hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛍光偏光法によるハイスループットタンパク質相互作用解析システムの開発

本研究では、液晶素子とイメージセンサーを用いた蛍光偏光測定法を用いて、マイクロ流体デバイス内におけるタンパク質-タンパク質相互作用などの分子間相互作用解析が可能なハイスループット解析システムを開発することを目的としている。今年度は、これまでに開発した蛍光偏光測定システムの原理的な最適化と高感度化を行った。また、小型・低コスト化を行った新たなポータブル蛍光偏光測定装置を開発した。まず、原理的な最適化を行った。本原理は、液晶素子の動作周波数とイメージセンサーのサンプリング周波数を同期させることにより、蛍光偏光の画像化を行っている。それらの周波数にずれが生じた場合、測定結果への影響が懸念されることから、その影響について検討した。その結果、同期ずれが生じた場合、蛍光偏光イムノアッセイにおける偏光度のダイナミックレンジおよび測定精度が低下し、条件の最適化が必要であるという知見を得た。次に、新たに、安価なCMOSセンサーを用いた、ポータブル蛍光偏光装置を構築した。光学系設計の改良と、PCおよび周波数制御系を装置内部に内蔵することに成功し、縦・横・高さの合計が60 cm、重さが5.5 kgのポータブルな蛍光偏光装置の開発に成功した。蛍光偏光測定を行った結果、異なる8種類各12サンプル(96サンプル同時測定)および1種類500サンプルのハイスループット蛍光偏光同時測定に成功した。必要サンプル量が従来の3万分の一(1 nL)でありながら、従来装置と同程度の測定精度であった。さらに、将来的な分子間相互作用解析にむけて、二種類の試料の混合・測定が可能なマイクロ流体デバイスを開発し試験した。本装置の、短時間、操作が容易、可搬、低コスト、ハイスループットという特長は、様々な研究分野に貢献すると考えられる。特に、網羅的な解析を必要とする生体分子間相互作用の研究において多くの貢献が期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、液晶素子とイメージセンサーを用いた蛍光偏光測定法を用いて、マイクロ流体デバイス内におけるタンパク質-タンパク質相互作用などの解析が可能なハイスループット解析システムを開発することを目的としている。今年度は、これまでに開発した蛍光偏光測定システムをベースにして、測定システムの最適化と高感度化を行った。まず、取得蛍光量を増加させるため、光学系全体の透過率を上げる目的で、光学系内の集光用レンズの数を減らした配置に光学系を改良した。改良した蛍光偏光測定システムとマイクロ流体デバイスを用いて、微量資料(9nL)の蛍光偏光度を測定した。タンパク質間相互作用のモデル試料として、プロスタグランジンE2の抗原抗体反応を利用した。その結果、蛍光取得量が増加したことにより、サンプル数を従来の5個から25個に増加させることに成功した。次に、液晶素子について検討を行った。市販の液晶素子では、種々の構成部品により取得蛍光量が減少していることが判明したため、本研究に適した液晶素子を開発した。開発した液晶の駆動方式や入力波形、周波数について最適化を行った。その結果、従来の市販液晶に対し透過率が約5倍に向上し、多サンプル同時測定における信号のばらつきも減少した。また、改良した測定システムでは、更なる性能向上を確認した。今年度の研究により、微量試料でのタンパク質間相互作用解析における測定感度向上のための主要な課題が判明した。研究計画に沿って研究を推進し、測定の高感度化を目指し装置の改良を行った。改良された蛍光偏光測定システムは、大幅に蛍光透過率が向上し、その結果、モデル系である抗体抗原反応について、以前のシステムでは測定できなかった25サンプル同時測定が可能となった。また、従来の市販液晶の課題を解決するための液晶素子を開発し、更なる蛍光透過率の向上、S/N比の向上に成功した。さらに、開発した液晶素子への入力周波数の評価と同時に、検出系の蛍光信号取得アルゴリズム開発にも着手した。これらの検討により、測定感度向上のために解決すべき主要な課題が明らかになった。今後これらの課題を解決することで、ハイスループットタンパク質相互作用解析システム開発が実現できると考え、研究状況は、おおむね順調に進行していると考えた。今年度は、これまでに開発した蛍光偏光測定システムの最適化と高感度化を行った。また、それらの結果をもとに、小型・低コスト化を行った新たな小型蛍光偏光測定装置を開発した。まず、本システムに適した透過率の高いカスタムメイドの液晶を開発し、蛍光偏光測定システムに組み込んだ。また、高出力のレーザーを励起光として用い、併せて光学系レンズ配置を最適化した。新たに作製したマイクロ流体デバイスを用いて、微量試料(1nL)の蛍光偏光度を測定した。モデル試料として、生理活性物質の一つであるプロスタグランジンE2の抗原抗体反応を利用した。蛍光取得量が増加したことにより、サンプル数を従来の25個から100個に増加させることに成功した。次に、これまで開発してきた蛍光偏光測定原理を基に、新たに、安価なLEDおよびイメージセンサーを用いた、小型蛍光偏光アナライザーを構築した。その結果、5分の1の装置コストで、複数サンプルの同時測定に成功した。また、従来のシステムに比べ高い測定精度を有しており、その精度は市販の装置と同程度であった。

