hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高性能3次元リアクションホイールの開発と実験的検証

まず,球状ロータの回転制御部における回転速度に対する消費電力の低減を試みた.従来の渦電流式に対し,同期モータ方式として,磁化させたロータと,ステータ側の電磁石により形成する回転磁場との間の磁力を直接利用してロータの回転を制御する方法を採用することで,ロータに強力な磁性を持たせることによって弱い回転磁場でも大きな回転トルクを発生できると考え,この機能を検証するための実験装置を新たに構築した.ネオジム磁石を埋め込んだ軸受用鋼球をロータに用い,また,発生する磁力を効率的に利用できるようリング状に配置した小型のコイルによる微弱な回転磁場によって高回転トルクでロータを回転させることに成功した.ロータの回転速度は,磁場の回転速度によって制御することができ,100Hz以上での回転にも成功した.この装置を用いて実験を行った結果,従来の渦電流方式の回転装置に比して,定常回転時に必要な電力は約17%,回転加速時に必要な電力は約50%となる結果が得られた.この結果より,球状ロータを金属の軸受で隔離しても十分な回転力を得られることを実証した.以上のように回転制御機能の高効率化を実現した上で,位置制御機能と組み合わせてモジュール化を行った.ロータの位置制御方法としては,気体軸受を2基対向させた実験装置を構築し,球状ロータを初期平衡位置に復元させる剛性を持たせる受動的な制御法を採用した.さらに,位置計測,回転計測機能も同時に組み込むため,軸受自体にも加工を施し,回転計測用のセンサを3軸方向に配置した.これらの工夫により,3軸回転計測・制御および3軸位置制御の機能を一体化しモジュール化することに成功した.この装置は,実機搭載モデルにおいては,さらに重力に抗する位置制御力が軽減できるため,さらにコンパクト化が可能であることも期待でき,3次元リアクションホイールの実用化に向けて非常に大きな成果が得られたといえる.本年度は実機モデルへの搭載を見込んだ球状ロータの位置制御方法の検討を進めた.これまでの地上実験において非接触回転を検証する際は,重力の影響をキャンセルするために制御力の比較的大きい磁気浮上装置や空気浮上装置を用いて位置制御を行ってきたが,実際の宇宙における微小重力環境では,制御力の比較的小さい静電浮上式が有効であると考え,この浮上方法の妥当性について検証を進めた.まず,現実的に出力可能な静電気力と実際の宇宙環境で発生する外乱加速度の関係を調査し,制御可能となる球状ロータの形状,材質と駆動側の構成について検討を行った.これを基に数値解析を行った結果,約1.5kVの電圧を2kHz以上の速度で制御できれば球状ロータの位置は充分制御可能であるとの結論を得た.この結果に対して実験による検証を行うため,地上実験へのスケーリングを行い,この結果に基づいて,地上試験装置を開発した.まず,1G重力下で,無重力状態での負荷と同レベルの球体浮上を実現するために,軽量で表面導電性のある高精度球体(Φ40mm,3g)の試作を行った.さらに,上記球体を用いた浮上試験を実施するため,浮上試験用筺体(1軸制御用)の設計,製作を実施した.また,静電浮上のために必要となる高電圧交流制御回路を実現するために,高周波高圧増幅器の選定評価と,制御回路試作,ソフトウェア開発(FPGA)を実施した.さらに高速位置フィードバック制御を行うための位置センサの選定評価を行い,計測回路の試作を行った.以上のように浮上ロータ,電圧制御部,計測部を各個に開発し,これらを統合した地上での静電浮上実験を行う環境を整えた.まず,球状ロータの回転制御部における回転速度に対する消費電力の低減を試みた.従来の渦電流式に対し,同期モータ方式として,磁化させたロータと,ステータ側の電磁石により形成する回転磁場との間の磁力を直接利用してロータの回転を制御する方法を採用することで,ロータに強力な磁性を持たせることによって弱い回転磁場でも大きな回転トルクを発生できると考え,この機能を検証するための実験装置を新たに構築した.ネオジム磁石を埋め込んだ軸受用鋼球をロータに用い,また,発生する磁力を効率的に利用できるようリング状に配置した小型のコイルによる微弱な回転磁場によって高回転トルクでロータを回転させることに成功した.ロータの回転速度は,磁場の回転速度によって制御することができ,100Hz以上での回転にも成功した.この装置を用いて実験を行った結果,従来の渦電流方式の回転装置に比して,定常回転時に必要な電力は約17%,回転加速時に必要な電力は約50%となる結果が得られた.この結果より,球状ロータを金属の軸受で隔離しても十分な回転力を得られることを実証した.以上のように回転制御機能の高効率化を実現した上で,位置制御機能と組み合わせてモジュール化を行った.ロータの位置制御方法としては,気体軸受を2基対向させた実験装置を構築し,球状ロータを初期平衡位置に復元させる剛性を持たせる受動的な制御法を採用した.さらに,位置計測,回転計測機能も同時に組み込むため,軸受自体にも加工を施し,回転計測用のセンサを3軸方向に配置した.これらの工夫により,3軸回転計測・制御および3軸位置制御の機能を一体化しモジュール化することに成功した.この装置は,実機搭載モデルにおいては,さらに重力に抗する位置制御力が軽減できるため,さらにコンパクト化が可能であることも期待でき,3次元リアクションホイールの実用化に向けて非常に大きな成果が得られたといえる.
伝統発酵食品中の微生物を利用した低アレルゲンパン作成

