hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固気液混相流における気泡群と粒子群の運動の理論

解析力学の手法を用いて非球形気泡と固体粒子の相互作用を考慮した力学方程式系を導出した.気泡界面を球面調和関数により展開することで,球面調和関数の各モードに対応した力学方程式が得られた.気泡間(気泡ー固体粒子間)分離距離の逆数の5次の項までを考慮することで気泡と固体粒子の相互作用を評価することが可能となった.得られた方程式系は,気泡と固体粒子の並進運動,気泡の体積振動,形状振動を定性的に評価することができる.本研究では,解析力学(ラグランジュ力学)に基づいた定式化により液相中に分布する気泡と固体粒子の運動を記述する方程式を理論的に導出する.本研究で得られるモデル方程式はラグランジュ関数から導かれるため,自動的にエネルギー保存則を満足する点に特徴がある.この特徴は,後に実施する数値シミュレーションにおいて計算の安定性と高速化に関して有利に働くと期待される.本年度は,本研究の根幹をなす分散体の運動を記述する力学方程式系の導出を行った.本解析手法の手順は以下のようにまとめることができる.(1)気泡と固体粒子からなる分散体間の非線形相互作用を考慮した周囲の液体の流れに対する速度ポテンシャルを求め,(2)そこから系の運動エネルギーとポテンシャルエネルギーを計算し,(3)得られたエネルギー式からラグランジアンを求めラグランジュ方程式を構成した.ここでは,分散体のうち,気泡の変形に関して単極,2重極,4重極,8重極に対応する振動モードを扱った.本研究のように,粒子間距離に関する漸近展開に関して従来より高次の項を考慮する場合,各振動モードに対して数百もの非線形項を処理することとなる.具体的には,これらの振動モードが球形固体粒子との相互作用によって励起されるメカニズムを表現するためには,求めるラグランジアンにおいて気泡間分離距離の逆数の5次以上の項が必要となる.本研究では,代数処理システムMaximaを用いて大規模な数式処理を自動化することで当初の目的通り,高次の相互作用項を含んだ方程式系の構成を可能とした.本年度は,昨年度までの研究で得られた固気液混相流に対応した気泡と固体粒子の運動を記述する力学モデルを用いて実際の気泡と固体粒子の力学的相互作用を考慮した現象の数値解析を実施した.ここでは,多重極展開された気泡の運動モードのうち単極から8重極までに対応する力学方程式を数値計算コードに取り込んでいる.本解析で利用したコードは,オープンソースの代数処理システムMaximaによりFortranコードとして出力しすることで得られている.また,数値計算に際して,外部プログラムとして代数処理ライブラリであるLAPACKと非線形常微分方程式ソルバーであるSUNDIALSを用いた.本解析では,気泡の変形が固気液混相流の系に対して及ぼす影響を評価するために,球形気泡の体積振動と並進運動ならびに固体粒子の並進運動に関する計算も合わせて行った.その結果,気泡の変形は,気泡と固体粒子の並進運動によって引き起こされる微小な擾乱(4重極モード)が気泡自身の体積振動に伴う気液界面の不安定(レイリー・テイラー不安定)によって有限振幅の形状振動となって観測されることが確かめられた.また,高次の形状振動は,より低次の振動モード同士の非線形相互作用によって発生することも確認された.これらの結果は,理論的に導出された力学方程式から予測される現象である.また,周囲の液体と固体粒子との密度比によって気泡と固体粒子の運動のふるまいが大きく異なること,それに伴って気泡崩壊に付随する高速ジェットの方向も変化することが確認された.固気液混相流としての気泡と固体粒子の運動を記述する力学方程式の導出ならびに導出された方程式を用いた数値解析が概ね予定通り進捗している.液相中に含まれる多数の気泡と固体粒子に対してそれぞれの気泡・粒子間の非線形相互作用を気液界面の多重極展開と気泡または固体粒子との分離距離に基づく漸近展開により考慮することで,気泡と粒子の並進運動ならびに気泡の体積振動と形状変形のモードに対応した力学方程式を導出した.得られた方程式を数値的に積分することにより,固気液分散相を形成する流れ場における気泡と粒子のふるまいを定性的に評価することが可能となった.気泡と固体粒子の運動を記述する力学方程式の導出にあたっては,気泡間(気泡ー固体粒子間)分離距離の逆数に関して5次の項までを考慮する必要があり,また,球面調和関数による気泡界面の展開に関しても3次の変形モードまでを扱った.このような大規模な数式の処理にあたっては,コンピュータ代数処理システムであるMaximaを用いることで研究遂行の過程の高度な効率化が達成された.実際に得られる力学方程式は,本研究の場合,一つの気泡に対して16本の2階の非線形常微分方程式となる.これらの方程式を本研究で導入されたワークステーションを用いて数値的に処理し,多数の気泡と粒子からなる系のふるまいをラグランジュ的な立場から評価することが可能となった.本研究で得られた数値計算コードにより1000個を超える個数の気泡クラスタにおける個々の気泡の変形を含む運動が数時間程度の計算時間で評価可能となった.

これは,界面捕獲法による直接的な計算方法に対して極めて高速な処理が可能であることを意味する.解析力学の手法を用いて非球形気泡と固体粒子の相互作用を考慮した力学方程式系を導出した.気泡界面を球面調和関数により展開することで,球面調和関数の各モードに対応した力学方程式が得られた.気泡間(気泡ー固体粒子間)分離距離の逆数の5次の項までを考慮することで気泡と固体粒子の相互作用を評価することが可能となった.得られた方程式系は,気泡と固体粒子の並進運動,気泡の体積振動,形状振動を定性的に評価することができる.当初の研究計画・方法どおり,ラグランジュ力学に基づいた分散体の運動を記述する方程式系が得られている.また,大規模な数式を自動的に処理する計算処理システムの構築が完了していることから概ね順調に研究が進展していると言える.これまでの結果を受け,今後は多数の気泡と固体粒子が混在する系における数理解析を実施し,このような系のふるまいとその物理的な性質をあきらかにする.具体的には,本研究で予算計上しているワークステーションと大型計算機の利用によってこのような大規模な計算を実施する予定である.流体工学次年度以降,実際に複数の気泡・粒子からなる系に対する力学方程式を導出し,生成される数値計算コードを使って気泡群のふるまいの解析を行う.初めに最もシンプルな系として,一つの気泡と一つの固体粒子からなる系(軸対象)における相互作用を考慮した分散体の運動のシミュレーションを実施する.つづいて,これをより一般的な3次元空間における問題へと拡張する.本プロジェクトで導入したワークステーションとPCが当初計画よりも高性能の物を計画時の予算で購入できたこと,高性能メモリ(DDR4)の入手が容易であったことから,本年度で計上していた大型計算機の利用を先送りすることができたために結果として次年度使用額が発生した.当初の計画では,大規模な数式処理を実行するためにワークステーションの購入と北海道大学,九州大学のスーパーコンピュータの利用を計画していたが,大幅なコードの改良によりスーパーコンピュータの消費リソースを少なく出来たこと,現有のワークステーションによる処理によってまかなえたことが理由である.次年度では,予定通り(前年度利用予定分も含めて)大型計算機の利用を行うため,計画全体として予算の使用に変更は無い予定である.次年度は,複数件の国際会議による成果発表を行うために当初計画よりも多くの旅費が必要となる見込みである.また,次世代CPUを搭載したワークステーションの発売が予定されており,これを導入することで次年度以降の計算リソースの大幅な増強を計画している.
構造用接着剤の物性測定に関する研究

