hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
導電性高分子発泡体を用いた熱電変換デバイスの開発

導電性高分子の発泡体を作製し、その導電率、ゼーベック係数、熱伝導率を測定し、空孔率と熱電変換効率の関係を明らかにし、発泡という方法論の有効性を示すことを目指した。発泡の方法として、発泡剤の添加、凍結乾燥、超臨界二酸化炭素の含浸によるものを実施した。特に、凍結乾燥を行ったものが、より低密度で、空孔導入率が高かったことから、その熱電変換性能を調査した。その結果、発泡をさせないものと同程度のゼーベック係数を得ることができ、熱電変換性能を示すことが明らかとなった。また、熱伝導率は極めて小さく、空気と同程度であった。一方で、導電率は極めて小さく、今後、密度の最適化が必要である。本研究では、有機材料の中で最も高い熱電変換性能が報告されている導電性高分子(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT:PSS)を発泡させることで、発泡PEDOT:PSSを作製し、無機材料に匹敵する実用レベルの高い熱電変換効率をもったフレキシブルな熱電変換材料を開発することを目的としている。高分子としてはキャリア数の多いPEDOT:PSSの熱伝導率と導電率の関係はおおよそWiedemann-Franz則にしたがうと想定される。しかし、発泡を行うことで、熱伝導率が小さく、大きな熱容量をもった空気とPEDOT:PSSが非常に大きな表面積で接し、界面を通して空孔に流れた熱がそこに蓄えられるため、熱伝導率と導電率の関係はWiedemann-Franz則を打破し、導電率を高く保ったままで、非発泡のPEDOT:PSSに比べて小さな熱伝導率をもたせることを目指す点に本研究の学術的な特徴がある。初年度は発泡剤の添加による発泡、および凍結乾燥による綿状のPEDOT:PSSを作製し、その材料の熱電変換特性の測定を行った。発泡剤による発泡では非連続性の空孔を有する構造を得ることができた。ただし、フィルムの基板に近い面には空孔がほとんど入らず、表面に近い層のみに空孔が導入されるなどの問題点があり、現在改善を行っている。一方、凍結乾燥では連続空孔を有する綿状の構造体が得られた。空孔率が非常に高いため、材料のサイズでスケールした導電率は小さいものの、ゼーベック係数も示し、熱伝導率はほとんど空気と変わらない断熱性をもった熱電変換を示す構造が得られた。現在、超臨界二酸化炭素含浸による発泡に関しても研究を進めている最中であり、圧力や温度の最適化に取り組んでいる。当初の予定では超臨界二酸化炭素の含浸を用いて発泡PEDOT:PSSを作製し、圧力、静置時間を変えながら空孔の有無、空孔率、空孔サイズの変化の計測すること、作製した発泡構造の導電率、ゼーベック係数、熱伝導率を測定し、熱電効果を評価することを年度の目標として設定した。当初、予定していた超臨界二酸化炭素による発泡はまだ、十分な構造を得ることができず、その点では当初の計画に達していないが、発泡剤の導入および凍結乾燥法の適用により所望の構造の作製および条件による空孔導入率のある程度の制御は達成することができた。また、この構造に関して導電率とゼーベック効果の発現も確認することができた。所望の電気物性の発現を観測することができた点で、当初の予定通りの進展を示している。また、熱伝導の測定も行い、まだ、誤差が大きいものの空気とほぼ同様の熱伝導率をもつ構造を作製することができた点においても、当初の予定を十分達したと考えている。方法論としては当初の予定と異なる部分があるものの、目的の構造を作製し、その物性が評価できた点から、当初の予定通り順調に進展しているといえる。

主に、初年度の結果、有用な熱電変換性能を得た凍結乾燥を用いた綿状構造体の特性評価と性能向上のための試みを実施した。予備凍結の濃度および方法により、内部構造をある程度制御できること、これにより特に導電率に関して大きな性能向上ができることを明らかにした。一方、ゼーベック係数はあまり変化を受けず、熱伝導率も十分に小さいため影響は軽微であった。また、発泡に関しても凍結乾燥に準じた結果となることが想定される結果となった。作製した凍結乾燥体は力学的な強度が脆く、そのまま使用するには強度の補強が必要とされる。このため、ポリスチレンなどのプラスチック材料を添加し、強度の補強を実施した。強度補強の結果、導電率が著しく低下してしまうため、混合についての検討を今後実施する。導電率の向上に向けた二次ドーパントの導入、ほどよい導入空孔率の決定と制御を実施する。高い空孔率の導入は凍結乾燥法が適しているが、冷却トラップ温度が高いと二次ドーパントとして一般的なジメチルスルホキシドが溶融してしまい、空孔率が大きく低下してしまう。このため、ドーピング方法や凍結乾燥方法を見直し、綿状構造を保ったままのドーパント導入を行い、導電率を向上する。同時に導電率の低下と、熱伝導率の維持にとってほどよい空孔率を決定し、最適な構造を作製する。現在検討中の超臨界二酸化炭素による発泡についても引き続き検討する。特に、末端にポリエチレンオキシド鎖をもつPEDOTが本方法論に適していると思われるため、このサンプルを中心に本手法を用いた発泡構造の作製を行う。また、形成した構造の結晶構造など微細なモルフォロジーと発泡条件の関係についても調査する。最後に厚膜化を行い、デバイスの試作品を作製する。発電能力を測定し、本手法の有効性を示す。厚膜化はすでに凍結乾燥法により実現しているため、デバイスの作製に注力し、発電効率にはまだこだわらないが、実際のデバイスを作製し、本研究に用いた方法論の有効性について評価し、研究をまとめる。高分子の電気物性
磁気ヘリシティに着目した太陽磁気活動の駆動機構の研究

