hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教育課程全体を通して行う科学技術倫理教育プログラムの開発

1.研究代表者らが所属する機関(以下本学とする)において、平成18年度から3年次必修科目として開講される「科学技術者倫理」(2単位)の設計・開発・試行を行った。ここでは、技術者倫理教育において、学習者が何を達成すべきか(学習・教育目標)を明確化し、いかにして教えるべきか(ケース・メソッドを含む具体的な教育手法)を提示し、何を教えるべきか(教育内容)を精査し、提示資料・配付資料・課題・試験などを作成した。開発に際しては、複数の教員で同一科目が担当できるように、教育パッケージとしての開発を目指した。(これは他機関においても教材が使用できるようにするという本課題の目的を達成するためである。)2.教育課程全体での技術者倫理教育を行うために他の必修科目、特に、1年次の「技術者入門」のなかに技術者倫理に関する考察を盛り込んだ。3.本学の専門学科(15学科)の代表者(各2名)をメンバーとする「科学技術者倫理教育タスクフォース委員会」(委員長:教務部長)を設立し、各学科における技術者倫理教育について意見交換を行うとともに、上記科目群の開発過程を適宜報告し、専門教育課程との連携を強化した。4.海外協力者であるマイケル・デイビスを招聘して、専門科目の中に倫理教育の要素を取り入れる手法(マイクロインサーション)を中心に、教育課程を通じておこなう倫理教育に関するワークショップを、工学専門教員を対象として開発・実施した。5.海外協力者であるハインツ・ルーゲンビールを招聘し、グルーバルな視点からの技術者倫理教育の内容について検討し、本学において大学院科目として実践した。ここでは、学習・教育目標の明確化、具体的な教育手法の検討、教材の開発、提示資料・配付資料などの検討・作成などを行った。開発に際しては、複数の教員で、同一科目が担当可能な形で、パッケージとしての開発を目指した。)2.本学の専門学科(15学科)の代表者(各2名)をメンバーとする「科学技術者倫理教育タスクフォース委員会」(委員長:教務部長)を設立し、各学科における技術者倫理教育について意見交換を行うとともに、上記科目の開発過程を適宜報告し、フィードバックを得た。3.また、この委員会のメンバーを中心として、各学科のニーズを反映させた事例(ケース)の収集を行った。4.海外協力者であるマイケル・デイビスを招聘して、専門科目の中に倫理教育の要素を取り入れる手法(マイクロインサーション)を中心に、教育課程を通じておこなう倫理教育に関するワークショップを開催した。5.海外協力者であるハインツ・ルーゲンビールとスコット・クラークを招聘し、技術者倫理教育の基盤となる倫理綱領、特に、国際的な倫理綱領について検討した。6.研究代表者と西村が、生命倫理分野で多くの成果を上げているケネディ倫理研究所を訪問し、シラバスなどの文献調査の準備を行った。また、実践・専門職倫理協会(Association for Practical and Professional Ethics)年次大会に参加し、教育手法などに関する情報収集を行った。1.研究代表者らが所属する機関(以下本学とする)において、平成18年度から3年次必修科目として「科学技術者倫理」(2単位)を、春、秋、冬の3学期に開講した。各学期の受講者は、約500名で、年間1500名以上に対して、科学技術倫理教育を実践した。研究代表者を含め、計5名(平成18年11月から計6名)の専任教員が、同一のシラバス、提示資料、課題、試験などを実施した。また、成績評価についても、担当教員間で十分な協議を行った上で、基準を決め、出来る限り同一基準での評価に努め、大規模EACの可能性を示した。

2.1年次必修科目「技術者入門」(研究分担者3名が担当)で扱う法律問題および倫理問題との連携をさらに進め、教育課程全体での倫理教育の整合性を高めた。3.昨年度設置した本学の専門学科(15学科)の代表者をメンバーとする「科学技術者倫理教育タスクフォース委員会」(委員長:教務部長)の活動を発展させ、必修科目「科学技術者倫理」の内容・学生の反応などを委員会メンバーに報告するとともに、フィードバックを得た。4.海外協力者であるデイビスが開発した、専門科目の中に倫理教育の要素を取り入れる手法(マイクロインサーション)を、日本の状況に合うように改変し、工学系専門教員などを対象に、ワークショップを開催した。5.海外協力者であるルーゲンビールを招聘し、倫理的問題解決能力の測定・評価手法について、検討した。6.研究代表者が、倫理的分析・推論能力の測定・評価で優れた成果を上げているピッツバーグ大学工学部を訪問し、海外協力者であるシューマンらに本課題の成果を報告し、意見交換を行った。
低ナトリウム血症に対する腎臓での適応と水・電解質調節の変化についての検討

本研究では、低ナトリウム血症の状態において腎臓ではどのような適応がなされているか検討するものであり、日常医学現場においてよく遭遇する低ナトリウム血症での生体の状態における加療などの一助になることを目的としている。まず、無ナトリウム食負荷による腎髄質でのバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現の変化について検討を行った。ラットに無ナトリウム食(Na<0.005%)負荷を七日間行った。血液中のナトリウムはやや低下するも浸透圧は変化無く、総蛋白濃度の増加より体液量の減少が考察された。この状態において血液中のバゾプレッシンの濃度は変化が無いが、腎臓髄質のバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量は増加していた(無ナトリウム食;152±18%、普通食;100±♀9%)。レニン-アンギオテンシン-アルドステロン(RAA)系の関与について検討するため、ラットに無ナトリウム食(Na<0.005%)負荷を七日間行うと同時に、皮下に埋め込んだ浸透圧ミニポンプによりアンギオテンシンAT1受容体アンタゴニスト(ロサルタン)を投与した。ロサルタン単独投与においては腎臓髄質のバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量は有為な変化を示さなかった。しかし、無ナトリウム食(Na<0.005%)負荷による腎臓髄質のバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量の増加はロサルタンにより逆に減少傾向となった(普通食のみ;100±8%、ロサルタンのみ;97±13%、無ナトリウム食のみ;164±10%、無ナトリウム食とロサルタン;66±8%)。但し、無ナトリウム食にロサルタンを投与した状態では浸透圧の上昇など体液量の減少も顕著であり、血液中のバゾプレッシンも増加していた。RAA系のラット腎臓髄質のベゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量への関与について検討するため皮下に埋め込んだ浸透圧ミニポンプによりアンギオテンシンおよびアシギオテンシン+ロサルタンを5日間投与した。バゾプレッシンV2受容体遺伝子発現はアンギオテンシンにより増加し(197±23%)、この増加もまたロサルタンの投与により抑制された(94±8%)本研究では、低ナトリウム血症の状態において腎臓ではどのような適応がなされているか検討するものであり、日常医学現場においてよく遭遇する低ナトリウム血症での生体の状態における加療などの一助になることを目的としている。(1)ラットに無ナトリウム食(Na<0.005%)負荷を七日間行った。この状態において腎臓髄質のバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量は増加していた(無ナトリウム食;152±18%、普通食;100±9%)。(2)このラット腎臓髄質のバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量の増加は、腎臓におけるナトリウム排泄がほぼ0に到達していた無ナトリウム食(Na<0.005%)負荷四日目には認められた(0日;100±17%、2日;99±10%、4日;134±1%、7日;153±11%)。(3)レニンーアンギオテンシンーアルドステロン系の関与について検討するため、ラットに無ナトリウム食(Na<0.005%)負荷を七日間行うと同時に、皮下に埋め込んだ浸透圧ミニポンプによりアンギオテンシンAT1受容体アンタゴニスト(ロサルタン)を投与した。路サルタン単独投与においては腎臓髄質のバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量は有為な変化を示さなかった。今後更に検討を加える予定である。

