hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
狭義銀行制度の効率性についての理論的考察

本研究は狭義銀行制度の効率性に関する議論を,理論的モデルを構築することにより厳密な形で行うことを目的としている.現行の部分準備を基本とした銀行制度では,銀行のバランスシートにおける資産側と負債側の流動性が合っていないため,各銀行に内在的な不安定性が存在するのであるが,最近は,情報技術革新に伴い,金融機関がネットワークを構成するようになると,金融システム全体の安定性が議論の中心になってきている.銀行が破綻したときに,普通の会社に適用される破産法等を適用できない理由として,銀行の公共性が一般に指摘される.特に,銀行のネットワークが決済システムとして機能しており,情報技術の高度化も手伝い,多額の資金が一瞬のうちに移動している状態では,1つの銀行の破綻が決済システム全体を崩壊させてしまう危険性も否定できない.決済システムは経済における公共財と考えることができるので,決済システムが崩壊する危険性があるときは,公的な介入および規制も正当化されることになる.しかし,どのような形の公的介入および規制が望ましいかという議論については,我々のコンセンサスは,まったく得られていないのが現状である.本研究は,このような目的意識で公的規制のあるべき姿について分析を行ったものである.本研究において得られた結果として,従来の議論とは異なり,狭義銀行制度が資源配分の効率性を達成するためにも望ましいことが分かった.本研究においては,この分析結果をふまえて,21世紀にふさわしい銀行制度のあり方も提言している.本研究は狭義銀行制度の効率性に関する議論を,理論的モデルを構築することにより厳密な形で行うことを目的としている.現行の部分準備を基本とした銀行制度では,銀行のバランスシートにおける資産側と負債側の流動性が合っていないため,各銀行に内在的な不安定性が存在するのであるが,最近は,情報技術革新に伴い,金融機関がネットワークを構成するようになると,金融システム全体の安定性が議論の中心になってきている.銀行が破綻したときに,普通の会社に適用される破産法等を適用できない理由として,銀行の公共性が一般に指摘される.特に,銀行のネットワークが決済システムとして機能しており,情報技術の高度化も手伝い,多額の資金が一瞬のうちに移動している状態では,1つの銀行の破綻が決済システム全体を崩壊させてしまう危険性も否定できない.決済システムは経済における公共財と考えることができるので,決済システムが崩壊する危険性があるときは,公的な介入および規制も正当化されることになる.しかし,どのような形の公的介入および規制が望ましいかという議論については,我々のコンセンサスは,まったく得られていないのが現状である.本研究は,このような目的意識で公的規制のあるべき姿について分析を行ったものである.本研究において得られた結果として,従来の議論とは異なり,狭義銀行制度が資源配分の効率性を達成するためにも望ましいことが分かった.本研究においては,この分析結果をふまえて,21世紀にふさわしい銀行制度のあり方も提言している.わが国の銀行に関する資料を集めると同時に,現在の銀行制度のもとで発生しているリスクの性質を明らかにするための理論モデルの構築を試みた.特に,様々なリスクがどのようなメカニズムで発生しているのかを調べるために,リスクを明示的に導入し,一般均衡的なモデルの構築を行った.銀行に対する規制の形態として,預金者の保護のために導入されているソルベンシー規制を考え,その資源配分に与える影響を分析した.その結果として,(1)ソルベンシー規制の存在は,預金者の期待効用を増加する効果があるものの,銀行の期待利潤を減少すること,(2)ソルベンシー規制の存在は,効用フロンティアを均衡の近傍で局所的に縮小させること,(3)したがって,預金者の保護を目的とするならば,ソルベンシー規制より効率的な契約の形態が存在することが分かった.しかし,この結果はシステミックリスクが存在しないことを前提としている.つまり,銀行の預金が決済手段として使用され,銀行のネットワークが公共財として認識できる状態においては,ソルベンシー規制は,銀行の決済システムを保護する目的も兼ね備えていることになる.この場合に,狭義銀行制度を前提とすれば,銀行の決済システムは,狭義銀行制度の採用によって完全に保護されるので,ソルベンシー規制は非効率的な規制であることになる.しかし,狭義銀行制度の採用に伴う非効率性も存在するので,最終的な政策判断は,実証的な評価によるところとなり,現在,その評価のために収集した資料の活用を試みている.本年度は,昨年度に引続き,わが国の銀行に関する資料を集めると同時に,狭義銀行制度の理論モデルの構築を行った.現行の部分準備を基本とした銀行制度では,銀行のバランスシートにおける資産側と負債側の流動性が合っていないため,各銀行に内在的な不安定性が存在するのであるが,最近は,情報技術革新に伴い,金融機関がネットワークを構成するようになると,金融システム全体の安定性が議論の中心になってきている.銀行が破綻したときに,普通の会社に適用される破産法等を適用できない理由として,銀行の公共性が一般に指摘される.特に,銀行のネットワークが決済システムとして機能しており,情報技術の高度化も手伝い,多額の資金が一瞬のうちに移動している状態では,1つの銀行の破綻が決済システム全体を破壊させてしまう危険性も否定できない.決済システムは経済における公共財と考えることができるので,決済システムが破壊する危険性があるときは,公的な介入および規制も正当化されることになる.しかし,どのような形の公的介入および規制が望ましいかという議論については,我々のコンセンサスは,まったく得られていないのが現状である.

このような現状を踏まえてモデル分析を行うために,モデルの基本部分を構築した.預金保険により預金が保護されることによって,預金者による銀行の取り付けを防止することができるが,預金が保護されていると,預金者は銀行のリスクに対して反応しなし.このことが,銀行がリスクテイキングになるというモラルハザードの問題を引き起こすことになる.そして,この問題を回避するために,バランスシート規制や早期是正措置等の規制や公的介入が必要となる.このように1つの規制が他の規制を必要とする状態に陥ると,これらセーフティーネット全体の維持費用が多額になる可能性がある.本年度は,本研究の最終年度にあたり,昨年度までの研究に引き続き,理論的モデルの構築を行い研究を締めくくった.現行の部分準備を基本とした銀行制度では,銀行のバランスシートにおける資産側と負債側の流動性が合っていないため,各銀行に内在的な不安定性が存在するのであるが,最近は,情報技術革新に伴い,金融機関がネットワークを構成するようになると,金融システム全体の安定性が議論の中心になってきている.銀行が破綻したときに,普通の会社に適用される破産法等を適用できない理由として,銀行の公共性が一般に指摘される.特に,銀行のネットワークが決済システムとして機能しており,情報技術の高度化も手伝い,多額の資金が一瞬のうちに移動している状態では,1つの銀行の破綻が決済システム全体を崩壊させてしまう危険性も否定できない.決済システムは経済における公共財と考えることができるので,決済システムが崩壊する危険性があるときは,公的な介入および規制も正当化されることになる.しかし,どのような形の公的介入および規制が望ましいかという議論については,我々のコンセンサスは,まったく得られていないのが現状である.このような現状を踏まえてモデル分析を行うために,理論モデルの構築を行った.理論モデルを分析することにより,狭義銀行制度が資源配分の効率性を達成するためにも望ましいことが分かった.この分析結果をふまえて,21世紀にふさわしい銀行制度のあり方を提言した.
歩いて調べる沖縄「やんばる」における近代の森林利用の展開過程

