hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微生物の代謝熱測定を利用した環境汚染気体のバイオアッセイ

従来、バイオアッセイが困難であった環境汚染気体について新しい手法を提案し、多くの気体について、定量的かつ系統的に調べることができた。新しい手法とは、微生物の代謝熱をマイクロカロリメータを用いて測定し、気体の毒性が微生物の代謝熱をゼロにする圧力を指標(MIP:最少増殖阻止圧力)として求め、この値で環境汚染気体の毒性を統一的に表す方法である。この方法で、簡便かつ正確に再現性良く気体の毒性を評価するバイオアッセイ確立の目途がついた。現有装置である「ガス加圧微生物代謝熱測定装置」を利用し、一連の天然ガスおよび石油ガスの主成分について、その相対的毒性を評価するバイオアッセイが本年度の主な研究内容である。一連の炭化水素ガス(C_1C_4)加圧下で、代謝熱測定法により酵母の増殖挙動をモニタリング・解析し、その細胞毒性を定量的に評価した。各気体ごとに、50%増殖阻止圧力(IP_<50>:Inhibitory pressure50)と最小増殖阻止圧力(MIP:Minimum inhibitoryi pressure)を決定した。その結果、炭化水素ガスの種類、異性体によって毒性が異なり、n-ブタン>i-ブタン>プロパン>エタン>メタンの順に毒性が大きいことが明らかになった。炭化水素ガスの毒性は、その疎水性との間に強い相関関係があったことから、炭化水素ガスが酵母の細胞膜などの疎水性領域に侵入するなど、生体膜に何らかの影響を与えているものと考えられる。また、紫外可視分光法による細胞内容物の定量により、炭化水素ガス加圧で、酵母細胞から核酸関連物質の漏出が確認された。すなわち、炭化水素加圧により核膜が損傷を受けていることが分かった。さらに、炭化水素ガス加圧による酵母の形態変化を走査電子顕微鏡(SEM)により観察したところ、細胞が変形、陥没している様子が認められた。これらの結果より、炭素数の少ない一連の炭化水素ガスは、細胞膜に強く作用していることがわかった。各気体ごとに、50%増殖阻止圧力(IP_<50> : Inhibitory pressure 50)と最小増殖阻止圧力(MIP : Minimum inhibitory pressure)を決定した。各気体ごとに、50%増殖阻止圧力(IP_<50>:Inhibitory pressure 50)と最小増殖阻止圧力(MIP:Minimum inhibitory pressure)を決定した。その結果、炭化水素ガスの種類、異性体によって毒性が異なり、n^-ブタン>i^-ブタン>プロパン>エタン>メタンの順に毒性が大きいことが明らかになった。今年度は新しいテーマとして、一酸化炭素ガス関連の毒性を調べ、いくつかの新しい知見を得た。

この気体はヒトに対しは著しい毒性を示すが、酵母等の微生物にとっては、二酸化炭素よりも低毒性であり、明らかに毒性発現のメカニズムがヒトと微生物では異なることが分かった。
知識と行動の不一致を解消するための意思決定モデルに基づく学習支援システムの開発

本研究では、知識と行動の不一致に内在する問題特性を明確化し、不一致を解消させる要因を検討するために、洪水災害時の避難行動、情報モラル行動、自転車運転行動を対象に、心理実験を行ない、全ての対象分野において知識と行動の不一致の発現を確認した。さらに、不安全行動の発現過程に基づいた学習支援方式として、不安全避難行動の誘発により危険を疑似体験させる学習支援システムを開発した。評価実験の結果、学習支援システムが学習者の安全避難行動の意図形成を促す可能性が示された。今年度は、洪水災害時の避難状況における知識と行動の不一致を解消させる要因を特定するために、予備調査と二つの心理学的実験を実施した。予備調査の目的は、過去15年間の洪水災害の新聞記事を参照して、不安全避難行動の種類を明らかにすることであった。二つの心理学的実験の目的は,一般的な知識として正しい行動を問う知識課題と自身が選択する行動を問う意図課題から構成される紙上でのテストを用いて、知識と行動意図の不一致が確認されるかどうかを検討することであった。予備調査では、判断の誤りや遅れによる洪水被災事例397件を、10種類の不安全避難行動として類型化した。これらの予備調査から抽出された不安全避難行動を知識課題と意図課題を用いて行った二つの実験では、実験参加者が適切な知識を有しているにもかかわらず不安全避難行動を選択することが示された。さらに、実験参加者が認知している状況の危険性と切迫性および不安全避難行動の危険性が行動の意図形成に与える影響について検討したところ、不安全避難行動の意図形成に、災害状況や不安全行動に対する危険認知の低さが影響していることが示された。これらの結果は、災害状況や不安全避難行動の危険性を効果的に示していくとともに、一人一人の危険認知を高めるように防災学習方式をデザインすることの重要性を示している。現在、この発表に基づいた論文を執筆中である。また、これらと並行して、申請者らが開発した不安全避難行動を誘発し危険を体験させる学習支援システム(プロトタイプ)のゲーミングの内容に改良を加え、評価実験を実施した。その結果、物語展開よりもゲーム的要素を基調としたゲーミングの方が不安全避難行動を誘発できることが示された。この結果については国内研究会で口頭発表を行った。今年度は、不安全避難行動を誘発する避難場面の目的と異なる達成目的を示唆することで危険を疑似体験させる学習支援方式を提案し、提案方式に基づいたゲーミング・シミュレーションによる学習支援システムを設計・試作した。試作した学習支援システムの効果を検証するために二つの評価実験を実施した。実験1の目的は、学習支援システムが学習者の不安全避難行動を誘発できるかを検討することであった。実験2の目的は、不安全避難行動の疑似体験が安全避難行動の意図形成に与える影響を検討することであった。実験1では、提案する学習支援システムが従来型の誘発のない学習支援システムよりも学習者の不安全避難行動を誘発することが示された。さらに、実験2では、疑似被災体験により安全避難行動を促進するが、従来型の誘発のない学習支援システムの場合では、被災経験が偶発的であり、被災経験が未経験の場合に、安全避難行動の意図形成を促進しないことが示された。これらの結果は、提案する学習支援システムが学習者の安全避難行動の意図形成を促す可能性を示唆している。この結果については国内学会および国際会議で発表を行った。また、これらと並行して、異なる対象においての知識と行動の不一致にかかわる問題特性を明確化するために、情報モラルの分野において、二つの心理実験を実施した。実験1・2では、実験参加者が適切な知識を有しているにもかかわらず情報モラルに反する行動をとることが示された。また、実験2では、実験参加者はクラスメイトが情報モラルに反する行動をとる割合を高く推定していることが示された。これらの結果は、知識と行動の不一致を認識させ適切な行動意図の形成を促す情報モラル教育法構築の重要性を示している。この結果については国内学会・研究会で発表を行った。学習支援システムの評価実験により、申請者らが開発した不安全行動を誘発し危険を疑似体験させる学習支援システムが学習者の安全避難行動の意図形成を促す可能性が示された。その中で、従来型の誘発のない学習支援システムの場合では、被災経験が偶発的であり、被災経験が未経験の場合に、安全避難行動の意図形成を促進しないことが示された。知識と行動意図の不一致を解消するためには、自身で選択した意図的な不安全避難行動によって危険に直面する状況を疑似体験させることが必要であると考えられる。以上のことから、本研究の目的である「意思決定モデルに基づく学習支援システムの開発」の重要性を示唆する結果が得られていると考えられる。本研究の目的は、知識と行動の不一致に内在する問題特性を明確化し、不一致を解消させる要因を検討すること、および、不安全/不遵守行動の発現過程に基づいた学習支援システムを開発し、実施することであった。前者については、洪水災害時の避難行動(H26年度)、情報モラル行動(H27年度)、自転車運転行動(H28年度)を対象に、心理実験を行った。全ての対象分野で、適切な知識を有していてもその知識に反する行動をとる、知識と行動の不一致が示された。

