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ジオパークにおけるキッチン・ジオ実験を活用した地学教育に関する研究

ジオパークで活用可能な地学教育教材としてキッチン・ジオ実験を開発した。(1)ヒアリングにより各ジオパークのニーズを明らかにした。(2)「コンデンスミルクのアア溶岩実験」,「砂糖の黒曜石実験」など,各ジオパークの地学現象を実感を持って理解させるための実験を11種類開発した。(3)さらにジオパークに所在する学校で実践的検証を行った。その結果,これらの実験は小学校高学年児童に理解可能であり,大きな教育効果を持つことが明らかになった。今年度は,1)ジオパークにおけるニーズの掘り起こし,2)キッチン実験の開発,3)ジオパーク,学校教育現場での実践と検証,を行った。1)ジオパークにおけるニーズの掘り起こしは,八峰白神,男鹿半島・大潟,ゆざわ,鹿追(構想),白滝,伊豆半島,島原半島,桜島(構想)で,ヒアリング調査の手法を用いて行った。ジオパークのキーパーソンや教育実践を行っている関係者と面談を行い,その地域で必要とされる実験を抽出した。2)溶岩ドームによるせき止め湖実験,砂糖マグマ実験,伊豆半島の衝突実験など新規のキッチン実験を開発した。また,すでに存在する麩の火山灰実験や歯科印象材による溶岩実験をジオパークでのニーズに合わせて改良した。特に砂糖マグマ実験は「砂糖マグマの七変化」として多様な火山噴出物の再現が可能であることがわかった。伊豆半島の衝突実験では,紙粘土を伊豆半島の元になる地塊,オーブンペーパーをプレートのかわりに使い,過去数百万年にわたる伊豆半島の衝突を再現した。3)ジオパークでのガイド講習会や,学校・キッズスクールでの実践と検証を行った。特に鹿追小学校では実験の学年別の理解度のデータをえることができた。また,伊豆半島の衝突実験は,ジオパークのガイド,小学生低学年の子どもに人気と効果があることがわかった。今年度は,1)キッチン実験の開発,2)ジオパーク,学校教育現場での実践と検証,を行った。1)今年度開発した実験としては,ガラスを使ったパリパリ溶岩実験(水中溶岩の形成過程を理解させるための実験),付加体実験,ドライアイスを使ったストロンボリ式噴火の実験があげられる。また,すでに存在する麩の火山灰実験やマッサージ器を使った火山体崩壊実験をジオパークでのニーズに合わせて改良し、実施した。また、これらの成果を国際学会等で発表した。3)ジオパークにある学校ー秋田県の八峰町の小中学校,和歌山県の串本小学校,北海道の白滝小学校,鹿追小学校などーで出前授業を行い,実験の教育効果を実践的に検証した。「ジオパークにおける教育開発のニーズ掘り起こし」として各地のジオパーク(8ジオパークと3ジオパーク候補)を訪問,その他4ジオパーク関係者に対しヒアリングを行ない,ジオパークごとのキッチン・ジオ実験のニーズを整理した。また,来年度実際に実験を行いその効果を確かめるために,子ども火山教室やガイド講習会をジオパーク側と協議の上設定した。これらの教室や講習会では,開発した実験を用い,アンケート,ヒアリングによる実験教材の顕彰を行う。また,本年は,新たなキッチン・ジオ実験として,「歯科印象材を使った溶岩ドーム実験」,「三原山の溶岩再現実験」,「金環食実験」,「ココアの山体崩壊実験」,「コンデンスミルクによるアア溶岩実験」,「入浴剤を使ってお風呂で噴火実験」などの開発を行った。この内,「ココアの山体崩壊実験」については,磐梯山ジオパークおよび島原半島ジオパークおよび伊豆半島ジオパーク候補で,「コンデンスミルクによるアア溶岩実験」については男鹿半島大潟ジオパークおよび八峰白神ジオパーク候補で,「歯科印象材を使った溶岩ドーム実験」については男鹿半島・大潟ジオパークで,ジオパークを訪れた児童や地元小学生を対象として実験の試行を行った。平成24年度に予定していた,1)ジオパークにおけるニーズの掘り起こし,2)キッチン実験の開発,3)ジオパーク,学校教育現場での実践と検証の3つの項目はすべて順調に進んでいる。特に,新開発の実験は,ヒアリング,設計,実験方法の検証,現場での使用,改良のサイクルが機能し当初の予想以上の進展が見られた。また,国際学会を含む3回の学会発表を行い,研究成果の一部を公表した。また,鹿追小学校における授業実践では3年生から6年生まで全く同じ授業を行い,学年ごとにどのように理解度が異なるのか実証することができた。可搬性のある実験キットの開発も進みつつあり,全体としては当初の予定通りの進展とみなすことができる。当初の計画では,ジオパークにおけるニーズの掘り起こしが中心に展開される予定だった。新たなキッチン・ジオ実験の開発,その試行など次年度の計画の一部を先取りして行うことができ,実践に基づく実験の改良に効果があった。さらにジオパークの学校現場を中心に実験教材の実践的な検証を行う。また,ここまでで得られた成果を国内や国外の学会で発表するとともに計画的に論文化を行う。また,開発した実験を広めるために実験マニュアルの作成を行う。新たな,キッチン・ジオ実験をいくつか開発する。

開発のポイントは,印象的であり,意外性があることである。また,いくつか野外で使う事のできる実験を開発する。なぜなら,ジオパークの観察ポイントはほとんどが野外にあるからである。野外用いるために,可搬性のある簡便な実験システムを考案する。学校教育で用いられるキッチン・ジオ実験は,小学校6年の大地の変化の単元や,中学校1年の火山や地震の学習に資するものとする。これまで開発された実験を元に実験キットを開発・作成し,小中学校の現場で活用する。また,開発したキッチン・ジオ実験はジオツアーおよび学校現場でその効果を実践的に検証する。島原半島ジオパークあるいは有珠洞爺湖ジオパークおよび八峰白神ジオパーク候補および男鹿半島大潟ジオパーク内の小学校に対して,すでに協力を依頼済みである。参加者に対するアンケートを実施するとともに,調査補助者による参加者へのインタビュー,ツアーや実験中の参加者のつぶやきの記録,ビデオ映像,ICレコーダーによる音声記録を元に実験の効果を検証する。さらに海外のジオパークを訪れ,視察を行う。消耗品は主にキッチンジオ実験教材の開発をさらに行うために用いられる。また,実験キットの制作を行うことにも使用される。ジオパークの学校現場を中心に実験教材の実践的な検証を行うために旅費を使用する。また,この際のデータ収集のためにアルバイトを雇用し,謝金を使用する。成果発表をアジア太平洋ジオパークネットワーク大会や日本ジオパークネットワークの大会,地球惑星連合学会,日本火山学会などで発表するために旅費を使用する。また,実験パンフレットの作成を行うために印刷費を使用する。データとりまとめと,実験時のプレゼン用に薄型のノートパソコンを購入する。また,実験開発に使用する消耗品類および実験キット作成用の消耗品を購入する。旅費は日本のジオパークでの検証実験および学会での発表に用いられる。データ整理に謝金を用い,その他レンタカー借り上げおよび実験マニュアルを印刷するために経費を使用する。また,得られた録音データのテキスト起こしを一部外注する。
正に電荷した局所麻酔薬を用いた難治性がん疼痛治療法の開発

