hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
先進的型理論に基づく多段階計算体系の設計と実装

4年間の研究計画の初年度にあたり、先進的型システムをもつ言語をターゲット言語とするプログラム生成の安全性、特に、型安全性とスコープ安全性に関する基礎理論の考察を行った。ML系プログラム言語が持つlet多相とコード生成と計算エフェクトの3つを併せ持つプログラム言語に対して、素朴な型システムを想定すると、型安全性が壊れることが知られている。そこで、本研究では、このような組み合わせのプログラム言語は、アプリケーション記述において必要、もしくは、有用であることを明らかにし、ついで、このようなアプリケーションを記述できる程度に表現力が強く、かつ、型安全性が成立する程度に制限が効いている言語と型システムを設計した、伝統的に「値制限」と呼ばれる多相型の導入法と、「緩い値制限」と呼ばれる導入法のそれぞれに対して、自然でプログラマにとってわかりやすい制限をもうけて、結果として型安全性をもつ型システムを実現した。このうち、値制限に基づく方法は見通しの良い証明がつくが、緩い値制限に基づく方法は非常に難解な証明が必要であるため、本研究では、サブサンプションとよばれる規則を追加することとした。このルール自体が意味論的に健全であることの証明は次年度以降に行う。このほか、依存型を持つプログラム言語に対して部分計算などのメタプログラミングを行う場合の型安全性の確保や、近年研究が非常に盛んになっている「代数的効果とハンドラ」に基づいて、プログラム生成との関係や他の言語へのプログラム変換や型の保存性などについて検討を行った。本研究はプログラム生成に関する基礎理論から言語設計・実装、そして、アプリケーションの記述までを含んだものであり、本年度の研究では、多相型をもつプログラムの生成について成果を得た。また、プログラム生成で重要となる計算エフェクトの研究においては、「代数的効果とハンドラー」をML系言語に翻訳したり、故ルーティンを持つ言語に変換する研究を行い、そこでも先進的型システムの役割の重要性を解き明かした。これらの成果の論文発表は来年度以降となるが、本研究の中間をなす部分で成果を得ており、研究は順調に進展していると判定した。初年度で得られた基礎理論に基づき多相型を持つプログラムの生成については、型安全に行える言語を得ており、これをプログラム言語として実装し、アプリケーションを記述する必要がある。2年目以降は、多相型以外の重要な型である一般化代数データ型や依存型を持つプログラムの生成について検討し、初年度と同様な成果を得ることを目標とする。
プログラム評価のための計量的手法の応用-日本の家計個票データを用いた分析-

本研究では、日本の家計調査の個票データ(消費生活に関するパネル調査)を用い、家計の行動や厚生水準にどのような影響を及ぼしているかを基準として、日本における様々な政策評価の計量分析を行うことを目的とした。まず、従来の推定方法と、就労関数と賃金関数の同時最尤推定法との両方を用いて女性の就業行動を分析した。就労関数に関しては、従来の方法に比較して、賃金の係数の推定値が大きく異なった。その標準誤差は小さくなり、賃金の就労確率に対する影響の的確な評価を可能にしていると考えられる。賃金関数に関しては、従来の方法と比較して、経験年数の影響が大きくなった。また、特にHeckmanの2段階推定法に比較すると、各係数の標準誤差は小さくなった。これは同時最尤推定量が漸近有効推定量であるためであり、本研究で提案した推定法の有用性を示していると考えられる。次に、1997年前後の消費税変更などの政策変化とともに、マクロ経済的な環境変化が家計の厚生水準にどのような影響を及ぼしているかにつき、プログラム評価の手法(タイプ5トービットモデル)を用いて計量経済学的に分析した。具体的には、Dynan(1993)Journal of Political Economyの論文に基づいて、消費オイラー方程式から予備的貯蓄の構造パラメータを推計する手法を拡張したLee and Sawada(2005)CIRJE Discussion paper(東京大学経済学部)の方法を用い、経済環境に従って、流動性制約に直面する家計と、そうで無い家計の二つのグループのオイラー方程式を、タイプ5トービットモデルで推計した。計測結果によると、流動性制約に直面している家計はより予備的貯蓄の動機が強いということが明らかになった。女性賃金水準や就業行動の影響の分析は、今後の労働政策を考える上で非常に重要な問題である。例えば、専業主婦優遇の諸制度が女性の労働供給行動に与える影響の分析は、税制改革や年金改革においても大きな関心事であり、国際的にも、Gronau(1974)やHeckman(1976,1979)以来、多くの研究が行われてきた。また、我が国においても、女性の賃金水準が女性の就業行動に与える様々な分析が、最近では個票データを用いて行われるようになっている。しかしながら、これまでの研究では、モデルの推定に関して十分な検討が行われてきたとはいいがたい。なぜならば、通常女性の就業行動の分析で用いられるHeckmanの2段階推定法やプロビット法などでは、推定量に問題があるからである。本研究では、従来の推定方法と、就労関数と賃金関数の同時最尤推定法との両方を用いて女性の就業行動を分析した。特に、1997年前後の消費税変更などの政策変化とともに、マクロ経済的な環境変化が家計の厚生水準にどのような影響を及ぼしているかにつき、プログラム評価の手法(タイプ5トービットモデル)を用いて計量経済学的に分析した。具体的には、Dynan (1993) Journal of Political Economyの論文に基づいて、消費オイラー方程式から予備的貯蓄の構造パラメータを推計する手法を拡張したLee and Sawada (2005)

CIRJE Discussion paper(東京大学経済学部)の方法を用い、経済環境に従って、流動性制約に直面する家計と、そうで無い家計の二つのグループのオイラー方程式を、タイプ5トービットモデルで推計した。計測結果によると、流動性制約に直面している家計はより予備的貯蓄の動機が強いということがわかった。分析結果は,Discussion paperとしてとりまとめ、学術雑誌に投稿される予定である。また、本研究で開発されたミクロデータ分析手法・モデルを用いて、関連する分野の応用研究を行ったが、これらのうち数本が平成17年度中に国内外の学術雑誌に掲載済み、または、掲載決定済みとなっている。
ジンクフィンガーヌクレアーゼの遺伝子ノックアウト動物作製への実用化に関する研究

