hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
同族中小企業における経営の移転と財務パフォーマンスの関係性

「中小企業の継続性とオーナーシップマネジメントに関する財務論的研究」(基盤研究(C)24530430)の研究成果として平成27年度中に論文「Corporate Succession and Performance in Japanese Small and Medium Enterprises」を発表し、この内容についての意見交換を通して本研究の問題意識の更なる精緻化を行ってきた。また、並行する形で、所有と経営が一致する同族企業の経営権および実務執行の移転と、それにともなう財務パフォーマンスとの関係性について、わが国および欧米の先行研究をレビューする中で、事業承継と企業業績の関係性を説明するための方法論として相応しいモデルの抽出を試みてきた。しかしながら、当初予定していた仮設構築と検証のためのインタビュー調査、中小企業支援団体との交流を深めた上での実態把握などについては、十分に実施できていない。本研究は、中小企業の中でも所有と経営が一致するような同族企業に焦点を当て、「財産および経営の承継」である事業承継の中でも特に「経営の承継」、つまり経営権と実務執行の移転問題を考察の対象とする。その上で、従来関心が寄せられてこなかった、経営の移転と企業業績をはじめとする様々な財務パフォーマンスとの関係性を明らかにしようとするものである。これにより、わが国中小企業の多くを占める同族企業の事業承継における財務管理機能の役割と課題を抽出し、企業を継続的に発展させるための要因と望ましい姿を明らかにすることを目的としている。平成29年度は、事業承継における選択肢として近年中小企業でも頻繁に実施されるようになってきたM&A(企業の合併・買収)に焦点を当て、その交渉プロセスと買収価格決定のための企業価値評価に「財産の承継」および「経営の承継」がどの程度影響するかについての考察を行った。その成果の一部として、石油学会情報誌「ペトロテック」2017年8月号に掲載された「中小企業のM&Aの現状と期待」で安藝修氏(中小企業基盤整備機構)、佐々木真佑氏(日本政策金融公庫)らと座談会を行っている。また、中小企業研究に欠かせない知見を有している両氏とは情報交換を継続しており、平成30年度以降に計画している事業承継研究の新しい発展形での研究を遂行する上で必要なデータ提供を受けることも視野に入れている。一方でこれと並行しながら、同族中小企業の企業価値評価の研究を進め、平成29年6月に日本財務管理学会春季全国大会の統一論題報告において「同族中小企業の企業価値」として報告した。この成果は、平成30年5月刊行予定の「年報財務管理研究」(第29号)に掲載される。平成29年度は文献レビューを通して理論的枠組みの構築を進める一方で、中小企業基盤整備機構や日本政策金融公庫の方々と意見交換を行って実態把握に注力してきた。加えて、それらの成果の一部を公表する形で「日本財務管理学会」の統一論題報告で研究報告を行い、その内容を論文とした(「年報財務管理研究」第29号、平成30年5月刊行予定)。
信号のスパース表現にもとづくネットワーク化制御系での高効率情報伝送

本研究では,信号処理や機械学習において近年特に重要な課題であるスパース性の概念をネットワーク化制御に応用し,ノイズが存在するもとでの高効率な圧縮を可能とする信号表現法を提案した.また,スパース性の概念を連続時間制御系に拡張し,スパース最適制御と呼ぶ新しい最適制御理論を構築した.スパース最適制御とは,与えられた制約条件のもとで連続時間制御信号の台の長さを最小化するような制御方式で,そのままでは問題は凸でなく最適解を求めることは極めて難しい.これに対して,スパース最適制御の凸緩和であるL1最適制御の解がスパース最適制御となるための非常に簡単な条件を導出した.ネットワーク化制御系における伝送情報の高効率圧縮技術に関して,連続時間のスパース最適制御(L0最適制御)がL1最適制御解と一致するための条件を示し,情報の高効率圧縮という観点だけでなく,省エネルギーの観点からも,スパース最適制御が有効であることを示した.この結果は,1件の学術論文(IEEE Transactions on Automatic Control,2014年7月掲載予定)および1件の国際会議(IEEE CDC),5件の国内学会発表において発表された.本研究では,信号処理や機械学習において近年特に重要な課題であるスパース性の概念をネットワーク化制御に応用し,ノイズが存在するもとでの高効率な圧縮を可能とする信号表現法を提案した.また,スパース性の概念を連続時間制御系に拡張し,スパース最適制御と呼ぶ新しい最適制御理論を構築した.スパース最適制御とは,与えられた制約条件のもとで連続時間制御信号の台の長さを最小化するような制御方式で,そのままでは問題は凸でなく最適解を求めることは極めて難しい.これに対して,スパース最適制御の凸緩和であるL1最適制御の解がスパース最適制御となるための非常に簡単な条件を導出した.ネットワーク化制御系における伝送情報の高効率圧縮技術に関して,L0最適化およびL1-L2最適化を用いた信号のスパース表現による新しい方法を提案し,招待論文1件(IEICE Trans. Communications),学術論文1件(IEICE Trans. Fundamentals),国際会議3件(MTNS2012, IEEE APWCS2012,およびIEEE CDC 2012),招待講演1件(超高信頼性無線通信システム研究会),および国内学会発表3件の成果を得た.これらの研究は,従来の「エネルギーを最小化する」という従来のL2評価規範による制御に比べて,情報圧縮の効率がきわめて良く,ネットワーク化制御系において重要な手法である.制御工学当初予定していた離散時間制御系における制御信号のスパース表現の研究成果(IEEE Trans. Automatic Controlに掲載予定)に加え,連続時間制御系のL1最適制御のスパース性の関係について,明快な条件を与えることができた.以上の点から,当初の計画以上に進展していると言える.当初の計画であったフィードバック系の安定性のための十分条件の導出を行い,さらにシステムが安定であるためのパラメータ設定の具体的な方法も示した.また,既存の高速アルゴリズムの実装も可能であることを示した.以上の点から,当初の計画以上に進展していると言える.前年度までで得られた離散時間制御系に対する制御信号のスパース表現に関する研究を完成させ,シミュレーションによる有効性の検証を行う.加えて,前年度で得られたL1最適制御とスパース性に関する結果をより広いクラスのシステムに拡張する検討を行う.これまでの研究で得られた安定性の十分条件をさらに精密化する.特に量子化や通信ノイズなどの安定性や圧縮率への影響を見積もることも重要な課題である.さらに,制御系の特徴を活かした高速アルゴリズムの開発も同時に進行する.当該年度の研究計画のうち,人件費(プログラミング補助に対する謝金)において,想定よりも早く計画が進み,計画していた作業時間数が大幅に縮小されたこと,および,当該年度に購入したラップトップPCが想定していた性能でより安く購入できたという二つの理由から,次年度使用額が生じた.計算機シミュレーション用の高速ノート型PCを一台購入予定である.また,国際会議発表のための旅費(オランダおよび南アフリカ),シミュレーション用プログラム作成補助の謝金,および書籍の購入に対する使用を計画している.該当なし.
筆跡情報を利用したステガノグラフィに関する研究

