hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
痩身志向者の骨量減少に対する栄養・運動及び内分泌の関与

Eat及びBITEの総得点はDが高く(P<0.001)、BITEでは摂食障害傾向者はDでは9.2%(重症者は8.0%)、Non-Dでは1.8%(重症者は皆無)であった。さらに、生理不順者はDで39.1%、Non-Dで21.8%であった。運動量については両群に差を認めなかった。体脂肪率、BITE、食品摂取頻度を要因、stiffness値を従属変数として検討したところ、体脂肪率(p<0.0546)、BITE(p<0.0915)が骨量に関与する傾向が認められたが、それぞれの交互作用は認められなかった。以上のことから、ダイエット経験は必ずしも体重減少に繋がらず、却って未経験者に比し、体重が重いために骨への負荷となり骨量に良い影響を及ぼしたことが示唆された。しかし、持続的な減食により体重減少が招来すれば、生理不順からエストロゲン分泌異常を引き起こし、骨量に重大な影響を及ぼすことが示唆された。なお、エストロゲン合成を促進する因子について培養骨芽細胞を用いた実験を準備中である。昨年度報告したように、痩身志向者は必ずしも体重減少に繋がらず、却ってダイエット未経験者に比し、体重が重いため骨への負荷となり骨量に良い影響を及ぼしたことが示唆された。しかし、持続的な減食により体重減少が招来すれば、生理不順からエストロゲン分泌異常を引き起こし、骨量に重大な影響を及ぼすことも示唆された。そこで細胞レベルの実験は来年度以降に実施するとして、今年度は昨年に引き続き、被験者数を加えて、生理不順が骨量に影響するか否かを検討した。被験者320名のうち生理正常と申告した者全てを生理順調群(n=218)として、不順または無月経であったが再来した者全てを生理不順群(n=102)とした。体組成は体組成計BC118(タニタ社製)で測定し、骨量の測定は、A-1000 PLUSII超音波踵骨測定装置(LUNAR社製)で実施した。データの分析にはSPSS13.0Jを用いた。体重、除脂肪体重、体脂肪率は両群とも正常範囲であったが、生理順調群が有意に高値であった。さらに、生理順調群でのダイエット経験者は121名(55.5%)、生理不順群でのそれは69名(67.0%)で、生理不順群のほうが高い傾向を示した。生理の順調・不順の群間には骨量(stiffness値)の差を認めなかったが、体重の最も重い生理順調群のダイエット経験群と体重の最も軽い生理不順群のダイエット未経験群の間には有意の差を認めた(p<0.05)。以上の結果をもとに、生理順・不順、ダイエット経験、体脂肪率(または除脂肪量)を独立変数、stiffness値(骨量)を従属変数として交互作用を検討したところ、生理順・不順(p<0.262)には有意の差はないが、ダイエット経験(p<0.011)、体脂肪率(p<0.003)には差があり、しかも、生理順・不順×体脂肪との交互作用は認められた(p<0.007)。これらの結果からき生理順調者の骨量は体重に依存するところが大きいが、生理不順者の骨量にはエストロゲン不足や他の要因の関与が示唆された。ヒトを用いた検討:被験者400名のうち同意の得られた166名について,エストロゲンレセプター(ER)の多型を解析した.ゲノムDNAはゲノム倫理指針に従って採取した.DNAの採取後,ERαのIntren IのPvu IIとXba IについてRFLPを実施した.骨量は,歩数,高校時代の運動経験,現在までの継続的運動のいずれにおいても,運動量が多いほど多かった.遺伝子多型の検討ではPpxx,PpXx,ppxxタイプのものでは,運動により骨量が多くなった(p<0.05).生理不順者はppxxに多く(59.3%),逆にPPXX(n=4)での不順者は1名であり,その群の骨量が最も少なかった.PPXXのヒトは運動を積極的に実施してはいるが,体重が他の群に比し有意に少なく,それが骨への負荷不足に起因するのか,遺伝子多型に依存しているのかは,例数を増加して検討する必要がある.
膨張宇宙内のブラックホールの一意性定理,ホーキング輻射,熱力学

前年度に行った膨張宇宙内ブラックホールのホーキング輻射の研究を進展させ、事象の地平面の内側が通常のブラックホールと異なるものを考えました。具体的には地平面の内側が加速膨張している場合です。これはインフレーション宇宙論の1つのモデルでもある、モノポール内部の位相的インフレーション(インフレーティング・モノポール)、の時空でもあります。つまり、インフレーティング・モノポールのホーキング輻射を研究してきました。研究を具体的に進めるに当たって、前年度には膨張宇宙内にブラックホールを考えましたが、今年度では逆にブラックホールの中に膨張宇宙を考えたのです。その結果は次の2つにまとめられます。1、輻射スペクトルは黒体輻射型であった。(通常のブラックホールも黒体輻射型)2、輻射の温度は通常のブラックホールの場合の温度の4倍以上であった。この結果より、次のような描像が描かれます:インフレーティング・モノポールは外側からみると事象の地平面があり、ブラックホールです。つまり、時空の幾何学的(古典論的)な情報からは通常のブラックホールとインフレーティング・モノポールは区別できません。しかし、量子論的な効果、つまりホーキング輻射を見ると、両者の温度には違いがあり、インフレーティング、モノポールは通常のブラックホールよりも早くホーキング輻射でエネルギーを失い蒸発する(事象の地平面が消える)のです。さらにこの描像は、今まで考えられてきたブラックホール(事象の地平面)の性質に大きな変更を迫るものでもあります。つまり、今までは事象の地平面は通常のブラックホールの温度同じ温度のホーキング輻射を出すと考えられてきたものが、実はそうではなく地平面の内側の状態にもよって決まる、という認識の変更を迫るのです。以上の成果はまだ論文にまとめていませんが、現在論文にまとめて発表する準備をしているところです。
ペプチド型希土類錯体を用いたタンパク質結合性多機能亜鉛蛍光プローブの開発

