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帝政ロシア統治期中央アジアにおけるイスラーム法とロシア法

本研究は、帝政ロシア統治期(19世紀後半20世紀初頭)の中央アジアにおけるイスラーム法とロシア法との並存の様相を明らかにすることを目的とする。当時の中央アジアでは、伝統的なイスラーム法とロシア人が移入したロシア法が同時に運用されており、両者の管轄領域はロシア当局が制定したトルキスタン地方統治規程によって定められていた。しかし実際には、イスラーム法の管轄領域をロシア法がしばしば侵食するなど、両者は複雑な関係にあった。そこで本研究では、ウズベキスタン共和国中央国立文書館に所蔵される、イスラーム法裁判について記録した「民衆法廷台帳」と、ロシア法裁判について記録した「州法廷/管区法廷記録」という二つの資料群を比較対照することで、その関係を解明することを目指す。本年度は、計画通り同文書館における調査を行い、いくつかの裁判事例についての資料を収集した。本年度に進めた資料の分析作業は主に以下の二点である。(1)従来から進めてきた、サマルカンド民衆法廷判決の管区法廷におけるプロテスト(異議申し立て)の事例の分析。(2)サマルカンド州法廷におけるムスリムを被告とする裁判事例の検討。特に今回の調査で重点を置いたのは後者の事例である。トルキスタン地方統治規程によれば殺人等の重大犯罪については初めからロシア法廷(州法廷/管区法廷)で扱うことになっていた。今回は当該時期のサマルカンド州法廷で実際にどのような案件があったのか、文書館の目録等からまず全体像を把握し、うちいくつかの裁判記録について検討を行った。計画の通りウズベキスタン共和国中央国立文書館での調査を行った。また収集した資料の分析も順調に進行している。今後も本年度と同様、ウズベキスタン共和国中央国立文書館での資料調査と収集、ならびにそれらの資料の分析作業を進める予定である。物品費として使用する予定だったが、残額は少額でありかつ急ぎ必要とする物品はなかったため、次年度に繰り越す方がより有効に使用できると判断した。
プテリン代謝異常疾患モデルマウスの発達障害

テトラヒドロビオプテリン(BH4)は、フェニルアラニン水酸化酵素、チロシン水酸化酵素(TH)、トリプトファン水酸化酵素の補酵素であり、一酸化窒素合成酵素の活性に必須のコファクターである。BH4生合成の第2段階を触媒する6-ピルボイルテロラヒドロプテリン合成酵素(PTS)遺伝子のノックアウトマウス(Pts^<-/->)は出生後早期に死亡する。我々はヒトドパミンβ-水酸化酵素(DBH)のプロモーター領域にヒトPTS cDNAを結合した人工遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成し、Pts^<-/->マウスのヘテロ接合型と交配してレスキューした(DPSレスキュー(Pts^<-/->, DPS))。27ヶ月齢の♂を用いた生化学分析(n=5)では、DPSレスキューマウス肝細胞でのヒトPTSの発現は低く、血漿フェニルアラニン値は野生型(Pts^<+/+>)の37倍の高値を示し、BH4 20mg/kgの腹腔内投与後1時間で15%まで低下した。抗ヒトPTS抗体を用いた免疫組織化学、および抗TH抗体との蛍光二重染色では、ヒトPTSは副腎髄質および青斑核を含むノルアドレナリン神経細胞で効率よく発現していた。一方黒質、腹側被蓋野のドパミン神経細胞領域では部分的にしかヒトPTSが発現していなかった。中脳ではDPSレスキューマウスのTH活性は野生型の67%であるのに対し、線条体では15%であった。中脳のビオプテリンおよびドパミンの含量はそれぞれ野生型の84%と52%であるのに対し、線条体ではともに21%であった。DPSレスキューマウスの側座核を含む線条体の内側が抗TH抗体で野生型と同様に染色されるのに対し、線条体の外側ではTHの染色性が弱かったことから、線条体外側に投射するドパミン神経終末のTHはBH4不足によって最も減少しやすいことが明らかになった。テトラヒドロビオプテリン(BH4)は、フェニルアラニンの代謝を行うフェニルアラニン水酸化酵素(PAH)、カテコラミンやセロトニンの生合成の律速段階を触媒するチロシン水酸化酵素(TH)、トリプトファン水酸化酵素(TPH)の補酵素であり、一酸化窒素合成酵素(NOS)の活性に必須のコファクターである。BH4と疾患との関連を調べる目的で、BH4生合成の第2段階を触媒する6-ピルボイルテロラヒドロプテリン合成酵素(PTPS)遺伝子のノックアウトマウス(Ptps^<-/->)を作成したが、このマウスは出生後早期に死亡した。このため本研究では、我々はヒトドパミンβ-水酸化酵素(DBH)のプロモーター領域にヒトPTPS cDNAを結合した人工遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成し、Ptps^<-/->マウスのヘテロ接合型と交配して、マウスのPTPS遺伝子は全組織で欠損しているが、副腎髄質およびノルアドレナリン神経細胞ではヒトPTPSが発現してBH4を産生するマウス(Ptps^<-/->,DPS6)を作成した。Ptps^<-/->,DPS6雄マウスの4週齢での平均体重は同腹兄弟の53%(n=7)であるが、ジストニアおよびパーキンソニズムはみられず、離乳後も長期生存できた。

812週齢の時点でPtps^<-/->,DPS6マウスの肝細胞は抗ヒトPTPS抗体で染まらず、肝臓のビオプテリン含量は野生型(Ptps^<+/+>)の0.1%であった。血漿フェニルアラニン値はPtps^<+/+>マウスの37倍の高値を示し、BH4 20mg/kgの腹腔内投与によって速やかに低下した(n=3)。Ptps^<-/->DPS6マウスの中脳のビオプテリン含量はPtps^<+/+>の84%であるのに対し、線条体ではPtps^<+/+>の21%であった。Ptps^<-/->,DPS6マウスの中脳のドパミンとノルエピネフリンの含量はそれぞれPtps^<+/+>の52%および97%であるのに対し、線条体のドパミン含量はPtps^<+/+>の21%であった(n=5)。Ptps^<-/->,DPS6マウスの脳ではドパミン神経の細胞体の存在する中脳と神経終末で、カテコラミン含量の回復率に差があることがわかった。テトラヒドロビオプテリン(BH4)は、フェニルアラニン水酸化酵素、チロシン水酸化酵素(TH)、トリプトファン水酸化酵素の補酵素であり、一酸化窒素合成酵素の活性に必須のコファクターである。BH4生合成の第2段階を触媒する6-ピルボイルテロラヒドロプテリン合成酵素(PTS)遺伝子のノックアウトマウス(Pts^<-/->)は出生後早期に死亡する。我々はヒトドパミンβ-水酸化酵素(DBH)のプロモーター領域にヒトPTS cDNAを結合した人工遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成し、Pts^<-/->マウスのヘテロ接合型と交配してレスキューした(DPSレスキュー(Pts^<-/->,DPS))。27ヶ月齢野生型(Pts^<+/+>)♂の脳の各部位および副腎のPTS活性は2145pmol/min/mg proteinで、肝臓では9.4pmol/min/mg proteinであった(n=3)。DPSレスキューマウスでは嗅球と副腎での発現が高く、PTS活性は嗅球では野生型の76%、副腎では26.7%であった。肝臓では野生型の2.1%であった。抗ヒトPTS抗体を用いた免疫組織化学、および抗TH抗体との蛍光二重染色では、ヒトPTSは副腎髄質および青斑核を含むノルアドレナリン神経細胞で効率よく発現していた。一方黒質、腹側被蓋野のドパミン神経細胞領域では部分的にしかヒトPTSが発現していなかった。中脳ではDPSレスキューマウスのTH活性は野生型の67%であるのに対し、線条体では15%であった。中脳のビオプテリンおよびドパミンの含量はそれぞれ野生型の84%と52%であるのに対し、線条体ではともに21%であった(n=5)。DPSレスキューマウスの腹側被蓋野を含む線条体の内側が抗TH抗体で野生型と同様に染色されるのに対し、線条体の外側ではTHの染色性が弱かった。
児童の対人ストレスと学校適応に関する研究

