hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東アジアにおける水産業の形成と変容

中国の山東半島などの塩がどのように日本の水産物の加工に使われていたのか、という点を中心に考察を進めた。この点については、新たな科学研究費を申請して継続して研究していきたいと構想している。研究上の成果として以上の三点が重要であると思われる。この研究目的は、東アジアにおける水産業の形成と変容を日本・中国・韓国のデータを利用して研究することであった。以下の研究成果があった。第一に、昆布漁では北海道で生産された昆布がどのように明治期に中国に流通していったのか、という点を解明できた。特に、昆布を売買するために立ち上げられた日本昆布会社について分析することができた。第二に、日本人による韓国近海でのオットセイ猟の意義を明らかにできた。日本がこのために韓国の海岸を租借しようとした活動が問題となった。ロシアは、日本のこの活動に対抗する措置を採った。以上のことから、水産業が国際政治や国際関係と密接に関連していたことを明らかにできた。平成26年度に実施した研究会が本研究課題に特段に有益であったものの、当初、予想していたよりも多くの経費をこの研究会で執行したために、資料調査などの活動を縮小せざるを得なかった。しかし、研究会が具体的な研究課題を示唆してくれたことなどから研究が進展した、と評価することは妥当である。日本史平成26年度の研究会で明らかになった点をさらに進展させる。特に、塩・缶詰・冷凍船など水産物の保存と加工の問題が東アジアの水産業を理解する上でカギになることが理解できたので、この点について平成27年度は研究を推進させる予定である。実際に、山東半島での調査を実施する予定である。東アジアの水産業に深く関与した官僚についても調査を実施する予定である。現段階では伊藤一隆を研究対象とする予定である。平成25年に中国における調査を行えたことで、日本と中国の水産業の協業の関係について解明する手掛かりを得ることができた。また、ロシア国立極東文書館において日本人の漁業者を排斥する資料を閲覧して筆写することができた。これらの知見をさらに深化させることで本研究課題を十分に達成できる予想が立った。平成25年において十分とはいえなかった点は、韓国の研究者との関係を十分に形成できなかった点である。中国海洋大学の研究者の協力で中国と韓国の漁業関係についてレクチャーを受けることができたが、実際に韓国の当該分野の研究者との関係を形成する必要があると考えている。この点が達成できれば、「当初の計画以上に進展している」という評価を与えることができると考えている。平成26年度はこの韓国の研究者との関係を形成したい。平成26年度における新潟大学での研究集会において本研究課題についての研究基盤が形成できたので、これを踏まえて日本国内の史料調査を実施して、研究集会において議論となった問題についてさらに研究を進展させる。特に、水産官僚の役割りに注目して研究を推進させることで東アジアの水産業の連関を解明することができると見通している。平成26年度は、中国海洋大学と韓国の国立民俗博物館の研究者を招へいして日本で研究会を開催する予定である。これによって中国・韓国・日本の水産業の協業の関係を解明する。
導電性高分子膜を用いた生体信号モニタリング用高機能衣類の開発

本研究ではIPMCセンサを用いて患者モニタリング用スマートテキスタイルの開発を行った。人体の動きと生体電気信号を同時に計測可能なセンサ素子を作製し、その特性の評価を行った。IPMCは従来屈曲運動用のセンサであったが、IPMCを螺旋状に成形することで回転運動と伸縮運動のような3次元の動きが検知可能になった。また、IPMCの金メッキ層を利用して、筋電波形を計測し、IPMCを用いた電極の電気特性の検討を行った。その結果、IPMCを用いた電極の生体電気信号用電極としての実用性が明らかとなった。Nafion117(厚さ約180μm)に金メッキを施し、幅1mm、長さ100mmのセンサ素子を90度までの角度で屈曲させた時の起電力を計測し、繊維状IPMCセンサの実用性の評価を行った。その結果、繊維状の細いセンサ素子でも計測に必要な振幅が得られ、屈曲時の起電力は変位にほぼ比例し、変位センサとしての実用性が確かめられた。また、IPMCセンサは高分子中に水が含まれている時と含まれていない時で応答性に違いが現れるため、両方の状態のIPMCセンサを用いて起電力の計測を行った。その結果、濡れているセンサは遅い運動の場合起電力が小さくなり、早い運動であれば、両方のセンサの起電力に違いは現れなかった。しかし、高分子中に水が含まれているIPMCでは、起電力のピーク電圧が時間とともに減少するため、変位が保持された状態での計測には不向きであることが明らかとなった。次に、繊維状のIPMCセンサを比較的網目の大きい布の網目に通していき、擬似的に布にIPMCセンサが編み込まれた状態にして、人体の関節運動検知用スマートテキスタイル素子の試作を行った。この関節運動検知用スマートテキスタイルを手首関節に取り付けて、手首関節の屈曲・伸展運動、回内・回外運動を行った時の起電力の計測を行った。既存の関節運動用センサ(ゴニオメータ)との比較試験を行い、実用性を検討した。その結果、屈曲角と起電力の大きさはほぼ比例し、関節運動検知用センサとしての実用性が明らかになった。IPMCセンサの変位センサとしての実用性が明らかとなり、IPMCセンサを組み込んだ関節運動検知用スマートテキスタイルが、人体の関節運動の種類判別、及び屈曲角と回転角の大きさが推定可能となった。しかし、回内・回外のような回転運動の検知には平面的にセンサを配置しただけでは、屈曲・伸展運動の起電力波形と区別ができなかったため、IPMCセンサを螺旋状に配置することで、回転運動の検知が可能となった。その一方で配置するセンサの種類が増えたことと配置が立体的になり、構造が複雑になっているため、センサの配置に関して再検討が必要であると考える。本研究ではIPMC(Ion Polymer Metal Composite)と呼ばれる金属と高分子の複合体をセンサ素子に用いて、人の動きと生体電気信号を常時モニタリング可能な高機能衣類の開発を目的とした。平成27年度は幅1mm長さ100mmの繊維状IPMCセンサを布に編み込んで、人の動きを検知可能なスマートテキスタイルの作製と動作特性の検証を行った。作製したスマートテキスタイルを人の肘関節に取り付け、屈曲伸展運動及び回外回内運動時に生じるIPMCセンサの起電力を計測し、既存の関節運動用センサ(ゴニオメータ)との比較試験を行った。関節運動の変位量に対して生じる起電力の大きさはほぼ比例関係にあり、センサ特性は良好であった。しかし、センサ素子が1つ場合には屈曲伸展運動と回外回内運動とを判別することが困難であったが、センサ素子を複数配置することで運動の種類を判別することが可能となった。平成28年度はIPMCセンサを用いて作製した生体電気信号用電極の実用性の検証を行った。IPMCを用いて表面皿電極を作製し、これを各運動の主働作筋の直上に取り付けて筋電図計測を行った。IPMCを用いた皿電極で計測した波形は標準の生体用皿電極と比較して振幅は小さくなるものの、計測された筋電図の周波数には影響はみられず、IPMCセンサの生体電気信号用電極の実用性を示すことができた。また、筋電波形と運動時のIPMCセンサの変形による起電力の同時計測を行い、筋電波形とIPMCセンサの起電力が合成された信号を得ることができ、この信号はフィルタを用いることで運動の種類及び変位量と筋電波形を用意に分離することが可能であった。今後は、他に計測可能な生体信号の特定、また、衣類への実装を目的として激しい運動時にもノイズが乗らないようなセンサの形状及び配置について検討していく必要がある。