本研究は細胞内における局所的亜鉛イオン濃度の変化を観測することを目指し,新しいタンパク質結合性亜鉛イオンプローブを創成するものである.当該期間において,亜鉛イオン検出部位としてのペプチド型亜鉛イオンプローブ分子cs-pep-Tbの設計・合成を行った.本プローブ分子は亜鉛イオンの配位部位として機能するペプチド鎖を有し,ペプチドの両末端にはエネルギードナー(cs124),およびエネルギーアクセプター(テルビウム錯体)を配置した.これにより,亜鉛イオンとの結合に伴いドナー・アクセプター間の距離が変化し,cs124およびテルビウムイオンからの発光強度比が変化するレシオ型の応答を示すため,細胞内において正確な定量分析が可能となる.cs-pep-Tbはcs124導入アミノ酸,テルビウム錯体,および通常のアミノ酸を用いたFmoc-ペプチド固相合成法により得られた.HPLCを用いて精製したcs-pep-Tbに対して各種金属イオンを添加したところ,蛍光スペクトル測定においては亜鉛イオンを添加したときのみcs124の蛍光強度減少とともにテルビウムイオン由来の発光強度の増大が見られた.すなわち,亜鉛イオン特異的にレシオ型の蛍光応答を示した.また,各種測定を行い,結合定数,テルビウムイオン由来の発光に関する物理的パラメータを算出した.さらに,亜鉛イオン認識部位としてのペプチド部位のアミノ酸配列を系統的に設計・合成し,それぞれについて上記の測定を行い,発光強度およびその変化値,結合定数等を総合的に考慮し,本研究の最終目的である局所的亜鉛濃度変化の観測への応用に最適なものを見出した.本研究は細胞内における局所的亜鉛イオン濃度の変化を観測することを目指し,新しいタンパク質結合性亜鉛イオンプローブを創成するものである.当該期間において,亜鉛イオン検出部位としてのペプチド型亜鉛イオンプローブ分子cs-pep-Tbの設計・合成を行った.本プローブ分子は亜鉛イオンの配位部位として機能するペプチド鎖を有し,ペプチドの両末端にはエネルギードナー(cs124),およびエネルギーアクセプター(テルビウム錯体)を配置した.これにより,亜鉛イオンとの結合に伴いドナー・アクセプター間の距離が変化し,cs124およびテルビウムイオンからの発光強度比が変化するレシオ型の応答を示すため,細胞内において正確な定量分析が可能となる.cs-pep-Tbはcs124導入アミノ酸,テルビウム錯体,および通常のアミノ酸を用いたFmoc-ペプチド固相合成法により得られた.HPLCを用いて精製したcs-pep-Tbに対して各種金属イオンを添加したところ,蛍光スペクトル測定においては亜鉛イオンを添加したときのみcs124の蛍光強度減少とともにテルビウムイオン由来の発光強度の増大が見られた.すなわち,亜鉛イオン特異的にレシオ型の蛍光応答を示した.また,各種測定を行い,結合定数,テルビウムイオン由来の発光に関する物理的パラメータを算出した.さらに,亜鉛イオン認識部位としてのペプチド部位のアミノ酸配列を系統的に設計・合成し,それぞれについて上記の測定を行い,発光強度およびその変化値,結合定数等を総合的に考慮し,本研究の最終目的である局所的亜鉛濃度変化の観測への応用に最適なものを見出した.
家族の境界とケアおよびジェンダーとケアに関する研究

どのような人が家族外からの介護を受け入れ、どのような人が家族にしか介護してもらいたくないと思っているのか、を明らかにするために、サポート・ネットワークの視点から分析を行った。その結果次のようなことが明らかになった。1.性別について:介護・精神援助・経済援助のいずれにおいても、男性より女性の方が多くの多様なネットワークをもっている。以下の2.8.は、介護ネットワークについて検討した結果である。2.年齢について:30歳代は1親等家族(親子・夫婦関係)が中心だが、40代以降になると専門機関に頼る傾向がみられる。3.世帯形態について:男性では、現実の同居のしかたが介護ネットワークのあり方を規定しているのに対して、女性ではそのような傾向は見られない。4.居住地域について:都市になるほど男女のズレが大きくなる。つまり都市になるほど、女性は専門機関に頼る人が増えるのに対し、男性は1親等家族に頼る人が増える。5.社会経済的地位について:この点においても、社会経済的地位が高いほど男女のズレが大きくなる。夫婦の最終教育歴、夫の職業的地位や年収が高い場合は、妻は専門機関に頼る傾向が強まるのに対して、夫は1親等家族に頼る傾向が強まる。6.家族愛意識・性別役割分業意識について:家族愛意識は男・女ともに、性別役割分業意識は女性において影響がみられた。このような意識が強い人の介護ネットワークは一親等家族や親族に限定される傾向にあり、逆にこのような意識が弱い人の介護ネットワークは、非親族や専門機関にまで広がる傾向がみられた。7.家事について:人間関係を調整する家事においては、そのような家事を行っている人の方が、介護ネットワークは1親等家族を越えてひろがる傾向が見られた。8.地域活動への参加について:男女ともに、地域活動をしている人は、介護ネットワークが一親等家族の外に広がっているのに対し、地域活動をしていない人は、一親等家族に頼りがちである。
湖沼流域の現状に対する住民評価と専門家評価の差異の解明：評価構造に着目して

現在,国内の湖沼では水質や生態系バランスの悪化,アオコの発生,水草やヒシ等の繁茂,外来動植物の増加などの課題がある。これらの課題を解決するために、住民,一次産業従事者,事業者,NPO,行政など多様な主体が湖沼の環境保全に参加する必要があり,各湖沼の保全計画中に参加の必要性が言及されている。しかし,評価段階における参加は限定的である。また、湖沼流域の現状に対する評価では観測データや専門家による評価に対して,異なる考えを持つ住民がいる。そのため、湖沼流域の現状に対する住民評価と評価に影響を与える要因、住民評価と専門家評価の差異がある項目について、今後の湖沼政策決定方法について検討する。
極度に長いC-C単結合の伸長/切断を伴う高次応答系の実現

