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有機分子系グラフォエピタキシーのメカニズム解明と配向制御技術としての確立

有機半導体薄膜を用いた電子デバイスの性能向上を目的として、有機分子系のグラフォエピタキシー現象に関する検討を行った。電子線リソグラフィー技術で基板表面に周期的溝をパターニングし、その基板上に分子線蒸着法によって薄膜成長することで、有機半導体がグラフォエピタキシャル成長(面内配向成長)することを実証した。更に、基板表面の化学的な修飾によって面内方位が変化することを見出し、有機分子系特有のメカニズムに関する知見も得ることができた。有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の研究が精力的に行われているが、移動度の低さが最大の問題となっている。有機単結晶トランジスタでは実用デバイスとして十分な移動度が報告されていることから、薄膜であっても、例えばエピタキシャル成長により単結晶的薄膜にできれば移動度向上が期待できる。しかしながら、TFTデバイスでは薄膜成長の下地となるゲート絶縁膜がアモルファスであることが多く、面内配向制御が難しい。応募者らは最近、無機の分野で知られていたグラフォエピタキシー現象が有機分子系でも起こることを見出した。本研究課題では、この有機分子系グラフォエピタキシーに関して、メカニズムを解明し、実デバイスに応用可能な面内配向制御技術にまで高めることを目的とし研究を進めている。本年度は、有機半導体セクシチオフェンをモデル分子として、有機分子系グラフォエピタキシーの特徴を探索した。最大の特徴は、微細加工基板(電子線リソグラフィーで一方向にサブミクロン周期の溝を彫ったもの)の表面が親水性であるか疎水性であるかによって、面内配向方向が異なるというものである。これは、有機分子のグラフォエピタキシーが、溝の壁面を終端する官能基と有機分子との間の相互作用に依存していることを意味し、溝壁面に対してエネルギー的に最も安定な関係をもった結晶面が付着することが有機分子系グラフォエピタキシーの基本メカニズムであることを示唆している。更に本年度は、このメカニズムを分子動力学シミュレーションによって検証することを目指して準備を開始し、セクシチオフェンの結晶構造再現の段階まで到達した。これを更に発展させることにより、壁面と分子の相互作用をシミュレーションする準備を進めている。有機トランジスタの性能向上を目的として、有機半導体の高品質薄膜成長にグラフォエピタキシー現象を応用する試みを進めている。昨年度までは、シリコン基板表面に電子線リソグラフィーで周期的溝をパターニングし、それによって有機半導体を面内配向成長(グラフォエピタキシャル成長)させる方法を検討してきた。これによって、面内の選択配向成長を実現できたが、デバイスに応用する際、多結晶薄膜であることの不利を完全には解消することができなかった。本年度は、グラフォエピタキシーの技術を発展させ、電子デバイスに必須の「電極」に着目し、電極のエッジを起点に有機半導体薄膜を選択配向成長させることを試みた。この方法において、ソース、ドレイン電極間の距離(チャネル長)が、結晶のグレインサイズよりも短かければ、方位を制御できるだけでなく、ソース、ドレイン間を粒界のない単結晶で連結することも可能と考えた。分子線蒸着法による薄膜成長実験を行った結果、有機半導体セクシチオフェンが電極エッジに対して特定の方位関係をもって成長することを見出し、デバイスへの応用を進めている。また、このような実験と並行して、(古典的)分子動力学シミュレーションによるグラフォエピタキシーのメカニズム解明を進めた。基板上の周期的溝や電極エッジの壁面に対して、有機半導体結晶が特定の方位を向ける性質が、壁面の化学種(原子、分子)と有機半導体分子の相互作用に起因すると考え、分子動力学法によってシミュレートしたところ、壁面に対して実験結果と調和的な分子配列(結晶構造)を再現することができた。分子動力学シミュレーションではポテンシャル関数の選択やパラメータが計算結果に影響するため、このような有機分子と壁面との相互作用を計算する最適な条件を探索することが今後の課題となる。薄膜トランジスタ(TFT)など電子デバイスへの応用が期待されている有機半導体薄膜の性能改善(主にキャリア移動度の向上)のため、グラフォエピタキシー現象を利用して高品質薄膜を作製する試みを、基礎、応用の両面において進めてきた。有機TFTを作製するための基板は表面が等方的な非晶質であることが多く、それらの基板上では一般に面内方位ランダムの多結晶薄膜となるが、グラフォエピタキシー現象を利用することにより、面内方位が揃った薄膜を作製可能であることが明らかになった。当該年度もこの現象のメカニズム解明を進めるとともに、各種デバイスへの応用も検討した。有機分子系グラフォエピタキシーのメカニズムを解明するために、実験的研究だけでなく、分子動力学法によるシミュレーションも試みた。まず、分子間ポテンシャルなどを最適化するためにバルクの結晶構造を再現できるようにし、その結果を基礎データとして、更に基板上の溝(溝の壁面)と有機分子との相互作用を加えた計算を試みた。このような計算ではポテンシャルの設定が大きく影響し、それらの調整は必ずしも一義的に定まるものではなかったが、例えば、前年度に得られた金電極の壁面に対するグラフォエピタキシーの実験結果と調和的な分子配列をシミュレートすることができた。

グラフォエピタキシーのメカニズム解明には分子レベルの解析が必須であり、今後も検討を続けていくべき課題である。当該年度はこれまでに行ってきたTFT以外の電子デバイスへの応用も探索するため、光学素子への応用を視野に入れ、グラフォエピタキシャル成長した有機半導体薄膜の光励起発光の測定なども行った。現時点ではグラフォエピタキシーによる面内配向性の向上が発光特性に影響する顕著なデータは得られていないが、今後の更なる研究によって成果が期待される課題である。
高硬度アモルファス窒化炭素薄膜の形成と薄膜堆積メカニズムの解明

