hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中世後期から近世に至る掘立棟持柱構造からの展開過程に関する形態史的研究

平成13年度から平成15年度にわたって、棟持柱構造をもつ事例を幅広く猟渉してきた。報告書をまとめるにあたり、収集した大量のデータの資料の整理に時間が掛かった。まだ、棟持柱構造をもつフィールドを調査し残していた。そのため、平成15年度科学研究費補助金研究経過報告書にて述べたように、研究成果の公表を1年おくらせることとした。平成16年度に長野県飯山市のタテノボセ造を実測調査・ヒアリング調査し、これを今回の研究成果に含めた。また、この事例を整理する上で、棟持柱構造に関する既往文献のレビューが要求されるので、本報告書では、参考文献を入念に猟書するとともに、必要に応じて各々の参考文献にコメントを記した。研究を通じて、文献資料、絵画資料、建築遺構、考古学的発掘資料から、数々の類例を調査の上、蒐集してきた。まず、日本で資料を収集する上で、全国の民家修理報告書や民家調査報告書を丹念に調べ上げた。その結果、予想を遥かに超えて、該当する類例を見つけるに至ったが、研究成果報告書の通り、実測図の清書ならびにヒアリングの文字おこしを完了した。とりわけ、調査にあたって、重きをおいたのは長野県と山梨県であり、有意義なデータを収集し得たとともに、旧来の学説をくつがえす論点を多数得ることができた。以上のように幅広い資料調査をおこなった結果、棟持柱構造をもつ構造物を主に文献資料や絵画資料や建築遺構から数多く集めるに至った。研究成果を踏まえて今後の展望を述べたい。まず、棟持柱構造をもつ構造物が建築の歴史のなかでどの程度、祖型として成り立ち得るかといった観点が世界史的視野からみて重要であろう。棟持柱をもつ構造物は石器時代の石絵rock artにはすでにその姿を現していた。また、ヨーロッパ・アルプス周辺地域では、17世紀まで棟持柱をもつ民家が建てられていた。アジアでは、ネパールやベトナムや韓国や台湾などで棟持柱をもつ建造物が確認された。また、日本では、小規模な小屋では現代でも掘立棟持柱構造は確認された。このように幅広い地域のなかで、すこぶる長い年月にわたって確認される棟持柱構造の展開過程を、様々な模式図を用いて通時的に考察するとともに、建築形態として類型化を進めたが、つぎの段階として、海外の事例を収集することで、棟持柱構造のユーラシア的布置を解明していくことが必要である。掘立棟持柱構造の歴史的な展開過程を実証的に考察する本研究が平成13年度になした作業を以下の三項に即して報告する。(1)資料の収集と分析既刊の調査報告書等を通じて建築遺構を猟渉し、網羅的にデータを整理する作業を行い、棟持柱をもつ遺構図面を多数採取した。その結果、純粋な棟持柱構造は少なく、むしろ棟持柱構造と軸部小屋組構造を併せ持つ事例が多数を占める点を明らかにした。また、棟持柱の上部を改修した興味深い事例を数点把握した。これらは掘立棟持柱構造から軸部小屋組構造へ日本の民家が徐々に移行したことを物語る。(2)構造および構法の分析本年度の分析にて捕捉した最大の成果は、ウダツと呼ばれてきた建築用語が棟持柱構造を祖型として派生した建築部位を一貫して指してきたという点である。この成果により、本研究が提唱する棟持柱祖型論の妥当性を、構造および構法ばかりでなく建築用語の点から裏打ちした。(3)比較研究のための海外事例調査平成13年12月にドイツ、スイス、オーストリアを対象に事例調査を行った。最大の成果は、南ドイツのボーデン湖畔のウンターウールディング村の杭上家屋の屋外野外博物館であった。今回の調査で、掘立棟持柱構造が、ヨーロッパにも見られ、その時期が先史から近世までに及ぶ、という観点を確実にした。このことは、本研究が専ら扱おうとしている中世後期から近世に至る時代を越えて、掘立棟持柱構造が広くユーラシア大陸の木造建築の支配的な一形式であった点を示唆する。また、棟持柱構造を捉えた先史の岩絵を多数知った。さらに、棟持柱構造に関する貴重な文献もこの調査中に得ることができた。以上の三項を通じて、掘立棟持柱祖型論の通時的な展望が先史から現代までに及ぶという観点を捕捉した。

とりわけ、調査にあたって、重きをおいたのは長野県と山梨県であり、有意義なデータを収集し得たとともに、旧来の学説をくつがえす論点を多数得ることができた。以上のように幅広い資料調査をおこなった結果、棟持柱構造をもつ構造物を主に文献資料や絵画資料や建築遺構から数多く集めるに至った。研究成果を踏まえて今後の展望を述べたい。まず、棟持柱構造をもつ構造物が建築の歴史のなかでどの程度、祖型として成り立ち得るかといった観点が世界史的視野からみて重要であろう。棟持柱をもつ構造物は石器時代の石絵rock artにはすでにその姿を現していた。また、ヨーロッパ・アルプス周辺地域では、17世紀まで棟持柱をもつ民家が建てられていた。アジアでは、ネパールやベトナムや韓国や台湾などで棟持柱をもつ建造物が確認された。また、日本では、小規模な小屋では現代でも掘立棟持柱構造は確認された。このように幅広い地域のなかで、すこぶる長い年月にわたって確認される棟持柱構造の展開過程を、様々な模式図を用いて通時的に考察するとともに、建築形態として類型化を進めたが、つぎの段階として、海外の事例を収集することで、棟持柱構造のユーラシア的布置を解明していくことが必要である。本研究は掘立棟持柱構造の歴史的な展開過程を国際的な視野のもとで実証的に考察する試みである。掘立棟特注構造とは、掘立の棟持柱が棟木を支える形で、先史・古代から中近世をへて現代の建造物にみられる。この形は梁行の中心柱が棟木を地面から支えるので軸部と小屋組が分離しない。この掘立棟持柱構造の具体的な事例を猟渉することを課題とする本研究は、本年度において、まず民家調査報告書から事例を悉皆的に捕捉した。得られた事例のうち、修理を通じて、棟持柱の上部が切り取られた後に接ぎ木される事例を浮き彫りにすることによって、棟持柱構造から軸部・小屋組構造への展開過程を実証した。かたや、本年度は掘立形式ではない棟持柱構造に注目した。その結果、土台にのる棟持柱構造の実例を、絵画史料と建築遺構と民家調査報告書を通じて、抽出した。この構造は、土地に定着した建物というより、原初的には仮設と移動を伴う建物に見られる一般的な姿であって、とりわけ小規模建造物によく見られたものと見通した。さらに、国際比較のために海外事例調査を進め、調査地域に韓国を選んだ。棟持柱構造をもつ建物はソウルを写した古写真のなかに散見されるとともに、韓国の農村部に散在する小規模な物置小屋などに散見された。この他、中国、台湾、ベトナム、ネパールといった東・東南アジアにおいても棟持柱構造の建物がみられることを確かめた。昨年度に実施した中央ヨーロッパの事例調査を踏まえたとき、掘立棟持柱構造をもつ建物がユーラシア大陸といった広がりとつながりにて、すこぶる長い歴史の中で展開してきたと想定することができる。なお、国内事例調査として、山梨県を選び、来年度への予備調査(外観とヒアリング)を行った。その結果、まさに16世紀末から17世紀前半に描かれた絵画史料に登場する掘立棟持柱構造の小規模建造物とそっくりの建築遺構を発見することができたのは大きな成果といえる。掘立棟持柱構造をもつ建造物の歴史的展開を考察した。掘立棟持柱構造とは、掘立の棟持柱が棟木を支える形式で、古代の伊勢神宮にみられたほか、中近世の小規模建造物にみられた。この形は、梁行の中心柱が棟木を地面から支えるので、軸部と小屋組が分離しない。
高齢者を対象とした標識・サインの視覚機能計測と総合的評価に関する研究

