hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵β細胞における第２相インスリン分泌制御機構の解明

本研究は膵β細胞からの第2相インスリン分泌の分子機構を明らかにすることを目的とし、小胞局在タンパク質VAMP7とモータータンパク質MyosinVaの第2相インスリン分泌における役割について検討を行ったものである。MyosinVaを発現しない、もしくは発現量が著しく減少した自然発生変異体マウスおよびラットを用いた研究から、MyosinVaは第2相インスリン分泌の制御に関与しないことを見いだした。一方、膵β細胞特異的VAMP7遺伝子欠失マウスを用いた研究から、VAMP7はインスリン顆粒以外の小胞に局在し、間接的にインスリン分泌を制御することで第2相分泌を選択的に制御していることを明らかにした。膵β細胞をグルコースで刺激すると刺激直後に観察される一過的で急峻な第1相インスリン分泌とそれに続く持続的な第2相インスリン分泌が観察される。第1相分泌の分子機構は先行研究などにより徐々に明らかになりつつある一方、第2相分泌の分子機構はほとんど解明されていない。従って血糖上昇に応じて膵β細胞からインスリンがどのように分泌されるのか明らかにするためには第2相分泌の分子機構の解明が重要な課題となっている。本研究は第2相分泌との関連が示唆されているタンパク質として、インスリン顆粒を運ぶモータータンパク質であるMyosinVaと小胞局在タンパク質であるVAMP7に着目し、それぞれの遺伝子変異動物を用いた機能解析を行うことで第2相分泌の分子機構を明らかにすることを目的とした。MyosinVaのタンパク量が1/100程度になる自然発生変異マウス(dnマウス)とMyosinVa遺伝子を欠失した自然発生変異ラット(DOPラット)から膵島を単離し、グルコース刺激依存的なインスリン分泌について検討した。dnマウス膵島ではインスリン分泌の若干の減少が観察された。またDOPラット膵島ではインスリン分泌の有意な減少が観察された。申請者の先行研究によりAkt阻害剤で膵島を処理すると第2相分泌が選択的に増強されることが明らかになっている。そこでdnマウス膵島およびDOPラット膵島におけるAkt阻害剤処理の影響を観察した。するとdnマウス膵島およびDOPラット膵島においてもAkt阻害剤処理による第2相分泌の亢進が認められた。これらの結果より、MyosinVaは第2相分泌選択的な制御には関与していないと結論した。一方、VAMP7遺伝子欠失膵β細胞では第2相分泌選択的なインスリン分泌の減少が観察された。膵β細胞をグルコースで刺激すると刺激直後に観察される一過性で急峻な第1相インスリン分泌とそれに続く持続的な第2相インスリン分泌が観察される。このうち第2相分泌の分子機構はほとんど解明されていない。昨年度に行った研究の結果、小胞膜に局在するVAMP7が第2相インスリン分泌に関与する可能性が示唆されたため、本年度は膵β細胞からのインスリン分泌におけるVAMP7の役割の解明を目的として研究を行った。膵β細胞特異的にCreリコンビナーゼを発現するRIP-CreマウスとVAMP7floxマウスを交配し、膵β細胞特異的VAMP7遺伝子欠失(VAMP7 βKO)マウスを作出した。VAMP7 βKO膵島をグルコース溶液で灌流刺激し、経時的なインスリン分泌の評価を行った。野生型膵島と比べVAMP7 βKO膵島からのインスリン分泌は第1相分泌には変化が認められなかったが、第2相分泌は有意に減少することを見いだした。次に、各種細胞内小器官マーカータンパクに対する抗体を用いた免疫染色法と、ショ糖密度勾配を用いた超遠心分画法を用いて細胞内におけるVAMP7の局在について検討を行った。その結果、VAMP7はインスリン顆粒には局在しないことが明らかとなった。さらにVAMP7 βKO膵島を用いた電子顕微鏡解析を行った結果、VAMP7 βKO膵β細胞では野生型膵β細胞に比べてインスリン顆粒の形態および細胞内分布に有意な差は認められないことを明らかにした。これらの結果から、VAMP7はインスリン顆粒以外の小胞膜に存在し、第2相インスリン分泌を選択的に制御していると結論した。インスリン分泌膵β細胞特異的なVAMP7遺伝子欠失膵島をグルコース溶液灌流刺激し、インスリン分泌を経時的に観察したところ、第2相分泌選択的な減少が観察されたことから、第2相分泌を選択的に制御するタンパク質としてVAMP7を見いだすことに成功した。免疫染色および生化学的な細胞成分分画法により膵β細胞におけるVAMP7の局在を明らかにする。またVAMP7欠失膵β細胞に様々な変異を導入したVAMP7を発現させて第2相分泌の回復を観察することにより、VAMP7による第2相分泌の制御機構を明らかにする。
新手法を用いたエネルギーフロンティアでの新現象探索を基盤とする素粒子模型の再構築

