hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄触媒による不飽和結合への典型元素－水素結合の不斉付加反応の開発

光学活性化合物は、医薬品中間体、機能性材料のみならず、特にホスフィンの場合には遷移金属触媒を用いた不斉合成において欠かすことの出来ない配位子となる。光学活性ホスフィン化合物の一般的な合成法は、ホスフィンオキシド、ホスフィンスルフィド、ホスフィンボラン錯体など酸素や水に安定な化合物を経由して合成される。そのため、手間とコストが係る上、アトムエコノミーの観点からも問題が多いのが現状であった。以前に我々は安価で毒性が低い鉄を中心金属にもつ錯体Cp(CO)2Fe(Me)を触媒前駆体とすることで、これまでにほとんど知られていないアルキンへの3価有機リン化合物のリン-水素(P-H)結合の直接的付加反応が2回連続で進行し、対応するジホスフィン化合物が得られることを見出している。これまでに鉄錯体のシクロペンタジエニル(Cp)配位子を光学活性なビナフチル骨格を有するシクロペンタジエニル(Cp)配位子に替えた錯体の合成を行った。この錯体を用いてアルキン類へのダブルヒドロホスフィン化を検討した。配位子を交換したことにより反応が進行しなくなる懸念があったが、問題なく対応するジホスフィン化合物が得られることを明らかにしている。さらに、リン(P)以外の典型元素-水素結合への適応を検討したところ、ケイ素(Si)-水素結合を付加させるヒドロシリル化反応がケトン類へ行えることを見出した。しかし、いずれの反応においても得られた化合物の光学純度はそれほど高いものではなかった。上記の結果に加え、鉄錯体Cp(CO)2Fe(Me)を触媒とすることで、脱水素Sn-E(E = S, Sn)結合形成反応が進行すること、またイソシアナート類へのヒドロホスフィン化が無触媒で効率よく進行し、対応するホスフィンカルボキシアミドが高収率で得られることも明らかにした。光学活性ホスフィン化合物は、医薬品中間体、機能性材料のみならず、遷移金属触媒を用いた不斉合成において欠かすことの出来ない配位子となる。そこで今回は鉄錯体において、メチル基やカルボニル基などの反応活性部位をそのまま残し、シクロペンタジエニル(Cp)配位子として光学活性なものを用いることで、光学活性ジホスフィン化合物の合成が達成できると考えた。これまでに新しい光学活性なシクロペンタジエニル(Cp)配位子を有する鉄錯体の合成に成功した。配位子を替えることで触媒反応が進行しなくなる恐れもあったが、この錯体を触媒として用いた場合でも、得られた化合物の光学純度はそれほど高くはなかったが、これまでと同様に炭素-炭素不飽和結合へのダブルヒドロホスフィン化反応が問題なく進行することがわかった。配位子を替えることで触媒反応が進行しなくなる恐れもあったが、新しく合成した光学活性なシクロペンタジエニル(Cp)配位子を有する鉄錯体を用いて、触媒活性を検討したところ、問題なくダブルヒドロホスフィン化反応が進行することを明らかにした。しかし、得られた化合物の光学純度はそれほど高いものではなかった。今回は、リン(P)以外の典型元素-水素結合への適応を検討したところ、ケイ素-水素(Si-H)結合を付加させるヒドロシリル化反応がケトン類へ行えることを見出した。去年度は、光学活性なビナフチル骨格を有するシクロペンタジエニル(Cp)配位子を有する鉄錯体を用いて、アルキン類へのダブルヒドロホスフィン化反応が進行することを明らかにしている。

今年度は、新たにケトン類へのヒドロシリル化反応への適応を検討したところ、問題なく反応が進行し、対応する付加化合物が得られることを明らかにした。しかし、この反応においても生成した化合物の光学純度はそれほど高いものではなかった。光学活性化合物は、医薬品中間体、機能性材料のみならず、特にホスフィンの場合には遷移金属触媒を用いた不斉合成において欠かすことの出来ない配位子となる。光学活性ホスフィン化合物の一般的な合成法は、ホスフィンオキシド、ホスフィンスルフィド、ホスフィンボラン錯体など酸素や水に安定な化合物を経由して合成される。そのため、手間とコストが係る上、アトムエコノミーの観点からも問題が多いのが現状であった。以前に我々は安価で毒性が低い鉄を中心金属にもつ錯体Cp(CO)2Fe(Me)を触媒前駆体とすることで、これまでにほとんど知られていないアルキンへの3価有機リン化合物のリン-水素(P-H)結合の直接的付加反応が2回連続で進行し、対応するジホスフィン化合物が得られることを見出している。これまでに鉄錯体のシクロペンタジエニル(Cp)配位子を光学活性なビナフチル骨格を有するシクロペンタジエニル(Cp)配位子に替えた錯体の合成を行った。この錯体を用いてアルキン類へのダブルヒドロホスフィン化を検討した。配位子を交換したことにより反応が進行しなくなる懸念があったが、問題なく対応するジホスフィン化合物が得られることを明らかにしている。さらに、リン(P)以外の典型元素-水素結合への適応を検討したところ、ケイ素(Si)-水素結合を付加させるヒドロシリル化反応がケトン類へ行えることを見出した。しかし、いずれの反応においても得られた化合物の光学純度はそれほど高いものではなかった。上記の結果に加え、鉄錯体Cp(CO)2Fe(Me)を触媒とすることで、脱水素Sn-E(E = S, Sn)結合形成反応が進行すること、またイソシアナート類へのヒドロホスフィン化が無触媒で効率よく進行し、対応するホスフィンカルボキシアミドが高収率で得られることも明らかにした。今後は、光学活性なシクロペンタジエニル(Cp)配位子の置換基の嵩高さを調節することで、得られる化合物の光学純度が高くなる条件の検討を行う。また、最適化された条件でP-H結合以外の典型元素-水素結合にも適応できるかどうかも検討する予定である。今後は、光学活性なビナフチル骨格を有するシクロペンタジエニル(Cp)配位子の置換基の嵩高さが異なるものを種々合成し、得られる化合物の光学純度が高くなる最適条件の検討を行う。さらに、これまでのリン(P)、ケイ素(Si)以外の典型元素-水素結合にも適応できるかも併せて検討する予定である。当初計画を効率的・効果的に進めていくことにより直接経費を節約することが出来た。まとめて購入することで経費が節約できたため、次年度使用額が生じたが、今年度は測定機器の修理等に使用し、研究計画に遅延が生じないように努める。測定機器の修理等に使用し、研究計画に遅延が生じないように努める。
日韓両国における中国短編白話小説の受容様相比較研究

