hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
全国盲学校及び小・中学校弱視学級児童生徒の視覚障害原因等に関する調査研究

平成8年度の調査においては、全国盲学校70校すべてから4,540名分の個票を、また、弱視学級を設置する小・中学校80校から233名分の個票を回収することができた。さらに、平成9年度においては、視覚障害更正施設等16個所から930名分の個票を回収した。盲学校、弱視学級、更正施設等は、それぞれに特色ある視覚障害原因等の傾向を示したが、以下においては、盲学校児童生徒と視覚障害更正施設等入所者の視覚障害原因等に焦点を当て、推移を含めて得られた知見を記す。≪盲学校児童生徒の視覚障害原因等≫1今回の調査結果から全体的に視覚障害原因をみると、先天素因の占める比率が56.2%と最も高く、次いで中毒、原因不明、全身病、腫瘍、外傷、伝染性疾患と続いている。近年における視覚障害原因の推移をみると、先天素因が1970年度調査をピークとして減少していること、中毒については1985年度まで急速に増加しその後はほぼ横ばい状態であること、近年においては全身病と腫瘍の比率が増加傾向にあること、外傷や伝染性疾患の比率は横ばい状態であること等が特徴的である。2眼疾患の部位についてみると、網脈絡膜疾患が39.4%と最も多く、次いで眼球全体、視東視路疾患、水晶体疾患、角膜疾患、ぶどう膜疾患、硝子体疾患となっている。1970年度調査から今回の調査までの推移をみると、網脈絡膜疾患及び視東視路疾患の比率が毎回増加の傾向を示し、逆に眼球全体の比率が毎回減少傾向を示している。眼疾患については、視神経萎縮の13.7%を筆頭に、網膜色素変性、未熟児網膜症、白内障、小眼球、緑内障、網膜芽細胞腫と続いており、これらが主要疾患を占めている。≪更正施設等入所者の視覚障害原因等≫1施設入所者の年齢は、40代、50代が多い点を受けて、視覚障害原因や眼疾患は、高年齢者群に現れやすい特徴を明確に示した。つまり、視覚障害原因では、外傷や全身病がそれであり、眼疾患では、網膜色素変性や糖尿病背性網膜症、ベーチェット病等がそれである。これらの視覚障害原因や眼疾患については、今後の推移を注意深く見守っていく必要がある。2視力と使用文字についてみると、視力0.01未満の者が37.2%、0.01以上0.04未満の者が20.9%を占めており、重度の視力障害者の入所比率が高いことを示している。また、視力と使用文字との関係は、盲学校とは様相を異にしており、0.01程度の非常に低視力者であっても、普通の文字を常用する者の割合が、点字を常用する者の割合より高くなっている。もう一つ特徴的な点は、視力が上がっても、点字常用者の比率がそれほど下がらない点である。これらは、高齢者の点字学習の困難性とともに、墨字学習の抵抗を点字でカバーしようとする傾向を示唆するものとして注目される。今回の調査においては、全国盲学校70校すべてから、4,540名分の個票を回収することができた。以下に今回の調査結果とともに、推移を踏まえて得られた知見を記す。1今回の調査結果から全体的に視覚障害原因をみると、先天素因の占める比率が56.2%と最も高く、次いで中毒、原因不明、全身病、腫瘍、外傷、伝染性疾患と続いている。2眼疾患の部位についてみると、網脈絡膜疾患が39.4%と最も多く、次いで眼球全体、視束視路疾患、水晶体疾患、角膜疾患、ぶどう膜疾患、硝子体疾患となっている。1970年度調査から今回の調査までの推移をみると、網脈絡膜疾患及び視束視路疾患の比率が毎回増加の傾向を示し、逆に眼球全体の比率が毎回減少傾向を示している。眼疾患については、視神経萎縮の13.7%を筆頭に、網膜色素変性、未熟児網膜症、白内障、小眼球、緑内障、網膜芽細胞種と続いており、これらが主要を占めている。平成9年度においては、上記の結果を踏まえて、視覚障害更生施設や盲老人福祉施設入所者の視覚障害原因等の実態をも調査し、過去のデータを踏まえた考察を行いたい。

近年における視覚障害原因の推移をみると、先天素因が1970年度調査をピークとして減少していること、中毒については1985年度まで急速に増加しその後はほぼ横ばい状態であること、近年においては全身病と腫瘍の比率が増加傾向にあること、外傷や伝染性疾患の比率は横ばい状態であること等が特徴的である。2眼疾患の部位についてみると、網脈絡膜疾患が39.4%と最も多く、次いで眼球全体、視東視路疾患、水晶体疾患、角膜疾患、ぶどう膜疾患、硝子体疾患となっている。1970年度調査から今回の調査までの推移をみると、網脈絡膜疾患及び視東視路疾患の比率が毎回増加の傾向を示し、逆に眼球全体の比率が毎回減少傾向を示している。眼疾患については、視神経萎縮の13.7%を筆頭に、網膜色素変性、未熟児網膜症、白内障、小眼球、緑内障、網膜芽細胞腫と続いており、これらが主要疾患を占めている。≪更正施設等入所者の視覚障害原因等≫1施設入所者の年齢は、40代、50代が多い点を受けて、視覚障害原因や眼疾患は、高年齢者群に現れやすい特徴を明確に示した。つまり、視覚障害原因では、外傷や全身病がそれであり、眼疾患では、網膜色素変性や糖尿病背性網膜症、ベーチェット病等がそれである。これらの視覚障害原因や眼疾患については、今後の推移を注意深く見守っていく必要がある。2視力と使用文字についてみると、視力0.01未満の者が37.2%、0.01以上0.04未満の者が20.9%を占めており、重度の視力障害者の入所比率が高いことを示している。また、視力と使用文字との関係は、盲学校とは様相を異にしており、0.01程度の非常に低視力者であっても、普通の文字を常用する者の割合が、点字を常用する者の割合より高くなっている。もう一つ特徴的な点は、視力が上がっても、点字常用者の比率がそれほど下がらない点である。これらは、高齢者の点字学習の困難性とともに、墨字学習の抵抗を点字でカバーしようとする傾向を示唆するものとして注目される。平成8年度においては、全国盲学校70校及び小中学校弱視学級から、個票を回収し、その調査結果とこれまでの推移を明らかにした。この調査に引き続き、平成9年度においては、視覚障害更正施設等入所者の視覚障害原因等の調査研究を行い、全国16個所の施設から、930名の個票を回収することができた。以下にこの調査研究において得られた知見の概要を述べる。施設入所者の年齢は、40歳代、50歳代が多い点を受けて、視覚障害原因や眼疾患は、高年齢者群に現われやすい特徴を明確に示している。つまり、視覚障害原因では、外傷や全身病がそれであり、眼疾患では、網膜色素変性や糖尿病性網膜症、ベーチェット病等がそれである。これらの視覚障害原因や眼疾患については、今後の推移を注意深く見ていく必要があろう。次に、視力の障害についてみると、視力0.01未満の者が37.2%、0.01以上、0.04未満の者が20.9%を占めており、重度の視力障害者の入所比率が高いことを示している。また、視力と使用文字の関係は、盲学校とは様相を異にしており、0.01程度の非常に低視力であっても、普通の文字を常用する者の割合が、点字を常用する者の割合より高くなっている。これらは、高齢者の点字学習の困難性とともに、漢字学習の抵抗を点字でカバーしようとする傾向を示唆するものとして注目される。
構造化X線光源による高感度・高分解能透過型X線撮像法の実証

