hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モーションプリミティブの融合によるロボットハンドの巧みな操り動作の実現

人間が日常行っている物体のハンドリングには,大変巧みな操作も含まれている.その様な巧みな操作をロボットハンドによって実現することは,これまで様々な手法によりチャレンジされてきたが,実現されていない.そこで,本研究では,まず,複雑な操作を基本操作(プリミティブモーション)に分割し,その基本操作をロボットハンドが実行でき,かつ,簡単なパラメータにより調整できる形で記述する.その後,それらの基本操作を把持状況に応じて,選択的に使用することで目標操作を実現する.これにより,様々な初期姿勢から,様々な最終姿勢に対して適応的にハンドリングが実現でき,更に,基本操作として巧みな操作を予め設計し,選択項として用意することで巧みな操作も織り交ぜることができる.昨年度は,人間の手による物体の操り動作の中から,ロボットに与えられるタスクとして通常考えられる基本動作を取り上げ,ロボットの仕様に合った形でその動作を実現するモーションプリミティブを設計し,そのモーションプリミティブの選択アルゴリズムの提案を及び,実験による検証をおこなった.しかし,昨年設計したモーションプリミティブは,指先が物体と点接触するモデルに基づいて設計されており,それらの融合から生成される操り動作は限られていた.そこで,本年度では,物体との接触条件が点では無く,面接触をすることで把持対象物体の面に応じてさまざまな把持力が発生できるソフトフィンガーの製作を行い,その評価を行った.具体的には,・人肌ゲル(シリコン)を用いたソフトフィンガーの製作・ソフトフィンガー内に力センサを複数組み込むことによる接触位置の推定誤差評価を行い,物体把持に十分な基本性能を確認した.人間が日常行っている物体のハンドリングには,大変巧みな操作も含まれている.その様な巧みな操作をロボットハンドによって実現することは,これまで様々な手法によりチャレンジされてきたが,実現されていない.そこで,本研究では,まず,複雑な操作を基本操作(プリミティブモーション)に分割し,その基本操作をロボットハンドが実行でき,かつ,簡単なパラメータにより調整できる形で記述する.その後,それらの基本操作を把持状況に応じて,選択的に使用することで目標操作を実現する.これにより,様々な初期姿勢から,様々な最終姿勢に対して適応的にハンドリングが実現でき,更に,基本操作として巧みな操作を予め設計し,選択項として用意することで巧みな操作も織り交ぜることができる.具体的には,これまでに開発した4指ロボットハンドにおいて,平行移動回転,持ち替え,2指による回転の4種類のプリミティブ動作を設計し,そのプリミティブ動作を現在の把持状況に応じて選択するアルゴリズムを研究開発した.この選択アルゴリズムを用いて,直方体の回転作業を初期把持姿勢から最終姿勢まで2つの基本動作にて実現した.これは,これまで研究を進めてきた「進化プログラミングを用いた把持動作生成アルゴリズム」を同様の作業に適用した場合と比較して,巧みな操作を用いることにより作業の簡略化が実現されていることをシミュレーション及び実験により確認した.人間が日常行っている物体のハンドリングには,大変巧みな操作も含まれている.その様な巧みな操作をロボットハンドによって実現することは,これまで様々な手法によりチャレンジされてきたが,実現されていない.そこで,本研究では,まず,複雑な操作を基本操作(プリミティブモーション)に分割し,その基本操作をロボットハンドが実行でき,かつ,簡単なパラメータにより調整できる形で記述する.その後,それらの基本操作を把持状況に応じて,選択的に使用することで目標操作を実現する.これにより,様々な初期姿勢から,様々な最終姿勢に対して適応的にハンドリングが実現でき,更に,基本操作として巧みな操作を予め設計し,選択項として用意することで巧みな操作も織り交ぜることができる.昨年度は,人間の手による物体の操り動作の中から,ロボットに与えられるタスクとして通常考えられる基本動作を取り上げ,ロボットの仕様に合った形でその動作を実現するモーションプリミティブを設計し,そのモーションプリミティブの選択アルゴリズムの提案を及び,実験による検証をおこなった.しかし,昨年設計したモーションプリミティブは,指先が物体と点接触するモデルに基づいて設計されており,それらの融合から生成される操り動作は限られていた.そこで,本年度では,物体との接触条件が点では無く,面接触をすることで把持対象物体の面に応じてさまざまな把持力が発生できるソフトフィンガーの製作を行い,その評価を行った.具体的には,・人肌ゲル(シリコン)を用いたソフトフィンガーの製作・ソフトフィンガー内に力センサを複数組み込むことによる接触位置の推定誤差評価を行い,物体把持に十分な基本性能を確認した.
励起子絶縁体の検証と探索

