hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
統語理論を基盤とした日本語獲得過程の解明

本研究は、多くの統語分析がなされている与格主語構文、関係節、直接受身文などの構文の獲得状況を調査することを通して、子供の日本語母語獲得過程を解明することを目標とした。日本語を母語とする3歳児6歳児に対して実験を行ったところ、被験児はこれらの構文を正しく理解した。その一方、自然発話分析の結果、与格主語構文等の構文を含む発話が、大人からの話しかけの中にはほとんど含まれないことが判明した。これらの結果から、幼児がこれらの構文の知識をすでに獲得していると考えられ、生得的な言語機能の働きが関与している可能性を高めた。昨年度に引き続き、本研究は、日本語を母語とする幼児(日本語児)の統語獲得過程を調査することで、言語獲得理論と言語機能のモデル構築に貢献することを目的とする。本年度における研究成果は以下の通りである。(1)前年度より開始した、日本語児における与格主語構文の知識に関する検討を進め、その成果を日本語に関する国際学会で発表し(FAJL 6)、論文にまとめた。前年度に行った実験では、被験児がこの構文を大人と同様に理解していることを示す結果を得た。また、CHILDESデータベースに公開されている日本語児のコーパスを利用して、自然発話場面における、子どもと大人の与格主語構文の発話頻度を調査した。その結果、当該構文がほとんど大人の発話に現れないことが明らかになり、実験で示したこの構文の早期獲得が、大人からの話しかけによるものではなく、言語機能の働きが関与している可能性を高めた。これらの成果を学会にて発表し、多くの有益なコメントを得た。それに基づき、論文を発表した。(2)日本語児による関係節の理解について実験を行い、学会で発表した(GALANA 5)。先行研究では、日本語児は「ネコを追いかけているサル」のような主語関係節の理解に困難を示すことが報告されていた。本研究では、実験の際に使用するテスト文や絵の提示方法を変えることで、3歳児においても主語関係節を正しく理解できることを示した。(3)日本語児による直接受身文の理解についての調査を開始した。直接受身文の発話は2歳代で見られるものの、その理解には5ー6歳になっても困難を示すことが先行研究により明らかにされてきている。本年度は、直接受身文を発話する際の「話者の事態把握」(川村2012、等)に着目し、数名の幼児に対して予備実験を行った。本研究は、日本語を母語とする幼児(日本語児)の統語獲得過程を調査することで、言語獲得理論と言語機能のモデル構築に貢献することを目的とする。本年度は、前年度より開始した、日本語児における直接受身文の理解に関する検討を進め、その成果を国際学会で発表し(GALA 2013)、論文にまとめた(Proceedings of GALA 2013)。具体的には、直接受身文の発話は2歳代で見られるものの、その理解(とくに三人称を主語とする直接受身文)には6歳になっても困難を示すことが先行研究により報告されている。本研究では、直接受身文を発話する際の話者の心情に着目し、(1)子どもへの大人からの話しかけの中に、どのような直接受身文が含まれているのかを分析し、(2) 3歳児から5歳児に対して先行研究と同様の方法で実験を行った。その結果、大人からの話しかけの中には、三人称を主語とする直接受身文はほとんど含まれないのにもかかわらず、被験児が発話者の心情を示す手掛かりを与えられた場合、これを大人と同様に理解できることが明らかとなった。本研究では研究期間全体を通して、日本語児の1与格主語構文、2かきまぜ文、3関係節、4受身文の獲得状況を調査し、これらが獲得されていることを示した。14に関する統語分析は近年多数提案されており、また3や4については、日本語以外の言語を母語とする子どもによる早期獲得が報告され始めている。14の早期獲得を説明するためには、普遍文法の関与を検討することが不可避であり、引き続き言語獲得理論の構築を進めることで、言語機能理論に提案を行っていく。本研究は、人間に遺伝的に備わった言語機能が子どもの短期間での母語獲得を可能にしているという立場に基づき、日本語の統語獲得過程を調査し、言語獲得理論と言語機能のモデル構築に貢献することを目的とする。(1)言語機能の属性に関する統語研究を検討・整理し、それを基に日本語を獲得中の幼児(日本語児)に実験を行った。本年度は、日本語の興味深い特徴の1つであり、多くの統語研究がなされている与格主語構文に焦点を当てた。人間言語には、この構文を許容する個別言語と許容しない個別言語があり、この言語間変異と言語機能との関わりの解明とともに、その獲得過程の解明が重要な研究課題となっている。

また、日本語には与格標識の「に」だけでなく、さまざまな意味を持つ後置詞の「に」もあり、子どもがいつ頃からそれらを区別できるようになるかという興味深い問題もある。そこで、日本語児の与格主語構文の理解を調査する実験を実施した。結果は、被験児が与格標識の「に」と後置詞の「に」を正しく区別し、与格主語構文を大人と同様に理解していることを示すものであった。現在、この実験結果の分析と検討を行っており、学会での発表および論文の執筆を目指している。(2)日本語児のかきまぜ文理解における韻律情報の利用について、言語獲得に関する国際学会で発表した(GALA2011)。先行研究により、日本語児は、文脈情報が伴った際かきまぜ文を正しく理解できることが明らかにされていた。これに加えて本研究は、対格標識に置かれた韻律情報をもとに、日本語児が正しくかきまぜ文を理解できることを報告した。現在、この成果を論文にまとめる作業を進めている。また、他の構文においても類似の現象が見られるかどうか予備実験を行い、結果の分析と検討を行っている。(1)子どもの与格主語構文の獲得に関する実験と自然発話分析を行い、その成果を国際学会において口頭発表した。また、その成果を論文にまとめた。(2)子どもの関係節の獲得に関する実験を行い、その成果を国際学会において発表した。(3)日本語の直接受身文に関する予備実験を新たに実施した。本年度成果と次年度実施予定の調査結果を国際学会において発表予定である。(1)言語理論および個別言語間の普遍性と多様性を扱う文献を調査し、与格主語構文の獲得に関する実験を行った。(2)子どものかきまぜ文理解における韻律情報の利用について、国際学会において口頭発表した。(3)(2)に関連する予備実験を新たに実施した。受身文の理解に関して、実施した実験の結果を詳細に分析し、追実験を行う。その成果を国際学会で発表し、論文を作成する。また、次年度が本研究課題の最終年度となるため、これまでの研究成果が、言語獲得理論と言語機能のモデル構築にどのように貢献しうるのかを言語理論研究と照合しながら検討する。また、今後の課題と展望を明らかにする。本年度国際学会にて発表した研究成果を、今後の課題と展望を明らかにしながら論文にまとめる。また、実施した実験の結果を詳細に分析し、それがどのような意義を持つのか、さらに言語獲得理論と言語機能のモデル構築にどのように貢献しうるのかを言語理論研究と照合しながら検討する。(1)平成25年9月にドイツで行われる国際学会(GALA 2013)において、今年度成果および次年度に行う調査内容の発表を予定しており、旅費を必要とする。(2)本年度の研究成果、および本研究課題全体の成果を論文にまとめるために、言語理論・言語獲得関係の図書・ジャーナルを購入予定である。(3)(2)の作業および実験の実施と結果の分析のために、コンピュータおよび関連製品を購入予定である。(1)本年度の研究成果を論文にまとめるために、言語理論・言語獲得関係の図書・ジャーナルを購入予定である。(2)(1)の作業および実験の実施と結果の分析のために、コンピュータおよび関連製品を購入予定である。(3)今年度の成果を発表するために国際学会に応募中であり、これが採択されれば旅費を必要とする。
ゼブラフィッシュを用いた前庭脊髄路神経回路の動作機構の解明