本研究の目的は、4級アミン局所麻酔薬QX-314の骨がん痛に対する鎮痛効果とその機序解明である。骨がん痛モデルマウスを作製し、QX-314投与前後で痛み関連行動が改善するか調べた。QX-314全身投与は、動作時痛ではなく、自発痛関連行動を用量依存性に抑制した。次いで、QX-314持続投与による、TRPV1陽性1次知覚神経におけるp-CREB発現の変化、およびカプサイシンくも膜下投与による、TRPV1陽性神経脱落の痛み行動への影響を調べた。QX-314はTRPV1陽性神経を選択的に抑制し、その結果自発痛を減弱させることが明らかとなった。「骨がん痛に対するQX-314の鎮痛効果」骨がん痛モデルマウスを作製し、QX-314投与前後で痛み関連行動が改善するか調べた。QX-314単回全身投与は、自発痛関連行動を用量依存性に抑制した。しかし、動作時痛関連行動を抑制しなかった。QX-314持続全身投与においても、自発痛関連行動を選択的に抑制した。QX-314の血中濃度は、3 mg/kg単回投与および5 mg/kg/h持続投与いずれも0.5 μg/mL程度であった。また、持続投与24時間後と48時間後の血中濃度に差はなく、蓄積しなかった。「QX-314の鎮痛効果機序」これまでの研究で、QX-314が活性化されたTRPV1を介して細胞内に流入し、局所麻酔作用を発揮することが報告されている。そこで、QX-314の鎮痛効果とTRPV1の関連について検討した。はじめに、侵害刺激を受容して末梢神経が活性化すると、CREBがリン酸化されることに注目し、骨がん痛モデルマウスで、1次知覚神経のp-CREB発現に対するQX-314の効果を調べた。QX-314持続投与によりTRPV1陽性神経におけるp-CREB発現は53%から32%へと有意に減少したのに対し、TRPV1陰性神経におけるp-CREB発現は変化しなかった。この結果から、QX-314の鎮痛効果は、TRPV1陽性神経を選択的に抑制することで発現することが示唆された。また、カプサイシンくも膜下投与によるTRPV1陽性神経脱落は、動作時痛ではなく、自発痛関連行動を完全に抑制した。この結果から、骨がん痛においては、TRPV1陽性神経が自発痛を選択的に伝達していることが明らかとなった。以上より、QX-314はTRPV1陽性神経を選択的に抑制して、自発痛を減弱させることが明らかとなった。本研究の目的は、QX-314の骨がん疼痛に対する鎮痛効果とその機序解明である。「骨がん疼痛に対するQX-314の鎮痛効果」骨がん疼痛モデルマウスを作製し、QX-314投与前後で疼痛関連行動が改善するか調べた。QX-314単回腹腔内投与は、自発痛関連行動を用量依存性に抑制した。しかし、動作時疼痛関連行動を抑制しなかった。QX-314持続皮下投与においても、自発痛関連行動のみを選択的に抑制した。QX-314の血中濃度は、3 mg/kg単回腹腔内投与および5 mg/kg/h持続皮下投与いずれも0.5 μg/mL程度と同様な濃度を示した。はじめに、末梢神経の活性化によってCREBがリン化されることに注目し、p-CREB発現に対するQX-314の効果を調べた。QX-314持続皮下投与によりTRPV1陽性神経におけるp-CREB発現は50%から21%へと有意に減少したのに対し、TRPV1陰性神経におけるp-CREB発現は変化しなかった。この結果から、QX-314の骨がん疼痛に対する鎮痛効果は、TRPV1陽性神経の活動を抑制した結果もたらされたものであると示唆された。また、カプサイシンくも膜下投与によるTRPV1陽性神経脱落は、自発痛関連行動を抑制したが、動作時疼痛関連行動は抑制しなかった。したがって、QX-314はTRPV1陽性神経に作用し、鎮痛効果を発揮していることが示唆された。

当初平成23年度中の実施を計画していた、疼痛関連行動の観察によるQX-314の鎮痛効果に関する研究が順調に進められたため、その鎮痛効果の機序に関する検討にも着手し、成果が得られている。しかしながら、現段階では計画書の研究課題の半分を達成したにすぎない。QX-314の骨がん疼痛関連電位に及ぼす影響の検討や、QX-314の副作用・安全性に関する検討などは達成できておらず、今後も更なる研究を計画通りに進めていく必要がある。「骨がん疼痛の電気生理学的検討」骨がん疼痛状態において脊髄に伝えられる一次求心性線維の興奮の特徴は未だわかっていない。活動電位がどのような性質をもつのかを脊髄細胞外記録を用いて測定する。同時に、QX-314をくも膜下投与することによって活動電位の発火頻度が減少するかどうか検討する。「副作用の検討」今回用いたQX-314の投与量では、痙攣や呼吸抑制といった重篤な中枢神経毒性はみとめなかった。しかし、心電図には何らかの不整脈が発生し、心毒性を有する可能性は否定できない。そこで、軽い鎮静下にQX-314を投与し、心電図上不整脈や房室ブロックなどの変化が起きないかどうか検討する。平成23年度は当初計画で見込んだ動物・試薬の購入額よりも安価に研究が完了したため、次年度使用額が生じた。骨がん疼痛の電気生理学的検討のために、骨がんモデルマウス作製のための動物購入、QX-314やTRPV1 antagonistなどの試薬、電気生理実験に必要な電極・動物固定器具・消耗品購入費として支出が見込まれる。また、副作用に関する検討のために動物購入費、手術道具購入費、脳波や心電図の記録装置購入に支出が見込まれる。
理性、言語、感受性－－レヴィナスの理性論の体系的解釈とその展開可能性

