hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオマス炭化物を燃料とする炭素駆動燃料電池の基礎研究

本研究では、バイオマスの炭化物を燃料とする炭素駆動燃料電池開発の基礎研究として、電気化学的な燃焼に対応する炭化物の性質と電気化学酸化特性の関係を明らかにするとともに、200°C付近で作動するアルカリ型の燃料電池を想定し、特に陰極側(炭素極)での電気化学反応の挙動に着目し、炭素の消費速度、反応に関与した電気量と消費された炭素量の定量的な比較、反応後の炭素表面の状態など、装置・システム開発のための基礎となる工学的データをまとめた。炭化リサイクルの現状は、炭化物の市場が狭いことから、有効利用が進んでいないのが現状であり、更なる用途開拓が必要である。そこで、高度利用として、表面処理によるマテリアル利用・燃料化により炭素駆動型燃料電池としてエネルギー利用することを挙げる。これらの基礎研究としてセル型式による表面への影響について調べることを目的とした。実験では、電極表面で電子の授受が行なわれることを想定したセルを2種(セル1、2)、炭素表面上で電子の授受が行なわれることを想定したセル(セル3)を1種作製した。これらのセル中で電気分解を行い、炭消費量、反応率と電気分解前後の表面積の測定、FTIRによる表面官能基の測定を行った。その結果、セル3では理論的に算出される炭素反応率と同程度の反応率が得られ、電気分解後に表面積の増大が確認された。又、FTIR測定では強度は弱いが、電気分解後に1100cm^<-1>付近にピークが出現し、-CO, -OHなどの含酸素官能基が生成の可能性が示唆された。これらの結果より、セル3では、炭素自体を電極としたことで、酸素ラジカルと炭素の反応の頻度が高くなったと考えられる。その結果表面の炭素が二酸化炭素として脱離する事による、細孔構造の発達や、表面への酸素の結合による表面官能基の形成が起こり、表面状態が変化したと考える。炭素自体を電極とするセル3の有効性が示された。この方式は、表面処理や、炭素駆動型燃料電池のセルとして期待される。本研究では、バイオマスの炭化物を燃料とする炭素駆動燃料電池開発の基礎研究として、電気化学的な燃焼に対応する炭化物の性質と電気化学酸化特性の関係を明らかにするとともに、実験室レベルでの燃料電池セルの構築に関する検討を進めることを目的とした。バイオマス炭化物燃料の仕様の検討および燃料電池セルの試作について、スラリー化した微粉炭を高密度充填した形式の炭化物充填型のセルは炭素が燃料と導電体を兼ねるため、電気化学酸化が効率的に進行することが分かったので、そのような状態の炭化物燃料を取り扱うことが可能な電気化学セルの設計を行った。ここでは、200°C付近で作動するアルカリ型の燃料電池を想定し、ステンレス製の圧力容器内に電気化学セルを構築する方式とした。電気化学セル本体が電極あるいはカレントコレクターを兼ねる構造として、ニッケルを用いて作成した。電解質としては、飽和溶解度付近の濃度の水酸化カリウム水溶液を用い、種々の実験的検討を行った。特に陰極側(炭素極)での電気化学反応の挙動に着目し、炭素の消費速度、反応に関与した電気量と消費された炭素量の定量的な比較、反応後の炭素表面の状態などを整理した。これらは、装置・システム開発のための基礎となる工学的データとしてまとめた。なお、本研究の範囲においては、燃料電池として作動させるまでには至らなかったが、炭素の電気化学反応に関する挙動が整理され、副次的な成果として、電気化学酸化は例えば吸着材製造における炭化物の表面構造のモディフィケーション技術としても有望であることが示された。
エネルギーの高品位化システムの開発

現在のエネルギーの使用状況を、エクセルギーという新しい概念で見直してみると、炭化水素燃料を燃焼し、熱エネルギーを得て、これから機会エネルギー・電機エネルギーに変換する行程におけるエクセルギー損失が極めて大きいことがわかる。その一方、炭化水素を水素に変換してその燃焼を用いるとすると、上記エクセルギー損失が20%以上も低減できることがわかる。しかも水素燃焼はSO_2はもとよりCO_2をも排出しないクリーン燃焼である。そこで、殆ど利用されることのない低温熱エネルギー、受動の大きい太陽エネルギーなどを用いて水素を製造するプロセスの開発、その装置に必要な材料の開発、水素の燃焼、水素の膜分離技術の開発と、水素を中心とするクリーンで省エネルギーのエネルギーシステムの確立を目指して研究成果を持ち寄り討議を行った。また、原理に基づいた新しいエネルギーシステムを確立するためには、広く燃焼工学、電熱工学、触媒工学、材料工学などの専門家が集まって研究推進する態勢が必要と考え、重点領域研究の申請を準備し、幸い受理されることとなり、本研究の大幅な進展が期待できることとなった。熱化学分解水素製造(吉田)カルシウム系固体反応物の反応進行過程を分析して,反応モデルを提出し数学的に反応進行を記述できた。また,このモデルに基づく固体反応物の最適設計を試みた。高効率熱回収と炭化水素改質(土方)セラミック製の多孔質から成る回転式熱交換器を製作し,基本性能を調べた。不混合燃料は燃焼されるが,排ガスの熱エネルギーが多孔質層に伝えられ蓄えられる。可燃混合範囲が大きく広げられることが見い出された。プラズマによる炭化水素燃料改質(岡崎)立ち上がり,立ち下がりの急峻な方形波パルス高電圧印加による高度非平衡プラズマを生成し,プラズマ化学反応のみによるメタノール直接合成が可能となった。メタノール合成の選択性を高めるには,メタン・酸素混合気中のメタン濃度に最適値のあることが見い出された。天然ガスの部分燃焼によるメタノール生成(佐野)メタンを空気で燃焼したときの平面火炎内のメタノール生成の反応機構を解明した。メタノールは燃焼反応の最も激しい火炎帯に生成され,濃度ピークは温度勾配に依存した。金属セラミックス被覆生成による耐食材料の開発(平井)ステンレス鋼上に貴金属膜をMOCVDにより生成し,耐食性を調べた。イリジウムと白金膜が調べられ,膜厚が10μm以上では下地金属の腐食は認められなかった。温度変化に対しても,剥離は認められなかった。耐熱ジルコニア膜分離技術(大矢)多孔質セラミックチューブ上にジルコニア-シリカ-イットリア複合膜の製膜に成功した。H_2-H_2O-HBr混合ガスの分離性能を調べ,H_2OとHBrのみが選択的に透過され,水素のみを濃縮させることに成功した。現在のエネルギー使用状況をエクセルギーという新しい概念で見直してみると,炭化水素燃料を燃焼し,熱エネルギーを得て,これから機械エネルギー・電気エネルギーに変換する行程におけるエクセルキー損失が極めて大きいことがわかる。その一方,炭化水素を水素に変換して,その燃焼を用いるとすると,上記エクセルギー損失が20%以上も低減できることがわかる。しかも水素燃焼はSO_2はもとよりSO_2をも排出しないクリーン燃焼である。そこで殆ど利用されることのない低温熱エネルギー,変動の大きい太陽エネルギーなどを用いて水素を製造するプロセスの開発,その装置に必要な材料の開発,水素の燃焼,水素の膜分離技術の開発と,水素を中心するクリーンで省エネルギーのエネルギーシステムの確立を目指して研究成果を持ちより討議を行なった。また,原理に基づいた新しいエネルギーシステムを確立するためには,広く燃焼工学,伝熱工学,触媒工学,材料工学3での専門家が集まって研究推進する態勢が必要と考え,重視領域研究の申請を準備し,幸いに受理されることとなり,本研究の大幅な進展が期待できることとなった。
マルチトレーサー法による農地土壌の塩性化・脱塩性化プロセスの解明

