hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規ジェネレータの特性に基づく多様な68Ga薬剤の一元的製造システムの構築

我々が新たに開発した68Ge-68Gaジェネレータは、中性のクエン酸水溶液を溶離液として、68Ga-クエン酸錯体の形で68Gaを溶出することができる。そこで、この新規ジェネレータの特性に基づき、複雑な操作や装置を用いることなく、医療現場でも多様な68Ga薬剤を簡便に製造するシステム構築のための基盤技術の開発を目的として研究を進めている。平成29年度は、上記目的を達成するための一つとして、葉酸受容体(FR)を標的とした放射性ガリウム標識薬剤の開発を行った。葉酸受容体は、正常組織において発現が限られている一方、種々のヒトがん細胞においては過剰に発現している。そこで、このFRを標的とするPETイメージング薬剤の開発を目指し、配位部位としてNOTAを導入した2種の葉酸誘導体、NOTA-FLとNOTA-TPを合成した。実際の標識の際には、68Gaに比べ半減期が長く取扱い容易な67Ga(半減期:78時間)を用いて標識合成を行なった結果、高い放射化学的収率で、67Ga-NOTA-FLと67Ga-NOTA-TPを得ることができた。これらの67Ga標識体は、FRに対する高い親和性を示し、またFRを高発現しているKB細胞へも高い取り込み率を示した。さらに、KB細胞を接種した担癌マウスを用いた生体内放射能分布実験においても、67Ga標識体投与後1時間よりKB細胞由来腫瘍への高い集積性を示した。本研究では、FRを標的としたがんの質的な診断を可能とするPETイメージングへの応用を目指し、放射性ガリウム標識リガンドの設計・合成及びその基礎的評価を行い、以下の知見を得た。(1)葉酸誘導体であるFL及びthieno pyrimidine誘導体であるTPを合成し、それぞれの67Ga標識合成に成功した。(2) In vitro評価では、いずれの67Ga標識体もFRの発現に相関した取り込みを示し、特に67Ga-TPはFRに対して高い結合親和性を示した。(3)生体内放射能分布実験では、いずれの67Ga標識体も投与後1時間よりFR高発現腫瘍組織への高い集積性と正常組織に対するコントラストを示したことから、半減期の短い68Ga標識PETイメージングへの応用の可能性が示唆された。(4)特に67Ga-TPは、FR高発現腫瘍組織への集積率や各臓器に対するコントラストにおいて、いずれも高値を示し、FRを標的としたin vivoイメージング剤として有望であることが示唆された。平成30年度は、本研究目的達成のため、がん組織にて過剰発現している葉酸受容体(FR)、legumain , ADAM8を標的とした放射性ガリウム(Ga)標識がんイメージング薬剤の開発を目指した。なお、放射性Gaで標識するための部位としてNOTAを導入した分子プローブの開発を行った。また、その標識には、68Gaに比べ半減期が長く取扱い容易67Ga(半減期:78時間)を用いた。FRのイメージング薬剤に関しては、昨年度得られた結果を基礎にして、小動物用のSPECT/CTを用いた評価を行ったところ、FRを高発現しているがん細胞(KB細胞)を移植したマウスの腫瘍組織への高い放射能集積が画像化された。LeguimainおよびADAM8は、酵素である特性を生かし、新たなペプチド性イメージング薬剤の分子設計を行った。
シベリア域から日本におけるジオスペース環境変動の衛星-地上共同観測

ロシア極東域のパラツンカ観測点、マガダン観測点に高感度全天カメラ・誘導磁力計を設置、日本に設置した高感度全天カメラ、誘導磁力計、北海道のSuperDARNレーダーを組み合わせて、極東シベリア域から日本にかけての超高層大気の観測網を構築した。これらのデータと、上空を飛翔する人工衛星データを組み合わせて、低緯度オーロラを引き起こす特殊な電子降り込みの特性や、サブオーロラ帯から中緯度における電離圏の擾乱の特性を明らかにした。本研究課題では、北海道のSuperDARN大型短波レーダーの視野内に入っているロシア極東地域に、高感度の全天カメラ2台を新たに設置し、オーロラ及び大気光を分光イメージング観測する。また、高時間分解能の磁力計も設置し、サブオーロラ帯のプラズマ粒子の降り込みに関連するイオンサイクロトロン波動も同時に観測する。さらに、電離圏・磁気圏高度の衛星によって得られるプラズマ・電磁場の観測とこれらの地上観測を比較する。地上からの2次元イメージング観測とその視野内の衛星直接観測という組み合わせを用いて、(1) SARアークを含む低緯度オーロラ現象の観測に基づく、磁気擾乱時におけるジオスペースプラズマの変動と、内部磁気圏への電場の侵入状況の2次元的な描像。(2)ジオスペースで発生する電磁気擾乱が超高層大気を加熱し、その影響がサブオーロラ帯から中緯度に向かって伝搬してくるメカニズム。の2点を明らかにしていく。1.名古屋大学太陽地球環境研究所において、高感度全天カメラの2台分の光学系を製作した。このために、光学フィルター、ステッピングモーター、コントロール用PC、レンズ類、及び筐体材料を購入した。次年度に購入予定であった受光部である冷却CCDカメラも、2台、購入した。また、現地調査の結果をうけて、現地に設置するためのカメラの保温箱を製作した。これらは、本科学研究費補助金と、名古屋大学の特別教育研究経費を用いて行われた。2.誘導型磁力計3成分のセンサー1セットを物品費で購入し、アンプ・処理回路・PCを用いたデータ取得システムを名古屋大学で自作した。3.平成18年9月に、カムチャッカ半島パラツンカにあるロシア科学アカデミー・IKIR研究所を研究代表者(塩川)及び研究分担者(湯元)が訪問し、同研究所のB.Shevtsov博士と同研究所の関係者、及び、ロシア科学アカデミー・IKFIA研究所(ヤクーツク)から同時期にIKIR研究所を訪問していたR.Boroyev氏と研究打ち合わせを行った。また、IKIR研究所がパラツンカに保有する観測所の現地調査を行った。この結果、IKIR研究所に所属するパラツンカとマガダンの2カ所に、高感度全天カメラとインダクション磁力計をそれぞれ1台ずつ設置する方向で、今後、IKIR研究所と共同研究を進めることとなった。4.北海道陸別観測所のSuperDARNレーダーは平成18年度11月に稼働を開始し、定常運転を平成19年3月現在まで順調に続けている。5.NASAのTHEMIS衛星は平成19年2月17日にケープカナベラル基地から打ち上げられた。この打ち上げ直前に同地で行われた研究集会に研究分担者(三好)が参加し、今後のロシアの地上観測と衛星の共同研究に関して打ち合わせを行った。6.過去の磁気嵐時(2001年3月31日)に日本で観測された熱圏の大気波動に関して解析を進め、シベリア地域で観測されたオーロラ加熱ではなく、反対側のカナダ地域のオーロラ加熱が北極をまたいで伝搬してきたことを、モデル計算との比較より明らかにし、論文として発表した。7.磁気嵐時に低緯度オーロラを引き起こす原因の一つであるbroadband electronと呼ばれる特異な電子降り込み現象の1例を、FAST衛星データを用いて詳細に解析し、結果を論文として発表した。8.DMSP衛星がシベリアの全天カメラ上空を横切った過去の例(2000年10月31日)を詳細に解析し、サブストームに伴うオーロラの急激な増光を引き起こしている電子降り込みの特徴を明らかにして、論文として発表した。1.平成19年4月に、ロシア極東域の現地対応研究者が所属するロシア科学アカデミー・IKIR研究所と、本研究の研究代表者が所属する名古屋大学太陽地球環境研究所の間で、今後の共同研究・観測を推進するための学術交流協定が締結された。2.昨年度に引き続き、最終段階に入っている高感度全天カメラと誘導磁力計各2式の製作・校正実験を行い、完了させた。3.平成19年6月末に、ロシア極東域・マガダンにあるIKIR研究所の観測所を研究代表者が訪問し、観測点の調査を行った。マガダンの機器設置に関しては、ロシア側に機器を送るための通関許可の取得に時間がかかるため、平成20年度夏期に行うこととした。4.平成19年8月に、高感度全天カメラ、誘導磁力計1セットを、カムチャッカ・パラツンカにあるIKIR研究所に設置し、8月17日より自動観測を開始した。5.北海道陸別観測所のSuperDARNレーダーは引き続き定常観測を継続し、平成19年度後半はパラツンカとの同時観測を行った。現在、パラツンカとの共同観測の初期成果を論文として執筆中である。

