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スプレー法によるカルコパイライト薄膜の作製

カルコパイライト薄膜であるCuInS_2薄膜は特性やコスト面など現在用いられている太陽電池材料と比較して優れた材料である。この3源材料を含む溶液を基板材料に吹き付ける方法(スプレー法)に注目した。スプレー法はコスト面において優れた作製方法である。本研究ではスプレー法を改良し、超音波噴霧熱分解法をCuInS_2薄膜の作製に用いることで、CuInS_2薄膜を作製した。本研究では、超音波噴霧熱分解装置を作製し、CuInS_2薄膜の作製方法と膜組成、表面状態について検討した。三源溶質を用いたCuInS_2薄膜の作製において全溶質を混ぜ合わせたところ、白色の沈殿物が生じた。そこで、Cuを含む溶質とInを含む溶質を噴霧し、Cu-In膜を堆積した後にSを含む溶質を噴霧し、硫化を行う二段階法による作製方法最初に検討した。Cu-In膜、硫化膜における膜状態は繊維状の物質から成り立っており、通常の作製方法により得られる結晶状態とは異なっていた。また、膜中にはCuInS_2が生成しており、作製することが可能となったが、酸化物の生成も確認され、太陽電池材料として用いる場合に不都合になると思われる。さらに、Cu-In金属積層膜をチオ尿素を含む溶液のスプレーにより硫化する方法、Cu-In金属をスプレーした後に、チオ尿素を含む溶液をスプレーする方法も行い、CuInS_2膜を作製することができた。硫化膜において、酸化物の除去をするためにKCN処理を行った。しかし、いずれの実験でも酸化物の除去は確認されなかった。このスプレー法によるCuInS_2薄膜を太陽電池に応用するためには、この酸化物相を取り除く必要がある。Cu源として酢酸銅、In源としてインジウムアセチルアセトネート、S源としてチオ尿素を含んだ溶液を霧化し、加熱したガラス基板に吹き付けることによりCuInS_2薄膜の製膜を試みた。その結果、次のような知見を得たが、CuInS_2薄膜は得られず、太陽電池の作製や、精細な物性評価を行なうのには至らなかった。1.超音波で霧化させる方法で、溶媒を変えてCuInS_2の製膜を試みた。溶質の可溶性の問題から、エタノールと脱イオン水を混ぜたものとエタノールまたはメタノールのみの溶媒とを比較した。その結果、エタノール+脱イオン水を用いた場合は、脱イオン水が霧化されにくく、溶質が残ってしまうだけで、基板上には製膜できなかった。一方、エタノール又はメタノールを用いた場合は、薄いながら膜が形成された。しかし、堆積膜の組成は著しいCu過剰で、溶質の仕込みが化学量論組成であったのにもかかわらず、極端にInの比率が少ないものとなった。また、X線回折でもCuSと思われるピークのみが確認できた。これは、エタノールやメタノールにインジウムアセチルアセトネートが溶けにくいことや、基板温度が高いためInがInSとなり昇華してしまうといったことが考えられる。溶媒を適切に選定しなおす必要もあると思われる。2.噴霧器を用いた霧化も試みた。その結果、噴霧器を用いると、不均一な粒子が堆積するのに対し、超音波を用いると、堆積量は減少するが、細かい粒子が均一に基板上に堆積している。良好な膜を作製するには超音波を用いた方法が有効であると考えられる。In源に塩化インジウム、Cu源に塩化銅と酢酸銅を用いて、Cu/In金属膜の作製を行った。銅の原料に塩化銅を用いると、Inに比べて堆積量が極めて少ないため、酢酸銅が有利であった。キャリアガスはArを用いた。

溶媒として、エタノール、メタノール、アセトン、イソプロパノール、純水を試したが、液滴の凝集の問題のないメタノールが有利であった。また、酢酸銅/塩化Inの組成を1:1として、金属膜堆積温度を300、350、400°Cで堆積すると、300°CではIn過剰、350°Cで1:1、400°CではCu過剰となった。EPMAにより組成の面内分布も調べたが、ほぼ均一に銅とインジウムが堆積していることがわかった。ただし、X線回折によると、堆積しているのは銅とIn_2O_3であった。以上の金属積層膜を従来からのH_2Sガスを用いた硫化プロセス(H_2Sガスを含む雰囲気で530°Cにて30分熱処理)によってCuInS_2膜を作製した。このとき、金属膜の堆積温度が、350°Cのものでは、良好なCuInS_2単相膜が得られた。一方、より高温400°C以上で金属膜を堆積した試料では、硫化後も酸化インジウムが残ることが、X線回折によってわかった。このIn_2O_3は導電性が高く当初の目標の太陽電池には不利である。ただし、400°Cの堆積温度でも、酢酸銅を塩化インジウムの1.7倍使用する実験では、X線回折図からはIn_2O_3が検出されず、銅過剰組成を用いると有利であることを示している。超音波噴霧法でCuInS_2膜を一度に堆積することは出来なかったが、従来法では真空蒸着を用いて金属膜を堆積していたものを超音波噴霧に置き換え、良好なCuInS_2膜を得ることができた。基板温度の制御と銅過剰の組成が重要であった。超音波噴霧熱分解法を用いてCu-In金属積層膜の堆積と硫化を行い、CuInS_2膜を作製した。Cu-In金属積層膜の堆積には、基板としてMoを用い、In源の塩化インジウム、Cu源の酢酸銅をそれぞれ、0.0125mol/l、メタノールに溶解したものを用いた。堆積時の基板温度は350°C、キャリアガス(Ar)の流量は500ml/minとした。製膜された金属は、0.1μmの径の繊維状になった。X線回折によると、膜はCuとIn_2O_3の混合物であった。以上の金属積層膜をチオアセトアミド(0.025mol/l)のメタノール溶液にて、同条件(基板温度350°C、流量は500ml/min)で超音波噴霧熱分解させることによって、CuInS_2膜を作製した。このとき、膜からは、CuInS_2の他に、Cu_2O、Cu_2Sが含まれていることが、X線回折によってわかった。膜中の導電性の不純物Cu_2Sは太陽電池への応用に適さないため、これを取り除くため、膜をKCN水溶液に浸す実験を行った。しかし、このKCN処理の前後で、膜のX線回折に変化は見られず、Cu_2Sの除去はできなかった。また、インジウム系の不純物In_2O_3は検出されなかったため、このCu_2Sさえうまくとれれば、太陽電池への応用も期待される。本研究では、超音波噴霧法でCuInS_2膜を堆積することができた。現在のところ、銅の不純物が十分に除去できない欠点はあるが、これまでの真空蒸着とH_2Sガスを用いたプロセスよりは安価かつ安全に製膜することができ、さらなる改善により太陽電池用薄膜に応用されることを期待したい。
加水分解酵素による不可逆的グリコシド生成系の構築

