hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
国際人権条約における一般的救済確保義務の研究

欧州人権条約制度では、条約締約国は、人権裁判所判決により指示された一般的救済の国内的履行に努めている。しかしそれは、締約国が一般的救済を国家責任法からの帰結として位置づけているとは言い難く、人権裁判所および欧州評議会閣僚委員会による判決履行監視の強化によるものである。国連人権諸条約下での一般的救済については、人権条約体の勧告に対する締約国の対応にはかなりの温度差がある。したがって、国家の一般的救済確保は、何らかの共通の法的根拠を伴うものというよりは、判決(決定)の法的拘束力の有無、そしてその履行を強制化する機関の存在にあると考察した。欧州人権条約体制の下では、パイロット判決手続の導入や、欧州評議会閣僚委員会および欧州人権裁判所による、欧州人権裁判所判決の履行監視が一層強化されている。閣僚委員会による判決履行についての審査状況や締約国との協議状況を、決議などの資料をもとに検討した結果、欧州人権条約締約国は、人権裁判所判決により指示された一般的救済の国内的履行に最大限の努力を払っていることが明らかになった。しかし締約国が一般的救済を、国家責任法からの帰結として位置づけているとは結論づけられず、人権裁判所および欧州評議会閣僚委員会との間の、協力・(むしろ)緊張関係に基づく状況であると思料する。他方、国連人権諸条約下での一般的救済については、人権条約体の勧告に対する締約国の対応にかなりの温度差がある。現時点では、国家の一般的救済確保義務は、何らかの共通の法的根拠を伴うものというよりは、判決(決定)の法的拘束力の有無、そしてその判決(決定)履行を強制化する機関の存在に依ると考察した。平成23年度においては、まず欧州人権条約上の実行を素材として、欧州人権裁判所(以下、「人権裁判所」)の判決履行に関する欧州評議会閣僚委員会における対応について、その報告書や会議録などから調査を行った。また国際法及び憲法の研究者によって構成されている欧州人権裁判所判例研究会において、複数回の報告を自ら行うとともに、他の報告者の報告を聴取することにより、欧州人権条約締約国が、人権裁判所判決により指示された一般的救済を、国内的に実施しようと極力試みていることが明らかになった。しかしそのことは、現状においては、締約国が具体的な条約規定に基づく国家の義務として認識していると結論づけるまでには至らず、締約国と人権裁判所や欧州評議会閣僚委員会との間の協力・信頼関係に基づくものであると推測される。現地調査として、ヘルシンキ大学法学部ERIC CASTREN国際法・人権研究所及び欧州人権裁判所を訪問した。ヘルシンキ大学では、「第24回国際法夏季セミナー」に出席する機会をとらえ、フィンランドの人権裁判所判決への対応状況について、学識者からの聞き取りを行った。人権裁判所では、条約締約国における判決履行状況について、関係者への聞き取りと、同裁判所図書館における関係資料の収集を行った。条約実施機関による一般的救済措置の指示(判決や勧告)の状況については、日本において予定していた予備調査を遂行している。とりわけ欧州人権裁判所におけるパイロット手続の状況、人権裁判所の判決による一般的救済措置の要請状況及び締約国による履行状況については、各種統計や資料が豊富に作成されており、またそれらの資料は比較的容易に入手できる環境にあったため、資料を基にした検討・分析作業は進展があった。現地調査については、欧州人権裁判所や一部条約締約国への聞き取りは行うことができたが、国連人権条約機関については、先方関係者の都合により、平成23年度に予定・実施した先述の1回の現地調査においては予定を組み込むことができず、平成24年度に行うこととなった。研究の中間状況については、欧州人権裁判所判例研究会などでの複数の研究会報告を行った。平成23年度の研究をもとに、条約実施期間から人権侵害に対する救済手段として一般的救済を多く命じられている締約国を見つけ、その中から特に一般的救済の履行率が低い国を抽出する。当該締約国(現時点ではイギリスを候補として検討)の政府関係者へのインタヴューを試み、何を一般的救済義務の根拠と考えるか、また何が実際の当該義務の履行に対する障害となっているかなどの聞き取り調査を行う予定である。また調査対象とする締約国(イギリスなど)における専門家(大学研究者)からも、その知見の提供や助言を得る機会を獲得したい。前述の今後の研究の推進方策を実行するために、1回の調査・資料収集のための外国旅費と、1回の成果発表のための外国旅費としての使用を予定している。あわせて、日本国内における人権法あるいは国際法関係の研究会において、積極的に研究状況の報告を行うための国内旅費を計上する。また研究関連の図書・資料(国連人権諸条約や欧州人権条約の実施状況に関するもの)などの購入に充てるとともに、研究成果の発表のために、英文校閲費用や論文別刷印刷費用なども予定している。
変形性膝関節症の骨棘形成後期におけるパールカン機能解析

