hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学生への肺がん感受性遺伝子多型告知による禁煙行動への影響

学年、性、学部、大学を相互に調整した恐れやすさは、男性に対して女性は3.12 (95%信頼区間(95% CI) = 2.14 - 4.57)、本学に対して他大学は1.59 (95% CI = 1.23 - 2.85)であった。遺伝的に喫煙感受性が高く肺がんになりやすい(肺がん高感受性)であると言われた場合、交絡要因を調整した禁煙しやすさは、男性に対して女性は3.86 (95% CI = 2.12 - 0.47)であった。大学、学部や学年は有意ではなかった。同様に、喫煙に対して肺がん低感受性と仮定された場合の禁煙しやすさは、男性に対して女性は1.68 (95% CI = 1.15 - 2.47)であった。つまり、女性の場合は男性に較べ、高感受性といわれることに怯え、感受性の高低に関わらず、禁煙しやすいという性差が認められた。今後、肺がん感受性遺伝子多型告知による禁煙教育では性差を考慮する必要性が示唆された。また、基礎調査と平行して、遺伝子解析を行う研究の申請書を倫理委員会に提出しているが、許可はまだ得られていない。本研究では、医療系学部学生において肺がん感受性遺伝子の遺伝子型を測定する必要がある。測定すべき肺がん感受性遺伝子の遺伝子型は決まっており、試薬も一部購入している。しかし、ヒトゲノム遺伝子解析研究倫理審査委員会において倫理審査をうけるべく申請書を提出しているが、学生が自分の遺伝子多型を知ることに恐怖を感じるからとの理由でまだ承認されていない。本年度も九州大学および福岡市内にあるF大学医学部において喫煙の健康影響や肺がん感受性遺伝子についての講義を行った学部生および大学院学生を対象に喫煙状況や遺伝子解析に対する考え方についての基礎調査を実施した。これまでに1197名の回答が得られた。現在喫煙者と過去喫煙者の割合はそれぞれ女性では1.24%と2.80%、男性では5.83%と7.77%であった。「非喫煙者に較べて、喫煙者は約10倍肺がん(扁平上皮がん)になりやすい」という知識を得た場合の喫煙継続の意志は、学年、学部(医療系か非医療系)、大学(九州大学かF大学)の間に有意差は認められなかった。遺伝的に喫煙感受性が高く肺がんになりやすい(肺がん高感受性)であると言われた場合にそのことを恐れやすさを算出した。学年、性、学部、大学を相互に調整した恐れやすさは、男性に対して女性は3.10 (95%信頼区間= 2.14 - 4.48)、本学に対して他大学は1.37 (0.98 - 1.91)であった。遺伝的に喫煙感受性が高く肺がんになりやすい(肺がん高感受性)であると言われた場合、交絡要因を調整した禁煙しやすさは、男性に対して女性は4.07 (2.25 - 7.37)であった。同様に、喫煙に対して肺がん低感受性と仮定された場合の禁煙しやすさは、男性に対して女性は1.68 (1.15 - 2.47)であった。遺伝子解析を行う本研究の申請書を倫理委員会に提出していたが、学生が自分の遺伝子多型を知ることに恐怖を感じるからとの理由で研究内容の変更を指示された。しかし、研究期間を1年間延長して本研究の目的から乖離しない研究計画を模索したが、納得できる研究計画は見つからず、倫理委員会の承認は得られなかった。肺がん高感受性であると言われた場合の恐れやすさ(オッズ比と95%信頼区間)は、男子学生に対して女子学生は3.10 (2.14 - 4.48)であった。肺がん高感受性であると言われた場合の禁煙しやすさは、男子学生に対して女性学生は4.07 (2.25 - 7.37)であった。喫煙に対して肺がん低感受性と仮定された場合の禁煙しやすさは、男子学生に対して女子学生は1.68 (1.15 - 2.47)であった。
基底膜結合性の新しいコラーゲンの構造と機能

本研究の課題で扱うコラーゲンの新規性はヒト胎盤由来のIV型コラーゲン画分に対する単クローン抗体のうちの一つ(JK-132という)が認識するエピトープを含むポリペプチド鎖がこれまでに報告されていないアミノ酸配列を有することによる。一方、このコラーゲンが基底膜結合性であることは抗体JK132を用いた免疫組織染色が生体内で基底膜が存在する場所に局在し、α1(IV)を認識する抗体とのサンドイッチELISAで反応する物質がヒト胎盤抽出物中に存在することから示唆された。基底膜結合性の新しいコラーゲンの分子構造およびその機能について他の細胞外マトリックス成分とくにコラーゲンとの類似性、差異など比較検討し、本られた。さらに、肝臓においては眼と同様、α1(IV)と局在を伴にし、特に肝硬変ではBACがより選択的に増加する可能性が示唆された。抗α1(IV)抗体と抗BAC抗体のサンドイッチELISAを用いて、血中での両エピトープを有する複合体のレベルをはかり、肝硬変などでこの複合体の血中濃度の上昇が確認された。以上の成果を一部は公表し、また、現在論文作成中である。基底膜結合性の新しいコラ-ゲン(BAC)の存在はヒト胎盤よりペプシン処理により単離したIV型コラ-ゲン画分に対する単クロ-ン抗体の一つが特異的に認識することから発見された。従来より知られているIV型コラ-ゲンの構成ペプチド鎖にはα1からα5までの5種があるが、これまでに報告されている性質、構造(免疫組織化学的検索および部分アミノ酸配列)と比較するとそのどれにも合致しないということから新しいものと考えている。しかし、α3、α4、α5の各鎖は比較的最近発見されたもので、必ずしも十分特徴づけが行なわれていないので、完全を期すためには全一次構造についての情報が必要である。また、オルタナチブスプライシング産物である可能性も否定できない。BACのアミノ酸配列を得るべく、オリゴヌクレオチド法あるいは発現ベクトル法を用い、ヒト胎盤cDNAライブラリ-から相当する遺伝子のクロ-ニングを試みている。免疫組織化学的にBACはIV型とは異なり、血管の基底膜に優先的に分布し、表皮一真皮境界や筋線維の周囲の基底膜には存在しない。肝臓の類洞には基底膜は存在しないが、IV型コラ-ゲンおよびBACの存在が判明した。管腔壁に特異的かもしれない。抗α1(IV)に対する抗体と抗BAC抗体の二種の抗体を用いたサンドイッチELISAで反応する物質がヒト胎盤抽出物に存在するがこれは比較的温和な条件で解離することから、共有結合でない相互作用で結合した複合体と考えられる。このような複合体はヒトの血中にも存在し、特に肝疾患わけても肝線維症の血清中で高いレベルを示した。一方、ヒト胎盤からペプシンを用いないで抽出した画分にウェスタンブロッティングで検出される180K,160Kのサイズのポリペプチド鎖が還元後にはじめて見られるという知見が得られ、BACがIV型コラ-ゲンファミリ-である可能性を示唆する。基底膜結合性の新しいコラーゲン(BACと呼ぶ)の発見はヒト胎盤由来のIV型コラーゲン画分に対する単クローン抗体のうちの一つ(JK-132という)が認識するエピトープを含むポリペプチド鎖がこれまでに報告されていないアミノ酸配列を有することによる。部分アミノ酸配列から作成したヌクレオチドを用いたヒト胎盤cDNAライブラリーからのこのコラーゲン遺伝子のクローニングは未だに成功していない。一方、単クローン抗体との反応性から、エクスプレッションベクターのスクリーニングおよび抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーから、抗体JK132はα1(IV)鎖の特定の部位に交差反応を示すことが予想され、その配列を限定し、また同一の配列がウシのα1(IV)に存在することがわかった。実際、ウシα1(IV)鎖はウェスタンブロッティングで抗体JK132が反応することが判明した。一方、ヒト胎児肺由来の線維芽細胞TIG-1がJK132と特異的に反応するタンパク質を生成し、そのサイズが180kDであることが判明した。また、BACが培養したTIG-1の細胞層に蓄積することをELISA法を考案し、定量し、ヒト真皮由来の線維芽細胞よりは多量に蓄積することが分かった。

