hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼球運動計測および近赤外光脳機能計測を用いた子どもの心の発達障害に関する研究

このことから、これまでは保護者や教育現場の観察者による行動パターンや、注意力・衝動性などのような漠然とした症状をもとに、経験に長けた専門医が診断しなければならなかった注意欠陥多動性障害を、わずか数分間の眼球運動測定により診断できる可能性が示唆された。さらには、診断のために感度・特異度を高めるような閾値の設定や、スクリーニングに利用するための工夫が必要であると思われる。現在、これまでの成果をまとめながら論文作成中である。今後、より多くの被験者を対象とした比較研究を行い、実践的なバイオマーカーの確立にむけてデータの集積を続けたい。また、眼球運動の制御に関わる脳内の神経基盤がどのようなメカニズムを通して子どもの脳の機能的発達障害とむすびついているのかを調べることにより、神経科学的な知見にも寄与できるのではないかと考えた。
小規模分散型電力供給システムオンライン監視に基づく協調運用制御

小規模電力システムにおける監視情報を利用した状態推定および制御系調整方法を検討した。監視情報から推定されるシステムの動特性を低次元モデルとして表現することで,状態推定を適切に行うとともに,容易に制御系調整を実現できることが特長である。監視情報に基づくためシステムの状態変化に対して柔軟に対応でき,不確定要素も補償できる方法を取り入れるなど効果的に制御できる方策を検討した。自家用発電設備を有する大口需要家では,発電機一機あたりに要求される信頼性が大きく,さらに熱電併給の負担も大きいことから運用を難しくしている。本研究では,このような小規模電力供給システムにおける信頼性向上のため,オンライン監視に基づく系統状態推定手法について検討した。観測情報を利用することで,大きな負荷変動等による需給バランスの変化など不確定性を適切に把握でき,適切かつ柔軟な対応が期待される。一方,十分な余力のある状態で運用することで,系統故障のような大きな擾乱時においても供給信頼性の確保が期待できる。今年度においては,状態監視の基礎となる動揺抽出手法の構築および安定度推定手法の構築について,以下の項目について検討を実施した。1.小規模電力系統への位相・周波数計測の適用による系統動揺抽出手法の構築小規模分散型電力系統を想定した系統解析モデルを構築し,計算機上での系統シミュレーションによる基礎的検討を実施した。その結果,位相計測を想定して位相情報からの特徴的動揺の抽出を試みたが,系統規模からその抽出が困難であることがわかった。一方,周波数情報を利用することで,系統安定度面で支配的となる電力動揺モードを抽出できるようになり,周波数情報利用における処理方法を検討した。2.小規模自家用発電設備における安定度推定手法の検討自家用発電設備を有する需要家電力系統では種々の電動機が多数稼働しているため負荷構成や系統構成が複雑になる傾向があり,系統状態の把握を難しくしている。一方で,発電機停止といった供給障害の影響が大きいことから,その指標となる安定度問題に着目して,動揺特性抽出に基づく系統安定度推定手法を検討した。観測情報を用いて動揺特性を表現する簡略動揺モデルを推定し,システムの状態を固有値によって客観的に評価する方法について検討した。自家用発電設備を有する大口需要家では,発電機一機あたりに要求される信頼性が高く,さらに熱電併給の負担も大きいことから運用を難しくしている。本研究では,このような小規模電力供給システムにおける信頼性向上のため,オンライン監視に基づく系統状態推定および制御手法について検討した。監視情報を利用することで,負荷変動等による需給バランスの変化といった不確定性を適切に把握でき,適切かつ柔軟な対処が期待できる。一方,系統故障のような擾乱時における供給信頼性の確保のためには十分な余力を持った状態での運用が求められ,電力系統解析を用いた事前検討が有効であるが,その精度向上により高度化が期待できる。今年度においては,系統動揺抽出,系統安定度推定,および発電機制御系設計手法の構築について,以下の項目について検討を実施した。1.観測情報に基づく発電機制御系調整手法の検討発電設備に附随する励磁制御装置に着目して,監視結果に基づく調整方法を検討した。位相計測による状態推定に基づく制御系調整方法について,計算機上での系統シミュレーションを用いて実施した。系統構成の変化や不確定性,状態推定における誤差を補償するためにロバスト性を考慮した制御系調整方法を検討した。監視情報からシステムの特徴を抽出して表現した推定モデルに基づいて制御系調整を行うことで系統状態に合致した効果的な制御系を構成できることを明らかにした。2.計測データを利用した系統解析の精度向上に関する検討電力系統シミュレーションにおける実現象の模擬において,定常時に観測される微小変動の模擬方法について検討した。システム全体の特性を大きく変化させることなく,定常的な動揺を発生させる方法について観測情報の処理結果と照らし合わせながら,シミュレーション条件の見直しを実施して系統解析の有用性を高めた。
ラミニン複合体の構造と機能の多様性

ラミニンは基底膜に特異的に存在する糖蛋白質でA、B_1、B_2の三種類のサブユニットが十字架状に束ねられた構造をしている。ラミニンは上皮細胞の接着、伸展、増殖、遊走や分化に作用する器官形成の重要因子であり、そのための機能領域を分子構造にちりばめている。我々は3T3-L1繊維芽細胞がサブユニット会合様式ではAと同じ挙動を取るがAよりも小さいA'を発現し、A'B_1B_2という異型ラミニンを発現していることを示した。今回、大動脈と肺動脈から単離した内皮細胞(BAECとCPAE)がAと共にA'も合成し、AB_1B_2とA'B_1B_2を同時に分泌していることを見つけ、これらの相対的量比が血管新生抑制剤で変化することを観察した。これらの成果はラミニン複合体の構造と機能の多様性を血管の修復・新生機構との関連から明らかにしたものである。その要点をまとめると次のようである。BAECとCPAEを放射性アミノ酸で標識し、得られた培地と細胞溶解液を抗ラミニン抗体で免疫沈降して電気泳動に供したところ、培地はA、B_1、B_2に加えてA'を与えた。細胞溶解液は各々のサブユニットごとに糖鎖修飾段階が異なる2種類、合計8本のバンドを与えた。これらの細胞内会合様式を解析したところ、まずB_1B_2複合体が形成された後にAが会合してAB_1B_2複合体が、A'が会合してA'B_1B_1が形成されることが判明した。各々のサブユニットは会合後に一括して細胞内輸送されて糖鎖修飾を受けることも判明した。BAECの通常の培養条件ではA'B_1B_2が主要産物であったが、血管新生抑制効果が知られているメドロキシプロジェステロンを培地に添加するとAの合成が促進されA'の合成が抑制される結果、主要産物はAB_1B_2に転換した。CPAEの主要産物はA'B_1B_2であり、これはメドロキシプロジェステロン添加で変動しなかった。これらの結果は、大動脈を形成しているラミニンはAB_1B_2型であり、血管新生や小動脈形成にはA'B_1B_2型のラミニンが動員されることを示唆した。
ウイルス細胞移行にかかわる複合体VMCの分子解析

