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術後夜間低酸素血の危険因子・成因・治療に関する研究

高度の術後低酸素血症は、術後の重篤な循環器系合併症の原因となり得る。本研究では術後夜間低酸素血症の危険因子・成因・治療法について検討した。術前、術後2から4病日の夜間に、パルスオキシメトリーを行い、基準値より4%以上の酸素飽和度(SaO2)低下の回数(ODI)、SaO2g90%以下となる時間の割合(CT90)、およびSaO2の最低値を求めた。術後、ODIの変化は有意でなかったが、CT90とSaO2最低値は有意に悪化した。多変量解析の結果では、術前のODIと術前睡眠時に無呼吸を指摘された病歴が、術後の夜間低酸素血症の主な危険因子であった。術後の夜間酸素投与により、低酸素血症を防ぐことはできたが、無呼吸や低換気による脈拍数の変動は抑制できなかった。また、重傷の睡眠時無呼吸患者では、低酸素血症の発生を予防できないばかりでなく、無呼吸時間の延長を認める症例もあった。したがって、術後夜間の低酸素血症の治療として、酸素投与は必ずしも適切ではないと考えられた。近年、術後突然死や心筋梗塞などの関連性も示唆されている術後夜間低酸素血症のハイリスクとなる患者群の特定を平成8年度の目標として、手術前後において睡眠時呼吸状態の評価を行った。睡眠呼吸障害のパラメーターとしてOxygen Desaturation Index (ODI)を用い、術後のODIと相関のある因子について検討した。患者の年齢・性別・手術の種類・麻薬の使用量・手術時間・麻酔方法・ASAリスク分類・呼吸機能・術前血液ガス所見は、術後ODIとは有意な相関関係が無かった。激しいいびき、日中傾眠、睡眠時無呼吸の指摘など睡眠時無呼吸を示唆する病歴は、術後ODIと有意な相関関係を認めた。また、Body Mass Indexが25kg/m2を超える患者、さらに、術前ODIの高い患者は、術後ODIも高値であった。従って、術前から睡眠時無呼吸が存在する患者は、術後も引き続き睡眠呼吸障害を有することが判明した。術前には、軽症無呼吸患者であっても術後に重篤化し、高度の低酸素血症を伴う患者群が存在することは注目に値する。また、術前に睡眠呼吸障害を有しない正常人のみについて検討すると、正常人であっても、術後にはODIが約2倍に増加し、すべての患者に共通するメカニズムの存在が示唆された。以上より、術後の酸素需要の増加を考慮すると、術前睡眠呼吸障害を有しない患者であっても、虚血性心疾患を合併する患者や、特に術前より睡眠時無呼吸の存在する患者は、術後夜間低酸素血症により重篤な臓器の虚血に陥りやすいハイリスク患者群であると考える。次年度は、これらハイリスク患者群を対象に、その成因および治療法について研究を進める予定である。術前、術後2から4病日の夜間に、パルスオキシメトリーを行い、基準値より4%以上の酸素飽和度(SaO2)低下の回数(ODI)、SaO2が90%以下となる時間の割合(CT90)、およびSaO2の最低値を求めた。術後、ODIの変化は有意ではなかったが、CT90とSaO2最低値は有意に悪化した。多変量解析の結果では、術前のODIと出前睡眠時に無呼吸を指摘された病歴が、術後の夜間低酸素血症の主な危険因子であった。また、重症の睡眠時無呼吸患者では、低酸素血症の発生を予防できないばかりでなく、無呼吸時間の延長を認める症例もあった。
べん毛モーター蛋白質の全反射赤外分光解析

振動分光法は一般に構造生物学のための解析ツールとして認識されていないが、機能発現のための構造変化をモニターする解析ツールとして高い可能性をもつことを、我々はロドプシンなど光受容蛋白質の研究により明らかにしてきた。我々は数年前から、エバネッセント波を利用して溶液中での計測が可能な全反射赤外分光法(Attenuated Total Reflection FTIR spectroscopy)を用いて、光に応答しない膜機能分子に対しても同様の計測を実現している。本研究では、運動マシナリーに関わる膜蛋白質群を対象として、全反射赤外分光法によりイオンやリガンド結合などの外部刺激に応答したスペクトル変化を測定することを計画した。本年4月に公募班員として採択され研究活動を開始したが、計画班員として申請していた新学術領域の課題が6月に採択されたため、当課題を廃止することとなった。私自身の課題は廃止されたが、幸い、名大・本間教授の連携研究者として新学術領域「運動マシーナリー」の活動を継続することを領域に認めていただいた。神取研究室の研究アクティビティを考えるとエフォート面から全く問題なく、引き続きイオン輸送がべん毛の回転運動へとつながる分子メカニズムを蛋白質の構造変化として明らかにすることを目指す。当課題で購入した備品はそのために有効に活用する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
反応の遷移状態における励起化学種を配向制御した立体効果の直接観測