本年度は下記の(1)および(2)の研究を実施した。(1) Arのマイクロ波放電フローによるアセトニトリルの分解反応で水素化アモルファス窒化炭素薄膜を形成し、製膜中に高周波バイアス電圧を印加して結合改質を行った。主にXPSを用いて元素分析と化学結合状態解析を行った。その結果、負の自己バイアス電圧を0-100 Vに変化させたとき、窒素含有率{[N]/([N]+[C])比}は0.26-0.14に減少した。この現象はArイオンの膜表面への衝撃により、CNラジカルが化学スパッタされるためであると解釈された。また、バイアスの印加により2次元的な炭素のネットワークと1次元的な-C=N-のネットワークが多くなる傾向が見いだされた。この研究成果は国際会議(DPS2018)で発表し、論文発表も行った。(2)平行平板型高周波放電装置を用い、ArとN2の混合気体をキャリアに用いて有機化合物(アセトニトリルまたはベンゼン)を分解してアモルファス窒化炭素薄膜を形成した。キャリアガスの分圧を0.3 Torrとし、有機化合物の分圧を7mTorr程度に低く抑えることにより、高い[N]/([N]+[C])比を得ることに成功した。N2の分圧を0-0.3 Torrに変化させたとき、アセトニトリルを原料に用いた場合には、この比は0.35-0.47に上昇した。ベンゼンを原料に用いた場合には、比は0-0.32であった。N原子を含んだ原料を用い、その分圧を十分に低くすることで、これまでにない高窒素含有率を達成できた。また、XPSを用いた化学結合解析の結果、いずれの原料の場合もsp3性のC原子にN原子が結合した状態およびピリジン的が構造が主体となることが判明した。以上により、高窒素含有率を有するアモルファス窒化炭素の結合状態について知見を得ることができた。この成果は国際会議(ISPlasma2019)で発表した。アモルファアス窒化炭素(a-CNx)薄膜は高硬度コーティング材料の候補として期待されている。その理由はC-N単結合の距離(0.147 nm)がsp3C-C結合の距離(0.154 nm)よりも短く、いわゆるDLC(ダイヤモンド様炭素)より高密度の構造を形成できると予想されていることである。それらを実際に合成する場合、窒素含有率([N]/([N]+[C])比)を理論値(0.57)にできるだけ近づける工夫が必要である。また実際に合成された高窒素含有薄膜の結合状態、特にN原子の結合がどのようなものであるか、未解明であった。本年度はそのような研究の進捗状況に鑑み、高[N]/([N]+[C])比を有する薄膜の合成とその構造解析を重点的に実施した。実験にはマイクロ波または高周波プラズマCVD装置を用い、0.1 Torr程度の窒素ガス中に5-10 mTorrの有機化合物蒸気(CH3CNまたはn-C6H14)を導入し、Si基板上に水素化されたa-CNx(a-CNx:H)薄膜を形成した。作成された膜についてXPSの広帯域掃引を行った結果、[N]/([N]+[C])比は0.32-0.49の範囲で、窒素と有機化合物の混合気体プラズマで形成されるa-CNx:H薄膜としてはほぼ最高値であった。窒素原子の400 eV付近のXPSピークについて狭帯域掃引を行い、複数のガウス関数であてはめ解析を行った結果、C-Nの二重結合と三重結合がほぼ40%と60%の割合で存在することが示された。膜のFTIRを測定したところ、2700 cm-1付近のC-H伸縮振動は観測されず、3300 cm-1付近のN-H伸縮振動が強く観測された。このことから、H原子は主にN-Hの結合を形成すると結論された。以上の成果は平成29年8月開催予定の国際会議IUMRS-ICAM2017で発表予定である。当初の研究計画では、28年度に赤外半導体レーザーシステムの構築、29年度にアモルファス窒化炭素薄膜の構造解析を行う予定であった。しかし、27年度からすでに構造解析を継続して実施してきた状況と、特に高窒素含有薄膜の結合解析について関連する学会より強く要請されていた状況があった。そのため、本来は29年度に実施予定としていたアモルファス窒化炭素の構造解析を前倒しとし、28年度実施予定のシステム構築はロックイン増幅器の購入など、29年度の実施に向けた準備を行った。以上から、研究の実施状況としては、全体としておおむね順調に進んでいるものと判断している。本年度は「高周波マグネトロンプラズマを用いたa-CNx:H薄膜の合成と構造解析」の内容について研究を実施した。【緒言】a-CNx:H薄膜を作製する方法の一つとして有機化合物とN2の混合気体放電が広く用いられるが、膜の窒素含有率が0.1程度以下と低く抑えられることが問題であった。我々のこれまでの研究で、マイクロ波プラズマCVDにおいて上記の反応系を用いた場合、有機化合物の分圧をN2の分圧に比べて抑制することで高窒素含有の薄膜を得られることが見出された。

本研究では工業的に広く使われている高周波プラズマCVDを用いて、高窒素含有a-CNx:H薄膜を作成した。有機化合物の原料としてCH3CNまたはC6H6を用い、N2とArの混合気体で希釈した。高窒素含有薄膜の構造解析は研究例が限られており、特に薄膜の結合状態には不明な点が多い。そのため本研究ではX線光電子分光(XPS)を用いた構造解析を行った。【実験】高周波マグネトロン電極と接地電極のそれぞれの中央にSi基板を設置した。真空チャンバー内に五酸化リンを通して脱水したCH3CNまたはC6H6を7 mTorr、さらにArとN2ガスを導入して全圧を0.3 Torrにし、高周波プラズマを3時間発生させて成膜した。【結果】CH3CNを原料とし、Ar 0.3 Torrで作製した薄膜とAr 0.2 Torr/N2 0.1 Torrで作製した薄膜の窒素含有率は、XPSによる元素分析の結果、それぞれ0.27と0.50となり、N2を導入することで薄膜の窒素含有率が著しく上昇した。C(1s)の高分解能XPSスペクトルの結果から、前者では炭素同士による結合が支配的で、後者ではC=NやC≡Nによる結合が支配的であった。また、FT-IRの結果、薄膜中の水素原子は前者では-CHxの形で、後者では-NHxの形で取り込まれ、窒素含有率が高くなるほどC≡Nが増加した。本研究課題においては、当初の計画に比べて、高窒素含有率を有するアモルファス窒化炭素薄膜の合成と化学結合解析に重点をおいた。その理由は、特に後者の解析は炭素系薄膜材料の研究者からの要請が強く、それに応える必要があったからである。これまでの研究で、その分野に関する研究は進展があったものの、当初計画していた負高電圧パルス印加を用いた高硬度薄膜の形成・半導体レーザーを用いた振動分光の計測に関しては十分に手が回らなかった。加えて、これまでに行ってきたCNラジカルの可視レーザー分光でレーザー誘起蛍光の信号が観測できず、その理由が十分に解明されないでいた。そのため、その部分で研究が止まっており、問題の解決が必要となった。以上の理由により、(3)の判断となった。本年度は下記の(1)および(2)の研究を実施した。(1) Arのマイクロ波放電フローによるアセトニトリルの分解反応で水素化アモルファス窒化炭素薄膜を形成し、製膜中に高周波バイアス電圧を印加して結合改質を行った。主にXPSを用いて元素分析と化学結合状態解析を行った。その結果、負の自己バイアス電圧を0-100 Vに変化させたとき、窒素含有率{[N]/([N]+[C])比}は0.26-0.14に減少した。この現象はArイオンの膜表面への衝撃により、CNラジカルが化学スパッタされるためであると解釈された。また、バイアスの印加により2次元的な炭素のネットワークと1次元的な-C=N-のネットワークが多くなる傾向が見いだされた。この研究成果は国際会議(DPS2018)で発表し、論文発表も行った。(2)平行平板型高周波放電装置を用い、ArとN2の混合気体をキャリアに用いて有機化合物(アセトニトリルまたはベンゼン)を分解してアモルファス窒化炭素薄膜を形成した。キャリアガスの分圧を0.3 Torrとし、有機化合物の分圧を7mTorr程度に低く抑えることにより、高い[N]/([N]+[C])比を得ることに成功した。N2の分圧を0-0.3 Torrに変化させたとき、アセトニトリルを原料に用いた場合には、この比は0.35-0.47に上昇した。ベンゼンを原料に用いた場合には、比は0-0.32であった。N原子を含んだ原料を用い、その分圧を十分に低くすることで、これまでにない高窒素含有率を達成できた。
実用化に向けた高線量率小線源治療におけるポリマーゲル線量計の測定技術の確立と応用