多糖・オリゴ糖の効率的な合成手段として,酸素を用いるグリコシル化反応が注目されている。本研究の目的は,不可逆的に進行する糖加水分解酵素を触媒とするグリコシル化反応を開発することである。1.フッ化グリコシルを糖供与体とする酵素的重縮合反応非還元末端にグルコースを,還元末端にキシロースを有する二糖フッ化物のキシラナーゼによる重縮合反応が,加水分解に優先して進行し,セルロース・キシランハイブリッド多糖が位置および立体選択的に生成することを明らかにした。また,フッ化糖の酵素的重縮合反応をさまざまなアミノ糖モノマーに適用することができた。例えば,N-フタロイルグルコサミンユニットとグルコースユニットを有するモノマーを緩衝液中,セルラーゼで処理すると,これら両ユニットを交互に有するセルロース-キチンハイブリッド型のオリゴ糖が定量的に得られた。2.糖オキサゾリンを供与体とする酵素的付加反応N-アセチルラクトサミンオキサゾリン誘導体にメチルN-アセチルグルコサミニドをキチナーゼ存在下,作用させると,酵素的不可反応により対応する三糖が得られた。この反応はキチナーゼの至適pHよりもはるかにアルカリ性側で進行し,生成三糖はキチナーゼによる加水分解を受けない。以上,糖水解酵素を用いて完全に不可逆的なグリコシル化反応を初めて実現することができた。本研究で開発した反応は従来の糖水解酵素を用いるグリコシル化のスコープを広げるものである。
耐熱性を改善させた硬質炭素系トライボコーティングの開発

硬質炭素膜として認知されているDLC膜は多くの優れた特性を有することから注目を集めているが、耐熱性の点で課題が指摘されている。本研究では硬質炭素膜の耐熱性改善に焦点を絞り、Si-O-DLCおよびSi-N-DLCコンポジット膜の開発を行った。その結果、Si-OならびにSi-Nクラスタを分散させることで良好な耐熱性を有することを明らかにした。特にSi-Nクラスタを用いた場合に、700°Cと従来の特性(せいぜい400°C程度)に比べ優れた性能を示すことが分かった。尚、当該開発膜は良好なトライボロジー特性を示すことも明らかにした。硬質炭素系膜の代表であるDLC(Diamond-like Carbon)膜は高硬度,低摩擦,耐摩耗性,低相手材攻撃性など良好なトライボロジー特性や,優れた化学的安定性,電気抵抗の制御が可能といった多くの特徴を持ち,最近特に,いろいろな分野での実用化を目指した開発がおこなわれている,しかし,更なる活用を狙った場合に,使用環境によっては膜付着力あるいは耐熱性などの点で課題も指摘されているのが現状である.そのような中で,本申請研究はDLC膜の耐熱性改善に焦点を絞り,これまでに報告例の無い800°Cと高温の温度環境下でも十分な性能,特にトライボコーティングとしての特性を発揮できる膜の開発を目的とする.より具体的に説明する.申請する内容になる研究分野では,環境影響の抑制,省資源,コスト削減の観点から加工液を使用しない機械加工(ドライ加工)が求められ,それに利用できる工具(被覆工具)の開発が望まれている.また,光ピックアップ機器,光通信機器などの高性能化のためのガラスレンズを成型する金型に利用できる高温耐久性の優れる離型膜の開発,しかも光学的ナノフラット膜の開発が望まれている.そして,自動車エンジンの性能向上への耐熱性固体潤滑膜の開発が望まれている.当申請研究において開発するコーティングは,このような領域に活用可能なもので,最適化でき特性向上が達成されるならば,耐久性の優れる硬質炭素系DLCコーティングの開発という実用的フィールドにつながる技術開発研究であり,実用化されたときの波及効果は大きいと考えられる.これらの研究遂行のために申請者の研究室に導入されている設備である高圧パルスバイアスCVDプロセス(PBII)とスパッタリングを複合化した装置を活用した.ナノコンポジット膜は,炭化水素系原料ガスを用いたCVD反応によるマトリックス硬質炭素の形成と,Si含有有機金属系液体を副原料とするプラズマCVDによって形成した.形成した膜を400°C,600°Cと熱処理を行い,その後の特性評価を行った結果,熱処理前と同様な,低摩擦挙動,ナノインデント硬さなどを有することを確認した.硬質炭素系膜の代表であるDLC(Diamond-like Carbon)膜は高硬度、低摩擦、耐摩耗性、低相手材攻撃性など良好なトライボロジー特性や、優れた化学的安定性、電気抵抗の制御が可能といった多くの特徴を持ち、最近特に、いろいろな分野での実用化を目指した開発がおこなわれている。しかし、更なる活用を狙った場合に、使用環境によっては膜付着力あるいは耐熱性などの点で課題も指摘されているのが現状である。そのような中で、本申請研究はDLC膜の耐熱性改善に焦点を絞り、これまでに報告例の無い800°Cと高温の温度環境下でも十分な性能、特にトライボコーティングとしての特性を発揮できる膜の開発を目的とする。本年度では耐熱性の改善のために、耐熱性の点で優れるSi-O系クラスタをナノメートルオーダで分散した構造を有するDLC膜を形成するための実験を行った。尚、本研究ではこのような膜を形成する手法としてプラズマイオン注入(Plasma-Based Ion Implantation, PBII)を用い、従来法に比べ、膜の付着力改善の点でもその効果が期待できるものである。成膜プロセスは、まず原料ガスにメタンを用いてイオン注入処理を行い、それに続きアセチレン、テトラメチルシラン、酸素の混合ガスを用いて目的とする組成の膜の形成を行った。形成したDLC膜を熱重量(TG)と示差熱測定(DTA)との同時測定装置(TG8120,(株)Rigaku)を用いて耐熱性の測定を行った。この測定の際の標準試料にはアルミナを用いた。加熱条件は昇温速度を20°C/minと一定とし、加熱温度を室温から800°Cまで加熱した。また、真空炉中で、400、600および750°Cで熱履歴を加えたあとの膜の摩擦特性を調べるために、大気中にてボールオンディスク型摩擦試験機を用い摩擦試験を行った。この試験条件は、圧子には直径6mmのSUS440C球を用い、荷重を3N、回転半径3.0mm、摩擦速度31.4mm/secとした。

