hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
能力開発型学習システムの実証研究

(1)研究目的研究者が考案した能力開発型学習システムの効果を検証し、アクティブ・ラーニング学習への転用を図る。(2)研究方法1行動分析アプリを開発して、探究学習時における児童の活動を計量的に分析する。2探究活動要素の中で特に効果のある行動要素を抽出し、それをもとに学習内容を改善した単元開発を行う。3NRT標準学力検査による検定(抽出児童)を行い、本学習システムによる学習効果を検証する。(3)研究成果1能力開発型学習システム教材を今回の研究では2単元、過去の研究での成果を合わせると累計で10単元の課題を開発した。開発した単元は、3学年「磁石のはたらき」「豆電球にあかりをつけよう」4学年「とじ込めた空気と水」「姿を変える水」「ものの温度と体積」5学年「電磁石の性質」「ものの溶け方」6学年「ものの燃え方」「水溶液の性質」「てこ」2探究活動を時系列で記録し分析するアプリケーションを開発し(スポーツテック社i-codaのアプリを応用した)、探究活動の計量的な評価の指標ができた。探究活動を児童の活動内容から6カテゴリ(実験準備、記録、考察、実験・観察、話し合い・情報交換、off time)に分類し同時に5人までの児童の探究活動を時系列で記録し、記録を元にカテゴリごとの時間割合、時系列変化パターングラフを自動化するシステムができた。3ホームページを開設し研究成果を公開することで、能力開発型学習システムの普及ができるようになる。4探究活動では、「児童一人だけの活動」と「児童間の話し合い等の協働的活動」とが相互に連携することで、探究活動の質的向上が図れることがわかった。5本学習システムで学習した児童(4, 6年)をNRT標準学力検査(図書文化社版)で学習効果を検定した。総得点では全体で偏差値平均が54.2、観点別では、探究活動と関連のある科学的思考・表現が109ポイントで全国平均よりも9ポイント高い数値だった。本学習システムにより、探究力を高め、その結果として科学的思考力が高まったと考えられる。6本学習システムは児童の探究力を高め、能動的な学習を進めるための学習方略として効果が期待される。また、アクティブ・ラーニングを普及するための効果的な学習システムと言える。
逆Diels-Alder反応を機軸とした物性転換色素の開発

共役系の広がった有機色素化合物は、光電子材料や分子素子などとして大変注目を集めている。本課題の研究では、高度に共役系の広がった有機色素化合物の合成に際し、精製容易な前駆体化合物を合成し、これを最終段階で逆Diels-Alder反応を起こさせることで、これまで精製上の問題から高純度のものが得られなかった色素剤を高純度高効率的に合成する手法を開発した。この方法を利用して、ビシクロオクタジエン縮環ポルフィリンの熱分解により除去されるエチレン部分を修飾することで、熱分解温度の制御を目指した。まずヒドロキシル基を2つ導入しただけでは分解温度にさほど変化はなかったが、これを強アルカリやアルミナと処理することで、室温以下でテトラベンゾポルフィリンに変換することに成功した。これについては、すでに論文発表をおこなっているが、そのほかの置換基を有するものについての熱分解反応を検討したところ、イソプロピリデンジオキシ基を有するものに関しては、分解温度が、約30度上昇することを見出した。また、チオインジゴの逆Diels-Alder反応前駆体の合成を達成し、この前駆体は加熱によりP21/cの結晶形のチオインジゴに定量的に変化することを見出した。市販のチオインジゴはP21/nの結晶系であることから、チオインジゴを可溶化しただけでなく、固体の結晶系についても制御することに成功したことになる。この反応を、TG-XRDで詳細に検討したところ、前駆体の結晶相は、チオインジゴP21/c結晶相に直接なるのではなく、中間に別の結晶相を経ていることが明らかになった。これは、エチレンが一分子だけ脱離した化合物の結晶相であると考えられるが、現在詳細を検討中である。これについては、すでに論文発表をおこなった。これについては発表準備中である。現在は、テトラベンゾポルフィリン前駆体およびビシクロオクダジエン縮環インジゴ前駆体を用いた有機デバイス作成への応用と架橋キナクリドン前駆体および新規架橋縮合多環芳香属化合物顔料の合成を目指している。
大規模ポートフォリオにおける集中リスクの管理手法の開発

本研究では,金融機関が保有する金融資産のポートフォリオに内在するリスクの計量化とその管理手法の開発を行った.具体的には,貸出債権ポートフォリオの構築モデル, VaRの精緻化,与信集中,企業倒産の連鎖および企業再生のモデル化と解析,保険商品の価格づけ, 4つの観点から分析を行った.最も顕著な成果は,多変量Wang変換を明確な経済的意義を持つ測度変換のクラスにまで拡張かつ数学的性質を分析したことにある.その結果,裁定機会のない非完備市場の価格付け手法の選択肢が格段に広がった.本研究では,金融機関が保有する金融資産のポートフォリオに内在するリスクの計量化とその管理手法の開発を行った.具体的には,貸出債権ポートフォリオの構築モデル, VaRの精緻化,与信集中,企業倒産の連鎖および企業再生のモデル化と解析,保険商品の価格づけ, 4つの観点から分析を行った.最も顕著な成果は,多変量Wang変換を明確な経済的意義を持つ測度変換のクラスにまで拡張かつ数学的性質を分析したことにある.その結果,裁定機会のない非完備市場の価格付け手法の選択肢が格段に広がった.平成18年度は以下の研究成果を得た。・貸出債権ポートフォリオの構築モデルに関して、保険商品関連研究を中心に複数の研究成果を得た。Kijima(2006)はエッシャー変換およびワン変換による保険商品の価格付けを行った。また、Fujiwara and Kijima(2007)およびKabanov, Kijima and Rinaz(2007)では保険商品のリスク管理のために必要となる正の金利モデルとモンテカルロシミュレーションの開発を行った。また、Tanaka(2006)および田中、山田、渡部(2006)では様々な金融商品価格の効率的な計算方法を示した。・VaRの精緻について、Kawata and Kijima(2007)では、長期の金融資産のリスク評価のためのレジームスイッチモデルを提案した。・企業倒産連鎖、企業再生のモデル化において、芝田が、企業と銀行の間に情報の非対称性を仮定し、企業の業績が悪化する場合における企業の最適倒産戦略について、モデル分析を試みた。具体的には,企業が清算(流動化)されるとき企業と銀行は清算コストを観察できるが、企業が清算される前には企業のみ清算コストを観察できると仮定する。また、また企業の倒産戦略として法的倒産および私的倒産の2つを仮定している。こうした情報の非対称性かつ2つの倒産戦略を仮定した上で、本研究では,企業は清算を回避するため、企業はどのような最適倒産戦略を選択するかについて,モデル分析を試みた。西出は、情報の非対称性が取引価格や投資家の戦略などの市場均衡に与える影響について主として考察してきた。第1に得られた結果としてKyle型モデルにおける競争的マーケット・メーカーの仮定を緩め、不完全競争的マーケット・メーカーが存在する市場モデルを構築した。その結果として、(1)不完全競争性が市場流動性を低下させ、(2)価格変化が負の相関を持つことなどを示した。以上の研究は大和国際ワークショップやQMF(オーストラリア)などの国際会議で発表し、議論を深めていった。本年度の研究成果は次の通りである.貸出債権ポートフォリオについては,田中が,Tanaka(2007)において,クレジットリスクを伴う債券の上に書かれたオプション取引等の評価を与えた.また,木島・田中が,Kijma,Tanaka,Wong(2007)において,金利スワップ,国債,ベーシススワップの価格を同時に考慮できるモデルを開発した.これは金利が正値を取ることが保証された超長期の金利モデルとして保険会社の資産負債管理にも応用できる.与信集中・企業倒産の連鎖および企業再生のモデル化については,木島が与信集中,西出が企業倒産の連鎖,芝田が企業再生を考慮にいれた負債評価モデルの構築を進めた.芝田は、.Shibata and Tian(2008)において,日本の企業再生スキームを考慮した企業の株式・負債評価モデル構築の研究を行った.保険商品のリスク特性の分析について,木島が,川上・木島・湯前(2007)において,非完備市場の代表例である保険商品のプライシングと年金リスクを考慮した場合の企業の最適資本構成に関する研究を行った.また,Kabanov,Kijima,and Rinaz(2007)において,バーゼルII対応としての金利リスク管理や低金利環境下における期間構造モデルの開発に携わった.また,木島と田中が,資産の価格付けを測度変換の切口から解説した著書を上梓した.原は,複数の経済主体(消費者)より成る経済において,リスク許容度や主観的時間割引率の異質性が経済全体の利子率にどのような影響を及ぼすかに関する研究であった.より具体的には,連続時間の動学的経済モデルにおいで,各主体が割引率一定の時間に関して加法的(time-additive)な効用関数を持つと仮定するが,その割引率の値やArrow-Prattの相対的リスク回避度の値が主体間で異なる場合,代表的主体(representative agent)がどのような効用関数を持つかを分析した.最後に,2007年8月6日-7日に,京都大学大学院経済学研究科金融・証券システム(大和証券グループ)寄附講座と共催で,海外研究者8名,国内研究者7名を招聘した国際会議(international workshop on financial engineering)を開催した.本会議には,6日に111名,7日に91名の方の参加があった(詳細は備考欄13に掲載したアドレスからホームページを参照されたい)。

