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流動層を用いたトリクロロシランおよびモノシランガスからの多結晶シリコンの製造

60, 61年度の科学研究費補助金(一般C)による研究において,現在操業中開発中の多結晶シリコン製造プロセスを徹底的に解析し,多結晶シリコンの製造プロセスにおける問題点を明らかにした.その結果に基づき,製品の純度が高く,エネルギー効率が高くかつ生産性の高い,新しい流動層循環系を用いた多結晶シリコン製造プロセスを提案した.また,本プロセスの開発課題が,流動の維持,微粉末の抑制,生成した微粉の流動層内での保持にあることを明らかにし,その基礎研究として,粒子循環系流動層による微粉の保持に関する研究,モノシランの分解速度の評価を行ってきた.本年度は,まず,モノシランの分解反応を気相反応と表面反応に分離して評価し,それぞれの分解速度に対するモノシラン分圧および水素分圧の依存性を評価した.すなわち,微粉生成に寄与する気相反応の水素分圧依存性は,シリコン析出反応である固体表面反応の水素分圧依存性と比較して大きく,したがって,水素分圧を高くすることにより微粉生成を抑制しうることがわかった.またUCC流動層多結晶シリコン製造プロセスにおける微粉発生量を上式で評価される気相反応の寄与により説明することができた.次に,トリクロロシランを原料として熱分解実験を行い,微粉の生成量,析出表面のモーフォロジーについてモノシランを原料とする場合と比較した. 900-1200°C, 5-10kPaの反応条件下では微粉の生成は見られず,また析出の表面も滑らかであり, HCI等によるエッチングの効果が示唆された.さらに,シリコン金属粒子を流動媒体とする流動層反応器を種々の分散板を用いて運転し,多結晶シリコン析出反応中の流動を維持するために最適の分散板形状を検討した.用いて運60, 61年度の科学研究費補助金(一般C)による研究において,現在操業中開発中の多結晶シリコン製造プロセスを徹底的に解析し,多結晶シリコンの製造プロセスにおける問題点を明らかにした.その結果に基づき,製品の純度が高く,エネルギー効率が高くかつ生産性の高い,新しい流動層循環系を用いた多結晶シリコン製造プロセスを提案した.また,本プロセスの開発課題が,流動の維持,微粉末の抑制,生成した微粉の流動層内での保持にあることを明らかにし,その基礎研究として,粒子循環系流動層による微粉の保持に関する研究,モノシランの分解速度の評価を行ってきた.本年度は,まず,モノシランの分解反応を気相反応と表面反応に分離して評価し,それぞれの分解速度に対するモノシラン分圧および水素分圧の依存性を評価した.すなわち,微粉生成に寄与する気相反応の水素分圧依存性は,シリコン析出反応である固体表面反応の水素分圧依存性と比較して大きく,したがって,水素分圧を高くすることにより微粉生成を抑制しうることがわかった.またUCC流動層多結晶シリコン製造プロセスにおける微粉発生量を上式で評価される気相反応の寄与により説明することができた.次に,トリクロロシランを原料として熱分解実験を行い,微粉の生成量,析出表面のモーフォロジーについてモノシランを原料とする場合と比較した. 900-1200°C, 5-10kPaの反応条件下では微粉の生成は見られず,また析出の表面も滑らかであり, HCI等によるエッチングの効果が示唆された.さらに,シリコン金属粒子を流動媒体とする流動層反応器を種々の分散板を用いて運転し,多結晶シリコン析出反応中の流動を維持するために最適の分散板形状を検討した.用いて運
蛋白質燐酸化酵素PKNと相互作用する蛋白因子の同定

PKNのアミノ末端をプローブとし、酵母two-hybrid法をもちいて、ヒト脳cDNAライブラリーをスクリーニングした結果、PKNと特異的に相互作用すると考えられる16種類のクローンを得た。そのうちの1種類はアミノ末端のactin結合領域を欠失したα-actininをコードしていた。まず初めに、α-actininとPKNとの相互作用に必要な領域を明らかにするため、それぞれの欠失変異体を用いたin vitro結合実験を行った。その結果、α-actininはPKNのアミノ末端領域と直接結合し、またその結合にはPKNのRhoA結合領域は不要であることがわかった。また、PKNは骨格筋型・非骨格筋型のα-actininの第三番目のspectrin-like repeatと結合し、さらに非骨格筋型のα-actininのEF-hand様領域とカルシウムイオン依存的にそして骨格筋型の同領域とはカルシウム非依存的に結合した。PKNとアミノ末端領域が欠失したタグ付きの変異体α-actininをCOS7細胞に共発現させ、その細胞抽出液よりタグに対する特異抗体をもちいて免疫沈降を行ったところ、この変異体α-actininとともにPKNが共沈することが明らかとなり、細胞内においてもPKNとα-actininが相互作用する可能性が示唆された。ウサギの網状赤血球抽出液を用いたin vitro翻訳系を利用して作製したactin結合領域を含む全長のα-actininは、in vitroにおいてPKNと弱い結合しか示さなかったが、アクチン細胞骨格系の調節に重要な働きをしているとされているphosphatidylinositol 4,5 bisphosphateを添加することにより、その結合活性は上昇した。これらのことから、PKNはα-actininと結合し、細胞骨格系に何らかの影響を与えている可能性が示唆される。
アミロイドβペプチドの蓄積を抑制するβセクレターゼ阻害剤の合成研究

アルツハイマー病治療薬の開発を目指して、以前から(1)βセクレターゼ阻害剤の創製研究、および最近(2)αセクレターゼ活性の増強を目指したPK-C活性化剤の創製研究を行っている。アルツハイマー病の老人斑の主成分であるアミロイドβペプチド(Aβ)は、アミロイド前駆体蛋白質(APP)がβセクレターゼ、およびγセクレターゼによって切断されて生じるペプチドである。(1)我々は、エイズの臨床で成功を収めた種々のHIV protease阻害剤に導入されている「hydroxyethylamine型のジペプチドイソスター(HDI)」を含む最初のβセクレターゼ阻害剤TK-3を見い出している。今年度、TK-3を基にした構造活性相関研究を精力的に行い、医薬品としてのプロフィールが向上するように低分子化と高活性化を目指した。具体的には、大きく分けて3つの部位、P1,P3位の疎水性ポケット、P1'位の側鎖の方向、P2'-P4'位の配列、をターゲットとして修飾した。結果として、分子シミュレーションを利用した構造活性相関により、次なる化合物変換のための重要な情報を得た。(2)また、APPはβセクレターゼで切断されずに、αセクレターゼ、および、γセクレターゼによって切断されると無害なp3断片を生じる。最近protein kinase C (PK-C)のアゴニストが、Appのα切断を増強し、結果的にAβの生成を抑制することが報告されたことにより、我々はαセクレターゼ活性を増強するようなPK-C活性化剤の創製も行った。我々は最近、構造固定化テンプレート(γ-lactone)を用いてPK-Cの内因性アゴニストであるジアシルグリセロール(DAG)を環化することにより、PK-Cの強力なアゴニスト(DAG-lactone)を合成した。今年度、本化合物のテンプレートの最適化、およびPK-Cとの結合様式の解明等の実験を行った。結果として、腫瘍プロモーターとして知られるphorbol esterに匹敵するPK-C結合活性を有するDAG-lactone誘導体を得ることに成功しており、現在αセクレターゼ活性に与える影響等を、杉本八郎教授との共同研究により進めている。
結晶表面上の化学反応を可視化する：氷表面上での酸性ガスの吸着・融解反応の解明