さらに、分子間相互作用解析にむけて、前処理用のマイクロ流体デバイスの開発を行った。蛍光偏光測定では、サンプルの混合のみで反応が進行する。そこで、試料の一定体積量が切り取り可能なマイクロ流体デバイスの開発を行った。今年度の研究により、測定精度の高い、小型・低コストな蛍光偏光測定装置が構築できた。研究計画に沿って研究を推進し、システムの最適化と高感度化を目指し装置の改良を行った。液晶素子の開発により、大幅に蛍光透過率が向上し、その結果、モデル系である抗体抗原反応について、蛍光取得量が向上した。そのため、以前のシステムでは測定できなかった100サンプル同時測定が可能となった。改良したシステムを用いて、検出系の蛍光信号取得アルゴリズム開発にも着手し、周波数同期性について知見を得た。また、新たに、システムの低コスト化・小型化のために、安価なLEDおよびイメージセンサーを用いた、小型蛍光偏光アナライザーを構築した。その結果、5分の1の装置コストで、複数サンプルの同時測定に成功した。その測定精度は市販の装置と同程度であった。さらに、分子間相互作用解析にむけて、前処理用のマイクロ流体デバイスの開発にも着手した。今年度の検討により、高感度・高精度な蛍光偏光測定が可能になった。この成果により、ハイスループットタンパク質相互作用解析システム開発が推進されると考え、研究状況は、おおむね順調に進行していると考えた。本研究では、液晶素子とイメージセンサーを用いた蛍光偏光測定法を用いて、マイクロ流体デバイス内におけるタンパク質-タンパク質相互作用などの分子間相互作用解析が可能なハイスループット解析システムを開発することを目的としている。今年度は、これまでに開発した蛍光偏光測定システムの原理的な最適化と高感度化を行った。また、小型・低コスト化を行った新たなポータブル蛍光偏光測定装置を開発した。まず、原理的な最適化を行った。本原理は、液晶素子の動作周波数とイメージセンサーのサンプリング周波数を同期させることにより、蛍光偏光の画像化を行っている。それらの周波数にずれが生じた場合、測定結果への影響が懸念されることから、その影響について検討した。その結果、同期ずれが生じた場合、蛍光偏光イムノアッセイにおける偏光度のダイナミックレンジおよび測定精度が低下し、条件の最適化が必要であるという知見を得た。次に、新たに、安価なCMOSセンサーを用いた、ポータブル蛍光偏光装置を構築した。光学系設計の改良と、PCおよび周波数制御系を装置内部に内蔵することに成功し、縦・横・高さの合計が60 cm、重さが5.5 kgのポータブルな蛍光偏光装置の開発に成功した。蛍光偏光測定を行った結果、異なる8種類各12サンプル(96サンプル同時測定)および1種類500サンプルのハイスループット蛍光偏光同時測定に成功した。必要サンプル量が従来の3万分の一(1 nL)でありながら、従来装置と同程度の測定精度であった。
全ゲノムSNP解析を用いた非小細胞肺癌関連遺伝子の同定

本研究室で開発したEGFR遺伝子変異高感度迅速検出法であるPNA-LNA PCR clamp法を用い、約2000例の解析結果より、およそ30%の患者にgefitinib感受性EGFR遺伝子変異の存在を有することを明らかにした。このEGFR遺伝子変異に関与する患者因子について、ロジスティック回帰分析により、喫煙歴及び癌組織型がEGFR遺伝子変異の存在に強く関連することを明らかにした。以前より我々が開発したEGFR変異迅速高感度検出法PNA-LNA PCR clamp法を用いて、gefitinib感受性肺癌患者の同定を行っている。現在まで、当院を受診した約300名の肺癌を疑う患者に対し、同意を得た後に、EGFR変異検査を行っている。また、他院からの解析を含めると、約1500検体の解析を施行済みである。およそ30%の患者に変異の存在を明らかにした。このEGFR変異に関与する因子として、女性・非喫煙・アジア人の腺癌に効率に認められることが明らかになっている。そこで我々は、統計学的に関連因子を同定する事を目的として、当院受診の患者において、年齢、性別、喫煙歴及び癌組織型等の因子とEGFR変異との関連性について、ロジスティック回帰による多変量解析を行った。その結果、喫煙歴及び癌組織型にEGFR変異との相関性が認められたのと同時に、性別による変異種の偏りがある事が解った(論文執筆中)。また、現在同変異検査において、gefitinib耐性変異種の一つであるT790Mの検出する事も可能である。この検査は臨床試験として有益なだけでなく、癌治療の成功のために役に立つと考えられる。以前より我々が開発したEGFR変異迅速高感度検出法PNA-LNA PCR clamp法を用いて、gefitinib感受性肺癌患者の同定を継続して行っている。現在まで、当院を受診した肺癌を疑う患者全例に対し、同意を得た後に、EGFR変異検査を行っている。また、他院からの解析を含めると、年間約1500検体の解析を施行している。また、現在変異検査において、gefitinib耐性変異種の一つであるT790Mも同時に検出している。このEGFR遺伝子変異は、女性・非喫煙・アジア人の腺癌に効率に認められる。我々は、統計学的に関連因子を同定する事を目的として、当院受診の患者において、年齢、性別、喫煙歴及び癌組織型等の因子とEGFR変異との関連性について、ロジスティック回帰による多変量解析を行い、喫煙歴及び癌組織型にEGFR変異との相関性が認められたのと同時に、性別による変異種の偏りがある事が解った。この一連の検査は臨床試験として有益なだけでなく、癌治療の成功のために役に立つと考えられる。
海綿動物の生活環に基づいた有用微生物による天然物生産機構の解明

海綿動物からはこれまで数多くの化合物が単離、報告されており、それら海洋天然物の多くは様々な生物活性を示すことから、海綿動物は未利用生物資源として有用である。しかしながら、天然資源から取得できる化合物量には限界があり、海洋天然物を応用開発あるいは有効利用するためには、海洋天然物は化合物供給という点で大きな課題を抱えている。この課題を解決するためには、化合物の生産者および生合成遺伝子を明らかにし、生産生物の培養あるいは異種生物による生産をおこなう必要があるが、海洋天然物の生産者および生産機構を特定した研究は数例に過ぎない。本研究では、海綿動物の生活環における微生物叢の変遷を解析することで、生産者の特定と生産機構の解明を研究の目的とする。昨年度までに、ある種の海綿動物の生活環を明らかにし化合物の生産微生物の推定が終了していた。本年度はまず、生活環の各ステージにおけるメタゲノム解析をおこなった。その結果、いずれのステージにおいても、細胞毒性物質の生合成遺伝子の存在を確認することができ、生産微生物が子孫へ垂直伝播することで受け継がれていくことが推測された。さらに、これらの研究結果を補足するために、各ステージにおけるマイクロビオーム解析をおこなったところ、いずれのステージにおいても推定生産微生物が、当該海綿動物の主要な共生微生物として存在していることを明らかにすることができた。今後は、in situハイブリダイゼーションを実施することで、微生物の局在を明らかにする。本研究は生活環の各ステージにおける諸データの解析をおこなうことを目的にしているため、年に1度しか実験の機会がない。その中で1種の海綿動物において海洋天然物の生産微生物と生産機構を明らかにすることができた。この実験手法をもとに、他種の海綿動物に含まれる有用物質の生産微生物および生産機構を明らかにしていく。本年度得られた研究結果をさらに強固なものにするために、生活環の各ステージの切片を作製し、in situハイブリダイゼーションを実施することで生産微生物の局在を明らかにしていく。また、本プロジェクトにおける過去2年間の研究成果、実験技術を基に、他種の海綿動物に含まれる有用海洋天然物の生産者および、生産機構を明らかにする。海綿動物からはこれまでに5000以上の化合物が単離、報告されており、それらの化合物の多くは様々な生物活性を示すことから、海綿動物は未利用生物資源の一つとして認識されている。しかしながら、天然資源から取得できる化合物量には限界があり、更なる応用開発をするためには、化合物供給という大きな課題を抱えている。報告されている二次代謝産物の多くは、海綿動物自身が生産するのではなく、海綿動物に共生する微生物が生産すると考えられているが、化合物の生産者を特定した研究は数例に過ぎない。本研究では、複数の生物活性物質の報告例のある海綿動物の3種の生活環を明らかにし、化合物の生産微生物を明らかにしていく。今年度は以下のような成果が得られている。1)海綿動物Aは既に生活環をある程度明らかにできており、化合物の生産微生物の推定が可能となっている。次年度の研究で、生産微生物の分離および、化合物生産の検証をおこなっていく。2)海綿動物Bは現在、生活環を明らかにする実験をおこなっている。各段階における微生物叢の取得に成功しており、メタゲノム解析を実施している。3)海綿動物Cは化合物の生産微生物の研究をおこなうために飼育を開始した。飼育には成功しているが、生活環は明らかにできていない。次年度も今年度の結果を基に、予定通り実験を遂行する。1種類の生産微生物を推定しており、生産微生物の分離および、化合物生産の検証の段階に入っている。その他のプロジェクトに関しても限定された研究機会を有効に活用できて一定の成果を得ている。

