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東アジア先進国における基礎教育保障モデルの構築にむけた日韓比較研究

本研究は、東アジア先進国における基礎教育モデルの構築にむけた基礎資料となる日韓両国の実践知を整理・比較分析する。具体的には、日韓の実践知の相互交流を目的としたトヨタ財団国際助成プロジェクトに研究面で並走させることで、政策、教材、スタッフの養成と研修に関する知見及び領域横断的なプラットホームづくりのあり方を整理・分析していく。3ケ年計画の1年目である本年度は、日韓両国の政策、スタッフの養成・研修に関する情報をまとめたブックレットの執筆作業と教材翻訳の作業を進めた。日本社会教育学会の自由研究発表で本研究の中間報告を行った。2019年3月に福岡で開催した学習者による日韓共同宣言づくりのためのワークショップを開催した。日韓合計60名で3日間にあわたる討議を行った。そのプロセスの分析を進めている。日本社会教育学会の自由研究発表で中間報告を共同で行ったほか、各研究分担者が関連するテーマの研究成果をあげている。日韓の政策、スタッフの養成・研修に関する情報をまとめたブックレットは、原稿執筆が終わり編集作業に進んでいる。日本側のブックレットは、被差別部落の識字運動、夜間中学、地域日本語教室の実践、背景、政策がわかりやすくまとめられている。教材の翻訳作業も順調で、今年秋には公開できる予定である。2019年3月に福岡で開催した学習者による日韓共同宣言づくりのためのワークショップは言葉の壁を越え、対話にあふれた時間となった。以上の成果を今年秋の日本社会教育学会自由研究発表で発表する予定である。「東アジア先進国の基礎教育保障問題」について広く共有すべく、今年秋にバンコク(タイ)で開催されるユネスコ主催のイベントで報告する方向で準備を進めている。ブックレットは今年秋には編集作業を終えて刊行できる予定である。ブックレットと翻訳教材は、PDFデータをWeb上でダウンロードできるようにして広く活用してもらう予定である。福岡で開催した学習者による日韓共同学習者宣言は今年秋にソウルで発表する予定である。宣言文づくりのワークショップであがった学習者の声を整理分析し、日本社会教育学会で発表する予定である。研究分担者の長岡智寿子が所属機関変更のため研究費使用ができない時期が生じた。今年秋にタイ(バンコク)で開催予定のユネスコ関連のイベントで本科研の課題と成果について発表することに経費を用いる。また、新矢の持ち越し分は、今年度に行う調査日数を増やすことに使用する。
東日本大震災における養護教諭の実践分析と自然災害対応養護教諭研修プログラムの構築

大規模自然災害発生時、児童生徒のこころと身体のケアを行うためには、その主たる担当者である養護教諭自身の心身の健康を保つことが必要である。しかし、本研究により、災害非常時、養護教諭に特化した自身のメンタルヘルスを保つための研修講座は行われていないことが明らかになった。そこで、本研究では、災害非常時、養護教諭自身のメンタルヘルスを保つための研修プログラムを構築することを目的として研究を行った。研究成果は報告書としてまとめ、全国の教育委員会および教員研修施設138箇所に送付した。本研究は,東日本大震災の被災県に勤務する養護教諭を対象としたインタビュー調査の内容分析および先行研究による既存の研修プログラムの検討から、自然災害に対応した養護教諭の心的疲弊を防ぐ研修プログラムを構築するものである。初年度の平成25年度は、第一に先行研究・関連文献の収集・既存の研修プログラムの内容の検討を行った。第二に、震災当時、被災地に勤務していた養護教諭40名の名簿を作成し、そのそれぞれに研究について説明の機会をいただけるかの意思確認を質問紙調査にて実施し40名中17名から説明について承諾をいただいた。この17名のうち、インタビュー調査の同意が得られた養護教諭3名について、インタビューを行った。内容については現在分析中である。第三に研究協力者である現職指導主事等から紹介された、震災後被災地外から被災地に転勤した養護教諭2名を対象にインタビュー調査を行った。内容については分析中である。第四に同じく現職指導主事等から紹介された、他県から被災地の養護教諭へ後方支援した養護教諭のインタビュー調査を実施した。ただ、このインタビューについては、インタビュー終了後、本人から研究協力不許可の連絡をいただいたので、研究代表者の勤務する研究機関の生命倫理審査規定に基づきデータは削除済みである。第五に、各県・政令指定都市66カ所の教育センター等に自記式質問用紙を郵送し、養護教諭対象の研修等の実態について調査した。33カ所から回答が得られている。また、上記の研究成果の公表については研究代表者・連携研究者・研究協力者で分担し、発表に向けて準備中である。本研究は、東日本大震災の被災県に勤務する養護教諭および、被災県の養護教諭を支援した他県より派遣された養護教諭を対象としたインタビュー調査の内容分析及び先行研究による既存の研修プログラムの検討から、自然災害に対応した養護教諭の心的疲弊を防ぐ研修プログラムを構築するものである。2年目の平成26年度は、昨年度に引き続き、先行研究・関連文献の収集、既存の研修プログラムの内容の検討を行った。また、関連学会に参加し、最新の研究の動向について情報収集した。また、昨年度インタビュー調査を行った被災養護教諭・内陸から被災地への異動となった養護教諭のインタビューデータの分析を行った。また、被災地への支援を行った養護教諭のインタビュー調査を実施し、そのデータの分析を行った。さらに、昨年度、各県・政令指定都市66カ所の教育センター等を対象に行った自記式質問紙調査の結果は、「養護教諭自身のメンタルヘルスに関する教育センター研修の実態自然災害対応におけるストレス及び心的疲弊に着目して」として、日本養護教諭教育学会第22回学術集会にて報告した。また、昨年度行った養護教諭対象のインタビュー調査については分析を進め、分析の結果は、日本学校健康相談学会第11回学術集会において、「東日本大震災における養護教諭の活動の実際と困難感(第1報)ー津波被害を経験した養護教諭へのインタビュー分析からー」「同(第2報)ー内陸から津波被害地に転勤した養護教諭へのインタビュー分析からー」「同(第3報)ー津波被害地を支援経験した養護教諭へのインタビュー分析からー」として研究成果の報告を行った。現在は、上記研究成果を基に、自然災害に対応した養護教諭の心的疲弊を予防する研修プログラムの開発および研修会実施に向けて準備中である。本研究は、東日本大震災の被災県に勤務する養護教諭及び、被災県の養護教諭を支援した他県より派遣された養護教諭を対象にしたインタビュー調査等の結果を活用し、養護教諭の心的疲弊を防ぐ研修プログラムを構築するものである。3年目の平成27年度は、昨年度明らかにした養護教諭の心的疲弊の要因を考察する目的で、引き続き先行研究・関連文献の収集・既存の研修プログラムの収集および分析を通じて文献的考察を行った。その結果、阪神・淡路大震災以降、警察・自衛隊および看護の分野では、支援者支援という概念や支援者の心的疲弊の要因等、ある程度の研究の蓄積が行われていること、特に看護の分野では「災害看護学」という学問領域などが構築されるまで研究が発展していることが明らかになった。一方、養護教諭の領域でも、東日本大震災以降、被災地の養護教諭から多くの発表が行われてきているが、その内容は実践報告等にとどまり、研究の蓄積というレベルには到達していないことが明らかになった。その上、近接領域ではすでに自明の事実である「共感疲労」「代理受傷」等の「惨事ストレス」と思われる状態が養護教諭の実践分析等では「本人の限界」として分類されており、大規模自然災害発生時、教職員の中で最もPTSDを発症するする可能性が高い養護教諭を支援する体制が整っていないことが明らかになった。なお、本研究成果は、「大規模災害発生時の養護教諭のメンタルヘルスに関する文献的考察ー養護教諭に求められる職務に起因する心的疲弊の要因ー」、「大規模自然災害に関わる養護教諭関連研究の動向ー支援者支援・二次受傷・教育プログラムに着目してー」として発表した。また、養護教諭対象の研修会の中で、「演題:東日本大震災と養護教諭」として講演した。

