hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代ハイパワーLED信号灯のユニバーサルデザイン化技術の考案に関する研究

次世代機のコンセプトとしてはプロジェクター方式で開発の方向性が固まっており、青色光を赤灯に反映させるレンズ部分の改良が本年度の課題となっていた。主に青色光をスクリーンとして受け止めながら、同時に赤色光を適切な輝度比で透過させる素材の探索が研究のターゲットであった。このため研究計画を協力メーカーと共に進めるにあたり次の目標を設定していた。1現在の赤灯発光体の上部にフレーネルレンズ(光の方向性を整えるのと光源を見えにくくする効果)を被せ×の吸光帯・絞付レンズ等の組合せ、または上記素材に×の吸光帯を重ねること2前の成果を踏まえたイメージのプロトタイプの製品デザインこうしたコンセプトモデルの完成を期す流れの中で、6月まではメーカーと共に、特に素材選定と輝度の均整度を達成するための打合せと試作機の検討を進めていた。一方でCIE(世界照明委員会)TC4-46は一旦解散しISO(世界標準化機構)との協働の技術委員会を開催するという情報が入っており、国内における技術開発と共に国際的な標準化を狙う動きにも配慮する必要があるため、今後は正式の技術委員会が開催される際には協力メーカーに一任することとした。こうした検討と同時に警視庁担当者にも適宜報告を行っていた。学会発表に関しては秋からの時期となるため実施の機会はなかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度に実施した研究項目は1平成24年3月に実施した社会実験の総括、2次世代LEDユニバーサルデザイン化技術のコンセプト開発であった。1福岡社会実験では94%の参加者から賛同を得る結果であったが公道条件下ではプルキンエ現象による新たな改良課題が発見された。福岡社会実験では「運転時」に限定し、同一被験者による「複数回の回答」を排除したデータであり、色覚異常者と健常者の識別記号の見え方の差および必要性に関して統計的な有意差が確認された。平成24-25年度には改良モデルを別途開発して所与の課題をクリアしたと確認し、考察・検討成果は平成25年度に関連する学会で発表した。2次世代ユニバーサルデザイン化技術に関しては、本年度のEUROLUCEをミラノサローネに視察し、パリで開催されたCIE国際会議で本案を発表し、LED照明の常識を超える発想を得るため、関連要素技術を持つ専門家等にアドバイスを求めた。識別記号の描画方式として仕切版方式・導光版方式・リモートフォスファー方式・ライティングパイプ方式・レーザー方式・プロジェクター方式等のショートリストを案出し、その際コンセプトイラストを基に、識別記号が描けるか?配光分布が揃うか?コスト?蓄積したノウハウに照らして矛盾がないか?を協議し、アイディアを進化させた。この結果、「プロジェクター方式」を最有力候補とするに至った。今後は発展的に保有する人的チャネルを駆使して柔軟な発想と専門的な技術供与を得ながら当該方式のフィジビリティの検討と試作品の製作を行い、関連バリアブルの確定作業に進む計画である。2020年には東京オリンピック・パラリンピックが開催され、競技場回りの公共インフラでは事故が起きない「ユニバーサルデザイン」のまちづくりが行われることが計画決定されているため、こうした流れに貢献できるよう研究開発の推進を図っていきたい。色覚異常者に識別可能な次世代ハイパワーLEDを使用したユニバーサルデザイン信号灯の記号化方式のロングリストから仕切板方式、導光板方式、リモートフォスファー方式、ライティングパイプ方式、レーザー方式、プロジェクター方式のショートリストを比較検討した。平成26年度では信号機専業メーカーのコイト電工と所定のユニバーサル性能が発揮できるか?これまでのノウハウに照らし実用面での不具合が生じないか?等の技術的側面から協議を継続し、このうち仕切板方式、改良型導光板方式、プロジェクター方式の3方式でコンセプトモデルの試作品を製作することを決定した。一定の条件下でコンセプトの優劣・実用化の可能性を比較検討した。同時にハイパワーLEDモデルと砲弾型LEDモデルとの比較検証のため、従来の赤色5mmLEDにくっつけた外付け青色3mmLEDではなく、ひとつのLED内に赤と青の2色発光チップを内包した究極の砲弾型モデルを製作しておく必要があった。このため、LED専業メーカーの日亜化学工業にオリジナル2色発光LEDのサンプルの無償供与を受けた。実用段階におけるハイパワーモデルとの比較モデルとして製作準備した。次世代モデルの普及発展のためには従来モデルでのパブリックコンセンサスが必要であり、並行して関連行政、メディアやステークホルダーへの広報を継続した。ハイパワーLED方式のプロトタイプ製作を行うにあたっては、三菱デザインアソシエーツ事務局長時代のチャネルを活かし、三菱電機照明とニコンの技術者から関連要素技術等のアドバイスを受けた。コイト電工の親会社の小糸製作所は自動車LEDヘッドランプのトップメーカーであることからコイト電工を介して必要な要素技術の提供を得ることができた。これら他業種技術者からの勧めもあり、有力とみなされたプロジェクター方式で特許申請を行った。次世代機のコンセプト開発として、様々な方式のショートリストを比較検討した結果を受けて、レンズ部分の開発に着手し、プロジェクター方式で開発の方向性が固まったため、2年度目にして国内特許の申請を行った。昨年度は実用化水準とするため赤色ハイパワーLEDの光度を高めながら、レンズ面に投影する青色光の色度をデジタル調光する実験機を制作してフィールド実験を開始した。様々なレンズとスクリーン機能を兼ね備えた材料を試し、フォーカスグループの色覚異常者に遠方より識別可能であるか?次世代ハイパワー性能を検討した。

