hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子性磁性体の低温加圧下における精密磁気測定とその特異な加圧効果の解明

本研究課題により作成した磁気測定用TiCu合金製小型クランプ式圧力セルを用いて、下記の測定を行った。F_5PNNについて、加圧下の磁気測定を常圧7kbarの範囲で連続的に行い、交互比αが0.4から1へ連続的に変化することを見いだした。加圧するにつれ、常磁性成分の増大がみられた。圧を抜くことにより、常磁性成分は再び減少したことから、加圧による結晶の破壊は起きていないと思われる。一次元鎖が途中で切れた鎖端の効果によるものと思われる。一方、加圧下の比熱測定を行い、連続的な交互比の圧力変化を観測した。比熱測定は、鎖端の影響を受けないため、磁気相互作用のより正確な見積もりが期待できる。磁化率と比熱の結果はほぼ同様の圧依存性を示した。J値の変化は小さく、加圧に従いαが増大し、6kbarの加圧でほぼ完全にα=1の均一な一次元鎖になることを明らかにできた。この物質の常圧における構造転移はスピンバイエルス的であるが、通常のスピンバイエルス転移ではα=0に転移するのに対し、F_5PNNはα=0.4に落ち着くという特殊性を持っている。今回、加圧に伴うα値の連続的な変化を観測したことは、この物質の特殊性をより鮮明に浮き上がらせる結果となった。今後も、磁気共鳴の実験などによって、引き続き構造転移の機構解明に努めたいと考えている。申請課題については、以上のうな成果を収め、比熱の結果はSolid StateCommunicationに投稿中であり、加圧効果全体についてはPhysical Review Bに投稿準備中である。上記の申請課題実験を行う一方で、今後の発展として、加圧によって積極的に構造変化を起こす系の開拓を行った。その結果、有機ビラジカル、F_2PNNNO,有機ラジカルのMn錯体について、加圧による一次元鎖間相互作用の符号の変化を観測し、この結果は現在印刷中である。市販のSQUID磁束計に取り付け可能な、TiCu合金性の小型のクランプ式圧力セルを開発した。セル自身の磁化は極めて小さく、また再現性もよい。これを用いて、2つの有機ラジカル、ガルビノキシルとF_5PNNの構造転移に対する加圧効果を研究した。これらの化合物は、いずれも室温ではユニフォームな鎖状構造を有するが、低温で二量化を起こす。本研究では、この構造転移がそれぞれ7kbar,5kbarの加圧によって抑制されることを発見した。特にガルビノキシルについては、圧力依存性の実験から、加圧効果の機構について考察し、転移のポテンシャルバリアーが加圧によって増大し、高温相が準安定状態(過冷却状態)として、低温まで保持されることを明らかにした。さらに^3He冷凍機を用いて、7kbarの加圧下のガルビノキシルの物性を交流磁化率・比熱から詳しく調べた。その結果、この物質が2J/k_B=25Kの一次元ハイゼンベルグ強磁性体として振る舞うこと、さらに鎖間反強磁性相互作用により、0.72Kで反強磁性相転移を起こすことを見出した。一方、F_5PNNの常圧下の物性を、^3He冷凍機と9tesla超伝導マグネットを用いて詳しく調べた。その結果、この物質の二量化は不完全で、交互比0.4であることを明らかにした。通常のスピンパイエルス転移が完全な二量化を伴うのに対し、極めて珍しい例となった。引き続き次年度、F_5PNNの加圧下での物性について詳しい実験を行い、転移の性質と加圧効果の機構を明らかにしていく予定である。

その結果、有機ビラジカル、F_2PNNNO,有機ラジカルのMn錯体について、加圧による一次元鎖間相互作用の符号の変化を観測し、この結果は現在印刷中である。
劣悪化する土壌環境に適応するための植物の知恵

イネの高アルミニウム耐性に関して複数の耐性遺伝子を同定した。またこれら耐性遺伝子の発現を制御する転写因子ART1のシス配列を同定した。オオムギのアルミニウム耐性遺伝子HvAACTの発現は上流への1kbの挿入で、シラゲガヤのアルミニウム耐性遺伝子HlALMT1の発現はプロモーター領域にART1と結合するシス因子の数を増やすことによって耐性を向上させたことを明らかにした。さらに環境中のマンガン濃度の変動に対処するために、イネの節で発現しているOsNramp3がマンガンの分配をコントロールしていることを解明した。そのほかにミネラル輸送に関する遺伝子を複数同定し、ケイ素吸収の数理モデルを構築した。1.イネアルミニウム感受性突然変異体c68の原因遺伝子を特定し、その機能を解析した。この遺伝子はreceptor-like kinaseをコードし、根の外層の細胞(表皮、外皮と厚壁細胞)の形成に必要であることを明らかにした。2.イネアルミニウムトランスポーターNrat1の基質特異性をイネ変異体と酵母を用いて調べたところ、アルミニウム以外に、3価のYbとLaにも輸送活性を示すことが明らかとなった。しかし、2価の金属に対する輸送活性は無かった。3.イネアルミニウム耐性に関わる遺伝子OsFRDL4について更なる機能解析を行った。OsFRDL4は細胞膜に局在し、根圏へのクエン酸の分泌に機能する。OsFRDL4の発現量とアルミニウム耐性に正の相関が認められた。4.YSLファミリーに属するイネのOsYSL6について機能解析を行った。その結果、OsYSL6はイネのマンガン過剰耐性に関与していることが明らかとなった。OsYSL6は根と地上部の両方で発現し、その発現はマンガン濃度の影響を受けず恒常的であった。しかし、上位葉より下位葉の発現が高かった。OsYSL6の組織局在性を調べるために、そのプロモーターにGFPを連結させたコンストラクトをイネに形質転換して観察したところ、根と葉身の全細胞に発現していた。またOsYSL6はニコチンアナミン-Mn錯体を輸送していた。5.ケイ酸トランスポーターLsi1の基質選択性におけるar/R selectivityfilterの役割を解析した。その結果、H2位のアミノ酸の置換はケイ酸の輸送活性に影響なかったが、H5位のアミノ酸の置換はケイ酸輸送活性を無くした。6.酸性ストレスに関与するシロイヌナズナ変異株として、カルシウムや銅などの栄養条件に応じた反応に異常を示す変異株の検索を行い、候補株を数系統ずつ得た。それらについて、遺伝的な解析を進めている。また、ホウ素輸送の既知のデータと、輸送体の極性や輸送特性に基づいた定量的記述を試みており、単一細胞での輸送特性を明らかにしつつある。1.植物のアルミニウム耐性遺伝子の機能同定と発現制御イネからアルミニウム耐性に関わる遺伝子を複数同定した。OsALS1は液胞膜に局在し、アルミニウムを液胞に輸送する。この遺伝子はアルミニウムによって発現が誘導され、また遺伝子が破壊されると、アルミニウム耐性が弱くなる。イネから同定したDOCS1遺伝子はreceptor-like kinaseをコードし、根の外層の細胞(表皮、外皮と厚壁細胞)の正常な形成に必要である。この遺伝子が破壊されると、金属毒性耐性が弱くなる。オオムギのアルミニウム耐性遺伝子HvAACT1の発現制御機構を調べたところ、耐性品種のHvAACT1上流にある1kbの挿入が発現量と組織局在に重要な役割を果たしていることを突き止めた。またこの遺伝子は鉄輸送遺伝子から進化してきたことも明らかにした。そのほか、ソバやライムギのアルミニウム耐性に関わる遺伝子の同定も進めた。2.マンガンの無毒化及び吸収に関与する遺伝子の同定イネのマンガン過剰耐性にニコチンアナミン-Mn錯体を輸送するOsYSL6が関与していること、マンガン吸収にOsNramp5が主な輸送体として寄与していることを突き止めた。3.他のミネラルストレス耐性遺伝子の同定BOR1のホウ素条件による分解にリシン残基とユビキチン化が関与していること、ホウ素栄養に応答した遺伝子発現制御にRNA分解が重要な役割を担っていることを明らかにした。またホウ素過剰がDNA損傷を引き起こし、コンデンシンIIが損傷を緩和することを見だした。高マグネシウムストレスに感受性のシロイヌナズナの変異株を解析し原因遺伝子がアミノ酸トランスポーターであることを明らかにした。ケイ酸トランスポーター遺伝子Lsilの発現制御領域を転写開始点上流約800bpの範囲まで限定した。1.植物のアルミニウム耐性遺伝子の機能同定と発現制御イネから53アミノ酸からなるペプチドをコードするOsCDT3を同定した。OsCDT3は根の細胞膜に局在し、その発現を抑制すると、アルミニウム耐性が弱くなった。OsCDT3はアルミニウム輸送能を持たないが、アルミニウム結合能を有していた。