今後は手首関節に加えて、肘、膝、足首のような人体の主要な関節に関節運動検知用スマートテキスタイルを取り付け、センシング特性の再現性の確認と各関節に最適なセンサのサイズ、配置について検討を行い、関節運動検知用スマートテキスタイルを完成させる。また、IPMCセンサ表面の金属部分の生体電気信号計測用電極としての実用性の検証を行う。具体的にはIPMCセンサを用いて生体電気信号計測用の皿電極を作成し、筋電波形及び心電波形の計測を試みる。計測された波形と既存の生体用皿電極で計測した波形とを比較して検討を行う。電気信号が計測可能であれば、人体の動きと生体電気信号の両方を一つのセンサ素子で計測可能となり、患者のモニタリング用衣類に用いるセンサとして高い実用性が示される。人間医工学購入を予定していた生体用アンプ(AP108)の見積金額が当該年度の予算を超え、次年度予算と合わせて購入する必要があったため。IPMCセンサを用いた生体電気信号用電極の評価のために、生体用アンプ(AP108)と電極やケーブル等を購入し生体電気信号計測が可能な環境の整備を行う。また、IPMCセンサ作成に必要な薬品及び試料の購入を予定している。旅費については学会とセミナーの参加、研究成果発表を56回程度を予定してる。
卵透明帯における異種間受精阻止機構の解析

まず、ハタネズミ精子がマウスとハムスターの卵子以外の異種動物の卵子透明帯を通過できるか否かを検討した結果、ラット、マストミス、スナネズミの卵子透明帯は通過できないことが明らかとなった。一方、同種であるハタネズミの卵子透明帯への通過率は、マウスやハムスターに比べ、明らかに低率であった。しかもそれらの卵子はハタネズミ精子が侵入しているにもかかわらず受精していなかった。以上の事実から、この実験系では精子が受精能を獲得していないことが明白となった。次なる実験としてハタネズミの体外受精(IVF;in vitro fertilization)を試みた。精子の前培養時間を30分2時間、精子の濃度を前培養時1×10^7cell/ml、媒精時1×10^6cell/mlの設定条件でIVFに成功した。また培養液に1mMのハイポタウリンを加えることによって受精率は高率となり、ハイポタウリンは精子の前培養よりも媒精時に効果があることが示された。それらのIVF卵は培養してもほとんど胚盤胞期まで発生しなかったが、偽妊娠状態になった雌の卵管に移植したところ、正常な産子が作出できた。以上の一連の実験によってハタネズミの最適なIVF条件が確立でき、またこの方法によって作出したIVF卵は正常であることが判明した。さらに、ハタネズミ精子が先体酵素を利用して異種卵子透明帯を通過しているのか否かを確認するため、精子の先体酵素を不活性化して、受精を阻害する酵素(proteinase/hyaluronidase inhibitor)を培地に加えたところ、ハタネズミ同士の体外受精はほぼ完全にブロックされたが、ハタネズミ精子のマウス卵子透明帯通過はブロックされなかった。またカルシウムイオノフォアで先体反応を誘起し、先体内の酵素を放出させたハタネズミ精子であっても、マウス卵子透明帯を高率に通過することができた。したがってハタネズミ精子は、先体酵素を利用しないでマウス透明帯を通過していることが推測された。すでに予備試験において、ハタネズミ精子がマウスおよびハムスター卵子を高率に(80%以上)通過できることを明らかにしていることから、今回このハタネズミ精子がマウスとハムスターの卵子以外の異種動物の卵子透明帯を通過できるか否かをまず検討した。その結果、ラット、マストミス、スナネズミの卵子透明帯は通過できないことが明らかとなった。一方、同種であるハタネズミの卵子透明帯への通過率は、マウスやハムスターに比べ、明らかに低率(約20%)であった。以上の事実から、この実験系では精子が受精能を獲得していないことが明らかとなった。精子濃度、前培養時間、培養液の改良を重ねた結果、精子の前培養時間を30分2時間、精子の濃度を前培養時1X10^7cell/ml、媒精時1X10^6cell/mlの設定条件で受精率も再現性も非常に高いIVFに成功した。それらのIVF卵は培養してもほとんどは胚盤胞期まで発生しなかったが、偽妊娠状態になった雌の卵管に移植したところ、正常な産子が作出できた。

以上の一連の実験によってハタネズミの最適なIVF条件が確立でき、またこの方法によって作出したIVF卵は正常であることが判明した。今回の体外受精一受精卵移植の成功は哺乳類として16番目に当たる。まず、ハタネズミ精子がマウスとハムスターの卵子以外の異種動物の卵子透明帯を通過できるか否かを検討した結果、ラット、マストミス、スナネズミの卵子透明帯は通過できないことが明らかとなった。一方、同種であるハタネズミの卵子透明帯への通過率は、マウスやハムスターに比べ、明らかに低率であった。しかもそれらの卵子はハタネズミ精子が侵入しているにもかかわらず受精していなかった。以上の事実から、この実験系では精子が受精能を獲得していないことが明白となった。次なる実験としてハタネズミの体外受精(IVF;in vitro fertilization)を試みた。精子の前培養時間を30分2時間、精子の濃度を前培養時1X10^7cell/ml、媒精時1X10^6cell/mlの設定条件でIVFに成功した。また培養液に1mMのハイポタウリンを加えることによって受精率は高率となり、ハイポタウリンは精子の前培養よりも媒精時に効果があることが示された。それらのIVF卵は培養してもほとんど胚盤胞期まで発生しなかったが、偽妊娠状態になった雌の卵管に移植したところ、正常な産子が作出できた。さらに、ハタネズミ精子が先体酵素を利用して異種卵子透明帯を通過しているのか否かを確認するため、精子の先体酵素を不活性化して、受精を阻害する酵素(proteinase/hyaluronidase inhibitor)を倍地に加えたところ、ハタネズミ同士の体外受精はほぼ完全にブロックされたが、ハタネズミ精子のマウス卵子透明帯通過はブロックされなかった。またカルシウムイオノフォアで先体反応を誘起し、先体内の酵素を放出させたハタネズミ精子であっても、マウス卵子透明帯を高率に通過することができた。したがってハタネズミ精子は、先体酵素を利用しないでマウス透明帯を通過していることが推測された。
診断治療薬同時包埋リポソームによる悪性脳腫瘍に対する治療効果改善に関する研究

