hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォノン機能制御による窒化物半導体光素子の基盤科学技術開拓

フォノン・励起子・輻射(PXR)モデルでは,励起子の全解離速度に占めるLAフォノンとLOフォノンによる解離速度の割合についてその温度依存性を求め,GaN,AlN,ZnOの全てについておよそ150K以上でLOフォノン過程が支配的になることが理論的に分かった。また,この計算もでるを励起子分子系に拡張し,励起子分子でも蛍光寿命が励起子分子の輻射再結合寿命よりも長くなることが分かった。現在,不純物を含む系に適用できるコードを作製中であり,より現実的な系への対応が進んでいる。金属-半導体ストライプ構造では,波長266nmの紫外光の照射によりLOフォノンに共鳴する電気双極子形成によるA1(LO)モードのエネルギーが変化していると思われるスペクトル変化が表れていること,この構造で励起子とLOフォノンの相互作用が局所的に強くなっているために励起子形成と解離の速度が上がっていることによる紫外発光のスペクトル変化が観測された。本結果は,この構造による新たな励起子-局所フォノン場相互作用制御の可能性を示す。金属-半導体ストライプ構造では,2種LOフォノンモードを有するGaInP結晶でこれらのモードに相当する2波長でピークをもつ赤外発光が観測された。また,間接遷移型半導体AlInPの光励起でLOフォノンと価電子帯間電子遷移による量子干渉効果(Fano効果)が起こっていることが確認された。これらの結果は2種LOフォノンと価電子帯間の電子遷移によるフォノン系量子干渉と合わせて光学利得を実現できる可能性を示す。金属-半導体ストライプ構造では,熱励起によるLOフォノン生成に基づく電気双極子によるTHz輻射が2種LOフォノンに拡張され,間接遷移型AlInP半導体で光励起正孔の価電子帯間遷移とLOフォノンによる量子干渉(Fano効果)の観測がなされ,フォノンを主体としたTHz輻射の光学利得実現に向けた基礎検討が進んでいる。この点では,順調に進んでおり,一部で当初予定以上に進んでいる。一方で励起子発光や量子井戸型太陽電池に対するフォノン排除やフォノン閉じ込めについては,励起子-キャリア-フォノンの相互作用に基づくキャリアダイナミクスの理論計算コードが製作され,LOフォノン制御の重要性が示された。また温度を変えた実験におけるダイナミクスの解釈方法が示された。フォノン輸送制御については,GaInN/GaNヘテロ界面において進められたが,超格子の検討はこれからであり,この点では研究が遅れている。これは,ラマン散乱装置の安定化と装置の更なる改造に時間がかかったことが一因である。しかし,既に基礎検討試料が作製されており,今後の結果が期待できる。また,フォノンエネルギー分散の理論計算については,他グループとの議論が進んでおり,共同研究による研究の進展も期待できる。フォノンの輸送制御のための超格子設計については,フォノン分散に関する理論を行っているグループとの共同研究も行って研究を進める。試料については,既にAlGaNやAlInNをGaN中に挿入した試料があり,今後組成を変えたもの,超格子にしたものを検討し,量子井戸構造の近傍にこれらを導入した試料により,フォノンの排除・閉じ込め効果を明らかにし,さらにそれによるフォノン-キャリア相互作用の制御性を明らかにする。これらに基づき,デバイス展開への方向性を示す。フォノンを主役としたTHz輻射については,光励起によるTHz輻射と2LOモードと価電子帯間遷移の光制御を実現し,光利得生成の基礎データを得る。平成29年度は(1)フォノンエネルギーと電子エネルギー禁制帯幅の大小を逆転するヘテロ接合、(2)励起子・励起子分子安定性、(3)THz域光素子を対象としたフォノン素子の物理の3点を研究課題とした。本研究の対象は紫外発光素子、太陽電池とTHzから中赤外の発光素子およびTHz領域光素子を対象としている。紫外発光素子では窒化物を主な対象材料とし、太陽電池では可視近赤外対応の禁制帯域にある半導体、THz域では窒化物に限らず広く材料を求める。(1)では、GaInNやAlInNを中心としてその組成制御による超格子構造とし、(1)の可能性を理論的に検討した。その結果、状態密度が主に集中するエネルギーの大小を電子禁制帯幅と逆転できる可能性があり、またAlInNでは電子禁制帯幅の組成依存性に大きなボーイングがあるため、制御ができる可能性が強いことが分かった。(2)では電子衝突・励起子衝突・フォノン衝突による状態間遷移過程を取り入れたポピュレーション分布の計算コードが構築され、励起子分子にまで計算が拡張された。励起子では主な発光種となる主量子数1の励起子のポピュレーション減衰寿命がポピュレーション分布に大きく支配され、従来考えらえていたバルク材料における温度の3/2乗則よりも長寿命となることが分かった。またLOフォノンとLAフォノンの過程について詳細が検討され、LOフォノンから制御を始める方針が構築された。(3)ではGaAs基板上金属のライン/スペースのストライプ構造の加熱による8.5THzで全半値幅11/cmの発光が得られた。またSiC基板上に成長したAlN膜について、界面ポラリトンモードがAlN膜に閉じ込められることが分かり、今後の中赤外光の導波に応用できる可能性があることが分かった。