また酸性土壌に適応したシラゲガヤ(白毛茅)は、リンゴ酸の分泌に関与する遺伝子HlALMT1のプロモーター領域に転写因子であるART1と結合するシス因子の数を増やして、HlALMT1の発現を高めていることを明らかにした。2.他のミネラル吸収に関与する遺伝子の機能解析イネの節に存在するマンガン輸送体OsNramp3が、環境中のマンガン濃度が低い時には、少ないマンガンを優先的に成長の活発な新葉や穂に分配し、濃度が高くなると、素早く分解され、その結果、過剰なマンガンは古い葉に分配されることを明らかにした。またOsHMA2が亜鉛を優先的に成長が活発な組織に輸送し、OsHMA5は銅の導管へのローディングに関与していることを明らかにした。銅に感受性のシロイヌナズナ変異株の生理実験と分子遺伝学実験を進めたところ、原因遺伝子は植物のペプチドホルモンの硫黄付加に関与する酵素であった。この変異株は銀に対する感受性にも異常が見られたことから、エチレンの関与が示唆され、エチレンの発生量を測定したところ、変異株においてはエチレン生成が増加する傾向にあった。これらの結果はこのペプチドホルモンがエチレン発生に影響を及ぼしていることを示唆していると考えている。1.植物のアルミニウム耐性遺伝子の機能同定と発現制御イネのアルミニウム耐性遺伝子Nrat1の配列、組織局在と発現量を耐性品種と感受性品種とで比較した。その結果、Nrat1の局在には差がなかったが、アミノ酸配列にいくつかの置換があった。しかし、この置換はNrat1の輸送活性に影響しなかった。一方、Nrat1の発現量とアルミニウム耐性との間に、正の相関が見られ、Nrat1の発現量の違いがイネアルミニウム耐性の品種間差の原因の一つであることを示した。またソバの根と葉でアルミニウムに応答して発現する遺伝子を網羅的に解析し、約8万の遺伝子contigにアノテーションを付けることができた。6時間の処理した根において発現量が5倍以上増加した遺伝子は487個、1/5以下に低下したものは408個あった。一方、葉では20μM Al,24時間の処理によって発現が5倍以上に増加したものは496個、1/5以下に低下したものは499個あった。そのうち根と葉で共通で増加したものは25個、共通で低下したものは20個存在した。さらに、普通ソバと同様、ダッタンソバと野生ソバもアルミニウムに応答して根から素早くシュウ酸を分泌し、根と葉では、アルミニウム-シュウ酸、導管液にはアルミニウム-クエン酸の錯体で存在していることがわかった。2.他のミネラル吸収に関与する遺伝子の機能解析マグネシウムに対する感受性の高まったシロイヌナズナ変異株から原因遺伝子を複数見いだした。マグネシウム輸送体の変異によって、欠乏感受性になった変異株や、マグネシウム輸送体のスプライシングに影響を与える遺伝子の変異によって欠乏感受性となった変異株が見いだされ、マグネシウム欠乏に対する適応にはスプライシング制御が重要であることを見いだした。
共鳴分光法による原子クラスタ-のリドベルグ状態の解明

研究実施計画にしたがって、共鳴分光法による原子クラスタ-のリュ-ドベリ状態の研究を以下の様に行なった。【1】実験装置の製作とその基本的性質の調査:クラスタ-を発生し、検出するための真空チェンバ-(中央理研製)を設置した。6インチおよび4インチ油拡散ポンプを取り付け、真空度5×10^<-7>Torr以下を達成した。クラスタ-生成に用いるノズルを設置し、クラスタ-生成の条件の下で、主チェンバ-部の真空度が10^<-5>Torr程度におさえられることを確認した。更にイオン検出部を設置し、光イオン化によるイオンの検出が可能であることを、波長266nmのレ-ザ-光(YAGレ-ザ-の4倍高調波)によって確認した。【2】光光二重共鳴分光:クラスタ-としてHg原子と希ガス原子(Rg)とのヘテロダイマ-(HgRg)および3量体HgRg_2を取り上げた。イオン検出の準備段階として、蛍光を検出することによって、そのリュ-ドベリ状態の振電構造を明らかにした。HgNe,HgArでは、第1のレ-ザ-光をAまたはB状態の振電準位に励起し、ひきつづき第2のレ-ザ-光を導入することによって、6^3D,7^3S,7^3D,8^3S,8^3D,9^3Sのリュ-ドベリ系列の振動構造を明らかにした。更に,3原子から成るHgAr_2では、A,B状態の振動構造を明らかにすると同時に、7^3Sに付随するリュ-ドベリ状態における大振幅振動の存在をつきとめた。また、B状態では、前期解離過程が存在することが明らかとなった。HgAr_2についての研究は、J.Chem.Phys.誌に投稿中である。【3】イオン検出によるリュ-ドベリ状態の検出:上記(2)で行なった研究を2段階共鳴3光子イオン化によって試みた。HgAr^+では、3光子目として509nm付近のレ-ザ-光を用いると効率良くイオンが検出されることが示された。
色素-アントシアニン-の分子会合とその構造研究

