hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
科学系博物館と学校教育との融合をはかる科学教育システムの開発に関する研究

本研究は、学社融合という視点に立ち、科学系博物館が学校教育と融合できる可能性について追求したものである。本研究の成果としては次の点が挙げられる。(1)科学教育プログラムの作成科学系博物館は、学校では入手困難な剥製や化石といった科学資料や、電子顕微鏡、液体窒素製造器など学校では購入できない科学機器を所持している。また、博物館の研究員や大学の研究者は最新の科学情報を所持している。本研究では、これらの科学資料、科学機器、科学情報を効果的に組み合わせた科学教育プログラムを作成した。これらは、物理・化学・生物・地学にわたる理科の全分野で作られており、小学校・中学校・高等学校の学習内容の中のどこで活用できるか示されている。学校の教師等このシステムの利用者は、科学教育プログラムリストを見ながら自分たちの目的とする学習内容に効果的な科学教育プログラムの選択が可能である。(2)テレビ会議システムの導入本研究では、テレビ会議システムを導入し、遠隔地の学校などの、博物館の利用が困難な学校に対しても科学教育プログラムが実施可能なシステムを開発試行した。このシステムには、ISDNの回線が必要になるわけであるが、その回線を持っていない学校には回線ごと貸し出すシステムにすることにより対応した。また、多地点接続によって大学や国立科学博物館分館の研究者から、最新の科学情報を得られるようにした。また、テレビ会議システムを効果的に実施するのに留意する事項についても調査することができた。(3)効果的な学習パターンの構築本研究により4つの教授法と3つの学習形態、そしてそれぞれの長所と短所が解明できた。これによって、学習目的に応じた学習パターンを構築するための基礎がつくられたと考える。これらの研究の結果を多くの博物館が活用し、更に質の高い科学教育システムを開発していくことを期待する。本年度の研究では、科学教育プログラムの開発と試行授業の実施に重点を置いた。(1)科学系博物館と学校教育との融合をはかる科学教育プログラムの開発学校教育を積極的に支援するため、次の3点を備えた科学教育プログラムを開発した。第1に、魅力あるプログラムの作成。そのため、(1)化石の実物標本を教材とする等魅力ある資料を使う。(2)プログラムにマッチした観察、実験や工作等の魅力ある活動を取り入れる。(3)物・化・生・地のバランスのとれたプログラムを用意することに努める。第2に、科学教育プログラムの内容を見渡せる「科学教育プログラムリスト」の作成。第3に、学校の理科の授業に組み込める「学習指導案」の作成である。今年度開発した科学教育プログラムは7種類となった。(2)TV会議システムで国立科学博物館と大学と茨城県の中学校を結んだ、試行授業の実施TV会議システムで国立科学博物館と大学と茨城県の中学校とをネットワークで結び、(1)で開発した科学教育プログラムの試行授業を実施した。その結果、TV会議システムを利用して科学教育プログラムの授業が成立するための条件として、(1)学校の教師の事前学習の必要性、(2)生徒に説明する際の「ゆっくり、はっきり、オーバーアクション」というテクニック、(3)大学の教官へプログラムの詳しい情報の伝達の必要性があることが明らかになった。本年度の研究では、新たな科学教育プログラムの開発と、2つの字伐を同時にテレビ会議で結び、学校間での生徒の話し合い活動を加えるという新しい試行授業の実施に重点を置いた。分析の結果以下のようなことが明らかになった。(1)科学系博物館と学校教育との融合をはかる科学教育プログラムの開発と学校間の意見交換を行う体制の整備昨年度の研究により、このシステムを利用して学校へ科学教育プログラムを発信するには、図表の作成や提示、教授上においていくつかの工夫が必要であることが判明した。本年度はそれらを改善し、新たに4つの科学教育プログラムを開発した。昨年度と合わせて開発した科学教育プログラムは11になった。また2つの学校で同時にテレビ会議システムが利用できるよう、体制の整備を行った。(2)テレビ会議システムを利用し、学校間の意見交換を取り入れた試行授業の実施本年度は、テレビ会議システムを利用して学校間での生徒の意見交換を学習の中に設定した科学教育プログラムの試行授業を実施した。これによりこのシステムの特質が以下の・ように、より明確になった。(1) 2校同時に実験を取り入れた学習を展開するには、学校側の教師の十分な協力が必要となる。そのためには各指導者の役割分担を明確にし、事前に十分な打ち合わせをしておくことが重要である。(2)指導者の話を同時に複数の学校に発信し、それに対する生徒からの質疑を組み入れた学習を展開するこにより生徒の理解が更に深まる。(3)テレビ会議システムを効果的に運営するためには単一校の場合と、複数校同時実施の場合とで、それぞれ異なったシステムの操作運用がある。事前にそのための学校用マニュアルが必要である。

これらは、物理・化学・生物・地学にわたる理科の全分野で作られており、小学校・中学校・高等学校の学習内容の中のどこで活用できるか示されている。学校の教師等このシステムの利用者は、科学教育プログラムリストを見ながら自分たちの目的とする学習内容に効果的な科学教育プログラムの選択が可能である。(2)テレビ会議システムの導入本研究では、テレビ会議システムを導入し、遠隔地の学校などの、博物館の利用が困難な学校に対しても科学教育プログラムが実施可能なシステムを開発試行した。このシステムには、ISDNの回線が必要になるわけであるが、その回線を持っていない学校には回線ごと貸し出すシステムにすることにより対応した。また、多地点接続によって大学や国立科学博物館分館の研究者から、最新の科学情報を得られるようにした。また、テレビ会議システムを効果的に実施するのに留意する事項についても調査することができた。(3)効果的な学習パターンの構築本研究により4つの教授法と3つの学習形態、そしてそれぞれの長所と短所が解明できた。これによって、学習目的に応じた学習パターンを構築するための基礎がつくられたと考える。これらの研究の結果を多くの博物館が活用し、更に質の高い科学教育システムを開発していくことを期待する。本年度は,学校の体育館や公民館等の広い場所で多人数を対象にした科学教育システムの試行授業と,これまでの研究成果の分析を行い,この科学教育システムを効果的に発信するための方策について考察を行った.本年度の研究実績は以下のようである.(1)これまで開発した科学教育プログラムの改善と整備これまでの試行授業の実施により,各プログラムを実施する際の資料の種類と活用および提示の方法について検討し,どのような方法が学習効果が高いかその方向性を明確にした.この結果に基づき,各科学教育プログラムについて,指導方法の改善と科学資料の整備を行った.(2)体育館や公民館等で行う多人数を対象とした科学教育システムを実施する際の手法についてのデータの収集体育館や公民館等の広い場所で100人以上の多人数を対象にテレビ会議システムを利用して科学教育プログラムを発信する際には,クラス単位の少人数で実施するときとは別の配慮が必要になる.第一に授業を受ける側全員に映像と音声が明確に伝えられるようにすることの必要性,第二に,実習,観察などを実施する際,映像を見ながら指導している指導者がなるべく多くの受講者の様子を把握できるよう配慮することである.これには,受講場所の授業協力者の補助と多人数に合う科学教育プログラム内容の検討が必要であることが判明した.このプログラムの内容は,教授法と学習形態の組み合わせを考慮することにより,学習効果をより高められる可能性がある.(3)効果的な学習パターンの構築これまでの研究結果の分析により,科学教育システムを実施する際には,科学教育プログラムを,4つの教授法と3つの学習形態に分類することができ,それぞれの教授法と学習形態の長所と短所が明確になった.これによって,学習目的に応じた3つの学習パターンの例を提示できた.
栄養源からのシグナルによる酵母細胞周期の制御機構

