hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大腸癌肝転移におけるがん微小環境の解明と組織評価への応用に関する研究

リンパ節転移陽性大腸癌と肝転移陽性大腸癌の外科的切除検体を用い,原発巣とリンパ節転移巣,肝転移巣において癌関連線維芽細胞マーカーの免疫組織化学的検討を行った.原発巣,リンパ節転移巣,肝転移巣の全てに発現していたのはα-SMAのみで,D2-40,S100A4は原発巣とリンパ節転移巣,CD10は原発巣において発現していた.大腸癌の原発巣と転移巣では癌関連線維芽細胞マーカーの発現が異なっていた.肝転移巣における非化学療法群と化学療法群との比較では癌関連線維芽細胞マーカーの発現に差はみられなかったが,マーカー,化学療法の種類による相違など引き続き検討を行っていく.術前化学療法を行った後に外科的切除が行われた大腸癌肝転移症例について,画像診断による形態評価の指標と病理診断による形態学的評価との比較・検討を行った.1) Overall attenuationの所見は,粘液湖の増加,腫瘍壊死の性質の変化を反映していた.特に,腫瘍の増殖能が高いことを表している腫瘍壊死が,化学療法の効果により腫瘍が壊死した梗塞様壊死へ変化している所見を捉えている点が重要と考えられた.2) Tumor-liver interfaceの所見は,梗塞様壊死の増加,腫瘍細胞の残存率を相関していた.梗塞様壊死への変化を捉えているとともに,梗塞様壊死を加味した新たな組織学的効果判定方法を反映していた.3) Peripheralrim enhancementは,腫瘍壊死の減少と腫瘍細胞の残存率,特に完全奏功の有無を反映していた.組織学的に完全奏功かどうかは予後を推測する上で重要であり,画像診断においてこの所見は予後を推測する重要な因子と考えられた.術前化学療法を行った大腸癌肝転移の病理学的奏功率の判定は予後の推定に重要であるが,その評価方法には未だ議論があり,癌細胞の周囲にみられる間質の評価,その機序も理解されていない.近年,がん間質についての知見が相次ぎ,線維芽細胞は線維化を生じさせ,腫瘍随伴マクロファージを誘導しがんの微小環境に関与することが分かってきた.本研究は大腸癌肝転移巣の間質の特徴を,最近の知見であるがん間質の観点から明らかにすることを目的とする.現在の進捗状況を以下に示した.(1)大腸癌原発巣と転移巣における癌間質の比較・検討リンパ節転移陽性大腸癌35例,肝転移陽性大腸癌5例の外科切除材料を用い,原発巣とリンパ節転移巣,肝転移巣それぞれの癌間質線維芽細胞の発現を免疫組織学的に検討した.癌間質線維芽細胞マーカーのα-SMAは原発と転移いずれにも発現し,D2-40,S100A4は肝転移巣で低下し,CD10はリンパ節転移,肝転移巣で低下していた.大腸癌の原発巣と転移巣ではがん間質の微小環境が異なっている可能性が示唆された.(2)術前化学療法後大腸癌肝転移巣におけるCT morphologic appearanceと組織所見との対比術前化学療法が行われ外科的切除が行われた大腸癌肝転移47例について,造影CTによる形態学的評価(morphologic appearance)と組織像とを対比しその関連を検討した.造影CTの所見は組織学的な壊死の性質の違い,腫瘍壊死と梗塞型壊死の優位性,粘液の有無を反映しており,さらに壊死の性質を加味した腫瘍細胞の残存率が画像所見と良好に関連していることが示された.この内容は関連学会で発表し,現在英文誌へ投稿中である.症例の蓄積を進めるとともに,一方で一部の内容は研究成果として発表が可能となっている.術前化学療法を行った後に外科的切除が行われた大腸癌肝転移47例について,造影CTによる形態学的評価(morphologic appearance):1)Overall attenuation(全体的な特性),2)Tumor-liver interface(肝転移巣と肝実質の境界),3)Peripheral rim enhancement(辺縁の造影効果)に対し,種々の組織学的所見がどのように反映されているかを検討した.1)のCT所見の変化は,粘液湖の増加,腫瘍壊死(usual necrosis, UN)から梗塞様壊死(infarct-like necrosis, ILN)への壊死の性質の変化により説明された.2)のCT所見の変化は,ILNの増加,腫瘍細胞の残存率を反映していた.3)の所見の変化は,UNの減少,腫瘍細胞の残存率(特に完全奏功したかどうか)が関連していた.なお,組織学的評価にあたってはUNは腫瘍が残存した領域,ILNは腫瘍が消失した領域として判定することが重要であった.VEGFを阻害する分子標的治療薬であるBevacizumab (BV)を使用した治療群は使用していない治療群(non-BV)と比較して,speckled necrosis(まだら壊死)よりもcentral necrosis(中心性壊死)を示す傾向がみられたが画像所見には反映されていなかった.適切な画像所見の評価は治療方針に重要である.本研究から,造影CTの所見がどのような組織所見によって説明し得るかが明らかになり,CTにおける術前化学療法の効果判定を生じている組織変化を予想しながら行うことが可能となった.本研究に関する論文を1編掲載することができた(in press).リンパ節転移陽性大腸癌と肝転移陽性大腸癌の外科的切除検体を用い,原発巣とリンパ節転移巣,肝転移巣において癌関連線維芽細胞マーカーの免疫組織化学的検討を行った.