先に我々が行った児童の"慢性的な疲労"に関する研究で、人間関係から生ずるストレスが児童の訴える疲労感と深く関わっていることが示唆された。これらの人間関係からくる子どもの精神的なストレスが、"保健室登校"や"登校拒否"といった現代社会がかかえる重大な教育上の問題と関係するであろうことは想像に難くない。このことから、子どもの「対人ストレス」の発達的様相と学校適応との関連の解明は、上記の教育上の重大な問題の解決につながる重要な研究課題の一つであると考えた。このような背景をふまえ、本研究は、主として児童の友人関係から生ずるストレスに焦点を当て、子どもの「対人ストレス」が、その人間関係や性格特性といった要因とどのような関連を持つのか、またさらには、学校適応の状態と如何なる関連を有するものか、といった点を明らかにすることを目的に行われた。ある幼稚園における過去20年間の指導記録の分析、および小学校教諭や養護教諭、計516名を対象とした児童の言動に関する質間紙調査の結果から、以下のような点が明らかにされた。すなわち、1)幼稚園での調査からは、最近の幼児に見られる現象は、現在、「小1問題」として深刻化している小学校低学年の学校不適応現象とオーバーラップしていること、2)小学校教師を対象とした質間紙調査からは、対人関係や学校適応に問題をもつ児童が最近増えていること、また児童の対人関係の問題は、うつ病性障害、あるいは対教師との関係という面からも考える必要性のあること、そして、3)養護教諭を対象とした調査からは、家庭の教育力の低下や躾の不十分さが、児童の基本的な生活習慣の乱れや体の不調の原因となりうること、の3点である。これらを総合的に考察すると、家庭へ働きかける有効な手段や家庭教育プログラムの開発が、今後の重要な課題であることが示唆された。今年度は、幼稚園児の友達関係が時代を追ってどのように変化しているかを検討した。仙台市のM幼稚園における過去20年間(1977年1997年)の園児を対象に、彼らの5歳時における「個人指導記録」を分析の資料とした。今回は予備的段階として、このうち、1977年、1982年、1987年、1992年、及び1997年の、5つの年度の記録を分析資料とした。分析は、各園児についての対人関係に関する記述をもとに、例えば「友達を仲間はずれにして遊ぶことがある」「わがままを通してトラブルが多い」といったものを、対人関係に対するネガティブな評価として抜き出した。対人関係についての教師の記録にネガティブな表現が見られた児の割合を、年度別および性別で見たところ、その割合は年々増加の傾向を示していた。1977年度での頻度は全体として8.7%であったが、1997年度では64.5%と、ほぼ7.4倍の増加を示していた。これは全園児の2/3に近い値である。この年度別の差は、統計学的に有意であった(x2=42.3;df=4;p<0.001)。1977年度では、人との関わりについて「リーダーシップを発揮する」「年少児の面倒をよくみる」といったポジティブな記述が多く見られた。しかしながら、最近の記録においてはこのようなポジティブな記述がほとんど見られない。また、このような対人関係の問題点は、男児よりも女児に多く見られ、全体として見ると男児で28.1%、女児で44.4%であった。この男女差も統計学的に有意であった(x2=7.6;df=1;p<0.01)。しかし、年度別に見た場合には、性差は1997年度においてのみ有意であった(男児:44.4%;

女児:80.0%、x2=8.4;df=1;p<0.01)。今後さらに詳細に分析をすすめ、子どもの友人関係からくる精神的ストレスの実態や要因についての解明につなげていく予定である。前年度は、幼稚園児の友達関係の時代による変遷について検討した。今年度は小学校児童に焦点を当て、小学生の言動に対する教師の印象を質問紙法により調査することから、児童の対人関係の変化を検討した。また、教諭と養護教諭との印象の違いの分析から、学校における後者の役割についても検討した。peer relationに関する最近の研究、DSM-IVの行為障害やうつ性障害の項目等を参考に、40項目からなる質問紙を作成し、小学校教諭・養護教諭を対象に、各項目が示す児童の行動が、印象として最近「減った」、「変わらない」あるいは「増えた」のいずれであるかを査定してもらった。仙台市および宮城県柴田郡の小学校から任意に選んだ22校(仙台市14校、柴田郡8校)の教諭・養護教諭、および上記14校以外の仙台市立小学校に所属する養護教諭に質問紙を配布し、得られた512通の回答を基に分析を行った(回収率:80.9%)。その結果、40項目中、「減った」あるいは「増えた」の比率が「変わらない」のそれを超えた項目は11項目(28.0%)であった。それらは、"自分の思いを表現するのが苦手"(47.7%)、"友達に攻撃的な言動"(65.4%)、"学業に集中できぬ"(63.2%)、"かんしゃくを起こす"(61.9%)、"その場にふさわしい行動がとれぬ"(65.5%)、"できそうなことも自分からしない"(61.7%)、"友達の中に入れない"(54.0%)"頭痛や腹痛を訴える"(66.6%)、"いらいらする"(63.9%)、"自分の失敗を人のせいにする"(56.6%)、"リーダーシップがとれる"([減った]が48.5%)であった。また、教諭群と養護教諭群の比較では、40項目中23項目(57.5%)で両者の査定に差が認められた(χ二乗検定)。今回の調査の結果から、児童の対人関係の問題は、児童におけるうつ性障害や対教師関係という側面からも考える必要のあることが示唆された。小学校児童の対人ストレスと学校適応に関する研究の一環として、前年度我々は、最近の児童の言動に対する小学校教師の印象を、仙台市およびその近郊の小学校に勤務する教諭および養護教諭を対象に、40項目からなる質問紙を用いて調査した。その結果、対人関係や学校適応に問題をもつ児童が、最近増えているとの印象をもつ教師が多いことが明らかになった。とくに養護教諭は、内在化する不適応行動の増加を敏感に感じていることが推察され、今後この問題への関わりが、養護教諭に期待される重要な役割の一つと考えられた。そこで今年度は、調査対象を養護教諭にしぼり、保健室を訪れる児童には最近どのようなタイプの子が多いか、また、養護教諭はどのようなタイプの児童への対応が難しいと考えているかを明らかにし、併せて児童の不適応行動に対する対応について考察することを目的に、新たな調査を行った。調査対象は、仙台市立小学校に所属する養護教諭125名である。質問紙は養護教諭の会を介して配布され、得られた90通の回答を基に分析を行った(回収率:72.0%)。被験者は、1)保健室を訪れる児童の特性について、最近増加していると考えるタイプを、質問紙に例示されている中から順位をつけて3つ選ぶこと、2)同様に、対応が難しいと考えるタイプを順位をつけて3つ選ぶこと、そして3)これらの児童に関する意見の開陳が求められた。
建築空間構成測定システムを用いた映像の中の建築と都市に関する研究