太陽の磁気活動の駆動機構の研究のため、スペクトル線の偏光観測のデータから太陽表面の磁場を導出する新しい手法を開発した。この手法では、1ピクセル内の磁場分布を、強い磁束管と、弱いがゼロでない背景磁場(これは背景磁場をゼロとする従来理論の拡張)からなるとした。国立天文台の磁場観測データおよび「ひので」のデータを用い、黒点周辺(活動領域)の磁気ヘリシティを解析した。ダイナモ理論の枠組みでは、いわゆるα効果(対流が磁場をよじる効果)が重要であるが、ヘリシティの統計分布からは、磁場が太陽の対流層の底で増幅され浮上する途中で、たかだか1個の対流渦と相互作用してよじれを得ている、という描像が得られた。本研究課題では、太陽の磁気活動(黒点の生成や、フレア爆発、高温コロナの加熱、太陽風の加速)を駆動する、磁場生成のメカニズム(ダイナモ機構)の謎に迫るため、(1)スペクトル線の偏光観測のデータから太陽表面の磁場を導出する手法の精度改良と高速化、および(2)得られた磁場データの解析(特に、磁場のよじれ「ヘリシティ」に注目する)から太陽内部における磁場生成機構の鍵を得る、の2点を主たる目標としている。(1)については、本課題の申請前に準備していた手法のプログラム化を進めた。また、高速処理のためのLinuxワークステーションを導入し、データ処理結果を表示するソフトウェアであるIDLをインストールした。処理上必須であるVoigt関数、Faraday関数と呼ばれる関数の計算については、GPU(グラフィック・プロセッサ・ユニット)に適した計算手法の有効性が準備的計算で確認できたことから、予算の前倒し請求を行い、GPUボードと、GPU用のコードをFORTRANプログラムから自動生成するOpenACCソフトウェアを導入した。このシステム上でのプログラム開発は順調に進んでいる。(2)については、ひので衛星の可視光望遠鏡を用いた磁気ヘリシティの解析結果をすでに2015年2月に出版したが、そこで用いたデータは2006年から2012年のものであったので、さらに2014年までのデータを含めた改訂版を2015年9月のひので国際会議(北アイルランド、ベルファスト市)で発表した。また、国立天文台と、中国科学院北京天文台が運用する類似の磁場観測装置とのデータの相互比較と差異の原因を考察した論文をSolar Physics誌に投稿し、現在改訂中である。偏光観測データから磁場を導出する手法の開発は予定より早く進展し、予算の前倒し請求を行って計算環境を整え終えた。既存の磁場データを利用した研究は、ひので衛星のデータを用いた論文をすでに2015年2月に出版しているが、新しいデータまで含めた研究を2015年9月のひので国際会議(北アイルランド、ベルファスト市)で発表した(Otsuji, Sakurai, Kuzanyan, and Hagino)。しかしその後、研究員であった大辻の京都大学への異動、共同研究者のKuzanyan(日本学術振興会外国人招へい研究者)のロシアへの帰国などがあり、まだ論文化できていない。国立天文台と、中国科学院北京天文台が運用する類似の磁場観測装置とのデータの相互比較の論文(Xu, Zhang, Kuzanyan, and Sakurai)はSolar Physics誌に投稿し、現在改訂中である。以上をまとめて、計画より進んだ部分と若干遅れた部分があり、総合して(2)おおむね順調、と自己評価した。(1)については、昨年度に導入した解析環境(Linuxワークステーションとグラフィック・プロセッサ・ユニット)を用いてデータ解析手法の開発を進めた。データ源である、国立天文台・三鷹の赤外スペクトロポラリメータについて、分光器内の迷光(スペクトルの背景光となる)が予想外に高いことがわかり、その原因究明と回避策に時間がかかったが、手法は開発を終わり論文化を進めている。(2)については、ひので衛星の可視光望遠鏡を用いた磁気ヘリシティの解析結果をすでに2015年2月に出版したが、その後、複数のスキャンを組み合わせて広い領域の磁気ヘリシティ分布を得る「モザイク観測」をひので衛星に提案し何度か実施されたので、その初期解析結果を2016年9月のひので国際会議(名古屋大学)で発表した。また、国立天文台と、中国科学院北京天文台が運用する類似の磁場観測装置とのデータの相互比較と差異の原因を考察した論文がSolar Physics誌に掲載された。太陽の周期活動の長期変動を研究する上で重要なデータである黒点相対数が、その決定責任機関であるベルギー王立天文台によって2015年に大幅改訂されたことを受け、その正当性を確認する意味で、国立天文台(およびその前身である東京大学東京天文台)の1930年代からのデータとの比較を行い、2017年3月の日本天文学会春季年会において発表した。偏光観測データから磁場を導出する手法の開発は若干遅れがあり、28年度中には大量データの処理にまでは至らなかった。

一方、既存の磁場データを利用した研究では、ひので衛星の磁場観測装置について、複数のスキャンを組み合わせて広い領域の磁気ヘリシティ分布を得る「モザイク観測」を提案し何度か実施されたので、その初期解析結果を2016年9月のひので国際会議(名古屋大学)で発表した。また、国立天文台と、中国科学院北京天文台が運用する類似の磁場観測装置とのデータの相互比較と差異の原因を考察した論文がSolar Physics誌に掲載された。太陽の周期活動の長期変動を研究する上で重要なデータである黒点相対数の再検討を、国立天文台(およびその前身である東京大学東京天文台)の1930年代からのデータについて行い、2017年3月の日本天文学会春季年会において発表した。以上をまとめて、計画より若干遅れた部分は、平行して行った研究で論文出版、学会講演ができたことから、総合して(2)おおむね順調、と自己評価した。本研究課題では、太陽の磁気活動(黒点の生成や、フレア爆発、高温コロナの加熱、太陽風の加速)を駆動する、磁場生成のメカニズム(ダイナモ機構)の謎に迫るため、(1)スペクトル線の偏光観測のデータから太陽表面の磁場を導出する手法の精度改良と高速化、および(2)得られた磁場データの解析(特に、磁場のよじれ「ヘリシティ」に注目する)から太陽内部における磁場生成機構の鍵を得る、の2点を主たる目標としている。(1)については、平成27年度に導入した解析環境(Linuxワークステーションとグラフィック・プロセッサ・ユニット(GPU)、ソフトウェアとして画像解析用のIDLと、数値解析用にGPU対応のFORTRAN)を用いてデータ解析手法の開発を進めた。データ源である国立天文台・三鷹の赤外スペクトロポラリメータについて、1ピクセル内の磁場分布を、強い磁束管と、弱いがゼロでない背景磁場(これは背景磁場をゼロとする従来理論の拡張)からなるとして、偏光度から磁場への変換手法を開発し、論文とした(受理済み、印刷中)。(2)については、ひので衛星の可視光望遠鏡を用い、複数のスキャンを組み合わせて広い領域の磁気ヘリシティ分布を得る「モザイク観測」の初期解析結果を2018年3月の日本天文学会春季年会で発表した。ひので衛星が観測した黒点磁場の膨大なデータから、観測史上最も強い磁場とその成因について考察した(Okamoto and Sakurai, 2018)また、太陽表面に見られるフィラメントのよじれの向きの半球則について、学会発表(2017年9月、日本天文学会秋季年会)と論文出版(Hanaoka and Sakurai, 2017)を行った。太陽の磁気活動の駆動機構の研究のため、スペクトル線の偏光観測のデータから太陽表面の磁場を導出する新しい手法を開発した。この手法では、1ピクセル内の磁場分布を、強い磁束管と、弱いがゼロでない背景磁場(これは背景磁場をゼロとする従来理論の拡張)からなるとした。国立天文台の磁場観測データおよび「ひので」のデータを用い、黒点周辺(活動領域)の磁気ヘリシティを解析した。ダイナモ理論の枠組みでは、いわゆるα効果(対流が磁場をよじる効果)が重要であるが、ヘリシティの統計分布からは、磁場が太陽の対流層の底で増幅され浮上する途中で、たかだか1個の対流渦と相互作用してよじれを得ている、という描像が得られた。
ヒト胎盤由来のインタ-ロイキンー6による胎盤ホルモン分泌調節機序の解析