平成16年度は、平成15年度の研究で構築した筆跡情報を利用したステガノグラフィのモデルを用い、手書き文字を入力できるPC上に実装を行い、プロトタイプの有効性を実証した。また、プロトタイプの評価をおこなった。また、プロトタイプの新しい評価手法として、生体情報を利用した筆跡情報のステガノグラフィの評価の手法を開発した。筆跡情報にステガノグラフィを構築した場合、当然のことながら元の筆跡から変形する。第3者に筆跡の変化が気づかれてしまったばあい、ステガノグラフィとしての意味がなくなる。そこで、人間が異なる二つの筆跡を他人のものと判断するか同一人と判断するかについて考察する必要がある。本年度は、人間の脳の働きを示す事象関連電位(ERP)を用い、脳の働きを観察しながら、人間が筆跡の匿名性を正確に判断しているのかを捕らえる実験手法を提案した。今回計測する事象関連電位は、P300である。P300とは、オドホール課題と呼ばれる出現確率の異なる刺激を弁別させる課題を行わせ刺激の種類ごとに選択的に加算平均処理を行うことで観測することが出来る脳波である。例えば、CRT画面上に"A","B"の2種類の文字をランダムに選択し一定の時間間隔で次々に提示する場合を考える。"A"と"B"それぞれの文字の出現確率を0.2と0.8として"A"が提示されたらボタンを押すように被験者に指示すると、低頻度刺激"A"が出現したときに刺激提示後約300msで脳波上に陽性のピーク波形が見られる。このピーク波形のことを、P300と呼び、その振幅等は刺激の弁別処理過程に対応する神経活動を反映していると考えられている。開発した手法は、元の筆跡情報(カバーデータ)とそのカバーデータにステガノグラフィが構築された筆跡情報(ステゴデータ)の組を複数用意しそれを複数の被験者に同時に提示し、その二つの筆跡が同一の物か、違うものかを判断させる。違う物と判断させる実験を行えば、筆跡が異なると判断した場合P300が検出される。その場合、ステガノグラフィの構築は失敗したと判断できる。ステガノグラフィを構築するパラメータを変化させ、本実験を行い、本手法の評価を行った。筆跡情報を利用する秘匿通信について議論を行ない、筆跡情報に対してステガノグラフィを構築する手法を提案した。また、筆跡情報を利用したステガノグラフィを携帯端末上に実装し、筆跡情報を利用した秘匿通信が行えることを示した。提案する筆跡情報を利用したステガノグラフィを用いた秘匿通信は、以下のように行われる。まず、送信者が、手書きの筆跡を、筆点座標に符号化したカバーデータとなる筆跡情報を取得する。情報の送信者が、情報を埋め込むためのステゴ鍵を利用して、カバーデータに送信する情報を埋め込んだステゴデータを作成する。ステゴ鍵は、送信する情報を筆跡の変化量に符号化するコードブックと、カバーデータの筆跡情報の任意の点の中点に埋め込む情報を符号化した変化量に応じてその中点を移動させ、移動した中点をカバーデータに追加するアルゴリズムである。また受信者は、送信者から情報が埋め込まれた筆跡から情報をとりだすステゴ鍵をあらかじめ共有しておく。送信者は、情報が埋め込まれた筆跡情報を受信者に送信する。受信者は、あらかじめ共有しておいたステゴ鍵で埋め込まれていた情報を取り出す。受信者と送信者の間で交換したい情報を筆跡に埋め込み交換することが出来るので、筆跡を利用した秘匿通信が可能になっている。筆跡情報を利用した秘匿通信が一般に利用されているシステムで動作することを示すために、提案した筆跡情報を利用したステガノグラフィの手法を携帯型端末上に実装を行った。現在普及している携帯端末(PDA)の多くは、液晶タブレット等を利用したペン入力機能を持ち、なおかつ移動体通信機能を持っている。そのために、携帯端末で動作する手書きを利用したシステムは多数利用されている。よって提案した筆跡情報のステガノグラフィを利用した秘匿通信は、手書き機能を持つ携帯端末上で、有効に利用される。"A"と"B

"それぞれの文字の出現確率を0.2と0.8として"A"が提示されたらボタンを押すように被験者に指示すると、低頻度刺激"A"が出現したときに刺激提示後約300msで脳波上に陽性のピーク波形が見られる。このピーク波形のことを、P300と呼び、その振幅等は刺激の弁別処理過程に対応する神経活動を反映していると考えられている。開発した手法は、元の筆跡情報(カバーデータ)とそのカバーデータにステガノグラフィが構築された筆跡情報(ステゴデータ)の組を複数用意しそれを複数の被験者に同時に提示し、その二つの筆跡が同一の物か、違うものかを判断させる。違う物と判断させる実験を行えば、筆跡が異なると判断した場合P300が検出される。その場合、ステガノグラフィの構築は失敗したと判断できる。ステガノグラフィを構築するパラメータを変化させ、本実験を行い、本手法の評価を行った。
露米会社の極東経営と北方世界

