hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射光単色X線を用いた医学診断システムのための光学素子の開発

単色X線を得るために、物理実験用に優れた光学素子の開発・評価が行われており、医用画像診断システムにおいてもそれらを利用することができるものの、それぞれの医用画像診断システムに最適な物理的特性を持つた光学素子がない場合がある。本研究では、特に、K吸収端上側の単色X線を用いる造影剤の静脈注入による2次元冠動脈診断システムに必要な光学素子の開発を目的として、最適な物理的特性を持つ光学素子開発のための基礎的検討を行ない有用な知見を得ることができた。1.シリコン結晶に関しては、111、311、511面について1200番程度のシリコンカーバイトの塗粒で研磨する方法で、X線エネルギー33-52keVにおいて通常の分光結晶に比較して約5倍から10倍の積分反射強度の単色X線を得ることができるとともに、画像の分解能の点でも本方法の実用化が可能であることがわかった。本研究の成果は、PF-ARで行われている実際の2次元冠動脈診断システムの臨床応用に用いることができた。2.多層膜光学素子を用いる方法では、シリコン結晶の表面研磨方法に比較して、少なくとも5倍程度エネルギーバンド幅を広げることができることがわかったが、単色X線照射野内の強度分布は不均一であり今後の研究開発が必要であることもわかった。今後も引き続いて、本研究で得られた成果をもとにエネルギーバンド幅のより大きな(疑似)単色X線を得ることかできる光学素子の開発を行っていく予定である。将来、地域医療を考慮した小型放射光加速器での放射光臨床応用を考える場合、このような光学素子の開発は必須であるといえる。今年度は,大きな積分反射強度を得るための放射光単色X線を用いた医学診断用分光光学素子に関して,シリコン結晶の表面研磨による方法と多層膜光学素子を用いる方法について基礎的検討を行ない,必要な各種パラメータを決めることができた.1.計算機によるモンテカルロシュミレーションにより,被写体を透過した後の単色X線画像の空間分解能に関する検討を行い,必要な空間分解能(特に冠状動脈診断システム)を得ることができる非対称反射用シリコン分光素子の表面研磨の条件を決めることができた.2.多層膜光学素子の作製に関して,膜の種類,厚さ,膜間距離,照射野拡大の方法などに関して検討を行い,目的とする照射野,空間分解能,積分反射強度を得ることができる条件を決めることができた.3.シリコンの小型分光素子を製作し,1で得られた条件で表面をシリコンカーバイトで研磨したものについて,通常のX線発生装置を用いて,得られる単色X線のエネルギーバンド幅や表面のゆがみの状態などの物理的特性の評価を行った.4.分光素子を用いて得られる単色X線の照射野内の強度の均一性や画像上の空間分解能,濃度分解能などを定量的に評価するためのファントームの検討・設計を行った.今年度は、照射野、積分反射強度が大きい単色X線を得ることができる分光素子の開発を行うために、1.表面研磨を行った大型のシリコン結晶の物理的特性の評価2.シリコンを基盤とした大型の多層膜光学素子の物理的特性の評価を行った。大型のシリコン結晶に関しては、得られる単色X線のビームサイズを大きくするために非対称に切断した111面、311面、511面に対して、昨年度の実験結果から得られた知見により800番から2000番までの塗粒の大きさのシリコンカーバイトで研磨して、33keV-50keVの単色X線で積分反射強度を測定した。このとき、研磨時間や研磨時の結晶への荷重などの研磨の物理的条件を変えたときの積分反射強度の変化についても測定した。また、イメージ・インテンシファイアーCCDテレビ系を用いて、これらの結晶から得られる単色X線によるファントームの撮影により、画像上の空間分解能、濃度分解能の評価を行った。

これらにより、実用的な分光結晶を製作するための研磨条件を決めることができ、放射光を用いた臨床応用にも利用できた。多層膜光学素子については、積分反射強度の測定を行なうとともに、上記と同様に画像上の空間分解能、濃度分解能の評価を行った。来年度は、さらに実用的な分光素子の開発を目的として、これらの分光素子を用いて得られる単色X線の照射野内の強度の均一性やエネルギー分散、画像上の空間分解能、濃度分解能などの定量的評価を行っていく予定である。本年度は、照射野を拡大するために非対称に切断した大型の分光素子の表面を、得られる単色X線の積分反射強度を大きくするためシリコンカーバイトまたはアルミナの種々の大きさの塗粒で研磨し、そのとき得られる単色X線画像の空間分解能、濃度分解能を、MTFチャート、血管ファントーム、骨ファントムなどを使ってPF-AR放射光により定量的な評価を行った。その結果、1200番の塗粒で研磨したものは、X線エネルギーが33keVのとき積分反射強度を約10倍向上させることができるとともに、例えば、2次元動画像診断を行うためにイメージ・インテンシファイアーテレビ系を撮像系として用いる静脈から造影剤を注入する冠動脈検査において必要な空間分解能、濃度分解能を得られることがわかった。また、同時に照射野内のX線フォトンの強度分布についても定量的な評価を行った。この成果は、長さ650mm、幅80mmの大型非対称反射シリコン結晶に応用でき、PF-ARで実施されている静脈から造影剤を注入する安全で簡便な冠動脈検査システムの実際の臨床応用に用いることができ、縦120-140mm、横75mmの照射野を持つ単色X線を得ることができている。多層膜素子に関しては、照射野の拡大や積分反射強度の増大が実際に可能であることを確認できた。積分反射強度曲線の半値幅は33keVで、研磨した結晶に比較して、6倍程度であった。しかし、画像上での強度分布は、不均一であることもわかった。
フレキシブル有機ＥＬ半導体の屈曲性改善とその設計手法の確立