大気中での加熱となるTG測定結果から、適当な条件(原料ガスの流量比および基板バイアス電力が主な条件項目)にてSi-O系クラスタをナノメートルオーダで分散したDLC膜は、加熱による重量現象が生じ始める温度が600°Cと、何も添加していないアセチレンガスのみで形成したDLC膜の重量変化開始温度(300°C)に比べ顕著に高く、高い耐熱性を示すことを明らかにした。さらに、真空中ではあるが750°Cと、目標とした800°Cにより近い温度域まで熱履歴を与えた後のDLC膜の摩擦係数は0.05程度と、熱影響を与えていない膜と同程度の低摩擦特性を示すこと、さらには104回摩擦させた後の比摩耗量は6.7 x 10^<-7>mm^3/Nmと良好な耐摩耗性も維持することも明らかにした。硬質炭素膜として認知されているDLC膜は多くの優れた特性を有することから、多くの分野で実用化を目指した開発が行われている。しかし、さらなる活用を狙った場合に、使用する環境によっては、例えば耐熱性の点で、その特性が十分に発揮できないといった課題が残されている。そこで、本申請研究はDLC膜の耐熱性改善に焦点を絞り、これまでに報告例の無い800°Cと高温の温度環境下でも十分な性能、特にトライボコーティングとしての特性を発揮できる膜の開発を目的とする。これまで開発したSi-O系安定クラスタに加え、新たにSi-N系硬質クラスタを分散させるナノコンポジット膜の開発を中心に実施した。Si-N系クラスタの分散膜はSi-O系に比べより高硬度化が図れる可能性があり、耐摩耗性がより優れることが期待できる。得られた結果をまとめると以下のようになる。DLC膜の耐熱性に及ぼす膜中Siの効果を明らかにするために、原料ガス流量比の異なる条件で形成した膜の耐熱性をTG-DTAを用いて評価した。その結果、膜中にSi-Oを分散することによってDLC膜の耐熱性が向上するが、膜中にSiのみ含むDLC膜の場合は、大気中の加熱によってSiが優先的に酸化し、DLC膜としての特性が失われてしまうことがわかった。C2H2-TMSおよびO2あるいはN2の混合ガスを用いたPBII-CVDによって形成した膜の耐熱性は、C2H2のみで形成した膜に比べ優れていることを明らかにした。特にC2H2-TMS-N2ガスを用いて形成したSi-N添加DLCが最も高い耐熱性を示し、適正な条件で形成した膜の耐熱性は700°C程度であった。C-Si-O系のクラスタを分散してDLC膜をナノコンポジット化することについては、おおむね良好な成果が得られたものと考えている。この系は化学的・熱的に安定であることから、耐熱性の点で期待した以上の特性が得られている。また機械的特性が良好なDLC層が材料マトリックスになっていることから、コンポジット化しても優れた摩擦耐久性も有すると期待していたが、この点ではまだ改善すべき課題が残されていると判断する。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度となる平成24年度には、これまで開発したSi-O系ナノクラスタに代わり、新たにSi-N系,さらにはCr-O系硬質クラスタを分散させるナノコンポジット膜の開発を中心に実施する。Si-N系およびCr-O系クラスタの分散膜はSi-0系に比べより高硬度化が図れる可能性があり、耐摩耗性がより優れることが期待できる。これまでと同様なC2H2とTMS混合原料ガスに、新たにN2ガスを適当な分圧で混合したガスプラズマによるPBII-CVDによって膜を形成する。
腫瘍融解性Ad-REICを用いた新規癌ワクチン療法の開発

REIC/Dkk-3遺伝子を基盤シーズとする日本発の癌標的治療の創出基盤を強化し、泌尿器科領域の癌のみならず、多くの難治固形癌に対する、癌免疫逃避の抑制および癌ワクチン化を目的とした、次世代REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクター(腫瘍融解性Ad-REIC)遺伝子治療の抗腫瘍免疫学的な展開基盤になるものと判断される。平成27年度は、REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターのin vitroおよびin vivoでの細胞・腫瘍増殖抑制効果の解析(第一世代Ad-REIC製剤(非増殖型)と比較)を行いました。具体的には:a)正常細胞や様々な癌由来の細胞株の細胞増殖抑制効果をMTS法を用いて解析した。b) REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターの導入効率を種々の細胞株を用いて解析する。またアポトーシス誘導能についてはTunnel法、ELISAを用いた解析を行った。c)癌の全身転移マウスモデルでの抗腫瘍効果につき、ルシフェラーゼを恒常発現する胚細胞癌細胞株(RENCA-Luc)を用いて同所移植モデル、肺転移モデル等を作製し、REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターを投与した場合の全身の転移に対する治療効果を解析した。d)抗癌免疫の活性化の解析につき、REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターを用いて治療を行った腫瘍内における抗癌免疫担当細胞の出現動態、特に抗癌免疫に強く関わるとされる、MDSC、樹状細胞、細胞傷害性Tリンパ球(CTL)、制御性Tリンパ球、ヘルパーTリンパ球、ナチュラルキラー(NK)細胞等の細胞について、それぞれの細胞表面マーカーに基づき免疫組織学的に解析した。同時に、局所投与に基づく治療効果を検証し、全身的な抗癌免疫活性の指標とする為、CTL assay、NK assay等を実施した。特に当該治療効果については、腎癌に対する分子標的治療薬として臨床の場で使用されているソラフェニブとの間で比較・検証を行った。今年度は、REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターのin vitroおよびin vivoでの細胞・腫瘍増殖抑制効果の解析(第一世代Ad-REIC製剤(非増殖型)と比較)し、広範な抗癌免疫担当細胞の抑制作用を示すMDSCの分化をREIC/Dkk-3タンパク質が阻害するメカニズムの解析し、各種の知見を得た。平成28年度は、昨年度に引き続き、REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターを用いた治療法の抗腫瘍免疫学的解析をした。さらに、REICによるMDSCの分化抑制に基づく抗癌免疫活性化作用の機序を解明する為の研究を実施した。我々の確立したREIC/Dkk-3ノックアウト(KO)マウスを用いた実験系では、生体内の内在性・機能的REIC/Dkk-3タンパク質の影響を回避することが可能と考え、以下の研究を行った。a) REIC/Dkk-3 KOマウスでのベンゾピレン等を用いた自家発癌モデルを用いて、REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターや精製REICタンパク質を腫瘍内局所または全身投与した場合の、腫瘍内・骨髄・全身でのMDSCを含む種々の癌免疫担当細胞の出現動態を解析した。b)上記a)の実験系において、腫瘍局所での癌細胞選択的アポトーシスの誘導や癌細胞増殖、腫瘍血管新生抑制効果、また癌転移抑制効果について解析を行った。さらに、治療効果としての腫瘍増大抑制作用と抗癌免疫活性化作用との相関、ならびに、当該KOマウスの通常と担癌状態、および発癌過程でのMDSCの出現と癌免疫抑制作用との相関性を解析及び検証を行った。本申請研究では、我々が新たに開発したREIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクター(腫瘍融解性Ad-REIC)が、従来のアデノウイルスベクターより強く抗腫瘍効果を認めることを確認し、REIC/Dkk-3タンパク質の機能として抗癌免疫の制御と活性化の面からKey分子を同定することができた。平成27年に引き続き、広範な抗癌免疫担当細胞の抑制作用を示すMDSCの分化をREIC/Dkk-3タンパク質が阻害するメカニズムの詳細を解明し、癌免疫逃避の抑制および癌ワクチン化の観点から、次世代REIC遺伝子発現制限増殖型アデノウイルスベクターの有用性を検証する。泌尿器科学当初の予定より物品を安く購入できたため、未使用額が生じた。平成28年度は、平成28年度支払い請求分に本年度未使用分を宛がい、引き続き研究計画に基づき有効に適正に使用する。
ＣＭＬ幹細胞の特異的代謝経路と転写因子制御を標的とした新規治療法の開発