下記の6点を見出した.1) HClガスが存在すると,擬似液体層が存在し得ない温度領域においても,氷上に液体相が生成する.2) HClガス存在下で氷を成長させるとHCl液滴が液体のまま氷中に取り込まれる.3)氷上のHCl液体相の濡れ角は純水よりも顕著に大きい.4)二酸化炭素と酸素は擬似液体層の生成に寄与しない.5)氷表面に存在する液滴状と薄層状の擬似液体層は,バルク水に比べてそれぞれ20倍および200倍流れにくい.また,2種類の擬似液体層は,氷表面での液相の濡れ性が水蒸気圧によって異なることで生成する.6)氷ベーサル面の単位渦巻ステップの成長カイネティクスは複雑な温度依存性を示す.H27年度には以下の3点を実施した.1.ガス供給システムの開発(佐﨑,長嶋):北海道エア・ウオーター株式会社と共同で,任意の濃度で水蒸気および酸性ガスの混合ガスを作製するための,混合ガス供給システムを開発した.本システムは,本研究での全ての実験で利用される.2.氷表面上でのHClガスの吸着・融解反応の直接観察(長嶋,村田,古川):0.1%濃度のHClガス(分圧100 Pa)を含む窒素ガス(全圧は1気圧)を,観察のための単結晶氷を成長させた観察チャンバーの内部に10 mL/minの流量で5分間導入した(チャンバー内部容積の10倍量のガスをチャンバーに導入).その後,様々な温度及び水蒸気圧のもとで,氷結晶のベーサル面をレーザー共焦点微分干渉顕微鏡を用いてその場観察した.その結果,HClガスが存在しないと擬似液体層が発生しない-15.0-1.5°Cの温度領域中でも,HClガスが存在すると液滴状の擬似液体層が生成することを見出した.この液滴が未飽和な水蒸気圧下でも1時間以上安定に存在したことより,液滴は0°C以下の温度でも熱力学的に安定なHCl水溶液であると考えられる.3.氷結晶表面での化学反応のラマン分光分析(佐﨑,長嶋):本項目は,H27年度に当初計画していたが,予備実験を行ったところ,ラマン分光では感度が不足していることがわかった.そのため,当初計画していたラマン分光ではなく,より感度が高い赤外分光を行うための光学系を開発するよう,計画を変更した.この計画変更にともない,H27年度に使用予定であった280万円をH28年度に繰り越すことにした.そして,H28年度に,繰り越したお金で赤外分光のためのフーリエ変換型赤外分光光度計を購入するとともに,本分光器より赤外光を取り出し光学顕微鏡上の試料氷表面を分析するためのシステムの基本設計を行った.氷結晶表面で進行する化学反応を,ラマン分光計で分析する予定であった.しかし,予備実験を行ったところ,ラマン分光では検出感度が不足していることがわかった.そのため,当初計画していたラマン分光ではなく,より感度が高い赤外分光を行うための光学系を開発するよう,計画を変更した.この計画変更にともない,H27年度に使用予定であった280万円をH28年度に繰り越すことにした.そして,H28年度に,繰り越したお金で赤外分光のためのフーリエ変換型赤外分光光度計を購入するとともに,本分光器より赤外光を取り出し光学顕微鏡上の試料氷表面を分析するためのシステムの基本設計を終えることが出来た.上記の事情により,H27年度に行う予定であった化学反応の分析はH28年度以降に先送りになったが,H28年度には分光光学系のめどを立てることが出来た.また,氷表面上でHClガスによって引き起こされる吸着・融解反応を直接可視化するという最重要項目はきちんと達成することが出来た.そのため,本報告書を作製しているH29年4月の段階では,研究はおおむね順調に進展していると評価できる.H28年度には,以下の3項目を実施した.1.超高感度位相差顕微鏡の開発(佐﨑,村田):ビデオレートでの高速な観察が可能である位相差顕微鏡を,極限まで高感度化することで,氷結晶表面での分子高さレベルの現象を高速でその場観察するための顕微鏡システムの開発に取り組んだ.具体的には,倒立型光学顕微鏡の左側ポートより試料からの透過光を取り出し,リレー光学系で新たに作製した対物レンズの後ろ焦点面位置に液晶を利用したデバイスを設置し,試料からの透過光を任意の割合で減じてから回折光と干渉させることができるシステムを構築した.これにより,氷の表面観察において感度を飛躍的に増大させることが可能となった.2.氷結晶へのHCl取り込み機構の解明(佐﨑,長嶋,古川):H27(2015)年度には,氷上に吸着したHClガスが,氷表面を融解させる過程を初めて可視化することに成功した.H28年度にはさらに,様々な温度,水蒸気圧のもとで,HClガス存在下での氷結晶表面をレーザー共焦点微分干渉顕微鏡を用いてその場観察した.その結果,氷結晶が成長している場合には,単位ステップが横方向に成長するにつれて氷表面上のHCl水滴を取り囲み,さらにHCl水滴を氷結晶内部に取り込むことを見出した.

