hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実践的判断における認識の構成的機能からみたカント判断力理論の教育学的再検討

すなわち、実例を学ぶということは、その本来の意味からいえば、ある事例とそれに対応する規則の組み合わせを知るだけでなく、この両者を結びつけて、事例を規則の実例にさせる判断の仕方そのものを学ぶことを意味するという解釈である。本研究では前者を「包摂される実例」、後者を「包摂の実例」と区別し、道徳教育における両者の意義や機能についてカントの判断力論、実例論に即して分析した。上記1については、道徳教育の可能性と限界(道徳教育はどのように/どこまで可能か)を解明する起点として、カント判断力理論の教育学的再検討がもつ重要性を示した。2については、自律的主体という近代的人間観の成立にともなって実例概念が大きく変容した経緯を解明した。3では、「道徳の教科化」およびそこに見られる無反省で矮小化された判断力重視の姿勢を批判的に検討することを通して、カント判断力理論、実例論がもつアクチュアリティを提示した。本研究の目的は、カントの判断力理論について教育学的な再検討を行い、実践的(道徳的)判断における認識や経験の重要性を明らかにすることである。その成果は、以下の3点にまとめられる。(1)カントの実践哲学において、実践的(道徳的)判断が成立するためには何らかの道徳的な認識や知識が必然的な前提条件となる。(2)この道徳的な認識ないし知識は「実例」を通して獲得されるが、そのプロセスの解明を通して、カントの教育思想は再解釈されることになる。(3)道徳教育における実例の意義を考察することによって、道徳教育の可能性と限界が明らかにされる。平成26年度の研究計画として設定していたのは、(1)実践的な判断力概念を中心にすえてカント教育思想を再構成する、(2)道徳教育における「実例」の問題性を分析するための理論的枠組みを提示する、の二項目である。(1)については、今年度もこれまでの研究を継続するかたちで文献・資料の収集とその分析に取り組んできた。とくにドイツでの調査研究・資料収集の実施によって予定通りの資料収集を行うことができた。カントの教育思想をどのようにとらえるかは、最終的には、〈判断力の働きそのものは規則に表すことができない〉という問題をどのように理解するかというテーマに収斂することが明らかになった。(2)については、「判断力と実例」、「道徳性と実例」という二つの視点を軸に、道徳教育における「実例」の意義や機能について予備的な分析を行った。実例を「包摂される実例」と「包摂の実例」に区分し、「カントの道徳教育における実例使用の分業化」論(ガイヤー)をふまえて、道徳教育における「実例」の問題性に取り組んでいる。このテーマは、昨今の「道徳の教科化(特別の教科道徳)」をめぐる検定教科書や評価に関する議論にも大きな示唆をもたらすことが予想される。以上のような進捗状況により、おおむね順調に進展しているものと評価できる。教育哲学最終年度である平成27年度は、各研究項目をさらに深化させながら、全体のまとめに取り組む。とくに研究の柱となるのは、実践的判断・道徳的判断の条件としての認識的要素と「実例」との関連の解明である。平成25年度、平成26年度の研究成果をもとに、以下の課題に取り組み、研究報告を行っていく。(1)カントの判断力理論について道徳教育の立場から再検討を行い、「実践的判断において認識がはたす構成的機能」を明確化する。
超長大斜張橋用束ねケーブルの空力不安定振動の抑制に関する研究

本研究は、斜張橋の束ねケーブルにおいて問題となっている下流側の空力不安定振動であるウェークギャロッピングの制振法について検討を行ったものである.これまでに架設された斜張橋に発生しているウェークギャロッピングの特性について考察を行ったところ、ウェークギャロッピングの発生は、上流側ケーブルのウェークとの微妙な関係によるものであることが明確になった.特に、ハード型とソフト型の振動の違いは、ケーブル直径をDとした場合、ケーブル間隔3.56Dを境に発生することがわかった.そこで、ウェークの影響を小さくする方法として下流側ケーブルを上流側ケーブルに近接することで、上流側ケーブルのウェークの影響を小さくすることを考え、実験を行ったところ、ケーブルを密着した場合は、迎角4°でギャロッピングが発生した.ケーブル間隔を少しずつ広げて実験を行ったところ、ケーブル間隔を1.25Dとした場合に、良好な空力特性を得ることができた.この現象に対して、そのメカニズムを検討するために、静止時の空力3分力、静止時の表面圧力、振動時の非定常表面圧力測定を行い、圧力のなす仕事を算出したところ、ケーブル表面で正の仕事をする位置を特定でき、その位置の仕事が負になるような流れを作ることが制振の鍵となることを突き止めた.本研究で開発したケーブルシステムを「近接一体型ケーブル」と銘々した。本ケーブルシステムは、日本で最長の中央径間260mをもつPC斜張橋である伊唐大橋に適用し、現在も問題なく桁を支持している.このシステムにおける若干の解決すべき問題点も残されているが、継続的に研究を続けている.本研究は、斜張橋の束ねケーブルにおいて問題となっている下流側の空力不安定振動であるウェークギャロッピングの制振法について検討を行ったものである.これまでに架設された斜張橋に発生しているウェークギャロッピングの特性について考察を行ったところ、ウェークギャロッピングの発生は、上流側ケーブルのウェークとの微妙な関係によるものであることが明確になった.特に、ハード型とソフト型の振動の違いは、ケーブル直径をDとした場合、ケーブル間隔3.56Dを境に発生することがわかった.そこで、ウェークの影響を小さくする方法として下流側ケーブルを上流側ケーブルに近接することで、上流側ケーブルのウェークの影響を小さくすることを考え、実験を行ったところ、ケーブルを密着した場合は、迎角4°でギャロッピングが発生した.ケーブル間隔を少しずつ広げて実験を行ったところ、ケーブル間隔を1.25Dとした場合に、良好な空力特性を得ることができた.この現象に対して、そのメカニズムを検討するために、静止時の空力3分力、静止時の表面圧力、振動時の非定常表面圧力測定を行い、圧力のなす仕事を算出したところ、ケーブル表面で正の仕事をする位置を特定でき、その位置の仕事が負になるような流れを作ることが制振の鍵となることを突き止めた.本研究で開発したケーブルシステムを「近接一体型ケーブル」と銘々した。本ケーブルシステムは、日本で最長の中央径間260mをもつPC斜張橋である伊唐大橋に適用し、現在も問題なく桁を支持している.このシステムにおける若干の解決すべき問題点も残されているが、継続的に研究を続けている.斜張橋ケーブルの風による振動の抑制は、斜張橋の長大化と共に早急に解決を求められている課題の一つである.本研究では、並列ケーブルの制振を目的に研究を進めてきている.並列ケーブルでは、下流側ケーブルが上流側ケーブルの後流に入ることで、ウェイクギャロッピングが発生する.このウェークギャロッピングの発生機構に着目して、下流側ケーブルを上流側ケーブルに近接させることで、ウェークギャロッピングの発生を抑制することを検討した.自由振動実験結果によれば、両ケーブルを密着させた場合は、迎え角4°以上でギャロッピングが発生するものの、両ケーブルをケーブル直径の25%の間隔で一体型とすると、ケーブル振動を抑制できることが判明した.これらのメカニズムについて詳しい検討を行うために、ケーブル表面にそれぞれ36個の圧力測定点を設けて、静止時および振動時について表面圧力の圧力測定を行った.ケーブル中心間隔および迎え角を変えた実験によれば、ケーブル中心間隔を2030%とした場合、迎え角6°以上で、両ケーブル間にギャップフローが発生すること、40%以上になれば、どの迎え角でもギャップフローは消滅することが判明した.また、静的空気力測定の結果によれば、近接円柱では下流側の円柱に負の効力が働くために、全体としては単独円柱の効力より40%程度低下することが解った.以上の研究の結果、ウェイクギャロッピングの発生しない並列ケーブルの開発を行うことができた.本研究は、斜張橋の束ねケーブルにおいて問題となっている下流側の空力不安定振動であるウェークギャロッピングの制振法について検討を行ったものである.これまでに架設された斜張橋に発生しているウェークギャロッピングの特性について考察を行ったところ、ウェークギャロッピングの発生は、上流側ケーブルのウェークとの微妙な関係によるものであることが明確になった.特に、ハード型とソフト型の振動の違いは、ケーブル直径をDとした場合、ケーブル間隔3.56Dを境に発生することがわかった.そこで、ウェークの影響を小さくする方法として下流側ケーブルを上流側ケーブルに近接することで、上流側ケーブルのウェークの影響を小さくすることを考え、実験を行ったところ、ケーブルを密着した場合は、迎角4°でギャロッピングが発生した.ケーブル間隔を少しずつ広げて実験を行ったところ、ケーブル間隔を1.25Dとした場合に、良好な空力特性を得ることができた.