私は、1980年代半ばからタバコモザイクウイルス(TMV)をもちいた研究を始め、移行タンパク質(MP)の機能解析等を手がけてきた。2000年以降、緑色蛍光タンパク質をもちいて、実際にこのウイルスが植物体で隣の細胞へと移行する様子をとらえる事にチャレンジした。2004年、当研究室において、TMVが最初の感染細胞から隣の細胞へとまさに移行する瞬間をとらえる事に成功した。本基盤研究の支援をうけて、平成16-18年度においてTMVが細胞内である種の複合体(Virus Movement Complex ; VMC複合体と名付けた)を形成して移行する事、VMCは移行前に先行して細胞内を駆け巡り、原形質連絡を探し求める姿を観察するに至った。さらに移行タンパク質(MP)のみならず、複製タンパク質もVMC内に存在すること、両タンパク質がVMCの状態で隣の細胞へと移行する事が、ウイルスの移行の本質である事を明らかとした。また分泌経路としられる小胞輸送経路とは別の経路で隣の細胞へと移行する事も示した。さらにわれわれは、確立した解析手法をもちいて、次世代のモデル植物として期待されるMicro-Tomと呼ばれるトマトの病原抵抗性、ウイルス抵抗性の遺伝子の作用機作、植物細胞内の内膜系の因子との相互作用の有無、昨今ウイルス抵抗性に関わる事がしめされたRNAサイレンシングに関与する因子の細胞内局在を検討した。その過程で、多くの知見が得られ、本成果報告書にあるような成果、論文発表、学会発表等を行った。植物病理学の世界で、バイオイメージング技術の導入と確立、そして応用という非常に斬新な切り口による解析結果を得ることに成功した。移行タンパク質(MP)は、タバコモザイクウイルスの感染した細胞内で、感染後4-14時間ほどの枠内で合成される。MPがウイルスの移行に関わる機構を探るために、GFPタンパク質と融合したMPを発現するウイルスを作成し、このウイルスの細胞間移行能を確認した。今回プロトプラストでの感染系から、実際に植物体の葉への感染を行い、感染中心の細胞を探し当て、その細胞内でのMP:GFP融合タンパク質の挙動を観察した。すると、感染後14時間で、細胞内にVMCと名付けた構造体を形成すること、そのVMCが膜上を移動する様が観察された。その動きは、感染後16-20時間と経過するにつれ、緩やかになる。感染後20時間には動きが止まるように見えるが、その時点でVMCは原形質連絡上にあるようにみえる。そしてそのうち一部のVMCが原形質連絡に入り込む形で通り抜け、ついには反対側の細胞へと移行する様がとらえられた。このようにして、ウイルスの細胞間移行を初めて可視的にその瞬間をとらえることができた。このあと、2次感染細胞では移行してきたVMCがすぐに速い動きをしめし、ここから4時間ほどの時間枠をつかって再度原形質連絡へ落ち着く様が観察された。こうして、最初の細胞では20時間を要した移行前のステップであるが、2次細胞、3次細胞以降はおおよそ4時間の間隔で周囲へと移行する様がうかがえた。こうした細胞レベルでの細胞間移行のさまがとらえられたことで、今後のウイルス抵抗性を考察する上で重要な知見を得ることができた。移行タンパク質(MP)は、タバコモザイクウイルスの感染した細胞内で、感染後4-14時間ほどの時間枠内で合成される。MPがウイルスの移行に関わる機構を探るために、GFPタンパク質と融合したMPを発現するウイルスを作成し、このウイルスの細胞間移行能の観察を継続している。植物体の葉への感染を行い、感染中心の細胞を探し当て、その細胞内でのMP:GFP融合タンパク質の挙動を観察した。本年はあわせて、複製タンパク質の挙動とあわせて観測することを行った。

感染後14時間後ほどで細胞内にVMCと名付けた構造体が形成されるが、そのVMCと複製酵素の局在が重なることが見いだされた。その共局在は、感染後16-20時間と経過するにつれ、はっきりとしてくる。感染後20時間にはVMCは動きをしなくなるが、その時点で複製酵素ははっきりとVMCとの共局在をしめす。その際に、先行研究でわれわれが得ていたURhelという複製酵素変異体をもちいて、同様の複製酵素とMPの局在を比較したところ、共局在が曖昧、あるいは見られないことが判明した。つまり、複製酵素が野生型で機能をもち、細胞間移行能を保持している際には、複製酵素とMPが共局在している。そして、複製酵素の変異で細胞間移行が見られなくなった変異体ではその共局在が崩れるということが明らかとなった。こうした知見は、複製酵素とMPの動的な共局在が、VMCによるウイルスの移行というものに大きな貢献を果たしていることが示唆された。こうした細胞レベルでの細胞間移行のさまがとらえられたことで、今後のウイルス抵抗性を考察する上で重要な知見を得ることができた。移行タンパク質(MP)は、タバコモザイクウイルスの感染した細胞内で、感染4-14時間後に合成される。MPがウイルスの移行に関わる機構を探る意味で、GFPと融合したMP(MP:GFP)を発現するウイルスを作成し、このウイルスの細胞間移行について解析を継続してきた。本年度は、MP:GFPが構成するVMCについての解析を進めた。VMCが隣の細胞へと移行する前、最初の感染細胞内の輸送経路について、brefeldin A(BFA)という小胞体-ゴルジ体輸送を阻害する薬剤を用いて解析をした。もともとMP:GFPを発現するウイルスが、感染後期になると、tubular structure(管状構造)をなし、ウイルスの移行実態であるVMCの通過している姿であると思われていた。しかし、この考え方は間違いであることを本年明らかとした。理由は:1.今回BFAを添加したウイルス感染組織においても,ウイルスは原形質連絡を移行して、周囲の細胞へと移行できる。2.その条件下ではMP:GFPウイルスが、BY-2プロトプラストに感染しても、tubular structure(管状構造)を示さない。我々の先行研究の結果も含めて考察すると、アクチンなどの細胞骨格のうえをVMCの構造体が、ある種の方向性をもって移動し、原形質連絡へと到達する。そして、隣の細胞へと移行できるものと考えられる。本年度は合わせて、VMCの移行を細胞内でおさえる植物側の抵抗性反応を知る目的で、RNAサイレンシング機構を念頭に置いた。その現場となるP-bodyの解析を行った。Decapping enzyme1,2という遺伝子産物がP^bodyを構成することを、明らかとした。このP-bodyがどのようにウイルス感染時にVMCの動きと対処するのかを、次段階として解析する実験的舞台が整った。
心房形態形成機序および発生段階における心筋代謝様式の解明