本会議では,リスク管理において金融機関が抱える諸問題について活発な議論をし,本研究成果の中間報告を行った.本年度の研究成果は次の通りである.貸出債権ポートフォリオおよび保険商品のリスク特性分析において,木島・田中が長期運用に係る超長期のゾーンを含む金利の期間構造のモデル化と金利デリバティブの価格付けを進展させた.スワップスプレッドやベーシススワップなどのように,同じ満期であっても複数の債券が異なるイールドを示唆するイールドスプレッドが観察される.このようなイールドスプレッドを原資産とするオプション価格を計算する枠組みを提示した.与信集中・企業倒産のモデル化については,芝田が企業に融資している複数の銀行による競争的債権回収を考慮し,企業の負債価値の評価モデルを提示した.保険商品のリスク特性の分析については,室町が多変量Wang変換を,明確な経済的意義を持つ測度変換のクラスにまで拡張し,裁定機会のない非完備市場の価格付け手法の選択肢を格段に広げた.また,与信集中リスクの大きさを示す尺度(リスク寄与度)について考察し,期待ショートフォールおよびそのリスク寄与度の高精度推定手法を提案した。原は,時間割引率の異質性が資産価格にどのような影響を及ぼすかについて分析をすすめ,その異質性の分布を特定化することで,より明快な特徴を導出した。特に,個々の投資家の時間割引率の分布がガンマ分布に従うことと,代表的投資家の時間割引率が時間に関する双曲関数であることが同値であることを証明した.最後に,2008年8月4日-5日に,研究者16名(海外6名)による国際会議を開催し,本研究の成果報告を行った(参加者第1日目71名,2日目64名.詳細は備考欄13のホームページを参照).本会議では,金融機関が抱えるリスク管理の諸問題について活発に議論し,本研究の成果報告を行った。なお,本会議で報告された論文は,2009年6月に洋書として刊行される予定である.
小児生体肝移植後のテロメア長によるグラフト肝年齢の解明

本研究は、小児肝移植後レシピエントの定期肝生検の肝組織を用いて、肝細胞のテロメア長を組織Q-FISH法によって測定し、テロメア長を“グラフト臓器年齢"や“グラフト臓器寿命"の指標にできるかを検討することが目的である。そのためには、まずコントロールが必要である。非肝疾患の剖検例として0-5才の10例の肝臓と、肝移植時にグラフトとして使用せずに残ったドナー肝臓(27-47才)の10例をコントロールとした。現在まで、0-5才10例、27-47才6例の組織Q-FISH法を行い、肝細胞のテロメア長を測定した。また、肝疾患として自己肝温存の胆道閉鎖症10例の肝細胞のテロメア長も参考にすることにし、現在まで、5例に組織Q-FISH法を行い、肝細胞のテロメア長を測定した。今後もコントロールの肝細胞のテロメア長を測定し、正常肝のテロメア長の加齢曲線を明らかにしていく予定である。また、今後は生体肝移植後症例の肝組織の組織Q-FISH法も開始する方針であり、小児生体肝移植後のテロメア長によるグラフト肝年齢を明らかにしていく予定である。そのためには、グラフト肝のテロメア長の経時的変化を明らかにすることが必要であり、同一症例において、経時的にテロメア長の測定を行う。移植後年度別(移植時、2年、5年10年、15年、20年)に採取された定期肝生検の肝組織を用いて、肝細胞のテロメア長を組織Q-FISH法によって測定する。その結果を基に、ドナー年齢と移植後年度別の測定値の変化を解析することによって、グラフト肝のテロメア長の短縮率を明らかにする。さらに、同一症例において経時的にグラフト肝のテロメア長を測定し、テロメア長の加齢曲線を明らかにする。また、術後免疫抑制状態や術後合併症がグラフト肝のテロメア長に与える影響に関しても明らかにしていく予定である。現在コントロールのテロメア長の測定は進んでいるが、生体肝移植後症例のテロメア長の測定は進んでいない。今後はコントロールの肝細胞のテロメア長の測定を継続し、正常肝のテロメア長の加齢曲線を明らかにする予定である。また、生体肝移植後症例のテロメア長の測定を速やかに開始し、症例を蓄積し、小児生体肝移植後のテロメア長によるグラフト肝年齢の解明に迫りたいと考えている。