本研究では独自のX線源である構造化X線光源を用いることにより、従来法を凌駕する高感度、高分解能かつ低価格を実現する透過型X線撮像法の実証を目的とする。透過型X線撮像装置は物質の内部を非破壊で観察できることから様々な分野で活用されている。最近では健康、安全、安心、信頼性への関心が非常に高まっており、医療用としては低被爆線量と高精度診断の両立、非破壊検査装置としては検査精度の向上と低コスト化を両立し、多様な要求に答えていく必要がある。本研究ではダイヤモンド基板にターゲット金属を埋め込んだ構造化X線ターゲットを検討している。このターゲットを用いた場合、実効的な光源形状は照射する電子線の集光サイズによらず、埋め込んだターゲット金属形状できまるので、光源形状をサブマイクロメータスケールで自由にデザインできる。さらに、ダイヤモンドは非常に高い熱伝導率を有するため、希土類金属(ランタノイド)のような熱伝導率が低く、従来ターゲット材として用いることができなかった材料もダイヤモンド基板に埋め込むことによりターゲットとして用いることが可能になる。さまざまなターゲット金属をダイヤモンド基板上に空間的に配置することにより、特性X線のエネルギー毎に空間コヒーレンスをデザインしたX線を透過型X線撮像装置の照明光として用いることができる。本年度は希土類金属埋め込みX線ターゲットの作製プロセスの最適化を進め、35 keVに鋭い特性X線を有するスペクトルを確認することができた。また、今までに報告例がない新たなX線光源形状を数値シミュレーションで検討し、新規X線測定系に関する設計を進めた。大きな問題もなく、おおむね計画通りに進展している。本年度に最適化を進めたプロセス技術を用い、希土類金属X線ターゲットを用いた低被爆線量と高精度診断の両立する医療用の新規X線測定系の構築を進めたい。また、新たな光源形状を用いた高分解能、高感度、3次元イメージング光学系の実証を行いたい。
唾液分泌障害に対する唾液腺再生医療の確立：歯髄細胞を用いた血管再生へのアプローチ

放射線治療で生じた虚血部への血管形成能を有する細胞移入は、組織の血管新生を促すことにより、唾液分泌障害を治療できる可能性がある。そこで、血管内皮細胞の供給源としての歯髄細胞の有用性を検討した。その結果、マウス歯髄細胞には、血管内皮細胞の機能を有する細胞が含まれていることが明らかとなった。また、血管内皮細胞に分化誘導した歯髄細胞の移入により唾液分泌障害がある程度改善した。このようなことから歯髄細胞は唾液分泌障害の治療における有用な細胞ソースであると考えられた。平成24年度は作出した放射線照射による唾液分泌障害マウスに対する治療実験を行った。2.放射線照射による唾液分泌障害マウスへの細胞移入実験:放射線照射マウスの顎下部の皮膚をメスで切開し、顎下腺組織を露出させ、下記の各群において細胞を注入した(放射線照射数時間後)。(1)歯髄細胞の移入群(2)マウス血管内皮細胞の移入群(3)コントロール(PBSの局所注入)群3.唾液分泌量の測定:各群における唾液分泌量の経時的変化を観察した。照射1週間前、照射1週間後、2週間後、4週間後、6週間後、8週間後および12週間後に唾液分泌量の測定を行った。唾液はキャピラリー(DURAN)を用いて採取し15分間の総容量を測定し、マウスの体重1g当たりの唾液分泌量を算出した。結果:放射線照射1週間前の平均唾液量はコントロール群で11.7 μl/g、歯髄細胞群で11.6 μl/g、マウス血管内皮細胞群で11.4 μl/gであり、各群間に統計学的な有意差は認められなかった。放射線照射8週後の平均唾液分泌量はコントロール群で5.4 μl/g、歯髄細胞の移入群で8.3 μl/g、マウス血管内皮細胞の移入群で7.4 μl/gであり、歯髄細胞群とマウス血管内皮細胞群はコントロール群と比較して有意に高い値を示した(P = 0.0452、0.0263)。結論:本研究結果により、歯髄細胞は放射線照射による唾液分泌障害マウスに対する細胞移入療法の有用な細胞ソースであることが示唆された。【目的】放射線治療で生じた虚血部への血管形成能を有する細胞移入は、組織の血管新生を促すことにより、唾液分泌障害を治療できる可能性がある。そこで、血管内皮細胞の供給源としての歯髄細胞の有用性を検討する。【方法】生後3週齢、C57BL/6J雄性マウスから臼歯歯髄組織を採取し、αMEMを用いて細胞培養を行った。EBM-2培地にて血管内皮細胞に歯髄細胞の分化誘導を試み、血管内皮細胞関連マーカーの発現についてRT-PCRにより検討した。次に、分化誘導を試みた歯髄細胞をMatrigelでコートしたディッシュ上に播種し、管様構造形成の有無を確認した。さらに、これらの細胞をMatrigelに懸濁しヌードマウスの皮下に移入して、管様構造の形成能について検討した。また、放射線照射による唾液分泌障害マウスにこの細胞を移入する治療実験を行った。【結果】RT-PCRによる解析では、歯髄細胞は、血管内皮細胞への分化誘導後、血管内皮細胞関連マーカーであるVEGFA, CD31, Flk1, VE-cadherin,およびvWF遺伝子を発現していた。加えて、これらの細胞は、Matrigel上に播種すると、管様構造を形成し、ヌードマウスの皮下に移入しても管様構造を形成できた。さらに、放射線照射による唾液分泌障害マウスにこの細胞を移入すると、放射線照射8週後の平均唾液分泌量が、コントロール群と比較して有意に高い値を示した。【結語】本研究により、マウス歯髄細胞には血管内皮細胞への分化能を有する細胞が含まれていることが示唆された。また、血管内皮細胞へ分化誘導した歯髄細胞は、放射線照射による唾液分泌障害マウスに対する細胞移入療法の有用な細胞ソースであることが示された。【目的】本研究では難治性の口腔乾燥症患者に対する新規治療法の開発を目的として、血管に分化誘導をかけた歯髄細胞をマウスの顎下腺に局所注入する治療実験を行う。移入された歯髄細胞が傷害を受けた唾液腺の周囲の血管新生を促すことにより、唾液量が増加するか否かを検証する。平成23年度は、血管に分化誘導をかけた歯髄細胞の特性を解明するために歯髄細胞とマウスの血管内皮細胞を比較した。EBM-2培地にて血管内皮細胞に歯髄細胞の分化誘導を試み、血管内皮細胞関連マーカーの発現についてRT-PCRによって検討した。

