hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
導電性高分子フォトニック結晶の数理解析と低電力駆動型・高性能回折光変調材料の作成

しかし、微細かつ複雑なナノ構造を扱う場合、通常の計算機では、分光立体角反射率の解析に数日を要してしまう。そこで本研究では、京都大学のスーパーコンピュータCRAY XE6を用いて、本システムの並列化を行った。この成果により、前年度まで数日を要していた解析が数分で行えるまでに計算時間は改善された。また、前年度までの研究から素子の反射色と視野角に強い依存関係から構造の最適化プロセスに困難が生じていたため、本年度はナノ構造の微調整によって発色特性を最適化するプロセスを改め、理想の特性から構造を発見する高精細な逆解析法を開発した。逆解析は、位置や形状が不明な物体に電磁波を当て、反射波の計測結果から元の物体を計算上で復元する手法である。しかし、従来の逆解析法は解像度が低く、構造設計に応用することができない。本研究では、多信号の千渉を利用して逆解析の解像度を改善することに成功した。この研究成果によって逆解析の解像度が飛躍的に向上したため、逆解析法を構造設計に応用することが可能となった。また、開発した逆解析法は、電磁波による非破壊の診断が可能であり、医療分野における腫瘍検知や地球科学や地震学における地中探査にも応用が期待できる。本年度の研究は,導電性高分子フォトニック結晶の解析伴う分散性媒質の高精度計算法の開発をメインテーマに掲げており,その内容通りの成果を収めている.今後,導電性高分子フォトニック結晶の数値解析の準備を進める予定であり,本研究はおおむね順調に進展している.本年度の研究では、ナノ構造の解析プロセスの開発と光制御における応用研究において、当初の予想以上の進展があった。これら研究成果は、導電性フォトニック結晶の構造解析およびデバイス利用において、利便性と性能を向上させる足掛かりである。翌年度は、本年度の研究成果を基盤に導電性高分子フォトニック結晶の構造解析・最適化を迅速に推し進める予定である。今後の研究では,導電性高分子フォトニック結晶の構造および物質パラメータに基づき,数値計算モデルを作成し,光学特性の解析を行う.次年度の課題は,物質パラメータの測定およびモデル化が正確に行えるかという点である.物質パラメータの測定が難航する場合は,すでに物質パラメータが計測されている同等のナノスケール構造に対して解析を行い,先にシミュレーションの実行システムを構築する.今後の研究では,本年度の研究成果に基づき導電性高分子フォトニック結晶の数値解析を行い、その発色を検証する。また、鮮明かつ広視野角な構造の設計・最適化を行う。しかし、これまでのモルフォチョウの解析を通じて視野角と反射色の密接な関係が明らかになっており、双方の性能を効果的に作り出すためにはメタマテリアルを用いた高度な光制御の必要性が見込まれる。従って翌年度は、メタマテリアルの利用に重点を置きながら、発色特性の革新を図る。(抄録なし)
多次元ディジタル信号処理に基づく音声と画像の周波数スクランブルに関する研究

1.多次元線形周期的シフト変化ディジタルフィルタ(LPSVフィルタ)の入出力関係を、一般的な周期性を有する単位インパスル応答と入力信号の畳み込みの形式で表し、バイフリケンシーの概念を用いて、LPSVフィルタの周波数特性を求めた。この結果、LPSVフィルタは、入力信号に対して、周波数のシフトとフィルタリングの機能を有することが明らかとなった。また、この機能を利用することにより、LPSVフィルタに、多次元の周波数スクランブルの能力を付加することができることが明らかとなった。2.2次元のLPSVフィルタを設計し、標準画像(Girl,Lena)に対して、周波数領域を16分割する周波数スクランブルの実験を行い、提案手法による周波数スクランブルは、画像の情報セキュリテイのために利用可能であることが明らかとなった。ただし、この実験結果から、提案手法を用いた場合には、原画象の輪郭が残存するという問題点があることも明らかとなった。3.状態方程式によって表される1次元周期的ディジタルフィルタのシステム理論的な基礎の研究として、可制御性、可観測性、および平衡性に関する定義とその必要十分条件を求めた。また、この時変ディジタルフィルタのダイナミックレンジの解析および丸め誤差の解析を行った。この結果、従来の定常的ディジタルフィルタと同様に、等価変換によって、丸め誤差が最小となる周期的時変ディジタルフィルタの構造の合成が可能となった。4.提案した方法によって得られたスクランブル画像に対して、30人の人間による主観評価を行った。この結果、本研究者が設定した主観評価基準において、4.0の平均評価値(物体の特定になんらかの情報が必要)の評価値をえた。現在の社会においては、新しい様々な通信手段が用いられ,急速に普及しいてる。これらの中には,移動無線,コ-ドレス電話,携帯電話,TV電話,有線TVなどがある。これらの新しい通信手段の普及に伴い,これらの手段により送受される音声や画像のセキュリティを行う必要性が急激に高まってきており、これは新しい通信手段に対する社会的要請ともなっている。本研究では,これら通信および放送における画像を主な対象として,そのセキュリティのための周波数スクランブルの研究を行った。まず,多次元線形周期的シフト変化ディジタルフィルタ(LPSVフィルタ)は周波数特性を解析した。このために,LPSVフィルタの入出力関係を,一般的な周期性を有する単位インパスル応答と入力信号の畳み込みの形式で表し,バイフリケンシ-の概念を用いて,LPSVフィルタの周波数特性を求めた。この結果,LPSVフィルタは,入力信号に対して,周体数のシフトとフィルタリングの機能を有することが明らかとなった。・た,この機能を利用することにより,LPSVフィルタに,多次元の周波数スクランブルの能力を付加することができることが明らかとなった。次に,2次元LPSVフィルタを設計し,標準画像(Girl,Lena)に対して,周波数領域を16分割する周波数スクランブルの実験を行った。この結果,提案手法による周波数スクランブルは,画像の情報セキュリティのために利用可能であることが明らかとなった。ただし,この実験結果から,提案手法を用いた場合には,原画象の輪郭が残存するという問題点があることも明らかとなった。この問題点の解決は,次年度の課題とした。本年度は、音声と画像の周波数スクランブルを行うために,1次元周期的時変ディジタルフィルタの基礎的な解析および画像の周波数スクランブルの主観評価を行った.1.1次元周期的時変ディジタルフィルタの解析周波数スクランブルを行うための時変(シフト変化)ディジタルフィルタの基礎的な検討はほとんどなされていない.そこで,まず状態方程式によって表される1次元周期的ディジタルフィルタのシステム理論的な基礎の研究として,可制御性,可観測性,および平衡性に関する定義とその必要十分条件を求めた.

