hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機触媒を活用した環状デプシペプチドの合成

有機触媒を含めた不斉合成法を活用して異常アミノ酸を多く含む環状デプシペプチドの効率的な合成法の開発を目的とし、抗HIV活性を有するHomophymine Aと抗結核菌活性を有するLydiamycin Aをその標的とした。Homophymine Aの合成では、まずHomophymine Aに含まれるすべての異常構成成分を合成した。合成した異常アミノ酸を順次縮合させ、環状部分の合成に成功した。残るは側鎖導入で合成完了は目前となっている。Lydiamycin Aの合成では、ピペラジン酸の立体異性体をプロリン触媒による不斉ヒドラジン化反応を用いて作り分け、単離したグループにより提唱された構造を合成することに成功した。不斉合成法はこの30年間で長足の進歩を遂げ、現代有機合成化学には必要不可欠なツールとなっている。本研究では有機触媒を含めた不斉合成法を活用して異常アミノ酸を多く含む天然由来環状デプシペプチドの効率的な合成法の開発を目的としている。標的としているのは新規抗HIV活性を有するHomophymine Aと抗結核菌活性を有するLydiamycinである。これらは種々の異常アミノ酸を有し、有機触媒不斉合成法の格好のターゲットである。合成した異常アミノ酸を順次縮合させ、現往、環状部分までの合成に成功している。残るは側鎖導入のみで全合成完成間近である。Lydiamycinの合成では、異常構成成分であるペンチルスクシン酸、ピペラジン酸の立体異性体をそれぞれ不斉水素化反応、プロリン触媒による不斉ヒドラジン化反応を用いて作り分けることに成功した。こちらもアミノ酸を縮合させ、環状部分までの合成に成功している。作り分けたペンチルスクシン酸、ピペラジン酸を導入することで4種のジアスレオマーを合成し、絶対立体は位置の決定を行う。また、ジフェニルプロリノール有機触媒による不斉アジリジン化及びアジリジンの開環により、環状デプシペプチドPapuamide類に含まれる異常アミノ酸、3-メトキシチロシン、ジアミノブタン酸の効率的合成法を確立した。残るは側鎖Lydiamycinの合成では、異常構成成分であるペンチルスクシン酸、ピペラジン酸の立体異性体をそれぞれ不斉水素化反応、プロリン触媒による不斉ヒドラジン化反応を用いて作り分けることに成功した。(R)-ピペラジン酸を含む環状部分を合成し測鎖を導入することで、単離したグループにより提唱された構造を合成することに成功した。しかし、各種スペクトルは一致せず、構造決定に誤りが有ることが示唆された。そこで、(S)-ピペラジン酸を含む環状部分を合成したところ、天然のLidiamycin Aとより近いNMRスペクトルが得られた。このことから、Lydiamycine Aに含まれるピペラジン酸の立体化学をRと推定することができた。側鎖部分を導入し全合成を達成すれば正しいLydiamycine Aの立体配置を決定することができると考えられる。
非整数次フーリエ変換に基づく数値的フレネル変換アルゴリズムの開発と応用

本研究では,光波伝播現象を基礎としつつ,従来の方法とは異なる新しい発想に基づいた高速性・高セキュリティ性を有する暗号化アルゴリズムを開発するとともに,それを計算コード化し,新しい画像情報の暗号化/復号化法および電子透かし埋込み/出法を開発することを目的とする.その基礎は光波のフレネル回折現象に基つくが,の現象を新しい数学変換概念である非整数次フーリエ変換(fractional Fourier transfom)で表わす立場に立ち,その普遍性,高拡張性を利用して,より高セキュリティ・高速処理可能な画像情報の暗号化/復号化アルゴリズムを提案し,実用化を目指す.平成20年度は,非整数次フーリエ変換のコード化にあたって,既存の公開コードで採用されているデータ座標の無次元化の必要性が問題となり,その意味を計算機シミュレーションで調べた.その結果,「信号座標の無次元化は,変換前後のデータの分解能のトレードオフを最適化して,数値計算結果の誤差を最小にする.」ことが分かり,フレネル回折計算に組み込む計算コードにこのアイディアを採用することにした,今年度は,最終年度であったが,この非整数次フーリエ変換に基づくフレネル変換コードとその2次元版の開発までが成果であった.すなわち,年度当初の計画に挙げた「高秘匿性,堅牢性,高性を有する画像情報の新しい暗号化/復号化法および電子透かし埋込み/抽出法の開発」は時間の都合上,到達できなかった.本研究では,光波伝播現象を基礎としつつ,従来の方法とは異なる新しい発想に基づいた高速性・高セキュリティ性を有する暗号化アリゴリズムを開発するとともに,それを計算機コード化し,新しい画像情報の暗号化/復号化法および電子透かし埋込み/抽出法を確立することを目的とする.その基礎は光波のフレネル回折現象に基づくが,この現象を新しい数学変換概念である非整数次フーリエ変換(fractional Fourier transform)によって表す立場に立ち,その普遍性,高拡張性を利用して,より高セキュリティ・高速処理可能な画像情報の暗号化/復号化アルゴリズムを提案し,その実用化を目指す.平成18年度は,上記の目的を達成する第一段階として,「数値的2次元フレネル回折積分への非整数フーリエ変換の適用とコード化」と「従来のフーリエ変換法およびコンボリューション法との精度・高速性の比較と性能検証」の2点を実施し,それぞれ次の知見を得た.1.数値的2次元フレネル回折積分への非整数フーリエ変換の適用とコード化・これまでの1次元の関数を対象としたフレネル回折積分と非整数次フーリエ変換の対応関係の理論を再構築し,2次元における類似性を理論的に明らかにした.・導出した理論に基づいて,高速フーリエ変換を用いた非整数次フーリエ変換に基づく数値的2次元フレネル変換のアルゴリズムを開発し,そのコード化を実現した.2.従来のフーリエ変換法およびコンボリューション法との精度・高速性の比較と性能検証・矩形開口を対象として,従来から定評のあるフレネル積分の近似式による計算結果と開発アルゴリズムの計算結果を比較した.・その結果,本研究で開発したアルゴリズムによる結果は,基準の方法による結果と同等の精度の回折複素振幅を与えることがわかった.・フーリエ変換法とコンボリューション法による結果が,データ点数と想定する波長によって決まる回折距離を境にして,それぞれ近距離および遠距離で正しい計算結果を与えないのに対し,開発アルゴリズムではその制限を受けず,あらゆる距離のフレネル回折場強度が計算できることが実証された.本研究では,光波伝播現象を基礎としつつ,従来の方法とは異なる新しい発想に基づいた高速性・高セキュリティ性を有する暗号化アルゴリズムを開発するとともに,それを計算機コード化し,新しい画像情報の暗号化/復号化法および電子透かし埋込み/抽出法を開発することを目的とする.その基礎は光波のフレネル回折現象に基づくが,この現象を新しい数学変換概念である非整数次フーリエ変換(fractional Fourier transform)で表わす立場に立ち,その普遍性,高拡張性を利用して,より高セキュリティ・高速処理可能な画像情報の暗号化/復号化アルゴリズムを提案し,実用化を目指す.平成19年度は,非整数次フーリエ変換のコード化にあたり,結果の精度がフーリエ変換次数によって大きく異なることがわかったため,まずはそれらの影響について調べた.その際,既存の公開されているコードと独自に開発したコードを取り上げて,それらの結果の違いについても調べた.その結果,次のことが分かった.1.二つのコードとも,変換次数が00.5または1.52の範囲では正しい結果を与えない.2.この変換次数の範囲では,非整数次フーリエ変換の次数の加法性を利用して,2段階の変換を行うと効果がある3.公開されているMatlabコードの結果は,一部間違いがあり,結果を正しく与えない.この他に,フレネル変換領域の二重ランダム位相コーディング法の光学系の実現と本提案手法の適用の前段階として,フーリエ変換領域のコーディング法に基づく光学系を設計・実現し,ランダム位相板として使用する液晶パネル(液晶プロジェクター用の市販品)の位相変調特性を調べた.その結果,以下のことが分った.1.現状の商用液晶パネルでは最大位相変調量が0.7π程度しかない2.最大位相変調量の不足は独立なランダム位相の要素数(変調の際の画素数)を拡大することでカバーできる.本研究では,光波伝播現象を基礎としつつ,従来の方法とは異なる新しい発想に基づいた高速性・高セキュリティ性を有する暗号化アルゴリズムを開発するとともに,それを計算コード化し,新しい画像情報の暗号化/復号化法および電子透かし埋込み/出法を開発することを目的とする.

