hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
唇顎口蓋裂児における口唇機能発達の解明と発達支援プログラムの構築

裂児の口唇圧の測定を行ったが、2名においては口唇で被験食品のヨーグルトを捕食できず測定不能であった。両側性唇顎口蓋裂児では、反対咬合であることが多く中間顎の位置や口唇の瘢痕などのさまざまな形態的要因を考慮し、今後の測定器具の改良の必要性が示唆された。小児歯科本研究では、被験児の確保が最も重要である。本学口蓋裂診療班小児歯科では、年間約100名以上の初診来院があり、当科においては設立当初より3000名以上の患者の診療に携わっている。そのため、該当患者の選出はそう困難ではないはずではあるが、外来診察終了後に計測を行うため、研究者、被験児の診察のタイミングを合わなかったことが研究の大きな遅れの原因である。早急に被験児の獲得を行いデータ採取を行う必要があり、事前に来院患者を調査し被験者の選定を行う。それに合わせ、いつでもデータ採取を行えるように準備をし目標数までデータを採取する。確実にこれらを行えば、大きな問題はなく研究が進行すると考えている。本研究では、被験児の確保が最重要事項であるため、被験児の確保及びデータ採取を最優先に行う。研究計画では、混合歯列期の片側性唇顎口蓋裂児および口唇裂の伴わない健常小児、乳歯列期の両側性唇顎口蓋裂児および口唇裂を伴わない健常小児を主なデータ採取の対象としており、各グループ15名を予定数としている。研究内容の変更はない。現在までのデータより両側性唇顎口蓋裂児の捕食時の口唇圧は、口唇裂を伴わない健常小児に対し、小さい口唇圧を示す傾向があることが分かった。本研究では、口唇の正中部、左右側方部の3点からの測定を行うため、今後の被験児の増加の伴いさらに口唇のどの部位での口唇圧が小さいのか明らかとなると考えられる。両側性唇顎口蓋裂では、片側性唇顎口蓋裂よりも組織の欠損範囲が広いため、以前に行った片側性唇顎口蓋裂児のデータとも違いがでるであろうと考えている。次年度では、データ解析を行うにあたりデータ解析ソフトの購入が必要となる。前年度に購入したセンサインターフェイスより詳細に解析するためのソフトである。これを用いることにより、ヨーグルトを捕食したときの口唇圧とその圧の持続時間を測定し、インターフェイスより得られた圧の波形を利用して圧積分値の算出を行う。これにより、口唇の捕食時の仕事量として評価することが可能となる。口唇周囲の筋肉の機能評価を行うために筋電図計の購入も予定している。これにより、口唇圧と口腔周囲筋活動の関係を検討することができ、また、唇顎口蓋裂児と口唇裂を伴わない健常小児との違いを明らかにすることができると考えている。次年度は、目標のデータ数の採取ができていないためデータ採取をまずは早急に行う予定である。その上で測定に使用する小型圧センサ、センサを埋め込むフィーディングスプーンは消耗品となるため、購入の検討をしている。また、被験児より得られたデータを詳細な解析を行うために、使用しているインターフェイスの解析ソフト、また口腔周囲筋の活動状況を把握するために筋電図計の購入も検討している。これらの研究成果を学会にて発表し、論文作成を行う予定である。また、今回の研究成果が今後の機能訓練のシステム作りに応用できるよう取り組む予定である。
クロロフィル蛍光動画像計測による種苗の生育診断

組織培養技術を用いた苗生産の効率化のために、培養器内の環境調節や順化過程の促進の問題が注目されている。このため、培養器の環境条件と培養組織の増殖や器官分化に伴う光合成機能の変化との関係を明らかにする必要があるが、従来の同化箱方式の光合成測定法では、わずかな光合成機能の変化や分化した各器官の機能の解析には限界があった。このため、クロロフィル蛍光誘導共有現象を画像計測することにより、わずかな光合成機能の変化や分化した各器官の機能を診断する手法について検討した。ニンジンのカルスを用いた実験では、外見状緑色でないにもかかわらず、蛍光強度の経時変化に差が認められた。これは、カルスにおけるクロロフィルaの形成とかかわっているが、カルスの蛍光誘導期現象は、成熟葉でみられたものとは異なり、独立栄養状態にはないことを示した。また、土壌に移植可能な状態にまで生育した苗では、完全な成熟葉でみられる典型的な誘導期現象に近い経時変化を示し、光独立栄養状態に移行していることがわかった。また、光独立栄養状態に移行する過程の幼苗では、その成長に伴って、Pの長時間側への移行とDP変化の増大、およびSとMの肩の増大などがみられた。しかし、幼苗時には、いずれにしても、光合成器官の発達は不十分で、光独立栄養状態にあるといっても、DP変化や、S、Mの肩が小さく、二酸化炭素の吸収でみた光合成速度も小さいと診断された。一方、photochemicalなクエンチングとnon-photochemicalなクエンチングを識別できるパルス蛍光方式による計測の結果、水ストレスの影響が葉の成長診断に影響を与えることがわかった。また、これらの知見を利用したパルス蛍光の診断のための画像計測システムを開発した。このシステムは、パルス変調方式ではないが、パルス変調と同様な情報を提供できることが明らかになった。このため、クロロフィル蛍光誘導期現象を画像計測することにより、わずかな光合成機能の変化や分化した各器官の機能を診断する手法について検討した。先年度に引き続き、植物組織の光合成機能の診断のためのクロロフィル蛍光の計測と解析を行った。特に、パルス蛍光方式による水ストレス下でのphotochemicalなクエンチング反応とnon-photochemicalなクエンチング反応について調べた。

その結果、水ストレスを与えた葉組織では、可視的に葉組織のしおれ等の変調が認められない場合でも、パルス蛍光では、photochemicalなクエンチングとnon-photochemicalなクエンチングの係数であるqpとqnの計測された値に異常が認められた。また、葉組織を水ストレスから回復させた状態では、誘導蛍光の時間的変化は正常な状態に回復した。葉の成長との関係では、qpとqnに、水ストレスがない場合には葉の成長の影響がなかったが、水ストレスによって成長の影響が現れた。なお、qpとpnの現象のパターンは植物種によって異なっていた。これらの誘導蛍光のパターンの変化は、気孔の閉口による炭酸固定反応の停滞や葉組織の水分量の低下に伴うクロロプラスト内の溶質濃度の変化が、光リン酸化反応の停滞や電子伝達系の機能変化などを引き起こした結果もたらされるものと推定される。このことは、パルス蛍光による種苗などの植物組織の発達段階の診断において、水ストレスなどの影響を考慮する必要があることを示している。さらに、これらの知見を利用したパルス蛍光の診断のための画像計測システムを開発した。このシステムは、パルス変調方式ではないが、パルス変調方式と同様な情報を提供することが明らかになった。
数値計算アルゴリズムを用いた平均曲率流の解析的研究