本研究は高齢ドライバーから高齢歩行者までを包含した形で情報提示を設定することを目的としている.今年度は研究の最終年度であり,研究の総括を行った.その知見として,(1)アンケート調査から高齢ドライバーが運転中に気になる項目として,他車両の幅寄せや対向車のライトが特に気になる傾向にあり,夜間の場合の標識の見易さや広幅員道路の掲示位置などの示唆を与えてくれた.(2)実験結果を分析したところ,高齢ドライバーは左側位置の視認が若年ドライバーよりも遅く,とくに動くものに関してはかなりの遅れが生じることが判明した,また,被験者の中には若干脳機能に衰えのある被験者がいたことから,このような高齢ドライバーはかなり内在しているものと考えられる.(3)運転記録データを用いた高齢ドライバーの運転挙動に関する実験を実施した.その結果,高齢ドライバーはブレーキ操作,ハンドル操作ともに事故を引き起こすほどのレベルにはなかったが,交差点付近のブレーキ操作・ハンドル操作で危険な場合もあることが判明した.これらの操作と視覚機能との関係は明らかにはできなかった.(4)全般的に高齢者の運転能力と視覚機能は若年者のそれと比較すると衰えてはいるが,機能を維持している高齢者も多数いた.そのような意味から,高齢者の視覚機能や運転機能は能力に大きな幅があり,その対策を難しいものとしていることが分かった.また,視覚機能の観点からでなく,認知機能の観点からも実験を通じて基礎データを抑えることができた.(5)標識・サイン環境のあり方については,高齢者は視野が狭くなることから左側・右側の見落としが顕著であることから掲載位置についても中央が望ましい.また,反応時間の観点からはコントラストの差のはっきりしたものと漢字の反応時間が早かったため,これらに関しても配慮が必要であることが分かった.本研究は高齢ドライバーから高齢歩行者までを包含した形で情報提示を設定することを目的としている.今年度は研究の最終年度であり,研究の総括を行った.その知見として,(1)アンケート調査から高齢ドライバーが運転中に気になる項目として,他車両の幅寄せや対向車のライトが特に気になる傾向にあり,夜間の場合の標識の見易さや広幅員道路の掲示位置などの示唆を与えてくれた.(2)実験結果を分析したところ,高齢ドライバーは左側位置の視認が若年ドライバーよりも遅く,とくに動くものに関してはかなりの遅れが生じることが判明した,また,被験者の中には若干脳機能に衰えのある被験者がいたことから,このような高齢ドライバーはかなり内在しているものと考えられる.(3)運転記録データを用いた高齢ドライバーの運転挙動に関する実験を実施した.その結果,高齢ドライバーはブレーキ操作,ハンドル操作ともに事故を引き起こすほどのレベルにはなかったが,交差点付近のブレーキ操作・ハンドル操作で危険な場合もあることが判明した.これらの操作と視覚機能との関係は明らかにはできなかった.(4)全般的に高齢者の運転能力と視覚機能は若年者のそれと比較すると衰えてはいるが,機能を維持している高齢者も多数いた.そのような意味から,高齢者の視覚機能や運転機能は能力に大きな幅があり,その対策を難しいものとしていることが分かった.また,視覚機能の観点からでなく,認知機能の観点からも実験を通じて基礎データを抑えることができた.(5)標識・サイン環境のあり方については,高齢者は視野が狭くなることから左側・右側の見落としが顕著であることから掲載位置についても中央が望ましい.また,反応時間の観点からはコントラストの差のはっきりしたものと漢字の反応時間が早かったため,これらに関しても配慮が必要であることが分かった.本研究は道路・公共施設ユーザーとして,高齢者を対象とし,高齢ドライバーから高齢歩行者までを包含した形で様々な情報提示の場を設定することを目的としている.そのため視覚実験を実施し,現在の標識の機能を評価した上で,今後高齢者が安全で安心して移動できる環境づくりについて研究を行う.今年度は高齢ドライバーを考慮した情報提示のあり方について実験を行った.その知見として,(1)一般的な静止視力・動態視力・暗順応試験などの視力試験を実施した.また,当初は運転しながらの環境を計測するために,実走実験を行うことを企画していたが,安全面の問題もあるため運転シミュレータを用いた反応試験を実施した.その結果,高齢ドライバーは若年者よりも一般的な視力にさほど違いはないが,反応試験に関しては平均して0.2秒程度の反応時間遅れが見られた.また,運転視野も狭いことが判明した.(2)画像を見ながらの視線に関する実験を行った.その結果,注視箇所に関しては個人差があり,今後分析を必要とする.(3)脳出血や脳梗塞などの疾病は高齢者に多く見られるため,今回は高次脳機能障害に関する試験を実施した.若年者と比較すると若干その傾向が見られるため今後注意深く分析するつもりでいる.(4)歩行環境については電動車いすの利用状況を把握することが出来た.電動車いすの利用で高齢者のモビリティは23kmに伸びるという予測が出来たため,来年度以降も自動車を始めとする私的交通手段と高齢者のモビリティについて分析を深めて行くつもりである.また痴呆性高齢者の外出環境も調査し,歩車分離や明確な歩行者横断信号の必要性が判明した.(5)来年度は今年度実施した実験結果をもとに運転環境における標識・サインのあり方を検討すること,および高齢歩行者を対象にした実験を実施して歩行環境における標識・サインの方向性を考察することを予定している.本研究は道路・公共施設ユーザーとして,高齢者を対象とし,高齢ドライバーから高齢歩行者までを包含した形でドライバー・歩行者の特性を考慮した様々な情報提示を設定することを目的としている.