灌漑水,排水そして土壌のサンプルを用いてストロンチウム(以下,Sr)安定同位体および各種微量分析を行った結果,上流から下流に向けて微量元素の濃度は高くなる傾向を示した.土壌抽出液中に含まれるのSr安定同位体比の測定を行った結果,各サンプル土壌による水抽出による水溶性Srと酢酸抽出液による交換性Srの相関は高く,各サンプルにおけるSr同位体比および微量元素の特徴は明確に異なっていた.以上より,分析によって得られたデータから各サンプリング地点における塩分起源を解析すると上流から下流にかけて塩類化土壌における塩類の起源が海生起源から人為起源のものに置き換わってくる傾向を示すことが明らかになった.研究一年目である平成25年度には、科研費の課題を達成するために調査・研究対象地域であるトルコ共和国アダナ県に2度訪問し、現地カウンターパートとの研究打ち合わせおよび現地調査を実施した。現地調査は灌漑期である6月と非灌漑期である1月に実施した。これらは、当初研究計画に沿って順当に行われた。両調査時には研究計画にあるように排水路における農業排水のサンプリングを実施した。これは、灌漑期と非灌漑期における排水を比較するためであり、今後の研究展開のための重要な基礎データとなる。これら排水をICP-MSおよびイオンクロマトグラフを用いて成分分析を行った。その結果、灌漑期と非灌漑期では明確な水質の差が認められた。灌漑期には、多量の灌漑水の影響のため排水水質が均質化する傾向がみられ、その水質組成は灌漑水の水質に大きく影響を受けていることが明らかになった。一方、非灌漑期における水質は、各排水ブロックにおける土壌および営農管理によって影響を受け、それぞれ異なる水質組成を示した。排水の安定同位体比の測定を行い、これまでの研究成果との比較を行った。測定した安定同位体は87Sr/86Srである。これは、金属元素のトレーサーとして用いることができると言われている安定同位体である。この結果から、同位体比は、07085-0.7087の間にあり、従来の値と近い値を示した。これらの結果は、さらに他のトレーサーと併せて検討する必要があり、従来と比較して大きな変化が見られなかったということのみ確認することができている段階である。土壌サンプルについては、平成26年度にサンプリングを行い、前処理を開始し、水溶性・非水溶性イオン種の測定および同位体測定を進めていく予定である。研究2年目の平成26年度には、研究対象地域であるトルコ共和国アダナ県を訪問し、現地カウンターパートとの研究打合せおよび現地調査を実施した。これまでの現地調査の結果から、調査地の灌漑排水網に変化があったことから、定点観測が難しくなったことにより、今年度の水サンプリングは主要ポイントのみとなった。これらの事情を鑑みて、今年度は水試料のサンプリングではなく、土壌試料のサンプリングに重点をおき、現地調査を行った。今年度調査では、灌漑マップおよび土壌図をもとに、研究計画書に記載した、一次塩性化と二次塩性化の混合域における土壌サンプリングを実施した。ここでは、特に営農管理の影響がどのように土壌塩分の組成に影響を与えるかという点について着目し、農地と裸地において土壌サンプリングを実施した。現在、土壌の物理性および化学性について分析している途中であるが、物理性については農地に比べて裸地は土壌が締め固まっており、団粒化が進んでいる状態であった。また、化学性については、農地に比べて裸地の塩分濃度が高い傾向が出ており、営農の影響があることがうかがえた。以上の点から、水および土壌のサンプルを元に分析を進め、混合域における一次塩性化と二次塩性化の原因とそれらのプロセスの解明を進めていくための基礎的なデータを得ることができた。これらの結果をもとに、平成27年度には、塩性化プロセスの明確化と営農管理などが塩性化に与える主要因を解析していくことができるようになった。研究対象地域であるトルコ共和国アダナ県にて現地調査を行った.その際に,同時に現地カウンターパートと研究打合せも行った.本年度も,過年度同様に灌漑水および排水のサンプリングを行った.加えて,上流から下流に向けて5箇所(A, B, C, D, E点)で土壌サンプリングを行った.土壌サンプリングは,深さ0-5cm, 5-30cm, 30-60cm, 60-90cmの4深度に対して行い,5箇所×4深度=20サンプルを取得した.取得した土壌サンプルを用いて,水抽出液および酢酸抽出液に含まれる微量元素およびストロンチウム安定同位体比(以下,同位体比)の分析を行った.分析の結果,A点の4深度における水抽出の同位体比の平均値は0.70856‰,B点以下はそれぞれ,0.70842‰,0.70835‰,0.70842‰,0.70855‰であった.一方,酢酸抽出物における同位体比はA点から順に,0.70853‰,0.70843‰,0.70833‰,0.70851‰,0.70852‰であった.相関分析の結果,水抽出と酢酸抽出の同位体比の間には正の相関(R^2=0.66)が見られた.