本年度は、E・レヴィナスの解釈に決定的な影響を及ぼし、今もなお及ぼし続けているJ・デリダ「暴力と形而上学ーエマニュエル・レヴィナスの思想試論」に端を発する「デリダ的読解」への応答を、レヴィナスの主著『全体性と無限』(1961年)の再読解を通じて試みた。デリダ自身の読解とは区別して「デリダ的読解」という形で研究者が問題化したのは、『全体性と無限』を(1)「他者」論、(2)「他者への暴力の批判」、(3)「存在論的言語による不充分な試み」とみなす支配的解釈である。(1)については、日本哲学会における個人発表「レヴィナスにおける他人(autrui)と〈他者〉(l'Autre)ー『全体性と無限』による「暴力と形而上学」への応答」、(2)については、日本倫理学会における個人発表「レヴィナスにおける「倫理」の意味ーレヴィナスは「他者への暴力」を批判したのか」、(3)については、日本現象学会における個人発表「レヴィナス『全体性と無限』における現象学的方法と存在論的言語ー「転回」解釈への一批判ー」)でそれぞれ応答を試みた。このようにして「デリダ的読解」とは異なるレヴィナス解釈の核をなす、以下の三つの主張を提出した。(1)レヴィナスは、他者(l'autre)を他人(autrui)に縮減する人間中心主義者であるのではなく、他人との関係の分析において〈他者〉(l'Autre)という概念の必要性を論証している。(2)『全体性と無限』は、「他者への暴力」ではなく、自我に働きかける〈他者〉の暴力および非暴力(「自我への暴力/非暴力」)を主題としている。(3)『全体性と無限』は、後年批判的に回顧されることになる「存在論的言語」を肯定的に用いつつ、独自の現象学的方法を実践している。こうした論点がいかなる具体性・厳密さを有するかを、哲学史のなかで位置づけるために、カント・ハイデガーの良心論との比較を試み、ハイデガーフォーラムで発表した。そこで、多くのカント研究者やハイデガー研究者との批判的討議を経て、自らの研究課題にとっても貴重な意見や視座を得ることができた。デリダによるレヴィナスの「他者論」的読解に対して、レヴィナスの側からの体系的な応答を試み、一定の成果を得ることをできた。また初年度・二年度の成果とあわせてレヴィナスの理性論の体系的解釈という課題の大部分を遂行することができた。唯一、後期レヴィナスの感性論に関しては、まだ解明されねばならない問いが残された。3年間の成果をまとめ、博士論文の成果とあわせて2014年度中の出版を試み、本研究課題の意義を広く世に問う予定である。それとともに、レヴィナス哲学をフランス現象学の文脈に置き直したうえで、より包括的な検討を行う余地が残されている。こうした課題については、今後も継続して研究を進めていきたい。レヴィナス哲学とりわけその理性論と感性論を実証的かつ具体的に分析するために、テクスト研究と事象的な研究を軸に研究を遂行した。まずレヴィナスの主著『全体性と無限』を体系的に理解することを試みた博士論文「人格と真理-レヴィナス『全体性と無限』の理性論」を完成させ、慶應義塾大学に提出した。さらに『全体性と無限』におけるレヴィナスの言語論と倫理学の射程をいわゆる倫理的実在論(H.Putnam,J.McDowell)と比較し、5月にアメリカ・テキサス州で開催されたNALS(北米レヴィナス学会)の『全体性と無限』出版50周年記念大会で発表した。またレヴィナスの実在論oおよび歴史批判をヘーゲル・ハイデガーの歴史概念との関連から考察し、7月にVarenneで開催されたレヴィナス・セミナー「レヴィナスと歴史」(D.Uhrig主催)で発表し、セミナー参加者と濃密な議論を行った。10月よりパリ第十大学のJ=M・サランスキ教授の指導のもとで在外研究を開始し、とりわけレヴィナスの理性論と現代分析哲学との比較に関して研究を進捗させた。11月には、こうした成果を日本現象学会、東京大学UTCP、明治大学の『全体性と無限』出版50周年記念大会で発表し、他分野の研究者との議論を深めた。また雑誌『現代思想』のレヴィナス特集号で翻訳と文献ガイドを担当し、フランスにおける最先端の研究動向を日本に紹介した。昨年度より継続してなされたパリでの研究において、パリ第十大学のJ-M・サランスキ教授のもとで、レヴィナスの理性論・言語論・感性論を主題とした研究をとりわけ分析哲学との対比という観点から進捗・発展させた。その際、パリ国立図書館で、レヴィナスの同時代の資料の文献学的な調査を継続的に行った。帰国後は、慶應義塾大学に提出した博士論文の公開審査を経て、2012年11月7日に博士号を取得した。公開審査では、主査の斎藤慶典教授、副査の合田正人教授、田口茂准教授より様々な示唆を頂き、ハイデガーとの体系的比較やレヴィナス後期の思索との関連といった今後の課題が明確化された。また4月にはパリの国際学生都市でレヴィナスの第三者論について仏語で発表、帰国後もメルロ=ポンティサークルシンポジウム「メルロ=ポンティとレヴィナス」をオーガナイズして提題するなど博士論文の成果を基盤にして、さらなる研究に取り組んだ。

レヴィナスの理性論のより体系的な評価については三田哲学会で、ハイデガーとの体系的な比較についてはハイデガー研究会でそれぞれ発表した。博士論文以降の課題となるデリダの「暴力と形而上学」のレヴィナス読解に対する体系的応答の試みの構想を『現代思想』の「研究手帖」において発表し、とりわけレヴィナスの暴力論に焦点をあてた研究を哲学倫理学セミナーで発表した。本年度は、E・レヴィナスの解釈に決定的な影響を及ぼし、今もなお及ぼし続けているJ・デリダ「暴力と形而上学ーエマニュエル・レヴィナスの思想試論」に端を発する「デリダ的読解」への応答を、レヴィナスの主著『全体性と無限』(1961年)の再読解を通じて試みた。デリダ自身の読解とは区別して「デリダ的読解」という形で研究者が問題化したのは、『全体性と無限』を(1)「他者」論、(2)「他者への暴力の批判」、(3)「存在論的言語による不充分な試み」とみなす支配的解釈である。(1)については、日本哲学会における個人発表「レヴィナスにおける他人(autrui)と〈他者〉(l'Autre)ー『全体性と無限』による「暴力と形而上学」への応答」、(2)については、日本倫理学会における個人発表「レヴィナスにおける「倫理」の意味ーレヴィナスは「他者への暴力」を批判したのか」、(3)については、日本現象学会における個人発表「レヴィナス『全体性と無限』における現象学的方法と存在論的言語ー「転回」解釈への一批判ー」)でそれぞれ応答を試みた。このようにして「デリダ的読解」とは異なるレヴィナス解釈の核をなす、以下の三つの主張を提出した。(1)レヴィナスは、他者(l'autre)を他人(autrui)に縮減する人間中心主義者であるのではなく、他人との関係の分析において〈他者〉(l'Autre)という概念の必要性を論証している。(2)『全体性と無限』は、「他者への暴力」ではなく、自我に働きかける〈他者〉の暴力および非暴力(「自我への暴力/非暴力」)を主題としている。(3)『全体性と無限』は、後年批判的に回顧されることになる「存在論的言語」を肯定的に用いつつ、独自の現象学的方法を実践している。こうした論点がいかなる具体性・厳密さを有するかを、哲学史のなかで位置づけるために、カント・ハイデガーの良心論との比較を試み、ハイデガーフォーラムで発表した。そこで、多くのカント研究者やハイデガー研究者との批判的討議を経て、自らの研究課題にとっても貴重な意見や視座を得ることができた。博士論文で自らの研究課題であるレヴィナスの理性論の基盤的研究を遂行し、この土台から博士論文以降の課題である『全体性と無限』以降のレヴィナスの思想の発展の研究や、分析哲学との比較などを行うことができた。またフランスでの在外研究で多くのシンポジウムに参加し、最先端の研究を吸収するとともに、国立図書館での資料収集によってレヴィナスの同時代の思想家の研究も順調に遂行することができた。パリでの滞在期間中に60年代から70年代の多くの文献にあたることができ、また分析哲学との関連についても多くの研究者と議論することで予想以上の研究の進捗につながった。帰国後は、博士論文以後の課題が明確されたことや、メルロニポンティサークルのシンポジウムを任されたこともあり、これまでの研究成果を総合・分析することができた。デリダによるレヴィナスの「他者論」的読解に対して、レヴィナスの側からの体系的な応答を試み、一定の成果を得ることをできた。また初年度・二年度の成果とあわせてレヴィナスの理性論の体系的解釈という課題の大部分を遂行することができた。
自己クローニング型フォトニック結晶導波路からなる高効率・小型光増幅器の開発

