hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オンラインGPC-GC/MSによる食品中残留農薬自動分析装置の開発

食品中残留農薬分析の課題は、農薬の種類の多さと分析に要する時間および精度である。農薬の残留基準設定の増加に対してはGC/MSの利用が進められてきた。分析時間の短縮及び分析精度の向上については、前処理の自動化、特にゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)による自動前処理装置の利用が広く検討されている。そこで、食品中残留農薬の多成分自動分析装置としてこれらをオンラインにより接続した装置(オンラインGPC-GC/MS)を開発した。前年度開発したガスクロマトグラフィーへの大量注入法及びセミミクロGPCカラムを用い、今年度はこれらのオンライン化及び実試料(野菜・果実)中の残留農薬のスクリーニングに適用することを検討した。装置には原則として既存のもの(HPLCポンプ2台、6方および4方バルブ各1個)の組み合わせとし、電動バルブや配管長・配管径による溶媒およびガスの流量調節を行った。本装置を用いることにより、大量注入による分析精度の向上と同時に、オンライン化によって人的な分析誤差ならびにコンタミネーションを低減することが可能となった。また、溶媒除去に要する時間の節約や手作業による時間のロスの回避などにより、分析時間が大きく短縮できたほか、終夜運転が可能なことから全体としてさらなる時間短縮が可能であった。最近特に環境問題が重視されている中、必要な有機溶媒量は器具洗浄等を含めて大きく低減することができ、環境への負荷も考慮することができた。この他、GPCカラムの変更・改良等により食品中だけではなく、環境や生体試料中の内分泌かく乱化学物質をはじめとする汚染物質のモニタリングにも応用することが可能であった。食品中残留農薬の多成分自動分析を目的とした、オンラインGPC-GC/MSの開発の一環として、ガスクロマトグラフィーへの大量注入法及びセミミクロGPCカラムの検討を行った。これらの装置を用いることにより、100種類以上の農薬について回収率85100%を得た。また、分析に必要な時間、有機溶媒の使用量とも大幅な削減が可能となった。1、大量注入従来のガスクロマトグラフィー(GC)では、一般的には12ul注入であった。最近、GCへの大量注入装置がいくつかのメーカーから発表されているものの、試料による汚れに弱く再現性に問題がある、原理上の問題から吸着等により安定性に問題があるなど、食品分析で使用に耐えうる物がなかった。そこで、これらの問題点を解決した注入装置を開発し、安定して150ul200ul注入することが可能となった。2、セミミクロGPCカラム試料の前処理に用いるゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)のミクロ化を検討した。上記大量注入装置により、GCへ200ulの抽出液を注入することが可能となったことから、これに合わせた新規GPCカラムの検討を行った。従来の大量分取に用いていたカラムの小スケール化、あるいは新規充填材の検討を行った結果、分取フラクションが200ulとなるカラムを開発した。これにより、従来1試料につき抽出液5ml、所要時間約40分、使用溶媒約200mlであったものが、それぞれ20ul.10分、1mlへと大幅に節減することができた。
中央大学図書館所蔵幕末期役者絵貼込帖の調査と研究

中央大学図書館所蔵の役者絵貼込帖の個々の錦絵について、パソコン上で扱える画像データベースの構築を図るため、まず、全点を写真撮影し、そのネガを基にKodakフォトCDサービスを利用し、フォトCDを作製した。これをパソコンのフレームメモリに取り込組み物の取り合わせ等の作業を経て、画像データとして蓄積していったわけであるが、その際、二通りの入力方法を試みた。当初NEC製パソコンに対応したマルチセッションCD-ROMドライブが発売されていなかったこともあり、フォトCDプレーヤーから、パソコンのビデオボードに入力し、それをフレームメモリに取り込む方法を最初に試みた。これは作業の手順が回り遠く、はかばかしくなかった。次に、マルチセッション対応のCD-ROMドライブが発売されたのを機に、これを購入し、ダイレクトに画像情報をフレームメモリ上に取り込んで加工する方法に切り替えた。現在、この方法によってJPEG方式で圧縮したデータとして蓄積中である。しかし、NEC製パソコンのMS-DOS環境で扱える画像加工用のソフトの性能には限界があり、より効率のよい方法に切り替えるべきであろうと考えるに至っている。一方、錦絵個々についての諸要件(請求記号・画工名・画題・落款・年代・判型・様式・板元・座元・外題・役者名・役名・備考)についても、入力作業に取り掛かった。まず、その際の基礎的データを提供するものとして、中央大学所蔵の絵本番附の目録をパソコンで検索可能なデータとして作成した。錦絵のデータについては、全体の三分の一ほどの入力作業を終えた。検索しそれにより特定された画像をロードする方法については、現在、JGAWKを使って試行中である。
動画像と音声の相補的統合による発語認識にための基礎研究

