hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CO_2およびNOx無排出燃焼法の基礎現象解明

本研究は、CO2希釈燃焼の基礎特性の解明を目的に、CH_4/O_2/CO_2燃焼系による予混合層流火炎および同軸噴流層流拡散火炎の性状について,実験的並びに数値的に解明した。得られた知見は以下のようにまとめられる。(1)断熱火炎温度が等しい条件でも、CH_4/O_2/CO_2火炎の層流燃焼速度はCH_4/Air火炎に比較して大きく低下する。その最も大きな原因としては熱物性値の違いである。CO_2希釈によるふく射熱損失の増加も考えられるが、可燃限界近傍を除いてはその影響は大きくない。しかし、層流燃焼速度及び火炎温度に対するCH_4/O_2/CO_2火炎のふく射損失の影響はCH_4/Air火炎に比較して大きく、CO_2希釈率の増大とともに、N_2の増大よりも小さな希釈率で燃焼限界が現れる。(2)SNB(Statistical Narrow-Band)モデルによる非灰色ふく射効果を考慮することにより、CO_2希釈率の増加に伴って、層流予混合火炎の燃焼速度と可燃限界に大きな影響が現れる事が分かった。すなわち、ふく射損失によって可燃限界が出現し、燃焼速度もこの点で最小値を示す。特に圧力の増加に伴って、CH_4/O_2/CO_2火炎は、従来とは全く異なった傾向を示すことが分かった。(3)層流噴流CH_4/(CO_2+O_2)拡散火炎は、希釈ガスの物性値と希釈率に支配される。火炎の浮き上がり高さは、高希釈率によって混合層が狭くなり、これによって、より曲率が大きくなった。火炎基部の温度降下によって安定性が悪くなり、より上部へ移動するというメカニズムを明らかにした。(4)CO_2希釈した浮き上がり火炎に基部は理論混合比の線が外側にシフトすること、およびせん断領域の混合気の動粘性係数が小さいことにより、噴流速度の変化に対して非常に安定がある。始めに、定常一次元火炎モデルについて数値計算を行って、循環させる燃焼ガスの量および温度を変えたときの燃焼速度を求めた。燃焼ガスの組成は、循環させる燃焼ガス量の関数でもあるので、いくつかのパラメータによって、互いの依存性を決定した。同時に実験を行って比較検討した。燃焼速度が小さい値であるため浮力の影響を受けやすいことを考慮すると、ノズル法・粒子軌跡法の両者が比較的有利であり、この両者で進めた(既存のYAGレーザ・高解像度CCDによる粒子軌跡法を用いる)。更に、光学的厚さについて検討し、従来の空気利用による火炎と比較した。以上のように、燃焼現象において最も基本となる燃焼速度を通じて、燃焼ガス希釈酸素を利用した燃焼の基礎現象を調べた。CH_4/O_2/CO_2およびCH_4/O_2/N_2量論混合気で、それぞれ酸化剤中CO_2およびN_2添加率(モル分率)を変化させた場合の層流燃焼速度の変化を、輻射熱損失を考慮した場合としない場合について求めた。N_2添加率が0.85を越えても、輻射熱損失の影響はほとんど現れないが、CO_2の添加では、添加率0.75において、輻射熱損失による層流燃焼速度の低下は約20%に達した。また、火炎温度と当量比の関係に対する輻射熱損失の影響を調べた。輻射熱損失による火炎温度の低下は、CH_4/O_2/CO_2火炎の方が当量比範囲の全域で大きいことがわかった。

更に、CO_2の添加率の異なる2例について、CH_4/O_2/CO_2火炎の温度分布および主な化学種分布の数値解析を行った。CO_2添加が大きいと、温度およびCO_2以外の化学種のモル分率が減少し、火炎帯の厚さが非常に厚くなっている。また、火炎温度が高い場合はCO_2のモル分率が反応帯で最小値となってから増加していく。これはCO_2分子の結合解離エネルギー(Bond dissociation energy)が低いので、解離により予熱帯で一担CO_2モル分率が減少するが、反応帯以降でCO_2が生成されると再びCO_2モル分率が増加するためと思われる。CH_4/O_2/CO_2の層流予混合火災における火災の伝播と可燃限界に対して、非灰色ふく射と圧力の複合効果を数値的に解析し、結果は以下のようにまとめられる。(1)SNB(Statistical Narrow-Band)モデルによる非灰色ふく射と効果を考慮することより、CO_2希釈率が増加すると、層流予混合火災の燃焼速度と可燃限界に大きな影響がでることが分かった。すなわち、ふく射損失によって可燃限界が出現し、燃焼速度もこの点で最小値を示す。(2)SNBモデルのような非灰色ふく射モデルを考慮することにより、圧力の増加に伴って、CH_4/O_2/CO_2火災は、従来とは全く異った傾向を示すことが分かった。すなわち、可燃限界はCO_2希釈率増加と共に狭くなっているが、本解析はある圧力で極小値を取ることが分かった。更に、CO_2希釈酸化剤に対する層流噴流拡散火災の安定性に関して、基本特性を実験的に把握することを目的とし、メタンと、CO_2希釈酸素およびN_2希釈酸素に対する同軸噴流層流拡散火災に対する火災高さ、火災浮き上がり限界、および吹き飛び限界の希釈ガスによる違いを明らかにした。噴流拡散火災の安定機構は、熱と物資の拡散過程、化学反応過程が複雑な関係により、火災基部付近の温度場、濃度場を詳細に知る必要があり、実験的な検討は困難な点が多い。そこで本研究は、本実験結果を再現しうる詳細な反応機構を考慮した数値解析コードを開発して計算を行い、その結果を用いてCO_2希釈酸化剤に対する層流噴流拡散火災の構造と安定機構に関する計算を一部進めた。実験とは比較的良好な一致を見た。本研究は、CO_2希釈燃焼の基礎特性の解明を目的に、CH_4/O_2/CO_2燃焼系における予混合層流火炎および同軸噴流層流拡散火炎の性状について、実験的並びに数値的に解明した。得られた知見は以下のようにまとめられる。(1)断熱火炎温度が等しい条件でも、CH_4/O_2/CO_2火炎の層流燃焼速度は、CH_4/Air火炎に比較して大きく低下する。その最も大きな原因としては熱物性値の違いである。CO_2希釈によるふく射熱損失の増加も考えられるが、可燃限界近傍を除いてその影響は大きくない。しかし、層流燃焼速度及び火炎温度に対するCH_4/O_2/CO_2火炎のふく射熱損失の影響はCH_4/Air火炎に比較して大きく、CO2希釈率の増大とともに、N_2の増大よりも小さな希釈率で燃焼限界が現れる。(2)SNB(Statistical Narrow-Band)モデルによる非灰色ふく射効果を考慮することにより、CO_2希釈率の増加に伴って、層流予混合火炎の燃焼速度と可燃限界に大きな影響が現れることが分かった。
青年期双極II型障害におけるBDNFとセロトニン誘発による血小板カルシウムの測定