小麦粉伝統発酵食品中の微生物の働きについて、微生物の普遍的な存在を明らかにし、分離した微生物の産生する酵素作用についての探索を続けており、これまでに1955年にモンゴルにて採取した小麦粉伝統発酵食品から分離した微生物において低アレルゲン化に利用されているコラゲナーゼ様酵素活性が見られるものがあることを見出している。平成15年度には、上記有用微生物の故郷であり、急速に近代化が進んでいると言われるモンゴル国を訪れ、伝統は発酵食品における現地調査を行った。近代化が進むについて、生産力と効率が重視され、伝統的な製法は時代と共に失われて行くことが危惧される。モンゴル国・首都ウランバートルでは、近隣国の韓国やロシアからの輸入食品も多く、近代的な生活環境が整っていた。しかし、郊外の移動式住居(ゲル)に済む遊牧民においては今なお伝統的な生活様式が継承されており、多種類の乳発酵食品が手作りされていた。また、小麦粉発酵食品の1つであるパンを調査した結果では、数種類のパンにおいて酵母および酵母以外の微生物の存在も確認することができた。平成16年度には、パン作成に使用する小麦粉について、地産地消の動きの中、国内産小麦粉、特に岐阜県内産小麦粉を使用したパン作成を検討した。この中で製パン性の高かった岐阜県内産小麦粉・中国152号について外国産小麦粉との配合割合を変化させパン作成を行った。また岐阜県の推奨品種である「タマイズミ」においても製パン性についての検討を継続している。また、中国のタデ科植物を利用した小麦粉伝統発酵食品中から分離した微生物から小麦たんぱく質のアレルゲンたんぱく質を分解する菌株が見られた。食物アレルギーは社会的な問題になっており、特に小麦アレルギーは急増している。主食となる穀類にアレルギーがあることは深刻な問題である。これまでに、伝統発酵食品から分離した微生物から産生する酵素の特徴のひとつに低アレルゲン化に利用されているコラゲナーゼ様酵素活性が見られるので、酵母と岐阜県内産小麦粉に上述の微生物の産生する酵素を添加し、さらに低アレルゲンパンの可能性を検討していきたい。小麦粉伝統発酵食品中の微生物の働きについて、微生物の普遍的な存在を明らかにし、分離した微生物の産生する酵素作用についての探索を続けており、これまでに1995年にモンゴルにて採取した伝統発酵食品から分離した微生物に有用性を見出している。平成15年度は、上記有用微生物の故郷であり、急速に近代化が進んでいると言われるモンゴル国を訪れ、伝統発酵食品における現地調査を行った。近代化が進むにつれ、生産力と効率が重視され、伝統的な製法は時代とともに失われていくことが危惧される。しかし、郊外の移動式住居(ゲル)に住む遊牧民においては、今なお伝統的な生活様式が継承されており、遊牧民による多種類の乳発酵食品等が手作りされていた。また、小麦粉発酵食品のパンについての調査結果より、数種類のパンでは、酵母および酵母以外の微生物の存在も確認され、興味深い結果を得ることができた。一方、現在食物アレルギーは社会的な問題になっており、特に小麦アレルギーは急増している。主食となる穀類においてアレルギーがあることは、深刻な問題である。これまでに伝統発酵食品より分離した微生物(Bacillus属)の産生する酵素の特徴のひとつに、低アレルゲン化に利用されているコラゲナーゼ様酵素活性がみられるものがある。それらの微生物の産生する酵素と酵母とを用いたパンを試作し、材料配合および低アレルゲン化パン作成の可能性を検討している。

これまでに、伝統発酵食品から分離した微生物から産生する酵素の特徴のひとつに低アレルゲン化に利用されているコラゲナーゼ様酵素活性が見られるので、酵母と岐阜県内産小麦粉に上述の微生物の産生する酵素を添加し、さらに低アレルゲンパンの可能性を検討していきたい。
詳細な力学的地殻不均質と活断層の震源特性との関係

地震防災を考えるうえで,地下深部に存在する震源の特性,特にアスペリティ分布の把握は極めて重要である。そこで,本研究では,地下深部の力学的特性,すなわち地震波速度構造を詳細に推定する新しいトモグラフィ手法を開発した。さらに, 2000年鳥取県西部地震震源域の深部構造を推定し,本震時のアスペリティ分布との比較を行った。その結果,力学的強度が大きい領域とアスペリティとが比較的良い対応を示すことがわかった。本研究は活断層のアスペリティ分布を事前に予測するために,詳細な地下構造を推定する手法の開発を行い,それを用いて過去の被害地震を対象とした地下構造の推定と本震時のすべり量分布との比較を行い,その相関性について検討を行うことを目的としている。今年度(10月20日交付内定)は,開発および解析の環境を整えるとともに,予備的な解析として2000年鳥取県西部地震,および2004年新潟県中越地震の震源域で行われた臨時余震観測データを用いてDDトモグラフィ法による地下構造探査を実施した。得られた地下構造(地震波速度構造)と本震のすべり量分布とを比較した結果,2000年鳥取県西部地震,2004年新潟県中越地震とも断層面内において地震波速度の高速度領域とすべり量の大きい領域とがよい対応を示すことがわかった。ただし,定量的な評価はまだできていない。また,新しい解析手法としてニューラルネットワークを用いたトモグラフィ手法の開発に着手した。数値実験を行った結果,比較的少ないデータ数からも良好な精度で地下構造を推定することができた。ニューラルネットワークを用いた新しい手法では,従来法のように地下をデータ量(波線密度)に合わせて離散化する必要がなく,データ量に応じた解像度が得られるという大きな利点がある。今後,波形情報を利用したより高精度な解析手法の開発を行いつつ,さらに多くの被害地震を対象とした解析を実施し,地殻不均質構造とすべり量分布との相関性を定量的に把握する。本研究は活断層のアスペリティ分布を事前に予測するために,まず,詳細な地下構造を推定する手法の開発を行う。次に,開発した手法を用いて過去の被害地震を対象とした地下構造の推定と本震時のすべり量分布との比較を行い,その相関性について検討を行う。今年度は,新しい解析手法として,昨年度から開発を始めたニューラルネットワークを用いたトモグラフィ解析の改良を行った。昨年度までは,地震波の波線を直線と仮定した解析を行っていたため,波線を直線近似できない複雑な地下構造への適用性が低かった。そこで,今年度はPseud-bending法による波線追跡機能を追加し,より正確な波線経路を用いて解析することが可能となった。最小二乗法を用いた従来の解析法,直線波線によるニューラルネットワークを用いた解析法,そして,今年度改良した手法との比較を数値実験により行った結果,今年度改良した手法が最も精度良く解析できることが明らかになった。さらに今年度は波形情報を利用したより高精度な解析手法の開発に着手した。今後被害地震を対象とした解析を実施し,地殻不均質構造とすべり量分布との相関性を定量的に把握する。本研究は,活断層の震源特性,特にアスペリティ分布を事前に予測することを目指した基礎研究として,震源断層を含む地下深部の詳細な力学特性(地震波速度構造)を推定する手法の開発,そして,開発した手法を用いて過去の被害地震の震源域を対象とした速度構造の推定と本震時のすべり量分布との比較を行い,その相関性について検討を行うものである。今年度は,新しい解析手法として,波形情報を用いたフルウェーブインバージョン手法の開発とニューラルネットワークを用いたトモグラフィ手法の開発を行った。フルウェーブインバージョンについては,2次元解析プログラムを開発し,数値実験によりその有効性を確認した。ニューラルネットワークを用いたトモグラフィについては,震源決定機能を追加し,自然地震データを用いた3次元解析プログラムを完成させた。そして,数値実験により最小二乗法を用いた従来法との比較を行った。ニューラルネットワークを用いた新しい手法では,解析領域をデータ量(波線密度)に合わせて離散化する必要がなく,データ量に応じた解像度が得られること,初期モデルの設定が容易であることなど,従来法と比較した場合の優位性を確認した。さらに, 2000年鳥取県西部地震の稠密余震観測データを用いて震源域の地下深部構造を推定した。本震のすべり量分布と比較したところ,P波速度(Vp)の高速度領域とすべり量の大きい領域とが概ね対応しており,特に,Vpが約6.5km/s以上の領域ではすべり量が大きいという結果が得られた。