遺伝子ターゲティング生物作製の新しい手法として注目されている人工ヌクレアーゼの実用化を推進することを目指し、種々の技術開発および家畜卵と、魚類卵への応用を検討した。本研究では、CRISPR/Cas系を用い一度にトリプルKOが高率にできること、大規模変異を入れられることを示した。技術開発として非特異切断の抑制が期待されるオフセットニッキング系の構築、PAM配列が異なる別種のCRISPR/Cas系の利用性向上、また応用としてブタ卵やヤマメ、ニジマス卵での利用の可能性を示した。本研究はジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)の効率を高め、非特異的切断を抑制する方法を検討し、広く一般に実用化することを目的としており、その方法の一つとして、ZFNのDNA認識ドメインであるZinc finger (ZF)の個数を増やすことが考えられた。そこで、マウス胚の初期発生停止を引き起こすことが報告されている4fingerのZFNをモデルに、ZF数を増やし胚発生停止とゲノム改変効率に対する影響を検討した。当研究室で確立された簡易・安価・迅速なZFNの作製法であるOLTA法およびその変法を用いて、ZF数を6 (Right)および7 (Left)へと延長することに成功した。これらをマウス前核期胚に顕微注入したところ、7fingerのLeft-ZFN実験区において発生停止が救済された。さらに、発生停止を起こす4fingerのZFNについて、DNA二本鎖切断(DSB)の指標となるHistone H2AXのリン酸化(γ-H2AX)により毒性を確認した結果、DSBが前核の広範囲に及んでおり、ゲノム中の複数のOff-targetに変異が見出された。一方、7fingerのZFNを導入した際には、γ-H2AXは見出されなかった。なお、6fingerのRight-ZFN実験区では、発生停止が救済されず、また7fingerのLeft-ZFN実験区において標的配列に変異が導入されたが、4finger実験区の改変効率を上回ることはできなかった。以上の結果から、ZFNのZF数を延長することにより毒性を改善することは場合により可能だが、ゲノム改変率を劇的に改善することは難しいことが示唆された。なお、2013年に新たな人工ヌクレアーゼとしてCRISPR/Cas系が報告され、当研究室もこれの作用確認を行ったところ、ZFNと比較し格段に高率が高く、また複数の遺伝子改変や大規模な遺伝子欠損も起こせ、次世代への伝達されることが明らかとなった。今後は人工ヌクレアーゼとしてはCRISPR/Cas系が主流になると考えられるため、当初の目的のZFNの部分をCRISPR/Cas系に置き換えて研究を遂行することとする。本研究はジンクフィンガーヌクレアーゼ(ZFN)の効率を高め、実験動物のみならず家畜や魚類など広く一般に実用化することを目的として開始したが、2014年度からはZFNに加えCRISPR/Cas系も視野に入れて研究を遂行してきた。本年度は当初の予定とは若干異なるが、1ZFNを魚類卵へ応用すること、2CRISPR/Cas系を家畜卵に応用すること、3マウス卵を用いてノックイン(KI)動物作成の効率向上と条件的ノックアウト(CKO)動物作成のためのベクター構築の3点を検討した。その結果、1魚類卵に対しては、ZFNをゼブラフィッシュ1細胞期胚に作用させた結果、高濃度では胚が死滅してしまうが10 ng/μlでは生存胚が存在し、その約10%の胚に変異が導入されることを明らかにした。2家畜卵に対してはブタ卵を用い、未受精卵にCRISPR/Casを作用させると2細胞期までに約半分の卵に遺伝子破壊を起せること、さらにこれまで報告の無い減数分裂過程の未成熟卵に作用させると48時間後の第2減数分裂中期卵の約80%と初期発生過程より効率的に遺伝子破壊が可能であること、これに対し核膜崩壊(GVBD)が起こる前の卵では全く遺伝子破壊が起こらないことを突き止めた。GVBD以前に遺伝子破壊が起こらない原因については今後の検討課題である。3KIに関してはマウス卵に対しガイドRNA (gRNA)とCas9のmRNAに加えドナーDNAとして約150塩基の一本鎖DNAを共注入することにより約80%という高率でKIが起こることを確認した。しかし、より長いDNA挿入の目指し二本鎖DNAを注入すると多くの卵が死滅すること、低濃度では生存するがKIが起こらないことを確認しており、今後の検討課題である。CKOに関してはCRISPR/Casを人為的に発現誘導できるベクターの作成を行っており、現在その効率を確認中である。2014年度より当初の目的のZFNの部分にCRISPR/Cas系を加えて研究を遂行している。本年度は1家畜卵としてブタの減数分裂過程の未成熟卵にCRISPR/Casシステムを作用させた場合、核膜が存在するGVBD以前の卵では変異が導入できない原因を検討した。その結果、未成熟卵の核膜において大分子の核外輸送に関与するエクスポーチン(XPO)1の特異的阻害剤であるレプトマイシンBを処理するとCas9の核内濃度が上昇しGVBD以前でも遺伝子破壊が起こるようになることを見出した。2魚類卵に対してはZFNのみでなくCRISPR/Casシステムを用いてヤマメ、ニジマス、ヒメマスにdnd遺伝子への変異導入を試みた。

その結果、稚魚各8尾の変異解析の結果、ヤマメでは6尾、ニジマスでは7尾、ヒメマスでは6尾で変異が認められ、ニジマス7尾における変異アリルの出現頻度は、3.1%から23.3%であった。また、これらの変異は、7あるいは8塩基の欠損、1塩基の挿入および1塩基の置換であった。さらに、ヤマメ2個体ならびにニジマス4個体の雄親に由来するF1個体を解析した結果、低率ながらdnd遺伝子ヘテロ欠損個体が存在し、ゲノム改変に成功した。3KIについては長い二本鎖DNAの導入が胚発生を停止させてしまうため、ドナー形状を検討した。その結果、5'末端を20塩基ほど突出させることにより胚発生の停止を解除でき、一本鎖DNAに匹敵する変異導入効率を得られることを見出した。しかし本検討の二本鎖DNAは比較的短いものであり、より長いものの検討が必要である。4コンディショナルKOについてはリボザイムを用いてCas9とgRNAを同時にRNAポリメラーゼII型プロモーターから発現させるベクターの構築に成功した。これを胚に導入し、Cas9とgRNAの発現を確認したが、効率が低く改善が必要である。当初の予定では、平成27年6月までに家畜卵のブタ未成熟卵を用い核膜崩壊以前に変異導入ができない原因の究明、8月までにコンディショナルKO用のRNAポリメラーゼII型プロモーターからCas9とgRNAを同時に発現させるベクターの構築、10月までにKI用ドナーDNAとして二本鎖DNAを用いた検討をし、平成28年1月には実験結果の解析に入る予定であった。このうち、ブタ未成熟卵を用いた変異導入はレプトマイシンB処理により一定の成果がえられ、コンディショナルKO用のベクター構築も成功した。また、魚類卵に対してもCRISPR/Casシステムの応用に成功している。ここまではほぼ予定通りと考えている。しかしKI作成のドナーとして二本鎖DNAを用いると胚発生が停止してしまい、当初は手技の熟練が足りないためと考え導入を繰り返したが、実は二本鎖DNA末端が積極的に胚発生を停止させており、5'末端を20塩基ほど突出させることにより胚発生の停止を解除できることに気が付くまでに3か月ほどを要した。そのため全体としてはやや遅れていると判断した。ブタ卵に対する検討では、GV特有のDNA形状やゲノム状態が変異導入に及ぼす影響を解析した結果、卵(4n)の変異導入アレル数は62%が1本、35%が2本と少なかった。これが減数分裂特異的かは確定できないが、成熟過程に導入された変異が必ずしも次世代へ反映されないことが示唆された。LMB処理GV期卵ではMII期卵に比べて長いindelが導入される傾向があり、脱凝縮した染色体は凝縮したものより大きな欠失が起こり易いと考えられた。魚類卵に対する検討では、ヤマメ2尾に由来するF1の6.8%と13.3%の個体が、またニジマス2尾に由来するF1の1.7%と3.9%の個体がヘテロ変異体であり、これら同士を交配したF2では約1/4がノックアウト(KO)個体であった。したがって低率だが魚卵にもCRISPR/Cas系は有効で、変異は次世代に受け継がれることが示された。ノックイン(KI)個体の作製に関しては、高濃度の二本鎖DNAによる発生停止のメカニズムについてDNA損傷応答の面から検討し、前核期のヒストンH2AXリン酸化がこの時に顕著に上昇する一方、その下流であるp53や着床前胚の発生進行に重要な胚性ゲノム活性化に影響は認められなかった。
社会変動にともなう農村のネットワーク構造の変容過程の解明