白血病幹細胞は骨髄の低酸素環境に潜んで、治療抵抗性や再発の原因となっている。慢性骨髄性白血病(CML)幹細胞は細胞周期から逸脱して静止期という状態にあり、BCR-ABL非依存性に生存しているのではないと考えられ、チロシンキナーゼ阻害剤の標的にはなりにくい。われわれは転写因子C/EBPβがCML幹細胞を分化させる方向に作用することを見出したが、低酸素環境ではその発現が低いと仮説を立て検討した結果、インターフェロンαがSTAT5を介して転写因子C/EBPβをBCR-ABL非依存的に制御し、CML幹細胞を枯渇させる作用を有する可能性が示唆された。慢性骨髄性白血病(CML)治療成績のさらなる向上のために、再発と治療抵抗性の克服が喫緊の課題である。CML患者の骨髄中には自己複製能と多分化能を併せ持つ白血病幹細胞(CML幹細胞、が存在し、CML再発と治療抵抗性の大きな要因となっている。本研究ではCML幹細胞の動態を理解し、CMLの根治を目指した治療開発を目指すことを目的とする。申請者らは穎粒球が感染やサイトカインなどのストレス存在下での穎粒球造血亢進に転写因子C/EBPβが重要な役割を果たしていることをすでに報告している。このC/EBPβが、穎粒球系の細胞増加を特徴とするCMLの慢性期の病態にどのように関与しているかについて検討した。CML患者骨髄中の幹細胞および前駆細胞ではC/EBPβの発現が亢進していることを見出した。さらに細胞株を用いた実験により、CMLの原因であるBCR/ABL融合タンパク質が、STAT5を介してC/EBPβの発現を亢進させていることも明らかとなった。C/EBPβのCMLの病態における機能的な関与を検討するために、レトロウイルスを用いてbcr/ab1遺伝子を導入した野生型マウスまたはC/EBPβノックアウトマウスの骨髄細胞を移植するというCMLモデルを作製した。C/EBPβノックアウトマウス細胞では野生型骨髄細胞と比して、骨髄球系細胞の増殖進行というCMLの病態は遅延する傾向にあったが、CML幹細胞が高頻度に残存しやすいということが判明した。このことからC/EBPβがCML幹細胞の維持・分化の制御において重要な役割を果たしていることが示唆された。今後、C/EBPβを介したCML幹細胞の制御において低酸素環境やサイトカインを含む微小環境が、どのように関与しているかを詳細に検討する予定である。チロシンキナーゼ阻害剤(TKI)の開発により、慢性骨髄性白血病(CML)の治療成績は飛躍的に向上した。しかし、白血病幹細胞(CML幹細胞)がTKIに対する感受性が低く、治療にも関わらず残存すること、またそれが再発の原因となることが明らかとなってきた。したがってCML幹細胞の根絶がCMLの治癒を目指した治療の重要な戦略と考えられる。われわれは、遺伝子の発現を調節する転写因子の一つ、C/EBPbetaがCMLの原因であるBCR/ABL融合タンパク質によって活性化され、白血病細胞の分化・増殖を刺激する一方で、CML幹細胞の枯渇を促進することを明らかにした。しかし、患者体内ではCML幹細胞は枯渇することがない。このことは骨髄内の微小環境により、C/EBPbetaの活性化が阻まれている可能性を示唆している。本研究では、BCR/ABLによるC/EBPbetaの活性化を抑制しているメカニズムの解明と、それを凌駕してC/EBPbetaを活性化させることによってCML幹細胞を枯渇に導く方法の開発を目指している。我々は、骨髄微小環境の一つの要素である低酸素がC/EBPbetaの発現・機能を負に制御していることを見出した。また、微小環境を形成する細胞成分の一つである間葉系幹細胞がC/EBPbetaの制御下にBCR/ABL陽性白血病細胞を細胞死から保護していることも明らかとした。また、インターフェロンを含むサイトカインがBCR/ABLの有無に関わらず、C/EBPbetaを正に制御することを見出した。これらの知見から、サイトカインを含む微小環境の改変によってCML幹細胞を根絶する戦略についての足がかりが得られたと考えられるため、引き続き研究を進める。【研究経緯と目的】Ablチロシンキナーゼ阻害剤(TKI)により慢性骨髄性白血病(CML)治療は大きく改善されてきた。しかし、CML幹細胞は低酸素と言う骨髄中の特殊な分子環境(ニッチ)に潜んで休止期(Go期)にあり、薬剤耐性を示し再発の原因となる。1低酸素環境にあるCML幹細胞はBCR-ABL非依存性に生存するため自らの代謝を改変している。この特異的経路もCML幹細胞の治療標的になる。また、2転写因子C/EBPβの発現増強がCML幹細胞を枯渇させる方向に働くことを見出した。