研究目的:児童青年期に抑うつ症状で発症した場合、単極性のうつ病か、双極性II型障害であるのか鑑別が容易でない。そのため鑑別において生物学的マーカーの有用性を検討した。研究方法:当初はBDNF(Brain derived neurotrophic factor)と血小板におけるセロトニン誘発によるカルシウムの濃度の変化を観察する予定であったが、後者は実験結果にばらつきが多く有意な結果が得られなかったので、計画を変更し、前頭葉機能検査、近赤外線スペクトロスコピー(NIRS)による前頭葉の血流変化、そして従来計画していたBDNFのほか、ノルアドレナリン代謝産物の測定を行った。また検査のタイミングについても当初は大うつ病エピソード、軽躁病エピソード、混合性エピソードについて行う予定であったが、後の2つの時期については、短い期間で妥当する時期を認めず、来院時の抑うつ状態での検討のみとした。研究成果:前頭葉機能検査については言語記憶、視覚記憶の領域で正常群に対して低下しているものと、ほぼ変わりないものに分けられ、特に前者では近赤外線スペクトロスコピーでも血流の上昇が正常群に比べ低かった。またBDNFについても前者のほうが、より低下していた。しかしノルアドレナリン代謝産物については差を認めなかった。従って前頭葉機能検査、NIRS,BDNFは生物学的マーカーとして有用であると考えられた。すなわち成人で得られた結果とほぼ同様の結論が10台の患者でも認められた。なお臨床的にはMDQ(Mood disorder questionnaire)を用いて両者の鑑別に用いているが、MDQによる項目数と比較した場合、MDQで7以上を指標にすると、ほぼ同様に2群に分けることができた。
核内受容体を介した免疫記憶形成機構の解明とワクチン療法への応用

過去に感染した病原体が再び体内に侵入すると、免疫系はより素早く強力に応答し、病原体は速やかに排除される。この現象は免疫記憶と呼ばれ、ワクチンに応用されてきたが、免疫記憶の詳細な成立機構は未だ明らかにされていない。免疫記憶の本体は抗原特異的な応答の後、体内で長期間維持される記憶リンパ球であり、記憶Tリンパ球の分化機構を解明することは、細胞性免疫記憶を誘導可能なワクチンの開発基盤となる。記憶Tリンパ球の分化には、脂肪酸分解を主とする脂質代謝が重要な役割を果たすことが近年明らかとなってきた。本研究は、RORファミリー核内受容体が代謝を競合的制御することで、記憶Tリンパ球の分化を担うという仮説のもと、免疫記憶機構の解明を目的とする。さらに、これらの核内受容体に特異的な合成リガンドを用いて、ワクチン療法に応用することを目指す。本研究計画2年目の2018年度では、当該核内受容体に対する特異的リガンドが、in vitroで活性化CD8Tリンパ球の生存と機能に影響するという前年度の知見に基づき、この現象に関与する分子および代謝経路の解明を試みた。モノクローナル抗原受容体発現CD8T細胞に抗原刺激を与えて活性化させたのち、核内受容体RORあるいはREV-ERBに対する合成リガンドとIL-2の存在下で培養した。得られた細胞から抽出されたRNAをもとにマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、脂質合成に関与する一連の酵素が核内受容体リガンドの処理によって変動することが明らかとなった。また、この合成経路の最終産物や阻害剤を培養液中に添加することで、活性化T細胞に対する核内受容体リガンドの影響が消失した。現在までに、CD8Tリンパ球の生存と機能における当該核内受容体の関与とそのメカニズムをin vitroの実験系で明らかにしたことで、次年度のin vivoにおける検討の基盤が確立された。2018年度の検討から、当該核内受容体に対する特異的アゴニストが、脂質合成経路の制御を介して活性化CD8T細胞の生存と機能に影響することがin vitroで示された。この知見に基づき、2019年度は、当該核内受容体の欠損および特異的合成リガンドの投与がTリンパ球の活性化と記憶形成に与える影響をin vivoで検討する。1)核内受容体RORαおよびREV-ERBの欠損がTリンパ球の抗原応答と記憶形成に与える影響をin vivoで明らかにする。RORαおよびREV-ERBαの遺伝子欠損マウスを、OT-I抗原受容体トランスジェニックマウスと交配する。RORα欠損マウスは小脳の異常によりTリンパ球成熟前に若齢で死亡してしまうため、骨髄特異的にRORαを欠損する骨髄キメラマウスを作成する。これらのマウスの二次リンパ組織から、それぞれの核内受容体を欠損し、卵白アルブミンを特異的に認識するモノクローナルCD8Tリンパ球を得る。得られたCD8Tリンパ球をレシピエントマウスに養子移入し、卵白アルブミン発現リステリア菌を感染させて抗原刺激を与える。感染後、経時的に細胞数や表現型の変化、再刺激後のエフェクター分子(炎症性サイトカイン、細胞障害因子)の産生を検討する。さらに、それぞれの核内受容体を欠損するエフェクターTリンパ球および記憶Tリンパ球を上述の方法で作成し、in vitroの実験から明らかとなった脂質合成関連遺伝子の発現解析および代謝産物の測定を行う。2)正常なOT-I抗原受容体発現Tリンパ球をレシピエントマウスに養子移入し、卵白アルブミン発現リステリア菌を感染させる。感染後、Tリンパ球が活性化され、記憶が形成される様々なタイミングで、核内受容体リガンドあるいは脂質合成阻害剤をレシピエントマウスに投与し、ドナーTリンパ球の数、表現系および機能に及ぼす影響を検討する。過去に感染した病原体が再度体内に侵入すると、免疫系はより素早く強力に応答する。この現象は免疫記憶と呼ばれ、ワクチンに応用されてきた。しかし、免疫記憶の詳細な成立機構は未だ明らかにされていない。記憶Tリンパ球の分化には、脂質代謝が重要な役割を果たすことが近年明らかとなってきた。初年度である平成29年度は、主に、当該核内受容体に対する特異的アゴニストが、活性化CD8Tリンパ球の生存と機能分化に与える影響をin vitroで検討した。モノクローナル抗原受容体発現CD8T細胞に抗原刺激を与えて活性化させたのち、IL-2あるいはIL-15の存在下で培養することにより、エフェクター様細胞およびメモリー様細胞を分化させた。この培養系に対して核内受容体RORあるいはREV-ERBのアゴニストを添加したところ、細胞の生存とエフェクター分子(IFNgammaおよびGranzyme B)の発現に顕著な影響が認められた。一方で、細胞表面抗原(CD43およびCD25)の発現、およびサイトカイン依存的増殖は影響されなかった。現在までに、核内受容体の合成アゴニストを用いたin vitroの実験系から、明確な影響が認められた。