6.平成19年度前半に、STE研に所属する北海道母子里観測所(7月)と鹿児島県鹿児島観測所(9月)に既設の誘導磁力計を再校正し、また、記録計を64Hzサンプルの高時間分解能のものと交換することによって、パラツンカ・マガダンとの比較観測が行えるよう、整備した。7.これらの観測計画や得られた成果を国内外の学会・研究会で紹介し、共同研究を促進した。1.平成20年8月に、ロシア極東域の現地対応研究者が所属するロシア科学アカデミー・IKIR研究所を訪問し、共同研究の打ち合わせを行った。また、同時にパラツンカ観測点の高感度全天カメラ・誘導磁力計のメンテナンス、ノイズ対策を行った。2.平成20年11月に、高感度全天カメラ、誘導磁力計1セットを、ロシア極東域・マガダンにあるIKIR研究所のStecolny観測所に設置し、同年11月3日より自動観測を開始した。3.平成21年1月に、マガダンの高感度全天カメラのモーターが故障し、修理を行って平成21年3月から自動観測を再開した。4.北海道陸別観測所のSuperDARNレーダーは引き続き定常観測を継続し、パラツンカ・マガダンとの同時観測を行った。5.平成19年度に設置した名大STE研に所属する北海道母子里観測所と鹿児島県鹿児島観測所の誘導磁力計の自働観測を継続し、データベース化を行った。6.低緯度オーロラの原因の一つと考えられる内部磁気圏からの特異な電子降り込み現象(broadband electron)の詳細解析を、FAST衛星のデータやDouble-Star衛星のデータを用いて行い、その特性を明らかにした。7.平成19年度にパラツンカで得られた南西伝搬から北東伝搬へ転向する中規模伝搬性電離圏擾乱(MSTID)現象の詳細な解析を行い、北海道レーダーのデータと合わせて、その特性を明らかにした。8.これらの観測や得られた成果を国内外の学会・研究会で紹介し、共同研究を促進した。1.平成19-20年に、ロシア極東域のパラツンカ観測点、マガダン観測点に設置した高感度全天カメラ・誘導磁力計は、平成21年度は順調に自動観測を継続した。また、北海道陸別観測所のSuperDARNレーダーも、ネットワークシステムの修理などを行ったが、引き続き定常観測を継続した。また、平成19年度に設置した名大STE研に所属する北海道母子里観測所と鹿児島県鹿児島観測所の誘導磁力計の自働観測も継続した。これらのデータのデータベース化を名古屋大学で行った。2.低緯度オーロラの原因の一つと考えられる内部磁気圏からの特異な電子降り込み現象(broadband electron)に関して、引き続き詳細な解析を、電離圏を飛翔するFAST衛星と磁気圏を飛翔するDouble-Star衛星のデータを用いて行い、その結果を論文としてまとめた。3.北海道レーダーで観測されるカムチャッカ上空の中規模伝搬性電離圏擾乱(MSTID)を統計的に解析した。その結果、日本上空ではほとんどのMSTIDが南西に伝搬するのに対し、日本よりも北では、南西伝搬だけでなく、北東伝搬するものもあり、緯度によって伝搬特性が異なることが明らかになってきた。
光増感剤内包型アップコンバージョン粒子を活用した細胞深部がん治療の展開

光を用いたがん治療に光線力学療法がある。麻酔を行わず治療ができる点がメリットであるが、課題は細胞深部にがん細胞がある場合、本治療は適用できない。光線力学療法は、増感剤に光が照射すると一重項酸素が発生する。これががん細胞を攻撃することで治療に繋がる。細胞深部にがん細胞がある場合、光が細胞を通過しにくいため必要な一重項酸素が確保できない。本研究では、アップコンバージョン法を利用して課題解決を目指す。
PQBP1遺伝子変異による新規精神遅滞モデルショウジョウバエの解析