化学反応は反応の始状態から遷移状態を経て生成系へ至る。ここで反応遷移状態における励起化学種の立体構造や内部状態分布は反応速度と生成物の反応分岐に決定的な影響を及ぼす。もし遷移状態における励起化学種の立体構造を制御した研究が可能となれば、生成系へ至るまでの反応速度や反応分岐の発現機構を解明する上で重要な情報を得ることが出来るはずである。本研究では反応に関与する二つの反応物の相対配向状態を選別することで反応の遷移状態における励起化学種の構造を制御し、生成系へ至る反応経路を制御することを目的としている。平成30年度、我々は分子配向制御法として、六極不均一電場を用いてハロタン(2-ブロモ-2-クロロ-1,1,1-フルオロオロエタン)分子の状態選別を試みた。質量分析計により六極印加電圧に対する分子線強度を計測しシミュレーションを行うことにより分子の状態選別が可能となった。一方で、光解離により生成したBr原子およびCl原子の散乱分布を計測するため、多光子イオン化法とそれに続く二次元画像計測システムを新たに導入することで、生成した生成物の散乱分布を計測することに成功した。ハロタン分子の光解離では、競争的に生成するBr原子とCl原子生成の生成機構を解明することに成功した。本研究では励起CO(a)分子とハロタン分子の反応により生成したBrおよびCl原子の散乱分布を分子配向制御した条件下で観測する。平成30年度に導入した二次元画像計測システムを用いて、平成31年度では反応により生成した生成物の散乱分布を計測することを試みる。平成30年度、我々は六極不均一電場を用いてハロタン分子の配向状態を選別することに成功した。同時に、生成物の散乱分布を決定するための二次元画像計測システムを新たに導入した。そのシステムを用いてハロタン分子の光解離により生成したBr原子およびCl原子の散乱分布をそれぞれ独立に計測することに成功した。その結果、競争的に生成するBr原子とCl原子の反応分岐の機構を解明することに成功した。即ち、Br原子は光を吸収後、直接解離するのに対して、Cl原子生成では併進速度が緩和した状態で観測された。詳細な生成機構は現在、分子の配向状態と励起光の電場方向などのベクトル相関に関する研究から解明を目指している。平成31年度では反応生成物の散乱分布を昨年度導入したシステムを用いて計測する。即ち、ハロタン分子の配向状態を六極不均一電場により制御する一方、アライメント状態を制御した励起CO(a)分子との反応により生成するBr原子およびCl原子の散乱分布を二次元画像法により計測する。この方法を用いれば反応の遷移状態おける衝突錯合体の構造を変化させながら生成物の反応分岐比に関する情報を得ることができるはずである。平成29年度から30年度にかけての装置のかいはつは概ね順調であり、これらのシステムを用いて平成31年度では本研究の目的の達成に向けた研究を進める。平成31年度前期ではまず、キラル分子の光解離に関する研究を進める。我々は分子の配向状態を規定条件下でキラル分子の光解離を実施すれば鏡像異性体間で異なる散乱分布を与えることを理論計算から予測した。この点に着目し、まず、エナンチオマーの光解離に関する研究を進める。このような鏡像異性体間での光解離の散乱分布の相違に関する研究は分子の配向を可能にした我々のみが可能であり、その報告は意義深いと考えられる。平成31年度後期では、六極フキに次電場を用いてハロタン分子の配向状態を選別し、一方で励起CO(a)のアライメント状態を変更レーザーを用いて制御する。それぞれの配向状態を制御しながら反応を開始することで反応の遷移状態における衝突錯合体の構造を制御する。その構造制御の情報と、生成するBr原子およびCl原子の反応分岐比、更には生成の反応機構などの議論を目指す。平成29年度、我々は分子配向制御法として、直線偏光レーザーを用いた分子のアライメント状態を選別する研究手法を開発した。核スピンを持たないCO分子に206nmの直線偏光レーザーを照射し、励起CO(a)分子を生成する。CO(a←X)は禁制遷移であるが、エネルギー的に近接するCO(A)との摂動により遷移が許容となる。CO(a←X)遷移はレーザー電場ベクトルに対して垂直遷移であるため、レーザーの電場ベクトルに沿った分子軸の回転面を制御することができる。多光子イオン化法と組み合わせた研究により、励起CO(a)分子のアライメントの状態選別に成功したことを示した。更に、六極不均一電場を用いてハロタン(2-ブロモ-2-クロロ-1,1,1-フルオロオロエタン)分子の状態選別を試みた。

本研究では励起CO(a)分子とハロタン分子の反応により生成したBrおよびCl原子の散乱分布を分子配向制御した条件下で観測する。生成物は多光子イオン化法により検出し、散乱分布を二次元画像法により決定する。今年度、我々は二次元画像計測システムの構築に向け、その設計を行った。我々は励起CO(a)分子のアライメント状態選別に成功した。更にレーザー光を集光することで高密度分子ビームの発生に成功した。更に、ハロタン分子の状態選別は六極電場を用いて成功した。シミュレーションの結果から、六極電場通過後に2kV/cm程度の均一な強電場を印加することで分子の配向状態を空間内に選別できることが示唆された。以上の結果から、今年度我々は、反応に関与する両方の反応物の配向状態選別に成功した。一方で、本研究では反応生成物であるBr原子およびCl原子を多光子イオン化法により検出する。その際、生成物の散乱分布を二次元画像法により決定する。反応物の配向状態を制御しながら生成物の散乱分布、および反応分岐比の変化を観測することで反応遷移状態における衝突錯合体の幾何構造と生成系へ至る反応経路の関係を明確にする。今年度は二次元画像システムの設計と製作を計画していた。生成物の散乱分布を光分解能で計測するために生成イオンを安定化パルス電場により加速する電場の導入を計画した。その際、特別仕様の安定化パルス電場電源の導入に5か月の納入期限が必要であった。一方で、本研究は8月からの開始であったため、パルス電場の導入が間に合わず来年度にシステムの構築をすることになった。化学反応は反応の始状態から遷移状態を経て生成系へ至る。ここで反応遷移状態における励起化学種の立体構造や内部状態分布は反応速度と生成物の反応分岐に決定的な影響を及ぼす。もし遷移状態における励起化学種の立体構造を制御した研究が可能となれば、生成系へ至るまでの反応速度や反応分岐の発現機構を解明する上で重要な情報を得ることが出来るはずである。本研究では反応に関与する二つの反応物の相対配向状態を選別することで反応の遷移状態における励起化学種の構造を制御し、生成系へ至る反応経路を制御することを目的としている。平成30年度、我々は分子配向制御法として、六極不均一電場を用いてハロタン(2-ブロモ-2-クロロ-1,1,1-フルオロオロエタン)分子の状態選別を試みた。質量分析計により六極印加電圧に対する分子線強度を計測しシミュレーションを行うことにより分子の状態選別が可能となった。一方で、光解離により生成したBr原子およびCl原子の散乱分布を計測するため、多光子イオン化法とそれに続く二次元画像計測システムを新たに導入することで、生成した生成物の散乱分布を計測することに成功した。ハロタン分子の光解離では、競争的に生成するBr原子とCl原子生成の生成機構を解明することに成功した。平成30年度に導入した二次元画像計測システムを用いて、平成31年度では反応により生成した生成物の散乱分布を計測することを試みる。平成30年度、我々は六極不均一電場を用いてハロタン分子の配向状態を選別することに成功した。同時に、生成物の散乱分布を決定するための二次元画像計測システムを新たに導入した。
IVIMイメージングによる化学放射線治療効果・予後予測法確立