本研究は日本と韓国における中国短編白話小説の受容様相を比較し、そこから見出せる日本と韓国文学の特質を究明することに目的がある。日本の江戸時代の場合、当時における現代中国語学、つまり唐話学が流行し、江戸では荻生徂徠のケイ園、上方では伊藤仁斎・東涯の古義堂がその中心的役割を担った。それに比べて、韓国の場合、文言についての研究は盛んに行われたものの、唐話学はあまり流行せず、一般庶民が本格的に白話小説の翻案作を楽しんだのは19世紀末から20世紀初期にかけてである。このような事情から、本研究は漢文・朝鮮と日本の文献を地道に読むという作業が最も大事になっており、初年度は文献読解にほとんどの時間をかけた。特に、中国の文献を読むための『漢韓大辞典』(全15冊)を買うことにより、中国・日本で出版された漢字辞書は全部揃うことになった。また、関連書籍を購入し読むことによって、韓国で本格的に白話小説を受容した1910年代以降は、いかなる意味を持つ時期かについても理解を深めた。そして、韓国国立中央図書館を訪問し、『夢決楚漢訟』の諸本を調査して、原典の「鬧陰司司馬貌断獄」と比較したり、東京大学で中村庄次郞訳『今古奇観』を複写し、『今古奇観』の翻案の質について研究を行っている。したがって、昨年度は研究の初年度として本格的に研究をし始めた時期であったため、雑誌に発表するなどの実績はまだないが、今年度からその研究成果を発表したいと考えている。本研究は、漢文(白話文)を読解するためにかなりの時間を費やしており、その中で当初の計画以上に進んでいると判断できる。例えば、韓国の『夢決楚漢訟』の関連資料として、宮内庁書陵部所蔵の『三綱行実図』を調べたことがあるが、これは英祖改訳本系統のうち、これまで学会に紹介されたことがないものであることが分かった。また、古書店からも『三綱行実図』を購入したが、これも同じく学会に紹介されたことがない英祖改訳本系統である。このように、本研究を遂行するにあたり、補助的な関連資料としてだけ考えていたことが、意外と大きな学問的意義を持っていることが分かった。この内容に関しては、今年度中に雑誌で報告しようと考えている。その他、『夢決楚漢訟』の場合、原典となる「鬧陰司司馬貌断獄」との比較を通して、作者の創作意図について把握することが出来たため、今年度の後期に学会発表をしようと考えている。更に、当初予定していなかったこととして、『諸馬武伝』との関係も深いことが分かったため、更に研究を進めていきたい。まず、『夢決楚漢訟』「忠臣篇」関連資料として考えていた『三綱行実図』についてだが、雑誌で発表をするためには北京大学図書館で資料調査をする必要があるため、今年度中に調査に行って、その内容を報告したい。現在のところ、「鬧陰司司馬貌断獄」の翻案作である『夢決楚漢訟』についての分析は最終段階に入っており、和漢比較文学会で発表する予定である。また、中村庄次郞による朝鮮語訳『今古奇観』についても、今年度中に雑誌に投稿する予定である。来年度は、「兪伯牙率琴謝知音」の翻案作について、韓国に出張に行って諸本調査を行い、その結果を学会で発表が出来ればと考えている。

また、古書店からも『三綱行実図』を購入したが、これも同じく学会に紹介されたことがない英祖改訳本系統である。このように、本研究を遂行するにあたり、補助的な関連資料としてだけ考えていたことが、意外と大きな学問的意義を持っていることが分かった。この内容に関しては、今年度中に雑誌で報告しようと考えている。その他、『夢決楚漢訟』の場合、原典となる「鬧陰司司馬貌断獄」との比較を通して、作者の創作意図について把握することが出来たため、今年度の後期に学会発表をしようと考えている。更に、当初予定していなかったこととして、『諸馬武伝』との関係も深いことが分かったため、更に研究を進めていきたい。まず、『夢決楚漢訟』「忠臣篇」関連資料として考えていた『三綱行実図』についてだが、雑誌で発表をするためには北京大学図書館で資料調査をする必要があるため、今年度中に調査に行って、その内容を報告したい。現在のところ、「鬧陰司司馬貌断獄」の翻案作である『夢決楚漢訟』についての分析は最終段階に入っており、和漢比較文学会で発表する予定である。また、中村庄次郞による朝鮮語訳『今古奇観』についても、今年度中に雑誌に投稿する予定である。来年度は、「兪伯牙率琴謝知音」の翻案作について、韓国に出張に行って諸本調査を行い、その結果を学会で発表が出来ればと考えている。初年度は書籍を購入し、読むことに専念していたため、予定していた使用額より少なくなった。今年度は、国内と国外の学会発表を予定しており、中国と韓国での資料調査に出かける予定であるため、そこに次年度使用額を使いたいと思っている。
虹彩の色の多型が光に対する生体リズム同調に果たす役割の生理的解明にむけた基礎研究

本研究は虹彩の色の濃淡が光に対するメラトニン抑制に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.被験者は睡眠覚醒リズムに異常のない健康な濃い虹彩をもつアジア系成人男子10名(平均年齢27.2歳)(以下モンゴロイド群)と秋田県に在住の薄い虹彩をもつ欧米系成人男子10名(平均年齢26.4歳)(以下コーカソイド群)であった.最初の実験では,被験者の夜間の唾液中メラトニン濃度の経時変化を調べ,最もメラトニン濃度が高くなる時刻を求めた.被験者は暗い部屋(<15ルクス)で午後9時から午前6時まで過ごし,その間に唾液を1時間毎に採取した.メラトニン濃度の平均ピーク時刻はモンゴロイド群とコーカソイド群でそれぞれ4:00と3:24で両群に統計的な有意差は無かった.2回目の実験では光曝露に対するメラトニンの抑制率を調べた.実験はメラトニン濃度のピーク時刻の5時間前から開始した.最初の3時間は被験者を暗い部屋で眠らせ,次の2時間に高照度光(1000ルクス)に曝露した.唾液は曝露前と曝露中1時間後と2時間後に採取した.唾液の測定と同時に瞳孔の面積も測定した.光曝露前および光曝露時の瞳孔面積には両群で有意差は無かった.光に対するメラトニンの抑制は曝露前の値を基準として抑制率を指標とした.光曝露1時間後のメラトニンの抑制率はモンゴロイド群とコーカソイド群で有意な差は認められなかったが,2時間後の抑制率には両群で有意差が認められた.モンゴロイド群のコーカソイド群の平均抑制率はそれぞれ66.2%と88.9%であり,コーカソイド群の抑制率が有意に高かった.以上の結果から,虹彩の色が薄いコーカソイド群で虹彩が濃いモンゴロイド群に比べて光に対するメラトニンの抑制反応に敏感であることが分かった.このことから虹彩の色の違いによって,生体リズムの光の対する反応も異なることが示唆された.本研究は虹彩の色の濃淡が光に対するメラトニン抑制に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.被験者は睡眠覚醒リズムに異常のない健康な濃い虹彩をもつアジア系成人男子10名(平均年齢27.2歳)(以下モンゴロイド群)と秋田県に在住の薄い虹彩をもつ欧米系成人男子10名(平均年齢26.4歳)(以下コーカソイド群)であった.最初の実験では,被験者の夜間の唾液中メラトニン濃度の経時変化を調べ,最もメラトニン濃度が高くなる時刻を求めた.被験者は暗い部屋(<15ルクス)で午後9時から午前6時まで過ごし,その間に唾液を1時間毎に採取した.メラトニン濃度の平均ピーク時刻はモンゴロイド群とコーカソイド群でそれぞれ4:00と3:24で両群に統計的な有意差は無かった.2回目の実験では光曝露に対するメラトニンの抑制率を調べた.実験はメラトニン濃度のピーク時刻の5時間前から開始した.最初の3時間は被験者を暗い部屋で眠らせ,次の2時間に高照度光(1000ルクス)に曝露した.唾液は曝露前と曝露中1時間後と2時間後に採取した.唾液の測定と同時に瞳孔の面積も測定した.光曝露前および光曝露時の瞳孔面積には両群で有意差は無かった.光に対するメラトニンの抑制は曝露前の値を基準として抑制率を指標とした.光曝露1時間後のメラトニンの抑制率はモンゴロイド群とコーカソイド群で有意な差は認められなかったが,2時間後の抑制率には両群で有意差が認められた.モンゴロイド群のコーカソイド群の平均抑制率はそれぞれ66.2%と88.9%であり,コーカソイド群の抑制率が有意に高かった.以上の結果から,虹彩の色が薄いコーカソイド群で虹彩が濃いモンゴロイド群に比べて光に対するメラトニンの抑制反応に敏感であることが分かった.このことから虹彩の色の違いによって,生体リズムの光の対する反応も異なることが示唆された.
抗がんリード創出を指向するハイブリッド型アセトゲニン類の構造活性相関研究