心臓研究領域においても多くのCreマウスが作製されているが、特に心房筋特異的な遺伝子改変のためのCreマウスの系統は非常に少なく、心房の発生機序や病態解析研究の足かせとなっている。そこで本研究では、心臓において心房筋特異的な発現を示すSarcolipin (Sln)の遺伝子座にCreを相同組換えにより導入したSlnCre/+マウスに着目した。SlnCre/+マウスは心房筋特異的にCreを発現することができるため、上述の心房筋特異的な遺伝子改変に有用であると考えられるが、Creの導入により内在性のSlnがヘテロ欠損の状態にあるため、心房筋特異的遺伝子改変への応用に先立ち、Slnへテロ欠損の影響を明らかにすることが必要不可欠であった。本年度は、前年度までに得た健常時における分子生物学的、生理学的、形態学的なデータに加え、特に心ストレス負荷時でのSlnへテロ欠損の影響を検証した。その結果、SlnCre/+マウスは野生型マウスとほぼ同様の表現型を示すことが明らかとなり、申請者が筆頭著者として論文にまとめ、米国生理学会誌に受理された。SlnCre/+マウスは如何なる遺伝子も心房筋特異的にその発現を制御できるため、心房筋における機能解析に広く応用できる。これをふまえ、申請者は心房の発生に重要と言われる転写因子Gata4の心房筋特異的欠損マウスを作製した。このGata4欠損マウスは、心臓全体での欠損とは異なり、胎生致死とはならず、かつては研究の手が及ばなかった胎生後期や出生後のマウスを用いて機能解析ができる。また、乳酸の生理学的機能解析においては、心房組織標本と心室乳頭筋組織標本を用いて、乳酸添加時の張力と細胞内Ca2+濃度の変化を同時測定したところ、乳酸の濃度に応じた変化が両者で異なっており、心房と心室を区別して解析することの重要性を見出せた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、心房筋特的遺伝子欠損マウスを作製するために、心房筋に特異的な発現をするSarcolipin (SLN)の遺伝子座にCre組換え酵素(以下Cre)を導入したCreknock-in (KI)マウスを用いている。本年度は、心房本来の代謝様式の解明の他、Creの導入によるSLN欠損の影響の検討を中心的に行った。同時に、Cre KIマウスとGata4(欠損の標的遺伝子)のfloxマウスとを掛け合わせた心房筋特的遺伝子欠損マウスの作製も行っている。代謝産物の網羅測定等を行った研究では、成熟マウスにおける心房と心室の代謝様式の一端を解明した。この成果はAmerican Journal of Physiologyに筆頭著者として論文発表した。本論文では、心房と心室における乳酸の取込み量の違いや心室での活発なエネルギー産生、さらには、代謝経路で重要なpynrvate dehydrogenase kinaseの4つのアイソフォームの発現パターンが心房と心室で異なることを発表した。これにより、まとめて1つの組織としてみられがちであった心房と心室の特徴を捉えることに成功した。また、SLNは筋小胞体膜タンパク質で、細胞内Ca^<2+>濃度の調節に関与し、その欠損は心機能に影響するという報告がある(Babu et al., Proc. Natl. Acad Sci, 2007)。従って、SLN欠損の影響の検討において、生理学的機能の測定は不可欠であると考えられる。そこで、独自の新たな実験系を用いてSLN欠損の生理学的影響を検討した。その実験系は、トランスデューサーとエクオリン(Ca^<2+>結合発光分子)により、張力と細胞内Ca^<2+>濃度の同時測定を行うもので、野生型、SLNヘテロ及びホモ欠損体の三群間で比較した。この実験結果と、既に得た分子生物学的実験の結果から、SLNヘテロ欠損は野生型と比べ、有意な影響を及ぼさないことを見出した。これらをまとめた論文を、現在執筆中である。この張力・Ca^<2+>濃度測定の実験系は、あらゆる薬理学実験に適応できるため、新たな研究対象の考案も行った。上の研究成果から、心機能と密接な関係があると考えられた代謝物の一つ"乳酸"に着目し、その生理学的機能について研究を展開した。心臓での乳酸の利用は出生の前後で大きく変化することが知られており(Lopaschuk and Jaswal, J Cardiovasc Pharmacol, 2010)、本研究から、発生と代謝の関係性の解明が期待できる。本研究では、心房筋に特異的な発現をするSarcolipin (SLN)の遺伝子座にCre組換え酵素を導入したSLN-Cre knock-in (KI)マウスを用いている。本年度は、乳酸が心筋に与える影響及び、Creの導入によるSLN欠損の影響を、生理学的手法と形態学的解析を中心に検討した。またSLN-Cre KIマウスとGata4(欠損の標的遺伝子)のfloxマウスとを掛け合わせた心房筋特的Gata4欠損マウスとShh欠損マウスの作製も行い、順調に誕生して来ている。

前年度発表した論文を基に、心機能と密接な関係があると考えられた代謝物の一つ"乳酸"に着目し、その生理学的機能について検討した研究では、乳酸添加により、張力と細胞内Ca2+濃度が減少し、尚かつその乳酸濃度依存性が心房と心室で異なっていることを見出した。また、SLN欠損の影響に関しては、まず、先行研究で報告されている線維化について野生型、SLNヘテロ及びホモ欠損体の三群間で比較した。シリウスレッド及びEVG染色により各群の線維化レベルを解析したところ、先行研究と同様にホモ欠損体において線維化が見られたが、ヘテロ欠損体は野生型と比べ有意な差はなかった。また、乳酸添加実験と同様に張力と細胞内Ca2+濃度の同時測定を上記の3群間で比較したところ、いずれも有意な差はなくSLN欠損による影響は見られなかった。この実験結果と、既に得た結果をまとめ、SLNへテロ欠損は通常の心機能を維持できることを見出した。これらをまとめた論文を、筆頭著者として執筆し、投稿目前まで来ている。本年度は、SLN欠損の影響の検討に加え、SLN-Cre KIマウスを用いて新規心房筋特異的Gata4欠損マウスとShh欠損マウスを誕生させた。これは世界初の遺伝子欠損マウスで、心房の発生においてGata4及びShhが持つ役割の一端が解明できると期待される。心臓研究領域においても多くのCreマウスが作製されているが、特に心房筋特異的な遺伝子改変のためのCreマウスの系統は非常に少なく、心房の発生機序や病態解析研究の足かせとなっている。そこで本研究では、心臓において心房筋特異的な発現を示すSarcolipin (Sln)の遺伝子座にCreを相同組換えにより導入したSlnCre/+マウスに着目した。SlnCre/+マウスは心房筋特異的にCreを発現することができるため、上述の心房筋特異的な遺伝子改変に有用であると考えられるが、Creの導入により内在性のSlnがヘテロ欠損の状態にあるため、心房筋特異的遺伝子改変への応用に先立ち、Slnへテロ欠損の影響を明らかにすることが必要不可欠であった。本年度は、前年度までに得た健常時における分子生物学的、生理学的、形態学的なデータに加え、特に心ストレス負荷時でのSlnへテロ欠損の影響を検証した。その結果、SlnCre/+マウスは野生型マウスとほぼ同様の表現型を示すことが明らかとなり、申請者が筆頭著者として論文にまとめ、米国生理学会誌に受理された。SlnCre/+マウスは如何なる遺伝子も心房筋特異的にその発現を制御できるため、心房筋における機能解析に広く応用できる。これをふまえ、申請者は心房の発生に重要と言われる転写因子Gata4の心房筋特異的欠損マウスを作製した。このGata4欠損マウスは、心臓全体での欠損とは異なり、胎生致死とはならず、かつては研究の手が及ばなかった胎生後期や出生後のマウスを用いて機能解析ができる。また、乳酸の生理学的機能解析においては、心房組織標本と心室乳頭筋組織標本を用いて、乳酸添加時の張力と細胞内Ca2+濃度の変化を同時測定したところ、乳酸の濃度に応じた変化が両者で異なっており、心房と心室を区別して解析することの重要性を見出せた。張力と細胞内Ca2+濃度の同時測定という新たな実験系を確立し、心筋に対する乳酸の役割及びSLN欠損の影響を生理学的観点から解析することに成功した。SLN欠損の影響に関しては、形態学的解析の結果も加え、論文投稿目前にまで迫っている。27年度が最終年度であるため、記入しない。SLN欠損の影響をまとめた論文の受理を目指すと同時に、新たに誕生したGata4欠損マウスとShh欠損マウスの解析を行ってゆく。両転写因子は心発生に重要とされているため、まずは、胎生致死と生存率の確認をし、形態学的解析から始める。
気相からの立方晶窒化ホウ素エピタキシャル成長に関する研究

