hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
牛タイレリア病のワクチンによる予防

抗体の感染防御能をin vitroで検定する目的で牛赤血球とMeを混合して培養することにより、Meが赤血球内に侵入することを確認し、現在この系でMAbによるMeの赤血球内侵入阻止効果を検討中である。3.免疫応答:Me寄生赤血球の上昇とともに、マクロファージの活性上昇がみられ、Me寄生率の低下に伴いその活性も低下した。またMeの感染によりT-cellの増殖が高まりNK活性も上昇した。4.Meの生ワクチン:Me寄生赤血球に^<60>Coを5-10Krad照射して10頭の牛に接種したところ、感染は成立するが対照牛に比較して、原虫の増殖性が著しく抑制された。今後は攻撃試験によって、これら弱毒Me接種牛の免疫能を明らかにする。1.スポロゾイト(Sp)合成ワクチン。Spの精製法について検討を進めたが、実験に使用できる十分な量が得られなかった。予備試験として、得られたspに対する抗血清を作製して、メロゾイト(Hz)と抗原性を比較した。その結果Spの主要抗原蛋白は78と74KD、Mzは42と32KDであり、これらの抗原はSpとHzの両方の抗血清と反応することから共通抗原と考えられた。そこでMzに対して感染防御能を持つ32KDの抗原を認識するモノクロ-ナル抗体(MAb)を5頭の子牛に時期を変えて投与し、Sp攻撃による感染防御試験を実施した。その結果、原虫寄生の発現とピ-クが対照牛に比較して遅れる傾向がみられ、臨床症状も軽減されることが明らかとなった。しかしこのMAbはSpに対する抑制効果は認められず、今後もSPを中和するMAbの作出を続ける予定である。2.メロゾイト合成ワクチン。MzのMAb(32KD)はMzの増殖をほぼ完全に阻止できたので、Mzに対する合成ワクチンの作製を進め現在までにcDNAライブラリ-を作製した。Babesia Plasmodium原虫のように抗原性の変異を起こし、株間で抗原性が著しく異っているとこのワクチンは無効と考えられる。そこで株間のantigen diversityを検討するためにMzのDNAプロ-ブを作製した。3.抗イデオタイプワクチン。MzのMAbパラト-プに対するモノクロ-ナル抗イデオタイプ抗体が22株得られた。この抗体の免疫グロブリンサブクラスはlgGlであった。IFAによるinternal imageの検出を試みたところ3株に特異蛍光を認めた。これを牛に投与するとMz抗体が誘導された。4.T.sergentl実験感染牛の細胞性免疫応答。原虫血症がピ-クになる前にMφの活性が一過性に上昇し、原虫血症のピ-クに一致してTーCell分裂・増殖が促進され、遅れてNK活性が上昇した。TーCellから放出されるリンホカインによるMφの活性が発症阻止の主体と考えられた。
河川生態系管理における数値目標と実践的フレームワークの構築

河川生態系に関する環境目標を設定するための評価手法開発を目的として、広域の空間データ基盤を整備し、生物多様性情報と統合したプラットフォームを構築した。次に、底生動物・魚類(希少種)の種数を予測する統計モデルを構築し、予測値と実測値の乖離から環境へのインパクトを評価した。また、物理環境データによる生態系影響の序列化や河口内湾度や外来種の侵入リスク評価モデルを開発した。評価成果を課題群ごとに階層化し、実際の河川整備計画と実践施工がリンク可能なフレームワークを構築した。河川生態系に関する環境目標を設定するための評価手法開発を目的として、今年度の研究において、全県の広域ベースのリファレンス情報をもとにしたモデルを作成し、兵庫県武庫川流域を対象としたモデルケースを構築した。まず、兵庫県内における生物多様性情報の整備とDEMを用いてGISから抽出できる物理環境要因の空間データ処理(WSA,SPI,SLOPEなど)を行い、各種環境情報との空間関係からオーバーレイによる相互参照が可能な状態に整備した。こうした既存データを活用した空間データ処理の方法を確立した。次に、整備データをもとにして、兵庫県全域における底生動物および魚類の種数を予測する統計モデルをGLMM、MaxEnt法により構築して、潜在的な種数を予測し、予測値と実測値の乖離(O/E)から環境へのインパクトを評価した。また、物理環境データに基づいて生態系へのインパクトを序列化し、インパクトの度合いを地図上で可視化した。計算したO/E値については、概ね0.21.2の範囲となった。さらに、これまで評価が難しかった河口部付近の物理環境情報の評価手法の開発を行い、河口部の地形形状(内湾)を評価する指標を開発し、河口干潟の成立要因や希少種の分布との対応関係をもとに検証した。また、河川生態系の重大な課題となる外来植物種の侵入リスクを評価するモデルを開発した。これらをもとにした統合的な生態系評価の方法論についてとりまとめた。河川の生態系評価だけでなく、評価にもとづいた課題群に寄与するメカニズムと、実際の現場実践の方法論とのリンクを行うため、各地の生態系配慮の自然再生事例および小規模な自然再生事例の収集、さらに兵庫県武庫川水系における実験的な施工を行った。本研究では、こうした広域の生態系評価と施工レベルで対策可能な事例をリンクさせるためのフレームワークを構築した。本年度は、主に4つの事項について研究を進めた。1)生物多様性情報の整備と空間データ処理:兵庫県内の河川を対象とした生物多様性データの整備を行い、各種環境情報との空間関係からオーバーレイによる相互参照が可能な状態に整備した。具体的には、これまで調査された各種資料のデジタル化とジオコーディングを完了させると同時に、河川のラインデータを任意の間隔に分断して、セグメント化し、物理環境要因(WSA,SPI,SLOPEなど)を付与した。2)生態系評価の試行:整備したデータをもとにして、兵庫県全域における底生動物および魚類の種数を予測する統計モデルをGLMM、GAM、ランダムフォレスト法により構築して、潜在的な種数を予測し、予測値と実測値の乖離(O/E)から環境へのインパクトを評価した。また、物理環境データに基づいて生態系へのインパクトを序列化して評価した。これらの評価値をもとにして、重要な生息場所と課題のある生息場所の抽出を試行した。また、これまで評価が難しかった河口部付近の物理環境情報の評価手法の開発を行った。3)小規模な自然再生事例の収集:具体的な自然再生事例を収集し、広域の生態系評価から得られた重要な生息地および課題のある箇所において、対策可能な事例について情報収集を行うために、兵庫県内外の河川での情報収集を行うとともに、三田市を流れる池尻川における施工事例の評価を行った。4)海外事例の収集:米国における生態系評価事例を参照するために、アメリカ自然史博物館を訪問し、生物多様性情報の収集と活用、情報発信や施策との関連性について情報収集を行った。これらの事例を施策のフレームワークとして統合するために、河川生態学者や行政関係者との協議や議論、ワークショップ等を通じて地図化の方法論や希少種対策の技術検討、全体フレームの構築と体系化の素案を作成した。すでに整備した生物多様性情報に基づいた生態系評価は概ね見通しがつき、解析の試行で十分な手応えを得たが、海外事例については十分な知見を収集できていない。米国ニューヨーク州では、我々が期待している成果があがっておらず、施策化についても必ずしも十分ではなかった。情報収集から施策展開までを一貫して進めている事例はごく限られており、事例収集が難航している。国内の情報に基づく生態系評価や施策スキームの構築は、予定どおり進んでいる。海外事例の収集については、こちらが想定しているほど充実した事例が乏しいために、この部分をあまり重点化せずに、現在、我々が進めている独自の方法でのスキーム構築に重点をおいた方法で進める。