石井は平均曲率流に対する近似問題について研究した。1992年にBence,Meriman,Osherによって提案された平均曲率流の近似アルゴリズムについて、このアルゴリズムから平均曲率流方程式を直接導くような収束の証明を与えた。また、滑らかでコンパクトな平均曲率流に対して最良誤差評価を与えた。更に、Allen-Cahn方程式と呼ばれる非線形放物型方程式を用いて滑らかでコンパクトな平均曲率流の近似した際の最良誤差評価を導いた。丸尾は半線形楕円型方程式に対する非有界で球対称な粘性解の構造を空間遠方での漸近挙動に応じて完全に決定した。内藤はべきの非線形項をもつ半線形放物型方程式に対してその自己相似解を詳細に調べ、初期値問題の解が自己相似解に漸近することを示した。また、非線形項の指数がソボレフ臨界指数のとき、Type II爆発を起こすような解が存在するための1つの十分条件を与えた。更に半線形楕円型方程式に対する解の多重存在についても研究した。桑村は勾配・歪勾配構造をもつ反応拡散方程式系について研究した。この構造をもつ反応拡散方程式はハミルトン構造という解析力学の基本的形式を備えていることに注目し、Turing安定性による非自明な空間周期的なパターンが存在するための必要条件を得た。また、温暖化に伴う環境変化に対して、時間遅れを含む微分方程式によるモデル化を行った。足立はN体Stark Hamiltonianに対して、極限吸収原理として知られているレゾルベント評価を、配位空間における局所化を用いて改良した。研究代表者の石井は平均曲率流に対するBence-Merriman-Osherアルゴリズムについて研究した。まず、その収束の問題を特異摂動問題という観点から、符号付き距離関数と粘性解の方法を用いて証明した(後藤陽子、小川卓克両氏との共同研究)。この結果はComm.Pure Appl.Anal.に掲載されている。次に、滑らかな平均曲率流をBence-Merriman-Osherアルゴリズムに対する最良誤差評価を示した。これはSIAM J.Math.Anal.に掲載された。分担者の丸尾は球対称な係数を持つ半線形楕円型方程式に対する球対称解について研究した。係数が適当な仮定を満たすとき、その解に対する漸近展開定理を得た。その際、あるオーダーの係数は解によって異なり、その個数は連続濃度と同じであることも示した。これはAdv.Math.Sci.Appl.に掲載予定である。分担者の桑村は反応拡散方程式(系)におけるパターン形成について研究した。空間1次元の場合に、勾配/歪勾配構造をもつ散逸系のTuringパターンについての基本的な性質を調べた。これはSIAM.J.Appl.Math.に掲載されている。また、反応拡散方程式の遷移層を持つ解に対する安定性を変分法的に考察した(森田善久、栄伸一郎両氏との共同研究)。この研究はPhysica Dに掲載されている。分担者の大沼は非線形楕円型方程式に対する強比較原理について研究した。ある種の非線形楕円型方程式に対して上半連続な粘性劣解と下半連続な粘性優解の強比較原理の成立を証明した(儀我美一氏との共同研究)。これはInternational Journal of Pure and Applied Mathematicsに掲載されている。研究代表者の石井は外力のついた平均曲率流をAllen-Cahn方程式で近似した際の収束の速さについて研究した。1995年に準最良と呼ばれる評価が得られて以来進展が無かったが、近似解の精度を上げることにより、従来の結果を改良した。また、それが最良であることも示した。これはAdcances in Differential Equationに掲載される予定である(現在印刷中)。丸尾は退化した半線形楕円型偏微分方程式に対する球対称な粘性解を研究した。無限遠方の漸近挙動を詳しく調べることにより、粘性解の個数が実数と同じ濃度を持つことを証明した。これはAdvances in Mathematical Sciences and Applicationsに掲載されている。

内藤は特異外力項をもつ楕円型偏微分方程式の全域解の存在・非存在および多重存在について考察した。半線形放物型偏微分方程式について、Sobolev臨界指数増大度の非線形項を持つ場合に解の爆発の速さについて研究し、とくに後方型自己相似解の解構造を明らかにすることによりtype IIと呼ばれる特異な速さで爆発する解の存在を示した。更に自己相似解に対して常微分方程式の手法を用いることによりその解構造を考察した。また、走化性粘菌の集中現象を記述する放物型モデルに対して、自己相似的に挙動する時間大域解の存在を示した。これらの結果はJournal of Differential quations, Banach Center Publications, Proceeding of Royal Society of Edinburghに掲載されている。足立は時間周期的に変動する一様電場で、その時間平均がゼロでないものの中における多体量子力学系に対する散乱問題を考え、相互作用ポテンシャルが長距離型である場合にも漸近完全性が成立することを示した。これは2体系の場合でさえも新しい結果である。この結果はCommunications in Mathematical Physicsに掲載が予定されている。研究代表者の石井は滑らかでコンパクトな平均曲率流を半線形放物型方程式で近似した際の誤差評価について研究した。これは1995年に準最良評価が得られていたが、それ以前に予想されていた評価にはわずかに届いていなかった。石井はより精密な計算を行い、最良誤差評価を導いた。桑村は勾配・歪勾配構造をもつ反応拡散方程式系に関するこれまでに得られた結果を整理して、それをAdvanced Studies in Pure Mathematics, vol.47, pp.635-646(2007)において発表した。また、本年度は環境科学の問題にも取り組んだ。近年、人間の産業活動に伴って排出される二酸化炭素により、地球表面の大気や海洋の平均温度は上昇を示し、それに伴い海水面の上昇や降水量の変化が観測されている。この問題のモデル化を時間遅れを含む微分方程式を用いて行った。内藤はSobolev臨界指数を持つ半線形放物型方程式に対して、後ろ向き自己相似解の形状を調べ、それを用いて解の爆発条件を得た。また、特異な外力をもつ半線形楕円型方程式に対する正値解の存在、非存在を研究した。足立はN体Stark Hamiltonianに対して、極限吸収原理として知られているレゾルベント評価を、配位空間における局所化を用いて改良した。より具体的には、定電場の錘近傍の外側に局所化することによって、より精密ななレゾルベント評価が得られることを示した。
乳幼児食物アレルギーの診断と予防を可能にする臍帯血高感度診断デバイスの開発研究