励起子絶縁体とは、励起子凝縮による新奇な絶縁体である。本研究では、励起子絶縁体転移に伴う励起子凝縮を検証することを目的に、核磁気共鳴法を用いた実験的研究を行った。その結果、有力な励起子絶縁体候補物質であるTa2NiSe5に対して、励起子凝縮に起因すると考えられる特徴的なSe核の核スピン格子緩和率と局所帯磁率の温度変化を観測した。この結果は、核磁気共鳴法が、励起子凝縮を研究する上で有効なプローブであることを示している。励起子絶縁体は、半導体や半金属において、バンドギャップより強いクーロン相互作用によって結合した電子ホール対(励起子)がボースアインシュタイン凝縮やBCS超伝導的な凝縮を起こすことによって現れる絶縁体である。この候補物質は、数が少なく、実験的研究はあまり進んでいなかったが、最近、その有力候補物質としてTa2NiSe5が報告され、興味を持たれている。本研究では、Ta2NiSe5で励起子絶縁体転移が起きているのか否かの検証を目指し、Ta2NiSe5の粉末試料と単結晶試料を作成して、核磁気共鳴(NMR)実験を行った。先ず、77Se核のNMRスペクトルから、高温斜方晶相と低温単斜晶相で、3つのSeサイトのナイトシフトテンソルを決定した。また、ナイトシフトの温度変化の測定から、励起子絶縁体転移が起きていると考えられる構造相転移温度で、ナイトシフトの温度変化が変わり、低温でスピン帯磁率の減少に伴う変化が観測された。帯磁率測定では、不純物による低温の増大によって、本質的な帯磁率がマスクされてしまうが、ナイトシフト測定では、不純物の影響を受けずにスピン帯磁率の温度変化を直接観測したことになる。さらに、核スピン格子緩和率の測定を行った結果、核スピン格子緩和率は、構造相転移温度の直下でコーヒレンスピークを示さず、低温単斜晶相で、熱活性型の温度変化を示すことを見出した。この結果は、励起子絶縁体転移についての理論研究で予測されている結果と整合しており、Ta2NiSe5で励起子絶縁体転移が起きている実験的証拠の1つであると言える。当初計画の通り、Ta2NiSe5の粉末試料と単結晶試料を作成でき、77Se核のNMR実験から、ナイトシフトと核スピン格子緩和率のデータを得ることができた。また、他の実験のために大型単結晶の育成にも取り組んだが、層状構造のため層間の結合が弱く、大型化は難しいことが分かった。一方、今後、計画している高圧NMR実験では、NMR信号が弱く実験が困難なことが予想されるが、このNMR信号のSN比を改善するために、77Seをエンリッチした粉末試料の合成にも成功した。このように、おおむね実験は順調に進んでいる。本研究課題である励起子絶縁体とは、半導体や半金属で、バンドギャップより強いクーロン相互作用によって結合した電子ホール対(励起子)がボースアインシュタイン凝縮やBCS的な凝縮を起こすことによって発現する絶縁体である。その研究の歴史は長いが、候補物質の数は限られるため、実験的研究はあまり進んでいなかったが、最近、有力候補物質としてTa2NiSe5と1T-TiSe2が報告され、注目されている。本研究では、先ず、Ta2NiSe5の粉末試料と単結晶試料を作成し、Se核の核磁気共鳴(NMR)実験を行った。その結果、3つのSeサイトのナイトシフトテンソルは、トランスファー超微細相互作用を介して、Seサイトの局所構造と局所対称性によって決まることを示した。また、理論研究で得られている帯磁率の計算結果と比較すると、ナイトシフトはスピン帯磁率からの寄与が大きく、励起子絶縁体相で期待される軌道反磁性帯磁率の寄与は左程大きくないことが分かった。さらに、ナイトシフトの異方性の解析から、Ni3d-Se4pバンドの混成が大きく、第一原理計算の結果などと整合する結果を得た。核スピン格子緩和率は、理論計算から期待される励起子凝縮によると考えられる温度変化を示した。最終年度に、もう一つの候補物質である1T-TiSe2に対して、粉末結晶を作成し、Se核のNMR実験を行った。高温相で、一軸異方的なNMRスペクトルが観測され、低温相では、一軸異方的なNMRスペクトルとさらに低対称のスペクトルが観測された。これらの結果は、局所的な結晶構造と整合している。また、圧力は励起子凝縮を制御できる有効なパラメータと期待できる。両試料に対して、高圧下のNMR実験を行った結果、圧力依存を示す実験結果を得た。本研究の結果から、NMRは、励起子絶縁体転移を検証することが可能な有力なプローブであることを示すことができた。これまでの研究はおおむね順調に進んでおり、今後の研究も、当初の目的に沿って推進する計画である。

先ず、常圧下で得られたTa2NiSe5のNMRデータの解析を進め、励起子絶縁体転移に伴うスピン帯磁率と反磁性軌道帯磁率の温度変化について知見を得ることを目指す。また、高圧NMR実験を行い、高圧下の物性の解明を進める。さらに、別の励起子絶縁体候補物質として、TiSe2の実験も進める計画である。強相関電子系物理学
離散時間無裁定価格理論のもとでの金利の期間構造モデルの定式化と実証

(1)金利の期間構造をモデル化する方法として、イールドカーブ全体を短期金利で表現する方法がある。その方法では、短期金利のプロセスが全ての金利を決定する構造になっているため、そのプロセスの定式化が重要となる。本稿では、CIR型モデルの現象記述力を評価する。まずCIR型モデルは条件付分散が変動するAR(1)時系列モデルであるが、そのマルコフ性がゆえに金利の循環的変動を説明する能力を欠くことを理論的に示す。実際、時間の経過の中で平均回帰性の機能は、定数に収束することを意味し、金利の変動はマルチンゲ-ルとなり、実際の金利変動に対応しない。実証としては、モデルの自己整合性検証を行い、多くの金利はモデルの前提した構造を満たさないことを示した。(2)離散時間の金利の確率プロセスを定式化し、割引債の価格との関係を与え無載定性の条件を導出した。特にHeath=Jarrow=Mortonモデルの詳細を展開した。また解約権付定金預金の解約権の理論価格を導出している。これは、オプション内蔵型の証券価格理論の基礎をなすもので、金利変動にからむプリペイメント行動の問題に関係してローンや住宅ローンのプライシングにも応用可能である。
ルーラルにおける住民の死生観と終末期療養ニーズの変容に関する総合的研究

高齢化率40%を超える秋田県と島根県の2つのルーラルエリアの住民1,600名に対して、2011、2014年の2時点で「死生観と終末期療養についての意識調査」を実施した。最も理想的な死は両地域とも「周囲に迷惑をかけない死」で経時的変化はなかったが、死生観の変容に地域差があった。また、療養したい場所を「自宅」と回答した住民は秋田で増加し、島根で減少していた。こうした対照的な結果の一因は、秋田で地域ケアシステムの整備がなされたことと関係があると推測される。地域の死生観、療養希望等に考慮したケアシステムの整備が期待されると同時に、システム整備に伴って死生観や療養希望も変容することが示唆された。現代日本のルーラルにおける終末期療養意識の実態と変容を明らかにするために、高齢化率が進んだ日本海側の過疎地域3箇所(石川県白山麓地域、島根県江津地域、秋田県阿仁地域)で死生観と終末期療養に関する意識調査」を横断的に実施した。調査方法は、住民台帳から層化抽出法によって抽出した3地域在住の40歳70歳代の男女各200人(各地域計800人、総数2400人)を対象とした自記式質問紙による郵送調査である。死生観調査の実施期間は2011年7月9,月、回収率41.4%であった。「自分が療養したい場所」は自宅37.7%、病院(ホスピス・緩和ケア病棟)31.1%、病院(一般病棟)13.0%、福祉施設4.3%、その他13.4%であり、「家族を療養させたい場所」は自宅33.9%、病院(ホスピス・緩和ケア病棟)29.9%、病院(一般病棟)14.3%、福祉施設6.6%、その他15.3%であった。病院(ホスピス・緩和ケア病棟)と病院(一般病棟)を併せると、「自分が療養したい場所」、「家族を療養させたい場所」ともに「自宅」希望を上回った。また、石川県白山麓地域の調査では。「自分が療養したい場所」は自宅34.7%、病院(ホスピス・緩和ケア病棟)36.2%、「家族を療養させたい場所」は自宅31.8%、病院(ホスピス・緩和ケア病棟)36.8%であり、病院(ホスピス・緩和ケア病棟)の希望者が自宅の希望者を上回った。その結果、現代日本のルーラルでは家族、地域の衰退に伴って広範囲に自宅での終末期療養希望者が減少している実態が明らかになった。また、今回の調査地域がいずれもホスピス・緩和ケア病棟をもつ病院をもたない過疎地域であることを考えると、ルーラルの70%近い住民が希望する自宅と病院(ホスピス・緩和ケア病棟)での療養は極めて困難状況であり、終末期療養の場所に関する希望と現実のギャップがますます大きくなっていると考えられる。平成23年度に高齢化率が進んだ日本海側の過疎地域3箇所(石川県白山麓地域、島根県江津地域、秋田県阿仁地域)で死生観と終末期療養に関する意識調査を横断的に実施した。平成24年度は3地域各々の調査結果を集計、分析した。平成25年度は石川、秋田、島根の調査結果を石川看護雑誌、秋田大学大学院医学系研究科保健学研究紀要、島根県立大学出雲キャンパス紀要で公表した。また、日本ルーラルナーシング学会、国際老年学会(ソウル)などでその調査結果を発表した。さらに、研究代表者は3県を総合した調査結果や石川県の調査結果を地域医療や福祉関係の講演会、研修会に活用した。3地域を総合した調査結果は回収率41.4%であり、「自分が療養したい場所」は自宅37.7%、ホスピス・緩和ケア病棟31.6%、一般病棟13.0%、福祉施設4.3%、その他13.4%、「家族を療養させたい場所」は自宅33.9%、ホスピス・緩和ケア病棟29.9%、一般病棟14.3%、福祉施設6.6%、その他15.3%である。ホスピス・緩和ケア病棟と病院一般病棟を併せると、「自分が療養したい場所」、「家族を療養させたい場所」ともに「自宅」希望を上回った。この研究結果は他の類似調査には見られない新たな研究結果であり、ルーラルで暮らす人々の死生観と終末期療養希望の変容を示唆している。それは今後のルーラルエリアにおける新たな終末期療養のあり方に考察するための一助となると考える。ルーラルエリア3地域の調査研究と並行して、25年度はドイツの終末期医療の現場、特にホスピスと高齢者施設の現状視察を実施した。その結果、ドイツにおいては終末期療養、看取りの場は自宅、ないしはその代替である高齢者施設の希望が高く、その希望は近年より高まりつつあることが推測された。こうした日独の対照的な現状は双方の死生観と医療福祉政策に起因するものと思われる。前年に高齢化率が進んだ日本海側の過疎地域3箇所(石川県白山麓地域、島根県江津地域、秋田県阿仁地域)で死生観と終末期療養に関する意識調査を横断的に実施した。今年度は3地域各々の調査結果を集計、分析し、公表の準備をした。石川、秋田の調査結果は投稿中、ないしは投稿準備中であり、島根の調査結果の一部は国際学会での発表が受理された。また、3県を総合した調査結果の一部とその考察を地域医療や福祉関係の講演会、研修会で公表した。