原発巣,リンパ節転移巣,肝転移巣の全てに発現していたのはα-SMAのみで,D2-40,S100A4は原発巣とリンパ節転移巣,CD10は原発巣において発現していた.大腸癌の原発巣と転移巣では癌関連線維芽細胞マーカーの発現が異なっていた.肝転移巣における非化学療法群と化学療法群との比較では癌関連線維芽細胞マーカーの発現に差はみられなかったが,マーカー,化学療法の種類による相違など引き続き検討を行っていく.術前化学療法を行った後に外科的切除が行われた大腸癌肝転移症例について,画像診断による形態評価の指標と病理診断による形態学的評価との比較・検討を行った.1) Overall attenuationの所見は,粘液湖の増加,腫瘍壊死の性質の変化を反映していた.特に,腫瘍の増殖能が高いことを表している腫瘍壊死が,化学療法の効果により腫瘍が壊死した梗塞様壊死へ変化している所見を捉えている点が重要と考えられた.2) Tumor-liver interfaceの所見は,梗塞様壊死の増加,腫瘍細胞の残存率を相関していた.梗塞様壊死への変化を捉えているとともに,梗塞様壊死を加味した新たな組織学的効果判定方法を反映していた.3) Peripheralrim enhancementは,腫瘍壊死の減少と腫瘍細胞の残存率,特に完全奏功の有無を反映していた.組織学的に完全奏功かどうかは予後を推測する上で重要であり,画像診断においてこの所見は予後を推測する重要な因子と考えられた.(1)大腸癌(原発,リンパ節転移,肝転移)の症例蓄積を行い,各々のがん間質の性質を明らかにする.(2)癌腫の組織型の相違ががん間質の相違に関連しているのかを明らかにするため,膵癌や皮膚がんにおける腺癌以外のがん間質について検討する.(3)大腸癌肝転移における術前化学療法の評価方法を画像所見,組織所見の両面から確立し,がん微小環境を含めた組織所見と画像所見との対比を行う.がんの微小環境について大腸癌の原発巣と肝転移巣についての解析を進めている.また,本研究を行うことで手技が確立したepithelial-mesenchymal transitionの免疫組織化学を用いて,様々な癌腫(膵癌,皮膚癌など)における腫瘍発生・進展のメカニズムが明らかになりつつある.特に原発と転移の違い,組織型の相違ががん間質にどのように関連しているのかについて検討をすすめる.予定より少額の誤差が生じたが,研究は予定通り行うことができた.理由:予定より少額の誤差が生じたが研究は予定通り行うことができた。使用計画:更に検討項目を増やし解析を進める。さらに症例や検討項目を増やし解析を進める.
強磁場下における半導体量子細線中の非平衡電流分布の解明

1.散乱の効果をボルツマン輸送方程式の形で取り入れて計算するプログラムを開発し、具体的な半導体量子細線の電子状態に適用して、非平衡電流分布の計算を行った。散乱項として、不純物による弾性散乱、及び音響フォノンによる非弾性散乱を導入した。ところが、これらの散乱項のみでは、磁場による中心座標のドリフトを打ち消して定常状態を維持するだけの散乱強度が得られないことが判明した。ボルツマン輸送方程式での記述が妥当であるのかどうかは未だに不明ではあるが、定性的な挙動はうまく表現していると思われるので、今後はシュブニコフードハース振動の原因となるランダウ準位の縮退状態内の散乱過程をより詳細に検討して導入して計算を行い、量子ホール効果状態におけるバルク電流とエッジ電流との混成の問題の解明を続けていく計画である。2.極低温(250mK)で細線幅の広い場合(2μm)の強磁場下(3.111.4T)での半導体量子細線の電子状態をHartree近似により計算した。強磁場下での電子状態は、デルタ関数的なランダウ準位がフェルミエネルギーにべったりと張り付くような特殊な状況となるので、セルフコンシステントな解を求める収束計算は当初の予想をはるかに超える大規模なものとなり、高速ワークステーションを1年半の間、止めることなく計算し続ける必要があった。最終的な計算結果を詳細に解析した結果、従来まで考えられてきたChklovskiiらの解析的なモデルの結果、及びLierらのThomas-Fermi近似の結果との相違点を明らかにすることができた。3.強磁場領域におけるコンダクタンスを、リカ-ジョン法とランダウア-公式を用いた数値計算により求めた。有効閉じ込めポテンシャルのモデルとして、無限障壁ポテンシャル、放物線型ポテンシャル、及び自己無撞着ポテンシャルを用いて計算を行い、コンダクタンスの有効閉じ込めポテンシャルの違いによる相違点を明らかにした。1.不純物散乱による弾性散乱の効果をボルツマン輸送方程式の形で取り入れて計算するプログラムを開発した。このプログラムを用いることで、強磁場下の半導体量子細線中における非平衡電流分布を計算することが可能となった。現時点では予備計算を続けている状況であるが、磁場、電流量、不純物濃度、温度、細線幅、線電荷密度などのさまざまなパラメータを系統的に変化させて計算を行い、その計算結果を詳細に解析することで量子ホール効果状態におけるバルク電流とエッジ電流との混成の問題を解明する計画である。2.極低温(250mK)で細線幅の広い場合(2μm)の強磁場下(10T)での半導体量子細線の電子状態を計算することが可能となった。求めるべき電子状態は、デルタ関数的なランダウ準位がフェルミエネルギーにべったりと張り付くような特殊な状況となるので、セルフコンシステントな解を求める収束計算は当初の予想をはるかに超える大規模なものが必要とされる。現在も数値計算を続行している状況であるが、最終的な計算結果を詳細に解析し、従来まで考えられてきたChklovskiiらのモデル結果との相違点を明らかにする計画である。

ところが、これらの散乱項のみでは、磁場による中心座標のドリフトを打ち消して定常状態を維持するだけの散乱強度が得られないことが判明した。つまり、各状態の緩和時間が無限大となってしまうことがわかった。ボルツマン輸送方程式での記述が妥当であるのかどうかは未だに不明ではあるが、定性的な挙動はうまく表現していると思われるので、今後はシュブニコフードハース振動の原因となるランダウ準位の縮退状態内の散乱過程をより詳細に検討して導入して計算を行い、量子ホール効果状態におけるバルク電流とエッジ電流との混成の問題の解明を続けていく計画である。2.極低温(250mk)で細線幅の広い場合(2μm)の強磁場下(3.111.4T)での半導体量子細線の電子状態をHartree近似により計算した。強磁場下での電子状態は、デルタ関数的なランダウ準位がフェルミエネルギーにべったりと張り付くような特殊な状況となるので、セルフコンシステントな解を求める収束計算は当初の予想をはるかに越える大規模なものとなり、高速ワークステーションを1年半の間、止めることなく計算し続ける必要があった。最終的な計算結果を詳細に解析した結果、従来まで考えられてきたChklovskiiらの解析的なモデルの結果、及びLierらのThomas-Fermi近似の結果との相違点を明らかにすることができた。
分散処理による多層VLSI配線システムの研究

本研究で開発している分散処理による多層VLSI配線システムは,与えられた配線問題に対して,(1)まず概略配線を行ない,(2)その概略配線経路に基づき配線問題を幾つかの部分領域に分割し,(3)これらの部分領域を複数の計算機に割り当て同時に並行して詳細配線を行なうというものであり,複数の計算機がネットワークを通して接続されている分散処理環境において実現できる配線システムである。本年度は,以下の2点に主眼をおき,計算機実験を行なった。1.計算機の台数効果配線領域の分割数や使用する計算機の台数を変化させて処理時間や配線率等を計測し比較した結果,分割数を増加させれば配線の質(配線長やビア数)は幾分悪化するものの,分割数にほぼ比例した処理時間の低減が確認された。また,計算機の台数にほぼ比例した処理時間の低減も確認できた。さらに,分割領域を計算機に割り当てる際の順序を考慮することにより,CPUのアイドル時間を減少させ,全体の処理時間を短くできることも確認した。2.配線経路探索手法の高速化配線経路の探索時に用いるコストに,探索範囲を制限するような新たな項を付加し本システムに組み入れた結果,若干の配線長の増加が見られたものの処理時間は6%減少した。さらに処理時間をより短縮するために,引き剥し再配線処理の際に設計規則への違反に対し付加されるペナルティを急峻にした結果,処理時間は19%減少した。なお,これらの成果は現在整理中でまだ発表していないため,次頁の研究発表の欄は空であるが,なるべく早い機会に発表したいと考えている。
性分化疾患の診断を目的としたタンデムマスによる血中ステロイド一斉分析法の確立

