hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MRI画像上の腰部脊柱管狭窄有所見者の予後とその予測因子：住民コホートの追跡（国際共同研究強化）

申請者は、2008年和歌山において変性脊椎疾患の疫学的実態を解明するために立ち上げたThe Wakayama Spine Studyのデータ(患者の基礎データ、エックス線・MRIの画像データ)を渡航の際に持って来た。申請者の渡航先であるサザンプトン大学ライフコースMRC疫学ユニットはいくつもの疫学コホートを持ち、疫学研究のスペシャリストが多く在籍する。彼らの協力を得て脊椎疾患のリスクファクターの解明を行っている。申請者は過去に腰部脊柱管狭窄症の有病率(OAC, 2012)、また画像と症状(OAC, 2013)と関係、また腰椎すべりと症状の関係(SPINE, 2016)について報告して来た。当ユニットでは、MRI上の腰部脊柱管狭窄とエックス線上の腰椎すべり・変性腰椎症に対するリスクファクターの解明を行った。またThe Wakayama Spine Studyは10年にもわたる追跡コホートであり、各疾患の自然経過を解明することも責務である。このため各画像を読影することも必須であるが、専門医とは言え個人が読影することはバイアスの危険性の可能性が高い。この問題を解決すべく申請者はオックスフォード大学とコラボレーションを行い彼らが開発したMRI画像解析装置を使用してわれわれの画像を解読することを考えている。現在申請者の読影と彼らの読影との信頼性について、また彼らの装置が申請者の読影を学習し、その信頼性を確かめる作業を行っている。この問題を解決すべく申請者はオックスフォード大学とコラボレーションを行い彼らが開発したMRI画像解析装置を使用してわれわれの画像を解読する予定である。すでに彼らの装置で第一回Wakayama Spine Studyのデータを用い申請者の読影を学習し、その信頼性を確かめる作業を行っている。その結果、一致率が66.6%、Lin's Correlation Coefficientは0.73であった。引き続き脊椎疾患のリスクファクターの解明を行っていく。また変性脊椎と症状(腰痛、神経下肢症状)、またQOLとの関係について明らかにしていく予定である。またオックスフォードとのコラボレーションにおいてはまずはMRI上の脊柱管狭窄の読影を行っていくが、今後は椎間板変性・高さ、終板の輝度変化、シュモール結節についても同様に装置での読影を行っていく予定である。内定年度:2015今回の申請者が、Cyrus Cooper教授が主催する英国にてOA・骨粗鬆症をターゲットにした長期縦断コホート研究であるHertfordshire Cohortstudyに参加することで、初めて本教室とSouthampton Universityとの間に研究上の連携がなされる。The Wakayama Spine Studyは2008年に開始された一般高齢者を対象とした脊椎疾患における縦断研究である。申請者はこれまで腰部脊柱管狭窄症に関する疫学データを明らかにしてきたが、本教室では頸髄症・椎間板変性・びまん性骨増殖症についての調査も同時に行っている。2015年10月から2016年12月まで行った第3回Wakayamastudyでは合計1884人(日高川832人、太地1052人)に対しC2/3-L5/S1までの脊椎MRI撮影を行った。(移動式MRI,Achieva1.5T, Plilips)また同時に質問、診察を行った。申請者は、2016年8月にサウザンプトン大学においてCooper教授と研究内容をdiscussionした。Cooper教授のユニットは疫学に関しOccupation, OA, Osteoprosisなどいくつかの部門にわかれ各スペシャリストが在籍する。現在われわれが所有するデータについても彼らの観点からアイデアを得て論文執筆を行う予定である。また腰椎すべりに関しては彼らの腰椎レントゲンの読影を行い、日英比較も行う予定である。我々のMRI画像データも渡英時に持っていけるように外付けハードディスクに用意した。現在に至るまで脊椎変性疾患における危険因子・増悪因子、また発症に関与する因子についてはほとんど不明である。もし英国のデータと比較検討を行うことができれば、各疾患において日本人の遺伝的素因や環境因子も明らかにすることができる可能性が高まる。2017年7月からの英国での研究に対し、こちらのデータの読影と整理は予定どおり終えている。なお新たな研究に対する読影についてできるだけ日本にいる間に行う予定である。当ユニットでは、MRI上の腰部脊柱管狭窄とエックス線上の腰椎すべりに対するリスクファクターの解明を行った。これら2つの論文についてはそれぞれSPINEとOccupational Environmental Medicineに投稿中である。

またMRI上の変性腰椎の有病率とその症状の関係についても現在執筆中である。またThe Wakayama Spine Studyは10年にもわたる追跡コホートであり、各疾患の自然経過を解明することも責務である。このため各画像を読影することも必須であるが、専門医とは言え個人が読影することはバイアスの危険性の可能性が高い。この問題を解決すべく申請者はオックスフォード大学とコラボレーションを行い彼らが開発したMRI画像解析装置を使用してわれわれの画像を解読することを考えている。現在申請者の読影と彼らの読影との信頼性について、また彼らの装置が申請者の読影を学習し、その信頼性を確かめる作業を行っている。申請者は当ユニットの疫学専門家の協力を得て、MRI上の腰部脊柱管狭窄とエックス線上の腰椎すべりに対するリスクファクターの解明を行った。これら2つの論文についてはそれぞれSPINEとOccupational Environmental Medicineにすでに投稿中である。この問題を解決すべく申請者はオックスフォード大学とコラボレーションを行い彼らが開発したMRI画像解析装置を使用してわれわれの画像を解読する予定である。すでに彼らの装置で第一回Wakayama Spine Studyのデータを用い申請者の読影を学習し、その信頼性を確かめる作業を行っている。申請者は、2008年和歌山において変性脊椎疾患の疫学的実態を解明するために立ち上げたThe Wakayama Spine Studyのデータ(患者の基礎データ、エックス線・MRIの画像データ)を渡航の際に持って来た。申請者の渡航先であるサザンプトン大学ライフコースMRC疫学ユニットはいくつもの疫学コホートを持ち、疫学研究のスペシャリストが多く在籍する。彼らの協力を得て脊椎疾患のリスクファクターの解明を行っている。申請者は過去に腰部脊柱管狭窄症の有病率(OAC, 2012)、また画像と症状(OAC, 2013)と関係、また腰椎すべりと症状の関係(SPINE, 2016)について報告して来た。当ユニットでは、MRI上の腰部脊柱管狭窄とエックス線上の腰椎すべり・変性腰椎症に対するリスクファクターの解明を行った。
ミリ波無線LAN基地局アレーアンテナ用広帯域素子アンテナに関する研究