次に、血管内皮細胞への分化誘導を試みた歯髄細胞をMatrigelでコートしたディッシュ上に播種し、24時間後にtube-like structure形成の有無について確認した。さらに、これらの歯髄細胞をMatrigelに懸濁しBALB/cAJcl-nu/nu雄性マウスの皮下に移入して、tube-like structure形成の有無について検討した。【結果】RT-PCRによる解析では、歯髄細胞は、血管内皮細胞への分化誘導後、血管内皮細胞関連マーカーであるVEGFA, CD31, Flk1, VE-cadherin,および、vWF遺伝子を発現していた。加えて、これらの細胞は、Matrigel上に播種したり、BALB/cAJcl-nu/nu雄性マウスの皮下に移入すると、tube-like structureを形成した。【結論】マウス歯髄細胞には、血管内皮細胞への分化能を有する細胞が含まれていることが示唆された。身体の機能低下の一因が血流の低下による場合、血管内皮細胞への分化能を有する歯髄細胞は微小循環を改善する治療の有効なソースであると考えられた。平成24年度は作出した放射線照射による唾液分泌障害マウスに対する治療実験を行った。その結果、放射線照射1週間前の平均唾液量はコントロール群で11.7 μl/g、歯髄細胞の移入群で11.6 μl/g、マウス血管内皮細胞の移入群で11.4 μl/gであり、各群間に統計学的な有意差は認められなかった。放射線照射8週後の平均唾液分泌量はコントロール群で5.4 μl/g、歯髄細胞の移入群で8.3 μl/g、マウス血管内皮細胞の移入群で7.4 μl/gであり、歯髄細胞の移入群とマウス血管内皮細胞の移入群はコントロール群と比較して有意に高い値を示した(P = 0.0452、0.0263)。したがって、本研究結果により、歯髄細胞は放射線照射による唾液分泌障害マウスに対する細胞移入療法の有用な細胞ソースであることが示唆された。唾液分泌量の改善が得られた原因が、血管新生によるものかどうか、現時点では不明であるが、研究はおおむね順調に進んでいると考えている。平成23年度は、GFPマウスから歯髄細胞を採取して培養し、血管への分化誘導を行うとともに、血管内皮細胞との比較により、その特性について研究した。1. GFPマウスから採取した歯髄細胞の培養(担当:山田、濱田):3週齢のGFPマウス(オス)にエーテル麻酔を行う。メスとピンセットを用いて下顎骨周囲の軟組織を剥離し、下顎臼歯の歯髄を採取する。採取した組織はコラゲナーゼで、37°Cで10分間振盪させる。20回ピペッティングし細胞を単一化する。回収した細胞懸濁液を1200rpmで5分間遠心し、その上清を除去する。沈殿した細胞を培地(αMEM,10%FBS,抗菌薬含有)に懸濁し、12 wellのシャーレの2箇所に播種する。2.血管への分化誘導を行った歯髄細胞の特性の解明(担当:山田、美島):血管への分化誘導を行った培養歯髄細胞の特性を調べるために歯髄細胞とマウスの血管内皮細胞において幹細胞マーカーや血管内皮関連マーカーの発現を比較した。歯髄細胞の血管への分化誘導は、VEGFを添加した血管分化誘導培地にて1週間培養することで行った。その結果、RT-PCRによる解析では、歯髄細胞は、血管内皮細胞への分化誘導後、血管内皮細胞関連マーカーであるVEGFA, CD31, Flk1, VE-cadherin,および、vWF遺伝子を発現していた。
新炭素材料の粒子線照射とミクロ組織の観察

実験試料としていくつかのメーカーによる炭素複合材(C/C)を選択し、電子顕微鏡観察のための試料薄膜化を試みると同時に高速中性子としてJOYおよびJMTRによる原子炉照射を行った。すべての照射は終了していないが、一部の結果が得られているので試料作成法と共に概略説明する。電子顕微鏡試料の作成は、ブロック状試料から低速回転カッターを用いて厚さ0.4mm程度に切り出し、3mm程度にする。これに外径3mm、内径2mm、厚さ0.01mmのリングを糊付けして片側を研磨する。試料が十分薄くなったところでさらに片側にもう一枚リングを付け、イオンミーリングにかけて中央に穴のあくまで研磨して最終試料とする。研磨後電子顕微鏡観察をするが、何を観察するかによって作成条件が多少異なる。すなわち格子像の変化を見るか、回折像の変化を観察するかによる。格子像を観察する場合はかなり薄く均一にしなければならず、最終研磨条件がきわめて難しくまだ十分な像は得られていない。回折像の変化は、電子が透過できる部分があれば一応の解析はできる。電子顕微鏡の変化と対応させるために、JMTRで照射した試料についてX線回折と電気抵抗の変化についての測定を行った。照射温度は室温で0.25dpaと、0.7dpaの照射を行った。格子定数、電気抵抗いずれも照射量によって増加し、格子の乱れが推察される。この照射後試料について1700Kまでの真空加熱焼鈍を行い、回復挙動についても測定した。X線回折の結果では、1000K付近から回復が始まり0.25dpa試料では、1700Kで殆ど照射前の値に戻るが、0.7dpaの照射試料では約半分の回復である。電気抵抗の結果では、いずれの試料についても殆ど回復せず、むしろ増加の傾向がみられ解釈が困難で、組織変化との対応が待たれる。また、実際の核融合炉で問題となる水素の保持特性についても検討を行った。試験試料としての等方性黒鉛およびC/C複合材を講入し、一部は中性子照射損傷効果を見るためバルク試料として原子炉(JOYO)照射に供した。残りの一部は、透過電顕試料を作成するため薄層化の実験を行っている。すなわち、黒鉛ブロックからダイヤモンドカッターを用いて厚さ約0.4mmに切り出し、3mmφ程度にした後同径の金属リングに接着させ、特別な治具を用いてさらに薄層化する。これを新しく購入したディンプルグラインダーにかけて中央に窪みをつけ、イオンミーリングを用いて中央部に穴のあくまで研磨した。出来上がった試料を透過電子顕微鏡にかけ高分解能像観察を行っているが、現在の所まだ試料が厚く、再現性のある十分な像が得られていない。イオン研磨の条件がつかめていないのが原因で、勾配がつきすぎたり研磨が進まなかったりの状況にあり、顕微鏡による像観察で議論するところまで至っていない。試料研磨の条件が確立していないため、実際の電子照射やイオン照射が進んでいないが、一方において軽イオン照射装置の開発、改良を行っている。本研究では照射粒子の違いによる損傷組織の観察を計画しているため、照射による試料の温度上昇や照射フルエンスの測定誤差があってはならない。そのため照射ホルダーに温度モニターの設置や照射量の正確な測定を行うための後方散乱測定装置の取り付けなどの測定系の開発に努力している。実験試料としていくつかのメーカーによる炭素複合材(C/C)を選択し、電子顕微鏡観察のための試料薄膜化を試みると同時に高速中性子としてJOYOおよびJMTRによる原子炉照射を行った。

