hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
青年期における生体リズムの改善と精神的健康に関する研究

青年期の生体リズムの乱れと精神的な健康度との関連を明らかにするために,複数大学の学生対象に大規模調査を実施し,並行して食事指導の介入研究を実施した。その結果,全体で約6割の者が睡眠に関する問題を抱えていることが明らかとなり,問題を抱える者ほど精神的な健康度も低かった。また,食事指導の前後で測定項目や食生活での主要栄養素は有意に変化しなかったが,副菜の摂取増加によるカルシウム,カロテン及びビタミンCや緑黄色野菜の摂取比率がやや増加した。これらは,本研究の一定の成果と考えられ,食事指導メニューからヘルスリテラシーの試作を行った。本研究は,近年増加傾向にある青年期の睡眠・覚醒を主とした生体リズムの乱れと精神的な健康度との関連を明らかにすることを目的としている。そのためのアプローチとして,疫学調査(研究1)と介入実験(研究2)を行っている。研究1の疫学研究では,青年期の生活習慣と精神的健康に関する調査を実施した。これまで大学生を対象とした研究は,単一大学での実施や看護学生など特定分野の学生を対象とした調査がほとんどであり,大学生全体の実態を必ずしも反映していないことが考えられた。そこで,本研究では北海道及び東北の複数大学の学生を対象に,調査用紙回収の目標数を1,500部として実施した。調査項目は,性,年齢,学年,自己申告制の身長及び体重といった基本属性,運動習慣,喫煙・飲酒習慣,ストレスの自覚,睡眠習慣,食習慣および精神的な健康に関する指標となっている。その結果,女子に比較して男子では喫煙や飲酒の習慣の有る者の割合が高く,女子では男子に比較して身体的症状やストレスの訴えの割合が高いといった生活習慣の性差が認められた。しかし,睡眠の質を評価する指標では性差は認められず,日本語版ピッツバーグ睡眠質問票では,全体の約6割が睡眠障害を示す高得点となっていた。これらより,大学生の実態として,生活習慣の性差は認められるが,睡眠に関しては,男女差なく問題を抱えている者が多いことが示唆された。研究2の介入実験では,小グループによる調理実習を取り入れた食事指導と各種指標の測定を行った。測定指標は,血圧や心拍数の他,唾液アミラーゼの測定,精神的健康度及び食事内容の調査となっている。食事指導の期間は4週間で,その後,終了後1ヶ月及び3ヶ月でのフォローアップ調査を実施し,平成23年度内に14人分までを終了した。食事調査の結果より,大学生の食生活として,特に菓子類の摂取量が多い実態が明らかとなった。青年期の抑うつの実態と睡眠や食事を主とした生活リズムの乱れとの関連を明らかにすることを目的として,複数大学の学生を対象に抑うつと生活習慣に関する調査を実施した。2011年2012年の11月12月に,北海道及東北の大学生を対象として,実施した生活習慣と精神的健康に関する質問紙調査の解析を行った。対象者の内訳は,男子676名,女子754名で,平均年齢は20.2±2.5(SD)歳であった。対象者全体としては,寝不足感を有する者が7割を超える結果であった。寝不足感を有する者の割合に男女差はなく,睡眠に関する評価項目ではいずれも男女差は認められなかった。食習慣についても,有意な男女差は認められなかった。しかし,食習慣調査項目の内訳では男女差が認められ,運動習慣を除き,男子に比較して,女子で良好な状態であった。精神的健康度では,女子に比較して男子の得点が有意に低く,男子のほうが良好な状態であった。本研究の結果から,男子に比べて女子では精神的健康度が低い状態にあり,睡眠時間も短いという男女の特徴が浮かび上がった。その一方で,男女ともに寝不足感を有する者の割合が高く,一定割合の者は性差なく睡眠に関する問題を抱えていることが明らかとなった。調査と並行して,食生活改善を目的に,食事メニュー提供による食事指導を実施した。主要栄養素である,たんぱく質,脂質,炭水化物については,開始前と終了後で有意な変化はなかった。しかし,栄養のバランスでは,副菜,牛乳,果物の摂取が増加し,菓子類が減少する傾向が認められた。また,栄養素では,カルシウム,カロテン及びビタミンCの摂取が増加し,緑黄色野菜の比率も増加していた。これらの変化は,食事指導による介入研究の結果,副菜の摂取が増加したためと考えられ,本研究の一定の成果と考えられた。食事指導に用いたメニューについては冊子を作成し,今後配布予定である。本研究は,近年増加傾向にある青年期の睡眠・覚醒を主とした生体リズムの乱れと精神的な健康度との関連を明らかにするために,青年期の生活習慣と精神的健康度に関する疫学調査を実施することを研究1としている。また,調査の結果明らかとなった実態を考慮し,生体リズムの改善のために食事指導を介入研究として行い,精神的健康度への影響を検討することを研究2としている。

その上で,食事指導を実施した後の各種指標を検討し,青年期のヘルスリテラシー確立のためのプログラムの試作を目指している。研究1として,平成23年度には,大学生を対象としての予備調査の解析と本調査を行った。予備調査の項目は,主観的健康感と食生活,運動,飲酒,喫煙,睡眠の各生活習慣及び精神的健康度である。その結果,主観的健康感の有るものに比較して,ない者では精神的な健康度が低く,うつ傾向があり,運動習慣を持たない者が多く,高い欠食率,少ない睡眠時間,遅い就寝時刻となっており,精神的な問題とともに,食事と睡眠の不規則性を中心に生活習慣において問題があることが明らかとなった。これらより,大学生の健康を考える上で,生活習慣における食事と睡眠の不規則性の改善が必要と考えられた。それら結果より,予備調査の項目に精神的な健康を評価する指標を加えて,本調査を実施した。調査用紙の回収数として,1,500部を目標とした。研究2として,介入研究の試行を実施した。食事指導の内容,介入期間,測定項目等の検討を行った。食事内容の詳しい調査より,大学生における食事の不規則性に加え,菓子類の摂取が多いことが明らかとなった。この結果から,欠食による空腹を補完するために菓子類の摂取を行っていることが考えられた。よって,介入研究での食事指導の内容としては,食事の規則性をいかに向上させるかという点に着目して,栄養指導及び調理指導を行う必要があると考えられた。本研究は,研究1の調査と研究2の介入研究とに別れている。研究1として,平成23年度に調査用紙の回収目標数を1,500部として調査を実施し,目標部数の回収に至った。しかし,回収した調査用紙の中には,記載内容の不備により解析データから削除せざるを得ない用紙もあったため,平成24年度に,追加の調査を実施し,解析データの追加を行った。その結果,解析数が1,500部を超える見通しとなり,予定以上に進んでいる。研究2の介入研究については,食事指導を含む4週間の介入期間後,3ヶ月までフォローアップを実施している。そのため,被験者1名の終了までには,5ヶ月を必要とする。生体リズムの変化を考慮し,特に暑熱期間を避けて介入を実施しているため,中断期間が生じる。現在,14人分の終了後3ヶ月までのフォローアップが終了し,その後も順次実施中である。よって,全体としては,概ね順調であるといえる。本研究は,研究1の調査と研究2の介入研究とに分かれている。研究1として,平成23年度には,北海道及び東北にて大学生を対象に調査を行うことを予定していた。しかし,3月に発生した大震災の影響により,各大学における体制が整わなかったこと,調査対象となる大学生の精神的な動揺等による調査への影響が考えられ,調査時期を見直さざるを得なかった。また,4月時点では予算使用についても制限があったことから,全体予算を70%上限で見直した。そのため,調査開始日が半年遅れとなった。しかし,全体予算の見直しに合わせて調査方法を集合法に変更したことで,回収率を向上させることができ,研究計画で予定していた回収数1,500部を上回ることができた。また,予備調査分の解析は順調に進んでいる。
インスリンシグナルによる心機能調節機構の解明

