hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗腫瘍効果を保持した高機能骨修復セメントの作製とその生物学的評価

イノシトールリン酸(IP6)のキレート作用により硬化する新規の骨修復セメントを開発した。その際、IP6の有する抗腫瘍作用を利用し、IP6がセメント内部から徐々にリリースされる材料設計を行った。その結果、本セメントは腫瘍細胞特異的にアポトーシスを誘導し、細胞増殖を抑制することで抗腫瘍効果を発現させることが可能となった。また、本セメントは優れた生体適合性を有することから、臨床への応用も期待できる。当該研究では、キレート作用を有するイノシトールリン酸(IP6)を利用し、従来の水酸アパタイト(HAp)セメントとは異なったメカニズムで硬化する新規の骨修復セメントを作製し、さらにIP6の有する抗腫瘍効果を応用して、新たな機能を付与させた次世代型骨修復セメントを開発することを目的とした。生体材料と細胞応答の間には非常に密接な関係があるため、作製したセメントの材料特性を調査した。種々の濃度(0-5000ppm)のIP6溶液でHApを表面修飾した結果、HAp粉体に対するIP6の吸着量はIP6濃度に依存して増加し、3000ppm程度で飽和することが明らかになった。さらに、得られた粉体の表面電位を測定した結果、IP6の吸着に伴い負電荷へシフトし、吸着量と同様に3000ppm程度で一定に達した。また、それらの粉体を用いて作製したIP6-HApセメントはHApセメントに比べ、高い力学的強度を示した。IP6の吸着量が増加したことにより、キレート部位が増加し、強度の向上につながったと考えられる。強度の向上は、臨床応用を踏まえると非常に有効である。一方、IP6の抗腫瘍効果はin vitroで様々な細胞株において確認されているが、その作用機序は未だ明らかではない。そこで、IP6溶液のみをターゲットとなる骨肉腫細胞(HOS)へ曝露することにより、その影響を生物学的に評価した。IP6は、HOS細胞においてもIP6濃度依存的に細胞増殖を有意に抑制した。また、その際の細胞形態を観察した結果、丸く変形し細胞骨格が崩壊したものや核の断片化が観察された。この細胞死が引き起こされるメカニズムについて調べたところ、IP6を処理した細胞ではアポトーシスが誘導されていたことが分かった。本結果は、今後実施するキレート硬化型IP6-HApセメントの抗腫瘍性や生体適合性評価に有用となると考えられる。本年度実施した具体的な研究項目を示す。1)IP6で表面修飾したHApを用いて作製したセメント上で培養した骨肉腫細胞(HOS)の遺伝子発現の変動解析。2)正常細胞への影響を考慮しマウス頭蓋冠由来骨芽細胞様細胞(MC3T3-E1)をモデルとしたIP6-HApセメント上での生体適合性の評価。3)HOS細胞の抗腫瘍効果の発現メカニズムの検証。1)セメント試料片上でのHOS細胞の発現変動遺伝子をDNAマイクロアレイを用いて調査した結果、アポトーシスを抑制する遺伝子の発現が低下し、アポトーシスを促進させる遺伝子の発現が亢進することがわかった。これより、IP6-HApセメント上では、骨肉腫細胞にアポトーシスを誘導することで抗腫瘍効果を発現させることが示された。また、2)正常細胞の生体適合性についてであるが、種々の濃度のIP6で表面修飾したIP6-HApセメント上でMC3T3-E1細胞を培養した結果、正常細胞は腫瘍細胞に比べ、IP6に対する感受性が低く、IP6が一定濃度以下では優れた生体適合性を有することがわかった。この細胞種による感受性の違いを利用し、抗腫瘍性を発現させるマテリアルデザインが可能であることが示された。さらに、3)抗腫瘍効果の発現メカニズムをHOS細胞を用いて調べた結果、IP6-HApセメントから未吸着IP6のリリースが起こることで、局所的に生じる高濃度のIP6が細胞に作用し、これがアポトーシスを誘導したと考えられた。つまり、セメントはDDSキャリア様に機能することで抗腫瘍効果を発現すると推測できる。1) in vivoにおけるキレート硬化型骨修復セメントの生体適合性の評価。2)キレート硬化型骨修復セメント上での成長因子を介した抗腫瘍効果の検証。

1)ウサギ脛骨骨端部へセメント試料片を24週間埋入したin vivo評価では、セメント試料片の周囲において、多くの新生骨が観察され、セメント試料片と骨とが線維性の組織を介在することなく、直接結合することを明らかにした。さらに、埋入期間が経過するにつれて、セメント周囲の新生骨の量は増加し、骨組織が成熟していく様子も観察され、キレート硬化型アパタイトセメントは優れた生体活性、生体適合性を有することが明らかになった。2) IP6による破骨細胞への影響を検証した結果、これまでの研究結果と一致し、高濃度のIP6溶液を細胞へ処理すると、細胞生存率を低下させることが明らかになった。すなわち、処理濃度によって、IP6は破骨細胞に対しても細胞毒性を示すことがわかった。IP6を処理し、破骨細胞の増殖を抑制、活性化を阻害することで、骨からの局所的な成長因子の放出を減少させることが可能となると考えられた。一方、IP6-HApセメントを用いた場合、破骨細胞の吸収によりIP6の放出を期待したが、HApは安定で破骨細胞による吸収、それによるIP6の放出は微量であると考えられた。破骨細胞によるセメントの吸収およびIP6の放出は、出発物質をHApからリン酸三カルシウム(TCP)へ変更するのが望ましいということがわかった。H23年度は1)in vitroにおけるキレート型骨修復セメントの生体適合性および抗腫瘍効果の検証および2)in vivoにおけるキレート型骨修復セメントの生体適合性の検証を実施した。1)に関しては作製したセメントの正常細胞(骨芽細胞様細胞株を使用)への生体適合性を証明したと同時に腫瘍細胞には一定濃度以上のIP6で作製したセメントでは抗腫瘍効果を有することを示した。一方、2)については、短期的な試験と長期的な試験を実施しており、短期的な埋入試験は終了し、長期的な試験は継続中であるが、作製したセメントをインプラントした際には良好な生体適合性が見られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度は昨年度より継続している1)in vivoにおけるキレート型骨修復セメントの生体適合性の評価を長期埋入した場合について検証する。また、2)in vivoにおけるキレート型骨修復セメントの抗腫瘍効果の検証についても検証予定であり、計画当初は骨髄腫異種移植モデルを用いることを予定していたが、これを明らかにするためにはまず、破骨細胞とIP6もしくは、破骨細胞とIP6-EApセメントとの関係を明確にする必要がある。したがって、動物実験よりもin vitroでの検証を実施することの方が優先順位が高いと判断し、2つ目の課題として、「キレート硬化型骨修復セメント上での成長因子を介した抗腫瘍効果の検証」を行うように変更する。
作物学に関する可画像化情報の自動計測及び情報処理システムの開発研究