その中で1種の海綿動物において海洋天然物の生産微生物と生産機構を明らかにすることができた。この実験手法をもとに、他種の海綿動物に含まれる有用物質の生産微生物および生産機構を明らかにしていく。フィールドで実験できる機会が限定されており、環境変化の影響を受けやすいが、確実に研究目的を達成するため、条件等を的確に検討し実験を遂行していく。初年度は予定通りに研究が進行しているため、次年度も当初の計画に従って、各種海綿動物の生活環を明らかにするとともに、有用化合物の生産微生物の同定を進めていく。本年度得られた研究結果をさらに強固なものにするために、生活環の各ステージの切片を作製し、in situハイブリダイゼーションを実施することで生産微生物の局在を明らかにしていく。また、本プロジェクトにおける過去2年間の研究成果、実験技術を基に、他種の海綿動物に含まれる有用海洋天然物の生産者および、生産機構を明らかにする。
ヘルペスウイルス再活性化の迅速診断法の開発と末梢性顔面神経麻痺症例における応用

1ヘルペスウイルス再活性化の早期診断末梢性顔面神経麻痺患者の咽頭ぬぐい液中のVZV再活性化をPCR法で調べることにより、zostersineherpete症例の早期診断が可能であることを明らかにした。また発症早期に唾液中にHSV-1が再活性化している症例をPCR法を用いて診断できることを明らかにした。さらに数多くの臨床症例にNested-PCR法を用いたヘルペスウイルス再活性化の迅速診断法を応用し、その有用性を明らかにした。2迅速診断と抗ウイルス療法迅速診断の結果に応じて抗ウイルス療法を施行し、その効果を検討した結果、VZV再活性化症例においては完全治癒率の向上が認められたが、HSV-1再活性化症例においては有意の治癒率の向上はみられなかった。3さらなるウイルス迅速診断法の開発(1)高速度PCR法の開発短時間で反応が終了するZ-Taqpolymeraseを用いてヘルペスウイルス感染をさらに迅速に診断できるシステムを開発中である。(2)抗HSV抗体迅速診断法の開発抗HSV抗体陰性の末梢性顔面神経麻痺患者は、VZV再活性化による麻痺である可能性が高い。そこで抗HSV抗体の迅速診断法を開発中である。2 Bell麻痺とHSV再活性化血清抗HSV抗体陽性のBell麻痺患者においてはその4割の症例で発症早期に唾液中にHSV-1が再活性化していることをPCR法を用いて明らかにした。その頻度は抗HSV抗体陽性のRamsay Hunt症候群またはzoster sine herpete症例や健常者における唾液中のHSV-1の検出頻度と比較して有意差がみとめられ、HSV-1が麻痺発症に関与していることが疑われた。3ヘルペスウイルス再活性化例の臨床検討VZVまたはHSV-1再活性化が認められた症例の臨床上の特徴を調べたところ、麻痺の予後については大きな差異は認められなかった。歯科治療後に発症した顔面神経麻痺はすべてヘルペスウイルス再活性化例であることが明らかとなった。4ウイルス迅速診断法の開発(1)臨床材料からのDNA抽出法の検討従来のクロロフォルム・フェノール法、市販の核酸抽出キットを使用する方法について、その感度、簡便性を検討したが、大きな差異はみられなかった。(2)高感度PCR法の開発ヘルペスウイルス感染を迅速に診断できるsingle tube nested PCR法の検討を行い、プライマーの設定後、温度条件の設定などを追加検討中である。
絶縁紙-氷複合絶縁系による高温超伝導ケーブルの新しい極低温電気絶縁構成の開発

本研究においては、高温超電導ケーブルの絶縁方式の一つとして、従来技術の延長としての絶縁紙-液体窒素複合絶縁系に着目し、極低温電気絶縁構成としての可能性を検討してきた。その結果、絶縁紙-液体窒素複合絶縁系においては、液体窒素の気化により絶縁紙内部に微小気泡が残留し、その内部で部分放電が発生し易いことがわかった。そこで我々は、絶縁紙内部の空間を氷で満たし電極間の液体窒素を極力排除した絶縁紙-氷複合絶縁系を考案した。水分を含侵した絶縁紙を液体窒素中で氷結させた時の絶縁破壊特性について研究を行った結果、氷を含むことにより破壊電圧が上昇し、自己回復性破壊を示すことがわかった。これは、氷でセルロース間の空間を満たすことにより、微小気泡の成長が抑制され部分放電が発生しにくいためであると考えられる。多層絶縁紙-氷複合絶縁系の交流絶縁破壊特性として密度の異なる絶縁紙として2種類のOF紙を用いて交流絶縁破壊試験を行った。その結果、氷結させることにより絶縁破壊の強さ(Fb)が大きく上昇したが、氷結紙試料では「中穴」試料は「上穴」試料よりFbが低くなった。この「氷結-中穴」試料では、中穴において氷で出来ており、氷結紙に比べ大きなクラックが存在し、この部分で比較的大きな放電が固定して発生するため、劣化が集中するからと考えられる。多層絶縁紙-氷複合絶縁系の部分放電特性としては、1サイクル当たりの総放電電荷量が小さいほどFbが高くなることが分かった。氷結紙試料において総放電電荷量が最も大きい「中穴」試料のFbが最も低くなった。「非氷結-上穴」と「氷結-中穴」を比較すると総放電電荷量が大きいのにも関わらず「氷結-中穴」試料の方がFbは、高くなり、耐部分放電性に優れていることが分かった。さらに本研究の成果として絶縁紙の種類および密度の影響を調べたところ絶縁紙材質の差が絶縁破壊の強さに余り影響しないこと、密度の高い絶縁紙が絶縁紙-氷複合系の絶縁性能を向上させ、氷のクラック状態が絶縁破壊に影響を与えるがわかった。これらの事実、ならびに、絶縁紙、氷の誘電率およびtanδは、極低温では双極子運動の凍結により大幅に低下することを考えれば絶縁紙-氷複合絶縁系は極低温絶縁機構の有力候補の一つとなり得る。本研究においては、高温超電導ケーブルの絶縁方式の一つとして、従来の発想とは異なる絶縁紙-氷複合絶縁系を考案し、従来技術の延長としての絶縁紙-液体窒素複合絶縁系の絶縁特性と比較しつつ、極低温電気絶縁構成としての可能性を検討してきた。水分を含浸した絶縁紙を液体窒素中で氷結させた時の絶縁破壊特性について研究を行った結果、氷を含むことにより破壊電圧が上昇し、自己回復性破壊を示すことがわかった。