BACの組織局在については大きな進展が見られた。角膜を中心とする眼ではα1(IV)と局在を共にする一方、賢臓ではメサンジウムに選択的に存在し、とくに糸球体硬化症でメサンジウムマトリックスに顕著に増加するような所見が得られた。さらに、肝臓においては眼と同様、α1(IV)と局在を伴にし、特に肝硬変ではBACがより選択的に増加する可能性が示唆された。抗α1(IV)抗体と抗BAC抗体のサンドイッチELISAを用いて、血中での両エピトープを有する複合体のレベルをはかり、肝硬変などでこの複合体の血中濃度の上昇が確認された。以上の成果を一部は公表し、また、現在論文作成中である。
地域保健活動におけるコミュニティ・エンパワメントに関する研究

1.資料の収集・検討県公文書館や県立図書館において、占領期から現在にいたる歴史的文献、公的機関がまとめた報告や地元紙の記事等を閲覧・収集し、宮古・八重山・奄美諸島にある市立図書館や市町村の資料館などでは地域独自の記録や報告を入手した。個々の島や集落で入手した情報を検討していくと、県や市町村といった行政区分で類型化できない地域の実態が浮かび上がってきた。これらミクロの資料を、マクロの資料を用いて相対化する視点が求められる。2.当事者・関係者からの情報収集と実態調査昨年度に引き続き、沖縄県宮古島市、石垣市、竹富町および鹿児島県奄美市において、健康づくり事業に携わる専門職の方々に対してインタビューを行った。役場や保健所など公的機関の職員だけでなく、主体的に事業を立ち上げた住民の組織や施設のスタッフからの聞き取り調査を実施することによって、地域社会で展開されている健康づくり活動の多面性が明らかになった。さらに、保健師が主導する健康教室や住民の主体的な集いなどに参加する機会を得て、各地域の生活実態と健康課題を具体的に知るとともに、人びとの相互のつながりと専門職の介入実態を把握することができた。3.今後に向けてこれまで積み重ねてきた調査データをまとめる際には、各地の調査結果を個別に分析・統合するのではなく、相互に比較検討することによって、総体としてのコミュニティ・エンパワメントのプロセスを解明する。研究の進捗に従って浮き彫りとなった各地域固有の独自性とそれに基づく健康づくりの諸相を丁寧に検討し専門職と住民が一体となって進める健康づくりが地域づくりへと進展する過程について考察を深めていく。1.資料の収集・検討沖縄県立図書館郷土資料室所蔵の各地の地域資料や文献、沖縄県公文書館所蔵の戦後史全般にわたる資料や文書にあたるとともに、戦後沖縄行政発足の地うるま市では戦後初期の資料、県立看護大学では公衆衛生看護婦に関する資料など個別具体的な情報を収集した。沖縄県南城市役所、長野県佐久穂町役場、佐久総合病院など行政・専門機関が保管している文書や活動記録の入手にも努め、行政の施策や住民活動の背景・基盤解明の手がかりを得た。2.当事者・関係者からの情報収集と実態調査沖縄県南城市において、健康づくりの現場で活動の実態を把握するとともに参加者の方々に聞き取り調査を実施した。その内容から、行政のモデル事業が専門職の支援のもとで住民による主体的活動へと発展し、住民相互の社会関係を創出していることが読み取れた。さらに、戦後初期から地区活動を担ってきた方々ヘインタビューを行い、暮しの実情や住民同士のつながり等について情報を入手した。人々が生活の中で深めてきた互助関係が現在の健康づくりに活かされていることが分かり、ヘルスプロモーションが地域づくりと重なる様子が浮き彫りになった。長野県佐久地域では、佐久総合病院が保健・福祉の住民リーダー育成を目指して設立した「佐久地域保健福祉大学」と卒業生の同窓会活動について、実践記録収集と聞き取り調査を実施した。20年間の活動の中で、活動主体が専門職から住民へと移行しつつある状況が明らかになった。3.今後に向けて現在、沖縄県南城市と長野県佐久地域を中心に資料の収集や調査を進めているが、そこで展開されている地域保健活動を相対化し、コミュニティ・エンパワメントに関する考察を深めるために、今後は周辺他地域の状況にも目配りしていく予定である。1.資料の収集・検討沖縄県公文書館において、戦後史全般にわたる資料や沖縄各地の地域情報を収集した。また沖縄県立図書館では、那覇市にある本館の文献・資料に加えて、宮古島と石垣島にある分館に所蔵されている独自資料にあたり、地域の保健活動の実態に迫る一次資料を入手することができた。宮古・八重山・奄美諸島では、市役所・町役場・保健所など行政・専門機関を訪ね、保管されている文書や実践記録の収集に努め、地域に根ざした施策や住民活動の実態解明の手がかりを得た。2.当事者・関係者からの情報収集と実態調査沖縄県宮古島市、石垣市、竹富町および鹿児島県奄美市において、NPO法人スタッフ、役場職員、保健師など健康づくり事業に携わる方々に対してインタビューを行い、地域ごとに異なる生活や住民組織に対してどのようにアプローチしているのか具体的にご教示いただいた。また、自治体の事業とかかわりをもつ住民グループや健康教室に参加している受講者から、それぞれの生活の中で健康づくりの実践がどのように展開されているかをお聞きし、行政や専門機関の主導で開始された諸活動が地域の社会関係の中で定着していく過程を把握することができた。3.今後に向けて沖縄は戦後27年間米軍の占領下にあり、その史実が地域保健活動に与えた影響を検討することは、コミュニティ・エンパワメントの考察に欠かせない。今後は、沖縄本島とともに占領された宮古・八重山・奄美諸島における実地調査を進め、各地域が相互に連関しつつ独自の活動を形成していく動きを検証していきたい。