テレビ・カメラ2台、画像信号入出力装置(簡単な画像処理機能とコンピュータとのインターフェイスを持つ)、マイクロ・コンピュータ一式からなる画像処理システムを用い、作物画像から生体計測を行った。2台のカメラはカメラ切換え装置によりコンピュータからの信号で切り換えられ、3次元位置計測を可能にする。1.システムの制御及び画像処理のためのプログラムを作成し、画像処理で用いられている種々の手法について、それらの作物への適用性について検討した。2.葉の外縁上で指定された特異点を幾何学的に特定しつつ、その空間位置を異なる時刻において計測する算法を考案した。特異点の特定は、葉外縁の尖端部近傍の形状を、葉の図心を原点とする極座標上での微分による記述によった。3.一般に、作物の葉形のフラクタル次元は、葉軸を中心に葉を回転させても一定である。クズの葉について求めた結果、調位運動により葉が回転しても一定であった。葉形の異なるものは、フラクタル次元も異なるための個々の葉を特定でき、複数の葉の運動を同時測定できることが検証された。4.構築したシステムの試験のため、これを、クズ葉面積の季節的変化についての研究に実用した。5.クズ葉の調位運動のポテンシャル論的解析に着手した。これは、解析結果の検証が可能になったためである。1.課題に述べたシステム構築の第1段階として、TVカメラで得た画像の1次処理法について検討した。(1)パソコンによる画像処理装置制御については、市販の制御ソフトウエアを参考に必要最小限の機能を有効に配置したものを製作し、メモリの節約を計った。(2)基本的な近傍演算パラメータとして、4近傍及び8近傍ラプラシアン(差分による二次微分の近似)水平方向及び垂直方向微分、平滑化及びノイズ除去を用い、クズの苗について、比較検討した。その結果、水平方向及び垂直方向微分すなわち垂直境界及び水平境界成分の強調と、ラプラシアンによる方向依存性の除去を施した各結果を比較することにより、葉の形状の検出が比較的簡単なアルゴリズムにより可能なことが判明した。2.特定の葉の、別角度または別時間において得た画像それぞれの間でも同定する方法について検討した。この方法についての、さらなる改良は次年度に継続したい。3.クズ苗の調位運動計測のためのソフトウェアの開発を試みた。前項で述べた知見をふまえ、特定の葉の特定部位(葉の先端等)に対する画索番地を求め、画像面での葉の形状の変形から葉の実角度を算出し、絶対位置を計算するものである。また、変位計測における分解能の向上については以下のような解決法を考案した。まず苗全体をとらえた画像から特定の葉を選び出し自動ズーム機構により葉全体、葉の特定部位付近へと拡大しつつ目標の特定部位と他の特定部位間の距離を求める。このとき1画索間が対応する実距離は小さくなるので分解能が向上する。1.2台のカメラによる、3次元計測のためのプログラムを検討・改良した。2台のカメラを互いに直角に設置し、各画像内共通の特異点を特定したうえでその特異点に対応する画素番号から幾何計算により、該当点の空間座標を計算するものである。2.クズの葉のパターン解析を、フラクタル次元(縮小画面の周囲長と面積のべき乗の比、形の特徴を示す1指標)を導入して行った。一般に、作物の葉のフラクタル次元は、葉軸を中心に回転させても一定である。調位運動による葉のシルエットの変化は、ちょうど葉軸中心の回転と似ているが、クズの葉について求めた結果、葉が回転しても一定であった。葉形の異なるものは次元も異なるため、これを求めることによって個々の葉を特定でき、葉茎の先端に着生している3葉の同時計測が可能になった。3.クズ葉の調位運動の解析に、ポテンシャル論を適用して着手した。同運動が細胞膨圧の変化によっておこるものと仮定したモデルと、それを用いたシミュレーションによるもので、こうした解析結果は同運動の解明のみならずロボットのマテハンへの応用も考えられる。なお、これは、解析結果の検証が可能になったためである。4.全体の取り纏めを行った。
PgDPP11を標的とした歯周病治療薬開発のためのin silico創薬

歯周病はPorphyromonas gingivalisを代表とする歯周病原性細菌により引き起こされる感染性炎症性疾患である。歯周病は口腔内に限った疾患ではなく、冠状動脈性心疾患や糖尿病、誤嚥性肺炎、骨粗鬆症といった全身性疾患との関連が報告されている。しかし、その治療は歯磨きや生活習慣の改善といった一次予防が主体であり、歯周病に対して選択的かつ効果的な薬物は存在しない。近年、P. gingivalis由来のジペプチダーゼ(PgDPP11)の結晶構造が報告された。PgDPP11はP. gingivalisの生存に必須の酵素だが、その一方でヒトには存在しないため、PgDPP11を阻害することができれば歯周病の発症を予防し憎悪を食い止めることが可能である。本研究は、歯周病原性細菌P. gingivalisの生存に必須な酵素であるPgDPP11の阻害剤をヴァーチャルスクリーニングにより創製し、選択的かつ効果的な歯周病治療薬を開発することを目的としている。本研究では、まず、イン・シリコスクリーニングにより候補化合物を探索し、その阻害活性を実験的に評価することで新規阻害剤を同定する。さらに、PgDPP11に対する結合様式解析と構造最適化を行うことで、より活性の強い阻害剤を開発することを目指している。本年度は、PgDPP11結晶構造を用いて、市販化合物データベースを対象に多段階のイン・シリコスクリーニングを行った。この手法は、三次元ファーマコフォア(薬物分子が持つべき三次元的な物理化学的性質)、分子ドッキング計算、MM-GBSA (Molecular Mechanics-generalized Born)法による結合自由エネルギー計算、分子類似性解析を利用している。その成果として、既存のペプチダーゼ阻害剤とは分子骨格の異なる阻害剤候補化合物を見出すことができた。今回得られた阻害剤候補化合物を利用することで、今後の化合物探索がより有利に進められると期待できる。PgDPP11に対する結合様式を理解することで、より多様な阻害剤が見つかる可能性がある。まずはイン・シリコスクリーニングの条件を改良し、より多くの候補化合物を探索する予定である。それらに構造最適化を行い、活性がより強くなるように分子設計を行うことも計画している。本年度は所属機関の計算用ワークステーションを使用することで化合物探索を行った。予想よりも順調に成果が得られたため、当初の計画よりも支出が抑えられた。翌年からは、より計算コストの高い計算を行うため、次年度使用額はワークステーションとデータ保存用メディアの追加のために使用する予定である。
心不全における転写抑制因子NRSFの役割心・副腎連関について