栄養源からのシグナル伝達機構におけるPho85キナーゼの標的の探索と同定Diauxic shiftに伴う遺伝子発現の変化に対するpho85変異の影響をジーンチップを用いて調べた。Diauxic shiftに伴い、糖代謝系のシフト、ミトコンドリア機能の昂進、蛋白質合成の低下が起こることが知られているが、pho85欠失株ではこのような変化に伴う遺伝子発現の変動が正しいタイミングで起こらないことがわかった。今年度は、さらにpho85欠失株ではミトコンドリアの機能に関連する遺伝子の多くが正常に誘導されない、あるいは発現を維持できないこと、シャペロン遺伝子、特にTCP-ring複合体やPrefoldin複合体のサブユニットをコードする遺伝子が発現を維持できないことがわかった。これらの複合体は微小管やアクチン細胞骨格の形成に重要な役割を果たしていることが知られており、Pho85キナーゼがアクチン細胞骨格制御に関係している事実とあわせ興味深い知見である。転写因子をコードするSMP1,転写抑制因子をコードするNRG1,NRG2はpho85欠失株中で構成的に発現量低下を示した。これらはRim101によって転写を抑制されるが、やはりpho85欠失株中で構成的に発現量が低下したCLN2の上流域にもRim101の結合配列が見いだされた。そこで、Pho85がRim101リプレッサーに拮抗するかどうか調べたところ、NRG1とCLN2のpho85欠失株中、での発現低下はrim101欠失変異の導入により解除され、CLN2上流域のRim101結合配列を除去した変異型CLN2プロモーターの活性はpho85欠失株中でも低下しなかった。これらの結果は、Pho85がCLN2のRim101による発現抑制の解除に必要であることを示している。ノーザン解析により確認した結果、pho85欠失株では糖新生系およびglyoxylate cycle酵素遺伝子の発現上昇が遅れたりあるいは見られないが、逆にGRE1やZRT1の発現はpho85欠失株で発現上昇が見られた。リボソーム生合成に関与する遺伝子の発現は野生型では培養時間経過とともに減少したが、pho85欠失株ではその減少が遅れた。逆に蛋白質分解に関与する遺伝子(CPS1,PRE7,PUP1など)の発現はpho85欠失株の方が急速な減少を示した。糖新生系酵素遺伝子の上流にはCSREと呼ばれる調節配列があることから、やはり上流域にCSRE配列を持つRCS1に着目し、rcs1欠失変異株を調べたところ、pho85欠失株同様diauxic shift後の糖新生系遺伝子の発現上昇が見られなかった。一方、金属センサーであるCTR1,CTR3,FRE7,ZRT1の発現もpho85欠失株では正しく制御されず、これらを共通して制御する転写因子Mac1がpho85の標的である可能性が考えられた。ノーザン解析の結果、MAC1の発現がpho85欠失株では時間経過とともに減少すること、Mac1蛋白質の安定性がpho85欠失株では低下することを見いだした。これらの結果は、Pho85キナーゼがこれまで考えられていた以上に広い範囲で栄養源からのシグナル伝達に関与していることを示している。
顔貌評価における主観的指標と三次元計測に基づく客観的指標の相互連関に関する検討

上顎無歯顎患者の義歯床翼形態,咬合高径が顔貌に及ぼす影響を明らかにすることを目的として,義歯床翼形態と咬合高径を変化させたときの顔貌を非接触三次元デジタイザによって取得し比較検討を行った.義歯床翼を削除した場合,すべての被験者において削合相当部に限局した片側性の陥凹が認められた.一方で,床翼を豊隆させた場合,すべての被験者において豊隆付与相当部に豊隆が認められ,豊隆の範囲は反対側にまで及んでいた.また,咬合高径は鼻翼周囲の顔面形態に影響を及ぼさないことが明らかとなった.一方で,鼻翼下点よりも下方にある鼻下点,上唇点,口角点は,咬合高径の変化によって形態が変化する可能性があることが示唆された.本研究では,顔貌の主観的評価と整合性の得られた客観的評価指標を得ることを目的として,上顎無歯顎患者の義歯床縁・床翼研磨面形態,咬合高径,下顎位を変化させたときの顔貌を術者および患者による主観的評価ならびに非接触三次元デジタイザによる客観的評価を行い,主観的評価と客観的評価の関連性を明らかにすることである.本年度においては,主観的に顔貌に異常を認めなかった上顎無歯顎患者3名を用いた。データ取得に先立ち被験者の上唇周囲に5mm間隔でグリッド状に計測点を皮膚ペンで記入した.義歯非装着時,義歯装着時(通法により製作),片側の切歯ー犬歯間の床縁および床翼を削合した義歯装着時,片側の切歯ー犬歯間の床縁・床翼部に暑さ3mmの豊隆を付与した義歯装着時の顔面三次元データをデジタイザにより撮影し,各義歯を装着したときの顔面の比較を行った.義歯非装着時と義歯装着時を比較すると,義歯装着により2名の被験者において左右鼻唇溝,鼻下部,上唇上縁に囲まれた範囲に最大6.6mmに及ぶ豊隆が認められた.もう1名の被験者では,豊隆の左右的範囲が鼻唇溝を越えて咬筋前縁部付近にまで及んだ.義歯装着時と床縁削合義歯装着時を比較した結果,すべての被験者において削合相当部顔面皮膚に限局した片側性の陥凹が認められ,その陥凹は-5.6-1mm程度であった.上唇部達した陥凹は認められなかった.上唇部に達しなかった理由としては,人工歯の存在および撮影時に口唇を軽く閉じさせたことに起因していると考えられる.義歯装着時と床縁・床翼を豊隆させた義歯装着時を比較した結果,すべての被験者において豊隆付与相当部の顔面皮膚に最大で2.82.9mmの豊隆が認められた.床縁・床翼を削合したときとは異なり豊隆の範囲は反対側にまで及び,その範囲は人中を23mm越えた範囲にまで及んでいた.本研究では,顔貌の主観的評価と整合性の得られた客観的評価指標を得ることを目的として,上顎無歯顎患者の義歯床縁・床翼研磨面形態,咬合高径,下顎位を変化させたときの顔貌を術者および患者による主観的評価ならびに三次元デジタイザによる客観的評価を行い,主観的評価と客観的評価の関連性を明らかにすることである.本年度においては,主観的に顔貌に異常が認められなかった上下顎無歯顎患者3名を用いた.計測点は,両側の鼻翼上点,鼻翼中点,鼻翼下点,口角点,鼻下点,上唇点とした.実験義歯はまず通法により製作した.義歯非装着時,義歯装着時,咬合高径を大臼歯部で1.5 mm低下させた義歯装着時,咬合高径を1.5 mm挙上した義歯装着時の顔面三次元データを三次元非接触デジタイザにより撮影し,各実験義歯を装着した時の顔面形状の比較検討を行った.正常な咬合高径と1.5 mm低下させた時を比較すると,2名の被験者においては計測点の移動量は0.52.1 mmであった.ヒトが顔貌の変化や違和感を認識するのは3 mm以上の変化がないと起こらないという報告から,この範囲の変化は顔貌に影響を及ぼすほどの移動量ではないと考えられる.もう1名の被験者においては,鼻下点に垂直方向に3.0 mmの変化が認められた.正常咬合高径と1.5 mm挙上させた時を比較すると,2名の被験者においては計測点の移動量は0.72.3 mmであり,変化量は少なかった.もう1名の被験者においては,上唇点に7.8 mmの変化が認められ,7.2 mm下方に移動した.口角点では4.6 mmの変化が認められ,鼻下点と同様に下方成分が多かった.これらの結果より,咬合高径が鼻翼周囲の顔面形態に影響を及ぼさないことが明らかとなった.一方で,鼻翼下点よりも下方にある鼻下点,上唇点,口角点は,咬合高径の変化によって形態が変化する可能性があることが示唆された.上顎無歯顎患者の義歯床翼形態,咬合高径が顔貌に及ぼす影響を明らかにすることを目的として,義歯床翼形態と咬合高径を変化させたときの顔貌を非接触三次元デジタイザによって取得し比較検討を行った.義歯床翼を削除した場合,すべての被験者において削合相当部に限局した片側性の陥凹が認められた.