そのため実験および各種調査を実施し,今後高齢者が安全で安心して移動できる環境づくりについて研究を行う.今年度は高齢ドライバーを考慮した道路上での運転挙動計測実験とアンケート調査を行った.その知見として,(1)アンケート調査から高齢ドライバーが運転中に気になる項目として,他車両の幅寄せや対向車のライトが特に気になる傾向にあり,夜間の場合の標識の見易さや広幅員道路の掲示位置などの示唆を与えてくれた.(2)昨年度実施した実験結果を分析したところ,高齢ドライバーは左側位置の視認が若年ドライバーよりも遅く,とくに動くものに関してはかなりの遅れが生じることが判明した.また,被験者の中には若干脳機能に衰えのある被験者がいたことから,このような高齢ドライバーはかなり内在しているものと考えられる.(3)歩行環境については高齢者の利用が著しく増加している電動車いすの行動特性を知ることが出来た.とくに,電動車いすの利用で高齢者のモビリティは23kmに伸び,彼らの安全性の確保と案内システムなどの重要性が判明した.同様に痴呆性高齢者に対するアンケート調査でも,歩車分離や明確な歩行者横断信号には危険が多く内在しており,場所によっては彼らの対策の必要性も判明した.(4)今年度は運転記録データを用いた高齢ドライバーの運転挙動に関する実験を実施した.今年度は実験のセッティングおよび実験のフィールド作りが主となったため,実際の高齢ドライバーを対象にした実験を来年度に実施し,危険箇所や危険挙動を分析しながら高齢ドライバーにとって適切な標識・サインのあり方に関する考察を予定している.(5)来年度は今年度実施した実験結果を実際の高齢ドライバーを対象にした運転記録から標識・サインのあり方を検討すること,およびこれまで高齢歩行者を対象にしたアンケート調査を分析することで歩行環境における標識・サインの方向性を考察することを予定している.本研究は高齢ドライバーから高齢歩行者までを包含した形で情報提示を設定することを目的としている.今年度は研究の最終年度であり,研究の総括を行った.その知見として,(1)アンケート調査から高齢ドライバーが運転中に気になる項目として,他車両の幅寄せや対向車のライトが特に気になる傾向にあり,夜間の場合の標識の見易さや広幅員道路の掲示位置などの示唆を与えてくれた.(2)実験結果を分析したところ,高齢ドライバーは左側位置の視認が若年ドライバーよりも遅く,とくに動くものに関してはかなりの遅れが生じることが判明した.また,被験者の中には若干脳機能に衰えのある被験者がいたことから,このような高齢ドライバーはかなり内在しているものと考えられる.(3)運転記録データを用いた高齢ドライバーの運転挙動に関する実験を実施した.その結果,高齢ドライバーはブレーキ操作,ハンドル操作ともに事故を引き起こすほどのレベルにはなかったが,交差点付近のブレーキ操作・ハンドル操作で危険な場合もあることが判明した.これらの操作と視覚機能との関係は明らかにはできなかった.
生涯にわたる読書能力の形成に関する総合的研究

平成18年度は次の調査研究を行った。1)質問紙調査平成18年度は、平成18年8月に、成人を対象としたインターネット調査を全国の男性、女性各半数となるように2800件を抽出して実施し、その結果1009名の回答を得た。その主な質問項目は、(1)読書行動(日常の読書量などの読書週間と読書分野などの嗜好性、選書の方法や本の取得法など)、(2)読書能力(基本的言語的能力、表現力、論理的解釈力、共感力、実践力)、(3)内発的要因(読者の興味や関心、特定分野の知識の量、経験など)、(4)外発的要因(親や友人などの影響や図書館や書店の利用、読書時間の有無)などである。2)日本の事例研究調査:18年度には、日本の各地で展開されている代表的な読書教育プログラムを収集するための事例研究として、「子育て支援図書館」の事例について調査研究を行った。3)国際事例研究調査:先進的な読書教育運動を実施している諸国について、平成19年度には、アジア地域(中国)、欧米地域(カナダ)を対象としてそれぞれ1名を派遣、中国とカナダの図書館活動について、読書教育の実態とプログラムを収集するための面接事例調査を実施した。以上の調査結果と16、17年度の結果をとりまとめ、最終報告書を作成した。平成16年度は次の調査研究を行った。1)質問紙調査読書行動及び読書能力に関する質問紙調査を、平成16年度はまず、青少年を対象にした学校調査の質問紙(小学生版)の作成・検討とインターネットによる大学生調査(約千名対象)を実施した。主な質問項目は、(1)読書行動(日常の読書量などの読書習慣と読書分野などの嗜好性、選書の方法や本の取得法など)、(2)読書能力(基本的言語的能力、表現力、論理的解釈力、共感力、実践力)、(3)内発的要因(読者の興味や関心、特定分野の知識の量、経験など)、(4)外発的要因(親や友人などの影響や図書館や書店の利用、読書時間の有無)などである。2)日本の事例研究調査:初年度には、日本の各地で展開されている代表的な読書教育プログラムを収集するための事例研究として、「本の学校」、「ブックスタート」、「朝の読書」推進活動、「読書コミュニティ」の4つの事例について調査研究を行った。3)国際事例研究調査:先進的な読書教育運動を実施している諸国について、平成16年度には、世界各国にその支部を持つアメリカ合衆国の国際読書協会(IRA)を対象とし2名を派遣、その教育運動の実態とプログラムを収集するための面接事例調査を実施した。平成17年度は次の調査研究を行った。1)質問紙調査平成17年度は、7月9月にかけ、第1回の読書行動及び読書能力に関する質問紙調査を、4地域で小学生1501名、中学生829名を対象に実施した。さらに、同じ地域を対象として、小学生1508名、中学生797名の調査を実施した。その主な質問項目は、(1)読書行動(日常の読書量などの読書習慣と読書分野などの嗜好性、選書の方法や本の取得法など)、(2)読書能力(基本的言語的能力、表現力、論理的解釈力、共感力、実践力)、(3)内発的要因(読者の興味や関心、特定分野の知識の量、経験など)、(4)外発的要因(親や友人などの影響や図書館や書店の利用、読書時間の有無)などである。2)日本の事例研究調査:2年度には、日本の各地で展開されている代表的な読書教育プログラムを収集するための事例研究として、病院内の「患者図書館」、及び「音楽図書館」の2つの事例について調査研究を行った。3)国際事例研究調査:先進的な読書教育運動を実施している諸国について、平成17年度には、欧米地域を対象として2名を派遣、スウェーデン及びフィンランドの北欧地域と、フランスの図書館活動について、読書教育の実態とプログラムを収集するための面接事例調査を実施した。1)質間紙調査