(1)動画像系列から口唇領域の3次元形状を復元する手法の開発モアレ干渉画像を利用し、これにより得られる1自由度不定の奥行き情報から、物体表面の反射モデルを仮定して絶対奥行き情報を抽出する手法を開発した。反射モデルとして、拡散反射のみでなく鏡面反射も考慮することで、バイアスの存在しない奥行き計算が可能となることをシミュレーションならびに実画像実験によって確認した。(2)口唇領域の3次元形状に基づく視覚的音声認識手法の開発口唇領域の3次元形状に基づく母音認識および単語認識手法を提案した。画像情報(2次元の口唇形状)を用いる従来の方法に対する有意性として、顔とカメラの相対的な向きに不変な認識が可能となること以外に、純粋に認識率の向上も可能となることを、実画像実験によって確認した。(3)複数光源システムによる口唇画像生成手法の開発上記(1)の手法を複数光源システムに拡張し、唇領域と肌領域の反射率を分離して計算することができ、結果として任意光源のもとで任意視点から見た発声時の口唇画像生成が可能であること示した。今年度は、画像系列から口の3次元形状を復元する手法の開発、ならびに発語認識に利用する低次元特徴量の検討とその有効性の実験的評価を行なった。まず前者については、モアレトポグラフィ技術によって得られる1自由度(奥行き方向の伸縮)不定の奥行き情報の不定パラメータ(絶対縞次数)を変化させながら、簡単な表面反射モデルを仮定することによってその形状に対するCG画像を作成し、実際に計測されている画像と合わせこむことによって上記不定パラメータを決定する手法を開発した。その際、当初購入を予定していた「3次元形状計測システム」では時間的に変化する形状を扱うことができないため、その購入を断念し、シミュレーションによって提案法の精度評価を行なうこととした。画像雑音が白色である場合は本手法は理論的には最尤推定を行なうことに相当しており、このシミュレーション評価によって、得られる推定量には実際に統計的偏りが存在しないことを確認した。後者については、従来の2次元画像を用いた発語認識手法に対して3次元情報を用いることの有効性を確認するという意味で、そのような従来法で用いられていた2つの特徴量、「口の縦横の開き具合い」と「唇周辺の2次元的変位場」、を3次元に拡張し、「口の縦横の開き具合い唇の突き出し具合い」と「唇周辺の3次元的変位場」を特徴量とすることの有効性を評価した。発語認識手法としては、従来提案されている単語レベルでの固有空間に基づく手法を採用し、両特徴量について実画像に対する実験を行なったところ、両者において認識率の明らかな向上が確認された。なお、購入した「ディジタルビデオ」の使用により、これまで使用していた「8ミリビデオ」で採取・再生した画像に見られた雑音が大幅に低減され、実験の信頼性を高めることができた。今年度は、3次元口唇形状に基づく音声認識・識別方法、ならびに認識された音声に基づく画像生成方法を中心に研究を行ない、以下の成果を得た。1.認識方法についての成果音声処理においては、音韻の認識・識別が基礎技術としてもっとも重要であり、多くの研究が行なわれている。視覚情報としての3次元口唇形状に基づく方法を考えた場合、子音認識・識別は情報量の面から困難であるため、本研究では母音に絞った手法を検討した。具体的には、3次元の口唇形状から抽出される口唇の縦横の開き具合い及び突き出し具合いを特徴量とし、正規混合分布モデルに基づく学習ならびに識別手法を提案した。また、限られた単語群の中での識別が期待される応用も多い。そこで、上記3つの特徴量を時系列信号と捉え、HMM(隠れマルコフモデル)に基づく識別手法を提案した。両手法に対して、画像情報のみを特徴量として用いた場合との比較実験を行ない、3次元情報を用いることが、顔とカメラの相対的な向きに不変な識別を可能とするだけではなく、識別率の向上にも重要であることを確認した。なお、音声処理との具体的な統合手法の提案までは行なえなかったが、上記両手法は音声処理との統合が実現しやすい方法である。2.画像生成についての成果昨年度の研究で得られた3次元口唇形状の計算手法は、近赤外領域でのモアレトポグラフィに基づくものであるが、自由視点から見た発音時の口唇形状の画像を生成するためには、可視光画像によるモアレ計算が望ましい。

しかし、可視光画像では唇とその周囲の肌とで反射率がかなり異なり、また鏡面反射成分も多くなることから、先に提案した手法では正しい3次元形状が得られず、さらに画像生成時に必要となる反射率も得られない。これを解決するものとして、複数の光源を配置し、得られる複数の縞画像に基づいて反射率の異なる領域の分離を行なうと同時に、各領域の反射率および3次元形状も計算する新たなモアレ解析手法を提案した。これによって得られる3次元形状から、上記(1)で必要とする特徴量を計算でき、また音声識別結果と得られている口唇領域の反射率に基づいて、任意視点からの口唇画像を作成することができる。
癌遺伝子を導入した,トランスジェニックマウスを用いた,造血幹細胞株の樹立

我々は,研究室で独自に樹立した,abelsonウイルスの温度感受性株(tsーabl)を,マウス受精卵に注入することによって,骨髄幹細胞株の樹立を目ざしている。国立神経センタ-の花岡氏との共同研究で,tsーablのtransgenic mouseへの導入を試みたが,マウスの尾のSouthern blot解析の結果,マウスへの遺伝子導入効率は,極めて低かった。つまり,導入遺伝子である,tsーablが,マウスのembryogenesisに悪影響を与えていることが推測された。そこで,マウスの胎生期におけるtsーablの発現を最小限に抑えるために,inducible promoterである,ヒトmetallothionein promoterの下流に,tsーablを連結した組み換え体を合成した。さらに,薬剤による導入細胞の選別を可能にするために,Neo遺伝子をタンデムにつないだ。これをマウス受精卵に導入して,現在そのtransgenic mouseを得ようとしているところである。また,ヒト慢性骨髄性白血病の腫瘍細胞は,骨髄幹細胞レベルで,腫瘍化していることが知られている。そして,Philadelphia染色体は,慢性骨髄性白血病患者の90%以上の例で認められ,この染色体異常によって生じる,bcrーabl融合遺伝子は,慢性骨髄性白血病の病因に深く関係している。ablはbcrとの融合遺伝子の形になって,始めて,骨髄幹細胞で,有効にその癌遺伝子としての活性を示すようになる可能性もある。そこで,我々は,bcrーtsーablという融合遺伝子の形にし,さらにmetallothionein promoterをつけた,組み換え体を合成した。現在,これをmouseの受精卵に注入しようとしている。
高分子と金属ナノ細線または粒子との複合によるメタマテリアルの創製

