hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタンの革新的削減をめざしたルーメン発酵制御物質の開発

新規メタン低減物質候補であるカシューナッツ殻油の反芻家畜への給与効果と作用機序について検討した。殻油はルーメン内の細菌の増殖を選択的に抑制することで菌叢が変化し、低メタン・高プロピオン酸生成型の発酵が導かれた。その結果、飼料消化や健康をがい阻害することなく、20%以上のメタン低減が可能となった。このように効果的な天然物質は初めてのもので今後の実用化が期待される。新規メタン削減候補物質カシューナッツ殻油の作用機序と安全性について、微生物学的および組織細胞学的観点から解明・検証し、ウシおよびヒツジに実際に給与した場合のメタン削減効果を定量することを目的とした。〈作用機序の解明〉カシューナッツ殻油のルーメン菌に対する抗菌スペクトラムから、その選択性について、モネンシンと対比した。いずれも水素やギ酸を生成するルーメン菌を阻害し、プロピオン酸やコハク酸(プロピオン酸前駆体)を生成するルーメーン菌を生育阻害しなかった。また殻油投与および非投与羊からルーメン内容物を採取し、PCR/DGGE、16SrDNAライブラリー解析、Real-time PCR定量による主要菌群(種)の動態などについて精査したところ、菌叢は顕著に変化し、上記抗菌スペクトラムを反映する菌叢構成メンバーとなっていた。〈メダン削減効果の検証〉ヤギを用いた予備検定では、殻油投与により個体間変動は大きいが最大で27%のメタン削減が認められた。〈安全性の評価〉ルーメン上皮細胞培養系に殻油を加え、細胞の形態、生存性などを指標に安全性の評価をしたところ、モネンシンでは5ppmの添加濃度でやや細胞毒性が認められたのに対し、同レベルの殻油添加はまったく悪影響を及ぼさなかった。以上の経過から、新規メタン削減物質候補であるカシューナッツ殻油のメタン低減作用機序がほぼ特定できた。さらに実際の給与時にも(培養時ほどではないが)、メタンを削減すること、少なくともルーメン上波には現時点で毒性がないことから、より精密な評価継続が期待される。新規メタン低減物質カシューナッツ殻油の作用機序と安全性について、微生物学的および組織細胞学的観点から解明・検証し、ウシおよびヒツジに実際に給与した場合のメタン削減効果を定量することを目的とした。カシューナッツ殻油給与および非給与羊からルーメン内容物を採取し、真正細菌および古細菌の16SrDNAライブラリー解析、ならびに古細菌のメチルコエンザイムレダクターゼA遺伝子ライブラリー解析を実施した。真正細菌叢び古細菌叢とも顕著な構成員の変化をしめした。すなわち、真正細菌では、Treponemaに代表される水素やギ酸生成菌検出頻度の減少、SelenomonasやMegasphaeraに代表されるプロピオン酸生成関連菌検出頻度の増加が明確にみられた。一方で、古細菌においては、通常ルーメンでよく検出されるMethanobrevibacter smithiiやMethnobrevibacter ruminantiumが減少し、Methnobrevibacter woliniiやMethanobrevibacter woeseiが大き検出頻度を上げた。これらの稀少種は家禽の盲腸や反芻獣の糞での検出例はあるものの、ルーメンでは初めてであった。総古細菌数はカシューナッツ殻油給与で変化がないことかち、主要種が、おそらくメタン生成能が低い稀少種におきかわったのであろうと推察された。ホルスタイン種乾乳牛4頭を用いた試験では、殻油給与により平均で38%、最大で55%のメタン低減が実測された。ただし、消化率の減少も同時に観察されたため、消化に負の影響を及ぼさない殻油給与レベルを、牛試験で確定させる必要が感じられた。ホルスタイン種乾乳牛3頭を用いた試験で、血液検査を実施した。その結果、中性脂肪、コレステロール、グルコース、3-ヒドロキシ酪酸、アルカリ性フォスファターぜなど、主要20項目の一般検査値に違いはなく、臨床的には問題なしと判断された。新規メタン低減物質カシューナッツ殻油の作用機序について、ルーメン微生物学的観点から解明・検証し、ウシに実際に給与した場合のメタン低減効果発現の仕組みに関する科学的基盤を形成することを目的とした。ホルスタイン種乾乳牛3頭に配合飼料および乾草を給与し、最初の2週間を対照期、次の2-4週間をカシューナッツ殻油給与期(4g/100kg体重)とし、2回の実験を行なった。各期の最終日にルーメン液を採取し、RNAを抽出した。16S rRNA(真正細菌)およびmcrA(古細菌)遺伝子を標的にcDNAを合成後、PCR増幅させcDNAライブラリーを作成した。ライブラリー構成員の配列を常法により編集・分別し、カシューナッツ殻油の影響を評価した。計2154配列を解析に供した。真正細菌ではカシューナッツ殻油給与によりプロテオバクテリアに分類される細菌の検出頻度が高まった。

プロテオバクテリアの中でも、Succinivibrio dextrinosolvensやRuminobacter amylophilusの増加が明確で、これらはいずれもプロピオン酸生成に関連する菌である。古細菌では、カシューナッツ殻油の給与にともないMethanomicorobium mobileの増加が顕著だった。本菌はグラム染色すると陰性に染まり、細胞膜構成成分がシュードムレインを主成分とするMethanobrevibacter ruminantiumなどの常在メタン菌と特性が異なることが予想される。これらの情報は、カシューナッツ殻油が真正細菌ばかりでなく、メタン生成古細菌にも選択的に作用し、菌叢を変化させていることを強く示唆している。以上より、カシューナッツ殻油の給与はウシルーメンの真正およびメタン生成古細菌叢に変化をもたらし、それらが複合的に作用した結果、プロピオン酸増強とメタン低減が生じると考えられる。
オゾンガスによるシリコンおよびシリコン基セラミックスの酸化機構解明

