hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
苛酷な疲労環境下にある鋼道路橋のモニタリングを活用した統合管理システム

鋼道路橋の疲労安全性について,最新のセンシングおよびモニタリング技術を点検と診断に統合した維持管理システムを構築することを目的としている.主な項目は次の4つである.(1)疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォームの構築では,疲労損傷データベースの開発および点検者養成のためのソフト開発である.(2)モニタリングとそこで必要なセンサ類の開発では,十分な精度を確保することのできる加速度センサの主に雑音に関する仕様や試験方法を提案した.(3)モニタリングデータの処理では加速度データから橋梁の変位を精度よく求める手法を提案した.(4)疲労度診断に必要な要素技術開発では渦流探傷の高精度化を行った.本研究は典型的な既存不適格問題である道路橋の疲労安全性確保の解決を目指して、最新のセンサリングとモニタリング技術を橋梁構造の点検と診断に統合した維持管理システムを構築するものである。疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォームの構築:過去の疲労損傷事例について、疲労の外的要因とメカニズム、原因究明の手順と判断基準、応力測定とそれを用いた疲労度の照査などを、Web上のデータベースとして整理をした。統合維持管理システムを構成する、点検支援、診断支援コンサルテーションシステムのコアとなる。疲労度診断を目的としたセンサーとモニタリングシステムの開発:新規の導入した振動台を用いて、我が国で入手可能な8タイプの加速度センサーについて、特に10Hz以下のレンジでの加速度計測の性能を確認した。今後、加速度を数値積分して得られる変位から活荷重動態測定(Weigh in motion)や変位誘起疲労の原因同定システムの開発を行う。疲労亀裂が構造物の動的特性に及ぼす影響度検討:疲労亀裂の検出を目的としたモニタリングでのセンサーの特性や配置を検討する基礎資料として、橋梁構造に生じる可能性の高い疲労亀裂を想定し、詳細なFEM解析により、亀裂による固有振動数やモードの変化を検討した。モニタリングデータから異常を検知するためのビッグデータ処理の検討:様々なタイプのセンサーから取得される膨大なデータから、構造物の変状のシグナルを検出する方法について、調査を開始している。本研究は,鋼道路橋の疲労安全性確保について,最新のセンシングおよびモニタリング技術を点検と診断に統合した維持管理システムを構築することを目的としている.前年度までに,疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォームの構築,疲労度診断に必要な要素技術開発,モニタリングと必要なセンサの特性といった検討を行っている.1つ目の疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォーム構築では,データベース作成を行っている.データベースは疲労損傷事例,損傷補修事例を集めたものである.データベースは一般参加も可能であり,補修事例を投稿することも可能な仕様となっている.データベースを階層化することも検討している.階層化とは,適切と思われる補修事例を専門家が抽出し,オーソライズされた事例とすることである.2つ目の疲労度診断に必要な要素技術開発では,主にひずみデータから疲労き裂を検出するための振動特性の変化の検出に関する検討である.橋梁でき裂の発生しやすい箇所の一つである面外ガセット継手を対象としている.き裂の発生に伴う振動特性変化を検出することは非貫通き裂では難しいこと,き裂近傍での加振であれば,スペクトル幅変化に着目すれば検出の可能性のあることを示した.3つ目のセンサ特性の検討では,約10種類のセンサの自己ノイズ測定および振動台による加振実験を行った.特に橋梁においては,10mオーダーの橋梁を車両が通過するには1Hz以下の帯域が重要であり,加振時応答に対する自己ノイズの割合(SN比)が11dB以上であることが好ましいことを示した.ノイズの低いセンサを選び,実橋での実験も取りかかっている.本研究は,鋼道路橋の疲労安全性確保について,最新のセンシングおよびモニタリング技術を点検と診断に統合した維持管理システムを構築することを目的としている.疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォームの構築,疲労度診断に必要な要素技術開発,モニタリング加速度情報の変位への変換を行った.1つ目の疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォーム構築では,データベース作成を行っている.収録した事例について,損傷原因別の分類,損傷原因と補修方法の組合せ,損傷原因別の損傷発見までの供用年数と損傷事例数との関係,溶接の不具合の種類と事例数の関係に関する分析を行った.また,上記データベースを応用して,Webブラウザを使って誰でも利用可能な疲労損傷点検教育ソフトを開発し,Web上に公開した.2つ目の疲労度診断に必要な要素技術開発では,橋梁でき裂の発生しやすい箇所の一つである面外ガセット継手を対象として,渦流探傷試験により塗膜上からき裂を検出する検討である.スリット試験体および溶接試験体で実験を行った.プローブ位置と探傷器上のシグナルの位相の情報の表示を工夫することでき裂位置を示すわかりやすい表示方法を提案した.3つ目の加速度の変位への変換では,平成26年度に選出した自己ノイズの低いセンサを使用した.実橋梁で波形を収録し,車両通過前と後の加速度が0であるように補間することで精度よく加速度データから変位データへの変換をすることが可能となった.加速度から変位データにするための研究はこれまでも行われているが,着目する帯域の影響を受け,困難も予想されたが,精度よく変換することができたことが予定より早く進んでいるといえる.橋梁の変形挙動の3次元可視化もすでに少しずつ始めており,横桁を抽出したモデルではあるが,うまくいっているので,拡張も容易に行えるのではないかと考えている.点検支援システムも当初予定したものができている.本研究は,鋼道路橋の疲労安全性確保について,最新のセンシングおよびモニタリング技術を点検と診断に統合した維持管理システムを構築することを目的としている.

