hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
並列知識獲得システムの開発

人間が社会活動の中で行っている知識獲得は,獲得された知識の質とその効率により,科学や産業の発展を大きく左右している.情報処理活動の中で,質の良い知識を効率よく獲得できる能力を備えた組織は,分野を問わず,それにより大きな発展を約束されているといっても過言ではない.これまで人間の知的活動として位置づけられてきた知識獲得は,人工知能や知識情報処理技術の発達の中で,学習や類推といった方式により,人間に代わって計算機上のシステムがそれを行うことが研究され,様々の可能性が提示されるようになった.本研究では,これまでの学習についての基礎的研究の成果とシステム化およびゲノムデータからの知識獲得の研究を基礎にして,次の二つを達成することに成功した.1.並列知識処理の観点からの知識獲得方式の構築.2.申請者らが開発した知識獲得システムBONSAIを基本プロセスとした一般性のある並列知識獲得システムの開発.これにより,ネットワーク上で稼働するようなエキスパートシステム等における知識獲得エンジンとしての機能を果たすことが可能となった.また,自然言語及び遺伝子データ等を扱う基礎科学において知識獲得の支援ための基本ツールとして応用することも本研究の応用としてとらえることができる.現在の社会では,極めて大量のデータが発生しそのデータから有用な知識を獲得することが極めて重要な問題となっている.産業革命により家内製手工業から工場的な生産方式に転換したように,データからの知識獲得も,人間による発見的な方式から,広い範囲に網を打つような自動的な知識獲得方式の構築が急務である.情報検索システムは,最も基本的な形でこうした問題に貢献したものである.本研究は,より高度な知識獲得が並列知識処理の方式により可能となることを実証し,このような情勢に正面から取り組んだ.また本研究で開発したシステムは,ワークステーションシステムの現実的な使用形態を積極的に活用していることから,その実用化は応用の柔軟さ相まって,十分な社会的貢献をなすものといえる.近いうちにこのシステムは東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センターで公開することになっている.こうした,知識獲得システムの情報化社会への自然な浸透により,計算機が行うべき仕事と人間が本来能力を発揮すべき創造といった仕事が分業化され,社会の知的活力は一層増す方向に向かうことになることが期待される.人間が社会活動の中で行っている知識獲得は,獲得された知識の質とその効率により,科学や産業の発展を大きく左右している.情報処理活動の中で,質の良い知識を効率よく獲得できる能力を備えた組織は,分野を問わず,それにより大きな発展を約束されているといっても過言ではない.これまで人間の知的活動として位置づけられてきた知識獲得は,人工知能や知識情報処理技術の発達の中で,学習や類推といった方式により,人間に代わって計算機上のシステムがそれを行うことが研究され,様々の可能性が提示されるようになった.本研究では,これまでの学習についての基礎的研究の成果とシステム化およびゲノムデータからの知識獲得の研究を基礎にして,次の二つを達成することに成功した.1.並列知識処理の観点からの知識獲得方式の構築.2.申請者らが開発した知識獲得システムBONSAIを基本プロセスとした一般性のある並列知識獲得システムの開発.これにより,ネットワーク上で稼働するようなエキスパートシステム等における知識獲得エンジンとしての機能を果たすことが可能となった.また,自然言語及び遺伝子データ等を扱う基礎科学において知識獲得の支援ための基本ツールとして応用することも本研究の応用としてとらえることができる.現在の社会では,極めて大量のデータが発生しそのデータから有用な知識を獲得することが極めて重要な問題となっている.産業革命により家内製手工業から工場的な生産方式に転換したように,データからの知識獲得も,人間による発見的な方式から,広い範囲に網を打つような自動的な知識獲得方式の構築が急務である.情報検索システムは,最も基本的な形でこうした問題に貢献したものである.本研究は,より高度な知識獲得が並列知識処理の方式により可能となることを実証し,このような情勢に正面から取り組んだ.また本研究で開発したシステムは,ワークステーションシステムの現実的な使用形態を積極的に活用していることから,その実用化は応用の柔軟さ相まって,十分な社会的貢献をなすものといえる.近いうちにこのシステムは東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センターで公開することになっている.こうした,知識獲得システムの情報化社会への自然な浸透により,計算機が行うべき仕事と人間が本来能力を発揮すべき創造といった仕事が分業化され,社会の知的活力は一層増す方向に向かうことになることが期待される.本研究の目的は,これまでの学習についての基礎的研究の成果とシステム化およびゲノムデータからの知識獲得の経験を基礎にして,並列知識処理の観点から知識獲得方式を構築すること,および申請者らが開発した知識獲得システムBONSAIを基本プロセスとして,一般性のある並列知識獲得システムを開発することである.これに対して,以下の成果を得ている.(1)並列知識獲得モデルとその論理の研究:複数個のBONSAIとそれら管理するプロセスGardenerというモデルとつくり,コミュニケーションを取りながらデータから並列に知識獲得を行なうことを目指したBONSAI Gardenの設計を行なった.理論的にはまだ深まっていないが,次年度の研究展開の基礎ができた.(2)学習アルゴリズムによる知識獲得方式の効率化の研究:知識獲得システムBONSAIではゲノムデータに対しては実用レベルにあるが,次の効率化と高機能化を行なった.(a)正規パターンの探索アルゴリズムを開発した.これにより,さらに広いビューが得られ,複雑なパターンを取り扱うことが可能になった.

しかし,時間についての効率化にはまだ難点があり,新たな効率の良い方式の開発が必要であることが判明した.ビューのメタ理論の構築にはまだ成功していない.(b)決定木の構成にはID3のアルゴリズムを基本とし,ビューの設定と決定木の構成法を強く関連づけた方式を追求した.これにより,アルファベットのインデックス化をより効率良く発見可能となった.(3)実働化のための計算機環境作り:設備備品として計上しているワークステーションシステムを既存設備のネットワークに接続して,複数台のワークステーションからなるネットワークシステムを作り,並列実働化のための実験・準備を行った.さらにBONSAI Gardenのプロトタイプの一部を実働化して実験が開始できる状況とした.ここで,メモリ不足と計算パワーを必要とすることが判明した.(4)知識獲得実験のためのデータの準備:実験によりシステムを現実的に検討するためのデータ作りの一部を行なった.ゲノムデータについては,膜タンパク質データおよびシグナルペプチッド配列データを収集・整理した.その他の種類のデータについては現在,検討中である.平成7年度では,次の課題に重点をおいて研究を行ない,以下の知見等を得た.(1)並列知識獲得システムのプロとタイプの作成及び実働化のための計算機環境作り:個々の知識獲得システムが並列に稼働し,コミュニケーションを取りながらデータから知識を自動抽出するという状況をモデル化し,それを方式化することに成功した.そして,これに基づき,複数のワークステーションシステムで稼働する知識獲得システムの核を作成した.計上しているワークステーションシステムを既存設備のネットワークに接続して,複数台のワークステーションからなるネットワークシステムを作り,並列実働化のための実験・準備を行った.(2)学習アルゴリズムによる知識獲得方式の効率化の研究:遺伝的アルゴリズム及びクラスター分析の手法を用いて正規パターンの学習アルゴリズムを設計し,計算機実験を行なった.その結果,この方式が効率的には十分に有効であることが判明し,この方式をBON-SAI Systemにとりんだ.さらに,様々の技法によりシステムの効率化を行なうことに成功した.(3)並列知識獲得モデルの構築:並列知識獲得モデルを構築した.人間が社会活動の中で行っている知識獲得は,獲得された知識の質とその効率により,科学や産業の発展を大きく左右している.情報処理活動の中で,質の良い知識を効率よく獲得できる能力を備えた組織は,分野を問わず,それにより大きな発展を約束されているといっても過言ではない.これまで人間の知的活動として位置づけられてきた知識獲得は,人工知能や知識情報処理技術の発達の中で,学習や類推といった方式により,人間に代わって計算機上のシステムがそれを行うことが研究され,様々の可能性が提示されるようになった.
高齢者の社会的孤立問題と「まちの居場所」実践活動に関する調査と考察