また,この時変ディジタルフィルタのダイナミックレンジの解析および丸め誤差の解析を行った.この結果,従来の定常的ディジタルフィルタと同様に,等価変換によって,丸め誤差が最小となる周期的時変ディジタルフィルタの構造の合成が可能となった.2.画像の周波数スクランブル法の主観評価前年に提案した方法によって得られたスクランブル画像に対して,30人の人間による主観評価を行った.この結果,本研究者が設定した主観評価基準において,4.0の平均評価値(物体の特定になんらかの情報が必要)の評価値をえた.これは,現行の衛星放送において行われているスクランブル法(横方向の同期信号をランダムに決める方法)の評価値4.7に比べ幾分低い値となった.
電磁波シールド・撥水・抗菌機能を有する次世代型複合建材の開発

各種機械・構造物は今日、ますます厳しい環境下で使用されるようになった。また電子機器類の爆発的な普及に伴い、かつて予期しなかった新たな障害が発生するようになり、これら環境に対応可能な材料への関心が高まっている。本研究は、電磁波シールド、撥水、防かび・抗菌機能を有し、しかも耐久性に優れた材料開発を目的にしている。本研究ではまず、酸化珪素を主成分とする火山性白土を発泡球体化加熱処理したバルーン化白土に種々の形態の炭素繊維および塩基性塩化銅粉末を複合化したセメント系ボードを作製し、電磁波シールド性並びに防かび・抗菌性との関係を明らかにした。次に、材料開発の世界的潮流がバルク材からコーティング材へと移行しつつある現状から、コーティング技術の1つである溶射法による機能皮膜創製への応用を検討した。すなわち、金属製チューブにフッ化ピッチおよび塩基性塩化銅粉末を充填したワイヤを用いて作製した溶射皮膜について、電磁波シールド性、撥水性、防かび・抗菌性並びに耐久性を明らかにした。さらに廃乾電池の焙焼粉末で作製した溶射皮膜には、優れた光・熱吸収性と電磁波吸収性があることを明らかにした。本研究によって得られた成果は、技術的にも経済的にも実用化が期待でき、電力、運輸、建設、機械など、多くの業界から注目を集めている。特に各種機能を発現する溶射皮膜への関心は高く今後、実用化に必要な機能発現物質を充填するワイヤ製造法を確立し、大学発ベンチャーへと展開する計画である。本研究は、電磁波シールド、撥水、防かび・抗菌などの機能を有する次世代型建材の開発を目的にしている。平成11年度においては、まず連携先の研究開発プロジェクトが得ている研究成果を相互に紹介、精査する場を設け、本研究推進に必要な事項及び課題などについて整理した。その結果、建材の主原料には計画段階で予定のバルーン化白土の他、非晶質アルミノ珪酸塩パーライト、及び両者をベースに木質系パーティクルを混合したものも使用することとした。また上記の3つの機能性は建材のみならず各種工業材料にも必要との観点から、これらの機能性皮膜の開発にも取り組むこととした。本年度の研究で得られた成果を要約すると次のようになる。(1)原材料に炭素繊維製のチョップ、紙、布を添加、挿入した試作ボードで最大減衰量60dBの電磁波シールド効果が得られた。(2)ボードの密度は1.041.18g/cm^3と軽量であり、剥離強さは0.471.8MPaと実用に十分耐え得るものである。(3)ボードに塩基性塩化銅粉末を0.51.0%vol.添加することによって、かび抵抗性が著しく向上した。ただし、木質系パーティクルを混合したボードではかびの生育が認められた(試験用かび5種類による2週間のかび抵抗性試験)。(4)水に対する接触角145°の超撥水性フッ素化カーボンと塩基性塩化銅を金属皮膜中に固定した電磁波シールド、撥水、防かび・抗菌機能を有する複合皮膜の試作にほぼ成功した。本研究は、電磁波シールド、撥水、抗菌など、3つの機能を有する次世代型建材の開発を目的にしている。まず初年度の研究においては、火山ガラス質白土を焼成処理によって中空発泡球体化したバルーン化白土を主材料に、各種形態の炭素繊維を混入して電磁波シールド機能、塩基性塩化銅粉末を添加して抗菌機能を発現し、またフッ素化カーボン添加樹脂を溶射皮膜に塗布することによって撥水機能を発現した実用レベルの材料開発を行った。12年度の研究においては、アルミニウム製チューブにフッ素化カーボンと塩基性塩化銅の各粉末を充填した複合ワイヤを用いる溶射によって、3つの機能を有する複合皮膜を作製する方法について検討した。本年度の研究で得られた成果を要約して次に示す。(1)フッ素化カーボンと塩基性塩化銅の粉末を皮膜中に分散・固定する方法として、複合ワイヤを用いる溶射が有効であることを明らかにした。(2)複合ワイヤで作製した溶射皮膜は、50800MHzの周波数帯域で120dB以上の電磁波シールド機能、水滴法で145°以上の撥水機能を有し、しかも同時に良好な抗菌効果を示すことが明らかになった。(3)得られた複合皮膜は、紫外線照射による促進暴露試験の結果から良好な耐候性を示すことが明らかとなった。現在、各種実環境下での評価試験を継続中である。

さらに廃乾電池の焙焼粉末で作製した溶射皮膜には、優れた光・熱吸収性と電磁波吸収性があることを明らかにした。本研究によって得られた成果は、技術的にも経済的にも実用化が期待でき、電力、運輸、建設、機械など、多くの業界から注目を集めている。特に各種機能を発現する溶射皮膜への関心は高く今後、実用化に必要な機能発現物質を充填するワイヤ製造法を確立し、大学発ベンチャーへと展開する計画である。各種機械・構造物は今日、ますます厳しい環境下で使用されるようになった。また電子機器類の爆発的な普及に伴い、かって予期しなかった新たな障害が発生するようになり、これら環境に対応可能な材料への関心が高まっている。本研究は、電磁波シールド、撥水、防かび・抗菌機能を有し、しかも耐久性に優れた材料開発を目的にしている。本研究ではまず、酸化珪素を主成分とする火山性白土を発泡球体化加熱処理したバルーン化白土に種々の形態の炭素繊維および塩基性塩化銅粉末を複合化したセメント系ボードを作製し、電磁波シールド性並びに防かび・抗菌性との関係を明らかにした。次に、材料開発の世界的潮流がバルク材からコーティング材へと移行しつつある現状から、コーティング技術の1つである溶射法による機能皮膜創製への応用を検討した。すなわち、金属製チューブにフッ化ピッチおよび塩基性塩化銅粉末を充填したワイヤを用いて作製した溶射皮膜について、電磁波シールド性、撥水性、防かび・抗菌性並びに耐久性を明らかにした。
膀胱周囲脂肪組織を介する膀胱機能障害のメカニズム解明に立脚した新規治療の開発

