hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高性能並列メタ戦略アルゴリズムの開発

メタ戦略アルゴリズムの性能と計算速度を飛躍的に高めることを目的として研究を実施した.研究のポイントとなるアイデアは,メタ戦略と既存の最適化手法(数理計画・動的計画・分枝限定法)の融合による高性能化と,提案アルゴリズムの高度な並列計算環境における運用である.とくに組合せ最適化問題に対する実用的解法の開発を主眼におき,メタ戦略の高性能化と高速化のそれぞれを実現する手法について,基礎研究を中心に研究を進めてきた.実社会において重要な課題である,図形配置問題,スケジューリング問題,ネットワーク設計最適化問題のそれぞれに対して,高速・高性能なメタ戦略アルゴリズムの開発に成功した.メタ戦略アルゴリズムの性能と計算速度を飛躍的に高めることを目的として研究を実施した.研究のポイントとなるアイデアは,メタ戦略と既存の最適化手法(数理計画・動的計画・分枝限定法)の融合による高性能化と,提案アルゴリズムの高度な並列計算環境における運用である.とくに組合せ最適化問題に対する実用的解法の開発を主眼におき,メタ戦略の高性能化と高速化のそれぞれを実現する手法について,基礎研究を中心に研究を進めてきた.実社会において重要な課題である,図形配置問題,スケジューリング問題,ネットワーク設計最適化問題のそれぞれに対して,高速・高性能なメタ戦略アルゴリズムの開発に成功した.本年度は,高性能並列メタ戦略アルゴリズムの開発へ向けて,複数の組合せ最適化問題に対する効率的なアルゴリズムの開発とその評価を行った.以下,実施した研究について簡単に説明する.グラフ・ネットワーク関連の研究として,1.センサーネットワークを応用とするルーティング問題に対して,ドロネー図を活用したアルゴリズムの提案,2.配送計画問題に関する調査研究,を行い,それぞれ論文にまとめた.切り出し・詰め込み問題に対する研究として,1.長方形の配置可能場所の効率的列挙に関する研究,2.平面走査法と前項の研究の併用による,三次元配置問題に対する効率的なアルゴリズムの開発,を行い提案手法は解析的に,また数値実験に基づく評価を行った.さらに,ある在庫管理問題に対し,分枝限定法を基本とするアルゴリズムの提案を行った.通常,分枝限定法は厳密解法であり,効率的とはいえ計算量は大きい.本研究では,解の厳密性を犠牲にした,分枝限定法を用いたアルゴリズムの提案を行い,アルゴリズムの高速化と解の精度の間のトレードオフについて調査した.以上が代表的な実績であるが,関連する研究として,・スポーツスケジューリング問題に対する近似アルゴリズムの提案・幾何的な点彩色問題に対する,理論的な上界/下界の導出なども行い,それぞれ国際会議において発表した.大規模で難しい組合せ最適化問題に対する実用的なアプローチの1つにメタ戦略がある。本研究は、メタ戦略アルゴリズムの性能と計算速度を飛躍的に高めることを目的として実施している。具体的には、メタ戦略と既存の最適化手法(数理計画・動的計画・分枝限定法)の融合による高性能化を実現し、さらに、融合によって生まれたハイブリッドメタ戦略を、高度な並列計算環境下で効率的に運用する方法を提案する。本年度に実施した具体的な研究内容の概略は次項のとおりである。I)高性能並列メタ戦略アルゴリズムの基礎となるアルゴリズムの設計ならびに解析スポーツスケジューリング問題や図形配置問題に対して効率的アルゴリズムの設計を行った。提案アルゴリズムの評価にあたっては、理論解析を行うとともに、数値実験による検証を行った。これらのアルゴリズムをもとに、より効率的で実用的なアルゴリズムの設計が期待される。II)メタ戦略と既存の最適化手法の融合による高性能化センサネットワークの効率的な設計・運用をモデル化したネットワーク設計問題に対して、数理計画と局所探索を併用したハイブリッドアルゴリズムの提案を行った。数理計画手法として数理計画法やラグランジュ緩和法を用い、これらの手法と局所探索を組み合わせることにより高性能なアルゴリズムの構築に成功した。提案手法を実在するネットワークをもとに作成されたベンチマーク問題などによって評価することで、実用性の検証も行った。本研究は,メタ戦略アルゴリズムの性能と計算速度を飛躍的に高めることを目的として,平成22年度より実施している.研究のポイントとなるアイデアは,メタ戦略と既存の最適化手法(数理計画・動的計画・分枝限定法)の融合による高性能化と提案アルゴリズムの高度な並列計算環境における運用である.とくに組合せ最適化問題に対する実用的解法の開発を主眼におき,メタ戦略の高性能化と高速化のそれぞれを実現する手法について,基礎研究を中心に研究を進めてきた.本研究によって得られた主な研究成果として,以下の3つがある.・配置問題に対するアルゴリズム開発:配置問題とは,入力として与えられた図形の集合を,ある領域にできるだけ密に配置する問題である.本年度は,長方形,多角形,およびレクトリニア図形のそれぞれに対して,高速かつ高性能に動作する実用的解法を設計した.・スポーツスケジューリング問題に対する近似解法設計:移動距離を考慮したリーグ戦スケジュール設計問題に対して,理論的な制度保証をもつ近似アルゴリズムの設計を行った.この研究によって得られた研究成果は,昨年出版された論文に引き続き,今年度は2編の論文として公表した.・ネットワーク設計最適化問題に対する解析とアルゴリズム設計:バッテリー容量を考慮した,効率的なワイヤレスネットワークを設計する問題に対して,問題の複雑さの解析を行った.また,メタ戦略と数理計画手法を組み合わせることによる効率的なアルゴリズムの開発を行った.高性能並列メタ戦略アルゴリズムの提案に向け、その基礎となるアルゴリズムの設計と解析をすすめており、おおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。メタ戦略と既存の最適化手法(数理計画・動的計画・分枝限定法)の融合による高性能化を実現し、さらに、融合によって生まれたハイブリッドメタ戦略を、高度な並列計算環境下で効率的に運用する方法を提案する。
微小循環管理を標的とするショック治療の基礎的研究