特にスクリーン部分の素材選択と記号表記箇所に吸光フィルターを試して、それらの組合せを検討した。こうした検討を踏まえ、大きな改良点は見られなかったため、JST特許出願支援を受けてPCT出願の段階へ進むことが決定した。実用化に際しては、技術面と制度面を考慮する必要がある。次世代モデルの普及以前に制度的なコンセンサスが必要であり、並行して所属する学会や関連行政、メディアやステークホルダーへの広報を継続した。国内では関連4学会での論文発表やシンポジウムパネリスト出演・招待論文の出稿等や色覚団体との懇談を行った。仙台市で2015年6月に発生した交通事故に関連して、学術情報提供を当事者・メディア・司法官等に提供し、毎日新聞での全国版やYahoo!トップニュースでの紹介掲載となった。色覚異常を争点とする裁判は初めてで、多くの県警からも引き合いがあった。次年度には次世代製品を使用して、技術面と制度面の実証実験を検証する第三者委員会が警察庁で主催されることが計画されている。CIE(国際照明委員会)メルボルン大会での講演でも世界的な認知度が一層向上する実績を上げることができた。今後は国際投票を経てISOとの共同出版となる予定である。これまで目標としていた世界基準への採択が現実のものとして見えてきた。当初企画書に想定した通りの進捗が計られていると評価される。今年度にパワーアップが図られた実験機は100mの距離からの視認実験が可能となって、レンズとスクリーン機能に特化した開発段階へと進むことができた。さらに現段階の仕様をまとめた特許申請もJSTからの支援を得て、PCT出願へと移行することができた。関連所属学会とは別に国際交通安全学会誌や人間生活工学誌に招待論文が掲載され、また分野別の科研費トップ10のなかに選定されたことなどから、一般書籍からの取材にも対応するなど、社会への普及啓蒙にも資した。一方、LED専業メーカーからの特別なサンプル提供という配慮もあって派生的に実現した砲弾型LEDを使用した次世代モデルも究極の完成形に仕上がり、次世代モデルは幅の広がりを見せながら、関連行政からの理解を得て、試験設置を前提とした公道社会実験がいつでも実施可能となるよう準備を整えた。昨年度末での実施を目指していたが、警察庁担当者が警視庁に移動となったため、最終的には東京オリンピックモデルへの採用を目標とすることとした。警察庁主導による第三者委員会の設置から社会実験の実施、さらに警察仕様書の改定という流れになる模様である。次世代機のコンセプトとしてはプロジェクター方式で開発の方向性が固まっており、青色光を赤灯に反映させるレンズ部分の改良が本年度の課題となっていた。主に青色光をスクリーンとして受け止めながら、同時に赤色光を適切な輝度比で透過させる素材の探索が研究のターゲットであった。このため研究計画を協力メーカーと共に進めるにあたり次の目標を設定していた。
細胞移植を用いない新規骨再生インプラントの戦略的研究

本研究の目的は、再生医療の3本柱である「細胞源・足場・シグナル」のうち、シグナル・足場を改善し、細胞移植を補強あるいは代替する新しい骨再生システムを開発することである。次世代型のナノ送達システムと生体材料により、周囲の細胞において骨形成性細胞内シグナルを活性化させることで、細胞を移植することなく骨再生を誘導することに成功した。併せて三次元造形法による患部適合型人工骨の作製法を開発した。1.非幹細胞における骨形成シグナルの最適化とその分子メカニズムの解析スククーニングシヌテムの構築:骨芽細胞特異的に発現するI型コラーゲン遺伝子プロモーター断片の下流にクラゲの発光蛋白(GFP)を付けたトランスジーン(CollalGFP)をもつ動物から細胞を採取,分離した。また,さまざまな細胞株にCollalGFPレトロウイルスを感染させ,ネオマイシン選択して細胞株を樹立した。遺伝子のスクリーニング:代表的な骨形成にかかわるシグナルであるBMP,Hh,Wnt,Runx2,IGF,Osx等を刺激あるいは抑制する因子を発現するアデノウイルスの組合せを網羅的に検討した結果,分化を誘導するcaALK6+Runx2が最小の組合せであった。siRNAのスクリーニング:これまで報告されているBMPのインヒビターやRunx2のインヒビター遺伝子に対するsiRNAを設計し,発現ベクターを構築した。2.ナノ送達システムを用いた遺伝子,核酸,薬剤のインビボ導入法の確立PEG-ポリカチオンブロック共重合体(PEG-DET)をα-TCPと混合して,インビトロでのミセルの徐放性とプラスミド導入効率を評価し,導入条件を最適化した。3.自在に内部構造を制御し,物質を立体的に配置できる三次元造形法の開発インクジェット式積層造形装置Z4063DPrinter(DICO社製)にて,CTデータより編集した骨欠損部3次元形状と一致した人工骨を作製に成功した。1)細胞における骨形成シグナルの最適化とその分子メカニズムの解析低分子化合物のスクリーニング:遺伝子、核酸以外にも低分子化合物を生理活性物質として将来的に利用することも念頭におき、Colla1GFPをもつ細胞をバイオセンサーとして利用して、骨誘導能をもつ天然低分子化合物のスクリーニングを行った。その結果、骨形成に有用な化合物を同定した。2)ナノ送達システムを用いた遺伝子・核酸・薬剤のインビボ導入法の確立遣伝子及び核酸:遺伝子およびsiRNAのナノ送逹システムの基本骨格として、ポリエチレングリコールーポリカチオンブロック共重合体を用いた。結果、マウス頭頂骨欠損モデルを用いた解析で比較的短期間のうちに十分量の骨形成を促すことが示された。3)自在に内部構造を制御し、物質を立体的に配置できる三次元造形法の開発本プロジェクトに用いる三次元造形法には三つの要件がある。すなわち、(1)生体適合性材料が加工できること、(2)外部構造だけでなく内部構造も制御できること、(3)積極的に再生誘導を行うための生理活性物質を適所に立体的に配置できることである。このうち、(1)についてはインクジェットプリンターを用いた3次元造形に成功した。(2)についでは直径2nm径の環状構造を精度よく構築する事に成功している。また、(3)についてはハイドロキシアパタイド担体に対し、生理活性物質FGFを塗布し、生理活性物資が徐放して効果を発揮する事をin vitroで確認した。さらに、本プロジェクトで用いでいるインクジェットプリンターからのFGFの塗布にも成功しており、また、生理活性を保つている事も確認できた。今後はさらに大動物での骨形成誘導実験を行う予定である。本年度は最終年度であったので、動物実験等、臨床応用を視野にいれた研究を行った。具体的には、(1)自在に内部構造を制御し、物質を立体的に配置できる三次元造形法の開発インクジェット式による生理活性物質の立体的配置法の開発:インクタンク及び流路の微小化、オートクレーブ可能なシステムの開発、インクヘッドの改良を行った。実際に生理活性物質を配置した人工骨を作製し、生理活性物質の失活の有無を細胞培養系で評価し、条件の最適化を行った。(2)局所でホスト細胞を分化誘導する骨再生誘導型インプラントの作製と動物実験による検証・臨床研究の準備前年度に得られた非幹細胞における骨形成シグナルの最適化とその分子メカニズムの解析とナノ送達システムを用いた遺伝子・核酸・薬剤のインビボ導入法の成果を総合して、生体材料を内部構造も含めて再生に有利にデザインし、適所に最適化シグナルの作動物質を配置した再生誘導型インプラントを作製し、C57BL/6マウス頭蓋骨臨界骨欠損(直径5mm、トレパンにて作成)に埋植し、その骨誘導性、生体親和性、免疫反応について血液生化学的、組織学的、放射線学的に評価した。

埋植1、2、3週後、1、2、4、6ヶ月後に安楽殺し、血液生化学的検討と埋入部の肉眼的及び放射線学的(X線、CT)評価とともに、組織切片(脱灰及び非脱灰)を作製してHE染色、von Kossa染色、I型コラーゲン・オステオカルシン免疫染色などで評価した結果、コントロール群に比較して、再生誘導型インプラントを移植した群で良好な結果が得られた。
熱ほふく流を利用したナノメータ浮上・駆動メカニズムとその動特性に関する研究

