hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半正規半群とある種の半正規環の考察

環はすべて単位元を持つ可換環とする。すべての半群は加法的で2個以上の元を持ち、torsion-freeかつ消去的な半群で0を持つとする。得られた結果は、次の通りである。(1)半正規半群の性質を考察した。dim(S)=1なる半群Sに対して次の定理がいえる。1.Sが半正規であれば、Sの各整的上半群は半正規である。2.Sの各上半群が半正規である条件はSが半正規でSの整閉包S^1が付値半群であることである。(2)Rをネーター整域で商体Kを持つとし、αをK上代数的な元で、ある条件を満たす(αはR上anti-integralであるという)とする。R[α]がR上平坦加群である判定を、あるイデアルが可逆であるかどうかで判定できる。又もしR[α]がR上LCM-stableであれば、ある条件の下でR[α]はR上平坦となる。(3)単純拡大環におけるイデアルの制限に関して、その素因子を決定する問題を考える。ある条件の下でこの問題を決定した。(4)半群S上の多項式半群S[X]のある素イデアルについて研究した。例として、ネーター半群Sの根基イデアルは有限個の素イデアルの交わりであるなど。(5)半群の消去的イデアルの性質を調べたり、付値半群の特徴付けを与えた。研究業績としては,平成9年度に2編レフェリーのある雑誌に論文が掲載された。その一つはドイツ・スイス連合で発行されている学術雑誌Archiv der Mathematikに掲載された.もう一つは,最近レフェリーのある学術雑誌に昇格したMathematical Journal of Ibaraki Universityに掲載された.前者の論文の内容は下記の1で,後者の内容は2で述べる.1.半正規半群についての研究で,ここで半群とは可換で加法によって書かれ,単位元0を持つtorsion-freeでcancellativeとする.このような半群Sはそれを部分半群として持つような最小の群(これをSの商群という)Gを持つ.SとGの中間半群をSの上半群(oversemigroup)という.この上半群とSとの関連について考察した.半群Sの部分集合IがSのイデアルとは,I+S⊂Iが成立するときをいい,イデアルIがSの素イデアルとはa,b∈Sならa∈Iか又はb∈Iが成立するときをいう.a∈Gが2a,3a∈Sのときは,a∈Sが成立するときSは半正規半群であるという.Gの元aがS上整とは,ある自然数nが存在してna∈Sが成立するときをいう.半群Sが素イデアルを唯一つしか持たないと仮定する.(1)半群Sの上半群で各元がS上整であるものが半正規半群である十分条件を得た.(2)半群Sの各上半群が半正規半群になるための必要十分条件を得た.2.ある種の可換環のoverringで平坦である単拡大環について考察したものである.不分岐拡大環についてもある結果を得ている.研究業績としては,平成10年度にレフェリーのある雑誌Far East Journal of Mathematical Sciencesに1編掲載された.また半群に関する学術専門書1冊を開成出版より刊行した.前者の内容は下記の1で,後者の内容は2で述べる.1.付値半群の素イデアルや準素イデアルの性質および離散付値半群の特徴付けの研究である.ここで半群とは加法的半群で単位元0を持つ捩れを持たない消去的半群のことである.

このような半群Sはそれを部分半群として持つような最小の群(これをSの商群という)Gを持つ.SとGの中間半群をSの上半群という.半群Sの空集合でない部分集合IがSのイデアルとは,I+S⊂I,即ちIの任意の元aとSの任意の元bに対してa+b∈Iが成立するときをいい,イデアルPがSの素イデアルとは,a,b∈Sなる元a,bがa+b∈Pを満たすとき,a∈Pまたはb∈Pが成立するときをいう.sの準素イデアルやP-準素イデアルについても可換環のときから類推できる方法で定義する.(1)群ではない付値半群SのP-準素イデアルのタイプやそれが極大イデアルとなる十分条件を得た.(2)群ではない付値半群Sが離散付値半群である条件を,ある種の素イデアルの性質で述べた.2.書名は「可換半群のイデアル論」である.基礎概念が第1章で,第2章が整従属,叩ち整拡大である上半群の性質など述べている.第3章が付値半群論である.環はすべて単位元を持つ可換環とする.すべての半群は加法的で2個以上の元を持ち,torsion-freeかつ消去的な半群で0を持つとする.得られた結果は,次の通りである.(1)Rをネーター整域で商体Kを持つとし,αをK上代数的な元で,ある条件を満たす(αはR上anti-integralという)とする.R〔α〕がR上平坦加群である判定を,あるイデアルが可逆であるかどうかで判定できる.又もしR〔α〕がR上LCM-stableであれば,ある条件の下でR〔α〕はR上平坦となる.(2)単純拡大環におけるイデアルの制限に関して,その素因子を決定する問題を考える.ある条件の下でこの問題を決定した.(3)半群S上の多項式半群S〔X〕のある素イデアルについて研究した.例として,ネーターモノイドSの根基イデアルは有限個の素イデアルの共通部分として表わせることなど.(4)半群の消去的イデアルの性質を調べたり,付値半群の特徴付けを与えた.(5)Zoを負でない整数全体のつくる半群とする.Zo〔X〕のイデアル,素イデアル,準素イデアルを決定し,それらを図で表現出来ることを示した.
環境ホルモン対策を中心とした機能性軟質義歯裏装材の開発

総義歯あるいは部分床義歯の難症例が高齢社会の到来にともない増加している。このような難症例患者の治療には、ティッシュコンディショナーにより床下粘膜に生じた病変や歪を正常な状態に回復させ、動的印象後、軟質義歯裏装材によりリライニングする術式が非常に効果的である。アクリル系軟質裏装材はシリコーン系軟質裏装材よりも咀嚼力に対する緩圧効果が高いという長所を有するが、近年環境ホルモン(外因性内分泌撹乱化学物質)が社会的に大きな問題となっており、市販製品の液成分の可塑剤として多用されているフタル酸エステルも環境ホルモンであると指摘されている。そこで本研究では、各種エステル、各種ポリマー、各種モノマー、重合開始剤および抗菌剤と本材の成分の溶出ならびに粘弾性的性質との関係を明らかにし、抗菌性を有し、高い緩圧効果をもち、長期間使用可能とするため、ブチル系およびエチル系ポリマーを用いかつ可塑剤として安全性の高い脂肪族エステルを用いた各種機能性軟質義歯裏装材を開発することを目的とする。平成13年度はまず、化学組成および構造的因子の異なる軟質義歯裏装材の動的粘弾性を計測し、これら粘弾性的性質が咀嚼機能に及ぼす影響について検討した。その結果、弾性的な軟質義歯裏装材よりも粘弾性的な軟質義歯裏装材のほうが、咀嚼機能を向上させる傾向があることが解明された。この研究成果はJournal of Dental Researchに掲載された。また暫間軟質義歯裏装材の寸法変化と、吸水量、溶解量との関係についても実験を行い、成果はJournal of Oral Rehabilitationに掲載された。平成14年度には脂肪族エステルとアクリル系弾性裏装材の粘弾性的性質および床用レジンとの接着性についての実験を終了し、その一部は第108回日本補綴歯科学会において発表した。また第81回国際歯科研究学会(IADR)においても研究の一部を発表する予定で、誌上発表については、現在投稿準備中である。本年度はまず、化学組成および構造的因子の異なる軟質義歯裏装材の動的粘弾性を計測し、これら粘弾性的性質が咀嚼機能に及ぼす影響について検討した。