この成果は,極地の上空に生成する極成層圏雲(氷)が大量のHClを保持する機構を明らかにできたことを示しており,環境科学の観点から極めてインパクトが高い.現在,論文を執筆中である.3.氷結晶表面を分光分析するための赤外分光光学系の開発(佐﨑,長嶋):フーリエ変換型赤外分光光度計を新たに購入した.そして,本分光器より赤外光を取り出し,光学顕微鏡上の試料氷結晶の表面を分析するためのシステムの基本設計を行った.これに基づきH29年度には,本システムを実稼働させ,氷結晶表面での化学反応の追跡を行う予定である.1.赤外分光光学系と光学顕微鏡を合体させたシステムの開発は,当初の予定よりもやや送れていた状況にあった.しかし,氷結晶表面上での分光学的実験の世界的権威であるProf. Patric Ayotte(シャーブルック大学,カナダ)を招聘して教えを請うことで,システムの基本設計を終えることが出来た.2.また,H28年度に明らかにすることが出来た「氷結晶中へのHClが取り込まれる機構」は,極域でのオゾンホール形成のトリガーとなるため環境科学の観点から極めて重要な,そして当初想定していなかった発見である.上記の1,2を勘案して,おおむね順調に進展していると評価した.H29年度には,以下の4項目を実施した.1.顕微赤外分光光学系の稼働:昨年度までの懸案であった顕微赤外分光光学系を実稼働することについに成功した.これにより,氷結晶表面上での表面モルフォロジーを直接観察しながら,特定の部位の化学情報を,優れた空間・時間分解能でその場計測することが可能となった.2.レーザー共焦点微分干渉顕微鏡の二光束干渉計化:水1分子高さ(0.37 nm)の単位ステップを可視化できるレーザー共焦点微分干渉顕微鏡に,マイケルソン型二光束干渉計を合体させたシステムの構築と立ち上げに成功した.これにより,表面モルフォロジーを直接可視化しながら,その成長・昇華速度を計測することが可能となった.3.多結晶表面での表面融解挙動:様々な天然の環境下では,当研究室でこれまで研究題材として来た氷単結晶に加え,氷多結晶が重要な試料となる.そこで,氷多結晶薄膜上での表面融解過程を上記2.のシステムを用いて直接光学観察したところ,氷多結晶薄膜上では,氷単結晶(-20°Cで表面融解)よりも遥かに低温でも(-270°C)擬似液体層が安定に存在することを見出した..4.気相から成長する氷結晶ベーサル面上での単位渦巻ステップの成長カイネティックスの温度依存性:氷結晶ベーサル面上で渦巻ステップの成長速度の過飽和度依存性を詳細に計測し,ステップカイネティック係数βを精度良く決定することに初めて成功した.βの温度依存性を詳細に計測したところ,理論的に予想される指数関数的振る舞いとは全く異なる温度依存性をβは示した.この結果は,氷結晶表面上では未知の現象がまだ存在することを示す.下記の6点を見出した.1) HClガスが存在すると,擬似液体層が存在し得ない温度領域においても,氷上に液体相が生成する.2) HClガス存在下で氷を成長させるとHCl液滴が液体のまま氷中に取り込まれる.3)氷上のHCl液体相の濡れ角は純水よりも顕著に大きい.4)二酸化炭素と酸素は擬似液体層の生成に寄与しない.5)氷表面に存在する液滴状と薄層状の擬似液体層は,バルク水に比べてそれぞれ20倍および200倍流れにくい.また,2種類の擬似液体層は,氷表面での液相の濡れ性が水蒸気圧によって異なることで生成する.6)氷ベーサル面の単位渦巻ステップの成長カイネティクスは複雑な温度依存性を示す.上記の様に,氷表面での化学反応を分析するための手段が,ラマン分光法から赤外分光法に変更になった.
アプタマーセットを用いた血液中極微量疾病マーカーの多数同時検出法の開発

血液中の多数の疾病マーカーを同時に検出するために、それに結合する複数のアプタマーを用意し、ビーズ等に血液中の複数の疾病マーカーを固定化する。これに複数のアプタマーを添加し、結合したアプタマーを回収・増幅し、塩基配列を決定することにより疾病マーカーを検出する方法の開発を目指した。本原理で検出できることは確認できたが、アプタマーの非特異的吸着に由来する、バックグラウンドシグナルが高く、現時点では、超高感度検出は難しいと考えられる。しかし、ボロン酸ビーズを用いると、タンパク質の立体構造をあまり損なうことなく固定化できる、という見込みを得ることができ、今後の開発の上で重要な知見を得ることができた。血液中に極微量しか存在しない多数の疾病マーカーを同時に検出するために、それらに結合する複数のアプタマーを用意し、ビーズ等に血液中の疾病マーカーである複数の蛋白質を固定化し、これに結合したアプタマーを回収・増幅し、次世代シーケンサ0により塩基配列を決定する方法を開発する。特定のアプタマー配列の数は血液中の特定の疾病マーカーの濃度に対応するはずであり、アプタマー配列を計数すれば、疾病マーカーを検出し濃度を概算できる。添加するアプタマーセットは、それぞれの疾病マーカ0を同じ様に、ビーズ等の固定化担体に共有結合させてスクリーニングして取得する。マーカーが極微量しか存在しなくても、固定化した疾病マーカーに数個でもアプタマーが結合していれば、PCR増幅により百万倍以上に複製でき、その配列は読めるので、高感度検出できる。またアプタマーセットと次世代シーケンサーを用いることにより、多数の疾病マーカーの同時検出が可能になる。本研究は、以下の2つの項目について研究を遂行した。1)既に取得している疾病マーカー結合アプタマーを用いた本検出原理の確認2)標的分子を共有結合で固定化した固定化担体を用いたアプタマーセットの探索1)については、腫瘍マーカーであるVEGFに結合するアプタマーを用いて、本検出原理に基づきVEGFを検出できる事を確認できた。2)については、VEGFと肝臓がんマーカーであるAFPについて、アプタマーを得ることが出来る目処がついた。血液中に極微量しか存在しない多数の疾病マーカーを同時に検出する為に、それに結合する複数のアプタマーを用意し、ビーズ等に血液中の疾病マーカーである複数の蛋白質を固定化し、これに結合したアプタマーを回収・増幅し、次世代シーケンサーにより塩基配列を決定する方法を開発する。添加するアプタマーセットは、それぞれの疾病マーカーを同じ様にビーズ等の固定化担体に共有結合させてスクリーニングして取得する。マーカーが極微量しか存在しなくても、固定化した疾病マーカーに数個でもアプタマーが結合していれば、PCR増幅によりその配列は読めるので、高感度検出できる。本研究は、以下の4つの項目について研究を遂行する予定であり、平成25年度は、上記の1)を確認し、2)と3)の研究に着手した。1)既に取得している疾病マーカー結合アプタマーを用いた本検出原理の確認2)標的分子を共有結合で固定化した固定化担体を用いたアプタマーセットの探索3)取得したアプタマーセットを用いた多数疾病マーカーの同時検出とその検出感度の検討4)現在疾病マーカーと考えられていない血液中の極微量標的蛋白質の検出血液中に極微量しか存在しない多数の疾病マーカーを同時に検出する為に、それに結合する複数のアプタマーを用意し、ビーズ等に血液中の疾病マーカーである複数の蛋白質を固定化し、これに結合したアプタマーを回収・増幅し、次世代シーケンサーにより塩基配列を決定する方法の開発を目指した。