最終年度の平成28年度は、これまでの研究成果をプログラムとしてまとめ、成果を広く公表する予定である。本年度の研究成果として、大規模自然災害発生時、児童生徒の心身の支援に大きな力を発揮すべき養護教諭の領域において、支援者支援についての研究の蓄積がほとんどされていないことは明らかになった。しかし、学内事情により、計画通りに研究を進めることができなかった。そのため、研究を1年延長して行うこととした。本研究は、東日本大震災の被災県に勤務する養護教諭及び、被災県の養護教諭を支援した他県より派遣された養護教諭を対象としたインタビュー調査等の結果を活用し、養護教諭の心的疲弊を防ぐ研修プログラムの構築を目的とした研究である。初年度である平成25年度は、先行研究・関連文献の収集、既存の研修プログラムの内容の検討を行った。また、各県・政令指定都市66箇所の教育センター等に自記式質問紙を郵送し、養護教諭対象の研修プログラムの実態調査を行った。加えて、研究協力に同意が得られた被災県の養護教諭および他県から派遣された支援養護教諭にインタビュー調査を行った。平成26年度は初年度に引き続き、文献等の収集及び関連分野の研究の動向について情報収集を行った。さらに、前年度に実施した質問紙調査およびインタビュー調査の分析を行い、関連学会にて発表した。平成27年度は、初年度より収集した先行研究・関連文献等の文献的考察をおこなった。その結果、阪神淡路大震災以降、警察・自衛隊および看護の領域ではすでに支援者支援という概念や支援者の心的疲弊の要因等が明らかにされ、研究成果が蓄積されていること、特に看護領域では、「災害看護学」という学問領域が確立さるに至っているにも関わらず、養護教諭の領域では、関連する研究の蓄積がほとんどされていないことが明らかになった。そこで、これまでの研究の成果を踏まえ、大規模自然災害発生時の養護教諭の心的疲弊の状況と、他領域で蓄積された研究の成果を比較検討し、関連学会等で発表した。さらに、研究の成果を養護教諭対象の研修会で講演した。最終年度の平成28年度は、これまでの研究の成果を「東日本大震災における養護教諭の実践分析と自然災害対応養護教諭研修プログラムの構築」という報告書(冊子)にまめ、全国の教育委員会・教育センター等に発送し、関連機関等から「参考にしたい」等、高い評価を得た。大規模自然災害発生時、児童生徒のこころと身体のケアを行うためには、その主たる担当者である養護教諭自身の心身の健康を保つことが必要である。しかし、本研究により、災害非常時、養護教諭に特化した自身のメンタルヘルスを保つための研修講座は行われていないことが明らかになった。そこで、本研究では、災害非常時、養護教諭自身のメンタルヘルスを保つための研修プログラムを構築することを目的として研究を行った。研究成果は報告書としてまとめ、全国の教育委員会および教員研修施設138箇所に送付した。先行研究及び関連図書の収集、昨年度実施の教育センター対象の質問紙調査(養護教諭を対象とした研修の実施状況調査)の研究成果の報告は、おおむね予定どおり進んでいる。
ドロペリドールの脊髄における作用機序の解明

ドロペリドールは制吐作用を有し術後嘔気嘔吐対策として臨床使用されている。その主たる作用はドパミン受容体の抑制作用によると考えられているが、作用機序の詳細は明らかではない。例えばドロペリドールはカエル卵母細胞に発現させたGABAA受容体を低用量では抑制し、高用量では賦活化するとともにニコチン型アセチルコリン受容体を抑制する。このように様々な受容体に作用することでドパミン、ノルアドレナリン、セロトニンの作用を修飾し、その薬理作用を発揮すると思われるが、その核心に迫る研究はなされていない。研究代表者は、制吐作用を期待し用いた低用量のドロペリドールが、運動誘発電位(MEP)の振幅を著明に減少させることに気付いた。これを契機に、低用量ドロペリドールは皮質脊髄路のシナプス伝達機構を修飾する作用を有し、それによりMEP振幅を減少させる作用があるのではないかと仮説を立てた。ドロペリドールがMEPに与える作用に関しては、高用量(300 μg/kg)のドロペリドールは、経頭蓋磁気刺激によるMEP振幅を減少させることが知られているが、制吐作用をもたらす低用量のドロペリドールが経頭蓋電気刺激によるMEP振幅に与える影響は不明である。本研究の結果によっては、ドロペリドールを投与するタイミングを再考する契機となり、術後嘔気嘔吐の頻度を減少させつつ術中神経モニタリングの精度を高めることにつながると予想した。本仮説を検証するため、まず臨床研究に着手した。MEPによる皮質脊髄路全体の評価だけでなく、誘発筋電図を合わせて計測することで、脊髄前角のシナプスから下位運動ニューロンの評価も行えるよう設計した。本学の倫理審査委員会の承認を受け、臨床研究推進センターの協力のもと、二重盲検無作為化比較対照研究を開始した。サンプルサイズは20例であり、現在16例まで終了した。全例終了後に割付表を開封し解析を行う方針である。臨床研究対象の症例が順調に集まっており、おそらく今年度のうちに臨床研究としての結果が出る見込みである。臨床研究対象の症例が全て終了した後、割付表を開封して解析を行う予定である。また、基礎研究については脊髄後角ニューロンからブラインドホールセルパッチクランプ記録を行い、脊髄におけるドロペリドールの神経伝達機構を修飾する機序について検討する方針である。翌年度に基礎研究を行う際の物品、実験動物の購入などの支出に充てる予定である。
音楽の協同創作活動を支援するシステム作成とこれを用いた実験