波形情報を用いた地下構造推定手法の開発がやや遅れているが,ニューラルネットワークを用いた解析手法の開発は順調であり,全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後,やや遅れている波形情報を用いた解析手法の開発を精力的に行うとともに,ニューラルネットワークを用いた解析手法を用いてフィールドデータの解析を進め,すべり量分布との比較検討を実施する。
いわゆる急速破壊型股関節症の病態の研究

いわゆる急速破壊型股関節症(以下RDC)の病態を検索するに際し,早期に関節裂隙の消失する点,また免疫学的な異常が示唆される文献に着目し,関節内局所免疫異常の可能性の有無をテーマとした.方法として酵素抗体法のPAP法を用い,我々の開発した方法を加え反応をより鋭敏とした.まず免疫グロブリンが関節軟骨内にどれだけ沈着しているかを,脱灰した摘出骨頭を用い検討した.そしてその効果を他の関節症〔変形性股関節症,大腿骨頭壊死,リウマチ性股関節炎(以下RA)〕の骨頭と比較検討した.その結果, IgGの沈着が他の関節症と比べて多くみられた.以上のデータを第12回日本リウマチ・関節外科学会にて発表した.次に関節軟骨内の免疫複合体の存在の程度を検討した.方法として摘出骨頭の連続切片の同部位に免疫グロブリンと補体の存在を証明する方法を開発した.その結果, RAにみられる免疫複合体の存在が,他の関節症より多くみられた.以上のデータを第13回日本リウマチ・関節外科学会にて発表した.以上より次のことが考えられた. RDCの早期にみられる関節裂隙の消失,つまり関節軟骨の消失はRA同様,免疫複合体の関節軟骨への異常沈着,軟骨破壊が生じる結果ではないかということである.ただ前述の事項をより確実にするために,脱灰操作の影響を除くための非脱灰標本での検討が必要である.しかし, RDCの症例がまれなこと,また疾患の性質上,軟骨の残存していない場合もあり, PAP法が可能な非脱灰標本の作製に成功していない.そのために,症例数が多く,また非脱灰標本が比較的容易なRAの標本を用い,脱灰標本と非脱灰標本での差異の有無を検討している.差異の無いことが証明されれば, RDCの関節軟骨の免疫複合体の異常な沈着はより確実なものとなるが,何故そのようなことが生じるのかは,今後の研究に待たねばならない.いわゆる急速破壊型股関節症(以下RDC)の病態を検索するに際し,早期に関節裂隙の消失する点,また免疫学的な異常が示唆される文献に着目し,関節内局所免疫異常の可能性の有無をテーマとした.方法として酵素抗体法のPAP法を用い,我々の開発した方法を加え反応をより鋭敏とした.まず免疫グロブリンが関節軟骨内にどれだけ沈着しているかを,脱灰した摘出骨頭を用い検討した.そしてその効果を他の関節症〔変形性股関節症,大腿骨頭壊死,リウマチ性股関節炎(以下RA)〕の骨頭と比較検討した.その結果, IgGの沈着が他の関節症と比べて多くみられた.以上のデータを第12回日本リウマチ・関節外科学会にて発表した.次に関節軟骨内の免疫複合体の存在の程度を検討した.方法として摘出骨頭の連続切片の同部位に免疫グロブリンと補体の存在を証明する方法を開発した.その結果, RAにみられる免疫複合体の存在が,他の関節症より多くみられた.以上のデータを第13回日本リウマチ・関節外科学会にて発表した.以上より次のことが考えられた. RDCの早期にみられる関節裂隙の消失,つまり関節軟骨の消失はRA同様,免疫複合体の関節軟骨への異常沈着,軟骨破壊が生じる結果ではないかということである.ただ前述の事項をより確実にするために,脱灰操作の影響を除くための非脱灰標本での検討が必要である.しかし, RDCの症例がまれなこと,また疾患の性質上,軟骨の残存していない場合もあり, PAP法が可能な非脱灰標本の作製に成功していない.そのために,症例数が多く,また非脱灰標本が比較的容易なRAの標本を用い,脱灰標本と非脱灰標本での差異の有無を検討している.差異の無いことが証明されれば, RDCの関節軟骨の免疫複合体の異常な沈着はより確実なものとなるが,何故そのようなことが生じるのかは,今後の研究に待たねばならない.前年度、いわゆる急速破壊型股関節症(以下RDC)の摘出骨頭の残存関節軟骨内に、免疫複合体を証明した。方法として、ホルマリン固定,脱灰標本を用いPAP法にて行った。同様の方法を他の関節症a)慢性関節リウマチ(RA)b)大腿骨頭壊死(AN)c)変形性股関節症(OA)の摘出骨頭を用いて行いRDCの結果と比較検討した。その結果RAとANの中間の様な結果が得られた。本年度、以上の結果を再確認する為に上記の方法を用い検討を加えた。さらに、脱灰操作の影響を除外する為に非脱灰標本での追加検討を計画した。しかしながらRDCの症例がまれなものである事と非脱灰標本でのPAP染色が極めて困難である為に満足な結果が得られず、来年度も同様の計画を行う予定である。また、RDCの関節軟骨内の免疫複合体の存在がRDCの病因としていかにかかわっているかを探る為に滑膜,臼蓋側軟骨での検討を行う事にしている。
社会科における「公正」概念の構造に関する研究-多文化教育におけるEquity Pedagogy論を手がかりとして-

本年度は,前年度の基礎的研究をふまえて,関連する他分野での応用可能性を探究してきた。具体的には,社会科教育が担う重要な領域である異文化間教育分野において「トレランス(寛容さ)」を育成するには,本研究の中心テーマである「公正さ(Equity)」が基盤となるという仮説を立てた。作業を通じて,教育における「公正さ」を追究する際には,学問的成果を意味する「エクセレンス」との両立が問題となるが,かつては「エクセレンス」の追究に主眼が置かれていたのが,近年では「公正さ」に配慮しない「エクセレンス」の追究は無意味なものと解されるようになってきていることが明らかになった。さらに教育における「公正さ」の追究は,「個」に焦点を当てることで個々の生徒が一定の学問的達成をなすために必要な「アクセス」をまず保障し,それにより学習の「過程」を「個」の必要性に応じた公正なものにするねらいを有している。一方「エクセレンス」は,集団としての学問的成果すなわち「出力」の向上をねらいとしている,ということが見出せた。多様化の進展する現代の社会における教育には,まさにこのような「個」と「集団」への配慮の仕方を重視した学習を保障することが求められている。その一翼を担う社会科教育においては,「公正さ」に対する理解を深めることが特に重要で,それは学業成果を高めることにも直結している。そうした理解にもとづく社会認識こそが,多様な価値観の関係調整が求められる現代の社会に欠き得ぬものだと言える。以上のように結論づけた。本年度の研究は、主として基本的文献の収集にあてられた。多文化教育、公正教育学、「公正」論などの分野に関する基本的文献、資料を教育学のみならず法学、哲学、心理学の分野にも求めた。夏季にロサンゼルスの日系人博物館(Japanese American National Museum)、カリフォルニア州立大学サクラメント校を訪問し資料収集にあたった。秋季には外国旅費により渡米し、サンディエゴでの資料収集を行い、多文化教育の論理的指導者であるJames A.Banksワシントン大学教授による研究レビューを受け、その後にEileen Tamuraハワイ大学教授と今後の研究の進め方について論議を行った。アメリカ合衆国では教育省の下、全米を10地区に分け、各地区にEguity Assistance Centerが設けられていることがわかった。それぞれのセンターでいかなる試みがなされているかを明らかにし、「公正さ」がどう捉えられ。その達成がどう試みられているかを明らかにすることが次年度の課題に加わった。
資源統治に対する「周縁」の抵抗における「日本的なるもの」の発見

