hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
最小二乗問題の反復解法と逆問題への応用

MINRES法を開発し、国内学会で発表し、和文論文誌への投稿を準備している。数値解析,数値線形代数,逆問題1)最小二乗問題に対する反復解法に関しては、従来行ってきた解法の改良に加えて、制約付き最小二乗問題に対して新しい反復解法を開発し、その有効性を示した。2)劣決定逆問題に対して複数の解を高速に求めるCluster Newton法に関しては、新たに、追加情報が与えられたときに解を絞り込む有効な手法を開発した。今までの研究成果が国際的に評価され、新しい研究成果も出てきている。制約付き最小二乗問題の新しい反復解法に関しては、非負制約に関する研究成果を英文誌に投稿し、さらに一般の箱型制約の場合について解法の改良を進める。また、対称で特異な連立一次方程式に対する有効な内部反復前処理付きのクリロフ部分空間解法の研究を行う。劣決定逆問題に対して複数の解を高速に求めるCluster Newton法に関しては、能動素子を含むような常微分方程式系モデルや、systems biologyなど新しい応用への適用を検討する。内部反復前処理GMRES法による最小二乗問題の反復解法については、劣決定問題、および電子顕微鏡の画像再構成への応用に関する英論文を執筆し、投稿する。制約付きの大規模最小二乗問題の有効な反復解法を開発する。全額執行を念頭に執行を効率的に進めた結果として、若干の残額が生じた。平成26年度のソフトウェア更新に係る経費の一部に充当する予定である。該当なし。
次世代エネルギラインにおけるジョイント部ナノリークのメカニズム解明

本研究では,メタルシールガスケットを用いた各種ジョイント部のゼロナノリークを達成するために,メタルシールガスケットを用いたジョイント部の密封特性および内部流体のナノリークメカニズムを明らかにすると共に,メタルシールガスケットを用いたジョイント部からのリーク量の推定方法およびナノリークを考慮したジョイント部設計方法を確立することを目指す.本研究では,メタルシールガスケットを用いた各種ジョイント部のゼロナノリークを達成するために,メタルシールガスケットを用いたジョイント部の密封特性および内部流体のナノリークメカニズムを明らかにすると共に,メタルシールガスケットを用いたジョイント部からのリーク量の推定方法およびナノリークを考慮したジョイント部設計方法を確立することを目指す.
3倍体キメラ幼生による卵母細胞成長機構の研究

アフリカツメガエルの受精卵を低温処理することにより作製した3倍体では殆どの個体が卵巣様の生殖腺をもっている。しかし3倍体では肥大卵母細胞が成育しない。尾芽胚の時期に生殖細胞を含む部域を切り出し、生殖堤を含む個体との間で交換して2倍体と3倍体とのキメラ個体を作製することにより卵巣内の生殖細胞とその他の間葉性組織との卵母細胞肥大に関する機能的協調機構の解明を試みた。1.昭和62年度は始原生殖細胞検出のための染色法の確立および頭半部と尾半部との間でのキメラ作製を試みた。尾芽胚後期ではすでに運動性を獲得しており、麻酔や接着のための床作り、減菌消毒の条件設定が行われた。2.昭和63年度のアウランチャ・アミドブラック二重染色により始原生殖細胞の同定法を確立し、生殖細胞を含む部域をブロックとして切り出すことによる交換移植法によりキメラ作製効率が上昇した。3.平成元年度は改良した方法により2倍体相互間での入れ換え手術、2倍体と3倍体との間でのキメラ個体の作製に成功し、変態後5ヶ月までの成体を得ることが出来た。これらの個体の組織学的検索の結果、入れ換え手術は卵母細胞の肥大成長には影響を及ぼさないことが確認出来た。3倍体に2倍体の始原生殖細胞を移植した場合は卵母細胞の肥大は可能であった。しかし2倍体に3倍体の始原生殖細胞を移植した場合には無手術の3倍体個体の卵巣同様に肥大しない卵母細胞が見出された。以上の結果から3倍体における卵母細胞の肥大障胆の原因は生殖細胞自体にあると考えられる。核の形態により識別可能な他種Xenopus borealisとの間でのキメラ作製は受精率が悪く成功しなかった。今後に残された課題である。アフリカツメガエルの受精卵を低温処理することにより作製した3倍体では殆どの個体が卵巣様の生殖腺をもっている.しかし3倍体個体では肥大卵母細胞が成育しない.かゝる3倍体での卵母細胞発育不良の原因解明のために尾芽胚の時期に生殖細胞を含む頭部と生殖堤を含む尾部との2倍体雌と3倍体とのキメラ個体を作製することを目標に今年度は正常2倍体の胚を用いてキメラ個体の作製を行った.1.発生過程での生殖細胞の同定,確認,分布の状態を決めるために,発生段階の各時期の胚を固定,染色しアフリカツメガエルの始原生殖細胞を確認する方法を確立した.ブアン,カルノワ固定後パラフィン切片作製,マイヤーのヘマトキシリン,アザン, PAS染色による組織学的検索により可能であった.2.正常状態で受精した卵からは2倍体の雌雄がほヾ同数個体発生してくるが発生初期にエストロゲン処理をすることにより全べての個体を得る條件を確立するための実験を行った.此の点に関しては満足し得る條件設定は出来なかった.3.先づ正常2倍体間でのキメラ幼生の作製のために必要な種々の段階の條件確立を行った.胚の減菌消毒の方法,尾芽期以後の胚はすでに運動性を獲得しているので胚を麻酔する條件,胚の前頭部,後尾部を切断,接着のための床作り等である.かゝる実験探査は修得出来たものの,細菌による長期間発育の阻害を克服することが重要な課題として残された.正常な受精卵を得る以前からの減菌操作に工夫が必要であると考えられる.アフリカツメガエルの受精卵を低温処理することにより作製した3倍体では殆どの個体が卵巣様の生殖腺をもっている。