本年度は、露米会社の崩壊と北方世界、とりわけ千島列島の変容について分析した。露米会社の崩壊とロシア領アメリカ(アラスカ)の売却が、環太平洋の海洋秩序の弛緩を招き、これにより毛皮獣の密猟業者が千島列島のみならず、東北地方の海域に侵入するようになった。とりわけ、千島列島では、密猟者の対策として軍艦を派遣したが、広大な海域を数艘の軍艦では警備できなかった。開拓使は、千島列島のアイヌを「日本人化」するために政策を展開した。しかし、実際には、密猟者たちの横暴からアイヌを保護することもできず、結局、北千島のアイヌをシコタン島に移住させた。これにより千島列島は、国民なき国土となり、この状況を打開するために退役軍人郡司成忠の「報効義会」という組織が北千島の植民を担った。このような従来、領土保全の担い手として位置付けられていた郡司成忠の活動を露米会社の崩壊との関係-すなわち環太平洋の海洋秩序の弛緩-との関係から分析することに成功した。これらの分析から、以上のような問題が千島列島や北方世界だけでなく小笠原や開港地横浜の動向とも関連していることを解明した。さらに、樺太・千島交換条約後にロシアに渡った千島列島のアイヌたちの動向についてロシア国立極東文書館(在ウラジオストク)の資料から分析することができた。この問題については、すでにロシア国立外交資料館において重要資料を入手しているので、本資料と極東文書館の資料を対照しながら分析し、検討した。本年度は以下の三つの資料の収集と分析を行った。第一は、ロシア国立海軍文書館の露米会社の経営に関する史料群である。この資料は北海道大学にほぼ同様の史料が所蔵されている(File Microcopies of Records in The National Archives RECORDS OF THE RUSSIAN-AMERICAH COMPANY 1802-1867)。この史料の分析により露米会社の動向を解明した。さらに、文書番号410・2・1016を収集することに成功した。この文書は、クリミヤ戦争期においてロシアが植民地経営を露領アメリカ(アラスカ)から沿海州地域に変更する契機となった外交問題に関係する資料群であり、本年の調査における最も大きな成果であった。第二は、ロシア国立中世法令文書館の近世後期におけるクリル諸島関係の史料群である。本資料により近世後期の日本とロシアの関係を解明することができた。特に、ラクスマンの資料を解析することで、日本へのラクスマンの派遣がロシアの露領アメリカ(アラスカ)経営との関連から推進されたことを解明した。第三は、ロシア国立極東文書館の資料を収集した。特に、1867年にロシアが露領アメリカをアメリカに売却し露米会社が崩壊した後のクリル諸島のアイヌの動向を解明した。これに対応する日本側資料として北海道立文書館において関係資料を写真撮影した。特に『千島事務雑録』および『千島関係書類根室県庶務課』は樺太千島条約前後の千島列島の状況を詳細に記しており、露領アメリカの売却が惹起した環太平洋の海洋秩序の混乱に対する明治政府の対応策を解明することができた。これらの分析を踏まえて、露米会社崩壊後の千島列島の問題について論文を発表した。本年度は、以下の三つの点で実績をあげることができた。第一は、ロシア外務省外交資料館において樺太・千島交換条約締結後にロシア側が千島列島に残留したアイヌをカムチャッカに移住させる構想を持っていた事実を発見した。この問題との関連で、樺太・千島交換条約後も千島列島のアイヌがカムチャッカのロシア人と継続的に交易を行っていたことを解明した。このことは、日本とロシアの条約締結後も国境が十分機能していなかったことを示すものであり、国民国家の形成と国境の問題を考察するうえで、大きな手掛かりを得ることに成功した。第二は、露米会社崩壊後の環太平洋の海洋秩序の問題を検討することができた。ロシア領アメリカ(アラスカ)のアメリカへの売却によって環太平洋の海洋秩序が崩壊し、多くの毛皮獣密漁者が千島列島にやってくるようになった。この密漁者の問題は、従来からも研究されているが、これが露米会社の崩壊と関連していることを解明することができた。さらに、この問題に明治天皇が懸念を表明し、明治24年に片岡侍従を北千島に派遣した経緯についても国立国会図書館憲政資料室の片岡侍従文書を使って解析することができた。第三には、ロシア領アメリカ(アラスカ)の売却先であるアメリカ側の資料をアメリカ合衆国国立文書館において収集することに成功した。日本国内に所蔵されている露米会社の研究者であるギブソンおよびレンセンなどの著名なアメリカ人研究者の資料と合わせて、新たな知見を得ることができた。

これにより千島列島は、国民なき国土となり、この状況を打開するために退役軍人郡司成忠の「報効義会」という組織が北千島の植民を担った。このような従来、領土保全の担い手として位置付けられていた郡司成忠の活動を露米会社の崩壊との関係-すなわち環太平洋の海洋秩序の弛緩-との関係から分析することに成功した。これらの分析から、以上のような問題が千島列島や北方世界だけでなく小笠原や開港地横浜の動向とも関連していることを解明した。さらに、樺太・千島交換条約後にロシアに渡った千島列島のアイヌたちの動向についてロシア国立極東文書館(在ウラジオストク)の資料から分析することができた。この問題については、すでにロシア国立外交資料館において重要資料を入手しているので、本資料と極東文書館の資料を対照しながら分析し、検討した。
複数台ロボットによる半自律知的遠隔操作システムの開発

今年度は、遠隔操作システムにおける操作者の意図を反映した知的遠隔操作インタフェースの開発とOpenRTM-aistを用いた各技術のコンポーネント化を中心に研究し、その成果を論文として発表した。知的遠隔操作インタフェースの開発においては、まず、未知のデータ群からBatch Learning Growing Neural Gasにより位相構造を学習し、学習された位相構造の一部に含まれる教師データから位相構造全体へ教師データの伝搬を行う手法である半教師あり学習の提案を行なった。本提案手法を用いることにより、遠隔操作ロボットがこれまでに蓄積してきた制御データと遠隔操作者が与えた操作データとを結びつけることが可能となり、操作者が数回の操作を行うことで、操作者の操作方法を学習し、新たな操作時に操作者の意図の抽出が可能となる。また、本手法にいては、半教師あり学習における様々な手法との比較実験を行ない、その有効性を示している。また、これまでに行なってきた2次元の地図構築手法における成果発表を行なった。本手法では、これまでに提案を行なってきた地図作成の手法をより単純なモデルに変更し、評価関数を再設計することによって、2次元地図のベンチマークテストにおいて、他のスキャンマッチングにおける手法より、高精度かつ高速でSLAMを行えることを示した。OpenRTM-aistを用いた各技術のコンポーネント化に関する研究では、これまでに行なってきた各要素技術を産業技術総合研究所から提供されているOpenRTM-aistを用いてコンポーネントの作成を行なった。現在、いくつかのコンポーネントを他の研究者に提供しており、動作不備や使用性に関する検討を行なっている。動作確認がすみしだい各コンポーネントを公開していく予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、遠隔操作システムにおける13次元可視化システムと2複数台移動ロボットにおけるフォーメーション制御を中心に研究し、その成果を論文として発表した。研究1では、膨大な3次元点群データを高速かつ高精度に処理し、リアルタイムに操作者へ情報提示を行なうことに研究の意義がある。そこで、ViEW2013、IJCNN2013において、複数の異なる特徴量を含む3次元点群からの空間的な位相構造の学習手法の提案を行なった。本手法により、点群データを空間的な構造を保ったままダウンサンプリングが可能であり、学習した位相構造から特徴抽出が可能なことを示した。また、高速な3次元環境地図構築手法を実現するために、進化計算学会研究会では、誤対応点を多く含む画像間の対応関係から射影変換行列の推定を高速かつ安定的に行なうESSACを提案し、既存手法と比較することによってその有効性を示した。本手法は3次元環境地図構築だけではなく、様々な問題に対しても適応可能であり、本研究を進める上で非常に重要なアルゴリズムである。研究2では、遠隔モニタリングにおいて、多角的な視点からの情報支援を行なう手法を確立することに研究の意義がある。そこで学術論文において、同一の地図を用いた進化計算に基づく初期位置同定手法に関する提案を行なった。本手法では、地図の解像度を自動で調整することが可能な手法を用いて、少ない繰り返し回数で初期位置同定が可能なことを示している。本手法により、フォーメーション制御に必要な各ロボットの相対位置を取得することが可能となり、本研究において非常に重要な内容となっている。また、ロボティクスシンポジアにおいて、遠隔操作システムに必要な各要素技術を適切に結びつけるため、3階層モデルに基づく制御アーキテクチャの提案を行ない、実環境においてもバネモデルを用いたフォーメーション制御が可能であることを示した。今年度は、遠隔操作システムにおける複数台移動ロボットにおけるフォーメーション制御を中心に研究し、その成果を論文として発表した。3次元可視化システムにでは、位相構造学習手法の一つであるGrowing Neural Gas (GNG)の安定性と収束性を向上させたBatch Learning GNG(BL-GNG)についての提案を行なった。従来手法では、逐次的に入力データを処理していくため、データの入力順によって結果が異なってしまうといった欠点が存在した。そこで、一括学習化を行っていくことにより定常的に位相構造を学習可能なアルゴリズムへの改良を行った。さらに、学習手法にファジィクラスタリングの目的関数を取り入れることによって安定性の向上も行っている。また、3次元可視化技術の一つである、Evolution Strategy Sample Consensusに関してもアルゴリズムの挙動解析を行い、国際学会において発表を行なった。複数台移動ロボットにおけるフォーメーション制御に関する研究では、2つの国内学会において、遠隔モニタリングシステムにおける複数台ロボットの取り囲み位置決定手法に関する提案を行なった。本手法では、対象物取り囲みフォーメーションに関する定式化を行い、BL-GNGを用いることにより、ロボットの台数や対象物の形状に対してロバストな手法となっている。また本手法は、大域的なフォーメーション行動にも適用可能であり、本研究課題の核となる重要な内容となっているため、現在BL-GNGを複数の階層において学習を行うMultilayer BL-GNG(MBL-GNG)に関する研究を行っている。本手法は、子となる層の位相構造を親の層の学習結果を入力データとして用いることにより異なる粒度でデータの位相構造を学習可能なアルゴリズムとなっている。また、本手法はユーザが定義しなければならないパラメータが存在しないアルゴリズムとなっており、自動的に学習が可能なアルゴリズムとなっていることが一つの特徴である。