新規抗がんリード化合物の創出を目指して、熱帯・亜熱帯産のバンレイシ科植物から単離されるポリケチドであるバンレイシ科アセトゲニン類由来のテトラヒドロフラン環部位と呼吸鎖阻害系殺虫剤由来の含窒素複素環を結合させたハイブリッド型アセトゲニン類の構造活性相関研究を行なった。その結果、両者の結合部位が活性向上に大きな影響を与えることを見出し、特にN-メチルピラゾール環をアミド結合を介してテトラヒドロフラン環に結合させた誘導体は天然物の1万倍以上の強いヒトがん細胞増殖抑制活性を示すことを見出した。バンレイシ科アセトゲニン類は熱帯・亜熱帯産のバンレイシ科植物より単離されるポリケチドの一種であり、強い抗腫瘍活性を有することから注目を集めている化合物群の一つである。その構造的特徴としては、13個のテトラヒドロフラン(THF)環とγ-ラクトン環が長いアルキル鎖で連結されていることが挙げられる。また、その生物活性はミトコンドリアの複合体Iを阻害することによって発現しているものと考えられている。我々は、アセトゲニン類と同じく複合体Iを阻害することにより活性を生じる呼吸鎖阻害系農薬との構造的な類似性に着目し、アセトゲニン類のγ-ラクトン環部位を呼吸鎖阻害系農薬由来の含窒素複素環に置き換えたハイブリッド型分子の合成に着手した。その結果、ハイブリッド型分子はヒトがん細胞に対して元の天然物より強い増殖抑制活性を示すことを見出した。また、検討の結果、THF環へと繋がるアルキル鎖と含窒素複素環との連結部分の結合様式が生物活性に強い影響を及ぼしている可能性が示唆されたため、結合様式に関する構造活性相関研究を実施した。その結果、予想通り、結合様式の活性への影響は極めて大きいことが判明し、中でも両者をN-メチルアミドで連結した誘導体の活性は、元の炭素-炭素結合で連結した誘導体の活性と比べて、最大三千倍にもなることが明らかになった。また、その生物活性はミトコンドリアの複合体1を阻害することによって発現しているものと考えられている。我々は、アセトゲニン類と同じく複合体1を阻害することにより活性を生じる呼吸鎖阻害系農薬との構造的な類似性に着目し、アセトゲニン類のγ-ラクトン環部位を呼吸鎖阻害系農薬由来の含窒素複素環に置き換えたハイブリッド型分子の合成に着手した。また、昨年度までの検討の結果、THF環へと繋がるアルキル鎖と含窒素複素環との連結部分を炭素-炭素結合によるものから、N-メチルアミド結合に変更することによって、その生物活性は最大三千倍にもなることを明らかにした。そこで平成22年度は連結部位の詳細な構造活性相関研究を行い、より高活性な誘導体の探索を行うことにした。まず、合成方法の検討を行い、種々の連結様式を有するハイブリッド型アセトゲニン類の合成に成功した。合成した誘導体のヒトがん細胞に対する増殖抑制活性を評価したところ、アミド結合で連結した誘導体は、天然物の最大1万倍もの強力な活性を示すことを見出した。また、アミドカルボニル基を還元した誘導体は強い活性を維持する一方で、逆アミド誘導体では顕著な活性低下が観察された。これらの結果より、ハイブリッド型アセトゲニン類において、複素環の連結部位の結合様式はその生物活性に大きく影響することが明らかになった。
光触媒担持マイクロ反応デバイスを用いた選択的酸化による高付加価値化合物合成