この現象に対して、そのメカニズムを検討するために、静止時の空力3分力、静止時の表面圧力、振動時の非定常表面圧力測定を行い、圧力のなす仕事を算出したところ、ケーブル表面で正の仕事をする位置を特定でき、その位置の仕事が負になるような流れを作ることが制振の鍵となることを突き止めた.本研究で開発したケーブルシステムを「近接一体型ケーブル」と銘々した.本ケーブルシステムは、日本で最長の中央径間260mをもつPC斜張橋である伊唐大橋に適用し、現在も問題なく桁を支持している.このシステムにおける若干の解決すべき問題点も残されているが、継続的に研究を続けている.
計算問題の並列化可能性と並列化不能性

本研究では極大化問題(maximality problem)の並列化可能性と並列化不能性に焦点を当てた。極大化問題は、最適化問題(optimization problem)の自然な近似となるので、盛んに研究されてきた。しかし、極大化問題に関する従来の研究の主眼点は各問題に個別的で効率のよい並列アルゴリズムを見出すことであり、並列化可能性についての一般的な議論や並列化不能性についての研究がほとんど行なわれてこなかった。そこで、本研究ではまず、極大化問題を扱うための一般的な枠組を次のように提案した:極大化問題は実例(instance)の集合と実例-解関係(instance-solution relation)との対である。この枠組に基づいて、並列化可能性が知られている極大化問題のほとんど全部持っている性質、遺伝性(hereditariness property)を次のように定義した:極大化問題Qが遺伝性を持つとは、Qの任意の実例xとxの任意の解sに対し、sのどの部分集合もxの解であるときをいう。また、遺伝性の拡張として連続性(continuity)を次のように定義した:極大化問題Qが連続性を持つとは、Qの任意の実例xとxの任意の二つの解sとs′に対して、sがs′を真に含む(s′⊂s)ならば、sがxの解であることを保ちながらsの一部の要素をある順序で一つずつ削っていくとs′に到達できるときをいう。連続性は遺伝性をできるだけ小さく拡張したものである。並列化可能で遺伝性を持つ極大化問題が多く知られているのに対し、並列化可能で連続性を持つ極大化問題はあまり知られていない(いくつか知られているが、その並列可能性の証明が非常に複雑である)。本研究では、このような現象の理論的根拠として、次の結果を証明した:連続性を持ち、かつ、P-完全(多項式時間完全)な極大化問題が存在する。ゆえに、連続性を持つ極大化問題は一般的に並列化不能である。
日・英語の謝罪と感謝の談話特微と話者心理

19年度は、昨年収集した日本語と英語の謝罪と感謝の談話データを文字化し、分析を行い、分析結果を学会発表と論文の形式で発表した。従来単一発話に注目して論じられてきた謝罪と感謝を談話のレベルから考察することで、これらの発話行為の特徴を明らかにしようと試みた。特に、異文化間での発話行為の特徴についてはこれまでほとんど論じられてこなかった。しかし、謝罪を談話のレベルから分析し、またフォローアップインタビューから話者心理を明らかにすることで、日本語と英語とではこれまで全く同じ行為として考えてこられた謝罪や感鮒が、両言語間でずれがあり、その行為特徴に文化ごとの差異がみられることを明らかにした。また、その結果、談話構成にも違いが表れることを指摘した。具体的には、英語の謝罪談話には、謝罪者が相手に負わせた損害や迷惑を回復しようとする癸話が多く見られた。しかし、謝罪の定型的な発話は必ずしも多く現れず、その重要性は日本語で期待されるほどではなかった。フォローアップインタビューでも、英語話者は、謝罪の定型表現の多用はしちじらしいと考え、負わせた損害や迷惑毒回復することで責任を果たすことを重要とみなしていた。これは、日本語の謝罪が相手に損害を被らせたことを認める行為である点とは大きく異なり、両言語の謝罪という行為にずれが見られることが明らかとなった。このような異言語間での発話行為のずれは、単一の謝罪発話だけに着目していたのでは明らかにはならないが、談話の量的な分析とそのフォローアップインタビューからきめ細かに話者の意識と談話構成を分析することで明確にすることができた。このような発話行為のずれを解明することで、異文化問で生じる誤解を解消することに役立ち、また、外国語教育、異文化間コミュニケーション教育にも貢献できる部分が大きい。日本語と英語で、謝罪と感謝がどのようにとり行われるのかを談話レベルで明らかにするために、平成18年度は、以下の要領でデータの収集を行った。1.ロールプレイ場面の設定。謝罪と感謝が生じると予想される場面を設定し、話者の責任の有無、話者と聞き手との関係、聞き手に対する負担の大小という3つの変数を設定し、その組み合わせによる16のロールプレイ場面を設定した。2.ロールプレイ場面の適切性を検証するためのパイロットテスト。東京において、日本語母語話者、アメリカ人英語母語話者それぞれ数組に実際にロールプレイを行わせ、その後にフォローアップインタビューを行うことで、これら16場面が、日本語・英語にかかわりなく謝罪、感謝が生じやすい場面であるか、言語ごとの他の変数の影響を受けないかを検証した。その結果、16場面のうち2場面を訂正・変更した。3.日本語母語話者データの収集奈良において約30組の日本人協力者よりロールプレイ会話と、その際の聞き手への印象、話し手の意図などに関するフォローアップインタビューを録音・録画した。4.英語母語話者データの収集(その1)アメリカ、カリフォルニア州サクラメントにおいて、アメリカ人のロールプレイ会話とフォローアップインタビューを録音・録画した。5.英語母語話者データの収集(その2)上記4ではデータ数が充分ではなかったため、彦根のミシガン州立大学連合日本センターにおいて、アメリカ人英語母語話者のロールプレイデータとフォローアップインタビューを補充した。6.文字化現在、上記データを分析しやすくするために文字化している途中である。平成19年度はこのデータを分析し、両言語の談話特徴と話者心理との関係を明らかにする。
フィブロインゲルの電場による構造変化と人工筋肉への応用