μ中間子の異常磁気能率(g-2)における標準模型予言と観測値の乖離の問題は素粒子標準模型の大きな問題の一つとなっており、新物理のヒントのであると期待されている。そこで、この異常と新物理との関係について、注意を払いながら、研究を行った。竹内は強いCP問題とドメインウォール問題を解くことができるレプトンとアップクオークがPQ電荷を持つ変形アクシオン模型で、ミューオン異常磁気能率が説明可能であることを示した。質量15GeV程度の軽い擬スカラーヒッグスAが同時に予言され、特徴的なシグナルとして、トップクオークの稀崩壊t →A uが予言される。Aはdi-tauジェットとして観測されると考えられ、ジェット微細構造を用いることで効率的に発見可能となることを示した。伊部はヒッグス粒子の質量とミューオンg-2の実験値を超対称標準模型の枠内で同時に説明することが可能なSplit Family SUSY模型の研究を行なった。LHC Run IIによる超対称粒子探索の結果を用い、普遍的ゲージーノ質量の模型ではミュー中間子の異常磁気能率を説明する可能性はほぼ棄却されなんらかの、拡張が必要なことを明らかにした。遠藤はK中間子崩壊のCP対称性の見られる異常について超対称模型の範疇で検討を行い従来の議論では見落とされた効果を加えることで、現象を説明できることを示した。アップクォークフレーバーがの破れがある超対称模型で、チャームクオークシグナルの探索可能性を指摘した。野尻はNLOレベルの予言によって、暗黒物質の密度を決定するメディエータを、ものジェットシグナルのジェットの分布から決定できるか検討して、NLO計算の精度について詳細な検討を行った。またMLの手法を応用したジェットの構造解析をこれまでより極めて少ないインプットで効率よく進める方法を提案した。野尻は、MLにおけるジェットの構造解析において、インプットを劇的に減らすとともに、アウトプットを解釈可能とする改良を行った。これによって、BSM解析への応用や信頼性が大きく改善すると考えられる。竹内は、Variant Axion模型の中で特に軽いアップタイプのクオークのみがPQ電荷を持つ可能性についても追究したことにより比較的大きなtan betaが許され、レプトンセクターもPQ電荷を持つ場合にg-2のずれも説明可能となることを示した。またこの模型では新手法であるジェットの微細構造の応用が特に効果的なものとなった。Higgs Topping workshop、Beyond the BSMでの招待講演において、これらの研究結果を紹介し、広く結果を周知させた。伊部はミュー中間子の異常磁気能率とヒッグス質量を同時説明可能なSplit Family SUSY模型について、普遍的ゲージーノ質量の可能性がほぼ棄却し、模型の拡張の必要性を指摘した。遠藤は、新しい物理のスケールが高い場合に、フレーバーに適応できる有効理論を構築するために、トップクォークやヒッグス粒子、ゲージボソンが自由度に注意を払う必要があることを発見した。このような結果は、これまで知られていなかった大きな量子補正が期待されることを示しており、重要な結果と言える。今年度は、g-2実験の新しい結果が公表されると期待されるため、関連した研究を推進したい。また、Bフレーバーの測定にもいくつかの標準模型の予言からのずれが報告されおり、両者を関連づける研究を推進する。特に竹内は、B中間子のレプトン分岐比に見られる異常をLHC実験を用いて検証することが、どの程度可能か研究を行ないたいと考えている。またこの際新手法としてジェット微細構造を用いることを検討している。また、伊部はミュー中間子の異常磁気能率を説明可能なL_mu - L_tauゲージ模型や軽いスレプトンが予言される超対称模型などの模型の可能性、およびその探索可能性についての研究を行う。遠藤は、SMEFTによるアプローチの問題解決に取り組む。ヒッグス場の真空期待値がフレーバー物理のエネルギースケールに比べて大きいため、一見して高次とみなされる補正をフレーバー物理では考慮に入れなければいけない。同等の問題はCP対称性を破る物理にも存在する。このため、フレーバーやCP対称性を破る物理の研究に必要とされる有効理論をさらに改良する予定である。また、これらに加えて原子物理の精密測定実験においても素粒子標準理論の綻びが報告されている。これらについても新物理による解釈が可能であるか研究を行う。またこのような有効理論は、LHC以降の高輝度、高エネルギーLHCで直接検証することができると考えられる。このような可能性を飛躍的に向上させるものとして、MLは高次の計算の重要性が指摘されており、野尻はMLを使った手法のさらなる効率化や具体的なBSMシナリオへの応用の可能性について検討するLHCにおけるtop粒子からのシグナル、jet, photonなどの信号の構造を用いたシグナルについて検討を行った。特に1)クオークとグルーオンという異なるパートンを起源とするジェットを統計的に分離することで、超対称粒子の探索能力を向上することができることを示した。2)光子が複数同方向に進行するシグナルについて研究し、光子の電子陽電子対の変換確率に注目することでその性質を調べることができることを示した。3)トップが終状態にひとつでる特異的なシグナルに着目し、高いルミノシティのコライダーでのスカラートップの発見に貢献できることを示した。また、ミューオン異常磁気能率のアノマリーの示唆する物理について検討し、超対称性模型からの寄与である場合には、将来のLHC実験においてカラー電荷をもたない超対称粒子の崩壊から生じるタウ粒子を含むイベントを解析することで検証可能であることを明らかにした。

また超対称模型のフレーバーの破れの問題および宇宙論の方から動機付けが高かった単純なゲージ伝搬型模型等ではミューオン異常磁気能率の説明に重要なスカラーレプトンとカラー電荷を持つ超対称粒子の質量の間の相関が高くLHCの制限を満たしつつミューオン異常磁気能率を説明するのは難しくなってきていることを明らかにした。B粒子やK粒子の崩壊においては多くのアノマリーが報告されており、比較的質量の重いK粒子の崩壊ににおける超対称粒子の効果を検討しcharginoとこれまで考慮されていなかったスカラークオークのL-Rのフレーバー混合の効果によって説明できることを示した。ジェットの構造に着目した研究をさらにすすめ、quark由来、gluon由来のジェットを選別することで超対称粒子の縮退領域での新粒子感度を飛躍的に上げる方法を開発することができた。また、話題となっていた750GeVのphoton resonanceに関連して、多くのphotonが同方向に飛ぶシナリオについても検討を行い、conversionトラックの解析の重要性を指摘した。また、自然な模型では他の新粒子と比べて軽いことが期待されているトップクオークのパートナー探索に関して、新しいモノトップのシグナルを提案した。模型との関係については、従来の超対称のシナリオをLHCの制限のもとで解析することでゲージ伝搬模型について極めて厳しい制限を課すことができた。強い相互作用におけるCPの破れの問題の有力な解としてPeccei-Quinn(PQ)機構が考案されているがその機構は大域的対称性に基づいており理論的に不満足な点が多い。伊部はゲージ対称性によって高い精度で保護されているPQ機構を提案した。またその機構を応用し、超対称性の力学的破れの模型とPQ対称性の自発的な破れが同時に実現する模型を考案した。また、この模型ではTeV scaleにカラー電荷を持つ新粒子が予言されLHC実験によって検証可能であることを示した。竹内は2つのヒッグス2重項を含むPQ模型のドメインウォール問題を、一つのクオークのみがPQ電荷を持つような模型で解決し、トップクオークのみがPQ電荷を持つ場合に予言されるトップ稀崩壊t→h c/uがLHC実験において軽微なイベント超過と符合することを指摘した。またこの模型が、最新のLHCのヒッグスの測定結果とも無矛盾であることを示した。遠藤はK中間子崩壊に現れる理論からのずれが超対称標準模型のシグナルである可能性を調べ、超対称標準模型におけるグルイーノ粒子がK中間子崩壊における大きなCP対称性の破れを引き起こす可能性があることを示した。また、この模型が近い将来にLHCb実験やKOTO実験によって今後検証することを示した。また、ミュー粒子異常磁気モーメントにおけるずれと暗黒物質に対する実験的制限から、このようなずれを説明する超対称標準模型が近い将来に暗黒物質直接探索実験やレプトン加速実験により検証できることを示した。
内向き整流カリウムチャンネルのマグネシウムイオンによる整流性発現機序