【血液ろ紙血によるタンデムマスを用いた血中ステロイド分析法の確立】出生週数37週から42週未満、出生体重2,500 g以上、正期産児の生後5日目血液ろ紙血を用いて、タンデムマスを用いた血中ステロイド分析法を確立した。対象としたステロイド代謝産物は、コルチゾール、11デオキシコルチゾール(11-DOF)、21デオキシコルチゾール、17αヒドロキシプロゲステロン、17αヒドロキシプレグネノロン、コルチコステロン、デオキシコルチコステロン(DOC)、プロゲステロン、プレグネノロン、テストステロン、アンドロステンジオン、デヒドロエピアンドロステロンの12種類。目的とする12物質のキャリブレーターをろ紙血で作成し、内部標準にはCHS MSMS Steroids Kitを用いた。【確定診断のついている性分化疾患症例を対象として、疾患特有なステロイドプロファイルを検討する】ステロイド合成酵素欠損症として先天性副腎過形成患者の血液ろ紙を同一患者からの複数検体を含む12検体の分析を行い、170HP高値等により診断が可能であることを確認した。その他、PORD異常症1例の分析も行うことができ、170HP高値でスクリーニングできることを確認した。【正常新生児の血液を用いてステロイド一斉分析を行い、正常新生児のステロイドプロファイルを検討する】出生週数が37週から42週未満、出生体重が2,500 g以上の正期産児(男女各40名)の生後5日目の血液ろ紙血を用いて、タンデムマスを用いた血中ステロイド分析法について検討を行った。今回対象としたステロイド代謝産物は、コルチゾール、11デオキシコルチゾール(11-DOF)、21デオキシコルチゾール、17αヒドロキシプロゲステロン、17αヒドロキシプレグネノロン、コルチコステロン、デオキシコルチコステロン(DOC)、プロゲステロン、プレグネノロン、テストステロン、アンドロステンジオン、デヒドロエピアンドロステロンの12種類である。目的とする12物質のキャリブレーターをろ紙血で作成し、内部標準にはCHS MSMS Steroids Kit(Perkin Elmer社)を用いた。前処理、分析条件を調整し、各物質の検出限界、定量限界を算出し、検量線を作成した。11-DOF、DOC、コルチコステロンなどのいくつかの物質については、正常新生児では、検出感度以下となる事も考えられたが、血液ろ紙からの微量検体で12種類のステロイド一斉分析が可能であることが確認できた。【確定診断のついている性分化疾患症例を対象として、疾患特有なステロイドプロファイルを検討する】ステロイド合成酵素欠損症の代表疾患である先天性副腎過形成患者のろし血において、同一患者からの検体を含む12検体の分析を行った。疾患特有なステロイドプロファイルについて検討中である。当初の予定どおり、本年は正常新生児を対象として血液ろ紙を用いた血中ステロイド分析の方法を確立することができた。確定診断のついている性分化疾患症例を対象とした疾患特有なステロイドプロファイルの検討については、先天性副腎過形成患者の血液ろ紙を測定することができ、先天性副腎過形成が血中ステロイド分析で診断が可能であることを確認することができた。【血液ろ紙血によるタンデムマスを用いた血中ステロイド分析法の確立】平成27年から平成28年度に行った、出生週数37週から42週未満、出生体重2,500 g以上、正期産児の生後5日目血液ろ紙血を用いて、タンデムマスを用いた血中ステロイド分析法を確立した。【確定診断のついている性分化疾患症例を対象として、疾患特有なステロイドプロファイルを検討する】先天性副腎過形成患者以外の疾患としてPORD異常症1例の分析を行った。引き続き、疾患特有なステロイドプロファイルについて検討するために症例を集積中である。・先天性副腎過形成以外のステロイド合成酵素欠損症症例が少なかった。・今年度から島根大学医学部の特別協力研究員となった。通常業務の割合が昨年より多くなったこと、新たな環境での研究体制を整えるために時間を要した。【確定診断のついている性分化疾患症例を対象として、疾患特有なステロイドプロファイルを検討する】

ステロイド合成酵素欠損症として先天性副腎過形成患者の血液ろ紙を同一患者からの複数検体を含む12検体の分析を行った。疾患特有なステロイドプロファイルについて検討中である。その他、PORD異常症1例の分析を行った。引き続き、疾患特有なステロイドプロファイルについて検討するために症例を集積中である。平成28年度から島根大学医学部の特別協力研究員となった。通常業務の割合が多いため、当初予定していた研究計画を実現することが難しくなった。【血液ろ紙血によるタンデムマスを用いた血中ステロイド分析法の確立】出生週数37週から42週未満、出生体重2,500 g以上、正期産児の生後5日目血液ろ紙血を用いて、タンデムマスを用いた血中ステロイド分析法を確立した。対象としたステロイド代謝産物は、コルチゾール、11デオキシコルチゾール(11-DOF)、21デオキシコルチゾール、17αヒドロキシプロゲステロン、17αヒドロキシプレグネノロン、コルチコステロン、デオキシコルチコステロン(DOC)、プロゲステロン、プレグネノロン、テストステロン、アンドロステンジオン、デヒドロエピアンドロステロンの12種類。目的とする12物質のキャリブレーターをろ紙血で作成し、内部標準にはCHS MSMS Steroids Kitを用いた。【確定診断のついている性分化疾患症例を対象として、疾患特有なステロイドプロファイルを検討する】ステロイド合成酵素欠損症として先天性副腎過形成患者の血液ろ紙を同一患者からの複数検体を含む12検体の分析を行い、170HP高値等により診断が可能であることを確認した。その他、PORD異常症1例の分析も行うことができ、170HP高値でスクリーニングできることを確認した。1正常新生児の検体については来年度以降も検体数を増やし測定を行い、正常新生児ろ紙血におけるステロイド代謝産物の基準値の作成について検討を行う。2ステロイド合成酵素欠損症が否定的であった一過性高17OHP血症の児の血液ろ紙について分析を行い、先天性副腎過形成と一過性17OHP血症との鑑別を行うための測定項目、カットオフの作成について検討を行う。3先天性副腎過形成以外のステロイド合成酵素欠損症について分析を行い、各疾患におけるステロイドプロファイルを検討する。・引き続き性分化疾患の症例を集積し、疾患特有なステロイドプロファイルを検討する。自施設で症例の集積が難しい場合には、他施設に依頼することも検討する。・疾患によっては、より感度が高い血清での分析も検討する。・タンデムマスによるステロイド分析に用いることができる測定キッドがでた際には、本研究にも用いることができるかどうかを検討する。
特定研究「遺伝情報のシステム編成」の成果とりまとめ

