hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多孔質ゴムのすべり(回転)を伴うスクイズ運動下における潤滑特性

本研究では変形を伴う多孔質材料が各種しゅう動面に適用された場合の潤滑特性を明らかにするための基礎データを提供する目的から,円柱形多孔質ゴムブロックに回転(すべり)運動と正弦波スクイズ運動を同時に加えた時の,剛体平板(静止面)と多孔質体表面(しゅう動面)間に形成された流体膜の潤滑特性(液膜圧力,液膜反力,摩擦トルク)を理論的,実験的に解析した.数値解析では,液膜圧力を支配する方程式として,流体膜の慣性力を考慮に入れた運動方程式と連続の式を用い,また多孔質体内部の圧力支配方程式として,多孔質体内部の液体の遠心力とダルシー則を考慮に入れた運動方程式と連続の式を用いた.さらに多孔質体ブロックを軸対称粘弾性体モデル(バネとダシュポットからなる3要素線形モデル)で近似し,多孔質体表面に作用する液膜のせん断力と多孔質体内部の液体の圧力よる多孔質体の変形を求めた.これらの基礎方程式を連立して解くことにより,液膜圧力などの諸特性を算出した.また,実験では自動車用タイヤ(廃タイヤ)をチップ状に細断したものを圧縮成型し,円柱形多孔質ゴムブロックを製作した.多孔質ゴムブロックには電磁加振機によりスクイズ運動をまたモータにより回転運動を与え,静止した剛体円板との間に潤滑膜を形成した.そして,スクイズ凋波数,振幅,時間平均すきま,回転速度をパラメータにして,液膜圧力,液膜反力,摩擦トルクなどを測定した.以下に得られた研究成果をまとめる.(1)多孔質体ブロックにスクイズ運動のみが加えられた場合,スクイズ凋波数および振幅が大きくなると,また時間平均すきまが小さくなると,液膜圧力ならびに液膜反力の時間変化に伴う変動のピークが大きくなる.これらの傾向はSolidゴム(非多孔質ゴム)の場合にも得られた.さらに,実験結果は数値計算結果と定性的,定量的によく一致した.(2)スクイズ周波数一定のもとで多孔質体ブロックに回転(すべり運動)が与えられた場合,液膜圧力および液膜圧力は全体的に負側へシフトする.しかし,スクイズ運動に伴う液膜圧力によって生ずる多孔質体表面(しゅう動面)の変形量が大きくなると,液膜圧力および液膜反力の正のピーク値の負側へのシフト量はあまり変化しないが,負のピークの負側へのシフト量は小さくなる.この傾向は,スクイズ運動による液膜圧力が大きくなる条件すなわちスクイズ周波数および振幅が大きく,時間平均すきまが小さい場合,また,液体の多孔質体内部への移動によって液膜圧力が低下しやすい多孔質体ゴムよりも液体の移動を伴わないSolidゴムの方がより顕著になる.これらの結果は,実験と計算で定性的に一致した.(3)しゅう動面の摩擦トルクは回転速度とともに増加する.スクイズ運動が加えられた場合,摩擦トルクはスクイズ周波数とともに変動する.本研究では変形を伴う多孔質材料が各種しゅう動面に適用された場合の潤滑特性を明らかにするための基礎データを提供する目的から,円柱形多孔質ゴムブロックに回転(すべり)運動と正弦波スクイズ運動を同時に加えた時の,剛体平板(静止面)と多孔質体表面(しゅう動面)間に形成された流体膜の潤滑特性(液膜圧力,液膜反力,摩擦トルク)を理論的,実験的に解析した.数値解析では,液膜圧力を支配する方程式として,流体膜の慣性力を考慮に入れた運動方程式と連続の式を用い,また多孔質体内部の圧力支配方程式として,多孔質体内部の液体の遠心力とダルシー則を考慮に入れた運動方程式と連続の式を用いた.さらに多孔質体ブロックを軸対称粘弾性体モデル(バネとダシュポットからなる3要素線形モデル)で近似し,多孔質体表面に作用する液膜のせん断力と多孔質体内部の液体の圧力よる多孔質体の変形を求めた.これらの基礎方程式を連立して解くことにより,液膜圧力などの諸特性を算出した.また,実験では自動車用タイヤ(廃タイヤ)をチップ状に細断したものを圧縮成型し,円柱形多孔質ゴムブロックを製作した.多孔質ゴムブロックには電磁加振機によりスクイズ運動をまたモータにより回転運動を与え,静止した剛体円板との間に潤滑膜を形成した.そして,スクイズ凋波数,振幅,時間平均すきま,回転速度をパラメータにして,液膜圧力,液膜反力,摩擦トルクなどを測定した.以下に得られた研究成果をまとめる.(1)多孔質体ブロックにスクイズ運動のみが加えられた場合,スクイズ凋波数および振幅が大きくなると,また時間平均すきまが小さくなると,液膜圧力ならびに液膜反力の時間変化に伴う変動のピークが大きくなる.これらの傾向はSolidゴム(非多孔質ゴム)の場合にも得られた.さらに,実験結果は数値計算結果と定性的,定量的によく一致した.