1.臍帯血のアレルゲン診断法の確立:これまで臍帯血中にIgEが検出されたとの報告はあるが、アレルゲンパターンを母体血と臍帯血で比較検討した例は無い。従来の測定法であるCAP-RAST法は検出感度が低く、大量の血液を必要とするため、数十種類のアレルゲンパターンを検査できないためである。本研究では、ダイヤモンドコーティング蛋白チップの基本技術開発を基盤にアレルゲン検出チップとして応用し、臍帯血のアレルゲンパターンを調査し、母体血とは全くアレルゲンパターの違い事、胎内でアレルギーが始まっている事、食物抗原がアレルゲンのなる頻度の高いことを明らかにした。2.検出技術の改良:2.5Aのダイヤモンドの結晶格子にカルボキシル基を導入した蛋白チップをこれまでに開発し(関連特許3件申請:国際特許1件)、高密度集積抗原のハイスループットチップを実現してきた。検出アレルゲンを30抗原にすることができた。IgE以外に、IgG,IgG4,IgA,s-IgAについて、抗原特異的抗体の検出に成功した。測定感度においては、CAP-RAST法の測定限界をさらに下げることに成功した。抗原により違いがあるものの、CAP-RAST法の測定限界をさらに1/12-1/50にまで下げることに成功した。さらに、国際的に広く使用されているCAP-RAST法との相関において、十分な一致を見た。即ち、母子移行抗体が新生児期、乳幼児期の食物アレルギーの原因となっている可能性を検証した例は無い。その理由は、従来のCAP-RAST法は検出感度が低く、大量の血液を必要とするため、数十種類のアレルゲンパターンを検査できないためと推定している。本研究では、ダイヤモンドコーティング蛋白チップの基本技術開発を基盤にアレルゲン検出チップとして応用し、母体血、臍帯血、3、6ヶ月検診時、1歳児の血液のアレルゲンパターンを調査した。これにより母子移行が確認されているIgGと、IgE, IgAは母子移行しないことが明らかになった。従って、臍帯血で検出されたIgEは、胎内でアレルゲンによって感作され、胎児期にIgEが作られたことを意味することが、母子間のアレルゲンパターンの追求から明らかになった。2.検出技術の改良:2.5Åのダイヤモンドの結晶格子にカルボキシル基を導入した蛋白チップをこれまでに開発し(関連特許3件申請:国際特許1件)、高密度集積抗原のハイスループットチップを実現してきた。検出に要する時間が現在2時間であるが、これを1時間以内に短縮するため、反応温度の検討を行ったが、改善を見なかった。そこで、チップ表面固定化抗原を増加させ、感度を増して反応の初速度で判定することで、検出時間の短縮を試みることとした。
in vivoで体細胞から生殖細胞をつくる

イモリは再生能力の高い脊椎動物である。これまでに、飢餓状態や長期のエストロゲン投与により精巣索状部の柱状上皮細胞が、生殖原細胞様の細胞に変化することが古くから指摘されていたが、その真偽は不明なままであった。今回、イモリに長期間エストロゲンを投与し、この柱状上皮細胞が生殖原細胞に分化転換するかを生殖細胞に特異的に発現する分子マーカーであるVASAおよびSGSA-1を用いて調べた。その結果、柱状上皮細胞の一部は、VASA陽性を示し、かつ、生殖細胞に特有の構造物であるnuage様構造を持つことが明らかとなった。25年度は、以下の項目について研究を実施した:(1)生殖細胞分化の分子マーカー遺伝子の単離、及びそれに対する特異抗体の作製(2)イモリ精巣組織索状部の柱状上皮細胞の生殖細胞への転換誘起(1)に関しては、生殖細胞に特異的に発現する遺伝子としてnanos、vasa cDNAをクローニングした。vasaに関しては、配列を基に合成したペプチドを抗原として抗体の作製を行った。cDNAから作成したリコンビナントタンパク、様々な組織から抽出したタンパクサンプルを用いたイムノブロットおよび免疫組織化学の結果から、本抗体は、vasaタンパクを特異的に認識し、かつ生殖細胞に特異的に発現することが明らかとなった。これにより、既に保有している生殖細胞を特異的に認識できるSGSA-1抗体とともに本研究課題の解析に使用可能となった。イモリ精巣組織におけるvasa発現部位を免疫組織化学法により検討した結果、精原細胞、精母細胞でその発現はみられた。一方、索状部においては、間質部に局在する幹細胞型生殖細胞は、vasa陽性であったが、柱状上皮細胞はvasa陰性であった。(2)に関しては、主要な精子形成細胞のステージが異なる3の時期のイモリを用いて、それぞれ、索状部以外の精巣組織を除去を行った後、エストロゲン(estradiol benzoate)の投与を4ヶ月間、行った。既に投与が終了した実験では、索上部柱状上皮細胞の形態変化が認められた。現在、vasa、SGSA-1抗体を用いた解析及び、電子顕微鏡を用いて柱状上皮細胞の特性について解析を開始している。26年度は以下について研究を実施した:1)イモリ精巣組織索状部の柱状上皮細胞の生殖細胞への分化転換誘起これまでに,生殖細胞に特異的に発現する遺伝子としてnanos、vasa cDNAをクローニングし,これらに対する特異抗体を作製した。既に保有している生殖細胞特異抗体であるSGSA-1およびvasa抗体は、イモリ精巣組織において精原細胞、精母細胞,そして索状部の間質に分布する始原生殖細胞を特異的に認識するが、セルトリ細胞、間質体細胞、ライジッヒ細胞および索状部間質体細胞では陰性であった。これらの生殖細胞に特異的に発現する分子を指標として精巣組織索状部の柱状上皮細胞の生殖細胞への分化転換の是非について検討した。精巣組織から索上部以外の部分を除去し,エストロゲンの長期投与を行うと索状部柱状上皮の形態の変化が認めれた。これらについて生殖細胞に特異的に発現する分子であるSGSA-1およびvasaの発現について検討した。柱状上皮近辺においてvasa陽性細胞が確認された。しかし、柱状上皮の形態が著しく変化していたため、vasa陽性細胞の局在部は不明瞭であった。そこで、ラミニン抗体を用いて索上部のvasa陽性細胞の分布を検討したが、これらの細胞が柱状上皮細胞がどうかの識別は困難であった。現在、柱状上皮細胞の時系列変化を追跡するためのエストロゲン長期投与実験を行い、その時系列過程での柱状上皮の動態を追跡するための実験を開始している。イモリ精巣組織索状部の柱状上皮細胞の生殖細胞への分化転換を明らかにするために、精巣組織より索状部以外の部分を外科的に除去したイモリを用いてエストロゲンの長期投与を行った。この過程における時系列変化を生殖細胞の分化マーカーとしてVASAおよびSGSA-1、そして上皮と間充織の関係を明らかにするためにラミニンの局在を免疫組織化学法によって調べた。時系列を追った解析から、柱状上皮細胞層の一部の細胞で弱いVASAおよびSGSA-1陽性である細胞の出現がみられた。このような細胞は通常の柱状上皮細胞と比べて肥大化している傾向を示した。この時、柱状上皮層と間充織部の間にみられるラミニンの分布が不明瞭となっていたが、VASA陽性を示した柱状上皮細胞が間充織中に移動するかは、分からなかった。正常精巣組織の索状部の間充織中にみられる生殖原細胞は接触している体細胞で覆われており、その外側(基底膜側)にはラミニンが分布している。さらにセルトリ細胞のマーカーであるamhが、この体細胞にも局在していることを確かめた。現在、エストロゲン長期投与によって誘起される索状部柱状上皮細胞層で誘導されるVASA発現細胞が真に生殖細胞となるかを明らかにするために、この細胞の動態をラミニン、およびamhの局在と合わせて解析している。また、VASA陽性となった柱状上皮細胞を免疫電験組織化学法を用いて解析したところ、通常の柱状上皮細胞では観察できないが、このようなVASA陽性細胞では、電子密度の高いnuage様の構造が観察できた。