これにより、次年度以降の計画を効率的に進めることが可能と期待される。過去に感染した病原体が再び体内に侵入すると、免疫系はより素早く強力に応答し、病原体は速やかに排除される。この現象は免疫記憶と呼ばれ、ワクチンに応用されてきたが、免疫記憶の詳細な成立機構は未だ明らかにされていない。免疫記憶の本体は抗原特異的な応答の後、体内で長期間維持される記憶リンパ球であり、記憶Tリンパ球の分化機構を解明することは、細胞性免疫記憶を誘導可能なワクチンの開発基盤となる。記憶Tリンパ球の分化には、脂肪酸分解を主とする脂質代謝が重要な役割を果たすことが近年明らかとなってきた。本研究は、RORファミリー核内受容体が代謝を競合的制御することで、記憶Tリンパ球の分化を担うという仮説のもと、免疫記憶機構の解明を目的とする。さらに、これらの核内受容体に特異的な合成リガンドを用いて、ワクチン療法に応用することを目指す。本研究計画2年目の2018年度では、当該核内受容体に対する特異的リガンドが、in vitroで活性化CD8Tリンパ球の生存と機能に影響するという前年度の知見に基づき、この現象に関与する分子および代謝経路の解明を試みた。モノクローナル抗原受容体発現CD8T細胞に抗原刺激を与えて活性化させたのち、核内受容体RORあるいはREV-ERBに対する合成リガンドとIL-2の存在下で培養した。得られた細胞から抽出されたRNAをもとにマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、脂質合成に関与する一連の酵素が核内受容体リガンドの処理によって変動することが明らかとなった。また、この合成経路の最終産物や阻害剤を培養液中に添加することで、活性化T細胞に対する核内受容体リガンドの影響が消失した。現在までに、CD8Tリンパ球の生存と機能における当該核内受容体の関与とそのメカニズムをin vitroの実験系で明らかにしたことで、次年度のin vivoにおける検討の基盤が確立された。平成29年度の検討から、当該核内受容体に対する特異的アゴニストが、in vitroにおいて活性化CD8T細胞の生存と機能分化に影響与えることが示された。この知見に基づき、平成30年度は、当該核内受容体の欠損および特異的アゴニストの投与がin vivoでのTリンパ球の記憶形成に与える影響を検討する。さらに、核内受容体によって転写が制御される遺伝子の探索を行う。1)核内受容体RORαおよびREV-ERBの欠損がTリンパ球の抗原応答と記憶形成に与える影響をin vivoで明らかにする。RORαおよびREV-ERBの遺伝子欠損マウスを、OT-I抗原受容体トランスジェニックマウスと交配する。得られた卵白アルブミン特異的なCD8Tリンパ球をレシピエントマウスに養子移入し、卵白アルブミン発現リステリア菌を感染させて抗原刺激を与える。感染後、経時的に細胞数や表現型の変化を検討する。また、再刺激に対する増殖応答、エフェクター分子およびサイトカインの産生を検討する。2)抗原刺激により活性化されたOT-I抗原受容体発現CD8Tリンパ球を、RORαおよびREV-ERBに対する特異的アゴニストとIL-2の存在下で培養した後、RNAを抽出する。
心筋炎における微小循環系の細胞増殖機構とアポトーシスに関する研究

拡張型心筋症の発生機序は未だ明らかではないが、ウイルス性心筋炎との関連が注目されている。申請者は、これまでにマウスにおけるウイルス性心筋炎の研究において、一酸化窒素ラジカル(NO)は、スーパーラジカルとの反応により消費されると血管拡張が阻害され心筋の微小循環不全を引き起こすものと報告してきた。そこで本研究はマウスのコクサッキーB3ウイルス性心筋炎のモデルで、NO合成酵素阻害剤であるn-nitro-l-arginine methyl ester(L-MANE)を投与して、微小循環系の細胞増殖について検討した。その結果、Coxsackievinis B3をマウスに接種心筋炎を惹起し、L-NAME、D-NAME.(L-NAMEの低活性型鏡像体)および生理的食塩水をそれぞれウイルス接種日より14日間投与する群(Viremic stage)と、ウイルス接種後14日目より14日間投与する群(aviremic stage)に分け、心筋組織病変、心筋ウイルス量、各組織重量について比較した。1)培養したD1細胞(マウスのマクロファージのcell line)にサイトカインで刺激後L-NAMEを投与し、coxsaekievirus B3ウイイル量に与える影響をプラーク法にて定量した結果、NOの抗ウイルス作用が証明された。2)病理学的検討では冠動脈の微小血管を観察し、心筋炎マウスで様病変が存在した。3)L-NAME投与群で、微小循環系の細胞増殖が著明であった。次に、証明された心筋炎における微小循環系の異常を、細胞およびアポトーシスに関する細胞内情報伝達系のシグナルとしてとらえた。すなわちウイルス感作リンパ球のに障害された血管内皮平滑筋細胞のDNA合成、蛋白合成に及ぼす影響について検討した。その給果、ウイルス性心筋炎における自己リンパ球により障害される微小循環系の異常がsubcelluarで明らかになった。そこで本研究ではマウスのコクサッキーB3ウイルス性心筋炎のモデルで、NO合成酵素阻害剤であるn-nitro-l-arginine methyl ester(_L-NAME)を投与して、微小循環系の細胞増殖とアポトーシスについて検討した。その結果、Coxsackievirus B3をマウスに接種し心筋炎を惹起し、_L-NAME、_D-NAME(_L-NAMEの低活性型鏡像体)および生理的食塩水をそれぞれウイルス接種日より14日間投与する群(viremic stage)と、ウイルス接種後14日目より14日間投与する群(aviremic stage)に分け、心筋組織病変、心筋ウイルス量、各組織重量について比較した。1)培養したD1細胞(マウスのマクロファージのcell line)にサイトカインで刺激後L-NAMEを投与し、coxsackievirus B3ウイルス量に与える影響をプラーク法にて定量した結果、NOの抗ウイルス作用が証明された。2)病理学的検討では、冠動脈の微小血管を観察し、心筋炎マウスでspasm様病変が存在した。3)_L-NAME投与群で、微小循環系の細胞増殖が著名であった。そこで本研究ではマウスのコクサッキーB3ウイルス性心筋炎のモデルで、NO合成酵素阻害剤であるn-nitro-l-arginine methyl ester(_L-NAME)を投与して、微小循環系の細胞増殖について検討した。1)培養したD1細胞(マウスのマクロファージのcell line)にサイトカインで刺激後_L-NAMEを投与し、coxsackievirus B3ウイルス量に与える影響をプラーク法にて定量した結果、NOの抗ウイルス作用が証明された。2)病理学的検討では冠動脈の微小血管を観察し、心筋炎マウスでspasm様病変が存在した。次に、証明された、心筋炎における微小循環系の異常を、細胞およびアポトーシスに関する細胞内情報伝達系のシグナルとしてとらえた。すなわち、ウイルス感作リンパ球に障害された血管内皮・平滑筋細胞のDNA合成、蛋白合成に及ぼす影響について検討した。その結果、ウイルス性心筋炎における自己リンパ球により障害される微小循環系の異常がsubcellularで明らかになりつつある。