フィブロイン・フィルムの電場駆動を検討するに先立ち、いくつかのポリペプチドおよび、関連化合物(ポリウレタンを含む)について電場応答性を検討し、一般的な傾向として応答性のあることを確認した。フィブロインのランダムコイルフィルムでは顕著で素早い応答を認めた。電場方向の変位は微少だが、曲げ電歪挙動では不規則だが鋭敏な応答を生じることが見いだされた。一方、β-ヘリックス構造でも応答するが、ランダムコイルよりも小さい変位を生じた。ゲル化フィルムでは電流のリ-クを十分には克服できていないので印加電圧の低い条件でしか測定できていない。その結果、鋭敏ではあるが微少な変位を検出し、ゲル化や可塑化による大きな可能性が示唆された。可塑剤添加量の増加は絶縁性を低下させ十分な駆動電場を印加できなくするため情報を得にくい。可塑剤量の低下によっては、マクロ的には均質なフィルムを得られるが、駆動の挙動に複雑さが現れることから、ミクロ的に不均質であることが示唆された。以上の結果、駆動の不規則性とフィブロインの高次構造の関係の解明(現在進行中)が必要であるという問題点が明らかになったが、同時に、分子間相互作用の低いランダムコイルでの駆動がβ-ヘリックス構造の場合よりも大きいことを明らかにし、この蛋白質が今後の駆動材料として大きな可能性を持つことを示すことができた。
就学前の有効な支援情報を活用した小学校入学時からの行動問題予防プログラムの開発

発達障害幼児の支援教室に通級している行動面の支援を要する5歳児への継続的な実践研究を通じて、(1)幼児担当者が機能的アセスメントを基に有効な支援情報を個別の支援計画に活用するためのガイダンス方法を明らかにした。また、(2)その支援計画を小学校担当者が入学時から活用する効果を調査し、それを基に入学時の効果的な活用方法を明らかにした。以上を基に、就学前の有効な支援情報を活用した小学校入学時からの行動問題予防プログラムを開発した。研究目的:発達障害児に対して、幼児段階の有効な支援情報を活用して入学時から行動問題を予防するプログラムを開発するために、平成25年度は発達障害幼児の支援教室担当者が機能的アセスメントに基づく行動支援計画を作成するための方法について検討した。研究方法:研究協力の同意を得た3カ所の発達障害幼児の支援教室に通級している5歳児と教室担当者を対象とした。(1)通級児90名の園担任へのアンケート調査を基に、有効な支援情報を収集するためのアセスメント項目を検討した。そして、(2)行動問題を示す対象児25名を担当する教室担当者2グループに対して、時期をずらして行動支援計画作成シートを用いたコンサルテーションを行い、その効果を教室担当者が作成した支援計画の変化と対象児の行動変化から検討した。結果と考察:(1)園の活動場面における配慮や支援の程度の評価に関する因子分析から、活動参加に関する配慮、要求場面における配慮、対人回避における配慮、環境変化における配慮の4因子14項目が見いだされた。行動問題の生起群50名は非生起群40名に比べて、配慮や支援の程度が有意に高くなった。このことから、本アセスメント項目は、園での有効な支援情報を収集するのに役立つと考えられる。(2)いずれのグループもコンサルテーションの導入後に、教室担当者による情報収集と支援の計画立案に関する評価平均値が有意に増加した。とくに行動の結果に関する記載が増加し、支援計画の妥当性も向上した。また、ほとんどの対象児で行動問題の頻度や程度が減少した。このことから、本コンサルテーションは教室担当者が行動支援計画を作成するのに有効と考えられる。ただし、変化が見られなかった支援方略や対象児があることから、指導法や標的行動との関連を分析する必要がある。研究目的:発達障害児に対して、幼児段階の有効な支援情報を活用して入学時から行動問題を予防するプログラムを開発するために、平成26年度は対象児の就学先の小学校において幼児段階の支援情報を効果的に活用するための方法について検討した。研究方法:(1)発達障害幼児の支援教室に通級児が就学する小学校特別支援教育担当教師30名への聞き取り調査を基に、支援情報の入手や活用に関する効果と課題について、通級児全般と行動問題を示す子どもで比較検討した。また、(2)支援教室で行動支援計画を作成した対象児25名の学級担任を対象とした入学後5月の追跡調査を基に、幼児段階の支援情報を入学時から効果的に活用するための課題について検討した。結果と考察:(1)小学校特別支援教育担当教師への聞き取り調査から、9割が幼児段階の支援情報を入手し、子どもの特性や集団における配慮を学級や授業に活用し、とても役立つと評価された。一方、行動問題を示す子どもでは、行動問題の実態や予防的対応に関する情報が少なく、入学当初に予想される困難とその予防に関する支援情報が必要なことが明らかにされた。(2)行動支援計画の対象児25名について、予想された行動問題が生起した対象児は17名(68%)であった。幼児段階に作成した支援方略の7割がほぼ実行され、効果的と評価された。とくに、行動問題を予防する支援の実行や効果は8割で、その支援情報は学級担任の見通しを促進していた。一方、活動参加の支援は7割、コミュニケーションの支援は5割で、学級や授業における活用の課題が指摘された。入学時から予想される行動問題やその予防的対応に関する支援情報が重要である一方、活動参加やコミュニケーションの支援は小学校の教育活動に応じた検討が必要なことが示唆された。本研究は、発達障害幼児の支援教室に通級している行動面の支援を要する5歳児への継続的な実践研究を通じて、(1)幼児教室担当者が機能的アセスメントを基に有効な支援情報を個別の支援計画に活用する方法と、(2)その支援計画を小学校担当者が入学時から活用する方法を検討し、それを基に就学前の有効な支援情報を活用した小学校入学時からの行動問題予防プログラムを開発した。(1)幼児担当者が機能的アセスメントを個別の支援計画に活用する方法の検討:発達障害幼児の支援教室担当者12名に対して、行動支援計画作成シートを用いて、機能的アセスメントに基づく情報収集や計画立案を解説し、担当者が対象児の行動支援計画を作成した。その結果、行動支援計画の作成支援の導入により、担当者の情報収集や計画立案に有意な変化がみられ、導入されない場合はみられなかった。とくに行動の結果に関する情報や支援が増加し、計画立案の妥当性も向上した。また、対象児の行動問題も減少した。(2)小学校担当者が就学前の支援情報を活用する方法の検討:就学前に行動支援計画を作成した対象児の小学校における追跡調査を基に、入学当初における支援情報の活用実態を検討した。入学後の5月に、行動支援計画を引き継いだ小学校担任12名から、1対象児の学校生活と行動問題、2支援の実行、3支援情報の有用性、4支援の見通しの評価を得た。