これまでに報告されている最も長い炭素ー炭素(C-C)単結合は1.791(3)Åである。本研究では、そのような極度に伸長したC-C単結合の伸長性/切断性に基づく応答系の構築を目標とした。一方、応答系の構築には、より長い結合の持つ「伸長性」が有効に機能すると考えられ、1.8Åを超える結合長を有する化合物の創出を目指した。その結果、長く弱い結合(コア)を剛直なsp2炭素骨格(シェル)で保護するような「分子内コアーシェル構造」に基づく分子設計戦略によって、1.806(2)Åという世界最長のC-C結合長を有する化合物を見出した。この1.8Åを超える結合領域を『超結合』と呼ぶことを提唱した。これまでに当研究グループでは、電気や化学的な刺激によりC-C結合の形成/切断を生じる動的酸化還元系(dyrex系)について研究を進めてきた。そのような背景のもと、ジスピロアクリダン置換ピラセン(DSAP)が93 Kにおいて1.771(3)Å、413 Kでは1.791(3)Åという極度に長いC-C単結合を有することを見出した。C-C単結合の「伸長性/可逆的切断性」はサーモクロミズム挙動として観測されたが、その詳細なメカニズムは明らかとなっていない。本研究課題は、このメカニズムを明らかにすることに加えて、極度に長いC-C単結合を有する化合物においてその共有結合を機械的な刺激により伸長/切断し、引張応力に応じた色調の変化を目指すものである。前者を明らかにするには、DSAPと同程度かそれ以上に伸長された単結合を有する誘導体の構築が必要であり、後者の実現には長い結合を有するテトラアリールピラセンを基本骨格として、アリール基上に重合性官能基の導入が求められる。そこで本研究では、これまでの知見とDFT計算を基にジベンゾシクロヘプタトリエンがスピロ縮環した誘導体を合成し、得られた単結晶のX線結晶構造解析を詳しく行った。その結果、DSAPに匹敵する結合長が観測され、続くメカニズムの解明が期待される。一方、機械的刺激に応じた色調の変化、すなわち『分子変換に基づくメカノクロミズム系の実現』に向けて、重合性官能基としてビニル基をアリール基上に導入したピラセン誘導体の合成に成功した。C-C単結合の伸長に寄与する要因を新たに見出し、新規誘導体の合成に成功した。また、反応活性な重合性官能基を有するジアリールケトンを出発物質とし、目的とするピラセン誘導体への変換を達成した。これまでに、ヘキサフェニルエタン型化合物やアルカンダイマーにおいて1.7Åを超えるC-C単結合がいくつか報告されている。中でも、当研究グループによって先に見出されたジスピロアクリダン置換ピラセン(DSAP)は、413 Kにおいて1.791(3)Åという極度に長い結合長を有することが明らかとなっている。本研究課題は、そのような極度に長いC-C単結合を有する化合物を用いて機械刺激応答系の構築を目指したものである。極度に伸長した結合は比較的弱い外部刺激によっても伸縮すると考えられ、そのミクロな挙動をマクロな物性変化として取り出す狙いである。ここで、長い結合(コア)はその不安定性のため、分解反応が生じる可能性もあるが、本研究において新たに用いた『分子内コアーシェル構造』に基づく分子設計戦略は、剛直なシェルによってコアが保護されており、化合物自体の安定性を飛躍的に向上させることを見出した。これにより、ジスピロジベンゾシクロヘプタトリエンを二つ有するジヒドロピラシレン誘導体が、400 Kにおいて1.806(2)ÅというC-C単結合長を持つことが明らかとなり、結合長の世界記録を更新した。また、X線結晶構造解析によって結合電子の存在が確認されたことに加えて、ラマン分光法によってもC-C伸縮振動が観測されたことから、1.8Åを超える結合の存在を実験的に証明した。一方、現在までの研究において最短の炭素間接触は1.80(2)Åと報告されており、本研究で見出した共有結合と非結合の境界に位置する1.8Å以上の結合領域を『超結合』と呼ぶことを新たに提唱した。以上の研究成果によって、高次応答系実現に向けて『超結合』の持つ可能性が明らかとなり、『分子内コアーシェル構造』に基づく分子設計の有用性が示された。本研究課題の遂行に向け、以下のStepに分けて研究を展開する。【Step 1】アリール基がスピロ縮環したもの、あるいは重合性官能基としてビニル基以外の置換基を有するモノマーの合成【Step 2】Step 1で合成したモノマー分子に対してDFT計算による理論値と実測値の検証【Step 3】ポリマー化の検討

【Step 4】ポリマーにおける応答挙動の調査これらのStepを基本的な研究サイクルとして繰り返し、メカニズムの解明とメカノクロミズム応答の実現に向けて推進する。29年度が最終年度であるため、記入しない。構造有機化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
人工関節を用いて肩関節の力を計測する研究

本研究の期間内に予定していたことを挙げると、(1)測定デバイスの作製、(2)屍体を用いた埋め込み実験、(3) RTSAまたはTSA手術中の実測、(4)コンピュータモデルを用いた関節反力の理論計算、であった。このうち(1)(3)まで完了した。以下に概要を述べる。ワイヤレスが理想であったが、ワイヤを残した形でのセンサが完成した。完成したセンサを用いて行った死体を用いた埋め込み実験はフロリダ大学にて行われた。実際の手術中計測は、26人の患者に協力頂き手術中の計測を完了した。外転時に平均195Nの力が観測された。本研究の目的は、Reverse Total Shoulder Arthroplasty (RTSA)使用時に肩関節反力を手術中に計測することであった。まず世の中の流れとして、このRTSAは申請当時、日本国内では使用が認可されていなかった。そしてつい最近日本での使用が認可された。そのため本研究期間内において日本国内では計測を行うことは不可能であったが、研究協力者の所属するフロリダ大学(アメリカ合衆国)にて計測を行う事が出来たことが本研究の大きな成果であった。目標であった20人の計測をフロリダ大学大学病院にて完了した。形に残る研究実績が残せたこと、さらにそこから派生した課題(ワイヤが煩雑、精度が低い)が明確になったことにより、本研究は次のステージへ進みさらなる継続が必要であることが決定した。以下に概要を述べる。(1)RTSA初の関節反力データであること。歴史の浅いRTSAに関しては関節反力計測の報告は無い。(2)手術中の計測であること。手術中計測であることの利点は、自発運動に影響されず客観的な関節の状態を評価可能であること、体内に何も残さないためリスクが少ないこと、術者がこのデータを手術中に知りうること等があげられる。特に最後の次項の意義は大きく、術者に対し手術中に適切なインプラントサイズ選択を可能とする。これは関節外科医の大きな要求の一つである。(3)日本では認可取得前インプラントに関するデータであること。臨床成績が良好であることが欧米で証明されているインプラントの力学的知見は、今後我が国で臨床認可を取得するための有用データとして期待される。申請者個人的見解ではあるが我が国でもRTSAは導入すべきである。(4)測定結果と理論計算との比較を行う点。測定と平行して、3次元筋骨格コンピュータモデルを用いて関節反力の理論計算を行う。これは計測結果の実証の目的がある。以前股関節にて同様の計測/理論計算を行った経験上、測定結果と理論計算結果は必ずしも同じにならないが、ある程度の一致が求められる。これらの目標を掲げた中で、1年目には、デバイスの作製、死体での実験を主な予定としていたが、概ね予定通り手術中の計測までにしておくべき事は終了した。ほぼ当初の予定通りである。現在測定後のインプラントのキャリブレーションと計測数の増加を行っている。次年度は当初の予定通り、実測を続けることと、コンピュータシミュレーションにより肩関節の力を計算により求める予定である。改めて、平成24年度に予定していた項目を上げると、(1)測定デバイスの作製、(2)死体を用いた埋め込み実験であった。当初の申請書には「(3)日本国内IRBの申請」としていたが、未だに国内でRTSAの臨床認可の見通しがはっきりしていないため(本研究の範囲外)この項目については見送った。(1)、(2)に関しては、既に完了したと言える。死体を用いた埋め込み実験はフロリダ大学Orthopaedics and Sports Medicine Instituteにて行われ、当初から予定されていた研究体制のメンバーである、フロリダ大学工学部Dr. Scott A banks、フロリダ大学医学部Dr. ThomasWright、Exactech Inc, Senior Product Development Engineer Mr. ChristopherRocheらの協力により達成された。さらにUF Orthopaedics and Sports Medicine Institute, Dr. Kevin Farmer, Clinical Research Coordinator, Aimee Struk,フロリダ大学工学部の学生数名にも協力いただいた。デバイスの作製に関しては、完成したが多少のマイナーチェンジが必要な可能性がある。その一つとして、現在デバイスの精度を計測しているが、精度があまり良くないためもう少し精度良く(設計図通りに)製作する必要がある可能性がある。これから大きな変更は行わないが、精度向上、若干のサイズ変更(患者に合わせた)は行っていく可能性がある。しかし、概ね実際の手術にも使える装置の作製は完成した。申請時の予定通りである、手術中の実測を進めていく。しかし日本国内においては未だに厚生労働省の認可取得が完了していないため実測は行わない(行えない)。そこで、計測はフロリダ大学のみにて行い、ある程度多くのの実測値が欲しいため、totalで20人を予定している。既に患者へのinformed consentは進めている。