その基礎は光波のフレネル回折現象に基つくが,の現象を新しい数学変換概念である非整数次フーリエ変換(fractional Fourier transfom)で表わす立場に立ち,その普遍性,高拡張性を利用して,より高セキュリティ・高速処理可能な画像情報の暗号化/復号化アルゴリズムを提案し,実用化を目指す.平成20年度は,非整数次フーリエ変換のコード化にあたって,既存の公開コードで採用されているデータ座標の無次元化の必要性が問題となり,その意味を計算機シミュレーションで調べた.その結果,「信号座標の無次元化は,変換前後のデータの分解能のトレードオフを最適化して,数値計算結果の誤差を最小にする.」ことが分かり,フレネル回折計算に組み込む計算コードにこのアイディアを採用することにした,今年度は,最終年度であったが,この非整数次フーリエ変換に基づくフレネル変換コードとその2次元版の開発までが成果であった.すなわち,年度当初の計画に挙げた「高秘匿性,堅牢性,高性を有する画像情報の新しい暗号化/復号化法および電子透かし埋込み/抽出法の開発」は時間の都合上,到達できなかった.
戦略的な商標出願と契約形態を軸にした大学ブランド商品の展開を支援する手法の開発

近年,大学ブランドの確立と価値向上において重要な取組みの一つとして,多くの大学が大学ブランドを活用した商品開発・販売による情報発信を実践しており,大学ブランド商品が増加している。しかしながら,商標法等から大学ブランド商品に関する企業・大学間の契約形態には制限が生じており,その契約形態・内容は各大学が独自の手法を採っている。効果的な手法として標準的なモデルは確立・公表等されていない。そこで本研究では「大学が有する商標権」と「契約形態・内容」の実態調査と分析を通じて,「戦略的な商標出願と契約形態を軸にした社会的・経済的に価値ある大学ブランド商品の展開を支援する手法の開発」を行う。
半整数量子渦対の動力学の研究

超伝導系で起こる現象の多くは、量子化された渦電流である量子渦の運動に支配される。この量子渦が対を形成すれば、一種の移動可能な人工分子が実現する。本研究では、量子渦対が生じ得る系として、超伝導/強磁性/超伝導伝送線路と一次元超伝導干渉素子列を考案し、量子渦対の運動の詳細を明らかにした。これにより、強磁性層の磁区構造やラチェット効果を用いて量子渦対の運動制御が可能と分かり、新規量子機能デバイス実現への可能性が開かれた。本年度は、超伝導糸のフラクソン対の動力学を理解する上で重要な,下記1,2の研究を実施すると共に、巨視的な糸の量子性を検証する新しい方法(下記3)を考案した.1.超伝導/強磁性/超伝導(SFS)伝送線路におけるフラクソンと磁壁の相互作用SFS伝送線路のF層には一般に磁区構造が存在し,πフラクソン対の運動に影響を及ぼす可能性がある,そこで,フラクソンに伴う磁場とF層中の磁壁の相互作用を考慮する事により,フラクソンの重心座標に対するポテンシャルを求めた.結果として、磁化の方向によってフラクソンに対するポテンシャルの強さが大きく変化し,特定の状况下では,かなり強いポテンシャルを形成する事がわかった.磁化の法向は斜め蒸着の手法で実験的にコントロール出来,再配置可能な閉じ込めポテンシャルをフラクソンに対して導入可能と予想され,今後の発展が期待出来る.2.1次元SQUID列におけるフラクソン対の交流駆動周期ポテンシャル中の粒子は,時間平均ゼロの振動外場を加えるだけで一方向に並進運動する可能性がある.SQUID列中のフラクソン対が実際に交流電流によって並進運動する事を数値計算によって確認し,並進運動が起こる条件を明らかにした.「巨視的な物体は観測の有無に依らず決まった状態を取る」という巨視的実在論がどの程度のスケールまで適用可能かを調べる新しい方法を考案した.この方法は,これまでに提案されているLeggett-Garg不等式を検証する方法より少数回の観測で判定できるという利点を持つ.上記のフラクソン対は多数の電子によって形成される巨視的な実体であるため,この系で巨視的実在論が成立するか否かは重要な問題であり,その簡易な判定法を考案した事は意義深い.昨年度に引き続き、超伝導系のフラクソン対の動力学に関して下記の研究を実施した。1.超伝導/強磁性/超伝導(SFS)伝送線路におけるフラクソンと磁壁の相互作用SFS伝送線路のF層中の磁区構造がπフラクソン対の運動に及ぼす影響を調べるために磁区構造を記述するLandau-Lifshitz-Gilbert方程式とフラクソンを記述するサインゴルドン方程式に対して数値シミュレーションを行った。通常の物質を用いる限り磁壁はフラクソンに対して不動の障壁となり、磁化の容易軸が伝送線路に垂直な場合、障壁を乗り越える臨界速度は、伝送線路内の光速の9割程度になることが分かった。2.一次元SQUID列中のフラクソン対の並進運動相対論的な時間遅れにより、一次元SQUID列中を移動するフラクソン対の内部振動周期が移動速度と共に増大する事を明らかにした。また、外部磁場の印加により、空間反転非対称なポテンシャルをフラクソン対に対して導入する事が出来る事を示した。このポテンシャルがラチェット効果を生み、純粋な交流駆動によるフラクソン対の並進運動方向に偏りが生じる事を明らかにした。これにより、時間平均ゼロの交流電流を用いてフラクソン対の位置制御を行う可能性が開かれた。3.ブリーザー間相互作用フラクソンとアンチフラクソンの対であるブリーザーに関して、二つのブリーザー間に働く相互作用の距離依存性の解析的な表式を導いた。ここで開発した導出方法は、一般のフラクソン対間相互作用の解析に適用でき、有用である。今年度は、今後の実験研究の舞台として有望と思われる「一次元超伝導量子干渉素子(SQUID)列中のフラクソン対」に注意を集中し、これまで考慮していなかったSQUIDの内部自由度による古典動力学への影響を検証した。結果として、ジョセフソン接合の特性が均一でない実際の実験状況下では、残念ながらこの内部自由度がフラクソン対の不安定性を引き起こし、有限の寿命を生む事が明らかとなった。そこで、状況設定を一部変更し、より有望な系の提案とその特性の検証の為に以下の研究を行った。1.外部磁場を印加したSQUID列中のソリトンSQUID一個当たり磁束量子の半分の外部磁場を印加したSQUID列では、SQUIDの内部自由度を考慮した場合でも不安定化を起こさない条件で、ソリトン的な励起を作る事が可能であることを明らかにした。このソリトン励起は非常に質量の軽い相対論的な粒子として振る舞う事を示し、相対論的な量子力学を検証する系として有望である事を示した。

