hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小規模汚水処理施設の窒素除去の高度化に関する研究

湖沼法の制定以後、小規模処理施設に対する窒素・リンに規制がかけられた。それに準拠して接触曝気方式は、処理水循環方式による窒素除去方法を採用し、対応してきた。しかし、この方法は特に水温の低下する冬季の窒素除去性能が低下することが分かった。そこで、昨年度に処理水循環方式とは異なる方法で窒素除去の実験を試みた。その中で、硝化は水温が13°C以上あれば90%進行することが分かった。そのことを踏まえ、平成7年度は脱窒を進めるための方法を中心に検討を行った。脱窒方法は、水田土壌を染め込ませたスポンジを円形ネットに巻いて、水田土壌中の脱窒菌と電極から発生する水素を水素供与体として利用しようというものである。実験の結果、既設の処理施設では基準(20ppm)をクリヤーするものの今後予想される基準値の引き下げには対応できない状態であった。13°Cの水温では、処理水に残留するNH4-Nは4ppm程度しかなく残りは硝酸態窒素である。したがって、本年度採用した脱窒システムでは、低温時においても硝化は進行するが、脱窒が思うほど良く進行しなかったことが分かった。従って低温時の脱窒が良好であれば、処理水のT-N濃度は10ppm以下の値になるものと推測された。そこで、来年度以降は脱窒を進める、さらに効率的な方法について検討を続ける予定である。ただし、本年度の実験から、嫌気槽内で水を循環させることにより脱窒が進むことが分かったことは大きな成果である。
分子レベルでの実験的自己免疫性ぶどう膜炎における抗原特異的抑制性T細胞の解析

ヒトの内因性ぶどう膜炎の動物モデルである、実験的自己免疫性ぶどう膜炎(EAU)は、眼特異抗原を免疫することにより、抗原提示細胞上のclass II主要組織適合抗原(MHC)と結合した抗原が、特定のT細胞レセプターを持つヘルパーT細胞(Th)を活性化し、網膜ぶどう膜に炎症を惹起するものである。このようなT細胞は、IL-4やIL-6などを産生し抗体産生に関係するTh2細胞ではなく、IFN-γ、IL-2を産生し遅延型アレルギー反応などの細胞性免疫反応をおこすTh1細胞であることがわかっている。本研究では、眼特異抗原のうち、視細胞間レチノイド結合蛋白(IRBP)の内部にある、MHCへの結合部位が1個しかないと考えられる極めて小さい合成ペプチドで、種の間で相同性が保たれているペプチド(牛IRBP由来のBovine13mer(GSSWEGVGVVPDV)、ラットIRBP由来のRat13mer(GSSWEGVGVTPNV)、ヒトIRBP由来のHuman13mer(GSSWEGVGVTPHV)の3ペプチド)を用いて、ラットにおけるEAUの免疫学的応答を検討し、抗原特異的抑制性T細胞の可能性について検討した。この結果、Bovine13merを免疫したルイスラットは、EAUを強く発症し、Tリンパ球増殖反応を強く誘導した。しかし、Human13merで免疫したルイスラットは、EAUの発症、Tリンパ球増殖反応のいずれもみられなかった。一方、Rat13merで免疫したルイスラットはEAUの発症は認められたが、Tリンパ球の増殖反応は見られなかった。そこで、Rat13merを免疫して誘導された感作リンパ球を抗原刺激し、その上清中のサイトカインを調べたところ、ThlタイプのサイトカインであるIL2の産生が確認されたが、Th2タイプのサイトカインであるIL4は産生されなかった。従って、ラットにおいてRat13merの免疫により、Tリンパ球増殖反応は起こさないが、EAUを惹起できるTh1タイプのThが存在することが明かとなった。今後、このユニークなThの性状を明らかにしていきたい。
モンゴルの伝統食「馬乳酒」製造に関する伝統的知識の科学的検証と応用

馬乳酒はモンゴルの伝統的で代表的な乳製品であり、モンゴル国内外で健康的な食品へ関心と馬乳酒の需要が増加しているため、高品質の馬乳酒を生産する伝統的知識の記録と、要因の解明が重要である。国全体で聞き取り調査をおこなった結果、馬乳酒生産は中央部および南部、西部で盛んであった。高品質の馬乳酒生産に重要だと多くの牧民に認識されている項目は、牧民の技術、酵母の選択、植物の種類であった。馬乳酒生産用のウマの行動圏は、搾乳時間帯(日中)より非搾乳時間帯(夜間)で大きかった。これは水場や塩類露出地域、食物の利用可能量の空間分布が影響したと考えられ、放牧地の選択とウマの管理手法の重要性が示唆された。モゴッド郡で馬乳酒用に搾乳するウマ25頭を放牧する牧民N氏所有のメスウマ3頭にGPSを装着し、馬乳酒が製造された2013年6月25日から9月25日までの位置を追跡調査した。そのうち最も継続的にデータが取得できた1頭の1分間隔の位置データを解析した。調査期間中に牧民N氏のゲル(移動式住居)は7月15日に約3km離れた場所に移動したため、春営地滞在時期(6月25日7月15日、21日間)と夏営地滞在時期(7月16日9月21日、65日間)に期間を分けて解析した。定期的に搾乳される時間帯(搾乳時間帯)と、夜間を中心に長時間ウマが自由に行動できる時間帯(非搾乳時間帯)に分けて、積算移動距離と搾乳が行われるゲルからの最大直線距離を算出した。子ウマだけが朝から一日の搾乳終了時までつながれる馬乳酒製造期間中、ウマは朝8時頃(7:42±3分、平均±SE)にゲル近くに集められ搾乳され、その後放牧されるが日中は数時間おきに集められ搾乳を繰り返された。日中最後の搾乳時刻は15:59±23分であり、搾乳時間帯と非搾乳時間帯の継続時間はそれぞれ、8.3±0.4、15.4±0.4時間であった。単位時間当たりの積算移動距離は春営地、夏営地滞在時期とも搾乳時間帯(513±58 m/h, 729±32 m/h)よりも非搾乳時間帯(926±28 m/h, 935±33 m/h)で長かった(p<0.0001,対応のあるt検定)。非搾乳時間帯にウマがより遠い場所まで移動していたことから、ゲル付近に子ウマをつなぎ、短い間隔でメスウマの搾乳をおこなう手法は、搾乳時間帯におけるメスウマの利用範囲を制限していることを示唆する。一方で、非搾乳時間帯には母子ウマが自由に行動していることや、N氏へのヒアリングによると馬乳酒製造期間以外(8ヶ月以上)は放牧されている馬群に人間が干渉することは少なく、週に1度ほど様子を見に行くだけであるということから、馬乳酒用のウマは家畜でありながら極めて自然に近い状態で飼育されていることが明らかになった。馬乳酒の製造に関するTEKの科学的検証のための牧畜気象観測点におけるフィールド調査を継続。TEKと科学的成果の統合による地域に適合した馬乳酒製造法を開発する。馬乳酒製造法に含まれる予定の項目:ウマを放牧する草地の選定方法(馬乳酒製造に適する草の種類と量)、ウマの搾乳期間、搾乳頻度、搾乳方法、生乳の冷却方法、発酵容器の選定、貯蔵時の温度管理、撹拌の頻度、回数、時間、道具、スターター(乳酸菌・酵素)。このようにして得られた馬乳酒製造法を、研究所の気象台のネットワークを利用して、広報誌などで成果を公開する。(1)馬乳酒の製造に関するTEKの科学的検証のための牧畜気象観測点におけるフィールド調査を継続。(2) TEKと科学的成果の統合による地域に適合した馬乳酒製造法の開発馬乳酒製造法に含まれる項目:ウマを放牧する草地の選定方法(馬乳酒製造に適する草の種類と量)、ウマの搾乳期間・頻度・方法、生乳の冷却方法、発酵容器の選定、貯蔵時の温度管理、撹拌の頻度・回数・時間・道具、スターター(乳酸菌・酵素)。(3)結果は広報誌などで示す。
ブレインマシンインターフェイスと脳電気刺激法を併用した嚥下機能再建の新規治療戦略