避難行動については、不安全避難行動の意図形成に、災害状況や不安全行動に対する危険認知の低さが影響していることが示された。この結果は、研究会・全国大会発表後、雑誌論文(H27年度)に掲載された。高等学校で実施した情報モラル調査では、クラスメイトが情報モラルに反する行動をとる割合を実際よりも高く推定していることが示された。この結果は、研究会・全国大会・国際会議(H28年度)発表後、雑誌論文(H28年度)に掲載された。自転車運転行動では、切迫感、コスト感、危険性の認知が不安全運転行動の意図形成に影響を与えることが示され、全国大会(H28年度)で発表を行った。これらの結果は、知識と行動の橋渡しを注意深く設計した教育法構築の重要性を示すものである。また、これらの実験で用いた心理学的実験手法については心理学系の国際会議(H28年度)で発表を行った。後者については、洪水災害時の避難行動を対象に、不安全避難行動を誘発する避難場面の目的と異なる達成目的を示唆することで危険を疑似体験させる学習支援方式を提案するとともに、提案方式に基づいた学習支援システムを設計・試作した。評価実験の結果、学習支援システムが学習者の安全避難行動の意図形成を促す可能性が示唆された。この結果については、研究会・全国大会・国際会議発表後、雑誌論文(H28年度)に掲載された。本研究では、知識と行動の不一致に内在する問題特性を明確化し、不一致を解消させる要因を検討するために、洪水災害時の避難行動、情報モラル行動、自転車運転行動を対象に、心理実験を行ない、全ての対象分野において知識と行動の不一致の発現を確認した。さらに、不安全行動の発現過程に基づいた学習支援方式として、不安全避難行動の誘発により危険を疑似体験させる学習支援システムを開発した。評価実験の結果、学習支援システムが学習者の安全避難行動の意図形成を促す可能性が示された。心理学実験的検討により、災害時における不安全避難行動の意図形成に、災害状況や不安全行動に対する危険認知の低さが影響していることが示された。被災の経験がない場合、あるいは災害経験があったとしても自身が被災していない場合には、リスクが過小評価されると言われている。しかし、将来の災害に対する備えとしてリスク認知を高めるために、実際の避難時に不安全避難行動を選択して危険な状況に遭遇することは回避しなければならない。このような本来回避するべき危険な状況を安全に経験するには、疑似体験による教育が有効なアプローチの一つと考えられる。以上のことから、本研究の目的の一つである「知識と行動の不一致を解消するための学習支援システムの開発」の重要性を支持する結果が得られていると考えられる。研究は順調に進展しているため、当初の計画通り、初年度と今年度の成果を踏まえて知識と行動の不一致を解消するための学習支援システムの開発に取り組む。これと並行して、知識と行動の不一致による不安全行動の発現過程を含む意思決定モデルの構築を目指す。構築した意思決定モデルに基づき、次期研究プロジェクトの構想・計画に着手する。また、地域の防災訓練で本学習支援システムのプロトタイプを展示したところ、参加住民および主催自治体の関係者から一定の評価を得ている。今後も基礎研究と並行して実践の場で本システムを使用しながらシステムの完成度を高めていく予定である。
酸化亜鉛［０００１］傾角粒界の原子配列および偏析挙動

27年度が最終年度であるため、記入しない。プラセオジムが添加された酸化亜鉛は、電圧量に応じて抵抗値が変化する特性を持っており、この特性は酸化亜鉛界面へのプラセオロジウムの偏析によって左右されると知られている。しかし、この材料の界面構造や偏析挙動に関する研究が非常に不足している。従って、本研究員は粒界における酸化亜鉛粒界の原子レベル構造及び不純物のプラセオジムの粒界偏析挙動について研究を行った。バイクリスタル方法でプラセオジムドープ酸化亜鉛単一粒界を作製、電子顕微鏡と理論計算を用いて粒界構造と偏析を原子レベルでくわしく解析が行われた。また、結晶オリエンテーションを変化させながら、いくつかの種類の特殊単一粒界(シグマ(S)粒界)を観察することによって、特集な粒界に限らず、より一般的な酸化亜鉛の粒界挙動が理解できるようになった。示された電子顕微鏡と理論計算を融合した実験アプローチは、粒界を根本的に理解する有効な手法であり、これらの結果を基に得られた結論は材料科学的にも価値が高いと判断できると期待されている。
共焦点レーザー顕微鏡を用いたミクログリアの成熟と機能発現に関する分子形態学的研究

細胞密度はP0からP3には変化に乏しく、P3からP11にかけて増加したが、P7からP11で最も急激であった。P11からP60には細胞密度が低下した。部位毎の細胞数の比は各々の日齢ではP0、P3でM、CiがCoよりも大きく、不均一な分布であったが、P7ではCoの比が急激に上昇し均一な分布に近づき、この傾向はP11以降も続いた。すなわちP3とP7の間に著明な分布変化を認めた。また、M部位では、P3までは軟膜に接する細胞が多かったが、P7以降は軟膜との接触が明瞭でない細胞の方が多くなった。このことからP3からP7にかけて軟膜側から深部に向かう細胞移動が示唆される。propidium iodide染色によると、P7やP11でその他の日齢に比べ多くの核分裂像を観察できた。これらの結果から、分布変化と細胞密度の急増はやや時期が異なっており、P7までの細胞密度増加は細胞移動が主たる原因であり、P7からP11までの急激な細胞増加は局所での細胞分裂が主体であることが推測された。これらの結果から、tβ4が幼弱なmicrogliaをIsolectinB4に比しより明瞭に染色すること、またP0からP3にかけて多数認められた軟膜接着細胞の比率がP11までに減少することから、その間に軟膜側からの細胞移動が活発に行われることが示唆された。
脳の左右差がつくられ、維持されるしくみ