今後もコントロールの肝細胞のテロメア長を測定し、正常肝のテロメア長の加齢曲線を明らかにしていく予定である。また、今後は生体肝移植後症例の肝組織の組織Q-FISH法も開始する方針であり、小児生体肝移植後のテロメア長によるグラフト肝年齢を明らかにしていく予定である。そのためには、グラフト肝のテロメア長の経時的変化を明らかにすることが必要であり、同一症例において、経時的にテロメア長の測定を行う。移植後年度別(移植時、2年、5年10年、15年、20年)に採取された定期肝生検の肝組織を用いて、肝細胞のテロメア長を組織Q-FISH法によって測定する。その結果を基に、ドナー年齢と移植後年度別の測定値の変化を解析することによって、グラフト肝のテロメア長の短縮率を明らかにする。さらに、同一症例において経時的にグラフト肝のテロメア長を測定し、テロメア長の加齢曲線を明らかにする。また、術後免疫抑制状態や術後合併症がグラフト肝のテロメア長に与える影響に関しても明らかにしていく予定である。現在コントロールのテロメア長の測定は進んでいるが、生体肝移植後症例のテロメア長の測定は進んでいない。今後はコントロールの肝細胞のテロメア長の測定を継続し、正常肝のテロメア長の加齢曲線を明らかにする予定である。また、生体肝移植後症例のテロメア長の測定を速やかに開始し、症例を蓄積し、小児生体肝移植後のテロメア長によるグラフト肝年齢の解明に迫りたいと考えている。現在コントロールのテロメア長の測定は進んでいるが、生体肝移植後症例のテロメア長の測定は進んでいないため、研究がやや遅れている。したがって、研究がやや遅れているため、次年度使用額が生じてしまった。次年度はコントロールの肝細胞のテロメア長の測定を継続し、また、生体肝移植後症例のテロメア長の測定を速やかに開始したいと考えている。そのため、次年度分と合わせた繰り越しの使用額は、組織Q-FISH法にかかる物品費、人件費に使用する予定であり、次年度に計画通りに研究を遂行すれば使用可能である。
全宇宙年齢的銀河形成進化と重元素・ダスト形成史の徹底解明

本研究は、銀河中に存在する固体微粒子(以降ダスト)の種類や存在量、サイズ分布の進化によって、銀河進化にどのような影響を与えるかについて第一原理からモデル化し、銀河進化を解明することを目的としている。本年度は、昨年度末に完成した全宇宙年齢的銀河のダストサイズ分布進化モデルを基に、銀河の減光曲線進化モデルを完成させた。減光曲線とは、ダストによる減光量の波長依存性を示したものであり、観測量を補正するために必須な物理量である。前年度までの結果を拡張するにあたり、各ダスト種の物性を考慮した。これはダスト粒子の種類によって減光量が異なるためである。その結果、銀河形成初期には、平坦な減光曲線であるが、その後、ダスト同士の衝突による破砕プロセス(シャッタリング)により小さいダストが増加し、極めて急な曲線になる。また、この際に2175Åバンプと呼ばれる部分が非常に大きくなることも分かった。その後、ダスト同士の衝突による合体プロセス(コアギュレーション)によって小さいダストが減少することによって、減光曲線が平坦になっていく。また、今回の進化モデルを用いて、銀河系の減光曲線の再現を試みた。その結果、再現にはコアギュレーションが現在考えられているものよりも強く効く必要があることが分かった。なお、先行研究において、分子雲などの冷たく密度の高い領城では、このような強いコアギュレーションが起こる可能性が観測的に示唆されている。本ダストモデルの論文はすでにMonthly Notices of the Royal Astronomical Societyに受理されている。また、遠方に存在する赤外線で極めて明るいクェーサー母銀河は平坦な曲線であることが示唆されており、我々のモデルはこれを強く示唆している。現在、高赤方偏移銀河に特化した減光曲線進化を研究しており、この研究内容は初期の銀河進化の解明に大きく影響を与えると考えられる。さらに、Herschelを用いて赤方偏移1以上の銀河の減光曲線を導出する研究が動いており、私の今年度の結果は非常にタイムリーな議論を提供できる結果となっている。研究計画と並行して行っていた銀河の減光曲線進化モデルの構築が終わったが、計画していた銀河のスペクトル進化モデルを構築できなかった。これは、進めていく中で、先に減光曲線進化を考慮する必要があると判断したためである。そのため、計画から少々遅れている。現在まで多少遅れは出ているが、銀河のスペクトル進化モデルの完成を目指す。現在は銀河形成初期の減光曲線進化モデルを構築しているが、研究に厚みが出ると考え、計画に加えた。この研究はすでに論文化を始めているため、計画に大きな支障はでないと考える。スペクトル進化モデルに関しては、すでにTakeuchi et al. (2003, 2005)を参考に構築を始めている。また、構築に当たり、銀河中の星やダストの空間情報が必要であるが、これはメガグレインモデル(Inoue 2006)を考慮している。また、さらに星間空間の相変化にも注目する。これは星間空間の物理量から空間構造の情報を得ることができるためである(Inoue 2005)。この研究を進めるにあたり、まずKoyama & Inutsuka (2000)を参考に星間空間の相変化をモデル化する。本研究は、銀河に存在するダストの量やサイズ分布、空間構造が銀河に与える影響を第一原理からモデル化し、銀河進化を理解することを目的としている。本年度では、研究計画の第一段階としていた、各ダストプロセスのダストサイズ依存性を考慮した銀河のダスト進化モデルを構築した。銀河のダスト進化や星形成率、スペクトルはダストのサイズ分布に大きく影響しているため、ダストサイズ分布進化は銀河進化を理解する上で極めて重要な要素である。構築したモデルから、現在考えられているダスト質量進化モデルで考慮されているダストプロセス[AGB星、超新星爆発、超新星爆発によるダスト破壊、星間雲中でのダスト表面上への重元素降着(ダスト成長)]だけでは、現在の銀河系のダストサイズ分布、特に小さいダスト(0.01μm以下)の量をまったく説明できないことが分かった。この小さいダストは、星からの遠紫外線などの短波長の吸収(吸収される波長∝ダストサイズ:Mie理論)に大きく影響するため、銀河のスペクトル(観測量)を正確に理解するためにはこのままでは問題である。そこで、本モデルでは小スケールダスト形成のため、ダスト同士の衝突による破砕プロセス(シャッタリング)を考慮することによってこの問題を解決した。シャッタリングは銀河内の至るところで起こるとされており、モデルへの導入は自然である。なお、シャッタリングの効果については、今まで何人かの研究者によって調べられてきたが、第一原理から全宇宙年齢に渡ってダストサイズ分布進化を解くモデルは本研究が初である。またシャッタリングにより、小さいダスト量が増加し、より低い銀河年齢でダスト成長が起こる、つまり銀河のダスト量増加の時期にも影響を与えるという極めて重要な結果を得た。この点は、高赤方偏移銀河のダスト量の起源は星かダスト成長か、という未解決問題において、ダスト成長を強く示唆する結果となった。本研究は、銀河中に存在する固体微粒子(以下ダスト)の量やサイズ分布などの違いが銀河にどのような影響を与えるかを第一原理からモデル化することによって、銀河進化を解明することを目的としている。本年度では、昨年度に構築したダストサイズ分布進化モデルをさらに発展させ、全宇宙年齢的銀河のダストサイズ分布進化モデルを完成させた。ダストサイズ分布は星形成率やスペクトルに大きく影響するため極めて重要な物理量である。

