hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低温オーブントラッピングガスクロマトグラフィーによる揮発性薬毒物の分析

最近の研究で我々は世界に先駆けて、揮発性有機化合物(Volatil Oganic compound : VOC)を簡便かつ高感度に分析する手法を開発し、低温オーブントラッピングキャピラリーガスクロマトグラフィー(Cryogenic oven trapping gas chromatography : COT-GC)と命名した。最近のGCはマイクロコンピュータ制御部分が発達しており、GCオーブン温度を迅速かつ正確に低温冷却できるようになった。これは本来、一度昇温したオーブン温度を素早く冷却する事で分析時間を短縮するために開発されたものである。我々はこのシステムをVOCを高感度分析するに利用し、クロロホルムを手始めとして、内因性エタノールや青酸など、法中毒分野でしばしば問題となる重要な薬毒物について一連の研究を展開し、大変良好な結果を得て専門国際雑誌へ発表した。COT-GC機器の構成は最近のGCに液化炭酸ガスボンベをオプションで装着しただけの安価な装置である。ヒト全血や尿などの生物試料からの薬毒物の抽出は、ヘッドスペース(Headspace : HS)抽出という簡便な手法を用いるため、分析方法も簡便である。高感度を得る理由は、抽出したHS気体の大容量(5mL)を低温冷却したGCへスプリットレスモードで注入するためである。高温の気化室に注入した気体試料は冷えたカラム入り口の狭い領域に凝集シ、ロスなくトラップされる。そのため、ピークはシャープになり、分離も良好になる。例えばスチレンの場合GC初期温度は20°Cであり、280°Cまでの昇温分析を行う。従来のスプリットモードを用いたHS-GC分析に比べると、約10100倍の感度を得る事ができる。法医学実務において、血液などの分析試料が微量しか得られない場合はもちろん、環境化学にも応用できる有用性の高い分析法である。この度の基盤研究(C)(2)研究期間中は、スチレンとその関連物質、アルキルナイトライト分解産物であるアルキルアルコール類、誘導体化した覚せい剤類についてCOT-GC分析法の詳細を確立した。誘導体化した覚せい剤類については、実際に覚せい剤中毒で死亡した事例の全血と尿につき本法を用いて定量し、質量分析計(Mass spectrometry : MS)を用いてピークの同定確認も行い、本法の有用性を確かめた。結果を国際専門雑誌へ投稿した。最近の研究で,我々は世界に先駆けて,低温オーブントラッピングキャピラリーガスクロマトグラフィー(Crogenic oven trapping:COT)という新しく,精度の高い高感度分析法を開発してきた。それを化学物質の揮発性を利用した簡便なヘッドスペース(HS)抽出法と組みあわせたHS-COTを用いて,血液や尿などのヒト試料中のクロロホルムを始め,トリクロロエチレン,シンナー成分,シアン,キシレン,エタノール,酢酸エチルなどの主要な揮発性有機化合物の高感度検出法の詳細を確立し,専門雑誌へ発表してきた。今回の研究は,その延長線上にあるものである。まず,法医学のみならず,環境化学の分野でも問題となっているスチレンとその関連化合物であるトルエン,エチルベンゼン,イソプロピルベンゼン,n-プロピルベンゼンなどについて,HS-COTを用いて高感度分析を行った。

その結果,ヒト試料である血液・尿のいずれのサンプルについても非常に良好な結果が得られた。さらにクロロホルムにて麻酔を施したラットから得た全血につき,本法で実際に定量を行う事ができた。以上の結果をまとめ,国際雑誌へ発表した。続いて,一般的な局所麻酔薬であるセボフルラン,イソフルラン,エンフルランやハロタンに加え,化学実験でもよく使用される有害性の高い揮発性溶媒であるヘキサン,シクロヘキサンについても同様にヒト全血からHSにて抽出し,COTで高感度分析を行ったところ,良好な結果を得て国際専門誌へ発表した。そして,上記の一連の重要な薬毒物分析の全結果をまとめて考察し,総説として国際雑誌へ発表した。近年、我が国においても、いわゆる"合法ドラック"アルキルナイトライト(亜硝酸エステル)類が注目されている。これらの化合物には法的規制がないために、若者の間でも興奮剤として広く流行している。法医学の分野でもこれらの化合物による中毒例や自殺例にしばしば遭遇する。アルキルナイトライトは吸入直後、アルキルアルコールと亜硝酸に分解されるため、分解産物である両化合物を定量するのが一番確実である。そして死因を判定するためにヒト試料中からの高感度で正確な分析法の開発・改良が必要である。しかしながら,現在では,全血や尿などのヒト試料中のこれらの化合物について、高感度分析を行った報告は殆ど見当たらない。今回我々は、n-ブチルナイトライト,イソブチルナイトライト,イソアミルナイトライトの3種類の分解産物であるn-ブチルアルコール,イソブチルアルコール,イソアミルアルコールを、ヘッドスペース抽出(HS)と我々が近年開発した新しい分析法である低温オーブントラッピングガスクロマトグラフィー(COT-GC)を組み合わせる事により、新しい高感度検出を試みた。その結果,いずれの化合物ともシャープなピークが得られ、バックグランドにおいても不純ピークは見らなかった。抽出効率・再現性も良好で高感度分析を行う事ができた。さらに安価で市販されている合法ドラッグ「Rush^<【○!R】>」に多く含まれているイソブチルナイトライトガス少量を実際に吸引して採血を行い,本分析法を用いて全血中のイソブチルアルコール濃度を測定した。また、血中亜硝酸は血球中ヘモグロビンを酸化して毒性のあるメトヘモグビンを生成するが、その血中濃度を同時に吸光光度計を用いて定量することができた。今回の実験では、上記3つの分解産物の安定性についても詳細な実験を施している。以上実験結果の詳細をまとめ、海外専門誌へ発表した。最近、我々は世界に先駆けて低温オーブントラッピングキャピラリーガスクロマトグラフィー(Cryogenic oven trapping capillary gas chromatography : COT-GC)という新しく、簡便で再現性の良い高感度分析法を開発した。最近のコンピューター制御が可能なGC機器に、液化炭酸ガスボンベをオプションとして装着しただけの簡便で安価な低温分析装置である。
マウスの慢性低灌流による神経機能と酸素代謝への影響に関する研究