本研究は、脳の左右差はいつ、どのようにして形成され、維持されているのかを明らかにすることを目的としている。体軸の非対称性の研究は、これまで明確な左右差を持つ内臓系において、その形成機構が明らかにされてきた。しかしながら、脳における非対称性に関しては、実験動物のもつ制約のために、ほとんど明らかではない。我々は様々な実験手法を持つマウスにおいて海馬神経回路の構造的・機能的非対称性を明らかにした。そこで、この非対称性を指標としつつ、内臓に左右の逆位を示すivマウスを用いて電気生理学的手法による機能的解析を行った。Ivマウスは発生初期に発現する遺伝子に突然変異を持ち、その結果として内臓が正位にあるものと逆位にあるものが1対1で生まれてくることが明らかになっているマウスである。このivマウスの海馬神経回路について、電気生理学的手法を用いてそのシナプスにおけるNMDA受容体特性および可塑性の発達変化を解析した。その結果、ivマウスの海馬神経回路は、内臓の位置が正位であっても逆位であっても、通常のマウスで見出されたシナプス特性の左右非対称性が消失している結果が得られた。しかしながら、海馬の持つもう一つの非対称性である錘体細胞の上下の非対称性は維持されたままであった。次に、これら電気生理学的解析で得られた結果について、免疫電顕を用いた各個のシナプスにおけるNMDA受容体の分布を解析した。その結果、完全に電気生理学的手法で得られた結果を裏付けるものであった。本研究の結果からivマウスの海馬神経回路特性を通常のマウスと比較することで、ivマウスの海馬は左という特性が消失している可能性が示唆された。また、海馬の持つ非対称性の形成メカニズムは、内臓における左右軸の決定メカニズムによる非対称性形成機構とは異なることが示唆された。本研究成果をまとめた論文はPloS One誌において発表された。これらの結果についてivマウスの海馬神経回路特性を通常のマウスと比較することで、ivマウスの海馬は左という特性が消失している可能性が示唆された。これらの結果から、海馬の持つ非対称性の形成メカニズムは、内臓における左右軸の決定メカニズムによる非対称性形成機構とは異なることが示唆される。

また、海馬の持つ非対称性の形成メカニズムは、内臓における左右軸の決定メカニズムによる非対称性形成機構とは異なることが示唆され、脳の左右差の形成について非常にインパクトのある研究だと言える。現在、本研究をまとめた論文を執筆中であり、早々に投稿する予定である。本研究は、脳の左右差はいつ、どのようにして形成され、維持されているのかを明らかにすることを目的としている。体軸の非対称性の研究は、これまで明確な左右差を持つ内臓系において、その形成機構が明らかにされてきた。しかしながら、脳における非対称性に関しては、実験動物のもつ制約のために、ほとんど明らかではない。我々は様々な実験手法を持つマウスにおいて海馬神経回路の構造的・機能的非対称性を明らかにした。そこで、この非対称性を指標としつつ、内臓に左右の逆位を示すivマウスを用いて電気生理学的手法による機能的解析を行った。Ivマウスは発生初期に発現する遺伝子に突然変異を持ち、その結果として内臓が正位にあるものと逆位にあるものが1対1で生まれてくることが明らかになっているマウスである。このivマウスの海馬神経回路について、電気生理学的手法を用いてそのシナプスにおけるNMDA受容体特性および可塑性の発達変化を解析した。その結果、ivマウスの海馬神経回路は、内臓の位置が正位であっても逆位であっても、通常のマウスで見出されたシナプス特性の左右非対称性が消失している結果が得られた。しかしながら、海馬の持つもう一つの非対称性である錘体細胞の上下の非対称性は維持されたままであった。次に、これら電気生理学的解析で得られた結果について、免疫電顕を用いた各個のシナプスにおけるNMDA受容体の分布を解析した。その結果、完全に電気生理学的手法で得られた結果を裏付けるものであった。本研究の結果からivマウスの海馬神経回路特性を通常のマウスと比較することで、ivマウスの海馬は左という特性が消失している可能性が示唆された。また、海馬の持つ非対称性の形成メカニズムは、内臓における左右軸の決定メカニズムによる非対称性形成機構とは異なることが示唆された。本研究成果をまとめた論文はPloS One誌において発表された。
鳥類の体温調節機能発達に及ぼす環境温度効果に関する比較生理学的研究

1.ニワトリにおける呼吸性不整脈と心拍数日内リズムの発達:ガス交換が絨毛尿膜から肺呼吸に切り替わる外嘴打ち中と孵化直後の雛において、呼吸運動と瞬時心拍数を同時計測して呼吸性不整脈の発達を検証すると共に、孵化後一週間の心拍数長期計測により心拍数日内リズムの発達を明らかにした。アヒルとエミューにおいては、雛の心拍数日内リズムはニワトリほど明瞭ではなく、雛の摂食行動などが心拍数変動に影響を及ぼしていると思われる。心拍数日内リズム形成に及ぼす日照の関わりは今後明らかにすべき課題である。2.ニワトリ胚における心拍ゆらぎの発達と環境酸素濃度変化に対する応答:胚心拍ゆらぎの起源となる孵卵中期に現れ始める一過性の徐脈は迷走神経の機能によって引き起こされることを明らかにし、ブロイラーと白色レグホーンの同時計測により、その迷走神経機能には種に因る相違があるだろうとの従来の仮説を否定した。また、絨毛尿膜による拡散性ガス交換と肺呼吸時には心拍数の環境酸素濃度変化(高酸素濃度と低酸素濃度)に対する応答が異なることを明らかにした。3.ニワトリ、アヒル及びエミューにおける心拍数の体温調節性応答:環境温度変化に対する心拍数の体温調節性応答(10°Cの環境温度変化に逆らう心拍数の応答と定義)は、変化の順序(従って検査法)に影響を受けず、生育環境温度は初期の体温調節能発達に影響を及ぼさないことを明らかにした。体温調節性応答は、ニワトリ(ブロイラー)では孵化後24時間前後に、アヒルは孵化直後(ただし濡れた羽毛は障害となる)、エミューは嘴打ち中の胚に現れ、体温調節能の発達に差があることを示している。更にニワトリでは、白色レグホーンよりブロイラーが約一日早く体温調節性応答を示し、早く成長するよう品種改良された遺伝的効果が体温調節能の発達にも及んでいると考えられる。(1)環境酸素濃度変化に対する嘴打ち前後のニワトリ胚における心拍リズムの応答。鳥類の胚は絨毛尿膜を嘴で破り(内嘴打ち、IP)、更に卵殻を破って(外嘴打ち、EP)孵化する。IPまでは絨毛尿膜による拡散性のガス交換が行われ、IP、EP中に肺呼吸に変わって行く。この肺呼吸が加わる嘴打ち中に酸素摂取量は大きく増え、体温調節能は孵化を境に大きく亢進する。そこで、呼吸形態が切り替わる嘴打ち前及び嘴打ち中に環境の酸素濃度を変化させ、低酸素(10%O_2/90%N_2)と高酸素(100%O_2)環境における胚の心拍リズム(心拍ゆらぎと心拍数ベースライン)応答を明らかにした。(2)孵化直後の雛における瞬時心拍数と呼吸リズムの同時計測。ニワトリにおいて、EP中の胚の瞬時心拍数には周期が約1秒の心拍振動があり、長期の記録には心拍数が約10bpmから50bpmの幅広いベースラインとして現れ、その周期の値から呼吸性不整脈ではないかと推察されている。雛に孵化すると特徴的な瞬時心拍ゆらぎはType I, II及びIIIとして3つのパターンに分類されており、Type I心拍ゆらぎは周期が約0.7秒の心拍振動で、EP胚に見られる呼吸性不整脈ではないかと報告されている。そこで雛の瞬時心拍数と呼吸運動を同時計測し、Type I心拍振動が呼吸性不整脈であることを立証した。(3)エミュー雛の瞬時心拍数低温暴露応答。