高線量率小線源治療(high-dose-rate brachytherapy: HDR-BT)は、遠隔操作式後充填法を用いて線源を腫瘍内部やその近傍に輸送して近接照射する。HDR-BTの各プロセスが正確に実行されることを確実にするためには、患者ごとの複雑な治療計画を検証する必要性があるものの、その検証法と測定ツールは確立されていない。そこで本研究は、ポリマーゲル線量計(ゲル線量計)によるHDR-BTの治療計画を総合的に検証できるシステムを新たに開発し、実用化を目的としている。まず初年度である2018年度においては、これまで明らかにされていない192Ir線源から放出される平均380 keVγ線に対するゲル線量計の線量応答性と線量率依存性の基礎特性を詳細に調査した。本研究では、VIPETゲル線量計(N-Vinylpyrrolidone based polymer gel dosimeter)を採用し、線量データ読み取りには磁気共鳴(magnetic resonance: MR)画像により測定した横緩和速度R2を吸収線量に変換した。VIPETゲル線量計の192Ir線源に対する線量応答は、030 Gyの範囲で線量とR2に直線性を確認し、1.525.4 Gy/minで線量率依存性は認めなかった。この線量領域はHDR-BTの臨床プランで標的と正常組織への投与線量を線源近傍を除いて評価可能である結果を得た。さらにVIPETゲル線量計を使用して、前立腺癌に対するHDR-BTを想定したファントム実験により測定した線量分布は治療計画装置の計算結果とよく一致する結果を得た。これらの結果から、ゲル線量計はHDR-BTの臨床で実施される照射条件において、三次元線量分布測定の有用な測定ツールであることを証明した。初年度である2018年度において、まず安定したゲル線量計の作製が可能な設備を北里大学医療衛生学部に整えた。そして、192Ir線源に対するVIPETゲル線量計の基礎特性を確認し、多くの業績をあげることができた。ここで、当初はVIPETゲル線量計のみの評価を予定していたが、さらに広島国際大学の林らにより報告された塩化マグネシウムを添加した高感度VIPETゲル線量計によるHDR-BTの線量分布測定を試み、高感度化の有用性を明らかにすることができた。また、HDR-BTに特有なゲル線量計内への線源挿入の必要性に関する酸素の混入やMR画像のアーチファクトなどの課題にそれぞれ対応し、臨床で行われる治療計画プランでの線量分布測定に成功する結果を得ることができたため、総合的に成果を上げることができたと判断する。VIPETゲル線量計の線量データの読み出しにはMR画像を利用するが、HDR-BTの線量勾配が急峻である線量分布の特徴に対応するため、さらに空間分解能の向上が必要である。それに伴う不確かさの悪化や撮像時間の延長が問題になる。そのため、MR撮像パラメータの最適化を進める。また、VIPETゲル線量計に対しても、現在の単純なファントム形状からゲル線量計の高い形状自由度と柔軟性を活かして、人体に近似した状況における線量分布測定を試みる。最終的には、ゲル線量計によるHDR-BTの三次元線量分布の評価を確立し、臨床導入によるゲル線量計の有用性をまとめ、実用化について総合評価を行う。

ここで、当初はVIPETゲル線量計のみの評価を予定していたが、さらに広島国際大学の林らにより報告された塩化マグネシウムを添加した高感度VIPETゲル線量計によるHDR-BTの線量分布測定を試み、高感度化の有用性を明らかにすることができた。また、HDR-BTに特有なゲル線量計内への線源挿入の必要性に関する酸素の混入やMR画像のアーチファクトなどの課題にそれぞれ対応し、臨床で行われる治療計画プランでの線量分布測定に成功する結果を得ることができたため、総合的に成果を上げることができたと判断する。VIPETゲル線量計の線量データの読み出しにはMR画像を利用するが、HDR-BTの線量勾配が急峻である線量分布の特徴に対応するため、さらに空間分解能の向上が必要である。それに伴う不確かさの悪化や撮像時間の延長が問題になる。そのため、MR撮像パラメータの最適化を進める。また、VIPETゲル線量計に対しても、現在の単純なファントム形状からゲル線量計の高い形状自由度と柔軟性を活かして、人体に近似した状況における線量分布測定を試みる。最終的には、ゲル線量計によるHDR-BTの三次元線量分布の評価を確立し、臨床導入によるゲル線量計の有用性をまとめ、実用化について総合評価を行う。人体形状を模擬したファントムの作製に必要な機材を購入予定であったが、ゲル線量計の基礎特性の評価に重点を置いた実験を行ったため購入が遅れた。次年度では購入できなかった機材を購入し、人体に近似した状況下でのHDR-BTにおける三次元線量分布測定に発展し、MR画像からの線量分布変換および解析法を確立するため研究を推進する。
ゲ-テとオリエントー格言的な詩をめぐってー

1.ゲ-テが晩年『西東詩集』を制作していた時期、格言的な詩にも関心を向けていたが、そのような状況について、彼の作品、日記、書簡等によってたどると共に、ゲ-テの格言的な詩について扱った研究書によって検討した。2.ゲ-テの晩年、つまり、19世紀の初期までにドイツにおいて紹介されたペルシア文学関係の文献のうち、格言的な詩を収めた文献が比較的多かったという事実があるが、それらの文献のうちこれまで入手していなかったサァディの『果樹園』等のドイツ語訳文献の収集を行った。また、ゲ-テやヨ-ロッパ文化史に関する新しい文献の集も行い、それらの検討を始めることができた。3.『西東詩集』を構成している12の巻のうち、格言的な詩を収められているものとしては、「考察の巻」、「不平不満の巻」、「箴言の巻」の三つの巻があげられるが、これらの巻の詩を理解すると同時に,それらの詩との関連で、「西東詩集のよりよき理解のための注と論考」を再検討することによって、晩年のゲ-テの周辺の人々との関わりや人生観を追求することに努めた。その際、ゲ-テの他の作品やゲ-テに関する新しい文献も参考にした。その上で、当時ゲ-テがオリエントの文学、特に格言的な詩とそこに盛り込まれた思想をどのように受けとめたかを追求することによって、格言的な詩を軸としてゲ-テのオリエント文文化の理解のありようを探り、また、ゲ-テがオリエント文化をドイツの人々にどのように紹介したかを明らかにしようとした。
石膏客入による笠岡湾干拓地の土層改善と除塩