知的遠隔操作インタフェースの開発においては、まず、未知のデータ群からBatch Learning Growing Neural Gasにより位相構造を学習し、学習された位相構造の一部に含まれる教師データから位相構造全体へ教師データの伝搬を行う手法である半教師あり学習の提案を行なった。本提案手法を用いることにより、遠隔操作ロボットがこれまでに蓄積してきた制御データと遠隔操作者が与えた操作データとを結びつけることが可能となり、操作者が数回の操作を行うことで、操作者の操作方法を学習し、新たな操作時に操作者の意図の抽出が可能となる。また、本手法にいては、半教師あり学習における様々な手法との比較実験を行ない、その有効性を示している。また、これまでに行なってきた2次元の地図構築手法における成果発表を行なった。本手法では、これまでに提案を行なってきた地図作成の手法をより単純なモデルに変更し、評価関数を再設計することによって、2次元地図のベンチマークテストにおいて、他のスキャンマッチングにおける手法より、高精度かつ高速でSLAMを行えることを示した。OpenRTM-aistを用いた各技術のコンポーネント化に関する研究では、これまでに行なってきた各要素技術を産業技術総合研究所から提供されているOpenRTM-aistを用いてコンポーネントの作成を行なった。現在、いくつかのコンポーネントを他の研究者に提供しており、動作不備や使用性に関する検討を行なっている。動作確認がすみしだい各コンポーネントを公開していく予定である。本年度における研究課題は、遠隔モニタリングのための(i)フォーメーション形成の実現と(ii)操作者の意図を反映した知的遠隔操作インタフェースの開発であった。(i)に関しては、大域的かつ分散的な環境の可視化と局所的かつ集中的な環境の可視化の切り替えが可能なフォーメーション形成を行う手法として、データの確率密度分布から位相構造の学習が可能なBatch Learning Growing Neural Gas (BL-GNG)の提案を行い、局所的なフォーメーション形成である任意物体の取り囲みフォーメーションが可能であることを示した。本手法は入力データを変更することで、大域的なフォーメーション形成にも適用可能である。(ii)に関しては、今年度主目的として取り組むことはできなかったが、入力データから異なるスケールで特徴量やクラスタリング結果が抽出可能なMultilayer BL-GNGの提案を行い、設定パラメータなしの教師なし学習アルゴリズムを実現した。本アルゴリズムを操作入力に対して適用することで、操作者の操作パタンの抽出が可能となることが考えられる。これらのことから申請書の計画通り、おおむね順調に進んでいると考えられる。
構音時の顔面および下顎の三次元多点動作解析