役場や保健所など公的機関の職員だけでなく、主体的に事業を立ち上げた住民の組織や施設のスタッフからの聞き取り調査を実施することによって、地域社会で展開されている健康づくり活動の多面性が明らかになった。さらに、保健師が主導する健康教室や住民の主体的な集いなどに参加する機会を得て、各地域の生活実態と健康課題を具体的に知るとともに、人びとの相互のつながりと専門職の介入実態を把握することができた。3.今後に向けてこれまで積み重ねてきた調査データをまとめる際には、各地の調査結果を個別に分析・統合するのではなく、相互に比較検討することによって、総体としてのコミュニティ・エンパワメントのプロセスを解明する。研究の進捗に従って浮き彫りとなった各地域固有の独自性とそれに基づく健康づくりの諸相を丁寧に検討し専門職と住民が一体となって進める健康づくりが地域づくりへと進展する過程について考察を深めていく。
災害警報と避難行動に関する研究

本年度も昨年度に引き続き、雪害班、水害班、火山班、地震・津波班の4班にわかれて次のような研究をおこなった。(1)雪害班:雪氷災害を動的雪氷災害と静的雪氷災害に分類し、それぞれの特徴について検討した。特に雪崩に着目し諸外国(アメリカ、カナダ、スイス、ノルウェイ他)の雪崩災害対策および予報の現状に関する資料を集めた。また、わが国における雪崩災害データベースを作成して、分析を行ない、雪崩災害は1930年代および戦後の高度経済成長期に多発したが、1980年代に入り、減少の傾向にあること、登山者、スキーヤーの雪崩災害および集落を襲う雪崩災害は依然として発生していること、等が明らかにされた。(2)水害班:『昭和63年7月島根・広島水害における住民の警戒・避難行動に関する調査』および『全国都道府県の地域防災計画および水防計画の比較・検討』、『水害情報の効率的処理・伝達と避難に関するシステムの改善とその運用に関する調査』を実施し、災害警報および避難のあり方について多くの知見を得た。(3)火山班:常時観測下の18火山周辺83市町村を調査し、火山防災対策の現状を把握し、問題点を指摘した。また、過去の火山噴火災害の事例や火山周辺8市町村の住民調査から、災害警報や災害時の避難等の対応行動を明らかにした。1988年12月24日の十勝岳噴火時の住民避難にみられた警報伝達の問題点も検討した。桜島を例にとり、溶岩流出と住民の避難行動の対応関係を思考実験的に分析した。(4)地震・津波班:沼津・小田原で住民調査を実施し、災害情報の伝達方法と避難に関する問題点を分析した。その結果、住民は、避難場所や避難指示の伝達方法についての認識が十分でなく、今後は自主防災組織を核にした、より効率的な情報伝達ネットワークの構築が急務であること、等の知見が得られた。
慢性疼痛下におけるモルヒネの精神および身体依存性

癌疼痛治療におけるモルヒネの使用と依存性の関連性を明確にするため、ラットを用い慢性疼痛下におけるモルヒネの精神および身体依存性を検討した。慢性疼痛モデルはラットの足蹠に2.5%フォルマリンあるいは1%カラゲニンを投与して作製した。これらの起炎物質を投与後有意な足蹠の肥大および痛覚閾値の減少が投与翌日をピークとしてそれぞれ9日間あるいは13日間観察されたので、この期間を慢性疼痛と見なした。モルヒネの精神依存は場所嗜好性試験により評価した。疼痛下におけるモルヒネの精神依存は対照群に比較し有意に抑制された。そこで、疼痛強度とモルヒネ精神依存の抑制の関連性を検討したところ、これらの間には正の相関関係が得られた。すなわち、疼痛が強ければモルヒネ精神依存の抑制も強度であることを明らかにした。疼痛下におけるモルヒネ精神依存の抑制機構を検討するため、δおよびκオピオイド受容体拮抗薬の影響を検討した。その結果、疼痛下におけるモルヒネ精神依存の抑制はκオピオイド受容体拮抗薬により完全に消失した。また、前頭辺縁部におけるモルヒネ誘発ドパミン代謝回転亢進作用も疼痛下では抑制されこの抑制がκオピオイド受容体拮抗薬により消失した。一方、モルヒネ混入飼料を1週間処置後、休薬を行い退薬症候を観察して身体依存を評価した。疼痛下ではモルヒネの身体依存の形成も有意に抑制され、またモルヒネの用量を漸減することにより退薬症候は全く観察できなかった。モルヒネの退薬症候はκオピオイド受容体拮抗薬により憎悪され、作動薬により抑制される。これらの結果より、癌疼痛時にモルヒネを使用しても依存性は問題にならないという臨床経験を実験的に証明した。さらに、このような抑制機構として疼痛下にはκオピオイド系が亢進し、モルヒネの精神依存や身体依存を抑制することを明らかにした。
糖タンパク分泌細胞の分泌装置に関する立体微細形態学的研究

糖タンパク分泌細胞においては、ゴルジ装置の各層板と分泌顆粒をレクチン組織化学的に検出できる。私達はまず、蛍光標識レクチンを用いてマウス胃腸の各種糖タンパク分泌細胞のゴルジ装置と分泌顆粒を蛍光標識し、共焦点レーザー顕微鏡で観察し、立体構造を解析した。十二指腸腺細胞のゴルジ装置は基本的には核上部にドーム状をなし、ドームの外側がcis側、内側がtrans側で、ドーム壁には多数の孔がある。分泌顆粒はドーム内に放出された後、ドーム壁の孔を通って細胞頂部に運ばれる。腸の杯細胞では、分泌顆粒の形成が活発な若い細胞のゴルジ装置は、やはりドーム型であるが、孔は十二指腸細胞の場合よりも大きく、分泌顆粒が大きいためと考えられる。杯細胞では顆粒の貯留とともにドームの天井部の孔が拡大し、細胞上部に大きく開いて、いはば杯状になる。胃の表層粘液細胞でも、やはり基本はドーム型で、分泌顆粒の貯留とともに杯状になる。腸の吸収上皮細胞は、glycocalyxに富む刷子縁細胞膜の形成・輸送などのために、この方法でゴルジ装置を可視化できるが、やはり基本型はドーム状であった。ゴルジ装置は渡銀染色し、直接立体観察装置で観察した結果も上記のことを支持した。さらに、胃の主細胞や膵外分泌細胞では、基本型はドーム状で、細胞が成熟するとドーム壁のすべての孔が拡大し、籠状になることが示唆された。微小管は分泌装置と関係が深い。私達はTaxolの使用、collagenase処理、Alexaの利用により、分泌活動の活発なin situの上皮性細胞で微小管を明瞭に示すことに成功し、ゴルジ装置や分泌顆粒との密接な関係を示唆する像を得た。今後はこの方法を応用し、分泌装置の三次元構造の形成機構を明らかにしたい。消化管の粘液分泌細胞においてはO-グリコシド型糖タンパクが活発に合成され、その糖付加はゴルジ装置で行われるので、レクチン細胞組織化学によりゴルジ装置と分泌顆粒を特異的に染色することができる。さらにゴルジ層板が厚く積み重なっている場合には、シス側層板、中間層、トランス側層板で付加される糖残基が異なることに基づいて、各層板の染め分けが可能である。そこで、レクチン染色を行なってコンフォーカルレーザー走査顕微鏡で観察し、光学的断層像を立体構築することにより、コルジ装置が「細胞とうい3次元空間」の中でどのような広がりをもって存在しているかを明らかにすることを試みた。マウス十二指腸のブルンナー腺細胞においては、ゴルジ装置は核上部にドーム型に広がっている。ドーム壁の最外層はレース状のシス側層板で構成され、その内側に同じ様なレース状の中間層板が配置し、さらにその内側に敷石状のトランス側層板が配列している。分泌顆粒はドーム構造の内部空間に向かって形成・放出された後、層板の網目を通過して細胞頂部に輸送される。マウス遠位結腸の杯細胞では、タンパクに直接結合するリンカー糖に特異的なレクチンを用いると、腸陰窩下部の杯細胞のゴルジ層板は強く染色されるが、陰窩上部や粘膜表面の細胞では比較的弱く染色される。このことから腸陰窩下部の杯細胞の方が、糖タンパク合成が活発であることが示唆される。この部ではゴルジ装置はブルンナー腺細胞とよく似た3次元構造をもつが、分泌顆粒の通過するドームの孔はより大きい。腸陰窩

