hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵癌,子宮内膜癌に対する遺伝子治療法の開発

1.前年度,膵の発癌過程において18qの欠失が初期変化であると考えられることを報告したが,本年度は,遺伝子治療の試みとして,同領域のSMAD4遺伝子がホモ欠失している複数の膵癌細胞株に正常SMAD4遣伝子をアデノウイルスベクターを用いて導入した。ところが,いずれの細胞株においてもSMAD4蛋白の発現は同定できたが,増殖能は全く抑制されなかった。これらの事実を考え合わせると,単一の遺伝子異常が発がんの初期変化であり,かつ予後不良因子である可能性も否定できないが,18qにはSMAD4遺伝子以外にもがん抑制遺伝子が局在する可能性が高いものと考えられる。2.子宮内膜癌では,前年度までに高頻度にPTEN遺伝子の異常が見られること,また,この異常が初期変化であることを明らかにしたが,今年度は,PTEN遺伝子を用いた遺伝子治療を試みた。PTEN遺伝子のtwo-hitの異常がある複数の子宮内膜癌細胞株にアデノウイルスベクターを用いて正常PTEN遺伝子を導入したところ,PTEN蛋白の発現が同定できた。さらに,腫瘍細胞の増殖抑制がin vitroで確認できた。これらの細胞株をヌードマウスに移植し,アデノウイルスベクターを用いた実験的遺伝子治療を試みたが,腫瘍縮小効果は見られなかった。これらの事実は,PTEN遺伝子を用いた遺伝子治療の臨床応用に向けて,さらに一工夫を要することを示している。1.膵癌に関しては,遺伝子治療の標的癌抑制遺伝子を同定すべく6q,12qにおける共通欠失領域を特定し,YAC,BACによるコンティグを作成,さらに発現している遺伝子のスクリーニングを行った。12qにおいては2個の候補癌抑制遺伝子について異常の有無を調べたが,構造異常は見られなかった。尚,12q21のDUSP6遺伝子では,多数の膵癌細胞株で発現の減弱や消失が観察されたため,発癌との関連の可能性が考えられ,現在,発現の消失している細胞株に導入するため,アデノウイルスへの組み込みの過程にある。この他,SMAD4,p53,p16等の異常のある膵癌細胞株をスクリーニングし,アデノウイルスに組み込んだこれらの遺伝子を導入することによる膵癌細胞の造腫瘍性抑制効果を検討している。尚,膵液中の細胞を用い,膵癌で高頻度に異常が報告されている9p,17p,18qの欠失と8q,20qの増幅を指標にFISHによる診断を試みたところ,FISH法が非常に有効であり,かつ18qの欠失が初期に生じている異常であることが明らかになった。SMAD4の異常が発癌の初期に重要な働きをしていることを強く示唆する結果である。2.子宮内膜癌については,PTEN遺伝子に異常のある子宮内膜癌細胞株をスクリーニングし,選んだ細胞株にアデノウイルスベクターに組み込んだ正常PTEN遺伝子を導入し,造腫瘍性の変化を検討している。尚,PTEN遺伝子は子宮内膜異型増殖症において既に異常をきたしており,子宮内膜の発癌過程における初期変化であることも明らかにした。また,この他の標的癌抑制遺伝子の同定のため,我々がこれまでに同定した10q25-q26の欠失領域からの遺伝子単離に取り組んでいる。この領域の欠失は子宮内膜異型増殖症においても高頻度に見られ,子宮内膜の発癌過程における初期変化であることも明らかにし,この領域の癌抑制遺伝子は遺伝子治療に使うには適していることが示唆された。1.前年度,膵の発癌過程において18qの欠失が初期変化であると考えられることを報告したが,本年度は,遺伝子治療の試みとして,同領域のSMAD4遺伝子がホモ欠失している複数の膵癌細胞株に正常SMAD4遺伝子をアデノウイルスベクターを用いて導入した。ところが,いずれの細胞株においてもSMAD4蛋白の発現は同定できたが,増殖能はまったく抑制されなかった。

今後,SMAD4遺伝子の発がん過程における機能をさらに追究し,膵癌への遺伝子治療に対し,いかにして応用できるか,検討を加える予定である。2.子宮内膜癌では,前年度までに高頻度にPTEN遺伝子の異常が見られること,また,この異常が初期変化であることを明らかにしたが,今年度は,PTEN遺伝子を用いた遺伝子治療を試みた。PTEN遺伝子のtwo-hitの異常がある複数の子宮内膜癌細胞株にアデノウイルスベクターを用いて正常PTEN遺伝子を導入したところ,PTEN蛋白の発現が同定できた。さらに,腫瘍細胞の増殖抑制がin vitroで確認できた。これらの細胞株をヌードマウスに移植し,アデノウイルスベクターを用いた実験的遺伝子治療を試みたが,腫瘍縮小効果は見られなかった。
天然色素アントシアニンの合成とその機能の解明

天然色素アントシアニンは花粉の虫媒、強烈な太陽光の照射からの保護、有害ラジカルの消去等の生物機能以外に、眼科試料薬や安全な食用着色料として、さらには、動脈硬化やガンなどの疾病予防薬としても注目されている。本研究では、アシル化アントシアニンの1.柔軟な合成手法の開拓、および、2.紫外線防御機能に関する化学的証明を行なうことができた。1.配糖化フラボンからアントシアニンへの変換ルチンや配糖体ケルセチンを各種の金属で還元することにより、アントシフニンへ(シアニジン3-ルチノシド)への変換を検討した。亜鉛アマルガム、亜鉛末、マグネシウムを塩化水素ガス含有メタノール中で反応させたところ、いずれも目的のアントシアニンが得られたものの、収率が数%十数%と著しく低いことが明らかになった。その理由を探ったところ、(1)反応条件下でアントシアニンがさらに分解する、(2)副生成物の天然物のフラブ3-エンが生成する。アシル化ルチンもアントシアニンへと変換できることがわかった。2.アントシアニンの光遮蔽効果に関する研究空色西洋アサガオ花弁に含まれる多アシル化アントシアニンのヘブンリーブルーアントシアニン(HBA)の花弁の表層細胞内の濃度をプロトプラスト化して求めた(約10^<-2>M)。この結果をもとに模擬細胞系紫外光照射装置を考案して、石英セル中にHBA溶液を入れ、それを通してDNA溶液に紫外光を照射した。ブロードなUV-Bと単色光の紫外光をそれぞれ照射し、DNAに生成した光損傷物(チミジン二量体、6,4-付加体)をエライザ法で定量した。いずれも、細胞中と同程度の濃度のHBA溶液(5x10^<-3>M)で十分に損傷が防御されることがわかった。アントシアニンが太陽の有害紫外を遮断して遺伝子損傷を防いでいる機能を持っていることを明確にできた。ツユクサ青色花弁色素コンメリニンやヤグルマギク青色花弁色素プロトシアニンに代表されるメタロアントシアニン(自己組織化超分子金属錯体色素)は、アントシアニンだけでなく、フラボンとマグネシウムや鉄イオンを含み、分子量は8,000を超える化学量論的会合分子である。メタロアントシアニンの形成は、精密な構造認識のもと、厳密に相手を選んで起きることがすでに我々により明らかになっている。さらに、その分子会合はキラルであり、その原因は配糖体であるアントシアニンとフラボン両方の糖鎖に拠るものと推定できる。本研究は、配糖フラボンおよび配糖アントシアニンの化学合成法を確立し、メタロアントシアニンの形成時における-D-およびL-キラル分子認識機構を解明する目的で行なった。フッ化糖を用いて、ルイス酸とテトラメチルグアニジンの組み合わせにより、求核性の低いポリフェノールの水酸基を高選択的、高収率で直接配糖化する合成法を開発することができた。この方法を展開して、サルビアパテンス青色花弁のメタロアントシアニン、プロトデルフィン、の構成フラボンであるアピゲニジン-7,4′-ジグルコシドの4種の7-D,4′-D,7-L,4′-L,7-L,4′-D,7-D,4′-L,のグルコシルフラボンを合成した。さらに、天然のD-グルコースで配糖化されたサルビアパテンスの構成アントシアニンとのマグネシウム存在下でのメタロアントシアニンの形成を調べ、キラル分子認識にはフラボンの、4′位の糖のキラリティーが重要であることを明らかにできた。