咬合改善を伴う補綴処置においては,補綴物を口腔周囲の生理的活動に適応させることが重要である.その適否は下顎や舌などの口腔内組織だけではなく顔面の動作にも影響する.ため,機能時の顔貌や口腔運動の様相を評価するパラメーターが必要であると考えられる.そこで,本研究では,多点の運動解析が可能なモーションキャプチャー・システムを用いて,顔面皮膚上点の運動から下顎運動を推定するために,開口運動時における下顎切歯点と顔面皮膚上点の動態解析結果を重回帰分析し,それらの相関を検討した.方法:健常有歯顎者8名の顔面皮膚上の9部位に光反射性標点を貼付し,6方向から記録した.また,下顎と同期して移動する仮想点の運動を観察するため,仮想点指示用ポインターで静止時の切歯点の位置座標を記録した.これらをワークステーション上で合成し,9部位の顔面皮膚上点と切歯点の運動を立体構築した.回帰分析は切歯点での開口量を目的変数とし,9部位の顔面皮膚上点の三次元的移動量(左右X,前後Y,上下Z成分)計27個を説明変数とした.また,変数減少法を用いて説明変数を10程度に絞り込み,顔面皮膚上点から切歯点の運動を推定する重回帰式を求めた.この操作を開口量5mmまで(5mm式),開口量10mmまで(10mm式),開口量15mmまで(15mm式)の範囲のデータでそれぞれ行い,3つの式を得た.結果:5mm式では,開口量が増えるごとに推定値と実測値の差すなわち,誤差が大きくなった.10mm式では,開口量10mmまで誤差は少ないが,10mm以上の区間ではその差は1.7mmと大きくなった.15mm式では,開口量で誤差が増えることはなく,精度は0.8mm以下(3.6%)となった.以上の結果より,下顎切歯点切歯点の開口量15mmまでの運動を,顔面皮膚上点から推定が可能であることが示唆された.咬合改善を伴う補綴処置においては,補綴物を口腔周囲の生理的活動に適応させることが重要である.その適否は下顎や舌などの口腔内組織だけではなく顔面の動作にも影響する.ため,機能時の顔貌や口腔運動の様相を評価するパラメーターが必要であると考えられる.そこで,本研究では,多点の運動解析が可能なモーションキャプチャー・システムを用いて,顔面皮膚上点の運動から下顎運動を推定するために,開口運動時における下顎切歯点と顔面皮膚上点の動態解析結果を重回帰分析し,それらの相関を検討した.方法:健常有歯顎者8名の顔面皮膚上の9部位に光反射性標点を貼付し,6方向から記録した.また,下顎と同期して移動する仮想点の運動を観察するため,仮想点指示用ポインターで静止時の切歯点の位置座標を記録した.これらをワークステーション上で合成し,9部位の顔面皮膚上点と切歯点の運動を立体構築した.回帰分析は切歯点での開口量を目的変数とし,9部位の顔面皮膚上点の三次元的移動量(左右X,前後Y,上下Z成分)計27個を説明変数とした.また,変数減少法を用いて説明変数を10程度に絞り込み,顔面皮膚上点から切歯点の運動を推定する重回帰式を求めた.この操作を開口量5mmまで(5mm式),開口量10mmまで(10mm式),開口量15mmまで(15mm式)の範囲のデータでそれぞれ行い,3つの式を得た.結果:5mm式では,開口量が増えるごとに推定値と実測値の差すなわち,誤差が大きくなった.10mm式では,開口量10mmまで誤差は少ないが,10mm以上の区間ではその差は1.7mmと大きくなった.15mm式では,開口量で誤差が増えることはなく,精度は0.8mm以下(3.6%)となった.以上の結果より,下顎切歯点切歯点の開口量15mmまでの運動を,顔面皮膚上点から推定が可能であることが示唆された.目的:調音運動では口腔周囲軟組織の活動が重要であるため,機能回復には,咬合の改善とともに補綴装置による口唇,頬の支持も配慮する必要がある。そのため、顔面皮膚上と切歯点の標点の運動を音声と同時記録し、子音発音前後を含む全運動経路を3次元解析し、比較検討を行った.方法:1.正常有歯顎者(同意を得た者)の発音連動時の口腔および皮膚上標点と下顎切歯を6台の赤外線高速度カメラ(Video Camera Units nac)で6方向から投影し,同時に音声をマイクから入力し,データステーション(VICON370 Data Station)へビデオデータおよびアナログデータとして収集した。2.収集されたデータは,ワークステーション(PS/V Model 2411)へ転送立体構築し、ビデオデータとしてハードディスクに保存する。録音したデジタルオーディオテープの出力をDSP Sona-Graph500(KAY社製)に導入してリアルタイムの声紋を表示させ、また音声のアナログデータからTime-Waveのグラフを表示し,画面上で各音の子音発音時点を規定した。3.標点をオートトラッキングによって自動追尾し、記録したビデオデータを3次元解析ソフトウエアVICON370(OXFORD METRICS社製)に導入し、計測項目について解析を行った。結果:顎口腔機能の改善の術前、術後を比較し、顎補綴処置による機能回復の程度を客観的に評価、するため、腫瘍等の術後患者に対する計測項目を設定した。

咬合改善を伴う補綴処置においては,補綴物を口腔周囲の生理的活動に適応させることが重要である.その適否は下顎や舌などの口腔内組織だけではなく顔面の動作にも影響する.そのため,機能時の顔貌や口腔運動の様相を評価するパラメーターが必要であると考え,そのため,多数の標点の運動経路の同時解析が可能な多点動作解析システムを導入し,健常有歯顎者を高速度カメラを用いて咀嚼時や調音時の口腔・顔面運動経路の三次元解析を行ってきた.しかし,顔面および下顎骨の運動計測では誤差として計測中の頭部の動揺による変位誤差と各評点をポインターにて指し示すときの入力誤差が考えられる.本年度は顎口腔機能の改善の術前、術後を比較し、補綴処置による機能回復の程度を客観的に評価するパラメーターを設け,かつ,上記の誤差を補正するソフトを開発した.その機能は以下のとおりである.1.頭蓋側のリファレンスポイントとして標点を4点固定した眼鏡を装着し,基準平面の設定および頭部の変位補正に使用した.2.下顎に固定したマーカーに対応する任意の部位の運動軌跡を同時に観察、計測することを可能にした.これを用いて,下顎のタッピング,限界運動および,咀嚼,発音運動時の顔面皮膚上標点と下顎骨上仮想点すなわち同一点を下顎マーカーから座標計算した運動経路,運動量の比較を試みている.いままでは、各評点をポインターにて指し示して入力していたが、今回のソフトでは、顔面皮膚上標点と下顎骨上仮想点を同一点として判断するという点が向上した.咬合改善を伴う補綴処置においては,補綴物を口腔周囲の生理的活動に適応させることが重要である.その適否は下顎や舌などの口腔内組織だけではなく顔面の動作にも影響するため,機能時の顔貌や口腔運動の様相を評価するパラメーターが必要であると考えられる.そこで,本研究では,多点の運動解析が可能なモーションキャプチャー・システムを用いて,顔面皮膚上点の運動から下顎運動を推定するために,開口運動時における下顎切歯点と顔面皮膚上点の動態解析結果を重回帰分析し,それらの相関を検討した.方法:健常有歯顎者8名の顔面皮膚上の9部位に光反射性標点を貼付し,6方向から記録した.また,下顎と同期して移動する仮想点の運動を観察するため,仮想点指示用ポインターで静止時の切歯点の位置座標を記録した.これらをワークステーション上で合成し,9部位の顔面皮膚上点と切歯点の運動を立体構築した.回帰分析は切歯点での開口量を目的変数とし,9部位の顔面皮膚上点の三次元的移動量(左右X,前後Y,上下Z成分)計27個を説明変数とした.また,変数減少法を用いて説明変数を10程度に絞り込み,顔面皮膚上点から切歯点の運動を推定する重回帰式を求めた.この操作を開口量5mmまで(5mm式),開口量10mmまで(10mm式),開口量15mmまで(15mm式)の範囲のデータでそれぞれ行い,3つの式を得た.結果:51mm式では,開口量が増えるごとに推定値と実測値の差すなわち,誤差が大きくなった.10mm式では,開口量10mmまで誤差は少ないが,10mm以上の区間ではその差は1.7mmと大きくなった.15mm式では,開口量で誤差が増えることはなく,精度は0.8mm以下(3.6%)となった.以上の結果より,下顎切歯点の開口量15mmまでの運動を,顔面皮膚上点から推定が可能であることが示唆された.
ヒト眼組織由来ｉＰＳ細胞の樹立・機能解析と新規診断・治療システムの開発