上部の杯細胞のゴルジ装置では、おそらく集積した分泌顆粒に押し拡げられて、この孔がより大きくなり、一般に言われている杯型のゴルジ装置になると推測される。ゴルジ装置の各層板と分泌顆粒を蛍光標識レクチンで特異的に染色し、共焦点レーザー走査顕微鏡を用いて三次元構造を解析した。その結果、マウス十二指腸のブルンナー腺細胞ではゴルジ装置は核上部にレース状の編目をもったドーム型をなし、分泌顆粒はドームの内部空間に向かって放出された後、ドームの編目を通過して細胞頂部に輸送されることが判った。マウス遠位結腸においては、腸陰窩下部の杯細胞のゴルジ装置は、やはりドーム状をなすが、分泌顆粒の通過する孔はより大きく、腸陰窩上部の杯細胞では、ドーム天井の一つの孔が集積した分泌顆粒に押し拡げられて拡大し、これまで一般的に言われている杯型のゴルジ装置になると推測された。次いで、より広汎な細胞を観察するために、ゴルジ装置の渡銀染色(対比染色:PAS染色またはトリクローム染色)を行った胃腸粘膜を直接3D観察顕微鏡を用いて観察し、ブルンナー腺細胞と杯細胞で上記の結果を追認した。胃の表層粘液細胞では、核上部にドーム状の網状構造をなしているゴルジ装置は、細胞の成熟とともに核側部に移動する傾向があった。主細胞および副細胞ではゴルジ装置は核上部にドーム状の網状構造をなし、分泌顆粒の貯留とともに網目が拡大した。いずれの細胞でも分泌顆粒はドームの内外にみられた。すなわち、胃腸の外分泌細胞のゴルジ装置は、基本的には核上部にドーム状をなし、分泌顆粒は先ずドーム内腔に放出された後、ドームの孔を通って細胞頂部に移動すると考えられた。そして分泌顆粒の貯留とともに三次元構造が修飾されることが示唆された。電子顕微鏡写真を詳細に観察しても、このゴルジ装置の基本構造が裏付けられた。さらに、腸の吸収上皮細胞においても、ゴルジ装置は核上部にドーム型をなすことが判った。糖タンパク分泌細胞においては、ゴルジ装置の各層板と分泌顆粒をレクチン組織化学的に検出できる。私達はまず、蛍光標識レクチンを用いてマウス胃腸の各種糖タンパク分泌細胞のゴルジ装置と分泌顆粒を蛍光標識し、共焦点レーザー顕微鏡で観察し、立体構造を解析した。十二指腸腺細胞のゴルジ装置は基本的には核上部にドーム状をなし、ドームの外側がcis側、内側がtrans側で、ドーム壁には多数の孔がある。分泌顆粒はドーム内に放出された後、ドーム壁の孔を通って細胞頂部に運ばれる。腸の杯細胞では、分泌顆粒の形成が活発な若い細胞のゴルジ装置は、やはりドーム型であるが、孔は十二指腸腺細胞の場合よりも大きく、分泌顆粒が大きいためと考えられる。杯細胞では顆粒の貯留とともにドームの天井部の孔が拡大し、細胞上部に大きく開いて、いはば杯状になる。胃の表層粘液細胞でも、やはり基本はドーム型で、分泌顆粒の貯留とともに杯状となる。腸の吸収上皮細胞は、glycocalyxに富む刷子縁細胞膜の形成・輸送などのために、この方法でゴルジ装置を可視化できるが、やはり基本型はドーム状であった。ゴルジ装置を渡銀染色し、直接立体観察装置で観察した結果も上記のことを支持した。さらに、胃の主細胞や膵外分泌細胞では、基本型はドーム状で、細胞が成熟するとドーム壁の全ての孔が拡大し、籠状になることが示唆された。微小管は分泌装置と関係が深い。私達はTaxolの使用、collagenase処理、Alexaの利用により、分泌活動の活発なin situの上皮性細胞で微小管を明瞭に示すことに成功し、ゴルジ装置や分泌顆粒との密接な関係を示唆する像を得た。
生きた脂質微小ドメインを可視化する高速超解像顕微鏡法の開発