ブロードバンドな無線通信を実現することをねらいとして,近年は無線システムで用いられる周波数帯は次第に高くなる傾向にあり,30GHz以上の高周波であるミリ波帯を用いる移動通信システムも提案されている.そのシステムの一つとしてミリ波無線LANがあり,アドホックネットワークにおける柔軟かつ広帯域な通信を実現するシステムとして期待されている.ここでは,ミリ波用素子アンテナとして誘電体共振器アンテナ(DRA)を取り上げ,以下のことを目的として研究を行った.1.DRAのミリ波帯での放射特性の解明,2.ミリ波LAN用素子アンテナとして用いるためのDRAの特性評価,3.4素子DRAアレーアンテナの実現とその評価.これらの目的のうち,1については平成15年度に実施し,理論検討,数値解析によりDRA単体での放射特性について研究を行った.平成16年度では上記目的の2および3について検討した.2については1で行った数値解析をさらに進め,DRAと評価基板をモデル化し,その放射特性について解析を行った.また実際に30GHz帯のミリ波DRAと評価基板を試作し,インピーダンス特性の評価を行った.その結果,数値解析と試作実験での結果はほぼ一致したものの,DRAと評価基板との間の微小間隙や製作精度が特性に影響を及ぼし問題となることがわかった.3については4素子DRAのアレー化について検討を行い,評価基板の作成が困難なことからアレーアンテナの実現は至らなかったものの,アンテナモデルの構想までは完了した.広帯域通信を行うために,無線システムで用いられる周波数帯は次第に高くなる傾向にあり,30GHz以上の高周波であるミリ波帯を用いる移動通信システムも提案されている.そのシステムの一つとしてミリ波無線LANがあり,未活用周波数帯であるミリ波帯の利用促進の一つとして有望視されている.ここでは,ミリ波用素子アンテナとして誘電体共振器アンテナ(DRA)を取り上げ,以下のことを目的として研究を行っている.1.DRAのミリ波帯での放射特性の解明,2.ミリ波LAN用素子アンテナとして用いるためのDRAの特性評価,3.4素子DRAアレーアンテナの実現とその評価.これらのうち、平成15年度の目標は上記1と2の遂行であった.実績としては,理論検討と電磁界数値解析手法を用いた誘電体内部および外部の数値解析を行い,放射に有効な電磁界成分の解析とその励振方法について検討を行った.具体的には,DRAの励振素子としてプローブ励振,スロット励振および折り返しスロット励振について検討し,インピーダンス特性と放射パターンの広帯域化について解析した.結果としてはVSWRが2以下での比帯域幅が計算値で21%,モデル実験で28%となり,その帯域内で放射パターンの変化のない広帯域な特性が得られた.上記目標の2については,DRAを用いてアレーアンテナを構成したときの,放射パターン,アクティブインピーダンス,素子間相互結合について研究しており,進捗としては素子アンテナの放射パターンの解析結果より広角ビーム(半値角130度以上)が得られている.アクティブインピーダンス,素子間相互結合に関しては今後の課題であるが,16年度に研究を進める.平成16年度の予定は上記目標の2の継続研究と,3についての遂行である.ブロードバンドな無線通信を実現することをねらいとして,近年は無線システムで用いられる周波数帯は次第に高くなる傾向にあり,30GHz以上の高周波であるミリ波帯を用いる移動通信システムも提案されている.そのシステムの一つとしてミリ波無線LANがあり,アドホックネットワークにおける柔軟かつ広帯域な通信を実現するシステムとして期待されている.ここでは,ミリ波用素子アンテナとして誘電体共振器アンテナ(DRA)を取り上げ,以下のことを目的として研究を行った.1.DRAのミリ波帯での放射特性の解明,2.ミリ波LAN用素子アンテナとして用いるためのDRAの特性評価,3.4素子DRAアレーアンテナの実現とその評価.これらの目的のうち,1については平成15年度に実施し,理論検討,数値解析によりDRA単体での放射特性について研究を行った.平成16年度では上記目的の2および3について検討した.2については1で行った数値解析をさらに進め,DRAと評価基板をモデル化し,その放射特性について解析を行った.また実際に30GHz帯のミリ波DRAと評価基板を試作し,インピーダンス特性の評価を行った.その結果,数値解析と試作実験での結果はほぼ一致したものの,DRAと評価基板との間の微小間隙や製作精度が特性に影響を及ぼし問題となることがわかった.3については4素子DRAのアレー化について検討を行い,評価基板の作成が困難なことからアレーアンテナの実現は至らなかったものの,アンテナモデルの構想までは完了した.
殷周青銅器銘文の字体と製作法に関する研究

最終年度は、次のような調査・検討を行った。(1)銘文レプリカの観察:第12年度に採取した銘文レプリカの観察を進めた。観察には学習院大学東洋文化研究所に設置した実体顕微鏡を用いた。その成果は、2019年度中に論文として投稿する予定である。(2)青銅器銘文の実見調査:出光美術館(東京)・黒川古文化研究所(兵庫)・中央研究院歴史語言研究所(台湾)・中国社会科学院安陽工作隊(中国)・Museum of Far Eastern Antiquities(スウェーデン)において、殷・西周青銅器銘文の実見調査を行い、観察データを作成した。また2018年度は、Museum of Far Eastern Antiquitiesにおいて、殷代鋳型約200点の実見調査を行う機会を得ることができ、初歩的な観察記録を作成した。鋳型観察からの製作技法の復元は、今後の課題である。(3)鋳型製作・銘文鋳造実験の実施:(1)(2)で得られた製作痕跡に基づき、銘文鋳型の製作実験、またその鋳造を富山大学芸術文化学部にて行った(2018年5、11月)。その成果の一部は、すでに鈴木・三船2018として学会報告した。本研究では、青銅器銘文の製作技法研究に対し、新たにレプリカ法(銘文レプリカの採取と実体顕微鏡観察)を取り入れることで、青銅器上に残る鋳型製作時の痕跡を、三次元で微細観察することができた。その結果、殷後期には、器物の器種・用途ごとに先端形状の異なる施銘具を使い分けて文字を陰刻していたが、殷末期西周期にかけては、銘文が長文化するのに伴い、いくつかの異なる施銘技法が併用されるようになった可能性の高いことが分かった。本研究は、古代中国の殷周青銅器銘文(金文)を検討材料として、これを当時製作されたモノのひとつとして捉え、その字体・字形および製作技術の差異に基づく系統分析から、殷周時代における文字製作のあり方を再考するものである。今年度は、次の検討を行った。(1)青銅器物へのレプリカ法導入の方法についての基礎的検討:青銅器を用いてシリコン樹脂製レプリカを作成する際の作成手順や用いるべきシリコンの種類、製作痕跡の見え方について、基礎的実験を行い、本研究でのレプリカ法およびその観察法について、本研究なりの方針を定めた(2016年8月、台湾中央研究院地球科学研究所にて実施)。本検討内容については、今年度中に国内学会で報告済であり、現在論文を執筆中、次年度に国内の学術誌に投稿する予定である。(2)レプリカ採取とその観察:京都泉屋博古館にて、殷代を中心とした青銅爵・角8点分の銘文の実物観察・写真撮影・レプリカの作成を行った(2016年7月・9月・12月の3回に分け、京都泉屋博古館にて実施)。また、顕微鏡観察を行い、レプリカ上に残された製作痕跡に基づき、爵・角銘文の分類を行った(2016年8月・2017年1月の2回に分け、台湾中央研究院地球科学研究所にて実施)。(3)原型製作実験の試み:(2)で見られた製作痕跡に基づき、原型製作に関する基礎的実験を、常温個体油脂などを用いて行った(2017年3月、富山大学芸術文化学部にて実施)。本検討内容については、後述する次年度の再現実験の結果と併せて、次年度に学会報告および論文執筆を行う予定である。本年度は、本研究計画の初年度として、まずは青銅器物にレプリカ法を用いる際の方法論について検討した。レプリカ採取対象は、当初の予定どおり、京都泉屋博古館にて行った。作成したレプリカの顕微鏡観察については、研究計画からは変更があり、台湾中央研究院で行うこととなった。しかし、研究の進捗具合としては、とくに問題はない。1年間で作成・観察できた銘文レプリカは、青銅爵・角8点のみである。数量が限られる代わりに、レプリカ作成法・観察法に関する検討を時間をかけて行うことができ、また1点ごとの観察内容も丁寧に行うことができた。また、レプリカ観察から得られた製作痕跡に関する情報に基づき、銘文鋳造時の原型製作法についてのいくつかの手がかりをすでに得ることができ、1年目の段階で、原型の試作実験にまで至ることができた。なお、再現実験については、当初の予定から変更があり、富山大学芸術文化学部にて行うこととなった。全体的に見て、当初の研究計画より慎重な研究手順となっており、レプリカ作成・観察ともに、数はこなしてはいないものの、銘文製作法に関する基礎情報を着実に積み上げつつある。そのため、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。第2年度は、次のような検討・研究成果があった。(1)レプリカ採取とその観察:京都泉屋博古館、東京大学駒場美術博物館にて殷後期青銅器銘文及び一部の西周青銅器銘文のレプリカ採取を行った。レプリカの顕微鏡観察は、昨年度と同じく、台湾中央研究院地球科学研究所で行った(2017年79月)。