我々はヒト胎盤中の繊毛細胞がインタ-ロイキン6(ILー6)を産生し、その表面上に存在するレセプタ-(ILー6ーR)を介してヒト繊毛性ゴナドトロピン(hCG)の分泌調節をしていることを見出した。この糸へ他のサイトカインが如何なる作用を示すか検討する為に、胎盤の産生するILー1,腫瘍細胞壊死因子(TNFーα),腫瘍増殖因子(TGFーβ)のサイトカインを産生していることを各種測定法を用いて証明し,特異抗体を用いて産生細胞が繊毛細胞であることを示した。そこでILー1やTNFーαを用いて繊毛細胞を刺激するとhCGの分泌がみられたが,抗ILー6ーR抗体で処置するとhCG分泌が完全に阻害されること,両刺激によりILー6分泌が促進されるので,両刺激ともにILー6分泌とILー6ーRの活性化によってhCGの分泌促進していることが示された。その系へTGFーβを添加すると,ILー6の分泌もhCGの分泌も完全に抑制されたので,TGFーβはhCG分泌を抑制的に働くことが明らかとなった。このようなサイトカインによるhCG分泌調節機序が繊毛癌細胞でも観察されるか否か4種の細胞株を用いて検討したが、その内の2株でILー1によるhCG分泌糸のみが不完全ながら保存されていたが、TNFーαによる経路は欠如していた。最後にサイトカインによるhCG分泌調節の細胞内情報伝達経路を各種のセカンドメッセンジャ-相同体と蛋白質キナ-ゼ阻害剤を用いて検討した。protein kinase A(PKA)を活性化した時にhCG分泌がみられたので,ILー1,TNFーα又はILー6によるhCG分泌糸に各種蛋白キナ-ゼ阻害剤を添加してみたが全く影響を受けなかったことから,PKA依存性hCG分泌とサイトカインによるhCG分泌糸は相異なる経路である点が示された。しかしタイロシンキナ-ゼ阻害剤を用いた実験でILー6によるhCG分泌が阻害されたので,チロシンキ-ゼの重要性が明らかとなった。ILー1やTNFーαによる細胞内情報伝達糸は未だ不明のままだが,今後の研究を重ねていきたい。我々は既に胎盤の絨毛細胞がインタ-ロイキン6(ILー6)を産生していることを報告した。このILー6の胎盤内分泌機能,特に絨毛性ゴナドトロピン(hCG)の分泌機能への影響について検討した。妊娠初期のヒト絨毛細胞を酵素処理して単層浮遊細胞を作製した後に,ILー6で刺激すると刺激量に比例したhCGの分泌が観察された。この分泌はILー6レセプタ-(ーR)抗体の添加で完全に阻止されることより,hCGの分泌にILー6及びILー6ーR系が関与する事とILー6ーRが絨毛細胞表面上に存在する事が明らかとなった。絨毛細胞は他の代表的サイトカインであるILー1と壊瘍壊死因子(TNFーα)をも分泌するが,これら2つのサイトカインもILー6と同様にhCG分泌刺激能を有している事も示した。

ILー1もTNFーαもhCG分泌前にILー6を分泌し,抗ILー6R抗体で処理するとhCG分泌が完全阻害されることから,いずれのサイトカインもILー6・ILー6ーR刺激伝達経路を活性化せしめている。ILー1とTNFーαを同時添加してみると,相乗的なhCG分泌がみられ,ILー6も単独刺激群に比して約10倍の分泌増加がみられ,抗ILー6R抗体処置により完全にその分泌が抑制された。このことは絨毛細胞由来のILー1とTNFーαが相乗的にILー6分泌を促し,ILー6ーRを刺激し,著明にhCG分泌調節をしていることを示唆している。一方,絨毛性ゴナドトロピン(GnRH)によるhCG分泌も以前より報告されているが,ILー6・ILー6ーR系を介したものかを検討すると,抗ILー6ーR抗体での分泌阻害は全くみられなかったので,この系はサイトカイン非依存性経路の賦活化にてhCG分泌をしていることが明らかとなった。以上の事から胎盤ホルモンとして代表的なhCGの分泌機構は、サイトカイン依存性及びサイトカイン非依存経路によって調節されている点を今回明らかとした。我々は前年度にヒト胎盤中の絨毛細胞がインタ-ロイキン6(ILー6)を産生し,その表面上に存在するレセプタ-(ILー6ーR)を介してヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)の分泌調節をしていることを報告した。今年度はこの系への他のサイトカインによる影響を検討した。先ず胎盤がILー1,腫瘍細胞電死因子(TNFーα),腫瘍増殖因子(TGFーβ)のサイトカインを産生していることを各種測定法を用いて証明し,特異抗体を用いて産生細胞が絨毛細胞であることを示した。そこでILー1やTNFーαを用いて絨毛細胞を刺激するとhCGの分泌がみられたが、抗ILー6ーR抗体で処置するとhCG分泌が完全に阻害されること,両刺激によりILーり分泌が促進されるので、両刺激ともにILー6ーRの活性化によってh(CGの分泌促進していることが示された。その系へTGFーβを添加すると、ILー6分泌もhCGの分泌も完全に抑制されたので、TGFーβはhCG分泌を抑制的に働くことが明らかとなった。このようなサイトカインによるhCG分泌調節機序が絨毛細胞でも観察されるか否が4種の細胞株を用いて検討したが、そのうちの2株でILー1によるhCG分泌のみが不完全ながら保存されていたが、TNFーαによる経路は欠如していた。最後にサイトカインによるhCG分泌調節の細胞内情報伝達経路を各種のセカンドメッセンジャ-相同体と蛋白質キナ-ゼ阻害剤を用いて検討した。protein kinase A(PKA)を活性化した時にhCG分泌がみられたので、ILー1,TNFーα又はILー6によるhCG分泌系に各種蛋白キナ-ゼ阻害剤を添加してみたが全く影響を受けなかったことから、PKA依存性hCG分泌系とサイトカインによるhCG分泌系は相異なる経路であることが示された。しかしタイロシンキナ-ゼ阻害剤を用いた実験でILー6によるhCG分泌は阻害されたので、チロシンキナ-ゼの重要性が明らかとなった。ILー1やTNFーαによる細胞内情報伝達系は未だ不明のままだが,今後の研究を重ねたい。
逆包摂法に基づく仮説推論の効率化とシステム生物学への応用