2.一次元ジョセフソン接合列における巨視的量子トンネル効果1の系での量子ダイナミクスを議論する為の準備として、ジョセフソン接合列の巨視的量子トンネル効果に対する外部回路の影響について考察し、摂動論を用いた解析計算と数値計算の両面から検証する事により、先行研究の誤りを正した。また、非線形系での量子ダイナミクスの理解を深める為に、ボース・アインシュタイン凝縮系での非線形共鳴トンネル現象を考察し、実験による観測可能性に関して詳細な検討を行った。
土壌-大気間の温室効果ガス移動に及ぼす表層土壌の不均一性の影響

国内の4カ所の農地(東京都,茨城県(以上,耕耘後裸地状態),青森県(牧草地およびデントコーン畑)を対象として,表層土壌の不均一性が土壌-大気間のガス移動に及ぼす影響を明らかにすることを目的に,地表面からのCO_2ガス発生量と土壌の理化学性を測定した.特に,未だ研究例の少ない表層土壌中のガス移動特性(ガス拡散係数,土中ガス濃度)とガス発生量の関係に注目した.ガス発生量の測定の結果,ガス発生量の変動係数(C.V.)は,4カ所で違いは見られず,0.161.03であった.牧草地を除いては,時間の経過と共にC.V.は小さくなり,耕耘によってガス発生量の不均一性が大きくなり,その後均一になることが示唆された.土壌中のガスの拡散移動のしやすさを表すガス拡散係数の測定からは,土壌の気相率の不均一性よりもガズ拡散係数の不均一性が大きくなる傾向が見いだされ,気相の量だけでなく気相の構造(間隙構造)も,拡散係数の不均一性に影響を与えていることが明らかになった.また,ガス拡散係数と共に拡散移動の量を規定するガス濃度は深い層ほど大きく変動し,表層のガスの拡散移動量の不均一性は,より深い層でのガス濃度に大きく影響を受けることが分かった.このことから,ガス発生量の不均一性の解析の際に,表層だけでなく,より深い層のガス挙動の把握が重要であることが示唆された.各圃揚におけるガス発生量とガス拡散移動量の平均値の相関係数は0.75と高く,また特定の場合を除いて差も50%の間に収まり,表層土壌中のガス拡散移動が地表からのガス発生量に大きな影響を与えていることが確認できた.しかし,各測定点におけるガス発生量とガス拡散移動量の間には有意な関係は見いだせなかった.測定をおこなう範囲や方法の違いが影響している可能性も考えられるため,測定方法を改良し,更にデータを蓄積することが課題として残された。地球温暖化の原因として大気中の温室効果ガス濃度の上昇が挙げられるが,土壌から大気への温室効果ガスの移動量に関しては未だに不明な点が多く,このことが正確な地球温暖化予測が困難な原因の一つとなっている.本研究では,土壌,特に農地土壌からの温室効果ガスの発生量をより正確に見積もるため,ガス移動の空間的不均一性に注目して,表層土壌のガス移動特性および,ガス発生量を測定した.土壌中のガス移動の主要な要素であるガス拡散移動の特性である,ガス拡散係数を測定したところ,沖積土壌では,攪乱しない土壌の拡散係数は,同じ密度の攪乱した土壌の拡散係数に比べて,非常に大きな値となることが,また火山灰土壌では,撹乱した土壌の拡散係数と撹乱しない土壌の拡散係数が近い値を示すことが明らかになった.このことから,土壌構造がガス拡散移動に大きな影響を与えていることが示唆され,地表からのガス発生が,大きな不均一性を持つ表層土壌の構造に影響を受け,空間的に不均一性を有することが予想された.現在,現場のガス発生量,土壌のガス拡散係数,土壌水分量,土壌の密度などの測定をおこなっており,それぞれの値のばらつきとガス発生量のばらつきの関係を明らかにするためのデータを解析中である.国内の4カ所の農地(東京都,茨城県(以上,耕耘後裸地状態),青森県(牧草地およびデントコーン畑)を対象として,表層土壌の不均一性が土壌-大気間のガス移動に及ぼす影響を明らかにすることを目的に,地表面からのCO_2ガス発生量と土壌の理化学性を測定した.特に,未だ研究例の少ない表層土壌中のガス移動特性(ガス拡散係数,土中ガス濃度)とガス発生量の関係に注目した.ガス発生量の測定の結果,ガス発生量の変動係数(C.V.)は,4カ所で違いは見られず,0.161.03であった.牧草地を除いては,時間の経過と共にC.V.は小さくなり,耕耘によってガス発生量の不均一性が大きくなり,その後均一になることが示唆された.土壌中のガスの拡散移動のしやすさを表すガス拡散係数の測定からは,土壌の気相率の不均一性よりもガズ拡散係数の不均一性が大きくなる傾向が見いだされ,気相の量だけでなく気相の構造(間隙構造)も,拡散係数の不均一性に影響を与えていることが明らかになった.また,ガス拡散係数と共に拡散移動の量を規定するガス濃度は深い層ほど大きく変動し,表層のガスの拡散移動量の不均一性は,より深い層でのガス濃度に大きく影響を受けることが分かった.このことから,ガス発生量の不均一性の解析の際に,表層だけでなく,より深い層のガス挙動の把握が重要であることが示唆された.各圃揚におけるガス発生量とガス拡散移動量の平均値の相関係数は0.75と高く,また特定の場合を除いて差も50%の間に収まり,表層土壌中のガス拡散移動が地表からのガス発生量に大きな影響を与えていることが確認できた.しかし,各測定点におけるガス発生量とガス拡散移動量の間には有意な関係は見いだせなかった.測定をおこなう範囲や方法の違いが影響している可能性も考えられるため,測定方法を改良し,更にデータを蓄積することが課題として残された。
衛星画像および地理情報を用いた世界鋼材ストック量・需要量の解析