研究の第一段階として、片側の総頚動脈結紮による慢性低灌流モデルマウスの立ち上げを行い、二光子顕微鏡による脳血管構造の経時変化を測定した。慢性低灌流下において、細動脈および毛細血管での顕著な血管拡張が観察された。さらに細動脈においてCO2吸入負荷時の脳血管反応性に伴う血管拡張率を測定し、慢性低灌流後の血管拡張率と比較した結果、両者に負の相関関係があることが示された。次に、[11C]flumazenil-PETおよびMRIにより神経脱落及び脳萎縮を評価したが、それぞれ有意な変化はなかった。一方で、慢性低灌流後1ヶ月において脳賦活時の神経機能低下を示した。初年度は、慢性低灌流モデルマウスの脳障害を多角的に明らかにするための評価システムの立ち上げについて、大きく分けて3つの課題を遂行した。課題1:慢性低灌流モデルマウスの総頚動脈結紮前後の脳血流変化をレーザードップラー血流計で測定し、その時の脳血管ネットワークの立体構造変化を二光子励起レーザー顕微鏡で測定した。これにより慢性低灌流モデルの障害レベルを評価した。課題2:CCDカメラを用いた新規光イメージング装置を用いて正常マウスの脳機能を測定し、測定値の正確性の評価を行った。課題3:[11C]flumazenil(FMZ)-PETによる慢性低灌流モデルマウスの神経細胞分布密度評価を行った。得られた研究成果を下記に記述する。課題1:慢性低灌流モデルマウスが脳卒中の疾患レベルの中の貧困灌流状態であることを証明した。本研究成果は、国際誌(J Cereb Blood Flow Metab. 2014; 34(8):1363-72.)に掲載された。課題2:CCDカメラを使った新規光イメージング装置で得られた覚醒マウスの脳血流動態と酸素代謝を測定値は、ヒトのPET測定値で得られた測定値と類似した結果となった。本研究成果は、国際誌(J Neurosci Methods. 2014; 30;237:9-15)に掲載され、昨年度の日本光学会(筑波)において招待講演を行い、日本脳循環代謝学会の最優秀ポスター賞を受賞した。課題3:[11C]flumazenil-PETと免疫染色法により慢性低灌流モデルマウスの神経細胞分布密度評価を行った結果、脳細胞密度の低下が見られなかった。一方で、レーザードップラー血流計による脳血流測定から脳機能障害が観察されている。この研究成果は、本年度の日本核医学会(東京)で報告する予定である。国際誌への年内の投稿を目指して準備中である。平成27年度は、前年度から行っている慢性低灌流モデルマウスを用いた[11C]flumazenil-PETおよび免疫染色法による神経密度評価および、MRIによる脳萎縮評価、光イメージングによる脳血管機能評価の研究を進めた。この研究により、慢性低灌流モデルマウスは神経脱落及び脳萎縮が生じないが、低灌流後1ヶ月で脳機能障害が生じることが明らかとなった。この成果は、国際誌(Scientific reports 2016 Apr 27;6:25072. doi: 10.1038/srep25072)に掲載された。昨年度に立ち上げた新規光イメージング装置を用いて、慢性低灌流モデルマウスの血管機能評価のための基礎的なデータを測定した。具体的には、CO2吸入負荷時の脳血管反応性における動脈及び毛細血管および静脈の機能の関係性を明らかにした。この研究成果は、国際誌(Microcirculation. 2015 Nov;22(8):744-52.)に掲載された。さらに、脳神経機能評価のためのフラビン蛋白蛍光イメージングの補正法の開発に成功し、昨年度に国内学会(ニューロフォトニクス:2015年12月東京)にて報告した。この方法を用いて、慢性低灌流モデルマウスの神経活動の低下を直接的に観察することに成功した。慢性低灌流モデルマウスにおける脳神経伝達機能を評価することを目的として、覚醒状態のマウスからPETを測定できる実験系を構築し、その有効性を評価した。この研究成果は、国際誌(Synapse. 2015 Dec;69(12):600-6.)に掲載された。さらに、PETと光のマルチモーダルイメージングのシステム開発にも成功した。この研究成果は、国際誌(Physics in Medicine and Biology)に投稿中であり、現在、Minor revisionとして査読中である。初年度の計画通り、慢性低灌流モデルマウスの脳障害レベルを多角的に測定するイメージングシステムの立ち上げが終了した。当初の計画に加えて、[11C]flumazenil(FMZ)-PETと光イメージングによる慢性低灌流モデルマウスの長期測定での研究成果が得られている。

さらに、順調に論文成果が得られており、また、学会賞も受賞した。神経生理学核医学当初に計画した以上の速度で研究が進んでいるため、次年度は、当初に予想した研究成果以上のものが得られるように積極的に研究テーマを発展させていきたい。特に、本研究の特徴としてPETと光イメージングの2つの測定系を組み合わせてマルチスケールに病態を観察していくことにある。その研究の方向性をさらに高めるために、PETと光イメージングの同時測定システムの開発に取り組む予定である。予定よりも効率的(測定エラーによるやり直し等)に実験が行えたため、消耗品費が抑制されたために、予算の一部が残った。予定よりも論文化の進み方が早いため、論文化のための英文校正や投稿料などの増加分に、昨年度の残った予算を充てる。
東アジアにおける中世古窯の考古地磁気データベースの作成とそのデジタル化

我が国における考古地磁気学的研究は1950年代末に始まり、約半世紀の歴史がある。その間に蓄積された考古地磁気測定データは膨大な数にのぼるのが、それらの殆どが遺跡の発掘調査に伴って試料が採取され、測定結果はそれぞれの発掘調査報告書に掲載されているため、まとまったデータベースは存在しなかった。本研究ではそれら散在している考古地磁気データを中世のもの中心に出来る限り収集し、データベースの作成を試みた。しかし、日本各地の遺跡の時空分布には大きな偏りがあり、中世の遺跡がほとんどない地域も見られ、収集データの時代分布は、縄文時代から近世にまで亘ることになった。また、九州南部、四国、東北・北海道などデータが極端に少ない地方と、北陸・東海地方などデータの過半数を占める地方とに分かれた。結果として、2,500を超えるデータを収集することが出来たが、上述のように、地域的な偏りと時代的な偏りを解消することは出来なかった。少しでもこれらの偏りを軽減するために、奄美地方喜界島の焼土遺構や、静岡県内の須恵器窯(衣原古窯、入野高岸1・2号窯)や中世古窯(篠原1・2・3号窯・すやん沢古窯)のサンプリングを行った。また、より確実な地磁気変動を明らかにするために、多くの測定データが得られている大府市内の山茶碗の古窯跡群(石亀戸1.2.3号窯、砂原古窯、深廻間A1・2号窯、B1・2・3号窯、C1・2号窯、瀬戸B1・2・3・4号窯、C1・2・3号窯、久分2・3・4・5号窯)でもサンプリングを行った。さらに、東アジアの考古地球磁場分布を明らかにする基礎データを得るために、カンボジア王国の中世のクメール陶器窯について、昨年度と今年度の2度にわたる調査・試料採取旅行を行った。これらのデータによって、東アジアの中世の地球磁場分布の解明が期待される。16世紀後半から地磁気の継続的観測が始まり、地磁気に永年変化が存在することが明らかになった。大航海時代が始まり、船に羅針盤が備えられるようになって、磁針のふれを補正するために世界の海で偏角観測がなされた。日本近海でも17世紀初頭以来いくつかの観測結果が残されている。それらの観測値を解析することによって、日本列島およびその周辺海域の17世紀中頃の地磁気偏角分布の概容が明らかになった(広岡、2004)。当時は偏角の地域差に東西で大きな勾配があった。この状況は17・18世紀の日本の考古地磁気研究の結果にも現れている。すなわち、西日本の古伊万里や萩焼古窯の考古地磁気データと日本中央部の古九谷や美濃古窯のデータとの間に5°以上の差異が指摘されており、上記の解析結果と非常に調和的である。本年度は、日本の中世の考古地磁気データは17・18世紀のみに、しかも九州北部と本州にしか無いため、既存の考古地磁気データの集積を行うとともに、10世紀まで遡る中世のデータを得るべく、また、日本列島およびその周辺地域さらに東南アジアまで範囲を広げ、考古地磁気試料の採集を行った。南西諸島の喜界島の1011世紀の焼土坑を有する半田B遺跡とカンボジア・シエムリアップ郊外の1013世紀のソ・サイ遺跡の古窯の考古地磁気サンプリングを行い、中世東アジア地域の地球磁場分布を解明する基礎データの収集に集中した。本州では、愛知県大府市所在の中世山茶碗古窯・瀬戸B古窯跡群の14号窯のサンプリングを行った。現在これらの採集試料の考古地磁気測定を鋭意行っており、測定結果が待たれるところである。
各種実験腎炎モデルにおけるRac/MRの役割とその作用細胞・機序の探索