我々は,エルビウム(Er)による発光を増強する効果を持つシリコンナノ結晶(Si-nc)と,群速度の制御が可能なフォトニック結晶導波路とを融合させることにより,高効率なEr系光増幅デバイスの実現を目指している。今回は,その基礎検討として,まずSi-ncの光増幅特性の向上を目指し,Si-ncスパッタ膜へのEr導入,(2)イオン注入法によるSi-ncの形成,及びSi-ncスパッタ膜への周期構造の加工を試みた。Siイオン注入によって形成されるSi-ncは,赤色から近赤外域の発光し,かつ100cm^<-1>というIII-V族半導体に匹敵するほどの大きな光利得が観測されていることから,光増幅デバイス用材料としての応用が期待できる。今回我々は,溶融石英基板にSiイオンを注入し,その後1100°C1250°Cでアニール処理を行うことで,波長400nm付近をピークとする青色発光が発現することを新たに見出した。今後,光利得の評価を行っていく予定である。また,Si-nc薄膜にErをドープすることで,波長1.5μm帯において高効率な光増幅作用が得られることが知られている。そこで我々は,SiとSiO_2,及びEr_2O_3を同時スパッタしてErのドープを試み,空気中で550°Cのアニール処理後,Arレーザ(波長488nm)での励起により波長1.5μm帯に発光ピークを確認した。現在,光増幅効率の向上のため,作製条件の最適化を進めている。更に,我々が作製するSi-ncスパッタ膜とフォトニック結晶との融合に向けた初期検討として,二重干渉露光法とECRエッチングにより,二次元周期構造の加工を試みた。作製した周期構造の格子周期は,AEM観察を行った結果,設定値800nmに対し800820nm程度であることが確認でき,ほぼ狙い通りであった。
高温超伝導ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子の性能最適化:理論的研究

生物学・医学等への幅広い応用が期待される周波数1テラヘルツ前後の電磁波は、電気回路や光学的手法では安定生成が困難だったが、超伝導層と絶縁層が交互に積み重なった高温超伝導物質の構造を用いて安定発振が最近可能になった。数理モデルの大規模数値計算で素子の発振性能を調べると、表面インピーダンスZが重要な役割を果たしている。磁場を含まない系では空洞共鳴に相当する電流で発振は最大になり、Zを変化させると基本共鳴モードはZ=50近傍で最適化される。層状構造に平行な磁場に対する発振強度の依存性は、Z>50では零磁場での発振が最大で単調減少、Z<50では弱い有限磁場での発振が最大になる。高温超伝導ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振では、従来は接合面に並行に磁場を印可し、ジョセフソン渦糸を直流電流で駆動して発振させる機構が主に研究されてきたが、磁場を印可しない方が容易に発振が起こることが最近実験的に示された。この新しい発振機構では接合を1000層程度、従来研究されてきた系よりも2桁近く厚く積み、発振する電磁波の波長も従来よりも1桁以上長くなる。我々は、この実験を踏まえて数値的研究を進めた。まず、厚さは無限大、幅は実験と同程度(侵入長の数分の1)の接合に磁場を印可した場合に、ジョセフソン渦糸の間隔が電磁波の波長と等しくなる点の近傍で発振強度が比較的鋭いピークを持つ、従来調べられてきた磁場中発振と同様の振舞を示す。発振の周波数は交流ジョセフソン関係で与えられ、印可する電流が臨界電流に達しない範囲で、いわゆるテラヘルツ・ギャップに相当する周波数は覆われる。他方、接合の厚さは実際には有限で、1000層程度積んでも発振する電磁波の波長よりも薄く、接合と大気の誘電率の差も大きいため、接合の表面インピーダンスZは1よりも大きくなる。そこでZの値を連続的に変化させて磁場を印可しない系の発振状態を調べ、Z=23(細かい値は電流値によって異なる)で、Z=1における磁場中発振に連続的に繋がる弱い発振状態から、空洞共鳴で特徴付けられる強い発振状態への動的相転移が起こっていることを示した。さらにZを110000の範囲で変化させて発振が最も強くなるZの値を求め、表面インピーダンスZに関して発振性能を最適化することに成功した。また、従来型の接合(厚さ数10層、幅数μm程度)の磁場中発振に関しても数値的研究を行い、接合の幅に応じた発振状態の変化を議論した。高温超伝導ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振では、従来は接合面に平行に磁場を印可し、ジョセフソン渦糸を直流電流で駆動して発振させる機構が主に研究されてきたが、磁場を印可しない方が容易に発振が起こることが最近実験的に示された。この新しい発振機構では、接合を1000層程度、従来研究されてきた系よりも2桁近く厚く積み、発振する電磁波の波長も従来よりも1桁以上長くなる。昨年度に引き続き、この実験を踏まえて数値的研究を進めた。接合の厚さは発振する電磁波の波長より薄く、接合と大気の誘電率の差も大きいため、接合の表面インピーダンスZは1よりも大きくなる。そこでZの値を連続的に変化させて磁場を印可しない系の動的相図を求め、従来提案されていたいくつかの発振状態は、バイアス電流JとZの変化に応じた定常発振状態として包括的に記述できることを示した。また、零磁場でテラヘルツ波発振を示す系に接合面に平行に磁場を印可した場合の発振状態を調べ、同様の実験で報告されている発振強度の磁場依存性の矛盾(特定の磁場でピークを示すか、磁場とともに単調減少するか)は、Zの値に応じた磁場依存性のクロスオーバーとして理解できることを示した。さらに、発振強度の磁場依存性における特徴的なピークは、π位相kink状態(零磁場中でJがある程度大きくなると安定、Zが大きくなると空洞共鳴条件近傍で強い発振)・非整合位相kink状態・一様位相状態(零磁場中ではJ,Zとも小さな領域で安定)の磁場誘起動的相転移と密接な関係があることがわかった。高温超伝導ジョセブソン接合を用いたテラヘルツ波発振において、零磁場で発振を示す系に接合面に平行に磁場を印可した場合の発振状態を引き続き調べた。実験で報告されている発振強度の磁場依存性の矛盾(特定の磁場でピークを示すか、磁場とともに単調減少するか)は、表面インピーダンスZの値に応じた磁場依存性のクロスオーバーとして理解できることを示した。