森と海を視野に入れた分析枠組みで、開発と環境をめぐる日本の経験を再検討した。世界遺産に登録された屋久島では、島民にとっての水産資源の存在が国有林の開発に与えた影響と、漁業者の視点から資源開発史を明らかにした。また、森と海を一体的に捉える漁業者による植林活動を資源の統治に対する抵抗と捉えて、公害反対運動の歴史に照らしながら、その地域性や歴史性、「日本的なるもの」について考察した。各時代の代表的な住民運動に見られる問題を総合的に捉える視角、資源の統治をめぐるアイデンティティの役割、言葉による抵抗に見られるレトリックの特徴など、人文学から資源・環境問題へアプローチする可能性が見いだされた。1.屋久島における資源統治の歴史的過程:主に歴史・郷土資料により、明治期から戦前にかけての屋久島における森林開発と漁業者との関係を、漁獲量と伐採量の推移に時代背景(近代化、経済成長、戦時動員)を合わせることで理解し、林業と漁業への社会的分業の進展に与えた林野行政の影響を把握した。2.漁業者の植林活動の展開と背景:主に先行研究・郷土資料・新聞雑誌の収集を通じて、宮城県(唐桑町)と鹿児島県(屋久島町)の漁業関係者による植林活動の展開と戦後の文脈との関係から理解し、沿岸漁業者が立たされてきた資源問題の社会的構図を検討した。3.環境・資源問題をめぐる日本の住民運動の歴史:漁業者の植林活動を資源の統治に対する抵抗として位置付けるために、河川・沿岸域で生じた公害に対する住民運動についての資料の収集を行った。戦前の足尾銅山鉱毒事件や、戦後、工場排水の被害を受けた漁業者が実力行使に訴えたことから水質二法制定の契機となった本州製紙事件など、これまでの公害反対運動における住民の論理との比較作業に取り組んだ。4.「日本的なるもの」とガバナンス:資源・環境をめぐるガバナンスの在り方を文化的な側面(特に生態系サービスとの関係が深い)から検討するための糸口として、奄美群島のサカ歌や柳田国男の「俚諺武器説」などに着目し、民俗学領域の資料収集を行った。調査地の一つである屋久島については、既往研究のサーベイを進めると同時に、森林資源開発に関する歴史資料の収集を行った。特に、戦前には国有林野事業の一環として、林業修錬所の設立を通じて、島民を林業技術者として育成する取り組みがあったことを確認した。それらの成果を踏まえて、近代の屋久島において、資源利用の近代化、すなわち、複合的な生業が、国の制度や社会的分業に後押しされて脆弱化していく歴史的過程が明らかになった。それらの成果と考察は、海青社から刊行予定の横山智(編)『ネイチャー・アンド・ソサエティ研究4巻資源と生業の地理学』に、「資源の分配と社会的分業の展開:近代屋久島の林業と漁業」の題で掲載予定である。本研究が研究対象とする近年の漁業者による植林運動や森林保全活動を、自然環境や天然資源の統治に対する住民の抵抗として位置付けるために、代表的な公害問題の構図と比較・分析を行った。具体的には、河川・沿岸域で発生した資源開発の問題として、明治期の近代化の過程で渡良瀬川流域に被害を及ぼした足尾銅山鉱毒事件と、高度成長期の三島市・沼津市・清水町の石油化学コンビナート建設反対運動を取り上げた。足尾銅山鉱毒事件では、田中正造を中心に、また、静岡県の石油化学コンビナート建設反対運動では、地元の高校の理科教師を中心に、多様な職業や立場の参加者との協力関係が築かれていたことがわかった。その際、公害の被害はもちろん、被害が生み出される社会的構造への理解と問題の共有のための尽力が、特定の天然資源などに限定された関心や職業、思想の垣根をこえるための鍵となっていたことは、「森は海の恋人」という考え方を打ち出した結果、地域住民も参加する植林活動へと展開した漁業者による植林運動と共通していることがわかった。本研究の調査対象地である鹿児島県屋久島町で、1960年代から70年代にかけて展開された森林保護をめぐる住民運動にかんして、当時、国有林野事業に反対した中心人物たちに聞き取りを行った。また、当時の漁協関係者から住民運動に対する集落の反応や空気について聞き取りを行った。町議会議事録などの記録と合わせて、国家による資源統治への地域社会の抵抗の戦略について分析した。他方で、80年代後半から全国に展開した漁業者による植林運動にかんして、北海道漁業協同組合の婦人部による植林運動の仕掛け人だった人物の足跡、人となりや運動戦略の有無を知るために、資料の収集および北海道ぎょれんで関係者に聞き取りを行った。以上の研究活動から、環境保全を目的とした住民運動における森と海の社会的つながりの影響、また、資源の統治に対する抵抗の戦略や言葉に、風土に支えられた発想やレトリックの存在を確認することができた。