したがって,土壌中における水溶性イオンと交換性イオンは,農地にインプットされた起源の物質によって同様の吸脱着が進みつつあるといえよう.さらに,サンプリング箇所における営農履歴と同位体比について考察すると次の点が明らかになった.それは,灌漑農地においては,上流から下流に移動するに従って,同位体比が小さくなっていくということである.これは,灌漑水および肥料分に含まれる物質の同位体比に影響を受けていると考えられる.水抽出による溶液中におけるストロンチウム濃度は,上流から下流にいくに従って小さくなっていく傾向を示した.一方で,酢酸抽出による溶液中に含まれるストロンチウム濃度には,サンプリング地点よる明確な違いは見られなかった.灌漑水,排水そして土壌のサンプルを用いてストロンチウム(以下,Sr)安定同位体および各種微量分析を行った結果,上流から下流に向けて微量元素の濃度は高くなる傾向を示した.土壌抽出液中に含まれるのSr安定同位体比の測定を行った結果,各サンプル土壌による水抽出による水溶性Srと酢酸抽出液による交換性Srの相関は高く,各サンプルにおけるSr同位体比および微量元素の特徴は明確に異なっていた.以上より,分析によって得られたデータから各サンプリング地点における塩分起源を解析すると上流から下流にかけて塩類化土壌における塩類の起源が海生起源から人為起源のものに置き換わってくる傾向を示すことが明らかになった.本年度は、リソースの都合上、安定同位体の分析を十分に進めることができなかった。特に、カルシウムやカリウム等の同位体分析については、若干の技術的な問題があり、十分に進まなかった。放射性同位体を用いた水文トレーサーの測定は、昨年度と同様に研究協力者が海外に留学しており、分析ができていない。元素濃度の分析については、問題なく進んでいる。農業工学今年は、現地調査の費用・時間を大幅に削減し、安定同位体分析に注力することで若干の遅れを取り戻す予定である。放射性同位体分析は断念することになるかもしれないが、代替トレーサーで工夫し解析を進められるよう文献レビューを進める。本研究では、1)同位体トレーサー等による地域的な水文環境および、塩分の定量・動態解析、2)塩性化の質的診断(一次塩性化、二次塩性化)および塩性化・脱塩性化プロセスの明確化, 3)営農管理や土壌生成要因等を考慮した塩性化・脱塩性化プロセスに影響を与える主要因の特定、を主な目的に設定している。そして、その方法は、1現地調査およびサンプリング、2安定同位体および元素濃度分析:水文トレーサー、環境トレーサー、水文年代トレーサーによる水循環系および塩分起源・動態解析、3混合モデルによる塩分起源の定量的解析:同位体および元素濃度データと混合モデル9)による塩分起源の定量的解析、4塩性化プロセスの解析:13の結果を用いた塩性化プロセスの分析である。研究一年目の本年度は、主に目的1), 2)について、方法1、2を実施し、十分に精度の高い解析結果が得られている。これらの調査を継続的に続けていき、未解析の項目を順次クリアすることで十分に最終的な目的が得られると考えられる。放射性同位体分析に利用する予定であったが、分析ができなかったため。本研究を遂行する上で当初研究協力を依頼していた協力者が海外に留学することになった。それにより、当初解析に用いる予定であった放射性同位体を用いた水文トレーサー(3H、14C、CFCs)の測定が困難になった。これらは、別予算を措置するか、既往の文献によりデータを確保する必要がある。
二重偏波レーダーによる豪雨の高精度直前予測手法の開発

近年多発している「局地的大雨」は数値モデルによる予測がまだ困難なため、事前に気象レーダーによる観測で捉えることが重要である。通常の気象レーダーはアンテナから電波を発射し、雨粒に反射され戻ってきた信号の強さから降水強度を推定している。しかしこの方法は誤差が100%にも及ぶことがある。これは降水強度が単位体積の大気中の雨粒の大きさとその数(粒径分布)に依存するため、信号の強さだけてでは精度よく推定することができないためである。そこで本研究では、二重偏波レーダーのデータから雨の粒径分布を推定する手法の開発をした。従来の研究ではレーダーの観測値と地上観測で得られた降水強度の関係を事前に調べて経験式を作成し、この経験式を用いて降水強度を求めている。この関係式は気温や降水の型(層状性・対流性)などで変化することが知らせているが、季節や時間・場所ごとに経験式を求めるのは実質不可能である。そこで本研究では経験式を用いずレーダーで観測された偏波パラメータだけを用いて、理論的に粒径分布を推定するという、従来は困難とされていた手法を世界で初めて開発し、その結果について国際学術誌に投稿/公開した(Adachi et al. 2015)。さらに開発した手法をドイツ気象局のレーダーに応用し、数値モデルに最適な粒径分布のモデルについて検討した結果を国際学術誌に投稿/公開した(Kawabata et al. 2018)。また、実際の大気では雨だけでなくあられなどの氷粒子が混在する場合がある。そのような時には今回開発した手法は直接的には使えない。しかし固体降水を検出するアルゴリズムを開発し、氷粒子が高度の低下とともに融解し、冷気層で再び凍結する様子を解析しその結果を投稿/公開した(Nagumo et al. 2019)。近年多発している「ゲリラ豪雨」は数値モデルによる予測がまだ困難なため、事前に気象レーダーによる観測で捉えることが重要である。しかしこの方法の誤差は100%にも及ぶことがある。これは降水強度が単位体積当たりの雨粒の数と雨粒の大きさ(これを粒径分布と呼ぶ)に依存するため、受信信号強度だけから降水強度を精度よく推定することができないためであることが知られている。このため本研究では、二重偏波レーダーのデータを用いて雲内部の粒径分布を推定し,これから降水強度を高精度に推定する手法を開発することが目的に含まれる。これに対し、本研究では今年度、本人がこれまで開発したレーダーシミュレーターの計算を元に、レーダーで観測された偏波パラメータだけを用いて、理論的に粒径分布を推定するという、従来は困難とされていた手法を開発した。この手法は従来の手法に必須であった地上参照観測や経験式を必要としないという特徴がある。この結果について国際会議などで発表すると共に、国際学術誌に投稿/公開した(Adachi et al. 2015)。当初計画していた今年度の研究は、レーダーで観測された偏波パラメータだけを用いて、理論的に粒径分布を推定する手法を開発することであった。二重偏波レーダーの観測データから降水の粒径分布を推定する手法は、過去これまでにいくつか提案されているが、いずれも経験式や近似式などを用いている。このような経験式/近似式は雨の種類や場所、時刻、雨滴の温度(気温)によって変わることが理論的には明らかであり、これを用いて推定される降水強度の精度は不十分であった。そこで本研究ではこれまで開発したレーダーシミュレーターの計算を元に二重偏波レーダーの観測から粒径分布を理論的に推定する新しい手法を、開発することができた。この手法は二重偏波レーダーのデータと電波の波長、雨滴の温度を与えれば、理論的に粒径分布を決定でき、従って降水強度も高精度に推定することができる。このうち雨滴の温度については、気象庁が気象予報に用いている上空の気温の値を用いれば十分精度よく推定できることも分かった。現在のところ、まだマニュアルで最適値を決める部分が残されている(最適値かどうかはRMSEで客観的に判断できる)ため、解析にはやや時間がかかるという問題がある。解析に時間がかかるため得られたデータ数は少ないものの、地上観測と比較した結果、十分高い精度で粒径分布が推定できていることが分かった。その結果については国際学会などで発表すると共に国際学術誌に投稿し公開された。一方、今回開発したアルゴリズムは雨滴のみを対象とし、雪やあられなどの氷粒子は考慮していない。しかし実際の上空では氷粒子が融解して雨粒に変わる場合もある。そこで将来氷粒子の粒径分布の推定などが可能となった場合を想定し、氷粒子が融解するシミュレーションも行い、その電波の散乱特性についての検討も行った。以上から、研究は概ね順調に進んでいるとした。近年多発している「局地的大雨(いわゆる「ゲリラ豪雨」)」は数値モデルによる予測がまだ困難なため、事前に気象レーダーによる観測で捉えることが重要である。