ラマン分光では窒化物のラマン信号強度が弱く、更に2波長励起によるルミネッセンス除去または低減の必要があり、試料台の安定性の改善や測定ソフトウエアの変更などが必要であった。現在これらの問題をほぼ解決したが、時間を要したため計画がやや遅れている。超格子設計についてもやや遅れているが、一方で分子動力学法によるフォノン輸送シミュレーションについては進展があり、GaNで窒素空孔よりGa空孔の方がエネルギーが局在しやすいことを示す結果が得られ、これについては進展と遅延が相殺されている。フォノン・励起子・輻射(PXR)モデルでは,励起子の全解離速度に占めるLAフォノンとLOフォノンによる解離速度の割合についてその温度依存性を求め,GaN,AlN,ZnOの全てについておよそ150K以上でLOフォノン過程が支配的になることが理論的に分かった。また,この計算もでるを励起子分子系に拡張し,励起子分子でも蛍光寿命が励起子分子の輻射再結合寿命よりも長くなることが分かった。現在,不純物を含む系に適用できるコードを作製中であり,より現実的な系への対応が進んでいる。金属-半導体ストライプ構造では,波長266nmの紫外光の照射によりLOフォノンに共鳴する電気双極子形成によるA1(LO)モードのエネルギーが変化していると思われるスペクトル変化が表れていること,この構造で励起子とLOフォノンの相互作用が局所的に強くなっているために励起子形成と解離の速度が上がっていることによる紫外発光のスペクトル変化が観測された。本結果は,この構造による新たな励起子-局所フォノン場相互作用制御の可能性を示す。金属-半導体ストライプ構造では,2種LOフォノンモードを有するGaInP結晶でこれらのモードに相当する2波長でピークをもつ赤外発光が観測された。また,間接遷移型半導体AlInPの光励起でLOフォノンと価電子帯間電子遷移による量子干渉効果(Fano効果)が起こっていることが確認された。これらの結果は2種LOフォノンと価電子帯間の電子遷移によるフォノン系量子干渉と合わせて光学利得を実現できる可能性を示す。金属-半導体ストライプ構造では,熱励起によるLOフォノン生成に基づく電気双極子によるTHz輻射が2種LOフォノンに拡張され,間接遷移型AlInP半導体で光励起正孔の価電子帯間遷移とLOフォノンによる量子干渉(Fano効果)の観測がなされ,フォノンを主体としたTHz輻射の光学利得実現に向けた基礎検討が進んでいる。この点では,順調に進んでおり,一部で当初予定以上に進んでいる。一方で励起子発光や量子井戸型太陽電池に対するフォノン排除やフォノン閉じ込めについては,励起子-キャリア-フォノンの相互作用に基づくキャリアダイナミクスの理論計算コードが製作され,LOフォノン制御の重要性が示された。また温度を変えた実験におけるダイナミクスの解釈方法が示された。フォノン輸送制御については,GaInN/GaNヘテロ界面において進められたが,超格子の検討はこれからであり,この点では研究が遅れている。これは,ラマン散乱装置の安定化と装置の更なる改造に時間がかかったことが一因である。しかし,既に基礎検討試料が作製されており,今後の結果が期待できる。また,フォノンエネルギー分散の理論計算については,他グループとの議論が進んでおり,共同研究による研究の進展も期待できる。
トランスポザーゼＲＮＡの翻訳制御による導入遺伝子を含まないｉＰＳ・分化細胞の作製

心筋細胞において高発現しているmiRNAであるhsa-miR-1-3pならびにhsa-miR-208a-3pに応答してレポーター遺伝子の発現が変化するトランスポゾンベクターを開発した。これらのベクターを組み込んだiPS細胞を心筋へと分化誘導したところ、レポーター遺伝子の発現レベルに基づき、心筋細胞とそうでない細胞をフローサイトメトリーにより選別することができた。また、未分化細胞で高発現しているmiRNAであるhsa-miR-302a-5pに応答してレポーター遺伝子発現が変化するトランスポゾンベクターと蛍光顕微鏡を用いることで、細胞を剥がすことなく、その分化状態を継続的に可視化できた。加えて、ゲノムに組込まれるトランスポゾンベクターとは異なり、ゲノムに組込まれずに細胞内で保持されるためゲノムに変異を引き起こす可能性が低いエピゾーマルベクターを改良し、その保持率を上昇させた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、導入遺伝子による変異がゲノムに無いiPS細胞ならびに分化させた細胞の作製である。そのため、組込んだ導入遺伝子をゲノムから除去できるトランスポザーゼを、iPS細胞へのリプログラミング後もしくは分化後特異的に発現させることで、リプログラミング・分化に必要な導入遺伝子を、その完了後にのみ除去する系の構築を目指している。microRNAならびにmRNAは分化状態によって変動し、また、それらの相補鎖を付加した導入遺伝子と相互作用し得るため、これを利用した新規発現制御系の構築が可能と考えられる。そこで当該年度は、microRNAならびにmRNA前駆体であるpre-mRNAそれぞれに応答して発現制御されるベクターの開発に取り組んだ。microRNAに応答する発現制御系としては、二つの遺伝子を一つのmRNAとして転写させ、一方にmicroRNAの相補配列を付加し、もう一方をreferenceとすることで、microRNAの有無により二つの遺伝子の発現比が変動するベクターを作製した。蛍光タンパク質遺伝子による評価では、実際に発現比のmicroRNAによる変化が示された。これら二つの遺伝子をそれぞれ、トランスポザーゼとそのdominant negative等とすれば、microRNA発現レベル変動に応じたトランスポザーゼによる導入遺伝子除去が可能となり得る。Pre-mRNAに応答する発現制御系としては、標的pre-mRNAとの間で分子間スプライシングを引き起こすことで、標的pre-mRNAの存在時にのみ遺伝子を発現するベクターの作製を試みた。当初作製したものは標的pre-mRNA非存在時にも発現が生じてしまったため、転写終結シグナルの変更等によりこの非特異的発現を回避することには成功した。しかしながら、標的pre-mRNA存在時の効率的な発現誘導はまだ認められていない。本研究の目的は分化状態に応じてトランスポザーゼ遺伝子発現を制御し、これにより染色体に導入遺伝子が含まれないiPS細胞や分化した細胞を得ることであるが、本年度は分化状態特異的な発現制御の手法として、分化状態特異的miRNAに応じて発現が制御されるトランスポゾンベクターの開発を行った。miRNAは標的となる遺伝子の翻訳を抑制することで細胞の状態を制御しており、多様な種類のmiRNAが細胞の種類や状態に応じて発現している。前年度において、筆者はmiRNAに応答して発現が制御されるプラスミドを開発したが、これは短期間のみ導入遺伝子を発現する通常のプラスミドであるため初期化や分化の誘導には不向きであった。また、分化状態特異的なmiRNAによって、実際に分化状態に応じた導入遺伝子の発現制御が可能であるは未確認であった。そこで本年度は未分化状態特異的なmiRNAであるhsa-miR302a-5pにより翻訳が制御されるよう標的配列を付加したレポーター遺伝子を、piggyBacトランスポゾンベクターに入れたものを作製した。これをヒトiPS細胞に導入して染色体へレポーター遺伝子を組込み、安定発現細胞株を作製した。得られた安定発現細胞株を分化誘導したところ、hsa-miR302a-5p標的配列を付加したレポーター遺伝子の発現が分化後の細胞では上昇し、miRNA応答性により分化状態に応じた発現制御が可能であることが示されたまた、最終目標である染色体に導入遺伝子が含まれないiPS・分化細胞作製のための別のアプローチとして、染色体に組込まれることなく導入遺伝子の長期発現を実現するエピゾーマルベクターの改良も行った。エピゾーマルベクターの維持に必要なEBNA1遺伝子の発現が上昇するようプロモーターの変更を行ったところ、以前より使用されているものと比較し、約30倍の発現維持率改善が認められた。