青色花の色素は、主に、超分子金属錯体の形成による。錯体形成によって、色は安定化され、美しい花の色となる。花の色が花粉の虫媒のシグナルとして働くばかりではなく、色素そのものが太陽光の紫外線遮断や抗酸化能によって遺伝子や生体組織を保護機能を持つと推定されている。本年度は、メタロアントシアニンの形成メカニズムの解明とアントシアニンの遺伝子損傷回避効果を明らかにした。1)反応性の乏しいフェノール性水酸基に糖鎖を導入する方法を開拓した。これによって、メタロアントシアニンのフラボン構成成分であるアピゲニン4',7-O-ジグルコシドシドの4種の光学異性体と関連体を合成した。青色金属錯体超分子色素の形成には4'-OのD-糖が決定的役割を果たしていることを突き止めた。三つのフラボン分子の4'-O位のグルコースが互いの強い水素結合ネット-ワークで結ばれ、これが要となって、フラボン分子がMキラルに立体配置をして、超分子を形成することがわかった。2)アントシアニンによる有害光線遮蔽効果を安定色素のアサガオヘブンリーブルーアントシアニン(HBA)を用いて行ない、その効果を明確にできた。最初に、色素細胞の大きさと色素濃度をミクロ吸光分析法によって求め、in vitroでの遮光モデル系を構築した。UV-B可視光領域の単色光、混合光をアントシアニン溶液のフィルターを通して鮭の精子DNAに照射した。光によって生成するチミジン2,2-、4,6-2量体をELISA法によって測定した。花弁中に含まれるアントシアニンによって、太陽光の有害紫外線による遺伝子損傷が完全に防御できることが明らかとなった。この防御の化学的機構解明については現在明らかになりつつある。天然色素アントシアニンは花粉の虫媒、強烈な太陽光の照射からの保護、有害ラジカルの消去法等の生物機能以外に、眼科試料薬安全な食用着色料として、さらには、動脈硬化やガンなどの疾病予防薬としても注目されている。本研究では、アシル化アントシアニンの(1)柔軟な合成手法の開拓、および、分子会合に基づく多彩な花色の発色機構解明、さらには、(2)紫外線防御機能に関する科学的証明を行うことができた。1)配糖化フラボンからアントシアニンへの変換ルチンや配糖体ケルセチンを各種の金属で還元することにより、アントシアニンへ(シアニジン3-ルチノシド)への変換を検討した。亜鉛アマルガム、亜鉛末、マグネシウムが得られたものの、収率が数%十数%と著しく低いことが明らかになった。その理由を探ったところ、1.反応条件下でアントシアニンがさらに分解する、2.副生成物の天然物のフラブ3-エンが生成する。アシル化ルチンもアントシアニンへと変換できることがわかった。2)アントシアニンの光遮蔽効果に関する研究空色西洋アサガオ花弁に含まれる多アシル化アントシアニンのヘブンリーブルーアントシアニン(HBA)の花弁の表層細胞内の濃度をプロトプラスト化して求めた(約10-2 M)。この結果をもとに模擬細胞系紫外光照射装置を考慮して、石英セル中にHBA溶液を入れ、それを通してDNA溶液に紫外光を照射した。ブロードなUV-Bと単色光の紫外光をそれぞれ照射し、DNA生成した光損傷物(チミジン二量体、6,4-付加体)をエライザ法で定量した。いずれも、細胞中と同程度の濃度のHBA溶液(5x10-3 M)で十分に損傷が防御されることがわかった。アントシアニンが太陽の有害紫外を遮断して遺伝子損傷を防いでいる機能を持っていることを明確にできた。
熱ルミネッセンス法による新規食用油過酸化物価測定システムの開発

油脂の過酸化物測定法には化学的測定法と物理的測定方があるが、この中、ヨードメトリー法による過酸化物価の測定法が一般に用いられている。しかし、この従来法は環境に影響を及ぼす有機溶剤を使用すること、また分析者の熟練を要するなどの問題点を有しており、新しい分析法の開発が要求されている。そこで本研究では、油脂の酸化劣化の過程で生ずる発光現象、特に食用油脂を加熱した際に生じる熱ルミネッセンスに着目し、この熱ルミネッセンスを測定することにより、食用油脂の過酸化物価を定量するシステムの開発を試みた。すなわち光子計数器を備えた熱ルミネッセンス測定装置を組み立てると共に、この試作装置を用いて、異なる過酸化物価の各種食用油を100°C-140°Cに加熱した際の発光強度を測定した。その結果、温度の上昇に伴い油脂の発光強度は増大した。またサンプル量を0.2から1.0gと変えて発光強度を測定したところ、サンプル量に正比例して発光強度が増加することを認め、0.2gでも十分に測定可能なことが明らかとなった。また全ての油脂とも、過酸化物価をはじめとする化学特数の値が上昇するにつれ、熱ルミネッセンス強度が増大した。しかし、発光強度は食用油脂の種類によって異なり、サフラワー油の発光強度が最も高く、次いでオリーブ油、コーン油と大豆油の順であった。これらの油脂の中、コーン油と大豆油では、過酸化物価と熱ルミネッセンスとの間に直線性の正の相関関係が認められた。以上より、食用油脂の熱ルミネッセンスを測定することにより、過酸化物価を算出することができることを示唆された。油脂の過酸化物測定法には、化学的測定法(過酸化物価など)と物理的方法があるが、この中、ヨードメトリー法による過酸化物価の測定法が一般に用いられている。しかし、この従来法は環境に影響を及ぼすクロロホルムなどの有機溶剤を使用すること、また分析者の熟練を要するなどの問題点を有しており、新しい分析法の開発が要求されている。すなわち光子計数器を備えた熱ルミネッセンス測定装置を組み立てると共に、この試作装置を用いて、異なる過酸化物価(0.1-20meq/kg)の大豆油を100°Cに加熱した際のルミネッセンスを測定した。その結果、大豆油の熱ルミネッセンス強度は、大豆油に含まれる酸化防止剤の量には影響されず、過酸化物価との間に正の相関を示すことを認めた。この熱ルミネッセンスは、450-550nmに励起カルボニル種由来のエミッションバンドを呈することから、その発光メカニズムは、脂質ヒドロペルオキシドが熱により分解されて生じる励起カルボニル種に基く光エネルギーと思われた。本試作装置は、感度や精度の点でまだ不十分であるので、次年度はそれらの向上を目指すと共に、発光増強剤の選定についても検討する。また大豆油以外の食用油脂についても本システムの応用が可能か調査する。平成7年度では、熱ルミネッセンスを測定することにより、食用油脂の過酸化物価を定量する装置を開発したが、本試作装置は感度や精度の点でまだ不十分であったので、本年度はそれらの向上を目指すと共に、発光の増強化や各種食用油脂について本システムの応用が可能か検討した。発光強度を増加させるため、温度を100°Cから140°Cに上げたところ、温度の上昇に伴い油脂の発光強度は増大したが、再現性が低下した。またサンプル量を0.2から1.0gと変えて熱ルミネッセンスを想定した結果、サンプル量に正比例して発光強度は増加することを認め、0.2gでも十分に測定可能なことが明らかとなった。