当該年度は、「まちの居場所」が、どのように誕生し発展してきたのかを明らかにすると同時にどのように終わりを迎えたのかをインタビュー調査や文献調査より明らかにした。明らかにした主な内容は、1喫茶店が「まちの居場所」になる要件、2「まちの居場所」の終了要件である。また、それと同時にまちの居場所におけるソーシャル・キャピタル生成構造の検討を行った。喫茶店が、「まちの居場所に」なりうるには、第1に店主の地域内外における人脈が重要となる、第2に喫茶部門以外の安定収入が必要となる、第3に産学官等との連携が必要となる。こういった喫茶店を増やしていくことは今後の高齢者の孤立を減らしていくためにも重要といえる。「まちの居場所」の終了要件に関しては、限定的ではあるが、収入が安定しなくなった場合及び人的資源が欠けた場合におこりうることが明らかとなった。しかしながら、高齢者の参加を念頭に置いた場合、安価な参加費等でない場合は利用者が限定されてしまい、まちの居場所でなくなるというジレンマを感じながら運営しなければならない状況に陥ってしまい、経営の安定化を図ることが今後、重要となる。「まちの居場所」におけるソーシャル・キャピタル生成構造を検討する中で、運営者の能力によって生成できるか否かが明らかとなった。運営者のソーシャル・キャピタルが、ほぼ「まちの居場所」のソーシャル・キャピタルとなるといえる。また、自分でルールを決める運営者と、参加者にルールを作らせる運営者がおり、参加者にルールを作らせる運営者の「まちの居場所」に関しては、定説とは異なり、運営者が交代しても利用者の自由度が変わらなければ、継続していく可能性が高いことが明らかとなった。高齢者を中心とした「まちの居場所」の利用者達が、様々な「まちの居場所」をつないでいくケースが本研究の中で明らかとなった。その研究に関しては今後の課題としたい。(抄録なし)「まちの居場所」が、社会的孤立問題において、どのような位置づけにおかれ展開してきたのか、全国のまちの居場所に対してインタビュー調査を行い、かつ文献調査より明らかにしてきた。その結果、(1)1990年一1999年には、高齢化社会における地域住民の居場所として展開されてきたこと、(2)2000年2005年は福祉と地域活性化を実践する居場所として、(3)2006年以降は、福祉、まちづくり、子育て、地縁の再生など様々な要因が重なりあい、まちの居場所も複合的な役割を持つ場所として展開してきたことが明らかとなった。その上で、まちの居場所の活動が全国的に発展した経緯として、中間支援組織の担った役割も大きいことが明らかとなった。特に大きな役割を担った組織は(1)まちの縁側育み隊(愛知県名古屋市)、(2)コミュニティカフェ全国連絡協議会(東京都港区)、(3)つながるKYOTOプロジェクト(京都府京都市)、(4)さわやか福祉財団ふれあい推進事業(東京都港区)の4つあることも明らかになった。これらの活動を受け、まちの居場所の活動が一般市民やメディアからも認知される機会が増え、政策に反映され、社会的孤立問題を解消していくための担い手として、認識されたといえる。また、まちの居場所の一つである「まちの学び舎ハルハウス」の調査より、まちの居場所における人間活計構築の構図や、社会的孤立問題を減らすための取り組み、そして、まちの居場所が抱える課題を明らかにした。京都市だけでなく、全国的な事例も射程にいれ、検討できたため。全国対象の研究を行う予定をしていたが、訪問調査を行う必要性が発生したため。
植物病原糸状菌に対するシロイヌナズナの非宿主抵抗性メカニズムの研究

1.シロイヌナズナ罹病性変異体EMS処理を行ったシロイヌナズナ変異株ライブラリーについて、非宿主炭そ病菌(ウリ類炭そ病菌Colletotrichum lagenarium)に対して罹病性を示す変異体のスクリーニングを行い、現在までに3種の罹病性変異体を同定し、scl変異体と名付けた。野生型との交配実験の結果、scl変異体は、いずれも劣性の単一遺伝子座の変異によるものであることが示された。さらに、変異体間の交配実験の結果、少なくとも2変異体は、同一の遺伝子座の変異を有することが示された。この遺伝子座をscl1と命名した。また、ウリ類炭そ病菌を接種したシロイヌナズナにおいては、本菌が形成した付着器に対してカロースを含むパピラ形成が観察された。シロイヌナズナのPMR4/GSL5遺伝子は、パピラに含まれるカロース合成に必要であることが近年報告されている。ウリ類炭そ病菌をpmr4変異体に接種した場合、野生型Col-0とは異なり、明確な病班形成が観察された。この結果より、パピラにおけるカロース蓄積が炭そ病菌に対するシロイヌナズナの非宿主抵抗性に関与していることが示唆された。2.炭そ病菌における植物抵抗性の回避機構植物抵抗性反応に対する病原菌側の回避機構に関与する遺伝子を分離するため、ウリ類炭そ病菌のプラスミド挿入変異体ライブラリーより、侵入器官形成などは野生株と同等であるにもかかわらず、植物体侵入過程に欠損を示す変異体をスクリーニングした結果、KE51株を同定した。次に変異株における原因遺伝子を特定しAPH1と命名した。APH1破壊株は、H_2O_2存在下で野生株と比較して顕著な生育低下を示し、活性酸素種生成などの植物抵抗反応に対する病原菌側の回避機構にAPH1遺伝子が関与している可能性が示唆された。
思春期発来の遺伝的制御機構:LH/CG受容体およびGnRH受容体多型の役割