本研究では,仮説発見問題について,逆包摂法と呼ばれる解法に着目し,実用的規模の問題を効率的に解くための技術を確立する.逆包摂法は,解探索の完全性を保証する手法であり,従来法が発見困難な仮説を導き得る仮説推論法として注目されている.他方,逆包摂法のスケーラビリティはまだ低く改善の余地がある.そこで本研究では,逆包摂法においてボトルネックとなる各種手続きの効率化をはかる.さらに細胞内の分子ネットワークのモデル記述言語であるSGBNを述語論理形式に翻訳する手法を開発する.これらの手法を通して,SBGNに基づく分子ネットワークモデルに仮説推論を適用し,モデルに欠落している新知識を導出する.当初設定した研究計画に基づき,以下に示す2つの研究課題および,来年度以降に予定している仮説推論システム構築につながりそうな新しい研究課題に取り組んだ.1.逆包摂法に基づくスケーラビリティ向上:今年度は,BDD/ZDDを用いた非単調双対化計算法を検討した.その中で,最近,提案されているBDD/ZDDを用いた単調双対化計算法を非単調双対化問題に適用できるかどうか,帰納推論の実問題を用いて評価を行う予備実験を行った.結果としては,従来の列挙木ベースのものに比べると数倍程度処理が改善することがわかった.この結果は双対化計算に基づく非単調双対化法の提案アルゴリズムであるCoCo1とともに,1st Int. Workshop on Learning and Nonmonotonic Reasoning (LNMR2013)にて発表した.ただし,目標とするスケーラビリティを得るためには現行のBDD/ZDDベースの双対化法のみでは不十分(組み合わせの指数爆発の壁を破れない)であるという感触を得た.2.仮説推論によるSBGNネットワーク上の知識発見:今年度は,静的なSBGNネットワークを論理形式に翻訳する研究課題に取り組んだ.本課題は,フランスの研究機関であるLRIのFroidevaux Christine教授および同研究グループのAdrien Rougny氏らとともに日仏共同プロジェクトの中で研究を行った.3.組み合わせ問題の近似解法の検討:オンライン型の頻出アイテム集合マイニングの近似解法について新しい手法を提案法した,この結果は,SIGMOD2014にて発表予定である.研究課題1のBDD/ZDDを導入することによる双対化計算のスケーラビリティ向上が限定的であるという結果を受け,来年度以降,この近似解法の切り口から課題1に取り組みたいと考えている.本年度は,当初計画に基づき,以下に示す2つの研究課題に取り組んだ.1.逆包摂法に基づく仮説推論のスケーラビリティ向上:逆包摂法の枠組みでは,仮説の探索空間を包摂束として構造化する.これにより,人工知能やデータマイニング分野で培われてきた効率的な束構造上のデータ探索法を扱えるようになる.この中で本研究では,仮説推論に適用可能なデータマイニング技術として,トランザクションデータ上の頻出パターンマイニングに着目している.頻出パターンとは,多くのトランザクションに共通して出現するアイテム集合のことであり,各トランザクションを包摂束上のボトム節とみなせば,頻出パターン集合は,ボトム節集合をできる限りコンパクトに包摂する基礎仮説と考えることができる.今年度は,昨年度提案した「リソース指向型」のオンライン頻出マイニング法をベースとする逆包摂型の仮説推論法を検討した.2.仮説推論による分子ネットワーク上の知識発見(1)出芽酵母のグルコース抑制機構モデルに仮説推論を適用し,モデル上の欠落因子を発見する応用課題に取り組んだ,モデルに含まれていなかった転写因子で存在が確認されるものを仮説として抽出することに成功している(本成果はFMMB2014に採択済み).当初の計画および昨年度までの研究成果をもとに、以下に示す2つの研究課題に取り組んだ.1.逆包摂法に基づく仮説推論のスケーラビリティ向上:昨年に引き続き、オンライン頻出パターンマイニング法をベースとする逆包摂型の仮説推論法を検討した。また要素技術となるオンラインマイニングについて、近似圧縮の概念を導入し、スケーラビリティを大きく向上させることに成功した(IEEE BigData2015およびEDBT2015ポスター発表済み).2.仮説推論による分子ネットワーク上の知識発見:フランスLRIとの共同研究を実施し、システム生物学におけるMarkup言語であるSBGB-AFによって記述された分子ネットワークモデルの精密化を仮説推論により行う研究課題を行った.ケーススタディとして、LRI共同研究チームが携わっているGPCRの一つであるFSHR調節ネットワークを用いた.FSHRは性腺刺激ホルモン受容体の一つであり,性腺機能低下症などの疾患に関与するGPCRである.FSHRは2つのシグナリングパスウェイが関係していることがわかっているが,これらがどのようにクロストークしているかについてはよくわかっていない.本課題では、現行のネットワークモデルとマイクロアレイデータを観測として利用し、仮説推論法により、モデルに欠落している調整因子を論理的に導出する計算機実験を行った(ILP2015ショートペーパー発表済み).また出芽酵母の転写抑制因子ネットワーク上の知識発見を誘導する分析可視化システムのプロトタイプ版を作成した(2016年SIGBIO研究会には発表済み).本研究では,仮説発見問題について,逆包摂法と呼ばれる解法に着目し,実用的規模の問題を効率的に解くための技術を確立する.逆包摂法は,解探索の完全性を保証する手法であり,従来法が発見困難な仮説を導き得る仮説推論法として注目されている.他方,逆包摂法のスケーラビリティはまだ低く改善の余地がある.そこで本研究では,逆包摂法においてボトルネックとなる各種手続きの効率化をはかる.さらに細胞内の分子ネットワークのモデル記述

言語であるSGBNを述語論理形式に翻訳する手法を開発する.これらの手法を通して,SBGNに基づく分子ネットワークモデルに仮説推論を適用し,モデルに欠落している新知識を導出する.仮説推論による分子ネットワーク上の知識発見の課題については,日仏共同研究体制の中で新しい応用を含めて成果が出始めており,おおむね順調に進展している.逆包摂法に基づく仮説推論のスケーラビリティ向上に向けた課題は,逆包摂法とオンライン近似アルゴリズムを融合した新しい仮説推論の枠組みを検討するに留まっており,計画よりやや遅れている.最終年度に向けて,特に検討段階に留まっている後者の課題についてきちんと成果を出していきたい.総合領域来年度は本研究プロジェクトの最終年度にあたる.仮説推論による分子ネットワーク上の知識発見の課題については,日仏共同研究体制の枠組みの中で,SBGN-AFネットワークモデルへの応用課題を計画通り推進する.また,仮説推論のスケーラビリティ向上に向けた研究取り組みについては,昨年度の検討結果をふまえ,仮説推論と頻出パターンマイニングをつなぐ理論体系を整備するとともに,昨年度,SIGMOD2014で発表し,世界的にも評価されているリソース指向近似計算法のスケーラビリティ向上に向けた研究課題を推進する.予定している2つの研究課題はおおむね順調に進展していると考える.また当初予定しなかったが頻出アイテム集合マイニングの近似解法について今後さまざまな発展につながる成果を今年度得ることができたと感じている.購入を予定していた物品実費と予算との間に差額が生じたため研究課題1に関して,BDD/ZDDを用いたとしても,非単調双対化計算において当初目標としていた実問題の規模までスケールしないことが分かってきた.逆伴意法では,連言標準形で与えられる橋渡し理論に対し,その否定を取り,双対化計算により再度,連言標準形を構成している.従来の逆伴意法では橋渡し理論は基礎化されていることを前提としており,このことが入力サイズを大きくし,双対化計算の処理を重くしている要因となっている.そこで来年度は,この双対化計算の処理を軽減するため,以下の2つの研究課題を進めたい.1.存在限量子つき述語論理上の逆包摂法2.逆包摂法の近似アルゴリズム次年度使用額は,本研究課題に関わる書籍購入費用として利用する購入を予定していた物品実費と予算との間に差が生じたため次年度使用額は,本研究課題に関わる書籍購入費用として利用する.
仔稚魚の栄養要求に関する研究