また、上記のレプリカ採取時に実物観察・観察メモの作成を行ったほか、出光美術館(東京)・中央研究院歴史語言研究所(台湾)等、国内外の美術館・博物館所蔵殷代青銅器を中心に、銘文の実物観察、観察データの作成を行った。これらの研究成果は、平成30年度に学会報告を行い(エントリー済)、論文を執筆する予定である。(2)3D技術を用いた銘文製作研究への展開:上記のレプリカ法は、遺物上に残された、文字鋳型の製作痕跡を読み取る際、万能というわけではない。モノとしての立体形状をリアルに再現する一方、物理的な切断しかできないという欠点を補うため、3Dデジタル技術を導入することを試み、現在、別途外部資金を獲得して、3D技術による銘文製作法研究を展開中である。(3)鋳型製作実験:(1)(2)で得られた製作痕跡に基づき、銘文原型・鋳型の製作実験を富山大学芸術文化学部にて行った(2017年6月、7月)。研究成果の一部は、鈴木・三船2017として学会報告済である。(4)紙媒体資料の整理:『商周青銅器銘文曁図像集成』(全35冊)を購入した。当該図録に掲載された拓本資料に基づき、殷後期の図象銘・成文銘の字体に関するデータを整理中である。現在、泉屋博古館での銘文レプリカの採取は、殷後期青銅器銘文をすべて終了し、西周青銅器に入っている。すでに西周時代までの大まかな流れはつかみつつ、また新たな研究手法として3Dデータ分析へ展開している。最終年度は、次のような調査・検討を行った。(1)銘文レプリカの観察:第12年度に採取した銘文レプリカの観察を進めた。観察には学習院大学東洋文化研究所に設置した実体顕微鏡を用いた。その成果は、2019年度中に論文として投稿する予定である。(2)青銅器銘文の実見調査:出光美術館(東京)・黒川古文化研究所(兵庫)・中央研究院歴史語言研究所(台湾)・中国社会科学院安陽工作隊(中国)・Museum of Far Eastern Antiquities(スウェーデン)において、殷・西周青銅器銘文の実見調査を行い、観察データを作成した。また2018年度は、Museum of Far Eastern Antiquitiesにおいて、殷代鋳型約200点の実見調査を行う機会を得ることができ、初歩的な観察記録を作成した。鋳型観察からの製作技法の復元は、今後の課題である。(3)鋳型製作・銘文鋳造実験の実施:(1)(2)で得られた製作痕跡に基づき、銘文鋳型の製作実験、またその鋳造を富山大学芸術文化学部にて行った(2018年5、11月)。その成果の一部は、すでに鈴木・三船2018として学会報告した。本研究では、青銅器銘文の製作技法研究に対し、新たにレプリカ法(銘文レプリカの採取と実体顕微鏡観察)を取り入れることで、青銅器上に残る鋳型製作時の痕跡を、三次元で微細観察することができた。その結果、殷後期には、器物の器種・用途ごとに先端形状の異なる施銘具を使い分けて文字を陰刻していたが、殷末期西周期にかけては、銘文が長文化するのに伴い、いくつかの異なる施銘技法が併用されるようになった可能性の高いことが分かった。次年度は、次の検討を行う。(1)銘文製作法については、泉屋博古館でのレプリカ採取および中央研究院での顕微鏡観察を進めて行く。今年は2年目なので、殷代青銅器を中心に、20点程度は進めたい。
小児気管支喘息の病態進行に対する好中球の関与に関する研究