前庭脊髄路は、脊椎動物が平衡感覚器で感知した重力の情報に基づいて、体幹や四肢の筋肉を制御し、姿勢制御を行う際に重要な経路である。しかし、長い研究の歴史に関わらず、前庭脊髄路から脊髄内のどのようなタイプの介在ニューロンを介して、最終的に運動ニューロンが制御されているかの詳細は不明である。本研究では、ゼブラフィッシュ幼魚を材料に用い上述の困難を克服する。具体的には、体の左右非対称の傾き情報が、どのようにして前庭脊髄路ニューロンの情報に変換され、そして、その情報がいかなる脊髄介在ニューロンを介して脊髄運動ニューロンを制御して姿勢制御が行われているかについて、神経回路網の全貌を明らかにする。
ソーシャルワーク理論の再検討-パラダイム・イデオロギー分析

イデオロギーの違いによるパラダイムの(構築要素の性質や形態の)比較対照から、イデオロギーとソーシャルワークとの関係について分析をすすめた。パラダイムの概念は、既存社会の支配的パラダイムを客観的に捉え返し、オルタナティヴなソーシャルワークの再編を促す。ソーシャルワークにおけるイデオロギー的差異を認識するための理論的枠組みとその分析的記述を再検討した。それは、ポスト福祉国家の時代におけるソーシャルワークを記述し、説明し、予測し、統制・管理する理論の再組織化に組み入れられる。本研究は,戦後の社会福祉の制度的枠組みの改変が相次ぐ脈絡のなかで,ソーシャルワークを,パラダイムの概念に基づいて批判的に分析し,再検討するものである.ソーシャルワークの目的とより一致する社会的パラダイムを模索し,それに向けて転換しうるソーシャルワーク実践と理論を検討する.パラダイムの概念は,自明視される既存の社会的秩序を,異なるものに変えうる認識的視座を与える.この認識的視座から,現代社会のイデオロギーと,ソーシャルワーク専門職が依拠すべき国家や社会のイデオロギーを尋ね,イデオロギー分析を組み込むソーシャルワーク理論の再編をめざした.平成20年度の研究実施計画では,次に掲げる項目について,先行研究を文献調査し,検討した.(1)ソーシャルワーク教育で伝えられる知識の批判的見解について,(2)国家とイデオロギー,ソーシャルワークとイデオロギーの関係について,(3)イデオロギー分析を含むソーシャルワーク理論の再編について,(4)異なるパラダイム(新保守主義,自由主義,社会民主主義,マルクス主義)のイデオロギーから発する,価値観,社会的・経済的・政治的信念,社会問題の捉え方,福祉国家のあるべき理想の姿,そこで行われるソーシャルワークの性質と形態について,(5)ソーシャルワーク専門職が支持する信念(伝統的なものから,進歩的なものまでの範囲)について,以上の項目について先行研究を文献調査し,検討結果を論文にまとめ,学会誌等に投稿し,査読審査を経て,研究成果を発表し,多くの意見や指摘を受ける機会を得た.グローバル化社会の傍らで、人々の抱える社会的不安や社会的諸問題には、経済低迷下で生ずる失業や不安定就労、それによる賃金収入の減少や喪失、さらに住居の喪失、地域社会や家族の崩壊、児童・高齢者・障害者など社会的弱者への虐待やネグレクトの増加等がある。本研究は、資本主義社会の構造的な歪みの犠牲となっている人々の社会的諸問題について、ソーシャルワークはどうアプローチするのか、また、すべきかを検討した。それは、ソーシャルワークの目的を改めて問うことを意味し、オルタナティヴなソーシャルワークの理論的枠組みの探究が課題となった。既存の社会的アレンジメントの下で噴出する社会的諸問題に対して、ソーシャルワークがその減少に貢献することができるためには、ソーシャルワークの知識に、既存の社会的アレンジメントを客観的に対象化し分析するための概念的装置を必要とする。その概念としてパラダイムを活用した。パラダイムを同定するのはイデオロギーである。イデオロギーのもつ価値や信念や目的がパラダイムの特色や基礎をつくる。そしてソーシャルワークの特性や形態や方向性を決める。ソーシャルワークは、準拠するパラダイムやイデオロギーの違いによって、ソーシャルワークの目的や方法、問題の定義や実践の介入を異にしている。パラダイム・イデオロギー分析の、ソーシャルワークにおける実践的意義や教育的な意義について調べた。今後の課題としては、パラダイム・イデオロギーの概念を、ポスト・モダニズムやフェミニズムからの知識によって補完していくことを考える。
語彙とテクスト理解:読解に関わる語彙知識の多面性と語彙の意味について