加齢とともに低下する膀胱機能は尿失禁や排尿困難などを引き起こし、超高齢社会を迎えているわが国ではますます大きな問題になる。加齢とともに増加する内臓脂肪はサイトカインを分泌して様々な病態に関与することがわかってきた。本研究では膀胱周囲の脂肪組織に着目した。中高年男性を想定してオスSDラットを使用し尿道部分閉塞下に高脂肪食の膀胱機能への影響と膀胱周囲脂肪への影響を検討した。尿道部分閉塞の存在は高脂肪食の影響を受け膀胱周囲脂肪の増加と炎症性サイトカインの発現増加を認めた。同時に膀胱収縮機能や蓄尿機能の低下をきたした。膀胱周囲脂肪は膀胱機能に関与することが示唆された。12週齢オスSDラットに軽度膀胱部分閉塞モデルを作成した。シャム手術群をコントロールとした。術後ただちに高脂肪食あるいは普通食をそれぞれのラットに投与し1)膀胱部分閉塞+高脂肪食、2)膀胱部分閉塞+普通食、3)シャム手術+高脂肪食、4)シャム手術+普通食、の4つの動物群に分けた。6週経過後(18週齢)で中間評価をし、12週経過後(24週齢)で最終評価をした。1)オルガンバス内での膀胱切片の収縮反応(24週齢):経壁神経電気刺激による収縮反応はすべての動物群で周波数依存的に増大した。膀胱部分閉塞ラットはシャム手術ラットに比べ収縮は低下していた。シャム手術ラット間では高脂肪食による膀胱収縮への影響は認められなかったが、膀胱部分閉塞ラット間では高脂肪食ラットで普通食に比べ収縮が低下していた。これらの反応はカルバコールやKClに対しても同様であった。2)排尿記録による膀胱蓄尿機能(18週齢、24週齢):膀胱部分閉塞ラットはシャム手術ラットと18週齢では差を認めなかったが、24週齢では排尿間隔が短縮し1回排尿量は減少していた。シャム手術ラット間では食事による違いは認められなかったが、膀胱部分閉塞ラット間では高脂肪食ラットで普通食に比べ排尿間隔が短縮し1回排尿量が減少していた。3)連続膀胱内圧・排尿量測定による膀胱機能(24週齢):膀胱部分閉塞ラット、シャム手術ラットどちらも高脂肪食群で膀胱収縮力の低下と残尿量の増加を認めた。4)免疫組織染色での炎症性マクロファージの同定(24週齢):膀胱周囲脂肪組織および膀胱に炎症性マクロファージの浸潤を認めた。その程度は膀胱部分閉塞群でシャム手術群より増加し、膀胱部分閉塞群では高脂肪食群でさらに増加を認めた。以上の結果から高脂肪食は病的ストレスを増悪させ閉塞膀胱では周囲の脂肪組織からの炎症性効果の影響が示唆された。1)膀胱周囲脂肪量を評価するため本学実験動物室にある小動物用CTで膀胱周囲の脂肪の厚みを計測した。ラット処置6週後の18週齢では、膀胱部分閉塞ラットはシャム手術ラットに比べ有意に膀胱周囲の脂肪が厚かった。しかし普通食、高脂肪食間での違いは見られなかった。24週齢では膀胱周囲の脂肪はさらに厚くなっていた。膀胱部分閉塞ラットでは普通食と比べ高脂肪食で有意に膀胱周囲の脂肪が厚かった。一方、シャム手術ラットでは普通食と高脂肪食で膀胱周囲脂肪の厚さに差は見られなかった。2)膀胱周囲脂肪の炎症を評価するためリアルタイムRT-PCRで炎症性サイトカイン、抗炎症性サイトカイン、レニンアンジオテンシン系のmRNA発現を定量した。炎症性サイトカイン、レニンアンジオテンシン系のmRNA発現は18週齢、24週齢共に膀胱部分閉塞ラットでシャム手術ラットに比べ有意に増強していた。一方、抗炎症性サイトカインは差を認めなかった。膀胱部分閉塞ラットでは、普通食に比べ高脂肪食で炎症性サイトカインの発現が増強していたがその他は差を認めなかった。またシャム手術ラットでは食事の違いによる発現の差はいずれも認められなかった。昨年度の膀胱部分閉塞ラットとシャム手術ラットの膀胱機能の差と本年度の結果から膀胱機能への膀胱周囲の脂肪の関与が示唆された。計画通りに進んでいる。12週齢オスSDラットに麻酔下、軽度膀胱部分閉塞モデルを作成した。術後ただちに高脂肪食あるいは普通食をラットに投与し1)膀胱部分閉塞+高脂肪食、2)膀胱部分閉塞+普通食の2つの動物群に分けた。6週経過後(18週齢)、すべてのラットに麻酔下、下腹部正中切開し膀胱周囲脂肪除去をおこなった。術後もそれぞれ高脂肪食、普通食を継続した。12週経過後(24週齢)に膀胱機能を評価し、昨年までに検討してきた膀胱周囲脂肪を除去していない、膀胱部分閉塞+高脂肪食、膀胱部分閉塞+普通食群の12週経過後(24週齢)の結果と比較した。1)オルガンバス内での膀胱切片の収縮反応:経壁神経電気刺激による収縮反応は両動物群で周波数依存性に増大した。両群間で膀胱収縮反応に差は認めなかった。また脂肪除去していない同処置群と比べても差は認めなかった。

カルバコールやKClに対する収縮反応も両群間で差はなく、脂肪除去していない同処置群と比べても差は認めなかった。2)排尿記録による膀胱蓄尿機能:両群間で排尿間隔や1回排尿量に差を認めなかった。また脂肪除去していない同処置群と比べても排尿間隔や1回排尿量に差を認めなかった。3)連続膀胱内圧・排尿量測定による膀胱機能:両群間で膀胱収縮力に差は認めず、収縮力の低下は見られなかった。また脂肪除去していない同処置群と比べても膀胱収縮力に差は見られなかった。両群ともに残尿を認めたが、残尿量や1回排尿量に差は認めなかった。また脂肪除去していない同処置群と比べても1回排尿量や残尿量に差は見られなかった。昨年度までの結果から膀胱周囲脂肪組織が膀胱機能に影響を与えると推測された。本年度はこの結果を裏付ける手段として膀胱周囲脂肪組織を除去した。しかしながらこの処置により明らかな膀胱機能の改善を示すことはできず、別な手法で検討していくことが必要と考えられた。加齢とともに低下する膀胱機能は尿失禁や排尿困難などを引き起こし、超高齢社会を迎えているわが国ではますます大きな問題になる。加齢とともに増加する内臓脂肪はサイトカインを分泌して様々な病態に関与することがわかってきた。本研究では膀胱周囲の脂肪組織に着目した。中高年男性を想定してオスSDラットを使用し尿道部分閉塞下に高脂肪食の膀胱機能への影響と膀胱周囲脂肪への影響を検討した。尿道部分閉塞の存在は高脂肪食の影響を受け膀胱周囲脂肪の増加と炎症性サイトカインの発現増加を認めた。同時に膀胱収縮機能や蓄尿機能の低下をきたした。膀胱周囲脂肪は膀胱機能に関与することが示唆された。計画通り進んでいる。膀胱周囲脂肪組織の膀胱機能への影響を明確にするため手術による脂肪除去、アンジオテンシンタイプ1受容体遮断薬の効果を検討していく。泌尿器科学膀胱周囲脂肪組織の膀胱機能への影響を明確にするため手術による脂肪組織の除去、アンジオテンシンタイプ1受容体遮断薬の効果など検討していく。英文校正など使用予定であったが必要なかった。膀胱周囲脂肪組織の炎症性サイトカインのリアルタイムRT-PCRの解析が一部残っているため次年度に使用額を繰り越した。次年度国際学会などで発表の際使用予定である。上記解析を本年度まとめて行う予定である。
大腸菌HUタンパクの機能領域とDNA結合様式の解析研究