具体的な研究項目は次の4つである.1.疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォームの構築,2.疲労度診断に必要な要素技術開発,3.モニタリングとそこで必要なセンサー類の開発,4.モニタリングデータの処理,である.第1の疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォーム構築では,データベース作成を行った.疲労損傷事例を収録し,原因の分類,原因と補修方法の組合せ,原因別の損傷発見までの供用年数と損傷事例数との関係,などのデータが参照できるようになっている.橋梁点検教育ソフトも構築し,公開している.第2の要素技術開発では,渦流探傷試験に関して,プローブシグナルと位置の関係を示した表示(Cスコープ)を自動的に行うことのできるシステムを構築した.疲労き裂深さが2mm程度以上であれば,シグナルの高さおよび位相の変化よりき裂検出精度が向上することが示された.第3のモニタリングのセンサー開発では,静置試験により自己ノイズの少ない加速度センサーを選出した.0.1Hz帯域は橋梁の車両通過時の全体的なたわみ挙動に関連し,1Hz帯域は軸重通過時に生じる振動と関連する.これらの帯域で自己ノイズレベルが低いほど好ましいことが示された.第4のモニタリングデータ処理では,加速度センサーデータを変換して,変位に変換する方法を提案した.レーザで直接計測された変位データと変換データの比較を行い,十分に一致していることを確認した.さらに,変位データを利用して,橋梁の変形挙動を可視化した.横桁のウェブギャップ板の首振り作用による応力集中状態を示すことができた.鋼道路橋の疲労安全性について,最新のセンシングおよびモニタリング技術を点検と診断に統合した維持管理システムを構築することを目的としている.主な項目は次の4つである.(1)疲労損傷の点検と評価のための情報プラットフォームの構築では,疲労損傷データベースの開発および点検者養成のためのソフト開発である.(2)モニタリングとそこで必要なセンサ類の開発では,十分な精度を確保することのできる加速度センサの主に雑音に関する仕様や試験方法を提案した.(3)モニタリングデータの処理では加速度データから橋梁の変位を精度よく求める手法を提案した.(4)疲労度診断に必要な要素技術開発では渦流探傷の高精度化を行った.すでに実橋での実証試験にも取り掛かっているが,これは平成27年度に行う予定であり,予定よりも早い項目もあることが主な理由である.データベースも200件近い事例を集めており,次の段階に来ていることを示している.前年度より構築したシステムを改良,拡張していく.具体的には下記の3項目となる.1. Weigh In Motionの精度向上:車両重量推定のためのWeigh In Motionシステムについて,車両の通過位置を動画画像から正確にとらえられるような画像処理システムを構築する.橋梁の変形の3次元可視化もこれまでと同様,取り組んでいく.
感性デザインのためのマーケティング情報システムの基礎的研究

感性品質や感性商品に関する情報やデータを体系的に収集し、処理・分析して、感性デザインの開発を支援するマーケティング情報システムを構築するための基礎的な研究を行い、本年度は以下の知見や成果を得た。1.感性品質、感性商品、感性評価、感性デザイン、感性マーケティング及び感性マネジメントの定義を行い、その特徴を明らかにした。2.マーケティングと品質管理と新製品開発の関係やマーケティングにおける品質について、内容及び課題を検討した。3.感性デザインの開発を支援するマーケティング情報システムの雛型として、「商品企画七つ道具」を提案した。4.感性デザインのクオリティ(質)の評価について、問題点及び課題を検討した。5.システムを構成する統計バンクにおける感性評価データの解析手法について、以下の検討を行った。(1)感性商品の評価に関する選好構造を多元的に表現して、生活環境におけるアメニティを追求するためにファジィ構造モデルを応用することを試み、マンションのデザインの評価を高めている条件を明らかにした。(2)感性商品の評価に関する選好構造を多元的に表現して、人にやさしいヒューマン・インタフェースを追求するためにファジィ構造モデルを応用することを試み、VTRの使いやすさを高めている条件を明らかにした。(3)計量心理学の手法である「Scheffeの一対比較法」について、一対比較が不完全な場合、ならびに、最少の一対比較数の場合にも適用できるように、手法の改良・拡張を行った。(4)外れ値や異常値の影響を受けにくくするため、探索的データ解析を適用することを検討した。6.システムを構成するモデルバンクにおける分析モデルについて、以下の改良を行った。(1)AHP(階層化意思決定法)について、評価が整合的でない場合にも適用できるように改良を行った。(2)感性商品を開発する際の品質保証システムにおいて、ファジィ理論を応用することを提案した。なお、これらの研究成果について30件の発表を行った(印刷中を含む)。
東アジアにおける植民地的近代とモダンガール

本研究は、1920年代から30年代にかけて、日本の都市部大衆消費文化の形成とともに台頭した「モダンガール」を国際的社会現象として捉え、このような現象を支えた思想、都市、都市文化、政治経済、そして植民地支配の展開を東アジアの植民地的近代(colonial modernity)という問題構制の下で考察するとともに、モダンガール現象をジェンダー/セクシュアリティの視点から検討した。研究対象地域は、日本のいわゆる「内地」、沖縄、台湾、朝鮮、中国の上海、東北地域(旧満州)に及んだ。なお、本研究には、日本の研究分担者8名のほかに、お茶の水女子大学ジェンダー研究センター外国人客員教授であったタニ・バーロウ(ワシントン大学)、戴錦華(北京大学)、キム・ウンシル(梨花女子大学校)、ヴェラ・マッキー(メルボルン大学)が海外研究協力者として参加した。研究成果は、中間報告書(2005年、2006年)、最終成果報告書(2007年)にまとめた。その他の研究活動として、個別研究(資料収集、海外調査)、研究報告会・合宿、国際ワークショップ・シンポジウム(東京、ソウル)などを行った。1.全体の活動:計3回の研究会と1回の合宿形式によるワークショップを(2泊3日)開催し、合計で15本の報告を行った。内容は、日本、朝鮮、中国、台湾、沖縄における「モダンガール」、ならびに「新女性」の出現とその背景に関する個別報告が中心であり、これらを通じて、研究分担者、ならびに国内外からの研究協力者の関心の共有を図るとともに、各地における「モダンガール」や「新女性」概念の歴史的文脈と意味の広がりに関する知見の交換を行った。この領域における研究交流としては初めての試みであり、大きな成果を得ることができた。また、共同研究の概念的な枠組として重要な「植民地的近代」の概念をめぐっては、タニ・バーロウ(ワシントン大学)、戴錦華(北京大学)、キム・ウンシル(梨花女子大学)ら、専門家の参加を得て、東アジアにおける同概念の有効性について予備的な検討を行うことができた。2.個別の調査研究:国内調査としては、資生堂等の化粧品産業関連社史に関する聞き取りと資料収集(足立)、近代沖縄女子教育及び消費文化に関する資料収集(伊藤)など、海外調査としては、上海の旧日本租界、上海高等女学校に関する資料収集(舘)、日本植民統治期台湾における化粧品産業、ファッション産業の実態に関する各種資料の収集(洪)、女性工場労働者におけるモダニズム文化に関する資料収集(佐藤)などを実施した。3.上記1.2.と並行して、東アジアにおける近代的女性主体の形成とその文化表象、また日本植民統治とジェンダーに関する文献の収集と整理を行った。4.なお、2003年度は新型肺炎(SARS)が流行したため、中国における調査期間は予定されていた時期を延期し、かつ期間も短縮せざるをえず、二年目以降に課題を残すこととなった。1.2004(平成16)年度は、以下の3つの研究集会を開催し、本共同研究の前半の成果発表を行うとともに、「モダンガール」研究にかかわる海外研究者との交流を図った。(1)国際ワークショップ「アジアのモダンガールと<世界>-グロ-バル資本・植民地的近代・メディア表象-」(2004年9月22日23日、於お茶の水女子大学)、(2)若手研究者ワークショップ「アジアのモダンガールと<世界>-変容するモダニティ-」(2004年9月24日、於同上)、(3)国際シンポジウム「アジアのモダンガールと<世界>」(2004年9月25日、於東京ウィメンズプラザホール)。これらの集会には研究分担者のほかに、海外研究協力者(タニ・バーロウ、キム・ウンシル・ヴェラ・マッキー)、米国・ワシントン大学の「世界のモダンガール」研究会のメンバー、さらに国内外のPh.D.candidateクラスの若手研究者が参加した。また国際交流基金の資金援助を受けた。内容的には、本共同研究がカバーする東アジア地域の「モダンガール」現象と、ワシントン大学研究チームがカバーする欧米、南部アフリカ、南アジアにおける事例との対比、さらには「モダンガール現象」へのアプローチや理論的前提をめぐって活発な意見交換がなされ、本共同研究の後半における展開を方向づけるうえできわめて有益な示唆が得られた。報告された20本のペーパーは中間報告書(199頁)としてまとめた。このほかに合計2回の研究会を開催した。2.個別研究:昨年度に引き続き、個別研究として沖縄等の国内調査、大連、南京、台湾等の海外調査を行い、資料収集を進めた。