光触媒反応に最適化されたマイクロチャネル型リアクター、および並列型マイクロ反応デバイスを開発した。酸化・還元による高付加価値化合物合成について、マイクロ反応場と光触媒反応の特性を組み合わせ、その特性を活かして最終生成物の酸化段階を制御することにより、収率、選択性を向上させ、マクロ式バッチ反応系では実現できない環境負荷低減型の新たな反応プロセスを構築できることを示した。マイクロ光反応系の特性を活かせる反応スキームについて精査するとともに、特に酸化チタン光触媒をマイクロチャネル内壁に担持したマイクロリアクターを用い、マイクロフロー系の特性を活かして最終生成物の酸化段階を制御、酸化・還化反応により高付加価値化合物を得る新規反応プロセスの開発に注力してきた。トルエン誘導体を酸化して香料、農薬、医薬品原料などをバッチ式マクロ反応系では見られない高い収率、選択性をもって合成できること、純水中に飽和させた二酸化炭素の水のみを電子源とした還元・資源化を試みれば、犠牲還元剤等を加えずとも10%を超える収率でメタノールが得られること、さらにマイクロ流路内に生じる多相流を用いれば、バッチ式マクロ反応容器では不可能な、光触媒反応副反応の抑制が実現できることを示した。さらにこのマイクロ反応系の実用化を目指し、単一流路型リアクターと比べ100300倍程度の反応容積を有する並列流路型デバイスの開発を行った。光触媒担持マイクロ反応系の特性を活かした反応スキームの実用化について検討するため、反応中間体として香料、医薬品合成中間体等が得られる光触媒反応の反応機構について精査した。トルエン誘導体を酸化して有用なアルデヒド類を得る反応では、相当するアルコールが中間体として重要な働きをしていることが明らかとなった。またマイクロチャネル内に担持する酸化チタン系光触媒の高機能化に取り組み、ガラス材料ばかりでなく、金属基板にもクラックを最少にして均一な担持をする技術、および酸化チタン表面に金属助触媒を担持、さらにカーボンナノチューブ等の高機能材料と複合化して触媒の能力を高める手法を開発した。反応容量を高めながら高い反応性を維持するため、フォーリング・フィルム型マイクロリアクターに光触媒を担持した装置を開発、トルエン類の選択的酸化反応に適用できることを示した。光透過性や触媒の比表面積を高く保ったまま、従来の単一流路型リアクターの200倍以上の反応容積を実現、フォーリング・フィルム型リアクター内に生成する気液界面が反応性向上のために有効に作用することが明らかとなった。光触媒反応に最適化されたマイクロリアクターを開発、酸化・還元による高付加価値化合物合成や二酸化炭素の資源化になどついて、マイクロ反応場と光触媒反応の特性を組み合わせ、その特性を活かして最終生成物の酸化段階を制御することにより、収率、選択性を向上させ、マクロ式バッチ反応系では実現できない環境負荷低減型の新たな反応プロセスを構築できることを示した。流路深さ100 μm以下、流路幅3 cm以上極めて低いアスペクト比を持つマイクロ流路と、偏流を抑制するために3次元構造を持つ試料導入路を組み合わせたマイクロ流路型デバイスを作成した。試作したデバイスを用いて、内壁に光触媒を担持させれば上記の光触媒反応を高効率に進行させられること、また相溶性の二相の幅の広い層流を安定に生成させられることを確認した。さらに親和性の低い有機相-水相や、気液の界面を安定に生成させるため、流路底面に幅、深さともに100μmの流路を稠密に刻んだ。光透過性や比表面積を損なわず、従来の単一流路型リアクターの100倍以上の反応容積を実現することに成功した。さらにマイクロ流路内に生じる多相流を用いて副反応の抑制を図った。機能材料、農薬・医薬品原料、香料などとして有用な化合物である芳香族アルデヒド類が、対応するトルエン誘導体を選択的酸化することにより得られること、また貴金属助触媒などを添加しない、安価な酸化チタン担持マイクロリアクターを用いて、水溶液中の二酸化炭素を処理すると、犠牲還元剤等を添加しない条件下でも六電子還元によるメタノールが主生成物として得られることを示した。この反応では流速条件等の最適化により、反応収率を10%以上に高められることが明らかとなった。香料、農薬、医薬品原料などの高付加価値化合物をバッチ式マクロ反応系では見られない高い収率、選択性をもって合成できることを示してきているが、触媒の状態の電子顕微鏡を用いた精査などにより、反応装置のパフォーマンスを一定以上の高いレベルに保つ手法の開発が進展している。マイクロ流路内に生じる多相流を用いて副反応の抑制を図るという手法の最適化が進み、二酸化炭素還元で収率10%以上という高い値が得られるようになってきている。一方で多相流を安定生成させつつ反応スケールを増大させる手法の開発が重要となってきている。ここで開発した技術はさらに多くの有用な選択的酸化・還元プロセスへの応用が期待できる。キノリン類から抗生物質を直接合成するなど、高付加価値化合物合成のための新たな反応系への応用について紹介するとともに、可視光応答型光触媒の応用など、環境負荷低減型の新規反応プロセスの開発を行う。

実用化に向け単一流路型リアクターと比べ最大300倍程度の反応容積を有する並列流路型デバイスの開発を行ってきているが、この並列化をさらに進展させ、高い反応収率を保ったまま1000倍以上の実生産能力を持ったデバイスの開発する。引き続き、シングルチャンネルマイクロリアクターを用いて反応条件最適化を進めていくとともに、並列型マイクロ反応デバイスの開発にも注力していく。並列流路型デバイスの開発進展させるための技術開発、部材、試作加工のために支出を行う。在外の研究機関との共同研究のために旅費にも一定額を割り当てる。反応スケールアップのためのプロトタイプの開発に研究費を割くとともに、引き続き国際学会等を通して最新情報の収集、交換に注力して反応手法の最適化に反映させる。なお、会計処理の都合によって立替払いの精算が遅れたため、研究代表者の直接経費が見かけ上0円となっているが、端数を除いて既に全額執行済みである。
新規探索法による新しい循環調節ペプチドの同定と機能解析

本研究では、オーファン受容体のリガンド探索の分野では報告例のないアッセイ法(オーファンGPCRがリガンド依存性に必ずcAMP産生し、かつ細胞内移行するストラテジーに基づく新たなアッセイ法)を用いて、循環系に高発現しているヒトのオーファン受容体の新規生理活性ペプチドの探索を試みた。改良型のアッセイ法をさらに見出したが、当初の目標である新規生理活性ペプチドの同定には至らなかった。複雑かつ精巧な循環調節機構をより明確にするためには、未知の生理活性物質を同定することが重要であり、我々は強力な降圧ペプチド(アドレノメデュリンAMおよびAM関連ペプチド2種)と昇圧ペプチド(proangiotensin-12)を発見してきた。しかも、循環系のGタンパク質共役型受容体(GPCR)の構造解析と機能解析で多くの実績がある。本研究の目的は、これまでに成功例のない探索法を用いて、循環系に高発現しているヒトのオーファンGPCR(リガンドが同定されていないGPCRの総称)の未知の生理活性ペプチドを網羅的に同定することである。平成25年度は、平成24年度で獲得できなかったオーファンGPCR(循環系)のクローニングを行った。これらを当該研究のアッセイに適したタグ付きのキメラ遺伝子(標的オーファンGPCRのへリックス8の直前でカルシトニン受容体様受容体(CLR; GPCRの1つ)の配列に組換えた遺伝子)に改築し直した。これらのタグ付き遺伝子の安定発現株(クローン化)を独自の手法で樹立した。その確認は、FACS解析で行った。安定発現株の作製と並行して、ブタの循環系臓器とヒトの褐色細胞腫の組織抽出物をすべて獲得した。ブタの場合、臓器の構造と各遺伝子の配列が、ヒトに極めて類似しており、入手も容易であるというメリットがある。また、ヒトの褐色細胞腫(手術時に入手)は精製が容易である。現在、我々の新規のリガンド探索法を発案した(オーファンGPCRのcAMP産生と細胞内移行を必ず惹起させる方法およびオーファンGPCRに作用するGPCR修飾蛋白もしくは非オーファンGPCRをすべて同定するための簡易スクリーニング法)を複合的に駆使して、新規の循環調節ペプチドの単離・同定を目指している。複雑かつ精巧な循環調節機構をより明確にするためには、未知の生理活性物質を同定することが重要であり、我々は強力な降圧ペプチド(アドレノメデュリンAM:北村ら, BBRC 1993;AM関連ペプチド2種:桑迫ら, BBRC 1995; FEBS Lett 1997)と昇圧ペプチド(proangiotensin-12:永田ら, BBRC 2006)を発見してきた。しかも、循環系のGタンパク質共役型受容体(GPCR)の構造解析と機能解析で多くの実績がある(桑迫ら, J Biol Chem 2000, 2001, 2003, 2006;他多数)。平成24年度は、残存するオーファンGPCRのうち、既知の循環ペプチド系GPCRの構造に限りなく類似し、RT-PCRで循環系の臓器に高発現していることを確認できたものの獲得を勧めた(ほとんどPCRでクローニングし、一部を購入した)。さらに、これらを当該研究のアッセイに適したタグ付きキメラ遺伝子(標的オーファン受容体のヘリックス8の直前でカルシトニン受容体様受容体(CLR)の配列に組換えた遺伝子)に改築し直した。これらの複数のタグ付き遺伝子の安定発現系を独自の手法(kuwasako et al. J Biol Chem 2000)で樹立した(FACS解析で確認)。上記と並行して、循環系の内因性ペプチドが豊富に存在し、それらの精製が容易なヒトの褐色細胞腫(手術時に入手)もしくはブタ(ブタの臓器の構造と各遺伝子の配列はヒトに極めて類似しており、入手も容易)の副腎を大量に抽出した。抽出は当教室で確立した方法を用い、必要に応じて修飾した。精製を繰り返し行う過程で、組織抽出物の不足が生じるため、ブタの循環系の臓器も追加で大量に抽出して、平成25年度で完了しなかった実験を精力的に進めた。我々が独自に考案した方法論の再現性・普遍性の高さを確認する作業も進めた。単独で細胞膜に発現できる非オーファンG蛋白共役型受容体(GPCR)に1回膜貫通型の修飾蛋白が作用すると、リガンドの特異性が変化する。例えば、カルシトニン受容体(CTR)に3種の受容体活性調節蛋白(RAMP1、RAMP2、RAMP3)がそれぞれ作用すると、アミリンが作用できるようになる。従って、CTRのように、単独で細胞膜に発現できるオーファンGPCRと複合体を形成する修飾蛋白も引き続き行い、前年度の手順でリガンドの特定を目指した。しかしながら、我々が目指した新規生理活性ペプチドの同定には至らなかった。