1.わが国で初めて、大規模な海面干拓地を昭和61年の一時使用開始当初から畑地に利用する笠岡湾干拓地では、昭和52年夏の干陸当初から塩に由来する畑作物の生育障害が懸念されていた。干陸後は畑地基盤造成や営農技術体系の確立を目指した努力が続けられてきたが、最近に至り除塩と土層改善の進行はまったく停滞してしまった。その原因を研究した結果、除塩の進行と共に土壌の物理性が悪化し、それがひいては除塩の停滞をもたらすという悪循環が明らかとなったのでその対策として石膏を客入することを提案し、かつ合理的な石膏投入量決定理論式を定めた後、石膏客入工が実施された。2.陽イオン交換反応の理論式に基づき、場所的変動を考慮して計算された石膏量を昭和59年度末に散布・混入した施工区において、時間的経過に伴う吸着NaイオンのCaイオンによる交換の進行状況を追跡調査した。4年間にわたる調査結果から、石膏の投入により土は分散反応がおさえられて凝集状態となり、保水性の向上、コンシステンシー指数の低下、透水性の増大、気相率の増加等の物理性の改良がもたらされた。その発現の程度は場所によって異なるが、次第に石膏の効果が現われいずれの地点においても土層改良が進展しつつあることが示された。3.除塩の進行状況を電気伝導度値から判定すると、昭和60年から63年にかけて大いに除塩が進み、目標とする深さ40cm層まですべてEC=2ms/cm以下をクリアーした地点も生じた。これは、石膏を深さ50cmまで深耕ロータリーにより混入した物理・化学的複合改良効果が発揮されたためであった。またほとんど除塩が進まない地点もあったが、今後周辺整備の進行と耕作管理との相乗効果により、緩やかな速度ではあるが土壌物理性の改良と塩分濃度の低下は着実に進行してゆくことが確信できた。1.わが国で初めて、大規模な海面干拓地を昭和61年の営農開始当初から畑地に利用する笠岡湾干拓地では、昭和52年夏の干陸当初から塩に由来する畑作物の生育障害がけ念されていた。その原因を研究した結果、除塩の進行と共に土壌の物理性が悪化し、それがひいては除塩の停滞をもたらすという悪循環が明らかとなったのでその対策として石膏を客入することを提案し、かつ合理的な石膏投入量決定理論式を定めた。その結果、石膏の投入により土は分散反応がおさえられて凝集状態となり、保水性の向上,コンシステンシー指数の低下,透水性の増大,気相率の増加等の物理性の改良がもたらされたことから、土層改良が将来にわたり着実に進展していくものと思われた。3.除塩の進行状況を電気伝導度値から判定すると、昭和60年度から61年度にかけて、大いに除塩が進行した地点があらわれた。干陸以降の除塩の進行と停滞現象を総合的に判断すると、その除塩速度は極めて顕著なものであるといえ、これは石膏を深さ50cmまで深耕ロータリーにより混入した物理的・化学的複合効果が発揮されたためといえる。

また、ほとんど除塩が停滞している地点でも、周辺環境の相対的変化が進むに従い、ゆるやかな速度ではあるが塩分濃度の低下は着実に進行するであろうことが確信できた。1.わが国で初めて,大規模な海面干拓地を昭和61年の営農開始当初から畑地の地用する笠岡湾干拓地では,昭和52年夏の干陸当初から塩に由来する畑作物の生育障害がけ念させていた.干陸後は畑地基盤造成や営農技術体系の確立を目指した努力が続けられてきたが,最近に至り除塩と土層改善の進行はまったく停滞してしまった.その原因を研究した結果,除塩の進行と共に土壌の物理性が悪化し,それがひいては除塩の停滞をもたらすという悪循環が明らかとなったのでその対策として石膏を客入することを提案し,かつ合理的な石膏投入量決定理論式を定めた後,石膏客入工が実施された.2.陽イオン交換反応の理論式に基づき,場所的変動を考慮して計算された石膏量を昭和59年度末に散布・混入した施工区において,時間的経過に伴う吸着NaイオンのCaイオンによる交換の進行状況を追跡調査した. 3年間にわたる調査結果から,石膏の投入により土は分散反応がおさえられて凝集状態となり,保水性の向上,コンシステンシー指数の低下,透水性の増大,気相率の流加等の物理性の改良がもたらされた.その発現の程度は場所によって異なるが,次第に石膏の効果が現われいずれの地点においても土層改良が進展すると予想された.3.除塩の進行状況を電気伝導度値から判定すると,昭和60年から62年にかけて大いに除塩が進み,目標とする深さ40cm層まですべてEC=2ms/cm以下をクリアーした地点を生じた.これは,石膏を深さ50cmまで深耕ロータリーにより混入した物理・化学的複合改良効果が発揮されたためであった.また,ほとんど除塩が進まない地点もあったが,今後周辺製備の進行の耕作管理との相乗効果により,緩やかな速度ではあるが土壌物理性の改良と塩分濃度の低下は着実に進行してゆくことが,確信できた.1.わが国で初めて、大規模な海面干拓地を昭和61年の一時使用開始当初から畑地に利用する笠岡湾干拓地では、昭和52年夏の干陸当初から塩に由来する畑作物の生育障害が懸念されていた。干陸後は畑地基盤造成や営農技術体系の確立を目指した努力が続けられてきたが、最近に至り除塩と土層改善の進行はまったく停滞してしまった。その原因を研究した結果、除塩の進行と共に土壌の物理性が悪化し、それがひいては除塩の停滞をもたらすという悪循環が明らかとなったのでその対策として石膏を容入することを提案し、かつ合理的な石膏投入量決定理論式を定めた後、石膏容入工が実施された。2.陽イオン交換反応の理論式に基づき、場所的変動を考慮して計算された石膏量を昭和59年度末に散布・混入した施工区において、時間的経過に伴う吸着NaイオンのCaイオンによる交換の進行状況を追跡調査した。今年度の調査結果から、石膏の投入により土は分散反応がおさえられて凝集状態となり、保水性の向上、コンシステンシー指数の低下、透水性の増大、気相率の増加等の物理性の改良がもたらされた。その発現の程度は場所によって異なるが、次第に石膏の効果が現われいずれの地点においても上層改良が進展したことが分かった。3.除塩の進行状況を電気伝導度値から判定すると、今年度までに大いに除塩が進み、目標とする深さ40cm層まですべてEC=2ms/cm以下をクリアーした地点も生じた。これは、石膏を深さ50cmまで深耕ロータリーにより混入した物理・化学的複合改良効果が発揮されたためであった。またほとんど除塩が進まない地点もあったが、今後周辺整備の進行と耕作管理との相乗効果により、緩やかな速度ではあるが土壌物理性の改良と塩分濃度の低下は着実に進行してゆくことが確信できた。
成熟安定型イギリス都市計画に関する基礎的研究

