hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リチウム金属/非水電解液界面の動的構造制御

アルカリ金属であるLi金属の非水電解液中における基板電極上への電気化学的な析出反応あるいは溶解反応はLi二次電池負極の充放電反応に対応する。Li金属は、非常に活性の高い物質であり容易に非水電解液と反応するため、非プロトン性の有機溶媒を用いた非水電解液中において熱力学的な意味において安定に存在しない。このために、Li金属の電気化学的な溶解・析出反応の可逆性が低くなるなどの好ましくない現象が生じる。すなわち、電解液とLi金属が化学的に反応することにより、可逆性の低下を招いている。このような現象を抑制するための方法として電解液へのHFの添加が挙げられる。微量のHFは平滑で粒子状のリチウム生み出しLi金属の溶解・析出反応の効率を向上させる。もちろん、溶解・析出反応の繰り返しにおいてこのような効果が発揮されなければならない。すなわち、動的な意味においてそのことを達成することが重要と思われる。本研究においては、原子間力顕微鏡によるその場観察、表面電位のミクロな分布の測定、QCMを用いたLi金属の溶解・析出時の質量変化測定により明らかにすると伴に、それらの知見を基にして動的界面構造制御を行った。その結果、Li金属の粒子を大きくし皮膜をより平滑なものとすることが重要な因子となることが分かった。そこで、Li金属粒子径の増大を目的として、電解液に使用される溶媒の選択を行った。その結果、エーテル系溶媒(ジメトキシエタンDME)を用いると、界面エネルギーが減少し、核発生よりも結晶成長が優先されるようになることが分かった。実際に電子顕微鏡により析出したLi金属を観察すると約7倍程度の大きさの粒子が析出していることが分かった。また、支持塩にパーフルオロ系側鎖を有するイミド塩などを用いることにより、より安定な皮膜を実現できることも判明した。最終的にLiCF_3SO_3、Li(CF_3SO_2)_2N、Li(C_4F_9SO_2)(LiCF_3SO_2)Nなどの支持塩を溶解したものに(C_2H_5)_4NF(HF)_4錯体をHF源として添加した電解液を用いてLi金属の溶解析出を行う非常に高い充放電効率を得ることができた。
食品に含まれる催奇性の新しい検出法の開発

本申請は、食品に含まれている、あるいは含まれる可能性のある物質を妊娠マウスに食餌として与え、形態形成において中心的な役割を果たしていることが知られているHoxを中心とした遺伝子群の胎児発達過程における発現変化を観察することによって、催奇性の可能性のある物質を検出しようという方法の開発である。今年度は催奇性があることがすでに知られているレチノイン酸およびダイオキシン(TCDD)を妊娠10.5日のマウスに投与し、その6時間後の胎児のRNAを採取し、RT-PCR法によってHox遺伝子の発現の変化を39個すべての遺伝子について解析した。その結果、レチノイン酸では、Hoxa1,a3,a4,b4,c10,d1,d4等多くの遺伝子の発現が、またダイオキシンによっては、Hoxa2,a5,d8,d9,d12の発現が有意に変化した。さらに発現の変化が観察されたいくつかのHox遺伝子については、その発現量の変化だけでなく、発現領域の変化を明らかにするためin situハイブリダイゼーション法を用いて解析した。本研究で用いた催奇性物質の投与濃度は、明らかな形態的な異常を引き起こす濃度ではなかったが、レチノイン酸、ダイオキシンともにいくつかのHox遺伝子について、その発現量も発現領域も有意に変化していることが明らかになった。形態の異常が観察されなくても、哺乳類の形態形成過程を制御しているHox遺伝子の発現が大きく変化しているということは、催奇性をもった物質の検出を高感度に検出できることを示している。別の観点に立てば、Hox遺伝子の発現変化が直ちに形態形成異常につながらないということであるが、催奇性検査がヒトでなく実験動物で行われていることや、われわれが複数の催奇性の可能性のある物質の中で生活しており、それがさらに増加しつつある、ということを考えれば、本検出法は、危険性のある物質の高感度な検出にきわめて意義のあるものであると考えられる。マウス胎児および線虫個体に催奇性があることが知られている化合物を投与しin situハイブリダイゼーション法,RT-PCR法によって、以下のような遺伝子発現の解析を行った。b)線虫-マウスと同様にレチノイン酸とdioxins投与による遺伝子発現の変化を上記マウス遺伝子のオーソログである線虫Hox遺伝子群(ceh13,lin32,mab5,egl5,php3,nob1)、mab21遺伝子(線虫ゲノムにはひとつのmab21遺伝子が存在)についてin situハイブリダイゼーションおよび、RT-PCR法によって行ったところ、いくつかのHox遺伝子の発現変化が観察された。
ポリペプチドのヘリックスセンスの可逆な反転を利用したコレステリック液晶シンクロ材料

L体アミノ酸からなるポリペプチドは右巻きα-ヘリックスを形成する。しかし、ポリL-アスパルテートは、側鎖種や溶媒種に依存して左巻きらせんも形成する。そればかりか、特異な溶媒系では温度の昇降によりその巻き性を反転させたりもする。本研究では、さらに、希薄溶液系のみならず、濃厚溶液のコレステリック液晶でも巻き性反転が認められ、この場合同時に巨視的なコレステリックらせんのセンスまでも反転させる。また、ポリ(β-フェニルプロピルL-アスパルテート)(3PLA)においては、固体状態でも可逆ならせん反転が起こることも見つけ、巻き性の異なる二つのらせん構造、らせん反転の機構そして原動力について、多くの測定手段、X線、IR、NMR、ORDなどを幅広く利用することで明らかにした。その結果、右巻きらせんは18残基で5回転したα-ヘリックス、左巻きは4残基で1回転したω-ヘリックスであること、またらせん反転は規則正しく充填した、限られた円柱状の空間で起こる一次元の秩序-秩序転移であること、そして側鎖構造の精密解析を通して、2種のヘリックス形態で形態が大きく変わることを明らかにし、その駆動力が側鎖の形態の自由度が生み出すエントロピー力であることを示唆することができた。また、本研究は溶液中でα-ヘリックスとして溶解しているL体およびD体高分子が相互に混合されると、沈殿を生じるという興味ある現象にも言及している。これは分子間の水素結合が切れ、D、L分子間での水素結合が形成されたD, Lコンプレックスの形成によるものであることを示し、狂牛病との相関についても触れてある。しかし、中には特異な挙動をするものもある。ポリL-アスパルテートであり、側鎖種や溶媒種に依存して左巻きらせんも形成する。本研究では希薄溶液系のみならず、濃厚溶液のコレステリック液晶でも巻き性反転が認められ、この場合同時に巨視的なコレステリックらせんのセンスまでも反転させることが明らかにされた。さらに、固体状態でも可逆ならせん反転が起こることがわかり、この固体でのらせん反転の研究は、測定手段に多くの便宜さをもたらすとともに、規則正しく充填した、限られた空間でのらせん反転の解明は、高分子における一次元の秩序-秩序転移に関する駆動力やメカニズムの特徴を理解する上で、重要な情報をもたらしてきている。代表的な試料として、ポリ(β-フェニルプロピルL-アスパルテート)(3PLA)を扱い,巻き性の異なる二つのらせん構造、らせん反転の機構そして原動力について詳しい情報を入手してきている。
電磁力による再突入飛行体周りの弱電離プラズマ流の制御と空力加熱の制御