本研究の目的は、有機EL半導体に用いられる有機薄膜層の変形特性を測定し、屈曲性に悪影響を及ぼす脆弱な層を明らかにして、屈曲性を改善する手法を確立することである。代表的な蛍光発光素子を構成する薄膜層の延性を測定し、低延性層を把握した。また、この低延性層に高延性材料を混合した混合層では、延性が改善されることを確認した。さらに、発光効率に優れるりん光発素子についても、低延性層を特定するとともに、その低延性層を高延性材料に置き換えた発光素子構造を提案し、発光効率は、低延性層を含む素子よりも優れることを確認した。また、製造装置設計に必要な薄膜層の変形特性をナノインデンテーション法を用いて測定・解析した。本研究の目的は、「フレキシブル有機EL半導体の屈曲性の改善とその設計手法の確立」であり、有機EL半導体に用いられる有機薄膜層の変形特性を測定し、屈曲性に悪影響を及ぼす脆弱な層を明らかにして、(a)脆弱な有機薄膜層の高強靭化(混合層化)、あるいは(b)他材料への置き換え、により屈曲性を改善する手法の確立を目指している。代表的な有機EL半導体素子を構成する薄膜層の単層膜引張り試験を実施して、薄膜層の延性を定量測定し、屈曲性に悪影響を及ぼすと考えられる低延性層を把握した。更に、混合層を用いた有機EL半導体素子では、素子性能が低下する副作用が懸念されたため、素子構造の設計を見直し、基本素子、混合層適用素子、混合層適用新構造素子の3種類の有機EL発光素子を試作して、基本素子と比較して混合層適用素子では発光効率が低下するものの、混合層適用新構造素子では、基本素子とほぼ同等の発光効率が得られることを確認した。また、製造時の残留応力などを推定するために、ナノインデンテーション法を用いて、有機薄膜の弾性係数を測定するとともに、塑性変形特性の概略を数式化した。さらに、別の素子構成層組合わせについても低延性層を特定した。これまでの試験結果から、本研究で提案したフレキシブル有機EL半導体の屈曲性改善手法は原理的に成立する見通しが得られた。これに伴い、従来の電子工学的な取り組みによる素子設計、素子性能評価、耐曲げ性評価、というプロセスを経た思考錯誤的方法から、電子工学的取り組みと並行して機械工学・設計工学的手法を組み合わせる方法にシフトすることにより、素子の電子特性と機械特性の両者を兼ね備えた高性能な有機EL半導体素子の開発が期待できるとともに、研究開発期間ならびに開発費用の低減が期待できる。これまでのところ、代表的な基本有機EL半導体素子を構成する薄膜層の単層膜引張り試験を実施して、薄膜層の延性を定量測定し、屈曲性に悪影響を及ぼすと考えられる低延性層を把握した。更に、混合層を用いた有機EL半導体素子では、素子性能が低下する副作用が懸念されたため、素子構造の設計を見直し、基本素子、混合層適用素子、混合層適用新構造素子の3種類の有機EL発光素子を試作して、発光効率を測定比較した結果、予想通り、基本素子と比較して、混合層適用素子では発光効率が低下するものの、混合層適用新構造素子では、基本素子とほぼ同等の発光効率が得られることを確認した。本研究の目的は、「フレキシブル有機EL半導体の屈曲性の改善とその設計手法の確立」であり、有機EL半導体に用いられる有機薄膜層の変形特性を測定し、屈曲性に悪影響を及ぼす脆弱な層を明らかにして、(a)脆弱な有機薄膜層の高強靭化(混合層化)、あるいは(b)他材料への置き換え、により、屈曲性を改善する手法を確立することである。

代表的な有機EL半導体素子を構成する薄膜層の単層膜引張り試験を実施して、薄膜層の延性を定量測定し、屈曲性に悪影響を及ぼすと考えられる低延性層を把握した。また、この低延性層に高延性材料を混合した混合層では、延性が改善されることを確認した。さらに、混合層を用いた有機EL半導体素子では、素子性能が低下する副作用が懸念されたため、素子構成の設計を見直し、基本素子、混合層適用素子、混合層適用新構造素子の3種類の有機EL発光素子を試作して、混合層適用素子では発光効率が低下するものの、混合層適用新構造素子では、基本素子とほぼ同等の発光効率が得られることを確認した。また,製造時の残留応力などを推定するために、ナノインデンテーション法を用いて、有機薄膜の弾性係数を測定するとともに、塑性変形特性の概略を数式化した。また、昨年度までは、主として蛍光発光素子を取り扱ったが、昨年度後半から今年度は発光効率に優れるりん光発素子について検討し、低延性層を特定するとともに、その低延性層を高延性材料に置き換えた有機EL発光素子を提案した。さらに、提案発光素子構造の発光効率は、低延性層を含む素子よりも優れていることが確認できた。設計工学現在までの達成度は、(2)おおむね順調に進展している。理由は、本研究の目的は、「フレキシブル有機EL半導体の屈曲性の改善とその設計手法の確立」であり、有機EL半導体に用いられる有機薄膜層の変形特性を測定し、屈曲性に悪影響を及ぼす脆弱な層を明らかにして、(a)脆弱な有機薄膜層の高強靭化(混合層化)、あるいは(b)他材料への置き換え、により屈曲性を改善する手法の確立を目指しており、研究実績の概要欄に記載のとおり、2種類の基本素子構造に対しては、上記の(a)及び(b)の両者が原理的に成立する見通しが得られ,本研究で提案した設計手法の有効性が示されたからである。また、実験手法に関しては、H24およびH25年度に担当した学生の熱心な取り組みと創意工夫により、現象の解明と、測定条件などのノウハウも蓄積することが出来、さらに,これらの内容についても、学会で発表し、学術誌へも論文投稿することができた。現在までの達成度は、(2)おおむね順調に進展している。理由は、本研究の目的は、「フレキシブル有機EL半導体の屈曲性の改善とその設計手法の確立」であり、有機EL半導体に用いられる有機薄膜層の変形特性を測定し、屈曲性に悪影響を及ぼす脆弱な層を明らかにして、(a)脆弱な有機薄膜層の高強靭化(混合層化)、あるいは(b)他材料への置き換え、により屈曲性を改善する手法の確立を目指しており、研究実績の概要欄に記載のとおり、基本素子に対しては、本研究で提案した設計手法は、原理的に成立する見通しが得られたからである。また、実験手法に関しては、H24年度の前半に、担当した学生の熱心な取り組みと創意工夫により、現象の解明と、測定条件などのノウハウも蓄積することが出来、これらの内容についても、学会で発表することができた。2種類の基本素子に対して、本研究で提案した設計手法が、原理的に成立する見通しを得た。現在、データ蓄積による信頼性向上と、学術的な解析・考察を継続して実施中である。さらに一般化のために、他の素子構造、素子構成材料に関してもデータ取得を行い、提案手法の更なる可能性を見極める。また、研究成果の発表に関しては、H24年度に国際会議で1件発表し、H25年度は国際会議で3件発表することができた。今後は、学術的な解析・考察を充実させて、国際的な学術誌への投稿を目指す。
射影多様体の幾何と直線の多様体のホッジ構造