3地域を総合した調査結果は回収率41.4%であり、「自分が療養したい場所」は自宅37.7%、ホスピス・緩和ケア病棟31.1%、一般病棟13.0%、福祉施設4.3%、その他13.4%、「家族を療養させたい場所」は自宅33.9%、ホスピス・緩和ケア病棟29.9%、一般病棟14.3%、福祉施設6.6%、その他15.3%である。ホスピス・緩和ケア病棟と病院一般病棟を併せると、「自分が療養したい場所」、「家族を療養させたい場所」ともに「自宅」希望を上回った。また、併行して高齢者福祉施設で実施した終末期療養の調査では、徐々にではあるが施設の看取り数、ニーズも高まっており、本調査結果もそうした傾向と軌を一にするものであった。本研究の考察の一助として、24年度はドイツの終末期医療の、特に在宅ホスピス、緩和ケア、高齢者施設の現状視察を実施した。その結果、ドイツにおける病院の緩和ケア病棟は治療施設であり、終末期療養、ないしは看取りの施設ではなく、看取りの場は自宅、ないしはその代替である高齢者施設と捉えられていることが明らかになった。本調査結果においては、日本の人口減少地域では終末期の療養場所を自宅とするニーズが減少しているのに対して、日本の介護保険のモデルであるドイツでは療養場所を自宅、高齢者施設(老人ホーム)とするニーズは極めて高かった。平成26年度は秋田県阿仁地域と島根県江津地域の2地域で「死生観と終末期療養ニーズに関する意識調査」を40歳代70歳代の地域住民各800人に実施した。阿仁地域の調査研究の結論として、以下の3点が明らかになった。1死の印象は「寂しい」「別離」「自然」であり、理想的な死は「周囲に迷惑をかけないこと」あった。2最後の療養場所の希望者は約4割であり、自宅死を可能にする条件としては「家族の理解と協力」「かかりつけ医の支援」「訪問看護の支援」が上位を占めた。3ルーラルエリアにおける地域包括ケアシステムの構築には地域住民のニーズと社会資源の整合性、利便性を検証していく必要がある。江津地域の調査結果については現在分析中である。また、上記の2地域における23年度調査と26年度の経時的な分析では、以下の3点が明らかになった。1理想的な死は「迷惑をかけない死」「苦痛のない死」「自然な死」の順に多く、それぞれが増加傾向ある。3伝統的に望まれてきた「家族に囲まれての死」「悔いのない死」「長生きした死」の希望者は減少傾向にある。3「療養したい場所」「家族を療養させたい場所」としては「自宅」の希望割合が減少し、病院(ホスピス・緩和ケア病棟)が増加する傾向にある。石川県立看護大学地域ケア総合センターにおいて、本研究を進展、公開するために実施した2回の「死生観とケア」公開研究会には、第1回240名、第2回50名ほどの参加者があった。また、平成26年度は研究代表者が3ヶ月ドイツのライプチヒに滞在する機会があったので、ドイツのおける死生観、終末期療養の視察調査を実施し、日独の死生観と終末期療養に関して幾つかの研究発表、公開講演を日本とドイツで行った。平成27年度は、本研究の最終年度であり、総括として平成23年度、平成26年度に実施した横断的縦断的調査「死生観と終末期療養ニーズに関する意識調査」の分析、学会発表、論文発表を行った。高齢化率が40%を超える秋田県と島根県の2つの地域で住民1600名に対して、平成23年度、平成26年度の2時点で死生観と終末期医療に関する意識調査を行った。最も理想的な死は両地域とも「周囲に迷惑をかけない」であり、大きな経時的変化は見られなかったが、島根で「自然な死」が有意に増加し、秋田で「家族に囲まれての死」が有意に減少しており地域差が見られた。療養場所として自宅を希望する者が2014年度は秋田41.9%、島根39.8%であり、全国調査に比して低い値にとどまった。
妊娠・出産の時期における中国人女性と日本人家族の関係構築に向けての看護ケア