そこで本研究はマウスのコクサッキーB3ウイルス性心筋炎のモデルで、NO合成酵素阻害剤であるn-nitro-l-arginine methyl ester(L-MANE)を投与して、微小循環系の細胞増殖について検討した。その結果、Coxsackievinis B3をマウスに接種心筋炎を惹起し、L-NAME、D-NAME.(L-NAMEの低活性型鏡像体)および生理的食塩水をそれぞれウイルス接種日より14日間投与する群(Viremic stage)と、ウイルス接種後14日目より14日間投与する群(aviremic stage)に分け、心筋組織病変、心筋ウイルス量、各組織重量について比較した。1)培養したD1細胞(マウスのマクロファージのcell line)にサイトカインで刺激後L-NAMEを投与し、coxsaekievirus B3ウイイル量に与える影響をプラーク法にて定量した結果、NOの抗ウイルス作用が証明された。2)病理学的検討では冠動脈の微小血管を観察し、心筋炎マウスで様病変が存在した。3)L-NAME投与群で、微小循環系の細胞増殖が著明であった。次に、証明された心筋炎における微小循環系の異常を、細胞およびアポトーシスに関する細胞内情報伝達系のシグナルとしてとらえた。すなわちウイルス感作リンパ球のに障害された血管内皮平滑筋細胞のDNA合成、蛋白合成に及ぼす影響について検討した。その給果、ウイルス性心筋炎における自己リンパ球により障害される微小循環系の異常がsubcelluarで明らかになった。
ベクトル測度の弱収束の研究と解析学への応用

1.一様空間上の複合測度が弱収束するための十分条件を与えた.さらに確率測度の間のL^2-Wasserstein距離を計算することにより,Hilbert空間上のGauss型推移確率によって構成される複合測度に対しては,上記の十分条件を対応する平均ベクトル関数と共分散作用素関数の言葉で記述できることを示した.2.Banach束に値をとる正値ベクトル測度のテンソル積が,ベクトル測度の弱収束に関して同時連続となることを,Bartleの双線形積分の理論を用いて示した.3.時間に依存するファジィ集合族のコンパクト性を考察し,線形2次形式最適制御問題において,ファジィ推論により構成される制御則の中に最適制御が存在することを示した.5.非線形レギュレータ問題において,平衡点の近傍で中心多様体が存在することを示し,実用上十分広い範囲で安定性を保ち,平衡点の近傍で最適性の必要条件を満たすフィードバック則を得た.6.時間遅れをもつ時不変線形システムにおいて,退化した2次評価関数のもとでの最適制御に現れるリカッチ差分方程式の初期値などについて調べた.7.Martingale in the limitの2つの収束条件であるL^1-可積分性と停止過程の可積分性の相互関係について一つの結果を得た.8.全空間がアファイン接続をもつ不定値佐々木多様体のとき,底空間はアファイン接続をもつ不定値ケーラー多様体になり,各ファイバーはアファイン接続をもつ不定値佐々木多様体になることを示した.9.α-接続をもつ多次元正規分布のなす空間を全空間とするリーマン沈め込みについて調べ,底空間は対称な正定値行列のなす空間になり,各ファイバーはα-平坦,水平分布は積分可能であることを示した.1.一様空間上の複合測度が弱収束するための十分条件を与えた.さらに確率測度の間のL^2-Wasserstein距離を計算することにより,Hilbert空間上のGauss型推移確率によって構成される複合測度に対しては,上記の十分条件を対応する平均ベクトル関数と共分散作用素関数の言葉で記述できることを示した.2.Banach束に値をとる正値ベクトル測度のテンソル積が,ベクトル測度の弱収束に関して同時連続となることを,Bartleの双線形積分の理論を用いて示した.3.時間に依存するファジィ集合族のコンパクト性を考察し,線形2次形式最適制御問題において,ファジィ推論により構成される制御則の中に最適制御が存在することを示した.5.非線形レギュレータ問題において,平衡点の近傍で中心多様体が存在することを示し,実用上十分広い範囲で安定性を保ち,平衡点の近傍で最適性の必要条件を満たすフィードバック則を得た.6.時間遅れをもつ時不変線形システムにおいて,退化した2次評価関数のもとでの最適制御に現れるリカッチ差分方程式の初期値などについて調べた.7.Martingale in the limitの2つの収束条件であるL^1-可積分性と停止過程の可積分性の相互関係について一つの結果を得た.8.全空間がアファイン接続をもつ不定値佐々木多様体のとき,底空間はアファイン接続をもつ不定値ケーラー多様体になり,各ファイバーはアファイン接続をもつ不定値佐々木多様体になることを示した.9.α-接続をもつ多次元正規分布のなす空間を全空間とするリーマン沈め込みについて調べ,底空間は対称な正定値行列のなす空間になり,各ファイバーはα-平坦,水平分布は積分可能であることを示した.1.Banach空間に値をとる正値ベクトル測度のε-テンソル積のノルム位相に関する弱収束性について考察し,ε-テンソル積の弱収束は,対応する各ベクトルの測度のノルム位相に関する弱収束から導かれることを示した.2.一様空間上の複合測度が弱収束するための十分条件を与えた.さらに確率測度の間にL^2-Wasserstein距離を計算することにより,Hilbert空間上のGauss型推移確率によって構成される複合測度に対しては,上記の十分条件を対応する平均関数と共分散作用素の言葉で記述できることを示した.3.ファジィ数空間に距離の概念を導入し,その空間の代数・位相的性質を議論した.さらに,ファジィ数空間に値をとる測度の基本的な性質を調べ,ファジィ数値測度の弱収束性を研究するための基礎とした.5.ボホナー曲率テンソルが零であるケーラー沈め込みについて研究し,底空間がボホナー曲率テンソルが零であるケーラー多様体になることを示した.また,各ファイバーがボホナー曲率テンソルが零であるケーラー多様体になるためのリッチテンソルの長さに関する十分条件を与えた.6.ファジィ集合のαカット集合による分解定理と関数の並べ変えにおける一定法の同等性に着目し,ファジー集合間のmajorizationおよびファジィ集合値測度の弱収束に関する研究の足がかりを得た.7.時間遅れをもつ時不変線形システムにおいて,退化した2次評価関数のもとでの最適制御に現れるリカッチ差分方程式の初期値などについて調べた.8.Banach空間値確率微分方程式の研究において,測度の弱位相に係わる議論がどのように利用されているかを検討した.1.Banach束に値をとる正値ベクトル測度のテンソル積が,ベクトル測度の弱収束に関して同時連続となることを,Bartleの双線形積分の理論を用いて示した.2.Banach束に値をとる正値