その結果、対象児の学校生活は良好で、6割に行動問題が生起したが、支援の7割は実行され、担任の8割はその支援情報が役立ち、支援の見通しが得られたと評価した。(3)小学校入学時からの行動問題予防プログラム:2年間の研究結果から、機能的アセスメントを活用した就学前の支援計画を入学当初から活用することで、小学校担任の支援の見通しを高め、予防的対応につながるといえる。今後は、就学前の支援計画の作成と就学後の支援計画の活用を一貫して行うための検討が必要である発達障害幼児の支援教室に通級している行動面の支援を要する5歳児への継続的な実践研究を通じて、(1)幼児担当者が機能的アセスメントを基に有効な支援情報を個別の支援計画に活用するためのガイダンス方法を明らかにした。また、(2)その支援計画を小学校担当者が入学時から活用する効果を調査し、それを基に入学時の効果的な活用方法を明らかにした。以上を基に、就学前の有効な支援情報を活用した小学校入学時からの行動問題予防プログラムを開発した。平成26年度の研究課題である「小学校教師による有効な支援情報の活用」について、就学先小学校教師への聞き取り調査と、就学後の追跡調査から検討することができたために、順調に伸展していると判断する。特別支援教育研究目的:発達障害児に対して、幼児段階の有効な支援情報を活用して入学時から行動問題を予防するプログラムを開発する。平成27年度はこれまでの研究成果を基に、就学前の有効な支援情報を個別の支援計画に活用する方法とその支援計画を入学時から実施するための方法を定式化した入学時からの行動問題予防プログラムを開発する。研究方法:これまでの研究成果を基に、就学前の有効な支援情報を取り入れた個別の支援計画の様式を作成する。また、就学前に小学校の教育活動に適合させて実施するためのマニュアルを作成する。それらを研究に参加した教師や保護者に評価してもらい、妥当性と課題を明らかにする。(理由)本研究の目的は、発達障害児に対して、幼児段階の有効な支援情報を基に入学時から行動問題を予防するプログラムを開発することである。そのために、1年目においては、幼児段階の有効な支援情報を収集する方法と、小学校に送る有効な行動支援計画を幼児の支援教室担当者が作成するための方法を明らかにする必要がある。そのどちらも計画どうりに検討できたことから、研究は順調に伸展していると評価する連携研究者会議を研究成果報告をした日本特殊教育学会第52回大会時に重ねて開催したため、当初計画していた会議旅費が残った。研究目的:発達障害児に対して、幼児段階の有効な支援情報を活用して入学時から行動問題を予防するプログラムを開発するために、平成26年度は、1年目の対象児への継続的な実践研究を通じて、就学前の有効な支援計画を小学校の支援体制に即して入学時から実施する方法を明らかにする。研究方法:1年目に行動支援計画を作成した対象児25名とその学級担任を対象とする。入学前に幼少連絡協議会を開催し、小学校担当者、幼児の支援教室担当者と、就学前の行動支援計画を小学校の支援体制に即して、入学時から実施できるように具体化する。
欠損痕跡の形態分析と欠損面のフラクチャー・ウィング分析による台形様石器の研究

現生人類に特有の行動(現代人的行動)がどのように出現したのか解明するために世界各地で研究が進められている。投槍器や弓矢などを使用した遠隔射撃による狩猟も現生人類特有の行動として想定されており、その証拠をどのように見出すのか、研究が継続されている。その研究課題に貢献するため、本研究では、日本列島における現生人類の出現期である後期旧石器時代前半期前葉(およそ3.83.5万年前)の代表的な石製狩猟具である台形様石器を取り上げ、台形様石器が装着された狩猟具の使用方法について検討する。
糸球体腎炎における発症機序の解明(IgA腎症とFcαRの関係を中心に)

近年Fcレセプター(FcR)が糸球体腎炎の発症機構において重要な働きをしていることが明らかになり、IgA腎症においてはFcαRの役割が注目されている。IgA腎症はメサンギウム領域を病変の主座としていることより、従来から糸球体メサンギウム細胞(MC)におけるFcαRについて多くの議論が行われてきた。我々も今までに培養MCにおけるFcαRの発現について解析を重ねてきたが、その詳細な機能については不明な部分が多かった。当該粘度において、まず最初にMCにおけるFcαRの果たす役割を解析した。マウスメサンギウム細胞株にFcαRおよびそのシグナル伝達分子であるFcRγ鎖を遺伝子導入し、その機能解析を行った。その結果、この両者を強制発現させたMCのみが細胞内シグナル伝達のカスケードを動かし、さらにMCP-1の産生も亢進させることが判明した。この結果を踏まえ、同様の系を初代培養MCに導入し、更にはIgA腎症モデルを作成すべくin vivoへと展開する予定であったが、安定した導入条件を決定することができなかったため、IgA腎症におけるFcαRの発現制御について検討することとした。本疾患とFcαRの関係はその発現の特殊性について報告が散見され、単離糸球体、メサンギウム細胞、末梢血好中球、単球などに正常対象者との違いが報告されている。今回その発現制御を解析する過程で、FcαRのプロモーター領域に2箇所の遺伝子多型をを新たに同定し、IgA腎症における頻度とその意義について検討した。その結果、IgA腎症患者においては正常対象者あるいは他の原発性糸球体腎炎患者と比べてこの部位の遺伝子多型の分布に特異的な偏りがあることが判明した。この2箇所の遺伝子多型はいづれもプロモーター活性にも影響を与えることより、本疾患におけるFcαRの発現制御に遺伝的な背景が関与している可能性が示唆された。本年度は当初、ウィルスベクターを用いて初代培養メサンギウム細胞にFcαRを遺伝子導入し、その機能を解析する予定であったが、FcαRを発現させる系を構築することができなかったため、IgA腎症とFcαRに関して他の研究を行った。背景:メサンギウム細胞におけるFcαRの発現が明らかにされて以来、FcαRのIgA腎症への関与が様々な角度から検討されている。我々も、ヒト培養メサンギウム細胞においてFcαRの発現を確認しているが、その発現量は極めて微量であった。一方で、IgA腎症患者末梢血単球あるいは好中球のFcαRの発現が正常者と比べて、異なったパターンを示すことも報告されており、IgA腎症患者におけるFcαRの発現調節が注目されている。今年度我々は、FcαR遺伝子のプロモーター領域に2箇所(転写開始点から-114bp,+56bp)の遺伝子多型(C/C,C/T,T/T)を新たに同定し、IgA腎症患者におけるその頻度について解析した。結果:IgA腎症患者群における+56bpのgenotypeの頻度はC/Cが正常対象者群および他の原発性糸球体腎炎群と比較して有意に高く、またallele頻度ではCalleleが有意に高かった。一方、-114bpにおいては統計学的に有意な差は認められないものの、IgA腎症患者でC/CgenotypeまたはCalleleの頻度が高い傾向にあった。考察:FcαR遺伝子のプロモーター領域に、IgA腎症患者において高頻度に検出される遺伝子多型を同定した。