目的:シリコンデバイスの高集積化に伴うシリカ酸化皮膜形成方法の有力な手法であるオゾンガスによるシリコン基材料の酸化に関する基礎研究を目的として研究を行った。実験方法:酸化実験用試料には、n型シリコンウエハ、CVD炭化ケイ素および単結晶6H炭化ケイ素を用いた。オゾンガスの発生は放電式オゾナイザを用い、最大0.07atmのオゾン分圧を達成することができる。酸化温度は973Kとした。酸化速度の評価は形成された酸化皮膜厚さをエリプソメータを用いて測定することにより行った。結果:(1)酸化速度オゾン含有雰囲気における酸化速度はシリコン、炭化ケイ素いずれにおいても放物線則で説明することができた。純酸素中と比較すると非常に大きな酸化速度が得られた。純酸素中では酸化速度は、シリコン、炭化ケイ素C面、炭化ケイ素Si面となることが報告されているが、オゾン含有雰囲気では、炭化ケイ素C面の酸化速度がシリコンのよりも大きくなるという特異な挙動が観察された。炭化ケイ素C面上に形成される酸化皮膜中には、オゾン酸化後に炭素の存在がSIMSにより確認された。この炭素が酸化速度に影響を及ぼしていると考えられる。(2)酸化速度のオゾン分圧依存性オゾンガス分圧と放物線速度定数との間には比例関係が得られた。オゾンガスの解離により形成される原子状酸素の酸化皮膜中を通る拡散が律速段階であると結論づけられる。また、この比例領域で酸化速度定数の温度依存性を検討することにより、意味のある活性化エネルギーが得られると予想され、将来的には、より低温における酸化速度の研究に関する指針も与えることができた。また、オゾン酸化速度に及ぼすArガスおよびCO_2ガス分圧の影響を調べたところ、オゾンガスの解離を促進するCO_2ガスにおいて、酸化速度が増加し、原子状酸素の拡散律速が確かめられた。オゾンガスの発生は放電式オゾナイザを用い、最大0.07のオゾン分圧を達成することができる。酸化温度は9731073Kとした。結果:シリコン、炭化ケイ素いずれにおいても全実験条件下で純酸素中酸化と比較して数倍から数十倍の酸化皮膜厚さがオゾンガス含有雰囲気酸化において観察され、オゾンガスの酸化促進機能が確認された。特に、試料加熱方式を工夫し、試料のみの局部過熱炉を採用した場合に促進が顕著で、純酸素中酸化と比較して100倍以上の酸化皮膜厚さが得られた。この原因は、試料表面導入前のオゾンガスの分解を抑制することによるものと考察した。オゾンガス酸化による造膜反応は放物線則により説明することが可能で、シリカ皮膜中を通るOラジカルの拡散が律速段階と考えられた。また、局部加熱方式ではシリコンと炭化ケイ素の酸化速度に関する特異な現象が観察された。すなわち、シリコンよりも大きい炭化ケイ素の酸化速度が観察された。これは従来の純酸素酸化では報告されていない現象で、炭化ケイ素上に形成された皮膜のSIMS分析より酸化皮膜中に炭素の存在が確認されたことから、この特異現象が炭素がOラジカルの拡散を容易にするまたはオゾン分解を抑制するためと考え、その検証を行っている。

目的:シリコンデバイスの高集積化に伴うシリカ酸化皮膜形成方法の有力な手法であるオゾンガスによるシリコン基材料の酸化に関する基礎研究を目的として研究を行った。実験方法:酸化実験用試料には、n型シリコンウエハ、CVD炭化ケイ素および単結晶6H炭化ケイ素を用いた。オゾンガスの発生は放電式オゾナイザを用い、最大0.07atmのオゾン分圧を達成することができる。酸化温度は973Kとした。酸化速度の評価は形成された酸化皮膜厚さをエリプソメータを用いて測定することにより行った。結果:(1)酸化速度のオゾン分圧依存性オゾンガス中では放物線則に従った酸化皮膜厚さが観察され、その酸化速度は放物線速度定数として評価できる。オゾンガス分圧と放物線速度定数との間には比例関係が得られた。これは、オゾンガスの解離により形成される原子状酸素の酸化皮膜中を通る拡散が律速段階であるという前年度の知見と良く一致する。また、この比例領域で酸化速度定数の温度依存性を検討することにより、意味のある活性化エネルギーが得られると考えられ、将来的には、より低温における酸化速度の研究に関する指針も与えることができた。(2)酸化皮膜中に存在する炭素炭化ケイ素C面にはオゾン酸化後に炭素の存在が確認された。この炭素が酸化速度に影響を及ぼしていると考え、雰囲気中のCO2分圧を変化させて酸化速度測定を行った。その結果、CO2ガスの存在下で酸化速度が上昇した。CO2ガスは、オゾンガスの解離を促進することが知られており、シリコン基材料の酸化反応にもその知見が応用できることがわかった。
体内埋め込み型徐放性制癌剤の開発と応用

癌局所投与のための徐放性制癌剤として、体内で徐々に酵素分解する生体材料キチンと、シスプラチン(CDDP)を化学的に結合させて週単位の徐放性をもたせたプラキチンを開発したので、その薬剤動態と抗腫瘍効果および安全性について検討した。1.マウスの皮下にプラキチンを埋め込み、諸臓器内濃度の時間的推移を調べたところ、局所、腎組織で投与4週後に最高値を示したが血中濃度は常に低値であった。なお腎機能障害は認められなかった。2Ehrlich腫瘍をマウス皮下に移植し、プラキチンを局所投与し抗腫瘍効果について検討したところ、腫瘍の増殖は、CDDP群、キチン群に対して有意に抑制された。また生存率では、キチン群に対して有意に良好な成績が得られた。3.プラキチンの構造は、キチンのアセチル基が脱アセチル化してアミノ基となった部位が、配位子交換反応によってCDDPのClの一つと置換し、プラチナと結合したもので、プラキチン1g中CDDPを300mg含有している。プラキチンを動脈塞栓用に使用するため40-50μm径の顆粒状とし、ウサギの下腿のVX2腫瘍に対して大腿動脈からプラキチンを動注したところ、腫瘍血管像は消失した。4.3で決定された顆粒状プラキチンを上記のモデルに投与し、血中、諸臓器内薬剤濃度を測定したところ、腫瘍内濃度は腎臓、肝臓、血中に比べて高値であった。またBUN,Creatinineは正常値であり組織学的にも腎障害は認められなかった。5.上記モデルについてプラキチン群、キチン群、CDDP単独群、コントロール群の4群で抗腫瘍効果を検討したところ、プラキチン群は他群にくらべて腫瘍増殖抑制を認めた。しかし、この実験では、下腿全体が壊死に陥り早期に事故死するものがあり、生存率自体は他の群と明らかな差はなかった。顆粒状プラキチンを用いた動注化学塞栓療法は、抗腫瘍効果があり、薬剤の局在性があり、腎障害がないことが認められ、今後臨床にも応用したいと考えている。CDDPにカニの甲羅から精製したキチンを結合させ、生体内での徐放性をもたせた制癌剤プラキチンを開発し、その徐放性と局所投与した場合の制癌効果について研究してきた。今回、プラキチンを動脈内に注入する化学塞栓療法を行ない、その抗腫瘍効果を検討した。【実験材料及び方法】プラキチンの剤形は約50μ径の粉末状とし、1g中にCDDPが300mg含まれるようにした。雌家兎(2-3kg)を4群に分け、下腿にVX2腫瘍を移植し、腫瘍径が2cm以上になったところで腫瘍の栄養動脈である大腿動脈より26G針を用いて10mlの生食水に混和した各薬剤を1分かけて注入した。第1群:プラキチン3mg/kg(CDDPとして0.9mg/kg)(N=5),第2群:CDDP1.8mg/kg(N=3),第3群:キチン(プラキチンと同様の50μ径の粉末)3mg/kg(N=5),第4群:コントロール(生食水)(N=5)である。