調査対象が宮城県の被災地域と漁業者を含み、フィールド調査には慎重な配慮が必要なことから、まず、文献調査や資料収集を通じて歴史的な位置付けを明らかにし、事例の意義を考察することを優先した。開発に反対する漁業者の活動を、公害に対する代表的な住民運動と比較・分析した結果は、2014年に出版された『臨床環境学』(名古屋大学出版会)の中で「環境問題をめぐる住民運動」として発表することができた。しかし、天然資源の統治に対する住民の抵抗にみられる日本的な特徴という捉え方については、フィールドワークを通じた地域社会のより深い理解に加え、さらには日本文化論的な視点からの民衆運動の再検討や海外事例との比較など、広範な学問領域にまたがる、時間を要する分析・検討作業が必要である。資源論本研究課題に配分するエフォートを増やすために、業務・研究計画全体を見直す。また、調査対象地の復興状況を慎重に判断しながら可能な限りフィールド調査を実施すると同時に、海外における環境運動の情報収集を含め、比較対象や参照事例の変更・追加の検討を行う。調査対象地域が被災地域を含むことから、フィールド調査に先立ってまず文献調査を踏まえ、中間成果としての論文執筆に優先的に取り組んだが、調査地における資源利用の歴史的変化と日本の公害・環境問題をめぐる住民運動の展開を踏まえ、調査事例を位置付ける作業と分析枠組みの構築に時間を要した。文献調査と理論的な枠組みの構築は順調に進めることができ、横山智(編)『ネイチャー・アンド・ソサエティ研究4巻資源と生業の地理学』に掲載予定の「資源の分配と社会的分業の展開:近代屋久島の林業と漁業」、Sato, J. (ed.)Governance of Natural Resources: Uncovering the Social Purpose of Materials in Natureに掲載予定の“Fishermen's plantations asa way of resource governancein Japan"、以上二つの論考をまとめることができた。しかしながら、現地調査は時間的制約のため十分に行うことができなかった。その主な理由は、日本学術振興会「組織的な若手研究者等海外派遣プログラム」を利用した2ヶ月間のラオス滞在による。しかし、同時に、天然資源をめぐるガバナンスの問題が顕在化し始めている発展途上国ラオスを、「資源統治に対する周縁の抵抗」という本研究のアイデアに照らして洞察する機会となり、結果として「日本的な」現象を考察するための貴重な参照点を得ることができた。調査地として計画していた宮城県気仙沼市が東日本大震災で甚大な被害を受け、復興の進捗を考慮しながら調査実施の可能性を検討していたが、復興の遅れや被災地における「調査疲れ」が指摘されていることからも実施が困難であった。また、当初インタビューを予定していた重要なインフォーマント(調査事例における中心人物)が逝去されたことから計画に再検討の必要が生じたため未使用額が発生した。調査地における資源利用の歴史的変遷についてはおよその把握ができたことから、今後は、調査対象の期間を戦後に絞り、検討・調査課題、対象者、質問項目をそれぞれの事例の位置付けに照らして絞り込む。
食物アレルギーの根治を目指した新規経皮免疫療法の開発

食物アレルギーに対する経皮アレルゲン免疫療法の開発を行った。マウスを用いた前臨床研究において、アレルゲン装填親水性ゲルパッチ(HG)は、アレルゲン特異的IgG抗体の産生を誘導するが、アレルゲン特異的IgE抗体の産生は注射による免疫よりも低く抑えられている事を明らかにした。また重症牛乳アレルギー患児を対象とした探索的臨床研究を実施したところ、濃縮ミルクタンパク質を装填したHGを用いた経皮免疫療法によって、アナフィラキシーショック等の重篤な副作用を示すことなく、半数の患児に対して劇的に閾値を上昇させることに成功した。現在、ダブルブラインドにより本療法の安全性と有効性を検証中である。親水性ゲルパッチ(HG)を用いたアレルゲン経皮免疫療法の可能性を評価するにあたり、牛乳ならびに卵アレルゲンとして牛乳タンパク(MPC)およびOvomucoid (OVM)を経皮投与し、抗原特異的免疫応答が誘導されるかを検討した。その結果、1 mgのOVM含有HGについては、4回以上の免疫にて抗原特異的IgG抗体産生の上昇が認められ、5回投与後のIgG抗体価は、0.1 mgのOVMを3回皮下注射した群の抗体価と同等であった。さらにHGによる経皮投与群においてアレルギーの増悪につながる抗原特異的IgE抗体産生は、皮下注射群とほぼ同等であったが、血清中の総IgE抗体濃度については、皮下注射群より低値であった。一方、1 mgのMPC含有HGについては、少なくとも4回の投与では抗原特異的IgG抗体価の上昇は認められなかった。そこでMPCの皮膚内送達量を増加させるための手法として、マイクロニードルの貼付により出来た穿刺孔を介して抗原を送達させるPuncturing法で評価した結果、抗原特異的IgG抗体産生が観察された。また本手法による抗原特異的IgE抗体産生量ならびに総IgE産生量については、皮下注射群と同等であったことから、本手法は皮下注射に比べて感作に働く可能性が高い訳ではなく、その危険性はこれまでの注射による免疫療法と同レベルではないかと思われる。次にアレルゲン含有HGの製剤安定性について、アルミラミネートパックに包装した状態で4°C条件下、2週間6か月保存した時のMPC溶出率を測定したところ、溶出率に大きな変化は見られなかった。また、製剤作製時の負担を考慮したγ線滅菌直後の溶出率にも大きな変化は見られず、本製剤は長期間安定である可能性が示唆された。また実際の牛乳アレルギー患者さんに対して、MPC含有親水性HGの臨床研究を開始した。現時点で、重篤な副作用は出ていない。当初検討予定であった食物アレルギー動物モデルでの治療実験については、モデル動物の作製に時間がかかり、十分な治療実験を行うことが出来なかった。しかし、次年度検討予定であった医師主導型臨床研究については、倫理委員会の承認が得られたため、今年度中に開始することが出来た事から、研究はおおむね順調に進展していると思われる。親水性ゲルパッチ(HG)を用いたアレルゲン経皮免疫療法の可能性を昨年度に引き続き評価した。まず卵アレルゲンであるオボムコイド(OVM)を装填したHGの製剤安定性・長期保存性を保証するため、アレルゲン装填HGを冷蔵保管し、定期的にアレルゲン溶出量を測定した。その結果OVM装填HGは、保管一ヶ月まで安定であったが、保管一ヶ月以降は、OVM溶出率が徐々に低下するとともに、離型紙側へのOVM吸着が認められ、長期保存するためには、この問題点を解決する必要であることが判明した。現在この点については検討中である。そこでアレルギー患者を対象とした臨床研究については、昨年度において製剤安定性・長期保存性を既に確認している牛乳タンパク(MPC)装填HGを用いて実施することにした。今回、アレルギー症状誘発閾値が牛乳1 mL未満の重症牛乳アレルギー患児(3-15歳)8症例を対象に、1 mgのMPC含有HGを連日12時間皮膚に貼付した。その結果、8例のうち4例で症状誘発閾値が上昇し100 mL近くの牛乳を摂取可能になるとともに、牛乳特異的IgE抗体価の減少傾向と牛乳特異的IgG抗体価の上昇傾向が観察された。また臨床研究の期間中、HGの貼付部位において軽微な紅斑などの皮膚刺激は観察されたが、アナフィラキシーショックなど重篤な副反応は認められず、本経皮免疫療法が食物アレルギーに対する根治療法の確立に貢献できる可能性が見いだされた。しかし一方で牛乳特異的IgE抗体価の一過性上昇などにより試験を中止した症例も認められたことから、副反応を軽減するためのアプローチも必要であることが明らかとなった。現在、この問題点を解決すべく経皮アジュバントの探索を実施している。