変形性膝関節症(膝OA)の骨棘は,滑膜間葉系細胞が内軟骨性骨化に類似した過程を辿り形成されるが,その機序の理解は十分ではない.ヘパラン硫酸プロテオグリカンのパールカンは,軟骨や滑膜に存在し,軟骨形成に必須の細胞外基質である.本研究では,関節軟骨辺縁の滑膜に発現するパールカンの欠損により,骨棘形成が,その早期過程と同様後期でも抑制されることを示し,滑膜のパールカンが骨棘形成の全過程において促進的に機能することを示した.変形性膝関節症(膝OA)の骨棘は,滑膜間葉系細胞が内軟骨性骨化に類似した過程を辿り形成されるが,その機序の理解は十分ではない.ヘパラン硫酸プロテオグリカンのパールカンは,軟骨や滑膜に存在し,軟骨形成に必須の細胞外基質である.本研究では,関節軟骨辺縁の滑膜に発現するパールカンの欠損により,骨棘形成が,その早期過程と同様後期でも抑制されることを示し,滑膜のパールカンが骨棘形成の全過程において促進的に機能することを示した.変形性膝関節症(膝OA)の骨棘は,関節軟骨辺縁近傍の滑膜に存在する間葉系幹細胞が成長軟骨の内軟骨骨化に類似し,軟骨そして骨へと分化し発生する.しかし,その分子レベルの機序は多くが不明である.パールカンは,軟骨や滑膜の細胞外基質に存在するヘパラン硫酸プロテオグリカンであり,細胞増殖や成長因子そして細胞と受容体との結合など,細胞機能全般の保全に必須の分子である.しかし,膝OAにおける機能解析は進んでいない.本研究は,膝OAの骨棘形成に焦点を絞り,その中でも特に後期の血管侵入過程に着目し,関節軟骨辺縁の滑膜に発現するパールカンによる骨棘形成中期・後期の病態解明の研究を行っている.25年度は,主にin vivoの解析を中心とし,骨棘内でのパールカンの機能について解析を行った.関節内では軟骨にのみパールカンを発現し,滑膜にはパールカンを発現しないマウス(Hspg2-/-Tg)と同腹のパールカンワイルドマウス(Hspg2+/+Tg)を対象マウスを用いて実験を行った.形態学Hspg2-/-Tg的解析により,コントロールマウスでは骨棘は8週・12週と成長する一方,Hspg2-/-Tgマウスでは骨棘は成長しなかった.コントロールマウスでは骨棘内の軟骨細胞の細胞周囲にパールカンの発現が整列して見られたが,Hspg2-/-Tgマウスではその発現は低くかった.この結果をもとに骨棘形成の分子生物学的機構の解析を26年度も継続する.変形性膝関節症(膝OA)の骨棘は,近年患者のADL低下と関連することが明らかとなった病態である.それは,関節軟骨辺縁近傍の滑膜に存在する間葉系幹細胞が成長軟骨の内軟骨性骨化と類似した過程を経て,軟骨そして骨へと分化し形成される.しかし,その分子レベルの機序は多くが不明である.パールカンは,軟骨や滑膜の細胞外基質に存在するヘパラン硫酸プロテオグリカンであり,細胞増殖や成長因子そして細胞と受容体との結合など,細胞機能全般の保全に必須の分子である.本研究では,膝OAの骨棘形成後期の病態解明に焦点を絞り,関節軟骨辺縁の滑膜に発現するパールカンの機能解析を行った.平成25年度にはマウス膝OAモデルの骨棘をin vivoで解析し,滑膜のパールカンが欠損すると骨棘分化過程後期における骨棘サイズと成熟度が障害された.平成26年度は,その分子機序をin vitroにて解析した.関節内ではパールカンが軟骨にのみ発現し滑膜では発現しないマウス(Hspg2-/-Tg)を用い,同腹の野生型マウスを対照とした. Hspg2-/-Tg及び対照マウスから採取した初代滑膜培養細胞を,3次元培養を用いて軟骨分化誘導を行った.対照群では軟骨の主成分である2型コラーゲンの培養後期2週間後の発現は,培養72時間後に比し,有意に増加したのに対し,Hspg2-/-Tg滑膜細胞では,培養後期2週間後は72時間後に比し増加したものの,対照群と比べ発現が低かった.さらに,VEGF(血管内皮細胞増殖因子)は,対照滑膜細胞では培養後期2週後において,72時間後に比べ明らかな発現の上昇を認たのに対し, Hspg2-/-Tg滑膜細胞では,その発現が72時間後でも2週間後でも認められなかった.以上から,滑膜に発現するパールカンは,膝OA発症時に滑膜に存在する間葉系幹細胞から発生する骨棘の形成過程後期においても,促進的に機能することが強く示唆された.変形性関節症25年度に予定していた骨棘の分子生物学的解析の実験進行に遅れを生じているため。in vivoでの骨棘の分子生物学的解析を25年度の結果をもとにすすめ,当初予定していた26年の計画である滑膜培養細胞より3次元培養を行い,軟骨分化およびその後の骨分化に関して,形態学的および分子生物学的解析し,パールカンの機能を明らかにする.また、前駆軟骨細胞とヒト滑膜細胞にパールカン遺伝子を導入して解析を行い,パールカンの発現量等による制御について解析する.これまでの遅れは新たな手技の修得に時間を取られたためであり,今年度分の実験の方法は修得済みであり今後の研究の進行は計画どおりできると考えられる.25年度分の実験に遅れが生じたため,その予算使用にも遅れが生じ,次年度使用額が生じた。

今年度の実験計画は25年度の実験計画の遅れを取り戻せるように現在も進めており,当初予定していた25年度分のin vivo実験および26年度分のin vitro実験にて予算を使用する予定である。
アルカリ金属熱発電(AMTEC)におけるβ"-アルミナの安定性に関する研究

1.実験β"-アルミナ固体電解質ペレット上にTiC電極膜を作製し,750°C,電流密度,通電時間をそれぞれ変化させて,Na蒸気中で通電を行った.電圧電流(V-I)特性,交流インピーダンス特性を測定し,β"-アルミナ(BASE)の抵抗変化を調べた.また,通電前後におけるβ"-アルミナペレットを走査型電子顕微鏡(SEM),X線回折により分析した.2.結果及び考察アルカリ金属熱発電(AMTEC)作動温度750°Cで電流密度5,1.5,1A/cm^2で通電を行い,BASEの抵抗がそれぞれ,2,18,100時間後に急激に変化した時点で通電を終了した.通電後,BASEは破壊していた.この結果より,電流密度が高いほど短い通電時間,通電電気量でBASEに破壊が生じることがわかった.通電後のBASEの断面には,Naイオンが入って行く側(Na流入側)に黒く着色した層が確認できた.この層をSEM観察したところ,黒化していない部分と構造が異なり,微粒化していた.X線回折による分析ではβ"-アルミナ相に変化はみられなかった.電流密度1A/cm^2では,28時間経過時には,黒化層は確認できなかったが,50時間経過時には部分的に黒化層が生成していた.100時間経過後には約660μmの厚さの黒化層が確認できた.電流密度1.5A/cm^2では18時間経過時の黒化層の厚さは230μmであり,電流密度が増加したときには,早く黒化することがわかった.また,黒化層のビッカース微小硬度測定を行ったところ,黒化していない層と比較して硬度が低くなっていることがわかった.本研究より,750°CでBASEに通電を行うと通電時間が増加するに従い,黒化層がNa流入側に形成され最終的にはBASEの破壊にいたることがわかった.また,高い電流密度になるほど劣化が早くなることがわかった.1.実験β"-アルミナ固体電解質ペレット上にTiC電極膜を作製し,750°C,電流密度,通電時間をそれぞれ変化させて,Na蒸気中で通電を行った.電圧電流(V-I)特性,交流インピーダンス特性を測定し,β"-アルミナ(BASE)の抵抗変化を調べた.また,通電前後におけるβ"-アルミナペレットを走査型電子顕微鏡(SEM),X線回折により分析した.2.結果及び考察アルカリ金属熱発電(AMTEC)作動温度750°Cで電流密度5,1.5,1A/cm^2で通電を行い,BASEの抵抗がそれぞれ,2,18,100時間後に急激に変化した時点で通電を終了した.通電後,BASEは破壊していた.この結果より,電流密度が高いほど短い通電時間,通電電気量でBASEに破壊が生じることがわかった.通電後のBASEの断面には,Naイオンが入って行く側(Na流入側)に黒く着色した層が確認できた.この層をSEM観察したところ,黒化していない部分と構造が異なり,微粒化していた.X線回折による分析ではβ"-アルミナ相に変化はみられなかった.電流密度1A/cm^2では,28時間経過時には,黒化層は確認できなかったが,50時間経過時には部分的に黒化層が生成していた.100時間経過後には約660μmの厚さの黒化層が確認できた.電流密度1.5A/cm^2では18時間経過時の黒化層の厚さは230μmであり,電流密度が増加したときには,早く黒化することがわかった.また,黒化層のビッカース微小硬度測定を行ったところ,黒化していない層と比較して硬度が低くなっていることがわかった.本研究より,750°CでBASEに通電を行うと通電時間が増加するに従い,黒化層がNa流入側に形成され最終的にはBASEの破壊にいたることがわかった.また,高い電流密度になるほど劣化が早くなることがわかった.
Alcadein代謝物β-Alcの生成機構とアルツハイマー病診断マーカーへの応用