この柱状上皮層を生殖原細胞を含む間充織層と分離後、柱状上皮層を雄の腎臓被膜下に移植した時の生殖細胞への分化の成否について現在、検討している。イモリは再生能力の高い脊椎動物である。これまでに、飢餓状態や長期のエストロゲン投与により精巣索状部の柱状上皮細胞が、生殖原細胞様の細胞に変化することが古くから指摘されていたが、その真偽は不明なままであった。今回、イモリに長期間エストロゲンを投与し、この柱状上皮細胞が生殖原細胞に分化転換するかを生殖細胞に特異的に発現する分子マーカーであるVASAおよびSGSA-1を用いて調べた。その結果、柱状上皮細胞の一部は、VASA陽性を示し、かつ、生殖細胞に特有の構造物であるnuage様構造を持つことが明らかとなった。26年度では、精巣組織索状部の柱状上皮細胞が、生殖細胞に分化転換する直接のevidenceを得ることが目的であったが、vasa陽性細胞の出現は確認できたが,その由来の同定まで至らなかった。生殖生物学「イモリ精巣組織索状部の柱状上皮細胞の生殖細胞への転換誘起」に関しては,現在、行っているエストロゲンの長期投与による柱状上皮細胞の変化過程において生殖細胞マーカー分子の発現を指標として詳細な時系列変化を解析することで,この過程における柱状上皮細胞の動態について明らかにしていく予定である。25年度の実施計画(・生殖細胞分化の分子マーカー遺伝子の単離、及びそれに対する特異抗体の作製、・イモリ精巣組織索状部の柱状上皮細胞の生殖細胞への転換誘起)については、以下のことが達成された:1. mRNA、タンパクレベルで使用可能な生殖細胞に特異的に発現するマーカー分子が得られた。2.精巣組織の部分的除去及びエストロゲン投与によって期待される形態変化が誘導できた。26年度は当初予定していた柱状上皮細胞の分化転換の直接的証明のために途中から、解析を中断し、時系列変化のための投与実験を行うことになり、若干の未使用額が生じた。「イモリ精巣組織索状部の柱状上皮細胞の生殖細胞への転換誘起」に関しては、これまでに索状部以外の精巣組織の除去を行った後、長期間のエストロゲン(estradiol benzoate)投与を行なった。現在間、既に投与が終了した実験では、索上部柱状上皮細胞の形態変化が認められた。今後、生殖細胞に特異的に発現するマーカー分子であるvasa、SGSA-1抗体を用いた解析及び、電子顕微鏡を用いた柱状上皮細胞の特性について解析を進め、人為的誘導により、柱状上皮が生殖細胞としての性質を有するようになるのか否か、を明らかにする。また、経時的変化についても同様な解析に加えて、q-PCRを用いた解析を行い、柱状上皮細胞の動態について明らかにしていく予定である。27年度は、現在、行っている時系列変化のための解析を継続して行うため、26年度に使用用予定であった研究費はその解析のために使用する。研究費の大半はこれらの解析のための消耗品購入にあてることを予定している。
高エネルギーイオンビームを用いた多層膜・多機能性ポリマーの開発