惑星大気に宇宙空間から突入飛行する機体は、大気を高速飛行中、自身の生成する高温大気に晒されるため、これを制御することが最大の課題となっている。従来は、機体を耐熱構造化することで受動的に制御をして来ている。これに対し、本研究では電磁力を利用した制御の方法を模索し、その実現性を実験、理論の両面から追求した。実験として、小型の高温弱電離プラズマ風洞中に磁化された模型を設置して、その周りの温度場を直接計測することにより、電磁力の効果を明らかにした。この目的のため、吸収分光法による温度計測法を開発し、強磁場環境下でも適用可能とした。従来の研究は、流れの可視化など間接的な計測のみであり、本研究により初めて直接的な計測が行われたものである。実験結果は、理論の予想どおり、電磁力効果により衝撃層の増大が起こることを示している。この結果は、この効果の実機への適応に際して必要となる数値解析法の開発に必要な実験的基礎を与えるものであり、今後の研究の発展に寄与するものである。理論的検討として、数値シミュレーションの技法を用い、実験を再現出来ることを確認した。また、機体の表面の効果として、表面の電気伝導性が本効果に与える影響を予測するとともに、それを実験的にも確認している。さらに、実飛行環境における本効果の有効性を確認するため、実飛行環境で予想される弱電離プラズマ環境を再現するとともに、その環境における電磁力の効果を予測し、その有効性を確認し、飛行実験による実証の可能性を明らかにした。本研究により、基礎的な原理の把握、さらに原理の応用性が確認されたことになる。実験としては、小型アルゴン風洞を用いて高エンタルピー超音速流れに模型をさらし、模型前部に生じる衝撃波、および衝撃加熱された高温気体の状態を計測した。模型はその前部に強い磁界を発生することが可能であり、その効果を確認することを目指している。衝撃波加熱された高温気体の状態として、温度分布を非接触で計測することとし、発光スペクトルを利用して、電子励起温度を計測した。電子励起温度で見る限り、強い磁界の効果が認められる。すなわち、強い磁場により、圧縮加熱の開始位置すなわち、衝撃波の位置が模型から遠ざかる傾向にある。この傾向は、過去の理論研究により指摘されていたことであり、実験的証拠を与えたことになる。さらに、強い磁界の効果を確認するため、併進温度を計測することが望ましい。このため、吸収分光法を用いることとし、準備を進めた。予備的な温度測定が行われ妥当な温度計測が行われていることを確認している。次年度は、この手法により、温度分布を計測する予定である。理論的研究として、まず、低軌道からの再突入飛行状態における磁界効果の検討を行った。それによれば、従来の理論検討では、無視されていたホール効果が現れ、磁界効果を打ち消す方向に働くことが分かっている。従って、本効果の実用化に当たっては、磁場配位など、工夫する必要がある。この一環として、そのような磁場配位が満たすべき条件を検討して、その効果を数値シミュレーションで確認している。弱電離プラズマ流中の磁化された物体周りの温度計測を行った。計測として、発光分光法による電子温度および、吸収分光法による並進温度の計測を行った。電子温度、並進温度の空間プロファイルは両者の間でよい相関を示し、特にそのプロファイルから、衝撃波の位置など、流れの構造が明瞭に把握可能である。電子温度、並進温度の空間プロファイルは、ともに、磁場の強さに依存し、プロファイルの磁場による変化は、磁場の強度と合理的相関があることが判明した。即ち、磁場の効果により、衝撃波の位置は、磁場の強度に依存して物体からより離れることになる。このような傾向は、理論的に予想されたものと一致しており、理論の裏付けとなるものである。

次年度は、この効果をさらに強めることを模索して、物体の形状効果、磁界の強さ依存性について検討を進める。この効果の実飛行環境での把握を目的として、実験的研究に併行して、シュミレーション法の開発を行った。実飛行環境下では、従来の解析では考慮されていない、ホール効果が重要であることが判明しており、ホール効果が反映されるシミュレーション法の構築を行った。予備的な検討では、ホール効果を反映したシミュレーションにおいても、実飛行環境下で、磁界の効果による空力加熱量の低減が25%程度見込まれることが判明しており、次年度以降、詳細な検討を加えることにする。実験状態の再現を目指したアルゴンプラズマ流のシミュレーションの開発を進めており、次年度、実験との比較検討を進める。本年度の成果の一部は、米国航空宇宙学会を含む数カ所における国際会議において、発表されている。惑星大気に宇宙空間から突入飛行する機体は、大気を高速飛行中、自身の生成する高温大気に晒されるため、これを制御することが最大の課題となっている。従来は、機体を耐熱構造化することで受動的に制御をして来ている。これに対し、本研究では電磁力を利用した制御の方法を模索し、その実現性を実験、理論の両面から追求した。実験として、小型の高温弱電離プラズマ風洞中に磁化された模型を設置して、その周りの温度場を直接計測することにより、電磁力の効果を明らかにした。この目的のため、吸収分光法による温度計測法を開発し、強磁場環境下でも適用可能とした。従来研究は、流れの可視化など間接的な計測のみであり、本研究により初めて直接的な計測が行われたものである。実験結果は、理論の予想どおり、電磁力効果により衝撃層の増大が起こることを示している。この結果は、この効果の実機への適応に際して必要となる数値解析法の開発に必要な実験的基礎を与えるものである。理論的検討として、数値シミュレーションの技法を用い、実験を再現出来ることを確認した。また、機体の表面の効果として、表面の電気伝導性が本効果に与える影響を予測するとともに、それを実験的にも確認している。さらに、実飛行環境における本効果の有効性を確認するため、実飛行環境で予想される弱電離プラズマ環境を再現するとともに、その環境における電磁力の効果を予測し、その有効性を確認した。本研究により、基礎的な原理の把握、さらに原理の応用性が確認されたことになる。
イギリス政治における「疎外」の複層性と争点変化－ローカルレベルの政党支持の分析