悪性脳腫瘍特に神経膠芽腫は手術および放射線照射という標準治療をおこなっても、その治療成績は十分なものではない。本研究ではホウ素中性子捕捉療法における「ホウ素分布」に焦点を当て、腫瘍への直接注入をおこなうことでより高濃度のホウ素を腫瘍細胞内に蓄積させることを達成した。またホウ素分布の可視化を目的とし、ホウ素化合物とヨード造影剤をリポソーム内に同時包埋させることでCT画像での可視化を実現した。今年度は、トランスフェリンーポリエチレングリコールを付加したホウ素化合物sodium borocaptate(BSH)およびヨード造影剤であるlomeprolをリボソーム内に同時包埋したTF-PEG{BSH, I}を用いてin vitroでの腫瘍細胞へのホウ素の集積、脳腫瘍ラットモデルにおける腫瘍組織へのホウ素の集積およびCT画像での可視化を検討した。培養脳腫瘍細胞においてはPEGのみを付加したBSHおよびIをリボソーム内に同時包埋したPEG{BSH, I}に暴露した場合に比して約3倍の腫瘍細胞内へのホウ素の集積がみられ、TF-PEG{BSH, I}の高いホウ素運搬能が実証された。ラット神経膠芽腫細胞を移植した脳腫瘍モデルラットに対し、腫瘍内にconvection enhance delivery法を用いて前述のホウ素化合物を投与したところ、投与24時間、48時間後でPEG{BSH, I}投与群に比して有意に腫瘍内ホウ素濃度は高値を示した。BNCT施行時に重要とされているホウ素濃度の腫瘍/正常組織比はTF-PEG{BSH, I}投与群で投与24時間後に274と極めて高値であり高い腫瘍選択性が実証された。また経時的にCTを撮影したところPEG{BSH, I}投与後24時間で造影効果は消失したのに対して、TF-PEG{BSH, I}投与群では72時間後に至るまで腫瘍に一致した増強効果が確認された。以上の結果より、TF-PEG{BSH, I}はホウ素化合物の高い選択性を実現し、かつホウ素運搬領域がCTにて可視化できることが実証された。同ホウ素化合物を用いることでより、BNCTのより高い腫瘍選択的な治療効果が期待され、照射前にその分布を可視化することで精密な線量計画が可能になると考える来年度は、脳腫瘍モデル動物、同ホウ素化合物を用いての中性子照射実験を行いその強力な抗腫瘍効果を証明していきたい。悪性脳腫瘍の中でも膠芽腫は生命予後が極めて不良であり、標準治療である手術および放射線照射をおこなっても治癒に至ることは稀である。当施設では膠芽腫に対するホウ素中性子捕捉療法を臨床応用しており、標準治療に遜色ない成績を残してきた。この治療法は腫瘍細胞内と正常細胞内のホウ素量比が大きいほど有効であり、生物学的選択性の根拠となっている。これまでにホウ素化合物の投与経路や担送システムに関する研究が数多く報告されてきたが、腫瘍選択的なホウ素蓄積に関する良好な結果が得られており、動物実験では治療効果も向上している。しかし中性子照射に際し、定量的な線量計画が十分でないのも事実である。我々は投与したホウ素化合物の分布を画像化することがホウ素量定量化に繋がるのではないかと考え本研究を立案した。研究目的は腫瘍内ホウ素量を高濃度に維持しながら腫瘍細胞内と正常細胞内ホウ素量比を大きくすることである。さらに生体内ホウ素分布の画像化およびホウ素量を検証することである。本研究ではホウ素担送システムとしてトランスフェリン結合リポソームを用い、内部にホウ素化合物およびヨード造影剤を同時包埋した。ラット膠芽腫細胞へのホウ素取り込み実験では有意差をもってトランスフェリン結合リポソーム群でより高濃度のホウ素が細胞内に取り込まれることが分かった。またラット脳腫瘍モデルにおけるホウ素分布の画像化では、トランスフェリン結合リポソーム群において腫瘍部の造影効果が投与後72時間まで維持されたが、非結合群では24時間後には造影効果は消失していた。腫瘍内ホウ素量はトランスフェリン結合リポソーム群では非結合群の4倍の取り込みを示した。投与経路は腫瘍内への直接注入であり、正常脳や血液内のホウ素量は極めて低く、腫瘍細胞内ホウ素量と正常細胞内ホウ素量比は極めて高い値を示し、中性子照射による治療効果が期待できる結果となった。
19世紀アメリカ文学に見る自然史と越境的想像力

本研究の目的は、19世紀アメリカに広く受け入れられていた自然史がソローやポーなどに見られる越境的想像力にどのように影響を与えていたかを包括的に考察することである。平成30年度の研究実績は以下のとおりである。2018年6月、京都で行われた国際ポー・ホーソーン会議(The Poe studies Association, The Poe Society of Japan, The Nathaniel Hawthorne Society, and The Nathaniel Hawthorne Society of Japan, Poe and Hawthorne International Conference in Kyoto, Japan)においてナサニエル・ホーソーン「イーサン・ブランド」について口頭発表を行い、作品の舞台となったグレイロックと当時の自然史研究との関連について言及した。2018年9月日本ナサニエル・ホーソーン協会中部支部研究会において、本研究課題に直接関連するエドガー・アラン・ポーの作品に見る自然科学の影響について口頭発表した。2019年3月にはアメリカ、ワシントンDCにおいて、アメリカの文学研究では最大規模の学術団体MLAの地方支部、北東支部MLAの年次大会でやはり本研究課題と直接関連する、エドガー・アラン・ポーの「黄金虫」に見る南部の自然史と作品との関りについて、口頭発表を行った。同じく2019年3月には倉橋洋子、高尾直知、竹野富美子、城戸光世編著『繋がりの詩学ー近代アメリカの知的独立と〈知のコミュニティ〉の形成』(彩流社)において「まえがき」「『マサチューセッツの報告書』とソローの「マサチューセッツの博物誌」」を寄稿し、本論文ではソローとボストン博物学協会との関わり、またソローの作品への影響について考察した。当初の計画では、初年度となる平成30年度は、19世紀米国の自然史に関する先行研究の資料や書籍の収集、整理と解読、国内の学会参加のみを予定していた。しかし、6月に行われた京都での国際ポー・ホーソーン会議で学会発表を行い、本研究課題において業績のある海外の学識者から有益な示唆を受け、それによって想定していたよりも早く研究を進めることができた。得られたアドバイスをもとに、北東支部MLA年次大会に口頭発表を申請したところ、受理されてワシントンDCで行われる大会に参加できることになった。前倒し支払い申請が認められ、この大会に参加できたことで、有益な助言を得、またアメリカ文学研究の知見に触れることができた。また、これらの学会発表で得た示唆を踏まえて加筆・修正した、ソローと自然史の関りに関する日本語論文を出版できたことなどから、当初の予定以上の進展と収穫を得ることができたと評価できる。令和元年度には平成30年度の成果を踏まえて、引き続き文献の収集と先行研究の整理を行う。平成30年度に参加した国際ポー・ホーソーン会議や、北東支部MLA年次大会で得られた知見、助言をもとに資料収集、資料分析を継続する。特に北東支部MLAエドガー年次大会の口頭発表でのエドガー・アラン・ポーと自然史との関りの考察から、ナサニエル・ホーソーンの作品に見られる環大西洋的視点にも、当時の自然史研究が構築していた言説空間の影響があるのではないかとの気付きがあった。これらの成果を令和元年2年にわたって研究発表や論文の形にし、成果報告を行いたい。