本研究は回折限界以下の空間分解能とミリ秒の時間分解能を併せ持つ二光子顕微鏡法を構築し、生体内脂質微小膜ドメイン等の標的をリアルタイム可視化することを目的とした。そのために申請者らがこれまでに技術開発を行ってきた二光子STED顕微鏡法、多点走査型二光子顕微鏡法の更なる機能向上を試みた。当初予定していた両技術を統合した顕微鏡方法論の開発には至らなかったものの、両方法論の更なる機能向上を達成した。特に後者の多点走査型二光子顕微鏡法は汎用性が高かったため、北海道大学ニコンイメージングセンターにおける共用機器としての運用を開始した。2016年度は主に二光子顕微鏡の時間分解能、空間分解能の向上に関する研究に注力した。まず前者として、これまで我々が研究開発を行ってきた多点走査型二光子顕微鏡システムの機能拡張を図り、緑色蛍光発色団を効率よく励起できる新規近赤外レーザー光源の導入を行った。本光源は、従来のモード同期チタン-サファイヤレーザー光源と比べ、繰返し周波数が低い反面、ピークパワーが高い。導入により、緑色蛍光発色団の二光子蛍光イメージングにおいて、およそ30倍の蛍光輝度が得られることが見込まれていた。実際に、緑色蛍光タンパク質を細胞核に発現する遺伝子改変マウスの固定皮膚の蛍光像を測定することで比較を行ったところ、見積り通りの蛍光輝度の画像が得られることが確認できた。さらに、本顕微鏡システムにより、麻酔下マウスの皮膚血管中を高速移動する血球成分を、1秒あたり108フレームの高速で可視化することに成功した。後者としては、我々がこれまでに研究開発を行ってきた超解像顕微鏡法の一つである誘導放出制御(STED)顕微鏡法の原理を適用した二光子顕微鏡について、更なる機能向上を試みた。具体的には、これまで連続波を用いてきたSTED光を数ナノ秒のパルス光とし、励起に用いた数ピコ秒パルスとの10 ps精度で時間同期させた。微小ビーズの蛍光像より空間分解能評価を行ったところ、新たに構築した顕微鏡は、これまでに我々が構築してきた顕微鏡のおよそ1.5倍、従来の二光子顕微鏡のおよそ3倍の空間分解能を有することがわかった。研究計画の段階で想定していた光学系とはやや異なるものの、目標としていた機能は十分達成できる顕微鏡システムの構築に成功している。2017年度は、前年度に生体内部微細構造の高速可視化を目的として開発した高速の二光子顕微鏡システムに関する更なる機能向上および生物学応用に努めた。具体的には、スピニングディスクスキャナを用いた多点走査型二光子顕微鏡の検知光学系に対して、偏光分解イメージング機構を導入した。これにより、動物個体や組織の二光子励起蛍光観察時に同時検知が可能なコラーゲン分子に由来する第二次高調波発生(SHG)信号の実時間偏光分解イメージングが可能となった。構築した顕微鏡システムを麻酔下のマウスに適用することで、ビデオレートの高速にて、皮膚や骨格筋におけるコラーゲン分子配向変化の三次元情報を抽出することに成功した。本研究の成果を平成29年度公益社団法人日本顕微鏡学会北海道支部学術講演会、Focus on Microscopy 2018にて報告し、前者では優秀ポスター賞を受賞し、後者ではFLASH poster poresentationに選定された。また、関連する成果について、第26回日本バイオイメージング学会学術集会において報告を行い、ベストイメージング賞ZEISS賞を受賞した。さらに、初年度に研究開発を行った超解像顕微鏡法の一つである誘導放出制御(STED)顕微鏡法の原理を適用した二光子顕微鏡法についての構築方法論に関する原著論文を執筆し、Biomedical Optics Express誌に投稿、受理された。今後は、本研究課題にて構築した可視化方法論の組み合わせ、更なる最適化により、脂質微小ドメインのような対象を、生きた動物個体内で分子構造情報として理解できるバイオイメージング法の構築を目指していきたい。2017年度は構築した顕微鏡システムの更なるブラッシュアップと当該課題が目標とする脂質膜のイメージングを行う予定である。実験と並行し、2016年度の顕微鏡システム開発成果について原著論文の執筆を行い、2017年度の前半中には投稿する予定である。生物物理学助成金額が申請金額より減額となったため、当初の計画において購入を予定していた空間位相変調器の購入が適わなかったことから、備品費を広視野において高精細なイメージングを可能とする対物レンズの購入に充てた。また、年度内の国際学会発表を計画していたが、発表を計画していた学会(Focus on Microscopy 2017)の会期が2017年度となった。以上の経緯から、予算との差額が生じた。差額については顕微鏡システムの最適化のための光学部品費、成果発表のための旅費、論文投稿費用に充てる。
外部監査とコーポレート・ガバナンスとの関係が利益調整に及ぼす影響に関する実証研究

本研究の成果は以下のとおりである。まず,1外国法人持株比率の高い企業ほど,会計的利益調整行動をおよび実体的利益調整行動を抑制する傾向にあること,また,2こうした企業は高い監査品質を提供する外部監査人を選任する傾向にあることが明らかとなった。他にも,監査先企業のビジネス・リスクが高い場合であっても,こうしたリスクが監査報酬に反映されていないことを発見した。本研究の目的は,外部監査人の独立性とコーポレート・ガバナンスとの関係が,経営者による利益調整行動にどのような影響を及ぼしているのかに関して実証分析を通じて明らかにすることである。本研究は,外部監査人,コーポレート・ガバナンス,経営者の特徴や行動を代理する複数の指標を用い,これら3者間の関連性を同時に検討している点に特徴がある。昨今,特にオリンパス事件や東芝の事件等により,国際的にもわが国における監査人の独立性およびコーポレート・ガバナンスの問題が再び注目を集めている。しかしながら,当該テーマに関する定量的な研究は,国際的にも十分に進展しているとはいえない,その意味で本研究は学術的にも社会的にも有用な研究である。当初の研究計画に従い,本年度は主に関連する文献のレビューおよび実証分析に必要なデータ・ベースの構築・整備を中心に行った。まず,外部監査人関連の指標の計算に必要なデータ・ベースを更新し,これらの指標を新たに推計し直す作業を行った。このうち特に監査報酬に関するデータに関しては,近年導入された内部統制報告書に対する外部監査制度およびリーマン・ショック等の影響により,分析対象期間によってはその水準がかなり異なってしまうため,こうした制度・環境の変化による影響をコントロールすることの必要性を確認した。そして,こうした問題に対処するために,同様の問題を抱えた先行研究を比較・検討したうえで,分析対象期間の変更や新たにコントロール変数を設定する等の処理を行った。これ以外にも,コーポレート・ガバナンス関連のデータ・ベースを新たに購入し,必要な指標の推計を行った。さらに,外部監査人とその他のコーポレート・ガバナンスの仕組みとの関連性について,具体的な仮説を設定するために関連する文献のレビューを行った。また,現時点で実行可能な分析を随時進めるとともに,関連する分析も同時に進めている。現在のところ,初年度の目標であるデータ・ベースの構築と関連する文献のレビューについては概ねその目的を達した。今後はこれらのデータ・ベースを利用し,推計した変数を統計分析にかけ,設定した仮説の検証を行う作業を随時進めていく。また,本研究で用いる経営者による利益調整行動を測定する指標および外部監査人関連の指標,さらに,コーポレート・ガバナンス関連の指標についてもすでに推計を完了し,これらの指標を用いた分析を進めている。しかしながら,コーポレート・ガバナンス関連の指標については,近年の会社法の改正やコーポレートガバナンス・コードの影響も考慮する必要性があるので,分析対象期間およびコントロール変数その他の変数の追加設定等については慎重に検討を行っているところである。また,経営者による複数の利益調整の手法を監査人およびその他の監査先企業に設定されている機関がどのように識別し,それを抑制するのか,あるいは抑制しない(識別できない)のかといったことを明らかにするには,これまでの先行研究で提示されてきたのとは異なるより複雑な洞察が必要であり,この点は今後より慎重に検討していかなければならない。当初の研究計画に従い,本年度は主に昨年度において構築・整備したデータ・ベースを利用して実証分析を実施すると共に,分析結果の一部を研究成果としてまとめ,国際学会において報告を行った。本研究では当初,主に企業のコーポレート・ガバナンス構造と外部監査人の特性との関係に着目し,両者の関係がひいては財務諸表監査の品質および財務報告の品質にどのような影響を及ぼしているのかについて検証を行うことを計画していた。しかしながら,ガバナンス構造および監査法人の特性を構成する要因は無数にあり,すべてを同時に分析することは困難でありかつ分析上の論点が不明確になってしまう可能性が高いため,分析対象となる個別の要因を特定したうえで分析を実施した。本年度においては,具体的には,主に近年わが国マーケットにおいて存在感を増している外国法人株主に着目し分析を行った。わが国においては,外国法人持株比率が高い企業(機関投資家の持株比率が高い企業)では,経営者を規律付けるために社外取締役を積極的に任用する等ガバナンスを強化する傾向にあり,多くの監査報酬を支払っていることが明らかになると同時に,経営者による実体的利益調整が抑制される傾向にあることを示す結果が得られた。わが国においては,これまで主に内部者によるガバナンスについて分析されることが多かったが,近年のマーケット構造および企業のガバナンス構造の変化によって,経営者による利益調整がどのような影響を受けるのか,あるいはこうしたガバナンス構造の変化が外部監査人との関係にどのような影響を及ぼすのかについて検証することがより重要である。本研究成果は,こうした近年のわが国企業を取り巻く複数の要因を分析対象とすることで,会計・監査実務における実態を解明するために資する証拠を提示した。現在のところ,本年度の目標である構築したデータ・ベースに基づき分析を進め,学会報告および論文作成を通じて,分析の精緻化と研究成果の公表に重点を置くという目標については,概ねその目的を達成したと思われる。しかしながら,研究成果の量については当初の計画よりも少ないため,今後はより精力的に研究成果の公表に努めていく。現時点ではまだ公表していないが,すでに分析結果が得られ,論文としてまとめる作業に入っているプロジェクトが複数あるので,今後より多くの研究成果を挙げられると考えている。また,分析実施上の具体的な論点として,近年の会社法改正やコーポレートガバナンス・コードの導入等,いくつかの重要な制度変更が行われているため,こうした制度変更の影響について対処したうえで分析を行う必要がある。