超高齢社会において急増する嚥下障害は誤嚥性肺炎などの重篤な疾患を引き起こすため社会問題となっている。しかし、嚥下に関わるヒト脳機能は解明されておらず、嚥下機能を再建する治療法も確立されていない。そこで本研究では、嚥下意図に関連する脳律動性反応を解読することで、嚥下関連筋を制御する“嚥下ブレイン・マシン・インターフェイス(BMI)装置"を開発する。さらに、口腔運動野への脳電気刺激を行うことで嚥下関連筋の筋力増強を図る。本研究において嚥下機能再建のための先駆的な新規治療法の確立を目指す。
公立高校の女性管理職に関する研究～都道府県別分析を軸として～

本研究の目的は,公立高校の女性管理職比率に影響を与える要因について,地域特性と教員の個人要因の双方から探ることである。女性校長へのインタビュにより,女性管理職がおかれている個人的文脈(勤務年数・勤務校・異動経験・家族状況等)を,男性校長と比較するとともに,各自治体の登用側にもインタビュを実施した。これらの分析を通して,校長へのキャリアについて,異動のたびに「一任」することによって形成される「一任システム」と呼べるような様式がみられること,異動のプロセスにおいて,ライフイベントに対する「調整」が個々の教師に委ねられるため,女性教師の管理職へのキャリア形成を困難にする可能性があることを指摘した。本研究は,公立高校の女性管理職(校長・副校長・教頭等)の比率が極端に低いこと、しかしその比率には都道府県による差が大きいことを踏まえ、女性管理職の実態を都道府県別に捉え、管理職比率に影響を与える要因について、地域特性と教員の個人要因の双方から探ることを目的としている。個人要因については、女性教員へのインタビューを実施し、女性管理職かがおかれている個人的文脈(勤務年数・勤務校・異動経験・家族状況等)を分析することによって、女性が管理職になるための諸条件を見出す。また、各地域の男女共同参画状況や教員採用・育成などの現状が女性管理職比率に与える影響の有無や程度について検討する。これらの分析を通して、教員養成や育成に必要なジェンダーの視点を提供するとともに、学校教育の場における男女共同参画の推進に寄与することを目的としている。本年度は、教員世界や管理職をめぐる全国的な状況の統計的把握と、下記のインタビュー調査を中心に研究を遂行した。●女性管理職へのインタビュー調査によるキャリア・パスなどの分析北海道・東北・関東などのブロック内において、次のインタビューを実施した。a)女性管理職インタビューb)男性管理職インタビュー(a)の対照群として実施)また、管理職のキャリア形成をめぐる現状をさらに詳しく捉えるために、各ブロックの教育行政インタビューについても検討し、順次その実施を試みた。これらをもとに、女性管理職のキャリア形成をめぐる分析の基礎的枠組みを検討した。本研究は、公立高校の女性管理職(校長・副校長・教頭等)の比率が極端に低いこと、しかしその比率には都道府県による差が大きいことを踏まえ、女性管理職の実態を都道府県別にとらえ、管理職比率に影響を与える要因について、地域特性と教員の個人要因の双方から探ることを目的としている。これらの要因の分析を通して、教員の養成や育成に必要なジェンダーの視点を提供するとともに、学校教育の場における男女共同参画の推進に寄与することを最終的な目標としている。本研究によって明らかになったのは、公立高校の学校管理職登用の男女比率の違いをもたらす機制として、外形上あたかも望外にも結果として校長に選ばれる、という「一任システム」の存在があることである。また、この結果から、学校長及び教育行政人事担当者、つまり管理職適任者を内々に「見定め」る側に注目する必要性があることを指摘した。最終年度にあたる25年度は、公立高校学校管理職および教育行政人事担当者へのインタビュー調査から得られた上記の研究成果を、2つの場面で公表した。第一に、シンポジウム「教育をゆたかに」(於・和洋女子大学、平成25年9月)を開催し、学校管理職職のキャリア形成をとりまく実態に関する基調報告、および女性管理職のキャリア形成についての課題提起を行った。第二に、教育社会学会において、上記の知見を発表した。これらの研究成果は、国際ジェンダー学会誌および北海道教育大学紀要に、論考としてまとめた。また、3年分の成果の概要を報告書として公開用にまとめて発信したほか、個人情報を含む内部報告書を作成した。本研究は,公立高校の女性管理職(校長・副校長・教頭等)の比率が極端に低いこと、しかしながらその比率には都道府県による大きな差がみられる現状を踏まえ、女性管理職の実態を都道府県別に捉え、管理職比率に影響を与える要因について、地域特性と教員の個人要因の双方から探ることを目的としている。これらの分析を通して、教員養成や育成に必要なジェンダーの視点を提供するとともに、学校教育の場における男女共同参画の推進に寄与することを最終的な目標としている。以上の目的を達成するため、本年度は、前年度に続いて、女性教員へのインタビューを実施し、女性管理職かがおかれている個人的文脈(勤務年数・勤務校・異動経験・家族状況等)を、男性管理職との比較を通して分析を試みた。また、管理職を登用する側へのインタビューも実施し、都道府県による差が生じる背景を探りつつある。具体的に実施したインタビューは下記の通りである。・女性校長:2名・男性校長:2名・人事担当者:3県なお、研究の中間的な報告として、日本教育社会学会第64回大会(於;同志社大学)において発表を行ったほか、植草学園大学研究紀要にも執筆した。本年度までに実施予定のデータ収集及びヒアリングについては、十分に実施できた。さらに、女性管理職を取り巻く状況をさらに検証するために、教育行政を対象としたインタビューについても検討を加えた。