実際にリノレン酸を含む大豆油、高リノール酸のサフラワー油とコーン油、及び高オレイン酸のオリーブ油を代表的な食用油脂として選択し、試作装置を用いて100°Cで熱ルミネッセンスを測定すると共に、過酸化物価、アニシジン価、酸価などの酸化劣化を表す化学特徴を想定した。その結果、全ての油脂とも、過酸化物価をはじめとする化学特数の値が上昇するにつれ、熱ルミネッセンス強度が増大した。しかし、発光強度は食用油脂の種類によって異なり、サフラワー油の発光強度が最も高く、次いでオリーブ油、コーン油と大豆油の順であった。これらの油脂の中、コーン油と大豆油では、過酸化物化と熱ルミネッセンスとの間に直線性の正の相関関係が認められた。以上より、食用油脂の熱ルミネッセンスを測定することにより、過酸化物価を算出することができることが示唆された。
２型糖尿病患者自己管理システムに係る画像を用いた食事評価マニュアルの開発

2型糖尿病患者を対象に、基準となる料理画像を見て、料理単位で栄養素等摂取量を推定するマニュアル(主食料理)を開発した。基準量や料理リストなどいくつかの修正が必要であるが、有用性ならびに有効性が示唆されたさらに、スマートフォンアプリ(DialBetics)で撮影した料理画像を用いて、管理栄養士によるアプリの栄養素等摂取量の推定の有効性についても検討した。アプリを用いた料理名およびエネルギー・栄養素等摂取量の推定は料理グループとして有効であることが示唆された。糖尿病食事療法の基本はバランスの良い食事を摂る事であるが、料理に含まれる栄養素やそのバランスを評価するためにはある程度の知識と技術が求められるため、患者自身が正しく料理を選択し食事を評価することは容易でない。そこで、糖尿病患者が簡便かつ客観的に食生活を評価し改善できるようにするための支援ツールとして、料理画像から簡単に栄養価を推定しバランスの良い食事を選択できるマニュアルおよび栄養価推定方法を開発することを目的とした。本マニュアルでは料理毎に栄養価を算出し、何(料理)をどれだけ(量)食べれば良いかが分かるようにした。料理は日本人の食事パターンに従い、主食、主菜、副菜、汁物に分類し、更に主食をご飯類、麺類、パン類に細分した。それぞれの項目には、代表的な料理の写真、具材、重量と栄養価の一覧表、盛り付けに使用した器の大きさが記載されている。また、基本の料理を他の具材と組み合わせて栄養価を算出する事も可能である。例えば炒飯は、ご飯類から炒めご飯を選び、マニュアルの写真と手元の料理画像を比較して重量を推定し、栄養価一覧表からその重量に相当する栄養価を算出する。以上のステップを複数の料理画像では全ての料理に対して行い、それらの合計から食事摂取状態を評価する。真値の明らかな主食の料理画像33件を用いて、管理栄養士8名を対象に行った検証より、参加者全員が正確に主食の種類を回答した料理は22件(66.7%)だった。そのうち12件(54.5%)は真値との重量の推定誤差が±10%以内であり、2件(9.1%)については真値とは異なるが全員が同じ重量を推定した。聞き取り調査では4名(50%)が「使いやすい」、6名(75%)が「栄養管理に利用できると思う」と回答した。食事の評価方法として有用であると考えられたが、一部の料理基準の見直しや表記内容について改訂が必要である。糖尿病患者の血糖コントロールや糖尿病進行の遅延に食事療法が重要であることは広く知られている。本研究では、より効果的な糖尿病の食事療法を行うために、料理画像を用いて簡便かつ正確に栄養価計算のできるマニュアルを作成することを目的とした。独自に開発中の栄養価計算マニュアルには、基準となるおよそ1300種類の料理または食材、料理の写真、1回または1食当たりの食品重量目安、特定の栄養素等がカテゴリに分けられて記載されている。本マニュアルを用いて、管理栄養士経験者3名に依頼し、主食主菜を中心とした真値の明らかな料理画像(28種類、70品)から読み取った栄養価を算出した。その結果、以下のことが明らかになった。1経験者の読み取りの精度は高いが、器の大きさや深さが判断できないと真値からの誤差が大きくなる。2飯50gの違いは写真からは分かりにくい3中身の見えない料理(スープなど)や具が重なっている料理(丼、弁当など)は読み取りが難しい4マニュアルに掲載する食材の順序および分類方法は読み取りやすさや所用時間に影響する。ご飯に代表される主食に含まれる炭水化物は、総エネルギー摂取量の5060%が望ましいとされているため1食当たりの摂取量が多く、飯50gは1単位であることからも、糖尿病の食事療法において主食の読み取り誤差をできるだけ小さくすることは重要であると考えられる。そこで、飯の重量、器および盛りつけ方を変えた写真を用意し、真値との誤差を検証した。基準(飯150gを盛った飯椀)との比較では、基準と異なる器や盛りつけ方の場合に真値との誤差が出やすく、写真の撮り方によっては読み取り値に栄養士経験が影響する可能性があることがわかった。引き続き料理の種類だけでなく、写真の載せ方にも工夫したマニュアルの改訂を行う。糖尿病の食事療法において、炭水化物を多く含む料理は1回あたりの摂取量が多く総エネルギー摂取量に影響するため、正確なエネルギー・栄養素等摂取量の把握(以下、食事評価)が重要である。本研究では、主食料理について栄養素等摂取量を推定するマニュアルを開発し、栄養士・管理栄養士を対象に有用性ならびに有効性について検討した。マニュアルの主な特徴は、料理の主材料とトッピングを組み合わせて、料理単位で食事評価をすることであり、基準の画像(主材料/トッピング、容器の大きさ)と基準栄養素量(標準的な重量とそのエネルギー・栄養素量)のリストから構成される。基準料理の重量などいくつかの修正が必要であるが、有用性ならびに有効性が示唆された。