「成熟安定型」イギリス都市計画の姿は、1947年都市農村計画法を基礎としながら、1970年代中盤までみることができる。しかし、1970年代中盤以降、国家全体の経済的衰退の中で「成熟安定型」の意味が問い直されることになった。1980年代は、各種の新たな試みが「民活」のかけ声のもとになされた。ある論者は「成熟型」に対して「衰退型」との名称を与え、イギリス都市計画は「衰退型」に移行したと捉える。しかしながら、今回の研究を通して、必ずしもそうした二元論は正当な評価ではないことが明らかになった。「衰退」というなら既にイギリスは20世紀初頭には経済力の面でアメリカに遅れをとり、徐々にその役割を縮少してきた。「成熟」とは、基本的に大巾な成長がない中で、放置しておけば「衰退」に向う状況に対し、経済・産業の構造的変化や政治・行政上の再編成、人々の価値観の変化を適確に捉えながら、スムーズにそうした新たなシステムに移行することのできる、継続的な仕組みの存在といえる。わが国の場合、これまで大巾な経済成長と都市の拡大・成長を経験してきたわけだが、そうした継続的な仕組みが確立されているとは言い難い。こうした視点で「成熟」を捉え直すとき、イギリス都市計画の近年の動きにはいくつかの特徴が改めて明らかとなる。第一に、国家レベルから県、市レベルに至る計画機関のヒエラルキーは微調整こそあれ基本的には安定している。第二に、新たに試みられた都市開発公社も大きな批判を浴びながら徐々にbetterなコンセンサスを形成しつつ仕組の変更・追加を経て根づき始め、従来の空白部分を埋めつつある。第三に、合意を形成する上での個人・組織の役割が安定しており、NGOの存在も含めて「極端」に偏ることなく、コンセンサスに至るバランス感覚が豊かである。そうした特徴を今後はさらに深く明らかにしてゆきたい。
床振動時の姿勢制御の自動化に伴う眼球と手指の運動制御の変化

床振動を負荷された経験のない健常大学生を対象に、床振動時の姿勢制御の自動化に伴う眼球と手指の運動制御の変化を検討した。眼球と手指の運動は、反応型(それぞれ、サッケード群:9名、反応僻:10名)と追従型(それぞれ、スムース群:10名、追従群:10名)とした。床振動は振動幅2.5cm、周波数0.5Hzでのsin波状の前後移動とした。被験者にはゴーグル型ディスプレイを装着し、標的を提示した。眼球運動はENG法で、手指運動は直線型ポテンシオメータを左右方向に操作することによる電圧変化で把握した。追従群では、その電圧変化で左右に移動する追従光源をディスプレイに提示した。標的は20度の視角で水平に移動させ、反応型では2-4秒の任意の間隔でstep状に、追従型では周波数0.3Hzでsin波状に行った。眼球運動ないし手指運動の練習の後、振動台に装着した床反力計上で立位での眼球運動ないし手指運動のみの測定を行い(control)、その後床振動を11回負荷した(各1分)。第1と第11試行では眼球ないし手指の運動を平行した。足圧中心動揺の平均速度、反応時間(サッケード群、反応群)、標的と眼球位置(スムース群)ないし追従光源粒置(追従群)との相互相関係数を算出した。足圧中心動揺の平均速度は、全ての群において初期の試行で大きく減少し、第6-10試行では低い値を維持した。サッケード群以外では、第11試行での平均速度が第10試行に比べて有意に増加した。また、追従群でのその増加は反応群に比べて有意に大きかった。眼球運動の成績は、スムース群においてのみ第1試行がcontro1と第11試行に比べて有意に低かった。手指運動では同様の結果が反応群と追従群に認められた。これらは、姿勢制御の自動化に伴い眼球および手指の運動の並行制御能が向上するが、随意性の強い運動では姿勢制御との干渉が大きいことを示すものと考えられた。床振動時の姿勢制御の自動化に伴う眼球運動の制御の変化を検討した。眼球運動には、衝動性眼球運動と滑動性眼球運動を用いた。それぞれの眼球運動を床振動刺激を負荷されたことのない健康な大学生9名と10名に負荷した。床振動は、振幅2.5cm、周波数0.5Hzでのsin波状の前後移動とした。眼球で追従する光源は、コンピュータ画面上の円形スポットとし、これをビデオカメラを介して被験者に装着したゴーグル型ディスプレイに提示した。光源の移動は、衝動性眼球運動では24秒の任意の間隔で水平にstep状に、滑動性眼球運動では水平に周波数0.3Hzでsin波状に行った。視覚は20度(左右各10度)とした。椅座位にて眼球運動の練習を行った後、振動台に装着した床反力計上で立位での測定を次の順序で行った。床振動の無い条件下での眼球運動の測定を2回(コントロール)、床振動時の眼球運動の測定を1回(第1試行)、閉眼で床振動のみを負荷する測定を9回(第210試行)、第1試行と同一の測定を1回(第11試行)。

1試行の時間は1分とした。足圧中心位置(CFP)の平均移動速度、眼球運動反応時間(衝動性眼球運動)、光源と眼球位置との相関係数(滑動性眼球運動)を算出し、次の結果を得た。CFPの平均移動速度は、両群ともに、第3試行まで大きく減少し、その後は徐々に低下した。第8試行以降は殆ど変化がなく、第10試行と第11試行間にも有意差が認められなかった。眼球運動反応時間は、コントロール、第1試行、第11試行に有意差が認められなかった。光源と眼球位置との相関係数は、第1試行がコントロールと第11試行に比べて有意に低かった。これらの結果は、姿勢制御の自動化に伴う、中枢水準の異なる眼球運動の調節系の干渉的影響の差異を示すものであると考えられた。床振動を負荷された経験のない健常大学生を対象に、床振動時の姿勢制御の自動化を伴う手指運動の制御の変化を検討した。手指運動は、標的光源に対する反応動作(反応群、10名)と追従動作(追従群、10名)とした。床振動は、振幅2.5cm、周波数0.5Hzでsin波状の前後移動とした。手指運動では、直線型ポテンシオメータを左右方向に水平に操作させ、追従群ではその出力で追従光源を移動させた。両光源はコンピュータ画面に表示し、ビデオカメラを介し被験者に装着したゴーグル型ディスプレイに提示した。標的光源は、反応群では24秒の任意の間隔でstep状に、追従群では周波数0.3Hzでsin波状に、いずれも20度の視覚(左右各10度)で水平に移動させた。手指運動の練習の後、振動台に装着した床反力計上で立位での測定を行った。手指運動のみの測定を1回行い(コントロール)、その後床振動を11回負荷した。第1と第11試行では手指運動を並行させた。第210試行は閉眼で行った。1試行は1分とした。足圧中心動揺の平均速度、手指運動の反応時間(反応群、大胸筋ないし三角筋中部線維の活動開始を測定)、標的光源と追従光源の位置の相互相関係数(追従群)を算出し、次の結果を得た。足圧中心動揺の平均速度は、両群とも第3試行まで大きく減少し、第6試行から第10試行では殆ど変化がなかった。第11試行では第10試行に比べて有意に増加した。ただし、第1試行に比べると有意に減少していた。第11試行での増加は追従群の方が有意に大きかった。手指運動の成績は、両群とも第1試行がコントロールと第11試行に比べて有意に低かった。これらは、姿勢制御の自動化に伴い手指運動の並行制御能が向上すること、10回の床振動による姿勢制御の自動化では手指運動による姿勢制御への干渉があり、その程度は随意性の強い手指運動で顕著であることを示すものと考えられた。
ウルトラファインバブルの流動・圧壊ダイナミクスの解明と機械加工への展開