一方で,床翼を豊隆させた場合,すべての被験者において豊隆付与相当部に豊隆が認められ,豊隆の範囲は反対側にまで及んでいた.また,咬合高径は鼻翼周囲の顔面形態に影響を及ぼさないことが明らかとなった.一方で,鼻翼下点よりも下方にある鼻下点,上唇点,口角点は,咬合高径の変化によって形態が変化する可能性があることが示唆された.本研究では,顔貌の主観的評価と整合性の得られた客観的評価指標を得ることを目的として,上顎無歯顎患者の義歯床縁・床翼研磨面形態,咬合高径,下顎位を変化させたときの顔貌を術者および患者による主観的評価ならびに非接触三次元デジタイザによる客観的評価を行い,主観的評価と客観的評価の関連性を明らかにすることである.本年度においては,顔面非対称と判定した片側性顎欠損を有する顔面非対称患者1名を用いた。患者の顔面に16の計測点(左右外眼角点,鼻下点,上唇点,左右鼻翼下点,左右口角店,顎欠損側頬部上の4点,健常側頬部上の4点)を設定し,義歯装着時および義歯非装着時において,各計測点から正中基準平面までの距離,正中基準平面に対する非対称率,正中基準平面と左右の点を結んでできる直線との角度を計測した.実験義歯は,通法どおり製作したもの,欠損部頬側床翼部をパラフィンワックスで3mm豊隆させたもの,頬側床翼部を6mm豊隆させたものの3種類を使用した.義歯非装着時の上唇点と正中基準平面との距離は1.6 mmであったが,義歯を装着することによりその距離は減少した.また,義歯装着により欠損側頬部のうち2点において正中との距離が大きくなり,義歯床の豊隆が増加するにつれその値も大きくなった.左右口角点を結んだ線分と正中基準平面が成す角度は,通法どおり製作した義歯,3 mm豊隆させた義歯装着時には変化が認められなかったが,6 mm豊隆させた義歯装着時には角度が増加し90度に近づいた.外眼角,鼻翼,口角,頬部の4点の非対称率は,通法どおり製作した義歯,3 mm豊隆させた義歯装着時には変化が認められなかったが,6 mm豊隆させた義歯を装着したときには,鼻翼,口角,頬部の2点において非対称率が増加した.これらの結果より,義歯床の豊隆度の変化が,口唇部,欠損部頬部,鼻翼,口角に影響を与えることが示唆された.本年度は被験者3名を用いて義歯床の豊隆度を変化させた全部床義歯を製作し顔面計測および分析を行った.咬合高径を変化させた義歯,水平的下顎位を偏心位にしたときの顔貌の変化においては,顔面三次元データはすでに取得しているが未だ分析を進めているところであり,予定していた計画よりは少し遅れをとっている.本年度は被験者1名を用いて義歯床の豊隆度を変化させた義歯を製作し顔面計測および分析を行ったのだが,計測点の選定,義歯床の形態の決定,計測のパラメータの決定するにあたり試行錯誤を行ったため予定していた計画より遅れてしまった.また,東日本大震災のため,顔面計測を行う機器が横転し,外装に軽度の破損等もあり故障が疑われたためメーカーに搬送し,検査に数か月を要し実験が遅れたことが理由である.次年度は,今年度に取得したデータの分析を進めていきながら被験者をさらに追加し,客観的評価に関して今年度と同様の実験を行っていく予定である.また主観的評価に関しても分析を進め,主観的評価と客観的評価の整合性に関する分析・検討を行っていく予定である.また,東日本大震災の復興作業に伴う計測室やパソコンの移設作業が度重なったことも実験が遅れた要因である.次年度は,実験方法を確立させるために,本年度の結果を反映させたうえで義歯床形態の決定,および計測項目を決定する.実験方法の確立後は被験者を増加させより多くのデータを収集することに努める.また,客観的データに加えて主観的データも取得する必要があるが,まず主観的データを得るためのプロトコールを確立させる.現在,主観的評価の試行錯誤を行っておりプロトコールの作成は進行中である.次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり,平成25年度請求額とあわせ,平成25年度の研究遂行に使用する予定である.本年度は,実験義歯の形態やプロトコールの確立に重点をおいたため分析用パーソナルコンピュータの購入を保留した.
アンチオーキシン抵抗性変異体の分子遺伝学的および生理学的解析