ヒト皮膚iPS細胞およびマウスのES細胞、iPS細胞から、発生初期の網膜組織と成熟した視神経細胞の分化誘導に成功した。浮遊培養後に平面培養に移し、外因性遺伝子を導入することなく内因性遺伝子の誘導のみで、軸索をもつ視神経細胞の自己分化誘導に成功した。作製した細胞は、すべての神経節マーカーをもち、軸索流やパッチクランプ法による電気生理学的反応が認められた。同様の方法で、マウスES細胞とiPS細胞から同様に軸索をもつ網膜神経節細胞の作製に成功し、この方法が種を超えて多能性幹細胞から視神経細胞を自己分化誘導させる普遍的なものであることが示され、軸索を含めた視神経細胞の研究を行うことが初めて可能となったヒト皮膚iPS細胞およびマウスES細胞、マウスiPS細胞を用いて。発生初期の網膜組織への分化誘導を行った。非接着処理を施した96ウェルプレートに特殊な条件で浮遊培養を行い、特定のタイミングで接着培養に移すことにより、網膜の平面構造の分化を促進させ、神経線維の伸長まで一連の過程を追跡することを可能とした。RTーPCRおよびDNAチップ、免疫染色で検討したところ、網膜各種の細胞マーカーの発現が確認された。また、神経網膜とともに網膜色素上皮への分化も観察された。本法は網膜組織を平面的に観察できるので、再生医療実験のみならず、発生分化や疾患発生の分子メカニズム、薬物の効果判定に応用できる可能性がある。同様の方法で、マウスES細胞とiPS細胞から同様に軸索をもつ網膜神経節細胞の作製に成功し、この方法が種を超えて多能性幹細胞から視神経細胞を自己分化誘導させる普遍的なものであることが示され、軸索を含めた視神経細胞の研究を行うことが初めて可能となった疾患iPS細胞としては、網膜芽細胞腫、Peters奇形の患者由来の細胞を既に作成し、現在は無虹彩の作成を準備している。ヒトiPS細胞、マウスES細胞とiPS細胞を用いた視神経細胞(網膜神経節細胞)の分化誘導ヒト皮膚iPS細胞を浮遊培養した後に平面培養に移し、FBS濃度や、マトリゲル濃度、誘導因子の調整によって、外因性遺伝子を導入することなく内因性遺伝子の誘導のみで、軸索をもつ網膜神経節細胞の自己分化誘導に成功した。同様の方法で、マウスES細胞とiPS細胞から同様に軸索をもつ網膜神経節細胞の作製に成功した。以上から、この方法は、種を超えて多能性幹細胞から視神経細胞を自己分化誘導させる普遍的な方法であることが示唆された。眼科学これまでヒトの虹彩と網膜からiPS細胞を作成し、平成22年度はメチル化解析からES細胞に近い分化能をもつことを明らかにし、平成23年度は核型に異常はなく、神経網膜とともに色素上皮への再生に用いられる可能性が示された。平成24年度はiPS細胞やES細胞から網膜を平面的に分化させる方法を開発した。これをエピゲノムが作成目的組織にちかい虹彩・網膜由来iPS細胞を用いて行えば、より完成度の高い網膜を分化させることが期待できる。これまでに、我々が作成したヒトの皮膚と虹彩、網膜由来のiPS細胞は、メチル化解析からES細胞に近い分化能をもつことを明らかになり、核型に異常はないことが示されている。本年度はこれらのiPS細胞の特性を十分に用いて、外部から遺伝子を導入することなく、自発的に初期眼球発生や神経網膜と色素上皮への分化が起こることを示す成果が得られた。形成された細胞はいまだ不完全であるが、今後条件を変えることによって、より完全な形態をもつ細胞・組織を形成できる可能性がある。これらは、再生医療に向かう一歩であり、また疾患iPS細胞と比較すれば、疾患の発生機転の研究に通ずる。エピゲノムが作成目的組織にちかい虹彩・網膜由来iPS細胞を用い、新規の接着培養による平面的な網膜の分化誘導法によって、再生医療に適した完成度の高い網膜細胞の形成を目指す。iPS細胞から初期眼胞、不完全ながら神経網膜と色素上皮を形成できることが示されたので、エピゲノムが作成目的組織にちかい虹彩・網膜由来iPS細胞を用いて、自発発現誘導によって、さらに再生医療に適した完成度の高い網膜細胞の形成を目指す。具体的には、MatrigelやFBSを中心とする添加物を変え、眼胞様突出構造を切除して別に培養する。その場合、酸素濃度等の環境を変化させる。さらに、これらin vitro実験に加えて、免疫不全動物に移植するin vivo環境での分化も検討する。網膜においては、発生の後期に形成が完了する視細胞よりは、早期に分化する神経節細胞を優先して研究する。また、網膜組織に限らず、角膜ことに表層外胚葉由来の上皮細胞の形成を検討する。疾患iPS細胞では、形態形成遺伝子の変異による無虹彩等の患者由来細胞を用いて作成する。これらの眼細胞再生、移植実験によって、さまざまな病的状態における組織再生の違いを比較検討する。

本年度と同様実験試薬・実験器具等の消耗品、外注解析費用として使用するため。上記により研究計画に大きな変更はなく、当初の予定通りの予算執行となる。細胞培養のための試薬・器具、遺伝子解析用試薬を購入するため。
プラズマ中のシャー流に関する理論的研究

私は剪断流系のダイナミクスについて様々な視点から研究を行った.Rayleigh方程式は,おそらく剪断流の線形安定性に関する最も単純な定式化の一つであろう.その数学的表現が簡明であるにもかかわらず,この発展方程式が解析学的に持するものは非常に豊かである.これは系の非エルミート性に起因する.非エルミート作用素に関する研究は,作用素が直交する完全な固有関数系に分解されず,適当なスペクトル定理による定式化が不可能である,という意味において極めて挑戦的である.漸近,および摂動解析によって,デカルト座標におけるRayleigh方程式の一連の摂動解を求めたところ,これらは代数的な成長(永年挙動)を示す.摂動解析は曲率が小さいプロファイルについて行った.今回の代数的な不安定性は非単調な速度プロファイル中で起こる.揺動は「共鳴条件」が満たされる狭い領域で成長する.これらの特徴は,モードの形を変えないまま指数的に成長する良く知られたKelvin-Helmholtz不安定性と好対照をなす.単一の定常点は不安定性の成長には不十分であり,少なくとも二つの定常点が必要,かつそのうち一つの次数が少なくとも2以上である必要があることが明らかになった.任意の波数についてこの成長は起こる.私はさらに修正されたCarleman線形化法を適用することによって剪断流系を無限次元の行列として表現する可能性を探った.これは,関数空間における複雑なモード間相互作用を行列の代数として表現するものである.この方法を用い,簡単なモデル系に対して厳密解を得ることができた.現在のところ私はこの技法に関連した様々な問題を研究している.無限次元行列を有限次元で打ち切ることによる誤差の伝播,Carleman線形化における永年項の存在とその繰り込み可能性などがその一例である.私は剪断流系のダイナミクスについて様々な視点から研究を行った.Rayleigh方程式は,おそらく剪断流の線形安定性に関する最も単純な定式化の一つであろう.その数学的表現が簡明であるにもかかわらず,この発展方程式が解析学的に持するものは非常に豊かである.これは系の非エルミート性に起因する.非エルミート作用素に関する研究は,作用素が直交する完全な固有関数系に分解されず,適当なスペクトル定理による定式化が不可能である,という意味において極めて挑戦的である.漸近,および摂動解析によって,デカルト座標におけるRayleigh方程式の一連の摂動解を求めたところ,これらは代数的な成長(永年挙動)を示す.摂動解析は曲率が小さいプロファイルについて行った.今回の代数的な不安定性は非単調な速度プロファイル中で起こる.揺動は「共鳴条件」が満たされる狭い領域で成長する.これらの特徴は,モードの形を変えないまま指数的に成長する良く知られたKelvin-Helmholtz不安定性と好対照をなす.単一の定常点は不安定性の成長には不十分であり,少なくとも二つの定常点が必要,かつそのうち一つの次数が少なくとも2以上である必要があることが明らかになった.任意の波数についてこの成長は起こる.私はさらに修正されたCarleman線形化法を適用することによって剪断流系を無限次元の行列として表現する可能性を探った.これは,関数空間における複雑なモード間相互作用を行列の代数として表現するものである.この方法を用い,簡単なモデル系に対して厳密解を得ることができた.現在のところ私はこの技法に関連した様々な問題を研究している.無限次元行列を有限次元で打ち切ることによる誤差の伝播,Carleman線形化における永年項の存在とその繰り込み可能性などがその一例である.
金融政策のリスク資産に対する非対称的な経済波及効果に関する実証研究