さらにもう一つの予定された項目である、「筋骨格コンピュータモデルを用いた股関節反力理論計算」も進めていく。これには、実測装置の妥当性評価の目的があるため、なるべく実測と平行して行う予定である。現在ワークステーションは購入済みのため、必要なソフトをそろえれば開始可能である。主な使用予定のひとつに、日本ーフロリダ大学間の旅費がある。一度の出張時になるべく多くの計測を行う予定であるが、一度の出張では全ての計測は終了しないため、数回の主張を予定している。シミュレーション用のソフト購入も予定しているが、それ程大きな金額にはならない見込みである。そのため旅費が次年度の一番大きな出費となる予定である。
タンデムヘテロFriedel-Crafts反応を鍵とした拡張π造形

タンデムヘテロFriedel-Crafts反応の反応効率の向上と汎用性の確立を目的として検討を行った.具体的には,まず,出発原料,ホウ素化剤,反応条件を精査することで,位置選択的かつ効率的な多重ホウ素化反応の開発に成功した.これにより,複数のホウ素原子を有する拡張π造形が可能となった.次に,含窒素大環状化合物に対し,様々なヘテロ元素の導入を試みた結果,ホウ素,リン,ケイ素の導入に成功し,対応するトリアンギュレンを高収率で得ることに成功した。単結晶X線構造解析により,ホウ素誘導体は平面構造であり,リンおよびケイ素の誘導体はお椀型構造をしていることが明らかとなった.お椀の深さは炭素ーヘテロ元素結合長に従って大きく異なっており,新たな包接分子やセンサーとしての応用が期待できる.また,ホウ素誘導体は強い蛍光を示しながら,一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーの差が小さいことから,有機EL用熱活性化遅延蛍光材料としての応用が期待できる。最後に,ホウ素導入と分子内での脱メチル化反応とを組み合わせることで,ホウ素2つと酸素4つを有する全く新たな骨格を有するダブルヘリセンの短段階合成を達成した.含ホウ素ダブルヘリセンは,優れた電荷輸送特性と円偏光発光を示すことから,有機エレクトロニクス材料として期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。π共役系へのホウ素の効率的導入法としてタンデムボラFriedel-Crafts反応を開発し,ボラナフトペリレン,フェノキサボリン,フェナザボリン等のホウ素を縮環部に有する新規π共役化合物の短段階合成に成功し,学術論文として報告した.これらは優れた半導体特性や発光特性を有しており,今後,有機エレクトロニクス材料としての応用が期待できる.また,複数のホウ素原子の導入による拡張π共役分子の合成にも成功しており,学会発表を行った.今後は,これらの成果を学術論文として報告すると共に,更なるπ共役系の拡張,リンなどのヘテロ元素の導入を検討する予定である.タンデムボラFriedel-Crafts反応の条件を精査することで,複数のホウ素原子の導入が可能となっており,順調に進展しているといえるタンデムヘテロFriedel-Crafts反応の反応効率の向上と汎用性の確立を目的として検討を行った.具体的には,まず,出発原料,ホウ素化剤,反応条件を精査することで,位置選択的かつ効率的な多重ホウ素化反応の開発に成功した.これにより,複数のホウ素原子を有する拡張π造形が可能となった.次に,含窒素大環状化合物に対し,様々なヘテロ元素の導入を試みた結果,ホウ素,リン,ケイ素の導入に成功し,対応するトリアンギュレンを高収率で得ることに成功した。更なるπ共役系の拡張,リンなどのヘテロ元素の導入を検討する予定である.また,領域内の研究者との共同研究により,得られた化合物を用いた機能開拓を行っていく.28年度が最終年度であるため、記入しない。
延喜式註繹書の基礎的研究

1.近世以前における延喜式註釈書の目録を作製した。ただし、中臣祓に関するものは、余りにも部分的にすぎ且つ数も非常に多いので省略した。2.延喜式の註解的研究について(1)延喜式註釈書全般についての概括的な考察の結果、全50巻にわたる註釈書と認められるものは、『延喜式佐伯鈔』と題する写本(もと天地2冊、現在地冊のみ神宮文庫蔵)しかなかった。本書とても逐条的な註解を行なっている訳ではないが、注目に価するものである。これに反し、特定の巻についての註釈書はかなりあるが、それらは神祇関係の差、その他一・二の差に集中している。早く室町時代以来神名式の註釈が行なわれ、また近世に祝詞式の研究が精力的に行なわれて来たことはその好例である。(2)本研究を通じて、延喜式の全巻にわたる註釈的な研究としては、むしろ近世学者が延喜式刊本に対して行なった書入れを重視すべきことが知られた。例えば山田以文の書入れ本(筑波大学附属中央図書館蔵)の如きはその代表的なものと言えよう。3.最後に、本研究を通じての新しい知見として、践祚大嘗祭式に関する註釈書が既に室町時代末期には存在していたことをあげなければならない。それは、『延喜式第七大嘗会条』と題する一冊の写本(天理大学付属天理図書館吉田文庫蔵、この書名は同館でつけられたらしいが、内容にはそぐわない)である。延喜式巻第七の冒頭9条について逐条的に註釈したもので、中世末期の達成として高く評価すべきものである。この写本の全文は成果報告書に載せて、はじめて学界に紹介した。4.近代以降における神祇式関係以外の延喜式研究文献目録を作製し、付録とした。
機械的刺激による発光スイッチングを利用したメカノ記録材料の研究