転写抑制因子NRSFの転写抑制解除はCACNA1H遺伝子およびCYP11B2、CYP11B1遺伝子の発現上昇を介して副腎細胞におけるアルドステロンおよびコルチゾールの合成に関与している転写抑制因子NRSFの転写抑制解除はCACNA1H遺伝子およびCYP11B2、CYP11B1遺伝子の発現上昇を介して副腎細胞におけるアルドステロンおよびコルチゾールの合成に関与している1.心不全時には副腎皮質からアルドステロンの分泌が亢進する。その機序はレニン、アンジオテンシン系を介したアルドステロン合成酵素であるCYP11B2の発現亢進が関与するとされている。コンピュータによるゲノム解析でそのCYP11B2をコード遺伝子する遺伝子調節領域に転写抑制エレメントNRSE配列が存在することを発見した。今年度は実際、そのエレメントに転写抑制因子NRSFが結合して通常状態ではアルドステロン分泌を抑制することに関与していることを世界で初めて証明した。さらにその転写抑制の解除にアルドステロンの強力な刺激因子であるアンジオテンシンIIやカリウム(K^+)が関与していることを証明した。種々の分子生物学的手法(Gel ShiftアッセイやChIPアッセイ、レポーター・プロモーターアッセイを用いて確認した。2.心不全時におけるT型カルシウム電流の増加は報告されているがその機序・意義は明らかではない。我々はT型カルシウムチャネルの一つCav3.2の心筋過剰発現マウスモデルを作製したが、Cav3.2の発現が少ない1系統が確保できただけである。以上からT型カルシウムチャネルの高発現のマウスでは胎生致死である可能性を考えた。したがって本年度はテトラサイクリン-OFF(tet-off)の誘導系過剰発現マウスの作製にとりかかり、出生後にマウス心筋でT型カルシウムチャネルCav3.2過剰発現モデルを作製した。現在、そのマウスの第1世代で実際飲水中のテトラサイクリンを除去することでT型カルシウムチャネルが過剰発現するかを、mRNAレベル、タンパクレベルで確認している。心不全時には副腎皮質からアルドステロンの分泌が亢進する。その機序はレニン-アンジオテンシンを介したアルドステロン合成酵素CYP11B2の発現亢進が関与するとされている。我々はコンピュータによるゲノム解析でそのCYP11B2をコード遺伝子する遺伝子調節領域にもNRSE配列が存在することを発見した。そこで、副腎細胞でもNRSF/NRSE系の転写調節機序が機能しており、アルドステロン分泌に関与していないかを検討した。我々はアルドステロン分泌のin vitro研究モデルである培養副腎細胞〔H295R cell〕でDnNRSF(Dominat negative form NRSF)を使用して内在性のNRSFの機能を破綻させるとCYP11B2遺伝子の発現が著名に上昇し,アルドステロン分泌が亢進することを確認した。その効果はアルドステロンの強力な刺激因子であるアンジオテンシンII(AngII)やカリウム(K^+)に匹敵する。CYP11B2遺伝子のNRSE配列が実際にCYP11B2遺伝子のプロモータを抑制するか、ルシフェラーゼレポータ実験などで確認し、また、CYP11B2遺伝子のNRSEがNRSFと結合していて遺伝子調節に関与しているかをGel Shift AssayやChIP Assayでも確認した。また、NRSF/NRSE系の心不全時における心筋細胞以外への関与として、心不全の進展に深く関与する副腎のアルドステロン合成にもこのNRSF/NRSE系の関与があるかを確認することができ、心臓と副腎で心不全時に共通の転写調節機序が働いている可能を示した。結果はEndocrinology150(7):3110-3117,2009に発表した。
温度可変低温希ガスマトリックス単離法による孤立環境下の超精密有機立体配座解析

有機分子がもつ反応性・物性および機能は,その分子の構造と密接な関係がある。有機分子固有の性質の発現が,その分子がもつ特徴的な幾何学的構造や電子構造とどのように関係するかを理論的・実験的な観点から明らかにしていくことは,新たな性質をもつ有機化合物の設計において極めて重要である。本研究では,このことと関連して次のようなことを行った。1.温度可変低温希ガスマトリックス単離装置の設置今回設置,温度可変低温希ガスマトリックス単離装置を設置した。クライオスタットとして岩谷瓦斯株式会社製クライオミニーD105,CW301を選んだ。試料を吹き付ける直前にヒーターを用いて加熱することにより,常温から500K近くの温度範囲の配座異性体のポピュレーションを11Kで凍結することが可能となる。2.密度汎関数法を用いた新しい振動スペクトルの解析法の開発本研究の実施過程において,希ガスマトリックス単離された分子種の振動スペクトルを精密に解析するための手法として,密度汎関数法を用いた一般的な振動解析法(Wavenumber-Linear Scaling法)を開発した。この手法はこれまでに実測振動の帰属がなされてきた500種以上の化合物について密度汎関数法を用いた振動解析を行うことにより見出した方法で,分子振動の実測波数値と計算波数値との比が計算波数値に対して直線的に減少するという性質を用いるものである。この振動計算法は国際的にも高い評価を受け,ワイリー社から出版される振動分光学のハンドブックの中に収録されることになった。平成12年度の研究では,温度可変低温希ガスマトリックス単離のための光学測定用クライオスタットの購入と設置,ならびに測定を行なうための試料の吹き付け装置の開発を行なった。現在のところ,1,2-ジクロロエタンを用いた,実験装置の精度を検証している段階である。また,本装置を適用した精密配座解析を行なう有機化合物として,1,2-ジメトキシエタンならびに1-メトキシ-2-メチルチオエタンを選び,これらの化合物について,分子軌道計算やハイブリッド型密度汎関数法を用いた配座エネルギーの決定や振動スペクトルのシミュレーションを行なった。その結果,次のような結果が得られた。1.1,2-ジメトキシエタンについて各種の基底関数系を用い,密度汎関数法(B3LYP法)ならびに非経験的分子軌道法(HF法,MP2法)によって計算されたTTT形およびTGT形の間のエネルギー差を見積もった結果,電子相関を顧慮した計算法や大きな基底関数系を用いた場合には,両者の間のエネルギー差は極めて小さいことがわかり,いずれの場合でもTTT形のほうが安定であることがわかった。2.1-メトキシ-2-メチルチオエタンについてこの化合物の安定な配座は,TTG形とTGG'形であることがわかった。しかし,両者の安定性は,基底関数系の規模により逆転することが明らかとなった。したがって,これから温度可変低温希ガスマトリックス単離法により,両者間のエネルギー差を実験的に検証していくことは極めて興味深い課題となる。

2.密度汎関数法を用いた新しい振動スペクトルの解析法の開発本研究の実施過程において,希ガスマトリックス単離された分子種の振動スペクトルを精密に解析するための手法として,密度汎関数法を用いた一般的な振動解析法(Wavenumber-Linear Scaling法)を開発した。この手法はこれまでに実測振動の帰属がなされてきた500種以上の化合物について密度汎関数法を用いた振動解析を行うことにより見出した方法で,分子振動の実測波数値と計算波数値との比が計算波数値に対して直線的に減少するという性質を用いるものである。この振動計算法は国際的にも高い評価を受け,ワイリー社から出版される振動分光学のハンドブックの中に収録されることになった。
主体的な美術科学習における言語的・身体的活動を通した思考の促進に関する実証的研究