本研究では、コンピユータを介した二者間の音楽協同創作活動と、ひとりで行う創作活動とを比較することにより、それぞれの作業プロセスの差異や、学習者がどのような支援を必要としているのかを明らかにすることを目的としている。現在音楽を専門的に学んでいない大学生を対象にメロディ編曲課題を実施し、その課題を完成させるまでのプロセスの観察調査を行った。参加者は一人、もしくは友人を連れて参加するかを選択できた。課題遂行時のやりとりはすべてビデオテープに記録され、プロトコルや非言語行動はすべてトランスクリプト化された。一人で音楽創作活動を行った参加者についての分析の結果から、課題を完成するに至った参加者は約8割と低い傾向が認められた。各参加者には、音楽創作プロセスのそれぞれの段階で生じるトラブルに答えるプログラムが用意されており、いつでもアクセス可能であったにもかかわらず、その利用はあまり認められなかった。一方、二者間で行われた協同創作活動についての分析の結果では,すべてのペアにおいて、課題を完成するに至った。参加者が互いの考えやアイデアに耳を傾けつつ創作するという行動は、音楽創作活動全般にわたり分散的に、しかし比較的頻繁に生じることが示された。なかでも「これでいいかな?」などという確認の発話が頻繁に認められ、ここで了承が得られることが次のステップへと進むきっかけとなっていることが示された.また、たとえペアから技能的に有効な答えを得られなかったとしても、疑問に答えるプログラムを活用し、ペアのうちの一方の参加者が検索手がかりを探し、もう一方が鍵盤で音を探る、といった分業体制により創作を行うといった行動が認められた。このことから、二者による協同音楽創作活動は、学習者それぞれが独自に持つ学びのプロセスを音楽の技能的な面から支援するだけでなく、相手から得られる言葉かけや賛同の言葉などが音楽創作支援の一部になっているということが明らかになってきたといえよう。
ルミネッセンスを利用した南極ドームふじコアの不純物解析システムの開発

南極氷床コアには塩微粒子をはじめとするダストが含まれており,古環境を知る上で重要な指標となっている.中でも塩微粒子は水に溶解するため,その種類や量の変動を調べるには氷床を融解せずに検出する方法が必要となる.本研究では,従来行われていた顕微ラマン分光法より簡便な計測法の開発を目指した.熱ルミネッセンス法を用いることで,氷床を融解せずに10種類の塩微粒子を検出できることがわかった.南極氷床コアには塩微粒子をはじめとするダストが含まれており,古環境を知る上で重要な指標となっている.中でも塩微粒子は水に溶解するため,その種類や量の変動を調べるには氷床を融解せずに検出する方法が必要となる.本研究では,従来行われていた顕微ラマン分光法より簡便な計測法の開発を目指した.熱ルミネッセンス法を用いることで,氷床を融解せずに10種類の塩微粒子を検出できることがわかった.南極氷床コアには塩微粒子をはじめとするダストが含まれており,約70万年間の古環境を知る上で重要な指標となっている、中でも塩微粒子は水に溶解するため,氷床中の塩微粒子の種類や量の変動を調べるには氷床を融解せずに検出できる方法が必要となる.これまでに顕微ラマン分光法による研究が報告されているが,本課題では発光計測を用いて氷中のダストの検出を行うことを提案した.本年度は,低温(77K冷凍庫内温度)における熱ルミネッセンス,および光ルミネッセンス計測装置の開発を行った.冷凍庫内に計測装置(温度ステージや光学フィルター,光検出器など)を設置し,塩微粒子や石英などの低温熱ルミネッセンスや温光ルミネッセンスの計測を可能にした.熱ルミネッセンスでは,南極氷床コアに発見されたものと同種の硫酸塩と硝酸塩で発光色が異なることを発見した.光ルミネッセンスでは,硫酸塩や硝酸塩よりも石英微粒子の方がよく発光した.よって,塩微粒子の検出には熱ルミッセンスがシリケイトダストの検出には光ルミネッセンスが適していると現在は考えらる.こうした基礎実験をふまえ,南極氷床コアを保管する北海道大学低温科学研究所の低音質において熱,および光ルミネッセンス計測実験を行った.本研究で開発している一連の装置は低温室でも問題なく稼動し,発光を検出できた.次年度は氷床コア計測に向けて種々のダスト物質の発光特性データの蓄積を行うとともに,コア試料の連続測定システムへと装置を改良する予定である.南極氷床コアには塩微粒子をはじめとするダストが含まれており,約70万年間の古環境を知る上で重要な指標となっている.中でも塩微粒子は水に溶解するため,氷床中の塩微粒子の種類や量の変動を調べるには氷床を融解せずに検出できる方法が必要となる.これまでに顕微ラマン分光法による研究が報告されているが本課題では発光計測(熱ルミネッセンス法)を用いて氷中のダストの検出を行うことを提案した.昨年度の硫酸塩と硝酸塩で発光色が異なるという結果に基づき,本年度は熱ルミネッセンスの発光スペクトルを計測できる装置を開発し,南極に存在しうる塩の熱ルミネッセンス分光計測を行った.計測に使用した試料は,試薬をそのまま試料としたものと合成したもの(水和数が違うため合成が必要となった)を用いた.計測後,氷と塩試料の発光強度,発光温度,発光波長を考慮したところ,約40種類の塩試料の計測から,南極氷床コア試料においても計測可能な塩試料は, (1)硫酸塩(CaSO_4・2H_2O, Na_2SO_4・1OH_2O, K_2SO_4),(2)塩化物(MgCl_2・12H_2O, KCl, NH_4Cl),(3)炭酸塩(CaCO_3, Na_2CO_3・10H_2O, K_2CO_3),(4)メタンズルホン酸塩(Mg(CH_3SO_3)2)の10種類が観測可能であることが判明した.なかでも硫酸ナトリウム10水和物は発光を示すが,硫酸マグネシウム11水和物は発光を示さないことから,ラマン分光で見分けにくいこれらの塩微粒子の判定に使える可能性と,氷期に増加する硫酸カルシウム2水和物の量の変動を計測できる可能性があることがわかった.
力学的自動発電の研究