本研究は近年のイギリス政治の変動を政治的な「関与」(engagement)と「疎外」(disengagement)に注目して明らかにするものである。同国では2014年のスコットランド住民投票や2015年総選挙において、財政緊縮策を契機に既存政治への不満が表面化したと解釈される事態が生じ、小政党への支持が一時拡大した。しかしその後、2016年のEU国民投票を契機とする争点変化の影響から、小政党への支持が急速に縮小している。このように振幅の大きい政党政治が近年生じている背景には、同国の政治的疎外が従来と異なり、多様な有権者の関わる複層的なものへと変化していることが考えられる。この観点から、初年度はまず、2010年の総選挙以降で中小政党の得票に顕著な変化が生じた自治体、ならびに2016年の国民投票後にアイデンティティ争点と政党支持の関係が顕著になった自治体について、2010年代の地方選や下院選(総選挙、補選)をもとに政党間競争の特徴を分析した。対象としたのは、この期間にUKIPの得票に急伸が見られたイングランド北・中部、ウェールズ南部、逆にその伸びが小さいイングランド北西部、ウェールズ北部、同じく、SNPの得票の後退が見られるスコットランド東北部の自治体と、現在も伸びている同中部の自治体、さらに、欧州争点への姿勢に党派色が見え始めたイングランド南部・南西部の自治体である。観察からは、新旧二つの争点の並立とねじれが有権者の政党支持の変化をもたらしていることが確認されている。とくにイングランドで変化が顕著であり、2010年代を通じ、労働党支持の都市集中傾向が続いており、近年は一部でグリーンとの競合が生じている。また欧州争点の有意化のなかで、UKIPの支持縮小と並行して、保守党支持の南北格差に従来との逆転現象が生じており、南部の一部では自民党も回復の兆候を見せている。初年度の本年は、対象とした各自治体について過去の地方議会選挙の傾向、特徴的な選挙区の動向を、社会統計と各年の選挙資料によって検証した。選挙区のマクロデータとして、対象自治体の社会経済的特徴(人口構成、経済社会状況、産業構造、交通状況など)ならびに地方議会選挙の傾向、特徴的な選挙区の動向に注目し、各自治体や関係省庁、自治体関連機関の関係情報にあたることで、社会統計と各年の選挙資料を収集し分析した。当初は、このような選挙区のマクロデータ分析とともに、特定選挙区に関する質的データの分析を自治体のカテゴリーごとに順次、進めることを想定していたが、今年度はイギリスの全国的な傾向として、欧州争点の影響と推測されうる興味深い政党間競争の変動が多く確認される事態となったことから、その全体像の把握も合わせて重視した。このため、まずは自治体のカテゴリーを問わず、マクロデータの分析に重点を置いて作業を進めた。これは基本的に作業手順の入れ替えであり、現在のところ研究自体の進捗に特段の問題はなく、おおむね順調に進展している。第二年度の分析では、2018年の統一地方選以降に顕著な変化が見られるようになった自治体を含め、注目される自治体における政党間競争の特徴とその背景の分析を進める。ローカルの政治構造、過去の政治エピソード(コミュニティの不和や開発を巡る問題、民族・宗教をめぐる事件など)、従来の政党間競争の性格が主なポイントとなる。データには、議会選挙区単位の質的データとして、各種のローカル資料(モノグラフ、地域史、コミュニティ資料、新聞)や地元有識者へのヒアリングを用いる。これにより、本研究の課題である有権者支持の新たな特徴を解明する。2000年代初めのブレア政権期に労働党支持から離れ、どの政党の働きかけにも反応しなくなっていた有権者層に注目し、このようなかつての「非覚醒層」の新たな政党支持の性格が、従来から政治関心の強かった「覚醒層」とどのような点で異なるかを明らかにしていく。さらに第三年度は、政党による支持調達の変化、ならびに有権者の支持の新たな特徴についての過年度の分析をもとに、総合的な知見を見出していく。この時期の変化をイギリス政治史の1局面として明らかにするとの本研究の目的に沿って、本研究の分析から得られた知見を再検討し、その結果を時間軸のなかでの構造の変化として位置付けることを試みる。

観察からは、新旧二つの争点の並立とねじれが有権者の政党支持の変化をもたらしていることが確認されている。とくにイングランドで変化が顕著であり、2010年代を通じ、労働党支持の都市集中傾向が続いており、近年は一部でグリーンとの競合が生じている。また欧州争点の有意化のなかで、UKIPの支持縮小と並行して、保守党支持の南北格差に従来との逆転現象が生じており、南部の一部では自民党も回復の兆候を見せている。初年度の本年は、対象とした各自治体について過去の地方議会選挙の傾向、特徴的な選挙区の動向を、社会統計と各年の選挙資料によって検証した。選挙区のマクロデータとして、対象自治体の社会経済的特徴(人口構成、経済社会状況、産業構造、交通状況など)ならびに地方議会選挙の傾向、特徴的な選挙区の動向に注目し、各自治体や関係省庁、自治体関連機関の関係情報にあたることで、社会統計と各年の選挙資料を収集し分析した。当初は、このような選挙区のマクロデータ分析とともに、特定選挙区に関する質的データの分析を自治体のカテゴリーごとに順次、進めることを想定していたが、今年度はイギリスの全国的な傾向として、欧州争点の影響と推測されうる興味深い政党間競争の変動が多く確認される事態となったことから、その全体像の把握も合わせて重視した。このため、まずは自治体のカテゴリーを問わず、マクロデータの分析に重点を置いて作業を進めた。これは基本的に作業手順の入れ替えであり、現在のところ研究自体の進捗に特段の問題はなく、おおむね順調に進展している。第二年度の分析では、2018年の統一地方選以降に顕著な変化が見られるようになった自治体を含め、注目される自治体における政党間競争の特徴とその背景の分析を進める。ローカルの政治構造、過去の政治エピソード(コミュニティの不和や開発を巡る問題、民族・宗教をめぐる事件など)、従来の政党間競争の性格が主なポイントとなる。データには、議会選挙区単位の質的データとして、各種のローカル資料(モノグラフ、地域史、コミュニティ資料、新聞)や地元有識者へのヒアリングを用いる。これにより、本研究の課題である有権者支持の新たな特徴を解明する。2000年代初めのブレア政権期に労働党支持から離れ、どの政党の働きかけにも反応しなくなっていた有権者層に注目し、このようなかつての「非覚醒層」の新たな政党支持の性格が、従来から政治関心の強かった「覚醒層」とどのような点で異なるかを明らかにしていく。さらに第三年度は、政党による支持調達の変化、ならびに有権者の支持の新たな特徴についての過年度の分析をもとに、総合的な知見を見出していく。この時期の変化をイギリス政治史の1局面として明らかにするとの本研究の目的に沿って、本研究の分析から得られた知見を再検討し、その結果を時間軸のなかでの構造の変化として位置付けることを試みる。当初の予定では、初年度と第二年度は、選挙区のマクロデータ分析と特定選挙区に関する質的データの分析を随時、並列して実施することを想定していたが、上述のとおり、初年度は、とりわけ欧州争点をめぐり、学術的に興味深く、かつ実体としても無視できない
摩擦を用いた表裏面同時金型フリー加工法の開発