1999年にグレリンが発見されて以来、約15年間もメジャーな生理活性ペプチドは同定されていない。今後、我々が発見した新規の探索法をモディファイして、新規生理活性ペプチドの同定を推進したい。循環器内科学、薬理学目的のオーファンGPCR(G蛋白共役型受容体)のクローニングが完了していない。それに伴い、タグ付き遺伝子やそれらのキメラ遺伝子の構築、さらには、これらの安定発現株の樹立が当初の予定より遅れている。今回、我々が独自に考案した斬新な方法論(オーファンGPCRの細胞内C末端近位部のへリックス8(右巻きらせん構造)の直前でカルシトニン受容体様受容体(CLR)のものと普遍的に組換えるという画期的なアイデアに基づいたストラテジー)の再現性の高さの確認を必要がある。そのために、既知のGPCR同士の組換え体(キメラ)を独自に複数作製して、本実験の再現性と普遍性を確認中である。その確認作業にかなりの時間を要していることが、本研究の遅れの最大の要因になっている。目的のオーファンGPCR(G蛋白共役型受容体)のクローニングが完了していない。それに伴い、さらなる遺伝子の構築やこれらの安定発現株の樹立が当初の予定より遅れている。今回、我々が独自に考案した方法論(オーファンGPCRの細胞内C末端近位部のヘリックス8(右巻き螺旋構造)の直前でカルシトニン受容体様受容体(CLR)のものと普遍的に組換えるという画期的なアイデアに基づいたストラレジー)の再現性の高さを既知のGPCR同士の組換え体(キメラ)で確認しているため、その確認作業にかなりの時間を要していることが、本研究の遅れの最大の要因である。平成25年度で完了しなかった実験を精力的に進める。我々が独自に考案した方法論の再現性・普遍性の高さを確認する作業も進める。精製を繰り返し行う過程で、組織抽出物の不足が生じる。そのため、ブタの循環系の臓器も追加で大量に抽出し、前年度と同じ方法で精製を勧める。単独で細胞膜に発現できる非オーファンGPCRに1回膜貫通型の修飾蛋白が作用すると、リガンドの特異性が変化する。従って、単独で細胞膜に発現できるオーファンGPCRと複合体を形成する修飾蛋白も引き続き行い、前年度の手順でリガンドの特定を目指す。最終精製物質を獲得し次第、当教室のプロテインシークエンサーとマススペクトロメトリー(MS)を用いて、それらの構造を決定する。未知のペプチドの場合、体内分布と生理作用(循環作用)を明らかにする。既知の場合、GPCRの細胞内情報伝達や構造・活性相関を詳細に調べる。平成24年度に引き続き、ヒトのオーファンGPCR(G蛋白共役型受容体)の内因性リガンドの探索を推進する。平成24年度で予定通り進まなかった実験(オーファンGPCR(G蛋白共役型受容体)のクローニングが完了及びこれらの安定発現株の樹立)を精力的に進める。我々が独自に考案した方法論(上述)の再現性の高さを確認する作業も進める。今年度以降、副腎以外の循環系の臓器(心房、心室、肺、腎臓)も大量に抽出し、前年度と同じ方法で精製を進める。単独で細胞膜に発現できる非オーファンGPCRに修飾蛋白が作用するとリガンドの特異性が変化する(典型例:カルシトニン受容体がアミリン受容体に変化)。従って、単独で細胞膜発現するORと複合体を形成する修飾蛋白も特定し、前年度の手順でリガンドの同定を目指す。
現代国際私法における当事者自治研究―「原則」としての正当化

本研究は、我が国国際私法上、当事者自治が原則であるとの仮定の正当性を明らかにするものである。平成30年度は、前年度から引き続き、我が国国際私法上、当事者自治が原則であると仮定した場合に、1当事者自治が否定又は制限されうるか、いかなる根拠をもってそれがなされるのか及び2当事者自治原則の例外として、最密接関連地法へ客観的に連結することが正当であるかを明らかにすること並びに3我が国法の視点からの考察に取り組んだ。まず、欧州人権条約及びEU基本権憲章並びにドイツ基本法上の権利を当事者自治原則の根拠とする学説が、いかなる領域において当事者自治が否定され、又は制限されるとしているか、また、その領域における当事者自治の否定ないし制限の根拠及び正当性を何に求めているかを分析した。そして、ここで明らかになった当事者自治が否定ないし制限される領域及びその正当性が、我が国においても妥当するのかについて、我が国の実質法を分析することによって考察し、一定の結果が明らかになった。また、当事者自治と最密接関連地法への客観的連結の接合について、国内外の学説を分析した。もっとも、本研究の前提のもとでのこのような位置付けに関する議論は蓄積が十分であるとはいえず、結論は留保して今後も研究を続けることとした。今年度の研究過程で得た成果については、渉外家事事件判例研究会(2018年6月)、渉外判例研究会(2018年10月)、国際商取引学会(2018年11月)で報告した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は、我が国国際私法上、当事者自治を原則として位置づけるために、ドイツ学説とフランス学説を中心に詳細な分析をおこない、それぞれの学説の考え方・正当化根拠・批判を明らかにすることに取り組んだ。まず、1(a)欧州人権条約及びEU基本権憲章並びにドイツ基本法上の権利を当事者自治原則の根拠とするドイツ学説について、これをその学説の正当性の観点から分析し、それとともに、(b)当事者自治と同様の機能を有する別の方法論について活発に議論があるフランス学説において、当該方法論の要件効果と並んで、当事者自治がどのように評価・批判されているかについて分析した。そして、当事者自治が原則であるとの前提のもと、2当事者自治が否定ないし制限されうるか、また、3当事者自治の例外として最密接関連地法へ客観的に連結することが正当であるかを検討した。当事者自治が原則であるとの前提のもとでも、当事者自治が否定ないし制限される領域はいくつも存在しうるのであり、この点においては、実質法上の当該領域の捉えられ方が国際私法においても反映されている。国によって異なり内容が多岐にわたる実質法の捉えられ方をいかに国際私法に反映するかが重要である。平成29年度の研究においては、我が国国際私法における当事者自治原則を考察するにあたっての基礎部分を整理することができた。十分な資料・文献を収集のうえ、分析・検討を順調に進行している。上で挙げた研究内容については、一部分析・検討を完了していない点もあるが、当初の予定通りであり、平成30年度も分析・検討を続ける。平成30年度においては、研究実績の概要に掲げた点について引き続き分析・検討し、その結果をもとに、我が国国際私法の視点から当事者自治を原則として正当化することについて考察する。この考察にあたっては、我が国実質法(民法及び関係諸法)を分析することによって、正当化根拠を明らかにする。以上の研究成果について、研究会ないし学会における報告及び論文による公表を予定している。
ジンチョウゲ科及びトウダイグサ科薬用植物由来の生物活性ジテルペノイドの探索研究