また、それらをもとにした分析から得られた知見は日本教育社会学会で報告し、さらに査読付き論文、書籍としてまとめ、公表した。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度予定していた通り、必要なインタビュー調査を実施し、これまでの研究成果を日本教育社会学会で発表した。また、査読付論文への投稿も行った。来年度は、得られた調査データ分析によって、女性管理職の比率に都道府県ごとの差がある背景を探るとともに、女性管理職比率を高める要因を捉えるための分析についてさらに検討する。具体的には、平成23年度に実施できなかった地域での管理職に対するインタビューを継続して行い、同時に女性管理職の対照群として男性管理職に対するインタビューについてもさらに進めていく。これらをもとに、キャリア・パスなどの分析をさらに進め、成果や経過を関連学会で発表していく。25年度は最終年度となるため、まとめのために必要な追加インタビューを実施するとともに、成果の公表に努める。成果公表については、学会発表や論文の投稿のほか、9月にシンポジウムを開催することによって、研究成果を広く一般の方々にも知ってもらう機会をつくる。また年度末までに、研究機関全体の報告書を作成する。
変動する東南アジアにおける社会倫理の人類学的研究

東南アジアは現在大きな社会的-経済的変動の中にある。本研究は、そうした変動の実態を、人類学的手法を用いて、ミクロなレベルからとらえ、社会を構成する人と人との間をつなぐ倫理観の変容を明らかにしていくことを目的とする。そのため、倫理観の基盤となっている伝統的価値観の違いにより、上座部仏教社会圏、イスラーム社会圏、華人社会圏にわけ、それぞれにおいて調査をすすめ、上記テーマに従って資料を蓄積してきた。しかし、個々の文化圏にみられる変化の諸現象は決してその枠内にとどまらず、むしろ共通して、さらにグローバルにみられるものである。こうしたことをあらためて確認したことに研究の第一の成果があり、社会変動と倫理観の形成との関連について、理論的展望をひらくものである。第二に調査研究は、変動の大きく起こっている都市部だけでなく、周縁社会にも焦点をあてておこなわれた。周縁社会でも、都市の間とのコミュニケーションや人の移動の増大、国家レベルの政治の浸透、また消費主義の拡大などにより、社会変動が起こっている。それは、「土着化」と「脱土着化」の拮抗といってもよく、倫理観に関しては、個々の社会や個人における複数の道徳性の併存、伝統的な「生き方」の動揺として生じている。より具体的には、さまざまなレベルの社会的集合体におけるリーダーシップのあり方や個々人の行動のもつ意味の変化、儀礼の変容にみられる「伝統」の再編成、日常の行動様式の変化、さらに労働のもつ意味の変化であり、これらの事象について調査され、資料の収集と分析がおこなわれた。第三に本研究でとりあげられたのは、倫理観の基盤ともいえる伝統的価値観の変容であり、そのイデオロギー的現われである宗教領域にみられるさまざまな動きである。イスラーム文化圏においては、制度・組織さらには人間行動自体のイスラーム化の動きがあり、それが周縁社会に対し、国民国家の原理とともに作用を及ぼすとともに、他方で国家的枠組を超えたイスラーム圏全体の動きと連動している。華人社会圏においては近年、華人を道教の名において組織化する動きがあり、従来の経済的ネットワークに加えて、宗教的ネットワークともいうべきものが国境をこえて形成されつつある。それは、より実利的・呪術的で「土着化」した個別の信仰を基盤にするとともに、他方でより合理的で普遍的な再編成への方向をも内包している。上座部仏教社会圏では、霊媒のカルト、聖者信仰、瞑想などが顕著にみられる宗教現象であり、ここでも宗教の理性的方向と再呪術化現象が併存しており、また政治的-経済的領域での仏教的言説の浸透がみられる。以上のような現象は、宗教の再活性化あるいは再編成といえるものであり、そこにみられる宗教の領域内部での知識や行為の再編成、他の領域との分節化の変化、個人や個別社会への浸透とよりグローバルなネットワーク化の動きは、本研究において個別の事例を通して調査され、資料の収集と分析がなされた。本研究の成果は、以上のような問題について、個別に学会での発表や学術論文などの形で明らかにしてきた。さらに全体としてのとりまとめを、報告書として作成中である。全体のまとめにあたっては、研究の期間中に、代表者・分担者の間にもたれてきた議論をふまえ、次の三つのサブテーマを中心にしている。すなわち、第一に周縁社会のあり方をめぐってである。今日みられる変動の諸現象は複雑で断片化しているが、それは社会・文化面での中心と周縁との関係の変化が大きな要因としてある。それをあらためてとらえなおし、関係自体のモデルの再構築を呈示している。第二に、先に述べた「社会倫理」の定義をふまえ、周縁部における個々の社会がどのように再編成(あるいは解体)されていくかを明らかにしている。それは現在の変動の実態を示すミクロなレベルでの事例であり、複数の価値観や道徳性の間の選択行為を、具体的に明らかにしていくものである。第三に、東南アジア地域に共通する価値観の問題がある。今日の政治的・経済的統合の中でそれが求められる現状において、それを個別の事例や伝統との関連の上で再検討している。本研究は、以上のサブテーマを中心に、社会変動と倫理観の関係について、実証的かつ理論的に解明してきた。

より具体的には、さまざまなレベルの社会的集合体におけるリーダーシップのあり方や個々人の行動のもつ意味の変化、儀礼の変容にみられる「伝統」の再編成、日常の行動様式の変化、さらに労働のもつ意味の変化であり、これらの事象について調査され、資料の収集と分析がおこなわれた。第三に本研究でとりあげられたのは、倫理観の基盤ともいえる伝統的価値観の変容であり、そのイデオロギー的現われである宗教領域にみられるさまざまな動きである。イスラーム文化圏においては、制度・組織さらには人間行動自体のイスラーム化の動きがあり、それが周縁社会に対し、国民国家の原理とともに作用を及ぼすとともに、他方で国家的枠組を超えたイスラーム圏全体の動きと連動している。華人社会圏においては近年、華人を道教の名において組織化する動きがあり、従来の経済的ネットワークに加えて、宗教的ネットワークともいうべきものが国境をこえて形成されつつある。それは、より実利的・呪術的で「土着化」した個別の信仰を基盤にするとともに、他方でより合理的で普遍的な再編成への方向をも内包している。上座部仏教社会圏では、霊媒のカルト、聖者信仰、瞑想などが顕著にみられる宗教現象であり、ここでも宗教の理性的方向と再呪術化現象が併存しており、また政治的-経済的領域での仏教的言説の浸透がみられる。以上のような現象は、宗教の再活性化あるいは再編成といえるものであり、そこにみられる宗教の領域内部での知識や行為の再編成、他の領域との分節化の変化、個人や個別社会への浸透とよりグローバルなネットワーク化の動きは、本研究において個別の事例を通して調査され、資料の収集と分析がなされた。本研究の成果は、以上のような問題について、個別に学会での発表や学術論文などの形で明らかにしてきた。さらに全体としてのとりまとめを、報告書として作成中である。全体のまとめにあたっては、研究の期間中に、代表者・分担者の間にもたれてきた議論をふまえ、次の三つのサブテーマを中心にしている。すなわち、第一に周縁社会のあり方をめぐってである。今日みられる変動の諸現象は複雑で断片化しているが、それは社会・文化面での中心と周縁との関係の変化が大きな要因としてある。それをあらためてとらえなおし、関係自体のモデルの再構築を呈示している。第二に、先に述べた「社会倫理」の定義をふまえ、周縁部における個々の社会がどのように再編成(あるいは解体)されていくかを明らかにしている。それは現在の変動の実態を示すミクロなレベルでの事例であり、複数の価値観や道徳性の間の選択行為を、具体的に明らかにしていくものである。第三に、東南アジア地域に共通する価値観の問題がある。今日の政治的・経済的統合の中でそれが求められる現状において、それを個別の事例や伝統との関連の上で再検討している。本研究は、以上のサブテーマを中心に、社会変動と倫理観の関係について、実証的かつ理論的に解明してきた。平成6年度は、上座部仏教圏、イスラム社会圏、華人社会圏のそれぞれにおいて、各研究者がその役割分担に従って、調査地を設定し、集約的現地調査を行った。上座部仏教圏では、その周辺に位置する北タイの少数民族モン族に焦点をあてて、Tappがチェンマイにおいて調査を行った。ことにチェンマイ大学社会調査研究所との緊密な連絡のもと、チェンマイ在住の少数民族の都市化を手がかりにして、彼らに見られる知識の再編、自己/他者概念の再構築の分析を進めている。
乳化型液膜に用いる新しい界面活性剤の開発