ニワトリにおいては、体温調節能は孵化中に大きく発達する。孵化後の雛を350°C環境から250°C環境に暴露すると、心拍数ベースラインは孵化直後には環境温度変化に並行する応答を示し、時間と共に環境温度変化に逆らう体温調節性の応答となる。体表面/体積比がニワトリより小さい大型の鳥類であるエミューにおいて、瞬時心拍数の低温(10°Cの環境温度低下を補助金による備品、恒温恒湿器で実現した)暴露に対する応答を北テキサス大学及び室蘭工業大学で測定して、ニワトリより体温調節性の心拍数調節がより大きいことを窺わせる結果を得て、今後の研究の示唆となる知見を得た。(1)ニワトリ雛における体温調節性心拍数調節の発達:0日令から7日令までのニワトリ雛において、35°C→25°C→35°Cの順で各1時間環境温度を変え、直腸温と瞬時心拍数を74個体について測定した。心拍数ベースラインは、環境温度の変化に平行する応答(thermo-conformity response)から変化に逆らう応答(thermoregulatory response)へ、0日令後半から1日令にかけて移行し、今後の研究に対して示唆に富む新たな結果を得た。(2)エミュー胚と雛における体温調節性代謝応答:体表面積/体積比の小さい大型走鳥類では、産熱量に対する熱損失が小さいため体温調節能はニワトリよりも発達していると仮定して、嘴打ち前の胚(pre-IP)、内嘴打ち胚(IP)、外嘴打ち胚(EP)、雛について、環境温度10°Cの変化に対する酸素摂取量の応答を測定した。EP胚では既に、ニワトリの1日令以後の雛に見られるthermoregulatory responseが現れ、pre-IP胚とIP胚の酸素摂取量は変化しない結果を得た。pre-IP胚とIP胚において、10°Cの環境温度変化に対して酸素摂取量が一定に保たれたことは、この時期にすでに体温調節能が発現していることを窺わせる。更にこの微弱な体温調節性代謝応答は卵殻のガスコンダクタンスによって制限を受けている可能性が考えられ、今後の研究が期待される。(3)体温調節性心拍数調節に及ぼす飼育環境温度の影響評価:孵化直後のニワトリ雛を2群に分け、対照群は35°Cで、実験群は室温(24-27°C)で飼育して、直腸温と瞬時心拍数を、35°Cと25°Cの環境で交互に測定した。実験群の雛の方が早い時期にthermo-conformity responseからthermoregulatory responseに移行を示す予備結果を得た。1.心拍ゆらぎの発達にニワトリの品種による違いがあるか?胚の心拍ゆらぎの発達がブロイラー種と白色レグホーン種で異なるとの仮説がある。孵卵10日から14日の胚について瞬時心拍数(IHR)を同時に1時間測定、心拍数最頻値を求め、パワースペクトル解析(PSA)を行った。心拍ゆらぎの発達に両種の差はなかったが、心拍数最頻値の発達パターンに差が見られた。孵化時間はブロイラー種で短く、雛の心拍数最頻値にも胚のそれと逆の差が見られた。種による差か、母鳥の影響なのか、今後の研究が必要である。2.雛の心拍数体温調節性応答は、低温暴露の順序によって相違するか?雛の体温調節能発達の評価法において、ブロイラー種の雛について環境温度変化(35°C-25°C-35°C)に対する直腸温とIHRの応答を計測し、先に発表した25°C-35°C-25°C暴露実験結果と統計比較した。IHR応答は、0日令前半は温度変化に平行し、0日令後半から1日令前半の雛で環境温度に依存せず、1日令後半では温度変化に逆らう応答を示し、順序を変えた暴露実験と一致した。3.エミューにおける心拍数体温調節性応答の発達。
砕波帯内の長周期水位変動に及ぼす連行気泡の影響に関する研究