28例の登録を行ったが画質不良や臨床データ不足のため十分な解析が行えたのは10例であった。再発が認められなかった6例の治療前D値は0.640±0.168 mm2/s、再発が認められた4例の治療前D値は0.921±0.204 mm2/sであり両者に有意差(p<0.05)を認めた。治療開始後早期(10Gy)時点でのD値の上昇率((D10Gy/Dpre)-1)は、再発無し群では0.350±0.533に対し、再発群では-0.04±0.174と値に差はあったが統計学上有意差は認められなかった(p=0.28)。IVIMイメージングから計算されるFおよびD*はデータのバラツキが大きく解析は行わなかった。現在までのところ頭頸部がん7症例の登録を行っている。データを詳細に解析してみると、voxel baseでD・D*・F値を計算した場合、MPGの印加方向の違いによって値にかなりの違いが生じていることが分かった。また、低いb値ではMPGが強くなると信号強度が上昇するためD*がマイナス値になってしまうvoxelが相当の割合で生じていることが分かった。Voxelごとに全てのデータを計算することは非常に煩雑になるので、b factor 0の場合の信号強度とRightleft・Anterior posterior・Foot head方向にb factor 1000 x10-3mm2/sでMPGを印加した場合の信号強度の違いから計算したADC値をADC(RL)・ADC(AP)・ADC(FH)、3方向のMPGを合成した画像上の信号値の変化から計算したADC値をADC(Iso)と定義して、MPG3方向でどの程度各voxelのADC値が一致しているかを評価した。各voxelのADC値自体は全く異なっていたので、ADC(Iso)値の最小値および最大値から10%の範囲内に入っているvoxelがADC(RL)・ADC(AP)・ADC(FH)でも同様に最小値および最大値から10%の範囲内に入っている場合を一致とする方法で評価した。最小値から10%の範囲のvoxelでは52/172=30%、最大値から10%の範囲のvoxelでは44/173=25%で一致していた。しかし、2例では最小値から10%の範囲のADC値はマイナスの値となっており、これは位置ずれが強いと言わざるを得ないのでこの2例を除いて計算してみると、最小値から10%の範囲のvoxelでは37/148=25%、最大値から10%の範囲のvoxelでは33/148=22%で一致していた。これらの結果からは、MPG印加方向によって歪みが生じており、voxel baseで計算したADC値を用いての解析には注意が必要であると推論される。現在までのところ頭頸部がん22症例の登録を行っている。また、低いb値ではMPGが強くなると信号強度が上昇するためD*がマイナス値になってしまうvoxelが相当の割合で生じていることも分かった。更に詳しく解析してみたところ、偶々同一ポジションで2回続けて撮像した場合でも計算される腫瘍部の拡散パラメータにかなりのばらつきが生じていることが分かった。そこで、phantomを用いて全くの同一シークエンス、同一ポジションで2回連続して拡散強調像を撮像し、ボクセル単位のADC値(IVIMを計算するとデータが多すぎて非常に複雑になるので)を計算し、ADCに与えるMPG印加方向の影響、およびADC値の再現性(repeatability)を評価した。Phantomなのでanisotropyは無いがMPGの方向によってADC値は異なり、再現性も低いとの結果が出た。データが正規分布していないので、各voxelのADC値をhigh、middle、lowの三段階に分け1回目と2回目の撮像でどの程度一致するかを評価したところ、kappa値は0.33と低い一致率にとどまった。Echo planar imagingの歪みの影響ではないかと考え、歪みの少ないturbo spin echo法での撮像を追加したところkappa値は0.14と更に低い値となってしまった。拡散強調像自体の問題の可能性を考えspin echo法でT2値の再現性を評価してみるとkappa値は0.71と十分な再現性が得られることが分かった。現時点では登録症例数は22例とおおむね順調に進んでいる。ただし、経過観察による拡散パラメータの増減を論じる場合は特にデータの再現性が重要になってくる。画像上歪みの少ないturbo spin echo法を用いた拡散強調像の撮像を行ってみたがかえって再現性は低下するという結果であった。Spin echo法を用いたT2値の再現性は高かったので、motion probing gradientの安定性の問題であろうと推察している。これらの結果については、2015年9月の日本磁気共鳴医学会にて発表を行った。更に、2016年5月にシンガポールで開催される国際磁気共鳴医学会でもは発表予定である。再現性に関しては、加算回数を増やすことである程度対応可能ではあるが、検査時間との兼ね合いになる。

現実的な対応策として、voxel baseのADC値ではなく、そのmedian値(正規分布ではないのでmedianの用が適切と考えている)を用いて治療効果予測を行う方法やROI内の信号強度のmean(あるいはmedian)から拡散パラメータを計算する方法を(この場合はhistogram解析などを行う事ができないというデメリットは生じる)検討中である。現在までのところ頭頸部がん28症例の登録を行っている。データを詳細に解析してみると、voxel baseでD・D*・F値を計算した場合、MPGの印加方向の違いによって値にかなりの違いが生じていることが分かった。また、低いb値ではMPGが強くなると信号強度が上昇するためD*がマイナス値になってしまうvoxelが相当の割合で生じていることも分かった。更に詳しく解析してみたところ、偶々同一ポジションで2回続けて撮像した場合でも計算される腫瘍部の拡散パラメータにかなりのばらつきが生じていることが分かった。頭頸部癌の場合、周囲に空気が存在することが多いためにDWIでartifactが生じやすく、この事が原因でvoxel-baseのADC値の再現性が低くなっている可能性が考えられたので、頭頸部以外の領域でのvoxel-baseのADC値の再現性を検討した。MRI検査の良い適応である子宮癌および前立腺癌のMRI検査の際に2回連続してDWIを撮像しvoxel-baseのADC値の再現性を評価した。子宮癌9例(頸癌5例、体癌4例)ではADC medianのBland-Altman plotの95% confidence intervalは-9.0+10.8%、ADC meanは-7.6+8.7%と比較的高い再現性を示した。しかし、ADC skewnessおよびkurtosisでは±1000%および±360%と殆ど再現性はないといっても良いほどの結果となった。子宮の撮像の場合NEX=1に設定したためにこういった結果が生じた可能性もあるので前立腺癌でも同様の研究を行った。前立腺癌11例で試したところ、Bland-Altman plotの95% confidence intervalはADC median、mean、skewness、kurtosisで-10.0+11.5%、-8.7+10.2%、-558+389%、-1572+1069%と、子宮癌の場合と同様、ADC medianおよびmeanでは高い再現性を示したがADC skewnessおよびkurtosisでは再現性は認められなかった。これらの結果は2017年のヨーロッパ放射線学会および国際磁気共鳴医学会にて発表した。28例の登録を行ったが画質不良や臨床データ不足のため十分な解析が行えたのは10例であった。再発が認められなかった6例の治療前D値は0.640±0.168 mm2/s、再発が認められた4例の治療前D値は0.921±0.204 mm2/sであり両者に有意差(p<0.05)を認めた。治療開始後早期(10Gy)時点でのD値の上昇率((D10Gy/Dpre)-1)は、再発無し群では0.350±0.533に対し、再発群では-0.04±0.174と値に差はあったが統計学上有意差は認められなかった(p=0.28)。IVIMイメージングから計算されるFおよびD*はデータのバラツキが大きく解析は行わなかった。
報酬間の代替性が衝動性と自己制御の選択に及ぼす影響

