hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ノットワーキングによる創発的な景観まちづくり活動に関する記号学的研究

その結果、5地域の活性化、街並み景観の形成、まちづくりに貢献する空き家の利活用の方法の検討を通して、〈日曜学校の再生〉〈フューチャーセンター〉〈地域とテナントの協働による空き家再生〉といったコミュニティによる空き家の利活用の興味深いプロトタイプが得られた。本研究の目的は、現代の街並みに美的秩序を回復するために、多様な主体が協働する活動システムを結び合わせていく活動=ノットワーキングによる創発的な景観形成を可能にする景観まちづくりの方法論を探究することである。本研究では、1全方位カメラを用いた街並みの映像記録を用いて、景観の経年変化の仕組みを分析し、空き家が大きな問題の一つであることを明らかにした。次いで、2都市エリアにおける空き家の実態を把握すると共に、3具体的な空き家(町家)を取り上げ、空間の利活用、まちづくりビジョン、運営の仕組み、コミュニティのデザインを重層的に行うことによって、4コミュニティのエンパワメントを図る可能性を明らかにした。伝統的街並みには、有限の要素を組み合わせて無限の景観のバリエーションを生成する仕組みが組み込まれているが、現代の街並みでは、多くの要素が関連づけられることなく並置され、混乱した景観が蔓延している。こうした景観の変化の根底には、コミュニティの崩壊という社会システムの変容が潜んでいるのである。こうした観点から、景観まちづくり活動を安全・安心のまちづくりやまちの活性化への取組などの多様なまちづくり活動と結び付けるノットワーキングが重要な意味を持つことを指摘し、本年度はノットワーキング活動の一つとして、コミュニティで協働して空き家問題に取り組むことにしたのである。その結果、空き家が発生するメカニズムを解明し、空き家の発生を予防する方策を検討するとともに、空き家の新しい利活用の可能性を提示することができた。さらに、空き家の所有者へのアンケート調査や聞き取り調査を行うことを通して、通りに面して並び建つ2軒の空き家(町家)の所有者から、新たな利活用の可能性を示してほしいという依頼を受け、次年度に町家のリノベーションプロジェクトをスタートさせることになったのである。これは具体的な空き家のデザインを通して、創発的な景観まちづくり活動を展開することであり、コミュニティのエンパワメントに繋がることは疑いを入れない。こうしたプロジェクトの実践にまで到達したことから、研究が当初の計画以上に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。都市計画・建築計画1景観まちづくりと空き家問題への取組のノットワーキングを推進する。特に本年度は、コミュニティによるまちづくり活動の一環として、昨年度の空き家問題への取組を通じて空き家の所有者から依頼された2軒の空き家(町家)について、新たな利活用の可能性をデザインするプロジェクトを推進する。
準希薄溶液中で生成するミクロ相分離構造とグレイン構造の形成メカニズム

ブロック共重合体/選択溶媒/共通溶媒の溶液中で形成されるミクロ相分離構造の特徴と制御方法について研究を行った。中性子散乱測定のコントラスト変調法により、自重による圧縮があるにもかかわらず、溶液下部の構造ほどそのドメイン周期は大きいことが明らかとなった。次いで、上記構造中における溶媒の分布を研究したところ、同様の混合溶媒でもトルエン/メタノールは2相に別れて分布し、THF/水は共にメタクリレート相に多く偏って分布することがわかった。さらに発展させ、2相に別れて分布する選択溶媒と共通溶媒の組み合わせにより構造周期が高分子濃度に依存しない系を発見した。ポリスチレン(PS)とポリメチルメタクリレート(PMMA)とのジブロック共重合体(PS-b-PMMA)を用いた。数分子量は2.1 E5でPSの体積分率は0.64である。溶媒はテトラヒドロフラン(THF)と水の組み合わせと、トルエン(Tol)とメタノール(MeOH)で、それぞれ重水素化溶媒と非重水素化溶媒を混合し、中性子に対する散乱長密度の変調を行った。これにより、コントラスト変調法による中性子散乱測定実験を行った。高分子濃度は26%で一定とした。また、THF/水系ではTHFと水の添加量はそれぞれ68, 6%であり、Tol/MeOH系ではTolとMeOHの添加量はそれぞれ60, 14%とした。その結果、THF/水系ではPS相中におけるTHF/水=65/4%、PMMA相中ではTHF/水=70.4/7.7%であった。THF、水ともにPS相よりPMMA相中の方が濃度が高いことが分かった。それに対して、Tol/MeOH系では、PS相中におけるTol/MeOH=62.4/11.9%、PMMA相中ではTol/MeOH=57.6/16.1%であった。つまり、TolはPS相中での濃度が高く、MeOHはPMMA中での濃度が高かった。THF/水、Tol/MeOHともに溶媒同士は良く混合し、かつ、THFもTolもPSとPMMAに対して良溶媒であり水もMeOHもPSとPMMAに対して貧溶媒であるのにも拘らず、両相への分配挙動が大きくことなることが分かった。これは、両相の間の偏斥力を増大させつつ、屈折率差をも制御するための有効な手段を発見したことになる。そこで、PS体積分率がともに約60&で数平均分子量が3.44E5と3.50E5のPS-b-PMMAとdPS-b-PMMA(dPSは重水素化ポリスチレン)を合成し溶液中での鎖の広がりを測定することを目的とし、前述と同様のコントラスト変調法で溶媒の分布を再確認するとともにコントラストマッチングする系を調査した。次年度はコントラストマッチングにより鎖の形態変化を調査する。申請者はブロック共重合体を用いた高機能を有する3次元フォトニック結晶の創製を目指している。これまでに超高分子量ブロック共重合体の準希薄溶液中に貧溶媒を添加することにより、「単結晶」様の巨大グレインを自己組織に形成することを発見している。また、この巨大グレインを3次元フォトニック結晶として応用利用することにも成功している。H24年度は、その構造や構造形成のメカニズムを小角中性子散乱(SANS)法により、その構造形成のダイナミクスを研究することを目的とした。試料にはポリスチレン-b-ポリメチルメタクリレート(PS-b-PMMA)を合成した。その分離試料分布(Mw/Mn)は1.39、PSの体積分率は0.57であった。中性子散乱測定はInstitute Laue Lnagevinの小角散乱ビームラインを用いた。カメラ距離は8mと39mを用いて、それぞれ散乱測定と透過率測定を行った。この条件で散乱ベクトルの大きさは2.3×10-3本研究は、高分子ブロック共重合体(BCP)の、選択溶媒中における無秩序-秩序転移および秩序状態の構造形成機構について明らかにした。特に、選択溶媒による偏斥力の増大効果と、共通良溶媒による希釈効果とに着目し、非常に大きな構造周期を要する可視光領域におけるフォトニック結晶への応用を検討した。高秩序な構造を得る為には系を平衡に至らせることが重要であり、系の運動性を増大させる方法について検討した。BCPの構成成分全てに共通な良溶媒を利用することは粘度の低下と運動性の増大に寄与するものの、構造形成の駆動力の低下につながる。そこで、選択溶媒により駆動力の増大を図ったものの、「BCP中のミクロ相分離」と「共重合体-溶媒間の巨視的相分離」との競合を制御する必要性があることを見いだした。3つのモデル系を提唱し、その物性制御について調査した単一の選択溶媒を利用して無秩序-秩序転移における構造形成の機構を検討した。