第2言語(L2)としての2種類の日本語語彙テスト(語義・語連想)を開発し、中級から超級までの学習者と母語話者を対象にした大規模調査を行った。語彙知識は語の頻度と種類、知識の要素、母語背景などの影響を受け、量的・質的変化を伴って発達することを検証した。語彙知識とL2読解(日本語・英語)の関係についても実証的研究を行った。また、文脈における語彙の形・意味・使用に関する特性について理論的・記述的な言語研究を行った。テクスト理解にかかわる言語(語彙)とそれに関する知識(語彙知識)について理論的・記述的・実証的研究を行い、言語教育に向けての有益な示唆を提供すべく、(1)中上超級レベルの日本語学習者を対象とした語彙知識の多面的特徴について測定するテストを開発する。(2)第二言語(日本語・英語)における語彙知識とテクスト理解の関係についての研究を行う。(3)日本語教育で教えられる日本語がどのような言葉を基盤としているのかについての基礎的な研究、および学習者の日本語の発音についての研究を行う。(4)テクスト理解におけるテンス・アスペクトの解釈を決定する要因についての研究を行う。日本語学習者のテンス・アスペクトの使用状況を調査する。本科研プロジェクトは、テクスト理解にかかわる言語(語彙)とそれに関する知識(語彙知識)について理論的・記述的・実証的研究を行い、その結果に基づき言語教育に向けての有益な示唆を提供することを目的とする4年計画プロジェクトで、初年度にあたる2008年度は以下の活動を行った。言語習得研究としては、初中級から超級までの日本語学習者を対象にした語彙テストの開発のために、関連先行研究からの知見に基づいてテスト形式と対象語の選択について検討し、日本語能力試験出題基準(2002)と複数の種類の辞書を用いて、品詞、語種、意味領域、語形成などを考慮して対象語を選定し、語義テストと語連想テストの問題を作成した。そして、作成した問題を使用した予備調査を、中国在住の学習者および教師、国内在住の学習者および母語話者を対象に行い、テストデータを収集した。中国調査では、語彙の他、文理解、会話・口頭発表についても言語テストによるデータ収集を行った。テクスト分析研究としては、読解研究分野で用いられている主要な分析方法を検討し、日本人英語学習者の物語文の再生データをテクスト記憶と語彙習得の観点から分析した。これら研究成果の一部は国内外の学会にて、または学術雑誌論文として発表した(堀場・松本,2008、Horiba,2008、Horiba&Fukaya,2009)。言語研究としては、事象アスペクト現象について長年の研究成果を著書として出版し(岩本,2008)、テンス・アスペクトにおける状態化の類型、および、文解釈における文脈による意味補給について理論的研究を行った。また、語彙の地域性について、文脈中の一人称代名詞「自分」の出現を調べるために明治・大正・昭和初期の小説・戦記・シナリオ・辞書・文法書を対象にした調査を行った。本研究プロジェクトは、テクスト理解にかかわる言語(語彙)とそれに関する知識(語彙知識)について理論的・記述的・実証的研究をし、その結果に基づき言語教育に向けての有益な示唆を提供することを目的とする4年計画プロジェクトで、2年次にあたる2009年度は以下の活動を行った。言語習得研究としては、前年度に開発した日本語語彙テスト(語義テスト・関連語テスト)を用いて収集した中国人第二言語学習者と日本人母語話者のデータを入力して分析し、テストの信頼性と有用性について考察した。これを含めた国内外で収集した学習者・母語話者の語彙テスト・データを、使用者の特性(母語か第二言語か、母語背景、学習環境、言語習熟度)、語の特性(頻度、品詞)、知識の種類(語義・語連想、語連想の種類)等の点から一部分析した。英文読解におけるテクストの因果構造とトピックへの興味の影響についての研究は、データ分析の結果を考察した。年度後半は、語彙力と読解力の関係を調べる実証的研究の計画と準備を開始した。新たに作成した読解テストと短縮版語彙テストを用いて、国内および国外の日本語学習者を対象にするパイロット調査を開始した。言語研究としては、前年度末に行った中国在住日本語学習者の会話能力インタビューテストのデータを文字化し、中国人学習者のアクセントの使用実態を分析し、上記語彙テストの結果との関係を調べた。また、日本語語彙のテンス・アスペクトについての理論的研究では、視覚と移動事象との対応について分析を行い、日本語教科書のテイルの記述について実態調査を行った。これらの研究の成果について、国内外の関連分野の学会で口頭発表、または雑誌等に論文発表した。また、年度末には言語教育学コロキアム「語彙とテクスト理解」を開催し本科研プロジェクトの2年間の主な成果について公開発表した。

本科研プロジェクトは、テクスト理解にかかわる言語(語彙)とそれに関する知識(語彙知識)について理論的・記述的・実証的研究を行い、言語教育に向けての有益な示唆を提供することを目的とする4年計画プロジェクトである。3年次にあたる2010年度は以下の活動を行った。言語習得研究班は、中級超級学習者を対象とした語彙テスト(JWMT:語義テスト・JWAT:関連語テスト)の開発については、昨年度に引き続き国内外で数回の調査を行い、学習者・母語話者あわせて約400名のデータの分析の結果からテストの信頼性と有効性を確認した。また、この完全版(対象語156個)をもとに、短時間で実施できる簡略版語彙テストを作成した。応答データは、語の頻度と種類、連想の種類、言語習熟度、母語、学習環境の影響などについて分析した。今回開発した語彙テストを使った語彙と読解についての実証研究は、読み材料の選定と候補テクストの分析と調整、読解タスクの作成などを行い、予備実験を経て本実験を開始した。英語の実験は、日本人大学生80名から語彙、読解および作文のデータを収集した。日本語の実験はデータを一部収集した。言語研究班は、共通語、東京語の基盤となる首都圏方言の実態を探るため、神奈川県小田原市においてアクセント・文法・語彙の調査を行った。さらに、現代では階級社会の成員およびその出身者が用いる一人称代名詞「自分」の明治期以降の用法の変遷をまとめた。また、テクスト理解に関わるテンスとアスペクトの研究については、特に一般事象と個別事象の区別に関わるテンスとアスペクトの働きについて事実関係を整理し、これまでに見落とされていた類型の型を分析した。さらに、中国人日本語学習者の会話インタビューのデータを使って、テンスとアスペクトの習得・使用状況について分析を行った。本研究プロジェクトは、テクスト理解にかかわる言語(語彙)とそれに関する知識(語彙知識)について理論的・記述的・実証的研究を行い、言語教育に向けての有益な示唆を提供することを目的とするプロジェクトで、最終年次にあたる2011年度は以下の活動を行った。言語習得研究班は、まず、本研究プロジェクトにて開発した中級超級学習者対象の日本語語彙テスト(JWMT:語義テスト、JWAT:語連想テスト)の応答データを、語の頻度と種類(品詞および語種)、連想の種類、母語、学習環境などの影響について分析した。また、簡略版テストを用いて日本語学習者の語彙知識と読解の関係を調べるための実験を複数行った。Horiba(2012)を発展させた実験1では学習者(65名)の語彙知識の多面性と読解の関係を調べた。実験2は語彙知識が読解と作文にどう関わるかを調べるために韓国人日本語学習者(63名)を対象に行った。また、読解におけるタスク効果についての先行研究(Horiba,2008;Horiba&Fukaya,2012)を発展させた実験を複数行った。実験3は語彙知識とタスク指示が説明文読解に与える影響を調べるために日本語学習者(30名)を対象に行った。実験4は語彙知識とタスク指示が読解と作文に与える影響を調べるために英語学習者(75名)を対象に行った。言語研究班は、共通語、東京語の基盤となる首都圏方言の実態を探るため、神奈川県小田原市において86歳から11歳までの72名を対象に音声・アクセントを中心に調査を行い、その結果をまとめた。
フェムト秒レーザ誘起光熱還元を用いた３次元Ｃｕ微細構造作製

