hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
滑走細菌によって駆動されるマイクロデバイスの素子設計シミュレーション

滑走細菌Mycoplasma mobileによって駆動されるマイクロマシン及びLab-on-a-Chipデバイスといったマイクロデバイスの素子設計を支援するシミュレーション技術及び素子構造の自動探索方法の開発を行った.このために、滑走細菌M.mobileの滑走運動を観察し、シミュレーションに必要なパラメータの測定を行った.既存の素子内でのM.mobile滑走運動をシミュレーションにより再現すると、実験結果とほぼ同様の結果が得られた.また素子構造の自動探索手法として遺伝的アルゴリズムを用いた.この手法の妥当性を、我々がこれまでにシミュレーション方法を確立している、キネシン・微小管分子シャトルの系で検討した.この結果、これまでに開発された整流素子よりも高い性能の素子構造を探索することに成功した.また、これまでに作製されていない、新規の機能を有する素子構造の探索にも成功した.このことは、本探索手法の有効性を示すものである.滑走細菌Mycoplasma mobileによって駆動されるマイクロマシン及びLab-on-a-Chipデバイスといったマイクロデバイスの素子設計を支援するシミュレーション技術及び素子構造の自動探索方法の開発を行った.このために、滑走細菌M.mobileの滑走運動を観察し、シミュレーションに必要なパラメータの測定を行った.既存の素子内でのM.mobile滑走運動をシミュレーションにより再現すると、実験結果とほぼ同様の結果が得られた.また素子構造の自動探索手法として遺伝的アルゴリズムを用いた.この手法の妥当性を、我々がこれまでにシミュレーション方法を確立している、キネシン・微小管分子シャトルの系で検討した.この結果、これまでに開発された整流素子よりも高い性能の素子構造を探索することに成功した.また、これまでに作製されていない、新規の機能を有する素子構造の探索にも成功した.このことは、本探索手法の有効性を示すものである.本研究の目的は、滑走細菌マイコプラズマ・モービレによって駆動されるマイクロマシン及びLab-on-a-Chipデバイス存コンピュータ支援設計すろ技術を確立することである.このために、マイクロパターン基板上での々マイコプラズマ・モービレ滑走運動を再現するシミュレーションの開発と、開発したシミュレーションを用いてマイクロパターン形状の最適化を行う.本年度は、シミュレーション方法を開発するために、平面基板上でのマイコプラズマ・モービレ滑走運動を観察・解析し、シミュレーションに必要なパラメータの値を得た.また、マイコプラズマ・モービレがマイクロパターンの縁から解離する確率を、文献の実験データを解析することで算出した.これらの結果を用いて、シミュレーションを作成した.作成したシミュレーシヨンの妥当性を示すために、これまでに報告されている実験をしミュレーションで追試し、両者の結果を比較した.比較の結果、両者はほぼ同様の結果を示し、本シミュレーション方法の妥当性が示された.今後は、マイコプラズマ・モービレ同士が接触した場合の影響を考慮に入れたシミュレーションを行う.また、本年度はマイコプラズマ・モービレの滑走運動をガイドするパターン形状をシミユレーションを用いて最適化するための方法を検討した.:検討しだ最滴化方法の有効性を検討するために、これまでに我々がシミュレーション方法を確立してきた、キネシン・微小管系の物質輸送機構のトラック形状を最滴化した.この結果、これまでに実験で報告されているよりも高い性能のトラックを自動生成できることがわかった.このことは、本最適化方法の有効性を示すものである.今後、マイコプラズマモービレ滑走運動のシミュレーション技術を確立した後、この最適化方法をマイコプラズマ・モービレ滑走運動をガイドするマイクロパターン形状最適花に適用する.滑走細菌マイコプラズマ・モービレによって駆動されるマイクロマシン及びLab-on-a-Chipデバイスをコンピュータ支援設計するための技術の開発に向けて、マイコプラズマ・モービレの滑走運動をガイドするマイクロパターン形状の設計を行う.このために、マイクロパターン基板上でのマイコプラズマ・モービレ滑走運動を再現するシミュレーションの開発と、開発したシミュレーションを用いて高い性能のマイクロパターン形状の探索を行う.マイコプラズマ・モービレは微細加工により作製した壁面と接触するとその壁面の縁に沿って運動する.マイコプラズマ・モービレは、パターンが曲率をもつところでは、その縁から解離する傾向がある.マイコプラズマ・モービレがパターンの縁から解離する確率は、パターンの曲率半径に依存する.今年度は、このマイコプラズマ・モービレと壁との解離を再現するシミュレーション方法を改善した.また、マイコプラズマ・モービレを一定方向へ運動させるマイクロパターンの設計指針を示した.マイコプラズマ・モービレのマイクロパターン内での滑走運動シミュレーション開発と並行して、遺伝的アルゴリズムによる、高い性能のマイクロパターン形状の探索手法の開発を行った.この探索を行うために、これまでにスプライン曲線を用いてマイクロパターン形状の境界を表現できるようにした.今年度は、よい多くの素子形状を探索の候補をとれるように、素子形状の表現方法を拡張した.具体的には、内壁をもつ素子構造を候補としてとれるようにした.この素子形状表現と遺伝的アルゴリズムによる探索方法の有効性を検討するために、既に我々がシミュレーション方法を確立しているキネシン・微小管分子シャトルの素子について探索を行った.また、これまでに実験報告がなされていない新規の機能を有する素子についても探索できることを示した.
フグ肝臓中のテトロドトキシンのチオール化合物抱合による無毒的代謝機構の解明と応用

純品のTTX(1)を用いて1と比較的反応し易いチオール及び反応条件を探した結果、pH8.0の緩衝液中、23000等量のME存在下で、12時間後には、HPLCで新たなpeakを与え、その生成物4-METTX(3)のHPLC換算の収率は約40%であった。生成した3は、活性炭で処理し、HR-ESI MSで確認した([M+H]^+m/z380.1091calcd.for[C_<13>H_<22>N_3O_8S],380.1128)。同様の条件でMEなしに、1を放置しても殆どanhydroTTX(4)を生じなかったので、MEは直接1と反応したと考えられた。一方、GSHも1の約5000等量をpH8.0で反応した場合、8時間後に約5%GS-TTXを生じた。Cysの場合は、GSHに比べて溶解性が低く1との反応する濃度まで高めることができなかった。このことから、1はanhydrpTTXに比べて非常に反応性が悪いがチオールと反応することが示された。4位の立体配置の異なる1,anhydroTTXともに反応することから、反応中間体は、N3,C4間にイミンを形成しているのではないかと考えられた。以上から、4のみでなく、1のhemiaminal構造にもチオールが反応することが初めて明らかになった。マウスにおける解毒試験ではチオール類の経口投与ではフグ毒の毒性を軽減することはできなかったが、チオールとテトロドトキシンとの生体内類似条件での反応が証明できたので、哺乳類におけるフグ毒の代謝経路においてチオール化される経路の存在が示唆された。私はフグの肝臓からテトロドトキシン(TTX)の4位水酸基がL-システインのSに置換された誘導体(4-CysTTX)を単離、構造決定した。一般的な解毒機構として、グルタチオン抱合を経由したシステイン抱合がよく知られている。本年は、TTXの4位のチオール化合物との反応の検討を行った。1.4.9-anhydroTTXとチオール化合物との非酵素的反応の最適化4,9-anhydroTTXと大過剰の還元型グルタチオン(GSH)との反応(20度)において、pHにより反応速度が大きく変化することがわかった。pH6.0以下では全く反応せず、pH8.0が至適であり、230分後の収率は86%であった。pH9.0では精製したチオール化物の加水分解が起こり収率は低下した。この反応は、4位の炭素にGSHのSがS_N2反応して起こると考えられた。また、TTX,4-epiTTXとチオール化合物とは全く反応しなかった。その理由としては、水酸基よりもエーテルの方が脱離基として優れているためと考えられた。また、4-GSTTXのpH8.0リン酸buffer中の安定性(20度)について調べ、200分で50%が4,9-anhydroTTXへの加水分解された。4-L-CysTTX、4-GSTTXをそれぞれ化学的に調製し、マウス腹腔内投与を行った結果、TTXの41倍量を投与しても全く症状を示さなかった。このことから、4位のチオール化TTXは無毒に近いと考えられた。