経時的に腫瘍径を計測して、推定重量(長径×(短径)^2/2)を求め、14日目までの腫瘍増殖曲線を推定重量と投与前重量との比で表して、各群間で比較した。【結果】投与前の腫瘍推定重量は、各群間に差はなかった。腫瘍増殖比は投与後7日目ではプラキチン群0.14±0.7(mean±SD),CDDP群1.50±1.12,キチン群3.05±1.69,コントロール群6.11±4.11であり、14日目では、プラキチン群0.29±0.61,CDDP群2.52±0.70,キチン群:4.71±3.63,コントロール群11.32±7.83であった。ともにプラキチン群と他群間に有意差を認めた(p<0.05)。以上の結果より、プラキチンの動脈内投与による化学塞栓療法によって抗腫瘍効果がみられることを明らかにした。1.至適プラキチン剤型の検討プラキチンはキチンのアセチル基が脱アセチル化してアミノ基と置換した部位が、配位子交換反応によってCDDPの塩素配位子Clの一つと置換し、プラチナと結合したもので、プラキチン1g中CDDPを300mg含有している。40-50μm径の顆粒状プラキチンを作製し、ウサギの下腿に移植したVX2癌に対して栄養動脈である大腿動脈から動注し、動脈塞栓用に適した剤型であるかを血管造影で確認したところ、下腿動脈本幹は抽出されたが腫瘍新生血管像は消失した。2.プラキチンの体内動態および安全性の検討1で決定された顆粒状プラキチンを用いて上記のモデルに投与し血中ならびに諸臓器中の白金濃度を原子吸光法で測定し、臓器障害性を血液生化学、組織学的に検討したところ、腫瘍内白金濃度は腎臓、肝臓、血中にくらべて高値をとりプラキチンの局在性を示した。またBUN,Creatinineを測定したところ正常値であった。組織学的にも尿細管壊死等の腎障害は認められなかった。3.抗腫瘍効果の検討上記モデルについてi)プラキチン群(3mg/kg)ii)キチン群(3mg/kg)iii)CDDP単独群(1.8mg/kg;CDDP量はプラキチン群の2倍量)iv)コントロール(生食水)群の4群(各n=5)で腫瘍の推定重量を測定し、抗腫瘍効果を検討したところ、プラキチン群は他群にくらべて腫瘍増殖抑制を認めた(p<0.05)。しかし、この実験では、下腿全体が壊死に陥ることがあり、そのために早期に事故死するものがあり、生存率自体は他の群と明らかな差はなかった。以上より40-50μm径の顆粒状プラキチンを用いたウサギ下腿VX2癌に対する動注化学塞栓療法は、抗腫瘍効果があり、薬剤の局在性があり、腎障害がないことが認められ、今後臨床にも応用したいと考えている。
象牙質形成因子(GDF11)遺伝子導入による覆髄法の開発

ラット切歯歯髄よりRT-PCR法を用いて、BMP/TGFβfamilyに属する象牙質形成因子(GDF11)をクローニングし、鐘状期の分化過程にある象牙芽細胞に特異的に発現することを明かにした。GDF11の歯牙発生における機能を解明するため、GDF11のジーンターゲッティングを行ったが、ホモ欠失マウスで表現型に異常はみられなかったことから、BMP2およびBMP7との機能の相補性が示唆された。一方、生物学的覆髄剤の開発をめざして、露髄面にGDF11遺伝子を導入するために、Electroporatorを用いる方法を試みた。まず、GFPの蛍光により導入効率を比較して最適電圧、抵抗値、パルスの条件設定を行った。Electroporatorを用いた場合、ウィルスに比べ安全であり、導入効率に遜色なく、頻回にわたり導入可能という利点がある。また、歯髄細胞培養系、歯胚器官培養系でもElectroporationの最適条件の決定を行ったところ、通常用いられるリポフェクタミンの約10倍の導入効率がみられた。mouse GDF11をPEGFPベクターに組み入れ、歯胚の歯乳頭細胞に電気的に遺伝子導入後器官培養を行った場合、リコンビナントGDF11蛋白質を吸着させたビーズを応用した場合と同様に、歯乳頭細胞の局所的な象牙芽細胞への分化がみられた。よってGDF11の象牙芽細胞分化誘導作用が示唆され、電気的遺伝子導入法の有効性が明かとなった。さらにin vivoにて露髄面上にGDF11遺伝子を応用するための電極を開発し最適条件決定を行ったが、電極に触れた歯髄面の局所的壊死を免れなかったため、超音波による遺伝子導入法を検討した。私どもは以前、ラット切歯歯髄より、RT-PCR法を用いて、BMP/TGFβfamilyに属する象牙質形成因子(GDF11)をクローニングした。In situハイブリダイゼーションにより、GDF11は鐘状期の分化過程にある象牙芽細胞に特異的に発現することが明かとなり、象牙芽細胞分化への関与が示唆された。さらにGDF11の歯牙発生における機能を解明するため、GDF11のジーンターゲッティングを行ったが、ホモ欠失マウスで表現型に異常は見られなかった。一方、生物学的覆髄剤の開発をめざして、生活歯髄切断面にGDF11遺伝子を導入するために、Electroporatorを用いる方法を試みた。まずGFPの蛍光により導入効率を比較して最適電圧、抵抗値、パルスの条件設定を行った。現在、mouse GDF11をPEGEPベクターに組み入れ、歯髄培養細胞、歯胚の歯乳頭細胞に遺伝子導入し、細胞培養あるいは器官培養を行い、過剰発現させたときの歯髄細胞への影響を検討している。また、直接、イヌ生活歯髄切断面上にGDF11遺伝子を応用し、その歯髄細胞の象牙芽細胞への分化に及ぼす影響を調べている。

一方、生物学的覆髄剤の開発をめざして、露髄面にGDF11遺伝子を導入するために、Electroporatorを用いる方法を試みた。まず、GFPの蛍光により導入効率を比較して最適電圧、抵抗値、パルスの条件設定を行った。Electroporatorを用いた場合、ウイルスに比べ安全であり、導入効率に遜色なく、頻回にわたり導入可能という利点がある。また、歯髄細胞培養系、歯胚器官培養系でもElectroporationの最適条件の決定を行ったところ、通常用いられるリポフェクタミンの約10倍の導入効率がみられた。mouse GDF11をPEGFPベクターに組み入れ、歯胚の歯乳頭細胞に電気的に遺伝子導入後器官培養を行った場合、リコンビナントGDF11蛋白質を吸着させたビーズを応用した場合と同様に、歯乳頭細胞の局所的な象牙芽細胞への分化がみられた。よってGDF11の象牙芽細胞分化誘導作用が示唆された。さらにin vivoにて露髄面上にGDF11遺伝子を応用するための電極を開発し最適条件決定を行ったが、電極に触れた歯髄面の局所的壊死を免れなかったため、超音波による遺伝子導入法を検討した。
遺跡出土動物の生態学的・形態学的分析に基づく新たな動物利用文化史観の創出