アンチオーキシンとして知られるPCIB(パラクロロフェノキシイソ酪酸)を用い、PCIBによる主根の生長阻害を指標としてシロイヌナズナの変異体のスクリーニングを行った。その結果、11系統のaar(アンチオーキシン耐性)変異体を取得した。すでに報告済みであるaar1、aar2を除く9系統のうち、3系統の変異については、これまでオーキシン関連の変異体や遺伝子の知られていない新しい遺伝子座に存在することがわかりaar3、aar4、aar5と名付けた。一方、他の変異遺伝子はオーキシン耐性変異として知られるtir1やaxr6の近傍にマップされ、本アプローチがオーキシンの受容に関わる因子の解明に有効であることが示された。aar3、aar4、aar5は2,4-Dによる主根の生長阻害に対しても耐性を示し、これらが新規のオーキシン関連変異体であることが明らかになった。また形態的特徴として胚軸がaar3、aar5では野生型よりも短くaar4では野生型よりも長いこと、また側根の数に関してはaar4が野生型よりも少ないことなども認められた。AAR3遺伝子ついてはポジショナルクローニングをおこない、195アミノ酸からなる未解析のタンパク質をコードしていることが示唆された。以上の結果より、PCIBのオーキシン関連変異体取得における有効性が示されたとともに、オーキシン応答にかかわる新規遺伝子の存在が明らかとなった。
低コスト自己駆動型電量分析装置の開発とそれを活用した科学・環境教育

低コストの自己駆動型電量分析システムを開発し,生体成分の定量に用いた。グルコースをグルコースデヒドロゲナーゼで酸化し,電子受容体となるユビキノン0(UQ0)を還元した。カーボンフェルトを正極・負極の電極として用いた測定セルで,還元型UQ0と[Fe(CN)6]3-との酸化還元電位の差を駆動力として,還元型UQ0を酸化した。得られた電気量は理論値によく一致し,本法で測定した日本酒モロミ中のグルコース濃度は吸光度法とよく一致した。また,別の酵素系を用いることで,ピルビン酸を定量することも可能であった。この電量分析システムは,高専や高校における化学実験教材として利用可能である。1.自己駆動型電量分析装置の開発平成23年度に作製したクーロメトリー測定セルの更なる改良を行い,簡便に作製できる構造とした。市販の樹脂製透析セル(負極・陽極共に約2.5立方センチメートル)を一部加工して用い,負極・陽極の電極には表面積が大きいカーボンフェルトを使用した。負極反応槽と正極反応槽の間の隔膜には市販の陽イオン交換膜を用いた。このセルの性能評価のため,FAD依存性グルコースデヒドロゲナーゼおよび電子受容体となる2,3-ジメトキシ-5-メチル-p -ベンゾキノンを用いて,自己駆動型クーロメトリーによるグルコース測定を行った。5分以内に酵素反応およびクーロメトリック測定が終了し,グルコース量から求まる理論値にほぼ等しい電気量が得られた。また,本法を用いて日本酒モロミ中のグルコース濃度を測定したところ、従来法とよく一致した良好な結果が得られた。また、効率よく全電解するために、電解質液に金属ナノ粒子を入れることを考え、直径数ナノメーターの水溶性球状金ナノ粒子の調製方法について検討を行った。2.クーロメトリー測定セルを用いたバイオ電池の作製クーロメトリー測定セルをそのまま利用して,自己駆動型電量分析と同じ原理で作動するバイオ電池の作製を行った。その結果,開回路時の電圧0.74 V、最大出力20.0 mWを得ることができ,小型モーターを駆動することが可能であった。小学5・6年生を対象に,この電池を教材として用いた実験教室を開催したところ,参加者からは微生物の様々な働きが分かったと好評であった。3.実験カリキュラムの検討これらの研究成果をもとに自己駆動型電量分析装置やバイオ電池を用いた実験カリキュラムに関して、実験実施方法の検討を行った。1.自己駆動型電量分析装置によるNADHおよびピルビン酸測定法の開発平成24年度に作製した自己駆動型クーロメトリー装置を用いて,還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)の測定およびその応用としてのピルビン酸測定を試みた。NADH酸化酵素であるジアホラーゼと電子受容体として2,3-ジメトキシ-5-メチル-p -ベンゾキノン(UQ0)を用い,NADHの酸化反応に伴い還元型UQ0が生成することを確認した。この還元型UQ0と[Fe(CN)6]3-の酸化還元電位の差により電池を構成し,自己駆動により流れた電解電流より電気量を求め,NADH量を算出した。ジアホラーゼ反応は最適条件で3分以内に終了し,自己駆動型クーロメトリー装置による測定は約7分であった。得られたNADH量は,吸光度測定によって求めたNADH量とよく一致した。さらに,NAD依存性酵素である乳酸脱水素酵素(LDH)を用いてピルビン酸とNADHを反応させ,残ったNADHを本法で測定した。残存NADH量より求めたピルビン酸量は,既知の吸光度法で得られた値とよく一致した。実サンプルとして日本酒モロミ中に含まれる乳酸を測定したところ,良好な結果が得られた。NAD依存性脱水素酵素は数多くあり,これら酵素を用いた生体成分や食品成分の分析に応用が可能と考えられる。また,自己クーロメトリーで効率よく電解するために、クーロメトリーの測定溶液に金属ナノ粒子を添加することを考え、水溶性金ナノ粒子を調製した。この金ナノ粒子が微生物細胞へ及ぼす影響についても検討した。2.実験カリキュラムの検討これらの研究成果を基に,自己駆動型電量分析装置やバイオ電池を用いた実験カリキュラムに関して,実験実施方法の検討を行った。パン酵母を用いて作製したバイオ電池を使用した実験教室では,パン作りや米麹を用いた実験を同時に行うことで,参加者の理解を深めることができた。1.自己駆動型電量分析装置の開発測定セルは市販の樹脂製透析セル(負極・陽極共に約2.5 cm3)を一部加工して作製した。負極・陽極の電極には表面積が大きいカーボンフェルトを用いた。