本研究では,フェムト秒レーザパルスが誘起する2光子吸収を利用した3次元Cu微細構造体作製法の確立を目的とした.レーザ波長で吸収が小さく,その半波長以下で吸収の大きなCu2Oナノ粒子溶液を調整し,フェムト秒レーザの焦点近傍のみで生じる2光子吸収を利用することで,内部露光による3次元Cu微細構造体が作製できると考えられる.本年度ではCu2Oナノ粒子溶液をポリオール法にて調製し,その溶液を評価した.また,フェムト秒レーザにて描画することにより,パターニングを試みた.まず,ポリオール法にてCu2Oナノ粒子を生成し,XRD及びSEMにて評価した.生成したナノ粒子をXRDにて測定したところ,CU2Oのピークを観察した.また,SEM画像より,直径約100 nmのナノ粒子が生成されていることを明らかにした.次に,調製した溶液を分光測定器により測定したところ,フェムト秒レーザの波長領域で吸収が小さく,半波長領域で吸収の大きな吸収スペクトルを得た.これは,求める溶液のスペクトルに近い結果となった.最後に,調製した溶液をフェムト秒レーザにて描画し,2次元のCuパターンを作製した.作製したパターンはXRDスペクトルにて,Cuのピークを示した.また,作製したパターンの線幅は,レーザスポット径と同程度な値となった.このことはCuパターンが2光子吸収にて作製できる可能性を示唆した.しかしながら,作製したパターンは導電性を確認できなかったため,今後,Cu2Oナノ粒子の濃度を調整する必要がある.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ナノスケール系の熱伝導現象の理論

本研究の目的は、原子レベルからの熱伝導計算シミュレーションを行い、ナノスケール熱伝導現象の包括的な理解を得ることである。そのため、前年度は熱伝導における原子種、原子構造の影響解明、第一原理計算を用いた精密熱伝導度計算手法開発を行った。本年度は前年度に続き、温度、長さ依存性を持った熱伝導度計算手法開発を行った。特に1フォノン-フォノン散乱がもたらすフォノン寿命計算手法開発3次非調和項が系のフォノンにもたらすフォノン寿命を計算する手法を開発した。一般的な系に対して、3次非調和項を摂動項としてフェルミの黄金律を適用し、あるフォノン始状態がどのような寿命を持つのかを定量的に計算する手法を開発した。この手法をバルクシリコン、バルクアルミニウムに対して適用し、両物質のフォノン寿命を計算した。2フォノン-フォノン散乱の自己エネルギー計算手法開発フォノン寿命がフォノン-フォノン散乱の自己エネルギーの虚部であり、これをヒルベルト変換することによって自己エネルギーの実部を求めることが出来る。この手法をバルクシリコン、バルクアルミニウムに対して適用し、両物質のフォノン-フォノン散乱の自己エネルギーを計算した。3フォノン-フォノン散乱を含んだ熱伝導度計算手法開発フォノン-フォノン散乱の自己エネルギーは系の温度によって変化する。また、系の熱伝導方向に対する長さによっても透過係数が変化するため、温度及び長さ毎に熱伝導度計算を行える手法を開発した。この手法をバルクシリコンに対して適用し、フォノン寿命、フォノン平均自由行程、熱伝導度の温度依存性、長さ依存性を得た。を行った。(抄録なし)筆者は当該年度において(1)原子種、原子構造の違いによる量子化熱伝導度遷移温度への影響解明(2)異種原子界面における熱伝導度計算手法開発(3)非調和項を含んだ原子問ポテンシャル計算手法開発を行った。近年、電子回路は微細化による高性能化を続けて来たが、現在その微細化を妨げている大きな要因のひとつに、回路の発熱問題が挙げられる。この発熱問題に対してはこれまで、熱流体解析を行い放熱に適した構造を探索するという手法が取られてきた。しかし、熱流体解析の基礎である熱伝導方程式の描像はナノ系では完全に破綻している。そこでエレクトロニクスがさらなる発展を遂げ、ナノスケールの回路を構成するためには、ナノスケールにおける回路の熱設計指針作成が急務である。一方現在アカデミックには、ナノスケールの熱伝導において量子性がどのような条件下で、どのように現れるのかは明らかでない。これまでの理論研究においては、極低温における熱伝導度の量子化現象、またナノワイヤー系における直径、欠陥、温度の効果について一定の理解が得られている。そこで筆者は研究目的として「多種原子系における温度、直径、長さ、欠陥依存性、及び上記4者間の関係を明らかにすること」を目指している。そこで当該年度では特に、(1)原子種がもたらす効果を明らかにし、また(2)あらゆる原子種界面で適用可能な手法を開発することで多種原子系における熱伝導計算の基礎が得られた。また(3)非調和項を含んだ原子問ポテンシャル計算手法を開発することで、長さ効果及び温度効果について議論が可能になった。を行った。筆者は計画通り原子種のもたらす効果の一端を明らかにし、国際学会で発表した。また、界面熱伝導については、当初の計画よりも広く、あらゆる原子種で計算可能な手法を開発し、この成果を国内学会で発表した。長さ効果については、筆者は非調和項を含んだ原子間ポテンシャル作成する手法を開発しており、この成果の一部は既に発表済みである。これは長さ効果のみでなく、温度上昇に伴う熱伝導度減少の効果も扱えるため、当初の計画よりもより広い範囲を扱えるため、計画以上に進展していると言える。今後は、前年度から継続して、非調和項も含んだ原子間ポテンシャル作成手法開発を行う。この成果として、まずシリコンなどの物質に対し、長さ効果や温度上昇に伴う熱伝導度減少の効果を明らかにする。

その後、あらゆる原子に、またあらゆる化合物に対して適用可能な原子問ポテンシャル作成手法を開発する。それによって多種原子系での、長さ効果や温度上昇に伴う熱伝導度減少の効果を明らかにする。最終的には、多種原子系において、温度、直径、長さ、欠陥依存性及び、上記4者間の関係を明らかにし、包括的なナノスケール熱伝導現象の理解を目指す。(抄録なし)
総合的な学習を中心としたハイブリッド型教育の研究開発