(2)スクイズ周波数一定のもとで多孔質体ブロックに回転(すべり運動)が与えられた場合,液膜圧力および液膜圧力は全体的に負側へシフトする.しかし,スクイズ運動に伴う液膜圧力によって生ずる多孔質体表面(しゅう動面)の変形量が大きくなると,液膜圧力および液膜反力の正のピーク値の負側へのシフト量はあまり変化しないが,負のピークの負側へのシフト量は小さくなる.この傾向は,スクイズ運動による液膜圧力が大きくなる条件すなわちスクイズ周波数および振幅が大きく,時間平均すきまが小さい場合,また,液体の多孔質体内部への移動によって液膜圧力が低下しやすい多孔質体ゴムよりも液体の移動を伴わないSolidゴムの方がより顕著になる.これらの結果は,実験と計算で定性的に一致した.(3)しゅう動面の摩擦トルクは回転速度とともに増加する.スクイズ運動が加えられた場合,摩擦トルクはスクイズ周波数とともに変動する.本研究はすべりを伴うスクイズ運動条件下における多孔質ゴムの潤滑特性を実験的・理論的に解析することを目的としている。本年度は以下の点に着目して研究を行った。(1)実験装置の改良:現有の周期スクイズフィルム軸受用試験装置を改良し、多孔質ゴムを取り付けた円板を回転させる(相手面との間に相対すべる運動を発生させる)装置を付加した。(2)測定系の作成:基準すきま、液膜圧力、液膜版力(負荷容量)、摩擦トルク、しゅう動面温度などの測定系を作成した。(3)スラスト軸受の作成:円柱形状の多孔質ゴムならびにSolidゴム(非多孔質ゴム)を用いて、1枚のリング状パッド(ドーナツ型)および数枚の扇形パッドからなるしゅう動面を製作した。(4)予備実験:実験装置が所定の運動を行っているか、測定系が正常に機能しているかを確認した。その結果、高回転速度で軸振れが大きくなることが確認されたため、次年度では更に改良を加えることにした。以下に、本年度の行った研究成果をまとめる。(1)多孔質ゴム、Solidゴムともに、加振周波数(スクイズ運動の周波数)が高くなると、液膜圧力および液膜反力の大きさは増加する。(2)加振周波数一定のもとで回転速度(すべり面のすべり速度)が大きくなると、液膜圧力ならびに液膜反力の値は全体的に減少する。(3)回転速度が液膜圧力、液膜反力に及ぼす影響は、加振周波数が高くなると小さくなる。この傾向は、多孔質ゴムよりSolidゴムのほうが顕著である。(4)回転速度とともにしゅう動面の摩擦トルクは大きくなる。回転運動にスクイズ運動が加わると、スクイズ周波数に同期した摩擦トルク変動が生じる。しかし、スクイズ周波数が高くなるにつれてトルク変動の大きさ(振幅)は小さくなる。本研究はすべり(回転)を伴うスクイズ運動下における多孔質ゴムの潤滑特性を実験的・理論的に解析することを目的として行われた.本年度は以下の点に着目して研究を行った.(1)実験装置の改良:多孔質体ブロックを支持する軸の回転振れを抑制し,回転に伴うすきま変動を極力小さくすることにより回転運動時の測定精度を向上した.(2)数値解析:円柱形多孔質ゴムブロックに回転(すべり)運動と正弦波スクイズ運動を同時に加えた時の,剛体平板(静止面)と多孔質体表面(しゅう動面)間に形成された流体膜の潤滑特性(液膜圧力,液膜反力,摩擦トルク)を算出する計算コードを作成した.その際,流体膜圧力を支配する方程式として,流体膜の慣性力を考慮に入れた運動方程式と連続の式を,また多孔質体内部の圧力支配方程式として,流体の遠心力とダルシー則を考慮に入れた運動方程式と連続の式を,それぞれ用いた.さらに多孔質体表面に作用する液膜のせん断力と多孔質体内部の液体の圧力よる多孔質体の変形を求めるため,多孔質体ブロックを軸対称粘弾性体モデル(バネとダシュポットからなる3要素線形モデル)で近似した.以下に本年度行った研究成果をまとめる.(1)多孔質体ブロックにスクイズ運動のみが加えられた場合,スクイズ周波数および振幅が大きくなると,また時間平均すきまが小さくなると,液膜圧力ならびに液膜反力の時間変化に伴う変動のピークが大きくなる.これらの傾向はSolidゴム(非多孔質ゴム)の場合にも得られた.さらに,実験結果は数値計算結果と定性的,定量的によく一致した.
がん診断後のうつ病の背景因子に関する分子疫学的検討

抑うつ状態はがん患者の30%と高頻度に認められる精神症状である。抑うつ状態は、精神症状自体ががん患者の療養生活の質(Quality of Life: QOL)を下げるのみならず、全身状態の悪化を通して生命予後にも影響する。その対応が要請されているが、その原因を含めて検討が十分になされていなかった。そこで我々は、包括的アセスメントをベースに臨床背景因子、生活習慣、精神症状、血液、癌組織を含めて、抑うつの背景因子を探索的に検討を進めた。リクルートの後、解析に進み、他のデータベースと統合して関連遺伝子のリストアップを検討した。肺がんの原因究明と新たな支持療法開発のために構築されたデータベースに登録された1800例のデータベースを対象に、下記の遺伝子解析を実施した。1)対象患者のメタノール固定パラフィン包埋病理組織標本からlaser capture microdissection (LCM)を用いて、特異的に肺癌細胞を取り出し、ゲノムDNAを抽出する。がん細胞のDNA上の遺伝的多型と体細胞変異を区別するための比較材料として、がん部と同等の品質のDNAを得るために同時に切除された非がん組織からもゲノムDNAを抽出する。h以上のcoverageを目標にシーケンスを行う。抑うつ状態は、精神症状自体ががん患者の療養生活の質(Quality of Life: QOL)を下げるのみならず、食欲不振が引き起こす全身状態の悪化を通して生命予後にも影響する。がん医療において、がん患者の抑うつ状態に適切な治療が提供されていないことが繰り返し指摘されており、早期発見および効果的な治療法の開発が要請されている。うつ病をはじめとする精神疾患の背景に遺伝要因が関わっていることは臨床遺伝学研究より明らかになってきた。現在ではうつ病を含む気分障害には、複数の遺伝要因が関与しているとの説が有力とされている。がん患者の抑うつ状態に関しても、遺伝子多型に関する検討がなされつつあり、乳がん患者の告知後の抑うつ状態とセロトニントランスポーター遺伝子(5-HTTLPR)との関連やがん組織のEGFR遺伝子プロファイルと精神症状との関連が検討されている。しかし、がん患者の精神症状を網羅したデータベースが世界的にもないことから、ゲノム全般にわたる検討はいまだになされていない。そこでわれわれは、呼吸器科や予防検診部門と協働で構築し、臨床背景因子、生活習慣、精神症状、血液、癌組織を1800例について構築したデータベースを用いて、生殖細胞変異を検出する目的で全エクソン配列を決定する際に同時に検出される遺伝子多型について、ゲノムDNAとうつ病および癌告知という破局的ストレスへの心理的適応との関連について検討することを計画した。本年度は、肺がん細胞を取り出し、ゲノムDNAを抽出するのにあわせて、非がん組織からもゲノムDNAを抽出し、体細胞変異を区別する作業準備を進めた。そこでわれわれは、臨床背景因子、生活習慣、精神症状、血液、癌組織を含めたデータベースを用いて、抑うつの背景因子を検討するとともに、生殖細胞変異を検出する目的で全エクソン配列を決定する際に同時に検出される遺伝子多型について、ゲノムDNAとうつ病および癌告知という破局的ストレスへの心理的適応との関連について検討を進めた。あわせて、より背景因子の詳細な検討を目的に、高齢者総合機能評価(CSGA)を用いた包括的アセスメントを用いたデータベースの構築をおこない、社会背景の詳細な状況を記述できるようにした。