負極反応槽と正極反応槽の間の隔膜には市販の陽イオン交換膜を用いることとした。一定電位印加時のヘキサシアニド鉄(II)酸カリウムの酸化電流より電気量を求めて、測定精度・再現性などについて基礎的評価検討した。その結果、1.0 mMヘキサシアニド鉄(II)酸カリウム水溶液を0.010 mL添加した場合の電解効率は約100 %となり、誤差は0.98 %になった。ただし、ヘキサシアニド鉄(II)酸カリウム水溶液の濃度を下げると、電解効率および再現性が低下した。電子伝達メディエータとなる2-メチル-1,4-ナフトキノン(ビタミンK3)を用いて、パン酵母添加時のビタミンK3の還元挙動およびその酸化電流応答の検討を行った。その結果、パン酵母を添加後、電解電流が増加し、グルコースやエタノールの添加でその電流値が増大することが分かった。また、清酒酵母によるグルコース酸化に伴う電流応答についても基礎的な検討を行った。自己駆動型電量分析と同じ原理で作動するバイオ電池に清酒酵母を用いると、パン酵母を用いるより得られる電流が増大することが分かった。また、効率よく全電解するために、電極表面の金属ナノ粒子を用いた化学修飾に着目し、検討を行った。生物に対してイナートな金属である金に着目し、調製条件の検討を行うことにより、直径数ナノメーターの水溶性球状金ナノ粒子の調製に成功した。2.自己駆動型電量分析装置を用いた実験カリキュラム検討自己駆動型電量分析装置を用いた実験カリキュラムに関して、高専レベルでのテキスト作成のために、電量分析、および酵素または微生物による代謝について実験実施方法の検討を行った。自己駆動型電量分析測定セルの改良により,電解効率および再現性の向上ができ,また簡便に組み立てることが可能となり,教材として活用可能なものとなった。また,グルコースの自己駆動型電量分析法の確立もでき,実用化レベルの測定法となった。また,クーロメトリー測定セルをそのまま利用して,バイオ電池の作製を行い,教材として用いることができ,活用の幅が広がった。しかし,本自己駆動型電量分析装置を用いた微生物活性測定やBOD測定,電解液の金属ナノ粒子含有による電解に与える効果などについては,基礎的な検討段階である。自己駆動型電量分析装置の製作過程において、電解効率および再現性の向上に時間がかかったため、平成24年3月時点では微生物によるグルコースやエタノールの自己駆動型電量分析法の確立まで達成できなかった。しかし、アンペロメトリーによる実験で、グルコースおよびエタノール添加に対して電子伝達メディエータの還元量が増大することが分かった。今後、この知見を基に自己駆動型電量分析法の確立を目指し、研究スケジュールを達成する予定である。この自己駆動型電量分析装置を用いたBOD測定の開発を行う。BOD標準液に含まれるグルコースやグルタミン酸,電子伝達系阻害剤などを添加した場合の微生物による電子受容体還元量について検討を行う。これによって得られる情報は、微生物活性や代謝物質,環境汚染物質などに依存すると考えられる。そのため,様々な物質が生命に与える影響について直感的に理解できる教材となることが想定できる。また,日本酒醸造現場において測定が必要とされているピルビン酸測定についても,自己駆動型電量分析装置を用いた測定法の開発を行い,実用化を目指す。金ナノ粒子を触媒とする電量分析法についても検討する。
角度分解紫外光電子分光による表面電子状態の研究

遷移金属単結晶の清浄表面・気体吸着面および酸化物単結晶表面の電子状態を角度分解紫外光電子分光により調べることが研究目的であるが、そのために、まず、コンピュ-タ等の導入により計測系をディジタル化し整備してデ-タの質的向上を図った。角度分解紫外光電子分光実験は高エネルギ-物理学研究所放射光実験施設においても実施した。得られた研究成果を以下に記す。1.p型酸化物高温超伝導体として代表的なYBa_2Cu_3O_<7-x>の(001)単結晶表面を清浄化し、良好な(1×1)低速電子回折パタンを観測した。この清浄面について角度分解紫外光電子分光実験を行い価電子状態を調べた。その結果、価電子バンドはk分散を示すこと、明瞭なフェルミ端があること、フェルミ端近傍にもk分散を示す強度の弱い電子準位がいくつか存在することを見出し、この酸化物の常伝導状態ではバンド理論が成立することを明らかにした。2.初めてのn型酸化物高温超伝導体であるNd_<2-x>Ce_xCuO_4の単結晶(001)清浄面を作成し、良好な(1×1)低速電子回折パタンを観測した。角度分解紫外光電子分光実験により価電子状態を調べた結果、全体的に弱いが有限のk分散、鋭いフェルミ端、近藤型共鳴準位と思われるフェルミ端直下のCu3dキャラクタ-の鋭い電子準位を見出した。この酸化物の常伝導状態でもバンド理論は成立しうると結論できる。3.良好な(1×1)低速電子回折パタンを示すFe(110)清浄表面について角度分解紫外光電子分光実験を実施し、従来のバンド理論が予見する値の約3倍もの大きさのスピン-軌道分裂を価電子バンドに発見した。また、COやH吸着面のバンド構造も調べた。遷移金属単結晶の清浄表面・気体吸着面および各種酸化物単結晶表面の電子状態(バンド構造)をHeI、II角度分解紫外光電子分光により調べることを研究目的とし、そのために、購入する設備備品により、従来のアナログ式計測系をディジタル化し、測定データの蓄積・解析を容易にして質的向上を計った上で、各種単結晶試料について測定を実施する事が昭和63年度の実施予定であった。コンピューター関係の物品については入札手続きを要したので、購入を予定していた直流電圧/電流電源、パソコン(本体)、CRT、GPIBインターフェイスボード、GPIBスケーラインターフェイスの設備備品の搬入が終了したのは9月末であった。10月末までに、購入したこれら設備備品を既存の計測系に組み込み、整備・調整し、測定プログラムを完成させた。これ以前のアナログ式計測に比べて、測定時間を長くでき、繰り返してシグナルを蓄積できるため、SN比のよい良好なデータが得られている。本補助金交付以前に開始していた銅酸化物超伝導体YBa_2、Cu_3、O_<7ーx>単結晶の実験を手始めに実施した。良好な(1×1)低速電子回折パタン、オージェ電子スペクトル、紫外光電子スペクトルが得られた。しかし、低速電子回折パタンが約400°Cに試料加熱消失することを見い出した事以外は、昨年春の高エネルギー物理学研究所放射光実験施設における実験で得られた結果と同じで新しい知見は得られなかった。昭和64年当初よりCo(0001)単結晶表面の清浄化を進めており、現在、道半ばといったところである。完全な清浄化にはもう12ケ月必要であろう。

平成元年度は、このCo(0001)表面とFe(110)表面についての実験を実施する予定である。昭和63年度の予算で購入したコンピュ-タおよびプログラマブル直流電圧/直流源などによって計測系を整備し、Fe(110)清浄表面とその気体吸着面および高温超伝導体Nd_<2-x>Ce_xCuO_4(001)清浄表面の電子状態を研究した。角度分解紫外光電子分光実験は京都大学理学部化学教室および高エネルギ-物理学研究所放射光実験施設において実施し、得られた結果の一部は公表した。以下に得られた成果を記す。1.Fe(110)清浄表面と気体吸着面良好な(1×1)定速電子パタンを示すFe(110)単結晶清浄表面を作成した。表面の清浄度はオ-ジェ電子分光により確認した。清浄表面の角度分解紫外光電子分光実験により、バンド計算が予想する値より約3倍の大きさのスピンー軌道相互作用による価電子バンドの分裂(約100meV)を初めて観測した。従来のバンド理論はスピンー軌道相互作用を適切には取り入れていない。理論の発展が望まれる。表面温度80Kにおける各種気体の吸着実験を行った。この温度ではCOとH_2気体は吸着するが、XeおよびN_2気体は吸着しないことがわかった。COおよびH秩序吸着面の電子エネルギ-分散関係を調べたが、現在デ-タを解析している2.高温超伝導体Nd_<2-x>Ce_xCuO_4(001)清浄表面高温超伝導体はP型であるというこれまでの常識を破った初のn型高温超伝導体Nd_<2-x>Ce_xCuO _4の単結晶(001)清浄表面について角度分解紫外光電子分光実験をしてその常伝導相における価電子状態を調べた。全体的に弱いk分散、フェルミ端の存在、フェルミ端直下の小さいが幅の狭いCu3dキャラクタ-の電子準位の存在を明らかにした。
外国人被災者のための「やさしい日本語」を用いた災害時の情報伝達についての研究