本研究班は、昭和5759年度に実施された特定研究「遺伝情報のシステム編成(代表者:京大・理・小関治男)の3年間にわたる研究成果のとりまとめを目的とするものであり、和文および英文の研究成果報告書の作成とシンポジウムおよびワークショップの開催を中心に下記の活動を行なった。(1)和文成果報告書の刊行これまで当特定研究では各年度毎の研究成果を、各研究班毎に班長が取りまとめる形式で報告してきた。これに対し、今回は当特定研究の終了後であるため、各班員がそれぞれ3年間の成果を取りまとめ、それらを集録して「遺伝情報のシステム編成」和文成果報告書とした。(2)英文成果報告書の刊行3年間の研究成果のなかから、とくによくまとまったものを選択し、英文成果報告書「Genetic Systems」を編集して刊行した。各執筆の成果を中心に、関連分野の総説的記述を加味したものであり、成果報告書であるとともに、わが国のこの分野の最近の進歩を示すものともなっている。(3)シンポジウムの開催公開シンポジウム「遺伝情報のシステム編成」を昭和60年12月1719日に東京国際文化会館で開催した。最近の海外からの帰国研究者なども含め、20名のスピーカーによって最新の研究成果が報告され、約100名の参加者によって多角的な討議が活発に行なわれた。(4)ワークショツプの開催当研究テーマに関連した専門的ワークショツプを3件開催した。詳細は省略するが、いずれも活発な討論により多大の成果があげられた。
複数場インフレーションモデルの検証に関する理論的研究

平成29年度は、最終年度であり、これまでの研究成果を論文としてまとめることを中心に行った。まず、当初の研究計画にも記載した、複数場インフレーションモデルにおける物質等曲率ゆらぎの精密評価を行い、観測から示唆されるモデルへの制限が従来のものほど厳しくならないことを示した研究を論文として出版した。また、将来の21cm線観測による初期ゆらぎの小スケールゆらぎについての情報を用いた、複数場インフレーションモデルの峻別可能性に関する研究も論文として出版した。加えて、原始ブラックホールに関する研究論文も3本発表した。原始ブラックホールは、複数場インフレーションモデルの可能性を議論する上でも、有用な天体であると考えられている。特に、LIGOによる重力波検出を通じて、ブラックホール連星の存在が明らかとなり、その連星が原始ブラックホールである可能性に関する研究が世界中で行われている。そのような研究背景のもと、将来の重力波観測による原始ブラックホール検出の可能性に関する研究を行った。ブラックホールのスピン分布や、合体頻度の質量分布に原始ブラックホール特有の振る舞いがあることを示した。さらに、当該の新学術領域研究の計画研究班A01, A03, B01合同研究会を主催した。核計画研究班のメンバーを中心として、30名程度の比較的小さな研究会であったが、活発な議論が行われ、班をまたいだ新たな研究計画も生まれるなど非常に有意義な会議となった。29年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙の極初期に起こったとされるインフレーション理論は近年理論的にも観測的にも広く支持されている。しかし、理論模型は多様化・複雑化しており、今後も様々な観測的検証が必要であると考えられる。本研究では、特に超対称性理論をはじめとする高エネルギー領域での素粒子理論に基づく、場が複数存在する宇宙におけるインフレーション模型の検証を目的とする。まず、平成28年度では、研究計画にも記した物質等曲率ゆらぎの精密評価に関する研究を行った。具体的にはカーバトンシナリオと呼ばれる模型に着目し、暗黒物質としてWIMP particlesを考えた。宇宙マイクロ波背景輻射の観測から得られた暗黒物質等曲率ゆらぎに対する制限から、この模型は厳しく制限されていたが、本研究でより詳細に暗黒物質等曲率ゆらぎの生成について考察したことで、模型への制限が従来よりゆるくなることが明らかになった。この内容は現在論文としてまとめており、平成29年度中には投稿する予定である。さらに将来の電波望遠鏡を用いたより小スケールの物質ゆらぎの観測による、複数場インフレーション模型の検証可能性に関する研究も行い、これも平成29年度中に論文を投稿する予定である。また、研究計画にも記した初期ゆらぎの非ガウス性に関するconsistency relationを破る模型を拡張し、宇宙マイクロ波背景輻射温度ゆらぎの大スケールに現れている異常性を説明できる模型を提唱した。他に「宇宙論的観測で探る初期揺らぎの非線形性と初期宇宙モデルの検証」(若手B)という研究課題と関連した研究も行った。当初の研究計画に書いた研究が、論文としてまとめることができる見通しが立っているため。まず研究実績の概要にも書いた研究成果を論文としてしっかり発表する。また平成29年度は複数場なのか単一場なのかを区別する際に重要な初期揺らぎのconsistency relationに焦点を当てて、計画にも書いたより広いクラスのインフレーションモデルに対して成立するconsistency relationを導出する。さらには将来の観測計画を念頭に置き、観測的にそのrelationをどこまで精密に測定できるかについての議論も行う。
ブレインワールドシナリオに基づく自然な宇宙モデルの構築