本研究では,砕波帯付近の長周期水位変動の発生要因として,砕波によって水中に連行される気泡による水位の上昇とその伝播を考え,実験的に検討を行った.研究内容は以下の通りである.1.水塊の突入による気泡の連行と水位上昇2次元水路内の水面に鉛直上方からジェットを突入させ,気泡連行に伴って生じる水面変動を測定した.水位上昇の継続時間は水塊の突入量に関係なく,水路内の水深によって決まることが明らかになった.2.気泡放出過程での水位変動と伝播2次元水路底部に気泡発生装置を設置し,気泡の上昇に伴って水路内の水位がどのように変動するかを調べた.気泡の放出過程で形成される強い循環流が水位変動に大きく影響すること,また気泡の水位変動に及ぼす影響を支配する時間スケールは,水深と気泡の上昇速度で決まることが明らかになった.3.プランジングジェットによる気泡連行気泡の連行過程を詳細に検討するために,鉛直プランジングジェットによる連行気泡量を電極型ボイド計で測定した.また,現地海岸における実現象を実験室で再現する上で問題となる気泡連行の相似性について,スケールの異なる模型実験を行って議論した.さらに,海水に含まれる塩分の影響について調べた.4.砕波による気泡連行砕波に伴う気泡連行特性について2次元造波水路で詳細に調べた.時間平均した気泡・流体場でのポテンシャルエネルギーの逸散率を見積もる簡単な理論を提案し,これによって推算されたエネルギー逸散率と砕破に伴う全エネルギー逸散率との比較を行った.さらに,気泡連行量を直接考慮した砕波減衰モデルを提案し,モデルの妥当性について検討した.本研究では,砕波帯付近の長周期水位変動の発生要因として,砕波によって水中に連行される気泡による水位の上昇とその伝播を考え,実験的に検討を行った.研究内容は以下の通りである.1.水塊の突入による気泡の連行と水位上昇2次元水路内の水面に鉛直上方からジェットを突入させ,気泡連行に伴って生じる水面変動を測定した.水位上昇の継続時間は水塊の突入量に関係なく,水路内の水深によって決まることが明らかになった.2.気泡放出過程での水位変動と伝播2次元水路底部に気泡発生装置を設置し,気泡の上昇に伴って水路内の水位がどのように変動するかを調べた.気泡の放出過程で形成される強い循環流が水位変動に大きく影響すること,また気泡の水位変動に及ぼす影響を支配する時間スケールは,水深と気泡の上昇速度で決まることが明らかになった.3.プランジングジェットによる気泡連行気泡の連行過程を詳細に検討するために,鉛直プランジングジェットによる連行気泡量を電極型ボイド計で測定した.また,現地海岸における実現象を実験室で再現する上で問題となる気泡連行の相似性について,スケールの異なる模型実験を行って議論した.さらに,海水に含まれる塩分の影響について調べた.4.砕波による気泡連行砕波に伴う気泡連行特性について2次元造波水路で詳細に調べた.時間平均した気泡・流体場でのポテンシャルエネルギーの逸散率を見積もる簡単な理論を提案し,これによって推算されたエネルギー逸散率と砕破に伴う全エネルギー逸散率との比較を行った.さらに,気泡連行量を直接考慮した砕波減衰モデルを提案し,モデルの妥当性について検討した.本研究では,砕波帯付近の浅海域で高波浪時に発達する周期数分程度の長周期の水位変動の発生要因として,砕波によって水中に連行された気泡による一時的な水位の上昇とその伝播をとりあげ,実験的,理論的に検討することを目的としている.1.水塊の突入による気泡の連行と水位上昇に関する水理実験2次元水路上部にヘッドタンクを設置し,タンク底部に設けたオリフィスをを瞬時に開放することにより,鉛直のジェットを水路内の水面に突入させ,多量の気泡連行に伴って生じる水面変動を測定した.その結果,水位上昇の継続時間は水塊の突入量に関係なく,水路内の水深によって決まることが明らかになった.2.気泡放出過程での水位変動と伝播に関する水理実験幅5cmの狭い2次元水路内に気泡発生装置を設置し,気泡の発生に伴って水路内の水位変動がどのように変化するかを調べた.実験では気泡量を変化させ流況の変化を見ると同時に,波高計により水位変動の伝播過程を測定した.本実験により,気泡の放出過程で形成される強い循環流が水位変動に大きく影響していることがわかった.1.の実験結果と考え合わせると,気泡の水位変動に及ぼす影響を支配する時間スケールは,水深と気泡の上昇速度で決まることが明らかになった.3.プランジングジェットによる気泡連行に関する基礎実験水塊の突入による気泡の連行過程を詳細に検討するために,鉛直プランジングジェットによる連行気泡量を電極型ボイド計で測定し,気泡の濃度分布と気泡によって蓄積されるエネルギーについて考察した.本年度は,砕波に伴う気泡連行に関する基礎的な研究を中心に行った.まず,砕波という非定常な現象を,円形断面を有する定常な鉛直プランジングジェットで模擬し,水理模型実験により気泡連行特性を詳細に調べた.特に,現地海岸における実現象を実験室で再現する上で問題となる気泡連行の相似性について,スケールの異なる3種類の模型にフルード則を適用して行った実験結果から,ウェーバー数などの影響を議論した.また,海水に含まれる塩分の影響が気泡連行にどのように現れるかについて,実海水,塩水,水道水を用いた実験により調べた.

その結果,塩分の影響により,連行される気泡径は小さくなり水中の気泡数が増加するが,逆に気泡濃度は減少することが明らかになった.次に,2次元造波水路における実験により,砕波に伴う気泡連行特性について詳細に調べ,砕波時の気泡分布特性を明らかにした.また,時間平均した気泡・流体場でのポテンシャルエネルギーの逸散率を見積もる簡単な理論を提案し,これによって推算されたエネルギー逸散率と砕破に伴う全エネルギー逸散率との比較を行った.この結果,砕波による気泡連行については,全エネルギー逸散の20%程度が気泡と関連づけられることがわかった.さらに,気泡連行量を波高などの波パラメターと関連づけることにより,気泡連行量を直接考慮した砕波減衰モデルを提案し,モデルによる計算値と実験結果を比較することにより,モデルの妥当性について検討した.
集合知を用いた遠隔コンサルテーションシステムの開発