インスリンは糖代謝のみならず転写調節・翻訳調節など多彩な細胞機能調節作用を有する。成体で心筋特異的にインスリン受容体をノックアウトすると心機能の低下がみられることがこれまでの予備実験により明らかになった。そこで本研究ではインスリンによる心機能制御のメカニズムを解明することを試みた。心筋特異的インスリン受容体ノックアウトマウスではインスリンシグナルの下流のうちAkt-mTOR経路が選択的に抑制されていた。また、mTORを選択的に活性化することにより心機能低下の改善がみられた。以上の結果は、心臓インスリンシグナルがAkt-mTOR経路を介して心機能を調節していることを示唆するものと考えられた。本研究では誘導型心筋特異的インスリン受容体欠損(iCIRKO)マウスを用いて、以下の4点を検討することにより、インスリンシグナルによる心機能制御のメカニズムを解明し、新たな心不全治療法を確立することを目指す。(1)iCIRKOマウスの表現型をさらに詳細に解析する(2)iCIRKOマウスの心筋内シグナル伝達の変化を検討する(3)iCIRKOマウスの心筋内エネルギー産生系について解析をおこなう(4)iCIRKOマウスの心機能低下におけるmTORの関与を明らかにする平成23年度は上記4つのうち、(1)(2)について主に検討した。(1)iCIRKOマウスの表現型をさらに詳細に解析するiCIRKOマウスでは心重量が減少次第に、心エコーでは収縮期左室内径の拡大と収縮能の低下が認められた。また、組織学的解析により、心筋細胞の萎縮と間質の線維化が見られることも明らかになった。(2)iCIRKOマウスの心筋内シグナル伝達の変化を検討するiCIRKOマウス心臓では、インスリンシグナルの下流の中でもAkt-mTOR経路が選択的に抑制されていることが明らかになった。その原因としてAMPKの活性化により二次的にmTORの活性化が抑制されることが考えられた。我々は以前心筋細胞特異的インスリン受容体ノックアウトマウスを用いた解析により、胎児期から成長期における心筋インスリンシグナルは成長に伴う生理的心肥大に必要であることを明らかにした。つぎに成体の心臓におけるインスリンシグナルの機能を明らかにするために、tamoxifen誘導型心筋特異的インスリン受容体欠損(inducible cardiac-specificinsulin receptor knockout (iCIRKO))マウスを作成し、生後12週から2週間tamoxifenを投与することにより成長後に心筋インスリンシグナルが欠損するようなモデルマウスを確立した。iCIRKOマウスではtamoxifen投与開始後3週(15週齢)の時点で心エコー上左室収縮能の低下がみとめられ、成体の心臓におけるインスリンシグナルが心機能の維持に必須であることが明らかになった。そこで本研究ではiCIRKOマウスを用いて、以下の4点を検討することにより、インスリンシグナルによる心機能制御のメカニズムを解明し、新たな心不全治療法を確立することを目指す。(1) iCIRKOマウスの表現型をさらに詳細に解析する:(2) iCIRKOマウスの心筋内シグナル伝達の変化を検討する:(3) iCIRKOマウスの心筋内エネルギー産生系について解析をおこなう:(4) iCIRKOマウスの心機能低下におけるmTORの関与を明らかにする平成24年度までに(1)(3)の検討を終了し、平成25年度は主に(4)について検討した。(4) iCIRKOマウスの心機能低下におけるmTORの関与を明らかにする:これまでの研究でiCIRKOマウスにおいてAkt-mTOR経路が選択的に抑制されることが明らかになっている。そこでmTORを活性化するために分岐鎖アミノ酸を投与したところ、心重量の低下および左室収縮能の低下が改善した。以上の結果は、Akt-mTOR経路がインスリンの下流で心重量及び心機能を調節していることを示唆する結果と考えられた。

(1) iCIRKOマウスの表現型をさらに詳細に解析する:(2) iCIRKOマウスの心筋内シグナル伝達の変化を検討する:(3) iCIRKOマウスの心筋内エネルギー産生系について解析をおこなう:(4) iCIRKOマウスの心機能低下におけるmTORの関与を明らかにする平成23年度に上記(1)(2)についての検討を終了し、平成24年度は主に(3)について検討した。(3) iCIRKOマウスの心筋内エネルギー産生系について解析をおこなう:iCIRKOマウスの心臓においてはミトコンドリアの電子伝達系や脂肪酸β酸化経路の遺伝子発現が低下しており、iCIRKOマウスの心機能障害の原因がATP産生能低下である可能性を示唆する結果と考えられた。本年度の計画では当初の研究計画の4項目のうち最初の2項目について重点的に検討する予定であったが、その目的は概ね達成できたと考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の計画では当初の研究計画の4項目のうち3番目の項目について重点的に検討する予定であったが、その目的は概ね達成できたと考えられる。平成24年度以降には当初の研究計画の4項目のうち後半の2項目について重点的に検討する予定である。現時点では当初の研究計画を変更せずに進めていけるものと考えている。平成25年度は当初の研究計画の4項目のうち4番目の項目について重点的に検討する予定である。
仮想現実環境下の機能イメージングによる精神・発達障害の微小回路病態の解明