本研究では、種類の異なる選択が行われる場合に影響する報酬間の代替性という要因が、衝動性と自己制御の選択にどのような影響を及ぼすかを検討している。代替性とは、ある品物やサービスの消費量を減らす代わりに他の品物やサービスの消費量を増やす程度のことである。前年度までの研究では、まず報酬間の代替性を制御する実験手法として品物リスト法を開発した上で、代替性の程度が異なる品物リストの組を複数作成した。次に、それらの品物リストを使いながら、一方の品物リストから報酬を得られるまでの遅延期間を操作しつつ、遅延された報酬と等価になるような即時報酬を求める調整量手続きを用いて遅延価値割引を調べた。その結果、品物リスト間の代替性が完全であっても不完全であっても遅延価値割引の程度に違いは見られなかった。そこで平成30年度の研究では、実験パラダイムを仮想購買課題に変更し、報酬間の代替性と自己制御の関係をさらに調べた。仮想購買課題とは、特定の消費財を購入する場面を想定し、その財の価格を操作したときに消費量がどのように変化するかを調べる質問紙調査法である。今回の研究ではこの方法を拡張し、特定の消費財だけでなく、その消費財と同時に消費される他の財の消費量も調べ、その結果から財の間の代替性を割り出すこととした。実際の調査ではアルコール飲料の価格を操作して消費量を尋ねると同時に、ノンアルコール飲料の消費量や貯蓄にまわす金額も尋ねた。その結果、普段からアルコール飲料の消費量が多い人は価格が変化しても消費量を維持する傾向が強いという先行研究の結果を再現できた。また、即座に消費されるノンアルコール飲料はアルコール飲料に対する補完財となっており、遅延された消費、すなわち自己制御に関わると考えられる貯蓄はアルコール飲料の価格によってはあまり変化しない独立財となっていた。ヒトや他の動物を対象とした衝動性と自己制御の選択に関する従来の研究では、主に選択肢間に金銭や餌などの同一の種類の報酬を設定した場面で実験が行われてきた。本研究ではこれを異なる報酬を設定した選択場面に拡張し、それによって新たに導入される報酬間の代替性という要因の効果を調べることを目的としている。平成26年度は、この目的を達成するための実験手法の基礎づくりを目指して研究を行った。ヒトを対象とした選択場面に異なる種類の報酬を設定する場合、それらの報酬に対する個人ごとの選好の違いが強く影響してしまい、実験結果が安定しない可能性が高い。そのため、ギフトカタログに類する品物リストから品物を選ぶ権利を報酬とするような実験手法の開発を計画し、実験に用いる品物のリストを作成した。品物リストの作成にあたっては、まず実際にクレジットカード会社等が提供しているポイントサービスにおける品物のカタログを参考にした。このとき、実験後に参加者に実際に報酬として提供できるような安価な品物と、仮想報酬としてしか設定できないような高価な品物を区別して予備的な品物群を作成した。さらに、当面の実験参加者として想定している大学生にとって価値がありそうな品物を加えて品物群を拡充した。こうして作成した品物群の中から必要な数と種類の品物を選ぶことにより、実験で用いる品物リストを作成できる。そこで、品数や品物のジャンルを調整しながら、複数の品物リストを試行的に作成した。ヒトや他の動物を対象とした衝動性と自己制御の選択に関する従来の研究では、主に選択肢間に金銭や餌などの同じ種類の報酬を設定した場面で実験が行われてきた。本研究ではこれを種類の異なる報酬を設定した選択場面に拡張し、それによって新たに導入される選択肢間の代替性という要因の効果を調べることを目的としている。報酬の種類が選択肢間で同じであれば、片方の選択肢から獲得する報酬を減らす代わりに、他方の選択肢から獲得する報酬を増やすことによって、同じ満足を得られる。しかし、報酬の種類が選択肢間で異なると、一方の報酬から他方の報酬の代わりに得られる満足が不完全になるため、選択を変更しにくくなる可能性がある。本研究では、このような報酬間の代替性を実験的に操作するために、品物リストを報酬とする方法の開発を計画している。平成27年度には、前年度に作成した品物リストの候補を用いて、報酬間の代替性を定量化できるかどうかを実験的に検討した。大学生を対象とした実験では、一方の品物リストから品物を獲得する際の価格を上昇させることによって、他方の品物リストから獲得しようとする報酬量を増やす程度、すなわち代替性の程度を測定できることが明らかになった。そこで引き続いて、個々の実験参加者について品物リスト間の代替性を測定しつつ、それらの品物リストを報酬として設定した場面で遅延割引を調べる実験を実施した。遅延割引場面では、一方の選択肢において品物を獲得できるまでにさまざまな長さの遅延を設定し、そのような遅延選択肢と等価になるように、他方の選択肢において即座に獲得できる品物の量を調整した。現在のところ、代替性が完全でも不完全でも遅延割引の程度には大きな影響がないという結果が得られている。前年度のはじめに、申請時とは異なる大学に研究代表者が転任して研究環境が変わったため、本研究の進行はやや遅れていた。しかし、2年目となった平成27年度は転任後に担当することになった講義の受講生から多くの実験参加者を募る体制が整ったため、研究の遅れを取り戻すことができた。現在では、当初の計画通り、品物リスト間の代替性と遅延割引を同時に調べる実験を一通り実施し終えて、結果を発表する準備と、追試を実施する準備に取り掛かっている。

本研究では、種類の異なる報酬間で選択が行われる場合に影響する報酬間の代替性という要因が、衝動性と自己制御の選択にどのような影響を及ぼすかを検討している。代替性とは、ある品物やサービスの消費量を減らす代わりに他の品物やサービスの消費量を増やす程度のことである。ただし、この報酬間の代替性という要因は、報酬の質に左右されるため、実験的に操作するのが難しい。そこで平成27年度までの研究では、実験参加者に異なる報酬の対を1つだけ提示するのではなく、2種類の品物リストを提示し、その品物リストに含まれる品物の種類を操作することで代替性を操作しやすくする方法を開発した。そして、各品物リストで使えるポイントを報酬として、品物を獲得するのに必要なポイント数、すなわち品物の価格を操作すれば、代替性の程度を測定できることを示した。次に、それらの品物リストを用いて、各実験参加者について報酬間の代替性と遅延割引の両方を測定する研究を行った。しかし、報酬間の代替性の程度と遅延割引率との間には明確な関係が見られなかった。そこで平成28年度には、代替性についてより安定したデータを得られるように品物リストの内容を見直した上で、実験参加者数を増やして代替性と遅延割引の関係を調べた。しかし、この研究でも代替性の程度と遅延割引率の間に明確な関係は見られなかった。さらに、代替性の程度と確率割引の関係についても同様の実験で調べたが、やはり明確な関係は見られなかった。このような研究結果になった原因を探るために、関係する理論経済学的な研究を調べたところ、代替性と遅延割引の関係には第3の要因として報酬に関する成長率が影響するという理論を提案している最近の研究を発見した。この理論に基づくと、これまでの研究では成長率を統制しなかったため代替性と遅延割引の間に明確な関係が見られなかった可能性が考えられる。これまでの実験で報酬間の代替性と遅延割引の関係を調べたが、いまのところ明確な関係を見いだせていない。理論的には両者には関連があってしかるべきであるので、実験方法やデータ分析方法を見直すべきである。計画では、タバコなどの嗜好品を含んだ品物リストを用いて依存性のある報酬について代替性と遅延割引の関係を調べる予定であったが、それに取り掛かる前の段階の研究について入念に検討する必要が生じたため、研究の進行がやや遅れている。そこでまず、代替性を操作するための実験手法を開発した。この方法では実験参加者に一対の異なる品物を報酬として提示するのではなく、数種類の品物が含まれるリストの対を提示し、各リストの品物を獲得するためのポイントを報酬として提示した。
新統計法に基づく国勢調査コホート研究の制度的・技術的要因に関する研究