また暫間軟質義歯裏装材の寸法変化と、吸水量、溶解量との関係についても実験を行い、成果はJournal of Oral Rehabilitationに掲載された。現在、脂肪族エステルとアクリル系弾性裏装材の粘弾性的性質との関係についての実験を行い、投稿準備中である。総義歯あるいは部分床義歯の難症例が高齢社会の到来にともない増加している。このような難症例患者の治療には、ティッシュコンディショナーにより床下粘膜に生じた病変や歪を正常な状態に回復させ、動的印象後、軟質義歯裏装材によりリライニングする術式が非常に効果的である。アクリル系軟質裏装材はシリコーン系軟質裏装材よりも咀嚼力に対する緩圧効果が高いという長所を有するが、近年環境ホルモン(外因性内分泌撹乱化学物質)が社会的に大きな問題となっており、市販製品の液成分の可塑剤として多用されているフタル酸エステルも環境ホルモンであると指摘されている。そこで本研究では、各種エステル、各種ポリマー、各種モノマー、重合開始剤および抗菌剤と本材の成分の溶出ならびに粘弾性的性質との関係を明らかにし、抗菌性を有し、高い緩圧効果をもち、長期間使用可能とするため、ブチル系およびエチル系ポリマーを用いかつ可塑剤として安全性の高い脂肪族エステルを用いた各種機能性軟質義歯裏装材を開発することを目的とする。平成13年度はまず、化学組成および構造的因子の異なる軟質義歯裏装材の動的粘弾性を計測し、これら粘弾性的性質が咀嚼機能に及ぼす影響について検討した。その結果、弾性的な軟質義歯裏装材よりも粘弾性的な軟質義歯裏装材のほうが、咀嚼機能を向上させる傾向があることが解明された。この研究成果はJournal of Dental Researchに掲載された。平成14年度には脂肪族エステルとアクリル系弾性裏装材の粘弾性的性質および床用レジンとの接着性についての実験を終了し、その一部は第108回日本補綴歯科学会において発表した。また第81回国際歯科研究学会(IADR)においても研究の一部を発表する予定で、誌上発表については、現在投稿準備中である。
アロマタ-ゼPー450の遺伝子構造と発現制御

アロマタ-ゼPー450はアンドロゲンからエストロゲンを合成する酵素である。本酵素は主として主殖器官に検出されるが、近年、脂肪組織や脳に於いても活性が報告され、その生理的意義や発現の判御の解明が期待されている。我々はすでに本酵素のヒト由来のcDNAを単離し、蛋白の金一次構造を決定したが、今回はこのcDNAを用いて、本酵素の遺伝子を単離し、その構造特性を明らかにすると同時に、その発現制御の解明を行なった。またマウスの卵巣からcDNAを単離すると同時に、関連するPー45_<11β>およびPー450aldoのcDNAおよび、ゲノム遺伝子を単離した。アロマタ-ゼ遺伝子の研究成果の詳細は以下の通りである。(1).ヒトアロマタ-ゼPー450のゲノム遺伝子は10ケのエクソンと9_Tのイントロンから成り、翻訳開始点および終止部位は第2および第10エクソンに存在する。(2)、プロモ-タ-領域にはTATAboxやCAATboxが存在し、また2つのAPー1結合部位がある。(3)、転写間始点よりー500ー243の間に転写を抑制するCis配列がある。(4)、ー242ー183の間には、いわゆるエンハンサ-活性のあるCis配列が存在し、この領域には、発がんプロモ-タ-の一種であるTPAに反応する配列が存在する。(5)、BeWo細胞軸出液にはこのエンハンサ-領域に結合する核内因子が存在する。(6)、マウスの完全長のcDNAを単離すると翻訳領域は、ヒトの場合と同じく、150qbpのフクレオチドから成り503個のアミノ酸をコ-ドすることが判明した。(7).ラット、ヒト、ニワトリのcDNAとの相同性は91,81,69%であった。以上の様に本遺伝子の発現には、正および負の色々な制御因子が関与しており、今後その制御機構の詳細をさらに究明する予定ゐある。
ゲノム編集ニワトリを用いたヒト抗体医薬大量生産技術の開発