アルツハイマー病(AD)は認知症の大部分を占める神経疾患であるが、発症原因は未知な部分が多く、また確実な早期診断法、根本的な治療法は確立されていない。AD発症に関与すると考えられているAβは、APPから二段階の切断によって産生・分泌されるが、このAPPと複合体を形成する分子としてAlcadein(Alc)を単離・同定した。AlcはAlcα、Alcβ、Alcγというファミリー分子により構成されているおり、APPと同様に二段階の切断を受けることによりAβ様ペプチドであるβ-Alc(p3-Alcと改称した)を細胞外に分泌する。これまでに培養細胞を用いた実験よりp3-Alcが生体内におけるAβ42/40の産生比率の変化を反映しうる分子としてADの早期診断マーカーとなる可能性があることを示してきた。本年度、私はヒト生体内でのp3-Alcの切断様式を調べるために、AD患者の脳脊髄液中におけるp3-AlcαのIP-MS解析をおこなった。その結果、AD患者においてp3-AlcαとAβは、コントロール群や他の神経疾患患者とは異なった相関傾向にあることを示し、AD患者ではγセクレターゼ機能異常があることを示唆した。また、p3-Alcβ・のγセクレター切断サイトがことなるペプチドをそれぞれ断端特異的に定量可能なsELISAの系を作成した。これを用いて、PS1に遺伝子変異を持つ家族性アルツハイマー病家系のヒトのCSF中のp3-Alcβの定量を行い、γセクレターゼ切断サイトが異なるペプチドの比率を求めたところ、培養細胞と同様にその比率が変化していることを明らかとした。使用したCSFはAD発症前のヒトのサンプルであったことから、p3-AlcはAD発症前のγセクレターゼの機能変化をとらえることができるペプチドであることが示唆され、ADの新規バイオマーカーとして有用である可能性があることがわかった。AD発症に関与すると考えられているAβは、APPから二段階の切断によって産生・分泌されるが、このAPPとアダプタータンパク質を介して複合体を形成する分子としてAlcadein(Alc)を単離・同定した。AlcはAlcα、Alcβ、Alcγというファミリー分子により構成されているおり、またAPPと同様に二段階の切断を受けることによりAβ様ペプチドであるβ-Alc(p3-Alcと改称した)を細胞外に分泌することが明らかとなっている。これまでに培養細胞を用いた実験よりp3-Alcα、p3-Alcβが生体内におけるAβ42/40の産生比率の変化を反映しうる分子としてADの早期診断マーカーとなる可能性があることを示してきた。本年度、私はAlcγから分泌されるp3-Alcγの解析を行うためにまず抗体を作成し、これ用いて、培養細胞を用いたMALDI TOF/MS解析により、p3-Alcγの一次構造を決定、さらに、p3-Alcα、p3-Alcβと同様にPresenilinl変異体を発現した細胞において、C末の切断サイトの異なる分子種の産生比率が変化し、p3-AlcγもAβ42/40の産生比率の変化を反映しうることを示した。また、ヒト脳脊髄液においても、p3-Alcγが分泌されていることを明らかとした。次に、ヒト生体内でのp3-Alcの切断様式を調べるために、AD患者の脳脊髄液中におけるp3-AlcαのMALDI TOF/MS解析をおこなった。その結果、AD患者においては、コントロール群や他の神経疾患患者とは異なったp3-Alcαの切断様式を示す傾向にあることを示し、AD患者ではγセクレターゼ機能異常があることを示唆した。

使用したCSFはAD発症前のヒトのサンプルであったことから、p3-AlcはAD発症前のγセクレターゼの機能変化をとらえることができるペプチドであることが示唆され、ADの新規バイオマーカーとして有用である可能性があることがわかった。
物質の破壊の動的安定性についての基礎理論

1.破壊のダイナミクスに対して非常に重要な役割を果たしている、固体表面波について、表面張力と粘弾性が競合する場合について、理論的に解析しさらに数値シュミレーションを行なった。その結果、表面張力が弾性ストレスよりも大きい場合には、表面波の境界条件を満たすような運動方程式の解が存在しないことが示された。表面張力が弾性ストレスよりも大きいような状況は、通常の固体では考えにくいが、ゲルのような粘弾性体では実現し、今回得られた結果からそのような物質の中を走る亀裂のダイナミクスは、通常のものとは大きく異なることが予想される。2.亀裂進展のダイナミクスの安定性に対する、亀裂線に平行な自由度の影響を、計算機シミュレーションによって調べた。従来、亀裂線に垂直な平面内の自由度の影響は、シミュレーションや解析的理論によって調べられてきた。その結果、直線進行解が、低速では安定、高速では不安定になって枝分かれ等が発生することが知られていた。今回、亀裂線に平行な自由度を簡単な質点とバネのモデルによってシミュレーションした結果、垂直な場合とは反対に亀裂線がまっすぐなまま進むような解は低速では不安定、高速では安定になることが分かった。3.亀裂が進行する際に、後方で破断面が再癒着する場合について調べた。地殻の断層に沿って進行する地震による破壊などは、この様な状況に相当し、破壊はパルス状になって伝播してゆく。連続体近似の下で、2次元弾性体中を進行するモードIII亀裂の場合については、以前に求めていたWiener-Hopf解を実空間に書き換えることによって、この様な状況に対応する解を書き下すことができた。この解の性質を調べることによって、以下のことが分かった。(1)連続体近似でストレスが発散しないために、亀裂先端部には分子間力の働く領域を仮定する必要があるが、再癒着点付近ではそのような領域が必要ない。(2)再癒着しない時には亀裂の進展速度は散逸によって決まっていたが、再癒着のある場合には再癒着の条件が進展速度に大きな影響がある。(3)再癒着までの全変位は、無限遠で外部から課した変位の程度となる。(4)開放された弾性エネルギーは破断面を作るために必要な表面エネルギーに等しい。1.破壊のダイナミクスに対して非常に重要な役割を果たしている、固体表面波について、表面張力と粘弾性が競合する場合について、理論的に解析しさらに数値シミュレーションを行なった。表面張力が弾性ストレスよりも大きいような状況は、通常の固体では考えにくいが、ゲルのような粘弾性体では実現し、今回得られた結果から、そのような物質の中を走る亀裂のダイナミクスは、通常のものとは大きく異なることが予想される。