HUは広く細菌種間などに保存されているII型DNA結合性タンパク質である。従来、HUは大腸菌核様体の主要構成因子としてヒストン様の働きをしていると考えられてきた。しかし、我々によってHU遺伝子がクロ-ン化され、その欠失変異をもつ大腸菌が作成されて、HUがFプラスミドのori2などでのDNA複製開始、MuDNAの転座複製、各種DNAの逆位転座などの部位特異的DNA組換えの諸反応に必須に要求されていることが判明した。このことから、HUタンパクはヒストンのようにDNAに部位非特異的に結合すると共に、一方ではDNAのある局所的構造に優位に結合し、DNA高次構造(ル-プなど)の形成によってシグナル間の機能的連鎖反応を制御する因子であると考えられた。本研究では、クロ-ン化HU遺伝子の改変によって作成した種々の点変異をもつHUタンパクの機能を解析し、DNA結合などに必要な機能ドメインを明らかにした。HUは約90ケのアミノ酸残基からなる塩基性蛋白質であって、C末端側の逆平行βーsheet構造領域でDNAと結合すると考えられている。我々は、先ずHU1について4種類の点変異を作成し、実際にこの領域のArg^<58>→GlyとArg^<61>→Glyの2重変異と、Phe^<47>→Thr変異をもつHU1がDNA結合性を失っていることを観察した。細胞内における変異HUの機能は、hupAーhupB欠失変異株に変異HU遺伝子プラスミドを導入し、変異HUのみをもつ形質転換菌を作成して調べた。HU2については、変異作成に有利なカセット変換構造をもつhupA遺伝子を構築し、一連の点変異を作成した。HUがDNA高次構造変換を誘起するためには、この蛋白質がDNAで2量体や多量体を形成する必要があると思われる。これらのHU機能ドメインは一連の点変異の分析によって明らかになった。
第二言語習得における筆記ランゲージングの効果とプロセスの解明

「ランゲージング」とは外国語学習者が疑問に感じたことや自らの言語使用を振り返る際に、それらについて話したり書いたりすることで、これまで口頭ランゲージングの学習促進効果が多数報告されている。本研究ではその筆記版(筆記ランゲージング:WL)に焦点を当て日本人大学生を対象に2回の実験を行ったところ、両実験の英訳テストで筆記ランゲージングの学習促進効果が確認された。この結果は、ランゲージングは口頭だけではなく、筆記にも学習効果があることを示している。初年度の25年度は、文献講読会、海外協力者招聘、国内外の学会出張を通して、今後の研究の土台となるランゲージングについての情報を収集し理解を深めた。また、これらの活動を通して得た知見をもとに筆記ランゲージングの効果実験を行った。「ランゲージング」とは学習者が疑問に感じたことや考えたことを自分自身や他者に説明する中で思考や理解を深めていく学習プロセスであるが、これまで行われてきた研究のほとんどが口頭ランゲージングを対象にしたものである。そこで、年間を通しての文献講読会ではこのような文献を中心にランゲージング自体の学習効果について改めて考察するとともに、口頭ランゲージングの研究をこれまで多数行い重要な研究成果を世界に発信しランゲージング研究第一人者であるメルボルン大学ストーチ教授を招聘し、実験計画を中心とする研究全般への助言を仰いだ。このような背景の中、これまでのところほとんど検証されていない筆記ランゲージングの英語学習への効果を明らかにすべく3期には予備実験を、ここでの結果を踏まえて4期には本実験を行い、筆記ランゲージングの学習効果について更に考察を加えた。(この実験結果は今年度夏の全国英語教育学会徳島大会にて発表予定。また論文にまとめ、秋には全国英語教育学会学会誌に投稿予定。)3月には米国The American Association for Applied Linguistics (AAAL)のポートランド大会に出席し、外国語教育全般においての最新研究について学ぶとともに、当該研究課題についても情報を得ることができた。本研究では口頭ランゲージングに比べてほとんど研究の進んでいない筆記ランゲージング(学習者が疑問に感じたり、考えたことについて書くこと)の学習促進効果を検討することを大きな目的としている。平成26年8月9日には、第40回全国英語教育学会徳島研究大会において前年度行った筆記ランゲージングの学習促進効果についての実験結果を口頭発表した(タイトルは『筆記ランゲージングの効果文法説明の場合』)。発表出席者からは多数の有用なフィードバックやコメントを得ることができ、ここでの発表内容をまとめた論文は現在国際学術雑誌に投稿中である。さらに、同年6月に前年度行った実験を改良した筆記ランゲージングの効果を調べる実験を行った。その結果、我々の仮説通り筆記ランゲージングには言語学習を促進する効果が有ることが示唆された。この実験結果については、平成27年3月21日にカナダのトロントで開かれたアメリカ応用言語学会(AAAL: American Association for Applied Linguistics)で口頭発表を行った(タイトルは“Does Written Languaging Facilitate Learners' Knowledge of Grammar in Second Language?")。夏の徳島研究大会同様に発表出席者から今後の研究につながる多くの貴重なコメントが寄せられた。「ランゲージング」(Swain, 2006, 2010)とは外国語学習者が疑問に感じたことや自らの言語使用を振り返る際に、それらについて話したり書いたりすることで問題を解決しようとすることにより理解を深めていく学習プロセスであり、これまでに口頭ランゲージングに関しては学習促進効果が多数報告されている。しかし、その筆記版である筆記ランゲージングに関する研究はほとんど行われていなかった。そこで、本研究では筆記ランゲージングに焦点を当て、その学習促進効果を探った。総括の1年と位置付けた最終年度の3年目には、1年目・2年目に行った筆記ランゲージングの学習促進効果を検証する2つの実験結果を詳細に分析し考察を加えた。両実験とも筆記ランゲージング効果は英訳テスト(産出課題)と多肢選択式文法テスト(認識課題)の2種類のテストで判断し、実験参加者を筆記ランゲージング有群・無群に分けて、両群のテスト結果を比較、検証した。両実験共に、選択式テストでは差が無いものの、英訳テストでは筆記ランゲージング有群のテスト結果が無群よりも有意に高いとう結果が得られた。これは筆記ランゲージング効果を示唆し、これまでの口頭ランゲージング研究の結果とも共通するものである。しかし、なぜテストによって差が生じたのか、参加者によって学習効果に差があるのかなど今後更に取り組んでいかなければならない課題も浮上した。これらの結果は国内外の学会(第41回全国英語教育学会熊本研究大会・Second Language Research Forum (SLRF)アトランタ大会)で口頭発表を行い、本研究課題の成果を広く発表するとともに、発表参加者から有意義な意見や今後の研究につながる助言を多数得ることが出来た。また、実験結果をもとに論文を執筆して国際雑誌に投稿し、年度末に出版された(System, Elsevier出版)。