本研究では、機械的刺激によりUV照射下でのフォトルミネッセンスが変化する化合物「メカノクロミック化合物」の単結晶の表面に、AFMなどを用いて微小な機械的刺激を与え、極小のピット(機械的な加工痕)を作成し、その発光性の変化の検出が可能であるかを検証することを目的として研究をおこなった。研究の第一段階として、我々がすでに報告しているメカノクロミック化合物に加えて、よりこの目的に適した化合物の合成、開発を検討した。すなわち機械的刺激に敏感かつ、小領域での刺激であっても明瞭な判別が可能なスペクトル変化を与える化合物の合成を行った。新たな一般的合成法の検討の結果、塩化金イソシアニド錯体に対して、アリール有機金属(リチウム、マグネシウム、亜鉛)を反応させることで、さまざまなアリール金(I)イソシアニド錯体が合成可能であることが明らかになた。また、それらのメカノメカノクロミズム特性を調べたところ、オリジナル錯体で観察された青から黄色への発光色の変化だけではなく、緑からオレンジなどの変化を示す化合物をデザインできることが明らかになった。これらの発光性メカノクロミック化合物の単結晶に対しAFM装置のカンチレバーを利用して、ミクロンからナノサイズの書き込み(機械的刺激)を行い、微小ピットを作成し、蛍光顕微鏡によるその発光性の変化の観察、SEMによる観察、AFMによる表面の観察を行った。その結果、微小な機械的ピットの作成(20×20ナノメートル)が可能であることがわかった。サブミクロンサイズの比較的大きなピットでは、ピットにおける発光性の変化が観察できた。
太陽フレア多波長スペクトルと地球環境への影響

今年度はまず、2017年9月に発生して宇宙天気現象としてメディアなどでも話題になった、活動領域12673で発生した一連の太陽フレアとその地球電離圏への影響の検証を目指した。この活動領域では4例のXクラス、20例のMクラスフレアが発生していたが、特に2017年9月6日に発生したX9.3クラスフレアとその前後の太陽活動について検証を行った。解析対象のフレアについて、フレアループの長さなどの幾何学的構造を観測データから同定し、得られた値を入力値として、1次元流体数値シミュレーション+輻射計算によるモデル計算で太陽フレア放射(特にデリンジャー現象を引き起こす元となるX線から紫外線のスペクトル)の再現を行った。上記の数値計算より得られた結果と、太陽フレア放射のモデルとして現在広く用いられているFISMによる放射計算の結果を、SDO/EVEによる本フレアの観測結果と比べたところ、50nm以下の短波長側では本研究の結果の方が観測結果をよく再現している傾向が見られたが、長波長側ではFISMの方が観測結果をよく再現していることが確認された。また、フレアのライン放射が多く集まっている波長帯では、両方とも実際の観測値を再現していないこともあり、今後、本研究の結果が観測値をより再現するパラメータの探索を行ってゆく。また、太陽フレア放射を特徴付けるパラメータを同定するために、太陽フレア多波長観測データの統計解析も進めた。特にフレアループの形状がその放射へ与える影響を知るために、フレアリボン間距離とGOES軟X線のフレア放射の継続時間との関係を調べたところ、これらの間に正の相関が見られた。フレアのリボン長もフレアの継続時間と正の相関関係があったが、その相関はフレアリボン間距離のそれと比べると、あまり良くなかった。これらの結果より、フレア放射の継続時間はフレアループ長が支配的であることが分かった。まず、当該年度に行う予定であった2017年9月6日に発生したX9.3クラスフレアの解析については、数値計算による放射スペクトルの再現まで行った。得られたスペクトルを、情報通信研究機構において運用されている大気圏・電離圏結合全球モデルGAIA (Grond-to-topside model of Atmosphere and Ionosphere for Aeronomy; Jin et al., 2011)に入力したところ、実際に発生したデリンジャー現象よりも大きな影響が出たことが確認されているが、太陽フレア放射スペクトルを実際の観測値と比較することと、デリンジャー現象についても計算モデルと観測値とを比べることができており、これから多くのイベントについて観測値との比較を行うための道筋を作ることができた。今後、実際の観測に合うように、太陽フレア放射の入力値のカスタマイズを行うが、観測値に合うためには熱量の入力値が重要であると目測がついているため、概ね順調であると判断した。また、統計解析を行うための太陽フレア多波長観測データの収集・解析も順調に進めることができた。収集した観測データより、数値計算の入力値となるパラメータを同定できているため、観測結果から構築されたフレアモデルはほぼでき上がっていると判断できる。今後、このパラメータを用いて数値計算を行い、実際の観測値との比較を行ってゆくが、使用する数値計算のコードは現在使用できているため、あとは計算するだけで結果が得られる。また、比較対象の観測結果だけでなく、他のモデル計算値であるFISMのデータも入手できている。今後、これらの比較を行い、GAIAでデリンジャー現象の検証を行う目算もついているため、進捗状況は「おおむね順調に進展している」とした。SDO/EVEで観測された(数値計算の答えがある)54例のフレアイベントについて、観測されたフレアループ長(リボン間距離)を入力値として、数値計算による再現実験を行う。観測データを再現できる(または観測データに近い)フレア加熱量が同定でき、またこのフレア加熱量とフレアの基本パラメータとの関係性を見いだすことができれば、フレア放射スペクトルを再現するモデルを構築できる。また、上記で得られた太陽フレア放射スペクトルを用いて、地球電離圏への影響についても検証を行う。開発した太陽放射スペクトルモデルを、情報通信研究機構において運用されている大気圏・電離圏結合全球モデルGAIA (Grond-to-topside model of Atmosphere and Ionosphere for Aeronomy; Jin et al., 2011)に入力し、フレア時の電離圏D領域の電子密度、さらに短波の吸収量を計算する。これを過去に実際に起こったデリンジャー現象と比較することにより、太陽フレア放射モデルの精度を検証する。観測値を再現できる条件を同定することにより、電波の吸収への寄与、つまり電子密度の増大への寄与が最も大きい紫外線・X線の波長帯とその時間変化を明らかにすることができる。