平成30年度は,研究計画書に記載した研究目的の一つである「言語的・身体的活動による思考の促進を通して,主体的な美術科学習の実現と教科目標への到達の効果を図画工作・美術科授業を対象とした実証的研究によって明らかにする」に関連した研究活動を推進した。1)先行研究棟の動向分析:先導的な研究活動を行う中学校の研究発表会(鹿児島市)への参加を通して,授業事例の収集を行った。2)言語的・身体的活動の枠組み構築:平成29年度に枠組みの検討を行ったが,高等学校美術科に関しては未着手であったため,新たに次期学習指導要領に記述された〔共通事項〕と生徒の思考との関連についての検討を行った(〔雑誌論文〕に該当)。また,平成30年度は現職教員対象の研修会(平成30年度奈良教育大学/科学研究費共催公開講座「『主体的・対話的で深い学び』を意図した図画工作・美術の授業づくり」)を開催し,特に若年層の教員への支援を意識した美術科教員研修プログラムを構成するとともに研究成果を広く発信する場とした。3)中学校美術科授業における臨床的予備調査:研究協力者より授業の提供を受け,教師からの発問を始点とした生徒の主体的な学びに関連する臨床的予備調査を行った(プロダクトデザインの鑑賞学習)。その結果,報告者らが平成29年度に開発した「鑑賞発問設計ワークシート」を美術科鑑賞授業の構築に使用することは,生徒の思考を促進する効果があることが示唆された(〔学会発表〕に該当)。平成30年度中に予定していた視察調査を令和元年度以降に延期したため,進捗はやや遅れている。改めて視察先等との連絡調整を進める,代替の調査を計画等の対応を検討中である。なお,中学校美術科における臨床的調査については,計画に沿ってデータ等を取得することができた。前述のように,視察調査に関する準備を進めるべく,関係先との連絡調整を進める,代替の調査を計画等の対応を行う。授業研究を通した臨床的調査は順調に進めることができており,令和元年度中に研究成果を発表する予定である(〔雑誌論文〕に該当)。令和元年度の具体的なタスクは下記のとおり。・視察調査の準備と実施(令和元2年度を予定)。・平成30年度の研究成果を学会誌に投稿(令和元年度・上半期を予定)。・中学校美術科学習における臨床的調査の実施(令和元年度・下半期を予定)。・小学校図画工作科における臨床的調査の実施(令和元年度2年度を予定)。・保育造形における臨床的調査の実施(令和元年度から2年度を予定)。平成29年度は,研究計画調書に記載した研究目的の一つである「美術科学習における言語的・身体的活動が,学習者の問題発見・解決,創造的な思考の促進に対して,どのような効果があるのかについての枠組みを構築する」に関連した研究活動を推進した。1)先行研究等の動向分析:今年度は,小・中学校における研究発表会(京都市,福岡市,奈良県橿原市,等),教育関連学会(大韓民国大邱広域市,滋賀県大津市,等)への参加を通して,美術科教育における「主体的な学び」についての授業事例収集・研究発表事例収集に基づいた考察(雑誌論文に該当,機関Webサイトにて公開中)を行うとともに,前年度までに収集したデータに基づき,小学生を対象とした図画工作科授業における身体的活動に基づく学習効果に関する検討を行った(国際学会発表に該当)。2)臨床的予備調査および研究理論の構築:研究計画調書では,中学校美術科授業において抽出生徒を対象とした複数の視点からのビデオ撮影による身体的活動の収録および分析を行うこととしていたが,研究理論の構築に時間をかけたため予備調査の実施には至っていない。しかし研究代表者と研究協力者とが「鑑賞学習発問設計ワークシート」を共同で開発するなどの臨床的調査に関する準備(学会発表に該当,研究室Webサイトにて公開中)は完了しており,平成30年度上半期から研究協力者より授業の提供を受けてデータの収集および分析を行う予定である。先行研究の動向分析および小・中学校等における研究発表会での事例収集はおおむね順調に進めることができたが,平成29年度中に臨床的予備調査に着手することができていない。しかし理論構築を完了しており,研究活動に必要となる倫理審査における承認を得ているため(奈良教育大学「人を対象とする研究倫理審査委員会」,受付番号30-1),平成30年度上半期から学習者による発話・行動の記録データに基づいた質的分析を行う。

3)中学校美術科授業における臨床的予備調査:研究協力者より授業の提供を受け,教師からの発問を始点とした生徒の主体的な学びに関連する臨床的予備調査を行った(プロダクトデザインの鑑賞学習)。その結果,報告者らが平成29年度に開発した「鑑賞発問設計ワークシート」を美術科鑑賞授業の構築に使用することは,生徒の思考を促進する効果があることが示唆された(〔学会発表〕に該当)。平成30年度中に予定していた視察調査を令和元年度以降に延期したため,進捗はやや遅れている。改めて視察先等との連絡調整を進める,代替の調査を計画等の対応を検討中である。なお,中学校美術科における臨床的調査については,計画に沿ってデータ等を取得することができた。研究計画の変更および課題等は特にないが,平成29年度に未実施の臨床的予備調査を半年遅れで実施する計画である。研究室Webサイト等による広報活動を進め,さらに研究協力が可能な小・中学校の拡充を図る予定である。平成30年度の具体的なタスクは下記のとおり。・引き続き,研究実践校・教育関連学会等における動向分析を行う。・個人内で言語化・動作化するなどの活動の効果について,複数の指導方法による比較等を行い,美術科授業における学習者間での言語的・身体的活動が思考を促すプロセスについて分析する。・成果の小括を行う(学会発表)。前述のように,視察調査に関する準備を進めるべく,関係先との連絡調整を進める,代替の調査を計画等の対応を行う。授業研究を通した臨床的調査は順調に進めることができており,令和元年度中に研究成果を発表する予定である(〔雑誌論文〕に該当)。令和元年度の具体的なタスクは下記のとおり。・視察調査の準備と実施(令和元2年度を予定)。・平成30年度の研究成果を学会誌に投稿(令和元年度・上半期を予定)。・中学校美術科学習における臨床的調査の実施(令和元年度・下半期を予定)。・小学校図画工作科における臨床的調査の実施(令和元年度2年度を予定)。・保育造形における臨床的調査の実施(令和元年度から2年度を予定)。「7.現在までの進捗状況」において記載したように,研究理論の構築に時間を要したため,小・中学校等における臨床的予備調査が未実施である(平成30年度に実施予定)。この調査に係る費用が次年度使用額に該当する。平成30年度中に予定していた,美術科カリキュラムに関する視察調査を令和元年度以降に延期したため,該当する旅費等を中心に次年度使用額が生じた。
モンロー・ドクトリンの研究-アメリカ外交の理念と国際関係1823-1826-