今回、亀裂線に平行な自由度を簡単な質点とバネのモデルによってシミュレーションした結果、垂直な場合とは反対に、亀裂線がまっすぐなまま進むような解は、低速では不安定、高速では安定になることが分かった。亀裂が進行する際に、後方で破断面が再癒着する場合について調べた。地殻の断層に沿って進行する地震による破壊などは、この様な状況に相当し、破壊はパルス状になって伝播してゆく。連続体近似の下で、2次元弾性体中を進行するモードIII亀裂の場合については、以前に求めていたWiener-Hopf解を実空間に書き換えることによって、この様な状況に対応する解を書き下すことができた。この解の性質を調べることによって、以下のことが分かった。1.連続体近似でストレスが発散しないために、亀裂先端部には分子間力の働く領域を仮定する必要があるが、再癒着点付近ではそのような領域が必要ない。2.再癒着しない時には亀裂の進展速度は散逸によって決まっていたが、再癒着のある場合には再癒着の条件が進展速度に大きな影響がある。3.再癒着までの全変位は、無限遠で外部から課した変位の程度となる。4.開放された弾性エネルギーは破断面を作るために必要な表面エネルギーに等しい。
イネ初期胚発生で発現するホメオボックス遺伝子HOS13の機能解析

植物は、受精卵からだけでなく分化した細胞からも脱分化を経て完全な個体を形成するが、その遺伝的制御機構は分子レベルではほとんど明らかにされていない。本研究の目的は、球状胚で強く発現し器官分化が見られる直前から発現が見られなくなったイネのKN1型ホメオボックス遺伝子HOS13の胚発生における機能を明らかにすることである。まず、カリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーターを用いてHOS13をセンス方向およびアンチセンス方向に発現するコンストラクトをイネに導入した。しかし、いずれも何ら異常は見られなかった。それに対し、シュートメリステムで特異的に発現するKNI型ホメオボックス遺伝子OSH1、OSH15、OSH71を過剰発現させた場合、正常な再分化が阻害され、未分化なまま増殖を続けた。また、アンチセンスを発現するコンストラクトを導入した場合には、葉に形態異常が見られた。これらのKN1型ホメオボックス遺伝子がコードするホメオドメインは非常によく保存されているが、HOS13では動物も含めて全てのホメオドメインに例外なく保存されているアミノ酸が他のアミノ酸に置換されている。このアミノ酸はDNAへの結合に重要であることが知られている。従って、H0S13はこの1アミノ酸の置換を引き起こす変異のため機能を失った遺伝子であるか、あるいは他のKN1型ホメオボックス遺伝子とは大きく異なった機能を持つ遺伝子に変化したと推定された。本研究の目的は、球状胚で強く発現し器官分化が見られる直前から発現が見られなくなったイネのHOS13遺伝子の胚発生における機能と発現制御を明らかにすることである。まずHOS13-のゲノムクローンを単離しプロモーター領域の塩基配列を決定した。その結果、特徴的な配列として酵母のホメオドメインタンパク質MATa1/α2の結合配列が見られた。そこでHOS13プロモーター-GUSキメラ遺伝子、およびMATa1/α2結合配列を欠失したキメラ遺伝子を作成し、イネに導入した。現在形質転換イネを育成中である。またカリフラワーモザイクウィルス35Sプロモーターを用いてHOS13をセンス方向およびアンチセンス方向に発現するコンストラクトを導入したが、いずれも今のところ異常は見られていない。一方、シュートメリステムの形成・維持で機能していると考えられているイネホメオボックス遺伝子OSH1を過剰発現させたところ、正常な再分化が阻害され、未分化なまま増殖を続けた。この形質転換カルスでは他のイネホメオボックス遺伝子HOS3、HOS16の発現が見られたがHOS13の発現は見られなかった。胚発生過程ではOSH1、HOS3、HOS16はシュートメリステムで発現が見られるのに対し、HOS13はシュートメリステムが分化する前の球状胚で発現が見られる。これらのことはHOS13は構造はよく似ているものの他のホメオボックス遺伝子とは大きく異なる発現制御を受けていることを示している。また、HOS13はOSH1の極めて近傍(約20kb)に座乗することが分かった。
大型建設機械の転倒防止に関する地盤養生および簡易地盤調査法に関する研究