肥満糖尿病においては血中アルドステロン濃度の上昇と腎局所におけるRac1活性上昇が協同的に腎ミネラルコルチコイド受容体活性を上昇させ、腎障害を強力に進展させることが示唆された。メサンギウム細胞培養株に対するグルコース負荷は同細胞のRac1活性化とMR活性化を惹起し、Rac1活性の抑制によりMR活性も抑制されることからMR活性化はRac1活性化を介することが示唆された。また肥満ラット由来の脂肪細胞の培養上清は、副腎皮質由来細胞のアルドステロン分泌を著明に増加させ、脂肪細胞由来のアルドステロン分泌刺激因子の存在と肥満におけるその増加が示唆された。in vitroにおいては腎由来細胞株を用いて、高グルコース刺激がRac1の活性化を介してMR活性化をもたらすこと、Rac1の阻害によりその効果が消失することを見出した。Rac1の活性化がグルコースによるMR活性化に必須であることをさらに確認するため、恒常活性型Rac1変異遺伝子のトランスフェクションがグルコース同様のMR活性化をもたらし、かつ恒常活性型Rac1変異遺伝子のトランスフェクション下ではグルコースのMR活性化作用が消失することを見出した。同様に優性阻害型Rac1変異遺伝子のトランスフェクションによってMR活性が抑制され、グルコースによるMR活性化作用が消失することを確認した。in vivoにおいてはI型・II型糖尿病のいずれにおいても腎Rac1が活性化していることを見出し、Rac1阻害により腎障害が改善することを確認した。特にI型糖尿病モデルにおいてインスリン投与による腎Rac1活性の抑制を確認した。肥満を伴うII型糖尿病モデルマウスにおいては血中アルドステロンが高値にも関わらずRac1抑制により有意にMR活性が抑制され、腎障害が改善することを初めて見出した。これらの内容を報告するための準備と修正を今年度は主に行っていたため、その他のモデルの検討には当初予定より遅延が生じた。Alb負荷による腎障害モデルなどを検討中である。糖尿病性腎症モデルの論文化に手間取り、追加実験等に時間を要したため。検討対象とする腎障害モデルの数を絞り更なる検討を行いつつ、新たなRac1あるいはMR系活性化機構に的を絞り、その解明と新たなMR系活性化抑制法の開発に注力するとともに、Rac1/MR系の作用についてより細胞特異的な解析に挑戦する。またRAAS系が活性化したモデルにおけるMR活性抑制や、他のAIIに依らないアルドステロン分泌が亢進して、結果としてMR活性が上昇しているようなモデルに着目し、アルドステロンの不適切分泌のメカニズム解明も新たに挑戦する。特に肥満モデルにおいてアルドステロンの不適切分泌がRac1抑制によるMR活性の十分な抑制を阻害していると考えられたことから、肥満におけるアルドステロンの分泌制御異常の原因の探索を行う。上記目標達成のために種々の腎炎モデルの作成とその解析、あるいは培養細胞を用いた検討に使用する。新規物質の発見が見込める場合にはその探索にも用いる。腎炎モデルに関してはアドリアマイシン腎症・虚血再還流モデルなど、比較的容易に作成可能で、かつ遺伝的な操作の不要なモデルを用いて、ポドサイト特異的Rac1 KOマウス・ポドサイト特異的Rac1トランスジェニックマウス・マクロファージ特異的MR KOマウスなどの遺伝子操作モデルとの組み合わせを検討することで、よりRac1あるいはMRの作用がどの細胞種で障害的に優位な働きを持つのかを解明することを検討する。アルドステロンの分泌制御に関連しては脂肪組織、あるいは細胞細胞由来の因子がアルドステロンの分泌を促進することが疑われ、これらの探索を行うとともに、インスリンの分泌制御に重要な役割を持つことが知られるRac1が、アルドステロンの分泌に関わるかについて検討する。
性ホルモン受容体のユビキチン化介在性分解による癌細胞増殖制御機構

多くの細胞質・核質に存在するタンパク質の分解にユビキチンープロテアソーム系が関与している。この分解系の特徴は、基質特異性が高く、分解速度が速いことである。この特徴を利用して、転写因子や細胞シグナル伝達や癌遺伝子産物や癌抑制遺伝子産物は、自分自身のタンパク質としての発現量を調節している。性ホルモン受容体も最近ユビキチン化により発現量(分解量)が制御させていることが報告されている。特にエストロゲン受容体α(ERα)やアンドロゲン受容体(AR)などのホルモン受容体は、リガンドと複合体を形成して、転写因子として標的遺伝子の転写を活性化し、生殖器の発達やホルモン依存性癌(乳癌や子宮体癌など)の腫瘍形成に影響を与えることが知られている。本研究計画では、ホルモン依存性癌において重要分子であるホルモン受容体(男性ホルモンと女性ホルモン)に対して、そのユビキチン化の分子論的機序を解明することを目的とする。我々はERαを特異的にユビキチン化するユビキチンガーゼE3、TRIM25/EFPを新たに同定し、生化学的及び細胞生物学的解析を行った。TRIM25はERαと直接結合し、in vitroユビキチン化アッセイにおいてERαをユビキチン化することが確認された。また細胞内にTRIM25を過剰発現させると、ERαのユビキチン化を促進することが判明した。また、各進行度の子宮体部癌の病理検体に対して、ウエスタンブロット解析によるTRIM25の発現レベルを調べたところ、進行度レベル依存性の発現変化が認められた。また、ARに結合するリングフィンガードメインを有したタンパク質としてTRIM68を同定したところであり、その機能を解析したところ、アンドロゲン依存性転写活性化を促進させることが判明し、分子レベルでの解析を進めている。多くの細胞質・核質に存在するタンパク質の分解にユビキチン-プロテアソーム系が関与している。我々はERαを特異的にユビキチン化するユビキチンガーゼE3、ERα-associated Ring-finger protein (EARF)を新たに同定し、生化学的及び細胞生物学的解析を行った。EARFはERαと直接結合し、in vitroユビキチン化アッセイにおいてERαをユビキチン化することが確認された。また細胞内にEARFを過剰発現させると、ERαのユビキチン化を促進することが判明した。また、各進行度の子宮体部癌の病理検体に対して、ウエスタンブロット解析によるEARFの発現レベルを調べたところ、進行度レベル依存性の発現変化が認められた。また、ARに結合するリングフィンガードメインを有したタンパク質としてAARFを同定したところであり、その機能を解析した.ところ、アンドロゲン依存性転写活性化を促進させることが判明し、分子レベルでの解析を進めている。
新規ナノデバイス創製のためのナノラボラトリに関する研究