本研究は、(a)琉球列島で家畜の飼養が開始された地域と時代、(b)飼料や給餌方法にみられる地域差、(c)琉球列島内に家畜が伝播した経路、の三点を明らかにする。このうち項目(a)は、野生種とされてきた出土資料の歯に残された微細な傷の立体形状を計測し、ヒトに飼養された個体の特徴がみられる資料を探索する。また項目(b)では、遺跡から出土した「ブタ」の歯の表面に残された磨耗痕を、現在の放牧個体と屋内飼育個体それぞれと比較し、各時代の動物飼育方式を明らかにする。さらに項目(c)では各遺跡から出土したイノシシ類の歯がもつ形態学的類似性と島間の交流を比較検討する。
介護保険下における行政看護の役割に関する実証的研究

1介護保険担当部署に配属されている保健婦・士の活動の現況調査千葉県内の、介護保険担当部所に配属されている市町村保健婦3名に面接調査を実施した。調査内容は、保健婦・士が担っている役割、業務内容、保健婦・士として意識的に取り組んでいること等である。具体的に保健婦・士が担っている役割は、1)介護保険認定に関すること2)窓口での相談問い合わせ申請への対応3)介護保険給付に関すること4)保健福祉事業に関すること5)他部署との連携6)介護予防への取り組み7)介護保険事業計画・老人保健福祉計画への反映に集約できた。特に、意識していることとして、(1)サービスを必要とする住民が申請につながる体制づくり(2)公平で正確な調査の実施(3)認定審査会における正確な診査の実施(4)利用者が自分で事業者を選択し契約することができるような援助(5)サービスの質のチェック、評価が確認できた。2保健所保健婦の介護保険制度定着に向けた活動調査千葉県内の保健所保健婦2名に対して面接調査を実施した。調査内容は、保健所保健婦が実施した、市町村の介護保険制度定着に向けた活動内容と、その活動における保健婦の重視した内容と行動である。保健所保健婦は、特定疾患患者の在宅療養支援を切り口に、これらの患者の介護保険利用状況を調べ、必要な支援を実施していく中で、市町村の介護保健担当保健婦や介護支援専門員と連携を取り、共に制度の問題点を検討しあったり、活動上の課題の解決を助けたりといった活動をしていることが分かった。3介護保険制度に関わる資料収集制度発足以来の制度内容の変遷や、サービス利用者側・提供者側の様々な反応や抱える課題について伝える資料などの収集を行った。
「違法・地域許容型」建築群の研究

旧建築線指定地区、都市部で新規供給された戸建住宅地、あるいは建築協定が締結された住宅地の土地利用をみると、違法・グレイな土地利用が多くみられる地区が存在する。それらの土地利用の実態について詳細な調査を行い、その土地利用が生み出される背景について考察を加えた。その結果、時代とともに規制内容が不適合になっているとともに、都市型住宅地として低中層高密の住宅地像が欠落していることを明らかにした。「違法・地域許容型」建築物群とは、竣工後に建物が利用される過程おいて、違法状態となるものの、当該地域において、それらの違法状態が多数存在し、地域において許容されている状態をいう。その背景に現在の建築規制が想定する土地利用と、現実の土地利用のズレが存在するためである。初年度である平成19年度では、大阪船場地区でなお制度的に残っている建築線と、現実の土地利用で違法もしくはグレー状態にあるものを、現地踏査を行なうことによりデータ化を行なった。その結果、当初の予想通り、多くの違法状態が観察されたが、特に商業系用途が主な街区にあっては、住民ならびに利用者にも受け入れられるであろう土地利用の具体的事例を豊富に収集することができた。さらに11月末には八尾市における建売住宅団地(最近のものから10数年経過したものをサンプリング)を対象に、「前面空地についての利用実態と意識」についてのアンケート調査を実施した。入居後に居住者が前庭(自らの敷地内)部分に、どのような物を置くようになったか、それらについて、できれば見せたくないものは何か、居住者同土のルールづくりへの関心は何か、などについて具体的に明らかにすることができた。とりわけ、ガレージ屋根の増設や公道へのグリーンのあふれ出し現象の中に、本研究の課題である違法状態とその評価の問題が顕著にでており、2年度目に十分解析を行なう。平成20年度においては、平成19年度に実施した調査研究の成果を、森本・前田の共著として出版した『まちなか戸建-持家化社会のまちづくり』(2008・11)の第11章として成果を公表し、新たな調査として神戸市・箕面市・堺市を対象として、すでに更新時期を越えている古い時期の建築協定地区における隣接地の発生状況・発生メカニズムの調査を実施した。前者は、一連の「まちなか戸建」研究の総合的なまとめを行った著書であり、単に「違法・地域許容型建築物群」の研究成果が盛り込まれているだけではなく、低中層高密型の都市住宅地像を、「まちなか戸建」を中心として構成することの重要性を提起したものである。古い時期の建築協定地区の調査については、敷地の利用密度を高めようとする都市化の圧力の強い地域では、協定に違反する事例が多く観察されるのではないかという仮説で調査を進めた。その中で、協定の更新をきっかけに、「隣接地」という形で、当初の建築協定地区の中に、「除外地」が発生している実態が明らかになった。そのため調査の焦点を、隣接地の発生状況の確認と、隣接地居住者に対するインタビュー調査による隣接地発生メカニズムの解明に設定した。その結果、隣接地の発生が多くみられる地区があること、隣接地の発生メカニズムについての仮説が得られるなど、注目すべき研究成果をあげることができた。
内服可能な大豆タンパクペプチドによる卵巣がん分子標的抗腫瘍薬の開発