平成18年度は、平成18年8月に、成人を対象としたインターネット調査を全国の男性、女性各半数となるように2800件を抽出して実施し、その結果1009名の回答を得た。その主な質間項目は、(1)読書行動(日常の読書量などの読書習慣と読書分野などの嗜好性、選書の方法や本の取得法など)、(2)読書能力(基本的言語的能力、表現力、論理的解釈力、共感力、実践力)、(3)内発的要因(読者の興味や関心、特定分野の知識の量、経験など)、(4)外発的要因(親や友人などの影響や図書館や書店の利用、読書時間の有無)などである。2)日本の事例研究調査:18年度には、日本の各地で展開されている代表的な読書教育プログラムを収集するための事例研究として、「子育て支援図書館」の事例について調査研究を行った。3)国際事例研究調査:先進的な読書教育運動を実施している諸国について、平成18年度には、アジア地域(中国)、欧米地域(カナダ)を対象としてそれぞれ1名を派遣、中国とカナダの図書館活動について、読書教育の実態とプログラムを収集するための面接事例調査を実施した。以上の調査結果と16、17年度の結果をとりまとめ、最終報告書を作成した。
モータードメイン以外の機能ドメインを合わせ持つミオシン分子の検索

これまでの研究で、アクチン細胞骨格動態を研究するための良いモデル系である細胞性粘菌から新規のミオシン2種(MyoK,MyoM)を発見し、発現時期、遺伝子欠損株の表現型について検討を行ってきた。今年度は、MyoMの細胞内局在についてさらに検討を加えた。昨年度の終わりに、GFPを融合したGFP-MyoMの作製を行い、GFP-MyoM高生産株では、著しい生育速度の低下がみられること、GFP融合蛋白質が細胞内小胞の膜に局在することを明らかにした。今年度はGFP-MyoMが局在している小胞が細胞内のどの小胞かについて検討した。可能性として飲作用で培地を取り込んでできるマクロピノソームと浸透圧応答に関与していると考えられる収縮液胞がある。後者のマーカーであるカルモジュリンとの共局在を検討するため、細胞性粘菌のカルモジュリンに対する抗体を用いた間接蛍光抗体法でMyoMとの2重染色を行ったところ、両者は異なるパターンを示した。高発現により成育が遅くなるのは飲作用の低下による栄養の取り込みの低下である可能性も考えるとMyoMが飲作用に関わりマクロピノソームに局在する可能性が示唆された。今年度の終了までに、マクロピノソームを蛍光デキストラン染色し、またその膜をRacFで染色して共局在を調べる予定であり、現在RFP-RacFを構築中である。
洗浄機構に関わる流体力の検討-界面活性剤水溶液及びO/W型エマルションのレオロジー挙動-

洗浄における汚れの除去機構を考える場合,洗液中の界面活性剤や洗浄補助剤による化学的作用とともに,外部から被洗物に与えられる物理的作用も非常に重要な要因を占めている.本研究は,物理的作用の一つである洗浄液の持つ流体力に着目したもので,界面活性剤水溶液を中心に,汚れ除去を効果的に行うためのより有効な流体力の作用を解明することを目的とした.特に今回は,水および各種界面活性剤水溶液といった洗浄前の溶液とともに,今回は特に汚れを含んだ洗浄後の溶液(O/Wエマルション)を対象として研究を進めた.試料として,昨年に引き続き,ノニオン系界面活性剤ポリオキシエチレンラウリルエーテル(AE)を用い,エチレンオキサイドのモル数が10(AE10)と23(AE23)の2種類を対象とし,それぞれ0.5w%の水溶液を調製した.汚れモデルとなる油性物質にはオレイン酸(OA)を用い,0.5w%AE水溶液に対して0.5w%,1.0w%,2.0w%の割合で添加した3種類のエマルション(o/w型)を調製した.エマルションの調製にはHomoMixerを用い,回転数1000-4000rpmで30秒ミキシングした.測定装置として,E型デジタル粘度計にコーンロータを装着して粘度,せん断速度,せん断応力を測定し,光学顕微鏡にデジタルカメラ,モニタを接続してエマルションの状態を観察し,さらに画像をコンピュータに取り込み,画像解析ソフトで油滴の面積,円相当径,面積率,個数などを算出し,分子量や親水基の大小がおよぼす影響を明らかにした.得られた結果は以下の通りである.1.調製したすべてのエマルションともせん断速度の増加とともにせん断応力が上昇し,直線関係が認められたことから,ニュートン流体の性質を有することが確認できた.2.界面活性剤水溶液の粘度は,測定温度20°C,30°C,40°CともAE23がAE10より高く,分子量が大きいほど粘度の高い傾向が認められた.3.一方,エマルションの粘度は,HomoMixerの回転数1000rpm,2000rpm,3000rpm,4000rpmともAE10がAE23より高く,界面活性剤水溶液とは逆の結果を示した.これは,重量濃度で調製した今回のエマルションの場合,同一体積中に含まれる活性剤分子の数を比較すると,AE23より分子量の小さいAE10の方が多いと考えられ,乳化剤の多い分オイルドロップの粒子径も小さくなり,粘度も増加したと解釈できる.これに関しては,モル濃度で調製して分子数を統一するなどの検討が今後必要になると判断された.洗浄における汚れの除去機構を考える場合,洗液中の界面活性剤や洗浄補助剤による化学的作用とともに,外部から被洗物に与えられる物理的作用も非常に重要な要因を占めている.本研究は,物理的作用の一つである洗浄液の持つ流体力に着目して検討したものである,すなわち,水および各種界面活性剤水溶液といった洗浄前の溶液とともに,今回は特に汚れを含んだ洗浄後の溶液(O/Wエマルション)を対象として研究を進めた.試料として,イオン交換水を用いて,界面活性剤(AE(23),AE(10),LAS,SDS,BC)を0.5w%または1.0w%に調製した水溶液と,オレイン酸を0.5%,1.0%,2.0%の割合で添加して調製したエマルション,さらに油性物質4種(オレイン酸,流動パラフィン,スクアレン,トリオレイン)について粘度を測定した.さらにその値からせん断速度,せん断応力を算出した.また,各溶液の表面張力の測定,エマルションの顕微鏡観察,コンピュータによる画像解析を行い,洗浄前の界面活性剤単独溶液および洗浄後のO/Wエマルションが持つ物性を明らかにし,洗浄作用にもたらす影響を探った.エマルションの調製にはHomoMixerを用い,回転数1000-4000rpmで30秒ミキシングした.測定装置として,E型デジタル粘度計にコーンロータを装着して粘度,せん断速度,せん断応力を測定し,光学顕微鏡にデジタルカメラ,モニタを接続してエマルションの状態を観察し,さらに画像をコンピュータに取り込み,画像解析ソフトで油滴の面積,円相当径,面積率,個数などを算出した.現在までに得られた結果は以下の通りである.1.画像解析の結果,各エマルション中の油滴はHomoMixerの回転数が低いほど大きいが数は少なく,回転数が高いほど小さくて数が多いという結果が顕著に現れた.粒子径は0-50μmの範囲であったが,特に0-5μmの小さい粒子がほとんどを占めた.2.エマルションの粘度を測定した結果,HomoMixerの回転数の増加とともに粘度が低くなるという当初の予想とは異なった結果が得られた.さらに解析した結果,粘度に影響を与える要因として以下の2点が確認された.a.油滴が細かいほど水-油界面の表面積が増大するため粘度が高くなる.b.油滴がある程度大きくなると高粘度のオレイン酸の影響を受けて粘度が高くなる.このことから,オレイン酸添加濃度が低いエマルションは要因aの影響が大きく,添加濃度が高いエマルションは要因bが支配的であることが明らかになった.しかし,この2点の要因が粒子径のどの段階でより大きく関わるのかを今後明らかにする必要性が認められた.洗浄における汚れの除去機構を考える場合,洗液中の界面活性剤や洗浄補助剤による化学的作用とともに,外部から被洗物に与えられる物理的作用も非常に重要な要因を占めている.