申請者はこれまで、高分子ブロック共重合体を用いた様々なモルホロジーを有するミクロドメイン構造の形成およびその秩序化過程の研究を行い、フォトニック結晶といった高秩序構造の創製に成功してきた。また、ナノ金属微粒子を高分子ブロック共重合体の一方のドメインに選択的に導入することにより、非線形光学材料の創製にも成功してきている。これらの高秩序構造の形成技術を総動員し2次元、3次元のメタマテリアル材料の構築を行った。重要なポイントとして、金属微粒子を単に選択的に導入するだけでなく、特定の形状に成形する必要がある。そのためには、ホスト側の高分子ブロック共重合体が形成するドメイン構造のモルホロジーにも特殊な秩序を必要とする。そこで、研究を2つに分けて進行した。一つには、金属との親和性の高い側鎖を有する高分子ブロック共重合体を作成することと、もう一つは、そのモルホロジーを制御することである。一つ目の、金属との親和性の高い側鎖を有する共重合体に関して、スチレンとメタクリレート系で新規なブロックコポリマーの作成に成功した。予定通り、ミクロ相分離しナノ構造の作成にも成功した。金属を導入したところ、メタクリレート系のブロック鎖に選択的に導入されることを確認した。これまでには見られなかった構造をしており、電子顕微鏡法による構造解析を行った。また、二つ目のモルホロジー制御に関しては、共連続ダブルダイヤモンドやジャイロイド構造といった3次元ネットワーク構造はその温度変化においてラメラやシリンダーといった1次元、2次元構造とは異なる挙動を示すことがわかった。これは光機能のスイッチングに非常に重要である。3次元構造は「自己閉じ込め効果」とでもいうべき効果があると考えられ、単純な相似的な構造の温度変化を示さないことがわかった。以上を、現在、論文に取りまとめ中である。申請者はこれまで、ブロック共重合体(BCP)を用いた様々なモルホロジーを有するミクロドメイン構造の形成およびその秩序化過程の研究を行い、フォトニック結晶といった高秩序構造の創製に成功してきた。また、ナノ金属微粒子をBCPの一方のドメインに選択的に導入することにより、非線形光学材料の創製にも成功してきている。これらの高秩序構造の形成技術を総括し2次元、3次元のメタマテリアルを創成を目的として実験した。これまではポリスチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエンといった疎水性のポリマーを用いたブロック共重合体を作成してきたが、(1)今年度はポリエチレンオキシドとヘキシルメタクリレートを成分として加え、金属微粒子との複合化技術の幅を広げることを目標とした。具体的にはポリイソプレン-b-ポリエチレンオキシド-b-ポリヘキシルメタクリレートを合成した。(2)さらに、機能向上を目指してホストとなる構造の制御技術も重要である。これには申請者が重合方法に精通したポリスチレン-b-ポリイソプレンブロック共重合体を用いて実験を行った。共連続ダブルネットワーク構造を形成する試料であるが、室温付近でダブルダイヤモンド構造、130C付近でダブルジャイロイド構造を形成することがわかった。さらに、ポリマー組成を制御することにより、これまで広い温度範囲で2つの構造の共存が見られていたが、共存させることなく2つの構造を作り分けることに成功した。新たな成分を加えたブロック共重合体の合成技術の確立は目標の一つであるが、概ね予定通りに進んでいる。また、メタマテリアルとしての機能発現には構造の制御が大変重要であるが、これまで複数の構造が共存してしまっていたが、それらの構造を制御して作り分けることにも成功し、順調に計画は進んでいる。これらの高秩序構造の形成技術を総動員し2次元、3次元のメタマテリアルの創製を目指している。そのためには、金属微粒子を単に選択的に導入するだけでなく、特定の形状に成形する必要がある。また、ドメイン構造のモルホロジーにも特殊な秩序を必要とする。今年度は金属との親和性の高い側鎖を有するスチレンとメタクリレート系の新規なブロックコポリマーの作成に成功した。これまでには見られなかった構造をしており、現在X線散乱法や電子顕微鏡法による構造の同定を試みている。また、一方では共連続ダブルダイヤモンドやジャイロイド構造といった3次元ネットワーク構造はその温度変化においてラメラやシリンダーといった1次元、2次元構造とは異なる挙動を示すことがわかってきた。3次元構造は「自己閉じ込め効果」とでもいうべき効果があると考えられ、単純な相似的な構造の温度変化を示さないと思われる。現在、論文に取りまとめ中である。これまでに、金属を導入するホストの新規ブロックコポリマーの作製に成功し、金属を導入したのちの構造観察も行っており順調に進んでいる。また、3次元構造の温度変化についても新しい知見が得られ論文として取りまとめ中である。

これらの高秩序構造の形成技術を総動員し2次元、3次元のメタマテリアル材料の構築を行った。重要なポイントとして、金属微粒子を単に選択的に導入するだけでなく、特定の形状に成形する必要がある。そのためには、ホスト側の高分子ブロック共重合体が形成するドメイン構造のモルホロジーにも特殊な秩序を必要とする。そこで、研究を2つに分けて進行した。一つには、金属との親和性の高い側鎖を有する高分子ブロック共重合体を作成することと、もう一つは、そのモルホロジーを制御することである。一つ目の、金属との親和性の高い側鎖を有する共重合体に関して、スチレンとメタクリレート系で新規なブロックコポリマーの作成に成功した。予定通り、ミクロ相分離しナノ構造の作成にも成功した。金属を導入したところ、メタクリレート系のブロック鎖に選択的に導入されることを確認した。これまでには見られなかった構造をしており、電子顕微鏡法による構造解析を行った。また、二つ目のモルホロジー制御に関しては、共連続ダブルダイヤモンドやジャイロイド構造といった3次元ネットワーク構造はその温度変化においてラメラやシリンダーといった1次元、2次元構造とは異なる挙動を示すことがわかった。これは光機能のスイッチングに非常に重要である。3次元構造は「自己閉じ込め効果」とでもいうべき効果があると考えられ、単純な相似的な構造の温度変化を示さないことがわかった。以上を、現在、論文に取りまとめ中である。前年度に合成を確立したポリイソプレン-b-ポリエチレンオキシド-b-ポリヘキシルメタクリレートを用いて、金微粒子との複合化を行う予定である。また、その時に、微粒子を作製してから導入する方法と、ホストとなるブロック共重合体の中に金イオンのまま導入したのちに、ホストポリマー内部で還元する方法の2つを比較検討する。本年度はこれまでに作製した構造を小角X線散乱法、電子顕微法、紫外可視分光法により、さらに詳細に構造と機能評価を行うとともに、光機能を調査し、構造制御方法へとフィードバックをする予定である。小角X線散乱測定、電子顕微鏡観察に加えて、紫外可視分光法によりプラズモン共鳴が設計通りの波長に存在するか確認する予定である。予定の構造が出来上がったら、スーパーレンズとして使用し、その機能を確認する。負の屈折率が得られずこの課題が失敗した場合は、金属ナノコイルの形状や大きさにより正の範囲で屈折率を制御する技術は得ることを試みる。また、これまで、レーザー発振に成功しているが、光閉じ込め効果も増大し、発振効率も飛躍的に上げることができると期待している。ブロック共重合体の構造の違いによる、光機能予測のための計算機を購入予定であった予算をH29年度に移したため。現在使用しているブロック共重合体と金微粒子の計算に使用するソフトの仕様変更に伴い、計算機の必要能力を再検討する必要が出たため。
レアメタルを使用しない高感度ケミカル紫外線センサーの開発