本年度はShank2ノックアウトマウスを用いて、前年度に確立したバーチャルリアリティ環境下の仮想空間学習課題における行動実験とカルシウムイメージングを行うことを目的とした。Shank2は興奮性シナプスのシナプス後肥厚部に存在するタンパク質複合体に含まれる足場タンパク質の一つであり、ヒトの自閉症家系におけるその変異の存在が報告されている。またShank2ノックアウトマウスが行動レベルにおいてはヒト自閉症に似た社会性の低下を示し、シナプスレベルではNMDA受容体機能の低下を示すことなどが既に報告されている。本年度の研究でShank2ノックアウトマウスの仮想空間学習課題の成績を評価したところ、仮想空間での場所認識を必要としない非遅延課題では野生型と有意な行動の差がなかったが、視覚的手がかりを用いて標的地点に遅延時間の間滞在することで報酬が得られる遅延課題においては、野生型に比べ標的地点における滞在時間が有意に低下した。また、仮想直線路上の標的地点を移動させて行う再学習訓練においても、Shank2ノックアウトマウスは野生型に比べ、新しい標的地点における滞在時間が有意に低下していた。このことは、Shank2ノックアウトマウスにおいて空間学習と再学習が障害されていることを示しており、自閉症に見られる学習障害や、特定の行動に固執する傾向との類似を示唆するものであった。その後、この行動課題を遂行しているShank2ノックアウトマウスの海馬神経回路活動のカルシウムイメージングを行った。今後は取得したイメージングデータの定量的な解析を行う予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、精神発達障害モデルマウスでのイメージング研究に用いることのできる、バーチャルリアリティ下での新たな仮想空間学習課題の開発を行うことを目的とした。この課題において、頭部固定されたマウスは仮想直線路の途中に設定された標的地点で報酬を得る試行を繰り返し行う。訓練の最初の非遅延課題では、マウスは標的地点を通過しただけで少量の水の報酬が得られるが、続く遅延課題では、マウスは周囲に配置された視覚的手がかりから標的地点の場所を認識し、そこに一定の遅延時間(約1.52秒間)留まることにより報酬を得ることができる。本年度の実験により、マウスは主に標的地点周囲の局所的な場所手がかりを使って、標的地点を認識し記憶していること、またAMPA/カイニン酸型グルタミン酸受容体アンタゴニストCNQXの両側海馬CA1野への微量注入によって、遅延課題の成績が劇的かつ可逆的低下したことから、遅延課題の遂行には海馬CA1野の興奮性シナプス活動が必要とすることを明らかにした。さらに仮想直線路の上の標的地点をスタート地点からより遠くまたは近くに移動させたときも、マウスは新しい標的地点を2、3セッションの内に速やかに学習できることを明らかにした。海馬依存的な仮想空間学習の要素を含むこの行動実験課題は、精神発達障害の機能回路病態を明らかにするためのin vivoイメージング研究に極めて有用な課題であると考えられた。自閉症モデルマウスの一つであるShank2ノックアウトマウスを用いた今後のイメージング研究の基礎となる行動課題を確立することができた。まずはShank2ノックアウトマウスを用いた行動実験を行い、野生型マウスと比べて非遅延課題および遅延課題の成績に差があるかどうか調べる。
緑色岩から太古代のマントル組成をよむ

昨年夏にアフリカにおいて,約6週間にわたり地質調査および岩石試料採取を行い,さらに得られた試料について薄片観察および化学組成分析を行った.調査は約35億年前の,地球史上をもっとも高温のマグマであったと考えられているアルミニウム枯渇型のコマチアイトの分布するバーバートン緑色岩帯と,世界でもっとも新鮮な太古代コマチアイトが分布するベリングウェ緑色岩帯を中心に行った.本研究では,両地域で採取したそれぞれ700個,500個のうち約半分の岩石について薄片を製作し,顕微鏡観察を行った.バーバートン緑色岩帯は角閃岩相にまで達する変成作用を受けていることが知られており,本研究の目的である火成作用の研究に達した,変成度の低く,また変質をあまり受けていない岩石の選別をまず行った.それらの試料について蛍光X線分析装置によって全岩化学組成分析を行った結果,当地域の緑色岩は玄武岩からコマチアイトまで広い化学組成幅をもっていること,すなわちマグマの温度に大きなバリエーションがあること,またそれらの分布はトリモーダルになっており代表的な3つのマグマがあることなどが明らかになった.また顕微鏡観察の過程で,コマチアイトに特徴的なカンラン石や単斜輝石の斑晶を多数見つけることができた.今後よりこれら残存火成鉱物の研究を行うことにより,変成作用の影響をより取り除いた研究成果が期待される.ベリングウェ緑色岩帯のコマチアイトには新鮮なメルト包有物があることが知られていたが,今回それらを多数確認することができた.それらを電子線マイクロプローブで分析したところ,マグネシウムに富む高温のマグマがスピネル斑晶に捕獲され急冷後,ガラス化したものであることがわかった.これまで報告されていた包有物は捕獲当時の化学組成を保持していなかったため,その分析値の解釈には議論がある.今回発見したものは高温状態からほとんど変化を受けずに急冷されたものと考えられるため,今後のさらなる化学分析によって重要な知見が得られるこいとは間違いないだろう.昨年夏にアフリカにおいて,約6週間にわたり地質調査および岩石試料採取を行い,さらに得られた試料について薄片観察および化学組成分析を行った.調査は約35億年前の,地球史上をもっとも高温のマグマであったと考えられているアルミニウム枯渇型のコマチアイトの分布するバーバートン緑色岩帯と,世界でもっとも新鮮な太古代コマチアイトが分布するベリングウェ緑色岩帯を中心に行った.本研究では,両地域で採取したそれぞれ700個,500個のうち約半分の岩石について薄片を製作し,顕微鏡観察を行った.バーバートン緑色岩帯は角閃岩相にまで達する変成作用を受けていることが知られており,本研究の目的である火成作用の研究に達した,変成度の低く,また変質をあまり受けていない岩石の選別をまず行った.それらの試料について蛍光X線分析装置によって全岩化学組成分析を行った結果,当地域の緑色岩は玄武岩からコマチアイトまで広い化学組成幅をもっていること,すなわちマグマの温度に大きなバリエーションがあること,またそれらの分布はトリモーダルになっており代表的な3つのマグマがあることなどが明らかになった.また顕微鏡観察の過程で,コマチアイトに特徴的なカンラン石や単斜輝石の斑晶を多数見つけることができた.今後よりこれら残存火成鉱物の研究を行うことにより,変成作用の影響をより取り除いた研究成果が期待される.ベリングウェ緑色岩帯のコマチアイトには新鮮なメルト包有物があることが知られていたが,今回それらを多数確認することができた.それらを電子線マイクロプローブで分析したところ,マグネシウムに富む高温のマグマがスピネル斑晶に捕獲され急冷後,ガラス化したものであることがわかった.これまで報告されていた包有物は捕獲当時の化学組成を保持していなかったため,その分析値の解釈には議論がある.今回発見したものは高温状態からほとんど変化を受けずに急冷されたものと考えられるため,今後のさらなる化学分析によって重要な知見が得られるこいとは間違いないだろう.
バグ予測に基づくテストシミュレーション基盤の構築