大型建設機械の設置時には、転倒防止の目的で敷鉄板の敷設が義務づけられているが、機械の接地圧を効果的に分散するための敷設方法等については不明確であった。さらに、地盤の支持力を迅速に求める方法がないため、設置の安全性を経験的に判断せざるを得ない状況であった。本研究では、敷鉄板の敷設方法に関する研究と簡易地盤調査法に関する研究を行った。その結果、敷鉄板の敷設を工夫することによって地盤の強度が著しく向上することが明らかになった。また、本研究で検討した簡易地盤調査法は、既存の地盤調査法の結果と大きな差はなく、これまで1地点に約5時間を要していた試験を20分程度で実施することが可能となった。(1)敷鉄板の敷設効果に関する研究:敷鉄板の敷設効果を調べるために、敷板模型を作製し、模型地盤に対して載荷実験を実施した。荷重を分散するために有効な敷設方法に関する基礎的な実験を行った。あらかじめ基準となる荷重を設定し、載荷試験において最も沈下量の少ない敷板の敷設方法を検討した。また、敷鉄板模型については大きさの異なる2種類の模型を作製し、スケール効果の影響について調査を行った。(2)地盤支持力を求めるための簡易地盤調査法に関する研究:建設会社の協力を得て、国内2箇所で現場実験を行った。従来の試験法である平板載荷試験と、本研究が提案する簡易地盤調査法の結果を比較するとともに、載荷速度が支持力に与える影響について調査した。載荷速度の影響を調査した結果、1mm/secと5mm/secでは、地盤の支持力特性に大きな差がないことがわかった。また、細粒分を含む砂質土および礫分を含む砂質土において、同種の比較を行った結果、両試料とも変位速度依存性がないことを確認した。(1)敷板の敷設効果に関する研究:敷板の平面的な敷設効果を調べるために、敷板模型を用いて敷設方法を変えた載荷実験を設置した。敷板の敷設については、基本的に2枚重ねとし、下部の敷板を3種類の敷設方法で設置して、上部の敷板の位置を変えて設置した。上部敷板の端部に載荷した結果の比較から、適切な敷設方法が明らかになった。(2)地盤支持力を求めるための簡易地盤調査法に関する研究:労働安全衛生総合研究所が有する実大規模実験施設にて、関東ロームを用いて高さ1mの盛土を造成して、従来の試験法である平板載荷試験(PLT)と本研究が提案する高速平板載荷試験(高速PLT)を行い、両者の結果を比較した。PLTは荷重を58段階で一定の荷重(30分保持)を与えるのに対して、高速PLTでは、PLTと同じ機材を使用して、手動式油圧ジャッキの操作ハンドルをなるべく一定速度(1ストロークあたり1020秒程度)となるようにして荷重を与えるものである。PLTでは、1地点の計測に3時間5時間を要するのに対して、高速PLTでは約20分程度で実験を行うことが可能となる。両方法による載荷応力qと沈下量sの関係を比較すると、PLT(従来法)では、各載荷段階でクリープ変形が生じていたのに対して、高速PLTでは、各ストローク毎に応力緩和現象(リラクゼーション)が確認され、結果的には高速PLTのq-s関係はPLTの約1.5倍の値であった。このように、載荷方法の違いにより差が生じた原因として、地盤材料の粘性による変位速度依存性の影響が考えられる。関東ロームは粘着力が強く、その影響が顕著に現れたものと推察された。この値は地盤材料の粘性特性に変化するものと考えられるが、高速PLTの結果に当該数値を安全率として導入することにより、簡易な試験から地盤支持力を迅速かつ精度良く評価できる可能性が示唆された。(1)地盤支持力を求めるための簡易試験法に関する研究地盤の支持力を計測するための従来の試験法である平板載荷試験(PLT)と本研究が提案する高速平板載荷試験(高速PLT)および現場地耐力試験(BCT)について、地下水が試験結果に与える影響について検討を行った。これらの試験方法の違いは、PLTの載荷方法は荷重制御(1段階30分、58段階)であり、1地点の計測に35時間の時間を要する。それに対して、高速PLTやBCTの載荷方法は変位制御(5mm/分)であり、1地点の計測を20分程度で行うことができる。しかしながら、載荷の速度が異なるため、地下水の影響により試験結果に影響を与えることが懸念された。実験では、PLTとBCTを実施して結果の比較を行った。当該試験箇所はN値5以下の軟弱なシルト地盤であり、地下水位は地表面下1.3mであった。BCTでは、変位速度を1mm/minと5mm/minで試験を行った。試験結果を比較した結果、すべての結果に有意な差はなく、本研究で提案する試験法の範囲では、変位速度の違いが試験結果に与える影響は極めて小さいことがわかった。(2)敷鉄板による地盤の仮設補強に関する研究敷鉄板の平面的な敷設効果を明らかにするために、1/25スケールの敷鉄板模型を用いて、敷設方法を変えて載荷実験を行った。敷鉄板の敷設方法は全11ケースであり、移動荷重を模擬した荷重を付与した。試験の結果から、敷鉄板の敷設方法の違いにより支持力が大きく異なり、重ね敷きの方法を工夫することにより、1枚敷きに比べ地盤の強度が約3倍に増加することが明らかになった。

このことから、敷鉄板の敷設方法を工夫することによって、作業時の安全性が大きく向上することが明らかになった。大型建設機械の設置時には、転倒防止の目的で敷鉄板の敷設が義務づけられているが、機械の接地圧を効果的に分散するための敷設方法等については不明確であった。さらに、地盤の支持力を迅速に求める方法がないため、設置の安全性を経験的に判断せざるを得ない状況であった。本研究では、敷鉄板の敷設方法に関する研究と簡易地盤調査法に関する研究を行った。その結果、敷鉄板の敷設を工夫することによって地盤の強度が著しく向上することが明らかになった。また、本研究で検討した簡易地盤調査法は、既存の地盤調査法の結果と大きな差はなく、これまで1地点に約5時間を要していた試験を20分程度で実施することが可能となった。敷鉄板の敷設効果に関する研究及び簡易地盤調査法に関する研究ともに、おおむね計画通りに研究が進められている。社会安全(1)敷鉄板の敷設効果に関する研究前年度に得られた成果を踏まえて、データの蓄積を行い妥当性を評価する。比較的入手可能な異形棒鋼等と敷板を併用した沈下防止対策について検討を行う。(2)支持力を求めるための簡易地盤調査法に関する研究手動式油圧ポンプによる載荷では、変位速度が一定とならず、結果がやや高くなることが明らかとなったため、適切な載荷スピードについて検討を行う。敷鉄板の敷設効果に関する研究及び簡易地盤調査法に関する研究ともに、計画通りに研究が進められている。実大規模の実験を行う費用を見込んでいたが、建設会社の協力により建築現場にて想定していた実験を行うことができた。(1)敷鉄板の敷設効果に関する研究初年度に得られた成果を踏まえ、実際の地盤材料を用いて模型地盤を作製して、載荷実験を実施する。荷重分散に適切な敷設方法を明らかにする。(2)支持力試験を求めるための簡易地盤調査法に関する研究本研究では、載荷装置に手動式油圧ポンプの使用を想定している。手動による載荷は、変位速度が一定ではないため、その影響が試験結果に与える影響を調査する。形式の異なる載荷ジャッキや100kN以上の容量を有するロードセルを購入して、試験装置の改良を行う予定である。敷鉄板モデルの製作にあたり、予定より安く製作することができたため。解析用PCの購入資金の一部として使用する予定である。
新世代治療抗体分野を切り拓く汎用的抗体多特異性化プロセスの開発