1.ヒラメ仔稚魚の微粒子精製試験飼料に,イノシン酸,タウリン,ベタイン,プロリン,グルタミン酸ナトリウムなどの摂餌誘引物質を添加すると,摂餌量が増大し,成長および生残が改善された.2.ヒラメ仔魚の成長および生残に対して,餌料性リン脂質は必須成分で, 5%大豆レシチン添加区で最大の成長がえられた.3.ヒラメ種苗生産では,色素異常魚の白化個体が大量に出現するが,微粒子人工飼料をヒラメ仔魚に投与すると,この白化個体出現を防止することができた.4.ヒラメ白化個体出現に関与する飼料性因子として, β-カロチン, α-トコフェロール(ビタミンE),カルシフェロール(ビタミンD)などの脂溶性ビタミンが確認された.5.ヒラメ白化個体出現に関与する飼料性因子として,脂溶性ビタミンの他, ω3高度不飽和脂肪酸およびリン脂質も作用することが証明された.6.ヒラメ白化個体出現は,脂溶性ビタミンおよびω3高度不飽和脂肪酸が,それぞれ単独に欠如する場合より,両者が同時に飼料中に減少または欠如する場合に強くあらわれることを明らかにした.7.ヒラメ仔稚魚の必須脂肪酸として,リノール酸,リノレン酸は効果なく, ω3高度不飽和脂肪酸が必須成分であることが判明した. ω3高度不飽和脂肪酸としては,エイコサペンタエン酸およびドコサヘキサエン酸が,高い成長効果を示した.8.ヒラメ仔稚魚飼料におけるタンパク質素材の必須アミノ酸組成を,ヒラメ仔稚魚の体構成必須アミノ酸組成と近似させた微粒子飼料は,ヒラメ仔稚魚に対して,最も高い成長および生残を示した.1.ヒラメ仔稚魚の微粒子精製試験飼料に,イノシン酸,タウリン,ベタイン,プロリン,グルタミン酸ナトリウムなどの摂餌誘引物質を添加すると,摂餌量が増大し,成長および生残が改善された.2.ヒラメ仔魚の成長および生残に対して,餌料性リン脂質は必須成分で, 5%大豆レシチン添加区で最大の成長がえられた.3.ヒラメ種苗生産では,色素異常魚の白化個体が大量に出現するが,微粒子人工飼料をヒラメ仔魚に投与すると,この白化個体出現を防止することができた.4.ヒラメ白化個体出現に関与する飼料性因子として, β-カロチン, α-トコフェロール(ビタミンE),カルシフェロール(ビタミンD)などの脂溶性ビタミンが確認された.5.ヒラメ白化個体出現に関与する飼料性因子として,脂溶性ビタミンの他, ω3高度不飽和脂肪酸およびリン脂質も作用することが証明された.6.ヒラメ白化個体出現は,脂溶性ビタミンおよびω3高度不飽和脂肪酸が,それぞれ単独に欠如する場合より,両者が同時に飼料中に減少または欠如する場合に強くあらわれることを明らかにした.7.ヒラメ仔稚魚の必須脂肪酸として,リノール酸,リノレン酸は効果なく, ω3高度不飽和脂肪酸が必須成分であることが判明した. ω3高度不飽和脂肪酸としては,エイコサペンタエン酸およびドコサヘキサエン酸が,高い成長効果を示した.8.ヒラメ仔稚魚飼料におけるタンパク質素材の必須アミノ酸組成を,ヒラメ仔稚魚の体構成必須アミノ酸組成と近似させた微粒子飼料は,ヒラメ仔稚魚に対して,最も高い成長および生残を示した.
局在プラズモン増強有機電界発光素子の色相制御

薄膜OLEDに,サイズおよび形状を制御した金ナノ粒子を組み込むことにより,局在表面プラズモン共鳴を利用した著しい発光増強効果を実証した結果を示した.プラズモン共鳴による発光増強を発現するために,発光分子と金ナノ粒子の表面プラズモンの共鳴波長を整合し,さらに発光分子と局在プラズモン電場との距離を最適化するために,金ナノ粒子を陽極と正孔輸送層の間に挿入する構造を新たに提案した.本研究の目的は、プラズモン増強効果を利用した有機電界発光素子(有機EL素子)の発光増強とその色相制御を行うことであり、従来の有機EL素子構造に単一プロセスで金属微粒子を層内に組み込むことにより、赤、緑、青の三原色すべてにおいてその増強効果を目指す。また、同一有機EL素子構造を用いて、挿入する種々の金属微粒子を変えることでプラズモン共鳴波長を制御し、有機EL素子の色相制御の可能性も検討する。色相制御においては、赤色、緑色の色分けを、Au微粒子の形状およびサイズを制御することにより色別増強の効果を検討したところ、増強効果は得られなかったものの、色相制御に関してはある一定の成果が得られた。この成果は解説記事として公表した(藤喜彩、桑原裕司、局在表面プラズモン共鳴効果を利用した有機電界発光素子の高効率化、日本写真学会誌(2011) 74 (6), 272-279)。最終年度には、民間企業との共同研究により、AgあるいはAl微粒子を用いて、青色の発光のプラズモン増強が起こるかどうかの検討を行った。有意な増強を得るまでには至らなかったが、明らかな色相の変調を確認した。薄膜OLEDに,サイズおよび形状を制御した金ナノ粒子を組み込むことにより,局在表面プラズモン共鳴を利用した著しい発光増強効果を実証した結果を示した.プラズモン共鳴による発光増強を発現するために,発光分子と金ナノ粒子の表面プラズモンの共鳴波長を整合し,さらに発光分子と局在プラズモン電場との距離を最適化するために,金ナノ粒子を陽極と正孔輸送層の間に挿入する構造を新たに提案した.本研究の目的は、薄膜有機発光ダイオード(Organic light emitting diode:OLED)に、サイズおよび形状を制御した金ナノ粒子を組み込むことにより、局在表面プラズモン共鳴を利用した著しい発光増強効果を目指すものである。本年度は、赤色OLEDの発光増強に関して実験を行いその効果を実証した。局在表面プラズモン共鳴(localized surface plasmon resonance:LSPR)による発光増強を発現するために、発光分子波長と金ナノ粒子の表面プラズモンの共鳴波長を整合し、さらに発光分子と局在プラズモン電場との距離を最適化するために、金ナノ粒子を陽極と正孔輸送層の間に挿入する構造を新たに提案した。本素子構造では、長軸と短軸のそれぞれの長さを規定して合成した金ナノロッドを、陽極上に挿入・散布し、発光界面と粒子間の距離の最適化を正孔輸送層の膜厚制御のみで制御した。発光特性評価から、赤色OLEDでは従来よりも約3倍の発光増強が確認できた。また発光メカニズムの検討として、同一素子内に形状の異なる金ナノ粒子を挿入することで、発光波長とプラズモン共鳴波長が一致する場合としない場合を比較することにより検討を行った。その結果、共鳴波長を持たない金ナノ粒子を挿入した場合には発光増強が全く見られず、このことから発光増強のメカニズムとして、内部量子効率の増加によるものであることを実験的に実証した。本研究は、局在表面プラズモンによる発光増強現象をOLEDに応用した世界初の例であり、化学的に安定な金ナノ粒子を用いることで塗布プロセスにより作製可能であることから、現行のOLEDが抱える発光効率や素子寿命問題の解決に貢献できるものと期待される。現在提案されているOLEDの色相制御方法は、塗り分け方式、カラーフィルタ方式、色変換方式などがあるが、どの方式においても作製方法の困難さや効率の悪さなどの問題点を抱えている。来年度は、LSPR発現条件の一つである、発光増強効果の共鳴波長依存性を利用することで、OLEDの色相制御を検討する。この試みの最も特徴的な点は、まず、OLEDとして複数の色調を発現するまったく同一の素子構造を用いることを前提とし、素子中に挿入する金属ナノ粒子の種類を交換することのみで、注目する波長の発光増強、すなわち選択的な色の取り出しを実現させることにある。現状では、赤色発光と緑色発光が混在する素子(肉眼では黄色発光が観測される)の作製に成功しており、本素子に、緑の共鳴波長を持つ金ナノスフィアと、赤に共鳴する金ナノロッドをそれぞれ挿入することにより、発光増強による色相制御を試みる。また、今後の発展としてRGBの制御のために、青色OLEDの増強効果が望まれる。青色発光の増強のためには、局在表面プラズモンの励起波長を青色に適応しなければならないが、残念ながら、金ナノ粒子はプラズモンの波長領域から青色には適していないが、他の金属ナノ粒子たとえば銀ナノ粒子を用いるなどして青色発光増強に対応することが可能であると考えており、研究進展によっては、RGBすべてのプラズモン増強効果の検証を試みる。おもに素子構築や、金ナノ粒子合成のための有機材料を購入する。また、素子の表面観察のための走査トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡の、探針及びカンチレバー購入も行う。また、成果発表のための国内旅費(海外の学会参加は予算消化の具合により検討する)に使用し、論文投稿のための英文校閲料などの支出も考慮に入れる。