ソフトウェアバグ予測に基づくテストの有効性の評価を可能とするために,テスト戦略を資源配分問題として定式化するとともに,この問題を分離凸資源配分問題として解くことが可能であることを示した.また,バグ予測には誤差が含まれることが避けられないことから,バグ予測を行わないテスト戦略との組み合わせ方法の提案・評価を行った.さらに,バグ予測が有効となるコンテキストを明らかにするために,与えられたデータセットに対し,テスト工数削減量の最大値を推定する方法を提案した.以上の成果により,テスト工数削減の効果を見積もることが可能となり,バグ予測技術の採用が促進されると期待される.バグ予測に基づく最適なテストケース数の配分を決定するための問題の定式化を行い,その解法を明らかにした.本問題の入力は,総テストケース数,各モジュールの特徴量(規模,条件分岐数,サイクロマティック数など),バグ予測結果(各モジュールの潜在バグ数の予測値)であり,各モジュールの期待バグ発見数の和を最大化することが目的関数となる.本定式化にあたって,テストケース数と発見バグ数との関係を表すモデル式H_i(t_i)が必要となる.本研究では,指数型SRGM(Software Reliability Growth Model)にモジュール規模(またはサイクロマティック数)をパラメータに加えたモデル式を採用した.このモデル式は単調増加かつ凹関数(上に凸)であるため,本問題は,分離凸資源配分問題として解くことが可能である.小規模なデータセットを用いて,greedy法により最適解が得られることを確認した.バグ予測にはある程度の誤差が含まれることが避けられないことから,バグ予測を行わない場合のテストケース配分方法(戦略1と呼ぶ)について検討し,前年度に開発したバグ予測に基づくテストケース配分方法(戦略2と呼ぶ)との組み合わせ戦略(戦略3と呼ぶ)を提案するとともに,その効果について評価を行った.戦略1では,全てのモジュールのバグ密度の期待値は等しいと仮定する.この仮定のもとでの最適なテストケース配分は,全モジュールのテストケース密度を等しくすることである.戦略3では,総テストケースのうちある割合(mとする)については戦略1を採用し,残りの(1ーm)のテストケースについては戦略2を採用する.最適なmの値は実験により与えるものとする.テストケース割り当てのシミュレーションを行うツールおよび環境を構築し,3つのソフトウェアを対象として,戦略1,2,3の効果を比較した.その結果,いずれのソフトウェア,および,いずれのmを与えた場合においても,戦略間のバグ発見率の大小は,戦略2>戦略3>戦略1となった.従って,現時点では,戦略3よりも戦略2を採用すべきことが分かった.平成27年度以降の研究実施計画として,平成26年度に開発したシミュレーションモデルと資源配分方法の解法を多数のプロジェクトデータに適用し,(1)バグ予測誤差を含むことを前提としたテスト戦略の組み合わせ方法の確立,および,(2)バグ予測が有効となるコンテキストの解明を予定していた.(1)については,テスト戦略の組み合わせ方法として戦略3を開発した.ただし,現時点では,戦略3よりも戦略2の性能がよいという結果が得られている.また,(2)についても,3つのソフトウェアを対象としたシミュレーションにおいては,バグ予測を行う戦略2は常に有効であるという結果が得られている.このことから,多くのソフトウェアにおいて戦略2が有効であることが示唆される.以上のことから,(1)(2)のいずれについても進展しており,今後,より多くのソフトウェアを対象としたシミュレーションにより,引き続き(1)(2)を進めていくこととなる.バグ予測に基づく最適なテストケース数の配分を決定するための問題の定式化を行い,その解法を明らかにした.本問題の入力は,総テストケース数,各モジュールの特徴量(規模,条件分岐数,サイクロマティック数など),バグ予測結果(各モジュールの潜在バグ数の予測値)であり,各モジュールの期待バグ発見数の和を最大化することが目的関数となる.定式化にあたっては,テストケース数と発見バグ数との関係を指数型SRGM(Software Reliability Growth Model)にモジュール規模や複雑さをパラメータとして加えたモデル式を採用した.本問題を分離凸資源配分問題として解くことが可能であることを示し,greedy法により最適解が得られることを確認した.また,バグ予測には誤差が含まれることが避けられないことから,バグ予測を行わない場合のテストケース配分法について検討し,バグ予測を行う場合の方法との組み合わせ戦略を提案するとともに,その効果について評価を行った.さらに,バグ予測が有効となるコンテキストを明らかにするために,与えられたデータセットに対し,テスト工数削減量の最大値を推定する方法を提案し,その適用実験を行った.また,多数のデータセットを対象として,バグ偏在の度合いと期待されるバグ予測精度との関係についての分析を行った.これにより,過去の実績値に基づいてテスト工数削減量の期待値を推定することが可能となった.以上の成果により,テスト工数削減の効果を見積もることが可能となり,バグ予測技術の採用が促進されると期待される.ソフトウェアバグ予測に基づくテストの有効性の評価を可能とするために,テスト戦略を資源配分問題として定式化するとともに,この問題を分離凸資源配分問題として解くことが可能であることを示した.また,バグ予測には誤差が含まれることが避けられないことから,バグ予測を行わないテスト戦略との組み合わせ方法の提案・評価を行った.さらに,バグ予測が有効となるコンテキストを明らかにするために,与えられたデータセットに対し,テスト工数削減量の最大値を推定する方法を提案した.以上の成果により,テスト工数削減の効果を見積もることが可能となり,バグ予測技術の採用が促進されると期待される.