また、これらの学会発表で得た示唆を踏まえて加筆・修正した、ソローと自然史の関りに関する日本語論文を出版できたことなどから、当初の予定以上の進展と収穫を得ることができたと評価できる。令和元年度には平成30年度の成果を踏まえて、引き続き文献の収集と先行研究の整理を行う。平成30年度に参加した国際ポー・ホーソーン会議や、北東支部MLA年次大会で得られた知見、助言をもとに資料収集、資料分析を継続する。特に北東支部MLAエドガー年次大会の口頭発表でのエドガー・アラン・ポーと自然史との関りの考察から、ナサニエル・ホーソーンの作品に見られる環大西洋的視点にも、当時の自然史研究が構築していた言説空間の影響があるのではないかとの気付きがあった。これらの成果を令和元年2年にわたって研究発表や論文の形にし、成果報告を行いたい。国際学会発表のための英文論文校正費や書籍、プリンターインクなどの購入のために5万円を予定していたが、校正費や消耗品費が予想したよりも低く抑えられたため、次年度使用額が生じた。次年度には、過年度の予定通り校正費やプリンターインクなどの文具、消耗品および書籍購入にあてたい。
ラットを用いた記憶モデルによる脳内コリン作動性神経系の機能の解析

昨年度に引き続き,ラットの継時見本合わせ課題を用いて脳内コリン作動性神経と記憶機能との関連性を調べた.脳内コリン作動性神経には主として2つの経路が存在する.1つは内側中隔野から海馬に投射する経路(中隔-海馬系)で,もう1つは前脳基底部から大脳皮質に投射する経路(皮質系)である.昨年度は中隔-海馬系と記憶機能との関係について調べ,この経路が視覚情報の短期記憶とかかわっていることを明らかにした.今年度は皮質系と記憶機能との関係について調べた.継時見本合わせ課題(詳細は平成9年度研究実績報告書を参照されたい)をラットに訓練し,この課題を習得したラットを被験体として用いた.被験体の半数に前脳基底部破壊手術を施し(nBM群),残りの半数に偽手術を施した(Sham群).NBM群では,手術後,最長で14日間,摂食行動の著しい減少が認められたので,摂食行動の回復をまってから継時見本合わせ課題を再開した.実験の結果,手術前にはすべてのラットが継時見本合わせ課題を遂行することができたにもかかわらず,nBMを破壊したラットでは同課題の遂行成績が著しく低下した.そこで,手術前と同様の方法で継時見本合わせ課題の再学習を試みたが,nBMを破壊したラットでは再学習が困難であった.以上の結果から,nBM破壊によって(1)以前に学習した課題のルールや課題遂行にかかわる記憶が消失した可能性,(2)それらの記憶に問題はないが,記憶情報を取り出す(検索する)ことができなくなった可能性,(3)新たな情報を長期記憶に転送することが困難になった可能性が考えられた.これらのことは,皮質系コリン神経が長期記憶における情報の貯蔵,検索,あるいは短期記憶から長期記憶への情報の転送に関与する経路であることを示唆する.内側中隔野や前脳基底部はコリン作動性神経の神経細胞体が密集する領域で,ヒトや動物の記憶機能に重要な働きを担っている.しかし,これらの部位が記憶のどのような側面と関わっているのかについては明らかにされていないことが多い.本研究では,ラットの継時見本合わせ課題(筒井,1998)を用いて,ラットの聴覚刺激と視覚刺激の短期記憶について,内側中隔野との関連性を分析した.継時見本合わせ課題では,2つの刺激(S1,S2)を継時的に提示し,S1とS2が同一モダリティの刺激である場合には左右のレバ-(リトラクタブル)のうちの一方のレバ-(ex.右レバ-)に対する反応を正反応とし,S1とS2が異なるモダリティの刺激である場合には他方のレバ-(ex.左レバ-)に対する反応を正反応として,餌粒で強化した.使用した刺激は光刺激と音刺激の2種類であった.本課題を正確に遂行するには,S1として提示された刺激が光刺激と音刺激のどちらであったかを記憶しておき,S2が提示されたときに,左右のレバ-のどちらを押すかを決定する必要がある.この手続きにより,S1として光刺激を提示した試行(L試行)ではラットの視覚情報の保持を,S1として音刺激を提示した試行(T試行)では聴覚情報の保持をテストすることができる.あらかじめ継時見本合わせを習得させたラットの半数に内側中隔野破壊手術を施し(MSL群),残りの半数に偽手術を施した(Sham群).実験の結果,L試行では,MSL群の正反応率が有意に低下したが,Sham群では正反応率の低下は認められなかった.T試行では,MSL群,Sham群のいずれも,正反応率の低下は認められなかった.以上の結果から,ラットの内側中隔野は視覚情報の保持にとって重要な役割を担っているが,聴覚情報の保持との関連性は低い可能性が示唆された.昨年度に引き続き,ラットの継時見本合わせ課題を用いて脳内コリン作動性神経と記憶機能との関連性を調べた.脳内コリン作動性神経には主として2つの経路が存在する.1つは内側中隔野から海馬に投射する経路(中隔-海馬系)で,もう1つは前脳基底部から大脳皮質に投射する経路(皮質系)である.昨年度は中隔-海馬系と記憶機能との関係について調べ,この経路が視覚情報の短期記憶とかかわっていることを明らかにした.今年度は皮質系と記憶機能との関係について調べた.継時見本合わせ課題(詳細は平成9年度研究実績報告書を参照されたい)をラットに訓練し,この課題を習得したラットを被験体として用いた.被験体の半数に前脳基底部破壊手術を施し(nBM群),残りの半数に偽手術を施した(Sham群).NBM群では,手術後,最長で14日間,摂食行動の著しい減少が認められたので,摂食行動の回復をまってから継時見本合わせ課題を再開した.実験の結果,手術前にはすべてのラットが継時見本合わせ課題を遂行することができたにもかかわらず,nBMを破壊したラットでは同課題の遂行成績が著しく低下した.そこで,手術前と同様の方法で継時見本合わせ課題の再学習を試みたが,nBMを破壊したラットでは再学習が困難であった.以上の結果から,nBM破壊によって(1)以前に学習した課題のルールや課題遂行にかかわる記憶が消失した可能性,(2)それらの記憶に問題はないが,記憶情報を取り出す(検索する)ことができなくなった可能性,(3)新たな情報を長期記憶に転送することが困難になった可能性が考えられた.