本研究では、マテリアルフロー分析(MFA)におけるデータ利用可能性による制約を克服するために、夜間光衛星画像および地理情報を用いて、世界の中でも最も消費量の大きい土木・建築用鋼材のストック量を推計する手法を開発し、今までに統計データが得られず鋼材ストック量が推計できなかった国のストック量を推計した。また、動的MFA手法を用い、将来の鋼材ストック量と需要量を推計した。本研究では、素材の中でも消費量が最も多く、社会中でのストックが最大である土木および建築鋼材を対象に、ストック量を世界大で把握することを目的とする。既存研究においては、データ利用可能性の制約により推計できない地域がある点を克服するために、全世界をカバーする衛星画像や地理情報を活用しストック量の解析を行う。平成22年度では、鋼材の用途別消費量に関するデータ、製品の寿命分布より、国内の土木・建築鋼材ストック量の推計を行った。特に、都道府県別の鋼材消費量を推計することで都道府県別の鋼材ストック量を推計した。米国海洋気象庁(NOAA)と共同研究を遂行し、輝度調整夜間光衛星データを入手し解析を行い、国内の各域での輝度調整夜間光総量の定量化を行った。さらには、世界地図運営委員会(ISCGM)が公開している世界の土地被覆データを用い、国内各域での土地被覆の状態を解析し、都市域の輝度調整夜間光の抽出を行った。その結果、国内の土木鋼材ストック量は夜間光総量と、建築鋼材ストック量は都市部夜間光の総量と強い相関があることを示すことを見出した。これにより、世界の他の地域での鋼材ストック量を、夜間光衛星画像の解析により推計できる可能性を示した。地上及び地下の鋼材ストックを推計するため、建設資材投入原単位を調査し、日本国内の原単位について調査した。また、主な先進国及び途上国の状況についても調査した。鋼材フローとの関係性に着目して,鉄骨組み立て、中間処理などの各種工場の地理的配置について調査を行い,工場データベースの基盤となるリストを作成した。また,鋼材フローの推計を目的として,GISデータとデータ記録機能付GPSによる実測とを連携させた輸送経路実測手法を立案した。既存のマテリアルフロー解析の研究においては、データ利用可能性の制約により推計できない地域がある点を克服するために、全世界をカバーする衛星画像や地理情報を活用しストック量の解析を行う。平成23年度では、データの利用可能性が比較的豊富な、米国、中国、台湾、韓国などに関して、建築および土木での鋼材ストック量の推計を行った。昨年度に引き続き、米国海洋気象庁(NOAA)と共同研究を行い、最新の輝度調整(Radiance Calibrated)夜間光衛星画像を用いると共に、汎用的な地理情報であるGoogle Earthを用い、東京および世界の主要都市のメッシュ(1km×1km)ごとの建築物の容量を解析し、鋼材ストック量を推計した。そして、各国各域の土地被覆状況、夜間光強度および鋼材ストック量の相関を解析し、統計データの得られない地域における土木および建築鋼材ストック量を推計した。また、地震の頻度や建築技術の普及率、法制度の整備状況などによって、地域ごと、建築年代ごとに鋼材のストック量が異なることが予想される。(地震頻度が高いほど鉄鋼使用量が多いと予想される。)そこで、各国の建築基準や指針などを参考に、述べ床あたりの鉄筋量および鉄骨量の地域性を解析した。さらには、衛星データによる建築物の鋼材ストック量の推計の精度向上を目的として、地震頻度、規模、被害額、人口密度などの統計データと述べ床あたり鉄筋および鉄骨量との相関解析を行った。本年度は、最終年度であるため、昨年度までの成果を活用し、まとめる研究を行った。具体的な内容を以下に記す。1)世界大の建築および土木での鋼材ストック量の推計:世界大の建築および土木での鋼材ストック量の推計を行った。1980-2010年の間、世界主要国鉄鋼ハンドブック等の統計データにより、用途別鋼材消費量のデータを得ることができる約40カ国に関しては、トップダウン手法により鋼材蓄積量を推計した。そして、統計データの得られない地域に関しては、NOAAデータおよび地理情報システムに基づき、世界各国各域での夜間光強度と土地被服状況などから鋼材ストック量を推計した。推計した結果の妥当性は、汎用GIS(Google Earth)から建物容量を推計しその結果と比較することで検討を行った。2)鋼材消費量の将来予測:将来の世界各国の人口とGDPの増大を鑑みた都市化度の進展に伴う、建築および土木での鋼材ストック量の推移に関して推計を行った。鋼材需要量は、各年の鋼材ストック量変化分(Δストック=需要量ー廃棄量)から推計した。3)建築および土木での鋼材のリサイクルポテンシャルの検討:建築・土木構造物の地下における鋼材蓄積量とそのリサイクル性について、上記1)、2)と連携しつつ、各国の現状を踏まえ、建築および土木での鋼材のリサイクルポテンシャルを世界大で検討した。

4)建築土木分野における鋼材需要の地域性分析:世界各域における各地震の発生による被害状況、それに対する建築法制度の整備状況を鑑み、経済発展に伴う将来の鋼材需要予測を行った。米国NOAAとの共同研究の実施により、最新の輝度調整(Radiance Calibrated)夜間光衛星画像を入手し、夜間光強度と土木・建築鋼材ストック量との相関を解析する等、おおむね順調に進展している。一方、地上と地下の鋼材ストック量の分離に関する推計は、データがあまり得られないことにより著しい進捗が得られていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。前述したように、地上と地下の鋼材ストック量の分離に関する推計は、データがあまり得られないことにより著しい進捗が得られていない。汎用的な地理情報であるGoogle Earthを用い、東京および世界の主要都市のメッシュ(1km×1km)ごとの建築物の容量を解析し、鋼材ストック量を推計した結果では、地上部の建築物鋼材ストックが、統計データを用いた推計の総量より大きくなる結果が出ている。その解析方法を精緻化することや、他の地理情報を活用することで、地上部の建築物鋼材ストック量の推計を正確に求め、地下部の推計を行うように努める。
完全交叉のレフシェッツ性問題とジェネリックイニシャルイデアルに関する研究