本研究課題にとって最重要ともいえる筆記ランゲージングの英語学習への促進効果を明らかにするという目標が達成できたことが大きな理由である。またこれまで行ってきた研究成果について全国英語教育学会のみならず英語教育界では世界最高峰ともいえるアメリカ応用言語学会で発表したことも有意義であったと考えている。これらの学会発表により研究成果を日本国内はもとより世界に発信すると同時に今後の本研究課題発展につながる有意義なフィードバックやコメントなどを得られたことも大きな収穫であった。第二言語習得筆記ランゲージングの学習促進効果についてはある程度の結果を得ることができたので、最終年度である今年度は当初の計画通り習熟度や適性などの学習者内要因と筆記ランゲージングの学習促進効果の関係解明に努め、より能率よく、かつ効果的に筆記ランゲージングが実際の英語教育現場で活用されることの実現に貢献することを目指す。初年度のランゲージングについての基本理解を深め、今後3年間の研究の土台となる筆記ランゲージングの英語学習への効果を調べるという目標がほぼ達成できたことが理由である。全体の参加者を筆記ランゲージング群・他のアウトプットタスク群(一般的に中学や高校の英語授業で取り入れられている文法問題)・コントロール群に分けて行った実験では、他のアウトプットタスクと比べて筆記ランゲージングがより有効であるという統計上の有意差は確認できなかったが、コントロール群と比較すると明らかな学習効果が見受けられた。このことから、筆記ランゲージングにはある程度の学習効果が期待できると結論付けるにいたった。また今回の結果は、文法問題を解くといったような活動と比べて筆記ランゲージングという活動が実験参加者にとって馴染みのない新しい活動であったことも影響していると思われるので、今後はそのような影響を考慮した実験デザインを取り入れることを目指す。昨年度末(3月21日から26日まで)カナダで開催されたアメリカ応用言語学会のトロント大会において口頭発表のために出張したが、年度末であったためその際の学会出張費用が計算されておらず、次年度使用額が生じる結果となった。筆記ランゲージングの学習効果についてある程度の結果を得ることができたが、学習効果の有無は本研究課題の根幹をなす最重要項目であるため、本年度1期から2期にかけて再度効果実験を行う予定である。(同一実験ではなく、前回の実験の反省を取り入れた改良版を実施する予定。)その上で、筆記ランゲージングをより効果的に教育の現場で使用するにはどのような要素との組み合わせが望ましいのかを探るべく、今年度後半から最終年度である来年度にかけて学習者内要因(英語習熟度と適性)や学習者外要因(難易度の異なる文法項目や様々なタスク)に焦点をあて実験を行い、筆記ランゲージングが学習者の学習促進に貢献することを目指す。
糖鎖による組織修復の制御機構-細胞外マトリックス分子機能の糖鎖調節-

糖鎖による組織修復の制御機構の解明をめざし、細胞外マトリックスにおいて組織溶解と細胞の接着や移動を統合制御する糖タンパク質、ビトロネクチン(VN)の糖鎖変化による活性制御機構に着目した。本研究ではVNの肝再生ならびに肝疾患時の線維化進展における分子変化を詳細に検討し、糖鎖による活性調節メカニズムを研究した。1.VNの各種エキソグリコシダーゼ処理またはN-グリカナーゼ処理によって、これらのVNはいずれも未処理VNよりも高いコラーゲン結合性を示した。VN分子量は特にシアリダーゼ処理によってより高分子量の多量体を形成し、さらにジスルフィド結合により架橋安定化することが、沈降速度法と沈降平衡法超遠心によって示された。2.VNとコラーゲンとの相互作用の特性をELISAにより調べたところ、結合性は4°Cより37°Cで高く、pH4.5を最高にpH4-7で観測された。pH7では結合は主に静電的相互作用によるが、pH4.5ではそれ以外の引力も関る。中性条件下で単量体を保つアルカリ処理コラーゲンと通常の凝集型コラーゲンとの結合性を比較すると、37°CでpH5-7においてコラーゲン凝集による結合増強が観測された。3.慢性肝炎、肝硬変、肝細胞癌患者と健常者の血漿について、血中VN濃度は肝疾患の進行にともない減少したが、肝硬変患者血漿中では活性化型分子の割合が倍増していることが示された。また肝硬変ではVN糖鎖のシアリル化、フコシル化および分岐度について変化が観察された。4.ヒトVNcDNAを元に3ケ所のグリコシル化部位を欠く糖鎖欠失変異体をCHO細胞で発現させたところ、特定の糖鎖付加部位がコラーゲン結合性調節に関わることが示唆された。以上の結果からVNの糖鎖修飾は多量体形成を調節し、かつ安定化することが示され、コラーゲン結合の増強は糖鎖変化によるVNの多量体形成調節を介することが示唆された。糖鎖による組織修復の制御機構を解明する基礎として,細胞外マトリックスにおいて組織溶解を制御し、かつ細胞の接着や移動を仲介する糖タンパク質、ビトロネクチン(VN)の変化に着目した。本年度は、VNの糖鎖によるコラーゲン結合調節のメカニズムならびに肝障害時のVNの糖鎖変化およびコラーゲンとの相互作用について研究した。以下に研究成果を箇条書きにまとめた。(1) VNの糖鎖を修飾するシアリダーゼ処理またはN-グリカナーゼ処理によって、VNの多量体形成が促進されることが、沈降速度法と沈降平衡法による超遠心分析により示された。(2) VNとコラーゲンとの相互作用の特性をELISAにより調べたところ、(5)結合性は4°Cより37°Cで高く、pH4.5を最高にpH4-7で観測された。(6) pH7では結合は主に静電的相互作用によるが、pH4.5では塩濃度の影響が小さい。(7)中性条件下で単量体を保つアルカリ処理コラーゲンと通常の凝集型コラーゲンとの結合性を比較すると、37°CでpH5-7においてコラーゲン凝集による著しい結合増強が示された。(3)慢性肝炎、肝硬変、肝細胞癌患者と健常者の血漿についてELISAによる測定から、肝疾患血漿中のコラーゲン結合性VNは増加していた。各血漿からVNを尿素変性法により精製したところ、精製量は肝疾患で減少し、特に病態の進行によって顕著に減少した。