これらのことは,皮質系コリン神経が長期記憶における情報の貯蔵,検索,あるいは短期記憶から長期記憶への情報の転送に関与する経路であることを示唆する.
運動によるインスリン抵抗性改善に関わる筋由来遺伝子群のプロファイリングと機能解析

肥満/II型糖尿病モデル動物であるob/obマウスは高インスリン血症、高コルチコイド血症、高血糖、インスリン抵抗性、中枢神経活動の変化、過食、褐色脂肪細胞の代謝率の低下、白色脂肪細胞の重量増加、生殖機能の低下などを特徴とする。ob/obマウスに水中運動(30分/日、3週間)を負荷した群(運動負荷群)、運動負荷を行なっていない対照群、および野生型マウスの筋組織から、それぞれRNAを抽出し、単色cDNAマイクロアレイを展開し、発現解析を行なった。運動負荷開始から空腹時血糖値を経時的に測定した結果、野生型マウスで108.1±16.9mg/dl、対照群で342.7±24.8mg/dl、運動負荷群で270.6±57.6mg/dlで有意差が見られたので、その筋組織を採取し、RNAを抽出した。常法によりcDNAマイクロアレイを展開し、肥満により発現低下、運動負荷により発現上昇する遺伝子をインスリン抵抗性改善因子とし、肥満により発現上昇、運動負荷により発現低下する遺伝子をインスリン抵抗性増悪因子とした。これらの条件に該当する66種の改善因子候補、82種の増悪因子候補を得た。これらについてデータベースを用いたホモロジー検索を行い、各候補遺伝子のマウスおよびヒト遺伝子座を同定した。日本人のII型糖尿病遺伝的素因として報告されている染色体領域に該当する領域に位置する遺伝子群を中心に、発現量の差異が大きいものから順次サブスクリーニングを行い、全長cDNAの塩基配列を決定した。また野生型、ob/obマウスの組織からRNAを抽出し、発現量の差異をRT-PCR、およびNorthern Blotにて確認した。現在、インスリン抵抗性の改善増悪を左右する分子機構を明らかにするため、候補遺伝子の細胞内発現ベクターを構築し、筋芽細胞株C2C12に遺伝子導入、糖取込み量の測定や、糖取込みに関わる遺伝子群の発現解析を進めているところである。常法によりcDNAマイクロアレイを展開し、得られたデータを解析した。肥満により発現が低下し、運動負荷により発現が回復する遺伝子をインスリン抵抗性改善因子とし、肥満により発現が上昇し、運動負荷により発現が低下する遺伝子をインスリン抵抗性増悪因子とした。これらの条件に該当する66種類の改善因子候補、82種類の増悪因子候補を得た。これらの遺伝子についてデータベースを用いたホモロジー検索を行い、各候補遺伝子のマウス遺伝子座およびヒト遺伝子座を同定した。さらに日本人ではII型糖尿病の遺伝的素因として、いくつかの領域が発症に関わると報告されていることから(Mori Y. et al.,2002)、該当する領域に位置する遺伝子群を中心に現在、機能解析を進めている。
生殖細胞エピゲノムへの摂動の研究：エピゲノム変化は次世代へ伝わるか？

平成30年度は、1生殖細胞と受精後初期胚のH3K27me3データの収集と、2トランスジェニック(TG)メダカの作成開始の二つが主な目標であった。まず1に関しては、予定通りに進行した。計画していた通り、メダカ受精後胚(16細胞期、64細胞期、胞胚期(ステージ11、ステージ12)の計4ステージ)を用いて、H3K27me3とH3K27acのChIP-seqを行った。現段階ではまだデータの解析途中であり、今後はより詳細な解析を行う予定である。2に関しても、TGの修正を含めつつ、おおよそ順調に進行した。平成30年度の中頃に、本来TGメダカで使う予定であったプロモーターの活性が予想より弱いことがわかったため、Cre/loxP組み換えを用いる方法に微修正した。つまり、予定プロモーター下流でCreを発現させることで、より発言を強化することとした。これまでに、元々計画していたTGメダカ系統を含め、F1/F2がすでに揃っており、平成31年度では既に、期待通りにTGメダカができているかを詳細に確認している段階である。加えて、これまでに確立していたメダカ胞胚期におけるH3K27me3 in vivoエピゲノム編集法について、さらに詳細に解析を行った。具体的には、・エピゲノム編集例の増加、・ChIP-seqによるエピゲノム編集の特異性の確認を行った。特にChIP-seqから、メダカ胞胚期におけるH3K27me3エピゲノム編集が非常に高い特異性を持つことがわかった。以上について国内・国外の学会で発表を行った。また、メダカ胞胚期におけるH3K27me3 in vivoエピゲノム編集法について研究成果を論文としてEpigenetics & Chromatin誌にて報告した。平成30年度の目標である、1生殖細胞と受精後初期胚のH3K27me3データの収集と、2トランスジェニック(TG)メダカの作成開始のいずれについても、研究計画の通りに順調に進行している。また、これまでの研究成果の一部を学会発表した。さらに、メダカ胞胚期におけるH3K27me3エピゲノム編集技術の確立について、Epigenetics & Chromatin誌にて論文として報告した。以上により、本研究の第1段階を無事に完了したと考えている。1生殖細胞と受精後初期胚のH3K27me3データ:今後も引き続き解析を行い、H3K27me3修飾が保持されるようなゲノム領域の特徴(ゲノム領域のDNA塩基配列の特徴や他のエピジェネティック修飾との関係性など)を調べる。2トランスジェニック(TG)メダカ:これまでに作成したTGメダカにおいて、目的通りにエピゲノム編集コンストラクトが目的の組織得意的に発現しているかどうか確認するため、qPCRや組織免疫染色などを行う。さらに、目的の組織においてエピゲノム編集が起こったかどうか確認するため、ChIP-qPCRやChIP-seqを行う。

2トランスジェニック(TG)メダカ:これまでに作成したTGメダカにおいて、目的通りにエピゲノム編集コンストラクトが目的の組織得意的に発現しているかどうか確認するため、qPCRや組織免疫染色などを行う。さらに、目的の組織においてエピゲノム編集が起こったかどうか確認するため、ChIP-qPCRやChIP-seqを行う。
マイクロホンアレイを用いた肉伝導における音源位置推定と雑音抑圧に関する研究