海外事例については、オーストラリアにおける事例収集をすすめ、諸外国における環境評価手法の課題を解決する形での施策展開について検討する。海外旅費(オーストラリア)への出張費用に加えて、国内事例の収集として旅費を利用する。また、広域データ処理における単純作業およびデータ追加整備、空間データ処理において謝金を利用することを予定している。
界面ナノスケール構造がエネルギ伝達および潤滑へ及ぼす影響の解明

本研究では,界面のサブナノメートルからサブマイクロメートルの構造が,液体-固体界面におけるエネルギー伝達に及ぼす影響を解析的に予測すること,ならびに,実際に界面に付着させる粒子の特性スケールを変化させた場合のエネルギー伝達特性の変化を実験的に検証することを研究の第一目的とした.次に,界面のサブナノメートルからサブマイクロメートルの構造が,界面での潤滑特性に及ぼす影響を解析的に予測して,界面に付着する粒子の特性スケールが界面潤滑特性へ及ぼす影響を検討することを第二の目的とした.そのために,界面に存在するサブナノメートルからサブマイクロメートルの構造が,界面と流体間のエネルギー伝達特性および潤滑特性に及ぼす影響に関して,分子動力学シミュレーションを用いて解析を行った.界面の構造スケールをサブナノメートルからサブマイクロメートルまで変化させた場合に,液体-固体界面におけるエネルギー伝達解析を行った結果,界面に付着する構造の間隔がエネルギー伝達に対して支配的である結果が得られた.その原因について解析的に調べた結果,界面近傍での流体分子の拡散挙動が界面構造物間隔によって変化するという知見が得られた.界面エネルギー伝達に関する実験的研究に関しては,既報のとおり,界面にナノ・ミクロ多孔質構造を付着した界面を使用した方が通常の伝熱面を用いた実験よりもエネルギー伝達が促進される結果が得られた.界面の構造スケールをサブナノメートルからマイクロメートルまで変化させた場合に,液体-固体界面における潤滑特性に関する解析を行った結果,界面に付着する微細構造の上部が液体-固体界面の役割を担っており,ナノメートルスケールの界面構造物の間に存在する液体分子は巨視的な熱流動を行わないことが分かった.本研究では,界面のサブナノメートルから10ナノメートル(0.510nm)の構造が,界面と流体の間のエネルギ伝達に及ぼす影響を解析的に予測すること,ならびに,実際に界面に付着させる粒子の特性スケールを変化させた場合のエネルギ伝達特性の変化を実験的に検証することを研究の第一目的とした.また,界面のサブナノメートルから10ナノメートル(0.510nm)の構造が,界面での潤滑特性に及ぼす影響を解析的に予測することを第二の目的とした.上記の研究目的のために,固液界面近傍の熱流動を解析する分子動力学シミュレータを作成して,界面構造か界面近傍の流体分子の挙動に及ぼす影響について調べた.その結果,界面構造物間隔がサブナノメートルから数ナノメートルと大きくなるにしたがって,界面近傍の流体分子の動きやすさが促進されること,ならびに,さらに界面構造物間隔が大きくなると界面近傍の流体分子が動きにくくなることが解析的に明らかになった.これらの研究成果に関して,和文および英文の3篇の論文にまとめて研究発表を行った.次に,界面のナノ構造および流体に働く圧力が,界面と流体分子との間の摩擦係数に及ぼす影響に関して分子動力学解析を行った.その結果,界面にナノ構造が存在する界面の方が,完全にフラットな界面に比べて,摩擦係数が大きくなることが予測された.この解析結果については,次年度も解析を続けることによって,解析結果の妥当性の検討を行う予定である.次に,界面構造スケールをコントロールした表面の作成するために,ナノ粒子(酸化銅ならびにアルミナ)を購入し,界面にエッティング処理する方法について検討を行った.また,界面処理方法のテスト実験を行って,界面の走査型顕微鏡による界面観察を行った.界面特性の実験的検討は,次年度の課題である.本研究では,界面のサブナノメートルからサブマイクロメートルの構造が,液体-固体界面におけるエネルギー伝達に及ぼす影響を解析的に予測すること,ならびに,実際に界面に付着させる粒子の特性スケールを変化させた場合のエネルギー伝達特性の変化を実験的に検証することを研究の第一目的とした.次に,界面のサブナノメートルからサブマイクロメートルの構造が,界面での潤滑特性に及ぼす影響を解析的に予測して,界面に付着する粒子の特性スケールが界面潤滑特性へ及ぼす影響を検討することを第二の目的とした.そのために,界面に存在するサブナノメートルからサブマイクロメートルの構造が,界面と流体間のエネルギー伝達特性および潤滑特性に及ぼす影響に関して,分子動力学シミュレーションを用いて解析を行った.界面の構造スケールをサブナノメートルからサブマイクロメートルまで変化させた場合に,液体-固体界面におけるエネルギー伝達解析を行った結果,界面に付着する構造の間隔がエネルギー伝達に対して支配的である結果が得られた.その原因について解析的に調べた結果,界面近傍での流体分子の拡散挙動が界面構造物間隔によって変化するという知見が得られた.界面エネルギー伝達に関する実験的研究に関しては,既報のとおり,界面にナノ・ミクロ多孔質構造を付着した界面を使用した方が通常の伝熱面を用いた実験よりもエネルギー伝達が促進される結果が得られた.界面の構造スケールをサブナノメートルからマイクロメートルまで変化させた場合に,液体-固体界面における潤滑特性に関する解析を行った結果,界面に付着する微細構造の上部が液体-固体界面の役割を担っており,ナノメートルスケールの界面構造物の間に存在する液体分子は巨視的な熱流動を行わないことが分かった.
分散ネットワークを用いた大規模計算の実時間視覚化システムの開発