レフシェッツ性は、アルティン次数付環の基本的かつ重要な性質である。本研究では、完全交叉のレフシェッツ性とジェネリックイニシャルイデアルについて考察し、次のような成果を得た。1.k階レフシェッツ性をもつアルティン環のベッチ数の上限を与えた。2.4変数の単項式で生成されるある完全交叉のジェネリックイニシャルイデアルを求めた。3.最強のジョルダン分解のテンサー積は再び最強である。これは、強いレフシェッツ性がテンサー積で不変であることの一般化である。4.弱いレフシェッツ性を持たないゴレンスタイン環の例を与えた。東海大学の渡辺純三氏,北海道工業大学の和地輝仁氏と完全交叉のレフシェッツ性問題とジェネリックイニシャルイデアルに関する研究を行った.とくに,渡辺氏の協力の下で,ゴレンスタイン環のレフシェッツ性問題に取り組み,一定の成果を得ることができた.また,和地氏の協力の下で, k階レフシェッツ性なる概念を導入し, 4つの単項式から生成される完全交叉のジェネリックイニシャルイデアル決定問題への応用を図ることができた.主要な結果は以下の通りである.1. 19世紀後半に書かれた, Paul GordanとMax NoetherによるHessianに関する論文[Mathematische Annalen 10]を現代的立場から解釈することが, SLPの解明に密接に関連していることが次第に明らかになってきた.すくなくともゴレンスタイン環のSLPの第一条件に関して,それに対応する斉次多項式のHessianが恒等的に消えるか否かに関わる渡辺氏の結果は,完全交叉のレフシェッツ性問題への解決の糸口になるであろう.2.多項式環をイデアルで割って得られるアルティン次数環がk-SLPあるいはk-WLPという性質を持つ場合に,そのイデアルのジェネリックイニシャルイデアルの決定や,次数付きベッチ数の上限の決定を行った.とくに, 4つの単項式から生成される完全交叉の(逆辞書式順序による)ジェネリックイニシャルイデアルは,同じヒルベルト関数をもつrev-lexイデアルであることを証明した.これは論文Generic initial ideals of some monomial completeintersections in fourVariablesの主結果である.東海大学の渡辺純三氏,北海道教育大学の和地輝仁氏と「完全交叉のレフシェッツ性問題とジェネリックイニシャルイデアルに関する研究」を行った.とくに,渡辺氏の協力の下で,アルティン局所環のリース元の性質について調べ,一定の成果を得ることができた.また,和地氏の協力の下で,昨年度に引き続き,4つの単項式から生成される完全交叉のジェネリックイニシャルイデアル決定問題について取り組んだ.主な成果は以下の通りである.1.渡辺純三氏の論文「m-Full ideals」のアイデアを用いて,アルティン局所環において,レフシェッツ元の一般化であるリース元の概念を導入することができた.強いリース元は,最強のジョルダン標準形をもつ一般的な一次式として与えられる.また,強いリース元は,テンサー積で不変であること,さらにリース元のベキは,どんな元のベキよりも最強のジョルダン標準形をもつなどリース元の興味深い性質をいくつか示すことができた.レフシェッツ元は,レフシェッツ性をもつ環においてのみ定義されたが,リース元は,一般の環で定義される概念である.今後,リース元が,アルティン局所環の研究において有用な道具になることを期待している.2.昨年度の投稿論文「Generic initialideals of some monomial completeintersections in four variables」のレフリーレポートを下に,4つの単項式からなる完全交叉(ただし,一つの指数は2である)の逆辞書式順序によるジェネリックイニシャルイデアルを記述した,主定理の証明方法を再検討し完成させた.東海大学の渡辺純三氏,北海道教育大学の和地輝仁氏,熊本高等専門学校の五十川読氏の協力の下で「完全交叉のレフシェッツ性問題とジェネリックイニシャルイデアルに関する研究」を行った.主な研究成果は以下の通りである.1.昨年度に引き続き,アルティン局所環のリース元に関する研究を行った.「最強のジョルダン標準形を与える強いリース元のテンサー積も再び強いリース元になる」ことの証明手法を再検討すると同時に,レベル環とその標準加群のイデアル化により構成されるアルティンゴレンスタイン環に対して,その最強ジョルダン分解の計算方法について調べた.その結果,単純なunimodalヒルベルト関数をもつアルティンゴレンスタイン環で,弱いレフシェッツ性を持たない例を組織的に構成する方法を見つけた.これらの成果は,渡辺純三氏との共著として論文にまとめ専門誌に投稿している.3.完全交叉のレフシェッツ性問題に関するこれまで数年間の研究成果をもとにして,共同研究者とともに,大学院生や若い研究者向けの本を執筆している.23年度中にホームページで公開するとともに,専門誌へ投稿する予定である.
既存の強震計に装着できる地盤破壊検知センサーの開発

研究助成期間に2001年芸予地震や2003年三陸南沖地震、宮城県北部地震、十勝沖地震が発生し、液状化地盤の近傍で強震記録が得られたことから、それらを用いて液状化センサーの検証を行い、検知精度を確認するとともに残された問題点を明らかにすることができた。すなわち、これまでに本手法確立のために用いてきた液状化地盤の記録の多くが、上下動成分の卓越した1995年兵庫県南部地震のものであったので、海洋型地震である十勝沖地震にも適用するために指標の閾値を再検討する必要性を明らかにした。これらの地震において、強震計の設置場所によっては、設置箇所の微地形の影響や周辺建物の振動の影響が強震記録に反映されることが議論に上ったので、その点についても検討を始めた。すなわち、十勝沖地震の際に大きな強震記録の得られた地点において、設置状現や地表面地盤特性を調査し、それらの影響について検討した。さらに、強震計の設置状況を把握するために石川県内のすべての強震計設置位置を調査し、設置状況、設置場所の表層地盤特性などのデータ・ベースを構築した。さらに、1999年台湾・集集地震に見られた断層運動に伴う地表面変位の検知に関しても研究を行った。これについては、従来の液状化センサーとは異なった検知指標を提案し、台湾・集集地震で得られた強震記線を用いて検証を行った。逆断層の近傍で得られた強震記録が台湾・集集地震に限られたので、さらに多くの強震記録を発掘し、精度の検証を行う必要がある。1.1999年トルコ・コジャエリ地震,台湾・集集地震,2000年鳥取県西部地震,2001年芸予地震における強震記録を収集し,これまでに開発している地盤破壊の検知手法を適用することにより,液状化発生の有無,地表面断層変位の検知それぞれの精度について検討を行った.液状化検知結果を強震計設置場所の地震後の液状化発生状況およびボーリングデータを用いた液状化予測結果と比較すると,比較的良い精度で液状化の発生を検知できることが明らかになった.また,地表面断層変位の検知についても,解析数は限られたが,検知できる見込みが得られた.2.研究代表者らが所有する上下・水平2軸同時加振振動台を用いて,模型地盤による液状化実験を実施し,液状化の程度,液状化領域の大きさの異なる場合の地表面における地盤応答加速度を測定し,それぞれの検知結果の違いについて検討した.土槽側面における液状化地盤の波打ちの影響が今後の問題点として明らかとなった.さらに,震動台上において断層変位実験を行い,断層変位速度,断層変位の異なる場合の地盤応答加速度を測定した.地盤破壊検知手法をここで得られた加速度記録に適用し,手法の精度について検証した.3.地表面に置かれている強震計が検知できうる地盤破壊の領域について,地盤応答解析を通して検討した.すなわち,強震記録に反映される地盤破壊の情報が鉛直,水平方向にどのような範囲まで有効なのかを,情報の強さと距離との関係について考察した.1.1999年台湾集集地震における強震記録を対象に、昨年度提案した液状化検知手法を用いて判定を行った。その結果、液状化地域の強震記録については正しく液状化を判定できたが、地表面断層変位近傍の強震記録においても長周期化の影響で、液状化発生の可能性のある地盤と判断される場合があることが明らかになった。2.1999年台湾集集強震記録を用いて、地表面断層変位の検知についての検討を進めた。その結果、地表面断層変位近傍と液状化地域近傍を判別できることに注意しながら新しい検知手法を考案した。すなわち、断層運動に伴い、加速度記録よりも速度記録に顕著な変化が生じるので、加速度記録を積分して求めた速度波形を用いた検知指標を提案した。