電子顕微鏡試料の作成は、ブロック状試料から低速回転カッターを用いて厚さ0.4mm程度に切り出し、3mm程度にする。これに外径3mm,内径2mm、厚さ0.01mmのリングを糊付けして片側を研磨する。試料が十分薄くなったところでさらに片側にもう一枚リングを付け、イオンミーリングにかけて中央に穴のあくまで研磨して最終試料する。研磨後電子顕微鏡観察をするが、何を観察するかによって作成条件が多少異なる。すなわち格子像の変化を見るか、回折像の変化を観察するかによる。格子像を観察する場合はかなり薄く均一にしなければならず、最終研磨条件がきわめて難しくまだ十分な像は得られていない。回折像の変化は、電子が透過できる部分があれば一応の解析はできる。電子顕微鏡像の変化と対応させるために、JMTRで照射した試料についてX線回折と電気抵抗の変化についての測定を行った。照射温度は室温で0.25dpaと0.7dpaの照射を行った。格子定数、電気抵抗いずれも照射量によって増加し、格子の乱れが推察される。この照射後試料について1700Kまでの真空加熱焼鈍を行い、回復挙動についても測定した。X線回折の結果では、1000K付近から回復が始まり0.25dpa試料では、1700Kで殆ど照射前の値に戻るが、0.7dpaの照射試料では約半分の回復である。電気抵抗の結果では、いずれの試料についても殆ど回復せず、むしろ増加の傾向がみられ解釈が困難で、組織変化との対応が待たれる。また、実際の核融合炉で問題となる水素の保持特性についても検討を行った。
VLSI内部トランジスタレベル故障のCADレイアウトからの階層的自動故障追跡法

CADレイアウトデータのみを利用した効率的な故障追跡を実現するために、まず、世界中で広く用いられているGDSII形式のCADレイアウトデータを読み込み、CADレイアウトの階層構造の解析を行った。これにより基本セル、ブロックセル、モジュールレベルの階層分けが可能となる。つぎに、CADレイアウトの上位階層で用いる、回路ブロック、回路モジュールの機能に依存しない入出力端子機能抽出による階層的故障追跡法を検討し、双方向バスが存在しても故障追跡が可能な追跡アルゴリズムを提案した。双方向バスの入出力判定には、電子ビームテスター測定結果を利用している。これにより回路機能に係わらず一貫した手法で階層的に故障を追跡できる。さらに、下位階層で用いる、回路機能認識に基づくレイアウト辞書を用いた階層的故障追跡法を提案した。これは、基本セルおよびブロックセルに関するレイアウト辞書を作成し、この辞書を用いて回路機能に応じて効率的に故障追跡する方法である。レイアウト辞書には、レイアウトのみならず、その回路の機能、入出力配線位置、さらに入力の中の制御入力配線位置等が納められている。以上の追跡アルゴリズムを用いた自動故障追跡システムの構築を進めている。システムのハードウェアは、EBテストシステム、LSIテストシステム、サーバコンピュータ、およびホストコンピュータからなり、ネットワークで接続されている。ソフトウェアは、追跡アルゴリズム以外に、故障追跡、最適プローブ点決定、パターンマッチング、波形比較、EBテスタおよびLSIテスタのコントロールを行うプログラムが統合されている。本システムを、自作(VDEC平成8年度試作)の8ビットマイクロプロセッサで検出された故障の追跡に適用し、その有用性を示しつつある。階層的故障追跡法では、どのレベルで故障を追跡するかを決定することが重要である。レイアウト辞書を利用すれば、セルを構成しているサブセルの数等を知ることができ、これにより故障追跡の階層レベルを自動的に決定することができ、効率的な階層的故障追跡が可能となる。以上の迫跡

アルゴリズムを用いた自動故障追跡システムの構築を進めている。システムのハードウェアは、EBテストシステム、LSIテストシステム、サーバコンピュータ、およびホストコンピュータからなり、ネットワークで接続されている。ソフトウェアは、追跡アルゴリズム以外に、故障追跡、最適プローブ点決定、パターンマッチング、波形比較、EBテスタおよびLSIテスタのコントロールを行うプログラムが統合されている。本システムを、自作(VDEC平成8年度試作)の8ビットマイクロプロセッサで検出された故障の追跡に適用し、その有用性を示しつつある。
高感度水素ガスセンサの開発