1、2で得られた知見をもとにして、CML幹細胞に対する新規治療法を開発するのが本研究の目的である。【研究実績の概要】1に関して、通常の酸素分圧下で細胞は生存のために必要なエネルギーとしてTCA回路から計36分子のATPを、低酸素状態では嫌気的解糖系により2分子のATPを獲得する。腫瘍細胞のATP産生は解糖系に依存しており、十分な量のATPを得るために嫌気的解糖系が活性化され、その結果細胞障害性副産物であるmethylglyoxalが蓄積し、酵素glyoxalase-1 (Glo-1)により乳酸に分解される必要がある。Glo-1阻害剤で酵素の働きを阻害したところ、低酸素に適応し生存可能になったCML幹細胞株を移植されたNOGマウスの生存期間が延長することを認めた。2に関して、CML幹細胞はBCR-ABL非依存性に生存していることから、BCR-ABLの経路を介さずにC/EBPβの発現を人為的に増強できるサイトカインとしてインターフェロンα(IFN-α)を見出した。IFN-αはBCR-ABLを介さずにCML幹細胞においてSTAT5を介してC/EBPβの発現を増強することを見出した。現在、IFN-αによりCML幹細胞を移植されたマウスの生存期間が延長するか観察中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。血液内科学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初目的とした、転写因子C∠EBPβのCMLにおける発現変化およびCML幹細胞の制御における機能を明らかにすることができた。さらに低酸素やサイトカインなどの微小環境の関与を研究するための実験系も構築が進んでいるため。当初予定していたように、C/EBPbetaが、CML慢性期の病態形成において重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに骨髄微小環境中でのC/EBPbetaの抑制機構およびそれを活性化するために必要な要素の足がかりを、主に細胞株を用いた実験系で掴むことができた。さらに、CML幹細胞のみならず、微小環境中のC/EBPbetaの役割についても明らかにした。しかし、低酸素条件での詳細な分子メカニズム解明のための実験条件の検討に時間を要しており、さらに実験動物施設での微生物汚染などが生じたために、低酸素やサイトカインが生体内のCML幹細胞に及ぼす作用についての実験系の確立に時間がかかっているため。これまでの研究成果を踏まえ、低酸素におけるC∠EBPβの発現の変化およびその制御機構、サイトカインによるCIEBPβの発現誘導の可能性やそれに伴うCML幹細胞の動態の変化を明らかにしていく予定である。これまでの研究成果を踏まえて、低酸素におけるC/EBPbeta抑制の分子機構を明らかにする。低酸素状態でのレポーター解析や低酸素条件下での転写因子HIF-1alphaのC/EBPbeta発現制御における作用などを明らかにする予定である。サイトカイン刺激による効果は、シグナル伝達物質であるSTAT1やSTAT5の関与を示唆するデータを持ち合わせており、これらの作用機序の解明と、微小環境中のC/EBPbeta制御を解除できるかどうかについて検討する。そのために、レトロウイルスによってBCR/ABLを遺伝子導入したマウス骨髄細胞の骨髄移植モデルにサイトカイン投与を組み合わせて、生体でのCML幹細胞への作用を検討する系が確立しつつある。
アナジー誘導回避により免疫賦活性を持続する光活性化糖脂質の開発

免疫抑制剤として注目されているα-ガラクトシルセラミド(GalCer)は、元々その免疫賦活性が注目され免疫抗癌薬剤として開発されたが、頻回投与でアナジー誘導(免疫不応答)が起こり、抗癌活性が消失してしまう。本研究は、GalCerの免疫賦活性を改良し、抗癌剤として再開発を行うことを目的とする。つまり、光照射部局所的に活性が発現するようにGalCerの構造を改変し、アナジー誘導を回避して免疫賦活性を持続できるようにする。本研究は、光線免疫療法という新しい治療分野の先駆けとなる。また、局所免疫活性化⇒サイトカイン産生量の時系列モニターにより、免疫療法におけるアナジー誘導の機構解明に迫る。糖脂質GalCerは抗原提示細胞上のCD1dによって抗原提示される。ガラクトースがNKT細胞のレセプター(TCR)に認識されると、インターフェロン(IFN-γ)が放出され、免疫賦活性を示すため抗癌剤として開発が進められたが、頻回投与するとアナジー誘導が起こり、逆に免疫抑制に転じてしまうため、他研究機関では開発が断念されている。本研究では、光異性化により構造変化するアゾベンゼン(AzoPh)基を持つ誘導体(GalCerAzoPh)を合成し、光照射により患部局所のみ免疫賦活性化できる手法を開発する。本年度は、GalCerAzoPhの合成を完成させるとともに、CD1dとTCRの結合に与えるGalCerAzoPhへの光照射の影響を調べ、予測どおり、光照射した後の方が結合活性が向上することを確かめることができた。まず、リンカーの長さが様々なGalCerAzoPhの合成を完成させることができた。さらに、これらを用い、蛍光活性化セルソーティング(FACS)によりCD1dとTCRの結合能を調べた。その結果、光を照射する前、すなわちアゾベンゼンE体の場合に比べ、光を照射後のZ体の方が結合活性が向上することを見出した。この活性上昇はドッキングシミュレーションでも再現されたので、当初の予想通りの結果と言える。よって、総合的に研究開発が順調に進んでいると判断した。GalCerAzoPhへの光照射によりCD1dとTCRの結合能が向上することが観察されたが、この結合向上は活性をスイッチしていると言えるほどの差ではなかった。そこで、アゾベンゼンのサイズを大きくするなどの工夫を加え、これを克服する。また、E体からZ体への変換に数時間かかる点も問題であり、これについてもアゾベンゼン以外の光異性化ユニットを検討する。これらの結果を踏まえた上で光照射後、NKT細胞で放出されるサイトカインの種類と量を検証する。さらに、良い結果が得られた誘導体については、マウスを用いたin vivo実験でGalCerの抗腫瘍効果などを検証する。これらの生物学的実験は東大医科研の渡会浩志准教授との共同研究によって行う。本年度は、Cer部分の合成法開発を中心に行い、また、Gal部分のアナログ合成も行った。天然型GalCerにおいてGalはCer部分とグリコシド結合しているが、ガラクトシダーゼなどの作用により加水分解が進行する可能性がある。そこで、加水分解しないアナログを合成することにした。Cer部分の合成は、市販のフィトスフィンゴシンのアミノ基をアジド基に変換し、2級水酸基をイソプロピリデン基で保護することにより合成した。ガラクトースアナログは、メチルガラクトピラノシドの6位をトリチル化、3,4位をイソプロピリデン化、2位をトリフルオロメチルスルホニル化したのち環縮合を行い、1位の還元を行い水酸基とした。この水酸基に脱離基を導入したのち、Cerと求核置換反応によるカップリングを行いGalCerアナログ前駆体を合成した。アジド基をアミノ基に還元後、脂肪酸との間でアミド結合を形成させ、脱保護を行うことによりGalCerアナログの合成を行うことができた。以上の合成経路は、一部をわずかに変更するだけで、様々な誘導体合成に導けるため、以後の検討における合成的な基盤を構築したことになる。