エネルギーが200 keVから2000 keVの水素イオンビームを用いてポリエチレンシートを照射し,そのときポリエチレン中に生成したラジカルを起点としてグラフト重合を行うイオンビームグラフト重合法に関する研究を行った.まず,基礎過程であるイオンビーム誘起ラジカルに関する測定・考察を定量的に行った.さらに,照射及びグラフト重合をそれぞれ2回行い,深さ方向の異なる位置に異なるモノマーがグラフト重合されたことを示した。多層膜試料が作製できた.エネルギーが200 keVから2000 keVの水素イオンビームを用いてポリエチレンシートを照射し,そのときポリエチレン中に生成したラジカルを起点としてグラフト重合を行うイオンビームグラフト重合法に関する研究を行った.まず,基礎過程であるイオンビーム誘起ラジカルに関する測定・考察を定量的に行った.さらに,照射及びグラフト重合をそれぞれ2回行い,深さ方向の異なる位置に異なるモノマーがグラフト重合されたことを示した。多層膜試料が作製できた.50μmのポリエチレンシートに陽子ビームを照射し,グラフト重合を行った.さらにその試料にイオンビームを照射し,グラフト重合を行った,入射陽子ビームのエネルギーは0.3MeVあるいは3MeVとし,モノマーはアクリル酸とアクリロニトリルを用いた,その試料の分析は重量測定,赤外線吸光分光を用いて行った,重量測定から2種類のモノマーがすべての試料に対してグラフト重合されているという結果は得られなかった.しかし,赤外線吸光分光から,シアノ基(アクリロニトリル)とカルボキシル基(アクリル酸)に対応する吸収線がすべての試料に対して観測された.これは,連続したイオンビームグラフト重合によって,異なるポリマー鎖が導入されたことを示している.ところでこれらは複数回のイオンビームグラフト重合が行えるかどうかを試した結果である.したがって,多層膜になっているかどうかの測定は行っていない.また,50μmのポリエチレンシートを6枚重ねた試料に3.4MeV陽子ビームを照射した,それぞれのシートをESR装置で分析し,ラジカルを測定した,これまで2MeV照射の場合得られていたスペクトルとは異なったスペクトルが得られた.前者はポリエニルラジカル成分が多いと考えられる.現在更なる解析を行っている.さらに,N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)とアクリロイルモルホリン(ACMO)モノマー(共に興人製)の重合を試みた.水溶性なので,海水などの水溶液中における吸着剤としては不向きであると考えられるが,共重合を行うことで,他の応用が考えられるかもしれない.陽子ビームをポリエチレンに照射し,その中に生成したラジカルを起点としてモノマーのグラフト重合を行っている.イオンビームグラフト重合を行った試料に再び陽子ビームを照射し,電子スピン共鳴装置を用いて試料中のラジカルの観測を行った.一回照射時とほぼ同じスペグトルが得られたので,従来と同様にイオンビームグラフト重合を行うことが可能であることがわかった.50μmのポリエチレンを4枚重ねて3.4MeVの陽子ビームを照射したとき,飛程近傍(4枚目)におけるグラフト率がエネルギー付与から考えられる値よりも小さくなった.本研究では,数μmの層からなる多層膜ポリマーを多重グラフト重合(イオンビームグラフト重合法を多数回適用)を用いて製作する.この層の領域はすべて飛程近傍になるので,グラフト率の低下機構解明は多層膜ポリマー作成において重要である.そこで,陽子ビームエネルギーやフルエンスを変えて実験を行い,この現象の機構について検討した.飛程近傍においては入射粒子とターゲット粒子の核的衝突が起こる.これがグラフト鎖の生長を阻害し,グラフト率低下に起因するとして検討を行った結果,実験結果を説明できることがわかった.銅が吸着している場所が導入した吸着官能基の存在する場所と考えて,多重グラフト重合で作成した試料に銅を吸着して加速器分析を行った.飛程付近の深さにピークを持った銅密度分布が観測できた.しかし,二回グラフト重合したうちのいずれか一回のグラフト鎖に大部分の銅が吸着しているようであった.吸着官能基はアミドキシム基とカルボキシル基を用いて行った.前者は疎水性,後者は親水性基であるので吸着効率等が異なり,かなりの差異が出たと考え,同種のモノマー(アクリル酸とメタクリル酸)を用いて多重グラフト重合実験を行った.その結果,二種の官能基にそれぞれ吸着しているような分布(二層)が測定できた.イオンビーム(H^+)でポリエチレン試料を照射した後,電子スピン共鳴装置を用いてラジカル数を測定し定量化した.このとき,照射後の試料を電子スピン共鳴装置用の測定管に入れ,測定管ごと液体窒素デュアーに挿入することでラジカルの減少を阻止することに成功した.ラジカルは付与エネルギー及び阻止能に比例することがわかった.グラフト重合後に銅を吸着し,その分布を加速器分析で測定した結果からグラフト鎖の伸びを2μmと仮定した場合,ラジカル100個に対して1本のグラフト鎖が伸びていることがわかった.また,測定したラジカル数から密度を求めた.200keVのイオンビーム(飛程2μm)を照射した場合,ラジカル密度は10^<19>cm^<-3>であった.イオンビームの飛程が長くなるにつれてラジカル密度は小さくなることがわかった.ポリエチレンを貫通しないエネルギーを持ったイオンビームでポリエチレンを照射すると,同じ付与エネルギーの貫通イオンビームに比べてグラフト率が小さくなることがわかった.

これは,ブラッグピークが存在するために,イオンビーム飛程付近の核衝突反応やラジカル密度が大きいことによる重合反応の再結合停止反応が多くなるためにグラフト鎖が伸びないためと思われる.イオンビームでポリエチレンを照射し十分な時間大気中に保存する.この試料に再びイオンビーム照射を行いグラフト重合した際グラフト率が小さくなる現象が観測された.照射による何らかのダメージあるものと思われる.多数回の照射を行う場合には注意する必要があることがわかった.以上のようなイオンビームを多数回照射することによる,多重グラフト重合による多層膜ポリマー作製に関する基本データが得られた.
歴史社会学の（再）基礎づけ：グローバル・ヒストリーのメタ分析

本年度も前年度に引き続いて、当該研究の前提として先行して実施していた、立命館大学アジア・日本研究所研究推進プログラム採択研究プロジェクトである「『大分岐』と『大収斂』:アジアからの世界史像の再構築」と連動して研究を進め、前年度に行った第一段階の理論的検討を踏まえて、第二段階(「グローバル・ヒストリーを素材とした検討」)に作業を移行させた。上述の同プロジェクトは本年度が最終年にあたり、その成果は『教養としての世界史の学び方』として出版された。同書には、上述の本研究計画第二段階の研究成果が含まれている。また2019年3月10日には、同書の刊行をふまえて、遠藤乾教授(北海道大学)、芝崎厚士教授(駒澤大学)、末近浩太教授(立命館大学)、小田中直樹教授(東北大学)、島田竜登准教授(東京大学)、奈良勝司助教(立命館大学)を招聘して、ワークショップと合評会を実施し、特に歴史学と社会科学との相互関係について検討を深めた。また並行して第一段階の作業のうち前年度から持ち越したメタアナリシスに関する分析については、他の作業の進捗から得られた知見にしたがって計画のマイナーな修正を行い、それにそって資料の収集を進めた。また研究の進捗に伴って、歴史的な社会科学の基礎概念を再考する新たな研究プロジェクトとの横の連携の可能性が浮上した。「グローバル関係学の時空論的基礎付け」(仮称)として、主に国際関係論分野の既存の複数のプロジェクトが合流する新規プロジェクトに、本研究もその成果を踏まえて合流することとなった。同プロジェクトからのフィードバックは、本研究計画の第三段階の作業の射程を延長することが期待される。作業全体としては、予定通り、計画に示した第二段階に進んでいるが、前年度に計画の変更が生じた第一段階におけるメタアナリシスに関する作業については、再調整された計画に従って作業を進めており、資料の収集についてはほぼ計画にしたがって進んでいるが、当初計画のペースに照らして作業を進捗の遅れを完全に取り戻すには至っていない。当初計画の第三段階すなわち「第二段階の応用分析の結果を評価することで、歴史社会学を基礎づける哲学的・方法的規準にフィードバック」し、「歴史社会学の(再)基礎づけに向けた総括」を行う作業に取り掛かる。計画の再調整のために進捗に遅れが生じているメタアナリシスに関する分析を年度の前半に集中して行い、キャッチアップを果たし次第、第三段階の作業にとりかかって年度内に成果を出すことを目指す。また上述の「グローバル関係学の時空論的基礎付け」(仮称)プロジェクトにも参加して、本研究へのフィードバックを目指す。本年度は、当該研究の前提として先行して実施していた、立命館大学アジア・日本研究所研究推進プログラム採択研究プロジェクトである「『大分岐』と『大収斂』:アジアからの世界史像の再構築」と連動して、本研究の第一段階に当たる理論的検討の三つの領野のうち、特にメタヒストリーと社会科学の学史の検討を進めた。2017年7月28日は同プロジェクトとの共催で、エアフルト大学マックス・ウェーバー・センターよりカーステン・ヘルマン=ピラート教授を招聘し、同教授の『現代経済学のヘーゲル的変容』の書評ワークショップを開催して、「制度」概念を通じた歴史と社会科学の架橋について国際的な研究水準をレビューするとともに、その哲学的基礎付けについて検討を行った。翌7月29日には、おなじく同プロジェクトとの共催で、東北大学大学院経済学研究科から小田中直樹教授を招聘し、大学教育における世界史教科書のありかたについて、同教授による『世界史/いま、ここから』の経験を踏まえて討議を行った。2017年11月22-23日は、同プロジェクトと共催で、西洋史分野から長谷川貴彦教授(北海道大学大学院文学研究科)、東洋史分野から小笠原弘幸准教授(九州大学人文科学研究院)、歴史社会学分野から石原俊教授(明治学院大学社会学部教授)の専門家を招聘し、世界史のナラティブの前提となる空間分節を再検討するため、二日間にわたるワークショップを開催した。これらのワークショップなどを通じて、メタヒストリーおよび社会科学の学史の検討については一定の進捗を見た。研究の第一段階に位置付けた理論的研究の三つの領野のうち、メタアナリシスについては、連携するプロジェクトの側の計画変更に伴って、接続の再設計を要し、進捗は準備段階にとどまっている。結果として、一定の進捗をみたメタヒストリーおよび学史研究の検討から得られた知見との統合にはいたっていない。