本研究では、窒化アルミニウム(AlN)薄膜を用いた薄膜バルク音響共振器(FBAR:Film Bulk Acoustic Resonator)の高周波(GHz)帯での鋭い共振特性を活用して、高感度な水素ガスセンサを開発することを目的とした。平成19年度には以下の成果を得た。1.FBARを用いたセンサの性能実証電界と構造歪み・応力を連成させた有限要素法(FEM)解析シミュレータを用いてFBARの極微量質量センサとしての調査を行ない、(1)上部電極の形状を五角形及び円形にすることで、面内方向の共振によるスプリアスが抑制され、大きなQ値788が得られること、(2)上部電極に極微小質量が付加すると、共振周波数は5.96Hz/pgの割合で低周波側にシフトすること、などの知見を得た。2.残留ガスの影響の除去FBARで使用するAlN薄膜を、電子サイクロトロンサイクロトロン共鳴マイクロ波プラズマを活用したスパッタ装置を用いて作製した。弾性体としてのAlN薄膜は、002面が高結晶配向していることが望ましく、その結晶性は残留ガス量の影響を受ける。本スパッタ装置の到達圧力を10^<-5>Pa以下とすることによって、室温成膜後のas-depoにおいて、002面が優先配向し、ロッキングカーブによる結晶配向性の評価において半値幅が0.38degreeという優れたAIN薄膜を作製できた。3.総合的な機能の改善と他のセンサ応用の準備FBARの共振周波数の読取り分解能の向上と、温度変化によるドリフト現象の抑圧を図り、24pg程度の微小質量変化を検出できるようになった。この結果から、本センサは上部電極に水素感応膜であるPd薄膜を付着させることによって高感度水素センサとして応用可能なだけでなく、ナノメータオーダで検知可能なリアルタイム膜厚センサへの応用も可能である。本研究は、窒化アルミニウム(AlN)薄膜を用いた薄膜バルク弾性波共振器(FBAR : Film Bulk Acoustic Resonator)をベースとして、その高周波(GHz)帯での優れた共振特性を活用して、高感度な水素ガスセンサを開発することを目的とする。平成18年度の研究成果は以下のとおりである。1.Pd薄膜の膜質・面積・膜厚の最適化本提案の水素センサでは、水素感応膜として使用するパラジウム(Pd)薄膜の面積を大きくすると、吸着される水素の量が増すため、共振周波数のシフト量を大きくとれる。Pd薄膜の厚みを厚くしすぎると、FBARの共鳴周波数が低下し、FBAR本来の強みである高周波でのセンシング能力が低下する恐れがある。そのため、Pd薄膜の面積・厚み・膜質などの最適化が必要であった。FBARの上部電極の上に、サイズが約200μm^□で、厚みが40200nmのPd薄膜を高周波マグネトロンスパッタ法で成膜し、水素センサを試作した。試作センサの共振周波数は1.7GHzで、Q値は93程度であった。これを用いて水素のセンシング実験を行い、以下の知見を得た。(1)水素吸着による共振周波数のシフト量は、水素センサを設置したチャンバー内に導入する水素ガス流量に比例する。(2)1%の濃度の水素ガスに暴露させたとき、142kHzの共振周波数シフト量が得られる。(3)スパッタ成膜したPd薄膜を300°Cでアニール処理することによって結晶性が向上し、水素ガスへの応答速度が改善する。(4)Pd薄膜にNiを8%程度添加することによって、水素ガスへの応答速度が向上する。2.脱水素化温度の調整水素センサとしての繰り返し使用を可能にするには、Pd薄膜に吸着・吸収した水素を脱離して、再びセンサとしての機能回復させる必要がある。試作した水素センサにおいて水素を脱離させるためには150°C程度の加熱処理が必要なことが明らかになった。3.総合的な機能の改善と他のセンサ応用の準備

FBARの共振周波数の読取り分解能の向上と、温度変化によるドリフト現象の抑圧を図り、24pg程度の微小質量変化を検出できるようになった。この結果から、本センサは上部電極に水素感応膜であるPd薄膜を付着させることによって高感度水素センサとして応用可能なだけでなく、ナノメータオーダで検知可能なリアルタイム膜厚センサへの応用も可能である。
集積を活用した事業システムの国際比較 -日本と韓国のアパレル産業を対象として-

本研究は,日本と韓国のアパレル製造企業へのアンケート調査をおこない,主に集積の観点から,両国企業の戦略を明らかにし,その比較をおこなうことを目的とした。日本のアンケート調査からは,製品の高付加価値化が,日本国内の委託先企業との連携から実現しており,さらに産業集積に限って言えば,集積内での取引がそれに貢献していることが示された。一方,韓国アパレル製造企業との比較においては,日本企業が製品に応じた柔軟な製造を強みと認識しているのに対して,韓国企業は低いコストで素早く製造することに強みを認識しており,それらの実現のために,集積が貢献していることが示唆された。本研究の目的は,日本と韓国のアパレル産業の特徴を,集積(産業集積,商業集積)の観点から分析し,両国のアパレル産業の特徴とアパレル企業の戦略における「集積」の役割を明らかにし,集積活用方法の類型化をおこなうことである。本年の中心的な課題となったのは、日本のアパレル製造業に対するアンケート調査をおこなうことである。作業は以下の2つのプロセスに分けられる。第1にはアンケート調査のベースとなる仮説の構築である。これまでおこなった事例研究をベースとして仮説を構築し、また、それをブラッシュアップするため追加的な文献レビューをおこなった。さらに学会発表(Costume Culture Association and Arts Textrina International Textiles and Costume Conference,SookmyungWomen's University,Seoul,Korea,October,2010)の機会を通じて、仮説案に対する意見の収集をおこなった。第2は、実際にアンケート調査票の作成をおこない、配布・回収し、データベースへの入力作業をおこなうことである。今回はまず予備配布としてランダムに選択した150社へのアンケート調査をおこない、その結果をもとにアンケート内容をブラッシュアップした上で、本配布をおこなった。配布数は4406社である。さらに、配布期間中にアンケートの返送を促すためのハガキを郵送した。結果的には1190票のアンケートを回収し、高い回収率を達成することができた。国内のアパレル製造業に対して、戦略や集積との関わりを問う質問票調査が、これだけ大規模におこなうことは過去になく、その意義は大きい。さらに、高い回収率が達成されたことで、結果の妥当性も高まると考えられる。本研究の目的は,日本と韓国のアパレル産業の特徴を,事業システム、および、集積(産業集積,商業集積)の観点から分析し,両国のアパレル産業の特徴とアパレル企業の戦略における「集積」の役割を明らかにすることである。一昨年度には、日本のアパレル製造業に対するアンケート調査をおこなった。全体で1211票を回収し、回収率は約27%と、この種のアンケートとしては、非常に高い回収率を達成することができた。本年度の第1の課題は、このアンケートを分析し、論文作成の準備をおこなうことであった。これについては、日本商業学会とthe International Textiles and Costume Conferenceにおいて、暫定的な分析結果について報告をおこない、今後の論文執筆において有益なコメントをもらうことができた。またそれ以前にまとめていた集積に関する既存研究のレビューについて論文を作成し、これも日本商業学会で発表した。これらの研究では、日本のアパレル製造業者の戦略、特に、高付加価値製品を製造する製造業者の行動についていくつかの点が明らかになった。さらに、産地の事業システムについても多くの点が明らかになった。これらは、今後のアパレル製造業や産地企業の戦略を考察する際に、有用なデータとなることが期待されるので、それぞれの論文において分析の精度を高め、海外のジャーナルに投稿予定である。本年度第2の課題は、韓国でのアンケート調査の準備をおこなうことであった。来年度には、日本と同様のアンケートを韓国でおこなうため、韓国における協力企業の選定を進めた。その結果、来年度、韓国においてアンケート調査を実施する見通しを得ることができた。この調査が実施され、日本のデータと比較することが可能となれば、東アジアの集積やアパレル業の特徴の解明が期待できる。本研究の目的は,日本と韓国のアパレル産業の特徴を,事業システム、および、集積の観点から分析し,両国のアパレル産業の特徴とアパレル企業の戦略における「集積」の役割を明らかにすることである。本年度は,一昨年に実施した日本のアパレル製造業者に対するアンケート調査を分析し,The Research Journal of Costume Culture誌に論文を掲載することができた。この論文では,日本のアパレル産業の戦略について分析をおこなっており,日本のアパレル業に関する知見を,英語論文よって広く世界に向けて発信できた。このことについては,一定の意義があるものと考えている。また,本年度は,一昨年に日本で実施したものと同様のアンケート調査を,韓国においても実施した。韓国におけるアンケート調査は,アンケート票の回収において日本よりも困難な状況にあり,やや苦労する面があったものの,最終的には分析に十分は300票を回収することができた。