赤紫青色の花の色素は、そのほとんどがアントシアニンである。アントシアニンは、分子会合することによって、僅か数種類の発色団で多種多様の色調を示し、安定化する。また、金属と錯体を形成して、安定な青色を発現する。これらに対し、自己会合、コピグメント、金属錯体説などで今世紀初頭から説明されてきたが、化学的には充分には証明されていない。ツユクサの青色花弁色素コンメリニンは、花色発現と安定化の主要機構(自己会合説、コピグメント説、金属錯体説)の全てを内在する超分子金属錯体である。溶かすだけで解離退色するために天然からの単離は極めて困難であった。分子構成成分マロニルアオバニン(M)、フラボコンメリン(F)、マグネシウムから色素を再構築する方法論を開拓し純品を得ることに成功した。円二色性、核磁気共鳴によって構成分子の会合構造を明らかにした。さらに、シンクロトロン放射光を用いたX線結晶解析によって、分子量8500の超分子の精密な高次構造決定に成功した。MMとFFとは、それぞれ面対面で左旋的に自己会合し、コピグメンテーションのMFは、右旋的スタッキングしていた。その全体構造は、環状-MMF FMMF FMMFF-であることがわかった。分子会合は、方向環同士の疎水的相互作用に起因し、青色は、マグネシウムイオンの配位することによってアントシアニジン母核が植物生理的条件下でもケトアンヒドロ塩基アニオンをとって発現することがわかった。ヤグルマギクの青色花弁色素プロトシアニンでは、再合成実験とESI質量分析によって精密な分子組成をサクシニルシアニン(Sc)、マロニルフラボン(Mf)、鉄イオン、マグネシウムから構成された[Mc_6Mf_6Fe^<3+>Mg^<2+>]であることを明らかにした。アントシアニンの発色・安定化機構に関する70余年に亘る論争に終止符を打つことができた。本研究の成果は、新しい超分子化学に対し大きなインパクトを与えるものと考える。赤、紫、青色の美しい花の色は、アントシアニンである。僅か数種類の発色団で多彩な色合いを呈することと(花色発現)、単体では不安定な色素が花弁中では安定である理由(安定化)ついて、pH説、金属錯体説、コピグメント説等が提唱されてきた。メタロアントシアニンの一であるツユクサ青色花弁色素コンメリニンは、花色発現と安定化機構のすベてをその分子内に内在する色素である。本研究で初めてその構造決定に成功し、それらの機構の解明をすることができた。コンメリニンは弱い会合分子であることから、花弁から色素を単離することは困難であったので、単離されたの構成成分からコンメリニンを再合成して、純粋の色素を得る新方法論を開発した。この色素は、分子量、約10000の金属錯体で、アントシアニンとして、マロニルアオバニン(M)、フラボンとして、フラボコンメリン(F)、錯体金属は、マグネシウムであり、その分子組成は、[M_6F_6Mg_2]^<-6>であった。構成成分を類縁体に代えて再合成実験をした結果、コンメリニン様色素形成には、高い分子構造認識がなされていることが分かった。

構成分子の配列は、円二色性(CD)からMとM、FとFの芳香環同士が左旋的に、NMRからは、MとFが右旋的に面対面で会合ていることが明らかとなった。シンクロトロン放射光を用い色素のX線結晶解析に成功し、構造決定によって構成分子の精密な分子会合状態が明らかとなった。この構造から、青色発現が母核のアントシアニジンのアンヒドロ塩基アニオン形成によることを初めて実証できた。本研究は、花色素の真の構造決定をしたはじめての例である。我々が提唱してきた花色発現の基本原理、色素分子の芳香環同士の疎水相互作用に基づく分子会合という仮説を化学的に証明することができた。また、金属錯体説に対する過去70年間の論争に終止符を打つことができた。赤紫青色の花の色素は、そのほとんどがアントシアニンである。アントシアニンは、分子会合することによって、僅か数種類の発色団で多種多様の色調を示し、安定化する。また、金属と錯体を形成して、安定な青色を発現する。これらに対し、自己会合、コピグメント、金属錯体説などで今世紀初頭から説明されてきたが、化学的には充分には証明されていない。ツユクサの青色花弁色素コンメリニンは、花色発現と安定化の主要機構(自己会合説、コピグメント説、金属錯体説)の全てを内在する超分子金属錯体である。溶かすだけで解離退色するために天然からの単離は極めて困難であった。分子構成成分マロニルアオバニン(M)、フラボコンメリン(F)、マグネシウムから色素を再構築する方法論を開拓し純品を得ることを成功した。円二色性、核磁気共鳴によって構成分子の会合構造を明らかにした。さらに、シンクロトロン放射光を用いたX線結晶解析によって、分子量8500の超分子の精密な高次構造決定に成功した。MMとFFとは、それぞれ面対面で左旋的に自己会合し、コピグメンテーションのMFは、右旋的スタッキングしていた。その全体構造は、環状-MMFFMMFFMMFF-であることがわかった。分子会合は、芳香環同士の疎水的相互作用に起因し、青色は、マグネシウムイオンの配位することによってアントシアニジン母核が植物生理的条件下でもケトアンヒドロ塩基アニオンをとって発現することがわかった。ヤグルマギクの青色花弁色素プロトシアニンでは、再合成実験とESI質量分析によって精密な分子組成をサクシニルシアニン(Sc)、マロニルフラボン(Mf)、鉄イオン、マグネシウムから構成された[Mc_6Mf_6Fe^<3+>Mg^<2+>]であることを明らかにした。アントシアニンの発色・安定化機構に関する70余年に亘る論争に終止符を打つことができた。本研究の成果は、新しい超分子化学に対し大きなインパクトを与えるものと考える。
所得・消費・資産・主観的データを用いた貧困基準の総合的研究