大規模数値計算を行う局面が様々な分野で、ますます重要となってきた。その際、規標が増大すれば、計算時間はその規模の自乗にほぼ比例すると言われている。本研究においては、こうした大規模数値計算について、それを実時間で実行する必要のある実時間視覚化システムを中心に様々な分野について、検討を行ってきた。その結果の成果として次のようなシステムを構築することができた。1)輻輳海域で船舶交通流を再現する輻輳海域シミュレータを開発した。さらにそれを発展させてそのシミュレータをサーバとして、それにネットワークを介してつながっている計算機を模型船に搭載し、別途接続された計算機から計測したGPSデータ、船体姿勢データをもとに、それをサーバに送信し、仮想的な海域を航行させるシステムを開発した。ここで、さらに大規模で、かつ、分散ネットワークを活用した船舶の高度管制システムへの応用を目指した基礎実験を実施した。2)船舶の転覆現象解明のため、シミュレーションプログラムを作成し、転覆に至るまでの運動計算をさらに、高精度に実施すべく、数学モデルの改良を加えた。また、同時にそのシミュレーションをもとに転覆に至る現象のアニメーション表示システムを開発し、実時間でそれを見ることにより、多変数で非線形な現象を視覚的に理解することができるようになった。3)船舶と陸上輸送におけるライフサイクルアセスメントに関する研究を実施し、その環境因子に与える影響を分析し、比較することができるようになった。それを日本沿岸の8つの航路について適用した結果、陸上輸送に比べ、海上輸送は約4分の1の環境影響であることがわかった。本年度は、それぞれの分担者において、大規模数値解析を行い、その分散処理の可否について検討を行った。その結果、下記の結論を得た。1.輻輳海域で交通流を再現する輻輳海域交通流シミュレータの開発を行い、各船舶の運動計算をパソコンに分散して、サーバの負担を軽くするとともに、分散化してインターネットにつなぐことにより、遠方のパソコンを利用した分散計算が可能なことを示した。今後は、サーバとクライアントパソコンの通信速度の向上など諮ることが必要だが、基本的分散計算と視覚情報の表示についての基本的事項が把握できた。2.転覆現象を解明し、転覆を回避するための操船方法を検討するための転覆シミュレーション手法の開発を行った。その計算においてはいまのところ分散計算の必要性、重要性はあまりないが、今後、リアルタイムシミュレータとしての転覆運動計算、画像表示などにおいて分散計算が有効であることを確認した。3.方向分布を考慮した非定常波形の時系列を計算するプログラムを開発し、非定常波形の数値シミュレーションを行った。また、非定常波形を一点ではなく面として捕らえるため、大規模な数値計算を行った。その際、数値計算を数台のパソコンで単独に実行し、最終的に時系列をつなぎ合わせて、連続的な非定常波形の計算が可能であることを確かめた。4.船体まわり流場に生じる自由表面流れを解明するラグランジュ表記の連続の式を満たすような粒子法の開発、および計算の効率化のための境界条件の設定方法を考案した。分散処理の可能性については来年度の検討事項とする。5.溶接構造物の最終強度および結晶塑性学による材料特性に関する大規模構造計算を行い、成果を得ているが分散計算の有効性については次年度の検討事項とする。その際、規模が増大すれば、計算時間はその規模の自乗にほぼ比例すると言われている。

1)平成12年度に開発した輻輳海域で船舶交通流を再現する輻輳海域シミュレータをさらに発展させてそのシミュレータをサーバとして、それにネットワークを介してつながっている計算機を模型船に搭載し、別途接続された計算機から計測したGPSデータ、船体姿勢データをもとに、それをサーバに送信し、仮想的な海域を航行させるシステムを開発した。ここで、さらに大規模で、かつ、分散ネットワークを活用した船舶の高度管制システムへの応用を目指した基礎実験を実施した。2)船舶の転覆現象解明のため、転覆に至るまでの運動計算をさらに、高精度に実施すべく、数学モデルの改良を加え、その精度検証を国際試験水槽会議のワーキンググループで実施されているベンチマークテストに参加した。その結果、他の研究機関のデータと比較してもここで開発した計算の方が実験値により近い結果を示しており、計算手法が信頼できるものであることがわかった。また、同時にそのシミュレーションをもとに転覆に至る現象のアニメーション表示システムを開発し、実時間でそれを見ることにより、多変数で非線形な現象を視覚的に理解することができるようになった。3)船舶と陸上輸送におけるライフサイクルアセスメントに関する研究を実施し、その環境因子に与える影響を分析し、比較することができるようになった。それを日本沿岸の8つの航路について適用した結果、陸上輸送に比べ、海上輸送は約4分の1の環境影響であることがわかった。
近代社会における「監視」についての社会学的研究

監視は近代社会を構成する制度的次元の1つである.現代社会を読み解くのに監視はキー概念となるという認識のもと,「監視社会」論を展開することを研究目的とした.まず,ミッシェル・フーコー,アンソニー・ギデンズ,クリストファー・ダンデカー,デヴィッド・ラィアン,ウィリアム・ボガードらによって展開された先行研究を検討し,監視社会に関する理解を深めた.そうした先行研究を踏まえ,「監視社会」論の射程を拡張していくために,特に,以下の点について検討した.第一に,監視の歴史について考察した.監視は近代以前のかなり古くから存在しているが,近代における監視はそれ以前のものとは様相を異にしている.私たちが,日常生活のあらゆるところまでさまざまな形で監視されていることを確認した.第二に,監視のテクノロジーについて調査した.監視はテクノロジーに依拠している.テクノロジーの進展とともに監視は高度化している.とりわけ,コンピューターやインターネットなど,現在の情報処理技術の飛躍的な発展が,監視のあり方を大きく変貌させている.そうした監視テクノロジによって,私たちの日常生活や,主体としての私たちのあり方まで変容させられていることを明らかにした.第三に,監視と国民国家の関係について検討した.国民国家は,多くの国民の監視が可能になってはじめて成立したことを明らかにした.最後に,監視とプライバシーの問題について検討した.私たちが日常のいたるところで監視されているとするならば,私たちのプライバシーはいかに守られるべきであるのか.理論的,規範的に考察した.以上が研究実績の概要である.日本社会について,監視社会論という観点から分析することを最終的な目標として設定していたが,そこまでは到達しなかった.今後の課題としたい.今年度は、監視社会論に関連する文献を検索し、それをデータベース化し、手にすることができる限りの文献を収集した。収集したもののなかから、監視社会論を展開するにあたって、とりわけ理論的支柱となると考えられる以下の文献、すなわちミッシェル・フーコーの『監獄の誕生』、アンソニー・ギデンズの『国民国家と暴力』、『近代とはいかなる時代か?』、クリストファー・ダンデカーの『監視、権力、モダニティ』、デヴィッド・ライアンの『電子の眼』について、読解を進めた。また、監視社会の成立と進展に大いにかかわる情報化ないし情報社会論に関しても、マーク・ポスターの『情報様式論』、デヴィッド・ライアンの『新・情報社会論』といった文献を頼りにしながら、研究を進めた。それらの文献の読解をもとに、簡単な理論的見取り図を作成し、それについて研究会等において報告を行い、参加者からの意見を求めた。また、研究課題に若干関連するものとして、社会的ネットワークの観点からの意識調査を実施した。金沢市民を対象として、調査票を用いた戸別訪問面接調査を行った。サンプルは20歳から65歳未満の有権者から432人を無作為抽出し、有効回答は263人であった。現在、統計パッケージソフトを利用して、調査データを分析中である。監視は近代社会を構成する制度的次元の1つである.現代社会を読み解くのに監視はキー概念となるという認識のもと,「監視社会」論を展開することを研究目的とした.まず,ミッシェル・フーコー,アンソニー・ギデンズ,クリストファー・ダンデカー,デヴィッド・ラィアン,ウィリアム・ボガードらによって展開された先行研究を検討し,監視社会に関する理解を深めた.そうした先行研究を踏まえ,「監視社会」論の射程を拡張していくために,特に,以下の点について検討した.第一に,監視の歴史について考察した.監視は近代以前のかなり古くから存在しているが,近代における監視はそれ以前のものとは様相を異にしている.私たちが,日常生活のあらゆるところまでさまざまな形で監視されていることを確認した.第二に,監視のテクノロジーについて調査した.監視はテクノロジーに依拠している.テクノロジーの進展とともに監視は高度化している.とりわけ,コンピューターやインターネットなど,現在の情報処理技術の飛躍的な発展が,監視のあり方を大きく変貌させている.そうした監視テクノロジによって,私たちの日常生活や,主体としての私たちのあり方まで変容させられていることを明らかにした.第三に,監視と国民国家の関係について検討した.国民国家は,多くの国民の監視が可能になってはじめて成立したことを明らかにした.最後に,監視とプライバシーの問題について検討した.私たちが日常のいたるところで監視されているとするならば,私たちのプライバシーはいかに守られるべきであるのか.理論的,規範的に考察した.以上が研究実績の概要である.日本社会について,監視社会論という観点から分析することを最終的な目標として設定していたが,そこまでは到達しなかった.今後の課題としたい.
混合金属クラスターを構造基盤とした新規アトロプ不斉空間の構築と分子メモリへの展開