我々はすでにビクニンと命名された副作用のないがん転移抑制薬を開発し、進行卵巣癌患者に対して経静脈投与を行う臨床治験の結果、5年生存率の改善をみた。本研究では、担癌マウスにおいて大豆蛋白を精製する際の廃棄物中に多く含まれる大豆ビクニンの内服投与によるがん転移抑制効果が明らかとなった。また、大豆ビクニン作用を模倣する低分子化合物開発のための分子シミュレーションを行い、ビクニン受容体に最も親和性の高いビクニン低分子物質を選択し、リード物質の設計および試作を行った。本研究の成果により内服可能なビクニン低分子化合物の開発が実現されれば、卵巣癌患者の予後改善だけでなく患者QOLの向上に寄与できると考える。我々は、ヒト羊水・尿から国際的にビクニンと命名されたがん転移抑制物質を発見した。一方でビクニンは、我々の研究により本来羊水中において上記シグナル伝達の阻害を介して抗炎症活性を発揮し感染に起因する早産を制御する生理的物質としても認識されており、早産予防の治療薬として、広く活用されている。我々は、本邦ですでに商品として販売されている、ヒト尿から精製したビクニンであるウリナスタチンを、臨床研究で進行卵巣がん患者に対して経静脈投与することにより、有意に優れた5年生存率を得ることができた。しかも抗がん剤や従来の分子標的治療薬にみられる副作用は全く認めなかった。しかしながら、臨床上ビクニンの最大の欠点は、分子量4万の糖蛋白であるため静脈内投与しなければならないことであった。次に我々は、ビクニン作用を模倣する天然成分の探索を行い、大豆蛋白を精製する際の廃棄物中に大豆ビクニンが豊富に含まれることを発見した。そしてマウスを用いた研究で、大豆ビクニンは内服可能であることを確認した。本研究では、予後不良な進行卵巣がん患者の予後改善のみならず、服薬コンプライアンスや患者QOLの向上をめざし、内服可能なビクニン低分子化合物の開発実現のために、抗腫瘍効果をもたらす大豆ビクニンの生物活性の基礎的評価を行った。我々は、ヒト羊水から国際的にビクニンと命名されたがん転移抑制物質を発見した。本邦においてすでに商品として販売されているヒト尿から精製したビクニンであるウリナスタチンを、臨床研究で進行卵巣がん患者に対して経静脈投与することにより、有意に優れた5年生存率を得ることができた。しかも従来の抗がん剤や分子標的約にみられる副作用は全く認めなかった。しかしながら、臨床上ビクニンの最大の欠点は分子量4万の糖蛋白であるため、静脈内投与をしなければならないことであった。さらに、マウスを用いた研究で、大豆ビクニンが内服可能な物質であることを確認した。本研究において担癌マウスに対して大豆ビクニンの内服投与によるがん転移抑制効果が明らかとなった。また、大豆ビクニン作用を模倣する低分子化合物開発のための分子シミュレーション(インシリコスクリーニング)によって、ビクニン受容体に最も親和性の高いビクニン低分子物質を選択し、数種類のリード物質の設計および試作を行った。現在、活性の見込まれる20個のヒット化合物の中から、低分子化合物を再合成し、in vitro及びin vivo実験を行っているところである。本研究の成果により、長期間の経静脈投与を回避することができる内服可能なビクニン低分子化合物の開発が実現されれば、進行卵巣がん患者の予後の改善だけでなく、服用コンプライアンスや患者QOLの向上を可能にするために、多いに寄与できると考える。医学(産科婦人科学)大豆蛋白を精製するときに廃棄されていた大豆灰抽出物成分(大豆ホエー)にビクニンが含まれており、粗抽出物から生化学的手法(イオン交換および分子ふるい)によって、今回の基礎実験及び動物実験の目的のために大豆ビクニンを精製し研究に臨んだ。ヒト卵巣癌培養細胞HRAに精製大豆ビクニン(2μM)を添加したときの細胞内シグナル蛋白(Src, MEK, ERK, JNK, p38, PI3K, Akt)のリン酸化をウエスタンブロットで測定した。その結果、大豆ビクニンによるシグナル伝達抑制作用について、Srcシグナルの上流を制御してTGF-beta刺激を阻止しMAPK(ERK1/2)、PI3K/Aktの活性を抑制し、結果としてuPA産生を止めることによりがん細胞の浸潤を抑制することが判明した。また、精製大豆ビクニンを添加したHRAと精製大豆ビクニン遺伝子を導入したHRAを用いて、cDNAマイクロアレイ実験を試行したところ、多くの遺伝子(3040個)が変化していることが判明した。

代表的な候補遺伝子としてウロキナーゼ・ウロキナーゼ受容体・マトリプターゼ・PAPP-A (pregnancy-associated plasma protein-A)・PI3K p85.などがビクニンの下流に存在していた。担癌マウスを用いて、大豆ビクニン皮下注射による癌転移抑制の実証実験、大豆ビクニンと抗がん剤の組み合わせによる癌転移抑制効果および抗癌作用の検討、大豆ビクニン内服による癌転移抑制効果の確認および大豆ビクニン内服と抗癌剤併用による癌転移抑制効果の検討を行う予定である。その後、コンピュータ分子シミュレーションを駆使し、内服可能な大豆ビクニン活性を模倣する低分子薬の開発に向けた低分子化合物の探索、設計・試作行っていく。購入を計画していた、解析および画像処理用パーソナルコンピューターを購入せず、既存の機器を使用していた。試薬等の使用状況については、ほぼ予定通りであった。解析および画像処理を円滑に行える様に、当初予定していたパーソナルコンピューターを購入予定である。
地球大気環境観測用アイセーフ多波長レーザ光源の開発

地球大気環境観測用ライダーシステムの光源の開発を行った。特に、目の安全性に優れたアイセーフ波長の1.54umで発振が可能なレーザ光源を設計・製作し、動作実験結果に基づきその有効性を確認した。製作したシステムは、YAGレーザ(波長1.06um、エネルギー250mJ、パルス幅7ns)、自作の誘導ラマン散乱用高圧メタンセル(長さ1.5m、内径38.4mm、透過率88%、最大圧力の30kg/cm^2)、ガス配管・圧力制御系、検出・計測系より成る。誘導ラマン散乱によりアイセーフ波長の1.54umを得ることが主目的ではあるが、この波長以外にも812nm(近赤外)、656nm(赤)、551nm(緑)の出力を確認した。出力強度は短波長になるにつれて減少する傾向を示した。YAGレーザの1.06umを含めると、地球大気環境観測には合計5つの多波長の使用が考えられる。このことは、波長依存特性を利用したエアロゾルの粒系分布や構造把握などの観測において特に有用と考えられる。1.54umに特に注目し、YAGレーザエネルギーおよびメタン圧力を変化させて変換効率の測定を行った。入射エネルギーの増加に従って変換効率も増加したが、120mJ以上では飽和の傾向を示した。また圧力が高いほど低い入射エネルギーからでも出力が得られた。変換効率の繰り返し依存の実験結果では3Hzに最適値があることが示された。繰り返し3Hz、22kg/cm^2、200mJの条件で、最大変換効率25%(49mJ)が得られた。これらの値は、地球大気環境観測用ライダーシステムの光源として十分な値であり、今後はライダーシステムの受信系・信号処理系の製作終了後、観測へと進んでいく予定である。
神経細胞変性とユビキチンプロテアソームシステム