当初の計画では先に行う予定であった薬剤投与による翻訳制御についての検討は行っていないものの、最終目標であった分化状態に応じた自律的な翻訳制御については、分化状態に応じて活性が変化するmiRNAを利用することで、既に部分的には成功している。したがって、おおむね順調に進展しているものと考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在は未分化状態の細胞特異的なmiRNAにより導入遺伝子が制御されるベクターでのみ、分化状態に応じた制御を確認しているが、今後は様々な分化後の細胞(神経細胞や心筋細胞など)特異的なmiRNAによる発現制御についても検討する予定である。ただ、翻訳制御の対象とする遺伝子については、当初の計画ではトランスポザーゼ遺伝子の翻訳を制御して組込んだ遺伝子の切り出しを行う予定であったが、iPS細胞研究の著しい進歩によってエピゾーマルベクターやセンダイウイルスベクターなどそもそもゲノムに遺伝子を組込まないベクターが標準化され、組込んだ遺伝子を切り出す手法の必要性は計画立案時と比較して薄れてしまったという面もある。したがって、現在のiPS細胞研究におけるニーズを鑑み、分化誘導後に目的とする分化状態の細胞のみを選別するのに有効な遺伝子を翻訳制御の対象とすることも検討している。具体的にはFACSで細胞を選別するための蛍光タンパク質遺伝子や、細胞死誘導遺伝子等である。当初の計画では、初年度はトランスポザーゼによる遺伝子組込みと除去の可否を検討し、細胞の状態に応じた自律的発現制御は第三年度に行う予定であったが、最近になりCRISPR/Cas等のトランスポザーゼとは異なる遺伝子組込みシステムが発展してきたため、そうした他のシステムにも応用が可能な自律的発現制御系を先に構築する方が有用であると考えた。そのため、当初の計画とは順序に変更があるものの、microRNAに応答する系で一定の成果が見られたことから、おおむね順調に進展していると考えられる。microRNAに応答する系については、その特異性について改良を行うとともに、実際にiPS細胞に導入して分化状態に応じた発現制御が可能であるかを評価する予定である。Pre-mRNAに応答する系については、現段階では非特異的発現の抑制までしかできていないため、今後ベクターの改変により標的pre-mRNA存在時の高効率な発現誘導を目指す予定である。また、近年になり、導入遺伝子の長期発現が可能な系として、TALEN、CRISPRICas、エピソーマルベクター等、トランスポゾンとは異なるベクターシステムのiPS細胞における利用も発展してきたため、トランスボゾンに代わり、こうしたより新しい系を用いることも検討している。
植物における2-OGセンサーとしてのP_<II>タンパク質の機能の解析

2-オキソグルタル酸(2-OG)は、窒素同化においてアンモニアがアミノ酸のアミド基として同化される際の炭素骨格となる物質である。原核光合成細菌であるラン藻において、2-OGは細胞内の窒素充足状態をモニターするシグナル物質であると考えられている。一方、高等植物においても2-OGが細胞内の窒素栄養状態をモニターするシグナルとして働いている可能性が示唆されている。さらに、シロイヌナズナを含む種々の高等植物において細胞内の2-OG濃度を検知するセンサーとしてPIIタンパク質の存在が確認されており、細胞内の窒素充足状態を検知していると考えられている。しかしながら、高等植物における2-OGのシグナル物質としての機能及びそのセンサーであるPIIの具体的な機能は未解明のままである。この高等植物におけるPIIタンパク質の機能を解析するにあたり、シロイヌナズナを研究材料とし、Salk Institute Genomic Analysis Laboratory (http;//signal.salk.edu/)よりPIIをコードする遺伝子GLB1の4番目のイントロンにT-DNAが挿入されたglb1-1変異株(SALK_021878)を入手した。また、アグロバクテリウムを用いた形質転換法により、PIIを過剰発現させたセンス株及び発現量を抑制させたアンチセンス株を作製した。これらの変異株について、まず様々な生育条件での生理学的な表現型を解析した。その結果、24時間連続光照射下、窒素栄養源を十分に制限した生育条件において、野生株に比べセンス株2系統の花茎の伸長が有意に促進されていた。さらに、そのような生育条件下での植物生体内の窒素代謝の状態を調べるためにグルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)の比率について解析した結果、野生株に比べセンス株におけるGln/Glu比は有意に増加していた。以上のことから、シロイヌナズナにおいてPIIタンパク質は明条件における窒素同化系またはアミノ酸の代謝系の活性制御に関与している可能性が示唆された。さらに、シロイヌナズナを含む種々の高等植物において細胞内の2-OG濃度を検知するセンサーとしてP_<II>タンパク質の存在が確認されており、細胞内の窒素充足状態を検知していると考えられている。しかしながら、高等植物における2-OGのシグナル物質としての機能及びそのセンサーであるP_<II>の具体的な機能は未解明のままである。この高等植物におけるP_<II>タンパク質の機能を解析するにあたり、シロイヌナズナを研究材料とし、Salk Institute Genomic Analysis Laboratory (http://signal.salk.edu/)よりP_<II>をコードする遺伝子GLB1の4番目のイントロンにT-DNAが挿入されたglb1-1変異株(SALK-021878)を入手した。また、アグロバクテリウムを用いた形質転換法により、P_<II>を過剰発現させたセンス株及び発現量を抑制させたアンチセンス株を作製した。その結果、24時間連続光照射下において、野生株は窒素欠乏条件に比べ窒素十分条件において花茎の伸長を促進しているのに対し、glb1-1変異株においてはこのような花茎の伸長促進は見られず、またセンス株においては窒素欠乏条件においても花茎の伸長は速まっていた。また、花茎の伸長速度の変化に伴い花成時期にも同様の傾向が見られた。以上のことから、シロイヌナズナにおいてP_<II>タンパク質が窒素条件に応答して花茎の伸長及び花成時期を調節している可能性が示唆された。

さらに、そのような生育条件下での植物生体内の窒素代謝の状態を調べるためにグルタミン(Gln)、グルタミン酸(Glu)の比率について解析した結果、野生株に比べセンス株におけるGln/Glu比は有意に増加していた。以上のことから、シロイヌナズナにおいてPIIタンパク質は明条件における窒素同化系またはアミノ酸の代謝系の活性制御に関与している可能性が示唆された。
副腎髄カテコールアミン分泌機構の薬理学的研究