MgイオンとRuイオンから成る混合金属錯体は、架橋カルボン酸イオンの置換反応を利用することで、機能性ユニットを多核コアに集積化させることが可能である。これまでに酸化還元活性なフェロセンやルテノセンなどのメタロセン集積体の合成を行い、その電気化学特性を明らかにしてきた。本年度は、機能性ユニットとして光物性が知られているピレンとポルフィリンを集積化させた混合金属錯体を合成し、単結晶X線構造解析による同定や発光スペクトル測定による光物性評価を行った。混合金属三核錯体にピレンカルボン酸を反応させ配位子置換反応を行い、架橋部位に4つのピレンユニットを有する多核錯体の合成に成功した。得られたピレン集積体の発光スペクトルを測定したところ、ピレンカルボン酸に比べ98%もの蛍光強度の減少が見られた。この結果より混合金属多核錯体はピレンカルボン酸の優れたクエンチャーとして働くことが示された。合成したピレン集積体はさらなる架橋配位子の置換反応により、ピレンカルボン酸を多核錯体の骨格構造から脱離させピレン部位由来の蛍光を回復させることができるため、配位子置換反応をトリガーとした蛍光センサーとしての利用が期待できる。ポルフィリンユニットを集積化させた化合物についても同様の配位子置換反応により、目的とする化合物が得られた。ポルフィリンユニットの発光強度は、金属イオンに配位することで大幅な強度の減少がみられ、ポルフィリン集積体においても、混合金属錯体はクエンチャーとして働いていることが示された。単離した生成物にさらに酢酸亜鉛を加え反応させると、ポルフィリンユニットへのZnイオン導入が可能であることが明らかとなった。このZnポルフィリンの集積体では、X線結晶構造解析によって4つのユニットが密集して存在している様子が見られた。溶液中においてはフラーレンとのホスト-ゲスト相互作用に基づくUV-visスペクトルのピークシフトが見られ、ホスト分子として機能することが示された。このようにπ共役系の発光性分子を集積化させることで発光強度の制御が行えるだけでなく、広がったπ空間に基づく超分子相互作用が発現する非常に興味深い知見を得ることができた。混合金属錯体における架橋配位子の置換反応は、カルボン酸を有する様々な配位子に適用でき、汎用性の高いものであることが明らかとなった。本研究では、カルボン酸の種類を変えることで容易に酸化還元特性や光特性を有する官能基を修飾することに成功した。多核錯体と官能基との相互作用により、混合原子価状態の発現や発光強度の減少が見られ、錯体化学と電気化学や光化学が組み合わさった分野の発展に貢献できる成果が得られた。カルボン酸の選択により多核錯体に機能付与が行える観点から配位子の分子設計は非常に重要な点である。アトロプ不斉空間の創成においては結合周りの自由回転を抑えられるような配位子のデザインが必要となる。具体的には、アントラセンカルボン酸のような、剛直な構造を持ち多核錯体のターミナル部位に環構造が張り出し、配位サイトに大きく影響を与えるものが適していると考えられる。分子のコンフォメーションに関する情報は結晶構造解析の他、分子計算から得られる情報と合わせて取り組んでいくこと必要である。また、温度可変NMRによるスペクトルの測定により分子運動の温度依存性を調べ、不斉認識や分子メモリへの応用展開が望まれる。MgイオンとRuイオンから成る三核錯体にフェロセニル基を集積化させた混合金属クラスターの合成、構造解析および電気化学測定の検討を行った。4つのフェロセニル基を修飾した混合金属クラスターは、X線結晶構造解析の結果により、多点の水素結合による二量体構造を形成していることを初めて明らかにした。この二量体は、中心に位置している8つのフェロセニル基を、三核錯体の骨格の一部であるRu_2Oユニットが両端から挟み込み、酸化還元活性なフェロセンとRu_2Oユニットが層状に重なり合うような構造である。興味深いことに、この新奇な二量体構造は溶液中においてもその構造を維持していることが、温度可変^1H NMRや二次元^1H NMRの一種であるDOSY測定により示された。合成した化合物の電気化学的性質をサイクリックボルタンメトリー(CV)などによって評価したところ、二量体構造に由来する酸化還元波が見られ、分子間での混合原子価状態を観測することに成功した。二量体構造の両端にあるRu_2Oユニットは、それらの間に集積化されたフェロセニル基をホール移動のメディエーターとすることで、離れた位置においても相互作用が働く。このフェロセニル基を介したRu_2Oユニット間の相互作用は、二量体構造を解離させていくと徐々に小さくなっていくことや、フェロセニル基を持たない三核錯体の二量体構造においては観測されないことからも支持されている。CV測定で見られた酸化ピークは電解スペクトル測定によって帰属を行なっており、Ru_2Oユニットとフェロセン間の電荷移動に伴う吸収が見られた。従来の相互作用伝達系では不飽和結合や配位結合といった酸化還元中心間の結合を必要としていたが、今回の発見は酸化還元活性基を適切な位置に配置することで長距離間の相互作用伝達が可能となるため、新たな相互作用系の構築法として利用できる意義深い結果である。私は、昨年度までにMgイオンとRuイオンから成る三核錯体が、多点の水素結合によって二量体構造を形成することを明らかにしてきた。