中国人女性と日本人家族の双方に効果的な家族関係構築に向けた看護支援を検討することを目的に研究を遂行した。その結果,中国人女性と夫は夫婦関係の構築にあたって「2つの文化的世界の保持」に向けた知恵に根ざした様々な行動を起こしていた。また中国以外の在日外国人女性に対する調査では,中国人と比較し言葉の問題において大きな困難を抱えていた。以上より,中国人女性と日本人家族が抱える課題や利点をふまえ,先導的な支援とともに,知恵ともいうべき様々な行動の具体例を伝え,各人に適した家族関係の構築を支援する必要性が示唆された。本研究は、中国人女性と国際結婚をした日本人男性、およびその両親の体験の様相を把握し、中国人女性と日本人家族の双方に効果的な家族関係構築に向けた看護支援を検討することを目的とする。今年度は特に、日本人男性と国際結婚をした中国人女性が、結婚後早い時期に妊娠・出産を経験するという特徴に着目し、第1子妊娠・出産時の中国人女性ならびに日本人家族がとらえる家族内の人間関係の現状、思いや関係構築の体験を把握することを目的とする調査を実施した。対象は6組の中国人女性とその夫の計12名である。夫はすべて日本人男性である。中国人女性および夫の各人に対し、個別面接調査を行い、質的にそのデータを分析した。その結果、妊娠・出産の時期において、中国人女性、ならびに日本人の夫は、「相手の文化を理解」し、「相手の文化的慣習の実行を尊重」するよう志向していた。また、「コミュニケーションの充実」に心がけ、率直な意見交換を日常的に行っていた。』特に夫においては、妻の「異国で生活する苦労」の多さに思いをはせ、少しでもその苦労が軽減されるよう歩み寄りを行っていた。中国人妻はその夫の思いを感じ取り、心理的安定がもたらされていた。以上のことより、日本で妊娠・出産を経験する中国人女性と日本人の夫との関係性においては、話し合いの機会の習慣化を伴う相互理解が行われており、その背景として互いの文化を全面的に尊重している様相が把握できた。本研究は、中国人女性と国際結婚をした日本人男性、およびその両親の体験の様相を把握し、中国人女性と日本人家族の双方に効果的な家族関係構築に向けた看護支援を検討することを目的としている。今年度は日本人男性と国際結婚をした外国人女性が、結婚後早い時期に妊娠・出産を経験するという特徴に着目し、第1子妊娠・出産時の外国人女性ならびに日本人家族がとらえる家族内の人間関係の現状、思いや関係構築の体験を把握することを目的とする調査の実施ならびに分析を行った。外国人女性のなかでも近年、外国人登録者数や日本での出産数の増加が顕著である中国人女性に着目し、彼女とその夫である日本人男性に対する調査の分析をすすめた。その結果、妊娠・出産・育児期における夫婦関係の構築にあたっては「2つの文化的世界の保持」に向けた知恵に根ざしたさまざまな行動を起こしていることが明らかとなった。その具体的な行動は「長期的視点でとらえる結婚生活」、「異文化者であることへの承認」、「意思の伝達」、「できることの見出しと実践」および「生活の中での楽しみの創出」の5つに分けられた。この他、フィリピン人女性など国籍が異なる者や留学生など在留資格の違う者への調査は継続中であり、次年度はその調査の実施と分析を行い、国籍や在留資格の異なりを比較し、中国人女性への支援の特性を把握する予定である。そして中国人女性と日本人家族の双方に効果的な家族関係構築に向けた看護支援を明確にし、看護者の役割を考察することとする。本研究は,中国人女性と国際結婚した日本人男性,およびその両親の体験の様相を把握し,中国人女性および日本人家族の双方に効果的な家族関係構築に向けた看護支援を検討することを目的とした。今年度は,国籍の異なる者と比較し,中国人女性とその家族に対する支援の特性を明らかにすることを目的とした調査を実施した。日本人の夫をもち,日本で妊娠・出産を経験した7名の中国以外の在日外国人女性を対象に,面接調査を行った。調査の内容は,異文化である日本での妊娠・出産および子育ての経験と日本人家族の関係性についてであった。調査の実施にあたっての倫理的配慮としては,研究の目的や方法,プライバシーの保護,調査結果の公表予定,自由意思に基づく協力であること等について時間をかけて十分に説明を行った後,同意書へのサインを得た。また調査の実施に際しては,プライバシーの保たれる環境の整備,答えたくない質問の拒否の自由性の確保,同意を得てのICレコーダーの録音等に配慮し実施した。データの分析にあたっては調査終了後直ちに匿名化し,厳重にそのデータを保管した。(岩手県立大学研究倫理審査会承認:No.27)。その結果,慣習等,文化の相違に基づくトラブルに比べ,日々の生活における日本人家族とのコミュニケーションや情緒面での問題が多く語られた。

また特に義父母との関係性においては夫と在日外国人女性との関係性は大きな影響を与える要素であり,夫の役割の重要性が示唆された。一方,中国人女性と比べ,言葉の問題において大きな課題を抱えていることも明らかとなった。以上のことより,中国以外の在日外国人女性においても中国人女性と同様に,妊娠・出産時期の家族関係においては,日本人家族との関係性に起因する情緒面のストレスが多く,夫との関係性がキーポイントであること,また中国人女性においては,漢字文化の共通性が利点となることが示唆された。
ダイレクト・リプログラミングによる人工精原幹細胞の作製