1.研究論文の発表今年度初めより執筆した「国際関係のなかのモンロー宣言-メイニアモン論争の超えて-」。と題した論文が、平成13年3月、大阪外国語大学国際関係講座刊行の単行本『国際社会への多元的アプローチ』(巣山靖司教授退官記念論文集)に掲載され、当該研究課題に関する成果を広く公表することが可能となった。2.在外研究調査(リサーチ・トリップ)平成12年9月3日より同9月9日までの7日間、ヨーロッパ(イギリス、フランス)に研究調査に出かけ、ロンドン郊外キューの公文書館(Public Record Office)やパリの外務省外交文書室(Archives diplomatiques Ministere des affaires etrangeres)等において、上記論文の執筆に利用した当該研究課題に関するきわめて重要な第1次史科を含む資史料・文献を閲覧・収集し、比較的短期の滞在ながらも多大な学術的収獲を得ることができた。特に、ヨーロッパ国際関係との絡みでモンロー・ドクトリンを考察してゆくという知的展望が開けたことは、今後、研究をさらに深化させ、まとめてゆく上で大きな成果であった。1.学会報告-1999年6月5日、第33回アメリカ学会年次大会(於・大正大学)において、「モンロー・ドクトリンとアメリカの対中南米外交1824-1828」と題して、自由論題報告を行なった。当該研究課題に関連して、執筆中の論文の要旨をまとめたものだが、フロアから建設的なコメントを得ることができ、論文草稿の改稿に大いに役立った。2.雑誌論文の発表-平成11年度初頭より執筆中の「モンロー・ドグトリンとアメリカの対中南米外交1824-1828」(上記の学会報告と同じ表題)と題した論文が、平成12年1月、日本国際政治学会の機関誌『国際政治』123号に掲載され、当該研究課題に関する研究成果を広く公表することが可能となった。3.在外研究調査(リサーチ・トリップ)-平成12年2月28日より同3月8日までの10日間、アメリカ合衆国に研究調査に出かけ、ボストン近郊のハーヴァード大学図書館、ボストン公共図書館、ニューヨーク公共図書館、サンフランシスコ近郊のカリフォルニア大学バークレー校図書館等において、当該研究課題に関する重要な第1次史料を含む資史料・文献を閲覧・収集した。ハーヴァード大学やカリフォルニア大学バークレー校においては、現地の研究者との学術交流(ハーヴァード大学の現代史ワークショップへの参加等)をはかり、今後研究を遂行していく上での多大な知的刺激を受けることができた。
付加要素に関する認可条件と意味解釈規則、及び言語処理に関する諸原理

文法(統語論)と言語情報処理との関係を考慮することで、句の右方移動が文法上の操作として原理的に存在しないことが分かった。他の種類の移動分析にも経験的な問題があることが、追加データによりさらに明らかにされた。特に複数の節を基底に仮定する分析のうち、項削除が関与する分析は原理的に不可能であることが分かった。よって「右方移動」と呼ばれる構文の「文末要素」は付加要素として基底生成され、その存在が「付加要素に関する認可条件」によって保証されることが示された。また、「意味解釈規則」を修正することで、より広いデータが扱えるようになった。本研究計画の目的は、「付加構文」に関してデータを充実させ分析を精密化し、Kamada(2009)で提案した諸仮説の一般化を通して、個別言語の特性の解明だけでなく言語の多様性と普遍性についての研究に貢献することにある。本年度の行った具体的内容は以下の通りである。1.日本語の後置構文の容認度についての判断実験(匿名のアンケート調査):日本語母語話者約30名を対象に、線状的距離が文の容認度に影響を及ぼすか否かの調査を行う。後置された要素とその要素と一番関連付けられる要素との間が線状的に離れている程(両者に挟まれた語数が多い程)、容認度が落ちる傾向がみられた。これは、文の容認度には統語的階層関係だけでなく、左右関係が強く関連していることを示すものである。また、他の条件が同じ場合、後置要素が主語や目的語に相当する場合と比べ、修飾語に相当する場合の方が文の容認度が落ちるという傾向が観察された。2.(現代)日本語、現代英語以外の諸言語(古英語、ドイツ語、オランダ語、イタリア語、スペイン語、フランス語、トルコ語、韓国語)の後置構文に関する資料を収集する。これらの言語間でみられる相違点(主語も目的語も後置要素になれる・目的語のみが後置要素になれる・主語も目的語も後置要素になれない)が、無形要素の利用可能性の違い(主語や目的語が無形でも可能かどうか)と相関関係にあることを明らかにし、この違いを「文法の諸原理」と「言語処理の諸原理」の相互作用から説明した。3.「右方転移構文」に於いて、純粋に統語論上の問題として扱う先行研究には、経験的問題があることを明らかにし、言語処理の諸原理による分析の方が優れていることを示した。1.「付加要素に対する認可条件」と「付加要素に関する意味解釈規則」を改訂し、より広い資料が扱えるようにした:「認可条件」関しては、ファイ素性(性、人称、数)及び敬語素性を含める一致素性を追加し、「意味解釈規則」関しては、「項」・「指示性」の概念の代わりに意味素性と意味タイプの概念を導入した。この改訂の下、以下の諸現象を再考した。(1)英語の右方転移構文:基底生成分析の方が優れていることを明らかにした。移動分析の経験的問題を指摘し、当該構文の諸特性が言語処理の観点から説明可能なことを示すことができた。(2)日本語後置構文:移動分析に関して、昨年度とは違った観点から資料を検討し、さらなる経験的問題があることを明らかにした。「島の効果」以外の諸特性が、改訂した「認可条件」と「意味解釈規則」及び、インターフェイス条件により説明可能なことを示し、基底生成分析は移動分析より優れていることが分かった。2.(現代)日本語、現代英語以外の諸言語(古英語、ドイツ語、オランダ語、イタリア語、スペイン語、フランス語、トルコ語、韓国語)の後置構文に関する資料を引き続き収集した。3.日本語、英語を中心に二次述語構文の資料を収集した。また、二次述語構文関連の論文のレヴューを行った。1.英語の「後置構文」に関する研究成果を国際学会で発表した。2.付加構文関連の先行研究のレヴューを行った。3.日本語二次述語構文のアンケート・インタビュー調査等による資料が十分に集めることができなかったが、日英語だけでなく、それ以外の諸言語の二次述語構文の資料も収集し、普遍性を検討するとができた。4.「付加要素に対する認可条件」と「付加要素に関する意味解釈規則」及び「言語処理の諸原理」が二次述語構文にも適用され得るかを考察した。5.諸言語(日本語、英語、ドイツ語、オランダ語、イタリア語、フランス語、スペイン語、トルコ語、韓国語、他)の「後置構文」に関する資料を引き続き収集した。本研究計画の目的は、「付加構文」に関してデータを充実させ分析を精密化し、Kamada(2009)で提案した諸仮説の一般化を通して、個別言語の解明だけでなく言語の多様性と普遍性についての研究に貢献することにある。本年度の行った具体的な内容は以下の通りである。1.日本語の後置構文に関して、さらなる多様な資料を収集・作成した。これにより、当該構文の派生に移動が関与すると主張する先行研究には、経験的に問題があることをさらに示した。