麻酔犬の生体位副腎標本を用い、副腎髄質カテコールアミン分泌に関連する細胞内情報伝達機構およびアドレナリン性受容体を介する調節機構について検討し、以下の知見を得た。1.プロテインキナーゼCの関与内臓神経刺激による副腎髄質カテコールアミン分泌はプロテインキナーゼC活性化薬Phorbol-12,13-dibutylateで増強され、プロテインキナーゼC阻害薬Staurosporine,Polymyxin BおよびホスホリパーゼC阻害薬Neomycinで抑制された。Phorbol-12,13-dibutylateはそれ自身でカテコールアミン分泌を引き起こし、その作用はStaurosporineで拮抗された。以上の結果から内臓神経刺激によるカテコールアミン分泌機構に、プロテインキナーゼCの活性化が関与することが推察された。2.アドレナリン受容体による調節副腎髄質におけるβ受容体を介する自己調節機構を明かにする目的で、内臓神経刺激による副腎髄質カテコールアミン分泌に対するβ受容体遮断薬および刺激薬の作用を検討した。カテコールアミン分泌は、選択的β1受容体遮断薬Atenololで有意に増強されたが、選択的β2受容体遮断薬ICI118551および非選択的遮断薬Nadololでは影響を受けなかった。Atenololの遊離増強作用はICI118551で遮断された。Isoproterenolおよび選択的β2受容体刺激薬Procaterolは、Atenolol存在下においてのみ刺激によるカテコールアミン分泌を増強した。両刺激薬の増強作用は、ICI118551で遮断された。以上の結果から、カテコールアミン分泌を促進性に調節するβ2受容体機構とこの促進機構を抑制的に制御するβ1受容体機構が存在することが示唆された。
下部マントル中の化学組成変化に起因する層構造の解明

本研究課題では、下部マントルの化学的層構造を解明するため、X線その場観察の手法をとり入れた、高温高圧実験を行った。この研究目的を達成するためには、実験手法において、いくつかの技術的な困難さを解決しなければならない。そこで初年度は、高圧実験の技術開発に重点をおいて研究を行った。まず、分析透過電子顕微鏡によって化学組成の測定をするためには、実験出発物質が非常に小さなスケールで均質でなければならない。そのために、ゾルゲル法によって物質合成を行い、ナノメートルスケールで均質な出発物質を合成することが可能になった。放射光とレーザー加熱を組み合わせることにより、高温高圧条件でのその場観察を実現するため、新しい高圧発生装置の開発をした。実験アナログ物質を用いて測定した結果、50ギガパスカル、2300ケルビンの条件までは、十分満足が得られる精密な測定が可能になった。地球を構成している主要成分であるシリカ(SiO2)のアナログ物質である酸化ゲルマニウム(GeO2)を用いた実験では、ルチル構造から塩化カルシウム構造への相転移を観察することに成功し、高温高圧条件での相転移境界の精密決定を行った。この実験結果については、データ解析も終了し、欧文際誌に論文の投稿を準備している。次年度は、最終目標である下部マントル物質(パイロライト組成、玄武岩組成)を用いた実験を行い、下部マントル中の化学的層構造の解明を試み、学会発表、論文投稿を予定している。
プログラミング協調学習環境の開発とブレンディッド授業の展開に関する研究

本研究の目的は,一斉授業を基本としたプログラミング教育の学習効果を高めるために,協調的作問環境を開発し,一斉授業,eラーニングによる個別学習,相互評価を行う協調学習,協調的作問環境を活用した作問活動をブレンドした授業の効果を明らかにすることである.3ヶ年の研究期間において,本研究の基盤となる学習者が作問して相互評価を行うことができる協調的作問環境を開発した.さらに,その環境を活用したブレンド型授業を実践して,その効果を検証した.本研究の目的は,一斉授業を基本としたプログラミング教育の学習効果を高めるために,協調的作問環境を開発し,一斉授業,eラーニングによる個別学習,相互評価を行う協調学習,協調的作問環境を活用した作問活動をブレンドした授業の効果を明らかにすることである.3ヶ年の研究期間において,本研究の基盤となる学習者が作問して相互評価を行うことができる協調的作問環境を開発した.さらに,その環境を活用したブレンド型授業を実践して,その効果を検証した.本研究の目的は,一斉授業を基本としたプログラミング教育の学習効果を上げるために,LMS (Learning Management System)であるMoodle上でeラーニングと協調学習を行う学習環境を開発し,一斉授業,eラーニングによる個別学習,相互評価や問題作成を行う協調学習をブレンドした授業の効果を明らかにすることである.平成22年度は,本研究の基盤となる相互評価を行うための協調学習環境および学習者が問題(eラーニングの形成的テスト)を作成するための協調学習環境を試作した.また,学習者が形成テストであるプログラム穴埋め問題を容易に作成できる環境を作成し,その形成的テストの活用について検討した(新開純子,早勢欣和,宮地功:Moodleにおけるプログラム穴埋め問題の生成と活用に関する検討,電子情報通信学会技術研究報告ET2010-42,pp,7-10(2010)).一方,効果的なブレンド型プログラミング教育を設計・実践するために,自作の学習支援システムとeラーニングをブレンドしたプログラミング教育を実践してその効果を明らかにした(新開純子,宮地功:学習支援システムとeラーニングをブレンドしたプログラミング教育,日本教育工学会第26回全国大会講演論文集,pp.789-790(2010)).今後は,試作した協調学習環境をMoodle上で実装し,評価実験を行い,学習環境を改善する.さらに,授業実践を行い,プログラミングの学習効果を高める要因を明らかにする.本研究の目的は,一斉授業を基本としたプログラミング教育の学習効果を高めるために,LMS(Learning Management System)であるMoodle上で協調学習を行うための学習環境を開発し,一斉授業,eラーニングによる個別学習,協調学習環境を活用した相互評価や問題作成を行う協調学習をブレンドした授業の効果を明らかにすることである.平成23年度は,平成22年度に試作した本研究の基盤となる相互評価を行うための協調学習環境および学習者が問題(eラーニングの形成的テスト)を作成するための協調学習環境の完成度を高め,Moodle上に実装した(早勢欣和,新開純子:学習者による作問に基づく協調学習環境のためのMoodleモジュールの試作,大学ICT推進協議会2011年度年次大会論文集,pp.288-289(2011)).一方,効果的なブレンド型プログラミング教育を設計・実践するために,自作のアルゴリズム作成支援システムとeラーニングをブレンドしたプログラミング教育を実践して,ブレンドする各メディア(アルゴリズム作成支援システム,eラーニング,相互評価を行う協調学習等)の学習効果とブレンド型授業の有用性を検証した(新開純子,宮地功:ブレンド型授業によるプログラミング教育の効果,教育システム情報学会誌,Vol.28,No.2,pp.151-162(2011)).今後は,Moodleに実装した協調学習環境を活用して,学習者が問題作成を行う活動をブレンドした授業を実践する.実践後,学習者のプログラミングに関する意識と力の変容や試験得点の変容により,協調学習環境を活用したブレンド型授業の学習効果を検証する.本研究の目的は,一斉授業を基本としたプログラミング教育の学習効果を高めるために,LMS(Learning Management System)であるMoodle上で協調学習を行うための協調的作問環境を開発し,一斉授業,eラーニングによる個別学習,協調学習環境を活用した相互評価や問題作成を行う協調学習をブレンドした授業の効果を明らかにすることである.平成22年度と23年度の2年間でMoodle上に実装した学習者による作問および,学習者同士が相互評価を行うための協調的作問環境を活用した授業実践を平成24年度に行った.授業実践後に,学習者のプログラミングに関する力と意識の変容と協調的作問環境の利用評価などについてアンケート調査した.その結果,学習者による作問および学習者同士による評価活動は,学習内容の復習になり,学習内容の知識を定着させ,プログラミング能力を向上させると学習者が思っていることがわかった.これにより,作問をして評価活動を行う協調学習の有効性を確認することができた(新開純子,早勢欣和,宮地功:協調的作問環境を活用したプログラミング教育の試み,電子情報通信学会技術研究報告ET2010-42,Vol.110,No.263,pp.7-10(2012)).本研究ではMoodleを基盤とした協調学習環境を構築し,その環境を活用したブレンド型授業を実践して,その教育効果を明らかにする.平成22年度と平成23年度の2年間で構築する計画であった,学習者による問題作成および相互評価を行うための協調学習環境を開発し,Moodle上に実装したので,おおむね順調であるといえる.24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後は,開発したMoodle上の協調学習環境を活用して,学習者による空欄補充問題の作成と相互評価を行う活動をブレンドしたプログラミング教育を実践する.事前・事後のプログラミングに関する意識と力のアンケート調査結果よる学習者の主観的評価と試験結果による客観的評価を行い,実践したブレンド型授業の学習効果を検証する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
海岸構造物上の波浪変形に伴う乱流構造と底質の移動に関する研究