心筋内向き整流カリウム(K)チャンネルの外向き電流は、生理的濃度の細胞内マグネシウム(Mg)イオンにより選択的に抑制され、内向き整流特性が生じる。Mg濃度が210μMの場合、外向きの単一チャンネル電流に単位電流の3分の1と3分の2の大きさのサブレベルが出現し、電流が流れないゼロレベルとチャンネルが完全に開いているレベルを含む4つのレベル間を行き来する。チャンネルが各レベルに滞在する時間が、二項分布に従うことから、このチャンネルは3つの等しい伝導ユニットで成り立っており、それぞれの伝導ユニットが互いに無関係にMgによりブロックされると考えられた。本研究では、内向き電流がブロックされる場合、同様の現象がおきるかどうか調べた。モルモット単一心室筋細胞をコラゲナーゼで単離し、10-100μMのCs^+または20-100μMのRb^+を電極内液に加えて、内向き整流Kチャンネルの内向き単一電流を記録した。Mgによる外向き電流のブロックでは、全てのチャンネルでサブレベルが観察されたのに対し、内向き電流では、20%の例でサブレベルが観察されるにとどまった。これらの例ではMgブロックにおけると同じように、チャンネルが各レベルに滞在する時間は二項分布に従い、伝導ユニットが互いに無関係にブロックされることが示唆された。残りの80%の例では、ゼロレベルと完全に開いたレベルを行き来するだけであった。ゼロレベルと完全に開いたレベルの滞在時間を、同一条件(ブロッカー濃度と電位)で2つの群で比較すると完全開時間は両群で差がなく、ゼロレベル時間は、サブレベルを示さない群で23倍延長していた。Cs^+やRb^+によるブロックの場合、大多数のチャンネルでは、1つの伝導ユニットがブロックされると、他の2つのユニットが瞬時に閉じると考えられる。各ユニットがどのような機構により協調するのかは、残された研究課題である。
極低温・気相分光法を基盤とした，金クラスターの構造，電子状態および触媒機能の研究

金クラスターは,数個から数百個の金原子で構成された集合体であり,バルク(大きな塊の状態)では見られない特異的な性質を示す。この特徴から,金クラスターは,触媒・光学材料・電子材料など様々な機能性材料の基本単位としての利用が期待されている。ここで,金クラスターを基盤とする新奇機能性材料の開発には,その構造と機能の関係を十分に理解し,合理的な設計指針を立てる必要がある。そこで本研究の概要は,我々独自の研究手法である極低温・気相分光法(イオンを気体状態で10K程度まで冷却したのち,紫外赤外スペクトルを観測する手法)により,金クラスターの構造を詳細に決定し,様々な機能との関係を明らかにすることである。
磁性金属元素ブロックの三次元空間制御による新機能性高分子の創成

金属元素ブロックを三次元的に空間制御および分子レベルで機能化することで、従来の無機材料や高分子材料を超えた新領域の機能物質を構築できる。我々はこの金属元素ブロックとして希土類を選択し、希土類元素が三次元的に配列することによる光磁気機能の発現について研究を行った。希土類錯体が三次元配列した希土類元素ブロック高分子の開発に成功し、熱耐久特性および発光効率が向上することを明らかにした。さらに、希土類ナノ結晶を鰓裂させることによる光磁気効果増大にも成功した。本研究では、特異的な光磁気機能発現が期待される磁性金属元素ブロックを高分子中で三次元空間制御することで、従来の光磁気機能物質の性能を凌駕する新型高分子の創成を行う。具体的には、以下の検討を研究期間内に行い、現在まで以下に示す研究成果を得た。1)機能性分子で連結したEuX元素ブロック高分子の開発:EuX元素ブロックの三次元空間制御と新たな機能を両立するためには、EuXを連結する機能分子の開発が鍵になる。EuXはチオール基によって容易に連結することができるため、機能分子パーツにチオールが連結した新規な機能連結ユニットの検討を行った。具体的には、発光特性を示すナフタレン部位にアルカンジチールを取り付けた分子を合成し、この連結分子を用いてEuX元素ブロック高分子の合成を行った。連結部を用いた会合体形成を発光スペクトル測定によって観察することに成功した。さらに、EuSと金ナノ粒子を有機分子で連結・高分子化したものは、金プラズモンの電場増強によりEuSの光磁気特性が向上することを明らかにした。また、常磁性金属イオンをドープはEuSの光磁気特性向上に効果的であることもわかった。2)希土類錯体を配列した錯体元素ブロック高分子の開発:強発光希土類錯体を三次元空間に配列することによって、錯体単独では不可能な新しい機能が発現する。ここでは、赤色発光するEu(III)錯体および緑色発光するTb(III)錯体を配列させた新しい元素ブロック高分子の合成を検討した。具体的には、Eu(III)錯体とTb(III)錯体を1:99に比で配列させることにより、200Kでは緑、300Kでは黄色、400Kではオレンジ、そして500Kでは赤に発光する新しい物質(カメレオン発光体)を創成することに成功した。また、1)希土類錯体の配位構造と発光特性解明の研究、および2)希土類錯体を太陽電池に応用する研究も進展し、新しい希土類錯体ポリマー開拓に成功した。金属元素が規則的に配列した金属元素ブロックは、金属イオン単独とは異なる興味深い光・電気・磁気特性を示す。この金属元素ブロックを三次元的に空間制御および分子レベルで機能化することで、従来の無機材料や高分子材料を超えた新領域の機能物質を構築できる。これまで我々は磁性金属元素として希土類を選択し、希土類元素が三次元的に配列することによる光磁気機能の発現の研究を行ってきた。平成26年度では、希土類元素ブロックを高分子化した感温特性を有する発光体「カメレオン発光体」の発光メカニズムの詳細を検討した。具体的には、カメレオン発光体は温度によって発光色が変化する。この発光メカニズムを検討するため、カメレオン発光体の発光中心であるEu(III)イオンとTb(III)イオンの混合比を変化させて、そのエネルギー移動効率の計測を行った。計測の結果、Eu(III)イオンの混合費が少なくなると、エネルギー移動効率が低下することがわかった。これらの希土類元素ブロック高分子は高分子鎖が水素結合などの相互作用により結合しているため、水および有機溶媒に不溶性である。この粉体をナノ粒子化することで、希土類元素ブロック高分子を有機媒体に均一に分散することが可能になる。ここで我々は希土類元素ブロック高分子のナノ粒子化を検討した。ミセルを用いた水溶液中での検討を行ったところ、平均粒径66nmのナノ粒子が得られることがわかった。このナノ粒子の熱分析測定(TG-DTA測定)を行ったところ、その分解温度は300°C以上あり、ナノ粒子化しても熱耐久特性は維持していることが明らかになった。さらに、希土類元素ブロック高分子のナノ粒子の発光特性を評価したところ、アセトン溶液中におけるナノ粒子の発光寿命は、バルク粉体の発光寿命と一致することがわかった。希土類元素ブロックの新しい配列構造創成を目的として、集積構造がC3対称を形成する新規な希土類錯体ポリマー合成を検討した。集積体がC3対称となるため、希土類錯体元素ブロックを連結するジョイント配位子を120度の角度で連結した。得られた希土類錯体元素ブロックの集積体はC3対称集積構造を形成することが量子科学計算により明らかになった。このC3対称集積体となる新規な希土類元素ブロックは明確なガラス転移温度を有し、アモルファスガラス状態を形成できることが初めて明らかとなった。さらに、三次元の強固な立体構造集積を目的として、カルボン酸とリン酸によって連結した新しい希土類元素ブロック高分子の合成を検討した。得られた化合物は三次元立体配列の特殊構造を有し、熱分解温度は400°C以上となることが明らかとなった。また、世界初となる7配位構造を有する希土類錯体の合成に成功した。これは、今後の新しい希土類元素ブロックとなる可能性が高い。新しい幾何学構造を有する希土類元素ブロックの合成は今後の研究発展に重要である。

