hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
未利用資源有効活用に向けた窒素・リン・カリウムの社会・環境技術選択システム設計

本研究課題は、食料生産に欠かせない栄養塩類である窒素、リン、カリウム(NPK)のフローに着目して、そのリサイクルを含む国内外のサプライチェーン全体を対象として、未利用資源の有効活用技術を導入した際に、上流では一次資源の需要量にどのような変化があり、下流では環境負荷排出がどの程度軽減されるのかを、地理情報とともにその変化を詳細に解析することを目指す。そのために4つのグループにより以下[A][E]のステップで解析をすすめた。[A]貿易統計・経済統計に基づく、19902015年のリン・窒素・カリウムのマテリアルフロー解析(国内・国際貿易)[B]日本のNPKフロー解析用産業連関マテリアルフローモデル(NPK-IO-MFA)の整備[C][A]で整備するリン・窒素・カリウムの国際フローと、環境拡張型多地域間産業連関モデル(EE-MRIO)の接続[D]各国の1廃棄物発生量、2再資源化率、3排水処理技術・リサイクル技術の普及についてサーベイを行い、[C]のEE-MRIOに組み込み、NPK循環解析用EE-MRIOを構築する。[E][A,B,C,D]で整理した2つのモデルを用いて、我が国ならびに諸外国での未利用NPK資源の活用技術・省資源化技術導入のNPK資源の国際フローに与える影響の解析。今年度は昨年度に引き続き[A][B][C]について、研究を進めるとともに、[D][E]についてもサーベイを行った。本研究課題で得られた知見に基づきSustainable Phosphorus Summit,EcoBalance 2019ならびに日本lCA学会での発表を行った。本課題は3年間で、[1]リン・窒素・カリウムのマテリアルフロー解析を行い、[2]それらを含む未利用資源の活用技術導入のインベントリ分析をすすめ、[3] [1][2]に基づく産業連関ライフサイクル分析を行うことを予定している。出力結果に基づき、再資源化技術の導入が国内外のサプライチェーンを介してどのように影響を与えるのかを考察し、将来に向けた適切な再資源化システム構築・NPK資源保全に向けた戦略的な提言につなげる。本年度は[1]について国内フロー解析を終了し、[2][3]についても順調に研究を進めている。次年度以降は1.のマテリアルフロー解析の精緻化を行うとともに、2.リン・窒素・カリウムを含む未利用資源の活用技術導入のインベントリ分析をすすめ、3. 1.2.に基づく産業連関ライフサイクル分析を行うことを予定している。出力結果に基づき、再資源化技術の導入が国内外のサプライチェーンを介してどのように影響を与えるのかを考察し、将来に向けた適切な再資源化システム構築・NPK資源保全に向けた戦略的な提言につなげる予定である。また、将来の人口動態や食料消費構造変化が、リンや窒素のフローにどのような影響を与えるのかについても、考察を行う予定である。次年度以降は[1]のマテリアルフロー解析の精緻化を行うとともに、[2]リン・窒素・カリウムを含む未利用資源の活用技術導入のインベントリ分析をすすめ、[3] [1][2]に基づく産業連関ライフサイクル分析を行うことを予定している。
新しい四次元顎口腔機能解析システムの開発と臨床応用

本研究課題では研究期間中に以下項目において新しい知見を得ることができた。1)CT画像からの顎顔面骨格形態の三次元仮想モデルの構築。2)口腔内を直接計測することが可能な最新の計測器を用いて歯列弓形態の三次元モデルの構築と精度検証。4)顎変形症患者における顎機能審査へのシステムの応用。平成21年度の研究成果1、顎顔面三次元モデル生成に関し、CTデータを用いた骨格形態と歯列模型の三次元計測から得られた歯列データおよび六自由の顎運動解析装置からの顎運動データを統合する際の各段階での統合誤差を評価した。本システムおける基準点の二乗平均誤差は最大で0.2mm程度であり、過去の研究と比較してその重ね合わせ精度が高いことが明らかとなり、本研究における四次元モデルは臨床的に問題のない重ね合わせ精度を持っていると考えられる。また、FHAに関する新しいパラメータ評価法の確立を行った。スプライン関数を用いたノンパラメトリック回帰モデルを用いることによって、FHA方向ベクトルおよび位置ベクトルの解析が可能となった。また、顎変形症患者における下顎開閉口運動および正常被蓋を有する被験者における咀嚼運動解析への応用を開始した。さらに、FHAのみならず、下顎骨上の任意点の時空的な解析が可能となり、咀嚼運動における各ターゲットポイントの平均的な運動経路を算出する新しい統計モデルの開発を行い、前歯部反対咬合と正常被蓋における運動挙動を解析することが可能となった。三次元コンピュータグラフィックス(3DCG)を用い、FHA顎運動四次元もでるによる解析データの最適な表現方法の確立を行った。3DCGアニメーションは本研究における顎運動四次元歯列骨格モデルの表現方法として最適であると考えられ、顎運動時における下顎骨の動きと咬合接触状態の動的な変化を詳細で正確な動画として表現し、その有効性の検証を行った。また顎運動時における下顎頭の挙動、個々の歯における接触状態個別に抽出、表示可能なシステムを構築するにあたり、新しいソフトウェア(SmartCollisionおよびIDOL3D)を導入し、解析手法の確立を行った。また、機能的な顎運動解析の新しいモデルとしてβスプライン基底関数とSelf-modeling regrassionとの統合モデルを開発し、顎運動における任意点の三次元的な軌跡の平均形態を算出することが可能になった。また薄膜スプライン解析の手法も取り入れ、より客観的なデータ検証を行った。さらに、プロクラステス法を用いた重ね合せと主成分分析とを用い最新の形態解析を歯列弓の形態解析に応用し、日本人における三次元的な歯列弓形態の特徴の把握および平均的な歯列弓形態の解析が可能となった。これらの結果は、顎運動の四次元モデルの精度向上に非常に重要な成果をもたらす結果であり、今後、さらなる検証および改善を加えることで、顎運動四次元モデルの有効性を高めていくことが可能であると考えられる。昨年度に引き続き、下顎運動時の咬合接触状態の動的変化の様相を定量的に評価するための解析手法の確立を行った。動的な咬合接触状態を再現するには咬合接触部位の干渉計算が必要であり、既存の干渉計算ライブラリを用いて高精度のリアルタイム干渉計算ソフトウェアを開発し、顎運動時における上下歯列弓の衝突判定を行った。また、顎運動の四次元モデルを表現する手法としての3DCGの精度を向上させ、より臨場感のある動画の作成を試みた。視点を変化さることが可能なアルゴリズムを追加し、顎運動をオペレータの任意の角度から確認することが可能となればより機能解析の理解が深まると考えられる。さらに、コーンビームCT(CBCT)のデータの解析を可能とするシステムの構築を開始した。CBCTを用いることによってこれまで別々に計測されていた歯列弓情報と骨情報とを同時に計測することができ、また3Dモデルの構築もより高精度に行える可能性が高まった。しかしながら、かなり高精度(高分解能)のCBCTが必要であることも分かってきた。歯および骨の表面形態を精度良く再構築するには0.2mm以下の解像度が必要であり、この基準を満たす装置は最新の上位機種に限られる。また、補綴物などがある場合、歯の形態異常など、CBCTデータでは正確に再構築できない場合は、口腔内を直接計測が可能なオーラスキャナの使用を試みた。より精度良い計測結果を得る目的で重ね合せアルゴリズムを再評価し、良好な計測結果を得ることができた。昨年から引き続き、コーンビームCT(CBCT)データとの統合および口腔内を直接計測可能な光学スキャナーの本研究への導入を試みた。CBCTには最新機種のコダック9400シリーズを用いたことにより、少ない被ばく線量でより高精度の三次元仮想モデルの構築が可能となった。また、印象採得から得られた石膏模型スキャンのステップを削除し、よりシンプルに高精度の歯列と顎骨との統合が可能となった。顎運動の四次元解析では、衝突モデルの採用により、さらに詳細な解析が可能となり、顎変形症患者の機能審査への応用を開始した。