2次元造波水路に透過性の潜堤を設置し、波浪変形、内部の流速の計測を実施した。また実際の波動場では底面が勾配を有するために斜面上における波浪変形の計測も行った。構造物の設置に伴う海底地形変化が2枚貝の分布に及ぼす影響を検証するために、海浜断面形状による貝の移動分布を生貝を求めた。潜堤の後部の法肩部より渦が入射し潜堤に沿って下降する様子が確認された。渦度が増大するのは引き波の時であり、鉛直流速が下向きに最大となる位相に近い。定常流速場の流速ベクトル及び渦度においては、潜堤後部の流れは沖側向きであり、水位上昇に対応した戻り流れが形成されている。2枚貝の分布パターンは侵食型、堆積型、中間型の3つの海浜断面形状に依存しており、砕波帯前後に集中していることが明らかとなった。一端、砕波帯より沖側に輸送された貝はその場に留まることもわかった。海岸構造物上や斜面上の波浪は、その形状が著しく変形し時には砕波が生じる。そのために自由水面の影響を考慮した理論的な扱いが重要である。本研究では自由水面を考慮した乱流波動場の数値解析を行った。2方程式である乱流モデルと移動する自由水面を境界適合座標系で表現して、砕波近傍の流れ場や乱流構造を明らかにした。2次元造波水路に海岸構造物として潜堤と揺動物体を設置して、波浪変形、水粒子速度、浮遊砂濃度の計測を行った。解析にはk-ε乱流モデル、境界要素法、緩勾配方程式を適用して室内実験結果との比較を行った。k-ε乱流モデルを揺動物体性の海岸構造物上の流れ場に適用し、水粒子速度と揺動物体の運動の位相差が流れの構造に大きな影響を与え、抗力のような流体力を算定する際の抗力係数がKC数に依存していることが明らかとなった。また浮遊砂濃度は揺動物体先端からの乱れの影響で底面から上方にかけて増大し、鉛直方向に一様となることがわかった。潜堤上には境界要素法と緩勾配方程式を適用した。水面変動波形や流速波形は静水面に対して非対称で上側で大きくなり、室内実験との対応も良好となった。また波圧の時系列は、非線形性の特徴である高周波成分をよく再現した。ここで用いた乱流モデルでは自由水面の効果が充分に考慮されておらず、移動境界の扱いにさらに工夫が必要である。そのために境界適合座標系やMAC法を用いた解析を行う予定である。また境界要素法では非回転として扱っているので、今後は離散渦法により扱いによる、回転成分と乱れとの相互干渉を考慮した解析を行う。流れ場の計測には詳細な乱流構造が計測できるように、レーザー流速計で測定を継続する予定である。
新規BMPアンタゴニストEctodinの同定と骨形成における役割の解明

Ectodinは分泌性のBMP(骨形成タンパク質)アンタゴニストである。Ectodinは発達段階の骨や歯に発現が認められたことから、これら組織の形成に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。そこでEctodinの生理的役割を明らかにするためにectodin欠損マウスを作製した。Ectodin欠損マウスはメンデルの法則に従って正常に生まれ、その後の発育にも目立った異常を認めなかった。そこで骨形成および骨量維持機構に果たすectodinの役割を明らかにするために、出生直後のectodin欠損マウスの骨格標本および生後8週齢の頸骨切片を作製し、同腹の野生型と比較した。その結果、これらに明らかな違いは観察されなかった。このことからectodinは正常な骨形成・骨量維持に対して必須の役割を果たしていないことが分かった。SclerostinはEctodinとアミノ酸レベルで約37%の類似性を示すBMPアンタゴニストで、骨組織に強く発現している。このことからSclerostinとectodinは骨領域において機能的に重複している可能性があり、このことが今回ectodin欠損マウスの骨形成過程で異常が観察されなかった大きな要因であると予想される。一方でectodin欠損マウスの歯の様子を観察したところ、明らかな異常が観察された。野生型と比較し、ectodin欠損マウスは切歯・臼歯の本数が増加し、加えて臼歯表面に存在する突起構造(咬頭)の過形成が観察された。マウスの歯の形成は胎児期に開始していることから、これらの異常は胎児期の歯形成に何らかの問題があることに由来すると予想された。そこでectodin欠損マウス胎児において詳細な解析を行ったところ、野生型と比較して、予定歯形成領域が顕著に拡大していること、咬頭マーカーp21の発現領域が拡大していることが分かった。以上の結果から、ectodinは胎児期の歯形成過程に必要不可欠な役割を果たしていることが明らかとなった。
ニオブ基合金に適用する超高温対応耐酸化コーティングの創製