1.超小型ナノマニピュレータの開発透過型電子顕微鏡(日立,H-800)内に収納可能な超小型ナノマニピュレータを開発し,走査型電子顕微鏡(日本電子,JSM6500F)内で受動ステージを塑性変形させて粗動調整を行う新しい手法を提案した.また,透過型電子顕微鏡(日本電子,JEM-2100)に装着可能な超小型ナノマニピュレータを試作し,システム全体をPCで一元管理してCCD観察を行い,EDS(エネルギー分散形X線分析装置)によるその場元素分析を可能とした.2.ナノラボラトリにおける加工・成膜単一のカーボンナノチューブ(CNT)プローブを用いて,電界電子放出を利用した電子ビーム誘起蒸着(EBID)によって成膜・パターンニングされた元素成分を分析した.W(CO)_6を利用した導電性薄膜を成膜し,EDSにより成分分析した結果,タングステン質量が98%の高純度金属の堆積物が実現できた.また,単一CNTプローブの表面に二酸化ルテニウム(RuO_2)を修飾し,電界放出電圧が約20%低減できることを明らかにした.3.ナノラボラトリにおける操作・組立多層CNTの外層の一部を破壊し,内層と外層を分離したナノベアリングユニットであるテレスコピングナノチューブをTEM内で観察しながらその場作製した.透過型電子顕微鏡の高分解能・透過像観察によりこれまで困難であった作製過程を明らかにした.4.ナノラボラトリにおける計測・評価多層CNTから作製したテレスコピングナノチューブに外部電界を加えて内層と外層をスライド変位させ,電圧に応じて内層が移動することが確認した.また単一のCNTのエミッション電流変化・テレスコピングナノチューブの外層と内層間の抵抗値変化・CNTと基板間の滑り抵抗変化を利用した新しい距離センサナノデバイスを提案し,基礎特性を計測・評価した.1.超小型ナノマニピュレータの開発透過型電子顕微鏡(日立,H-800)内に収納可能な超小型ナノマニピュレータを開発し,走査型電子顕微鏡(日本電子,JSM6500F)内で受動ステージを塑性変形させて粗動調整を行う新しい手法を提案した.また,透過型電子顕微鏡(日本電子,JEM-2100)に装着可能な超小型ナノマニピュレータを試作し,システム全体をPCで一元管理してCCD観察を行い,EDS(エネルギー分散形X線分析装置)によるその場元素分析を可能とした.2.ナノラボラトリにおける加工・成膜単一のカーボンナノチューブ(CNT)プローブを用いて,電界電子放出を利用した電子ビーム誘起蒸着(EBID)によって成膜・パターンニングされた元素成分を分析した.W(CO)_6を利用した導電性薄膜を成膜し,EDSにより成分分析した結果,タングステン質量が98%の高純度金属の堆積物が実現できた.また,単一CNTプローブの表面に二酸化ルテニウム(RuO_2)を修飾し,電界放出電圧が約20%低減できることを明らかにした.3.ナノラボラトリにおける操作・組立多層CNTの外層の一部を破壊し,内層と外層を分離したナノベアリングユニットであるテレスコピングナノチューブをTEM内で観察しながらその場作製した.透過型電子顕微鏡の高分解能・透過像観察によりこれまで困難であった作製過程を明らかにした.4.ナノラボラトリにおける計測・評価多層CNTから作製したテレスコピングナノチューブに外部電界を加えて内層と外層をスライド変位させ,電圧に応じて内層が移動することが確認した.また単一のCNTのエミッション電流変化・テレスコピングナノチューブの外層と内層間の抵抗値変化・CNTと基板間の滑り抵抗変化を利用した新しい距離センサナノデバイスを提案し,基礎特性を計測・評価した.1.超小型ナノマニピュレータの開発透過型電子顕倣鏡(日立,H-800,200kV)(以下,TEM)内に収納可能な超小型ナノマニピュレータを設計し試作した.駆動原理は積層型の圧電素子とヒンジ機構を用いた自由度は能動3自由度,受動3自由度とした.能動3自由度は圧電素子とヒンジ機構によりTEM内て動作可能である受動3自由度は走査型電子顕微鏡(JEOL,JSM-6500F,30kV)(以下,SEM)内に収容可能なナノマニピュレータによって駆動するため,SEM内ナノマニピュレータにTEM内ナノマニピュレータが組み込めるように改良した.以上により,TEM & SEM融合型のナノマニピュレーションシステムの基本要素が完成した.TEM観察は良好であった.2.ナノラボラトリにおける加工・成膜単一カーボンナノチューブプローブによりカーボンナノチューブ(以下,CNT)の長さを短縮加工した.また単一カーボンナノチューブプローブの電界電子放出を利用した電子ビーム誘起蒸着(EBID)による成膜・パターンニング特性を調べた.EBIDによりW(CO)_6を利用した導電性薄膜を成膜し,以上のタングステン成分が計測できた.3.ナノラボラトリにおける操作・組立1.で述べたように,SEM内のナノマニピュレータにTEM内の超小型ナノマニピュレータを容易に取り付け,脱着するための機構を設計し,試作した.超小型ナノマニピュレータをTEMに組み込んで制御するための制御システムを設計した.4.ナノラボラトリにおける計測評価CNTを用いたナノプローブを静電気力によって共振させ,そのときの振幅を走査型電子顕微鏡によって画像観察することによって,共振周波数を計測し,これに基づいてCNTのヤング率を同定した.