しかし、無ナトリウム食(Na<0.005%)負荷による腎臓髄質のバゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量の増加はロサルタンにより逆に減少傾向となった(普通食のみ;100±8%、ロサルタンのみ;97±13%、無ナトリウム食のみ;164±10%、無ナトリウム食とロサルタン;66±8%)。但し、無ナトリウム食にロサルタンを投与した状態では浸透圧の上昇など体液量の減少も顕著であり、血液中のバゾプレッシンも増加していた。RAA系のラット腎臓髄質のベゾプレッシンV2受容体の遺伝子発現量への関与について検討するため皮下に埋め込んだ浸透圧ミニポンプによりアンギオテンシンおよびアシギオテンシン+ロサルタンを5日間投与した。バゾプレッシンV2受容体遺伝子発現はアンギオテンシンにより増加し(197±23%)、この増加もまたロサルタンの投与により抑制された(94±8%)
N-結合型糖鎖によるラミニン-5の機能制御

ラミニンやフィブロネクチンなどの細胞外マトリックス(ECM)は、細胞の極近傍で多様な細胞外環境を構成している。細胞-ECM間の接着を担う細胞膜表面の受容体蛋白質インテグリンによって、ECMに書き込まれた細胞の増殖、分化、形質発現などを制御する多様な細胞外環境情報が読み取られ、インテグリンの細胞内ドメインに集積する様々なシグナル伝達因子やアクチン結合蛋白質を介して、細胞内に伝達される。ほとんどのECM分子は糖タンパク質であり、その糖鎖構造は糖転移酵素などの発現パターンにより決定される。申請者は上皮系細胞が生体内で足場としている基底膜に多く含まれていて、かつ、がん転移・浸潤と深く関わると考えられる高い細胞分散活性を持つラミニン-5(LN-5)に着目した。これまでの我々の糖転移酵素に関する研究から、糖転移酵素GnT-IIIが、がん転移・浸潤と深く関わるGnT-Vのアンタゴニストであろうと考え、昨年は、GnT-IIIおよびGnT-V発現stableクローン(LN-5を高発現する胃癌由来のMKN-45細胞)を確立し、糖鎖改変によるLN-5の発現量に及ぼす影響の検討を行い、GnT-III発現細胞ではLN-5の発現量や細胞外への分泌量が減少し、逆にGnT-Vの発現細胞ではどちらも増加することを見出した。本年度は、それぞれの細胞の培養上清からLN-5を精製し、LN-5の生物活性を測定した。細胞分散活性において、GnT-III発現細胞由来のLN-5の活性はGnT-V発現細胞由来のLN-5の活性に比較して著しく低下することを見出した。このことはLN-5の活性がLN-5を修飾している糖鎖構造によって制御されていることを示している。さらに、糖鎖リモデリングによる細胞外環境の改変が可能なことを示唆している。インテグリンは、細胞-組胞外マトリックス(ECM)間の接着に中心的な役割を果たす細胞膜表面の受容体蛋白質である。インテグリンはその細胞外ドメインでフィブロネクチンやラミニンなどのECMに接することで、ECMに書き込まれた細胞の増殖、分化、形質発現などを制御する多様な情報を読み取っている。一方、細胞内ドメインで様々なシグナル伝達因子やアクチン結合蛋白質と直接あるいは間接的に結合し、細胞外環境情報を細胞内に伝達している。ほとんどのECM分子は糖タンパク質でありながら、その糖鎖の機能に関する研究はまったく行われていない。申請者は上皮系細胞が生体内で足場としている基底膜に多く含まれていて、かつ、がん転移・浸潤と深く関わると考えられる高い細胞分散活性を持つラミニン-5(LN-5)に着目し、糖鎖修飾によるシグナル制御の機構を明らかにすることを計画した。がん転移・浸潤と深く関わる糖転移酵素GnT-IIIがGnT-Vのアンタゴニストであろうと考え、これらの酵素がラミニンの機能を制御しているとの仮説をたて、これを証明するため、GnT-IIIおよびGnT-V発現stableクローン(LN-5を高発現する胃癌由来のMKN-45細胞)を確立した。確立した細胞を用いて、糖鎖改変によるLN-5の発現量に及ぼす影響の検討を行い、MKN-45細胞にGnT-III遺伝子を導入することによって発現量や細胞外への分泌量が減少し、逆にGnT-Vの発現によってどちらも増加することを見出した。
脳卒中片麻痺上肢の治療的電子楽器演奏法によるリハビリテーション