また研究の進捗に伴って、歴史的な社会科学の基礎概念を再考する新たな研究プロジェクトとの横の連携の可能性が浮上した。「グローバル関係学の時空論的基礎付け」(仮称)として、主に国際関係論分野の既存の複数のプロジェクトが合流する新規プロジェクトに、本研究もその成果を踏まえて合流することとなった。同プロジェクトからのフィードバックは、本研究計画の第三段階の作業の射程を延長することが期待される。作業全体としては、予定通り、計画に示した第二段階に進んでいるが、前年度に計画の変更が生じた第一段階におけるメタアナリシスに関する作業については、再調整された計画に従って作業を進めており、資料の収集についてはほぼ計画にしたがって進んでいるが、当初計画のペースに照らして作業を進捗の遅れを完全に取り戻すには至っていない。メタアナリシスについては、本研究内で内製化するかたちで、2018年度内にキャッチアップし、当初2018年度に計画していた第二段階のグローバル・ヒストリーの個別研究を素材とする検討に統合するかたちで、研究の進め方を再設計する。また研究代表者のエフォート配分を見直し、所属研究機関の(時間的な)研究助成制度などを活用して、当初計画の20%から25%程度にエフォートを引き上げ、期間内の成果到達を図る。当初計画の第三段階すなわち「第二段階の応用分析の結果を評価することで、歴史社会学を基礎づける哲学的・方法的規準にフィードバック」し、「歴史社会学の(再)基礎づけに向けた総括」を行う作業に取り掛かる。計画の再調整のために進捗に遅れが生じているメタアナリシスに関する分析を年度の前半に集中して行い、キャッチアップを果たし次第、第三段階の作業にとりかかって年度内に成果を出すことを目指す。また上述の「グローバル関係学の時空論的基礎付け」(仮称)プロジェクトにも参加して、本研究へのフィードバックを目指す。研究計画で予定していた三つの作業コンポーネントのうちのひとつ(歴史学のメタアナリシスの方法論的検討)に関して、作業の前提となる先行プロジェクトの側の研究計画の変更に伴い、接続の再設計に時間を要して、準備段階にとどまり、同作業コンポーネントの遂行に伴って予定していた物品の購入や研究集会の開催を後ろ倒しの実施に変更したため。本務校において、計画時には確定していなかった学外研究を命じられたため、計画時に予定していた国内出張のいくつかを延期したこと、および第一段階のメタアナリシスに関する作業計画の調整により謝金を用いての作業の進捗を後ろ倒しになっていることによる。学外研究は2019年前期で終了するので、延期された国内出張は学外研究終了後に、実施するとともに、メタアナリシスに関する作業は2019年度前半に完了させ、ふまえて謝金を用いての作業にすみやかに移行する。
潜在的な薬物応答の分析・応用を可能にするディープフェノタイピング法の開発

2種類の抗がん剤(Vincristine、PD0325901およびその併用)を、24時間処理したヒト線維肉腫由来HT-1080細胞細胞質画分を、2次元電気泳動(2DE)に供した。得られたデータをOLSAにより解析したところ、3つのベクトルが抽出された。各ベクトルはこれらのデータを縮約する基礎的な作用であると考えられる。それぞれ細胞死に関連すると考えられる共通作用、併用により打消し合う作用、および併用により現れる作用が見いだされたと考えられた。2DEで得られる各変数はスポットであり,個々に生物学的な意義を解釈することは困難である。これらの結果は,当初の想定通りOLSAによる次元縮約が効果的であり,抗がん剤の併用効果を検出できたものと推察される。ミニゲルを用いた2DEによるプロファイルデータのOLSAによる解析により、薬理作用を解析可能であることを示すことができた。さらに、OLSAによるトランスクリプトームデータの解析にも取り組んだ。前年度,OLSAにより抽出した118個のベクトルのうち、2番目に寄与率の高いベクトル(P2V)に着目した。gene ontology解析等から、P2VはPI3K/AKT/mTOR経路阻害に対応すると考えられるため、P2Vハイスコア化合物はautophagyを誘導するものと推察される。そこでP2Vハイスコア化合物のうち、autophagyとの関係性が報告されていないBenzamilなど5化合物について、autophagy誘導能をLC-3のphosphatidylethanolamine化のWestern blotting法による検出、等により評価した。結果、phenazopyridineを除く4化合物について確かにautophagyの誘導が認められ、OLSA結果に基づく予測は概ね正しいことが示された。薬物応答性をオミクスデータに変換した後に学習無しの解析を行うことで、研究者が必ずしも定義していない表現型をも利用して薬物応答性を体系的に捉える方法論を構築している。本研究では、本方法論による薬物作用の体系化を実証するため、抗がん剤の併用効果の予測に取り組む。これまでに当研究室では、学習無しの解析手法として因子分析主成分法を応用することでオミクスデータを線形分離し、次元縮約するアプローチを考案しており、薬剤を処理した際のオミクスデータに対して本法による解析を適用した。オミクスデータとしては公共データベースが充実しているトランスクリプトームデータを用いた。Broad instituteが提供するConnectivitymapによるMCF7細胞に対して318化合物、370条件のトランスクリプトームデータを解析に供したところ、1サンプルにつき11911遺伝子(次元)からなるデータが118個のベクトル(次元)に縮約された。これらは遺伝子の協奏性により縮約されているものと考えられるため、各々が何らかの薬剤作用に応答して変動した遺伝子パターン(シグネチャー)であると推察される。実際に個々のシグネチャーにおいて寄与率の高い遺伝子群(上位1%, 119遺伝子)をgene ontology解析した結果、65個のベクトル(55.1%)に関して有意な濃縮が認められ、確かに薬物作用を細胞において意味のある情報に縮約することに成功した。オミクスデータの取得に関してはプロテアソーム阻害剤であるMG132, BortezomibなどをHeLa細胞に施し、二次元電気泳動による解析を行うことで本系による薬物作用の分離性能を評価した。得られたデータを上述の解析手法により線形分離したところ、これら類似の作用を持つ薬剤の作用を分離するスポットパターンを見出すことに成功した。プロファイルデータの取得方法論である二次元電気泳動がやや遅延している。原因の一つとして実験者による手技の習得に時間を要する点が挙げられる。この点は本年度の研鑽により解決に向かっているものの、引き続きデータ取得に邁進する必要がある。また現状では薬物作用を分離したに過ぎず、この分離の汎化性能を検証する必要がある点には注意する必要があることも付け加えたい。一方、データ解析手法の薬物作用分離への適用は順調に進んでいる。プロファイルデータ取得の遅延とデータ解析手法の前進とを総合的に考慮し、やや遅れていると判断した。