凄まじい勢いで技術開発されている映像操作技術を本研究の研究対象として取り上げた。そこで、実際の三次元の建築における空間性(非像情報)と、二次元の映像における空間性(像情報)の違いに着目し、二次元映像と三次元空間の最も基本的な違いである空間の奥行きや構成や要素等について建築空間学的な観点から論じた。如何に空間の操作性を二次元映像に映し出しているかを、建築空間学的・像情報学的な観点から論じた。まず,映像の中の建築と都市の研究の最初の段階として,世界各地の都市を舞台にした映画作品を研究対象として,10秒間隔の映像をコンピュータに画像データとして記録した。その上で,<視深度>の浅いものを白,深いものを黒として,各画面における<視深度>を連続的な濃淡により画面上に記述し,また,<視深度>に関する数学的な指標を用いて,各画面の奥行きを分析した。得られた分析結果をもとに,特徴的な<画面空間>の奥行きの構成を類型化して,それぞれの<画面空間>の奥行きの特徴を考察し,各映画作品における空間構成について考察した。また,同時に,奥行きを測定する際の視対象となる設えに着目し,映像空間に映し出されている人々の生活との関係を読み取り,統計的に分析していくことで,設えと人々の感情との関係について論考した。更に,映像空間そのものの空間構成を分析する最初の段階として,思想が映像空間に表れているであろうプロパガンダ映画を対象として,社会的背景を通して論考した。それらの成果の一部は,平成18年9月に神奈川県横浜市にて開催された平成18年度日本建築学会大会での梗概集発表及び口頭発表,平成18年10月に韓国の大邸市にて開催されたthe 6th International Symposium on Architectural Interchanges in Asiain Daegu, Korea,2006での論文集発表及び口頭発表,平成19年2月に愛知県長久手町にて開催された平成19年日本建築学会東海支部研究発表会にて梗概集発表及び口頭発表を行った。また,奥行きのみならず,視対象である空間構成要素を分析する。得られた分析結果をもとに,特徴的な<画面空間>の構成を類型化して,それぞれの<画面空間>の特徴を考察し,各映画作品における空間構成について考察した。また,映像空間に映し出されている人々の生活との関係を読み取り,統計的に分析していくことで,空間構成と人々の感情や行動との関係について論考した。まず,映像の中の建築と都市の研究の最初の段階として,世界各地の都市を舞台にした映画作品を研究対象として, 10秒間隔の映像をコンピュータに画像データとして記録した。その上で, <視深度>の浅いものを白,深いものを黒として,各画面における<視深度>を連続的な濃淡、その構成要素をカテゴリーにより、それぞれ画面上に記述し,また, <視深度>に関する数学的な指標等を用いて,各画面の映像空間構成を分析した。また,奥行きと空間構成のみならず,映像の有するストリーも勘案して分析する。更に,映像空間そのものの空間構成と物語を並行して分析する段階として,思想が映像空間に表れているであろう映画や映画を対象として論考した。
ポアソン幾何学の研究とその数理物理への応用

ポアソン幾何学は、シンプレクティク幾何学を拡張した概念として、この数年間多くの問題が提出され、国際的に研究が推進されている。しかしながら、この研究分野は国内ではあまり多くの研究者や研究が活発ではないことが否めない。本研究では、ポアソン幾何学が国内での研究を促進すること、国際的な研究連携を行う立場から、積極的な研究を行ってきた。研究の第一は、変形量子化問題の収束性においた。形式的な変形量子化の収束性については、ある程度の結果が出来ているが、収束性については、今後重点的に行うべき課題である。本研究では、その困難さ、考察すべき現象について研究を行い、新しい幾何学概念として、Blurred manifoldsの構成と幾何学的定式化を行っている。これは、本件急を出発点としてこれから継続される研究である。非可換幾何学と超弦理論との関連から、素粒子物理学との共同研究を行った。本研究により、2001年、2002年に超弦理論と非可換幾何学に関する国際会議を行い、多くの外国人招聘により、研究討議が行えた。その結果は、2001年度に行われた国際会議についてはプロシーディングスまとめられた。2002年の国際会議については、現在出版準備中である。本研究代表者は、国外、特に、欧米の関連研究者との共同研究を多く実施した。2002年には、ポアソン幾何学国際会議(リスボン)の組織委員となり、本研究の中心問題の討議を行った。また、共同研究者は、シュレディンガー研究所での国際ワークショップ参加、他多くの海外研究機関での研究討論、研究打ち合わせを行い、将来の研究実施の基盤を作った。北京大学、中国科学アカデミーでのワークショップも大きな成果である。今年度の研究の重点目標は,ポアソン幾何学の数理物理への応用を具体的な問題で行なうことにあった.特に,(1)非可換微分幾何学の研究(2)ポアソン構造の一般化とポアソン多様体の位相的研究(3)無限次元シンプレクティック多様体の幾何学(4)巾零リー環の上の微分方程式の研究(5)4次元ゲージ理論と幾何学的不変量の研究(6)弦理論と非可換幾何学との関連を重点に行なった.主な主題は,変形量子化の収束性とそれにともなった非可換幾何学の展開,弦理論への応用,非可換ゲージ理論への応用等を研究分担者とともに討論を行ない成果をあげることができた.この成果は前田他による非可換フレッシェ代数の新しい構成とその詳細な性質を調べることにより行なわれた.また,森吉等による非可換幾何学の応用としての指数定理の証明が得られている.無限次元の幾何学として,ループ空間の幾何学の基本的な設定やその基礎理論が前田とRosenbergによって始められた.これらは,来年度成果としてまとめられる見通しである.低次元トポロジーの不変量(Seiberg-Witten)の研究について,亀谷は古田(東京大)と共同の研究に着手し,ある種の代数多様体での計算が成功した.また,年間を通して数理科学セミナーや素粒子物理学の研究者とも共同研究,およびワークショップを行なうことで,研究情報の交流と新しい問題への取り組みが明確になった.今年度の成果を次年度に引続き,新しい研究成果を得る見通しができた.本年度の実績報告は以下の通りである.1)変形量子化の問題について本年度は,主に変形量子化の収束性についての考察を行なった.特に,複素2次元空間の上にGelfand等が導入した,セミノルムを用いたFrechet代数について,Moyal積について,Frechet代数を定める関数の増大度によりその収束,発散が示せた.