著者らは、現在、実用化の段階を迎え注目されている乳化型液膜プロセスのために、最適な界面活性剤を開発することを目的として研究を行い、以下のような新たな知見を得た。1.金属抽出の平衡論的研究希土類金属の抽出剤として、現在、最も有望であると考えられているリン酸系抽出剤を選択し、新規界面活性剤を添加した場合の希土類金属の分離性能と抽出平衡を検討した。その結界、界面活性剤は、抽出平衡には、影響をおよぼさないことを明らかにした。2.希土類金属抽出の速度論的研究金属イオンと抽出剤との抽出速度を測定するために、平面接触型攪拌槽および膜抽出装置を用いて、界面活性剤を添加した系における希土類金属の抽出速度を測定した。希土類金属間の分離係数と界面活性剤の分子構造の関係を明らかにするとともに、抽出機構を明らかにし、抽出速度式を提案した。3.乳化型液膜による希土類金属の抽出分離実験乳化型液膜による希土類金属のモデル系として軽希土類、および重希土類間の分離に対し、先に合成した各種界面活性剤を用いて抽出分離実験を行った。抽出率の経時変化は、エマルション表面における希土類金属と担体の界面反応モデルによって説明できた。その結界、四級アンモニウム塩型の界面活性剤を用いると、市販界面活性剤を用いた場合に比べ抽出速度が上昇し、希土類金属間の分離性能が向上することを明らかにした。4.電気的解乳化装置の設計W/Oエマルションを効率よく破壊するために、流通式電気的解乳化装置を作成し、解乳化機構を明らかにするとともにそれぞれの因子を考慮した解乳化速度式を提出した。著者らは、現在、実用化の段階を迎え注目されている乳化型液膜法のための新規界面活性剤を開発することを目的として研究を行い、本年度以下のような新たな知見が得られた。1.新規界面活性剤の合成とその特性疎水部に長鎖アルキル基を2本導入した、非イオン、カチオン、アニオン、両性型の新規界面活性剤を合成した。なかでも、乳化型液膜による銅イオンの抽出において最も良好な結果を与えたジアルキル型の両性界面活性剤について製造プロセスの最適化を行い、現在商品化を検討している。また、これら一連の界面活性剤について乳化型液膜の安定性を検討した結果、従来の市販界面活性剤の1/10程度の濃度で液膜を安定化できることがわかった。2.乳化型液膜による希土類金属の抽出乳化型液膜による希土類金属のモデル系としてバストネサイト鉱石に多く含まれるLaとNdを選択し、先に合成した各種界面活性剤を用いてこれらの抽出分離実験を行った。抽出率の経時変化は、エマルション表面における希土類金属と担体の界面反応モデルによって説明された。その結果、四級アンモニウム塩型の界面活性剤を用いると、従来の界面活性剤Span80を用いた場合に比べ抽出速度が上昇し、希土類金属間の分離係数が向上することを明らかにした。3.連続式解乳化装置の開発合成界面活性剤を用いて作成したW/O型エマルションの解乳化実験を、試作した流通式の電気的解乳化装置を用いて行い、解乳化速度に及ぼす種々の因子を明らかにした。解乳化速度は、エマルションの内水滴径及び水分量に大きく依存することを明らかにし、それぞれの因子を考慮した実験式を提出した。本研究では、希土類金属イオンと錯形成能を持つ新規の界面活性剤を分子設計に基づいて合成し、希土類金属を含む鉱石の浸出液から軽希土、中希土および重希土類金属を高効率で分離できる乳化型液膜プロセスを開発することを目的として研究を行い、以下のような新たな知見を得た。

1.希土類金属抽出の平衡論的研究希土類金属の抽出剤として、現在、最も有望であると考えられているリン酸系抽出剤を選択し、新規界面活性剤を添加した場合の希土類金属の分離性能と抽出平衡を検討した。その結果、界面活性剤は、抽出平衡には、影響をおよぼさないことを明らかにした。2.希土類金属抽出の速度論的研究金属イオンと抽出剤との抽出速度を測定するために、平面接触攪拌槽および膜抽出装置を用いて、界面活性剤を添加した系における希土類金属の抽出速度を測定した。希土類金属間の分離係数と界面活性剤の分子構造の関係を明らかにするとともに、抽出機構を提出し、抽出速度式を導出した。3.乳化型液膜による希土類金属の抽出分離実験乳化型液膜による希土類金属のモデル系として軽希土類、および重希土類間の分離に対し、先に合成した各種界面活性剤を用いて抽出分離実験を行った。抽出率の経時変化は、エマルション表面における希土類金属と担体の界面反応モデルによって説明できた。その結果、四級アンモニウム塩型の界面活性剤を用いると、市販界面活性剤を用いた場合に比べ抽出速度が上昇し、希土類金属間の分離性能が向上することを明らかにした。4.電気的解乳化装置の設計W/Oエマルションを効率よく破壊するために、流通式電気的解乳化装置を作成し、解乳化機構を明らかにするとともにそれぞれの因子を考慮した解乳化速度式を導出した。
東日本大震災による家庭の社会経済状況の変化が児の発育に及ぼす影響