既存の筋電図や単一歯の運動の軌跡の解析と比較して、外科的矯正治療前後の機能的な改善の評価がより詳細に行えるようになり、今後のデータ蓄積により、システムの有効性を検証し、より信頼性の高いシステムを構築できると考えられる。患者とのコミュニケーションをはかり、機能的な要素に関する術前の説明をより良いものにするべくアニメーションによる視覚的な説明の有効性に関しての評価を開始した。症例数が未だ十分ではないものの、その有効性が明らかとなり、今後の展開を期待できる結果が得られてきている。高度な数学的知識が必要な場合が多かったが、ノースカロライナ大学の統計学教室のDr.Richからの協力によって幾つかの問題が解決できたことが、本研究の遂行に関して大きな助けとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、本研究における顎運動四次元モデルの臨床的な応用を開始し、既存の顎運動解析システムとの比較により、本システムの有効性をより臨床的な立場から評価を行う。
解説型ウェブページの分かり易さ・見易さの自動評定とそれを用いたページ推薦システム

本研究では,特定の物事,概念,出来事,手順等の解説を掲載し,その内容を分かり易く伝える「解説型ウェブページ」において,特に,図解等の視覚効果を多く含む(i)理数系学術用語解説,および,(ii)手順やノウハウの解説,の分かり易さと見易さの因子を特定する.そして,「解説型ウェブページ」の分かり易さと見易さを自動評定するとともに評定結果の理由を提示するシステムを開発する.さらに,大まかな概念が知りたい・詳細な解説が欲しい,等の閲覧者のプロファイリング結果に応じ,各閲覧者に最も適したページを推薦するシステムを開発する.本研究では,特定の物事,概念,出来事,手順等の解説を掲載し,その内容を分かり易く伝える「解説型ウェブページ」において,特に,図解等の視覚効果を多く含む(i)理数系学術用語解説,および,(ii)手順やノウハウの解説,の分かり易さと見易さの因子を特定する.そして,「解説型ウェブページ」の分かり易さと見易さを自動評定するとともに評定結果の理由を提示するシステムを開発する.さらに,大まかな概念が知りたい・詳細な解説が欲しい,等の閲覧者のプロファイリング結果に応じ,各閲覧者に最も適したページを推薦するシステムを開発する.
環境に適合する分散型排水処理方式の検討

低密度分散型居住空間から排出される生活排水に由来する水域の汚濁,ならびに水質源の質的低下に対応するため,小規模集落から排出される生活排水を閉鎖型処理技術(回分式活性汚泥法,回転円板法,嫌気3床法,嫌気/好気3床法),ならびに自然生態系を利用した解放型処理技術(水路,水生植物,池沼,土壌浄化法)の組み合わせにより,地域全体を対象としてその水利用形態,ならびに自然環境に適合する総合的な小規模分散型排水処理システムの選定基準を確立することを目的とし,まず各処理式のプロセス工学的特性の基礎的な検討を行った.実験室研究では,様々な分散型排水処理方式を相互に比較検討することを可能にするため,研究分担者が運転操作,人工排水などの条件を可能な限り統一した.回分式活性汚泥法では排水中の脱リンに及ぼす様々のイオンの影響を明らかにした.嫌気・好気3床法では平均滞留時間と流量負荷変動とが嫌気,好気の各過程の処理特性に及ぼす影響を調べた.嫌気性3床法では3材の充填密度,充填法が処理効果に及ぼす影響を検討した.さらに,茨城県八郷町の小規模集落に共同実験場を建設し,実際の生活雑排水を用いて各種処理法の比較検討を開始した.ここで,回転円板法はパイロットプラントの運転を開始し,負荷変動条件下での処理特性を検討した.水路浄化法では,生活雑排水の排除のための開水路で,汚泥の堆積量とその好気分解速度,有機物収支を求めて,生活雑排水中の浮遊物質が浄化能に与える影響を明らかにした.水生植物では,現地のアシ原における有機物,窒素,リン収支を求めるとともに,アシを植えたモデル実験槽に種種の負荷量を与え,アシの浄化能を測定した.土壌浄化法では,物質収支が明らかとなる実規模のトレンチを作成し,窒素,リン等の挙動に関する数理モデルを用いて解析を進めた.低密度分散型居住空間から排出される生活排水に由来する水域の汚濁,ならびに水質源の質的低下に対応するため,小規模集落から排出される生活排水を閉鎖型処理技術(回分式活性汚泥法,回転円板法,嫌気3床法,嫌気/好気3床法),ならびに自然生態系を利用した解放型処理技術(水路,水生植物,池沼,土壌浄化法)の組み合わせにより,地域全体を対象としてその水利用形態,ならびに自然環境に適合する総合的な小規模分散型排水処理システムの選定基準を確立することを目的とし,まず各処理式のプロセス工学的特性の基礎的な検討を行った.実験室研究では,様々な分散型排水処理方式を相互に比較検討することを可能にするため,研究分担者が運転操作,人工排水などの条件を可能な限り統一した.回分式活性汚泥法では排水中の脱リンに及ぼす様々のイオンの影響を明らかにした.嫌気・好気3床法では平均滞留時間と流量負荷変動とが嫌気,好気の各過程の処理特性に及ぼす影響を調べた.嫌気性3床法では3材の充填密度,充填法が処理効果に及ぼす影響を検討した.さらに,茨城県八郷町の小規模集落に共同実験場を建設し,実際の生活雑排水を用いて各種処理法の比較検討を開始した.ここで,回転円板法はパイロットプラントの運転を開始し,負荷変動条件下での処理特性を検討した.水路浄化法では,生活雑排水の排除のための開水路で,汚泥の堆積量とその好気分解速度,有機物収支を求めて,生活雑排水中の浮遊物質が浄化能に与える影響を明らかにした.水生植物では,現地のアシ原における有機物,窒素,リン収支を求めるとともに,アシを植えたモデル実験槽に種種の負荷量を与え,アシの浄化能を測定した.土壌浄化法では,物質収支が明らかとなる実規模のトレンチを作成し,窒素,リン等の挙動に関する数理モデルを用いて解析を進めた.
ATP感受性K+チャネル(Kir6.1)とNa+/K+ポンプの機能的連関