日本人標準SNPsデータベースより上記受容体に関するsingle nucleotide polymorphism(SNP)情報を得た。GnRH受容体には6個、LH/CG受容体には7個、FSH受容体には25個のSNPが存在した。設計したプライマーを用いて対照群のSNPを同定し、解析に用いるSNPを決定した。その結果、GnRH受容体は2個、LH/CG受容体は2個、FSH受容体は4個のSNPでハプロタイプを構成することとした。次に思春期早発群および思春期遅発群についてSNPを同定し、ハプロタイプ頻度を推定し、対照群を含めた3群間で差があるかどうかを検討した。その結果、GnRH受容体のハプロタイプをみると、対照群と思春期早発群、対照群と思春期遅発群の間には有意差が存在した。しかしながら思春期早発群と思春期遅発群の間では差を認めなかった。LH/CG受容体では、3群の間で差を認めなかった。FSH受容体では、4つのSNPsを用いても群間に差がなかった。そこで2個のSNP間でハプロタイプを検討すると、IMS-JST012841とIMS-JST022161で思春期遅発群と対照群の間に差を認めた。最終的に3つの受容体遺伝子を解析しても3群を前方視的に弁別することができるハプロタイプは得られなかった。本研究は思春期発現時期を規定している遺伝的条件を明らかにすることにある。思春期の発現と二次性徴の維持は視床下部-下垂体-性腺系が主要な役割を果たしている。その軸のなかで中心になるのはGonadotropin-releasing hormone(GnRH)、LH/FSH(luteinizing hormone/follicle-stimulating hormone)と性ステロイドであり、それらの分泌様式とホルモン情報を受け取る側の感受性が思春期を規定していると推測される。そこで研究開始初年度は下垂体-性腺系の情報伝達におけるキーポイントであるGnRH受容体とLH/CG受容体遺伝子に着目し、それらのsingle nucleotide polymorphism(SNP)を同定することから開始した。まずSNPデーターベースから検索対象となるSNPを定めた。それらのSNPについて健康成人男性10名から承諾を得て、ハプロタイプを決定した。また平行して特発性思春期早発症患者および思春期遅発症患者からの血液検体採取を本人と保護者の同意のもとで行い、現在までに特発性思春期早発症患者5名、思春期遅発症患者5名からの採血を終えている。現在までのところ具体的な成果はあがっていないが、今後さらに性腺刺激ホルモンの生物活性を修飾する糖鎖を付加する酵素や思春期発現と関連が深いレプチン受容体などの遺伝子も解析対象とし、臨床情報との関連を解析する予定である。
エビデンスベースの環境政策を支える統計情報プラットフォーム構築

エビデンスベースの環境政策を支える統計情報プラットフォームを構築するための挑戦的基礎的研究として二つの観点から研究を進めた。一つは、国内外の状況を検証するためのシンポジウム等(ISM Symposium on Environmental Statistics)の開催であり、もう一つは、環境行政に詳しい研究協力者に依頼し、これまでの環境基準値設定に関する過去の情報を調査し、報告書としてまとめた。これらの結果の要約の一部を本報告書に記載する。本研究において、エビデンスベースの環境政策を支える環境情報の整備の部分を担うために、環境省が施行してきた環境基準値設定に関する統計情報等の整理を行い、それを適切な形で公開することで、エビデンスベースの環境行政を支える統計情報の公開を目的とした研究を行った。我が国においては、産業の急速な進展に伴い昭和40年代より環境関係の法律の整備が進み、環境基準(法の定義によれば「維持されることが望ましい環境上の条件」)が各種の環境媒体について設定されてきた。これら環境基準のうち、人の健康に関するものについての設の考え方(特に各種の定量的な数値情報の活用等)の概略を取りまとめた。各種環境基準の設定にあたっては、その目的に合致したデータの整備が体系的になされていたことはむしろ稀であり、各種の報告を組み合せ最も合理的・科学的と考えられる基準が専門家の判断と行政の判断によって採用されてきた経緯が過去の記録や証言から判明した。ここでは、大気、水質、土壌の環境基準等についての設定の考え方や、特に各種の定量的な数値情報の活用等などを含めて、設定当時どのような課題が残されていたかについて、その概略等も含めた環境情報の構築に向けた研究を進めた。本年度は、特に統計情報の内で、「人の健康影響に係る環境基準-その設定に関する情報の取りまとめ-」に関しての過去の情報収集の方策を検討した。具体的には、以下の様な内容で、その整理を研究協力者にお願いし、各自の分担を含めて実際の作業に取りかかっている。我が国においても産業の急速な進展に伴い昭和40年代より環境関係の法律の整備が進み、環境基準(法の定義によれば「維持されることが望ましい環境上の条件」)が各種の環境媒体について設定されてきた。本研究では、これら環境基準のうち、人の健康に関するもの(具体には、大気の環境基準、水質の環境基準の一部、土壌の環境基準)についての設定の考え方(特に各種の定量的な数値情報の活用等)と設定当時どのような課題が残されていたかについて、その概略を取りまとめることとする。各種環境基準の設定にあたっては、その目的に合致したデータの整備が体系的になされていたことはむしろ稀であり、各種の報告を組み合せ最も合理的・科学的と考えられる基準が専門家の判断と行政の判断によって採用されてきた。こうした事情を考慮して、本稿でのまとめは、1次資料に立ち戻ることは避け、審議会報告等に引用された資料(或いはそのまとめ)を資料の中心におき、設定当時の思考のプロセスの再現に努めることとした。本研究においては、環境情報として具体的に、何をその対象にするかが非常に重要な課題である。これについての議論を研究協力者と行い、その中で、具体的な行うべき事項の整理が行えたことは、今年度の成果としてあげられる。具体的な実作業は、今年度のみでは不可能であったが、その分担等を研究協力者とともに確認し、具体的に、研究計画に沿った分担を行い、H24年度の実作業の計画も策定できた。平成23年度に計画、実行した課題を着々と進めるとともに、9月頃までに研究の進行状況確認のための研究会や研究打合会を開き、研究の進捗を確実に検証していく。平成23年度に計画し、研究協力者に分担いただいた統計情報に関する課題「人の健康影響に係る環境基準-その設定に関する情報の取りまとめ-」をまとめるとともに、これらをより広く、社会に還元するためのシンポジウムやホームページでの公開を行う。
レアメタルの高度分離のための反応界面設計と新規膜分離プロセスへの展開