山中因子を分化した体細胞へ導入することにより細胞が初期化され人工多能性幹細胞(iPSC)が樹立される。山中因子によって初期化した体細胞を精原幹細胞(SSC)培養系におき、その培養選択圧下においてSSCへのリプログラミングがおこるか検討した。雄胎子線維芽細胞へ山中因子発現プラスミドを導入後、胚性幹細胞(ESC)培養条件下もしくはSSC培養条件下で培養したところ、ESC培養条件下では細胞が初期化されiPSCが誘導されたが、SSC培養条件下ではSSC様細胞もiPSCも誘導されなかった。一方、ESC培養条件下で初期化した後、SSC培養条件下におくことにより人工SSCが誘導できる可能性が示唆された。マウス線維芽細胞から直接人工精原幹細胞を誘導するために、線維芽細胞の初期化条件を検討した。テトラサイクリン応答性転写因子(rtTA-M2)を恒常的には発現するトランスジェニックマウスの雄胎子より線維芽細胞を調整し、テトラサイクリン誘導プロモーター制御下にある山中因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc)発現プラスミドを電気穿孔法にて導入後、ES細胞ならびに精原幹細胞の培養に用いられるSNL76/7フィーダー細胞とウサギ精原幹細胞の培養に用いられるC166フィーダー細胞上に播種した。培養液はES細胞培地と精原幹細胞培地を用いた。線維芽細胞の初期化の評価は多能性幹細胞の指標であるアルカリフォスファターゼ(AP)陽性コロニー数を計数することにより行った。テトラサイクリン誘導体であるDoxの7日間添加により山中因子を誘導発現させると、いずれの培養条件でもAPを強く発現する細胞の出現を認めた。AP陽性コロニー数はいずれの培養条件下でもほぼ同程度であった。この時点で初期化されたiPS細胞を選択するため、8日目以降Doxを除去して培養を続けたところ、いずれのフィーダー細胞を用いた場合でもES細胞培地でのみ、AP強陽性のiPS細胞の継続的増殖を認めた。精原幹細胞培養条件下では、初期化の過程でAP陽性細胞集塊が分散する特徴的なコロニー形成を観察したが、Doxを除去すると精原幹細胞培養条件下でもES細胞培養条件下でもAP陽性細胞の持続的な増殖は見られなかった。このことから、精原幹細胞培養条件下では初期化が不完全であることが示唆され、胎子線維芽細胞の初期化にはES細胞培養条件が必要であることが明らかとなった。さらにES細胞条件下で初期化された細胞の一部において精原幹細胞特異的タンパク質が発現していることが明らかとなった。テトラサイクリン(Tet)応答性転写因子を恒常的には発現するトランスジェニックマウスの雄胎子線維芽細胞へTet誘導プロモーター制御下にある山中因子(Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc)発現プラスミドを導入後、ES細胞培養条件下で1週間、Tet誘導体(Dox)存在下で培養することにより、胎子線維芽細胞が初期化されiPS細胞が誘導されることを確認した。この初期化条件をもとにマウス線維芽細胞から直接人工精原幹細胞を誘導できるか否かを検討するため、Doxによる誘導を、1)精原幹細胞培養条件下で1週間、2)精原幹細胞培養条件下で2週間、3)ES細胞培養条件下で1週間、行った後、精原幹細胞培養条件にて培養を続け、継時的に増殖してくる細胞の性状をアルカリフォスファターゼ(AP)染色ならびに免疫染色により解析した。その結果、1)から3)の3条件において、いずれも精原幹細胞様細胞の増殖もiPS様細胞の増殖も認められなかった。ただしES細胞培養条件下に移行した場合には、3)の条件のみAP陽性のiPS細胞の増殖を確認した。一方、ES細胞培養条件下において1週間の初期化を行った後、1週間のES細胞培養条件下での前培養後、精原幹細胞培養条件へ移行させた場合には、生殖細胞マーカー(DDX4)を発現する未分化細胞の増殖を確認した。以上の結果から、精原幹細胞培養条件は山中因子による胎子線維芽細胞の初期化には不十分であること、ES細胞培養条件下にて初期化され誘導された未分化生殖細胞様細胞は精原幹細胞培養条件下においても自己複製可能であることが示唆された。ほとんどの細胞は精原幹細胞マーカーを発現していなかったが、一部の細胞は生殖細胞マーカーと精原幹細胞マーカーを弱く発現していたことから、今後培養条件等を検討することにより精原幹細胞へ移行する可能性が示唆された。幹細胞生物学テトラサイクリン誘導発現系を用いてrtTA-M2トランスジェニックマウスの線維芽細胞の初期化条件を確立することができたことは本研究の技術基盤の確立として重要である。しかし、初期化した胎子線維芽

細胞から精原幹細胞培養条件下で増殖する細胞の誘導には至っていない点で当初の予定よりは少し遅れている。ただし今回、初期化した細胞において一部精原幹細胞マーカーを発現する細胞が存在することを見出したことは、今後の人工精原幹細胞への誘導条件の検討に大きく貢献すると考えられる。ES細胞培養条件下で初期化された細胞において、精原幹細胞マーカーを発現している細胞が確認されたことは、今回確立した胎子線維芽細胞の初期化条件において、精原幹細胞化へのプログラムが偶発的に進んでいる可能性を示唆している。人工精原幹細胞を直接誘導するために、この偶発的に精原幹細胞マーカーを発現する細胞の増加を指標に、更なる初期化条件ならびに初期化後の培養条件を検討する。精原幹細胞マーカー陽性細胞の性状解析を行うとともに、精原幹細胞培養条件下において増殖する細胞の誘導条件の検討を引き続き行う予定である。雇用した研究支援者の人件費の支出が見込みより少なかったことが原因である。人件費もしくは物品費等に使用する。当該年度に雇用した研究支援者はプロジェクトの遂行の上でやや困難を伴ったため、次年度はより慎重に選考したい。技術的に適任の研究支援者を雇用できない場合には、研究の進展に支障をきたさないように実験の効率化を図るための物品費、もしくはその他(委託料等)に充てる。
経済の異質性と資源配分のミス・アロケーションによるマクロ経済変動メカニズムの解明

本研究の目的は,資源配分のミス・アロケーションに関する理論・実証分析により,マクロ経済政策へのインプリケーションを導き出すことである.資源配分のミス・アロケーションとは,労働や資本、地域間において利用される資源や資金の非効率な配分のことをいう.本年度の主要業績を下記の通りまとめる。1.労働市場における問題として、Takahashi(2018)では、名目賃金の改定頻度の異なる均衡が複数存在するのか、ニュー・ケインジアンモデルを用いて分析を行った。解析的な分析、そして数値計算を用いた分析によって、現実的なパラメータ設定の下では、複数の均衡は生じないことを示した。2. Inaba and Otsu(2018)では、日本の都道府県データベースを構築し、地域間のミス・アロケーションの要因分解を行い、金融市場の問題が消費のリスク・シェアリングを妨げていることを示した。3.課税によるミス・アロケーションや税収への効果の研究として、Hiraga and Nutahara(2018)では、動学一般均衡モデルを用いたラッファー曲線(税収曲線)の形状が、労働所得税と消費税という税制の違いに対して異なるのか、余暇の相対価格の税率弾力性から理論的な分析を行った。4.金融仲介部門に関わる研究として、Guerron-Quintana and Jinnai (2019)では、2000年代後半の世界同時大不況とそれに続く景気回復期の経済成長率の低さの要因を、内生的成長理論のメカニズムと金融仲介部門の摩擦を取り込んだ構造モデルを使って実証的に調べた。Quantitative Economicsに掲載が決まっている。最後に研究業績の発表・意見交換の場として,琉球大学にてDSGEカンファレンスを行った.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本プロジェクトは,資源配分のミス・アロケーションに関する理論・実証分析により,経済政策のインプリケーションを導き出すことを目指すものである.平成26年度の実績は以下のようにまとめられる.1) Hiraga and Nutahara (2017)では,標準的な動学一般均衡モデルにおける同時点および異時点間の資源配分を通じて,どのようなときに消費税に関するラッファー曲線がhump-shapedとなるかを明らかにし,消費税収に関する新しい視点を提示した.2) Takahashi (2017)では賃金改定の状態依存性に伴うミス・アロケーションの問題を考慮し,経済状態に依存して賃金改定のタイミングや期間が異なるニュー・ケインジアン・モデルを開発した.タイミングや期間の異質性の問題を考慮すると,金融政策の効果が通常のニュー・ケインジアン・モデルとは異なる場合があることを示した.4) Guerron-Quintana and Jinnai(2017)では,Romer型のモデルにKiyotaki-Moore型の金融制約を加えることで,部門間配分を通じた停滞メカニズムの解明を試みている.以下の視点から十分な成果を得ており,おおむね順調に進展していると判断した.第一に,Hiraga and Nutahara (2017)では,消費税と税収の関係について,これまでの研究では得られなかったhump-shapedになる場合を明らかにし,政府債務問題に関する消費税の役割として新たな可能性を提示している.第二に,Takahashi (2017)はすでに英文査読付きジャーナルに掲載されている.第三に,Inaba and Otsu (2017)はデータベースの構築およびいくつかの実証分析結果を得ている.第四に,現在遂行中の研究においては,国内外においてこれまでの成果を報告し,活発に意見交換を行うことで,研究の改善に努め,英文査読付きジャーナルへの掲載を目指している.本プロジェクトは、資源配分のミス・アロケーションに関する理論・実証分析により、経済政策のインプリケーションを導き出すことを目指すものである。平成29年度の実績は以下のようにまとめられる.1) Hiraga and Nutahara (2017)では,標準的な動学一般均衡モデルにおける同時点および異時点間の資源配分を通じて,消費税に関するラッファー曲線の形状について分析を行った。効用関数および税収の使用方法の違いにより特徴付けることによって、財政問題に関する新しい視点を提示している。2) Takahashi and Yamada (2017)では、税制とスキルプレミアムと呼ばれる学歴間の賃金格差との関連を分析した。日本とアメリカのマイクロデータを利用したカリブレーションにより、日米の税制の違いが、両国の学歴間賃金格差の違いを説明するかを定量的に分析した。3) Guerron-Quintana, Hirano, and Jinnai (2017)では,繰り返し生じるバブルが金融市場の発展段階により、経済に与える影響が異なることを理論的に示した。またアメリカのデータを利用した実証分析により、繰り返し生じるバブルの存在を示し、Great ModerationやGreat Recession後の経済にバブルの崩壊が影響していることを示した。4) Inaba and Otsu (2017)では,日本の県レベルにおける景気循環と経済成長の特徴を考察し,所得面における地域間の再配分を、資本市場による要因、政府の社会保障等による要因、自己貯蓄による要因に要因分解を行った。その結果政府の社会保障等による効果が大きく貢献していることを示した。以下の視点から十分な成果を得ており、おおむね順調に進展していると判断した。第一に、Hiraga and Nutahara (2017)、Takahashi and Yamada (2017)、Inaba and Otsu (2017)は、それぞれのこれまでの研究成果をDiscussionペーパーとして公開している。