XYZの3軸とスピンドル1軸の合計4軸加工機を上下に組み合わせて合計8軸自由度の両面同時加工が可能な摩擦攪拌インクリメンタルフォーミング加工機を開発した.開発した加工機を用いて室温では難加工材であるA5052アルミニウム合金板の加工を行った.片側工具のみで凹形状の加工を行って,板材を上下反転して凹形状の加工を行ったものと,両面同時加工で凹凸形状加工したものの形状精度を比較すると両面同時加工した方が成形精度が高かった.また片側工具のみで凹形状の加工を行ったものと2つの工具ではさみながら両面同時加工した場合の成形限界と成形精度を比較した.成形限界は変わらなかったが,成形精度は大幅に向上した.本研究の目的を達成するために,表裏同時に摩擦撹拌インクリメンタルフォーミングが可能な加工機を開発した.まだ加工機の剛性が弱く,加工精度は十分ではないため次年度に改良を行う必要があるが,ハードウェア,ソフトウェアともに加工が可能なレベルまで完成した.開発した加工機と市販されているNCフライスで,表面からだけの摩擦撹拌インクリメンタルフォーミングによる板厚0.5mmのA5052アルミニウム合金板を成形し,成形品の比較を行った.まだ開発した加工機の剛性が低いため,開発機での加工精度のほうが悪かった.レーザマーカを用いて成形前の板材にスクライブドサークルを描画し,加工後のサークルの変形から実験的にひずみ分布を測定した結果,通常のインクリメンタルフォーミングと同様のサイン則がほぼ成立っていることが分った.次年度から行う予定であった,コンピュータシミュレーションを前倒しで開始し,従来のインクリメンタルフォーミングと比べて摩擦撹拌インクリメンタルフォーミングでは加工部の温度が300°C程度高くなり,ひずみもせん断ひずみの付加分だけ大きくなること,変形が工具付近により集中していることが分った.平成25年度に開発した表裏同時に摩擦攪拌インクリメンタルフォーミングが可能な加工機は剛性が低く加工精度は十分でなかった.そのため剛性強化の改良を行い,加工精度を許容範囲まで高めた.しかしながら当初計画の厚さが1mmを超える板材の成形は難しかった.片面加工で成形可能な形状について,片面加工と表裏同時加工でそれぞれ成形したときの,成形加工条件や成形限界,形状精度について比較した.成形限界は変らなかったが,表裏同時加工の方が成形可能条件は広くなった.成形精度は最大誤差が両面同時加工では片面加工の約1/4となって劇的に向上した.また,凹凸の両方を含む形状は片面加工では一方の形状を成形した後に板を裏返して加工する必要があり,両面同時加工では一度に加工が可能である.この凹凸形状について片面加工と両面同時加工を行い,成形時間と成形精度について比較を行った.成形時間は両面同時加工の方が片面加工の半分以下となり大幅に加工時間を短縮することができた.成形精度も最大誤差が両面同時加工の場合は片面加工に比べて60%程度となり大幅な精度向上となった.当初計画では次年度に予定していた鋼板の成形を行ったが,うまく加工が出来なかった.これは加工時に加熱されて青熱脆性が発現したためと考えられる.平成25年度に開発した表裏同時に摩擦攪拌インクリメンタルフォーミングが可能な加工機は剛性が低いため平成26年度も引き続き剛性強化の改良を行い加工精度を許容範囲まで高めていたが,加工時の振動が原因で加工精度は十分でなかった.そのため平成27年度は加工時の振動に対する改良を行った.各軸のNCステージに加速度計を取り付けて,各軸の振幅を測定して振動の大きな部分に防振ゴムを挿入することにより振動を低減し,加工精度を向上させた.平成27年度の当初計画はアルミニウム合金以外にもマグネシウム合金やチタン合金,鋼板の加工を行うこととしていた.マグネシウム合金,チタン合金は入手できず,鋼板は破断して加工が出来なかった.そのためアルミニウム合金のみで実験を行った.A5052アルミニウム合金板を平成26年度は上工具と下工具では異なる製品を同時成形したが,平成27年度は一つの製品を上工具と下工具ではさみながら加工を行った.その結果,片側工具のみで加工した場合と比較すると成形限界は変わらなかったが,目標形状と成形形状の最大誤差は3.0mmから1.0mmと大幅に改善した.また,成形品の板厚分布もサイン則で計算される板厚分布に大幅に近くなり,成形精度が大幅に改善された.加工メカニズム解明のための金属組織の観察は,研磨と腐食を行って光学顕微鏡で観察を行ったが,組織が非常に細かく観察できなかったため,SEM-EBSDで観察を行った.明確な結晶粒は観察されず,数十数百nmと考えられ,方位もマクロ的には元の結晶粒に近いがミクロ的にはランダムになっており,部分的な動的再結晶により微細結晶粒が生成されたと考えられる.加工中に発生する動的再結晶により転位が集積せず大きな変形が可能となり,加工後のスプリングバックが小さくなったと考えられる.XYZの3軸とスピンドル1軸の合計4軸加工機を上下に組み合わせて合計8軸自由度の両面同時加工が可能な摩擦攪拌インクリメンタルフォーミング加工機を開発した.開発した加工機を用いて室温では難加工材であるA5052アルミニウム合金板の加工を行った.片側工具のみで凹形状の加工を行って,板材を上下反転して凹形状の加工を行ったものと,両面同時加工で凹凸形状加工したものの形状精度を比較すると両面同時加工した方が成形精度が高かった.