研究計画の手続きに従い、パラフィン包埋病理組織標本からlaser capture microdissectionを用いて、特異的に肺がん細胞を取り出し、ゲノムDNAを抽出するのにあわせて、非がん組織からもゲノムDNAを抽出し、体細胞変異を区別する作業準備を進めた。本作業は、同時に解析を予定している肺がん細胞のシーケンスを先行して行い、ゲノムDNA変異、構造変異が見いだされたものについて、DNAシーケンスを応用し確認する作業を行う予定であったが、がん細胞での確認作業の進捗が遅れたため、非がん組織からの検討作業が遅れたためである。精神腫瘍学引き続き、特異的に肺癌細胞を取り出し、ゲノムDNAを抽出する作業を継続する。がん細胞のDNA上の遺伝的多型と体細胞変異を区別するための比較材料として、がん部と同等の品質のDNAを得るために同時に切除された非がん組織からもゲノムDNAを抽出する。その上でDNAからSure Select Target Enrichment System等を用いて全エクソン領域を濃縮する。この領域をIllumina Genome Analyzer等を用いてpaired-end sequencing法により30 depth以上のcoverageを目標にシーケンスを行う。これによりゲノムDNAの変異、構造異常等が見出されたものについて、サンガー法によるDNAシーケンス、DNAマイクロアレイ法等を応用し確認を行う。遺伝子多型の決定が済んだ解析例に対して、追って解析を追加している。別プロトコールの研究と併せて解析を実施しており計画の修正があり進捗がやや遅れている。概ね予定通りの進捗である。平成26年度に、パラフィン包埋病理組織標本からlaser capture microdissectionを用いて、特異的に肺がん細胞を取り出し、ゲノムDNAを抽出するのにあわせて、非がん組織からもゲノムDNAを抽出し、体細胞変異を区別する作業準備を進めた。本作業は、同時に解析を予定している肺がん細胞のシーケンスを先行して行い、ゲノムDNA変異、構造変異が見いだされたものについて、DNAシーケンスを応用し確認する作業を行う予定であったが、確認作業の進捗が遅れたため、非がん組織からの検討作業に遅れを生じ、未使用額が生じた。今後シーケンスを継続して行う。このため、非がん組織からのDNA抽出と変異の頻度、様式の解析を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
レチノイドによる中枢性甲状腺機能低下症の病態生理の解明

現在、視床下部preproTRH mRNAの変化を更に詳細にin situ hybridization法にて解析中である。次に、私達がクローニングしたヒトTRH遺伝子プロモーターをルシフェラーゼレポーターに接続したプラスミドをリン酸カルシウム法にてCV-1細胞に遺伝子導入し、そのプロモーター活性に及ぼすatRAの影響を検討した。-900/+51,-500/+51,-170/+51の3種類のコンストラクトにおいてRARのコトランスフェクションにより、プロモーター活性が刺激され、100μM atRA添加によりプロモーター活性が抑制された。RXRのコトランスフェクションはプロモーター活性を増強したが、9-cis-RAによる抑制効果を認めなかった。現在、更に詳細にnegative retinoid response element(nRRE)の同定を行っている。
オートファジー制御におけるLRRKの機能解明とパーキンソン病治療への応用

遺伝性パーキンソン病の原因遺伝子であるLRRK2のミトコンドリア代謝機能について検討した。変異型LRRK2導入細胞はミトコンドリア代謝機能が低下しミトコンドリア・カルシウム調節機能低下を示した。LRRK2はミトコンドリア膜に存在するユビキチン・リガーゼの機能調節することにより、小胞体ーミトコンドリアのカルシウム流入を制御する。変異型LRRK2は、この酵素群への調節障害により、小胞体ストレスを増強し、ミトコンドリア代謝障害とともに細胞死を誘導することも発見した。さらに小胞体膜に存在する小胞体ストレスたんぱく質であるPERKを活性化する薬剤は変異型LRRK2により生じた一連の代謝障害が軽減した。パーキンソン病の原因遺伝子であるLRRK2とLRRK1がオートファジー処理機構の活性化において相反する作用を有することを発見している。今年度は培養細胞への遺伝子導入実験により、パーキンソン病の変異LRRK2を発現した細胞株を樹立し、LRRK1欠損、LRRK2欠損、さらに変異型LRRK2発現細胞について機能を検討した。その結果以前報告したRab7の制御を介するオートファジー制御以外にミトコンドリア代謝への直接的な作用においてLRRK1とLRRK2の作用の違いを見出した。この違いがミトコンドリアのいけるカルシウム濃度の調節機構のちがいによる代謝への効果であることも見出した。さらに、ミトコンドリア・カルシウム代謝の調節因子について検討した結果、滑面小胞体とミトコンドリアの機能連関の関与を示唆する結果も得られている。本研究の目標は大きく2つのテーマの解明である。一つはLRRK2の機能をLRRK1と比較することにより、パーキンソン病の病態を解明することであり、もう一点は、発見された制御因子を介してパーキンソン病の治療戦略を確立することである。初年度に、LRRK1とLRRK2の細胞レベルでの機能を詳細に検討できた結果、ミトコンドリア代謝の制御がパーキンソン病の病態において重要であることを見出した。さらにその制御因子に関してもいくつかの候補因子を見出している。このように設定した目標の一つは初年度において達成できたと評価できる。作年度は培養細胞への遺伝子導入実験により、パーキンソン病の変異LRRK2を発現した細胞株を樹立し、LRRK1欠損、LRRK2欠損、さらに変異型LRRK2発現細胞について機能を検討した。本年度はLRRK1の免疫システムにおける役割を検討した。LRRK1欠損マウスはB細胞の発生を抑制し、抗体産生が低下していることを明らかにした。LRRK1がB細胞内でCARMA1と結合してB細胞の発生を制御するNF-kBの活性化を起こすことを見出した。さらに変異型LRRK2では低分子量Gタンパク質Cdc42の機能が抑制されていることも見出した。Cdc42は神経進展に重要な分子である。Cdc42の活性を制御するGAP, GEFを同定し候補分子を見出した。これら分子の活性型、不活性型を作成し、変異型LRRK2発現細胞に移入し、ミトコンドリア代謝を測定するシステムを樹立した。次年度にはその制御因子の一つが免疫反応のうちB細胞の発生にかんすることも発見した。さらに神経進展に関してもいくつかの候補因子を見出している。このように設定した目標は次年度においても達成できたと評価できる。作年度はLRRK1の免疫システムにおける役割を検討した。さらに変異型LRRK2を導入した神経細胞を用いてミトコンドリア代謝機能を検討した。変異型LRRK2導入細胞はミトコンドリア代謝機能が低下し、ミトコンドリア・カルシウム調節機能低下がその原因と考えられた。ミトコンドリア・カルシウム調節機構は小胞体ーミトコンドリアのカルシウム流入により制御されるため、その制御タンパク質発現の検討を行った結果、発現調節異常を見出した。LRRK2はミトコンドリア膜に存在するウビキチン・リガーゼの機能調節することにより、ミトコンドリア膜たんぱく質の発現量を調節することを見出した。変異型LRRK2は、この酵素群への調節障害により、ミトコンドリアの融合、分裂及び小胞体ーミトコンドリア結合に重大な欠損を生じることを発見した。さらにこの異常が小胞体ストレスを増強し、ミトコンドリア代謝障害とともに細胞死を誘導することも発見した。