立方晶窒化ホウ素(cBN)膜は基板-膜界面にアモルファス層が形成されることが多く、エピタキシャル成長を阻むと考えられてきた。cBNと同じIII族窒化物ワイドギャップ半導体である窒化ガリウム(GaN)を超高真空(UHV)分子線エピタキシー(MBE)-走査プローブ顕微鏡(SPM)システム内でSi(111)上に成長させ、その表面を高速電子線回折(RHEED)と非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)で分析した結果、高周波プラズマにさらされたSi基板表面からはアモルファス層の形成を示唆するRHEEDパターンが得られたが、その上のGaN膜はSi(111)と明確な結晶方位を持って成長しており、NC-AFMによる原子分解能観察が可能であった。これは部分的に結晶化した窒化ケイ素あるいは未窒化のSi部分がアモルファス部分に対して優先的な核生成サイトとなった結果と考えられる。cBNでも同様のヘテロエピタキシャル成長の可能性を探ったが確認することが難しかった。Siよりも窒化物を形成しにくいダイヤモンド上へのヘテロエピタキシャル成長の様子をNC-AFMで観察するため、人工合成ダイヤモンド単結晶の(111)へき開面の原子分解能観察を試みた。ダイヤモンド単結晶は王水などの酸で処理した後にMBE-SPMに導入した。結晶を加熱しRHEEDで2x構造を確認してからNC-AFM観察を行った。部分的に平坦な表面は得られたが原子分解能観察は困難であった。小型水素プラズマ装置で処理した試料のRHEEDはより平坦性の高いパターンを示したため、原子分解能観察のためにはさらに高密度の水素プラズマ処理による清浄化・平坦化のプロセスが必要だと考えられる。cBNのエピタキシャル成長の様子をNC-AFMで観察するには至らなかったが、走査トンネル顕微鏡では観察が困難な絶縁性の高いワイドギャップ半導体表面の原子分解能観察に成功した。気相より堆積された立方晶窒化ホウ素膜は、その高エネルギーイオンを利用するプロセスに由来して、基板の種類に関わらず基板-膜界面にアモルファス層が形成されることがほとんどである。このアモルファス層は、エピタキシャル成長を阻むため、その形成を妨げることが望ましい。本年度は、窒化膜のエピタキシャル成長の際に最も重要な、基板表面に形成される窒化層構造について、超高真空分子線エピタキシー(MBE)装置、及び、超高真空走査プローブ顕微鏡(SPM)を用いて調べた。立方晶窒化ホウ素の堆積基板として用いられることの多いシリコンウェハーは、超高真空下で酸化膜を取り除いても、窒化膜堆積初期に期せずして結晶性あるいはアモルファスの窒化ケイ素層を形成する事が問題となっている。意図的に結晶性の高い窒化物層を形成するための堆積前処理として窒素ガス中の熱処理、窒素ガスの熱タングステンフィラメントによるラジカル化による処理、高周波窒素プラズマ源による処理などで基板処理を行い、高速反射電子線回折、SPMを用いて表面構造を調べた。Si(111)ウェハーに関しては、結晶性の絶縁性の高い構造が形成され、走査トンネル顕微鏡により高バイアス電圧で観察することが可能である事が知られているが、同構造を非接触原子間力顕微鏡により観察することに成功した。次年度は、MBE装置に組み込んだ電子ビーム蒸着源を用いて窒化ホウ素膜のエピタキシャル成長をめざす。
レーザー金属積層造形における微小欠陥の定量評価に基づく疲労設計指針の構築