この結果はさらに,Heisenberg Lie代数から構成されるPoisson代数についての変形量子化の収束性についても結果を得ることができた.2)非可換幾何学の問題について非可換多様体の指数定理について,森吉は精力的な研究を行なった.それらの結果は,数学メモアールに掲載された.特に,非可換トーラスの指数定理については,今まで知られなかった新しい不変量の提出を得た.3)積分可能系の問題について下村は,Panleve方程式の解析を行ない,値分布論についての最良の結果を得ることに成功した.4)ゲージ理論について亀谷は、古田氏とともにSeiberg-Witten不変量の具体的な計算を行ない,指数が-32をもつSpin多様体の不変量の計算に成功した.5)流体理論について谷は、圧縮粘性流体の表面波や非圧縮粘性流体のStefan間題等の研究を行ない,それらの存在や一意性についての結果を得た.今年度は,多くの研究者の招聰や国際会議,研究集会への参加を通して,次年度の研究方針を作ることができた.ポアソン幾何学は、シンプレクティク幾何学を拡張した概念として、この数年間多くの問題が提出され、国際的に研究が推進されている。しかしながら、この研究分野は国内ではあまり多くの研究者や研究が活発ではないことが否めない。本研究では、ポアソン幾何学が国内での研究を促進すること、国際的な研究連携を行う立場から、積極的な研究を行ってきた。研究の第一は、変形量子化問題の収束性においた。形式的な変形量子化の収束性については、ある程度の結果が出来ているが、収束性については、今後重点的に行うべき課題である。本研究では、その困難さ、考察すべき現象について研究を行い、新しい幾何学概念として、Blurred manifoldsの構成と幾何学的定式化を行っている。これは、本件急を出発点としてこれから継続される研究である。非可換幾何学と超弦理論との関連から、素粒子物理学との共同研究を行った。本研究により、2001年、2002年に超弦理論と非可換幾何学に関する国際会議を行い、多くの外国人招聰により、研究討議が行えた。その結果は、2001年度に行われた国際会議についてはプロシーディングスまとめられた。2002年の国際会議については、現在出版準備中である。本研究代表者は、国外、特に、欧米の関連研究者との共同研究を多く実施した。2002年には、ポアソン幾何学国際会議(リスボン)の組織委員となり、本研究の中心問題の討議を行った。また、共同研究者は、シュレディンガー研究所での国際ワークショップ参加、他多くの海外研究機関での研究討論、研究打ち合わせを行い、将来の研究実施の基盤を作った。北京大学、中国科学アカデミーでのワークショップも大きな成果である。
次世代型細胞診断をめざした画像相関分析によるオルガネラ動態スペクトロスコピー

培養細胞レベルで細胞内小器官や特定の機能性タンパクの動的特性を定量評価できる画像相関分析の確立を目指した。ミトコンドリア遺伝子や低酸素誘導因子などいくつかの成功例を報告できた。これらは次世代型の細胞診断の到来を示唆するだけでなく、新たなドラッグスクリーニング法にもつがなることが期待される。さらにその可能性を広げるべく、細胞自身動きがオルガネラやタンパクの動的挙動とオーバーラップするような場合を想定した心筋細胞を用いた実験及び再生医工学で特に重要な細胞外マトリクスの検討ができるように予備実験も行った。後者についてはこれからの展開次第ではますます画像相関分析の重要性が増すかもしれない。本学新実験棟竣工に伴い、平成24年度から細胞培養実習室が実際に運用可能になった。各種機材の性能チェック後、コンタミネーションがないことを確認した。それを受けて当該課題に必要な細胞培養を開始した。エネルギー需要(ATP要求量)の異なる細胞、腎臓由来の株化細胞(HEK293)および副腎髄質交感神経由来の株化細胞(PC-12)の培養を行った。ATP産生の本体であるミトコンドリアおよびミトコンドリアDNA(mtDNA)の動的特性を評価を進めた。HEK293については前任地の山形大医学部で取得した画像データの相関分析結果とほぼ同等のものが得られた。PC-12については接着性が弱かったので、懸濁培養による細胞分裂を行わせることとした。懸濁培養ではmtDNAが深さ方向に重なりが多く、動的特性の解析には適していないと判断された。接着培養するにはディッシュ底面をコラーゲンコートする必要があった。濃度や処理時間などコーディングの至適条件を決定した。最適な接着条件でPC-12のmtDNAの動的特性を動画像を取得し健闘した。mtDNAの重なりの問題は完全には解決できなかったので、神経突起を伸展させることとした。そのために神経成長因子NGFを用い、最適な処理条件を決定した。微細な神経突起内のmtDNAが突起の軸方向に移動している様子が確認できた。突起の接着が弱く、突起ごと培養液とともに揺れているmtDNAも少なくなく、さらなる工夫が必要と思われた。本研究は、特定疾患に認定されたミトコンドリア病の新たな診断方法を提案するものである。生きた皮膚繊維芽細胞内のミトコンドリアおよびミトコンドリアDNAのダイナミクスを画像相関分析し、ミトコンドリア病を模擬した細胞におけるそれらの動的特性を比較検討した。ミトコンドリアとそのDNAの動的特性を同時に測定した報告例は少なくないが、得られた結果は免疫染色で指摘されたようにミトコンドリア内膜へのDNAの強い結合を示唆するものであった。それらの動的特性がミトコンドリア機能抑制に依存しないという興味深い知見を初めて得た。粒子軌跡追跡法での結果はすでにBiochem & Anal Biochem S3-001, 2012にて第1報として発表されており、今回の画像相関分析結果と比較検討し第2報を発表する予定である。ミトコンドリアとミトコンドリアDNAは細胞内では絶えず動き回っている。いくつかのミトコンドリアタンパクがミトコンドリアDNAとともにミトコンドリア内膜に結合していることが示された。しかしながら、ミトコンドリアヌクレオイドを形成するこれらのタンパク質は、ミトコンドリアDNAの複製に関係している。また、ミトコンドリアDNAがミトコンドリア内膜に拘束され続けるかどうかは不明である。これらのタンパクが細胞周期中に必要な場合にヌクレオイドは恐らく形成されると思われる。ミトコンドリアDNA配列に依存してヌクレオイドが形成されるならば、配列の変異はミトコンドリアDNAへのヌクレオイドたんぱくの結合に影響するはずである。これは、様々な症状を伴うミトコンドリア病の診断に役立つ可能性がある。本研究では、ミトコンドリアDNAの動的特性を2つの方法で解析した。まず動画像中の粒子の動きを画像解析により粒子の重心の軌跡を解析した。この方法は直感的に分かりやすいが多数の粒子の抽出には不向きであった。画像相関分光法は動画像の全てのピクセル値を相関分析してモデル式にフィッティングするため、実際の粒子の動態を正しく解析できているのは分かりにくかったが、粒子軌跡追跡法から得られた拡散係数とよく一致した。粒子を選択することなく解析できることは恣意的な診断に陥ることがないという意味で優れた解析法であると結論づけた。本研究ではミトコンドリアの動的挙動からミトコンドリア病の診断を目指したものであり、ミトコンドリアの挙動については一定の成果が得られつつある。研究計画にしたがって、その挙動に影響を与える因子の一つとしてミトコンドリアでのエネルギー生成に重要な細胞内酸素濃度について検討した。細胞内酸素濃度のマーカータンパクとして低酸素誘導因子に着目した。このタンパクは低酸素になると細胞質から核へ移行し、必要な遺伝子の転写を調節する。好気条件下ではタンパク合成後ただちに分解され転写因子としては機能しない。蛍光タンパクで遺伝子工学的にラベルした低酸素誘導因子の活性化をコバルトイオンCo2+を添加し分解抑制により模擬した。その動的特性を蛍光相関分光解析した。Co2+処理した細胞質から計測された蛍光強度揺らぎの時系列データを用いて自己相関解析を行い、2成分モデルの解析式にフィッティングした。実験データは2成分フィッティングした結果とよく合っており、仮定した単純拡散のモデルに矛盾しなかった。核からの蛍光強度揺らぎも2成分モデルでうまくフィッティングできた。