脳卒中患者片麻痺上肢の機能改善に対する、電子楽器を用いた音楽演奏によるリハビリテーションの効果を検討した。電子ギターと電子ドラムを患者宅に貸出し、外来で演奏指導を行い、自宅で毎日30分程度、麻痺側上肢で演奏訓練をした。他患者との合奏や、グループでバンド演奏コンサートの機会も設けた。その結果、上肢運動機能評価点数は、平均で約15%程度の改善を示し、心理的にも有意差をもって精神健康度の改善が見られた。本法は、麻痺の改善だけでなく、楽曲をマスターする達成感やグループ活動を通した音楽の楽しみによる心理的効果も加わり、自宅で高い動機づけを維持して行うことのできる画期的な訓練方法である。初年度に楽器の適正を検討し、YAMAHA製電子ギターEZ-AGとKorg社製Wavedrumminiの使用が適正であると判断できた。また、患者への楽器指導を音楽療法士の協力のもとに行うべきであることが確認でき、プロの音楽療法士の介入を決定した。本年はこれらの楽器を12例の脳卒中片麻痺患者宅に貸出し、週一回外来で音楽療法士とともに楽器演奏指導を行い、計6週間、麻痺側上肢で自宅演奏訓練をしてもらった。外来では他患者との合奏や、弾き語り発表の機会を設けた。その結果、運動機能はFugl-Meyer Assessment上肢運動機能項目で、実施前平均36.17から実施後41.67まで改善した(p<0.01)。対象者に複数の楽器を組み合わせ、楽曲をマスターする達成感を加味し、自宅訓練の高いモチベーションを引き出せたと考える。また、心理的な効果評価としてGoldbergの精神健康調査を行い、実施前平均14.4から実施後9.0まで改善を確認した(p<0.05)。とRosennbergの自尊感情尺度も測定したが、実施前平均31.8から実施後32.3(有意差なし)と変化が無かった。音楽療法は、心理的な効果をもたらすが、本法のような楽器演奏などの能動的課題は、対象によってはかえって自信喪失につながる懸念がある。実際、自尊感情尺度の低下するケースもみられたが、それらのケース全てにおいて精神健康はむしろ改善しており、自己の障害に直面しても音楽による心理的効果は損なわれないことが窺われた。今年度の研究で、麻痺側上肢による楽器演奏リハビリテーションは麻痺の改善に加え、精神健康に好影響を及ぼすことがわかった。本研究の目的は、電子楽器を使用して、脳卒中片麻痺上肢の治療的楽器演奏訓練法を行うことにより、麻痺上肢の機能改善を促すことである。まず初年度は、効果の証明と、その最も効率のよいプログラムを作成することにあった。そのため使用する楽器の適正を検討することから始めた。YAMAHA製電子ギターEZ-AGに関しては先行研究にて、その効果と適正については確かめられている。組み合わせる打楽器を、当初の実施計画ではRoland製電子ドラムRMP-5としていた。しかし本製品はスティックを使用して演奏するものであり、麻痺した手で把持することが困難であり、対象者を限定してしまうことが判明した。そこでHand Percussion Pad [HPD-10]、Korg社製Wavedrumminiを候補として挙げ、比較研修をパイロットスタディとして対象者宅に貸出し使い勝手を調査することで行った。HPD-10は高性能であるが高価であり、患者には扱いづらい傾向にあった。Wavedrumminiは軽量・安価で扱いやすく自宅で患者が使用するのに適正であると判断した。打楽器は麻痺側のみで演奏するよりも下肢を組み合わせることにより、多彩な訓練効果を生むことが予測された。また、患者への楽器指導を研究代表者が行うこととしていたが、評価を同時に行うためには音楽療法士の協力が必要であることも分かった。本年度の研究実施計画である、上肢機能回復が停止した脳卒中片麻痺患者に対する治療的電子楽器演奏法の効果を見るための、10症例の患者宅に貸し出す研究は上記のパイロットスタディにより若干遅延した。しかし、電子楽器の適正な選択について実際の患者の意見を基に根拠Lをもって結果を出すことができ、効果的なプログラムの構築に大きなヒントが得られた。本年度の研究目的B及び実施計画は、障害を負ってからの新しい趣味、楽しみの一環として、生涯の支えになるような活動の模索をすること、他患者とのセッション、バンドグループの結成を打診し、集団音楽活動を促し、発表の機会を与え、音楽療法が患者に社会性の獲得までももたらすかを検討することであった。そこで今回は、【対象】在宅生活期脳卒中片麻痺患者8例、平均年齢56.5±6.2歳を対象とし、【方法】電子ギター・電子ドラム・、電子ピアノを患者宅に貸出し、8週間自宅での個別練習と、週一回外来で合奏指導を行った。先行研究で対象者は演奏訓練を行っており楽器の扱いには習熟している。役割分担、コンサートの準備活動等をなるべく自主性に任せつつサポートした。

演奏曲・ボーカル・担当楽器の選定やバンド名、衣装、曲順など患者相互の話し合いで決定した。個別アンケート、協同作業評価尺度、精神ストレスはPHRF-SCLで評価した。【結果】協同作業評価尺度では、協同効用因子・個人志向因子・互恵懸念因子ともに訓練前後で有意差はなかった。PHRF-SCLは平均18.6から訓練後平均11.8に減少(P<0.05)した。【考察】成果発表を前提とした集団訓練の効果として、メンバーの共同作業に対する意識変化を期待したが有意差はなかった。しかし共同作業により精神ストレスは軽減し、音楽を通じそれぞれの役割を果たしつつ積極的に人前に出ていく準備が行われた。アンケートでは大きな満足感と自信が得られたことから、社会性の獲得にも貢献したと考える。人前での成果発表を目標とした脳卒中の訓練活動は新しい試みであり、その有用性にも期待が持てる。リハビリテーション医学本研究では、電子楽器を使用して、脳卒中片麻痺上肢の治療的楽器演奏訓練法を行うことにより、麻痺上肢の機能改善を促すことである。その戦略として1.楽器演奏による脳卒中片麻痺上肢機能改善訓練の効果。2.効率よい訓練プログラム。3.使用する楽器の適正。4.大脳半球の障害側による効果の左右差。5.集団音楽活動による社会性獲得の促進。の5段階からなる。昨年度に3.使用する楽器の適正の検討を終えており、本年度は1.楽器演奏による脳卒中片麻痺上肢機能改善訓練の効果を統計学的にも示すことができた。さらに2.効率よい訓練プログラム、4.大脳半球の障害側による効果の左右差、についても検討し調べたが、結果には影響が現れなかった。5.集団音楽活動による社会性獲得の促進については、楽器演奏による精神心理的機能の改善から大きく期待でき、こちらを次年度のメインの検討課題とすることにした。5段階のうち4段階の検討が済み、順調に進展していると考えた。本研究では、電子楽器を使用して、脳卒中片麻痺上肢の治療的楽器演奏訓練法を行うことにより、麻痺上肢の機能改善を促すことである。の5段階からなる。本年度は、上肢機能回復が停止した脳卒中片麻痺患者に対する治療的電子楽器演奏法の効果を見るため、10症例の患者宅に楽器を貸し出してデータを取る予定であったが、楽器の適性を決めることが、対象者の選定に影響するため、研究3.の項目を最初にもってきた。そのため、上記のパイロットスタディにより全体の進行は若干遅延した。しかし、電子楽器の適正な選択について実際の患者の意見を基に根拠Lをもって結果を出すことができ、効果的なプログラムの構築に大きなヒントが得られた。これは研究2.の一部をもなしており、集団音楽活動による社会性獲得の促進にもつながるものである。
低温・高速超塑性を実現する航空機チタン合金のヘテロ組織制御による新しい指導原理