このため本研究では、二重偏波レーダーのデータを用いて雨の粒径分布を推定し,これから降水強度を高精度に推定する手法を開発することが目的に含まれる。昨年度、本人がこれまで開発したレーダーシミュレーターの計算を元に、レーダーで観測された偏波パラメータだけを用いて、理論的に粒径分布を推定するという、従来は困難とされていた手法を開発した。この手法は従来の手法に必須であった地上参照観測や経験式を必要としないという特徴がある。この結果については国際学術誌に投稿/公開した(Adachi et al. 2015)。今年度はこの結果を発展させ、シミュレーターの改良を行い、開発した粒径分布の推定手法の精度の向上をさせると共に、精度検証のために必要な大量のデータの処理に向けたアルゴリズムの改良を行った。また降雨による電波の減衰を補正するプログラムの開発を行い、粒径分布を抽出するアルゴリズムに実装した。これらについては国際会議などで発表を行った。さらに雨だけでなく雪のモデル開発に関連して、積雪のX線マイクロCTデータを使って現実の積雪粒子についての形状とその光散乱特性を計算し現在積雪リモートセンシングアルゴリズムで用いられている粒子散乱モデルとの比較を行なった。本研究の目的の一つは、レーダーで観測された偏波パラメータだけを用いて、理論的に粒径分布を推定する手法を開発することである。過去これまでに提案されている同様な手法は、いずれも経験式や近似式などを用いている。しかし経験式や近似式は雨の種類や場所、時刻、雨滴の温度(気温)によって変わることが理論的には明らかであり、推定される降水強度の精度は不十分であった。そこで本研究ではこれまで開発したレーダーシミュレーターの計算を元に二重偏波レーダーの観測から粒径分布を理論的に推定する新しい手法を、昨年度までに開発することができた。ただし、まだマニュアルで最適値を決める部分が残されていたため、解析に時間がかかるという問題があった。そこで今年度はレーダーシミュレーターの改良を行い、粒径分布の推定精度を向上させる共に、最適値の選択を自動化し、精度検証のために必要な大量のデータの処理や、豪雨の高精度の直前探知を行うのに必要なアルゴリズムの改良を行った。また降雨による電波の減衰を補正するプログラムの改良/開発を行い、粒径分布を抽出するアルゴリズムに実装した。一方、これまでに開発したアルゴリズムは雨滴のみを対象とし、雪やあられなどの氷粒子は考慮していない。しかし実際の上空では氷粒子が融解して雨粒に変わる場合もある。そこで将来氷粒子の粒径分布の推定などが可能となった場合を想定して氷粒子の散乱粒子モデルを開発するため、雪のX線マイクロCTデータを入手し雪粒子の形状を抽出した。抽出した氷粒子の電波の散乱特性を幾何光学近似法で計算し、その粒子単散乱特性において現在用いられているモデルとの比較を行なった。また豪雨の予測のため、数値シミュレーションを用いて積乱雲発生に寄与する水平ロール渦とこれに伴う積雲内部の大気の収束や上昇流の構造を再現し、豪雨の発生直前における大気の流れを明らかにした。近年多発している「局地的大雨」は数値モデルによる予測がまだ困難なため、事前に気象レーダーによる観測で捉えることが重要である。
サイトカイン遺伝子導入と遺伝子欠損モデルを用いたヒト癌・遺伝子治療の国際調査研究

1.Mulligan Dr.(ハーバード大)を九大・生医研へ招聘。ハーバード大学で治療を行っているGM-CSF遺伝子治療のヒト・メラノーマ(進行癌)21例を教示。Phase IstudyでDTH反応増強。我々は共同研究でアデノウイルスベクターに組み込んだIL-6遺伝子とGM-CSF遺伝子の担癌マウス生体内投与で著明なキラーT分化相乗効果を示した。VEGFキメラT細胞レセプター発現T細胞を作製し担癌マウスにadoptive transferし抗腫瘍効果を示した。2.Rosenberg Dr.(NCI)(岡田を派遣)はリコンビナントヒト・メラノーマ癌特異抗原gp100のペプチド(209-217の9個のアミノ酸で210番目をメチオニンに置換)皮下注射+リコンビナントIL-2大量投与で31例のメラノーマ転移の癌患者のうち13例の患者(42%)で癌の縮小を認めた(New Engl J Med in press)。ペプチド単独では20例中1例に有効で、IL-2単独では62例中15%であった。このようにgp100ペプチド+IL-2が有効であることが示された。3.Nabel Dr.(ミシガン大学)(岡田を派遣)はヒト・メラノーマに直接HLA-B7遺伝子(欧米では大多数がHLA-B7陰性)をリポソームを用いて導入した。その結果25例中1025%でlocal tumor regressionや肺転移の消失を示した。さらにヒト大腸癌・乳癌でHLA-B7遺伝子治療行っている。さらに、共同研究でHLA-B7遺伝子リポソーム+IL-6geneの組み合わせでSCID-huの系で抗ヒト癌効果の増強が認められた。1.Mulligan Dr.(ハーバード大;約20名のDr.と情報交換)のGM-CSF遺伝子治療はヒト・メラノーマ患者に有効で、浸潤好酸球が重要な役割を果たしている。IL-12遺伝子とMAGE遺伝子を導入したアデノウイルスベクター投与でマウスで抗癌効果あり。すでに我々はDr.Mulliganと共同研究を行っておりGM-CSF遺伝子とIL-6遺伝子の抗腫瘍相乗作用を得ており、これらにIL-12とMAGE geneをさらに組み合わせて共同研究を計画。3.Smithies Dr.(ノースカロライナ大;約15名のDr.と情報交換)は1コピーのDNAを生理的に導入しうるtransgenicマウス作製楊ベクターOS-dupdelを世界で初めて開発し、我々にこのベクターを供与してくれた(サイトカインtransgenicマウス作製共同研究開始)。又、MIP-1αノックアウトマウスを入手し、共同研究を予定。4.Gillis Dr.(コリキシア研究所;約20名のDr.と情報交換)よりライシュマニアよりクローニングしたLeIF geneで作製したリコンビナントLeIFをmicrosphereに封入したサンプルを供与された。これは強力な抗腫瘍免疫増強作用を発揮し、これとIL-6遺伝子と組み合わせる共同研究がスタートした。その結果、極めて強力なキラーT分化相乗効果(抗マウス腫瘍効果)がこの共同研究のLeIF+IL-6 gene組み合わせで最近明らかとなった。又、Gillis Dr.はヒト乳癌特異抗原のcDNAを世界で最初に発見(ヒト・メラノーマ以外のヒト癌で初めて)した。IL-15を用いて抗腫瘍効果を示した(IL-15発見者のDr.Grabsteinと情報交換)。5.Nabel Dr.とのHLA-B7 liposomeとIL-6 geneの組み合わせでSCID-huの系で抗ヒト癌効果の増強が認められた。