東北地方太平洋沖地震は東日本を中心に甚大な被害をもたらし,これらの地域に住んでいる子どもたちの生活環境は大きく変化した。子どもの発育期における社会経済的な環境は将来に渡るライフスタイルにも影響を与えることが指摘されている。そこで,東日本大震災において大きな被害を受けた地域に在住する子どもの親の社会経済的状況が急激に変化することが,子どもの発育にどのような影響を及ぼすのか,既存の前向きコホート研究においての成績を基に明らかにすることを目的とした。本研究は,2001年1月から開始されたコホート研究であるTohoku Study of Child Developmentを用いて検討した。このコホート研究では,親の学歴や経済状況,育児環境について質問紙調査を実施している。児の身長・体重の推移,対象となる家庭の基本特性,児の身体的特性および社会経済的要因等に関するデータベースの作成およびデータの解析を進めた。今回は,特に家庭の社会経済状況と関連があると考えられる震災の被害状況と子どもの発育状況との間にどのような関係が見られるのか,解析を行った。今回の解析対象母児における震災時の被害状況は,家屋の全半壊および損壊,水没および浸水など,何らかの被害があったのは全体の64.3%であった。また,震災の被害状況と子どもの発育状況との間にどのような関連性が見られるのか検討したところ,震災による被害状況別に,児の身長や体重をみると,現時点では統計学的に有意な差は観察されなかった。身体への影響は震災直後ではなく、数年後に顕在化する可能性があることから,これから子どもたちの発育状況が変化することも十分に推察される。引き続き注意深く子どもたちの発育状況を見守っていく必要があると考えられた。25年度が最終年度であるため、記入しない。2011年3月11日に起きた東北地方太平洋沖地震は東日本を中心に甚大な被害をもたらす東日本大震災を引き起こした。職場をなくし、経済的基盤を喪失した人も少なくない。このような背景はその地域に住む子どもたちの成長過程にも、大きな影響を与えているだろう。子どもの成長は保護者の社会経済的背景により大きく影響を受けることが知られている。そして、成長時における生活環境は児の将来に渡ってのライフスタイルにも影響を与えることが指摘されている。そこで本研究では、東日本大震災において大きな被害を受けた地域に在住する子どもの親の社会経済的状況の急激な変化が、その児の発育にどのような影響を及ぼすのか、既存の前向きコホート研究においての成績を基に明らかにすることを目的とした。本研究は、2001年1月から開始されたコホート研究であるTohoku Study of Child Developmentを用いて検討を行われた。このコホート研究では、親の学歴や経済状況、育児環境評価が質問紙を用いて行われている。また、東日本大震災に伴い、一時的に調査が中断していたが、2011年8月より調査を再開した。今年度は特に本研究で使用する項目(児の身長・体重の推移、対象となる家庭の基本特性、児の身体的特性、社会経済的要因等)に関するデータベースの作成および集積されているデータの整理を行った。なお、データベースの構築が完了し、データの整理等も合わせて行った。本年度の研究計画は主にデータベースの構築となっていたが、一部のデータについては解析を行うことができた。84ヵ月調査時における児の体格について、解析を行った。その結果、東日本大震災前に測定を行った児の身長および体重の平均値についてみると、震災後に測定をおこなった児の身長および体重の平均値が大きい値を示したが、統計学的に有意な差は認められなかった。本年度はデータ解析のためのデータベースの構築が主に行われた。

順調にデータの整理が進み、その一部を解析を行う事が出来た。その結果、東日本大震災前後の調査から得られた身長や体重の測定値の比較を行ったが、統計学的に有意な差は認められなかった。既に解析データの入力およびデータベースの構築がなされていることから、平成25年度にはスムーズな解析を進める事が出来る。また、個人の発育状況やその変化を観察するために、個人の発育曲線などを作成し、集団のみならず、個人からの解析のアプローチを目指したい。25年度が最終年度であるため、記入しない。
自然言語処理技術を応用した外国語自習支援システムに関する研究

大勢の生徒を対象とした,教師あるいは指導中心であった,従来の教育に対し,近年,学習者中心,すなわち,学習中心の教育の必要性が強く指摘されるようになってきている.学習者は,当然ながら,学習目的,文化的背景など,さまざまな側面で多様であるにもかかわらず,それらを一様に指導しようとする教育には自ずから限界が生じることがその一因と考えられる.このような背景から,学習者が,好きなところで,好きな時間に,好きなペースで学ぼうとする際の支援を行なうことが強く求められている.本研究では,外国語学習を対象として,そのような学習者の自習を支援するシステムを開発することを目的とする.特に,言語の基本的な4つの要素である,書く,読む,聞く,話すのうち,書く,読む,聞く能力を習得するための自習支援システムを,自然言語処理技術を応用することで,開発する.12年度では,「書取」学習支援機能のプロトタイプを元に,システムを完成した.システムは,音声を出力するモジュール,ユーザが書きとって送信してきた答案と正解を照合するモジュール,照合結果からユーザの誤りに関するコメントを生成するモジュールから構成される.ユーザの書きとった結果と正解の照合および,自動的な誤り個所検出には,自然言語処理や音声認識の分野で日常的に利用されているDPマッチング技術を利用した.大勢の生徒を対象とした,教師あるいは指導中心であった,従来の教育に対し,近年,学習者中心,すなわち,学習中心の教育の必要性が強く指摘されるようになってきている.学習者は,当然ながら,学習目的,文化的背景など,さまざまな側面で多様であるにもかかわらず,それらを一様に指導しようとする教育には自ずから限界が生じることがその一因と考えられる.このような背景から,学習者が,好きなところで,好きな時間に,好きなペースで学ぼうとする際の支援を行なうことが強く求められている.本研究では,外国語学習を対象として,そのような学習者の自習を支援するシステムを開発することを目的とする.特に,言語の基本的な4つの要素である,書く,読む,聞く,話すのうち,書く,読む,聞く能力を習得するための自習支援システムを,自然言語処理技術を応用することで,開発する.12年度では,「書取」学習支援機能のプロトタイプを元に,システムを完成した.システムは,音声を出力するモジュール,ユーザが書きとって送信してきた答案と正解を照合するモジュール,照合結果からユーザの誤りに関するコメントを生成するモジュールから構成される.ユーザの書きとった結果と正解の照合および,自動的な誤り個所検出には,自然言語処理や音声認識の分野で日常的に利用されているDPマッチング技術を利用した.
糖脂質マイクロドメインにおける細胞膜分子の可視化動態解析