本研究が提案するコーティングシステムはNb基合金とコーティング間の各元素の相互拡散を抑制する、Re基合金を複層コーティングとした構造を有する。本研究ではテトラアーク式引上炉を用いて合金試料を作製し、熱処理実験後に得られた各合金相の共役組成を実験的に決定し、高温環境において組織安定性を有する耐酸化コーティングの組織と構造について検討した。本研究では、回転引上法を用いて合金を溶解・成長させ、従来の溶解法で致命的な問題となる、金属の比重差による成分偏析を利用し多凝固組織を有する合金鋳塊を作製し、超高温熱処理を施し、各合金相の共役組成を決定することを当該年度の目的としている。(1)Re-Nb-AlおよびRe-Nb-Si三元系合金の作製に関しては、回転引上法を用いる引上棒によって合金鋳塊の組織が大きく影響されるため、予め引上棒の結晶粒粗大化を行い、引上棒の作製条件を確立した。(2)Re-Nb-Al三元系状態図の実験的検討では、作製したRe-Nb-Al合金を1500°Cで2hの熱処理を施し急冷した後、合金鋳塊の断面組織および各元素の濃度分布を測定した。得られた結果より、Re-Nb系χ相には約10at%のAlが固溶し、一方、χ相と共役関係を有するNb-Al系合金相に約40at%のReが固溶することが分かった。これらの結果から、Re-Nb系χ相では拡散バリア層としてAlの拡散を抑制することが困難であると考えられる。なお、蒸気圧の高いAlが含有しているため、これまで実績のあるアーク溶解炉法を用いた合金鋳塊の作製も同時進行で行っている。合金鋳塊の作製において、回転引上法を用いる引上棒の結晶粒サイズによって合金鋳塊の凝固組織が大きく影響されるため、結晶粒粗大化のための引上棒自体の熱処理に時間を要したが、引上棒の作製条件を確立できた。今後は、Re-Nb-Al-Si四元系合金の作製および熱力学的検討を行うために、すでに作製した引上棒を使用し検討を進める。本研究では、テトラアーク式引上装置を用いて合金を溶解し、同時に引上・成長させて作製した多凝固組織を有する合金試料を高温で長時間の熱処理実験を施し、得られた合金状態図をもとに、ニオブ(Nb)基合金に適用する本コーティングシステムについて検討した。(1)作製した合金試料は1150°Cで1200時間および1300°Cで1500時間それぞれ保持した後に急冷し、各元素の濃度分布から各相の共役組成を決定した。(2)1150°CにおけるRe-Nb-Al三元系合金状態図において、δ相と共役関係を有するχ相のAl濃度は約1at%であるのに対し、Reを固溶するNbAl2相と共役関係を有するχ相のAl濃度は約20at%まで増大するため、Nb-Al合金中のAl濃度はNb固溶体相(約8at%)またはNb3Al相(約20at%)まで抑えることが必要である。(3)Re-31at%Nb-37at%Alの組成を有するχ相と予想される合金相は、Reをわずかに固溶するNbAl3相およびNbをわずかに固溶するReAl2相とそれぞれ共役関係を有し、三相三角形を形成することが明らかとなった。(4)1300°CにおけるRe-Nb-Al三元系合金では、Re-18.3at%Nb-1.5at%Alの組成を有するχ相と共役関係を有するδ相(97at%Re、1.7at%Nb)のAl濃度は0.4at%であり、Al固溶量が非常に小さいδ相をコーティング層としてNb基合金上に形成する必要がある。(5)1150°CにおけるRe-Nb-Si三元系合金では、Re-33at%Nb-35at%Siの組成を有する合金相と共役関係を有するχ相(72at%Re、15at%Nb)のSi濃度は12.0at%であった。Re-Nb-AlおよびRe-Nb-Si三元系合金状態図を明らかにし、Re-Nb-Al-Si四元系合金の実験的検討から、コーティングシステムの最適設計を提案する。これらの検討の際に、拡散バリア層の最適組成に関しても検討を進める。材料工学
生殖工学的手法によるトランスジェニックニワトリ作製の改良

ニワトリ始原生殖細胞を精製した後、試験管内でレトロウイルスベクターを導入し、胚に移植することによりトランスジェニックニワトリを作製することを試みた。まず孵卵2.5日胚より始原生殖細胞を、抗SSEA-1抗体を固定した担体を用いた磁気分離により精製した。この始原生殖細胞にレトロウイルスベクターを感染させた後、抜血によりレシピエント由来の始原生殖細胞を除去すると同時に遺伝子組換え細胞を血管より導入した。計11回の実験で、操作胚のうち66胚が孵化し、21個体が性成熟した。このうちオス個体8より精子を調製し、精子中の導入遺伝子コピー数を測定した所、00.012であった。一方、メスを含め血液細胞中のキメラ率の最高値は0.0183であった。現在、これらの個体のかけあわせによりトランスジェニックニワトリを取得することを試みている。今後、種々の発達段階の始原生殖細胞についてサイレンシングを含め検討する予定である。一方、強力なプロモーターにより遺伝子サイレンシングを打破し、卵白に目的物質を大量生産することを最終目標に、既に我々が開発したOVAエンハンサー・tet発現装置・CWV最小プロモーターよりなるハイブリッドプロモーターの利用を試みた。このプロモーターの下流に内部リボソーム結合部位を介して、ヒトエリスロポイエチン及びtetアクチベータ遺伝子を連結したベクターを作製しニワトリに導入したところ、エリスロポイエチンの卵白特異的な発現が見られたが、発現量はよく使用されるアクチンプロモーターの半分程であった。孵卵55及び160時間の胚より始原生殖細胞を分離し、これにβ-ガラクトシダーゼ遺伝子を発現するレトロウイルスベクターを感染した後、孵卵55時間胚の心臓に移植した。胚は孵卵160時間で解剖し、生殖巣におけるβ-ガラクトシダーゼの発現を観察した。始原生殖細胞の少なくとも一部は生殖巣に生着し、酵素活性を発現していた。一方、孵卵ゼロ時間胚の始原生殖細胞は数が少なく、共雑する他の細胞種が多かった。他の研究で始原生殖細胞に特異的に発現するマーカータンパク質VASAに対する抗体を作製したので、今後これを用いて孵卵ゼロ時間胚の始原生殖細胞をきちんと同定し、実験を行う予定である。また孵卵55及び160時間胚に関しても、始原生殖細胞マーカーを用いて定量的に実験を進める。また始原生殖細胞を移植した胚を培養、ニワトリを誕生させ子孫の取得を試みたがトランスジェニックニワトリ子孫は得られなかった。一方、TNFR-Fc融合タンパク遺伝子を始原生殖細胞に導入するための予備検討として、以前通常の方法で作製した融合タンパク生産キメラニワトリのTNFR-Fc融合タンパクの生物活性を測定している。また遺伝子サイレイシングを打破する事を目的とし、ニワトリで機能する強カなプロモーターをスクリーニングするためCMV, SV40,RSVプロモーターをクローン化し、下流にscFvFc遺伝子を導入したレトロウイルスベクターを作製中である。さらに強カな遺伝子活性化システムであるヘルペスウイルスVP16を用いたハイブリッドトランスアクチベーターを用いてサイレイシングを回避することをめざし、このシステムを用いて抗体H鎖L鎖をそれぞれ独立した転写ユニットとして発現するウイルスベクターを作製した。現在、トランスジェニックニワトリ作製に用い得る高濃度ウイルスベクター溶液の作製を試みている。このうちオス個体8より精子を調製し、精子中の導入