超弦理論からくる超重力理論ではBPSという安定なブレイン解ができるが、これが大きい初速度、AdS時空の場合、衝突によってBHが形成されることがわかった。自己重力も含めたドメインウォールの衝突を調べた。初期状態は5次元超重力理論のBPS解を用いた。衝突後、地平線に覆われた特異点がバルク中に形成され、ドメインウォールが張り付いたブラックブレインができた。この現象は、低速度、弱重力以外の一般的な状況で同様にみられた。これらの結果は、自己重力によって従来の衝突現象が大きく変更される可能性を示している。本研究は、これらのブラックブレイン解が時間発展の中でどのようにできてきたかを示す、画期的な成果である。また高次元とくにフラックスコンパクト化された6次元モデルに注目したブレインワールドの研究にも成果があった。6次元のアインシュタイン重力と電磁場がはいった系に2つのブレイン(空間3次元ブレインとバルクに巻きついた空間4次元のブレイン)を考えた。特に、後者のブレイン上には、任意の物質がおけるので、これを我々の宇宙だとして、このブレイン上の物質が及ぼす重力の線型摂動の解析をした。これは、きちんと4次元のアインシュタイン重力が再現されているかを調べる上で重要である。結果は、内部空間の揺らぎを表すスカラー自由度(巻きついたブレインの円周など)は長距離重力に着目する場合、十分に抑えられることがわかり、ブレイン上に4次元アインシュタイン重力が再現されていることが示された。特に、ランドールサンドラムモデルと同様、4次元重力の再現にはブレインが曲がることに対応する揺らぎのモードが重量な役割を担っていることがわかった。さらに、ブレインがつきささった回転している6次元ブラックホールからのホーキング輻射率を計算した。この研究は、従来知られている振動数の領域を大きく広げた、振動数領域で有効な計算結果であり、画期的な成果であるといえる。さまざまな、回転のパラメータ、ブレインの張力に対して、エネルギーと角運動量放射のスペクトラムを求めたが、回転しない場合に期待されていたように、ブレインの張力は放射を抑える役割をしていることが確認された。回転のパラメータをあげると、放射は増幅されることもわかった。5次元時空を簡単なミンコフスキーにしたときのドメインウォールの衝突と宇宙の再加熱機構の仕事をさらに発展したものとして、5次元に負の宇宙項がはいった場合の衝突について研究成果がでた。この仕事は論文にまとめ、現在投稿中である。以下でその概要を要約する。ドメインウォールの衝突は、宇宙項の影響がかなり小さい時は、以前のミンコフスキーでの振舞いとほとんど変わらないが、影響が大きくなると、ミンコフスキーの場合とは異なり、衝突により生成された場の揺らぎが不安定になることがわかった。これにより、衝突後、この宇宙モデルでは特異点が形成されてしまうことになる。この解析は数値シミュレーションでも確かめられていたが、さらに摂動計算による固有値問題としても同様な結果を得、裏づけもきちんとできた。また衝突による宇宙の発展の仕方も今回の研究により、明らかとなった。このモデルでは期待していたビッグバン宇宙につながるような宇宙の発展をしないという否定的な結果を得た。宇宙の発展は逆に衝突前に少し膨張し、その後、収縮に転じる。これは現在の宇宙像と相容れなく、このモデルがよくないことを示している。また衝突の回数はドメインウォールの初速度に大きく依存するが、今回の負の宇宙項によりこれらの描像もミンコフスキーの場合と比べて変更をうけることもわかった。例えば、ミンコフスキーの場合に2回衝突をしていたものは同じ初速度で負の宇宙項がはいった場合は、2回衝突する前に2枚のドメインウォールの組から上記の不安定性によりエネルギーが境界(外)に逃げてしまうため2回目の衝突が起きない。これは実質的に負の宇宙項がドメインウォールを境界に対して、引き寄せる力として働いていることになる。ドメインウォールを用いたブレイン衝突モデルについて研究した。湯川結合によってこのドメインウォール上に拘束されたフェルミオン場を組み込むができる。ブレインモデルはその上に通常の標準粒子が拘束されているものを考えているので、衝突過程によってこのフェルミオン場がどのような影響をうけるかを研究することは重要である。時空がミンコフスキーの簡単な場合として解析し、ブレイン上に拘束されていたフェルミオン場の数密度の時間変化をみた。結果は、余剰次元方向に逃げるモードは初速度が大きいほど、こぼれていきやすいことがわかった。さらに反対のブレインにどれほどが移るかは、片側のブレインにのみフェルミオンがあり、もう一方は真空ブレインのときには、その衝突にかかる時間と結合の強さの周期関数であることが分かった。これに対し両側のブレインに同量のフェルミオンがある場合は、これらのパラメータに関係なく衝突後も等量が両ブレインに残ったままであった。これは、フェルミオンとして同じ低エネルギーのものをまず簡単な場合として考慮したためである。この高エネルギーの場合の解析は今後の課題であるが、この効果で宇宙のバリオン非対称性、つまりは物質の起源をめぐる初期宇宙の重要な問題にせまれる可能性を含んでいる。さらに自己重力を考えた場合の衝突についても議論した。衛藤らの自己重力も含めたドメインウォール解をもちいて解析した。ドメインウォールの衝突は、重力の影響がかなり小さい時は、以前のミンコフスキーでの振舞いとほとんど変わらないが、影響が大きくなると、衝突により生成された場の揺らぎが不安定になることがわかった。これにより衝突後、この宇宙モデルでは特異点が形成されてしまうこともわかった。

また衝突による宇宙の発展の仕方も、このモデルでは期待していたビッグバン宇宙にはつながらないことがわかった。しかし、この研究により重力の効果で今までのブレイン衝突の描像は大きく変わり衝突で高次元のブラックホールが生成される可能性があることがわかった。時空の効果が大きい場合や、ウォールの速度が大きい場合は特異点が現れ、この現れ方から特異点が地平線で被われたブラックホールができたとわかる。これはブラックブレインと呼ばれ、これらが進化し長くなるとGL不安定性という不安定性をおこし細かくちぎれた高次元ブラックホールが多くできる可能性を示した。このブラックブレイン形成は他にも新井らの5次元BPSという安定なブレイン解でも同様にできる一般的なことであることも示した。これ以外にも宇宙初期のブレイン衝突により次元問題を解決するモデルについても研究した。基本的なアイデアは10次元中のストリングの衝突によって4次元時空が膨張、残りがコンパクトなままというものである。このシナリオではストリングの熱平衡性が重要であった。しかし、この熱平衡の仮定が実は保たれていないことが指摘されていた。そこで本研究ではこの熱平衡性をどのように実現するかを考察した。超弦理論からくる超重力理論ではBPSという安定なブレイン解ができるが、これが大きい初速度、AdS時空の場合、衝突によってBHが形成されることがわかった。自己重力も含めたドメインウォールの衝突を調べた。初期状態は5次元超重力理論のBPS解を用いた。衝突後、地平線に覆われた特異点がバルク中に形成され、ドメインウォールが張り付いたブラックブレインができた。この現象は、低速度、弱重力以外の一般的な状況で同様にみられた。これらの結果は、自己重力によって従来の衝突現象が大きく変更される可能性を示している。本研究は、これらのブラックブレイン解が時間発展の中でどのようにできてきたかを示す、画期的な成果である。また高次元とくにフラックスコンパクト化された6次元モデルに注目したブレインワールドの研究にも成果があった。6次元のアインシュタイン重力と電磁場がはいった系に2つのブレイン(空間3次元ブレインとバルクに巻きついた空間4次元のブレイン)を考えた。特に、後者のブレイン上には、任意の物質がおけるので、これを我々の宇宙だとして、このブレイン上の物質が及ぼす重力の線型摂動の解析をした。これは、きちんと4次元のアインシュタイン重力が再現されているかを調べる上で重要である。結果は、内部空間の揺らぎを表すスカラー自由度(巻きついたブレインの円周など)は長距離重力に着目する場合、十分に抑えられることがわかり、ブレイン上に4次元アインシュタイン重力が再現されていることが示された。特に、ランドールサンドラムモデルと同様、4次元重力の再現にはブレインが曲がることに対応する揺らぎのモードが重量な役割を担っていることがわかった。
教科学習支援を目指す大学と地域の連携による JSL 児童日本語指導プログ ラムの開発