本研究では、高度情報社会において多分野に渡る問題の解決相談に対して、満足度の高い回答を、遠隔環境で多分野の専門家視点から提示可能な遠隔コンサルテーションシステムを実現した。そのなかで、(1)複数の専門家が、客観情報(ライフログ、相談履歴)に基づいて、個々の視点から集合知を抽出する機能、(2)相談者の客観情報(ライフログ、過去の相談履歴)を格納し、該当相談に関連する情報を抽出、分析する機能、(3)定型的質問は、エージェントが回答し、非定型かつ多分野に跨る相談を抽出する機能、を提供することにより、ワンストップで相談者が固有のニーズにあった回答を得られる遠隔コンサルテーションサービスを開発した。平成25年度は,平成24年度と同様に研究分担者と大学院生1名の研究体制で研究を進めた。大きくは、(1)遠隔相談システムの評価と(2)介護サービスへの適用検討を行った。具体的には、教育心理学会の大会において、本テーマのシンポジウムを開催し、これまでの研究内容を発表し、外部識者の評価を頂いた。具体的には、(a)介護・福祉分野への適用に関しては、要介護者のQoLを向上させる工場のために、「ソーシャル・サポート」「対人関係」の視点を加えていく必要がある点を指摘された。(b)介護・福祉分野において、開発するシステムの使用者を明確にすることが必要である点を指摘された。特に、この分野では、単に専門家と相談者という単純な関係だけではなく、制度的な要素、加齢に伴う要素、心理学的な要素の検討が不可欠との指摘を受けた。本シンポジウムの結論として、遠隔相談機能に関しては、ほぼ完成したものと評価されたものと判断し、今後は介護システムの検討に重点を移すこととした。ライフログに関しては、介護における声かけの音声データを利用し,その音声データから介護内容を推測することにより,入力の手間を少なくすることで,システム利用者の負担を抑えつつ,介護施設における介護サービスの状況把握に関する検討とプロトタイプシステム実装・評価を行った。介護システムに関して、介護関係者のニーズと機能に関するヒアリングを行い、課題解決の方向を検討した。介護関係者の主要なメンバを明らかにし、それぞれの基本的な役割分担を明確にするとともに、これら関係者のヒアリングを実施し、介護現場の実態を明らかにした。その中で、輻輳した介護問題を解決するためには、ケアマネージャの役割が大きいのでケアマネージャをリーダーとした集合知の形成方式の検討を行った。検討の中で、集合知形成のためには、関係者の間での認知共有が欠かせないことを明確にした。1)遠隔コンサルテーション・システムの開発(1)複数の相談者と複数の専門家間におけるコンサルテーション・システムを開発した。その特徴は、複数の相談者がワンストップで、必要な専門家に接続して相談を開始出来ること、専門家エージェントの導入により、専門家の負担が軽減しより多くの相談者との相談が同時に可能となった点にある。システムの有効性を下記例で検証した。「自動車保険加入」を事例として、専門家4名、相談者60名を用いて、遠隔コンサルテーション・システムとチャットシステムの比較を行った。その結果、提案システムが相談時間などの主要指標において有効であることを確認した。(2)集合知システムの検討:基礎的なサーベイとして、エンジニアリング面からの集合知と心理学面かたの集合知の違いを明らかにした。(3)介護関係テーマの探索:介護関係者へのヒアリングを実施した。その中で、介護福祉における課題を分析した。現時点では、遠隔コンサルテーションの有効な適用範囲はまだ確定していないが、コンサルテーション内容を体系化する「あらすじ」システムの適用の可能性はあると考え、システム構築を行い、模擬データでその有効性を検証し、成果を国際会議論文として発表した。2)ライフログに関する研究ライフログを活用した生活リズムの推定方式として、Android家電の利用を想定したライフログの取得・分析手法を提案した。具体的には、Android家電の使用状況に関するライフログデータに基づき、対象高齢者の生活パターンを明確にし、そのパターンから大きく外れる状況が発生した場合、本人に通知すると同時に、見守り者(家族など)に通知が送られるシステムを開発した。ケースについて、予備的な実証実験を行い、その有効性を確認し、成果を国際会議論文として発表した。(1)集合知を用いたカンファレンス実施の方法論確立のため、集合知に関する調査、検討を行い、集合知を活用するためのコンセプトを確立した。同時に、集合知を作成する「場」の概念を明らかにすると同時に、集合知作成に関するアイディアを纏めた。その上で、集合知を形成する手順を明確にした。この手順に従って、複数の介護関係者の間で、新たな遠隔介護機器に関するカンファレンスを行い、そこで、集合知を摘出することに成功した。この結果を受けて、提案手法が有効であることを明らかにした。

(2)複数の相談者からの相談を相談内容によって適切な専門家に送信する「非定型相談エージェント」を開発した。基本的には、相談内容の形態素分析によって専門分野を特定する点に特徴がある。本システムを複数の相談者、専門家で構成される実験によって検証した。その結果、相談者の満足度が、チャットで行った場合と同等のレベルに達することが分かった。これにより、相談の自動化への道が開けた。(3)遠隔相談時に、医師側が患者の状況を把握することが出来るように、加速度センサーと非接触の温度センサーを用いた見守りシステムの開発を行った。このシステムにより、医師側が、患者の行動パターンを把握した上で、相談に乗ることが可能となった。(4)遠隔相談の1つの形態として、患者が必要な時にヘルパーを呼び出して、対応を依頼するシステムの開発を行った。基本的に現在の高齢者は、ICT機器の操作に不慣れである。そこで、マイクからの音声だけで、ヘルパーとの遠隔TV会議が出来るシステムの開発を行った。更に、本システムの拡張系として、ヘルパーを介して医師と患者がTV会議を行う環境を、ICTに不慣れな高齢者でも可能なシステムの開発を行い、高齢者宅で試用して、その有効性を検証した。システムズ・エンジニアリング平成25年度は、全体計画にそってほぼ計画通りに研究開発を進めることが出来た。その具体的な達成度評価は以下の通りである。遠隔相談技術については、ほぼ実用化の見通しがついた。現在作成したプロトタイプで、すでに相談時間の短縮が明確になっている。さらに、ユーザインタフェースの改良により、さらなる効果が見込まれる。介護・福祉分野への集合知の適用に関しては、まず、介護・福祉分野における関与者とその特性が明らかになった。この調査により、集合知活用の際の、各関与者の役割分担が明確になった。今後この役割の応じた、情報の配信、交換方式を検討していく。集合知の活用の基盤として、関与者間での情報共有が必要であり、これがなされていないことが調査により明確になった。同時に、集合知の活用方式に関する事例調査を実施した。今後、いくつかの代替案の評価を行い、最終的に介護・福祉分野に適応した方式を採用する予定である。同時に、採用した方式を、具体的に介護関与者の間で活用する方式を検討していく。基本的な遠隔コンサルテーション機能に関しては、予備実験及び複数の専門家を用いた本実験で有効性を検証した。輻輳した相談を切り分ける機能に関しては、基本システムを開発した。また、円滑なコンサルテーション実現のため、相談履歴の体系化、可視化を行い、過去の相談履歴から、現在の相談に近い相談例を探す「相談あらすじ」機能を開発し、その効果を検証した。ライフログの活用に関しても、高齢者向けのセンサーを開発し、これを用いて対象者のログを収集し、分析する機能を開発して有効性を確認した。集合知を用いた問題解決には、2つの側面があることが検討の結果、明確になってきた。1つは、集合知を創出するためには、関与者の間での認知共有が必要なことである。
多体効果を含む共振器QEDと光学非線形応答の最適化条件