本研究における最も大きな目的は,日本と韓国のアパレル企業の事業システムを集積の観点から比較することであったが,本年度実施したアンケート調査を通して,この分析が可能となる。つまり,日本と韓国という同じ東アジアの国において,産業集積に存在するアパレル企業が,どのような共通性と異質性をもち,それがどのような要因と関連しているのか,という点を明らかにすることが期待できる。現在は,回収データのチェックを行っている段階であり,より深い分析は今後の課題であるが,この分析が進むにつれて,期待した研究成果が得られるものと考えている。計画通り日本のアパレル製造業に対するアンケート調査を実施、分析し、学会報告をおこなったこと。また、それらが論文の形にまとまりつつあること。さらに、来年の韓国でのアンケート調査の準備が予定通り進んでいること。24年度が最終年度であるため、記入しない。計画の最終年度にあたる平成24年度は、韓国におけるアンケート調査の準備をおこない、確実に実施することが課題となる。その際、日本のデータと比較可能な質問項目を準備すると同時に、韓国での配布に適応したアンケート項目もいくつか策定し、アンケート結果の分析から有益な結果がより多く導き出せるように努力する。
植物は動物に比べ代謝物の種類が多く濃度も様々である.このため,まず植物代謝物を植物組織中あるいは抽出試料として,定性・定量的に探針エレクトロスプレー/タンデム質量分析(PESI/MS/MS)で分析できるかの検証を行った.検証実験では,フェノール化合物,特にアントシアニンに着目し,光でアントシアニンの蓄積が誘導されるブドウ培養細胞を用いた.まず標品を用いて,MS/MSを行う際のcollision energyとプロダクトイオンの選定を行った.当初,最適なcollision energyとプロダクトイオンを1つ選定する予定であったが,1化合物に対して複数のcollision energyとプロダクトイオンを設定することで,標的化合物の検出の特異性を高めることができた.次に試料中の夾雑物の影響(マトリクス効果)を検証するために,アントシアニン非蓄積ブドウ培養細胞をブランク試料として,アントシアニンの検量線を作成したところ,高い直線性(R2>0.99)と良好なバリデーション結果を得た.そこで異なる濃度のアントシアニンを蓄積したブドウ培養細胞の抽出試料をPESI/MS/MSで分析したところ,アントシアニンの絶対定量が可能であること,さらにquercetin,catechin,piceidなどの複数種のフェノール化合物の相対定量が可能であることが明らかとなった.さらに植物組織中の代謝物をそのままPESI/MS/MSで分析できるかを検証するために,果実(ブドウ,ブルーベリー)の果皮とマメ(クロダイズ,キントキマメ,アズキ)の種皮に,直接,PESIの細針を刺して分析を行ったところ,含まれるアントシアニンの分子種とそれらの相対量を捉えることに成功し,PESI/MS/MSが植物組織中の代謝物を直接検出できることを明らかにした.平成30年度は,まず[I,植物代謝物の標品化合物の分析]と[II,植物試料のマトリクス効果の検証]により植物代謝物の定性・定量性の確認を行った後,[III,植物の組織・器官の直接分析]と[IV,植物からの抽出物の分析]の実施を計画した.【研究実績の概要】に記載した通り,計画したこれらIIVについてほぼ研究を完了し,PESI/MS/MSが植物組織中の代謝物を直接検出できることを明らかにした.IおよびIIの研究において,『1化合物に対して複数のcollision energyとプロダクトイオンを設定することで,標的化合物の検出の特異性を高めることができること』を見出した点は,クロマト分離を持たないPESI/MS/MSの定性性の問題点を解決する,有用な発見として特筆できる.平成30年度に計画した研究の中で,唯一LC-MSによるPESI/MS/MSの解析データの検証が残ってしまったが,その研究は現在実施中であり,平成31年度前期に完了する予定であり,課題全体の研究の進捗には大きく影響しない.【現在までの進捗状況】に記載したように,全体として大きな問題なく研究は順調に進捗しているが,平成30年度に計画した研究の中で『LC-MSによるPESI/MS/MSの解析データの検証』がまだ残っているため,その研究を平成31年度に継続して実施し,年度前期に完了する予定である.当初計画では,[1,植物の組織・器官の直接解析],[2,植物からの抽出物の解析],[3,植物の代謝のリアルタイム・モニタリング],[4,植物の細胞・組織・器官の代謝物イメージング],[5,植物ホルモンの定量],[6,農作物の残留農薬の分析]の6つの分析法の確立とその実証例の提示を目標に掲げ,1年目に1と2,2年目に3と4,3年目に5と6を実施することを提案し,計画通り1年目に1と2を実施した.当初計画では,2年目は3と4を進める計画であったが,予備実験において[3,植物の代謝のリアルタイム・モニタリング]より[5,植物ホルモンの定量]で良好な結果が得られたため,計画を変更して2年目に4と5を,3年目に3と6を実施する.植物は動物に比べ代謝物の種類が多く濃度も様々である.このため,まず植物代謝物を植物組織中あるいは抽出試料として,定性・定量的に探針エレクトロスプレー/タンデム質量分析(PESI/MS/MS)で分析できるかの検証を行った.検証実験では,フェノール化合物,特にアントシアニンに着目し,光でアントシアニンの蓄積が誘導されるブドウ培養細胞を用いた.まず標品を用いて,MS/MSを行う際のcollision energyとプロダクトイオンの選定を行った.当初,最適なcollision energyとプロダクトイオンを1つ選定する予定であったが,1化合物に対して複数のcollision energyとプロダクトイオンを設定することで,標的化合物の検出の特異性を高めることができた.次に試料中の夾雑物の影響(マトリクス効果)を検証するために,アントシアニン非蓄積ブドウ培養細胞をブランク試料として,アントシアニンの検量線を作成したところ,高い直線性(R2>0.99)と良好なバリデーション結果を得た.そこで異なる濃度のアントシアニンを蓄積したブドウ培養細胞の抽出試料をPESI/MS/MSで分析したところ,アントシアニンの絶対定量が可能であること,さらにquercetin,catechin,piceidなどの複数種のフェノール化合物の相対定量が可能であることが明らかとなった.さらに植物組織中の代謝物をそのままPESI/MS/MSで分析できるかを検証するために,果実(ブドウ,ブルーベリー)の果皮とマメ(クロダイズ,キントキマメ,アズキ)の種皮に,直接,PESIの細針を刺して分析を行ったところ,含まれるアントシアニンの分子種とそれらの相対量を捉えることに成功し,PESI/MS/MSが植物組織中の代謝物を直接検出できることを明らかにした.
平成30年度は,まず[I,植物代謝物の標品化合物の分析]と[II,植物試料のマトリクス効果の検証]により植物代謝物の定性・定量性の確認を行った後,[III,植物の組織・器官の直接分析]と[IV,植物からの抽出物の分析]の実施を計画した.【研究実績の概要】に記載した通り,計画したこれらIIVについてほぼ研究を完了し,PESI/MS/MSが植物組織中の代謝物を直接検出できることを明らかにした.IおよびIIの研究において,『1化合物に対して複数のcollision energyとプロダクトイオンを設定することで,標的化合物の検出の特異性を高めることができること』を見出した点は,クロマト分離を持たないPESI/MS/MSの定性性の問題点を解決する,有用な発見として特筆できる.平成30年度に計画した研究の中で,唯一LC-MSによるPESI/MS/MSの解析データの検証が残ってしまったが,その研究は現在実施中であり,平成31年度前期に完了する予定であり,課題全体の研究の進捗には大きく影響しない.【現在までの進捗状況】に記載したように,全体として大きな問題なく研究は順調に進捗しているが,平成30年度に計画した研究の中で『LC-MSによるPESI/MS/MSの解析データの検証』がまだ残っているため,その研究を平成31年度に継続して実施し,年度前期に完了する予定である.当初計画では,[1,植物の組織・器官の直接解析],[2,植物からの抽出物の解析],[3,植物の代謝のリアルタイム・モニタリング],[4,植物の細胞・組織・器官の代謝物イメージング],[5,植物ホルモンの定量],[6,農作物の残留農薬の分析]の6つの分析法の確立とその実証例の提示を目標に掲げ,1年目に1と2,2年目に3と4,3年目に5と6を実施することを提案し,計画通り1年目に1と2を実施した.当初計画では,2年目は3と4を進める計画であったが,予備実験において[3,植物の代謝のリアルタイム・モニタリング]より[5,植物ホルモンの定量]で良好な結果が得られたため,計画を変更して2年目に4と5を,3年目に3と6を実施する.
アロステリック薬設計にむけた網羅的サンプリング