本年度の研究は米国市場における金融政策の株式収益率に対する影響を実証研究した。金融政策として金利政策と量的緩和政策を考慮し、政策変数としてそれぞれフェデラルファンド金利と中央銀行が所有する全資産額を用いた。米国では金利政策が主要な金融政策であったが、金融危機後の2008年11月25日から量的緩和策を開始した。そのためデータ・サンプル期間を2008年11月26日から始め最新の観測値が得られる2019年3月27日までとした。サンプル期間が約10年と比較的短いため実証で用いる変数すべてにおいて最も可能な短い頻度である週次のデータを使用しサンプル数を可能な限り多くした。米国市場リターンと金利政策の関係を研究したBernanke and Kuttner (2005)の実証方法を応用し、フェデラルファンド金利そして本研究では量的緩和政策を定量化する変数として連邦準備理事会が所有する全資産額の増減率も説明変数に加え、被説明変数であるS&P500の超過リターンの回帰分析を行い、量的緩和変数の係数が5%で有意にそして正であることを証明した。さらに回帰係数がレジームに依存するスイッチイングモデルを評価し、株式市場の状況が比較的良い場合に量的緩和の影響が強くなるという非対称的な効果を示した。次に短期金利や長・短国債の利回り差などを内生変数そしてフェデラルファンド金利と量的緩和変数を外生変数として市場リターンに関するVARモデルの評価を行い、回帰分析の結果と同じように量的緩和変数が超過リターンに対し有意に正に影響することを観測した。また、評価されたVARモデル係数から量的緩和政策の株価市場における経済効果が金利政策による効果よりも大きいことを見出した。最後に量的緩和政策の効果を細分化した結果、実質短期金利効果は重要ではなくリスクプレミアム効果と配当効果が市場リターンに大きな影響を持つことを示した。データ収集に幾分遅れが出た。当初の計画では実証研究で使用するデータは月次であった。しかしながら米国の場合、量的緩和政策を開始したのが2008年11月と遅く、評価するパラメータが比較的多いレジーム・スイッチイングモデルやVARモデルなどで正確な結果を得るには月次データの場合十分なサンプル数を確保することができないと考えた。そのため本研究課題に関連したマクロ経済に関する1つの先行研究で、量的緩和変数として使われた中央銀行が所有する全資産額が、週次データとして入手可能であるため本研究課題でも用いることにした。この変更に伴い他の変数も週次データにする必要があった。週次データに変更することにより540の観測数を確保できた。米国市場の場合、本年度の実績に加えレジームに依存した量的緩和政策の株価市場における経済効果を調べる。投資家機運を考慮した分析も行う。日本市場の場合、株式市場指数、量的緩和変数、政策金利変数、そして市場リターンの予測に用いるVARモデルの内生変数、投資家の機運を測定する変数のデータはすでに集められている。今後研究計画に従い米国市場同様、量的緩和変数の株価市場における経済効果を評価していく。本研究課題では株式に加えて社債への影響も調べる予定であるが、社債に関する精度の高いデータを集めることができるか未定である。社債のデータを取得できない場合、CDSスプレッドを代わりに用いることも検討される。

そのため本研究課題に関連したマクロ経済に関する1つの先行研究で、量的緩和変数として使われた中央銀行が所有する全資産額が、週次データとして入手可能であるため本研究課題でも用いることにした。この変更に伴い他の変数も週次データにする必要があった。週次データに変更することにより540の観測数を確保できた。米国市場の場合、本年度の実績に加えレジームに依存した量的緩和政策の株価市場における経済効果を調べる。投資家機運を考慮した分析も行う。日本市場の場合、株式市場指数、量的緩和変数、政策金利変数、そして市場リターンの予測に用いるVARモデルの内生変数、投資家の機運を測定する変数のデータはすでに集められている。今後研究計画に従い米国市場同様、量的緩和変数の株価市場における経済効果を評価していく。本研究課題では株式に加えて社債への影響も調べる予定であるが、社債に関する精度の高いデータを集めることができるか未定である。社債のデータを取得できない場合、CDSスプレッドを代わりに用いることも検討される。適切なデータを収集することに予定より時間がかかり当該年度中に論文を作成することができなかったため、英文校正や学会への参加を計画通り行うことができなかった。次年度は論文の完成や論文発表のための学会への参加に、翌年度分として請求した額と合わせ使用する予定。
^<10>Bー熱中性子捕捉反応によるがん細胞DNA障害、細胞致死作用の放射化学的研究

我々は熱中性子を利用して原子核反応を発生させ生物効果を研究している。これはがん中性子捕捉療法の研究の基礎をなすものである。原子核反応の生物作用ではその反応の結果生じる粒子のエネルギ-がきわめて微小な部分にあたえられるため、エネルギ-吸収の研究には放射化学的研究が必要である。今回はDNAレベルでの吸収線量の推定に力点をおいて分析した。RBE値を求めるためのパラメ-タとしてはLーQモデル法によって実験デ-タから計算した平均不活性化線量を使用した。^<10>B化合物は^<10>Bーdextranである。この化合物は細胞内には入らず、そのため^<10>B原子は細胞核からほぼ一定の距離にある。RBE値の基準放射線は原子炉線束とほぼ同じ線量率の^<60>Coーγ線である。現在までに分析できたところでは、熱中性子のRBE値は1.94、^<10>B(n,α)^7Li核反応のRBE値は^<10>Bの濃度(12.5μg/mlから50.0μg/mlまで)に関係なく5.64±0.26であった。^<10>B(n,α)^7Li核反応のRBE値が予想以上に大きかったが、これはさらに実験を繰り返す必要がある。今後の治療にあたって注意しなければならない点である。原子炉線束のRBE値は以前からの測定値と同じく、ほぼ1.01.5であった。原子炉線束のRBE値が比較的安定していることは、中性子捕捉療法にKURを使用する場合に有利な点である。本研究の成果は中性子捕捉療法の発展の寄与することが期待される。
一般情報教育知識空間の構築と探索