(4)健常者と患者からの精製VNではコラーゲン結合性にほとんど差がなかった。一方、精製VNのレクチン反応性から、肝疾患において肝再生時とは質的に異なるVN糖鎖のシアリル化、フコシル化および分岐の程度の変化が示唆された。以上の結果からVNとコラーゲンとの相互作用は、双方の多量体形成によって著しく増強すること、ならびにVNの糖鎖修飾は多量体形成を調節することが示唆された。また線維化を伴う肝疾患患者では血中で活性型VN分子の割合が健常者に比べ増大することが示唆された。糖鎖による組織修復の制御機構の解明をめざし、細胞外マトリックスにおいて組織溶解と細胞の接着や移動を統合制御する糖タンパク質、ビトロネクチン(VN)の糖鎖変化による活性制御機構に着目した。本研究ではVNの肝再生ならびに肝疾患時の線維化進展における分子変化を詳細に検討し、糖鎖による活性調節メカニズムを研究した。1.VNの各種エキソグリコシダーゼ処理またはN-グリカナーゼ処理によって、これらのVNはいずれも未処理VNよりも高いコラーゲン結合性を示した。VN分子量は特にシアリダーゼ処理によってより高分子量の多量体を形成し、さらにジスルフィド結合により架橋安定化することが、沈降速度法と沈降平衡法超遠心によって示された。2.VNとコラーゲンとの相互作用の特性をELISAにより調べたところ、結合性は4°Cより37°Cで高く、pH4.5を最高にpH4-7で観測された。pH7では結合は主に静電的相互作用によるが、pH4.5ではそれ以外の引力も関る。中性条件下で単量体を保つアルカリ処理コラーゲンと通常の凝集型コラーゲンとの結合性を比較すると、37°CでpH5-7においてコラーゲン凝集による結合増強が観測された。3.慢性肝炎、肝硬変、肝細胞癌患者と健常者の血漿について、血中VN濃度は肝疾患の進行にともない減少したが、肝硬変患者血漿中では活性化型分子の割合が倍増していることが示された。また肝硬変ではVN糖鎖のシアリル化、フコシル化および分岐度について変化が観察された。4.ヒトVNcDNAを元に3ケ所のグリコシル化部位を欠く糖鎖欠失変異体をCHO細胞で発現させたところ、特定の糖鎖付加部位がコラーゲン結合性調節に関わることが示唆された。以上の結果からVNの糖鎖修飾は多量体形成を調節し、かつ安定化することが示され、コラーゲン結合の増強は糖鎖変化によるVNの多量体形成調節を介することが示唆された。
膜作用性物質の作用機構に関する界面化学的研究

1.リン脂質と分子膜-麻酔作用の圧拮抗メカニズムを明らかにする目的でリン脂質,ジパルミトイルホスファチジルコリン(DPPC)二分子膜の2つの相転移におよぼす麻酔薬と圧力の影響を調べた。膜の相転移を熱力学的束一性により解析し,リップル(Pβ′)相および液晶(Lα)相への麻酔薬分配係数と麻酔薬の膜への移行体積を評価した。また局所麻酔薬の存在下では加圧によりDPPC二分子膜の新しい相状態が誘起されることを見出した。2.吸着単分子膜とミセル-表面張力法と密度法により局所麻酔薬の界面吸着を熱力学的に解析し,吸着膜およびミセル中における麻酔薬分子の挙動を明らかにした。麻酔薬の表面活性は麻酔ポテンシーと良い相関が得られた。示差走査熱量(DSC)法により局所麻酔薬のコアゲル-ミセル相転移およびミセル形成のエンタルピー変化を決定した。界面活性剤-局所麻酔薬混合系の表面張力・密度・DSCによる解析も進められ,モデル膜での局所麻酔薬の分子間相互作用が明らかとなった。3.麻酔薬選択性電極-局所麻酔薬に選択的に応答する小型の被覆線電極を開発し,DPPC二分子膜への結合挙動を調べた。ゲル(Lβ′)相,Pβ′相,Lα相に対応して局所麻酔薬の結合量は順に増大した。二分子膜の状態に応じて異なる結合をすることが明らかとなった。4.ミトコンドリア膜-ミトコンドリアは酸化的リン酸化を司るオルガネラであり、好気的にATPを合成する。ミトコンドリア内膜では酸素分子が反応に直接関与しており,特に膜脂質は酸素分子と接触する機械が多く,生体のホメオスタシスが変調すると,活性酵素による脂質過酸化障害を受けやすい。膜作用性物質の分子設計により脂質過酸化阻害剤として有効な薬物を見出した。1.リン脂質二分子膜-麻酔作用の圧拮抗メカニズムを明らかにする目的でリン脂質二分子膜の相転移温度におよぼす麻酔薬と圧力の影響について調べた。膜の相転移を熱力学的束一性から解析し,麻酔薬の膜への分配におよぼす圧力効果を推算した。加圧は麻酔薬を膜から押し出し,加圧による覚醒が熱力学的に説明できる。また,局所麻酔薬の添加により加圧下でリン脂質二分子膜の新しい相状態が誘起されることを確認した。2.吸着単分子膜とミセル-表面張力法と密度測定法により局所麻酔薬の界面吸着を熱力学的に解析し,吸着膜における麻酔薬分子の挙動を明らかにし,膜中での分子間相互作用について解析した。また,膜形成物質と膜作用性物質のモデル系として界面活性剤-局所麻酔薬の混合系におけるコアゲル-ミセル転移を熱測定法により解析し,ミセル中およびコアゲル中での両者の混合特性を明らかにした。3.ミトコンドリアのエネルギー代謝-低酸素細胞の放射線感受性を選択的に高める放射線増感剤として数種類の2-ニトロイミダゾール誘導体を合成し,低酸素腫瘍細胞に対する殺細胞効果および放射線増感効果の評価を行った。4.麻酔薬選択性電極-6種類の局所麻酔薬に選択的に応答する小型の被覆線型電極を開発し,局所麻酔薬のリン脂質二分子膜への結合挙動を調べた。二分子膜の相挙動と対応して膜への分配係数は変化し,ゲル状態に比ベて液晶状態への分配係数は著しく増大した。

膜の相転移を熱力学的束一性により解析し,リップル(P_β')相および液晶(L_α)相への麻酔薬分配係数と麻酔薬の膜への移行体積を評価した。また局所麻酔薬の存在下では加圧によりDPPC二分子膜の新しい相状態が誘起されることを見出した。2.吸着単分子膜とミセル-表面張力法と密度法により局所麻酔薬の界面吸着を熱力学的に解析し,吸着膜およびミセル中における麻酔薬分子の挙動を明らかにした。麻酔薬の表面活性は麻酔ポテンシーと良い相関が得られた。示差走査熱量(DSC)法により局所麻酔薬のコアゲル-ミセル相転移およびミセル形成のエンタルピー変化を決定した。界面活性剤-局所麻酔薬混合系の表面張力・密度・DSCによる解析も進められ,モデル膜での局所麻酔薬の分子間相互作用が明らかとなった。3.麻酔薬選択性電極-局所麻酔薬に選択的に応答する小型の被覆線電極を開発し,DPPC二分子膜への結合挙動を調べた。ゲル(L_β')相,P_β'相,L_α相に対応して局所麻酔薬の結合量は順に増大した。二分子膜の状態に応じて異なる結合をすることが明らかとなった。4.ミトコンドリア膜-ミトコンドリアは酸化的リン酸化を司るオルガネラであり,好気的にATPを合成する。ミトコンドリア内膜では酸素分子が反応に直接関与しており,特に膜脂質は酸素分子と接触する機会が多く,生体のホメオスタシスが変調すると,活性酵素による脂質過酸化障害を受けやすい。膜作用性物質の分子設計により脂質過酸化阻害剤として有効な薬物を見出した。
癌診断と治療の両機能を有する先端医療用バイファンクショナル糖連結光機能分子の創出