アーク放電によって製作した多層CNTに対し,様々なサンプルのヤング率を計測した.1.超小型ナノマニピュレータの開発昨年度に試作した透過型電子顕微鏡(日立,H-800,200kV)(以下,TEM)内に収納可能な超小型ナノマニピュレータは,走査型電子顕微鏡(日本電子,JSM6500F)内部で受動ステージを塑性変形させて粗動調整を行う形式とした.剛性の評価を行い,異なる顕微鏡間で試料を移動する際に問題がないかどうかを評価した.この結果,受動ステージの固定部の強度が低いことが判明した.このため,固定部の材質を銅とし,塑性変形部は鉛またはインジウムとして機械的特性を改善した.2.ナノラボラトリにおける加工・成膜単一カーボンナノチューブプローブの表面に二酸化ルテニウム(RuO_2)を担持して,その電界放出特性を詳細に調べた.また,二酸化ルテニウムで表面を修飾した単一カーボンナノチューブプローブでは修飾しない場合と比べて,電界放出電圧を約20%低減できることがわかった.また,電界電子放出を利用した電子ビーム誘起蒸着(EBID)による成膜・パターンニング特性を調べた.EBIDにより,W(CO)_6を利用した導電性薄膜を成膜し,エネルギー分散型X線分析装置を用いて成分分析した結果,タングステンの質量が堆積物の98%にも達し,高純度金属の堆積を実現した.3.ナノラボラトリにおける操作・組立1.で開発した新型受動ステージを有する超小型ナノマニピュレータをTEMに組み込んで,各種ナノ材料をTEM内で観察しながら操作するシステムを構築した.4.ナノラボラトリにおける計測・評価多層のCNTを破壊し,内層と外層を分離し,破壊された部位をTEM内で観察した.また,外部電界を加えて内層と外層をスライド変位させ,静止画を記録したところ,電圧に応じて内層が移動することが確認できた.これによりCNTがナノアクチュエータに応用できることを示した.1.超小型ナノマニピュレータの開発これまで利用してきた透過型電子顕微鏡(日立,H-800)に加えて,新たに透過型電子顕微鏡(JEOL, JEM-2100)に装着可能な超小型ナノマニピュレータを試作した.これによりシステム全体をPCで一元管理してCCD観察を行い,さらにはEDS(エネルギー分散形X線分析装置)によるその場元素分析が可能となった.このため新たに受動ステージを設計し,位置決め特性を評価した.2.ナノラボラトリにおける加工・成膜単一のカーボンナノチューブ(CNT)プローブを用いて,電界電子放出を利用した電子ビーム誘起蒸着(EBID)によって成膜・パターンニングされた元素成分を分析した.W(CO)_6を利用した導電性薄膜を成膜し,EDSにより成分分析した結果,タングステン質量が98%の高純度金属の堆積物が実現できた.3.ナノラボラトリにおける操作・組立多層CNTの外層の一部を破壊し,内層と外層を分離したナノベアリングユニットであるテレスコピングナノチューブをTEM内で観察しながらその場作製した.透過型電子顕微鏡の高分解能・透過像観察によりこれまで困難であった作製過程を明らかにすることができた.4.ナノラボラトリにおける計測・評価CNTを用いた新規ナノデバイスとして,単一のCNTからのエミッション電流変化・テレスコピングナノチューブの外層と内層間抵抗値変化・基板との滑り抵抗変化を計測することによる距離センサデバイスを提案し,基礎特性を計測・評価した.
栄養障害型表皮水疱症の新しい治療法の開発:終止変異を有するエクソンのスキッピング

表皮水庖症の中で,VII型コラーゲンの発現がない重症の劣性栄養障害型は,予後が不良のため,治療法の開発が急務である。本症の原因は,VII型コラーゲン遺伝子の両方のアリルに存在する早期終止コドンである。現在,正常のVII型コラーゲン遺伝子(COL7A1)を導入する遺伝子治療が期待されているが,技術的・倫理問題など解決すべき問題も多い。本研究の目的は,COL7A1の早期終止コドンを含むエクソンに対するアンチセンスオリゴヌクレオチド(anti-oligo)を本症患者病変部に投与することにより,そのエクソンのスキッピングを誘導し,COL7A1全長の翻訳可能にする新規治療法を開発することにあった。今回の研究では、日本人重症型によく見られる変異である、COL7A1の5818delCを標的とした。まずその変異が存在するエクソン70のエクソンスキップが可能かどうかを検討した。コンピュタープログラムから2つのanti-oligoを作成し、培養表皮細胞に添加したところ、一つのanti-oligoで効率的にエクソンスキップが誘導された。さらに、人皮膚を動物に移植して、その皮膚にanti-oligoを投与すると、生体でもスキップが確認された。次に、5818delC特的なanti-oligoを作成し、本症患者培養表皮細胞に添加した。その結果、5818delCをもつアリルにのみ、エクソンスキップが誘導され、いままでなかったVII型コラーゲンの発現が認められるようになった。今回の結果は、重症型表皮水庖症において、anti-oligoを用いたエクソンスキップ療法の有用性を初めて示すものであり、さらに臨床応用に向け基礎的な研究が継続されるべきであると、結論した。
低分子化合物を用いたダイレクトリプログラミングによる新たな樹状細胞培養系の樹立

がんは我が国における死亡原因1位の疾患であることから重大な社会問題である。これまでにがん免疫療法の開発は精力的に進められている。実際、免疫チェックポイント阻害薬は著しい効果を示しているが、奏効率の低さの問題がある。このため、新たな免疫治療法の開発が期待されている。従来から、がん特異的免疫反応を誘導、増強する目的で樹状細胞を用いた免疫療法が行われているが、質の高い樹状細胞を安定的に準備することが困難な場合がある。本研究では、低分子化合物を用いて、質的に優れた樹状細胞が誘導できる新たな培養システムの樹立と樹状細胞ワクチン療法の創出を目的とする。
交通事故時の自転車乗員の頭部保護に関する研究