また片側工具のみで凹形状の加工を行ったものと2つの工具ではさみながら両面同時加工した場合の成形限界と成形精度を比較した.成形限界は変わらなかったが,成形精度は大幅に向上した.加工機の剛性不足で当初計画よりも小さな厚さの板しか加工できないものの,それ以外の項目は順調に計画通りに進行しており,また次年度に予定していた鋼板の成形を行って先行している項目もあるため.27年度が最終年度であるため、記入しない。塑性加工アルミニウム合金以外にもマグネシウム合金やチタン合金,鋼板の加工を行う.それぞれの材質においてもコンピュータシミュレーション,加工条件探索,加工精度評価,材料試験,金属組織観察を行う.そして平成25年度,26年度の結果と併せて総合的に考察して加工メカニズムを解明する.開発した加工機の剛性が小さく加工精度が計画よりも悪いため,その原因の調査と加工機の改良に時間がかかったため.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。加工機の剛性強化を行い,加工精度を向上させる.そして板厚1-3mmのアルミニウム合金板の加工を行う.加工は表面からのみでなく表裏同時加工も行い,表裏同時加工による成形性向上の有無について調べる.加工部の金属組織の観察や引張試験,硬さ試験を行って加工した板材の機械的性質や残留応力を測定する.コンピュータシミュレーションを行い,成形性向上のメカニズム解明に必要な温度分布やひずみ分布,組織変化の予測などを行う.27年度が最終年度であるため、記入しない。加工機制御プログラム開発および加工プロセスのコンピュータシミュレーションに使用するPCが当初予定よりも安価で購入したため.平成26,27年度に加工プロセスのコンピュータシミュレーションを実施する際に,計算結果ファイルが大容量となるため,それらを保存するためのハードディスクドライブ等の購入に使用する.
平安末期鎌倉初期の仏書訓点資料の資料的性格についての研究

1.本課題では研究計画に従い、以下の通り、研究を実施した。(1)京都及び奈良、その周辺のの寺院、図書館に9回の調査旅行を行った。(2)閲覧・調査を行った資料のうち、重要と認められるものについて写真を撮影し、約1350コマの現像・焼付を行った。(3)上記の収集によって入手した資料をもとに平安時代末期鎌倉時代初期の訓点資料の性格について考察を行った。その結果は次項の通りである。2.(1)平安時代末期から鎌倉時代初期に記入された訓点は、その全てが前代のものを踏襲したものではなく、少なくとも部分的な改変を経たものであることを確認した。(2)また、この時期に新たに記入された訓点も少なからず存在することを確認した。ただし、それらはしばしば漢文訓読語としての類型に合った表現、語法を用いているため、当代的な言語の要素を判別・確認するにはさらに方法論を検討すべきであるとの見解に達した。(3)従来知られている重要な資料であっても、その中には誤りと認められる語彙・語法を含むものが多く見られ、国語資料として使用する際には十分な注意を払う必要があることを確認した。(4)今後は平安時代末期から鎌倉時代初期にかけての訓点資料にどのような当代的要素(口語的な表現等)が混入しているかを判別する方法論等をさらに検討していく予定である。なお、本課題の成果を発表するために数編の論文の投稿を準備中である。
東北日本先史・古代における家畜飼養の考古学的研究

本年度の研究は、家畜の現生標本の充実をはかるとともに、東北地方で出土した家畜遺存体についてデータの蓄積をおこなった。家畜動物種の硬組織標本は、イノシシ、ブタ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ニワトリなどを揃えることができた。一方、東北地方の先史・古代の動物遺存体資料を渉猟し、齢査定分析、形質の数量的分析、加工調理などで残されたダメ-ジの数量的分析をおこなうとともに、生物学的アプローチを取り入れて総合的に家畜飼養の可能性と動物遺存体の扱われ方について検討した。具体的には、宮城県大木囲遺跡、岩手県中神遺跡、宮城県一迫町山王遺跡、福島県薄磯貝塚、宮城県東宮鳳寿寺貝塚、宮城県中在家南遺跡、宮城県高田遺跡、宮城県下飯田遺跡、宮城県多賀城市山王遺跡、宮城県多賀城跡、岩手県志波城遺跡出土の動物遺存体について、分析をおこなった。また、国立歴史民俗博物館西本豊弘先生の御厚意により、大分県下群桑苗遺跡(弥生時代)出土のいわゆる「弥生ブタ」の実見、実測図製作を行うことができた。特に、完形品の遺存体については実測図の製作、写真撮影もおこない、特にイノシシとブタの形質の差異については実測図によって明確な違いを揚げることができた。また、多賀城跡出土の幼齢ウマの頭部骨格を組み立て、形質学的データを抽出することに成功した、これは10世紀代に東北地方でウマ生産がおこなわれていたことを裏付けるとともに当時の東北ウマの形質を知る貴重な資料である。これらについては機会をみて検討結果を発表する予定である。また、設備費によって購入した冷蔵ケースによって、脆弱資料を保管するとともに、効率的に出土遺物の保存処理をおこなっている。
教育長リーダーシップ・行動に関する研究-エスノグラフィック・アプローチを中心にして

本研究は、教育長のリーダーシップ行動の内容と性格を明らかにするために,インタビュー調査により,教育長の日常の管理行動を詳細に分析した。その結果、教育長のリーダーシップ行動に関して、次のようなことが明らかにされた。(1)教育長の職務を遂行するためには、教育上の指導能力とともに行政能力が必要である。また、教育長ジョンの設定能力も、教育長の重要な能力の一つであることが指摘された。(2)教育長に求められる能力は、彼が勤める職務環境(状況)にも依存していることが指摘される。人権問題が大きな争点となっているところでは、政治的リーダーシップが,教職員組合との対応が大きな問題となっているところでは,行政管理上のリーダーシップが,そして教育施設・設備の整備が一応終わり,校長や教師に対しての専門的助言が求められるところでは、教育上のリーダーシップが、それぞれ要請される。(3)教育長の首長,議会(員),教育委員に対する職務上の関係を考察すると、教育長は、「教育」「管理」「政治」の3つの方向においてリーダーシップの発揮を求められていることが明らかとなった。今後は,本研究で得た知見を一般化できることを確めるために,事例を増やして追認研究を行う必要がある。またこれらの知見をもとに,教育長の研修プログラムの開発に取り組む必要がある。なお本研究の成果は,「教育長リーダーシップ行動に関する研究-エスノグラフィック・アプローチを中心にして-」(平成5・6年度文部省科学研究費補助金・一般研究C研究成果報告書)としてまとめられている。1.本研究は、教育長の管理行動の内容と性格を明らかにするために、すなわち、「教育長が実際に仕事で何をしているのか」という管理研究の最もプリミティブで、基本的な問いに答えるために、人類学で使われるエスノグラフィック・アプローチを用いて、教育長の日常の管理行動を分析した。2.その結果、教育長のリーダーシップ行動について、次のようなことが明らかにされた。(1)教育委員会のトップ・マネジャーとしての教育長のリーダーシップ行動は、日常定型業務に係わる中間管理職のリーダーシップ行動とは異なることが示唆された。例えば、教育長の場合、組織目標の創造や政治的交渉に係わる行動や資質が要求されるようである。(2)教育長などの教育行政官は、計画、統制、調整、組織化などの重要な管理機能を担っているという伝統的な考え方があるが、実際には、教育長の仕事は、断片的で、非連続的で、即応性を必要とする。(3)伝統的教育行政理論では、教育長の意思決定機能がとくに強調されるが、ボトム・アップ型の意思決定がまま多く見られるようである。3.今後は、本研究で得た知見を一般化できることを確かめるために、事例をさらに増やして追認研究を行う必要がある。なお、本研究成果は、平成6年度中国四国教育学会で発表する予定である。1.本研究は、教育長のリーダーシップ行動の特質を明らかにすることを目的としていた。本研究の目的を達成するため、先ず(1)エスノグラフィック・アプローチを用いて、「教育長が実際に仕事で何をしているのか」という教育長の日常の職務活動を分析することにより、教育長の管理行動の内容と性格を明らかにしようとした。次に、この結果に基づき、教育長のリーダーシップ行動の尺度を構成し、リーダーシップ・スタイルとその効果性(モラール)の関係の検討を行った。2.その結果、教育長のリーダーシップ行動の特質について、次のような知見を得た。(1)トップ・マネジメントとしての教育長のリーダーシップ行動は、日常定型業務に係わる中間管理職のリーダーシップ行動とは異なり、とくに組織目標(ビジョン)の設定や政治的交渉に係わる能力や資質が要求されているところに特色があるように思われる。(2)教育長は、計画、統制、調整、組織化などの重要な管理機能を担っているという伝統的な考え方があるが、実際には、教育長の仕事は、断片的で、非連続的で、即応性を必要とする側面を持っている。