本研究は,物理的作用の一つである洗浄液の持つ流体力に着目したもので,界面活性剤水溶液を中心に,汚れ除去を効果的に行うためのより有効な流体力の作用を解明することを目的とした.特に今回は,水および各種界面活性剤水溶液といった洗浄前の溶液とともに,今回は特に汚れを含んだ洗浄後の溶液(O/Wエマルション)を対象として研究を進めた.試料として,昨年に引き続き,ノニオン系界面活性剤ポリオキシエチレンラウリルエーテル(AE)を用い,エチレンオキサイドのモル数が10(AE10)と23(AE23)の2種類を対象とし,それぞれ0.5w%の水溶液を調製した.汚れモデルとなる油性物質にはオレイン酸(OA)を用い,0.5w%AE水溶液に対して0.5w%,1.0w%,2.0w%の割合で添加した3種類のエマルション(o/w型)を調製した.エマルションの調製にはHomoMixerを用い,回転数1000-4000rpmで30秒ミキシングした.測定装置として,E型デジタル粘度計にコーンロータを装着して粘度,せん断速度,せん断応力を測定し,光学顕微鏡にデジタルカメラ,モニタを接続してエマルションの状態を観察し,さらに画像をコンピュータに取り込み,画像解析ソフトで油滴の面積,円相当径,面積率,個数などを算出し,分子量や親水基の大小がおよぼす影響を明らかにした.得られた結果は以下の通りである.1.調製したすべてのエマルションともせん断速度の増加とともにせん断応力が上昇し,直線関係が認められたことから,ニュートン流体の性質を有することが確認できた.2.界面活性剤水溶液の粘度は,測定温度20°C,30°C,40°CともAE23がAE10より高く,分子量が大きいほど粘度の高い傾向が認められた.3.一方,エマルションの粘度は,HomoMixerの回転数1000rpm,2000rpm,3000rpm,4000rpmともAE10がAE23より高く,界面活性剤水溶液とは逆の結果を示した.これは,重量濃度で調製した今回のエマルションの場合,同一体積中に含まれる活性剤分子の数を比較すると,AE23より分子量の小さいAE10の方が多いと考えられ,乳化剤の多い分オイルドロップの粒子径も小さくなり,粘度も増加したと解釈できる.これに関しては,モル濃度で調製して分子数を統一するなどの検討が今後必要になると判断された.
金色知覚の脳内処理経路における特異性の心理物理学・脳機能イメージング法による解明

本研究では、金色知覚の特異性の有無の解明のために、光沢弁別と視覚探索の心理物理実験および脳波計測実験を行なった。光沢弁別実験では、刺激の光沢度レベルにかかわらず、金色刺激の光沢度閾値には他の色に比べて特異性は見られなかった。視覚探索実験では、目標刺激の結合探索を行い、検出するまでの応答時間を測定したが、金色刺激が他の色度刺激に比べて、応答時間に差があることは認められなかった。脳波計測実験では、オドボール課題を用いて脳波パターンを計測した。その結果、金色刺激と赤色刺激間に差が見られた。結果を総合して、金色知覚には、視覚系初期過程では特異性はないが、高次中枢レベルでは特異性があることが示唆された。27年度は、まず、金色の見えの色覚特性上の特異性を明らかにするために、予備的な心理物理学実験を行った。実験装置を製作し、光沢感をマッチングする実験手法を用いて、物体表面の色相が光沢感に及ぼす影響について調べた。コンピュータグラフィックスにより、3次元物体のテスト画像を作成し、液晶ディスプレイ上に呈示した。被験者は刺激を単眼で観察した。2つの刺激を並置し、一方をテスト刺激、他方をマッチング刺激とした。刺激の色は,赤,緑,青,黄のいずれかであった。テスト刺激の鏡面反射率は一定であった。被験者は、左右の刺激の光沢感が一致するように、マッチング刺激の鏡面反射率を調整した。実験結果から、鏡面反射率が等しい場合、赤と黄は緑や青よりも光沢感が高く知覚される傾向があることが明らかになった。次に、28年度から行う視覚刺激観察時の被験者の脳波計測のための準備を行った。シールドルーム内での視覚刺激提示装置の設置、脳波計測器の整備、ダミー刺激を用いた脳波計測の実施を行った。また、次年度に行う視覚刺激作成のための準備を行った。想定される視覚刺激をコンピュータグラフィックスにより作成するためのプログラムの準備と運用を確認した。当初計画では、金や金色は文化的に特別な意味をもつことから、光沢感において黄色が特異的であることを予測した。実験結果は、黄色は緑や青よりも光沢感が高く知覚される傾向があることを示したが、予想に反して、赤も黄色と同程度の効果をもつことが明らかになった。光沢のある赤は銅色として知覚され、金属の光沢として金と同程度になじみがあるためにこのような結果になったことも考えられる。現状ではまだ予備実験的な結果であるが、以上のように、興味深い結果が得られつつある。28年度のさらなる精緻な実験に期待できる。また、27年度は28年度の実験(脳波計測)の準備期間であり、脳波計測に必要な機器類の整備、実験室の準備、視覚刺激提示のための準備など行い、目的を達成するための実験準備は概ね整った。本年度は、本研究の目的である金色知覚の特異性の有無の解明のために、光沢弁別と視覚探索の心理物理実験と脳波計測実験を行なった。光沢弁別実験では、刺激として、3D-CGを用いて4色、(x, y)=赤(0.397, 0.311)、黄(0.424, 0.430)、緑(0.250, 0.412)、青(0.211, 0.286)の刺激物体を作成した。形状として、金平糖、赤血球、ポットの3種類、参照刺激の鏡面反射率としての光沢度を5レベル用いた。4個の刺激(同色あるいは異色)の中の1個の刺激に増分光沢度を付加し,被験者は増分光沢度の刺激を検出するという方法で,4AFCの恒常法により光沢弁別閾値を測定した。その結果、同色定時の場合は、参照刺激の光沢度レベルにかかわらず、金色の光沢度閾値は他の刺激色と差があることは認められなかった。異色呈示の場合は、色度による違いはあるが、金色の特異性は見られなかった。視覚探索実験では、刺激は光沢弁別実験と同様である。目標刺激として色度と光沢度の組み合わせが1通りの刺激を設定し(結合探索)、複数の妨害刺激の中から目標刺激を検出するまでの応答時間を測定した。刺激数としては、16、32、64個を用いた。目標刺激と妨害刺激の光沢度の差はパラメータとして設定した。結果として、金色刺激が他の色度刺激に比べて、差のある応答時間を示したという特異性は認められなかった。脳波計測実験では、オドボール課題を用いて全頭からの脳波パターンを計測した。刺激は心理物理実験と同様である。光沢度が0の刺激を参照刺激として全体の80%呈示、光沢度が1の刺激をオドボール刺激として全体の20%呈示とした。以上の結果から、金色知覚には、視覚系初期過程では特異性はないが、高次中枢レベルでは特異性があることが示唆された。