世界自然遺産候補「沖縄やんばる」は、数多くの希少種を抱えるとともに、林業の長い歴史を持つ地域である。当地の保全のためには、人の利用と森林環境の歴史的な相互関係を解明する必要がある。しかし、戦前の資料の多くが沖縄戦によって失われた。本研究では、「沖縄やんばる」の最重要地域である国頭村において、近代の森林利用の実態解明のために、知られていない歩道や林道、開墾の遺構を探索した。本研究を通して、多くの歩道、林道、開墾の遺構が見つかった。それらは、現在とは形態が異なるものの、近代に活発な森林利用があったことを示していた。「沖縄やんばる」の近代森林利用史を解明するために、やんばるの中核、国頭村で、1.近代の森林利用の遺構踏査、2.1946年の空中写真の林相と遺構の関係分析、3.文献等による近代の社会変化の把握の3つを遂行した。1.については、比地、奥間、辺土名、与那、謝敷、佐手、辺野喜の7字を対象に、古道の再利用と考えられる環境省のマングース駆除事業の罠掛け道を踏査し、古道や開墾の痕跡を確認した。具体的には、古道の内、旧歩道(戦前1960年頃まで利用されたと考えられる歩道)についてはルートと法切りや階段の痕跡の箇所、旧林道(戦前開設の林道)についてはルートと終点、また、開墾については畑の石積や陶器等の遺物を見つけた箇所をGPSで記録した。踏査の結果、マングース駆除事業の罠掛け道が古道を再利用している場合が多いことが確認できた。2.については、1.の古道踏査で畑の石積や陶器等の遺物を見つけた箇所と1946年の空中写真で白く見える森林の薄い場所を照合した。その結果、両者は良く対応しており、今後は、空中写真の判読によって高い確度で開墾を調査目標にした現地踏査ができることがわかった。3.については、近代に入って沖縄県産材(用材)の需要を減少させた内地スギの流入過程を辿るために、定期航路の先駆けとなった郵便船の寄港地の変遷を調査した。その結果、内地スギの主要移入元だった長崎や油津が寄港地になる時期が特定できた。やんばる地域の中核である沖縄県国頭村の近代の森林利用の実態解明のために、前年度に踏査していない字浜、字奥、字楚洲、字安波を踏査し、旧歩道、旧林道の痕跡をGPSで記録した。前年度に踏査した他字の旧林道については、近世の歩道、現代の林道とGISを用いて比較分析し、学会発表した。学会発表では、荷車道である旧林道特有の緩勾配や川沿いルートの景観美、水遊び可能な川の深みへのアクセスしやすさといった保健休養的価値、石積みの法面や橋脚等の近代生産遺跡としての歴史的価値を指摘し、散策道等、レクリエーション目的の利用可能性を提示した。確認できた旧歩道、旧林道のルートと1946年の空中写真の林相を照合すると、字与那の旧林道等、旧歩道、旧林道の沿線で、林相が薄い顕著な利用痕跡が見られたが、それ以外でも林相が薄く利用が進んでいる箇所があった。まだ把握できていない歩道と川筋を利用した結果と推察した。近代やんばるの森林利用としては、林産物生産に加えて、藍作が重要である。藍は、統計上、1900年頃がピークであるが、字奥では1935年頃まで生産していた記録があった。この字奥では、これまで藍草と藍壺遺跡のセットは見つかっていなかったが、今回初めて発見した。平成27年10月まで、本研究は順調に進展した。しかし、その後、個人的事情で、ハブの活動が低調な冬の調査シーズンに出張できず、現地踏査に遅れを生じている。今年度は、1960年代の林班図(1/6,000)に描かれた歩道を中心に現地踏査を行った。国頭村(くにがみそん)域の1960年代の林班図は、幾つかの図葉が失われていて完全ではないが、現在の林班図には描かれていない戦前開設の林道や、整備時期不明の古い歩道が描かれており、他にはない貴重さがある。ただ、そのことが逆に位置合わせを困難にし、これまで利用されてこなかった。今回は、オルソ化した終戦前後と1962年の米軍撮影空中写真を用いて、この林班図の歪みを取りつつ位置合わせし、GNSSを用いた現地踏査で、GISに表示しながらの道案内に使えるレベルにした。結果、谷部を通る歩道沿いに炭窯遺構が高密度に分布する領域を字奥間(おくま)で発見した。同じような炭窯遺構の分布パターンは、字奥(おく)でも確認されており、炭窯遺構と谷沿いの歩道との密接な関係が示唆された。今回見つけた字奥間の炭窯遺構の一つは、天井がほぼ完全に残っていた。炭窯遺構は、天井が落ちた状態で見つかるのが普通なので、この遺構の発見は極めて貴重である。今後、聞取調査等で、この遺構の構築年代がわかれば、沖縄における築窯製炭の技術史研究に繋がる。この他、新たな資料として、字比地(ひじ)の戦前の林班図を発見した。