近年、その応用分野が急速に拡大しているウルトラファインバブル(UFB)の基礎的な流動・圧壊ダイナミクスを大規模分子動力学シミュレーションにより解明し、その知見に基づきGaNの最終仕上げ研磨加工とチタン合金の超高能率切削加工に応用展開し、加工の高能率化、高精度化を実現することを目的とする。そしてUFBの効果を最大化するため研磨加工においては超音波援用供給法を、また切削加工においては工具すくい面と逃げ面にマイクロテクスチャリング処理を施した機能性工具を試作し、それぞれの加工性能の向上を実現する。近年、登場してきたウルトラファインバブル(以下UFBと略記)を加工分野へ応用することを目的として、UFBにおける流動・圧壊ダイナミクスの大規模分子動力学シミュレーション等を活用した計算ならびに実験を組合せた研究計画が提案されている。ここで得られる学術的知見を基礎に、GaNを対象とした研磨加工の高精度化、ならびにチタン合金の切削加工の高能率化に向けた検討を行うことが予定されている。加工分野でのUFBの有用性に関しては現象論的な報告があるものの、その原因等については今後の課題となっている。本研究により、UFBと被加工体との物理的・化学的相互作用が解明されば、加工に及ぼすUFBの影響に関するメカニズム等の新しい学術的知見が得られることとなる。この知見は、UFBを加工分野へ適用する上での実用的な指針作成の基礎となるものであり、当該分野への重要な貢献が期待される。
RNAから見た世界最深部生命圏の微生物に関する研究

静的な超深海底泥中の微生物生態系を明らかにする目的で、底泥から直接全RNAを抽出し、cDNAライブラリーの作製とDNAライブラリーとの比較を試みた。世界最深部マリアナ海溝底泥は、大深度小型無人探査機「ABISMO」での採泥に成功したが、含まれる微生物は予想以上に微量だった。そこで、まずは伊豆-小笠原海溝超深海底泥で予備実験を行い、巨大生物を含む底泥は、周囲の底泥よりクロロフレクサスの割合が有意に少ないことが示唆された。地質学的に静的な環境でも大型生物との共存により、活動状態にあるバクテリアの分布が不均一になることが示唆された。暗黒の深海の大部分は貧栄養、低温(0.54°C)の静的環境である。生命活動には不利に思える深海静的環境だが、地殻内には地球の生物量の半分にも匹敵する微生物が棲息している。つまり、深海の静的環境に棲む微生物の理解は、地球規模のバイオマスの解明に必要不可欠である。本研究では、深海底泥に棲息する微生物群の遺伝子発現をRNAによって解析し、微生物の生態系や、代謝や遺伝子発現レベルでの極限環境適応機構の解明を目的とする。本年度は、mRNAライブラリー作製に向け、予備的に一般土壌RNAを用いたバクテリアmRNAの濃縮を試みた。MICROBExpress Bacterial mRNA Purification Kit(Ambion)の通常プロトコルでは16S,23S rRNAの除去は不十分(除去率;35%以下)だったため、反応温度に勾配をかける等の検討を行い、除去率を6070%まで向上させることに成功した。しかし、逆転写産物からmRNAは1つも得られなかった(0/43)。なぜなら、残存の16S,23S rRNA(5,9/43)に加え、18S,28Sやその他のrRNAばかり得られたためである(10,6,13/43)。そこで次に、電気泳動により物理的にrRNAのバンドを切り出す新たな除去法の確立を試みた。現在、変性アガロースゲルや変性ポリアクリルアミドゲルからの切り出しと、フェノールゲル抽出法やカラム精製等の併用を試しているが、回収率の低さや、回収RNAから逆転写産物ができない(RNAの分解や、混入試薬による反応阻害)等、現在検討中である。本手法は、遺伝子発現パターンの全体像を明らかにするmRNAの網羅的検索への試みであり、深海静的環境でのアクティブな微生物生態系や、極限環境適応機構に関する世界最先端の知見が得られると考えられる。静的な超深海環境に棲息する微生物生態系と、その場における代謝系、遺伝子発現レベルでの極限環境適応機構の一端を明らかにする目的で、超深海底泥から培養を介さず直接全RNAを抽出し、2種類のcDNAライブラリー(16S rRNA、mRNA)の作製を試みた。世界最深部マリアナ海溝底泥は、大深度小型無人探査機「ABISMO」により採泥された(北緯11度22分;東経142度43分;深度10350m;2008年)。しかし、底泥からは1g当たり僅か数ngのDNA(微生物細胞約10^6個相当と推定)しか抽出されず、微生物が予想以上に微量であることが示唆された。そこで、まずは1g当たり約150300ngのDNAが抽出できる伊豆-小笠原海溝静的超深海底泥(北緯32度47分,東経141度52分;深度7111m;2007年)を用いて予備実験を行った。その結果、16S rRNAライブラリーでは、主にα、γ、δ-proteobacteria、Acidobacteria、Gemmimonasが検出された。この海域には巨大底生有孔虫(ゼノフィオフォア)が多数棲息していたが、ゼノフィオフォアを含む底泥は付近の底泥よりChloroflexiの割合が有意に少なかった。よって、地質学的に静的な環境でも、大型の生物との共存により、活動状態にあるバクテリアが不均等に分布していると示唆された。一方、mRNAライブラリーの作製では、保存領域と上記ライブラリーで得られた配列を利用したrRNA除去法、アガロースゲルやアクリルアミドゲルからのmRNAの回収等を試したが、rRNAを完全に除去することはできず、mRNA配列は得られなかった。微生物多様性が高い環境では、rRNAライブラリーで予測された菌が持つ代謝系に関わる遺伝子群を網羅的にRT-PCRする手法が有効だと考えられる。
インプラント咬合面の材質と咬合接触状態における咀嚼動態に関する機能学的研究