低侵襲性治療として注目されている癌の治療法「光線力学的治療法(PDT)」ならびに「光線力学的診断(PDD)」用の癌選択的に作用する第三世代先端光医療用超分子の創出と機能評価を推進した。その結果、癌細胞選択的にPDT効果を発揮するグルコース連結フラーレン、腫瘍会合性マクロファージをターゲットするマンノース連結クロリン、さらには水溶性のTEG連結フラーレンならびにオリゴ糖連結クロリンの開発に成功した。1)癌治療用貴金属錯体の開発:アミノ糖を8-ヒドロキシ-2-キノリンカルバルデヒドと反応させて得たイミンを配位子とする貴金属(Pt, Pd)錯体の合成とキャラクタリゼーションおよびX線結晶構造解析を行った。イミン配位子は三座で金属に配位し、残り1座は塩化物イオンが占める平面四配位錯体[M(GlcN=qnO)Cl](M = Pd, Pt)である。これら錯体の抗癌性を胃癌細胞について試験したところパラジウム錯体が臨床に用いられているシスプラチンと同等あるいはそれ以上の良好な抗癌活性を示すことが明らかとなった。シスプラチンは脱離基の塩化物イオンを2個有するバイファンクショナル錯体であり、一方今回の錯体は脱離塩化物イオンが1個のモノファンクショナル錯体であり、抗癌性の作用機序の解明にとり興味深い知見である。2)光線力学療法用糖連結In(III)ポルフィリンの開発:グルコース連結In(III)およびZn(II)ポルフィリンの合成とキャラクタリゼーションを行った。Inポルフィリンは亜鉛ポルフィリンより、高い一重項酸素生成を有することが判明した。InポルフィリンのCOLO 679癌細胞に対する光毒性は、現在保険適用されているLaserphyrinRと比較して優れたPDT効果を示した。3)光線力学療法用糖連結フラーレンの開発:単糖アジド誘導体の1,3-双極子付加反応により、窒素を介した糖鎖連結フラーレン1を合成した。また、フラーレン酸クロリドと糖のアミン誘導体との反応により、炭素を介した糖鎖連結フラーレン2を合成した。各糖鎖連結フラーレンについて、一重項酸素の生成効率およびレーザーフラッシュフォトリシス過渡吸収測定などを用いて一重項酸素生成ダイナミクスを明らかにした。ヒト子宮頸癌細胞についてPDT効果を検討した。炭素を介した2は、窒素を介した1に比べ4倍低い値を示し、強い光毒性を示した。1)光線力学療法用グルコース糖連結クロリンのPDT効果:グルコース連結フッ化クロリンは、癌細胞のみでなく、消化管間質の細胞から発生するGastrointestinal stromal tumor (GIST)に対しても、グルコース連結クロリンPDTが優れた抗腫瘍効果を発揮することを見いだした。膜上皮から発生する早期の食道癌、胃癌に対しては内視鏡的な切除術が主流であるが、粘膜上皮の下層から発生するGISTに対しては通常、内視鏡的切除は困難であり、グルコース連結クロリンPDTはGISTに対する新しい治療法として臨床応用が期待される。2)光線力学療法用マンノース糖連結クロリンのPDT効果:癌間質に存在し増殖や転移を促進するとされている腫瘍会合性マクロファージを標的としたマンノース連結クロリンについて検討した。癌細胞に対してマンノース連結クロリンは予想外にもグルコース連結クロリンと同等、糖が連結していないフッ化クロリンよりも10-40倍の殺細胞効果を示し、強力にアポトーシスを誘導することが明らかとなった。共焦点レーザー顕微鏡による観察で、マンノース連結クロリンは細胞質内の特にリソソーム、小胞体に取り込まれた。In vivo試験ではマンノース連結クロリンPDTがグルコース連結クロリン、クロリン、コントロールに比べて有意に強力な腫瘍縮小効果を示した。3)糖連結Ir(III)発光性錯体の合成:グルコース連結Ir(III)錯体の合成とキャラクタリゼーションを行った。水への溶解性について検討したところ、2 mM程度の水溶液の調製は容易とみなされる。錯体を水溶液に調製し、窒素雰囲気化および酸素飽和条件にて蛍光測定を行ったところ、発光量は大きく減少した。すなわち、酸素応答性が明らかとなり、PDT効果ならびにPDD効果を有するバイファンクショナル化合物として、今後の展開が期待される。1.光線力学療法用水溶性オリゴ糖連結クロリンの合成とPDT効果:高性能なPDT用医療用光増感剤の開発として、静脈投与および代謝向上に必要な水溶性の付与などをめざして、糖鎖修飾フッ化クロリン誘導体の開発を行った。具体的には、マルトトリオースを4分子修飾したフッ素化クロリン誘導体(Mal3-chlorin)を合成し、その光化学的性質および光細胞毒性について明らかにした。HeLa細胞を用いたin vitro実験の結果IC50は1.3 μMであった。Mal3-chlorinは、高い水溶性を示し、有機溶媒を一切使わない生理条件下においてPDT光増感剤に適した光吸収特性を示した。さらに種々の実験により、Mal3-chlorinはグルコース連結フッ化クロリン(G-chlorin)に匹敵する高い一重項酸素生成効率と光細胞毒性を示すことを明らかとし、臨床応用が期待される。2.糖鎖複合フラーレン医療用光増感剤の分子機能化: Glc-TEG(テトラエチレングリコール)ユニットを有するC60誘導体であるGlc-TEG-C60の合成を行った。Glc-TEG-C60および(Glc-TEG)2-C60について、HeLa細胞を用いたin vitro細胞実験を行った。