沖縄では、1908(M41)年から村単位で村有林の施業案(現在の森林計画に相当)が作成されたが、沖縄の村有林は字有林的な性格を持つため上手く機能せず、1916(T5)年から字単位の施業要領(=簡易施業案)に変更して村有林の利用秩序を回復したとされる。このことは、これまで文字史料で知られていたが、その字単位の林班図が発見されたのは、国頭村で初めてである。また、この林班図から、現在、国立公園の第一種特別保護区になっている比地川上流域の谷に戦前の人工林が点在していたことが明らかになった。昨年度、個人的事情から古道踏査に遅れが生じ、今年度、挽回しようとしたが、他の研究プロジェクトとの関係で挽回しきれなかった。生物多様性のホットスポットである沖縄「やんばる」の国頭村において、文献調査、聞取調査、現地踏査を行い、記録がない近代の森林利用の実態を探った。最終年度は、8字で古道、開墾遺構の調査を行い、藍壺2カ所、樟脳釜1カ所、ワーフルー1カ所を確認した。字伊地では、旧士族が藍生産を担い、奄美大島との交易によって利益を上げていたことを聞けた。また、許可を得て北部訓練場の返還地を踏査し、旧県道2号線開設前の歩道ルートと藍壺1カ所を発見した。文献調査では、1903(M36)年の土地整理地図から、国頭村の西海岸は、海沿いの道に加え、海が荒れても通れる中腹あるいは尾根にも道があったこと、中頭郡の国有林野不要存地処分の書類等から、沖縄の森林所有区分が後発の利を生かした入会整理だったことがわかった。本課題を通じて、国頭村では、現在とは形態が異なるものの、近代に活発な森林利用が展開されていたことが明らかになった。現在の林道は尾根筋の自動車道だが、近代は谷筋に縦断勾配が緩やかな荷車用の林道が開設されていた。広く緩やかな谷は開墾か人工造林に利用されており、藍生産の開墾では藍壺が下端にあった。戦時中の軍用炭の生産地は、空中写真上で爪でひっかいたような形の場合が多く、判読できることがわかった。一連の調査で、地図、空中写真、GIS、GNSSを使って古道や開墾遺構を高確率で発見する方法論を確立した。本課題では、その位置を、現存している場合はGNSSで、喪失している場合は写真測量で記録した。一方、新たに発掘した国有林野不要存地処分の記録や林班図からは、遅れて実施された近代沖縄の森林所有区分や収穫規整が、沖縄の特性と本土での反省の両方を踏まえたものであり、一部、先取りした要素もあったことが明らかになった。近代沖縄の森林利用史研究は、日本の林政史や、やんばるの環境史に新たな視点を加える重要な研究であるといえる。世界自然遺産候補「沖縄やんばる」は、数多くの希少種を抱えるとともに、林業の長い歴史を持つ地域である。当地の保全のためには、人の利用と森林環境の歴史的な相互関係を解明する必要がある。しかし、戦前の資料の多くが沖縄戦によって失われた。本研究では、「沖縄やんばる」の最重要地域である国頭村において、近代の森林利用の実態解明のために、知られていない歩道や林道、開墾の遺構を探索した。本研究を通して、多くの歩道、林道、開墾の遺構が見つかった。それらは、現在とは形態が異なるものの、近代に活発な森林利用があったことを示していた。年度の後半に、やんばる地域の国立公園のゾーニングに関わる受託事業を環境省から受けることになり、勢力の一部をそちらに割いた。その結果、同じ年度の後半に集中的に行う予定だった現地の遺構踏査の回数が減少してしまった。また、現地踏査の内、旧林道の踏査では全てがマングース駆除事業の罠掛け道(刈り払われている)になっておらず、一部、藪こぎが必要となり、踏査効率が落ちた。これらの結果、特にこの現地踏査の部分で本課題の遂行にやや遅れが生じている。現地踏査の遅れを挽回するために、安全が確保できるルートについては冬期に限らず踏査を実施する。各種資料や聞取調査をもとに現地踏査を行い、開墾や歩道の痕跡をGPSで記録し、その結果を終戦直後の空中写真と照合する。
イオン液体中の合金電析による水素スーパーキャパシタの創製

本研究では、ナトリウムを主体とした新たな水素吸蔵合金として水素化ナトリウムを電気化学的に形成することを試みた。実施期間において、その基礎的研究として、NaTFSI-TEATFSIイオン液体中で電気化学反応によるナトリウム水素化物の合成について、水素ガスを導入させて反応を調べた。その結果、アルゴン雰囲気では観察出来なかった還元電流が、水素雰囲気において観察され、水素化ナトリウムの形成の可能性を示すものと考えられた。NaとAlの合金形成の形成において、Naの電析用の電解液にAlイオンの導入を試みたが、導入は困難であり、現状ではNaAl合金は得られていない。そこで、Naを単独で電析させ、その水素化を電気化学的に行う事とした。イオン液体の電解液を用いて平板状のグラッシーカーボン電極上に、Naを電析させ、その後にイオン液体中に水素ガスを導入し、電極反応のにより還元してNaHを形成させた。しかしながら、微量のNaHしか形成できていないために分析までには至っていない。またNaの水素化が起こると電極の表面の抵抗が大きくなる事が電気化学測定の結果から明らかになった。QCM装置開発において、ドイツの共同研究先の先生とと定期的に連絡を取りながら装置の作製を試みてきた。NaとHが形成された際の重量変化は極めて小さいために、水晶発振子の選定から詳細な検討を行った。またグローブボックス内への水素ガスの導入系についても検討し、使用済みの水素ガスの排出経路についても検討した。今後、この装置を用いてNaの水素化による重量増加を検出する予定である。水素吸蔵・放出特性評価において、電極上に形成されたNaHの電気化学的な水素放出を調べたところ、NaHが大きな抵抗を示すため、電位パラメーターによる水素放出が難しい事がわかった。各種検討の結果、その他の水素放出反応を起こさせるパラメータとして温度と圧力が本実験系で可能性があることがわかった。NaAl合金の形成には至っていないが、Naを析出させその水素化挙動が明らかになっている。QCM装置については測定のための装置がほぼ完成した事。水素吸蔵、放出特性については、各種パラメータを検討するに至っている事がその理由として挙げられる。既存の水素吸蔵合金はニッケル等の重い金属を使うため、重量当たりのエネルギー密度が低くなることが欠点になり、ナトリウム(Na)のような軽量金属を主体とした新たな水素吸蔵合金の開発が必要とされている。本申請研究では、NaHの水素吸蔵特性に着目し、電気化学反応を応用した高速な水素吸蔵・放出を可能とする水素キャパシタを目指している。研究実施期間において、先ずその基礎的研究となるNaTFSI-TEATFSIイオン液体中で電気化学反応によるNa水素化物合成について検討した。実験方法として、三極系電解槽をを構成し、作用極は純白金メッシュ、対極には白金線を用いた。参照極には擬似参照電極として銅線を使用した。電解液は、NaTFSIとTEATFSIをモル比20:80で混合したイオン液体を用いた。この実験の温度は、ホットプレートにより100°Cとした。ボルタモグラム測定は、水素ガスを一定流量でイオン液体中に吹き込みながらの測定中と比較のため、アルゴンガスを吹き込みながらの測定を行い、実験結果を比較した。カソード方向に電位を掃引すると、アルゴン雰囲気では-2.9 V付近からNa析出のピークのみがみられたが、水素雰囲気では-0.8 V付近および-1.7 V付近に水素の還元反応に関係するピーク、-2.7 V付近にNa析出によるピークが確認された。アノード方向に電位を反転する、水素雰囲気では-2.8 -2.4 V付近にブロードなピークが見られた。アルゴン雰囲気でのNa溶解ピークを比較すると、NaHの形成を示唆する結果と考えられる。前年度はグラッシーカーボン上へのNa析出とその水素化について検討したが、今年度は多孔質カーボン基板上にNa薄膜を電析させる。この析出にはパルス条件(電位、パルス時間)を変化させて最適なめっき条件を見出す。最終的にはその水素化についても試みる。水素吸蔵および放出の特性について検討を行い、多孔質カーボンを用いた際の評価を行う。またQCMを用いたNaH形成時の重量変化について測定を行う予定である。応用電気化学実験用のアクリル製のグローブボックス(申請時は115万円)の購入についてグレードを下げて60万円程度の物を購入し、改良する事で対応したため。前年度に生じた差額分については、電解液や電極で用いる金属材料の購入に充当する計画である。電極は場合によっては金や白金を用いる可能性があるため、前年度に生じた差額分は、計画的に使用できる予定である。
超高感度新規蛍光団の開発と定量分析・イメージング基材への展開