各種ショック時の末梢循環を兎耳窓法を用いて観察した。補助薬としてウリナスタチン(UTI)を使用し比較した。アナフィラキシー、敗血症性ショック時に細動脈径、血流速度、血流量は低下したが、UTIの投与で微小循環は保たれた。出血性ショックにおいて輸液蘇生を膠質液と晶質液で比較したところ、膠質液では微小循環が良好に保たれた。微小循環の観点から、アナフィラキシーおよび敗血症時の末梢循環不良の改善にUTIが有利であること、急性出血時に膠質液輸液が有効であることがわかった。【目的】敗血症時にはライソゾーム膜が破壊され、種々の蛋白分解酵素が血中に放出され、循環系の異常だけでなく、組織の微小循環障害ならびに各種代謝異常を伴う全身反応が起こる。微小循環系は体内の物質交換と体液循環の調節を行う重要な場である。微小循環を維持することで、組織の酸素化を保持し臓器障害の進展を阻止することができる。蛋白分解酵素阻害薬であるウリナスタチン(UTI)とフリーラジカルスカベンジャーであるエダラボンを用いて、敗血症時の微小循環への影響を観察した。【方法】対象は耳介に透明窓を装着した家兎を用いた。透明窓を生体顕微鏡下に固定し、血管径20-100μmの細動脈を選び顕微鏡用ビデオカメラで記録、観察した。ペントバルビタールを静注し気管挿管後にイソフルランで麻酔を維持し人工呼吸器で換気した。対象を無作為に対照群と治療群に分けた。敗血症はSigma社製エンドトキシン(E..coli lipopolysaccharide 055:B5;LPS)1mgを20分かけて点滴静注した。治療群ではUTI15万単位、エダラボン30mgをLPS投与後に静注した。【結果】細動脈の血管径はLPS投与前を100%とすると、6時間後に治療群では平均86.5%であったが、対照群では56.7%となり有意に減少した。細動脈の血流速度、血流量も同様の傾向がみられた。平均動脈圧は6時間後に治療群では平均85.2%、対照群では83.8%となり、両群間で有意差はみられなかった。【考察】敗血症性において炎症性サイトカイン発現の鍵となる転写因子NF-κBはSIRSの中心的な役割を果たしている。NF-κBを阻害するUTIとエダラボンは敗血症の微小循環障害に有効であったと考えられる。【結語】UTIとエダラボンの併用療法は敗血症時の微小循環障害を改善させた。【目的】敗血症時の多臓器不全に関して、腎、肝、肺など主要臓器の微小循環についての研究はあるが、末梢循環における直視下の報告は少ない。末梢循環が不良となると代謝性アシドーシスが進行し致死的である。我々はこれまで、兎耳窓法を用いて急性敗血症モデルでの微小循環動態として細動脈の血管径、血流速度、血流量の変化を研究してきた。今回は白血球動態を生体顕微鏡下に観察した。さらに補助薬として、蛋白分解酵素阻害薬であるウリナスタチン(UTI)を使用した場合と比較検討した。【方法】対象は耳介に透明窓を装着した兎を用いた。透明窓を生体顕微鏡下に固定し、血管径20-100μmの細動静脈を選び顕微鏡用ビデオカメラで記録、観察した。白血球動態は細静脈を回転・膠着する白血球数を計測した。対象を無作為に対照群(C群)と敗血症群(L群)、敗血症UTI投与群(LU群)に分けた。敗血症はSigma社製エンドトキシン(E.colilipopolysaccharide055:B5;LPS)1mgを20分かけて点滴静注した。治療群ではUTI15万単位をLPS投与後に静注した。【結果】細動脈径はC群では変化しなかったが、L群ではLPS投与前を100%とすると、血管径は6時間後に55.9%と有意に減少、LU群では平均84.7%とUTI投与で改善した。血流速度、血流量も同様の傾向がみられた。白血球膠着現象はC群ではみられなかったが、L群では多く観察され、LU群では膠着現象は抑制された。【考察】本実験によりUTIが敗血症時の末梢循環不良の改善に有利に作用していることがわかった。白血球の活性化を抑え循環障害が軽減できると考えられる。【結語】
行政ニーズの変化に対応した市町村保健師の家庭訪門活動方法の開発

平成17年度は、専門職としての基盤づくりの時期にある23年の保健師経験をもつ新任期保健師4名へのインタビューを実施し、新任期保健師が家庭訪問活動を含めた個別援助のプロセスにおいて抱えている悩みや困難について調査を実施し、効果的な家庭訪問活動のための課題を検討した。対象保健師の1ヶ月の平均的な家庭訪問件数は、一番多い者で18件、一番少ない者で0件と差が大きくあり、訪問対象者は母子が半数以上を占めていた。3名は職場の上司や指導保健師に家庭訪問の経験を大切にするように助言を受け、意識的に家庭訪問を実施しようとしており、訪問件数が0件であった1名は、職場全体で家庭訪問の実施率が極めて低かった。援助のプロセスにおいて抱える悩みや困難としては、援助を拒否されるなど「援助関係が築けない」ことや、他の機関を紹介することによって対象者との関わりが終了し「その後の姿が描けない」、対象者の抱える問題が複雑で「対象者の全体像が描けない」「どこまで介入していいのか分からない」、対象者のペースにまきこまれ「対象者との距離のとり方が分からない」などがあった。また、対象保健師全員が、保健師個人の力量が結果を大きく左右することへの責任や不安を語っており、経験の少なさゆえの悩みを抱いていた。一方では、上司や先輩保健師への相談やねばり強い関わりによって、うまく援助が行えた経験も積み重ね、家庭訪問の重要性を認識していた。以上の結果より新任期保健師の援助の力量を高めるためには、保健師個々の抱える問題に即した相談や指導などを受けられる職場内のサポート体制や事例検討会の機会が重要であると考えられる。また、児童虐待をはじめ対象者のもつニーズが複雑で多様になってきており、保健師個々が十分に力量を発揮するためには職場内のサポート体制とともに、虐待処遇検討会など地域ケアシステムの機能が必要不可欠であると考えられる。
特異点をもつ曲線・曲面・超曲面の微分幾何学的研究の推進