Glc-TEG-C60および(Glc-TEG)2-C60の50%阻害濃度(IC50)の値は、それぞれ8.5 μMおよび3.0 μMであり、(Glc-TEG)2-C60が特に高いPDT活性を示した。これらは優れた生体適合性とPDT活性を示し、次世代の水溶性光増感剤として期待される。さらに、蛍光標識として7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole (NBD)を導入したGlc-C60-NBDの合成を行った。すなわち、蛍光ユニットを有する糖鎖修飾セラノティクスC60光増感剤の開発に繋がる合成経路を見いだした。低侵襲性治療として注目されている癌の治療法「光線力学的治療法(PDT)」ならびに「光線力学的診断(PDD)」用の癌選択的に作用する第三世代先端光医療用超分子の創出と機能評価を推進した。その結果、癌細胞選択的にPDT効果を発揮するグルコース連結フラーレン、腫瘍会合性マクロファージをターゲットするマンノース連結クロリン、さらには水溶性のTEG連結フラーレンならびにオリゴ糖連結クロリンの開発に成功した。(理由)本研究目的の癌診断と治療の両機能を有する機能分子の開発の根幹である、優れたPDT効果ならびにPDD機能を発現する機能分子の開発に成功したことから、おおむね順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。生体機能関連化学・錯体化学(今後の推進方策)25年度ならびに26年度の成果を基盤にして、癌治療ならびに癌診断機能を有する光機能性ハイブリッド体の開発と機能評価を推進する予定である。本研究目的の癌診断と治療の両機能を有する機能分子の開発の根幹である、良好な抗癌性および優れたPDT効果を発現する機能分子の開発に成功したことから、おおむね順調に進展していると判断した。研究計画が順調に進行したため、消耗品非の節約ができたため。25年度の成果を基盤に、癌治療機能のより高性能化と診断機能の付与を目指して研究を推進する予定である。光機能性物質の開発のための薬品費(消耗品)および成果発表費(旅費)に使用する。マウスによる抗癌性試験を外国機関(台湾科学技術研究院)に依頼したため、試験費用の支払い時(H26年3月末)のレート変動に対応できるよう余裕をみて予算を確保しておいたためおよび研究が順調に進展したためH26年度予算に加えて使用の予定
CYP2Cs及びOATPsを介した薬物-飲食物間相互作用とその個人差の定量的解明

本研究では、CYP2C9, CYP2C19, OATP1A2, OATP2B1を介した相互作用に個人差をもたらす遺伝的要因を定量的に解明することを目的に、これらの遺伝的バリアント(アミノ酸変異を伴うもの)の代謝/輸送活性に対する各種飲食物成分の阻害特性を定量的に評価する。OATPsに関しては、変異型を各5種類(OATP1A2: c.38 T>C, c.382 A>T, c.516 A>C, c.559 G>A, c.2003 C>G, OATP2B1: c.43 C>T, c.601 G>A, c.644 A>T, c.935 G>A, c.1457 C>T)クローニングし、レトロウイルスベクター(pAmpho)を用いてHEK293細胞へ導入することで、各種OATPsの遺伝的バリアントを発現したHEK293を作製することに成功した。さらに、野生型OATP1A2およびOATP2B1については、estrone-3-sulfateの輸送キネティクスを検討し、いずれも二相性の輸送特性を示すことを明らかにした。さらに、それらに対するpHの影響についても検討を行った。その結果、pH 7.4と比較してpH 6.3では輸送活性が亢進し、その原因は高親和性輸送に対する基質親和性の上昇で説明できる可能性が示された。現在、飲食物成分の阻害作用について検討を開始している。本年度は、予定されていた実験系として、代謝酵素CYP2C19の変異型分子種発現系を構築し、そこから精製した代謝酵素の活性評価や阻害剤の特性評価を実施し、評価系を確立できた。また、CYP2C9についても活性や阻害特性の評価を確立できた。OATPsについても、OATP1A2, OATP2B1の遺伝的バリアントを複数作成し、その安定発現細胞を構築するとともに、その輸送特性の評価系を確立できた。さらに、そのpH依存性についても検討し、新たな知見を得ることもできた。以上の結果に沿って、学会発表も複数回行うことができた。これらを総括すると、研究は概ね当初の研究計画書に沿って進捗しており、今後も特に大きな障害が生じる見込みもなく、順調と判断した。研究に必要な実験系(各種酵素およびとランスポータのバリアントの機能評価系)の構築は予定通り完了したため、今後は、これらの評価系を活用して、当初の研究計画書に沿って、CYP2C9, CYP2C19, OATP1A2, OATP2B1に対する各種飲食物成分の影響について、定量的に評価を進めていく予定である。
不純物束縛励起子における電子励起状態の解明とスピン制御

大きな遷移双極子モーメントを持つ半導体中の励起子は、量子情報通信において光子と固体間のインターフェースを担うと期待できる量子状態である。本研究では、GaAs中の窒素ペアが形成する等電子トラップに束縛された励起子に着目し、多数の不純物発光中心が関与したスケーラブルな相互作用の実証に必要不可欠な、極めて均一性の高い不純物発光中心を実現した。そして均一性の高い不純物発光中心を利用して、束縛励起子波動関数の空間拡がりや束縛励起子-フォノン相互作用の大きさなどの、不純物束縛励起子における電子励起状態を明らかにした。GaAs中の窒素アイソエレクトロニックトラップなどの不純物発光中心に束縛された励起子は、ホスト結晶と不純物の組み合わせで決まる固有の電子状態によって特定の発光波長を示すため、多数の不純物発光中心が関与したスケーラブルな相互作用を利用できる量子状態と見なすことができる。本年度はまず、顕微フォトルミネッセンス測定によって、窒素をデルタドープしたGaAs中の窒素ペアに束縛された励起子からの発光が、均一幅よりも不均一幅の方が狭くなるほど高均一であることを実証した。続いて,発光強度が線形な励起光強度依存性を示す、1.444eV帯と1.493eV帯の発光線の起源となる励起子の局在状態の解明を行った。Faraday配置における磁気フォトルミネッセンス測定から見積もった反磁性シフト係数と、時間分解フォトルミネッセンス測定から見積もった輻射再結合寿命と短距離ポテンシャルを仮定した計算結果との比較から、1.444eV帯と1.493eV帯の発光線の起源となる窒素ペア構造がそれぞれ第一近接窒素ペアと第四近接窒素ペアであることが明らかになった。さらに、励起子微細構造の励起光強度依存性と直線偏光特性から、1.493eV帯と1.509eV帯の発光線の起源が、同一の窒素ペア構造に束縛された励起子と励起子分子であることを明らかにした。同一の不純物発光中心に束縛された励起子発光線と励起子分子発光線の同定は、励起子分子-励起子のカスケード発光過程を利用したもつれ光子対生成の実現に向けた重要な知見である。本年度はまず、第一近接窒素ペアと第四近接窒素ペアに束縛された励起子からの発光線の温度依存性に注目し、第一近接窒素ペアに束縛された励起子からの発光線において励起子-フォノン相互作用が顕著に抑制されており、その起源が電子波動関数と正孔波動関数の相関相互作用であることを明らかにした。さらに、第四近接窒素ペアに束縛された励起子と励起子分子からの発光線のスペクトル形状から、励起子-音響フォノン相互作用の交換項に起因すると考えられる、束縛励起子分子発光線における顕著な音響フォノンサイドバンドを観測した。束縛励起子-フォノン相互作用の大きさの評価は、高温で動作する固体光子源の実現に向けた重要な知見となると期待できる。一方、従来の窒素デルタドーピング技術では、窒素ペア面密度が1μm^<-2>以下となる希薄窒化領域において、ブロードな背景信号が束縛励起子発光線に重なってしまうという課題があった。そこで成長条件の最適化を行い、原子層窒化後のGaAsキャップ層の成長温度を従来よりも低温にすることによって、背景信号の抑制を実現した。ブロードな背景信号の抑制は、GaAs中の窒素アイソエレクトロニックトラップを利用した固体光子源の実現に向けた重要な知見である。