1.6,7位置換4-キノロン誘導体の蛍光特性予測法の確立4QOを基盤構造とする効率的な蛍光プローブ設計を指向し、量子化学計算を用いて6,7位置換4QO誘道体の蛍光特性予測法確立を目指した。13種類の6,7位1置換4QO誘導体を合成し、水中の蛍光特性を解析した結果、4QO誘導体は置換基の違いにより吸収波長、蛍光発光波長、蛍光量子収率が様々に変化した。そこで、これら3つのパラメーターに対する予測法の確立を試みた結果、吸収波長は真空中でのB3LYP/6-311+G(d,p)//B3LYP/6-31G(d)により得られるS_0状態のHOMOとLUMOのエネルギー差(H-L gap)から、蛍光発光波長は真空中でのB3LYP/6-311+G(d,p)//CIS/6-31G(d)により得られるS_1状態のH-L gapから予測可能であることを明らかにした。また、蛍光量子収率はS_1状態のHOMOエネルギーレベルから予測可能であり、-5.8eV付近に蛍光ON/0FFの境界があることを示した。これらの予測法を用いて6,7位2置換4QO誘導体の蛍光特性予測を試みた結果、良好な予測が可能であった。2.6,7位置換4-キノロン誘導体を基盤とするアミン用蛍光強度変化型プローブの開発確立した蛍光量子収率予測法を用いて、アミンと反応することで初めて強蛍光性となるアミン用蛍光強度変化型プローブの開発を試みた。7位にフルオロ基を有するいくつかの4QO誘導体がアミンに対して求核置換反応を受けるとの報告を基に6つ候補化合物を設計した結果、アミンとの反応で弱蛍光性から強蛍光性に変わり、かつ吸収及び蛍光発光波長が大きくシフトするFMQC (6,7-difluoro-1,4-dihydro-1-methy1-4-oxo-3-quinolinecarboxylic acid)を見出した。FMQCは脂肪族第1級アミンに選択的な蛍光プローブであり、蛍光分光分析により脂肪族第1級アミンをμMオーダーで定量的に検出でき、逆相HPLCを用いる分離分析では各種アミンをnMオーダーで検出することが可能であった。本プローブは極めて高感度であるため、脂肪族第1級アミンの選択的な高感度分析に有用であると考えられる。4-キノロン骨格における構造と光特性の関係を検討するため、6位に種々の置換基を有する4-キノロン化合物のライブラリーを作成した。合成は種々の置換基をパラ位に有するアニリン誘導体を出発原料として、縮合、環化、けん化、脱炭酸の4段階で行い、構造はNMR、FAB-MS、元素分析で確認した。緩衝液(pH7.0)における吸収及び蛍光スペクトルを測定した結果、吸収極大波長及びモル吸光係数に大きな差は認められず、蛍光極大波長及び蛍光量子収率はそれぞれ347-479nm、0.007-0.49と著しく変化した。無置換体である4-キノロンは347nmに蛍光極大を持ち、量子収率は0.007である一方、ジメチルアミノ基及びアセチル基を導入した化合物は作成したライブラリー中最も長波長である479、445nmを極大とする蛍光を発し、その量子収率は0.29、0.05であった。またメトキシ基、エトキシ基を有する化合物は373、375nmに蛍光極大を持ち、量子収率は最も大きい0.38、0.49を示した。ヒドロキシル基を導入した化合物は特に興味深い光特性を示し、378、463nmに2つの極大を持つ蛍光を発した。この特異な発光現象は励起状態での分子内プロトン移動により2種の励起種が生成されたことが原因であると考えられる。次に置換基の電子供与性及び吸引性の強さを示すHammettのσ_p値と蛍光極大波長及び蛍光量子収率との関係を検討した。その結果、σ_p値の絶対値が大きくなるに従い蛍光極大波長が長波長シフトし、また特に電子供与側で蛍光量子収率が増大する傾向が認められた。これはHammett則を用いることで4-キノロン骨格における蛍光性の制御が可能であることを示しており、この結果は蛍光試薬の精密な設計に重要な知見であると考えられる。1.4-キノロン骨格を電子ドナーとするデュアル蛍光化学物の開発と環境応答性蛍光レシオプローブとしての利用著者は4-キノロン化合物を電子ドナーとして、置換ベンゼンをアクセプターとすることで新しいタイプのデュアル蛍光化合物群の開発に成功した。X線結晶解析と量子化学計算を用いた構造解析の結果から、本化合物は4-キノロン環とベンゼン環が60-75°ねじれた構造であることが示され、量子化学計算解析から、ねじれ構造がデュアル蛍光発現に重要であることが示唆された。開発化合物は励起後、2環のねじれ角が変化することでエネルギー準位の低い電荷移動状態を形成し、2種類の励起種がそれぞれ発光するためデュアル蛍光が発現することが推察された。このデュアル蛍光発光は周囲の環境に応じて鋭敏に変化し、本化合物を利用することで溶媒の疎水性、酸性度、温度をレシオメトリックにモニターすることができた。2.水含有溶媒中で機能する陰イオン蛍光レシオセンサーの開発水系溶媒中でレシオ測定を可能にする陰イオン蛍光センサーセンサーはほとんど報告されていない。