日本の災害研究や対策は、ハード面で発達したがヒューマンインターフェースとしての災害情報の伝達や避難行動についての研究は未発達である。日本が国際化する途で増え続ける外国人居住者とそれに比例して増加する日本語が理解できない人々。災害発生時に複数言語での情報案内には限度があり、少数言語を話す人々は情報弱者となってしまう。災害発生時に彼らが適切な行動を取れ、情報弱者という立場から解放される対策としての「やさしい日本語」の有効性と安全性についての大規模な行動実験を行った。実験は日本語能力が3級程度の留学生と小学校低学年の児童を被験者として、同一の内容を「やさしい日本語」と「普通の日本語」とで伝えた場合、どちらの日本語での方が指示通りの行動を取れるか、書きことばと話しことばそれぞれについて検証した。一例を以下にあげる。・落下物に備えて、頭部を保護してください(普通の日本語・話しことば)・あぶないので、帽子をかぶってください(やさしい日本語・話しことば)・この出口を利用して避難してください(普通の日本語・書きことば)・ここから出てください(やさしい日本語・書きことば)実験は弘前市役所、弘前市消防、コミュニティFMおよびNPO団体との共同で行った。実験では、「やさしい日本語」での方が「ふつうの日本語」より1.7倍も指示通りの避難行動をとることができた。さらに小学生では約4倍もの差が出ており、「やさしい日本語」は日本人にとっても有効であることが検証された。一例を以下にあげる。2003年度の到達課題(1)減災という考えのもと、「やさしい日本語』で何ができるかを明確にする(2)シミュレーションという目標を到達するために、どんな準備と何が必要なのかを知る2003年度の研究実績(1)当該共同研究の共通理解と到達目標の合意形成:共通理解4点(1)言語研究者を中心とした減災研究である(2)「やさしい日本語」の実用化(3)そのためにシミュレーションを行い(4)その有効性を検証する共同研究である(2)組織化:「やさしい日本語」による情報の伝達は発災時に有効であることを検証する研究チームを組織化した・研究分担者以外に研究協力者をつのり、弘前大学(含、医療チーム)を中心とした弘前市、コミュニティFM、NPO団体、国立国語研究所・統計数理研究所・NHK、および各地の大学で日本語教育を担当している日本語教育スタッフによる(3)調査:以下の地点での聞き取り調査を手分けして実施した・多言語での情報伝達をしている地域(神戸・横浜・群馬)の聞き取り調査・宮城県北部地震(03年7月)および十勝沖地震(11月下旬)の聞き取りと現地調査(4)研究会議:3種類の会議を設定し討議した。(1)月に一度の小規模研究会、(2)3ヶ月に一度の参加者全員による合同研究会、(3)現段階における問題点を抽出するための演習形式の会議これら研究会を通して合議された事柄は以下の通り(1)情報の伝達に関わる多様なあり方を検討し、それらの可能性・適否について評価を踏まえた提案を行う(2)その際、提案の根拠として主張しうるだけの「評価」のプロセスを重要な手続きとして研究に位置づける(3)情報量と伝達時間の関係について、日本人も含めて地域構成員が満足できる量と内容かについての検証を行う(5)研究の評価と公表:研究成果のための研究にならないよう評価委員を外部研究者に委託した。また、現在進行中の進捗状況を社会に戻すべく講演や広報活動を行った・大阪府富田林市(03年11月)や宮城県仙台市(04年12月)での講演活動・04年1月のコミュニティFMでの特別番組の作成活動・新聞や広報雑誌などを用いての研究紹介活動・日本語クラス、日本語教員養成講座の学生を対象にした案文の作成講習会活動2004年度の到達課題(1)やさしい日本語を用いた大規模シミュレーション実施のための事前データの収集(2)やさしい日本語マニュアルの刊行(3)減災都市構築のための、やさしい日本語を使った事業モデルの作成2004年度の研究実績上記課題解決のための会議を3種設定し討議した:

(1)月に一度の小規模研究会、(2)3ヶ月に一度の参加者全員による合同研究会、(3)現段階における問題点を抽出のための演習形式の会議これら研究会を通して合議された事柄は以下の通り(1)情報の伝達に関わる多様なあり方を検討し、それらの可能性・適否について評価を踏まえた提案を行う(2)その際、提案の根拠として主張しうるだけの「評価」のプロセスを重要な手続きとして研究に位置づける(3)情報量と伝達時間の関係について、日本人も含めて地域構成員が満足できる量と内容かについての検証を行う研究の評価と公表:研究成果のための研究にならないよう評価委員を外部研究者に委託した。また、現在進行中の進捗状況を社会に戻すべく講演や広報活動を行った(1)弘前市(弘前大学・6月)と東小金井市(東京農工大学・12月)で留学生を対象とした行動実験を実施(2)コミュニティFMで「やさしい日本語」による生活情報の放送を05年1月より実施(3)「やさしい日本語」を用いた『留学生パスポートひろさき』を作成(04年4月)(4)「やさしい日本語」を活用した外国人への災害情報の提供を弘前市国際化推進基本計画に明記(04年5月策定)(5)外国人住民や日本国内外からの観光客のために「やさしい日本語」を用いた市内避難誘導標識(太陽電池式)を設置(04年12月)(6)『新版・災害が起こったときに外国人を助けるためのマニュアル』の刊行(05年1月)(7)新潟県中越地震の被災者約700人に、災害時のメディアの役割、情報入手の変化などをアンケート調査(05年2月)調査結果の一部は05年3月のNHKのラジオ番組で報告日本の災害研究や対策は、ハード面で発達したがヒューマンインターフェースとしての災害情報の伝達や避難行動についての研究は未発達である。日本が国際化する途で増え続ける外国人居住者とそれに比例して増加する日本語が理解できない人々。災害発生時に複数言語での情報案内には限度があり、少数言語を話す人々は情報弱者となってしまう。災害発生時に彼らが適切な行動を取れ、情報弱者という立場から解放される対策としての「やさしい日本語」の有効性と安全性についての大規模な行動実験を行った。実験は日本語能力が3級程度の留学生と小学校低学年の児童を被験者として、同一の内容を「やさしい日本語」と「普通の日本語」とで伝えた場合、どちらの日本語での方が指示通りの行動を取れるか、書きことばと話しことばそれぞれについて検証した。一例を以下にあげる。・落下物に備えて、頭部を保護してください(普通の日本語・話しことば)・あぶないので、帽子をかぶってください(やさしい日本語・話しことば)・この出口を利用して避難してください(普通の日本語・書きことば)・ここから出てください(やさしい日本語・書きことば)実験は弘前市役所、弘前市消防、コミュニティFMおよびNPO団体との共同で行った。実験では、「やさしい日本語」での方が「ふつうの日本語」より1.7倍も指示通りの避難行動をとることができた。
集積型反応の連続フロー合成：天然由来の生物機能中分子の高効率合成・変換