ベクトル測度の空間に,順序収束の概念を用いて新たな測度の弱収束性を定義し,この弱収束に関して,正値実測度に対して成立するPortmanteau定理が成り立つことを示した.3.時間に依存するファジィ集合族のコンパクト性を考察し,線形2次形式最適制御問題において,ファジィ推論により構成される制御則の中に最適制御が存在することを示した.4.Eva社の動作解析システムで,日本舞踏を追跡し,注目動作を抽出するアルゴリズムを考察した.さらに抽出した「振り」の部分の安定度を計算し,熟達者はそれぞれの型が安定していることを把握した.5.非線形レギュレータ問題において,平衡点の近傍で中心多様体が存在することを示し,実用上十分広い範囲で安定性を保ち,平衡点の近傍で最適性の必要条件を満たすフィードバック則を得た.6.Fuzzy理論におけるChoquet積分は実関数論におけるRisez分解にその源があることを突き止めた.7.時間遅れをもつ連続時間時不変線形システムを0次ホールドで近似して得られた離散時間時不変線形システムの最適制御問題に関して,考察を追加するとともに修正・訂正を行った.8.Martingale in the limitの2つの収束条件であるL^1-可積分性と停止過程の可積分性の相互関係について一つの結果を得た。9.全空間がアファイン接続をもつ不定値佐々木多様体のとき,底空間はアファイン接続をもつ不定値ケーラー多様体になり,各ファイバーはアファイン接続をもつ不定値佐々木多様体になることを示した.10.α-接続をもつ多次元正規分布のなす空間を全空間とするリーマン沈め込みについて調べ,底空間は対称な正定値行列のなす空間になり,各ファイバーはα-平坦,水平分布は積分可能であることを示した.
遺伝子形質の自然伝播系を利用する環境浄化微生物の分子育種技術の開発に関する研究

本研究は、細菌が持つ環境浄化に役立つ遺伝子を保有したトランスポゾンや伝達性プラスミドなどの自然伝播媒体を意図的に活用することによって、新しい生物学的環境浄化技術を開発することを目的としている。具体的には有害重金属の中で、水銀化合物を除去できる遺伝子の自然伝播系を活用する分子育種技術の開発について研究を進めている。平成15年度の研究内容は、汚染環境内に導入した有害物質分解細菌から野生細菌株への環境浄化に役立つ遺伝子情報の伝播の条件と伝播の効率およびそれら遺伝子の生態系内定着後の環境浄化機能について研究することである。本年度に行った研究によって得られた成果は以下の通りである。1.水俣湾底泥から分離した全く同一の水銀耐性遺伝子を保有するBacillus属細菌11株を用いて、水銀耐性トランスポゾンの探索と解析を行った。その結果、Tn5084保有株、TnMERI1保有株およびTnMARS1保有株の存在が明らかになり、少なくとも3種類の水銀耐性トランスポソンが水俣湾底泥内に同時に分布していることが明らかになった。2.世界各地から分離した全く同一の水銀耐性遺伝子を保有するBacillus属細菌21株を用いて、水銀耐性トランスポゾンの探索と解析を行った。その結果、Tn5084保有株、Tn5085保有株およびTnMERI1保有株の存在が明らかになり、少なくとも3種類の水銀耐性トランスポゾンが世界規模で分布していることが明らかになった。3.水銀耐性トランスポゾンTnMERI1を用いて、大腸菌細胞内において転移の検証を行った。その結果、TnMERI1は大腸菌細胞内において転移できることが確認され、活性を持っていることが明らかになった。本研究は細菌が持つ環境浄化に役立つ遺伝子を保有したトランスポゾンや伝達性プラスミドなどの自然伝播媒体を意図的に活用することによって、新しい生物学的環境浄化技術を開発することを目的としている。具体的には有害重金属の中で、水銀化合物を除去できる遺伝子の自然伝播系を活用する分子育種技術の開発を中心に研究を進めている。平成14年度の研究内容は、環境浄化遺伝子がどのように他種の細菌細胞に伝播されるかについて、その形質を持たない細菌株とのメーティング実験などによって伝播のメカニズムを解明することである。1.水俣湾底泥から分離された数多くの水銀耐性Bacillus属細菌を用いて、Tn5084やTnMERI1と同一のトランスポゾンを保有するかについて探索と解析を行った。その結果、Tn5084保有株、TnMERI1保有株および新規水銀耐性トランスポゾン保有株の存在が明らかになった。また、新規水銀耐性トランスポゾンをTnMARS1と命名した。2.TnMARS1の完全構造の解明を試みた結果、TnMARS1は25.3kbpの長さであり、TnMERI1やTn5084と類似する遺伝子構造であるものの、転移遺伝子群と水銀耐性遺伝子群間の領域に砒素耐性遺伝子群が存在することが明らかになった。3.各トランスポゾン保有株を用いてプラスミドの抽出を試みた結果、プラスミドを抽出することはできなかった。さらに、各トランスポゾン保有株とその形質を持たない細菌株とのメーティング実験を行った結果、メーティング実験は成功しなかった。4.Tn5084やTnMERI1同一のトランスポゾンを保有する細菌の存在を調べるために、世界各地の環境サンプルを用いて、水銀耐性Bacillus属細菌の分離を試みた。その結果、71株の水銀耐性Bacillus属細菌を分離することに成功した。
本研究の目的は、アルツハイマーβアミロイド蛋白(Aβ)のaggregation(多量体化)に及ぼす様々な因子の作用を検討し、またaggregationによる神経毒性の増強効果を調べることであった。既に、アルツハイマー病の疫学上の危険因子であるアルミニウムがaggregationを顕著に促進することを明らかにしているが、本研究において、他の多くの金属との比較検討を行った結果、亜鉛、鉄、銅などの微量金属もaggregationをある程度は促進することが判明した。しかしながら、Aβは銅、鉄などでは23量体にaggregateするのに対して、アルミニウムの存在下では更に高分子量の多量体を形成した。更に、海馬初代培養神経細胞に対する神経毒性を神経細胞特異的抗体であるMAP2の免疫組織化学により検討した結果、アルミニウムによりaggregateしたAβは強い神経毒性を示した。また、aggregationの抑制因子の検討を行った結果、アルミニウムのキレーターであるdesferrioxamineがアルミニウムによるaggregationを抑制し、更に、一旦aggregateしたAβをも溶解することが判明した。Desferrioxamineの長期投与によって患者の日常活動の悪化が抑制されたとの報告があり、そのメカニズムを示唆するものである。本研究によって開発されたAβのaggregationのアッセイ系は、aggregationの促進・抑制因子の簡便なスクリーニング系としてアルツハイマー病の治療、予防薬開発の基礎となると考えられる。
配位不飽和活性種の発生法と活性制御