本研究では、太陽光に含まれる有害な紫外線の光量を、吸収スペクトル測定により正確かつ簡便に計測することのできる「紫外線化学センサー」を開発することを目的とする。アジド基の紫外線吸収にともなう分子構造の変化に基づき発色体を形成させる新たな分子設計法を導入した。本研究により、紫外線だけに応答して発色するセンサー分子を開発することが可能であった。本研究では、太陽光に含まれる有害な紫外線の光量を、吸収スペクトル測定により正確かつ簡便に計測することのできるケミカル紫外線センサーを開発する。平成24年度は、スピロピラン分子の紫外線吸収による開環反応に基づいた分子設計により、紫外線センサー分子の開発に取り組んだ。特に、以下の項目に対して興味深い結果を得た。スピロピランにアジド基を結合させた分子は、熱を加えた場合や可視光(>400 nm)を照射した場合には無色のままである。ところが、紫外線(<400 nm)を照射した場合には、溶液は直ちに赤色を呈すことを見出した。この発色応答の量子収率は10%以上であり、極めて感度よく紫外線に応答して着色することが分かった。NMRならびにIR分析の結果、紫外線照射を行った溶液には、二分子のスピロピラン分子がアゾ結合した種が生成しており、かつ開環状態のスピロピラン部位を有することが分かった。すなわち、アジド部位の紫外線吸収に基づくアゾ結合の生成にともなってスピロピラン部位が開環し、赤色を呈すると考えられる。このような選択的な紫外線応答型の挙動は、紫外線光量計の開発に対して重要な指針を与えると考えられる。平成23年度は、スピロピラン分子の紫外線吸収による開環反応に基づいた分子設計により、紫外線センサー分子の開発に取り組んだ。1)キサンテン色素であるフルオレセインとスピロピランを複合化した分子が、紫外線(<400nm)だけに選択的に応答して黄色に着色することを見出した。この応答の量子収率は10%以上であり、極めて感度の良い紫外線センサーとなる可能性が示唆された。2)スピロピランーアミドージピコリルアミンからなる連結分子のCo(II)錯体が、紫外線だけに応答して着色する新しい現象を見出した。この紫外線応答はCo(II)錯体におけるアミド酸素とCo(II)の強い相互作用による。Co(II)が存在しない場合には紫外線を照射しても着色は見られない。これは、アミドからの電子供与によりスピロ結合が安定化されスピロピランの光異性化が進行しないためである。ところが、Co(II)錯体の状態では、アミド酸素とCo(II)の相互作用により、アミドの電子供与性が弱まり、スピロ結合が緩和されることにより光異性化が進行するようになる。この応答は熱に対しては全く誘起されず、かつ生成した着色種は熱や可視光を照射した場合にもまったく変化しない。すなわち、紫外線を選択的に定量するための機能を有することが明らかになった。スピロピランの光異性化を鍵反応として、キサンテン分子との複合化、あるいはピコリルアミンリガンドの導入により、紫外線に選択的に応答して発色する新規分子の開発が可能になることを明らかにした。特に後者の方法では、紫外線照射により生成した分子は熱的にも光化学的にも安定であり、紫外線センサーに必要な性質を満たしている。本分子の特性を応用すれば、より感度の高い紫外線センサーの開発が可能になると考えられる。それゆえ、区分(2)に該当すると判断できる。紫外線センサーの紫外線に対する感度と安定性の向上を目的とした検討を進める。前者に対しては、熱や可視光に対して応答せず、かつ紫外線だけに高感度に応答する分子へと改良を行う必要がある。今年度明らかにした金属錯体を用いる方法に基づく様々な方法によりこの課題の解決を図る。また後者の安定性の向上に関しては、ゼオライト等の細孔内部へのセンサー分子の固定化により、二量化等の副反応を抑制することにより取り組む。これらの研究成果を総合して、紫外線に対する高い感度と安定性を有する再使用可能な紫外線センサーを導き出す。平成24年度に請求した研究費は、当初の予定どおり、実験試薬あるいは反応用光源に用いるキセノンランプの交換費用をはじめとする消耗品、ならびに成果発表のための旅費として用いる。
膵β細胞・自律神経細胞の人工作製と神経インターフェース化