平成27年度ではC3対称の立体集積構造を有するアモルファス希土類元素ブロック、および三次元立体配列を有する熱耐久型の希土類元素ブロックの合成に成功した。また、両元素ブロック高分子とも良好な発光特性を示すことが明らかとなった。希土類元素ブロックの新しい三次元配列構造形成を目的として、C3対称のアモルファス構造を形成する希土類元素ブロック高分子、および三次元立体配列構造を有する熱耐久性の希土類元素ブロック高分子の合成に成功した。三次元的な立体配列は新しい機能を創成することを明らかにし、計画以上の進展が見られた。さらに、新しい元素ブロックとして、7配位構造を有する希土類錯体の合成に成功した。よって、平成27年度は当初の計画以上に進展していると判断した。希土類錯体を元素ブロックとして三次元配列させた新しい高分子材料「希土類元素ブロック高分子」に関する研究を行った。まず、希土類元素を配位する部位が3つのカルボン酸と1つのホスフィンオキシドとなった新型配位子TCPOを用いて希土類元素ブロック高分子を作製したところ、三次元ネットワーク構造を形成していることが明らかとなった。得られた[Eu(hfa)x(TCPO)y]nの熱分解温度は450°Cであり、400°Cにおいても赤色発光することが確認された。配位子励起による発光量子効率は20%であり、配位子からEu(III)へのエネルギー移動効率は59%となることがわかった。この値はこれまで報告している希土類元素ブロック高分子の中で最も高い。この新型希土類元素ブロック高分子に関して、Tb(III)イオンとEu(III)イオンを99:1の割合で混合したものを合成したところ、良好な感温特性(温度上昇によって発光色が緑から赤へ変化)が観察された。また、希土類元素ブロック高分子の高分子主鎖にジグザグ構造(チオフェン骨格)を導入した新規な希土類元素ブロック高分子を合成した。得られた化合物のX線構造解析を行ったところ、このポリマー主鎖はジグザグ構造を形成していることが明らかとなった。それらの熱分解温度は300°Cを超えることもかわった。この[Eu(hfa)3(dpt)]nの発光量子効率および光増感エネルギー移動効率は75%および80%となり、これまで報告されている希土類元素ブロック高分子の中も最も優れた発光機能を有していることがわかった。以上、希土類元素ブロック高分子の主鎖をジグザク構造とすることで発光機能を高めることができることが明らかになった。金属元素が規則的に配列した金属元素ブロックは、金属イオン単独とは異なる興味深い光・電気・磁気特性を示す。この金属元素ブロックを三次元的に空間制御および分子レベルで機能化することで、従来の無機材料や高分子材料を超えた新領域の機能物質を構築できる。本研究では、特異的な光磁気機能発現が期待される磁性金属元素ブロックを高分子中で三次元空間制御することで、従来の光磁気機能物質の性能を凌駕する新型高分子の創成を検討した。具体的には、磁性金属元素ブロックとしてユーロピウムから構成されるEuSナノ構造体(EuX元素ブロック)の光磁気機能を増大させるために、元素ブロック含有ポリマーに常磁性の遷移金属金属イオン(鉄(II)イオン、マンガン(II)イオン、コバルト(II)イオン)ドープを試みた。
特別支援学校における肢体不自由児の衣生活改善支援システムの構築

本研究は、肢体不自由児を対象とした既製服リフォームによる衣生活改善を目的としており、特別支援学校での支援システムの構築を目指している。交付申請時には肢体不自由児全般を対象としていたが、H29年度の研究結果より、一歩踏み込んで医療的ケア児に特に着目して研究を進める方向へ転換を行った。H30年度には、自分では着替えが出来ず、保護者等が着替えをさせる児童生徒、又は医療的ケアの中でも気管切開および胃ろうをされている児童生徒に対応した衣服等を中心にリフォーム方法等の検討、試作、研究協力児による試着を繰り返し、最適なリフォーム方法、および作成方法の確立を行った。具体的には、乳幼児用ボディを利用し、リフォームして大きいサイズのボディに作りかえる方法や、かぶり型のボディを前開きに変える方法、また、カニューレバンドや人口鼻押さえバンドの作成方法、ペグカバーの作成方法等を、出来る限り簡易な方法で行えるよう工夫した。これらのリフォーム、及び作成方法について、詳しいリフォーム、作成手順を説明した動画を作成し、タブレットで気軽に確認できるようにした。また、同様に、手順を写真、イラストでわかりやすく記載した手引書の作成も行った。一方で、予定していた保護者および特別支援学校教員へのアンケート調査については、医療的ケア児への転換から大幅なアンケート項目の改定を行い、保護者および教員にプレ調査を行って、さらに修正を行った上で本学倫理委員会の承認を得るまでに予想外の期間を要したため、配布時期について検討した結果、H31年度へ繰り越すことに決定した。現在、配布予定校の行事予定等から7月頭の配布、回収を予定している。当初の計画にてH30年度に予定されていた問題のある衣服のリフォーム方法の検討、作成手順の確立は順調に行われ、詳しい作成手順の動画の作成、手引き書の作成も終了しており、予定通り進んでいる部分もある。しかし、H29年度に研究協力者である肢体不自由児の手術、長期入院により聞き取り調査が遅れ、また手術後に医療的ケアに対応した衣服への大幅な方向転換を行ったことによる遅れは完全に取り戻せたとは言えない。特別支援学校における保護者および教員を対象としたアンケート調査時期が最終年度に延期されたこと等からやや遅れていると判断した。最終年度では、まず延期されていたアンケート調査を特別支援学校の保護者および教員にむけて実施し、衣服の問題点に対する現状を把握する。その上で、希望する保護者を募って衣服リフォーム講習会を開催する。講習会にはH30年度に作成した動画および手引書を活用する。講習会後事後アンケートを行い、改善点を探る。また、本学の特別支援学校に配属される可能性のある学生を対象に、肢体不自由児や医療的ケアが必要な児童生徒の衣生活についての理解を深めさせ、既製服リフォームに対するアドバイスができる能力を身に着けさせるための教育プログラムを開発する。H29年度は、まず聞き取り調査を行った結果、肢体不自由児全般に対する支援もさることながら、医療的ケア児に対する支援が特に必要であると判断された為、本年度に肢体不自由児全般を対象としたアンケートを実施する予定であったが、医療的ケア児を中心とした調査に変更することとし、アンケートの実施をH30年度に変更することとした。更に各種専門書による医療的ケア児に対する衣生活支援についての記載の分析を行って、リフォームを行う既製服を医療的ケア児を中心として検討した。医療的ケア児では主に気管切開、胃ろう手術をした後の、衣服が問題と考えられる。聞き取り調査では、気管切開ではその後人工鼻か、呼吸器を取り付けるためあまり首の詰まった衣服は着用が難しく、胃ろうでは、経管栄養注入時に腹部を出す必要があり、上下一体型ボディを着用の際は食事の度に下衣まで脱ぐ必要が出てくる等の問題点が挙げられた。医療的ケア児等の支援の為の専門誌をみても衣服に関する記述はほぼ無く、1誌のみに前開き衣服と靴下の工夫が紹介されている記述がみられたのみであった。気管切開や胃ろうに対応するためには前開き衣服が必要であるが、知的障害もある場合、オムツはずし防止の為ボディを着せる場合が多い。そもそもボディは一般には身長95cm程度までの乳幼児用しか販売されておらず、前開きボディは更に小さいサイズまでしか商品が無いのが現状である。体の大きい子どもの前開きボディは障害児用として一部インターネットで販売されているものの、サイズによっては品切れ状態が続いている。このような状況からも保護者が簡単に既製服をリフォームすることで前開きボディを大きくする、又は胃ろう用の穴をボディに作る方法について検討を行った。当初の計画では研究協力者の通う特別支援学校にて保護者及び教員にアンケート調査を実施する予定であったが、予定していた研究協力者の肢体不自由児が手術、長期入院の為、聞き取り調査が延期された事。又、退院後の聞き取り調査において医療的ケアに対応した衣服を中心にアンケート調査を行う必要性が出てきたため、アンケート項目の検討し直しと、配布対象の見直しを行う必要があったことから、調査をH30年度に行うこととした。それに伴い、一般的な既製服のリフォーム検討はとりやめて、主に前開きボディや穴あきボディの作成に特化することとしたが、既製服ボディの収集および試作の段階であるため、やや遅れていると判断した。