また発振強度の磁場依存性における特徴的なピークは、π位相kink状態・非整合位相kink状態・一様位相状態の磁場誘起動的相転移と密接な関係があることがわかった(非整合位相kink状態の中間で急峻に立ち上がるピークと、一様位相状態の緩やかなピークがひとつずつ存在する)。さらに接合数を系統的に変えた計算を行うと、π位相kink状態と非整合位相kink状態の臨界磁場は接合数に反比例して零に近づき、零磁場での発振ピークはこの臨界磁場での発振強度の谷に打ち消される一方、非整合位相kink状態の発振ピーク強度は接合数を増やしても減少せず、ピークの形状は接合数とともに鋭くなり、ピーク磁場は接合数とともに減少するが有限値に飽和するように見える。他方、一様位相状態の発振ピークの形状は接合数に殆ど依存しない。すなわち実験で報告された2ピーク構造が数値的に確認された。なお、東日本大震災の影響で最終段階の計算が若干遅れているが、論文投稿に向けた詰めの段階に入っている。
ヘテロ表面ダイスによるしごき加工における高潤滑特性解明と電池ケース加工への適用

ステンレス鋼とアルミニウム合金容器のしごき加工性をTiCN系サーメットのヘテロ表面ダイスを使用して改善した.ダイス表面の形状,しごき速度,潤滑剤の影響が主に調査された.1)適度な形状のダイス表面によって加工性が改善された.2)塩素を含む潤滑剤の加工限界は硫黄含有する潤滑剤よりも高かった.3)ヘテロ表面ダイスでは加工されて容器側壁に潤滑剤が残留していた.4)表面粗さ増大した容器の使用によって成形性が改善した.昨年度の研究結果より,ステンレス鋼容器とアルミニウム合金容器のしごき加工においてヘテロ表面を有するTiCNサーメットダイスによるしごき加工を行って,加工限界が向上するダイス表面形状を明確にした.本年度は,蛍光粒子を用いて加工後の容器,ダイス表面に残留した潤滑剤の量を測定した.ヘテロ表面を有するTiCNダイスでは加工後の容器,ダイス表面に潤滑剤が多く残留していた.加工中に潤滑剤がヘテロ表面によって界面に多く保持できたために残留が多くなり高潤滑特性が実現できたと考えられる.ステンレス鋼容器の表面粗さを大きくしてヘテロ表面ダイスによるしごき加工限界の向上を試みた.表面粗さの大きな容器の方が限界が向上していた.大きな容器粗さとヘテロ表面によって環境負荷の小さい硫黄系潤滑剤の利用で塩素系潤滑剤の限界に近づけた.実成形に利用するためには,容器の加工プロセス中において容器表面粗さを向上できる加工法の開発が必要である.電池ケース加工への適用するために連続加工を行なった.平滑なダイスでは100回程度で容器とダイスに大きな焼付きが生じていたが,ヘテロ表面ダイスでは微小な焼付きは生じるものの焼付きの発生と脱離を繰り返しており,大きな焼付きには至らなかった.以上に結果よりヘテロ表面を有するTiCNダイスは電池ケースの加工へ有効であると考えられる.ステンレス鋼とアルミニウム合金容器のしごき加工性をTiCN系サーメットのヘテロ表面ダイスを使用して改善した.ダイス表面の形状,しごき速度,潤滑剤の影響が主に調査された.1)適度な形状のダイス表面によって加工性が改善された.2)塩素を含む潤滑剤の加工限界は硫黄含有する潤滑剤よりも高かった.3)ヘテロ表面ダイスでは加工されて容器側壁に潤滑剤が残留していた.4)表面粗さ増大した容器の使用によって成形性が改善した.電気自動車,ハイブリッド自動車や電力のスマートグリッドの普及のためには高容量バッテリーの開発が急務である.バッテリーの金属ケースはステンレス鋼またはアルミニウム合金製が利用され,現状のケースの製造は多段の深絞り加工であり,ケースの肉厚分布が最適でなく容量が小さくなっている.提案する加工法は,深絞り加工としごき加工を組み合わせてケースの肉厚分布を均一な薄肉化にして高容量のケースを製造できる.ステンレス鋼,アルミニウム合金と従来の工具鋼の親和性は高いためにしごき加工でダイスと板材の焼付きが問題となる.そこで,耐焼付き性の高いサーメット製ダイスの利用と,ダイス表面をヘテロ構造にして加工中に潤滑剤を界面へ供給して焼付きを防止するしごき加工法を行った.しごき加工試験装置は,実製品に近い円筒しごき加工装置として,荷重,変位,加工後の容器を観察できるようにした.ステンレス鋼またはアルミニウム合金製容器に対して焼付き防止に有効なダイス材質は,工具鋼,超硬合金,TiCNサーメットで比較すると,TiCNサーメットが最も有効であった.表面の形状は0.05μmRaから0.12μmRaのショットピーニングとラッピングを組み合わせたTiCNサーメットが最も限界が高かった.現在の所,潤滑剤がないと焼付き限界が改善されなく,塩素系の潤滑剤で最も有効であった.耐焼付き性の高いサーメット製ダイスとしてTiCN系サーメット製ダイスが選ばれた.ステンレス鋼,アルミニウム合金に対して調査され,従来の超硬合金,工具鋼と比較して,TiCN系サーメット製ダイスの耐焼付き性の高いことがしごき加工実験によって示された.耐焼付き性の高いサーメット製ダイスとしてTiCN系サーメット製ダイスの表面をヘテロ構造にして加工中に潤滑剤を界面へ供給して焼付きを防止するしごき加工法が開発され,ヘテロ表面のTiCN系サーメット製ダイスの焼付き限界が高いことが示された.TiCN系サーメット製ダイスの表面をヘテロ構造にして限界を向上でき,最適な表面形状が選定されつつあるが,潤滑剤の成分,供給量との関係が明確になっていない.また,計画のようにシミュレーションによる圧力分布の解析も必要である.実験に必要な消耗品,情報集めの旅費などを中心に支出していく.
物押しとドア開けに隠れたスキルのモデル化への挑戦