30年度では継続して3つのテーマ群について航空機チタン合金におけるヘテロ組織・準安定組織の高温塑性の特異性を解明した。第一にいくつかの(α+α')duplex組織を出発組織としたTi-6Al-4V合金を熱間圧延加工制御で粗大α粒と超微細等軸(α+β)組織から構成される不均質組織を形成し,その変形特性を評価した。その結果,興味深い事に不均質超微細組織を呈す合金ではある特定の試験条件(温度,ひずみ速度)にて特異的に巨大な伸びが発現する事を見出し,この試験条件では均質な超微細粒組織を有す合金と比較しても良好な高温延性を示し,低温-高速超塑性が更に高度化される事を見出した。基礎的にもこの不均質組織形成した合金において変形過程で起きる粗大α粒中の連続動的再結晶が応力緩和機構補助として有効に作用するとともに,形成された連続動的再結晶粒の粒径が周辺の超微細粒の粒径と同様となる試験条件では変形後期においても変形機構として粒界すべりが連続的・継続的に進行し,そのために特定の試験条件にて特異的に巨大な伸びが発現する事を明らかとした。第二に粒度分布を変化し,また準安定状態としてβ量を平衡状態からの増減で調整したTi-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金について塑性特性を詳細に評価・解析し,高速域ではα/β界面すべりの影響が大きくβ量が過剰に析出した状態で優れた延性を示し,一方で低速域では動的なβ析出による応力緩和がより有効に作用するためにβ粒が少ない準安定組織にて優れた超塑性特性を示す事を明らかとした。第三に微細ヘテロ組織を有すTi合金の高温塑性構成式を構築し,マクロスケールのみならず,ミクロンスケールでの組織の不均質性のひずみ分布・応力分布の分配挙動を基礎的に室温変形での違いを結晶塑性・有限要素解析により評価し,ひずみの分配挙動はとりわけ粗大粒と微細粒の界面近傍で不均質に分配される事を見出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1微細ヘテロ組織を有すTi-6Al-4V合金板材の製造・プロセス設計と高温変形特性:マルテンサイト組織を出発組織として,750°Cにて圧下率を制御する事で微細粒等軸域と伸長粒域の分率の制御が可能である事を示した(プロセス設計)。これらの試料に対し,高温変形特性(700°C)を体系的に評価し、等軸微細粒域の増加により,延性は増加し,ひずみ速度感受性指数(m)も線形的に増加する傾向にある事が分かった。一方で等軸粒の割合は65%のヘテロ組織形態を有す39%(圧延率)HR材にて最も良好な伸び値(約590%)を示す事が分かり,最適なヘテロ組織形成により超塑性特性が改善される事が明らかとなった。組織形態に依存し塑性流動特性も変化し,伸長粒域の増加に伴い,変形初期にて動的再結晶型の挙動を示し,伸長粒域では動的再結晶が優勢的となり応力緩和に寄与する事が分かった。この結果より,最適なヘテロ組織形成により超塑性特性が改善される事が分かった。2(α+α')duplex組織を有すTi-6Al-4V合金の高温変形特性:準安定状態および不均質組織の高温変形特性(700°C,800°C,900°C)に及ぼす影響について、評価した。この結果,平衡α相とα'マルテンサイト相では高温変形機構および変形下での緩和機構が異なり,同じ試験温度でも変形速度に依存して,巨大伸び(優れた高温延性)を発現する条件が変化する事が明らかとなった。3マルテンサイト組織を出発組織として圧延製造された超微細粒形態を呈すTi-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(Ti-6242)合金の超塑性変形特性:Ti-6Al-4V合金で得られたヘテロ組織設計のコンセプトをTi-6242合金に展開し,マルテンサイト組織を出発組織として熱間圧延(850°C)を施す事で1μm未満(平均径:0.8μm)の超微細粒組織が形成され,優れた超塑性特性を示す事が分かった。28年度はTi-6Al-4V合金におけるヘテロ組織のプロセス設計とその高温変形特性(700°C)に及ぼす影響,および準安定組織の変形特性に及ぼす影響を体系的に明らかとした。これより,粒界すべりをより活性化させるために,いかに応力緩和機構を発現させるかが鍵であり,伸長粒域の分率を最適にすることで動的再結晶による応力緩和機構を最適に発現させる事が重要である事を示した。他のTi合金(Ti-6242合金)にもそのコンセプトを展開し,実際の実験にて超塑性特性が改善される事を示した。29年度以降はこれらの結果をベースとし,より基礎的に変形機構の解明と超塑性構成モデルの構築を行い,ヘテロ組織の特異性を明らかとする。以上より,概ね研究は順調に進行している。28年度より継続して3つのテーマについて航空機チタン合金におけるヘテロ組織・準安定組織の高温塑性における特異性を解明・議論した。微細ヘテロ組織を有すTi-6Al-4V合金の変形特性では,試験条件を拡げ,650°Cおよび750°Cでの引張試験温度で詳細な評価・解析を行った。

その結果,いずれの試験温度においても中速域(0.001s-1)では等軸化率が少ないヘテロ組織形態の39%HR材にて優れた高温延性を示す事が分かった。ひずみ速度感受性指数も39%HR材にて変形過程で著しく増加する事が確認され,ヘテロ組織中の伸長粒にて動的再結晶が活性化され,これが応力緩和機構として効果的に作用し,変形中期・後期では微細粒域が増加するために粒界すべりが促進された事が示された。また変形の活性化エネルギーからも,その特異性は確認されている。また準安定なα'マルテンサイト相の高温変形特性に及ぼす影響について,α'量比を30%80%変化させた(α+α')duplex組織を形成し,同様なβの量比を有す(α+β)bimodal組織の変形挙動と比較しながら,第2相としてのα'相の役割・特異性を評価した。その結果,第2相としてのα'はβと比較して,低い流動応力特性,広い定常変形域および高いひずみ速度感受性指数(m値)に寄与する事が明らかとなり,より応力緩和機構補助として作用・貢献する事が明らかとなった。更に,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金では超微細粒等軸組織(d=0.8μm)を形成して,準安定α単相状態もしくは平衡状態と比較してβ相を過剰に析出させた試料を作製して,それらの高温変形特性(700°C,800°C)に及ぼす影響を詳細に評価した。その結果,同様な超微細粒形態を有すにも関わらず,低速域では準安定α単相状態の方が,一方で中速・高速域では過剰β析出状態の方が高延性を示す事が明らかとなった。航空機分野においてチタン合金の超塑性低温・高速化が強く要望されている。本研究では準安定状態(マルテンサイト組織)および微細ヘテロ組織(微細等軸粒と伸長粒の混在した不均質組織)を軸とした超塑性低温・高速化を実現する新しいコンセプトを提案する。研究ではTi-6Al-4V合金,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金について1微細ヘテロ組織のプロセス設計と高温変形評価,2組織解析および3有限要素解析を駆使した変形機構の解析を行い,超塑性低温・高速化の新しい基礎原理の構築を目指す。28年、29年の2か年では特に実験系の研究開発に注力して,Ti-6Al-4V合金,Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金について高温変形特性および組織変化過程を詳細に評価・解析する事で,Ti合金における微細ヘテロ組織・準安定組織における従来の平衡(α+β)から構成される均質組織と比較した高温塑性の特異性を解明した。30年度は基礎原理の解明を更に追及し,上記の3での有限要素解析を併用した理論的な追及を目指す。これらより進捗状況としては概ね順調に遂行していると判断する。30年度では継続して3つのテーマ群について航空機チタン合金におけるヘテロ組織・準安定組織の高温塑性の特異性を解明した。第一にいくつかの(α+α')duplex組織を出発組織としたTi-6Al-4V合金を熱間圧延加工制御で粗大α粒と超微細等軸(α+β)組織から構成される不均質組織を形成し,その変形特性を評価した。その結果,興味深い事に不均質超微細組織を呈す合金ではある特定の試験条件(温度,ひずみ速度)にて特異的に巨大な伸びが発現する事を見出し,この試験条件では均質な超微細粒組織を有す合金と比較しても良好な高温延性を示し,低温-高速超塑性が更に高度化される事を見出した。基礎的にもこの不均質組織形成した合金において変形過程で起きる粗大α粒中の連続動的再結晶が応力緩和機構補助として有効に作用するとともに,形成された連続動的再結晶粒の粒径が周辺の超微細粒の粒径と同様となる試験条件では変形後期においても変形機構として粒界すべりが連続的・継続的に進行し,そのために特定の試験条件にて特異的に巨大な伸びが発現する事を明らかとした。
メンデルの遺伝法則を分子レベルで体験する実習教材の開発