我々はショウジョウバエのdPQBP1変異体における学習獲得異常の原因解明のために実験を行った。dPQBP1変異体では、キノコ体(従来記憶の中枢と考えられていた)には異常がなく、キノコ体に情報を伝達するための投射ニューロンに異常があった。この異常は発生または形体に起因するものではなく、機能的な異常であると考えられた。その機能的な以上にグルタミン酸受容体の一種であるNMDA受容体の投射ニューロンでの発現低下が関わっていることが示唆された。新規精神遅滞原因遺伝子、PQBP1のショウジョウバエホモログであるdPQBP1遺伝子の変異体ショウジョウバエを行動学的に解析した。その結果、学習の獲得、寿命、性行動、慨日リズムおよび睡眠リズム等について異常が起こることを発見した。また、記憶の保持については概ね正常であった。また、これらの表現形はdPQBP1遺伝子を形質転換により導入することにより回復したことから、dPQBP1遺伝子の変異が原因であったと結論された。dPQBP1変異体においては匂いの二次ニューロンである、projection neuronの異常が観察されていたが、projection neuron周辺の形態に大きな違いは観察されず、細胞数の差も見つからなかった。また、projection neuron特異的なdPQBP1遺伝子の発現抑制が変異体と同様の学習障害を引き起こすことから、dPQBP1はprojection neuronで働く初めての記憶遺伝子ではないかと考えられる。また、dPQBP1変異体における学習障害の改善に効果のある薬剤を現在スクリーニング中であるが、すでにいくつかの候補薬剤を発見している。これらの情報によりfragileXのモデルである、FMR1変異体との精神遅滞の原因を探る手がかりが得られる。さらに、dPQBP1変異体においてprojection neuronで、ある学習記憶関連遺伝子の発現が変化していることを組織免疫染色学的に発見している。今後は、dPQBP1遺伝子とその学習記憶関連遺伝子の関連について研究を進める。dPQBP1変異体においてこの学習記憶関連遺伝子を変化させることが学習獲得の障害を回復できるか、この学習記憶関連遺伝子のprojection neuron特異的な発現変化が学習に影響を与えるかを検証する。本年度においては、dPQBP1遺伝子とその学習記憶関連遺伝子の関連について研究を進めた。我々はdPQBP1変異体で見られる学習障害が記憶メカニズムについて新たな知見を与えるものではないかと注目している。projection neuron特異的にdPQBP1 RNAiによる顕著な学習能力の低下が観察されているが、この変異体ではantennal lobeを含む一部領域特異的にNMDAR1の発現が低下していることを発見した。dPQBP1変異体においてNMDAR1を過剰発現させることにより学習獲得の障害が回復できることを明らかにした。また、温度感受性Ga180、Ga180^<ts>を用いることによりdPQBP1変異体における学習障害が発生依存的なものではなく、成熟後の機能的な変化によるものである事を示した。また、projection neuron特異的なdPQBP1遺伝子の発現抑制が変異体と同様の学習障害を引き起こすことについて、新たな材料を用いより詳細な証明を与えた。dPQBP1はprojection neuronで働く初めての嫌悪学習での記憶遺伝子ではないかと考えられる。さらに、dPQBP1変異体においてprojection neuronで、dNR1の発現が変化していることを組織免疫染色学的にさらに詳細に解析した。さらに、より詳細なprojection neuronの形態解析、及び定量的な発現解析等を用いdPQBP1変異体で起きている形体的・機能的な変化を具体的に記載した。
一酸化窒素の細胞毒性とグルタチオンペルオキシダーゼ不活性化機構

申請者らはこれまでに一酸化窒素(NO)がグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)を特異的に不活性化することを見い出し報告した。今回、ペルオキシ亜硝酸イオン(ONOO)によっても失活が起こるかどうか、合成ONOOならびにドナーであるSIN-1を反応させた後にGPxの活性を調べたところ、不可逆的な阻害が見られた。このGPxの不活性化に、活性に重要なシステインもしくは活性中心のセレノシステインへのNOの結合が関与していると考え、その機構を蛋白質化学的方法を用いて検討した。まず、精製GPxをNO産生試薬のSNAPとインキュベートし、遊離の形で残っているSH基をODNBと反応させたところ、NOの非存在下では5分子のODNBが結合するのに対して、NOの存在下では3分子に減っていた。このことからNOの結合によって一組のS-S結合もしくはSe-S結合が形成されたと考えられた。次に、NOと反応した後にODNBを結合させた画分をHPLCで分離し、これをリジルエンドペプチダーゼ消化後、各ペプチドを精製した。このペプチドのアミノ酸組成ならびにマススペクトルの結果からCys-91とSec-45がNOによって酸化的修飾を受けたために架橋を形成したアミノ酸と同定された。この架橋形成がGPxの失活、ひいてはアポトーシスを誘導するものと考えられる。GPxはアポトーシスを抑制することが示唆されており、NOによるアポトーシスに対しても抑制作用があるか否かを検討するために、GPxを組み込んだcDNAをベクタープラスミドを作製し、NOによってアポトーシスの起こるヒトマクロファージ由来のU937細胞にトランスフェクトした細胞の樹立を行っている。
異種レンジファインダのフュージョンによる複雑自然物の最適化全周形状計測

2年度に渡る本研究は、固定式で広範囲なレンジファインダと可動式で狭領域をレンジファインダを複数組み合わせて、複雑な形状を有する物体の全周形状を得ることを目的としている。そのため、昨年度に狭領域レンジファインダをコンピュータ制御により高精度に駆動する装置を開発し、得られた切片三次元形状データを合併し一体化するアルゴリズムの開発を行った。これらの開発した装置及び技術を用い、考古遺物(三角縁神獣鏡)等を計測し、良好にその微細紋様が計測できることを確認した。今年度は、対象を野外の大型の自然物にし、異種のレンジファインダとして測量に用いられている光波計を適用した。1)強調現実感による屋外自然物の全周形状計測光波計(ソキア製)は測定点に設置したコーナーキューブプリズムに反射して戻ってくる光の飛行時間を測定することで、プリズムまでの距離を得るものである。通常は、計測上のディスプレイに距離が表示されるのみであるが、これをウェアラブル化したノートPCにオンライン接続し、測距と同時に測角を行い、三角関数演算でリアルタイムに直交座標を得た。そに結果をシースルーHMD(ヘッドマウントディスプレイ、ソニー製グラストロン)に表示し、測定者は過去の測定点を確認しながら、巨石遺構のような構造物を全周計測するシステムを構築した。測定点は光波計上に付加したカラーカメラからの映像を無線ネットワークで測定者の装着するウェアラブルコンピュータに伝送し、その映像と重畳して表示する工夫を開発したことで、測定箇所の把握が作業中に行えるようになり、従来法に比べて著しい計測時間と労力の削減が可能なことを確認した。2)表面属性の計測三次元物体は、その形状のみならず表面の模様や質感も重要な要素であり、全体形状の計測と同時に各種光学的表面属性の計測を行うため、XYプロッタに点光源を設置し、それを移動させつつ連続画像計測するシステムを構築した。得られた他光源画像からQuickTime-VRのオブジェクトムービー化し、WWWブラウザを介して表面色、表面光沢の表現能力を主観評価した。本研究は、固定式で広範囲なレンジファインダと可動式で狭領域をレンジファインダを複数組み合わせて、複雑な形状を有する物体の全周形状を得ることを目的としている。そのため、まず狭領域レンジファインダをコンピュータ制御により高精度に駆動する装置を開発し、その試作可動レンジファインダで得られる対象の切片の三次元形状データを合併し、一体化するアルゴリズムの開発を次に行った。これらの開発した装置及び技術を用い、自然物に対するロバスト性の検証を行った。1)狭領域可動式レンジファインダの製作松下電工製レーザレンジファインダ(L1D、一次元スキャン型、計測範囲4cm幅×3cm深、計測点数約400点)の計測ヘッドをローランドDG社製三次元プロッタ(PNC-2300)に装着し、20cm幅×30cmの範囲を100μmの精度で可動させることが可能である一回の計測で得られる形状データは4cm幅×30cmと細長いスリップ上であり、計測ヘッドを3cmほど繰り返して平行移動させ(つまり1cmをオーバラッピングさせる)ることで、対象物全体の形状を取得できる。しかし個々のスリップ形状データ間には形状的に関連はなく、新規に開発した三次元点群等間隔リサンプリング技術(本計測ヘッドは構造上等間隔サンプリングが行えない)により、X方法、Y方向とも等間隔の合併形状データを合成することができた。さらに本技術で、複雑な形状を有する自然物、例えば、実際考古遺物(三角縁神獣鏡、直径約25cm、約8スリップの形状データを合併)等を計測し、良好にその微細紋様が計測できることを確認した。2)表面属性の計測三次元物体は、その形状のみならず表面の模様や質感も重要な要素であり、全体形状の計測と同時に各種光学的表面属性の計測を行いたい。光源を移動させつつ画像計測し、表面色、表面光沢の計測を行う画像処理アルゴリズムの開発を行った。