情報機器のモバイル化により,電源の小型化が課題となっている.本研究ではこの解決のため,機械や人間に装着し,その運動エネルギを電気エネルギに変換する自動発電機を種々考案し,基本性能を明らかにした.外部振動を永久磁石とコイルの相対運動に変換する機構として,内部に慣性体をもちその直線振動を用いるもの,慣性体の回転を用いるもの,外力による変位を用いるものを製作した.それらの出力と慣性体の質量,振動周波数,角速度,電機子の電気機械インピーダンス等との関係を詳細に検討し,出力を最大とする機構条件を明らかにした.さらに製作した発電機を用いて,生体センサ,無線回路,測定器を駆動した.各発電機の概要を以下に示す.1.直線振動型発電機機械振動のような高周波微小振幅の入力に対して高効率なことを明らかにした.大きさ約10cm角,6Hz4mmp-pの振動入力で50mWを発生した.コイルを分割巻きし,慣性体の電気機械インピーダンスを制御することで,任意の入力振幅に対して最大効率で稼動させることが出来た.2.回転型発電機人の動き,ブイの振動など低周波数大振幅の入力に対して高効率であり,さらに,振動入力に対して慣性体が大車輪状に回転する自励回転を利用すると効率が大幅に増大することを明らかにした.慣性体のインピーダンス制御と初速度制御により,任意の入力振動に対して自励回転を発生させられることを示した.腕時計サイズの発電機により500μWを発電し,電気2重層コンデンサに充電し,瞬時に放電することで,パルスオキシメータと微弱無線回路を駆動した.3.外力利用発電機デジタル式巻尺のリール回転により電機子を回転させ,発生電力によりセンサおよび液晶を駆動する発電機を製作した.腕時計サイズの発電機により,テープ1回の引出しで,数秒間の液晶表示が可能であった.情報機器のモバイル化により,電源の小型化が課題となっている.本研究ではこの解決のため,機械や人間に装着し,その運動エネルギを電気エネルギに変換する自動発電機を種々考案し,基本性能を明らかにした.外部振動を永久磁石とコイルの相対運動に変換する機構として,内部に慣性体をもちその直線振動を用いるもの,慣性体の回転を用いるもの,外力による変位を用いるものを製作した.それらの出力と慣性体の質量,振動周波数,角速度,電機子の電気機械インピーダンス等との関係を詳細に検討し,出力を最大とする機構条件を明らかにした.さらに製作した発電機を用いて,生体センサ,無線回路,測定器を駆動した.各発電機の概要を以下に示す.1.直線振動型発電機機械振動のような高周波微小振幅の入力に対して高効率なことを明らかにした.大きさ約10cm角,6Hz4mmp-pの振動入力で50mWを発生した.コイルを分割巻きし,慣性体の電気機械インピーダンスを制御することで,任意の入力振幅に対して最大効率で稼動させることが出来た.2.回転型発電機人の動き,ブイの振動など低周波数大振幅の入力に対して高効率であり,さらに,振動入力に対して慣性体が大車輪状に回転する自励回転を利用すると効率が大幅に増大することを明らかにした.慣性体のインピーダンス制御と初速度制御により,任意の入力振動に対して自励回転を発生させられることを示した.腕時計サイズの発電機により500μWを発電し,電気2重層コンデンサに充電し,瞬時に放電することで,パルスオキシメータと微弱無線回路を駆動した.3.外力利用発電機デジタル式巻尺のリール回転により電機子を回転させ,発生電力によりセンサおよび液晶を駆動する発電機を製作した.腕時計サイズの発電機により,テープ1回の引出しで,数秒間の液晶表示が可能であった.機械や人間に装着し,その振動により自動的に発電する方法を研究した.自動発電としては,腕時計用に回転型の発電機が実用化されているが,その出力は10μW程度と小さい.一般の情報機器に利用するには,少なくとも10mWの出力が必要である,本研究では,可動部質量と入力速度の増大により出力を増大させる,2種の発電機を研究した.まず,高周波微小振幅の入力に対して高効率な直動型発電機を製作した.入力エネルギとして建設機械等の大型人工物からの振動を利用する.外部の振動が加わるとばね支持した永久磁石が振動し,固定したコイルに起電力が生じる.この発電機に対して,入力振動の振幅と周波数が一定の場合に対して最適な設計を行い,大きさ約10cm角で,6Hz4mmp-pの振動入力で約50mWの電力が得られた。次に,入力振幅が変化しても最大効率が得られる発電機を製作した.コイルを分割巻きしておき,マイコンで発電機の出力電圧から可動部振幅を計算し,常に振幅最大となるようにコイル巻き数を切り替えるものである.入力振幅が4mmp-pと2mmp-pで交互に変わる場合について実験したところ,巻き数制御により出力パワーが1.5倍以上増大した.つぎに,回転型発電機の高効率化を検討した.人体運動のように,低周波数大振幅の入力に適するもので,腕時計用の改良を想定している.まず入力が一定振幅,一定周波数の場合について発電量のシミュレーションを行った.その結果,揺動時に比べ,自励回転時に発電量が大きな出力が得られることが分かった.また入力振動が変化する場合について計算し,直動型と同様の,インピーダンス制御により効率が増大することを示した.

機械や人間に装着し,その振動により自動的に発電する方法を研究した.本年度は,発電機の出力を増大する方法として,自励回転による方法と,人の発生力を直接電機子回転に伝える方法について検討した.1.自励回転による高出力化外部振動,回転錘の機械インピーダンス,回転錘の初速度が特定の関係を満足すると,錘は大車輪状に回転し(自励回転),発電効率が大幅に向上することを昨年度明らかにした.本年度は,まずインピーダンス制御について,入力振動に応じてコイル巻数を適切に変化させれば,任意の入力に対して自励回転を発生させられることを示した.錘の運動シミュレーションによりラフな発電量の推定を行い,さらにコイル巻数可変な発電機を製作して,実験により有効性を確認した.また初速度制御について,発電機をモータとして使用する方法を考案した.予備の電池を備え,発電開始時に電池から発電機に電力を供給し,適切な回転を与える.これにより自励回転が発生し,その後電源を切り離しても回転が持続することを明らかにした.2.直接回転による高出力化従来の自動発電機では,電機子回転力は錘の慣性力のため,携帯機器のように錘が軽い場合には大きな出力が得らない.そこで,人の腕の力を直接かつ無意識に電機子に伝達する方法を検討した.携帯電子機器として,デジタルテープメジャーを対象とした.巻尺のリールの回転により電機子を回転させ,発生電力によりセンサおよび液晶を駆する.まず,市販DCモータを発電機とするマクロモデルを製作し,システム各部のエネルギ損失を詳細に評価した.ついでこの結果にもとづき部品の最適な選定を行い,小型なシステムを製作した.発電機には,腕時計内蔵品を改造したものを用いた.テープを1回引き出すと,数秒間の液晶表示が可能となった.昨年度までに提案した自動発電機の自励回転ならびにインピーダンス制御について,安定回転条件の解明,簡便な装置構成の考案,試作機によるセンサとRF回路駆動実験などを行った.1.自励回転の安定解析初速度付加およびインピーダンス制御において,最小入力で自励回転を発生し,最大出力で自励回転を維持する条件を明らかにした.錘の位置と速度を座標軸とする位相平面を考え,その中で自励回転の安定存在領域を近似する楕円をシミュレーションにより求め,そこに実際の錘の運動が滞留する条件を実験と計算により明らかにした.2.インピーダンス制御の簡便化充電回路と電機子コイルの間に定電流ダイオードを挿入することで,常にコイル電流を一定とし,任意の入力振動に対してインピーダンスが最適値となる装置構成を考案し,実験により確認した.昨年度行ったコイル巻線制御方式に比べ構成が簡単であり,市販の発電機やモータにも適用できるという利点がある.3.インピーダンス制御の高効率化入力振動の1周期中でインピーダンスを変化させる方式を検討した.入力と錘の回転の位相差を測定し,これがほぼ一定となるように電気ダンパーを変化させた.ダンパーを強弱2段階に切り替えたところ,昨年度考案のダンパー一定の場合に比べ出力が1割増大した.本方式は,人体運動など,入力が頻繁に変化する場合に特に有効である.4.自励回転発電機による生体センサおよびRF回路の駆動腕時計用発電機を利用して自励回転型発電機を構成し,手首の強い振動で500μW(日常運動では平均10μW)の発電が可能なことを示した.これを電気2重層コンデンサに充電し,瞬時に放電することで,パルスオキシメータを駆動し,さらに微弱無線でデータを送信することが出来た.
ゲノム医療を目指した遺伝子異常に基づく悪性中皮腫発症機構の解明と治療標的の探索