政府統計の根拠法である統計法が全面改正され(2007年、第166回国会)、これまで認められていなかった国勢調査と人口動態統計との個人別リンケージが、国民生活の向上やそれに関わる政策立案に資するものであれば、近い将来に実現する可能性が出現した。悉皆調査としての国勢調査と人口動態統計との個人別の縦断的リンケージが行われれば、国勢調査をベースライン調査とし、人口動態統計を追跡調査とする国民全体からなる一種のコホート研究を行うことになる。これは世界的にも貴重な国勢調査コホート事業である。本研究は、国勢調査コホート事業の実現に必要な制度的要件ならびに技術的要件を明らかにすること、この事業が疫学・公衆衛生学のなかで果たすべき役割を明らかにすることを主要な目的として行った。国勢調査コホート事業実施の制度的・技術的要件を明らかにするため、国勢調査コホート事業とそれと連動すべき研究を検討し、広く疫学・公衆衛生学研究者に分析すべきデータを供給するため、以下の項目について研究した:(1)新統計法の条文解釈の妥当性の検討および統計制度の国際比較、(2)ベースライン調査としての国勢調査、(3)国勢調査と人口動態統計との間のリンケージ手法、(4)国勢調査コホート事業の結果をさらに分析する研究の要件。これらの成果をふまえ、さらに、国勢調査と人口動態統計とのリンケージによって、公衆衛生上の種々のリスクのモニタリングを目的とする新たな加工統計を立法することが検討に値すること、また、地方自治体の単位で、国勢調査相当の調査と疾病登録とのリンケージによる精度の高い罹患率統計調査を目的とする事業を、個人情報保護に配慮した条例の制定によって行う可能性があることを明らかにした。
「系列別語彙」の拡充とそれを使用した琉球語の歴史言語学的考察

琉球語の歴史比較言語学的考察のために役立つ調査語彙「系列別語彙」の開発を行う。まず奄美・沖縄諸島において、主として日常に使用する語彙を中心とした語彙表を作成し、それをもとに各語のアクセントを琉球各地で調査し、諸方言のアクセントを比較検討しながら、琉球祖語の体系のアクセント体系を推理し、その各型に所属していた語彙のリストを作成する。この語彙集の主眼は、琉球の諸方言の歴史考察、また諸方言間の系統関係の考察のために役立つ資料を提供することであるが、あわせて、琉球諸方言の音声・音韻・プロソディーの共時的考察のためにも利用できるリストとなることも目指している。本研究では、当該の研究期間内(2018年4月2021年3月)において、その「系列別語彙」作成の準備のために、宮古島と沖縄本島の三型アクセント体系を持つことが明確にわかっている一部の方言に焦点を当てて、その名詞・動詞・形容詞を中心にしたアクセントを網羅的に調査し、それを音声データに保存・公開する。さらに本研究では、そのアクセント型別語彙集(系列別語彙の素案)を用いて実際に琉球の一部地域の歴史言語学的考察を行い、それを学会に公表する。最終的には、奄美・沖縄に分布する琉球語調査のために、将来の研究者が広く使用できるアクセント型別リストを作成、公表することを目指している。昨年度は、(3型以上の型の区別を持つことが確実にわかっている)沖縄本島中部の金武方言において、計3回(2018年6月、11月、2019年2月)の調査を行い、名詞約2千語のアクセントを調査した。また昨年度はこのデータに基づき、2018年9月17日に、琉球大学において、次の発表を行うことができた。「沖縄本島北部の三型アクセント体系の諸相ー通時的視点からー」国立国語研究所共同研究プロジェクト「対照言語学の観点から見た日本語の音声と文法」共同研究会また、この「系列別語彙」の作成準備の段階で奄美諸島でこれまで収集してきたデータを用いて、次の論文を日本語学会の学会誌『日本語の研究』に公表することができた。「奄美大島南部・瀬戸内町における重音節発生の歴史的経緯ー狭母音化との相対年代から考えるー」『日本語の研究』第15巻1号:1-17.日本語学会(2019年4月)沖縄本島の金武方言において昨年度行った3回の調査で収集した名詞約2千語のアクセントのデータは、近日中に論文、または研究ノートの形で公表する予定で、現在そのアクセントの記述を行っている。今年度は、昨年に引き続き、動詞と形容詞についても同じ金武方言における調査を続行する。一方、昨年度末から調査開始の予定だった宮古諸島については、3つのアクセント型の対立を確実に持つと考えられる2つの方言(上地と与那覇)の調査が、個人的な事情により一時的に中断している。これは、今年度の後半から(上述の金武方言の調査が一段落した段階で)取りかかる予定である。また、予定していた2つの集落において、あらたに調査協力者(母語話者)を探す必要も生じてきたため、これに関しても今後、宮古島市教育委員会などに協力を要請しながら取り組む予定である。「奄美大島南部・瀬戸内町における重音節発生の歴史的経緯ー狭母音化との相対年代から考えるー」『日本語の研究』

第15巻1号:1-17.日本語学会(2019年4月)沖縄本島の金武方言において昨年度行った3回の調査で収集した名詞約2千語のアクセントのデータは、近日中に論文、または研究ノートの形で公表する予定で、現在そのアクセントの記述を行っている。今年度は、昨年に引き続き、動詞と形容詞についても同じ金武方言における調査を続行する。一方、昨年度末から調査開始の予定だった宮古諸島については、3つのアクセント型の対立を確実に持つと考えられる2つの方言(上地と与那覇)の調査が、個人的な事情により一時的に中断している。これは、今年度の後半から(上述の金武方言の調査が一段落した段階で)取りかかる予定である。また、予定していた2つの集落において、あらたに調査協力者(母語話者)を探す必要も生じてきたため、これに関しても今後、宮古島市教育委員会などに協力を要請しながら取り組む予定である。昨年度の3月末に予定していた宮古島の調査が、個人的事情により中止になったため、そのための予算を執行できなかった。本年度の後半に、同じ地域において同様な調査を実施する予定である(ほぼ同額の予算の調査を実行予定である)。
新規脂質を利用した膜タンパク質の結晶構造解析