本研究では、1.操作対象物の不確実性を含めたモデル化と、2.モデル化に基づきヒューマノイドロボットの動作生成をする手法を構築した。前者に対し、ニューラルネットワークを拡張することで不確かさがある場合の出力確率分布の計算手法を確立し、シンボルレベル(例:押す、突き出す)のスキル表現とパラメータレベルの最適化が可能な学習手法を開発した。後者に対し、前者によって得られる動作目標を実現するための、目標手先軌道や手先力から、重心・全身の動きを高速に計算する手法を開発し、実際にヒューマノイドロボットを用いてもの押し動作を実現した。研究代表者側では、重い物体を操作する際のヒューマノイドの動作生成に取り組んだ。物体操作のための手先力および手先の軌道を入力として与えることで、全身動作をリアルタイムに生成する方法を提案した[業績1-3]。具体的には、1.入力された手先力・手先軌道の情報から予見制御を用いて、重心の軌道を生成する方法、および2.解析的逆運動学を部分的に取り入れた分解角運動量制御の高速解法を、組み合わせて用いることを提案した。これらの成果を国際会議で2件、国際ワークショップで1件発表した。これらは平成29年度の目標であるより高度な力制御を実現するための基礎技術となる。研究者協力者側では、不確かさを含めたダイナミクスのモデル化手法の開発を行った[業績4]。これはニューラルネットワークを拡張したものであり、ノイズなどによって生じる誤差分布のモデル化、および入力に不確かさがある場合の出力確率分布の計算手法を確立した。さらに[業績4]では、開発したニューラルネットをダイナミクスモデルの学習に用い、方策を微分動的計画法によって求める、モデルベースの強化学習手法を開発した。[業績5]では、シンボルレベルでのスキル表現を可能とするため、グラフ構造で表現されるダイナミカルシステムに対して微分動的計画法によって方策を求める手法を開発した。[業績4]と組み合わせて用いることが可能であり、不確かさの伝搬を考慮した上で、最適なスキルの選択とスキルのパラメータの最適化が可能となった。簡略化された物押しタスク、注ぐタスクなどで手法の有効性を検証した。これらの成果を国際会議で2件発表した。研究代表者側では、重い物体を操作する際のヒューマノイドロボット特有のダイナミクスモデルを構築することに成功した。本提案では、新たな機械学習手法の確立も主眼の一つであるが、それを実際のヒューマノイドロボットを用いて実現することも重要である。本年度は、全体目標を達成するため、物体側の不確実性を極力減らしたうえで、ヒューマノイドロボット側に存在する不確実性を排除することに注力した。結果、39kgと軽量なヒューマノイドロボットHRP-4を用いて10kgの箱を押すことに成功した。このことから、ヒューマノイドロボット特有のダイナミクスモデルを構築することには成功したといえる。研究者協力者側では、不確かさを含めたダイナミクスのモデル化手法、不確かさを制御する手法、およびスキルが複数存在し、スキルの選択も含めた動作計画を行う方法を開発した。シミュレーションレベルではあるが実証実験にも成功している。両者の成果と組み合わせることで、ヒューマノイドロボットによる押し動作などのタスクで、不確かさの制御が達成できると考えており、研究はおおむね順調に進展しているといえる。研究代表者側では,重い物体を操作する際のヒューマノイドロボットの動作を生成する手法の構築に引き続き取り組み,前年度の研究を補強する方法を提案した.具体的には, 1.一回の到達動作を対象とした全身動作生成の高速解法を,連続的に入力される到達動作に対し適用可能にできるよう拡張する方法を提案した.また,2.押し動作においてロボットが想定する物理パラメータと異なる物体操作に対するロボットの振る舞いを具体的に検証し,手法の有用性について改めて検証した.本年度は国際論文誌へ投稿を目標とし,1.に関してはRobomech Journalへ採録が決定した.手法2.に関しては査読中の状態である.また,国内会議で1件発表した.連携研究者側では,シンボルレベルでのスキル表現とロボットの制御信号レベルでのダイナミクスを合わせてモデル化・学習する方法,さらにそのダイナミクス表現に,不確かさを含む表現形を導入し,強化学習手法として確立した.本研究で題材としたタスクである物押しタスクにおいて,対象物の情報(位置)に不確かさがある場合でもスキルのパラメータ最適化が行えることを確認した.不確かさが単純なガウス分布だけでなく,混合ガウス分布として表されるような場合にも,提案手法の応用によって扱えることを示し,物押しタスクで確認した.さらに,提案手法を隠れ変数の推定にも応用できることを確認した。国内会議で成果の一部を紹介し,一連の成果を国際誌に投稿予定である.本研究では、1.操作対象物の不確実性を含めたモデル化と、2.モデル化に基づきヒューマノイドロボットの動作生成をする手法を構築した。研究代表者側では、平成28年度に構築したヒューマノイドロボット特有のダイナミクスモデルを用い、押し動作の際に物体の不確実さを増やしていくことで、不確実さに対する頑健性を実現することから始める。

次に、不確実性の少ないドア開けタスクの中で、直線以外の手先軌道、時々刻々と変化する手先力方向を入力とした際のモデルの検証を行う。最後にドア開けタスクの中に潜む不確実性を研究協力者の協力を得て解決していく。研究者協力者側では、ドア開けのダイナミクスモデルが与えられたという想定で、不確実なモデルパラメータ(ドアの軸など)の同定を行う手法を開発する。扱う対象のドアが1種類だけなら既存の状態推定手法で解決できるが、我々は複数種類のドアおよびスキルを想定しているため、グラフ構造によって記述されるダイナミカルシステムにおける状態推定手法を開発する必要がある。今年度は、短期合同研究を実施し、両者の成果を統合する。ロボティクス研究室で所有しているものを最大限再利用することで物品費を抑えられたことが大きい。次年度使用額は少額であり、無理に使う必要はないと判断した。次年度使用額も少額であるため、次年度の使用計画は大きくは変わらないが、短期合同研究を推進するため、旅費、人件費にあてる予定である。
オリゴDNAアレイCGH法による25種の先天異常症候群の遺伝子内欠失の網羅的解析

遺伝子診断では、翻訳領域内の各エクソン領域をPCR増幅し、その塩基配列を直接シーケーシング法により決定することが一般的である。本研究では、シーケーシング法では検出できない遺伝子異常である、複数エクソンの欠失を検出する方法の確立を目指した。アレイCGH法により標的遺伝子の各エクソンのコピー数の変化の検出を試みた。これまでの方法では検出し得なかった患者の変異を同定することが出来た。現在、診療での利用を前提とした遺伝子診断では、翻訳領域内の各エクソン領域をPCR増幅し、その塩基配列を直接シーケンシング法により決定し、各エクソン内の点変異・欠失・挿入を検出することが一般的である。しかしシーケンシングに基づく方法では、遺伝子内欠失・重複のサイズがPCR増幅する各エクソン(一般的には400塩基対)よりも大きな場合、欠失のある側の染色体からはPCR増幅が起きず、異常のない側の染色体から正常アレルの増幅がされるためにシーケンシング法に基づく検査結果は見かけ上、正常になってしまい、感度が100%には達しないことが臨床応用する上で問題となっている。本研究では、シーケンシング法では検出できない遺伝子異常である「複数エクソンを含む遺伝子内欠失」を網羅的かつ高感度に検出しうるシステムを作成する。これまでの研究により、先天異常症候群25疾患(30遺伝子)の患者約500名について既にゲノムDNAを収集し、患者・両親の同意を得てDNAを保存している。これらの患者のうち、エクソン内の点変異・欠失・挿入が同定されていない患者(150名)・両親から、オリゴDNAアレイCGH法による再解析について検討を行う。本年度は、オリゴDNAアレイ・デザイン用ソフトウェア(アジレント社のeArray)を用いて5疾患についてエクソン欠失・重複の検出に特化したアレイデザインを設計し、そのプローブの特異性を確認済みである。診療での利用を前提とした遺伝子診断では、翻訳領域内の各エクソン領域をPCR増幅し、その塩基配列を直接シーケンシング法により決定し、各エクソン内の点変異・欠失・挿入を検出することが一般的である。しかし、シーケンシングに基づく方法では、感度が100%には達せず、偽陰性と考えられる症例が少なからず存在し、遺伝子検査を臨床応用する上で問題となっている。本研究では、シーケンシング法では検出できない遺伝子異常である「複数エクソンを含む遺伝子内欠失」を網羅的かつ高感度に検出しうるシステムの作成を試みた。先天異常症候群10疾患(15遺伝子)の患者のうち、エクソン内の点変異・欠失・挿入が同定されていない患者を対象とし、患者・両親からインフォームドコンセントを得た後、オリゴDNAアレイCGH法による再解析を行った。10の古典的な先天異常症候群の原因遺伝子の各エクソンにプローブを配置したオリゴDNAアレイを運用した。60塩基程度の合成DNAプローブをスライドグラス上に配置した。10種の先天異常症候群の15の原因遺伝子の全エクソンに1020個程度のプローブを配置した。患者に由来するゲノムDNAをCy5、正常対象者由来のゲノムDNAをCy3でラベル化し、アレイ上で65°C、40時間のハイブリダイゼーションを行い、マイクロアレイスキャナーにて、スキャンし、これを専用ソフトウエアにて数値化した後、各遺伝子のゲノムコピー数を解析した。本研究により遺伝性疾患の遺伝子診断の検査感度が100%に近づくことが期待される。診療での利用を前提とした遺伝子診断では、翻訳領域内の各エクソン領域をPCR増幅し、その塩基配列を直接シーケーシング法により決定し、各エクソン内の点変異・欠失・挿入を検出することが一般的である。しかし、シーケーシングに基づく方法では、感度が100%には達せず、偽陰性と考えられる症例が少なからず存在し、遺伝子検査を臨床応用する上で問題となっている。本研究では、シーケーシング法では検出できない遺伝子異常である「複数エクソンを含む遺伝子内欠失」を網羅的かつ高感度に検出しうるシステムの作成を試みた。先天異常症候群10疾患(15遺伝子)の患者のうち、エクソン内の点変異・欠失・挿入が同定されていない患者を対象とし、患者・両親からインフォームドコンセントを得た後、オリゴDNAアレイCGH法による再解析をおこなった。今後は、対象とする遺伝子数を増やすことが必要である。