Co2+処理により細胞質では遅い成分の割合に有意差(p<0.05)が得られた。Co2+処理によって、低酸素誘導因子の分解が抑制されたことを示唆した。核では有意差(p>0.05)は得られなかった。これは、Co2+処理した生細胞の蛍光のばらつきが大きく、低酸素誘導因子の増加が見られなかった可能性が考えられる。蛍光タンパクの濃度をそろえるために抽出タンパクに対して同様の計測を行った。Co2+処理した細胞の細胞質・核から抽出タンパク溶液では全長の低酸素誘導因子の割合が増加した。Co2+処理していない細胞の細胞質・核から抽出した溶液より分解は抑制されたと考えられる。27年度はこれまでのデータを整理して論文発表することに力を注ぎたい。静止した接着細胞内のミトコンドリアおよびミトコンドリアDNAの挙動の概要はほぼ解析できたので、本年度は運動する細胞の中にある細胞内小器官の解析へと進めた。動きを伴う細胞の代表例として心筋細胞および骨格筋細胞を選んだ。それぞれの動きは活動電位の発生に伴うものなので、まずは電気的な活動を光学的に評価することを試みた。(1)近赤外領域で発光する新規量子ドットの細胞膜電位に依存した分光特性をラット初代心筋細胞およびヒトiPS心筋細胞で検討した。自発的な拍動に伴う蛍光シグナルを検出した。心筋細胞は活動電位を発生させて収縮する。したがってこの蛍光シグナルが本当に電気的な活動を反映しているのかあるいは蛍光を発する細胞が拍動することによるモーションアーチファクトなのか区別する必要があった。薬理学的に拍動せずに活動電位を発生させる実験系を組んだ。この場合、活動電位を発生させるために電気刺激装置が必要になったので作成した。電気刺激装置の効果は刺激頻度に依存した拍動周波数から確認された。この電気刺激装置を用いて、拍動しないように薬理学的に処理して従来型の色素で染色した心筋細胞において蛍光シグナルが観察された。これは電気的な活動を計測できたことを示している。骨格筋細胞として株化細胞C2C12では電気刺激により収縮計測できる実験系を組む段階まで達した。これらの細胞内のミトコンドリアなど細胞内小器官のダイナミクスの定量的な解析を進めていきたい。培養細胞レベルで細胞内小器官や特定の機能性タンパクの動的特性を定量評価できる画像相関分析の確立を目指した。ミトコンドリア遺伝子や低酸素誘導因子などいくつかの成功例を報告できた。これらは次世代型の細胞診断の到来を示唆するだけでなく、新たなドラッグスクリーニング法にもつがなることが期待される。さらにその可能性を広げるべく、細胞自身動きがオルガネラやタンパクの動的挙動とオーバーラップするような場合を想定した心筋細胞を用いた実験及び再生医工学で特に重要な細胞外マトリクスの検討ができるように予備実験も行った。後者についてはこれからの展開次第ではますます画像相関分析の重要性が増すかもしれない。交付申請書の内容をほぼ行えた生体医工学27年度はこれまでのデータを整理して論文発表することに力を注ぎたい。
昭和10年代の音楽教育実践史に関する総合的研究