第二に,現在進行中の研究においては、国内外においてこれまでの成果を報告を続け、活発に意見交換を行うことで、研究の改善に努め、英文査読付きジャーナルへの掲載を目指している。本研究の目的は,資源配分のミス・アロケーションに関する理論・実証分析により,マクロ経済政策へのインプリケーションを導き出すことである.資源配分のミス・アロケーションとは,労働や資本、地域間において利用される資源や資金の非効率な配分のことをいう.本年度の主要業績を下記の通りまとめる。1.労働市場における問題として、Takahashi(2018)では、名目賃金の改定頻度の異なる均衡が複数存在するのか、ニュー・ケインジアンモデルを用いて分析を行った。解析的な分析、そして数値計算を用いた分析によって、現実的なパラメータ設定の下では、複数の均衡は生じないことを示した。2. Inaba and Otsu(2018)では、日本の都道府県データベースを構築し、地域間のミス・アロケーションの要因分解を行い、金融市場の問題が消費のリスク・シェアリングを妨げていることを示した。3.課税によるミス・アロケーションや税収への効果の研究として、Hiraga and Nutahara(2018)では、動学一般均衡モデルを用いたラッファー曲線(税収曲線)の形状が、労働所得税と消費税という税制の違いに対して異なるのか、余暇の相対価格の税率弾力性から理論的な分析を行った。4.金融仲介部門に関わる研究として、Guerron-Quintana and Jinnai (2019)では、2000年代後半の世界同時大不況とそれに続く景気回復期の経済成長率の低さの要因を、内生的成長理論のメカニズムと金融仲介部門の摩擦を取り込んだ構造モデルを使って実証的に調べた。Quantitative Economicsに掲載が決まっている。最後に研究業績の発表・意見交換の場として,琉球大学にてDSGEカンファレンスを行った.地域に関するデータベースの作成・改善を継続する.本データを元に複数の実証手法を適用することで,これまで見ることができなかったミス・アロケーションの要因分析を行う.また各トピックの理論分析においては,得られた結果について,実証分析により定量的な評価を行う.さらに国内外のセミナー・学会による報告,およびコンファランスの開催によって,研究内容の報告,および内外の優れた研究者との意見交換を行い,研究の推進を行う.地域に関するデータベースの作成・改善を継続する。本データを元に複数の実証手法を適用することで、これまで見ることができなかったミス・アロケーションの要因分析を行う。また日本以外への適用の可能性を探る。また各トピックの理論分析においては、半事実的なシミュレーションおよび実証分析により定量的な評価を行う。さらに国内外のセミナー・学会による報告、およびコンファランスの開催によって、研究内容の報告、および内外の優れた研究者との意見交換を行い、研究の推進を行う。
欧米における大学設置及び大学評価システムの研究調査

アメリカ合衆国:アメリカ合衆国の高等教育機関の設置認可は、従来は大学の自由設立の原則にもとづき、その認可機関たる州政府の関与はゆるやかで、認可の基準や手続きも簡素であったが、近年では学位の乱造の防止や消費者保護の見地から、州政府の関与の度合いもつよまり、規制が厳格化される傾向にある。いくつかの州では設置認可基準の厳格化や法制度の整備、さらには新設大学の視察・監督の強化が進行しつつある。また、アメリカ合衆国においてはすでに1930年代より民間の基準協会が一定の質的基準に到達した大学のみを会員校としてみとめ、一定期間の実地調査や事後審査にもとづいて大学の質的向上をはかる基準認定活動(Accreditation)を行なっている。連邦政府や州政府は、基準協会の認定をうけた会員校のみに公費援助の受給資格を認めており、このことが更には大学内部に自己点検と自己改善を刺激する源泉ともなっている。連合王国:イギリス高等教育の水準維持方式にはチャータリング方式とCNAA方式の2つがあり、前者は自治権を有する大学セクターにおいて、また後者はパブリック・セクターにおいて採られているものである。これらのうちCNAA方式は1964年に始まって以来20有余年間、パブリック・セクター高等教育の水準の維持・向上に大きな役割を果たしてきた。しかし最近では、形式化・官僚化の弊もみられるようになり、その改革が論議されるようになってきた。本研究ではCNAA方式によるパブリック・セクター高等教育水準維持方式の実際(とくにコース認定の手順)とその問題点および改革の基本方向について現地調査に基づき、具体的に解明した。西ドイツ:大学の設置主体はほとんどが州政府であり、私立大学の存在は例外的である。私立大学としては、従来、教会系の大学が若干存在するにすぎず、その設置根拠は、法的に明確になっていなかった。しかしながら、1976年に「大学大綱法(Hochschulrahmengesetz)」が制定されたことにより、州立大学と同等の内容を有する私立大学については、州政府により国家による認可が与えられることとなり、そのために必要な規程が、州の大学法で定められることとなった。現実に州政府が私立大学の設置認可を行うかどうか決定する際に、最も大きなウエイトを占めるものは財政状況である。西ドイツで現在最も注目されている私立大学であるヴィッテン/ヘアデッケ大学の設置認可に当たっては、所管の州であるノルトライン・ヴェストファレン州学術研究省は、最低5年間大学を運営していくに十分な資金を有しているかという点から審査した。また、認可後も、毎年その後5年間の財政計画を提出させ審査させている。しかしながら、同大学の財政状況は厳しく、一部を除き学部の大半をバーデン・ヴュルテンブルク州に移転するとともに、授業料を徴収することを計画している。フランス:ローラン・シュヴァルフ教授を委員長とする全国評価委員会(CNE)を政府レベルで設置し、既存大学の評価の作業に着手した。評価の方法に関しては、「大学の作成資料」「運用の指標12項目」「指標」の具体的項目が判明した。残された課題として、この委員会の活動が各大学の評価を一巡すればそれで終了するのか、恒常的大学評価機関として存続するのか、またその評価の結果が評価を受けた大学にどのような形でどの様な方法による改善ないし効果をもたらしたのか、さらにはCNEの評価活動が国の高等教育行政にどのようなフィード・バックするのか、等が残されている。