現在、基準の画像、料理リスト等の見直しと改訂に引き続き、主食以外の料理(主菜、副菜、他)についても開発中である。今後、臨床における有用性についても検討する予定である。さらに、スマートフォンで撮影した料理画像を用いた食事評価の正確さについても検討した。材料を全て実測して調整した料理(エネルギー・栄養素量の真値が明らか)を用意し、その画像をスマートフォンのアプリ(DialBetics)に登録して、料理画像を見て管理栄養士がエネルギー・栄養素量を算出した(推定値)。料理名は比較的正しく推定された。アプリを用いた料理名およびエネルギー・栄養素等摂取量の推定は料理グループとして有効であることが示唆された。今後、料理の種類を増やし、個々の料理の正確な評価や、評価者間の推定の正確さについても検討する必要がある。臨床栄養学研究の目的は次の3つを掲げている(1)料理画像からその料理に使用された食材や分量を推定し摂取エネルギー量や栄養素量を正確かつ簡単に推計するマニュアルを作成し、料理画像を用いた食事の評価方法を開発する、(2)その評価方法から得られた推計値を既存の食事評価法から得られた値と比較し本評価方法の精度/妥当性を検証する、(3)血糖コントロールを有意に改善すると報告されているスマートフォンを利用した2型糖尿病患者の自己管理支援システムーDialBeticsと本評価方法を統合し患者への食事指導に活用し臨床的効果を検証する。このうち、1のマニュアル開発については主食部分の完成目途が立っている。残りの主菜、副菜、汁物、その他のページについても必要な資料は揃っており現在制作中である。目的2のマニュアルを利用した評価方法の精度の妥当性検証については、主食についてのみ管理栄養士を対象に実施し、本マニュアルの有用性を確認するとともに、改善点が明確になった。他の項目についても、マニュアルが完成次第検証を行う。目的3の臨床効果の検証については検討中である。そのため、現在までの達成度はやや遅れていると評価した。独自マニュアルの作成は、管理栄養士経験者の協力の元で検証を行いながら改訂を加えており、現在改訂5版を作成している。概要でも述べたように、飯50gの違いを写真から読み取ることは非常に難しく、かつ重要な問題であると考えたため、飯に特化して量や盛りつけ方、見え方の違いによる真値との誤差のvalidation studyを行った。これにより得られた結果やその他の問題点をまとめると、基準となる料理・食材の載せ方や種類は栄養素の読み取り精度に大きく影響することが明らかとなった。マニュアル改訂5版では記載方法や収載品目等について案がまとめられ、大まかな完成の目途が立ったため、概ね順調であると判断した。マニュアルの有用性が確認された一方で、主食部分の修正すべき点が明確になった。主菜、副菜、汁物、その他のページについても26年度夏を目途にマニュアルを完成させ、妥当性の検証を行う。評価方法の精度検証は、当初は60名程度に各々の家庭にて秤量法を実施する予定だったが、真値の明らかな料理の写真を用いた方法に変更し、管理栄養士20名程度を対象に実施する。26年度は、マニュアルの精度を上げて書籍として出版できるレベルにまで仕上げることを目標とする。
光増感性パラジウム錯体による重合反応制御

銅は資源として豊富に存在し、安価な金属であるため、昨年度も引き続き光増感性ユニットとして銅I価錯体を用いた触媒合成を試みた。銅周りを立体的に混み合わせ、励起状態における構造変化を抑制するために合成条件を工夫した。銅は優れた光増感ユニットであり、合成も簡便であるが、銅ユニット自体が不安定で、配位子が解離しやすい点が全体として合成を難しくさせている。まず架橋配位子を配位させたパラジウム錯体を合成した後に銅錯体前駆体と反応させることにより、目的の二核構造を持つ新規な銅ーパラジウム二核錯体の選択的合成に成功した。また一方で、銅上のアセトニトリル配位子を残存させたまま、上述の方法とは異なるルートで収率よくCu-Pd二核錯体を合成した。この錯体は、残りのアセトニトリル配位子を置換することによって、目的の錯体を合成する良好な中間種となりうるだけでなく、そのもの自身も光触媒となることが分かった。(MeCN)2Cu-L-Pd (L:架橋配位子)二核錯体(1L)の構造をNMRおよび単結晶X線構造解析により明らかにし、紫外可視吸収スペクトルによりその光物性を明らかにした。1Lの紫外可視吸収スペクトルは、Lの種類に大きく依存せず、可視領域に吸収を示すが、ジイミン配位子を持つものよりも吸光係数は低下した。一方で、合成した銅ーパラジウム錯体1Lは、狙い通り、光増感効果を示し、スチレン類に対する高い重合活性を示し、Lにブロモ基を導入したものが、最も活性が高いことを確認した。それ以外のLを持つ1Lも同様に、吸光係数は相対的に低いものの、ジイミンを銅上に持つ錯体より高い重合活性を示した。本研究テーマは、光エネルギーを利用し、反応活性な有機金属種の励起状態を光で制御することによって、熱反応で実現し得ないような触媒的有機分子変換反応を目指している。中でも、特に重合反応に着目し、光によるポリマー合成の緻密な制御を目指すものである。研究実績概要に示した通り、今年度はこれまで用いていたイリジウムシクロメタレート型の光増感性ユニットから、銅I価錯体へ変更した銅ーパラジウム二核錯体の合成を試みた。銅は、資源として豊富に存在し、安価であるため、レアメタルから銅への代替は非常に魅力的であるため、近年大いに着目されている。しかしながら銅錯体は、配位子の解離平衡、四座配位であるための動的挙動が、他のルテニウム、イリジウム錯体よりも顕著であるため、光反応中の解離を防ぎ、安定な活性種を発生させることは非常に困難である。しかしながら、複数の合成ルートを確立することにより、再現性良く目的の光物性を有する銅ーパラジウム錯体の合成に成功した。上述の銅ーパラジウム二核錯体を用い、光照射下での重合反応を試みたところ、光照射下での顕著な促進効果が観測され、パラメチルスチレン、パラメトキシスチレンなどのモノマーとの単独重合が進行し、対応するポリスチレンが得られた。光源のON/OFFに応じて重合反応自体も進行と停止が起こり、光による反応のスイッチングが起こることを確認した。さらに、この錯体の反応は、ラジカルトラップ剤共存下でも進行することより、光照射により生成した微量のラジカル種が活性種ではないことも確認できた。また、パラジウム上を塩素でキャップした前駆体を用いた場合や、アセトニトリル、アセトンといった配位性溶媒を用いると重合活性は一切示さないことも、パラジウム上での配位ー挿入機構による重合反応であることを支持している。以上の結果より判断した。昨年度の成果を踏まえ、引き続き、銅ーパラジウム錯体の合成と反応性を調査する。特に銅上に、アセトニトリル配位子を残存させた錯体の反応性を精査し、他のニトリル類への置換による光物性の向上を検討する。今年度も引き続き高い反応性を示すことが明らかとしているイリジウムーパラジウム二核錯体を用い、より多様な光照射パターンによってどのような共重合体を合成できるか調査する。本錯体は、パラジウムの広い官能基耐性を生かし、アミノ基、メトキシ基、クロロ基など幅広い置換基を有するスチレンも適用可能である。このような極性官能基の導入を光で制御することにより、既存にない興味深い材料開発へ展開可能である。例えばガス封止剤などのように極性官能基の導入が必須なポリマー材料は、複数のポリマーを張り合わせて利用されている。単独の分子内に導入比率や間隔を制御して官能基を導入することを目指す。具体的には、ヒドロキシ基、フッソ官能基、といった特徴ある置換基を含むスチレンの反応性を調査し、官能基の適用範囲を調査する。その後、無置換スチレンと組み合わせ、反応速度が適したものを選択し、共重合反応性を調査する予定である。昨年度は、光増感ユニットとしてナフタレンとイリジウムシクロメタレートを連結したバイクロモフォアを有するパラジウム錯体を触媒として、スチレンとビニルエーテル類の共重合反応を光によって制御することを検討した。スチレンとトリフルオロエチルビニルエーテルとの反応では、可視光照射下で速やかに反応が進行し、各モノマーが同程度の速度で反応することによって共重合体を与える。一方で暗所下ではビニルエーテルのみの反応が遅く進行するため、相対的に主鎖のエチレン含有量が低下したブロックが生成する。

