みるため、イリジウム錯体の3つの配位子をホモ体からヘテロ体にすることで、発光の多色化を可能にするナノ粒子の開発を行った。その結果、青から赤に至る発光を有するイリジウム錯体の合成まで達成した。本萌芽研究では、蛍光トモグラフィーイメージングに利用できる600 nmを越えるX線励起発光を示す新規ナノ材料を開発と、イメージング装置開発並びにイメージングの実現を目指した。申請者は、これまで、硬X線領域の波長照射により、可視光発光が見られるイリジウム錯体含有ポリマーナノ粒子を発見した。現段階では、X線励起発光イリジウムナノ粒子の発光色は生体透過性の限られた可視域の1色(-500 nm)に限られている。本研究では、生体透過性の高い長波長化・多色化イリジウムナノ粒子の合成を行った。昨年度に引き続き、ナノ粒子の合成と、その構造、光学特性の評価、X線励起発光測定系の構築ならびに励起発光の観察を行い、当初の目的を達成する。近年、発光性ナノ材料の医療応用、中でも可視光励起による細胞イメージングが数多く報告されているが、生体機能制御を達成した例は少ない。本研究では、制動放射光子励起による発光材料を用いた個体レベルでの治療法の開発を行う。治療用X線は生体深部まで到達が可能であり、がんなどの必要な場所で一酸化窒素などを発生させる"on-demand"な生体機能制御法、治療法の開発につながる。複合化させる光機能分子として、波長488 nmの光照射で一酸化窒素(NO)を発生するケージド化合物「NOBL-1」(名古屋市立大学中川秀彦教授との共同研究)に加え、ポルフィリン類ソーレ帯の波長400 nm励起で1O2発生を引き起こす光増感剤、ソラレン等のDNA光クロスリンク剤を検討する。複合体で、まず可視光励起により、NO等の放出効率を最適化する。複合体の制動放射光子励起により、複合体からのNOの照射線量に対する発生効率を決定し、生体応用への知見を得る。発生効率計測には、近赤外発光(1O2、1270 nm)やNO蛍光プローブ、GC-MSなど従来の方法を用いる。放射線化学引き続き、ナノ材料を合成し、構築したセットアップ系で測定を行う必要性が生じたため。ナノ材料の合成試薬、消耗品に使用する。
関節拘縮予防を目的とした効果的な電気刺激条件の検討に関する研究