上記の数値計算より得られた結果と、太陽フレア放射のモデルとして現在広く用いられているFISMによる放射計算の結果を、SDO/EVEによる本フレアの観測結果と比べたところ、50nm以下の短波長側では本研究の結果の方が観測結果をよく再現している傾向が見られたが、長波長側ではFISMの方が観測結果をよく再現していることが確認された。また、フレアのライン放射が多く集まっている波長帯では、両方とも実際の観測値を再現していないこともあり、今後、本研究の結果が観測値をより再現するパラメータの探索を行ってゆく。また、太陽フレア放射を特徴付けるパラメータを同定するために、太陽フレア多波長観測データの統計解析も進めた。特にフレアループの形状がその放射へ与える影響を知るために、フレアリボン間距離とGOES軟X線のフレア放射の継続時間との関係を調べたところ、これらの間に正の相関が見られた。フレアのリボン長もフレアの継続時間と正の相関関係があったが、その相関はフレアリボン間距離のそれと比べると、あまり良くなかった。これらの結果より、フレア放射の継続時間はフレアループ長が支配的であることが分かった。まず、当該年度に行う予定であった2017年9月6日に発生したX9.3クラスフレアの解析については、数値計算による放射スペクトルの再現まで行った。得られたスペクトルを、情報通信研究機構において運用されている大気圏・電離圏結合全球モデルGAIA (Grond-to-topside model of Atmosphere and Ionosphere for Aeronomy; Jin et al., 2011)に入力したところ、実際に発生したデリンジャー現象よりも大きな影響が出たことが確認されているが、太陽フレア放射スペクトルを実際の観測値と比較することと、デリンジャー現象についても計算モデルと観測値とを比べることができており、これから多くのイベントについて観測値との比較を行うための道筋を作ることができた。今後、実際の観測に合うように、太陽フレア放射の入力値のカスタマイズを行うが、観測値に合うためには熱量の入力値が重要であると目測がついているため、概ね順調であると判断した。また、統計解析を行うための太陽フレア多波長観測データの収集・解析も順調に進めることができた。収集した観測データより、数値計算の入力値となるパラメータを同定できているため、観測結果から構築されたフレアモデルはほぼでき上がっていると判断できる。今後、このパラメータを用いて数値計算を行い、実際の観測値との比較を行ってゆくが、使用する数値計算のコードは現在使用できているため、あとは計算するだけで結果が得られる。また、比較対象の観測結果だけでなく、他のモデル計算値であるFISMのデータも入手できている。今後、これらの比較を行い、GAIAでデリンジャー現象の検証を行う目算もついているため、進捗状況は「おおむね順調に進展している」とした。SDO/EVEで観測された(数値計算の答えがある)
メカノケミストリーを応用した断層内鉱物相転移反応に関する研究

浅部化石付加体である三浦-房総付加体に発達する沈み込み帯前縁断層(白子断層、浅間断層)を対象として粘土鉱物分析を行った。その結果、いずれの断層においても断層内部(断層ガウジ)における局所的なスメクタイト-イライト相転移反応の進行が見られた。この反応はおそらく断層運動時の摩擦発熱によるものと考えられ、地震性の高速すべりが付加体先端部まで到達していたことの物的証拠と考えられる。本研究課題は、断層に特徴的にみられる鉱物(特に粘土鉱物)相転移反応の機構解明を主目的とする。今年度は、浅部化石付加体である房総-三浦付加体に発達する前縁断層(白子断層)を対象として、断層ガウジとその周辺堆積物中の粘土鉱物のXRD、TEM分析を行った。各種粘土鉱物の続成過程を見ると、いずれも断層ガウジにおいて局所的な反応の進行が認められた。なかでもスメクタイトーイライト混合層(I-S)のイライト化は明瞭である。XRDパターンの分析から、周囲の岩石に比べ断層内では約10%程度イライト量が増加していることが分かった。断層内に局所的にみられるイライト化反応は、温度や化学的環境の異常、あるいは鉱物細粒化に伴う反応表面積の増加など様々な要因が考えられる。しかし、XRDパターンによる結晶粒径サイズの分析を行うと、断層物質は必ずしも細粒化していない。また、イライト化反応に限らず、緑泥石やイライトの結晶成長(あるいは積層不整の減少)や、カオリナイトの部分的な分解反応も進んでいることなどを考えると、局所的な熱異常が最も妥当な解釈である。ここでは、断層の摩擦発熱による熱履歴を仮定し、Pytte and Reynolds (1988)が提案している高次のイライト化反応速度式を用いて熱履歴の逆解析を試みた。その結果、複数回にわたる最高到達温度400°C程度の摩擦発熱により、イライト化反応をよく説明することができる。この結果は、最近Sakaguchi et al.(2011)らが発表した、南海トラフの前縁断層における熱履歴とも調和的である。これらのことから、地震性高速すべりは付加体先端まで到達するする可能性が高いこと、さらにこれらの高速すべりに伴い津波が発生したであろうことが予想される。また断層すべり時の熱履歴解析に、粘土鉱物の速度論が有用であると考えられる。本課題では、断層に特徴的にみられる鉱物(特に粘土鉱物)相転移反応の機構解明を主目的として研究を行った。このような反応は、断層内で起こる岩石の粉砕化プロセスや断層運動に伴う摩擦発熱に励起されて促進されるものと考えられる。したがって、断層物質の解析を通して断層運動の実態の解明につなげるためには、このような反応機構の詳細を理解することは非常に重要な意義を持つと考えられる。昨年度、浅部化石付加体である房総-三浦付加体に発達する前縁断層(白子断層)を対象として、断層ガウジとその周辺堆積物中の粘土鉱物のXRD分析を行い、約10%程度のイライト化反応が断層ガウジ内で局所的に進んでいることを見出した。またXRDパターンの詳細な解析により(結晶のサイズ分布解析)、イライト化反応が断層運動に伴う物質の微細化の効果よりむしろ発熱の影響を強く受けていることを明らかにした。さらにイライト化反応の速度論を用いた解析から、断層運動時の最高到達温度は少なくとも470°C前後、最高で550°C程度に至るような断層運動だったと予想される。本年度は、同じような造構性作用によって形成されたと考えられる浅間断層でもサンプリングを行い、白子断層と同様に断層内で局所的なイライト化があったことが分かった。ただし、反応の進行は白子断層よりも小さく約6%程度であり、断層運動時の最高到達温度も白子に比べて10°C程度低かったと考えられる。これらの結果は、摩擦発熱を引き起こすような高速のすべりが沈み込み帯浅部まで伝達してきたことの証拠と考えられ、昨年の東北沖巨大地震にみられたような津波を引き起こす浅部すべりは、沈み込み帯浅部で普遍的に起こりうる可能性を示している。
水道原水等に含まれる医薬品類の塩素処理による除去特性に関する研究