この二量体構造の両端に位置する2つのRu_2Oユニットは、間に存在するフェロセニル基を介した相互作用によって混合原子価状態を発現する。本年度は、酸化還元活性基を介した相互作用についてより詳細な知見を得るために、3つのアプローチによって実験を行った。1つ目は、フェロセニル基を他のメタロセンであるルテノセンに変えた化合物の合成および電気化学評価を行った。ルテノセンを集積化させた化合物はX線結晶構造解析より、フェロセニル基集積体と同様に二量体構造を形成していることが明らかとなった。化合物のサイクリックボルタモグラムを測定すると、Ru_2Oユニット間の混合原子価状態が観測され、ルテノセンにもフェロセン同様の相互作用を伝達する役割が示された。2つ目は、Ruイオンのターミナル配位子をpKaが異なる様々ピリジン誘導体に変えた化合物を合成し、相互作用に与える影響について調べた。配位子にトリフルオロメチルピリジンを用いた化合物では、結晶構造中に二量体の形成が確認された。化合物のサイクリックボルタンメトリーでは、配位子の電子供与性を反映したピークのシフトが見られた。配位子の電子供与性とRu_2Oユニット間の相互作用の大きさに相関は見られなかったが、配位子の種類に依らず混合原子価状態が発現することを明らかにした。3つ目は、酸化剤によって化学的に酸化させた化合物の構造について調べた。ヨウ素によって2電子酸化されたフェロセニル基集積体においても、結晶中で二量体構造が見られた。Ru_2Oユニットの正電荷による静電反発が想定されるにも関わらず、二量体の形成が確認されたことから、水素結合が多点で働くことで、より強い結合となっていると考えられる。MgイオンとRuイオンから成る混合金属錯体は、架橋カルボン酸イオンの置換反応を利用することで、機能性ユニットを多核コアに集積化させることが可能である。これまでに酸化還元活性なフェロセンやルテノセンなどのメタロセン集積体の合成を行い、その電気化学特性を明らかにしてきた。本年度は、機能性ユニットとして光物性が知られているピレンとポルフィリンを集積化させた混合金属錯体を合成し、単結晶X線構造解析による同定や発光スペクトル測定による光物性評価を行った。混合金属三核錯体にピレンカルボン酸を反応させ配位子置換反応を行い、架橋部位に4つのピレンユニットを有する多核錯体の合成に成功した。得られたピレン集積体の発光スペクトルを測定したところ、ピレンカルボン酸に比べ98%もの蛍光強度の減少が見られた。この結果より混合金属多核錯体はピレンカルボン酸の優れたクエンチャーとして働くことが示された。合成したピレン集積体はさらなる架橋配位子の置換反応により、ピレンカルボン酸を多核錯体の骨格構造から脱離させピレン部位由来の蛍光を回復させることができるため、配位子置換反応をトリガーとした蛍光センサーとしての利用が期待できる。ポルフィリンユニットを集積化させた化合物についても同様の配位子置換反応により、目的とする化合物が得られた。ポルフィリンユニットの発光強度は、金属イオンに配位することで大幅な強度の減少がみられ、ポルフィリン集積体においても、混合金属錯体はクエンチャーとして働いていることが示された。単離した生成物にさらに酢酸亜鉛を加え反応させると、ポルフィリンユニットへのZnイオン導入が可能であることが明らかとなった。
市民的教養のための歴史学―国際比較研究―

専門的歴史家ではない市民にとって必要な教養としての歴史の知識や方法とは何か、その普及のために高等教育はどのような役割を果たすべきかの研究を行った。具体的には、これに関わる日本の実情や先進的な実践、アメリカ、台湾、インド、旧ユーゴスラビア諸国等の高等教育における歴史教育がどうであるかの実地調査や韓国、ドイツにおける状況の関係者からの聴取を行った。日本以外の国でも歴史学に対する市民社会の関心の低下が見られること、高等教育の実践においては多量の良質の歴史研究文献購読や討論型の授業が展開されていることなどが確認できた。最終年度には、関係者との意見交換のためのシンポジウムを実施した。本年度は、日本での市民社会と歴史学との関係および自分たちの大学学部教育での授業実践のあり方を踏まえつつ、他国における市民社会と歴史学との関係、主要大学での歴史教育についての事例を収集し、その特徴や参照すべき点などをまとめることに力を注いだ。調査からは、まず対象地域である米国・台湾・韓国、東欧のいずれの地域においても基本的には、市民社会においてもまた主要大学の学部生のなかでも歴史学に対する関心は一般的には低下しつつあることや、そうしたなかで大学での歴史教育の充実、市民社会への研究成果の還元の取り組みを強化するための問題意識を持つ人びとがいることが確認された。市民社会における歴史学の位置については、現存の国家形成、社会の主流にいる人びとの政治的正当性をめぐる問題(台湾における台湾本土化のための歴史発掘や韓国における親日派問題、日本における戦後補償問題など)が引続き重要な関心事である地域もあり、その点も無視できないが、環境の変動や感染症が与えた影響など、人類全体に関わり、かつ長期変動を視野に入れた問題についての関心はいずれの地域でもある程度存在することもわかった。主要大学での歴史教育の実践においては、ハーバード大学では、学生が十分に予習・復習(指定された文献等の閲読とリポート提出)を行いうるカリキュラム、受講者数の設定が行われており、教員の講義のほかにTAを活用して討論を行う等の工夫がなされていること、台湾国立大学でも同様の試みが行われていること、ただし、歴史の方法や歴史的知識を通じて何を身につけさせるべきかに関連して学生の討論を教員・TAがどのようにリードすべきか等の問題もあるとの課題を認識していることを知ることができた。以上の調査を通じて、日本の主要大学ではまだ十分に取り組まれていない教育実践のあり方や市民社会に対してアカデミズムの研究者が何を行うべきかを議論する材料が得られた。平成25年度には引き続き、(1)日本の大学における教養教育としての歴史教育の実践についての検討、(2)市民社会とアカデミズムの歴史学との関係についての考察、(3)海外の主要大学における教養教育としての歴史教育の実情把握につとめた。(1)に関しては、関連文献の収集と読み込みのほか、東京大学教養学部でのこれまでの歴史教育がどのようなものであり、そこから見えてくる問題点が何であるかの討論、日本学術会議での高校の歴史教育改革についての動向の把握等を進めた。(2)については、岩本が公共民俗学の展開に関する調査、外村が戦時空襲の被害や朝鮮人強制連行などアカデミズムに属さない市民が中心となって進める歴史研究の参与観察を行った。(3)については、柴がザグレブ大学(クロアチア)、ベオグラード大(セルビア)、井坂がデリー大学(インド)、三谷・外村・杉山が台湾大学(台湾)について、出張し現地の研究者からの直接のヒアリングや資料収集を行ったほか、現地在住日本人研究者や訪日したドイツ人研究者の協力を得て外村がハレ大学(ドイツ)とドイツの大学における歴史教育および市民社会と歴史学との関係についての情報収集、ヒアリングを実施した。これとともに、インターネット上に公表されている海外主要大学の歴史関係の授業のシラバスの入手、関連文献の収集、読み込みも行った。これらを通じて、日本の大学における教養教育としての歴史教育の特長やメリットとともに、他地域での教育のあり方に学ぶべきことが一定程度、確認できた。このほか、三谷、櫻井、外村、杉山が高校教員向けの講座や市民向けの歴史講座での講演、論考の執筆を行い、市民向けの歴史教育を実践するとともにその課題についての考察を進めた。前年度までのアメリカ、台湾、インド、旧ユーゴスラビア諸国等の高等教育での歴史学をめぐる問題に関する補充調査を各自が進めた。インドに関しては現地調査を実施しデリー大学の歴史教育の調査、現地の教員との意見交換および関連する教材の収集に努めた。また、韓国における歴史教育の動向についても、韓国人研究者からの情報提供を受けるとともに関係資料の収集に努めた。その際には高等学校の歴史教育と大学入試との関係についての近年の変化、日本との比較に留意した。このほか、日本社会のなかで問題となっている歴史修正主義への対応について、歴史教科書問題や戦後補償に取り組む市民との意見交換を行った。