具体的には、1)既に取得している疾病マーカー結合アプタマーを用いた本検出原理の確認、2)標的分子を共有結合で固定化した固定化担体を用いたアプタマーセットの探索、3)取得したアプタマーセットを用いた多数疾病マーカーの同時検出とその検出感度の検討、の3つの項目について研究を実施し、本検出原理を確認し、本手法の可能性を確認することができたが、アプタマーの非特異的吸着に由来するバックグラウンドシグナルが高く、現時点では超高感度検出への応用は難しいことが確認された。しかし、タンパク質の固定化法としてボロン酸ビーズを用いると、タンパク質の立体構造をあまり損なうことなく固定化で来ている、という見込みを得ることができ、今後のアプタマーを用いたマーカータンパク質等の検出の発展の上で重要な知見を得ることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。進化分子工学26年度が最終年度であるため、記入しない。予定通り、原理確認ができ、いくつかの疾病マーカーに結合しているアプタマーが得られた見込みがたっている。ほぼ想定した進行状況通りだと言える。2年目が終了したが、今のところ検出原理の確認だけが終わっており、予定した4項目のうち終わったのは1項目だけである。残り3項目のうち2項目の研究には着手したが、まだ十分な数のアプタマーセットは得られていない。想定していた以上に非特異的吸着に基づくバックグラウンドシグナルが高く、高感度検出を行うためにはアプタマーの固定化担体等への非特異的吸着を防ぐ方策の開発が必要であった。今回ボロン酸を用いて糖鎖を共有結合したことにより、非特異的吸着はある程度抑えることが出来たと考えられるので、2)4)の研究を精力的に推進する。ほぼ予定通り進行しており、当初の計画通り研究を推進する。前述した通り、非特異的吸着の低減に時間を費やし、原理確認の段階で研究が若干滞っていたが、ボロン酸ビーズの利用によりこの問題は解決できる見通しが立った。この後は、アプタマーのスクリーニング及び結合したアプタマーのシーケンシングというある意味でルーティーンの仕事を繰り返すことになるので、従事する学生の数を増やスことによって研究を急速に推進する。実際に従事する学生の技能は向上しており、今年は急速な推進が可能であると考えられる。本年度は原理確認であり、次世代シーケンサーを用いず、従来のDNAシーケンサーを用いて十分に解析及び検討が可能だったので、物品費が少し余った。次年度以降は余剰金を用いて更に多数の疾病マーカーに対してアプタマーをスクリーニングする。
団粒の構造形成の機構に関する基礎的研究

本研究の遂行によって得られた成果は以上のように要約される.1.土壌の凝集力の発現種々の土壌の凝集力を実験的に評価して(購入備品による),凝集力の発現機構の特性を得た.特に団粒内部の結合物質である有機物質は,その量に応じて凝集力を高めた.また凝集力は土壌の保水力との対応関係があり,充填密度とともに単調に増加する.2団粒の凝集力の特性団粒土壌の凝集力は団粒径とともに増大し,また有機物含有量の多い土層の団粒の方が少ない土層のものより大きいという特性が得られた.これらは団粒の構造形成を解明する上で重要である.3団粒の力学的挙動を考慮した団粒分布の機構外力に抗する団粒の形態維持,収縮による形状変化および団粒分離の三つの現象を組み入れて,乾燥による分布の変化機構を式化した.即ち力学的現象の結果で定まる団粒成分量に行列で表すことによって,団粒分布が得られる過程と結果を量的に関連づける方法を開発した.以上の13の相互関係に基づき,力場における団粒の内部構造に関する実証的な記述モデルを設定した.有機物の介在によって団粒が段階的に構成される階層構造において,有機物量が多くなるに従い内部凝集力が増大し,より高次で間隔の多い構造が形成される.この場合外力に対する団粒の形態的な維持機能は低下する.4.土壌のレオロジー的挙動に及ぼす有機物の機能凝集力を高める有機量は同時に応力の緩和速度を早め,クリープ現象をバーガース体で近似した場合,各模型定数を定まった方向にコントロールすることによって,土工を含めて圃場レベルでの実用目的に合った団粒構造を創出できる可能性を示唆するものである.本研究の遂行によって得られた成果は以上のように要約される.1.土壌の凝集力の発現種々の土壌の凝集力を実験的に評価して(購入備品による),凝集力の発現機構の特性を得た.特に団粒内部の結合物質である有機物質は,その量に応じて凝集力を高めた.また凝集力は土壌の保水力との対応関係があり,充填密度とともに単調に増加する.2団粒の凝集力の特性団粒土壌の凝集力は団粒径とともに増大し,また有機物含有量の多い土層の団粒の方が少ない土層のものより大きいという特性が得られた.これらは団粒の構造形成を解明する上で重要である.3団粒の力学的挙動を考慮した団粒分布の機構外力に抗する団粒の形態維持,収縮による形状変化および団粒分離の三つの現象を組み入れて,乾燥による分布の変化機構を式化した.即ち力学的現象の結果で定まる団粒成分量に行列で表すことによって,団粒分布が得られる過程と結果を量的に関連づける方法を開発した.以上の13の相互関係に基づき,力場における団粒の内部構造に関する実証的な記述モデルを設定した.有機物の介在によって団粒が段階的に構成される階層構造において,有機物量が多くなるに従い内部凝集力が増大し,より高次で間隔の多い構造が形成される.この場合外力に対する団粒の形態的な維持機能は低下する.4.土壌のレオロジー的挙動に及ぼす有機物の機能凝集力を高める有機量は同時に応力の緩和速度を早め,クリープ現象をバーガース体で近似した場合,各模型定数を定まった方向にコントロールすることによって,土工を含めて圃場レベルでの実用目的に合った団粒構造を創出できる可能性を示唆するものである.団粒の構造形成の機構を解明するに当り、初年度の研究の遂行で得られた主要な結果は、団粒分布の新しい視点による解析法と、現象的結果としての団粒分布を決定する要因であり、団粒の形態維持を定める土壌の凝集力に関する実験的考察に大別される。1.物理的,力学的過程を考虜した団粒分布の解析法の提案団粒分布は外力である分析力と内力としての内部結合力との相対関係で定まる。外力の条件を一定にして、外力に対する団粒の形態の維持、乾燥収縮による形状変形および外力による分離の3つの現象を考慮に入れて、団粒分布に至る過程を式化した。この場合試料の基準状態(生土)における団粒成分を行マトリクスで表わし、任意の状態における成分を列マトリクスで表わした。即ち団粒の成分量を行列で表現することにより、団粒分布が得られる過程と結果を量的に示す方法を開発した。これらの成果を学会の支部大会で発表した。2.有機質土壌の凝集力に関する実験的検討前項の内容を凝集力と関連づける必要がある。購入した備品により、有機物含有量を異にする有機質土層の凝集力に関する実測データを蓄積し、これらに基づき実態的事実関係を得た。毛管水の張力だけによる標準砂の凝集力を評価し、有機質試料のそれとの対比を行った。全ての試料の凝集力と水分量の関係は、ピークを持つ曲線で表わされ、ピーク点は有機物含有量が多い程高く、また高水分量側に位置するという重要な事実が得られた。これらの凝集力は10の0乗から1乗(g/cm2)の範囲内にある。有機物含有量が多い程凝集力の内力に基づく団粒形成の階層性が増し、より大きな団粒を構成するが、外力に対しては逆に弱くなるという実証的知見が得られた。初年度はほぼ予定どうりの成果を得た。さらに構造形成上の諸知見を蓄積して、次年度に研究目的を達成する。
光熱変換分光法による生体情報計測のためのマイクロフォンの試作