現実に州政府が私立大学の設置認可を行うかどうか決定する際に、最も大きなウエイトを占めるものは財政状況である。西ドイツで現在最も注目されている私立大学であるヴィッテン/ヘアデッケ大学の設置認可に当たっては、所管の州であるノルトライン・ヴェストファレン州学術研究省は、最低5年間大学を運営していくに十分な資金を有しているかという点から審査した。また、認可後も、毎年その後5年間の財政計画を提出させ審査させている。しかしながら、同大学の財政状況は厳しく、一部を除き学部の大半をバーデン・ヴュルテンブルク州に移転するとともに、授業料を徴収することを計画している。フランス:ローラン・シュヴァルフ教授を委員長とする全国評価委員会(CNE)を政府レベルで設置し、既存大学の評価の作業に着手した。評価の方法に関しては、「大学の作成資料」「運用の指標12項目」「指標」の具体的項目が判明した。残された課題として、この委員会の活動が各大学の評価を一巡すればそれで終了するのか、恒常的大学評価機関として存続するのか、またその評価の結果が評価を受けた大学にどのような形でどの様な方法による改善ないし効果をもたらしたのか、さらにはCNEの評価活動が国の高等教育行政にどのようなフィード・バックするのか、等が残されている。
エッジ接続型超音波アレイを用いた生体内における薬品の活性化制御

高効率の化学反応を実現するソノリアクターを作製するために、ソノケミストリーのメカニズムを明らかにする基礎的な実験を行った。化学反応の発端であるキャビテーション気泡の成長および消滅のメカニズムが重要であることに着目し、キャビテーションの成長消滅モデルを考案した。このモデルは私が行った実験結果のすべてにつじつまが合い、すでに報告されている現象にもつじつまが合うことから基本的に正しいモデルと考えることができる。この結果を基に高効率の化学反応を実現するソノリアクターを作製し、試験管内でのラジカル生成分布を超音波を照射しながらリアルタイムで計測することに成功した。血液中でもラジカル生成を確認し、計測が可能であることも確認した。生存中のラットを扱う実験ではラジカル(超音波によって生成したものではない)を体内で計測できることまでを行った。私の提案した手法により、少ない信号線でフルアレイに匹敵する自由度を持った音場制御が行えることをコンピュータシミュレーションにより明らかにした。また実際のPMN-PTの素子を用いて信号を発生させることにも成功した。単純なサイン波だけでなくコード変調した波形も自由に発信することにも成功した。しかしながら、今回の研究に使用した非線形材料のPMN-PTから送出される超音波信号は非常に微弱であり、100kPaを超える強い超音波を必要とするソノケミストリには応用しにくいことも明らかになった。原理的な確認は実験で実証することができたため、現在は非線形特性(2乗特性)を持ち強力な超音波を発生させることのできる材料の選定を行っている。平成13年度の目的は電歪材料を用いたマトリクスアレイによる音場制御および試験管内における化学反応制御である。目的を実行するために以下の4点を行なってきた。PMN-PT電歪材料をマトリクスアレイ化せず、一つの素子として駆動実験を行なった。従来の材料PZT材料と同様に駆動し、超音波が発生することを実験的に確認した。(2)電歪材料のSPICEシミュレーショントランスデューサの電気的な等価回路をSPICEモデルに適用し、本手法の特徴である差周波数による駆動が可能であることがわかった。(3)マトリクスアレイ駆動による音場形成シミュレーション音場形成シミュレーションによって、マトリクスアレイ化した場合の奥行き分解能や角度分解能も明らかにした。(4)ガラス管内の化学反応計測システムの作製生体内部の化学反応計測に用いるESR-CTシステムが超音波を照射しながらの計測が可能かどうか明らかにするために、ガラス管内の化学反応の空間分布を超音波照射しながら測定できるシステムを作製し、実際に計測を行った。(従来の計測システムでは超音波を照射した後にサンプルを取り出し化学反応量を測定した。)新しく作製した超音波誘起の化学反応リアルタイム計測システムで得られた結果は従来法に比べて感度の点では及ばないが、化学反応時間的な推移は同様な傾向を示した。現在(1)(3)を組み合わせたシステムを作製中であり、完成したシステムを用いてラット血液中の化学反応の時空間変化をリアルタイム観察する予定である。
軸不斉グアニジン触媒による炭素-炭素多重結合のエナンチオ選択的ヘテロ官能基化反応