最終年度は、HIP処理したアルミニウム合金の積層造形体における機械的性質に関する追加調査と、空隙量の異なる積層造形体の疲労特性に関する定量的な評価を試みた。HIP処理材の調査においては、HIP処理を施すと造形体の伸びが大幅に向上することは既に確認していたが、今年度新たに実施した評価により、伸びにはHIP処理前の空隙量が大きく影響し、空隙の多い造形体では、HIP処理しても著しく低い伸びを示すことがわかった。すなわち、アルミニウム合金の積層造形体においては、HIP処理が内部の空隙の消失には必ずしも効果的でないという新たな知見が得られた。一方、空隙量の異なる、すなわち相対密度の異なる造形体の疲労特性を評価したところ、空隙量が増加するに伴い疲労強度が著しく低下する傾向が認められた。また、空隙量が比較的少ない状態の造形体では、わずかな空隙量の違いにより著しく疲労強度が変化することがわかった。しかしながら、空隙を極力抑制すれば、造形体と同程度の引張強度を有する展伸材に近い特性を示すこともわかった。この要因を検証するために、疲労試験後の破断面観察とX線CTによる造形体内部の空隙の解析を行ったところ、すべての造形体において内部の空隙が疲労き裂の起点になっていることがわかり、さらに造形体内の空隙量や空隙サイズと疲労強度には相関性が認められた。以上のように、本研究ではアルミニウム合金の造形体において、疲労特性と内部の空隙との相関性を定量的に整理し、疲労強度に及ぼす空隙の影響を明確にすることができた。積層造形では、造形後処理によって空隙を無害化することは困難であるため、造形技術を高度化させ、出来る限り空隙のない造形体を作製することが重要であることがわかった。それにより、仮に内部に空隙がわずかに存在していたとしても、展伸材に近い疲労特性が期待でき、積層造形技術がより広く普及していくものと思われる。三次元金属積層造形は、高付加価値なものづくり技術として脚光を浴びているが、積層造形物を構造部材として適用する場合、製品の安全性を揺るがす『金属疲労』が重要課題であり、実用化促進の弊害となっている。本研究では、金属粉末のレーザー積層造形に注目して、材料のミクロ組織および内部の微小空洞欠陥と疲労特性との関係を調査した。造形する粉末には、近年、軽量化部材や熱制御部品などへの応用が期待されているアルミニウム合金を使用した。アルミニウム合金粉末を積層造形した後に、X線CT装置により内部の欠陥サイズ分布を調査し、最適な粉末形状およびレーザー照射条件を検討した。そこで得られた最適条件を基に、さらに積層方向や積層造形後の加工処理法も制御の上、ミクロ組織の異なる種々のサンプルを作製し、疲労試験を実施した。疲労試験後の破断面観察により、いずれのサンプルにおいても疲労試験条件に関係なく、内部から疲労き裂が発生していることがわかった。疲労き裂の起点には、微小空洞欠陥が認められ、積層造形材の疲労特性においては、ミクロ組織よりも内部欠陥の影響のほうがより支配的であることが示唆された。また、レーザー照射条件の最適化や後加工処理の適用では、金属疲労に影響を及ぼすレベルの微小欠陥を完全に消失させるのは非常に困難であることがわかった。しかしながら、引張強度が同レベルのアルミニウム合金の溶製材と比較すると、積層造形材のほうが疲労限はむしろ高い傾向にあり、積層造形特有の疲労現象が発現していることが示唆された。申請書での初年度の計画は、アルミニウム合金粉末の積層造形物において、最大静的強度が得られる粉末形状およびレーザー照射条件を選択して、内部欠陥を最大限抑制した上で、種々の手法でミクロ組織を変化させたサンプルを作製し、疲労特性に及ぼす結晶粒径、結晶方位などの影響を調査することであった。これらに関しては、研究実績の概要にも記載したとおり、ほぼ計画通り実験は進められている。しかしながら、疲労試験の結果において、すべてのサンプルが内部の微小空洞欠陥から疲労き裂が発生したため、疲労特性に及ぼす結晶方位等のミクロ組織の影響を明確にできていない。従って、次年度はこの課題を解決できるよう進めていく方針である。

以上のように、本研究ではアルミニウム合金の造形体において、疲労特性と内部の空隙との相関性を定量的に整理し、疲労強度に及ぼす空隙の影響を明確にすることができた。積層造形では、造形後処理によって空隙を無害化することは困難であるため、造形技術を高度化させ、出来る限り空隙のない造形体を作製することが重要であることがわかった。それにより、仮に内部に空隙がわずかに存在していたとしても、展伸材に近い疲労特性が期待でき、積層造形技術がより広く普及していくものと思われる。これまでに、アルミニウム合金の積層造形材の疲労特性においては、ミクロ組織よりも内部欠陥のほうがより支配的に影響を及ぼすことがわかった。そこで本年度は、内部欠陥の影響をより定量的に評価するために、レーザー照射条件を変化させて内部欠陥量の異なる造形材の作製を試み、それらのサンプルの特性を評価した。また、空洞欠陥のないサンプルの特性も調査するために、造形後に熱間等方圧加圧(HIP)処理した材料も準備して評価した。レーザー照射条件を変化させたサンプルにおいて、相対密度の測定およびX線CTによる内部欠陥調査を実施したところ、レーザーの走査速度の増加に伴い、相対密度は減少し、内部欠陥は増加していく傾向が認められた。また、照射条件の制御により、相対密度98%以上のサンプルを複数種類作製することに成功した。それらのサンプルを引張試験にて評価したところ、内部欠陥が多いほど強度が低く、かつ伸びが小さくなる結果が得られたが、内部欠陥の影響は伸びに対してのほうがより敏感であった。一方、HIP材において同様に内部欠陥を調査したところ、X線CTで確認できる大きさの欠陥は認められず、HIPにより内部の空隙が押し潰されていることがわかった。しかしながら、ミクロ組織観察により、HIP時の加熱の影響により析出物の分布状態が大きく変化していることがわかった。また、引張試験の結果においては、伸びは非常に良好であったが、引張強度は大幅に低下していた。今後はそれらのデータをもとに疲労試験条件を検討し、疲労試験を順次実施して、内部欠陥の定量的な評価を進めていく。申請書内の次年度の計画では、内部欠陥の影響を定量的に評価するために、粉末粒度・形状やレーザー照射条件を制御して、欠陥サイズを変化させたサンプルを作製し、疲労特性を評価する予定であった。それが難しかった場合は、集束イオンビーム加工装置(FIB)による微細加工を利用する予定であったが、レーザー照射条件の制御により内部欠陥量の異なる複数種類のサンプルが準備できたので、それで評価を進めている。初年度は、内部欠陥だけではなくミクロ組織の影響も検討することが課題として残ったが、それに関してはHIP処理材を利用して検討を進めており、特に問題は生じていない。今後は、積層造形材の疲労特性に及ぼすミクロ組織の影響の調査に加えて、内部の微小欠陥の影響をより定量的に評価する。粉末粒度・形状やレーザー照射条件の制御あるいは人工的な微小穴の付与により、種々のサイズの空洞欠陥を有するサンプルを作製し、疲労特性を調査する。また、別の手段にて、微小空洞欠陥のないサンプルの作製も試みる。以上により、内部の微小欠陥の影響をより定量的に評価し、同時にミクロ組織の影響も調査する。これらの計画は、申請書に記載した計画とほぼ同様で、大幅な変更は今のところ検討していない。
π中間子原子の深い束縛状態の実験的研究