脂質メソ相は膜タンパク質の結晶化に有用であるが、利用できるマトリクス脂質はモノアシルグリセロール(MAG)に限られてきた。そんな中、我々は安定な脂質メソ相を形成するイソプレノイド鎖型脂質(IPCL)を見出した。IPCLは特徴的な飽和分岐アルキルを持ち、MAGと比べより低温でも脂質メソ相が安定である。IPCLの有用性を示すため、GPCRの一つアデノシンA2A受容体の結晶化を行ったところ良質な結晶が得られ、クライオ温度、4°C、20°Cの三つの異なる測定温度で構造解析に成功した。これにより、IPCLはヒト由来膜タンパク質の結晶化に有用であり、幅広い温度範囲で結晶構造解析を実現できる事が判明した。脂質メソフェーズの利用は、膜タンパク質の結晶化に必須である。しかしながら、結晶化に利用できるマトリクス脂質はモノオレイン(MO)に代表される少数のモノアシルグリセロール(MAG)型脂質に限られる。そんな中、本研究実施者らはMAG型脂質以外で始めて、脂質メソフェーズ結晶化法に利用可能なイソプレノイド鎖(IPC)型脂質を見出した。新規脂質の活用技術の確立、及び実用化を目的として、結晶化マトリクスにIPC型脂質を用いた膜タンパク質の結晶構造解析を行っている。2016年度は、IPC型脂質であるEROCOC17+4 (ER)を用い、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)の一つ、アデノシンA2A受容体(A2AR)の結晶化条件を最適化、SPring-8 BL32XUにおいて回折データを収集、2.0 Å分解能で構造を決定した。MOを使った1.8 Å分解能の結晶構造(4EIY: Liu W. et al., Science 337, 232, 2012)との比較により、タンパク質部位の構造は本質的に等価である一方、タンパク質を取り巻く脂質の電子密度は、脂質構造の違いを反映して全体的にずれており、数カ所では明瞭なERの電子密度も観測され、シス型に固定されたMOの不飽和脂肪酸部位にない、ERの飽和脂肪酸のより柔軟な構造が示唆された。また、ERはMOと比べかなり低温まで脂質メソフェーズが安定である。実際、ERでは4-25°Cの範囲で結晶が得られており、20°Cと25°Cでほぼ同質の構造決定が行われた。更に、ERとMOを等量混合した結晶化マトリクスを使用すると、同じ結晶化条件で結晶サイズがかなり大きくなり、上述と同等の構造決定ができることも判明した。2016年度の当初の計画通り、ERを使用したA2ARの結晶化条件の最適化を行い、比較的分解能が高い結晶構造を決定、MOを用いて構造決定されたA2AR構造と比較することができた。この他、広い温度領域でERを用いた結晶化にも成功しており、IPC型脂質は少なくともMAG型脂質に遜色ない結晶化マトリクスとしてのポテンシャルを有することを示せたと考えられる。さらに、X線自由電子レーザー(XFEL)を用いたシリアル・フェムト秒結晶構造解析(SFX)に向け、高密度結晶を多量に作成することも達成できている。一方、MAG型脂質にないIPC型脂質の低温での脂質メソフェーズ安定性を利用することに関しては、低温で十分な大きさの結晶を得ることができておらず、構造決定に至っていない。また、X線小角散乱(SAXS)により脂質の相状態と結晶性の相関を調べて合理的な結晶化条件の最適化も目指しているが、脂質単独でのSAXS測定に着手したばかりである。以上より、それなりに目標を達成できてはいるが、IPC型脂質の独自性が不足している点は課題として残されており、全体的には概ね順調に進展していると判断する。脂質のキュービック相とスポンジ相を合わせたメソフェーズは膜タンパク質の結晶化に有用だが、安定なメソフェーズを実現する脂質はモノオレイン(MO)に代表される少数のモノアシルグリセロール(MAG)に限られてきた。我々は安定なメソフェーズを持つイソプレノイド鎖型脂質(IPCL)であるEROCOC17+4を見出し、その有用性の検証の為にアデノシンA2A受容体(A2AR)の結晶化を試みた。2016年度は425°Cの広い範囲でA2ARの結晶化に成功、MOを用いた1.8 Å分解能の結晶構造(4EIY, Liu W. et al, Science 337, 232, 2012)に及ばずも、クライオ温度において2.0 Å分解能で構造決定した。2017年度は大量の高密度結晶の作成に成功、X線自由電子レーザー(XFEL)を用いたシリアル・フェムト秒結晶構造解析(SFX)を実施、20°Cと4°Cで回折データを収集、双方とも1.8 Å分解能で構造決定した。4°C測定の方がデータの質が若干よく、更にサンプルの保管や移動がたやすく、脂質の粘性が大幅に上昇することにより、スムースなサンプル供給が実現できるという、運用上の優れた側面も明らかとなった。一方、EROCOC17+4 /水二成分系の物性をSAXS, WAXS, DSC, FCS等を用いて検証した結果、1) EROCOC17+4は少なくとも-20 +60°Cの広い温度範囲で疎水鎖が液体状態を保つ、2) MOは17°C以下で結晶性ラメラ相に相転移するのに対しキュービック相が少なくとも1°Cまで安定、3)粘性がMOに比べ23倍高い、等が示された。