特異点をもつ曲線・曲面・超曲面の幾何学について,本年度は以下の成果を得た.1.分担者の山田氏,連携研究者の直川氏(広島工大),本田氏(横浜国大)らと昨年度から継続して取り組んできた特異点の等長変形の研究の応用として,連携研究者の佐治氏(神戸大)を加えた共同研究として,空間曲線を与えたとき,その曲線をカスプ辺にもち,同じ第一基本形式をもつ実解析的写像が,一般に4個存在することを示し論文にまとめて投稿した.2.昨年度,分担者の山田氏との共同研究で得た平均曲率一定超曲面の光的点に関する結果について,7月に開催されたブラジルの特異点論の国際研究集会において成果発表を行った.この研究の応用として,分担者の山田氏および赤嶺新太郎氏(名大)との共同研究として,3次元時空の極大曲面についてのCalabiのBernstein型の定理を,曲面が光的点を許容する場合にまで拡張し,論文にまとめて投稿した.この結果について,11月に部分多様体の研究集会において研究発表を行った.3.分担者の山田氏および連携研究者の藤森氏(岡山大),國分氏(東京電機大),川上氏(金沢大),ラスマン氏(神戸大)との共同研究として長らく取り組んでいた3次元de Sitter空間のA型のカテノイドの解析的延長に関する研究に進展があり,論文にまとめた.これはすでに掲載予定である.4.連携研究者の北川氏(宇都宮大)および榎本一之氏(東京理大)と,昨年度から継続して行ってきた3次元球面内のクリフォード・トーラスの剛性に関する共同研究に関するこれまでの成果を論文として投稿した.また,分担者の橋本氏が主催する3月の名城大学における研究集会で,その成果について研究発表を行った.以上の研究の推進と発展をふまえて,研究分担者の間下,橋本,大仁田は研究集会を開催し,本科研費のテーマに関する研究者同士の研究交流を行った.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。特異点をもつ曲線・曲面・超曲面の幾何学について本年度は以下の成果を得た.1.分担者の山田氏および連携研究者の佐治氏,直川氏,本田氏との共同研究で,カスプ辺,ツバメの尾,カスプ状交叉帽子の特異点の付近での誘導計量を特徴づける半定値計量としてKossowski計量を定義した.また,交叉帽子特異点を特徴づける半定値計量としてWhitney計量を定義した.さらに,これらの計量のもとで,コンパクトな2次元多様体に関するガウス・ボンネ型の定理を証明した.2.分担者の山田氏および連携研究者の佐治氏との共同研究で,上記の研究の高次元版として,n-次元多様体のKossowski計量を定義し,この計量が,多様体上に連接接束を誘導することを示した.その帰結として連接接束で,ある種の高次元のガウス・ボンネ型の定理を得ることに成功した.3.分担者の山田氏および連携研究者の直川氏との共同研究で,一般型のカスプ辺の等長変形の自由度に関する研究を行い,与えられた空間曲線が特異点集合となる等長なカスプ辺が合同変換を除いて高々2つであることを示した.また等長変形により,特異点集合を平面曲線にできることを証明した.以上の研究の推進・発展のため,研究代表者および分担者の山田氏,間下氏,橋本氏,大仁田氏,Rossman氏は,いくつかの研究集会を開催し,この研究テーマに関連する研究者同士の研究交流を行った.また,本科研費の研究内容について,研究代表者は2月にフランスの特異点に関する国際研究集会において上記の研究に関する講演を行った.特異点をもつ曲線・曲面・超曲面の幾何学について,本年度は以下の成果を得た.1.分担者の山田氏,連携研究者の國分氏,川上氏,藤森氏,Rossman氏らと,Jorge-Meeks型の空間的極大曲面族がすべて時間的曲面への解析的延長をもち,その延長は,固有埋め込み写像になることを証明した.この研究の発展として,小林曲面と呼ばれる極大曲面のクラスを発見し,その曲面族は時間的曲面への実解析的延長をもち,平面上の零平均曲率のグラフとして表されることの証明に成功した.2つの成果は,現在投稿中である.2.安藤氏(熊本大)と大学院生の藤山氏との共同で,3次元Euclid空間内の正則曲面で,1点のみC^1級で,その点での曲率線の流れの指数が任意の半整数値をとるものを構成した.これは,C^1級の臍点についてのLoewner予想の反例を与える.この成果は,現在投稿中である.3.交叉帽子とよばれる特異点の「内的な特徴づけ」として,昨年度の筆者らの研究でWhitney計量の概念を与えたが,今年度は,分担者の山田氏,連携研究者の本田氏と直川氏との共同研究で実解析的なWhitney計量を与えると,3次元Euclid空間内の交叉帽子が存在し,その第一基本形式が,最初に与えたWhitney計量と同じテイラー展開をもつことを示し,応用として,交叉帽子特異点の可算個の内的不変量の構成を行った.この成果は,現在投稿中である.以上の研究の推進・発展のため,研究代表者および分担者の山田・間下・橋本・大仁田・小池は,研究集会を開催し,このテーマに関連する研究者同士の研究交流を行った.

最初に計画をしていた内容すべてに進展があったわけではないが,特異点の等長変形については,27年度の研究で飛躍的な進展をとげた.また空間的極大曲面における小林曲面と名付けた新しい曲面の族が,その時間的曲面への解析的延長により大域的グラフになる,という画期的な成果をあげることができた.特異点をもつ曲線・曲面・超曲面の幾何学について本年度は以下の成果を得た.1.研究代表者は連携研究者の本田氏・直川氏と,ツバメの尾の等長変形問題に取り組み,Kossowski氏が与えた半正定値計量の退化点のツバメの尾としての等長実現定理を,筆者らが導入した連接接束の概念を用いて別証明を与えることに成功した.現在,これを精密化して,いくつかの新しい応用を与える研究を継続中である.2.研究代表者は分担者の山田光太郎氏と3次元時空の極大曲面が型変化するとき,その点が退化する場合には,曲面はその退化点を通る光的直線を通る,というKlyachinの結果に別証明をつけることができた.この結果は多くの発展的拡張や応用が期待され,現在,研究を継続中である.また,3次元ド・ジッター時空の平均曲率1の曲面で,ちょうど2つのエンドをもつ空間的曲面が時間的曲面へ型変化をするしくみについて,研究分担者の山田氏,連携研究者の藤森氏,國分氏,川上氏,ラスマン氏,韓国高麗大のYang氏らとの共同研究により解明が進んだ.この研究も現在継続中で,次年度中に成果をまとめる予定である.3.連携研究者の北川氏との3次元球面におけるクリフォード・トーラスの剛性についても,継続して共同研究を推進している.徐々にではあるが,確実に研究が進歩している.以上の研究の推進と発展をふまえて,研究代表者および研究分担者の間下,橋本,大仁田は,研究集会等を開催し,このテーマに関する研究者同士の研究交流を行った.研究成果の発表を行い,研究分担者や連携研究者との研究交流により将来の研究に役立つ多くの知見やアイデアを得たが,いずれも,まだ論文として公表するほどには整理がつかず,次年度にこれらの成果を研究発表や論文として公表していく所存であるが,多くの重要な研究の種が得られたので次年度には目に見える成果として結実しそうである.特異点をもつ曲線・曲面・超曲面の幾何学について,本年度は以下の成果を得た.1.分担者の山田氏,連携研究者の本田氏(横浜国大),直川氏(広島工大)らと昨年度から取り組んでいたツバメの尾特異点の等長変形問題については,Kossowski計量とよばれる半正定値計量の実現問題をそのモジュライ空間も含めて十分な解明が進み,論文にまとめて投稿した.2.3次元時空の極大曲面が,退化した光的点をもつと,曲面は光的線分を含むというKlyachinの結果の別証明を昨年度与えたが,今年度はその証明法を改良し,より広い曲面にまで結果を一般化し,応用範囲を広げることに成功した.その結果は,秋のスペインで開かれた国際研究集会の論文集に掲載されることとなった.また,昨年度から継続していた,ド・ジター時空の平均曲率1のカテノイド型の空間的曲面の解析的拡張問題については,韓国の研究協力者のYang教授(高麗大)を招聘して研究を行い,次年度中に結果をまとめる予定である.また研究代表者は,応用数理学会の総合講演で,筆者らの3次元時空の極大曲面に関連したこれまでの研究成果について,研究発表を行った.
唐帝国の駅伝体制の特質とその時代的変遷－日本および宋の駅伝制との比較を踏まえて－