PSに強い選択性を有する溶媒とポリスチレン-b-ポリエチレンプロピレンの溶液を系として選び、単一溶媒系において温度変化により溶媒-PS間の巨視的相分離を積極的に利用することにより、偏斥力の制御が可能であることを示した。SI/DMP/C14/DOPを用いて、PSに選択的なDMPとPIに選択的なC14を同時に添加することにより、二つの巨視的相分離を利用し構造形態を保ちつつ周期のみを変化させる方法を示した。ここで、高分子濃度の増加とともに偏斥力が増大する領域と低下する領域、その境界領域では系は見かけ上θ状態となっていた。また、温度変化により偏斥力の制御が可能であることを示した。選択溶媒と構成高分子間の巨視的相分離を積極的に利用してミクロ相分離構造を制御することが可能であることを示した。以上から300 800nmの可視光全領域において高い波長応答性を有する機能材料の設計指針を示した。高分子構造・物性、ソフトマテリアル目的のための重水素化ブロック共重合体と非重水素化ブロック共重合体を用いて、溶媒と共重合体の空間分布および、コントラストマッチングポイント計算のための十分な結果が得られた。鎖の広がりの測定はビームタイムの不足から進展度合いが少し遅れているものの、溶媒の組み合わせの違いにより、グレインの巨大化に必要な偏斥力の制御方法として新たな知見が得られたことは非常に大きい進歩である。これらのことから、今年度も概ね順調に進展していると判断した。ILL (Institute Laue Langevin, France)において中性子散乱測定実験を行い、予測される結果を得た。その結果は、次年度の中性子散乱測定実験計画にも反映され、順調に研究が進呈していると考える。そのデータ解析は困難な部分を残しているが、次年度のデータと合わせれば良い解析ができると期待される。前年度に発見した空間分が大きく異なる系に関して、それぞれ高分子鎖の広がりを調査し、偏斥力変化および構造のモルホロジーやグレイン成長へ与える影響について精査することにする。昨今の事情により中性子線を利用出来る機会が少なく、重力効果の影響まで進展できない可能性があるが、前年度に発見して溶媒の効果も新規で非常に興味がもたれ、当初目標の巨大グレイン形成メカニズムの研究にとっては重要な知見が得られると期待出来る。6月57日に中性子散乱測定機会(HANARO,韓国)を確保してある。このビームタイムを利用して、25年度は異なるPS-b-PMMAを合成する。分子量は同じく106g/mol程度であるが、PSの体積分率は低くし30、50%の2種類を合成する。その他の条件は前年度と同じで、合計4種類の試料を合成する。水添加による収縮後のPS相と他方の相との体積分率が50:50より大きく偏るので、散乱能は下がるため中性子散乱測定は困難になる可能性がある。しかし、前年度の試料はPS相がマトリックスであるのに対して、これらの試料はPS相がドメインとなるため異なった構造のダイナミクスが観測できると期待できる。さらに分子の広がりの変化は測定可能であると期待できるので、計算機シミュレーションと合わせて、構造変化に関する十分な情報が得られ、当初目標の知見は得られると期待できる。さらに前年度と比較するために、前年度の試料を再合成し、本年度に重点的に中性子散乱測定を行い、次年度の実験の準備を完成する中性子散乱実験のための旅費を抑えることができ節約することができた。
高度実践看護師の臨床推論・判断能力を強化するシミュレーション教育プログラムの開発

本研究では、高度実践看護師の臨床推論・判断能力を強化するためのシミュレーション教育プログラムを開発した。英国の高度実践看護師のフィジカルアセスメント教育と評価方法を参考に、「人工呼吸器装着患者のアセスメントと管理」と「脳卒中患者のアセスメントと管理」の2つのシナリオを作成し、専門看護師コースの演習で大学院生を対象にシミュレーション教育を実施した。シミュレーション教育の目標到達度をOSCE-Rで確認した。結果、日常的に対応している人工呼吸器装着患者のアセスメントと管理は7080%以上の到達度であったが、対応経験の少ない脳卒中患者のアセスメントと管理は、到達度にばらつきがあることが確認された。本研究の目的は、クリティカルケア領域の高度実践看護師の臨床推論・判断能力を強化し、評価するためのシミュレーション教育プログラムを開発することである。平成25年度は、(1)大学院専門看護師教育課程および診療看護師養成課程におけるシミュレーション教育に関する文献調査を実施した。結果、本邦の高度実践看護師の育成にはシミュレーション教育の必要性が認識されており、導入を検討している現状が確認された。特に専門看護師教育では「共通科目Bヘルスアセスメント」への導入を検討しているが、課題として教育スタッフの不足、シナリオやプログラムの検討・精選の必要性、実施場所やシミュレーター購入などがあることが明らかになった。(2)シミュレーション学習のためのシナリオ、評価項目・基準を検討し、作成した。シナリオは、高機能生体シミュレーターを使用した「人工呼吸器ウィニング中の患者のフィジカルアセスメント」に焦点化した。作成にあたっては、厚生労働省「診療の補助における特定行為(案)」(2013)を参考にした。インストラクショナルデザインに基づき、高度実践看護師の臨床推論・判断能力を強化しうる内容と質になっているかについて研究代表者と分担研究者の2名で検討した。学習者の到達目標、行動目標を設定し、評価項目は、1フィジカルイグザミネーション:18項目、2検査結果の解釈・判断:19項目、3治療・管理:20項目とし、評価基準は、0-2の2段階と0-1-2の3段階評価とした。本学専門看護師コースの大学院生3名を対象にシミュレーションシナリオを試用した結果、2検査結果の解釈・判断と3治療・管理の評価項目に得点数のばらつきが見られ、再検討の必要性が示唆された。本研究の目的は、クリティカルケア領域の高度実践看護師の臨床推論・判断能力を強化し、評価するためのシミュレーション学習プログラムを開発することである。平成26年度は、以下の3つを実施した。1.シミュレーション教育の評価に関する海外の情報収集を行なった。CINAHL・MEDLINEから入手した文献と大学ホームページを対象とした。結果、アメリカでは高度実践看護師(APN)のプログラムにシミュレーションを活用した報告があったが、教育効果を評価する方法については、現在検討段階にあることがわかった。イギリスやオーストラリアで評価にOSCEを活用している報告がみられた。2.文献およびホームページの情報からイギリスのロンドンサウスバンク大学(LSBU)の視察を実施した。LSBUでナースプラクティショナー(NP)コースの主任講師を務めるWard氏に教育プログラムとOSCE評価の現状について調査した。また、上級講師であるPatel氏が担当する「Advanced Assessment Skills for Clinical Practice」の授業を参観した。高度実践看護師を目指す院生は、授業で学んだスキルを各職場においてメンターの指導の下に実践しながらスキルを向上させ、OSCEによってその到達度評価を受けていることが確認できた。また、院生は職場勤務を継続しながら学んでいる者が殆どであり、各職場で自分のメンターとなる医師やクリニカル・ナース・スペシャリスト(CNS)、NPを自分で依頼し、自身の臨床実践能力の向上を図っているとのことであった。3.シミュレーション学習用に作成したシナリオ・評価項目・基準を再検討した。LSBUでのOSCE評価を参考にして、平成25年度に大学院生を対象に試用した結果を基に課題の妥当性・難易度、シナリオの分かり易さの観点から評価項目・基準等を修正した。平成27年度は、シミュレーション学習用に作成・修正した人工呼吸器装着患者のシナリオを用いたシミュレーション教育を実施した。対象は、急性期CNSコースの大学院生2名で、後期開講の「アドバンスト・フィジカルアセスメント演習」において実施した。方法は、第1回5回までは基礎的な知識・スキルの復習を目的とした課題に沿ったクラスワークを行い、第6・7回は人工呼吸器装着に特化したフィジカルアセスメントやモニタリングに関する講義をCNSが行い、第8・9回をシミュレーション学習、第1015回をスキルトレーニングとOSCE-Rで構成した。シミュレーション学習では、人工呼吸器からのウィーニング過程でのアセスメント・ケアのシミュレーションを通して、学習した知識・スキルを適応させ、安全にウィーニングをすすめる方法を習得することを目的とした。シミュレーション学習の目標到達度を確認するためにOSCE-Rを実施した。OSCEの所要時間は、1人あたり30分40分とし、OSCE実施直後に対象者と振り返りを行った。倫理的配慮として、科目のガイダンス時と実施時に本研究の目的、シミュレーション学習の方法、評価方法について対象者に説明し、同意を得た。結果、OSCE課題1【フィジカルイグザミネーション】、課題2【データの解釈・判断】、課題3【ウィーニングの管理】すべてにおいて70%以上の到達度であった。