免疫抑制剤として注目されているα-ガラクトシルセラミド(GalCer)は、元々その免疫賦活性が注目され免疫抗癌薬剤として開発されたが、頻回投与でアナジー誘導(免疫不応答)が起こり、抗癌活性が消失してしまう。本研究は、GalCerの免疫賦活性を改良し、抗癌剤として再開発を行うことを目的とする。つまり、光照射部局所的に活性が発現するようにGalCerの構造を改変し、アナジー誘導を回避して免疫賦活性を持続できるようにする。本研究は、光線免疫療法という新しい治療分野の先駆けとなる。また、局所免疫活性化⇒サイトカイン産生量の時系列モニターにより、免疫療法におけるアナジー誘導の機構解明に迫る。糖脂質GalCerは抗原提示細胞上のCD1dによって抗原提示される。ガラクトースがNKT細胞のレセプター(TCR)に認識されると、インターフェロン(IFN-γ)が放出され、免疫賦活性を示すため抗癌剤として開発が進められたが、頻回投与するとアナジー誘導が起こり、逆に免疫抑制に転じてしまうため、他研究機関では開発が断念されている。本研究では、光異性化により構造変化するアゾベンゼン(AzoPh)基を持つ誘導体(GalCerAzoPh)を合成し、光照射により患部局所のみ免疫賦活性化できる手法を開発する。本年度は、GalCerAzoPhの合成を完成させるとともに、CD1dとTCRの結合に与えるGalCerAzoPhへの光照射の影響を調べ、予測どおり、光照射した後の方が結合活性が向上することを確かめることができた。まず、リンカーの長さが様々なGalCerAzoPhの合成を完成させることができた。さらに、これらを用い、蛍光活性化セルソーティング(FACS)によりCD1dとTCRの結合能を調べた。その結果、光を照射する前、すなわちアゾベンゼンE体の場合に比べ、光を照射後のZ体の方が結合活性が向上することを見出した。この活性上昇はドッキングシミュレーションでも再現されたので、当初の予想通りの結果と言える。よって、総合的に研究開発が順調に進んでいると判断した。「現在までの進捗状況」で合成基盤が整った中間体に対して、アゾベンゼンを含む種々の長さの脂肪酸を反応させて光異性化によりコンフォメーションが変化するGalCerアナログの合成を行う。これらのGalCerアナログに対して、蛍光ラベルしたCd1dを結合させ、TCRを持つNKT細胞のフローサイトメトリーを行うことにより、合成GalCerがどれだけTCRに結合しやすいかがわかる。また、この結果を踏まえた上でNKT細胞で放出されるサイトカインの種類と量を検証する。さらに、良い結果が得られた誘導体については、マウスを用いたin vivo実験でGalCerの抗腫瘍効果などを検証する。これらの生物学的実験は東大医科研の渡会浩志准教授との共同研究によって行う。GalCerAzoPhへの光照射によりCD1dとTCRの結合能が向上することが観察されたが、この結合向上は活性をスイッチしていると言えるほどの差ではなかった。そこで、アゾベンゼンのサイズを大きくするなどの工夫を加え、これを克服する。また、E体からZ体への変換に数時間かかる点も問題であり、これについてもアゾベンゼン以外の光異性化ユニットを検討する。これらの結果を踏まえた上で光照射後、NKT細胞で放出されるサイトカインの種類と量を検証する。
レチナ-ル蛋白質の発色団レチナ-ルの光異性化のトンネル反応機構

バクテリオロドプシンの発色団レチナ-ルは特異的で超高速のtrans-cis光異性化を行う。そのメカニズムを明らかにするために、励起状態ダイナミクスにたいして分子動力学シミュレーションとFTOA法で解析した。まず、分子動力学シミュレーションでは基底状態で熱平衡状態を実現しておいてから、突然励起状態の力場に変化させてシミュレーションを続行する。励起状態の発色団のねじれポテンシャルはフラットにおいた。その結果、200フェムト秒後に13=14ボンドが90度近くねじれ、基底状態に遷移するチャンスを持っている。そして、そこでの揺らぎ運動のなかで、ねじれ運動の速度がある程度大きくなる時遷移が起こることが認められた。また、一方向的なねじれが観測された。このような励起状態ダイナミックスの特徴は、発色団近傍のAsp 85とAsp212の役割に依ることも明らかにされた。次に、FTOA法による解析ではレチナ-ル分子の13=14ポンドがねじれないように化学結合で固定したアナログを合成し、これをバクテリオロドプシンのタンパク質に結合させた。その吸収スペクトルをとり、フーリエ変換をおこない、振動波束の時間相関関係を求め、それを元のバクテリオロドプシンのものと比較した。その結果、100フェムト秒まではボンドをロックした効果がほとんどみられず、100フェムト秒を過ぎてからボンドをロックすると振動の波束の進行が遅くなった。このことは、ロドプシンにおいてねじれ運動が最初の100フェムト秒ではあまり進まず、100フェムト秒を過ぎてから本格的なねじれ運動が起こることを示唆している。この結論は分子動力学シミュレーションの結果と矛盾せず、相補的であることがわかる。
レーザー超音波を用いた多層構造燃料電池セルの密着強度・靱性評価法の開発