本研究は、(1)学校と学校外の活動システムが協働・交雑する「ハイブリッド型教育」を教育実践の新たな概念として展開した上で、(2)「ハイブリッド型教育」の具体的な実践事例を開発し、その分析を行ったものである。本研究では、大阪府吹田市の公立小学校との共同研究を組織し、地域の伝統野菜の再生と普及をテーマに、学校外の多様なパートナーと協働するハイブリッドな総合的な学習の時間の実践開発を継続的に実施した。その結果、旧来の学校教育の境界を超えるような「ハイブリッド型教育」の意義と有効性が明らかになった。本年度は、第1に、3年の研究期間の基盤となる理論的研究を「活動理論(activity theory)」にもとづき進めた。今日、「活動理論」は、単独の活動システムへの限定を超え、複数の異なる活動システム間の相互作用、ネットワークやパートナーシップ、対話や協働を分析し新たにデザインする、新しい世代へと発展してきている。本研究はこうした「活動理論」の新しい発展的な概念的枠組みにもとづき、学校と学校外の複数の異なる活動システムが協働・交雑する「ハイブリッド型教育」を、教育実践の新たな概念として展開している。第2に、本研究の実践開発の側面として、地域の公立小学校との共同研究を組織し、地元の伝統野菜である「吹田くわい(慈姑)」をテーマにしたハイブリッド型の総合的な学習の実践開発を推進し、その展開に関する詳細なデータを収集して、「ハイブリッド型の学習活動」の典型的な実践事例を分析・検証した。本実践開発は、小学校4年生の総合的な学習において、有機栽培・自然農法にこだわる地域の伝統野菜農家、市民レベルでのボランティア活動の「吹田くわい保存会」、地方行政の分野から「吹田市役所産業にぎわい創造室」「大阪府北部農と緑の総合事務所農の普及課」など、学校外のさまざまな「学びの提供者」が子どもたちや教師とともにハイブリッドな協働の学びを創り出すものとなっている。以上の研究成果は、第1に、学校における教育実践の新しい拡張的な形態について、厳密な理論的研究にもとづく高度な理解をもたらしている点、そして第2に、そのことと有機的に結合して「ハイブリッド型教育」の具体的なモデル実践の開発を進め、その展開に関する綿密な実証的研究から得られたエビデンスにもとづき学校教育のイノベーションを提起している点に、大きな意義と重要性を有するものである。本年度は第1に、理論的研究の側面として、多様な活動システムの間での協働やパートナーシップを分析し新たにデザインする「活動理論(activity theory)」の発展的な枠組みにもとづき、地域において学校が様々なパートナーと協働・交雑するハイブリッドな教育イノベーションの概念を明らかにし、展開した。それは、地域において学校が、外部の様々なパートナー、学校外のコミュニティや組織とともにハイブリッドな協働活動を創造し、子ども、教師、保護者、学校外の多様な参加者たちの間に相互的な学びあいを生成するものである。また、こうしたハイブリッド型教育は、子どもたちを中心に、周りのコミュニティや社会をよりよく変えてゆくための地域学習のプラットホームを構築してゆくような学校の新たなあり方と見ることができる。第2に、本研究の実践的研究の側面として、地域の公立小学校、関西大学初等部との共同研究を組織し、地域の伝統野菜の再生と持続可能な生活をテーマに、生活科と総合的な学習の時間における協働的学習活動の開発を進めた。また、「なにわ・大阪伝統野菜こどもシンポジウム」や「新聞・作文コンクール」といった、異なる地域の学校間での交流活動を企画・実施した。こうした研究の成果は、学校の中に、子どもたちが多様なパートナーとともに地域文化の創造へ参加し、地域社会をよりよく変えることに貢献してゆく拡張的な協働的学習活動を生み出す、新たなハイブリッド型教育を明らかにするという意義と重要性を有するものである。第1に、理論的側面として、学校と学校外の複数の異なる活動システムの相互作用、ネットワークとパートナーシップを新たにデザインするための枠組みとなる「活動理論(activity theory)」を応用し、子どもたちと教師、親、学校外のパートナーが協働する「ハイブリッド型教育」のモデル化に取り組んだ。そこでは、子どもたちと教師が学校外の生産者や専門家、コミュニティや組織とともに教科横断的・総合的な問題や課題を発見して学びのネットワークを築き、知識・技能を活用しつつ問題や課題を探究・解決してゆくような協働の学びを「ハイブリッド型教育」としてとらえ、学校におけるカリキュラム・授業・学習の拡張的な発展に寄与し得る、教育学の新しい概念としてそれを提起した。第2に、実践開発の側面では、ハイブリッド型教育の実践開発について、大阪府吹田市の公立小学校2校と協力して進め、ビデオ、フィールドノーツ、子どものノートや作品、会議やインタビューなど、収集したデータの分析にもとづき、ハイブリッド型教育の実践的な意義と有効性を検証した。

そこでは、地域における伝統野菜「吹田くわい」の再生と普及をテーマに、「種から食卓まで」と形容できるような、年間を通した総合的な学習の時間の継続的な実践を開発し、有機農業やエコロジー、食や調理、持続可能な生活について、子どもたちが地域の多様なパートナーと協働する探究的なプロジェクト学習を生み出していった。以上を通して、総合的な学習を中心としたハイブリッド型教育の実践が、教科書や教室の閉ざされた壁を打ち破り、学校の外側に存在する多様な他者や異界といった社会的世界との出会いの経験を通して、子どもたちに社会と関わる積極的な「足場」をもたらすことが明らかになった。このことは、子どもたちが社会や他者との連帯的な行為を創り出し、それによって自己変成を遂げてゆくような学びの生成を、強力に示唆するものである。
ミラーコロナグラフによる太陽コロナの多温度同時観測

本研究では複数の輝線による太陽コロナの多温度同時観測、また、将来に向けた大口径コロナグラフ実現のための技術的基盤を確立することを目指して、口径15cmの超研磨鏡による反射式コロナグラフの開発をおこなった。主たる技術的課題は、1)低散乱軸はずし放物面鏡の開発2)逆オカルティングディスク穴あき金属鏡の製作、3)像追尾のための主鏡角駆動機構の開発である。主鏡は平成12年度より、低膨張ガラスを用いて研磨を開始した。軸はずし放物面鏡であるため、4つの15cm基盤を同一のセル上に固定し、約45cmになる単一放物面を研磨する方法をとった。干渉計測による鏡面形状の評価を経て同年1次試作品を完成している。また、平行して鏡面の荒さを評価するため、散乱光測定装置を製作した。これはレーザー光を被検ミラーに当てあらゆる角度に向かう散乱光強度を光センサーで測定するもので、平成13年度に完成し試作ミラーの評価を行った。平成13年度は逆オカルティングディスク穴あき金属鏡を製作した。これは銅の基盤にカニゼンメッキをほどこし、球面に研磨したものであるが、穴のエッジ部の加工精度に課題を残している。平成13-14年度はまた主鏡駆動機構の開発をおこなった。これは2本のピエゾ圧電素子でジンバル機構によって保持された主鏡の角度を高速に制御するもので、主鏡による太陽像を正確にオカルティングミラーにガイドする役割を果たす。現在ピエゾ素子の機械的特性、主鏡駆動の周波数応答特性など評価中である。ミラーコロナグラフを観測システムとして完成させる所までは至ることができなかったが、主たる技術的課題に関する見通しを得ることができた。本年度はミラーコロナグラフ光学系の概念設計、および、その心臓部となる主鏡の製作を行った。コロナを精度良く測るためには望遠鏡による散乱光を最小限に押さえる必要があり、そのため、望遠鏡は入射光路に遮蔽物のない軸はずし光学系とする必要がある。結像性能と既存赤道儀の許容スペースを考慮し、主鏡仕様をφ150mm、f2250mmの軸はずし放物面鏡とした。また、散乱光と主鏡面粗さの関係を定量的に評価し、面粗さの仕様として5nm以下を目指すこととした。主鏡の製作・研磨は岡本光学加工所に依頼し、基盤の製作が完了した。主鏡面粗さの最終仕上がりを確認するためには、その面で生じる散乱光の強度を実測する必要がある。そのため、主鏡の製作と平行して散乱光測定装置の開発を進めた。その概念は、被検定試料を置いてレーザー光を当て、試料を中心に回転する長さ約1mのアーム上にセンサーを取り付けて、様々な反射角における散乱光強度を測定する、というものである。本年度は、この装置の概念設計および測定限界等の定量見積もりを行うとともに、必要な部品(回転ステージ、光センサー、アンプ、制御計算機など)の購入・製作を行った。引き続きシステムの構築を進めている。複数輝線によるコロナの多温度構造、及び速度場、磁場などの物理量観測をめざして、可視・赤外域での多波長同時観測が可能なミラーコロナグラフの開発を進めている。基本的な光学設計は昨年完了し、コロナグラフの心臓部である超研磨軸はずし放物面主鏡の製作を行った。また、今年度はオカルティングディスクの役目をする穴あき球面鏡、超研磨主鏡の面粗さを評価するための散乱光測定装置の開発をおこなった。散乱光測定装置はレーザー光を被検ミラーに当て、あらゆる角度における散乱光強度を回転アームに取り付けたホトダイオードで計測するもので、正反射光の強度に対して10^<-8>程度の検出精度があり、コロナグラフ主鏡の評価に十分な性能のあることが確認された。