前年度までのダストサイズ分布進化モデルより、現在の銀河系に存在する小さいダスト(半径0.01μm以下)はダスト同士の衝突による破砕プロセス(シャッタリング)を考慮することで解決することができた。しかし、ダスト同士の衝突プロセスにはシャッタリングだけでなく、特に冷たい星間雲中では合体プロセス(コアギュレーション)が起こると考えられており、より正確にダストサイズ分布進化を知るにはこのプロセスを導入する必要があった。なお、コアギュレーションは、シャッタリングと同様に銀河中の至るところで起こる(このプロセスは星・惑星形成の初期段階において極めて重要なプロセスである)とされており、モデルへの導入は自然である。なお、全宇宙年齢に渡りここまで詳細にダストサイズ分布進化を第一原理的に解くモデルは本研究を置いて他にはない。なお、本ダストモデルの論文はすでにMonthly Notices of the Royal Astronomical SoCiety(MNRAS)に受理された。また、今回構築したモデルを用いて、現在は銀河の減光曲線進化を構築した。減光曲線はその銀河に存在するダストの組成やサイズ分布を知るうえで非常に強力なツールであり、昔から精力的に議論がされている分野である。今回のモデルにより、銀河は過去に小さいダストが大量に存在していた時期を経て、現在考えられているダストサイズ分布になった可能性が示唆されており、この点より遠方に存在する銀河は銀河系の減光曲線とは大きく異なる可能性がある。現在、Herschel赤外線宇宙望遠鏡などを用いて遠方銀河の減光曲線を導出する研究が動いており、私の今年度の結果は非常にタイムリーな議論を提供できる結果となっている。本研究は、銀河中に存在する固体微粒子(以降ダスト)の種類や存在量、サイズ分布の進化によって、銀河進化にどのような影響を与えるかについて第一原理からモデル化し、銀河進化を解明することを目的としている。本年度は、昨年度末に完成した全宇宙年齢的銀河のダストサイズ分布進化モデルを基に、銀河の減光曲線進化モデルを完成させた。減光曲線とは、ダストによる減光量の波長依存性を示したものであり、観測量を補正するために必須な物理量である。前年度までの結果を拡張するにあたり、各ダスト種の物性を考慮した。これはダスト粒子の種類によって減光量が異なるためである。その結果、銀河形成初期には、平坦な減光曲線であるが、その後、ダスト同士の衝突による破砕プロセス(シャッタリング)により小さいダストが増加し、極めて急な曲線になる。また、この際に2175Åバンプと呼ばれる部分が非常に大きくなることも分かった。その後、ダスト同士の衝突による合体プロセス(コアギュレーション)によって小さいダストが減少することによって、減光曲線が平坦になっていく。また、今回の進化モデルを用いて、銀河系の減光曲線の再現を試みた。その結果、再現にはコアギュレーションが現在考えられているものよりも強く効く必要があることが分かった。
ナトリウム利尿ペプチドとエンドセリンの臨床的意義に関する分子生物学的研究

1.ナトリウム利尿ペプチドファミリー:我々はナトリウム利尿ペプチドファミリーの臨床的意義について分子生物学的手法を用い検討を続けてきた。これまで、心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)遺伝子発現が主に心房において認められるのに対し、脳性ナトリウム利尿ペプチド(BNP)は主に心室であり、BNPが心室から分泌される心室ホルモンであることを証明するとともに、ヒトへのANP,BNP投与が心不全の病態を改善することも実証した。また慢性心不全患者心室におけるBNP遺伝子の著明な発現亢進とANP以上の分泌亢進も明らかにした。今回、急性心筋梗塞患者において血中ANP濃度に変化のない発症早期において血中BNP濃度の急激な上昇が認められることを明らかにした。これらの結果は心室のBNP遺伝子発現がANPと明らかに異なることを示しており、急性心室負荷に対するBNPのemergency hormoneとしての臨床診断的、病態生理的意義を示唆している。一方、Cタイプナトリウム利尿ペプチド(CNP)は従来神経ペプチドと考えられていたが、今回、培養血管内皮細胞においてCNP遺伝子発現が認められ、内皮細胞より分泌されていることを発見した。更にヒトを含む種々の哺乳類の生体血管壁においてCNP遺伝子発現を証明した。これらの結果はCNPが新たなペプチド性の内皮由来血管弛緩因子である可能性を示しており、その血管収縮弛緩・増殖における病態生理的意義が注目される。2,エンドセリンファミリー:エンドセリン(ET)ファミリーの臨床的意義を明らかにする目的で、ヒトの2種類のET受容体(ET-A及びET-B受容体)の遺伝子のクローニングを行い、それぞれの遺伝子の全構造及び染色体位置を明らかにした。ヒトET-A受容体遺伝子は40kb以上の大きさで8個のExonと7個のIntronから構成され、ET-B受容体遺伝子は24kbの大きさで7個のExonと6個のIntronから構成されていた。両遺伝子とも第1及び第2膜貫通領域のみが同一のExtonに、他の膜貫通領域は全て別個のExonにCodeされていた。転写開始点はET-A遺伝子で1ヶ所、ET-B遺伝子で2ヶ所特定された。どちらの遺伝子にも典型的なTATA boxは存在せず、いずれも転写開始点上流にSP-1結合部位が認められた。また、5′隣接領域には、種々のcis-elementsが認められた。ET-A受容体遺伝子は第4染色体に、ET-B受容体遺伝子は第13染色体に同定された。本研究の成果により、ET受容体遺伝子の転写調節機構及びET受容体遺伝子変異の検索等の病因論的意義の解明の進展が期待される。
テラヘルツ・エリプソメトリーによる異方性材料評価法の確立