本研究では多層構造を有する燃料電池に用いられるコーティング膜の評価を目的として,コーティングを有する材料に対してパルスレーザーを照射し,材料内に超音波波動を励起させ,それを材料内に伝播・反射・干渉させることによってコーティング膜と基材の間において剥離を生じさせた.また,その際の弾性応力波を数値解析により評価することによってコーティング膜と基材の間の密着強度ならびに,界面に生じた剥離進展時の破壊靭性値を評価した.3次元境界要素法による動弾性解析プログラムを新たに作成し,階数低下法による適切化を施すことにより,界面強度と界面破壊靭性値が高い精度で求められることを明らかにした.今年度は高速フレーム溶射を用いてアルミニウム合金基板上にアモルファスチタン膜を製膜し,エメリーペーパーで30μm厚さまで研磨した上で,レーザースポレーション装置を用いて界面密着強度の評価試験を実施した。基材側表面に半パルス幅5nsのレーザーを照射し,基材ー薄膜内に弾性波動を伝播させ,その反射波によって基材ー薄膜界面において剥離を生じさせた.薄膜側の過渡的な変位応答をレーザー干渉計により測定し,そのデータを用いて逆解析を行うことにより薄膜ー基材間における密着強度を計算した.数値計算には本年新たに開発した軸対称型動弾性境界要素法プログラムを用い,Hosonoの方法による数値Laplace逆変換を適用して,界面における応力の時間変動解を高精度で計算した上で界面密着強度を見積もった.得られた密着強度は静的なピン引き抜き試験の結果と比較することによって考察した.ピン引き抜き試験では,従来はピン周辺の応力集中を無視した評価が行われていたことにより精度の低下が問題となっていた.そこで本研究では接着部の応力分布を境界要素法による3次元解析によって高精度に求めた上で密着強度を算出した。その結果,ピン引き抜き試験による密着強度の評価結果の解析精度を大幅に高めることに成功した。両試験方法により得られた結果をJhonsonの方法に基づくワイブルプロットにより評価した.なお,Jhonsonの方法では,破壊が生じた場合のデータのみでなく,破壊が生じない場合のデータも同時に用いることによって,少ない試験回数のデータからも統計的に信頼性の高い評価結果を得ることができる.レーザースポレーション法により得られた密着強度は59.2MPa,他方,静的なピン引張試験により得られた密着強度は94.3MPaとなり,動的なレーザースポレーション試験により得られた結果は静的試験に比べやや小さい値となることがわかった.今年度は,既存のレーザースポレーション法に基づく密着強度・破壊靭性値の評価手法をさらに発展させることにより,燃料電池セルの強度・靭性評価を効果的に実施するとともに,より高い環境性能を有する燃料電池セルの開発を支援することを目的として研究を行った.具体的には3次元境界要素解析プログラムを軸対称問題に拡張するとともに,拡張されたプログラムを非定常動弾性問題に拡張するとともに,その最適化を行って,さらなる高速化と高精度化を図った.帯状の基本セルに対して数値積分を実行するとともに,変位および表面力の形状関数に,軸対称性を考慮した2次非適合型要素を適用することによって,計算効率の大幅な低減を図った.また,作成されたプログラムをき裂を有する破壊靭性値評価プログラムに拡張し,異材界面き裂パラメータの同定解析へと発展させた.最終的に得られたチタンコーティング膜とアルミニウム基材間の密着強度および界面破壊靭性値をワイブル分布を用いて統計的に評価した.その結果,レーザースポレーション法により求められた界面強度は,ピン引張法により得られた界面強度とほぼ一致し,これらの結果より,本実験手法ならびに本数値シミュレーション手法の有効性を確認した.また,界面破壊靭性値については,混合モード比の点において,ほぼモードI,すなわち試験片の面外引張応力によるき裂進展が支配的であることを明らかにした.ただし,得られた界面破壊靭性値は,想定されたチタンコーティング膜の界面破壊靭性値の1/10程度と極めて低い値であり,これは高速フレーム溶射で成膜された際の残留応力が影響していると考えられる.以上のように,今年度はレーザースポレーション装置の試作,さらには境界要素法による数値解析プログラムの作成を行い,それらによって界面強度と界面破壊靭性値が十分な精度で測定・評価が可能となることが示された.今年度はアルミニウム基材にナノカーボン樹脂膜を被覆して試験片を作成し,その界面密着強度の調査を行った.エポキシ樹脂に3%のカップスタック型カーボンナノチューブを混ぜ,アルミニウム基材上に塗布し,電気炉内で固化成形を行った.その後,表面を研磨し,30μm厚さに仕上げたうえで供試材料とした.現有のレーザー干渉変位計は測定レンジが40nmと非常に小さいため,樹脂膜での測定が困難であることが判明した.そこで,青山学院大学の伊藤助教の研究室所有のレーザードプラー振動計を使い,今年度の測定を行った.得られた試験片裏面の変位速度データより,ワイブル分布を用いて統計的に界面強度の決定を行った結果,約60MPa程度との結果を得た.これは,ピン接着による引張り試験のデータに比べて5070%程度高いデータであり,これまでのチタン膜の傾向と異なるものであった.界面強度に及ぼすひずみ速度の影響については,次年度以降詳細に検討する必要があるといえる.加えて,今回の計算ではひずみ速度が材料構成式に及ぼす影響を考慮していないため,その点も次年度に検討する必要があると考えられる.計算アルゴリズムに関しては,伝達関数の逆畳み込みの計算を改めた結果,非常に高い精度の数値解が得られるようになった.

次年度はレーザーアブレーションから得られる圧力波形を適切に修正し,3次元的な波動場をより適切にとらえることに努めたいと考えている.今年度は新たにナノカーボン皮膜の強度評価を実施することができた.しかしながら,測定系の問題にかなり多くの時間を費やすことになり,結果的にH27年度は界面破壊靭性値の評価を行うことができなかった.その点を考慮して,今年度は「やや遅れている」と進捗状況を評価する.本研究ではコーティング膜を有する材料に対してパルスレーザーを照射し,材料内に超音波波動を伝播させ,反射・干渉させることによって材料内に破壊を生じさせ,その際の応力伝播挙動を数値解析により明らかにすることによって,コーティング膜と基材間における密着強度と,コーティング膜に生じた剥離の層間破壊靭性値を評価することを目的として,一連の研究を行った.境界要素法に基づく数値解析プログラムを作成し,3次元的な波動伝播の過渡応答解析を行った.過渡応答解析に対しては数値Laplace変換法を用い,Laplace像空間で得られる境界積分方程式を離散化,境界条件と初期条件に基づいて解くことによって数値解を得た.また,境界要素解析プログラムに対しては軸対称問題に対するプログラムを新たに作成し,解析精度を大幅に高めることに成功した.レーザー干渉変位計から得られる試験片基材側の,面外変位応答を計測することにより,境界要素法による逆解析を行った.その結果,チタンコーティング膜そしてナノカーボンコーティング膜の密着強度を高い精度で求めることが可能となった.また,これらのコーティング膜の剥離に対する破壊靭性値の算出に,複素応力拡大係数に基づく混合モード場の定義を適用し,混合モード状態における界面破壊靭性値を評価した.外挿法により複素応力拡大係数を求め,さらに混合モード場における界面破壊靭性値を求めることに成功した.またワイブル分布による統計的評価手法を適用し,得られた結果の信頼性評価を行った.本研究では多層構造を有する燃料電池に用いられるコーティング膜の評価を目的として,コーティングを有する材料に対してパルスレーザーを照射し,材料内に超音波波動を励起させ,それを材料内に伝播・反射・干渉させることによってコーティング膜と基材の間において剥離を生じさせた.また,その際の弾性応力波を数値解析により評価することによってコーティング膜と基材の間の密着強度ならびに,界面に生じた剥離進展時の破壊靭性値を評価した.3次元境界要素法による動弾性解析プログラムを新たに作成し,階数低下法による適切化を施すことにより,界面強度と界面破壊靭性値が高い精度で求められることを明らかにした.今年度,新たにYAGレーザーを導入することにより,実験装置も完成し,レーザースポレーション試験および強度評価実験を順調に実施することが可能となった.特に,作成された軸対称問題解析用境界要素法プログラムは計算効率と計算精度を既存のプログラムに対してはるかに向上することが可能となり,本研究の信頼性を大幅に向上させることが可能となった.
地理情報システムとPhotovoiceを用いた新たな住民参加型地域診断手法の開発