このように、明から暗へ照射条件を切り替えると、見かけ上反応が停止しているように見えるほど顕著に、反応速度変化が現れる。一方、スチレンとペンタフルオロベンジルビニルエーテルとの反応では、光照射下で速やかに反応が進行し、共重合体を与える。暗所下におけるペンタフルオロベンジルビニルエーテルとの反応が速いため、トリフルオロエチルビニルエーテルースチレンの共重合反応に比べると、明暗における反応の差異は小さいものの、高い反応性を利用して光による反応制御へと展開した。本反応系において様々な光照射バターンで反応させることによって、ポリマー主鎖中におけるモノマー配列を制御したポリマーの合成に成功した。反応開発と並行して、上記の反応がどのような機構で進行しているのか精査した。スチレンやビニルエーテルは、一般的にカチオン重合が進行しやすい基質として知られている。カチオン重合やラジカル重合の進行のしやすさを表す指標となるe値、Q値が既知の基質を用いて反応を比較した。その結果、本反応系はe値やQ値の序列にのっとっておらず、基質の立体的影響を大きく受けることから、配位重合で進行することを支持している。配位ー挿入反応で進行した結果得られる中間種を観測しており、本系は配位ー挿入重合反応であることが明らかとなった。本研究テーマは光エネルギーを利用して、反応活性な有機金属種の励起状態を光で制御することによって、熱反応で実現し得ない様々な触媒的有機分子変換反応を目指しており、その中でも特に重合反応に着目し、光による反応制御を目指している。研究実績概要に示した通り、今年度は、これまで鋭敏な光応答性を示す重合モノマーであるスチレンを、他のビニルエーテル(トリフルオロエチルビニルエーテル、ペンタフルオロベンジルビニルエーテル)と組み合わせた光触媒的共重合反応を検討した。その結果、スチレンービニルエーテルとの反応は、可視光照射によって速やかに反応が進行するとともに、光のON-OFF-ON-OFFを組み合わせることによって、連続的照射と断続的光照射によって、主鎖のモノマー組成の異なるポリマーを合成することに成功した。単離した重合体は、1H, 13CーNMRによって同定し、GPC、DSC測定によって、単独重合体の混合物ではなく、共重合体であることを明らかにした。スチレンや上述の各ビニルエーテルとの重合反応の速度定数をもとめ、暗所下、光照射下での速度差を定量的に比較した。本反応における重合機構を明らかにするために、反応機構を精査し、中間体の観測や、他の基質との反応性の違いを調査した結果、本系が配位ー挿入機構で重合が進行していることを明らかにした。一般的にビニルエーテルやスチレンはカチオン重合が進行しやすい基質として知られている。各モノマーのカチオン重合、ラジカル重合のし易さを示すe値、Q値が知られており、指標となっている。e値、Q値が既知であるスチレンに加えて、これらの値が既知の他の基質との反応性を比較した。この結果、重合反応の進行しやすさは、e値、Q値の序列とは異なり、立体的な嵩高さの影響を強く受けていることがわかり、本系が配位ー挿入機構で進行していることを支持する結果を得た。銅は資源として豊富に存在し、安価な金属であるため、昨年度は光増感性ユニットとして銅I価錯体を用いた触媒合成を試みた。銅ユニットは、励起状態におけるJahn-Teller歪みに起因する熱失活によってその光増感効果が低下してしまうため、銅周りを立体的に混み合わせ、励起状態における構造変化を抑制する必要がある。
人生100年時代に資するインターネット大学における学習履歴と学習意欲に関する研究

インターネット大学における学びに関して、学生が学習意欲を継続することが成功への鍵の一つである。特に多様な背景や状況を持つ社会人が学び直しやスキルアップのためにインターネット大学で学ぶ際には、学習意欲を継続させるために、どのような学生のセルフマネジメントが必要とされるのか、学習者の振り返り方法や学習者への情報提供の仕組み・内容について明らかにすることを目指す。さらに、学習者が学習中にフロー状態(高度に集中している状態)になることで、学習効果が増大することを示し、学習者が自分のフロー状態を認識することで、さらに自律的に学習意欲を継続することができるようにするための学習支援方法を提案する。
ヒト・ゴナドトロピンの鎖の糖鎖構造の調節に関する研究