本研究は、光熱変換分光法を応用した深部生体情報計測法の確立を目指し、生体の光熱変換信号の特性を考慮したマイクロフォンの設計、試作を目的としている。従来、脈拍や環境雑音の影響を抑えるためマイクロフォンと試料間に共鳴管を設けた構造の生体用光熱変換信号検出装置(セル)が検討されている。本研究室でも、ヘルムホルツ型の共鳴管を用いたセルによる深部生体情報計測を試みてきた。平成12年度までに、回転楕円形状の共鳴管を設けたセルを提案し、試作・検討を行った。以下に、主な項目を示す。(1)コンピュータ・シミュレーションによる音響解析(2)回転楕円型生体用セルの試作、性能評価(3)グリコヘモグロビンを対象とした基礎実験本年度は、平成12年度の成果を踏まえて、生体計測のモデル実験として、二層生体モデルを用い、グリコヘモグロビンを対象とした濃度計測実験を行った。以下に、主な成果を示す。(1)反射光・散乱光対策用キャップの試作実際に、生体計測を行った際に、照射した励起光による生体からの反射光及び生体内部から後方散乱光により雑音が発生することを確認した。その対策として、光ファイバの先端にキャップを装着することにより、雑音を低減することができた。(2)グルコヘモグロビンを対象とした二層生体モデル実験グルコヘモグロビンを対象とした二層生体モデル実験結果より、本生体用光熱変換分光装置が検出限界は約4%程度、定量限界は約3%程度であることを確認した。以上の成果から、本研究の目的である生体の光熱変換信号を考慮したマイクロフォンを設計、試作し、本システムを用いて、臨床応用できる目処がっいたと考える。本研究室でも、ヘルムホルツ型の共鳴管をもちいたセルによる深部生体情報計測を試みてきた。しかし、生体計測に必要とされるS/Nは-50dB以下といわれており、現在、ヘルムホルツ型セルでは十分な感度が得られていない。そこで、平成12年度では、新たに、回転楕円形状の共鳴管を設けたセルを提案し、試作・検討を行った。以下に、その経過と主な成果を示す。(1)コンピュータ・シミュレーションによる音響解析有限要素法を用いたコンピュータ・シミュレーションにより回転楕円型共鳴管の共鳴周波数、Q値、寸法について検討を行った。(2)回転楕円型生体用セルの試作、性能評価(1)の検討を基に、試作した回転楕円型生体用セルについて性能評価を行った。その結果、これまで本研究室で使用していたヘルムホルツ直管型生体用セルに比べ、Q値は約8倍、S/N比は約18dB向上した。これにより、生体用光熱変換分光計測装置全体の信号検出限界が、-48dBとなり、生体計測に必要とされるS/N比に到達したと考える。(3)グリコヘモグロビンを対象とした基礎実験実際に生体計測を実施する前に、基礎実験として、グリコヘモグロビンを対象としたin vitro計測を行った。その結果、グリコヘモグロビンの血中濃度変化を約1%オーダで分別定量が可能であることを確認した。
ストリーミング技術を活用した学校教育用スポーツ関連デジタルコンテンツの開発研究

本研究では、ストリーミングサーバーを活用した体育、スポーツ関連デジタルコンテンツを開発した。研究期間は20032006年度の4年間であった。開発に際しては、体育の授業で活用可能な素材の提供が意図した。2003年には。教育関係で開発されているデジタルコンテンツの開発状況に関する調査を行った。また、それを踏まえ、デジタルコンテンツ開発に向けたデザインを検討し、柔道、器械運動並び員ハンドボールのコンテンツをプロトタイプとして作成した。2004年度には、サッカーのゲーム映像に対する中学校並びに高校の体育教師の観察視点を検討するための調査を行った。評価の対象となったゲームは、5分間のミニゲームである。被験者は、この映像を視聴した後に映像に対する評価を行った。また、結果は、教師としての経験年数並びにサッカー協会関連の資格の有無をもとに分析した。2003年には。本研究の背景には、教育内でのIT化の進行がある。例えば、インターネットの普及は、問題解決に際して個人に求められる資質、能力を大きく変えたと言われる。知識の量が求められるのではなく、必要な情報を探し出し、それを評価し、問題解決のために用いる能力が求められるようになった。体育関係についても同様の状況がみられる。そこで、本研究では、陸上、体操、球技の3領域を対象に、ストリーミングサーバーを活用した学校体育用のデジタルコンテンツを開発し、体育授業におけるインターネット活用に対応するコンテンツ配信を試みている。平成15年度は、この目的達成に向け、教育の情報化並びに学校教育用デジタルコンテンツの開発状況に関する情報を収集した。その結果、学校教育用のデジタルコンテンツが多々開発されているとともに、現在、それらを集約するいくつかの機関が存在していること、この動きの中で、学校、教育委員会、企業の共同によるコンテンツ開発が進められていることやコンテンツ利用のガイドラインが作成され始めていることが確認された。例えば、大阪市体育研究会(http://plaza10.mbn.or.jp/taiiku/)、「教育情報共有化促進モデル事業」HP(http://www.ak.cradle.titech.ac.jp/e-teacher/)、教育情報ナショナルセンター(http://www.nicer.go.jp/)、理科ネットワーク(http://www.rikanet.jst.go.jp/)等である。他方で、生徒が撮影された映像のプライバシー保護の問題やコンテンツのカスタマイズ機能、検索機能付与の必要性も確認された。以上のような情報をもとに、ストリーミングサーバーの可能性とストリーミングサーバーを用いたデジタルコンテンツのサンプル、さらには、その内容構成について検討した。サンプルとしては、柔道、器械運動、ハンドボール、基本の運動に関するデジタルコンテンツを収集、作成し、プロトタイプとして柔道を組み込んだサーバーを学内実験用にアップした。本研究は、体育の授業で活用可能なデジタルコンテンツをストリーミングサーバーを活用して配信するシステムを作成するとともに、その有効活用に必要な諸条件を明らかにしていくことにある。そのため平成15年度に組み込んだコンテンツを大学外に配信するための環境整備を進めるとともに、トップページの構成、ストリーミングサーバーに組み込む素材の収集並びに映像評価の手法について検討した。トップページの構成については、素材集のみならず、研究の目的並びにストリーミングサーバーを活用した双方的な授業評価システム並びに関連リンク集を組み込めるデザインを検討し、試作品を作成した(http://tsukubapel.taiiku.tsukuba.ac.jp/)。