2)表面属性の計測三次元物体は、その形状のみならず表面の模様や質感も重要な要素であり、全体形状の計測と同時に各種光学的表面属性の計測を行うため、XYプロッタに点光源を設置し、それを移動させつつ連続画像計測するシステムを構築した。得られた他光源画像からQuickTime-VRのオブジェクトムービー化し、WWWブラウザを介して表面色、表面光沢の表現能力を主観評価した。
アトピー性皮膚炎におけるIL-9シグナルの役割の解明

アトピー性皮膚炎(AD)は皮膚のバリア機能破壊に加えて、Th2サイトカインが病態形成に関与すると考えられている。近年、IL-9を高産生するCD4(+)ヘルパーT細胞(Th9)が新たに同定され、気管支喘息などのアレルギー性疾患との関わりが示唆されているが、アトピー性皮膚炎における役割については明確にわかっていない。この研究では、アトピー性皮膚炎モデルマウスを用いて、アトピー性皮膚炎の発症機序・増悪化にIL-9がどのように関与するか明らかにする。
11族遷移金属イオン間の弱い相互作用を駆動力とする階層的自己組織化による機能発現

現在、多彩な機能を期待できる分子モジュールとして、金属錯体を用いた新しい材料設計に注目が集まっている。特に、ナノマテリアルに関連して、『集積型金属錯体』の発展が目覚ましい。しかし、これらはクリスタルエンジニアリングとの関連から語られる場合が多く、ソフトマテリアルとしては未成熟と言える。一方、超分子化学の世界では、その成熟とともに、分子自体の性質に基づいて予めプログラムされた『集積体』の構築が盛んに行われ、特にソフトマテリアルとして具体的な応用が求められるようになってきた。本研究では、これら二つの分野で得られている知見を基に、金属錯体をベースとする新規なソフトマテリアルの創成を目指した。これまで、『11族遷移金属イオン間に働く弱い相互作用』に注目することにより、集積化と同時に、発光機能が発現する材料を設計し、集積構造の変化に同期して、発光機能のスイッチングができる材料を開発している。これまでに、11族金属ピラゾール錯体からなる集積体に基づいた有機ゲル化剤の研究を進めた結果、ゾルーゲル転移や化学的刺激に対応して発光色をスイッチング(赤、青、緑)できる材料を開発することに成功した(J.Am.Chem.Soc.2005,127,179.)。さらに、一般的な熱転写プリンタにより印刷可能なリライタブルなセキュリティ材料を開発した(論文投稿中)。一方、ある種の11族金属ピラゾール錯体微結晶が、一部の揮発性の有機溶剤蒸気に応答して発光色をスイッチさせることを見いだし、簡便なセンサー材料への応用への道を拓いた。これらの材料開発を通し、集積構造の変化を発光機能の変化として顕在化できる手法を確立し、ソフトマテリアルに基づく発光材料設計の新しいアプローチを提供した。しかし、これらはクリスタルエンジニアリングとの関連から語られる場合が多く、結晶状態における議論がほとんどであった。一方、超分子化学の世界では、その成熟とともに、溶液状態などでの『集積体』構築が盛んに行われ、その具体的な応用が求められるようになってきた。本研究では、これら二つの分野で得られた知見を基に、金属錯体のソフトマテリアルへの新展開を目指した。特に、『11族遷移金属イオン間に働く弱い相互作用』に注目することにより、集積化と同時に、発光機能が発現するような材料を設計し、集積構造の制御により、発光機能のスイッチングができる材料を開発した。本年度は、表面に様々な長さの長鎖アルキルを有するピラゾリルデンドリマー錯体を設計し、その熱的な相転移に伴う発光特性の変化について詳しく検討した。これらの錯体は、溶液ではなく、バルクの固体についてのみ、金属イオン間相互作用に特有の大きなストークスシフトを伴う発光が観測された。これは、錯体が固体状態でのみ集積体を形成していることを示唆している。大部分の銅錯体が、等方相への転移に伴って発光波長が長波長シフトするという、発光のサーモクロミズム(黄色→赤色)を示した。興味深いことに、一部の錯体については、ある条件の下で固体(室温)においても長波長側の発光が記憶されることがわかり、メモリー材料へ応用可能であることを見出した(特許出願中)。この記憶特性は、デンドロンの世代や、アルキル鎖長に応じて変化することから、集積構造の微妙な変化に対応して、発光特性が変化していることが分かった。また、上記の系の延長として、熱に応答して発光のON/OFF制御が可能な有機ゲル化剤を開発した。特に、『11族遷移金属イオン間に働く弱い相互作用』に注目することにより、集積化と同時に、発光機能が発現する材料を設計し、集積構造の変化に同期して、発光機能のスイッチングができる材料を開発した。本年度は、前年度に引き続き、11族金属ピラゾール錯体からなる集積体に基づいた有機ゲル化剤の研究を進めた結果、ゾル-ゲル転移に対応して発光色をスイッチングできる材料を開発することに成功した。特に、光の3原色である赤、青、緑という3色のスイッチングが可能であることから、ディスプレイなどの発光材料として非常に有用であると考えられる。また、集積構造の変化を発光機能の変化として顕在化できる点において、ソフトマテリアル設計の新境地を開拓したと言える(論文投稿準備中)。一方、ある種の11族金属ピラゾール錯体フィルムが、一部の揮発性の有機溶剤蒸気に応答して発光色をオレンジから黄緑へと変化させることを見いだした。現在、新たな記録材料、あるいはセンシング材料としての潜在的な能力を検討するとともに、基礎科学的なアプローチに基づき、そのメカニズムの解明を行っている。