3.グルタチオン-S-トランスフェラーゼの関与本反応への酵素の関与について調べ、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(ブタ、ウマ)で直接TTXとチオール化合物が反応するかを調べたが、反応は起こらず、anhydroTTXとの反応も特に加速されなかった。フグの肝臓ホモジネートでも特に反応の促進はみられなかった。しかし、4-L-CysTTXが,フグの肝臓、腸のみに存在したので、酵素反応の関与は否定できない。フグは、テトロドトキシン(tetrodotoxin, TTX,1)を肝臓や卵巣に大量に蓄積するが、その蓄積機構や代謝機構は、まだ解明されていない。また、一方、TTXは電位依存性Na^+チャネルの特異的阻害剤として作用し、フグ摂食による食中毒を引き起こし、その解毒剤は現在のところ存在しない。我々はヒガンフグ(Fugu pardalis)肝臓中に新規天然TTX同族体である、4-L-システインTTX(4-CysTTX,2)を見いだした。個体差はあるが、2は、ヒガンフグ肝臓中では1よりも多く存在する場合もあり、フグ肝臓におけるTTXの主要存在形態の1つであると考えられた。本研究では、2の構造の確認と生物活性、TTXとチオール化合物との反応、フグ肝臓中での2の生成機構の考察を行った。TTX(1)とメルカプトエタノール(ME),GSHとの反応:純品の1を用いて1と比較的反応し易いチオール及び反応条件を探した結果、pH8.0の緩衝液中、23000等量のME存在下で1.5時間では生成物は検出できなかったが、12時間後には、HPLCで新たなpeakを与え、その生成物4-METTX(6)のHPLC換算の収率は約40%であった。生成した6は、活性炭で処理し、HR-ESI MSで確認した([M+H]^+m/z 380.1091calcd.for[C_<13>H_<22>N_3O_8S],380.1128)。同様の条件でMEなしに、1を放置しても殆ど4を生じなかったので、MEは直接1と反応したと考えられた。一方、GSHも1の約5000等量をpH8.0で反応した場合、8時間後に約5%5を生じた。Cysの場合は、GSHに比べて溶解性が低く1との反応する濃度まで高めることができなかった。このことから、1は4に比べて非常に反応性が悪いがチオールと反応することが示された。4位の立体配置の異なる1,4ともに反応することから、反応中間体は、N3,C4間にイミンを形成しているのではないかと考えられた。以上から、anhydroTTXのみでなく、1のhemiaminal構造にもチオールが反応することが初めて明らかになった。
ホウ素化合物を架橋剤に用いたナノゲル粒子の調整とBNCTへの展開

昨年度までに、ホウ素化合物をコア部に有するコア部重合型ミセルの調製および体内動態評価を行ってきた。α末端にアセタール基、ω末端にメタクリロイル基を有するacetal-PEG-b-PLA-MAを用い透析法によってミセル粒子を調製した。得られたミセル粒子のコア部にVB-カルボランと重合開始剤AIBNを溶媒留去法によって内包させた非重合ミセルを同様調製した。血清存在下でのリリース試験の結果、非重合ミセルは24時間後において約50%のホウ素化合物がミセルから漏れ出したのに対して、重合ミセルは48時間後においても漏れ出しが全く観察されなかった。さらに流動場分離法を用いて血清存在下での粒径変化を追跡したところ、非重合ミセルは37°Cに加温後24時間後で粒子の凝集が確認されたが、重合ミセルは粒径変化が全く起こらなかった。これらの結果からミセルコア部の重合によって、生体内環境下でのホウ素含有高分子ミセルの安定性が向上していることが確認された。また腫瘍モデルマウスを用いた体内動態評価の結果、コア部の重合によって腫瘍へのホウ素の集積量向上が確認された。本年度は血液中を安定に長期間循環するホウ素含有ナノ粒子の調製に取り組み、高濃度でホウ素を腫瘍へ送達できる新たなナノ粒子の設計を見出した。さらに今年度より日本原子力研究開発機構および京都大学原子炉実験所の研究炉において中性子照射試験が可能となり、照射試験の立ち上げ、計画において精力的に取り組んだ。実際に調製した粒子を腫瘍モデルマウスへ投与し中性子照射試験を行ったところ、従来臨床試験で用いられているホウ素薬剤と比較しても非常に高い治療効果を確認することができた。以上の点から期待通り研究が進展したと評価する。本年度はホウ素含有ナノ粒子の調製しその体内動態を調査した後、中性子照射による治療効果を評価した。得られたミセル粒子のコア部に、VB-カルボランと重合開始剤AIBNを溶媒留去法によって内包し、60°Cにて24時間攪拌を行いミセルコア部の重合を行った。また比較として、VB-カルボランを内包させた非重合ミセルを同様に調製した。血清存在下37°Cでのリリース試験の結果、非重合ミセルは24時間後において約50%のホウ素化合物がミセルから漏れ出したのに対して、重合ミセルは48時間後においても漏れ出しが殆ど観察されなかった。さらに流動場分離法を用いて血清存在下での粒径変化を追跡したところ、非重合型ミセルは37°Cに加温後24時間で粒子の凝集が確認されたが、重合型ミセルは粒径変化が全く起こらなかった。次に腫瘍モデルマウスを用いた体内動態試験の結果、コア部の重合によって血中滞留時間の顕著な向上が確認され、それに伴い腫瘍へのホウ素集積量が増加することを確認した。これらの結果は、コア部の重合による安定性の向上によって得られたものであると言える。最後に熱中性子線照射後のマウスの腫瘍体積変化を計測した結果、非重合型ミセルおよびBSH(ボロキャプテート:低分子ホウ素薬物)投与マウスでは未処理群とほぼ同様の増加傾向が見られたのに対して、我々の設計した重合型ミセル投与マウスでは明らかな腫瘍増殖抑制効果が確認された。来年度は内在性腫瘍に対する治療効果を評価して行く。
脳に対するエストロゲンの作用に関する研究〜MRIによる総合的機能解析