本研究では幹細胞より作製した膵b細胞と自律神経細胞の共培養を行うことでインスリン分泌の人為的制御手法を目指した。まずヒト自律神経の安定的作製を行うために、ヒト多能性幹細胞からの自律神経の誘導技術を開発した。また、多能性幹細胞からの細胞作製の課題を補完する技術として、低分子化合物を用いた細胞加工技術による神経堤細胞・末梢神経細胞の作製技術の開発を同時に行った。こうして誘導した細胞を用い、微細加工技術を用いて作製したPDMSベースの神経共培養チャンバを用いることで、ヒト末梢神経と他細胞組織との機能的接続を行った。以上の通り、末梢神経シグナルを用いた細胞機能制御の基盤を構築できたと考えている。本研究では「神経インターフェース技術により膵b細胞のインスリン分泌を制御する手法開発とデバイス化」を目的としている。幹細胞から膵b細胞と自律神経細胞を作製・共培養を行い,電気刺激による神経細胞活動制御を介した膵b細胞のインスリン分泌制御を目指す。更に両細胞を用いた3次元デバイス化を行い,糖尿病治療のための生体組織移植デバイスとして発展させることも視野に入れている。初年度においては膵b細胞と自律神経系との神経インターフェース構造作製のための材料となる各細胞種の作製を主に試みた。まずはマウスの線維芽細胞に対してエピジェネティクス状態を変化させる、もしくは特定シグナリングを阻害する低分子化合物を作用させることで神経細胞を含む数種の細胞種に分化可能な多分化能細胞を誘導する技術について開発を試みている。神経系細胞への誘導を行った細胞に関して神経系マーカーによる免疫染色やPCRによる遺伝子発現解析を行うことで提案手法の有効性を確認している段階である。また、神経系細胞以外にもどのような分化能を有しているかについても実験と解析を行っており、誘導した多能性細胞の素性を明らかにしつつある段階である。この手法については現在論文化の準備を進めている。上記の手法は操作の容易さ・安全性等の面で既存の遺伝子導入法と比較して優位性があるが、現状ではマウス細胞でのみ有効性を得ており、ヒト細胞ではデータを得ていない。移植デバイスおよび創薬支援などへの応用を目指すにはヒト細胞による神経インターフェース構造の作製が必須となることより、上記の手法と並列してヒトiPS細胞の培養と分化実験系の確立を今後行う予定である。また、神経インターフェース構造や3次元デバイス作製に必須となる微細加工設備および検査のための顕微鏡システムの立ち上げを初年度の予算を用いて行った。幹細胞から膵b細胞と自律神経細胞を作製・共培養を行い、電気刺激による神経細胞活動制御を介した膵b細胞のインスリン分泌制御を目指している。更に両細胞を用いた3次元デバイス化を行い、糖尿病治療のための生体移植デバイスとして発展させることを視野に入れている。昨年度ではマウス細胞に対する化合物による細胞誘導を実験行い、一定の成果を得ていたが、本研究の目指すインターフェース化による細胞機能制御実験には、ヒト由来細胞を用いた解析が必須となることを鑑み、今年度からは更にヒトiPSの分化実験系を立ち上げ細胞誘導実験を開始いした。自律神経系細胞に関してこれまでヒトiPS細胞より誘導した例は報告されていなかったが、膵b細胞に対する神経作用をモデリングするためには必須の材料細胞である。これまで報告されているヒトiPS細胞からの種々の細胞誘導実験を参考に、自律神経系の発生過程でのシグナリングを精査し、それを再現した分化誘導プロトコルを提案することで、我々は世界初となるヒト自律神経系細胞の誘導手法を考案した。現在、特許出願を済ませており、論文作成準備を進めている。細胞誘導実験系に加えて、昨年度・今年度に立ち上げた微細加工実験を利用した、神経インターフェース技術の開発も併せて推進している。微細トンネル構造を備えた培養チャンバーを用いることで神経組織と多細胞組織を機能的に接続することが可能となる。この共培養系にヒトiPS細胞由来の中枢神経・末梢神経細胞を適用することで、ヒト末梢神経支配の機能を生体外にて再現した培養実験系を構築した。ヒト細胞を用いた神経インターフェース技術の第一歩であり、今後の膵b細胞の機能制御に向けた極めて重要な基盤技術である。今年度より集中したヒトiPS細胞からの分化誘導実験系において自律神経細胞の誘導技術を開発した。これは世界的に先駆けた成果であるのみならず、本研究の目標である膵b細胞の神経インターフェース化に対して重要な基盤技術となる。神経インターフェース化技術に関しては、昨年度より予算を多くを割いて立ち上げた微細加工実験系により作製した共培養チャンバーを用いることでヒトiPS細胞より誘導した末梢神経系を他組織細胞と機能的接続することを確認しており、論文発表化へと繋がっている。以上の通り、本年度においては本研究課題のクリアに向けて重要な基盤技術となる2つを達成しており、重要な進展を行えたと考えている。多能性幹細胞から膵b細胞と自律神経細胞を作製・共培養を行い、電気刺激による自律神経細胞活動制御を介した膵b細胞のインスリン分泌制御を目指している。

初年度より継続して実験を行っていたマウス細胞に対する化合物添加による細胞改変実験について、これまでに当該研究者らが開発したヒト多能性幹細胞からの自律神経細胞作製技術に替わるものとして注力を行い、マウス線維芽細胞に対し複数種の低分子化合物を添加することで末梢神経細胞を誘導する技術開発を行い、論文発表を行った。遺伝子導入を行い細胞からの新規の細胞誘導技術として今後の発展が期待される技術である。この技術開発と並行して、ヒト多能性幹細胞(iPS,ES細胞)からの自律神経細胞誘導技術に関しても更なる改良を行ってきた。昨年度に報告した自律神経誘導技術では、交感神経細胞と副交感神経細胞が混在した状態になっていたことが今後の応用への障害となったいた。そこで、神経分化誘導条件の最適化を行うことで、交感神経・副交感神経細胞を選択的に誘導する技術へと発展できている。昨年度の国内出願内容にこの新規内容を加えて、PCT出願を行っている。また、微細加工デバイスを用いた自律神経細胞と膵b細胞の共培養実験についても実験を進めており、その成果の一端について国内学会発表を行っている。昨年度に開発したヒト多能性幹細胞からの自律神経誘導技術に加えて、低分子化合物を用いた新規の細胞改変技術による末梢神経誘導について論文発表を行っている。また、自律神経誘導技術についても新規の改良を行っており、その有用性を更に高めている。そうした末梢神経、自律神経誘導技術については既に特許出願を行っており、学会発表等の対外発表も行いはじめており、研究を順調に進展していると考えている。本研究では「神経インターフェース技術により膵b細胞のインスリン分泌を制御する手法開発とデバイス化」を目的としている。多能性幹細胞から膵b細胞と自律神経細胞を作製・共培養を行い、電気刺激による自律神経細胞活動制御を介した膵b細胞のインスリン分泌制御を目指している。更に両細胞を用いた3次元デバイス化を行い、糖尿病治療のための生体移植デバイスとして発展させることを視野に入れている。最終年度においては本研究の要となるヒト多能性幹細胞由来の自律神経細胞の安定使用に向けた最適化を引き続き行った。特に、自律神経への分化誘導過程における発達変化を定量PCR解析を用いて詳細に追跡し、我々が開発した自律神経誘導プロトコルにより、生体内での発生過程同様、多能性幹細胞から神経堤細胞へのまず分化が起こり、神経堤細胞から自律神経系へと更に分化していくことがわかった。これにより我々の細胞誘導手法は生体内での発生過程を模擬した理想的な手法であることがわかった。更に、作製した自律神経系細胞の詳細な解析のためには、神経系以外の未分化細胞、他種細胞を除去することが重要である。このために、神経系にのみ発現する遺伝子に伴い特定薬剤への耐性遺伝子を発現するウイルスベクターを用いることで、作製した神経系の遺伝子解析を詳細に行えるようになり、現在作製した神経の遺伝子発現等を詳細に解析中である。また、誘導した自律神経をはじめとしたヒト末梢神経系と膵b細胞とを微細加工技術を用いて共培養を行い、相互作用を形成した実験内容についても得ることができ、学会発表等を行っている。以上のように、これまでに得られた研究成果を更に発展させることができたと考えている。
新しいネットワーク型幼稚園研修システム開発の基礎研究