本科研調査の目的である帝都と地方州府を直結させる駅道の果たした役割と機能、および通行証(過所と公験)とそれをチェックする関津体制の実態を解明する一環として、帝都(長安)を取り囲んで設置された四方の関所[四面関IVI]について、昨年度に続き本年度(平成30年度)も実地調査を行った。本年度は、研究分担者の伊藤一馬、研究協力者の市大樹とともに、当初の調査計画にもとづき、上記関所のうちIV[益州路(山南西道・剣南道方面)/岐州の散関]と、V[涼州路(河西道方面)/隴州の大震関(故関)]を中心に、それぞれの関津の景観調査を行った。この景観調査により、いわゆる長安から西方に延びるシルクロードのルートが、単純に渭水沿いに通行できないものであったことを改めて確認した。また四川方面への交通ルートについても、散関が何故、長安から四川方面への複数ルート上にあった関所のうちで四面関に選ばれたのか、改めて検討することができた。本研究の大きな目的として、唐の帝都である長安と地方の州府を直接結ぶ駅道に設けられていた関津の実態を解明することがあるが、そのための手立てとして、帝都の周囲に設置されていた四方の関所「四面関IVI」を実地調査することを計画していた。初年度に続き本年度においても予定以上に順調に調査ができている。また唐の駅伝制度と宋および日本の同制度との比較については、不定期ながらも会合を設け分析作業を予定通り進めている。関津に関する実地調査については、順調に進行しているので、次年度もこのまま調査活動を維持してゆく。また駅伝制度の比較検討の作業については、これまで得られた成果を取りまとめてゆく予定にしている。本科研調査は、唐の帝都と地方州府を直結させる駅道の果たした役割と機能、および通行証(過所と公験)とそれをチェックする関津体制の実態を解明することを目的の一つとしているが、こうした目的を達成するための研究アプローチとして、帝都(長安)を取り囲んで設置された四方の関所[四面関IVI]を実地調査した。今年度は、研究分担者の伊藤一馬とともに、当初の調査計画にもとづき、上記関所のうちII[洛陽路(河南道方面)華州の潼関]と、III[太原路(河東道方面)同州の蒲津関]を中心に据え、これにVI[霊州路(関内道方面)原州の隴山関(六盤関)]を加えるかたちで、それぞれの関津の景観調査を行った。また荒川が検討を進めている唐代の駅伝制度と、伊藤が担当する宋代の同制度との比較については、不定期ながらも会合を設けて、制度としての相違部分に関して検討を進めた。当初、唐の帝都と地方州府を直結させる駅道に設けられていた関津の実態を解明する一環として、帝都(長安)の周囲に設置されていた四方の関所[四面関IVI]を実地調査することを計画していたが、それが初年度においては予定以上に順調に調査できている。また唐の駅伝制度と宋および日本の同制度との比較については、唐・宋代については不定期ながらも会合を設け分析を進めているが、日本との比較については今年度に予定している。実地調査については、順調に進行しているので、本年度もこの状態を維持してゆく。また交通制度の比較作業については、それぞれに検討して得ている成果を共同で検討作業する機会をもつようにする。極めて少額であったので、研究目的に沿って使用することができなかった。次年度分と合わせて、購入を予定している物品費の一部として使用する予定にしている。

極めて少額であったので、研究目的に沿って使用することができなかった。次年度分と合わせて、購入を予定している物品費の一部として使用する予定にしている。
メラノーマはexosomeを介して腫瘍免疫に抵抗するか？

メラノーマ細胞由来exosome内には制御性T細胞への分化を促進するTGF-βが内包されていることが明らかとなった。このことはメラノーマ細胞がexosomeを介した抗腫瘍免疫活性を有していることを示唆している。細胞から分泌されたexosomeを可視化することは、exosomeの細胞間コミュニケーションに果たす役割を明らかにするために重要であるため、exosomeマーカーであるCD9に着目し、pEGFP-N1プラスミドベクターを用いてCD9/GFP融合タンパクを発現するベクターを作製した。このベクターを利用することで、今後exosomeの動態をより詳細に検証することが可能となった。種々のヒトメラノーマ細胞株よりexosomeを抽出し、ウェスタンブロッティングにより抗腫瘍免疫に関連するタンパクであるPD-L1、CD80およびTGF-βのタンパク発現を検証した。その結果、TGF-βがメラノーマ細胞由来exosomeに豊富に含まれることが明らかとなった。一方、exosomeの産生に重要なタンパクであるRab27aの発現をmicroRNA (miR)-203がコントロールすることから、miR-203の強制発現によりexosomeの分泌量が減ることが予想された。しかしながら、Nanosightを用いて細胞当たりのexosome分泌量を検証したところ、miR-203の導入による明らかなexosome分泌量の減少は認められなかった。さらに、細胞当たりのexosomeマーカーであるCD9発現量も変化はみられなかった。以上の結果より、メラノーマにおけるがん抑制miRNAであるmiR-203はexosomeの分泌には関与していないことが考えられた。しかしながら、メラノーマ細胞由来exosomeはTGF-βを含んでいることから、微小環境中でT細胞へと受け渡し細胞障害性T細胞(CTL)の活性の減弱あるいはCD4陽性T細胞の制御性T細胞への誘導を通じて、抗腫瘍免疫を成立させている可能性が考えられた。Exosomeの挙動を解析するため、exosomeのマーカーの一つとしてしられているCD9とGFPの融合タンパクを発現させるプラスミドベクターpEGFP-N1/CD9を作製した。このベクターをヒトメラノーマ細胞A2058に導入し、安定的に発現する細胞株を樹立した(A2058/CD9/GFP)。A2058/CD9/GFPの培養上清よりexosomeを回収し、A2058細胞の培養上清に添加すると細胞内にexosomeが取り込まれてることを共焦点顕微鏡で確認した。また、将来的にexosomeを核酸医薬のドラッグデリバリーシステムとして利用することを想定し、A2058/CD9/GFP細胞にpEP-hsa-mir-205ベクターを導入し、miR-205高発現株A2058/mir-205/CD9細胞を作製した。miR-205はメラノーマにおいて低発現するがん抑制microRNAの1種である。real time RT-PCRにより、A2058/mir-205/CD9由来exosomeにはmiR-205が豊富に含まれることが明らかとなった。また、このexosomeをタンパク量として1μg、A2058細胞培養上清に添加、24時間後にたんぱく質を抽出し、ウェスタンブロッティングにてmiR-205の標的遺伝子であるBCL2の発現を検証したところ、その発現量の低下が認められた。したがって、exosomeに内包されたmiR-205は細胞内に取り込まれ、機能することが示唆された。今後は、GFP発現exosomeをマウスに経口投与し、その体内動態を検証することで、exosomeを用いた核酸医薬のドラッグデリバリーシステム開発の基盤とする予定である。当初の仮説であったmiR-203がexosome分泌量を制御している、という点に関して、予想に反する結果が出たため、予定よりも時間をかけて実験を行ったため若干の遅れが生じた。しかしながら、exosome内にTGF-βが含有されていることが明らかとなり、もう一つの仮説であるメラノーマ細胞がexosomeを介して抗腫瘍免疫を発揮している、ということに関しては検証していく価値が見出せた。獣医臨床腫瘍学まず、メラノーマ細胞由来exosomeをヒトの末梢血単核球(PBMC)から分離したT細胞が取り込むかを検証する。具体的には、CD9/GFP発現プラスミドベクターをメラノーマ細胞へ導入し、GFP発現exosomeを作製。GFP発現exosomeをExosome-Human CD9 Isolation Reagentを用いて分離し、PBMCより分離したCD4陽性あるいはCD8陽性T細胞へ暴露する。そして、蛍光顕微鏡にてT細胞内のGFP陽性反応を検証する。次に、exosomeがT細胞へ取り込まれた際にT細胞の形質に影響を及ぼすかを検証する。まず、PBMC由来CD4陽性T細胞およびCD8陽性T細胞を分離培養する。それらの細胞へメラノーマ細胞由来exosomeを暴露し、CD4陽性