さらに2015年2月には、韓国、台湾からの研究者も招いて、主として大学の教養教育としての歴史教育のあり方を考えるための公開シンポジウム「歴史的教養とは何か大学における歴史教育の新たな展開をめざして」を開催した。その場では、日本の大学で行われている新たなタイプの歴史教育、市民社会の様々な分野で歴史の知識、歴史学の方法を用いることの有効性を教える実践、米国の大学における多大な量の文献の消化と討論に基づく授業、台湾の大学でのTAを活用した討論型の歴史教育の実践の事例の紹介、韓国における歴史に対する関心の低下の一方での企業の採用試験での歴史科目の採用等の新たな動向、元老的な教員を活用した教養教育の授業といった試みがあることなどが紹介された。これを受けて、自分の専門的研究を大学の授業で伝えることも教養教育として重要なのではないかという観点からのコメントや大学における教員養成の教育の充実の必要性が語られた。26年度が最終年度であるため、記入しない。歴史学26年度が最終年度であるため、記入しない。日本とほかの国における大学での歴史教育のあり方の比較、市民社会と歴史学との接点はどうあるべきか、それを踏まえた市民養成のための大学における歴史教育の教材作成のどれに重点を置くか等について、各研究分担者間で十分な意思一致ができていなかったことと、各研究分担者が多忙を極めて情報共有と議論の時間が十分にとれなかったため。計画のうち、教養教育としての歴史教育のあり方の国際比較については今年度は得られた知見も多く、進展したと評価できる。地域としてはインドおよびドイツの事例について状況把握を行うことができたこと、台湾に関して台湾大学歴史学系の専任教員・TA、全額の教養教育にかかわる研修等を行う機構の担当教員からの意見交換、ヒアリングを通じて具体的な課題や授業の進め方についても知ることができたことなどが成果である。その他の文献調査などから、日本の教養教育としての歴史教育の特長や課題が見えてきたところである。日本国内のアカデミズムと市民社会との関係に関しては、市民の歴史研究等の実践についての調査は進めたものの、十分進展したとは言えない。アカデミズムの歴史学に対して市民社会の側は何を期待しているのか、先端的な研究をどうマスコミ等と協力して市民に伝えるかに関する掘り下げのため、関係者からのヒアリングを進める試みを検討しつつも実現できていない。また、市民的教養のための歴史教育に資する教材作りに関しては、現段階では具体的な成果は形になっておらず、各自がそれに向けた準備と口頭発表等を行ったにとどまる。研究分担者が前年度までの調査によって蓄積した各地域における市民社会と歴史学との関係、主要大学での歴史教育のあり方についての情報を共有し、十分な意見交換を行い、引続き調査を進めていく。その上で日本の市民社会における歴史学の役割が何であるかについて、具体的な提言の前提として論点の整理を行う。最終年度となるH26年度は引き続き、各地域の主要大学における教養教育としての歴史教育の実情把握に重点を置くこととしたい。とりわけ、(1)制度や位置づけ、統計的な情報等にとどまらない、教養教育における歴史教育のあり方についての掘り下げ、
試作ピエゾセンサーを用いた道路橋の落橋防止のための構造健全性モニタリング