平成28年度は、昨年度に十分な検討を行うことが出来なかった食物アレルギー動物モデルを用いた治療実験を実施する。また今年度開始したヒトにおけるアレルゲン経皮免疫療法剤の安全性と有効性に関する医師主導型臨床研究を継続して実施する。その他の検討項目については、当初の計画通り実施する予定である。生物薬剤学
バイオ界面の精密ナノ構造構築を基盤とする新規高感度バイオデバイスの創製

本研究の目的は、バイオインターフェイスを精密にナノ構造制御し、これらを基盤技術とした高感度バイオデバイスを創製することである。在宅やベッドサイドでの臨床検査・診断デバイスを想定し、血液中の微量なホルモンや病原物質などの生体分子を効率よく検出できる臨床診断デバイスを実現する。標的分子を効率よく検出する表面については、バイオ分子の活性を維持したまま高密度に固相に固定化することが重要となる。そこでバイオ分子固定化可能なリン脂質ポリマーを合成し、さらにエレクトロスプレーディポジションを用いてナノ構造体を作製することにより、高密度バイオ分子固定化表面を創製した。そのポリマー組成、ナノ構造体の形状、水での形状安定性がバイオ分子との反応に与える影響を系統的に評価し、高感度バイオ分子検出表面を創製するに至った。これらのことから、高感度化のためには、空隙率が高く大きな表面積をもつナノ構造体表面であり、かつ水に対して安定にナノ構造体を維持する表面が必要であることが分かった。また、これら表面を用いて、マイクロチップでの短時間、微少量の免疫分析をすることが可能となった。ナノ構造体を用いたイムノアッセイでは、その構造体がアッセイの過程で安定な形状を維持すること、また構造体内部にまで溶液が浸透することが高感度を達成するために必要であることが分かった。これまでに、固液界面を精密に制御することにより、バイオ分子の反応のコントロールを行ってきた。その結果、この研究成果が高感度化の求められる多くのバイオ分析デバイスの界面設計へと応用できると考えられる。在宅やベッドサイドでの臨床検査・診断デバイスを想定し、前処理なしで血液中の微量なホルモンや病原物質などの生体分子を効率よく検出できる臨床診断デバイスを実現する。そのために、血液から血漿成分を分離する膜と、標的分子を効率よく検出する表面からなるシステム構築を行っている。血漿分離膜については、ろ過流量が大きく、血中のタンパク質の膜への非特異的吸着が少ない膜が必要とされる。そこでエレクトロスプレーディポジション法で空隙率の大きいナノファイバーを作製し、さらにナノファイバー表面をタンパク質の非特異的吸着を抑制するリン脂質ポリマーで修飾することにより血漿分離膜を作製した。分離能の評価を現在行っている。今後、高感度バイオ分子検出表面と血漿分離ナノファイバーを組み合わせることにより、各種タンパク質を全血から前処理なしに簡便に測定するマイクロバイオ分析デバイスを創製する。
本邦初のTRAPS患者の全国大規模疫学調査と診断基準の作成に関する研究

大規模疫学調査1)診断ガイドライン作製に向けての解析結果全国の著名な小児科専門医や膠原病専門医あるいは不明熱を専門に扱う医師14名を分担研究者としてその協力のもと、本邦で初めてTRAPS患者の大規模疫学調査を実施した。平成18年2月末現在、TRAPS患者のデータベースに全国から19名登録があった。個々の症例につき、TRAPS患者のデータベースを構築し、診断までにどの検査が必要か検討した。解析の結果、全例不明熱の家族歴がない孤発例であった。2例に筋膜炎の合併があった。診断のためには、少なくとも血清中のTNFα、可溶性TNFR1、可溶性TNFR2のデータが必要との結論に至った。また、診断には、遺伝子の突然変異の解析も必要であると考えられた。近年、TRAPSの疾患概念が変化しており、遺伝子の突然変異のない症例もTRAPSであると提唱されている。これまで信じられてきたTRAPSの周期熱の機序であるTNFR1分子のshedding異常が、minor populationであったことから、臨床症状と血清中のTNFα値上昇、および、熱を来す疾患の除外が診断に必要と考えられた。2)治療ガイドライン作製に向けての解析結果TRAPS患者の治療として、生物製剤を使用するべきか、ステロイド剤のみで経過を観察するか、さらなる検討が必要と考えられた。Monocytic fasciitis合併TRAPS症例では、Tacrolimus(FK506)がTNFα値を正常化させただけでなく、MRI上、筋膜炎も消退させたという報告があった。マクロファージを標的とした治療も今後検討する必要がある。以上のデータベースを国際共同研究機関(ヨーロッパの調査チームの代表Dr.McDermott、INFEVER代表者Dr.Touitou、米国の調査チームの代表(Dr.Kastner)へ報告し、今後の共同研究を企画する予定である。
大出力レーザーを用いた無衝突衝撃波の形成と粒子加速物理機構の解明