T細胞が制御性T細胞へと形質変換するか(Foxp3の発現)、CD8陽性T細胞から作製したCTLの活性を減弱するか(IFN-gammaの発現など)をそれぞれ検証する。次年度使用額として生じた金額は、CD9/GFP発現用プラスミドベクターおよびCD4陽性あるいはCD8陽性T細胞の分離のために使用する抗体代として予定した分である。当該年度においてヒトPBMCを用いた実験を行うに至らなかったため、次年度使用額として計上した。CD9/GFP発現用プラスミドベクター、T細胞のソーティングに必要な抗体類及び細胞培養液からのexosome分離に使用する試薬類を購入するために使用する予定である。また、その他研究成果の発表および論文投稿料として使用する予定である。
空気枕による触感通信システム

遠隔地に住む親しい人間同士が、お互いの枕の動きで、触合い感・存在感・生命感等を共有する「触感通信」のコンセプトを提案した。ピストン・シリンダー機構により駆動される能動型空気枕: Air-pillow telephone(APT)を試作し、TCP/IP上でのリアルタイム双方向触感通信のための制御法を明らかにした。一対のAPTを用いた触感通信実験システムを構築し、複数の被験者による評価実験の結果、本提案の基本的有効性が確認された。1.空気圧制御システムの方式・機構検討市販の枕やクッションの形状・剛性・ダンピング特性を参考に、試作する空気枕の基本的な物理的スペックを定めた。次にそのスペックを実現する空気圧調整方式として、ピストン・シリンダー機構による空気圧制御方式を採用し、それを駆動するためのDCモータ・回転直動変換機構・リニアガイド・ポテンショメータ・空気圧センサを基本構成要素とするピストン駆動制御系を設計・試作した。2.バイラテラル制御・通信方式の検討2式の空気圧制御システムを用いて、インターネット経由による双方向感触通信制御系を検討した。インターネット環境の伝送遅延を考慮して、通信が一時的に途絶えた際でもシステムの安定性を維持することが可能な制御方式を検討した結果、それぞれのピストン位置制御系に対してその目標値をお互いの空気圧で変更することを特徴とするバイラテラルサーボ系を実現した。その空気圧ゲインの符号に応じて、2つの枕の動きの位相の異なる2つの感触通信モード(シーソーモード、シンクロモード)を提案・実現した。3.基本動作確認実験MATLAB上での数値シミュレーションにより提案した制御方式の妥当性を確認した後、2台のPCをコントローラとして上記制御系を実装し、TCP/IPによる双方向空気圧伝送システムを構築した。双方の空気枕をランダムに加圧する実験を行った結果、設計通りの動作モードで動作することを確認した。また、双方の空気圧通信が途絶えた状態でも、最後の値を目標値として保持し続ける方式を採用することにより、伝送遅延にロバストな通信制御系が実現可能なことを確認した。また、実際の人間の頭部による評価実験では、空気圧変化は視覚的には極微小であるにも関わらず、頭の三半規管にとっては十分大きな感触として伝え合うことができることが分かった。APT2台を用いてIntranet上に双方向感触通信実験システムを構築した。2式のベッド上にAPTを設置し、被験者をベッド上に寝かせ頭をAPTの上に置き安静な状態に保った。送信信号としては、♪=60、8分音符と休符で構成された2小節のリズムを予め複数パタン準備し、これらのリズムを頭部動作によって発信し、被験者である受信者はその際のパルス数を頭部感覚でカウントし、実験後口頭で報告することで、パルス伝送率を定量的に評価した。本伝送実験中、受信者の頭に乗せた加速度センサにより垂直方向の加速度を計測した結果、最大約50mGの値が認められた。4人の被験者の報告するパルス数はほぼ100%に近い正答率であったことから、ほぼ確実にパルスの有無を頭の感覚のみで実感し、その数を正しくカウントすることができたと結論できる。これらの結果を通信システムとしての転送率の観点から評価すると、帯域1.5bit/secのパルス伝送が頭部動作と頭部感触のみで実現できたと結論できる。以上の実験から、人間の頭は、数Hz程度の帯域において極めて微弱(最大約50mG)な加速度でも確実に信号として認識することが可能であることが実証された。これらは、頭部動作による触感通信システムに関する世界初の実験データである。2.多自由度入出力デバイスへの拡張複数の空気枕を階層的に積み立てそれぞれの空気圧を測定することで、頭部動作によるPC入力デバイスとしての基礎検討を行った。2*2階層モデルを試作し、4つの空気枕の圧力値パタンと頭の位置との関係をマトリクス状に表現し、頭の位置を測定するアルゴリズムを明らかにした。
複合現実感技術による協調創造活動支援