細胞内では、新生タンパク質の30%以上が正常にフォールディングされない不良品であり、また正常にフォールディングしたタンパク質であっても、酸化や重金属汚染などによる細胞内外のストレスによって不断に障害を受けている。しかしながら、これらの不良品や障害タンパク質は、通常、細胞内にはほとんど検出されない。それは、ユビキチンプロテアソームシステムが「細胞内で異常性を獲得したタンパク質を敏速に発見し破壊してしまう品質管理装置」として働くからである。しかし、この細胞内でのタンパク質の品質管理(不良品処理システム)を担うユビキチンリガーゼ(E3)は、これまで見つかっていなかった。本年度我々は、CHIPと呼ばれる分子がこの概念に当てはまるユビキチンリガーゼであることを見出した。CHIPはHsc70に結合するco-chaperone(シャペロンの補助因子)として発見された分子である。CHIPはN端側にHsc70と相互作用するTPR(tetratricopeptide repeat)という繰り返し構造を、そしてC端側にはU-box(E3の触媒部位であるRING-fingerと類似のモジュール)という特殊な構造を有している。我々は、インビトロでCHIPがHsp90やHsc70と連携して変性タンパク質を選択的にユビキチン化する能力を有することを証明した。即ち、CHIPはタンパク質のネイティブな状態とノンネイティブな状態をシャペロン依存的に識別して,後者を選択的にユビキチン化するE3であることが判明したのである。最近、アルツハイマー病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症、ポリグルタミン病、プリオン病などの神経変性疾患が、タンパク質の品質管理に破綻をきたした病気であるとする概念が高まってきつつある。そして、これらの神経変性疾患の発症あるいは増悪化にタンパク質の品質管理機構の破綻が関係している可能性が示唆されている。従って、CHIPなどの品質管理リガーゼの研究の進展は、これらの難治疾患の発症阻止に向けた新しい戦略を構築できると考えられる。
超流動ヘリウム3の不純物効果の研究

p波クーパー対を形成する超流動^3Heの不純物効果を実験的に明らかにするために、冷凍機の製作・性能試験と、不純物として用いるエアロジェルの開発を行い、製作した測定装置を用いて不純物による^3Heの超流動密度変化を明らかにした。超流動^3Heの冷却は核断熱冷凍法を用いる。高純度銅を母材とする冷凍機を製作し、その性能試験を行った。希釈冷凍機により高磁場中(8T)で16mKの温度まで冷却後、断熱的に消磁することにより最低温度45μKを得ることができた。また250μK以下に1月以上保てることがわかった。この性能は世界でも1、2位を争う。また性能試験を行った結果として、冷凍機内部の熱発生の起源を明らかにし、熱発生の少ない冷凍機の開発法を確立した。不純物として用いるエアロジェルは、空孔率97.5%、98%、98.5%の3種類を製作した。したがって不純物濃度としては、2.5%、2%、1.5%となる。このサンプルについて、第4音波法を用いて、不純物による^3Heの超流動密度変化を測定した。これらの結果より次の点を明らかにした。1.不純物が存在すると超流動密度が押さえられ、また超流動転移温度が下がる。2.これらは、不純物濃度により系統的に変化する。以上の研究成果は国際会議や学会・研究会で発表し、活発な議論が行われた。これらの討論により、超流動^3Heの不純物散乱の機構を解明するためには、そのスピン構造を知る必要があることがわかった。これらは核磁気共鳴法により実験的に明らかにすることが可能であり、今後このスピン構造を明らかにしていく予定である。p波のクーパー対を形成する超流動^3Heの不純物効果を明らかにするために、本年度は不純物となるエアロジェルと測定セル、核断熱消磁冷凍機、温度計、自動計測システムを製作した。エアロジェルは空間率97.5%、98%、98.5%を製作した。測定セルは核磁気共鳴を超低温度で行うために非金属である必要があり、また冷え残りによる発熱源とならないように材質を選ぶ必要がある。これらの目的のためにコルツ管を用いた。核断熱消磁冷凍機は、高純度銅ブロック(99.99%)から切り出した。全体の重さは10kg(150モル)。良好な熱伝導を得るために、熱処理により残留抵抗比を4000まであげた。これを8T超伝導磁石内に配置し、希釈冷凍機と組み合わせることで50μK以下の超低温度をめざす。これらの処置により世界でも有数の冷凍能力を実現できる。温度計としてPt-NMR温度計を製作した。この温度計により数μKから数十mKの温度を測定する。また^3He融解圧温度計も製作した。この温度計によりPt-NMR温度計を較正する。設備備品として購入したロックインアンプは融解圧温度計のキャパシタンス測定に用いる。以上の冷凍機および測定系は、外来雑音をさけるためにシールドルーム内に設置される。測定コントロールは光ファイバーによるGP-IBインターフェースを使用する。コントロール用コンピュータはシールドルーム外に設置する。さらにコンピュータネットワークシステムを構築した。測定されたデータは、コントロール用コンピュータを通してサーバーに送られ、他のコンピュータからデータをアクセスできる。このシステムにより測定と同時に解析を行うことが可能になる。以上の特徴を持つ装置の製作を終了し、冷凍機の予備試験を行いうる段階まで到達した。p

波クーパー対を形成する超流動^3Heの不純物効果を実験的に明らかにするために、冷凍機の製作・性能試験と、不純物として用いるエアロジェルの開発を行い、製作した測定装置を用いて不純物による^3Heの超流動密度変化を明らかにした。超流動^3Heの冷却は核断熱冷凍法を用いる。昨年度は高純度銅を母材とする冷凍機を製作し、今年度はその性能試験を行った。希釈冷凍機により高磁場中(8T)で16mKの温度まで冷却後、断熱的に消磁することにより最低温度45μKを得ることができた。また250μK以下に1月以上保てることがわかった。この性能は世界でも1、2位を争う。また性能試験を行った結果として、冷凍機内部の熱発生の起源を明らかにし、熱発生の少ない冷凍機の開発法を確立した。不純物として用いるエアロジェルは、空孔率97.5%、98%、98.5%の3種類を製作した。したがって不純物濃度としては、2.5%、2%、1.5%となる。このサンプルについて、第4音波法を用いて、不純物による^3Heの超流動密度変化を測定した。これらの結果より次の点を明らかにした。1.不純物が存在すると超流動密度が押さえられ、また超流動転移温度が下がる。2.これらは、不純物濃度により系統的に変化する。3.エアロジェル中^3Heの超流動転移温度以上でかつ純粋な^3Heの転移温度以下の温度範囲で、超流動状態の存在を示唆する結果を得た。以上の研究成果(冷凍機の開発、超流動^3Heの不純物効果)は、来年度行われる低温物理学国際会議に発表する予定である。
協調業務支援ソフトウェア開発のための多視点業務モデリングに関する研究