マイクロ/ナノメカニズムでは、形状が非常に小さいことによって従来無視し得た力が顕在化し、場合によってはそれを駆動力にしたメカニズムが提案されている。例えば、対象とする代表長さhに比べ気体の分子平均自由行程λが必ずしも無視できない場合、すなわちクヌッセン数Kn(=λ/h)が無視しえない場合には、分子気体力学(希薄気体力学)に特有な現象が生じ、それを用いたメカニズムが考察される。本研究の目的は、マイクロな系に特有な現象の一つとして、境界壁の温度勾配の存在による"熱ほふく流(Thermal creep flow)"に着目し、これを利用した新しい非接触支持メカニズムにおける動特性の解析手法の確立、さらには面内方向の駆動法を究明し、マイクロマシン要素としての可能性を定量的に解明することである。本研究では、熱ほふく流を考慮した分子気体潤滑(MGL)解析の拡張の観点から、この非接触浮上メカニズムTILの動特性解析手法として、線形化による周波数領域の動特性解析手法を確立した。この解析では、温度分布が微小で浮上物体が微小振動する場合を対象に、分子気体潤滑方程式を線形化し、温度勾配による静的発生圧力と微小振動による動的発生圧力が独立に記述されることを示し、個々について以下の結果を得た。まず、静的圧力は、温度勾配による熱ほふく流の流量と圧力勾配による流量が釣り合い条件により与えられ、圧力発生量および準静的な剛性をそれぞれ定量化した。一方、動的圧力では、空気膜のばね性と減衰能を解析する理論を構築し、それぞれを定量的に評価した。さらに、静的特性について、モンテカルロ直接シミュレーション(DSMC)法による結果と比較し、よく一致することを確認した。これらの結果は、学術的には、分子気体力学分野における直接シミュレーション技法の進展を、近年のマイクロマシン研究の飛躍的な広がりに注入するという新しい観点からその意義は大きく、また工学的には、簡便な非接触支持メカニズムの静的特性、動的特性の解析手法を通じて新奇な形状設計を提供しうるものでとして、その有用性が非常に高いと思われる。本年度には、熱ほふく流を考慮した分子気体潤滑(MGL)解析の拡張によって、新しい非接触浮上メカニズムの動特性解析手法の確立を目指し、周波数領域の線形動特性解析手法のための定式化と解析プログラムの基礎検討を行った。この定式化と基本プログラムの検討では、各種境界形状および温度条件の取り込み等が可能である。今後、この基本的な動特性解析手法に基づく解析プログラムを完成することにより、非接触浮上メカニズムの動特性解析および駆動力算定の手法を確立していく。

例えば、対象とする代表長さhに比べ気体の分子平均自由工程λが必ずしも無視できない場合、すなわちクヌッセン数Kn(=λ/h)が無視しえない場合には、分子気体力学(希薄気体力学)に特有な現象が生じ、それを用いたメカニズムが考察される。本研究の目的は、マイクロな系に特有な現象の一つとして、境界壁の温度勾配の存在による"熱ほふく流(Thermal creep flow)"に着目し、これを利用した新しい非接触支持メカニズムにおける動特性の解析手法の確立、さらには面内方向の駆動法を究明し、マイクロマシン要素としての可能性を定量的に解明することである。本年度には、熱ほふく流を考慮した分子気体潤滑(MGL)解析の拡張の観点から、この非接触浮上メカニズムTILの動特性解析手法として、線形化による周波数領域の動特性解析手法を確立した。この解析では、温度分布が微小で浮上物体が微小振動する場合を対象に、分子気体潤滑方程式を線形化し、温度勾配による静的発生圧力と微小振動による動的発生圧力が独立に記述されることを示し、個々について以下の結果を得た。まず、静的圧力は、温度勾配による熱ほふく流の流量と圧力勾配による流量が釣り合い条件により与えられ、圧力発生量および準静的な剛性をそれぞれ定量化した。一方、動的圧力では、空気膜のばね性と減衰能を解析する理論を構築し、それぞれを定量的に評価した。さらに、静的特性について、モンテカルロ直接シミュレーション(DSMC)法による結果と比較し、よく一致することを確認した。
放射光構造解析法による結晶相光誘起現象の構造科学的研究

光照射に伴う微小な結晶構造変化をX線構造解析から明らかにするとき、光照射に伴う結晶の温度上昇が大きな障害となった。回転式チョッパーを用いて励起光と入射X線を同期させて断続させ、光照射時と非照射時の反射強度変化を測定する時分割IP多重露光法を新たに導入し、温度差を0.1K以下に抑えることに成功した。この方法を用いて、可視光を吸収して固体状態で強い発光を示すCu_2I_2菱形ユニットを含む[Cu_2I_2(PPh_3)_2(4,4'-bpy)]_∞について、SPring-8の低温真空X線カメラを用いて光励起構造解析を行った.光照射に伴う反射強度変化の測定は、単結晶を40Kに冷却し、He-Cdレーザー光(442nm)およびグリーンレーザー(532nm)を励起光として行った.光励起構造解析では結合距離には有意な差は見られなかったが、(|Fon|-|Foff|)を係数とした差フーリエ合成図を計算したところ、吸収帯を光励起した場合だけ、{Cu_2I_2}ユニットの面上で銅原子とヨウ素原子近傍に有意な電子密度の山と谷が観測された。構造変化を最小二乗計算を用いて解析したところ、光照射に伴って銅原子およびヨウ素原子の約1.1%が移動し、また銅-ヨウ素間距離とI...I'間距離はそれぞれ約0.2Å、0.6Å短くなるという結果が得られたメタ位にカルボキシル基を導入したフェニルアジドとジベンジルアミンとのホストーゲスト化合物を用いて、光誘起ナイトレンの単結晶構造解析に成功した。SPring-8の低温真空X線カメラを用いて、25Kで高圧水銀ランプからの紫外線照射の前後でX線構造解析を行った。結晶構造解析の結果、光照射に伴って三重項ナイトレンと遊離の窒素分子が結晶中に7%生成していること、C-N(ナイトレン)の結合距離は1.34(4)Å、遊離した窒素分子とナイトレン間距離は2.91(9)Åであることがわかった。複核白金(II)錯体の光励起構造解析緑色の強い発光を示す複核白金(II)錯体(n-Bu_4N)_2H_2[Pt_2(pop)_4](pop=H_2O_5P_2^<2->)について、単結晶X線回折法により光照射に伴う構造変化を解析した。光照射に伴う回折X線の強度変化は、試料を54Kに冷却し、He-Cdレーザーからの442nmのCW光(100mW)を照射して、SPring-8からの高輝度X線を用いて、低温真空X線カメラと多重露光法を用いて測定した。光照射時と非照射時のそれぞれの反射強度データについて構造解析を行ったところ、格子定数および原子座標にはほとんど変化は見られなかった。しかし、光照射時の温度上昇を補正して、光照射時と非照射時の構造因子の差(|F_<on>|-|F_<off>|)を係数としたフーリエ合成図を計算したところ、白金原子の近傍に白金原子の一部が移動したことを示唆する正と負の電子密度のピークが対になって観測された。光照射に伴う構造変化を定量的に解析するため、光照射に伴い白金原子の一部が正のピークの方向へ移動したとして、反射強度の変化量について最小二乗計算を行い、励起状態の分子構造を求めた。