世界に6箇所しない大型の高強度レーザーを用いて、宇宙物理などで極めて重要な無衝突衝撃波の生成の物理機構の解明と粒子加速の研究を理論的、実験的に行った。本事業により、従来の衝撃波生成のための外部磁場が内場合でも、プラズマ流の磁気不安定による、線形から非線形、最終的な自己構造形成により無衝突衝撃波がどんな条件下でも生成されうることを示した。同時に、英国、仏国、中国の大型レーザーも用いた国際共同実験体制をこの4年間を通して構築することができた。今年度、実験を2回行った。6月に行った実験では準備が不十分でレーザー生成の衝撃波を鮮明に捉えることはできなかった。その後、2次元の流体シミュレーションを実験のパラメータに合わせて行い、爆風波形成の初期過程を見ることで衝撃波の波面を捉えることができると考え、その方向で実験準備を行った。高解像度の干渉計測、陰影カメラ像を得るべく準備を進め、10ピコ秒のレーザーを用いようとしたが、実験準備中に破損し、3月の実験では200ピコ秒の解像度での計測とならざるを得なかった。衝撃波を発生するガスはガスジェット装置を購入し、密度を変えながら実験できるように準備した。30気圧程度のヘリウムガス中で衝撃波の形成の様子を捉えることができた。干渉像とシュリーレン像を撮ることに成功した。本研究は英国ヨーク大学、中国物理研究所との共同研究であり、両機関からの参加者が計5名あった。実験データについては英国のチームが解析を進めている。実験では平面衝撃波だけでなく、円錐状の金ターゲットからの高速ジェットによるお椀状衝撃波の生成とその観測を行った。形状の情報が得られ衝撃波の速度などを算出した。6月の実験では外部磁場を印加したときの衝撃波への影響を調べ、乱流に近い状態が発生しているような映像が得られている。磁場印加による無衝突衝撃波の形成でイオンのダイナミックスが重要となる領域は現在の実験では設計が難しいことがわかり、イオン波の衝撃波に絞って実験をした。本年度はまず、実験のための光学系の整備を行い、年度末の2月に英国、フランス、イスラエルの共同研究者と共同研究および共同実験を実施した。共同研究似合わせて、ワークショップも実施した。この実験に先立ち、坂和助教授が英国ラザフォード研究所で英仏の共同研究者と実験を実施した。今年度、台湾の国立台湾台大学、国立中央大学のWang教授を中心としたレーザー実験チームとの共同研究会しに関する打ち合わせも行った。WANG教授達は国立中央大学に100TWレーザーを建設中であり、彼は実験技術、特にプラズマのイメージ計測に優れた研究者であることから、来年度以降、本研究課題の遂行に協力していただくことで交渉をしてきた。人的交流をふくめ共同研究を実施したい。理論研究では1次元PICコードが完成し、無衝突衝撃波生成条件を明らかにした。今後、3次元シミュレーションを実施し、自己磁場形成とそれによる無衝突衝撃波形成を明らかにしていきたい。その上で、実験条件をはっきりさせて来年度の実験に臨む。根本的には当初予定していた干渉計測用のレーザーが破壊していたという自体があり、良好な衝撃波のイメージングはまだできていない。幸い、運営交付金で計測系を来年度は整備できそうであるので、その上で、当初の成果を上げたいと考えている。宇宙での無衝突衝撃波は外部磁場の中で形成されるというのが定説であった。これまで外部磁場の元での衝撃は生成の確認実験を行うべく実験を推進してきた。ガスジェット中での衝撃は生成の実験など予備的な実験を行った。しかし、ここ数年、相対論的無衝突衝撃波において外部磁場がなくとも無衝突衝撃波が形成されるという新説が議論をわき起こしている。たとえば、国立天文台の加藤博士が磁場生成不安定(ワィベール不安定)の非線形過程から自己構造形成が起こり、無衝突衝撃波が形成されるシミュレーションを行ってきた。我々はそのシナリオが超新星残骸など、まさに本研究テーマの非相対論的な場合についても成立するはずだと考えた。加藤博士を今年度から雇用し、超新星残骸の場合についてシミュレーションを行い、我々の考えが正しいことを確認した。そして、そのスケール則から、大出力レーザーで模擬実験が可能であることを明らかにした。今年度はスケール則に乗っ取って実験的に確認すべく、その実験を中心に阪大、英国、仏国で行った。その結果、超新星残骸の典型的な流速1000km/sの対向流を実験で計測できた。また、干渉計測、プロトン影絵もフランスの実験で得ることができた。しかし、実験数(データの数)が足らず、衝撃波の生成を確認するには至っていない。そこで、平行して中国の大型レーザー「神光II」(上海)を用いた実験を開始すべく、中国の研究者と共同研究体制の構築を始めた。08年4月28日に現地にて第1回の打ち合わせを行う。加えて、来年度は阪大に光学計測系を設置し、磁気不安定の成長の様子から衝撃は生成の機構を実験的に確認し、シミュレーションと比較したい。

宇宙での無衝突衝撃波は外部磁場の中で形成されるというのが定説であった。しかし、磁場生成不安定(ワィベール不安定)の非線形過程から自己構造形成が起こり、無衝突衝撃波が形成されるという新説を我々は提唱し、現在、宇宙物理で大きな話題となっている。我々の理論結果のスケール則から、大出力レーザーで模擬実験が可能であることがわかり、実験を中心に阪大、英国、仏国、中国で行った。その結果、超新星残骸の典型的な流速1000km/sの対向流を実験で計測できた。また、干渉計測、プロトン影絵もフランスの実験で得ることができた。しかし、スケール則からレーザーエネルギーが欧州、アジアのレーザーでは不足で、(1)静電衝撃波の生成、(2)静電衝撃波の斜め伝搬イオン波による消滅、(3)磁気不安定の成長によるフィラメント構造の京速、までのデータを得られたにとどまった。21年度は米国の巨大レーザーNIFなど用い、磁気不安定から衝撃波生成を確認したい。衝撃波生成が観測できるとその宇宙物理、惑星間物理、地球磁気圏物理などへの強烈なインパクトが期待できる。
フェンタニル関連デザイナー・ドラッグ及び代謝物の同定・定量法の開発と毒性の解明

麻薬摂取の証明には麻薬の化学構造を反映する代謝物を尿中から検出・同定する必要がある。α-メチルフェンタニルは乱用されるフェンタニル関連デザイナー・ドラッグの代表的薬物であるが、主要代謝物は化学構造を反映していない。本研究ではラットにα-メチルフェンタニルを経口投与し、その尿を経時的に採尿してα-メチルフェンタニルの化学構造を反映する4つの微量代謝物を特定し、ミクロ固相抽出法とGC/MSによる定量法を開発した。麻薬摂取の証明には麻薬の化学構造を反映した代謝物を尿中から検出・同定する必要がある。α-メチルフェンタニルは乱用されるフェンタニル関連デザイナー・ドラッグの1つであるが、主要代謝物は化学構造を反映しておらず、最近、構造を反映する4つの新しい微量代謝物の存在が報告されたものの、定量法については報告されていない。今年度はα-メチルフェンタニルをフェンタニルから化学合成し、ガスクロマトグラフ(GC)で定量する方法をまず確立した。次に、GC/質量分析法(MS)で同定する方法を開発した。その上でα-メチルフェンタニルをラットに経口投与し、その尿を経時的に採尿してα-メチルフェンタニルの化学構造を反映する4つの微量代謝物の尿中排泄量をGC/MSで測定することにより明らかにした。その結果、新しく発見された4つの微量代謝物は投与後24時間にP-芳香環水酸化α-メチルフェンタニル(1.0%)、ωヒドロキシプロピオニルα-メチルフェンタニル(0.1%)、ω-1ヒドロキシプロピオニルα-メチルフェンタニル(0.1%)およびP-芳香環水酸化ωヒドロキシプロピオニルα-メチルフェンタニル(0.1%)が検出・定量された。これらの微量代謝物は投与後48時間までに完全に排泄され、代謝物の総排泄量の2-3%を占めた。ラットの結果をそのままヒトに応用することはできないが、今年度開発したGC/MSによる4つの微量代謝物の定量法はヒトの検体にも応用可能と推定され、協力研究者鈴木真一氏の所属する科学警察研究所で分析された余剰検体の提供を受け、ヒトの実際例での有用性を今後、明らかにしたいと考えている。α-メチルフェンタニルは乱用されるフェンタニル関連デザイナー・ドラッグの1つであるが、主要代謝物は化学構造を反映しておらず、化学構造を反映した4つの微量代謝物を昨年度の本研究で特定した。今年度は、この4つの微量代謝物をヒト尿中から確実に抽出する方法を試みた。α-メチルフェンタニルをラットに経口投与し、その尿を経時的に採尿してα-メチルフェンタニルの化学構造を反映する4つの微量代謝物を収集し、それをヒト尿に添加して種々の固相抽出法により抽出して昨年度確立したGC/MSで分析することにより抽出法の適否を検討した。その結果、ボンドエルート、セップパックなどベッドボリュームの大きい固相抽出法は4つの微量代謝物の抽出には適しておらず、ベッドボリュームの小さいシリカモノリスSPEチップとトップチップC18の2種類のミクロ固相抽出法が4つの微量代謝物(p-芳香環水酸化α-メチルフェンタニル、ωヒドロキシプロピオニルα-メチルフェンタニル、ω-1ヒドロキシプロピオニルα-メチルフェンタニル、p-芳香環水酸化ωヒドロキシプロピオニルα-メチルフェンタニル)のGC/MS分析のための抽出には適していることが明らかとなった。α-メチルフェンタニルおよび4つの微量代謝物のHPLC/MS-MS分析を試みているが、HPLC/MS-MSの再現性、安定性が悪く、未だ分析法の確立には至っていない。来年度は平成23年3月11日発生の東日本巨大地震の余震のため、HPLC/MS-MS分析が困難なことが予想されるので、デザイナー・ドラッグのLD50、ED50の測定を行い、毒性および構造活性相関を検討することにする。α-メチルフェンタニルは乱用されるフェンタニル関連デザイナー・ドラッグの代表的な薬物であるが、主要代謝物は薬物の化学構造を反映しておらず、化学構造を反映した4つの微量代謝物を一昨年度の本研究で特定した。昨年度は4つの微量代謝物のGC/MSによる定量法と固相抽出法を確立した。本年度はHPLC/MS-MSによる定量法の確立を目指したが、東日本巨大地震による節電のためHPLC/MS-MS分析の再現性、安定性が悪く、未だ4つの微量代謝物についてはLC/MS分析が確立できていない。そこで、本年度は昨年度確立した4つの微量代謝物の固相抽出法、すなわちベッドボリュームの小さいミクロ固相抽出法を用いて4種類のフェノチアジン系向精神薬の代謝物のLC/MS分析法の確立を目指した。倫理委員会の承認を得たうえで、2名の精神科入院患者の本人および保護者から同意を得て、通常の血液理化学検査終了後の血清を廃棄することなく、提供を受け、本研究に用いた。まず、通常のESI方式のLC/MS分析を行ったところ、MH^+イオンしか検出できず、代謝物の同定は困難であった。