遺伝子コピー数を測定した所、00.012であった。一方、メスを含め血液細胞中のキメラ率の最高値は0.0183であった。現在、これらの個体のかけあわせによりトランスジェニックニワトリを取得することを試みている。今後、種々の発達段階の始原生殖細胞についてサイレンシングを含め検討する予定である。一方、強力なプロモーターにより遺伝子サイレンシングを打破し、卵白に目的物質を大量生産することを最終目標に、既に我々が開発したOVAエンハンサー・tet発現装置・CMV最小プロモーターよりなるハイブリッドプロモーターの利用を試みた。このプロモーターの下流に内部リボソーム結合部位を介して、ヒトエリスロポイエチン及びtetアクチベータ遺伝子を連結したベクターを作製しニワトリに導入したところ、エリスロポイエチンの卵白特異的な発現が見られたが、発現量はよく使用されるアクチンプロモーターの半分程であった。
適応に寄与する援助要請行動を促進する介入法の有効性の検討

研究代表者がこれまでに作成した「適応の改善に寄与する援助要請行動を促進する介入法(プログラム名:支えあいの心理学)」(本田, 2012;本田・新井, 2010, 2011)は,中学生,高校生,大学院生を対象にした研究から一部の有効性が示されている。しかし,それらの研究では統制群が設定されていなかった。そこで本研究では本介入法の有効性を,大学生を対象として統制群との比較によって検討した。その結果,従来のプログラムでは統制群との比較によって効果が見られなかったが,改良した介入法のプログラムでは介入群の援助要請スキルに向上が認められた。本研究の結果よりストレス反応などへの効果をより高めるためには,被援助志向性に対する認知的介入法を加えることが必要であることが示唆された。今年度の研究の目的は,前年度の研究成果を踏まえて改良された「適応の改善に寄与する援助要請行動を促進する介入法・改良版(以下,介入法改良版)」の効果を検討することであった。介入法改良版の主な内容はこれまでと同様に1援助評価の心理教育,2ソーシャルサポート提供スキルトレーニング,3援助要請スキルトレーニング,4まとめと二次予防,で構成され,3点が改良された。第1に介入対象者の動機づけを高めるために,介入1の分量を増加した。第2にターゲット・スキルの般化促進をねらいとして,介入2,3にホームワークを追加した。第3に介入2,3のスキルのリハーサル場面を大学生の日常生活により合うように変更し,かつ介入時のリハーサルの機会を増加した。介入第1週は約45分,第2週は約60分,第3週は約10分の介入が実施された。効果測定として,介入直前にpreの質問紙を実施し,介入を行い,介入直後にpost,介入から約2ヶ月後にfollow-upの質問紙を実施した。対象者は,統制群として大学生32名(男性9名,女性23名,19.47±.80歳),介入群として大学生12名(男性4名,女性8名,20.67±.65歳)であった。follow-upのデータが得られた対象者が9名と少なかったため,pre・post比較による分析を行った。時期と群を要因とする2要因混交計画の分散分析の結果,援助要請スキルに交互作用が見られ,介入群はpreよりもpostに援助要請スキル得点が上昇した。被援助志向性とストレス反応には時期の主効果の有意傾向が認められ,いずれも介入後に改善する傾向があった。援助要請スキルの向上は介入の主目的であり,介入法の改良が奏功したと思われる。しかし,その他の変数に介入効果は認められなかった。今後は被援助志向性,すなわち援助要請に関する認知への介入技法を検討し,介入法をさらに改良する必要があろう。今年度の研究の目的は,応募者が開発した「適応の改善に寄与する援助要請行動を促進する介入法(以下,介入法)」の介入効果に影響を与える要因を明らかにして介入法の改良を行うことであった(【研究1】)。まず,大学生に介入法を実施し効果を検討した(【研究1-1】)。介入群は32名,統制群は34名であった。介入は90分×1回で実施し,事前調査の1週間後に介入を行い,介入1週間後に事後調査を実施した。しかし,介入効果は統制群と比較して援助要請スキル,ソーシャルサポート提供スキル,ストレス反応,被援助志向性のいずれにも認められなかった。本研究と先行研究との大きな違いは介入法を実施した集団の特性にあることが考察された。すなわち,先行研究では中学生,高校生などの学級集団に介入を行っており,その集団は「相談相手として選択しうる人間関係のある集団」であったと考えられる。一方,本研究では同じ科目を履修した学生であり,面識のない学生もいたと考えられる。このような集団の特性が介入効果に影響を与える1つの要因であったと推測される。次に,ストレス反応に対しても介入効果が得られなかったため,介入効果を高める要因を検討するために,大学生130名を対象に質問紙調査を行った(【研究1-2】)。Time1に被援助志向性,Time2(2週間後)にストレス反応を尋ねた。その結果,Time2のストレス反応を予測する変数は被援助志向性の下位尺度のうち「被援助に対する懸念や抵抗感の低さ」であり,この側面の変容がストレス反応の改善に有効であることが示唆された。初年度の研究成果の一部を日本心理学会第75回大会,及び第7回援助要請研究会にて発表し,意見を仰いだ。また,介入効果をより高めるために介入法が改良された。