著者は以前4-キノロンがアセトニトリル中で陰イオンセンサーとして機能することを報告しており、今回陰イオン結合部位であるアミノ基を2ヶ所組み込むことで陰イオン親和性を向上させた新規陰イオンセンサーPTDを開発した。PTDは、アセトニトリル水溶液中で陰イオンに応答して500nm付近に蛍光発光を示し、またセンサー自身の発光も約350nmに検出可能であるため、350nmと500nmの2波長の蛍光強度変化をモニターすることで、陰イオンのレシオセンシングが可能であった。この結果から、開発したPTDは水系環境である細胞や組織において、陰イオン性生理活性物質のモニタリング等に応用可能であることが示唆された。1.6,7位置換4-キノロン誘導体の蛍光特性予測法の確立4QOを基盤構造とする効率的な蛍光プローブ設計を指向し、量子化学計算を用いて6,7位置換4QO誘道体の蛍光特性予測法確立を目指した。13種類の6,7位1置換4QO誘導体を合成し、水中の蛍光特性を解析した結果、4QO誘導体は置換基の違いにより吸収波長、蛍光発光波長、蛍光量子収率が様々に変化した。そこで、これら3つのパラメーターに対する予測法の確立を試みた結果、吸収波長は真空中でのB3LYP/6-311+G(d,p)//B3LYP/6-31G(d)により得られるS_0状態のHOMOとLUMOのエネルギー差(H-L gap)から、蛍光発光波長は真空中でのB3LYP/6-311+G(d,p)//CIS/6-31G(d)により得られるS_1状態のH-L gapから予測可能であることを明らかにした。また、蛍光量子収率はS_1状態のHOMOエネルギーレベルから予測可能であり、-5.8eV付近に蛍光ON/0FFの境界があることを示した。これらの予測法を用いて6,7位2置換4QO誘導体の蛍光特性予測を試みた結果、良好な予測が可能であった。2.6,7位置換4-キノロン誘導体を基盤とするアミン用蛍光強度変化型プローブの開発確立した蛍光量子収率予測法を用いて、アミンと反応することで初めて強蛍光性となるアミン用蛍光強度変化型プローブの開発を試みた。7位にフルオロ基を有するいくつかの4QO誘導体がアミンに対して求核置換反応を受けるとの報告を基に6つ候補化合物を設計した結果、アミンとの反応で弱蛍光性から強蛍光性に変わり、かつ吸収及び蛍光発光波長が大きくシフトするFMQC (6,7-difluoro-1,4-dihydro-1-methy1-4-oxo-3-quinolinecarboxylic acid)を見出した。FMQCは脂肪族第1級アミンに選択的な蛍光プローブであり、蛍光分光分析により脂肪族第1級アミンをμMオーダーで定量的に検出でき、逆相HPLCを用いる分離分析では各種アミンをnMオーダーで検出することが可能であった。本プローブは極めて高感度であるため、脂肪族第1級アミンの選択的な高感度分析に有用であると考えられる。
肥満児の知覚的運動強度の検討

本研究では,肥満児を対象に,運動負荷時の主観的強度(Ratings of Perceived Exertion;RPE)を測定し,肥満児の運動に対する知覚応答を検討した.また,同時に非肥満児についても同様の測定を試み肥満児との比較を行った.対象者は単純性肥満児14名(年齢;12.1±2.1歳,身長;152.7±12.4cm,体重;63.4±15.5kg、肥満度;47.6±13.7%)と協力が得られた非肥満児5名(年齢;12.8±0.7歳,身長;160.5±6.0cm、体重;47.2±4.2kg、肥満度;-1.9±5.5%)であった.運動負荷試験は自転車エルゴメーター作業により実施した.肥満児のHRは高強度の負荷レベルで非肥満児よりも低く,RPEは中高強度で非肥満児よりも高かった.従って,肥満児のRPE/HRは中強度以上で非肥満児よりも高く,肥満児では同じ生体負担度を非肥満児よりもきつい,あるいは苦しいと知覚していた.特に,運動療法に取り組む際,目標とされる60100Wの負荷レベル(HRでは129155拍/分)でそれが顕著であったことから,肥満治療において肥満児に推奨できる運動としては有酸素運動が考えられるが,彼らが取り組み易い運動はもう少し負荷の低い運動で構成される方がよいかもしれない.ところで,肥満児のRPEの変動係数は非肥満児より有意に高く,大きな個人差が認められた.特に,この個人差は低い強度(040W)で大きく,この負荷で「非常に楽である」とする児がいれば,すでに「ややきつい」とする児もいた.このように肥満児には,運動中の生体負担度と知覚応答との間に非肥満児より大きなズレが認められるため,肥満児各個人に適した運動指導が構築される必要があると考えられた.本研究では,肥満児を対象に,運動負荷時の主観的強度(Ratings of Perceived Exertion;RPE)を測定し,肥満児の運動に対する知覚応答を検討した.また,同時に非肥満児についても同様の測定を試み肥満児との比較を行った.対象者は単純性肥満児14名(年齢;12.1±2.1歳,身長;152.7±12.4cm,体重;63.4±15.5kg、肥満度;47.6±13.7%)と協力が得られた非肥満児5名(年齢;12.8±0.7歳,身長;160.5±6.0cm、体重;47.2±4.2kg、肥満度;-1.9±5.5%)であった.運動負荷試験は自転車エルゴメーター作業により実施した.肥満児のHRは高強度の負荷レベルで非肥満児よりも低く,RPEは中高強度で非肥満児よりも高かった.従って,肥満児のRPE/HRは中強度以上で非肥満児よりも高く,肥満児では同じ生体負担度を非肥満児よりもきつい,あるいは苦しいと知覚していた.特に,運動療法に取り組む際,目標とされる60100Wの負荷レベル(HRでは129155拍/分)でそれが顕著であったことから,肥満治療において肥満児に推奨できる運動としては有酸素運動が考えられるが,彼らが取り組み易い運動はもう少し負荷の低い運動で構成される方がよいかもしれない.ところで,肥満児のRPEの変動係数は非肥満児より有意に高く,大きな個人差が認められた.特に,この個人差は低い強度(040W)で大きく,この負荷で「非常に楽である」とする児がいれば,すでに「ややきつい」とする児もいた.このように肥満児には,運動中の生体負担度と知覚応答との間に非肥満児より大きなズレが認められるため,肥満児各個人に適した運動指導が構築される必要があると考えられた.
躁うつ病関連遺伝子XBP1の脳における意義についての研究

我々は、一卵性双生児不一致例の遺伝子発現解析から、躁うつ病に小胞体ストレス系が関与していることを示した。小胞体ストレス反応を低下させるXBP1遺伝子の-116多型については、当初双極性障害との関連を報告したが、欧米人における追試で否定された。一方、リチウム反応性との関係、統合失調症との関連について、一致した結果が報告された。我々はXBP1が神経細胞内で樹状突起・軸索から細胞体に神経可塑的変化を伝える転写因子として機能しているのではないかとの仮説を立て、検討を進め、XBP1が樹状突起に存在し、局所で翻訳され核移行することを見出した。更に、誘導されたXBP1が転写因子としてどのような働きを持つかについて検討するため、神経芽細胞腫由来培養細胞であるSH-SY5Yに活性型XBP1を過剰発現させ、DNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現解析を行った。XBP1により発現が増加した遺伝子のうち、最もp値が低かった遺伝子は、WFS1であった。WFS1の上流配列を調べると、種間で保存されたERSE(ER stress response element)様配列が見出された。そこで、ヒトゲノムの全遺伝子中において、上流1kb以内にERSEを持つ遺伝子を探索したが、この遺伝子リストに含まれるのは、WFS1のみであった。プロモーターアッセイの結果、このERSEがXBP1過剰発現によるWFS1の発現誘導に重要であることがわかった。WFS1は、常染色体劣性遺伝疾患Wolfram病の原因遺伝子であるが、この疾患の患者の60%は精神疾患を伴っており、保因者でも精神科入院歴や自殺未遂が有意に多く見られることから、精神疾患との関連でも注目されている。これらの結果からXBP1が神経発達および可塑的変化に関与する転写因子であり、XBP1からWFS1に至る小胞体ストレス系が精神疾患の病態に関与する可能性が示唆された。抗XBP1抗体を作成し、ウエスタンブロットおよび免疫組織化学により、XBP1蛋白質の量と局在を調べることを試みた。しかしながら、プロテオソーム阻害薬を用いることで何とか検出はできたものの、adultマウス脳においては、通常の条件ではXBP1蛋白質は分解が速く、ほとんど検出できなかった。一方、初代培養神経細胞ではXBP1の染色像を得ることができた。次に、XBP1のmRNAの局在と動態を明らかにするため、RT-PCRによる定量およびin situ hybridization法による局在の検討を行った。その結果、mRNAは脳内に幅広く分布し、特に発達中の脳部位に多いことが判明した。また、小胞体ストレスを生じさせる薬理学的刺激により、XBP1が脳内でスプライスされることがわかった。更に、XBP1のノックアウトマウスを共同研究により入手し、脳内の遺伝子発現解析、および行動解析を行った。このマウスでは、小胞体ストレス反応が、予想と反対に亢進していることが判明したが、これはGlimcherらの最近の報告とも一致していた。一般行動観察の結果から、このノックアウトマウスは何らかの行動学的な異常を示す可能性が考えられたため、現在、系統的な行動バッテリーを施行中である。また、XBP1の標的遺伝子を探索するため、培養神経芽細胞種細胞にXBP1発現ベクターを過剰発現し、その標的遺伝子を探索した。見出された遺伝子について、現在プロモーターアッセイ等により標的遺伝子であることを確認中である。