本研究では地域との連携によって児童の教科学習につなげるべくJSL児童の日本語支援システムを構築することを目的として以下の3点について研究開発を行った。1.新学習指導要領(平成23年度)対応教科書のコーパスの作成と分析2.教科学習につなげるための日本語指導の具体的は方法と教材の開発・実践・評価3.非専門家を対象として支援プログラムの開発本研究では地域との連携によって児童の教科学習につなげるべくJSL児童の日本語支援システムを構築することを目的として以下の3点について研究開発を行った。1.新学習指導要領(平成23年度)対応教科書のコーパスの作成と分析2.教科学習につなげるための日本語指導の具体的は方法と教材の開発・実践・評価3.非専門家を対象として支援プログラムの開発1.繰り越し分については、前年度予定していた教科書コーパスデータ作成基準とコーパスを使用した研究についてのワークショプを開催した。資料を配布し、大学院生や研究者がこのコーパスを使用して研究するための方法を共有した。このワークショップには学内外から研究者が集まり、コーパス研究の基礎について実際のコーパスをみながら、使用方法を学ぶことができた。招聘した研究協力者による詳細なハンドブックを全員に配布した。2.昨年度完成していたJSL児童用テキストと指導書については、実践を踏まえて改訂し完成した。実践については23年3月の震災と原発事故の影響により中止され、延期していたため、23年度に持越しになったものである。1.平成22年度末完了予定であった教科書コーパスデータ・調査の総合的分析を協力研究者の事情により23年度に繰り越し、23年度9月にコーパス構築の有識者を招聘し、ワークショップを開催した。2.小学校教科書算数・理科・社会・国語についてコーパスを完成し、このデータベースを使用したJSL児童教科学習支援のための基礎的研究に着手した。3.学生による地域日本語教育センターでの支援を引き続き実施した。4.初期指導のための教材を完成した。副教材(イラストカード・ゲームなど)と指導ハンドブックを完成した。5.4の教材について、JSL児童支援者に向けて講習会を実施し、4の教材が地域教育センターで試用・使用されている。本研究は地域のJSL児童の日本語支援を行うことを大学の社会的使命ととらえて、地域と連携することによって、JSL児童の支援のための教材と支援システムの構築をめざした。具体的な成果は以下の3点である。1.新学習指導要領対応の教科書1年ー6年までの教科書コーパスを作成しウェブ上に公開した。このデータベースを使用して、JSL児童の教科学習支援の基礎的研究に着手し、24年度は学会発表を含む研修を行った。さらに、このデータベースの公開によって、JSL児童の教科学習を円滑に進めるための研究が進むことが期待される。2.JSL児童支援のための教材の開発・実践・評価を行った。仮製本の段階であったが、他機関からの助成金を得て、教材は今年度中に出版される運びとなった。3.非専門家を対象として支援プログラムの開発ーワークショップを3回実施した。またJSL児童の集まるセンターに学生を派遣する個別支援体制を確率した。上記1,2,3ともに、本研究終了後も後継続的に実践研究を進めていく予定である。1については、学内で大学院生による研究が継続中である。2については出版にむけて準備をすすめている。3については大学生の支援チームを立ち上げ、豊島区教育センターと連携してJSL児童の支援を継続的に行っている。2011年3月の震災と原発事故の影響を受け、来日外国人の状況が大きく変わったことが、地域での支援と教材の試用予定に影響を与えたが、23年度半ばよりおおむね行程表にそって進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.2012年度に新指導要領に基づく(豊島区採用の小学校教科書)すべてのコーパスを完成する。2.JSL児童初期指導用キット(簡易版)を小学校に頒布できる形にする。これには、絵カードや指導用の教具、および教師指導書がふくまれる。3.1と2を活用した教育案を作成し、豊島区教育センターの指導協力のもとで、大学生による実践を引き続き継続する。4.1と2を活用した研究発表を続ける。
アーカイブの活用による授受表現の新用法と新形態の普及に関する研究