1.複数ユーザによる協調的インタラクション技法の開発ビデオシースルー方式の複合現実感システムでは,仮想オブジェクトが実写内の重要なユーザ行為を隠蔽するという問題をかかえている.ステレオ視により実写画像のユーザ行為相当部分のカメラからの距離情報をリアルタイム計測し,仮想物体と実写画像の正しい隠蔽関係が表現できるようにした.また,手指によるポインティング動作や棒状のポインティングツールによってユーザが指示している場所を画像処理により検出することで仮想物体の操作やシステムのモード変更などを行う方法を考案した.2.実体化された複数のアイデアを管理・提示する技術の開発さまざまな情報や仮想物体をテーブル上に表示したり,テーブル面に投影表示したり,または,ユーザの手にするプライベートなディスプレイに表示するプログラムを開発した.また,ネットワークで共有された仮想オブジェクトを,操作するためのジェスチャーインタフェースついて検討を行った.さらに,影表示や透過表示の効果に関する検討も行った.3.学習に基づくオブジェクトトラッキング技術の開発点特徴と線特徴の中からトラッキングに効果的な特徴を自動的に検索し,それら個々の特徴のトラッキング結果からオブジェクトの位置姿勢を安定に計算するアルゴリズムを考案した.さらに濃淡画像とエッジ画像のテンプレートを併用し,特徴の少ない環境においても有効に特徴を利用できるようにした.色ヒストグラムを用いたアクティブ探索法を改良・高速化した.この方法を利用し,トラッキングのための初期化を自動的に行う方法を考案した.また,複数のトラッキング結果を仮説として保持することで,よりロバストなトラッキングを実現した.1.複数ユーザによる協調的インタラクション技法の開発ビデオシースルー方式の複合現実感システムでは,仮想オブジェクトが実写内の重要なユーザ行為を隠蔽するという問題をかかえている.ステレオ視により実写画像のユーザ行為相当部分のカメラからの距離情報をリアルタイム計測し,仮想物体と実写画像の正しい隠蔽関係が表現できるようにした.また,手指によるポインティング動作や棒状のポインティングツールによってユーザが指示している場所を画像処理により検出することで仮想物体の操作やシステムのモード変更などを行う方法を考案した.2.実体化された複数のアイデアを管理・提示する技術の開発さまざまな情報や仮想物体をテーブル上に表示したり,テーブル面に投影表示したり,または,ユーザの手にするプライベートなディスプレイに表示するプログラムを開発した.また,ネットワークで共有された仮想オブジェクトを,操作するためのジェスチャーインタフェースついて検討を行った.さらに,影表示や透過表示の効果に関する検討も行った.3.学習に基づくオブジェクトトラッキング技術の開発点特徴と線特徴の中からトラッキングに効果的な特徴を自動的に検索し,それら個々の特徴のトラッキング結果からオブジェクトの位置姿勢を安定に計算するアルゴリズムを考案した.さらに濃淡画像とエッジ画像のテンプレートを併用し,特徴の少ない環境においても有効に特徴を利用できるようにした.色ヒストグラムを用いたアクティブ探索法を改良・高速化した.この方法を利用し,トラッキングのための初期化を自動的に行う方法を考案した.また,複数のトラッキング結果を仮説として保持することで,よりロバストなトラッキングを実現した.本研究では,複数のユーザが協調して行う創造活動を支援する複合現実感技術に関する研究を行う.協調的な創造活動のためには,アイデアの共有,比較,選択,統合などが重要であり,その行為の中から協調創造活動が生まれると考える.本年度は,以下の研究を行った.1.複数ユーザによる協調的インタラクション技法の開発各ユーザが互いの操作状況を認織しやすい環境を構築し,複数ユーザの操作による競合を予防する工夫を行った.ビデオシースルー方式の複合現実感システムでは,仮想オブジェクトが実写内の重要なユーザ行為を隠蔽するという問題をかかえている.ステレオ視により実写画像のユーザ行為相当部分のカメラからの距離情報をリアルタイム計測し,仮想物体と実写画像の正しい隠蔽関係が表現できるようにした.2.実体化された複数のアイデアを管理・提示する技術の開発複数の複合現実感システムが共有する情報をネットワークを介してデータベースシステムで管理するように改良した.次に,ユーザの要求をデータベース操作コマンドに変換しデータベースにアクセスする方式を構築することで,マルチクライアント環境における情報操作の整合性を維持できるようにした.その上で,ユーザが要求をシステムに伝えるための直感的かつ容易な操作インタフェースを考案した.3.学習に基づくオブジェクトトラッキング技術の開発トラッキングの精度を上げるために,特徴点抽出基準の見直しや,特徴点検出を高速かつ安定に行うためのテンプレートマッチングの改良を行った.1.複数ユーザによる協調的インタラクション技法の開発HMDに内蔵された2台のカメラ映像から手指の三次元位置情報を検出する手法を昨年度開発したが,領域抽出手法においてさまざまな照明条件や自由な背景画像に対して対応できるように,複数のキーフレーム画像に基づく背景差分法による領域抽出法を考案し,GPU上に実装した.またステレオ対応付けを領域単位で実行するアルゴリズムを適用することで,処理の安定化を図った.2.実体化された複数のアイデアを管理・提示する技術の開発ネットワークで共有された仮想オブジェクトを,ジェスチャーによって操作するための使いやすいインタフェース方式について検討を行った.また影表示や透過表示の効果に関する検討も行った.3.学習に基づくオブジェクトトラッキング技術の開発これまで特徴点情報に基づく手法を検討してきたが,様々な環境で安定して動作するようにシステムを改良した.具体的には,特徴的な「点」ばかりでなく,「線分」も特徴として利用し,さまざまな点特徴と線特徴の組み合わせの中からトラッキングに効果的な特徴を自動的に検索し,それら個々の特徴のトラッキング結果からオブジェクトの位置姿勢を安定に計算するアルゴリズムを考案した.

さらに濃淡画像テンプレートとエッジ画像テンプレートを併用し,特徴の少ない環境においても有効に特徴を利用できるようにした.さらに,トラッキングの初期値設定においても,自動的に行う方法を検討した.1.複数ユーザによる協調的インタラクション技法の開発手指によるポインティング動作や棒状のポインティングツールによってユーザが指示している場所を画像処理により検出するプログラムを開発した.手指を画像中から検出する技術に基づく方法と,マーカトラッキング技術を応用し,手指によるマーカの隠蔽を検出することでユーザの指さし位置を検出する方法の2種類を実装した.これらを利用することで仮想物体の操作やシステムのモード変更などを行う方法を考案した.2.実体化された複数のアイデアを管理・提示する技術の開発さまざまな情報や仮想物体をテーブル上の空間に表示したり,テーブル面に投影表示したり,または,ユーザの手にするプライベートなディスプレイ空間に表示するプログラムを開発した.また,それらの表示方法の間で各データの表示方法を容易に変更するための方法についても検討した.3.学習に基づくオブジェクトトラッキング技術の開発色ヒストグラムを用いたアクティブ探索法を改良・高速化した.この方法を利用し,三次元空間中の複数の特徴点を入力画像の中から検出し,それらの画像中での位置情報をもとにトラッキングのための初期化を自動的に行う方法を考案した.また,複数のトラッキング結果を仮説として保持することで,よりロバストなトラッキングを実現した.これによって,トラッキングの解が複数存在するような環境においても,トラッキングに失敗する頻度が減少した.4.プロトタイプの製作と評価これまでに考案・開発した技術を統合することで,協調創造活動支援システムのプロトタイプを試作した.その有効性を検証するための基礎的な評価実験を実施した.
海洋生態系ダイナミクスにおける深海生物の動態の解明