1.卵巣ホルモンが脳血流自動調節能に与える影響をBlood oxygenationlevel dependent (BOLD) MRIにて検討した。雌ラットでは雄及び卵巣摘出雌ラットに比べ、無酸素負荷中による代償性脳血流の有意な増加を認め、卵巣ホルモンが脳血流自動調節脳に有利に働くことが明らかとなった。2.脳虚血発生後の細胞障害性脳浮腫の経時的変化に対する卵巣ホルモンの影響をMRI拡散強調画像にて検討した。ラットの中大脳動脈閉塞後、細胞障害性脳浮腫は雄及び卵巣摘出雌ラットでは次第に増大したが雌ラットでは次第に縮小し、卵巣ホルモンがpenumbraにおいて有利に働くことが明かとなった。3.発達、加齢に伴うラット脳内MRIパラメーターの変化を、脳内水分含有量、組織学的所見と比較検討した。横緩和時間拡散及び拡散係数は発達加齢に伴い減少し、脳内水分含有量と有意な相関を示した。拡散異方向性は発達、加齢に伴い増加し、組織学的にミエリン鞘の発達に相関した。MRIはin vivoで脳の発達、加齢を評価する指標となり得ることが明かとなった。4.エストロゲン、プロゲステロンの空間学習能への影響を、8方向放射状迷路にて検討した。卵巣摘出雌ラットでは学習段階での空間学習能力低下が認められたが、エストロゲン補充により有意に改善した。学習完成後のスコポラミン投与による記銘力障害は、エストロゲン単独、プロゲステロン単独、エストロゲンプロゲステロン同時補充群いずれにおいても、卵巣摘出雌ラットに比し軽度であった。プロゲステロンはエストロゲン同様スコポラミンの記銘力障害に対し保護作用を持つことが明かとなった。4.7tesla動物実験用MRI装置内における、縦緩和時間、横緩和時間、拡散係数、拡散異方性、交差緩和率測定に必要な撮像パラメターの設定と、その画像解析方法を確立した。加齢に伴い、拡散係数および交差緩和率が低下する傾向が認められたが、縦緩和時間、横緩和時間については明らかな変化は認められなかった。また拡散異方性は、加齢および性ステロイドにより変化する可能性が示唆されたが、さらに症例数を増やし検討する必要がある。加齢に伴うMRIの変化と超微形態構造の変化との間に明らかな対応は認められなかった。今後脳内水分含量を含む他のパラメターとの比較検討が必要と考えられる。中大脳動脈結紮に伴う脳梗塞の大きさは、雌では雄に比べ有意に小さいことが判明し、また卵巣摘出雌ラットでは雄と同程度の脳梗塞が出現することが明らかとなった。従って卵巣由来の性ステロイドは、脳虚血に対し脳保護的に作用することが明らかになった。これらの動物における中大脳動脈閉塞時の脳血流を比較したところ、雄および卵巣摘出雌ラットに比べ、雌ラットでは虚血の程度が有意に軽度であることが判明した。このことは、卵巣由来の性ステロイドが脳虚血における脳血流減少を軽減させ、虚血から脳を保護する作用があることが示された。この虚血時の脳血流保護作用を検討するため、雄、雌、卵巣摘出雌ラットに短時間の無酸素を負荷し、この際の代償的脳血管拡張能の比較したところ、雌ラットでは有意に血管拡張能が高いことが判明した。したがって卵巣由来性ステロイドは、脳血流自動調節能に対し有利に働いていることが明らかとなった。加齢およびエストロゲンが脳機能に与える影響に関しては、放射状迷路によるラット記名力テストの手技を確立した段階であり、今後症例数を増やし比較検討をする必要がある。4.7tesla動物実験用MRIによる発達、老化にともなう脳内種々のパラメターの推移を明らかにした。発達・加齢に伴い、横緩和時間、拡散係数は著明に低下し、交差緩和率は発達過程で一過性に上昇するものの以後は明らかな変化は認められなかった。また拡散異方性は、加齢に伴い上昇することが明らかになった。

加齢に伴うMRIの変化と超微形態構造の変化との間に明らかな対応は明らかではないが、脳内水分含量と密接な関係があることが判明した。今後中枢神経の神経線維の髄鞘化との関係を明らかにする必要がある。昨年度の研究で明らかとなった中大脳動脈結紮に伴う脳梗塞の大きさにおける性差の要因を明らかにするため、脳虚血発生後の細胞障害性脳浮腫の経時的変化をMRIにて検討した。雄および卵巣摘出雌ラットでは、脳虚血作成後虚血病巣が経時的に増大して行くのに比べ、雌ラットでは次第に縮小する傾向があることが判明した。脳灌流画像による脳虚血領域の変化についても、雄および卵巣摘出雌ラットでは経時的に増大して行くのに比べ、雌ラットでは次第に縮小する傾向があることが判明した。すなわち脳虚血penumbraにおける脳血流維持作用が卵巣機能を有する雌において優れていることが判明した。加齢およびエストロゲンが脳機能に与える影響に関しては、放射状迷路によるラット記名力テストにて検討した。迷路における餌獲得までに生じるエラーの回数を比較すると、卵巣摘出雌ラットに比較し、女性ホルモン補充卵巣摘出雌ラットではエラーの減少が早い傾向が認められた。またスコポラミンによる一過性健忘は、女性ホルモン補充卵巣摘出雌ラットでは有意に少なく、女性ホルモンが記名力低下を阻止する作用があることが判明した。1.加齢、発達に伴う脳内水分含有量と4-7Tesla実験用MRIを用いた脳組織でのMRIのパラメータ_の推移とを比較検討するため水分含有量の指標である比重の測定と組織標本の検討を行った。横緩和時間拡散と比重より求めた脳内水分含有量は発達と共に上昇し両者の相関を認めた。拡散異方向性は加齢に伴い上昇したが、上昇の時期は組織学的なミエリン鞘の発達と一致し中枢神経線維の髄鞘化の過程が明らかとなった。
強相関伝導系の結晶育成