本研究は、先端産業に不可欠であり、近年、需要が急激に増大している“レアメタル"の高効率分離法を開発することを目的としている。そのために、希土類金属や貴金属など、いくつかのレアメタルをモデルに、高選択的な抽出試薬を開発し、液液抽出システムおよびその官能基の配向性を記憶させた高度反応界面を有する分離膜の創成にまで発展させる。これまで分離が難しかったレアメタルの分離回収を可能にし、未利用資源の有効利用に繋げるものである。以下に詳細を述べる。本年度は、分離対象として希土類金属の一種であり、近年需要が増加しているScに着目した。昨年度までの検討により、当研究室で開発された新規アミド酸型抽出剤(以下、D2EHAF)をPIMのキャリアとして用いることで、他の希土類金属とScの高効率膜分離に成功している。本年度は工業的に重要であり、より難易度の高いSc(III)とFe(III)の分離について検討を行なった。その結果、D2EHAFを包含するPIMを用いることで速度差によりSc(III)とFe(III)を分離することが可能であった。膜透過実験開始から96時間後のSc(III)の透過率はほぼ100%であり、一方、Fe(III)の透過率は30%程度であった。また、Sc(III)の膜透過機構の解析を行ったところ、Sc(III)とD2EHAFの結合比が1:3であることと、膜透過の律速段階が膜中の拡散律速であることを明らかにした。これらの研究成果を国内外の学会、セミナー等7件で発表した。また、研究成果をまとめた論文を現在、筆頭著者として執筆中である。予定通り、レアメタル分離のための新規抽出剤やイオン液体の合成・開発をおこない、高分子膜化することで、レアメタルの膜分離に成功している。また、膜透過のメカニズムについても明らかになりつつある。当初の計画以上の進展は無いが、予定通り進展している。本研究の最終年度である今年度は、貴金属の中でも最も高価であり、近年の需要が増大しているロジウム(Rh)を分離対象として研究を行う。先行研究を調査し、Rh抽出のための分子設計を行なった新規抽出剤を合成・開発する。開発した抽出剤を膜化し、環境調和型のRh膜分離プロセスの構築を行う。また、膜透過メカニズムについても詳細に検討して行く。そのために、貴金属や希土類金属など、いくつかのレアメタルをモデルに、高選択的な抽出試薬を開発し、液液抽出システムおよびその官能基の配向性を記憶させた高度反応界面を有する分離膜の創成にまで発展させる。本年度は、分離対象としてレアメタルの一種であり、近年需要が増加しているスカンジウム(Sc)に着目した。昨年度までの検討により、当研究室で開発されたアミドとアミノ酸を配位基とする新規アミド酸型抽出剤D2EHAGおよびD2EHAFを用いると、他の希土類金属からScを選択的かつ高効率に抽出分離することが明らかになっている。これらの新規アミド酸型抽出剤を用いて、高分子膜(PIM)を調製し、環境調和型の膜分離プロセスに展開した。具体的には、アミド酸型抽出剤を疎水性ポリマー鎖間に固定化し、Scを選択的に分離する固体膜を調製した。調製した膜のSc分離特性を評価した結果、D2EHAGおよびD2EHAFを導入したPIMは、Scを供給相から回収相に定量的に輸送した。その際、他の希土類金属の回収率は1%以下であり、Scの高選択な膜分離に成功した。さらにD2EHAGおよびD2EHAFを導入したPIMの安定性を比較することで、キャリアの分子構造内のフェニル基の有無が膜の安定性・再利用性に与える影響について検討した。その結果、フェニル基を持たないD2EHAGを導入したPIMを用いた場合、抽出操作を繰り返すにつれて抽出性能の著しい劣化が確認されたが、フェニル基を有するD2EHAFを導入したPIMを用いた場合、5回の抽出サイクルにおいて性能の変化はほとんどなく、全体的に安定した抽出性能を示した。当初の予定通り、開発したアミド酸型抽出剤を高分子膜に導入し、分離膜を調製した。その結果、希土類金属の中でも最も高価なスカンジウム(Sc)の選択的膜分離に成功した。さらに、合成したフェニル基を導入した新規キャリアがPIMの安定性向上に有効であることを明らかにした。当初の予想以上の進展はないが、期待通りに研究が進展している。以下に詳細を述べる。

昨年度までの検討により、当研究室で開発された新規アミド酸型抽出剤(以下、D2EHAF)をPIMのキャリアとして用いることで、他の希土類金属とScの高効率膜分離に成功している。本年度は工業的に重要であり、より難易度の高いSc(III)とFe(III)の分離について検討を行なった。その結果、D2EHAFを包含するPIMを用いることで速度差によりSc(III)とFe(III)を分離することが可能であった。膜透過実験開始から96時間後のSc(III)の透過率はほぼ100%であり、一方、Fe(III)の透過率は30%程度であった。また、Sc(III)の膜透過機構の解析を行ったところ、Sc(III)とD2EHAFの結合比が1:3であることと、膜透過の律速段階が膜中の拡散律速であることを明らかにした。これらの研究成果を国内外の学会、セミナー等7件で発表した。また、研究成果をまとめた論文を現在、筆頭著者として執筆中である。予定通り、レアメタル分離のための新規抽出剤やイオン液体の合成・開発をおこない、高分子膜化することで、レアメタルの膜分離に成功している。また、膜透過のメカニズムについても明らかになりつつある。当初の計画以上の進展は無いが、予定通り進展している。昨年度までの研究で、種々の貴金属・レアメタルの膜透過および分離に成功しているが、その透過機構には不明な点も多い。透過機構が解明できればさらなる膜機能の向上につながり、高選択性分離膜の設計に大いに役立つと予想される。そこで本年度はポリマー包含膜(PIM)を用いた金属の膜透過速度を様々な条件下(膜組成、温度、pH、抽出剤濃度など)で測定し、速度解析を行い、得られた知見を基にPIMによる金属イオンの膜透過機構の解明を目指す。また、金属とキャリアの化学量論比や反応の律速段階の解明だけでなく、より詳細に、キャリアがPIM内で動き回っているのか(可動キャリア膜)、金属イオンのホッピング移動により透過が起きているのか(固定キャリア膜)どうかについても詳細に解析していく計画である。本研究の最終年度である今年度は、貴金属の中でも最も高価であり、近年の需要が増大しているロジウム(Rh)を分離対象として研究を行う。先行研究を調査し、Rh抽出のための分子設計を行なった新規抽出剤を合成・開発する。開発した抽出剤を膜化し、環境調和型のRh膜分離プロセスの構築を行う。また、膜透過メカニズムについても詳細に検討して行く。
揺動外力による非線形ダイナミカルシステムの同期と制御