ATP感受性k^+チャネルサブユニットuK_<ATP->1(Kir6.1)の腎尿細管における発現を、免疫組織学的手法とウエスタンブロット法により調べた。uK_<ATP->1は、近位尿細管、太いヘンレの上行脚、集合管(皮質>髄質外層>髄質内層)において強く発現していたが、ヘンレループの細い脚には発現が見られなかった。発現量の順位は、従来知られている腎尿細管各セグメントのNa^+輸送能の順位にほぼ一致し、Na^+/K^+ポンプ活性との機能的連関を推測させた。尿細管細胞内の局在性について、共焦点レーザー顕微鏡を使い調べた。核を除く細胞質内に不規則に発現している蛍光像は、uK_<ATP->1が細胞膜(管腔膜、側底膜)および核には存在せず、細胞内小器官に存在することを示唆した。次に、ラット腎皮質をホモジネートし、管腔膜、側底膜、ミトコンドリア分画に分離し、uK_<ATP->1がミトコンドリア分画にのみ存在することを証明した。腎集合管のNa^+輸送は、ミネラルコルチコイド(DOCA)により調節されている。単離した近位尿細管と集合管において、uK_<ATP->1とNa^+/K^+ATPaseの発現量をDOCA存在(1週間)の有無で比較した。結果:近位尿細管においては、uK_<ATP->1とNa^+/K^+ATPaseの発現量は変化しなかったが、集合管において両者はパラレルに増加した。
「聖なるものの顕現」における図像・造形物・言葉の働き－画像資料と儀礼から－

本研究では、図像、造形物および言語によって表出される「聖なるものの顕現(ヒエロファニー)」の過程を分析し、図像や造形物、言葉が異次元間を結ぶメディア(媒体)という機能のほか、聖を創造、開示する働きも有する事態を考察した。具体的には神託、夢、幻視に関する文書と画像資料、および儀礼文書の解読をとおして、不可視・不在なるものの現前化の仕組み、聖化の働きを解明した。これにより、宗教と表象造形に関する研究に新たな視点を取り込むことができた。「聖なるものの顕現の図像学」の構築のために、ヴィジョンや夢に関する資料として、ハインリヒ・ゾイゼの著『範典』写本、法然の伝記を表現した絵巻「法然上人絵伝」(知恩院)を解読、分析した。1.『範典』を読むと、修道院内での個人的な瞑想や沈思、イエス像や聖母子像などの前での祈り、懇願、あるいは賛美や称揚の言葉を唱えることが、ゾイゼがヴィジョンを得るきっかけとなっている。実際に目に見えるもの、耳で聞こえるものをとおして、不可視なるもの、心の声を体験しており、外的イメージと内的イメージが混ざり合っている。磔刑像などの彫刻と神のヴィジョンが異次元間を超越し、重なりあい融合する。祈りの言葉と身体の動きが相互に連関し、ヴィジョンが開かれる。イエスの受難の身体を見つめ、それを自らの身体にも刻印させ、霊的ヴィジョンを体験するゾイゼにおいて、肉体と精神の分離も生じないということが明らかとなった。彼のヒエロファニーの体験が著作からはっきりと読み取れた。2.「法然上人絵伝」において見いだされる、ヴィジョンの情景、阿弥陀三尊像や勢至菩薩像の彫刻、夢の善導、さらには法然自身などを絵画化、造形化する行為は、それらを具体的なものとして形にあらわし、本尊として礼拝するためといえる。それらを前にして祈り、儀礼を捧げることにより、浄土や阿弥陀のイメージや、称名念仏の教えなどがより具体的なものとして、人びとのなかに刻印される。このように『法然上人絵伝』には、宗教的実践において絵画や造形物がどのように用いられているのか読み取れる場面ーメタ表現ーが多く見いだされ、イメージへの礼拝の意義が積極的に認められる。日々の実践においてイメージがひろく活用されていたことが理解される。以上のことから、ゾイゼや法然の霊性生活において絵画や造形物が儀礼という実践でパフォーマティヴィティをもつということが明確となった。昨年度に引き続き、「聖の顕現の図像学」の構築のために、聖なるものの顕現に関する資料として、ハインリヒ・ゾイゼの著作『範典』を解読、分析し、「幻視と夢の図像学」の三類型を精緻化した。その結果、次元の異なる場を表現したヴィジョンや夢の図像は、見方によって多義的な解釈を可能とさせるため、ゾイゼの『範典』写本の挿絵においては、これまでに構築してきた三つのタイプ(1幻視者のみが描出されているもの、2幻視者とヴィジョンの内容があわせて描出されているもの、3幻視の内容のみが描出されているもの)に分類することが難しい場合が多いことも明らかとなった。したがって、なぜヴィジョンの図像が多く描かれたのかという点に着目し、聖なる空間の顕現(ヒエロファニー)であるヴィジョンが、人間に対してどのように表現されているか、聖の空間がどのように表現されているかということを検討した。それによって、祈りに対する応答というゾイゼのヴィジョンの図像の特徴が明らかとなった。祈りに対する応答として聖母子像や十字架磔刑像が生きているように手をさしのばしたり動いたりする表現は、宗教実践で用いられる祈念像などの造形物が力、パフォーマティヴィティ(行為遂行性)を有し、それを視覚化した図ととらえられるのである。さらに宗教的コンテクストにおける造形物のパフォーマティヴィティについては、古代メソポタミアの資料から、新年祭の儀礼について分析し、そのときに行われる神像行列を考察した。神像を用いて占いをするという文献からは、神像が生きている神自身のように理解されていることが明らかとなった。毎年のはじめに行われる新年祭において、その年の豊饒や安寧を占う際、神像(=神)がきわめて大きな役割を果たすことが明らかとなった。古代メソポタミアのミース・ピー(口洗い)およびピート・ピー(口開け)とよばれる宗教儀礼の文書を解読し、神像から神への変容、聖なるものの顕現のメカニズムを分析した。この儀礼は、新しく神像が制作されたとき、あるいは破損した神像を修復する際、神像の口を洗い、口を開けるという所作を中心とした一連の儀礼である。洗う行為は浄化、聖化に結びつく。また口開けは、生きる力の開始を象徴する。儀礼は2日間にわたるが、とくに初日の深夜から2日目の朝にかけての庭での段階において、口洗いと口開けが繰り返し行われ、この儀礼に最も特徴的なことがらが展開されていることが明らかとなった。そして神像から神への変容過程にあたり、ファン・ヘネップが理論づけた「通過儀礼」の特徴も見出せることが明確になった。3年間の研究では、最初の2年で画像資料、3年目には文書資料の分析により、聖なるものの顕現を多角的に考察した。