これら知見より機能異常を修正する目的で小胞体膜に存在する小胞体ストレスたんぱく質であるPERKを活性化する薬剤をしようすると変異型LRRK2により生じた一連の代謝障害が軽減された。遺伝性パーキンソン病の原因遺伝子であるLRRK2のミトコンドリア代謝機能について検討した。変異型LRRK2導入細胞はミトコンドリア代謝機能が低下しミトコンドリア・カルシウム調節機能低下を示した。LRRK2はミトコンドリア膜に存在するユビキチン・リガーゼの機能調節することにより、小胞体ーミトコンドリアのカルシウム流入を制御する。変異型LRRK2は、この酵素群への調節障害により、小胞体ストレスを増強し、ミトコンドリア代謝障害とともに細胞死を誘導することも発見した。さらに小胞体膜に存在する小胞体ストレスたんぱく質であるPERKを活性化する薬剤は変異型LRRK2により生じた一連の代謝障害が軽減した。初年度の研究によりLRRK1とLRRK2が異なるメカニズムによりミトコンドリア代謝を調節し、変異LRRK2による代謝機構の異常がパーキンソン病の主な病態であることを見出している。さらにその制御因子のいくつかを同定してきた。今後は制御因子の活性型ないし不活性型因子を作成し、細胞に導入することにより細胞レベルでの機能解析を行う。この解析により候補である制御因子の絞り込みを行い、パーキンソン病における機能改善のメカニズムを明らかにする。さらに遺伝子改変マウスを作成し、ドーパミン細胞のミトコンドリア代謝機能を検討することにより、今回同定した候補因子によるパーキンソン病治療の効果を検討する。制御因子の活性型ないし不活性型因子を作成し、細胞に導入することにより細胞レベルでの機能解析を行い、神経だけでなく免疫制御においてもLRRKが重要な役割を持つことを明らかにした。さらにミトコンドリア代謝の解析により制御因子の絞り込みを行い、パーキンソン病における機能改善のメカニズムを明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
持続発展教育のための小中学校「社会科」の学力に関する研究

小中学校「社会科」の学力について、持続発展教育の推進という視点と関連させながら考察を加えるとともに、それらの考察を活かしながら、小学校社会科での授業開発、中学校社会科での授業開発、および資料活用に関する教材の作成を試みた。こうした研究活動を通して、持続可能な社会の形成に主体的に参画していくことのできる市民が有すべき資質や能力の特徴について明らかにした。本年度は、当初予定していた1.持続発展教育と社会科学力に関する研究、2.小学校社会科の授業開発に関する研究、3.中学校社会科の授業開発に関する研究、4.持続発展教育の教材開発に関する研究の4つのプロジェクト研究を並行してすすめ、それぞれのプロジェクト研究において、次のような取り組みを行った。1.持続発展教育と社会科学力に関する研究については、金沢大学の鈴木克徳氏を講師として招き、講演をしていただくとともに、石川県および宮城県におけるユネスコスクールの取り組みについて、育成すべき学力の視点から比較・考察を加え、意見交換を行った。2.小学校社会科の授業開発に関する研究については、「地域資源を生かした地域」の学習に関する教材開発に関して、理論研究を進めるとともに、宮城教育大学附属小学校の第4学年において実践を試みた。3.中学校社会科の授業開発に関する研究については、地理的分野および歴史的分野のそれぞれにおいて、宮城教育大学附属中学校の教員の協力を得ながら、実践に向けての基礎的な理論研究を試みた。4.持続発展教育の教材活用に関する研究については、新聞活用の研究の一環として、河北新報社との連携のもとで、学校教育における新聞活用の可能性について考察するとともに、小・中学校向けのNIE教材としての察しの作成に取り組んだ。また、大学教育において学生の科学的思考力を育成していくための資材活用に関する講義テキスト(地理編)の作成に取り組んだ。上記の取り組みに加えて、海外のESDの先進的な取り組みの視察・調査活動として、本年度は宮城教育大学の提携姉妹校のひとつである中国の東北師範大学などの訪問調査を行った。研究期間2年目の本年度においては、昨年度までの研究の成果を引き継ぎ、発展させるかたちで、昨年度と同様の4つのプロジェクト研究を並行してすすめ、それぞれのプロジェクト研究において、次のような取り組みを行った。1.持続発展教育と社会科学力に関する研究については、岡山大学の川田力氏を講師として招き、講演をしていただくとともに、岡山大学、宮城教育大学、北海道教育大学釧路校におけるESDに関する授業実践の比較・考察を行い、教員養成教育における学力の問題について意見交換を行った。2。小学校社会科の授業開発に関する研究については、本年度は、中学年における地域学習に加えて、高学年の歴史学習および政治学習に関する教材開発に取り組むとともに、宮城教育大学附属小学校において実践を試みた。3.中学校社会科の授業開発に関する研究については、歴史的分野に関しては昨年度までの基礎研究を基にしながら、近代を例とした「時代の特色学習」の指導計画試案を作成した。また、地理的分野に関しても昨年度までの基礎研究を基にしながら、「身近な地域の調査」学習の指導計画試案を作成し、附属中学校において実践を試みた。4.持続発展教育の教材活用に関する研究については、学生の科学的思考力を育成していくための資料活用に関する講義テキストとして、昨年度作成した地理編の姉妹編として、歴史編のテキストを作成した。また、新聞活用の研究としては、大学の授業の中での新聞活用の実践を行い、その意義と可能性ついて考察を試みた。上記の取り組みに加えて、海外のESDの先進的な取り組みの視察・調査活動として、本年度はタイのいくつかの学校において訪問調査を実施した。本年度も、昨年度までと同様に、1「持続発展教育と社会科学力に関する研究」、2「小学校社会科の授業開発に関する研究」、3「中学校社会科の授業開発に関する研究」、4「持続発展教育の教材活用に関する研究」の4つのプロジェクト研究を並行して実施した。「持続発展教育と社会科学力に関する研究」については、持続発展教育に関する専門家を国内および国外から招聘し、宮城教育大学を会場としてセミナーを開催し積極的に意見交換を行った。「小学校社会科の授業開発に関する研究」および「中学校社会科の授業開発に関する研究」については、宮城教育大学附属小学校および附属中学校において、開発した教材を活用しながら授業実践を行った。附属小学校においては、第3学年社会科における「農家の仕事」に関する授業実践、附属中学校においては、第3学年社会科公民的分野における「地方自治」に関する授業実践を試みた。「持続発展教育の教材活用に関する研究」については、大学生を対象としたNIEの活動を宮城教育大学の社会科教育講座におけるいくつかの授業科目の中で取り組んだ。また、社会科を専攻する学生向けの資料調査法(公民編)のテキストを作成した。上記のプロジェクト研究の他にも、海外における持続発展教育の先進地の視察・調査を行った。今年度は、オーストラリアでの研修に3名の研究分担者が参加した。以上の研究活動を通して、持続発展教育の更なる発展のためには、社会認識の形成を基礎に置きながら、それに加えて、社会参画の視点に留意した市民的資質についても総合的に育成していくことの重要性があらためて明らかになった。還元すれば、広義の市民的資質の育成を視野に入れたシティズンシップ教育を推進していくことが、持続発展教育の推進にもつながるといえるのではないだろうか。

当初予定していた4つのプロジェクト研究については、いずれもおおむね予定通りに実施することができたとともに、それぞれのプロジェクト研究において、一定程度の成果をあげることができたと思われるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後においても、基本的にこれまでと同様に、4つのプロジェクト研究を並行して進めていく。それとともに、3年目のまとめの年度に向けて、これまでの成果を総括しつつ、学校現場を中心とした社会・地域に研究成果を還元できるように努めていきたい。
平面π共役分子の革新的機能創出