悪性中皮腫は、アスベスト曝露を原因とし発病までに約30-40年を要する。症状確認時の年齢中央値は60歳以後となり特に高齢者に影響している。呼吸困難や息切れなどの自覚症状や画像診断による胸膜の肥厚が認められたときにはすでに進行していることが多い。また、中皮腫ではがん抑制遺伝子である神経線維腫症2型遺伝子NF2、p16, BAP1遺伝子において高頻度に異常が存在しているが中皮腫発症の分子基盤はほとんど明らかになっておらず、早期診断マーカーや分子標的薬の開発が切望されている。本研究は悪性中皮種の新規標的分子を見出すことが目的である。
ホメオボックス型転写因子Arx遺伝子欠損マウスを用いた嗅覚神経回路形成機構の解析

本年度はArx及びFezノックアウトマウスの一次嗅覚神経系の表現系を前年度に引き続き行った。Arx遺伝子とFez遺伝子はどちらも転写調節因子であるが、嗅覚系におけるその発現はArx遺伝子は嗅球の介在神経細胞とradial gliaのみ、Fez遺伝子は嗅細胞のみと互いに相補的であった。このように2つの遺伝子の発現パターンは互いに相補的であるが、それらのノックアウトマウスの嗅覚系における表現系は非常に似通ったものであった。二つに共通する表現系としては嗅細胞の軸索が嗅球へ到達できずに停留している点と嗅球の層構造の形成異常の2点が見つかった。この結果から、嗅細胞の嗅球への軸索投射と嗅球の層形成は互いに影響を及ぼしあいながら相互依存的に発達していくことが明らかになった。嗅球の構造を詳しく調べるとArxノックアウトマウスのほうがFezノックアウトマウスよりも構造異常の度合いが大きかった。Arx遺伝子はcell autonomousに嗅球介在神経細胞の移動を制御しているため、Arxノックアウトマウスでは、嗅細胞の軸索投射異常による細胞非自律的な嗅球の形成異常と嗅球介在神経細胞の細胞自律的な異常が重なったためにより激しい異常が出たと考えられる。これらのマウスを用いて嗅覚神経回路形成の分子機構を明らかにするために、Arz及びFez遺伝子の下流に存在する遺伝子群の同定を行った。具体的には野生型の終脳とArxノックアウトマウスのそれとでマイクロアレイを用いて発現量に差のある遺伝子群をリストアップした。同様にして野生型の嗅上皮とFezノックアウトマウスのそれとでマイクロアレイを行い発現量に差のある遺伝子群をリストアップした。ホメオボックス型の転写因子であるArx遺伝子の欠損マウスにおいては嗅球の形態異常が報告されている。本年度はArx遺伝子の嗅覚神経系構築過程における機能を明らかにするために、Arx遺伝子欠損マウスの嗅覚神経系を詳細に解析した。まず最初に嗅覚神経系におけるArx遺伝子発現細胞の同定を免疫組織染色によって行った。その結果、Arxは胎生期および出生後のマウスにおいて嗅球内のGABA陽性介在ニューロン及びradial gliaに発現していることが明らかになった。嗅上皮で匂い分子の受容を司る嗅細胞においてはArxの発現は見られなかった。次にArx遺伝子欠損マウスにおける嗅球内介在ニューロンの分化および分布を調べたところ、GABA陽性ニューロンへの分化は起こっていたがそれらの介在ニューロンは嗅球へ侵入できないという嗅球の発生異常が見られた。またArx遺伝子欠損マウスの嗅球においてはtyrosine hydroxylase陽性介在ニューロンが検出されなかった。Arx遺伝子は嗅球の介在神経の移動に関与する遺伝子の発現を制御していることが推測される。またArx遺伝子欠損マウスの嗅球においては嗅球の層形成にも異常が見られた。さらにArx遺伝子欠損マウスでは嗅球内ニューロンのみならず、嗅細胞の嗅球への軸索投射にも異常が見られた。新生時のArx遺伝子欠損マウスにおいては、一部の嗅細胞の軸策は嗅球へ到達していたが大部分の嗅細胞の軸索は嗅球へ投射せずに嗅球の前方で停留し、大きな糸球状の構造体を形成していた。Arx遺伝子は嗅細胞に発現していないことから、嗅球に存在し、嗅細胞の軸索投射を制御する分子の発現をArx遺伝子が制御していると考えられる。以上の結果からArx遺伝子は嗅球内介在ニューロンの移動・分化、嗅球の層構造形成及び嗅細胞の軸索投射に必須な遺伝子であることが明らかになった。本年度は理化学研究所・発生再生科学総合研究センターの体軸形成研究チームとの共同研究でFez遺伝子のノックアウトマウスの一次嗅覚神経経路の解析を行った。Fez遺伝子はジンクフィンガー型転写調節因子であり、一次嗅覚神経回路においては嗅細胞のみにその発現が見られる。このFez遺伝子のノックアウトマウスを解析したところ、このノックアウトマウスでは全ての嗅細胞が嗅球へと軸索を投射できずに軸索とグリア細胞からなる糸球状の構造体を形成していた。さらに嗅球介在神経細胞の移動と嗅球の層形成にも異常が見られ、前年度に解析を行ったArxノックアウトマウスとよく似た表現型を示した。Fez遺伝子は嗅細胞のみに発現が見られ嗅球には発現していないことから、Fezノックアウトマウスで見られた嗅球の層形成の異常は嗅細胞の軸索投射異常に由来することが推測される。Fezノックアウトマウスにおいてトランスジェニックマウスを用いて嗅細胞特異的にFez遺伝子を発現させると嗅細胞の軸索投射異常と嗅球の層形成の異常が共にレスキューされることから上で述べた仮説が正しいことが証明された。すなわち、嗅細胞が嗅球に軸索投射することが嗅球の正常な層形成には必要であることが明らかになった。Arx遺伝子とFez遺伝子の二種類のノックアウトマウスの解析から嗅細胞の軸索投射と嗅球の層形成はそれぞれ独立して起きるが、この二つの現象は互いに影響を及ぼしながら相互依存的に発達していくことが明らかになった。また嗅細胞の軸索投射については以下に述べるようなモデルが考えられた。嗅細胞の軸索投射を制御する分子の発現は嗅細胞においてはFez遺伝子によって制御され、嗅球の細胞においてはArx遺伝子によって制御されていることが推測された。また嗅細胞と嗅球の細胞とで発現している分子同士はレセプターとリガンドの関係になっていることも予想された。