本重点領域研究「強相関伝導系の物理」がスタートして早くも四年が経過し終了時期となった。この間、結晶育成班は重い電子系の示す特異物性(異方的非BCS超伝導Upt_3,UPd_2Al_3,メタ磁性転移物質CeRu_2Si_2、近藤半導体CeNiSn)に焦点を当て、純良単結晶を育成しそれらが示す特異物性の発現機構を追求する研究を精力的に推進してきた。試料の純良化が進むにつれて、出現する特異性は際だったものとなり、その理解度は飛躍的に前進した。中でも、UPt_3が奇バリティのp-波超伝導であること(大阪大理)が物性評価班との組織的な共同研究によって明らかにされ、これまで世界に遅れをとっていた研究領域を払拭した感がある。さらに非磁性CeRu_2Si_2の示すメタ磁性転移は、f電子が遍歴する重い電子状態からf電子が局在する状態への状態変化に起源していることが明らかにされた。また、典型的な近藤半導体CeNiSn,YbB_<12>の単結晶(広大理)が育成され、近藤半導体は伝導電子とf電子の混成による異方的エネルギーギャップ形成に起源するもので、その理解度も飛躍的に向上した。以上のように、本重点領域研究において、極めて質の高い純良単結晶育成技術が確立できたことは、物性評価技術の向上とともに特筆に値する。一方、新物質探索に関しては、重い電子系の示す異方的非BCS超伝導の発見には至っていないが、興味深い様々な新物質が開発されてきた。主な成果は、高圧下で出現するノン・フェルミ液体Ce_7Ni_3(広大理)、近藤半導体CeRhAs,Ce_3Sb_4Pt_3(東北大理)、低次元相関物質CePdAs,CePdSbやCeMg_2Ni_9,PrMg_2Ni_9(広大総合科、東北大)、四重極秩序物質Ce_3Pd_<20>Ge_6(東大物性研)、UNiSn(広大理)、異方的超伝導CeCo_2(都立大理)、Ybを含む重い電子系物質YbCu_5(京大工)、圧力誘起強磁性TmTe(東北大理)などが挙げられる。これらは、さらに純良単結晶化によって本質的な理解に近づける努力が必要である。このように、新物質を目指した物質開発研究によって、本重点領域研究はさらにその裾野を拡げる事ができたと総括できる。平成6年度、(1)新物質探索グループは、新しい側面をもつ重い電子系超伝導の発見を第一目標とし、3d強相関電子系の中に近藤半導体を見出す事やこれまでにない新しい基底状態を示す重い電子系物質を目指して、各大学で独自な発想のもとに物質探索を進めてきた。

現在、環境整備が整い本格的な物質探索が始まった段階であり、特筆すべき新物質の発見には至っていないが、広島大藤井らによって新しい超伝導体ThNi_2B_2C(T_C=7K)や東大物性研の石川らによって新しい非磁性ヘビーフェルミオン化合物CeFeGe,,Ce_3Pd_<20>Si_6などが発見されている。一方(2)結晶育成グループは、典型物質として、メタ磁性転移化合物CeRu_2Si_2,UPt_3、異方的非BCS超伝導体UPt_3,UPd_2Al_3および近藤半導体CeNiSn,CeRhSbを取り上げ、純良単結晶を育成してきた。CeRu_2Si_2,UPt_3およびUPd_2Al_3については、大阪大大貫、富山県立大前沢、東北大小松原らによって、それぞれ、単結晶の育成および固相電解法による純良化が試みられた。その結果、CeRu_2Si_2は主要フェルミ-面からのド・ハ-ス・ファン・アルフェン効果(dHvA効果)が広い角度、磁場範囲で観測されるようになり、有効質量の磁場依存が次第に明らかになってきた。UPt_3は残留抵抗比が500を越える試料が得られるようになってきた。その結果、これまで観測できなっかったc軸方向のdHvA効果(シグマ、タウ-ブランチ)が観測されるまでになった。又、UPd_2Al_3については、主要フェルミ-面のdHvA効果が観測される程度に純良化が進んでいる。しかし、重い電子系を特徴づけるド・ハ-ス・ブランチを観測するには至っていない。更なる純良化が必要である。近藤半導体CeNiSn,CeRhSbについても、結晶の純良化が進むにつれて、電気抵抗の半導体的増加は弱くなるといった奇妙な結果が得られ、伝導現象は益々複雑化する様相を示している。本質的な振る舞いをみるには、今後さらに純良化への努力が必要である。平成7年度は、平成6年度に引き続き、(1)新物質探索グループが、重い電子系や価数揺動系の中に、特異な物性(異方的非BCS超伝導、メタ磁性転移、金属-非金属転移など)を示す典型物質の発見やこれまでにない新しい基底状態を示す物質の開発を目指して、物質探索を行ってきた。これまでに、f-電子を含まないが特異な物性を示す超伝導体ThNi_2B_2C(T_c=7K)の発見、メタ磁性転位を示す重い電子系(CeNi_2Ge_2(H_c42T at 4.2K)やメタ磁性転移価数揺動系EuPd_2Si_2(H_c=70T at 4.2K)の発見、フェルミ面上にエネルギー・ギャップ(Δ=140K)をもつ価数揺動半導体(CeRhAsの発見など特筆すべき成果がえられた。さらに、Γ_8を基底状態とする特異な近藤格子系化合物Ce_3Pd_<20>Ge_6(T_N=0.7K,四重極モーメントがオーダーする温度T_c=1.2K)や何ら秩序を示さない重い電子系物質CeFeGe_3、CeCoC_2およびUFe_3Si_8の発見があった。しかし、新しい側面をもつ異方的非BCS超伝導体の発見には未だ至っていない。一方、(2)単結晶育成グループは、典型物質のさらなる高純度化を目指して、UPt_3、UPd_2Al_3、UNi_2Al_3、CeCo_2、CeRu_2、CeRu_2Si_2、CeNiSn、CeRhSbなどの単結晶の育成および超高真空中での固相電界法やフローティング・ゾーン法による純良化が試みられた。その結果、UPt_3は残留抵抗比が500を越える試料が得られるようになり、重い電子系超伝導の発現機構の解明を目指して、系統的・多面的な物性研究が、精力的に進められている。UPd_2Al_3およびUNi_2Al_3は基底状態で、超伝導と反強磁性が共存した重い電子系物質であるが、これまでの努力によって、UPd_2Al_3についてはdHVA-効果が広い角度範囲で観測できる程の結晶の純良化に成功しており、系統的な研究が行われている。最近、UNi_2Al_3単結晶の育成にも成功し、これから物性評価が始まる。フェルミ面上にエネルギーギャップをもつCeNiSnおよびCeRhSbについても、結晶の純良が上がると、電気抵抗は半導体から半金属的な振る舞いへと変わって来た。
代数多様体の整数論の研究