1)新規なπ共役分子の創出,2)π共役分子の集積,3)物性の評価と機能創出を目的にグラフェンや有機芳香族小分子の開発してきた。これまでの実績について概要を報告する。カリックス[4]アレーンを繋いだオリゴマーの金属自己集合により生じる三重らせん超分子錯体の合成に成功した。三重らせん錯体は複数の包接部位がゲスト認識に高い協同性を発現した。また,らせんキラリティーが包接されるゲスト分子のキラリティーにより誘導されることがわかり,不斉増幅現象がゲスト分子の包接に伴うらせん誘起に観測された。水素結合部位を導入したグラフェンは,有機溶媒中で高次の超分子ネットワーク構造を形成し,有機溶媒ゲル化した。また,水素結合と競合するゲスト分子を添加するとゲルが崩壊する刺激応答性を超分子ゲルに付与することに成功した。また,グラフェンの周囲にヘテロ原子を導入することにも成功しており,ヘテロ原子修飾グラフェンが近赤外発光を示すことも明らかにした。さらに,本研究期間でグラフェンの分離精製も大きく進歩しており,20nm程度のグラフェンを分離精製することに成功した。このグラフェンは励起光に非依存的な発光を示した。ポルフィリン誘導体により形成される超分子ホモポリマーが拮抗するゲスト分子の包接により,構造転位を誘導され,交互構造をもつ超分子共重合ポリマーを与えることを見出した。電荷移動相互作用により誘導される構造転位は,非常にシャープであり,全く性質の異なる二種類のポリマー構造を可逆的に作り分けることに成功した。自己集合カプセルの自己集合を用いて八本のポリマー鎖を集合させることで超分子星型ポリマーの新たな合成法を確立することに成功した。本方法では,自己集合により生じる包接空間にゲスト分子を包接することが明らかになっているので,ゲスト包接に伴う星型ポリマーの構造制御も可能となった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1)新規なπ共役分子の創出,2)π共役分子の集積,3)物性の評価と機能創出を目的にグラフェンや有機芳香族小分子を開発してきた。平面四配位型プラチナ錯体は,PtーPt相互作用により自己集合することが報告されている。この集合体は,吸収発光スペクトルにおいてMetal-Metal to Ligand Charge Transfer(MMLCT)バンド由来の特徴的な電子遷移が観測されることや,優れた半導体特性が示されることから機能性材料として注目を集めている。我々は,プラチナ(II)フェニルビピリジン錯体にイソオキサゾール環を導入した平面π共役分子を合成し,自己集合挙動と光学特性について検討した。この分子はらせん積層構造を形成し,集積化により円偏光発光を示す低分子ゲルを形成した。次に,π共役系分子材料であるグラフェンは次世代電子材料として早くから注目されており,近年盛んに研究されている。我々はグラフェンの周囲を化学的に修飾したグラフェン誘導体の分離に成功し,このグラフェン誘導体が白色に光ることを報告している。そこで,白色発光がどの様なグラフェンの構成成分から得られているかを明らかにするため,グラフェンの分離を試みた。結果,グラフェンのサイズが大きくなるにつれ発光色が長波長シフトすることを明らかにした。また,グラフェンの電気化学特性を詳細に検討したところ,バンドギャップが2eV程度と狭く,-4eV程度の非常に深いLUMOレベルをもつことが明らかとなった。当初計画したグラフェンの分離精製には成功しており,グラフェンの基礎物性の評価も概ね終わった。次に機能化について検討中である。また,新たな機能性プラチナを含むπ共役分子の創製にも成功しており,ゲル化による円偏光発光という新たな機能の創製にも成功している。従って,当初の計画通り順調に進行している。

自己集合カプセルの自己集合を用いて八本のポリマー鎖を集合させることで超分子星型ポリマーの新たな合成法を確立することに成功した。本方法では,自己集合により生じる包接空間にゲスト分子を包接することが明らかになっているので,ゲスト包接に伴う星型ポリマーの構造制御も可能となった。グラフェンを基盤として機能化を目指した周辺修飾と光機能の創製に邁進する。グラフェンを基盤とした超分子ネットワークの構築による新規材料の開発も行う。また,イソオキサゾールを基盤としたらせん積層型のπ電子系の機能創製についても取り組む。現在,イソオキサゾールを利用した機能性芳香族分子のらせん集積にも成功しており,らせん構造を基盤とした新規キラル光機能に着目して機能創製を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
運動と制御に係る機能を同一の仕組みで実現するモジュラーロボットシステムの研究開発

本研究課題は,運動と制御に係る機能を同一の仕組みで実現するモジュラーロボットシステムの開発を目的とし,単純機構によるモジュールが結合時に有意な機能を発現し得るシステムに関する検討と機構設計を行った.また,研究代表者らが従来取り組んできた,マトリクス状の多数のセンサ情報をアナログ演算に処理する回路網を形成する手法を,モジュラーロボットが結合時に形成する情報処理回路に対して応用する方法について提案と検討を行った.本研究課題は,運動と制御に係る機能を同一の仕組みで実現するモジュラーロボットシステムの開発を目的とし,単純機構によるモジュールが結合時に有意な機能を発現し得るシステムに関する検討と機構設計を行った.また,研究代表者らが従来取り組んできた,マトリクス状の多数のセンサ情報をアナログ演算に処理する回路網を形成する手法を,モジュラーロボットが結合時に形成する情報処理回路に対して応用する方法について提案と検討を行った.本研究課題で開発を行うモジュラーロボットシステムでは,従来のように個々のモジュールにマイクロコンピュータを設けるのではなく,各モジュールとして特定のアクチュエータや演算素子のみを配置したものを複数種類製作し,これらが連結構造を形成した際には,ロボットの機械的構成自体がシステムの制御回路として機能するような仕組みを採用したシステムの開発を目的とする.こうした構造を用いることで従来のモジュラーロボットよりも高次に細分化・単純化が可能となるため,これまで問題となっていたモジュールの高コスト化や,要素部品のサイズがネックとなっていた小型化の限界を解決し,実用化に向けたブレークスルー技術となりうる.平成22年度の研究では,ロボットの基本的な運動機能を生成するモジュールとして,プッシュソレノイドによる直動およびロータリーソレノイドによる回転のアクチュエータを搭載した機構と,モジュール間の連結機構についての設計を行った.また,モジュール間の電気的接続によるインターモジュールネットワーク構成について,回路シミュレーションソフトを利用した検証を行い,モジュールの連結順序や組み合わせ次第で多種多様な回路構成が可能となるような方式についての考察を進めた.一方で,新たに考案した方法として,空気圧機器を利用することで運動生成とネットワーク形成を同時に実現する方式を着想し,その実現可能性を検証するための基礎実験装置として,電気信号により空気圧を微調整可能な電空レギュレータ等を用いた空気圧制御回路を製作した.本研究課題で開発を行うモジュラーロボットシステムでは,従来のように個々のモジュールにマイクロコンピュータを設けるのではなく,各モジュールとして特定のアクチュエータや演算素子のみを配置したものを複数種類製作し,これらが連結構造を形成した際には,ロボットの機械的構成自体がシステムの制御回路として機能するような仕組みを採用したシステムの開発を目的とする.こうした構造を用いることで従来のモジュラーロボットよりも高次に細分化・単純化が可能となるため,これまで問題となっていたモジュールの高コスト化や,要素部品のサイズがネックとなっていた小型化の限界を解決し,実用化に向けたブレークスルー技術となりうる.H23年度の研究では主に,各モジュールに搭載すべきセンサの種類と,モジュール同士が結合したときに生じるモジュール群のセンサ出力分布をモジュラーロボット全体としての動作に結び付ける手法について検討を行った.研究代表者が従来からの研究において,各モジュールにひずみセンサを搭載してモジュール群の応力分布情報を取得し,各モジュールの行動ルールを周囲のモジュールとの応力差に応じて変化させる手法が有効であることを示した.一方,現在研究代表者が所属している研究室が有する技術として,光電式フォトセンサや感圧センサなどの素子をマトリクス状の抵抗ネットワーク内に接続することで,多数のセンサからなる情報をアナログ回路上で統合する高速処理手法がある.この技術はモジュラーロボットに対しても有効であり,モジュール群が結合した際に構造を成すとともにセンサ情報をアナログ処理する回路を形成するような設計によって,各モジュールのシンプルさを保ちつつ,モジュラーロボット全体としては外部環境に対する高速な応答が可能なシステムが構築できることを提案した.
エチオピアにおけるヒトコブラクダの中東呼吸器症候群コロナウイルスの調査