平成27年度は、高機能生体シミュレーターを用いたシミュレーション学習に加え、模擬患者を活用したシナリオを作成し、これに基づくシミュレーション学習を導入し、評価する予定であった。しかし、研究代表者の身体的な健康上の理由により、約7か月間研究が遂行できなかった。回復後にシナリオ作成に着手したものの、完成までに至らなかったため、今年度の研究計画に大幅な遅れが生じた。本研究の目的は、クリティカルケア領域の高度実践看護師の臨床推論・判断能力を強化し、評価するためのシミュレーション学習プログラムを開発することである。平成28年度は、『脳卒中が疑われる患者のアセスメントと管理』のシナリオを新たに作成し『人工呼吸器装着中の患者のアセスメントと管理』を加えた2つのシナリオを用いて急性期CNSコースの大学院生3名を対象にシミュレーション教育を実施した。第1回7回までは基礎的な知識・スキルの復習を目的とした課題に沿ったクラスワークを行い、第8・9回をシミュレーション学習、第1015回をスキルトレーニングとOSCE-R(客観的臨床能力試験ー振り返り)で構成した。シミュレーション学習では、各シナリオの到達目標・行動目標を対象者に提示し、それらが達成できることを目的とした。シミュレーション学習の目標到達度の確認はOSCE-Rで行った。OSCE-Rの所要時間は、1人あたり1課題に20分30分とし、OSCE実施直後に対象者と振り返りを行った。倫理的配慮として、科目のガイダンス時と実施時に本研究の目的、シミュレーション学習の方法、評価方法について対象者に説明し、同意を得た。結果、『人工呼吸器装着中の患者のアセスメントと管理』のOSCEは、課題1【フィジカルイグザミネーション】、課題2【データの解釈・判断】、課題3【ウィーニングの管理】のすべてにおいて7580%以上の到達度であった。一方、『脳卒中が疑われる患者のアセスメントと管理』のOSCEでは、課題1【来院時の状態評価】が5062%、課題2【家族対応と情報収集】が3559%、課題3【フィジカルイグザミネーション】が5458%の到達度であった。人工呼吸器装着患者に比べ、脳卒中患者への対応経験の少なさが対象者の到達度に影響していることが示唆された。本研究では、高度実践看護師の臨床推論・判断能力を強化するためのシミュレーション教育プログラムを開発した。英国の高度実践看護師のフィジカルアセスメント教育と評価方法を参考に、「人工呼吸器装着患者のアセスメントと管理」と「脳卒中患者のアセスメントと管理」の2つのシナリオを作成し、専門看護師コースの演習で大学院生を対象にシミュレーション教育を実施した。シミュレーション教育の目標到達度をOSCE-Rで確認した。
自由エネルギーランドスケープ理論を用いたガラス転移とエージングの研究