本研究は幕末期から昭和期の農村を対象に、従来用いられていなかった定量的手法により、社会変動にともなう社会関係の変容過程を明らかにするものである。以上の目的を達成するために、平成30年度において、中村吉治『村落構造の史的分析』の内容を検討した。その結果、中村吉治らは(1)ネットワーク論的な観点から村落を捉えており、(2)水利や林野利用などの共同行為の必要によって、家と家の紐帯が形成されると考え、(3)技術革新や貨幣経済の浸透などの社会変動が共同行為のありかたを変容させることで村落内のネットワーク構造が変動する、と想定していることが明らかになった。また、(4)共同行為の統括という観点で村落内の権力=階層構造が説明され、複数の共同行為を統括する家が村落内の権力=階層構造の中心になる、と想定していることも明らかになった。以上の文献検討を踏まえ、次のようなかたちでデータ分析の方針をたてた。すなわち、(I)労働のやりとり、水利の管理、林野利用という共同行為の契機ごとに、家ごとのネットワーク構造を明らかにした上で、(II)各共同行為の契機をMultiplex Networkとみなし、そのネットワークの中心性などを検討することで村落内の権力=階層構造を明らかにする。(III)(I)と(II)の作業を幕末期、明治期、大正期と比較することでネットワーク構造の変動を解明する、という方針を立てた。以上の作業を通じて、技術革新や貨幣経済の浸透などの社会変動が東北地方の農村のネットワーク構造にどのような影響を与えたのかを検討するとともに、中村らの理論的視点の妥当性も検証する。『村落構造の史的分析』の内容面の検討はすすんだものの、その記述をもとにしたネットワークデータ作成およびデータ分析が未完了であるため、「遅れている」と評価した。最終年度は、中村吉治『村落構造の史的分析』に基づくネットワークデータ分析を以下の方針で完了させる。(I)労働のやりとり、水利の管理、林野利用という共同行為の契機ごとに、家ごとのネットワーク構造を明らかにした上で、(II)各共同行為の契機をMultiplex Networkとみなし、そのネットワークの中心性などを検討することで村落内の権力=階層構造を明らかにし、(III)(I)と(II)の作業を幕末期、明治期、大正期と比較することでネットワーク構造の変動を解明する。(IV)そのうえで、ネットワークデータの分析結果と文献の記述が矛盾する場合、現地調査を行う。(V)以上の作業を通じて、技術革新や貨幣経済の浸透などの社会変動が東北地方の農村のネットワーク構造にどのような影響を与えたのかを検討するとともに、中村らの理論的視点の妥当性も検証する。以上の目的を達成するために、平成29年度において、「1.農村の社会関係の変容についてのネットワークデータの構築」と「2.ネットワーク形成を扱う数理モデルの検討」を行った。「1.農村の社会関係の変容についてのネットワークデータの構築」では、岩手県の農村集落のネットワーク構造を記録した2つの文献(中村吉治『村落構造の史的分析』、有賀喜左衛門『大家族制度と名子制度』)を対象に、ネットワークデータの構築方針の検討を行った。その結果、(1)『村落構造の史的分析』については、各家と所属組織についての関係が記述されているので時点ごとに二部グラフを作成すること、(2)『大家族制度と名子制度』については、戦後の農地改革後の互助関係をもとに家間のネットワークを作成し、それが戦前期の互助関係の記述と一貫しているのかどうかを検討すること、という方針をたてた。「2.ネットワーク形成を扱う数理モデルの検討」では、研究分担者の朝岡が以前作成した数理モデルを再検討し、農村の社会関係変容過程を説明するための数理モデル構築のための指針を検討した。その結果、(1)行為者は金銭的・時間的資源を使用して他者とのネットワークを形成するが、(2)その資源に対し貨幣経済の浸透の度合いや土地所有に起因する階層構造が影響を与える、というモデルを構築するという方針を立てた。比較的ネットワークデータを構築しやすい『村落構造の史的分析』のネットワークデータの構築が未完了であるため、予定よりもやや遅れていると判断した。

すなわち、(I)労働のやりとり、水利の管理、林野利用という共同行為の契機ごとに、家ごとのネットワーク構造を明らかにした上で、(II)各共同行為の契機をMultiplex Networkとみなし、そのネットワークの中心性などを検討することで村落内の権力=階層構造を明らかにする。(III)(I)と(II)の作業を幕末期、明治期、大正期と比較することでネットワーク構造の変動を解明する、という方針を立てた。以上の作業を通じて、技術革新や貨幣経済の浸透などの社会変動が東北地方の農村のネットワーク構造にどのような影響を与えたのかを検討するとともに、中村らの理論的視点の妥当性も検証する。『村落構造の史的分析』の内容面の検討はすすんだものの、その記述をもとにしたネットワークデータ作成およびデータ分析が未完了であるため、「遅れている」と評価した。平成30年度は以下の4つの方針のもと研究を行う。(1)『村落構造の史的分析』のネットワークデータの完成を目指す。具体的には、幕末期、明治期、大正期の各世帯の集落組織所属(農業組織、水利組織、林野組織)をもとに、世帯間のネットワークデータを完成させる。そのうえで、そのネットワークデータの基礎的分析を行う。(2)『大家族制度と名子制度』のネットワークデータ化も着手し、完成を目指す。(3)ネットワークデータの分析結果と文献の記述が矛盾する場合、現地調査を行う。(4)ネットワークデータの分析結果をもとに、農村の社会関係変容過程を説明するための数理モデルの精緻化を行う。最終年度は、中村吉治『村落構造の史的分析』に基づくネットワークデータ分析を以下の方針で完了させる。(I)労働のやりとり、水利の管理、林野利用という共同行為の契機ごとに、家ごとのネットワーク構造を明らかにした上で、(II)各共同行為の契機をMultiplex Networkとみなし、そのネットワークの中心性などを検討することで村落内の権力=階層構造を明らかにし、(III)(I)と(II)の作業を幕末期、明治期、大正期と比較することでネットワーク構造の変動を解明する。(IV)そのうえで、ネットワークデータの分析結果と文献の記述が矛盾する場合、現地調査を行う。(V)以上の作業を通じて、技術革新や貨幣経済の浸透などの社会変動が東北地方の農村のネットワーク構造にどのような影響を与えたのかを検討するとともに、中村らの理論的視点の妥当性も検証する。中村吉治『村落構造の史的分析』の内容面の検討が予想以上に時間を要したため、ネットワークデータ作成およびデータ分析が未完了となってしまった。その結果、ネットワークデータ作成に充てるべき人件費・謝金、現地調査と成果報告のための旅費がともに支出できず、残額が生じてしまった。最終年度においては、ネットワークデータ作成を行い人件費・謝金を、現地調査と成果報告を行い旅費を支出する。
組成の力学特性と内部構造を考慮した血管壁の力学的構成式の定式化