キリスト教美術の図像解釈や、古代メソポタミアの文書解読をとおし、儀礼で行われる犠牲や捧げ物、さまざまな所作、祈りの言葉などが総合されて、聖なるものが顕現するしくみを検討した。今後は造形物の生動化というしくみについて、画像や文書からさらに考察してゆく。また、分離、過渡、統合の段階を経る通過儀礼の観点についても、より詳しく検討し、どのような段階をとおして聖なる顕現が生じるのか、さまざまな事例にもとづき考察する必要がある。本研究では、図像、造形物および言語によって表出される「聖なるものの顕現(ヒエロファニー)」の過程を分析し、図像や造形物、言葉が異次元間を結ぶメディア(媒体)という機能のほか、聖を創造、開示する働きも有する事態を考察した。具体的には神託、夢、幻視に関する文書と画像資料、および儀礼文書の解読をとおして、不可視・不在なるものの現前化の仕組み、聖化の働きを解明した。これにより、宗教と表象造形に関する研究に新たな視点を取り込むことができた。文献講読、分析の面でキリスト教、古代メソポタミアの資料にあたることができ、祈祷図、儀礼図も比較検討して「聖の顕現(ヒエロファニー)の図像学」へ統括できるような構想が得られた。今後、儀礼コンテクストを重視して研究を進めてゆく。宗教学引き続き、造形物などが聖なる顕現をもたらすことをテクスト資料および画像資料から考察する。とくに聖なるもの、神や超越者などとそれに応答する側との関係をより明確化するため、祈祷図、礼拝図、儀礼図を分析する。さらに儀礼における造形物の役割、機能を考察する。像を用いた儀礼の資料を解読する。また、日本各地にある東方教会典礼の調査を実施する。その際、イコン、イコノスタシスなども観察し、図像、造形物と儀礼と教会空間の関係を分析する。儀礼のパフォーマティヴィティ(行為遂行性)についてより精緻に分析する。認知心理学、文化人類学などの方法も援用する。ハインリヒ・ゾイゼと法然という宗教文化の異なる人物の著作や伝記絵巻を解読することにより、神託や幻視・ヴィジョンにおける、超越的存在と人間とのあいだのメディアの二方向の構造、夢についての解釈に見られる象徴性などを比較考察することができた。その際、個人的な祈りの際に用いられる画像や彫像ー祈念像(Andachtsbild)ーの存在も大きく関係することが明らかとなった。また、とくに「法然上人絵伝」などの臨終のときの図像を解釈することにより、仏像、仏画をまつっての臨終行儀によって、このような浄土への往生のヴィジョンがもたらされることも明確になった。以上のように、ゾイゼの『範典』写本や『法然上人絵伝』の図像を分析し、すでに構築した「幻視と夢の図像学」の三類型を精緻化した。さらに聖の顕現が祈祷やミサ、儀礼を行っているときに経験されることが多いことに注目し、祈祷図、儀礼図も比較検討して「聖なるものの顕現の図像学」へ統括できるような構想も得ることができた。宗教的コンテクストにおいて造形物や像がどのような機能を果たすのか、海外での調査の期間が十分ではなく、未使用額が生じた。また、旧約聖書の幻視、「ヨハネ黙示録」、聖人伝(アッシジのフランチェスコ、聖グレゴリウスのミサ)などの文書資料を分析する時間的余裕がなかった。そのための文献資料をそろえることができず、未使用額が生じた。引き続き、造形物などが聖なるものの顕現をもたらすことをテクストおよび画像資料から考察する。キリスト教のほか、仏教などの絵画も分析し、祈祷や念仏などを通して聖の顕現が生じている図像を比較考察する。
戦後の宗務行政が実施した調査の実体解明と宗教団体に及ぼした影響の研究

本研究は、戦後宗務行政が宗教法人を適正に所轄するために実施してきた数多くの調査資料を収集することに主目的がある。これら調査資料は、研究者による成果が蓄積されるまでは、きわめて貴重な調査や資料であった。また、その後も宗務行政ゆえに可能な大規模調査が繰り返し行われてきた。宗務行政が刊行した資料は、かなりの程度網羅的に収集ができた。資料のリスト、調査の一覧を作成した。また、当時の宗務行政に関わった研究者や宗教者に直接インタビューすることで、調査の背景をも確認することができた。研究の初年度にあたる平成23年度の研究目的は、(1)戦後、宗務行政が行ってきた調査とその成果の全貌を明らかにすること、(2)戦後の宗務行政が宗教団体のあり方に与えた影響を実証的に解明することの二点である。具体的な研究計画は、(1)文化庁宗務課実施調査一覧の作成、(2)宗務行政関係者へのインタビュー、(3)『宗教年鑑』所収データの入力、(4)戦後の宗教法人のあり方に関わる重大な法案や制度に関する一覧、(5)日本宗教学会学術大会での発表・研究会である。実施計画に関して、(1)については作成が終了した。今後、宗務行政関係の資料をより詳細に研究していく過程でおり精緻な一覧の完成が望まれる。(3)に関しては平成24年度の入力完了を目指して順調に進んだ。(4)に関しても一覧の作成を終了した。今後、より詳細な一覧を作成していく。(5)についても、代表者の石井が成果を公表し、二度の研究会を実施した。(2)に関しては、計画通りに進まなかった。予定していたインフォーマントの個人的な理由によってインタビューができなかった。平成24年度に予定を延ばした。計画外に大きく進展したのは、沖縄における調査の実施だった。沖縄の宗教法人は沖縄の本土復帰まで宗教団体法にもとづく法人として存続し続けた。戦後、沖縄の宗教法人のたどった経緯は、戦後の法制度の上でもきわめて興味ある領域である。この点に関して平成24年度の学術大会でパネル発表を予定することにした。平成25年度は、平成24年度までに実施したさまざまな資料、データ収集の継続と、戦後の宗教行政における重大な案件について、個別の研究を本格化した。また、平成25年11月に、宗教行政が文部省(現文部科学省)に移行してから百年を記念して、宗教法学会の年次大会を利用して、個人発表と対談を実施した。・『宗教年鑑』所収データの入力と分析前年度にロータス123からエクセルファイルに変換した全包括宗教法人の信者数データ(1994年まで)をもとに、宗教法人数、宗教団体数、教師数、信者数に関する全データの入力、入力データの確認・修正作業、グラフ化を行った。このデータは完成した。・著作・刊行物のリスト作成と収集平成24年度に引き続き刊行物のリスト作成と収集を行う。平成25年度は収集した資料のPDF化を中心に実施した。また、平成24年度に実施した金光図書館所蔵の資料を追加調査するとともに、写真をPDF化した。しかしながら、未収集の文献がまだかなり存在し、作業は次年度も継続することとした。・宗務行政関係者へのインタビュー宗務行政関係者へのインタビューを本格化した。戦後の宗教行政が実施した調査に深く関わった井門富二夫、森岡清美、西平重喜に対してインタビューを実施し『宗務時報』に掲載した。・戦後の宗務行政が宗教団体のあり方に与えた影響の実証的解明平成24年度の後半から、収集した資料、データ、そして作成した戦後の宗教法人のあり方に関わる重大な法案や制度に関する一覧をもとに、戦後の宗務行政が宗教団体のあり方に与えた影響の実証的解明に向けた研究を本格化した。研究の二年度目にあたる平成24年度の研究目的は、1『宗教年鑑』所収データの入力と分析、2宗務行政関係著作・刊行物のリスト作成と収集、3宗務行政関係者へのインタビュー、4戦後の宗教法人のあり方に関わる重大な法案や制度に関する一覧、5日本宗教学会学術大会での発表・研究会である。実施に関して、1についてはデータ入力を完了した。今後は、データの再チェックと分析、新年度分のデータ入力の作業となる。2については、作業が大幅に増加した。金光図書館所蔵の資料の確認・収集作業を実施したが、公開されている以外にも多量に存在していることが明らかになった。図書館側の好意により、資料として開示していただけることになった。資料の大半は複写、もしくはデジタル画面保存したが、合計で8千頁にも上り、一覧の作成や文書化が終了しなかった。一部資料も未収集である。平成25年度の作業として継続する。3に関しては、歴代課長・専門職員10名と懇親会を実施した。平成25年度に宗教法学会において実施予定してるシンポジュウムの構成等についても、有意義な意見交換が行われた。4に関しても一覧の作成を終了した。担当者が決められており、平成25年度、26年度において研究、執筆することになる。5については、平成24年度日本宗教学会において「戦後から沖縄本土復帰までの宗務行政の諸問題」としてパネル発表を行った。パネルの発表者は、代表者・石井、中野毅、村上興匡、粟津賢太の4名である。平成25年度は宗教法学会でのシンポジュウムを実施する。