平成13年度インプラントの咬合面材質と咬合接触状態の観察するための基礎データ正常有歯顎者12名について咬合接触面積と咀嚼機能との関連について検討を行った.その結果,咬合接触面積は,咬頭嵌合位,側方咬合位の作業側および平衡側で強く咬合することにより増加し,その増加量は咬頭嵌合位,作業側,平衡側の順に大きかった.作業側では,軽く咬合した場合の咬合接触面積と強く咬合した場合の増加量との間に相関性がみられたのに対し,咬頭嵌合位と平衡側ではその傾向はなかった.また,咬合接触面積と咬合力による面積の増加量は,開口相時間,閉口相時間,サイクルタイムに影響しており,接触面積が大きい場合や咬合力による接触面積の増加量が大きいとそれらが長いという関係が認められたが,咀嚼リズムの安定性には大きく影響していなかった.平成14年度以降インプラント咬合面材質が顎機能に及ぼす影響ITIインプラントを下顎臼歯部に装着した被験者について,インプラント上部構造の咬合面の材質を金属,陶材および硬質レジンと変化させて,咬合接触面積,ガム咀嚼時の咀嚼筋活動量,咀嚼リズムおよび咀嚼能率を測定した.測定時期は,上部構造装着直後,装着1か月後および2か月後のそれぞれにおいて行い,上部構造の材質による違いを測定項目ごとに検討を行った.すべてのデータを取得できた3名(2名片側,1名両側)の結果から,咬合接触面積と咀嚼能率は,直後に比べ1か月後,2か月後の順で咬合面の材質にかかわらず大きくなった.咀嚼筋活動量とサイクルタイムの変動係数は,測定時期と咬合面材質の違いによる変化があったが一定の傾向はなかった.サイクルタイムは,測定時期と咬合面材質の違いによる変化がなく,天然歯にみられた接触面積と時間との関係は認められなかった.以上のことから,咬合面材質の違いによる顎機能への影響に明らかな差はみられなかった.今年度は,インプラント上部構造の咬合面の材質評価の基礎実験として,正常有歯顎者の側方咬合位において軽く咬合した場合と強く咬合した場合の咬合接触状態を,作業側および平衡側で同時に記録し,咬合力の変化に伴う咬合接触状態(咬合接触面積)の変化について検討を行った.被験者は,顎口腔系機能に自覚的,他覚的に異常が認められない正常有歯顎者8名(男性4名,女性4名,平均年齢28.3歳)で,各被験者に実験の趣旨を十分説明し,同意を得たうえで測定を行った.咬合記録は,今回新たに開発した咬合記録用個人トレーを用いて,咬頭嵌合位,及び左右側方咬合位(1,2,3mm)で採得した.側方咬合位は,上顎前歯部に装着した弾筆型スタイラスで,下顎前歯部に装着したプラスティック板にあらかじめゴシックアーチを描記させ,そのトレース線上に咬頭嵌合位から1mm,2mmおよび3mm側方位に開けた孔にスタイラスの先端を適合させることによって規定した.咬合力は両側咬筋のEMG波形をコンピュータディスプレイ上でVisual feedbackしながら,10%程度の軽い咬みしめと,50%程度の強い咬みしめとし,それぞれの顎位において,咬合記録を採得した.採得した咬合接触の評価は,当教室で考案したデジタルカメラによる咬合面形態と咬合接触像の記録法を用いた.その結果,作業側の咬合接触面積は,いずれの被験者も咬みしめにより大きくなった.特に咬頭嵌合位から1mm側方位において接触面積が大きく増加する場合が多かった.平衡側では,作業側に比べ,咬みしめにより接触面積が増加する被験者と,ほとんど変化しない被験者がみられた.平衡側で接触面積が増加する顎位は,作業側と同様に1mm側方位で,軽く咬合した際にはほとんど接触していなかった部位に接触が生じて面積が増加した場合と,平衡側で元々接触していた領域の面積が増加した場合とがあった.平成13年度インプラントの咬合面材質と咬合接触状態の観察するための基礎データ正常有歯顎者12名について咬合接触面積と咀嚼機能との関連について検討を行った.その結果,咬合接触面積は,咬頭嵌合位,側方咬合位の作業側および平衡側で強く咬合することにより増加し,その増加量は咬頭嵌合位,作業側,平衡側の順に大きかった.作業側では,軽く咬合した場合の咬合接触面積と強く咬合した場合の増加量との間に相関性がみられたのに対し,咬頭嵌合位と平衡側ではその傾向はなかった.また,咬合接触面積と咬合力による面積の増加量は,開口相時間,閉口相時間,サイクルタイムに影響しており,接触面積が大きい場合や咬合力による接触面積の増加量が大きいとそれらが長いという関係が認められたが,咀嚼リズムの安定性には大きく影響していなかった.

平成14年度以降インプラント咬合面材質が顎機能に及ぼす影響ITIインプラントを下顎臼歯部に装着した被験者について,インプラント上部構造の咬合面の材質を金属,陶材および硬質レジンと変化させて,咬合接触面積,ガム咀嚼時の咀嚼筋活動量,咀嚼リズムおよび咀嚼能率を測定した.測定時期は,上部構造装着直後,装着1か月後および2か月後のそれぞれにおいて行い,上部構造の材質による違いを測定項目ごとに検討を行った.すべてのデータを取得できた3名(2名片側,1名両側)の結果から,咬合接触面積と咀嚼能率は,直後に比べ1か月後,2か月後の順で咬合面の材質にかかわらず大きくなった.咀嚼筋活動量とサイクルタイムの変動係数は,測定時期と咬合面材質の違いによる変化があったが一定の傾向はなかった.サイクルタイムは,測定時期と咬合面材質の違いによる変化がなく,天然歯にみられた接触面積と時間との関係は認められなかった.以上のことから,咬合面材質の違いによる顎機能への影響に明らかな差はみられなかった.本年度は,ITIインプラントを下顎臼歯部に装着した3名の被験者について,インプラント上部構造の咬合面の材質を金属(白金加金),陶材および硬質レジンと変化させて,咬合接触面積,ガム咀嚼時の咀嚼筋活動量と咀嚼リズム,咀嚼能率を測定した.測定時期は,上部構造装着直後,装着1か月後および2か月後のそれぞれにおいて行い,それぞれ上部構造の材質による違いを測定項目ごとに検討を行った.一方,本研究に先立ち正常有歯顎者12名について咬合接触面積と咀嚼機能との関連についても検討を行ってきた.その結果,咬合接触面積は,咬頭嵌合位,側方咬合位の作業側および平衡側で強く咬合することにより増加し,その増加量は,咬頭嵌合位,作業側,平衡側の順に大きかった.作業側では,軽く咬合した場合の咬合接触面積と強く咬合した場合の増加量との間に相関性がみられたのに対し,咬頭嵌合位と平衡側ではその傾向はなかった.すなわち,作業側では咬頭嵌合位や平衡側と異なり,軽く咬合した場合の咬合接触面積が大きいほど、咬合力の負荷に伴う咬合接触面積の増加量も大きいという関係が認められた.また,咬合接触面積と咬合力による接触面積の増加量は,開口相時間,閉口相時間,サイクルタイムに影響しており,接触面積が大きい場合や咬合力による接触面積の増加量が大きいと開口相時間,閉口相時間,サイクルタイムが長いという関係が認められたが,それらと咀嚼リズムの安定性には大きく影響していなかった.以上の結果についてその要旨を現在日本補綴学会誌に投稿中である.これらの結果と本研究の結果を比較検討する予定である.平成13年度インプラントの咬合面材質と咬合接触状態の観察するための基礎データ正常有歯顎者12名について咬合接触面積と咀嚼機能との関連について検討を行った.その結果,咬合接触面積は,咬頭嵌合位,側方咬合位の作業側および平衡側で強く咬合することにより増加し,その増加量は咬頭嵌合位,作業側,平衡側の順に大きかった.作業側では,軽く咬合した場合の咬合接触面積と強く咬合した場合の増加量との間に相関性がみられたのに対し,咬頭嵌合位と平衡側ではその傾向はなかった.また,咬合接触面積と咬合力による面積の増加量は,開口相時間,閉口相時間,サイクルタイムに影響しており,接触面積が大きい場合や咬合力による接触面積の増加量が大きいとそれらが長いという関係が認められたが,咀嚼リズムの安定性には大きく影響していなかった.平成14年度以降インプラント咬合面材質が顎機能に及ぼす影響ITIインプラントを下顎臼歯部に装着した被験者について,インプラント上部構造の咬合面の材質を金属,陶材および硬質レジンと変化させて,咬合接触面積,ガム咀嚼時の咀嚼筋活動量,咀嚼リズムおよび咀嚼能率を測定した.測定時期は,上部構造装着直後,装着1か月後および2か月後のそれぞれにおいて行い,上部構造の材質による違いを測定項目ごとに検討を行った.すべてのデータを取得できた3名(2名片側,1名両側)の結果から,咬合接触面積と咀嚼能率は,直後に比べ1か月後,2か月後の順で咬合面の材質にかかわらず大きくなった.咀嚼筋活動量とサイクルタイムの変動係数は,測定時期と咬合面材質の違いによる変化があったが一定の傾向はなかった.サイクルタイムは,測定時期と咬合面材質の違いによる変化がなく,天然歯にみられた接触面積と時間との関係は認められなかった.以上のことから,咬合面材質の違いによる顎機能への影響に明らかな差はみられなかった.
多元的連続反応を活用する薬理活性物質の効率合成