自由エネルギーランドスケープ(FEL)理論は、ガラス転移・過冷却液体を含む非平衡系を統一的に記述する理論であり、FEL理論に基づいて様々な現象を理解すると共に、FELの特徴を明らかにすることが本研究課題の目的である。FELは温度に依存するので、温度を変化させたときに示される非平衡系の振る舞いから、非平衡系のFELの構造の特徴が求められる事を明らかにした。まず、二準位系およびランダウ型の自由エネルギーで表わされる系について、温度をジャンプさせた場合と温度に周期的な変動を与えたときに見られる緩和関数および感受率の振る舞いからFELの緩和時間が求められることを明らかにした。吉留東北大学助教の協力を得て、密度汎関数理論に基づくFELの構築法を用いて、現実系の結晶化時間の温度依存性が求められることを示した。結果を、東京大学物性研究所短期研究会(東京大学、5月10日5月12日)、科学学研究費討論会(京都工芸繊維大学、2018年8月4日)、日本物理学会2018年秋季大会(同志社大学、2018年9月9ー12日)およびXV International Workshop on Complex Systems(Andalo, Italy, 2019年3月15-20日)で発表した。また、研究成果を一般市民に説明するために、科学を語る会(九州大学西新プラザ, 2018年11月10日)において講演を行った。本研究の目的の一つは、自由エネルギーランドスケープ(FEL)の温度変調に対する応答がどのように物理量に反映され、観測できるかを明らかにすることである。平成30年度は、(1)二準位系とより一般的な自由エネルギーのランダウ型自由エネルギーで記述される系について、温度変調の効果を明らかにすること、(2)非平衡系で観測される種々物理量の観測時間依存性(エージング効果)を理論的に説明すること、(3)過冷却液体の結晶化過程の温度依存性を現実系で明らかにすることにテーマを分けて、研究を進めた。(1)に関しては、二準位系で示された温度変調応答が、より一般的なランダウ型自由エネルギーをもつ系においても観測できることを示し、結果を学会で発表するとともに論文を執筆し、投稿した。(2)非平衡系の物理量が観測時間に依存するエージング効果には二つの寄与(分布関数の緩和とFELの緩和)があることを示し、それらの区別の仕方及びデータの解析の仕方を発見した。(3)密度汎関数理論に基づいたFELの構築法を用いて、現実系のFELを求め、急冷したときの結晶化過程を解析する方法を確立した。また、非平衡系における転移現象である雷などの放電現象に関する論文を発表した。これまで、当初の計画通りほぼ順調に経過しており、これまでの研究を継続・発展させる。(1)エージングに関する計算をより正確に行い、緩和関数、感受率の他中間散乱関数のエージングを求め、そのガラス転移との関係を明らかにする。(2)過冷却液体の結晶化時間の温度依存性について、現実系の計算を行い、実験あるいはシミュレーションの結果と比較し、結晶化過程におけるFELの特徴を明らかにする。(3)FEL描像に基づいて構造エントロピーを考察し、協調緩和領域の概念および緩和のAdam-Gibbs理論の基礎付けを行う。(4)FEL描像に基づくガラス転移の統一的理解を目指して、繰り込み群の方法についての基礎的な調査を行う。(5)新たに浮上してきた問題(1)アミロイド病の発生・伝播をFEL描像に基づいて理解すること、(2)液体から過冷却状態が出現するメカニズムのFEL描像による理解にむけて、情報を収集するとともに試行的研究を行う。

平成30年度は、(1)二準位系とより一般的な自由エネルギーのランダウ型自由エネルギーで記述される系について、温度変調の効果を明らかにすること、(2)非平衡系で観測される種々物理量の観測時間依存性(エージング効果)を理論的に説明すること、(3)過冷却液体の結晶化過程の温度依存性を現実系で明らかにすることにテーマを分けて、研究を進めた。(1)に関しては、二準位系で示された温度変調応答が、より一般的なランダウ型自由エネルギーをもつ系においても観測できることを示し、結果を学会で発表するとともに論文を執筆し、投稿した。(2)非平衡系の物理量が観測時間に依存するエージング効果には二つの寄与(分布関数の緩和とFELの緩和)があることを示し、それらの区別の仕方及びデータの解析の仕方を発見した。(3)密度汎関数理論に基づいたFELの構築法を用いて、現実系のFELを求め、急冷したときの結晶化過程を解析する方法を確立した。また、非平衡系における転移現象である雷などの放電現象に関する論文を発表した。これまで、当初の計画通りほぼ順調に経過しており、これまでの研究を継続・発展させる。(1)エージングに関する計算をより正確に行い、緩和関数、感受率の他中間散乱関数のエージングを求め、そのガラス転移との関係を明らかにする。(2)過冷却液体の結晶化時間の温度依存性について、現実系の計算を行い、実験あるいはシミュレーションの結果と比較し、結晶化過程におけるFELの特徴を明らかにする。(3)FEL描像に基づいて構造エントロピーを考察し、協調緩和領域の概念および緩和のAdam-Gibbs理論の基礎付けを行う。(4)FEL描像に基づくガラス転移の統一的理解を目指して、繰り込み群の方法についての基礎的な調査を行う。(5)新たに浮上してきた問題(1)アミロイド病の発生・伝播をFEL描像に基づいて理解すること、(2)液体から過冷却状態が出現するメカニズムのFEL描像による理解にむけて、情報を収集するとともに試行的研究を行う。購入を予定していた物品(レーザープリンター)の購入費がおよそ70%節約できたことおよび国際会議出席に関わる海外旅費の内宿泊費が節約できたことにより、次年度使用額が生じた。国際会議で発表に用いてきたノート型PCが老朽化しており、代替機を購入する。また、海外研究者との共同研究や国際会議での発表を積極的に行うことにする。
二酸化炭素と植物生産

1.二酸化炭素濃度変化の植物生産への影響:植生上でのガス交換過程に関する微気候的考察に基ずき、新しい乾物生産評価法を導き、日本・東アジア・世界の自然植生の乾物生産力の分布を評価した。また、このモデルを用いて、二酸化炭素倍加条件の気候シナリオ下での植物生産力の変化を評価した。二酸化炭素倍増下では、わが国の自然植生の生産力は平均9%増加した。この結果、わが国では、二酸化炭素濃度の増加は植物生産力を高める方向に働らくことが明らかになった。2.C3,C4型作物の光合成・蒸散と二酸化炭素濃度,温度の影響:二酸化炭素濃度と光合成の関係は温度により大きく変化し、特にC4型で影響が大きかった。また、蒸散は高二酸化炭素濃度下で抑制されたが、その傾向はC4型で著しかった。以上の反応を反映して、水利用効率は二酸化炭素濃度が高いほど、上昇することがわかった。3.熱帯林の維持と炭素循環:熱帯林の維持機構と炭素循環との関連を明らかにするために、熱帯林の生産力を求める基本式である黒岩の物質生産理論式の性質をくわしく調べた。環境条件と剰余生産との関係では、二酸化炭素濃度が高いほど全体の剰余生産力は上昇した。剰余生産と南中時の最大照度との関係では、南中時の最大照度が高いほど剰余生産力は上昇した。また暗呼吸速度が大きいほど全体の剰余生産力は減少したが、剰余生産に対する暗呼吸速度/光飽和光合成速度比は最高剰余生産力に影響しなかった。4.落葉広葉樹林の伐採・再生に伴う炭素循環の変化:ブナ林の再生過程での炭素循環の詳細な調査をもとにモデルを組み、伐採後の植物体の成長,枯死過程,土壌有機物の蓄積・分解過程を復元し、伐採間隔を変化させた時の植生・土壌系の炭素蓄積量の変化を予測した。この生態系の回復には150年を要し、短周期伐は炭素量をへらした。
河川の局所的形態に支配される流下懸濁有機物の酸化分解過程の定量化