外部から力を作用させることにより、自ら大きな出力電圧を生ずるピエゾ素子を用いた変位計を開発し、その性能評価を行った。開発した試作ピエゾ変位センサーを、橋梁モデルに取り付け加振して実験を行った。その結果、橋梁モデルの取り付け部の変位精度が、十分実用的に満足できる精度で得られた。本開発センサーは、ピエゾ素子を使用していることから、停電等の電源供給が無くなっても、十分機能を果たすことができる。このため地震等での活用が期待される。本研究の目的は、道路橋の落橋を防ぐためのモニタリング技術を開発することである。モニタリング技術として、圧電素子であるピエゾケーブルを応用したセンサーを開発することである。平成20年度では、主に下記2項目の研究を中心に研究を行った。【1】ピエゾケーブル利用の変位センサーの開発ピエゾケーブルを利用した変位計の開発を中心に研究を行った。変位計センサーは、ピエゾケーブルとコイルばねから構成されている。ピエゾケーブルの静的引張試験結果から、ケーブルの弾性範囲内で使用すること、コイルばねの変位量を決め、両者の組み合わせで、仕様を決定した。繰返し引張疲労試験機で試作センサーに負荷をかけ、試作センサーの特性を実験から明らかにした。以上の結果は、非破壊検査協会主催の「安全安心シンポジウム」に発表した。【2】ピエゾケーブルを用いたひずみ測定ピエゾケーブルを利用して従来のひずみゲージの概念で、使用できるか検討を行った。従来のひずみゲージの素子に、ピエゾケーブルを置き換えたと考え、ピエゾケーブル利用の長尺ゲージ長のひずみゲージを試作開発した。試作ゲージの実用化をめざして実験を行った。本研究の貝的は、橋梁の落橋を防ぐための槽造健全性モニタリング技術を開発することである。落橋防止のための構造健全性モニタリングとして、橋梁をつなげているジョイント部分の変位量に着目した。最終目標は、この変位量について試作ピエゾセンサーを開発し使用することにより、落橋防止に役立つ技術を確立する事である。主にピエゾセンサーの開発を中心に研究を進めている。平成21年度実績として以下の研究を行い、学会等に発表を行った。(1)ピエゾケーブルを用いた変位計測センサーを試作し特性を実験により調べた。ピエゾケーブルとコイルばねを組み合わせて、一定繰返し変位量を測定するセンサーを試作した。試作センサーの出力電圧を変位に変換し、橋梁の健全性モニタリングの可能性を検討した。実験により試作センサーの特性を調べ、一定条件下で使用できることが実証できた。(2)横型アクチュエータとして、横長の供試体に加振できるシステムを構築する。電気油圧サーボ式横型負荷疲労試験機本体フレームの設計製作を行った。アクチュエータ取付け用試験機フレームの設計を行い、製作した。(アクチュエータ、制御装置共に島津製作所製を利用した)次年度、このシステムを使い実験を行う。(3)ピエゾケーブルを用いたひずみ測定ゲージの開発とひずみ測定法の開発ピエゾケーブルを用いた「ひずみ測定法」の開発も行った。非破壊検査協会H21年度春季大会で発表を行っている。ケーブルの張力が働いていないと、ひずみ測定ができない短所を克服すべく、次年度以降に課題が残った。(1)ピエゾケーブルを利用した変位計の開発と橋梁モデルへの取り付けによる実用化H22年度の計画に、ピエゾケーブルの弾性範囲を利用して、変位測定センサーを試作開発することとある。H22年度で実際に試作センサを製作することができた。この試作センサーを、橋梁のモデル橋桁部(実験装置製作)に取り付けて、梁のずれ(=変位)量を計測し、その精度も実験で調べることができた。以上の成果は、H23年1月に開催された財団法人日本非破壊検査協会主催の第42回応力・ひずみ測定と強度評価シンポジウムで発表した。研究発表は、高専の専攻科学生が行い、新進賞(30歳以下の発表者に与えられる優秀発表賞)を受賞した。(2)ピエゾケーブルを利用したひずみ測定法の開発ピエゾケーブルを利用して、構造部材のひずみ測定をすることを開発した。ピエゾケーブル素線を利用した一種のゲージ長の長い「ひずみゲージ」と考える事ができる。実際に鋼板に取り付けひずみ測定を行った。この研究は、学会誌「非破壊検査」に論文として掲載された。(3)ピエゾフィルムを利用したひずみ測定法の開発本研究により、超高入力インピーダンス表面電位計を使用することにより、高分子系ピエゾフィルムで従来できなかった静ひずみ測定ができるようになった。このことは、電源がない現場でも、フィルムを貼付けるだけで上記電位計のプルーブを接触するだけでひずみ測定ができることを意味する。
ヒト腎臓における薬物尿細管分泌を予測しうるin vitro実験系の開発

腎臓の近位尿細管における薬物の運び屋タンパク質(トランスポーター)の働きを予測できる実験系の確立を目的として、トランスポーターを発現していない培養細胞を用いて様々な薬物で処理することによって、トランスポーターを発現するようになることを試みた。その結果、DNAのメチル化を阻害する薬物で処理した場合に、ある種のトランスポーターの発現が亢進することが判明し、その輸送機能も亢進していることが明らかになった。このような実験系が確立できれば、医薬品開発にも有用であると考えている。薬物輸送研究には薬物トランスポータを発現させた培養細胞などの発現系が汎用されるが、ヒト個体における発現量とは異なり、また多様なトランスポータを同時に発現させた生理的条件に近い系の確立は困難である。従って、ヒト腎臓における薬物の尿細管分泌の程度や各トランスポータの寄与率を、in vitro評価系から予測する方法が確立されているとは言い難い。医薬品開発において、前臨床試験段階で新規化合物の腎排泄(尿細管分泌)やトランスポータの寄与率を予測することは重要であるが現状では困難であり、その予測を可能にする新しいin vitro試験系の開発が望まれている。本研究では細胞接着性と増殖分化の関連性に着目し、ヒト腎由来の初代培養上皮細胞等の接着性を調節することによって、上皮細胞の分化や薬物トランスポータの発現変動を解析し、ヒト個体と同様の発現挙動を示すin vitro試験系を構築することを目的とする。本年度は研究代表者の所属が変わり、新しい研究室を立ち上げることとなったため、そのセットアップが中心となった。本研究に必要な細胞培養関連の機器、試薬等は概ね入手し、培養条件等の基礎的検討を進めている。薬物輸送研究には薬物トランスポーターを発現させた培養細胞などの発現系が汎用されるが、ヒト個体における発現量とは異なり、また多様なトランスポーターを同時に発現させた生理的条件に近い系の確立は困難である。従って、ヒト腎臓における薬物の尿細管分泌の程度や各トランスポーターの寄与率を、in vitro評価系から予測する方法が確立されているとは言いがたい。医薬品開発において、前臨床試験段階で新規化合物の腎排泄(尿細管分泌)やトランスポーターの寄与率を予測することは重要であるが現状では困難であり、その予測を可能にする新しいin vitro試験系の開発が望まれている。本研究では細胞接着性と増殖分化の関連性に着目し、ヒト腎由来の初代培養上皮細胞等の接着性を調節することによって、上皮細胞の分化や薬物トランスポーターの発現変動を解析し、ヒト個体と同様の発現挙動を示すin vitro試験系を構築することを目的とする。本年度は、細胞の増殖・分化を促進する化合物として近年見いだされたアドヘサミンに着目し、薬物動態研究に汎用される培養腸上皮細胞Caco-2やヒト腎近位尿細管由来HK-2細胞の増殖・分化に及ぼす影響について検討を加えた。その結果、アドヘサミンがこれら細胞の増殖を促進することが示唆された。現在、アドヘサミンがこれらの細胞における薬物トランスポーターの発現量に及ぼす影響について検討している。本研究では、ヒト腎由来の培養上皮細胞を種々の条件下で培養し、薬物の尿細管分泌に関わる薬物トランスポーターの発現がヒト個体と同様のプロファイルを示すようなin vitro試験系を構築することを目的とする。本年度はヒト正常腎近位尿細管上皮細胞株HK-2細胞を用い、薬物の尿細管分泌に関わる薬物トランスポーターの発現量とDNAメチル化の関連性について検討を加えた。HK-2細胞においては有機カチオントランスポーターOCT2やMATE1, MATE2-Kの発現はほとんど認められないが、DNAメチル化阻害剤で処理したところOCT2 mRNAの発現上昇が認められ、HK-2細胞においてDNAメチル化によりOCT2の発現が抑制されていることが示唆された。現在、DNAメチル化の程度と薬物トランスポーターの発現量の関連について検討している。培養条件を変化させて生理的レベルのトランスポーターを発現させる手法を開発できれば、ヒトにおける薬物動態を予測する上で重要なツールとして利用できるものと考えている。研究代表者は平成25年度に現所属に異動し、新しい研究室を立ち上げることとなった。昨年度は研究室のセットアップが中心となり、本年度は研究室に配属された学生の教育に時間を費やしたため、研究目的の達成に遅れが生じているのが現状である。したがって、研究期間を平成27年度まで延長し、研究目的の達成を図ることとした。