ネットワーク型の幼稚園研修システムの開発をめざして,複数幼稚園の教師からなる研究会を組織し,ネットワーク上のリソースとして指導案及びビデオクリップの有用性を探った.その結果,いずれも教師の保育実践に関する知識や信念,あるいは保育観の問い直しに有用であることが示唆された.しかしながら,その教師間の相互作用には批判的な問いかけが必要であり,本研究では大学教員がその役割を果たした.ネットワーク型研修システムにおいてリソースして指導案およびビデオクリップのデータベース化と教師間の相互作用におけるマネジメントの役割が必要要件であることが示された.今後,個々の具体的な問題に対応することが課題である.指導案に基づく研修を行うために、電子黒板機能搭載型プロジェクターを新たに用いることにし、その導入と研修グループを組織した。ここでは、簡易クラウドコンピューティングを活用して、3歳から5歳までの指導案のデータベースを作成し、そのデータベースから指導案を引き出し、指導案から何を読み取り、保育実践に生かしていくか、を検討するシステムを兵庫県内の公立幼稚園教諭間で構築したが、まだ指導案の量などは不十分である。指導案は日案をベースとしているが、週案あるいは月案との関連性については検討できていない。ここでの教師間の相互作用などは、平成25年度の実践とそれの分析を行い、構築したシステムに必要な機能を検討する予定である。また、アメリカにおける幼稚園での教師の協働に関する資料収集を行った。リテラシー教育に関してではあるが、リテラシー獲得に関する理論的モデルにしたがい、幼児の学習成果物を相互評価し、指導に生かすという仕組みが構築され、学年団として何を改善していくのかを明確にし取り組んでいた。すなわち、何を評価するのかということとそれに基づく改善プランの作成が重要なのである。この点も研修内容として組み込む予定である。さらに、本研究において仮定した保育上の問題は、教師が大切だと思っているにもかかわらず実行できない点を明らかにするチェック項目に加えて、園長もしくは主任が園での研修において大切だと考えながら実行できないチェック項目の暫定案を作成した。初任者研修に関する調査研究の成果をヨーロッパ教育学会で発表した。そこでは、わが国の教師は全般的に指導教員に依存的であることが明らかにされた。以上から、本年度は研修システムの基盤整備とそれに必要と考えられる要素および機能を明らかにした。複数園の幼稚園教諭による研究会を組織し,2013年度5回の研修を行った.ネットワーク型研修システムのリソースとしての指導案,ビデオクリップの有用性を明らかにするためである.研究会の組織は園長,教務主任,中堅教師,若手教師から構成した6名と大学教員である.研修システムは,指導案あるいはビデオクリップをデータベースから呼び出し,それを電子黒板機能を有するプロジェクターによる提示により,検討を行うというものである.その結果,保育実践にかかわる教師の実践知が指導案(日案)に基づきかなり表出され共有される可能性が明らかになった.さらに,指導案を週案とした場合,日案とは異なるカリキュラム構造の視点から教師の知識が表出されることが示された.また,ビデオクリップについては,10分程度の片づけ場面や集団遊び場面であっても,自らの保育経験や他の発言から,自らの保育技術から保育目標や保育観が表出され,それが検討された.したがって,複数園によるネットワーク型研修において日案および週案,他園での保育ビデオクリップが研修における教師の学習リソースとして有用であることが示された.同時に,大学研究者による批判的な問いかけの重要性も明らかになった.研究会が複数園の幼稚園教諭から構成されるため,各教師の発言はどうしても自らの幼稚園における状況に依存しがちである.特に,公立幼稚園の場合,市が異なるだけで保育や研修のあり方に大きな違いがあり,それが教師の発言にも表れていた.したがって,大学研究者による問いかけが教師間の相互作用の質にかなり影響することが示された.ネットワーク型研修においては,教師間の相互作用をつなぐマネジメントができる教員が必要となることも示唆された.今後は,各幼稚園の教師がもつ保育に関する問題の同定とそれに対応した研修リソースを選択するという段階を組み入れたシステムとすることが求められる.ネットワーク型の幼稚園研修システムの開発をめざして,複数幼稚園の教師からなる研究会を組織し,ネットワーク上のリソースとして指導案及びビデオクリップの有用性を探った.その結果,いずれも教師の保育実践に関する知識や信念,あるいは保育観の問い直しに有用であることが示唆された.しかしながら,その教師間の相互作用には批判的な問いかけが必要であり,本研究では大学教員がその役割を果たした.ネットワーク型研修システムにおいてリソースして指導案およびビデオクリップのデータベース化と教師間の相互作用におけるマネジメントの役割が必要要件であることが示された.今後,個々の具体的な問題に対応することが課題である.幼稚園研修においても、現職教育で重要とされているリフレクションが鍵になる。リフレクションを効果的に行うには、1つは質の高い保育指導案の作成が重要であり、あと1つは保育者に自己内省を促す道具の提供が必要である。本年度は、質の高い保育指導案作成を支援する仕組みを開発するために、国立大学法人附属幼稚園の協力によって、3歳時から5歳児までの保育指導案(日案)を収集し、クラウドコンピューティングによる保育指導案提供の可能性を検証した。イントラネットレベルではあるが、保育指導案を保育者が参照することは十分に可能であることが確認された。しかしながら、参照した指導案の変更・改善をフィードバックする方法等は課題として残された。