メンデルが遺伝法則の発見に用いたエンドウ(Pisum sativum)の7つの形質の中から、遺伝子レベルまで解析が終わっている形質について、野生型遺伝子と突然変異型遺伝子の分子レベルの違いを、高等学校の理科実験室のレベルで視覚化できる方法の確立を目標とする。平成20年度は、豆の「まる」と「しわ」を司るRとr遺伝子座について、PCR解析の方法の改良を中心に検討した。R(RUGOSUS)は澱粉分枝酵素(Starch Branching Enzyme II)をコードしており、劣性遺伝子座rでは0.8kbのトランスポゾンの断片が挿入されているため遺伝子が分断されて機能しないが、Rとrの遺伝子構造の違いについて、DNAを抽出し、特異的primerを用いてPCR増幅を行い、0.8kbのDNAの長さの違いをアガロース電気泳動法により視覚化する方法の検討を行った。DNAの抽出、PCR増幅、アガロース電気泳動、DNAバンドの視覚化について、高等学校の理科実験室で行うことができるように、実験手法の選択と条件検討などの改良を行った。その結果、平成19年度までにRRとrrの各ホモ個体においては、明瞭に区別できる方法を確立していたが、しかし、竜のヘテロ個体においては、RRとrrの単純な足し算の結果とはならず、異なるバンドパターンが得られた。これは、RRとrrのDNAをPCR前に混合しても同じ結果になることから、PCR増幅の際に生じる干渉作用のようなものが生じるためと考えられた。本年度は、0.8kbの塩基配列の決定を試みる他、様々な解決法を探ったが、この現象の解決はできなかった。そのため現在、0.8kbの違いの視覚化に拘ることなく、単純にPCR産物の有無という形でのプロトコールの完成を目指しており、この形で最終版する計画である。平成19年度は、豆の「まる」と「しわ」を司るRとr遺伝子座について、分析の方法を中心に検討した。R(RUGOSUS)は澱粉分枝酵素(Starch Branching Enzyme II)をコードしており、劣性遺伝子座rでは0.8kbのトランスポゾンの断片が挿入されているため遺伝子が分断されて機能しない。この遺伝子構造の違いについて、DNAを抽出し、特異的primerを用いてPCR増幅を行い、0.8kbのDNAの長さの違いをアガロース電気泳動法により視覚化する方法の検討を行った。その結果、RRとrrの各ホモ個体においては、明瞭に区別できる方法を確立した。これは実際に高等学校の生徒に対して出前授業を実施し、確認した。しかし、Rrのヘテロ個体においては、RRとrrの単純な足し算の結果とはならず、異なるバンドパターンが得られた。この現象の解決のためにさまざまな条件検討と文献調査を行ったが、現在のところ克服できていない。出前授業では非常に好評であったことから非常に残念な状況である。平成20年度には、RRの結果とrrの結果の足し算のパターンがRrの結果となるように、種々の方法を試みる計画である。
生活時間情報に基づく地域・季節特性を考慮したワーク・ライフ・バランスの実証的研究

平成30年度は,以下の2点について研究を進めてきた。(1)本研究では,地域差や季節性をふまえた生活時間分析を試みるために,平成28年実施の社会生活基本調査と同時期にWeb調査を開始し,その後ほぼ四半期ごとに異なる季節でWebベースの生活時間調査を実施した。しかしながら,Web調査にはサンプルセレクションバイアスに関する問題などが内在する。そのため,社会生活基本調査の匿名データを仮想母集団とし,サンプルセレクションバイアスの程度をコントロールしながら標本抽出実験を行うことで,補正方法や補正に使用する共変量の組合せに対する補正程度の相違を比較検証し,社会生活基本調査とWeb調査との融合利用のための適切な補正方法を明らかにした。また,上記の補正方法に基づいて,平成28年社会生活基本調査を補正情報として用い,Web調査による季節性・地域性をふまえた生活時間分析を行った。一例としては,順序ロジスティック回帰分析によって,子どもの夏季休暇期間中や家事子育てのサポートの有無により,有業女性の希望する就業時間の傾向が異なることなどを明らかにした。(2)社会生活基本調査の調査票情報に関して,1986年から2016年までの7調査時点における地域パネルデータの作成を目指して,データ・エディティング作業を進めてきた。具体的には,分析対象とする30年間において自治体の統廃合があり,また,すべての自治体が毎回調査されるわけではなく各調査回によって調査対象となる自治体が異なり,さらには,年齢や世帯類型で絞り込んだ場合の分析可能世帯数が過小となる自治体も多いため,時点間で連続して観測値が得られる自治体は極めて少ないという問題があった。そこで,自治体ベースではなく,周辺自治体を併合した広域地域区分を作成するためにクラスター分析などを適用して,最適なパネル分析用地域区分の設定に関する作業を進めてきた。本研究には,政府統計の調査票情報の利用が不可欠であり,統計法第33条のもとで調査票情報利用の申請を行っていたが,申請から調査票情報の提供までに半年以上の期間を要したため,調査票情報に基づく地域パネルデータの作成が計画よりも遅れている。また,地域パネルデータの作成において,調査実施地域が各調査回で異なり,併せて各地域区分のサンプルサイズが過小となる地域も少なくないため,これらの問題を解決しつつ長期時系列地域パネルとして利用可能な分析用地域区分を作成するための方法の検討にやや時間を要した。平成31年度は,平成30年度に検討を進めた社会生活基本調査の調査票情報の地域パネルデータの作成方法をもとに,家計調査と全国消費実態調査の調査票情報を用いて家計消費に関する地域パネルデータを作成する。家計調査はサンプルサイズが小さいために,大規模標本調査として実施されている全国消費実態調査をベースに地域パネル化を行うが,社会生活基本調査とは調査時期に2年間のズレがあることから,家計調査を用いて調査時点に関する補正を行う。これらの社会生活基本調査と全国消費実態調査に関する地域パネルデータをリンケージしたのちに,生活時間と家計消費に関する地域パネルデータ分析を進め,時間的消費と金銭的消費の相互作用や,それらがワークライフバランスに及ぼす影響を地域的要因に配慮しながら解明していく。平成28年度は,(1)WEBによるワーク・ライフ・バランス調査を実施し,(2)社会生活基本調査と家計調査を用いたGIS分析に向けた調査票情報利用の検討を進めた。(1)WEBによるワーク・ライフ・バランス調査は,秋季および冬季に実施し,とくに冬季の南北地理的な差異を考慮したワーク・ライフ・バランスを捕捉した。予算的な条件を考慮して,対象地域は東北地域(北海道,青森県,秋田県),東京,九州地域(福岡,佐賀,長崎,熊本,大分,宮崎,鹿児島),対象者は0歳から就学中の子どものいる世帯に限定し,性別および就業状況により,サンプルサイズのコントロールを図った。また,社会生活基本調査と同様の15分おきの行動種類の調査は困難であるため,30分おきの行動種類についての質問として設定し,最大3項目を回答する方式を採用した。このため,社会生活基本調査と比較する際には,分析方法等の調整が必要となり,理論的な検討を進めてきた。(2)社会生活基本調査の調査票情報を用いて,生活時間の地域特性に関して長期的変遷を捉えるための方法的な検討を行った。統計法第33条により調査票情報の提供を受けるために,秘匿性を担保しつつ,地域的情報を析出するためのデータ利用の枠組みや,分析方法の理論的な検討を進めてきた。具体的には,生活時間に世帯の収支状況を結びつけるために,社会生活基本調査と家計調査による地域別年次パネルデータ(サンプルサイズによっては近隣市町村に関する地域の併合を行う)を作成し,クラスタリング等により調査年度×地域を特徴づける要素を特定するための理論的なフレームワークの検討を行った。本研究は,WEB調査を基にしてワーク・ライフ・バランス分析を行い,加えて,政府統計の調査票情報を用いたGIS分析を実施するものである。しかしながら,WEB調査の標本設計については,最適な標本サイズを確保するとともに調査項目の調整が必要であり,計画から実施に至るまで多くの時間を費やす必要があったため,WEB調査との接合を前提とする統計法第33条の適用による調査票情報の利用計画に関するスケジュールは先送りとなっている。平成29年度には,年度初めの時点で調査票情報の申請を済ませ,パネルデータの作成に着手する予定である。平成29年度は,(1)WEBベースによる第3回ワーク・ライフ・バランス調査を実施し,本研究計画のすべてのWEB調査を終えるとともに,(2)統計法第33条による調査票情報利用の申請を行い,調査票情報の提供を受けてデータ・エディティングを進めてきた。