自律的な非線形振動を示す非線形システムに、一定の入力ではなく時間的に変動する共通入力を与えると、系の出力の再現性が向上することや、複数の系が同期することが知られている。この現象を解明するために、リミットサイクル振動子に対する位相縮約理論をはじめとする非線形動力学や確率過程の手法を用いて詳細な理論解析を行った。また、非線形系振動を示す電気回路を用いた実験によって理論的予言を定量的に検証した。単一の動的なシステムに揺動外力の同一の時系列を繰り返し与えると出力の再現性が向上する場合がある。またこれに等価な状況として、複数の結合していない同等な動的システム群に共通の揺動外力を与えると、それらが同期する場合がある。これらの現象は、電気回路、レーザー発振、神経細胞、生態学における個体数の変動等、非常に広範な対象に共通に見られるものであり、そこには何らかの普遍的なメカニズムが存在することが予想される。この現象に関して、非線形な動的素子の典型例であるリミットサイクル振動子に対する詳細な解析を行い、ノイズを受けた力学系を記述する確率微分方程式の手法と、非線形振動子の解析手法である位相縮約法を併用することによって、弱い揺動外力を受けたリミットサイクル振動子は、その詳細によらず一般に、常に再現性の向上、あるいは同期現象を示すことを理論的に明らかにした。その際、リミットサイクルの摂動に対する位相応答関数が本質的な役割を果たすことを述べ、それが満たすべき条件を一般的な形で示した。さらに、相関を持つノイズに駆動された振動子集団は、単に同期するだけではなく、複数のグループに分かれるクラスタリング現象など、より一般のノイズに誘起されたコヒーレンスを示すことを示した。これらの理論的な結果は、各種の振動子モデルを用いた数値シミュレーションにより定量的に確認し、また非線形振動を示す電気回路を用いて実験的にも実現した。標記の研究テーマについて、今年度は主に理論的枠組の拡張に重点をおいた。特に、揺動外力としてランダムなインパルス列を与えた非結合リミットサイクル振動子系を詳細に解析して、共通インパルスにより振動子集団に同期、脱同期、およびクラスタリング現象等を生じることを、理論、数値計算、電気回路実験により明らかにした。また、系の大域的な挙動を説明するために、インパルスを受けたリミットサイクル系の位相の確率密度を記述するFrobenius-Perron方程式に対して平均化法を適用することにより、位相問の定量的関係を直接明らかにできる理論を発展させた。この理論的枠組みにより、振動子の位相応答に関する情報から、同期、脱同期のみならず、より一般に揺動外力により振動子間に誘起されるコヒーレンス現象を定量的に説明できるようになった。また、集団レベルでの揺動外力による同期現象の解析を発展させた。集団レベルの同期現象を記述するためには、個別の振動子レベルの位相応答関数ではなく、集団レベルの位相応答関数をとえる必要があるが、実際にそれが定義可能であり、解析的な表式を得ることができることを明らかにし、これを取り扱うための理論的枠組みを発展させた。さらに、以前理論的取り扱いを発展させたランダム電信信号による非結合振動子の同期現象に関する電気回路実験を行い、理論的予想を実験で定量的に確認した。その他、ネットワーク上の力学系等の研究も行った。得られた研究成果は国内/国外における各種の研究会や学会および学術論文誌にて発表した。単一の動的システムに、弱い揺動外力の同一の時系列を繰り返し与えると、出力の再現性が向上する場合があることが知られている。また、複数の結合していない同等な動的システム群に共通の弱い揺動外力を与えると、それらが同期する場合があることも知られている。この種の現象は、電気回路、レーザー発振、神経細胞、さらには生態学における個体数の変動等、非常に広範な対象に共通に見られるものであり、普遍的なメカニズムの存在が予想される。このメカニズムを理解するために、非線形な動的素子の典型例であるリミットサイクル振動子等に共通の外力を与えた系に対して、ノイズを受けた力学系を記述する確率微分方程式の手法と、非線形振動子の解析手法である位相縮約法を用いて再詳細な解析を行った。これにより、弱い揺動外力を受けたリミットサイクル振動子は、その詳細によらず一般に、常に再現性の向上、あるいは同期現象を示すことを明らかにした。その際再リミットサイクルの摂動に対する位相応答関数が本質的な役割を果たすことを示し、それが満たすべき条件を一般的な形で得た。今年度は特に、リミットサイクルがインパルスに駆動される状況に対して、インパルスが単純に周期的に与えられる場合とランダムなPoisson過程により与えられる場合を比較するため、それらを連続的につなぐガンマ分布に従うインパルスを考え、周期外力への引き込みからPoissonインパルスによるノイズ同期への転移を解析した。また、素子がリミットサイクルではなく周期性の強いカオス振動子の場合への理論の拡張を試みた。

さらに、関連する問題として、白色ガウスノイズを受けるリミットサイクル振動子の厳密な位相縮約に関する数理的な話題や、ネットワークを介して相互作用する非線形振動子群のダイナミクス、特にその集団振動に外力の与える影響の定量化に関する理論的解析を発展させた。これらの結果は実世界の多彩な非線形系におけるコヒーレントな動力学を理解する上で重要だと考えられる。
日本語とユーコ語の類型学的比較研究

西部裕固語(以下彼等の自称「ヨグル語」を使用する)は、トルコ系民族がイスラム化する前に、甘粛省に東遷したので、他のトルコ系民族の受けたイスラム教やアラブ文化の影響がない。そのためもあって、その言語は古代トルコ語の特徴をよく残している。今回の共同研究によって、それが確かめられると同時に、古代日本語の文法現象について、新たな視点が得られた。例えば、ヨグル語では受身形は、時には可能、自発の意味を持つが、それは古代日本語の受身助動詞「る」「らる」と同じである。特に興味深いのは、ヨグル語では受身が可能の意味をもつ過程が跡づけられる点である。日本語の受身形は「自発」を基本として発達したという見解については改めて考える必要がある。ヨグル語の研究は、ほとんど進んでいない。今回、招聘できた鐘進文氏が唯一の研究者と言っても良いが、この共同研究によって鐘氏の文法分析が、中国語や、これまでの漢族の分析の影響を受けて、かなり矛盾のあるものとなっており、丁寧に日本語と対比することによって、分析すべき多くの言語現象があること、文法体系がかなりゆがんで捉えられていることが分かった。日本語と、細部まで比較するためには、あらためてヨグル語の文法書を作成しながら、共同研究を続けなければならない。また、文法書の作成以前に、ヨグル語の単語の正書法を決めなければならない。ヨグル語の表記はローマ字を使うことになるが、その正書法が決まっていないために、同じ単語が全く違った表記になったり、二つの語が融合した形式になっているものも少なくない。資料を残してゆくためにも、正確な文法分析のためにも、正書法を決めることは喫急の作業である。現在、ヨグル語の話手は3千人ほどしか居ず、年々、漢語の影響が強くなり、若者にはヨグル語を解さない者が多くなってきている。放っておけば、この一世代で滅亡してしまうことになるだろう。この共同研究は、ヨグル語が滅亡する寸前に、その言語を記録し、分析する貴重な機会となった。本年度は、鐘進文氏に日本語を習得して貰うことを主たる目標としていたが、鐘進文氏の日本語の文章の読解に関しては、ほぼ問題がないレベルに至っている。ただ、意見の交換の際の、微妙な表現の違いについては、まだ問題が残っているので、ユーコ語の例文の作成の時には、注意を必要とする。鐘進文氏の本年度の作業としては、中国で収集した大量のユーコ語資料を、整理し、必要な部分を日本語に翻訳してゆくことと、もう一つは受け入れ研究者との討議を経て、西部ユーコ語の文法書を作成することである。資料の整理は、まだ、音声的な資料の整理の段階であるが、文法書の作成については、ウイグル語の文法書がある程度できているので、ウイグル語と違っている部分を中心に、説明してゆくという方法で、比較的簡略な文法書を作っている。予想されたように、ユーコ語はトルコ系言語の特徴もよく残しているのであるが、同時に、裕固族が漢族の中で生きてきた長い時間の間に、中国語の影響をかなり強く受けていることも分かる。特に、語彙の面では、ほかのトルコ系語とは大きな違いがある。あるいは語彙集を先に作成する方が良いかとも相談しているところである。接辞の分類も行っているが、例文の量がまだ不足しているので、体系的な形には纏められていない。鐘進文氏の、資料の整理を待って、例文を2000以上集めてから、接辞の体系を調査する予定である。
海岸・海底地形変化特性に必要である粘着力を考慮した混合土砂数値モデルの開発