視覚探索実験では、目標刺激の結合探索を行い、検出するまでの応答時間を測定したが、金色刺激が他の色度刺激に比べて、応答時間に差があることは認められなかった。脳波計測実験では、オドボール課題を用いて脳波パターンを計測した。その結果、金色刺激と赤色刺激間に差が見られた。結果を総合して、金色知覚には、視覚系初期過程では特異性はないが、高次中枢レベルでは特異性があることが示唆された。28年度は、当初予定していたNIRSを用いた脳機能イメージング実験に代わり、より事件的な分解能が優れている脳波計測を行うことが主な目的である。そのために、心理物理学実験による金色知覚の特異性の解明に加えて、脳波計測のために最適な刺激条件を決めることを行う。心理物理学実験では、特に、被験者が初めて刺激を観察した際は、光沢のある黄色の刺激は金を想起させ、明らかに他の色相とは異なる特異的な印象であるが、緑や青の刺激とともに黄色の刺激を繰り返し観察しているうちにその印象は徐々に薄れていく傾向があることを考慮して、馴化の影響を小さくするために、一人の被験者に対する試行の繰り返し回数は少なくし、被験者の数を多くするなどの工夫が必要である。脳波計測では、金色知覚の特異性を考慮して、視覚領域だけではなく、頭頂葉や前頭葉を含めた領域までを計測対象とする。金色表面刺激とその他の刺激を被験者に呈示し、被験者は呈示された刺激の色名を応答する課題を行う。刺激は被験者が応答するまで呈示され、その後、灰色の背景が呈示された後に次の刺激が呈示される。被験者はこの課題を40秒間繰り返し、20秒間の休憩を挟んで、その後同様に課題と休憩を繰り返す。これを10回繰り返す。チャンネル毎に得られた計測値は前処理を行った後に、休憩毎の刺激呈示前の10秒間と刺激呈示後の10秒間の値の差から刺激呈示の効果をみる。以上の測定で有意差が出るチャンネルから金色表面刺激の特異性を明らかにする。情報学27年度に当初予定していた物品費と人件費の使用に対して変更が生じ、研究を効果的に進めるために、この変更額を28年度に用いることとした。そのために次年度使用額が生じた。変更理由は実験刺激を作成するためのプログラミング担当者の雇用が困難であり、予定通りにはいかなかったこと、また、プログラミング担当者が使用するためのコンピュータやソフトウエアの購入を行わなかったことである。ただし、研究自体は、実験刺激及び実験プログラムを他の方法により作成したため、概ね順調に進んでいる。28年度は実験刺激の作成を担当する雇用者を早期に確保すること、実験刺激の作成の環境を整えることのためにこの経費を使用する。これにより、28年度に行う心理物理学実験と脳波計測実験を早めに実行することにより、実験を効率よく進める計画である。
分子拡散画像(diffusion inaging)による神経症患の研究

本研究は、NMRによる水分子の拡散係数の測定法を主に応用し、種々の中枢神経症患の病態解析を行うことにある。実験的には、脳虚血脳浮腫、水頭症などの動物実験モデルを用いて、病変部における水分子の動的状態の変化(分子拡散)および神経線維の方向性(異方性)を検討し、拡散強調画像として捉えることができた。さらに、臨床的には、実験的検討で開発したパルス系列を応用し、臨床有用性を確認した。1.動物実験用NMR装置に拡散強調画像のパルスシ-クエンスを開発し、ラットの正常脳および脳虚血、脳浮腫(細胞障害性、血管原性、間質性脳浮腫)モデルを作成し、これらを対象に拡散強調画像を測定した。従来からの脳浮腫の分類の特徴を、分子拡散と拡散に伴う組織の異方性の点からきわめて明瞭に区別することが可能となった。1)細胞障害性脳浮腫;急性期脳梗塞、TET中毒の場合では、組織中の水の拡散は制限され(遅い拡散)分子拡散強調画像では、高信号を呈した。また、各軸に対する異方性は乏しかった。2)血管原性脳浮腫;凍結損傷による血管性脳浮腫では、組織中の水の拡散は速く、画像上は低信号領域としてみられた。また、異方性が白質線維の走行に沿った形で見られた。3)間質性脳浮腫;水頭症モデルにみられるこの白質の浮腫では、極めて速い拡散を示し、画像上では強い低信号として見られ、異方性は中程度であった。B.臨床用MRIに拡散強調画像を可能とし、臨床検討を行った。その結果、嚢胞は著明に速い拡散を、一般の脳腫瘍では速い拡散がみられたが、組織型によって若干異なった。腫瘍周囲の脳浮腫や急性期脳梗塞では遅い拡散がみられ、実験結果と良く一到した。また、他の検査で境界が不明瞭なEpidermoidでは、拡散強調画像で腫瘍の境界が明らとなった。本研究は、NMRによる水分子の拡散係数の測定法を生体に応用し、種々の中枢神経疾患の病態解析を行うことにある。具体的には従来、われわれがNMR測定法の生体への応用を目指して研究対象としてきた、脳虚血、脳浮腫などの動物実験モデルを用いて、病変部における水分子の動的状態の変化を検討し、拡散強調画像として捉えることができた。1.動物実験用NMR装置に拡散強調画像のパルスシ-クエンスを開発し、ラットの正常脳および脳虚血、脳浮腫モデルを作成し、これらを対象に測定を行った。現在までの成果として、脳虚血の発生1時間後の超急性期の時期では、通常のMRI画像(T1,T2強調画像)では病巣を検出できなかったが、拡大強調画像では虚血部位が明らかに周囲の正常脳組識に比べて高信号領域として抽出された。これによって、発作直後に病巣部位の検出がきわめて困難であった脳梗塞病巣の特定が可能となり、脳梗塞の診断および治療方針の決定に有用となろう。さらには、脳虚血で生じる虚血性脳浮腫(細胞障害性脳浮腫)では、拡散強調画像で高信号領域となったが、凍結損傷による血管性脳浮腫では低信号領域としてみられた。これは、虚血性脳浮腫では水分子の拡散が限定され拡散係数が小さくなるのに対して、血管性脳浮腫では水分子の拡散が限定されずに拡散係数が大きくなることを示している。従来、脳浮腫の原因による違いを画像化することができなかたが、拡散強調画像によって可能となった。2.臨床応用では、パルスシ-クエンスの一部を臨床用MRIに移植し、予備研究を開始している。正常脳組識と脳腫瘍では拡散強調画像にて異なった画像を示すことがわかった。