シャント音は狭窄位置では高い周波数が多く含まれているが,狭窄位置から離れるほど高周波成分が失われ,正常なシャント音に近づく。そのため,狭窄位置から離れた位置で収集された音では狭窄の定量化が正しく行えない場合があり,正しい狭窄位置での計測が必要となる。本年度は複数位置の聴診から得られたシャント音の特徴分析を行い,各計測位置の特徴を表す音響特徴量を提案した。具体的には,各計測位置のシャント音から1脈拍0.8秒を切り出し,ある位置の特徴量をその位置のスペクトログラムから他の位置のスペクトログラムの平均を引いた量と定義した。正常な複数位置,狭窄のある複数位置のシャント音の各症例から定義した特徴量を計算し,各症例について検討を行った。その結果,正常なシャント音の症例では,吻合部付近に特徴が現れることがわかった。これは,正常なシャント音の場合,吻合部で音が大きくなり,高音も見られるという医学的見地とも合致した。狭窄のシャント音の場合,人による判断とは多少のズレは見られたが,狭窄位置に特徴が現れた。以上により,定義した特徴量が狭窄位置の推定に使用できる感触を得た。ただし,1脈拍の切り出しは手動で行っており,人により1脈拍の時間も異なるため,切り出し方法を検討する必要がある。また,定義した特徴量のスペクトログラムの周波数軸,時間軸の最適な分割数等を今後検討する必要がある。また,継続して狭窄音の収集を行い,データ数を増やす必要がある。今後,1脈拍の切り出し手法,定義した特徴量のスペクトログラムの周波数軸,時間軸の最適な分割数の検討をする必要があるまた,継続して狭窄音の収集を行い,データ数を増やす必要がある。次年度以降については,今年度の進捗状況で説明した検討点について,今後検討を行う。さらに,シャント音には雑音が含まれているため,雑音抑圧の手法を検討する。具体的にはウェーブレット変換を用いた雑音抑圧を検討する。また,狭窄位置推定のための計測位置の数,配置等について検討を行う。購入を予定していた電子聴診器が想定した性能を満たさなかったため,代替品を検討したが,見つからず購入できなかった。年度末ギリギリに想定した性能を満たしそうな電子聴診器を見つけ,現在試用中である。想定した性能を満たせば,次年度に購入予定である。
トリカブトアルカロイド由来新規合成誘導体の放射線増感剤への応用開発研究

本研究では、トリカブトアルカロイドより合成した新規誘導体の放射線によるガン治療への応用を図る。そのために、数種類み腫瘍細胞とヒト造血幹・前駆細胞を用いて、抗腫瘍/放射線増感作用と副作用の最適化を目指した評価システムを駆使し、高い抗腫瘍/放射線増感作用を示す一方で、副作用の少ない新たな抗腫瘍・放射線増感剤への応用開発を目的とした。平成20年度の研究から、ヒト神経膠腫細胞A172及び肺癌細胞A549の増殖抑制作用を示したトリカブトアルカロイドの中でも低毒性成分であるC_<20>-ジテルペノイドアルカロイド由来pseudokobusine新規誘導体に、ヒトリンパ腫Raji細胞に対する増殖抑制作用を見出した。その後の一連の誘導体化合物の副作用の評価を目的としたヒト造血幹・前駆細胞への評価検討過程で、ヒト造血幹細胞の増殖にほとんど抑制作用を示さない化合物が見出された。さらにそれまで全く腫瘍細胞増殖抑制効果並びに放射線増感作用を示さなかった一部の化合物に、ヒト造血幹・前駆細胞に対する増殖促進作用を見出した。これら作用は全てpseudokobusineの11位の置換基に依存しており、抗腫瘍効果と造血抑制を考える上で重要である事が示唆された。これらの成果の一部はがん研究の国際誌であるInvestigational New Drugsに掲載された。また、pseudokobusine新規誘導体のヒト造血幹・前駆細胞に対する増殖促進作用について、「トリカブト含有アルカロイド誘導体の幹細胞増殖促進作用」として弘前大学知的財産創出本部に発明等開示届出を行い、大学の帰属が決定し追って特許出願を行う予定である(発開示08-20, PA08-28)。本研究では、トリカブトアルカロイドより合成した新規誘導体の放射線によるガン治療への応用を目指している。そのために、数種類の腫瘍細胞とヒト造血幹・前駆細胞を用いて、抗腫瘍/放射線増感作用と副作用の最適化を目指した評価システムを駆使し、高い抗腫瘍/放射線増感作用を示す一方で、副作用の少ない新たな抗腫瘍/放射線増感剤への応用開発を目的とした。平成19年度の神経膠腫細胞A172及び肺癌細胞A549の増殖に対する検討から、評価した40種類の化合物のうちC_<20>-diterpenoid alkaloid誘導体にのみ活性が認められ、そこに強い構造活性相関が示された。得られた成果は専門学会及び論文として発表すると共に、特許出願を行った(特願2007-238584)。平成19年度末に、一連の誘導体化合物の副作用の評価を目的としたヒト造血幹細胞への評価検討過程で、それまで全く腫瘍細胞増殖抑制効果並びに放射線増感作用を示さなかった一部の化合物に、ヒト造血幹・前駆細胞に対する増殖促進作用を示す化合物が見出された。この発見は、計画当初では全く予想出来ない作用であり、従来の抗がん剤や放射線増感剤に新概念をもたらし、本研究の飛躍的発展につながる当研究の成果に重大な影響を与えるものであるため、知的財産の取り扱いを含め、初期計画の大幅な見直しに迫られ、当該年度補助金の一部を繰り越し、これら課題の検討も併せて進めた。その結果、検討した40種類の化合物から最も強い増殖促進作用を示す化合物を見出し、さらにこの作用発現において標的細胞である造血幹細胞に大きな個体差が存在する事を明らかにした。
気道構成細胞の表現型変化に基づいた喘息分子薬理療法