平成26年度は、平成25年度までに実施した様々な資料、データ収集の補完的継続と、戦後の宗務行政における重大な案件毎に個別の研究をほぼ確定した。平成26年度は、5カ年の研究機関の4年度目にあたることに留意して、以下のような作業を行った。1 )調査一覧の作成;戦後の宗教行政の複数の機関誌60余年分を精査し、宗務行政が実施した調査の一覧を作成した。すでに平成25年度に刊行された『宗務時報』No. 117号に「解説;戦後宗務行政が実施した調査について」を掲載したが、詳細な報告書が完成した。2)著作・刊行物のリスト作成と収集;これまでに宗務課刊行の著作・報告書のリストを作成し、実物の存在の確認、複写、収集を行ってきた。昨年度はとくに金光教図書館に未公開の文献が存在することがわかり、複写を大量に行った。まだかなりの量の文献が埋もれたままになっている可能性が判明し、政府機関の保存方面での発掘を行った。大半の文献はPDF化し、代表者、分担者で共有した。3)宗務行政関係者へのインタビュー;昨年度は、研究者として井門富二夫、森岡清美、西平重義の3名の研究者についてインタビューを実施し、その一部を『宗務時報』No.117に掲載した。今年度は、戦後直後の教派神道の動向を把握するために禊教管長と新修教官長にインタビューを実施する。4)『宗教年鑑』所収データの入力;『宗教年鑑』に記載された包括法人を中心にした宗教団体数、宗教法人数、教師数、信者数の数値入力は終了した。今後は残された宗教法人ごとのグラフ化の作業を行った。5) 7月と2月に長時間にわたる検討の機会を設けた。7)戦後の沖縄・奄美返還の際の宗教法人の法的扱いについて、調査研究を行った。本研究は、戦後宗務行政が宗教法人を適正に所轄するために実施してきた数多くの調査資料を収集することに主目的がある。これら調査資料は、研究者による成果が蓄積されるまでは、きわめて貴重な調査や資料であった。また、その後も宗務行政ゆえに可能な大規模調査が繰り返し行われてきた。宗務行政が刊行した資料は、かなりの程度網羅的に収集ができた。資料のリスト、調査の一覧を作成した。また、当時の宗務行政に関わった研究者や宗教者に直接インタビューすることで、調査の背景をも確認することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。人文科学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に実施を予定していた研究計画の大半は順調に実施することができた。宗務行政関係者へのインタビューができなかったが、平成24年度の計画に移すことで全体の進展に影響はないと考えている。沖縄調査が実施され、重要な問題点の存在が研究者間に共有された。平成24年度以降により詳しい調査を実施することとした。平成25年度に実施を予定したことの大半は順調に推移した。成果も予定通り獲得できたということができる。分担者の研究の進展に多少の相違は見られるが、最終年度に向けて着実に進んでいるものと考えられる。平成24年度に実施を予定していた研究計画の大半は順調に実施することができた。一部、宗務行政関係者へのインタビューができなかったが、対象者の健康上の理由によるもので、平成25年度の計画に移すことで全体の進展に影響はないと考えている。
暑熱環境におけるヒト脳認知機能低下を防ぐ対処法の開発