かかる3倍体での卵母細胞発育不良の原因解明のために尾芽胚の時期に生殖細胞を服務部域を切り出し、生殖堤を含む個体との間で交換して2倍体と3倍体とのキメラ個体を作製し長期間飼育することを今年度の目標とした。1.発生過程での生殖細胞の同定、確認のための染色方法として昨年まで使用したものより明らかに良いアウランチヤ・アミドブラック二重染色に改めた。固定液もカルノワからスミスの固定液に改めた。その結果非常に識別が容易になった。2.キメラ幼生作製方法として従来行っていた頭部前半と尾部後半の接着では長期間の飼育に成功する率が非常に低かったので本年は生殖細胞を含む部域をブロックで切り出しお互いに交換する手術方法に改めた。その結果生存率は明らかに上昇した。3.切出す部域はガラス針を用い背腹幅の2/3の深さで体長の1/4の長さに決定した。発生段階52における生殖細胞数を調べたところ、個体当り約30個で2倍体3倍体ともほぼ同数で著るしい差は見出されなかった。交換移植の成功率は約33%であった。死亡した胚では水腫や腸に異常を持つ奇形が多かった。移殖の成功した個体では発生段階2628では無手術胚と同じ位置に生殖細胞は存在し、発生段階52では明らかに生殖腺内に移動していた。しかしながら無手術胚の生殖細胞数の約3050%しか存在していなかった。4.正常発生の2倍体では雌雄が同数個発生してくるのでエストロゲン処理により全べて雌個体にし得る條件の確立を昨年度に引き続き検討したが満足し得る条件設定は出来なかった。アフリカツメガエルの受精卵を低温処理することにより作製した3倍体では殆どの固体が卵巣様の生殖腺をもっている。しかし3倍体では肥大卵細胞が成育しない。かかる3倍体での卵母細胞発育不良の原因解明のために尾芽胚の時期に生殖細胞を含む部域を切り出し、生殖堤を含む個体との間で交換して2倍体と3倍体とのキメラ個体を作製した。本年度は長期間の飼育に成功し、変態後5ヶ月の個体についての生殖巣の組織学的検索を行うことが出来た。1.発生段階23の時期には始原生殖細胞はまだ生殖堤に入る前の段階にあり胚の内胚葉深部に集団として存在している。この時期に始原生殖細胞の存在する部位を他の内胚葉、中胚葉及び外胚葉組織ごと移植片として切り出し、2倍体3倍体間で入れ換えることによりキメラ個体を作製した。キメラ個体の外部形態には全く異常は認められなかった。2.キメラ作製手術による影響を調べる対照群として2倍体相互間で入れ換えを行った個体は33個体が発生段階40まで成育し、12個体の成体を得た。生殖腺の発育は手術をしない正常2倍体と同様であり、入れ換え手術は卵葉は細胞肥大には影響を及ぼさないことが確認出来た。3.3倍体に2倍体の始原生殖細胞を移植した場合13個体が発生段階40まで成長し、2個体が変態後5ヶ月まで飼育出来た。生殖腺は卵巣様構造を持ち卵母細胞の肥大は多数検出された。4.2倍体に3倍体の始原生殖細胞を移植した場合13個体の手術胚のすべてが発生段階40まで成長し、最終的に6個体が成体になった。卵巣様構造を持つ生殖腺内には無手術の3倍体同様肥大しない卵母細胞が見出された。また卵巣の生殖細胞以外の組織の肥厚がみられた。以上の結果から3倍体における卵母細胞の肥大障害の原因は生殖細胞自体にあると考えられる。
慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践に関する研究

セルフケア能力を査定する質問紙(SCAQ-30)と手順書を用いた看護実践の分析を通して、「慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践」を検討した。結果、この看護実践では、看護師と患者がSCAQを見ながら話し合う時間をもつことで、【生活の振り返り】ができていた。看護師は、疾患をもつ人の強みを見いだして、できそうなことを共に探し、生活にそった具体的な助言をしていた。この看護実践を通して、慢性疾患を持つ人のSCAQの得点は有意に高くなっていた(p<0.05)。この看護実践は、慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める支援の1つであると考えられた。平成20年度は、先行研究結果や文献検討を行った上で、「SCAQ改訂版の洗練-妥当性の検討」と「SCAQ改訂版使用手順書の検討(慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践の具体的な内容の検討)」のための調査を実施した。1.方法:研究参加者は、調査協力への同意を得たセルフケア能力を高める看護に精通した看護師および研究者11名であった。尚、調査は日本赤十字看護大学の研究倫理審査委員会の承認を得た上で実施した。参加者に、SCAQ改訂版と使用手順書(慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践内容を含む)を提示した上で、グループ・インタビューもしくは個人面接調査を実施した。グループ・インタビューに要した時間は平均90分、個人面接時間は29分であった。2.結果および考察:洗練したSCAQ改訂版の内容は、看護の質を高める上でも有効であるとされ、妥当性が支持された。患者のなじみやすさという点から、質問紙の名称を「SCAQ」とし、構成概念の名称を、「健康のために気をつけていること」、「健康のために選んでいること」、「体調を整えること」、「生活の中で続けること」、「支援してくれる人をもつこと」に修正した。SCAQ使用手順書(慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践内容を含む)は、全体としてわかりやすく、看護実践に生かせるものであるとされ、妥当性が支持された。SCAQ改訂版を研究のみに使用する人もいるため、手順書は「実践者用」の他に「研究者用」も作成した。次年度は、使用手順書(実践者用)を「慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践」手順書としてさらに洗練し、手順書を使用した看護の効果を検討する調査に取り組む予定である。1.「慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践」手順書の作成平成20年度より継続し、セルフケア能力の質問紙(Self-care Agency Questionnaire、以下、SCAQ)改訂版とその使用手順書(実践者用)を、SCAQの使用に精通している看護師および看護研究者と意見交換をして洗練し、「慢性疾患を持つ人のセルフケア能力を高める看護実践」の手順書を完成させた。2.「慢性疾患をもつ人々のセルフケア能力を高める看護実践」の効果に関する調査SCAQの使用に精通している看護師がいる施設に調査協力を依頼し、同意を得た2施設で調査を実施した。調査協力の同意が得られた看護師と慢性疾患を持つ人を対象とした調査である。調査内容は、SCAQ改訂版とその使用手順書を用いた「慢性疾患をもつ人々のセルフケア能力を高める看護実践」を展開してもらい、その成果を検討するものである。(1)質問紙調査(SCAQ改訂版の得点変化、および、看護実践内容の自由記載):看護実践の展開にあたり、SCAQ改訂版の評価は、1回目:看護実践初回、2回目:初回から2週間1ヶ月経過後、3回目:初回から3ヶ月程度経過後、のうち、同意が得られた回数分を実施してもらった。さらに、看護師には、具体的実践内容などを、別紙に自由記載してもらった。SCAQ改訂版の得点(全体、構成概念毎、質問項目毎)の有意差の検定、および、自由記載の質的な分析から、看護実践の効果を検討する。(2)面接調査:質問紙調査に協力した看護師の中で、面接調査協力の同意が得られた看護師を対象として、具体的看護実践内容に関するインタビュー調査を実施している。内容を質的に分析し、「慢性疾患もつ人のセルフケア能力を高める看護実践」の具体的内容と課題を明らかにする。この調査は、平成22年度も継続して実施・分析し、研究成果をまとめる予定である。セルフケア能力の質問紙の改訂30項目版(Self-care Agency Questionnaire、以下、SCAQ-30とする)とその使用手順書を用いた「慢性疾患を持つ人のセルフケア能力を高める看護実践」に関する質問紙調査と面接調査を実施してきた。この調査結果を分析し、「慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践」の効果と実践内容の中身を検討した。1.SCAQ-