本研究では、モノクローナル抗体でありながら2つ目の特異性を人為的に付加させた二特異性抗体の取得プロセスの開発を目指した。抗ヒト上皮増殖因子受容体抗体を基盤に、変異導入箇所や変異アミノ酸種、さらには結合活性の評価法も検討しつつ研究を進めた。結果、複数の変異導入ライブラリと標的抗原を強制的に発現させた動物細胞を用いた生細胞選択を行うことで、また酵素抗体法を用いて評価することで、他の増殖因子受容体にも結合活性を示すクローンの取得に成功した。さらに、他の二特異性抗体の取得を進めることで本プロセスの汎用性の検証も行った。EGFR/ErbB3二特異性抗体の創製を目指して、新規変異導入ライブラリの設計とFv添加型のオープンサンドウィッチ法の開発を進めた。まず抗EGFR抗体のVHに変異を導入したライブラリを提示したファージを調製後、ErbB3強制発現CHO細胞を用いた生細胞パニングを行った。配列解析の結果、濃縮クローンは得られなかったもののアミノ酸の出現頻度には偏りがみられたため、可溶性のFvを調製しフローサイトメトリーにより結合活性を評価したが、EGFRへの結合活性は担保していたもののErbB3への結合活性はみられなかった。変異導入箇所の拡大は、EGFRへの結合活性の喪失が懸念されるため、Fv添加型のオープンサンドウィッチ法の開発によるVLへの変異導入を試みた。本手法は、ファージに提示させたVLとFvを構成しているVLがドメインスワッピングにより入れ換わることを前提としているため、まずこのことを実証するために、検出用のペプチドタグを付加したVLと検出用のペプチドタグを含まないFvをそれぞれ個別に大腸菌発現系を用いて調製し、両者を混合後EGFRに対する結合活性の有無により交換反応を評価した。結果、混合比等を検討することで、効率的にドメインスワッピングを起こす条件を得ることに成功した。続いて、変異導入箇所を決定するために結晶構造を基に、溶媒表面に露出している残基を選抜した結果、14箇所が候補として挙げられた。しかしながら調製可能なライブラリ規模をはるかに越えてしまうため、バイナリーコードと名付けられたチロシンとセリンの2種のアミノ酸とVL中にもEGFRへの結合ホットスポットが存在する可能性を考慮して、バイナリーコードに野生型のアミノ酸を加えた3アミノ酸に絞ったライブラリの作製を試み、結果理論規模を担保させたライブラリの構築に成功した。今後、本ライブラリを用いた選択操作へと進める予定である。抗体医薬の併用は特にガン治療に於いて、安全性と治療効果を向上させることができるが、薬価の高さも大きな問題の1つであるため現実的ではない。本提案では、モノクローナル抗体に2つ目の特異性を付加させることで、併用投与と同等以上の効果を発揮する二特異性化抗体の開発を目指すと共に、申請者が開発してきた、二重特異性抗体と統合させることで、さらに付加価値の高い新世代治療抗体を創製することを目的としている。本年度は、前年度に引き続きEGFRとErbB3の両者に結合する二特異性抗体の創製を進めた。これまでに既存の抗EGFR抗体のVHへの変異導入では有望なクローンは得られなかったため、VLへの変異導入と選択を可能とするために、新たにFv添加型のオープンサンドウィッチ法を開発してきた。まず添加に用いるFvとして、以前単離したEGFRへの結合活性を高めた変異体を選抜し、大腸菌を用いて大量発現させ、精製を行った。続いて、前年度作製したライブラリA(変異導入箇所14、出現アミノ酸種3)に加えて、よりライブラリ規模を担保するため変異導入を10箇所に絞ったライブラリBを調製し、配列解析により多様性を確認した。選択操作は、これら2つのライブラリに加えて、既存のライブラリC(変異導入箇所3、出現アミノ酸種20)を用いて、ErbB3強制発現CHO細胞と正常なCHO細胞をそれぞれ利用した生細胞パニングにより進めた。今後、条件検討も行いつつ、ラウンドを重ねて選択操作を進め、すべてのライブラリに対して網羅的な配列解析を行い、濃縮クローンの単離、機能評価へと進める予定である。一方、取得した二特異性化抗体を用いた二重特異性抗体の作製に向けた基盤技術の整備に向けて、ヒト型化抗CD16抗体を用いたガン治療を目指した組換え抗体の作製と機能評価を行った。前年度に引き続きEGFRとErbB3の両者に結合する二特異性抗体の創製を進めた。

これまでに作製した抗EGFR抗体のVLに変異を導入したライブラリA(変異導入箇所14)、B(変異導入箇所10)、C(変異導入箇所3)を用いてErbB3強制発現CHO細胞を利用した選択操作を3ラウンド行った結果、ライブラリAのみ濃縮傾向がみられた。続いて、選択操作後のライブラリをそれぞれ大腸菌発現用ベクターに移し替えた後、配列解析を行ったところ、ライブラリAとCからはクローンの濃縮がみられた。各々大腸菌を形質転換後、菌体内上清画分を用いてフローサイトメトリーにより、ErbB3強制発現CHO細胞、EGFR強制発現CHO細胞、さらには正常なCHO細胞に対して結合活性評価を行った。結果、いずれも強い活性はみられなかったため、二特異性抗体の濃度がフローサイトメトリーで評価できる十分な量ではないと判断し、ELISAを用いた新たな評価系の確立を進めた。細胞の固定化条件等を検討した後、HRP標識した抗His-tag抗体を用いて検出を行うことで評価可能であることが示されたため、今後は本手法を用いて解析を進める予定である。一方、前年度までに作製した4種類の配向性が異なるヒト型化抗CD16抗体を用いた二重特異性抗体に関して、それぞれ細胞傷害活性を評価した。抗体医薬の併用は特にガン治療に於いて、安全性と治療効果を向上させることができるが、薬価の高さも大きな問題の1つであるため現実的ではない。本提案では、モノクローナル抗体に2つ目の特異性を付加させることで、併用投与と同等以上の効果を発揮する二特異性化抗体の開発を目指すと共に、申請者が開発してきた、二重特異性抗体と統合させることで、さらに付加価値の高い新世代治療抗体を創製することを目的としている。まずEGFRとErbB3の両者に結合する二特異性抗体に関して、評価系として有効であることが明らかになったELISA法により網羅的な結合活性評価を進めた。抗EGFR抗体のVLへの変異導入数が異なる3つのライブラリから得られたクローンを用いて、本来の標的抗原であるEGFRに対する結合評価を行ったところ、変異導入数が少ないライブラリほど結合を保持しているクローンが多くみられた。続いて、ErbB3に対する結合活性評価を行ったところ、変異導入箇所との相関はみられなかったものの結合を示すクローンがみられ、結果、いずれのライブラリからもEGFRとErbB3の両者に結合活性を示すクローンの単離に成功した。そこで、本プロセスの汎用性を示すため、EGFRとHER2の両者に結合する二特異性抗体の取得を、同様の条件および手法を用いて進めた。HER2を強制発現させたCHO細胞を用いて選択操作を行った後、ELISAにより結合活性を評価することで、両者に結合を示すクローンの取得に成功したが、クローンの濃縮等を示したライブラリは、EGFR/ErbB3二特異性抗体の取得の際とは傾向が異なっていたため、複数のコンセプトに基づくライブラリを準備することの重要性が示された。一方、ヒト型化抗CD16抗体を用いた二重特異性抗体に関して、がん細胞傷害活性と細胞を用いた架橋能評価の間には相関がみられるという知見が得られた。26年度が最終年度であるため、記入しない。
線虫C. elegansを用いたシナプスの構造変化メカニズムの分子遺伝学的解析