IR-sEGFPおよびEGFR-mCherryの安定発現株をCHO-K1細胞にて作成し、これに成功した。この細胞株において膜脂質の組成を外因的に調節するために、コレステロースを包括し除去する試薬であるMβCDを用いてFRAP測定を行った。その結果、動的比率が1113%程度減少した。また、IR-sEGFPにおいて糖脂質生合成阻害剤D-PBPPによる処理を行ったところ、MβCDとは逆に動的比率が0.76から0.82に増加した。この結果は、膜受容体が複数の領域(マイクロドメインを含む)に存在し、領域ごとに受容体の活性調節が行われている可能性を示しており、生細胞において1分子観察以外の方法でマイクロドメインの存在を示す重要な証拠となり得る。本研究計画の遂行に必要な、EGFR、PDGFRα、PDGFRβ、IR、caveolin-1(Cav1)および上述の成長因子受容体との結合ドメインを不活化させたCav1変異体のCav1^<F92A/V94A>について蛍光標識タンパク質発現ベクターを作製した。具体的には上記5分子のsEGFP(EGFPより発現が安定かつ蛍光強度が高い)とmCherryの融合ベクターの作製に成功し、それぞれCHO-K1細胞に一過性発現させて蛍光発色を確認した。また、成長因子刺激により作製した融合タンパク質が生理活性の機能を有することを確認した。平成22年度に計画していたMEF(-/-)由来不死化細胞に再導入したレスキュー細胞の作製が予定より早く進行したので、細胞株の糖脂質解析を行った。その結果、レスキュー細胞はガングリオシドGM3を主に発現していることが確認されたことから、SAT-I遺伝子組換えアデノウイルス感染系とともに、糖脂質の組成変化に対する膜受容体の挙動解析を用いる有用なツールの獲得に成功したといえる。続いて、先行実験としてMEF(-/-)由来不死化細胞とMEF(+/-)由来不死化細胞にIR-sEGFPを一過性発現させ、IRの側方拡散をFRAP法により解析したところ、予想通りMEF(+/-)由来不死化細胞においてIRの動的比率が向上していた。また、動的分子中の成分比ならびに各々の拡散速度をFRAP蛍光回復曲線のカーブフィッティングにより算出した。IRについてはさらに詳細に検討をしていくために、sEGFPおよびIR-sEGFPの安定発現株作製をHeLa細胞にて実施し、これに成功した。本研究計画の遂行に必要な、IR-sEGFPおよびEGFR-mCherryの安定発現株作製をCHO-K1細胞にて実施し、これに成功した。この細胞株において顕微鏡を用いた光退色後蛍光回復法(FRAP)測定を行い、得られた蛍光回復曲線に対して非線形カーブフィッティング解析を行った。その結果、蛍光分子の拡散成分が1成分であると仮定したよりも2成分と仮定した方が、カイ2乗値(χ^2)が減少することが判明した。これは膜受容体を複数の異なる側方拡散成分に分離できる(即ち、細胞膜が2つ以上の不均質な成分で構成され、そこをこれらの受容体が拡散している)ことを示している。続いて膜脂質の組成を外因的に調節するために、コレステロースを包括し除去する試薬であるMβCDを用いてFRAP測定を行った。この時IR、EGFRともに遅い拡散成分は同等であったが、速い拡散成分の比率が顕著に減少していた。拡散定数においてはMβCD処理による顕著な変化はみられなかった。一方、IR-sEGFPにおいて糖脂質生合成阻害剤D-PBPPによる処理を行ったところ、MβCDとは逆に動的比率が0.76から0.82に増加した。この時IRの速い成分には影響はなく、遅い拡散成分の比率のみが同程度増加していた。IRの拡散定数は各成分とも若干減少したが顕著なものではなかった。さらに、これらの処理条件において、IRのインスリン刺激による自己リン酸化を調べたところ、MβCDでは活性の増減は観察されなかったがD-PBPPでは顕著な低下が見られた。この結果は、膜受容体が脂質組成変化の影響が異なる複数の領域(マイクロドメインを含む)に存在し、領域ごとに受容体の活性調節が行われている可能性を示しており、生細胞において1分子観察以外の方法でマイクロドメインの存在を示す重要な証拠となり得る。
集学的治療を受けるがんサバイバーの生活の再構築を促進する看護実践モデルの開発

集学的治療を受けるがんサバイバーへの看護においては,治療の一連の過程を重視した,単独治療を受けるがんサバイバーの看護とは異なる独自の系統的な実践が必要である。生活の支援を職責とする看護師には,集学的治療を受けるがんサバイバーの一連の治療過程における生活の再構築を促進する支援を行う責務があることから,有効な看護実践モデルを開発することは極めて重要であり,かつ急務である。このモデルを適用した看護実践により,集学的治療を受けるがんサバイバーは主体的に治療に参加し,積極的に治療の影響に対処し,新たな生活を作り上げていくことができるようになる。このことは,がんサバイバーが治療の最大利益を得て自分らしく生き抜くことにつながると考える。以上より,本研究は,集学的治療をけるがんサバイバーの一連の治療課程における生活の再構築を促進する看護実践モデルを開発することを目的としている。モデル開発はvan Meijelら(2004)が提唱している根拠に基づく看護介入を開発する方法を参考に行う。開発手順には,1問題を記述する,2看護介入をデザインするために必要なものを積み上げる(文献検討,問題とニーズの分析,既存の実践の分析),3看護介入をデザインする,4看護介入の妥当性を検証する,が含まれる。平成29年度は,2看護介入をデザインするために必要なものを積み上げる,のうち,問題とニーズの分析と既存の実践の分析を行った。問題とニーズの分析では,手術と術後補助化学療法を受ける大腸がんサバイバーを対象に,術後から術後68か月にわたって継続的に面接調査を実施し,15名への面接を完了した。面接調査の完了が予定より遅れた。本研究は,集学的治療(手術と術後化学療法)を受ける大腸がん患者を対象として,術後から化学療法5-6コース目までに4回の面接調査を行うものである。紹介を受けた対象者の初回面接時には術後補助化学療法の実施が未定であり,病理診断結果を受けて3分の2程度の対象者が化学療法を実施しないか,あるいは実施することとなっても不安が強く研究協力の継続ができないとの申し出があったためである。当該年度末になってようやく予定人数が完了した。ベースデータがそろったことから,今後はM-GTAによる分析を行う。その後,文献検討の結果を踏まえて看護実践モデルを構築する。集学的治療を受けるがんサバイバーは,単独治療を受けるがんサバイバーよりも深刻な日常生活上の変化や困難さに折り合いをつけた新たな暮らし方を獲得すること,すなわち生活の再構築を行うことを求められる。したがって,集学的治療を受けるがんサバイバーへの看護においては,治療の一連の過程を重視した,単独治療を受けるがんサバイバーの看護とは異なる独自の系統的な実践が必要である。本研究の目的は,集学的治療の一連の過程におけるがんサバイバーの生活の再構築を促進する看護実践モデルを開発することである。具体的には,1集学的治療を受けるがんサバイバーの生活の再構築過程と既存の看護実践内容を明らかにし,その結果と先行研究の知見を基に集学的治療の一連の過程においてがんサバイバーが生活を再構築していく過程を促進する看護実践モデルを開発し,2開発したモデルを評価し,より現実に適合する看護実践モデルに発展させる。平成27年度は集学的治療を受けるがんサバイバーの生活の再構築過程を明らかにする上で,がんの種類,治療の種類の組み合わせについて,文献を活用して検討した。その結果,がんの種類は肺がん,乳がん,大腸がんとし,治療の組み合わせは手術と術後化学療法とした。また,これらのがん患者の治療中の生活の再構築について,先行研究の知見を整理した。「生活の再構築」に類似概念があることより,この概念の定義に時間を要した。また,研究体制として,研究分担者の人数が不足しており,予定通りに進まなかったと考える。集学的治療を受けるがんサバイバーは,単独治療を受けるがんサバイバーよりも深刻な日常生活上の変化や困難さに折り合いをつけた新たな暮らし方を獲得すること,すなわち生活の再構築を行うことを求められる状況に置かれる。本研究の目的は看護実践モデルを開発することであり,モデル開発はvan Meijelら(2004)が提唱している根拠に基づく看護介入を開発する方法を参考に行っている。開発手順には,1問題を記述する,2看護介入をデザインするために必要なものを積み上げる(文献検討,問題とニーズの分析,既存の実践の分析),3看護介入をデザインする,4看護介入の妥当性を検証する,が含まれるが,平成28年度は,手順2を行った。具体的には,集学的治療を受けるがんサバイバーの一連の治療過程における生活の再構築過程を明らかにするために,がんサバイバーを対象に面接調査を行った。対象者は手術療法後,術後補助療法として化学療法を受ける大腸がんサバイバーとした。