(1)前年度の秋季・冬季調査に加えて,夏季にもWEBによるワーク・ライフ・バランス調査を実施することで,3つの季節におけるワーク・ライフ・バランスの差異の補足を試みた。まず,WEB調査による回答の信頼性を確認するために,回答時間の長さや調査項目間の回答の整合性を検証した。また,WEB調査では予算制約から30分おきの行動種類について,最大3項目を回答する方式を採用したことから,15分おきに1項目を回答する社会生活基本調査との統計量の比較のための分析方法の検討を進めてきた。(2)統計法第33条に基づいて,社会生活基本調査(7調査),家計調査(約350調査),および全国消費実態調査(7調査)の調査票情報利用の申請を行い,これらすべての調査票情報の提供を受けた。提供されたデータを統計ソフトで利用できるようにインポートし,また統一的な変数名の付与等を行った。また,調査は昭和60年前後からの長期時系列ミクロデータであることから,時点により異なる調査項目の区分や自治体の統合・合併による変化などを時点間で統一するためのデータ・エディティングを進めてきた。さらに,2016年度社会生活基本調査と2016年秋季のWEB調査の基本統計量を比較することで,異なる調査間の属性の相違を捕捉し,WEB調査データの補正手法についての検討を行った。本研究には,政府統計の調査票情報の利用が不可欠であり,統計法第33条のもとで調査票情報利用の申請を行っていたが,申請から審査,調査票情報の提供までに半年以上の期間を要している。このため,分析用パネルデータの作成が計画よりも遅れており,ワーク・ライフ・バランスの季節性・地域性の分析が先延ばしとなっている。平成30年度の年度初め時点ではパネルデータの完成を目指し,本研究の主目的であるワーク・ライフ・バランスの分析を行う予定である。平成30年度は,以下の2点について研究を進めてきた。(1)本研究では,地域差や季節性をふまえた生活時間分析を試みるために,平成28年実施の社会生活基本調査と同時期にWeb調査を開始し,その後ほぼ四半期ごとに異なる季節でWebベースの生活時間調査を実施した。しかしながら,Web調査にはサンプルセレクションバイアスに関する問題などが内在する。そのため,社会生活基本調査の匿名データを仮想母集団とし,サンプルセレクションバイアスの程度をコントロールしながら標本抽出実験を行うことで,補正方法や補正に使用する共変量の組合せに対する補正程度の相違を比較検証し,社会生活基本調査とWeb調査との融合利用のための適切な補正方法を明らかにした。また,上記の補正方法に基づいて,平成28年社会生活基本調査を補正情報として用い,Web調査による季節性・地域性をふまえた生活時間分析を行った。一例としては,順序ロジスティック回帰分析によって,子どもの夏季休暇期間中や家事子育てのサポートの有無により,有業女性の希望する就業時間の傾向が異なることなどを明らかにした。(2)社会生活基本調査の調査票
省エネルギー型触媒反応プロセスとしての混合導電体メンブレンリアクター