30の得点変化:10組の看護師と慢性疾患をもつ人から回答があり、2回以上の実施ができた7組について、対応のあるt検定を用いて得点の変化を検討した。SCQ-30の総得点の平均は、1回目が101.7点、2回目が135.4点であり、2回目が有意に高かった(p<0.05)。構成概念ごとに平均値の変化を検討した結果、【健康に関心を向ける能力】は1回目が18.6点で2回目が24.0点、【選択する能力】は1回目が15.6点で2回目が22.4点、【体調を整える能力】は1回目が19.9点で2回目が27.3点、【生活の中で続ける能力】は1回目が21.3点で2回目が29.1点、【支援してくれる人をもつ能力】は1回目が21.3点で2回目が32.6点と、すべてが有意に高くなっていた(p<0.05)。以上から、本研究で展開したSCAQ-30と使用手順書を用いた看護実践は、慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める支援の1つであると考えられた。2.看護実践の吟味(自由記載内容と面接調査を通して):質問紙調査でSCAQとともに返送された10組分の自由記載、および、同意が得られた4名の看護師に行った面接調査から、看護実践の具体的な中身を質的に分析した。結果、SCAQと使用手順書を用いた「慢性疾患をもつ人のセルフケア能力を高める看護実践」では、【生活エピソードの確認】ができ、【強みを見いだし、必要なことを伝える】【生活にそった具体的な助言】【できそうなことを共に探す】といったセルフケア能力を高める実践が展開されていた。そして、この実践では、【タイミングの見極め】【安心して話せる雰囲気】【的を絞る】という看護師のスキルが必要とされることが明らかになった。
信頼性の観点からみた日常・災害時の交通ネットワークの連結性向上の便益評価

交通量や旅行時間の分布やばらつきを考慮できる確率交通均衡の基礎モデルを既に開発していたが,この基礎モデルを拡張した.さらに,各リンクの途絶・閉鎖を確率的に与えたとともに,交通容量を確率的に変動させることもできる.このモデルを用いた連結信頼性と旅行時間信頼性の統合した評価を行うために,災害時などでノードが孤立化してトリップをあきらめるのか,トリップを行うのかの選択を上位の選択とし,トリップを行う場合はどの経路を選択するのかを下位の選択とするネスティッド・ロジット・モデルにより,利用者行動をモデル化して,ログサムによる統一的な便益計算法の精緻化を行った.平成25年度に実施したことは以下の通りである.1)リンク途絶の確率現象の交通ネットワーク均衡モデルへの導入これまで確率的利用者均衡(SUE)があったが,これはランダム効用理論に基づいた経路選択を用いた交通均衡であり,算出される交通量はその名称に反して確定的である.SUEでは交通量や旅行時間の分布やばらつきを考えることは難しく,本申請者はそれが可能となる確率交通均衡の基礎モデルを既に開発している.この基礎モデルを拡張した.拡張としては,各リンクの途絶・閉鎖を確率的に与えたとともに,交通容量を確率的に変動させた.2)信頼性の観点を含んだネットワークの連結性向上の総便益の算出法の構築災害時などでノードが孤立化してトリップをあきらめる(移動ができない)のか,トリップを行うのかの選択を上位の選択とし,トリップを行う(移動する)場合はどの経路を選択するのかを下位の選択とするネスティッド・ロジット・モデルにより,利用者行動をモデル化する.これを用いてログサム(期待最小コスト)による統一的な便益計算法を構築した.日常時等で旅行時間が変動し,事前に旅行時間がわからない場合,遅刻回避のために早めに出発する必要がある.この旅行時間変動のために早めに出発する分の時間損失も考慮した.実務的な利用も視野に入れると,このような旅行時間信頼性の評価法としては旅行時間のパーセンタイル値が適切であり,これを導入した.平成26年度(2014年度)に実施した内容は以下の通りである.・ネットワーク内のクリティカルなリンクやノードの特定手法災害に強い交通ネットワークの構築のためには,道路整備や道路政策によって得られる便益の計算を行うだけでなく,道路ネットワークの中のどのノードが孤立化しやすいのかやどのリンクの途絶が孤立ノードを誘発しやすいのかなどを見つけることも重要である.平成25年度に拡張したリンクの途絶・容量が確率変動する交通ネットワーク均衡モデルをベクトル値陰関数として扱い,各ノードが孤立化する確率を算出するとともに,陰関数の定理を用いて,その合成微分を計算し,孤立化を大きく引き起こすクリティカルなリンクの特定手法の開発のための検討を行った.・補強リンク及び追加整備リンクの計画問題災害時のことだけ考え,交通ネットワークの整備を行うことは厳しい財政下では困難である.しかしながら,災害時に孤立化して,避難や緊急物資の運搬ができないことは人命にかかわる重要な問題である.避難や緊急物資の運搬ができることを最低限担保するために,全てのノードの孤立化する確率がある低い閾値以下となる制約を設け,予算制約内で便益が最大となる補強・追加リンクを特定する問題をネットワーク均衡制約下で定式化することを検討した.さらに,それを通常のパーソナル・コンピュータでリーズナブルな計算時間内で解くための計算アルゴリズムの検討を行った.本研究では,道路ネットワークの連結性を検討するために,リンク途絶がなく,通行可能な道路で地点間が連結される確率の計算を行う.リンク途絶のパターンは指数関数的に増加するため,その計算時間を短縮させる必要がある.本年度では,これまでに研究室にて開発していた計算プログラムを大幅に見直し,その計算アルゴリズムの改良を行った.結果として,金沢市ネットワークでの計算では,以前に507秒かかっていたものが,1.2秒に大幅に計算時間を短縮させることができた.次に,このアルゴリズムを用いて,石川県・富山県・福井県・岐阜県の4県の道路ネットワークについて,各県庁直近のノードからその他の道路ネットワークの全ノードまでの連結確率を算出し,道路ネットワークの脆弱な部分の検証を行った.そして,金沢市海側環状道路の便益を連結・時間信頼性を含めて評価するなど現実ネットワークへの適用の際にはOD交通量が必要となる.基本的には,道路交通センサスのOD調査の結果を用いるが,誤差等もあるため,何らかの補正が必要となる.比較的計測が容易で道路管理者がある程度のデータを持つリンク交通量データを用いて,OD交通量を推定もしくは修正する手法を検討した.また,石川県の道路交通センサスのOD調査データをとりまとめ,石川県内全域で適用可能となるようなデータ整備を行った.これによって,次年度に実際に連結・時間信頼性を考慮した道路整備等の道路政策の便益評価を行うことが可能になる.「研究実績の概要」の欄に記載したように,ネットワークが大きくなるにつれて指数関数的に計算コストが増大する連結計算についての高速なアルゴリズムを開発することができたなど研究は順調に進んでいる.道路ネットワークの連結性を実際に定量的に検討するためには,地震など災害時において,どのような拠点間を連結する必要があるのかを決める必要がある.