農業用取水堰湛水部への懸濁有機物の流入負荷量および有機物収支の実測電磁流速計を用いた河川流量の詳細観測および現地係留式の濁度計を用いて,平水時に湛水部へ流入・流出する懸濁有機物量の経日変化を実測し,湛水部,緩流部,急流部,合流点など様々な流況のセグメントごとの有機物収支を実測した.さらに河床における有機物分解速度に関する既往の知見を用いて,湛水部における有機物の収支を推定した.結果を概括すると,湛水部に流入した懸濁物全体の約45%が河床に沈降・堆積し,残りは堰をそのまま越えて下流へと流れる.堆積した懸濁物の中の約26%は有機物で占められており,さらのこの約1/3が河床における好気的分解によって可溶化し河床から除去される.平水時では,有機物の日堆積量は河床での好気的分解量とほぼ等しいと推定された.流況によっては湛水部の河川自浄作用とほぼ均衡する量の懸濁有機物生産が,自然流下区間において生じており,流下過程における有機物生産・分解の場所的・時間的変化過程が明らかになった.砂礫堆地下における接触酸化作用による溶存有機物の好気的分量の定量化製紙排水の負荷により有機汚濁の進行した河川水の水質を,河道内に形成された砂礫堆の自然浄化機能を利用して改善する可能性を検討するために現地実験を行った.砂礫堆上での河川水質の変化過程,砂礫堆地下への河川水の浸透状況,地下水の水質特性を実測した.さらにろ過した汚濁河川水を砂礫層へ強制的に浸透させ,溶存態有機物の好気的分解過程を推算し,砂礫堆の水質浄化能の定量化を試みた.好気ゾーンを広く形成させる目的で,ポンプにより一定流量の圧送の条件下にて実験を行った.この領域内では好気的分解作用による有機物除去が進行し,8mg/Lの溶存酸素を消費しながら約60%の溶存態有機炭素が炭酸ガスへと変化していることが明らかになった.また,有機物分解反応の反応速度係数の推定値は,前年の値よりやや小さめの値を得た.農業用取水堰湛水部への懸濁有機物の流入負荷量および有機物収支の実測電磁流速計を用いた河川流量の詳細観測および現地係留式の濁度計を用いて,平水時に湛水部へ流入・流出する懸濁有機物量の経日変化を実測し,湛水部,緩流部,急流部,合流点など様々な流況のセグメントごとの有機物収支を実測した.さらに河床における有機物分解速度に関する既往の知見を用いて,湛水部における有機物の収支を推定した.結果を概括すると,湛水部に流入した懸濁物全体の約45%が河床に沈降・堆積し,残りは堰をそのまま越えて下流へと流れる.堆積した懸濁物の中の約26%は有機物で占められており,さらのこの約1/3が河床における好気的分解によって可溶化し河床から除去される.平水時では,有機物の日堆積量は河床での好気的分解量とほぼ等しいと推定された.流況によっては湛水部の河川自浄作用とほぼ均衡する量の懸濁有機物生産が,自然流下区間において生じており,流下過程における有機物生産・分解の場所的・時間的変化過程が明らかになった.砂礫堆地下における接触酸化作用による溶存有機物の好気的分量の定量化製紙排水の負荷により有機汚濁の進行した河川水の水質を,河道内に形成された砂礫堆の自然浄化機能を利用して改善する可能性を検討するために現地実験を行った.砂礫堆上での河川水質の変化過程,砂礫堆地下への河川水の浸透状況,地下水の水質特性を実測した.さらにろ過した汚濁河川水を砂礫層へ強制的に浸透させ,溶存態有機物の好気的分解過程を推算し,砂礫堆の水質浄化能の定量化を試みた.好気ゾーンを広く形成させる目的で,ポンプにより一定流量の圧送の条件下にて実験を行った.この領域内では好気的分解作用による有機物除去が進行し,8mg/Lの溶存酸素を消費しながら約60%の溶存態有機炭素が炭酸ガスへと変化していることが明らかになった.また,有機物分解反応の反応速度係数の推定値は,前年の値よりやや小さめの値を得た.サブテーマ1「農業用取水堰湛水部への懸濁有機物の流入負荷量および有機物収支の実測」電磁流速計を用いた河川流量の詳細観測および現地係留式の濁度計を用いて,平水時に湛水部へ流入・流出する懸濁有機物量の経日変化を実測し,その収支を捉えることで種々の流量条件下で河床に一時的に沈降堆積する有機物量を求めた.さらに河床における有機物分解速度に関する既往の知見を用いて,湛水部における有機物の収支を推定した.結果を概括すると,湛水部に流入した懸濁物全体の約45%が河床に沈降・堆積し,残りは堰をそのまま越えて下流へと流れる.堆積した懸濁物の中の約26%は有機物で占められており,さらにこの約1/3が河床における好気的分解によって可溶化し河床から除去される.

平常時の状況と見なされる比較的低濁度下(SS濃度3.09mg/L, VSS濃度2.64mg/L)では,有機物の日堆積量は河床での好気的分解量とほぼ等しいと推定され,取水堰湛水部の河川自浄作用における役割は決して小さくないことがわかった.サブテーマ2「砂礫堆地下における接触酸化作用による溶存有機物の好気的分解量の定量化」製紙排水の負荷により有機汚濁の進行した河川水の水質を,河道内に形成された砂礫堆の自然浄化機能を利用して改善する可能性を検討するために現地実験を行った.砂礫堆上での河川水質の変化過程,砂礫堆地下への河川水の浸透状況,地下水の水質特性を実測した.さらにろ過した汚濁河川水を砂礫層へ強制的に浸透させ,溶存態有機物の好気的分解過程を化学反応論により考察し,現状での砂礫堆の水質浄化能の定量化を試みた.砂礫堆への浸透水のBOD値が10mg/L程度と高濃度であるために,砂礫堆のごく一部が浄化に機能しているに過ぎないが,この領域内では好気的分解作用による有機物除去が進行しており,8mg/Lの溶存酸素を消費しながら約60%の溶存態有機炭素が炭酸ガスへと変化していることが明らかになった.サブテーマ1「農業用取水堰湛水部への懸濁有機物の流入負荷量および有機物収支の実測」電磁流速計を用いた河川流量の詳細観測および現地係留式の濁度計を用いて,平水時に湛水部へ流入・流出する懸濁有機物量の経目変化を実測し,湛水部,緩流部,急流部,合流点など様々な流況のセグメントごとの有機物収支を実測した.さらに河床における有機物分解速度に関する既往の知見を用いて,湛水部における有機物の収支を推定した.結果を概括すると,湛水部に流入した懸濁物全体の約45%が河床に沈降・堆積し,残りは堰をそのまま越えて下流へと流れる.堆積した懸濁物の中の約26%は有機物で占められており,さらのこの約1/3が河床における好気的分解によって可溶化し河床から除去される.平水時では,有機物の日堆積量は河床での好気的分解量とほぼ等しいと推定された.流況によっては湛水部の河川自浄作用とほぼ均衡する量の懸濁有機物生産が,自然流下区間において生じており,流下過程における有機物生産・分解の場所的・時間的変化過程が明らかになった.サブテーマ2「砂礫堆地下における接触酸化作用による溶存有機物の好気的分解量の定量化」製紙排水の負荷により有機汚濁の進行した河川水の水質を,河道内に形成された砂礫堆の自然浄化機能を利用して改善する可能性を検討するために現地実験を行った.砂礫堆上での河川水質の変化過程,砂礫堆地下への河川水の浸透状況,地下水の水質特性を実測した.さらにろ過した汚濁河川水を砂礫層へ強制的にを浸透させ,溶存態有機物の好気的分解過程を推算し,砂礫堆の水質浄化能の定量化を試みた.H15年度より,好気ゾーンを広く形成させる目的で,ポンプにより一定流量の圧送の条件下にて実験を行った.この領域内では好気的分解作用による有機物除去が進行し,8mg/Lの溶存酸素を消費しながら約60%の溶存態有機炭素が炭酸ガスへと変化していることが明らかになった.また,有機物分解反応の反応速度係数の推定値は,前年の値よりやや小さめの値を得た.
機能的磁性微粒子を用いた脳腫瘍温熱療法臨床応用への検討