物質分離機能を有する混合導電体膜を用いたメンブレンリアクター(MBR)は、省エネルギー型の触媒反応プロセスとして高いポテンシャルを有している。本研究では混合導電体MBR構築のための科学技術を確立することを目的とした。酸素分離膜を用いたメタン部分酸化用MBRでは得られた結果よりその反応機構の提案を行った。また水素が関与するMBRへの応用を目指して新規に検討したプロトン導電体/電子導電体異相膜において、水素の電気化学的透過の可能性が示唆された。省エネルギー型物質分離機能を有する混合導電体膜をキーマテリアルとした物質の分離と変換を同時に行なうメンブレンリアクター(MBR)は、省エネルギー型の新しい触媒反応プロセスとして高いポテンシャルを有している。本研究では、膜材料、触媒材料並びに膜反応器の構築の観点から高度化を図り、それらを総合して混合導電体MBRの構築のための科学技術を確立することを目的とする。メタン部分酸化(POM)用MBRでは、耐還元性と高い酸素透過能を併せ持つ(Ba_<0.3>Sr_<0.7>)_<0.98>Fe_<0.9>Ga,_<0.1>O_<3-δ>を膜材料とし、種々のNi系部分酸化触媒を用いて実験を行った。その結果、ハイドロタルサイト型(HT)前駆体から得られたNi/Mg-Al-Oを用いた場合、高いメタン転化率および合成ガス選択性特性を示したが、今後は炭素析出抑制が課題である。また、MBRの定温作動化に必要なPOM用触媒の探索を行い、組成を最適化したNiとCuを含むHT前駆体から得られるNi-Cu/Mg-Al-O触媒が新規な定温作動型POM触媒であることを見出した。次に、プロトン導電体相と電子導電体相を有する混合導電体(異相混合導電体)膜を用いた、水素分圧差を駆動力とする水素分離についての検討を行った。プロトン導電体としてCsHSO_4とNafion、電子導電体としてAg粉末とNickel foamを用い、その実証を試みた。その結果、着想した異相混合導電体による電気化学的水素透過の可能性は示唆されたものの、確信をもった結果とするためには膜の緻密性を向上させ、物理的透過を抑制することが不可欠である。またNafionを基材とした場合には、物理的透過が完全に防げる場合があることから、イオン導電相と電子導電相それぞれが連結した膜を作成できれば、提案した異相混合導電体が得られる可能性があることがわかった。メタン部分酸化(POM)用MBRでは作動温度の低温化を目指し、前年度に引き続き耐還元性と高い酸素透過能を併せ持つ(Ba_<0.3>Sr_<0.7>)_<0.98>Fe_<0.9>Ga,_<0.1>O_<3.δ>を膜材料として実験を行った。部分酸化触媒としてはNi系部分酸化触媒を用いた。その結果、ハイドロタルサイト型(HT)前駆体から得られたNi/Mg-Al-Oを用いた場合、固定床流通系では800°C以下の低温域で高活性を維持しているにもかかわらず、MBRに応用した場合は活性が大幅に低下することがわかった。メタン転化率の低下は膜の酸素透過速度低下の影響が大きいと考えられる。また、膜表面に塗布する触媒層の厚さを変化させても活性が変わらないことから、メタン部分酸化反応は膜の表面近傍で選択的に起こっている可能性が示唆された。前年度に引き続きプロトン導電体としてNafion、電子導電体としてNickelfoamを用いて調製条件の最適化についての検討を行った。その結果、水素-窒素混合ガスからの水素の選択的な透過が確認されたが、ヘリウムに関しても同様な透過が見られるため、電気化学的透過に関して今後さらに詳細な検討が必要である。メタン部分酸化(POM)用メンブレンリアクターでは膜材料として(Ba_<0.3>Sr_<0.7>)_<0.98>Fe_<0.9>Ga_<0.1>O_<3-δ>、POM触媒としてハイドロタルサイト前駆体から調製したNi/Mg-Al-Oを用い、反応律速過程の評価を行った。

膜厚やカソード表面状態を変えて測定を行ったところ活性に大きな違いは見られなかったことから、アノード面での触媒反応が律速であることが示唆された。そこで、アノード面での反応をより詳細に検討するため、触媒厚を19114μmに変化させて反応を行った。その結果、114μmと35μmでは各特性値に変化はないが、19μmではCH_4転化率が低下し、CO_2選択率、H_2O選択率が増加することがわかった。したがって、アノード側の膜近傍で透過してきた酸素によるメタン完全酸化反応が優先的に進行し、生成した二酸化炭素や水蒸気による改質反応によりメタン部分酸化が進行していることが示唆された。次に、プロトン導電体相と電子導電体相を有する混合導電体(異相混合導電体)膜を用いた、水素分圧差を駆動力とする水素分離について検討を行った。プロトン導電体としてNafion、電子導電体としてNickel foam(Ni)膜とCarbon paper(C)膜を用いた。Nafion/Ni膜を用いた透過試験ではH_2とN_2の透過がみられ、膜に細孔が存在すると考えられた。そこで、耐酸性を示す電子導電体としてCを用いて膜を作製した。いずれの膜もN_2の透過はみられず、H_2、Heの透過が見られたことより、細孔が存在してもその大きさはN_2分子より小さいと考えられる。Nafion/C膜の透過速度はH_2に比べてHeの方が大きいが、H_2の解離、再結合触媒として機能するPt触媒を添加した膜の透過速度はHeよりH_2の方が大きくなり、Nafion/C/Pt膜では水素の電気化学的透過の可能性が示唆された。
視床下部背内側核の体温調節における機能的接続の解明

体温のホメオスタシス調節は神経系で行われているにも関わらず、それに関する理解は断片的なものに限られている.とくに体温調節における温度感受部位、また求心路、遠心路の接点として重要な視索前野からの遠心性神経回路については情報がほとんど欠如していた.最近申請者らはラットの個々の体温調節効果器反応に関わる遠心路を解析する一連の研究を行った.その結果、遠心路内における視床下部背内側核(DMH)の重要性が明らかになってきた.そこで本研究では主として従来体温調節中枢と考えられている視束前野とDMHの接続について検討した.実験はすべてWistar系のラットを用いた.DMHにCholera toxin-b(CTb)を注入した.37日の生存期間の後、本実験として高温(35°C)あるいは低温(10°C)の環境温に1時間暴露を1時間行い、温度刺激終了30分後に環流して脳を取り出す.そしてFosとCTbの免疫組織学的二重染色を行う.両方に染まったDMHニューロンはCTb注入部位に投射し、温度信号を受けていると考えられる.以上の結果、正中視束前野(MnPO)にCTbと暑熱暴露時にFosが共存するニューロンが密に観察された.寒冷暴露時には二重染色されたニューロンはMnPOには存在しなかった.以上の結果はMnPOには暑熱時に活動を増し、DMHに投射するニューロンが存ざいすることを示唆する.これまで、DMHは寒冷暴露時に活動するニューロンがあるので、この結果はPOからDMHに抑制性の単シナプス性接続をしていることが示唆される.体温のホメオスタシス調節は神経系で行われているにも関わらず、それに関する理解は断片的なものに限られている.とくに体温調節における温度感受部位、また求心路、遠心路の接点として重要な視索前野からの遠心性神経回路については情報がほとんど欠如していた.最近申請者らはラットの個々の体温調節効果器反応に関わる遠心路を解析する一連の研究を行った.その結果、遠心路内における視床下部背内側核(DMH)の重要性が明らかになってきた.そこで本研究では主として従来体温調節中枢と考えられている視束前野とDMHの接続について検討した.実験はすべてWistar系のラットを用いた.DMHにCholera toxin-b(CTb)を注入した.37日の生存期間の後、本実験として高温(35°C)あるいは低温(10°C)の環境温に1時間暴露を1時間行い、温度刺激終了30分後に環流して脳を取り出す.そしてFosとCTbの免疫組織学的二重染色を行う.両方に染まったDMHニューロンはCTb注入部位に投射し、温度信号を受けていると考えられる.以上の結果、正中視束前野(MnPO)にCTbと暑熱暴露時にFosが共存するニューロンが密に観察された.寒冷暴露時には二重染色されたニューロンはMnPOには存在しなかった.以上の結果はMnPOには暑熱時に活動を増し、DMHに投射するニューロンが存ざいすることを示唆する.これまで、DMHは寒冷暴露時に活動するニューロンがあるので、この結果はPOからDMHに抑制性の単シナプス性接続をしていることが示唆される.体温のホメオスタシス調節は神経系で行われているにも関わらず、それに関する理解は断片的なものに限られている.とくに体温調節における温度感受部位、また求心路、遠心路の接点として重要な視索前野からの遠心性神経回路については情報がほとんど欠如していた.最近申請者らはラットの個々の体温調節効果器反応に関わる遠心路を解析する一連の研究を行った.その結果、遠心路内における視床下部背内側核(DMH)の重要性が明らかになってきた.つまり、1)DMHの興奮性アミノ酸による刺激でふるえ、非ふるえ熱産生、皮膚_管収縮など体温上昇反応が起こる.2)寒冷曝露したラットのDMHにFos蛋白が発現し、これが視索前野の加温で抑制される.本年度は、DMHは非ふるえ熱産生に関係する中脳中心灰白質(PAG)に出力を送る、という仮説を検証することである.実験はすべてWistar系のラットを用いた.ネンブタール麻酔下でPAGに逆行性トレーサであるCholera toxin-b (CTb)を注入する.37日の生存期間の後、本実験として高温(35°C)あるいは低温(10°C)の環境温に1時間暴露を1時間行い、温度刺激終了30分後に環流して脳を取り出す.そしてFosとCTbの免疫組織学的二重染色を行う.寒冷曝露時のみ両方に染まったDMHニューロンがみられ、これはCTb注入部PAG位に投射し、かつ皮膚から冷信号を受けていると考えられる.来年度はこれらのニューロンがどのような入力を他の視床下部から受けるかを検討する.体温のホメオスタシス調節は神経系で行われているにも関わらず、それに関する理解は断片的なものに限られている.とくに体温調節における温度感受部位、また求心路、遠心路の接点として重要な視索前野からの遠心性神経回路については情報がほとんど欠如していた.最近申請者らはラットの個々の体温調節効果器反応に関わる遠心路を解析する一連の研究を行った.その結果、遠心路内における視床下部背内側核(DMH)の重要性が明らかになってきた.そこで本研究では主として従来体温調節中枢と考えられている視束前野とDMHの接続について検討した.