本研究の目的は、所得・消費・資産・主観的データを用いた貧困状況の多元的な把握および貧困基準の検討を行うこと、新たな貧困政策の導入効果の検証を行うことである。研究第5年目の前半は、高齢者世帯における資産保有の分析をし、「金融資産の高齢化」が進む日本において、今後の資産管理の支援の在り方について考察を行った。研究成果は、『統計』に掲載されている。研究第5年目の後半は、日本における中間層の分析を行い、相対的基準を用いると中間層の割合は横ばいであったが、1994年の水準に固定した場合は大きく低下していることが分かった。研究成果は、日本財政学会第75回大会で報告を行ったとともに、『Keio IES Discussion Paper Series』に掲載されている。そのほかに、住宅費過重負担率の分析(生活経済学会関東部会での研究報告)、生活保護基準を用いた貧困率の分析(『三田学会雑誌』での査読論文刊行)を行った。さらに、新たな貧困基準の検討に関する研究は、社会政策学会第138回(2019年度春季)大会において報告予定である。また、慶應義塾大学経済研究所と国立社会保障・人口問題研究所との共催で、2019年3月27日に国際セミナー「貧困測定の多元的なアプローチ」を開催した。本セミナーでは、研究代表者の駒村康平が解題を行い、多元的貧困に関する研究者として著名なジャック・シルバ教授(バル=イラン大学)に基調講演をして頂いたとともに、日本の貧困研究について分担研究者の渡辺久里子が報告を行った。研究第1年目は、個票データのセットアップと「税・社会保険料モデル」の改良、データを用いた実証分析を行った。以下、具体的な研究実績について述べる。平成26年度前半は、研究基盤の整備となるデータ申請と「税・社会保険料モデル」の改良を中心に取り組んだ。具体的には、政府統計の調査票情報(消費・所得・資産のデータが揃っている総務省『全国消費実態調査』の個票)の利用申請、本研究班の「税・社会保険料モデル」の改良(主に消費税の推計の追加)を実施した。これらの研究基盤の整備は、今後の研究プロジェクトの進捗に大きな影響を与えるが、研究班のこれまでの利用申請の経験や「税・社会保険料モデル」の存在により、順調に研究がスタートできたと考えられる。平成26年度後半は、データ提供がなされた総務省『全国消費実態調査』の個票を用いて1消費税の低所得者対策の効果分析、2高齢者の所得格差や貧困に関する研究を進めた。1消費税の低所得者対策の効果分析では、所得階層別・世帯人員別の消費税の負担状況、軽減税率・給付金・給付つき税額控除による逆進性の緩和効果について検討した。2高齢者の所得格差や貧困に関する研究では、これまでの研究成果や新たな分析の考察を行い、具体的には、世代間所得格差と世代内所得格差の現状、低所得高齢者と医療・介護の自己負担の関係およびその政策対応のあり方等を検討した。本研究成果は、学会報告[田中(2014)「消費税の低所得者対策の効果分析」第71回日本財政学会、於中京大学]をしたほか、四方・田中(2015)「高齢者の所得格差と低所得問題」西村淳編『雇用の変容と公的年金』として刊行した。研究第2年目は、研究第1年目にセットアップした総務省『全国消費実態調査』の個票データを用いて、日本の貧困・格差に関する実証研究等を行った。研究第2年目の前半は、分析プログラムの構築を中心に取り組んだ。具体的には、生活保護基準を用いた分析に必要な、最低生活費と資産要件に関するプログラム、格差・貧困の要因分解の分析のプログラムを設計した。研究第2年目の後半は、前半に構築した分析プログラムを用いて、次の2つの研究に着手・実施した。1つ目は、高齢者の所得格差に関する分析である。高齢者における所得格差の変化について要因分解を行った。研究の成果は、ソウルで開催された国際学会で報告を行った。2つ目は、貧困と資産保有に関する分析である。生活保護の最低生活費と資産要件の基準を用いて、資産保有により生活保護基準未満率がどのように変動するか、時系列で分析した。研究の成果は、学術雑誌へ投稿中である。このほかに、社会保障全般に関するテキスト、税制・経済政策と貧困・格差の関係を分析した研究、今後の社会保障制度改革について一般向けに解説した論文を刊行している。おおむね順調に進展していると考えられる。研究第2年目は、(1)所得格差に関する研究、(2)貧困と資産保有に関する研究等を行った。(1)所得格差に関する研究では、高齢者の所得格差に関して分析・検証した。所得格差の変化に与えた要因を観察するため、所得収入別や同居形態別に格差の要因分解を行った。公的年金は、世代間格差を縮小させるだけではなく、高齢者の世代内格差も縮小させると考えられる。しかしながら、年金制度が成熟化するにつれ、年金受給額の格差が拡大し、高齢者間の格差が拡大してしまうことも考えられる。

そこで高齢者の所得収入別に格差の要因分解を行ったところ、年金が高齢者の所得格差に与えた直接的な影響は小さかったことがわかった。年金が高齢者自身での生活を可能とすることにより家族の形態が変化し、日本の高齢者の所得格差が変動していることが示唆された。本研究は学会報告でのコメントを受けリバイス中であり、研究第3年目での投稿を目指す。(2)貧困と資産保有に関する研究では、生活保護の最低生活基準と資産要件を用いて、所得による貧困と資産の関連について分析を行った。貧困率の分析には、所得分布のみが用いられることが一般的であるが、困窮状況を明らかにする際は、所得のほかに生活を維持するための資産があるかどうかも重要となる。そこで、所得基準以外にも資産の状況を考慮して貧困率を測定し、資産条件によってどのように貧困率が変動するかを分析した。研究成果は、学術雑誌に投稿中である。このほかに、社会保障全般に関するテキスト、税制・経済政策と貧困・格差の関係を分析した研究、今後の社会保障制度改革について一般向けに解説した論文を刊行している。以上のことから、本研究は当初の計画通りに、おおむね順調に進展したと考える。本研究の目的は、所得・消費・資産・主観的データを用いた貧困状況の多元的な把握および貧困基準の検討を行うこと、新たな貧困政策の導入効果の検証を行うことである。研究第3年目は、研究第1年目にセットアップした総務省『全国消費実態調査』の個票データを用いて、日本の貧困・格差に関する実証研究等を行った。研究第3年目の前半は、各年齢階層(=子ども、若年、壮年、高齢)における相対的貧困率の増減率に与えた要因を検証するため、寄与度分解の手法を用いて分析を行った。研究の成果は、『個人金融』および『社会保障研究』に掲載されている。研究第3年目の後半は、ブートストラップ法を用いて格差・貧困指標の標準誤差および信頼区間を推計し、時系列の推移に関して分析を行った。研究の成果は、『Keio-IES Discussion Paper Series』に掲載される。このほかに、所得格差と制度改正に関する論考、所得保障制度の史的展開を整理した論文等を刊行し、また日本の貧困問題について学会のシンポジウムで講演を行った。これらの研究成果は、『生活と福祉』および『社会保障研究』に掲載されている。またシンポジウムでの講演内容は『財政研究』で刊行される予定である。研究最終年度の第4年目においては、研究第3年目に実施した(1)多元的な貧困の測定に関する分析、(2)格差・貧困の規定要因の探索を引き続き行い、(3)研究第1年目から第3年目の研究成果の刊行を目指す。研究第3年目は、(1)相対的貧困率の変動に関する分析、(2)格差・貧困の統計的推定に関する分析等を行った。(1)相対的貧困率の変動に関する分析では、子ども、若年、壮年、高齢の各年齢階層における相対的貧困率の増減率に与えた要因を検証するため、寄与度分解を行った。近年日本の相対的貧困率は上昇傾向にあるが、年齢別にみると状況は異なる。高齢者の貧困率は低下傾向にあるのに対し、子ども、若年、壮年といった年齢層では貧困率は上昇している。年齢階級別の寄与度分解の結果、子どもは「ひとり親世帯」が増えること、若年は「親と同居する未婚者世帯」における貧困率の上昇によることがわかった。
不顕性誤嚥における超音波検査法を用いたベッドサイドスクリーニング方法の開発