また、総合的な学習に関連したHPを含め、参考となるHPの画面構成について検討した。ストリーミングサーバーに組み込む素材としては、器械運動のマット運動と鉄棒運動のコンテンツを収集し、新たにアップした。また、バスケットボールについて小学校並びに中学校で授業中のゲームの様相を撮影したデジタルコンテンツを活用する授業を実施するとともに、配信できる映像について検討し、児童生徒に配信に必要な許可を得る手続きを進めた。加えてハンドボールについても基礎的なトレーニング法を含めたコンテンツの試作品を作成した。画像評価の方法については、大学生を対象としたサッカーの授業で撮影したゲームの映像を高校の保健体育担当教師にインターネットを用いて評価してもらい、適切な映像評価の視点について検討した。加えて、ストリーミングサーバーの特性を活用するために、双方向的なパフォーマンスの評価システムについて検討し、そのプロトタイプを作成した。なお、システムの全体像並びにその背景については、ギリシアで行われたプレオリンピック会議で発表した。本研究は、体育の授業で活用可能なデジタルコンテンツをストリーミングサーバーを活用して配信するシステムを作成するとともに、その有効活用に必要な諸条件を明らかにしていくことにある。そのため、平成17年度には、大学生を対象とした体育の授業で撮影した映像をストリーミングサーバーで提供し、受講者自身が自分自身やチームのパフォーマンスの変化をどのように認識できるのかを検討した。検討に際しては、受講者の授業開始時点でのパフォーマンスを元に、受講者全員を上位、中位、下位の3群に分け、上位群と下位群の知識、観察能力の変化の違いを比較した。実験に際しては、授業の内容に関する基本的情報を提供するコンテンツを追加した。具体的には、1対1での攻撃と守備の原則に関するコンテンツをアンケート画面と同じ画面に組み込んだ。ゲームの観察能力の評価については、授業の内容に即して評価項目を設定し、5段階での評価を依頼した。また、知識に関しては、観察した映像から確認した問題点の解決策を自由記述で回答するように依頼した。加えて、2学期並びに3学期の終了時点で個人並びにチームのパフォーマンスに関する自己評価を自由記述で提出させ、その結果について検討した。なお、撮影した映像を整理していくために専用のファイルングサーバーを構築し、蓄積するファイルと作業用のファイルを整理できる管理システムを設定した。また、これら以外にも、体づくり運動、ハンドボール並びにテニスのコンテンツを追加した。平成16年度に実施した研究成果については、現在投稿中である。
機能的電気刺激による肥満症及び糖尿病の予防・改善

本研究は骨格筋への最適筋収縮パターン(筋肥大モード、血流促進モード、エネルギー代謝促進モード)が可能な機能的電気刺激装置を開発し、糖尿病、肥満症、その他の慢性的疾患患者の他動的運動(電気刺激による)でのエネルギー消費や糖代謝改善効果の可能性を実験的に検証するものである。得られた研究成果から、機能的電気刺激による肥満症、糖尿病の運動療法の開発が可能になり、現在、京都大学付属病院及び逓信病院ですでに臨床応用が開始され、2型糖尿病患者の食後血糖のコントロール、十字靭帯再建術後の筋トレ、及び閉塞性肺疾患患者のリハビリに利用されている。この研究で開発・検証された骨格筋の機能的電気刺激は今後、寝たきり患者や骨粗しょう症、あるいは腰痛や膝痛など整形外科的疾患をもつ「運動弱者」への他動的運動処方に成り得る可能もある。今年度は、下肢の大筋群の運動量(エネルギー代謝)が最も高くなる電気刺激部位、刺激頻度、極性、収縮・弛緩サイクルの決定を行うため、健常者10名を対象に機能的電気刺激のコンピュータソフトの開発、実験検証(森谷)を行なった。健常者を対象とした我々の基礎実験から、最も高い酸素摂取量が得られたパラメーターは、両極性パルスの1秒:1秒の刺激・弛緩サイクルで、20Hzであったが、最近の報告では4Hzの低周波刺激でより大きな代謝改善効果が認められることが明らになっている。そこでこの先行研究の追試実験も行った。今年度の研究では下腿筋群を含めた多くの筋群を動員させる低周波治療用の表皮電極パッドを両側の下腿部(前頚骨筋と腓腹筋)及び大腿部(大腿四頭筋と大腿二頭筋)にそれぞれ装着した後、低周波電気刺激を20及び4Hzで実施した。筋収縮様式は、両側下腿部を同時収縮させた0.5秒後に大腿部を同時収縮させ、これを交互に繰り返すことで有酸素運動に類似した運動を他動的に誘発させた。刺激強度は、刺激に対する痛みが伴わない強度で行い、被検者の症状や自覚症状に応じて適宜修正した。その結果、両刺激頻度でエネルギー代謝の亢進が認められたが、新たに導入した4Hzの低刺激頻度において酸素摂取量が有意に増大し、安静時代謝の約58倍(8METS)にも亢進することが明らかとなった。また、主観的運動強度を独自開発したビィジュアル・アナログスケールで検証したところ、骨格筋電気刺激中に軽い随意収縮を行った場合、呼吸循環系へのストレスが軽減することも明らかとなった。機能的電気刺激は随意筋収縮とは異なる運動神経・筋線維の動員順序を惹起できるので、比較的軽い筋収縮で速筋線維の動員が可能になる。更に、選択的な速筋線維の動員は筋グリコーゲンの消費に直結するので、糖代謝亢進、それに伴うインスリン感受性の亢進など、抗糖尿病効果やエネルギー消費効果による隠れ肥満の防止に極めて有効であると考えられる。今年度は、これらを実験的に検証するために、18年度の研究で確立した有効な機能的電気刺激の肥満や内臓脂肪症候群の中年男性予備軍(年齢:45.0±3.8歳、BMI:27.0±0.6)を対象に実験を行った。各被験者は、1週間以上の間隔をあけて2つの試行(筋電気刺激、コントロール)をランダムな順序で実施した。呼気ガス及び乳酸データは、食前と食後20分に取った。採血は食前と、食後30分、60分、90分、120分に行った。コントロール群と比べて筋電気刺激群は、酸素摂取量は約2倍に有意に増加し(P<0.05)、呼吸商・乳酸・糖質消費量も有意に高かった(P<0.05)。コントロール群と比べて筋電気刺激群の食後血糖値は、食後60分及び食後120分に減少有意傾向が認められた(P<0.1)。コントロール群と比べて筋電気刺激群の食後インスリン値は、食後90分に減少有意傾向にあり(P<0.1)、食後120分に有意な減少が見られた(P<0.05)。