血管壁に対する力学的構成式を定式化するために、1)血管壁構成成分の素材としての力学的性質のモデル化、2)血管壁構成成分が構造をなしたときの挙動のモデル化、3)各構成成分の構造体が結合したときの挙動のモデル化、の3段階に分けて検討を行った。まず第1段階では、血管壁は弾性線維、膠原線維、平滑筋の3種類の成分からなるものとし、弾性線維と膠原線維の力学特性は、これらの成分を多く含む組織に対する実験結果に基づいて、線形弾性体に対するフックの法則で近似した。一方、平滑筋の力学特性は、並列弾性要素、直列弾性要素、ならびに収縮要素からなるモデルで表した。このとき収縮要素は、アクチンとミオシンの合なる合う長さと筋力の関係を表す張力ー筋節長関係に基づいて、応力ーひずみーひずみ速度ー活性化パラメ-タ間の関係を定式化した。次に、これらの成分が構造をなす場合のモデルを構築するため、東と長谷川の血管壁構造モデルに基づいて、弾性線維、膠原線維のなす構造を3次元網目状であると仮定し、細胞状固体の力学を援用してモデルを構築した。平滑筋については、ら旋状構造をなしていると仮定して材料力学のばね理論に基づくモデルを定式化した。第3段階では、複合材料の力学の最も基本的な考え方を利用して、以上で定式化した3種類の構造モデルを並列的に組合せて最終的なモデルを定式化した。このとき、血管壁の力学的特性の部位差は、3種類の構成成分の成分比によって表現される。このようにして定式化したモデルを、多様な荷重を受ける種々の部位の血管壁に適用したところ、おおむね満足すべき結果が得られた。
ヒ素による糖代謝異常における膵α細胞の役割に関する研究

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。既報の臨床研究や研究代表者らがこれまで携わってきた研究結果に基づき、ヒ素が膵β細胞とα細胞の機能を障害し、ビタミンDがその障害を改善するという仮説を立てた。本研究の目的はヒ素による糖代謝障害、特に膵β細胞におけるインスリン分泌機能障害の機序の解明と、ヒ素の悪影響に対するビタミンDの改善効果、抗ヒ素作用のある化合物の同定である。本年度は、ヒ素を暴露させた膵β細胞株を用いて、リアルタイムPCR、ウエスタンブロッティング、ELISAなどによるホルモン測定、顕微鏡によるミトコンドリア機能評価、トランスクリプトーム解析、メタボローム解析などの手法でヒ素による膵β細胞とα細胞障害の機序の解明に対してアプローチした。このうちトランスクリプトーム解析とメタボローム解析の結果から、ヒ素暴露による膵β細胞機能障害に関連のある3つの遺伝子を見出すことに成功した。さらに、それらの3つの遺伝子の発現変化はヒ素の暴露に由来するものであることが示唆された。また、ヒ素暴露された膵β細胞株における種々の刺激によるインスリン分泌機能の検討を行った。これまでのインスリン分泌実験は、30分の刺激で分泌されたインスリンの積算を用いていたが、時間経過に伴う変化の検討には至らなかった。そのため、インスリン分泌機能をより詳細に解析することを目指し、接着培養した膵β細胞株の潅流実験法に改良を加えた。この実験系の改良は、ヒ素暴露による膵β細胞の機能障害を明らかにするものであり、研究遂行上重要な進捗であったと評価できる。研究代表者らが長年膵β細胞機能に関する研究に携わってきたことにより、実験法、実験結果に対する評価法が確立されていること、また網羅的解析、特にメタボローム解析を研究施設内で行える環境が整っていたことが研究時間の短縮につながったと考えられる。論文を投稿した。(2018年4月)当初の研究計画に従い研究を進める予定である。特に、本年度改良を加えた潅流実験の手法を用い、ヒ素暴露によるインスリン分泌障害がグルコースセンシングのどの段階で惹起されるかに関しより詳細な解明を目指す。また、解析から見出された3つの遺伝子を操作し、インスリン分泌に与える影響を評価する。具体的には、膵β細胞株にノックダウンの手法を用いて遺伝子発現を低下させ、グルコース刺激によるインスリン分泌機能の検討を行う。さらにヒ素による膵β細胞障害に対するビタミンDの急性期の改善効果の評価を視野に入れて研究を進める予定である。
学習前の神経回路の操作を可能にする革新的光学技術の開発

申請者が以前開発したGluA1のCALI法は、GluA1細胞外ドメインにエピトープを持つ抗体を利用したものであり、シナプス提示されたGluA1ホモマーを特異的に機能破壊できる。本研究でもGluA1のCALI技術と同様に、シナプスに発現し機能するNMDA受容体を機能破壊するために、NMDA受容体の細胞外ドメインに対する抗体を取得し、CALIが可能なもののスクリーニングを行う。NMDA受容体はヘテロ4量体を形成しており、必ずNR1サブユニットを含む。これまでに8種のNR1のスプライスバリアントが報告されているが、マウス成体脳では主にNR1-1A/NR2A複合体が主に発現しているため、本研究ではNR1-1Aに対する抗体の取得を進めた。NR1Aの立体構造情報を解析し、細胞外ドメイン領域のうち表面に十分露出した30アミノ酸を免疫源としてモノクローナル抗体を合計40クローンを得ることに成功した。さらに生細胞染色の結果から、40クローン中6クローンがnativeなNR1Aを認識することを見出した。これら6クローンについてエオシンラベルし、NR1Aを発現したCHO細胞でCALIが可能な抗体を絞り込み、最終的に内在性NMDA受容体をCALIで機能破壊出来る抗体を1クローン単離する事に成功した。本抗体について、シナプスに発現する内在性NMDA受容体のCALIを行う場合の分子特異性について検討したところ、AMPA電流成分も多少減少することが分かり、完全な分子特異性を見出すことはできなかった。その理由として、今回はわずか1クローンしかCALIが可能な抗体が得られなかったためであると考えており、今後は多くCALIが可能な抗体を単離することで改善できる可能性がある。CALIが可能な機能性抗体の開発はほぼ予定通り進んだが、今のところ高い特異性を持つとは認められていないため。今後は多くのCALIが可能な抗体を単離することで、分子特異性の高い抗体を取得できると考えている。まずは内在性分子を認識する抗体をより多く単離する事が重要と考え、抗体取得方法をペプチド免疫からDNA免疫に変更することでこれを実現する計画である。
処方箋への検査値のQRコード印字による薬局業務効率化および転記ミス防止の評価