昨年度までの症例集積研究において、食事時間中のエコー検査は対象者の食事摂取を妨げず実施可能であることが示された。また、エコーによる誤嚥および咽頭残留検出後に摂食嚥下ケアが変更された対象者は誤嚥および咽頭残留の頻度が減った結果肺炎を発症せず、嚥下ケアが変更されなかった対象者は肺炎を発症していたことが明らかとなった。そこで、今年度はエコー検査導入による肺炎予防効果を検証することを目的として、ランダム化比較対照試験を実施した。高齢者施設において経口摂取実施中の全入居者75名に募集を行い、同意の得られた54名についてランダム割り付けを行った(介入群28名、対照群26名)。8週間の間2週間に1回、エコー検査による誤嚥の検出結果をもとに嚥下ケアを実施した介入群では、初回エコー検査時に検出が確認された2名の誤嚥および咽頭残留の頻度が8週間後に減少していた。このとき介入群に対してはエコー検査上誤嚥が認められた場合は食事形態の変更、嚥下内視鏡を用いた詳細な検査の実施を指示した。咽頭残留が認められた場合は固形物と液体を交互に嚥下する交互嚥下を指示した。エコー検査の実施と検査に基づく嚥下ケアを実施しなかった対照群では初回エコー検査時に検出が確認された3名の誤嚥および咽頭残留の頻度が減少していたが、頻度の変化量は介入群と比べ低かった(介入群:中央値で31%の減少、対照群:中央値で11%の減少)。つまり、食事時間中の2週間に1回のエコー検査の実施は、従来の摂食嚥下ケアと比較し、誤嚥性肺炎予防効果をもたらす可能性を今回のランダム化比較対照試験において初めて示した。介入群で誤嚥および咽頭残留の頻度の減少が生じた対象は、エコー実施後に入所依頼初めて個別の嚥下ケアが行われていた結果からも、食事中に誤嚥や咽頭残留を非侵襲かつリアルタイムに可視化できるエコー検査は肺炎予防に有用であると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。不顕性誤嚥は見た目では分からないため画像による気管内部の観察が必要である。これまでの研究において我々は超音波動画像上気管内を通過する誤嚥物質が線状の高輝度所見として観察されること、特徴に基づき誤嚥物質を抽出する画像処理を用いたところ感度82%、特異度81%という結果で誤嚥物質を検出可能であることを報告した。そこで本年度はベッドサイドでの不顕性誤嚥検出のためのスクリーニング方法の開発に向けて誤嚥の検出アルゴリズムの開発と超音波検査による食事摂取時における嚥下機能の縦断観察を実施した。アルゴリズムの開発においては、嚥下造影検査および嚥下内視鏡検査と同時に超音波検査を実施した17名の患者から得られた42枚の超音波動画像を用いた。ノイズを除去した画像から誤嚥物質と気管壁の候補となる領域についてパラメーターを測定し閾値を設定した。気管壁と誤嚥物質を区別するために特徴に基づいて異なる色で領域を着色させた。このアルゴリズムを利用した処理画像を用いた結果、1名の熟練した評価者による感度・特異度はそれぞれ91%、94%であり臨床看護師6名中4名の評価において嚥下造影検査、嚥下内視鏡検査の結果との一致率が処理画像を用いない場合に比べ上昇した。食事摂取時の嚥下機能の縦断観察においては特別養護老人ホームの利用者9名を対象に2週間毎に食事摂取時に超音波検査を用いて誤嚥の有無を判断し食事介助者に報告した。検査時に対象者から苦痛や不快の訴えは無く、超音波検査において誤嚥が観察された者に介助者による食事形態の変更が実施され誤嚥の頻度が減少することが観察された。誤嚥物質の周辺には気管壁等他の組織が似た形状を持つ高輝度所見として観察されるが開発したアルゴリズムによって誤嚥物質の見誤りが減少し高い感度、特異度での検出が可能であることが示された。また、超音波検査の結果は食事形態を変化させ嚥下機能に影響する可能性が示唆された。(796字)これまで申請者は超音波検査(エコー)を用いて、嚥下内視鏡検査(VE)および嚥下造影検査(VF)と同時に嚥下時の動画撮影を行った結果、気管内を通過する誤嚥像が、気管壁に沿って移動する線状の高輝度所見として観察されることを示した。さらに、誤嚥物質と気管壁の形状と動きの特徴に基づいた画像処理を行うことで、誤嚥検出の感度、特異度はそれぞれ91%、94%と高い値を示した。そこで今年度は、食事摂取時のエコーにおいて検出された誤嚥は、誤嚥性肺炎の発症を予測できることを示すことを目的とした症例集積研究を実施した。特別養護老人ホームに入所中の嚥下障害の疑いのある同意の得られた者、かつ超音波検査開始後2週間以上経過観察が可能であった者を分析対象とし、24週間に1回食事摂取時に頸部正中線上にリニアプローブを接触させ誤嚥の有無を確認した。誤嚥性肺炎を発症した場合はその時点で観察終了とした。

これまでの研究に基づき、超音波画像における誤嚥物質は「声帯を超えた気管内に流入する線状の高輝度所見」と定義した。また、1回の食事あたりの(誤嚥物質が観察された検査の回数)/(全検査の回数)を誤嚥の頻度と定義した。最長で347日間の観察期間中、エコーによる食事摂取の中断や減少といった有害事象を生じた者はいなかった。誤嚥性肺炎発症者は1回の検査あたりの誤嚥の頻度が高い傾向にあった。エコー開始後2週間以上経過観察が可能であった8名の対象者のうち、1回以上誤嚥が検出された者は5名であり、その後の経過において摂食嚥下ケアの変更が無かった2名は誤嚥性肺炎を発症していたが、姿勢の変更、トロミの濃度の変更、食事のペースの変更があった3名は誤嚥性肺炎を発症しなかった。これらの摂食嚥下ケアの変更は全て対象施設内でのVE実施後に生じていた。また、誤嚥性肺炎発症者は誤嚥の頻度が多い傾向を示した。昨年度までの症例集積研究において、食事時間中のエコー検査は対象者の食事摂取を妨げず実施可能であることが示された。また、エコーによる誤嚥および咽頭残留検出後に摂食嚥下ケアが変更された対象者は誤嚥および咽頭残留の頻度が減った結果肺炎を発症せず、嚥下ケアが変更されなかった対象者は肺炎を発症していたことが明らかとなった。そこで、今年度はエコー検査導入による肺炎予防効果を検証することを目的として、ランダム化比較対照試験を実施した。高齢者施設において経口摂取実施中の全入居者75名に募集を行い、同意の得られた54名についてランダム割り付けを行った(介入群28名、対照群26名)。8週間の間2週間に1回、エコー検査による誤嚥の検出結果をもとに嚥下ケアを実施した介入群では、初回エコー検査時に検出が確認された2名の誤嚥および咽頭残留の頻度が8週間後に減少していた。このとき介入群に対してはエコー検査上誤嚥が認められた場合は食事形態の変更、嚥下内視鏡を用いた詳細な検査の実施を指示した。咽頭残留が認められた場合は固形物と液体を交互に嚥下する交互嚥下を指示した。エコー検査の実施と検査に基づく嚥下ケアを実施しなかった対照群では初回エコー検査時に検出が確認された3名の誤嚥および咽頭残留の頻度が減少していたが、頻度の変化量は介入群と比べ低かった(介入群:中央値で31%の減少、対照群:中央値で11%の減少)。つまり、食事時間中の2週間に1回のエコー検査の実施は、従来の摂食嚥下ケアと比較し、誤嚥性肺炎予防効果をもたらす可能性を今回のランダム化比較対照試験において初めて示した。介入群で誤嚥および咽頭残留の頻度の減少が生じた対象は、エコー実施後に入所依頼初めて個別の嚥下ケアが行われていた結果からも、食事中に誤嚥や咽頭残留を非侵襲かつリアルタイムに可視化できるエコー検査は肺炎予防に有用であると言える。今年度実施した症例集積研究により、食事摂取時における定期的なエコーが安全に実施可能であること、食事摂取時の誤嚥の検出が可能であることが示された。さらに、摂食嚥下ケアがVEを実施後に変更されていた者は、誤嚥性肺炎を発症していなかったことから、エコーにおいても同様に検査後の摂食嚥下ケアの変更の手順を示すことで、誤嚥性肺炎を予防できる可能性が示された。また、エコーで捉えた誤嚥の頻度は誤嚥性肺炎発症のリスク指標として有用である可能性が示された。従って、次年度に予定している介入研究の実施にあたり有用な示唆が得られたため、おおむね順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。まず、研究対象施設において実現可能な、エコー実施後の摂食嚥下ケアの変更の手順を統一化するプロトコルを立案する。その上で、エコーを用いた誤嚥のスクリーニング導入群、非導入群を比較する介入研究においてスクリーニング導入群における有意な誤嚥の頻度と肺炎発生率の低減を示す。
カチオン種による多重結合の活性化を用いた新規炭素-炭素結合形成反応の開発