気管支喘息の本能が慢性の気道の炎症であるという概念が一般的となり、炎症の主役は好酸球と考えられている。好酸球の役割に関して多くの研究がなされているが、炎症の一翼を担う好中球の役割に関する報告は少ない。気管支喘息の発作が、特異抗原(その患者のアレルギーの原因となっている抗原)の吸入により憎悪することは良く知られている。そこで、特異抗原の、好中球が作る炎症の原因物質の1つである活性酸素(O_2)産生に与える影響を検討したところ、抗原のpriming作用に喘息者と非喘息患者の間に有意な差が認められた。次に好中球が特異抗原と反応するメカニズムについて検討した。好酸球はIgE抗体に対するレセプターがあるのに対し好中球にはIgG抗体に対するFcγレセプターが存在することに注目した。喘息患者血中には抗原特異的IgE抗体と同様に抗原特異的IgG抗体も多く存在した。喘息患者から分離した好中球と抗原を蛍光標識したものを反応させた後、洗浄すると好中球表面に蛍光が観察された。以上のことから、アレルギー性喘息患者の血中には、アレルギーの原因となる抗原に対するIgG抗体が多量に存在し、一部好中球のFcγレセプターと結合している。この状態に抗原が流入すると好中球-抗原特異的IgG抗体-抗原の複合体ができ、好中球がprimingされると考えられた。この好中球に、今回はホルボールエステル(PMA)を用いたが、生体では他のprotein kinase Cを活性化させるサイトカインやbacterial toxinのようなものの刺激が更に加わることにより、活性酵素が大量に産生され、喘息の病態を憎悪させると考えられた。気管支喘息は慢性の気道炎症がその本態であり、主なEffector細胞は、好酸球である。一方、喘息患者の肺洗浄液中には、好酸球以外にも多数の好中球が含まれ、気道へ浸潤した好中球が気管支喘息の病態に何らかの作用をすることが示唆される。しかし、気管支喘息は繰り返す抗原曝露により増悪を繰り返すことが知られているが、好中球が抗原に対してどのような反応をするのかはまだ知られていない。我々は、好中球が原因となる組織障害の機序として、活性酸素の産生に着目して研究を行った。正常児および喘息患児の末梢好中球に喘息の原因である特異抗原を加えた系に、更に、PMAやFMLPで刺激して活性酸素の産生を検討した。その結果、抗原刺激や抗原+FMLPの刺激では活性酸素の産生は起こらなかったが、抗原を加えた後に、PMAで刺線した時、喘息患児のみに活性酸素の産生増大がみられた。この現象は、正常児ではみられず、また、喘息患児でも、原因抗原以外の抗原では見られなかった事から、抗原特異的な反応と考えられたため、このメカニズムについて検討を行った。好中球にはリンパ球のように、遺伝子再構築のようなメカニズムは存在しないため膜表面のFcγレセプターに注目した。これを証明するために、Fcγレセプターと結合する抗原特異的IgG抗体を検出し、このIgG抗体が好中球表面に結合しているかどうかを検討した。その結果、喘息患児血中には抗原特異的IgG抗体が有意に高濃度に存在することが判明した。更に、好中球表面に抗原特異的IgGが結合していることを証明するために、蛍光標識した抗原を患者の好中球と反応させた後、洗浄したところ、正常児の好中球に変化はなく、患児の好中球表面に蛍光が観察された。以上の検討から気管支喘息患児においては、好中球は抗原特異的IgG抗体を介して、抗原によりprimingをうけ、活性酸素を産生し易くなることが判明した。

今後、このprimingを受けた好中球が局所へ浸潤してゆくメカニズムや、生体内でどのような刺激に反応して、活性酸素を産生するかなどについて検討を進めいていく予定である。小児喘息患者の末梢血好中球は、患児の喘息の原因となっている抗原刺激に特異的に反応して、primingをうけることが判明した。その機序として、好中球のFcγレセプターに結合している抗原特異的IgG抗体が存在し、その抗体に抗原が結合することによる好中球の活性化が発生することが示唆された。まず、蛍光標識した抗ヒトIgGで好中球を処理すると、好中球表面に蛍光が観察された。次にこれが特異抗体であることを証明するために、抗原を蛍光標識し、好中球と反応させると好中球表面に蛍光が観察された。従って、喘息患者の好中球は、抗原によりprimingを受け、活性酸素を出し易い状態になっていることが判明し、これに細菌感染など更にもう1段階の刺激が加わることで、活性酸素を放出し、病態悪化に関与することが判明した。
エピクロロヒドリンのキラル資源的確立

我が国において大量合成法の確立されている光学的に純粋なエピクロロヒドリンを多目的キラル合成素子として活用をはかることを目的として本研究を行った.当初の研究計画に沿って実験を行い、アミノ酸,アルカロイド,ポリケタイド,テルペン,およびステロイドなどの生理活性天然物のエナンチオ制御合成を検討した.平成7年から平成9年の間に,カリブ産の海藻から単離された魚の摂食阻害作用物質sporochnolAの合成,Streptomyces violaceus2448STV2の産生する生体過酸化阻害作用を持つcarbazoquinocinsAとD,HMG-C_oA還元酵素阻害剤compatinの活性発現に必須構造単位であるcompactin lactone,活性型ビタミンD calcitriolの鍵合成前駆体であるcalcitriol enyneのエナンチオ制御合成,興味ある生理作用を示すネシン塩基であるdihydroxyheliotridaneの合成,きのこから単離された抗コリンエステラーゼ阻害作用を持つきのこ毒muscarineおよび天然に存在するその立体異性体3種epi-muscarine,allo-muscarine,epiallo-muscarineの合成を達成することが出来た.またこれらのうち絶対配置が不明だったsporochnolAおよびcarbazoquinocinsAとDの絶対配置を出発原料のエピクロロヒドリンと関連させることにより決定することが出来た.キラルなエピクロロヒドリンという炭素化合物としては最小の単位を,多種多様にわたるキラル化合物の構築に最大限に活用し得る基本手法を確立することが出来、本研究の初期の目的を達成することが出来た.研究の目的はキラルなエピクロロヒドリンの実用的な活用法の開拓にある.平成7年度はこの目的に沿い活性型ビタミンDの合成,抗コリンエステラーゼ阻害アルカロイドムスカリンおよびそのジアステレオマ-を得る手法の確立をはかり目的を達成した.すなわち活性型ビタミンDの合成に関してはキラルエピクロロヒドリンの持つ2重のアルキル化能によって2単位の末端アセチレン単位を導入しエピクロロヒドリンの持つキラリティーをアセチレンに由来するオレフィン上に誘起させエピクロロヒドリンのキラリティーにかかわりなく任意のキラリティーをもたらす手法を確立した.これにより活性型ビタミンD,カルシトリオールの合成の鍵部分である2種のA環部の実用的合成法を確立した.一方,ムスカリンにはそれ自身を含め天然には4種のジアステレオマ-が知られているがすべてを統合的に合成する手法はなかった.そこでキラルエピクロロヒドリンをまずO-ベンジルグリシドールに変換し,これに末端アセチレン単位をアセチレン部をZ-およびE-オレフィンに選択的に還元し,これに対してエピクロロヒドリンに由来するキラリティーの反映下のグリコール化を試みた.選択性は認められなかったが,容易に分離出来るジアステレオマ-を生成した.その結果,光学的に純粋な4種の3置換テトラヒドロフラン誘導体がキラルエピクロロヒドリンのそれぞれから得られることになった.これよりムスカリンおよびエピムスカリン,アロムスカリン,エピアロムスカリンの天然型および非天然型対掌体のすべてが得られることになった.我が国において大量合成法の確立されている光学的に純粋なエピクロロヒドリンを多目的キラル合成素子として活用をはかることを目的として本研究を行った.当初の研究計画に沿って実験を行い、アミノ酸,アルカロイド,ポリケタイド,テルペン,およびステロイドなどの生理活性天然物のエナンチオ制御合成を検討した.平成7年から平成9年の間に,カリブ産の海藻から単離された魚の摂食阻害作用物質sporochnolAの合成,Streptomyces violaceus2448STV2の産生する生体過酸化阻害作用を持つcarbazoquinocinsAとD,HMG-C_oA還元酵素阻害剤compatinの活性発現に必須構造単位であるcompactin lactone,活性型ビタミンD calcitriolの鍵合成前駆体であるcalcitriol enyneのエナンチオ制御合成,興味ある生理作用を示すネシン塩基であるdihydroxyheliotridaneの合成,きのこから単離された抗コリンエステラーゼ阻害作用を持つきのこ毒muscarineおよび天然に存在するその立体異性体3種epi-muscarine,allo-muscarine,epiallo-muscarineの合成を達成することが出来た.またこれらのうち絶対配置が不明だったsporochnolAおよびcarbazoquinocinsAとDの絶対配置を出発原料のエピクロロヒドリンと関連させることにより決定することが出来た.キラルなエピクロロヒドリンという炭素化合物としては最小の単位を,多種多様にわたるキラル化合物の構築に最大限に活用し得る基本手法を確立することが出来、本研究の初期の目的を達成することが出来た.研究計画に沿って研究を行い,まず,Streptomyces violaceus 2448-SVT2の産生する生体過酸化阻害作用を持つ2種の絶対配置未知の代謝産物carbazoquinocin Aとcarbazoquinocin Dの合成を検討した.その結果,(S)-エピクロロヒドリンから誘導した成績体がそれぞれ天然物と一致し,最初の合成を達成すると共に天然物の絶対配置を決定することが出来た.ついで,カリブ産海域に育成する海草Sporochnus Bolleanusから単離された魚の摂食阻害作用物質(+)-sporochnol Aの合成を検討した.