1.2005(平成17)年度は、以下の4つの研究集会を開催し、本共同研究の成果発表を行うとともに、「モダンガール研究にかかわる海外研究協力者との交流を図った。(1)研究集会(2005年5月29日、於お茶の水女子大学)、(2)研究集会(講師:眞嶋亜有氏、「<イエロー>という運命の超克-近代日本エリートの洋行経験における美醜観」、2005年6月26日、於お茶の水女子大学)、(3)研究集会(講師:申明直氏、「植民地朝鮮(30年代)における<モダンガール>と<植民地近代>2005年9月23日於お茶の水女子大学)、(4)修善寺ワークショップ(2005年11月2日4日、於ホテルラフォーレ修善寺)。この研究集会には、海外研究協力者であるタニ・バーロウ、キム・ウンシル、ヴェラ・マッキー、戴錦華も参加した。内容的には、前年度の研究成果をもとに、本共同研究の最終年度にむけた各自の研究の方向性および、成果に関して確認した。講師として迎えた眞嶋氏との研究交流では、日本の近代における身体観の問題を、また申明直氏の植民地期朝鮮の文化研究は、対象時期および方法論において本共同研究のテーマである「東アジアの植民地的近代とモダンガール」の領域に符号し、示唆に富んだものとなった。修善寺において行われたワークショップは、国内外の研究分担者がほぼ集結し、各分担者の研究成果を発表し、活発な意見交換が成された。報告された11本のペーパーと不参加者のペーパーを、『「東アジアにおける植民地的近代とモダンガール」2005年度研究報告集』(103頁)としてまとめた。ワークショップでは同時に本共同研究の成果報告にむけたミーティングを行い、2006年10月にソウルでワークショップを開催することを決定した。その際、ワークショップをより広範な東アジアの研究者との交流の場とすることで意見の一致をみた。2.個別研究:昨年に引き続き、個別研究として沖縄等の国内調査、大連、上海、長春、ハルビン等の海外調査を行い、資料収集を進めた。2006(平成18)年度は、本科学研究費補助金による研究プロジェクトの最終年にあたることから、以下の活動をおこない、成果報告書の執筆にあたった。1.韓国ソウルで、梨花女子大学校を会場として、2006年10月12日にインターナショナル・コンファレンスを開催した。同国際会議は、「New Women and/Modern Girls and Colonial Modernity in East Asia東アジアにおける植民地的近代と新女性/モダンガール」題して、本科研と韓国梨花女子大学校アジア女性センター及びお茶の水女子大学ジェンダー研究センターが共同開催した。本研究の分担者ならびに日本、韓国からの研究者も参加して活発な意見交換がなされ、東アジアのジェンダー研究の進展のために貢献した。続いて開催されたワークショップ(2006年10月13、14日)では、本研究の成果報告にむけたミーティングを行った。国内外の研究分担者と海外研究協力者がほぼ集結し、植民地的近代をめぐって真摯な議論が行われたことは、本科研をしめくくるに相応しいものとなった。
スフインゴ脂質代謝酵素の生理的意義の基礎的検討と血液、神経疾患の病態診断への応用

1.血球系細胞におけるSPHK1の関与:ヒト白血病細胞株HL60のdbcAMP刺激による顆粒球系分化におけるSPHK1の関与を解析した。分化の過程においてSPHK1のメッセージ、およびタンパクレベルは上昇し、発現ベクターによる過剰発現により顆粒球系の分化カマーカーは増加した。SPHKの阻害剤によりdbcAMPによる文化課程を完全に阻害した。ERK1/2の阻害剤では文化課程は阻害されたがSPHK1活性は阻害しなかった。これらよりSPHK1がMEK/ERKの経路を介してこの系の分化を調節していることが明らかとなった。2.神経系におけるSPHK1の関与:ウエスタンブロット法によりラット脳とPC12細胞にSPHK1の発現を確認した。PC12細胞を用いた解析では,NGFはSPHKの酵素活性の上昇を誘導し,SPHK1タンパクレベルをコントロールの約2倍に,メッセージレベルを約4倍にした。さらにPC12細胞を用いて主にexon1dの5'プロモーター領域の解析(約4kb)を行った。レポーターアッセイの結果から,NGFにより,SPHK1 exon1dのプロモーター活性は約6.1倍に上昇した。種々の阻害剤を用いて,NGFがSPHK1の転写活性を上昇させる経路を調べた結果,PKCとERKがSPHK1の遺伝子発現に関与していた。種々の長さのdeletion mutantを作製しプロモーター活性を測定した結果、転写に必要な領域は,領域内のAP-2と2つのSp1結合領域を含むexon1d上流50bpで十分であった。EMSAによる解析により,近位側Sp1結合領域がSp1タンパクと結合し,NGF誘導性のSPHK1 exon1d発現の上昇に関与していた。PC12細胞をNGF処理するとSp1自体の発現が増加することも確認できた。1.抗ヒトSPHK1抗体の作製:ヒトSPHK1特異性の高いペプチド部分を用いてウサギに免疫して、抗血清を得た。これをアフィニテイカラムで精製しSPHK1特異的な抗体を作成した。現在Western blottingによって、各種刺激下での細胞株における発現レベルの変化を解析している。免疫染色ではまだ良い染色像が得られていないので、継続して方法を検討している。2.神経系細胞株におけるSPHK1遺伝子発現調節の解析:Pc12細胞を用いてNGF刺激下でのSPHK1の発現の増加をタンパクレベル、転写レベルで証明し、さらにその転写調節をプロモーター解析ならびにGel shift assayでの解析をおこなった。その結果、必須のプロモーター領域、はエクソン1d上流の約100塩基ほどでSp1 like motifが最も有力なこと、またこれに結合するNGF反応性の核内転写因子はSp1であることを初めて証明した(投稿準備中)。3.神経系における細胞死の解析のために、ヒト神経芽細胞腫細胞株SHSY5Y cellでall trans retinoic acid(ATRA)ならびに血清の除去の条件下でおこるアポトーシスをスフィンゴ脂質代謝の観点から解析した。結果としてセラミドは血清除去が伴わないと細胞死がおこらないことが明らかになった。さらに血清ありの条件でも細胞死がおこるようにするためにbcl-2のsiRNAの細胞内導入、Baxの過剰発現とATRAの併用が細胞死の誘導に有用であることを明らかにした。今回の研究では,抗SPHK1抗体を用いてSPHK1がラットの中枢神経系にも存在していることを確認し,さらにその機能解析と遺伝子発現調節機序の解析を行った。結果及び考察:ウエスタンブロット法によりラット脳とPC12細胞ではともにSPHKが発現していた。ラットSPHK1