スポーツ選手がパフォーマンスを最大限に発揮するためには、身体能力だけでなく、状況判断能力も非常に重要である。熱疲労時の初期症状にみられるように、暑熱環境下では脳機能に何らかの影響を与えていることは示唆されてきた。本研究は、これまでの環境生理学の研究手法と、事象関連電位を用いた神経科学分野を統合させ、暑熱環境下におけるヒト脳の認知機能を客観的に評価する新しい試みを行った。H27年度は当初の計画通り、暑熱環境下における認知機能を評価する実験を実施した。水循環服(サーマルスーツ)を用いて温水を流し、受動的に体温を上昇させ、体温が上昇する前と後に脳波事象関連電位を記録し、体温上昇と電位動態との関係性を明らかにした。湯水を流す前に、音刺激を用いた事象関連電位P300成分を測定し(1回目)、体温が0.8°C上昇した際に同様のP300の計測(2回目)、体温が2°C上昇した際にP300の計測(3回目)を行い、その後3分間15°Cの冷水を流した後にP300の計測(4回目)を行った。実験の結果、P300成分の反応は、熱中症の初期症状が現れるような体温が2°C上昇した3回目、ならびに冷水を流した4回目であっても小さいことがわかった。この結果は熱中症が起こるような状況では、脳内の認知機能が低下していることを意味し、さらに冷水を流して被験者が心地良い、と感じているような状況であっても、認知機能の低下がまだ続いていることが示された。さらに、被験者に別日に同様の実験を行った。今度は湯水ではなく、表面皮膚温度とほぼ同じ温度(33°C)の水を流した。前回の実験で体温を2°C上昇させるためには、6090分かかり、P300の3回目の計測、4回目の計測はずっと実験用椅子に座っていることによる「飽き」で、脳反応が小さくなった可能性が考えられた。その可能性を検証するため、2度目の実験を行った。実験の結果、33°Cの水を流した場合には、3回目の計測、4回目の計測であったとしても、P300の反応は変わらなかった。よって、湯水を流した際のP300の反応低下は、「飽き」によるものではない、と考えられた。同様の実験系で、事象関連電位だけではなく、体性感覚誘発電位も記録した。事象関連電位P300成分と同様に体温の上昇とともに、体性感覚誘発電位の反応が小さくなった。このことから、体性感覚認知処理に関わる神経活動は暑熱環境下では減弱することが示された。また、体性感覚誘発電位の潜時も体温の上昇とともに短縮したことから、末梢から中枢神経系へ至る感覚神経の伝導速度が上がること、さらに一次体性感覚野へ到達した後の皮質-皮質間の反応速度も上がることが示された。この結果も以下の論文として掲載されたことから、当初の計画以上に進展していると判断した。Nakata H, Oshiro M, Namba M, Shibasaki M. Effects of passive heat stresson human somatosensory processing. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 2015, 309, R1387-1396.H28年度は当初の計画通り、3つの実験を実施した。実験1として、暑熱環境の違いが運動時の認知機能に及ぼす影響を検討した。一定温度に設定した人工気象室内(20°Cもしくは35°C)で運動負荷試験を行い、環境温度の違いが運動時の認知機能に及ぼす影響について明らかにした。被験者には2日参加してもらい(20°C条件、35°C条件)、運動負荷は自転車エルゴメーターを使用し、15分×4セットとした。認知課題として、各運動負荷直後に体性感覚刺激Go/No-go課題を行い、事象関連電位を記録した。実験2として、脳血流量の違いが認知機能に及ぼす影響を検討した。脳血流は血中の炭酸ガス濃度に影響されることから、呼気ガスを調節することにより脳血流量を恣意的に変化させ、脳血流量と事象関連電位の電位動態との関係性を明らかにした。呼吸数および呼気ガスの組み合わせにより、1自発呼吸レベルで大気ガスを呼気するNormal条件、2頻呼吸で大気ガスを吸気するRapid条件、3自発呼吸レベルで高炭酸ガスを呼気するNormal+Gas条件、4頻呼吸で高炭酸ガスを吸気するRapid+Gas条件、の4条件を実施した。実験3として、認知機能低下に関わる脳活動部位の同定をするために、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)の実験を行った。被験者には水循環スーツを着用してもらい、33°Cのお湯を流して30分以上の安静の後、MRI室内に移動し、視覚刺激Go/No-go課題、Flanker課題をそれぞれ6分間行い、その際の脳活動を計測した。その後前室に移動し、水循環スーツに50°Cのお湯を循環させ、外耳道温が安静時の+1.1°Cになるまで暑熱負荷を与えた。再度MRI室内に移動し、課題をそれぞれ6分間行い、暑熱負荷中の脳活動を計測した。実験1の実験で、事象関連電位だけではなく、足首の後脛骨神経を刺激することにより、体性感覚誘発電位も記録した。体性感覚誘発電位は、体性感覚認知処理に関する脳活動動態を反映している。

本実験より、20°C条件よりも35°C条件で行った方が、体性感覚誘発電位の潜時が短縮し、末梢から中枢神経系へ至る感覚神経の伝導速度が上がること、さらに一次体性感覚野へ到達した後の皮質ー皮質間の反応速度も上がることが示された。この結果は以下の論文として掲載された。実験2と実験3については、実験は計画通りに終了したものの、まだ論文化に至っていないため、おおむね順調に進展していると判断した。H29年度は当初の計画通り、暑熱環境における認知機能低下を防ぐ対処法に関する2つの実験を実施した。実験1として、顔/頭部冷却の効果を検討した。水循環服(サーマルスーツ)を用いて温水を流し、受動的に体温を上昇させ、体温が上昇する前と後、顔/頭部冷却を行った際に脳波事象関連電位を記録し、認知機能について評価した。湯水を流す前に、体性感覚刺激Go/No-go課題を用いた事象関連電位P300成分を測定し(1回目)、深部体温が1.2°C上昇した際に同様のP300の計測(2回目)、深部体温を維持させたまま顔/頭部冷却を行った際にP300の計測(3回目)を行い、その後、水循環服に冷水を流し、深部体温が実験前の0.5°C上昇温度まで下がった時点でP300の計測(4回目)を行った。実験の結果、P300成分の反応は、熱中症の初期症状が現れるような体温が1.2°C上昇した2回目に有意に小さくなった。さらに、顔/頭部冷却を行った3回目でもP300成分の反応は小さいままであった。これらの結果は、熱中症が起こるような状況では、脳内の認知機能が低下していることを意味し、さらに顔/頭部冷却を行って被験者が心地良い、と感じているような状況であっても、認知機能の低下がまだ続いていることが示された。実験2として、全身冷却の効果を検討した。実験1と同様に水循環服を用いて温水を流し、受動的に体温を上昇させ、体温が上昇する前と後、深部温度が元に戻るまで全身冷却を行った際に脳波事象関連電位を記録し、認知機能について評価した。湯水を流す前に、視覚刺激Flanker課題を用いた事象関連電位P300成分を測定し(1回目)、深部体温が1.2°C上昇した際に同様のP300の計測(2回目)、その後、水循環服に冷水を流し、深部体温が実験前と同様の値に戻るまで、最低30分間以上全身冷却を行った際にP300の計測(3回目)を行った。スポーツ選手がパフォーマンスを最大限に発揮するためには、身体能力だけでなく、状況判断能力も非常に重要である。熱疲労時の初期症状にみられるように、暑熱環境下では脳機能に何らかの影響を与えていることは示唆されてきた。本研究は、これまでの環境生理学の研究手法と、事象関連電位を用いた神経科学分野を統合させ、暑熱環境下におけるヒト脳の認知機能を客観的に評価する新しい試みを行った。H28年度は、脳血流量の違いが認知機能に及ぼす影響を検討する。脳血流は血中の炭酸ガス濃度に影響されることから、呼気ガスを調節することにより脳血流量を恣意的に変化させ、脳血流量と事象関連電位の電位動態との関係性を明らかにする。熱中症の重症度Iにあたる熱失神は、脳血流量の減少が関係しているとされており、その発生メカニズムの一端を明らかにする。H29年度は、3つの実験を計画している。実験1として、暑熱環境における認知機能低下を防ぐ対処法を検討する。H27年度の実験と同様に、水循環スーツを用いることによって、高体温環境を作り出し、体温上昇と事象関連電位の電位動態を検討するが、頭部・顔部を冷却することによって、どのような効果が見られるのかを評価する。実験2として、高温環境下運動時の脱水が認知機能に及ぼす影響を検討する。
情報通信技術による流通フローの変化