ルテニウムの配位不飽和な活性種である5配位錯体[RuH(P-P)_2]PF_6を種々の2座配位子を用いて合成し挙動を調べたところ次のようなことがわかった。この5配位錯体は溶液中では完全にフリ-な5配位では存在せず、何らかの配位を伴っている。ホスフィンのキレ-ト環が大きくなるにつれて、錯体構造はアゴスティック相互作用を有する安定なシス体へ移行していくと考えられる。またホスフィンとしてdppbを用いたとき、アルゴン下、窒素下、水素下のNMRの比較より、この錯体のホスフィンに結合しているフェニル基のオルト位の水素がルテニウムに配位するアゴスティック相互作用は、窒素や溶媒の配位よりは強く、水素の配位よりは弱いことが明かとなった。さらにdppfを配位子とする場合、この配位子のかさ高さのためにシス体の構造をとっている。これはX線構造解析により明らかとした。この錯体に配位する水素分子はハイドライドHと等価となりトリハイドライド錯体になっていると考えられる。一方ジルコニウムについては活性種をジルコノセンジアルキルから系中で定量的に発生させたところジルコニウムII価のオレフィン錯体であることがわかった。このオレフィンをスチルベンに替えX線構造解析により構造を決定した。さらにこのオレフィン錯体と他のオレフィンとをジルコニウム上で反応させたところ位置選択率99%以上、立体選択率99%以上という高選択性の炭素炭素結合生成反応の開発に成功した。さらにこの反応構の詳細な検討からジルコナあるいはハフナシクロペンタン化合物のβ、γ-炭素炭素結合が活性されること、さらにα位にメチル基のようなアルキル基をもつ場合、この置換基を選択的にβ位に移動させるこれまでにない新しい反応の開発に成功した。ルテニウムの配位不飽和な5配位錯体〔RuH(DIPHOSPHINE)_2〕PF_6、1__を種々の2座配位子であるDPPE、DPPF、DPPP、DPPB、について合成し、水素ガスとの反応により対応する分子状の水素錯体、〔RuH(n^2-H_2)(DIPHOSPINE)_2〕PF_62__を得てこれらの錯体の挙動を詳細に検討した。分子状水素錯体2__を重メチレンクロリドに溶かし、30°C、-30°C、-90°Cで^1H-NMRスペクトルを測定し、ハイドライドおよび配位した分子状水素の緩和時間(T_1)を測定したところ、DPPEの場合、ハイドライドのT_1は315msで分子状水素は25msであった。これに対してキレート環が大きくなると考えられるDPPPとDPPBの場合ではハイドライドと分子状水素が同じT_1の値(14ms)を示したり、NMRスペクトルでの両者の区別ができない(室温)など、明らかにハイドライドと分子状水素の間で交換反応が速くなっていることがわかった。さらにDPPFを用いたときにはトリハイドライドになっており、ルテニウムの配位不飽和種に配位した分子状水素の挙動はホスフィン配位子により大きく変化することがわかった。一方ジルコニウムについては、ジルコノセンジエチルが室温で分解しジルコウムII価の活性種を与える系にドリアルキルホスフィンを加えたところホスフィンの配位したジルコニウムエチレン錯体が安定にしかも高収率で得られた。このことからホスフィンを加えない場合には配位不飽和な活性種ジルコニウムエチレン錯体が発生していると考えられる。

ジルコノセンジエチルの代わりにジルコノセンジブチルを用いると、同様に系中で配位不飽和な活性種ジルコノセントブラン錯体が発生し、これにホスフィン類を加えると定量的に安定な対応するホスフィン錯体が得られた。ルテニウム5配位錯体/分子状水素錯体/ジルコニウムエチレン錯体/ジルコニウムオレフィン錯体ルテニウムの配位不飽和な活性種である5配位錯体〔RuH(P-P)_2〕PF_6を種々の2座配位子を用いて合成し挙動を調べたところ次のようなことがわかった。この5配位錯体は溶液中では完全にフリ-な5配位では存在せず、何らかの配位を伴っている。ホスフィンのキレ-ト環が大きくなるにつれて、錯体構造はアゴスティック相互作用を有する安定なシス体へ移行していくと考えられる。またホスフィンとしてdppbを用いたとき、アルゴン下、窒素下、水素下のNMRの比較より、この錯体のホスフィンに結合しているフェニル基のオルト位の水素がルテニウムに配位するアゴスティック相互作用は、窒素や溶媒の配位よりは強く、水素の配位よりは弱いことが明かとなった。さらにdppfを配位子とする場合、この配位子のかさ高さのためにシス体の構造をとっている。これはX線構造解析により明らかとした。この錯体に配位する水素分子はハイドライドHと等価となりトリハイドライド錯体になっていると考えられる。一方ジルコニウムについては活性種をジルコノセンジアルキルから系中で定量的に発生させたところジルコニウムII価のオレフィン錯体であることがわかった。このオレフィンをスチルベンに替えX線構造解析により構造を決定した。さらにこのオレフィン錯体と他のオレフィンとをジルコニウム上で反応させたところ位置選択率99%以上、立体選択率99%以上という高選択性の炭素炭素結合生成反応の開発に成功した。さらにこの反応、構の詳細な検討からジルコナあるいはハフナシクロペンタン化合物のβ,γ-炭素炭素結合が活性されること、さらにα位にメチル基のようなアルキル基をもつ場合、この置換基を選択的にρ位に移動させるこれまでにない新しい反応の開発に成功した。
分子標的薬耐性難治性肺がんをモデルにした新規ペプチド創薬基盤技術へのチャレンジ

先進医療の現場で難治性として危急の解決課題となっているチロシンキナーゼ阻害性分子標的薬耐性変異型肺がん細胞を研究対象として、その分子病理学的特徴をgefitinib感受性肺がん細胞と比較解析した。結果、耐性変異型細胞ではgefitinibが特異的に誘導する癌抑制遺伝子p14ARFの発現が起こらないことを見出した。さらに、gefitinib効果の作用点となるミトコンドリア局在型p14ARFのコード領域内のコア配列を決定し、感受性方とともに耐性変異型細胞の増殖抑制・アポトーシス誘導に機能する抗腫瘍ペプチドのプロトタイプの開発に成功した。このようなp14ペプチドに関する研究は現在のところほとんど報告されておらず、現在のところin vitroレベルではあるが、私たちはGefitinibの作用点である細胞膜上受容体EGFRを出発点とする一連の特異的シグナル経路の連続的な稼働を要することなく十分な耐性肺がんに対する抗腫瘍性を発揮するペプチド製バイオツールを創成することができた。今後さらにp14ペプチドの一層の機能向上に取り組み、副作用が少なく実効的な次世代先端医薬としての可能性に向けたペプチドベースの生体低侵襲性治療学的技術基盤の開発を目指したい。gefitinib耐性肺がんの新たな分子病理学的特徴の解析(増殖制御・細胞周期制御分子を中心とする)と、その中での増殖抑制key分子の特定、及びその情報を基盤とする数種類のプロトタイプ抗腫瘍ペプチドの作成(分子機能回復・活性化に働くペプチドあるいは分子機能抑制性ペプチド)を目的とした。初年度として、gefitinib感受性EGFR遺伝子変異を持つことで知られる肺がん細胞2株PC -9,HCC827と、EGFR T790M耐性変異2株RPC -9,H1975を比較解析の対象とした。Gefitinibの用量を変え24時間後48時間後に顕著なアポトーシスを誘導する条件下全細胞からmRNAおよびタンパクを回収し、定量およびタンパクを回収し、定量PCRとイムノブロットを併用して解析とイムノブロットを併用して解析を行った。この際、同細胞群のgefitinib処理による細胞増殖動態の違いから考案し、key分子探索の対象遺伝子はEGFR下流の細胞周期制御系癌抑遺伝子群や細胞死分(※研究準備状況の項目参照、分子シャペロン群等に注目して、p16INK4a、p14ARF、p21CIP1、p53、p27Kip1の発現変動をreal-time PCRにて解析したところ、p14ARFのみが耐性癌において、gefitinib感受性肺癌では引き起こされる誘導反応を欠如していることが判明した。従って、gefitinibによるEGFRを介する増殖抑制効果のエフェクター分子として、p14ARFがひとつのkey分子になることが明らかになった。初年度の一年間に、gefitinib耐性変異型肺がんにおける抵抗性獲得の重要な分子機序の一端をp14ARF遺伝子の発現制御機構にある点として明らかにできた。さらに、このgefitinib感受性・耐性結果を左右する作用機構に関与するp14ARFのコード領域内の詳細な機能部位(アミノ酸配列)を特定できた。この結果に基づき発展的に、gefitinib耐性変異型肺がんに対し増殖抑制効果を発揮する腫瘍細胞浸透性抗腫瘍性p14ペプチドをデザインし、このペプチドがin vitroで顕著ながん細胞増殖抑制・アポトーシス誘導能を示すことを証明する実験データを取得済みである。以上初年度の目標を達成し、なおかつ、ペプチドによる抗腫瘍効果の検証、作用の分子機序まで判明させることができたため。in vivoでのヒトgefitinib耐性肺がん細胞移植モデルマウスを作成しての、p14抗腫瘍機能性ペプチドの腫瘍抑制効果の解析実験を計画している。このとき糖鎖修飾によるペプチドの生体内安定化技術を併行して検討したい。ペプチド合成費、マウスモデル作成費、ヒト型糖鎖修飾費用に主に使用。その他、実験試薬(消耗品)費、研究情報収集費(学会参加費、研究討議のための出張費)を予定している。
自己骨髄間葉系幹細胞を用いた新たな顎骨再生療法の確立