遺伝子には6つのエクソン1が報告されているが、半定量RT-PCR法による解析から,ラット脳でSPHK1 exon1dとexon1aが発現していることが確認できた。PC12細胞を用いた解析では,NGFはSPHKの酵素活性の上昇を誘導し,SPHK1タンパクレベルをコントロールの約2倍に,メッセージレベルを約4倍にした。この細胞ではexon1dが主に用いられていたので、exon1dの5'プロモーター領域の解析を行った。PC12細胞にてSPHK1dの転写開始点を5'RACE法により決定後,exon1dのプロモーター領域約4kbをクローニングし,転写活性を測定した。レポーターアッセイの結果から,NGFにより,SPHK1 exon1dのプロモーター活性は約6.1倍に上昇した。種々の阻害剤を用いて,NGFがSPHK1の転写活性を上昇させる経路を調べた結果,PKCとERKがSPHK1の遺伝子発現に関与していた。この領域を詳細に解析するために種々の長さのdeletion mutantを作製し,プロモーター活性を測定した。転写活性に必要な領域は,領域内のAP-2と2つのSp1結合領域を含むexon1d上流50bpで十分であった。EMSAによる解析により,近位側Sp1結合領域がSp1タンパクと結合し,NGF誘導性のSPHK1 exon1d発現の上昇に関与していた。PC12細胞をNGF処理するとSp1自体の発現が増加することも確認できた。
廃用性萎縮筋における免疫生化学的変化の解析およびリハビリテーションの影響

廃用性萎縮筋における筋線維の細小化、短縮ならびに筋内膜のコラーゲン線維網の変化等がみられることを報告してきたが、今回の研究で、萎縮筋内では、拘縮後比較的早期にMT1-MMPの活性化に伴い、MMP-2が活性化されることを証明し、それによって筋線維の退行性変化が起きることが推定された。さらに、このMMPsの活性化に関与する因子としてサイトカインのうち、インターロイキン1β(IL-1β)が廃用性萎縮筋で高い傾向にあることを見出した。本年度は、廃用性萎縮筋にみられる上記の免疫・生化学的変化が持続的他動運動(continuos passive motion ; CPM)を行うことによって回復するか検討を行った。拘縮により廃用性萎縮をきたした筋肉組織では、MMP-2ならびにMT1-MMPの発現が蛋白レベル、mRNAレベルで亢進していたが、CPMを行うことによって、MMP-2、MT1-MMPいずれの発現亢進も抑制されることが、ゲラチンザイモグラフィー、RT-PCR法で確認された。さらに、CPMによる廃用性萎縮筋で増加していたIL-1βの抑制効果についてもELISA法で検討した。コントロール群、拘縮4週間群、拘縮4週間+CPM群におけるIL-1βの産生はそれぞれ、220,2±28.9pg/ml、346.3±190.6pg/ml、191.7±42.0pg/mlと拘縮により増加したIL-1βはCPMにより抑制された。以上の結果から、関節拘縮を行った周囲筋組織においてはIL-1βの産生によるMT1-MMP、MMP-2の活性が起こり、筋障害を惹起し、廃用性筋萎縮に関与している可能性が示唆されるとともに、これらの変化が持続的他動運動によって回復することを明らかにすることができた。筋の廃用性萎縮にみられる筋線維や筋内膜コラーゲン線維網の形態学的変化について、免疫生化学的な見地から解析を行った。本年度は、免疫生化学的因子としてマトリックスメタプロテアーゼ(MMP)の発現について検討した。潜在性MMPを活性型に変換することで最近注目されている膜型MMP(MT1-MMP)ついても検討した。1.形態学的検証生後8週齢の成熟した雄ウイスター系ラットの両側足関節を最大底屈位でギブス固定した。正常なラットの場合、麻酔下における足関節の最大底屈位から背屈方向への可動域は約160°であるが、固定後4週で74.0+11.2°と低下し、拘縮の進行が認められた。筋湿重量は225.3+35.6mgから98.5+14.3mgに低下し、筋節の長さは、2126.2+180.9nmから1885.1+368.8nmと低下した。形態学的にも、筋線維経は細くなり、筋原線維にはフィラメントの配列の乱れやZ帯の断裂、蛇行などの退行性変化を認めた。筋周膜や筋内膜は肥厚し、筋線維長軸方向に対して横走するコラーゲン線維網が多く認められた。2.マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)に関する実験上記の如く固定されたラットから得られた凍結切片を試料として、Gelatin zymographyを行った。固定後2週でMMP-2のゲラチナーゼ活性が強くなり、active formも出現した。同様に、MT1-MMPもwestern blot法で検出した。TIMP-1の発現も確認した。さらにmRNAレベルにおいても、MMP-2およびMT1-MMPの発現増強が認められた。