本研究では、コンテンツ産業へのヒアリング調査とともに、コンテンツビジネスの流通フローについて、消費者選好によって小売をはじめとする流通フローが決定され、産業構造が再編されるというボトムアップ型アプローチを試みるため、Webアンケート調査サービスを活用した音楽流通および出版流通に対する消費者の意識調査およびAHP分析を実施した。平成25年度では情報通信技術による流通フローの変化について、萌芽期から成長期へと向かいつつある音楽配信サービスをもつ音楽産業と、萌芽期にある電子書籍をもつ出版産業を中心にコンテンツビジネスの流通フローの分析・比較をおこなうため、国内外の文献調査をはじめとする基礎的な研究活動をおこなった。また、出版産業へのヒアリング調査をすることで制度的な特徴等を確認し、出版産業の動向と今後を整理した。この成果は所属学会の研究大会にて、産業界の方々を招いたパネルディスカッション等として報告している。また本研究では、コンテンツビジネスの流通フローにある各小売間を消費者視点でとらえて、消費者選好によって小売をはじめとする流通フローが決定され、産業構造が再編されるというボトムアップ型アプローチを試みるため、Webアンケート調査サービスを活用した音楽流通および出版流通に対する消費者の意識調査・分析を実施する。本年度では「小売を選択する際の評価基準」と「小売に対する満足度」という2つの大項目、および各小項目についてアンケート設計の精査をおこなった。これらのアンケート調査はAHP手法をもちいて、その流通フローにある小売に対する消費者選好を分析し、消費者が小売を選択する際の各評価基準に対する重要度と各小売に対する満足度を最終的なウェイトとして算出するものであるが、先行研究(伊藤昭浩[2011]および伊藤昭浩[2012])を基に、平成26年度に実施予定のアンケート調査・分析に向けて、文献調査および国内の研究者らのアドバイス等からより精度の高い分析に繋げるためのアンケート項目の拡充および再設計をおこなった。平成26年度では情報通信技術による流通フローの変化について、音楽産業および出版産業を中心にコンテンツビジネスの流通フローの分析・比較をおこなうため、国内外の文献調査をはじめとする基礎的な活動研究をおこなった。また、本年度では幅広いコンテンツ産業へのヒアリング調査をすることで制度的な特徴等を確認し、コンテンツ産業の動向と今後を整理した。この成果は所属学会での研究大会報告および学術論文として研究発表している。これらのアンケート調査はAHP手法をもちいて、その流通フローにある小売に対する消費者選好を分析し、消費者が小売を選択する際の各評価基準に対する重要度と各小売に対する満足度を最終的なウェイトとして算出するものであるが、平成27年度に実施予定のアンケート調査・分析に向けて、各コンテンツの購買行動意思決定モデルを構築・分析して、より精度の高い分析に繋げるためのアンケート項目の拡充および再設計をおこなった。平成27年度では情報通信技術による流通フローの変化について、音楽産業および出版産業を中心にコンテンツビジネスの流通フローの分析・比較をおこなうため、コンテンツ産業へのヒアリング調査をすることで制度的な特徴を確認し、コンテンツ産業の動向と今後を整理した。この成果は所属学会での研究大会報告として研究発表している。また本研究では、コンテンツビジネスの流通フローにある各小売間を消費者視点でとらえて、消費者選好によって小売りをはじめとする流通フローが決定され、産業構造が再編されるというボトムアップ型アプローチを試みるため、本年度では、制作した音楽コンテンツを実際に流通フローにて流通させる動向調査・分析をおこなった。またWebアンケート調査サービスを活用した音楽流通および出版流通に対する消費者の意識調査・分析を実施するにあたり、とくに「小売に対する満足度」の各小項目について、2015年度に定着し始めたコンテンツビジネスの定額制配信サービスを含めたアンケート調査の再設計をおこなった。これらのアンケート調査はAHP手法をもちいて、その流通フローにある小売に対する消費者選好を分析し、消費者が小売を選択する際の各評価基準に対する重要度と各小売に対する満足度を最終的なウェイトとして算出するものであるが、平成28年度に実施予定のアンケート調査・分析では、各コンテンツの購買行動意思決定モデルを構築・分析して、現実に即したより精度の高い分析に繋げるためのアンケート項目の拡充および再設計をおこなった。平成27年度では本研究のテーマについて、国内外の文献調査およびヒアリング調査を精力的におこない、所属学会で報告する等、コンテンツ流通の動向と今後についての整理は十分に実施することができた。一方、Webアンケート調査サービスを活用した音楽流通および出版流通に対する消費者の意識調査・分析については、試験的なアンケート調査およびコンテンツビジネスの定額制配信サービスを含めたアンケート項目の見直しおよび拡充を中心に理論研究を進めたため、次年度の実施に向けた準備的な活動になっている。平成28年度では情報通信技術による流通フローの変化について、音楽産業および出版産業を中心にコンテンツビジネスの流通フローの分析・比較をおこなうため、コンテンツ産業へのヒアリング調査をすることで制度的な特徴を確認し、コンテンツ産業の動向と今後を整理した。また本研究では、コンテンツビジネスの流通フローにある各小売間を消費者視点でとらえて、消費者選好によって小売をはじめとする流通フローが決定され、産業構造が再編されるというボトムアップ型アプローチを試みるため、Webアンケート調査サービスを活用した音楽流通および出版流通に対する消費者の意識調査・分析を実施した。

ここでは「小売を選択する際の評価基準」と、2015年度頃より定着し始めたコンテンツビジネスの定額制配信サービスを含めた「小売に対する満足度」という2つの大項目および各小項目からなるアンケート設計をおこない、Webを通じたアンケート調査から(サンプル数500)、AHP手法をもちいて消費者が小売を選択する際の各評価基準に対する重要度と各小売に対する満足度を算出し、その流通フローにある小売に対する消費者選好を分析した。これらの調査・分析から、1音楽流通と出版流通、2店舗型販売とオンライン型販売、3パッケージ型販売とデジタル配信販売を比較分析して、わが国独自に発展してきた従来のコンテンツビジネスの流通フローがデジタル配信サービスによって変容し、産業構造全体が再編されつつある実際を明らかにした。本研究では、コンテンツ産業へのヒアリング調査とともに、コンテンツビジネスの流通フローについて、消費者選好によって小売をはじめとする流通フローが決定され、産業構造が再編されるというボトムアップ型アプローチを試みるため、Webアンケート調査サービスを活用した音楽流通および出版流通に対する消費者の意識調査およびAHP分析を実施した。平成26年度では本研究のテーマについて、国内外の文献調査およびヒアリング調査を精力的におこない、所属学会で報告する等、コンテンツ流通の動向と今後についての整理は十分に実施することができた。一方、Webアンケート調査サービスを活用した音楽流通および出版流通に対する消費者の意識調査・分析については、試験的なアンケート調査および分析からの各種項目の見直しおよび拡充を中心に理論研究を進めたため、次年度の実施に向けた準備的な活動になっている。平成28年度では、コンテンツビジネスの定額制配信サービスが成長期に向かうと予想され、動向を把握することが重要であると考える。国内外の文献調査をはじめとする基礎的な研究活動をおこないながら、出版産業を中心にしたヒアリングを実施して制度・課題を確認する。なお音楽産業をはじめとする各コンテンツ産業についても同様の調査を実施する。アンケート調査では、Web調査アンケートを平成28年度内に計2回実施して、前年度までに再設計したAHP手法をもちいて流通フローにある小売に対する消費者選好を分析する。研究ではコンテンツビジネス市場の動向を得ながら、我が国の音楽流通と出版流通の評価基準を比較し、コンテンツビジネスとしての特徴を検討しながら、各代替案を3類型に分けてその特徴を明らかにする。経営情報平成27年度では、電子書籍市場が成長期に向かうと予想され、動向を把握することが重要であると考える。
半導体/生体分子ナノ界面の構築と遺伝子トランジスタへの応用