ハーバード大学で治療を行っているGM-CSF遺伝子治療のヒト・メラノーマ(進行癌)21例を教示。Phase IstudyでDTH反応増強。我々は共同研究でアデノウイルスベクターに組み込んだIL-6遺伝子とGM-CSF遺伝子の担癌マウス生体内投与で著明なキラーT分化相乗効果を示した。VEGFキメラT細胞レセプター発現T細胞を作製し担癌マウスにadoptive transferし抗腫瘍効果を示した。2.Rosenberg Dr.(NCI)(岡田を派遣)はリコンビナントヒト・メラノーマ癌特異抗原gp100のペプチド(209-217の9個のアミノ酸で210番目をメチオニンに置換)皮下注射+リコンビナントIL-2大量投与で31例のメラノーマ転移の癌患者のうち13例の患者(42%)で癌の縮小を認めた(New Engl J Med in press)。ペプチド単独では20例中1例に有効で、IL-2単独では62例中15%であった。このようにgp100ペプチド+IL-2が有効であることが示された。3.Nable Dr.(ミシガン大学)(岡田を派遣)はヒト・メラノーマに直接HLA-B7遺伝子(欧米では大多数がHLA-B7陰性)をリポソームを用いて導入した。その結果25例中1025%でlocal tumor regressionや肺転移の消失を示した。さらにヒト大腸癌・乳癌でHLA-B7遺伝子治療行っている。さらに、共同研究でHLA-B7遺伝子リポソーム+IL-6geneの組み合わせでSCID-huの系で抗ヒト癌効果の増強が認められた。
関節拘縮を有する寝たきり高齢者へのポジショニングの効果

関節拘縮を有する寝たきり高齢者に、それぞれの関節拘縮の程度に合わせたポジショニングを1年間実施した。被験者は5名で、平均年齢は84.5±7.8歳であった。日本リハビリテーション医学会が提唱している関節可動域の最大値を100%とした時の各被験者の関節可動域の割合を算出し、関節可動域の変化を検討したところ、1年後には被験者全員の関節可動域が拡大した。最も変化が大きかったのはA氏で、右股関節外旋内旋運動は介入前と比べて77.8%も拡大した。また、B氏においては体圧分散が改善した。これらの結果から、関節拘縮の維持・改善にポジショニングが有効であると示唆された。一方で、C氏の右股関節外旋内旋運動と左股関節外転内転運動において介入前よりも関節拘縮が悪化したことから、ポジショニングだけでなく、関節可動域訓練などのリハビリテーションを同時に実施していくことが重要であると考えられた。関節拘縮を既に発症している寝たきり高齢者を対象に、個々の拘縮の状態に適したポジショニングの実施を1年間実施し、関節拘縮の改善への効果を検討した。被験者は男性1名、女性4名の計5名で、平均年齢は84.5±7.8歳であった。関節拘縮の状態は、4名が屈曲拘縮、1名が伸展拘縮であった。日本整形外科学会・日本リハビリテーション医学会が提唱している関節可動域の最大値を100%とした時の各被験者の関節可動域の割合を算出し、初回から12か月までの変化について検討した。その結果、1年後には被験者全員の関節可動域が拡大した。また、被験者全員において右肩関節の屈曲伸展運動で30%以上の拡大が認められた。ポジショニングの効果は関節可動域の拡大だけでなく、オムツ交換にかかる時間が短縮するなど、介護者の時間的・身体的負担も軽減した。この結果から、ポジショニングの継続は、関節可動域の拡大、関節拘縮の改善に有効であると示唆された。一方で、C氏の右股関節外旋内旋運動と左股関節外転内転運動において、介入前よりも関節拘縮が悪化した。C氏は体調の悪化により、ポジショニング開始3か月よりリハビリテーションが中止となった。このことから、ポジショニングだけでなく、関節可動域訓練などのリハビリテーションを同時に実施していくことが重要であると考えられた。また、B氏の体圧測定を行ったところ、1年後の最高体圧が初回よりも低くなり、体支持面積が広がった。これは、ポジショニングの継続によって関節可動域が拡大し、関節拘縮が改善した結果、より広い面積で体圧分散ができるようになった可能性が考えられる。本研究の目的は、関節拘縮を有する寝たきり高齢者に対し、ポジショニングを継続して行うことで、関節可動域がどのように変化するのかを検討することである。被験者は75歳以上の関節拘縮を有する寝たきり高齢者5名で、平均年齢は84.5±7.8歳、女性4名、男性1名であった。被験者のそれぞれの関節拘縮および麻痺の程度、身体状況に合わせてポジショニングを検討し、1年間実施した。調査施設の職員に対しては、毎日の施設への訪問と共に、数回の研修会を開催し、ポジショニングの周知をはかった。リハビリテーションについては、これまで通りの実施とした。関節可動域の変化については、日本リハビリテーション医学会が提唱した関節可動域の最大を100%としたときの、各被験者の各関節の可動域の割合を算出し、調査前と1年後の比較を行った。その結果、ほとんどの被験者で関節可動域の拡大が認められ、最大で77.8%(右股関節外旋内旋運動)の関節可動域の拡大が認められた。このことから、ポジショニングの継続は、筋緊張緩和の効果から関節拘縮の維持・改善に有効であることが示唆された。しかし一方で、一度関節可動域が拡大したものの、身体状況の悪化、リハビリテーションの中断と共に、再び関節拘縮の悪化がみられたケースもあった。また、今回の被験者の関節拘縮は重度であり、1年間のポジショニングでは完全に元に戻ることはできなかった。

これは、ポジショニングだけでは関節拘縮の改善には限界があり、特に、関節拘縮が重症化してから行うのではなく、早い段階から予防的に実施する必要があることを示していると考えられる。また、ポジショニングだけでなく、リハビリテーションも並行して実施することが望ましいと考えられた。現在、被験者に対するポジショニングの実施、および関節可動域の測定は全て終了しており、調査結果を検討している段階にある。今後は調査結果の検討を進め、第14回日本褥瘡学会学術集会および第4回世界創傷治癒学会連合会議WUWHS2012での発表を予定している。また、日本褥瘡学会への論文投稿を行う予定である。学会での研究発表を行うため、学会参加費および交通費として使用するほか、論文投稿費として使用する予定である。
知覚的空間枠組の構造化と再構造化