抗体医薬に代表されるバイオ医薬品は今世紀世界で最も成功した医薬品であるが、現在の培養細胞を用いた製造法は莫大な設備投資と高い管理費、多岐にわたる知財利用料を必要とすることから、これに代わる製造法の開発が必要である。遺伝子組換えニワトリを樹立し、卵白に組換え蛋白質を大量発現できれば安価なバイオ医薬品の生産技術になると期待され、我々はこのような「鶏卵バイオリアクター」技術の開発に取り組んでいる。これまでに、ヒト乳がん抗体医薬(トラスツズマブ)をモデルとして、卵白蛋白質オボムコイドの翻訳開始点に抗体重鎖および軽鎖遺伝子ノックインしたニワトリを作製し、この卵を得た上で解析を行い、卵白にヒト抗体が得られることを見出している。前年度に引き続き詳細な解析を行った結果、ノックインニワトリ由来卵の卵白中に安定的に発現するヒト抗体は約1mg/mlであることが明らかとなった。また、トラスツズマブの抗原であるHer2タンパク質を用いて組換えヒト抗体の抗原認識能を検討したところ、ほぼ全量の抗体が抗原認識能を有することを示唆する知見を得ている。鶏卵バイオリアクターの特性について理解を深めるために、ヒト抗体に加え既に樹立済のヒトインターフェロンβノックイン卵についてもレポーターアッセイによる生理活性の検討を行った。その結果、卵白に生産されたヒトインターフェロンβの5%程度に活性があること、グアニジンによる変性と化学シャペロンによる簡便な再構成により100%の活性を回復できることが明らかとなった。オボアルブミン遺伝子座への外来遺伝子ノックインにより、ヒトサイトカインや抗体を鶏卵内に大量に発現できること、卵白での性状は発現するタンパク質により異なることなどが示唆された。一連の研究により、鶏卵を用いた有用タンパク質の低コスト、大量生産実現に向けた極めて価値の高い知見が得られたと考えている。鶏卵バイオリアクターを用いた安価な抗体医薬製造法の開発、検証を目指して抗体医薬(トラスツズマブ)遺伝子を卵白蛋白質オボアルブミンの遺伝子座にノックインしたニワトリの作製を試みた。オボアルブミン翻訳開始点より上流約2.8kb、下流約3.0kbの間に人工合成したトラスツズマブ遺伝子(重鎖および軽鎖から構成される)ならびに薬剤耐性遺伝子を挿入したドナーベクターを構築した。次にニワトリ始原生殖細胞株(雄型、ハイラインマリア種由来)に対しCRISPR/Cas9法によりオボムコイド翻訳開始点近傍を切断し同時に細胞に導入したドナーベクターのノックインを行った。薬剤耐性遺伝子で始原生殖細胞の選択を行った。細胞を一部回収し、ゲノムDNAを抽出した後にPCR法によって期待する遺伝子ノックイン細胞が取れているか検証を行い、ノックイン細胞が存在することを確認した上で生殖巣キメラヒヨコの樹立を行った。レシピエントとなる受精卵を4-6Gyのガンマ線照射によって内在性始原生殖細胞の大部分を不活化させた後に一胚当たり2000個以上の始原生殖細胞を移植した。移植は孵卵操作後2.5日、Hamburger and Hamilton(HH)stage13-15の間で行った。7羽の雄個体を孵化させ、性成熟に至るまで飼育を行った。キメラ個体より精液を採取し、ゲノムDNAを調整後、定量PCRにより各生殖巣キメラ由来精液におけるドナー寄与率の高低(相対値)を検討した。最もドナー寄与率が高い群は内部標準であるGAPDHと同等のシグナル強度を示しており、交配によりノックイン後代が得られると強く期待される。本年度予定した主なプロセスは、(1)ヒト抗体医薬ノックインベクターの構築、(2)ノックイン始原生殖細胞の構築、(3)G0キメラニワトリの樹立であり、いずれも本年度実現することが出来た。(1)ヒト抗体医薬ノックインベクターの構築従来の研究成果、研究資産を活用して上述のベクターを構築した。2つのサブユニットからなる複合体分子であることから、重鎖遺伝子、軽鎖遺伝子の間を2A自己切断ペプチドの遺伝子で連結し、複合体分子の生産を目指すものとした。蛋白質生産において全抗体が産生されるかについてはノックイン鶏卵における発現蛋白質を検証する必要がある。(2)ノックイン始原生殖細胞の構築ノックイン配列特異的なプライマーセット(5'側ならびに3'側)を用いて始原生殖細胞にノックインベクターが挿入されたことを確認した。薬剤選択された細胞は順調に増殖し移植に十分な数を確保することが出来た。(3)G0キメラニワトリの樹立当初予定3-6羽を上回る雄キメラ個体を樹立、性成熟させた。精液解析では一部個体で内在性遺伝子と遜色のないレベルでノックインベクター遺伝子を検出しており、高いドナー寄与率が見込まれる。ヒト組換え抗体を用いる抗体医薬はその有効性から大成功を収めているが、現在の培養細胞を用いた製造法は莫大な設備投資と高額な生産コストを必要とすることから、これに代わる製造法の開発が必要である。ニワトリを遺伝子改変し、卵白に組換え蛋白質を安価に大量発現する鶏卵バイオリアクターが抗体医薬生産に適用できれば、様々な問題解決に繋がることが期待される。我々はヒト乳がん抗体医薬(トラスツズマブ)をモデルとして、これを卵白に分泌する組換えニワトリの樹立を行っている。本研究では卵白蛋白質オボムコイドの翻訳開始点に抗体重鎖および軽鎖遺伝子ノックインするが、両遺伝子産物の間に自己切断型2Aペプチド配列を挿入し、ヘテロ4量体の抗体分子が卵白へ分泌されるか検討した。

昨年度、始原生殖細胞を用いて抗体遺伝子をノックインし、これを移植したキメラニワトリの精液中にトランスジーンの発現を認めたが、本年度はこれを交配してG1世代にノックイン雄、雌個体を得た上で、さらにこれら個体を性成熟させた。ノックインG1雌は卵を産んでおり、卵白にヒト抗体分子が存在すると期待された。非還元の条件下でSDS-PAGE及びウエスタンブロッティングを行ったところ、重鎖2軽鎖2からなる四量体のヒトIgGが卵白中に存在することが示された。更に、ヒトIgGに対するELISAを行ったところ、卵白中に約0.2-0.5mg/mlの濃度でヒトIgGが存在することが明らかとなった。これは鶏卵バイオリアクターを用いて従来試みられてきたヒト全抗体発現量としては最も高濃度であるが、我々が過去に実現したヒトインターフェロンβの鶏卵内発現(2-4mg/ml)と比較すると1/10程度である。異なった個体由来卵で同等の発現が認められることから、オボアルブミン遺伝子発現機構に制御されてヒト抗体分子が鶏卵内に分泌されたものと考えられる。本年度予定した主なプロセスは、(1)G0キメラ個体の交配とG1ノックイン後代の樹立、(2)ノックイン雌後代からの採卵、(3)ノックイン卵におけるヒト抗体の発現解析であり、いずれも本年度実現することが出来た。(1)G1ノックイン後代の樹立:複数系統の後代を得ており、個体間の同一性検証が可能となった。実際、個体間の違いはウイルスベクター使用の従来の鶏卵バイオリアクターと比較すると極めて少なく、優れている。(2)ノックイン雌後代からの採卵:複数雌より採卵することが出来、卵が得られないといった事態は避けることが出来た。複数の鶏由来卵の解析を行ったが、これまでに得られているヒトインターフェロンβノックイン卵のような明瞭な白濁した卵白は認められない。(3)ノックイン卵におけるヒト抗体の発現解析:ヒト全抗体が鶏卵中に存在することが明らかとなった。また、従来の方法で試みられたニワトリ遺伝子改変による全抗体産生よりも遥かに多量の抗体を得ている。一方で同じノックイン卵でもヒトインターフェロンよりは収量が少なく、発現動態の違いや複合体分子のため少ないといった可能性が考えられる。抗体医薬に代表されるバイオ医薬品は今世紀世界で最も成功した医薬品であるが、現在の培養細胞を用いた製造法は莫大な設備投資と高い管理費、多岐にわたる知財利用料を必要とすることから、これに代わる製造法の開発が必要である。遺伝子組換えニワトリを樹立し、卵白に組換え蛋白質を大量発現できれば安価なバイオ医薬品の生産技術になると期待され、我々はこのような「鶏卵バイオリアクター」技術の開発に取り組んでいる。これまでに、ヒト乳がん抗体医薬(トラスツズマブ)をモデルとして、卵白蛋白質オボムコイドの翻訳開始点に抗体重鎖および軽鎖遺伝子ノックインしたニワトリを作製し、この卵を得た上で解析を行い、卵白にヒト抗体が得られることを見出している。前年度に引き続き詳細な解析を行った結果、ノックインニワトリ由来卵の卵白中に安定的に発現するヒト抗体は約1mg/mlであることが明らかとなった。
由緒帳データベースによる藩制組織構造の解明に関する提案