タンパク質リン酸化酵素の酵素活性部位の外に非競合的に結合するアロステリック薬のデザインを目的として、タンパク質リン酸化酵素の大規模な構造サンプリングを行った。29年度から開始したEGFR kinaseのデータベース、シミュレーションの両者を用いた研究をほぼ完成させた。Protein Data Bankにある146 entryについて、昨年度の成果として得られた最大の構造多様性をもたらす二つのlobe(N-lobeとC-lobe)間の運動の観点から分類した。まず、活性型といわれているasymmetric dimerとそれ以外に分類した。asymmetric dimerはhead-to-tail型の会合をしているが、それが結晶中で1次元の紐となっているために、結晶形に依存してそのねじれのピッチが変わり、そのピッチを実現するために分子間界面はほぼそのままに、lobe間の配置が変更されることでkinase単体に結晶場に起因する大きな多様性を生んでいることがわかった。さらに、asymmetric dimerのシミュレーションからは、N-lobeで相互作用しているreceiverはlobe間の運動が活性型に、back loopの制約によって固定されること、C-lobeで相互作用しているactivatorは不活性型に転移することが示され、EGFR全長での活性型はreceiverのみが活性を持つことが示された。asymmetric dimer以外では、apo構造の網羅的サンプリングによって単体ではcrystal form Bと呼ばれる構造が、activation loopにおけるhelix形成のために最も安定であり、単体での自己抑制が実現していることが示された。また、lobeが閉じる(不活性化)運動に伴って、薬剤結合部位が変形し、薬剤の結合に影響を与えることがわかった。リガンド結合部位の立体構造をアロステリックに変化させるアロステリック薬の結合ポーズの網羅的なサンプリングを行うことを目的として研究を開始した。まず、グルタミン結合タンパク質が基質であるグルタミンと類似したアスパラギンを結合しないことの分子機構を明らかにする研究を行った。グルタミン結合タンパク質-アスパラギン系のシミュレーションを行い、結合部位に配置したアスパラギンが容易に解離していくことを見いだした。これは、グルタミンの場合、アミノ基がクレフトの深い位置に結合し、側鎖末端がdoor keeperと呼ばれるクレフトを塞ぐ塩橋に結合する構造をとる。これがアスパラギンの場合、側鎖が短いために、door keeperと結合できなくなり、容易に解離することが分かった。アロステリック薬の結合ポーズの網羅的なサンプリングの対象として、アロステリック薬との共結晶構造が解かれているMEK1について研究を開始した。MEK1の構造が取り得る構造アンサンブルを得るために、非活性型結晶構造とホモロジーモデリングによる活性型構造モデルを用いてtargeted MDを行い、経路上から選んだ構造から多数の分子動力学計算を行うことで、構造アンサンブルを得た。このアンサンブルから非活性型→活性型の構造変化過程が、基本的にはsrc kinaseとほぼ同様な過程を経ることが示された。このアンサンブルに対して、結晶構造にあるアロステリック薬剤のドッキングシミュレーションをMEK1/ATP複合体に対して行ったところ、この薬剤がMEK1に結合しない構造と結晶構造部位に結合する構造のただ二つになり、結合ポーズは単一であることが分かった。これはATPが結合したMEK1のアンサンブル中で、薬剤が結合できるポケットが結晶構造のアロステリック薬剤結合部位以外にないことが理由であり、他の薬剤でも同様な結果となることが推測された。グルタミン結合タンパク質の基質特異性の研究は順調に完了し、論文として発表した。また、MEK1の予備的シミュレーションも順調に完了したものの、その結果は単一の結合ポーズを示し、網羅的なサンプリングによらずともドッキングシミュレーションで容易にアロステリック薬の結合ポーズを予測することが可能であることが示され、対象として選定したMEK1が今回の目的に適さないことが分かった。そこで、対象を大幅に変えて新たな研究を開始する必要が生じてきたところから、上記の評価とした。しかしながら、新たな方針は年度途中で確定し、その方向にすでに研究を開始しているところから、29年度中には研究を完了できるものと期待している。タンパク質リン酸化酵素(protien kinase)の酵素活性部位の外に非競合的に結合するアロステリック薬のデザインを目的として、タンパク質リン酸化酵素の大規模な構造サンプリングを行った。28年度には、MAPKパスウェイ上のMEK1を対象に非活性化状態→活性化状態までのサンプリングを行い、サンプルされた構造全てに対して、薬剤のドッキングを試みたが、通常知られている結合サイト(ATP結合サイト近傍、アロステリックサイト)以外の部位には結合しなかった。これは、MEK1がSer/Thr kinaseとして、Activation loopを除いて、ふたつのローブ間の動きが大きくないことが原因であると思われた。そこで、29年度は対象を同じMAPKパスウェイ上の受容体Tyr kinaseで、活性型非対称2量体、非活性型対称2量体の大規模な構造変化をすることが知られているEGFRに変え、同様にMSES法を用いた拡張サンプリングを行い広範な構造領域の構造分布を決定した。また、結晶構造データベース中のTyr kinaseについてそのすべての代表構造の構造分類を行い、構造変化部位が、Activation-ループ、C-ヘリックス、ローブ間運動の3つの構造要素の変化によって記述されることが分かった。データベース解析の結果から、EGFRが例外的に、大規模なローブ間運動をしていることが分かり、ローブ間運動がない他のTyr kinaseと明瞭な差があることが示された。また、EGFRのシミュレーションによる構造分布は、データベース中のローブ間運動のすべてを網羅する極めて大きなものとなり、それらふたつは整合的であった。