ハプロ不全(遺伝子欠失)により発症することがこれまでに知られている約400個の遺伝子が国際機関ISCAによってリストされている。現在、マイクロアレイの高密度化にあわせこれらの遺伝子を含むシステムの構築を進めている。
介形虫類の幼個体の感覚子孔に基づく科レベルの系統関係の考察

介形虫類の背甲部に開口する感覚子孔の分布パタンは、種ごとに独立であることが知られており、これまで脱皮による個体発生後期(最終齢とその前3段階)の分布パタンの比較により、種レベルでの系統関係が考察されてきた。この結果、第1齢では、4科すべて共通の分布パタンであるが、第2齢では、XEが単独の分布パタンをとり、他は共通、第3齢では、LEとCYが共通でLOとXEとはそれぞれ独立した分布パタンをとる。第4齢では、4科すべてが独立の分布パタンをとり、科レベルでの系統関係に明確な示唆を得ることができた。介形虫類を含め甲殻類の科間の系統関係は、中間形質を欠くため、これまで検討が困難であったが、感覚子孔を用いることによって具体的かつ準定量的にこれを提示することができた。この結果は分子系統学的な手法と対比させて十分に検討される価値がある。
制約された縦過列とバ-スト現象との干渉に関する研究

主流中に異素列を配置し、その後ひき渦による縦渦列を後方平板上に発達する乱流境界層中に導入した場合の実験を実施した。特に、縦渦列のスパン方向周期及び初期導入高さの影響を調べるため、総渦列と平板境界層の壁近傍でみられるバ-スト現象との干渉に注目する。この種の研究から二次流れの組織構造への影響を明らかにすることができ、ひいては低抗減少メカニズムを言及することが可能となるものと思われる。以下に得られた主な結果を要約する。1.主流中に導入された規則的な縦渦列は、本実験における5種類の場合のいずれにおいても、乱流境界層中に二次流れをひき起す。ただし、翼間間隔Lと翼スパン長Sとの比L/Sが、L/S≧1の場合二次流れによる変形の程度が大きく、一方L/S<1の場合変形の程度は小さい。さらに、縦渦列の初期導入高さhの影響は極めて小さい。2.二次流れにより変形を受けた流れ場は、各局所位置により平均及び乱流量の分布が異なる。スパン方向の付加歪速度の影響は異端位置に最も強く現れる。3.VITA法による解析から、二次流れはエジェクシヨン過程に強く影響を及ぼすことがわかった。二次元流の結果と比べ、エジェクション過程の継続時間及び強度とも増加する。これにより、二次流れの影響を受けた流れ場は乱れの発生が助長されることが予想される。4.4象限解析法により結果から、主流中の縦渦は直接、その位置におけるレイノズル応力の寄与に関与し、さらに内層と外層との相互作用が強いy/δ=0.4付近の領域にも強くレイノルズ応力の生成に寄与する。一方、二次流れにより境界層内のかなり広い領域でレイノルズ応力の値が抑制される。異素列の配置条件によっては負のレイノルズ応力が発生する箇所があり、抵抗減少の制御に役立つことが期待できる。制御された縦渦列として翼端渦列を利用したが、循環の強さは一定とし波長(翼素間隔)を3種類変化させ、その導入高さを2種類変えた。これらの条件下で発生した縦渦列と乱流境界層との干渉過程を、平均流場及び乱流場について調べ以下のような点を明らかにした。(1)縦渦列の道すじは、翼素の配列波長が翼素幅より大きい場合、境界層内に埋没して下流に移行するが、翼素の配列波長が翼素幅より小さい場合には境界層内に埋没することなく層外を下流に移行するようである。この結果は翼素列の導入高さ(2種類)に依存しない。(2)縦渦列と乱流境界層との干渉により、境界層の構造は三次元的となり、縦渦列により生じた二次流れに対応して各平均量がスパン方向に変化する。この二次流れの機構は、一対の渦対の吹き下ろし領域(翼中央)で加速を、一方吹き上げ領域(翼間中央)で減速の傾向を示す。(3)縦渦列によりスパン方向変化を生じた乱流境界層の発達は、スパン方向平均量が二次元境界層と比べ加速傾向を示すことから、その発達は遅いことが予想される。(4)スパン方向変化が生じている境界層において、壁面摩擦応力をクラワザー線図法、プレストン管法により評価した。この値を用いてスパン方向の局所位置における対数速度分布を吟味すると、局所位置によらず二次元の対数法則が成立すること、またスパン方向平均値による対数法則も二次元流と一致することが明らかとなった。