量子井戸-共振器系からのスクイーズド光の生成を共振器QEDに基づいて理論的に考察した。その結果、励起子ポラリトン散乱よりも励起子分子が関与したスクイーズド光の方が高いスクイーズド状態にあることが明らかになった。また、数値対角化に頼らない励起子分子を含む2励起子状態の数値計算手法を開発した。本手法は1次元から3次元まで適用でき、数値対角化と比較して計算で使用するメモリと時間を大幅に低減することができる。励起子分子は非線形光学応答において重要な役割を果たすが、電子と正孔の多体効果を平均場で扱う近似では励起子分子を記述することができない。そこで、励起子分子を簡単に扱うモデルとして、1次元フレンケル励起子が近接サイト間をホッピングし、2個の励起子が隣接するときに互いに引力相互作用を受けるという模型を取り上げた。この模型はフレンケル励起子やその2励起子状態を簡単に扱うモデルとして非線形光学応答の数値計算で広く利用されている。ただし、量子井戸に閉じ込められたフレンケル励起子・2励起子状態を考える場合、面内方向に十分の長さをとる必要があり、大規模な数値計算を用いてハミルトニアンを対角化する必要があった。今年度はこの模型による2励起子状態のエネルギーと波動関数を対角化することなく短時間で数値計算する方法を開発した。従来の方法では励起子分子の束縛エネルギーなどの実験値と合うようなハミルトニアンのパラメータ(励起子間引力相互作用の強さなど)の値を求めるために、繰り返し大規模数値対角化を行う必要があったが、開発した手法では、試行計算をすることなく実験値に合うパラメータを決定することができる。また、対角化を行う場合と比較して、数値計算に必要なメモリは非常に少ない。共振器-量子井戸系の非線形光学応答を計算する場合、共振器モードの光子状態も考慮するために計算に必要な自由度がさらに増加するので、この手法はさらに有効であると考えられる。1励起子分子は非線形光学応答において重要な役割を果たすが、電子と正孔の多体効果を平均場で扱う近似では励起子分子を記述することができない。そこで、フレンケル励起子の場合ぐ励起子が近接サイト間のみホッピングし、2個の励起子が隣接するときに互いに引力相互作用を受ける、という模型がよく用いられる。これまで、この模型(主に1次元)を用いて励起子分子状態や非線形光学応答が数値的に調べられてきたが、十分大きなサイズが必要な場合は大規模な数値対角化を行う必要があった。昨年度は、この模型について1次元系に限ってではあるが、2励起子状態のエネルギーと波動関数を数値対角化に頼らないで高速に計算する方法を開発した。この方法はメモリの使用を大幅に減少させることができる。今年度は、この方法を2次元と3次元の場合に拡張することに成功した。共振器-量子井戸系の非線形光学応答を計算する場合、共振器モードの光子状態も考慮するために計算に必要な自由度がさらに増加する。しかし、この方法を利用すれば、メモリ数と時間を大幅に節約した数値解析が可能となる。2共振器-量子井戸系からのスクイージング光の生成を共振器QEDに基づいて理論的に調べた。量子井戸の膜厚を制御することにより、励起子分子とポラリトンの結合状態を実現することができるが、この結合状態から生成されるスクイージング光の性質について、入射光強度などのパラメータ依存性を調べた。その結果、励起子ポラリトンよりも励起子分子が関与したスクイージング光の方がスクイージングの度合いが強いことを見出した。さらに、スクイージングの度合いが最大となる条件を明らかにした。共振器中に量子ドットを埋め込んだ系による量子もつれ光子対の生成について理論的に解析した。以前、V型3準位-共振器系による量子もつれ光子対の生成を解析したが、本研究では右回り偏光と左回り偏光の励起子に加え、励起子分子も考慮した4準位-共振器系に拡張した。V型3準位-共振器系の量子もつれ光子対の生成では、共振器量子電磁力学に特有なドレスト状態(共振器中の光子と物質の励起状態の重ね合わせ状態)が本質的な役割を果たしていた。その結果、(1)入射光の偏光とそれらによる共鳴励起準位を選択することにより、4種類のベル状態の量子もつれ光子対が生成できる、(2)1励起ドレスト状態を利用して生成された量子もつれ光子対を振動数でフィルタリングすると、線形過程で散乱される不要な光子を遮断することができる、(3)フォトン・ブロッケード効果により、もつれ状態にない同種偏光光子対を強く抑制することができる、などの知見が得られた。励起子分子を考慮した

4準位系でも上記の効果は同様にあらわれるが、励起子分子の効果として新たに、(4)各種パラメータ(励起子と光子の相互作用、励起子分子と光子の相互作用、励起子分子の束縛エネルギー)の関係がある条件を満たすと、入射光の偏光を固定した場合に生成することのできなかったベル状態も生成できる、(5)光子対がほとんどもつれない条件が存在する、ことを明らかにした。以上の結果は簡略化したモデルで解析的に示すことができた。各種パラメータは量子ドットの種類や大きさに依存することから、本研究は、量子もつれ光子源を設計するうえでの重要な指針も与えている。
プラハのドイツ語文学における都市の近代化とその言語的表象

本研究課題は、平成9年度および10年度におこなわれた。昨年度においては、ヨーロッパ文化圏にける都市経験とその言語的表象の相関を歴史と理論の両面から検証した結果、都市経験が人間の「知覚」と密接に関連していることを明らかにした。18世紀に確立された視覚中心の知覚システムが、近代都市を記述するさいには失効しはじめ、モダニズム文学において決定的に解体されるというヨーロッパ的な大きな動向のなかで、プラハのドイツ語文学の位相も考察されるべきであるというのが、昨年段階で得られた重要な知見であった。本年度はこうした知見をふまえ、また昨年度よりすすめてきた国内外の研究機関(上智大学、北海道大学、オーストリア国立図書館、ヴィーン大学図書館、大英図書館など)をとおしての文献収集にもとづいて、都市プラハの近代化事業とプラハ出身の作家たちの文学テクストのあいだに働いていた相互作用を分析した。プラハでは1890年代から第1次世界大戦直前まで、「衛生化措置Assanier ung」と呼ばれる大規模な再開発工事が推進されたが、これは旧ゲットーを中心とした都市の闇の領域に光をもたらし、そこを可視化する事業であった。こうした都市空間の変容にたいし、それを黙殺して、むしろすすんで過去の都市表象を喚起するところに、〈プラハのドイツ語文学〉の原点があったと考えられる。すなわち、都市の近代化によって、ポーやボードレールに始まる美的モデルネの思考の継承が可能となり、ドイツ語圏におけるモダニズム文学の震源地のひとつとしてプラハが出現したのである。そこにはまた同時に、この多民族都市におけるヘゲモニー闘争が関与しているが、モダニズム文学の担い手たち(レッピン、カフカ、ブロート、ヴェルフェル、ハース、ウルツィディールなど)の意識はむしろ、そうした民族問題からの超越ないし逃避にあった。本研究では、この逃避の姿勢と都市の近代化への疑念とが結合したところに、ベルリンやヴィーンとは異なったプラハのモダニズム文学の固有性があることを確認して、2年にわたる研究を終了した。本年度の目標のひとつは、ヨーロッパ文化圏における都市経験とその言語的表象の相関を検証し、理論と歴史の両側面から一定のパースペクティヴを確保することにあった。従来的な文学史上のトピックとしてではなく、思想史や科学史が複合したテーマとしてこの問題をとらえている最近の研究状況を精査した結果、都市経験が人間の「知覚」と密接に関連していることが明らかとなった。18世紀に確立された視覚中心の知覚システムが、近代都市を記述するさいには失効し、解体へと向かっていくという大きな動向に照らして、各種の言説が考察されなければならないのである。これは、世紀転換期プラハの文化状況の研究という本課題にとっても、考察の出発点となる知見であり、その射程は大きいと考えられる。いまひとつの目標である<プラハのドイツ語文学史>関連、およびプラハ史関連の文献収集については、北海道大学所蔵の貴重書の調査によって、チェコ文化史ならびにチェコ・ドイツ交流史についてのデータを得た。次年度においては、これらの資料にこまかな検討をくわえるとともに、プラハ出身の作家たちの文学作品からのデータ収集につとめる。そのうえで、どのような具体的な都市経験にもとづいて、プラハにかかわる言語的表象が形成されていくのかを考察する。そして最後に、ドイツ語圏のモダニズム文学の展開過程に照らして、プラハ的特殊性とヨーロッパ的な美的モデルネ全般に通じる普遍性を明らかにしたい。
バイオ分析・医薬品開発への応用を指向した新規チオフラビンＴ誘導体の創製