この指標によれば、地表面断層が生じた地域の強震記録を、液状化発生地域や地盤変状の生じなかった地域のそれと判別することが出来るが、上盤では広範囲に亘り変位しているので、地表面断層線の検知にはさらに検討を要する。また、今年度検討したのは1999年台湾集集地震における強震記録のみであるので、他の地震の強震記録についても同様の解析を行う必要がある。特に、解析対象時間については地震により異なることが考えられるので、逐次計算による検知手法への改良が必要である。これらについては、次年度への課題として残された。3.模型地盤を用いた液状化地盤における加速度記録と、鉛直変位を生じながら震動する地盤の加速度記録を、振動台実験により収集した。これらの波形の解析については次年度の課題である。1)2003年9月に発生した十勝沖地震における強震記録を用いて液状化判定を実施した。これまでに本手法確立のために用いていた液状化地盤での記録の多くが、上下動成分が卓越していた1995年兵庫県南部地震のものであったので、海洋型地震である今回の解析によって指標の閾値を再検討する必要性が指摘された。2)2003年7月に発生した宮城県北部地震や12月に発生したイラン・バム地震では、地表面断層が顕著に現れてはいないが、撓曲崖の発達が見られたことから、撓曲崖近傍の強震記録を解析した。その結果、断層変位に対応する特徴の含まれていることが明らかとなった。さらに、1999年台湾・集集地震における強震記録を用いて提案された地表面断層変位検知手法についても若干の改良を加えた。3)2003年に発生した上記の地震において、強震計の設置場所や設置状況が強震記録に及ぼす影響が議論に上った。すなわち、建物近く設置されている場合の建物の振動の影響や、人工改変地盤における微地形の影響等である。そこで、十勝沖地震の際に大きな強震記録の得られた地点における設置状況や表層地盤特性を調査し、それらの影響について検討した。これは、信頼性の高い強震記録が得られなければ、地盤破壊センサーには用いられないと考えたからである。4)さらに、強震計の設置状況を把握するために、石川県内の全ての強震計設置位置を調査し、設置状況、設置場所の表層地盤特性等のデータベースを構築した。これをもとに、信頼性の高い強震記録を得るための補正方法を検討する必要がある。
アウスランダーライテン理論における既約加群の役割について

以下の場合に、群環のいわゆるワイルドな表現型をもつブロック多元環上の既約加群は、アウスランダーライテングラフの端に位置することが証明できた。(1)有限シュバレー群に対し、素数が定義体の標数の場合(2)有限シュバレー群に対し、素数が定義体の標数でなく、かつ、いわゆるリニアである場合(3)対称群、交代群とその被覆群の場合(4)いくつかの散在型有限単純群の場合しかし、F4型の有限シュバレー群で定義体の標数が2で群環の標数がリニアでないとき、また、ラドバリスの散在型単純群の被覆群のときには、アウスランダーライテングラフの端に位置しない既約加群が存在することも分かった。なお、これらのときは、いずれもその既約加群は、アウスランダーライテングラフにおいて端から2番目の場所に位置する。一方、一般の有限群の場合に有限単純群、あるいは、その被覆群の場合に問題を帰着できることも証明されており、有限単純群の分類定理を用いると上記の結果により一般の場合にも、ほとんどの場合(上の二つの群が関与しない場合)既約加群は、アウスランダーライテングラフの端に位置することが期待できる。以下の場合に群環のアウスランダーライテングラフの各連結成分における既約加群の個数が高々1個であることが証明できた。(1)有限シュバレー群に対し、素数が定義体の標数の場合(2)群のシロー2部分群が可換で素数が2の場合(3)対称群の場合また、群環の不足群の位数が4であるブロック多元環について、アウスランダーライテングラフの端に位置し、かつ、剛性をもつ加群の特徴付けを行い、それを用いてこのようなブロック多元環の間の導来同値の再構成を行った。(1)次の場合に、群環上の既約加群は、アウスランダーライテングラフにおいて、丁度ふたつのエッジの端点にある、すなわち、いわゆる擬長さ(quasi length)が1の加群であることが証明できた。(a)対称群のブロック多元環でいわゆる重み(weight)が2以上の場合。(b)対称群の被覆群のブロック多元環でいわゆる重み(weight)が3以上の場合。(c)交代群のブロック多元環でいわゆる重み(weight)が2以上の場合。(d)交代群の被覆群のブロック多元環でいわゆる重み(weight)が3以上の場合。なお、これらは、それぞれの多元環の対角カルタン不変量が少なくとも3であることを用いて証明されており、このこと自身も興味ある結果である。(2)ある有限群のブロック多元環が擬長さ2以上の既約加群をもつとき、この群の部分商群のブロック多元環も擬長さ2以上の既約加群をもつことが証明できた。このことは、この問題が単純群の場合に帰着できることを意味する。(3)対称群の既約加群のコホモロジー多様体を考察した。特に、いわゆる深さ2のヤング図形に対応する既約加群でそのコホモロジー多様体の次元が1のものがほぼ決定できた。このことは、周期性をもつ既約加群が決定されたことを意味する。また、このような加群は非常に特別な基本可換部分群の正則加群の拡張によって得られることを示すことができる。対称群上の加群のこのような構成方法は今まで全く知られていなかったものである。
有用な生物機能多環式中分子の高効率合成