しかし、これらはクリスタルエンジニアリングとの関連から語られる場合が多く、ソフトマテリアルとしては未成熟と言える。一方、超分子化学の世界では、その成熟とともに、分子自体の性質に基づいて予めプログラムされた『集積体』の構築が盛んに行われ、特にソフトマテリアルとして具体的な応用が求められるようになってきた。本研究では、これら二つの分野で得られている知見を基に、金属錯体をベースとする新規なソフトマテリアルの創成を目指した。これまで、『11族遷移金属イオン間に働く弱い相互作用』に注目することにより、集積化と同時に、発光機能が発現する材料を設計し、集積構造の変化に同期して、発光機能のスイッチングができる材料を開発している。これまでに、11族金属ピラゾール錯体からなる集積体に基づいた有機ゲル化剤の研究を進めた結果、ゾルーゲル転移や化学的刺激に対応して発光色をスイッチング(赤、青、緑)できる材料を開発することに成功した(J.Am.Chem.Soc.2005,127,179.)。さらに、一般的な熱転写プリンタにより印刷可能なリライタブルなセキュリティ材料を開発した(論文投稿中)。一方、ある種の11族金属ピラゾール錯体微結晶が、一部の揮発性の有機溶剤蒸気に応答して発光色をスイッチさせることを見いだし、簡便なセンサー材料への応用への道を拓いた。これらの材料開発を通し、集積構造の変化を発光機能の変化として顕在化できる手法を確立し、ソフトマテリアルに基づく発光材料設計の新しいアプローチを提供した。
武力紛争法の適用範囲の再検討―事実主義の意義と限界―

2018年度は、主に武力紛争法の適用における事実主義の妥当範囲について検討を行った。まず、武力紛争は国際的と非国際的なものに区分され、後者については戦争違法化以前の戦時国際法の規律の対象外であったため、戦争の違法化に伴う事実主義的適用への転換がどの程度妥当しているのか明らかにする必要があった。この点につき、国際刑事法からの示唆として、戦争犯罪の構成要件のひとつである関連要件の解釈に関する議論を参照した、論説を発表した。(松山沙織「戦争犯罪における武力紛争と行為の間の関連要件の意義ー非国際的武力紛争を中心にー」『阪大法学』第68巻3号(2018年9月))翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ファシリティマネジメントからみた子どものための小学校の使われ方研究

本研究は,小学校をファシリティマネジメント(FM)の視点から検討を行い,放課後のこどもの居場所のに対して新たな提案を行うことを目的とする。調査事例から,地域が主体的に小学校の使われ方に関与することが望ましいが地域は子育て支援が重点課題でもない場合がある。防災拠点の運営からは,地域との交流が日常的である場合,両者の連携にプラスの影響があることが示唆される。地域が普段から気軽に来校できる環境が,地域と学校の「顔のみえる関係」につながる。一方で,地域の自治会における認識では小学校の施設運営については課題も多く,小学校のFMの担い手として民間のボランティアに頼ることには限界があると考えられる。少子化に伴う児童数の減少などにより廃校になる学校がある一方で,地域からは防災拠点として学校の活用は期待される。一般に小・中学校施設は緊急時の避難場所となる地域防災拠点に指定し,平時において教育場所,緊急時には市民の避難場所という役割を担う。平時における教育場所としての施設管理は体制が明確である一方,緊急時の体制整備は必ずしも明確とはいえない。平成25年度は,横浜市の事例から平時と非常時との日常的な連携についてファシリティマネジメント(以下,「FM」)の視点から考察した。1.横浜市の防災計画策定箇所「横浜市総務局危機管理室」が認識する防災拠点および運営委員会に関する課題についてヒアリングを行った。(2013年8月6日)明らかになった課題は,1構成員の偏りと固定化,2運営委員会の情報発信,3各拠点の活動意欲の差異,4学校との連携不足であった。2.学校と運営委員会,それぞれの立場からみた防災拠点の現状や課題,両者の意識の差異を把握するために,次の2つの調査を実施した。1防災拠点小・中学校の学校長へのアンケート調査;学校側の運営員会の活動に対する姿勢や意識,地域やその他組織との連携状況を把握することを目的に,市内の地域防災拠点指定小・中学校443校を対象に郵送にて実施した(有効回収票163校/回収率36.8%)。2横浜市港北区の防災拠点へのヒアリング調査;横浜市役所担当課への事前ヒアリングから,横浜市内で先駆的に防災活動を進めている港北区を対象に,運営委員会側からみる日常的な学校との関わりや防災活動の実態を知るために,港北区地域防災拠点訓練に実際に参加し,訓練を体感するとともに,運営委員会委員長に学校・地域との連携についてヒアリング調査を実施した(4箇所)。研究実績は2014年度日本建築学会大会(近畿)にて発表予定。(4月8日梗概投稿・受理)本研究は,小学校をファシリティマネジメント(FM)の視点から検討を行い,放課後のこどもの居場所のに対して新たな提案を行うことを目的とする。本研究は,こどもの居場所として小学校を活用するため,財務,品質,供給の課題をファシリティマネジメントの視点から検討を行うことで問題点を浮き彫りにし,その問題点に対する提案を試みることを目的とした研究である。平成24年度は横浜市と名古屋市の事例調査から現状把握を行った。1地域活動拠点として小学校を活用する際の課題を明らかにするため,横浜市からエリアマネジメントのモデル地区とされている深谷台地域運営協議会の現地調査とヒアリングを平成24年6月に実施した。深谷台地域運営協議会の小学校の使われ方は当初,子どものための事業目的とはしていない。その先進性は,行政や学校など公共が地域に向けて仕掛けて行ったのではなく,地域自らがニーズを汲んで活動してきたことにある。小学校との関係においてもまず地域が学校に入り,その後実質的な活動を始めるという地理的な重なりが活動のきっかけになっている。2横浜市との比較対象として名古屋市内の公立小学校の調査を平成24年9月に実施した。横浜市と異なり小学校区と自治会区が概ね同一であるが小学校と地域には一定の隔たりが存在することを確認した。特に学校の理解が低く学校側は放課後全児童対策事業は余計な事という意識が強い。一方で先生の仕事も増えている面がある。(ちらし配布や、帰宅時の子どもの行き先にわけて把握するなど)。先生の中には放課後全児童対策事業スタッフの顔色を見たり、煙たいと思っている人、挨拶もしない人もいる。特に名古屋でのスタッフは先生OBが主体のため,双方での理解が進んでいない。3横浜市と名古屋市の事例から,地域が主体的に小学校の使われ方に関与することが望ましいことは明らかになったが一方で必ずしも地域のニーズは子育て支援が最重点課題では無いことも明らかになった。町内会の地域防災・住環境に関するアンケートの結果分析から,人々の住環境への意識を探り,防災対策や住環境の維持管理など住宅問題の解決策として,地域交流の有効性と地域防災の拠点である小学校のファシリティマネジメント(FM)の担い手について明らかにするために調査と考察を行った。1.横浜市内K地区連合町内会を対象とした調査;全世帯4924世帯で構成される横浜市内K地区連合町内会である。