この結果、白金原子の約1.4%が光照射に伴って移動し、白金-白金間距離は2.70(4)Åと基底状態に比べて0.23Å短くなっているという興味深い結果が得られた。この結果は分光学的に予想されていた結果と良く対応する。光誘起ラジカル対のX線構造解析ヘキサアリールビイミダゾール誘導体(o-Cl-HABI)について、SPring-8の低温真空X線カメラを用いて、23Kで紫外光照射することにより新たな光誘起ラジカル対のX線構造解析に成功した。これにより、熱的に不安定な反応活性種でも極低温で光照射することにより熱的に凍結して構造解析できることを初めて示した。フェニルアジド化合物に紫外線照射すると窒素分子が遊離して反応活性な三重項ナイトレンが生じることはよく知られている。しかし、紫外線照射に伴い結晶格子が破壊され、ナイトレンの結晶構造解析は困難であった。本研究では、メタ位にカルボキシル基を導入したフェニルアジドとジベンジルアミンとのホストーゲスト化合物を用いて、光誘起ナイトレンの単結晶構造解析に成功したSPring-8 BL02B1の低温真空X線カメラを用いて、25Kで高圧水銀ランプからの紫外線照射の前後でX線構造解析を行った。結晶構造解析の結果、光照射に伴って三重項ナイトレンと遊離の窒素分子が結晶中に7%生成していること、C-N(ナイトレン)の結合距離は1.34(4)Å、遊離した窒素分子とナイトレン間距離は2.91(9)Åであることがわかった。光照射に伴う微小な結晶構造変化をX線構造解析から明らかにするとき、光照射に伴う結晶全体の温度上昇が大きな障害となってきた。このため、回転式チョッパーを用いて励起光と入射X線を同期させて断続させ、光照射に伴う温度上昇を抑えて光照射時と非照射時の反射強度変化を測定する時分割IP多重露光法を新たに導入した。この結果、光照射時と非照射時の温度差を0.1K以下に抑えることに成功した。この方法を、可視光を吸収してRh-X距離が伸びると予想されるトランスージハロゲノロジウム(III)錯体の光励起構造解析に応用した。測定は、SPring-8 BL02B1の低温真空X線カメラを用いて、25KでHe-Cdレーザー(442nm)光を試料に照射して行った。光照射に伴う電子密度分布の変化を計算したところ、Rh-Br結合に垂直方向に正の電子密度が現れた。この結果は、光励起に伴ってRh-Br結合が伸びるのではなく、結合軸に垂直な方向の振動がエンハンスされたことを示唆しており、興味深い結果である。Cu(I)とハロゲンイオンがつくる菱形ユニットがdiimine配位子で架橋されて無限鎖構造をとる[Cu_2X_2(PPh_3)_2(BL)]_∞(X=halogen, BL=diimine)は、可視光を吸収して固体状態で強い発光を示す。この光励起過程は、共鳴ラマンスペクトルなどからCu(I)からdiimine配位子への電荷移動遷移に帰属されている。光励起構造解析を用いて光励起過程を明らかにすることを目的として、[Cu_2I_2(PPh_3)_2(4,4'-bpy)]_∞について、SPring-8 BL02B1の低温真空カメラを用いて回転式チョッパーを用いた時間分割光励起X線回折実験を行った.光照射に伴う反射強度変化の測定は、大きさ0.16×0.12×0.06mmの単結晶を20Kに冷却し、多重露光法を用いた回転写真法で行った.He-Cdレーザー光(442nm,100mW)を励起光として,50Hzの回転チョッパーを用いて放射光と同期させて断続させて測定した.光励起構造解析では結合距離には有意な差は見られなかったが、温度上昇の影響を補正した差フーリエ合成には有意な変化が観測された。{Cu_2I_2}ユニットの面上に,CuとIの近傍に電子密度の山と谷が現れた.この光照射に伴う電子密度分布の変化から,光励起状態ではI【triple bond】
転写調節によるエリスロポエチン遺伝子発現制御機構

GATA-2転写因子はヒトErythropoietin(Epo)遺伝子のプロモーター上に存在するGATA配列を介してEpo遺伝子の発現を負に調節している。また、HIF-1転写因子は同遺伝子のエンハンサー領域に結合し遺伝子発現を正に調節している。この事実をふまえ以下の研究を行い結果を得た。1)慢性腎不全患者血清中で増加が指摘されているNOS拮抗阻害物質であるN^G-monomethyl-L-arginine(L-NMMA)によりヒトHep3B細胞におけるEpo発現が抑制される。この場合NO・cGMP産生は阻害され、GATA-2転写因子のmRNA発現量、DNA結合活性が増加している。さらに、これらのL-NMMAによる諸作用、すなわちGATA-2転写因子の発現の増加およびEpo遺伝子の発現低下等の現象はL-アルギニン投与により消失した。このことから、L-アルギニンの腎性貧血治療における有用性が示唆された。2)H_2O_2はEpo遺伝子発現を抑制する。この現象は、HIF-1α鎖の不安定化およびGATA結合活性の亢進によるものと思われた。3)Epo遺伝子の発現調節機構についてさらに深く理解するため、トランスジェニックマウスあるいはEpo欠失マウスの作成を念頭に入れてマウスのEpo遺伝子の構造、機能について解析を進めた。その結果、マウスのEpo遺伝子プロモーター上には、ヒトEpo同様にプロモーターと同様にGATA配列の存在が認められた。更に、マウス遺伝子においてもGATA-2転写因子がGATA配列を認識し、Epo遺伝子を負に調節していることが明らかになった。このことから、種を越えてGATA-2転写因子がEpo遺伝子発現に関わっていることが明らかになった。慢性腎不全患者血清中でその増加が指摘されているN^G-monomethyl-L-arginine(L-NMMA)の、ヒトエリスロポエチン(EPO)遺伝子発現に対する作用について解析を進めた。その結果、1)L-NMMAによりヒトHep3B細胞におけるEPO発現が抑制される、2)この場合、GATA-2転写因子のmRNA発現量、DNA結合活性が増加している、3)GATA-2転写因子はヒトEPO遺伝子プロモーター上に存在するGATA配列を介してEPO遺伝子の発現を負に調節する、等が明らかとなった。さらに、これらのL-NMMAによる諸作用、すなわちGATA-2転写因子の発現増加およびEPO遺伝子の発現低下等の現象はL-アルギニンの投与により消失した。一方、EPO遺伝子の発現調節機構についてさらに深く理解するため、トランスジェニックマウスあるいはEPO欠失マウスの作成を念頭にいれてマウスのEPO遺伝子の構造、機能について解析を進めた。その結果、マススEPO遺伝子プロモーター上には、ヒトEPO遺伝子プロモーターと同様にGATA配列の存在が認められた。さらに、プロモーター機能を検討するため、EPO遺伝子プロモーターとルシフェラーゼ遺伝子との融合コンストラクトを作製し、Hep3B細胞に遺伝子導入した。その結果、マウス遺伝子においてもGATA-2転写因子がGATA配列を認識し、EPO遺伝子を負に調節していることが明らかとなり、種を越えてGATA-2転写因子がEPO遺伝子発現に深く関わっていることが示された。
全国無作為抽出調査による『教育体験と社会階層の関連性』に関する実証的研究