エリプソメトリーでは入射面に平行及び垂直な反射電場成分を計測し,試料の光学定数を導出する.正確な光学定数導出のためには,入射面の精密決定が必要である.本研究では表面プラズモンポラリトン(SPP)を用いたテラヘルツ帯エリプソメトリーにおける入射面精密決定法を提案している.平坦な試料ではSPPを励起できないが,金属表面に周期溝配列を付与することで,テラヘルツ波回折光とSPPを結合させることができる.本研究では,周期溝配列試料にテラヘルツ波を照射することで励起されるSPPの強度及び周波数の試料面内角度依存性測定を用いた,テラヘルツ波入射面高精度決定法を提案している.本年度は,まず測定自動化のために装置を改良した後,前年度作成した周期溝配列試料を用いて,SPPの強度及び周波数の試料面内角度依存性測定を詳細に調べた.前年度は3 THz付近の6次回折光励起SPPの振る舞いに注目したが,詳細な試料面内角度依存性測定の結果,2 THz付近の4次回折光励起SPPの周波数及び強度が,より系統的に変化することがわかった.理論計算によれば3 THz近傍の6次回折光励起SPPの方が,試料面内角度変化に対してより大きな周波数変化を示すことが予想される.ところが,光源の強度が3 THz付近で小さいため,4次回折光励起SPP周波数に当たる2 THz近傍での測定のSN比が相対的に大きくなっている.これにより4次回折光励起SPP周波数の系統的変化がより詳細に観測され,入射面角度をより正確に決定できることがわかった.一方で,観測されたSPP周波数の試料面内角度依存性は,入射面角度(p偏光方向)と試料の逆格子ベクトル(溝方向に垂直)が近い場合は,理論予想と一致するが,12度以上ずれると予想よりも大きな周波数変化を示すことがわかった.これは入射面角度決定にあたり大きな障害と考えていないが,原因を調査中である.入射面角度の精密決定のためには,SPP周波数をGHzオーダーの精度で決定する必要があった.このために,まず予定していたSPP周波数の試料面内角度依存性自動測定システムを構築した.さらにデータ処理方法を最適化し,正確なSPP周波数を決定することで,入射面角度の精密決定を達成できた.また,複数入射角度での測定を可能にする光学系改造もおおむね完了している.成果発表が不十分であったが,実質的な進捗は十分と考え,「おおむね順調」と評価した,入射面と周期構造逆格子ベクトルのなす角が大きい場合のSPP周波数が,実験と理論予想値とで異なっている点について調査する.現状では装置不備等の外的要因によるものとは考えにくく,この系の本質的性質の可能性があるため調査を続行する.次に,検光子角度精密決定手法を確立する.また複数入射角度測定システムを用いて標準試料を測定し,妥当な結果が得られることを確認する.並行して異方性試料を準備する.上記の装置及び試料を用いて,本研究の最終目的である異方性試料誘電率測定に着手する.エリプソメトリーでは入射面に平行及び垂直な反射電場成分を計測し,試料の光学定数を導出する.正確な光学定数導出のためには,入射面の精密決定が必要である.本研究では表面プラズモンポラリトン(SPP)を用いたテラヘルツ帯エリプソメトリーにおける入射面精密決定法を提案している.平坦な試料ではSPPを励起できないが,金属表面に周期溝配列を付与することで,テラヘルツ波回折光とSPPを結合させることができる.本研究では,周期溝配列試料にテラヘルツ波を照射することで励起されるSPPの強度及び周波数の試料面内角度依存性測定を用いた,テラヘルツ波入射面高精度決定法を提案している.本年度は,まず測定自動化のために装置を改良した後,前年度作成した周期溝配列試料を用いて,SPPの強度及び周波数の試料面内角度依存性測定を詳細に調べた.前年度は3 THz付近の6次回折光励起SPPの振る舞いに注目したが,詳細な試料面内角度依存性測定の結果,2 THz付近の4次回折光励起SPPの周波数及び強度が,より系統的に変化することがわかった.理論計算によれば3 THz近傍の6次回折光励起SPPの方が,試料面内角度変化に対してより大きな周波数変化を示すことが予想される.ところが,光源の強度が3 THz付近で小さいため,4次回折光励起SPP周波数に当たる2 THz近傍での測定のSN比が相対的に大きくなっている.これにより4次回折光励起SPP周波数の系統的変化がより詳細に観測され,入射面角度をより正確に決定できることがわかった.一方で,観測されたSPP周波数の試料面内角度依存性は,入射面角度(p偏光方向)と試料の逆格子ベクトル(溝方向に垂直)が近い場合は,理論予想と一致するが,12度以上ずれると予想よりも大きな周波数変化を示すことがわかった.これは入射面角度決定にあたり大きな障害と考えていないが,原因を調査中である.入射面角度の精密決定のためには,SPP周波数をGHzオーダーの精度で決定する必要があった.このために,まず予定していたSPP周波数の試料面内角度依存性自動測定システムを構築した.さらにデータ処理方法を最適化し,正確なSPP周波数を決定することで,入射面角度の精密決定を達成できた.

また,複数入射角度での測定を可能にする光学系改造もおおむね完了している.成果発表が不十分であったが,実質的な進捗は十分と考え,「おおむね順調」と評価した,テラヘルツ帯時間領域分光を用いた反射型エリプソメトリー(THz-TDSE)の光学系を作製した.時間領域分光のための光学遅延には高速自動ステージを用いた.試料を面内で回転させながら各回転角で拡張エリプソメトリック角スペクトルを取得できるようにした.入射角設計値は70度であったが,作製後に標準試料(シリコン基板)を用いて確認したところ,実際の入射角は68度程度となった.エリプソメトリーでは入射面に平行及び垂直な反射電場成分を計測し,試料の光学定数を導出する.正確な光学定数導出のためには,入射面の精密決定が必要である.本研究では表面プラズモンポラリトン(SPP)を用いたテラヘルツ帯エリプソメトリーにおける入射面精密決定法を提案している.平坦な試料ではSPPを励起できないが,金属表面に周期溝配列を付与することで,テラヘルツ波回折光とSPPを結合させることができる.テラヘルツ波照射により周期溝配列試料に励起されるSPPの周波数及びSPPによるエネルギー吸収から,入射面の方向を特定できる.この実証のため,無酸素銅試料に周期0.3mm,溝幅0.15mmの周期溝配列を作製した.試料のテラヘルツ反射スペクトルを測定したところ,反射率スペクトルに急峻なディップ(窪み)が生じ,SPP励起が確認された.試料を面内で回転すると,SPP周波数及びその周波数での反射率が概ね予想通り変化し,入射面決定可能性を実証できた.SPPと結合するテラヘルツ波回折光の次数が高くなるほど,SPP周波数の変化が大きくなる.実験では3 THz付近の6次回折光励起SPPまで観測された.このSPPは大きな周波数シフト及び反射率変化を示し,十分な精度での入射面方向決定可能性が示唆された.なお,本年度の実験結果を受け,特許出願を検討しているため,本報告書は2018年度末まで非開示とするよう希望する.周期溝配列金属試料の設計及び製作に予想以上に時間を要したが,提案する手法の原理を実験的に概ね実証できた.入射面と周期構造逆格子ベクトルのなす角が大きい場合のSPP周波数が,実験と理論予想値とで異なっている点について調査する.現状では装置不備等の外的要因によるものとは考えにくく,この系の本質的性質の可能性があるため調査を続行する.次に,検光子角度精密決定手法を確立する.また複数入射角度測定システムを用いて標準試料を測定し,妥当な結果が得られることを確認する.並行して異方性試料を準備する.上記の装置及び試料を用いて,本研究の最終目的である異方性試料誘電率測定に着手する.周期溝配列金属試料について,反射スペクトルの入射テラヘルツ波偏光依存性及び試料面内回転角依存性を詳細に測定する.入射テラヘルツ波偏光は試料直前のワイヤーグリッド偏光子を回転することで変化させる.SPP周波数は入射テラヘルツ波偏光には依存しない.一方で,SPP励起により入射面に正確に平行な偏光成分(p偏光)のみが吸収されるため,SPP周波数での反射率は,SPPが存在しない周波数の反射率に対して相対的に変化する.これより,正確なp偏光方向が決定できる.さらに試料面内回転角とともにSPP周波数がシフトするが,最も低い周波数のときに,周期溝方向と入射面が直交する.以上の2種の測定より,入射面方向を正確に決定する.入射面方向を精密に決定した後,より正確なエリプソメトリック角を計測するため,光学系の各偏光子を入射面に合わせ微調整する.標準試料(高抵抗シリコン基板を予定)について調整しない場合と調整した場合とで,光学定数スペクトルを比較し,測定精度改善の程度を評価する.得られた成果をもとに上記手法の特許出願の後,原著論文を作成する.
ポスト社会主義圏中央アジアのアイデンティティ形成:ウズベキスタンの言語・文化政策