昨年度の成果により、エチオピアのAmibara地域から採取したヒトコブラクダの鼻水から2種類のMERS-CoV全長配列の解読に成功した。大阪大学の神谷亘特任准教授によって開発されたBACベクターを用いたMERS-CoVの組換えウイルス作製系を用い、ベースとなっている中東株であるEMCのSタンパク質配列をAmibara株のSタンパク質配列に入れ替えた組換えウイルスを作製した。これらを用いてウイルス複製の評価を行ったところ、Amibara株のSタンパク質を持つ組換えウイルスはEMCのSタンパク質を持つ組換えウイルスに比べ、複製が低いことが分かった。さらにこれらを用いて、Amibara地域を含むエチオピアAfar地域から採取されたヒトコブラクダ血清、先の論文(Iwata-Yoshikawa et al., J. Virol. 2019)で採取されたEMC株を免疫したマウス血清を用いて中和試験を行ったところ、Amibara株のSタンパク質を持つ組換えウイルスはEMCのSタンパク質を持つ組換えウイルスに比べ、より低い希釈で中和されること、すなわちEMCのSタンパク質よりAmibara株のSタンパク質のほうが中和されやすい、という事が明らかになった。これらのウイルス学的な差が中東とエチオピアでのMERS患者発生率に影響を与えている可能性が示唆された。これまでの研究で少なくとも中東由来株であるEMCのSタンパク質、エチオピア株であるAmibara株のSタンパク質をもつ組換えウイルスの間で、ウイルス複製効率が異なること、中和反応性が異なることを示せており、これらが中東とエチオピアでMERSのヒトにおける発症率の差にかんれんしている可能性を示唆している。EMC株とAmibara株との間のウイルス複製、中和反応の差はSタンパク質に起因していることが明らかである。両者の間の変異数は11個であるため、これらの変異を導入した組換えウイルスを作製し、どの変異がこれらの違いの原因であるかの究明を行いたい。またエチオピアにおいてはヒトのMERS発症例は明らかに報告されていないが、血清学的調査の報告もない。隣国のケニアでは1000人余りを対象に検査したところ、0.18%が陽性であることが報告されており、共同研究者のDr.Simenewらと協議し、ヒトでの血清学的調査の可能性を探りたい。平成29年度はエチオピアに疫学調査に赴き、ヒトコブラクダからの鼻水検体採取を行った。現地のDr. Simenew KesKes Melaku博士に協力を依頼し、Afar地方において10日間の日程で検体採取を行った。口蹄疫の問題があり、ラクダの生体試料はそのままでは日本国内に持ち込めないため、FTAカードを用いて検体採取を行い、可能な限り現地でRNA回収を行った。Awash、Amibara、Gewane、Semeraの4か所で合計258検体の採取に成功した。開発中の蛍光消光RT-LAMPを用いて検出を行い、35検体がMERS-CoV陽性となった。2種類のRT-LAMPプライマーセットのうち片方で陽性となったものについて、リアルタイムRT-PCRでの追加検査を行ったところ、さらに4件が陽性となり、合計39検体(全体の15.1%)が陽性となった。陽性となった検体のうち、検出時間からウイルス力価が高いと想定されるもの12を用いてMiSeqによる配列解析を試みた。うち2検体で多くの断片配列が確認されたため、HiSeq X Tenシステムを用いてさらなる解析を行い、全長遺伝子配列の解読に成功した。解読した配列のうち、ウイルス感染に関与するスパイク(S)タンパク質、およびMERS-CoVアフリカ株は特徴的な配列を持つと報告されているORF4aについて、ウイルスリカバリー用のBACベクターへの組み換えの際のテンプレートを用意するため、人工遺伝子合成により配列を合成した。今後はこれらを用いて組み換えウイルスの作製を行い、感染性の違い等を検討する。計画通りにエチオピアに疫学調査に赴き、ヒトコブラクダからの鼻水検体を採取し、MERS-CoV陽性検体を手に入れることができた。陽性検体から無事に全長遺伝子配列の解読にも成功している。

これまでの研究で少なくとも中東由来株であるEMCのSタンパク質、エチオピア株であるAmibara株のSタンパク質をもつ組換えウイルスの間で、ウイルス複製効率が異なること、中和反応性が異なることを示せており、これらが中東とエチオピアでMERSのヒトにおける発症率の差にかんれんしている可能性を示唆している。合成したテンプレートを用いて、BACベクターの挿入されているEMC株と、まずSタンパク質のみを入れ替え、エチオピア株のSタンパク質がもつウイルス感染性の特徴を明らかにする。Vero細胞およびVero/TMPRSS2細胞を用いてウイルス侵入、ウイルス複製を測定し、各種プロテアーゼインヒビターを用いて細胞侵入経路に違いがあるか否かを探る。もし違いがあるようならば、中近東流行株で特徴的にみられるQ833RおよびQ1020Rの変異をエチオピア株のSに導入し、感染性に与える影響を調べる。またORF4aについても入れ替えを検討し、過去に報告にあるようにウイルスの特にIFN応答への影響やIFN感受性に変化があるか否か検討する。EMC株とAmibara株との間のウイルス複製、中和反応の差はSタンパク質に起因していることが明らかである。両者の間の変異数は11個であるため、これらの変異を導入した組換えウイルスを作製し、どの変異がこれらの違いの原因であるかの究明を行いたい。またエチオピアにおいてはヒトのMERS発症例は明らかに報告されていないが、血清学的調査の報告もない。隣国のケニアでは1000人余りを対象に検査したところ、0.18%が陽性であることが報告されており、共同研究者のDr.Simenewらと協議し、ヒトでの血清学的調査の可能性を探りたい。
水ストレス条件下のソルガムの吸水能力に及ぼすケイ酸施用の影響と関連遺伝子