スフィンゴシン1リン酸(S1P)は喘息の炎症反応によりマスト細胞から放出される。S1Pを気道平滑筋に曝露すると.2アドレナリン受容体刺激薬による弛緩作用が減弱した。肺微小血管内皮細胞にS1Pを曝露すると接着分子(VCAM-1, ICAM-1)の発現が増強し、好酸球の接着率が高くなった。感作マウスに抗原刺激をすると気道周囲に好酸球の浸潤および炎症性サイトカインが増加し、ムスカリン受容体刺激による気道抵抗が増強した。これらの現象のすべてはRho-kinase阻害薬で有意に抑制できた。ゆえに、気道構成細胞の表現型の変化から生じる喘息の病態(β_2アドレナリン耐性化、好酸球性気道炎症、気道過敏性亢進など)にはRhoA/Rho-kinase系が共通に関与しており、Rho-kinaseはこの疾患の治療の標的蛋白である可能性がある。卵白アルブミンで感作したマウスを麻酔下にボディーボックス内に固定した後、人工呼吸器で強制換気し、気道抵抗を測定した。サリドマイドは抗炎症作用を有することが判明し、多発性骨髄腫、慢性関節リウマチの治療薬としてその可能性が検討されている。サリドマイドを前投与すると、抗原曝露後のメサコリンによる気道抵抗の上昇(気道過敏性の亢進)は有意に抑制された。抗原曝露後に気管支肺胞洗浄液中に著明に増加したサイトカイン(IL-4, IL-5, IL-13, TNF-α)はサリドマイドの前処置により用量依存性に抑制された。さらに、肺の組織学的検討では、抗原曝露で生じた杯細胞過形成、好酸球の気道周囲への浸潤はサリドマイド投与により有意に抑制された。これらの結果より、サリドマイドは気管支喘息の基本的な病態に関与する気道炎症、および気道過敏性亢進の改善に有用である。卵白アルブミンで曝露した後に気管を切除し、気管平滑筋の切片を作製した。Fura-2で処理した後に浴槽内に懸垂し、等尺性張力とF_<340>/F_<380>(細胞内Ca^<2+>濃度の指標)を同時に記録した。アレルギー反応により肥満細胞から放出されるスフィンゴシン1リン酸(S1P)は気管支喘息のメディエーターとして作用する可能性が示されている。切片をS1Pに暴露した後、イソプレナリン(β_2アドレナリン受容体刺激薬)の弛緩効果はF_<340>/F_<380>の値を変化させることなく著明に減弱した(Ca^<2+>感受性亢進)。Rho-kinase阻害薬であるY-27632の存在下では、S1P曝露後のβ_2アドレナリン受容体刺激薬に対する耐性化は有意に抑制された。RhoA(small G protein)、そしてその標的分子であるRho-kinaseを介したCa^<2+>感受性が重要な役割を果たしている。RhoA/Rho-kinase系は気管支喘息治療の標的蛋白であると推察される。気道構成細胞の遊走における表現型の変化と喘息の病態への関与について検索した。1)肺血管内皮細胞における接着分子の発現の機序喘息に関係するアレルギー反応によりマスト細胞から放出されるリゾリン脂質であるスフィンゴシン1リン酸(SIP)を培養ヒト肺微小血管内皮細胞(HPMVECs)に曝露すると、接着分子であるVCAM-1の発現が濃度依存性に増加した。VCAM-1の発現は曝露後からしだいに増加し、4-8時間後に最大となった。この現象は、RhoA(低分子量Gタンパク)の標的タンパクであるRho-kinaseの選択的阻害薬Y-27632を存在させるか、百日咳菌体毒素で6時間保温すると濃度依存性に抑制された。HPMVECsにSIPを曝露すると活性化したRhoAであるGTP-RhoAの著明な増加が認められた。さらに、SIPで曝露したHPMVECsの表面に好酸球を流すと。接着する細胞の割合が著明に増加し、Y-27632、百日咳菌体毒素の投与で接着する割合は有意に減少した。ゆえに、好酸球の気道への浸潤にはRhoA/Rho-kinase系による接着分子の発現が関与している。

2)気道平滑筋細胞の遊走の機序エンドセリン(ET)は濃度依存性に培養ヒト気管支平滑筋細胞(HBSMCs)の遊走能を増強させた。この現象は気道平滑筋の収縮に必要な濃度に比べ、約100倍低い濃度で認められた。ETによるHBSMCsの遊走能の亢進はETの選択的阻害薬だけでなくY-27632の投与で濃度依存性に抑制された。ETをHBSMCsに曝露するとGTP-RhoAが有意に増加した。ゆえに、気道平滑筋の遊走能の亢進による気道リモデリングにはRho-kinaseに由来した細胞運動が関与している。以上の結果より、喘息の病態にはRhoA/Rho-kinase系が重要な役割を果たしており、治療の標的分子であることが推測された。肺微小血管内皮細胞に過剰進展刺激を与えることにより生じる細胞内の表現型の変化について検索した。以上より、血管内皮細胞の過剰伸展刺激は細胞内のCa2+動態と細胞骨格の変化に重要な役割を果たしていることが判明した。気道平滑筋における収縮、弛緩などの反応性の変化(表現型の変化)について、Fura-2(カルシウム蛍光色素)で処理した組織を用いておこなう実験は、測定機器の故障が続いているため遅れています。システムが整いしだい進める予定です。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、気道構成細胞(気道平滑筋細胞、気道上皮細胞、血管内皮細胞、など)、あるいは、好酸球などの炎症細胞において、これまでに示した表現型の変化と細胞骨格再構築との関連性を検索する。さらに、感作動物を用いた実験を充実させ、RhoA/Rho-kinase系がこの疾患の分子薬理療法を確立するために重要な鍵を握っているか探求する。
植物含硫アミノ酸生合成における逐次的酵素反応メカニズムの分子生物学的解明

植物における硫黄同化経路であるシステイン生合成の生化学的及び分子生物学的研究をスイカを用いて行った。システイン生合成に関与するセリンアセチル転移酵素(SATase)はシステインによりフィードバック阻害を受けることが明らかになっている。また、酵母などではシステイン生合成系酵素遺伝子は硫黄欠乏ストレスに対して転写レベルで制御されており、高等植物においても同様の転写レベルでの制御機構の存在が示唆されている。以上のような理由から、SATaseの触媒的性質および発現解析はシステイン生合成系の統合的制御を理解するうえで重要である。そこで本研究では、転写レベルでの制御機構を明らかにするためSATase遺伝子の単離と解析を行った。λEMBL3により作製したスイカゲノムDNAライブラリーについてスイカSATase cDNAをプローブとしてスクリーニングを行い、陽性クローンを得た。その塩基配列7kbを決定し、スイカSATase遺伝子は3個のエキソンと2個のイントロンで構成されていることを明らかにした。またプライマー伸長法により転写開始点を決定した。次に硫酸イオン欠乏条件下で栽培したスイカを用いてノーザン分析を行ったところ、SATase遺伝子の発現が48時間後に増加した。従って、硫黄欠乏に対しSATase遺伝子の発現が転写レベルで制御されている可能性が示唆された。そこでスイカSATase遺伝子のプロモーター領域とルシフェラーゼレポーター遺伝子を連結したキメラ遺伝子を作製し、シロイヌナズナのプロトプラストを用いたトランジェント発現系に導入することによりプロモーター解析を行い、その詳細について検討中である。
月経随伴症状のセルフケアとしての有酸素運動の有効性と安全性