本研究では、社会階層の調査研究の視点と学校調査の研究の視点を融合し、従来の社会階層調査では検討できなかった教育・学校変数をふんだんに取り込んだ「教育・社会階層・社会移動全国調査(ESSM2013)を実施した。60.3%という高い回収率が得られたことにより良質の教育・社会階層データを得ることができた。これにより、これまで学校調査で部分的にしか確認されなかった教育体験の社会階層に対する効果や、社会階層が教育体験に及ぼす影響について、全国レベルのデータで検証を行なうことができた。本研究の目的は、社会学において伝統的に蓄積されてきた社会階層の調査研究の視点と、教育社会学において長らく積み上げられてきた学校調査の研究の視点を融合し、SSM調査をはじめとする従来の社会階層調査では検討できなかった教育変数をふんだんに取り込んだ『教育版SSM調査』を実施することにより、これまで学校調査で部分的にしか確認されなかった教育体験の社会階層に対する効果や、社会階層が教育体験に及ぼす影響について、全国レベルのデータで検証することである。この課題を遂行するために、初年度である平成23年度には次のような作業計画を実施した。1学校情報の精緻化のためのデータ整理作業を進めた。そのうえで具体的な調査に載せるための質問案の原案も作成した。2これまでのSSM調査になかった「教育体験項目」を洗い出す作業を行い、研究会等によって議論を積み重ねた。3家庭環境項目の作成について検討を行った。具体的には、家族・家庭教育・しつけといった内容についての項目の検討を行った。4やはり、社会階層指標を厳選するための検討を行った。「教育体験」関連項目を調査票に入れるためには、従来のSSM調査において大きな比重を占めていた職歴関係・職業関係の項目を精選する必要がある。そこで研究会において議論を行い、精選作業を進めた。以上のように、平成25年度の調査実施に向けて、平成23年度ではその基礎的準備作業を行うことができた。なお、共同研究者とのスケジュール調整の関係で、研究会開催等が平成24年度にずれ込んだために研究資金の一部を繰り越したが、それもほぼ予定通り進めることができた。平成23年度および平成24年度において準備してきた調査プランを実行に移すのが、平成25年度における最大の課題であった。本調査の実施に向けた手続きは、パイロット調査の実施、サンプリングの実施、調査資材の準備などを調査委託機関と連携して行い、11月に全国240地点、4800名を対象とする郵送配布・訪問回収による全国調査を実施した。様々な困難が予想されたが、調査実施上の様々な工夫を織り込むことも積極的に採用したことが功を奏し、最終的に2895名、計画サンプルベースで60.3%の有効回答を得ることができた。社会階層と教育の分析が可能な調査データとしては、近年ではもっとも良好な回収状況のデータを作ることができたということができ、実査に関してはほぼ成功したといってもよいと思われる。その後、調査データの整理やコーディングなどを行い、最終の平成26年度の分析のための準備作業が行われた。そのための基礎準備を平成23年度に行ってきたが、それを受けて平成24年度は、前年度に検討した事項を精査しつつ、具体的な調査票および調査計画を試験的に確認することが課題であった。年度の前半においては、パイロット調査に向けての調査票案の検討が中心的な作業となった。数回の研究会を開催し、調査原案の作成がおおむね終了した。年度の後半にパイロット調査を企画していたが、このパイロット調査は、研究上の判断から、インターネット調査ではなく郵送調査に変更した。そのため、移転者の多い年度またぎの調査は控え、調査会社モニターによる120名の規模の調査を繰越によって次年度に実施した。この調査によって原案の問題点の洗い出しが可能となり、25年度の本調査に向けた貴重な資料を得ることができた。この情報をもとに調査票の精度が高まり、次年度にはより効果的な実査が行われる準備が整えられたといえる。

本研究の目的は、社会学において伝統的に蓄積されてきた社会階層の調査研究の視点と、教育社会学において長らく積み上げられてきた学校調査の研究の視点を融合し、SSM調査をはじめとする従来の社会階層調査では検討できなかった教育変数をふんだんに取り込んだ『教育版SSM調査』を実施することにより、これまで学校調査で部分的にしか確認されなかった教育体験の社会階層に対する効果や、社会階層が教育体験に及ぼす影響について、全国レベルのデータで検証することである。前年度において実施した『教育と仕事に関する全国調査』は、純粋回収率60.3%となり、類似の調査に比べて非常に高い回収率を確保することができた。最終年度である平成26年度においては、この良質のデータを用いて研究成果をとりまとめていくこと、および今後のデータ利用のためのデータ管理体制を整えたうえで研究事業を終了することが課題となった。前者については、分析参加メンバーによる多数の学会報告が行われたほか、調査の概要と研究メンバーによる研究成果を収めた論文集(科研費報告書)を刊行することができた。後者については、調査に付随してデータ収集がなされた訪問記録・欠票調査票のデータ化および原票のpdf化を実施した。また、本調査票についてもpdf化を行い、資料の保存体制を整えた。今後は、こうした成果を踏まえて内外への論文発表・著書刊行を目指していくことになるが、その土台となる成果を十分に挙げることができたと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。教育社会学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の最大のポイントは平成25年度の全国調査実施にある。その準備作業期にあたる平成23年度に関して言えば、ほぼ予定通り研究を進めることができたといえる。研究上必要な物品類の調達、資料収集、研究会議の開催もおおむね計画通りである。唯一の問題は、共同研究者を選ぶにあたって当該テーマに精通している点を最重視することに変更したため、広範囲の研究者に依頼することになり、スケジュールの調整に難航し、また旅費が予定よりも少しかかっているということがあげられるが、これも研究遂行上はむしろ良い方向に作用しており、非常に有益な議論が行われつつある。当初の確保目標としていた回収率50%を大きく上回る回収状況を達成できたことは「計画以上」と評価することができるが、年度内に完結する予定であったデータ整理の作業が若干次年度に回ってしまったことから、トータルな評価としては「おおむね順調」を選択した。平成25年度の全国調査実施が、この研究の最大の目的であり課題であるが、その実査に向けての準備は、調査方法の検討、調査内容の検討、パイロット調査の実施、どの観点においても予定通り検討できているため。ただし、パイロット調査実施が次年度に繰り越すなどがあったため、特別に進展しているというわけではない。ただし、本調査実施時期に支障はなく、プリテストの遅延が計画全体の遅延になっているわけではない。平成23年度において最初の準備段階は無事終了したが、平成24年度は具体的な調査項目の検討が課題となる。
新規デンドリマーを利用したヘテロ金属精密クラスターの創製