そこで,分析対象期間の拡張およびコントロール変数の追加等について検討を行っている。本研究の目的は,外部監査人の独立性とコーポレート・ガバナンスとの関係が,経営者による利益調整行動にどのような影響を及ぼしているのかに関して実証分析を通じて明らかにすることである。当初の研究計画に従い,本年度は主に過去2年間にわたり構築・整備したデータ・ベースを利用して実証分析を実施するとともに,分析結果の一部を研究成果として公表した。また,関連するテーマとして,外部監査人が提供する監査・証明業務の一つである四半期レビュー業務を取り上げ,当該業務が及ぼす経済的効果を明らかにすることを試みた。他にも,昨年度から引き続き分析を実施している外国法人株主が企業行動に及ぼす影響について,財務諸表監査の品質を代理する指標を組み込み,外国法人持株比率の高い企業がどのような特徴を持つ外部監査人を選任し,いかなる機関設計を行い,最終的に財務報告の品質にどのような影響を与えているのかを明らかにすることを試みた。また併せて,利益調整行動を実施している可能性が高い企業の監査報酬を調査し,利益調整行動をビジネス・リスクの一つとして捉えた場合に,監査報酬に当該リスクがどの程度反映されているかについて検証を行った。コーポレート・ガバナンスを構成する要因は多岐にわたるため,本研究では主に株式所有構造を中心に検証を行ったが,他にも取締役・監査役等の専門性(財務・ガバナンス関連)といった役員個人の属性や取締役会・監査役会等の特徴についても分析を行い,専門性(専門能力)の違いがガバナンス,延いては財務報告の品質に及ぼす影響を検証した。分析結果としては,頑健ではないが全般的には財務・ガバナンス関連の専門性が高いと想定される企業ほど財務報告の品質が高くなる傾向が確認されたが,財務報告の品質に関連する他の要因を十分にコントロールできていない可能性も考えられるため,今後更に分析手法の精緻化に努める予定である。本研究の成果は以下のとおりである。まず,1外国法人持株比率の高い企業ほど,会計的利益調整行動をおよび実体的利益調整行動を抑制する傾向にあること,また,2こうした企業は高い監査品質を提供する外部監査人を選任する傾向にあることが明らかとなった。他にも,監査先企業のビジネス・リスクが高い場合であっても,こうしたリスクが監査報酬に反映されていないことを発見した。本年度において構築したデータ・ベースおよびすでに計算済みの指標を用いて分析を進めていくと同時に,研究会および学会等において研究成果の公表を行っていくことが次年度の主たる目標である。こうした目的を達成するためには,本研究で設定している外部監査人関連の指標および利益調整行動を代理する指標,そして,コーポレート・ガバナンス関連の指標に影響を及ぼすと想定される他の要因についても検討する必要がある。
再生医療における血管新生は麻酔薬及び周術期管理法に影響されるのか?