そこで、FAB方式のLC/MS分析を行ったところ、ベースピークとしてのMH^+イオンのほか、同定に役立つフラグメントイオンが適当量得られることが分かった。患者の血清を昨年度確立したミクロ固相抽出法で抽出し、LC/FAB-MS分析を行ったところ、クロルプロマジン、レボメプロマジン、プロメサジン、プロペリシアジンの未変化体のほか、代謝物である酸化体とデスメチル体が検出、同定できた。本研究の要旨は医学と生物学第156巻、128-139、2012およびJ Chromatogr A 1218巻、2521-2527、2011で発表した。今後、α-メチルフェンタニルの使用を証明する4つの微量代謝物のHPLC/MS-MS分析法を完成させたい。
自己組織化を基盤とするヘリカル超分子ナノモジュールの構築

生体内では、らせん構造を有する複数の生体高分子が空間特異的に自己組織化し、超分子ナノ構造体を構築し、個々の分子にはない高度の機能を発揮している。これら生体系をモチーフとして、水中でナノスケールの分子モジュールを人工的に構築するためには、既存の共有結合の化学に加えて、非共有結合を利用する超分子化学的アプローチが必要不可欠である。本研究では、申請者らが見い出した独自の概念である「高分子へのらせん誘起とその記憶」を基盤技術として用い、動的自己組織化の概念と組み合わせて用いることにより、さまざまの機能性有機化合物群や生体分子群を空間特異的にらせん状に配列した超分子ナノ複合体(モジュール)の構築を目指し、側鎖にカルボキシル基を有するポリフェニルイソシアニド(poly-1)を合成し、生成ポリマーへのらせん誘起と記憶、さらに機能性基の側鎖への導入について検討した。その結果、poly-1のナトリウム塩が水中で、光学活性アミン存在下、一方向巻きのらせん構造を形成し、主鎖領域に誘起円二色性を示すことを見い出した。さらに、このようにして誘起されたらせん構造が、光学活性アミンを完全に取り除いた後でも、らせん構造を記憶として極めて安定に保持可能であることを発見した。本年度はこの成果をさらに発展させ,以下に示す興味深い知見を得た。1.得られたらせん状poly-1の側鎖に様々の一級および二級アミノ化合物をアミド結合を介して導入し,生成らせんポリマーの水中及び有機溶媒中での熱安定性について調べた。その結果,一級アミノ化合物を導入したポリマーのらせん構造安定性が,水中だけではなく,有機溶媒中でも飛躍的に向上することを見い出した。2.さらに、ジアミン化合物を架橋剤に用いてらせんポリマーの架橋反応を行い,ヒドロゲルを合成したところ,らせん構造が高温化,水中でも極めて安定に保持されることを見い出した。申請者らは、分子のキラリティーに応答してらせんが誘起される極めてユニークな立体規則性ポリアセチレンの開発に成功している。さらに、光学活性体存在下誘起されたらせん構造が、光学不活性な化合物で置換後もそのらせんキラリティーを記憶として保持していることを発見した。本研究では、「高分子へのらせん誘起とその記憶」を基盤技術として用い、動的自己組織化の概念と組み合わせて用いることにより、さまざまの機能性有機化合物群や生体分子群を空間特異的にらせん状に配列した超分子ナノ複合体(モジュール)の構築を目指し、側鎖にカルボキシル基を有するポリフェニルイソシアニド(poly-1)を合成し、生成ポリマーへのらせん誘起と記憶、さらに機能性基の側鎖への導入について検討した。その結果、以下に示す興味深い成果を得た。1.poly-1のナトリウム塩が水中で、光学活性アミン存在下、一方向巻きのらせん構造を形成し、主鎖領域に誘起円二色性を示すことを見い出した。さらに、このようにして誘起されたらせん構造が、光学活性アミンを完全に取り除いた後でも、らせん構造を記憶として極めて安定に保持することを発見した。2.得られたらせん状poy-1の側鎖にエチレングリコール残基やグリシンオリゴマーを化学結合を介して導入したところ、らせん構造の安定性が飛躍的に向上することを見い出した。この発見は、以前ポリフェニルアセチレンで見い出されたらせん構造の記憶とは全く異なるものであり、今後、様々の機能性化合物群をらせん状に配列するための有用なモジュールとなりえることが明らかになった。

2.さらに、ジアミン化合物を架橋剤に用いてらせんポリマーの架橋反応を行い,ヒドロゲルを合成したところ,らせん構造が高温化,水中でも極めて安定に保持されることを見い出した。