1.ケイ酸施用が根の軸方向の通水性について調査するために,ソルガムの節根の直径および内部形態を光学顕微鏡により観察した.根・中心柱および導管の断面積を調べたところ,ストレスがない条件ではケイ酸施用による変化は認められなかった.ストレス条件下では,ケイ酸施用個体の根の断面積が大きい傾向を示した.また同じ栽培時期の幼植物体を用いて吸水速度を測定した.浸透圧ストレス処理により,吸水速度は著しく低下したが,ケイ酸施用によりその低下程度は軽減されていた.これらのことからケイ酸施用により,浸透圧ストレス条件下においても吸水速度が高く維持されることが明らかとなった.しかし,ケイ酸施用が根の直径および内部形態に及ぼす影響は顕著ではなく,ケイ酸施用により浸透圧ストレス条件下においても高い吸水速度を維持した機構に対する根の形態的な変化の関与は明らかにはならなかった.2.浸透圧ストレス条件下において,ケイ酸施用が根の水チャネルタンパク質(アクアポリン)の活性に及ぼす影響を調査するために,アクアポリンの阻害剤である塩化水銀を水耕液に混入し,吸水速度を調査した.ストレスがない状態では,阻害剤の投与により吸水速度は著しく低下した.ストレス条件下では,ケイ酸無施用個体は阻害剤の投与により吸水速度はほとんど変化しなかった.一方ケイ酸施用個体では,阻害剤の投与により吸水速度が低下する傾向が認められた.これらの結果より,ケイ酸施用個体ではストレス条件下でもアクアポリン活性を高く保つことで吸水速度を高く維持しているのではないかと推察された.1.ケイ酸施用が根の軸方向の通水性について調査するために,ソルガムの節根の直径および内部形態を光学顕微鏡により観察した.根・中心柱および導管の断面積を調べたところ,ストレスがない条件ではケイ酸施用による変化は認められなかった.ストレス条件下では,ケイ酸施用個体の根の断面積が大きい傾向を示した.また同じ栽培時期の幼植物体を用いて吸水速度を測定した.浸透圧ストレス処理により,吸水速度は著しく低下したが,ケイ酸施用によりその低下程度は軽減されていた.これらのことからケイ酸施用により,浸透圧ストレス条件下においても吸水速度が高く維持されることが明らかとなった.しかし,ケイ酸施用が根の直径および内部形態に及ぼす影響は顕著ではなく,ケイ酸施用により浸透圧ストレス条件下においても高い吸水速度を維持した機構に対する根の形態的な変化の関与は明らかにはならなかった.2.浸透圧ストレス条件下において,ケイ酸施用が根の水チャネルタンパク質(アクアポリン)の活性に及ぼす影響を調査するために,アクアポリンの阻害剤である塩化水銀を水耕液に混入し,吸水速度を調査した.ストレスがない状態では,阻害剤の投与により吸水速度は著しく低下した.ストレス条件下では,ケイ酸無施用個体は阻害剤の投与により吸水速度はほとんど変化しなかった.一方ケイ酸施用個体では,阻害剤の投与により吸水速度が低下する傾向が認められた.これらの結果より,ケイ酸施用個体ではストレス条件下でもアクアポリン活性を高く保つことで吸水速度を高く維持しているのではないかと推察された.
神経筋接合部疾患におけるイオンチャネルとレセプターの分子病態に関する免疫学的研究

肺癌との合併頻度の高い本病は,骨格筋支配の末梢神経終末局在の電位依存性カルシウムチャネル(VGCC)を標的とする抗体が主役を演じ,チャネル機能障害の結果,神経終末からのアセチルコリン量子性遊離量が低下し発症する。分子免疫学的研究の結果,以下のことを明らかにした。(1)本病抗体の主たる抗原決定基はVGCCのP/Q型である。(2)P/Q型VGCC分子構造の中での抗体反応領域は,α1サブユニットのドメインIIとIVのS5-S6リンカー領域であった。(3)ドメインIIとIIIS5-S6リンカー領域合成ペプチドを抗原として,動物に疾患モデルを誘導することができた。(4)VGCC周辺機構を構成する蛋白質の一つで,カルシウム・センサーとしての役割を担うシナプトタグミンの,シナプス小胞開口中膜外に露呈する領域に照合して合成ペプチドは,これを抗原として動物を免疫すると,疾患モデルを昨出できた。(5)遺伝子操作で大腸菌に発現させたリコンビナント・シナプトタグミンを抗原として患者血清を検定すると,30%の症例で陽性,その50%は抗VGCC抗体陰性であったので,この蛋白質に対する免疫反応だけでも本病の一時的原因となりうる。(6)VGCCもシナプトタグミンも肺癌組織に発現,癌組織と神経系の免疫学的交叉反応が,発病の根底にあると示唆される。(2)重症筋無力症神経筋シナプスの後シナプス・アセチルコリン受容体に対する免疫反応が原因である本病で,特に胸腺腫合併例において,筋収縮疲労が本来のシナプス伝達疲労に加重していること,その原因が胸腺上皮細胞に発現するリアノジン受容体を認識し産生される抗体が筋の興奮収縮関連を阻害するにあることを明らかにした。また、自然発症胸腺腫ラット(Baffalo/Mna種)は,この病態の動物モデルであることを,胸腺の免疫組織化学,免疫学および電気生理学的指標で明らかにした。1.イオンチャネル病(Lambert-Eaton筋無力症候群)(1).電位依存性カルシウムチャネルとともに,神経終末からのアセチルコリン遊離過程に必須の蛋白質シナプトタグミンについて,シナプス小胞開口時に膜外に露呈する領域(残基番号1-52)のペプチドを合成した。(2).遺伝子操作により大腸菌にdilution mutantsのリコンビナント・シナプトタグミンを発想させた。(3).シナプス膜蛋白質でマウスを免疫し,オメガコノトキシン受容体と反応する抗体を産生するハイブリドーマを樹立・シナプトタグミン・モノクロナール抗体を得た。(4).(1)で合成したペプチドでラットを免疫し,抗ペプチド抗体価上昇,(2)(3)を用いた免疫電気泳動による抗シナプトタグミン抗体陽性,電気生理学(細胞内電極法)で,アセチルコリン量子性遊離量低下と外液カルシウム濃度上昇によるその異常上昇を確認して,本病の疾患モデル作出に成功,シナプトタグミンの病原的役割を評価した。(5).(2)と(3)を用いた免疫電気泳動で,本病患者20例の血清を検定し,6例(30%)に抗シナプトタグミン抗体を証明,うち3例(15%)は抗カルシウムチャネル抗体(P/Q型,N型)は陰性であり,チャネルばかりでなく,シナプス小胞膜蛋白の,本病病態成立上の重要性を示唆した。2.レセプター病(重症筋無力症)