腫瘍周囲の脳浮腫や急性期脳梗塞では遅い拡散がみられ、実験結果と良く一到した。また、他の検査で境界が不明瞭なEpidermoidでは、拡散強調画像で腫瘍の境界が明らとなった。
長鎖アルキル基を有する酸化還元系分子の集積化:次元的秩序性の実現と外部刺激制御

長鎖アルキル基を有する酸化還元系分子の集積化に向け,前年度は酸化還元系分子を非対称化させることで新たな特性の付与を目指した研究を展開した。本年度の研究では,ジアリールエテニル型化合物のアリール基上に水溶性置換基を導入することで,ジカチオン状態と中性状態のどちらも水に可溶な酸化還元系の構築を目指した。今回合成した7種類の化合物は,酸化種が共役で安定化されるもの,オリゴマー化するもの,あるいは分子内で環化するものなど,中心骨格の種類により特徴づけられる様々な応答挙動を示すと期待した。さらに,ジアルキルアミノフェニル基を有するカチオン種は水中でも安定であるため,可逆な酸化還元に基づくエレクトロクロミズム挙動は水中でも観測できると考えた。合成は,ジアルデヒド体を出発物質とするWittig-Horner反応により行い,7つの水溶性化合物をそれぞれ良好な収率で得た。これらの化合物はヨウ素により容易にカチオン種へと酸化され,得られた酸化種はZn還元により元の中性体を再生することを確認した。続いて電気化学応答を調査すると,中心骨格にアントラセンを有する誘導体がジクロロメタン中と水中のどちらでも等吸収点を有するクリーンな酸化還元挙動を示し,キノイド型の酸化種と相互変換することを明らかにした。また,ビナフチル型誘導体においては分子内での結合形成・切断に伴って可逆性の高い酸化還元挙動を示すことを見出した。これらの誘導体は有機溶媒及び水に十分可溶であるため,溶媒による酸化還元挙動の変化や,長鎖アルキル基の効果による水中での凝集体の観測など,さらなる展開が期待できるものである。長鎖アルキル基を有する酸化還元系分子の集積化に向け、これまでに多重入力-多重出力応答を示す酸化還元系分子を構築し、応答機能について検討を進めてきた。一方、液晶やゲルのような次元的秩序性はデバイスを構築する際の重要なバルクであり、集合化状態でのみ発現する特異な機能の実現も可能である。そこで、酸化還元系分子を利用した分子デバイスの実現を目指し、研究を展開した。本年度は、中性、あるいは酸化状態のいずれにおいても液晶相が発現し得るものをターゲットとしてビス(ジアリールエテニル)チオフェン、ビチオフェン、ターチオフェン型の分子をデザインし、中心のチオフェンコア数やアルキル鎖長の異なるものについて系統的な合成、評価を行った。それぞれの誘導体についてUV/Visスペクトルや蛍光スペクトル、サイクリックボルタンメトリー測定を行い、液晶性の評価においては九州大学へ出向して研究を行った。その結果、アミノ基を有する誘導体では一波二電子の可逆な酸化還元波が観測されるのに対し、アルコキシ基を有する誘導体では二段階の可逆な一電子酸化還元波が観測されるなど、置換基に応じた特異な挙動が観測された。また、アルコキシ基を有する誘導体では蛍光強度も大きく、多重出力型のエレクトロクロミズム挙動を示した。さらに、これらの化合物はコアの数や置換基、アルキル鎖長によりスペクトル特性が段階的に変化するため、ファインチューニングの可能な酸化還元系分子となることを明らかとした。一方、液晶やゲルといった集合化状態の実現には至っていないが、これらの系統的な評価により、次年度以降の研究に対する重要な指針が得られたと考えている。長鎖アルキル基を有する酸化還元系分子の集積化に向け、これまでにキラルなビナフチル骨格を有する多重入力-多重出力型応答系分子やビス(ジアリールエテニル)チオフェン基本骨格とする多重出力型エレクトロクロミズム系の構築を行ってきた。それに加えて集合化状態でのみ発現する特異な機能の実現を目指して研究を展開している。本年度は、酸化還元系分子を非対称化させることで新たな特性の付与を目指した研究を展開することとした。本研究に先立ち、対称なヘキサフェニルエタン誘導体は可逆なエレクトロクロミズム系となることが知られているが、非対称化することで中間体が関与する特異な三色クロミズム応答を示す。ここで、前駆体であるジオールの合成は通常のバッチ型では非常に低収率であったが、フローマイクロ法を適用することで選択的なモノリチオ化を経由する反応が可能となり、収率の改善とともに求電子剤を変えるだけで様々な置換体を合成することに成功した。ここで、一方のジアリールメタン部に点不斉を導入したジカチオンにおいて溶媒の極性に依存するジアステレオ優先性が発現し、分子内不斉転写に基づく円二色性活性増幅が観測された。この非対称誘導体においても三色クロミズム応答を観測できたが、円二色性スペクトルにおいても三色クロミズム応答を実現させるためさらなる研究を展開している。また、一方のジアリールメチル部にのみ長鎖アルキル基を導入することにも成功したが、これらは液晶性の獲得により酸化還元系分子の集積化の実現が可能と考え、検討を進めているところである。効率的に非対称化する方法を確立したことにより、新規酸化還元系分子の設計や応答系への展開の幅が広がったことになる。