次年度使用予算発生について、研究の進捗状況に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額に誤差が生じたが、研究は計画通りに進めており、予算に関しては前年度の研究費も含め、交付決定当初の予定通りに執行するよう計画している。
リラクサー強誘電体における強誘電的マイクロドメインダイナミクスの研究

光学的測定リラクサー強誘電体の極性微小領域(PMR)と非極性の母相とのヘテロ構造について、その実体を探る目的で研究を推進している。これまでリラクサー強誘電体の代表としてPb(Mg_<1/3>Nb_<2/3>)O_3(PMN)を取り上げ、外場を印加した際の秩序パラメーター(分極)の時間発達が、非常に長い時間にわたる非線形緩和を示すことを光学的に見いだし報告してきたが、新たに(1)この過程が単調緩和過程と非線形緩和過程とに分離できること、(2)分離された非線形緩和の時間スケールを時定数τで規格化したプロットしなおすと、異なる温度であっても一つの特性曲線に一致すること、(3)この特性曲線はP.Chandraの一次相転移の時間遅れの理論に基づいて説明され得ることが明らかとなった。特に(3)点目を明らかとすることで、リラクサーが外場に応答する場合、長距離力である歪み場が重要な役割を果たしていることがはっきりする。現在この点についてさらなる解析を行っている。また、求まった時定数はアレニウスプロット上で線形の関係となる。このことから非線形緩和を示すヘテロ相のエネルギー構造が一部明らかとなった。同じ様な超長時間緩和現象をPbTiO_3を混晶したPMN(PMN_<1-x>/PT_x)にも見いだしている。様々な温度と電場、2種類のPT組成量(X=0,0.1)について蓄積されたデータの解析を進めている。PMN/PT_<0.1>では、この非線形緩和を伴った秩序パラメーター発達過程とはまた別の強誘電相発達過程が見られることを発見した。前者は結晶全体に均一な発達を示すが、後者は相境界が結晶内の至る所でピンニングされつつ進行する。また前者の過程で発達した秩序相は菱面対称であるが、後者は正方晶あるいは単斜晶である。誘起された新たな相に対して更に詳しく調査し、非線形緩和を伴った過程との相違点を明らかにする必要があると考えている。散乱法による測定いくつかのリラクサー強誘電体は、あるPT混晶量以上で強誘電相転移を示す様になることが知られている。この様にPTを混晶することは、外場を印加してリラクサー強誘導体に長距離秩序を発達させることに対応する。Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3(PZN)はPT_<0.09>にMPBを有し、これ以上のPT量で強誘電相転移を示す。電子顕微鏡を用いて暗視野像によるメソスコピック構造の観察をPZN/PT_0およびPZN/PT_<0.09>の2種類のPZN/PTについて行った。両結晶の暗視野像にメソスコピックスケール(数百nmスケール)のツイード状のパターンが見いだされる。このツイードパターンは微視的構造であるPMR(Åスケール)の消失温度で消滅し、PMRと強く関連している。しかしながら、このツイードパターンはPZN/PT_<0.09>の強誘電状態においても、強誘電相の分域構造(μmスケール)に重畳して見いだされることが分かった。このように、いくつかの強誘電相転移を示すリラクサー結晶では、強誘電相にあっても巨視的構造と微視的構造とのヘテロ相共存状態にあることが指摘できる。MPBにあるリラクサーは巨大な電気機械結合係数を示すが、今回明らかとなったヘテロ相構造に起因するのではないかと考えている。

誘起された新たな相に対して更に詳しく調査し、非線形緩和を伴った過程との相違点を明らかにする必要があると考えている。散乱法による測定いくつかのリラクサー強誘電体は、あるPT混晶量以上で強誘電相転移を示す様になることが知られている。この様にPTを混晶することは、外場を印加してリラクサー強誘導体に長距離秩序を発達させることに対応する。Pb(Zn_<1/3>Nb_<2/3>)O_3(PZN)はPT_<0.09>にMPBを有し、これ以上のPT量で強誘電相転移を示す。電子顕微鏡を用いて暗視野像によるメソスコピック構造の観察をPZN/PT_0およびPZN/PT_<0.09>の2種類のPZN/PTについて行った。両結晶の暗視野像にメソスコピックスケール(数百nmスケール)のツイード状のパターンが見いだされる。このツイードパターンは微視的構造であるPMR(Åスケール)の消失温度で消滅し、PMRと強く関連している。しかしながら、このツイードパターンはPZN/PT_<0.09>の強誘電状態においても、強誘電相の分域構造(μmスケール)に重畳して見いだされることが分かった。このように、いくつかの強誘電相転移を示すリラクサー結晶では、強誘電相にあっても巨視的構造と微視的構造とのヘテロ相共存状態にあることが指摘できる。MPBにあるリラクサーは巨大な電気機械結合係数を示すが、今回明らかとなったヘテロ相構造に起因するのではないかと考えている。
高等植物の病原菌感染応答を支えるCa2+・ROSネットワークの分子機構