各都道府県が策定する地域防災計画などからどのような施設が防災拠点として指定されているのかや過去に起こった地震時にどのような施設が防災上重要な役割を果たしたのかを検証した.連結すべき拠点の数が多い場合,連結確率等の計算に多大な計算時間が必要となる.また,連結確率は2つの拠点間の連結する確率であり,算出される連結確率自体も非常に多くなる.このように計算結果が非常に多い場合,それらをどのように集約して連結性を評価するのかという問題も出てくる.道路ネットワーク内の詳細な分析では連結確率を多数計算して,詳細に分析することは重要であるが,一方,道路ネットワーク全体の連結性能を把握することも必要である.ネットワーク全体の連結性能を評価する方法を考案し,石川県や北陸の道路ネットワークで検証を行い,その妥当性や課題等の整理を行った.当該研究課題の「信頼性の観点からみた日常・災害時に対する交通ネットワークの連結性向上の便益評価」の成果などを発表する道路の信頼性アドバンスセミナーを2016年7月16日(土)13:3016:30において,金沢市近江町交流プラザで開催し,道路の信頼性について他大学の研究者やコンサルタントなど実務技術者を含めて広範囲に議論を行うことができた.交通量や旅行時間の分布やばらつきを考慮できる確率交通均衡の基礎モデルを既に開発していたが,この基礎モデルを拡張した.さらに,各リンクの途絶・閉鎖を確率的に与えたとともに,交通容量を確率的に変動させることもできる.このモデルを用いた連結信頼性と旅行時間信頼性の統合した評価を行うために,災害時などでノードが孤立化してトリップをあきらめるのか,トリップを行うのかの選択を上位の選択とし,トリップを行う場合はどの経路を選択するのかを下位の選択とするネスティッド・ロジット・モデルにより,利用者行動をモデル化して,ログサムによる統一的な便益計算法の精緻化を行った.【研究実績の概要】の欄で記載したように,ネットワーク内のクリティカルなリンクやノードの特定手法の検討や補強リンク及び追加整備リンクの計画問題の検討などを予定通り行ったため,上記の評価とした.次年度は最終年度であり,本研究の全体の成果をとりまとめる.土木計画・交通工学上述の通り,計画通りに進んでおり,特に計画を変更せずに,計画通りに進めていきたい.研究実績の概要に記載した通り,リンク途絶の確率現象の交通ネットワーク均衡モデルへの導入と信頼性の観点を含んだネットワークの連結性向上の総便益の算出法の構築を予定通りに行ったため,上記の通りの評価をした.最後に購入した物品が予定よりも8円安く納入されたため,8円のみ次年度に繰り越すことになった.金額が8円と少ないため,特に計画の作成や変更はない.上述の通り,計画通りに進んでおり,特に計画を変更せずに,計画通りに進めていきたい.
ケース・メソッドを用いた技術倫理教授法と教育成果測定手法の開発

技術倫理教育の必要性は広く認知されているが,その教育手法とアウトカムズの測定と評価に関しては,まだわが国ではほとんど研究がなされていない.このような中,本研究は,ビジネス・スクールなどでの実践結果から,学習者満足度は高いことが知られているケース・メソッドの導入の道筋を作ると共に,倫理的判断能力の測定を実現を試みた.研究の具体的な内容は以下である.1.研究代表者らが所属する機関(以下,本学とする)において,平成18年度から3年次必修科目として開講される「科学技術者倫理」(2単位)の詳細な授業計画(シラバス)を作成し,上記のタキソノミーを踏まえた上で,教育・学習目標に即したケースを選定した.2.技術倫理教育にケースを有効に活用するための教育方法を検討し,上記の必修科目「科学技術者倫理」において,特に,本研究課題のお中核である「ケース・メソッド」を使った講義の展開について具体的な講義計画(受講生の人数,時間,時期,討議グループの構成,課題,などを含む)を作成した.3.オランダで開発された技術倫理教育用のe-learning教材であるAgoraを大人数の学部生を対象にケース・メソッドを実践する上での支援教材として活用する方法を具体的に検討した.4.本学の教員(特に企業勤務経験者)へのヒアリングを行い,ケースの素材となる情報を交換した.5.「科学技術者倫理」において,実際にケース・メソッドを行った.6.実践したケース・メソッドの手法.ツールについての効果を評価した.7.ケースの継続的改善を行った.8.ケース・メソッドによる教育の効果を測定・評価する方法について調査し,特に,ピッツバーグ大学などで開発された評価基準Ethics Rubricsを施行し,結果を分析した.技術倫理教育の必要性は広く認知されているが,その教育手法とアウトカムズの測定と評価に関しては,まだわが国ではほとんど研究がなされていない.このような中,本研究は,ビジネス・スクールなどでの実践結果から,学習者満足度は高いことが知られているケース・メソッドの導入の道筋を作ると共に,倫理的判断能力の測定を実現を試みた.研究の具体的な内容は以下である.1.研究代表者らが所属する機関(以下,本学とする)において,平成18年度から3年次必修科目として開講される「科学技術者倫理」(2単位)の詳細な授業計画(シラバス)を作成し,上記のタキソノミーを踏まえた上で,教育・学習目標に即したケースを選定した.2.技術倫理教育にケースを有効に活用するための教育方法を検討し,上記の必修科目「科学技術者倫理」において,特に,本研究課題のお中核である「ケース・メソッド」を使った講義の展開について具体的な講義計画(受講生の人数,時間,時期,討議グループの構成,課題,などを含む)を作成した.3.オランダで開発された技術倫理教育用のe-learning教材であるAgoraを大人数の学部生を対象にケース・メソッドを実践する上での支援教材として活用する方法を具体的に検討した.4.本学の教員(特に企業勤務経験者)へのヒアリングを行い,ケースの素材となる情報を交換した.5.「科学技術者倫理」において,実際にケース・メソッドを行った.6.実践したケース・メソッドの手法.ツールについての効果を評価した.7.ケースの継続的改善を行った.8.ケース・メソッドによる教育の効果を測定・評価する方法について調査し,特に,ピッツバーグ大学などで開発された評価基準Ethics Rubricsを施行し,結果を分析した.1.技術倫理教育を実践する上で、事例(ケース)を効果的に活用する必要性を再検討し、学習・教育目標に即したケースとその教育方法を選定するための理論枠組みとして、ケースの分類方法・分類学(タキソノミー)の構築を始めた。2.研究代表者らが所属する機関(以下本学とする)において、平成18年度から3年次必修科目として開講される「科学技術者倫理」(2単位)の詳細な授業計画(シラバス)を作成し、上記のタキソノミーを踏まえた上で、教育・学習目標に即したケースを選定した。3.技術倫理教育にケースを有効に活用するための教育方法(ケース・スタディ、ミニ・ケースによる導入や整理、自己学習、e-ラーニングなど)を検討し、上記の必修科目「科学技術者倫理」において、特に、本研究課題の中核である「ケース・メソッド」を使った講義の展開について具体的などの講義計画(受講生の人数、時間、時期、討議グループの構成、課題、などを含む)を作成した。4.オランダで開発された技術倫理教育用のe-learning教材であるAgoraを、大人数の学部生を対象にケース・メソッドを実践する上での支援教材として活用する方法を具体的に検討した。その一環として、この教材研究分担者の一人(栃内)が、開発の中心となっているデルフト工科大学において日本語化の作業などを行うとともに、海外研究協力者であるイボー・フォンダ・プールを招聘(平成18年3月12日17日)し、ケース・メソッドの補助教材として使用する上での問題点などを検討した。5.ケース・メソッドによる教育の効果を測定・評価する方法について調査し、特に、ピッツバーグ大学などで開発された評価基準Ethics Rubricsを援用する準備を始めた。6.本学の教員(特に企業勤務経験者)へのヒアリングを行い、ケース・メソッドを用いた教育で使用するケースの素材となる情報を収集した。