交付申請時には肢体不自由児全般を対象としていたが、H29年度の研究結果より、一歩踏み込んで医療的ケア児に特に着目して研究を進める方向へ転換を行った。H30年度には、自分では着替えが出来ず、保護者等が着替えをさせる児童生徒、又は医療的ケアの中でも気管切開および胃ろうをされている児童生徒に対応した衣服等を中心にリフォーム方法等の検討、試作、研究協力児による試着を繰り返し、最適なリフォーム方法、および作成方法の確立を行った。具体的には、乳幼児用ボディを利用し、リフォームして大きいサイズのボディに作りかえる方法や、かぶり型のボディを前開きに変える方法、また、カニューレバンドや人口鼻押さえバンドの作成方法、ペグカバーの作成方法等を、出来る限り簡易な方法で行えるよう工夫した。これらのリフォーム、及び作成方法について、詳しいリフォーム、作成手順を説明した動画を作成し、タブレットで気軽に確認できるようにした。また、同様に、手順を写真、イラストでわかりやすく記載した手引書の作成も行った。一方で、予定していた保護者および特別支援学校教員へのアンケート調査については、医療的ケア児への転換から大幅なアンケート項目の改定を行い、保護者および教員にプレ調査を行って、さらに修正を行った上で本学倫理委員会の承認を得るまでに予想外の期間を要したため、配布時期について検討した結果、H31年度へ繰り越すことに決定した。現在、配布予定校の行事予定等から7月頭の配布、回収を予定している。当初の計画にてH30年度に予定されていた問題のある衣服のリフォーム方法の検討、作成手順の確立は順調に行われ、詳しい作成手順の動画の作成、手引き書の作成も終了しており、予定通り進んでいる部分もある。しかし、H29年度に研究協力者である肢体不自由児の手術、長期入院により聞き取り調査が遅れ、また手術後に医療的ケアに対応した衣服への大幅な方向転換を行ったことによる遅れは完全に取り戻せたとは言えない。特別支援学校における保護者および教員を対象としたアンケート調査時期が最終年度に延期されたこと等からやや遅れていると判断した。当初の肢体不自由児全体を対象とした研究から一歩踏み込んで、医療的ケア児に特に着目して研究を進めたいと考えたため、今後は、気管切開および胃ろう等に対応した衣服を中心に検討を進める。具体的にはH30年度に医療的ケアについての質問項目を盛り込んだアンケート調査またはインタビュー調査を保護者および特別支援教員に対して行う。リフォーム対象を気管切開および胃ろう等に対応した衣服に特化してリフォーム方法を検討することとし、気管切開児に必要なカニューレバンドの製作についても検討を進める。マニュアルの作成、詳細なビデオ教材の作成を進め、それぞれ保護者向けと指導用を作成する。H31年度には保護者を対象とした講習会を予定通り開催し、マニュアルとビデオ教材の改訂を行う。更に、本学の特別支援学校に配属される可能性のある学生に肢体不自由児や医療的ケア児の衣生活についての理解を深めさせ、既製服リフォームに対するアドバイスが出来る能力を身につけさせる為の教育プログラムを検討する予定である。
高解像度衛星画像・数値地形情報を用いた大河川実河道データセットの開発