血管新生に及ぼす各種麻酔薬の影響を動物実験、臨床研究、培養細胞を用いた基礎実験において検討した。動物実験と臨床研究により、吸入麻酔薬の血管新生に及ぼす影響は少ないこと、培養細胞を用いた基礎実験により、静脈麻酔薬の一部は血管新生を促進する傾向があることがわかった。血管新生に及ぼす麻酔薬の影響が解明されることにより、周術期管理法の新たな指標となることが期待される。周術期に使用される各種麻酔薬は血管シグナリング因子や血管の反応性に影響を及ぼすため、血管新生にも影響を及ぼす可能性がある。多大な侵襲が加わる手術中や手術後長時間の鎮静を要する場合は使用される麻酔薬・鎮静/鎮痛薬の影響は大きいと推察される。最終目的は血管新生に及ぼす各種麻酔薬の影響、さらにそのメカニズムを調べることであり、今年度はラットin vivoモデルを用いて吸入麻酔薬の長時間投与による血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の変化を調べた。オスのWister系ラット(250-300g)をセボフルラン吸入により麻酔導入し、約2%で麻酔維持した。気管切開、人工呼吸管理下に大腿動静脈よりカニュレーションし、輸液ルート、動脈圧測定・採血用とした。保温マットで体温を維持し、PaO2が40mmHg前後になるよう換気条件を一定に保ち、血行動態を記録しながらセボフルラン(n=8)を12時間連続投与した。麻酔導入直後、1時間後、3時間後、6時間後、12時間後に採血し、最終採血後ラットを安楽死させた。VEGF enzyme-linled immunosorbentassay kitでVEGFを測定し、ANOVAで統計処理し、P<0.05をもって有意とした。体温、呼吸・循環動態に有意な変化はなかった。また、セボフルランの長時間投与によりVEGFの測定値にも有意な変化はなかった。セボフルランの長時間投与による血管新生に及ぼす影響は少なく、虚血患者・担癌患者共に安全に使用できる可能性が示唆された。他の吸入麻酔薬、静脈麻酔薬に関しても現在検討中である。多大な侵襲が加わる手術中や手術後長時間の鎮静を要する場合は使用される麻酔薬・鎮静/鎮痛薬の影響は大きいと推測される。本研究の最終目的は血管新生に及ぼす各種麻酔薬の影響、さらにそのメカニズムを調べることであり、今年度は昨年度に引き続きラットin vivoモデル用い麻酔薬の長時間投与による血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の変化を調べる実験を行い、培養ラット大動脈平滑筋細胞(A10細胞)を用いたin vitro研究の準備、各種麻酔薬を用いた長時間手術中のVEGFの変動を調べる臨床研究を開始した。手術侵襲、手術時間がほぼ一定で呼吸・循環の変動が少ない下腹部手術(手術時間5-6時間予定)を選択した。セボフルランを用いた吸入麻酔を中心にレミフェンタニルを併用し麻酔維持した。麻酔前投薬は投与せず、気管挿管・人工呼吸下に管理し、筋弛緩薬は通常量使用した。モニターは通常手術に準じ、静脈ライン、動脈ラインを確保した。VEGF enzyme-linked immunosorbentassay kitでVEGFを測定し、血中VEGF濃度を時間ごとにプロットし、ANOVAで統計処理し、P<0.05をもって有意とした。セボフルラン投与によりVEGFの測定値に有意な変化はなかった。セボフルランの血管新生に及ぼす影響は少なく、虚血患者・担癌患者共に安全に使用できる可能性が示唆された。他の麻酔薬を用いた検討、in vivo研究,in vitro研究を現在継続中である。本研究の最終目的は血管新生に及ぼす各種麻酔薬の影響、さらにそのメカニズムを調べることであり、今年度はラットin vivoモデルを用いた研究と臨床研究のまとめと培養細胞を用いたin vitro研究を行った。In vitro実験はラット培養血管平滑筋(A10)細胞を用いた。A10細胞を各種麻酔薬(プロポフォール:10^<-6>,10^<-5>,10^<-4>M、ケタミン:10^<-6>,10^<-5>,10<-4>M、ミダゾラム:10^<-6>,10^<-5>,10<-4>M、ジアゼパム:10^<-6>,10^<-5>,10<-4>M)に暴露させ、12時間ごとに72時間まで検体を採取し、A10細胞からのVEGF放出をVEGF enzyme-linked immunosorbent assay kitで測定した。プロポフォールとケタミンがVEGFに及ぼす影響は少なかったが、ミダゾラムとジアゼパムはややVEGF放出を刺激する傾向を示した。

周術期のミダゾラムとジアゼパムの長期投与により血管新生が促進される可能性が示唆された。血管新生に及ぼす麻酔薬・鎮静薬の影響が解明されることにより、周術期管理法の新たな指標となることが期待される。
ナノポアシーケンサーにおける一塩基分解能を達成する塩基読み取り分子に関する研究

ナノポアシーケンサーを実現するために必要な技術の一つとして、ナノポア内で塩基を電流計測が可能な程度十分な時間滞留させること、ならびに、電流計測ではどうしても電流値の幅があるために紛らわしくなる4つの塩基を確実に識別するための化学的な塩基認識能の付与があげられる。本研究では、塩基の滞留時間を長くすることおよび塩基を識別するために、ナノポア内を塩基識別する化学分子の合成と塩基識別能を詳細に研究した。修飾分子の開発は以下に述べる通り達成したが、ナノポアへの固定化には想定以上の技術的な飛躍が必要であることがわかり、ナノポア内の化学修飾技術の獲得と実デバイスへの利用を考え、認識分子固定化電解効果型トランジスタへ研究を展開した。ナノポア内部を修飾する分子NCTP-1の合成に成功した。合成スキームはForm 7に詳細に紹介するので参考にされたい。合成の鍵となるステップは、すぐに参加されてしますチオールの保護であった。Cyclic voltammetryでの評価結果から、NCTP-1はグアニン塩基を認識すること、グアニン塩基を認識した状態で他の塩基との電流量の違いが確認された。この測定結果は、理論計算ともよく合致することから、ナノポア内部を修飾した場合も、NCTP-1がグアニンと水素結合することによって、グアニンの滞留時間を長くすることと同時に、電流量からグアニンを特定することが理論的に可能であることが示された。さらに、グラフェンをゲートにもつGFETへの固定化を可能にするPyDANP-1の合成を達成した。PyDANP-1をGFETに固定化し、FETの基本電気特性を調べた。27年度が最終年度であるため、記入しない。DNAの一分子シークエンス技術として有望な「ナノポアシーケンシング」は、ナノサイズの細孔をDNA鎖が通過する際の微細な電流応答が、核酸塩基によりわずかに異なるという原理を利用する。しかし、ナノポア構造に埋め込まれた電極と細孔を通過する核酸塩基との距離、相対配置の違い等により、検出出来る電流応答の強度は著しく変化することが示されている。さらに、全てのシーケンサーにとって困難な問題であるが、同じ塩基が連続する配列の読み取り精度を十分に高くする必要がある。本研究では、ナノポアを通過する際の核酸塩基の細孔に対する相対配置の制御に加えて、通過する塩基を短時間ではあるが細孔内に補足することにより、より高感度の電流応答を実現することを目指して、ナノポア内部に核酸塩基認識分子を固定化することを提案、検討した。現在まで、ナノポア内部に固定化するためのチオール基を有する核酸塩基、特にグアニンを認識する分子の合成を進めてきた。NCTP-1と呼ぶ分子を設計し、既に合成を完了した。また、NCTP-1を固定化した金電極を作成し、金電極上での鉄3価イオンの4価への酸化、もしくはその逆の還元反応が、媒質中に添加したグアニル酸、グアノシンなどにより抑制させることを明らかにした。また、この電極表面での酸化還元反応の抑制効果は、添加する塩基がグアニンの時に顕著に認められ、他の核酸塩基、アデニン、シトシン、チミンでは効果が小さいことが示された。これらのことから、媒質中のグアニンが電極表面のNCTP-1に結合することにより、鉄イオンが電極表面に接近することが難しくなり、電極反応が抑制されることが明らかとなった。原理上はNCTP-1をナノポア内部の表面に固定化することにより、通過するグアニン塩基を短時間補足することが可能であることが示された。当初予定したナノポア内部表面に固定化可能な、核酸塩基を識別する低分子NCTP-1の合成を完了し、その化学的特性も詳細に解析した。