1.ケース・メソッドの実践:平成18年度から開講された必修科目「科学技術者倫理」(札野,西村,栃内,金光,本田担当)において,平成17年度の成果に基づき,実際にケース・メソッドを行い,その内容を記録・分析した.2.ケース・メソッド用教授手法・ツールの実践:平成17年度に開発した種々の教授方法やツールを実際に講義で活用し,ここの手法・ツールについてその効果をグループ討議報告書などの形で提出された課題から評価した.3.ケース・メソッドの有効性の検討:ケース・メソッドの有効性について,先行研究を踏まえながら検討すると同時に,実際の授業に用いるために,ケースの選定,課題の作成などを行った.それを実際に「科学技術者倫理」科目で使用し,問題点を抽出した.加えて,受講学生による授業アンケートも参照した.4.ケースの継続的改善5.E-ラーニングシステム「Agora」の導入:大規模に行われる技術者倫理教育の実施上の困難を軽減する方策としてE-ラーニング手法の導入が考えられるが,導入による学習効果の変化を検証した.少人数を対象にした試験運用からは学習が促進されたと判断できる結果が得られた.6.シューマンとの検討会:春・秋2学期にわたるethics rubricの思考を行った上で,結果を分析し,その後,シューマンを日本に招聘し,米国での結果と比較した.
X線多重全反射現象を利用した薄膜界面の高感度構造評価

有機薄膜試料に、極低角で白色X線を照射すると導波路現象を起こし、フラウンホーファー回折現象により特定出射角方向に単色化されたX線が放出されることが平成14年度の研究により明らかになった。この単色X線のエネルギー及び方位は、薄膜の密度及び膜厚などのパラメーターに対して非常に敏感であるために、高感度な薄膜高次構造の解析法となり得る。また、このフラウンホーファー回折を一瞬に測定することにより、例えば、薄膜堆積時における薄膜高次構造をその場で観測することも可能となる。このため、平成15年度は、従来システムにイメージングプレートを組み込み、これを二次元的に観測することのできるようにした。本システムを用いて、Siウエハー上に蒸着した銅フタロシアニン(CuPc)薄膜のフラウンホーファー回折の測定に成功した。また、薄膜に対するX線の入射角を変えることにより、フラウンホーファー回折パターンが徐々に変化していくことも観測された。同様に、トリトリアコンタン(n-C_<33>H_<68>)試料を用いて測定したが、蒸着直後の試料に対しては、フラウンホーファー回折は観測されず、融点温度以下でアニーリング処理を施したものに対しては、明瞭に観測された。これは、蒸着直後試料は表面ラフネスが大きく、それがアニーリング処理によって小さくなったことが理由であると考えられる。X線を極低角(0.1°)で、境面試料に入射すると全反射現象を起こすことは良く知られている。一方、薄膜(多層膜)に対して、白色X線を極低角で照射すると、ある特定のエネルギーのX線は、薄膜の上下の界面で多重に全反射を起こす場合がある。このため、そのエネルギーのX線は薄膜内を一種の共鳴状態を保ち伝搬する。これは、薄膜がX線の導波路的な役割を果たすために生じることである。我々は有機薄膜に対して、このX線導波路現象を観測した。試料には、Siウエハー上に蒸着した銅フタロシアニン(CuPc)薄膜を用いた。水晶振動子モニターで計測した膜厚は50nmであった。白色X線源には、回転対陰極型(Moターゲット)のX線発生装置を用いた。検出器には、SiPINダイオードを用いた。入射角を0.167°とし、出射角を変えながら、薄膜の端面から出るX線の測定を行った。特に、出射角を0.000°で測定した時のX線スペクトルにおいては、9.5keVあたりにピークが観測された。これは、このエネルギーのX線が、TEOモードの導波路効果により、薄膜内を異常透過したことを示している。また、出射角0.055°、0.075°、0.090°において、それぞれ9.7keV、10.3keV、10.9keVのエネルギー値の異常透過X線も観測した。これは、TE1、TE2、TE3モードによるものである。このような、異常透過X線のスペクトルは薄膜の高次構造を反映しており、これらの結果から、薄膜構造を正確に決定できると考えている。
P-450の活性部位構造の解析と細胞内P-450の構造的同定

1.P450の活性部位構造と比較するために、クロロペルオキシダーゼの一酸化炭素複合体の406.7nm励起の共鳴ラマンスペクトルを測定した。P450camの時は、基質存在下でFe-CO伸縮振動は481cm^<-1>に観測できたがクロロペルオキシダーゼではは、pH4.0で487cm^<-1>,pH5.2で481cm^<-1>にFe-CO伸縮振動が観された。クロロペルオキシダーゼのCOの幾何学構造は、P450camと似ているが、近くにプロトン化されるアミノ酸が存在する事が幾能の違いと対応している事が示唆された。2.P450camとクロロペルオキシダーゼについて、酸素分子との複合体の共鳴マラソンスペクトルを測定した。P450camでは結合した酸素の伸縮振動は1141cm^<-1>に強く、一本観測できたが、クロロプルオキシダーゼの時は、1137cm^<-1>と1124cm^<-1>に観測できた。3.P450camの改変体を大腸菌で発現させ、その構造と機能の相関を探究した。252番目のThrをAlai改変したら、活性はなくなった。そ一酸化炭素複合体の共鳴ラマンスペクトルを測定しFe-CO伸縮振動は、もとのP450とほとんど同じであった。改変体においても結合した一酸化炭素の幾何学構造はもとと同じである事が示された。
ある特異性を持つ波動伝播のグリーン関数の漸近挙動とその散乱理論への応用