今後主鏡の銀コーティングを行い計測を実施していく。また今年度は、ミラーコロナグラフ筐体の設計、望遠鏡のガイド誤差を補正し像安定化のための主鏡駆動機構の設計、製作に着手した。本研究では複数の輝線による太陽コロナの多温度同時観測、また、将来に向けた大口径コロナグラフ実現のための技術的基盤を確立することを目指して、口径15cmの超研磨鏡による反射式コロナグラフの開発をおこなった。主たる技術的課題は、1)低散乱軸はずし放物面鏡の開発2)逆オカルティングディスク穴あき金属鏡の製作、3)像追尾のための主鏡角駆動機構の開発である。主鏡は平成12年度より、低膨張ガラスを用いて研磨を開始した。軸はずし放物面鏡であるため、4つの15cm基盤を同一のセル上に固定し、約45cmになる単一放物面を研磨する方法をとった。干渉計測による鏡面形状の評価を経て同年1次試作品を完成している。また、平行して鏡面の荒さを評価するため、散乱光測定装置を製作した。これはレーザー光を被検ミラーに当てあらゆる角度に向かう散乱光強度を光センサーで測定するもので、平成13年度に完成し試作ミラーの評価を行った。平成13年度は逆オカルティングディスク穴あき金属鏡を製作した。これは銅の基盤にカニゼンメッキをほどこし、球面に研磨したものであるが、穴のエッジ部の加工精度に課題を残している。平成13-14年度はまた主鏡駆動機構の開発をおこなった。これは2本のピエゾ圧電素子でジンバル機構によって保持された主鏡の角度を高速に制御するもので、主鏡による太陽像を正確にオカルティングミラーにガイドする役割を果たす。現在ピエゾ素子の機械的特性、主鏡駆動の周波数応答特性など評価中である。当初予定していたようにミラーコロナグラフとしてシステムを完成させる所までは至ることができなかったが、主たる技術的課題に関する見通しを得ることができた。
気泡塔型培養装置を用いたキノコ類の最適培養条件の探索

本研究は「気泡塔型バイオリアクターの培養特性」と「有用物質の分離精製法の開発」の2部からなる。気泡塔型バイオリアクターの培養特性バイオリアクターの培養特性は,装置の流動,伝熱,酸素移動,混合などの物理的特性と菌体そのものの特性によって決まり,両者は互いに影響し合っている。菌体ペレットを形成する培養系に適したテーパ付エアーリフト塔を試作し,テーパ部におけるガスホールドアップと液流速の分布を測定し整理した。標準気泡塔における菌体ペレットの浮遊条件を明らかにした。培養には標準気泡塔と液外部循環式エアーリフト塔を用いた。培養系として,スエヒロタケによるリンゴ酸生産と,マツタケ菌糸の大量培養を用いた。前者に関してはリンゴ酸収率が最大となる培養条件(グルコース濃度,炭酸カルシウム濃度,温度,空気流量)を見いだした:エアーリフト塔の方が標準気泡塔よりも適していることが分かった。後者の培養に関しては,塔形式や空気流量によって,菌体は3つの形態(大球形,小球形,線条ペレット)を示した。この系には標準塔の方が適しており,最適空気流量が存在した。有用物質の分離精製法の開発キノコ菌は多くの有用タンパク質を生産するので,有用物質のモデルとしてタンパク質を取り上げ,逆ミセル,および水性二相分配によるタンパク質の分離精製法について検討した。両親媒性分子として,イオン性のAOTを用いた逆ミセル系でlysozymeをモデルタンパク質として,最小AOT濃度,および最適AOT濃度を見いだした。lysozymeとcytochrome cの2成分タンパク質系の最小AOT濃度は各タンパク質単独の最小AOT濃度の和よりも小さいことが分かった。また,タンパク質変性剤である塩酸グアニジンを少量添加すると最小AOT濃度は減少し,タンパク質構造の安定化剤である糖を添加すると抽出は抑制された。これらから,タンパク質構造の安定性が逆ミセル抽出に対する重要因子であることが分かった。イオン性逆ミセル系での強い電荷によるタンパク質の変性を避けるため,非イオン性両親媒性分子であるSpan60,ショ糖脂肪酸エステルを用いたタンパク質の抽出を試み,成功した。さらに,Triton X-114による水性二相分配系でのタンパク質の分配挙動を調べ,分配係数が塩の添加により変化する事を見いだした。テ-パ付きエア-リフト塔の特性解析:菌体ペレットを上昇管内に保持しやすいテ-パ付エア-リフト塔を試作し、その流動・混合特性を測定した。半径方向のガスホールドアップ分布は放物線分布となり、軸方向のガスホールドアップ分布はドリフトフラックスモデルで整理できた。液循環流速は上昇管と下降管の間の静圧差と流路内の圧力損失のバランスから得られる半理論式で相関できることが分かった。上昇管内の液流速分布を混合距離理論に基づいて解析し、従来のエア-リフト塔と比較検討した。この液流速分布を用いて、液側混合特性をTaylor-Arisモデルに準拠して解析した。混合拡散係数は従来塔と一致した。気泡塔型バイオリアクターの培養特性:バイオリアクターとして標準気泡塔と外部液循環式エア-リフト気泡塔を用い、食品価値の高いマツタケを培養した。