平成26年度の研究実施計画では,(1)コードカバレッジを考慮したテストシミュレーションモデルの構築,および,(2)資源配分問題としての定式化とその求解アルゴリズムの開発を予定していた.(1)については,コードカバレッジを考慮したモデルとして,サイクロマティック数をパラメータに持つモデル化を行った.また,(2)についても,資源配分問題としての定式化を行うことができ,本問題は,分離凸資源配分問題として解くことが可能であること,および,実際にgreedy法により最適解が得られることを確認した.以上のことから,研究実施計画に従っておおむね順調に進展していると考える.平成28年度は,引き続き(1)バグ予測誤差を含むことを前提としたテスト戦略の組み合わせ方法の確立,および,(2)バグ予測が有効となるコンテキストの解明について,より多くのソフトウェアを対象として研究を進めていく.(1)については,バグ予測を行わない新たな戦略について検討し,バグ予測を行う戦略との組み合わせ戦略を開発していく予定である.また,(2)については,より多くのソフトウェアを対象としたシミュレーションを継続していくとともに,現実のソフトウェアの実績データに対し,アンダーサンプリングを行うことでコンテキストを変化させ,バグ予測戦略を評価していく予定である.ソフトウェア工学平成27年度以降は,平成26年度に開発したシミュレーションモデルと資源配分問題の解法を多数のプロジェクトデータに適用し,(1)バグ予測誤差を含むことを前提としたテスト戦略の組み合わせ方法の確立,および,(2)バグ予測が有効となるコンテキストの解明を予定している.
知識指示型の言語情報処理システムとその開発ツールに関する研究

我々は昭和54年発足の特定研究の分担者として、日本語の機械処理について研究を行った。一方、プログラミング言語の処理系を自動生成させるシステムについて理論と実際から研究を進め、既に構文・意味の指示に基づく翻訳系(属性付構文指示翻訳系)の生成系MYLANGを研究開発した。昨年度から、これらを統合的に発展させ、言語一般の解析、理解、合成および翻訳などの処理を、構文、意味さらには知識の指示に基づいて行なうシステムとその開発支援システムについて、以下のように研究と開発を進めた。1.MYLANGの構成概念、すなわちその被生成言語処理系やMYLANG自体に対して、古典的オートマトン理論が与える言語機械をその実用モデルとするが、その際これを容易に取り扱える代数(半線形代数)を導入し、そのモデルを代数的計算として合成する機械を与えるという方法を研究し、その結果を発表した。2.言語処理系の中間語表現として、従来の三つ組や四つ組の代りに、オートマトンを用いる方法とその生成法を与えた。3.MYLANGの被生成言語処理系において、処理可能な言語のクラスを拡大するために、昨年度は処理系において制限付のバックトラッキングが行えるようにしたが、今年度はマルチタスキングによる並列処理の機能の導入を行った。4.知識に指示された処理を行う言語処理系をMYLANGで生成させる1つの試みとして、エキスパート・システムと人間との間で、円滑な会話を行なわせるような言語処理系をMYLANGで生成させる簡単な実験を行った。5.日本語によるソフトウェア開発システムの一環として、日本語を用いたプログラミング言語の処理系のプロトタイピングをMYLANGによって行った。
青少年のこころの健康づくりに関する教育保健学的実証研究

本年度は,まず,ストレス対処の実践ビデオを使用して,小学生237名を対象に適切なストレス対処行動獲得に向けての実践教育を行った。実際には週1回,朝の体操の時間にビデオを見ながら計4回実践した。その結果,実践後の不安得点が低くなり,リラクセーションについての到達度,爽快度,理解度の程度も高くなり,小学生に対する実践教育に効果があることが示された。次いで,高校生1028名を対象にして、,セルフエスティームと日常ストレス・対処行動・自覚症状との関連を追究した。その結果,日常ストレスの中では「自分の将来のことで悩んだ」が73.2%と多く,影響の最も大きかったストレスは「自分の大切なものを失ってしまった」の88.0%であり,ストレス対処行動では,「信頼できる人に相談する」が84.0%と多かった。セルフエスティームの高い者は積極的対処行動が多く,セルフエスティームの低い者は消極的対処行動が多かった。また,セルフエスティームの高い者ほどストレス個数やストレス得点が低く,セルフエスティームの高い者ほど自覚症状が少なく,セルフエスティームの高い者はうまくストレスに対処していることが窺えた。以上の結果が示すように,高校生において日常ストレス・対処行動・自覚症状とセルフエスティームとの関連を確認することができた。今後,高校生の好ましいストレス対処行動獲得への支援にはセルフエスティームを高める視点からの教育指導の具体的方策の確立が急務であることが示唆された。本年度は,小学生375名と中学生668名を対象に日常ストレスと対処行動との関連を追究した。小学生の日常ストレスでは「友達とうまくいかなかった」が最も多く,性別の比較では男子では「試験や試合などで失敗した」,女子では「友達とうまくいかなかった」が多く,影響が大きかった出来事は「誰かにひどくいじめられた」であった。また,小学生の対処行動では「信頼できる人に相談する」が最も多く,以下「困難に立ち向かい努力して乗り越える」,「勉強や趣味に集中する」が続き,上位には積極的対処行動が多くみられた。男女ともストレス個数ならびにストレス得点が高<なるほど消極的対処行動が多かった。中学生の日常ストレスでは「自分の学校の成績のことで悩んだ」が最も多く,以下,「急にたくさんやらなければならないことができた」,「自分のイヤなことをしなければならなかった」が続き,影響が大きかった出来事は「自分の大切なものを失ってしまった」であった。中学生の対処行動では「信頼できる人に相談する」が最も多く,以下,「勉強や趣味に集中する」,「困難に立ち向かい努力して乗り越える」が続き,上位には積極的対処行動が続いた。男女ともストレス個数ならびにストレス得点が高くなるほど消極的対処行動が多かった。以上の結果が示すように,小中学生は日常生活において多様なストレスに曝されているが,結構うまく対処してことが窺えた。中には消極的対処行動に頼っている子どもがいることから,積極的対処行動に着眼した健康教育を行い,子どもたちのストレス低減を図ることが急務であることが示唆された。次いで,高校生1028名を対象にして,セルフエスティームと日常ストレス・対処行動・自覚症状との関連を追究した。

また,セルフエスティームの高い者ほどストレス個数やストレス得点が低く,セルフエスティームの高い者ほど自覚症状が少なく,セルフエスティームの高い者はうまくストレスに対処していることが窺えた。以上の結果が示すように,高校生において日常ストレス・対処行動・自覚症状とセルフエスティームとの関連を確認することができた。今後,高校生の好ましいストレス対処行動獲得への支援にはセルフエスティームを高める視点からの教育指導の具体的方策の確立が急務であることが示唆された。
大動脈解離に対する経血管的エントリ-閉鎖術-ステントグラフトを用いた実験的検討-