この部位はFcαR遺伝子の発現に影響を及ぼす可能性のある領域であり、これら遺伝子多型の存在はIgA腎症患者におけるFcαR発現の特殊性を強く示唆するものである。今後は、この遺伝子多型がIgA腎症の発症あるいは進展に、どのように関与しているのかについて検討を進めたい。背景:近年Fcレセプター(FcR)が糸球体腎炎の発症機構において重要な働きをしていることが明らかになった。IgA腎症においてはFcαRの役割が注目されており、今までに本疾患においてはその発現様式の特殊性が報告されている。最近、我々はFcαRのプロモーター領域に2箇所(転写開始点から-114bp,+56bp)の遺伝子多型(C/C,C/T,T/T)を同定し、これら多型によってプロモーター活性が異なることを見い出した。今年度我々はIgA腎症患者におけるこれら遺伝子多型の頻度を解析し、その意義を検討した。考察:FcαRのプロモーター領域に、IgA腎症患者に特異的に高頻度に認められる遺伝子多型を検出した。この部位は、いずれもFcαRの発現に影響を及ぼす可能性のある領域であり、この遺伝子多型はIgA腎症の原因あるいは進展に関与している可能性が示唆された。
NMR分光法による腫瘍の放射線治療効果の評価に関する研究

放射線治療において、腫瘍の感受性に影響を与える因子の一つとして、腫瘍細胞のhypoxia、再酸化ばどもある。これら細胞内の酸素状態に関係した生理学的因子は放射線治療を左右する因子として極めて重要な要素である。われわれは、非侵襲的な^<31>P-MRS法を用いマウス腫瘍細胞(扁平上皮癌NR-S1)の放射線による反応を主として、エネルギ-代謝、細胞内pHを計測することによりin vivoにて計測した。この目標に向け、1)腫瘍の成長過程、2)X線単独照送(25Gy,50Gy)、3)Neutron単独照射(10Gy,20Gy)、4)X線分割照射の4つの研究が並行して行われた。腫瘍の成長にともないhypoxia化、酸性化などを認めた。X線単独照射群では、早期にPi(無機)リン)PCr(クレアチンリン酸)の軽度上昇、2-3日目での底値のあと、緩やかな上昇を示した。この2-3日目の低値は、ATPなどエネネルギ-状態の改善と一致する。1週間の変化についても照射線量に依品した変化を認めた。中性子照射では、X線より少ない線量にて同様な傾向を示し、効果が持続した。X線均等分割照射群(25Gy×20回、5Gy×10回)では、単独照射群(50Gy)に比べて、変化はmildであった。2回照射(25Gy×2回:4時間間隔、24時間間隔)ではエネルギ-回復の程度は、照射後2-3日にて各群でほぼ同じ値を呈したが、1週間後にては、24時間間隔照射て顕著なエネルギ-状態の回復がみられた。現在腫瘍組織の生理学的因子により、腫瘍反応を調べようとする試みが続々行なわれており、効果的な時間的線量配分法の基礎研究へのこの方面構らの貢献も期待されている。今後測定法の改良など種々の問戻点を改善することにより、また多核種(^1H,^<19>F,^<13>Cを含む)MRS法の利用で、より幅広い観点からこれらの放射線による腫瘍反応の病態解析がさらに進むものと思われた。癌の放射線治療成績向上のために,治療開始後早期に腫瘍組織の生理学的因子を推定し,また腫瘍細胞の生死を予知するための先行指標も得るための手がかりとして,実験(マウス)レベルで,非侵襲的なNMR分光法による解析が行われた。核種は31P(リン)で,高エネルギーリン酸やリン脂質の代謝変化より腫瘍組織の治療後の感受性を探ろうとするものである。マウスfoot padに植えたNR-S1腫瘍に,単独照射(25Gy,50Gy,100Gy)および分割照射(2.5Gyずつ20回分割および5.0Gyずつ10回分割)を試みた。腫瘍の成長課程では,腫瘍の増大とともに,無機リンの上昇,クレアンチンリン酸の減少,PHの減少を認めたがATP総量では顕著な変化を認めなかった。これらは腫瘍組織の嫌気生代謝経路ていし低酸素状態への移行を示唆しているものと思われる。単独照射群では,照射直後Pi/PCr値が軽度上昇を示したあと2.3日後にて,極小傾向を示し,25Gy照射では,のち上昇傾向50Gyおよび100Gy照射では,その後減少傾向を呈した。

腫瘍組織は、照射後再酸素化を呈するといわれており,このPi/PCr値の極小とあわせエネルギー代謝になんらかの変化がみられたことと考えあわせ興味深い。均等分割照射群では,照射直後のPi/PCr値の上昇は単独照射群に比し,やや低値を示し,また2,3日後の極小傾向も単独照射ほど顕著な変化を呈さなかった。放射線治療において,組織内酸素濃度は重要な役割を果たす。この意味において,これら高エネルギーリン酸の挙動をモニターする事は,よりよい照射のタイミングを探る上で重要と思われた。今後RBEの高いニュートロンによる照射後の変化および分割照射との関係について,再酸素化の問題をからめて,この検査法の有用性についてさらに研究を進めたい。前年度のX線によるdose responseをふまえ、ニュ-トロン照射(東大医科研サイクロトロン6MeV)を試みた。よく知られているように、ニュ-トロンは、X線に比べOER(酸素効果比)が低く、LET(線エネルギ-付与)も高い値をとる。X線では放射線抵抗性を示す腫瘍組織内の低酸素細胞も、酸素に富む細胞と同じ効果をもたらす効果が期待される。増殖曲線では、10Gy,20Gy両者とも著明なgrowth delayを認めた。MRSでは、照射後Pi(無機リン)/PCr(クレアチンリン酸)の上昇を認め、高値は2日程持続した。X線照射と同様、3日目にて、エネルギ-状態の回復とみられる所見を呈したあと、しだいに上昇傾向を呈した。総じて、X線照射に比し、より低い線量にて同様な効果を認めた。また細胞内pHは、常にコントロ-ルに比しアルカリ化傾向を示し、従来の生化学的手法による解析と一致する結果を得た。均等分割照射(X線照射:2.5Gy×20回、5Gy×10回)にて、単独照射(50Gy)に比しMRS上の変化はmildであった。また両者に顕著な差は認めなかった。2回分割照射(25Gy×2回:4時間間隔、24時間間隔)では、照射2-3日後にて、エネルギ-状態の回復を呈したが、両者に差は認めなかった。1週間後にては、24時間間隔照射にて十分なATD等の回復を認めた。現在放射線治療では、種々の生物学的因子を考慮した時間的線量配分方が考えられている。これら生物学的因子をモニタすることにより、腫瘍組織の感受性を解析することで、時間的線量配分法の基礎研究にも重要な寄与をするものと思われる。
大規模宇宙線大気蛍光望遠鏡アレイのための簡易蛍光望遠鏡開発