その結果,(S)-エピクロロヒドリンから誘導した成績体から非天然型の(-)-sporochnol Aが得られ,これによって天然物の絶対配置を決定することが出来た.現在,(R)-エピクロロヒドリンから天然型(+)-sporochnol Aを合成中である.すなわち,キラルエピクロロヒドリンをまずベンジルアルコールと縮合し,O-ベンジルグリシドールとした後,これを塩基性触媒存在下にアリールアセト-トリルと縮合させ,得られたヒドロキシニトリル体をアルカリ性加水分解反応に付した後に,酸触媒存在下に閉環しα-フェニルγ-ラクトン体とする.これを塩基触媒下にアルキル化するとキラルエピクロロヒドリンに由来するキラリティーを反映するγ-位の立体中心の影響を受けα位の立体化学が決定される.ラクトンカルボニル部およびγ位とδ位の連続する酸素官能基を足場に任意のエナンチオ制御が可能であり天然型および非天然型双方のsporochnol Aの合成を可能にする.今後,本手法の適用により活性型ビタミンDおよび関連化合物のエナンチオ制御下の合成を行う予定である.研究計画に沿って実験を行い,コロステロール生合成阻害物質compactinおよびmevinolinの活性発現必須構造単位であるompactin lactoneのジアステレオ制御合成をまず検討した.(R)-エピクロロヒドリンを出発物質とし,これより(S)-O-ベンジルグリシドールを得た.これに対してプロピオール酸メチルを縮合させた後,リンドラ-還元によってZ-オレフィン部を持つホモアリルアルコールを経てδ位にベンジルオキシ基を持つキラルδ-ラクトン誘導体を得た.δ位の立体化学を反映させて不飽和部をジアステレオ選択的にエポキシ化し,さらに位置選択的ナエポキシ部の還元開裂によって目的とするcompactin lactoneを得た.ついで活性型ビタミンD calcitriolのA環部の合成を検討した.まず(S)-エピクロロヒドリンから(R)-O-ベンジルグリシドールを得,これに対して上と全く同一の変換によってcompactin lactoneの対掌体を合成した.ここでラクトンカルボニル部を還元し,1級アルコール部をフェニルスルフィドとした.さらに1,2-グリコール部をエポキシド化し,これに対してアセチレンを縮合,さらにスルホキシドを経る脱離反応を行い,すでにcalcitriolA環部に誘導出来ることが確立されているenynediolを得ることが出来た.以上,キラルなエピクロロヒドリンを用いることによりコレステロール生合成阻害剤compactinおよびmevinolinの活性必須構造部compactin lactoneならびにカルシウム代謝ホルモンcalcitriolを同一の手法によって得ることの出来る前例のない合成法を確立することが出来た.
消化管上皮組織におけるアポトーシス調節機構の検討

1)ラットを用いたin vitroの系で消化管上皮組織のアポトーシスを検討した。胃上皮組織は他の消化管上皮組織に比べてアポトーシス抵抗性であり、発生過程が進み、消化管上皮の形態形成が進行した時期程、TGF-βファミリーのアポトーシス誘導作用が強い事が観察された。この過程は、HGFやEGF等の存在下で容量依存性に抑制された。2)上皮組織に対する間質組織側からの支持か失われる事で生じるアポトーシス、anoikisについて検討した。腺管分離法を用いてアポトーシスの出現を経時的に観察する事で、anoikisは、消化管の全部域で、腺管の最深部及び表層上皮組織に発生し、短時間で腺管全体に広がって行く事、他の部域に比較して胃上皮組織ではアポトーシスの進行が遅く、anoikis抵抗性である事を見出した。anoikis過程は、ハイドロコーチゾンやNSAIDSにより著明に促進された。3)TGF-βファミリーの増殖因子により誘導されるアポトーシスおよびanoikisの過程は、共に、tyrosine-phosphatase阻害剤であるsodium orthovanadateにより容量依存性に阻害された。現在、Focal adhesion Kinase(FAK)を中心とした蛋白のtyrosineリン酸化、および活性化されるcaspaseの分子種について検討中である。4)胃の発癌過程におけるイニシエーターおよびプロモーターが、上記二種のアポトーシス調節機構に与える影響をMNNG、NaCl投与を行ったラットを用いて検討した。形態学的にPAPG(pepsinogen altered pyloric gland)等が出現し、発癌過程が進行中であるが確実な組織を検討したが、今回の発癌実験系ではアポトーシス調節機構の変化は認められなかった。以上の結果より、消化管上皮組織のアポトーシスは液性増殖因子および細胞外基質の構成成分により消化管の部域および発生成長のステージに特異的に制御されていると考えられた。消化管上皮組織のapoptosisの過程を制御しているFAKをはじめとする蛋白リン酸化による調節機構の存在が示唆された。消化管上皮組織におけるアポトーシス調節機構を検討し、以下の結果を得た。1)独自に確立した胎児ラット消化管上皮組織無血清単独培養法を用いて、TGF-β、アクチビン等、液性因子の効果を検討した。これらの液性増殖因子は容量依存性に消化管各部域の上皮にアポトーシスを生じる事によって増殖を抑制した。観察されたアポトシーシス誘導効果は小腸、大腸上皮で顕著であり、胃上皮紹織では他の部域の上皮に比較して軽度であった。これらの液性因子によるアポトーシス誘導は成体ラット消化管上皮組織でも観察され、胃上皮組織では他の部域に比較してアポトーシス誘導に抵抗する傾向が観察された。2)上皮組織に対する間質組織側からの支持が失われた状態で生じるアポトーシスであるanoikisについて、消化管上皮で検討を行った。腺管分離法を用いて単離した消化管各部域の上皮組織を観察する事で,anoikisが腺管の最深部より発生し、短時間で腺管全体に広がって行く事を確認した。他の部域に比較して胃上皮組織ではanoikis抵抗性の傾向にあった。