Magnetiteを用いた脳腫瘍温熱療法では腫瘍内へ如何に拡散させうるかが大きな鍵となる。今まで機能性磁性微粒子(magnetite)をリポソームに包埋する事で、腫瘍組織内への拡散能力を高め、高周波磁場処理によるヒステレーシス損失を利用して発熱させ、腫瘍内拡散による細胞内加温法を利用した脳腫瘍温熱療法の有効性につき検討してきた。その結果、1)正電荷脂質包埋マグネタイト{magnetitecationic liposome(MCL)}を用いた方法により腫瘍細胞内のマグネタイト取り込み効率が上昇し、抗腫瘍効果が高まる。2)高周波磁場処理下で腫瘍内に於けるMCLの拡散が顕著であり、磁場処理を重ねるごとに周囲への拡散が進行するため広範囲の温熱効果が期待できる。3)ラットグリオーマ細胞のラットの大腿部皮下移植腫瘍に対する実験では、腫瘍の完全退縮が得られ、また腫瘍内に注入したMCLの増殖中の腫瘍細胞における高い移行率が確認された。4)ヒトグリオーマ細胞のヌードマウスの脳内移植腫瘍に対する反復投与実験では、6回投与群では治癒率100%、3回投与群にも腫瘍径の縮小が認められ、脳内において増殖しているグリオーマに対する有効性が証明された。5)温熱処理による腫瘍細胞の直接的な殺細胞効果と共に、温熱処理によって免疫誘導を促し免疫能を獲得していることが確認された。しかし、脳腫瘍のように頭蓋骨に囲まれた限局した部分に本治療を応用する際には、magnetiteを簡便的確に注入出来るような性状とし、しかも温熱療法が有効であるほどの濃度を維持できながらも、より容量の少ない状態で脳腫瘍内に投与することが必要であった。今回マグネタイトの新しい材型であるstick typeを用いて温熱療法の効果を検討したが、stick typeは固形製剤であるにも拘わらず、脳腫瘍内での拡散は良好であった。この結果より、発熱量が大きく、腫瘍内で充分な拡散が得られ、かつtargetingが容易な固形芯状製剤であるstick type CMC-magnetiteの脳腫瘍モデルに対する温熱療法臨床応用への応用の可能性が示唆された。温熱療法の新しい方法として機能性磁性微粒子を利用した脳腫瘍温熱療法の有効性につき検討してきた。現在まで以下の5項目の事実が証明されている。(1)正電荷脂質包埋マグネタイト{magnetitecationic liposome(MCL)}を用いた方法により腫瘍細胞内のマグネタイト取り込み効率が上昇し、抗腫瘍効果が高まる。(2)高周波磁場処理下で腫瘍内に於けるMCLの拡散が顕著であり、磁場処理を重ねるごとに周囲への拡散が進行するため広範囲の温熱効果が期待できる。(3)ラットグリオーマ細胞のラットの大腿部皮下移植腫瘍に対する実験では、腫瘍の完全退縮が得られた。(4)ヒトグリオーマ細胞のヌードマウスの脳内移植腫瘍に対する反復投与実験では、6回投与群では治癒率100%、3回投与群にも腫瘍径の縮小が認められ、脳内において増殖しているグリオーマに対する有効性が証明された。(5)温熱処理による腫瘍細胞の直接的な殺細胞効果と共に、温熱処理によって免疫誘導を促し免疫能を獲得していることが確認された。今回マグネタイトの新しい材型である機能性磁性微粒子(magnetite)のStick type型材料を用いて温熱療法を施行する際の至適条件を検討した。

即ち、carboxymethylcellulose(CMC)とmagnetiteを混和調整し芯状化されたStick type(CMC-mag)をラット移植脳腫瘍内に刺入し、高周波磁場処理を施行。その際の至適条件を検討した。その結果、温熱効果にて生じた脳腫瘍壊死は腫瘍中央に3.3mg Fe_3O_4を刺入後、30分3回照射群に最も顕著に認められ、壊死周辺にはリンパ球の浸潤を認め、また本条件では周辺正常脳への急性期の病理組織学的変化は認めなかった。この結果より、Stick type CMC-Magを用いた脳腫瘍への効率的な温熱効果条件が得られた。Magnetite cationic liposomes(MCLs)を用いた細胞内加温による温熱療法の際に、直接的な温熱抗腫瘍効果の他に、免疫誘導による脳腫瘍退縮効果の有無及びその有用性について検討した。方法としては、まずFisher 344ラット(6週齢、雌)の左大腿部皮下に株化ラットグリオーマ細胞T9を2×10^6/cells/100μl PBSとして移植し、皮下に生着した腫瘍の長径が1cmになった時点(凡そ移植2週間後)で経皮的に30G針にてMCLs400μl(5mg/ml Fe_3O_4)を皮下移植腫瘍中心部へ注入した。その直後より、1日1回、1回30分高周波磁場処理を24時間間隔で3回繰り返し(温熱処理)施行。この処置後、14日目に右大脳半球前頭葉内へ定位的脳手術装置を用いてT9細胞を1×10^6 cells/20μl PBSとして移植し、その後の脳内腫瘍の生着の有無を観察した。その結果、大腿部皮下移植腫瘍を温熱処理の未施行群では、全例脳内腫瘍の増大による脳圧亢進症状にて平均21.5日(n=6)で死亡が確認された。一方、大腿部皮下移植腫瘍の温熱処理施行群では、脳内に腫瘍移植後60日を経過した時点でも全例(n=6)生存していた。その後、この群における脳組織を摘出して病理組織学的所見を検討したところ、未治療群では腫瘍の脳内生着が認められたが、治療群では脳腫瘍は認めなかった。この様に、治療群の生存期間が有意に延長され、脳腫瘍の生着が抑制されたことから、何らかの免疫賦活が関与したことが示唆される。脳腫瘍、特に悪性脳腫瘍は近年種々の治療法が開発される中で、依然として予後不良な疾患であり、手術療法、化学療法、免疫療法、遺伝子治療と共に、脳腫瘍の温熱療法についての基礎及び臨床研究もまだ充分な成果を上げるまでには至っていない。現在までに施行或いは考案されている脳腫瘍に対する温熱療法に関しては、RF波誘電加温法、microwave誘導加温法、implant誘導加温法などが報告されている。我々はリポソーム包埋マグネタイトを用いた温熱療法を検討してきた。この方法はリポソームを正電荷に荷電することにより、腫瘍組織内に十分な拡散性が得られるうえ、細胞内へ取り込まれるために細胞内加温という理想的な温熱療法が可能となり、温熱療法に新しい方法として位置づけられる。
自家受粉依存を高める在来種：外来種からの繁殖干渉と遺伝的多様性低下の検証