大動脈解離の急性期手術成績はいまだ満足するものではなく,より低侵襲な治療法を考える必要がある.そこで,急性期に何らかの方法でエントリ-を閉鎖してしまい偽腔を血栓化せしめることによって合併症を防止することを考え,ステントグラフトを考案した.本研究の目的は,経血管的に誘導したステントグラフトが偽腔を血栓化せしめるかどうか,また遠隔期において組織修復がおこなわれるかどうかをあきらかにすることである.【ステントグラフトの作成】ステントとして0.35mmステンレスワイヤーを用いGianturco stentを自作した.これを2連タンデムにしたものを多孔質セグメント化ポリウレタン膜(Cardiomat)を用い作製した極薄の人工血管内にstentを広げた状態で内挿した.これでステントグラフトが完成したことになる.これをおりたたむと12Frのシースの中に挿入することができた.【大動脈解離の作成とステントグラフトの留置】現在,動物実験においてこのステントグラフトの効果を判定しているところであり,結論をだすまでには至っていない.実験動物としてブタを用い,開胸下に下行大動脈に大動脈解離を作成する予定である.これが完成後に,ステントグラフトの効果を確認する予定である.大動脈解離の急性期手術成績はいまだ満足するものではなく,より低侵襲な治療法を考える必要がある.そこで,急性期に何らかの方法でエントリ-を閉鎖してしまい偽腔を血栓化せしめることによって合併症を防止することを考え,ステントグラフトを考案した.本研究の目的は,経血管的に誘導したステントグラフトが偽腔を血栓化せしめるかどうか,また遠隔期において組織修復がおこなわれるかどうかをあきらかにすることである.【ステントグラフトの作成】ステントとして0.35mmステンレスワイヤーを用いGianturco stentを自作した.これを2連タンデムにしたものを多孔質セグメント化ポリウレタン膜(Cardiomat)を用い作製した極薄の人工血管内にstentを広げた状態で内挿した.これでステントグラフトが完成したことになる.これをおりたたむと12Frのシースの中に挿入することができた.【大動脈解離の作成とステントグラフトの留置】現在,動物実験においてこのステントグラフトの効果を判定しているところであり,結論をだすまでには至っていない.実験動物としてブタを用い,開胸下に下行大動脈に大動脈解離を作成する予定である.これが完成後に,ステントグラフトの効果を確認する予定である.
高精度 圧力・温度・膜厚分布計測に基づく弾性流体潤滑油膜挙動の解明

転がり軸受や歯車などの外接的接触をする機械要素の潤滑状態である弾性流体潤滑(EHL)下における機械要素の性能向上に必要不可欠な油膜挙動を把握することを目的とし、球と円板からなるEHL接触下の膜厚分布計測・温度分布計測・圧力分布計測法の改良およびEHL油膜挙動の実験による解明を進めた。特に接触面に垂直な運動下での油膜閉込め現象による粘度圧力係数計測法、およびグリース増ちょう剤の摩擦挙動について、以下の進展があった。・初期隙間を有した状態から垂直運動により接触させた場合の閉じ込め油膜厚さと計算・計測が容易な接触物体の速度、接触球半径、油種の関係を調査し、昨年度までより広範囲な垂直速度で閉じ込め油膜厚さ計算式が適用できることを示した。また、接触面材種を変更することで、広範囲な等価弾性係数において適用可能な閉じ込め膜厚計算式を提案した。・グリースはマイクロメートル/秒オーダの極低垂直速閉じ込め条件下で、増ちょう剤の濃縮による厚膜を形成すること、その膜を介して滑りを行なった場合の摩擦係数、すなわち増ちょう剤のせん断抵抗は増ちょう剤種によって大きく異なることを明らかにし、転がり条件下でグリースが低速で厚膜を形成する現象やグリース潤滑された軸受の軸受抵抗に関連する可能性を示し、新たなグリース試験法の提案を行った。研究成果の発表として、国際学会での発表3件および国内学会での発表6件を行った。また、平成31年度に国際学会での発表3件を行うこと、学術雑誌への論文掲載1件が確定している。今年度は、特に接触面に垂直な運動下での油膜閉込め現象による粘度圧力係数計測法について、以下のような進展があった。1.ミクロンオーダの初期膜厚を有した状態から衝撃的に接触させた場合の閉じ込め油膜厚さと干渉像から得られた実際の表面接近速度、油種の関係を明らかにした。2.先の1で用いた表面速度よりも実機での運動条件に適用が容易な接触物体の速度をパラメータとし、数百ミクロンオーダの初期膜厚を有した状態から衝撃的に接触させた場合の閉じ込め油膜厚さと計算・計測が容易な接触物体の速度、接触球半径、油種の関係を明らかにし、油膜厚さ計算式を提案した。3.上記で求めた閉じ込め油膜厚さをコントロールし、接触面に微細人工溝を形成した場合の閉じ込め油膜流出挙動と油種の関係を明らかにした。さらに、1, 2から、大気圧下粘度、接触球半径、接近速度が分かれば、通常は計測が非常に困難な粘度圧力係数が計算できること、3より流出挙動を調査することで粘度圧力係数が求まる可能性があることを示した。得られた成果の発表として、平成28年度は、国際学会での発表2件および国内学会での発表2件を行った。また、平成29年度に国際学会での発表2件、国内学会での発表2件を行うことが確定している。さらにこれらの成果について、学術雑誌への論文投稿の準備を進めている。閉じ込め油膜の挙動に関する研究は、油膜厚さ計算式確立、高圧粘度計測法および粘度圧力係数計測法について、当初の計画で予想したよりも多様かつ有用な実験結果が得られ、大きな進展があった。これは今後の研究により一般的に多くの機械要素で使える計算式、多様な油種・化学物質に対して適用可能な粘度圧力係数計測法に展開できると考えている。膜厚分布計測・温度分布計測・圧力分布計測法については、使用する光源の波長幅の選択、使用する接触面膜の構成などの改良を進めており一部当初計画より遅れている部分があるものの、全体としては有意義な成果を得ており、おおむね順調に進展している。1.数百ミクロンの初期膜厚を有した状態から衝撃的に接触させた場合の閉じ込め油膜厚さと計算・計測が容易な接触物体の速度、接触球半径、油種の関係を調査し、閉じ込め油膜厚さ計算式を改良した。2.上記で求めた閉じ込め油膜厚さをコントロールし、接触面に微細人工溝を形成した場合の閉じ込め油膜流出挙動と油性状の関係を明らかにした。3.マイクロメートル/秒オーダの極低垂直速閉じ込め条件下で、グリースは増ちょう剤の濃縮により厚膜を形成すること、その膜を介して滑りを行なった場合の摩擦係数は増ちょう剤種によって大きく異なることを明らかにし、転がり条件下でグリースが低速で厚膜を形成する現象との関係や、実際の軸受に使用された場合の抵抗に関連する可能性を示した。得られた成果の発表として、平成29年度は、国際学会での発表3件および国内学会での発表4件を行った。このうち国際学会での発表について、Best Poster Awardを受賞した。