つまり、固定群の筋肉内では固定後比較的早期の2週目からMT1-MMPの活性化に伴い、MMP-2が活性化され、それによって筋線維の退行性変化がおきることが示唆された。一方、MMP-2の活性を抑制するTIMP-1も同時に発現していた。廃用性萎縮筋における筋線維の細小化、短縮ならびに筋内膜のコラーゲン線維網の変化等がみられることを報告してきたが、今回の研究で、萎縮筋内では、拘縮後比較的早期にMT1-MMPの活性化に伴い、MMP-2が活性化されることを証明し、それによって筋線維の退行性変化が起きることが推定された。さらに、MMPsの活性化に関連する因子として、サイトカイン、シクロオキシゲナーゼ2(COX-2)、プロスタグランディンE2(PGE2)等の発現について検討した。廃用性萎縮筋におけるインターロイキン1β(IL-1β)、腫瘍壊死因子α(TNFα)の産生についてELISA法により測定した。コントロール、拘縮2週後、拘縮4週後におけるIL-1βの産生はそれぞれ、220,2±28.9pg/ml、376.5±153.8pg/ml、346.3±190.6pg/mlと拘縮2週後、拘縮4週後に高い傾向にあった。TNFαの産生は、それぞれ11.9±7.8pg/ml、9.6±5.7pg/ml、3.6±2.8pg/mlと、いずれの群においても産生の増加は認められなかった。COX-2の発現、PGE2の産生については有意差は認められなかった。iNOSについても、一定の傾向を見出すことができなかった。以上の結果から、廃用性萎縮筋におけるMT1-MMP、MMP-2の活性化に、筋組織内のIL-1β濃度の増加が関与している可能性が示唆された。また、筋組織においては、筋線維内のタンパク分解酵素の活性化によって傷害される経路も確認されているが、萎縮筋におけるMMP-2の発現は筋周膜に局在しているので、MMP-2による筋周囲のコラーゲンの分解によって筋周囲からの栄養補給が遮断され、筋線維が傷害される経路も存在する可能性が示唆された。さらに、このMMPsの活性化に関与する因子としてサイトカインのうち、インターロイキン1β(IL-1β)が廃用性萎縮筋で高い傾向にあることを見出した。本年度は、廃用性萎縮筋にみられる上記の免疫・生化学的変化が持続的他動運動(continuos passive motion ; CPM)を行うことによって回復するか検討を行った。拘縮により廃用性萎縮をきたした筋肉組織では、MMP-2ならびにMT1-MMPの発現が蛋白レベル、mRNAレベルで亢進していたが、CPMを行うことによって、MMP-2、MT1-MMPいずれの発現亢進も抑制されることが、ゲラチンザイモグラフィー、RT-PCR法で確認された。さらに、CPMによる廃用性萎縮筋で増加していたIL-1βの抑制効果についてもELISA法で検討した。コントロール群、拘縮4週間群、拘縮4週間+CPM群におけるIL-1βの産生はそれぞれ、220,2土28.9pg/ml、346.3±190.6pg/ml、191.7±42.0pg/mlと拘縮により増加したIL-1βはCPMにより抑制された。
組織発生を模倣した細胞外微小環境による幹細胞の機能制御

組織工学の発展のためには幹細胞の分化を制御する技術の開発が必要である。生体内で幹細胞が組織細胞へと分化する際、その周囲の細胞外マトリックス(ECM)が幹細胞の分化段階に応じて変化し、幹細胞の分化を制御している。しかし、幹細胞の分化におけるECMの役割については十分に解析されていない。本研究課題では、分化の各段階におけるECMを生体外で構築し、間葉系幹細胞(MSC)が骨芽細胞へと分化する際のECMの影響について検討した。MSCを未分化の状態、あるいは骨芽細胞へと分化する条件で培養し、細胞直下に各ECMを沈着させた後、細胞のみを除去することにより、細胞が形成したECMを得、未分化な細胞、分化初期の細胞、分化後期の細胞が形成したECMをそれぞれ、幹細胞ECM、骨分化初期ECM、骨分化後期ECMとした。次に、これらのECM上に再度MSCを播種して培養したところ、幹細胞ECM上ではMSCの増殖が促進された。一方、上記三種のECM上でMSCを骨芽細胞へと分化誘導を行った後、アルカリフォスファターゼ染色を行った。その結果、骨分化初期ECM上の細胞では、残り2種のECM上よりも強く染色され、分化初期ECMは骨芽細胞への分化を促進することが示唆された。さらに、メカニズムを検討するために、転写因子の発現量を測定し、幹細胞ECM上では、骨芽細胞への分化自体が抑制されていた一方で、分化後期ECM上では、脂肪分化に関わる転写因子も同時に発現し、拮抗することにより、骨分化が抑制されていることが示唆された。このような骨分化模倣型マトリックスを用いることで、幹細胞が分化する際のECMの役割を生体外で直接解析でき、幹細胞の分化制御におけるECMの役割解析の進展が期待される。また、骨分化模倣型マトリックスにより、MSCの機能制御が可能になると考えられた。
細胞質流動が胚発生中のオルガネラ配置変化に及ぼす影響の解明

多くの動物の正常な受精卵の中では、細胞内における活発な流れ(細胞質流動)が生じており、体外受精に重要な良い卵と悪い卵を区別するための指標の候補として注目されている。しかし、細胞質流動には複数のタイプがあり、それぞれの流れが果たす役割は完全には理解されていない。そこで本研究では、線虫の受精卵で生じる細胞質流動を操作して流れのタイプを変え、その発生への影響を卵内のオルガネラ配置変化に注目して調べる。本研究により、各タイプの細胞質流動が卵内に及ぼす効果が明らかになり、体外受精の成功に重要な正常に発生する良い卵を選別するための非侵襲的な指標として細胞質流動が用いられるようになることが期待できる。
細胞周期進行における血管内皮および平滑筋細胞のイオン動態の制御機構とその破綻

1.血管平滑筋細胞の細胞増殖と細胞機能の関連に関する研究。血管平滑筋細胞において、同一単一細胞レベルで、細胞周期と細胞機能を同定する方法を開発した。(1)血管平滑筋細胞の細胞周期進行に伴って、Ca^<2+>チャネルの発現が変化することがわかった。(2)P_<2U>受容体の活性化は、G_0⇒G_1期の進行には、無効であったが、G_1⇒S/M期の進行のみを特異的に促進させる事がわかった。これに対し、P_<2U>受容体による[Ca^<2+>]i上昇作用は、G_0期細胞とG_1期細胞で全く同じであった。(3)血管平滑筋細胞において、Ca^<2+>拮抗薬がG_0⇒G_1期への細胞周期進行を阻害する程度と[Ca^<2+>]i上昇を阻害する程度は、相関がない事が解った。2.血管緊張制御・緊張亢進の成因に関する研究。(1)種々の血管弛緩薬による血管弛緩メカニズムの異同([Ca^<2+>]iと張力関係、収縮蛋白Ca^<2+>感受性、mRNA発現)を明らかにした。(2)静止時張力は、[Ca^<2+>]iにはほとんど影響を与えず、主として、収縮蛋白のCa^<2+>感受性を変化させる事によって、血管平滑筋の収縮を制御している事が解った。(3)Rhoキナーゼは、血管平滑筋において、「Ca^<2+>-カルモジュリン-ミオシン軽鎖キナーゼ」系とは全く独立して、ミオシン軽鎖の燐酸化とCa^<2+>非依存性収縮を引き起こすことが解った。(4)ブラジキニンは、B2受容体とG蛋白の活性化を介して、[Ca^<2+>]i上昇と収縮蛋白Ca^<2+>感受性増加によって、静脈を収縮させることが解った。(5)チロシンキナーゼ阻害薬は、in vivo豚の冠動脈硬化病変を著明に抑制する事が解った。(6)動脈へ自家移植された静脈では、エンドセリンB受容体の発現とその機能が抑制されることが解った。(7)エンドセリンは、オートクリン・パラクリン作用によって、気管の緊張を制御していることが解った。ラット大動脈平滑筋細胞の初代培養細胞を用いて、イオン動態制御機構と細胞周期の関係を検討した。また、細胞周期は、細胞周期特異的抵抗原に対する単クローナル抗体の多重免疫蛍光染色によって、単一細胞レベルで同定した。また、ホールセルパッチクランプ法によってカルシウムチャネル活性を測定し、フラ2法によって細胞質カルシウム濃度を測定した。24時間の無血清培養によって、G_0期細胞を得た。血管平滑筋細胞および内皮細胞の細胞周期とカルシウムイオン制御について以下の結果を得た。1.G_0期とM期の細胞は、全てLタイプカルシウムチャネルのみを発現していた。G_1期とS期の細胞は、LとTの両タイプのカルシウムチャネルを発現していた。すなわち、Tタイプカルシウムチャネルは、G_1期とS期の細胞にのみ発現していた。Lタイプカルシウムチャネルの密度は、G_1期≧S期>G_0期≧M期であった。Tタイプカルシウムチャネルの密度は、S期>G_1期であった。これらの事より、細胞周期進行によって、カルシウムチャネルの発現が変化していることがわかった。2.UTPは、P2U受容体の活性化を介して、血管平滑筋細胞の細胞質カルシウム濃度を増加させ、プログレッション増殖因子として作用する。すなわち、G_0期細胞の細胞周期には、全く効果がないが、G_1期の細胞の細胞周期をさらにS期・M期へ進行させることができる。3.UTPは、P2U受容体の活性化を介して、血管内皮細胞の細胞質カルシウム濃度を増加させ、血管弛緩因子を産生させる。