以上のように、本研究は中年肥満男性の骨格筋電気刺激により、エネルギー代謝や糖代謝を高め、食後血糖値・インスリン値の上昇抑制をもたらす重要な新知見を得たもので、今後の肥満、メタボリックシンドロームなどへの新たな運動療法の先駆けになる可能性が大いに期待される。本年度の研究では、四肢の動きを伴わない低周波骨格筋電気刺激運動療法における心臓循環応答に関して、随意運動(自転車エルゴメータ)との同一酸素摂取量での比較検討を行った。被験者は男子学生8名とした。各被験者は、電気刺激試行(ES条件)、随意運動試行(VC条件)の各試行においてランプ負荷の運動テストを行った。ES条件においては、20Hzの刺激周波数を用いて左右の大腿四頭筋、ハムストリングス、大臀筋を同位相で刺激し、刺激電圧により運動強度を調節した。また、VC条件においてはES条件の酸素摂取量変化と同一の変化になるよう運動負荷を調節した。その結果、ES・VC各条件において、運動負荷(酸素摂取量)の増加とともに、収縮期血圧(SBP)、拡張期血圧(DBP)、心筋酸素消費量(TTI)が有意に増加し(P<0.05)、心筋脱・再分極時間(RT)は有意に減少した(P<0.05)。さらに、SBP、DBP、TTI、RTの各指標に関してES・VC条件間での差は認められなかった。本研究の結果、整形外科的疾患など随意運動のできない運動弱者に対して、四肢の動きを伴わない低周波骨格筋電気刺激療法を行うことで、随意運動と同程度の心臓循環系の活性化を実現できることが明らかとなった。さらに、筋収縮のリズムと心収縮のリズムのタイミングの違いが血圧及び心拍出量に及ぼす効果を検討した。測定後、毎拍ごとに心収縮と筋収縮の時間ずれの大きさをコンピュータで解析した。その結果、心収縮をトリガーとして筋収縮を惹起する電気刺激回路を開発することにより、電気刺激時の血圧を低下させ、心拍出量を上昇させることができる可能性が指摘された。
プリオンイニシエーションに関与する新規の生体成分分子の研究

in vitro系で銅イオンとヌクレオチド(NADPHやATP等)の共存下でプリオンタンパク質の凝集が起こること、この凝集体は内在性のプリオンタンパク質の関与しない細胞傷害性を引き起こし、アポトーシスを誘導することを見出した。また、小胞体シャペロンであるCalreticulinが凝集体生成を抑制するだけでなく、生成した凝集体に作用してその解離を促す機能があることが明らかにされた。一方、同じシャペロンでもGRP78/BipやGRP58/ERp57/ER-60ではCRTの結果と異なり、凝集体生成の抑制作用は認められなかった。クロイッフェルド・ヤコブ病や牛海綿状脳症といったプリオン病の原因は正常型プリオンタンパク質(PrP^C)の異常型プリオンタンパク質(PrP^<Sc>)への変換・凝集がその原因であり、異常型の生成機構には不明の点が多い。生成機構はprion initiation(鋳型となるPrP^<Sc>が存在しない条件下でのPrP^CのPrP^<Sc>への変換)とprion propagation(鋳型となるPrP^<Sc>が存在する条件下でのPrP^CのPrP^<Sc>への変換)からなり、これらの反応へのPrP^C以外の生体成分分子の関与について機構解明の観点から興味がもたれている。最近、NADPHとCu^<2+>イオン共存下でのN末端76残基からなるリコンビナントタンパク質(PrP-(23-98))と全長(PrP-(23-231))の凝集とプロティナーゼKの分解に対しての凝集体の抵抗性が報告されたことから、本研究ではNADPH以外のヌクレオチドのPrP-(23-98)の凝集への影響と生成した凝集体の細胞傷害性を調べた。本研究より、PrP-(23-98)の凝集はCu^<2+>イオン共存下ならば、NADPH以外のADP、ATP、CTP、GTP、そしてUTPでも凝集することが明らかにされた。しかし、ADPに関しては、その凝集促進作用は他の4つのヌクレオチドと比較して、リン酸基の数が少ないことからその凝集促進作用は弱いことも示された。また、AMPでは凝集促進作用は全く認められなかった。さらにPrP-(23-98)の凝集体はCu^<2+>が結合している構造ではプロティナーゼKの分解に抵抗性をもつことが示された。凝集体の細胞傷害性を調べた結果、PrP-(23-98)で、あるいはCu^<2+>イオンとヌクレオチドで細胞を処理した場合と比較して、Cu^<2+>イオンとヌクレオチド共存下(NADPH、ATP、CTP、GTP、UTP)で生成した凝集体で細胞を処理した場合、凝集体の濃度依存的に細胞の生存率の有意な低下が認められ、凝集体に細胞への傷害性があることが示された。PrP^cへの銅イオンの結合がPrP^cのタンパク質分解酵素耐性の獲得やその構造に影響することが報告されている。私達は前年度の研究によりin vitro系で銅イオンとヌクレオチド(NADPHやATP等)の共存下でプリオンタンパク質の凝集が起こることや内在性のプリオンタンパク質の関与しない凝集体の細胞傷害性(アポトーシスの誘導)を見出した。これらの研究をさらに進めるため、本年度は主に小胞体シャペロンの凝集への影響を調べた。ERシャペロンであるCalreticulin (CRT)を凝集開始前あるいは開始直後に反応液に添加した場合、いずれの場合にもCRTの濃度依存的に凝集が抑制された。また、PrPの凝集体を含む反応液へCRTを添加した場合には、速やかな凝集体の消失が認められた。この現象は顕微鏡での明視野観察でも同様に確認された。次に、凝集体のもつアミロイドとしての性質がCRTの添加によりどのように変化するか調べた。凝集体の示すCongo redの結合やプロティナーゼKによる分解に対する抵抗性はCRTの存在下では消失した。これらの結果から、CRTはPrPに作用して凝集体生成を抑制するだけでなく、生成した凝集体に作用してその解離を促す機能があることが示唆された。一方、GRP78/BipやGRP58/ERp57/ER-60ではCRTの結果と異なり、凝集体生成の抑制作用は認められず、逆にPrPと銅イオン共存下で凝集体の誘導が認められた。
小学校英語教育における文字を介したチャンツ指導―超分節的特徴の習得を目指して―

国内外の小学校の英語教育におけるチャンツ指導の現状と課題を明らかにするとともに、2020年度からの小学校高学年における教科化及び中学年における外国語活動の導入を念頭に、日本の小学校の英語教育における超分節的特徴の習得を目指した音声指導法として、文字を介したチャンツ指導を提案し、英語の音声指導の知識やスキルが十分とは言えない小学校教諭が適切かつ効果的に音声指導を行うことができる環境を整えたい。
神経変性疾患におけるシナプス機能異常に着目した神経機能障害メカニズムの解明