ゴナドトロピンは、下垂体あるいは胎盤で合成・分泌される糖蛋白ホルモンで、FSH、LHは性腺機能の調節に、hCGは妊娠の維持に重要な役割を果している。各ホルモンは共通のα鎖と、ホルモン特異的なβ鎖から構成され、各々アスパラギン(N)結合型糖鎖を有している。糖鎖終末に注目した場合、硫酸基(SO_4)か、シアル酸(SA)かの違いはそのホルモンの血中半減期に影響を与え、生物学的作用に大きな役割を占める。LHの糖鎖終末はSO_4-Nアセチルガラクトサミン(GalNAc)で、FSH、hCGはSA-ガラクトースであるが、糖鎖終末の調節機構はいまだ明らかではない。最近α鎖において糖鎖結合部位の前に存在するPro-Leu-Argが、GalNAcトランスフェラーゼの作用に必要であることが示された。しかしながら、細胞内における糖鎖終末に果たすP-L-Rの役割や、α鎖に存在する2つのN結合型糖鎖(Asn^<52> ; A1、Asn^<78> ; A2)ともにSO_4が糖鎖終末になるのかは、依然不明であった。そこで、ヒト・ゴナドトロピンα鎖において、P-L-RのSO_4終末に対する意義を明確にすることを目的とし研究を行った。塩基特異的突然変異作製法を用い、各々Pro^<40>-Leu^<41>-Arg^<42>を規定するコドン、Asn^<52>を規定するコドン、Asn^<78>を規定するコドンを他のアミノ酸コドンに変換することにより3種の変異遺伝子を作製した。その変異遺伝子を発現ペクターに挿入後、有核細胞に導入し、発現される変異α鎖の糖鎖をアイソトープ標識SO_4あるいはCysでラベルするとともに、各種グリコシダーゼを用いて糖鎖終末を解析した。その結果、P-L-RをAla-L-Alaに変換してもN結合糖鎖のSO_4終末は変化しなかったが、セリン結合糖鎖の付加が起こった。この結果より、P-L-R配列はヒト・ゴナドトロピンα鎖のN結合糖鎖のSO_4終末化に対し影響を与えないことが示された。ヒト・ゴナドトロピンα鎖において、アミノ酸配列P-L-RのSO_4終末に対する意義を明確にし、SO_4終末がα鎖のA1、あるいはA2に特異的であるか否かを明らかにするため、研究を行った。ヒト・ゴナドトロピンのα鎖をコードするDNAをM13ファージに挿入し、大腸菌株JM109に感染させることにより一本鎖DNAを得た。この一本鎖DNAを鋳型として、各々Pro^<48>コドン(CCA)をGCA、Arg^<42>コドン(AGG)をGCG、Asn^<52>コドン(AAC)をGAC、Asn^<78>コドン(AAC)をGACに変換した27塩基の合成ヌクレオチドを結合させ、T_4DNAポリメラーゼにより二本鎖DNAを合成した。このM13-RF組み換えDNAで大腸菌を形質転換し、テトラメチルアンモニウム・クロライドを用いたハイブリダイゼーション法で選別した。DNAシークエンシング・ゲル

電気泳動を行い、塩基配列を解読することにより変異遺伝子であることを確認した。得られた変異α鎖DNAを分離・精製後、T_4DNAリガーゼを用いてネオマイシン耐性遺伝子を含む発現ベクターに挿入した。この変異α鎖DNAを含むベクターを大量に調整後、カルシウム沈殿法により、ラット下垂体由来のGH_3細胞に導入した。ネオマイシンを含有する培養液で培養し、発育した個々の株を採取後さらに発育させ、アイソトープで標識したCysで細胞をラベルした。培養液および細胞溶解質を抗α血清で免疫沈降後、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、変異α鎖を合成・分泌する株を選別した。各々の株を用い現在解析を行っている。ゴナドトロピンは、下垂体あるいは胎盤で合成・分泌される糖蛋白ホルモンで、FSH、LHは性腺機能の調節に、hCGは妊娠の維持に重要な役割を果たしている。各ホルモンは共通のα鎖と、ホルモン特異的なβ鎖から構成され、各々アスパラギン(N)結合型糖鎖を有している。糖鎖終末に注目した場合、硫酸基(SO_4)か、シアル酸(SA)かの違いはそのホルモンの血中半減期に影響を与え、生物学的作用に大きな役割を占める。LHの糖鎖終末はSO_4-Nアセチルガラクトサミン(GalNAc)で、FSH、hCGはSA-ガラクトースであるが、糖鎖終末の調節機構はいまだ明らかではない。最近α鎖において糖鎖結合部位の前に存在するPro-Leu-Argが、GalNAcトランスフェラーゼの作用に必要であることが示された。しかしながら、細胞内における糖鎖終末に果たすP-L-Rの役割や、α鎖に存在する2つのN結合型糖鎖(Asn^<52>;Al、Asn^<78>;A2)ともにSO_4が糖鎖終末になるのかは、依然不明であった。そこで、ヒト・ゴナドトロピンα鎖において、P-L-RのSO_4終末に対する意義を明確にすることを目的とし研究を行った。塩基特異的突然変異作製法を用い、各々Pro^<40>-Leu^<41>-Arg^<42>を規定するコドン、Asn^<52>を規定するコドン、Asn^<78>を規定するコドンを他のアミノ酸コドンに変換することにより3種の変異遺伝子を作製した。その変異遺伝子を発現ベクターに挿入後、有核細胞に導入し、発現される変異α鎖の糖鎖をアイソトープ標識SO_4あるいはCysでラベルするとともに、各種グリコシダーゼを用いて糖鎖終末を解析した。その結果、P-L-RをAla-L-Alaに変換してもN結合糖鎖のSO_4終末は変化しなかったが、セリン結合糖鎖の付加が起こった。この結果より、P-L-R配列はヒト・ゴナドトロピンα鎖のN結合糖鎖のSO_4終末化に対し影響を与えないことが示された。
漁業とマリンレジャーの空間共有に関する地理学的研究

札幌市,大阪市での都市型のダイビングショップ及び,屋久島でのリゾート型のダイビングショップに対する体面調査を行い,現状での問題点の有無やその認識の把握につとめた.また,各地の行政機関等にも同様の聞き取り調査を行った.特に,北海道千歳市支笏湖において詳細な事例調査を行った.その結果,レジャー客である都市住民と地元住民の間での様々な問題点が確認できた.例えば,騒音や事故の危険性,トイレやゴミなどのマナーの問題などである.その一方でこれらのマリンレジャー客が地元にもたらす経済効果に対しては,決して良好なイメージが持たれているわけではなかった.それはこれらのレジャーが従前からのスタイルの観光とは異なった形態を持つものであり,地元の対応と新しいレジャーの現実に開きがあるためでもある.また,両者の間に発生している様々なトラブルに対する根本的な解決手段が見出されているわけでもない.一方的なレジャー客の利用とそれに対する一方的な拒否反応,及び各機関の従来的な方法による規制,あるいは認識していないことなどが例示できる.今後は,両者の意見交換ができるような場を設けていくことが必要である.その際,ダイビングショップなどが都市住民であるレジャー客と地元住民の間にたって果たしうる役割は重要である.なお,ダイビングショップ等に対するアンケート調査は,当初予定したスキューバプロアジア(株)社の協力が得られなかった.このため,実施時期が遅れて現在処理中で,集計結果をこの度の成果の中には盛り込めなかった.札幌市,大阪市での都市型のダイビングショップ及び,屋久島でのリゾート型のダイビングショップに対する体面調査を行い,現状での問題点の有無やその認識の把握につとめた.また,各地の行政機関等にも同様の聞き取り調査を行った.特に,北海道千歳市支笏湖において詳細な事例調査を行った.その結果,レジャー客である都市住民と地元住民の間での様々な問題点が確認できた.例えば,騒音や事故の危険性,トイレやゴミなどのマナーの問題などである.その一方でこれらのマリンレジャー客が地元にもたらす経済効果に対しては,決して良好なイメージが持たれているわけではなかった.それはこれらのレジャーが従前からのスタイルの観光とは異なった形態を持つものであり,地元の対応と新しいレジャーの現実に開きがあるためでもある.また,両者の間に発生している様々なトラブルに対する根本的な解決手段が見出されているわけでもない.一方的なレジャー客の利用とそれに対する一方的な拒否反応,及び各機関の従来的な方法による規制,あるいは認識していないことなどが例示できる.今後は,両者の意見交換ができるような場を設けていくことが必要である.その際,ダイビングショップなどが都市住民であるレジャー客と地元住民の間にたって果たしうる役割は重要である.なお,ダイビングショップ等に対するアンケート調査は,当初予定したスキューバプロアジア(株)社の協力が得られなかった.このため,実施時期が遅れて現在処理中で,集計結果をこの度の成果の中には盛り込めなかった.
協創コミュニティにおけるインセンティブ設計の研究