屈折現象を伴う波動伝播に対するグリーン関数の漸近挙動とその散乱問題への応用を主に研究した。特に、二層媒質が占める3次元全空間中の異物などの散乱体へ入射した平面波によって発生する散乱波は、空間遠方で各層の伝播速度に応じた球面波のごとく振る舞うことを、該当するグリーン関数の漸近挙動の解析から示した。さらに、この成果を得た解析方法を用いて自由境界付き弾性波動伝播に対しても類似の成果を得た。また、関連する成果にとして、摩擦項を伴う波動方程式に対する定常解の評価とマクセル方程式の解の界面に対する正則性について、それぞれの成果を得た。研究代表者である門脇は、研究分担者である渡辺道之との協議に基づいて、3次元におけるニ層媒質中の音響波動伝播および半無限媒質中(半空間)の弾性波動伝播を記述する方程式に対するGreen関数・レゾルベントの空間遠方での漸近形(主部・球面波+誤差項)を得るに至る手立てを新たに考案した。少し詳しく述べると、ここでの波動伝播に対する一般化された固有関数(以下、固有関数と記す)は、ある特異性を持つ。とりわけ、その偏導関数は臨界角と呼ばれる入射方向において発散する。これは屈折波または屈折波的反射波の存在を起因とする。Green関数は、一般化された固有関数を被積分関数として、その入射方向とスペクトルに関する積分で記述される(Poisson型積分として表記される)。またレゾルベントは、Green関数を積分核とする積分作用素として記述される。Green関数・レゾルベントの空間遠方での漸近形を導く際に、入射方向に関する積分に対して部分積分法、特に定常位相の方法が用いられる。しかし、部分積分(したがって固有関数を微分すること)を2回以上行うと、固有関数の可積分性が臨界角と呼ばれる方向の近傍で損なわれる。結果として、臨界角近傍での部分積分は1回に限定される。従来の方法で漸近形を得るためには通常2回の部分積分が必要となる(対象次元が3次元のため)。これに対してCopson(1965)、Leiws(1967)などのアイデアを盛り込んで臨界角近傍では1回の部分積分で漸近形を導く手立てを新たに考案した。また、研究分担者である中澤は、課題に関連する結果として、2次元以上の外部領域におけるシュレディンガー方程式と消散項付き波動方程式に関するレゾルベント評価のスペクトル関する一様評価を得た。研究代表者である門脇は、研究分担者である渡辺道之との協議に基づいて昨年度に考案した方法(改良された定常位相の方法)を、3次元での二層媒質における音響波動方程式に対する定常問題であるレゾルベント評価(計算上ではグリーン関数)に適用し、レゾルベントは空間遠方では球面波で記述できることを示した。均一な単独媒質における音響波は、観測する位置(方向)に関して一様に同じ球面波で記述されるのに対して、得られた結果は、観測する位置(方向)に応じて異なる球面波で記述されることを示すものとなった。このことは屈折波の存在に起因する。証明は、この屈折波に関する(一般化された)固有関数が持つある種の特異性に留意して行われた。ただし、エバネッセント波と呼ばれる表面波(特殊な屈折波)に対しては、新たな解析方法を考案して、その適用を以て対処した。得られた結果から研究目的である散乱振幅の導出が、昨年度の懸案事項であった散乱体に滑らかさを仮定することなく可能となった。また、研究分担者である渡辺道之は、同様の方法を地震波のモデルである半無限領域における弾性波動方程式に適用して、類似の結果を得た。そして、この結果を用いて半空間弾性波動方程式の定常問題に対して関数解析学的な特徴付けを行った。課題に関連する結果として、研究分担者である中澤は、シュレーディンガー方程式や摩擦項を伴う波動方程式の定常問題(等にレゾルベントの一様評価)とその応用について研究を行い、特に2次元外部領域の場合に初めて証明に成功した。そして、その応用として、シュレーディンガー方程式に関しては解の平滑化評価式を導き、また波動方程式に関しては溝畑-望月による極限振幅の原理の結果の改良を行った。また、研究分担者である渡辺一雄は、偏微分方程式系の解の正則性に関する成果を得た。平成26年度に引き続き、代表者である門脇は、二層媒質が占める3次元無限領域における音響型波動伝播に対するレゾルベントの空間遠方での漸近解析とその応用である散乱振幅の導出を、分担者の渡辺道之との協議に基づいて行った。そして、その成果を日本数学会の特別講演等で発表した。なお、この結果は平成26年度に既に報告したが、平成27年度の研究において、結果と証明の一部に不備が見つかり、その部分に対して修正を行った(結果として散乱体にある程度の滑らかさを仮定することになった)。また、渡辺道之は、この成果を得た解析方法を用いて自由境界付きの半無限領域での弾性波動伝播に対して、散乱体を仮定した場合の定常問題に関する成果(一般化されたフーリエ変換の構成、レゾルベントの空間遠方での漸近展開、定常解のフーリエ変換による特徴づけ、定常解の漸近展開と散乱行列の表現)を得た。そして、研究集会で発表した。門脇は、数値計算による散乱振幅の導出に必要な数学的成果を得た。具体的には、二層媒質が占める無限領域での音響型波動伝播に対するグリーン関数(レゾルベントの積分核)の数値計算のための公式の導出を行った。

なお、パソコンでの計算を想定して、2次元での考察を行った。この成果についても研究集会で発表した。課題に関連する結果として、分担者の中澤は、摩擦項を伴う波動方程式に対する定常問題の解の評価(一様リゾルベント評価式)の導出とその応用としての極限振幅の原理の既存の結果の改良を行った。そして、その結果を論文および研究集会で発表した。また、分担者の渡辺一雄はマクセル方程式の解の界面に関する接線方向と法線方向の正則性に対する結果を3元以上の場合まで得た。そしてそれを研究集会で発表した。屈折現象を伴う波動伝播に対するグリーン関数の漸近挙動とその散乱問題への応用を主に研究した。特に、二層媒質が占める3次元全空間中の異物などの散乱体へ入射した平面波によって発生する散乱波は、空間遠方で各層の伝播速度に応じた球面波のごとく振る舞うことを、該当するグリーン関数の漸近挙動の解析から示した。さらに、この成果を得た解析方法を用いて自由境界付き弾性波動伝播に対しても類似の成果を得た。また、関連する成果にとして、摩擦項を伴う波動方程式に対する定常解の評価とマクセル方程式の解の界面に対する正則性について、それぞれの成果を得た。レゾルベントの空間遠方の波形(漸近形)から研究目的である散乱振幅が導出される。これに関して昨年度から散乱体への滑らかさに関する仮定の有無が懸案事項となっていた(散乱体には滑らかさを仮定しない方が望ましい)。結果的には、滑らかさの仮定を必要としない形でレゾルベントの空間遠方での漸近形を得ることができた。しかし、かなりの時間を要することになった。特に、エバネッセント波の解析に工夫と時間を必要とした。数学的散乱理論得られた二層媒質における音響波動方程式に対するレゾルベントの空間遠方の波形(漸近形)を用いて、研究目的である散乱振幅が導出を散乱体に滑らかさを仮定しない形で行う。なお、散乱体としては、障害物や媒質の境目である界面の歪みを仮定する。いずれも空間遠方に及ばない有界(有限)なものを仮定する。これが達成された後は半無限領域における弾性波動方程式および三層媒質における音響波動方程式に対するレゾルベントの空間遠方の波形(漸近形)の決定・証明を行う。そして、散乱体を仮定して、それに対する散乱振幅の導出を目指す。先にも述べたように、3次元におけるニ層媒質中の音響波動伝播および半無限媒質中(半空間)の弾性波動伝播を記述する方程式に対するGreen関数・レゾルベントの空間遠方での漸近形を得るに至る手立てを考案した。Green関数・レゾルベントの空間遠方での漸近形を得ることは、これらの波動伝播に対して研究目的(散乱体を設定して、その散乱振幅を漸近形から導出する)を達成する上で、大きな前進を意味する。しかし、現時点では、Green関数・レゾルベントの空間遠方での漸近形の導出計算途中である(それゆえに、散乱振幅を導出には至っていない)。また、漸近形の導出計算過程から、散乱体にある程度の滑らかさを仮定する必要に迫られたことも遅れの理由である。一方、三層媒質中の音響波動伝播に対しては、まだ未着手である。2層媒質中の波動伝播に対する散乱振幅の数学的導出の目処は立ったものの、その具体的な計算・研究には至らなかった。そのため、散乱振幅の数値計算のための数学的準備が整えることができなかった。
高分解能表面顕微鏡を用いたエピタキシャル成長面の研究