(3)Rhoキナーゼは、血管平滑筋において、「Ca^<2+>-カルモジュリン-ミオシン軽鎖キナーゼ」系とは全く独立して、ミオシン軽鎖の燐酸化とCa^<2+>非依存性収縮を引き起こすことが解った。(4)ブラジキニンは、B2受容体とG蛋白の活性化を介して、[Ca^<2+>]i上昇と収縮蛋白Ca^<2+>感受性増加によって、静脈を収縮させることが解った。(5)チロシンキナーゼ阻害薬は、in vivo豚の冠動脈硬化病変を著明に抑制する事が解った。(6)動脈へ自家移植された静脈では、エンドセリンB受容体の発現とその機能が抑制されることが解った。(7)エンドセリンは、オートクリン・パラクリン作用によって、気管の緊張を制御していることが解った。動脈硬化病変部では、血管平滑筋細胞の増殖異常が観察され、同時に、血管平滑筋細胞の緊張異常(血管攣縮、狭心症、高血圧症など)を伴うことが多い。本研究では、血管平滑筋細胞の増殖と血管機能との関係について、検討した。初年度は、血管平滑筋細胞のCaチャネルのタイプが細胞周期の進行に伴って、変化することを見出した(Circ.Res.79,1996)。さらに、本年度は、動脈硬化の進展に重要な役割を果たしていることが知られている血小板由来増殖因子(PDGF)の血管増殖作用と細胞内Ca^<2+>動態との関係について検討し、以下の結果を得た。血管平滑筋へのCa^<2+>流入を阻害するCa^<2+>拮抗薬は、PDGFによる細胞質Ca^<2+>濃度上昇と細胞周期進行作用を共に抑制した。しかしながら、Ca^<2+>拮抗薬が細胞質Ca^<2+>濃度を低下させる程度と細胞周期進行の抑制の程度は、必ずしも、相関しなかった。また、3種類のCa^<2+>拮抗薬の間において、細胞質Ca^<2+>濃度低下と増殖抑制に対するpotencyも相関が認められなかった。従って、Ca^<2+>拮抗薬は、細胞質Ca^<2+>濃度の低下以外のメカニズムによって、血管平滑筋の細胞増殖を抑制しているものと思われた。次に、初代培養血管平滑筋細胞を用いた実験により、PDGFによる細胞周期進行がチロシンキナーゼ阻害薬によって抑制されることが解ったので、in vivoの動物を用いた実験によって、チロシンキナーゼ阻害薬の効果について検討し、以下の結果を得た。長時間のPDGF刺激による豚冠動脈の狭窄形成を冠動脈造影法で検討した。チロシンキナーゼは、PDGF刺激による豚冠動脈の狭窄形成を著名に阻害することが解った。血管平滑筋細胞の増殖異常特徴とする動脈硬化症に陥った病変部の血管は、血管平滑筋細胞の緊張異常(血管彎縮など)を伴うことが多い。本研究では、血管平滑筋細胞の増殖と血管機能(特に血管収縮と細胞質Ca^<2+>動態)との関係について、検討した。初年度は、血管平滑筋細胞のCa^<2+>チャネルのタイプが細胞周期の進行に伴って、変化することを見出した(Circ.Res.1996)。さらに、次年度からは、動脈硬化の進展に重要な役割を果たしていることが知られている血小板由来増殖因子(PDGF)の血管増殖作用と細胞質Ca^<2+>動態との関係について検討するために、血管平滑筋細胞の初代培養細胞のみならず、in vivoの動物を用いた実験を開始し、本年度にかけて、以下の結果を得た。1)初年度・次年度の実験結果から、初代培養血管平滑筋細胞において、PDGFによるG_0⇒G_1期進行を阻止することが判明したチロシンキナーゼ阻害薬を冠動脈狭窄モデル動物に投与してみた。
音楽鑑賞を体験として取り入れた国語教育の視覚障害者への対応と支援システム構築