本研究の目的は,視野(網膜像)の空間座標を,逆転・反転・回転等の操作で変換する「視野変換(変換視)」事態における知覚・認知・行動遂行の適応的ふるまいの崩壊と再適応(順応)の過程を,自己-外界体制における知覚的空間枠組の構造化と再構造化の問題であると把えて,その過程の機序を実験的・理論的に示すことにあった。加えて,空間知覚一般における「基準系」の意義・役割りを考える上での基本的な理論枠組に一知見を加えることにあった。視野変換への知覚的順応の過程や,先天盲開眼被術者の視知覚生成の過程は,基本的には,自己および外界認知の基準系となる体制化された空間枠組の構造化・再構造化の過程であり,またこの再構造化は,視覚情報と自己受容感覚はじめ諸感覚情報の統合化の過程に他ならないことが,より明らかにされた。加えてまた,空間枠組(空間的基準系)の形成・再形成に促進的または妨害的に作用するいくつかの要因の存在が明らかになってきた。しかし,これらの要因の効果は,たとえば各種の変換様式(上下・左右などの極変換か,傾斜などの小量変換かなど)によっても相当に異なり,一見ケース・バイ・ケースといわざるを得ないように多義多様である。だが,より統合的な比較分析をすると,それら要因やその効果が一見個別事態によって異なりつつも,その作用機序が,空間的基準系の成立・維持・再構成の共通基盤となる「媒介機序」に関与していると考えられる。また,このような機序の役割は,近年工学分野で取上げられるいわゆる仮想現実感の実現技術の基盤としても貢献していると考えられる。年度当初設定の平成7年度研究実施計画に従い、さらに実験計画を再点検し、実施に移した。すなわち、(1)上下左右長期逆転による実験的分析(1)自己・外界の知覚、行動変容の巨視的観察プロトコール分析。(2)テスト事態の計測分析(a)自己の知覚・認知-自己中心方位、自己体位(視的体位と触的体位、躯位・頭位・手位など)の位置感覚。(b)外界の知覚・認知-形態・空間方位の視的、視-触的、触的認知の変容過程、視野動揺とその補償安定化。(c)知覚運動協応と視野動揺-目・頭系、頭・躯系等の安定性、運動時の視野動揺とその方向。(d)生理心理的測度-前庭動眼反射(VOR)、輻輳・開散運動(vergence)の変容過程。(2)開眼被術者実験-先天性白内障開眼被術者の空間枠組の構造化(生成)過程の分析。(3)理論的問題の分析-8年度理論課題およびその再チェック。平成7年度は本総合研究(3ケ年実施)の初年度にあたり、当初計画・方法を再点検しつつ実施に移しているが、実験的分析・理論的討議ともに進行途中であり、現段階では、以下の指摘にとどめる。1.研究計画・方法等-上欄にも記した計画・方法(計測・分析の視点・方法)は概ね妥当かつ適切であった。2.技術上の問題-アミチ・ダハプリズム式180°回転鏡の設計・工作に相当の技術的困難があった。計画進捗がやや遅れた。3.理論的問題-近年、工学分野で取上げられているいわゆる仮想現実感やロボット・ビィジョンの問題に、本研究と重なる問題所在があることも視野に入れて論じる必要があることが指摘された。年度当初に設定した平成8年度研究実施計画にしたがい、主として今年度主テーマ「再構造化の媒介機序とその要因」について、実験的・理論的検討をすすめた。

変換視野への知覚的順応の過程や、先天盲開眼被術者の視知覚生成の過程は、基本的には、自己および外界認知の基準系となる体制化された空間枠組の構造化・再構造化の過程に他ならない。しかし、空間枠組(空間的基準系)の形成・再形成に促進的あるいは妨害的に作用するいくつかの要因の存在が、これまでのわれわれの研究も含めて、明らかになってきた。これらの要因の効果は、たとえば各種の変換様式(上下・左右などの極変換か、縮小・拡大などの量変換かなど)によっても相当に異なってもいる。しかし、実験資料を総合的に比較分析すると、その要因やそれらの効果が一見個別事態によって異りつつも、その作用機序が、空間枠組(空間的基準系)の成立・維持・再構成に共通基盤となる「媒介機序」に関与していると考えるべきであることが示されつつある。そして、このような機序の役割を明確にすることは、近年工学分野で取上げられているいわゆる仮想現実感の実現技術の基盤として貢献できると考えられる。実験資料のさらなる分析・統合とより総括的理論考察は、ともに進行途中であり、現段階では、以上の指摘にとどめる。なお、上記の年度主テーマの攻究とあわせて、今次研究班を中心に、内外の研究の総括と空間知覚・認知の理論における位置づけを図るべく討論を進めた。本研究の目的は,視野(網膜像)の空間座標を,逆転・反転・回転等の操作で変換する「視野変換(変換視)」事態における知覚・認知・行動遂行の適応的ふるまいの崩壊と再適応(順応)の過程を,自己-外界体制における知覚的空間枠組の構造化と再構造化の問題であると把えて,その過程の機序を実験的・理論的に示すことにあった。加えて,空間知覚一般における「基準系」の意義・役割を考える上での基本的な理論枠組に一知見を加えることにあった。視野変換への知覚的順応の過程や,先天盲開眼被術者の視知覚生成の過程は,基本的には,自己および外界認知の基準系となる体制化された空間枠組の構造化・再構造化の過程であり,またこの再構造化は,視覚情報と自己受容感覚はじめ諸感覚情報の統合化の過程に他ならないことが,より明らかにされた。加えてまた,空間枠組(空間的基準系)の形成・再形成に促進的または妨害的に作用するいくつかの要因の存在が明らかになってきた。しかし,これらの要因の効果は,たとえば各種の変換様式(上下・左右などの極変換か,傾斜などの少量変換かなど)によっても相当に異なり,一見ケース・バイ・ケースといわざるを得ないように多義多様である。だが,より統合的な比較分析をすると,それら要因やその効果が一見個別事態によって異なりつつも,その作用機序が,空間的基準形の成立・維持・再構成の共通基盤となる「媒介機序」に関与していると考えられる。また,このような機序の役割は,近年工学分野で取り上げられるいわゆる仮想現実感の現実技術の基盤としても貢献していると考えられる。
魚脂多価不飽和脂肪酸の抗炎症及び免疫調査作用

グリ-ンランドエスキモ-人には,動脈硬化症のみならずリウマチ様関節炎,乾癬等の炎症性及び自己免疫性の〓〓率が少ないことより,疫等が多食する魚脂多価不飽和脂肪酸就中エイコサペンタエン酸(EPA)に抗炎症免疫調節作用があることが考えられ,我々は基礎的及び臨床性研究を施行したのでここにその綜括を記述する。1)EDAの抗炎症疫調節作用に関する基礎的研究精製EPAを投与したラットより得られた脾細胞でのLTB_+産生とNaturalkillercell (NKC)活性が低下しており,LTB_4の外因性添加によりNKC活性の回復がみられた。AA由来のLTB_4とEPA由来のLTB_5のNKC活性とサイトカイン産生能を比較するとLTB_5の力価はLTB_4より非常に多く,これはLTB_5の細胞膜受容体結合能及びLa^<++>動員能が弱いことによると考えられた。モルモットにカラニゲン誘発性多発性潰瘍性大腸炎を遠起させるとPGE_1してB_4の産生能の之進がみられるが,EPAを投与するとこれらエイコサノイド産生抑制と共に実験的潰瘍性大腸等炎の発症を抑制された。2)EPAの抗炎症免疫調節作用に関する臨床的研究潰瘍性大腸炎やクロ-ン病では,ILー1β,ILー2及びILー6等の産生〓進が末梢単核球でみられ,これらサイトカイン産生と病態の進展に密接な関係があることが推測された。乾癬の患者にEPAを投与すると,患者の末梢単核球でのLTB_4産生総の低下と共に皮フ症状の改善がみられた。以上に述べた如く,EPAには抗炎症免疫調節作用がない。自己免疫性慢性炎症疫〓の治療にも有用である可能性を強く示唆する成績が得られた。魚肉又は魚脂濃縮物には、抗動脈硬化抗血栓作用のみならず、抗炎症作用抗免疫作用があるとされている。事実慢性関節リウマチ、乾癬、潰瘍性大腸炎等の自己免疫性慢性炎症疾患の患者に魚脂濃縮物を投与し臨床症状の改善が認められたとの報告がみられる。そこで我々は鰯油より精製した魚脂多価不飽和脂肺酸の一つであるエイコサペンタエン酸(EDA)を用いて以下の研究をおこなった。I)精製EPAの乾癬の患者への投与実験9名の乾癬の患者にEPAを3.6g/日、3ー6ケ月間経口投与したところ、投与3ケ月目頃より紅班や落〓等の皮膚症状の改善が認められた。又その際炎症の発症に重要な役割りを果している末梢血好中球機能の抑制が認められた。II)ロイコトリエンB_4(LTB_4)とロイコトリエンB_5(LTB_5)の免疫担当細胞の機能に及ぼす影響EPAの抗炎症作用として、EPA摂取により強力な炎症惹起物質であるアラキドン酸由来のLTB_4へ産生抑制と共に、EPA由来のLTB_5がLTB_4に比し炎症惹起作用が著しく弱いことがあげられている。そこで我々は免疫担当細胞である人単球のインターロイキンI(ILー1)の産生能に及ぼすLTB_4としTB_5の力価の比較検討をしたところ、LTB_4に比し、LTB_5の人単球ILー1産生態が著しく弱いことを見出した。魚脂多価不飽和脂肪酸であるエイコサペンタエン酸(EPA)を大量に食餌として摂取するグリ-ンランドエスキモ-人には、慢性関節リウマチ、潰瘍性大腸炎や乾癬等の慢性炎症性自己免疫性疾患の罹患率が欧米白人に比し低いことより、EPAに抗炎症免疫調節作用があることが推測され、この方面の研究が注目をあびてきている。