動物は周囲の環境の変化を的確に察知し、それに応答することで自らの生存の確保や子孫の維持をおこなう。このような精巧に出来た動物の応答行動の動作原理を解明するためには神経系をシステムとして網羅的に理解することが必須である。そして、神経系における情報処理のメカニズムが明らかとなることで、神経疾患に対する治療や創薬へとつながるなど医学的応用への期待も大きい。しかし、高等な動物では神経細胞(ニューロン)の数は非常に多く、その神経回路網における神経細胞同士の接続の組み合わせは天文学的な数値になり極めて複雑である。一方、個々の神経細胞の物理化学的性質をみてみると高等動物と単純な動物の間に差はあまりない。つまり、特定の行動を制御するシンプルな神経回路の機能を解明することで、複雑な神経機能の基本原理を明らかにすることができる可能性があると考えられる。線虫C. elegansは神経系がわずか302個の神経細胞により構成され、すべての神経細胞同士の接続が電子顕微鏡の連続切片像から再構築されているモデル動物である。そして、C. elegansは少数の神経細胞を駆使して高等動物と同様に様々な刺激に対する応答行動を示す。このような背景から、神経ネットワーク内での情報の伝達や処理の基本原理を明らかにするためには、透明な体とシンプルな神経系を持つモデル生物である線虫C. elegansを用いて、生きた個体の中でシナプスの動態を観察することが非常に重要であると申請者は考えた。平成24年度においては前年度から引き続き、生きた個体においてシナプスの動態の経時的な観察をおこなった。また、シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、行動テストを行い、定量的な解析をおこなった。平成24年度に実施した研究計画につき、(1)シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、行動テストを行い、定量的な解析を実施した。一方、(2)感覚情報を伝達する神経回路の生理学的活性の観察に関してはおこなうことができなかった。そのため、やや遅れていると評価した。廃止のため、特になし。動物は環境の変化を的確に察知し、それに応答することで自らの生存の確保や子孫の維持をおこなう。このような精巧に出来た応答行動の動作原理を解明するためには神経系をシステムとして網羅的に理解することが必須である。そして、神経系における情報処理のメカニズムが明らかとなることで、神経疾患に対する治療へとつながるなど医学への応用の期待も大きい。ところが、個々の神経細胞の物理化学的性質をみてみると高等動物と単純な動物の間に差はあまりない。つまり、特定の行動を制御するシンプルな神経回路の機能を解明することで、複雑な神経機能の基本原理を明らかにすることができると考えられる。線虫C.elegansは神経系がわずか302個の神経細胞により構成され、すべての神経細胞同士の接続が電子顕微鏡の連続切片像から再構築されているモデル動物である。そして、C.elegansは少数の神経細胞を駆使して高等動物と同様に様々な刺激に対する応答行動を示す。このような背景から、神経ネットワーク内での情報の伝達や処理の基本原理を明らかにするためには、透明な体とシンプルな神経系を持つモデル生物である線虫C.elegansを用いて、生きた個体の中でシナプスの動態を観察することが重要であると申請者は考えた。平成22年度においては、生きた個体の中でのシナプスの動態の観察をおこなうための、観察系の開発をおこなった。具体的には、感覚ニューロンのシナプスの可視化に向け、蛍光タンパク質を発現する形質転換体の線虫を現在、作成中である。また、既に作成された形質転換体について、シナプスの構造に関して共焦点顕微鏡を用いて観察し、条件付けの有無でのシナプスの形態変化を観察した。平成23年度においては、生きた個体の中でのシナプスの動態の観察をおこなった。また、シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、行動テストを行い、定量的な解析を実施中である。

動物は周囲の環境の変化を的確に察知し、それに応答することで自らの生存の確保や子孫の維持をおこなう。このような精巧に出来た動物の応答行動の動作原理を解明するためには神経系をシステムとして網羅的に理解することが必須である。そして、神経系における情報処理のメカニズムが明らかとなることで、神経疾患に対する治療や創薬へとつながるなど医学的応用への期待も大きい。しかし、高等な動物では神経細胞(ニューロン)の数は非常に多く、その神経回路網における神経細胞同士の接続の組み合わせは天文学的な数値になり極めて複雑である。一方、個々の神経細胞の物理化学的性質をみてみると高等動物と単純な動物の間に差はあまりない。つまり、特定の行動を制御するシンプルな神経回路の機能を解明することで、複雑な神経機能の基本原理を明らかにすることができる可能性があると考えられる。線虫C. elegansは神経系がわずか302個の神経細胞により構成され、すべての神経細胞同士の接続が電子顕微鏡の連続切片像から再構築されているモデル動物である。そして、C. elegansは少数の神経細胞を駆使して高等動物と同様に様々な刺激に対する応答行動を示す。このような背景から、神経ネットワーク内での情報の伝達や処理の基本原理を明らかにするためには、透明な体とシンプルな神経系を持つモデル生物である線虫C. elegansを用いて、生きた個体の中でシナプスの動態を観察することが非常に重要であると申請者は考えた。平成24年度においては前年度から引き続き、生きた個体においてシナプスの動態の経時的な観察をおこなった。また、シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、行動テストを行い、定量的な解析をおこなった。平成23年度に実施した研究計画につき、(1)生きた個体の中でのシナプスの動態の観察をおこなった。また、(2)シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、行動テストを行い、定量的な解析を実施中である。これらの実験を実行できたため、おおむね順調に進展していると評価した。平成24年度に実施した研究計画につき、(1)シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、行動テストを行い、定量的な解析を実施した。一方、(2)感覚情報を伝達する神経回路の生理学的活性の観察に関してはおこなうことができなかった。そのため、やや遅れていると評価した。平成24年度に実施をおこなう研究計画の予定については、(1)シナプスの動態と神経機能の関連を調べるために、さらに詳細な観察および行動テストを行う予定である。(2)野生型と比べて異常の見られる変異体などについても解析を行い、調節因子として機能する分子を特定する予定である。(3)感覚情報を伝達する神経回路の生理学的活性の変化などを観察する予定である。廃止のため、特になし。
ヒトヘルペスウイルス8(HHV-8)の病態と遺伝子発現

HHV-8は、カポジ肉腫組織から遺伝子断片がクローニングされたガンマヘルペスウイルス亜科に属するウイルスである。HHV-8のORF57遺伝子は潜伏感染から再活性化する際に初期遺伝子として発現する遺伝子であり、単純ヘルペスウイルスのICP27遺伝子と相同性があることから、転写後調節因子として他の遺伝子の発現調節に働くことが予想されているが、その詳細は明らかになっていない。そこでHHV-8 ORF57遺伝子の機能解析を行うために、ORF57にコードされているタンパク質に対する抗体を作成し、感染細胞内でのORF57の発現動態を確認するとともに、yeast two-hybrid法を用いてORF57タンパク質と細胞内で相互作用するタンパク質のクローニングを試みた。作成したORF57に対する抗体を用いて、HHV-8が潜伏感染したBC3細胞内でのORF57タンパク質の発現を調べた結果、潜伏感染状態ではほとんど発現が確認されていないのに対し、TPAで再活性化を誘導した24時間後には5割以上の細胞で発現が確認された。このことから、ORF57は再活性化によって発現が強く誘導されてくる遺伝子であるということが明らかになった。次に、yeast two-hybrid法を用いてORF57タンパク質と細胞内で相互作用するタンパク質のクローニングを試みた結果、11個の陽性クローンが得られた。その中で、細胞の持つ転写後調節因子であるpoly(rC)-binding protein (PCBP1)が、実際にORF57タンパク質と直接もしくは間接的に結合するということを、GST pull down法を用いて明らかにした。PCBP1はinternal robosome-entry site (IRES)依存的な翻訳調節に関係することが明らかになっていることから、この発現調節にORF57が関与するかを調べた結果、ORF57はPCBP1によるIRES依存的翻訳活性化をさらに増強する機能を持つことが明らかになった。以上の結果から、ORF57はウイルスの再活性化の際に発現が誘導された後、PCBP1と相互作用することによって、IRES依存的な翻訳調節を介して、転写後調節因子として様々な遺伝子の発現を調節しているということが明らかになった。
地球気候変動の指標としての円石藻類の利用に関する研究