また,先行研究の知見を得るために,大腸がん,乳がん,肺がんのサバイバーの生活の再構築の要素について文献検討を行った。大腸がんサバイバー,乳がんサバイバーについては学術集会での発表を行った。文献検討は概ね予定通りに進んでいる。大腸がんサバイバー,乳がんサバイバーの生活の再構築の要素については,各々日本がん看護学会学術集会,日本看護研究学会中国・四国地方会学術集会において発表した。面接調査は予定より遅れている。理由は,倫理審査が多段階に渡る(本学の承認を得たのちに,データ収集施設の審査に移る)ことから,倫理委員会の承認までに時間を要したこと,データ収集の部署が入院病棟,外来部門など複数に渡り,さらに対象患者が複数の診療科を経由することより,医師・看護師との調整に時間を要したことにより,面接調査開始が遅れたことによる。集学的治療を受けるがんサバイバーへの看護においては,治療の一連の過程を重視した,単独治療を受けるがんサバイバーの看護とは異なる独自の系統的な実践が必要である。生活の支援を職責とする看護師には,集学的治療を受けるがんサバイバーの一連の治療過程における生活の再構築を促進する支援を行う責務があることから,有効な看護実践モデルを開発することは極めて重要であり,かつ急務である。このモデルを適用した看護実践により,集学的治療を受けるがんサバイバーは主体的に治療に参加し,積極的に治療の影響に対処し,新たな生活を作り上げていくことができるようになる。このことは,がんサバイバーが治療の最大利益を得て自分らしく生き抜くことにつながると考える。以上より,本研究は,集学的治療をけるがんサバイバーの一連の治療課程における生活の再構築を促進する看護実践モデルを開発することを目的としている。モデル開発はvan Meijelら(2004)が提唱している根拠に基づく看護介入を開発する方法を参考に行う。開発手順には,1問題を記述する,2看護介入をデザインするために必要なものを積み上げる(文献検討,問題とニーズの分析,既存の実践の分析),3看護介入をデザインする,4看護介入の妥当性を検証する,が含まれる。平成29年度は,2看護介入をデザインするために必要なものを積み上げる,のうち,問題とニーズの分析と既存の実践の分析を行った。問題とニーズの分析では,手術と術後補助化学療法を受ける大腸がんサバイバーを対象に,術後から術後68か月にわたって継続的に面接調査を実施した。既存の実践の分析では,和文献を対象としてがん治療を受ける患者への看護実践内容を分析し,集学的治療を受ける患者への看護への示唆を得た。これについては学術集会での発表を行った。文献検討は概ね予定通りに進み,日本医学看護学教育学会学術学会での発表を行った。本研究は,集学的治療(手術と術後化学療法)を受ける大腸がん患者を対象として,術後から化学療法5-6コース目までに4回の面接調査を行うものである。紹介を受けた対象者の初回面接時には術後補助化学療法の実施が未定であり,病理診断結果を受けて3分の2程度の対象者が化学療法を実施しないか,あるいは実施することとなっても不安が強く研究協力の継続ができないとの申し出があるためである。現在,20名弱の対象者の紹介を得て面接調査を開始したが,面接が完了した対象者は5名程度である。
活性酸素シグナル応答機構の解明を目指した新規蛍光プローブ・イメージング技法の開発

ROS・RNSの細胞内情報伝達制御分子としての役割を明らかにすることを目指し、これら活性種の「生きている状態」の生物試料でのイメージング達成する全く新たなイメージングプローブ類の設計・開発を行った。具体的には、過酸化水素、アクロレイン、グルタチオンS-トランスフェラーゼ活性をそれぞれ鋭敏に検出する蛍光プローブや、細胞からの漏出が少なく長時間観測に適したhROS及びRNS検出蛍光プローブ、in vivoでの次亜塩素酸検出NIR蛍光プローブ、hROS検出生物発光プローブの開発などに成功し、画期的なイメージング例を得ることにも成功した。本新学術領域研究は、細胞内情報伝達機構の制御分子としての活性酸素種(ROS)・活性窒素種(RNS)の役割を徹底的に明らかにすることを目指すものである。特にROSはこれまで、主に毒性因子として着目されてきたが、各種細胞内蛋白質、脂質などの構造、物性、機能を制御する修飾因子として重要な役割を持つことが、近年数多く報告されるようになった。しかし従来の研究は、薬物刺激後の細胞を固定して免疫染色するなどの手法による解析がほとんどであり、ROSによるシグナル伝達のダイナミクスに迫ることはできていない。そこで本計画研究課題では、「生きている状態」の生物試料のどこで、どのタイミングで、どのような活性種が生成し、どのターゲット分子が修飾されたのかを、リアルタイムに観測することを実現する世界初の蛍光プローブ類を設計・開発し、ROS・RNSシグナル分子による全く新たな細胞内情報伝達機構の解明を世界に先駆けて実現することを目指す。具体的には、5年間の研究期間内に、(1)細胞内の特定の部位(例:細胞質、ミトコンドリア、小胞体など)で生成するROS・RNSを、種を区別して検出する蛍光プローブ、(2)蛋白質修飾などを引き起こすROS・RNS二次シグナル親電子性活性種を検出する蛍光プローブ、(3)(2)の活性種により修飾された細胞内蛋白質・脂質分子を検出する蛍光プローブを開発する。特に、(2)の親電子性活性種をリアルタイムに生細胞内で検出することは、本研究領域の進展に極めて重要であるため、種々の親電子性活性種を、その種を区別して特異的に検出可能な蛍光プローブを鋭意開発する。以上のプローブ群を開発することで、各種ROS・RNSのシグナルとしての機能解析や、親電子性活性種によるターゲット蛋白質の修飾を、生細胞内で特異的かつ時空間分解能高く観測することを可能とし、本研究領域全体の目標の達成に大いに貢献することを目指す。本研究課題は、生きている細胞内での情報伝達機構の制御分子としての活性酸素種(ROS)・窒素種(RNS)の役割を解明するべく、これらの発生をリアルタイムに検出する蛍光プローブ類の開発を行うことを目的とする。そこで本年度はまず、細胞質中で発生するROS, RNSを高感度に検出する蛍光プローブの開発を行った。筆者らはこれまでに、フルオレセインを分子骨格とするROS, RNS蛍光プローブであるAPF類、DAF類をそれぞれ開発することに成功してきたが、これらの蛍光プローブ類は比較的細胞内からの漏出が激しいため長時間の観察ができず、またプローブ濃度の減少による感度の低下が指摘されていた。そこでより細胞内滞留性を向上させるべく、分子骨格としてカルセインを採用した蛍光プローブの開発を行った。カルセインはフルオレセインにさらにカルボキシ基が4つ多く導入されている構造をしており、事前の検討から細胞内滞留性が極めて高く、またフルオレセインとほぼお同じ還元電位、励起・蛍光波長を有するため、ほぼ同じ光誘起電子移動の原理に基づきプローブの開発が可能であることが明らかとなった。そこで実際にAPF, DAFの分子骨格をカルセインとしたAPC, DACal類を合成し、その蛍光特性を精査した結果、まずそのROS, RNSプローブとしての機能はAPF, DAF類とほぼ同等であることが確かめられた。さらに生細胞に負荷して長時間観測した結果、細胞内からの漏出は極めて低く、狙い通り細胞内滞留性の高い蛍光プローブであることが明らかとなった。最後にAPC負荷したHL60細胞、DACal負荷したBAEC細胞を用いて、薬物刺激によるROS, RNSの検出を試みたところ、従来のプローブでは検出不可能であった低容量刺激でもその発生を検出可能であり、また1時間を超える長時間観測を行っても、その感度の低下がほとんど見られないことが明らかとなった。このように本プローブ類は今後のROS, RNS研究に大きな貢献をもたらすものと期待される。本研究課題は、情報伝達機構の制御分子としての活性酸素種(ROS)・窒素種(RNS)の役割を明らかにするために必須となる、高選択的、高感度蛍光プローブ類の開発を行うことを目的とする。