【研究目的】当院では、QRコードを利用した臨床検査値表示システムを構築し、2017年2月1日より稼働させている。このシステムの利点は、電子媒体により記録・転記が可能なことである。そこで、QRコードを印字した処方箋が、薬局における検査値情報の記録の効率化や転記ミス防止に寄与しているかについて検討する。【研究方法】1)薬局業務効率化および転記ミス防止の評価QRコード化された検査値情報を電子的に読み取り、記録することで、検査値情報の記録に要す時間や正確性を検討する。2)薬局における検査値情報の記録についての有用性に関するアンケート調査旭川薬剤師会を通じ保険薬局薬剤師を対象とし、院外処方箋の検査値QRコードの「利用の有無」、「利用方法」、「QRコードへの追加要望」、「検査値情報を活用するためのシステム機能」等についてアンケート調査を実施した。【研究成果】1)薬局業務効率化および転記ミス防止の評価薬局で検査値QRコードを取り込むことで、記録に要する時間が短縮され、直接薬歴等に反映することが可能であった。記録の効率化、転記ミス防止に寄与することがわかった。2)アンケート調査については、調査期間は2017年12月19日から2018年1月19日、243施設中116施設より回答が得られた(回収率47.7%)。「利用の有無」について、有りは7.8%であった。「QRコードへの追加要望」として、検査項目の追加や病名等の検査値以外情報追加の要望があった。また、検査値と薬剤禁忌警告機能や投与量警告機能のシステム上の要望は70%以上を占めた。「利用方法」として、QRコードを読み取る環境が構築されている事例は少ないものの、一部ではレセコンと連動しハンディスキャナで取り込みから記録までが可能な施設もあり、利用した場合は有効に活用されていることがわかった。
小規模低落差水力エネルギー回収装置と空気吸込渦除去装置の基礎研究

小規模低落差小水力エネルギー回収装置で回収したエネルギーは発電機で電気エネルギーに変換する。有効落差を1.5mとし,ランナの違いによる流量と水車効率を明らかにした。ランナと同径の空気吸込渦除去用コーンは,空気吸込渦の除去と出力の増加が確認された。流量が少ない場合においても,コーンによって空気吸込渦の混入を防ぎ,水車効率が低下しないことが確認できた。コーンが空気吸込渦の発生を防ぎ水車効率が高くなることが分かった。学内の実験施設に,小規模低落差小水力エネルギー回収装置を作製し設置した。本装置は,透明アクリル板及び透明アクリルパイプを用いており,水車内の流れを観測が可能な構造である。可変速モータとトルクメータで水車軸の回転速度を変化させ,水車軸の回転速度制御を行い,種々の条件における水車出力および水車効率を計測することが可能となった。水車に供給する水の位置エネルギーを定める必要があるため,有効落差を1mに固定し,流量を1060L/s程度に変化させ,水車効率等の計測を行った。水車の直径と同径の空気吸込渦除去用コーンを用いた場合,コーンを空気吸込渦にかぶせ垂直にスライドさせると,空気吸込渦が消滅し、ある特定の位置で水車効率のピークが出現することが確認された。コーンが水面から13cm沈んだ位置で水車効率が高くなる傾向があることが確かめられた。基本コーンの場合は,流量20L/s,コーン位置10cmの時に水車効率30.3%が得られた。水車に対し10L/sでは少なく,水車効率が低かった。円板付コーンの場合は、効率の高い範囲が広くなった。水車効率が30%の時,コーンなしで400600min^<-1>だったが,円板付コーンでは800min^<-1>まで広がった。流量20L/sでは水深がコーン上部から約1cmの時に水車効率40.2%が得られた。コーンを用いて水面を覆うことで,空気吸込渦の抑制を高めることがわかった。コーンは、空気吸込渦を除去するだけでなく,空気吸込渦ができる隙間をなくしたことで,コーン周辺の流速が速くなり,出力・効率の向上につながったと考えられる。大学内の実験施設に,小規模低落差小水力エネルギー回収装置を作製し設置した。回収したエネルギーは発電機で電気エネルギーに変換する。水車軸に設置したトルクメータで水車効率を計測した。水車の直径と同径の空気吸込渦除去用コーンは,コーン高さ5cmから30cmにおいて,空気吸込渦の除去と出力の増加が確認された。コーンの設置位置(高さ)は,ある特定の位置で水車効率のピークが出現することが確認され,コーンが水車マス部の底面から1015cmのとき,空気吸込渦がほぼ消滅し水車効率が高くなることが明らかになった。次に,ランナ直径と同径の円盤のみを用いた。空気吸込渦は消滅したが,円盤高さ1030cm水車効率が向上せず,10cm以下では水車効率が低下した。3番目に,コーンの上面に円盤を取付けた円盤付コーンを用いた。この場合,流れ込みが悪化し水車効率が低下した。以降のように,空気吸込渦除去装置として,コーン型,円盤型,円盤付コーン型の3種を用いて実験した結果,水車のマス内水深30cm以上にし,コーン高さを10cmに設置するのが良いことが分かった。
ステロイド性骨粗鬆症予防薬の適正使用にむけた取り組み

ステロイド性骨粗鬆症のガイドラインでは、第一選択薬としてビスフォスフォネート(以下、BP)製剤が推奨されている。第二選択薬としては活性型ビタミンD_3(以下、VitD)製剤およびビタミンK_2製剤が推奨されているが、VitD製剤とステロイドの併用により尿路結石形成のリスクが高まることが報告されている。本研究では、骨粗鬆症の予防薬投与が必要なステロイド長期服用患者を対象にして、VitD製剤の併用による尿路結石の発生リスクについて調査した。対象は平成18年10月から平成21年9月までの愛媛大学医学部附属病院(以下、当院)にて、プレドニゾロン(5mg/日以上、60日以上)が処方された患者1,222名とした。VitD製剤使用の有無により、VitD製剤投与群、非投与群の2群に分類し、尿路結石の発生頻度についてレトロスペクティブに調査した。なお、本研究は当院倫理委員会の承認を得て実施した。多変量解析の結果、VitD製剤投与は尿路結石発生の有意なリスク因子(オッズ比4.84)であることが判明した。従って、ステロイドとVitD製剤併用による尿路結石リスクの上昇については医薬品情報として伝達し、BP製剤の適正使用を推進する必要がある。ステロイド服用患者において、第一選択薬であるBP製剤の投与が可能であれば、VitD製剤よりも、BP製剤を推奨することが重要と考えられる。本研究の成果は論文投稿ならびに、ホームページに掲載することにより情報を発信し、ステロイド性骨粗鬆症の予防薬の適正使用を支援していきたいと考えている。
＜体育会系＞就職の変遷――戦後から現在まで――