本研究の目的は、国民学校期(昭和1622年)を含む昭和10年代の音楽教育の歴史を、特定の事例研究をとおして読み直し、当時の音楽授業実践の諸相を明らかにすることである。3年間の研究期間の中で、一つには制度に最も近いところにある事例として東京高等師範学校附属小学校・国民学校の音楽授業の実際を検討し、一方では長野県における一つの事例として飯田市座光寺小学校および上郷小学校に焦点をあてて事例研究を推進した。長野県での調査は飯田市にくわえて、上田市、伊那市高遠町における調査も並行して実施している。本研究の意義と成果として、(1)唱歌科から音楽科への学習領域拡大において、制度に先がけて学校現場の実態が領域拡大を準備した様相を明かにした点、(2)音楽教育の実践史を、国・県・地域音楽教育研究会・各学校という多層的な視点からとらえる研究方法を提示した点、(3)学校日誌など各学校所蔵資料(史料)にもとづき、かつ当時の子どもたち(卒業生)へのアンケート調査とインタビュー調査によるデータを駆使した音楽教育史の研究方法の確立に向けて研究を進めた点、以上の3点を指摘できる。本研究の目的は、国民学校期(昭和1622年)を含む昭和10年代の音楽教育の歴史を、特定の学校の事例研究をとおして読み直し、当時の音楽授業実践の諸相を明らかにすることである。平成17年度は、まず東京高等師範学校附属小学校(国民学校)を調査対象として、67月に同校(現、筑波大学附属小学校)資料室の資料調査を実施した。『唱歌科教授細目』、『教育研究』臨時増刊号、「カリキュラム研究発表会」資料、百年史等を閲覧・収集し、89月にかけてその分析を行い、平成17年10月29日、琉球大学における第36回日本音楽教育学会において「戦前から戦後にかけての唱歌科・音楽科の教育内容構成の変遷-昭和10年代から20年代の東京高等師範学校附属小学校・国民学校の実践を中心として」と題する口頭発表を行った。当該時期の同校での音楽授業は、井上武士、小林つやえの二人の訓導により、歌唱指導と鑑賞指導を中心に行われていたが、器楽指導はそれほど活発には行われていなかった。当時の授業案等から、読譜指導などの基本練習(基本教練)の系統的指導の様子が明らかになった。こうした授業構成は、国民学校期芸能科音楽における制度的側面と比較して興味深いものであり、ここから焦点化し、次年度には、井上武士による基本練習指導、とくに唱歌絵掛図を用いた指導の実際および戦後音楽教科書へのつながりについて解明していく予定である。他方、比較対象校として長野県における事例調査実施のため、平成17年度には予備的調査として、9月に長野県立歴史館への資料調査、11月に飯田市立座光寺小学校等への資料調査、さらに平成18年3月に上田市立清明小学校等への調査を実施した。現在は収集した資料、学校日誌等の整理・解読をすすめているところである。平成18年度は、昨年度に調査した東京高等師範学校附属小学校・国民学校(現筑波大学附属小学校)を対象に、45月に資料室への補遺調査を実施し、特に当時の訓導、井上武士の音楽観、井上による基本練習指導、唱歌絵掛図を用いた指導の実際について考察・分析し、平成18年7月8日、音楽教育史学会第9回大会において、「昭和10年代前半の井上武士の音楽授業構成に関する-考察-『小学校唱歌教授資料集成』における基本教練指導法の検討を通して」と題する口頭発表を行った。一方、東京との地域比較として、長野県への調査を実施、8月には上田市立清明小学校等への学校文書資料調査、および平成19年2月には飯田市立座光寺小学校、飯田市役所、飯田市歴史研究所への調査、3月には長野県高遠町への調査を行った。学校文書を読み解くことによって見えてきた長野県上田市、飯田市、高遠町の各地域の特徴について、平成18年10月28日(土)、第37回日本音楽教育学会全国大会にて、「学校文書にみる昭和10年代の音楽教育の諸相-長野県内の地域間比較を通して」と題するポスター発表を行い、成果を検討した。

平成19年度は、飯田市座光寺小学校卒業生へのアンケート調査の実施、および長野県への資料収集調査を継続し、3年間の研究成果を報告書にまとめる予定である。本研究の目的は,国民学校期(昭和1622年)を含む昭和10年代の音楽教育の歴史を,特定の学校の事例研究をとおして読み直し,当時の音楽授業実践の諸相を明らかにすることである。平成19度は,長野県への調査に焦点化し,5月に飯田市座光寺地区および上郷地区住民を対象としたアンケート調査を実施した。発送総数839通,返送数186通,回収率は22%であった。調査結果の分析をすすめるとともに,8月には飯田歴史研究所にて,上郷学校日誌等の閲覧と,アンケート結果から抽出した4名を対象とするインタビュー調査を実施した。さらに3月に飯田市および伊那市高遠町への資料収集調査を実施し,これまでの研究成果および年表,アンケートデータ結果,インタビュー結果等の資料を中心としで結果報告書を作成した。飯田における当時の状況は,地域性を反映しつつ鑑賞領域と器楽領域に特徴が見られる。学校育の制度的側面の展開に加えて,地域の経済的側面,地域文化の発展などが複合的になって当該時代の学校音楽文化が展開する。そめ状況を分析し平成20年度の日本音楽教育学会にて発表の予定である。
プラズマアクチュエータによる低迎角時の超小型飛行機空力性能向上に関する研究

低レイノルズ数で低迎角の厚翼周り流れでは、翼型後縁付近で流れが層流剥離したまま再付着せず、揚力係数がほぼゼロとなる現象が見られる。迎角の増加と共に層流剥離領域が不安定し、振動を始めるようになると流れが再付着して揚力係数が急増する。本研究では、翼型後縁付近にプラズマアクチュエータを設置し、人工的に定常流もしくは振動流を誘起することで、揚力係数が増加することを示した。超小型無人飛行機に相当するレイノルズ数では、低迎角にて厚翼の揚力係数がほぼゼロになる現象が見られる。この理由として層流剥離した流れが安定化して振動しないため、流れの再付着が起きないことが指摘されている。本研究では理論的手法と実験的手法によるアプローチでこの現象の解明と改善をめざしている。層流剥離した流れの安定性を調べる目的で、流れの数値計算で得られた振動流の各位相に対し、加えた撹乱が最も増幅するモードを、流れの全体安定解析法を用いて計算した。レイノルズ数や迎角の条件を変えた計算を行い、層流剥離した領域にて撹乱が増幅するモードの時間増幅率が正となる条件では、層流剥離した流れが不安定化し流れが振動する結果を得た。この結果は、この領域に特定のストローハル数の擾乱を人工的に加えることで、空力特性に何らかの変化が生じることを示唆していると思われる。次に、層流剥離領域に流れを誘起させることで空力特性を改善する目的で、翼型後縁にプラズマアクチュエータを設置して風洞実験を行った。測定部250mm×150mmの小型吸込み式風洞に翼幅150mmのNACA0012翼型を設置した。レイノルズ数約50,000の条件にて揚力係数計測を行い、低迎角にて揚力曲線がほぼゼロとなることを確認した。その後に、プラズマアクチュエータの電極間に6kVpp、20kHzの正弦波を印加して実験を行った。翼型後流の速度分布を計測したところ、電圧を印加することにより、負圧面側の流速が増加し、正圧面側の流速が減少する結果が得られた。また、圧力係数測定を行った結果、正負圧面間の圧力差が増加し揚力特性の改善が見られた。低レイノルズ数で低迎角の厚翼周り流れでは、翼型後縁付近で層流剥離したまま再付着せず、揚力係数がほぼゼロとなる現象が見られる。迎角の増加と共に層流剥離領域が不安定化し、振動を始めるようになると流れが再付着して揚力係数が急増する。先行研究によるこのような理論的説明を背景に考えると、翼型後縁付近にプラズマアクチュエータを設置して駆動し、人工的に攪乱を加え振動流を誘起することで、流れを人工的に再付着させ揚力係数を増加させることが期待される。このような考え方が成り立つならば、プラズマアクチュエータのバースト周波数としては、流れが不安定化して揚力係数が急増する迎角で測定される周波数を設定することが効果的と予想される。このような予想を実験的に確かめる目的で本研究では、はじめに、翼面近傍層流剥離領域及び後流で見られる振動流の周波数測定を行った。引き続き、その周波数帯を中心とした範囲でバースト周波数を設定し、プラズマアクチュエータ駆動時の圧力分布計測実験を行った。揚力傾斜が大きく迎角により揚力孫数が変化する、臨界領域付近の迎角では、剥離領域及び後流で見られる振動流と同程度のバースト周波数でプラズマアクチュエータを駆動することで、定常的に駆動する場合と同様に揚力係数の改善が見られた。一方、揚力孫数が負で極値となる迎角付近では、プラズマアクチュエータを定常的に駆動する方が揚力係数の改善が大きく、バースト周波数の設定ではほとんど揚力係数の改善は見られなかった。流れが不安定化する臨界領域の迎角では、プラズマアクチュエータで与えた攪乱がほとんど減衰しないため、振動流れへと変化させることが可能と考えられる。一方、流れが安定している迎角の領域では擾乱を与えてもその擾乱が減衰し、流れを変化させることほ難しいことが考察される。
NCEP再解析データを用いた全球の陸上生態系の炭素収支解析