病原菌の感染は枯死、生産性および品質の低下をもたらすため、その防止および軽減は農作物生産において最も重要な課題のひとつである。本研究では、植物が病原菌を認識した際に動因される初発応答であるCa2+シグナルとROSシグナル、その相互作用として機能するCa2+・ROSネットワークの動態について解析した。シロイヌナズナを用いた解析の結果、病原応答に関与するCa2+シグナルが先んじて生じるROSシグナルにより動因されることを示す直接的な結果が得られた。また、このCa2+シグナルの動因を担う遺伝子として、Ca2+透過チャネルを含む3遺伝子を新たに同定するに至った。カルシウムシグナル、ROSシグナルはいずれも、細胞応答の初発段階に位置する情報伝達経路であり、特に植物の病原菌感染応答においては相互活性化、すなわちクロストークを行っていることが強く示唆されている。本課題では、我々が新たに細胞質特異的ROSプローブとして実用化したROSレポーター発光タンパク質・フォラシン、産学連携によって新規開発した発光2波長同時計測装置を用いることで、カルシウムシグナル、ROSシグナルの非侵襲的同時リアルタイム計測を行い、その分子機構を解明することを目指し、研究を行っている。本年度の研究では、フォラシン遺伝子を導入したタバコ培養細胞株について高発現株を選抜し、液体培養への順化および発光基質の取り込みによる発光タンパク質の生体内再構成条件の最適化を行ったのち、病原菌感染ストレス、植物ホルモン、環境ストレスなど、これまでにカルシウムシグナルの動因が確認されているものを中心に複数種の刺激応答について計測を行ったところ、その大半において、カルシウムシグナルと共にROSシグナルが動因されることが確認された。さらにエクオリン導入株によって計測されるカルシウムシグナルとのタイムスケール比較、パターン比較からクロストークの順序を類推し、薬理学的手法による予備的検証を行った結果、カルシウムシグナルの阻害によりROSシグナルが抑制されるケース、これと逆方向にROSシグナルの阻害によりカルシウムシグナルが抑制されるケースのほか、両シグナルが独立して動因されるケースも見られ、カルシウム-ROSクロストークの多様性について、新たな展開につながる、多くの情報を得ることができた。本年度の研究においては新たな所属機関において行った遺伝子組換え実験安全委員会の設置および関連手続き等に当初想定を大幅に上回る期間を要したことに伴い、遺伝子組換え実験に該当するシロイヌナズナ植物体および大腸菌・酵母の育成、及びこれらを用いた研究開発において、大幅な遅延が生じた。そのため、高感度および局在化プローブの植物体・培養細胞への適用、イメージングという点においては、遅延が生じている。一方、遺伝子組換え実験に該当しないタバコ培養細胞を用いた実験については代償的にその範囲を当初計画よりも拡大し、全期間を通じて集中的に研究を推進することで、当初計画以上の成果を得ることが出来た。シロイヌナズナと共通する現象についても基礎的知見が得られており、既存試料を用いた次年度の研究においては、加速化と新展開が期待出来る。植物の細胞において、その生育環境からの外的ストレスは主に細胞膜上の受容体によって認識されたのち、細胞質カルシウムイオン濃度([Ca2+]c)変化を中心とした化学シグナルに変換される。これにより細胞内の酵素活性制御、遺伝子発現制御を行うことで、細胞は受容したストレスに応じた適応反応を示す。分子生物学および薬理学的検証から、Ca2+シグナルとROSシグナルのクロストーク、すなわちCa2+ーROSネットワークは植物の病原菌感染応答のみならず、哺乳類・微生物においても様々な細胞シグナルにおいて極めて重要な役割を担っていることが明らかになりつつある。本研究では我々が新たに開発したCa2+シグナル・ROSシグナル同時計測システムを用いて、シロイヌナズナ植物体およびタバコ培養細胞における環境ストレスに応答したCa2+ーROSネットワークの分子機構をリアルタイム計測により解明することを目指し、研究を進めている。本年度の研究では昨年度に引き続いて、タバコ培養細胞における病原菌エリシター応答、植物ホルモン応答、浸透圧ストレス応答についてCa2+シグナルおよびROSシグナルの計測を薬理学的検証とともに行った。また、前年度までに作成したシロイヌナズナフォラシン単独導入株について、高発現株およびホモ体の選抜を進めるとともに、リアルタイムPCR法によりマーカー遺伝子の発現解析を行うことで、病原菌感染応答におけるCa2+シグナルおよびROSシグナルの役割を詳細に解析するための実験手法について、検討を行った。昨年度(研究開始年度)の所属機関異動、異動後の遺伝子組換え実験安全委員会設置等により遺伝子組換え実験の開始に遅れによってシロイヌナズナを用いた研究は、引き続き遅れが生じている。本年度の研究ではシロイヌナズナを用いた研究を本格開始するとともに、リアルタイムPCRを用いた遺伝子発現解析との複合解析手法について検討した。しかしながらその成果は未だ成果公開に向けて不充分な段階にあり、今後、薬理学的検証などを要する。Ca2+シグナル、ROSシグナルはいずれも、細胞応答の初期過程を担う情報伝達経路であり、特に植物の病原菌感染応答においては相互活性化、すなわちクロストークを行っていることが強く示唆されている。