まず、マッチングにおける情報共有促進の問題を、非対称情報下での2サイドマッチングの問題として定式化を行い、条件付選好の提示を認めることで情報公開を動機づけるメカニズムを開発した。つぎに、潜在的協調関係の発見という視点から、競り上げオークションと固定価格販売が混在するインターネットオークション市場を解析し、即決価格オプションの利用が複数の売り手の収入を増加させること、すなわち、売り手の間に協調的関係をもたらすことを確認した。平成19年度は,動的不確実な環境におけるオークション方式について研究を行った.利用を想定して資源・サービスを獲得したが,実際の利用時にその資源・サービスが不要になるといったことはしばしば生じる.このとき,一旦支払ったお金が戻ってこないとすると,利用時の状況に不確実性があるとき,利用者は資源・サービスの獲得に消極的な振る舞いをする.その結果,社会全体での効率的な資源・サービスの割当てが実現できなくなる.このような場合,一部払い戻しをすることで,利用者のより積極的な取引への参加が見込める.例えば,ホテルの宿泊予約などでも,一定条件で払い戻しが受けられるようになっている.しかし,取消料の適切な設定に失敗すると,利用者の戦略的な行動を誘発し,再び適切な割当ての実現が阻まれる。この問題を解決するため,我々は,新たなオークション方式を考案した.提案方式は,利用者に入札の取り下げを許す.まず,資源・サービスの落札者が入札を取り下げた場合の取消料の系列を設定する.オークションは複数ラウンド行われ,取消料の設定額は,高額のものから低額のものへと単調に減少する.各ラウンドで取消料を告知し,その元でm+1オークションを行う.m+1オークションとは,資源・サービスの供給量がm個のとき,m番目までの高額の入札者が資源・サービスを落札し,落札者は全員m+1番目に高い入札額を支払うオークションである.ただし,落札者が1名の場合は,落札決定を行わず,次のラウンドに持ち越す.こうして,m個の資源・サービスが割り当てられるまで取消料の設定を減少させつつ,オークションを繰り返す.すべての資源・サービスが割り当てられれば,各落札者の支払額と取消料は落札者の中で一番低い支払額に揃えられる.この方式が,誘因両立性を満たす,つまり,利用者の正直な行動を引き出せることを証明した.また,提供者の収入を増やせることをシミュレーションにより示した.平成20年度は,不完全情報下における2サイドマッチング方式について研究を行った.インターネット上では同種のサービスが複数の者から提供されており,利用者はどのサービスを使いたいかという選好を持つ.また,提供者側においても複数の利用希望者がいる場合に,誰に使ってもらいたいかという選好を持つ.このような状況において,利用者はサービス品質について異なる情報を持つ場合がある.例えば,あるサービスについて利用経験がある者は品質をよく知っているが,初めての利用者は品質の判断が難しいであろう.この品質情報を共有することなくマッチングを行うと,事後的に別のサービスを使いたかったという不満を持つ利用者が現れる.しかし,個々の利用者にとっては,品質情報を提供すれば,自己の利用希望サービスに対する競争率が上がるため,情報提供する誘因を持たない.このため,安定なマッチングの実現が困難になる.この問題を解決するため,新たなプロトコルを開発した.まず,利用者に条件付きの選好をシステムに申告させる.これは,サービスA,Bが存在するとき,例えばAの反応時間が10秒未満であれば,A>B,10秒以上であれば,B>Aといった申告である.記号>は選好関係を表す.また,システムは利用者に各自の持つ情報提供を依頼する.次に,システムは利用者にランダムに順位をつけ,利用者からの提供情報を用いるか用いないかで分岐するゲーム木を生成する.次に,ゲーム木の葉の部分から根に向かって,各選択点で提供者が損をしない経路を選択する.提案方式は,つねに利用者からの情報提供を保証するわけではないが,計算機実験により,ほとんどの場合において,合理的な利用者は情報提供に対する誘因をもつことを確認した.これにより,従来手法と比較してより安定なマッチングの実現が可能となった.コミュニティにおけるコンテンツ・サービス協創支援においては,多くの意見を集約する仕組みの理解が重要である.本研究においては,集約メカニズムを調べる対象として,オークションにおける即決価格に着目した.即決価格は,最近のインターネットオークション市場において,利用が増加しているもので,売り手によって設定された即決価格に対して買い手が入札を行えば,買い手が財を即落札できるというものである.売り手は開始価格と即決価格を設定することで,一方,買い手は入札行動を行うことで,財の価値に対する意見を表明しているとみなせ,それらの意見が集約されて取引価格が決定されることになる.まず,Yahoo! JAPANオークションを運営するヤフー株式会社から提供を受けた11,921件のオークションデータの解析を行った.