さらに、電極表面にNCTP-1を固定化して、電極表面での酸化還元反応が塩基特異的に抑制されることを確認している。これらの点から、本提案は概ね順調に進展していると判断される。27年度が最終年度であるため、記入しない。ナノポア内部表面に固定化する分子NCTP-1の合成とその物性についての解析、さらには、電極表面でのグアニン塩基特異的な電極反応の抑制効果結果を得ている。一方、ナノポアへの固定化については、ナノポアの準備が困難であることが判明した。研究計画段階では共同研究者を募りナノポアの供給を受ける予定であったが、ナノポアシーケンサーの国際的競争が激化したため、我々が期待した金電極表面を持つナノポアの入手が困難な状況にある。このため、研究計画をナノポアシーケンサーへの応用を現時点では中断し、それに代わり本研究で開発したNCTP-1相当の化合物を金表面上に固定化した表面プラズモン共鳴法によるDNAセンサーへの展開を目指す。表面プラズモン共鳴センサーについては、研究室独自で装置、センサーを準備出来るため、今回合成した化合物等の固定化による研究展開は十分に期待出来る。
ポリイミドの電子構造・凝集状態と光学特性の相関解析および光機能材料への応用

本研究では、ボリイミド(PI)の電子状態や分子顕の凝集状態が、その光吸収・蛍光・光電導性なとの光・電気物性に及ぼす影響を明らかにし、高耐熱性光・電気材料の新たな分子設計指針を得ることを目的とした。本年度は、昨年度に開発したPI膜の光電流の照射波長依存性(光電流スペクトル)測定装置を利用して、異なる原料物質を用いて電荷移動(CT)相互作用を系統的に変化させたPI群の暗電流および光電流を測定し、PIの分子構造と光電導性の相関を検討した。PIの暗電流はジアミン部の分子構造により顕著に変化した。これは、ジアミン部の構造により繰り返し単位の双極子モーメントが増大し、双極子の配向に基づく分極(双極子分極)に由来する変位電流が増大したことに起因する。一方、最も高い電子親和力を有するジフルオロピロメリット酸二無水物(P2FDA)とトリフェニルアミン構造を有するジアミン(DATPA)から合成されたP2FDA/DATPAは狭いバンドギャップを有するため、室温においても電荷の熱励起が生じることから他のPIの300倍以上の暗電流を示した。一方、PIの光電流は、酸二無水物部の電子親和力(EA)やジアミン部のイオン化ポテンシャル(IP)が増大し、CT相互作用が強まるに従って増大する傾向にあり、特に高いEAを有するP2FDAおよびトリフルオロメチルピロメリット酸二無水物(P3FDA)とDATPAから合成されたPIは他のPIの5倍以上の光電流が生じた。さらに、PIの光電導性の向上につれて光照射停止後の電荷残存量が増大し、P3FDAIDATPAでは光照射の前後で電流密度が100倍以上変化した。このことから、CT性の増大により光照射による電荷の発生量が顕著に増大することで、PI膜内部や膜と電極との界面に多量の電荷が残存することが示唆された。PI膜への電荷の残存は光書き込み可能なメモリー材料への応用につながる特性であり、P3FDA構造は暗電流を抑制しつつ光電導性を顕著に増大できることから、P3FDA構造の導入は光書き込み可能なメモリー材料の材料設計指針として期待される。(抄録なし)本研究では、ポリイミド(PI)の電子状態や分子鎖の凝集状態が、その光吸収・蛍光・光電導性(光照射により電気が流れやすくなる特性)などの光・電気物性に及ぼす影響を明らかにし、高耐熱性光学材料の新たな分子設計指針を得ることを目的として実験を行った。第一に、"高蛍光性含フッ素PI"に8万気圧までの超高圧を印加し、分子鎖間距離を短縮した場合の蛍光特性変化を観測することで、PIの凝集状態と蛍光特性の相関を調査したところ、加圧初期過程の1万気圧までの圧力域において蛍光強度が顕著に減少した。超高圧下で行ったX線回折との比較から、これは加圧初期過程において自由体積の減少を伴う顕著な分子鎖間距離の減少が生じたためと考えられる。以上の実験から、PIの蛍光強度と分子鎖の凝集状態には直接的な相関があり、分子鎖間距離が減少することで蛍光強度が顕著に減少することが明らかとなった。このことから、PIの蛍光特性を向上させるためには、嵩高い置換基や屈曲構造を導入することで分子鎖の凝集を阻害することが有効であるとの知見を得た。第二に、異なる分子構造を有する6種のPIの電気伝導性(暗電流)の温度依存性の測定を通して、PIの分子構造と電導機構の相関を考察した。この系では測定系の立ち上げから検討を開始した。暗電流の高温領域での電流密度の傾きとCyclic Voltammetry測定から求めたPIのHOMO-LUMOエネルギーギャップとの比較から、主鎖にトリフェニルアミン構造を有するPIが高温領域において内部電荷を起源とする電導機構を有すること、一方、他の全芳香族・半芳香族PIではイオン性伝導などに起因する電気伝導が生じていることを明らかにした。これらの結果から、電気伝導特性が低いことで知られるPIにおいても、ホール輸送性の高いトリフェニルアミン骨格を導入するなど、その分子構造を変化させることで電子性伝導機構を導入できることが示された。

一方、PIの光電流は、酸二無水物部の電子親和力(EA)やジアミン部のイオン化ポテンシャル(IP)が増大し、CT相互作用が強まるに従って増大する傾向にあり、特に高いEAを有するP2FDAおよびトリフルオロメチルピロメリット酸二無水物(P3FDA)とDATPAから合成されたPIは他のPIの5倍以上の光電流が生じた。さらに、PIの光電導性の向上につれて光照射停止後の電荷残存量が増大し、P3FDAIDATPAでは光照射の前後で電流密度が100倍以上変化した。このことから、CT性の増大により光照射による電荷の発生量が顕著に増大することで、PI膜内部や膜と電極との界面に多量の電荷が残存することが示唆された。PI膜への電荷の残存は光書き込み可能なメモリー材料への応用につながる特性であり、P3FDA構造は暗電流を抑制しつつ光電導性を顕著に増大できることから、P3FDA構造の導入は光書き込み可能なメモリー材料の材料設計指針として期待される。1年目に予定していた超高圧実験および暗電流の温度依存性は計画通りに実施し、新たな知見を得ることができた。一方、電気伝導特性と光電導特性の評価装置の立ち上げには予想以上の時間がかかったが、測定系の構築はほぼ終わり、系統的な実験データが得られ始めている。昨年度、開発した光電流の光照射波長依存性(光電流スペクトル)の測定装置を利用して分子内・分子間電荷移動(CT)相互作用の大きさを系統的に変化させた全芳香族・半芳香族PI薄膜の光電導性を評価するとともに、量子化学計算や光吸収・蛍光スペクトルとの比較を行うことで、PIのCT性がその光電導性に与える影響を検討する予定である。さらに、上記検討で得られた知見を基盤として、別の有機物をドープすることなく高い光電導性を示す新規の耐熱性光・電子機能高分子の分子設計・開発を目指した検討を行う。(抄録なし)