また、平成30年度に国際学会での発表2件、国内学会での発表1件を行うことが確定している。閉じ込め油膜の挙動に関する研究は、油膜厚さ計算式確立、高圧粘度計測法および粘度圧力係数計測法について、多様な条件でのな実験結果が得られた。これは、今後の研究により一般的に多くの機械要素で使える計算式、様々な潤滑油・化学物質に対して適用可能な粘度圧力係数計測法に展開できると考えている。膜厚分布計測・温度分布計測・圧力分布計測法については、改良を進めており一部当初計画より遅れている部分があるものの、全体としては有意義な成果を得ており、おおむね順調に進展している。転がり軸受や歯車などの外接的接触をする機械要素の潤滑状態である弾性流体潤滑(EHL)下における機械要素の性能向上に必要不可欠な油膜挙動を把握することを目的とし、球と円板からなるEHL接触下の膜厚分布計測・温度分布計測・圧力分布計測法の改良およびEHL油膜挙動の実験による解明を進めた。特に接触面に垂直な運動下での油膜閉込め現象による粘度圧力係数計測法、およびグリース増ちょう剤の摩擦挙動について、以下の進展があった。・初期隙間を有した状態から垂直運動により接触させた場合の閉じ込め油膜厚さと計算・計測が容易な接触物体の速度、接触球半径、油種の関係を調査し、昨年度までより広範囲な垂直速度で閉じ込め油膜厚さ計算式が適用できることを示した。また、接触面材種を変更することで、広範囲な等価弾性係数において適用可能な閉じ込め膜厚計算式を提案した。・グリースはマイクロメートル/秒オーダの極低垂直速閉じ込め条件下で、増ちょう剤の濃縮による厚膜を形成すること、その膜を介して滑りを行なった場合の摩擦係数、すなわち増ちょう剤のせん断抵抗は増ちょう剤種によって大きく異なることを明らかにし、転がり条件下でグリースが低速で厚膜を形成する現象やグリース潤滑された軸受の軸受抵抗に関連する可能性を示し、新たなグリース試験法の提案を行った。研究成果の発表として、国際学会での発表3件および国内学会での発表6件を行った。また、平成31年度に国際学会での発表3件を行うこと、学術雑誌への論文掲載1件が確定している。閉じ込め油膜挙動について一般化した式を確立するため、考えうるパラメータ、例えば接触物体の弾性係数、剛性、広範囲な油種について試験を行う。研究協力者による数値計算を用いた検証を行う。また粘度圧力係数計測法の確立に向けて、接触圧力や接触面の表面形状、広範囲な粘度圧力係数を持つ油種について試験し、最適試験条件の確立を目指す。膜厚分布計測・温度分布計測・圧力分布計測法に関しては、これまでの改良をさらに進めていく。特に干渉像の鮮明化、より厚い膜厚に対応できるよう光源の波長特性、撮影系などの改良を迅速に行い試験の高精度化を目指す。閉じ込め油膜挙動について一般化した式を確立するため、接触物体の弾性係数、剛性、広範囲な性状を持つ油種について試験を行う。また粘度圧力係数計測法の確立に向けて、接触圧力や接触面の表面形状、材料性状、広範囲な粘度や粘度圧力係数を持つ油種について調査を進め、試験法の確立を目指す。また、接触物体の変形を独立に計測することで、変形状態や圧力の調査を進める。
ANCAの反応するミエロペルオキシダーゼ上のエピトープの多様性と血管炎の予後

抗好中球細胞質抗体(ANCA)は、ある種の血管炎において診断的意義が非常に高いことが知られているが、この抗体が病気をどのように形成しているかについてはなお不明である。この点にアプローチするためにまずANCAの対応抗原の一つであるミエロペルオキシダーゼ(MPO)のどのエピトープにANCAが反応しているかを調べた。ANCAのMPOの三次構造を認識していることにより、エピトープの解析にイムノブロットを用いることができないため、モノクローナル抗体のと相互抑制試験により行った。その結果、ANCAにはMPOの活性を抑制するものといしないものが存在することが判明した。そして臨床経過との対比から、MPOの活性を抑制する抗体を持つ患者の予後は比較的良いことが示唆された。次に同一患者血清中で経時的にMPO抗原量、ANCAの抗体量、およびペルオキシダーゼ活性量を検討したところ、病気の活動を最もよく反映していたものはペルオキシダーゼ活性量であった。特に肺出血により死亡した患者2例では肺出血の発症時に急速にMPO活性量の上昇を認め、ANCAの抗体量はむしろ鏡像関係を示すように低下した。これらの事実はANCAの抗体量は病勢を反映しないことがあり、同時に活性量を測定することが重要であることを示している。血管炎により死亡した患者の病変部位である肺と腎臓をMPOに対するモノクローム抗体で染色したところ、病変部位に明らかなMPOの局在を認めた。以上のことは病変形成にMPOが深く関係しており、ANCAはMPOの活性を抑制することにより、時としてむしろ防御的に働く可能性を考えさせるものである。一般的な考え方、すなわち、ANCAは好中球からMPOを遊離させることにより血管炎を悪化させると言う考えとは、幾分異なるものであり、今後も更に検討する必要があると思われる。
明確な結合方向を持つユニットを利用した共有結合性かご状分子の創製