本研究は,医薬品等の品質管理基準(Good Manufacturing Practice : GMP)を柱とした自己骨髄間葉系幹細胞移植による低侵襲性顎骨再生医療システムを開発し地域医療に適応し,先端細胞治療センター(CPC)を有さない一般病院がCPCを利用し幹細胞移植を行う標準業務手順書(SOP)を作成し臨床応用することを目的としている.平成22年度は,動物実験による顎骨再生シミュレーションとして日本白色ウサギの大腿骨部より骨髄液を採取し,3週間培養を行った.細胞増殖能,細胞形質の検討を行い,培養された細胞をβ-TCPと多血小板血漿にて混和しウサギの上顎洞へ移植し,骨形成状態を検討した.3週間の培養によってMSCは約2×10^6個に増加した.分化培地を添加して培養したMSCは骨芽細胞様細胞の形質を獲得し,アリザリンレッド染色陽性となり成熟骨芽細胞への分化能を示した.多血小板血漿と医薬品塩化カルシウムを混合して細胞の保持が可能なゲルが形成された.移植された組織を骨生検し,トルイジンブルー染色にて細胞移植部に著しい基質が観察され,アリザリンレッドではリン酸カルシウムの沈着が観察された.またSOPを作成するための基礎的実験を行い,細胞搬送条件の設定を行った.搬送には専用搬送容器を使用し、2025°CでCPCへ搬送を行った.7名のドライランを実施し,15%自己血清添加α-MEMを用いて9mlの骨髄液から間葉系細胞を3週間の培養で約1×10^7個採取できた.細胞生存率をトリパンブルー染色にて算定し,培養生存率が90%以上であることが確認できた.細胞表面抗体の解析をフローサイトメトリーにて行った。マーカーには骨髄間葉系幹細胞のマーカーであるCD271, CD105, CD44を用いた.その結果、骨髄液中には約0.2%のCD271陽性細胞が存在し,この中でCD105・CD44double-positive細胞は約2%だった.一方,細胞回収時にはCD271陽性細胞は約4%に増加し,この中でCD105・CD44double-positive細胞は100%となった.ヒト骨髄液中には,CD271陽性のMSCが0.2%, CD44/CD105陽性のMSCは約2%存在することが明らかになった.本研究は,医薬品等の品質管理基準(Good Manufacturing Practice : GMP)を柱とした自己骨髄間葉系幹細胞移植による低侵襲性顎骨再生医療システムを開発し地域医療に適応し,先端細胞治療センター(CPC)を有さない一般病院がCPCを利用し幹細胞移植を行う標準業務手順書(SOP)を作成し臨床応用することを目的としている.平成22年度は,動物実験による顎骨再生シミュレーションとして日本白色ウサギの大腿骨部より骨髄液を採取し,3週間培養を行った.細胞増殖能,細胞形質の検討を行い,培養された細胞をβ-TCPと多血小板血漿にて混和しウサギの上顎洞へ移植し,骨形成状態を検討した.3週間の培養によってMSCは約2×10^6個に増加した.分化培地を添加して培養したMSCは骨芽細胞様細胞の形質を獲得し,アリザリンレッド染色陽性となり成熟骨芽細胞への分化能を示した.多血小板血漿と医薬品塩化カルシウムを混合して細胞の保持が可能なゲルが形成された.移植された組織を骨生検し,トルイジンブルー染色にて細胞移植部に著しい基質が観察され,アリザリンレッドではリン酸カルシウムの沈着が観察された.またSOPを作成するための基礎的実験を行い,細胞搬送条件の設定を行った.搬送には専用搬送容器を使用し、2025°CでCPCへ搬送を行った.7名のドライランを実施し,15%自己血清添加α-MEMを用いて9mlの骨髄液から間葉系細胞を3週間の培養で約1×10^7個採取できた.細胞生存率をトリパンブルー染色にて算定し,培養生存率が90%以上であることが確認できた.細胞表面抗体の解析をフローサイトメトリーにて行った。マーカーには骨髄間葉系幹細胞のマーカーであるCD271, CD105, CD44を用いた.その結果、骨髄液中には約0.2%のCD271陽性細胞が存在し,この中でCD105・CD44double-positive細胞は約2%だった.一方,細胞回収時にはCD271陽性細胞は約4%に増加し,この中でCD105・CD44double-positive細胞は100%となった.ヒト骨髄液中には,CD271陽性のMSCが0.2%, CD44/CD105陽性のMSCは約2%存在することが明らかになった.
移植片拒絶反応のメカニズム:自己-非自己の認識と非自己障害機構の分子生物学的研究