抗HIV薬の多剤併用療法はHIV増殖を抑制するが根絶することはできず、新規抗HIV薬創製が社会から求められている。本年度では、2種のトウダイグサ科薬用植物について、新規抗HIV活性ジテルペノイドの探索を行った。ジンチョウゲ(沈丁花、Daphne odora)は、中国伝統医学では瑞香と呼ばれる。東邦大学薬用植物園にて採取したジンチョウゲの枝および葉より得られたメタノール抽出物を各種カラムクロマトグラフィーおよび分取HPLCを用いて単離精製を行い、新規化合物6種を含む計7種のダフナン型ジテルペノイドを単離した。化学構造は各種スペクトル解析により決定した。ジンチョウゲに抗HIV化合物Gnidimacrinを含まれることを明らかになったとともに、新規化合物は高度に酸化された大環状構造を有しており、強い抗HIV活性を示した。一方、ミツマタ(三椏、Edgeworthia chrysantha)は、中国伝統医学では結香と呼ばれる。中国湖南省にて採取したミツマタの花蕾より得られたメタノール抽出物を各種カラムクロマトグラフィーおよび分取HPLCを用いて単離精製を行い、5種の新規抗HIV活性daphnane型ジテルペノイドを単離した。これら化合物は、cis-5-tetradecenoic acidがdaphnane骨格の9位、13位、14位水酸基とortho ester結合し、さらに1位と11位間で大環状構造を形成している特徴を有する。これら化合物は今後抗HIV薬創製の新たなリード化合物として期待される。優れた抗HIV活性を示すトウダイグサ科植物ジンチョウゲおよびミツマタの抽出物の詳細の化学成分研究により、強い抗HIV活性を示すジテルペノイド成分を見出した。今後も、抗HIV活性を示すトウダイグサ科植物抽出物について、引き続き化学成分研究を行い、新規抗HIV活性ジテルペノイド成分の探索を行う予定である。トウダイグサ科およびジンチョウゲ科植物由来の抽出物ライブラリーを構築し、抗HIV活性を評価した結果、トウダイグサ科植物甘遂Euphorbia kansui抽出物は強い抗HIV活性を示した。そこで、甘遂抽出物をBioassay-guided Fractionation法により分画し、強力な抗HIV活性(IC50 0.53420ng/mL)を示したインゲナン型ジテルペノイド(1-5)を単離した。さらに活性画分に対して弱アルカリを用いた加水分解反応を行い、得られた脱アシル化ジテルペノイド20-deoxyingenol (9)およびingenol (10)を出発物質として、14種の化学誘導体を合成した。その中、3-(2-naphthoyl)ingenol(23)は最も強い抗HIV活性(IC50 1.3nM)を示した一方、強力なHIV-1潜伏感染されたU1細胞の活性化作用(EC50 2.4nM)も示した。一方、ジンチョウゲ科植物瑞香狼毒Stellera chamaejasmeより単離したダフナン型ジテルペノイドgnidimacrin(GM)は強力な抗HIV活性(EC90 0.41nM)を示す新規抗HIV根治薬創製のリード化合物である。GMの重要な官能基である3位および18位-ベンゾイル基、4位、5位、20位および2'位-水酸基、15(16)位二重結合に対して、弱アルカリ条件下の脱アシル化反応、有機酸無水物を利用したエステル化反応、Pd/C還元およびOsO4酸化反応を行った。GM誘導体の抗HIV活性を評価し、構造活性相関を解析した結果、3位ベンゾイル基は抗HIV活性発現に必要であること、および2'位-水酸基のエステル化は抗HIV活性を増加させることを明らかにした。予定していたトウダイグサ科およびジンチョウゲ科植物由来の抽出物ライブラリーの構築および生物活性のスクリーニングを完了した。更に、優れた抗HIV活性を示すトウダイグサ科植物甘遂の抽出物より、強い抗HIV活性を示すジテルペノイド成分を同定し、さらに化学誘導体の合成により、優れた抗HIV活性および強力な潜伏HIVの活性化作用を示す新規化合物3-(2-naphthoyl)ingenolを見出した。

中国湖南省にて採取したミツマタの花蕾より得られたメタノール抽出物を各種カラムクロマトグラフィーおよび分取HPLCを用いて単離精製を行い、5種の新規抗HIV活性daphnane型ジテルペノイドを単離した。化学構造は各種スペクトル解析により決定した。これら化合物は、cis-5-tetradecenoic acidがdaphnane骨格の9位、13位、14位水酸基とortho ester結合し、さらに1位と11位間で大環状構造を形成している特徴を有する。これら化合物は今後抗HIV薬創製の新たなリード化合物として期待される。優れた抗HIV活性を示すトウダイグサ科植物ジンチョウゲおよびミツマタの抽出物の詳細の化学成分研究により、強い抗HIV活性を示すジテルペノイド成分を見出した。今後、トウダイグサ科およびジンチョウゲ科植物由来の抽出物ライブラリーの中に、強い抗HIV活性を示す抽出物について、引き続き活性成分の単離、構造決定および生物活性の評価を行う予定である。今後も、抗HIV活性を示すトウダイグサ科植物抽出物について、引き続き化学成分研究を行い、新規抗HIV活性ジテルペノイド成分の探索を行う予定である。試薬類消耗品の使用量に若干の変更があったため、次年度使用額が生じた。次年度に引き続き試薬の購入に使用する予定である。次年度も試薬の購入に使用する予定である。
外膜リポタンパク質のみを選別して膜から遊離させるABCトランスポーターの機能解析