本年度はArx及びFezノックアウトマウスの一次嗅覚神経系の表現系を前年度に引き続き行った。Arx遺伝子とFez遺伝子はどちらも転写調節因子であるが、嗅覚系におけるその発現はArx遺伝子は嗅球の介在神経細胞とradial gliaのみ、Fez遺伝子は嗅細胞のみと互いに相補的であった。このように2つの遺伝子の発現パターンは互いに相補的であるが、それらのノックアウトマウスの嗅覚系における表現系は非常に似通ったものであった。二つに共通する表現系としては嗅細胞の軸索が嗅球へ到達できずに停留している点と嗅球の層構造の形成異常の2点が見つかった。この結果から、嗅細胞の嗅球への軸索投射と嗅球の層形成は互いに影響を及ぼしあいながら相互依存的に発達していくことが明らかになった。嗅球の構造を詳しく調べるとArxノックアウトマウスのほうがFezノックアウトマウスよりも構造異常の度合いが大きかった。Arx遺伝子はcell autonomousに嗅球介在神経細胞の移動を制御しているため、Arxノックアウトマウスでは、嗅細胞の軸索投射異常による細胞非自律的な嗅球の形成異常と嗅球介在神経細胞の細胞自律的な異常が重なったためにより激しい異常が出たと考えられる。これらのマウスを用いて嗅覚神経回路形成の分子機構を明らかにするために、Arz及びFez遺伝子の下流に存在する遺伝子群の同定を行った。具体的には野生型の終脳とArxノックアウトマウスのそれとでマイクロアレイを用いて発現量に差のある遺伝子群をリストアップした。同様にして野生型の嗅上皮とFezノックアウトマウスのそれとでマイクロアレイを行い発現量に差のある遺伝子群をリストアップした。
代数的手法に基づくソフトウェアの検証の基礎的研究

本研究は等式論理における検証法の確立し,さらに,一般のソフトウェアを代数的手法を用いて等式論理に自動的に変換することにより,これらの検証への応用を図るものである.本研究により、以下の結果が得られた。(1)停止順序を満たす等式を通常の項書換え規則とみなし,これを満たさない等式は集合としての書換え規則とみなす項集合書換え系の形式的定義を与えた.(2)項集合書換え系においては,通常の項書換え系におけるE合同上の書換えよりも若干緩い条件で停止性を持つ。(3)停止的かつ左線形な項集合書換え系はその危険対が合流するならば合流性を持つ。(4)項集合書換え系における完備化のための推論規則を与えた。(5)項集合書換え系を試作し、効率的な実現について検討した。(6)結合律と交換律による商の上の書換え系の停止性について検討した。(7)優先順位付き項書換え系の定義を行ない,その等式論理に基づく意味論を与えた.これにより,関数型プログラムを等式論理に変換して検証するための基礎が得られた.本研究は等式論理における検証法の確立し,さらに,一般のソフトウェアを代数的手法を用いて等式論理に自動的に変換することにより,これらの検証への応用を図るものである.本研究により、以下の結果が得られた。(7)優先順位付き項書換え系の定義を行ない,その等式論理に基づく意味論を与えた.これにより,関数型プログラムを等式論理に変換して検証するための基礎が得られた.本研究は等式論理における検証法の確立し,さらに,一般のソフトウェアを代数的手法を用いて等式論理に自動的に変換することにより,これらの検証への応用を図るものである.今年度は,停止順序を満たす等式を通常の項書換え規則とみなし,これを満たさない等式は集合としての書換え規則とみなす項集合書換え系の形式的定義を与えた.さらに,(1)停止条件,(2)線形規則における合流条件が明らかになた.(1)項集合書換え系においては,通常の項書換え系におけるE合同上の書換えよりも緩い条件で停止性を持つことが分かった.(2)この条件は,停止性を満たし非線形規則を持たない項集合書換え系に対して,その危険対が合流するならば合流性を持つというものである.これは,等式付の項書換え規則に対応させて考えると,Huet(1980)の条件とほぼ同じ結果であるが,本結果の方が(1)の停止条件が緩い分だけ拡張になっている.また,優先順位つき項書換え系の定義を行ない,その等式論理に基づく意味論を与えた.これにより,関数型プログラムを等式論理に変換して検証するための基礎が与えられた.本研究は等式論理における検証法の確立し,さらに,一般のソフトウェアを代数的手法を用いて等式論理に自動的に変換することにより,これらの検証への応用を図るものである.今年度は,(1)停止的な項集合書換え系の非線形規則における合流条件性質の解析,ならびに,(2)検証の基礎となる完備化アルゴリズムについて考察を行なった.その結果,以下の知見が得られた.(1)危険対の概念を集合に拡張し,危険対のみの合流性をを示すことによる停止的な項集合書換え系が非線形規則を持つ場合の合流条件を与えた.しかしがら,この照明に必要な一つの補題が未解決な問題として残った.(2)項集合書換え系の完備化のための推論規則を与え,その正当性を検討した.また,書換え系の効率的実現のための試験システムを作成し.その高速性を実証した.これにより,項集合書換え系の効率的実現の基礎が与えられた.本研究は等式論理における検証法の確立し,さらに,一般のソフトウェアを代数的手法を用いて等式論理に自動的に変換することにより,これらの検証への応用を図るものである.今年度は、昨年度に引続き(1)検証の基礎となる完備化アルゴリズムについて考察を行った。このほかに、(2)項集合書換え系の試作、(3)結合律と交換律による商の上の書換え系の停止性について検討した。その結果、以下の知見が得られた。(2)項集合書換え系を試作し、効率的な実現を行うためには項の集合の照合操作の効率化が必須となることがわかった。(3)項集合書換え系の追加規則が交換律と結合律のみである場合には、その停止性はその商の上の書換え系停止性に帰着できることが分かった。そこで、停止性を示すための順序を検討した。
再生プラスチック製品への規制難燃剤混入実態に関する国際調査：適切な再利用に向けて