以上の観点より我々は以下の研究を行い新知見がえられた。1).いわゆるNaturalkiller細胞(NーK細胞)は炎症免疫担当細胞として重要な役割を果しており、この細胞の活性はアラキドン酸(AA)の5リポキシゲナ-ゼ代謝産物であるLTB_4によって調節される。我々はEPAによりAA代謝及びNーK細胞活性がいかなる変動を示すか検討した。ラットにEPAを経口投与すると、ラット脾細胞のLTB_4産生が減少し、ラット脾細胞のNーK細胞活性も抑制された。このNーK細胞活性の減少の機序として、EPAの直接作用というより、細胞に含まれるマクロファ-ジでのLTB_4産生低下によるものと推測された。又EPA投与によりEPA由来のLTB_5産生は増加したが、LTB_5のNK細胞活性促進作用はLTB_4よりはるかに弱く、これもEPAの抗炎症免疫調節作用の一つと考えられた。2).9名の乾癬の患者に精製EPAを3.6g/日長期投与(6ケ月間)をおこないその治療効果を検討した。6ケ月投与可能であった9名の内6名に皮膚症状の著明な改善がみられた。投与開始23ケ月で臨床症状の改善がみられ、みるべき副作用はなかった。以上の成績は、EPAに抗炎症抗免疫作用があることを示しており、種々の自己免疫性慢性炎症性疾患に有用な治療薬となる可能性を示唆するものである。免疫担当細胞である単核球は種々のアラキドン酸代謝産物やサイトカインを分泌し炎症の発症及び進展や免疫調節機構と密接に関わっている。又ナチュラルキラ-(NK)細胞もBリンパ球の分化や抗体産生の調節に重要な役割りを果している。魚脂多価不飽和脂肪酸の一種であるエイコサペンタエン酸(EPA)には抗炎症及び抗免疫作用があるといわれているので、今回我々はこれら単核球におけるサイトカイン産生及びNK細胞活性に及ぼすEPAとその代謝産物の影響について検討した。1)EPAを投与したラットより得られた脾細胞に含まれているNK細胞活性は抑制されていた。またアラキドン酸の代謝産物であるロイコトリエンB_4(LTB_4)にはNK細胞活性促進作用が認められた。2)EPAの代謝産物であるLTB_5のインタ-ロイキンー1(ILー1)産生能は、LTB_4よりも非常に弱いこと等の成績が得られた。このことは単核球におけるサイトカイン及びNK細胞活性はLTB_4によって調節されており、EPAにはこれらサイトカイン及びNK細胞活性を抑制するが、その機序としてEPA投与によりLTB_4産生能の低下としてLTB_5の生物活性がLTB_4より非常に弱いこと等が考えられた。慢性炎症性自己免疫疾患である乾癬の患者にEPAを長期投与し、その有効性が確かめられた。更に慢性炎症性自己免疫疾患である活動性の潰瘍性大腸炎やクロ-ン病の単核球でのインタ-ロイキン6(ILー6)産生能が混進していることがわかった。以上の成績は慢性炎症性自己免疫疾患での病態にサイトカインやNK細胞活性の異常が主要な役割りを果しており、EPAにはそれを是正する薬理作用があり、将来有望な薬剤となりうる可能性が示唆された。免疫担当細胞である単核球は種々のアラキドン酸代謝産物やサイトカインを分泌し自己免疫性慢性炎症性疾患の発症進展に密接に関与しているとされている。魚脂多価不飽和脂肪酸の一種であるエイコサペンタエン酸(EPA)には抗炎症括免疫作用があるといわれており,我々は自己免疫性慢性炎症性疾患である慢性炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎,クロ-ン病)や乾癬におけるサイトカイ産生能と疾患の活動性との相関及びEPAの治療効果について検討した。1)モルモットにカラニゲン誘発性潰瘍性大腸炎を発症させると,肓腸部位を中心として粘膜潰瘍と多数の単核球の集績がみられ,モルモットも粘血便を排出する。
内耳形成後期の半規管形成におけるWntシグナルの機能解析