1.構造用接着剤の複素弾性係数に対する測定法の確立本研究では、鋼板を供試接着剤で接合した短冊型サンドイッチ試料のねじり試験から、心材である薄膜接着層の複素横弾性係数を測定する測定法を提案した。本測定法を2種の接着剤(構造および準構造用接着剤)の測定に適用した結果(測定温度域:-20°C80°C)、接着剤単体によるバルク材の測定結果と一致し、本測定法は薄膜接着層の複素横弾性係数の測定に対し、十分実用し得ることを実証した。その成果は日本機械学会茨城講演会において発表した。また本測定法を被覆型試料に適用し、制振剤の複素横弾性係数を測定した結果、制振材が軟化する高温域(T>50°C,G<10^<-2>GPaの範囲)を除けば、十分な測定精度が得られること、さらに両測定法の測定精度は主に弾性材の弾性係数や厚さの測定精度に依存しているなど、本測定法の測定精度上の特性を明らかにした。その成果はJSME International Journalに発表した。2.薄膜接着層の複素弾性係数の厚さ依存性従来、薄膜接着層の弾性係数の測定法が確立されておらず、その厚さ依存性に関しては不明であったが、本測定法を適用して実験的に検討した結果、接着剤の複素横弾性係数は、そのガラス転移点以下の温度領域では顕著な厚さ依存性は認められない。しかし、ガラス転移点を越えた温度域では明確な厚さ依存性を示し、薄膜接着剤複素弾性係数の厚さ依存性は、温度変化に伴う相変化にに対応することを明らかにした。3.複素弾性係数に対する特性表示法の一般化ノモグラム(温度-周波数-換算周波数の同時表示)による特性表示法の一般化については未着手であった。測定データの蓄積の下に、今後の継続課題とする。
珪藻の進化・繁栄の謎を握る未知の藻類：パルマ藻の生物学

珪藻は、全地球の炭酸固定の20%以上を担う海洋で最も重要な微細藻類であるが、その起源・繁栄機構は依然不明である。我々は、珪藻同様シリカの殻を持つパルマ藻が非常に限られた海域で生存しながらも珪藻と極近縁で共通祖先を持つことを明らかにした。本研究では、珪藻の起源・繁栄機構の解明にとって格好の対照生物であるパルマ藻の生態学・生理学・藻類学・ゲノミクス・生物地球化学による多面的な解明を目的とし、パルマ藻のシリカ殻形成と分裂機構の解析、パルマ藻・ボリド藻の全球分布の解析、パルマ藻の核ゲノムの解読、生活史と応答過程と各ステージの核相の解析、パルマ藻の分子化石を用いた生物地球化学的解析を進めた。珪藻は、微細藻類ながら熱帯雨林と同等の炭酸固定を行う海洋で最も重要な一次生産者であるが、その起源・繁栄機構は依然不明である。本研究は、珪藻と共通の祖先から進化したパルマ藻を対象に、1.シリカの殻形成と細胞分裂機構の解析、2.生活史とその制御機構の解明、3.核ゲノムの解読、4.分子化石(バイオマーカー)の特定と海洋堆積層の分析による出現時期の生物地球化学的解析によりパルマ藻の生物学的特性を明らかにすることを目的とし、パルマ藻と珪藻両者の特性を比較することによりの両者の進化過程と繁栄機構の解明を目指している。本年度は1.シリカ殻形成と分裂機構の解析については、細胞内での珪酸質のプレート形成過程と細胞分裂過程における微小管形成および核分裂様式の解明を電子顕微鏡観察により行った。また、典型的な殻をもつ細胞とシリカ欠乏下でシリカの殻を形成しない裸細胞、両者での遺伝子発現の網羅的解析を進めた。2.生活史とその制御機構の解明については、パルマ藻による極近縁のボリド藻に類似した鞭毛を持つステージへの誘導条件の探索のため、様々な温度・光・栄養条件下で培養し検討した。3.ゲノム解析については、既に次世代シーケンサーにより解読されたゲノム配列データより核ゲノム内の遺伝子を特定し、特定された遺伝子の機能予測を進めた。4.分子化石を用いた生物地球化学的解析については、先行研究によりパルマ藻固有のバイオマーカーとして抽出された分子種の同定を進め、既に報告されている珪藻類のバイオマーカーとの比較検討を行った。さらに、バイオマーカー分子の海洋堆積物中での続成変化とその生成物を明らかにするため,堆積物の環境を模した熱熟成シミュレーション実験を開始した。本年度は1.シリカ殻形成と分裂機構の解析については、昨年度に続き、電子顕微鏡観察により細胞内での珪酸質のプレート形成過程と細胞分裂過程における微小管形成および核分裂様式の解析を進め、得られた成果を論文として発表した。また、典型的な殻をもつ細胞とシリカ欠乏下でシリカの殻を形成しない裸細胞の両者での遺伝子発現の網羅的解析を進めた。2.生活史とその制御機構の解明については、昨年に引き続き、パルマ藻の極近縁のボリド藻に類似した鞭毛を持つステージへの誘導過程の解析を続けた。また、パルマ藻とボリド藻の系統関係および全球分布の解析を進め、得られた成果を論文として発表した。3.ゲノム解析については、昨年に引き続き、次世代シーケンサーにより得られたゲノム配列データとRNAーseqデータにより核ゲノム内の機能遺伝子を推定し、推定された遺伝子の機能予測を進めた。また、葉緑体とミトコンドリアのゲノムに関しては、完全解読を終了し、論文として発表した。4.分子化石を用いた生物地球化学的解析については、昨年に引き続き、バイオマーカー分子の海洋堆積物中での続成変化とその生成物を明らかにするため,堆積物の環境を模した熱熟成シミュレーション実験を進めた。本研究では、珪藻と共通の祖先から進化したパルマ藻を対象に、1.シリカの殻形成と細胞分裂機構の解析、2.生活史の解析、3.核ゲノムの解読、4.分子化石(バイオマーカー)を用いた出現時期の生物地球化学的解析を行っており、どの項目においても当初の計画通り順調に成果が得られていると判断する。さらに、本年度は、これまでに得られた成果の取りまとめが進み、当初の計画以上に多くの論文発表、学会発表を行うことができた。