申請者らは、平成17年度より国語教育における体験として音楽鑑賞を取り入れる試みを実践している。この試みでの音楽体験は「ひらめき」や「発想」を促し、文学作品を新しい視点から捉える斬新な試みとして高く評価されている。本研究の目的は、健常者だけでなく視覚障害がある生徒を支援する音楽体験を取り入れた国語教育システムを構築することにある。これまで、視覚障害がある愛知県の盲学校中等部の生徒を対象に、次に示す音楽鑑賞を体験として取り入れた国語教育を実施した。(1)谷川俊太郎の詩「生きる」とシューマンの「幻想曲」を組み合わせ、被験者の感想を基にした印象評価によって詩への理解が深まることを確認した。(2)谷川俊太郎の詩「朝のリレー」とグリーグの「ペールギュント」組曲の「朝」を組み合わせ、タブレット端末を活用してより直感的な評価を行い、詩への理解が深まることを確認した。(3)本年度は上述の結果を踏まえ、音楽教材としてヴィヴァルディの[四季]より協奏曲第3番「秋」第1楽章アレグロ(小作農のダンスと歌)を用いて、音楽鑑賞を通して詩的な表現能力を習得することを目指して授業を行った。このような研究授業を通して、視覚に障害のある学習者が、音楽鑑賞によるイメージから生まれた言葉をもとに、自らの好みや印象深く覚えていることを手掛かりに連想していき、詩的な表現を生み出すことができた。曲を聴いた印象から連想して詩的表現を作り出していく方法は、学習者たちにとって親しみやすく好印象であった。本研究の計画をまとめると次の2点になる。(1)盲学校の教諭と協力して、視覚障害のある生徒へ音楽鑑賞を体験として取り入れた国語授業を幅広く実施し、教育効果を明らかにして報告する。(2)タブレット端末を利用した音楽体験学習システムを視覚障害者に実際に体験してもらい、問題点を明らかにして改良を進める。視覚障害者が種々の授業で使いやすいシステムを完成させる。まず(2)に関しては計画以上に進展しており、全盲の生徒にも適用可能なシステムとなっている。まだ改良の余地はあるが、既に研究論文や2回の研究発表で結果を公表した。(1)に関してはほぼ計画通りの進展で研究授業を進めており、音楽鑑賞が「感性・情緒」の育成に関与し、音楽鑑賞を体験として取り入れることで、視覚障害のある生徒の詩への理解がより正確なものとなり、音楽鑑賞によるイメージから生まれた言葉をもとに、自らの好みや印象深く覚えていることを手掛かりに連想していき、詩的な表現を生み出すことができることを確認した。本研究は今後、次の計画が設定されている。(1)盲学校の教諭と協力して、視覚障害のある生徒へ音楽鑑賞を体験として取り入れた国語授業をさらに幅広く実施し、教育効果を明らかにして報告する。(1)に関しては、視覚障害があるさらに数多くの生徒に対して、音楽鑑賞を体験する研究授業を幅広く行う。(2)に関しては計画以上に進展しており、既に体験した盲学校の生徒から、いくつかの問題点が指摘されている。それらの改良を進めて、使いやすいシステムを完成させる。この試みでの音楽体験はバックグラウンド・ミュージックと異なり、「ひらめき」や「発想」を促し、文学作品を新しい視点から捉える斬新な試みとして高く評価されている。本研究の目的は、健常者だけでなく視覚障害がある生徒・学生を支援する音楽体験を取り入れた国語教育システムを構築することにある。平成28年度は次に示す計画を実施に移した。(1)視覚障害者にも使いやすいタブレット端末を利用した回答選択システムについて実験・考察を行う。(2)視覚障害がある生徒(愛知県立名古屋盲学校の中等部3年生の生徒4人、比較のため石川工業高等専門学校の学生10名)へ音楽鑑賞を体験として取り入れた国語教育を実施した。教材は谷川俊太郎の「生きる」で、使用する音楽としてシューマンの「幻想曲」(演奏・内田光子)を用いた。ここで、国語教育についての結果を述べる。視覚障害が有る無しによらず「初めの感想」では「生きるということ」の「奥深い」という印象を感じ取っていたが、音楽鑑賞の後に、「明るく前向きな印象」へと変化している。さらには「初めの感想」では「身近な例を挙げて述べている」という客観的な印象であったものが、「好きな部分の変化」を見れば「たくさんの美しい物が、すぐ近くにあるように感じた」と主観的な美しさを感じ取るようになっていることが分かった。これらの結果より、視覚障害が有る無しにかかわらず、音楽鑑賞が「感性・情緒」の育成に関与し、生徒・学生が詩をより深く感じ取ることを可能にしたと考えた。本研究の計画をまとめると次の3点になる。(1)盲学校の教諭や愛知教育大学視覚障害者教育領域の教員と協力して、視覚障害のある生徒へ音楽鑑賞を体験として取り入れた国語授業を幅広く実施し、教育効果を明らかにして報告する。(3)幼児用玩具「デジタルスタンプキューブ」を用いた回答選択システムを改良していき、視覚障害者が種々の授業で使いやすいシステムを完成させる。

今年度は、(2)と(3)を主に行う予定であったが、(3)の予備実験の段階で「デジタルスタンプキューブ」を用いた回答選択システムを用いることに問題が発生した。そのため、(2)で用いるシステムの開発に時間を要するので、(2)を次年度以降にして(1)に取りかかることにした。こちらは予定より早く進んでおり、視覚障害が有る無しにかかわらず、音楽鑑賞が「感性・情緒」の育成に関与し、生徒・学生が詩をより深く感じ取ることが分かった。申請者らは、平成17年度より国語教育における体験として音楽鑑賞を取り入れる試みを実践している。この試みでの音楽体験はバックグラウンド・ミュージックと異なり、「ひらめき」や「発想」を促し、文学作品を新しい視点から捉える斬新な試みとして高く評価されている。本研究の目的は、健常者だけでなく視覚障害がある生徒・学生を支援する音楽体験を取り入れた国語教育システムを構築することにある。平成29年度は次に示す計画を実施に移した。(1)視覚障害がある生徒(愛知県立名古屋盲学校の中等部2、3年生の生徒4人)へ音楽鑑賞を体験として取り入れた国語教育を実施した。教材は谷川俊太郎の「朝のリレー」と、音楽としてグリーグのペール・ギュント組曲の「朝」を用いた。(2)視覚障害者にも使いやすいタブレット端末を利用した回答選択試作システムを完成させ、視覚障害がある生徒(愛知県立名古屋盲学校の中等部2、3年生の生徒4人)への研究授業で体験してもらい、意見収集を行った。このような国語の研究授業での結果を述べる。回答選択試作システムは全盲の生徒にも使いやすいものであることが分かり、生徒4人から有益な回答結果を得ることができた。生徒は音楽を聴くことによって、谷川俊太郎の詩に潜む「孤独」を感じ取ったと判断した。そして、このことは音楽によって詩の理解の幅が大きく広がる可能性を示唆しており、音楽鑑賞を体験として取り入れることで、視覚障害のある生徒の詩への理解がより正確なものとなることを確認した。本研究の計画をまとめると次の2点になる。(1)盲学校の教諭と協力して、視覚障害のある生徒へ音楽鑑賞を体験として取り入れた国語授業を幅広く実施し、教育効果を明らかにして報告する。(2)タブレット端末を利用した音楽体験学習システムを視覚障害者に実際に体験してもらい、問題点を明らかにして改良を進める。視覚障害者が種々の授業で使いやすいシステムを完成させる。まず(2)に関しては計画以上に進展しており、全盲の生徒にも適用可能なシステムとなっている。まだ改良の余地はあるが、既に研究論文や2回の研究発表で結果を公表した。(1)に関してはほぼ計画通りの進展で研究授業を進めており、音楽鑑賞が「感性・情緒」の育成に関与し、音楽鑑賞を体験として取り入れることで、視覚障害のある生徒の詩への理解がより正確なものとなることを確認した。この試みでの音楽体験は「ひらめき」や「発想」を促し、文学作品を新しい視点から捉える斬新な試みとして高く評価されている。本研究の目的は、健常者だけでなく視覚障害がある生徒を支援する音楽体験を取り入れた国語教育システムを構築することにある。
自治体政策の実施過程における「家族単位モデル」バイアスの検証