これは、氷でセルロース間の空間を満たすことにより、微小気泡の成長が抑制され部分放電が発生しにくいためであると考えられる。さらに本研究の成果として絶縁紙の種類およぴ密度の影響を調べたところ絶縁紙材質の差が絶縁破壊の強さに余り影響しないこと、密度の高い絶縁紙が絶縁紙-氷複合系の絶縁性能を向上させ、氷のクラック状態が絶縁破壊に影響を与えるわかった。これらの事実、ならびに、絶縁紙や氷の誘電率、tanδは極低温では双極子運動の凍結により大幅に低下することを考えれば絶縁紙-氷複合絶縁系は極低温絶縁機構の有力候補の一つとなり得る。本研究においては、高温超電導ケーブルの絶縁方式の一つとして、従来技術の延長としての絶縁紙-液体窒素複合絶縁系に着目し、極低温電気絶縁構成としての可能性を検討してきた。その結果、絶縁紙-液体窒素複合絶縁系においては、液体窒素の気化により絶縁紙内部に微小気泡が残留し、その内部で部分放電が発生し易いことがわかった。そこで申請者らは、絶縁紙内部の空間を氷で満たし電極間の液体窒素を極力排除した絶縁紙-氷複合絶縁系を考案した。多層絶縁紙-氷複合絶縁系の交流絶縁破壊特性として密度の異なる絶縁紙として2種類のOF紙を用いて交流絶縁破壊試験を行った。その結果、氷結させることにより絶縁破壊の強さ(Fb)が大きく上昇したが、氷結紙試料では「中穴」試料は「上穴」試料よりFbが低くなった。この「氷結-中穴」試料では、中穴において氷で出来ており、氷結紙に比べ大きなクラックが存在し、この部分で比較的大きな放電が固定して発生するため、劣化が集中するからと考えられる。多層絶縁紙-氷複合絶縁系の部分放電特性としては、1サイクル当たりの総放電電荷量が小さいほどFbが高くなることが分かった。氷結紙試料において総放電電荷量が最も大きい「中穴」試料のFbが最も低くなった。「非氷結-上穴」と「氷結-中穴」を比較すると総放電電荷量が大きいのにも関わらず「氷結-中穴」試料の方がFbが高く、耐部分放電性に優れていることが分かった。
現代韓国における日本語教育の役割と成果に関する実証的研究

本研究では、公教育機関での日本語学習者数が世界第一位である韓国において、日本語教育が果たしている役割およびその成果について実証的に解明した.まず、韓国企業について、1998年6月初旬から9月初旬まで150社の日本語研修担当者を対象に質問紙調査を実施し、49社から回答を得た.学校については、同年8月下旬から10月初旬まで、ソウル・釜山・慶州・晋州にある高校(7校)・短大(3校)・大学(3校)の日本語選択・専攻者合計702人を対象に質問紙調査を実施した.さらに各学校卒業生の進路調査により日本語教育の成果を分析した.その結果、韓国における日本語教育の主な役割は1(日本から先端技術やサービス、各種システム等のノウハウを学ぶため)、2(生産機械、部品等日本製品を利用するため)、3(観光通訳等、日本人に韓国を理解してもらうため)、4(日本人や日本文化を研究するため)、5(日本を理解するため)、であることが確認された.具体的には、韓国企業調査からは、(1)業務上、上記1、2、3の場合に日本語が必要とされること、(2)業種に関係なく日本語を必要としていること、(3)日本語研修の目的は、上記1、2、3の業務遂行において社員の日本語能力不足を補完するためおよび国際化に対応した人材養成であること、(4)企業内日本語研修が相当に成果をあげていること、が明らかにされた.また、学校における日本語教育については、(1)高校・短大・大学とも5(日本を理解するため)、に大きな成果をあげていること、(2)高校・短大・大学とも、卒業後の上記1、2、3、4の準備教育としての役割を果たしていること、(3)短大・大学では直接的に上記4の役割を果たしていること、が実証された.本研究では、公教育機関での日本語学習者数が世界第一位である韓国において、日本語教育が果たしている役割およびその成果について実証的に解明した.まず、韓国企業について、1998年6月初旬から9月初旬まで150社の日本語研修担当者を対象に質問紙調査を実施し、49社から回答を得た.学校については、同年8月下旬から10月初旬まで、ソウル・釜山・慶州・晋州にある高校(7校)・短大(3校)・大学(3校)の日本語選択・専攻者合計702人を対象に質問紙調査を実施した.さらに各学校卒業生の進路調査により日本語教育の成果を分析した.その結果、韓国における日本語教育の主な役割は1(日本から先端技術やサービス、各種システム等のノウハウを学ぶため)、2(生産機械、部品等日本製品を利用するため)、3(観光通訳等、日本人に韓国を理解してもらうため)、4(日本人や日本文化を研究するため)、5(日本を理解するため)、であることが確認された.具体的には、韓国企業調査からは、(1)業務上、上記1、2、3の場合に日本語が必要とされること、(2)業種に関係なく日本語を必要としていること、(3)日本語研修の目的は、上記1、2、3の業務遂行において社員の日本語能力不足を補完するためおよび国際化に対応した人材養成であること、(4)企業内日本語研修が相当に成果をあげていること、が明らかにされた.また、学校における日本語教育については、(1)高校・短大・大学とも5(日本を理解するため)、に大きな成果をあげていること、(2)高校・短大・大学とも、卒業後の上記1、2、3、4の準備教育としての役割を果たしていること、(3)短大・大学では直接的に上記4の役割を果たしていること、が実証された.本研究では、公教育機関での日本語学習者数が世界第一位である韓国において、日本語教育が果たしている役割およびその成果について実証的に解明した。まず、韓国企業について、1998年6月初旬から9月初旬まで150社の日本語研修担当者を対象に質問紙調査を実施し、49社から回答を得た。学校については、同年8月下旬から10月初旬まで、ソウル・釜山・慶州・晋州にある高校(7校)・短大(3校)・大学(3校)の日本語選択・専攻者合計702人を対象に質問紙調査を実施した。さらに各学校卒業生の進路調査番こより日本語教育の成果を分析した。その結果、韓国における日本語教育の主な役割は1(日本から先端技術やサービス、各種システム等のノウハウを学ぶため)、2(生産機械、部品等日本製品を利用するため)、3(観光通訳等、日本人に韓国を理解してもらうため)、4(日本人や日本文化を研究するため)、5(日本を理解するため)、であることが確認された。具体的には、韓国企業調査からは、(1)業務上、上記1、2、3の場合に日本語が必要とされること、(2)業種に関係なく日本語を必要としていること、(3)日本語研修の目的は、上記1、2、3の業務遂行において社員の日本語能力不足を補完するためおよび国際化に対応した人材養成であること、(4)企業内日本語研修が相当に成果をあげていること、が明らかにされた。また、学校における日本語教育については、(1)高校・短大・大学とも5(日本を理解するため)、に大きな成果をあげていること、(2)高校・短大・大学とも、卒業後の上記1、2、3、4の準備教育としての役割を果たしていること、(3)短大・大学では直接的に上記4の役割を果たしていること、が実証された。
アクシオン及びHidden Photonの探索実験