本年度は1.シリカ殻形成と分裂機構の解析については、典型的な殻をもつ細胞とシリカ欠乏下でシリカの殻を形成しない裸細胞の両者での遺伝子発現のを比較し、シリカの殻形成に関連する遺伝子の探索を行った。2.生活史とその制御機構の解明については、昨年に引き続き、パルマ藻の極近縁のボリド藻に類似した鞭毛を持つステージへの誘導過程の解析を続けた。また、ゲノムデータ内の一塩基多型を解析し、パルマ藻の倍数性を検討した。パルマ藻とボリド藻の系統関係および全球メタゲノムデータを用いた全球分布の解析を進め、得られた成果を論文として公表した。3.ゲノム解析については、昨年に引き続き、次世代シーケンサーにより得られたゲノム配列データとRNAーseqデータにより推定された機能遺伝子の機能予測を進めた。また、ゲノムデータの高精度化のため、パルマ藻ゲノムを再度シーケンシングした。4.分子化石を用いた生物地球化学的解析については、昨年に引き続き、バイオマーカー分子の海洋堆積物中での続成変化とその生成物を明らかにするため,堆積物の環境を模した熱熟成シミュレーション実験を進めた。本研究では、珪藻と共通の祖先から進化したパルマ藻を対象に、1.シリカの殻形成と細胞分裂機構の解析、2.生活史の解析、3.核ゲノムの解読、4.分子化石(バイオマーカー)を用いた出現時期の生物地球化学的解析を行っており、どの項目においても当初の計画通り順調に成果が得られていると判断する。さらに、本年度は、これまでに得られた成果の取りまとめが進み、当初の計画以上に多くの論文発表、学会発表を行うことができた。珪藻は、微細藻類ながら熱帯雨林と同等の炭酸固定を行う海洋で最も重要な一次生産者であるが、その起源・繁栄機構は依然不明である。本研究は、珪藻と共通の祖先から進化したパルマ藻を対象に、1.シリカの殻形成と細胞分裂機構の解析、2.生活史とその制御機構の解明、3.核ゲノムの解読、4.分子化石(バイオマーカー)の特定と海洋堆積層の分析による出現時期の生物地球化学的解析によりパルマ藻の生物学的特性を明らかにすることを目的とし、パルマ藻と珪藻両者の特性を比較することによりの両者の進化過程と繁栄機構の解明を目指している。本年度は、パルマ藻の全ゲノム解読に対し、新規に取得した次世代シーケンサーによるゲノムのシーケンシングデータを加味した再解析を行い、より詳細な解読を進めた。次に得られた解読結果をとりまとめ、パルマ藻の全ゲノムの概要に関する論文の作成を進めた。さらに、これまでに本課題全体で得られた、系統・多様性・全球分布・生態・シリカの殻形成等の知見を総括し、パルマ藻と珪藻両者の生物学的特性を比較し、両者の進化過程と繁栄機構を考察し、パルマ藻の生物学に関する総説論文を投稿した。珪藻は、全地球の炭酸固定の20%以上を担う海洋で最も重要な微細藻類であるが、その起源・繁栄機構は依然不明である。我々は、珪藻同様シリカの殻を持つパルマ藻が非常に限られた海域で生存しながらも珪藻と極近縁で共通祖先を持つことを明らかにした。本研究では、珪藻の起源・繁栄機構の解明にとって格好の対照生物であるパルマ藻の生態学・生理学・藻類学・ゲノミクス・生物地球化学による多面的な解明を目的とし、パルマ藻のシリカ殻形成と分裂機構の解析、パルマ藻・ボリド藻の全球分布の解析、パルマ藻の核ゲノムの解読、生活史と応答過程と各ステージの核相の解析、パルマ藻の分子化石を用いた生物地球化学的解析を進めた。
ウェットプロセスで作製した燐光有機EL素子の劣化機構の解明に関する基礎研究

ホスト材料にドライプロセスとウェットプロセスにて成膜可能なスターバスト系材料を用いて、素子構造の違いによる効率や寿命特性への影響について検討を行った。それぞれのプロセスにて成膜した薄膜の光学吸収測定、蛍光測定及びFT-IR測定から、素子作製プロセスによる違いにより、成膜された薄膜中の分子集合状態が異なることが、素子特性の大きな違いになっていることが示唆された。ドープしたイリジウム錯体とホスト材料間のエネルギー移動の効率の異なりだけでなく、成膜したホスト材のキャリア伝導機能の異なりも素子特性に大きな影響を与えていることが見出された。また、有機層/陰極界面における数nm程度の界面構造が素子特性に大きな影響を与えていることを明らかにした。ウェットプロセス可能なホスト材料として、同じフルオレン骨格を有するフルオレンオリゴマー材料と、ポリマー系材料のポリアルキルフルオレンを用いて、燐光有機EL素子の素子特性について検討を行った。オリゴマーとポリマー材料それぞれに赤色イリジウム錯体をドープした素子にて、最高輝度8000cd/m^2と2200cd/m^2、最高効率2.2と1.6cd/Aの比較的高効率な特性が得られ、初期特性は、オリゴマーをホスト材料に用いた素子の方が素子特性が高い結果が得られた。ホスト材料としてオリゴマー材料を用いた場合、時間と共にホスト材料の結晶化の伴う素子特性や寿命の低下がみられ、ポリマー材料の方が、素子安定性の面では優れている結果が得られた。簡易プロセスであるウェットプロセスの利点を生かして、30cm^2の大面積のフレキシブル基板上に有機EL素子を作製し、発光特性を評価した。数千cd/m^2までは、ガラス基板とほぼ同じ特性が得られたが、高電流領域では、配線抵抗等の影響による熱的な効果や特定箇所への電界集中により発光輝度の素子特性や素子寿命の急激な低下が見られた。本研究では、真空蒸着法、湿式法いずれのプロセスによっても成膜可能な有機材料を用いて同一構造の素子を両プロセスで作製し、その電気的・光学的特性を比較・検討することにより、高機能な燐光有機ELデバイスを作製するための知見を得ることを目的とした。本研究では、ITO透明電極基板上に正孔輸送層として水溶性のPEDOT:PSSをスピンコート法により形成し、2層目には両プロセスで成膜可能なTDAPBをホスト材料として、燐光材料Ir(ppy)_3をドープしたものなどを真空蒸着法あるいはスピンコート法により成膜した。その上に金属電極を真空蒸着法により形成した。2層目の発光層をウェットプロセスのみで成膜した素子と、一部をドライプロセスにて成膜したドライ/ウェット積層素子を作製し、その特性比較を行ったところ、ウェットプロセス素子、ドライ/ウェット積層素子ともに、5%を超える外部量子効率が得られた。しかしながら、発光輝度の面では、発光層をウェットプロセスのみで作製した素子の方が優れていた。成膜法の違いによるデバイス特性の異なりを明らかにするため、ホスト材とドーパント材の三重項準位の測定、その混合系の蛍光、燐光強度の温度依存性から光学特性の検討を行い、ホストにTDAPBを用いた単層ではウェットプロセスによる良好な薄膜形成により、発光過程へのより効率的なエネルギー移動が起こることを見出した。また、発光層をウェットプロセスのみで作製した素子に比べ、ウェットプロセス、ドライプロセスで積層した素子では、薄膜の構造変化により不均一、広範囲な発光領域になっていると考えられる。有機層と陰極電極間の電子注入機構について検討を行い、最適化を行うことで、可視域から近赤外域までの透過率が40%以上で、外部量子効率が5%以上の素子が得られた。
ポケットを有する褥瘡の分子生物学的根拠に基づくケア基準の開発