自転車乗員と四輪車の有限要素法による衝突解析を行った.自転車乗員の挙動は膝高さが四輪車のフード高さによりも高い場合には,自転車乗員は大腿部まわりに回転する.膝高さがフード高さによりも低い場合には腰部がフード上を滑り,頭部が四輪車後方に衝突する.これらの知見は事故分析や頭部保護技術に反映されることが期待される.事故データから自転車乗員頭部が四輪車のAピラーと衝突した際には,重症度が大きい.頭部インパクタを用いて速度35km/hにてフロントピラーに対する衝撃試験を実施した.頭部傷害値はヘルメット着用で減少したがその値は3000を超えた.Aピラーの変形エネルギーの吸収が必要であることが示された.自転車乗員と車のマルチボディ衝突モデルを作成し,自転車の衝突形態別に自転車乗員の挙動や頭部の衝突条件(衝突速度・角度)を求め,実験と有限要素解析の基礎条件を構築した.特に,自転車の背面から車が追突する場合に,頭部の衝突速度が大きくなることが示された.マルチボディモデルに加えて,自転車乗員について人体全身有限要素モデルを,自転車および自動車の有限要素モデルとともに作成した.モデルは頭部インパクト試験や脚部インパクト試験など,単体動的実験結果から検証を行った.自転車乗員の全身挙動がマルチボディ解析と一致していることを確認した.これによって,自転車と自動車が衝突した際の詳細な挙動と傷害の解析が可能となった.頭部と車の衝突時の頭部姿勢が明確になるとともに,下肢の特にボンネット先端と膝関節の衝突によって靱帯損傷の危険性が大きいことが新たに明らかになった.人体有限要素解析で求めた頭部の車に対する衝突速度や角度をもとに,ヘルメット有無にて頭部インパクタを用いた衝撃実験(車両打撃実験)をおこなった(35 km/h).路面への落下試験(1.5 m)では,頭部傷害値が大幅に減少し,ヘルメットの有効性が示された.しかし,ヘルメットをインパクタに着用した状況でも実験を行った結果,頭部傷害値の減少幅は小さく,自動車の車体衝突時にはヘルメットの有効性は限定されていることが明らかになった.人体頭部のみの有限要素モデルによって,ヘルメット有無による車体への衝突解析を行った結果,ヘルメットにより頭蓋骨骨折は発生せず,脳のひずみも小さな値となり,ヘルメットが頭部保護に非常に有効であることが示された.これらは頭部インパクタによる衝撃実験とは異なる結果となっており,今後,詳細に検討していく必要がある.自転車乗員と車のマルチボディモデルから,自動車との衝突部位や自転車の速度によって,自動車と自転車の衝突形態によって頭部が自転車の車体と衝突する場合としない場合を分類した.これらの知見は,自転車乗員保護のための自動車エアバッグやポップアップフードのトリガーを与える衝突センサーに有用であり,現在,特許出願を進めている.事故データから,自動車のAピラーによる自転車乗員頭部への加害性が非常に大きいとの結論を得た.そこで,自動車自転車乗員頭部のAピラー衝突時のヘルメットによる頭部保護について検討した.衝突速度35 km/hにてAピラーに対する歩行者頭部インパクタ試験を実施した結果,頭部傷害値(HIC)はヘルメット着用で減少したが,3000(重篤な頭部傷害の確率99%)を超えていた.HICの1500(頭部傷害確率50%)は衝突速度26.3 km/hと見積もられた.頭部インパクタによる有限要素解析を実施した結果,剛体面への自由落下(地上高1.5 m)ではヘルメットのライナーはエネルギーを吸収し,HICもヘルメット非装着の値11142から装着によって1432に減少した.しかし,Aピラーに対する衝突(35 km/h)ではヘルメットのライナーが局所的に変形し,底付きすることで頭部インパクタに高い加速度が発生することが示された.ヘルメットを装着した人体頭部有限要素モデルによる解析では,落下試験,Aピラー衝突ともに頭蓋骨の骨折は発生しなかった.しかし,Aピラー衝突では脳のひずみが大きな値となった.有限要素解析からヘルメット着用については頭蓋骨骨折無しの脳損傷が発生しうる可能性が示された.これらの結果の妥当性,ヘルメットの衝撃保護性能の向上,およびその評価方法をさらに検討していく必要がある.愛知県の事故データを用いて,自転車乗員と四輪車の事故分析を実施した.愛知県では道路の広さにともない,自転車乗員が道路を渡りきれないことによる事故が他の地域よりも多いが,他の地域と同様に見通しの悪い狭い道から自転車が飛び出す事故が最も多く,自動ブレーキでは対応困難な場合が多いことが示された.自転車乗員と四輪車の衝突に関する有限要素解析から,自転車乗員の挙動について検討した.自転車乗員はペダルを踏み足を回転させるので,膝高さが変化する.膝高さが四輪車のフード前端高さより高い場合には,腰部がフード上を滑り,自転車乗員の頭部は四輪車のウィンドシールド上方やルーフヘッダなど,車両後方に衝突する.膝高さが四輪車のフード前端高さよりも低い場合には,大腿部がフード前端を軸として回転し,頭部の四輪車衝突位置はウィンドシールド下端となった.これまで自転車乗員腰部はフード上を滑ると考えられていたが,本研究によって膝高さと四輪車の前端高さの関係によって変わることが示され,事故再現や自転車乗員の頭部保護にも反映されることが期待される.事故データから,四輪車のフロントピラーによる自転車乗員頭部の加害性が非常に大きいとの結論を得た.そこで,自転車乗員のフロントピラー衝突時のヘルメット有無による頭部保護について検討した.歩行者頭部インパクタを用いて衝突速度

35km/hにてフロントピラーに対する打撃試験を実施したところ,頭部傷害値(HIC)はヘルメット着用で減少したが,HIC3000(重篤な頭部傷害の確率99%)を超えていた.頭部の加速度波形を基にした簡易モデルを作成し,ヘルメットの変形と四輪車のフロントピラーの変形による頭部傷害値の影響を調べた.その結果,頭部保護を行うためにはヘルメットの変形だけでは不十分で,フロントピラーが6-7kNで座屈してエネルギーを吸収する必要性が示された.自転車乗員と四輪車の有限要素法による衝突解析を行った.自転車乗員の挙動は膝高さが四輪車のフード高さによりも高い場合には,自転車乗員は大腿部まわりに回転する.膝高さがフード高さによりも低い場合には腰部がフード上を滑り,頭部が四輪車後方に衝突する.これらの知見は事故分析や頭部保護技術に反映されることが期待される.事故データから自転車乗員頭部が四輪車のAピラーと衝突した際には,重症度が大きい.頭部インパクタを用いて速度35km/hにてフロントピラーに対する衝撃試験を実施した.頭部傷害値はヘルメット着用で減少したがその値は3000を超えた.Aピラーの変形エネルギーの吸収が必要であることが示された.平成26年の計画は,マルチボディモデルと人体有限要素モデルによって,自転車乗員頭部の保護方法を進めるというものであった.以下,研究の進展状況を項目別に述べる.1.マルチボディ解析シミュレーションモデルにより,衝突形態別に頭部の衝突位置を求め,頭部の軌跡を定式化した.これらは自動車の衝突センサーの基礎的な知見となり得るものとなった.2.頭部インパクト試験自転車ヘルメットを装着した頭部インパクタに対して,落下試験及び自動車への衝突実験を行い,頭部の傷害値を把握した.ヘルメットは路面への落下に対して設計されており,十分な保護性能を示した.しかし,車への高速度の衝突では頭部傷害値が高く,特にフロントピラーへの衝突では低速度でも高い頭部傷害値を示した.これらにより,ヘルメットの衝撃特性を明確化することができた.3.人体有限要素モデルによる衝撃解析ヘルメットを装着した人体頭部有限要素モデルを自動車に衝突させ,検討を行った.この結果,ヘルメットの局所的変形が頭蓋骨骨折をもたらすことや,ヘルメットの応力分散効果によって頭蓋骨骨折が発生しない状況で脳損傷が発生しうるなど新たな知見が得られた.バイオメカニクスの点から,これらの頭部傷害の評価手法を新たに考慮する必要が生じている.また,ヘルメットの性能限界が明らかになったことから,フロントピラーの剛性低下など自動車側の対策が必要との結論を理論的に導いた.以上のように,平成26年度の計画通りに,研究は順調に進んでいる.
受容体型チロシンフォスファターゼの基質同定法の確立とその応用

受容体型チロシンフォスファターゼ(RPTP)ファミリーはおよそ20の分子からなる。それぞれ特異的なタンパク質のリン酸化チロシンを脱リン酸化し、その基質分子の活性を調節する、いわゆる分子スイッチとして働いている。特に神経系でその重要性が認識されており、研究代表者は、PTPRσと呼ばれるRPTPの基質としてCortactinを同定し、これが軸索再生阻害に繋がることを示した。しかし一般に、RPTPの基質分子の多くが未だ不明のため、創薬などの標的となるには心もとない。本研究では、近位依存性ビオチン標識法を基盤に、RPTPの基質分子を網羅的に同定する手法の確立を目指す。
広帯域マルチキャリア無線通信システムのための適応ピーク電力抑圧技術の開発