コチレニンAの不斉全合成においては、エチル(E)-4-ヘキサノエート(1)とメシチルメチルスルホンのジアニオンの反応、および生成したβーケトスルホンへのジアゾ基の導入がワンポットで行えることを見出した。このことにより、触媒的不斉分子内シクロプロパン化(CAIMCP)の基質(2)を(1)から77%で得た。また、CAIMCPおよび生成したシクロプロパンのシアン化ナトリウムとの反応はワンポットで行えることを見出し、(2)から所望のニトリルを81%で得た。以上の反応集積化によりコチレニンAのA環の合成を4工程で達成できた。パラジウムを用いた8員炭素環形成の触媒化にも成功した。ブルセアンチンの不斉全合成においては、ベンジル位に三級水酸基とスチリル基を有するp-クレゾール誘導体の酸化的脱芳香族化を行うと、スチリル基がアキシャル位メチル基との1,3-ジアキシャル反発に抗して効率的に1,2-転位し、スチリル基の結合する全炭素四級不斉中心を構築できた。本転位反応を適用する基質はトランス縮環したオクタヒドロフェナントレン骨格をもつ必要があるが、パラジウム触媒によるシリルエノールエーテルの分子内アリール化およびヘック反応がトランス縮環したオクタヒドロフェナントレン誘導体を立体選択的に与えることを見出した。ケラマフィジンBの不斉全合成においては、短寿命活性種を活用するフロー合成によるα-ジアゾ-β-オキソイミドの直截的合成法の確立に成功した。アチサン型ジテルペンの合成研究においては、アミノチオアミドを有機不斉触媒とするホルミルニトロアルケンの分子内マイケル反応が全炭素四級不斉中心の形成を伴って高エナンチオかつ高立体選択的に生成物を与えることを見出した。生成物から調製した化合物の酸化的脱芳香族化反応ー[4+2]環化反応によりアチサン型ジテルペンの炭素骨格を立体選択的に構築できた。コチレニンAの不斉全合成においては、各フラグメントの合成ルートを確立し、反応集積化による合成効率化も達成した。合成したフラグメントの結合による収束的合成により、アグリコン部分の量的供給は行える状況になっている。調製した固定化不斉触媒を用いたCAIMPは溶液系における結果を再現できたが、反応速度が遅いためフロー反応への移行は難しいことが分かった。そこで、フロー反応へ展開でき、A環のより効率的な合成に繋がる触媒的不斉向山ーマイケル反応の開発を検討中である。C環の合成に関しては、アシルラジカル環化の収率向上が難しいことが分かったため、パラジウム触媒を用いた新規環化反応を検討中である。ブルセアンチンの不斉全合成においてはAu(I)による連続環化反応を経由する骨格形成は、二つ目の全炭素四級不斉中心の構築が難しいことが分かった。スチリル基の1,2-転位による全炭素四級不斉中心の構築はその問題を解決するブレークするといえる。パラジウム触媒によるシリルエノールエーテルの分子内アリール化およびヘック反応の光学活性な基質の合成を検討している。ケラマフィジンBの不斉全合成においては、分子内ディールスーアルダー反応を行うための基質であるα-アルキリデン-β-オキソイミドの合成を検討中である。各種カップリング反応を用いた合成においては除去できない不純物の混入が避けられないため、スルホンを用いた合成法を検討中である。アチサン型ジテルペンの合成研究においては、不斉有機触媒を用いるホルミルニトロアルケンの分子内マイケル反応が連続する三級不斉中心の構築にも有効であることを見出したので、パラジウム触媒反応によるトランス縮環構造構築法と組み合わせることにより、得られた生成物からアチサン骨格構築への展開を検討している。コチレニンAの不斉全合成においては、触媒的不斉向山ーマイケル反応を開発し、それを活用するA環のより効率的な合成を目指す。向山ーマイケル反応においては、反応点と用いる不斉ルイス酸の距離が離れているので、反応を高エナンチオ、高立体選択的にするには不斉ルイス酸の設計が鍵である。当研究室で開発した触媒的不斉野崎ー桧山反応に有効なカルバゾールリガンドは、各種金属と錯体を形成する。そのエクアトリアル位に空きの配座をもつ錯体は、分子モデリングの結果、向山ーマイケル反応の不斉触媒として有効と予想されたので、検討する。C環の合成に関しては、パラジウム触媒を用いたチオエステルの新規環化反応を検討する。予備的な知見として、アルキルパラジウムが生成する反応において、還元的脱離による炭素ー硫黄結合の生成を確認しているので、その知見を活かして検討を進める。ブルセアンチンの不斉全合成においては、見出したパラジウム触媒によるシリルエノールエーテルのトランス選択的分子内アリール化およびヘック反応の基質適用範囲を探る。具体的にはジメチル基の代わりにケタール基を導入した基質の反応を検討する。光学活性な基質の合成は、触媒的不斉野崎ー桧山反応を活用する。スチリル基はヒドロキシメチル基に変換可能であるため、見出した1,2-転位を起点とするブルセアンチンの不斉全合成を目指す。ケラマフィジンBの不斉全合成においては、メチルフェニルスルホンのカップリングとフロー合成を活用してα-アルキリデン-β-オキソイミドの合成を行い、分子内ディールスーアルダー反応を検討する。

アチサン型ジテルペンの合成研究においては、生体機能中分子の構造多様性に対応するために、別ルートとして、触媒的不斉野崎ー桧山反応を活用して得た化合物に全炭素四級不斉中心を立体選択的に導入した後、立体選択的[4+2]付加環化によるアチサン骨格の構築を検討する。cotylenine Aは3環式炭素骨格に糖が結合している構造をもつため、3つのフラグメントに分けてそれぞれを合成し、組み上げる収束的合成を検討した。3つのうち2つのフラグメントは我々が開発した触媒的不斉分子内シクロプロパン化(CAIMCP)により合成し、内本カップリングによる結合、続くBurgess試薬による立体選択的脱水、Wittig反応によるエキソメチレン生成、四酸化オスミウムによる立体選択的ジヒドロキシル化、Meerwein試薬による一級水酸基のモノメチル化、脱保護、ジオールの酸化によりピナコールカップリングの基質を得た。現在、ピナコールカップリングの検討中である。抗がん剤候補化合物bruceantinの主炭素骨格と同数の炭素原子をもつエンインの遷移金属触媒による立体選択的連続環化を検討し、Au(I)を用いる環化により所望の立体配置を有する三環式骨格の構築に成功した。基質にはgem-ジニトリルの構造が不可欠で、無置換の場合は環化せず、gem-ジスルホンの場合は7-endo環化が優先し、gem-ジエステルの場合は環化体は得られるものの、7-endo環化がかなり進行することが分かった。連続環化の不斉触媒化も検討した。フロー合成に向けた不斉触媒の固定化を念頭に置き、キラルなNHC配位子の設計を行った。設計・合成したキラルなNHC配位子Aを用いた連続環化は、目的生成物を98%、48% eeで与えた。別のキラルなNHC配位子Bも合成に成功し、モデルのエンイン環化において目的生成物を77%、89% eeで得ることに成功したので、bruceantin骨格の不斉構築への適用を検討中である。keramaphidin Bの効率的不斉合成のためのフロー合成について、京大院工の永木博士と共同研究を行った。その結果、バッチ法では収率5%に満たなかった反応がフロー法では60%以上になることを見出した。2015年度研究開始時に立案した研究計画は順調に進展しており、2015年度の研究目的は概ね達成されている。国際的ジャーナル誌に研究成果を報告し、今後も投稿予定である。学会での発表も行っている。コチレニンAのA環フラグメント合成への活用を目指し、α-アルキリデン-β-ケトホスホネートの触媒的不斉向山-マイケル反応、α-ジアゾ-α-シリルアセテートの触媒的不斉分子内シクロプロパン化を開発した。C環フラグメントの合成はα-ジアゾ-β-ケトエステルの触媒的不斉分子内シクロプロパン化(CAIMCP)により工程数を減らすことに成功した。また、エポキシアルデヒドとグルコース由来のヒドロキシケトンのカップリングによりコチレニンAの糖部分の骨格構築に成功し、末端エポキシドの構築を検討中である。フラグメントのフロー合成に向けて固定化触媒を用いたα-ジアゾ-β-ケトスルホンのCAIMCPを検討し、96%で84% eeの生成物を得た。
新規開業企業の将来性と金融機関の目利き能力に関する実証分析