本研究では,断面2次水路を用いて水理模型実験を行い,異なる波条件と初期粘土含有率条件下での混合土砂で構成される浅場の地形変動特性と地形変化後の粘土の空間分布特性を究明した.また,混合土砂の粘土流失による初期移動限界の変化を考慮した漂砂計算手法を提案し,提案した計算手法を組み込んだモデルの再現性とモデルの感度分析による粘土の流失特性を検討した.まず,混合土砂からなる地形の変動特性においては,粘土の混合によって底質の侵食を遅延させる効果があることが示唆された.この遅延現象は,一定の粘土が流失された後に砂粒子が移動するためと考えられる.長期の地形変動特性では,粘土含有の有無にかかわらず,砂れんとDunesの形状が確認され,混合土砂の場合,表層部の粘土が流失されることで砂のみの地形と類似した変動することが判明した.粘土の流失過程に着目すると,砂れんの波峰部に粘土含有率が減少する傾向が確認され,移動された粘土を含んでいない砂粒子の堆積や砂れん峰部の粘土の流失が起因したと判断される.最後に混合土砂モデルにおいては,既往の砂のみの漂砂モデルに,粘土の移動計算を追加し,粘土の有無を粘土含有率項の導入によって判断するようにし,粘土の流失によって混合土砂の移動限界変化が計算できるモデルを構築した.その後,モデルの再現計算および感度分析を実施し,実験とおおむね一致することや混合土砂表層における粘土含有率を予測できることが示唆された.なお,粘土含有率と巻き上げ係数,粘土流失活性層の深さが大きいほど,浮遊粘土量が増加し,粘土の流失が卓越する粘土流失活性層の粘土がすべて流失されると浮遊濃度が減少することが判明した.本研究では,混合土砂に存在する粘土の漂砂移動限界の変化に着目し,粘土の影響を考慮した漂砂計算手法を提案するとともに,漂砂計算モデルの適用範囲を混合土砂まで拡張することを目指す.1.画像解析による境界線の自動抽出手法:混合土砂の水理実験時の連続的な地形変化を追跡できる画像解析による境界線の自動抽出手法を構築するため,三重県南部に位置する七里御浜井田海岸の護岸に設置したネットワークカメラを活用して画像解析を試みた.まず撮影した画像をグレースケール化し,Sobel gradient法によって汀線(陸と海の境界線)を抽出する手法を構築した.さらに構築した境界線の抽出手法に基づき,特定範囲における井田海岸の汀線変化追跡や混合土砂における水理模型実験の地形変化の解析に活用した.2.混合土砂底面の粘土抜け出し効果:波作用下における混合土砂からの粘土の抜け出し効果を解明するため,水理実験を実施した.片面ガラス張りの2次元鋼製造波水路(既有)に木製隔壁板を設置して二分し,ガラス面側に水平床とアクリル製の土槽を設置した.砂粒子の形態による粘土の抜け出し現象に与える影響を最小化するため,砂を想定したガラスビーズを用いた.また,電気容量式水位計,電磁流速計,濁度計を用いて水位変動,水平・鉛直流速,浮遊泥濃度(粘土の抜け出し量)を計測した.また,ビデオカメラより側面から動画撮影し,粘土の抜け出し挙動と地形変動の様子を解析した.3.既往の漂砂モデルによる粘土の抜け出し量の算出:粘土の抜け出し効果を考慮する漂砂計算手法を開発する一環として,水理模型実験の条件と得られた結果を踏まえ,既往の移送・拡散モデルに基づいた粘土の抜け出し量を推定するモデルを構築した.平成29年度には,粘土の抜け出し効果による粘土の含有率の変化を考慮する漂砂モデルを構築するとともに,モデルの妥当性を評価する.当初の平成28年度の研究実施計画であった,波浪場における粘土の抜け出し量の測定および粘土の抜け出し現象による混合土砂の移動特性を究明する水理実験を実施した.水理実験の結果より,粘土の抜け出し挙動は,波高,周期及び粘土含有率に依存すること,高粘土含有率下で粘土のみの場合と同様の挙動をすること,粘土が一定量抜け出した後に地形変化が生じることを確認した.また,同年度の実施計画であった粘土の抜け出し量を算定するモデルを既往の移送・拡散モデルを改良して構築した.構築した粘土の抜け出し量の算定モデルは,混合土砂の含有率変化を考慮できる漂砂計算手法の一部であり,平成29年度の計画である粘土の抜け出し効果および移動経験がある砂粒子における非平衡性を考慮した漂砂計算手法構築の基になると判断される.さらに,画像解析による地形変化の解析手法を構築し,混合土砂からなる海浜の安定性評価実験に適用する見込みである.本研究では,波浪場における砂と粘土からなる混合土砂底面を対象とし,粘土の抜け出し現象および混合土砂の挙動特性を検討すると同時に,混合土砂の初期挙動に着目した漂砂計算手法の開発を目標としていた.研究実施前に前年度実施したガラスビーズと砂からなる混合土砂の移動特性に対する検討を行った.まず,粘土の抜け出し現象においては,底面表層に限らず,下層数cmまで生じることが確認され,粘土抜け出し現象による混合土砂地盤の含有率変化は波浪の進行方向の水平変化だけではなく,水深方向の鉛直変化も考慮する必要性が示唆された.また,同波浪条件下では,初期抜け出しが発生した後,一定値に収束することから,底面流速の大きさによって粘土の抜け出しが発生する混合土砂層の深さが変化することが分かった.