IPCLは従来のMAGとは異なる特性をもつ脂質であることが明らかとなり、低温での結晶化や回折データ測定に適した特性が裏付けられた。脂質メソ相は膜タンパク質の結晶化に有用であるが、利用できるマトリクス脂質はモノアシルグリセロール(MAG)に限られてきた。そんな中、我々は安定な脂質メソ相を形成するイソプレノイド鎖型脂質(IPCL)を見出した。IPCLは特徴的な飽和分岐アルキルを持ち、MAGと比べより低温でも脂質メソ相が安定である。IPCLの有用性を示すため、GPCRの一つアデノシンA2A受容体の結晶化を行ったところ良質な結晶が得られ、クライオ温度、4°C、20°Cの三つの異なる測定温度で構造解析に成功した。これにより、IPCLはヒト由来膜タンパク質の結晶化に有用であり、幅広い温度範囲で結晶構造解析を実現できる事が判明した。2016年度の研究で課題として残された、IPC型脂質の独自性をさらに追求するため、低温でのIPC型脂質の運用等を検討する。また、2017年度の研究実施計画に沿い、XFELを使ったSFXも試みる。この他新たな展開として、ER以外のIPC型脂質や、A2AR以外のGPCRのサンプル調製も準備が完了しており、IPC型脂質の種類と、適用可能なGPCRの拡大を目指す。また、A2ARに対しては数々のリガンドが開発されており、創薬の有望なターゲットになっている。現在構造決定に使っているアンタゴニストZM241385だけでなく、構造決定が報告されていないアンタゴニストやアゴニストとの複合体構造解析を行い、IPC型脂質が創薬に貢献できる可能性を検討する。2017年度は本研究の最終年度である。IPC型脂質の普及と更なる研究の促進のため、本研究の成果を研究会や学術誌への論文掲載により公表する。タンパク質の結晶構造解析結晶化条件の最適化と構造決定が順調に行われた為、特に消耗品に関して購入量が少なくて済み、次年度使用額が発生した。IPC型脂質を用いた膜タンパク質の結晶構造解析を一般化するため、ER以外のIPC型脂質や、A2AR以外のGPCRとそのリガンド、そしてZM241385以外のA2ARリガンドを本研究で使用する。脂質やGPCRリガンドは一般に高価であり、物品費が多めに必要になりそうなため、次年度使用額をこれらの購入に充てる。
高血圧治療における費用効用分析－国民医療費の低下を目指して－

日本人の国民病とも言える高血圧は、その合併症も含めると日本の医療費増大の一因と考えられ、そのうちの約10%と言われる原発性アルドステロン症(PA)は外科的治療により根治可能である。これらを積極的に診断し治療することは社会経済効果が大きいと考え、本研究ではそれらの診断から治療、起こりうる合併症をマルコフモデルを用いてシミュレーションし、費用対効果分析を行った。【QOLアンケートの実施】昨年から準備を進めてきたアンケート様式(EQ-5D、SF36、および排尿調査)を用い、原発性アルドステロン症を疑い東北大学病院へ紹介された対象患者に対するQOLアンケートの実施、2回の集計を行った。外来27件(回収率71%)、病棟22件(回収率95%)達成度の欄に詳細を述べるが、実施、集計の結果、測定点においていくつかの問題点が浮き上がり、改善に務めるため、26年度においても引き続き調査を続ける予定である。【仮の生存年数を用いた分析】平行して行われている臨床試験PASSにおけるイベント発生率は依然として調査中であるため、文献引用による生存年数と、昨年度当院にて実測を行った医療費を用いて、我々の推奨する原発性アルドステロン症の積極的診断を行う場合と、投薬による治療を行った場合を比較し費用対効果分析を行い、感度分析まで行った。結果は6月に行われた国際医療経済学会で発表済みである。今回の分析結果では積極的診断は薬物療法より費用が増大させるが、効果とした生存年数をわずかに延長させ、感度分析によるといくつかのパラメータを変化させると、この結果は変動する事もわかった。これは、研究開始当初に文献引用にてシミュレーションを行った結果と相違なく、今後はQOLアンケートの集計を行い、生存年数だけでは表現できない効果について評価することが最終目標である。1.モデルの作成内分泌科医、放射線科医との入念なディスカッションにより、高血圧症(原発性アルドステロン症を含む)に対する診断、治療および予後の考えうる健康状態の遷移を示したモデルの再検討を行い、ディシジョンツリー、マルコフモデルの理論を組み入れ、実際にソフトウェアを用いてモデルの構築を行った。引用値を用いて、増分費用、増分効果のシミュレーションを行ったが、エラーなく解析できるモデルが完成した。2.インプットデータの計測確率値の計測は、先に行われているPrimary aldosteronism Sendaistudy (PASS)において計測中である。費用については、原発性アルドステロン症の症例リストから、手術適応例と非手術例において当院の医事データを用い、高血圧およびその合併症に関わる直接医療費(外来・入院医科診療費と調剤薬剤費)を実測した。同様の方法を用いて、本態性高血圧症および合併症である脳卒中の直接医療費を調べるため、現在症例リストの作成を行っている。また、効果の測定においては、Quality adjusted life years (QALYs)の換算に用いるQOL調査を始めるため、アンケート調査用フォームの検討を行い、臨床の患者アウトカム評価にも応用するため、EQ-5D、SF36および排尿調査を含む調査票を作成し、3月下旬から当院内分泌外来にて施行を始めた。これらのモデルとインプットデータの収集、および今後行う費用効果分析に関してアドバイスを受けるため、共同研究者の所属する京都大学薬学部・医薬産業政策学講座でのプレゼンテーションを行い、評価指標の妥当性や、比較する方法論の多様性について議論した。また、医学的視点からの好評を受けるため、日本高血圧学会にて、ポスター発表を行い、学外関係者から有用な意見や質問を受けた。【研究結果の解析】アンケート結果の集計を行った。集計の結果、当初予定していた6ポイントの調査基点のうち、2箇所の回収が欠落していることが発覚し、これについては分析手法を変えて対応することとなった。また、QOL調査については、本研究におけるQALYの換算だけではなく、臨床的意義も大きいという協力臨床医の意見から、調査結果については別途とりまとめ、報告することとなっている。【研究結果のまとめと公表】上記アンケート調査の問題点から、まずQALYについては排除した形で、モデル分析を行った結果をとりまとめた。研究成果の公表としていくつかの英文学術誌に投稿を試みたが、掲載とはならず、それらのレビューアーから得たアドバイスを参考に、研究協力者とりバイズを重ね、2月にHormone and Metabolic Researchに投稿し、Major reviseの決定を受け、現在リバイズを求められている箇所について研究協力者と最終確認を行い、再投稿の準備中である。具体的には、本研究は、国内におけるガイドラインをもとに対象の設定、モデルの構築を行っているため、副腎静脈サンプリングの際の入院期間やレニン・アルドステロン比のカットオフ値など、国際的な基準と相違がある点について指摘を受けたところである。これらに関しては、本研究課題が日本国内の分析を目的としているため、モデルの再構築は行わないが、入院日数等の数値に関しては、感度分析にて国際的な平均も含めた形で再分析を行うことで対応した。医療経済学QOLアンケートの実施を行ったが、予定していた内のいくつかの調査点のアンケート実施が行われていないことが明らかになった。