チオフラビンT(ThT)は、標的に結合すると蛍光強度が顕著に増大するため、アミロイドタンパク質の蛍光イメージングなどに長年使用されてきた。しかし、その蛍光強度増大に起因する化学構造近傍のN3位に着目した誘導体化はこれまでほとんど行われてこなかった。本研究では、N3位置換ThT誘導体の新規創製に取り組んでおり、遺伝子発現の特異的制御を作用機序とする医薬品の開発や、任意のバイオ分子に対する蛍光プローブの設計・合成法の開発などに応用されることを最終目的とした。本年度は、前年度得た設計指針をもとに標的指向性の拡張を指向したThT誘導体を新たに合成し、分光学的手法によりそれらの機能評価を行い、さらに、固定化細胞中において蛍光および結合特性を評価した。具体的には、長いデカエチレンオキシドリンカーを導入したThT-Pのリンカー末端のアミノ基にリガンド分子であるコルチゾール誘導体を導入したThT-PCを合成し、標的であるグルココルチコイドレセプター(GR)が発現する乳がん由来細胞であるMCF-7細胞などを固定化し、蛍光染色を行った。結果、当該コンセプトによってさまざまな標的の高感度・高選択的なインジケーターを創製できることを実証し、ThT誘導体が蛍光ラベル化合物として高いポテンシャルをもつことを初めて明らかにすることができた。また、この研究成果を査読付き論文(一報)として刊行した。今後、本分子設計コンセプトに基づいて、さまざまな疾患標的分子に対する分子プローブが開発されるとともに、術中迅速病理診断等それらの分子プローブの臨床応用が期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。チオフラビンT(ThT)はアミロイドタンパク質の蛍光イメージングなどに長年使用されてきたが、蛍光強度に起因する化学構造近傍のN3位はほとんど着目されてなかった。本研究ではN3位置換ThT誘導体の新規創製に取り組んでいる。まず、遺伝子発現制御薬の開発としてN3位に置換基または種々のリンカーを導入したThT誘導体の合成した。標的のグアニン四重鎖(G4)に対する特性を評価したところ、アミノ基を導入した誘導体は特定のパラレル型G4に対して非常に高い選択性を示し、アミノ基の導入がThT誘導体の蛍光・結合特性に大きな影響を与えることを明らかにした。一方、長いエチレンオキシドリンカーを導入した誘導体はパラレル型G4への選択性を示したが、核酸との静電相互作用が期待されるスペルミンを導入した誘導体はG4選択性が低下した。従って、適当なリンカーの末端に、標的に結合するリガンドをコンジュゲート化することで標的対象の拡張が可能であることが示唆された。そこで、エチレンオキシドリンカーを介してd-デスチオビオチンを導入したThT誘導体を設計・合成した。標的のストレプトアビジンに対する特性を評価し、ビオチンとの交換反応も検証した。結果、標的の濃度に応じて蛍光強度が変化し、その蛍光滴定曲線は両者ともシグモイド曲線にフィットすることが分かった。従って、ストレプトアビジンだけでなくビオチンも定量できることを実証した。次に、ストークスシフトの拡張を指向してローダミンまたはフルオレセインを導入したThT誘導体を創製し、G4に対する特性評価を行った。結果、誘導体分子内で蛍光共鳴エネルギー移動は起こらず、ストークスシフトは拡張しなかった。また、ThTは蛍光基の導入によってG4選択性や蛍光特性が変化することを明らかにした。今後、化学構造の試行錯誤を要するが、N3位置換によるストークスシフト拡張の可能性が示唆された。当初の目標のとおり、遺伝子発現制御薬の開発を目的としたThT誘導体を新たに合成し、分光学的手法によりそれらの機能評価を行うことができた。また、その結果をふまえて標的対象やストークスシフトの拡張を指向した蛍光プローブの開発を目標として、ThT誘導体を創製し、その機能評価を行うことができた。さらに、これらの結果から概ね誘導体の設計指針を立てることができたことなどが理由として挙げられる。チオフラビンT(ThT)はアミロイドタンパク質の蛍光イメージングなどに長年使用されてきたが、蛍光強度に起因する化学構造近傍のN3位はほとんど着目されていなかった。まず、遺伝子発現制御薬の開発として、ThTのN3位へのアミノ基の影響を調べるために、アミノエチル基を導入した誘導体のアミノ基と同位置に第二級アミンを有する誘導体を新たに創製し、グアニン四重鎖(G4)に対する特性評価を行った。結果、アミノ基を第二級アミンに置き換えることで高いG4選択性を保持したまま蛍光強度を高め得ることが分かり、今後のThT誘導体の設計指針を立てることが出来た。次に、蛍光プローブの開発として、今年度は長いエチレンオキシドリンカーを介してホルモンの一種であるヒドロコルチゾン誘導体を導入したThT誘導体を合成し、まずヒドロコルチゾンに結合する抗コルチゾール抗体を用いて特性評価を行った。また、ヒドロコルチゾンを用いた結合阻害アッセイを行った。結果、標的の濃度に応じて蛍光強度が変化し、その蛍光滴定曲線は両者とも1サイト結合モデルに合致することが分かった。従って、標的タンパク質である抗体だけではなく、リガンド分子の濃度を定量できることを実証した。続いて、本来の標的である細胞内におけるグルココルチコイドレセプターが染色可能であるか調べるために、乳がん由来細胞であるMCF-7細胞を固定化し、蛍光染色を行った。結果、遊離のグルココルチコイドレセプターが局在する細胞質において顕著な蛍光強度の増大が確認された。