植物の中には、他個体との花粉のやり取りを行う通常の花(開放花)のほかに、閉鎖花と呼ばれる自家受粉しか行わない花をつける種がある。ありふれた雑草であるホトケノザ(シソ科)の閉鎖花の機能について、訪花性昆虫や近縁他種植物との関係に注目して解明を試みた。まず、ホトケノザの送粉は、ヒゲナガハナバチなど極めて限られたハナバチ類に依存していること、それらのハナバチは各地で減少傾向にあることを示した。また、多くの集団で自家受粉率が著しく高いことを、アロザイム分析から明らかにした。近縁他種植物が近傍に存在する場合に閉鎖花が増加する反応が、水溶性の情報化学物質を介して誘導されることを、栽培実験から示した。シソ科の在来草本ホトケノザは開放花のほかに、花を開くことなく自家受粉により結実させる閉鎖花をつけるという特徴をもつ。そして、ヒメオドリコソウが近傍に生育している場合、ホトケノザの閉鎖花率が上がることが示されている。これらから、ホトケノザにおいて閉鎖花をつけることは他種との相互作用に起因する可能性が示唆され、また閉鎖花が優占することにより遺伝構造が変化していることが予測されていた。本年度の研究では、これらの仮説を検証するための予備研究として、ホトケノザを対象として、送粉昆虫相の調査、外来種による花粉干渉の検証、繁殖形質の測定方法の検討および予備的な調査、遺伝構造分析の解析手法の選定などを行った。送粉昆虫相の調査では、ケブカハナバチのオスが特異的に訪花していることが明らかになった。周辺にはその他のハナバチ類やハナアブ類が訪花していたものの、ホトケノザへはほとんど訪花していなかった。また、ホトケノザに近縁な外来草本であるヒメオドリコソウからの種間送粉により繁殖干渉が生じている可能性について、複数の個体群を用いて人工授粉実験を実施し検証を試みたが、繁殖干渉の存在を示す結果は得られなかった。また、繁殖形質、特に花蜜の量と濃度について外来種を含めた環境条件の影響を調査するに先立ち、花蜜濃度の測定方法を検討した結果、血糖値測定器を利用して屋外でも簡易的に花蜜濃度を測定できることを、HPLCでの測定結果との比較から確認した。訪花性昆虫が少ないこと、閉鎖花が優占することによって個体群内の遺伝構造が影響を受けていることを検証するための分析手法としてアロザイム多型解析の有効性を検討し、8酵素8遺伝子座(Aat-1, Adh-1, Aap, Dia-1, Lap, Pgi, Pgm-2, Sodh)で多型がみられることを確認できた。ホトケノザにおける開放花および閉鎖花それぞれについて、適応度上の有利・不利を比較するため複数のアプローチによる調査を進めてきた。これまでに、近縁な外来種であるヒメオドリコソウの存在下で閉鎖花の割合が増加することが知られていた。このことから、種間送粉が結実を阻害する現象、すなわち繁殖干渉が生じる可能性が示唆され、昨年度までに人工授粉や野外調査により検証を試みたが、繁殖干渉を積極的に支持する結果は得られていなかった。そこで2014年度の研究では自然環境下における送粉昆虫相の把握をすすめ、ケブカハナバチに代表される極めて限定的なハナバチに送粉されていること、現在ではそれらのハナバチに訪花されているホトケノザ個体群はむしろ稀であることなどを明らかにした。また、それらのハナバチはホトケノザの開花途中の花にも多く訪花することから、人工授粉実験の条件、とくに授粉のタイミングの最適化が必要であることが示唆された。さらにアロザイム分析を行い、その結果から訪花者の少ないホトケノザ集団では自殖率が極めて高いことを明らかにした。訪花者が豊富な集団についても自殖率を推定するため、収集したサンプルの分析を進めているところである。また、予備的な栽培試験により、ヒメオドリコソウとホトケノザの間の根系を介した直接的な相互作用の可能性が示唆された。ヒメオドリコソウの鉢からの流出水をホトケノザの鉢に導入した場合には、ホトケノザの成長や開放花の発現は特に影響を受けなかったが、両種の根が直接接触しうる状況で栽培した場合には、ホトケノザの成長は著しく阻害され、閉鎖花の発現が顕著になることが示された。ホトケノザが近縁外来種から受ける繁殖干渉について、人工授粉実験による検証を行った。主に結実率に注目した過去の検証では繁殖干渉を検出するに至っていなかったが、本年度は発芽率も測定したところ、混合花粉での受粉によって形成された種子では有意に発芽率が低いことが明らかになった。このことは、近縁外来種からの繁殖干渉が選択圧となって、ホトケノザにおける閉鎖か頻度が増大したという当初の仮説を支持するものである。また、ホトケノザにおける送粉昆虫相についての調査を近畿地方から九州地方にかけての地域で行った。本種に訪花する昆虫相はほとんどの調査地において乏しかったが、ごく一部の調査地ではケブカハナバチがきわめて頻繁に訪花していた。ケブカハナバチは古い土塀などに営巣し、かつては日本各地に豊富に生息していたと考えられるハナバチの一種である。