業務支援ソフトウェアを開発するためには,対象業務を適切にモデル化する必要がある。このモデルが誤っていると,開発されたソフトウェアは「使いものにならない」ということで捨てられてしまう.小規模開発では,このモデルは開発者の頭の中にしか存在しないが,中規模以上の開発では,このモデルを明示し,現在の業務担当者や,完成後のシステムの利用者の理解を得ることが必須である.代表的な業務モデリングにIDEF0技法がある.IDEF0ダイアグラムは,記法が簡単で,初心者でも容易にその内容を理解することができる.しかし,適切なダイアグラムを書くことはそれほど容易ではない.特に複数の役割を持つ人々が協調して業務を遂行している場合,複数の視点が混在したあいまいなダイアグラムになりやすい.本研究では,ユースケース図,状態遷移図,ペトリネット,ERモデル,IDEF0ダイアグラムなど,多様なダイアグラムを用いて,業務を複数の視点から分析する手法を確立した.具体的には,1)ユーザインタフェースからIDEF0ダイアグラムを生成,2)IDEF0ダイアグラムからERモデルを生成,3)ペトリネットからIDEF0ダイアグラムを生成,4)ユースケース図と状態遷移図からERモデルを生成,5)ユースケース図とペトリネットからERモデルを生成,6)リーンメソッドに基づく業務分析支援,などの手法を提案した.また,1)については支援ツールのプロトタイプを開発した.本研究の今後の課題は,確立した手法を支援するツールを開発することである.多様なダイアグラムと手法を一人の分析者が使いこなすことは容易ではない.そこでそれらを統合的に支援するツールの開発が望まれる.業務支援ソフトウェアを開発するためには,対象業務を適切にモデル化する必要がある。このモデルが誤っていると,開発されたソフトウェアは「使いものにならない」ということで捨てられてしまう.小規模開発では,このモデルは開発者の頭の中にしか存在しないが,中規模以上の開発では,このモデルを明示し,現在の業務担当者や,完成後のシステムの利用者の理解を得ることが必須である.代表的な業務モデリングにIDEF0技法がある.IDEF0ダイアグラムは,記法が簡単で,初心者でも容易にその内容を理解することができる.しかし,適切なダイアグラムを書くことはそれほど容易ではない.特に複数の役割を持つ人々が協調して業務を遂行している場合,複数の視点が混在したあいまいなダイアグラムになりやすい.本研究では,ユースケース図,状態遷移図,ペトリネット,ERモデル,IDEF0ダイアグラムなど,多様なダイアグラムを用いて,業務を複数の視点から分析する手法を確立した.具体的には,1)ユーザインタフェースからIDEF0ダイアグラムを生成,2)IDEF0ダイアグラムからERモデルを生成,3)ペトリネットからIDEF0ダイアグラムを生成,4)ユースケース図と状態遷移図からERモデルを生成,5)ユースケース図とペトリネットからERモデルを生成,6)リーンメソッドに基づく業務分析支援,などの手法を提案した.また,1)については支援ツールのプロトタイプを開発した.本研究の今後の課題は,確立した手法を支援するツールを開発することである.多様なダイアグラムと手法を一人の分析者が使いこなすことは容易ではない.そこでそれらを統合的に支援するツールの開発が望まれる.本年度は、1)IDEF0ダイアグラムの自動生成、2)ERモデルの統合の2つのサブテーマを実施した。既存のシステムが存在する業務において、それぞれ別の役割を持つ利用者が、システムを利用するときの画面に着目した。画面上のそれぞれのデータについて、表示・入力・保存の3つの属性で分類すると24通りの組み合わせがある。そのうちで意味のあるものは10通りであり、それらについてIDEF0プロセスの入出力データのパターンを定義した。同一の業務においては、同一名称のデータは同じものであると判断できるので、それに基づいてプロセス間のデータフローを結合することで、業務全体のIDEF0ダイアグラムが完成する。この手順について、ツールを思索し、自動生成が可能であることを確認した。一方、利用者の処理の流れに着目することで、利用者の視点から見たシステムの状態遷移を抽出することができる。このとき、状態遷移は、処理の1ステップであり、その1ステップを実施するのに必要なデータと、ステップを実施した結果、生成あるいは更新されるデータを抽出する。ステップ前後のデータの関係は7通りに分類でき、その種類に応じたERモデルへ写像することができる。こうして得られたERモデルの断片を、データ名称を手がかりに統合する。ERモデルには、実体型、関連型、属性型の3種の要素があり、同一名称でも同じ種類の要素であるとは限らない。そこで可能な6通りの組み合わせに対して、ERモデルの統合規則を確立した。これによって、各利用者の視点から見た処理の流れに着目して、上で述べたような手順で、システム全体の概念データモデル(ERモデル)を得ることができる。現段階では、この手順の自動化は困難であり、ツールでどこまで支援できるかは次年度以降の課題である。当初計画の3項目のうち、「ERモデルへの変換」は、一部は上記のサブテーマ2に含まれている。含まれなかった部分は次年度以降検討する。一方、サブテーマ1のうちでツールの試作は、新たに追加してものである。本年度は、1)ユースケース図からペトリネットの生成、2)ペトリネットからIDEFOダイアグラムの生成、3)ペトリネットからERモデルの生成、の3つのサブテーマを実施した。ユースケース図は、アクタとユースケースの静的な関係しか表さない。

一方ペトリネットは処理の流れを表す。そこで、それぞれのユースケースをペトリネットのトランジションに対応させ、アクタやユースケースの入出力データをトークンとして捉える。データの定義と参照の関係から、処理の順序が明示される。またアクタもトークンと捉えることで、それぞれの処理に誰が関わるかが明示される。ペトリネットのトランジションをIDEFOのアクティビティに対応させる。そしてトランジションの入力トークンをIDEFOのInput、Control、Mechanismのいずれかに対応させる。入力データがその処理においてどのような役割を持つかによって、どれに対応するかが決まる。最後に対象とする処理の流れ全体を統括するアクティビティを追加することで、視点の明確なIDEFOダイアグラムとなる。最初からIDEFOダイアグラムを作成しようとすると、多くの線が複雑に交錯する図になりがちである。しかし、ユースケース図とペトリネットを用いて順を追って処理を考えることで、比較的単純でわかりやすいODEFOダイアグラムを生成することができる。以前に手作業で作成したIDEFOダイアグラムと同じものを、本研究の手順に従って再作成してみた結果、前述のことが立証された。本年度当初の予定では、IDEFOダイアグラムからERモデルを生成する予定であったが、IDEFOはきわめて独自性が高いので、ERモデルへの変換は容易ではないことが判明した。そこで、ペトリネットからERモデルを生成することとした。この場合、トークンをエンティティタイプとし、トランジションをリレーションシップタイプとすることで、機械的にERモデルを生成することができる。ただし、リレーションシップタイプの命名と、冗長なリレーションシップタイプの削除は手作業で行う必要がある。本年度の研究の結果、複数の視点の統合にペトリネットが有用であることが明らかになった。ただし、ペトリネット上にすべての情報が表されるわけではないので、統合モデルではない。あるモデルから別のモデルへ変換する際のある種のフィルタの役割を果たしている。本研究を含めて、従来の多くの研究が統合モデルを目指してきたが、むしろ、多様なモデルがフィルタを介して変換されるという考えのほうが、より現実的であるという見通しを得た。本年度は,1)ダイアグラム変換に基づくシステム分析手法の提案,2)プロパティセントリックモデリングの定式化と評価を行った.システム分析では,複数のダイアグラムを用いてシステム分析の効率を向上させることができる.複数のダイアグラムは,それぞれ別々に作成するのではなく,あるダイアグラムから別のダイアグラムへと半自動変換が行えると効率的である.我々が提案する分析手法は,3フェーズ,4ステップから構成される.
多値直交変調を用いたスペクトル拡散通信方式に関する研究