また、文法(統語論)とパーサーの関係を考慮することで、原理的に右方移動が不可能であることから、特に右方移動によって後置構文が派生される分析は、理論的にも問題があることを示した。また、複数の節を基底に仮定する分析のうち、特に削除が関与するものは、右方移動の場合と同様に原理的に不可能であることが分かった。この結果、当該構文の派生に移動が関与する可能性は極めて低く、基底生成の可能性が高いことが示された。さらに、「付加要素に対する認可条件」や「付加要素に関する意味解釈規則」によって、先行研究では説明不可能だった日本語後置構文の追加データが、基底生成分析の下では説明可能であることを示した。2.その他:(1)「付加要素に対する認可条件」と「付加要素に関する意味解釈規則」が、後置要素に対し適用されるだけでなく、他の付加要素に対しても適用され得るかどうかを考察した。(2)右方移動現象と左方移動現象の統一的説明が可能か否かの考察をした。(3)諸言語のデータを見直し、再整理をした文法(統語論)と言語情報処理との関係を考慮することで、句の右方移動が文法上の操作として原理的に存在しないことが分かった。他の種類の移動分析にも経験的な問題があることが、追加データによりさらに明らかにされた。特に複数の節を基底に仮定する分析のうち、項削除が関与する分析は原理的に不可能であることが分かった。よって「右方移動」と呼ばれる構文の「文末要素」は付加要素として基底生成され、その存在が「付加要素に関する認可条件」によって保証されることが示された。また、「意味解釈規則」を修正することで、より広いデータが扱えるようになった。1.日本語の後置構文の容認度に関する実験(アンケート調査)の再実験をし、線状的距離が文の容認度に影響を及ぼすことが再確認できた。2.諸言語(日本語、英語、ドイツ語、オランダ語、イタリア語、フランス語、スペイン語、トルコ語、韓国語)の後置構文に関する資料を収集し、「後置構文」に於ける言語間の相違が、当該構文とは独立した特性によって説明可能であることを明らかにすることができた。平成26・27年度に得られた結果を基にして、「付加要素に対する認可条件」と「付加要素に関する意味解釈規則」が、左方移動構文と呼ばれる「かき混ぜ構文」及び「左方転移構文」の日英語の付加構文の付加要素に対しても適用可能かどうかを明らかにする。さらに、「言語処理の諸原理」による説明が、付加構文一般に観察される「島の効果」に対しても適用可能かどうかを明らかにすることで、右方移動現象と左方移動現象の統一的説明が可能か否かの考察を行う。最終的に得られた結果をとりまとめ、成果の発表を行う。平成28年度の予定は、おおよそ次の通りである:I.理論的研究:「認可条件」と「意味解釈規則」及び「言語処理の諸原理」が、かき混ぜ構文、左方転移構文にも適用され得るかを考察する。(あ)日英語の付加構文(かき混ぜ構文・左方転移構文)に関する先行研究のなかで、生成文法理論の枠組みで書かれた論文を中心にレヴューを行う。理論上関連する場合は、日英語以外の言語を対象とした文献や当該諸構文を直接扱っていない論文の主張も考察の対象とする。(い)収集の結果得られたデータを基に、先行研究の主張を検証、考察する。(う)「付加要素に対する認可条件」と「付加要素に関する意味解釈規則」が、後置要素に対し適用されるだけでなく、他の付加要素に対しても適用され得るかどうかを考察する。II.資料収集(一次資料、二次資料):日英語の「左方移動構文」(かき混ぜ構文・左方転移構文)に関する資料(例文)収集が中心となる:
液体の構造緩和と熱物性の理論的研究

本研究は、蒸発・凝縮時における液体表面での分子の動的過程についてのこれまでの我々の研究により明らかになってきた単純液体と会合液体の凝縮機構の差異を、水素結合ネットワークを媒介としたエネルギー輸送のメカニズムから理解するために、バルク液体のミクロな構造緩和とエネルギー輸送・伝熱機構を解明することを目的として行われた。主として、メタノールを会合性液体の典型例として分子シミュレーションと解析を行ったが、水素結合の果たす役割をよりはっきりさせるために、単純液体の例としてレナードジョーンズ液体(アルゴン)についても同様の観点からシミュレーションを行い、以下の知見を得た。1.単純液体の場合は、1014個程度の最近接分子にほぼ均等にエネルギーを伝達するのに対し、会合性液体の場合は、主として水素結合ネットワークを伝わってエネルギー輸送が起きる。これは、近接分子間のエネルギー揺らぎの相関を計算することにより見出された。2.単純液体・会合性液体共に、バルク液体中に比べて、液体表面でのエネルギー揺らぎが大きく、また、揺らぎの緩和時間も一桁程度長い。すなわち、局所的な「比熱」や「熱伝導率」はバルク液体中と液体表面では大きく異なっている。以上の結果から、凝縮挙動における両液体の顕著な差異が少なくとも定性的に理解される。
血管新生阻害物質および樹状細胞を用いた癌治療法の開発

1.flk-1タンパク質の精製COS-7細胞ヘプライマー3'-CCGGTACCATGGAGAGCAAGGCGCTG-5および'5'-CCTCTAGACAGCAGCACCTCTCTC-3'配列にて増幅したcDNAを制限酵素認識部位Kpn1およびXba1によって切断したpcDNA3.1ベクター(Invitrogen社)へエレクトロポレーション法を用いて挿入し,flk-1発現プラスミドベクターを用いてflk-1タンパクを作製している.COS-7細胞の超音波破砕後の溶出液より,Sephadex G-25カラムを使用したゲル濾過クロマトグラフィーにてflk-1タンパク質を精製している.溶出により得られたフラクションは,抗flk-1抗体(DC101)を用いてWestern blot法により確認している.また精製タンパクの活性は,ELISA法を用いたVEGFとの結合能により確認している.しかし,現在得られるflk-1タンパク質の収量が少なく,樹状細胞に抗原をパルスするほど得られていない.したがって,タンパク質の精製段階でアフィニティカラムを用いるためのより効率の良いTagを模索中である.2.樹状細胞の誘導C57BLマウス大腿骨より骨髄細胞を採取し,抗体処理によりT細胞/B細胞/マクロファージ/顆粒球などを除去,さらにサイトカイン(GM-CSF, IL-4)を添加し,インキュベーターにて710日間培養しDCを誘導している.今後は,DCとflk-1ペプチドを特殊な培地(AIM Vなど)をもちいて共培養し,DCに抗原をパルスする予定である.1.flk-1タンパク質の精製COS-7細胞ヘプライマー3'-CCGGTACCATGGAGAGCAAGGCGCTG-5および'5'-CCTCTAGACAGCAGCACCTCTCTC-3'配列にて増幅したcDNAを制限酵素認識部位Kpn1およびXba1によって切断したpcDNA3.1ベクター(Invitrogen社)へエレクトロポレーション法を用いて挿入し,flk-1発現プラスミドベクターを用いてflk-1タンパクを作製している.COS-7細胞の超音波破砕後の溶出液より,Sephadex G-25カラムを使用したゲル濾過クロマトグラフィーにてflk-1タンパク質を精製している.溶出により得られたフラクションは,抗flk-1抗体(DC101)を用いてWestern blot法により確認している.また精製タンパクの活性は,ELISA法を用いたVEGFとの結合能により確認している.しかし,現在得られるflk-1タンパク質の収量が少なく,樹状細胞に抗原をパルスするほど得られていない.したがって,タンパク質の精製段階でアフィニティカラムを用いるためのより効率の良いTagを模索中である.2.樹状細胞の誘導C57BLマウス大腿骨より骨髄細胞を採取し,抗体処理によりT細胞/B細胞/マクロファージ/顆粒球などを除去,さらにサイトカイン(GM-CSF, IL-4)を添加し,インキュベーターにて710日間培養しDCを誘導している.今後は,DCとflk-1ペプチドを特殊な培地(AIM Vなど)をもちいて共培養し,DCに抗原をパルスする予定である.
高度画像センシング