2016年度には、2基礎自治体を対象地区として、Community as partner modelを基盤とした地域診断を行った。地域のコア(人口集団)のアセスメントでは、Arc GISを用いて、地域内の人口集団の分布を俯瞰するデータを作成した。人口分布を示す方法として、小地区(丁単位)別集計、メッシュ(一辺250m正方形)別集計の2通りがあるが、都心部の市町村程度(5km四方程度)の広さの場合、メッシュ別集計では人々の生活圏域を無視した集計となり、実際に地区踏査で得た人口集団の密度・にぎやかさ等を表現できないことを確認した。また、地域のサブシステム(人々を取り巻く環境)のアセスメントでは、GISを用いてサブシステムに該当するデータを地図情報化してから、各小地区(丁単位)を地域全体の中で相対的に評価した。その結果を受け、複数の小地区を選定した後、地区踏査・フォトボイスによる情報収集を行った。フォトボイスでは、学生が印象に残った地区の様子を写真に撮り、それを大学で改めて教員・他学生に説明・共有することで、写真データにテキストデータが追加され、定性的データを加えた分析が可能となることを確認した。2017年度には前年度の成果を踏まえて保健師修士課程の地域診断とプログラム評価のためのロジックモデル開発を行った。これにより住民のニーズに対して、既存事業が相互に補完しながら対応している様子を可視化することができた。2018年度には、行政主導のコミュニティアセスメントに協力する形で研究を進めた。1自治体を対象とし、行政担当者とのヒアリングを通して、地域特性を踏まえた住民の外出状況と促進要因の検討という課題を設定し、高齢者の各種データと地理情報を入手するとともに、地域特性についての情報収集を行い、行政へのフィードバックを行った。1都道府県内の2基礎自治体を対象地区として、Community as partner modelを基盤とした地域診断を行った。地域診断は、分担研究者の大学の大学院生が主体的に実施した。これにより、対象地域そのものや、地域診断になじみの薄い者が新たに地域診断を実施しようとする場合に、実現可能性が高くより明瞭な結果を提示できるようにするための方法を検討することを目指した。(1)地域のコア(人口集団)のアセスメント(GISの活用・地区踏査): GIS(Arc GIS)を用いて、地域内の人口集団の分布を俯瞰するデータを作成した。人口分布を示す方法として、小地区(丁単位)別集計、メッシュ(一辺250m正方形)別集計の2通りがある。2手法を用いて表示した人口集団分布を示す地図情報に関して、都心部の市町村程度(5km四方程度)の広さの場合、メッシュ別集計では人々の生活圏域を無視した集計となり、実際に地区踏査得た人口集団の密度・にぎやかさ等を表現できないことを確認した。(2)地域のサブシステム(人々を取り巻く環境)のアセスメント(GIS、フォトボイスの活用):サブシステムが示す環境とは、物理的環境、経済、政治と行政、教育、安全と交通、情報、レクリエーション、保健医療と社会福祉、の8つの視点でとらえた地域環境のことである。まずGISを用いて、サブシステムに該当するデータを地図情報化し、各小地区(丁単位)を地域全体の中で相対的に評価した。その結果を受け、複数の小地区を選定した後、そこの地区踏査、およびフォトボイスによる情報収集を行った。市町村程度の自治体を対象とした場合の地域診断の中で、GIS、フォトボイスという新しい手法を用いることの意義、および活用時の注意事項等について、確認することができた。今後、こうした手法を用いて入手した情報を、地域診断全体のプロセスの中に適切に組み込むための戦略とその一般化可能性検討していく必要がある。そのためには、異なる規模の自治体単位(より広域の都道府県レベル/より狭域の日常生活圏域程度)を対象とした診断も試行していく必要がある。1)保健師修士課程の地域診断とプログラム評価のためのロジックモデル開発を行った。ロジックモデルの開発により、住民のニーズに対して、既存事業が相互に補完しながら対応している様子を可視化することができた。2)PhotovoiceとGISを用い住民を交えた住民参加型の地域診断については、対象地域の担当者、研究分担者、および研究協力者との話し合いを進めている。地域診断は物理化学的環境から社会的環境まで幅広い領域が対象であり、かつ地域住民に主体的にかかわってもらうには、地域の課題設定を適切に行う必要があることから、対象地域の行政担当者とのヒアリングを通して、今回取り上げる課題設定についての打ち合わせを行っているところである。また、これまでに行った研究成果のまとめにも取り組んでいる。研究者の異動等に伴い、研究実施地域の変更が必要となり、調整が遅れたため。

人口分布を示す方法として、小地区(丁単位)別集計、メッシュ(一辺250m正方形)別集計の2通りがあるが、都心部の市町村程度(5km四方程度)の広さの場合、メッシュ別集計では人々の生活圏域を無視した集計となり、実際に地区踏査で得た人口集団の密度・にぎやかさ等を表現できないことを確認した。また、地域のサブシステム(人々を取り巻く環境)のアセスメントでは、GISを用いてサブシステムに該当するデータを地図情報化してから、各小地区(丁単位)を地域全体の中で相対的に評価した。その結果を受け、複数の小地区を選定した後、地区踏査・フォトボイスによる情報収集を行った。フォトボイスでは、学生が印象に残った地区の様子を写真に撮り、それを大学で改めて教員・他学生に説明・共有することで、写真データにテキストデータが追加され、定性的データを加えた分析が可能となることを確認した。2017年度には前年度の成果を踏まえて保健師修士課程の地域診断とプログラム評価のためのロジックモデル開発を行った。これにより住民のニーズに対して、既存事業が相互に補完しながら対応している様子を可視化することができた。2018年度には、行政主導のコミュニティアセスメントに協力する形で研究を進めた。1自治体を対象とし、行政担当者とのヒアリングを通して、地域特性を踏まえた住民の外出状況と促進要因の検討という課題を設定し、高齢者の各種データと地理情報を入手するとともに、地域特性についての情報収集を行い、行政へのフィードバックを行った。(1)より広域(都道府県)の地域を対象とした診断1都道府県を対象とし、全体および市町単位での地域住民の人口静態・動態・疾病構造等と、資源の配置を含めた地域環境を、既存資料に基づき把握し、地理情報システムを活用して可視化する。地域保健関係者への情報収集に基づき、特に対象地域で関心の高い健康課題を取り上げて(例:糖尿病)、地域特性や資源へのアクセシビリティについて検討する。(2)より狭域(日常生活圏域程度)の地域を対象とした診断(1)で診断した都道府県の中で、代表性と調査への協力可能性に基づいて12地域(日常生活圏域・区)を選択し、その地域の地区担当制の場合に保健師が担当する広さに該当する34小地区を1単位として、Photovoiceを用いた地区視診を行う。ここでも、1)と同様に地域保健関係者への情報収集に基づき、特に対象地域で関心の高い健康課題を取り上げて(例:糖尿病)、地域特性や資源へのアクセシビリティについて検討する。平成28年度に実施した市町村単位の分析の結果、および1)2)から得た知見を統合し、都道府県、地域(市町村)、狭地区(日常生活圏域程度)、の3種類の単位設定ごとに、それぞれの地域診断に必要な情報の可視化・分析・統合方法を整理する。これにより、それぞれの単位設定ごとに、地域住民の健康や保健行動と地域環境との関連を把握し、健康課題の現状と課題、解決に向けた展望について考察する今年度は対象地域において、行政や住民とともにGISを活用した地域診断を実施する。その際、研究実施プロセスを記載し、今後の他地域での実施への活用が可能な地域診断手法としてまとめていく予定である。近隣の自治体で研究を実施することができたことにより、交通費の支出がかなり抑えられた。地域診断には複数人が複数回現地に通って地区踏査やフォトボイスを行う必要があるが、そのための交通費が抑えられたことにより、次年度使用額が生じた。