浄水処理による医薬品類の除去性に関しては、オゾン処理や膜分離、紫外線処理等の高度浄水処理技術に関する知見は多く見受けられるものの、特に基本的な浄水処理である塩素処理や凝集沈殿処理などの情報は限られている状況にある。そこで本研究では、塩素処理による医薬品の分解速度や分解特性を明らかにすることを目的とした室内実験を実施した。対象とした医薬品は、解熱鎮痛剤のイブプロフェン、ケトプロフェン、ナプロキセン、ジクロフェナク、インドメタシン、フェノプロフェン、プロピフェナゾン、高脂血症治療剤のゲンフィブロジル、高脂血症治療剤の代謝物であるクロフィブリック酸の9物質とした。各医薬品濃度が各100μg/Lとなるよう精製水に添加し、リン酸緩衝液を用いてpH7.2に調整した。初期有効塩素濃度が1mg/Lとなるよう次亜塩素酸ナトリウムを添加した後、直ちに密封、遮光して撹拌し、最大24時間接触させた。所定時間ごとに、DPD法による残留塩素濃度の測定および固相抽出誘導体化GC-MS法による医薬品濃度の分析を行い、各医薬品濃度の時間変化を把握した。実験対象とした9物質のうち、インドメタシンおよびプロピフェナゾンは1時間後に不検出となったが、ナプロキセンおよびジクロフェナクは24時間後の残存率が30%程度、他の5成分は24時間後も80%以上残存した。速やかに塩素と反応した2物質は、いずれも窒素を含む環を有する点で化学構造が共通しており、この部位が優先的に塩素と反応する可能性が想定される。医薬品9種類(イブプロフェン、ケトプロフェン、ナプロキセン、ジクロフェナク、インドメタシン、フェノプロフェン、プロピフェナゾン、ゲンフィブロジル、クロフィブリック酸)を対象とした塩素処理実験を行った。各医薬品のメタノール混合原液を用い、濃度が各100μg/Lとなるよう精製水に添加し、リン酸緩衝液を用いてpH7.2に調整した。有効塩素濃度が1mg/Lとなるよう次亜塩素酸ナトリウムを添加した後、直ちに密封、遮光し撹拌を行った。接触時間1.4および24時間の試料について、残留塩素濃度の測定を行い、チオ硫酸ナトリウムを添加して残留塩素を除去した後、医薬品濃度の分析を行った。各医薬品の分析は固相抽出-誘導体化-GC/MS法によった。塩酸でpH2以下に調整し、内部標準物質として2,3-dichlorophenoxyacetate、chrysene-d_<12>を加え、活性化した固相カラム(Waters製Sep-Pak Plus C18)に抽出し、ジクロロメタンで溶出した。その後窒素ガスで乾固し、PFBBrとトリエチルアミンを加え110°Cで1時間静置して誘導体化後、再乾固しトルエン1mLを加え検水とし、GC/MS(Agilent製HP6890およびHP5973)で測定を行った。各医薬品は、塩素接触による反応特性から(1)24時間後の残存率が80%以上であるもの(イブプロフェン、ケトプロフェン、フェノプロフェン、ゲンフィブロジル、クロフィブリック酸)、(2)24時間後の残存率が30%以下まで減少したもの(ナプロキセン、ジクロフェナク)、(3)1時間後に検出されなかったもの(インドメタシン、プロピフェナゾン)に分類された。このとき、24時間後の残留塩素濃度は0.640.86mg/Lであった。各医薬品はすべて芳香族化合物であるため、フェノール類と同様に主にベンゼン環の塩素化が生じている可能性がある。
プロソディ・スタイルの選択が可能な日本語音声規制合成システム

今年度の研究は、主としてシステム機能の拡大と充実の両面から進めて以下に述べるような実績を上げることができた。1.LSP合成器の制御信号の平滑化による音声器官のなまけの模倣。従来の間引き編集による早喋り合成音声ではどうしても不自然感を払拭できなかったが、この問題は上記の平滑化で完全に解決できた。2.呼気段落長の上限値の可変選択方式によるプロソディ・スタイルの選択。従来は呼気段落の上限値を2.5秒に固定してあったので、物語調の文にはうまく対処できたが、ニュース解説等の複雑な説明調の文を読む際に細かく切れすぎる嫌いがあった。そこで文のタイプに応じて、上限値を2.5秒と4秒のいずれかに選択設定できるようにし、4秒の上限値の場合のプロソディルールシステムを開発した。3.疑問文などの後上りのプロソディの調査と実現。後上り型の自然なプロソディを実現するのは案外容易なことがわかった。但し、構文解析だけで自動的に型を正しく判断するのは不可能であり、疑問符"?"を手かかりとして実現する現実的方法で満足する他ない。4.従来のCV単位方式のテーブルデータは、音素単位データと音節内のわたり部分の直線補間とで、実効的にかなりよく近似できることを実験して確かめた。5.ソフトウエアのフロッピー化と全システムのPC上への移植。従来のシステムは芸工大情報処理センターのCOSMO-800IIIの上で実現されていたが特殊化されていて簡単に他の機械の上に移すことは不可能であり、我々の研究結果を他の場所で再現して確認することができなかった。しかし今年度に完成したフロッピー化によってMS-DOSで動くパソコンでDA変換器を付加したものがあれば、我々のシステムを再現できるので、このシステムは広く一般化されたものとなった。
高静水圧下における細胞の不凍結冷却保存効果を検証するためのin-situ観察装置

高圧環境において凝固点降下を利用し細胞を0°C以下で凍結させずに保存する効果を検証するため、静水圧と温度を同時に制御しながら、チャンバー内の細胞を光学顕微鏡でin-situ観察が出来る装置を開発した。負荷圧力、温度制御、観察能力など十分な性能を有していることを確認した。メダカの卵を試料として様々な圧力下での凍結状況を観察した。また試験した卵の孵化状況から損傷を評価した。これらの実験に基づき、圧力と温度によって孵化限界が定まること、また圧力と温度の履歴が孵化限界に影響することを明らかにした。平成26年度は実験装置の開発を行った。主な開発内容は以下のとおりである。1圧力容器:ステンレス製で、内径30mmのチャンバーを有し、最高2000気圧(200MPa)までの耐圧性がある。圧力容器は圧力媒体コンバータ、さらに高圧ポンプに連結されている。上下にサファイヤ窓があり、上部から照明光を入射し下部から偏光顕微鏡で細胞を観察する。チャンバー内部に細胞を収納する容器、温度センサー、温調用ヒーターがある。さらに高圧容器の外部にペルチェ素子を貼り付け、これで容器全体を冷却しながら、内部のヒーターで正確に内部温度をコントロールできることを確認した。2偏光顕微鏡:チャンバー内部の細胞を観察するためにはワークディスタンスが1cm程度必要なため、それに適した光学系を設計し専用の顕微鏡を開発した。また顕微鏡を電動のXYステージおよびフォーカス調整用の超精密Zステージに載せ、遠隔で操作できるようにした。さらに透明な細胞を観察するために、照明光と顕微鏡に偏光板を取り付け、偏光顕微鏡を構成した。これにより圧力容器内の細胞を最高200倍の倍率で観察できることを確認した。本装置を用いて、ゾウリムシおよびメダカの卵を試験片として、高静水圧下での冷却過程のin-situ観察を行い、設計通りの圧力、温度履歴を与えることが出来ることを確認した。非凍結保存の検証は次年度行う。1.装置内温度の検討:前年度開発した高圧冷却in-situ観察装置の性能の検討を行った。当装置は圧力媒体として低温でも凍結しないフロリナーとを用いており、卵等の生物試料は水を充満したPDMS製カプセルに封入し、フロリナートの満たされた圧力容器内に設置した。圧力容器内温度はPDMS製カプセルの外に設定した温度センサーで計測するため、カプセル内温度との温度差が問題となった。そこでマルチフィジックス解析ソフトのCOSMOLを用いて、容器構造をモデル化し、実験と同条件で外周より冷却する場合の容器内およびカプセル内温度分布を求めた。その結果、当実験条件では温度差は殆ど生じず、正確な温度測定が可能であることを確認した。2.メダカの卵の冷凍実験:当装置を用いてメダカの卵を様々な圧力下で冷却する実験を行った。その結果、卵が凍結する温度は負荷した静水圧に拘わらず水の凝固点より約10°C低いことが分かった。これはカプセル内の体積が非常に小さいことによる過冷却現象と考えられる。これと圧力による効果により-10°Cから-20°Cの範囲で卵を不凍結状態で保持できることが分かった。3.メダカの卵の孵化実験:種々の圧力、温度に保持したメダカの卵を、実験後常温常圧の水槽に戻し、孵化するかどうかにより卵の損傷状況を判定した。その結果、130MPa以上の圧力を付加した場合、すべての卵が孵化せず、30MPaでは圧力により損傷が激しいと考えられる。2圧力と温度の組み合わせにより孵化状況が変化することから、圧力と温度の負荷限界曲線が得られた。3負荷限界曲線は、圧力と温度の履歴によって変わることが分かった。これより圧力温度履歴を制御することによりメダカの卵の損傷を防ぎながら非凍結低温保存できる可能性があることが示された。当初計画では平成26年度は装置開発に専念し、その性能評価および具体的な細胞を使った検証については平成27年度に行う予定であった。しかし、装置開発が予定より早く進み、装置性能の検証および細胞の観察実験まで平成26年度に行うことが出来た。よって「当初の計画以上に進展している」と考える。加工学今後は種々の細胞を使い、高圧下の不凍結冷却による細胞の損傷について検討し、不損傷保存法の開発を目指す。当初は本年度の予算180万円で計画していたが、装置の冷却能力が不十分なことが判明し、冷却能力を向上させるため冷却水循環装置など付加的装置を追加で購入する必要が生じ、40万円前倒し請求した。冷却能を向上させるためいくつかの改造案を想定していたが、冷却水循環装置を追加しただけで十分な冷却能力が実現でき、それ以外の装置の追加が不要になった。そのため結果として229753円が未使用額として残った。
色素含有タンパク質の高次集積化による高効率な光の捕集・集約・利用