画像センサ(カメラ)は,テレビを代表する映像メディアを始め,近年では監視システムや自動車,医療,ファクトリーオートメーションなど様々なアプリケーションに応用されている.しかしながら,最新のデジタルビデオカメラにおいても,受光素子がフィルムからCCDやCMOSなどの半導体素子に置き換わっただけで,基本構造すなわち光学系や撮像原理は,2世紀あまり前に発明された銀塩写真機から全く進歩していない.本研究では,能動光学系を用いることで,従来のカメラ幾何や光学特性を超える高度カメラを提案し,新しい画像センシング手法に関しての研究を行った.画像センサ(カメラ)は,テレビを代表する映像メディアを始め,近年では監視システムや自動車,医療,ファクトリーオートメーションなど様々なアプリケーションに応用されている.しかしながら,最新のデジタルビデオカメラにおいても,受光素子がフィルムからCCDやCMOSなどの半導体素子に置き換わっただけで,基本構造すなわち光学系や撮像原理は,2世紀あまり前に発明された銀塩写真機から全く進歩していない.本研究では,能動光学系を用いることで,従来のカメラ幾何や光学特性を超える高度カメラを提案し,新しい画像センシング手法に関しての研究を行った.本研究では,従来固定されてきたカメラの所々の特性を能動的に変化させることにより,従来のカメラで撮縁される単に2次元の絵としての画像ではなく,シーンの奥行きなど付加的情報を含んだ機能画像撮影を実現する.従来のカメラでは,レンズやフィルタなど屈折率や透過率,偏光特性の変化しない受動光学素子を受光光学系に用いてきたが,提案システムでは電気信号により特性の変化する能動光学素子を用いる.このカメラは,コンピュータの制御によりカメラの絞りパターンを高速に変化しながら画像を撮影することができる.実際にこのカメラを用いて符号化撮像と呼ばれる特殊な形状の絞りパターンを設定して画像を撮像できる.実際に本年度は,挑戦的萌芽研究において試作を行った能動絞りカメラを用いて符号化絞り撮像による応用研究の可能性を検討した。本年度は,応用として符号化絞りによる奥行き復元を検討した.カメラの撮影において対象は,カメラからの距離に応じて画像中のぼけ方が異なる.このぼけ方の違いを計測することで,シーン中の物体の奥行きを推定することができる.通常の同様のカメラの絞りは円形であるために,その変化が変わりにくく,距離推定が安定しないという問題があった.能動カメラでは,1280×1024画素の高解像度の絞りパターンを提示することができる.この利点を生かして様々な絞りパターンを探索により求めることで,従来の円形に比ベロバストな奥行き推定が可能であることが確認できた.本研究では,従来固定されてきたカメラの所々の特性を能動的に変化させることにより,従来のカメラで撮像される単に2次元の絵としての画像ではなく,シーンの奥行きなど付加的情報を含んだ機能画像撮影を実現する.従来のカメラでは,レンズやフィルタなど屈折率や透過率,偏光特性の変化しない受動光学素子を受光光学系に用いてきたが,提案システムでは電気信号により特性の変化する能動光学素子を用いる.このカメラは,コンピュータの制御によりカメラの絞りパターンを高速に変化しながら画像を撮影することができる.実際にこのカメラを用いて符号化撮像と呼ばれる特殊な形状の絞りパターンを設定して画像を撮像できる。本年度は,前年度の試作において問題となっていたカメラシステムの改良を行った.能動絞りカメラのコントロールおよび撮像を同時に行うソフトウェアを実装して,カメラの撮像中に動的に絞り形状を変更できるシステムに改良した.これにより,撮影された画像,すなわちシーンの明るさや写っている対象の特性に合わせた絞り形状の選定や表示が可能となった.さらにこの改良したカメラを用いて最適絞りの探索を行った.具体的には,文章の様な文字の画像や一般的な風景画などを撮像しそのぼけ復元において最適である絞り形状を最適化により求めた.その結果より実験的に最適絞り形状がシーンのコンテキストに依存することを示し,提案する能動カメラの必要性を示した.本研究では,従来固定されてきたカメラの所々の特性を能動的に変化させることにより,従来のカメラでは撮影が不可能であった画像撮影を実現する.従来はレンズやフィルタなど屈折率や透過率,偏光特性の変化しない受動光学素子を受光光学系に用いてきたが,このシステムでは電気信号により特性の変化する能動光学素子を用いる,能動光学素子の具体例としては,透過や偏光特性を電気信号により変化できる液晶フィルタ(LCD)や誘電体フィルタ,アクチュエータによる光学素子の移動制御がある.これらを組み合わせることで,コンピュータの制御により光学特性を高速に変化しながら画像を撮影し,シーンの奥行きや動き情報,解像度情報を符号化し多重撮像できる.この様にして得られた画像からは,単一の画像では推定が難しかった奥行きや動きの推定や復元,超解像などを容易に実現できる.本年度は,本研究計画のふたつ目の想定アプリケーションである,シーンの奥行き推定に関して,絞り形状のシーンへの能動的適応を考えた.具体的には,ぼけ復元に用いる絞りパターンの周波数解析することで,奥行き復元に最適な絞りパターンを用いた.また,絞りによる符号化だけでなく,フォーカス制御によるボケ関数の符号化においても奥行き復元に最適化したパターンを探索した.これらの提案手法を用いた実実験により,従来の通常のカメラを用いたシーンの奥行き復元に対して推定精度が向上することを確認した.本研究では,従来固定されてきたカメラの所々の特性を能動的に変化させることにより,従来のカメラでは撮影が不可能であった画像撮影を実現する.従来はレンズやフィルタなど屈折率や透過率,偏光特性の変化しない受動光学素子を受光光学系に用いてきたが,このシステムでは電気信号により特性の変化する能動光学素子を用いる.