本研究では、近世加賀藩家臣団の網羅的な記録である「先祖由緒并一類附帳」(金沢市立玉川図書館近世史料館所蔵、以下「由緒帳」)を対象として、藩制組織の統計的かつ客観的な全容解明を目的とする。これまでに、以下の2点についてデータベース化と公開にむけた実装を行った。第一に、「由緒帳」作成者に着目した構成家臣の分析であり,その主たる目的は、加賀藩士については、身分・階層を明らかにすることである。第二には、「由緒帳」中の上級家臣(人持組)部分について、画像テータの撮影と記述内容の解読を実施した。本研究では、近世加賀藩家臣団の網羅的な記録である「先祖由緒井一類附帳」(金沢市立玉川図書館近世史料館所蔵、以下「由緒帳」)を対象として、藩制組織の統計的かつ客観的な全容解明を目的とする。平成21年度は、以下の2点についてデータベース化を実施した。第一に、「由緒帳」作成者に着目した構成家臣の分析である。その主たる目的は、(1)加賀藩士(直臣)か、陪臣(藩士の家臣)か、あるいは大聖寺藩士かその他か、その所属を明確にする、(2)加賀藩士については、身分・階層を明らかにする、(3)陪臣は、仕えていた主人名を明示するの3点である。本分析に際してデーターベースとして入力したものは、家別の頭文字「あ」行から「の」行(帙437)まで、人数は7,742人分であり、全体の65.8%である。その結果、所属別の内訳では、加賀藩士4,078人、陪臣3,579人、大聖寺藩士79人、その他、少数ながら、富山藩士2人(杏敏次郎・小塚太郎八)、神主1人(斎藤政明、黒津船神主)、金沢町人1人(片岡孫兵衛、散算用聞)、小松町人1人(篠原与左衛門、小松絹道組頭等)が含まれており、また、断簡であるために藩士か陪臣か不明が1人(今村耕作)いる。全体に占める割合は、藩士52.7%、陪臣46.2%であることが明らかとなった。本分析では、それぞれの家系に着目し、個人の詳細と役職の変遷についての解明を目指している。個人の詳細については、名前(名字・氏姓・いみな・読み仮名・通称等)、当主との続柄、出身・肩書・本国・生国・菩提寺・没年月日および年齢・由緒帳の提出年月および年齢が解読の対象である。役職の変遷については、役職・賞罰に関する事項を開始年月、内容、終了年月の解読を進めている。平成22年度は、以下の2点についてデータベース化と公開にむけたインタフェースの実装を行った。その主たる目的は、1.加賀藩士(直臣)か、陪臣(藩士の家臣)か、あるいは大聖寺藩士かその他か、その所属を明確にする、2.加賀藩士については、身分・階層を明らかにする、3.陪臣は、仕えていた主人名を明示するの3点である。本分析に際してデータベースとして入力したものは、家別の頭文字「あ」行から「は」行まであり、全体の約80%である。個人の詳細たついては、名前(名字・氏姓・いみな・読み仮名・通称等)、当主との続柄、出身・肩書・本国・生国・菩提寺・没年月日および年齢・由緒帳の提出年月および年齢が解読の対象である。役職の変遷については、役職・賞罰に関する事項を開始年月、内容,終了年月の解読を進めている。検索インタフェーズは、由緒帳データベースの公開および遠隔地からの利用も考慮して、Webアプリケーションとして主としてPHP言語を用いて構築した。由緒帳データベースの検索操作に際しては、RDF検索言語(クエリー)であるSPAQLを用いるが、その文法構造が非常に複雑になることが予想されるため、直感的な操作が可能なGUIを介した検索条件の入力操作システムを採用した。

本研究の最終年度である平成23年度は、以下の2点についてデータベース化と公開にむけた実装を行った。第一に、「由緒帳」作成者に着目した構成家臣の分析である。その主たる目的は、(1)加賀藩士(直臣)か、陪臣(藩士の家臣)か、あるいは大聖寺藩士かその他か、その所属を明確にする、(2)加賀藩士については、身分・階層を明らかにする、(3)陪臣は、仕えていた主人名を明示するの3点である。本年度では、家別の頭文字「あ」行から「わ」行まで、全ての家臣について入力作業を完了した。第二には、「由緒帳」中の上級家距(人持組)部分について、画像データの撮影と記述内容の解読を実施した。本分析では、それぞれの家系に着目し、個人の詳細と役職の変遷についての解明を目指している。個人の詳細については、名前(名字・氏姓・いみな・読み仮名・通称等)、当主との続柄、出身・肩書・本国・生国・菩提寺・没年月日および年齢・由緒帳の提出年月および年齢が解読の対象である。本年度は、統計解析ソフトウェアを利用して、「身分・階層移動」および「血縁・婚姻関係」について可視化を実施した。
ケア・レシーバー型ロボットを用いた子どもの教育支援