調査方法は,2014年9月に町内会組織を通じて町内会主催のアンケートを町内会員全世帯に配布・回収分析を行った。K地区連合町内会は6つの町内会・自治会組織により構成され,1089世帯から回答を得た(回収率26.2%)。『災害時に避難する地域防災拠点校を知っているか』では「知っていて行ったことがある」人が戸建て居住者78%、集合住宅居住者60%である。K地区連合町内会内には3つの地域防災拠点校(小学校)があるが,町内会と学区は相似では無く,防災行政の方針と居住者の意識には乖離が生じていることが覗える。『地域防災拠点運営委員会に参加を依頼されたら』では,「引き受ける」は戸建て居住者でも20%以下に留まる。2.横浜市内K地区連合町内会長を対象としたヒアリング(2015年3月12日);1町内会エリア内に地域防災拠点校(小学校)が存在しないケースでは地元町内会を優先することから非常時における小学校の運営まで対応できない。2子育ては地域における課題の一分野に過ぎず,町内会の拠点(町内会館)は,小学校と別に存在するため平時の活動拠点を小学校に求める必要性が低い。なお,小学校に町内会館機能を設置できたのであれば,独自に会館を整備する必要も無かった。以上のことから,小学校のFMの担い手として民間のボランティアに頼ることには限界があると考えられる。研究実績は2014年度日本建築学会大会(関東)にて発表予定。建築計画従来から横浜市教育委員会に対して調査実施の申し入れをして来たが必ずしも協力的では無かった。今回,小学校の使われ方を地域防災の切り口で行ったところ,防災拠点小・中学校の学校長へのアンケート調査が可能となった。地域連携の実態については,本研究では運営委員会・地域・学校の3つの組織の連携に焦点を当て考察したが,「運営委員会=地域」という現状がゆえ,両組織の連携は円滑である一方で連携先が固定化されていることも否めない。ここでは運営委員会の構成員が地域内交流に影響を及ぼすことが明らかとなったことからも,運営委員会の構成員の多様性は地域交流の輪を広げることが期待できると考える。また,運営委員会と学校の連携については,学校開放つまり運営委員会が日常的に学校に出入りし利用することが,両者の連携にプラスの影響があることが示唆される。運営委員会が日常的に学校に拠点を持ち普段から気軽に来校できる環境が,運営委員会・地域と学校の「顔のみえる関係」につながり,地域防災拠点としての機能が高まると考える。また,今後の課題として,1一般市民の防災活動への巻き込み:運営委員会の活動内容を一般市民が把握できるよう活動内容の情報発信を強化し,広く一般市民の防災活動の参加を促す,2地域防災拠点同士のネットワークの強化:拠点同士の情報交換,ノウハウの共有によって,生じてしまっている各拠点の活動内容や意欲の差異を埋めることが可能ではないか,と指摘できる。これら一連の「学校運営側」の実態が明らかになったことは本研究で最終的に目指すあるべき公立小学校の使われ方の提案に向けて大きな成果を得られたと考える。地域にとって子育て支援は必ずしも最重点課題では無いことが明らかになった。地域のニーズは少子化とともに高齢化も進み,高齢者の独居率も高い。
常時利用可能なウェアラブル身体状態推定システムとその応用に関する研究

身体に高精度な運動センサーならびに信号処理用小型コンピューターを装着するウェアラブルシステムにおいて、ユーザーの種々の身体状況を推定する手法の検討を行い、有用なアプリケーションの提案ならびに実証実験を実施した。その結果、身体バランス感覚状態の推定や、特別な運動スキルが必要なギター演奏における運動状態の分析といった身体状態の推定を、ユーザに負担をほとんどかけることなく行えるようになった。研究初年度にあたる平成22年度では、身体運動を高精度にて計測する磁気式3次元位置センサ(Polhemus社・Liberty240)を導入・設置し、測定精度の検証を実施した。その結果、磁性体のみならず、非磁性金属によっても姿勢角(オイラー角)の精度が著しく低下することが分かり、身体装着型運動計測システムの設計ならびに計測環境の整備を行った。その結果、加速度にて重力の5/1000、角速度にて0.03度/秒の分解能にて運動計測を行えることを確認した。続いて、直立静止状態にある被験者の運動信号計測を、磁気式3次元位置センサ並びにヘッドホン型モーションセンサを併用しつつ実施した。実験では、安静時並びに1分間程度の階段登り運動といった計運動負荷後の身体状況観測を計23名の被験者について行った。そして、一定時間(典型的には10秒間)内における3次元運動信号のベクトル軌跡長の分析を行ったところ、速度、加速度、角速度、角加速度の3種の運動パラメータについて、被験者の身体バランス感覚状況を良く反映していることが確認された。一方、3次元空間内における移動距離を表す位置軌跡長については他の運動パラメータと比較して身体状況の表現能力において著しく劣っているのに対し、速度、加速度と時間微分次数を増加させた場合には、本来は計測雑音の影響をより大きく受けるにも関わらず、身体状況推定能力の向上が見られ、これらのパラメータが身体状態を推定する上で有用な情報を有していることが確認された。研究の第2年度にあたる平成23年度では、研究実施計画に基づき磁気式3次元位置センサにおける磁場ノイズの減少ならびに計測可能範囲を拡大する機材を導入することにより、高精度かつ高い自由度での身体運動計測を行えるリファレンスシステムの拡張を行った。一方、加速度ならびに角速度を高精度にて計測する小型6軸運動センサを中心に、ワイヤレス通信デバイス並びに薄型軽量バッテリーを組み込んだウェアラブルコンピュータとして、頭部装着型ならびに足甲部装着型の2種類のデバイスを新たに製作し、より幅広い環境にて手軽に身体運動計測を実施できるシステムを構築した。その結果、頭部装着型デバイスでは、被験者が起立静止状態にある際の微小な運動信号をリアルタイムにて検出し、磁気式3次元位置センサを同時に使用することで個々の運動情報が包含している身体状態推定情報を同定する環境が整備されることとなった。そこで、より多くの被験者について静止安静時ならびに軽度の運動負荷導入時における身体状態推定実験を行ったところ、運動センサが有すべき精度並びに、身体状態推定において有意である運動パラメータ(加速度軌跡長並びに角加速度軌跡長)とその計算手法に関する知見が得られたことから、2011年9月開催の情報科学フォーラム2011にて論文発表を実施した。さらには、ヘッドホン型デバイスにて得られたウェアラブルコンピュータ製作に関する知見を用い、当初の計画にはなかった歩行計測による身体状況推定に関する実験を試みた結果、磁気式3次元位置センサをリファレンスとした運動計測実験により、いわゆる「がに股」歩行に代表される特徴的歩行が足甲部の左右方向への低周波加速度成分によって定量的に表現される可能性を見いだしたことから、この結果を同じく2011年9月開催の情報科学フォーラム2011にて論文発表している。研究の最終年度にあたる平成24年度においては、これまでに構築を行ってきたウェアラブル身体状態推定システムの有用性に関する検討を行った。まず最初に、身体バランス感覚の状態を利用者の頭部に設置した高感度な運動センサーにて推定するシステムについては、医療の現場にて広く用いられている重心動揺検査計を併用した計測実験を行い、軽運動負荷に伴う短期的な身体動揺運動が頭部においてのみ明確に観測されることを見出した。また、数か月間にわたる健康管理計測実験を行った結果、頭部運動計測により日常的な身体負荷に対する応答が観測されるのに対し、重心動揺検査や心拍数、血圧、といった既存の評価手法では身体状態と相関を有するデータは得られなかった。これらのことから、本研究による頭部動揺運動計測を用いたウェアラブル身体状態推定システムでは、既存の状態推定手法とは異なった指標が得られることが分かった。更には、従来の加速度センサーに代えて、高感度な角速度センサーの適用を試みた結果、20人規模の被験者における運動評価パラメータの間に強い相関があることが見出された。ここで、角速度センサーではその計測原理から、頭部であれば任意の位置に設置できることから、いつでもどこでも気軽に身体状態をチェックできるシステム実現の可能性が見出された。一方、本研究において作成した高感度運動センサーを用い、身体状態推定に関する新たなアプリケーションの検討を行った。その結果、習熟に時間を要する楽器演奏のような運動において、初学者と中級者とを容易に見分けることのできる運動様態が存在していることが分かった。