研究計画の一年目として、先行研究の検討、主に「家族単位モデル」が社会政策の中でどのように制度上、機能・逆機能しているのかの検討を行った。申請時には、ケア労働を前提とする家族政策と、ケア労働を伴わない社会政策を扱うと記したが、主に、地域包括ケア(介護)・保育・母子保健と教育政策を中心に検討を行った。検討の結果次の二点が明らかになった。第一に、地域包括ケアやネウボラなどとくに全世代型共生社会システムの構築にかかわる政策分野では部局を超えた連携が難しい理由として、国から縦割りで降りてくる予算の結果、人的資源や財政資源が制約されることが指摘された。このような背景の下、「家族単位モデル」が、多問題家族を救うための障害になりうることが示唆された。第二に、児童福祉政策と家庭教育の関係について日本とアメリカの同種の政策(Head Start Program)を検討する中で、似たような政策目的でも政策の対象の捉え方・供給主体の方法が、それぞれの国の福祉国家の形成の中で重点を置くポイントが異なることが明らかになった。これらの研究については、それぞれ学術論文にまとめたり、学会・研究会報告を行った。この1年の作業を通じて、政策分野、また国家間で政策の具体的な機能の違いと、「家族単位モデル」がどのように関係するのかについて、政策対象者イコール住民の把握の観点から分析ができるのか、新たな課題が生まれた。2019年以降の検討課題としたい。1年目の進捗状況としては、当初の予想以上に進んだ部分とやや遅れた部分が混在しているため、評価としては(2)おおむね順調に進展している、と位置付けた。当初の予想以上に進んだ部分は、政策の対象として住民の把握方法と世帯主義の関係を見ていくというように研究の焦点が定まってきたことである。遅れた部分は、留学から帰国1年目であったことや、学内体制の問題で非常に忙しく、研究にあまり時間をさけなかったため、先行研究の検討や国際的な状況において2か国しか扱えないなど、一定の時間投入が求められる作業を十分にこなせなかったことである。2019年度は遅れている分については挽回を目指し、さらに進んでいる部分については、より進められるようにしたい。1年目にやり残した、国際的な福祉サービスの供給単位の状況と先行研究の検討・歴史的経緯の検討の残りを進めつ予定である。あわせて、当初の研究計画通り、各政策の実施過程において第一線職員及び担当課が家族内関係を扱う場面でどのように対処を行うのかについてのインタビュー調査の下準備となる作業を行う。物品購入等で端数が生じたからである。
分子インプリント法を用いた合目的的新規多糖キラル分離剤の開発 -分けたいものを分けるキラル分離剤の精製法開発-

これまでの多糖誘導体を用いたHPLC用キラル充填剤の開発は、広範囲のキラル化合物に対して高い光学分割能を有することを目的に行われてきたが、ある特定の分割したい光学異性体に対して高い不斉識別能を有するキラル充填剤を開発することもまた、今後のキラル充填剤の開発において重要である。本年度は、セルロースベンゾエート誘導体を用いたキラル充填剤が、調製条件により分割能が変化する性質に着目し、セルローストリス(4-メチルベンゾエート)(1)を用いて、菊酸エチルエステル(2)に対し高い光学分割能を有するキラル充填剤の調製条件の設定と、その調製条件の違いによる1の構造変化について検討を行った。HPLC用キラル充填剤は、種々のインプリント分子を加えた1のジクロロメタンまたはクロロホルム溶液を調製し、これを表面処理したシリカゲル上に担持し、溶媒を減圧で留去して乾燥させて調製した。得られたキラル充填剤はカラムに充填してHPLCに装着し、2の光学分割を行った。その結果、用いたインプリント分子の違いにより、得られた充填剤の2に対する光学分割能は大きく変化し、メチルベンゾエートやアセトフェノンをインプリント分子に用いたとき、高い光学分割能が得られた。また、メチルベンゾエートをインプリント分子に用いて調製した充填剤への様々な分子の吸着の強さを調べたところ、インプリント分子なしで調製した充填剤と比較すると、メチルベンゾエートとその類似体の保持時間が長くなり、これらを特異的に認識することが示された。さらに、石英板上にキャストした1の膜のCD測定をおこなったところ、インプリント分子として有効であったメチルベンゾエートを用いて調製した1のスペクトルは、インプリント分子なしで調製したものと比較するとCDパターンに違いがみられ、インプリント分子を添加することで1に何らかのコンフォメーション変化が生じていることが確認された。多糖誘導体の光学分割能を、インプリント分子を加えることで変化させることに成功し、またその識別能にも十分な耐久性があることも確かめられたことから、今後、「分けたいものを分ける」ための充填剤調製も可能になると期待される。高速液体クロマトグラフィーに用いられている多糖誘導体型のキラル固定相は、広範囲のラセミ体に対して高い光学分割能を有し、市販されている。主に用いられているものとして、セルロースやアミロースのフェニルカルバメート及びベンゾエート誘導体が挙げられるが、ベンゾエート誘導体については、キラル固定相の調製条件を変えることでその光学分割能が変化することがわかっている。これは、フェニルカルバメート誘導体が分子内に有している側鎖間の水素結合がベンゾエート誘導体には存在していないため、構造変化が起こりやすいことが理由の7つとして考えられる。本研究では、このベンゾエート誘導体の性質を利用して、固定相調製時に添加剤を加える(インプリントする)ことで、分割目的化合物に対して特異的に光学分割能を有する誘導体の調製を行った。分割目的化合物には殺虫剤の中間体として有用な菊酸エステルを設定し、インプリント分子としては、メチルベンゾエートを用い、セルロースの4-メチルベンゾエート誘導体からなるキラル固定相の様々な調製条件について検討した。その結果、インプリント分子の量が光学分割能に影響を与えることがわかり、グルコース環に対して10等量加えた時に最も高い分離係数値が得られた。また、充填剤を減圧にして乾燥するには、インプリント分子が一緒に留去されることのない温和な条件(真空度をあげない、温度をかけない)が必要であることが明らかとなった。さらに、メチルベンゾエートのフェニル基上に様々な置換基を導入して、インプリント効果の違いを検討したところ、置換基のかさ高さ、電気的性質により、大きく結果が異なった。かさ高い置換基をいれた場合、ベンゾエート誘導体との相互作用が弱くなり、インプリント効果は得られないことがわかった。これら様々な調製条件について最適化を行い、高い光学分割能を有する充填剤の調製が可能であることが明らかとなった。

さらに、石英板上にキャストした1の膜のCD測定をおこなったところ、インプリント分子として有効であったメチルベンゾエートを用いて調製した1のスペクトルは、インプリント分子なしで調製したものと比較するとCDパターンに違いがみられ、インプリント分子を添加することで1に何らかのコンフォメーション変化が生じていることが確認された。多糖誘導体の光学分割能を、インプリント分子を加えることで変化させることに成功し、またその識別能にも十分な耐久性があることも確かめられたことから、今後、「分けたいものを分ける」ための充填剤調製も可能になると期待される。