本研究は,Pbなどの重い原子核に深く束縛されたπ中間子原子を従来試みられたことの無い全く新しい手法によって生成し,π中間子との原子核との相互作用に対する新たな知見を得ようとするものである。従来のπ中間子χ線分光では,1s,2pなどの深いレベルにまでπ中間子が到達する以前にπ中間子と原子核との強い相互作用によってπ中間子が吸収されてしまうため,これらのレベルに関する情報を得ることは不可能であった。これを打開するため,以下に示すように,原子核反応によって直接π中間子原子を生成するという新しい実験手法を試み,また,それに関連する理論的研究を行った。これらの研究に必要な加速器ビームは,国内に存在しないことろから,研究者を派遣して,フランスSaclay研究所でPbを標的とした(d,2p)反応を用いた実験,同じくSaclay研究所でPb(d,^3He)反応を用いた実験,カナダTRIUMF研究所における(n,d)反応による実験,を行ない,ドイツGSI,スイスCERN研究所で,逆反応法など新しい手法の準備を行った。1.(d,2p)反応による実験この実験は,Saclay研究所のSPES IVスペクトロメターで実施した。実験以前の理論予測ではこの反応によって数百μbの生成断面積でπ中間子原子が作られるとされていたが,注意深い実験を行ったにもかかわらず,π中間子原子生成の証拠となるピークは見られなかった。(d,2p)でなぜ予想された断面積でピークが見えないかについて,理論解析を進めた結果,(n,p)や(d,2p)反応で1s状態を作る際の角運動量の不一致が大きいためであることがわかった。この困難は,(n,d)ないしは(d,^3He)反応を用いることで克服できる可能性が高い。これらの反応では,πを作るのに加え,中性子を1個持ち出す。^<208>Pbの核表面から角運動量の大きな中性子が持ち出されることで,π^-が1sに行ける確率が増えるのである。3.(d,^3He)反応の実験この理論をうけ,Saclay研究所のSPEAS Iスペクトロメターを用い,^<208>Pb(d,^3He)反応実験を行った。理論予想では,最前方の0°方向の生成断面積が最大となり,実験室系で3°あたりになると,断面積は1桁以上小さくなるとされている。このため,可能な限り前方でのデータを収集することが必須であったが,実験装置上の困難から3°より小さな角度でのデータ収集はできなかった。3°のデータにはπ^-中間子原子生成のピークは見えていない。なお,本実験に先立ち,p(d,^3He)π^0反応のデータを収集し,この反応でのπ^0生成断面積のデータを出した。これ自体,すでに新しいデータであり,現在刊行準備中である。4.(n,d)反応の実験これは理論的には(d,^3He)と同様な反応であり,期待が持たれているものである。実験はTRIUMFのMRSスペクトロメターで行った。その結果,π中間子生成の閾付近にエネルギー,断面積ともにπ中間子生成と矛盾しない構造が見えた。しかし,これをπ中間子生成と結論付けるには,統計が不足である。現状の中性子ビームでは,残念ながらこれ以上の統計を達成することは困難である。5.まとめこの3年間で理論的な理解が進み,π中間子原子生成のために適した反応は,当初考えていた(n,p),(d,2p)などではなく,(n,d),(d,^3He)であることがあきらかとなった。(n,d)の実験で,π中間子原子生成と矛盾しないデータが得られているが,統計が不足であり,また,現状では統計を飛躍的に向上させることは困難でいる。(d,^3He)における,π生成の断面積が初めて測定され,実験装置上の困難をさらに克服して0°でのデータ収集が可能になれば,π中間子原子の深い束縛状態が生成出来ると考えられる。

実験以前の理論予測ではこの反応によって数百μbの生成断面積でπ中間子原子が作られるとされていたが,注意深い実験を行ったにもかかわらず,π中間子原子生成の証拠となるピークは見られなかった。(d,2p)でなぜ予想された断面積でピークが見えないかについて,理論解析を進めた結果,(n,p)や(d,2p)反応で1s状態を作る際の角運動量の不一致が大きいためであることがわかった。この困難は,(n,d)ないしは(d,^3He)反応を用いることで克服できる可能性が高い。これらの反応では,πを作るのに加え,中性子を1個持ち出す。^<208>Pbの核表面から角運動量の大きな中性子が持ち出されることで,π^-が1sに行ける確率が増えるのである。3.(d,^3He)反応の実験この理論をうけ,Saclay研究所のSPEAS Iスペクトロメターを用い,^<208>Pb(d,^3He)反応実験を行った。理論予想では,最前方の0°方向の生成断面積が最大となり,実験室系で3°あたりになると,断面積は1桁以上小さくなるとされている。このため,可能な限り前方でのデータを収集することが必須であったが,実験装置上の困難から3°より小さな角度でのデータ収集はできなかった。3°のデータにはπ^-中間子原子生成のピークは見えていない。なお,本実験に先立ち,p(d,^3He)π^0反応のデータを収集し,この反応でのπ^0生成断面積のデータを出した。これ自体,すでに新しいデータであり,現在刊行準備中である。4.(n,d)反応の実験これは理論的には(d,^3He)と同様な反応であり,期待が持たれているものである。実験はTRIUMFのMRSスペクトロメターで行った。その結果,π中間子生成の閾付近にエネルギー,断面積ともにπ中間子生成と矛盾しない構造が見えた。しかし,これをπ中間子生成と結論付けるには,統計が不足である。現状の中性子ビームでは,残念ながらこれ以上の統計を達成することは困難である。5.まとめこの3年間で理論的な理解が進み,π中間子原子生成のために適した反応は,当初考えていた(n,p),(d,2p)などではなく,(n,d),(d,^3He)であることがあきらかとなった。(n,d)の実験で,π中間子原子生成と矛盾しないデータが得られているが,統計が不足であり,また,現状では統計を飛躍的に向上させることは困難でいる。(d,^3He)における,π生成の断面積が初めて測定され,実験装置上の困難をさらに克服して0°でのデータ収集が可能になれば,π中間子原子の深い束縛状態が生成出来ると考えられる。本年度11月にフランスSaclay研究所のSaturne加速器を利用し、^<208>Pbを標的とした(d,2p)反応実験を行った。この実験は、π中間子原子の深い束縛状態生成を目指したもので、デ-タは順調に収集され、現在実験デ-タを日本に持ち帰って解析中である。現在までに得られた結果から、i)装置の分解能は、ほぼ当初予定通りで1MeV FWHMを達成できている、ii)π中間子原子生成の断面積が、Tokiらの理論計算どおりであったとすると、今回の実験でπ中間子原子生成に起因するピ-クが発見できるはずである、との見通しを得た。しかし(d,2p)反応のより詳細な理論計算(d及びpの歪波を正確に取り入れた計算)が進み、それによるとπ中間子原子生成の断面積が当初予定よりも10倍以上小さいという予想が出つつある。これは,(d,2p)反応では歪波の影響を小さくし,同時に1s,2pなどの角運動量の小さな状態を作ることが困難であるという事情に因る。
二生類吸虫幼虫の行動制御に関わる感覚センサーの同定と機能解析