また、自己内省を促す道具として、保育者自身によるチェックリスト作成及びそれによる調査を行う予定であったが、インタビュー調査から、保育者が考える保育における重要な項目が膨大であったため、実行力不全の観点から項目を絞り込むことができず、調査項目の列挙という形になった。実行力不全の観点に立てば、作成された項目をそれぞれの保育者が重要度によって6つに分類するため、項目数は20から25項目が妥当と考えられる。保育の設計・実施・評価段階ごとに項目作成も考えられるが、インタビュー調査を踏まえ、保育の評価という観点から、すなわち自己内省の観点から項目を再整理しているところである。これらの項目をチェックし、それぞれが実行できていない理由をコンピュータと対話することによって、保育者の自己内省を促すのである。以上から、小規模である幼稚園のかかえる教員研修の問題の1つの解決方法として、保育者が自らの保育、あるいは園内の保育から学ぶためのリソースの基本的なデータの形が、本年度の研究により確かになったと考えられる。研修システムの基盤として、新たに市販された電子黒板機能搭載型プロジェクターを導入することとし、ネット環境をより有効に活用できることとなったが、大学所在地における公立幼稚園の廃園の動きなど、研修体制を組織化することが困難になり、新たに研究組織を立ち上げることととなったため、研究の基盤となるシステムの評価研究が当初より遅れ、次年度に行うこととなった。また、研修の運営における園長の役割に関するチェック項目の作成がインタビューなどは終了しているが、最終版の作成にまで至らなかった。その理由として、各園の状況にかなり大きな違いがあるため、個別の項目が多く、集約が難しいことがあげられる。共同する幼稚園のネットワーク環境の制約がきびしく、予定したクラウドコンピューティングによる試行を十分には行えなかったことが、当初の研究計画よりも遅れた理由の1つである。また、実行力不全に関するチェックリストの作成は、インタビュー調査で項目が多岐にわたったため、園内研修に必要と判断される項目まで絞り込むことができず、調査実施にまで至らなかった。さらに、小規模である幼稚園において、保育者自身が自らの保育を研究するセルフ・スタディの導入が有効ではないかということが明らかになったため、当初の研究計画に加えて、セルフ・スタディの要素を加えようとしたために、計画の実施が遅れることとなった。すでに述べたように、新たに研究体制を整え、研修を兵庫県内の公立幼稚園教諭および園長、計8名により月1回実施する。すでにハードウェアおよび指導案データベースは利用できるため、それらを利用しながらの実践段階となる。実践段階の記録を詳細に取り、本研究の目的であり幼稚園研修の新しいシステムのプロトタイプを提案する。新たに組み入れようとするセルフ・スタディに関しては、本年度4月にサンディエゴ大学で具体的な取り組みとそれに関する資料集を行い、どのように幼稚園研修に組み入れるかをさらに検討する。
Lhx2非依存的に発現するマウス嗅覚受容体多重遺伝子の発現制御機構の解明

マウス嗅覚受容体(odorant receptor:OR)遺伝子の発現制御機構の解明を目的とし、OR遺伝子の発現制御に関与する因子の探索と発現制御領域同定のためのトランスジェニックマウスの作成を行った。その結果、OR遺伝子発現に関与すると考えられる制御因子を新たに同定した。また発現制御領域の同定のためのトランスジーンコンストラクトを作成し、現在までに複数のトランスジェニックマウス系統を得ている。今後これらのトランスジェニックマウスの詳細な解析を行い、制御領域の同定を継続して行う。ヒトやマウスの嗅覚神経系は、嗅覚受容体(odorant receptor: OR)によって数十万もの匂い分子を識別している。OR遺伝子はゲノム上最大の遺伝子ファミリーを形成する多重遺伝子であり、その総数はマウスにおいて約千個に及び、全遺伝子の4%を占める。嗅神経細胞におけるOR遺伝子の発現は、免疫系の抗原受容体遺伝子と同様に、1つの細胞で1種類の遺伝子が、対立遺伝子の一方からのみ発現するという極めて興味深い発現様式をとる。しかしながら、その遺伝子発現制御機構は明らかになっていない。嗅覚受容体多重遺伝子ファミリーは、大きく分けて2つのタイプ(魚類様遺伝子:クラス1、陸生動物特異的遺伝子:クラス2)に分類される。これまでの研究において、転写因子Lhx2の有無によって、クラス1およびクラス2OR遺伝子の発現が異なることから、クラス1とクラス2遺伝子はそれぞれ異なる遺伝子発現制御機構/経路をもっていることが示唆されている。本研究課題では、クラス1に属するOR遺伝子の遺伝子発現制御機構の解明に取り組んでいる。これまでに18個のクラス1OR遺伝子をクローニングし、その転写開始点を同定した。上流配列の解析をおこなっているが、クラス2遺伝子の転写開始点の上流配列にみられる特徴的なモチーフ配列は同定できなかった。このことからクラス1と2の遺伝子発現制御領域はことなる構造を有するものと考えられる。ヒトやマウスの嗅覚神経系は、嗅覚受容体(odorant receptor : OR)によって数十万もの匂い分子を識別している。OR遺伝子はゲノム上最大の遺伝子ファミリーを形成し、系統発生学的に魚類ORに類似したタイプのOR(Class I OR)と陸棲特異的OR(Class II OR)に分類される。これまでに、マウスClass II ORに属する遺伝子の発現制御領域の同定とその解析を行い、LIMホメオドメイン型転写因子Lhx2がClass II遺伝子の発現に必須であること、Class I遺伝子の発現にはLhx2が必須ではないことを明らかにし、Class I ORはClass II ORとは異なる遺伝子発現制御機構/経路をもつことを見いだした。本研究課題では、Class I ORの発現制御機構の解明を目的とし、まずClass I ORの転写開始点の同定を行い、上流配列のモチーフ解析を行ったが、いくつかのClass II ORに認められる特徴的なモチーフ配列は同定できなかった。このことからClass IとClass IIの遺伝子発現制御領域は異なる構造を有するものと考えられた。そこでClass I ORの発現制御領域同定のため、トランスジェニックマウスを用いた機能的発現制御領域の同定と解析を行っている。マウス嗅覚受容体(odorant receptor:OR)遺伝子は、ゲノム上最大の遺伝子ファミリーを形成し、系統発生学的に魚類ORに類似したClass I ORと陸棲動物特異的なORであるClass II ORに分類される。これまでに、マウス遺伝学的手法を用いたClass II ORに属する遺伝子の発現制御領域の同定とその解析を行い、LIMホメオドメイン型転写因子Lhx2がClass II遺伝子の発現に必須であること、Class I遺伝子の発現にはLhx2が必須ではないことを明らかにし,Class I ORはClass II ORとは異なる遺伝子発現制御機構/経路をもつことを見いだした。本研究課題において、Class I ORの転写開始点の決定と上流配列のモチーフ解析を行ったが、Class II ORに認められる特徴的なモチーフ配列は同定できなかった。このことから、Class I ORとClass II ORの遺伝子発現制御領域は異なる構造を有するものと考えられた。そこで本課題ではClass I ORの発現制御領域同定のためにトランスジェニックマウスを用いた機能的発現制御領域の同定と解析を計画した。現在までに、2つのClass I OR遺伝子を代表例として、発現制御領域の同定のためのトランスジーンコンストラクトを作成し、現在までに複数のトランスジェニックマウス系統を得ている。
リーマン面上の特殊線形系の研究