(3)伝統的リーダーシップ論では、教育長の意思決定機能がとくに強調されるが、実際には、教育長が一人で決定する機会は、我々が考えるほどには、多くはなく、むしろ、ボトム・アッフ型の意思決定が多い。3.以上の知見は、従来の教育長の職務観の再考を促す。今後は(1)の知見に見られる如く、教育長リーダーシップ行動の価値的側面に着目した分析が必要であるように思われる。
ラット視床から大脳皮質運動関連領野への投射を単一ニューロンレベルで解析する

1.運動性視床核において小脳と大脳基底核からの入力はほとんど重ならない。大脳基底核出力部(黒質/淡蒼球内節)由来の軸索終末はGABA作動性でVA-VL核のrostroventral領域とVM核に入力し、小脳核由来の軸索終末はグルタミン酸作動性でVA-VL核のcaudodorsal領域に入力し、両者はほとんど混じり合わない。2.大脳基底核からの入力を受ける視床ニューロンよ小脳からの入力を受ける視床ニューロンはそれぞれ異なる軸索投射様式を示す。方法としては当研究室で開発された膜移行性シグナル付きシンドビスウイルスベクターをラット運動性視床核注入し、単一ニューロンを樹状突起のみならず軸索末端まで完全に可視化し、二次元再構築した。その結果、1)基底核からの入力を受けるニューロンは小脳核からの入力を受けるニューロンより樹状突起の分岐の数が少なかった。2)基底核からの入力を受けるニューロンは線条体においてaxon bushを形成したのに対し、小脳核からの入力を受けるニューロンは線条体においてaxon bushを形成しなかった。3)どちらのニューロンも、大脳皮質において運動野を中心に、複数の領野にわたって広範に軸索投射していたが、基底核から入力を受けるニューロンの方がより広い範囲に投射していた。4)基底核入力を受けるニューロンの軸索は大脳皮質の1層中心に分布し、小脳入力を受けるニューロンの軸索は2/3層中心に分布した。1.ラット視床VA-VL複合核が、機能的に異なる二つの領域(IZとEZ)からなることを発見した。方法としては当研究室で開発された膜移行性シグナル付きシンドビスウイルスベクターをラット視床VA-VL核に注入し、単一のニューロンを樹状突起のみならず軸索末端まで完全に可視化し、二次元再構築した。その結果、IZとEZニューロンで以下3つの違いが見られた。1)IZよりもEZニューロンの方が樹状突起の分岐の数が多かった。2)IZニューロンは線条体においてaxon bushを形成したものの、EZニューロンはaxon bushを形成しなかった。3)大脳皮質において、IZとEZのニューロンの間で軸索が分布する層に違いが見られた。IZニューロンの軸索はI層中心に分布したのに対して、EZニューロンの軸索はII/III層を中心に分布していた。しかし、IZ、EZどちらのニューロンの軸索も運動関連領野を中心として広い範囲に分布していたという点では共通していた。以上の結果から、IZニューロンは大脳基底核からの情報を大脳皮質の錐体ニューロンのapical dendriteに出力し、一方、EZニューロンは小脳からの情報をbasal dendriteに出力することが示唆された。
新しい経済機会と農民の行動決定要因:インドネシアの油ヤシ農園開発の事例から

この研究は、インドネシア東カリマンタン州東クタイ県における油ヤシ農園の進出を背景に、現地のダヤク農民との間で生じている土地問題の要因を以下のように分析した。(1)ダヤク農民たちは長期にわたって従来の焼畑による自給自足的米作から換金作物栽培に地域の農作を転換しており、それに伴って土地に対する個人の所有意識が強まっている。(2)東クタイ県の例において、油ヤシ農園栽培は住民の生活向上に貢献せず、現地の住民の慣習的土地利用を一方的に侵害している。民主化以降、住民の慣習的土地権を強化するために進出企業に住民からの合意を得ることを義務づける政策が取られている。しかし、東クタイ県の例にもみられるように、開発企業が地域全体の合意を得ずに、一部の有力者に金を与えたうえで合意を取り付けてしまう事例が多発している。開発企業の進出にあたっては、公平な第三者の監視のもと、進出企業と住民全員との間で土地利用に関する適切な合意形成を行う制度づくりが重要となる。平成20年度は、調査科学省からの調査許可の取得、現地におけるフィールド調査地域の選定・予備調査を行った。2008年8月-9月、2009年2月-3月にジャカルタ、ボゴールと東カリマンタン州への訪問を行った。東カリマンタン州で東クタイ県ブサン郡の油ヤシ農園企業であるPT HPM (Hamparan Perkasa Mandiri)を事例として選定した。この企業と周辺の村々との関係について、NGO、同企業に隣接するLong Lees村、その上流に位置するMekar Baru村で聞き取りを行なった。東カリマンタン州・県政府は企業からの地方税増の期待から、油ヤシ農園の拡大に積極的であり、中央政府は2006年以来、パーム油を原料としたバイオ燃料産業育成をすすめている。そのため東カリマンタン州の森林は急速に油ヤシ農園へと転換されている。事例として選んだPT HPMは2007年に操業を始めており、急速な拡大が地域に引き起こしている問題を検討するのに適している。とくに、現在表立った紛争がみられない地域で実際にどのような社会関係の変化が生じているか、そしてそれが地域社会・経済にどのような問題を引き起こす可能性があるのかを検討することができる。予備調査によると、調査地では、油ヤシ農園受け入れに関する意志決定は、地域のエリートに独占されていること、住民たちは油ヤシ農園が引き起こす環境破壊や土地問題に対する懸念が高いが、他の現金収入が低くかつ不安定なので、農園での雇用にも期待していることなどが明らかになっており、現地住民が油ヤシ農園の受け入れに対する態度をどのように形成していくかに関する有益なデータを取得することができた。インドネシア側ボルネオ島タヤク農民の油ヤシ農園の受け入れに関する態度を調査するため、平成22年8月から9月にかけて約3週間にわたり、東カリマンタン州ブサン郡ロングレエス村において、インタビューおよび参与観察による現地調査を行った。ロングレエス村では、近隣の油ヤシ農園Hamparan Perkasa Mandiri(HPM)社と住民との関係にういて、農園企業、ブサン郡の郡長、アタン河一帯の慣習的長、油ヤシ農園の労務監督、小学校教師、所有する農地をHPM社に奪われてしまった場地農民に対して聞き取りを行なった。平成22年12月にジャカルタで調査ビザの更新を行った。平成23年3月に再びブサン郡を約一か月訪問した。この調査では、第一に、ロングレエス村での追跡調査を行った。半年ほどの間に、現地農民の農園に対する不信感が増大している様子が観察できた。また、第二に、ブサン郡でHPM社の操業に対して早い時期から反対を行なっているロング・ブントウク村を訪問し、村長、慣習的村長、長老たち、カトリック神父たちに対して聞きとりを行った。ここで、同村の油ヤシ農園拒否に関する意思決定のなかで、宗教的リーダー、および村長らリーダーの役割が大きいことを確認した。第三に、ブサン郡でもっとも上流のムカールバル村で聞きとりと参与観察を行い、自給自足的な米作に代わって、ココアやゴムなどの換金作物の植え付け面積が増加している状況を調査した。こうした土地利用の変化が、土地の経済的価値に対する住民の意識が高まる背景となっている。現地調査以外の時期は、調査で取得したテータの整理、分析を行った。以上の調査を通じて、油ヤシ農園を住民が拒否する理由として、情報の不足に起因する地域住民の農園企業に対する不信感、インドネシアの法体系における住民の土地権の脆弱性、現地における小規模換金作物の広がり、地域リーダーの主導的役割などを特定した。