ポケットを有する褥瘡の治癒過程における浸出液中のサイトカインを調査した。その結果、bFGFが上昇するとポケット面積の縮小を47.9%の頻度で認め、VEGFが上昇するとポケット面積の縮小を51.4%の頻度で認めた。さらに、通常の表皮化をたどる褥瘡と先行する収縮をたどる褥瘡の肉芽増殖期のポケット面積とbFGFとVEGFの推移から、先行する収縮ではbFGFとVEGFは共に推移していなかった。このbFGFとVEGFの推移が連動し縮小した時に実施していたケアは、ポケット内洗浄回数の増加と抗菌剤の使用であった。ポケットを有するStage III、IVの褥瘡は本邦の褥瘡の3割を占めており(日本褥瘡学会,2006),特に重症度の高い在宅で介護をうける対象に多い。しかし,ポケットを有する褥瘡ケアの方法については本邦においては1998年厚生省のガイドライン,日本褥瘡学会からの褥瘡対策の指針では言及されていない。また,ケアを評価する適切な指標がなく,かつケア介入も科学的な根拠がないためケアに困窮している。そこで,今回私達はなぜポケットを有する褥瘡が治癒しがたいのかを科学的に評価できる分子生物学的視点からサイトカインに注目し,ポケットを有する褥瘡とない褥瘡の治癒過程における浸出液中のサイトカインの特徴とケア介入によるサイトカインの推移を調査する。そして,サイトカインによる根拠ある最適なケア基準を開発することを研究の目的とした。調査対象は,ポケットを有する褥瘡14部位の190回である。ポケットを有する褥瘡は,ポケット面積が縮小するときのbFGFは,1週間前に数値が上昇した現象は69回47.9%に認め,ポケット面積の縮小を確認した時点で下降した現象は64回44.4%に認めた。同様にVEGFでは,1週間前に数値が上昇した現象は74回51.4%に認め,ポケット面積の縮小を確認した時点で下降した現象は76回52.8%に認めた。また,ポケット面積縮小時に実施していたケアは,ポケット内洗浄回数の増加と抗菌剤の使用であった。以上より,bFGFとVEGFがポケットを有する褥瘡の治癒を反映するサイトカインであると示唆された。ポケットを有するStage III・IVの褥瘡は本邦の褥瘡の3割を占めており(日本褥瘡学会,2006)、特に重症度の高い在宅で介護をうける対象に多い。しかし、ポケットを有する褥瘡ケアの方法については本邦においては1998年厚生省のガイドライン、日本褥瘡学会からの褥瘡対策の指針では言及されていない。また、ケアを評価する適切な指標がなく、かつケア介入も科学的な根拠がないためケアに困窮している。そして、これまでにポケットを有する褥瘡の治癒過程には、通常の表皮化とポケット特有の先行する収縮の2つに分類され、平均治癒期間は通常の表皮化では154.1日、先行する収縮では206.0日と有意に先行する収縮が遅延することを明らかにしてきた。そこで、今回私達はなぜ先行する収縮が治癒しがたいのかを科学的に評価できる分子生物学的視点からサイトカインに注目し、ポケットを有する褥瘡とない褥瘡の治癒過程における浸出液中のbFGFとVEGFの特徴とケア介入によるサイトカインの推移を調査した。そして、サイトカインによる根拠ある最適なケア基準を開発することを研究の目的とした。通常の表皮化をたどるポケットを有する褥瘡と先行する収縮をたどるポケットを有する褥瘡の肉芽増殖期のポケット面積とbFGFとVEGFの推移の実態から、bFGFとVEGFの推移が連動している傾向があった。表皮化全症例では平均54.7%、収縮全症例では平均36.9%が連動しており、先行する収縮ではbFGFとVEGFは共に推移していないために肉芽増殖が遅延することが示唆されました。また、ポケット面積拡大後に、bFGFとVEGFの推移が連動し縮小した時に実施していたケアは、ポケット内洗浄回数の増加と抗菌剤の使用であった。
パフォーマンス評価を活かしたカリキュラム・マネジメントの改善方略の開発

2018年度は、主として、下記に取り組んだ。(A)パフォーマンス評価、カリキュラム・マネジメントなどに関して、国内外の先行研究・先進事例について調査を進めた。特に、学校が直面している課題である小学校英語の導入、特別支援教育の推進などについて調査を進め、成果の一部を学会等で発表した。また、進路多様高校において「社会に開いた教育」を実践することによって教育効果を高めている事例について訪問調査を行うとともに、米国において特徴的な実践を生み出しているMission Hill Schoolについて聞き取り調査を行った。(B)京都市教育委員会、京都市立高倉小学校、熊本大学教育学部附属中学校、京都市立堀川高等学校、京都府立園部高等学校、兵庫県立尼崎小田高校、高松市立高松第一高等学校などとの連携のもとで、教科におけるパフォーマンス課題の開発や、探究的な学習の指導と評価などに関して教員研修を提供するとともに、カリキュラム・マネジメントの改善方策について検討した。また、京都大学大学院教育学研究科E.FORUMの提供する教員研修において、シンポジウム「カリキュラム・マネジメントをどう効果的に進めるか」を開催した。(C)教員研修などの場で寄せられる、パフォーマンス評価に関する疑問点を集約し、実践改善に役立つ知見を発信するため、著書『Q&Aでよくわかる!「見方・考え方」を育てるパフォーマンス評価』をまとめた。この著書の中では、「資質・能力」の育成とパフォーマンス評価、パフォーマンス課題やルーブリックの作り方や活かし方、各教科や「総合的な学習(探究)の時間」におけるパフォーマンス評価の進め方についての疑問に回答しているほか、特別なニーズのある子どもたちへの指導への応用可能性や、ICT活用、カリキュラム・マネジメント、入試・キャリア教育についても論じた。年度当初に予定していた研究計画について、ほぼ計画通りに達成することができた。特に、パフォーマンス評価を活用する上での困難や疑問点について調査するとともに、その解決策について検討したことを、著書として刊行できたことは、当初の計画以上の進展と言える。現在、各学校は、2017年・2018年改訂学習指導要領に対応するカリキュラム改革に取り組んでいる一方で、多様な子どもたちのニーズに応じた教育の改善に迫られている。本研究では、引き続き、多様な学校現場が直面している課題について調査を進めるとともに、それらの課題に取り組んできた国内外の先進事例を調査することによって、カリキュラム・マネジメントの改善方策についての研究を推進する予定である。
アルキルヒドロペルオキシドの新規合成法の開発