(5)レイノルズ応力分布、乱流運動エネルギ分布の測定から、二次流れによる乱れの発生及びその輸送機構は概ね、二次流れの主要項により説明できる。ただ、縦渦列の効果によるものかどうかの判断は難しい。現在、組織構造の解析プログラム・微小圧力計の開発、可視化条件の選定、確認実験を実施中である。5種類の翼素列の配置条件について平均流及び乱流場の計測結果から流れ場の変形が最大となる条件として、翼素設置高さh=45mm、翼素間隔入=150mm、迎え角α=8°の場合を決定した。この翼素列の配置条件について種々の実験から、以下のような結論を得た。1.縦渦列による二次流れが存在する流れ場について、クラウザ-チャ-ト法及びプレストン管法による壁面剪断応力の値を評価した。この種の計測法についての妥当性は、すでに直接測定法との比較を行ない、検討ずみである(妥当である結果は偏角が数度以内であれば問題はない)。2.対数速度分布の検討から、本実験条件において対数直線部の存在がみられる。ただし、翼中央、翼端位置と比べ翼間中央では対数直線の切片の値が通常の乱流境界層の値と比べ変化している。また、翼中央における外層の分布の変形が顕著である。3.VITA法による解析から、U変動成分の集合平均波形の特徴は通常の乱流境界層で得られている分布と大差ない。したがって、バ-スト事象のパタ-ンの変化は顕著でない。しかし、翼中央、翼端、翼間中央で発生頻度に差がみられる。特に翼間中央における二次流れによる吹き上げ領域では変化が大きいようである。4.4象限解析法による結果から、瞬時レイノルズ応力に寄与する領域は境界層厚さの40%の位置及び境界層厚さ付近である。これは翼素列からの縦渦が導入される高さと内層と外層との相互作用が活発である位置に相当する。5.導入された縦渦列とバ-スト現象とは密接に干渉し、二次流れによる吹き下ろし領域と吹き上げ領域において著しい変化が生じる。これを利用すれば、乱れの生成を制御したり、抵抗の減少を生じさせる条件を特定することができる可能性があるものと思われる。
内耳におけるイオン輸送関連遺伝子の分子生物学的解析と難聴病態の解明

我々はこれまでの研究過粒において、・蝸牛にはギャッブ結合蛋白の一つであるコネキシン26が豊富に発現していることを世界に先駆けす解明し、現在世界的に広く受け入れられている内耳におけるカリウムイオンリサイクル機構を提唱し、そして確立してきた(Kikuchi et al.,2000)。内耳においては、未だ知られでいない多彩なイオンチャネル、トランスポーター、ギャップ結合蛋白等のイオン輸送に密接に関連しだ機能性蛋白が豊富に発現している可能性が極めて大きい。内耳におけるカリウムイオン輸送機構および種々の難聴病態を解明し、更にその治療法を確立するためには、これらの遺伝子の内耳における発現様式を詳細に把握することが必要不可欠の要素となる。本研究においてはその第一段階として、免疫組織化学的手法を用いて、哺乳類内耳におけるイオン輸送機構関連タンパクの発現様式を詳細に解析した。我々は、ギャップ結合蛋白コネキシン30、コネキシン31、電位依存性カリウムチャネルKv3.1bおよびKv3.4、内向き整流性カリウムチャネルKir4.1、電位依存性ナトリウムチャネルNavl.6、水チャネルaquaporin-1およびaquaporin-4等の内示のイオン輸送機構に密接に関連した蛋白が内耳において極めて豊富に発現していることを確認した。本研究の成果は内耳におけるカリウムイオンリサイクル機構の解明に大きく寄与するものであり、これを土台として、内耳性難聴の病態の解明および治療への新たな展望が開ける。ことが期待され、臨床的観点から見ても、その意義は極めて大きいものと言える。
非EBV非MSI-high食道胃接合部腺癌の免疫回避機構解明と新規免疫治療の開発

本研究では、非EBV非MSI-high腫瘍組織の連続切片を作成し、複数の腫瘍免疫関連分子の免疫染色と、連続切片からLaser microdissection法にて採取されたDNAを用いたExome解析を行う。これら詳細な腫瘍免疫微小環境と腫瘍細胞の遺伝子変化の解析から、非EBV非MSI-highの食道胃接合部腺癌の主要な免疫回避機構を解明し、新たな免疫治療法の開発を目的とする。
開花に至る花器官の成熟と器官間コミュニケーションの分子機構

花器官、すなわちがく片、花弁、雄しべ、心皮の4種類の器官は、いずれも葉が特殊な形態と機能を持つように変化したものである。花芽メリステムによって作られたこれらの器官の原基は、ある程度の大きさになるまで細胞分裂によって成長し、つぼみを形成する。やがて花器官は外的、内的なシグナルを受けて急速に大きくなる。これが開花で、器官の拡大は主に細胞伸長によって行われる。では、この外的、内的なシグナルを統合し、一つの花の中の花器官を同調的に伸長成長させるしくみはどのようになっているのだろうか?これまでの研究から、少なくともアブラナ科植物ではジャスモン酸(JA)が開花を誘導する「『開花』ホルモン」として働いていることが明らかになった。JAは雄しべの花糸で生合成され、他の花器官にも作用することで、花器官の同調的な伸長成長を実現しているらしい。本年度は、成熟しつつあるつぼみの花糸でJA生合成が活性化されるしくみを明らかにすることを目的に、シロイヌナズナでJA生合成の最初の段階を触媒するリパーゼの遺伝子DAD1のプロモーター解析を行った。その結果、花糸特異的な発現に必要な4つの領域を同定することができた。これらの領域には花糸での発現を正に制御するエンハンサー配列だけでなく、花糸以外の器官での発現を抑制する配列も含まれているようである。次に、この推定エンハンサー配列に結合する候補転写因子に転写抑制ドメインを付加してシロイヌナズナに遺伝子導入し、dad1の表現型コピーが現れないか検証した。一部の花で開花異常が観察されたが、明瞭な結果ではなく、これらの因子の寄与についてはさらに検討が必要である。器官間コミュニケーションに関する研究としては、シロイヌナズナの気孔形成抑制ペプチドEPFL5についても解析し、EPFL5がERECTAファミリー受容体を介して特にMUTE遺伝子の発現を抑制し、メリステモイドの機能を低下させて気孔形成を抑制することを示した。(抄録なし)花器官、すなわち花を構成する4つの器官(がく片、花弁,雄しべ、心皮)は、いずれも葉が特殊な形態と機能を持つように変化したものである。では、この外的、内的なシグナルを統合し、一つの花の中の花器官を同調的に伸長成長させるしくみはどのようになっているのだろうか?これまでの研究から、少なくともアブラナ科植物ではジャスモン酸が開花を誘導する「『開花』ホルモン」として働いていることが明らかになってきた。ジャスモン酸は雄しべの軸の部分(花糸)で生合成され、他の花器官にも作用することで、花器官の同調的な伸長成長を実現しているらしい。本年度は、成熟したつぼみの花糸でジャスモン酸生合成が活性化されるしくみを明らかにすることを目的に、ジャスモン酸生合成の最初の段階を触媒するリパーゼの遺伝子DAD1を対象にプロモーター解析を行った。DAD1遺伝子の5'上流域の約2.9kbの断片にβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を連結すると、開花前のつぼみの花糸に特異的にGUSの活性が現れる。そこで、このプロモーターに部分的な欠失を導入し、花糸特異的発現に必須の領域を探索した結果、4つの領域を同定することができた。この4つの領域を直接連結し、さらにカリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーターのコアプロモーター部分を繋げば、花糸特異的発現が起きることも確認した。さらに、酵母ワンハイブリッド法によりこのうち2つの領域に結合する転写制御因子の探索を行い、それぞれ候補因子を同定した。候補因子の一つについて機能抑制株を作出して解析を進めた。