ケブカハナバチが多いことが本研究で明らかになった調査地でも、近傍に古い民家が残されており、その土塀で多くのケブカハナバチが営巣していた。他の調査地周辺ではそのような環境はほとんど残っていないことから、近年の家屋環境の変化によりホトケノザの主要な訪花者であるケブカハナバチが激減したことが示唆された。昨年度までの研究で、閉鎖花が多い集団や訪花者が少ない集団でホトケノザの自家受粉率がきわめて高いことが明らかになっていた。本年度の研究では、ケブカハナバチがきわめて頻繁に訪花している上記の調査地の集団について、アロザイム分析により自家受粉率を推定することを試みた。しかし、アロザイムの多型が一切なかったため、自家受粉率を推定することができなかった。上記集団は、瀬戸内海に浮かぶ離島の小集落に位置していることから、他集団との遺伝的交流も乏しく、かつ有効集団サイズも小さいために、遺伝的な多様性がもともときわめて乏しいことが原因であると考えられた。当初計画した調査項目のほとんどにおいて、結果が得られている。アロザイム分析による自家受粉率の推定については多型が全く見られないことから実施できなかったが、これは当該集団の特性によるものである。前年度までに行った人工授粉処理による繁殖干渉の検証について、その結果の安定性を確認するため、ホトケノザに対して除雄をした上での人工授粉実験を行うとともに、ホトケノザ花柱における花粉管の行動について観察を行った。その結果、近縁外来種ヒメオドリコソウからの種間送粉は、ホトケノザの繁殖に対して明らかな悪影響を及ぼすことの証拠は得られなかった。また、花粉管行動の観察から、ホトケノザに送粉されたヒメオドリコソウの花粉は、ホトケノザの柱頭上で発芽し花粉管を伸ばすものの、その花粉管の伸長は胚珠の直前で停止することが観察された。このことは、タンポポ等で知られる別種由来花粉管の侵入による胚珠の死亡というメカニズムが、ホトケノザ-ヒメオドリコソウ種間では生じていないことを示唆するものである。さらに、ポット栽培による実験により、近縁外来種ヒメオドリコソウとの同所的生育によってホトケノザにおける閉鎖花の優占は、近縁在来種であるオドリコソウとの同所的生育によっても生じることが示された。また、この現象はオドリコソウ根系から分泌された水溶性化合物がキューとなっている可能性が、同じ実験から示唆された。以上の結果を総合すると、ホトケノザが近傍の近縁外来種ヒメオドリコソウの存在に反応して、ほとんどの花芽を閉鎖花に誘導するという現象は、ヒメオドリコソウからの種間送粉およびそれに起因する繁殖干渉を直接的な選択圧として生じたとは考えにくい。むしろ、近縁在来種であるオドリコソウに対して発現していた反応が、近年になって日本に侵入し、同所的に生育するようになったヒメオドリコソウに対しても発現したものである可能性を示唆している。オドリコソウからホトケノザに対しての繁殖干渉はこれまでに検証されたことがなく、今後検証する必要があると考えられた。植物の中には、他個体との花粉のやり取りを行う通常の花(開放花)のほかに、閉鎖花と呼ばれる自家受粉しか行わない花をつける種がある。ありふれた雑草であるホトケノザ(シソ科)の閉鎖花の機能について、訪花性昆虫や近縁他種植物との関係に注目して解明を試みた。まず、ホトケノザの送粉は、ヒゲナガハナバチなど極めて限られたハナバチ類に依存していること、それらのハナバチは各地で減少傾向にあることを示した。また、多くの集団で自家受粉率が著しく高いことを、アロザイム分析から明らかにした。近縁他種植物が近傍に存在する場合に閉鎖花が増加する反応が、水溶性の情報化学物質を介して誘導されることを、栽培実験から示した。
生体分子のイオン液体への均一可溶化と新規分析場への応用

本年度は,酵素をポリエチレングリコール(PEG)で化学修飾することにより、イオン液体に均一に可溶化し飛躍的に酵素活性が向上することを明らかにした。イオン液体は不揮発性であるため溶媒の損失がなく、酵素にとって不可欠な溶媒和された環境を半永久的に維持することができる。さらに、イオン液体は疎水性と高極性を同時に示すという特異的溶媒物性のため、環境ホルモンのような疎水性の高い化合物からペプチド・多糖といった高極性の生理活性物質まで溶解しうるため、幅広い化合物をターゲットとすることができる。本年度の大きな成果として,イオン液体中での酵素活性を分光学的手法を用いて迅速かつ簡便に解析する手法の開発を行うことができた。具体的には,エタノール等のアルコール類を求核剤とすることで酵素反応により発色団の遊離が確認された。また、その反応速度は酵素濃度に依存し、発色反応が酵素の触媒作用によるものであることを示した。また、スブチリシンとα-キモトリプシンという2種類のプロテアーゼとそれぞれの酵素に対する基質を用いて反応を行ったところ、各酵素に対する基質を用いた時のみ発色反応が見られ、イオン液体中においても酵素の厳密な基質特異性が維持されていることが示された。本手法は、イオン液体に基質と酵素を加えるだけでリアルタイムに酵素活性を評価できる極めて迅速・簡便な分析系である。そのため反応条件を種々変化させて酵素活性を調査する速度論解析において非常に有効であり、イオン液体中における酵素反応の動力学パラメータを簡便に算出することが可能となった。本研究の成果として、有機溶媒の代替溶媒であるイオン液体中においても、生体分子が機能を維持したまま完全に溶解することを明らかにした。本系は,イオン液体中に水をまったく添加しないという点に特徴を有する。本研究では、イオン液体にポリエチレングリコールが非常によく溶けることを見いだし、また様々な分子構造のイオン液体の合成を行った。タンパク質表面に"<し型"ポリエチレングリコールを高密度に導入し、さらに疎水性の高い適切な分子構造を有するイオン液体を溶媒として用いることで、水等の補助剤を必要とせずにタンパク質を、その機能を保ったままイオン液体中に可溶化できることを明らかにした。さらに,イオン液体に特定のタンパク質のみを移動(抽出)させることができれば、イオン液体は新たなタンパク質の分離場となり得る。我々は、イオン液体にアルキル鎖を有するもの以外に、水素結合能を有する水酸基、工一テル基、ウレア基を導入したイオン液体を種々合成し、モデルタンパク質としてシトクロムc(Cyt-c)の抽出実験を行った。まず、クラウンエーテル系の抽出剤DC18C6がない場合は全てのイオン液体においてタンパク質移動は全く起こらなかった。しかし、DC18C6の濃度が増加するにしたがって、Cyt-cはイオン液体に抽出され、特に、最も親水性の高い[C_2OHmim][Tf_2N]で定量的な抽出が行われた。特に興味深い点は、抽出されたタンパク質の機能が変化する場合がある点である。イオン液体に可溶化したために、シトクロムcがペルオキシダーゼ活性を発現したことは、イオン液体が酵素機能の改変の場として利用できることを示唆している。一方で、イオン液体中に可溶化した酵素:リパーゼやプロテアーゼは、長期にわたり極めて安定であることも示すことができた。