本研究の目的は,「大学の運動・スポーツ系部・クラブに所属していた者(以下,<体育会系>)が他に比して良い就職を得る」という<体育会系>就職神話について,戦後の動向とその変遷のメカニズムを捉えることにある.採用側の企業の変遷,新聞・雑誌記事での扱われ方,そしてスポーツと優良企業への内定獲得率の相関を検討した.主な結果として,<体育会系>就職は,1)時代的なリーディング企業によって牽引されること,2)大卒新卒労働市場が一時的な落ち込みから回復する期間にメディア上で取り上げられることが多くなること,3)優良企業からの内定獲得率にはスポーツ間で差異があることが明らかとなった.本年度は,1912年ストックホルム大会から2008年北京大会までのオリンピック夏季大会を対象に,オリンピック日本代表選手団の資料を整理し,選手の所属と最終学歴について考察した.これらの傾向を把握し,移り変わりを記述することは,<体育会系就職>の戦後の変遷をとらえようという本研究課題にとっても有用な基礎資料の作成を意味する.具体的には,選手の一覧を作成し,性別,学生/学卒別所属,学校種別最終学歴について単純集計して考察した.その結果,女性選手の台頭,学生選手のプレゼンスの低下,自衛隊・警察組織の貢献度の高さ,企業スポーツの移り変わり,大学院卒選手と高卒選手の増加,大卒選手数と割合の低下が明らかとなった.これにより,企業スポーツの盛衰について大まかな流れを把握することができ,またどのような産業ないしは企業において<体育会系>を優先して雇用する慣行が広まっていったのか,あたりをつけることができた.例えば,1992年バルセロナ大会までは,八幡製鉄(現・新日本製鐵)や日本鋼管(現・JFEホールディングス)を中心とした鉄鋼産業,ユニチカ(旧・大日本紡績,ニチボー)や東レ(旧・東洋レイヨン),旭化成,リッカーミシンといった紡績関連企業が多くのアスリートを雇用し,生活の保障をしてきたといえる.続いて実施される予定の入職年代別インタビュー調査の対象者を選定する際に役立てられるだろう.平成25年度は,研究課題に関わって1編の研究資料(束原文郎(2013)1912年2008年夏季オリンピック日本代表選手団に関する資料:所属組織と最終学歴を中心に.早稲田大学『スポーツ科学研究』Vol.10,pp.242-316(http://waseda-sport.jp/paper/1302/1302.pdf))および1編の特集論文(束原文郎/アーロン・ミラー(2013)体罰と権力ー文化人類学と〈体育会系就職〉論からみた体罰考ー.体育の科学,Vol.63,No.10,pp.775-781)を掲載することができた.前者は,1912年ストックホルム大会から2008年北京大会までのオリンピック夏季大会を対象に,オリンピック日本代表選手団の資料を整理し,選手の所属と最終学歴について考察した.体育会系就職の現象は,スポーツ界と経済界を中心に周辺の文化社会領域の変化との相関を捉えていく必要があり,その対象となる社会事象としてオリンピックはきわめて有効であると判断された,わが国の五輪代表選手の一覧を作成し,性別,学生/学卒別所属,学校種別最終学歴について単純集計して考察した.その結果,女性選手の台頭,学生選手のプレゼンスの低下,自衛隊・警察組織の貢献度の高さ,企業スポーツの移り変わり,大学院卒選手と高卒選手の増加,大卒選手の数および割合の低下が明らかとなった.今後,トップアスリートにおける学校から企業への<移行>現象がいかに変化してきたかを問う,多角的な分析を可能とする基礎資料を作成することができた.後者は,スポーツ指導現場における権力状況を体育会系就職の観点から主題化した.日本では歴史的に進学や就職といった進路を左右する権限が学校内の課外活動指導者に集中する状況が生まれ,そうした進路決定権に関わって体罰が発生しているのではないかと推論した.23年度は,1)戦前の体育会系就職に関する確認,2)関連分野における理論的位置づけの検討および道内私学の体育会系就職に関する調査集計,3)関連分野の専門家との意見交換,4)オリンピック出場者名簿の蒐集を行った.1)は,「体育会系学生は就職に有利である」という社会的了解が,いつどのように生じたのかについて,明治末期から昭和初期にかけてビジネス雑誌『実業之日本』に掲載された記事を主たる資料として分析することで明らかにした(「<体育会系>就職の起源ー企業が求めた有用な身体:『実業之日本』の記述を手掛かりとしてー」).これは,戦後体育会系就職の変化の前提を問い,把握する作業と位置づけられた.次に,2)において,主に教育社会学における<大学から職業への移行>に関する諸理論を概観し,体育会系就職の変遷を辿る本研究がいかなる先行理論の文脈に位置づけられるのかを検討した.その結果,レリバンス論,すなわち「大学で行われた教育内容やそこで培われたコンピテンシー(知識や技能の背後にある態度や価値観)で職業生活の状況を説明できる」とする理論文脈に位置すると考えられた.また,そうした視座から,道内私学の体育会系就職に関する調査データを集計分析し,若干の考察を行った(「道内私大の<体育会系>就職ー卒業生調査の結果からー」).さらに,3)身体教育学やスポーツマネジメントといった関連諸分野の専門家と意見交換し,マクロ労働市場の動向もさることながら,大学・企業双方の社会的地位および両者の関係の移り変わりも体育会系就職に影響を及ぼす可能性が示唆された.