代数的整数のなす環の上で定義された代数多様体を研究するのが目標だった。そのためには、まずその多様体を双有理変換によってより自然なモデルにとりかえる事が重要になる。与えられた多様体が整数環の上で1次元のときは、古典的な極小モデルの理論が既にありこれによって標準モデルを作る事ができた。川又はこれを高次元の場合に拡張することを試み、多様体が整数環上2次元で半安定退化をもつ場合に証明に成功した。そこでは、複素数体上の3次元多様体との類似が役にたち、最近の3次元多様体論の成果が使われた。複素数体上の場合では強力なコホモロジー群の消滅定理があるが、整数環上ではこれが使えないところに困難があった。更に、川又は正規交差をもつ多様体から出発して、これを特異ファイバーに持つ半安定退化族を構成する問題を考え、対数的変形の理論を作り上げた。たとえば、退化したK3曲面は常に半安定退化族の特異ファイバーとして実現できる事を示した。代数多様体を研究するときに最もよく使われるのがコホモロジー論である。斎藤はL進コホモロジー群の行列式が定める1次元のガロア表現について研究し、定数係数の場合はそれに対応する2次拡大の表示を得、また係数つきの場合はヤコビ和の定める代数的ヘッケ指標で表されることを示した。整数環上の代数多様体に対してゼータ関数という解析関数が定義されるが、これが元の多様体の代数的な性質と不思議な具合に関係しているらしいと予想されている。黒川は多重ゼータ関数や多重三角関数を研究し、セルバーグのゼータ関数のガンマ因子の計算やゼータ関数の特殊値の表示等を得た。数論的代数幾何の大きな主題である,種々のゼ-タ関数に関して,加藤,黒川,斎藤は次のような結果を得た。加藤は,P進Hodge理論と関係させて,HasseーWeilゼ-タ関数の岩沢理論を一般に定式化した。そしてそれに関連して,LubinーTate形式群のexplicit reciprocity lawを一般化して,それをHecke L関数と関係づけることや,楕円曲線のゼ-タ関数の値をP進Hodge理論からとらえることで,MordellーWeil群の有限性についてのKolyvaginの定理の別証と部分的一般化を得た。また,黒川は多重ゼ-タ関数を考察し,特に多重三角関数を研究し,セルバ-グゼ-タ関数のガンマ因子を多重ガンマ関数で表わすことや,絶対値なしのKroneckerの極限公式を得た。黒川の研究はManinやDeningerに大きな影響を与えた。そして,絶対モチ-フ等の理念が現実化しつつある。斎藤は,HasseーWeilゼ-タ関数の局所定数を,相対的Oーcycle群の中の標準Oーcycleと結びつける公式を得た。代数多様体の分類について,川又はAbundance予想を証明し,3次元代数多様体の分類はここに一つの結着をみた。川又や中山の,代数多様体の分類理論を,数論と結びつけることは,これからの課題である。この他,中村による,代数体上の代数多様体の基本群(絶対ガロア群の作用を付す)による特徴づけの研究の進展,加藤による,形式群をそのDindonne加群で特徴づける定理の証明など,代数多様体の数論への貢献がおこなわれた。代数的整数のなす環の上で定義された代数多様体の整数論を研究するのが目標だった。

川又はこれを高次元の場合に拡張することを試み、多様体が整数環上2次元で半安定退化をもつ場合に証明に成功した。そこでは、複素数体上の3次元多様体との類似が役にたち、最近の3次元多様体論の成果が使われた。複素数体上の場合では強力なコホモロジー群の消滅定理があるが、整数環上ではこれが使えないところに困難があった。更に、川又は正規交差をもつ多様体から出発して、これを特異ファイバーに持つ半安定退化族を構成する問題を考え、対数的変形の理論を作り上げた。たとえば、退化したK3曲面は常に半安定退化族の特異ファイバーとして実現できる事を示した。代数多様体を研究するときに最もよく使われるのがコホモロジー論である。斎藤はL進コホモロジー群の行列式が定める1次元のガロア表現について研究し、定数係数の場合はそれに対応する2次拡大の表示を得、また係数つきの場合はヤコビ和の定める代数的ヘッケ指標で表されることを示した。整数環上の代数多様体に対してゼータ関数という解析関数が定義されるが、これが元の多様体の代数的な性質と不思議な具合に関係しているらしいと予想されている。黒川は多重ゼータ関数や多重三角関係を研究し、セルバーグのゼータ関数のガンマ因子の計算やゼータ関数の特殊植の表示等を得た。
大乗涅槃経(中層)の研究

紀元後3-4世紀には現在のかたちへと編纂されたとみられる大部の大乗経典<大乗浬槃経>は、成立の順序において古層、中層、新層にほぼ三等分割されるとともに、そこには初期大乗仏教から中期大乗仏教にかけての歴史的変容の過程が現れている。今回の2年にわたる研究では、この三部分のうち中層部分についての文献学的解明を行った。加えて、ブッダゴーサ(5世紀、スリランカ)の「経典解釈法」を適用した論の展開をなしていることが注目され、経典の形成発展が、前時代のさまざまな要素を総合しながら進められることが明らかである。それらは(1)自身の意図によって説かれた教説(atmadhiasaya)、(2)他者の意図・希望に沿って展開された教説(paradhyasaya)、(3)質問の力によって引き起こされた教説(prcchavasika)、(4)具体的事件を契機として説かれた教説(arthotpattika)という4つに分類される。浬槃経(中層)の膨大な分量は、これらの4つの教説の形式に従っている。これまで注目されてきた仏の行為を世間に従った仮の姿と見る説、解脱の様相をさまざまに具体的な比喩に託す説は、いずれも(4)具体的な事件を契機として説かれた教説に含まれる。浬槃経の中層部は古層部にたいする経典解釈部分にあたり、そこにおいては、世界を超えた存在である仏が、具体的できごととしてあらわれ、かっ、言語表現によって現れてくるという、一貫した解釈学的態度がとられている。大乗涅槃経は3-4世紀には制作されていたとみなされる大部の大乗経典であり、成立の順序において古層、中層、新層にほぼ三等分割されるとともに、そこには初期大乗仏教から中期大乗仏教にかけての歴史的変容の過程があらわれている。現存する資料として大乗涅槃経は中央アジアから発見されたサンスクリット語写本、5世紀に中国で翻訳された二つの漢訳(曇無讖訳、法顕訳)、10世紀に翻訳されたチベット訳という系統のことなるテクストが存在する。今回の研究はそのうち中層部分について文献学的に詳細な解明をほどこすことを目的とする。申請者はこれまで初期大乗に属する大乗涅槃経(古層)について文献学的解明をすすめ、すでにその成果を公表した(『蔵文和訳・大乗涅槃経1』山喜房仏書林,1993)。本研究はそれにつづくものである。今年度は、大乗涅槃経のチベット訳のテクスト校訂を進め、Peking, Derge, Stogの全体を入力した。すでに一部の専門研究者にはこの成果のレヴューを求めて公開している。さらにNarthan版を校合中である。18年度には全体を公開する予定である。また上述の二漢訳との対照も進めており、比較対照テクストをほぼ完成させることができた。しかし、今回の成果は、これらの文献研究の成果を、これまでの長期にわたる大乗経典の形成過程についての研究成果の蓄積を含め、ヨーロッパにおけるアジア研究の拠点である、ロンドン大学SOASにおいて、10回の講義を通して集中的に発表ができた点にある。これによって本研究の意義は、世界的に周知されることになった。課題とした大乗涅槃経は3-4世紀には編纂されたとみられる大部の大乗経典であるが、いちどきに制作されたものではなく、成立の順序において古層、中層、新層にほぼ三等分割されるとともに、そこには初期大乗仏教から中期大乗仏教にかけての歴史的変容の過程が現れている。今回の研究では、この三部分のうち中層部分についての詳細な文献学的解明を行った。大乗涅槃経には中央アジアから発見されたサンスクリット語写本、5世紀に中国で翻訳された二つの漢訳、10世紀に訳されたチベット訳という系統の異なる翻訳が存在する。