具体的には、1.外来・カプトプリル負荷試験再来時2.入院・術後3.6ヶ月毎のフォローアップ時の3点で、本調査票は外来ドクターから直接手渡しで対象患者に記入をお願いしているが、検査来院などでドクターと対面ない来院も調査点に含めてしまったこと、また入院においては、手術時の入院病棟が本研究の協力科で腎・高血圧・内分泌科ではなく泌尿器科入院であり、ドクターからの依頼ができていないことが明らかとなった。これらの問題は、現在臨床担当のドクターと検討中である。その他のデータの収集、および調査結果の分析方法についての骨組みはすでに準備されており、来年度は前半にQOLの回収作業と分析に集中し、後半にそれらのデータを用いて分析結果としたい。研究計画は予定通り進んでおり、初年度の目標であったモデルの再構築と、仮のインプットデータを用いたモデルの検証を実証済みである。当初は脳卒中以外の合併症についてもモデルに組み入れる予定で居たが、症例リストの作成が困難であり、確率値、費用の測定ができず、本研究における高血圧の合併症の取り扱いは、現時点では脳卒中のみに限定することとした。国内における学内・学外でのアウトプットとして、学会発表や研究室発表を行なっているが、平成25年度の7月には国際医療経済学会にて、本研究の中間報告としての発表を行う予定である。また現在、モデルと仮の値を用いたシミュレーション結果についての論文を作成中である。アンケート調査の欠測している調査点について、再調査が可能であるかの検討をした後、可能であれば、前半の半年間で調査を行う。再調査が難しい時には、現在調査できている部分により、補完することが可能であるか再度検討を行う。上記のアンケートデータを収集した後、集計を行い、EQ-5Dの調査票を用いてQALYsの換算を行う。また、SF36、排尿調査に関してもこれまでPAに特化したQOLの評価は国内で報告されていないため、QOL結果についてもまとめる。QALYsのデータを用いて、モデルを用いた費用対効果を再分析し、感度分析を行った結果を、論文としてまとめる。平成25年度は主に構築したモデルに入力するインプットデータを揃えるため、実測を行う。(但し、確率値のデータ収集においては、PASSに委任する。)はじめに、アウトカムとして扱うQALYsの算出に伴うQOL調査を24年度の3月下旬より始動しているが、これらの集計と生存年数を用い、モデルにおける各健康状態のQALYsを算出する。次に本態性高血圧症に関わる費用、合併症である脳卒中に関わる費用の調査を行う。前者についてはすでに専門医により作成された当院の本態性高血圧患者リスト(50例)を入手し、医事データの検索作業にかかっている。脳卒中の患者リストに関しては、当研究の協力者である放射線科医、内分泌科医にかかる症例のみでは症例数が十分ではないため、画像診断システムを用い、過去のCTとMRI画像を用いて、内因性の脳卒中症例リストを作成する方向である。これについては、現在当院の倫理委員会に申請中である。
カーボンナノチューブ・全芳香族ポリイミドナノ複合体の革新機能開発

カーボンナノチューブ(CNT)は、一次元の導電性ポリマーであるとともに、極めて優れた化学的、機械的、熱的特性を有する。CNTとポリマーの複合化により、ポリマーに新しい機能を付加することが出来る。全芳香族ポリイミド(PI)およびポリベンズイミダゾール(PBI)は、スーパーエンジニアリングプラスチックとして、化学、電子・IT分野で広範囲に利用されている材料である。ここでは、両者のナノコンポジットによる新規材料開発を目指す。水をプロトン移動媒体とするNafionの代替物質の開発が検討されている中、PBIの利用が期待されている。PBIは分子骨格中に存在するイミダゾール環を媒体とし、プロトン移動を起こす。水をプロトン移動媒体としないため、100°C以上の運転が可能であり、高率のよい燃料電池開発が期待できる。ここでは、PBIによりMWNTを可溶化した状態でPt担持を行いなったところ、60.6wt%のPt粒子を担持しているという結果が得られた。本手法により従来法より、Pt担持量、担持率を増加させることが出来た。CV測定により、実際の燃料電池の触媒として作用するPtの有効表面積(ECSA)を算出したところ従来法より、高い白金触媒効率を示すこと見いだした。ジアミン化合物の構造を従来の芳香族から脂肪族へ変化させたPIを合成し、それらを用いて単層CNTの可溶化を検討したところ、これらは単層CNTの孤立溶解能が極めて低いことがわかった。このことは、単層CNTの可溶化に対して、ジアミン部位の芳香族が重要な役割を果たしていることを示している。一方、ポリイミド(PI)は、スーパーエンジニアリングプラスチックとして、化学、電子・IT分野で広範囲に利用されている材料である。ここでは、両者のナノコンポジットによる新規材料開発を目指した研究を行い以下の成果を得た。合成した8種の全芳香族PIを用いて、単層CNT(SWNT)の可溶化実験を行った。これまでに得られた結果をまとめると以下の様である。(i)合成したPIは、極めて高いSWNT可溶化能を示すことがわかった。(ii)孤立溶解SWNTの存在は、AFMによっても確認された。(iii)SWNTの可溶化溶液の近赤外フォトルミネッセンス(PL)スペクトル測定によって、孤立溶解SWNTのカイラリティ(螺旋度)を決定した。孤立溶解のSWNTのカイラリティは、PIの化学構造が異なると変化することがわかった。(iv)溶媒依存性が高い。DMFやDMSOのような極性非プロトン溶媒中で高い可溶化能が認められた。可溶化は、アルコールや水系でも可能であったが、低極性溶媒中では、認められなかった。しかし、DMFやDMSO中で可溶化後にこれらの低極性溶媒中を90v/v%添加してもSWNTの孤立溶解は保持された。(v)前記と同様に、DMFやDMSO中で可溶化SWNT溶液にフィルム形成能があるポリマーを添加してもSWNTの孤立溶解が保たれた。(vi)可溶化したSWNTが高濃度(1mg/mL)では、SWNTゲル化が生成した。SWNT可溶化溶液の近赤外フォトルミネセンススペクトル測定より、溶液中のSWNTのカイラリティが決定出来たが、PIの化学構造の違いによるナノチューブのカイラリティ選択性はそれほど顕著ではなかった。
触媒量のチタンアルコキシドを用いるredox-neutralなラジカル発生法

ラジカル種は、カチオンあるいはアニオン種とは異なる特徴的な反応性を持つ有用な活性種として有機合成の分野で広く利用されている。しかし従来一般に用いられてきたラジカル発生法は、多くの場合化学量論量の金属還元剤・酸化剤を用いる必要があり、合成手法として必ずしも効率の良い優れたものとは言い難い。本研究では、可視光照射条件下、触媒量のチタンあるいはジルコニウムアルコキシドを用いるだけで、化学量論量の金属還元剤・酸化剤を用いない有用性の高いラジカル種の発生法を確立し、これを利用した効率的な有用炭素骨格構築法の開発を目指す。