筆者らはこれまでに、一卵性双生児双極性障害不一致例のリンパ芽球における遺伝子発現解析により、小胞体ストレス反応に関わる遺伝子、XBP1が患者で低下していること、および双極性障害患者由来培養リンパ芽球では小胞体ストレスに対するXBP1上昇反応が減弱していることを見出した。しかしながら、XBP1が神経細胞においてどのような生理的意義を持つかについては十分にわかっていない。そこで、神経細胞におけるXBP1の機能を探索した。XBP1は小胞体ストレスに際して小胞体膜上のIRE1蛋白によりスプライスされ、初めて活性型転写因子をコードするmRNAとなるという特異な性質を持つことから、「XBP1は樹状突起に存在し、可塑的変化に伴う小胞体ストレスでスプライスされて活性型mRNAとなり、樹状突起で翻訳されて核移行し、神経可塑的変化のシグナルを伝える転写因子である」との仮説を立てた。この仮説を検証するため、in situ hybridization法によりXBP1の脳内発現パターンを、XBP1抗体を用いて初代培養神経細胞内の局在を調べた。その結果、XBP1のmRNAは発達期に多く発現し、神経突起にも分布していた。初代培養神経細胞では、XBP1蛋白質は樹状突起や軸索の成長円錐に局在していた。また、アンフェタミン投与はスパイン数増加などの神経可塑的変化を引き起こすことが知られているが、マウスにおけるメタアンフェタミン投与は、海馬および前頭葉皮質でXBP1のスプライスを促進した。これらの結果から、XBP1が、神経発達および神経可塑的変化に関与し、これらの異常が精神疾患の病態に関与する可能性が考えられた。
温間曲げ試験における諸問題を克服した汎用的手法の確立

[1]研究目的平板から立体形状を成形する曲げ加工は金属プレス加工分野を支える中心技術の一つである.近年では,曲げ半径や曲げ角度等の高精度化が要求されており,被加工材の曲げ特性に関する詳細な知見が求められている.軽量・高比強度といった特徴を有するMg系合金は構造材料への適用が期待されているが,室温での成型性が悪く温間での加工に限定される.このことから,温間での曲げ特性に対する力学試験データの蓄積が重要となる.温間曲げ試験の実施には恒温槽付き万能試験機が用いられる.しかしながら,市販の恒温槽は高コストかつ広い設置スペースが必要であり,この点が温間試験の敷居を高くする要因となっている.本研究では,万能試験機に容易に脱着できる恒温槽の開発とその精度検証を行い,上記の問題点を克服した温間曲げ試験法の開発を行う.[2]実施内容(a)低コスト・省スペースを実現する恒温槽の開発万能試験機に容易に設置できる容器付きの台座を作製し,内部に曲げ試験治具を設置した.容器内にシリコン油を充填させてヒーターで加熱することで,最大300°Cまでの曲げ試験ができる恒温槽を開発した.(b)開発した恒温槽における温度精度の検証油温を200°Cに設定したうえで,各試験片(鋼,アルミ,銅板)を容器内に設置し,試験片温度と経過時間について調査を実施した.[3]研究成果全試験結果ともに,油内に試験片を設置してから1分程度で試験片が設定温度に到達することが確認された.10分間の計測における温度変化の推移は設定温度から±2°Cの範囲内であった.市販恒温槽の温度誤差は±1.5°Cから±5°Cの範囲であることから,本研究で開発した恒温槽は市販製品と同等の性能を有することがわかった.本恒温槽を万能試験機に設置することで,低コスト・省スペース・高精度の温間曲げ試験が可能となり,これまでの問題を克服した温間曲げ試験法の開発に成功した.[1]研究目的平板から立体形状を成形する曲げ加工は金属プレス加工分野を支える中心技術の一つである.近年では,曲げ半径や曲げ角度等の高精度化が要求されており,被加工材の曲げ特性に関する詳細な知見が求められている.軽量・高比強度といった特徴を有するMg系合金は構造材料への適用が期待されているが,室温での成型性が悪く温間での加工に限定される.このことから,温間での曲げ特性に対する力学試験データの蓄積が重要となる.温間曲げ試験の実施には恒温槽付き万能試験機が用いられる.しかしながら,市販の恒温槽は高コストかつ広い設置スペースが必要であり,この点が温間試験の敷居を高くする要因となっている.本研究では,万能試験機に容易に脱着できる恒温槽の開発とその精度検証を行い,上記の問題点を克服した温間曲げ試験法の開発を行う.[2]実施内容(a)低コスト・省スペースを実現する恒温槽の開発万能試験機に容易に設置できる容器付きの台座を作製し,内部に曲げ試験治具を設置した.容器内にシリコン油を充填させてヒーターで加熱することで,最大300°Cまでの曲げ試験ができる恒温槽を開発した.(b)開発した恒温槽における温度精度の検証油温を200°Cに設定したうえで,各試験片(鋼,アルミ,銅板)を容器内に設置し,試験片温度と経過時間について調査を実施した.[3]研究成果全試験結果ともに,油内に試験片を設置してから1分程度で試験片が設定温度に到達することが確認された.10分間の計測における温度変化の推移は設定温度から±2°Cの範囲内であった.市販恒温槽の温度誤差は±1.5°Cから±5°Cの範囲であることから,本研究で開発した恒温槽は市販製品と同等の性能を有することがわかった.本恒温槽を万能試験機に設置することで,低コスト・省スペース・高精度の温間曲げ試験が可能となり,これまでの問題を克服した温間曲げ試験法の開発に成功した.
視覚サーボ系の幾何学的構造の解析と合理的な制御系設計に関する基礎研究