標準模型の諸問題を解決する手段の一つとして新たな対称性、特にU(1)h対称性を導入する方法があるが、対応するゲージボソンとしてOkunが提唱したhidden photonが挙げられる。hidden photonは物質と直接相互作用しない粒子だが、ニュートリノ振動のようにその質量、飛程、エネルギー、媒質密度等に応じたある確率で光子に振動すると考えられる。現在までに世界中で種々のhidden photonの探索実験、考察が行われてきたが発見されていない。本年度は、太陽が強力な光源であり、hidden photon発生源であることに着目して、数eVのエネルギーの太陽hidden photonの探索実験を行った。hidden photon検出装置は光子への転換領域を形成する真空容器、転換光子を一点に集光する放物面鏡、集光された光子を検出する光電子増倍管で構成される。測定の際には本検出装置を太陽に向ける必要があるが、既存の太陽アクシオン望遠鏡の太陽追尾システムを利用した。本実験装置を用いて太陽追尾測定とバックグラウンド測定を約22日間行った。hidden photonが検出されれば両測定結果のカウントレートに差が生じるはずであるが、有意な差は見られなかった。そこで実験条件と実験データからhidden photonと光子の混合角に対して上限値を決定した。決定される上限値はhidden photon質量の関数として表されるが、本測定により質量数meV付近において光子との混合角に対して世界で最も厳しい制限を付けることができた。これはhidden photon探索において重要な一歩であると同時に、この質量領域であればhidden photonは宇宙初期に大量に生成された可能性があるが、その検証の一部を行えたことになる。年度末現在、本成果に関する学術論文を執筆中で投稿予定である。
セメントゲル粒子に捕捉される細孔水分の長期運動に関する分子動力学モデル

本研究では,ナノメートルスケールのセメント硬化体の微細空隙内に存在する水分の輸送特性を検討するため,分子動力学を利用した分子シミュレーションを行った.セメント硬化体の結晶はアモルファス状であり材齢とともに刻々と変化するため,C-S-H結晶を忠実に再現することは困難であると考えられる.したがって,単純なポテンシャルを持つ原子の組み合わせで固体壁面ポテンシャルを表わすことを試みた.水分子に関しては,多くの熱物性値の再現性が高い剛体水分子モデルのSPC/E(Extended Simple Point Charge)ポテンシャルを採用した.これらのポテンシャルを用いて,層状の微細空隙内水分の粘性,拡散係数の算出を行った.Lennard-Jones(以下,LJ)ポテンシャルのみを固体壁に与え解析を行った結果,空隙幅1nmの空隙内水分の平均輸送係数はバルク状態の数十倍程度で,空隙が3nmを超えるとバルク状態と大差ない結果となった.LJポテンシャルパラメータを変化させ,壁面ポテンシャルを変動させても同様の傾向が得られた.当該研究グループで開発中の熱力学連成解析システムDuCOMから推察されるコンクリート空隙中の平均粘性はバルク状態の数百倍であることから,単純LJポテンシャルのみではセメントゲル粒子固体壁の再現は困難であることがわかった.次に,LJ,クーロン力の両者のポテンシャルを考慮した単純固体壁で1nm空隙内水分の粘性・拡散係数を求めた.固体壁面ポテンシャルの同定にはまだ不明な点が多いが,ナノメートルスケールの空隙内水分の各輸送係数はバルクの数千倍のオーダーで変化することがわかった.また,壁面に吸着する水分子は2,3分子程度で,DuCOMから推察される吸着水分状態に近いものとなった.今後は,壁面ポテンシャルの詳細な検討,より大きな空間領域までシミュレーションを拡張する必要があると考えている.本研究では,ナノメートルスケールのセメント硬化体の微細空隙内に存在する水分の輸送特性を検討するため,分子動力学を利用した分子シミュレーションを行った.セメント硬化体の結晶はアモルファス状であり材齢とともに刻々と変化するため,C-S-H結晶を忠実に再現することは困難であると考えられる.したがって,単純なポテンシャルを持つ原子の組み合わせで固体壁面ポテンシャルを表わすことを試みた.水分子に関しては,多くの熱物性値の再現性が高い剛体水分子モデルのSPC/E(Extended Simple Point Charge)ポテンシャルを採用した.これらのポテンシャルを用いて,層状の微細空隙内水分の粘性,拡散係数の算出を行った.Lennard-Jones(以下,LJ)ポテンシャルのみを固体壁に与え解析を行った結果,空隙幅1nmの空隙内水分の平均輸送係数はバルク状態の数十倍程度で,空隙が3nmを超えるとバルク状態と大差ない結果となった.LJポテンシャルパラメータを変化させ,壁面ポテンシャルを変動させても同様の傾向が得られた.当該研究グループで開発中の熱力学連成解析システムDuCOMから推察されるコンクリート空隙中の平均粘性はバルク状態の数百倍であることから,単純LJポテンシャルのみではセメントゲル粒子固体壁の再現は困難であることがわかった.次に,LJ,クーロン力の両者のポテンシャルを考慮した単純固体壁で1nm空隙内水分の粘性・拡散係数を求めた.固体壁面ポテンシャルの同定にはまだ不明な点が多いが,ナノメートルスケールの空隙内水分の各輸送係数はバルクの数千倍のオーダーで変化することがわかった.また,壁面に吸着する水分子は2,3分子程度で,DuCOMから推察される吸着水分状態に近いものとなった.今後は,壁面ポテンシャルの詳細な検討,より大きな空間領域までシミュレーションを拡張する必要があると考えている.
有機結晶表面への光キャリア注入と光誘起二次元超伝導の創出