グローバルな炭素循環を考える上で、陸上生態系の炭素収支は非常に重要なコンポーネントである。そこで今回開発した陸上生態系モデルSim-CYCLEを用いて、最近の比較的短い時間スケールで炭素収支に影響を与えた気候要因を明らかにするために、NCEPによる再解析気候データ(1973-1997年までの25年間)をモデルに入力して、全球的な気候の擾乱と炭素収支との関連を解析した。計算期間中に数回発生したENSOは気温と降水量に、火山噴火は日射量と気温に大きな影響を与えたと考えられ、このような短期的な気候変動に対する炭素収支の感度を分析した。その結果、土地利用を加味し、気候変動のみを考慮したシミュレーションを行ったところ、実験期間中の陸上生物圏の平均NPPは64.8PgC/yrであり、一方、有機態の全炭素蓄積量は1893PgCと推定された。年々の気候条件の変化によりNEPは-1.8+1.4Pg/yrの変動を示した。このNEPの変動は気温の変動と高い負の相関を示した。これは呼吸や土壌の有機物分解が気温上昇によって指数関数的に加速されることが大きな原因であると思われる。ENSOの発生後には大気C02濃度の上昇が加速されることが知られているが、このモデル解析からは両者の間の明瞭な関係は認められなかった。一方、ピナツボ火山の噴火によって1992-93年の気温が低下したが、この時、陸上生物圏に有意に炭素蓄積が起こっていた。以上のように、年々の気候変動と陸上生物圏の炭素蓄積との間には明瞭な相関が確認されて、陸上生物圏のグローバルな炭素循環に果たす大きな役割が確認された。
建築家・吉田五十八の住宅作品にみる保存と継承

本研究は、昭和期に活躍した建築家・吉田五十八(1894-1974)が手がけた14の現存する住宅作品を対象に、それが保存・継承されるに至った経緯を、資料調査および、所有者をはじめとする関係者へのヒヤリング調査を通して明らかにしようとするものであり、今日気運の高まりをみせながらも、多くの課題を抱えるモダニズム住宅の保存・継承という問題に対して、有用な知見を得ることを目的とする。
好圧性深海微生物のキャラクタリゼーション

今年度も深海微生物のキャラクタリゼーションに関する研究は研究船で外洋に出て、現場で行う研究と戻ってから実験室において行う研究との二本立てで行った。研究船を用いての研究は、東大海洋研究所の研究船白鳳丸によるKH-96-4航海と淡青丸によるKT-96-14航海であった。この航海の際には海水を無菌的に0、2000、4000、6000mから採水し1/5ZoBell培地を加えたものを、水温4°Cと20°C、および水圧として1、200、400、600気圧の条件の組み合わせで、採水後すぐ培養を行い、定期的に培養の一部を取り出して、その増殖を調べた。その結果、それぞれの水深の微生物群集にはそれぞれ、かなり環境に適応した微生物群が存在し、4°Cで400気圧を好むグループが4000mに、また4°Cで600気圧を好むグループが6000mの海水中に存在していることが明らかになった。一方、この航海で分離された多くの細菌株の中からビブリオ科に属する細菌株を選び出して、16S rRNA遺伝子のシークエンスや制限酵素パターンを調べた。深海域からはこれまで好冷細菌と知られているVibrio marinusに系統的に非常に近いグループがかなり広く分布していることを明らかにした。また、16S rRNA遺伝子の制限酵素パターン(RFLP)はビブリオ科海洋細菌の系統や多様性解析には非常に有用であることを明らかにした。本年度は東京大学海洋研究所の研究船、白鳳丸によるKH-95-2航海があり、琉球海溝、マリアナ海溝や熱帯および南太平洋の深海域において深海微生物をキャラクタライズするための多くの研究を行うことが出来た。まず、深海堆積中の微生物のバイオマスを知る手がかりとして、堆積物粒子を蛍光色素DAPIで染色し、DNAを持つ微生物を蛍光顕微鏡かで染め分ける方法の検討を行い、うまくいくことが確かめられた。その方法で計数すると、深海でも測点によって異なるが、堆積物中では10^610^7cells/g(dry weight)であることが確かめられた。その堆積物から1/5ZoBell培地を用いて2°Cおよび20°Cでそれぞれ50および150株の細菌を分離し、属レベルで同定をすると同時に特に今回はVibrio属の細菌にしぼって16S rRNAをPCRを用いて増幅後、RFLP patternを解析した。その結果、低温で分離された5株はこれまで低温性Vibrioとして知られているVibrio marinusに非常に類似していることが分かった。研究船から0m、2000m、4000m、6000mの海水試料を無菌的に採取後、直ちにそれぞれの海水試料を1、200、400、600、800気圧の水圧を加えて2°Cで培養を行い、また20°C、1気圧の対照も加えて試料中の微生物の増殖を調べた。その結果、どの水深の試料においても常圧で最も速く増殖し、菌数も高くなる傾向は認められたが、加圧条件においては水深によって特徴的なパターンが観察された。表層水の細菌群集は深層の加圧条件下ではほとんど増殖しないのに対して、深層水の微生物群集は各試料が採取された水深付近の圧力条件で最も高い増殖が認められ、深海の現場においては水深に応じた圧力への適応能力を持つ細菌が棲息していることが推察された。この航海の際には海水を無菌的に0、2000、4000、6000mから採水し1/5ZoBell

培地を加えたものを、水温4°Cと20°C、および水圧として1、200、400、600気圧の条件の組み合わせで、採水後すぐ培養を行い、定期的に培養の一部を取り出して、その増殖を調べた。その結果、それぞれの水深の微生物群集にはそれぞれ、かなり環境に適応した微生物群が存在し、4°Cで400気圧を好みグループが4000mに、また4°Cで600気圧を好むグループが6000mの海水中に存在していることが明らかになった。一方、この航海で分離された多くの細菌株の中からビブリオ科に属する細菌株を選び出して、16S rRNA遺伝子のシークエンスや制限酵素パターンを調べた。深海域からはこれまで好冷細菌と知られているVibrio marinusに系統的に非常に近いグループがかなり広く分布していることを明らかにした。また、16S rRNA遺伝子の制限酵素パターン(RFLP)はビブリオ科海洋細菌の系統や多様性解析には非常に有用であることを明らかにした。
環境ホルモン影響の評価方法の開発及びその応用による汚染状況の解析