エクオリン導入植物を用いた細胞内カルシウム濃度計測、化学発光試薬を用いた細胞外ROS濃度の結果、病原菌感染シグナル分子であるエリシターは、カルシウムシグナルに引き続いて、NADPHoxidase依存的にROS生成を動因することが報告されている。しかしながら、初発応答であるカルシウムシグナルの分子機構は、これまで明らかにされていない。本年度の研究では、病原菌感染シグナル分子(エリシター)であるflg22を投与した際のCa2+シグナルについて、機械刺激受容チャネルが関与することを明らかにした。細胞膜上のレセプターキナーゼへのタンパク質結合=化学刺激が機械刺激受容チャネルを活性化する仕組みについては不明であるが、極めて興味深い新たな知見である。発光タンパク質プローブであるフォラシンを導入した植物を用いて細胞質ROS濃度上昇=ROSシグナルを計測すると、細胞質Ca濃度上昇=Ca2+シグナルに先んじて速やかな応答が見られる。また、flg22に応答したCa2+シグナルはNADPHoxidase阻害剤であるDPIによって抑制されることから、この機械刺激受容チャネルはレセプター下流で活性化されて微弱なCa2+シグナルを動因してNADPH oxidaseを活性化する、これによりROS依存性Ca2+チャネルが活性化されて、Ca2+シグナルが増強されるものと考えられる。また、この機械刺激受容チャネルの破壊株を高CO2環境で栽培することにより、病原応答を担うレセプターキナーゼ、転写因子の発現が亢進した。これらの発現亢進機構を解明、応用することで、新たな免疫賦活法を確立することができるかもしれない。タバコ培養細胞を用いた計測系では、試験した刺激種の半数以上でクロストークの可能性が見出されており、継続してさらに詳細な検証を行うことで、植物細胞におけるCa2+-ROSネットワークの役割解明に向けて大きな貢献ができるものと期待される。シロイヌナズナ植物体を用いた計測系においては、Ca2+-ROSネットワークの研究が最も進んでいるflg22に対する応答を中心に解析する。また、我々の研究グループが現在注力しており、新たなメカニズムが明らかになりつつある浸透圧・重力などの機械・物理刺激応答におけるCa2+-ROSネットワークの役割、酵母や動物細胞との共通性について、検証と解析を行う予定である。計測系感度向上に向けたキメラタンパク質の開発においては、大腸菌・酵母発現系での最適化ののち、植物個体、培養細胞への導入を進める。また、フォラシンの発光メカニズムを明らかにすることが極めて有益であることから、他大学との共同研究により、結晶構造解析に向けた準備を進めている。
好酸球性食道炎の病態における胃酸の自然型アレルギー反応誘導

好酸球性食道炎は慢性アレルギー疾患であり、指定難病の一つである。欧米に比べて本邦では稀とされてきたが、最近報告数が増加してきている。EoEの一部にプロトンポンプ阻害薬が有効な症例があり、PPI反応性好酸球浸潤(PPI-REE)と提唱されている。EoEはTh2サイトカインによる好酸球浸潤を伴う炎症と粘膜下層の線維化が本態である。一方、PPIが有効な機序として、酸逆流による食道上皮バリア機構の破綻に基づく抗原の易侵入性を防止する機序とPPI自体の抗炎症作用が想定されているが、詳細な機序は不明である。本研究は胃酸が自然型アレルギー誘導を介して食道局所の慢性好酸球性炎症を修飾するという仮説を基にマウスモデルならびに臨床検体を用いて研究を行った。臨床的検討:当科で集積したEoE症例を対象として検討を行った。EoE症例は1PPI-REE群、2PPI投与では改善せず、ステロイド嚥下療法により自他覚症状が改善したEoE群、3P難治性EoE群、4食道のみならず胃・十二指腸・大腸にも病変を伴った群、5無症状EoE群に分けた。検討項目として、1)臨床的背景の比較:臨床背景(年齢、性別、身長・体重、罹患年数、アレルギー歴、同胞数、末梢血好酸球数、IgEレベル、内視鏡所見、食道内好酸球数など)を比較し、臨床的特徴についてはそれぞれの群でほぼ同様な臨床的特徴がみられた。2)PPI投与による組織学的評価を行うための至適な生検プロトコールが十分確立されていないことから、5個以上の生検を行ったしょうれいに関して解析を行った。結果、下部食道と中部食道から2個づつ4個の生検が必須であることが判明した。3)生検材料を用いた免疫組織化学染色を行った。免疫染色でもリンパ球、好中球、好酸球の染色を行い、IgG4の同定も行った。4)基礎的研究:マウスEoEモデルを確立することが困難であった。症例の集積が順調に進んでおり、サンプル数も確保できている。一方、動物モデルに関しては十分な検討はできていない臨床サンプルを重視した研究の方向性を検討している好酸球性食道炎は慢性アレルギー疾患であり、指定難病の一つである。一方、動物モデルに関しては十分な検討はできていない臨床サンプルを重視した研究の方向性を検討している試薬などはこれまでの購入したものを用いたため次年度に消耗品などで使用する予定
教員養成大学・学部における教員離れの構造に関する理論的・実証的研究

本研究では、教員養成大学・学部に学ぶ学生の教員離れの構造を理論的・実証的に明らかにしていくことを目的として、以下の3点について調査研究を行った。即ち、1.教育系大学の教員採用の実績と将来的な需給の関係、2.教育系大学に学ぶ学生の教職観と職業的社会化のプロセス、3.教職選択の数理社会学的モデルからの検証である。その結果、以下のような知見が得られた。1.教員採用数は、小学校で2001年、中学校では2004年、高校では2007年から、増加に転じるものと予測される。採用数をPT比設定A、人口出生数中位推計で計算すると、小学校と中学校を合わせて2005年に25000人を越え、2009年には33、000人に達する見込みである。現在の教員需要数は全国的に少ない状況にあるが、今後の回復は大阪、京都などの関西圏、東京、神奈川、埼玉などの首都圏を中心に始まり、それが周辺の都道府県に拡大していくのもと推測される。2.教育学部に学ぶ1600人を対象にしたアンケート調査から、教職志向の強弱には大学間で差異が見られること、広島大学学校教育学部では学生の教職志向が強いこと、学年が下がるにつれて教育学部を受験することの決定時期が遅くなっていること、教育学部の受験を決定する時期が遅ければ遅いほど教師になりたいと考える学生も少なくなっていること、どうしても教職に就きたいと考える学生は25%程度に止まっていること、また、近年の噴出する教育問題に対して、教師や学校に対するパッシングが教師になることの自信喪失につながっていること、などが明らかになった。3.景気の動向が採用する側、採用される側の双方に影響を及ぼしている。本研究では教員養成大学・学部に学ぶ学生の教員離れの構造を理論的・実証的に明らかにしていくことを目的として、以下の3点についての理論的・実証的研究を試みた。即ち、(1)教員採用の実績とその中に占める教員養成大学・学部の割合、及び教員需給の将来展望、(2)教員養成大学・学部に学ぶ学生の教職指向や教職の魅力度、教員外就職のプロセス等についての質問紙調査、(3)教職選択の数理社会学的モデルからの検証、である。その結果、教員養成大学・学部を卒業した者の教員就職率は毎年、減少傾向を示し、平成6年度の教員採用数は過去最低を記録していること、にもかかわらず、教員採用者に占める教員養成大学・学部卒業生の割合は一貫して増加していること、厚生省人口問題研究書『日本の将来推計人口(平成4年9月推計)』や、『1992年学校教員統計調査』などのデータから今後の教員需給を予測すると、1991年の生徒/教師比率を一定として考えた場合、小学校の19952000年では3000人程度しか見込めないこと、しかし、20002004年では15000人程度、20052009年では25000人程度が見込めること、中学校で教員需要が増大するのは2005年以降のことになること等の結果が提出された。アンケート調査の結果については、集計・分析の途中であり、今後の分析に待たなければならない。教員需給の構造を数理社会学モデルによって検討してみると、教員養成大学・学部に学ぶ男子の競争力が弱いこと、国庫補助金の教員の人件費に対する割合が減少しており、そのことが自由競争モデルではなく、不況時における短期大学卒業生の採用増加につながっていることなどの知見が得られた。