今回の研究においては、このテクストのうち中層部分にかんしてチベット訳からの和訳を試み、それを基準としながら、同一テクスト内における三部分の異層間の差異、異訳テクスト間の差異、他の仏典との関係、という三点に留意しながら、詳細な注をほどこす作業を行った。(ただし、この成果については、チベット訳の批判的校訂テクストを出版したのちに公表する予定である。)この翻訳の完成作業は、現存するチベット訳から実質的にサンスクリット原典を復元する作業に等しい部分がかなりの割合を占める。これによってサンスクリットが散逸した貴重な仏典が古代インドの文脈において復活するとともに、今日までの仏教におけるさまざまな文献学的研究の成果が反映される。それはたんに邦訳としてひろく便宜を提供するのみならず、経典研究のためのささやかな工具書としての役割を果たすだろう。この中層部分は三昧を主題とする経典であるVimalakirtinirdesa, Suramgamasamadhisutra,さらに大衆部系統の『内蔵百宝経』Lokanuvartanasutraなどと深い関係を持ち、かっ新層に現れる如来象思想への橋渡しをする重要な部分である。加えて、ブッダゴーサの経典解釈法を適用した論の展開をなしていることも明らであり、経典の形成発展が、前時代のさまざまな要素を総合しながら進められることが明らかとなった。
小・中学校の情報発信基地化を支援する学習成果の電子メディア化出前教室の実践

本研究では、実践に必要な情報機器を大学側から学校現場に持参し、通常の授業スケジュールを圧迫することなく、児童生徒による「学習成果の電子メディア化の支援」を行う「出前パソコン室」と、ビデオ機器を用いる「ビデオ化出前教室」を実践し、その教育的意義を検証した。(1)「総合的な学習」の実践の支援:2002年度はじまる小中学校において「総合的な学習」の実践では、児童生徒の学習成果を広く公開することが求められる。本研究で実践した総合的学習の電子メディア化出前教室に対して児童生徒から好意的な評価を得た。(2)学習成果の電子メディア化の教育的意義:□電子メディア化された学習成果を学級内や学校内での公開したり、保護者や地域への公開が容易に行える。学習成果を電子メディア化することによって、教材の管理が容易になり、また、次の学習活動の教材として過去の学習成果の容易になる。□学習成果の記録保存がこれからの学校教育では重要になる。学習成果の電子メディア化は学習者が自分自身の学習活動を振り返ったり、自己評価する上で貴重な資料(「電子ポートフォリオ」)となる。このように「学習成果の電子メディア化出前教室」は、積極的に学習成果の公開を目指す学校や教師の要望に応えるものであることが明らかにされた。特に「情報機器を用いた指導に自信がない」「情報機器の整備が不十分であったり、旧式である」などの理由で、学習成果発信を諦めている教師が、学校外部からのサポートにより、学習成果を手軽に地域や全国・各地に発信できるようになり、地域住民の学校教育への関心を高めるなどの教育的支援機能があるとの結論を得た。21世紀では「受信型(受動的)学習」よりも児童生徒の学習成果を他者・社会にむけて発信・伝達をする「発信型(能動的)学習」が重視される学校に移行するという発想から、学習成果の電子メディア化を希望する授業担当者や学校からの要請に応じて、学外講師(出前講師)が学校や学級に電子メディア化に必要な携帯型情報教育機器セットを持参して出向き、児童生徒による学習成果の電子メディア(ビデオ化、ホームページ化)を支援する携帯性と操作性に優れた「学習成果のビデオ化とホームページ化支援システム」の開発が行われた。1)学習成果のビデオ化支援システムの開発学習成果ビデオ化システムとして研究代表者(1986)が開発したビデオ接写システム(Video Close-up System,ViCS)を改良した携帯性、操作性を高めた改造型ビデオ接写システム2000及び「学習成果ビデオ化マニュアル」の作成と改造型ビデオ接写システム2000を用いた「学習成果のビデオ化講座」を現職教諭を対象にした出前授業を試行して有効性、実用性が検証された。2)学習成果のホームページ化支援システムの開発「ホームページ化出前教室」では、初心者がホームページ作成が行いやすいようにページのテンプレートを作成したり、講師の支援技法について検討した。ノートパソコンにサンプルページをインストールし、三重県下の学校において、生徒や教職員を対象とした出前教室を数回実施した。学校現場では、「総合的な学習」の実践が課題となっており、出前教室で作成されたページも「地域」「環境」をテーマとしたページが多く、出前での学習支援は好意的に受け入れられた。(2)学習成果の電子メディア化の教育的意義:

1)電子メディア化された学習成果を学級内や学校内での公開したり、保護者や地域への公開が容易に行える。学習成果を電子メディア化することによって、教材の管理が容易になり、また、次の学習活動の教材として過去の学習成果の容易になる。2)学習成果の記録保存がこれからの学校教育では重要になる。学習成果の電子メディア化は学習者が自分自身の学習活動を振り返ったり、自己評価する上で貴重な資料(「電子ポートフォリオ」)となる。このように「学習成果の電子メディア化出前教室」は、積極的に学習成果の公開を目指す学校や教師の要望に応えるものであることが明らかにされた。特に「情報機器を用いた指導に自信がない」「情報機器の整備が不十分であったり、旧式である」などの理由で、学習成果発信を諦めている教師が、学校外部からのサポートにより、学習成果を手軽に地域や全国・各地に発信できるようになり、地域住民の学校教育への関心を高めるなどの教育的支援機能があるとの結論を得た。
高選択的有機化学反応の基礎となる反応活性錯体の構造研究

様々な高選択的有機化学反応の鍵を握る活性錯体の各成分間の溶液中での相互作用を,^1H-NMRを中心とするスペクトル的手法により詳細に調べた結果,以下の新しい知見を得た。1.膜電位変化を生起する活性錯体カリックス[6]アレーンの疎水性ヘキサエステル誘導体を含むPVC担持液膜のドーパミン類に対する選択的な膜電位変化は,ゲストの芳香環部分がホストの内孔に取り込まれることによる非極性部分の立体構造の識別に基づくものであることを,^1H-NMR研究により明らかとした。2.発癌プロモーター活性を生起する活性錯体TPAタイプの発癌プロモーターであるテレオシジンの新規モデル化合物として,一連のインドラクタム類及びベンゾラクタム類を合成し,それらの溶液構造を^1H-NMRにより詳細に検討することにより,受容体タンパク質との錯体形成に関与する立体配座はtwist型に近いことを明らかにした。3.チリウムエノラートに対する不斉反応を生起する活性錯体^6Li-及び^<15>N-NMRを用いた詳細な研究により,不斉脱プロトン化反応においてキラルリチウムアミドとLiClとの1:1mixed aggregateにより高選択性が生起されることを明らかにした。不斉Darzens反応における会合種の構造についても検討し,不斉誘起機構を解明するための基礎知見を得た。4.触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応を生起する活性錯体キラルなビナフチルリガンドBINAPを配位子とするPd錯体を用いた不斉Heck反応及び不斉アルドール反応について,高選択性を与える活性錯体の構造を^1H-及び^<31>P-NMRにより明らかとした。5.生体類似の触媒的酸化反応を生起する活性錯体Ruポルフィリン錯体による酸の存在下での2,6-二置換ピリジンN-オキシドを酸素源とした不活性アルカンや芳香族化合物に対する触媒的酸化反応の活性種の構造を、^1H-NMR等により示した。様々な高選択的有機化学反応の鍵を握る反応活性錯体を形成する各成分間の相互作用を詳細に検討した結果,以下のような知見を得た。(1)カリックス[6]アレン誘導体とドーパミンとの相互作用において,ゲストのベンゼン環部分がカリックス[6]アレンの内孔に取り込まれた包接錯体が生成することが明らかとなった。(2)含フッ素キラルリチウムアミドを用いた不斉アルキル化反応において,単量体型のLi錯体の優先的生成が高い不斉誘起のために重要であることが示された。(3)発癌プロモーターであるテレオシジンのモデル化合物を用いた検討により,九員環部分のC-5位の絶対配置がレセプターとの結合に重要な役割を果たすことが示された。(4)変異原性アントラキノンであるlucidinの核酸塩基との反応生成物の解析の結果,lucidinのエキソメチレン体が活性親電子剤として反応する可能性が示唆された。(5)(+)-Vernolepinの不斉全合成の鍵段階である不斉Heck反応において,ピナコールまたは酢酸カリウムの添加によりキラルPd(0)錯体の触媒活性が保持される機構が明らかとなった。(6)Ruポルフィリン-2,6-二置換N-オキシド系によるアルカン等の酸化が,ハロゲン化物イオンの存在により促進されることが示された。