人体寄生二生類吸虫幼虫が終宿主を効率的に認識する機構を解析した。住血吸虫セルカリアはリノール酸に対する強い指向性を示し、それを感知する銀親和性センサー分子が考えられ、その候補遺伝子も推定された。機能解析に必要なRNA干渉による遺伝子発現抑制実験系をスポロシスト期について確立したがセルカリア期については課題を残した。セルカリアが毒性の強いリノール酸に対して遊走行動を示すことは、毒性リスクを超えて生存に必須な作用をリノール酸が包含することが示唆された。年度目標に沿い、セルカリアのセンサー候補分子の分布を調べた。神経受容体が好銀性とする先行研究に基づき、セルカリアを硝酸銀処理後の銀染パターンを観察した。また、硝酸銀処理濃度依存性に幼虫のリノール酸への遊走が抑制されること、及びリノール酸暴露によりセルカリアのATP含量が上昇したことから、これらの銀染色分子がセルカリアのリノール酸感知を通じた遊走活性に関係していると考えられた。しかし、C18不飽和脂肪酸の中でリノール酸は住血吸虫幼虫に対して最も毒性が強く、500μMの暴露で1時間以内に完全に虫体は溶解したが、遊走誘導活性がないステアリン酸は虫体への毒性が観察できない。住血吸虫幼虫が毒性の高い脂肪酸を忌避するのではなく、むしろ遊走標的とする奇妙な現象であった。さらに、住血吸虫幼虫でのRNA干渉による遺伝子ノックダウンの方法論的検討を進めた。遺伝子発現を抑制したセルカリアを得るためには中間宿主貝に寄生するスポロシストでRNA干渉を機能させる必要があり、soaking法とelectroporation法を比較検討した。前者は全く機能しなかったがelectroporation法は使用電圧が100mVの条件で一定の発現抑制効果が見られ、遺伝子発現抑制セルカリアを得る条件開発に目処が立ったが、当面は尾部を離断したセルカリアでRNA干渉実験を行い、脂質認識に関わるsid遺伝子の関与を解析した。sid遺伝子発現を抑制させて幼虫の脂肪酸取り込みに生ずる影響を検討した結果、sid遺伝子は幼虫の脂肪酸摂取には影響しない結果が得られた。以上の検討から、住血吸虫幼虫の脂肪酸感知センサーは銀染性分子として同定可能であること、セルカリアの遺伝子ノックダウンを可能とするRNA干渉の実験条件確立を通じて、センサーの分子同定のためのアプローチが確立したことなどの成果が得られた。マンソン住血吸虫の有尾幼虫・セルカリアが終宿主を関知して寄生侵入に至る行動の制御システムをin silicoで検索するとともにin vitroの機能解析システムを構築して幼虫の行動制御機構を検討した。同じ扁形動物であるプラナリアで解析された嗅覚センサー遺伝子の相同遺伝子の存在をマンソン住血吸虫ゲノムで検索した。その結果、sensor histidine kinase/response regulatorが相当する可能性を見いだした。住血吸虫セルカリアは水中で終宿主を関知して遊走して侵入すると考えられることから、哺乳動物表皮に存在する脂肪酸が遊走の誘引物質として機能している作業仮説を考え、ヒト表皮に検出できる各種脂肪酸を準備して住血吸虫セルカリアに誘導される生物学的な機能を検討した。その結果、マンソン住血吸虫セルカリアはリノール酸を感知することにより、終宿主への侵入に必要な様々な生物学的パラメーターが濃度依存性に変動することが判った。特に、10nM以上の濃度域でのリノール酸刺激によりセルカリアは有意な遊走行動を示し、同時にセルカリアの経皮侵入時に起こる尾部の離断現象が観察された。一方、他のC18脂肪酸であるオレイン酸やステアリン酸刺激に対してはセルカリアは明らかな反応を示さなかった。住血吸虫はRNA干渉(RNAi)による遺伝子発現制御が比較的容易におこる動物種であるが、従来のsoaking法によるRNAiには一定期間in vitroで培養する必要があるため、本研究で対象とするセルカリアには適用が困難であった。そこで新規の遺伝子導入装置を利用して中間宿主体内に存在するセルカリアにRNAiを起こす方法について検討した。抗酸化タンパク遺伝子を標的遺伝子とした場合、遺伝子発現抑制の効果が必ずしも十分でなく、安定してRNAiを誘導するための方法的検討がなお必要であった。本研究の申請調書に記載した研究計画のうち、プラナリアの嗅覚センサー遺伝子の相同遺伝子の存在を検索し、当面の研究対象遺伝子について絞り込むことが出来ている。当該遺伝子の機能を確認するためには、遺伝子発現調節を行った個体を検討する事が望ましいが、住血吸虫を含む二生類吸虫の場合、複雑な生活史のため遺伝子ノックアウトの技法が応用できない。そこでRNAiの応用が考えられるが、住血吸虫のRNAiに従来から用いられてきたsoaking法がここでは応用困難であるため、新規の遺伝子導入システムを検討した。

宿主動物体内に存在する対象動物にRNAi導入を行うことは容易ではないが、今年度の検討の結果、安定的ではないものの部分的な遺伝子発現抑制は観察可能であったことから、さらなる試行的実験によって問題の解決は不可能ではないと考えるに至った。セルカリアの宿主への誘引を検討するin vitroの実験系の構築はほぼ予定したことを達成した。T字形のスペースからなる実験槽を作ることにより、特定の刺激に対するセルカリアの行動を判定量的に評価することが可能である。この実験装置を用いることにより、セルカリアの行動誘導にC18の不飽和脂肪酸であるリノール酸が特異的に関わっている現象が観察され、住血吸虫セルカリアの刺激センサーの標的物質としてリノール酸を特定する所まで進捗している。概ね計画通りに研究が進んでいるので、基本的には申請調書に記した計画に沿って研究を進める。最も重要なステップはRNAiによる遺伝子発現抑制の系確立と、それを用いたセルカリアの機能改変の有無を検討する事になるので、セルカリアの段階でのRNAiの実験系確立を急いで進める。感覚センサーの標的を脂肪酸に絞って、その効果に関する観察データを蓄積しているので、候補遺伝子のノックダウンセルカリアを用いて、感覚センサーの責任遺伝子を同定する。最終的にはセルカリアの感覚センサーの機能改変を通じた二生類吸虫の感染予防の新規戦略の創出であるので、それについて一応の結論を得ることを目指す。研究の対象がセンサー遺伝子の機能解析に進むので、研究費は当初申請の記述内容と大きな変更はなく、遺伝子発現、タンパク発現などに解析に主眼をおいた支出が見込まれる。そのために各種遺伝子解析用試薬、タンパクレベルでの生化学的解析用試薬などを購入する。研究材料となるマンソン住血吸虫セルカリアを安定的に供給するために、住血吸虫生活史の保存のためにマウスを購入して研究を進める。成果発表のための国内または国際学会の出席旅費執行を予定している。
高等学校および大学初年級における数学教育の改善;時代の変容と新指導要領に応えて