調査の3年目にあたる2010年度は、前年度から継続し、東カリマンタン州東クタイ県ブサン郡におけるインタビューと参与観察を8月と2-3月にかけて2回行った。ほかの期間はフィールドで取得したデータや文献資料の分析を行った。現地調査では以下の点を明らかにした。(1)現地で操業を行っている油ヤシ企業の現地の社会経済への影響と、地域住民の油ヤシ企業受け入れの状況。(2)油ヤシ企業は地域に現地住民の土地利用の侵害等の問題を引き起こし、現地に生み出す雇用も少なく、約束している農園地の分割によって現地に生じる経済的利益も確かではない。しかし現地では隣接する油ヤシ農園に対する態度が村落によって異なっていた。調査を行った3つの村落(A村、D村、F村)で、A村は受け入れ拒否、D村は賛成と反対が混在、F村は、リーダーが住民の合意を得ずに勝手に油ヤシ農園受け入れに合意していた。(3)この3つの村の態度の違いをもたらしているのは、村のリーダーシップの差であった。インドネシアの民主化過程で事業主に住民からの合意を得ることが義務付けられているが、事業主は地域有力者との合意だけで安易にすませようとし、リーダーシップの違いによっては住民は大きな損失を被ってしまう。(4)また、F村では住民の換金作物の植え付け面積に関する戸別調査を行い、ココアやゴムなど換金作物栽培が従来の米作に代替する形で過去10年にわたって増加してきていることを明らかにした。換金作物栽培は土地の長期間の占有を伴い、住民の土地に対する権利意識強化をもたらしている。2010年12月に東南アジア学会で発表を行い、インドネシアの油ヤシ農園の拡大を事例とし、住民の慣習的な土地利用を国家が保護していくうえでの課題について、インドネシアと同様の問題を抱える他の発展途上国を比較して検討を行った。
血小板機能異常症における血小板の刺激応答異常に関する研究

1.トロンボキサン【A_2】(Tx【A_2】)に対し反応障害を呈する血小板の刺激応答異常各種の刺激による凝集能や放出反応、アラキドン酸代謝およびアデニンヌクレオチド含量などの検索からTx【A_2】に対する反応障害が明らかとなった真性多血症患者の血小板につき、TX【A_2】を介する刺激応答を検討した。TX【A_2】のantagonist ligand(【^(125)I】-PTA-OH)およびagonist ligand(【^3H】-U46619)を用いて行なった結合実験から、TX【A_2】とその受容体の結合過程は正常と考えられた。しかし患者血小板ではST【A_2】(TX【A_2】様作用を有する安定な類縁体)に対する細胞内【Ca^(2+)】濃度上昇,フォスファチジルイノシトール回転,40KD蛋白燐酸化のすべてに著明な反応性の低下を認めるとともに、トロンビンに対するこれらの反応やTPAによる40KD蛋白燐酸化は正常であった。したがって本症例の血小板受容体には正常なTX【A_2】との結合以後における刺激の伝達障害が示唆され、この新知見はTX【A_2】を介する正常人血小板の活性化機構解明に資するところが大と思わわれる。2.コラーゲン凝集を特異的に欠如した免疫血小板減少症における抗血小板抗体の対応抗原に関する研究コラーゲンに特異的不応性の血小板を有する寛解時ITP患者血清のIgGが正常人血小板の凝集を惹起し、そのFabが正常人血小板のコラーゲン凝集を特異的に阻害したことから、この抗体の対応抗原はコラーゲン受容体である事が示唆された。そこで【^(125)I】標識血小板をSDS-PAGEで展開しその糖蛋白を検討したところ正常人と患者間に差を認めなかった。Kesslerの方法に従い、正常人可溶化【^(125)I】標識血小板と患者IgGの反応による免疫沈降物を検討したところ5本のバンドが得られたが、そのうち62KD(還元)のものが最強でこれが主要な対応抗原と考えられた。
酵素前駆体を分子認識素子として利用する電気化学バイオセンシング手法の開発