様々な高選択的有機化学反応の鍵を握る反応活性錯体を形成する各成分間の相互作用を詳細に検討した結果,以下のような知見を得た。(1)四級アンモニウム塩類を含むPVC担持液膜が水溶液中の非解離型フェノール類により膜電位変化を起こす原因が,四級アンモニウム塩と非解離型フェノールとの間の安定な1:1錯体の形成,及びそれに続くイオン対の生成に伴う水相へのプロトン放出であることが示された。(2)キラルな多座アミンによるリチウムエノラートの不斉反応において形成されるキラルな活性錯体の構造に関する基礎知見を,^6Li,^<15>Nを含むNMRを用いた総合的検討により得た。(3)発癌プロモーターであるテレオシジンの新規モデル化合物として,特定の立体配座をとりうる一連のベンゾラクタム類を合成し,twist形が活性立体配座であることを明らかにした。(4)Costusspeciosusのメタノール抽出液から単離された8種類のステロイドグリコシドの構造を,回転フレームOverhauser効果による検討を含む^<13>C-NMRにより明らかとした。(5)キラルPd(II)エノラートを経由する不斉アルドール反応が,カチオン性のキラルPd(II)錯体に基質がO-エノラートとして配位した活性錯体を経て進行することが明らかとなった。(6)Ruポルフィリン-2,6-二置換N-オキシド系が,酸の存在下で芳香族化合物のヒドロキシ化を経て,キノンへの酸化を選択的に触媒することを明らかにした。
筋腱動態からみた筋疲労に対する協働筋の機能的役割:様々な負荷強度での検討

本研究は、筋疲労を伴う持続的な関節トルク発揮において協働筋が発揮トルクを維持する方略を、発揮トルクレベルごとに明らかにすることを目的とした。低強度課題においては、協働筋各筋が交互に断続的な活動を行う(活動交替)ことで発揮トルクを維持する方略が観察された。一方、中強度課題では、一部の筋が比較的高い活動水準を維持しつつ、開始初期に低い筋活動水準を示した他の筋が活動水準を高めることによって発揮トルクを維持することが明らかとなった。身体運動や筋力発揮によって骨格筋の力発揮能力が減衰することを筋疲労という。身体運動は複数の筋(協働筋)が張力を発揮することによって発現する。それゆえ、人間の筋疲労の機序を解明するためには、協働筋毎に筋疲労を定量する必要がある。1990年代より、Bモード超音波法によって観察される筋線維および腱組織の長さ変化(筋腱動態)は筋の発揮する張力と関連した動態を示すことが確認されている。そこで、本研究では、様々な負荷強度で生じた筋疲労時の協働筋の筋腱動態を検討することによって、協働筋各筋の張力変化を定量し、筋疲労に対する協働筋の機能的役割について明らかにすることを目的とした。24年度は、中強度の筋力発揮によって生じる筋疲労時の筋腱動態を検討した。対象部位は足関節底屈筋である下腿三頭筋とした。被験者は最大筋力の40%レベルをできるだけ持続する課題を実施した。その際、腓腹筋内側頭(MG)およびヒラメ筋(SOL)の筋腱動態および筋電図を観察した。その結果、筋電図上では、初期の筋活動水準が低い筋の筋活動が時間経過に伴い増加した。一方、MG、SOLの筋腱動態に有意な変化は見られなかった。これらの結果から、中強度の場合、協働筋間で初期の筋活動水準が低い筋の神経活動を高めることで各筋の張力を一定に保つことが明らかとなった。23年度は、ごく低強度の運動による筋疲労を検討しており、中強度の結果とは異なり、協働筋間で疲労した筋の張力を疲労していない筋が補うことが解明された。以上のように、本研究の結果、筋疲労に対する協働筋の働きは実施する運動強度によって異なることが明らかとなった。つまり、ごく低強度の運動によって生じる筋疲労は、協働筋間で疲労した筋の張力を疲労していない筋が補い、中強度の運動では、協働筋の中で筋活動水準の低い筋の神経活動を高めることで各筋発揮する張力を一定に保つことが明らかとなった。そこで、本研究では、筋疲労時の協働筋の筋腱動態を検討することによって、協働筋各筋の張力変化を定量し、筋疲労に対する協働筋の機能的役割について明らかにすることを目的とした。23年度はごく低強度の筋力発揮によって生じる筋疲労時の筋腱動態を検討した。被験者は最大筋力の5%レベルを1時間持続する課題を実施した。その結果、MGの筋束が短縮しSOLの筋束が弛緩する区間とSOLの筋束が短縮しMGの筋束が弛緩する区間がランダムに発現することが明らかとなった。これは、筋電図で観察されていた活動交代といわれる現象と一致するものであった。つまり、できるだけ協働筋各筋の疲労を少なくして一定の筋力発揮を維持するために、協働筋で交互に力を発揮する仕組みが働いているといえる。これまでは、筋電図の活動でしか確認することができなかったが、今回初めて力を発揮している筋線維の動態を観察し、筋疲労を最小限にするために協働筋間で力の調節が行われていることが明らかとなった。23年度の実験は2つを予定していたが、1つの実験しか実施できなかった。この点については、24年度に持越して実施する予定である。23年度は、ごく低強度の力発揮による筋疲労に対する協働筋の筋腱動態を定量し、筋腱動態から協働筋の力の調節機構の一端を明らかにしたことは重要な知見であったと感じている。しかしながら、この成果を学術雑誌へ投稿することができていないため、できるだけ早急に論文として発表したい。低強度および中強度での筋疲労に対する協働筋の機能的役割についての実験を終えていないため、これらの実験を終了させる。