ここでは、楽器を操作する手指に直接運動センサーを装着するのではなく、自然な演奏運動をほとんど妨げることなく計測を行い、その結果を学習者にフィードバックすることで、演奏技法の上達状況を身体運動状態にて評価することの可能性が示された。平成23年度における主たる到達目標であった、「常時利用可能なウェアラブルコンピュータ」について、システムの試作が完了している。また、ワイヤレスデバイスの導入により、多種多様な環境下にて運動計測を手軽に行えるようになったことから、より幅広いアプリケーションへの展開が容易に行えるようになった。一方で、震災等の影響により被験者確保等にて支障が生じたことから、全体としては区分(2)の達成度にあるものと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度にてシステムの設計ならびに試作を行ったウェアラブル運動センサシステムを用い、有効なアプリケーションの探索と並行して、身体運動計測において計測されている信号の意味をできるかぎり多数の被験者による実験を通じて明らかにしていく。一方、バランス感覚計測において医療現場にて使用されている重心動揺検査計と同様な機能を発揮できることが期待される家庭用ゲーム機用入力デバイス等を本研究により構築したリファレンスシステムと併用することで、身体運動計測によってどのような「身体状態」が推定されているのかに関する検討を進め、その結果を学会論文誌等にて併せて公表していく。
歯冠修復材料が対合歯(乳歯及び幼弱永久歯)の摩耗に及ぼす影響

咬合完成への発育途上にある小児では、歯の解剖学的形態が対合する歯冠修復物による摩耗のために変化すれば、垂直的水平的対合関係が変化し咬合運動顎運動に影響がおよび、顎関節の成長発育に何等かの影響があると考えられ正常な咬合の完成を阻害することが懸念される。特に小児歯科領域では、咬耗が生じ易い乳歯及び幼若永久歯を対象とするためいわゆる対合歯に優しい修復材料が要求される。修復材料の摩耗に関してはこれまでに多くの報告があるが、修復物(複合レジン)に対合する歯の摩耗に関する研究報告は、Suzuki他の摩擦摩耗による修復材料に対するヒト抜去歯咬頭部エナメル質の摩耗量を調べた報告があるがこれは永久歯を対象としており、修復物(複合レジン)に対合する乳歯、幼若永久歯の摩耗に関する研究報告は認められない。本研究では、いわゆる対合歯に優しい修復材料の開発をめざし、これまでの摩耗試験の研究から得られた結果よりTaber型に属する改良型摩擦摩耗試験機(2 Body-Tybe,可変負荷型)を製作し、フィラータイプ(材質、硬度、形状、大きさ、粒度分布)の異なる各種コンポジット修復材と、抜去歯のエナメル質(乳歯及び幼若永久歯)との摩耗試験を行いエナメル質および修復材料の摩耗量の測定をおこなっている。摩耗量の測定は計測実態顕微鏡からCCD入力による画像処理法でおこない、摩耗状態はSEMで観察している。現在、幼若牛歯をもちいて適正負荷条件を設定をしており、まだ結論はでていないが実験を継続中である。
中小企業の労働生産性向上に向けた「気づき」能力育成法の研究

中小企業の労働生産性を高めるために、作業現場において改善の余地の存在に気づき、創意工夫を推進できるような人材が求められている。このために、本研究では昨今のセンサーデバイス等の技術に着目して「気づき」が創意工夫に寄与し労働生産性を高めることを狙い、「気づき」能力の育成法を構築する。具体的には、(1)「気づき」能力によって現場担当の創意工夫がもたらされ、労働生産性につながるメカニズムを解明する。(2)熟練者の視線と「気づき」能力の相関性を確認するためのツール、能力評価指標、及び作業手順書で構成される能力育成法を構築する。(3)同育成法の向上効果を測定する。
骨粗鬆症におけるin vivoでの骨質評価-高分解能CT、有限要素法、光造形システムを用いた微細構造評価-

現在平面分解能は世界最高レベルといえる、臨床用高分解能CTを用いて、閉経後骨粗鬆症患者、ステロイド剤内服、および関節リウマチ等の骨量減少を来す疾患を有する患者を対象に100名以上を初回撮影終了し、半数以上は治療薬物投与開始後6ヶ月以上経過後の経時的観察を終了した。同時に骨減少を来した疾患、例えば、原発性骨粗鬆症、ステロイド性骨粗鬆症、あるいは、関節リウマチや糖尿病についての臨床的評価、DXAによるBMD計測、血清学的マーカー、すなわち血清オステオカルシン濃度、骨型ALP濃度、および尿中デオキシピリジノリンの評価を行った。また内服薬や閉経時年齢等、修飾因子についても調査しておき、後の多変量解析に備えている。CTの立体情報はワークステーションに運び、Localthresholding法を用いて二値化、ノイズ除去を行い、いわゆるpurified volume dataを作成した。データの転送については、現在、東芝フォーマットのCT raw dataをDr.Viewフォーマットに変換して転送する方法を確立しているが、DICOMフオーマットでの入出力も対応可能とした。これにより将来のmulti-sliceCT等のデータにも対応可能と考えられる。三次元データからは、海綿骨領域を抽出し、骨量、複雑性、連結性をBV/TV、フラクタル次元、連結性密度を用いて定量的に評価した。フラクタル次元は三次元Box-counting法、連結性密度は位相幾何学的手法により求めた一次元ベッチ数を用いて算出し、更に三次元画像再構築を行った。Volume renderingの採用によりより実物に近い画像を得ることができた。現在までの経時的観察により、骨粗鬆症患者においては、薬物治療を行わない場合は骨の量は減少し、またその微細構造における連結性の途絶が生じることが明らかとなった。現在臨床応用されているVit.K2およびAlendronateについての薬効判定を試みたが、Vit.K2投与では明らかな骨量増加作用は認めなかったが、連結性途絶抑制に寄与している可能性を示唆する結果を得ている。またAlendronate投与では、骨の量と共に構造の維持にも寄与している可能性を示唆する結果を得た。一方、骨粗鬆症椎体の内部構造は均質ではないということをin vivoでの三次元データを用いて示し、その程度は閉経後骨粗鬆症とステロイド性骨粗鬆症では異なる可能性を示唆する結果を得た。上記結果について、今後症例数を増やして検討していく予定である。
超小型薄層ゲル電気泳動を用いるオンサイト環境曝露評価マイクロシステムの開発