閉リーマン面の研究における中心的課題のひとつである,その上の有理型函数の存在性および等角不変量を介してのリーマン面の分類問題を研究する.(1)Cを種数gの閉リーマン面とする.このとき,Cを射影直線P^1に写像する最小次数をCのgonalityといって,gon(C)とあらわす.これは,等角不変量であって,2【less than or equal】gon(C)【less than or equal】[(g+3)/2]をみたす.一方,Cを射影平面P^2に双有理的に写像する最小次数をs_2(C)(名称は未定)とあらわすとき,不等式(3+√<8g+1>)/2【less than or equal】s_2(C)【less than or equal】g+2をみたしているが,gon(C)と密接な関係がある.実際,gon(C)=2であれば,s_2(C)=g+2であり,逆も成り立つ.また,g【greater than or equal】6の場合にはs_2(C)=g+1であることとCが楕円曲線の2葉の被覆であることが同値である.本研究では,殆どの種数では,s_2(C)=gにはならないことを示した.さらに,gon(C)=4の場合,もっとも複雑と考えられる,scrollar不変量が(4,1,1)の場合についてs_2(C)を求め,さらに,そのようなCの性質を詳細に研究した.(2)誤り訂正符号理論のうちの代数幾何符号に関連した研究を行った.与えられた(Hamming)距離dに対して符号長nの最大値を求めることは符号理論の基本的な問題の1つであるが,本研究においては,次元κ=6の場合に,ある範囲のdに対してその最大値を求めることができた.その値は一般的な限界(Griesmer限界)より1だけ小さいものである。さらにWeierstrass点の一つの一般化として,閉リーマン面上のn個の点による,Weierstrass n-tupleというものが定義されるが,その真空隙(pure gap)を用いることによって,Goppa符号の最小距離の評価を求めた.閉リーマン面の研究における中心的課題のひとつである,その上の有理型函数の存在性および等角不変量を介してのリーマン面の分類問題を研究する.(1)Cを種数gの閉リーマン面とする.このとき,Cを射影直線P^1に写像する最小次数をCのgonalityといって,gon(C)とあらわす.これは,等角不変量であって,2【less than or equal】gon(C)【less than or equal】[(g+3)/2]をみたす.一方,Cを射影平面P^2に双有理的に写像する最小次数をs_2(C)(名称は未定)とあらわすとき,不等式(3+√<8g+1>)/2【less than or equal】s_2(C)【less than or equal】g+2をみたしているが,gon(C)と密接な関係がある.実際,gon(C)=2であれば,s_2(C)=g+2であり,逆も成り立つ.また,g【greater than or equal】6の場合にはs_2(C)=g+1であることとCが楕円曲線の2葉の被覆であることが同値である.本研究では,殆どの種数では,s_2(C)=gにはならないことを示した.さらに,gon(C)=4の場合,もっとも複雑と考えられる,scrollar不変量が(4,1,1)の場合についてs_2(C)を求め,さらに,そのようなCの性質を詳細に研究した.(2)誤り訂正符号理論のうちの代数幾何符号に関連した研究を行った.与えられた(Hamming)距離dに対して符号長nの最大値を求めることは符号理論の基本的な問題の1つであるが,本研究においては,次元κ=6の場合に,ある範囲のdに対してその最大値を求めることができた.その値は一般的な限界(Griesmer限界)より1だけ小さいものである。さらにWeierstrass点の一つの一般化として,閉リーマン面上のn個の点による,Weierstrass n-tupleというものが定義されるが,その真空隙(pure gap)を用いることによって,Goppa符号の最小距離の評価を求めた.閉リーマン面の研究における中心的課題のひとつである,その上の有理型函数の存在性および等角不変量を介してのリーマン面の分類問題を研究する.(1)Cを種数gの閉リーマン面とする.このとき,Cを射影直線P^1に写像する最小次数をCのgonalityといって,gon(C)とあらわす.これは,等角不変量であって,2【less than or equal】gon(C)【less than or equal】[(g+3)/2}をみたす.一方,Cを射影平面P^2に双有理的に写像する最小次数をs_2(C)(名称は未定)とあらわすとき,不等式(3+√<8g+1>)/2【less than or equal】s_2(C)【less than or equal】g+2をみたしているが,gon(C)と密接な関係がある.実際gon(C)=2であれば,s_2(C)=g+2であり,逆も成り立つ.最近Keem-Martensはgon(C)=3の場合にs_2(C)をMaroni不変量を用いて求め,さらに,gon(C)【greater than or equal】4の場合についても研究を進めている.

本研究では,gon(C)=4の場合,もっとも複雑と考えられる,scrollar不変量が(4,1,1)の場合についてs_2(C)を求め,さらに,そのようなCの性質を詳細に研究した.(2)誤り訂正符号理論のうちの代数幾何符号に関連した研究を行った.与えられた(Hamming)距離dに対して符号長nの最大値を求めることは符号理論の基本的な問題の1つであるが,本研究においては,次元k=6の場合に,ある範囲のdに対してその最大値を求めることができた.その値は一般的な限界(Griesmer限界)より1だけ小さいものである.閉リーマン面の研究における中心的課題のひとつである,その上の有理型函数の存在性および等角不変量を介してのリーマン面の分類問題を研究する.(2)誤り訂正符号理論のうちの代数幾何符号に関連した研究を行った.Weierstrass点の一つの一般化として,閉リーマン面上のn個の点による,Weierstrass n-tupleというものが定義されるが,その真空隙(pure gap)を用いることによって,Goppa符号の最小距離の評価を求めた.