多重結合をもつ化合物とヨウ素やヨウ化水素などのカチオン源との反応によって,炭素-炭素結合や炭素-硫黄結合の形成を伴った新規環化反応を開発し,分子内および分子間での結合形成を達成した。分子内反応では,置換基の影響を明らかにするとともに,反応物質の3次元的な配座が反応進行に重要であることを明らかにした。分子間反応によって得られたジヒドロキノリン誘導体は蛍光発光を示す化合物であり,機能性材料合成に利用できることを示した。これまでに、6-アリール-3-トシル-1-メチルチオ-1, 3-ヘキサジエン-5-イン化合物が光照射下ヨウ素との反応によってヨードベンゼン誘導体を生成することを見出している。本研究では多重結合である三重結合の反応性に注目し、その活性化に重要な置換基の効果について検討した。3位のトシル基をアリール基であるフェニル基および電子求引性の4-トリフルオロメチルフェニル基にかえた化合物について、合成および反応性を検討した。その結果、いずれの化合物においても1Z, 3E体においてのみ環化反応が進行して望む炭素-炭素結合形成を伴ったヨードベンゼン誘導体の生成が確認された。しかしながら、その反応性はトシル基が置換したものに比べると低く、このことから3位への強力な電子求引性置換基の導入が重要であることを明らかにした。3位にアリール基が置換した化合物についても光を照射することで環化に適した異性体(1Z, 3E体)の比率を増大させることが可能であり、とくに4-トリフルオロメチルフェニル基を導入した化合物に対して光照射を行いながらヨウ素溶液を滴下することによってヨードベンゼン誘導体の収率を向上させることが可能であった。さらに、1位のメチルチオ基についても注目し、3位をトシル基、1位にアルコキシ基を有する誘導体に対してヨウ素による環化反応を検討した。アルコキシ基としてエトキシ基を導入した化合物に対してヨウ素との反応を検討した結果、ヨウ素の添加によって速やかにアルコキシ部位の加水分解が進行してしまうことがわかった。このことから、1位をアルコキシ基とすることで、ヨウ素が5位の三重結合ではなく1位の二重結合を活性化してしまうことが明らかになった。これまでに,3,6-ジアリール-1-メチルチオ-1,3-ヘキサジエン-5-イン化合物においてヨードベンゼン誘導体生成反応について明らかにし,光照射下でのヨウ素滴下により収率が向上することを見いだした。当該年度では計算手法による解析結果に基づく反応性の検討と,新たな反応の開拓について検討した。半経験的分子軌道計算の結果,これまでに環化反応が進行している化合物群は2つの二重結合間の二面角が90度に近いことが示された。二面角が90度となると予想される(1E)-2-メチル-1-メチルチオ-3,6-ジフェニル-1,3-ヘキサジエン-5-インとヨウ素との反応の結果,環化反応は進行せず光照射することで低収率ながらヨードベンゼン誘導体の生成が確認された。1位にメチル基を有する化合物ではE体でも反応が進行することから,二面角のみならず主鎖に対して1位のcis位への置換基導入が環化反応に重要であることを明らかにした。さらに,上記主構造の3-4位間の二重結合を単結合へと変化させた化合物(1-メチルチオ-3-トシル-1-ヘキセン-5-イン)の反応性について検討したところ,ヨウ素による三重結合活性化を経た環化反応の進行が見いだされた。この反応では,活性化された三重結合の反応部位が1位の炭素原子ではなく,メチルチオ基の硫黄原子となっており,ヨウ素化された3,4-ジヒドロ-2H-チオピラン誘導体が得られた。末端の三重結合にフェニル基を導入するとチオピラン誘導体が得られないことから,三重結合に導入された置換基の大きさによって反応部位が変化することを示唆する結果を得た。また,3-(アリールアミノ)アクリル酸誘導体とヨウ化水素との反応を検討した結果,エナミン部位のプロトン化による活性化を経た新規ジヒドロキノリン生成反応が進行することを見いだした。本反応では,環形成に伴って2つの炭素-炭素結合の形成が関与しており,多重結合の活性化によってより複雑な反応系の開拓に成功した。さらに,生成物であるジヒドロキノリン誘導体が蛍光発光性を示すことから,機能性材料への展開も期待できる。昨年度の研究にて,基質の回転自由度が増しても異種原子間ではあるが環化反応が進行することを明らかにし(成果1),分子間反応への利用を達成した(成果2)。当該年度では,さらに新規結合反応を開拓するために,求核部位ならびに多重結合に用いる活性化源について検討した。成果1を発展させ,求核部位へのシアノ基の利用を目指した4-シアノ-1-ブチン誘導体による反応を検討した。

その結果,シアノ基が求核部位として作用した環化生成物は生成しなかったが,以下の新たな知見が得られた。ヨウ素と反応基質を無溶媒中で反応させることで室温下においても効率的に三重結合への付加反応が進行し,環境調和型でかつ穏和な条件での原子効率の高い反応を見いだした。さらに,カチオン発生源としてN-ヨードスクシンイミド(NIS)を用いたところ,無溶媒下の反応で三重結合末端部位の水素とヨウ素が置換する反応が見いだされた。いずれの反応も,三重結合がヨウ素カチオンにより活性化されることで進行していると考えられる反応である。成果2の発展として,3-(アリールアミノ)アクリル酸誘導体への置換基導入および異種間の反応を検討した。その結果,窒素上に置換基を導入することで反応性が大きく変化し,カチオン種の調整方法(希釈下でのヨウ素とエタンチオールによるヨウ化水素生成)によって収率が向上することを明らかにした。異種分子間の反応として,アルデヒド化合物との反応を検討したところ,アクリル酸誘導体の分解を伴った反応が進行し,アルデヒド由来の構造が2分子分取り込まれたキノリン誘導体およびキノリニウム誘導体が生成した。以上の結果より,種々の多重結合に対してカチオン種(ヨウ素カチオンやヨウ化水素)との反応を検討し,分子間および分子内で新規結合形成を伴った反応を開拓した。蛍光特性を有する化合物も開発され,機能性材料の簡便な合成法を提案することも行った。
供給リスク低減のための数理モデル化手法による新規契約理論の開発