本研究課題は、大腸菌リポタンパク質の選択的膜局在化に関与するABCトランスポーターLolCDE複合体の機能を分子レベルで理解することを目的として計画して行われた。まず、LolCDEがタンパク質膜透過装置を介して膜透過したリポタンパク質を膜表面から遊離させる新しいタイプのABCトランスポーターであることを示した。LolCDEのATPase活性は外膜局在化シグナルをもつリポタンパク質によって促進されることを見いだし、リポタンパク質の選別シグナルを認識しているのはLolCDEであることを示した。同様の結果は、内膜局在化シグナルをもつリポタンパク質が外膜へ局在化する変異株の解析からも得られた。さらに、内膜局在化シグナルをもつリポタンパク質はLolCDEに認識されないことから、内膜局在化シグナルはリポタンパク質をLolCDEの認識から回避させる「回避シグナル」として機能しているとする新しいモデルを提唱した。リポタンパク質のN-アシル化がLolシステム依存の内膜からの遊離に必須であることを示し、LolCDEはリポタンパク質のN-アシル基を含む領域を認識していることを示した。LolA変異株の解析から、LolCDEはLolAと直接相互作用してリポタンパク質を受け渡していることを明らかにした。LolCDEは大腸菌の生育に必須であることを示すとともに、グラム陰性細菌に広く保存されていることから、Lolシステムによるリポタンパク質の輸送は普遍的な細胞機能であることが考えられた。上記以外にも選別シグナル、LolA、LolBに関する研究成果を得た。大腸菌のABCトランスポーターLolCDEは外膜リポ蛋白質のみを内膜から遊離させ、ペリプラズムシャペロンLolAと水溶性複合体を形成させる。LolCDEの機能やATPの役割を明らかにするのが本研究課題の目的である。本年度の目標は、(1)LolCDE間の相互作用、(2)各サブユニットの機能、(3)ATPの役割であった。(1)膜サブユニットLolCとLolEはLolD非存在下でも相互作用することを示した。また、LolCEとの複合体形成ができなくなるLolD変異を取得し、詳細な解析のための材料を得た。(2)内膜リポ蛋白質が誤って外膜に局在化する変異株を取得して解析した結果、その変異はlolC遺伝子にマップされ、この変異によってLolCのN末端から40番目のアラニンがプロリンに置換されたことが明らかになった。このアミノ酸残基は膜貫通領域のペリプラズム側に存在することはLolCの膜内配向性の解析から示され、LolCのこの領域が選別シグナルの認識に重要であることが強く示唆された。なお、LolEの膜内配向性も合わせて決定した。(3)LolCDEのATPase活性に対するリポ蛋白質選別シグナルの影響を調べた結果、内膜局在化シグナルを持つリポ蛋白質存在下ではLolCDEのATPase活性は促進されなかったが、外膜局在化シグナルを持つリポ蛋白質に依存してATPase活性の促進がみられた。このATPase活性の促進はLolA非存在下で観察された。これらの結果は、LolCDE複合体が直接リポ蛋白質の選別シグナルを認識していることを示している。以上のように、研究は順調に進んでおり、新しい知見が得られている。LolCDE複合体は、膜表面に存在するリポ蛋白質を膜から遊離させる全く新しいタイプのABCトランスポーターであり、そのホモログは広く細菌類に見いだされることから、重要な細胞機能を担っていると考えられる。本研究計画は、大腸菌におけるLolCDEの機能を分子レベルで明らかにすることを目的として行われた。リポ蛋白質選別シグナル認識機構を解明するために、内膜残留シグナルを持つリポ蛋白質を内膜から遊離させる変異株を取得し解析した結果、lolC遺伝子に変異が生じていた。

また、LolCDEのATPase活性は外膜輸送シグナルをもリポ蛋白質によって促進されることが明らかになった。これらのことから、リポ蛋白質選別シグナルはLolCDEによって認識され、特にLolCが重要な役割を担っていることが示された。LolDホモログに共通に見られる保存領域「LolDモチーフ」の変異株の解析から、LolDモチーフはLolDのATPasc活性そのものを担う領域ではなく、LolCEからATP加水分解のシグナルを受け取る重要な領域であることが示された。さらに、LolCDEとペリプラズムシヤペロンLolAの相互作用がAMP-PNPで促進されたことから、ATPの結合が必須であることを明らかにした。今後さらに詳細な機能解析を行うためにはLolCDEの3次構造の解明が必要であり、現在、LolCDEの結晶化に取り組んでいる。本年度は、ABCトランスポーターLolCDEに関して下記の研究成果を得た。(1)LolCDEによるリポタンパク質選別シグナルの認識機構LolCDEがリポタンパク質の選別シグナルに依存してATPを加水分解することを明らかにした。この結果より、LolCDEが選別シグナルを認識していることが示された。選別シグナルの構造的解析から、主鎖から一定の距離にある+2位の負荷電が内膜局在化シグナルとして働くことを示した。また、LolCDE複合体による選別シグナルの認識にはホスファチジルエタノールアミンが重要な役割を果たしていることを見いだした。さらに、N-アシル化はLolシステム依存のリポタンパク質局在化に必須であることを明らかにした。(2)各サブユニットの機能と相互作用LolDホモログ間で保存された配列「LolDモチーフ」の変異株の解析から、LolDモチーフは膜サブユニットLolCEから送られてくるATP加水分解のシグナルを受け取る領域であることが示唆された。(3)リポ蛋白質の遊離反応におけるATPの役割LolCDEによる選別シグナル依存のATP加水分解がLolA非存在下でも見られたことから、LolCDEのATPase活性はリポタンパク質の遊離とは共役していないことが示された。この結果は、ATPの加水分解エネルギーはリン脂質と相互作用しているリポタンパク質の脂質部分がタンパク質であるLolCDEと相互作用するステップに利用されることを示唆していると考えられる。
アドホックネットワークにおけるTCPトラフィックのスケーリング解析に関する研究