FET法の課題は電気二重層(デバイ長)により規定される検出距離限界であり、これがタンパクや長鎖DNAの検出を難しくしている。これを克服する新たな「信号伝達素子」として「スマートゲル」と呼ばれる刺激応答性の高分子ゲルを用いた動的ナノ界面を開発し、その動作機序について実験、理論の両面から詳細を明らかとした。この中で、スマートゲルの含水率変化に同期して起こるゲート界面近傍での誘電率変化が信号変換原理として作用することを見いだした。これにより、従来法では原理的に不可能であった「デバイ長フリー」な分子検出や、電気的に中性な物質に対しても有効なFETに基づく分子検出法の開発に成功した。本研究では、半導体技術により製作した電界効果デバイスを用い、検出部となるゲート絶縁膜表面にオリゴヌクレオチドプローブを固定化して、その分子認識反応に伴う物理化学的パラメータの変化を検出する方式の遺伝子解析デバイスを提案している。本デバイスでは、蛍光分子のような標識を必要とせず、分子認識反応を電気シグナルとして検出でき、さらには、半導体微細加工プロセスにより検出部を一つのチップに高密度に集積化可能であることから、高スループットの遺伝子解析用デバイスとなることが期待される。従来の遺伝子トランジスタはDNAの電荷を直接検出していたため、ゲート絶縁膜/溶液界面の電気二重層がその応答に多大な影響を及ぼしていた。電気二重層幅(Debye長)の制限のため、短塩基長DNAの検出に限られていた。本提案では、ゲート絶縁膜表面にソフト界面を構築し、Debye長に依存しない長鎖DNAの検出も可能な遺伝子トランジスタを創製する。電気二重層幅(Debye長)の制限のため、短い塩基長のDNAの検出に限られていた。本提案では、ゲート絶縁膜表面にソフト界面を構築し、Debye長に依存せず、長鎖DNAの検出も可能な遺伝子トランジスタを創製する。上述のようなDebye長による検出距離の制限を克服して長鎖DNAの検出を可能とする、いわば「信号伝達素子」としての動的ナノ界面の創出に取り組む。平成20年度は、「スマートゲル」と呼ばれる刺激応答性の高分子ゲルをFETゲート上へ化学的に修飾し、これを信号変換層として利用することで、Debye長によらず生体分子を定量的に検出する手法について検討した。高分子の体積相変化を誘起させるN-isopropylacrylamide、及びグルコースなどの糖に親和性の高いフェニルボロン酸を含む高分子ゲルをゲート表面に形成することで、完全合成系からなり中性分子であるグルコースに応答する電界効果トランジスタ(FET)を開発した。高分子ゲル/ゲート界面において化学刺激(生体分子濃度)を電気信号(FETの電気特性変化)へと高効率に変換する動作機序を、実験、理論の両面から明らかとした。FET法の最大の弱点は電気二重層(デバイ長)により規定される検出距離限界であり、これがタンパクや長鎖DNAの検出を難しくしている。また、この原理に基づくと、FET法は、「荷電変化」と「誘電率変化」に対する二重応答性を呈することとなるが、これを活用した新たなケモメカニカル検出システム(原理)を実証した。すなわち、FETゲート上にカルシウム応答性のゲル薄膜を導入し、カルシウムに応答してゲルが体積変化する際の各要素反応(カルシウムイオンの拡散、ゲル内への水の流入)の動力学を、それぞれ独立に、FET単独によつて可視化できることを明らかとした。さらには、ゲート上に導入するゲルの幾何学構造を制御することで、高分子ゲルの応答動力学に基づき、得られる電気信号のパターンを様々にデザインできることを明らかとした。

これらの現象を拡張すると、化学的または力学的には一方向性の入力に対して電気的には振動的なアウトプットをもたらしうるため、新たな「化学-力学-電気シグナル変換」のための原理構築の観点からも注目される。本研究では、半導体技術により製作した電界効果デバイスを用い、検出部となるゲート絶縁膜表面にオリゴヌクレオチドプローブを固定化して、その分子認識反応に伴う物理化学的パラメータの変化を検出する方式の遺伝子解析デバイスを提案している。本デバイスでは、蛍光分子のような標識を必要とせず、分子認識反応を電気シグナルとして検出でき、さらには、半導体微細加工プロセスにより検出部を一つのチップに高密度に集積化可能であることから、高スループットの遺伝子解析用デバイスとなることが期待される。従来の遺伝子トランジスタはDNAの電荷を直接検出していたため、ゲート絶縁膜/溶液界面の電気二重層がその応答に多大な影響を及ぼしていた。電気二重層幅(Debye長)の制限のため、短塩基長DNAの検出に限られていた。本提案では、ゲート絶縁膜表面にソフト界面を構築し、Debye長に依存しない長鎖DNAの検出も可能な遺伝子トランジスタを創製する。上述の検出距離制限を克服した検出を可能とするため、「信号伝達素子」としての動的ナノ界面の創出に取り組んできた。その結果、当初の申請では検出対象としてDNAのみを考えていたが、動的界面による誘電率変化の検出原理が、中性分子も含むより多様な生体分子にも拡張可能であることを見出した。この知見に対して、DNAのみではなく、糖鎖や蛋白質も視野に入れて研究を推進すべきと考え、現在はこれらも検出対象としている。平成22年度は、「スマートゲル」と呼ばれる刺激応答性のFETゲート上へ製膜した高分子ゲルを信号変換層とする研究に着手した。レクチン-糖や抗原抗体反応といった生体分子間相互作用を駆動力として体積を変化する高分子ゲルの合成および信号伝達素子としての物性評価を行った。バイオトランジスタにおいて、デバイ長による検出距離の制限を克服し、生体分子を高感度かつ定量的に検出するための「信号変換伝達素子」たる動的ナノ界面の創出に取り組んでいる。マンノースモノマー(α-Mannoside;αMan)含有率の異なるプレゲル溶液を調製し、ジメチルアクリルアミドを主骨格とするキャピラリーゲルを熱重合により合成した。αMan含有量が3mol%と低いゲルにおいては、コンカナバリンA(Con A)に浸漬後、経時的な重量増加(含水率増加)が観測されたのに対し、20mol%と高いゲルでは、一時的には重量が増加するものの、やがて減少し、最終的には初期状態よりも含水率が減少することが観測された。前者では、レクチン糖複合体(1対1)形成によりゲルの浸透圧増加が支配的因子として作用するものと考えられる。一方、後者では糖の含有量が高いため、徐々に結合比(1対2)が変化する物理架橋点形成の効果により収縮に至ったものと考えられる。このように、糖の含有量を調整することで、ゲルの膨潤収縮の方向を自在に制御できることが明らかとなった。次に、FETゲート表面に厚さ50micronの20mol%ゲルを光重合形成し、Con A添加前後におけるしきい電圧変化を評価した。