フェニルアゾメチンデンドリマー(DPA)は分子内電子勾配を有するため金属と段階的に錯形成する特性が明らかとなっており金属の位置と個数を精密に制御して導入できる。本研究ではこの精密金属集積能を元に精密クラスターの創製と機能化の検討を行った。まず、材料となるDPAの合成法においてダイバージェント法によるDPAの合成を確立した。高速・簡便なアゾメチン骨格の構築が可能となり、従来困難であった末端に置換基を有するDPAの合成も可能とした。一方、DPAを利用したクラスター作製については当初異種金属クラスターを検討していたが金属クラスター作製時の安定性や相性の問題から最終的に単一系に絞り金クラスターについて精密合成と機能化の検討を行った。まず、DPAモデル物質と塩化金の錯形成についてX線構造解析による検討を行い錯体構造を決定した。また、これまでに紫外光照射によりDPA内に集積した塩化金を還元しクラスター化できる事を明らかとしたが、生成クラスターのサイズについてTEMにより観察を行い、導入金属数によりクラスターサイズを制御できる事を明らかとした。さらに、本クラスター作製手法を拡張し、担体上での金クラスター触媒の作製とアルコール酸化触媒能の評価を行った。本方法で作製したカーボン担持触媒は従来と比べ高い触媒能を有する事、クラスターサイズによって触媒能に違いが有る事を明らかとした。フェニルアゾメチンデンドリマーは分子内電子勾配を有するため、金属と段階的に錯形成する特性が明らかとなっており、金属の位置と個数を精密に制御して導入できる。本研究では、この精密金属集積能に従って、DPAと段階的錯形成を示す塩化金を還元する事によりクラスター化を行った。金イオンは光や還元剤によって還元されクラスターとなる事が知られているので、この性質を利用して固相系でのDPA金錯体からのクラスター合成を行った。まず、紫外光照射による金錯体中の金イオンの還元を見るためにXPS測定を行うと、紫外光照射前後で86.1eVから84.1eVへとシフトし、3価から0価への還元を確認できた。さらに、DPAに14個の塩化金を入れた錯体について還元前後の状態について透過型電子顕微鏡による直接観察を行うと、還元前後で観測される粒子サイズの減少がみられ、錯体からクラスターへの変化を観測した。還元後の粒子径は1.0±0.2nmとなっており、微小で単分散のクラスターが生成している事を確認できた。DPAに導入する金属数を増やした場合も検討を行い粒子径の増加を確認した。DPAに導入する金属として、貴金属化合物がDPAに集積できる事をUV-visスペクトルより確認した。合せてFeのような従来明らかとなっている金属種との混合錯形成についても検討し集積可能である事を見出した。今後、さらなる金属種の拡張、金属同士の組み合わせ、還元法の検討を行っていく。DPAの合成法についても検討し、ダイバージェント法によるDPAの合成を行った。従来のコンバージェント法によるDPAの合成とあわせ、研究に必須であるDPAの高速な合成法を確立すると共に、従来合成が困難であった末端置換型やコアシェル型のDPAの合成を可能とした。本研究ではこの精密金属集積能を元に異種金属精密クラスターの創製を目指している。そこで異種金属精密集積について詳細な検討を行った。DPAに対して段階的に錯形成する金属塩を探索し、塩化鉄・塩化ガリウム・塩化バナジウム・塩化金・塩化スズが段階的錯形成をする事、その錯形成定数の高さが列挙した順となっている事をUV-Visタイトレーションより明らかとした。これを踏まえ、塩化鉄と塩化スズの系において添加順を変えて集積を行った。塩化鉄を先に入れて塩化スズを集積すると、塩化スズが外層へ集積される事を確認した。一方で、塩化スズを入れてから塩化鉄を加えると、塩化スズを塩化鉄が内層から追い出す事を確認した。つまり、錯形成定数が高い物が内層、低い物が外層へと集積された。これを踏まえて錯形成定数を考慮し、1層目に塩化鉄、2層目に塩化ガリウム、3層目に塩化バナジウム、4層目に塩化スズという集積を実施した。また、段階的錯形成及び異種金属集積について他の分析手法でも検討し、TEM測定における集積金属数によるサイズ変化、Mossbauerスペクトルにおける内部1層目に塩化鉄を集積した系と内部1層目塩化鉄・2層目塩化スズを集積した系のスペクトルの一致、XPS、NMRスペクトルにおける導入金属数に応じたピークシフトより確認した。今後、集積状態からのクラスター化へと検討を進める。一方、DPAの合成法においてはダイバージェント法によるDPAの合成を確立した。これにより高速・簡便なアゾメチン骨格の構築が可能となり、従来困難であった末端に置換基を有するDPAの合成を可能とした。今後、クラスター合成と合わせて新たな機能の付加を図っていく予定である。

高速・簡便なアゾメチン骨格の構築が可能となり、従来困難であった末端に置換基を有するDPAの合成も可能とした。一方、DPAを利用したクラスター作製については当初異種金属クラスターを検討していたが金属クラスター作製時の安定性や相性の問題から最終的に単一系に絞り金クラスターについて精密合成と機能化の検討を行った。まず、DPAモデル物質と塩化金の錯形成についてX線構造解析による検討を行い錯体構造を決定した。また、これまでに紫外光照射によりDPA内に集積した塩化金を還元しクラスター化できる事を明らかとしたが、生成クラスターのサイズについてTEMにより観察を行い、導入金属数によりクラスターサイズを制御できる事を明らかとした。さらに、本クラスター作製手法を拡張し、担体上での金クラスター触媒の作製とアルコール酸化触媒能の評価を行った。本方法で作製したカーボン担持触媒は従来と比べ高い触媒能を有する事、クラスターサイズによって触媒能に違いが有る事を明らかとした。
遺伝的アルゴリズムを用いた3次元物体の位置・姿勢推定