1.最終年度に実施した研究の成果有限位数の自己同型射をもつ代数曲線の2次対称積を、その自己同型射が生成する群で割ることにより得られる代数曲面の周期について具体的な計算を行った。これらの代数曲面の一部はある射影多様体に対する接線の多様体の退化として現れるため、接線の多様体の一般的性質を解明するために、まずこれらを詳しく計算をしておく必要があった。また位数が2の自己同型射から得られる代数曲面は古典的なクンマー曲面の一つの拡張である。クンマー曲面がK3曲面のホッジ構造についてのトレリの定理の証明の鍵になったことと同様に、これらの代数曲面を調べることは、より一般の代数曲面の周期を研究する一つの鍵になるものと期待できる。またこれらの曲面の中で小平次元が1であるものについて、周期行列を具体的に表示することにより、そのモーデル・ヴェイユ群の計算を行い、生成元を具体的に表示する例を与えた。2.研究期間全体を通じて実施した研究の成果射影空間内の代数多様体に対し、ある重複度の接点をもつ直線全体はグラスマン多様体の部分多様体となるが、これを接線の多様体と呼ぶ。接線の多様体のホッジ構造を具体的に記述するために、接線の多様体をある旗多様体の基本的なベクトル束の切断の零点として表示した。旗多様体の上のベクトル束のコホモロジーの消滅条件を詳しく調べ、ある条件のもと接線の多様体のホッジコホモロジーを具体的に表示する部分的な結果を得た。また3次超曲面などの特別な射影多様体に対し、その接線の多様体の周期写像を具体的に記述することも課題の一つであったが、ある退化3次曲面に対する接線の多様体に対して成果を得た。具体的には、その周期積分の値の数論的性質と接線の多様体のピカール数の変動の関係を記述する成果を得た。そしてこの計算は、上記の最終年度の成果にまで拡張された。射影空間内の非特異代数多様体に対し、ある重複度の接点をもつ直線全体のなす代数多様体をグラスマン多様体の部分多様体として定義し、その上での周期積分により定まるホッジ構造を用いて射影多様体の幾何学的性質を解明することが本研究の課題である。本年度は、接線の多様体の一般論に関して、射影多様体の次元と重複度により、接線の多様体の期待次元を定め、射影空間内での変形に関して一般の射影多様体について、接線の多様体が非特異となりその次元が期待次元と一致するかどうかを考察した。また、通常2重点を2個もつ3次曲面に対する重複度3の接線の多様体を詳しく考察した。この場合、接線の多様体は小平次元が1の代数曲面となり、そのピカール数は26以上30以下であることを示した。また、付随する周期写像の逆写像をピカール保型形式を用いて具体的に記述した。モジュライ空間は2次元であるが、その中の幾何学的に特別な意味を持つ1次元ローカスにおいて、接線の多様体のピカール数を周期積分の値を用いて具体的に判別する結果が得られた。これにより接線の多様体のピカール数が26、27、28、30となる3次曲面の存在が示される。周期積分の具体的値によるピカール数の判別は、アーベル曲面やK3曲面などでは知られているが、小平次元が1以上の曲面については、それほど知られている例はなく意義のある結果であると思われる。この結果から接線の多様体のピカール数が29となる3次曲面の非存在が予想されるが、これについては今後の課題となる。射影空間内の代数多様体に対し、ある固定された重複度の接点をもつ直線全体の集合はグラスマン多様体の部分多様体となるが、本研究ではこれを接線の多様体と呼んでいる。この接線の多様体のホッジ構造を調べ、それにより元の射影多様体のホッジ構造では捉えきれない幾何的な性質を理解することが重要な課題である。本年度の研究では、接線の多様体の位相的不変量やホッジ理論的不変量を計算するための準備として、旗多様体上のベクトル束のコホモロジーの消滅条件について詳しく調べ、整備した。接線の多様体はグラスマン多様体の部分多様体であるが、接点を区別すればグラスマン多様体上の射影直線束の構造をもった旗多様体の部分多様体と双有理的であり、あるベクトル束の切断の零点として定まる。そのため、接線の多様体のホッジ構造を計算するためには、旗多様体上の基本的なベクトル束のコホモロジーの計算が不可欠である。また前年度に引き続き、3次元射影空間内の3次曲面に対し、重複度3以上で接する直線全体のなす接線の多様体について詳しく考察した。3次曲面が特異点をもつ場合、接線の多様体はある代数曲線の対称積を群作用で割って得られる曲面と双有理的となることを示した。これにより、具体的なホッジ構造の計算が可能になっている。とくに3次曲面が2個の通常2重点をもつとき、接線の多様体は標準的楕円曲面の構造をもつ。そのピカール数の計算は前年度に行っていたが、本年度はより詳しくこの楕円線束のモーデル・ヴェイユ群を計算し、階数が2、3、4、6のアーベル群が現れることを示した。

これらの代数曲面の一部はある射影多様体に対する接線の多様体の退化として現れるため、接線の多様体の一般的性質を解明するために、まずこれらを詳しく計算をしておく必要があった。また位数が2の自己同型射から得られる代数曲面は古典的なクンマー曲面の一つの拡張である。クンマー曲面がK3曲面のホッジ構造についてのトレリの定理の証明の鍵になったことと同様に、これらの代数曲面を調べることは、より一般の代数曲面の周期を研究する一つの鍵になるものと期待できる。またこれらの曲面の中で小平次元が1であるものについて、周期行列を具体的に表示することにより、そのモーデル・ヴェイユ群の計算を行い、生成元を具体的に表示する例を与えた。2.研究期間全体を通じて実施した研究の成果射影空間内の代数多様体に対し、ある重複度の接点をもつ直線全体はグラスマン多様体の部分多様体となるが、これを接線の多様体と呼ぶ。接線の多様体のホッジ構造を具体的に記述するために、接線の多様体をある旗多様体の基本的なベクトル束の切断の零点として表示した。旗多様体の上のベクトル束のコホモロジーの消滅条件を詳しく調べ、ある条件のもと接線の多様体のホッジコホモロジーを具体的に表示する部分的な結果を得た。また3次超曲面などの特別な射影多様体に対し、その接線の多様体の周期写像を具体的に記述することも課題の一つであったが、ある退化3次曲面に対する接線の多様体に対して成果を得た。具体的には、その周期積分の値の数論的性質と接線の多様体のピカール数の変動の関係を記述する成果を得た。そしてこの計算は、上記の最終年度の成果にまで拡張された。射影空間内の超曲面に対する接線の多様体のホッジ構造については、とくに3次曲面などの場合に、より具体的で詳しい結果が得られており、おおむね順調であるが、一般の射影多様体に対する接線の多様体のホッジ構造については、入れ物である旗多様体上のベクトル束のコホモロジーの計算を接線の多様体のコホモロジーに結び付けるところで時間がかかっており、計画よりやや遅れている。特異点をもつ3次曲面の接線の多様体のホッジ構造について、計画では退化を利用して周期写像を計算する予定であったが、接線の多様体がある代数曲線の対称積の商となることが分かったため、より直接的な方法でトレリ問題などにアプローチする方針にする。一般の射影多様体の接線の多様体のホッジ構造については、完全に一般的な状況で計算方法を与えることは困難であるため、特別な場合に限定して計算できる枠組みを構築することを当面の課題とする。通常2重点を2個もつ3次曲面の接線の多様体の周期写像について、その逆写像をピカール保型形式を用いて記述し、接線の多様体のピカール数の様な幾何学的性質を具体的に記述する結果が得られたことは当初の計画通りである。一方、接線の多様体の一般論の整備に関しては、射影空間内における変形で一般の多様体に付随する接線の多様体が非特異になるための条件が十分に整理できていない。発注した書籍の納品が遅れているため。日程の都合で、一部の研究集会への出張ができなかったため。まず前年度に一部残された、接線の多様体の非特異性に関する条件を整備した後、当初の実施計画通り研究を進める。平成26年度は、3次曲面の接線の多様体の研究を、周期写像のコンパクト化と関連付けて進め、モジュライ空間の次元がより高い場合の様子を解明する。また一般論の整備に関して、接線の多様体のオイラー数やベッチ数などの位相的不変量を具体的に計算する方法を明示する。発注済みの書籍の購入に加えて新たな資料の購入に使用する。次年度に開催予定の研究集会へ参加するための旅費に使用する。
アジア的シティズンシップ教育とヨーロッパ的シティズンシップ教育の比較調査研究