いずれの形式においても、最終菌体収集はガス流速の増大と共に増加し、総括増殖速度(=最終菌体収集/全培養日数)を最大にするガス流速が存在することを見いだした。最終菌体収集はエア-リフト塔の方が、総括増殖速度は標準塔の方が大きくなった。バイオセンサーの特性解析:電子伝達メディエーターの存在下において、真菌類を膜に固定化した電極を電流応答曲線を測定し、実用化への基礎データを得た。タンパク質の分離精製:逆ミセルを用いたタンパク質の分離精製に及ぼす種々の因子の影響について検討した。まず、塩酸グアニジン添加の効果に及ぼす温度の影響を調べた。その結果、温度に無関係に添加の効果があることが分かった。また、桿菌ズブチリシスの培養液からズブチリシンBPN'を逆ミセルを用いて選択的に抽出する方法について検討した。また、タンパク質の動水力学的特性に及ぼすグアニジンの影響を調べグアニジンがタンパク質の会合状態に影響していることを見いだした。また、タンパク質の抽出における糖類の影響を調べ、糖類の添加はタンパク質の変性を抑制することを明らかにした。テ-パ付きエア-リフト塔の特性解析:液流速の半径及び軸方向の分布を混合距離理論に準拠して解析した。前年度の近似解の代わりに、Navier-Stokesの式を数値的に解き、厳密解を得た。混合特性に関しては、昨年度の1次元拡散モデルを拡張し、半径方向の混合も考慮した2次元混合モデルを用いて解析した。テ-パ付きエア-リフト型バイオリアクターの培養特性:全ガラス製の外部液循環式エア-リフト塔を試作して流動、物質移動の特性を測定した。特に、培養の最適温度は菌種によって異なるので、これらに及ぼす温度の影響を検討した。さらに、シイタケを培養を試みた。培養時間は200500時間であった。気泡塔型バイオリアクターを用いたスエヒロタケによるリンゴ酸生産:標準気泡塔と外部液循環式エア-リフト気泡塔を用いてスエヒロタケの培養を行い、代謝産物であるリンゴ酸の最適生産条件について検討した。その結果、エア-リフト気泡塔の方が標準気泡塔よりも適していた。さらに、ジャーファーメンターの文献値と比較した結果、エア-リフト塔の方が優れていることが分った。また、空気流速、グルコース濃度、炭酸カルシウム濃度、温度に関しては、リンゴ酸収率を最大にする最適値が存在することを見出した。バイオセンサーの特性解析:真菌類を膜に固定化した電極の電流応答曲線を測定し、実用化への基礎データを得た。また、乳酸混在下におけるピルビン酸の定量法について検討を加えた。タンパク質の分離精製:逆ミセルを用いたタンパク質の分離精製に及ぼす諸因子の影響について調べ高機能化条件の探索を行った。まず、最小AOT濃度に及ぼす諸因子の影響とタンパク質溶解性を検討した。次いで、Span60逆ミセル系におけるタンパク質の抽出条件を探索した。逆ミセル有機相からのタンパク質の逆抽出に及ぼすGuanidium塩添加物の効果を調べ、更に、TrehaloseとGuanidium塩の添加効果を比較した。低密度大粒子懸濁気泡
シリコン上への高品質ハーフメタルフルホイスラー合金形成技術とスピン注入技術の創出

シリコンCMOSテクノロジーの微細化に頼らない新たな機能向上方法として,"シリコン・スピントロニクス"が有望である.この技術の創出のためには,シリコンチャネル中への高効率スピン注入/検出/操作手法の確立が不可欠である。そこで本研究課題では,高効率スピン注入源・検出器となる高品質ハーフメタル・フルホイスラー合金のシリコン上への形成技術を創出し,さらにシリコンチャネル中でのスピン挙動の観察に適したデバイス設計を行った。本研究課題では,シリコンCMOSテクノロジーの微細化に頼らない新たな機能向上の方法として,スピントロニクスの概念をシリコンテクノロジーに導入した"シリコン・スピントロニクス"技術の確立・展開する.その中で最大の課題は,シリコンチャネル中へのスピン注入/検出/操作技術の確立である.そこで本研究では,高効率のスピン注入源およびスピン検出器として有望なハーフメタル・フルホイスラー合金(Co_2FeSi,Co_2FeGe)をシリコンプラットホーム上へ高品質にエピタキシャル形成する手法の開発,および,シリコンチャネル中におけるスピンの挙動を把握・操作することに最適化したデバイスの設計・作製技術の開発を進め,最終的にシリコン・スピントロニクスのキーデバイスであるスピンMOSFET作製のための基盤技術の確立を目指す.平成22年度は,ホイスラー合金と格子整合が容易なGe-On-Insulator(GOI)基板を用いて,急加熱・急冷却をともなう熱プロセスによってフルホイスラー合金Co_2FeGeを高品質に形成する手法を見出した.これは,現行のCMOSテクノロジーのみならず,次世代のGeチャネル・高移動度MOSFETに対しても適応可能と考えられ,将来のGeチャネル・スピンMOSFET作製のために非常に有用な技術である.また,シリコンチャネルに対するスピン注入・検出を高感度に測定可能な非局所配置マルチターミナルデバイスの設計を,デバイスシミュレータを用いて行った.今後これらの結果を基にして,実際にフルホイスラー合金をスピン注入・検出電極に用いたデバイスの作製へ進む.本研究課題では,シリコンCMOSテクノロジーの微細化に頼らない新たな機能向上の方法として,スピントロニクスの概念をシリコンテクノロジーに導入した"シリコン・スピントロニクス"技術の確立・展開する.その中で最大の課題は,シリコンチャネル中へのスピン注入/検出/操作技術の確立である.そこで本課題では,高効率のスピン注入源およびスピン検出器として有望なハーフメタル・フルホイスラー合金(Co_2FeSi,Co_2FeGe等)をシリコンプラットホーム上へ高品質にエピタキシャル形成する手法の開発,および,シリコンチャネル中におけるスピンの挙動を把握・操作することに最適化したデバイスの設計・作製技術の開発を進め,最終的にシリコン・スピントロニクスのキーデバイスであるスピンMOSFET作製のための基盤技術の確立を目指す.平成23年度は,Si基板上に,結晶性のスピネル(MgAl_2O_4)膜を形成し,その上にフルホイスラー合金Co_2FeSi強磁性電極を高品質に形成する手法を見出した.MgAl_2O_4障壁はごく薄い膜厚(1nm)で強配向の多結晶となり,かつMgO同様にスピンフィルター効果が期待できることから,ハーフメタルCo_2FeSi電極/MgAl_2O_4トンネル構造をもって,Siチャネルに対して非常に高効率なスピン注入源となることが期待される.また,シリコンチャネルに対するスピン注入・検出を高感度に測定可能な非局所配置マルチターミナルデバイスの設計を引き続きデバイスシミュレータを用いて行った.これらの技術は,Siチャネル(およびGeチャネル)スピン注入・検出デバイス作製のための基盤となる.
ラマン分光の診断学への応用