今回合成した7種類の化合物は,酸化種が共役で安定化されるもの,オリゴマー化するもの,あるいは分子内で環化するものなど,中心骨格の種類により特徴づけられる様々な応答挙動を示すと期待した。さらに,ジアルキルアミノフェニル基を有するカチオン種は水中でも安定であるため,可逆な酸化還元に基づくエレクトロクロミズム挙動は水中でも観測できると考えた。合成は,ジアルデヒド体を出発物質とするWittig-Horner反応により行い,7つの水溶性化合物をそれぞれ良好な収率で得た。これらの化合物はヨウ素により容易にカチオン種へと酸化され,得られた酸化種はZn還元により元の中性体を再生することを確認した。続いて電気化学応答を調査すると,中心骨格にアントラセンを有する誘導体がジクロロメタン中と水中のどちらでも等吸収点を有するクリーンな酸化還元挙動を示し,キノイド型の酸化種と相互変換することを明らかにした。また,ビナフチル型誘導体においては分子内での結合形成・切断に伴って可逆性の高い酸化還元挙動を示すことを見出した。これらの誘導体は有機溶媒及び水に十分可溶であるため,溶媒による酸化還元挙動の変化や,長鎖アルキル基の効果による水中での凝集体の観測など,さらなる展開が期待できるものである。化合物の非対称化を行うため、フローマイクロ法の技術を習得し、学会発表や論文発表などを通じて十分に成果を発表することができた。フロー合成法は、今後の研究を進めていく上でも非常に重要な手法である。例えば、様々な化合物の非対称化が実現可能になることから酸化還元系分子の集積化に向けて、非対称化によってのみ発現する新たな特性や酸化還元特性が期待される。研究は計画以上に進展しており、初期の計画にもある集合化状態の実現と外部刺激制御に向けた研究をさらに展開していく予定である。具体的には、酸化還元系分子の集積化を実現するために新たな分子設計を行い、分子内に長鎖アルキル基と親水性の置換基を導入することとした。そのような物質は有機溶媒にも水にも可溶となり、酸化還元挙動はどちらの溶媒中でも観測可能であると期待されるものである。また、このものは水中で集合体を形成すると考えられ、溶媒の違いにより異なる応答挙動を示すと予想される。
高精度電子カップリング計算による生体励起エネルギー移動の解明

励起状態にある分子から近傍に存在する別の分子へ励起エネルギーが移動する現象は励起エネルギー移動(EET)と呼ばれている。EETを研究する際に重要となるのが電子カップリングと呼ばれる「光励起・脱励起に関わる電子の相互作用」である。しかしながら、従来法の双極子・双極子近似では電子カップリングを計算できない場合が多く、EETの研究対象は電子カップリングの計算可能な系に限定されているのが現状である。この問題に対し、私は電子遷移密度を用いたTDFI法や遷移多極子を用いたTrESP-CDQ法を考案し、双極子・双極子近似の適用できなかった系に対しても高精度な電子カップリング計算を実現してきた。計算法の適用範囲をさらに拡張させるため、昨年度までにTrESP-CDQ法とQM/MM法を組み合わせたプログラムを作成し、溶媒やタンパク質といった環境の効果を取り込んだ形で電子カップリング計算を行えるようにした。また、従来のTDFI法やTrESP-CDQ法では色素の電子状態を用いて電子カップリングを計算していたが、色素の振動状態も考慮することで振電カップリングを記述できるよう理論を拡張した。本計算法を光合成アンテナ系へ適用するため、今年度は構造最適化の作業を行った。所有する計算機をフル稼働させて作業を行ったが、光合成タンパク質のサイズが非常に大きいことと複雑な膜環境下での作業であることから、今年度までに構造最適化の全工程を完了できなかった。そこで、最適化の途中の段階で得られた構造を用いて色素間の電子カップリング計算を行った。その結果、色素間の位置や配向と電子カップリングの大きさの間には定性的な相関があることが分かった。更なる解析を行うためには色素の最適化構造が必要となる。そのため、現在も継続して構造最適化作業を行っている。最適化構造が得られ次第、速やかに色素間の電子カップリング計算を行う予定である。励起エネルギー移動(EET)に関する理論的研究はこれまでに数多く行われてきたが、電子カップリング(光励起・脱励起に関わる電子の相互作用)の計算が可能な系しか研究対象とされてこなかった。これに対し、私は電子遷移密度を用いたTDFI法や遷移多極子を用いたTrESP-CDQ法を考案し、従来法の双極子・双極子近似では計算できなかった系への適用を可能にした。これまでのTrESP-CDQ法では溶媒やタンパク質といった環境の効果を取り込むことができなかったが、多層QM/MM法の導入によってこの問題を解決した。また、従来のTDFI法やTrESP-CDQ法では色素の電子状態を用いて電子カップリングを計算していたが、色素の振動状態も考慮に入れることにより振電カップリングも記述できるよう理論を拡張した。こうした手法をハミルトニアン行列の行列要素の計算に使用することで、大規模系に対する励起状態計算を可能とした。本手法をザントロドプシン(XR)へ適用した。XRはレチナールタンパク質の一種であり、XRに存在する2つの色素(カロテノイドとレチナール)の間でEETを起こすことが知られている。通常のレチナールタンパク質では観測されないCDスペクトルの形状(負と正のコットン効果)をXRは有していることから、CDスペクトルに対するEETの影響が議論されてきたが、その理由は明らかになっていない。本研究ではTDFI法を用いてXRの励起状態を求め、そこからCDスペクトルを計算した。その結果、負と正のコットン効果は振電カップリングを含めることで出現することが明らかとなった。更なる解析により、2つの色素間における電子カップリングが負値であることが、XRのCDスペクトル形状の起源であることを突き止めた。1、TrESP-CDQ法を多層QM/MM法と組み合わせることで、溶媒やタンパク質といった環境の効果を取り込んだ電子カップリング計算を可能としたため。2、電子カップリングだけなく、振電カップリングも計算できるプログラムを作成したため。3、本研究で作成した手法が実際の生体分子であるザントロドプシン(XR)へ適用でき、さらに計算結果からCDスペクトルに対する振電カップリングの影響について解析することができたため。励起状態にある分子から近傍に存在する別の分子へ励起エネルギーが移動する現象は励起エネルギー移動(EET)と呼ばれており、植物の光合成に代表されるように生体内反応において広く用いられている。しかしながら、従来法(双極子・双極子近似)の使用では電子カップリングを計算できない場合が多く存在し、EETの研究対象は電子カップリングの計算可能な系に限定されているのが現状である。これに対し、私は電子遷移密度を用いたTDFI法や遷移多極子を用いたTrESP-CDQ法を考案し、双極子・双極子近似では計算できなかった系への適用を可能にした。予定していたプログラム開発は昨年度までにほぼ終えたため、今年度は光合成アンテナタンパク質の構造に対するリファイメント作業を重点的に行った。第一ステップとして分子動力学計算を用いた構造のリファイメントを行ってきたが、この作業に関しては無事に完了した。現在は次のステップであるQM(量子力学)/MM(分子力学)構造最適化に取り組んでいる。光合成アンテナは分子サイズが非常に大きいため、通常のQM/MM法では計算が行いづらい。そこで、以前に私が開発した多層QM/MM法を用いることで計算コストを軽減させている。多層QM/MM法を用いた構造最適化に関しては現在も進行中である。