本研究では、従来型の「子どもを教える」教育支援ロボットとは真逆の発想で、「子どもに教えさせる」ロボット(ケア・レシーバー型ロボット)の教育用途活用を提案し、その効果を検証した。基本概念の提案を行った後、商用の人型ロボットプラットフォームを用いて実装し、子ども英会話教室でのフィールド実験によりその導入効果を検証した。本手法の有効性や設計論は学会等でも高く評価され、多数の招待講演の機会を得た。また、大手企業の商用パーソナルロボットの教育志向アプリケーションにも採用された。研究実施計画通り(あるいは計画以上)に進んでいる。実施計画に記載した茨城県つくば市の子ども向け英会話教室に実験フィールドを構築した上で、プロトタイプCRR(Care-Receiving Robot)として人型ロボットNAOをベースにCRRをラピッド実装した。同時に、導入予備実験で必要となる同ロボットの遠隔操作GUIプログラムを開発した。引き続き、プロトタイプCRRを用いてCRRのfeasibility testを実施した。約3か月間におよぶ準備期間を経て、約15名の子どもたちを対象にCRRの導入実験に参加して頂いた。予備実験の結果、意図的に誤り行動を出力するようプログラムされたCRRは子どもたちのケア行動を数多く誘発することが観察され、さらに、子どもたちとの間で発生したインタラクションの多くがレッスン内の学習タスクに繋がりうることが判明した。また、ビデオを用いて子どもたちの行動を分析した結果、最も多く発生するケア行動は、ロボットへの接触を伴う直接教示に関わるものであることが判明した。これにより、最初の本実験は直接教示を含むタスクを採用することに決定した。これ以降の内容は当初のH23研究実施計画には無かったものであるが、研究活動が予想以上に順調に進捗したため、最初の本実験も行うことができた。ここでは英語動詞学習を扱い、子どもたちからCRRへの直接教示が含まれるタスクを設計し、教育心理実験で用いられるPre/Post-testの枠組でCRR導入が子どもたちの学習効果を促進しうるかどうかについて調査した。実験は繰越期間のH24にかけても行い、すでに約20名の実験参加者をもとに本手法の有効性を示す結果が出始めている。最初の実験結果をHRI分野の世界トップジャーナルを目指し創刊されたJournal of Human-Robot Interactionに投稿した。H25研究実施計画に記載された内容、すなわち自律動作CRRの開発とフィールド実験を予定通り行うことができた。自律動作CRRについては、Aldebaran Robotics NAOをベースに、画像認識技術ライブラリを活かして自律動作可能なCRRを開発した。CRRでは子どもからロボットへの教示行動が中心をなすが、教室で行われるカードゲームにヒントを得て、カードをロボットに見せつつその内容について教示を行うという設定を完全自律で行えるアプリケーションを開発した。このアプリケーションは次に記すフィールド実験で広く用いられ、その効果が確認された。フィールド実験については、今年度重要とされていた要素は、(1)前年度よりも統制の少ない環境、例えば実際の教室などで行い、(2)前年度(1対1)と異なり1対多、つまり多数の子どもたちを同時にインタラクション対象とするということであった。このため、つくば市内の幼稚園にて上述の自律アプリケーションを実装したCRRを用いるフィールド実験を行った。詳細なデータ解析はH26の研究内容であるが、予想されたCRRの効果を確認でき、さらには二台のロボット機体を同時に用いる進歩的な開発方法という新しいトピックにも発展することができた。H26では、H25に行った多数のフィールド実験のデータを整理・分析し、結果をまとめて論文執筆や研究発表を行うと同時に、H25で新たにトライした進歩的開発方法の評価についても行う予定である。研究実施計画通り順調に進んでいる。実施計画に記載した二つの目標の内、(1)CRRの適切な学習ダイナミクスの研究については、茨城県つくば市にある子ども向け英会話教室にて三種類の学習ダイナミクスを有するCRRの比較実験を行った。ここではCRRの学習ダイナミクスをタスク習得に要する被教示回数と定義し、三種類の被教示回数を持つCRRを実装した上でその比較実験を行った。続いて(2)CRRが有効に働く教育タスクの同定に関しては、教室でのフィールド観察や現場の教師へのインタビューなどに基づき、英単語学習のみならず図形の描き方の学習などの新たなタスクニーズを発掘し、同タスクへのCRR導入の有効性を確かめた。実験では〇△□などシンプルな図形描写を課題としたが、同じ方法はアルファベットの学習などの問題にもそのまま適用が可能である。これらの研究活動から、図形学習や英単語学習にはロボットによる正答提示が有効であること、同時に、子どもたちの学習への興味や自発性を誘引し自らの回答に自信を持たせるためにはロボットへの教示が有効であることが判明した。これらの実験結果は、CRRを用いた教育支援においては正答提示と直接教示の双方による利点をバランス良く含んだロボットおよびインタラクションの設計が重要であることを示唆している。

とくに年少の子どもの場合、単にポストテストの点数のみによる評価では不十分であり、学習への興味の持続、自発性や自信といった要素も重要な観点である。これらの研究成果は、人間ーロボット間インタラクションの国際会議であるIEEE RO-MANにて論文発表し、さらには人工知能学会論文誌にもフルペーパーとして採択された。併せて、昨年度に投稿していた当該分野の最主要国際雑誌であるJournal of Human-Robot Interactionへの論文も採択され、出版された。H26研究実施計画に記載があるように、これまで自律動作CRRの開発や多人数の子ども達を同時に対象としたテストも完了し、当初の全体研究計画で目指していた内容をほぼ終えた状況にあった。そこで最終年度であるH26には、これまで行ってきたデータをまとめつつ、学会発表や論文投稿を通じて成果を発信していくことを主目的とした。学会発表においては、計測自動制御学会のシステム・情報部門学術講演会(SSI-2014)での基調講演を始め、乳幼児教育学会、ソフトバンクテクノロジーフォーラム、Monash大学公開セミナー、JST CREST関連シンポジウムなど幅広い場での招待講演を行い、本研究の成果を発表し、好評を得た。論文投稿もInternational Journal of Social Roboticsへ分析結果を投稿(現在査読中)し、国内の主要学会であるロボティクス・シンポジアにて査読と採択を経たCRRの論文発表を行った。また、当初計画には無かった新しい大きな進展と成果も得られた。パーソナルロボットPepperを発表したSoftBank Robotics株式会社の依頼を受けて、本研究課題で開発してきたケア・レシーバー型ロボットの設計論を取り入れた、Pepperの教育志向アプリケーションの開発を行った。開発したアプリケーションは2014年9月にプレスリリース発表され、渋谷で約1000人の来場者を集めたPepper Tech Festival 2014にてデモンストレーション発表された。これはCRRに関する非常に大きなアウトリーチ・成果である。26年度が最終年度であるため、記入しない。ソーシャルロボティクス26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画で予定していたプロトタイプCRRの開発からfeasibility testまでを完了するのみならず、予定になかった最初の本実験までを開始することができた。すでに次年度以降の計画であった本実験をも実施しており、最初の実験結果分析とまとめを経て、当該分野のトップ国際雑誌であるJHRIに投稿することまで行えた。以上の状況から、研究は当初の計画以上に進展しているものと考えられる。H25研究実施計画に記載された目標はほぼ全て達成することができた。加えて、二台のロボット機体を同時に用い、要求仕様探索と機能実装評価を同時並行スパイラル的に行う自律CRRのための進歩的開発方法という新しい研究要素も深めることができた。
イメージングフローサイトメーターを用いた血小板凝集塊の検出-基礎的検討ならびに臨床応用-