本年度は、2か年の研究計画における最終年である。年度計画としては、昨年度に引き続き、資料の収集を進めた。また、昨年度実施した海外現地調査および資料収集の結果を踏まえ、それらを分析して研究成果としてまとめた。そのため、本年度は研究成果を発表するために学会・研究会における口頭発表と学術論文の執筆を優先的に行なうことに重点を置いた。具体的には、北海道大学スラブ研究センターおよび東北大学東北アジア研究センターにおいてそれぞれ研究課題に該当するテーマの口頭発表を行なったほか、ロシア・東欧学会の学会誌『ロシア・東欧研究』に学術論文を投稿し査読の結果、受理された(2008年3月発行予定)。研究の概要は以下の通り。これらの研究の目的は、1920-30年代のウズベキスタン言語政策の過程における母音調和法則の扱いの変化を歴史的に解明し、それが当時のウズベキスタンの文化および社会にいかなる影響を与え得たのかという問題を明らかにすることである。その際、現地は中央政権(モスクワ)の意向に従ったというだけの単純な枠組みにはせず、ウズベク語およびロシア語の一次資料を用いながら、現地においてこの問題についていかなる議論があり、中央の意向をいかに理解し受容していったのかという点を明らかにすることを試みた。また、マル主義と呼ばれて新興共和国における民族起源を求めた当時のソ連邦の特徴的な学術研究の動向と比較しつつ、当時の言語政策に投影された言語観や言語理念がどのような位置づけをなされるべきかを論じた。1、基本文献資料の収集(1930年代の言語政策に関わるウズベキスタンの新聞・雑誌・書籍)6月に北海道大学スラブ研究センターにおける資料調査のために札幌市に1週間滞在し、センター図書室所蔵の1920-30年代のウズベキスタン発行の新聞コレクションを中心に調査・閲覧・複写した。8月から9月にかけてはウズベキスタンおよび隣国のクルグズ共和国において学術調査を行なった。ウズベキスタンの国立公文書館の資料室では当初の目的の資料を入手できなかったものの、当時の新聞の原本が良好な保存状態で保管されていることがわかり、専らその資料を閲覧・複写して多くの資料を得た。雑誌に関しては国立ナヴァイー図書館の資料にあたり、当時の教育関係の雑誌を中心に論文および報道記事を複写した。書籍は国立図書局の保存資料を閲覧・複写した。さらにここでは図書局所蔵本の1970年代までの文献総目録を全て購入もしくは貸借して複写したため、1917年から70年までのウズベキスタン発行の全ての出版物の概略を知る貴重な資料を手に入れることができた。これはソ連邦期におけるウズベキスタンの言語政策の影響のみならず、印刷物を通じて当時の出版や言論の状況を通時的・数量的に把握できるようになったという意味において、今回の調査旅行の中でもひときわ大きな成果であった。また、滞在期間は短かったが、ウズベキスタンのフェルガナ州とクルグズ共和国のオシュ州にも赴き、それぞれ州立図書館で言語政策関連の資料を閲覧した。2、論文の執筆10月以降は、上記の文献を利用して調査結果を学術論文にまとめて投稿するための準備期間と位置づけ、持ち帰った大量の資料の分析を中心に行なった。その成果を近々雑誌論文として投稿する予定である。またウズベキスタンの劇場と演劇文化に関する論文が『朝倉世界地理講座』(朝倉書店)によって発行されることになっている。
限局性前立腺がん患者と家族の治療選択を支える外来看護ケアガイドラインの開発