本研究は企業間の提携によりサプライチェーンにおける供給リスクを低減するための生産在庫政策および契約評価モデルの開発を行なうことが目的である.当年度はJAにおける取引データを収集するとともに,農家(生産者)とJA,さらにはJAと卸売業者との間で締結されている契約内容をヒアリングした.この調査により,JAと複数の市場との間の価格決定プロセスやJAおよび道の駅に出荷される農産物の特徴が明らかとなった.JAと市場との間には、品質、出荷量、おおよその価格について、1年に1度の合意があり、その上で毎日市場から予定価格が送られる。JAは各市場から上がってきた予定価格を見ながら、極端に低い価格の市場があれば、出荷予定を変更することができる。このようにして各市場の価格の安定化が図られていることがわかった。競りの結果JAが得た収入は、共同選別やパッケージの経費、ならびに販売手数料を引いた形で、個別農家の出荷量に応じて配分される。道の駅などに回るのは、共同選別の結果、形などで品質を保っていないものと、出荷量を超過した品質のものであることがわかった。さらに,農家,農協および卸からなる農産物のサプライチェーンにおいて市場価格および生産量の不確実性の下で農家の収益最大化を目的とした最適化モデルを確率的動的計画法によって定式化し,最適な出荷政策を導出した.この結果,農協と直接販売を適切に併用することで農家の収益が向上することが確認された.特に,市場価格の分散が大きい場合,直接販売を活用すべきであることを示した.これらの成果を日本経営工学会の生産・物流部門第6回産学交流ワークショップにて報告した.本研究は企業間の提携によりサプライチェーンにおける供給リスクを低減するための生産在庫政策および契約評価メカニズムの開発を行なうことが目的である.本年度の前半は多期間の協調型生産在庫モデルをインパルス制御問題として構築した.ここでは,生産者と小売業者の2段階サプライチェーンにおいて,生産側は天候などに伴う供給リスク,小売り側は需要リスクにそれぞれ直面するとき,双方が小売業者の発注量を通じて協調することで,サプライチェーン全体のコスト削減に有効であることを数値的に示した.また,最適な小売業者の発注政策は(s,S)型の発注点方策として与えられることも明らかにした.現在,これらの成果を「A Stochastic Inventory Model for Supply Chain Coordination with Random Yield Risks」のタイトルで学術論文に投稿中である.本年度の後半では,放棄オプション付き契約モデルの構築をスタートした.ここでは,サプライチェーンにおける自然災害等による市況変動リスクを低減するための契約を設計する.まず,先行研究のHakson and Seshadri (2007)を出発点とし,2項過程による価格過程の下で数値計算を試みた.その結果,生産者が価格の高騰時に買い手との契約を放棄することで利益を最大化するための最適な放棄戦略が存在することを確認した.また,モデル構築と平行し,これまでに行なわれた農産物の直接取引に関するヒアリングや公開データの整理を進めている.本年度の理論研究での目的は,協調型生産在庫モデルの定式化と最適政策の証明および数値計算である.研究実績の概要で述べた通り,モデルの構築と供給リスク低減のための在庫方策に関する成果が得られ,論文投稿まで進めることができた.このことから,目的は達成できたといえる.また,事例研究の目的は国内外の供給リスクに関する過去の記事をまとめること,農産物の公開データを整理することである.本年度はデータをまとめるとともに,地場産品を販売するスーパーへのヒアリング調査等により,農産物の流通ルートを明らかにした.しかしながら,自然災害等による市場価格の高騰と契約放棄に関わる事例については現在も調査中であるため,達成度の評価として,「おおむね順調に進展している」とした.本研究は企業間の提携によりサプライチェーンにおける供給リスクを低減するための生産在庫政策および契約評価モデルの開発を行なうことが目的である.本年度は契約放棄権を認めたモデルに関する研究に取り組んだ.生産者(売り手)と卸業者(買い手)が契約している状況において,生産者は生産物を契約価格で取引するべきか,または契約を放棄して市場で取引するべきかを長期にわたる総利益が最大となるよう決定することを目的とする.もし,市場価格が契約価格よりも高い場合には,違約金を支払い,契約を放棄すべきである.このような契約放棄に関する意思決定モデルは先行研究のHakson and Seshadri (2007)により提案されているが,生産者の最適な放棄戦略については十分に議論されていない.本年度は,先行研究において市場価格の変動が2項過程に従う場合に権利放棄をもつ契約オプションがアメリカンコール型オプションに退化することを示した.その後,数値計算により,オプションの価値を評価し,各期における市場価格に基づく最適な契約放棄領域を視覚的に示した.このモデルでは,生産量が計画期間を通して一定であると仮定しているが,生産リスクのある場合には生産量が各期で不確実に変動する.したがって,本年度の後半ではこの仮定の緩和を試みた.これにより,市場価格の変動だけでなく,供給リスクに伴い生産者が契約した必要数を準備できない場合にも契約の放棄を行なう可能性を含む放棄オプションの評価が可能となる.次年度は当モデルの解析を行なう予定である.また,上記モデルの構築と平行し,農産物の直接取引に関するヒアリングや公開データの整理を行った.本年度は秋田県の由利牛および比内地鶏のサプライチェーンを調査し,入手可能なデータや契約状況について把握した.本年度の目的は,供給リスクの下での契約放棄を考慮した評価モデルの定式化と最適政策の証明および数値計算である.