これからの数学教育の理念として当研究班において以前から合意されている基本方針「数学的思考力の強化および数学的リテラシーの育成を学習者の状況に応じてバランスよく遂行することを目標とする」が、社会の変容に応えるための改革を迫られている高校数学にも大学初年級にも的確に通用することが確認された。この理念に基づいて、次の具体的な諸問題についての研究がなされ基本的な知見が得られた。1.数学離れの現象と新指導要領の提供する選択性の拡大が負の共鳴を起すかもしれない高校数学現場の深刻な状況が解析された。それだけに、数学的リテラシーの大衆的な育成と、数学的思考力の発展的強化を共に可能とするオプション単元の履修の奨励を、関係者は使命感と危機感をもって推進すべきである。また、教養部の解体が云々される状況のもとでの緊急課題である"数学のサービス講義の見直し"についても上記の理念の実現化の主旨での議論が進展した。具体的な工夫として。2.新指導要領の合目的な実施の見地からも、大学入試のあり方は重要な意味をもつ。これについての当研究班の意見は、"大学入試センターへの数学研究連絡委員会の要望"等に反映された。コンピュータ単元をはじめとする、数学A,Bのオプション単元も極力センター試験の範囲に含ませるべきであるとの主旨のものである。一方、国公立および私立の大学の2次試験の数学出題に関する真剣な検討が当研究班員による問題提起に応じて引き起こされている。3.率直で充実した議論により検討が進んだ、その他の話題として、数学の教科書のあり方、とくに検定の方針、国際交流における実績の今後の推進、教育用電卓および高機能電卓の利用の有効性、教師教育における学理尊重の精神の復活を挙げることができる。具体的な工夫として。新指導要領のもとでの高校数学教育の問題点を検討し、本年度において、次の基本的な認識が確認された。1.社会の各分野で数学的素養が格段に要求される新時代のための数学教育では、力点を数学的リテラシ-の育成と数学的思考力の強化の両者にバランスよくおいて構築すべきである。新指導要領はその成功の可能性を拓くものである。2.時代の要請に反して、高校生の数学に対する態度・熱意は後退の傾向である。日本の衰微にもながりかねないこの寒心事は、世代のメンタリティや教育現場における「学理よりも生活指導」の幣風の弥慢によるものともみなせるが、数学教育の目的を明確に把握した教師の努力により、また、大学・社会の指導層の理解ある応援により歯止めをかける必要がある。3.当面の緊急事として大学入試、とくにセンタ-入試が高校生の数学の履修、とくに選択科目の履修を激励するように構築される必要がある。指導要領における選択性の拡大の活かし方および上記の"数学離れ"の歯止めの趣旨からも、大学入試の牽引力を建設的に働かせる必要がある。以上の課題の具体的対策が鋭意検討されていて、次年度においてまとめられる見込みである。1991年8月に中国で開催されたICMIーChinaの地域国際会議および11月のシカゴで開催されたNCTMーUCSMPの国際シンポジウム等の国際的な数学教育の研究の場において、上記の知見が発表され深い関心と高い評価を受けた。情報化社会への変容に正しく対応する数学教育の理念として数年前より合意されて来た、基本方針「数学的思考力の強化および数学的リテラシーの育成を学習者や学校の状況に応じてバランスよく尊重することを目標とする」が高校にも大学初年級にも通用することが確認され、また、次の具体的な諸問題についての知見を導いた。1.数学離れの現象と高校数学の選択性の拡大が負の共鳴を起こす深刻な状況が解析された。

対応として、数学的リテラシーを主とした部分の理解支援と数学的思考力育成も可能とする選択単元の履修奨励を、関係者は緊張感をもって均衡させつつ推進すべきである。2.新指導要領の合目的な実施の見地からも、大学入試のあり方は重要な意味をもつ。これについての検討成果は、大学入試センターへの数学研究連絡委員会の要望等に反映された。すなわち、数学I、IIの規範的な内容のみでなく、コンピュータ単元をはじめとする、数学A,Bのオプション単元も極力センター試験の範囲に含ませるべきであるとの主旨のものである。一方、大学個別に実施される2次試験の数学出題も検討されたが、「大学の実状と見識に応じての出題になろうが、選択単元の指定については高校数学教育の質と量を、すくなくとも衰退させない配慮が必要」との見解が合意された。3.数学の教科書のあり方については、新指導要領の理念にもとづいて、逆風“数学離れ"の中で数学教育を充実させることが可能な教科書を生み出す検定のあり方については要望が提起された。4.国際対応については、平成4年夏にカナダで開催されたICME7をはじめとする数多くの国際会議で当研究班のメンバーが役員や講演者として活躍し、当研究班での研究に関連する知見の発表を行った。
インプラント感染における新しい術中迅速メチシリン耐性ブドウ球菌感染診断法の開発

現在使用しているリアルタイムPCR法の最大の特徴はメチシリン耐性菌、グラム陽性菌、陰性菌の判別が可能であることであり、人工関節周囲感染における治療方針決定の際に重要な情報となり得る。細菌培養陰性例では起炎菌を推定する唯一の情報ともなり得る。検査としての精度、迅速性ともに改善の余地があり、さらにより一般的な普及に向けて、手技の簡便化、再現性の高いプロトコールの作成も急務である。LightCycler nano systemを導入し、新しいプライマーデザインを決定した。その際、MRS特異的プライマー(MRS-PCR)とuniversal primer(universal PCR)の二つに分け、それぞれ別個にデザインし、同一プログラムによりPCR反応を行う系を確立した。既に抽出済みのDNAサンプルと新たに抽出したDNAサンプルの合計110サンプルについて新システムの感度特異度を算出した。現段階での感度は75%、特異度は100%と算出された。universal PCRについては陰性コントロールの差であるΔCt値のカットオフ値を算出し、ΔCt2.36で感度85%特異度86%であった。人工関節周囲感染(PJI)に関する研究は近年活発に行われるようになり、特にその診断については様々な新しい手法が取り入れられてきている。血液検査によるスクリーニング、細菌培養検査、各種関節液検査、さらには病理組織検査が診断の基本となるが、炎症反応が乏しく、抗菌薬投与などにより細菌培養が陰性となるPJIも少なからず存在する。治療方針決定の上で重要な情報として、菌種、耐性菌の有無、有効な抗菌薬の種類、感染巣の部位などが挙げられるが、単一の検査では十分な情報が得られないことが多い。われわれがPJI診断法の一つとしてこれまでに臨床応用してきたリアルタイムPCR法の最大の特徴はまずメチシリン耐性菌(MRS)を検出すること、グラム陽性菌、陰性菌の判別が可能であることである。これらの情報は治療方針を決定する際において極めて重要であり、特に細菌培養陰性例では起炎菌を推定する唯一の情報となる場合もある。また、PCR反応開始から約50分で結果を判定できるという迅速性は大きな利点である。現在用いているシステムではmultiplex primerを用いてランニングコストの低下を実現している。死菌の検出による偽陽性は診断を困難にする問題の一つであるが、一方で抗菌薬投与下でも起炎菌を検出する可能性があり利点とも考えられる。全152検体に対する感度および特異度はメチシリン耐性菌(MRS)特異的PCRで91%および98%であった。またグラム陽性および陰性菌の判別一致率は96%であった。今後の課題としては、より効率が高く迅速性に優れたDNA回収法を確立しさらなる感度の改善を追求することが第一に挙げられる。より詳細な菌種の同定、薬剤感受性の判定も今後の分子生物学的診断に求められる重要な要素である。さらに、より一般的な普及に向けて、手技の簡便化、再現性の高いプロトコールの作成が必要である。整形外科学まず新しいシステムとしてLightCycler nano systemを導入し、新しいプライマーデザインを決定し、実際にPCR反応を行い実用できることを確認した。また検出限界を明らかにすることができた。臨床検体を蓄積し、他検査(白血球エステラーゼ試験、病理検査、細菌培養など)との比較を行う。予定していたin vitroによるインプラント感染モデルを作成し、本方法の感度、特異度を細菌培養と比較する。国内学会旅費における支出見積もりが当初の予定よりかからなかったため。プライマーセットを中心とした必要な物品の購入英文論文作成のための英文校正費など