29年度になってから、EGFRに研究対象の変更を行い、そのために年度当初には相当程度に研究の遅滞がある状況となった。しかしながら、年度内にシミュレーションにより幅広いローブ間の動きを同定し、網羅的なデータベース解析と併せて、EGFRというreceptor Tyrosine kinaseにおける他とは著しく異なった大きなローブ運動があることが同定された。そのことから、この対象に対してアロステリック薬の探索を行うこと十分に意味のあることであることが分かり、最終的な目的が達成できる目処が立った。また、ここで得られたEGFRの極めて広い立体構造分布が他のkinaseと比べて、何がどのように異なるために引き起こされたのか、という課題が新たに現れてきたと言える。結果として、最終目的であるアロステリック薬の探索の結果は得られなかったものの、EGFRという抗がん剤のターゲットに対して、極めて重要な知見を得たところから概ねという判断とした。タンパク質リン酸化酵素の酵素活性部位の外に非競合的に結合するアロステリック薬のデザインを目的として、タンパク質リン酸化酵素の大規模な構造サンプリングを行った。29年度から開始したEGFR kinaseのデータベース、シミュレーションの両者を用いた研究をほぼ完成させた。Protein Data Bankにある146 entryについて、昨年度の成果として得られた最大の構造多様性をもたらす二つのlobe(N-lobeとC-lobe)間の運動の観点から分類した。まず、活性型といわれているasymmetric dimerとそれ以外に分類した。asymmetric dimerはhead-to-tail型の会合をしているが、それが結晶中で1次元の紐となっているために、結晶形に依存してそのねじれのピッチが変わり、そのピッチを実現するために分子間界面はほぼそのままに、lobe間の配置が変更されることでkinase単体に結晶場に起因する大きな多様性を生んでいることがわかった。さらに、asymmetric dimerのシミュレーションからは、N-lobeで相互作用しているreceiverはlobe間の運動が活性型に、back loopの制約によって固定されること、C-lobeで相互作用しているactivatorは不活性型に転移することが示され、EGFR全長での活性型はreceiverのみが活性を持つことが示された。asymmetric dimer以外では、apo構造の網羅的サンプリングによって単体ではcrystal form Bと呼ばれる構造が、activation loopにおけるhelix形成のために最も安定であり、単体での自己抑制が実現していることが示された。
力学的相互作用に基づく血管新生における細胞往復運動の動態解析

本研究では、血管新生において不均一な動態を示す血管内皮細胞のマクロスコピックな動態特性および動態メカニズムを定量的に明らかにすることを目的とする。特に、申請者らがこれまでに発見した血管伸長方向に進行後に方向転換して新生血管部根元まで逆走する興味深い細胞往復運動(Uターン動態)に着目する。具体的には、細胞群の力学的相互作用が個々の細胞動態パターンに及ぼす影響を明らかにし、細胞動態特性を細胞集団の流れ場で表す数理モデルを構築する。さらに、細胞骨格や細胞外基質の変形を可視化することで、Uターン動態を含む細胞動態メカニズムを細胞の力覚応答の観点から明らかにする。
高容量記録材料を指向したジアリールエテン光スイッチングシステムの開発

ジアリールエテンは、光の作用により可逆にまた安定に異性化反応を示すフォトクロミック分子であり、それら2種類の光異性体は分子構造の違いから開環体および閉環体と呼ばれる。この光スイッチング素子としてのすぐれた性質を持ち合わせているジアリールエテンと高感度な読み出しを達成する蛍光分子を組み合わせた蛍光スイッチングが報告され、単一分子での観測にも成功している。しかしながら、これらの蛍光スイッチングメカニズムは、蛍光励起状態がエネルギーレベルの低い無蛍光性のジアリールエテン閉環体ヘエネルギー移動することにより達成されており、このことにより閉環体から開環体への戻り反応を引き起こすことになり情報が破壊されてしまうという問題点があった。蛍光の非破壊的な読み出しを行うためには、エネルギー移動ではない蛍光クエンチングメカニズムを用いることが必要となる。本研究では、ジアリールエテンが光開環体/閉環体の前後で酸化還元電位が変化することに着目し、電子移動によって蛍光のスイッチングを行うことを検討し、その目的分子の設計、合成および蛍光スイッチングの観測を行った。ジアリールエテン閉環体の吸収波長を短波長化することにより、エネルギー移動による蛍光クエンチングの回避が達成され、溶媒中において電子移動による蛍光スイッチングが確認された。また、その電子移動能は分子軌道計算によって支持される結果を得ている。この研究により非破壊的な読み出し機能を有するフォトクロミック蛍光スイッチング分子の開発に成功し、その成果はChemistry Letters(2007年,36巻,2号)に報告した。