研究の対象は、肺癌35検体と同一人の病巣外肺組織35検体で、各3ケ所ずつ、計210回のスペクトル計測を行った。レーザー照射後、各検体より作製された病理組織標本では、顕微鏡下においてレーザーによる組織の挫滅は1例も認められなかった。これにより、スペクトル計測に使用したレーザーの安全性は確認された。計測により得られた各スペクトルをフィッティング解析し、さらに判定係数と測定ポイント数によるヒストグラムを作成してデータの分析を行った。癌と非癌部の鑑別に、境界値(カットオフ値)を判定係数0.5と仮定すると、症例単位で癌の診断におけるsensitivityは91%、specificityは97%であり、高い正診率を得た。またフィッシャーの直接確率検定では癌と非癌部との間に、p<0.0001の有意差を得た。以上から、境界値として判定係数0.5は有効であり、ラマンスペクトルの解析により肺癌の客観的診断は可能と考えられた。Falsenegativeとなった症例は3例存在した。その病理組織像では、いずれも間質の増生が著明であり、得られたスペクトルが、癌と非癌部の混在する病理組織像を反映したため、結果としてFalse negativeとなったものと考えられた。以上から、ラマン分光法は、生体に損傷をあたえることなく安全に行える検査法であり、高い正診率で肺癌を診断できる検査法であることが確認された。また今回、スペクトル計測の測定時間は1秒であり、内視鏡との併用で、肺癌を非侵襲的かつ安全、迅速に診断できるものと考えられる。癌と非癌部が1064-nmの近赤外線を用いた通常の室内光下でのラマン分光計測で識別出来ることを証明するために、肺癌病巣34検体102部位、同一患者非癌部肺34検体102部位のラマンスペクトラムを検討した。ラマン分光の安全性確認の為には切除肺および切除腸の癌および正常部88検体264箇所に照射を行い、その検体を病理標本に作成し組織損傷があるか否かを検討した。癌部と非癌部に共通する高スペクトラムは5箇所に認められ、癌に固有のスペクトラムは1610wnに、非癌部に固有のスペクトラムは1627wnに認められた。スペクトラム強度での検討では1448、および1662wnで癌部が、1554wnで非癌部の強度が高かった。これらの強度比(1448/1554、1662/1554)をカットオフ値それぞれ5.00,3.50で検討すると癌症例34検体中32検体で癌部と非癌部の識別が可能であった。癌部の誤診例は壊死等で癌細胞が乏しい症例であった。正常部での誤診例は著明な炎症が認められた症例であった。癌部でのスペクトラム強度が低く且つ非癌部のスペクトラム強度が高い症例は1例も無かった。従って本法は癌の診断に極めて有効な診断法と考えられた。レーザー使用による安全性の確認のために88検体を病理組織標本に作成しその損傷の有無を264部位で検討したが、レーザー照射による組織損傷は全例で認められなかった。従って本法は人体に対して安全な手技と考えられた。
低分子抗体医薬開発に最適化されたヒト抗体ライブラリ構築と選別法の確立

本研究では、T7ファージ提示技術を用いて、ヒト単鎖Fv抗体、ラマVHH抗体ライブラリを構築し、その中から抗原に特異的な抗体の単離手法の確立を行った。特に、VHH抗体ライブラリでは、抗原特異的な抗体の単離に成功したことから、本手法が、抗体の迅速な単離に十分活用できることが分かった。一方、抗体のフォールディングや安定性の問題により非特異的な抗体ファージの濃縮が見られ、今後の解決すべき課題として明らかになった。本研究の目的は、新しいファージ提示技術であるT7ファージ提示技術を用いて構築したヒト単鎖Fv抗体(低分子抗体)ライブラリを用いて、医薬として利用できる高機能性の低分子抗体の創製方法を構築し、得られた抗体の性質、構造を解析することで、抗体工学による高機能性低分子抗体デザインのための分子基盤を確立することである。本年度は、T7提示系を用いたヒト抗体のライブラリ作製について検討を行った。合成ヒト抗体ライブラリでは、抗体フレームのCDRの領域に変異を導入した変異遺伝子ライブラリを調製し、その遺伝子ライブラリの機能性を評価するため、繊維状ファージによるライブラリ化を行った。構築した繊維状ファージによるライブラリからは、抗原特異的な抗体クローンが多数得られたことから、抗体遺伝子ライブラリは高い機能性を有していることが分かった。そこで、遺伝子ライブラリをT7ファージ提示系に移入することでライブラリを構築した。このライブラリを用いて、抗原に対するバイオパンニングという単離手法により、抗原特異的な抗体の単離を試みた。結果としてファージクローンの濃縮が見られたものの、得られたクローンの多くは、非特異的な結合がみられたことから単離手法の改良が必要であることが分かった。しかしながら、少数のクローンについては、特異的な結合がみられたことから、原理的にT7提示による抗体ライブラリからの単離手法の確立が可能であることが示された。本年度は、昨年度に引き続き、T7提示系を用いた抗体ライブラリ作製と評価に関する検討を行った。昨年度、構築したヒト単鎖Fv抗体T7ファージライブラリを用い、数種の標的抗原に対するバイオパンニングによって、特異的抗体の単離を試みたが、特異的なクローンが一部単離されるが、多くは非特異的なクローンであった。この原因として、構築したヒト単鎖Fv抗体のフォールディングが提示系ではうまく行われていないことが示唆された。そこで、T7ファージでの抗体のスクリーニング法の基盤を確立するため、より良好なフォールディング特性を持ったシングルドメインVHH抗体を用いて、T7ファージ抗体ライブラリを構築し、単離手法を検討した。用いたラマ抗体の合成ライブラリでは、標的抗原に対する速やかな特異的クローンの濃縮が見られたことから、この系では、T7ファージ抗体ライブラリは、十分に機能することが分かった。このように、T7ファージ系では、フォールディング特異性の良い抗体のスクリーニングに関しては、十分利用できることから、現在、VHH抗体の天然抗体のレパートリを持った抗体ライブラリを構築し、有用な抗体の取得に向け、検討を行っている。昨年度までに、シングルドメインVHH抗体ライブラリをT7ファージを使って構築し、このライブラリから、抗原特異的な抗体の濃縮が起こったことを報告した。最終年度は、これらT7ファージ抗体ライブラリから得られた抗体の特性について検討し、本手法の有用性に関する知見をまとめた。VHH抗体のCDR1,2,3の配列をランダム化した合成抗体ライブラリを作製し、抗原としてRNaseAを用いてバイオパニングを行ったところ、4ラウンド目で特異的ファージの濃縮が起こり、最終的にRNaseAに特異的な2種のVHH抗体クローンを得た。これらのクローンは、報告されている抗RNaseA抗体とも異なる配列を示し、本手法が、抗体の単離に十分使用可能であることを示した。この結果を受け、アルパカ(ラクダ科)の血液リンパ球より増幅したVHH抗体遺伝子を使って、ナイーブVHH抗体ライブラリをT7ファージ上で構築し、抗原特異的なファージクローンの単離を試みた。バイオパニングの操作によって、結合ファージの濃縮が見られたが、同時に非特異的な結合ファージの濃縮も起こった。

以上の結果から、T7ファージライブラリによる抗体の単離は、迅速で有用な手法ではあるが、おそちくは、抗体のフォールディングの問題により非特異的な結合を起こすクローンの存在が多い場合には、特異的クローンの単離は、成功する確率が低くなることが示された。