混合土砂を構成するガラスビーズ,粘土,ガラスビーズと粘土の初期移動限界は,初期粘土の抜け出しが生じた後にガラスビーズの移動が確認されたため,粘土とガラスビーズ,粘土,ガラスビーズの順で移動限界が大きいことが分かった.以上の結果を踏まえて,同波浪条件での砂と粘土の混合土砂の抜け出し現象を断面に次元水理実験を実施した.その結果,ガラスビーズと粘土からなる混合土砂の抜け出し現象と同様の傾向が確認できた.ただし,砂の場合,個々の粒子の異なる形状より遮蔽効果があり,粘土の抜け出し量に影響を及ぼすことが確認された.漂砂計算手法の開発では,砂と粘土の幾何学的構造より誘導した式をはじめ,粘土含有率の変化による混合土砂の空隙率を計算できるモデルを構築した.粘土の抜け出しによる粘土含有率の変化については,今年度実施した実験の結果より底面流速と粘土抜け出し速度の関係を検討してからモデルの妥当性を検討する見込みである.当初の研究実施計画の研究目標の一つであった混合土砂の移動特性を究明する水理実験から,初期混合土砂の地盤を造成する際に混合した粘土とガラスビーズおよび粘土と砂の敷き均す方法によって粘土の抜け出し傾向が異なることが確認された.そのため,異常な粘土の抜け出し現象が確認された場合,同条件の実験を繰り返した.また,ガラスビーズからなる混合土砂の場合,個々の異なる形状から生じうる遮蔽効果で粘土の抜け出し量に影響を与える懸念があったため,実際の砂からなる混合土砂における粘土の抜け出し現象を検討する追加実験を実施することに及んだ.その結果,平成29年度の計画であった混合土砂からなる海浜の安定性評価実験や粘土の抜け出し効果を考慮した漂砂モデルの改良および検証が遅延されている現状である.本研究では,断面2次水路を用いて水理模型実験を行い,異なる波条件と初期粘土含有率条件下での混合土砂で構成される浅場の地形変動特性と地形変化後の粘土の空間分布特性を究明した.また,混合土砂の粘土流失による初期移動限界の変化を考慮した漂砂計算手法を提案し,提案した計算手法を組み込んだモデルの再現性とモデルの感度分析による粘土の流失特性を検討した.まず,混合土砂からなる地形の変動特性においては,粘土の混合によって底質の侵食を遅延させる効果があることが示唆された.この遅延現象は,一定の粘土が流失された後に砂粒子が移動するためと考えられる.長期の地形変動特性では,粘土含有の有無にかかわらず,砂れんとDunesの形状が確認され,混合土砂の場合,表層部の粘土が流失されることで砂のみの地形と類似した変動することが判明した.粘土の流失過程に着目すると,砂れんの波峰部に粘土含有率が減少する傾向が確認され,移動された粘土を含んでいない砂粒子の堆積や砂れん峰部の粘土の流失が起因したと判断される.最後に混合土砂モデルにおいては,既往の砂のみの漂砂モデルに,粘土の移動計算を追加し,粘土の有無を粘土含有率項の導入によって判断するようにし,粘土の流失によって混合土砂の移動限界変化が計算できるモデルを構築した.その後,モデルの再現計算および感度分析を実施し,実験とおおむね一致することや混合土砂表層における粘土含有率を予測できることが示唆された.
「ストレス性下痢」～治療の新展開

ストレス負荷課題として、過敏性腸症候群特異的陰性情動刺激を考案した。独自に負荷刺激の作成に取り組み、機能性MRIのタスクとして特殊なソフトを使用し作成に成功した。健常者、過敏性腸症候群患者に対して、ストレス負荷を施行。健常者では情動の変化は認められず、過敏性腸症候群患者では情動の変化を認め、腹痛、便意の症状が増悪した。本画像刺激が、過敏性腸症候群特異的陰性情動尺度であることが実証された。また多様な脳構造画像の撮像も終了し解析を行っている。ストレス負荷による脳腸相関の評価(1)過敏性腸症候群の患者および健常者に対して、より臨床の現場に準じた新たなストレス負荷試験(情動ストループ負荷、ウィスコンシンカードソーティング、鏡面描写など)を施行する。(2)その時の脳機能を、最新の脳画像技術であるfunctional MRIにて評価するとともに、大腸運動機能評価(大腸バロスタット検査)も同時に行うことで、脳腸相関(Brain-Gut interaction)を解明する。大腸を刺激することによる脳機能画像の変化(末梢から中枢への情報伝達)だけではなく、ストレス負荷による脳機能と大腸機能の変化(中枢から末梢)を検討することで、脳腸相関をより科学的に明らかな病態として解明する。(3)ストレスホルモンであるコルチコトロピン放出ホルモン(Corticotropin releasing Hormone:CRH)と、そのアンタゴニストであるα-helical-CRHを静注し、その反応を脳機能と、大腸運動の両面から検討する。αhelicalCRHを静注したときの脳機能画像は未だなされたことがなく、その効果を明らかにして、消化管運動機能の改善と、脳科学に基づいたQOLの向上を目指す新たな治療法の開発のはじまりとするものである。近年、拡散テンソル画像というMR画像処理の発展により、神経細胞束を画像として捉えることが可能となってきている。PTSDやうつ病での拡散テンソル画像で、帯状回の異常が指摘されている。(4)過敏性腸症候群の患者での拡散テンソル画像による脳機能の評価は未だなされていない。過敏性腸症候群患者で、脳機能と共に、脳に器質的変化が生じているかどうかを検討する。脳機能の器質的異常が認められれば、神経細胞が再生する事が証明されてきている昨今の研究成果から、新たな薬物療法を開発する出発点となりうる。新たな治療効果の判定方法ともなり、治療法の選択に大きく貢献できる。(5)過敏性腸症候群の重症度による相違の検討も非常に重要であるため、各種心理検査と共に、日本人で正当性を立証されたIBS-QOLによる評価も試みるストレス負荷課題として、過敏性腸症候群特異的陰性情動刺激を考案した。過敏性腸症候群の患者および健常者に対して、より臨床の現場に準じた新たなストレス負荷試験(画像負荷、ウィスコンシンカードソーティングなど)を作成し、その時の脳機能を、最新の脳画像技術であるfunctional MRIにて評価するとともに、大腸運動機能評価(大腸バロスタット検査)も同時に行うことで、脳腸相関(Brain-Gut interaction)をより科学的に明らかな病態として解明することを目的として研究を実行した。第一段階の仮説は便意逼迫といった症状による、不安状態、切迫状態を繰り返すうちに、(学習・条件付けとして)予期不安を生じるようになり、場面依存性のPTSDと似た状態を生じるというものである。本年度の研究実施計画としてストレス負荷プログラム及び付随システムの構築を目指した。ストレス負荷課題として、過敏性腸症候群特異的陰性情動刺激を考案し、その画像、音声、語句、動画の収集を、実際に撮影や、インターネット検索により行った。その多量の資料の中から、臨床的に刺激として成立するものを選択し、独自にコンピュータ・プログラミングにて負荷刺激の作成に取り組み、fMRIのタスクとして特殊なPresentationソフトを使用し、その作成に成功した。認知柔軟性の測定、葛藤状態の創成、強迫的状況を産出の実験的確実性を強化するべく、試行を繰り返し、本タスクについての論文を作成している。過敏性腸症候群の患者および健常者に対して、より臨床の現場に準じた新たなストレス負荷試験を作成し、その時の脳機能を、functional MRIにて評価するとともに、大腸運動機能評価(大腸バロスタット検査)も同期的に行うことで、脳腸相関(Brain-Gut interaction)をより科学的に明らかな病態として解明することを目的として研究を実行した。本年度はストレス負荷プログラム及び付随システムの構築と、健常者および患者について、検査を施行した。ストレス負荷課題ストレス負荷課題として、過敏性腸症候群特異的陰性情動刺激を考案し、独自にコンピュータ・プログラミングにて負荷刺激の作成に取り組み、fMRIのタスクとして特殊なPresentationソフトを使用し、その作成に成功。現在、健常者を16名、過敏性腸症候群患者16名に対して、ストレス負荷試験、拡散テンソル画像検査を施行し、認知柔軟性の測定、葛藤状態の創成、強迫的状況を産出の実験的確実性の評価を施行し、ストレス負荷強度の調整と、ストレス負荷と同期した脳機能画像Functional MRIを撮影についても、技術面で確立した。