本研究の目的は、大規模化にともない高コスト化した超高エネルギー宇宙線観測のための、低コスト簡易蛍光望遠鏡の研究開発である。本研究では、シミュレーションにより簡易望遠鏡の検出効率を見積もった。フレネルレンズと光電子増倍管で構成される簡易望遠鏡を製作した。観測対象である宇宙線空気シャワーが発する光と同じ波長域の疑似光源を用いた試験観測を行い、疑似光源の観測に成功した。本研究の目的は、10の18乗電子ボルトを超えるエネルギーを持つ超高エネルギー宇宙線(UHECR)観測のための次世代検出器の研究開発である。UHECRの持つエネルギーは非常に莫大で、未だ生成機構に結論は出ておらず、観測による起源天体の同定には大きな意義がある。しかし未だ同定に至らない一つの原因が到来頻度の少なさであり、検出器の大規模化が求められており、実現するためには本研究が目指す様な低予算で実現可能な検出器の実現が非常に重要である。本実験は実施計画にあるように、一枚のフレネルレンズと1本の光電子増倍管という単純な光学系と信号処理系から構成される望遠鏡であり、既存の望遠鏡の数パーセントに予算を削減可能である。加えて、現在稼働中のテレスコープアレイ(TA)実験にて実際に使用されている地表粒子検出器の信号処理系を使用することにより、これらの開発コストを必要としない。このことから従来の予算規模で、50倍程度の観測感度を有するUHECR観測に適した大規模検出器アレイの実現が期待できる。本研究は、超高エネルギー宇宙線観測のための低コスト望遠鏡の研究開発である。超高エネルギー宇宙線は到来頻度が年間1平方キロメートルあたり1事象程度と少なく、観測には非常に大規模な実験施設が必要となり、高コスト化がさけられない。本研究で開発中の検出器は、フレネルレンズと大きな受光面を持った光電子増倍管1個から校正される望遠鏡(単ピクセル望遠鏡)で、超高エネルギー宇宙線観測に使用する大気蛍光望遠鏡のコストを従来の10分の1程度に抑えることが可能となる。これにより、低コストかつ大規模展開を実現させることができるようになる。本年度は、望遠鏡の設計、製作、データ取得システムの構築を行った。従来の予定では、従来の方法で観測が行われている米国ユタ州のテレスコープアレイ実験所にて試験観測を行う予定であったが、計画時に使用する予定であったデータ取得システムを利用することができなかったため、新たにデータ取得システムを構築したためスステムの試験が遅れ、試験観測は実施できなかった。一方、望遠鏡の検出感度を校正するための新しい光源装置の開発を行った。本光源装置はラジコンヘリコプターに搭載されているため、設置場所の移動が容易な単ピクセル望遠鏡の校正に非常に有用である。本校正装置を使用して、データ取得システムの最終試験と望遠鏡の校正を、東京大学宇宙線研究所明野観測所にて5月に予定している。また年内に米国ユタ州での実地試験観測を計画している。宇宙線物理学本年度は望遠鏡の設計製作及び性能評価であり、望遠鏡支持部などの設計製作に関しては設計を終了した。性能評価に関しては、全ての構成を組み上げた統合試験の準備段階で、構成部毎の試験を行っている。信号処理回路と合わせて使用する予定の夜光軽減対策回路も、現在開発中である。次年度の予定としていた検出器シミュレーションなどの解析ソフトウェアが現在開発中であり、検出器の検出感度の評価を行った。また本研究の目的であるUHECRの組成に関して、現在稼働しているTA実験のデータを用いた研究成果を学会等で発表している。望遠鏡を組み上げてデータ収集系を含む統合試験により動作確認を行う。また、望遠鏡設置のための整地など米国の実験サイトの環境整備を行う。本望遠鏡を米国ユタ州のTA実験サイトに輸送し、現地での試験観測を行う。試験観測では、TA実験で使用されている望遠鏡の校正装置であるレーザーなどを観測し、本望遠鏡の動作確認、及び校正を行い、観測対象である宇宙線空気シャワーの観測を行う。望遠鏡支持部の設計は終了したが、設置場所の確保に時間を要したため初年度製作することができなかった。また、開発中の夜光軽減回路に関しても物品の選定等を行っている段階にあり初年度には購入しなかった。現在、望遠鏡支持部の設置場所は確保できており、今年度直ちに製作を行う。また夜光軽減回路に関しても、継続して開発を行い本年度中に試験観測で使用する予定である。
多相系の応力緩和:異相界面での拡散と粘性すべりの効果の微視力学的研究

本課題では、軽量・高剛性・耐熱構造材料として注目されているセラミック粒子強化金属基複合材料(Metal Matrix Composites,MMC)の高温変形挙動(擬弾性、クリープ)に関し、特に強化粒子まわりでの局所的な拡散クリープによる応力緩和の重要性に着目して、理論的・実験的研究を行った。はじめに、多結晶体を対象とした従来の拡散クリープ理論では、拡散と同時に必然的に生ずべき粒界での粘性すべりの効果が定量的には全く把握できないことから、これを考慮した連続体モデルによる一連の解析を行って、粒界すべりによる擬弾性挙動をも包含した新たな拡散クリープ理論を展開した。すなわち、多結晶体における拡散クリープとは、本来、拡散と粘性すべりが同時進行する'連成流れ過程'であり、4要素spring-dashpotモデルに対応する'線形'粘弾性挙動を呈すべきものであること、その'定常'成分の速度係数にも粘性すべりの項が含まれることを定量的に示し、従来の拡散クリープ理論では粘性すべり速度が拡散速度を遥かに上まわることを前提としていること明らかにした。ただし、現実の多くの状況下では上記前提は概ね妥当と考えられる。この点をふまえ、次いで、MMCにおける強化粒子まわりでの拡散クリープがマトリックスの'べき乗則'クリープと連成する問題を扱った。この過程は、一般には数値計算を必要とする非線形微分方程式によって記述されるが、ここでは特に応力指数n=3の'合金型(class l)'クリープ挙動に着目し、内部応力としてマトリックス中に発生する'逆応力'の発展過程に焦点をあてて'非線形'粘弾性挙動を解析的に定式化した。これにより、MMCのクリープは本質的に'非定常'な過程であり、その長時間側の漸近挙動が'定常クリープ'に相当するが、そのクリ-プ速度の負荷応力依存性は、'べき乗則'では記述できないこと、さらに、特に高応力下では強化粒子の破壊や界面剥離などの損傷過程も関与して、実験により求めた'最小クリープ速度'は必ずしも'定常クリープ'を反映せず、'加速クリープ'域でのデータである可能性を指摘した。これを検証すべく行ったSiC粒子強化6061Al合金系MMCに関する実験データはすべて、上述の観点から合理的に解釈できることを示し、従来の'べき乗則'を前提とする解釈ではMMCにおけるクリープの本質が歪曲されると結論した。材質的に異なる要素から成る多相系材料・構造の力学特性は、構成相間に生じる非弾性変形のミスマッチに起因する内部応力によって本質的に左右される。本研究では、高温構造用として注目される金属ーセラミックス系複合材料(その非対称積層構造として特徴づけられる傾斜機能材料を含む)を対象とし、特に異相界面での拡散と粘性すべりによる応力緩和に着目して、独自の“平均場"微視力学アプローチによる高温変形挙動のモデル解析を展開するをともに、その予測を検証するための一連の実験を行って、当該材料の“微視力学的設計システム"の構築に必要な基盤を整備することを目的としている。まず理論解析に関しては、母相と等軸の分散粒子から成る二相系を対象とし、第一ステップとして(擬弾性挙動をも包含する)