本研究では,視覚入力として1枚の画像から,モデルとしてあらかじめ与えられた3次元物体の位置・姿勢を推定する問題を扱う.対象とする3次元物体は剛体と人体などの関節物体とする.この問題に関する従来の手法の多くは,画像から点や線分などの幾何学的特徴を抽出し,その特徴を3次元物体モデルへ対応づけるアプローチをとる.しかし,画像から幾何学的特徴を抽出する段階でノイズ等の影響を受けやすいという問題点がある.そこで我々は,幾何学的特徴の対応づけを行うかわりに,画像から抽出したエッジやシルエットを入力とし,これと3次元物体モデルから生成した線画を重ね合わせたとき,最もよく重なるような3次元物体モデルの位置・姿勢を求めることを考えた.剛体の位置・姿勢推定問題は,6次元パラメータ空間における図形の重なりを評価値とした最大値探索問題とみなすことができる.この問題に対して,我々は,複雑な解空間での最適解探索に適している遺伝的アルゴリズム(GA)を適用することとした。本研究は,GAを位置・姿勢推定問題に適用する際に工夫・検討を加え,処理の効率化を目指すものである.具体的には、以下のような成果を得た.1.剛体の位置・姿勢推定において,物体モデルをあらゆる角度から見たとき(あらゆる姿勢)の線画同士の類似度を調べて類似姿勢表をあらかじめ作成する.そして,認識段階においてこれを姿勢推定に利用し,パラメータ空間の探索を効率的に行う手法を提案し,シミュレーション実験によりその有効性を確認した.2.関節物体の姿勢推定においては,関節物体の姿勢を表すパラメータ空間は、剛体姿勢のパラメータ空間に比べて、極めて大きい。そのため,モデルが入力画像中の物体領域(シルエット)からはみ出ないようにパラメータ空間を限定する工夫を行った.そして,対象関節物体を2次元に限定して,提案手法の有効性を確認した.本研究では,視覚入力として1枚の画像から,モデルとしてあらかじめ与えられた3次元物体の位置・姿勢を推定する問題を扱う.対象とする3次元物体は剛体と人体などの関節物体とする.この問題に関する従来の手法の多くは,画像から点や線分などの幾何学的特徴を抽出し,その特徴を3次元物体モデルへ対応づけるアプローチをとる.しかし,画像から幾何学的特徴を抽出する段階でノイズ等の影響を受けやすいという問題点がある.そこで我々は,幾何学的特徴の対応づけを行うかわりに,画像から抽出したエッジやシルエットを入力とし,これと3次元物体モデルから生成した線画を重ね合わせたとき,最もよく重なるような3次元物体モデルの位置・姿勢を求めることを考えた.剛体の位置・姿勢推定問題は,6次元パラメータ空間における図形の重なりを評価値とした最大値探索問題とみなすことができる.この問題に対して,我々は,複雑な解空間での最適解探索に適している遺伝的アルゴリズム(GA)を適用することとした。そのため,モデルが入力画像中の物体領域(シルエット)からはみ出ないようにパラメータ空間を限定する工夫を行った.そして,対象関節物体を2次元に限定して,提案手法の有効性を確認した.本研究では、視覚入力として1枚の画像から、モデルとしてあらかじめ与えられた物体の位置・姿勢を推定する手法を提案した。物体モデルは剛体と関節物体である。視覚入力は、画像からエッジのみを抽出したエッジ画像、画像を適切に2値化して得た物体のシルエット画像とする。本研究で扱う問題は、この入力画像と物体モデルから生成した線画を重ね合わせたとき、最もよく重なるような物体モデルの位置・姿勢を求めることである。本研究では、この問題に対して、複雑な解空間での最適解探索に適している遺伝的アルゴリズム(GA)を適用し、位置・姿勢推定問題に固有の性質を用いて、画像のノイズや背景、隠蔽に対してもロバストなアルゴリズムを構築した。具体的には、以下の通りである。(1)入力エッジ画像と物体モデルの線画との重なりを評価する新しい評価関数を提案した。4つの方向を抽出するフィルタをかけて、それぞれ同じ方向での黒画素の重なる割合を評価関数値とする。提案する評価関数は、従来の方式に比べわずかな計算時間の増加で、局所解に陥る可能性を大幅に削減する。(2)物体モデルをあらゆる角度から見たときの(あらゆる姿勢の)線画の類似度を調べ、姿勢推定に利用する手法を提案した。まず、球面上を細かく分割し、それぞれの位置から見たモデルの線画間の類似度を(1)で提案した評価関数を用いて求め、類似度の高い姿勢同士のリスト(類似姿勢リスト)を作成する。局所解に陥ったとき、類似姿勢リストから類似度の高い別の複数の姿勢を取り出し、その姿勢を初期値として再探索を行うことにより、探索効率を高める。(3)入力シルエット画像から横向き人体の位置・姿勢をスティックモデルを用いてGAで推定する手法を提案した。関節物体の姿勢を表すパラメータ空間は、剛体姿勢のパラメータ空間に比べて、極めて大きい。そのため、入力画像とモデルの関係から入力探索空間を限定する工夫を行った。

本研究では、視覚入力として1枚の画像から、モデルとしてあらかじめ与えられた3次元物体の位置・姿勢を推定する手法の開発を目指す。3次元物体モデルは剛体と人体などの関節物体とする。視覚入力は、画像からエッジやシルエットを抽出した2値画像とする。本研究で扱う問題は、この2値画像と3次元物体モデルから生成した線画を重ね合わせたとき、最もよく重なるような3次元物体モデルの位置・姿勢を求めることである。本研究では、この問題に対して、複雑な解空間での最適解探索に適している遺伝的アルゴリズム(GA)を適用し、位置・姿勢推定問題に固有の性質を用いて、画像のノイズや背景、隠蔽に対してもロバストなアルゴリズムを構築する。本年度は、関節物体を対象とする。関節物体として、横向き人体を扱うこととし、物体モデルを2次元に限定した。研究成果は、パターン認識国際会議ICPR2000で発表した。具体的には以下の通りである。(1)関節物体のモデル化:横向き人体を7つの関節で接続された長さが既知の11本のスティックで簡略化して表現する。これを以後スティックモデルと呼ぶ。各スティックは人体の体節に対応し、スティックモデルの姿勢は、胴体スティックの位置と、全てのスティックの角度で表す。(2)探索空間の制限:位置・姿勢を表現するパラメータ空間は非常に大きい。そのため、探索空間をスティックが入力シルエットからはみ出ない範囲に制限する。(3)GAによる位置・姿勢推定:GAにおいて、各個体が表すスティックモデルの位置・姿勢は、シルエット中の各画素からスティックモデルまでの近さの測度の和で評価する。(4)実験:人体形状デザインツールで作成したシルエットを入力とし実験を行った。実験により、提案手法は自己隠蔽のある多様な姿勢を推定することができ、また、一つのスティックモデルで多くの人体に適用できることを示した。
運動錯覚を用いた、ヒトの身体図式認識の研究

適切な振動刺激を四肢の腱に施すと、その親筋肉を伸ばす方向に四肢の運動錯覚が経験される。PETの研究から、この時に賦活される運動関連脳領域は、運動イメージを行わせた時に使われる領域と重なっている(Naitoら、1999、2000)。このことは、運動錯覚と運動イメージの生成には、共通した脳領域が使用されており、両者間には干渉作用があることを示唆するものである。手首の伸筋の腱に振動刺激を与えている間に、(1)手首を伸展させる運動イメージを行わせる。(2)手首を屈曲させる運動イメージを行わせる。(3)伸展と屈曲を交互に行わせる。(4)コントロールとして、運動イメージをさせないで単に振動刺激を受けるだけ、という4条件下で実験を行い、その間に受容した運動錯覚の運動速度・運動方向・最大角度を報告させた。その結果、(1)腱刺激中に手首の伸展方向に運動イメージをさせると、運勤錯覚が促進されてその最大角が増加すること、(2)屈曲方向に運動イメージを行わせると運動錯覚が抑制されて、運勧イメージの大きさによっては運動錯覚の方向も変化すること、(3)屈曲伸展の交互イメージでは運動錯覚そのものを減弱させることなどが明らかになった。これらの結果により、運動錯覚と運動イメージの間には干捗作用があることが明らかになった。運動イメージの身体図式と運動錯覚の身体図式との間には共通部分があり、それらの処理には脳の共通した領域が使用されていることが示唆された。
eラーニングによる学生実験(土質実験)予習法の構築