表面や界面の結晶構造(欠陷を含む)や電子状態を高分解能で画像にすることが本研究の目的である。このために,高分解能の表面顕微鏡はどのような型式が最適であり,しかも高分解能化が可能であるかが検討された。この他に現在,日本とドイツの両研究室で共通の問題であるエピタキシャル成長の問題の解明のために共同研究が行われた。本年度の研究で次の様な実績をあげることができた。I.表面電子顕微鏡の最適設計と製作表面電子顕微鏡はどのような表面状態分析を行うかによって種々の型式が考えられる。大別して(1)レンズ結像型と(2)走査型とがある。(1)レンズ結像型レンズ結像型の表面顕微鏡は低エネルギ-反射顕微鏡が最も有効な表面顕微鏡になることが我々の間で確認され,これにいかに高分解能のエネルギ-フィルタ-を組合せるかの討論が行れた。今後の表面分析に最も重要なことは分子スペクトルに関する情報を表面電子顕微鏡に付加することである。そのために,入射電子を数eVに減速し,数mVのエネルギ-分解能をもつエネルギ-フィルタ-で結像できる電子光学系が検討された。エネルギ-フィルタ-にはウィ-ンフィルタ-を利用するのが最適であり,その電子光学系に関する基本設計が行われた。さらに表面状態のミクロ解析には2次電子効率の変化を利用するのが有効であることが討論され,表面状態と2次電子スペクトルとの関係を定量的に測定する計画が提案され承認された。(2)走査型電子顕微鏡早大で開発された走査型LEED顕微鏡,走査型オ-ジェ電子顕微鏡,走査型エネルギ-損失電子顕微鏡の一体化した装置に走査型仕事関数測定電子顕微鏡の機能を付加し,さらに高分解能化を進めるために超高眞空走査型トンネル顕微鏡を有機的に組合せる必要があることが確認された。両者の機能を最大に発揮し,しかも夫々の欠点を補うような設計配置はどのようにしたらよいかが討論され,基本設計を終了し,製作を行った。その結果超高眞空でSEM及びSTMとして最高の機能を発揮し,両者は5万倍で同一視野を観測することができた。これは將来,高分解能表面顕微鏡の進むべき基本的な針路を与えることになり有効な共同研究であった。II.エピタキシャル成長膜の解析(1)遷移金属炭化物表面上の単原子層グラファイトの電子構造Tic(111),Tac(111),Hfc(111)の清浄表面にエピタキシャル成長した単原子層グラファイトの表面構造はLEED及びSTMでしらべられた。STM像は単原子層グラファイトの電子構造をよく反映し,下地遷移金属と強く化学結合した炭素原子は極めて明るく観測された。これは,下地金属との間の化学結合により電荷移動が起つていることを証明するもので,このような下地との強い化学結合がグラファイトの基本構造を超周期で変調していることを確認した。(Dr.A.Schmidとの共同研究:Surface Scienceにin press)。(2)Si(100)清浄表面上に成長した金属シリサイドの島は下地Siに電流を流すと,移動することをUHVーSEMで発見した。この島の移動はシリサイドの種類によって方向を異にする。Au,Niシリサイドでは電流と逆方向に,Alでは電流方向に移動する。また島の径が大きい程移動速度は大きく,温度が高い程移動速度は大きい。この原因については,ベルリン自由大学の研究者達と討論した。結論的には半導体と金属との界面にできるSchottky Barrierで発生する電荷が原因であり,下地にかかる電場と電荷との相互作用が,エレクトロマイグレ-ションの牽引力になっていると考えた。(Prof.Kirschnerと討論:Phuys,Rev.Lett、に投稿)Si(100)ーPtーC(6×4)構造は我々の研究室でLEEDの実験から発見された構造である。この構造をUHVーSTMで観測するとPtの一原子層膜はC(6×4)構造に対応し,下地のSi(100)2×1のダイマ-構造と密接に関連した構造である。また原子層ステップはC(6×4)構造にも影響し,ダブルドメインをつくる原因になっていることを確認した。(Surface Scienceに投稿予定)表面や界面の結晶構造(欠陷を含む)や電子状態を高分解能で画像にすることが本研究の目的である。