イガイ科二枚貝類を主たる対象として、1)シンカイヒバリガイ類の分散に関する遺伝学的研究、2)鯨遺骸のゲイコツマユイガイの遺伝子組成の遷移に関する遺伝学的研究、3)鯨遺骸のヒラノマクラの分散に関する遺伝学的研究によって、海洋生態系ダイナミクスにおける深海生物の動態を明らかにし、深海の謎を解明した。研究成果を論文発表、学会発表した。イガイ科二枚貝類を主たる対象として、海洋生態系ダイナミクスにおける深海生物の動態を明らかにし、深海の謎を解き明かすことを目的として、主に1.シンカイヒバリガイ類、2.鯨遺骸のゲイコツマユイガイ、3.鯨遺骸のヒラノマクラの遺伝学的研究を行った。平成25年度は、1.シンカイヒバリガイ(Bathymodiolus japonicas)およびヘイトウシンカイヒバリガイ(B. platifrons)のミトコンドリアND4遺伝子の塩基配列を決定し、集団遺伝学的解析を行い、沖縄トラフの熱水域と相模湾の湧水域の集団の間で遺伝的な相違がみられず、これらの種が非常に大きな分散能力をもつことを明らかにした。また、2.ゲイコツマユイガイ(Benthomodiolus geikotsucola)および3.ヒラノマクラ(Adipicola pacifica)においてもミトコンドリアND4遺伝子の塩基配列を決定し、遺伝学的な解析を行っているが、現時点では遺伝学的な組成の経年変化はみられず、一度鯨遺骸に定着したものがそこで繁殖を繰り返しているか、大きな遺伝子プールをもつ集団から常に幼生が供給されているか、のいずれかであることが推定された。イガイ科二枚貝類を主たる対象として、海洋生態系ダイナミクスにおける深海生物の動態を明らかにし、深海の謎を解き明かすことを目的として、主に1.鯨遺骸のゲイコツマユイガイ、2.鯨遺骸のヒラノマクラ、3.キヌタレガイ類、4.ハナシガイ類の遺伝学的研究を行った。平成26年度は、深海底の鯨遺骸より採集されたゲイコツマユイガイ(Benthomodiolus geikotsucola)及びヒラノマクラ(Adipicola pacifica)のミトコンドリアND4遺伝子の塩基配列を決定し、集団遺伝学的解析を行った。その結果、両種で経年的な遺伝的構造の変化は見らなかった。また、ヒラノマクラは相模湾、鹿児島野間岬沖、南西諸島海溝のサンプルの間で有意な遺伝的相違がみられず、ヒラノマクラの分散能力が非常に高いことが実証され、現在論文を執筆中である。キヌタレガイ類及びハナシガイ類については、浅海、沈木・鯨遺骸、深海の熱水・湧水域から採集されたサンプルのミトコンドリアCOI遺伝子と核の18rRNA遺伝子の塩基配列の決定を行っており、イガイ類で証明された進化的ステッピングストーン仮説(生物は浅海から深海へ、海底に散在する沈木・鯨遺骸を利用して進出したとする説)が立証されるか否かを検討している。イガイ科二枚貝類を主たる対象として、1)シンカイヒバリガイ類の分散に関する遺伝学的研究、2)鯨遺骸のゲイコツマユイガイの遺伝学的・生態学的研究、3)鯨遺骸のヒラノマクラ、ホソヒラノマクラの遺伝学的・生態学的研究によって、海洋生態系ダイナナミクスにおける深海生物の動態を明らかにし、地球表層で広大な容積を占めながら、ともすると見過ごされがちな深海の謎に迫り、その一端を解き明かすことを目的として研究を行った。今年度は2)と3)について研究を進め、鹿児島県野間岬沖、南西諸島海溝、相模湾の鯨遺骸よりヒラノマクラのサンプルを、また、鳥島海丘の鯨遺骸よりゲイコツマユイガイのサンプルを、海洋研究開発機構の協力によって入手し、集団遺伝学的な解析を行った。その結果、ヒラノマクラは、3地点の間で遺伝的な相違がほとんどみられず、非常に大きな分散能力をもつことが明らかとなった。既に1)の研究で、シンカイヒバリガイ類が大きな分散能力をもつことを明らかにしているので、深海の熱水域や湧水域、あるいは鯨遺骸といった広大な海洋底に不連続に散在している場所に生息しているイガイ類は、大きな分散能力を身につけていることがわかった。ゲイコツマユイガイは鳥島海丘でしか見つかっていないので、地点間で遺伝的な相違を比べることはできなかったが、十年以上経過しても遺伝的な組成が変化していないことがわかった。このことは、最初に鯨遺骸にたどりついたものがその遺伝的組成を変えずに繁殖を続けて来たか、あるいは未知のはるかに大きな生息地があり、そこから同じ遺伝的組成をもつものが分散して来ていることを示している。これらの成果をまとめて欧文論文で発表した。また、これとは別に海洋生態系ダイナナミクスにおける深海生物の動態を明らかにするために、ハナシガイ類、キヌタレガイ類の遺伝学的な解析を行い、学会で発表した。平成26年度の目標であったゲイコツマユイガイ及びヒラノマクラの集団遺伝学的解析が順調に進み、現在論文を執筆中である。

イガイ類で証明された進化的ステッピングストーン仮説がキヌタレが類やハナシガイ類でも立証されるか否かを検討するため、キヌタレガイ類とハナシガイ類の多くのサンプルの塩基配列を決定することができた、発生進化学キヌタレガイ類やハナシガイ類の遺伝学的な解析を進め、入手したすべてのサンプルを解析し、進化的ステッピングストーン仮説が立証されるか否か明らかにしたい。平成26年度に申請した、世界で最も深度の大きい所で発見された鳥島海山の鯨遺骸生物群集の生態学的調査は認可されなかったが、平成27年度は他の深海調査にできる限り参加して、海洋生態系のダイナミクスを解明したい。平成25年度の目標であった1.シンカイヒバリガイ類、2.鯨遺骸のゲイコツマユイガイ、3.鯨遺骸のヒラノマクラの遺伝学的解析は順調に進んでおり、シンカイヒバリガイ類では研究がかなり進展した。しかし、ゲイコツマユイガイとヒラノマクラではまだ未解析のサンプルが多数あり、確固たる結果を得るにいたっていない。これまでの成果を山梨大学発生進化学(宮崎)研究室のホームページで公表した。遺伝学的研究は順調に進展しているが、今後ゲイコツマユイガイとヒラノマクラでさらに多くサンプルを解析して、できれば論文作成に着手したい。一方、平成25年度は深海調査が認められなかったので、生態学的な調査を行うことができなかったが、平成26年度以降深海調査の許可が得られるよう努力し、海洋生態系のダイナミクスを解明したい。
高出力マイクロ燃料電池用BaCeO3固体電解質の合成と原子レベルでの微細構造解析