前年度に引き続き、未知であったマウス内耳発生後期におけるWntシグナル活性の分布およびその役割について解析を進めた。まず胎生10日12日胚を詳細に解析することによりWntシグナル活性が経時的に耳胞背側において内側へ限局していくことを見出し、その実体となるリガンドや分泌性抑制因子、転写因子などの発現パターンを明らかにした。その結果から、Wntシグナルの限局がリガンドと抑制因子のバランスによって成り立っていると推察した。次いでWntシグナルの機能解析を、前年度に確立した全胚培養法と薬剤(Wntシグナル経路に特異的に働く阻害剤)を組み合わせた方法で行った。耳胞の形態について三次元再構築を用いて観察したところ、Wntシグナルを亢進させた胚では外側半規管低形成と前後半規管形成遅延という形態異常がみられた。一方Wntシグナルを抑制した胚では著明な形態変化はみられなかった。形態変化のメカニズムを明らかにするため、内耳形成に必須の遺伝子のWntシグナルとの関連について調べた。外側半規管形成に必須な転写因子Otx1がWntシグナルの亢進によって抑制されており、外側半規管低形成はOtx1の発現抑制を介している可能性が考えられた。また、基底膜断片化によって耳胞上皮の癒合消失を担うNetrin1の発現は過剰なWntシグナルによって抑制され、Netrin1と拮抗するLrig3はWntシグナル亢進によって発現領域の拡大がみられたため、これらの相互作用によって担われる半規管形成が、Wntシグナルによって制御されている可能性が示唆された。実際に基底膜の断片化と脱上皮化が、耳胞外側の上皮で起こっており、これらがWntシグナルの亢進によって阻害されることを明らかにした。以上の実験結果から、Wntシグナルが耳胞背側において適切に抑制されることが正常な内耳形態形成に必要である可能性が示唆された。内耳形成後期の半規管形成において耳胞の背側で各種Wntの発現がみられるが、その役割はこれまで明らかになっていない。本研究では耳胞から半規管が形成されるダイナミクスについて、Wntシグナルの機能を明らかにすることを目的としている。平成22年度は、内耳器官形成期の全胚培養法を確立し、各種阻害剤を添加することによるWnt古典的経路の機能亢進・阻害実験系を構築した。また、半規管形成期に耳胞の一部で特異的に発現するWntシグナル遺伝子のコンディショナルノックアウトマウス作出を行った。全胚培養法は、MartinとCockroftの方法を参考に条件を検討したところ、実験に用いるのに十分な生存率が得られた。阻害剤を用いたWntシグナルの機能亢進・阻害実験は、BAT-galトランスジェニックマウスで実際にWntシグナルが阻害剤の影響をうけていることを確認したのち解析を行い、半規管が異常な形態を示すことやプログラム細胞死を起こす上皮細胞数が変動することなどを見出した。Wntシグナル遺伝子のコンディショナルノックアウトマウスはBACトランスジェネシスによって作出した。エクソン直下に挿入したIRES-LacZカセットによってモニタリングできる内在の発現が原位置にあり、かつヌル変異胚をレスキューできることを確認した。並行してWnt古典的経路の実体であるβカテニンのコンディショナルノックアウトマウスや恒常活性型変異マウスも入手済みであり、これらのマウスを所属研究室で飼育中の耳胞特異的Creマウスと交配を行った。
ゲーム学習における教師の指導能力育成を支援するアプリケーション・ソフトの開発

本研究は、ゲーム指導に対して不得意・苦手意識を持つ教師の指導能力を支援するアプリケーション・ソフトの開発とその実用化にある。具体的には、バスケットボール種目を題材に著者が試作した「ゲーム・フリーズ」に関するアプリケーション・ソフトの実用化である。以下、その開発過程を示す。1.プレー画像をアニメーションから実写画像に変換し、プレーヤーの視点やプレー奥行きを鮮明にする。2.ゲーム・フリーズ後に行う指導・助言法の選択に関する診断基準を作成・挿入し、ゲーム・フリーズ能力だけでなく、その際の指導の仕方の能力の開発を促進する。3.改良したアプリケーション・ソフトによる練習効果を実験的に検討し、このコンテンツの実際的有効性を検討する。4.教員養成課程の実践で先導的な教育を展開させているニュージーランドのクライスト・チャーチ教育大学に赴き、改良したアプリケーション・ソフトの有効性と発展性について意見交換を行い、今後の課題を検討する。上記1と2は、平成15年度の研究費により遂行した。平成16年度の研究費は、上記1と2の残り作業を行うとともに、上記3と4の課題を遂行するため使用した。得られた結果の大要は、次のとおりである。上記3の課題を遂行するため、本学の学生20名を対象に、試作したアプリケーション・ソフトによるゲーム・フリーズの練習を行った者(10名)とそうでない者(10名)を比較・検討した。挿入した17種類(40シーン)のミス内容のうち、12種類のミス内容において顕著な成績の伸びが確認された。残る5種類のミス内容のうち3種類に関しては、有意性は認められなかったが、成績は向上した。しかし、「トリプルスレットに関するミス」と「種々のパス選択に関するミス」の2種類において、対照群との間に差異は認められなかった。これには、実験用に作成したプレ・ポスト・テストの画像に間題があったことが考えられた。他方、指導方法の選択およびアプリケーション・ソフトに対する意識調査の結果については、バスケットボール指導に卓越した指導者の結果と同様となり、未熟練者が熟練者に近づくことが確認された。上記4に関しては、試作したアプリケーション・ソフトが初心者の教師だけでなく、プレーヤーのゲーム感覚や状況判断能力を高める作用があるとの指摘を受け、今後課題とした。以上、試作したアプリケーション・ソフトは、教師の指導能力を高める作用のあることが確かめられた。本研究は、ゲーム指導に対して主として不得意・苦手意識をもつ教師の指導能力を支援するアプリケーションソフトの開発とその実用化にある。具体的には、バスケットボール種目を題材に著者らが試作した'ゲームフリーズ'に関するアプリケーションソフトの実用化である。すなわち、1.ゲームフリーズ後の指導・助言方法に対する診断基準を挿入したアプリケーションソフトの改良、2.改良したアプリケーションソフトによる練習効果の実際的有効性に関する実験的検討、3.実際のプレー画像の鮮明化と緻密化の計3点にある。本年度(平成15年度)では、上記3つ研究目的のなかで、「1」および「2」について実施した。その結果、前年度で集積したデーター分析および被験者の要望にもとづいて、画質(とりわけ、実写プレイのデジタル化)の改善を行うとともに、試作したアプリケーション・ソフトの使用手順や操作方法、ならびに診断結果の読みとりなどに関するマニュアルページを作成し、より実践的なアプリケーション・ソフトに仕上げた。このとき、本学の男女バスケットボール部員の協力を得ながら、プロカメラマンによるバスケットボールゲーム(3 on 3、4 on 4、5 on 5)の撮影を依頼し、そのデジタル化と動画化を行った。
心拍動開始時における興奮収縮連関の解離現象の解明

心拍動開始時期での『カルシウムトランジェントが生じているのに収縮がもたらされない』という現象の解明のため、筋小胞体のカルシウムを放出させる作用を持つカフェインを投与する実験を行ったが、反応を見出すことは出来なかった。その為、この時期の心臓の興奮収縮連関においては、筋小胞体の関与が少ない事が示唆された。その証明のため、成獣の心臓ではカルシウムトランジェントの消失をもたらすライアノジンを投与した所、全く反応を示さないと言う新たな知見を得た。次に我々は、細胞膜のL型カルシウムチャネルのブロッカーであるニフェジピンを投与したところ、カルシウムトランジェントは消失した。以上より、心拍動開始時期の心臓においては、心筋収縮の為のカルシウムが、細胞膜のL型カルシウムチャネルに唯一依存している事を証明することとなった。これらの知見をまとめた論文をThe Journal of Physiological Sciencesに投稿し受理された。『カルシウムトランジェントが生じているのに収縮がもたらされない』という現象が、細胞膜のL型カルシウムチャネルの成長に伴う発現変化に依存する可能性が示唆されたため、次にウエスタンブロット法を用い、チャネル蛋白の発現量の変化を検討すべく実験を行ったが、心拍動開始時期のラットの心臓は非常に小さく、今年度の研究では、チャネル蛋白の発現量の変化を検出するには至らなかった。