OFDM伝送に代表されるマルチキャリア伝送では、送信電力のピーク対平均電力比(PAPR)が高くなることが問題となる。本研究課題では、電力増幅器における電力効率を改善するために、マルチキャリア信号のPAPRを低減する技術を開発することを目的とする。ターボ符号およびLDPC符号の性質を利用したサブキャリア位相制御型のPAPR抑圧技術を開発した。複数のアンテナ素子を用いるMIMO通信システムにおいて、通信品質を考慮しながらアンテナ素子当たりのピーク送信電力を抑圧する技術を開発した。さらに、電力増幅器の非線形歪みを補償する実用的な技術を開発し、PAPR抑圧技術と併用した場合の有効性を示した。本研究課題では、電力増幅器における電力効率を改善するために、マルチキャリア信号のPAPRを低減する方式を開発することを目的とする。本年度は、LDPC符号化OFDM信号のピーク電力をサブキャリアの位相制御により抑圧する技術、およびMIMO通信システムにおいてアンテナ素子あたりの平均出力電力を通信品質を考慮しながら抑圧する技術を開発し、その有効性を確認した。1. LDPC符号化OFDM信号に対するピーク電力抑圧技術を開発した。この方式は、符号化ビット(サブキャリア位相)をグループ単位で適応的に反転させることによりピーク電力を抑圧し、受信側で符号反転の有無をLDPC符号の検査行列の性質に基づいて推定するものである。本方式の基本特性を明らかにした。また、多値変調時を用いたOFDM信号に対しても有効であることを示した。2.ターボ符号化OFDM信号において検査ビットのみを反転させることでRAPRを抑圧する方式をMIMO通信システムに適用し、その特性を明らかにした。3. MIMO通信システムにおいて、通信品質を考慮しながらアンテナ素子当たりの平均電力を抑圧する方式を開発した。送信機側で伝搬路特性が既知である場合の送受信重み係数の最適化法を示し、移動無線通信環境において通信品質をほとんど劣化させずにアンテナ素子あたりの平均出力電力を抑圧可能であることを明らかにした。4.電力増幅器の電力効率を改善するには、マルチキャリア信号のPAPR抑圧技術と電力増幅器の非線形歪補償技術の併用が必須となる。本年度は直交多項式展開に基づく適応プレディストータを用いた非線形歪補償技術を提案し、その基本特性を明らかにした。本年度は、前年度に開発した技術に基づき、MC-CDMシステムおよびMIMO通信システムに適した位相制御型のPAPR抑圧技術を開発した。また、電力増幅器の非線形歪みを補償する実用的な技術を開発し、PAPR抑圧技術と併用した場合の有効性を確認した。1.誤り訂正符号化OFDM信号のピーク電力をサブキャリアの位相制御により抑圧する技術をMC-CDM (マルチキャリアCDM)信号へ拡張した。種々の条件下での特性を明らかにし、開発したPAPR抑圧技術がMC-CDM信号に対しても有効であることを示した。2.開発したPAPR抑圧技術をMIMO-OFDM通信システムに応用し、複数ストリームを送信するMIMO通信システムに適したサブキャリア位相制御型のPAPR抑圧技術と位相制御量の受信側ブラインド推定技術を開発した。種々の条件下における特性および振幅制限型のPAPR抑圧技術(ピークリミタ)と併用した場合の特性を明らかにした。また、多値変調時においても有効であることを示した。3.大学構内における2.4GHz帯の電波伝搬特性を測定した。実測伝搬路データを利用した計算機シミュレーションにより、PAPR抑圧技術を適用したマルチキャリア信号の伝送特性を明らかにした。前年度に開発した直交多項式展開に基づく適応プレディストータ型非線形歪補償技術の改良方式を提案し、マルチキャリア信号に対する歪み補償特性を明らかにした。PAPR抑圧技術と併用した場合の電力利用効率の改善量を明らかにした。
アフィニティー相互作用を用いるキャピラリー電気泳動の高分解能化に関する研究

本研究は、アフィニティー相互作用をキャピラリー内で展開させることによりキャピラリー電気泳動法(CE)の高分解能化をはかろうとするものである。この目的を達成するために物質間の様々な相互作用について電気化学的な側面からの検討を行うとともに、それらの相互作用のCEへの適用を試みた。銅(II)-シクロヘキシル酪酸塩で修飾したカーボンペースト電極は、アミノ酸やリポ酸を銅(II)との錯形成反応によって濃縮でき、これらの生体関連物質を電気化学的に高感度に検出することができた。また銅(II)-ポルフィリン錯体で修飾した電極は糖を選択的に電極上に濃縮でき、糖を電気化学的に高感度に分析できることを示した。タンパク-リガンド相互作用のモデルとして、アビジンとビオチンとの相互作用について検討した。電気化学的に活性な部位を持つビオチン誘導体を調製し,アビジンとの結合によって変化する電極活性部の電極応答を追跡することによって、ビオチンの電気化学的アッセイ法開発の可能性を示すことができた。さらに土壌の産生する腐食物質と金属イオンとの相互作用についても検討し、フミン酸の重金属イオンとの錯形成能力がイオン強度の増加とともに増すことを明らかにすることができた。キャピラリー電気泳動については、キャピラリー壁上に形成させた陽イオン界面活性剤のヘミミセルを利用した有機アニオンの電気泳動分離について検討した。有機アニオンの移動度はこのヘミミセルとの相互作用に大きく影響を受け、この効果を利用して有機アニオンの分離を達成することができた。また生体内に広く分布するビタミンの一つであるナイアシン誘導体のCEによる分離について検討した。泳動バッファーのpHを下げピリジン環の窒素原子上にプロトンを付加すると、その酸解離平衡に基づいて泳動速度が制御され、13種のナイアシン類の分離が達成できた。さらにSDSミセルとの分配平衡を用いることによって、pH9の条件下でも20分以内で13種類のナイアシン類の完全分離が達成できた。さらに、これらナイアシン類のSDSミセルとの分配係数を求めることができた。以上のようにアフィニティー相互作用をキャピラリー内に導入することでCEにおける分解能が改良されることを示すことができた。本研究はアフィニティー相互作用をキャピラリー内で展開させることにより電気泳動法の高分解能化をはかろうとするものであり,この目的を達成するための前準備と基礎的事項の検討のために,平成5年度は電気泳動装置のための電気化学的検出器について検討するとともに,アフィニティー相互作用としてタンパクとその配位子,あるいは核酸間の相互作用について電気化学的側面から検討を行った。またキャピラリー壁上に形成させた陽イオン界面活性剤のヘミミセルを利用した有機アニオンの電気泳動分離を検討した。その概要は,(1)電気化学検出器を有するキャピラリー電気泳動装置の開発;錯形成反応による移動度制御に基づく金属イオン等の精密分離の達成のため,電気化学的な検出器を有する装置の開発を行った。UVや蛍光検出器を用いる従来の装置では,用いる配位子にかなりの制約を受けるが,この装置により配位子の選択が容易となり,理想的な泳動系のデザインが可能となる。(2)アビジン-ビオチン相互作用の電気化学的検討