1.タンパク質分析用高速二次元電気泳動法の開発糸を支持体とする一次元目ゲルを用いる高速二次元電気泳動法を開発した。着色したタンパク質を標準試料として等電点分離性能を評価したところ、最大430V/cmの高電圧の印加が可能となり、泳動時間は2時間から30分に短縮できた。実試料である大腸菌およびトリ骨格筋の抽出物の二次元電気泳動分離に本法を適用し、一次元目に2時間、二次元目に1時間で分離が達成でき、従来法より少なくとも3倍以上高速であった。本法の高速二次元電気泳動法としての有用性が示された。2.光導波現象を利用する界面の新計測法の開発内径1.1mmのキャピラリー管内に二相のシースフローを形成させ、この流体中の液液界面および固液界面における分子を光導波路を用いて計測し、マイクロチップや液液界面などの微小空間の新たな界面計測法としての可能性を示した。3.オンサイト大気環境曝露評価マイクロシステムの開発ラボオンチップ・デバイス技術を用いて、大気中の二酸化窒素濃度をリアルタイムで連続測定する高機能デバイスを開発した。マイクロチップ上に、(1)多孔質ガラスを介した気体成分の捕集(2)捕集した成分と蛍光試薬反応(3)蛍光測定、を集積化し、環境計測に応用できることが示された。また、ディーゼル排気微粒子中のベンゾ[a]ピレンを前処理・測定する工程をマイクロチップへ集積した結果、回収率において従来法と比較しても高い相関が得られた。測定においては、二波長の励起光を用いることによって選択的な高感度検出が達成された。さらに、環境計測やバイオ物質分析を目指したマイクロTOF-MSの作製と、これとマイクロ化学システムを接続するためのインターフェイスの試作を行った結果、モノリス構造を持つキャピラリーがインターフェイスに有効であることが示された。近年、内分泌かく乱物質や大気環境中に存在する窒素酸化物などの化学物質が人体に甚大な影響を与えることが示唆され、環境中の微量化学物質を高感度かつ簡便に測定できるオンサイトモニタリング装置の開発が望まれている。本研究では、我々がこれまでに開発してきた1)超小型薄層ゲル電気泳動(ミニチュアスラブゲル電気泳動)技術および、2)多孔質ガラスを介して気液接触させ、大気中の二酸化窒素(NO_2)を同一チップ上で捕集、前処理、誘導体化反応、蛍光検出するラボオンチップ・デバイス技術を用い、高性能な環境化学分析システムのマイクロチップ上への構築を目指す。今年度は、1)ミニチュアスラブゲル電気泳動技術、2)ラボオンチップ・デバイス技術のそれぞれについて以下のように検討した。1)ミニチュアスラブゲル電気泳動装置の基本性能を評価し、ゲル作製条件、分離条件などの実験条件を最適化した。さらに、タンパク質分析において重要な技術である二次元電気泳動のミニチュア化の可能性を検討した。等電点電気泳動も含めた泳動システムのミニチュア化により、タンパク質やペプチドの二次元高速電気泳動分析法としての展開が期待できると考えた。2)多孔質ガラスを用いたガス吸収について、石英製NO_2ガス吸収マイクロチップを設計・試作し、モデル実験により基本特性を評価した。この評価に基づき、このチップのガス吸収部評価と高感度化について検討した。ガス吸収実験より、NO_2吸収が定量的に行われ、気相成分と接触している多孔質ガラスの面積に依存していることがわかった。また、ガス吸収効率を向上させるために、多孔質ガラス部へ強制的に風を吹き付けることが有効であることが認められた。

また、1μl/minの流量において、チップ上での蛍光検出により良好な直線関係が得られることが確認できた。前年に引き続いて、ミニチュアスラブゲル電気泳動技術とラボオンチップ・デバイス技術を利用・融合して、高度な生物・環境化学分析をマイクロチップ上で実現させるための技術基盤を築くとともに、実試料を用いてその有用性を評価検討した。1)ミニチュアSDSアクリルアミドゲル電気泳動装置の開発と評価分離の高性能化におけるダウンサイジングの有効性を検証するため、通常装置を小型化した電気泳動装置を試作し、通常サイズの装置と比較検討した。その結果、5cm角、厚さ200μmの薄型スラブゲルの利用と高電圧の印加により、分離性能を損なうことなく、試料量や分析時間を従来の5分の1以下にまで短縮できることを示した。2)ナイロン糸を支持体とする等電点電気泳動の開発と評価二次元ゲル電気泳動法の高性能化においてボトルネックとなっている一次元目の等電点電気泳動に関して、ナイロン糸をゲルの支持体として利用するLoose multifilament strings Gel(LMS-Gel)を考案、開発した。このLMS-Gelでは、機械的強度が高いため、これまでは困難とされた3%T以下の極めて低濃度のキャピラリーゲルの作製が可能となる。その結果、ゲル内でのタンパク質の移動効率が各段に改善され、高効率かつ高速での分離が可能となった。さらに従来課題とされてきた高分子量のタンパク質の分離に有効であるという知見を得た。また、操作性や再現性も格段に向上するという成果を得た。3ディーゼル排ガス中粒子状物質測定マイクロチップの開発多孔質ガラスを用いたガス吸収機能、蛍光試薬との化学反応機能、さらにもう一段pH調整機能をチップ上に集積化した高機能デバイスを開発、最適化し、大気中の二酸化窒素濃度をリアルタイムで高感度に連続測定することを可能とした。本法は、試薬等を変更することにより、大気中のさまざまな有害気体成分の定量への適用が可能であると考えられ、気体試料の簡易的な測定法として非常に有望である。1.タンパク質分析用高速二次元電気泳動法の開発タンパク質の輸送効率に優れたMultifilament String-Gelを用いる高速二次元電気泳動法を開発した。等電点電気泳動を高速化するため、高電圧を印加できるよう装置を改良した。着色したタンパク質を標準試料として等電点分離性能を評価したところ、最大430V/cmの高電圧の印加が可能となり、泳動時間は2時間から30分に短縮できた。実試料である大腸菌およびトリ骨格筋の抽出物の二次元電気泳動分離に本法を適用し、一次元目に2時間、二次元目に1時間で分離が達成でき、従来法より少なくとも3倍以上高速であった。本法の高速二次元電気泳動法としての有用性が示された。2.光導波現象を利用する界面の新計測法の開発マイクロチップや液液界面などの微小空間における計測には分解能の高い高感度な検出法が要望される。光導波現象は媒体の屈折率の違いに起因する現象であり、微小空間においても有用であると考えられた。そこで光導波現象を利用した新たな界面計測法を開発した。内径1.1mmのキャピラリー