本研究は、世界のシティズンシップ教育における相違や差異に着目し、その要因として地域、文化、民族、人種、宗教、言語、歴史を仮定し、これらの観点からシティズンシップ教育を解明し、その相違・差異を明らかにするとともに、アジア的シティズンシップ教育とヨーロッパ的シティズンシップ教育の2つの類型化を図ることを目的にしている。第3年次、最終年度として次の6点を主な成果として挙げた。1世界のシティズンシップ教育の多様な事例を、2009年6月25-27日に、香港教育学院において開催されたCitizEDの国際会議で、収集した。2上記収集したものを、ヨーロッパ的シティズンシップ教育とアジア的シティズンシップ教育の2系列に分けて、それぞれの要因を分析した。3 2009年9月15日、英国、ビショップ・グロステスト・ユニバーシティ・カレッジの教育学の教授、マイク・コール氏を迎え、「批判的人種理論と教育」と題した講演会を開催し、ヨーロッパ的、とくに英国のシティズンシップ教育の特質を議論した。4 10月26-31日に中国、抗州師範大学において開催された社会科・シティズンシップ教育国際会議に出席し、発表するとともに、米国、日本、中国、台湾、香港、シンガポールの各地区の社会科とシティズンシップ教育の資料を収集し、特質を議論した。5上記の議論をふまえ、これまでの研究成果をまとめ、報告書を作成した。6その結果、シティズンシップ教育に関する、アジア的シティズンシップ教育と、ヨーロッパ的シティズンシップという2つの類型を成立させることはできるが、下位の類型も必要であるという結論を得た。本研究は、相違や差異の要因として、地域、文化、民族、人種、宗教、言語、歴史を仮定し、これらの観点からシティズンシップ教育を解明し、その相違・差異を明らかにし、アジア的シティズンシップ教育とヨーロッパ的シティズンシップ教育の2つの類型化を図ることを目的にしている。第1年次として次の5点を主な成果として挙げた。1近年のシティズンシップ教育研究を各国別に調査し、その現状を整理するとともに、その課題を明らかにした。2 2007年8月6-8日、中国東北師範大学で開催された中国、日本、韓国3国のカリキュラム研究会にて、発表し、中国と韓国の研究者と交流をおこなった。3 2007年9月27日、英国、アンソニー・ヘインズ氏による「シティズンシップ教育と学習材」の講演会を、10月16日、中国、華東師範大学の沈暁敏氏による「中国社会科教育の新しい動向」の講演会を、12月13日、韓国、ソウル教育大学の南景煕氏による「韓国人の社会心理・文化と韓国社会科教育の課題」の講演会を開催し、英国、中国、韓国の動向を理解した。4 2007年11月11-16日、韓国、晋州市、テグ市を訪問し、小学校、中学校におけるシティズンシップ教育と考えられる社会科公民授業を調査・観察した。5中国、韓国、英国を中心に、アジア的シティズンシップ教育とヨーロッパ的シティズンシップ教育の特質となるものを考察し、次年度の研究課題を明らかにした。本研究は、シティズンシップ教育の相違や差異の要因として、地域、文化、民族、人種、宗教、言語、歴史を仮定し、これらの観点からシティズンシップ教育を解明し、その相違・差異を明らかにするとともに、アジア的シティズンシップ教育とヨーロッパ的シティズンシップ教育の2つの類型化を図ることを目的にしている。第2年次として次の5点を主な成果として挙げた。1近年のシティズンシップ教育硬究を地域別に調査し、その現状を整理するとともに、その課題を明らかにした。2 2008年5月28-30日、トルコ・イスタンブール大学で開催されたCiCe第10回シティズンシップ教育国際会議に参加し、ヨーロッパ的シティズンシップ教育とアジア的シティズンシップ教育に関する資料を収集するとともに、参加者と交流する中で相違モデルを構築した。3 2008年7月28-30日、英国・ケンブリッジ大学キングスカレッジで開催された第4回CitiEd International Conferenceにおいて、英国のシティズンシップ教育と日本のシティズンシップ教育の相違を、欧米とアジアの地域的差異としてまとめ、発表した。4 2008年12月2-4日、韓国を訪問し、ソウル教育大学にて韓国社会科教育に関する情報交換を行い、併せて小学校社会科授業を見学し、韓国の社会科・シティズンシップ教育の現状を観察し、調査した。5中国。韓国、英国を中心にして、アジア的シティズンシップ教育とヨーロッパ的シティズンシップ教育とのそれぞれの特質を考察し、最終年度の研究課題を明らかにした。

3 2009年9月15日、英国、ビショップ・グロステスト・ユニバーシティ・カレッジの教育学の教授、マイク・コール氏を迎え、「批判的人種理論と教育」と題した講演会を開催し、ヨーロッパ的、とくに英国のシティズンシップ教育の特質を議論した。4 10月26-31日に中国、抗州師範大学において開催された社会科・シティズンシップ教育国際会議に出席し、発表するとともに、米国、日本、中国、台湾、香港、シンガポールの各地区の社会科とシティズンシップ教育の資料を収集し、特質を議論した。5上記の議論をふまえ、これまでの研究成果をまとめ、報告書を作成した。6その結果、シティズンシップ教育に関する、アジア的シティズンシップ教育と、ヨーロッパ的シティズンシップという2つの類型を成立させることはできるが、下位の類型も必要であるという結論を得た。
体細胞突然変異の導入制御におけるBcl6の機能

Bcl6の体細胞突然変異導入における機能を明らかにする目的で、Bcl6欠損B細胞のIg遺伝子のスイッチ領域の体細胞突然変異を詳細に解析した。その結果、刺激前のBcl6欠損B細胞ですでにスイッチ領域に体細胞突然変異が高頻度に見られ、IgG1ヘクラススイッチを誘導することにより、その頻度が倍加することを見出した。またBcl6欠損B細胞においてc-Myc遺伝子の体細胞突然変異を解析したところ、その頻度が正常B細胞と比較して著しく高くなっていることを見出した。そしてAdenine(A)からGuanine(G)への変異頻度が異常に上昇していたことから、RNAにおいてAからG(Inosine)への変異を誘導するAdenosine deaminase活性をもつ遺伝子の発現を解析したところ、Adenosine deaminase acting on RNA1(ADAR1)遺伝子がBcl6の標的遺伝子であることを見出した。さらにADAR1を正常B細胞に過剰発現させるとIg遺伝子のスイッチ領域やc-Myc領域でのAからGへの体細胞突然変異が著しく増加することを見出した。次ぎにBcl6のIgクラススイッチと体細胞突然変異の導入抑制機序を解析しようとして、In vitro系を用いて成熟B細胞を抗JgM抗体と抗CD40抗体とIL-4やIL-21で刺激した後、IgG1へのクラススイッチや細胞増殖能を解析した。その結果、培養2日目にIL-21を追加刺激するとIgG1へのクラススイッチや細胞増殖能が著しく高まることを見出した。さらに、IL-4の刺激によりCXCR4陽性のcentroblastタイプの胚中心B細胞が、またIL-21の刺激によりCXCR4陰性のcentrocyteタイプの胚中心B細胞が選択的に分化増殖してくることを見出した。Bcl6欠損B細胞では、IL-4の刺激によりCXCR4陽性のcentroblastタイプの胚中心B細胞の分化増殖は見られず、CXCR4陰性のcentrocyteタイプの胚中心B細胞が選択的に増殖した。これらの結果から、Bcl6はCXCR4陽性のcentroblastタイプの胚中心B細胞の分化増殖に必須であることが示唆された。その結果、刺激前のBel6欠損B細胞ですでにスイッチ領域に体細胞突然変異が高頻度に見られ、IgG1へクラススイッチを誘導することにより、その頻度が倍加することを見出した。つぎに、Bcl6欠損B細胞のスイッチ領域に見られた体細胞突然変異とActivation induced cytidine deaminase (AID)との関連を解析したところ、Bel6欠損B細胞におけるIg遺伝子のスイッチ領域にみられた体細胞突然変異の頻度の上昇がAIDによるものではないことが示唆された。またすでに、ヒトの胚中心B細胞においてIg遺伝子以外の遺伝子(c-Myc遺伝子など)においても体細胞突然変異が起きることが明らかにされているので、Bel6欠損B細胞においてc-Myc遺伝子の体細胞突然変異を解析したところ、その頻度が正常B細胞と比較して著しく高くなっていることを見出した。そしてBcl6欠損B細胞のIg遺伝子のスイッチ領域およびc-Myc領域での体細胞突然変異の塩基配列を解析したところAdenine(A)からGuanine(G)への変異頻度が異常に上昇していた。