医療系薬学本年度より助教が着任し、研究室配属学生も4-6回生で揃ったため、協力して研究を遂行できる体制が確立できたものと考える。本年度は研究代表者の所属が変わり、新しい研究室を立ち上げることとなった。機器、試薬等が全くない状態からのスタートであったため、そのセットアップが中心となってしまった。培養条件等の予備検討は進めており、本年度に研究計画を進展させる予定である。研究代表者は本研究の開始年度である平成25年度に現所属に異動し、新しい研究室を立ち上げたため、研究計画の遂行が遅れており、研究期間を延長した。平成26年4月より助教が着任し、研究を協力して進めることができる。また、研究室に学生が14名配属され、実験に熱心に取り組んでおり、研究計画を着実に進めることができるものと考えている。研究目的の遂行に必要な試薬等の購入に充てる。本年度は研究代表者の所属が変わり、新しい研究室を立ち上げることとなったため、そのセットアップが中心となった。セットアップには別経費を主に用いており、研究計画遂行に必要な試薬等の購入を見合わせていたため、次年度使用額が生じている。平成25年度に予定していた研究計画と26年度の予定の研究計画を可能な限り平行して進める予定であり、必要な試薬等をまとめて購入するため使用する予定である。
光誘起力による動的バイオセンサー及び光熱変換材料の創成

本研究では、光照射や化学的表面修飾によりナノ粒子間に生じる力を変調してナノバイオサイエンスに資するナノ複合体をボトムアップ的に作製する原理の開拓を目的とした。様々な形状の銀ナノ粒子の分散液にドーナツ状の強度分布を有するレーザー光を照射して、サイズ・形状を均一化して選択的集積できることを理論的・実験的に解明した。このようなナノ粒子の均一性制御は、高感度バイオセンサーや医療用の光応答性ナノ粒子の特性制御など幅広い分野で役立つと期待される。さらに、高い光発熱効果を示すプローブ粒子を用いて熱凝固性タンパク質の微量検出にも成功し、最適化された光発熱性金属ナノ粒子による病原細胞の破壊にも成功した。光照射や化学的表面修飾によるナノ粒子の組織化・機能制御の原理を解明し、新しい光駆動型バイオセンサーの開拓や、光発熱挙動を示す医療用ナノ複合体の設計指針確立へと展開することが本研究の目的である。今年度は、代表者Gで開発した「光誘起力ナノダイナミクス法」を用いて、様々な条件の光照射下での金属ナノ粒子集団の運動を系統的に解明した(成果の一部が大学HPや米国メディアVertical News誌で紹介された)。その一例として、偏光分布を適切にデザインしたレーザー光を用いれば金属ナノ粒子を円環状に高密度配列でき、広帯域かつ様々な方向の偏光を非常に強く散乱する構造体が作製できる可能性を示した。この機構は、光電磁場を介した粒子間の相互作用により発現する超放射に由来しており、光駆動型バイオセンサーの検出感度向上に役立つと考える。現在、検証実験に備え、光制御-分光Gでは上記ビームの発生装置を導入して調整に成功し、センサー応用Gでは表面電荷を制御された金属ナノ粒子の準備を完了している。また、代表者Gでは高密度金属ナノ粒子集積構造の光応答を超高速に計算できる「クラスターDDA」と呼ばれる新しい近似手法も開発した。この手法を用いれば、条件次第では近似無し場合の3000倍近い計算速度が実現でき、複数の金属ナノ粒子固定化ビーズに働く光誘起力の評価にも成功している。特に、センサー応用Gで作製した高密度金属ナノ粒子集積構造の光応答の実験結果を良く再現できることを示し、開発中の光バイオセンサーの仕組や検出限界に関する重要な知見も得た。さらに、医療応用Gとの連携により、近赤外の波長域で高効率の光発熱効果を示す金属ナノ粒子集合体の設計のための理論手法の開発に成功した。また、この手法により、金属ナノ粒子中に閉じ込められた局在表面プラズモンの鏡像効果が長波長域での光発熱効果増強に重要な役割を果たすことが分かった。最終年度は、代表者Gで前年度に開発したエネルギー領域での計算手法である「光誘起力ナノ・メトロポリス法」のプロトタイプを完成させ、異方的な金属ナノ粒子の選択的光集積化の可能性を理論的に示した。また、様々な形状の銀ナノ粒子を含む分散液にドーナツ状の強度分布を有するレーザー光を照射して、銀ナノロッドのサイズ・形状を揃えて抽出し、電磁気学的な結合状態を形成して円環状に配列する実証実験にも光制御-分光Gとセンサー応用Gとの共同研究で成功した[英国NPGのScientific Reportsに掲載され、複数の招待講演を行い、多数のWebニュースや新聞でも紹介された]。特に、照射光の波長を変化させることで集積される銀ナノロッドのアスペクト比が変化すること、直線偏光、ラジアル偏光、アジミュサル偏光など偏光を切り替えることで配向の制御ができること、集積化により散乱スペクトルの制御が可能であることなども明らかとなった。このように、ナノ粒子のサイズ・形状・配列および光応答特性を制御する技術は、様々な研究分野や産業界で広く必要とされており、本研究課題で目的とする高感度バイオセンサーや医療用の光応答性ナノ粒子の特性制御にも利用できると期待できる。また、センサー応用Gで作製した高い光発熱効果を示すプローブ粒子を用いて熱凝固性タンパク質の微量検出にも成功し、高感度バイオセンサー開発に関する当初の研究目的を達成したと言える[特開2013-254940]。医療応用Gおよび光制御-分光Gとの共同研究では、金ナノ粒子における光発熱効果の最適サイズが存在することを示した代表者Gにおける理論の実験検証を行い、病原細胞を局所的に光発熱効果で破壊できることを確認した。このように、もう1つの目的であった高効率光熱変換用ナノバイオマテリアル作製のための指導原理開拓と医療応用に関しても興味深い成果を得た。前年度に引き続き、代表者Gで開発した「光誘起力ナノ動力学法」を用いた理論研究を行い、従来の物質の三態と類似した金属ナノ粒子複合体の気体状-液体状-固体状の状態を集光レーザーの強度を変化させることで制御できる可能性を明らかにした[Phys. Stat. Sol. (c)のカバーに選抜]。