そこでP2Vハイスコア化合物のうち、autophagyとの関係性が報告されていないBenzamilなど5化合物について、autophagy誘導能をLC-3のphosphatidylethanolamine化のWestern blotting法による検出、等により評価した。結果、phenazopyridineを除く4化合物について確かにautophagyの誘導が認められ、OLSA結果に基づく予測は概ね正しいことが示された。プロファイルデータの取得方法である二次元電気泳動に関してやや遅れが生じている。この原因の一つとして、実験難易度の高さからくる実験手技の安定性が従事者間で異なる点が挙げられる。現在実験手技習熟に取り組んでおり、実際に再現の良いスポットの検出に成功しつつあるものの、二次元電気泳動データの質と安定性の向上にこれからも努める必要がある。二次元電気泳動のメリットとして翻訳後修飾の情報も利用することが可能な点が挙げられる。しかしながら当研究室で開発したプロファイルデータ解析手法(Orthogonal Linear Separation Analysis, OLSA)は、薬剤処理をした細胞のトランスクリプトームデータにおいても機能することが本年度の成果より明らかとなった。そこで今後は二次元電気泳動によるデータ取得・解析に平行して、トランスクリプトームデータの取得・活用することでも抗がん剤の併用効果の予測に取り組み、研究者が必ずしも定義していない表現型をも利用して薬物応答性を体系的に捉える方法論の実証を遂行したいと考えている。プロファイルデータの取得方法論である二次元電気泳動が、実験者による手技の習得に時間を要しているためやや遅延した。その結果、電気泳動にかけるサンプル処理、および電気泳動に供する費用が当初予定よりも、減少した。本年度、当初目標を達成するため、マンパワーを確保して実験に取り組む。
がん-間質相互作用のメディエーターとしてのHGF-Met系の意義とその制御

癌間質に発現するHGFとそのアンタゴニストとしてデザインされたNK4の作用発現の分子メカニズムについて以下の計画を設定し、それぞれに示す成果を得た。(1)健常組織においてc-Metの活性化を負に制御する機構としてc-Metのjuxtamembrane領域にある985番目のセリン(Ser985)のリン酸化に注目し、リン酸化Ser985を特異的に認識する抗体を作製した。この抗体によりヒト肺癌細胞株A549をもちいた解析を実施し、Ser985リン酸化酵素としてprotein kinase Cを、また脱リン酸化酵素としてprotein phosphatase2Aを同定した。また健常なマウスの肝臓においてc-MetのSer985は恒常的にリン酸化され、HGFにたいする細胞応答がみとめられないのに対し、CC14により人為的に肝炎を発症させたマウスの肝臓では、その修復期にSer985は脱リン酸化されc-Metは活性化状態となることを明らかにした。2.juxtamembrane domainを欠失したc-Metを発現するノックインマウスの作製Ser985を含むjuxtamembrane領域はc-Metの13番目のexonにコードされている。exon13を欠失したc-Metを発現するノックインマウスを作製するためにexon13を挟むイントロンにlox配列を挿入したベクターを構築しES細胞を得たが、キメラマウスにおいてlox配列だけが失われることが判明した。そこでその対策としてエクソン13を欠失させたベクターを新たに構築しキメラマウスを得ることができた。3.NK4による血管新生阻害機構の解析NK4を固相化したアフィニティービーズを作製し細胞表面に発現するNK4結合分子の解析を行い、lamininγ1がその結合分子の1つであることを明らかにした。
糖切断酵素や糖転移酵素による細胞認識を阻害する擬似オリゴ糖の合成

糖切断酵素をターゲットとした研究では、複合糖質の関与する分子認識に深く関わっているフコース残基に注目し、単糖間スルフィド結合を有する4種のよく見られる結合様式をもった二糖、すなわち、フコースがN-アセチル-β-グラコサミニドにα1→6,α1→4,α1→3結合した二糖およびβ-ガラクトシドにα1→2結合した二糖を合成し、それらのウシ生殖器由来のα-L-フコシダーゼに対する阻害作用および阻害様式の相違を明らかにし、基質特異性を探る道具としての有用性を明らかにした。さらに、より強い阻害活性の期待される5-チオ-L-フコースを非還元末端に有する二糖を合成するために必要な5-チオ-L-フコシル化にイミデート法が有効であることをはじめて明らかにした。また、糖転移酵素をターゲットとした研究では、α(2→6)-シアリルトランスフェラーゼ(EC2.4.99.1)の受容体アナログとして、ラクトサミンの6'-デオキシ,6'-チオ,6'-テトラヒドロピラニルオキシ誘導体を合成し、転移反応に対する作用について検討した。これらはいずれもこの酵素に対し受容体アナログとしてははじめての阻害剤であるが、6'-デオキシアナログが最も強い活性を示した。さらに、6位を修飾したUDP-ガラクトースを合成して、ガラクトシルトランスフェラーゼによる6-修飾ガラクトーズ残基の転移が可能であることをはじめて明らかにするとともに、N-アセチルグルコサミンが分枝型でマンノーズに結合した三糖に対しても好収率で転移することを明らかにした。これによりα(2→6)-シアロシドの生合成を選択的に抑制するという興味あるプロジェクトに見通しを立てることができた。
光学的力学的センシング技術による実時間的画像誘導手術システムの開発