申請者の所属する研究室で開発した有機強塩基触媒「軸不斉グアニジン」を用いた新たな不斉触媒反応の開発を目的とし、エナンチオ選択的な官能基の導入反応を検討している。本年度は、軸不斉グアニジン触媒によるα-シアノチオアセテートの不斉アミノ化を検討した。本反応は、不斉四級炭素を有する光学活性アミノ酸誘導体の合成法として有用な反応であり、これまで既に複数の不斉触媒反応が報告されている。しかし、そのほとんどはα位が芳香族置換基の場合でのみ高い選択性が発現し、一方アルキル基では低い選択性に留まっていた。そこで本県球ではα位にアルキル基を有する基質での請うエナンチオ選択的反応の実現を目的とした。検討の結果、α位にアルキル基を有する基質において、少ない触媒量で、高収率、高立体選択的に目的とするアミノ化体を得ることに成功した。本触媒反応は特にα位が一級のアルキル基の時に極めて有効であることを示した。本反応はα位にアルキル基の置換した、一般性を有する基質において、高いエナンチオ選択性を実現した初めての例である。申請者の所属する研究室で開発した有機強塩基触媒「軸不斉グアニジン」を用いた新たな不斉触媒反応の開発を目的とし、炭素-炭素多重結合に対するエナンチオ選択的な官能基の導入反応を検討している。本年度は、研究実施計画に基づき、軸不斉グアニジン触媒による炭素-炭素二重結合に対する窒素官能基の導入を検討した。具体的には軸不斉グアニジン触媒を用い、シッフ塩基から発生させたアゾメチンイリドとマレイン酸ジメチルによる、不斉[3+2]環化付加反応により、プロリン誘導体など、合成上有用なキラルなピロリジン骨格の合成を行った。本反応はこれまでキラルなLewis酸触媒を用いて行われており、膨大な量の報告がなされているが、有機触媒を用いた反応系は昨年報告が為されたばかりであり、その数も非常に限られている。実際の反応の検討の結果、シッフ塩基の置換基にやや制限はあるものの、比較的少ない触媒量で高立体選択的に目的とするピロリジン骨格を得ることに成功した。また本反応では、これまでに報告されている有機触媒反応では反応の促進が困難であった活性の低いシッフ塩基を反応基質として用いることが可能となった。また、これまでグアニジンはブレンステッド塩基触媒として用いてきたが、本反応では共役酸であるグアニジニウムカチオンがブレンステッド酸触媒として機能していること予想され、グアニジンは一つの官能基で二つの機能を持つ二機能性触媒となる可能性を示すことができた。
結晶化抑制分子の選択的吸着による臭化リチウム水和物結晶の粗大化及び成長抑制

臭化リチウム(LiBr)水溶液を吸収液とした吸収冷凍機は、未利用排熱の有効利用が可能な機器として期待されている。しかし現状では、LiBr水溶液中に析出するLiBr水和物結晶により運転条件が制限されるため、十分な性能を発揮できていない。本研究では、LiBr水和物の結晶面に選択的に吸着して、非平衡状態のまま水溶液中で結晶の粗大化や成長を抑制する結晶化抑制分子を探索し、その効果を実験的に評価することを目的としている。今年度は、LiBr水和物結晶の粗大化抑制を定量的に評価し、結晶化抑制分子の絞り込みを行った。さらに、LiBr水和物結晶の成長抑制効果の定量的な評価方法を検討した。粗大化抑制の効果は、一定温度に維持したLiBr水溶液中で、LiBr水和物結晶のサイズ分布の時間変化を測定することで評価した。まず62.8wt%の濃度に調整した30gのLiBr水溶液に、結晶化抑制分子の候補を0.0010.1wt%の濃度で溶解し、これを平衡結晶化温度より15°C低い温度に冷却してLiBr水和物(二水和物)結晶を析出させた。その後、評価に適した初期結晶サイズ(約0.08mm)を実現し、初期のLiBr水溶液濃度における平衡結晶化温度より10°C低い温度で7週間保存した。その間、数μL程度の試料をサンプリングし、LiBr水和物結晶のサイズ分布変化を測定した。その結果、ポリビニルアルコール(PVA)とポリビニルピロリドン(PVP)の二種類の合成高分子が、水和物結晶の粗大化抑制に顕著な効果を持つことを確認した。さらにPVA、PVPによる水和物結晶の成長抑制効果を評価するために、0.1mm以下の大きさに制御した単独のLiBr水和物単結晶の観察を行い、結晶成長速度を求める評価手法を検討した。その結果、試料温度を精密に制御した顕微鏡下で、結晶面ごとの成長速度を評価することが可能となった。今年度は、LiBr水和物結晶の粗大化抑制に効果のある結晶化抑制分子の絞り込みと、それらの結晶成長抑制効果の測定に着手することを計画していた。結晶化抑制分子の候補として、複数種のタンパク質、合成高分子、界面活性剤による粗大化抑制を定量的に評価した。その結果、二種類の合成高分子(ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン)を結晶化抑制分子として絞り込むことができた。氷結晶の成長抑制に対して絶大な効果を持つ不凍タンパク質についても評価を行ったが、LiBr水和物結晶に対してはまったく効果がないことも確認できた。現在は、粗大化抑制効果の定量評価をほぼ完了し、結晶成長抑制効果の評価に着手している。ここでは、精密に温度制御された環境下で、単独の単結晶を用いて異なる結晶面ごとに成長過程を観察し、成長速度を評価する必要がある。おおむね測定手法は確立してきたが、観察中に単結晶が回転してしまう問題があり、精密な成長速度の測定の妨げとなっている。現在、この問題を解決すべく、測定手法の改良に取り組んでいる。以上のように、当初の計画通りに粗大化抑制の定量評価が完了し、結晶化抑制分子の絞り込みを行うことができた。また、結晶成長抑制の評価についても、測定手法に若干の課題は残されているものの、ほぼ当初の計画通りに進んでいる。以上総じて、おおむね順調に研究が進展していると自己評価している。今年度の研究がおおむね計画通りに進展したため、来年度も当初の計画通り研究を推進する予定である。まずは今年度に引き続いて、LiBr水和物結晶の成長抑制を評価するための測定手法を検討する。その後、今年度までに絞り込んだ二種類の結晶成長抑制物質を用いて、水和物結晶面ごとに結晶成長抑制効果を評価し、測定結果に基づいて成長抑制の機序について考察する。結晶成長抑制効果の測定では、0.1mm以下の大きさのLiBr水和物単結晶を用いて、精密に温度制御されたLiBr水溶液中で光学顕微鏡観察を行い、結晶面ごとに成長速度を求めて結晶化抑制物質の効果を評価する。観察を容易にするため、62.8wt%の濃度に調整した数μLのLiBr水溶液試料を二枚のカバーガラスで挟み込み、グリースでシールしてから温度制御可能な銅製のセル内に設置する。試料を冷却すると過冷却状態を経てLiBr水和物結晶の核生成が起こり、水溶液中に多数の水和物結晶が生成・成長する。これを平衡結晶化温度付近まで昇温し、徐々に結晶を溶解して、最終的に大きさ0.1mm以下のLiBr水和物単結晶を観察視野内に一つだけ残し、さらにその結晶の向きを固定する(固定方法は検討中)。その後、試料温度を精密に制御しながらステップ的に下げていく。各温度条件で異なる結晶面ごとに成長の有無を確認し、結晶成長する面が存在する場合にはその成長速度を測定していく予定である。今回の測定対象としてるLiBr二水和物結晶は、成長時にファセットの出現が確認されており、その分子的に平坦な結晶面での成長機構は、二次元核生成成長か、らせん転移を起点とした渦巻成長が支配的であると考えられる。この結晶成長機構と、結晶成長抑制分子の結晶面への吸着とを合わせて考察し、成長抑制効果の機序を解明につなげていく予定である。