本研究の目的は、将来性の高い新規開業企業の金融円滑化を図り、起業を促進するための学術的知見を得ることである。先行研究では、金融機関からの融資が、起業の促進にとって重要であることが示されている。しかし、新規開業企業への融資においては、判断基準や決定のプロセスも含めて、多くの点が解明されていない。このような背景から、本研究では、どのような金融機関が(1)将来有望な新規開業企業を見抜くことができるのか、(2)どのような方法で有望な企業を見抜いているのか、(3)金融規制下においても積極的に融資を行うのか、の3点を明らかにすることを目的とした実証分析を行う。
診断/制御と分取デバイスとしての細胞マイクロアレイの開発

サイズやパターンを制御したガラススポットに,温度で細胞接着・剥離を制御する素材と周囲を細胞非接着素材としたマイクロアレイを調製した.接着細胞の90%以上が温度刺激で回収できた.また,スポット上に抗体結合部位を修飾し,細胞特異的な抗体で目的細胞を選択固定化し,開発装置を用いて高速診断を可能とした. 0.001%のヒト人工染色体(HAC)含微小核細胞の受容細胞への融合を,最大0.1%まで効率化した.細胞マイクロアレイと装置で,診断/制御と分取用デバイスとして実用化可能であることを示した.サイズやパターンを制御したガラススポットに,温度で細胞接着・剥離を制御する素材と周囲を細胞非接着素材としたマイクロアレイを調製した.接着細胞の90%以上が温度刺激で回収できた.また,スポット上に抗体結合部位を修飾し,細胞特異的な抗体で目的細胞を選択固定化し,開発装置を用いて高速診断を可能とした. 0.001%のヒト人工染色体(HAC)含微小核細胞の受容細胞への融合を,最大0.1%まで効率化した.細胞マイクロアレイと装置で,診断/制御と分取用デバイスとして実用化可能であることを示した.個細胞レベルの機能診断と特定の細胞を選択的に回収可能な新規な細胞アレイの開発を行った.1.上記目的から,細胞播種のみで個細胞を簡便に接着・配列させる基板として,ガラス基板上に細胞サイズの円形の金スポットを等間隔で配置した細胞マイクロアレイを調製した.例えば,HeLa細胞であれば,大きさ(50μm),ピッチ(150μm)等を最適化する必要があることを認めた.2.温度応答性ポリマー(PNiPAAm)および細胞非接着領域として細胞非接着性のリン脂質類似ポリマー(PMPC)を高密度にグラフトして,それぞれの性能を高めた.すなわち,重合開始剤を金およびガラス表面のそれぞれに固体化し,表面グラフト重合する方法を新規に開発した.3.接着した細胞を選択的に剥離・回収するために,金スポットを局所的に加熱できるステージおよびレーザー光照射して細胞死を誘導して目的外の細胞を除くためのレーザー照射システムを構築した.4.細胞の温度刺激による剥離性能を向上させるため,PNiPAAm鎖にPMPC鎖を約20%共存させると,細胞の剥離率がほぼ100%になった.5.細胞アレイの表面への固定化によって,細胞膜表面の特異的抗原の認識により,抗原特異的に個細胞を接着させる素材を開発した.すなわち,抗原に対する抗体を固定化するスクシンイミド反応部位をもつPMPC共重合体と本素材の金あるいはガラス面への固定化法を開発した.PMPC共重合体はPMPCのみには吸着しなかった抗体モデルを効率的に固定化できた.個細胞レベルの機能診断と特定の細胞を選択的に回収可能な新規な細胞アレイの開発を行った1.平成21年度の成果を踏まえて,個細胞の固定化をさらに容易にし,光を透すため細胞観察が可能となる凹型ガラススポットをもつ細胞アレイに改良した.ピッチサイズ100150μmで,スポット径3050μmで,HeLa細胞やHL60細胞を固定化した2.細胞診断のため,抗体染色法でHL60生細胞を標識して診断光学データ検出をCCD画像光検出や光電子増倍管を用いて検出した3.細胞アレイにて選択的に不用な細胞を除く技術として,固定化HL60にNd-YAG (532nm)パルスレーザーを照射して,細胞毎に細胞死を誘導することが可能となった.また,連続的に診断・光照射する装置および関連ソフトウエアを開発した4.目的細胞にあわせて細胞を回収するオーダーメードな細胞アレイ修飾素材とするため,回収をガラス面および金面に細胞の接着・剥離相となる温度応答性ポリマー(PNiPAAm)あるいは細胞非接着相となるリン脂質類似ポリマーを固定化する表面性状を精密化する新法を開発した.すなわち,それぞれの表面のみに反応する素材を用いて重合開始種を用いた表面開始重合によって高密度ポリマーブラシの固定化が可能となった.PNiPAAm固定化ガラス表面に37°Cの培養温度で接着したHL60細胞は,25°Cに培養温度を低下させると8595%の接着HL60細胞が剥離した5.有用細胞の回収のための細胞選択的固定化技術を深化させた.すなわち,細胞膜表面の特異的抗原の認識により,抗原特異的に個細胞を接着させる素材すなわち,抗原に対する抗体を固定化するスクシンイミド反応部位をもつPMPC重合体を用いて,マウスiPS細胞あるいはHL60細胞を選択的に固定化する技術を開発した個細胞レベルの機能診断と効率的遺伝子導入等と特定細胞の選択的に回収可能な新規な細胞アレイの開発を行った。1.マイクロアレイに個細胞を固定化する機能性ポリマー素材と固定化技術の開発最適化したガラス上に金層パターン化の細胞アレイを用いて、診断および細胞分取のため個数個の細胞固定化を行った。生体適合性リン脂質ポリマー(PMPC)セグメント中に細胞特異的な抗体反応部位となるスクシンイミド基(NAS)導入した化学構造とし、抗体および細胞非侵襲性を担保しうる素材[P(MPC-co-NAS)]を最適な組成(MPC:NAS=8/2モル比)で表面開始重合法によってアレイのガラススポット上に固定化した。また、スポット周辺はPMPCでコーティングしたアレイの製法を確立した。ProteinA/Gを前処理し、例えば、SSEA-4抗体のFc部を足場した配向固定化によってiPS細胞を播種によって個数個固定化する技術とした。固定化数/スポットはスボットサイズの減少によって調整可能とした。