アルツハイマー病、パーキンソン病、ポリグルタミン(PolyQ)病など多くの神経変性疾患において、それぞれ異なる蛋白質がミスフォールディング・凝集を生じ、その結果細胞レベル・個体レベルで可逆性の神経機能障害を来たして、神経症状を発症すると考えられている。本研究では、疾患モデルショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニング、および2光子レーザー顕微鏡を用いたin vivoイメージングにより、シナプス機能異常が関わる神経機能障害のメカニズムを分子から形態レベルまで包括的に解明することを目的として、以下の研究を行った。1)PolyQ病ショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニングによる神経機能障害関連遺伝子の同定:PolyQ病モデルショウジョウバエにおける神経機能障害に関わるシナプス関連遺伝子に対してdsRNAを発現するトランスジェニックショウジョウバエを作製した。2)In vivoイメージング技術を用いたPolyQ病マウスのシナプス機能異常の解明:2光子レーザー顕微鏡を用いたシナプス動態のin vivo time-lapseイメージングを行った。その結果、発症前の発達期から大脳皮質ニューロンのシナプス後部構造(スパイン)の生成/消滅速度(ターンオーバー)率が異常亢進しており、シナプス成熟が遅延していることが示唆された。以上の結果から、晩発性に発症する神経変性疾患の神経機能障害の根底には、発達期のシナプス成熟障害が寄与する可能性が示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、疾患モデルショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニング、さらに2光子レーザー顕微鏡を用いたin vivoイメージングを用いて、シナプス機能異常が関わる神経機能障害の分子メカニズムを解明することを目的として、以下の研究を行った。1)PolyQ病ショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニングによる神経機能障害関連遺伝子の同定:PolyQ病モデルショウジョウバエと染色体部分欠失を持つショウジョウバエ変異体ライブラリーとの交配による遺伝学的スクリーニングを行い、遺伝子欠損により寿命短縮が軽減する神経機能障害に関わるシナプス関連遺伝子を複数同定した。2)in vivoイメージング技術を用いたPolyQ病マウスのシナプス機能異常の解明:まず、PolyQ病モデルマウスの固定脳切片を用いて免疫組織化学的解析を行い、神経機能障害が発現する8週齢頃より海馬CA1錐体神経細胞におけるスパインの密度が低下することを明らかにした。そして、シナプスの形態・機能のin vivoイメージング解析を目的として、2光子レーザー顕微鏡を用いたThy1-YFP発現マウスのシナプス解析実験系を立ち上げた。PolyQ病ショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニングに関しては、神経機能障害に関わる複数のシナプス関連遺伝子を同定した。PolyQ病マウスのシナプスについてのin vivoイメージング解析に関しては、固定脳切片を用いた免疫組織化学的解析により海馬CA1錐体神経細胞のスパイン密度が8週齢頃より低下することを明らかにし、そして、in vivoイメージング解析のための2光子レーザー顕微鏡を用いたシナプス解析実験系を立ち上げた。以上のことから、全体的に当初の研究計画がおおむね順調に進展していると評価した。PolyQ病ショウジョウバエを用いた遺伝学的スクリーニングにより同定したシナプス関連遺伝子群に関しては、PolyQ病だけでなくアルツハイマー病、パーキンソン病など他の神経変性疾患モデルショウジョウバエにおける神経機能障害に対する影響を検証し、様々な神経変性疾患に共通するシナプス機能異常メカニズムを解明する。また、前年度に実験系を立ち上げた2光子レーザー顕微鏡を用いて、PolyQ病モデルマウスのシナプス形態・機能についてin vivoイメージング解析を行い、神経機能障害におけるシナプス機能異常を解明する。
論理実証主義と法学方法論

論理実証主義(ウィーン学団)と法学方法論との関係を明らかにすることを目的とする本研究によって、以下のことが明らかになった。1いわゆる言語論的転回に関する通説的見解は、それを3つの要素(事実の世界と意志の世界の分離、世界を写しとる透明な媒体としての言語、事実と表象との一致をめざす・普遍的真理への漸進的進歩観)で定義した上で、論理実証主義が言語論的転回前の言語観に立っていると見るが、そのような見方は上の3点いずれに関しても誤りである。2通説的見解に反し、論理実証主義は、基礎主義的認識論を早くから放棄し、規約主義的言語論・認識論と斉合説的真理観に立っている。3通説的見解は、論理実証主義に構文論的・意味論的観点しかなかったと見るが、それは誤りであって、物理主義的立場をとる論理実証主義者(ノイラートやカルナップ)は当初から、語用論を構文論・意味論的分析の前提として考慮していた。4日常言語学派は、論理実証主義の形式主義・論理主義への反発と見ることができるが、それは、言語論的転回に貢献したというより、語用論的転回の一派にすぎない。5純粋法学のケルゼンは、科学における論理の地位を高く評価する点では、論理実証主義者と同じであるが、論理学の知識が十分でなかったため、法規範における要件効果関係を命題論理の実質含意の関係と誤解するなど、いくつかの論理的間違いをしている。本研究の目的は、論理実証主義と法学方法論との関係を明らかにすることにあるが、,その準備作業として、本年度は、論理実証主義のウィーン学団の見解(とくにシュリック、ノイラート、カルナップ)を、その言語論に焦点をあてて解明した。それによって得られた新たな知見の主なものは以下のとおりである。1いわゆる言語論的転回に関する通説的見解は、それを3つのメルクマール(事実の世界と意志の世界の分離、世界を写しとる透明な媒体としての言語、事実と表象との一致をめざす・普遍的真理への漸進的進歩観)で定義した上で、論理実証主義が言語論的転回前の認識論に立っていると見るが、そのような見方は上の3点のいずれに関しても誤りである。3通説的見解は、語用論の展開を論理実証主義に対する反発と見るか、あるいは、論理実証主義には構文論的・意味論的観点しかなかったと見ているが、それは完全に誤りであって、物理主義的立場をとる論理実証主義者(ノイラートやカルナップ)は、語用論を構文論・意味論の前提として当初から考慮に入れていた。4 J-L・オースティンを中心とする日常言語学派は、論理実証主義的思想の形式主義・論理主義に対する反発と見ることができるが、それは言語論的転回に貢献したというよりも、むしろ語用論的転回の一派にすぎない。以上。本研究の目的は、論理実証主義と法学方法論との関係を明らかにすることにあるが、本年度は、ウィーン学団と交流のあったケルゼンの純粋法学の方法と論理実証主義の科学方法論との比較を中心に研究を行った。それによってえられた知見の主なものは、以下のとおりである。1科学における論理ないし論理学の地位を非常に高く評価する点では、論理実証主義とケルゼンは一致する。2にもかかわらず現代の記号論理学や様相論理学に関する知識はケルゼンにはない。3その結果ケルゼンは、法規範における要件と効果の関係を、命題論理における実質含意の関係と誤解している。4同様にケルゼンは、因果法則における原因と結果の関係も、命題論理における実質含意の関係と誤解している。論理的に言えば、法規範における要件と効果の関係も、自然法則における原因と結果の関係も、十分条件の関係でもなければ、必要条件の関係でもない。

5ケルゼンの純粋法学のもう一つの難点は、純粋な規範的関係のなかに事実的要素が混入しているため、その純粋性が結果的に保てなくなっている点にある。ケルゼンの根本規範に関する説明は、妥当性は実効性に還元できないという彼の主張を結果的に裏切ることになっている。