;卵白中のタンパクであるアビジンとビオチンとの相互作用は生体タンパクと配位子との結合の中で最も強いものの一つである。その相互作用を電気化学的に追跡するために,電気化学的に活性な部位を持つビオチン誘導体を用い,その電気化学検出法について検討し,アッセイ法開発の可能性を示すことができた。(3)核酸間相互作用を用いるアンペロメトリックセンサーの開発;アルキル鎖を有するシトシンとGMPとの核酸間相互作用(ベースペアリング)効果を用い,電極活性なマーカーイオンの膜透過性を制御することによって,GMPを選択的に検出するアンペロメトリックセンサーを開発することができた。(4)陽イオン界面活性剤のヘミミセルによる移動度制御;電気浸透流は泳動溶液中の陽イオン界面活性剤の濃度変化とともに電気浸透流の逆転も含む4つの段階的な変化を示すことが明らかとなった。このうち第2段目は界面活性剤がキャピラリー壁上にヘミミセルを形成する領域であり,試料の移動度はこのヘミミセルとの相互作用に大きく影響を受けることが分かった。この効果を利用して有機アニオンの分離を達成することができた。キャピラリー電気泳動法(CE)における高分解能化を目指して、各種平衡反応のキャピラリー内への導入について検討した。特に今年度は(1)生体内に広く分布するビタミンの一つであるナイアシン誘導体のCEによる分解、(2)生体タンパク質とリガンドの相互作用すなわちアフィニティー相互作用の電気化学的検出、(3)土壌の産生する腐食物質と金属イオンとの相互作用に与える塩濃度の効果について検討した。(2)(3)については直接CE分離に関するものではないが、それらの相互作用をキャピラリー内に導入するために是非とも必要となる基礎的検討である。それぞれの項目について成果の概要を以下に述べる。(1)ナイアシンは分子中にピリジン骨格を有し、生体内で代謝されて種々の類似体を生成する。これらのナイアシン類をpH9の泳動溶液でCE分離を試みたところ、この条件下では多くのナイアシン類は同じ泳動速度を持ち分離されない。しかし、pHを下げピリジン間の窒素上にプロトンを付加すると、その酸解離平衡に基づいて泳動速度が制御され、13種のナイアシン類の分離が達成できた。さらにSISミセルとの分配平衡を用いることによってpH9の条件下でも分離でき、20分以内で13種類のナイアシン類の完全分離が達成できた。さらに、これらナイアシン類のSDSミセルとの分配係数を求めることができた。(2)生体の持つ機能性分子としてタンパク質であるアビジンを用い、そのビオチンとの強い特異的な相互作用を利用する電気化学的アッセイ法について検討した。電極活性物質でラベル化したビオチンリガンドを用いることによってビタミンHの高感度検出法を開発した。(3)土壌産生の腐食物質の一つであるフミン酸の酸・塩基平衡を連続分布モデルによって解析し、フミン酸中には二つの酸解離可能な官能基群があることを明らかにした。またフミン酸の重金属イオンとの錯形成能力がイオン強度の増加とともに増すことを明らかとし、河口などで天然水のイオン強度が急激に変化するような場合のフミン酸の動的挙動についての知見を得ることができた。
cofiniteな双曲離散群のgrowth functionについて

今年度は、前年度末に研究結果を出し、執筆中であった論文『The growth function of Coxeter dominoes and 2-Salem numbers』を完成させ、専門誌に投稿、受理され、現在出版待ちである。論文の内容は、Vinbergの結果をもとにSchlettweinにより求められた、4次元双曲空間のコンパクトなtotally truncated Coxeter simplexに対し、そのコピー(合同なもの)をn個用意し、余次元1の面に関して合同な面同士を貼り合わせて新たなコンパクトなCoxeter多面体を得る(Coxeter dominoesと呼ぶ)という方法で、パラメータnや貼り合わせ面の選び方による(nに依存する)他のパラメータに関する無限系列を作り、それらの鏡映群に関するgrowth functionやgrowth rateの数論的性質を述べる、というものである。その結果、その中のある部分無限列に関して、growth rateが2-Salem数という代数的整数となることが求められた。ここで2-Salem数とは、絶対値が1より大きい代数的整数で、その最小多項式が対称(reciprocal)であり、2ペアの根α, 1/α, β, 1/β以外はすべて単位円周上にあるというものである。また、博士論文においては、別のコンパクトなtruncated Coxeter simplexから得られる無限系列の鏡映群のgrowth rateが2-Salem数となるという結果も述べた。これらの結果は、双曲Coxeter群のgrowth rateとしての新たな代数的整数の発見として意義があり、4次元の双曲空間に作用するcocompactな双曲Coxeter群のgrowth rateの部分的特徴付けへの貢献となった。現在は、4次元双曲空間の体積有限でコンパクトでない場合についても、研究を進めている。(抄録なし)本研究では、双曲空間のCoxeter多面体から定まる鏡映群に対し、growth functionとgrowth rateの数論的性質を調べることを目的とする。2次元、3次元の双曲空間におけるcompactなCoxeter多面体や2次元の双曲空間におけるnon-compactなCoxeter多面体から定まる鏡映群に関しては、growth rateがそれぞれSalem数、P.V.数という代数的整数となることが知られているが、これら以外の場合についてはgrowth rateの数論的性質はあまり明らかになっていない。例えば、研究代表者が小森洋平氏との共同研究により得た、3次元の双曲空間におけるnon-compactなCoxeter三角錐・Coxeter四角錐の場合はgrowth rateがPerron数になるという結果、Kellerhals氏とPerren氏による、一般次元の双曲空間のcompactなCoxeter多面体の場合はgrowthrateがPerron数になるという予想などがある。本年における研究では、Ruth Kellerhals氏、小森洋平氏の指導の元、4次元双曲空間の、あるcompactなCoxeter多面体から定まる鏡映群の無限系列に対して、それらのgrowth rateが2-Salem数となることを示した。実際、一般には、4次元双曲空間のcompactなCoxeter多面体に関してこの結果が成り立つわけではないが、growth rateとして現れる代数的整数としては新たな種類の発見であり、また、無限個の2-Salem数の幾何学的実現を行ったという点でも意義がある。この内容は、論文にまとめ、現在投稿準備中である。本年度の研究において、4次元双曲空間におけるcompactなCoxeter多面体の無限系列でその鏡映群のgrowth rateが2-Salem数となるものを見つけることができた。この結果を受けて、4次元双曲空間におけるnoncompactなCoxeter多面体の無限系列でその鏡映群のgrowth rateとして新たな種類の代数的整数を発見することに興味がある。また、一般次元の双曲