授恵表現の新用法と新形態の普及について、テレビ番組のアーカイブ等をデータソースとして活用し、過去数十年に渡っての動態を明らかにすることを目的とする。注目する表現は、1質問形式による依頼表現としての「してもらえる?」に対する「してもらっていい?」のような表現(すなわち補助動詞「もらう/いただく」を可能形にした表現に対する「もらう/いただく+て+いい」のような構成をとる表現)、2話し手に利益をもたらすわけではない状況で相手に手順や順路等を教示する際、相手の動作を含む従属節末尾を「たら」とするのに対する「てもらったら/ていただいたら」とするような「もらう」「いただく」を含めた表現、3「させる」が本来妥当である状況において(典型的には大人から子供に対し何らかの行動を行なわせる状況)、「てもらう」のように「もらう」を含めて表現する用法、4従来下降イントネーションが使われていた文末の「てください」を上昇のイントネーションにより表現する用法である。このうち1については、小説の会話部分においても新しい表現がどのように出現するかを明らかにする。現在60代・50代・40代・30代の作家計16名が2001年2010年に発表した作品を調査するとともに、これらの作家がそれ以前に発表した作品についても同様に調査し、同一作家の中での時代や加齢に伴う変化の有無を明らかにすることをもめざす。3年間研究を行った結果、テレビ番組の調査では、1について313件、4について1,228件のデータを蓄積した(2および3については分析に耐えるだけのデータ数が得られなかった)。また、小説の会話部分の調査については、計80作品を対象に、アルバイタによる前段階の処理(該当表現へのマーク付け)までを完了した。いずれの調査もデータを蓄積することに3年間注力した。今後はこれらのデータを分析し論文化する。授恵表現の新用法と新形態の普及について、主としてテレビ番組や新聞のアーカイブをデータソースとして活用し、過去数十年に渡っての動態を明らかにすることを目的とする。注目する表現は、1質問形式による依頼表現としての「してもらえる?」に対する「してもらっていい?」のような表現(すなわち補助動詞「もらう/いただく」を可能形にした表現に対する「もらう/いただく+て+いい」のような構成をとる表現)、2話し手に利益をもたらすわけではない状況において相手に手順や順路等を教示する際、相手の動作を含む従属節末尾を「たら」とするのに対する「てもらったら/ていただいたら」とするような「もらう」「いただく」を含めた表現、3「させる」が本来妥当である状況において(典型的には大人から子供に対し何らかの行動を行なわせる状況)、「てもらう」のように「もらう」を含めて表現する用法、4従来下降イントネーションが使われていた文末の「てください」を上昇のイントネーションにより表現する用法である。このうち上記1については、小説の会話部分においても新しい表現がどのように出現するかを明らかにするため、現在50代・40代・30代である作家12名の最近の作品を同様に調査した。このうち50代の作家については40代・30代に発表した作品についても、また40代の作家については30代に発表した作品についても同様に調査し、同一作家の中で時代や加齢に伴う変化があるのかないのかを明らかにすることもめざした。これらの動態を明らかにするため、公益財団法人放送番組センターが運営する「放送ライブラリー」(横浜市)において、過去に放送されたテレビ番組を視聴し、該当する表現が出現した場合に発話(文)を文字化しデータベースとして蓄積した。対立する従来の表現も含め一年間調査した結果、上記1については191件、2については3件、3については4件、4については536件のデータを蓄積し、今後の分析に備えた。なお新聞の活用については、「日本新聞博物館」(横浜市)において、地方紙に掲載された過去の記事(生活面)をマイクロフィルムにより閲覧し調査する予定でいたが、年度途中のニューアルオープンに伴いマイクロフィルムは保管しない方針となったことから、これによる調査は断念し、テレビ番組の調査に集中することとした。小説の会話部分の調査については、第一段階としてアルバイタに下読みをさせて該当箇所にマークをさせた。現在50代・40代・30代の作家について、各世代男性2人、女性2人を選び、一作家2作品を調査した。このうち現在50代の作家(男女計4名)については40代・30代に発表した作品も同様に調査するとともに、現在40代の作家(男女計4名)についても30代に発表した作品も同様に調査した。注目する表現は、1質問形式による依頼表現としての「してもらえる?」に対する「してもらっていい?」のような表現(すなわち補助動詞「もらう/いただく」を可能形にした表現に対する「もらう/いただく+て+いい」のような構成をとる表現)、2話し手に利益をもたらすわけではない状況において相手に手順や順路等を教示する際、相手の動作を含む従属節末尾を「たら」とするのに対する「てもらったら/ていただいたら」とするような「もらう」

「いただく」を含めた表現、3「させる」が本来妥当である状況において(典型的には大人から子供に対し何らかの行動を行なわせる状況)、「てもらう」のように「もらう」を含めて表現する用法、4従来下降イントネーションが使われていた文末の「てください」を上昇のイントネーションにより表現する用法である。このうち上記1については、小説の会話部分においても新しい表現がどのように出現するかを明らかにするため、現在50代・40代・30代である作家12名の最近の作品を同様に調査した。このうち50代の作家については40代・30代に発表した作品についても、また40代の作家については30代に発表した作品についても同様に調査し、同一作家の中で時代や加齢に伴う変化があるのかないのかを明らかにすることもめざした。これらの動態を明らかにするため、公益財団法人放送番組センターが運営する「放送ライブラリー」(横浜市)において、過去に放送されたテレビ番組を視聴し、該当する表現が出現した場合に発話(文)を文字化しデータベースとして蓄積した。対立する従来の表現も含め二年間調査した結果、上記1については245件、2については3件、3については4件、4については911件のデータを蓄積し、今後の分析に備えた。小説の会話部分の調査については、第一段階としてアルバイタに下読みをさせて該当箇所にマークをさせた。現在50代・40代・30代の作家について、各世代男性2人、女性2人を選び、一作家2作品を調査した。このうち現在50代の作家(男女計4名)については40代・30代に発表した作品も同様に調査するとともに、現在40代の作家(男女計4名)についても30代に発表した作品も同様に調査した。授恵表現の新用法と新形態の普及について、テレビ番組のアーカイブ等をデータソースとして活用し、過去数十年に渡っての動態を明らかにすることを目的とする。注目する表現は、1質問形式による依頼表現としての「してもらえる?」に対する「してもらっていい?」のような表現(すなわち補助動詞「もらう/いただく」を可能形にした表現に対する「もらう/いただく+て+いい」のような構成をとる表現)、2話し手に利益をもたらすわけではない状況で相手に手順や順路等を教示する際、相手の動作を含む従属節末尾を「たら」とするのに対する「てもらったら/ていただいたら」とするような「もらう」「いただく」を含めた表現、3「させる」が本来妥当である状況において(典型的には大人から子供に対し何らかの行動を行なわせる状況)、「てもらう」のように「もらう」を含めて表現する用法、4従来下降イントネーションが使われていた文末の「てください」を上昇のイントネーションにより表現する用法である。このうち1については、小説の会話部分においても新しい表現がどのように出現するかを明らかにする。現在60代・50代・40代・30代の作家計16名が2001年2010年に発表した作品を調査するとともに、これらの作家がそれ以前に発表した作品についても同様に調査し、同一作家の中での時代や加齢に伴う変化の有無を明らかにすることをもめざす。3年間研究を行った結果、テレビ番組の調査では、1について313件、4について1,228件のデータを蓄積した(2および3については分析に耐えるだけのデータ数が得られなかった)。また、小説の会話部分の調査については、計80作品を対象に、アルバイタによる前段階の処理(該当表現へのマーク付け)までを完了した。いずれの調査もデータを蓄積することに3年間注力した。今後はこれらのデータを分析し論文化する。
カテ-テル型超音波ドプラ血流計の計測精度の流体力学的解析と最適計測条件の検討