近年,フラスコなどの反応容器を用いて行う「バッチ合成」に代わり,反応管に原料基質を連続的に送液する「連続フロー合成」に関心が高まっている。本法は、小さい反応設備で大量合成ができることに加え、再現性、安全性などが高い利点があるためである。しかし,複数の触媒を用いる集積型反応をフロー系で行った例はまだ少ない。我々はH2829年度,本新学術領域に公募研究班員として参画し,酵素/金属混合触媒を用いる動的速度論的光学分割(DKR),並びにフェノール類の求核的脱酸素フッ素化法を開発した。本課題では,この2年間の成果を連続フロー合成に発展させることを主目的として研究を行った。今年度は、以下の成果を得た。1.固定化リパーゼと固定化オキソバナジウムの2つの触媒を混合充填した反応管を用い、第2級アルコールの連続フロー法によるDKRについて検討を行った。特に、2つの触媒の比率、全体の触媒量、流速等に関して詳細な条件検討を行った結果、目的とする光学活性なエステルを高収率、高光学純度で与える条件を見出した。2.生物活性化合物の不斉全合成のために必要な,γ位に官能基を有するアリルアルコールのフロー系による速度論的光学分割について大石教授(九大院理)と共同研究を行い、両鏡像体を高収率、高光学純度で生成する方法を見出すことができた。3.我々がごく最近見出したフロー系によるフェノール類の脱酸素フッ素化法を多様な基質に適用し,本法の基質汎用性を明らかにした。当初の計画をおおむね実施することができた。当初の計画に従い、DKRと分子内環化が連続進行する集積型構築法をフロー系に適用する。また、フェノール類の脱酸素フッ素化法を天然の生物活性ポリフェノール類に適用し、その実効性を検証する。
ヒトがん細胞・正常細胞間における放射線誘発双方向シグナリングの研究

ヒト肺がん細胞A549とヒト肺正常細胞WI38を用い、これらをA549-WI38細胞共培養条件下で作成した試料に対して、A549細胞のみにマイクロビーム照射を行うことで、その周辺の正常細胞へのバイスタンダー効果ならびに照射されたA549細胞への逆バイスタンダー効果を含む双方向細胞間情報伝達に着目して研究を行うことを目的とした。今年度は、培地介在性バイスタンダー因子として考えられている窒素酸化物ラジカル(NO)の定量的測定をDAR-FMなどの蛍光試薬を用いて行った。照射細胞が全体の0.2%程度となるようにマトリックス(格子状に)729か所に照射した。粒子数500個/箇所において、照射後4時間後におけるNO発生は確認したが培地中NO濃度は数μM程度と予想された。この検出法の検出限界に付近であることから、その照射後の経時的変化およびA549とWI38共培養との違いなどは、明らかにすることはできていない。マトリックス照射後、試料中の細胞のほとんどが1次バイスタンダーA549細胞であり、これを別個に準備し共培養した2次バイスタンダーA549細胞の両方に有意な微小核形成率の上昇が見られた。一次バイスタンダーA549細胞から二次バイスタンダーWI38細胞にも同様に起きることから、異種細胞間でも二次的にバイスタンダー効果が伝搬されることを明らかにし、これを論文発表した。A549細胞の生存率曲線を取得した。照射粒子数に対して指数関数的な減少を示し細胞核あたり500個照射ではおおよそ生存率10%付近である。今後、A549とWI38共培養条件におけるA549細胞の生存率曲線を取得し、A549細胞のみの集団との比較が必要である。異種細胞間特異的なバイスタンダー応答メカニズムの解明に至っていないが、現象を示す結果の蓄積は進んでいる。また、成果を論文として発表した。培地介在性バイスタンダー因子として考えられている窒素酸化物ラジカル(NO)の定量的測定NOの定量的評価には未だ至っていない。照射後に測定をおこなう時間など、DAF-DA、DAR-FMなどの蛍光試薬を用いた場合の最適な条件を決定する。一方で、NO産生源である窒素酸化物合成酵素(NOS)発現についても、免疫蛍光染色法を用いて試みる。昨年度は、A549細胞のみでの生存率曲線の取得を実施した。さらに再現性を確認するとともに、A549細胞とWI-38細胞の共培養条件でのA549細胞の生存率曲線の取得をめざす。また、放射線がん治療における腫瘍環境を模擬するために低酸素下培養環境におけるバイスタンダー細胞応答解析を開始する。低酸素下で細胞にマイクロビーム照射が可能な照射容器等を設計し、低酸素下における細胞応答ならびにそのバイスタンダー効果の解析を行う。まず、酸素濃度1%での培養条件にて、A549およびWI38を培養し、増殖曲線、形態変化等、蛍光低酸素マーカーによる細胞内酸素濃度、さらには、Hif1αの発現量について測定する。酸素下、低酸素下におけるバイスタンダー応答経路の違いについて、まずは、COX2/PGE2経路に着目して進める。がん細胞のみ(A549GFPとA549)、または、A549GFPとWI38正常細胞を共培養したがん・正常細胞試料を準備し、細胞集団中のがん細胞のみに照射することで、1照射がん細胞のγH2AX量とその消失の経時的変化を測定、2照射がん細胞と接触・非接触(GJ有無)のバイスタンダー細胞におけるγH2AX量の経時的変化の測定を行った。また、cPTIO(NO捕獲剤)またはギャップジャンクション(GJ)阻害剤(AGA)を添加することで、両者を介した細胞間情報伝達の寄与を評価した。その結果、がん・正常細胞試料において、がん細胞のみの試料に比べて、照射がん細胞のDSB修復は有意に早いという結果を得た。このDSB修復の促進は、GJ阻害剤によって遅くなることを確認した。つまり、このDSB修復の促進は、照射がん細胞とその近傍に存在する正常細胞とのGJ依存的であると言える。一方でがん・正常細胞において、NO捕獲剤を添加すると、がん細胞のみの試料に比べて、また、がん・正常細胞試料の添加なしの試料にくらべて、DSB修復は若干早い傾向を示した。これは、窒素酸化物生成によるDSB誘発からNO捕獲剤によって防護されたと考えられた。また、照射がん細胞とGJを有するバイスタンダーWI38細胞にγH2AX量の増加を確認した。照射8時間後から有意に高く、24時間後までほぼ同程度を示した。この傾向は、GJを有しないバイスタンダー正常細胞、バイスタンダーがん細胞おいても同様であった。一方で、がん細胞のみの試料のバイスタンダーがん細胞では、照射8時間後にγH2AX量の最大を示し、24時間後には、非照射細胞(コントロール)と同程度まで減少した。これらの結果より、バイスタンダーがん細胞のγH2AXの増減は、周辺の正常細胞によっても修飾されること示している。がん細胞・正常細胞間における双方向シグナル伝達による照射がん細胞へのレスキュー効果ならびに、バイスタンダーがん・正常細胞へのバイスタンダー効果について、予定していたマイクロビーム照射実験を実施することができた。