本研究では、高解像度衛星画像と数値地形データを用いて、河幅や河岸地形情報を含み、かつ様々なスケールでの解析に利用できる新たな実河道データセットを作成する手法を開発した。また、開発した手法をアジア域の河川に適用し、現地観測で得られている河幅、河道の縦断・横断形状などのデータと、本研究で衛星・地理情報から作成したデータとの比較を通じて作成手法の妥当性を検証した。さらに、作成したデータからの河道特性(平面形状の特徴や縦断・横断形状など)の抽出とその河川間での比較を行うとともに、作成したデータセットを一次元河道モデルや分布型水文モデルへ導入し、その効果を確認した。本研究の目的は、高解像度衛星画像と数値地形データを用いて、河幅や河岸地形情報を含みかつ様々なスケールでの解析に利用できる新たな実河道データセットを作成することである。また、アジア地域の大河川を対象としてデータセットの作成を行うとともに、作成したデータからの河道特性(平面形状の特徴や縦断・横断形状など)の抽出とその河川間で比較や、数値モデルへの導入とその効果の検討を行う。本年度は、現地観測で得られている河幅、河道の縦断・横断形状などのデータと、本研究で衛星・地理情報から作成したデータとを比較することで、作成したデータの妥当性を検証した。検証には、山梨大学の研究グループが2005年に実施したメコン河本川の河川調査により得られた河道形状データや、タイ国王立灌漑局が作成したチャオプラヤ河の横断面測量結果などを用いた。その結果、本研究で作成したデータセット(及び作成手法)の妥当性が確認された。また、作成したデータをもとに、曲率半径分布など河道の平面形状に関する特徴や河幅ー集水面積関係及び河幅ー流量関係のパラメータ、河岸地形の特徴などを抽出するとともに、アジア主要河川におけるこれら河道特性量の相互比較を行った。さらに、国際的な水文・水資源関連会議等への参加を通じ、世界各国における実河道データセットを含む河川関連情報の整備状況やこの種のデータに対するニーズなどの情報を収集した。本年度は、データセット作成手法・ツールの開発に取り組むとともに、これを用いたデータ作成にも着手した。本研究で開発したデータセット作成手法では、まず、高解像度衛星画像(Landsat-TM)の雲除去モザイクデータであるGeoCover、全球陸域の高解像度数値標高データASTER G-DEMを入力として、両岸水際線、河道中央線などを含む「河川平面形状データ」、河道中央線に沿って等間隔(1km間隔)に設定される断面位置における「河道横断形状データ」を作成する。なお、横断形状データにおける水面以下の低水路部分についてはSchulze et al.(2005)の方法に基づき矩形断面として与えている。さらに、各断面位置(ノード)に対して、集水面積、流量、平均水深などの属性を付加することで河道データセットを完成させる。なお、これらのデータセット作成過程の大部分については、独自に開発するソフトウェアにより自動化されている。次に、開発した作成手法をアジアの主要河川の一つであるメコン河に適用してデータセットの試作を行い、データ作成ツールを含む手法全体が適切に機能することを確認した。計画の最終年度となる本年度は、主に作成したデータセットの利用・応用研究を実施した。具体的には、作成した河道横断形状データを1次元河道追跡モデルに導入し、河道を介した洪水波伝播のモデリングに対するする実河道情報の導入効果を評価した。その結果、実測河道断面情報が入手できない場合に広く用いられる幅広矩形断面を仮定したケースと比較して、本研究で開発した河道データセットを導入したケースでは、水位変動及び断面平均流速の再現性が向上することが確認された。また、分布型降雨-流出-氾濫モデル(RRI)に衛星観測に基づく高解像度数値地形モデル(PRISM DSM)から抽出した河道横断形状情報を導入したところ、洪水ピーク流量等の推定精度の改善などの効果が確認された。

このようなデータセットの利用・応用研究に加え、データの改良方法や新たな利用可能性を探るために、アジア大洋州地球科学連合大会(AOGS)やアメリカ地球物理学連合秋季大会(AGU Fall Meeting)へ参加し、当該分野研究者との情報交換を実施した。水文水資源学当初計画通り、データセット作成手法の妥当性を確認するともに、作成したデータから河川管理に応用できる河道情報の抽出も実施した。さらに、各国の実河道データセット等の河川関連情報の整備・利用状況調査も実施できた。これらの成果から、本研究は当初計画通り順調に進展していると判断した。当初計画通り、データセット作成のためのツールを開発し、次年度以降に実施を予定している本格的なデータセット作成のための技術基盤を確立した。また、アジア域の大河川を対象として、作成したツールの動作確認とデータセットの試作を実施し、データセット構築の作業工程の確認と作成に要する時間の見積もりなども行った。これらの成果から、本研究は当初計画通りおおむね順調に進展していると判断した。最終年度は、作成したデータセットの利用・応用研究を実施する。具体的には、作成した河道横断形状データを分布型水文モデルや1次元河道追跡モデルに導入し、河道を介した土砂や汚濁物質の輸送過程のモデリングに対するする実河道情報の導入効果を定量的に評価する。また、作成したデータセットの一般公開に向けた環境整備(データマニュアルの作成等)、研究成果の取りまとめ、国内外の学会及び学術雑誌における発表も行う。本年度得られた成果をもとに、今後は以下の項目について検討を行っていく予定である。1)作成手法の検証及び改良:現地測量や既存の地図から得られている河幅、河道の縦断・横断形状などのデータと、今回作成したデータとを比較することで、作成したデータの妥当性を検証する。また、水際線抽出などデータセット作成過程での作業を効率化やツールの改良についても検討を行う。2)河道特性の抽出と比較:作成したデータをもとに、曲率半径分布など河道の平面形状に関する特徴や河幅ー集水面積関係及び河幅ー流量関係のパラメータ、河岸地形の特徴などを抽出するとともに、アジア主要河川におけるこれら河道特性量の相互比較を行う。3)作成したデータセットの利用・応用研究:作成した河道横断形状データを分布型水文モデルや1次元河道追跡モデルに導入することで河道水理量の再現精度がどの程度向上するのかを明らかにする。該当なし
有機伝導体における角度依存磁場効果

空間的に変調されたベクトルポテンシャル下の2次元電子系において幾何学共鳴効果による磁気抵抗振動効果が現れることは,我々が以前から理論的に予測していた.今回我々は,GaAs/AlGaAsヘテロ界面2次元電子系に微細加工した強磁性金属ゲートを付けた試料を作成し,この効果を実験的に実証した.また,円柱状のフェルミ面を持つ擬2次元的層状金属に磁場をかけたとき垂直伝導に現れる角度依存磁気抵抗振動効果は,以前に有機伝導体およびGaAs/AlGaAs半導体超格子において観測されていたが,今回新たにグラファイト層間化合物SbCl_5-GICにおいて観測した.そのふるまいはほぼ標準モデルで説明できるが振動の位相因子が標準モデルからかなりずれている点今後の検討議題である.空間的に変調されたベクトルポテンシャル下の2次元電子系において幾何学共鳴効果による磁気抵抗振動効果が現れることは,我々が以前から理論的に予測していた.今回我々は,GaAs/AlGaAsヘテロ界面2次元電子系に微細加工した強磁性金属ゲートを付けた試料を作成し,この効果を実験的に実証した.また,円柱状のフェルミ面を持つ擬2次元的層状金属に磁場をかけたとき垂直伝導に現れる角度依存磁気抵抗振動効果は,以前に有機伝導体およびGaAs/AlGaAs半導体超格子において観測されていたが,今回新たにグラファイト層間化合物SbCl_5-GICにおいて観測した.そのふるまいはほぼ標準モデルで説明できるが振動の位相因子が標準モデルからかなりずれている点今後の検討議題である.
円偏光テラヘルツ波を用いた材料評価