その結果,売り手の主要な戦略として,(戦略1)即決価格を設定せず,非常に低い開始価格を設定する,(戦略2)即決価格を設定し,開始価格を即決価格とほぼ同額に設定する,の2つが存在することを明らかにした.つぎに,実データの解析結果をもとに,2人の売り手と3人の買い手が存在する2ステージゲームのモデルを作成し,ゲーム理論の観点から解析を行った.その結果,買い手が財の購入失敗リスクを回避しようとする傾向が高いとき,一方の売り手が即決価格を設定すれば,もう一方の即決価格を設定しない売り手の収入も増加するという関係があることが明らかとなった.すなわち,競合関係にある2人の売り手が,即決価格を通して,実質的に協調的関係に達することが可能になった.これは,意見表明空間の設計という観点から,意見集約メカニズムの一端を解明したと言える。
逆コンプトン散乱を用いたコヒーレントX線発生の研究

光速近くにまで加速された相対論的電子ビームに近赤外レーザー光を衝突させると、逆コンプトン散乱過程(広義の意味、トムソン散乱含む。)によってX線光が得られる。本研究は、このX線のコヒーレンスを上げる目的で成された。その一方法として、衝突される加速電子にその位相が揃う様な密度変調を与え散乱X線光のコヒーレンスを改善するというアイデアを得た。この考えは、音響波回折格子(AOM)のアナロジーとして得られた。音響波の場合、音速で移動する固体媒質の密度変調が回折格子として働く。これを光速近くで移動する電子密度変調に置き換えれば、加速電子も回折格子としても働くであろう。この検証のため実験システムを構築した。先ず、現有のエネルギー15MeVの光陰極電子線形加速器(LEENA)を用い、これによって生成される電子ビームに密度変調を与える事を行った。電子の通過するアンジュレーターの両端に全反射ミラーを置き放射光による約60ミクロン周期の密度変調を得た。次に発生X線量を増大するため入射レーザーの増幅システムを開発した。LEENAの光陰極励起に用いるピコ秒モードロックNd:YLFレーザーの一部を切り出しガラススラブレーザーで増幅するシステムである。最終出力はマクロパルスエネルギーで10J(ミクロパルス当り10mJ)のパルス列。これによって電子ビームと空間的・時間的に一致した増幅光子ビームがタイムジッターなく得られ、効率のよい衝突が可能となる。この時生成されるレーザーコンプトンX線は波長0.3nm、10^7photons/sと計算された。平成12年度にこれらを用いた逆コンプトン散乱実験を行い、X線のコヒーレンスを実際に計測しその特性を明らかにする予定である。現有のエネルギー6MeV(最大15MeV)の光陰極電子線形加速器(LEENA)を使って、発生した加速電子ビームとその光陰極励起に用いているレーザーパルスの一部を増幅させた光パルスによるレーザーコンプトンX線発生を計画し、そのためのレーザーガラススラブ増幅システムを設計した。光陰極励起に用いるピコ秒モードロックNd:YLFレーザーは、ミクロパルス(パルス幅14ps、パルス間隔11.2ns)列から成るマクロパルス(パルス幅10μs、繰り返し10pps)の第3高調波であるが、この基本波(1053nm)の一部、マクロパルスエネルギー50mJを切り出し10J(ミクロパルス当り10mJ)まで増幅したパルス列とする。この増幅パルスにより生成されるレーザーコンプトンX線としては波長1.8nm、10^7 photons/sが見込まれた。このための増幅システムとしては、Franz-Nodvickの式より計算しNd:glass(HAP-4,20×70×240mm)スラブを4本のXeフラッシュランプ(13F8)で励起する4パス増幅システムとした。また増幅光パルスの集光特性を良くするためビーム品質の向上のために、イメージリレーを用い位相共役鏡も試みる。ガラスレーザーの冷却効率を上げるため、エバネッセントコートとしてフッ化マグネシウム膜を用い、サファイア板を通し間接水冷する事を検討した。現在、このガラス増幅システムの電源、冷却器の動作確認が終り、レーザーヘッドの動特性として小信号利得を測定しシステムを構築している。またコンプトンX線発生用の真空チャンバ及び2次元CCD等の測定系を検討し、これを用意した。
組合せ最適化問題のためのカオス的ニューラルネットモデルの数理と大規模問題への応用

本年度は、本研究課題内で昨年度までに提案した最適化手法(λ-DCN)について、力学的性質などに関する数理的考察を加え、またそれを元に新しい手法を提案した。昨年度までにORで広く用いられている局所探索法であるλopt法のアナログ版を開発した。本手法では、λ近傍と呼ばれる局所的領域において緩和型と呼ばれるダイナミクスを用いて解を探索する。またこれを非平衡に続けることにより逐次的な解の改善を行なう。本手法を非常に難しい組合せ最適化問題として知られる2次割当て問題(QAP)に応用した結果、我々の手法はQAPに対する現在最も強力なアルゴリズムの一つであることが分かった。実際、いくつかのベンチマーク問題について、今までのチャンピオンデータを上回る成績が得られている。本年度は、まず本手法の収束性の証明を得た。これにより応用性が増すと考えられる。また、昨年度までの手法にORで用いられる内点法を応用した新しいアルゴリズム(λ内点法)を開発した。本手法もまた、いくつかのベンチマーク問題について、今までのチャンピオンデータを上回る成績を得ることができた。さらに本研究課題内で開発したアルゴリズムの力学的性質を調べた。その結果、用いている非平衡ダイナミクスに、単に探索に乱数として作用する、あるいは初期値をバラつかせるといった効果を超えて、逐次的に解空間を探索していく効果的な作用があることが分かった。今後後継研究課題において、基盤配線などの実問題に応用する。本年度は、既に提案したニューラルネットワークモデルに基づく最適化手法(二重制約ネットワーク)について、新たにオペレーティングリサーチ(OR)などにおける知見を基に、数理的考察を加え、手法の強化を行会った。1.カオス的ニューラルネットモデルによる最適化手法は、最適化すべき関数(目的関数)の解を状態空間上で次々と探して行く、多点探索法である。その際に、目的関数の状態空間上での起伏が大きいと、カオスの非平衡探索機構が効果的に働かない。そこで、目的関数にあらかじめ座標変換を施すことにより、起伏を緩やかにする手法を提案した。これにより、同じ探索時間について、より多くの解を探索できるようになり、性能が向上した。2. ORで広く用いられている局所探索法であるλopt法のアナログ版を開発した。従来のニューラルネットワークによる最適化手法では、大域的なエネルギーの緩和に基づいているため、大域的に解を探索していた。一方、新しい方法では、λ近傍と呼ばれる局所的領域においで、局所的なエネルギーの緩和を行ない、解を探索していく。これを非平衡に続ける。また、ORの手法では、計算量の都合により、局所的領域の大きさを表すλとして高々3から4程度が用いられてきたが、新しいアナログの手法によれば、問題に応じて数十の値を用いることができる。より広い領域を次々と探索することにより、得られる解が大幅に向上した。以上の研究を、非常に難しい組合せ最適化問題として知られる2次割当て問題(QAP)に応用した。結果として、我々の手法はQAPに対する現在最も強力なアルゴリズムの一つであることが分かった。実際、いくつかのべンチマーク問題について、今までのチャンピオンデータを上回る成績が得られている。
液体ゲルマニウムの創出

研究代表者は過去、常温常圧で液体、脱水素化により固体の半導体Siとなる新物質「液体Si」を創出した。この材料の登場は100年続いたSi半導体史に初めて「液体」からのアプローチを可能とし、歴史的に未開拓であった「液体Si科学」を切り拓いた。本研究は同じ14族にあるSiとGeの反応類似性に着目し、「液体Si」の合成法・精製法をGeへと展開することで「液体Ge」を創出する。そして塗布型Ge薄膜の実証と物性評価を通し「プリンテッド『Ge』エレクトロニクス」実現への足掛かりを得る。