エネルギ-フィルタ-にはウィ-ンフィルタ-を利用するのが最適であり,その電子光学系に関する基本設計が行われた。さらに表面状態のミクロ解析には2次電子効率の変化を利用するのが有効であることが討論され,表面状態と2次電子スペクトルとの関係を定量的に測定する計画が提案され承認された。(2)走査型電子顕微鏡早大で開発された走査型LEED顕微鏡,走査型オ-ジェ電子顕微鏡,走査型エネルギ-損失電子顕微鏡の一体化した装置に走査型仕事関数測定電子顕微鏡の機能を付加し,さらに高分解能化を進めるために超高眞空走査型トンネル顕微鏡を有機的に組合せる必要があることが確認された。両者の機能を最大に発揮し,しかも夫々の欠点を補うような設計配置はどのようにしたらよいかが討論され,基本設計を終了し,製作を行った。その結果超高眞空でSEM及びSTMとして最高の機能を発揮し,両者は5万倍で同一視野を観測することができた。これは將来,高分解能表面顕微鏡の進むべき基本的な針路を与えることになり有効な共同研究であった。II.エピタキシャル成長膜の解析(1)遷移金属炭化物表面上の単原子層グラファイトの電子構造Tic(111),Tac(111),Hfc(111)の清浄表面にエピタキシャル成長した単原子層グラファイトの表面構造はLEED及びSTMでしらべられた。STM像は単原子層グラファイトの電子構造をよく反映し,下地遷移金属と強く化学結合した炭素原子は極めて明るく観測された。これは,下地金属との間の化学結合により電荷移動が起つていることを証明するもので,このような下地との強い化学結合がグラファイトの基本構造を超周期で変調していることを確認した。(Dr.A.Schmidとの共同研究:Surface Scienceにin press)。(2)Si(100)清浄表面上に成長した金属シリサイドの島は下地Siに電流を流すと,移動することをUHVーSEMで発見した。この島の移動はシリサイドの種類によって方向を異にする。Au,Niシリサイドでは電流と逆方向に,Alでは電流方向に移動する。また島の径が大きい程移動速度は大きく,温度が高い程移動速度は大きい。この原因については,ベルリン自由大学の研究者達と討論した。結論的には半導体と金属との界面にできるSchottky Barrierで発生する電荷が原因であり,下地にかかる電場と電荷との相互作用が,エレクトロマイグレ-ションの牽引力になっていると考えた。(Prof.Kirschnerと討論:Phuys,Rev.Lett、に投稿)Si(100)ーPtーC(6×4)構造は我々の研究室でLEEDの実験から発見された構造である。この構造をUHVーSTMで観測するとPtの一原子層膜はC(6×4)構造に対応し,下地のSi(100)2×1のダイマ-構造と密接に関連した構造である。また原子層ステップはC(6×4)構造にも影響し,ダブルドメインをつくる原因になっていることを確認した。(Surface Scienceに投稿予定)
歯周医学の新展開～歯周炎症とエネルギー代謝の連関

炎症脂肪組織に高発現するケモカインccl19を脂肪細胞特異的(アディポネクチンプロモーター制御)に発現させたノックインマウスの作製に、前年度成功した。実際、本マウスの血中ccl19タンパク濃度は野生型マウスに比べ、有意な上昇を認めた。本マウスを通常食飼育した際の、インスリン感受性や脂肪組織、肝臓における脂質沈着を組織学的に観察した。結果、脂肪細胞の肥大化、肝臓における脂質沈着ならびに、耐糖能の若干の低下がノックインマウスで観察された。褐色脂肪組織における白色脂肪細胞の増加も確認された。一方、in vitroにおける検討結果から、ccl19に対して遊走するとされる成熟脂肪細胞の生体での分化機構を解明するため、単球からの樹状細胞分化過程に細菌LPS(大腸菌、歯周病細菌)や炎症性サイトカイン(Tumor Necrosis Factor-α)、飽和脂肪酸を添加し、樹状細胞分化の程度を比較した。結果、樹状細胞マーカーならびにccl19に対する受容体であるccr7の発現は、単球を樹状細胞分化させる際に飽和脂肪酸を添加した群で、著明に亢進することを確認した。以上から、通常食飼育に加え、血中脂肪酸濃度を上昇させたwestern dietを用いて脂肪細胞特異的ccl19ノックインマウスを飼育することで、成熟樹状細胞が脂肪組織炎症の惹起・亢進に果たす役割がより明確になるものと考えられた。したがって最終年度は、これらの課題を検証するため、通常食飼育に加えwestern diet飼育の系を加え、検討を行う予定としている。脂肪細胞特異的にccl19遺伝子を欠損、もしくは高発現するマウスの樹立が本申請の骨子である。ccl19遺伝子には12種類のpeudogene群が存在することから、欠損マウスでなく過剰発現マウスの樹立を選択し、その作製に成功した。さらに前年度、本マウスを用いた表現型の観察を開始し、当初想定した通りの成果を得ることができた。さらにin vitroの検討から、単球を樹状細胞分化させる過程で飽和脂肪酸を添加することで樹状細胞分化が亢進することも突き止めた。これにより、目的とする結果を得るうえで、通常食飼育マウスの系に加え、血中飽和脂肪酸濃度を上昇させたwestern diet飼育の系を加えることで、より現代の日本人の生活習慣に類似したマウスモデルでの検討を可とする環境が整った。最終年度は、これまでの結果をふまえ、1脂肪細胞特異的ccl19ノックインマウスを通常食飼育した際の、脂質沈着の機序を、運動量や酸素消費量、二酸化炭素排出量の観点から解明する系にくわえ、2ccl19に対する受容体であるccr7を高発現した成熟樹状細胞の生体内での分化を促進するために、血中飽和脂肪酸濃度を上昇させた、western dietで本マウスを飼育する系を加えることとする。本申請の最終目標は歯周炎症で活性化される成熟樹状細胞の脂肪組織炎症に果たす役割の解明にあるので、上記2の結果をふまえ、western dietでより炎症が亢進するとした結果が得られれば、やや脂肪組織が成熟した日本人個体で歯周炎症の影響がより現れやすいとした申請者らの仮説の検証に繋がるものと期待される。炎症脂肪組織に高発現するケモカインCCL19に対する受容体CCR7遺伝子欠損マウスでは、高脂肪食で飼育しても肥満が惹起されずインスリン抵抗性が回避されることから、受容体でなく脂肪細胞特異的にCCL19を直接欠損させたマウスを作製し、高脂肪食負荷の状況における表現型を観察することとした。しかしながらCCL19には12種類ものpseudogeneが存在するため、真のCCL19遺伝子座のみを特異的にノックダウンすることが著しく困難であることが判明した。そこでこの問題を解決するため、脂肪細胞特異的にCCL19を高発現するマウスを作製し、通常食で飼育した際のマウス表現型を詳細に観察する計画へと変更した。具体的にはアディポネクチン遺伝子座へCCL19遺伝子を導入したベクターを構築し、マウス受精卵にインジェクションすることで目的とする過剰発現マウスを作製することとした。現在、ベクターのインジェクション前の段階まで進んでおり、29年度に引き続きマウス作製を試みる予定である。また、当初予定していたAP2プロモーターは微量ではあるがマクロファージ系の細胞にも発現するため、アディポネクチンプロモーターを用いることとした。一方、in vitroにおける検討では、ヒト単球の樹状細胞への分化誘導実験を試みており、再現性をもって分化誘導が可能な事を確認した。分化の確認はフローサイトメーターを用い、細胞表面の樹状細胞特異抗原の発現を解析することで行った。引き続き、種々の条件下(歯周感染、糖尿病状態の有無)における分化の程度を確認する予定である。本申請の目標は脂肪組織に発現するCCL19の役割を解明する点にある。当初、脂肪細胞特異的なCCL19欠損マウスの作製を試みたが、上述の理由から困難であることが判明した。ただし、代わって過剰発現モデルマウスの作製が可能であると判断し、作業を開始している。本年度の目標がモデルマウスの作製に着手することであったため、in vivoにおける検討は計画に修正が生じたもののほぼ順調に推移していると判断した。一方、in vitroにおける検討では、ヒト単球を入手し種々の条件下で樹状細胞分化を試みる検討に着手しており、当初予定通りに進んでいると判断した。