次世代マイクロ燃料電池用固体電解質として、注目されているプロトン伝導体BaCeO3系化合物を対象に、ナノサイズの粒径を有するナノセラミックス中に現れるといわれている、高速プロトン拡散現象をバルク固体の中で精査し、この現象を最大化させる(プロトン伝導度を最大化させる)ために必要なナノ構造の特徴について検討することを目的にした。ナノサイズ球状BaCeO_3粉末,Ba(Ce_<0.8>Y_<0.2>)O_3粉末及びBa(Ce_<0.8>Sm_<0.2>)O_3粉末の合成に取り組み、900°Cにおいて、分散性の高いペロブスカイト単一相からなる分散性の高いナノ球状粉末の合成に成功し、その焼結挙動を注意深く観察し、最適な焼結方法を提案することにより、従来の高密度化に必要であるとされていた1500°Cよりも、300°C以上低い、1100から1200°Cにおいて理論密度の95%以上に緻密化した焼結体の作製に成功した。焼結温度をかえて、緻密焼結体を作成することで、平均粒径400nmから1ミクロン(1000nm)の緻密焼結体を作成し、300°Cから600°Cにおける直流の導電率を測定したところ、平均粒径700nm付近に極大値が確認された。この傾向の妥当性を確認するべく、湿潤環境中のおける導電率測定を行ったところ、導電率の増大は確認されたが、導電率の焼結体中の平均粒径依存性は、まったく同じく平均粒径700nm付近に極大値をもつ傾向が確認された。今回の検討では、ナノ領域において現れることが期待された、特有の大きな導電率の向上は、作製したバルク体の中では確認できなかった。ナノ領域において大きな導電率の向上が確認される組成と今回の研究であつかった組成のバルク体中の微細構造を精査することで、ナノ構造と導電率の関係が明らかにされるものと期待される。これまで難しいとされていた、ナノサイズ球状BaCeO_3粉末,Ba(Ce_<0.8>Y_<0.2>)O_3粉末,およびBa(Ce_<0.8>Sm_<0.2>)O_3粉末の合成に取り組み、得られた粉末のナノサイズにおける形状や粒径が、焼結特性に与える影響を精査した。本研究において、炭酸塩共沈法により得られたナノサイズ粒子は、平均粒径40nm程度の粒径を有する分散性の良い粉末であり、通常1600°C程度で緻密化する、こうした組成の試料を、1250°C程度の温度で、ほぼ理論密度まで高密度化することができた。こうして得られたナノ粉末を用いて、焼結温度を1200°Cから1450°Cまで変化させることで、高密度焼結体中の粒径を400nmから1100nmまで変化させて、導電率の粒径依存性を検討した。その結果、焼結体の平均粒径700nm付近において導電率の最大値が観察された。こうした特異的な導電率の粒径依存性は、これまで十分にその理由が理解されていなかった現象であり、BaCeO_3系固体電解質中における導電特性に与えるナノ構造の影響の明確化が必要である。本年度における実験により、先に述べた導電率が最大になる現象を確認したので、来年度は、主として微細構造観察に重点をおいた検討を行う予定でいる。微細構造観察においては、高分解能電子顕微鏡を用いる原子像の観察に加えて、高性能分析電子顕微鏡を用いて、原子レベルにおける組成変動の解析を進める。こうした注意深い解析はこれまで十分に行われておらず、本研究により、微細構造と特性の間に潜むつながりが明らかになるものと期待される。

今回の検討では、ナノ領域において現れることが期待された、特有の大きな導電率の向上は、作製したバルク体の中では確認できなかった。ナノ領域において大きな導電率の向上が確認される組成と今回の研究であつかった組成のバルク体中の微細構造を精査することで、ナノ構造と導電率の関係が明らかにされるものと期待される。
誘導体化による違法ドラッグカチノン系薬物の位置異性体識別法の確立

○研究目的危険ドラッグの中には、置換基の付く位置が違うだけで法規制されない薬物となる場合があり、その薬物同定には慎重を期する必要がある。本研究では、置換基に隣接する部位を誘導体化することで、位置異性体の特徴ある差異を見つけ出し、置換基の位置を簡単に特定出来る誘導体化識別法を開発することが目的であり、危険ドラッグであるカチノン系薬物の2-, 3-及び4-methyl-α-Pyrrolidinobutiophenone(MePBP)の識別についてまず検討を行った。○研究方法2-, 3-及び4-MePBPの位置異性体を識別するため、分子内のメチル基が付いたベンゼン環炭素以外の同環炭素に臭素を付加させるベンゼン環臭素化法を採用した。バイアルそれぞれに位置異性体MePBPを少量入れ、触媒臭化鉄(III)を加えた後、液体状の臭素を数滴加えキャップでバイアルを密閉し、0°C氷水中で臭素化反応を行った。反応後バイアル内の余分な臭素を窒素で置換し、排出した臭素を飽和チオ硫酸ナトリウム溶液で捕集した。次にバイアル内臭素化反応を止めるため飽和炭酸ナトリウム溶液を加え、n-ヘキサンで抽出し、その抽出液を窒素気流下濃縮して試料液とし、DB-5キャピラリーカラムでガスクロマトグラフ質量分析(GC-MS)を行った。○研究成果試料液のGC-MS解析で、2-, 3-及び4-MePBP試料に共通した特徴フラグメントイオンm/z112のマスクロマトグラムを表示すると、2-及び3-MePBP試料では4本ピークを検出するが、4-MePBP試料では3本であることから、4-MePBPを容易に識別できた。また、2-MePBP試料では、同マスクロマトグラム上のピーク検出順から、2番目のピークが3番目のピークより大きく、逆に、3-MePBP試料では3番目のピークが2番目のピークより大きいことから、ピークの大きさで2-MePBPと3-MePBPを識別できた。質量分析結果から、それぞれのマスクロマトグラムで最初に検出された化合物は遊離MePBPであった。2-及び3-MePBP試料で2番及び3番のピークはベンゼン環に臭素が1個付いた化合物で、4番目のピークはベンゼン環に臭素が2個付いた化合物であった。4-MePBPでは、2番目のピークが臭素1個付いた化合物、3番目のピークは臭素が2個付いた化合物であった。以上より、2-, 3-及び4-MePBPの位置異性体を臭素化しGC-MS分析することで、ピークの数と大きさにより容易に識別できることが判明した。