本研究は、「限局性前立腺がんと診断を受けた患者と家族に対し治療後の排尿障害やセクシュアリティの変化を含めた治療方法選択を支える外来看護ケアガイドライン」の開発を目的とし実施した。外来看護師は、治療選択が必要な前立腺がん患者に対し、治療後の「排尿パターンの変化」や「家族のサポートの有無」等を予測しながら実践していた。日本で選択されることが少ない前立腺がん治療のひとつである待機療法については海外文献を検討した。これら前立腺がんの知識と治療後の生活の変化(排尿パターンの変化等)を含め治療選択ができるよう患者と家族へどのようにかかわるかについてガイドライン案を作成した。限局性前立腺がんの治療には、根治を目的とした前立腺全摘出術と放射線治療(外部照射・密封小線源治療)、治療タイミングを見計らう待機療法がある。治療方法の違いにより、副作用、特に排尿障害やセクシュアリティに関して、患者と家族の治療後にたどる経過は異なる。本研究は、限局性前立腺がんと診断を受けた患者と家族に対し治療後の排尿障害やセクシュアリティの変化の予測を含めた治療方法選択を支える外来看護ケアガイドラインを開発することを目的とした研究である。前立腺全摘除術、放射線治療、待機療法を受けた限局性前立腺がん患者の治療選択の際の不安や困惑、排尿障害やセクシュアリティ等気になった症状、治療選択への関わり等、看護ケアの実際について明らかにするために以下のように研究をすすめた。1.限局性前立腺がん患者への外来および病棟でのケアについて文献検討を行った。先行研究からケアの実際を明らかにするために看護師・患者用のインタビューガイドを作成した。2.病棟および外来の限局性前立腺がん患者をケアしている看護師、限局性前立腺がん患者(家族)に対して、インタビューを実施するために、研究者が所属する研究機関の倫理審査委員会に申請し承認を受けた。3.前立腺がん患者と家族への外来(病棟)での看護ケアについて外来および病棟で限局性前立腺がんの患者へケアを行っている看護師に対して、インタビューガイドを用いて半構成面接法でインタビュー(60分程度)を実施した。今後継続してインタビューを実施する予定である。研究対象者に関して、外来看護師のみをインタビューする予定であったが、治療開始前にかかわっている看護師として病棟看護師も対象者とした。今年度、質問紙調査を予定していたが、具体的な状況を含めた看護ケアの現状を把握するため患者と看護師からインタビューを実施することに計画を修正した。今年度の目標である「前立腺全摘除術、放射線治療、待機療法を受けた、限局性前立腺がん患者の治療選択の際の不安や困惑、排尿障害やセクシュアリティ等気になった症状、治療選択に関する看護支援についてインタビュー調査を行う。限局性前立腺がん患者が治療方法選択の際に重視していることと治療前の看護ケアの現状について明らかにする。」については現在インタビューを進めており、おおむね予定通り研究が遂行している。前立腺全摘除術、放射線治療、待機療法を受けた限局性前立腺がん患者の治療選択の際の不安や困惑、排尿障害やセクシュアリティ等気になった症状、治療選択への関わり等、治療選択時及び治療選択後の看護ケアの実際について明らかにするために以下のように研究をすすめた。1.泌尿器科外来及び泌尿器科病棟で働いている看護師に対して、治療選択時の看護ケア及び治療後の看護ケアについてインタビューを実施した。インタビュー結果から、現在実際に行われている治療選択、及び治療後の看護ケアに関して分析を行った。泌尿器科の看護師は治療を受ける患者について、「日常生活に戻る準備を整える」「排尿パターンの変化から身体を捉える」等、看護師の患者に対する捉えについて5つのカテゴリーが明らかになった。2.待機療法が選択されていることが多い諸外国における前立腺がん患者と家族に対する治療選択時の看護ケアの現状について、海外の文献を中心に文献検討を実施した。文献検討の中で泌尿器科を専門とする看護師の存在や国による治療選択とその際の看護ケアの特徴を明らかにした。3.以上の内容を含め「限局性前立腺がんと診断を受けた患者と家族に対し治療後の排尿障害やセクシュアリティの変化の予測を含めた治療方法選択を支える外来看護ケアガイドライン案」について作成を進めている。昨年度から看護ケアの現状を把握するため看護師からインタビューを実施し、看護ケアの現状を含め「限局性前立腺がん患者と家族の治療選択を支える外来看護ケアガイドライン」案を作成している。並行して待機療法に関する内容については外国の「前立腺がん患者の治療選択」に関する文献検討を進めており、その内容を含めたガイドライン案を作成する予定である。おおむね予定通り研究が遂行している。本研究は、「限局性前立腺がんと診断を受けた患者と家族に対し治療後の排尿障害やセクシュアリティの変化を含めた治療方法の選択を支える外来看護ケアガイドライン」を開発することを目的とした研究である。平成29年度は、外来看護ケアガイドライン開発に向けて以下のように研究を進めた。前年度、外来看護師へのインタビュー調査から明らかになった、「ボディイメージの変容」「日常生活の変化」等、実際に行われている外来看護内容である5つのカテゴリーを中心に「外来看護ケアガイドライン案」の作成を開始した。また外国において選択されることが多い待機療法を選択する患者と家族に対する治療選択時の看護ケアについて海外の文献を中心に文献検討を行い、その内容を含めた。なお、文献検討の内容は、2017年「The 5th International Nursing Research Conference」において発表した。

これまでの研究結果を含め、治療後の生活の中で経験する、排尿障害やセクシュアリティへのニーズ等も検討し外来看護ケアガイドラインに含めた。治療選択までの期間は施設や患者の状態により異なるため介入時期については具体的な記載はしなかった。作成したガイドライン案について研究者および医療従事者からスーパーバイズを受け、ガイドラインの洗練化を行った。その後、外来看護師を対象にケアガイドラインに関してインタビューを行い、看護ケアガイドラインを再検討し修正した。内容のわかりやすさや、介入方法、説明内容について検討し、改善・修正を行った。本研究は、「限局性前立腺がんと診断を受けた患者と家族に対し治療後の排尿障害やセクシュアリティの変化を含めた治療方法選択を支える外来看護ケアガイドライン」の開発を目的とし実施した。外来看護師は、治療選択が必要な前立腺がん患者に対し、治療後の「排尿パターンの変化」や「家族のサポートの有無」等を予測しながら実践していた。日本で選択されることが少ない前立腺がん治療のひとつである待機療法については海外文献を検討した。これら前立腺がんの知識と治療後の生活の変化(排尿パターンの変化等)を含め治療選択ができるよう患者と家族へどのようにかかわるかについてガイドライン案を作成した。平成28年4月平成29年3月データ収集と分析現在実施している看護師へのインタビューを継続していく予定である。並行して「限局性前立腺がん患者の家族に対し、治療選択の判断理由、患者との話し合いの程度等、治療までの工夫や対処、看護師が提供した看護ケアについて明らかにする」ことを目標として患者へのインタビューを実施する予定である。平成28年6月10月待機療法が選択されることが多い諸外国における前立腺がん患者と家族に対する治療選択時の看護ケアの現状について、文献検討及び国際学会において諸外国の文化的特徴を踏まえ現状調査を行う。諸外国の看護師の意識や姿勢、患者と家族のニーズについて明らかにする。平成29年4月平成29年10月ガイドライン案作成インタビュー内容から「限局性前立腺がん患者と家族の治療選択を支える外来看護ケアガイドライン」案を作成する。同時に文献検討を通して諸外国の文化的特徴をふまえた前立腺がんの治療選択の際のケアを含めた案を作成する。泌尿器科看護師や泌尿器科を経験した研究者からスーパバイズを受けながら作成する。平成29年10月平成30年3月ガイドラインの洗練化と研究のまとめ泌尿器科の外来看護師を中心にフォーカスグループインタビューを実施し、ガイドラインの洗練化を行う。洗練化したガイドラインを研究協力者を中心に確認しガイドラインの完成版を作成する。基礎看護学当初予定していた対象施設との調整が難しくなり研究対象施設を変更した。そのため旅費金額に変更が生じた。
食物中に含まれるステロール類による血栓症の予防