3)胃上皮組織においてTGF-β等液性因子により惹起されるアポトーシスおよびanoikisに対する感受性は、胃の発生、成長の過程に伴なう増殖能の低下に伴って逆に高くなる傾向にあると考えられた,4)胃上皮組織の増殖およびアポトーシスに関与する細胞外基質の影響を検討した。成体ラット胃上皮細胞の増殖、アポトーシスは、細胞が接する細胞外基質の成分によって変化を示し、さらに胎児ラットの上皮細胞では細胞外基質に対して成体上皮細胞とは異なる反応が観察された。以上より、消化管上皮組織の増殖、アポトーシスは液性増殖因子および細胞外基質から消化管の部域特異的な制御を受けており、その制御に対する反応性は発生成長のステージによって異なると考えられた。1.前年度に続き、ラットを用いたin vitroの系で検討を行った。TGF-βファミリーにより誘導されるアポトーシスは、Insuline,chlera toxin,HGFやEGF等の存在下で容量依存性に抑制された。胃上皮組織におけるこのanoikisの過程は、ハイドロコーチゾン(HC)やNSAIDSにより著明に促進された。HCは、胃粘膜上皮組織初代培養系を用いた検討において、上皮におけるTGF-βの産生を促進する事から、後者を介して働く事が想定された。TGF-βファミリーの増殖因子により誘導されるアポトーシスおよびanoikisの過程は、共に、tyrosine-phosphatase阻害剤であるsodium orthovanadateにより容量依存性に阻害された。現在、Focal adhesion Kinase(FAK)を中心とした蛋白のtyrosineリン酸化、および活性化されるcaspaseの分子種について検討中である。以上の結果より、消化管上皮組織のアポトーシスは液性増殖因子および細胞外基質の構成成分により消化管の部域および発生成長のステージに特異的に制御されていると考えられた。消化管上皮組織のapoptosisの過程を制御しているFAKをはじめとする蛋白リン酸化による調節機構の存在が示唆された。
原発再稼働をめぐる地域政治過程の比較事例研究

本研究の目的は、1原発再稼働をめぐる「合意」形成の三事例の比較検討により、自治体政治過程研究を発展させることと、2自治体選挙過程の研究を発展させることである。設問は、130キロ圏内自治体における原発再稼働の「合意」形成のあり方に、原発の立地自治体である県(知事)の対応が、いかなる相違をもたらすのか、2その「合意」形成過程が、立地自治体の知事選挙に、いかなる影響をあたえるのか、の二点である。地元紙を中心とした文献調査と関係者へのインタビュー調査を実施し、1原発再稼働過程に共通する局面を類型化、2「合意」形成における共通要素の特定、3知事選挙への影響の確認、4可能な限り一般化を試みる。
高密度天体で現れる特異な形状の原子核の性質とその宇宙物理学への影響の研究

今年度は原子核パスタに関して、前年度に引き続き量子分子動力学法(QMD)を用いて研究を行なった。着手した課題は超新星における球状原子核から棒状原子核への構造相転移のシミュレーション、超新星におけるニュートリノオパシティの計算、中性子星クラスト中での弾性係数の計算の三つである。超新星における重力崩壊の過程において、球状原子核が如何にして棒状へと変化していくか、そもそも本当に球状から棒状へと変化するものなのかという問題は決して自明ではない。この問題を解決するには、シミュレーションが必要であり、申請者は球状原子核のBCC格子を圧縮することによってパスタ相形成の過程を見た。結果として、パスタ相は確かに形成されるものの、その形成過程は従来広く受け入れられていた考えとは異なるものであったことが分かった。また、超新星中においてニュートリノの散乱断面積が如何に変化するかという問題も超新星の理解には重要である。これに関しては非常に膨大な計算データを必要とするため、現在もまだ計算進行中であり、真新しい結果は未だ得られていない。最後に、中性子星クラスト中でのパスタ相の弾性係数は、クラストにおける地震の頻度との関連から重要性が指摘されている。パスタ相はBCC格子とは違って液晶のような性質を持っており、弾性体としての性質がBCC格子のそれとは大きく異なる。この違いはクラストの地震を通じてグリッチや重力波といった観測可能量の違いへと繋かっていくことが期待される。今年度はQMDを用いてパスタ相の弾性係数を求めるところまで到達した。これが前述の観測可能量とどう関連するかを調べるのが現在進行中の研究である。超新星爆発の初期段階である重い星のコアの重力崩壊の過程において、そのコアには非球状原子核(パスタ相)が現れる可能性が高いことが過去から示唆されてきた。本年度は、超新星爆発に繋がる重力崩壊の過程でコアにパスタ相が現れることにより、超新星爆発にどのような影響があるかという問題に関して、ニュートリノの透過率への影響を特に取り上げて研究をおこなった。得られた知見は主に以下の三つである。下記に挙げる項目は世界的にも初めての仕事であり、未だに完全には成功していない超新星爆発の精密なシミュレーションに資するという意味では非常に重要な知見である。1.最も単純な原子核モデルである液滴模型を用いたパスタ相を考えた場合と考えない場合でのニュートリノの透過率の比較により、パスタ相が存在することによって20-30MeV程度のエネルギーを持つ比較的低エネルギーのニュートリノの透過率は著しく上がり、ニュートリノが崩壊中にはコアから抜けやすくなる可能性が高いことを示した。2.次に、温度が上がることによって、基本的にどのような効果があるかを液滴模型の範囲で議論した。それによれば液滴模型の範囲内ではデバイ・ワーラー因子の影響によってニュートリノの透過率は温度の上昇とともに単調に上昇し、これもまたニュートリノを抜けやすくする方向に働くことを示した。3.最後に、核子の他体系を核子の自由度から取り扱う手法である量子分子動力学法(QMD)と呼ばれるシミュレーションを用いてパスタ相を再現し、その結果を用いて密度・温度とともにどのようにニュートリノの透過率が変化するかを見た。それによって、液滴模型で予言されるような温度による単調な変化ではなく、温度変化とともにパスタ相間の相転移が起きることによるニュートリノの透過率の不連続的な変化を予言した。今年度は特に超新星爆発中に現れる特異な形状の原子核(原子核パスタ)について、その相図の不定性の研究脅おこなった。現在地上の実験で分かっている範囲の核力には未知の部分も多く、まだ不定性に満ちている。今年度はその不定性に由来した原子核パスタの相図の不定性に関して調べた。申請者は量子分子動力学法(QMD)と呼ばれる手法を用いて温度ゼロ、および有限温度について核力モデルを変えながらパスタ相の相図を描き、その不定性に関して核力のどの不定性が重要なのかを議論した。結果的には温度ゼロ、有限温度の両者共に、核力の対称エネルギーの密度依存性の不定性がパスタ相の相図の不定性と密接に関係している可能性が高いことが分かった。この研究は、超新星爆発に際してどの程度の質量のパスタ相が現れるかに関わっており、パスタ相を考えることの重要性について示唆を与える。本研究によって、超新星爆発の際にはパスタ相の質量はコアの10%から20%を越えるほどの割合を占めうることが分かり、パスタ相は無視できないほど存在している可能性が高いことが分かった。これは未だに成功を収めていない重力崩壊型超新星爆発のシミュレーションに関して、ニュートリノと物質の相互作用の精密な取り扱いという観点から、超新星爆発の成功のためにはパスタ相は取り込むべき重要な要素である可能性があることを示唆する。地上の実験では到底再現できないような環境をシミュレーションによって再現し、超新星爆発内部の物理現象を理論的見地から理解を進めたと言えよう。