本研究では,抗原抗体反応を利用して電気化学的に特定化学種を検出することを目的とし,数種類のデバイスを開発した。ひとつは表面プラズモンセンサ(SPR)の金膜を反応場として利用し,SPRで抗体の固定化などを簡便にしかもそのプロセスをモニタリングしながら行い,最後に酵素反応で生じた物質を電気化学的に測定した。この手法は,煩雑なサンドイッチイムノアッセイプロセスをSPR信号のモニタリングで確認をしながら行えるという利点があり,最後の電気化学検出にいたるまでの工程を確実に処理することができる。高濃度の場合は抗原量を直接SPRで捉えることができるが,最後に行う電気化学検出はSPRより1000倍高感度であった。このプロセスを応用し,ガラス基板上に金膜を利用した抗原抗体の反応場を作成した。通常,ガラス上にグルタルアルデヒドなどを利用して固定化すると一晩程度の時間が必要だが,本法によるとわずかな時間で抗体を固定化することができた。SPRのときは,この固定化面積に限りがあったが,スライドグラス上に大面積の反応場を得ることができ,ここで最終的な酵素反応を行う際にも,基質溶液をストップすることなく連続流れで電気化学計測を行えた。さらに平面型のガラス基板ではなくキャピラリ内に抗体を固定化したデバイスではわずか5μlのサンプリングで計測ができ,しかも試料に直接挿入して導入することが可能となった。一方,有明海の干潟の底質や生物についてそのPCBsの蓄積状態を調査した。その結果,全般的には湾奥部が湾央および湾口部に比べ高濃度になる傾向が見られた。また,むつごろうに蓄積されたPCBs濃度を調べてみると,年齢とともに蓄積されていくというよりもむしろ体長に応じて蓄積濃度が上がるという現象が見られた。環境ホルモン影響の評価方法の検討については,抗原抗体の固定化及び表面プラズモン共鳴を用いた抗原抗体間の相互作用の検討を行った。手始めに,イムノグロブリンとその抗体を用いて,金膜への固定化を検討した。ここで得られた最適なプロセスを,平面型マイクロチップ内への固定化に,今後応用していく。さらに,アルカリフォスフォターゼ,ホースラディッシュペルオキシダーゼなどを標識化した抗体を用い,目的の抗原を検出する酸化還元系の検討を行った。アリカリフォスフォターゼを用いた場合は,アミノフェニルフォスフェートを用いた場合が良く,フェニルフォスフェートやナフチルフォスフェートの場合は,電極上に酸化生成物が形成し,電極の劣化が問題となった。この試薬は市販されていないが,今後は,アミノフェニルフォスフェートを合成し,これを,アルカリフォスフォターゼを用いて実験を行っていくこととした。ホースラディッシュペルオキシダーゼの場合は,フェロセンメタノールで酸化還元電流の検出が可能であったが,アルカリフォスフォターゼ/アミノフェニルフォスフェートの方が効率よく補足できた。この他,フェノール系の環境ホルモン物質を電気化学的に直接測定しようと試みたが,特に優れた結果は得られなかった。やはり,上記の酵素反応を用いた高感度化の必要性が確認された。また,環境評価として,有明海沿岸に生息する魚類を各地点で採取し,その中に含まれるPCB_Sの測定を行った。それによると干潟の生物は通常の魚類よりも低塩素成分のものが蓄積しやすいことがわかった。本研究では,目的物質を抗原抗体反応を利用して電気化学的に検出することを目的としているが,そのための反応種の検討を行った。アルカリフォスフォターゼ(ALP)で標識化した抗体による抗原の測定について調査を行い,この酵素反応の基質物質p-aminiphenyl phosphate(PAPP)及び生成物p-aminophenol(PAP)の電気化学的特性を調べた。また,抗原を特異的に測定するためのプロトコルの調査を表面プラズモン共鳴装置(SPR)を用いて行った。これらの基礎的データを踏まえ,ガラスチップ上,及びキャピラリ上に抗体を固定化したデバイスを作製し,これらによる検出特性を調べた。ガラスチップには,目的物質を選択的に捕獲するモノクローナル抗体を固定化し,ここに試料を注入して目的物質を捕獲する。さらに標識化抗体を固定化してこの酵素基質にあたるPAPPを注入して生成したPAPを同一チップ内の電極で計測した。一方,キャピラリの方は,ガラス上に直接抗体を固定化し,100μlの各種試薬溶液と反応させて電気化学セルに注入して測定を行った。デバイスの評価は,比較的入手しやすいイムノグロブリン(IgG)を試料として用いて行った。今回特にキャピラリを利用してデバイスの試作に成功し,生体への直接挿入可能なニードル型の検出器を製作することができた。一方,有明海沿岸の土壌や生息魚の有機塩素化合物による汚染状況を調査し,湾の奥部でより高濃度の汚染が確認された。今後これらを複合的に組み合わせ,実試料でのデバイスの応用へと展開を図っていく予定である。

このプロセスを応用し,ガラス基板上に金膜を利用した抗原抗体の反応場を作成した。通常,ガラス上にグルタルアルデヒドなどを利用して固定化すると一晩程度の時間が必要だが,本法によるとわずかな時間で抗体を固定化することができた。SPRのときは,この固定化面積に限りがあったが,スライドグラス上に大面積の反応場を得ることができ,ここで最終的な酵素反応を行う際にも,基質溶液をストップすることなく連続流れで電気化学計測を行えた。さらに平面型のガラス基板ではなくキャピラリ内に抗体を固定化したデバイスではわずか5μlのサンプリングで計測ができ,しかも試料に直接挿入して導入することが可能となった。一方,有明海の干潟の底質や生物についてそのPCBsの蓄積状態を調査した。その結果,全般的には湾奥部が湾央および湾口部に比べ高濃度になる傾向が見られた。また,むつごろうに蓄積されたPCBs濃度を調べてみると,年齢とともに蓄積されていくというよりもむしろ体長に応じて蓄積濃度が上がるという現象が見られた。本研究では,抗原抗体反応を利用して電気化学的に特定化学種を検出することを目的とし,数種類のデバイスを開発した。ひとつは表面プラズモンセンサ(SPR)の金膜を反応場として利用し,SPRで抗体の固定化などを簡便にしかもそのプロセスをモニタリングしながら行い,最後に酵素反応で生じた物質を電気化学的に測定した。この手法は,煩雑なサンドイッチイムノアッセイプロセスをSPR信号のモニタリングで確認をしながら行えるという利点があり,最後の電気化学検出にいたるまでの工程を確実に処理することができる。高濃度の場合は抗原量を直接SPRで捉えることができるが,最後に行う電気化学検出はSPRより1000倍高感度であった。