本年度はまず、昨年度開発することに成功した、細胞からの漏出が最小限に抑えられており、長時間にわたって生細胞中で発生するRNSを高感度に検出可能な蛍光プローブDACalの改良を試みた。DACalはカルセインを分子骨格としているため、中性付近pHであっても、少しのpH変化で大きな蛍光強度の変化が見られてしまう欠点を有しており、これを克服すべく蛍光団に塩素原子を導入したDCI-DACalを開発した。本プローブは、pH5程度まで安定した蛍光強度を示すRNSプローブであることが確認され、実際本プローブをAMエステルへと誘導体化したプローブを活用することで、生細胞中で発生するごく少量のNOの検出に成功した。これらの結果は、本年度J. Am. Chem. Soc.誌に記載された。次にSNAP、Haloなどの小分子を結合させる活性を有するタグ蛋白質技術を活用し、特定の蛋白質へのROS、RNSシグナルを高選択的に検出可能な新たな蛍光検出技術の開発を開始した。本目的には、細胞に滞留しないwashableな蛍光プローブの開発が必須である。そこでSNAP基質となるベンジルグアニン構造、Halo基質となるクロロアルキル構造を有する各種蛍光団誘導体を開発し、生細胞への負荷、余剰プローブの洗浄操作に最も適している骨格を検討した。その結果、脂溶性の比較的高いフルオレセイン誘導体であるTokyoGreenと、ベンジルグアニンの組み合わせが非常によい特性を示すことが明らかとなった。本プローブはそれ自身、緑色蛍光のwashable SNAP基質として極めて有効であることが、SNAP発現培養細胞を用いた検討から確認され、最終目的とするwashableなROS、RNSプローブ母核として理想的な特性を有することが明らかとなった。本年度はまず、過酸化水素を選択的に検出可能な蛍光プローブの開発を行った。具体的には、α-ジケトン構造を有する化合物は過酸化水素と特異性高く反応し、二分子の安息香酸誘導体に分解する性質を活用し、過酸化水素と反応する前はほぼ無蛍光であり、反応後は強い蛍光を発するようになる新規蛍光プローブNBzFをデザイン、開発した。NBzFのα-ジケトン部位は低いLUMOを持つため、分子内光誘起電子移動により蛍光が消光しているが、これが過酸化水素との反応によって高いLUMOを持つ安息香酸類に変化するため、生成物は強い蛍光を発する。本プローブは、同じパーオキサイド構造を持つパーオキシナイトライトとは若干の反応性を有するものの、従来の過酸化水素プローブに比して高い選択性を有し、かつ大きな蛍光強度変化を示すことが明らかとなった。実際本プローブを用いて、PMA刺激によるRAW 264.7マクロファージ細胞内、あるいはEGF刺激によるヒト扁平上皮がんA431細胞内の過酸化水素生成の可視化に、それぞれ高いS/N比で成功した。さらにin vivoのhROS生成観測手段として、生物発光を検出原理とするイメージングプローブの開発を行った。すなわちホタルルシフェリン類を基本骨格とし、hROSと反応するまではその発光が抑えられているが、hROSと反応後は通常のルシフェリン類と同様に発光するプローブを、分子内光誘起電子移動を活用して開発した。より具体的には、アミノルシフェリンのアミノ基上にアルキル置換基を導入してもその発光特性は失われないことをまず見出し、この知見を元に、電子供与性部位を分子内に有し、これがhROSとの反応で脱離するアミノ
昆虫細胞を用いた耐環境自律型駆動デバイスの創成

近年、筋肉細胞をマイクロアクチュエータとして活用しようという研究がおこなわれているが、それらはラットの心筋細胞を用いているため、細胞培養しその収縮能を維持するため、精密な環境の制御が必要であった。そのために、頻繁な培養液の交換、インキュベータ(37°C、5%CO_2)の使用が必要不可欠であり、デバイスの応用範囲が限定されておいた。また、細胞の寿命も1週間程度であった。そこで、本研究では培養条件に寛容な昆虫の心臓である背脈管組織およびその細胞に着目し、そのバイオアクチュエータとしての応用を試みた。まず、培養条件の検討をおこなった結果、TC-100培地おいて最大130日に渡って自律的収縮を続けることが分かった。そこで、背脈管をマイクロピラーアレイにアセンブリし、自律的収縮によりマイクロピラーを駆動することに成功した。また、駆動可能な温度域は、535°Cであった。次に、その背脈管組織の収縮の制御法として、電気的刺激および化学的刺激を評価した。まず、電気パルス刺激により、わずか約50msの遅れで背脈管の収縮を引き起こすことができることを確認した。さらに、10Hz以上の周波数の電気刺激を与えることにより、収縮状態を維持できることが分かった。また、甲殻類心活性ホルモン(CCAP)を添加することにより、一時的に背脈管の収縮を活性化し、自律的収縮の周波数を一時的に4倍以上増幅できることが分かった。最後に、シリコンゴム製のマイクロ構造体に背脈管をアセンブリすることにより、世界で初めて室温にて自律的に駆動するマイクロバイオロボットを実証した。