実験はすべてWistar系のラットを用いた.DMHにCholera toxin-b(CTb)を注入した.37日の生存期間の後、本実験として高温(35°C)あるいは低温(10°C)の環境温に1時間暴露を1時間行い、温度刺激終了30分後に環流して脳を取り出す.そしてFosとCTbの免疫組織学的二重染色を行う.両方に染まったDMHニューロンはCTb注入部位に投射し、温度信号を受けていると考えられる.以上の結果、正中視束前野(MnPO)にCTbと暑熱暴露時にFosが共存するニューロンが密に観察された.寒冷暴露時には二重染色されたニューロンはMnPOには存在しなかった.以上の結果はMnPOには暑熱時に活動を増し、DMHに投射するニューロンが存ざいすることを示唆する.これまで、DMHは寒冷暴露時に活動するニューロンがあるので、この結果はPOからDMHに抑制性の単シナプス性接続をしていることが示唆される.
MEMS技術と生体材料の融合による脂質二分子膜計測システムの確立

マイクロ流体デバイスは、MEMS技術などの微細加工技術を利用して、微小流路や微量反応容器を作製し、バイオ研究や化学工学へ応用するためのデバイスを総称しているMicroTASやLab on a Chipなどとも呼ばれ、近年盛んに研究が行われている。この多様なマイクロ空間構築法を基盤に領域内の研究者と共同し下記の成果を得た。A03班とは、視野角依存性のない構造色材料構築のため、マイクロドロップを流路により作製した。シリカコロイド結晶で作製した構造色材料は原理的に視野角依存性を持つ。シリカ微粒子のアモルファス結晶は視野角依存性のない構造色を示すが、作製するのが困難であった。そこでマイクロドロップレットにシリカ微粒子を分散させ、短時間で溶媒を蒸発することで視野角依存性の小さいシリカアモルファス微粒子を得ることができ、構造色材料として論文として報告した。A02班とは、ポンプを使わずマイクロ流路内の微量液体を送液するシステムについて研究を行った。これまでの粘性液体の濡れ性に関する理論的知見を基盤にマイクロ流路中で浸透現象を利用し液体をコントロールする方法を考案した。その結果、ポンプを使わず複数種の液体を同時に混合するマイクロ流路や、高粘性液体を使用する無細胞タンパク質合成反応をマイクロ流路中で行うことに成功し論文として報告した。またA03班とは、分子認識性のゲルを用いてマイクロ流路内にマイクロバルブを形成する研究を行った。マイクロ流路中で光架橋により分子認識部位を有するポリマーのゲル化を行い、分子認識ゲルマイクロバルブを作製し論文として報告した。A02班とは、抗菌活性を有するブロックコポリマーの分子挙動を、人工細胞膜を用いて調べる研究を行った。抗菌活性を有するペプチドに変わる人工抗菌活性分子を共重合により合成し、人工細胞膜中でチャネルを形成することが明らかとなり現在論文執筆中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、超微細加工(MEMS)技術によるマイクロサイズの構造体と脂質二分子膜・膜タンパク質が構築するナノサイズの構造体を融合させることにより、膜タンパク質機能解析システムを構築する。生体分子は自発的な集合により、人為的には不可能な精緻さ・優美さでナノ構造を創る。特に脂質膜内に形成される膜タンパク質チャネルは、小分子の自己集合により数Åから数nmの超微小孔をいとも簡単に形成する。本研究は、これまでMEMS技術による創薬支援の膜タンパクチップ作製の技術基盤を応用することにより、生体分子が自己集合して作るナノチャネルをマイクロ構造中に組み込むことで融合マテリアルを創製する。またMEMSやマイクロ流体技術を応用し、前期公募研究から継続している領域内共同研究を推進する。本年度は液滴接触法を改良し、2週間以上安定に脂質膜を保持可能な形成法を確立し、その再現性の向上に取り組んだ。その結果脂質単分子膜を貼り合わせる・引き剥がすを繰り返すことが可能なシステムを用い、再現性の高い膜形成法を確立した。また新学術の領域内共同研究により、マクロ流路デバイスをバイオ・ケミカルの実験系に適用するためのシステム構築に取り組んだ。当初の計画のうち、安定性の高い脂質二分子膜を再現よく構築する方法を確立できた。脂質二分子膜を脂質単分子膜に分離し、再度貼り合わせることにより再現性の高い脂質膜形成を可能とした。また領域内共同研究として、A01からA03班までのすべての班の班員と共同研究を推進している。

共同研究の内容は、主に化学反応やバイオアッセイを行うためのマイクロ流路デバイスを設計、供給し効率的な実験系を確立することである。平成27年度は、本年度開発してきた迅速に形成可能な脂質膜プラットフォームを用い、一分子計測可能なナノポアを形成するチャネル膜タンパク質を用いた測定系に展開する。平面脂質膜中に130 nm程度のナノポアを形成するチャネル膜タンパク質を流れるイオン電流を観測することで、一分子の輸送挙動を定量的に観察できる。また共同研究に関して、本年度がプロジェクトの最終年度であるためそれぞれの共同研究を総括し、成果をアウトプットしていく予定である。