本研究の目的は、情報プレースメントテストで得られる数千人分のデータから大学新入生の持つ一般情報教育の知識空間を解明することである。知識空間を把握することで多くの学生に有用な学習コンテンツを、また各学生の状態変化を追うことで個々に合わせた学習コンテンツを提供することが可能になる。情報プレースメントテストの開発と実施、知識空間の構築と探索、学習コンテンツ開発の3つの領域で連携して研究を進め、研究成果を融合することで、自学自習できるeラーニングシステムの構築までを目指す。なお、本研究で得られるテスト結果の中で許諾の得られたデータと分析プログラムは、合わせて公開することを計画している。
肝癌における遺伝子の構造・活性の変化とB型肝炎ウィルス感染

ヒト原発肝癌の発生メカニズムを解明するために、最近開発されたDNA二次元電気泳動(RLGS)法を用いて肝癌ゲノムDNAに生じている変化を検策した。この方法はgenomeDNAのNotlsiteをガイドポストとしてその近傍のDNAの構造の変化を検出するものである。即ちゲノム上のNotlsiteはアイソトープによりラベルされゲル上にはNotl断片がスポットとして検出される。原発肝癌16例の患者より癌部と非癌部組織よりDNAを抽出・精製したRLGSを用いて非癌部との対比で癌部に生じている変化を検討した。癌部に認められた変化は大きく二つに分けられる。第一には癌部に新しく出現したり、あるいは増強するスポットが15個認められた。その内注目されるのは、症例の50%以上に共通して著しく増強しているスポットが5ケ認められたことである。そのうち一つのスポットは16例中10例(63%)、4つのスポットは16例中12例(75%)といずれもその頻度は高率であった。また、一つのスポットは、一症例において癌部のみならず非癌部においても増強が認められた(他の症例の非癌彰との対比)。癌部において認められた変化の第二は、癌部において減少あるいは消失するスポットの存在である。これらは16例全体で60個存在した。これらの中で50%以上の症例で共通して変化するものが28個、さらにその中で70%以上の症例に共通しているものが5個認められ。今後は、変化の認められたスポットに対応するDNA断片が如何なるものであるかを明らかにしていく予定である。そのためには、ゲルより目的のスポットを確実にクローニングする方法を開発する必要がある。ゲルより回収された微量のDNA断片をPCR法を用いてcloningする方法が考えられ、そのための予備実験を進めている。
高周期14族元素からなる芳香族化学種の創製

1.昨年までに合成に成功していた^tBu_2MeSi基を置換基とするケイ素不飽和3員環化合物シクロトリシレンをトリエチルシリルカチオン・ベンゼン錯体と反応させることで、飽和ケイ素上の^tBu_2MeSi基の脱メチル化、環拡大を経て、ケイ素カチオン種シクロテトラシレニリウムイオンが生成することを見い出した。X線結晶構造解析の結果、シクロテトラシレニリウムイオンは1,3位のケイ素原子間に結合性相互作用が存在する2π電子系ホモ芳香族化学種であり、対アニオンや溶媒分子との相互作用のないフリーなシリルカチオンであることを明らかにした。2.シクロテトラシレニリウムイオンは段階的に還元され、シクロテトラシレニルラジカル、シクロテトラシレニリドイオンを与えることも明かにし、特にシクロテトラシレニルラジカルは安定なシリルラジカルとして初めて単離することに成功した。シクロテトラシレニルラジカルでは1,3位のケイ素原子間に結合性相互作用が存在しないことが分かった。3.^tBu_2MeSi基を置換基とするジクロロゲルマンとトリブロモシランを還元的に縮合することでケイ素=ケイ素二重結合を含む不飽和3員環化合物1-ジシラゲルミレンの合成にも成功し、さらに熱または光化学的にケイ素=ゲルマニウム二重結合を含む2-ジシラゲルミレンに異性化することも分かった。また、2-ジシラゲルミレンとフェニルアセチレンの反応ではケイ素=ゲルマニウム-炭素=炭素を環内に含むシロール誘導体の合成にも成功し、その分子構造からケイ素=ゲルマニウム二重結合、炭素=炭素二重結合間に弱いながらπ共役が存在することを実験的に示した。ゲルマニウムのみからなる不飽和3員環化合物シクロトリゲルメンを5種のテトラアリールボレートを対アニオンとするトリチルカチオンと反応させることで、一電子酸化反応により置換基の脱離を経てゲルマニウムカチオン種であるシクロトリゲルメニウムイオンを対応するテトラアリールボレート塩として合成、単離することに成功した。シクロトリゲルメニウム-テトラアリールボレートは結晶状態では安定であるが、溶液中における安定性は対アニオンの熱的安定性に依存しており、CD_2Cl_2中、室温下においてテトラフェニルボレートを対アニオンとするものはやや不安定であるが、電子吸引性置換基(CF_3,F)をテトラフェニルボレート上に導入したものは極めて安定である。3種のシクロトリゲルメニウム-テトラアリールボレートのX線結晶構造解析の結果、いずれもシクロトリゲルメニウムイオンは対アニオンであるボレートとの間に相互作用のないフリーなゲルマニウムカチオン種であることを明らかにした。ゲルマニウム周りはほぼ平面3配位であり、3つのゲルマニウム、置換基の3つのケイ素原子はほぼ同一平面上に位置している。Ge-Ge-Ge結合角は59.8-60.3度で3つのゲルマニウム原子はほぼ正三角形をなし、Ge-Ge結合長はシクロトリゲルメンのGe-Ge単結合と二重結合の中間的な値である。以上のような構造学的特徴は、炭素2π電子系芳香族化合物シクロプロペニウムイオンと類似しており、シクロトリゲルメニウムイオンが高周期14族元素からなる2π電子系芳香族化学種であることを明らかにした。ゲルマニウムのみからなる2π電子系3員環芳香族化学種シクロトリゲルメニウムイオン[(^tBu_3Si)_3Ge_3^+]の反応性について種々の検討を行った。[(^tBu_3Si)_3Ge_3^+]と比較的嵩高い求核剤[R-M=^tBu_3Ge-Na,(Me_3Si)_3Si-Li・(thf)_3,(Me_3Si)_