電界効果トランジスタ原理に基づき誘起された超伝導相や金属相はデバイス界面に存在するため、基板やチャネル層のバルク部分が障害となり、適用可能な物性評価手法は限られていた。本研究では有機単結晶表面にフォトクロミック単分子膜を直接自己組織化させる手法を確立し、"デバイス構造を用いないバルク結晶表面への光キャリア注入"を実現すると共に、結晶表面に"二次元超伝導相"を創出することを目的とする。また、デバイス界面では困難であった各種測定を適用することにより、誘起された超伝導相を詳細に評価し、有機強相関電子系におけるフィリング制御型超伝導転移の本質を明らかにすることも目的とする。
血球分析装置を用いた末梢血幹細胞の簡易同定法の確立と採取量、採取時期決定への応用

SE-9000あるいはXE-2100の幼若細胞検出(IMI)チャンネルの情報が、適切な末梢血幹細胞採取時期決定や採取液中の幹細胞同定に有用であるか否かを検討した。1:末梢血検体について末梢血への造血幹細胞動員目的で、様々な化学療法(乳癌、卵巣癌、造血器腫瘍、肉腫症例を対象)施行後のG-CSF併用投与ではIMI細胞数、Hematopoietic Progenitor Cell(HPC)モニタープログラムによるHPC細胞数が良好な採取の目安に利用できた。IMI細胞数では、時に中毒顆粒の出現した好中球の存在等によりfalse positiveとなる場合があったが、HPC細胞数はCD34陽性細胞数と良好に相関し有用であった(r=0.684)。すなわち白血球数が20000/μL以下であればHPC数が40/μL以上である時、白血球球数が20000/μL以上の場合は60-80/μL以上である時には、1回の採取で1×10^6/kg以上のCD34陽性細胞がえられた。2:幹細胞採取液検体について抗凝固剤、希釈条件等をEDTA1mg/mlを含むRPMI1640と規定した際にはHPC細胞数は比較的安定であり、CS3000、Spectraいずれでの採収症例でも、CD34細胞数と有意に相関することが明かとなった(各々r=0.769、0.811)。採取液中のHPC/CD34比は症例により大きく変動するため、採取液中のCD34数や血小板数、RANTES、Pセレクチン、インターロイキン8濃度等との関連につき検討したが明らかな関連はみられなかった。ただ、2-3日連続して採取する場合、同一症例ではHPC/CD34比の変動は小さく臨床応用可能と考えられた。なお採取液中のRANTES、Pセレクチンは血小板数と相関しており活性化血小板からの放出によるものと考えられた。1:末梢血検体(1)HPC検出法の有用性末梢血への幹細胞動員療法後、採取時期の決定に血球分析装置SE-9000に搭載されたhematopoietic progenitor cell(HPC)検出プログラムの有用性を確認した。93検体での検討で、HPCはCD34陽性細胞とy=1.68x+3.89、r=0.80で良好な相関関係が認められた。(2)白血球数による補正の必要性末梢白血球数の相違によるCD34:HPCの関連を白血球数20,000/μL以上と、15,000/μL以下の2群で比較した。前者ではy=1.85x+56,r=0.816、後者ではy=1.16x十6.70,r=0.683で、白血球数が多くなるほどHPC領域にCD34陽性細胞以外の細胞が比較的多く検出されるものと考えられた。今後、この非CD34陽性細胞の細胞学的特徴を、各種sorting細胞、cell line細胞を用いて明らかにしていきたい。2:幹細胞採取液(1)採取液検体でのHPCの安定性採取検体では無希釈あるいはPBS希釈検体で、経時的にHPC細胞数が大きく変動するため、HPCが安定する希釈条件の検討を行った。

抗凝固剤としてクエン酸に加えEDTA-2Kを添加すること、希釈にはRPMI1640を用いること、によりHPC数の安定化と同時に、propidium iodide陽性CD34陽性細胞の増加を抑制することが可能であった。(2)幹細胞採取機器CS-3000による採取液でのCD34とHPCの相関CS-3000採取検体ではy=0.77x十475,n=66,r=0.739と良好な相関を得ることができ臨床応用可能であると考えられた。(3)他の採取機器での検討Spectra採取検体でn=20と少数例ではあるがr=0.806、とやはり有意な相関を得、(1)に示した条件で測定する場合、採取機器に拘わらずHPCで測定が可能であると考えられた。1.末梢血検体について末梢血への造血幹細胞動員目的で様々な化学療法施行後G-CSF併用投与症例においてはSE-9000あるいはXE-2100によるHematopoictic Progenitor Cell(HPC)モニターブログラムによるHPC細胞数が良好な採取の目安になることが確認できた。すなわち白血球数が20000/μL上以下であればHPC数が40/μL以上である時、白血球数が20000/μL以上の場合は60-80/μL以上である時には、1回の採取で1×10^6/kg以上のCD34陽性細胞がえられた。In vitroコロニー形成細胞ではCFU-GM形成細胞の検出は可能であったが、BFU-E形成細胞は検出されなかった。2:幹細胞採取液検体についてHPCプログラムで幹細胞採取液中のCD34陽性細胞数を推定できるか否かを検討した。抗凝固剤、希釈条件等をEDTAlmg/mlを含むRPM11640と規定した際にはHPC細胞数は比較的安定であり、CS3000での採取例においてCD34細胞数と有意に相関することが明かとなった(r=0.769)。この関係はSpectra採取症例でもr=0.811と良好に相関することが判明し、採取機器による影響は小さいものと考えられた。採取液中のHPC/CD34比は症例により大きく変動するため、採取液中のCD34数や血小板数、RANTES、Pセレクチン、インターロイキン8濃度等との関連につき検討したが明らかな関連はみられなかった。ただ、2-3日連続して採取する場合、同一症例ではHPC/CD34比の変動は小さいことが判明し、採取液においても1日目のみCD34値が分かれば、2、3日目の採取効率についてはHPCプログラムで推測可能であると考えられた。
慢性期軽症意識障害の評価システム開発に関わる研究