申請者はこれまで円偏光テラヘルツ電場に対する光学伝導度スペクトルを直接観測する新しいテラヘルツ磁気光学分光法を用いて、半導体中の伝導キャリア、光伝導キャリアについて調べてきた。しかし、ヘビーキャリアについては、偏光回転が小さすぎるため、これまでの測定では精度が不十分であった。そこで本年度は、これまでの円偏光テラヘルツ磁気光学分光法と磁場変調分光法を組み合わせ、装置の高精度化にあたった。実験には直線偏光のTHz光源と検出器、偏光ビームスプリッタとフレネルロムを用いた。反射光学測定系で、反射光の電場E(t)と試料に印加する磁場を反転させた際の変調信号ΔE(t)=E(+B)-E(-B)を測定する。この配置の測定量は円偏光に対する複素反射率である。ここで試料を透過/反射した光の円偏光の向きと印加磁場の向きの対応関係を考慮すると、ΔE<<EではΔE/2E=η+iθと書き表せる。したがって一般的な時間領域反射分光の配置で高速磁場変調を行うだけで、微小な楕円偏向角ηと偏光回転θを直接評価できる。また、磁場変調を行うために、B=±0.5 Tのネオジム磁石4個を埋め込んだ円板をDCブラシレスモーターで回転させた。600 rpmで回転させることで、実質的に20 Hzの磁場変調が可能である。結果としてmradの精度が得られた。この測定のSN比はTHz時間領域分光のSNで決まり、ダイナミックレンジの向上でさらなる高分解能測定が可能である。上記の実験と並行して、テラヘルツ波を用いた固体電解質のイオン伝導評価も行った。固体電解質は燃料電池等に用いられる。申請者は固体電解質をテラヘルツ分光で測定することで、従来の手法では得られない、イオンのミクロな伝導に関する情報を初めて抽出した。本成果によって、イオン伝導のさらなる解明や、より高性能な固体電解質の開発が期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究員がこれまでに開発してきた円偏光テラヘルツ磁気光学分光を用いて、光励起した半導体の電子正孔ダイナミクスの解明にあたった。この分光法では、電子と正孔が共存する系でスペクトルのピークが異なる円偏光方向に現れる。この特性を巧みに利用すると、電子、正孔それぞれについてキャリア密度と散乱時間を独立して観測することができる。そこで本研究を基とした光ポンプ-円偏光テラヘルツプローブ分光法の開発、適用を行った。励起光としては、テラヘルツ分光に用いたファイバーレーザーの二倍波である532 nmのパルス光を用いた。+0.5 Tの印加時、0.65 THzに電子のサイクロトロン共鳴と一致するピークが見られた。一方で、正孔の信号は、電子の信号に埋もれて観測できなかった。この問題を解消するためには、強磁場を印加するか、精度を上げる必要がある。強磁場印加時のテラヘルツ分光について経験を積むため、米国ライス大学に2か月ほど滞在して実験を行った。同大独自の30 Tのパルス磁場下でテラヘルツ時間領域分光を行える系を用い、磁性体であるYFeO3の測定を行うことで、強磁場実験のノウハウを学んだ。これらの研究を通して、所属研究室での強磁場測定は難しいと考えたため、磁場変調分光を取り入れた高精度測定を行うこととなった。

上記の実験と並行してテラヘルツ波を用いた燃料電池材料の評価も行った。燃料電池では電子ではなくイオンがホッピングしながら伝導していく。これまでMHz以下の周波数におけるインピーダンス分光によってマクロなイオン伝導が評価されてきたが、ミクロな伝導を評価する手法はなかった。今回、このミクロなイオンのホッピングに相当するテラヘルツ応答を検出し、テラヘルツ波で燃料電池材料の評価ができる手がかりをつかんだ。円偏光テラヘルツ波時間領域分光法による物性評価の実験研究を進め、InSbの光ポンプーテラヘルツプローブ測定に適用してリーズナブルな結果を得た。またその過程で、より高い磁場印加が必要であることを明らかとした。強磁場分光の手法を学ぶため、米国のライス大学に2か月ほど滞在した。強磁場測定のノウハウを学びながら、酸化物磁性体に関する初めてのデータを得るなど、研究上の成果も挙げることができた。新たに発見した共鳴状態の起源を明らかにするにはまだ追加実験が必要だが、期待以上の成果と考えられる。また、自身の実験手法を燃料電池に用いられる固体電解質に適応させた。所属研究室は当該材料の物性研究に関する経験がなく、得られたテラヘルツ分光データの解釈には困難が伴った。しかし、得られた実験データに対して専門家の意見を伺いながら解析を進めることで、、専門の研究会で口頭発表を行うに至った。この成果は計画当時では予想していないものであり、期待以上の研究の進展があったものと考える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。磁気光学分光と磁場変調分光とを組み合わせて、装置の高精度化を行う。これまで磁場を印加する際にはネオジウム永久磁石を用いてきたが、磁場を変調するために永久磁石をフリップさせる装置を導入する、または電磁石に交流電流を流すことによって静磁場を交流磁場に置き換える。変調分光によってSN比の向上が見込め、より精度の高いテラヘルツ領域での磁気光学分光が可能となる。これによって、これまで測定できなかった、有効質量の大きいワイドギャップ半導体やp型半導体の評価を行う。これと並行して、燃料電池材料のイオン伝導評価を行う。昨年、研究者はテラヘルツ波によってミクロなイオン伝導が評価できることを示した。測定試料は古くからイオン伝導知られ、応用もされている安定化ジルコニアを用いてきた。本年度は、本手法を一般化するため、その他の燃料電池材料について、同様の実験、評価を行う。
創傷治癒における間葉系幹細胞と口腔内細菌の関連性解析

MSCは、Porphyromonas gingivalisのLPSにより炎症性サイトカインを産生することが報告されている。MSCは再生療法における有用な細胞ソースであるが、手術後の創傷治癒時にもMSCが抗原である口腔内細菌と付着することで免疫応答が発生し様々な細胞因子や細胞の機能に変化が起こることが予想される。しかしMSCを骨分化誘導時にどのような変化があるかは不明である点に着目し、研究代表者は本研究を始めることにした。研究開始年度から代表者異動研究体制が大きく変化し、研究代表者が得意とする細菌を用いた実験は困難となった。そのため歯科での臨床応用が目指されている顎骨由来MSCを調整し、骨髄由来MSCとともにその性質を明らかにしながら口腔内細菌由来因子における影響を調べることとした。若齢・老齢の雄性マウスの顎骨からMSCを採取した。同様に脂肪組織と骨髄からもMSCを採取した。免疫応答に関する実験を行う前に、採取した細胞に対し石灰化・脂肪分化誘導刺激を与えて、分化傾向を調べた。顎骨由来細胞では、老齢個体由来細胞の方が若齢由来よりも骨分化傾が強い傾向が認められ、一方、脂肪組織由来細胞では、老齢個体由来細胞の方が若年由来よりも脂肪分化が弱い傾向が認められた。マウスの様な小型動物からは、1個体より得られる細胞数が少ないと懸念されたが、十分な細胞を得ることができた。これらの結果を踏まえ、今後、顎骨由来MSCの免疫応答について解析を行っていく予定である。顎骨由来間葉系幹細胞は、人への臨床応用を考えた際に、腸骨骨髄等よりも簡便でドナーへの侵襲が少なく得られるなどの利点が認められる。特に、高齢実験動物の顎骨からのMSC採取のケースは珍しく、今後新しい知見が得られると予想される。しかしその一方、未だ知見に乏しい点もあるため、今後その性質を十分に理解しながら研究を進めていく予定である。MSCは再生療法における有用な細胞ソースであるが、炎症反応が治療効果に与える影響を考慮することは口腔内における歯周外科やインプラント埋入手術に再生療法を応用する際にも必要である。手術後の創傷治癒時にもMSCが抗原である口腔内細菌と付着することで免疫応答が発生し様々な細胞因子や細胞の機能に変化が起こることが予想される。口腔内細菌Tannerella forsythiaの表層タンパクS-layerや、Aggregatibacter actinomycetemcomitans由来抽出タンパクは、血管内皮細胞炎症性サイトカインであるIL-6、MCP-1の発現誘導ならびに免疫系の細胞間相互作用を司る接着分子であるICAM-1とVCAM-1の発現誘導の傾向がある。しかしMSCを骨分化誘導時にどのような変化がみられるかは不明である点に着目し、研究代表者は本研究を始めることにした。しかし、研究開始年度から代表者の所属が変わり研究体制が大きく変化した。研究代表者が得意とするT. forsythia、A. actinomycetemcomitans等の細菌を用いた実験は困難となった。そこで2名の研究協力者の力を借りることにより、口腔内細菌由来因子だけでなく抗菌性分子を用いた実験系に変更することにした。MSCを用いた骨再生メカニズムにおいてこれらの分子が及ぼす影響にターゲットを絞って、これから研究を進めていく予定である。研究代表者の異動があり、研究環境が大きく変化した。限られた時間の中で成果を出すため、研究内容をin vitroに絞って研究を進めていく予定である。なお、これまで使用していた細菌実験室が使用できなくなったので新たに研究室のセットアップを行い、これから実験を行う予定である。