これを承けて,4)日本が出場した五輪すべての代表選手団名簿を蒐集し,その所属組織(学校/企業/団体)を調べ始めた.代表選手の所属企業の特徴とその移り変わりのパターンが,体育会系就職の変遷を記述する作業に大いに役立つと予想されるからである.本年度は,体育会系学生の就職支援企業との協力提携に基づき,個人の匿名性を保ったまま,就職先,学校歴,競技,部内役職,入学経路・方法(スポーツ推薦/一般入試/AO入試/指定校推薦,等),英語レベル等の大規模データを入手,解析した.具体的には,体育会学生就職支援企業アスリートプランニングのサービスを2013-14年度に利用した学生のプロファイルデータ(N_13=3701; N_14=3613)を用い,大学タイプ(国公私立,入試偏差値,等),入学経路,英語レベル等を統制した上で,<体育会系>学生が東証一部上場(T1)企業から内定をもらうか否かについて,スポーツ種目の及ぼす影響を検討した.解析には二項ロジスティック回帰分析を用いた.その結果,1)T1企業への内定は大きく大学タイプによって説明され,国公私立の別,入学経路,英語レベル等は影響を及ぼさなかった.また2)最も内定率の低かったバドミントンを基準にした際,サッカー,野球,ヨット系,バスケは2倍以上,それ以外にもアメフト,剣道・薙刀,ラグビー,ラクロスの順で1.61.8倍程度統計的に有意な促進効果が確認された.しかしながら,3)モデル全体の説明力は弱く,一般化は慎重に行われるべきであることが同時に確認された.※年度後半から本務校の在外研修がスタートしたため,本研究課題に関わる作業を一時休止した.このために,報告・公表は未実施であるが,上記の内容を2015年7月に東京で開催される日本スポーツ産業学会で報告予定である.体育会系,就職,スポーツマンをキーワードに,経済雑誌,主要3紙(朝日,毎日,日経),地方紙(北海道新聞)の記事検索システムを利用し,メディア上の体育会系就職の変遷を追った.1985年現在までで,総計926件の記事がヒットした.そのうち2000年2015年9月までの間の153件を用い,経済状況,とりわけ大卒新卒市場の変動との対応見るための予備的な分析を行った.具体的には,2008年リーマンショックの前後で記事件数や内容の変化が見られるかを検討した.結果,大卒労働市場の回復局面(I期:2003年60.2%→2006年68.1%;II期:2010年57.6%→2014年68.4%)において,記事数の増加が見られた(I期:2003年7件→2006年13件;II期:2010年7件→2014年18件).労働市場が徐々に回復する際にどのような新卒者を迎えれば良いかという「新卒採用基準」が社会的に問題化するからと仮説された.また,現在に近づくに伴い,出現頻度が高くなる結果となった(I期:年平均8.25件;II期:年平均11.2件).この背景には昨今の大学運動部への注目の高まり,アスリートのセカンドキャリアへの注目の高まりがあると推察された.また,体育会学生就職支援企業Aのサービスを2013-14年度に利用した学生のプロファイルデータを用い,大学グループ,文理区分,入学経路,英語レベル,部内役職等を統制した上で,<体育会系>学生が東証一部上場および東洋経済企業力ランキング上位企業から内定を獲得したか否かについて,スポーツ競技の及ぼす影響を男女別に分析した.
新規なインスリン分泌不全2型糖尿病モデルマウスの開発と、抗糖尿病因子探索へのその応用

1. HNDマウスの近交化の完了(系統確立)と、その糖尿病の成因の解析本研究で確立を目指していたHND(Horio-Niki Diabetic)マウスについて、耐糖能異常を示す雌雄個体を選抜して兄妹交配を続行してF20世代に達し、このマウスを近交系統として確立した。HNDマウスの雄は非肥満で、12週齢で80%の個体が耐糖能異常を呈する。HNDマウスはグルコース刺激に対するインスリン分泌に障害があり、この分泌不全は膵臓ランゲルハンス氏島(ラ氏島)β細胞上のα2-adrenergic receptor(α2AR)を介したアドレナリン作用の亢進に起因することが明らかとなった。膵ラ氏島上のα2ARのmRNA発現量とそのタンパク量は、対照系統のC56BL/6Jマウスのレベルに比べて高いことが示された。この高レベルであることが、HNDマウスのグルコース応答性インスリン分泌の不全に寄与していることが推定された。α2AR遺伝子の翻訳領域塩基配列を解析した結果、HNDマウスとC57BL/6Jマウスとの間でアミノ酸置換を伴う塩基配列の違いは観察されなかった。よって、両マウス間でα2ARのアミノ酸配列に違いはないことが推定された。(1)HNDマウスの近交化の完了(系統確立)と、その糖尿病の成因の解析HNDマウスの耐糖能異常を示す個体同士の兄妹交配を継続し、F16世代からF18世代に達することができた。次年度にF20世代まで進めることにより、近交系統として確立する。HNDマウスはグルコース刺激に対するインスリン分泌に障害があり、この分泌不全は膵臓ランゲルハンス氏島(ラ氏島)β細胞上のα2-adrenergic receptor(α2AR)を介したアドレナリン作用亢進によるものであることが示唆された。これらの結果、HNDマウスは神経性インスリン分泌不全を主因の一つとする2型糖尿病自然発症マウスと考えられた。(2)HNDマウスのα2-AR遺伝子ORF塩基配列およびmRNAレベルのB6との比較HNDマウスのグルコース刺激性インスリン分泌不全の原因遺伝子としてα2AR遺伝子を想定し、このORFの塩基配列をB6と比較したところ、両系統に違いは観察されなかった。次年度に、膵ランゲルハンス氏島でのα2AR mRNAレベルを両系統間で比較する。(1)HNDマウスの近交化(系統確立)と、その糖尿病の成因の解析HND(Horio-Niki Diabetic)マウスは耐糖能異常を示す個体を選抜して兄妹交配を続行してF19世代に達しており、あと2代から3代の交配で近交化が完了する。HNDマウスはグルコース刺激に対するインスリン分泌に障害があり、この障害を動物個体を用いた系と、単離膵臓ランゲルハンス氏島を用いた系とで証明することができた。この分泌不全は膵臓ランゲルハンス氏島(ラ氏島)β細胞上のα2-adrenergic receptor(α2AR)を介したアドレナリン作用の亢進に起因することが明らかとなった。(2)α2-ARの膵ラ氏島でのそのmRNAレベルの、HNDマウスとC57BL/6J(B6)マウスとの比較HNDマウスのグルコース刺激性インスリン分泌不全の原因遺伝子としてα2AR遺伝子を想定し、膵ランゲルハンス氏島よりRNAを抽出してα2AR mRNAレベルの測定を試みた。現在、結果を判定するまでの充分な検体数に達するように測定を継続している。
Ret蛋白の変異によって生じる多様な臨床病態の解析

Retは受容体型チロシンキナーゼをコードし、変異による活性化が多発性内分泌腫瘍症(MEN)2Aと2B型、家族性甲状腺髄様癌(FMTC)の原因となる。同様の変異は、散発性の甲状腺髄様癌(MTC)、褐色細胞腫の一部にも見られ、腫瘍発生の原因となる。また、Retの変異と臨床症状には対応関係がある。Retのキナーゼ領域の変異を解析した。変異は、MEN2B型、FMTC、MTCで報告され、M918TはMEN2Bに、A883FはMEN2BとMTCに、E768D,V804L,S891AはFMTCとMTCに、E768DとA919Pの2重の変異(B768D/A919P)は転移を起こしたMTCに検出され、A919P単独の変異も解析に加えた。変異Retは活性化の高低により2群に分けられ、A883F,M918T,E768D/A919Pは高く、活性化に864番目と952番目のチロシン残基を必要とした。一方、E768D,V804L,S891A,A919Pの活性は低く、905番目のチロシン残基も必要とした。活性の高い群は合併腫瘍を伴うMEN2B型や転移を起こしたMTCといった複雑な病態、低い群はFMTCやMTCのみの単純な病態で、活性化の高低は臨床病態の重篤性に対応すると考えられた。散発例の褐色細胞腫に報告された、細胞外領域の変異(D631Y)の解析を行った。変異Retはジスルフィド結合による2量体化を起こして活性化していた。631番目をチロシン以外のアミノ酸へ置換させても活性化せず、630番と634番のシステインを別のアミノ酸に置換する変異を重複すると2量体は形成されなかった。従って、631番のチロシンへの置換で周辺の立体構造が変化し、630番と634番のシステインが関与する分子内ジスルフィド結合が変化して分子間結合が生じ、2量体が形成されてRet活性化したと推測された。
様々なノット（結び目）を有するリングポリマーの精密合成とトポロジーの可視化