そこで、Cytidine deaminase活性をもつRNA修飾酵素であるAIDが抗体遺伝子に体細胞突然変異を導入できるという事実からヒントを得て、RNAにおいてAからG(Inosine)への変異を誘導するAdenosine deaminase活性をもつ遺伝子の発現を解析した。その結果、RNA修飾酵素をコードするAdenosine deaminase acting on RNA1(ADARI)遺伝子がBcl6の標的遺伝子であることを見出した。さらにADAR1を正常B細胞に過剰発現させるとIg遺伝子のスイッチ領域やc-Myc領域でのAからGへの体細胞突然変異が著しく増加することを見出した。In viro系を用いて胚中心B細胞を分化させる系を確立してBcl6のIgクラススイッチと体細胞突然変異の導入抑制機序を解析しようとして,成熟B細胞を抗IgM抗体と抗CD40抗体とIL-4やIL-21で刺激した後,IgG1へのクラススイッチや細胞増殖能を解析した。その結果,培養2日目にIL-21を追加刺激するとIgG1へのクラススイッチや細胞増殖能が著しく高まることを見出した。さらに,IL-4の刺激によりCXCR4陽性のcentroblastタイプの胚中心B細胞が,またIL-21の刺激によりCXCR4陰性のcentrocyteタイプの胚中心B細胞が選択的に分化増殖してくることを見出した。Bcl6欠損B細胞では,IL-4の刺激によりCXCR4陽性のcentroblastタイプの胚中心B細胞の分化増殖は見られず,CXCR4陰性のcentrocyteタイプの胚中心B細胞が選択的に増殖した。これらの結果から,Bcl6はCXCR4陽性のcentroblastタイプの胚中心B細胞の分化増殖に必須であることが示唆された。この過程でBcl6欠損B細胞を抗IgM抗体と抗CD40抗体とIL-4で刺激ずると培養2-3日目には,クラススイッチしたB細胞のほとんどがIgG1とIgEの両方陽性のB細胞であり,その後IgE陽性B細胞が分化してきた。この結果から,Bcl6は19Eへのクラススイッチを抑制することによりIgG1へのクラススイッチを増強していることが明らかとなった。さらに正常マウス由来の成熟B細胞を刺激した後にIL-21で追加刺激するとIgG1へのクラススイッチが著しく増強し,IgEへのクラススイッチが抑制された。この抑制現象は,Bcl6欠損B細胞を用いると見られなかったことから,IL-21がBcl6の発現誘導を介してIgEへのクラススイッチを抑制していることを明らかにした。
都市におけるメディア構造の研究-18世紀・大阪の場合-

18世紀は、旧来のメディア構造が大幅に組み替えられ、新しいメディアが続々と創出される時代であった。本研究では、おもに、18世紀における日本経済の中心地であった大阪に焦点を当てて、さまざまな「発信者」と「受信者」の間を媒介するメディアの〈多様性〉と〈多層性〉を、そしてその歴史的な〈変容〉と〈組み替え〉の過程を考察することを試みた。具体的には、先行の出版都市であった京都の圧倒的な力量(仏・儒書・史書・医書等の内典・外典、和文古典類約7000点)に対して、新興都市・大阪が生み出した「大阪(上方)的」なメディアの《新しさ》を、さまざまジャンル(文芸書・実用書・市民的学芸書・戯場書・絵本・一枚刷りなど)において検証することを行なった。研究代表者・今田は、メディアの≪新しさ≫を、出版物の「指示世界」の≪新しさ≫、「著者」と「読者」の≪新しさ≫、そして、両者を統合する〈仲介者〉としての「本屋」の《新しさ》の点で分析することを試み、江戸の須原屋市兵衛と大阪の柏原屋清右衛門を比較することを通して、18世紀における出版事業の革新性を検討した。共同研究者・浅野は、石川五右衛門をめぐるさまざまな伝説を18世紀大阪におけるピカレスク・ロマン(悪漢小説)の生成という観点から検討し、また梶川は、大友皇子の伝承を18世紀の地誌類を手がかりにして考察した。同じく高坂は、ヨーロッパの天文学が本木良永や志筑忠雄といった人物によってどのように受容されたかを検討し、岸は、「各所案内記」や「名所図会」に収められたイメージの分析を通して、18世紀後期における挿絵の〈メディア的性格〉の変容について考察した。また林は、『戯場楽屋図会』の分析を通して、歌舞伎をめぐる情報とメディアについて検討を加えた。本研究の目的は、18世紀における日本経済の中心地・大阪に焦点を当てて、さまざまな発信者と受信者の間を媒介するメディアの〈多様性〉と〈多層性〉を、そしてその歴史的な〈変容〉と〈組み替え〉の過程を考察することにある。そこで、平成5年度においては、そのようなメディア構造の基礎的研究として、18世紀大阪における出版物の調査・収集・整理を行ったわけであるが、その過程で、それぞれの研究分担者は、従来あまり扱われることのなかった分野・現象に注目するようになり、新しい視点のもとで、それらを検討することに着手した。その具体的な内容は次の通りである。1.(今田)特に地図の出版をめぐる、大阪と江戸の〈出版〉の比較史的検討。2.(浅野)都市生活が〈物語構造〉と〈文体〉に及ぼす影響。3.(高坂)蘭書をめぐる〈翻訳〉と〈西洋科学理解〉の問題。4.(梶川)和歌をめぐる〈古典理解〉の継承と変容の問題。5.(岸)〈イメ-ジ(絵本・一枚物)〉の生産・流通・消費の過程。6.(林)〈芸能〉の上演・受容形態の諸相とその変容。本研究では、おもに、18世紀における日本経済の中心地であった大坂に焦点を当てて、さまざまな「発信者」と「受信者」の間を媒介するメディアの<多様性>と<多層性>を、そしてその歴史的な<変容>と<組み替え>の過程を考察することを試みた。