さらに、ストレス負荷と同時に大腸運動機能を測定するための、ストレス負荷-Functional MRI-バロスタット検査の同時施行システムの構築を試みている。また、拡散テンソル画像の画像処理のルーチン化を行い、すでに、上記被験者に対して、データを収集している。過敏性腸症候群の患者および健常者に対して、より臨床の現場に準じた新たなストレス負荷試験を作成し、その時の脳機能を、functional MRIにて評価するとともに、大腸運動機能評価(大腸バロスタット検査)も同期的に行うことで、脳腸相関(Brain-Gut interaction)をより科学的に明らかな病態として解明することを目的として研究を実行した。本年度はストレス負荷プログラム及び付随システムの構築と、健常者および患者について、検査を施行した。ストレス負荷課題ストレス負荷課題として、過敏性腸症候群特異的陰性情動刺激を考案し、独自にコンピュータ・プログラミングにて負荷刺激の作成に取り組み、fMRIのタスクとして特殊なPresentationソフトを使用し、その作成に成功。現在、健常者を30名、過敏性腸症候群患者30名に対して、ストレス負荷試験、拡散テンソル画像検査を施行し、認知柔軟性の測定、葛藤状態の創成、強迫的状況を産出の実験的確実性の評価を施行し、ストレス負荷強度の調整と、ストレス負荷と同期した脳機能画像Functional MRIを撮影についても、技術面で確立した。新たな、過敏性腸症候群特異的陰性情動尺度の解析にて、健常者群に比し、過敏性腸症候群患者群が有意にストレスを誘発されることを確認した。また、拡散テンソル画像の画像解析中である。
貴金属イオンと選択的に反応するチアクラウン化合物誘導体の分子設計と溶媒抽出分離

1.軟らかい酸に分類される貴金属と選択的に反応するチアクラウン化合物を分子設計し合成した。(1)グリセロ-ルα、α'ージクロルヒドリンと1、2ーエタンジチオ-ルとを4分子閉環し、2つの水酸基をもつチアクラウン部位を合成した。(2)このチアクラウンとβーフェニルプロピルブロミドを反応させ、2つのベンゼン核を側鎖にもつ、3、10、ージヒドロキシー1、5、8、12ーテトラチアシクロテトラデカンを合成した。2.この試薬の反応性を調べるため、対アニオンとしてピクリン酸イオン、抽出溶媒として1、2ージクロロエタンを用いて溶媒抽出を行なった。抽出は、設備備品費にて購入した振とう恒温槽を用いて行った。(1)貴金属であるAg(I)、Pd(II)、Au(III)はこの試薬によって抽出された。特にPb(II)の抽出能は、側鎖としてフェニルプロピル基を持つ事により大きく向上した。(2)その他のクラスb金属ではCu(I)、Ni(II)は抽出されたが、Pt(II)、Cd(II)は抽出されず、クラスab金属ではCo(II)、Ni(II)、Cu(II)は全く抽出されなかった。すなわち、この試薬は貴金属に対して選択的に反応することが明らかとなった。3.従来のチアクラウン化合物と比較して、フェニルプロピル基を修飾することによりPb(II)及びAu(III)の抽出率が大きく向上した。そこでこれ等の抽出挙動を調べた。(1)水相のpHを変化させると、Pd(II)の抽出率はpHの上昇と共に増加しAu(III)の抽出率はpHの減少と共に増加した。(2)これ等の抽出種の組成を調べた結果、Pd(II)はこの試薬と1:1の錯陽イオンを形成しピクリン酸イオンとのイオン対錯体として有機相中に抽出されることが明らかとなった。又、Au(III)はAuCl^ー_4と試薬が錯陰イオンを形成し、これにプロトンが付加した形で抽出されることがわかった。4.本研究の結果、貴金属に対して選択的に反応する試薬の分子設計及び合成が、貴金属の系統的分離に有効であることが明らかとなった。
N-heterocyclic carbene-modified gold nanoparticles for biosensing

本研究ではバイオイメージングとして応用を志向した安定金ナノ粒子の創製を行なった。カルボキシル基を有するN-ヘテロサイクリックカルベンで修飾された金ナノ粒子の合成に成功した。得られたナノ粒子は生体擬似環境下で安定であり、光音響効果を示した。また長鎖アルキル基を導入した二座NHC配位子で修飾された金ナノ粒子が熱やチオールに対しても高い安定性を示すことを見出した。29年度が最終年度であるため、記入しない。有機金属化学研究に従事してした博士研究員の退職により、当初予定していた研究使用額に差が生じたため新規金属ナノ粒子の合成を遂行する予定であった博士研究員の博士号取得が遅れたことにより雇用が遅れ、研究計画に大幅な遅延が生じたため29年度が最終年度であるため、記入しない。研究用の試薬、器具の購入に使用する予定である。また生体イメージングへの応用研究に向け、抗体の購入やナノ粒子の精製為に利用する研究遂行の為の物品費、また研究発表のために使用する。