具体的な実験内容については次のとおりである。被験者は健常な成人男性20名程度とする。はじめに、下腿三頭筋に表面筋電図用の電極を貼付し、各筋の筋腱が撮像できる位置に超音波プローブを貼付する。次に、筋力計を用いて、被験者の足関節底屈動作の等尺性随意最大筋力を測定する。その後、5秒間かけてランプ状に安静時から最大努力まで力を発揮し(ランプ施行)、力と筋腱動態の関係を記録する。作業課題として、最大筋力の40%をできる限り維持する作業課題を行う。作業課題中の表面筋電図および筋腱動態を記録する。課題終了後、ランプ施行を実施した後、最大筋力を測定する。2週間後、60%課題を同様の手順で実施する。得られたデータは、作業課題を実施できた時間を100%とし、20%ごとに区分けし、各区間の筋電図および筋腱動態を分析対象とする。表面筋電図は全波整流した後、振幅の平均値を各筋ごとに算出する。筋腱動態は、抽出した画像を画像解析ソフトを用いて、筋束長および腱伸長を計測する。各筋の筋電図および筋腱動態の経時変化をグラフ化し、ランプ施行で得られた力と筋腱動態の関係から、筋疲労時の協働筋各筋の筋張力を推定する。以上の実験結果は、国内学会にて発表し、学術雑誌への論文作成・投稿を行う予定である。実験に参加する約20名の被験者への謝礼として約12万円(1回3000円:時給1000円×2回×20名)、実験を補助してもらう検者への謝礼として、約18万円(1回9000円:時給1500円×10日×2名)を使用する予定である。国内学会への発表のため、大会参加費や学会費および旅費として約10万円を使用する。その他に、筋電図用電極、超音波装置用ジェル、電極やプローブ固定用のサージカルテープ・アンダーラップなどの消耗品代として、約6万円使用する予定である。最後に、通信費、関連分野の論文・書籍への代金として約4万円を使用する予定である。
強誘電性液晶セグメントで機能化されたミクロスフェアの創製とその応用技術開発

強誘電性液晶素子を外殻に導入した電場応答機能を有する超緩慢徐放性マイクロカプセルを開発し、その物性を様々な角度から定性的、定量的に評価した。本研究の場合、カプセル外殻を多重構造化し、カプセル外殻の多孔質部を塞ぐことがマイクロカプセルの特徴の一つといえる。つまり、有機溶媒中にセバコイルクロライドとトリメソイルクロリドを他の重合性のモノマー群と共に予め溶解させておき、次に、エチレンジァミン水溶液を連続相(水相)に滴下することで、O/W分散系(あるいはO/Wエマルション)を作成後、界面重合を行い、ナイロン膜を形成させた。引き続きその界面重合による膜の内側に強誘電性液晶モノマーとスチレン等のモノマーを用いて共重合させ、液晶性素子をカプセル外殻骨格に導入した(すなわち、カプセル外殻に液晶組織を自己組織化させたマイクロカプセルを調製)。本一連のプロセスにより二重構造(多重構造)外殻を有するマイクロカプセルの調製が可能となった。電場による徐放コントロールを評価するために徐放対象物質として電荷を有しない水溶性のゲスト(例えば、オクスプレノロール等の薬物)を利用し、マイクロカプセル中の芯物質交換には液中乾燥法を利用することで徐放物質を内包する電場応答性完全隔離型マイクロカプセルが調製可能であった。電場環境下における芯物質の徐放挙動を検討した結果、電場印可「あり」および「なし」で芯物質の徐放コントロールが可能であることを実証した。マイクロカプセルの外殻物質を構成する機能性素子が重要な役割を果たすことをこれまでの基礎的研究で明らかとしている。したがって、電場に応答するのに最適な強誘電性を有する液晶素子の設計・合成が重要となる。ここで合成するモノマーに要求される分子構造上の必要条件とは、電場に極めて鋭敏に応答し、相転移するようなメソゲン基(芳香環をエステル結合でつないだもの)を取り入れることである。さらに、モノマー末端に不斉を導入することにより、微弱な電場に対してさえも鋭敏な応答が可能となる。本年度は、これらの合成手法の高効率化を目指すとともに、生体適合性の付与も目的とした。強誘電性を有する液晶素子の設計・合成に際しては、積極的に分子軌道法を取り入れ、効果的かつ最適な液晶素子の開発に役立てることが可能となる。計算機化学のシュミレーションの結果より、生体適合性のある不斉構造を有する有機化合物を利用し、仕様用途に応じた外部刺激応答性(特に電場)のある官能基を組み込んだモノマーを合成できた。電場応答性と生体適合機能を兼ね備えた完全隔離型マイクロカプセルを調製し、その物性を様々な角度から定性的・定量的に評価した。生体適合性を有する強誘電性液晶モノマーを用いて、in situ重合し、液晶性ポリマーを外殻骨格とするマイクロカプセルを調製した。イソオクタン溶媒に重合開始剤と共に液晶モノマーを溶解させて水中に液滴として懸濁させ、80°Cに保つと液滴内でin situ重合が生じ約2時間で多孔質ポリマーで被覆されたマイクロカプセルを得た。ここでは、界面重合を用いてこの多孔質部を塞ぐに示す手法を採用した。イソオクタンにセバコイルクロライドを他のモノマーと共に予め溶解させておき、前述のin situ重合を終了させた。次に、エチレンジアミン水溶液を連続相(水相)に滴下することで界面重合を行い、ナイロン膜で多孔質部を塞ぐことで芯物質を内包する電場応答性完全隔離型マイクロカプセルが調製可能となった。ホモジナイザーで有機相を水相に分散させ、種々の操作条件下(液晶モノマー濃度、架橋剤濃度、開始剤濃度、分散相分率等)において、上記手法で外部隔離型マイクロカプセルを得た。

強誘電性液晶モノマーとスチレン等のモノマーを用いてin situ重合し、液晶性素子を外殻骨格に導入することで自己組織化させたマイクロカプセルを調製した。すなわち、イソオクタン溶媒に重合開始剤と共に液晶モノマーとスチレン等のモノマーを溶解させて水中に液滴として懸濁させ、80°Cに保つと液滴内でin situ重合が生じ、多孔質ポリマーで被覆されたマイクロカプセルを得ることができた。本研究の場合、界面重合を行った後、この多孔質部を塞ぐことがマイクロカプセルの特徴の一つといえる。つまり、イソオクタン中にセバコイルクロライドを他の重合性のモノマー群と共に予め溶解させておき、前述のin situ重合を終了させた。次に、エチレンジアミン水溶液を連続相(水相)に滴下することで界面重合を行い、ナイロン膜で多孔質部を塞ぐことが可能となった。電場による徐放コントロールを評価するために徐放対象物質として電荷を有しない水溶性のゲスト(糖類や薬物)を利用し、マイクロカプセル中の芯物質交換には液中乾燥法を利用することで徐放物質を内包する電場応答性完全隔離型マイクロカプセルが調製可能であった。電場環境下における芯物質の徐放挙動を検討した結果、電場印可「あり」および「なし」で芯物質の徐放コントロールが可能であることを実証した。