〔目的〕現在血栓症の予防あるいは治療にはウロキナーゼ等の血中投与が行なわれているが、他の有効な手段として、血栓溶解の引き金となるプラスミノゲンアクチベータ(PA)の血管内皮細胞での産生能を高める方法が考えられる。本研究は血栓症の有効な予防・治療剤となる物質を食物中より発見することを目的とし、培養血管内皮細胞を用いた線溶系の亢進、すなわちPAの産生を促進させる物質を探索した。〔成果〕59年度の研究において葉緑中に含まれるシトステロールを血管内皮細胞培養液中に添加すると、細胞内及び細胞外PA活性が増進することを述べた。60年度は更に多くのステロールについて検討した結果、褐藻中に含まれるフコステロールについても同様の効果があることを発見した。この現象はタンパク合成阻害剤を用いた実験より、両ステロールが細胞内でのPA合成を促進した為であることを証明した。これらのステロールに関する基礎研究に加え新しい線溶系亢進物質を探索した結果、ビタミンA(レチノール)及びビタミンC(アスコルビン酸)に亢進効果のあることを見出した。更に興味のあることは、ビタミンA及びビタミンCの両者を内皮細胞培養液に同時に添加すると、細胞外PA活性は相乗的に増大する。ビタミンCのみの添加によっては約1.5倍に、またビタミンAのみの添加では約8倍に増大するが、ビタミンAとCの同時添加ではPA活性は40倍に増大する。他のビタミンの組み合わせでは相乗効果はあらわれない。このPA産生はタンパク質合成阻害剤、シクロヘキシミドの添加によって停止する。アスコルビン酸は抗壊血病因子、ビタミンAは抗夜盲症因子とその生理作用の重要性は今更述べるまでもないが、ビタミンAとビタミンCの共存による新しい生理機能の発現は興味深い。
ペプチドライブラリーを用いたアレルゲン物質解明に関する基礎的研究

深刻な健康被害をもたらすアレルギー疾患を未然に予防する手段を提案するため、迅速簡便にアレルゲン物質をセンシングするシステムの開発研究を行った。本研究は光の干渉に基づく構造色を発現する薄膜を用い、アレルゲン物質が薄膜へ収着した際の膜厚変化を直接的に色変化として認識するものである。抗原-抗体の組み合わせを利用し、低分子の特異的な結合を視覚的に認識することに成功した。また、これらの収着挙動をより詳細に評価可能な装置の開発にも成功し、アレルゲンセンシングシステム開発の足がかりとなる多くの知見を得ることができた。アレルゲンとはアレルギー疾患を持つ人間の抗体と特異的に反応する抗原のことである。近年、アレルギー疾患の患者数は年々増加しており、乳幼児から成人に至るまで、アレルギー物質を含む食品に起因する健康被害が多く見られるようになった。現在、日本の総人口の約30%は何らかのアレルギー疾患を持っているといわれており、迅速で簡便なアレルゲンセンシングシステムの創製が急務である。このような事項を背景に、本研究では、薄膜干渉の仕組みに着目し、同仕組みの免疫測定分野への応用の可能性を探った。薄膜干渉は、色素や蛍光ではなく、構造に由来した光の干渉効果によって発色を示す仕組みである。そのために酵素標識体や蛍光標識体との反応作業を必要とせず、標的分子検出に至るまでの反応段階の縮小化が期待できる。タンパク質のほとんどは数十Åのサイズであり、本論で検討している薄膜干渉の膜厚と同様のスケールと判断される。したがって、光干渉性薄膜表面にタンパク質が吸着することで膜厚の増加がおこり、そのタンパク質サイズに依存した色変化が生じると予測される予想した。本年度なアレルゲン検出系のモデルシステムとして、アビジン-ビオチン結合に着目し、薄膜干渉を応用したタンパク質検出法について検討した。アビジンは、卵白中に存在する分子量約68kDaの塩基性糖タンパク質であり、サブユニット4個からなる。各サブユニットは1分子のビオチンとの非常に高い親和性(結合定数=1.0×10^<15>M^<-1>)によって結合することが知られている。そこで熱酸化法によって光干渉性のシリカ薄膜を調製し、その表面にビオチンを修飾した。ビオチン部位への選択的なアビジンの吸着を、薄膜の干渉色変化から評価・確認した。その結果、1.0×10^<-8>Mの感度で迅速かつ簡便にアビジンを検出可能であることを見出し、アレルゲン検出システムの基盤を築くことに大きな成果を得た。アビジン-テチオビオチン結合によって組織化された高分子薄膜を調製し,ビオチンの進入による膜の分解と干渉色変化について検討した。シリカ薄膜表面に修飾されたデチオビオチンの結合によって形成されたアビジンSAMが,ビオチンを認識して剥離することがHRPを利用した酵素発色反応試験から確認された。ビオチンの進入によってデチオビオチン-アビジン結合が解離したからである。アビジンSAM表面にPS粒子を固定化した試料においては,アビジン膜の分解とともにPS粒子膜が剥離することが確認され,デチオビオチン-アビジン結合の解離が大幅な干渉色変化として出力された。また,デチオビオチンが標識されたウシ血清アルブミン(BSA)とアビジンとの交互多層膜の調製にも成功した。デチオビオチン-アビジン結合のみで組織化された同膜は,ビオチンを認識するとともに分解し,大幅な干渉色変化を示した。デチオビオチン-アビジン結合とビオチン-アビジン結合との置換時間が膜の分解速度を律速しているために,膜厚に分解速度が依存しないことが明らかとなった。以上の結果より,モデル系を用いて「アレルゲン物質→薄膜構造の変化→色変化によるアレルゲン物質の解明」の図式が成立する可能性を確認し,ナノ薄膜の構造変化を色変化として可視的に変換する新規なセンサーとしての有用性が示唆された。この図式を利用した多岐に亘る生体分子や微生物などのセンシングへの応用、展開が期待される。正負電荷を有する親水性アミノ酸、および疎水性アミノ酸を組み込んだペプチドを水に可溶化し適切なpHに調整するとβ-シートによる繊維化を示し、静電的相互作用によって繊維間を架橋し、ヒドロゲルとなった。ゲル化に必要なペプチドシーケンスや溶液条件の探索を行い、ペプチドライブラリーを構築した。アミノ酸側鎖の電荷はタンパク質や抗原・抗体など表面に電荷を有する分子の固定化場を提供する。本研究では種々のシーケンスで調製したペプチドライブラリーを構築し、形成されるヒドロゲル中への牛血清アルブミン(BSA)の固定化挙動を検討した。各ヒドロゲル中へのBSAの固定化量は、親水性残基の電荷バランスにより増減し、ヒドロゲル中でアニオン性を示すBSAは正電荷が優位なペプチドに多く固定化されることがわかった。

さらに、正電荷が同じ数であっても配列の様式によっても固定化量に差異が生じ、β-シートの親水面の正電荷帯がどのように分布しているかによって固定化量が増減することが示唆された。つまり、BSAは電荷数と同時にペプチドの電荷パターンを認識する可能性を示し、標的物質の固定化やセンシングのためのペプチド設計における知見が多く得られた。一方、本研究で一貫して取り組んできた「アレルゲン物質→薄膜構造の変化→色変化によるアレルゲン物質の検出」に関して、低分子が薄膜へ収着する挙動を色変化と重量変化から同時に評価可能な装置を開発し、薄膜中への低分子の収着に伴うミクロな変化量を検知することに成功した。以上より生体分子や微生物を検出するためのペプチド構造の設計指針を提示し、これらを検出する測定システムの開発に成功した。