イソプレンのアニオン重合により、分子量9万のテレケリックポリイソプレンを合成し、さらに環化反応により環状ポリイソプレン試料を合成した。その際、環化反応を貧溶媒中、ならびに良溶媒中で行った。環化反応生成物中から、環状高分子を単離するために、HPLC分取により高純度試料をそれぞれ調製した。さらにこれらの試料はグラフト化反応により、ブラシ状高分子へ変換したた後、グラファイト基板上へキャストし、原子間力顕微鏡により実空間観察を行った。その結果、貧溶媒中で生成したブラシ状環状高分子試料中には、「三様結び目」など結び目を有する環状高分子が生成していることが確認された。イソプレンのリビングアニオン重合により、両末端に1,1-ジフェニルエチレン型ビニル基を有する分子量10万、ならびに30万のテレケリックポリイソプレンを合成し、さらにその末端連結反応により、それぞれ環状ポリイソプレン試料を合成した。その際、結び目のない環状試料合成のために、環化反応を良溶媒であるTHF中で行ったものと、結び目のある試料合成のため、貧溶媒であるジオキサン中で環化したものをそれぞれ合成した。環化反応生成物中から、環状高分子を単離するために、(1)ジオキサンを用いた沈殿分別、(2)SEC分取、さらに(3)臨界条件クロマトグラフィー(LCCC)分取、あるいは相互作用クロマトグラフィー(IC)分取、により純度99%以上の環状試料をそれぞれ200mg以上調製した。得られた試料は平成24年度の本研究費で購入した多角度光散乱装置とSECを組み合わせた装置を利用して分子量、ならびに回転半径の測定を行った。その結果、良溶媒中で環化された環状試料と貧溶媒中からの試料を比較すると、それぞれ分子量はほとんど等しいのに対して、回転半径は前者に比べて後者の方がやや小さいことが確認された。また高分子量の試料(分子量30万)は低分子量の試料(10万)に比べて、良溶媒中で環化された環状試料と貧溶媒中からの試料の回転半径の差が大きいことが確認された。すなわち、貧溶媒中における環化反応において、分子量の高い試料の方が、分子内の絡み合い数が多いより複雑な結び目を持った環状高分子を生成している可能性が示唆された。イソプレンのリビングアニオン重合により、両末端に1,1-ジフェニルエチレン型ビニル基を有する分子量10万のテレケリックポリイソプレンを合成し、さらに環化反応により環状ポリイソプレン試料を合成した。その際、結び目のある環状試料とない環状試料を合成するために、環化反応を貧溶媒中、ならびに良溶媒中で行った。環化反応生成物中から、環状高分子を単離するために、両試料とも(1)貧溶媒を用いた沈殿分別、(2)SEC分取、さらに(3)臨界条件クロマトグラフィー(LCCC)分取、あるいは相互作用クロマトグラフィー(IC)分取、により純度95%以上の環状試料をそれぞれ200mg以上調製した。さらに線状、および環状2試料はヒドロシリル化反応によりジメチルクロロシリル基を導入し、分子量7,000程度のリビングポリスチレンとのカップリング反応により、ブラシ状高分子へ変換した。得られた3種のブラシ状高分子はクロロホルム溶液としてグラファイト基板上へキャストした後、原子間力顕微鏡(AFM)により実空間観察を行った。いずれの試料からも、分子の輪郭(一次構造)を直接観察することができ、主鎖分子の一次構造が直接反映された構造が確認された。また、貧溶媒中での環化反応で生成したブラシ状環状高分子試料のAFM観察より、実際に結び目を持つ環状高分子が生成していることが確認された。イソプレンのリビングアニオン重合により、両末端に1,1-ジフェニルエチレン型ビニル基を有する分子量9.2万、および31万のテレケリックポリイソプレンを合成し、さらに環化反応により環状ポリイソプレン試料を合成した。さらに線状、および環状2試料はヒドロシリル化反応によりジメチルクロロシリル基、あるいはメチルジクロロシリル基を導入し、分子量7,000程度のリビングポリスチレンとのカップリング反応により、ブラシ状高分子へ変換した。3種のブラシ状高分子はクロロホルム溶液としてグラファイト基板上へキャストした後、原子間力顕微鏡(AFM)により実空間観察を行った。

9.2万のポリイソプレンを幹分子とするブラシ状試料からは、分子の輪郭(一次構造)を直接観察することができ、主鎖分子の一次構造が直接反映された構造が確認された。AFM観察より、良溶媒中での環化反応で生成したブラシ状環状分子中には結び目のある分子は観察されなかったのに対し、貧溶媒中で生成したブラシ状環状高分子試料中には、「三様結び目」を有する環状高分子が生成していることが確認された。一方、31万のポリイソプレンを幹分子とするブラシ状試料のAFM観察から、主鎖切断が起こり、鎖長が短くなっている分子が多いことが明らかとなった。しかし、ブラシ状環状試料の中には、三様結び目より複雑な結び目が生成していることが確認された。26年度が最終年度であるため、記入しない。高分子物性26年度が最終年度であるため、記入しない。1年目は試料の合成、ならびにキャラクタリゼーションを中心に行っているが、異なる分子量の試料を2組合成することができ、さらにその精密な分子キャラクタリゼーションを行うことができた。また、試料量も目標である200mg以上達成することができた。2年目は線状試料、ならびに2種類の環状試料をブラシ状試料へと変換することができ、そのキャラクタリゼーションを行うことができた。さらにブラシ状試料を利用してAFM観察に着手することができた。前年度に合成された純度の高い結び目を有する環状ポリイソプレン、ならびに結び目を持たない環状試料を用いてそれらの結び目の種類を調べる目的で、試料に高密度にポリスチレン鎖(分子量数万程度)をグラフト化し、ブラシ状環状試料への変換を試みる。線状試料、および2種類の環状試料をブラシ状試料へ変換する反応において、グラフト化率を向上させ、より明確に結び目の構造を調べることができるようにするため、官能基変換の見直しなど、ポリスチレン鎖のグラフト化反応の検討を試みる。