フローサイトメーター(R-3000、Sysmex)にパルスレーザーとCCDカメラを取り付けることでフローセル中を流れる細胞の画像を撮影できる装置(flow imaging cytometer,FIC)を用いて、全血を用いた血小板凝集能装置としての応用を試みた。血液中には白血球、赤血球、血小板が存在するが、細胞の大きさ(前方散乱光強度)とRNA・DNAを染色する蛍光色素オーラミン0の蛍光強度を組み合わせることにより血小板を他の細胞と大まかに区別することができるようになった。更に、血小板凝集塊は単一血小板に比べて相対的に前方散乱光強度および蛍光強度が増加するので、対角線上に画像取り込み領域を設定する事で効率よく血小板凝集塊の検出ができるようになった。この測定系を用いてADP、エピネフリン、セロトニンなどのアゴニストによる血小板凝集の生成を観察した。現在広く用いられている血小板凝集能測定法(吸光度法)と比較すると、凝集塊の検出感度は10倍以上であり、数個の血小板からなる凝集塊も検出することができた。特に、セロトニンは血小板凝集惹起作用が弱く吸光度法では測定ができなかったが、100nM程度でも血小板凝集が生成していることを検出できた。塩酸サルポグレラートはセロトニン受容体の拮抗阻害剤として慢性動脈閉塞症に使用されているが、セロトニン惹起血小板凝集が吸光度法では測定できないことから、他のアゴニストとの同時添加により増強される血小板凝集に対して抑制作用を評価していた。FICを用いることで、セロトニン単独刺激により惹起された血小坂凝集に対する塩酸サルポグレラートの抑制作用を評価することができた。また、臨床検体を用いた検討では、急性心筋梗塞患者(2例)の流血中に血小板凝集塊が生成していることを静脈血を用いてin vitroで確認することができた。今後は、疾患の例数を増やすと共に、治療に伴う変化について、詳細な検討を加えていきたい。網赤血球測定装置R-2000ベースにし、撮像のためのCCDカメラを組み込み、イメージング機能を備えたフローイメージサイトメーターを試作した。RNA、DNAを染める蛍光色素オ-ラミンOによる前方蛍光強度(forward fluorescence intensity,FFL:x軸)と前方散乱強度(forward scatter intensity,FSC:y軸)をパラメータとして用いることにより赤血球、白血球、血小板の三者を大まかに区別することが可能となった。さらにFFLとFSCのみでは困難であった小赤血球と大血小板との区別が、CCDカメラからの画像によって可能となった。この条件下で血小板活性化物質を加えた血液を測定したところ、y=xの方向に血小板凝集塊の生成が観察された。この凝集塊は様々な大きさをとり、数個の血小板が集まった凝集塊も容易に検出できた。しかし、赤血球程度、あるいはそれ以上の大きさの血小板凝集塊は網赤血球の存在する領域と重なり合い、血液中では圧倒的に赤血球が多いため、血小板凝集塊の検出効率が悪かった。そのため、希釈緩衝液を酸性に傾けることで網赤血球の蛍光強度を低下させて、血小板凝集塊と網赤血球との重なり合いを少なくする事で凝集塊を効率よく検出することに成功した。これらの基礎検討により血液中からの血小板凝集塊の検出が高感度かつ特異的に行えるようになった。これまで、血小板凝集能の評価は血液より血小板のみを分離した血小板浮遊液(platelet-rich plasma;PRP)を用いて行われてきた。しかし、全血でのみ血小板凝集を起こす活性化物質があり、全血で血小板機能を評価することの重要性を示唆する結果が得られている。データ処理の高速化については現在、進行中である。

FICを用いることで、セロトニン単独刺激により惹起された血小坂凝集に対する塩酸サルポグレラートの抑制作用を評価することができた。また、臨床検体を用いた検討では、急性心筋梗塞患者(2例)の流血中に血小板凝集塊が生成していることを静脈血を用いてin vitroで確認することができた。今後は、疾患の例数を増やすと共に、治療に伴う変化について、詳細な検討を加えていきたい。
子宮内胎児発育不全児におけるメタボリック症候群の発症予防の栄養戦略に関する研究

胎児発育不全(FGR)はsmall-for-gestational age (SGA)の原因であり、神経学的後障害のハイリスク群である。神経学的後障害を防ぐために生後の栄養介入が行われてきたが、メタボリック症候群のリスクが高まることが危惧される。本研究により生後の栄養介入によりSGAラットはメタボリック症候群を発症すること、中枢神経の脂肪酸構成に影響をおよぼすことが明らかになり、適切な生後の栄養管理がSGA児には重要であることが示唆された。【目的】胎児発育不全(FGR)児の栄養管理に関しては、「メタボリック症候群の予防管理」と「神経学的予後改善のための管理」が相反しており、解決策を見いだせていない。本研究はFGR児において、メタボリック症候群発症と中枢神経障害との双方を回避できるFGR児の栄養管理方法を確立する足がかりとすることを目的とする。【方法】本年度は、FGRモデルラットは母獣に合成トロンボキサンA2を持続投与する方法にて作成をし、FGRラットに生後に過剰な栄養を与え、ヒトにおけるメタボリック症候群に類似したモデルの作成を試みた。生後の栄養介入により、FGR栄養正常群、FGR栄養制限群、FGR栄養過剰群、対照群に分けて、体重増加、血圧、耐糖能、中性脂肪、総コレステロール、レニン活性について検討を行った。併せて、神経学的予後として、FGR栄養正常群と対照群についての生後早期の基本的な運動機能および神経反射、若齢期の基本的行動様式および活動量の評価をおこなった【結果】生後の体重変化については、FGR栄養過剰群の体重が他の3群に比して有意に重かった。耐糖能は傾向ブドウ糖負荷試験をおこなったが、有意差はなかったものの、FGR栄養過剰群は負荷15分において他の3群に比して血糖値が高い傾向にあった。レニン活性には差は認めなかったが、中性脂肪および総コレステロール値では、FGR栄養過剰群は他の3群に比して有意に高い値を示した。生後早期の基本的な運動機能および神経反射についての検討では、FGR投与群において有意に得点が低くく、若齢期における行動実験では、FGR投与群において有意に学習能力が劣る結果が示された。【考察および結論】生後の栄養介入にてメタボリック症候群動物を作成することに成功した。FGRラットにおいて神経学的予後不良を示すことができたので、来年度以降は栄養介入をした群における行動評価をおこない、併せて中枢神経における組織学的・分子生物学的変化の検討を予定する。生後早期の基本的な運動機能および神経反射についての検討では、FGR投与群において有意に得点が低く、若齢期における行動実験では、FGR投与群において有意に学習能力が劣る結果が示された。【方法】母獣に大豆油

飼料またはドコサヘキサエン酸(DHA)強化飼料を与えて哺乳飼育をすることでFGRの栄養介入をおこなった。FGR-大豆油群、FGR-DHA群、対象群で大脳組織内のDHA、エイコサペンタエン酸(EPA)、アラキドン酸(AA)の含有割合についての検討を行った。【結果】(1)AA含有割合:日齢1において、FGR-大豆油群と対象群では有意差は認めなかったが、FGR-DHA群では、FGR-大豆油群に比してAA含有割合が有意に低かった(8.33±0.28%vs.11.77±0.41%;p<0.05)。日齢7においても同様に、FGR-DHA群でAA含有量が有意に低かった(11.91±0.41%vs.12.76±0.29%;p<0.05)。(2)DHA含有割合:日齢1において、FGR-大豆油群と対象群では有意差は認めなかったが、FGR-DHA群では、FGR-大豆油群に比してDHA含有割合が有意に高かった(13.76±0.21%vs.10.03±0.61%;p<0.05)。日齢7においても同様に、FGR-DHA群でDHA含有量が有意に高かった(12.71±0.46%vs-11.38±0.25%;p<0.05)。(3)EPA含有割合:日齢1において、FGR-大豆油群と対象群では有意差は認めなかったが、FGR-DHA群では、FGR-大豆油群に比してEPA含有割合が有意に高かった(0.74±0.12%vs.0.08±0.08%;p<0.05)。日齢7には高値の傾向があるものの有意なものではなかった(0.09±0.04%vs.0.08±0.01%;NS)。
直感的意思決定者の意思決定理論