具体的には、先行の出版都市であった京都の圧倒的な力量(仏書・儒書・史書・医書等の内典・外典、和文古典類約7000点)に対して、新興都市・大坂が生み出した「大坂(上方)的」なメディアの《新しさ》を、さまざまジャンル(文芸書・実用書・市民的学芸書・戯場書・絵本・一枚刷りなど)において検証することを行なった。研究代表者・今田は、メディアの《新しさ》を、出版物の「指示世界」の《新しさ》、「著者」と「読者」の《新しさ》、そして、両者を統合する<仲介者>としての「本屋」の《新しさ》の点で分析することを試み、江戸の須原屋市兵衛と大坂の柏原屋清右衛門を比較することを通して、18世紀における出版事業の革新性を検討した。共同研究者・浅野は、石川五右衛門をめぐるさまざまな伝説を18世紀大坂におけるピカレスク・ロマン(悪漢小説)の生成という観点から検討し、また梶川は、大友皇子の伝承を18世紀の地誌類を手がかりにして考察した。同じく高坂は、ヨーロッパの天文学が本木良永や志筑忠雄といった人物によってどのように受容されたかを検討し、岸は、「名所案内記」や「名所図会」に収められたイメージの分析を通して、18世紀後期における挿絵の<メディア的性格>の変容について考察した。また林は、『戯場楽屋図会』の分析を通して、歌舞伎をめぐる情報とメディアについて検討を加えた。
レ-ザラマン分光法による金属ー半導体界面の評価

インジウム(In)ーガリウムひ素(GaAs)構造を熱処理した際生じる合金、インジウム・ガリウムひ素(In_XーGa_<1ーX>As)につき、ひき続き評価を行った。その結果、In_XGa_<1ーX>Asはエピタキシャルに成長した結晶で、従来報告されている2つの説のうち1つである深さ方向に徐々に組成が変化しているのではなく、異なる組成のものが二次元的に分布しているもう一方の説に近いことがわかった。また、その中に含まれるキャリア密度は12×10^<18>cm^<ー3>であることもわかった。キャリアの発生原因については、エネルギ-帯構造に基づいて説明できるが、不純物の混入も否定できない。Inを点状にGaAs上に蒸着し、2点間の電流ー電圧特性を測定した。その結果、熱処理を施さないと、電流ー電圧特性はショットキ-特性となり、熱処理温度を上げるとともに、オ-ム性を示すものが増し、その接触抵抗は減少することがわかった。レ-ザラマン分光法による評価では、熱処理温度が高くなるとともに、In_XGa_<1ーX>Asのうち、Inを多く含む組成のものの量が相対的に増すことが明らかになったため、熱処理をしたInーGaAs構造の接触抵抗を決定するのは、Inを多く含むIn_XGa_<1ーX>Asであることが明らかになった。(NH_4)S_Xを用いて化合物半導体の表面を処理する方法は、イオウ処理とよばれ、表面準位を減少させるのに有効であることが近年明らかになっているため、イオウ処理を施したGaAs表面にInを蒸着し、上記と同様の検討を行った。しかし、熱処理によるIn_XGa_<1ーX>Asの組成には特に変化はみられず、また接触抵抗の低下もみられなかった。そのため、外の表面処理法について検討を進めている。
窒化物半導体周期的ナノ構造を基盤とした可視光応答型光触媒の開発と人工光合成応用

電気化学的手法により形成される「多孔質構造」を基盤とした窒化ガリウム(GaN)光触媒電極の開発に取り組んだ。電気化学エッチング条件およびその後の化学エッチング条件により、多孔質構造の孔径および深さの精密制御を達成した。光反射率低減および表面積増大により、光電気化学変換効率が向上することを明らかにした。さらに、酸化ニッケル(NiO)および酸化銅(Cu2O)によるGaN電極の機能修飾が、それぞれ、腐食耐性の向上と可視光(400-600nm)領域における光電気化学変換に有望であることを示した。平成27年度は、窒化物半導体多孔質構造の形成と形状制御に取り組み、その光学的特性を実験的・理論的に明らかにした。1. GaN/電解液界面の分光電気化学特性を評価した結果、光透過率は内部電界強度の増加とともに減少し、高電界下ではバンド端吸収が長波長側(低エネルギー側)へシフトすることを見いだした。この特異的な分光特性は、無加工基板と比べて多孔質構造内部で強く発現し、Franz-Keldysh効果を取り入れた理論解析により矛盾無く説明できることを明らかにした。2.上記1.の知見をもとに、光支援電気化学エッチングによるGaN多孔質ナノ構造の形成条件を最適化した。基板の裏面から単一波長の光を照射することにより(裏面光照射法)、孔の深さを通過電荷量で線形的に制御することに成功した。さらに、薬液による異方性ウェットエッチングを組み合わせることで孔壁の精密制御を可能とし、試料表面の開口率と屈折率に強い相関があることを明らかにした。3.可視光を吸収する材料として酸化銅(Cu2O)をGaN基板表面に形成し、その光電気化学特性を明らかにした。電解液のpHおよび反応電流を制御することにより、GaN基板表面に均一なCu2O膜の形成を達成した。また分光測定から、堆積した酸化銅の光学バンドギャップは2.28 eVと見積もられ、可視光域における光吸収を確認した。今年度の研究目的としていた窒化物半導体多孔質構造の形状制御に成功し、研究成果の公表として、査読付き学術誌3編、国内外の学会12件の発表があり、当初の計画とおり順調に進展している。前年度に得られた知見をもとに、窒化物半導体多孔質構造の最適化・機能化に取り組んだ。高アスペクト比の孔が高密度に配列した多孔質構造を実現する手法を開発し、多孔質構造に適用可能な機能修飾法の1つとして、金属有機化合物分解法(MOD法)の適用可能性を検討した。(1)電解液と窒化ガリウム界面の系統的電気化学評価により、多孔質構造の孔の配列密度は電圧に強く依存することを見いだした。これを基に、これまでトレードオフの関係にあった多孔質構造の配列密度と孔深さ制御を同時に達成した。電気化学エッチングを2段解に分け、エッチング初期に高電圧(15 V)で高密度のピットを形成し、その後電圧を下げ(10 V)エッチングを進行させたところ、配列密度2 ×10の10乗cm-2、深さ40マイクロメートル以上の直線性多孔質ナノ構造の形成に成功した。(2)多孔質構造の孔壁に、MOD法によりNiO薄膜およびNiO微粒子を形成することに成功した。NiOは、半導体光触媒電極の陽極での腐食を防ぐ助触媒材料として機能することが知られている。NiO含有の有機化合物をGaN表面に塗布し、酸素中のアニールによりNiO薄膜とNiO微粒子を形成した。無加工基板上の試験により、NiO微粒子の密度は、MOD剤の粘度(希釈率)により調整可能であることを示した。また、走査型電子顕微鏡とオージェ電子分光法を併用した局所的な組成分析により、NiO微粒子の組成比(Ni:O)がアニール温度に大きな影響を受けることを示し、600度以上の条件が適していることを明らかにした。今年度の目標としていた光触媒の可視光応答にむけた取り組みである「構造のナノメータースケール制御」と「多孔質構造の機能修飾」に成功し、研究成果の公表として、査読付き学術誌1編、研究報告書1編、国内外の学会13件の発表があり、当初の計画とおり順調に進展している。窒化物半導体光触媒電極の多孔質化による有効表面積の増大効果を実験的に評価した。また、多孔質構造に助触媒となるNiOを担持させることにより、無バイアスでの水の光分解において、水素生成効率および電極耐久性の向上に成功した。(1) GaN多孔質構造の孔内壁と電解液界面のインピーダンス応答特性を解析し、光電気化学エネルギー変換に利用される有効表面積の見積もりを行った。孔の形状や寸法、および母体となるGaN基板のキャリア密度に大きく依存することを明らかにした。比較的高いキャリア密度(>1x1018cm-3)では、無加工基板に対して、電解液界面の電気二重層容量が4.7倍程度と見積もられ、電気化学反応に有効な実行表面積の増大を確認した。一方で、5x1016cm-3程度の低いキャリア密度では、多孔質形成による実行表面積の増大は1.2倍程度にとどまり、孔の形状および密度の最適化が必要であることを示した。(2)比較的低いキャリア密度(5x1016cm-3)のGaN基板に対して、より深い孔からなる多孔質構造を形成するため、「二段階電気化学プロセス」を開発した。