初年度に実施した研究は結果としては介入効果が得られなかったが,その理由を考察すること,及び研究を1つ追加したことから介入法の特徴及び介入効果に影響を与える要因について理解を深めることができた。また,研究成果の発表により,介入法に関する理解を深め,介入法の改良も行った。これらのことから,今年度の研究遂行に向けて順調に進展していると判断できる。今年度の研究の目的である,改良した介入法(以下,介入法改良版)の効果を検証する。その際に,前年度の研究で明らかになった以下の2点を重視する。第1に,介入法改良版を使用する。具体的な改良点は,ソーシャルサポート提供スキル,援助要請スキルのトレーニングの前に実施する「援助評価の心理教育」の部分をより詳細に作成した。その改良に伴い,介入に要する時間は90分から135分(45分×3回,もしくは90分×1回+45分×1回)とする予定である。さらに,スキルトレーニングのホームワークも作成し,介入時に実施することを予定している。この点は今年度作成する予定である。第2に,介入を行う集団の選択である。初年度の研究では同じ科目を履修した学生集団を対象に介入研究を実施したが,介入効果を高めるためには相談相手として選択しうる人間関係のある集団が重要であると考えられる。したがって,介入群,統制群ともに同じ所属・学年の集団を選択し,介入効果を検証する。介入効果は初年度の介入研究と同様に,援助要請スキル,ソーシャルサポート提供スキル,ストレス反応,被援助志向性を用いる。加えて,介入効果に影響を与える要因として集団の特性を考慮する。具体的には集団の特性を測定する尺度を使用し,その特性が介入効果に与える影響を検討する。具体的な変数は今後検討する予定である。また,介入効果を3ヵ月後,可能であれば6ヵ月後にわたって検証する。物品費として,介入テキストの作成に必要な消耗品(プリンターインクカートリッジ,白色用紙,など)の不足分を購入する。旅費として,援助要請・被援助志向性,認知行動療法,学校心理学に関する研究発表が行われる学会に参加して資料を収集し,今年度の介入研究の実施の準備,および介入法の更なる改良のための準備とする。具体的には,日本コミュニティ心理学会(北海道),日本行動療法学会(京都),日本認知療法学会(東京),日本学校心理学会(高知),などを予定している。また,日本心理学会(東京)では援助要請に関するワークショップを企画しており,本研究と関連する内容を議論する予定である。人件費・謝金について,使用予定はないが,介入研究の準備,実施,データの分析に関連して大学生・大学院生の補助を必要とする場合,謝金として支払う。なお,前年度の残金の14468円を含めて今年度使用する計画である。
脳磁図による舌切除者を含む口腔各器官の運動・感覚関連磁界とリハビリテーション

本研究は,脳磁図と電気的エレクトログラフなどを用いて,基準資料のための成人有歯顎者および舌切除や脳血管障害などによる構音・摂食・嚥下障害を持つ中途障害者を対象に,それぞれの脳中枢の運動・感覚・知覚関連磁界と末梢の舌運動などの調査を通して,リハビリテーション治療法と社会復帰のためのプログラム確立の基礎資料を得ることである.1.成人有歯顎者の場合:1)舌運動時の関連磁界は両側性で前方を向く2電流双極子型磁界分布を得た.その信号源位置は,中心溝前方と推定された.2)口唇・歯槽部・舌への刺激による感覚関連磁界は(1)すべての刺激部位での信号源は一次体性感覚野の存在する大脳の中心溝に同定された.(2)正中神経刺激時の信号源との相対角度は各器官でまとまっており,左右,上下,前後による違いは認められなかった.(3)各器官別の比較では歯槽部頬側と歯槽部舌側は舌と近接しており,口唇だけが有意に上に位置していた.この様に上から順に口唇,歯槽部及び舌が整然と位置しているわけではなく,特に歯槽部と舌は近接していることが示唆された.3)幾何学パタンによる瞬間的な非言語・視覚刺激による知覚関連磁界は刺激視野と反対側の後頭頂溝付近の高次視覚野において,頭頂から下方に向かう電流ダイポールの活動を認めた.2.舌切除者の場合:両側性で後ろ向きの電流が観測され,体制感覚由来のものと考えられた.その信号源位置は,中心溝前方と推定された.一方,末梢の電気的パラトグラムは左右非対称で異なっていた3.脳血管障害者や頭部外傷者の場合:電気的パラトグラムは訓練前においては狭めや閉鎖形成が不十分であったがう訓練後ではほぼ正常なパタンを認めた.しかしその持続性に関しては今後の検討課題である.本研究は,脳磁図と電気的エレクトログラフなどを用いて,基準資料のための成人有歯顎者および舌切除や脳血管障害などによる構音・摂食・嚥下障害を持つ中途障害者を対象に,それぞれの脳中枢の運動・感覚・知覚関連磁界と末梢の舌運動などの調査を通して,リハビリテーション治療法と社会復帰のためのプログラム確立の基礎資料を得ることである.1.成人有歯顎者の場合:1)舌運動時の関連磁界は両側性で前方を向く2電流双極子型磁界分布を得た.その信号源位置は,中心溝前方と推定された.2)口唇・歯槽部・舌への刺激による感覚関連磁界は(1)すべての刺激部位での信号源は一次体性感覚野の存在する大脳の中心溝に同定された.(2)正中神経刺激時の信号源との相対角度は各器官でまとまっており,左右,上下,前後による違いは認められなかった.(3)各器官別の比較では歯槽部頬側と歯槽部舌側は舌と近接しており,口唇だけが有意に上に位置していた.この様に上から順に口唇,歯槽部及び舌が整然と位置しているわけではなく,特に歯槽部と舌は近接していることが示唆された.3)幾何学パタンによる瞬間的な非言語・視覚刺激による知覚関連磁界は刺激視野と反対側の後頭頂溝付近の高次視覚野において,頭頂から下方に向かう電流ダイポールの活動を認めた.2.舌切除者の場合:両側性で後ろ向きの電流が観測され,体制感覚由来のものと考えられた.その信号源位置は,中心溝前方と推定された.一方,末梢の電気的パラトグラムは左右非対称で異なっていた3.脳血管障害者や頭部外傷者の場合:電気的パラトグラムは訓練前においては狭めや閉鎖形成が不十分であったがう訓練後ではほぼ正常なパタンを認めた.しかしその持続性に関しては今後の検討課題である.本研究は,舌癌を含む頭頸部癌などによる構音・摂食・嚥下障害を持つ中途障害者に装着した舌接触口蓋床義歯による機能回復に対する脳中枢の運動・感覚関連磁界の調査・解明を通して,痴呆などによって失われた記憶・学習・思考のシステム回路の再獲得のためのリハビリテーション治療法と社会復帰のためのプログラムの確立をめざす.平成17年度は,その基礎資料を得るため成人有歯顎者を対象に,2つの実験を行った.1)中枢の舌運動関連磁界に関しては,下顎運動制御・光ファイバー式舌運動観測装置を用いて,舌尖部を突出・挙上する運動の際に現れる脳磁界を,2)中枢の口腔感覚関連磁界に関しては,3つの器官,口唇,舌,歯槽部を対象に,口腔各部を安定的に刺激するためのクリップ用刺激装置を用いて,(1)上下口唇粘膜側,(2)舌背・下面,(3)上下歯槽・舌側,(4)上下歯槽・頬側,それぞれ左右中・側切歯相当部など,計32カ所に電気刺激を与えた際に現れる脳磁界を,それぞれMEGとMR画像の統合システムを用いて測定し、脳の三次元解剖構造との関連での位置関係について調査した.以下のことが明らかになった.舌運動関連磁界は(1)潜時約-150から-50ms付近に,両側性で前方を向く2電流双極子型磁界分布(第1波)を得た.その信号源位置は,中心溝前方で,正中神経刺激体性感覚誘発磁界N20m信号源の前方下方外側に推定された.