本研究では、高効率光エネルギー変換系を指向し、ヘムタンパク質環状多量体を鋳型とする光捕集系の高次集積化とその利用を目的とする。具体的には色素間での高効率なエネルギー移動を示す人工光捕集系を、化学的な手法で集積化し、さらにエネルギー利用中心を設けることで、光子密度の低い太陽光を「捕集」「集約」「利用」する人工光合成系の構築を試みる。これは天然の光合成系の良いモデルでもあり、化学的あるいは電気的な光エネルギーの抽出を試み、持続可能社会に向けた高効率光エネルギー利用をめざす。本年度は特に「集約」に注目して研究を実施した。エネルギー密度の低い太陽光の利用を指向し、励起エネルギーを効率良く多電子酸化還元反応に用いるためには、励起エネルギーの「集約」が必要となる。この集約のための鋳型となるタンパク質マトリクスの巨大集合体の調製を試みた。タンパク質マトリクスには、既報のヘムタンパク質6量体HTHPを用いた。巨大集合体の構築は疎水性分子の導入によるミセル型巨大集合化に基づく手法で取り組んだ。このヘムタンパク質において、タンパク質にシステイン残基は全く存在しないので、部位特異的変異導入法によりタンパク質表面に、疎水性分子を化学修飾するためのシステインを導入した。最適位置を決定するために複数の変異体を設計し、調製した。高い疎水性を示す有機分子や高分子にシステインと高い反応性を示すマレイミド基を導入した。結果として、ポリイソプロピルアクリルアミドを修飾したタンパク質は加温により、32度程度で数十nmのミセル状巨大集合体が形成することを明らかにした。さらにヘムを除去した後、ポルフィリノイド類の亜鉛錯体を挿入し、人工光捕集系の構築を実施した。予備的ではあるが、光捕集能を示すことが確認された。得られた成果は、国内外の学会および学術誌において発表した。本研究では、高効率光エネルギー変換系を指向し、ヘムタンパク質環状多量体を鋳型とする光捕集系の高次集積化とその利用を目的とし、本年度は特に「集約」に注目して研究を実施した。集約のための鋳型となるタンパク質マトリクスの巨大集合体の調製を試み、ヘムタンパク質6量体HTHPにポリイソプロピルアクリルアミドを導入し、ミセル型巨大集合化に基づく手法で取り組んだ。まずタンパク質にシステイン残基を部位特異的変異導入法によりタンパク質表面に導入した。システインと高い反応性を示すマレイミド基を末端に有するポリイソプロピルアクリルアミドを化学修飾した。質量分析等の手法により、巨大集合体のビルディングブロックの調製を確認した。次にタンパク質は加温により、32度程度で数十nmのミセル状巨大集合体が形成することが動的光散乱やサイズ排除クロマトグラフィー、原子間力顕微鏡測定により明らかになった。予備的ではあるが、蛍光の消光剤の滴定実験から光捕集能を示すことを示した。今後は、疎水性分子を導入したミセル状集合体の光捕集能の詳細の評価を実施する。さらにそれらを基盤として、光の利用を目的とする触媒部位の導入を試みる。触媒部位については、水素発生触媒として、コバロキシム触媒およびニッケル触媒を設計する。導入法は、静電相互作用を利用する系と共有結合的に複合化する2つの手法を検討する。まず金属触媒の設計と合成を実施する。静電相互作用により担持する系は、プラスとマイナスに帯電した2種類の触媒を合成する。共有結合的な導入には、タンパク質表面に存在するアミノ基であるリジンへの修飾を指向したヒドロキシスクシンイミドエステルを有する触媒を検討する。次に、光増感剤を含むHTHPと複合化し、触媒能の評価を実施し、効率の良い系を探る。それらを巨大集合体に適応し、光捕集能が触媒能に影響するか、評価する。特に光量の変化と触媒能に注目して評価を行い、また巨大集合体の大きさについても触媒能との相関を調べる。最終的に複数の色素を導入し、光の捕集と集約、利用を実現できるタンパク質による光増感色素集合体と触媒部位の複合体を構築する。得られる分子や複合体はそれぞれ吸収スペクトルや円二色性スペクトル、質量分析により同定し、蛍光スペクトルや蛍光寿命測定を実施し、詳細な光化学的挙動を調査する。構造の評価はサイズ排除クロマトグラフィーや原子間力顕微鏡を用いて行う。またデバイス等への利用も考え、基板等への固定化も実施する予定である。本年度は、異なる吸収波長の利用をめざして、異種色素間でのエネルギー移動を指向し、鋳型となるタンパク質マトリクスの調製、このタンパク質に共有結合的に導入可能なドナー色素の合成を行った。部位特異的変異導入法によりHTHPタンパク質表面にシステインを導入した。