2018年度は、課題1の、月経随伴症状の季節変動の実態を明らかにすることを目的として研究に取り組んだ。研究方法として計画した、即時的記録法を用いた月経前、月経中のコンディション調査の実施に関して、倫理委員会の審査を受け承認された。即時的記録には、選手管理システムとして提供されているAtleta(アトレータ)(株式会社エムティーアイ)を用いることとし、アンケート項目や入力項目をカスタマイズした。大学等に所属する若年女性30数名から研究参加に関する同意を得た。被験者は、月経周期、基礎体温、身体症状、精神症状等のコンディションについてアプリケーションに記録し、研究者がそれらの情報を一元管理することとした。当初の計画では、夏季、冬季およびそれ以外の期間を含む約10か月の間、毎日記録されたコンディションの季節変動について検討する予定であったが、被験者が若年女性であったことから、月経周期が整っていない者が想定以上に多かったこと、入力作業を各個人に任せる形となったため、管理が困難であり、途中離脱者が増加したことから、十分なデータ数が得られなかった。このことを踏まえ、2019年度は、入力項目数を減らし被験者の負担を減らすこと、アプリケーションの未入力通知機能を活用して継続的な協力を促すなどの改善をした上で、引き続き調査を行う。また、課題2の、異なる環境下での運動に対する生理的応答や月経随伴症状に対する効果を明らかにすることを目的とした実験を遂行するため、現在、他の研究者の協力を得て被験者募集や実験手順の準備を行っているところである。本研究の被験者は正常月経周期であることが条件に含まれるが、参加の同意を得た者は20歳未満の若年女性が大半を占めたため、月経周期が整っていない者が想定以上に多かった。また、アプリケーションを用いたコンディション記録法は管理が困難であり、継続の可能性を高めるためには内容の改善が必要であると考えられる。必要なデータ数を集めるため、他の研究者から被験者募集に関する協力を得ることを予定している。また、調査項目の絞り込み、アプリケーションの未入力通知機能の利用などにより、継続可能性が高められると考えている。また、運動負荷実験はコンディション調査と並行して遂行できるように準備がすすめられている。2018年度は3月末までを調査の実施期間としたため、年度内に被験者への謝金の支払いが行われなかった。また、2019年度に不足しているデータ数を確保する予定であるので、当初予定していた謝金については、今後支払いが生じる。また、アプリケーションの使用料が被験者数に応じて毎月発生するが、2019年度も引き続きアプリケーションを利用して調査を実施するため、定期的な支出が予定されている。
無機層状化合物を用いた非線形光学素子の開発

本研究では、粘土鉱物などの無機層状化合物を用いた非線形光学素子材料を開発することを目的とした。まずLangmuir-Blodgett法によって、粘土単分子層からなる超薄膜を製作する。これは、ナノスケールで厚さと配向を制御した粘土粒子な薄膜である。次に、この薄膜中に第二次高調波発生(SHG)能力のある金属錯体分子をインターカレートさせてSHG効率を測定した。用いる粘土鉱物の種類、金属錯体、あるいはインターカレート構造を最適化することによって大きなSHG活性を有する膜物質を開発することができた。この目的のために初年度においては、北大グループでは、(1)粘土単分子膜の製作、(2)金属錯体の合成を行った。ベルギー側では、コロイド状に分散した粘土系におけるSHG測定を行った。二年度においては、これまでの両者の研究結果を統合して、以下の様な協同研究を行った。(1)まず山岸がベルギーに行き、北大で開発した粘土単分子膜精製法についての詳細をベルギー側に説明し、その方法の改良を検討した。(2)次に谷口がベルギーに行き、金属錯体のインターカレションされた粘土単分子膜について説明した。ベルギー側では、その膜を用いて、SHG活性に関する実験を行った。(3)つぎにベルギーからBart Deuffel氏が北大に来て、得られた結果について協同で検討した。また、AFMを用いて粘土薄膜の表面構造を観察した。(4)最後に英国ケンブリッジ大からBill Jones氏を招き、2年間にわたる研究の総括および今後の展開の方向性を探った。本研究の目的は、粘土鉱物などの無機層状化合物を用いた非線形光学素子材料を開発である。このために、北大のグループでは(1)粘土単分子膜の製作、(2)金属錯体の合成を行って来た。ベルギー側では、コロイド状に分散した粘土系におけるSHG測定を行って来た。北大グループは、Langmuir-Blodgett法によって、粘土単子層からなる超薄膜を製作した。X線解析等によって、この薄膜は、ナノスケールで厚さと配向を制御した粘土粒子からなる薄膜であることが明らかにされた(山岸、谷口、高橋)。この結果をルーベンを訪れて報告してた(山岸、谷口)。次に、この薄膜中に第二次高調波発生(SHG)能力のある金属錯体分子をインターカレートさせてSHG効率を測定した(シューンハイツ、ベクハイゼン)。実際に測定してみると、用いた粘土鉱物の種類、金属錯体、あるいはインターカレート構造を最適化することによってSHG活性が大きく変わることがわかった。ベルギーからベクハイゼンが北大に来て、得られた結果について報告した。検討の結果、一定したSHG活性を得るためには薄膜中の金属錯体の吸着状態を厳密に評価することが不可欠となった。そのためにフランス・オルセーにソール光による表面赤外測定をおこなった(山岸、荒又)。今後この結果を詳しく解析して、大きなSHG活性を示すような金属錯体を設計、合成していくことを目指している。今回の共同研究の総括をルーベンで行った(山岸)。本研究の目的は、気・液界面における化学反応を利用して金属錯体を二次元薄膜として集積し、それを用いた非線形光学材料の開発である。具体的には、両親媒性の金属錯体を出発物質として、そのラングミュア(単分子)膜を気-液界面で作製する。用いる金属錯体は、光エネルギー変換や酸化還元活性のあるRu(II)ポリピリジル錯体である。我々はまず、界面における膜形成過程を蛍光顕微鏡やブルースター角顕微鏡などによるその場観察によって追跡した。また基板上への積層したハイブリッド膜の表面構造を原子力間力顕微鏡(AFM)によって調べた。これらの結果を総合して、第二次高調波発生(SHG)に最も適する膜の製造法を確立することができた(北大グループ)。

さらに、得られた膜を用いてSHG測定を行い、膜構造とSHG活性との相関およびより高いSHG活性を示す錯体の設計を行なった(ルーベン大)。これらの共同研究を円滑に進めるためにできうる限り情報の交換と研究者の交流を行なった。本年度は、北大グループからは山岸、谷口がベルギーに赴き膜形成についての情報を伝えた。一方、ルーベン大からはヴァンダッフェル氏が来日し、SHG測定の結果を詳細に説明した。最後に英国ケンブリッジ大学からビルジョーンズ氏を招いて、これまでの結果に対する総合的な評価とハイドロタルサイト粘土を用いたSHG材料への可能性について意見交換した。