1.マイクロ波加熱反応によるN-ヒドロキシフタルイミド(NHPI)誘導体の合成種々のNHPI誘導体の合成を行つた。従来の加熱法に変わり,マイクロ波加熱法を用いることで,簡便かつ効率的に相当するフタル酸無水物よりNHPI誘導体が合成できることを見いだした。マイクロ波加熱を利用することで,従来の加熱反応では収率の低かったNHPI誘導体を短時間かつ良好な収率で合成できた。この結果は"Synthetic Communications"に投稿し,掲載された。2.オレフィンのアリル位ヒドロペルオキシ化反応への展開γ-ヒドロペルオキシ-α,β-不飽和エステル類の新規合成方法を開発した。NHPIとラジカル開始剤を組み合わせた酸素酸化反応をα,β-不飽和カルボニル化合物に適用した。γ-ジアルキル-α,β-不飽和エステルやケトンは良好な収率でγ位のみが位置選択的にヒドロペルオキシ化された化合物を与えた。また,アンドロスト-4-エン-3,17-ジオンは6-ヒドロペルオキシアンドロスト-4-エン-3,17-ジオンを良好な収率で与え,本反応系がステロイド類のヒドロペルオキシ化反応に応用できることが分かった。この結果は"Synthetic Communications"に投稿し,現在印刷中である。3.NHPL-アゾ系ラジカル開始剤を複合触媒とする環境調和型ヒドロペルオキシ化反応の開発固体触媒でのヒドロペルオキシ化反応の確立を試みるため,1.で合成したNHPI誘導体のシリカゲルへの固定化を検討した。5種類のシリカゲルに固定したNHPIの合成法を確立した。合成したシリカゲル固定化NHPI誘導体は,ラジカル開始剤と組み合わせることでヒドロペルオキシ化反応の触媒になることがわかった。この結果は現在論文として投稿準備中である。1.N-ヒドロキシフタルイミド(NHPl)-アゾ系ラジカル開始剤を複合触媒とするアリールアルカンのヒドロペルオキシ化反応の確立ヒドロペルオキシ化反応の量適化を図るため,種々のNHPl誘導体の合成を行った。従来の加熱法に変わり,簡便かつ効率的な合成方法を見いだした。この方法は現在論文として投稿準備中である。合成した種々のNHPl誘導体と種々のラジカル開始剤を用いアリールアルカンのヒドロペルオキシ化反応をスクーリングした結果,現在のところNHPlと2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4,-ジメチルバレロニトリル)(V-70)の組み合わせが最も良好な収率で相当するヒドロペルオキシドを与えた。2.オレフィンのアリル位ヒドロペルオキシ化反応への展開ヒドロペルオキシ化反応をα,β-不飽和カルボニル化合物に適用した。また,アンドロスト-4-エン-3,17-ジオンは6-ヒドロペルオキシアンドロスト-4-エン-3,17-ジオンを良好な収率で与え(エントリー5),本反応系がステロイド類のヒドロペルオキシ化反応に応用できることが分かった。しかし直鎖のγ-モノアルキル-α,β-不飽和カルボニル化合物の反応性は低い結果となった。3.NHPl-アゾ系ラジカル開始剤を複合触媒とする環境調和型ヒドロペルオキシ化反応の開発固体触媒でのヒドロペルオキシ化反応の確立を試みるため,1.で合成したNHPl誘導体の固定化を検討した。シリカゲルに固定したNHPlの合成法を確立し,現在ヒドロペルオキシ化反応への適用を試みている。
制度の運用における差異を導く要因に関する実証研究：日本企業の取締役会改革を事例に

平成26年度においては,(1)平成25年度において構築したデータセットに基づく統計的実証分析,(2)研究成果の学会発表および公刊,を中心に研究作業を進めてきた.また,これらの作業を行うと同時に,平成25年度から引き続き,平成26年8月上旬までアリゾナ州立大学に訪問研究員として滞在し,Glenn Hoetker教授と日本企業に関する共同研究も行った.第一に,データセットの統計的実証分析である.本研究で利用するデータセットは,1990年から2013年における日本の大企業391社の取締役会の構成および一連の経営慣行の導入状況に関するものである.平成25年度において,既にデータセットを完成させているので,平成26年度では主に,データセットの統計的実証分析を行い,随時,作業の進行に伴って必要となったデータの追加収集を行った.第二に,研究成果の学会発表および公刊である.一部の研究成果は,既に論文としてまとめるに至っており,マネジメント領域において最も影響力のある学会であるAcademy of Management (AOM)の年次総会における研究発表が決まっている.この論文に関しては,近いうちに英語の専門学術雑誌へ投稿する計画である.また,既に理論枠組み及び実証的証拠は揃っているが,まだ論文としてまとめるに至っていないものは,可能な限り早く論文として研究成果をまとめ,国際学会での発表および英語の専門学術雑誌への投稿を随時行っていく予定である.最後に,平成25年8月より,アリゾナ州立大学において,訪問研究員として研究活動に従事し,Glenn Hoetker教授と日本企業に関する共同研究を行った.Hoetker教授との共同研究の成果も既に現れ始めており,AOMの年次総会における発表が決まっている.Hoetker教授との共同研究は,英語の専門学術雑誌の投稿に必須であるライティング・スキルの習得にもつながっており,間接的に本研究の魅力を高める一助となっている.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,日本企業における取締役会改革,特にその発端となった執行役員制度に注目して, 1990年代後半に始まった取締役会改革以後における各企業の取締役会の構成がどのように変化したのか,その変化は当初意図されていたものと整合的であったのか,整合的でないとすればどのような要因がその違いを説明するのか,を明らかにすることにある.上記の目的を達成するために,平成25年度においては主に,データの収集を中心に作業を進めてきた.作業を順調に進めることができた結果,当初計画していたデータ収集は既に完了している.より具体的には, 1990年から2013年における,日本の大企業391社の有価証券報告書及びコーポレート・ガバナンスに関連する新聞・雑誌記事を収集し,当該企業の取締役会の構成及び取締役会に関わる一連の経営慣行の導入状況を整理したデータセットを完成させている.本研究の一部は,平成25年度中に論文としてまとめるに至ったため,既に英語専門学術雑誌(Journal of Management Studies)に投稿しており,レビュー・プロセスに入っている.専門学術雑誌への投稿が即座に掲載を意味するわけではないが,研究の成果は着実に形になりつつある.また,これらの作業を行うと同時に,アリゾナ州立大学W. P.カーリー校のマネジメント学科において,訪問研究員として, Glenn Hoetker准教授と共同研究も行っている.そこでは主に, Glenn Hoetker准教授と日本企業に関する共同研究を行い,英語専門学術雑誌への投稿及び掲載を目指している.日々,着実に作業を進めており,共同研究を始めてまだそれほど月日は経っていないが,既に初稿の執筆を終えている等,成果も現れつつある.平成26年度においては,(1)平成25年度において構築したデータセットに基づく統計的実証分析,(2)研究成果の学会発表および公刊,を中心に研究作業を進めてきた.また,これらの作業を行うと同時に,平成25年度から引き続き,平成26年8月上旬までアリゾナ州立大学に訪問研究員として滞在し,Glenn Hoetker教授と日本企業に関する共同研究も行った.第一に,データセットの統計的実証分析である.本研究で利用するデータセットは,1990年から2013年における日本の大企業391社の取締役会の構成および一連の経営慣行の導入状況に関するものである.平成25年度において,既にデータセットを完成させているので,平成26年度では主に,データセットの統計的実証分析を行い,随時,作業の進行に伴って必要となったデータの追加収集を行った.第二に,研究成果の学会発表および公刊である.一部の研究成果は,既に論文としてまとめるに至っており,マネジメント領域において最も影響力のある学会であるAcademy of Management (AOM)の年次総会における研究発表が決まっている.この論文に関しては,近いうちに英語の専門学術雑誌へ投稿する計画である.また,既に理論枠組み及び実証的証拠は揃っているが,まだ論文としてまとめるに至っていないものは,可能な限り早く論文として研究成果をまとめ,国際学会での発表および英語の専門学術雑誌への投稿を随時行っていく予定である.最後に,平成25年8月より,アリゾナ州立大学において,訪問研究員として研究活動に従事し,Glenn Hoetker教授と日本企業に関する共同研究を行った.Hoetker教授との共同研究の成果も既に現れ始めており,AOMの年次総会における発表が決まっている.Hoetker教授との共同研究は,英語の専門学術雑誌の投稿に必須であるライティング・スキルの習得にもつながっており,間接的に本研究の魅力を高める一助となっている.26年度が最終年度であるため、記入しない。