多値直交符号変調によりスペクトル拡散通信方式(M-ary/SS通信方式)は,通常の直接スペクトル拡散通信方式と比較し誤り率特性の改善が期待され,今後発展が予想される移動体通信や衛星通信などに有効な方式である.しかしM-ary/SS通信方式は,周回衛星を用いた通信における衛星の動きによるドップラ周波数偏移などに起因して発生する搬送波周波数偏差に弱く,その影響によって受信性能が著しく劣化するという問題がある.また,搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号の初期同期捕捉は大変困難で,このような信号を捕捉することのできる手法が必要である。以上の背景のもと,申請者は(1)搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号の受信特性の改善,(2)搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号の初期同期捕捉手法の提案,について検討を行った.その結果以下のような研究成果が得られた.(1)M-ary/SS通信に用いられる多値直交符号の一種であるアダマ-ル符号は,搬送波周波数偏差によって独自の振舞をする.申請者はこの振舞が,アダマ-ル符号のシーケンシと密接な関係にある事を見出した.そして,この振舞を利用した搬送波周波数偏差に強いM-ary/SS通信手法を提案した.周波数偏差値がシンボルレートの0.10.4倍に達するような大きな周波数偏差を伴う信号も,本手法を用いることで良好な受信特性が得られることを明らかにした.(2)搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号を受信した場合,多値化に伴う非希望出力が現れる.申請者はこの非希望出力の振舞が周波数偏差値に応じて決定される事を見出した.さらに申請者は,その性質を利用した搬送波周波数偏差存在下でも動作するM-ary/SS信号の初期同期捕捉手法を提案した.提案手法はシンボル同期捕捉,搬送波周波数偏差推定の2つの手法からなり,特に搬送波周波数偏差推定では,シンボルレートの数倍もの大きさの搬送波周波数偏差の値を推定できる事を確認した.以上の研究成果の幾つかを,国内外の学会・論文等に公表した.これらは独創的な研究として高い評価を受けている.多値直交符号変調によりスペクトル拡散通信方式(M-ary/SS通信方式)は,通常の直接スペクトル拡散通信方式と比較し誤り率特性の改善が期待され,今後発展が予想される移動体通信や衛星通信などに有効な方式である.しかしM-ary/SS通信方式は,周回衛星を用いた通信における衛星の動きによるドップラ周波数偏移などに起因して発生する搬送波周波数偏差に弱く,その影響によって受信性能が著しく劣化するという問題がある.また,搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号の初期同期捕捉は大変困難で,このような信号を捕捉することのできる手法が必要である。以上の背景のもと,申請者は(1)搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号の受信特性の改善,(2)搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号の初期同期捕捉手法の提案,について検討を行った.その結果以下のような研究成果が得られた.(1)M-ary/SS通信に用いられる多値直交符号の一種であるアダマ-ル符号は,搬送波周波数偏差によって独自の振舞をする.申請者はこの振舞が,アダマ-ル符号のシーケンシと密接な関係にある事を見出した.そして,この振舞を利用した搬送波周波数偏差に強いM-ary/SS通信手法を提案した.周波数偏差値がシンボルレートの0.10.4倍に達するような大きな周波数偏差を伴う信号も,本手法を用いることで良好な受信特性が得られることを明らかにした.(2)搬送波周波数偏差を伴うM-ary/SS信号を受信した場合,多値化に伴う非希望出力が現れる.申請者はこの非希望出力の振舞が周波数偏差値に応じて決定される事を見出した.さらに申請者は,その性質を利用した搬送波周波数偏差存在下でも動作するM-ary/SS信号の初期同期捕捉手法を提案した.提案手法はシンボル同期捕捉,搬送波周波数偏差推定の2つの手法からなり,特に搬送波周波数偏差推定では,シンボルレートの数倍もの大きさの搬送波周波数偏差の値を推定できる事を確認した.以上の研究成果の幾つかを,国内外の学会・論文等に公表した.これらは独創的な研究として高い評価を受けている.
光合成タンパク質内での光誘起電子移動

多種の反応(色素)分子と膜貫通型タンパク質でできた反応中心複合体内で起こる生体光合成の光励起長距離電子移動の機構を検討した.複数の反応分子がペプチド構造と相互作用することにより分子間距離・配向が固定され、反応経路が決定される機構と、各反応分子のエネルギーレベルを調節し、電子のドナー側からアクセプター側まで電荷がズム-ズに流れるよう設計される機構、電荷の生成・消失にともなう誘電緩和を制御する機能性溶媒としての性質を検討した.植物光化学系1ではたらくキノンを還元力の異なる合成分子で置き換え、これらの系でのクロロフィルからキノンへの電子移動速度(23ピコ秒-30ナノ秒)を測定し、その反応の自由エネルギー差(ΔG)依存性から再配置エネルギー(λ)を得た。この値は、異なった構造を持つ紅色細菌で推定された値のほぼ半分であった。しかし、どちらの反応中心でもΔGとλは一致しており、天然の系はともに最適化されていることが明らかにされた。ペプチド鎖(局所環境場)により、ΔGとλ値がうまく合わせられていることが明らかになった。更に、緑色細菌と、最近我々が発見したZnを持つクロロフィルで光合成をしている細菌の光合成反応中心での電子移動の実測を行い、結果尾を解析し、生体内の長距離電子移動機構の共通原理を更に検討した。
パラジウム触媒を用いる不斉アリル化およびベンジル化、アルカロイド合成への応用

π-アリルパラジウム錯体を求電子剤として用いる炭素-炭素結合形成反応、いわゆる辻-Trost反応として知られるこの反応は、その発見以来詳細に研究され、その化学はほとんど知り尽くされていたように思われていた。本申請者らは、これまでの研究によりビスπ-アリルパラジウム錯体が高い求核性を持つことを明らかにしている。これは従来のπ-アリルパラジウム錯体が求電子性を示すことと極めて対称的である。この反応の応用として、ピネン誘導体から調製した光学活性π-アリルパラジウム触媒を用い、イミンの不斉アリル化について検討した。求核的性質を持つビスπ-アリルパラジウム錯体の非対称なアリル期の反応性を制御し、その一方のアリル基にイミンの不斉面の認識をさせることができれば、合成中間体として有用な光学活性ホモアリルアミンの選択的不斉合成が可能となる。まず環状イミンに対する不斉アリル化を検討した。これに成功すれば種々のアルカロイド合成への応用が期待できる。様々な条件を用いて反応を行ったが良い結果は得られなかった。高い不斉収率を得るためにはイミンの幾何異性が重要であることが明らかになった。そこで次にアルデヒドから誘導した鎖状のイミンを用いた反応を検討した。この場合、基質の構造は環状イミンとは逆にトランスとなり、高い不斉誘導が期待できる。反応条件を詳細に検討した結果、90%の光学純度で目的のアリル化体を得ることに成功した。様々な置換基を有する基質でもほぼ同様の結果が得られた。しかし、配位子がかさ高くなったためか反応速度がかなり低下してしまった。そこで更に条件検討を行った結果、反応系中に極少量の水を添加すると反応が促進されることがわかった。この水の役割については現在のところ不明であるが、パラジウムに対する配位子として働いていると考えられる。