(1).骨格筋から抽出したリアノジン受容体分画と,本病患者血清との反応を,抗リアノジン受容体モノクローナル抗体を指標として,免疫電気泳動で検定した。(2).本病40例の血清中,抗リアノジン受容体抗体の存在を証明したのは18例(45%)であった。(3).胸腺腫合併の本病18例中,15例(83%)が抗リアノジン受容体陽性を示し,本抗体発現と胸腺腫合併に有意な関係が示唆された。(1)ヒト神経芽細胞腫とオメガコノトキシンGVIAを用いた抗N型電位依存性カルシウムチャネル抗体を,またヒト小脳組織とオメガコノトキシンMVIICを用いた抗P/Q型電位依存性カルシウムチャネル抗体を測定する方法を確立した。(2)30例の本症血清を検定し,陽性率は抗P/Q型抗体80%,抗N型抗体65%であった。(3)P/Q型カルシウムチャネルα_1サブユニット分子構造の中から,domains I,II,IIIおよびIVそれぞれのS5-S6 linker領域(イオン選別フイルター,標識物質結合部を含む膜外露呈領域)のアミノ酸配列に照合,ペプチドを合成した。(4)各ペプチドを抗原として本病30例の血清を検定し,30%に抗domainII抗体,20%に抗domain IV抗体を検出し得た。(5)上記2種の抗ペプチド抗体価は,それぞれ(2)の抗P/Q型チャネル抗体価と相関を示した。2.レセプター病(重症筋無力症)(1)本病の主座であるシナプス伝達にひきつづく情報伝導過程に重要なカルシウム遊離チャネル(リアノジン受容体)に対する免疫反応と,本病病態との関係を明らかにした前年度の成果をふまえ,その動物モデル(Buffalo/Mnaラット)を分析した。(2)本動物血中に,筋小胞体分画とモノクローナル抗体を用いたインムノブロットで,抗リアノジン受容体抗体の存在を証明,本動物の胸線はヒト胸線腫類似の組織所見を示した.(3)本動物の神経筋標本分析は,前,後シナプス機能に異常なく,筋張力低下のみを示し,(1)のヒトにみられる所見に一致した。1.Lambert-Eaton筋無力症候群-前年度までに,本病抗体の主たる抗原決定基として特定したP/Q型電位依存性カルシウムチャネル(VGCC)α1サブユニットについて,その分子構造の中で,Ca^<2+>選別・透過機能,リガンド結合能を担うS5-S6 linker領域を選び,そのペプチドを合成し,抗原として動物を免疫,疾患誘導の可否を検討した。(1)ドメインII S5-S6linkerペプチドに担体蛋白質としてKLHを結合させ,ルイスラット10匹を免疫した結果,全例にω-コノトキシンMVIICラベル小脳組織抽出物(P/Q型VGCC)と反応する抗ペプチド抗体産生をみ,このうち4匹で,神経筋標本の微小電極による電気生理学的分析の結果,終板電位振幅を指標として算出したアセチルコリン量子性遊離量低下によって,疾患モデルの成立を証明した。(2)VGCCα1サブユニットを構成する4個のドメインの中,Ca^<2+>選別・透過能,リガンド結合能などのチャネル機能が最も高いのはドメインIIIである。そこでこのドメインIII S5-S6linker領域の合成ペプチドを用い,ドメインIIの場合と同様の動物免疫実験を行った被免疫10匹全例にP/Q型型VGCCと反応する抗ペプチド抗体産生をみるとともに,10匹中6匹で,ドメインIIの場合に用いたと同じ電気生理学的指標により,疾患モデル成立が証明された。
二重SOI構造による高温度用加速度センサ

本研究では、従来測定不可能であった200度以上の高温環境で加速度を測定するため、二重SOI構造とマイクロマシニング技術を用いて加速度センサを試作することを目的とする、そのため、はじめに加速度センサの基本構造となる二重SOI構造[Si/Al203/Si/Al203/Si構造]を製作するために現有のSi成長装置を超高真空対応に改良して成長条件を確立させた。また、シリコンをイオン注入する事によって従来エッチングが不可能であったAl203膜をエッチングする事に成功した。さらに、電子ビームをAl203膜上に照射することで、Al203膜上におけるシリコンの選択成長技術を確立した。これらにより、二重SOI構造を用いた加速度センサ製作のための基礎技術を確立した。つづいて、有限要素法を用いた構造解析プログラム(ANSYS)、CADソフト等を用いて加速度センサの設計を行った。また、本経費で購入した陽極接合装置やシリコンエッチング装置等と現有の半導体製造装置を用いて、シリコン直接接合法によるSOI構造を用いたピエゾ抵抗型と容量型の加速度センサを設計、試作した。SOI構造ならびにRIEプロセスを併用することで高い精度および再現性を達成した。そして、300度以上の高温でのセンサ特性を測定するため、高温度用センサに必要なパッケージング法、センサ特性測定装置の開発、整備を行い、最大33Gの加速度を印加しつつ400度まで温度を上げることのできる加速度測定システムを製作した。これらの結果を踏まえ、加速度センサの出力特性ならびに高温での特性を測定した。その結果、常温から400度までの温度範囲で加速度センサとしての動作が確認できた。解析の結果、構造解析プログラムによる設計値と測定結果は非常に似た結果が得られ設計法の妥当性が確認できた。高性能加速度センサの基本構造となる二重SOI構造[Si/Al_2O_3/Si/Al_2O_3/Si構造]を製作するために従来のSi成長装置を超高真空対応に改良して成長条件を確立させた。また、特殊なプロセスによって、従来エッチングが不可能であったAl_2O_3をエッチングする事に成功した。2.加速度センサ設計、製作有限要素法を用いた構造解析プログラム(ANSYS)、CADソフト等を用いて加速度センサの設計を行った。また、本年度経費で陽極接合装置を購入すると同時に、加速度センサ製作に必要なシリコンエッチング装置等を整備した。これらの装置と従来からの半導体製造装置を用いて、シリコン直接接合法によるSOI構造を用いた2種類の加速度センサを設計、試作した。SOI構造ならびにRIEプロセスを併用することで高い再現性を達成した。3.加速度センサパッケージ、測定装置整備300度以上の高温でのセンサ特性を測定するため、本年度経費を用いてパッケージング用部品を購入して高温度用センサに最適なパッケージング法を開発した。また、センサ特性測定装置の整備を行い、最大33Gの加速度をかけつつ400度まで温度を上げることのできる加速度測定システムを製作した。4.加速度センサ出力特性測定評価、高温特性加速度センサの出力特性ならびに高温での特性を測定した。来年度は、より精密な測定評価や高性能化を目指して再設計を行う。高性能加速度センサの基本構造となる二重SOI構造[Si/Al2O3/Si/Al2O3/Si構造]を製作するために従来のSi成長装置を超高真空対応に改良して成長条件を確立させた。また、シリコンをイオン注入する事によって従来エッチングが不可能であったAl2O3膜をエッチングする事に成功した。さらに、電子ビームをAl2O3膜上に照射することで、Al2O3