特に、高齢実験動物の顎骨からのMSC採取のケースは珍しく、今後新しい知見が得られると予想される。しかしその一方、未だ知見に乏しい点もあるため、今後その性質を十分に理解しながら研究を進めていく予定である。限られた時間の中で成果を出すために研究協力者の方々との協力体制を強化して、研究内容をin vitroに絞って研究を進めていく予定である。実験計画を変更したため、使用する機材なども大幅に変化したため。
抽出操作を自動化した精度管理向上に寄与する残留農薬分析方法の開発

超臨界流体抽出装置による農薬分析を行った結果、アセフェート、メタミドホス等極性の高い農薬には適用できないこと、対象農産物により回収率が大きく異なることが分かった。他にも抽出後に多系統分析するには試料量が少ないことが挙げられるが、GC-FPDの測定と連動して行なえること、葉緑素を抽出しないことが利点であり、単一品種食品での単系統農薬分析に向いているといえる。高速溶媒抽出装置(ASE)を用いて食品中の残留農薬分析を試みた。N-メチルカーバメート系農薬の分析検討段階では、HPLCでの測定を念頭に置いていたため、抽出溶媒にアセトニトリルを使用したが、GC-FPDで測定する有機リン系農薬と同時分析する為に、非水系溶媒の酢酸エチルで抽出を行った。精製にゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いた脱脂操作と、グラファイトカーボンミニカラムによる脱色素操作をオンラインで組み合わせようとしたが、GPCの流速に対応できる耐圧構造の接続ができなかった。そこでASE抽出液を脱水後ミニ力ラムを通して濃縮し、GPCを行って脱色素、脱脂した。これにより濃縮行程を増やすことなくカラム精製が行なえた。残念ながら、有機塩素系農薬等にはグラファイトカーボンカラムに強く吸着されるものがあり、酢酸エチルでは溶出されないので、この方法に適用できないものもあった。しかし、抽出及び精製を概ね自動化できたことにより、操作者が変わってもデータにばらつきがない方法となり、抽出から精製までの行程を1日で行うことができるようになった。高速溶媒抽出装置を用いた抽出操作の自動化と併せて、精製操作の自動化として自動固相抽出装置を導入して食品中の17種のN-メチルカ-バメート系農薬分析を試みた。抽出溶媒はアセトニトリル、精製にはカチオン交換固相を用いた。N-メチルカ-バメート系農薬の測定にはポストカラムHPLCを用いた。バナナ、インゲンマメ、ニンジン、メロン、ブロッコリー、グレープフルーツ、レモン、スイ-ティーで添加回収実験を行った結果、柑橘類以外は70%以上の回収率が得られた。柑橘類では自然蛍光成分による妨害が多く、品種によりいくつかの農薬の同定が困難であり、1013種類の農薬で70%台以上の回収率が得られた。超臨界流体抽出装置を用いた有機リン系農薬分析を試みた。また、連動した装置の自動処理により、GC-FPDでの測定も連続して行った。35種の有機リン系農薬を用いて添加回収実験を行った。超臨界流体抽出は試料中に水分があると抽出効率が低下するので、吸水剤を添加する必要があり、吸水剤の検討も行った。また、抽出時にモディファイヤーを加えて抽出効率を調整する検討も行った。その結果、吸水剤は高分子吸水剤を、モディファイヤーは0%が最も抽出効果が良好であった。リンゴ、グレープフルーツ、ゴボウ、ナスビ、バナナ、オレンジジュースで添加回収実験を行ったところ、各作物種により異なった値がみられ、ナスビや果実ではアセフェート、メタミドホス、ジクロルボス以外は70%台以上の回収率があったが、ゴボウでは4050%台の回収率しか得られなかった。
水面展開法を用いる新しい光機能性有機超薄膜の開発

光合成や光感覚にみられる光変換の基本はnm(10^<-9>m)レベルの極めて薄い天然有機超薄膜中で進行する光誘起電子・エネルギー移動反応にある。本研究では、nmレベルの厚みをもつ新型の光変換機能膜の実現にむけて、本研究では電子供与体分子(D)を組み込んだnmオーダーの水面展開超薄膜を作製し、その光機能に関する研究を行った。成果を以下にまとめる。1.測定システムの整備:Dの配向解析のためにはSHG法が最も有力である。分光器、直流定電圧電源を購入すると共に光学系の整備を行い、高感度SHG測定システムを完成させた。2.超薄膜の作製:ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメタクリル酸メチル等の高分子と界面活性剤型ルテニウム錯体(Ru錯体)の量や混合比を変えて水面展開法により薄膜を作製した。膜の吸収スペクトル、蛍光スペクトル、水滴の接触角測定を行い、膜の厚さや取り込まれたRu錯体の膜表層への分布状態を調べた。3.SHGによる配向解析:偏光したレーザー光(波長:1064nm)を照射し、発生する第二高調波(532nm)の偏光を時間分解計測法により高感度に測定した。偏光強度比よりRu錯体の膜表層での配向方向を定量的に検討し、LB単分子膜との比較を行った。4.光触媒機能:Ru錯体を担持したPVC膜を、ビオローゲンと還元的犠牲試薬を含む水溶液に浸して可視光を照射するとビオローゲン還元体の吸収が増大し、Ru錯体の光触媒機能が確かめられた。