C57BL/6マウスの腹腔内にBALB/cマウスで継代した線維肉腫細胞(Meth A)を移植すると、移植局所に2種類のcytotoxicな細胞が浸潤した。移植したMeth A細胞を傷害する主たる細胞は、マクロファージ系,非T,非NK細胞であり、移植後4,5日で移植局所に出現した。本細胞の浸潤から遅れること12日後には、移植したMeth A細胞と同じ組織適合性抗原を持つBALB/cリンパ芽球にcytotoxicなT細胞が浸潤した。これら2種類のcytotoxicな細胞の浸潤と共に、移植後増殖し続けたMeth A細胞は、7日後をピークにその後減少し、約2週間後には移植局所から完全に消失した。しかし、Meth A細胞移植前に細胞毒素を含むリポゾームで特異的に貧食細胞をあらかじめ除くと、移植Meth A細胞は、増殖し続け、動物は死亡した。これらの結果は、マクロファージ系細胞が、非自己移植細胞を非自己と認識し、傷害していることを示唆している。これらの結果を基に、移植の典型例である皮フ移植の系で、移植片の遊離細胞を標的細胞に、移植片拒絶部に浸潤するレシピエントの白血球細胞をエフェクター細胞として用いたところ、本エフェクター細胞の主たるものが上述のマクロファージ系細胞であり、本細胞が、皮フ移植片を特異的に傷害していることが明らかとなった。移植したMeth A細胞を傷害する主たる細胞は、マクロファージ-rich,非T,非NK細胞であり、移植後4,5日で移植局所に出現した。しかし、Meth A細胞移植前に細胞毒素を含むリポゾームで特異的に貪食細胞をあらかじめ除くと、移植Meth A細胞は、増殖し続け、動物は死亡した。これらの結果は、従来から我々の主張しているマクロファージ系細胞による、非自己移植細胞の認識傷害というユニークな説を支持している。また、Meth A細胞に対する細胞傷害活性が、BALB/cやDBA/2リンパ芽球によって拮抗的に阻害され自己C57BL/6リンパ芽球で阻害されなかったことなどから、クラスI分子の認識が示唆された。しかし、可溶性クラスI分子による結合実験には現在のところ成功していない。

これらの結果を基に、移植の典型例である皮フ移植の系で、移植片の遊離細胞を標的細胞に、移植片拒絶部に浸潤するレシピエントの白血球細胞のエフェクター細胞として用いたところ、本エフェクター細胞の主たるものが上述のマクロファージ系細胞であり、本細胞が、皮フ移植片を特異的に傷害していることが明らかとなった。
技術科教育での加工学習を支援する加工音を活用した指導方法の確立

本研究では,中学校技術・家庭科技術分野における生徒の加工技能の上達を支援する加工音を活用した指導方法の確立を目的として,まず,のこぎりびき作業時の加工音特性と適切な加工動作との関係を明らかにし,これを踏まえ,加工音を活用した指導方法の有効性を比較実験授業により検証した。その結果,のこぎりびき技能習得における加工音を用いた指導法は,加工精度として切断面粗さの向上に効果的である。この切断面の粗さの向上は,理想的な音の強弱やリズムを意識させることで,のこぎりを引くときに加える力が弱まることに起因していると考えられることから,加工音は,引き返し時の力の入れ方の指導に利用できると考えられる。中学校技術・家庭科技術分野におけるのこぎりびき学習において加工音を活用した指導方法について検討するために,平成25年度は1)3)の内容について行った。1)のこぎりびき時の理想的な加工音(初心者用)の検討:理想的な作業状態の加工音の時間波形における特徴は,引き込み時に大きな音が発生して返し時に小さな音となる安定した音の強弱が,一定の周期でリズム良く繰り返されている。ただし,熟練者の場合,繰り返し周期が短く,切断効率がよい。そこで,初心者(中学生)に適した理想音での引き返し周期について明らかにするために,強制的に引き返し周期を変動させたときに,切断しやすさの感想を4段階で評価させると共に,その時の切断精度(真直度,直角度,表面粗さ)の変化を測定した。その結果,約60往復/分の引き返し周期であることを明らかにした。2)教材用音源の収録:上記1)の結果を踏まえ,初心者用の理想加工音の収録するとともに,理想的な加工音や理想から外れる加工音(固定不足,力の入れ具合など)をその時の加工動作の映像を収録し,3)の実験授業で使用する教材を作成した。3)のこぎりびきにおける加工音を活用した指導方法の有効性の検討:上記1)2)で得られた結果/教材をもとに,中学生を被験者としたのこぎりびき学習の比較実験授業として,加工音を活用したグループと従来の指導方法によるグループに分けて実施した。その結果,のこぎりびきの技能上達を切断精度(真直度,直角度,表面粗さ)の変化から比較した場合に有意な差が認められなかった。平成26年度は,前年度の結果を踏まえ,中学校技術・家庭科技術分野におけるのこぎりびき学習において加工音を活用した指導方法の確立を目指し以下の2項目について実施した。その結果,以下の研究成果が得られた。1)のこぎりびきにおける加工音を活用した指導方法の有効性についてのこぎりびき技能習得に及ぼす加工音の効果として、直進度や直角度の精度の向上は認められないが、切断面粗さに関しては、切断面の粗さが悪い被験者に対して効果が望める。この効果は、理想的な音の強弱やリズムを意識させることで、引くときに加える力が弱まり適切に変化することに起因していると考えられる。2)のこぎりびきにおける加工音のオノマトペ表現のこぎりびき学習の指導場面において加工音をオノマトペ表現することによって,加工音を活用した指導方法を補完する教材として活用する目的から,のこぎりびき加工音のオノマトペ表現を試みた。その結果,理想的な加工状態」のオノマトペ表現「しゃーすーしゃーすー」,「力が強すぎ引き返しが速く荒く切断されている状態」のオノマトペ表現「がっごっがっごっ」,「力が弱すぎ刃渡りの使い方が小さく切断効率の悪い状態」のオノマトペ表現「しゃこしゃこ」が得られた。ただし,オノマトペから受けるイメージは,誰もが同じイメージとはならず,個人差が認められることから,授業での利用に際しては,このことを踏まえ,実際の音との併用が必要と考えられる。中学校技術・家庭科技術分野では,木材を切断する加工方法としてのこぎりびきが一般的に実施されている。本研究では,生徒の加工技能の上達を積極的に支援する指導方法の確立を目的として,のこぎりびきについて主に以下の3項目について実施した。1のこぎりびき作業時の発生音をマイクロホンで収録し,その時の加工精度,加工効率,作業映像,動力計で測定した力の変動から,作業状態に対応する加工音特性を明らかにした(平成25年度)。2さらに中学生を対象に,比較実験授業を実施して加工音を活用した指導方法の有効性を検証した。(平成26,27年度)。3最後に,本研究で得られた知見および映像と音のデータを基にデジタル教材を制作した(平成27年度)。その結果,のこぎりびき技能習得に及ぼす加工音の効果は,直進度や直角度の精度の向上は認められないが,切断面粗さに関しては,切断面の粗さが悪い被験者に対して効果が望める。そして,この効果は,理想的な音の強弱やリズムを意識させることで,引くときに加える力が弱まり適切に変化することに起因していると考えられ,引き返し時の力の入れ方の指導に効果である可能性が示唆される結果が得られた。のこぎりびき音に関する教材は,加工音の時間波形と加工動作(切断力,工具の動かし方)との対応として,適切な切断音として,初心者レベルと熟練者レベルを収録して,さらに不適切な切断として,常に強い力で切断した場合,常に軽い力で切断した場合,引き込み角度を大きくして切断した場合など,生徒が行いがちなパターンを収録した。なお,この教材は,下記のURLに公開している。