当初予定していたデータの収集を完了しており,計画通り研究を進めることができている.また,本研究の最終的な目標の一つは,本研究の研究成果を国際的に評価の高い学会及び専門学術雑誌において発表及び公刊することであるが,既に,本研究の成果の一部を専門学術雑誌に投稿できている点も,本研究がおおむね順調に進展していることを示している.本研究において既に収集したデータは,日本企業における取締役会の現状については包括的に捉えており,どのような変化が日本企業において生じたのかを明らかにしている.しかしながら,なぜこのような変化が生じたのか,その変化は企業ごとに異なるのはなぜか,といった問いに答えるためには,理論枠組みを用いた説明が必要である.まだ充分にそれを確立するには至っていないが,マクロ組織論における制度論(institutional theory)といった理論を中心に,現在,その作業を進めており,今後も継続していくことで,最終的にそれを構築する.
粉粒体の運動の統計力学的研究

本研究では、粒子系の統計力学的な振舞いとの類似を研究するために、粉粒体を入れた容器に振動を加えた系(粉体振動層)への粒径の多分散性が及ぼす影響を計算機シミュレーションによって調べた。計算機シミュレーションに際して、粉粒体粒子は斥力ポテンシャルと動摩擦との2体相互作用をしている粒子としてモデル化した。粒子の平均直径を長さの単位とする。各粒子の大きさは、σ_0を正として(1+σ_0)または(1-σ_0)を確率1/2でとるとする。σ^2_0は粒子の大きさの、粒子の個数に対する分布の分散となり、粉粒体の多分散性を表す。このモデルで、パラメータを適切に選んで粉粒体振動層における流動化現象が再現できた。多分散性σ^2_0をあまり大きくすると、粒子の大きさが容器の高さに依存するため(偏析現象)粒子の分布はゆっくりと変化して行く。この偏析の生じる様子も本研究のシミュレーションにより観察された。一方、σ^2_0が0.02あたりまででは、振動開始から数十周期から3,400周期までにわたって単分散の場合と同様な定常状態が維持されることが確認できた。この時間スケールでの定常状態で、高さ依存の運動エネルギーの多分散性σ^2_O依存性を調べた結果、以下の振舞いを発見した:・多分散性が小さい時、振動層の振舞いは多分散性の変化に敏感(敏感相)である。・多分散性が大きくなると振動層の振舞いは多分散性の変化に鈍感となる(鈍感相)。・上記2つの敏感相と鈍感相との境目の多分散性の大きさは、多分散性分子からなる物質の固体と液体との共存状態が消失する臨界分散値に等しい。この値は、従来の偏析の研究に際して扱われてきた多分散値よりもはるかに小さい値である。これらの研究のために用いるベクトル計算機用のシミュレーションプログラムの研究も行ない、世界的にみても効率の良いプログラムを開発した。
高齢者世代が参画する子育て支援活動が母親・高齢者世代双方の精神的健康へ及ぼす効果

本研究では、高齢者世代が参画する子育て支援活動が母親と高齢者世代の双方へ及ぼす影響について検討することを目的とした。まず母親への効果として、「子育てしやすいと思える地域のつながり」に焦点をあて検討を行った。その結果、ゆるやかなつながりをもてる場や機会を増やしていく必要性が考えられた。また、高齢者自身は活動への参加によって主に情緒的なソーシャル・サポートを得ていることが考えられた。さらに高齢者による子育て支援活動についてのさらなる実態把握を行い、プログラム開発をめざす今後の研究展開に活かすこととした。本研究では,少子高齢社会における地域社会全体での子育て支援策の1つとして,高齢者世代が参画する子育て支援活動に焦点をあて,少子高齢社会における地域全体での効果的な子育て支援策の構築と,母親等の子育て世代および高齢者世代双方の健康・QOLへの寄与をめざし,高齢者世代が参画する子育て支援活動が,参加する母親および,子育て支援活動を行う高齢者世代の双方の精神的健康へ及ぼす効果を明らかにすることを研究目的としている。今年度は,前年度に実施した調査地拡大のための関係機関からの聞き取りによって情報を得た調査協力が得られる可能性のある地域組織活動のスタッフに対し,活動の実際や組織の種類からみた特徴,今後の子育て支援活動への展望や課題等について聞きとりを行った。その中で,本調査実施前にさらに把握しておくべき詳細な事項が考えられたため,当初計画に加えてそれらについて明らかにするための調査を実施するために一部計画を変更して進めているところである。また同時に,学会や国内外の関連領域の専門家から本課題に関連する最新の知見の収集を行った。さらに本研究が最終的に目指す地域社会全体での子育て支援策の構築に向けて研究を進める際の根拠を積み重ねるために,子育て世代が子育てしやすいと感じる地域のつながりについて明らかにするために調査対象地域での既存データをもとに検討した。その主な結果として,密着度が強すぎるつながりよりは,ややゆるやかなつながりの方が子育てしやすい地域と感じられる可能性が示唆され,気軽に地域住民同士が交流できる場や機会を増やしていくこと,また,そのような地域組織の活動を支援していくことが重要と考えられた。今後,本結果についても今後の具体的支援活動の内容検討をする際に活かし,対象とする地域組織活動のスタッフと協働して検討を重ね,本調査を実施していく。本研究では,高齢者世代が参画する子育て支援活動に焦点をあて,少子高齢社会における地域全体での効果的な子育て支援策の構築と,母親等の子育て世代および高齢者世代双方の健康・QOLへの寄与をめざし,高齢者世代が参画する子育て支援活動が双方の健康へ及ぼす影響について検討することを研究目的とした。初年度は対象地域拡大に向けての事前準備として関連領域の専門家から本課題に関する最新の知見を収集するとともに,新たな対象地域の候補に挙がった地域の専門職から高齢者が参画する子育て支援活動の現状について情報収集を行った。翌年度は関連する地域組織活動のスタッフから,活動の実際や組織の種類からみた特徴,今後の子育て支援活動への展望や課題等についての意見収集を行った。さらに本研究が最終的に目指す地域社会全体での子育て支援策の構築に向けて研究を進める際の根拠を積み重ねるために,子育て世代が子育てしやすいと感じる地域のつながりについて明らかにするために既存データをもとに検討した。最終年度では高齢者が主体となっている地域組織における子育て支援活動の実践者から自身への効果等について聞きとりを行った。さらにこれらの検討の結果,具体的支援活動の内容を検討するためには,高齢者が参画する地域組織における子育て支援活動についてのさらなる実態把握やその支援体制の現状等の把握が必要と考えられたため,一部計画を変更して関係機関からの情報収集を行い,今後のプログラム開発をめざした研究展開に活かすこととした。少子化の進行に伴って,母親の育児ストレスの軽減や精神的健康の向上は重要な公衆衛生上の課題となっており,地域社会全体での子育て支援策が求められている。同時に,急速な高齢化が進むわが国においては,高齢者世代の精神的健康の向上も喫緊の課題となっている。中でも,地域における社会活動は,うつ予防と関連する重要な要因と指摘されている。従って,高齢者の地域における社会活動を促進することは,高齢者の精神的健康の向上に寄与する可能性があると同時に,介護予防を推進する観点からも重要と考えられる。そこで本研究では、少子高齢社会における地域社会全体での子育て支援策の1つとして,高齢者世代が参画する子育て支援活動に焦点をあて,少子高齢社会における地域全体での効果的な子育て支援策の構築と,母親等の子育て世代および高齢者世代双方の健康・QOLへの寄与をめざし,高齢者世代が参画する子育て支援活動が,参加する母親および,子育て支援活動を行う高齢者世代の双方の精神的健康へ及ぼす効果を明らかにすることを研究目的としている。