“腺形"粘弾性挙動の定量的予測,すなわち微細結晶粒から成る多結晶“軟質"母相の拡散クリープ(応力指数n=1)変形に及ぼす“硬質"分散相の効果を、解析的な扱いが可能な基本問題として取り上げ、界面での拡散と粘性すべりによる応力緩和の効果を、定応力(静的負荷)および振動応力(動的負荷)条件について解析し、緩和の速度過程を定量的に把握した。さらに、当初計画では平成11年度に予定していた第二ステップ、すなわち軟質母相が“べき乗則クリープ"する場合の“非線形"粘弾性挙動についても理論的考察を進め、特に母相が合金型のクリープ挙動を示す場合(応力指数n=3)について、定応力下での非定常クリープと除荷によるクリープひずみ回復の挙動を解析的に定式化することができた。これは、一般には数値解析が必要であろうと考えていた“非線形"粘弾性挙動に対しても、見通しの良い“解析的"表現が得られたという点で、極めて有意義である。一方、実験に関しては、硼酸アルミニウム9Al_2O_3,2B_2O_3(アルミナ系のセラミックス)強化Al系複合材料の動的擬弾性試験、Nl-Al_2O_3系傾斜機能材料の静的応力緩和試験を行い、現在一連のデータを収集中である。初年度(平成10年度)に展開した"非線形"粘弾性挙動、特に母相の"べき乗則クリープ"に対する応力指数(n値)がn=3のケースに関する理論予測を実験的に検証することを本最終年度(平成11年度)の重点課題とし、粉体焼結・熱間押出プロセスで作製されたSiC粒子強化606lAl係複合材料を供試体として、引張および圧縮の定荷重負荷による静的クリープ試験と、クリープ試験前後のコンプライアンス測定を実施した。この供試体は実用化が期待されている複合材料の一つである。母相6061Al合金のクリープ挙動は、いわゆる"合金型"、すなわち応力指数n=3のべき乗則に概ね従うことが従来示唆されており、本実験でもこれを確認した。引張と圧縮のクリープ曲線は特に高応力域で顕著な違いを生じ、引張クリープでは強化相破壊や界面剥離による損傷累積過程が伴っていることをコンプライアンス測定によって初めて明らかにした。以上の結果、複合材料のクリープとは本質的に"非定常"な変形過程であり、母相のクリープ変形の進行に伴って強化相が担うべき応力は徐々にレベルアップし、ひいては、強化相破壊や界面剥離などの損傷累積過程も必然的に関与すること、したがって"定常クリープ"の存在を前提とした従来の研究は全て、前提そのものの誤りを認識すべきであることを、本研究は強く指摘するものである。
江戸時代京焼の技術基盤に関する調査研究

日本全国各地の窯跡をはじめとする各種遺跡からの出土品の調査を通して、やきものの生産に用いられた窯道具の形態や、製品のロクロの回転方向に技術系譜の差が現われるという知見(本研究の平成16年度の成果)を踏まえて、さらに日本各地のやきものについて調査を進め、江戸時代の京焼の技術基盤が、基本的には中国渡来の鉛ガラス系の釉薬施釉技術と、日本在来の成形技術の複合にあることを明らかにした。この研究成果については、平成17年8月26日に京都の法蔵寺で開催された第1回法蔵寺乾山セミナーの際に「仁清・乾山の陶法系譜について」と題して報告を行い、その内容については交付を受けた補助金で作成した成果報告書に改めて書き下ろした論考を掲載している。このほか、基礎資料の収集を主たる目的として、東京の国立国会図書館に所蔵されている『陶器密法書』など古文献の調査や、全国各地の博物館や京都近郊の寺院が所蔵している京焼をはじめとする陶磁器の調査を実施し、写真撮影ならびに調書の作成をおこなった。その結果、窯道具や製作技法の類似・共通性から、伊勢の萬古焼や摂津の三田焼に京焼の技術が導入されていることを確認し、古文献に記されている京焼陶工の地方下向や京焼技術の地方伝播が単なる伝承にとどまるものではなく、一定の史実に基づいている蓋然性の高いことを確認した。京都・大阪市内の遺跡から出土した、初期の京焼と目される施釉陶器と、中国の華南三彩に伝世・出土品の釉薬の蛍光X線分析を実施した。その結果、いずれも鉛ガラス系の共通する釉薬の技法であることが確認され、既に肉眼観察から想定されていた両者の関係について、より客観性のある裏付けをえることができた。また、国内では瀬戸・美濃地域(東海地方)・肥前地域(九州)、海外ではベトナムで窯跡出土陶片等についての肉眼観察調査を実施した。とりわけ、成形の際のロクロ回転に関する情報の収集に努めたところ、初期の京焼と目される出土品・伝世品は、いずれも瀬戸・美濃地域との共通性が高く、肥前地域とは異なっていることが判明した。併せて実施した窯道具についての調査でも、仁清・乾山といった江戸時代前期を代表する陶工の窯跡から出土する窯道具が、いずれも瀬戸・美濃地域の窯道具との高い共通性をもつことが判り、京焼陶工の瀬戸での技術伝習や、瀬戸系陶工の上京といった古文献上の記載が、けっして事実無根の伝承ではないことを明らかにできた。以上の調査研究成果については、2005年1月に大手前大学で行われた研究集会「窯構造・窯道具からみた窯業-関西窯場の技術的系譜をさぐる-」で報告し、同時に刊行された資料集の中でその概要について述べた。このほか、京焼の伝世品調査の一環として建仁寺塔頭所蔵品の調査を実施し、今後の研究に資するため、調書作成を行った。
分子認識による会合誘起発光を基盤とする分子情報センシング