研究期間全体を通じ、国内外から入手した玩具や日用雑貨合計484製品(1,008部材)を調査対象とした。全試料について可搬型蛍光X線分析計による元素濃度スクリーニングを実施し、30 mg/kg程度以上の臭素が検出された208部材については、初年度に構築した簡易分析のスキームでPBDEs含有量をGC-MS/MSで定量した。その結果、黒色樹脂製玩具類やおもちゃのアクセサリー、ハンガー、ブックエンド、懐中電灯、ヘアクリップなどを含む97部材(全体の約9.6%に相当)からPBDEs(主にBDE 209)が検出された。難燃性能の付与に必要なPBDE添加量は重量比で数%10%程度とされるが、これまでの調査で得られた製品中PBDEs濃度は最大で8,600 mg/kgと%オーダーに満たなかったことから、難燃目的の意図的添加とは考えにくく、国際的な資源循環過程でPBDE含有樹脂が混入した結果を反映したものと考えられた。最終年度は、途上国(インドおよびタイ)を対象にE-waste等プラスチック含有廃棄物の再資源化の実態調査も行った。フォーマルなE-waste解体施設やインフォーマルなプラスチックリサイクル現場等を視察し、再資源化されたプラスチック破砕物および樹脂ペレット、再生プラスチック製品をサンプリングした。可搬型蛍光X線分析計による元素濃度スクリーニングの結果、廃プラスチック破砕物から最大で6,800 mg/kgのBr濃度が検出され、何らかの臭素系難燃剤含有プラスチックが混入していることが示された。インドで採取した容器包装由来プラスチック破砕物からも1,000 mg/kgを超過するBr濃度が検出された。PBDEs含有量をGC-MS/MSで定量し、E-wasteを含む混合破砕プラスチックや玩具等に含まれる規制難燃剤PBDEsの濃度範囲を把握した。現在、残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約(POPs条約)対象の難燃剤PBDEsを含む製品であっても、リサイクル及び再生製品の使用は制限されていないため、資源回収された難燃剤含有廃プラスチックやそれを利用した再生製品は国際的に流通しているが、その実態は不明である。PBDEs含有製品の材料リサイクルは、POPsの広範な拡散汚染を招き、元来の使用用途よりもヒト曝露リスクを高める可能性が懸念される。本研究では、規制難燃剤含有廃プラスチックの国際的な循環利用に伴うリスク管理を考える上で重要なケースとして、再生プラスチック製品への規制難燃剤混入実態に関する国際調査を実施し、POPs含有廃製品の適正管理に資するデータを提示することを目的としている。3か年計画の一年目である平成27年度は、本申請課題を効率的に推進できるように製品中BFRsのスクリーニング法・簡易分析法を検討した上で、国内入手製品を対象にPBDEs含有実態調査を実施した。国内で入手した玩具や日用雑貨(269製品/580部材)を対象に調査を開始し、まずは可搬型蛍光X線分析計を用いてPBDEs含有の指標となる臭素濃度を非破壊(試料調製・前処理不要)でスクリーニングした。対象とした製品の約10%から1,000 mg/kg以上の臭素濃度が検出され、何らかの臭素系難燃剤が意図的に添加された素材を使用していることが示された。また、全体の約15%の製品からは難燃効果を得るには低い臭素濃度(301,000 mg/kg程度)が検出されたことから、循環過程で臭素系難燃剤含有樹脂が混入したことが示唆された。XRFスクリーニングで臭素濃度が一定濃度以上の部材については、凍結粉砕の後、PBDEsの詳細化学分析に着手した。本申請課題の製品調査では、大量の製品を効率よく調査することが重要となってくる。そこで、当初予定通り、製品中BFRsのスクリーニングおよび簡易分析のスキームを構築した。まず、製品部材中BFRs含有の指標となる臭素濃度を可搬型蛍光X線分析計を用いて非破壊(試料調製・前処理不要)でスクリーニングし、臭素濃度が一定濃度を超過した製品部材については、簡易な前処理(溶媒抽出、樹脂析出・除去)のみでトリプル四重極ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS/MS)を用いてPBDEs異性体を定性・定量する調査スキームを確立した。国内で入手した250製品以上の玩具、食品容器、日用品などを対象に幅広くスクリーニングおよび化学分析を実施しており、重要な対象製品群の絞り込みを進めるとともに、規制BFRs以外の新規/代替BFRsの含有実態も併せて調査し、データの蓄積を図る体制を整えた。今後、より幅広い価格帯の製品に調査対象を拡大する必要がある。残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約(POPs条約)対象の難燃剤PBDEsを含む製品であっても、47臭素化BDE含有製品のリサイクル及び再生製品の使用は認可されている。今春、廃絶対象POPsに新規追加されたデカ製剤(DecaBDE)主成分のBDE 209についてはリサイクルの条約適用除外は認められていないが、現時点では発効前であるため、資源回収された難燃剤含有廃プラスチックやそれを利用した再生製品の国際的な流通は継続している。そこで本研究では、再生プラスチック製品へのPOPs混入実態に関する国際調査を実施し、POPs含有廃製品の適正管理に資するデータの提示を目的としている。

これまでに、国内外で入手した玩具や日用雑貨(326製品/680部材)を対象に可搬型蛍光X線分析計による元素濃度スクリーニングを実施し、30 mg/kg程度以上の臭素が検出された104部材については、初年度に構築した簡易分析のスキームでPBDEs含有量をGC-MS/MSで定量した。その結果、黒色樹脂製玩具類やおもちゃのアクセサリー、ハンガー、ブックエンド、懐中電灯などを含む35部材(全体の約5%に相当)からPBDEs(主にBDE 209)が検出された。難燃性能の付与に必要なPBDE添加量は重量比で数%10%程度とされるが、今年度までの調査で得られた製品中PBDEs濃度は最大で8,600 mg/kgと%オーダーに満たなかったことから、難燃目的の意図的添加とは考えにくく、国際的な資源循環過程でPBDE含有樹脂が混入した結果を反映したものと考えられた。本申請課題の製品調査では、大量の製品を効率よく調査することが重要となってくるため、まず初年度に製品中BFRsのスクリーニングおよび簡易分析のスキームを構築した。また、規制BFRs以外の新規/代替BFRsの含有実態も併せて調査し、データの蓄積を図る体制を整えた。これまでに、国内外で入手した326製品/680部材の玩具、食品容器、日用品などを対象に幅広くスクリーニングおよび化学分析を終えており、今後留意すべき対象製品群の絞り込みに着手した。本課題を通して、再生製品へのPBDEs混入実態に関する包括的な調査データが得られつつある。残留性有機汚染物質に関するストックホルム条約(POPs条約)対象の難燃剤PBDEsを含む製品であっても、47臭素化BDE含有製品のリサイクル及び再生製品の使用は認可されている。PBDEsのうちデカ製剤(DecaBDE)の主成分であるBDE 209については、昨年、廃絶対象としてPOPs条約に新規追加されたが、その際、リサイクルの条約適用除外は認められなかった。しかしながら、現時点では発効前であるため、資源回収されたBDE 209含有廃プラスチックやそれを利用した再生製品の国際的な流通は継続している。PBDEs含有製品の材料リサイクルは、POPsの広範な拡散汚染を招き、元来の使用用途よりもヒト曝露リスクを高める可能性が懸念される。そこで本研究では、再生プラスチック製品へのPOPs混入実態に関する国際調査を実施し、POPs含有廃製品の適正管理に資するデータの提示を目的としている。これまでに、国内外で入手した玩具や日用雑貨(418製品/857部材)を対象に可搬型蛍光X線分析計による元素濃度スクリーニングを実施し、30 mg/kg程度以上の臭素が検出された170部材については、初年度に構築した簡易分析のスキームでPBDEs含有量をGC-MS/MSで定量した。その結果、黒色樹脂製玩具類やおもちゃのアクセサリー、ハンガー、ブックエンド、懐中電灯、ヘアクリップなどを含む79部材(全体の約9.2%に相当)からPBDEs(主にBDE 209)が検出された。難燃性能の付与に必要なPBDE添加量は重量比で数%10%程度とされるが、これまでの調査で得られた製品中PBDEs濃度は最大で8,600 mg/kgと%オーダーに満たなかったことから、難燃目的の意図的添加とは考えにくく、国際的な資源循環過程でPBDE含有樹脂が混入した結果を反映したものと考えられた。今年度、新たに92製品/177部材を国内外で入手し、これまでに構築した簡易分析スキームでPBDEs含有データの蓄積を図ることができた。
水圧および2軸圧縮を受ける板構造の強度基準の開発