生体内管腔臓器の撮像を鮮明化できる新たなMDCT・MRI撮像法を応用し、画像データをコンピュータ解析して臓器を三次元的に再構築し、磁場式センサにより手術治療中に生じる手術器具位置や臓器位置を検出し,補正できる画期的な実時間的画像支援装置の開発をおこなった.さらに治療機器の動作を加えて支援画像内へ重畳表示し、同時に治療目的部位へ立体的に投影表示する実時間的画像誘導治療システムを構築した。これらを同期し実時間表示できる画像誘導治療システムの試作品を作成し,動物実験にてその有用性を確認した.さらに術者の習熟レベルにあわせた達成度評価システムを構築し,ラーニングカーブの評価ができた.生体内管腔臓器の撮像を鮮明化できる新たなMDCT・MRI撮像法を応用し、画像データをコンピュータ解析して臓器を三次元的に再構築し、磁場式センサにより手術治療中に生じる手術器具位置や臓器位置を検出し,補正できる画期的な実時間的画像支援装置の開発をおこなった.さらに治療機器の動作を加えて支援画像内へ重畳表示し、同時に治療目的部位へ立体的に投影表示する実時間的画像誘導治療システムを構築した。これらを同期し実時間表示できる画像誘導治療システムの試作品を作成し,動物実験にてその有用性を確認した.さらに術者の習熟レベルにあわせた達成度評価システムを構築し,ラーニングカーブの評価ができた.コンピュータワークステーションと医用画像解析ソフトウェア(オープンソースのDICOMビューワアプリケーションOsiriXなど)を用いMDCT・MRIから得たデータを仮想現実解剖へ立体構築し画像支援とした.これに手術器具や患者位置の位置情報を統合するため,光学的センサ(赤外線センサ)および磁気式センサにより手術治療中の変化に対応できる、双方向的画像支援装置を開発した。さらに加速度センサ、ジャイロセンサを用い,これらの形状位置情報の計算結果を支援画像へ反映させる実時間的画像誘導治療システムを構築した。この際に必要な治療機器に装着可能な小型センサ(加速度センサとジャイロセンサ)を開発した。これらを動物実験による内視鏡手術腹腔鏡手術,ロボット支援手術にて評価し,その有用性を証明した.生体内管腔臓器の撮像を鮮明化できる新たなMDCT・MRI撮像法を応用し、画像データをコンピュータ解析して臓器を三次元的に再構築し、磁場式センサにより手術治療中に生じる手術器具位置や臓器位置を検出し,補正できる画期的な実時間的画像支援装置の開発をおこなった.さらに治療機器の動作を加えて支援画像内へ重畳表示し、同時に治療目的部位へ立体的に投影表示する実時間的画像誘導治療システムを構築した.これらを同期し実時間表示できる画像誘導治療システムの試作品を作成し,動物実験にてその有用性を確認した。さらに術者の習熟レベルにあわせた達成度評価システムを構築し,ラーニングカーブの評価ができた.これらの成果は下記にて発表した.
アレイ酵素電極に基づいたインテリジェントバイオセンサー

1.白金アレイ電極を作製し,電解重合法によりポリ(O-フェニレンジアミン)薄膜を被覆し,ゾル-ゲル法によりオルトケイ酸メチルと酵素の混合溶液から,酵素を包括したシリカゲル薄膜を形成させることで,各種の基質に対して迅速かつ特異的に応答するアレイ酵素センサーを作製した。2.グラファイトの細孔内に吸着したペルオキシダーゼはメディエーターを必要とせずに,酵素-電極間直接電子移動原理に基づいて過酸化水素に応答することを見い出した。このセンサー原理を種々のオキシダーゼ酵素と組合わせて,各種の酵素センサーを開発した。さらに,導電性オスミウムポリマーに酵素を固定化して作製したアレイ酵素センサーは,ポリマーが分子ワイヤーとして機能する酵素-電極間直接電子移動原理に基づいて,各種の基質に同時応答することを明らかにした。3.このようなマイクロアレイ酵素センサーの作製法に従って,味覚センサーや鮮度センサーを作製し,それらの機能を実試料を用いて評価した。4.脳内の各成分をin vivoで計測できるマイクロダイアリシスセンサーを開発し,選択性の改善と高感度化をはかり,医療診断用in vivoセンサーとして評価した。味覚や匂覚に代表される細胞機能を模倣したセンサーは、多くの化学物質を同時に計測し、総合的な情報として認識できなければならない。このような機能をもったインテリジェントセンサーを構築するには、個々のセンサーの微小化と高感度化、更にそれらの集積化を必要とする。本研究では、微小電極の構築法として新たにゾル-ゲル法による酵素包括ガラス簿膜を形成させる方法について検討した。その結果、白金コイルをオルトケイ酸メチル-酵素溶液に浸すことで、安定な酵素ガラス簿膜を形成させることができた。このような方法で、L-グルタミン酸センサー、イノシン酸センサー、グアニル酸センサー、グルコースセンサー、L-乳酸センサーを開発し、これらのセンサーを集積化した味覚成分管理センサーデバイズの開発に発展させた。又、センサーの高感度化には、2種類の酵素(1つの酵素の生成物が他の酵素の基質になる)を同時固定化したセンサーを開発し、基質リサイクリングに基づく高感度センサーを開発した。この増幅型センサーは通常の酵素センサーに比べ、百千倍の感度を有している。更に、魚介類や食肉の鮮度の指標となる種々の核酸塩基成分、アミノ類、ポリアミン類を同時に計測できるインテリジェントセンサーデバイズの研究に、本研究で開発した手法を応用し、当初の計画に沿ったバイオセンサーを構築できた。更に、本法を他のインテリジェントバイオセンサーの開発に展開し、コンピューターとのインターフェイスに関する検討を行うと共に、種々のインテリジェントバイオセンサーの開発を行う予定である。1.オルトケイ酸メチルと酵素の混合溶液からゾル-ゲル法により、白金電極上に酵素を包括したシリカゲル薄膜を形成させた。下地白金電極をあらかじめポリ(O-フェニレンジアミン)電解重合薄膜で被覆することにより、更にゲル膜をグルタルアルデヒド蒸気で処理することにより、基質に対して迅速かつ特異的に応答する各種の酵素センサーを得た。2.ペルオキシダーゼがグラファイトの細孔内に吸着し、活性部位(ヘミン)と電極との間で直接的な電子移動が起こることを見い出し、メディエーターを必要としない過酸化水素電極を開発した。さらに、このセンサー原理を過酸化水素を生成する種々のオキシダーゼと組合わせて、各種の酵素センサーを開発した。更に、導電性オスミウムポリマーに固定化した酵素薄膜は酵素-電極間の電子移動を促進することを明らかにし、マイクロセンサー作製に適した方法として提案した。3.1と2で得られた知見をもとに、味覚センサー、鮮度センサー用のマイクロアレイ酵素センサーを作製した。又、血中あるいは脳内の各成分をin vivoでモニターできるマイクロダイアリシスセンサーを開発し、その特性評価を行った。4.以上開発した各種のマイクロアレイ酵素センサーを実試料分析あるいはin vivo分析に適用した結果、計測機能の多元化に成功した。