本研究は、ネットワークを構成するすべてのノードが移動可能なアドホックネットワークにおいて、相互通信を構成するネットワークのend間の通信パフォーマンスを向上させることを目的としている。シミュレーションおよび実機による実験により、ノードが隣接するノード数およびノード自身の速度に応じて流れを制御する経路制御パケットの送出を変化させることによって通信パフォーマンスを向上させることが可能となった。H19年度実施した内容は、第一に、マイクロセンサーネットワークのデバイスの動作であり、第二に、アドホックネットワークおよび特定の分布に基づくトラフィックのシミュレーションによるパフォーマンス評価である。デバイスの動作に関しては、マイクロセンサーネットワーク:MOTEを構築し、温度、湿度および気圧センサーからのデータを収集した。H19年度は、センサーデバイスは固定させ、数種類の異なるトポロジーにおけるデータを収集した。今回収集したデータは、H20年度以降実施する予定の移動時の特性と比較するため基礎的なデータとなる。マイクロセンサーネットワークの特性については、データリンク層のみに注目しており、ネットワーク層でのルーティングおよびアプリケーションのデータ転送制御をするトランスボート層については、H20年度において厳密な評価することした。レイヤ間の処理の相違を見つけるためにも、下位層からの厳密な評価が重要である。シミュレーションについては、アドホックネットワークのルーティング性能を評価シミュレーションと、通常のネットワークにおけるHeavy-tailedなデータ分布に基づくシミュレーション実施した。アドホックネットワークのルーティング特性については、DSR,AODVおよびDSDVについての動作特性を、ノードのスピードおよびノード密度に関して比較した。結果としてAODVについては経路制御パケットの負荷はノードスピードには存在せず、ノード密度に敏感であることなどの特徴を抽出することができた。この成果については現在国際ジャーナルに投稿中である。また、Heavy-tailedなデータ分布によるボトルネック上のキューイング特性についても評価し、複数のデータ分布存在するキューの特性を厳密に評価した。この成果は国際会議において発表している。分布存在特性の評価は、最終的なセンサーデータの分布特性とトラフィックの関係においても重要な意味を持つ。H20年度実施した内容は、第一に、マイクロセンサーネットワークに基づくトラフィックの実測であり、第二に、アドホックネットワークにおけるルーティング特性およびフラッディング特性のシミュレーションによる評価である。トラフィックの実測に関しては、構築したマイクロセンサーネットワークMOTEを動作させ、温度、湿度および気圧センサーからのデータの実測を行い、その動作特性を分析した。H19年度においては、固定した場合の動作特性を評価し、H20年度においては、移動した場合の動作特性を評価した。今回の実測においては、アプリケーションからの動作特性に注目したため、プロトコル階層を分離した解析が十分に行えなかったので、H21年度においては、プロトコル階層間の相互関係について、厳密に議論し評価する予定である。シミュレーションによる評価に関しては、アドホックネットワーク、マイクロセンサーネットワークにおいて使用されているAODVに注目し、シミュレーションによってのみ可能な大規模なノードが存在し、高速に移動する環境における動作特性を解析した。特に、AODVにおいて、経路を確立する時に流れるRouteRequestパケットのフラッディング特性についてシミュレーションにより評価した。また、その動作特性をTCPのスループットと関連させながら議論した。また、一般的なネットワークトラフィックのモデルとなっているself-similarなトラフィックに限ったキューイング特性の解析も行った。現在ns-2ヘフラッディングを抑制するプロトコルを実装している途中である。またスループットを向上させるTCPの改良も検討している。H21年度に実施した内容は、H19年度およびH20年度に評価・計測したマイクロセンサーネットワークのデータ特性を基礎として、実証するには困難な大規模アドホックネットワークをシミュレーションにより実現し、次の二点について実験を実施した。第一に、ルーティングプロトコルに注目し、マイクロセンサーネットワークで使用されているAODVについて、移動体モデルおよび電波伝搬距離を変えてルーティングパフォーマンスを評価した。AODVは移動体に適したルーティングプロトコルであるため、移動によるリンク切れに対して、頻繁にRouteRequestパケットを送出するフラッディングが繰り返されパフォーマンスの劣化が発生する。本研究では、フラッディングが抑制される最適なノード密度を、異なる移動体モデルにおいて抽出することができた。また、均一に伝搬する伝搬モデルの上で伝搬距離を変化させてフラッディングが抑制される最適な距離を抽出することができた。マイクロセンサーネットワークにおいては電源制御ができないため伝搬距離を動的に変更することができないが、伝搬距離を変えることができるデバイスが存在する場合には、フラッディングを抑制するノード密度を保ちながら最適な伝搬距離を電力制御によって実現することが可能となる。第二に、TCPに関するパフォーマンス評価を実施した。アプリケーションにとっては、TCPの性能がアプリケーションの性能に大きく影響し、そのルートパス上のボトルネックによりその性能が決まる。本研究では、ボトルネック上のルータのキュー制御方式を異なるself-similarなトラフィック分布において評価し、その有効性を評価した。トラフィックの分布特性を変えることによって、タイプの異なるトラフィックに対する有効なキュー制御方式がREDなどのアクティブキュー制御方式であることを抽出することができた。
バングラデシュにおける砒素除去槽汚泥の固化および自然浄化に関する研究

我々は、バングラデシュにコミュニティ用砒素除去装置GSF(Gravel Sand Filter)をこの3年間に4基稼動させ、砒素除去性能をチェックしながら、その設計基準を確立してきた。GSFは砂利槽と砂槽からなるが、砒素除去のメカニズムは地下水中に高濃度に含有されている鉄分を本装置内で酸化し、砒素を3価鉄の共沈物として砂利槽内の砂利間隙中でトラップするものである。砒素除去に当たってはバッキ、砒素と鉄の接触時間およびリンなどの競合イオンの濃度がキーポイントとなる。特に、リン濃度の高い原水では鉄/砒素値を30(通常は10)となるように「鉄屑の付加」という基準を得ている。砒素除去装置から排出される汚泥は、砒素汚泥槽で沈殿処理され、その上澄み液は人工池に放流されている。沈殿汚泥の処分に関しては、汚泥のセメント固化処分の研究を行ってきた。溶出試験の結果、セメントを添加しない場合でも、汚泥中の砒素はその90%が汚泥中に閉じ込められるが、溶出濃度が0.050.65mg/Lと試料によって環境基準値を超える場合がある。セメント添加量が2%の場合では0.050.11mg/Lとわが国の第2溶出基準をクリアーする。pH=10.510.9とアルカリ性でもあるので、遮水して貯蔵すれば問題ないと考えられる。汚泥タンクの上澄み液は人工池に放流されるが、そこで砒素の自然浄化処理を試みた。すなわち、池底土中の砒素堆積状況の追跡、および同土中において有機化する細菌の探索を行っている。その結果、汚泥タンクおよび人工池のいずれでも、僅かであるが有機砒素(MMA, DMA)を確認することができた。さらに、砒素濃度にかかわらず10^510^7cells/ml以上の生菌数を示し、標準培養法によっても砒素の影響は見られなかった。1000mg/Lの砒素を含む培地でもかなりの数のコロニーが両年とも出現したことから、砒素耐性能に優れた菌がかなり存在することが分かった。1.研究の目的と方法本研究の目的は、バングラデシュに設置した砒素除去装置から排出される砒素汚泥の処分方法を開発することであり、そのためにセメント固化と人口池での自然浄化について研究している。この1年間、現地において同装置の砒素除去性能を確かめながら、砒素汚泥タンクに貯蔵される砒素汚泥を日本に持ち帰り、汚泥の溶出試験とセメントによる固化実験を行っている。2.研究結果と考察1)砒素汚泥中の砒素含有量は20250mg/kgの範囲であり、周辺の地層中の砒素含有量は510mg/kgに比べて、高濃度に砒素を含んでいた。砒素汚泥タンクには降雨時に周辺の地表面から泥が流れ込んでおり、汚泥中の9396%はシリカなどの土成分であった。汚泥はタンク底部から適宜、採取されている。