1.水圧および2軸圧縮を受ける補強材間平板パネルの座屈と最終強度に関する従来の研究成果を整理するとともに、若干の補足計算を行った。これらの結果より、板の辺長比および細長比が与えられた場合について、各2軸圧縮比の下での最終圧壊強度を無次元化水圧を用いて表す方法を提案した。2.水圧および2軸圧縮を受ける縦横補強材付板構造を平面骨組構造に置換し、その最終強度を解析するとともに、作用荷重と材料強度の統計的性質が与えられた場合の構造強度の信頼性を評価するシステムを開発した。その概要は次の通りである。(1)平面骨組へのモデル化に際しての板の有効幅を考慮するとともに、骨組構造要素断面の崩壊条件式を近似的に断面力と断面モーメントの線形化式で表す方法を示した。また本式における複合荷重効果について検討を加えた。(2)塑性節点法とマトリックス有限要素法を組合せた解析法により、面外変形を考慮した構造の最終崩壊モードを生成する方法を示した。(3)従来の分岐限界法と組合せることにより確率的に卓越する崩壊モードを自動的に選定するとともにその生起確率を計算するシステムを開発した。3.上記システムを、一二の板構造に適用し、数値計算を行った。得られた結果に対する考察と従来の結果を含めた実験結果等との比較より、上記システムの有用性を確認した。4.以上、昭和62年度と63年度の2ヶ年に亘り行った研究により、補強材間平板パネルに対する実用的強度算定式を提案するとともに、補強材料付板構造については縦横骨組構造に置換して強度を評価するシステムを開発した。数値計算例と従来の結果等との比較考察より、本システムが種々の板構造の強度評価に適用可能であることが推察される。研究計画の最終年度である本年度には、水圧および2軸圧縮を受ける2方向並列補強材付長方形板構造の最終強度とそれに基づく信頼性評価について検討を行い、次の成果を得た。1.前年度に開発した板構造を平面骨組に置換して最終強度を解析するとともに信頼性を評価するプログラムを用いて、主方向2本それと直角方向に2本の補強材を有する板構造の解析を行った。強度と信頼性におよぼす板の有効幅あるいは座屈破損の影響について検討した。得られた成果は次のようなものである。(11.研究発表を参照のこと)。(1)平均圧縮荷重が比較的小さい場合は相対的に水圧の影響を大きく受ける要素端が最弱となり、主要崩壊モードは面外圧壊となる。2軸圧縮比が増加すると破損確率は上昇し、中央安全率は減少する。一方、平均圧縮荷重が比較的大きい場合は、水圧の影響よりも軸力の影響が大となり、主圧縮部材が最弱となる。主要崩壊モードは面内圧壊となる。(2)座屈破損を考慮した場合の主要崩壊モードは、考慮しない場合と同じである。一方、平均圧縮荷重が大きい場合は、座屈を考慮した部材の強度が崩壊に大きく寄与するので、その生起確率は極めて大きくなる。また、モデル化における板の有効幅算定の重要性を示した。2.本年度はさらに複雑な主圧縮方向3本直交方向に2本の補強材を有する板構造についても上記と同様の検討を行い、上記解析システムの有用性を確認した。3.以上のように、2ケ年間の研究により、補強材間平板に対する実用的強度算定式の提案を行うとともに、補強材付板構造については縦横骨組構造に置換して強度を評価するシステムを開発した。数値計算例と従来の実験結果等との比較よりその有用性を確認した。
マラリア原虫のステージ特異的宿主細胞感染機構の解明

3年間の研究成果の概要は以下の通りである。マラリア原虫はハマダラカによって媒介され、蚊の体内では増殖と動物への感染性を獲得する。この間に,オオキネートの中腸細胞への侵入及びスポロゾイトの唾液腺細胞への侵入が,原虫にとってバリアーとなっている。また蚊の吸血によって動物体内に入った原虫スポロゾイトは肝臓細胞に感染寄生するが,個々に達するまでには、皮膚と肝臓の類洞壁がバリアーとなっている。これらのバリアーを如何に通過しているかがこの研究のターゲットであった。このため、モデル実験動物としてネズミマラリア原虫P.bergheiを用い、オオキネートおよびスポロゾイトのEST (expressed sequence tags)を解析し、一定の基準で選択した遺伝子をノックアウトした原虫を作製し、発現型の解析から、その遺伝子の機能の解析を行った。その結果、中腸細胞への侵入に必須の分子MAOP,唾液腺への侵入に必須のMAEBL,肝臓の類洞壁のクッパー細胞通過に必須の分子として、SPECT1,を同定した。またOSM1は中腸細胞内とクッパー細胞内の移動に関わる分子であることが判った。中腸細胞層と類洞壁は原虫にとって、感染寄生場所に達するまでのバリアーとなっており、これらを通過する機構が、違ったステージでありながら、共通する分子によっており、共通であることを示すことができた。またこの研究により、肝臓の類洞に達した原虫は類洞壁のクッパー細胞を通過して肝細胞に達して寄生することを初めて示した。マラリア原虫のスポロゾイトは蚊から人への感染に関わる重要なステージである。スポロゾイトの肝臓への感染機構は、医学的にも生物学的にも興味深い対象である。しかし、これまで材料としての扱いにくさのために十分には研究されて来なかった。この研究ではスポロゾイトの肝細胞特異的感染にかかわる分子を同定し機能を解析して、原虫の肝細胞感染の分子機構を解明することを目的とした。逆遺伝学的方法で、スポロゾイトcDNAの網羅的解析、ESTデータベース構築、遺伝子ノックアウトによる機能解析を進めてきた。モデル実験動物としてネズミマラリア原虫P.bergheiとハマダラカAn.stephensiを用い、次の実験を行った。(1)ハマダラカ唾液腺スポロゾイトからcDNAライブラリーを作製し、cDNAの網羅的解析を行って、ESTデータベースを構築した。(2)細胞接着に関連する分子構造motifを持つ遺伝子をいくつか選定し、全塩基配列を解析した。(3)その中から更に数個の遺伝子を選定しノックアウトした原虫を作製し、機能解析を行って、スポロゾイトの肝細胞への接着感染を介在する鍵分子を同定した。(4)鍵分子の抗体を作製して、免疫電顕により細胞局在や原虫の接着侵入への関わり方を観察した。特に今回、(5)既知の分子との相同性を持たないマラリア原虫特異的新規分子の機能を同定し、'Torinuke'と命名した。この分子はスポロゾイトが、肝臓の類洞壁のクッパー細胞を通過するのに必要な分子であることを同定した。オオキネート、中腸オオシスト及び唾液腺から調整したスポロゾイトのEST解析を行い、データベースを構築した。オオキネート、スポロゾイトで発現される遺伝子の大部分を網羅することを目指して解析した。機能が同定できているOSM-1 (ookinete sporozoite microneme protein-1)について報告する。OSM-1 cDNAを用いて発現し、抗体を作製した。抗体によるWestern Blotを行ってOSM-1を検出したところ、中腸内のオオキネートと唾液腺に入った後のスポロゾイトの両ステージ特異的に発現することが判った。同じ抗体を用いて、免疫電顕を行って細胞内での分布を検討した結果、OSM-1はミクロネームという分泌オルガネラに局在することが判明した。OSM-1の遺伝子をノックアウトした原虫を作製した。