平成30年10月30日にキックオフ会議を実施。その場で急性期施設におけるレジストリを行った上で、在宅、回復期リハ病院、療護施設へ移動した患者のフォローアップを行うことを確認。併せて、NGDの作業は行わず、NPI, FBIおよびDEXをそのまま使い、CGIを調整して、ご家族が入力しやすい形のものを作成することとした。さらにレジストリに登録する患者の基本情報の項目選定を行った結果、連結のためのID、性別、年齢(入力時)、Eventからの経過月数、入力時点の入力時点のGCS(Glasgow Coma Scale)、Event直後のGCS、MoCA(Montreal Cognitive Assessment)、NASVA(遷延性意識障害重症度評価)、MMSE(Mini Mental State Examination)、運動麻痺の有無、麻痺側、障害された脳の部位、退院時の転帰、教育歴、利き手側、Modified Rankin Scale、病前のもの忘れの有無、治療的介入の種別、画像所見(DWI, T2star)、その他の画像検査の実施の有無(PET, SPECT)、電気生理学的検査の実施の有無(ABR, SEP, MEP)をCGIで入力してもらうシステムを立ち上げることを決定し、設計作業を開始。完成後にデータサーバ運営会社にCGI作成を依頼し、平成31年1月に完成し、トライアルを開始した。なお画像(頭部CTまたはMRI)及び電気生理学的検査(脳波はまた聴性脳幹反応auditory brainstem response: ABR)の情報を紐づけしてデータベースに入力する予定としている。来年度早期に、倫理申請を行い、令和元年7月の意識障害学会で、参加施設を募集する予定としている。当初、倫理申請を本年度中に行う予定であったが、担当者の都合で、来年度にずれ込んだ。その後、急性期病院(または病棟)を退院し回復期リハビリテーション(以下、リハ)病棟や療護センターに転院(または転棟)した場合は、回復期リハ病棟または療護センター退院直前に実施された上記評価をデータベースへ登録する。在宅復帰した対象の場合は急性期病院退院後1年経過時に実施された同様の検査と社会行動障害の有無と内容(Neuropsychologic Inventory:NPI)をデータベースに登録する。急性期病院と転帰先の評価結果を元に、意識障害に伴う意欲低下およびそれに起因する社会行動障害の有無と、これらを惹起しやすい因子を抽出し、それを元に慢性期の継承意識障害に関する最終的な評価システムを完成させる。対象人数は急性期病院で100名の登録を目標とする。なお、研究協力機関は今年度中に追加募集予定であり、参加協力の表明があった時点で当センターの倫理・利益相反委員会に変更申請を行うと共に、各協力施設にて倫理・利益相反委員会への申請を行う予定である。
収束群作用およびその深度に関する研究

収束群作用に対して幾何学的有限な作用との近さを測る尺度である深度というパラメータを導入して研究した.研究期間中に他の研究者たちによって得られた結果に基づいて,深度が無限である収束群作用を持つ群が存在することが明らかになった.群の不変生成という,非初等的な収束群作用を持つ群が満たさない性質についても研究した.トンプソン群Fを含む,直線の区分的線形同相写像のなすいくつかの群が不変生成であることが明らかになった.収束群作用に対して,幾何学的有限な収束群作用との近さを表す尺度である深度という量を導入し研究している.今年度は以下の二点について研究した.1.深度が有限である収束群作用を許容する連結な空間の局所連結性:有限生成クライン群の極限集合に対して,連結性から局所連結性が従うことがMjにより示されている.同様の事実がクライン群の極限集合への作用の一般化である収束群作用に対して成り立つか問うことは自然である.今年度の研究では,理想境界が連結であるグロモフ双曲群に対して,その群の収束群作用であって深度が有限であるものを許容する連結な空間が局所連結であることを確かめた.一方,グロモフ境界が連結でないグロモフ双曲群の典型例である自由群に対して同様の事実が成立するかどうか明らかにすることは来年度以降の課題である.2.深度が有限である収束群作用のグロモフ双曲空間の理想境界への作用としての実現可能性:「任意の収束群作用があるグロモフ双曲空間への等長作用の理想境界への拡張として得られるか」という問を深度1の収束群作用について考察した.深度1の収束群作用は幾何学的有限な収束群作用の逆極限として得られ,幾何学的有限な収束群作用はグロモフ双曲空間への等長作用の理想境界への拡張として得られることが知られている.今年度の研究では,もとの深度1の収束群作用がこれらのグロモフ双曲空間のグロモフ-ハウスドルフ極限への等長作用の理想境界への拡張としては得られないことを確かめた.収束群作用に対して、幾何学的有限な収束群作用との近さを表す深度という尺度を導入し研究している。今年度は以下の二点について研究した。1.深度が無限である収束群作用:Das-Mjにより、どのような真部分群の族に関しても相対的双曲群になりえないが非初等的な収束群作用を許容する群が構成された。これにより、深度が無限である収束群作用が存在することが明らかになった。そこで、この構成の類似が他のどのような群に対して適用できるかなどについて考察した。特に、Das-Mjの構成した群は同型な自由群の有限生成でない部分群に関する融合積であって有限表示でないことから、有限表示群に対して類似の構成が可能か明らかにすることは重要な課題である。また、この構成で群の順極限が用いられたことに注目し、収束群作用の順極限として新たな収束群作用が得られるかについても考察した。2.深度が有限である収束群作用:深度が有限であることがこれまでに確かめられている収束群作用は、深度が1以下の収束群作用、すなわち幾何学的有限な収束群作用の逆極限、のみである。したがって,「収束群作用の深度が1より大きな有限の値を取りうるか」という問は自然なものである.そこで,この問に答えるために、幾何学的有限な収束群作用が与えられた空間の間に同変写像が存在するための条件が極大放物的部分群により記述されることを念頭に置いて、深度が1以下である収束群作用が与えられた空間の間に同変写像が存在するための条件について考察した。収束群作用に対して、幾何学的有限な収束群作用との近さを表す深度という尺度を導入して研究している。今年度は、昨年度に引き続き、「収束群作用の深度はどのような値を取りうるか」という問題について考察した。深度が1である収束群作用、すなわち、幾何学的有限な収束群作用の逆極限として得られるがそれ自体は幾何学的有限でない収束群作用が存在することはこれまでに明らかにされている。そこで、次の段階として、深度が2である収束群作用の存在について考察した。深度が2である収束群作用の候補として、深度が1である収束群作用の逆極限として得られる作用を考えた。収束群作用の一般論から、この作用は収束群作用であることが分かる。また、収束群作用の深度の定義から、この収束群作用の深度が2以下であることも分かる。この逆極限の深度が2であるかどうかを調べるために、収束群作用の深度が1以下であるための条件が必要となる。収束群作用の深度が0である、すなわち、幾何学的有限であるための条件は収束群作用がなされている空間の放物点と呼ばれる点たちの性質により記述できることが知られている。そこで、収束群作用の深度が1以下であるための条件も放物点についての条件として記述できるかどうかについて考察した。今後の研究においてこの考察に対して部分的解答を得るためには、自由群などの具体的かつ比較的簡潔な群に限定して考察することも一つの方法であると考えられる。深度が有限である収束群作用のうちの基本的な例である深度が1である収束群作用に関する研究の進展が特に不十分であるため。群Gが不変生成であるとは、Gの部分群であってGの任意の共役類との交わりが空でないようなものがGのみであることをいう。任意の有限群は不変生成であることが比較的容易に分かる。一方、無限群については未知の部分が多い。可換群、より一般に可解群が不変生成であることは比較的容易に分かる。