関節拘縮は,関節が不動下におかれることで骨格筋等の関節周囲にある組織に変化が生じ,関節の可動範囲が減少する状態であり,日常生活に支障をきたす重大な機能障害である.先行研究にて,我々は荷重をかけずに悪化した関節拘縮に対し,電気刺激が効果的であることを見出したが,最適な刺激条件について検討していない.本研究では,電気刺激の適応方法の違いが関節拘縮に与える影響について,ラットの足関節に着目し,骨格筋を中心とした関節周囲組織を解析することで検討する.本研究により,関節拘縮の治療に要する時間が短縮化し,健康寿命の延伸,医療費削減に貢献できると推測される.関節拘縮は,関節固定等によって不動下におかれることで骨格筋等の関節周囲にある組織の変化が生じ,関節の可動範囲が減少した状態であり,日常生活に支障をきたすことから重大な機能障害の一つと言える.一度関節拘縮が発生すると完治しづらく,長期的な介入が必要となりやすい.関節拘縮の効果的な予防を行うには,1関節拘縮の病態の解明,2関節拘縮を重篤化させる因子の影響の調査,3介入方法の検討が必要である.従来の研究では,関節拘縮が発生過程で下肢の非荷重を伴うことで重篤化し,その原因が骨格筋の筋収縮減少に伴う伸張性低下であることが明らかとなっている.関節拘縮を予防するための最適な方法は,筋収縮の減少に直接介入できる電気刺激である可能性があるが,十分検討されていない.そこで,電気刺激の適応方法の違いが下肢の非荷重を伴って生じた関節拘縮に与える影響について検討している.本研究により,関節拘縮の治療に要する時間が短縮化し,健康寿命の延伸,医療費削減に貢献できると推測される.2018年度には,本研究の基礎となる実験を通して,電気刺激の適応方法の検討を実施した.その結果,電気刺激は,非荷重を伴う関節固定によって生じた関節拘縮に対して,有効であり,より効果的な適応方法の一部を明らかにすることができた.この結果は,本研究において実施予定の電気刺激条件の一つが実際に効果的であることを示すものであり,客観的根拠となった.また,本研究の実施に必要な物品等の選定・購入を実施するとともに,本研究の遂行に必要な準備を概ね整えた.当初想定していたように,2018年度の交付決定後,速やかに研究計画書を所属施設の動物実験委員会に提出し承認を得た.また本研究の基礎となる実験を通して,関節拘縮に適した電気刺激の適応方法の一部を明らかにした.また,実験の開始までに必要な準備は,概ね整えた.次年度の交付決定後,速やかにラットを購入し,実験を開始する予定である.実験開始に必要な準備はこれまでに概ね完了した.次年度の研究予定も当初立てていた研究計画に概ね準じており,実施可能と考えられる.今後も実験が円滑に行われるように適宜調整を行う予定である.関節拘縮は,関節が不動下におかれることで骨格筋等の関節周囲にある組織に変化が生じ,関節の可動範囲が減少する状態であり,日常生活に支障をきたす重大な機能障害である.先行研究にて,我々は荷重をかけずに悪化した関節拘縮に対し,電気刺激が効果的であることを見出したが,最適な刺激条件について検討していない.本研究では,電気刺激の適応方法の違いが関節拘縮に与える影響について,ラットの足関節に着目し,骨格筋を中心とした関節周囲組織を解析することで検討する.本研究により,関節拘縮の治療に要する時間が短縮化し,健康寿命の延伸,医療費削減に貢献できると推測される.関節拘縮は,関節固定等によって不動下におかれることで骨格筋等の関節周囲にある組織の変化が生じ,関節の可動範囲が減少した状態であり,日常生活に支障をきたすことから重大な機能障害の一つと言える.一度関節拘縮が発生すると完治しづらく,長期的な介入が必要となりやすい.関節拘縮の効果的な予防を行うには,1関節拘縮の病態の解明,2関節拘縮を重篤化させる因子の影響の調査,3介入方法の検討が必要である.従来の研究では,関節拘縮が発生過程で下肢の非荷重を伴うことで重篤化し,その原因が骨格筋の筋収縮減少に伴う伸張性低下であることが明らかとなっている.関節拘縮を予防するための最適な方法は,筋収縮の減少に直接介入できる電気刺激である可能性があるが,十分検討されていない.そこで,電気刺激の適応方法の違いが下肢の非荷重を伴って生じた関節拘縮に与える影響について検討している.本研究により,関節拘縮の治療に要する時間が短縮化し,健康寿命の延伸,医療費削減に貢献できると推測される.2018年度には,本研究の基礎となる実験を通して,電気刺激の適応方法の検討を実施した.その結果,電気刺激は,非荷重を伴う関節固定によって生じた関節拘縮に対して,有効であり,より効果的な適応方法の一部を明らかにすることができた.この結果は,本研究において実施予定の電気刺激条件の一つが実際に効果的であることを示すものであり,客観的根拠となった.また,本研究の実施に必要な物品等の選定・購入を実施するとともに,本研究の遂行に必要な準備を概ね整えた.当初想定していたように,2018年度の交付決定後,速やかに研究計画書を所属施設の動物実験委員会に提出し承認を得た.また本研究の基礎となる実験を通して,関節拘縮に適した電気刺激の適応方法の一部を明らかにした.

また,実験の開始までに必要な準備は,概ね整えた.次年度の交付決定後,速やかにラットを購入し,実験を開始する予定である.実験開始に必要な準備はこれまでに概ね完了した.次年度の研究予定も当初立てていた研究計画に概ね準じており,実施可能と考えられる.今後も実験が円滑に行われるように適宜調整を行う予定である.
IL-27およびWSX-1(IL-27受容体)による免疫反応制御機構の解明

本研究では、WSX-1欠損マウスにおいて、癌に対する免疫反応や自己免疫疾患の病態を解析し、またWSX-1のシグナル伝達経路を解明することにより免疫監視システムの破綻による発癌や癌転移自己免疫疾患やアレルギー性疾患におけるWSX-1の役割を明らかにし、また抗体投与などによりWSX-1シグナルを制御することにより、これらの疾患に対する新規治療法を得ることを目標とする。WSX-1欠損マウスにおいては、炎症性サイトカインの過剰産生のために、抗原感作性アレルギー性喘息モデルにおいて症状の増悪を認め、また結核菌感染実験においては、サイトカイン過剰産生のために菌数は減少するものの個体は炎症により死亡することが明らかになった。一方、Trichuris muris感染では、Th1反応の減弱により排虫が亢進し、欠損マウスにおいて感染抵抗性になることが明らかとなった。このWSX-1の二面的な作用に関し、下流のシグナル伝達経路の解析、および副受容体の同定を行い、さらにナイーブT細胞と活性化T細胞において、リガンド刺激後のSTAT分子の活性化が異なっている事を見出している。また、これらの知見に基づいて、個体内でIL-27シグナルを制御する目的で、トランスジェニックマウス、発現プラスミド、リコンビナントリガンド、および中和抗体の作成を行っている。WSX-1トランスジェニックマウスにおける予備的検討では、WSX-1受容体下流におけるSTAT分子の活性化のアンバランスによりリンパ球の過剰な活性化が生じることが確認されている。