薬理活性化合物の多くは多様な官能基が存在する多環状構造を持つ。我々はこれらの効率的な構築法を開発する目的で、単一の反応で複数の結合が一挙に生成する多連続反応について検討を行っている。その反応条件としてはイオン反応、ラジカル反応、遷移金属触媒反応、ペリ環状反応などのあらゆる有機化学反応を駆使することによって、汎用性と効率性の追及を行った。・分子内および分子間ダブルミカエル反応とミカエル・アルドール反応について不斉合成を不斉補助基あるいは不斉試薬を用いて検討し、高いジアステレオ選択性あるいはエナンチオ選択性の発現に成功した。・ラジカル環化反応と分子内ディールス・アルダー反応を利用してカウレン型ジテルペンのラセミ体を合成したところ、これが強い中枢神経保護作用を持つことを明らかとなった。そこで加水分解酵素を用いる不斉反応を利用して光学活性なカウレン型ジテルペンの合成を行った。この結果、光学活性体はラセミ体の約2倍の活性を示すことが証明されると共にNMDAレセプターへの間接的な阻害であることが指示された。このことによってカウレン型化合物はアルツハイマー、パーキンソン氏病あるいは脳梗塞などの虚血時の神経保護作用物質として期待でき、これら疾患の治療薬のリード化合物となることが明らかとなった。・分子間アザ・ダブルミカエル反応によってセロトニン再取込み阻害薬として現在市販されているパロキセチンの簡易合成を行った。さらにパラジウム触媒存在下にアミドのミカエル反応を行い、成績体を環化することによってパロキセチンの実用的な合成法を開発した。・最近我々が開発した炭酸プロパルギル化合物をフェノールの存在下に、パラジウム錯体で処理して、環状炭酸エステルへ一挙に変換する方法は、原子経済性にすぐれ地球の温暖化に関わる炭酸ガスの再固定の面からも非常に興味深い。そこで不斉リガンドの存在下での反応について検討を行った。その結果キラルなBINAPを触媒量用いることによって、90%以上の不斉収率が可能であることが明らかにされた。単一の反応で、連続的に原子間の結合を複数形成して多環状化合物を合成することを検討した。反応条件はペリ環状反応、極性反応、ラジカル反応、遷移金属触媒反応と有機化学反応を駆動するあらゆる反応形式を駆使してできる限り効率的な方法を確立し、これらを用いて生理活性な化合物の合成を行うことを目的とする。(4+2)型環化付加反応において1-アザジエンは反応性が低く、適当なジエンとして機能しないことが知られている。しかしながら1-アザジエンの分子内環化付加反応はアルカロイドなどの生理活性物質の合成法として極めて魅力的なアプローチである。検討結果、不飽和アミドをシリル化する反応条件下に多重結合との分子内ディールス・アルダー反応を進行させて多環状化合物を一挙に合成することに成功し、本反応を利用して薬理活性なマピシンおよびルオトニンAの全合成を行った。不飽和アミドと共役不飽和エステル基を併せもつ化合物について連続的に1,4-共役付加反応を行い、橋頭位に窒素原子を持つ多環状化合物の合成法を我々は報告している。本反応をさらに分子間反応に拡張することに成功し、これを用いて抗うつ薬として現在市販されているパロキセチンの簡易合成を行った。分子内での連続する1,4に引き続く1,2-付加反応をさらに分子間反応に展開し、触媒量のルイス酸によって収率良く進行することを証明できた。さらに本手法を発展させて、(4+2)

および(2+2)型の環化を連続的に行って、4員環に縮環した多環状化合物の新規合成法を開発した。この、反応を利用して最近南米のサンゴから単離され細胞毒性を示すパエセレリンAの合成を検討した結果、提出構造の最初の全合成に成功し、このことによって提出構造の誤りを明らかにした。ラジカル反応によってビシクロ[3.2.1]オクタン体を収率良く合成し、これから分子内ディールス・アルダー反応を用いて誘導したカウレン酸メチルエステルが強い神経細胞保護作用を持つことを明らかにした。さらに、炭酸プロパルギルエステルをパラジウム触媒で処理することによって、スピロ融合した環状炭酸エステルを好収率で合成する反応を開発し、さらに不斉リガンドを用いることによって、高い不斉収率を持って反応が進行することを示した。・プロパルジルカーボネートをフェノールの存在下にパラジウム触媒で処理することによって、放出された炭酸ガスを利用して環状炭酸エステルを合成する反応を開発した。・分子内および分子間ダブルミカエル反応とミカエル・アルドール反応について不斉合成を不斉補助基あるいは不斉試薬を用いて検討し、高いジアステレオ選択性あるいはエナンチオ選択性の発現に成功した。・ラジカル環化反応と分子内ディールス・アルダー反応を利用してカウレン型ジテルペンのラセミ体を合成したところ、これが強い中枢神経保護作用を持つことを明らかとなった。そこで加水分解酵素を用いる不斉反応を利用して光学活性なカウレン型ジテルペンの合成を行った。この結果、光学活性体はラセミ体の約2倍の活性を示すことが証明されると共にNMDAレセプターへの間接的な阻害であることが指示された。このことによってカウレン型化合物はアルツハイマー、パーキンソン氏病あるいは脳梗塞などの虚血時の神経保護作用物質として期待でき、これら疾患の治療薬のリード化合物となることが明らかとなった。・分子間アザ・ダブルミカエル反応によってセロトニン再取込み阻害薬として現在市販されているパロキセチンの簡易合成を行った。さらにパラジウム触媒存在下にアミドのミカエル反応を行い、成績体を環化することによってパロキセチンの実用的な合成法を開発した。・パラジウム触媒を用いてシクロブタノール誘導体を環拡大させて多様な置換基を持つシクロペンタン誘導体への変換反応を開発し、さらにフラン誘導体の合成反応を開拓した。・分子内アザ・ダブルミカエル反応を利用してムスカリンM2レセプターを特異的に阻害するタカモニンの短行程合成を達成した。・分子内および分子間ダブルミカエル反応とミカエル・アルドール反応について不斉合成を不斉補助基あるいは不斉試薬を用いて検討し、高い選択性の発現に成功した。