平成7年度は以下の研究を行なった.1.作業のモデル化...作業対象物の位置とロボットの関節角の関数として画像中の物体の像を記述し,作業のモデル化を行なった.まず,物体の運動を一般化座標系を用いて多様体上の点の運動として記述し,ロボットの運動も同様にして多様体上で記述した.カメラによる観測はこの二つの多様体の積集合から作業を記述する空間への写像として表現した.その結果,作業のモデルは非線形な拘束条件つきの非線形な写像となった.2.幾何学的構造の解明...1.のモデルの拘束条件と写像の定義域・値域となる多様体の幾何学的構造を解析した結果,特異点が物体の形状に依存することがわかった.そこで物体を平面上の点の集合に限定した場合,4点以上であれば特異点がないことが証明された.3.視覚サーボ系の制御理論的定式化...2.の定式化に物体の運動とロボットのダイナミクスを導入し,視覚サーボ系を動的システムとして記述した.従来の「特徴ベース法」の定式化では,特異点がなくなるように特徴量を選択するとシステムが不可制御になったが,本定式化においては,可制御性の問題を回避するために,特徴量ベクトルを多様体の接平面に写像して制御することにした.4.幾何学的構造に基づく制御系設計...制御対象の幾何学的構造に注目し,作業を行なっている時のロボットダイナミクスと画像情報との相互関係を明確にし,これらのモデルに基づき環境の認識・推定機構と制御器の設計を行なった.5.実験による評価...視覚フィードバックをともなういくつかの作業を実施した.物体の運動を推定するオブザ-バは計算量が多く6自由度の実験を行なうことができなかったが,2自由度の実験では有効性が確認された.また,特徴量が冗長な場合,特異点がなくなり,多様体の構造が単純なものになるため,線形化制御則が有効であることも実験的に確認できた.平成7年度は以下の研究を行なった.1.作業のモデル化...作業対象物の位置とロボットの関節角の関数として画像中の物体の像を記述し,作業のモデル化を行なった.まず,物体の運動を一般化座標系を用いて多様体上の点の運動として記述し,ロボットの運動も同様にして多様体上で記述した.カメラによる観測はこの二つの多様体の積集合から作業を記述する空間への写像として表現した.その結果,作業のモデルは非線形な拘束条件つきの非線形な写像となった.2.幾何学的構造の解明...1.のモデルの拘束条件と写像の定義域・値域となる多様体の幾何学的構造を解析した結果,特異点が物体の形状に依存することがわかった.そこで物体を平面上の点の集合に限定した場合,4点以上であれば特異点がないことが証明された.3.視覚サーボ系の制御理論的定式化...2.の定式化に物体の運動とロボットのダイナミクスを導入し,視覚サーボ系を動的システムとして記述した.従来の「特徴ベース法」の定式化では,特異点がなくなるように特徴量を選択するとシステムが不可制御になったが,本定式化においては,可制御性の問題を回避するために,特徴量ベクトルを多様体の接平面に写像して制御することにした.4.幾何学的構造に基づく制御系設計...制御対象の幾何学的構造に注目し,作業を行なっている時のロボットダイナミクスと画像情報との相互関係を明確にし,これらのモデルに基づき環境の認識・推定機構と制御器の設計を行なった.5.実験による評価...視覚フィードバックをともなういくつかの作業を実施した.物体の運動を推定するオブザ-バは計算量が多く6自由度の実験を行なうことができなかったが,2自由度の実験では有効性が確認された.また,特徴量が冗長な場合,特異点がなくなり,多様体の構造が単純なものになるため,線形化制御則が有効であることも実験的に確認できた.
ポリマーグラフトナノ粒子の自己組織化を利用した熱フォノニクス材料の創製

絶縁固体中の熱伝導は,熱エネルギーの担い手である熱フォノンが高温側から低温側へと拡散していくことで理解される.三次元等方性固体の熱伝導率Kは,熱フォノンの平均速度<v>,平均自由行程l(熱フォノンが散乱されてから次に散乱されるまで進む距離)とK = C<v>l/3(Debyeの式)の関係にある(Cは物質の定圧体積熱容量).ところが,構造の特性長Lがlと同程度になると,熱フォノンは拡散ではなく弾道的に輸送されるようになり,熱流が温度勾配に比例するというフーリエ則が成り立たなくなる.熱フォノン輸送を弾道的にして方向制御することは,熱の異方的伝導はもちろん,熱を集めたり,拡散したりと,「熱を光のようにマニピュレートすること」を可能とし,熱制御に新たな時代をもたらす.本研究では,その基盤となる構造をポリマーブラシ付与ナノ粒子の自己組織化で大面積に創り出す.2018年度は,ポリマーブラシ付与ナノ粒子とそのグラファイト化,空孔形成を確認した.表面からポリアクリルニトリル(PAN)を表面開始ラジカル重合でグラフトした,粒径140 nmのシリカナノ粒子PAN-g-NPのフィルムを調製した.シリカナノ粒子が面心立方格子を形成し,かつフィルム中で格子が配向していることを2次元超小角X線散乱(USAXS)測定及び電子顕微鏡観察で測定した.空気中280°C,その後窒素雰囲気で800°Cで処理したフィルム中で炭化したPANは一部乱れてはいるもののグラファイト構造を形成していることをラマンスペクトルで,シリカナノ粒子の面心立方格子形成を電子顕微鏡で確認した.PANが炭化フィルムをフッ酸で処理してシリカを溶出させた.グラファイト中に面心立方格子を形成した空孔の存在を電子顕微鏡で確認した.空孔を規則的に配列したグラファイト材料の調製法は確立できた.次にナノスケール熱散逸過程観察を行う予定であるが,試料の構造を最適化する必要がある可能性がある.絶縁固体中の熱伝導は,熱エネルギーの担い手である熱フォノンが高温側から低温側へと拡散していくことで理解される.三次元等方性固体の熱伝導率Kは,熱フォノンの平均速度<v>,平均自由行程l(熱フォノンが散乱されてから次に散乱されるまで進む距離)とK = C<v>l/3(Debyeの式)の関係にある(Cは物質の定圧体積熱容量).ところが,構造の特性長Lがlと同程度になると,熱フォノンは拡散ではなく弾道的に輸送されるようになり,熱流が温度勾配に比例するというフーリエ則が成り立たなくなる.熱フォノン輸送を弾道的にして方向制御することは,熱の異方的伝導はもちろん,熱を集めたり,拡散したりと,「熱を光のようにマニピュレートすること」を可能とし,熱制御に新たな時代をもたらす.本研究では,その基盤となる構造をポリマーブラシ付与ナノ粒子の自己組織化で大面積に創り出す.2018年度は,ポリマーブラシ付与ナノ粒子とそのグラファイト化,空孔形成を確認した.表面からポリアクリルニトリル(PAN)を表面開始ラジカル重合でグラフトした,粒径140 nmのシリカナノ粒子PAN-g-NPのフィルムを調製した.シリカナノ粒子が面心立方格子を形成し,かつフィルム中で格子が配向していることを2次元超小角X線散乱(USAXS)測定及び電子顕微鏡観察で測定した.空気中280°C,その後窒素雰囲気で800°Cで処理したフィルム中で炭化したPANは一部乱れてはいるもののグラファイト構造を形成していることをラマンスペクトルで,シリカナノ粒子の面心立方格子形成を電子顕微鏡で確認した.PANが炭化フィルムをフッ酸で処理してシリカを溶出させた.グラファイト中に面心立方格子を形成した空孔の存在を電子顕微鏡で確認した.空孔を規則的に配列したグラファイト材料の調製法は確立できた.次にナノスケール熱散逸過程観察を行う予定であるが,試料の構造を最適化する必要がある可能性がある.本年度は試料調製法と構造確認手法の確立になったことと,購入予定の設備備品を他の経費で購入したため,予定よりも執行額が少なかった.次年度は試料調製の加速のための試薬類の購入費,構造確認のための放射光測定のための出張費,電子顕微鏡観察の委託費等の支出,成果発表関連費が増加することが見込まれる.
溺死診断のためのTaqMan PCRを用いた水棲微生物の迅速な多検体同時検出法