会合誘起発光性色素を用いた蛍光センサ開発により、ATPやNADPH等のヌクレオチド類や代謝疾患のマーカーとなるジカルボン酸群固有の化学構造情報が、自己集合過程を経て、蛍光応答に変換される、自己集合を利用する分子情報変換システムを確立した。これは、自己集合を、分子組織体を構築するための「ボトムアップツール」から、分子構造情報を分子組織体に変換する「変換システム」と捉え直すことで達成され、従来の1:1ホスト-ゲスト結合に基づいたメカニズムとは異なる、自己集合という変換システムを活用した蛍光センシング系の提示に至った。自己集合を、分子から分子集合体を構築するための「ボトムアップツール」から、分子構造情報を分子集合体に変換する「変換ツール」と捉え直すことで、従来の1:1結合(分子認識)に基づく蛍光センシングとは一線を画す、分子認識による会合誘起発光を基盤とする新たな蛍光センシングシステムの構築に取り組んだ。はじめに分子設計の提案からおこない、発蛍光部位に会合誘起発光特性を示すことが知られているテトラフェニルエテンを利用することで、会合誘起型蛍光センサ(TPE)を開発した。TPEセンサは、代謝関連補酵素類(NAD+, NADH, NADP+, NADPH)の中で、NADPHと選択的に集合体を形成し蛍光応答を示した。最大で約20倍の蛍光増大を示す、蛍光応答に閾値を持ったturn-on型のNADPH検出を実現し、会合誘起発光を利用する分子情報の精密変換を提示することができた。また、蛍光センサの認識部位としてZn(II)-dipicorylamine錯体を導入したTPE-Znを合成し、ジカルボン酸の蛍光検出を検討していたところ、蛍光を発するが集合体の形成が認められないという想定外の結果を得た。各種分光法による解析の結果、ジカルボン酸検出のための新たな蛍光センシングシステムcyclization-induced emission (CIE)の提案に至った。本CIEシステムは、代謝疾患のマーカーとなる「ジカルボン酸群」の蛍光検出を実現するものであり、特定の標的ジカルボン酸の選択的検出を主目的としてきた従来の認識化学に基づく蛍光センシングとは、まったく異なる検出システムである。本手法は、代謝疾患のスクリーニングを容易にする、新たな蛍光センサ開発のための基盤になると期待される。自己集合を、分子から分子集合体を構築するための「ボトムアップツール」から、分子構造情報を分子集合体に変換する「変換ツール」と捉え直すことで、従来の1:1結合(分子認識)に基づく蛍光センシングとは検出メカニズムが異なる、自己集合過程を利用する蛍光センシング系の構築に取り組んだ。これまでに、発蛍光部位に会合誘起発光特性を示すテトラフェニルエテンを用いた会合誘起型蛍光センサ(TPE)を開発し、ゲスト分子に対する蛍光応答に閾値を持ったturn-on型の蛍光検出を提示してきた。本年度は、自己集合の「変換ツール」としての側面に焦点を絞り、π-スタック構造を形成して初めて蛍光を発する、オリコフェニレンビニレンを用いた蛍光センサ(OPV)を開発した。ジカルボン酸類に対する蛍光応答挙動を調査した結果、ジカルボン酸構造に依存した、閾値・蛍光強度・蛍光波長を与えることを見出した。本結果は、自己集合過程を経たゲスト分子情報の精密変換とみなすことができるもので、自己集合を利用する新たな分子認識コンセプトの提示に至った。自己集合の情報変換機能が明らかとなったので、次に、実用的な蛍光センシング系の構築に向け、turn-on特性・selectivity・detection rangeを制御するための方法論を開拓した。測定系中に塩を添加することで、ゲスト選択性が向上し、且つ、測定レンジが高濃度側に拡大することを見出した。本結果は、自己集合過程をコントロールすることで得られたものであり、この知見を蛍光センサデザインにフィードバックすることで、要求される選択性・測定レンジでゲスト分子のセンシングが可能になるものと期待される。第14回国際ナノテクノロジー総合展・技術会議(nanotech2015)に参加し、最新の研究成果を発表した。野口誉夫,山本竜広,新海征治;「会合誘起発光を基盤とする分子情報変換蛍光応答から標的物質の存在・濃度を知る」, nano tech 2015第14回国際ナノテクノロジー総合展・技術会議, 2015年1月28-30日,東京ビッグサイト超分子化学H25年度の研究目的は、1高塩濃度でも働くATPプローブTPE-Znの創製、2認識部位としてボロン酸を導入したTPE-Bの創製と糖構造認識、3発光部位として、会合誘起発光性色素オリゴフェニレンビニレン(OPV)を用いた蛍光センサの創製と蛍光応答の自在制御と設定している。研究目的1については、実際にTPE-Znを合成し、高塩濃度条件下でもATPを蛍光検出できることを確認した。

さらに、他の生体由来アニオンの蛍光検出を検討していたところ、代謝疾患のマーカーとなる「ジカルボン酸群」の蛍光検出が可能であることを見出した。これは、代謝疾患のスクリーニングを容易にする、新たな蛍光センサ開発への展開が期待されるもので、当初の研究目的2を「糖構造認識」から、「代謝疾患のスクリーニングを実現する蛍光センサ開発」と設定した。研究目的3に関しては、認識部位としてグアニジニウムを有するOPVセンサを合成し、塩強度をかけることでATP選択性が向上すること、また、蛍光応答閾値が高濃度シフトすることを見出した。さらに、OPVセンサのジカルボン酸に対する蛍光応答を調査したところ、ジカルボン酸構造のわずかな差異(炭素数1つ)が、蛍光応答曲線に明瞭に反映されることを見出した。現在、「分子認識による会合誘起発光を利用する分子情報の精密変換」というコンセプトが確立できる状況にあり、当初の目的は達成されていると考えている。また、共同研究先の企業に合成したサンプルを送付し、細胞イメージング、製品化の評価をしていただける環境を整えた。担当者とのディスカッションを通じ、蛍光センサの新たな設計戦略へとフィードバックしている。企業と連携し、これまでに合成してきた蛍光センサを細胞内に導入し、細胞内ATP濃度の定量化を試みる。蛍光センサの細胞内移行が進行しない場合、エンドサイトーシス過程による細胞内移行を誘発する「保護基」を蛍光センサに導入した、ケージド蛍光センサを開発し、細胞内での「脱保護」による蛍光センサのATP応答活性を確認する。また、代謝疾患のマーカーとなる「ジカルボン酸群」を検出する蛍光センサの分子設計指針を確立する。従来の分子認識に基づく蛍光センサは、標的とした特定のジカルボン酸の選択的検出が主目的であった。これに対し、「ジカルボン酸群」の検出は、従来の認識化学とは逆方向のベクトルとなるため、分子設計指針の確立が必須となる。本年度は、蛍光センサの新規合成と生体由来アニオンに対する蛍光応答測定がメインとなり、既存の試薬、装置で対応可能であった。その過程で、代謝疾患のマーカーとなる「ジカルボン酸群」の蛍光検出という、新たな研究テーマも生まれた。次年度は、細胞イメージング等の応用測定がメインとなるため、計画調書に記載した物品の購入を予定している。