従来法により初期多孔質構造を作製した後、照射光波長を変えて2回目の電気化学プロセスを行うことにより、孔の深さを増大させることに成功した。そのときの孔の形成速度は、照射光の強度により制御可能であることを明らかにした。(3)より広範の有機物の光分解・合成が期待されるAlGaN層に多孔質構造を形成する条件を見いだした。(4) H型電気化学セルを用い、GaN多孔質光触媒電極を使った無バイアスでの水の光分解と水素ガスの収集に成功した。GaN多孔質構造にNiO微粒子を担持させることにより電極面積あたりの水素収集率は約1.3倍に向上した。電気化学的手法により形成される「多孔質構造」を基盤とした窒化ガリウム(GaN)光触媒電極の開発に取り組んだ。電気化学エッチング条件およびその後の化学エッチング条件により、多孔質構造の孔径および深さの精密制御を達成した。光反射率低減および表面積増大により、光電気化学変換効率が向上することを明らかにした。さらに、酸化ニッケル(NiO)および酸化銅(Cu2O)によるGaN電極の機能修飾が、それぞれ、腐食耐性の向上と可視光(400-600nm)領域における光電気化学変換に有望であることを示した。次年度(平成28年度)も事業交付申請時の研究計画に従って実施する。前年度までに得られた知見をもとに、多孔質構造内部の機能修飾と可視光応答電極の作製に取り組む。(1)多孔質構造内壁への可視光吸収材料堆積手法の確立GaN多孔質構造を初期基板とし、孔内壁表面を可視光吸収材料で機能修飾する手法を開発する。酸化銅(Cu2O)を候補の1つとし、銅イオンを含む電解液中に多孔質構造を浸し、負の電圧を印加することにより金属イオンを還元し孔内壁表面へCu2O粒子を析出させる。一般的なスパッタ法などと比べて複雑な3次元ナノ構造に対しても被覆率が高く、孔の内部まで微粒子の埋め込みが期待できる。堆積にはパルス電圧法を採用し、Cu2O微粒子の寸法や密度の精密な制御を目指す。(2) AlGaN多孔質構造の形成二酸化炭素ガスの還元など広範囲の光合成応用を目指し、GaNよりもバンドギャップの広いAlGaNを使って多孔質構造を形成する。平成27年度に開発した光支援電気化学エッチングの条件を、AlGaNに最適化する。AlGaN層のAl組成と、得られる多孔質構造の形状および光学的特性の相関を明らかにする。最終年度は、窒化物半導体多孔質構造を基盤とした光触媒電極の作製と可視光応答に向けた機能界面の形成に取り組む。(1)多孔質構造の孔内部に電解液を充填し、電解液/孔壁界面のインピーダンス特性から、多孔質構造電極における電荷交換反応の詳細を調査する。(2)孔壁表面にCu2O膜およびNiO膜を形成し、光学的・電気的評価から、機能膜/多孔質構造界面のエネルギーバンド構造と光電変換特性を調査する。(3)多孔質ナノ構造電極を用いた光触媒実験を行い、水素ガス生成量の定量的に評価する。構造パラメータが、可視光反射率および外部量子効率に与える影響を系統的に調べ、光ー化学エネルギー変換の高効率化に向けた電極設計に取り組む。電気電子工学ほぼ計画通りに予算を使用したが、消耗品購入の際の端数として128円余剰金が生じた。ほぼ計画通りに予算を執行したが、消耗品購入の際の端数として1,672円の余剰金が生じた。次年度の消耗品の購入費用に加える。
ソフトウェア設計における概念形成過程の図的表現法

本研究は、ソフトウェア設計過程における概念形成過程を図的に表示・編集・記録・解析する手段とその利用法を研究し、人間の思考過程における図的表現の役割の一端を明らかにすることを目的とする。このために、ワークステーション上で図的表現を柔軟に扱うための技術の考察と、ソフトウェア設計においてどのような情報が必要とされ、それらがどのように図的に表現され得るかの考察との両面から研究を進めた。(1)図的表示技術に関する研究使いやすい図面編集システムを実現するために必要な概念構成を検討した。具体的には、(a)図形間の関連性を保存した図形の移動・変形、(b)格子を表示しないで行う図形の自動整列、(c)図形・線・文字列のあいだのオーバーレイの優先順位、(d)階層的な図形定義手段、(e)単位操作の概念と履歴保存・復旧機構がある。本年度は、(a)、(b)との関係を考慮しつつ、具体的な図面編集システムにおける(b)の実現方式として、縦・横両方向にたいしてレベル・サブレベルの概念を持ち、図形の位置を相対的に維持する方式を考察した。(2)ソフトウェア設計過程の可視化に関する研究ソフトウェア設計者が設計活動時に使用するモデルと、そこにおいて図表現の果たす役割について検討した。(a)作業モデル構築のための基礎データの収集-被験者を学生として、設計時に「考えた事」、「描いた絵」、「参照した物」を設計作業と同期して記録してもらう実験をおこない、作業モデルの定義とそこで利用される図表現のあいだの関係を分析するための基礎データを収集した。(b)設計作業を支援するツールの試作品の開発-上記の実験と並行して、ソフトウェア問題仕様を分析しつつ設計の初期イメージを固めていく際に利用しうるソフトウェアツールを開発した。上記の研究結果をもとにして、ソフトウェア設計方法論としてそこで利用される図形の相互関係を現在分析している。
腸管の高分子吸収細胞M-cellのモデル系構築と吸収機能制御因子の探索