初年度となる本年度は、従来からの調査地に加えて,調査地拡大のための準備,調査事前準備等を目標とした。まずは子育て支援関連図書および高齢者健康づくり関連図書等を用い,文献レビューを行うとともに,これまで行ってきた研究についてさらに検討を行った。また,学会や関連領域の専門家から本課題に関連する最新の知見の収集を行った。さらに,従来から継続的に協力を得ている調査予定地の関係機関の専門職等に加えて,調査地拡大に向けて近隣の他の地域の専門職等から、高齢者が参画する子育て支援活動の現状について情報収集を行った。今後は調査実施に向けて,具体的な準備として,調査協力を仰ぐ地域組織の最終的な選定,調査方法,調査票の確定,倫理的課題への対応などを行っていく必要がある。調査協力が得られる可能性のある地域組織活動のスタッフに対し,活動の実際や課題等について聞きとりを行った結果,本調査実施前にさらに把握しておくべき詳細な事項が考えられたため,当初計画に加えてそれらについて明らかにするための調査を実施するために一部計画を変更する必要があると判断したため。調査実施に向けて,関係機関の専門家等からの意見収集は実施できたが,当初予定していた,子育て支援活動を組織的に行っている住民に対する聞き取りはまだ不十分であるため。本調査実施前にさらに把握しておくべき詳細な事項についての事前調査を実施するとともに,昨年度,聞き取りをする中で考えられた本調査実施の際に考えられる課題を研究協力者とともに検討して調査実施体制を確立し,本調査を実施,成果のまとめを行う。平成24年度は,さらなる調査候補地拡大の可能性を探ることも含めて,地域組織活動関係者からの聞き取りを進めるとともに,必要な協力体制の整備,調査デザインの最終的な検討,事前調査等を行い,調査実施に向けて進めていく。当初計画に加えて必要と考えられた事前調査を実施するために今年度研究費の一部を次年度使用額として充当する。また,当初より配分されている次年度研究費については,本調査実施のための調査研究旅費,実施に必要な文具類や分析に必要な統計ソフト類等の物品費,調査票・報告書印刷費,郵送費,効率的な研究遂行のための研究補助者への謝金,成果報告や最新の知見収集,専門家からの意見収集のための学会参加費として使用する予定である。平成24年度の目標は,平成23年度に行った調査事前準備を基にして,必要な協力体制,調査デザインの検討,事前調査等を行い,調査実施に向けて進めていくことである。具体的な計画・方法・使用予定の研究費としては次のとおりである。(1)対象とする地域組織活動の関係者への聞き取り(調査研究旅費,物品費など),(2)調査協力体制の整備(打ち合わせ旅費など),(3)調査デザインの最終的な検討,専門家からの助言を受ける(謝金など),(4)調査票案の作成,プレテスト,調査票の修正(印刷費,物品費など),(5)所属大学の倫理委員会の承認を得る。(6)調査実施(謝金,物品費,調査研究旅費など),
骨置換性炭酸アパタイトの既成スペーサーを用いた骨移植を必要としないサイナスリフト

われわれは水酸化カルシウムを出発物質として、焼結反応なしに低結晶性炭酸アパタイトの開発に成功している。炭酸アパタイトの粒径の違いによる吸収と骨形成に及ぼす影響を検討したところ、顆粒径の小さいものほど吸収が大きく、また骨形成が大きくなることが示された。さらにウサギのサイナスリフトの実験では、骨置換性と吸収性に優れ、骨補填材として有用であることが示唆された。上顎臼歯部は骨量が少ないため、インプラント治療に際してサイナスリフト(上顎洞底挙上術)による骨造成が行われることが多い。従来のサイナスリフトは移植骨や骨補填材を用いていたが、骨移植には骨採取部の侵襲や合併症などが生じ、使用できる骨量に限界があるなどの問題があり、人工の骨補填材は吸収することなく異物として残存するなどの問題があった。われわれは水酸化カルシウムを出発物質として骨置換性の炭酸アパタイトを開発することに成功している。今回、顆粒状の炭酸アパタイトの粒径の違いが、炭酸アパタイトの吸収や骨形成に及ぼす影響を組織学的に検討した。試料は、粒径300-600μm、600-1000μm、1000-1400μmの3種類の顆粒状の炭酸アパタイトを用いた。実験動物には15週齢の雄性日本白色ウサギを用いて、大腿骨遠位端に径5mml、深さ8mmの埋入窩を形成し、各試料を充填した。埋入、2、4、12週後に摘出し組織学的検討を行った。いずれの炭酸アパタイト顆粒においても、埋入後から経時的に顆粒径が小さくなり、顆粒の吸収が観察された。顆粒径の減少は、300-600μmの顆粒が最も小さく、1000-1400μmが最も大きかった。すなわち、顆粒径が小さいほど、顆粒の吸収が大きくなる傾向がみられた。骨形成については、埋入初期では既存骨辺縁から顆粒に向かって少量の骨形成がみられたが、埋入12週後では、埋入窩中心部にまで新生骨が認められた。また、顆粒を含む周囲の骨組織には骨髄の形成もみられた。以上のことから、炭酸アパタイトの粒径は、その吸収性と骨形成に影響することが明らかとなった。実験動物には15週齢の雄性日本白色ウサギを用いて、大腿骨遠位端に径5mm、深さ8mmの埋入窩を形成し、各試料を充填した。摘出した試料は、まず、マイクロCTと骨梁構造解析装置を用いて、骨形成量と炭酸アパタイトの骨置換を定量的に解析した。試料を固定後、テクノビット樹脂に包埋して、非脱灰切片を作製した。骨の新生速度は、テトラサイクリン、カルセイン、キシレノールオレンジなどの骨ラベリング法にて検討した。組織写真では、顆粒周囲に新生骨の形成が認められた。炭酸アパタイトは粒径の類円形の変化が認められた。β-TCPは顆粒の形態は吸収による形態変化が著明であった。HAPは顆粒の形態変化はほとんど認められなかった。本研究から、炭酸アパタイトは骨置換性と吸収性にすぐれ、サイナスリフトの補填剤として有用であることが明らかとなった。