一方、非初等的な収束群作用を持つ群は不変生成でないことがGelanderにより示されている。この事実の証明には非可換自由部分群の存在が重要な役割を果たしている。そこで、可解群ではないが非可換自由部分群を持たない群の代表例であるトンプソン群Fが不変生成であるかについて考察した。その結果、松元重則氏と共同で、トンプソン群Fを含む、直線の区分的線形同相写像のなすいくつかの群が不変生成であることを示し、第一稿をプレプリントサーバーarXivにて公開した。トンプソン群Fが不変生成であることはGelander-Golan-Juschenkoによっても独立に示されている。彼らはより強く有限不変生成であることを示しているが、その議論はトンプソン群Fの部分群に関する詳細な結果に基づいており他の群に適用するのは難しいと思われる。一方、我々の議論はトンプソン群F特有の性質にはそれほど強く依存しておらず、直線の区分的線形同相写像のなすより多くの群に適用できることが期待される。収束群作用に対して幾何学的有限な作用との近さを測る尺度である深度というパラメータを導入して研究した.研究期間中に他の研究者たちによって得られた結果に基づいて,深度が無限である収束群作用を持つ群が存在することが明らかになった.群の不変生成という,非初等的な収束群作用を持つ群が満たさない性質についても研究した.トンプソン群Fを含む,直線の区分的線形同相写像のなすいくつかの群が不変生成であることが明らかになった.特に深度が有限である収束群作用に関する研究の進展が不十分なため。自由群の収束群作用に立ち戻って考察する。数物系科学深度が有限である収束群作用については、深度が1である収束群作用の性質の理解を深めることで深度の取りうる値を明らかにする手がかりを得ることに取り組む。深度が無限である収束群作用については、Das-Mjの構成の類似やRips構成などを用いて有限表示群に対する構成を試みる。自由群の収束群作用の例として研究目的を達成するために有効なものが想定していたほど得られなかったため.前年度未使用額の一部が残ったため。当該年度に所属が変更になり、想定より多くの研究費が所属先から与えられることが支払請求後に明らかになったため。研究集会等に出席するための旅費や研究の参考となる書籍等の購入などに使用する。研究計画で述べたように,様々な深度の収束群作用の構成及び深度が有限である収束群作用の性質の研究を行う.その過程で有用であると想定される「力学系的条件による収束群作用の深度の評価」についても研究計画には明示されていないが取り組む.具体的には,幾何学的有限な収束群作用が任意の点が円錐的極限点か有界放物的点であることにより特徴づけられることの類似を想定している.研究集会等に出席するための旅費や研究の参考となる書籍等の購入などに使用する。
新しいセンサ素子材料としての人工二分子膜組織体の研究

本研究は,細胞膜類似機能をもつ人工の二分子膜組織体を材料として用い全く新しいタイプの化学センサを開発することを目的として行ったものである.ここでは,化学受容により誘起される二分子膜の物理化学的な特性変化を,二次信号(電気化学的あるいは光学的信号)に情報変換し,検知するという基本概念に基づいた化学センサ構築のための基礎研究を行った.(1)イオン・分子を認識する人工二分子膜の設計とセンサへの応用二分子膜に取り込まれたレセプター分子と化学物質との特異的な相互作用がおこれば,膜の組成分布あるいは膜流動性の変化が生じる.これに伴い,二分子膜の発色団間の励起子相互作用が緩和され,スペクトル変化となってあらわれる.本年度は,レセプターとして種々のクラウンエーテル,クリプトフィックスなどを用い,提案した原理によって,アルカリ金属イオンが検出できることを見出した.また同様の原理によって,アルコール類をセンシングできることがわかった.(2)二分子膜修飾電極の交流電気化学特性二分子膜の物理化学的変化を電気信号に変換する分子膜インターフェイスの作製を目的として,まず二分子膜修飾電極を作製した.ポリイオンコンプレックス型の二分子膜を白金電極上に修飾し,これらの交流電気化学特性をインピーダンスアナライザを用いて評価したところ,キャパシタンスあるいはインピーダンスが,二分子膜の相転移により急激に変化することが見出された.このことは,二分子膜の基本特性である構造転移を電気信号に変換できることを示しており,上述の分子膜インターフェイス作製に対して重要な意味をもつものである.本研究は,細胞膜類似機能をもつ人工の二分子膜組織体を材料として用い全く新しいタイプの化学センサを開発することを目的として行ったものである.ここでは,化学受容により誘起される二分子膜の物理化学的な特性変化を,二次信号(電気化学的あるいは光学的信号)に情報変換し,検知するという基本概念に基づいた化学センサ構築のための基礎研究を行った.(1)イオン・分子を認識する人工二分子膜の設計とセンサへの応用二分子膜に取り込まれたレセプター分子と化学物質との特異的な相互作用がおこれば,膜の組成分布あるいは膜流動性の変化が生じる.これに伴い,二分子膜の発色団間の励起子相互作用が緩和され,スペクトル変化となってあらわれる.本年度は,レセプターとして種々のクラウンエーテル,クリプトフィックスなどを用い,提案した原理によって,アルカリ金属イオンが検出できることを見出した.また同様の原理によって,アルコール類をセンシングできることがわかった.(2)二分子膜修飾電極の交流電気化学特性二分子膜の物理化学的変化を電気信号に変換する分子膜インターフェイスの作製を目的として,まず二分子膜修飾電極を作製した.ポリイオンコンプレックス型の二分子膜を白金電極上に修飾し,これらの交流電気化学特性をインピーダンスアナライザを用いて評価したところ,キャパシタンスあるいはインピーダンスが,二分子膜の相転移により急激に変化することが見出された.このことは,二分子膜の基本特性である構造転移を電気信号に変換できることを示しており,上述の分子膜インターフェイス作製に対して重要な意味をもつものである.