カテ-テル型20MHz超音波パルスドプラ血流計は、ヒト冠動脈血流のオンライン連続計測や、冠予備能の評価などに広く臨床応用されているが、その計測値は実際の流速よりかなり低い値を示すように思われる。そこで、本研究ではモデル流路実験や数値流体力学的手法によりカテ-テル先端の流れを調べることにより、実際の流速と計測値との関係を定量的に検討した。モデル流路実験はタ-ンテ-ブル実験とモデルチュ-ブ実験とを実施した。タ-ンテ-ブル実験では、冠動脈内の血流を計測しようとする場合のようにカテ-テルを血流に沿う方向(Away方向)に挿入した場合、タ-ンテ-ブルの回転速度から定まる流速の設定値よりも35ー48%低い計測値が得られたが、それにもかかわらず両者の間には良好な直線関係が存在することが見出された。モデルチュ-ブ実験では、アクリル管(内径7mm)内にカテ-テルをAway方向に挿入した場合のカテ-テルの先端から末梢に至る流速プロファイルの変化を、管外から高周波80チャネル、超音波パルスドプラ血流計で計測し、カテ-テル先端から管径の3ー4倍末梢まで流速プロファイルは中心部の流速がカテ-テル挿入前の流速より低くなるM型のプロファイルになることを観測した。次に、数値流体力学的手法によってカテ-テル先端の流速分布を解析した。カテ-テルが挿入された円筒型剛体管を流れる流体の運動方程式を数値的に解くと、カテ-テル先端近傍でM型の流速プロファイルになり、カテ-テル型流速計の計測値が実際の速度よりも低い値を示すのは流体力学的な原因によることが示された。また、速度の値を種々に変えて数値計算を行い、流路の中心軸上の流速を計測する場合、計測値は実際の速度よりも低くなるにもかかわらず、両者の間に近似的に線形性が成立することが示された。冠動脈および冠静脈内の血流の計測に使用されているカテ-テル型20MHz超音波パルスドプラ血流計には、リング状のトランスジュサをカテ先に装着したトップオン型と、カテ-テルの側壁に装着し出射方向が45度となるサイドオン型の2種類がある。今年度は、タ-ンテ-ブル実験とモデル流路実験を実施し、これら2種類の血流計の計測精度を比較検討した。タ-ンテ-ブル実験では、タ-ンテ-ブル上に同心円状に刻まれた溝に流体を満たし、種々の回転速度で回したときの流体のカテ-テルに対する相対速度を計測し、計測精度を評価した。モデル流路実験では、カテ-テルの挿入が流路内の流れへの影響を評価するために、80チャンネルパルスドプラ超音波血流計を用いて、カテ-テルを挿入した場合のカテ-テル近傍の流速プロファイルを計測した。主な結果は次の通りである:(1)いずれの条件の場合でも、計測値は設定した既知速度よりも有意に低くなったが、両者の比例関係は良好であった(相関係数0.97ー0.99)。(2)トップオン型よりもサイドオン型の血流計の方が既知速度に近い計測値を与えた。(3)カテ-テル型先端から2ー8mmの範囲内では良好な計測精度が保持された。(4)トップオン型と同様サイドオン型においても、流れに対向してカテ-テルを挿入した場合の方が計測精度が優れていた。(5)モデル流路実験では、サイドオン型血流計でも流速プロファイルがカテ-テルの挿入によって歪むことが見出された。ただし、その程度はトップオン型よりも低かった。

カテ-テル型20MHz超音波パルスドプラ血流計は、ヒト冠動脈血流のオンライン連続計測や、冠予備能の評価などに広く臨床応用されているが、その計測値は実際の流速よりかなり低い値を示すように思われる。そこで、本研究ではモデル流路実験や数値流体力学的手法によりカテ-テル先端の流れを調べることにより、実際の流速と計測値との関係を定量的に検討した。モデル流路実験はタ-ンテ-ブル実験とモデルチュ-ブ実験とを実施した。タ-ンテ-ブル実験では、冠動脈内の血流を計測しようとする場合のようにカテ-テルを血流に沿う方向(Away方向)に挿入した場合、タ-ンテ-ブルの回転速度から定まる流速の設定値よりも35ー48%低い計測値が得られたが、それにもかかわらず両者の間には良好な直線関係が存在することが見出された。モデルチュ-ブ実験では、アクリル管(内径7mm)内にカテ-テルをAway方向に挿入した場合のカテ-テルの先端から末梢に至る流速プロファイルの変化を、管外から高周波80チャネル超音波パルスドプラ血流計で計測し、カテ-テル先端から管径の3ー4倍末梢まで流速プロファイルは中心部の流速がカテ-テル挿入前の流速より低くなるM型のプロファイルになることを観測した。次に、数値流体力学的手法によってカテ-テル先端の流速分布を解析した。カテ-テルが挿入された円筒型剛体管を流れる流体の運動方程式を数値的に解くと、カテ-テル先端近傍でM型の流速プロファイルになり、カテ-テル型流速計の計測値が実際の速度よりも低い値を示すのは流体力学的な原因によることが示された。また、速度の値を種々に変えて数値計算を行い、流路の中心軸上の流速を計測する場合、計測値は実際の速度よりも低くなるにもかかわらず、両者の間に近似的に線形性が成立することが示された。
ネマティク配向セルロース/無機物ナノコンポジットの創製とその構造・性質相関の解析

地球上で最も豊富に存在する天然有機高分子であるセルロースから、分子は良好に配向しているが非結晶性であるネマティック配向セルロース(NOC)という構造を形成させることに研究代表者らはすでに成功している。その表面は極めてユニークな性質を示し、その上で、セルロースの分子配向方向に他の物質を配列させる働きをもつ。さらに研究代表者らは最近、体外に高分子繊維を生産・分泌する生物体(微生物、細胞、カビ)などの培養用テンプレートとして用いると、分泌された繊維はNOC上に配列することを見出した。そこで本課題では、このコンセプトを発展させ、NOC表面上でのセルロース分子と無機または金属化合物の相互作用から、ユニークな配列パターンを表面にもつ無機ならびに金属化合物・セルロースナノコンポジットの創出をめざした。有機-無機複合材料の新たな構築法として、ネマチックオーダーセルロースをテンプレートとした無機ナノチューブであるイモゴライトの配向堆積と、その上での酢酸菌によるセルロースナノファイバーの生産方向制御とを組み合わせた。この方法によって、イモゴライトの無機層とセルロースの有機層が交互に積層した、新規な三次元有機-無機複合材料の構築に成功した。積層時の条件を検討することにより、ナノからマイクロスケールに至る階層構造をコントロールすることが可能となった。地球上で最も豊富に存在する天然有機高分子であるセルロースから、分子は良好に配向しているが非結晶性であるネマティック配向セルロース(NOC)という構造を形成させることに研究代表者近藤らは成功した。さらに最近、体外に高分子繊維を生産・分泌する生物体(微生物、細胞、カビ)などの培養用テンプレートとして用いると、分泌された繊維はNOC上に配列することを見出した。そこで、このコンセプトを発展させ、NOC表面上でのセルロース分子と無機または金属化合物の相互作用から、ユニークな配列パターンを表面にもつ無機ならびに金属化合物・セルロースナノコンポジットの創出をめざしている。本年度は、無機物として筒状構造を有するイモゴライトを用いた。その懸濁液を上読のNOC配向表面上で展開することによって、どのようにイモゴライト分子が堆積するかを検討した結果、NOC表面により分子配向の誘発が促進されることが明らかとなった。現在、さらにユニークな表面特性を有するこの配向イモゴライト表面上で、セルロースナノ繊維を菌体外に分泌する微生物である酢酸菌がどのように繊維を分泌するかを検討している。最終的には、その分泌繊維が配向しながら堆積するような培養法を提案する予定である。