具体的には,カメラの絞りに反射型液晶素子LCoSを用いて,自由に能動的な絞りパターンを設定して画像を撮像できる符号化絞りカメラを試作実装した.また,撮影中にカメラののフォーカスを能動的に制御出来フォーカススイープカメラも試作実装した.これらの高度画像センシングカメラを用いて新たな画像計測手法を複数提案した.具体的には,2枚の絞りパターンを組み合わせることで,連続する2枚の画像を異なる絞り形状で撮影する.それで得られた画像には,異なる奥行きボケが含まれ,それらを比較することでシーンの奥行きを推定することができる.能動絞りカメラにより,最適化された絞り形状を用いて計測することで,従来の同様の奥行き推定手法に対して著しく高性能の手法を確立した.また,能動絞りでは高速に絞り形状を変化させることができる.絞りの開口位置を変化させると,カメラの視点を変化させることが出来るため,ライトフィールドと呼ばれる多視点画像を絞り変化により計測できる.提案した能動絞りカメラでは,ビデオレートで視点変化が可能となるため,従来に比べて高速で高効率なライトフィールド計測を可能とした.さらには,フォーカススイープカメラを用いて奥行き復元が可能な新しい能動光学計測手法を新たに提案した.この提案手法は,フォーカス変化により符号化するため,前述の符号化絞りに対して,画像のSN比の観点から有利であり,実際より高性能の奥行き復元を実現した.当初研究計画どおり,画像のぼけからシーンの奥行き復元を行う手法を提案した.絞り形状とレンズの焦点制御による2種類の手法を行ない,両手法ともその有効性を実験的に示すことができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は,3つめのアプリケーションとして,動きぼけ(モーションブラー)を符号化する手法を検討する,モーションブラーとは,手ぶれや撮影対象が動いている時に観測される帯状のぼけで,このぼけは特定の周波数情報を欠落させることから,復元が難しいことが知られている,このモーションブラーを能動絞りの運動パターンにより符号化することで,ぼけ復元を容易にすることが次年度の目標である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
界面光反応を作動原理とする高速光屈曲液晶高分子フィルム

近年,光エネルギーを直接力学エネルギーへと変換できるフォトメカニカル効果が注目を集めている。架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムに紫外光を照射すると,フィルムは光源に向かって屈曲し,可視光を照射するとフィルムは元の平坦な状態へと戻る。このフィルムの光屈曲は,紫外光照射によりフィルム表層においてアゾベンゼンのトランス-シス異性化に伴う配向秩序度の低下が誘起され,表面層でのみ収縮が引き起こされる結果生じると考えられている。本研究では,アゾベンゼン液晶高分子フィルムの界面光反応を基盤として,光エネルギーを力学エネルギーに効率良く変換できる光屈曲材料の開発を目的とし,ネマチック相よりも高次の配向を有するスメクチック相,強誘電相,反強誘電相などさまざまな液晶相を発現する新しい液晶モノマーを設計・合成した。液晶モノマーと架橋剤を混合し,光重合することにより作製した架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムは,室温付近にガラス転移点を示し,室温において紫外光を照射すると,フィルムは光源に向かって屈曲し,可視光を照射すると,初期状態に戻った。さらに,室温においても強度280mW/cm^2の紫外光照射によって約500ミリ秒で屈曲を誘起できることが分かった。重合条件を変えることにより,配向状態の異なる架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムを作製し,屈曲挙動と配向状態の関係を調べた結果,高次の配向を有する架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムの方が,屈曲をより高速に誘起できることが分かった。また,フィルムの屈曲する方向は,メソゲンの配向方向に依存していることが明らかとなった。光照射により発生するフィルムの収縮力を評価したところ,収縮力は室温,照射光強度3.5mW/cm^2において200kPaを示し,架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムが人工筋肉・アクチュエーターとして有望であることが示唆された。最近われわれは,厚さ数ミクロン数十ミクロンの架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムに紫外光を照射すると光の入射方向に90°以上屈曲し,可視光を照射するとフィルムは元の平坦なフィルムに戻ることを見いだした。この架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムの光屈曲挙動によって,光エネルギーを効率よく力学エネルギーに変換することが可能となった。紫外光照射によりフィルム表層でのトランス-シス異性化に伴う秩序→無秩序転移が協同的に誘起され,表面層でのみ収縮が引き起こされる結果,屈曲が誘起されると考えている。この現象においては,フィルム表層および界面で発生する力学的エネルギーが大きな鍵を握るといえる。本研究では,アゾベンゼン液晶高分子フィルムの界面光反応を基盤として,室温で高速かつ高効率で光エネルギーを力学エネルギーに変換できる光屈曲材料の開発を目的とする。そこで従来のネマチック液晶に加え,より高次の液晶相であるスメクチック相,強誘電相,反強誘電相などさまざまな液晶相を発現する新しい液晶モノマーを設計・合成した。合成したモノマー,架橋剤の液晶性を偏光顕微鏡観察,DSC測定により評価した。モノマーは降温過程において高温側からスメクチックA相,強誘電相,反強誘電相を発現した。また,架橋剤は扇状の光学組織が観察できたことから,スメクチック相を示すことがわかった。モノマーと架橋剤の混合試料における電界に対する透過光量変化を測定した。その結果,印加電圧に伴って周期的に透過光量が変化し,明確な履歴現象を示した。このことから,混合試料においても強誘電相を示すことが明らかとなった。
PDE5阻害薬タダラフィルは腎虚血再還流障害の革新的治療となるか？

腎虚血再還流障害は移植腎の予後に影響を与える重大な病態であるが、有効な治療法はない。我々はこれまで、好中球がその障害において中心的役割を担うことを明らかにしてきた。腎臓では困難とされていた多光子レーザー顕微鏡を用いた好中球のin vivoリアルタイムイメージング(iRI)にも成功した。我々は予備実験で内皮型一酸化窒素合成酵素(eNOS)-ノックアウトマウスではコントロール群とくらべ腎障害が強くなるという結果を得た。そこで逆に一酸化窒素の効果を増強する血管拡張作用をもつPDE5阻害薬のタダラフィル(Td)に着目した。今回の我々の仮説は“Tdは腎虚血再還流障害の新しい治療薬となる"である。
モード分割多重伝送における体積ホログラムを用いたモード交換技術

本研究では,ファイバ中を多重化されて伝搬する複数の空間モードを直接交換することのできるモード交換機能(モード相互変換・モードスイッチ・モードクロスコネクト)を如何にして実現できるかについての答えを,多重体積ホログラムをベースとした独自の方法から検討し,先駆的なシステム構築に関する新知見を得ることを目的とする。本研究は,従来の波長選択スイッチに代わる空間モードでの自在なスイッチングエンジンを新規に提供するものである。