バイオセンサの素子としてこれまでほとんど注目されていなかった酵素前駆体を利用することにより,新しい電気化学バイオセンシング手法を開発した。まず、エンドトキシンをモデル検出物質として、カブトガニ血清由来の酵素前駆体(リムルス試薬)を用いる検出法を検討した.原理検証に加えて基質や検出法の改良を行った結果、使い捨て可能なスクリーン印刷電極チップで実用に十分な感度をもつセンサ開発に成功したほか、液絡を排した実用的なデバイスでストリッピングボルタンメトリ法による高感度検出が可能であることが示された。さらに、本手法を広く一般展開するために、細胞のアポトーシス検出への応用について検討し、これに成功した。平成24年度は,平成23年に確立したセンシング原理を利用したエンドトキシンの実用センサ開発および試薬改良のための検討を行った.さらに,エンドトキシン以外の対象物として,アポトーシスの検出が可能であることを確認し,本研究で開発している手法が,より一般的なバイオセンシング手法としての展開が可能であることを示した.実用センサ開発について,スクリーンプリント電極を用いた安価なセンサチップによるエンドトキシン検出法の開発を行った.センサチップは6 mm×36mmの3層構造で,1層目が電極チップ,2層目が流路,3層目が流路の天井となる親水性フィルムである.参照電極もAg/AgClインクで作製してチップに組込み,問題なく動作することを確認した.23年度に開発した新規基質Boc-Leu-Gly-Arg-p-aminophenolと試作したスクリーンプリント電極を組み合わせて,アンペロメトリ法で実用濃度(10-1000 EU/L)のエンドトキシン検出に成功した.本研究成果をもとに企業と共同で量産化を見据えた計測システムの開発も進み,使い捨て電極チップと計測装置のプロトタイプが完成している.酵素前駆体を用いる電気化学センシング手法の一般展開に関する研究について,カスパーゼ3活性を指標とした細胞アポトーシス検出を試みた.基質にAsp-Glu-Val-Asp-p-nitroaniline(DEVD-pNA)を用いて,カスパーゼ3の酵素反応によって遊離するpNAを電気化学的に検出し,ヒト肝がん由来細胞株のアポトーシスを検出できることを確認した.同様の手法は他のプロテアーゼ検出にも応用できる.プロテアーゼは細胞のシグナル伝達等の生命活動に広く係わっており,電気化学的手法を用いた新しいセンシング手法の確立は,移植細胞評価等の医療応用だけでなく,生命科学研究のためのツールとしても利用が期待できる.平成25年度(最終年度)は、酵素前駆体を分子認識素子として用いるエンドトキシンの実用的な検出法について、高感度化のための検出法の開発とチップ型デバイスの開発に取り組んだ。さらに、本手法をエンドトキシン検出だけではなく広く一般展開するために、細胞のアポトーシス検出への応用について検討した。実用的なエンドトキシン検出の高感度化のために、平成23年度に成功した変換ストリッピング法を用いる方法について、液絡を排して簡易なデバイス構造とするための研究を行った。液絡によるイオン移動の代わりに、両セル内に配した電極上での電気化学反応によって各セルの電気的中性を保つことが可能であると考え、原理検証を行いこれに成功した。また、チップ型デバイスを作製し、エンドトキシンが検出できることを示した。これにより、エンドトキシンをモデル検出物質とした酵素前駆体を用いる電気化学センシング手法について、原理的にもセンサ工学的にもこれまでにない方法で、実用的かつ高感度な手法を提供できることが示された。3年間の成果に基づくエンドトキシン検出装置の実用化を2年後の上市を目指して企業とともに進めている。酵素前駆体や受容体を用いる電気化学センシング手法の一般展開に関する研究について、一般的に用いられる発色基質Asp-Glu-Val-Asp-p-nitroaniline (DEVD-pNA)および新規に合成した電気化学用の基質Asp-Glu-Val-Asp-p-methoxyaniline (DEVD-pMA)を用いて、カスパーゼ-3活性の検出に基づく細胞のアポトーシス検出に成功した。これにより、エンドトキシンだけでなく、一般的なプロテアーゼ検出にも開発した手法を応用することが可能であることが示され、本研究が新しい原理に基づく電気化学センサの発展につながることが期待できる。平成23年度は酵素前駆体を用いる電気化学センシング原理の開発を行った.まず,エンドトキシンをモデル検出物質として,カブトガニ血清由来の酵素前駆体(リムルス試薬)を用いる電気化学センシング手法の検討を行った.96穴プレートでリムルス試薬とエンドトキシンを混合して反応させ,遊離するパラニトロアニリンをダイヤモンドライクカーボンパターン電極チップ上で微分パルスボルタンメトリ法にて検出した.その結果,1hrで5 EU/L,2hrで0.5 EU/Lのエンドトキシンを定量的に検出することができた.

このことにより,これまでバイオセンサの素子としてほとんど注目されていなかった酵素前駆体を利用すると,従来は電気化学センサで測定が困難だった生理活性物質を高感度に検出できることが示された.さらに複数の酵素前駆体が次々に活性化するカスケード反応を利用すると1000倍以上の感度上昇効果があることが分かった.次に,新規基質および検出法の開発を行った.これは電気化学測定に有利な基質の開発を行い,最適な電気化学計測法と組み合わせることにより,さらなる高感度の検出を目指すための研究である.検討の結果,Boc-Leu-Gly-Arg-pAPがエンドトキシン検出用に利用できることが判明した.この新規基質を用いることにより,微分パルスボルタンメトリ法よりも簡易な分析アルゴリズムであるアンペロメトリ法での計測が可能になった.これは,実用センサを設計する上で有利である.さらに,基質と生成物の酸化還元電位の特性から,この基質を用いると銀イオンを利用する変換ストリッピング法が適用できることが分かった.小型の電極チップデバイスを作製して変換ストリッピング法によるエンドトキシン検出を行った結果,2hrで0.1EU/Lという超高感度のエンドトキシン定量検出に成功した.スクリーンプリント電極で実用的な濃度範囲のエンドトキシン検出に成功し,さらに昨年度開発した新規基質を用いて,当初計画していたディファレンシャルパルスボルタンメトリよりも簡易なプログラムや安い電子材料で正確な測定が可能なアンペロメトリによる計測を実現しており,実用化までに必要な基礎研究はほぼ完了した.さらに,当初の予定よりも1年以上早く,酵素前駆体を用いる電気化学センシング手法の一般展開に関する研究が進んでおり,全体的に当初の計画以上に進展している.新規基質でストリッピングボルタンメトリ法が採用でき,予想外の高感度化が達成できている.さらに,微分パルスボルタンメトリ法,ストリッピングボルタンメトリ法のいずれの計測においてもチップデバイス化を実現しており,実用型のセンサチップの構造へ応用するための基本的評価が済んでいるといえる.平成25年度は,実用システムの評価および実サンプルの測定評価を行う.プロトタイプの測定装置と電極チップを用いて,開発したシステムが実用的なセンサとして機能するかどうかの評価を行う.チップ形状や試薬添加法の改良を行い,エンドトキシンのコンタミネーションなく酵素反応をより効率的に進める方法を検討する.また,透析液や生体試料など夾雑物質がある系でも本手法が利用できることを確認する.夾雑物質が測定に影響する場合は,影響を低減する手法(例えば前処理を行ったりpH調整用の試薬を予め添加したりするなど)を検討する.さらに,昨年度成功した変換ストリッピング法と組み合わせた高感度化を図り,より高機能なセンサ開発を目指す.