海洋環境に豊富に生息し,炭素と硫黄循環に関連することが知られる円石藻および関連藻群の形態,遺伝子,生活史の多様性について,環境要因との関連性を併せて調査し,円石の形態変異と環境要因の間の相関を明らかにすることを目的として研究を実施した。研究期間中に得た主要な成果を以下に示す。2.円石藻の一種Calyptrosphaera sphaeroideaをモデルケースとして,生活史に関する詳細な調査を行い,ホロコッコリスステージとヘテロコッコリスステージの誘導条件の解明および両ステージおよび移行過程の詳細な観察を行うことができた。これらの結果について論文にまとめ,2003年3月に藻類の専門誌Journal of Phycologyに投稿した。
酸化チタン-金属ナノ粒子系材料が示す多色フォトクロミック現象の解析及びその応用

近年、我々は光触媒還元反応によりAgナノ粒子(AgNP)を担持させた褐色のナノポーラス酸化チタン(Ag-TiO_2)膜が、様々な色調の単色可視光照射により照射光とほぼ同様の色に着色し、紫外光照射により可逆的に元の褐色に戻すことができるといった多色フォトクロミズムを示すことを見出した。現在のところ、この発色機構にはプラズモン共鳴吸収により励起されたAgNPの電子が直接、あるいはTiO_2を介して酸素に奪われることでAgNPがAg^+に酸化される過程が重要であることは分かっているが、実際にAgNPが膜内でどのような形態変化を生起しているかは不明であった。そこで本研究では、Ag-TiO_2材料に関する詳細な反応機構解明と発色特性等の機能性の向上・制御という2つの観点から、AgNPをTiO_2単結晶表面上に光触媒析出させ、その単色可視光照射による形態変化をAFMにより直接的に観察することを目的とした。平成19年度は、フォトクロミック現象に対する相対湿度の影響について調べ、本現象にとってTiO_2単結晶表面上でのイオン伝導性が重要な役割を果たすことを明らかにした。これにより、本フォトクロミック現象が光電気化学的機構によるものであることが裏付けられた。また、これまでに得られた結果、及び知見を元に、光照射等の処理に工夫を加えることで(紫外光と可視光を同時に照射)、AgNPの形態をより明確に制御し、TiO_2単結晶上でもより鮮明な発色を得ることができた。これらは、当初に期待した以上の成果である。以上の結果に関して、国内外を問わず多くの学会にて発表しており、さらに英文誌にも投稿中(査読中)である。近年、当研究室において銀ナノ粒子(以後、Ag)を担持したアナターゼ型多孔質酸化チタン(TiO_2)膜が多色フォトクロミック特性を有することが見出された。これはTiO_2多孔膜孔内で様々な形態(サイズ・形状)を象ったAgそれぞれに特有な波長におけるプラズモン共鳴吸収、及びAgの光酸化還元反応(可視光照射によるAgからAg^+への酸化溶解、ならびに光触媒反応を利用したAgの再還元析出)に由来する現象と推察されている。本年度はこのAg担持酸化チタン(Ag-TiO_2)膜に関する詳細な反応機構解明と発色特性等の機能性の向上・制御という2つの観点から、これらを達成するために解決すべき課題の1つである「Ag1つ1つの光誘起変化における色情報(プラズモン共鳴吸収波長)と形態情報の双方を的確に捉え、それらの相関性を明らかにすること」を目的として研究を進めた。従来のAg-TiO_2膜ではTiO_2微粒子で構成される多孔質膜を用いていたため、主にその孔内で形成されるAgの直接観察は困難であった。そこで、本研究ではAgの観察の容易化を期待し、ルチル型TiO_2単結晶表面上にAgを光触媒析出させることで、原子間力顕微鏡(AFM)を用いたAgの光誘起形態変化の直接観察を試みた。また、この形態変化と吸光スペクトル変化とを対応づけてAgの形態とその共鳴吸収波長との相関性についての解析を行った。結果として、光照射により照射光波長付近の吸光度が選択的に減少する挙動が観測され、本系が従来系と同様に多色フォトクロミズムを発現すること、つまり、本材料の多色性はTiO_2の種類に由らず一般性の広い現象であることが明らかとなった。また、AFM像から光照射により確かにAgの形態が変化する様相を確認しており、現在はこの変化挙動の再現性を得ることに尽力している。近く、本研究結果に関して学会発表を行い、さらには英文誌へ投稿する予定である。近年、我々は光触媒還元反応によりAgナノ粒子(Ag NP)を担持させた褐色のナノポーラス酸化チタン(Ag-TiO_2)膜が、様々な色調の単色可視光照射により照射光とほぼ同様の色に着色し、紫外光照射により可逆的に元の褐色に戻すことができるといった多色フォトクロミズムを示すことを見出した。現在のところ、この発色機構にはプラズモン共鳴吸収により励起されたAg NPの電子が直接、あるいはTiO_2を介して酸素に奪われることでAg NPがAg^+に酸化される過程が重要であることは分かっているが、実際にAg NPが膜内でどのような形態変化を生起しているかは不明であった。そこで本研究では、Ag-Tio_2材料に関する詳細な反応機構解明と発色特性等の機能性の向上・制御という2つの観点から、Ag NPをTiO_2単結晶表面上に光触媒析出させ、その単色可視光照射による形態変化をAFMにより直接的に観察することを目的とした。昨年度に引き続き、本年度もAg NPの粒子サイズとプラズモン共鳴吸収波長との相関性を捉えることを中心として検討を行った。結果として、光照射前後における「粒子サイズ-共鳴波長」、「粒子数の増減-吸光度の増減」との間に定性的だが明らかな相関性が見られ、つまり、照射光の波長に依存して特定サイズのAg NPが形態変化を生起することが明らかになった。また、雰囲気制御下での光照射により、吸着水存在下でのみフォトクロミズムが生じることが分かった。これは吸着水がTiO_2表面におけるAg^+イオン伝導性を担っており、つまり、Ag NPとTiO_2との間の電気化学的な電子授受反応が本系の多色フォトクロミズムにとって必要不可欠であることが明らかとなった。