腸管上皮細胞としてヒト由来Caco-2を、免疫系細胞としてヒト由来のRaji B細胞、単球系THP-1細胞を用い、透過性膜上の腸管細胞と免疫細胞を共培養することによって蛍光ラテックスビーズの細胞層透過性が上昇するか検討した。Caco-2の基底膜側にRaji細胞を加えて共培養する系で、Caco-2細胞層の一部に蛍光ビーズの透過性が上昇するものが見出された。そこで、より安定な成績が得られることを期待して、共培養ではなく、免疫系細胞の培養上清を用いた実験系を再構築した。Caco-2細胞層の基底膜側チャンバーにRaji B細胞の培養上清を希釈して加えて4日間培養した。その後、蛍光ビーズを用いてCaco-2細胞層の高分子透過性亢進の有無を観察したところ、一部のウェルでビーズの透過性が数倍10倍程度上昇した。またそのようなウェルでは、M細胞のマーカーとして知られるSialyl-Lewis A抗原を発現している細胞の存在が認められたが、その割合はきわめて低いものであった。次いで、蛍光ビーズ透過性亢進が見られた細胞層からmRNAを回収し、DNAマイクロアレイ(約47,000遺伝子)を用いて遺伝子発現の変化を観察した。変動の見られた遺伝子約300を解析したところ、発現上昇を示したものには転写翻訳に関わる遺伝子が、また発現抑制が見られたものにはMg結合タンパク質など金属とかかわりのあるタンバク質の遺伝子が多く認められたほか、細胞内シグナル伝達に関わるある種のタンパク質の関与も示唆された。しかし、M細胞様に分化するのは培養細胞のうちのほんの一部であり、M細胞の機能解析を行う実験用細胞株としては、さらなる工夫が必要と考えられた。我々の研究室ではマウス上皮細胞が培養可能になったことから、マウスの上皮細胞とパイエル板細胞の共培養系によりM細胞様機能を持つ細胞取得を試みる予定である。小腸のパイエル板に存在する上皮細胞M-cellの直下には多数の免疫系細胞が存在することから、免疫系細胞と共培養することによって腸管上皮細胞をM-cell様に分化させることが可能と推定される。そこでまず、腸管上皮細胞としてヒト由来Caco-2を、免疫系の細胞としてヒト由来のRaji B細胞、Jurkat T細胞、単球系THP-1細胞などを用い、透過性膜上の腸管細胞と免疫細胞の相互作用の検討を行った。M-cell様活性の評価は、高分子(主として0.1μm径の蛍光ラテックスビーズ)の細胞層透過性を測定することによって行った。まず、2週間培養したCaco-2単層の基底膜側にRaji細胞の培養上清を添加する手法で検討をおこなった。培養上清をそのまま添加するとCaco-2細胞層の障害が誘導されたが、培地で希釈することにより細胞の損傷誘導は抑制された。しかしながら、このようにして培養したCaco-2細胞層のビーズ透過性には明確な上昇は認められなかった。そこで、単層培養したCaco-2の基底膜側にRaji細胞を加えて実際に共培養する系で再度検討をおこなった。細胞数などを検討することにより、1週間程度共培養を続けてもCaco-2細胞層の損傷が起こらない条件を見出した。この操作によって共培養したCaco-2細胞層の一部には蛍光ビーズの透過性がコントロールの数倍になるものが見出された。しかし、その様な細胞層が観察される確率は2割程度であった。通常用いているコラーゲンの代わりにフィブロネクチン、ラミニン、マトリゲルなどのコーティング素材(ECM)の効果を検証した。一部のECMで改善が認められたが、再現性などに問題が残り、目的とする細胞の構築にはさらなる検討が必要である。

我々の研究室ではマウス上皮細胞が培養可能になったことから、マウスの上皮細胞とパイエル板細胞の共培養系によりM細胞様機能を持つ細胞取得を試みる予定である。
ナノパターン化表面と振動分光を組み合わせた細胞表面の極近傍の情報を得る計測法の構築

ナノサイズのハニカムフィルム作成と構造評価ナノサイズの孔径を持ったハニカムフィルムは、より厚さが薄くなる。これによって細胞-プリズム表面間距離を現象させ、細胞表面の情報の割合を増やす。そのため、温度、湿度、溶液の表面張力あるいはキャスト液膜の厚み等を検討し、ナノサイズの孔径を持ったハニカムフィルムを再現性よく作製できる条件を見出し、フィルムを作成した。細胞培養下の反射赤外分光測定、表面増強反射赤外分光測定すでに、ハニカムフィルムの細孔径が細胞の接着形態、増殖性、分化、機能に影響を与えることを見出している。例えば、血管内皮細胞を生分解性ポリマーからなるハニカムフィルム上で培養すると、特定の細孔サイズのときに増殖性が高まることを見出している。フィルムの細孔径と形状を変えて血管内皮細胞を培養する。細胞培養中、細胞で作りだされるタンパク質など産生物質(Y)の同定を行う。物質Xを先端に付けたアルカンチオールの自己組織化(SAM)によってシリコンプリズム表面に物質Xを付与し培養環境下での物質(X)の細胞による取り込まれる様子を表面感度のより高い表面増強反射分光法で調べた。組織培養基材表面形状と細胞挙動の相関性の解明パターン化表面構造と細胞の増殖、分化、機能発現などの細胞挙動との相関性とその機構の解明は組織再生のための細胞培養基材の開発にとって重要な課題である。これまでミクロンサイズの孔が蜂巣状に規則的に並んだ表面形状を持つポリマーフィルム(ハニカムフィルム)が細胞挙動に大きな影響を及ぼすことが見出されている。ハニカムフィルムの規則構造を細胞がどの様に認識し、それが細胞機能にどの様に影響を及ぼすかを明らかにすることを目的として、本年度は、まずAFMと共焦点レーザ顕微鏡を用いて、細胞の接着に関わるタンパク質を除いたハニカムフィルム表面での血管内皮細胞の培養初期の伸展挙動を調べた。細孔径6及び16μmのフィルム上ではハニカムフィルムの細孔の位置に、その細孔と同じサイズの孔が開いた細胞が観察された。この特異的細胞形態は本研究で初めて見出されものである。この形態を持つ細胞は培養時間が長くなるに従って見られなくなった。一方、細孔径3μmのフィルム上の細胞形態は平膜上と同じく、孔の開いた細胞は見られなかった。この特異的細胞形態発現のハニカム細孔径依存性と培養時間依存性から、血管内皮細胞はフィルムの細孔サイズを識別し、孔の形成と消滅を含むダイナミックな形態変化を伴って伸展しているものと推察した。細孔径が6μm及び16μmのハニカムフィルム上では、細胞は仮足によってフィルムの幹表面を探りながら伸展を開始し、途中、仮足の会合によって孔形状を形成しながら伸展を続け、十分時間が経った時点で細胞質の移動を起こして形成した孔を埋めているものと考えられる。今後.本申請書で提案している分光法を用いて各形態において細胞から放出される物質の同定及び定量を行うことによって、組織培養基材表面が細胞挙動に及ぼす影響の分子論的解明が着たいされる。本研究成果は材料の規則表面構造による細胞形態・機能の制御機構の理解にとって基本的に重要なものと位置づけられる。