現在,培養したすべての珪藻の標準株を一括して検出可能なプライマーセットをいくつか得られた.これらのプライマーセットは,海水性や淡水性など生息水域に限らず,一つのプライマーセットで一括して検出することが可能であった.また海や河川などから採取した環境水抽出DNAに対しても反応性を確認できた.また,これまで溺死体や非溺死体から検出されたことのある珪藻以外の他の水棲微生物との交叉性(偽陽性)は認められなかった。さらにヒトゲノムとの交叉性も認められなかった.一方,検出限界は110 pg/tubeで珪藻の多くの属を一度に検出できるプライマーセットとして良好であった.このように,珪藻のDNAを指標とした検出システムを開発するにあたり,本年度に実施した調査によって得られた研究成果は最終年度に向けて重要な基盤となり得ると考えている.法医学の研究領域において,分子生物学的手法を用いて珪藻を検出する試みは主に日本や中国の研究者らによっていくつか報告されているが,実務レベルで利用可能な方法は未だ確立されていない。本研究ではこれまでの実験結果から,当初の目的に合ういくつかのプライマーセットを有力な候補として確認できた.そこで最終的に検出感度や特異性の最も優れたプライマーセットを決定し,法医学実務に利用できる検出システムを確立するために,次年度も引き続き検証を行う.また国内外の法医学分野の論文やテキスト等の中に,珪藻のDNAを指標にした検出法は,従来の壊機法と比べて検出感度が向上し期待できるとの記述がある.今後本研究においても,珪藻のDNA検出が従来の壊機法による顕微鏡検出と比較して,本当に検出感度や特異性の点で優れているのかも合わせて検討していきたい.溺死は診断することの難しい死因の1つである.一般に溺死の診断は解剖によって得られる所見に加えて,各種検査所見(プランクトン検査・胸腔液電解質検査・死後画像診断・薬毒物検査等),現場環境,病歴や診療記録,警察の捜査等を考慮し総合的に判断されている.しかし診断に苦慮する場合もあり,新しい検査法の確立は,診断精度の向上に急務である.本研究の目的は,簡便かつ迅速な溺死のスクリーニング検査法を開発することであり,従来行ってきた検査よりも必要とする時間や労力を可能な限り軽減しシンプルにしなければならない.そこで,指標とする細菌の対象は,種レベルではなく,多数の種を一度に検出可能な属レベルであることが望ましい.しかし,属レベルで共通するプライマー配列を設計し,さらに実際に他の細菌種に対して交叉性(偽陽性)を有しない配列を決定するのは非常に困難であり,解析・設計・検討に多くの時間を要した.最終的に信頼性の高い検査法を確立するためには,この段階での十分な検討が大切であり,また本年度の遅れは次年度にさほど影響しないと考えている.現在,培養したすべての珪藻の標準株を一括して検出可能なプライマーセットをいくつか得られた.これらのプライマーセットは,海水性や淡水性など生息水域に限らず,一つのプライマーセットで一括して検出することが可能であった.また海や河川などから採取した環境水抽出DNAに対しても反応性を確認できた.また,これまで溺死体や非溺死体から検出されたことのある珪藻以外の他の水棲微生物との交叉性(偽陽性)は認められなかった。さらにヒトゲノムとの交叉性も認められなかった.一方,検出限界は110 pg/tubeで珪藻の多くの属を一度に検出できるプライマーセットとして良好であった.このように,珪藻のDNAを指標とした検出システムを開発するにあたり,本年度に実施した調査によって得られた研究成果は最終年度に向けて重要な基盤となり得ると考えている.本研究は日常の法医実務において,利用可能な検査方法の開発を目指している.今後はまずReal-time PCR法にとって最適なプライマーセットを完成させるために,特異性や検出感度を引き続き検討していく.淡水溺死の指標としてAeromonas属,海水溺死の指標として,Vibrio属及びPhotobacterium属,さらに進捗状況によって,植物プランクトンを検出するための葉緑素遺伝子を指標としたプライマーセットも検討し決定したい.法医学の研究領域において,分子生物学的手法を用いて珪藻を検出する試みは主に日本や中国の研究者らによっていくつか報告されているが,実務レベルで利用可能な方法は未だ確立されていない。本研究ではこれまでの実験結果から,当初の目的に合ういくつかのプライマーセットを有力な候補として確認できた.そこで最終的に検出感度や特異性の最も優れたプライマーセットを決定し,法医学実務に利用できる検出システムを確立するために,次年度も引き続き検証を行う.また国内外の法医学分野の論文やテキスト等の中に,珪藻のDNAを指標にした検出法は,従来の壊機法と比べて検出感度が向上し期待できるとの記述がある.今後本研究においても,珪藻のDNA検出が従来の壊機法による顕微鏡検出と比較して,本当に検出感度や特異性の点で優れているのかも合わせて検討していきたい.

本年度は,水中死体における従来の検査件数が増加したため,その対応に多くの時間を要した.また,本研究にとって最も重要な淡水性細菌の選定やそれらを特異的に検出するためのプライマー設計及びTaqMan Probeの設計に十分に時間をかけたため,使用額を低く抑えることができた.次年度は,Real-time PCR装置を当教室に設置するため,その経費を充てる予定である.人手不足により解剖・検査業務等に従事する時間が増え次年度使用が生じたが,その額は3万円以下(全体の1%)であり,これらは次年度に購入が必要となる試薬などの物品費(FastStart Essential DNA Green MasterやQubit 1x dsDNA HS Assay Kitなど)の一部にあてる予定である.