「明確な結合方向を持つユニット」と「結合の可逆性をもつ動的共有結合」を利用することで、ナノメートルスケール共有結合性かご状分子の自己集合的創製を目的とした。ボロン酸は、可逆的に3分子で脱水縮合しボロキシンを生成することが知られている。そこで「明確な結合方向をもつユニット」を有するジボロン酸からのボロキシン形成反応によるかご状分子の創製を試みた。「明確な結合方向をもつユニット」としては、カテコール、レゾルシノール、カルバゾールなどに着目し、計40以上のジボロン酸を構築した。各ボロン酸の自己集合挙動を精査したところ、ボロキシンケージ3量体、6量体、12量体を構築することに成功した。ナノメートルスケールの巨大な内部空間を有するかご状分子はその特異な内部空間にゲスト分子を包接できることから、貯蔵、分離、触媒、等への応用が展開されている。その構築には、「明確な結合方向」と「結合の可逆性」を持つ配位結合を利用した自己集合により大きな成功が収められている。一方、本研究課題では、「明確な結合方向を持つユニット」と「結合の可逆性をもつ動的共有結合」を利用することで、ナノメートルスケールの内部空間を有する共有結合性かご状分子の自己集合的創製を目的とする。まず、動的共有結合部位として、ボロン酸を選択した。ボロン酸はジオールとの脱水反応でボロン酸エステルが形成することや、ボロン酸3分子で脱水縮合しボロキシンを生成することが知られている。どちらも水のみが関与する穏やかな可逆反応である。そこで本年度は、共有結合性かご状分子の創製に向け、ボロン酸部位を有する様々な「明確な結合方向をもつユニット」の合成を目指した。ユニットの骨格としてアセナフチレンダイマー、カテコール、レゾルシノール、カルバゾール、フルオレン、ビフェニル、ビナフチル、クラウンエーテル、オレフィン、チオフェン、セレノフェンなどに着目した。各ユニットのジブロモ体から容易にフェニルボロン酸部位を導入できる手法を確立し、計35以上のユニットを構築することに成功した。来年度以降は本年度合成した各ボロン酸の自己集合挙動を精査する予定である。前年度までに、2つのフェニルボロン酸が様々な骨格で連結されたジボロン酸を40個以上合成することに成功している。ボロン酸は3分子で脱水縮合し、ボロキシンが可逆的に形成されることが知られているため、ジボロン酸からのボロキシン形成反応を検討することでナノメートルサイズの巨大な内部空間を有する共有結合性かご状分子の構築を目指した。ジボロン酸からのボロキシン形成反応により構築可能な構造体は、正八面体、立方八面体、二十・十二面体の三種類(それぞれジボロン酸の6量体、12量体、30量体にあたる)が考えられ、それぞれ隣接する2つのフェニルボロキシン面のなす角度が71度、110度、138度が理想と考えられる。そこで、本年度は4,5-二置換カテコール、3,6-二置換カルバゾールを骨格に有するジボロン酸a,bから6量体のボロキシンケージの構築を目指し、ボロキシン形成反応を調査した。まずカテコール骨格を有するジボロン酸aのボロキシン形成反応を検討した。重クロロホルム中、aの1H NMRを測定したところ、ボロン酸とボロキシンの混合物であったため、トルエン中で加熱し脱水したところ、単一のボロキシンに収束した。すなわち、脱水するだけで定量的なボロキシン形成に成功した。その質量分析を行ったところ、予期に反し3量体が生成していることが明らかになった。そこで次に、C-B結合のなす角が84度に広がったカルバゾール骨格を有するジボロン酸bのボロキシン形成反応を検討した。ジボロン酸bをクロロホルム中で長時間加熱するだけでは、ボロキシンに収束しなかったが、MS4Aで脱水することによりボロキシンに収束させることに成功した。さらに、その単結晶X線構造解析に成功し、1.5 nmの内部空間を有する八面体型の6量体ボロキシンケージの構造を確認できた。前年度までに、23種の骨格からなる計40個以上のジボロン酸を合成し、いくつかのジボロン酸についてボロキシン形成反応を試みたところ、4,5,-二置換カテコール、3,6-二置換カルバゾールを骨格に有するジボロン酸からそれぞれ3量体、6量体のボロキシンケージの構築に成功し、本研究課題の目的であるナノメートルサイズの内部空間を有する共有結合性かご状分子の創製を達成している。そこで本年度は、さらに大きな内部空間を有するボロキシンケージの創製を目指し、2つのC-B結合のなす角度が、117度、148度と広がった2,4-二置換レゾルシノール、2,5-二置換チオフェンを骨格に有するジボロン酸a, bから12量体、30量体のボロキシンケージの構築をねらい、ボロキシン形成反応の検討を行った。まず、ジボロン酸aは、はじめのうちはクロロホルムに不溶であったが、長時間加熱撹拌を続けると均一溶液を与え、1H NMRスペクトルから単一のボロキシンへと収束している様子が観測された。MALDI-TOF-MSによる質量分析から12量体のボロキシンケージであることが確認できた。ボロキシンケージ12量体はこれまで報告されている共有結合性かご状分子の中でも最大級の大きさである。ボロキシンケージ

12量体の単結晶X線構造解析には成功しなかったが、ボロキシン3量体、6量体、12量体の相対的な大きさの関係を1H DOSY NMR, GPC, STMによる直接観測によって明らかにすることができた。最後にジボロン酸bのボロキシン形成反応によるボロキシンケージ30量体の構築をねらい、様々な溶媒や添加物を検討したが、ボロキシンケージ30量体の構築の証拠を得ることができなかった。「明確な結合方向を持つユニット」と「結合の可逆性をもつ動的共有結合」を利用することで、ナノメートルスケール共有結合性かご状分子の自己集合的創製を目的とした。ボロン酸は、可逆的に3分子で脱水縮合しボロキシンを生成することが知られている。そこで「明確な結合方向をもつユニット」を有するジボロン酸からのボロキシン形成反応によるかご状分子の創製を試みた。「明確な結合方向をもつユニット」としては、カテコール、レゾルシノール、カルバゾールなどに着目し、計40以上のジボロン酸を構築した。各ボロン酸の自己集合挙動を精査したところ、ボロキシンケージ3量体、6量体、12量体を構築することに成功した。本研究課題は、ナノメートルサイズの大きな内部空間を有する共有結合性かご状分子を構築することにある。本年度は、動的共有結合の一つである、可逆なボロキシン形成反応に着目し、前年度までに合成したジボロン酸ライブラリの中から、いくつかのジボロン酸についてそのボロキシン形成反応を検討した。その結果、ボロキシンケージ3量体と6量体を構築することに成功した。ボロキシンケージ6量体は、単結晶X線構造解析にも成功し、正八面体型のかご状構造、そして内部空間が1.5ナノメートルに及ぶことを明らかにすることができた。本研究課題の目的である明確な結合方向をもつユニットを利用した共有結合性かご状分子の構築を1つ達成できたと言える。今後さらなる巨大な共有結合性かご状分子構築に向けて大きな知見を得ることができ、当初の計画以上に研究課題が進展していると判断した。超分子化学本年度は、可逆なボロキシン形成反応に着目し、ジボロン酸からのボロキシン形成反応を検討することで、ボロキシンケージ3量体と6量体を構築することに成功した。ジボロン酸からのボロキシン形成反応により構築可能な構造体は、今回構築した正八面体以外に、立方八面体、二十・十二面体(ジボロン酸の12量体、30量体にあたる)が考えられる。そこで、来年度は、ジボロン酸の2つのCB結合角がさらに広がった、ジボロン酸のボロキシン形成反応を検討することで、立方八面体、二十・十二面体型のかご状分子(ボロキシンケージ12量体、30量体)の構築とその同定法の確立を目指す。そのカギはいかに動的共有結合形成をうまく制御し、一挙にナノメートルサイズの共有結合性かご状分子を形成させるかにある。その達成には「精密な分子設計」がもとめられ、その知見は、いくつものモデル化合物を合成し、また反応条件を精査して初めて得られるものである。そういったなかで、本年度は、種々の「明確な結合方向をもつユニット」のジブロモ体から容易にフェニルボロン酸を導入できる手法を確立し、計35以上のユニットを構築することに成功した。今後、これら全ての自己集合挙動の精査を行うことで、共有結合性かご状分子構築に必要な「明確な結合方向をもつユニット」への十分なフィードバックが期待でき、本研究課題が順調に進んでいると言えると判断した。本年度、前年度合成した、ジボロン酸を利用したボロキシン形成反応の検討を中心に行った。