また、超新星中においてニュートリノの散乱断面積が如何に変化するかという問題も超新星の理解には重要である。これに関しては非常に膨大な計算データを必要とするため、現在もまだ計算進行中であり、真新しい結果は未だ得られていない。最後に、中性子星クラスト中でのパスタ相の弾性係数は、クラストにおける地震の頻度との関連から重要性が指摘されている。パスタ相はBCC格子とは違って液晶のような性質を持っており、弾性体としての性質がBCC格子のそれとは大きく異なる。この違いはクラストの地震を通じてグリッチや重力波といった観測可能量の違いへと繋かっていくことが期待される。今年度はQMDを用いてパスタ相の弾性係数を求めるところまで到達した。これが前述の観測可能量とどう関連するかを調べるのが現在進行中の研究である。
形態の3次元高精度デジタル復元システムの開発的研究

損傷、変形を受けた形態の復元は、人類学や考古学などで非常に重要である。しかし、その作業の主体はマニュアルであり、精度の高い修復には多くの時間と長い作業経験が不可欠であった。そのため本研究では計算機内に3次元構築した変形化石を,形態情報に基づいて客観的に修復.復元するシステムを開発した。特に本研究では、頭蓋骨など左右対称の骨について変形形態の復元手法を開発した。左右対称な骨では,正中矢状面内の特徴点は空間の同一平面上に、その他の左右で対になる特徴点は2点を結ぶ線分が正中矢状面と中点で垂直に交わる位置に、必ず存在する。しかし、土圧などにより化石が変形するとそのような幾何学的関係が失われる。このことに着目して客観的な変形復元を行う方法を考案した。具体的には、化石の3次元表面形状データと解剖学的特徴点の座標を取り込み、特徴点の位置を上述の幾何学的制約を満たすように移動させた。そして元座標から修正座標への非線形写像を薄板スプライン関数によって記述し、それを用いて化石の表面形状全体を変換することにより変形の除去を行った。本手法を応用して、中新世化石類人猿プロコンスルの変形頭蓋骨化石の復元を試み,光造形装置により立体モデルとして実空間に取り出した。化石化の過程で形態が受ける変形は,直方体が平行六面体になるような一種な変換ではなく、部位により歪みの大きさや方向が異なる非線形変換である。しかし、本手法によれば、そのような変形を受けている化石でも、その歪みを除去することができ、本手法の有効性を確認した。このように、CT等から得られるデジタル形状情報から仮想空間内で化石や骨の3次元構築を行い、それを計算機により数理的に復元して立体形状を作成するシステムは、生物の形態分析に必要不可欠な技術であり、当該分野の今後の発展に貢献するものとなる。本年度は,X線CTスキャナを用いて修復および評価用デタの修得を行った。まずケニア国立博物館で,申請者を代表とする日本調査隊がケニアで発見した中新世中期大型ヒト上科,ナチョラピテクスの四肢骨と頭蓋骨の化石の連続断層撮影を行った。また比較のため,同時代の類人猿(プロコンスルなど)の頭蓋骨化石の撮影も合わせて行った。これらの形状データが本研究の形状復元対象である。一方,国内では,形態復元の際のリファレンスとして用いる現生霊長類の頭蓋骨や四肢骨の連続断層撮影を行い,修復,復元用データの集積に努めた。これら標本の3次元形態を計算機内で処理するために,本研究では形態のサーフェスを微小三角平面のパッチとして抽出・変換した。このように形状をパッチデータで表現することによって,計算機内で形状を取り扱うことが可能となった。また,計算機内で復元した化石の立体形状を作製するために,3次元形状造型機を導入した。導入した機器は,本来工業部品など人工物の造形を対象としているため,化石形状の造形には当初多くの問題が発生した。しかしそれら問題を解決し,CTで計測した化石形状の実体模型の作成プロトコルを確立した。さらに,形状修復アルゴリズムの構築を開始した。特に本年度は,左右対称性など復元のヒントとなる幾何学的な拘束条件が多い頭骨化石を例に,ソフトウェアの開発を進めた。これはCT画像より再構築した頭骨化石の3次元形状から,形態学的特徴点を取得し,それら条件を満たしかつ変形が最小となるようにそれぞれの座標を移動させ,薄板スプラインを用いて形態全体にりいて補間するものである。次年度はこのようなアルゴリズムをさらに開発し,化石形態の数理的復元手法の確立と復元形態の造形を試みる予定である。