本研究で焦点を当てる販売活動とは、新聞広告・テレビのCM・ネット広告・ダイレクトメールなどの宣伝広告に関する活動から、人的販売・訪問販売・電話勧誘・キャッチセールスなどの販売促進に関する活動まで多岐に亘る企業活動全般を指している。経済学の巨人と評されたガルブレイスは、近代的な宣伝や販売術が需要を創出すると述べ、経済におけるそれらの役割の重要性について指摘した。実際に多くの企業が、商品を供給し消費者の需要を満たすような活動だけではなく、自らが需要に働きかけるような販売活動に対して重点を置いている。統計局のデータによると、2011年の日本の総産業の売上高に占める販売費の比率は、13.26%に上り大きな割合を占めている。宣伝広告について分析をしているモデルは数多く存在しているが、販売促進も含んだ販売活動に関する理論的な分析はいまだ少ないと言える。販売活動に対する支出額は増加傾向にあり、経済における販売活動の役割を分析することの意義は、より一層強くなっていると言える。現実の多くの企業は、季節・気候・景況感など多様に存在している需要の変動要因の影響を考慮しながら、販売活動の規模を決定していると考えられる。しかしながら、その他の外生的な需要の変動要因の影響に重点を置き、販売活動に関する分析をしている研究は極めて少ない。社会厚生の観点から、販売活動が社会的に最適な水準と比べて過剰・過小となる要因には、どのようなものが挙げられるのかということが議論されてきた。数多くの研究によって、販売活動によって生じる外部性や市場の競争の度合いなど、様々な要因が存在し影響を与えていることが判っている。しかしながら、政策の効果に関する分析については十分になされているとは言えず、政策立案者の視点から効果的な政策について知るために必要な情報を欠いている。本研究では、宣伝広告に関する分析を販売促進も含む販売活動に関する分析へと拡張し、さらに、その他の需要の変動要因をモデルの中で明示的に扱うことで、販売活動が社会的最適水準と比べて過剰となる要因をさらに明確にする。また、政府の政策の効果について分析し、社会的最適水準を達成するために効果的な政策に関する提案をする。(抄録なし)本研究では、神経活動に関するデータを基にした個人の認知作用に関する理論を構築し、認知作用の一部として認知的効用と呼ばれる概念を定義する。さらに、個人の認知作用に関する性質として、認知作用の状態依存性と不完全想起と呼ばれる2つの性質を明示化することで、効用のパラメータの不変性や情報の完全利用として従来の経済学理論の公準として想定されていた合理的個人の性質に関して一般化をする。この個人の認知作用に関する性質の一般化を、意思決定行動の目的関数となる認知的効用に反映させることで、ヒューリスティクスの影響を受けたり、ヒューマン・エラーを起こしたりするような、個人の直感的な意思決定行動に関する説明の基礎となる理論体系を構築する。現在共著者とともに執筆中の論文、Striatal event-related activity reflects intrinsic discount rate ina multi-stepreward taskにおいて、先行研究でのサルのマルチステップ課題をヒトfMRI用に改良した実験および経済アンケート実験を行った。2011年10月より開始し2013年2月まで総計21名の被験者に対するfMRIを用いた実験の結果から、脳活動に関して複数試行先の報酬も含めた割引価値に対応するTDと呼ばれる数値の表現が、線条体、内側前頭前野(いわゆるドーパミン系)、島皮質で見つかった。このことは先行研究におけるサルでの実験結果と整合性を持つ結果を得られた。さらに、経済アンケートの結果からTD関連領域の活動に、被験者の割引率の値によって有意に差があるということが示された。これらのことは、TD関連領域の活動を見れば割引率を推定することが可能であり、デコーディングへの応用の可能性を示す結果を得ている。

本研究では、宣伝広告に関する分析を販売促進も含む販売活動に関する分析へと拡張し、さらに、その他の需要の変動要因をモデルの中で明示的に扱うことで、販売活動が社会的最適水準と比べて過剰となる要因をさらに明確にする。また、政府の政策の効果について分析し、社会的最適水準を達成するために効果的な政策に関する提案をする。ヒ意思決定をする際に用いる価値表現と神経活動との間の関係を示すfMRI実験の結果から、サルの実験結果と同様の報酬割引に関する表現がヒトにおいても同様の部位において賦活していることが明らかになった。賦活した部位は主に認知作用に関係するとされている部位であり、認知的効用と神経活動との間の関係性が示されることを支持する結果を得られた。認知的効用の理論を構築するために、認知作用に関するさらなる分析をするために、意思決定時の視線のデータを集積するアイトラッカーを用いた実験を予定している。神経活動とは異なり、認知に関してより直接的な視線のデータを用いることで、効用と認知作用との関係性をモデル化するために必要な基礎づけを与えてくれると期待する。問題点としては、十分なデータの数を得るためにより効率的な実験計画を構築する必要がある。この点については、明確にすべき点を絞り、個人間の差異が生じにくい実験モデルを用いて実施する予定である。(抄録なし)
ソノポレーション法を用いた癌の特異的分子標的治療法の確立と臨床的有効性の確認