土質工学・地盤工学に関するJIS試験は,現実には詳細なテクニックが必要であり,記述手順では分かりにくい作業も多い。一方,実験や作業等はeラーニングに向かないといわれているが,試験手引きの書籍の写真と違い,実際に実験室で使用する装置を使用した動画の作成により,試験手順や学習内容がより明確になると考えた。これまで培ってきた実験実習の知識や技術をeラーニングとして構築し,内容を充実させた。実施概要は主に学生実験指導を中心に,名称や操作方法・計測方法等の試験手順を解説するためのシナリオを作成し,(1)土質試験,(2)公開講座「地震ってな一に」等,(3)体験学習「地盤の液状化」等について動画と静止画,解説を実験室に設置したサーバーに収録し,Webページで利用した。動画はダウンロード時にパソコンに負担がかからないように一つの説明を1分程度に分割した。(1)は,実験器具・装置,指導上必要なJISの4試験(密度試験,粒度,液性・塑性試験),JIS試験以外の2試験(pH試験,フォールコーン試験),(2)は,講座の解説用プレゼン資料や解説用動画を同様に作成した。(3)も,(2)と同様に作成した。また,掲示板を用いて質疑応答を行い双方向で利用できるとともに,類似の質疑応答をまとめたQ&A欄も設置した。(1)は,実際に使用する試験器具を用いたので事前学習には極めて有効であった。しかし,一部試験では,Webページから直接実験データを書き込める画面を設置したが,一連のデータ入力までに手数がかかったため紙によるデータシートやエクセル画面から直接記入が有効であった。(2),(3)は,解説用には有効に機能し,参加者の進行程度に合わせて講習等を進めることができた。これらのことから学生実験やイベント参加者にとっても,その意義や解説,応用例について繰り返し確認でき,不明な点も質疑応答できたので効果的な学習と好評であったが,そのレスポンスは課題となった。
胃癌バイオマーカーとしての胃癌組織内浸潤ICOS+CD4T細胞の解析

胃癌新鮮組織から抽出した免疫細胞をフローサイトメトリー(FACS)で解析すると、ICOS+ Foxp3+ CD4T細胞(ICOS+ Treg)頻度は、pStageに正の相関を示し、ICOS+ Treg高値群は予後不良であった。またICOS+ Tregは、強い免疫抑制機能を有していた。ICOS+ Tregの誘導メカニズムとして、FACSおよび多重免疫染色の結果では、胃癌に特徴的であるピロリ菌感染、樹状細胞の一種であるpDCが関連していた。以上、ICOS+ Tregがバイオマーカーとして有用であること、ICOS+ Tregを標的とした治療として、ピロリ菌やpDCが標的となりうることが示唆された。胃癌新鮮組織40例から抽出した腫瘍浸潤リンパ球をフローサイトメトリーで解析した。Foxp3+細胞分画はICOSを用いて明確な2分画に区別することが可能であった。そのうちのICOS+Foxp3+細胞分画が活性化Tregとなりうるかを検討した。胃癌Foxp3+CD4+細胞中のICOS+細胞頻度(ICOS+/Foxp3+CD4+)は、患者病理病期の進行に伴い頻度が増加した。また根治手術が可能であった35症例のICOS+/Foxp3+CD4+を中央値で高値群と低値群に2分したところ、低値群では無再発生存期間が有意に延長した。つぎにICOS+Foxp3+CD4+細胞の免疫抑制機能を検討した。Foxp3に代わりCD25を用い、ICOS+CD25+CD4+細胞を精製したところ、抑制性サイトカインであるIL-10を多く分泌し、一方でICOS-CD25+CD4+細胞はIL17、TNFα、IFNγといった炎症性サイトカインを多く分泌していた。また、CFSEラベル反応細胞の増殖を強く抑制したことから、ICOS+CD25+CD4+細胞は強い免疫抑制機能を有することが明らかとなった。胃癌組織浸潤活性化TregのマーカーとしてICOSの有用性さらにはICOS発現機序を解明することは、創薬につながる重要課題と考えられる。平成28年度に実施を計画していた『末梢血を用いたバイオマーカとしてのICOS+CD4+T細胞の解析』、『胃癌手術検体のブロックを多重免疫染色することで、予後因子としてのICOSの発現意義を検討』に関して、現在も継続中である。こちらに関しても、現時点で問題なく進行中であり、(2)概ね順調。な進捗と考える。【胃癌腫瘍浸潤Foxp3+T細胞のICOS発現と臨床的意義】胃癌新鮮組織40例から抽出した腫瘍浸潤リンパ球をFACSで解析した。Foxp3+細胞分画は、ICOSを用いてICOS+Foxp3+CD4+細胞(ICOS陽性Treg)とICOS-Foxp3+CD4+細胞(ICOS陰性Treg)の2分画に区別することが可能であった。Foxp3+CD4+細胞中のICOS+細胞頻度(ICOS+/Foxp3+CD4+)は、pStageに正の相関を示し、ICOS+細胞頻度の高値群では、RFSおよびOSともに予後不良となった。【ICOS陽性Tregの機能解析】ICOS陽性Tregは、ICOS陰性Tregに比して抑制性サイトカイン(IL-10)を多く分泌し、効果細胞(CFSEラベル下)の増殖を強く抑制することから、強い免疫抑制機能を有した活性化Tregであることが考えられた。【ICOS陽性Tregの発現メカニズム】ICOS陽性Tregの誘導メカニズムとして、胃癌に特徴的であるピロリ菌感染、樹状細胞の一種であるpDCに着目した。結果、pDC上のICOSL発現量は、ICOS+細胞頻度と相関関係にあった。またピロリ菌感染の有無の2群間で、前述のICOS+細胞頻度およびpDCのICOSL発現量・TLR9発現量は、有意差を認めた。胃癌手術検体のブロックを用いた多重免疫染色(Foxp3、ICOS、CD303)でも、同様の結果となった。【バイオマーカーとしてのICOS陽性Treg】末梢血の検討では、末梢血中のICOS+細胞頻度と腫瘍組織内のICOS+細胞頻度が相関し、ICOS+細胞頻度に関しては、末梢血が腫瘍組織内免疫環境を反映していることが示唆された。【他がん種解析】他がんと比較して、胃癌においてはICOSがFoxp3陽性細胞(Treg)に特異的に発現していることは分かった。以上より、胃癌においてはICOS陽性Tregを標的とした治療として、ピロリ菌やpDCが標的となりうること、また末梢血中のICOS陽性Tregがバイオマーカーとして有用である可能性が考えられた。現在進行中である末梢血や胃癌手術検体の多重免疫染色を用いた解析を行っていく。

平成29年度実施予定である他癌種での解析を行うととも、胃癌組織浸潤活性化TregにおけるICOS発現機序を解明し、創薬につながる標的を探索する。実験試薬の差額が生じた為。次年度の胃癌バイオマーカーとしての胃癌組織内浸潤ICOS+CD4T細胞の解析費用として計上見込み。