まず,各期における生産量を一定とし,供給リスクのない場合に生産者の最適な方策を示すことができた.現在は生産量が不確実な状況下でのモデル構築まで進んでおり,次年度以降の見通しがついていることから,目的はおおむね達成できたといえる.また,事例研究では,秋田産の食肉業者への調査等により,流通ルートおよび価格決定のメカニズムを明らかにした.提案モデルにおけるパラメータ推定に必要なデータが入手できたことから,達成度の評価として,順調に進展しているといえる.本研究は企業間の提携によりサプライチェーンにおける供給リスクを低減するための生産在庫政策および契約評価モデルの開発を行なうことが目的である.当年度は複数の供給業者と小売業者からなる2段階サプライチェーンにおいて,自然災害等により供給が途絶するリスクがある場合の在庫政策について研究を行った.まず,1期間の在庫管理モデルを構築し,供給地点における生産費用と途絶リスクの関係により,どのような特徴を持つサプライヤを途絶に備えたバックアップサプライヤとして活用すべきかを判断するための新たな指標を提案した.さらに,多期間モデルに拡張することで,需要地点の需要量をもとに供給ネットワークを時間とともに柔軟に切り替えることで生産在庫費用が削減できることを明らかにした.この成果を「Dynamic Inventory Control Model with Flexible Supply Network」のタイトルで学術論文に発表した.また,上述研究と平行し,農産物の取引に関するヒアリングや公開データの整理を行った.本年度は秋田県の農産物サプライチェーンを調査するためにJAにおいてデイリーの取引データ収集および卸売りや生産者との契約内容について取材する予定であったが,研究代表者が平成29年9月から11月まで体調不良により入院することになり,予定していた取材がすべてキャンセルとなった.本年度の目的は,供給途絶リスクと需要変動リスクを同時に緩和することで総費用を最小化するための生産在庫システムを構築することである.モデル構築から最適政策の導出し,学術論文に投稿することができたため,目的はおおむね達成できたといえる.また,事例研究では,秋田のJAへの調査により,取引データや契約内容を調査することを目的としていたが,概要で述べたとおり,取材がキャンセルとなり達成することができなかった.しかし,平成30年度の延長期間においてデータ収集の見通しがついていることから,達成度の評価として,順調に進展しているといえる.本研究は企業間の提携によりサプライチェーンにおける供給リスクを低減するための生産在庫政策および契約評価モデルの開発を行なうことが目的である.当年度はJAにおける取引データを収集するとともに,農家(生産者)とJA,さらにはJAと卸売業者との間で締結されている契約内容をヒアリングした.この調査により,JAと複数の市場との間の価格決定プロセスやJAおよび道の駅に出荷される農産物の特徴が明らかとなった.
中性子・ナノ粒子散乱による未知相互作用の探索

重力相互作用は、古典論の枠内では一般相対性理論によって記述されるが、重力場の量子論は研究の途上である。現時点では超弦理論やループ量子重力理論などが理論の候補と考えられているが、いずれも微小なスケールでの時空構造に修正を加える点が共通である。修正された時空構造のもとでは、微小距離での重力の法則が逆二乗則からずれる可能性がある。本研究は、ナノ粒子標的と中性子との干渉性散乱を利用して、物体間距離が100nm以下の領域で従来の実験的制限を飛躍的に超える感度での未知相互作用の探索を行い、重力の逆二乗則の検証を実現する。これによって重力を含む統一理論に対する実験的情報を取得する。
生命科学の時代が求める新材料‐ソフト＆ウェットマテリアルの創製

生体は硬い骨格を除き、殆どが50-85wt%が水分で構成されている軟組織からできている。豊かな福祉社会の実現には生体軟組織と同等の機能を持ったソフト&ウェットマテリアルの創製が不可欠である。本研究は、含水高分子ゲルの構造を制御することによって、生体軟組織に匹敵する高靭性と高機能を有する様々なソフト&ウェットマテリアルの創製に成功した。これらの材料は、軟骨・腱、血管などの生体軟組織の代替材料として応用できる。21世紀の生命科学の時代における緊急課題として、生体軟組織に代替するソフト&ウェットマテリアルを創製する。目標は下記の通りである。(1)機能性高強度ゲルの創製:血管、軟骨や腱などの生体軟組織の秩序/複合/階層構造をヒントに、高い力学強度としなやかさ、それに高機能を同時に実現するようなゲルをデザインし、合成化学と生合成の手法を縦横に活用して創製する。(2)機能性高強度ゲルの特性解析:上述のゲルが持つ力学特性、界面特性などを解析し、その秩序/複合/階層構造との関連を解明する。さらに、生体軟組織と比較することによって、生物の優れた機能発現の原理を物質科学的な視点から解明する。(3)生体適合性高機能ゲルの創製:上記(1)(2)の成果を活かし、生体適合性と優れた機能を併せ持つゲルを開発し、ソフト&ウェットな人工血管、人工関節軟骨、人工腱などの真の生体代替軟組織に応用する。1、高強度DNゲルの第一網目に、微粒子テンプレートを利用する方法や貧溶媒による相分離を利用する方法で、様々な不均一構造を導入し、その高強度に及ぼす効果を明らかにした。適度の第一網目の不均一性は、第二網目とのバランスを変化させることで、DNゲルをBrittle的な振る舞いからDuctile的な振る舞いまでに系統的に制御することに成功した。その際、DuctileのDNゲルがNecking現象を示すことを発見した。NeckingするDNゲルは、20倍までも伸びることを明らかにした。これは、ゴムや環動ゲル、NCゲルなど柔らかくて伸びる材料をさらに超える大変形に耐える新しいゲル材料となる。さらに、高強度DNゲルの破壊のメカニズムがゲルのNecking現象と密接に関連していることを見出した。DNゲルの高強度化は、局所的に効率的なNeckingによって、クラックの伝播を抑制し、エネルギーを吸収することで実現されている。このようなメカニズムを利用して、平成19年度は様々の生体高分子ゲルに応用展開する予定である。2、ゲル摩擦におけるヒアロン酸(HA)の摩擦低減効果を調べ、HAの濃度や分子量が摩擦に及ぼす効果を解明した。さらに、界面滞在物質として界面活性剤の摩擦低減効果も解明した。その際に、ゲルの硬さや摩擦基板の親疎水性の効果などを解明した。3、摩擦界面における潤滑層形成のメカニズムを研究するために、摩擦させながら、界面を直接観測するレオスコープ装置を独自に設計し、構築した。摩擦界面近傍の高分子の動的構造解析に特化するエバネセント波動的散乱装置を構築し始めており、平成19年度は完成予定である。4、高強度DNゲルを様々の生体高分子ゲルに応用展開するため、DNゲルを大量で迅速に合成・測定・評価するシステムを構築している。平成18年度はゲルの合成は、従来の100倍まで上げることに成功した。本研究は、ソフトでウェットな高分子ゲル材料を開発し、生体材料に応用することを目的とする。平成20年度は、さまざまな特性を持つゲルを合成し、それらのゲル上における内皮細胞とマウス胚性幹細胞(ES細胞)の培養、増殖、分化を行った。その結果、ゲルの化学構造、表面Zeta電位、弾性率などが細胞の挙動に著しい影響を与えることを初めて明らかにした。具体的に、内皮細胞に関しては(1)内皮細胞はが-20mVより負のZeta電位を持つゲルの表面で増殖する。(2)内皮細胞の表面糖鎖(glycocalyx)は、培養基盤の化学構造によって異なる。PNaSSゲル上ではPNaAMPSゲル上より表面糖鎖が多く発現している。(3)内皮細胞の表面糖鎖やゲルの弾性率によって、内皮細胞の表面摩擦係数と血小板吸着量が異なる。マウス胚性幹細胞に関しては、(1)PS上で培養した細胞と比べ、ゲル上で培養した細胞のほうが未分化性が高い。(2)ゲル表面に負電荷をもつゲルと比べて電荷をもたない中性のゲル上で培養した細胞のほうが、培養時間が長いときに未分化性が顕著に高い。(3)ゲルの弾性率の違いによる未分化性の違いは少ない。これらのことから、ゲルの化学構造がmESCsの未分化性の維持に最も影響することが初めて解明した。また、中性ゲルがmESCsの未分化性を長期間維持する培養基盤として最も優れていることが示唆された。ES細胞は高い増殖能とあらゆる細胞への分化能を持ち合わせた細胞であり、再生医療への応用が期待されている。