近年,癌治療における薬剤,遺伝子の有効性を高める方法として,ナノスケールの運搬体を利用して病巣に選択的に薬剤および遺伝子を送達することを目的とするターゲティング型DDS(Drug Delivery System)が注目を集めている.我々は,医療用に用いられる程度の出力の超音波と造影剤であるナノバブルを併用することにより,癌細胞や癌組織に遺伝子や薬剤を導入する技術を見出し,癌の特異的分子標的治療法の実現に向け多くの知見を得ることができた.近年,癌治療における薬剤,遺伝子の有効性を高める方法として,ナノスケールの運搬体を利用して病巣に選択的に薬剤および遺伝子を送達することを目的とするターゲティング型DDS(Drug Delivery System)が注目を集めている.我々は,医療用に用いられる程度の出力の超音波と造影剤であるナノバブルを併用することにより,癌細胞や癌組織に遺伝子や薬剤を導入する技術を見出し,癌の特異的分子標的治療法の実現に向け多くの知見を得ることができた.これまで、我々の研究グループは、有効な口腔癌の治療法の開発を進めてきた.その中で、超音波を用いた治療法(ソノポレーション法)が効果的であることを示し、とくに扁平上皮癌細胞に対して致死的に作用することを見出した.一般的な方法としてソノポレーション法にはさまざまなマイクロバブルが併用されているが、我々はoptisonおよびsonoviewを用いて、in vitroとin vivoの実験系で検証したところ、良好な成績が得られ、臨床応用への道が開かれてきた.例えば、optisonを併用して、担癌マウスに抗癌剤や細胞致死活性を有する遺伝子をソノポレーション法で導入したところ、周囲組織に傷害を与えることなく、癌組織を消失させることに成功した.そこで、本年度は、これまで以上に特異的に癌細胞に効果を発現する手法の確立を試みた.ここでは、分子標的治療法を目指し、上皮系の癌細胞の表層に特異的に発現されている上皮成長因子受容体(EGFR)に着目し、抗癌剤や遺伝子導入時の併用効果を検証した.さらに、マイクロバブルの次世代造影剤として注目されているナノバブルの有効性についても調べた.まず、抗EGFR抗体の精製とそこからFabの調整方法を確立し、ソノポレーション法で口腔由来の扁平上皮癌細胞Ca9-22細胞に、抗癌剤や遺伝子を導入する際の効果を検討した.今回、in vitroの実験系で、抗EGFR抗体を用いることで、抗癌剤や遺伝子が特異的にCa9-22細胞に導入されることが明らかとなった.さらに、抗EGFR抗体から調製したFabを培養系に応用したところ、低濃度でより高い致死効果の発現が認められた.この結果は、次年度、抗EGFR抗体、とくに、そのFab部分をナノバブルに結合させることで、ソノポレーション法でさまざまな薬剤や遺伝子の導入が可能になることを強く示唆するものであると確信している.申請者らは,抗癌剤または癌抑制遺伝子を非ウィルスベクター法で導入する方法を検討してきた.これまで,口腔扁平上皮癌の治療のために,マイクロバブルとソノポレーション法を用いた遺伝子・薬剤導入法を検討し,一定の抗癌効果があることを確認した.しかしマイクロバブルは形状的に大きく(24.5μm),遺伝子治療の臨床で要求される組織深部に到達することは困難であった.そこで,我々は新たな遺伝子・薬剤キャリアーとして超音波造影ガス(パーフルオロプロパン)を封入した新規リポソーム(バブルリポソーム400500nm)(帝京大学薬学部生物薬剤学教室より供与)に着目し,マイクロバブルを用いた導入法とその導入効果を比較した.pVIVO1-GFP/LacZを超音波発振装置とマイクロバブル(SonoVue),またはナノバブル(DSPE-PEG liposome)を用いてヒト歯肉扁平上皮癌細胞Ca9-22細胞に導入した.LacZ、GFPの発現をそれぞれX-gal染色,フローサイトメーターで解析したところ,マイクロバブル群に比べ,ナノバブル群で明らかな導入効果の増強が認められた.また,ナノバブルを用い,ブレオマイシンをCa9-22細胞に導入したところ,コントロール群に比べ,導入群で明らかに致死活性効果が増強することを確認した.また,ドキソルビシン内包PEGリポソーム(ナノバブル)製剤であるドキシルや,EGFRを標的にするモノクローナル抗体薬剤であるセツキシマブ,新規ペプチド製剤であるKy-2など,多種類の抗癌剤をナノバブルを併用したソノポレーション法でCa9-22細胞に導入したところ,一定の抗腫瘍効果を認めた.以上の結果から,ソノポレーション法は口腔癌治療における薬剤・遺伝子デリバリーシステムの1つとして有効であり,安全で治療効果が高い癌治療法としての可能性が示唆された.
環状暗視野像を使った極微小領域結晶構造解析手法の研究

走査透過電子顕微鏡による環状暗視野像は,結晶構造を直視的に観察できる.本研究では環状暗視野像や明視野像を使って,高感度あるいは高精度に結晶構造を観察・解析した.構造直視性の基本となるincoherent imaging近似を利用して解析し, 10pm程度の精度で原子位置が同定できることを明らかにできた.加えて電子回折図形を2次元マッピングする手法を試み, STEM像の形成メカニズムについても検討した.走査透過電子顕微鏡による環状暗視野像は,結晶構造を直視的に観察できる.本研究では環状暗視野像や明視野像を使って,高感度あるいは高精度に結晶構造を観察・解析した.構造直視性の基本となるincoherent imaging近似を利用して解析し, 10pm程度の精度で原子位置が同定できることを明らかにできた.加えて電子回折図形を2次元マッピングする手法を試み, STEM像の形成メカニズムについても検討した.近年の先端材料の特異な物性や優れた特性は、極微小領域の結晶構造に依存する。そのため、電子顕微鏡による微小領域の結晶構造解析は、先端材料開発の基盤技術である。近年注目されている走査透過電子顕微鏡法(Scanning Transmission Electron Microscopy : STEM)を用いた環状暗視野(Annular Dark-Field : ADF)像観察(STEM-ADF)法は、構造直視性に優れ元素識別能が高いという特長を持つ。その本質は、「計測結果が装置関数と物体関数とのconvolutionで表される」という非可干渉結像性に集約される。担当者はこれまで電子エネルギー損失分光法(Electron Energy-Loss Spectroscopy ; EELS)について、さまざまな実験技術・ソフトウエア開発などを行ってきた。担当者は、STEM-ADF像と同様にEELSがいずれも装置関数と計測対象とのconvolutionの関係が成立することに注目した。本年度は、担当者がこれまでEELSに関して蓄積してきた研究成果・ソフトウエアを、STEM-ADF法による結晶構造解析法へと展開するとともに、結晶構造解析独自の問題点についても検討した。単なるソフトウエアの移植にはとどまらず、結晶構造像が有する並進対称性によってもたらされる問題点も検討し、解析ソフトウエアに変更を加えた。実際に酸化物窒化物等の、高精度・高感度計測へと展開した。さらに、入射電子の動力学的回折効果も含めてシミュレーションなどもあわせて行い、電子回折結晶学の観点から検討した。近年の先端材料の特異な物性や優れた特性は、極微小領域の結晶構造に依存する。近年注目されている走査透過電子顕微鏡法(STEM)を用いた環状暗視野(ADF)像観察(STEM-ADF)法は、構造直視性に優れ元素識別能が高いという特長を持つ。著者は同じconvolutionで表されるEELSについて独自のソフトウエアを開発してきたが、本研究課題ではそれらを改良し結晶構造解析手法を開発することを目指している。本年度は、STEM装置を使い入射電子を走査しながら、回折図形を取得する新しい像観察手法(著者らはspatially-resolved diffractometryと呼ぶ)により、さらにSTEMの像観察を高度化することを試みた。従来の環状検出器や円形検出器ではなく、回折図形を2次元データとして取得し、得られた4次元データを計測後に解析することで、原理的には全てのSTEM画像を一度に検出できる。我々は4次元データを散乱角依存性や回転角依存性に変換するソフトウエアなども独自に開発し、STEM像の形成メカニズムの解明を試みた。その結果、暗視野像を環状に検出しなくても非可干渉性結像が実現できることを実験的に初めて示すことができた。さらに高角散乱電子のRutherford scattering的な振る舞いを初めて明らかにした。本研究の成果は国際学会や国内学会の招待講演や、解説記事の執筆(印刷中)、顕微鏡に関する欧文誌に掲載された。また従来から申請中だったSTEMの軸調整に関する特許が認可された。