がん細胞・正常細胞間において、正常細胞が照射がん細胞のDNA二本鎖切断修復を促進するといったレスキュー効果については、Kobayashi A et al., Mutation Research, 2017にて論文発表を行った。また、このレスキュー効果は、がん細胞と正常細胞間のギャップジャンクションに依存的であるという内容で、国際学会にて発表を行い、また、現在論文投稿中である。上記は、DNA二本鎖切断のマーカーであるγH2AXを指標にしており、細胞の終焉への影響として、細胞致死誘発について検討を始めている。マイクロビームを用いる照射実験において、生存率曲線を取得するには、細胞皿中の細胞すべてを照射し、回収し、そして播く必要があった。テクニカルな部分について、プロトコール化することができ、現在までに、A549-GFP細胞の核に500個の陽子線をマイクロビーム照射し、コロニー形成法により生存率を測定した。その結果、生存率10%程度を示した。照射細胞からバイスタンダー細胞への一次バイスタンダー効果と、バイスタンダー細胞からあらたな非照射細胞への二次的なバイスタンダー効果についても検討を開始した。その結果、照射A549細胞から非照射A549細胞へ、さらには、非照射WI38細胞へとバイスタンダー効果が伝搬することを確認した。最後に、A549細胞を親株とする誘導型NOSノックダウン株を作成し、培地介在性バイスタンダー効果として多数報告のある窒素酸化物由来の培地介在性バイスタンダー効果について研究を進める予定であったが、現在、安定的なノックダウン株の作成には至っていない。ヒト肺がん細胞A549とヒト肺正常細胞WI38を用い、これらをA549-WI38細胞共培養条件下で作成した試料に対して、A549細胞のみにマイクロビーム照射を行うことで、その周辺の正常細胞へのバイスタンダー効果ならびに照射されたA549細胞への逆バイスタンダー効果を含む双方向細胞間情報伝達に着目して研究を行うことを目的とした。今年度は、培地介在性バイスタンダー因子として考えられている窒素酸化物ラジカル(NO)の定量的測定をDAR-FMなどの蛍光試薬を用いて行った。照射細胞が全体の0.2%程度となるようにマトリックス(格子状に)729か所に照射した。粒子数500個/箇所において、照射後4時間後におけるNO発生は確認したが培地中NO濃度は数μM程度と予想された。この検出法の検出限界に付近であることから、その照射後の経時的変化およびA549とWI38共培養との違いなどは、明らかにすることはできていない。マトリックス照射後、試料中の細胞のほとんどが1次バイスタンダーA549細胞であり、これを別個に準備し共培養した2次バイスタンダーA549細胞の両方に有意な微小核形成率の上昇が見られた。一次バイスタンダーA549細胞から二次バイスタンダーWI38細胞にも同様に起きることから、異種細胞間でも二次的にバイスタンダー効果が伝搬されることを明らかにし、これを論文発表した。A549細胞の生存率曲線を取得した。照射粒子数に対して指数関数的な減少を示し細胞核あたり500個照射ではおおよそ生存率10%付近である。今後、A549とWI38共培養条件におけるA549細胞の生存率曲線を取得し、A549細胞のみの集団との比較が必要である。異種細胞間特異的なバイスタンダー応答メカニズムの解明に至っていないが、現象を示す結果の蓄積は進んでいる。
コンクリートなど各種構造物の表層劣化を深部まで補強できる高含浸性強化剤の開発研究

本研究では、既存の補修材とは全く異なる設計思想により、コンクリート、石材,煉瓦、木材などの多孔質材料の表層劣化部分の強度を回復し,さらにその後の劣化進行を防止できる高含浸性強化剤を開発することを目的としている。本申請研究では、成分の構成比および添加剤の種類を変化させたウレタン系の高含浸性強化剤を対象とした実験を行うことにより、各種の材料に適用する際の最適な調合設計を行う際の基礎資料を得た。実験の結果からは、樹脂固形分率が小さいほどJIS A硬度および弾性係数が小さく、引張試験における破断時の伸び率が大きくなること、および、セメントペーストや煉瓦などの多孔質材料に対する含浸深さと塗布回数および塗布量などとの相関関係が明らかとなった。また、添加剤の効果に関しては、浸透性等を付与するための添加剤を添加することにより、樹脂硬化体の硬度JIS A硬度および弾性係数が小さくなること、および、同添加剤は水との接触により樹脂硬化体内部から溶脱する特性があることが明らかとなった。また、撥水性を付与するための添加剤を添加することにより、樹脂硬化体の引張強度は高くなり、変形性能も大きくなることが明らかとなった。また、高含浸性強化剤の施工時の品質管理手法として、含浸強化剤の硬化前の粘度測定を試みたが、粘度と含浸深さの間には単純な相関関係はなく、粘度による含浸深さの制御は困難であることが明らかとなった。以上の結果から、被塗布材料の種類、劣化状況、品質改善の必要な範囲および施工方法に応じた、適切な高含浸性強化剤の基礎的な調合設計手法を確立することができた。本申請研究では、既存の補修材とは全く異なる設計思想により、コンクリート、石材,煉瓦、木材などの多孔質材料の表層劣化部分の強度を回復し,さらにその後の劣化進行を防止できる高含浸性強化剤を開発する。研究初年度である本年度は、高含浸性強化剤の組成(成分および調合)を決定するための基礎実験を行い、併せて含浸深さや各種強度特性に関する物理試験を行った。対象となる被塗布材料としては、強度管理が容易で均質性も高いセメントペーストを用い、各種の調合の高含浸性強化剤に対して、高含浸性強化剤の粘度と含浸深さの関係、含浸深さと塗布回数の関係、および削孔抵抗等の測定を行った。また、高含浸性強化剤単体の特性として、密度、収縮率、引張強度、弾性係数、吸水率等の各種の物理特性の測定も行った。その結果、高含浸性強化剤の調合ごとの適正な塗布回数が明らかとなった。また、粘度と含浸深さの間には単純な相関関係はなく、粘度による含浸深さの制御は困難であることが明らかとなった。