研究を行なう時間が不足していた。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究費と時間の有効に使い、速やかに遂行したい。
マイクロデバイスを用いた脳血管―神経の機能発現メカニズムの研究

血液脳関門(BBB)とは,密着結合した血管内皮細胞と神経細胞によって構成される機構で,脳内に入る物質を厳格に制限し,脳内環境の恒常性維持の役割を担っている.しかし,このBBBは殆どの薬を通さないことから,アルツハイマー病等の神経疾患の治療薬開発の妨げとなっている.本研究では,マイクロデバイス技術を駆使し,BBB機構を再現し,特に血管内皮細胞と脳細胞(神経細胞)の相互作用に着目し,BBBが担う選択的物質輸送の仕組み理解を目指した.本研究では,独自に開発したモノレイヤー細胞シート作製技術(メッシュ培養技術)及びマイクロ流体技術を駆使し,血管細胞と神経細胞の3次元共培養を可能にするマイクロデバイスを開発することにより,血液脳関門(blood-brain barrier, BBB)の基礎機能ユニットを生体外で再現することを目指している.このようなモデルは薬物動態に応用が期待されている.本年度は,メッシュの線幅,開口部のサイズや形状を変えながら,BBBにみられる密着結合の特徴をもつ脳毛細血内皮細胞組織の構築条件を検討した.そのため,メッシュ培養技術を基に,血管内皮細胞と線維芽細胞,および血管内皮細胞と上皮細胞のそれぞれの共培養システムを作製した.なお,血管内皮細胞には,一般的に使われているHUVECs(Human Umbilical Vascular Endothelial Cells)を用い,線維芽細胞および上皮細胞のそれぞれにはTIG-120およびNCl-H441細胞を用いた.上述のメッシュ培養法でまず線維芽細胞または上皮細胞を播種して細胞シートを作製し,次にその上にHUVECsを直接播種して共培養した.その結果,下敷きの線維芽細胞(または上皮細胞)とのインタラクションによってHUVECsが広がり,結果的に線維芽細胞を覆うHUVECsのレイヤーが形成された.その一方で,HUVECsと上皮細胞の場合においては,上皮細胞のみをメッシュ上で培養しても細胞が広がらず,細胞シート形成に至らないのに対し,HUVECs+内皮細胞の共培養では,それぞれの細胞が広がりレイヤーを形成することが分かった.次に,VE-Cadherinの免疫染色により,得られたHUVECレイヤーの密着結合を調べた結果,レイヤー全面においてVE-Cadherinが一様に発現されていることが明らかとなり,メッシュ培養の有用性を確認できた.本研究は当初の計画通りに進んでいると評価できる.まず,BBBモデル作製に重要な要素である血管内皮細胞の密着結合の確認ができているので,次にニューロン等を含む3次元共培養デバイスへの発展が可能となった.当初予期していなかったこととして,血管内皮細胞のレイヤーが形成された後,線維芽細胞の誘導により血管新生が起こることである.また,これに伴って,線維芽細胞層の層厚が肥大化する現象も確認できている.これは線維症で見られる現象と類似性が高く,興味深い現象であるため,本路線からは少し外れるが,探ってみることにした.この現象は異種細胞間相互作用の結果であることは明らかではあるが,血管新生が先なのか,線維芽細胞層の肥大化が先なのかは現時点では明らかではないので,今後の研究でこれを明らかにする.現在,血管新生と肥大化の同時性を高分解顕微鏡観察により調べるとともに,本研究で検討している神経ー血管相互作用との類似性も調べていく予定である.本研究では,独自に開発したモノレイヤー細胞シート作製技術(メッシュ培養技術)及びマイクロ流体技術を駆使し,血管細胞と神経細胞の3次元共培養を可能にするマイクロデバイスを開発することにより,血液脳関門(blood-brain barrier, BBB)の基礎機能ユニットを生体外で再現することを目指した.このようなモデルは薬物動態に応用が期待されている.平成28年度では,血管内皮細胞としてHUVECsを用いた場合,VE-Cadherinを発現する接着結合は確認できたものの,密着結合は確認できなった.そこで,平成29年度では,メッシュ培養したHUVECsをマトリゲル上に重ねるという新しい血管細胞シート作製法を導入した.その結果,HUVECシートの作製がより安定にできるようになり,また,Occludinの免疫染色によりタイトジャンクションの形成も確認できた.さらに,血管・脳細胞の3次元共培養システムの確立において,脳幹細胞をマトリゲル層内で培養し,さらに分化誘導試薬を導入することで,アストロサイト,神経細胞,およびオリゴデンドロサイトへの分化誘導を試みた.分化誘導の結果,神経細胞への分化が比較的高い確率で得られた一方で,アストロサイトへの分化効率が極めて低かった.そこで,神経細胞のマトリゲル層の上部に血管細胞を重層化した共培養システムを新たに作って再度実験を行った結果,脳細胞の増殖と神経細胞への分化は顕著に改善したが,アストロサイト分化には特に影響はなかった.これを受け,現在,BMP4等のアストロサイト分化誘導に用いられるサイトカインを用いて改善を図っている.本研究を通じて,BBBの3次元モデルの樹立を目指し,血管内皮細胞シートの作製手法の確立,および脳細胞の3次元培養は達成できたといえる.しかし,最終目的の相互作用の検討にはまだ至っておらず,今後とも取り組んでいく所存である.血液脳関門(BBB)とは,密着結合した血管内皮細胞と神経細胞によって構成される機構で,脳内に入る物質を厳格に制限し,脳内環境の恒常性維持の役割を担っている.しかし,このBBBは殆どの薬を通さないことから,アルツハイマー病等の神経疾患の治療薬開発の妨げとなっている.