損傷、変形を受けた形態の復元は、人類学や考古学などで非常に重要である。しかし、その作業の主体はマニュアルであり、精度の高い修復には多くの時間と長い作業経験が不可欠であつた。そのため本研究では計算機内に3次元構築した変形化石を,形態情報に基づいて客観的に修復・復元するシステムを開発した。特に本研究では、頭蓋骨など左右対称の骨について変形形態の復元手法を開発した。左右対称な骨では,正中矢状面内の特徴点は空間の同一平面上に、その他の左右で対になる特徴点は2点を結ぶ線分が正中矢状面と中点で垂直に交わる位置に、必ず存在する。しかし、土圧などにより化石が変形するとそのような幾何学的関係が失われる。このことに着目して客観的な変形復元を行う方法を考案した。具体的には、化石の3次元表面形状データと解剖学的特徴点の座標を取り込み、特徴点の位置を上述の幾何学的制約を満たすように移動させた。そして元座標から修正座標への非線形写像を薄板スプライン関数によつて記述し、それを用いて化石の表面形状全体を変換することにより変形の除去を行つた。本手法を応用して、中新世化石類人猿プロコンスルの変形頭蓋骨化石の復元を試み,光造形装置により立体モデルとして実空間に取り出した。化石化の過程で形態が受ける変形は,直方体が平行六面体になるような一種な変換ではなく、部位により歪みの大きさや方向が異なる非線形変換である。しかし、本手法によれば、そのような変形を受けている化石でも、その歪みを除去することができ、本手法の有効性を確認した。このように、CT等から得られるデジタル形状情報から仮想空間内で化石や骨の3次元構築を行い、それを計算機により数理的に復元して立体形状を作成するシステムは、生物の形態分析に必要不可欠な技術であり、当該分野の今後の発展に貢献するものとなる。
第一原理計算に基づいた材料インフォマティクス

第一原理計算に立脚して合理的な材料探索を可能とするために,多数の第一原理計算を多重実行するための技術開発,結晶構造を記述子化する手法開発,ならびにクリギングなどの効率的な探索法を開拓し,一連の材料探索の流れを構築した.具体的には,可視光応答性光触媒として期待される新規スズ化合物発見,元素情報・結晶構造情報に基づいた一般的化合物記述子の開発,ベイズ最適化に基づいた低格子熱伝導材料の発見などの成果が上がった.その結果,新しい材料探索の流れを構築することができたと考えている.[I]多数の第一原理計算を多重実行するための技術開発,[II]結晶構造を記述子化する手法開発,[III]クリギングなどの効率的な探索法の開発・適用を行った.[I]のうち,第一原理計算を誤りなく多重実行するための汎用アルゴリズムとツールの開発と,統計力学処理を正確に行うためのアルゴリズム開発を行った.本研究の目的は,多数の第一原理計算に基づいて材料特性の推定と探索を逐次的に改善するという独創的な手法を開発し,これを具体的な材料系に適用して有用性を実証することである.その対象として,2次電池正極材料を選択し,当初の課題であった材料探索空間の大幅拡張を結晶構造の記述子化により解決し,優れた物性を有する材料の開発を行った.当初2年を要すると見込んでいた,第一原理計算を誤りなく多重実行するための汎用アルゴリズムとツールと,統計力学処理を正確に行うためのアルゴリズム開発に長足の進展があり,実材料探索フェーズへスムーズに移行することができたため.[I]多数の第一原理計算を多重実行するための技術開発,[II]結晶構造を記述子化する手法開発,[III]クリギングなどの効率的な探索法の開発・適用を行った。[I]のうち,第一原理計算を誤りなく多重実行するための汎用アルゴリズムとツールの開発と,統計力学処理を正確に行うためのアルゴリズム開発を行った。本研究の目的は,多数の第一原理計算に基づいて材料特性の推定と探索を逐次的に改善するという独創的な手法を開発し,これを具体的な材料系に適用して有用性を実証することである。その対象として,2次電池正極材料を選択し,当初の課題であった材料探索空間の大幅拡張を結晶構造の記述子化により解決し,優れた物性を有する材料の開発を行った。また,開発した汎用ツールを用いて第一原理計算による材料物性のデータセットの作成を行い,第一原理計算による凝集エネルギーのデータセットを構築した.その後,凝集エネルギーのデータを用いて,化合物を表現する記述子の検討を行った.具体的には,様々な組成や異なる大きさの単位胞の化合物を表現する方法として,化合物を原子の集合として捉え,それぞれの原子の元素情報や配位環境の情報の分布として表現する方法を考案した.分布の類似度を化合物の類似度とみなし,凝集エネルギーについての予測モデルを構築し,記述子の性能を評価した.また,モデル予測誤差だけでなく,ベイズ最適化の効率化に対する記述子の性能についても評価した.その結果,従来の近似的な記述子よりもかなり高精度な予測が可能となることが分かった.当初2年を要すると見込んでいた,第一原理計算を誤りなく多重実行するための汎用アルゴリズムとツール,統計力学処理を正確に行うためのアルゴリズム開発に長足の進展があり,実材料探索フェーズへスムーズに移行することができたため。【I】多数の第一原理計算を多重実行するための技術開発,【II】結晶構造を記述子化する手法開発,【III】クリギングなどの効率的な探索法開発・適用を行った。【I】のうち,第一原理計算を誤りなく多重実行するための汎用アルゴリズムとツールの開発と,統計力学処理を正確に行うためのアルゴリズム開発を行った。また,開発した汎用ツールを用いて第一原理計算による材料物性のデータセットの作成を行い,第一原理計算による凝集エネルギーのデータセットを構築した。その後,凝集エネルギーのデータを用いて,化合物を表現する記述子の検討を行った。具体的には,様々な組成や異なる大きさの単位胞の化合物を実現する方法として,化合物を原子の集合として捉え,それぞれの原子の元素情報や配位環境の分布として表現する方法を考案した。分布の類似度を化合物の類似度とみなし,凝集エネルギーについての予測モデルを構築し,記述子の性能を評価した。また,モデル予想誤差だけでなく,ベイズ最適化の効率化に対する記述子の性能についても評価した。その結果,従来の近似的な記述子よりもかなり高精度な予測が可能となることがわかった。第一原理計算に立脚して合理的な材料探索を可能とするために,多数の第一原理計算を多重実行するための技術開発,結晶構造を記述子化する手法開発,ならびにクリギングなどの効率的な探索法を開拓し,一連の材料探索の流れを構築した.具体的には,可視光応答性光触媒として期待される新規スズ化合物発見,元素情報・結晶構造情報に基づいた一般的化合物記述子の開発,ベイズ最適化に基づいた低格子熱伝導材料の発見などの成果が上がった.その結果,新しい材料探索の流れを構築することができたと考えている.

平成27年度に先んじて着手した2次電池正極材料の理論容量についての成果を受けて,第2ステップとなる平成28年度からは,法則性が未知である固体電解質および熱電変換材料に対し並行してチャレンジを開始する.これまで熱統計力学計算のアルゴリズムを確立させて,具体的な材料特性の推定と探索を行ってきたが,法則性が未知である固体電解質および熱電変換材料に対し並行してチャレンジをする。また,機械学習の手法を使った物理法則の発見を目指すとともに,実験研究者の協力も得て,探索結果の実証を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。材料基礎科学29年度が最終年度であるため、記入しない。