hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
死因究明法としての死亡時画像診断の学問的基礎の確立

【結果】死後経過時間とともに死後CT所見では水平面形成を伴う陰影、びまん性の浸潤影・すりガラス影、びまん性の気管支壁肥厚、対側と対称な陰影が増加し、区域性の浸潤影・すりガラス影は減少した。病理組織学的な肺炎を予測する肺CT所見は、水平面形成を伴わない陰影と小葉中心性粒状影・結節影の存在、びまん性の気管支壁肥厚がないことが、有意であった。病理組織学的な肺水腫を予測する肺CT所見は、水平面形成を伴う陰影、びまん性の浸潤影・すりガラス影、小葉間隔壁肥厚の存在が、有意であった。【結論】肺の死後CTでは、上記に示したいくつかの画像所見が、死後時間経過とともに出現する。また、肺炎や肺水腫に特徴的な死後CT所見が、存在することを明らかにした。【成果発表】1死後画像診断学各論:胸部疾患.大阪大学院医学系研究科修士課程「死因究明学」コース2017年12月10日;2死後画像診断学総論.大阪大学院医学系研究科修士課程「死因究明学」コース2017年8月6日;3査読付き国際誌へ英語論文投稿中;4日本医学放射線学会発表準備中。予定していた複数の研究課題の一つが順調に論文の形式に仕上がっており、投稿中である。その他に予定している研究課題については、引き続きデータの収集が必要であるが、データ収集(CT撮影)についても順調に症例数を増やしている。研究体制を維持し、データ収集を継続する。追加で検討可能な事項についても、アイデアを出し続ける。現在、上記以外に4本程度の検討項目に関して、パイロットスタディを開始している。概ね予定通りに支出した。ただし英文校正費は「人件費・謝金」として計画段階では計上していたが、「その他」として処理されてしまったようである。実態としては予定通りである。CTが故障し、予定外の修理費がかかったため。
ヘム蛋白質のアロステリック効果における情報伝達の構造化学

アロステリック効果の構造化学を可視及び紫外共鳴ラマン分光法を用いて具体的に記述した。基本分子のヘモグロビンについてはリガンド結合中間体の四次構造を定量的に評価する方法を提案した。応用として酸素センサー蛋白のDOSとHemATの情報伝達の道筋とダイナミクスを解明した。NOセンサーのsGCについてはeffector結合の構造効果を論じた。呼吸酵素のシトクロム酸化酵素についてはプロトンポンプ機構を調べた。ヘモグロビン(Hb)は、アロステリック効果を持つ典型的な蛋白質として最もよく研究されており、我々もこれまで共鳴ラマン分光法を用いて蛋白からヘムへの張力とサブユニット問相互作用との関係,つまり四次構造の構造化学的詳細を明らかにしてきた.本研究では、ヘム鉄が還元されないために酸素が結合できないサブユニットを2個もつヒトヘモグロビンMについて、共鳴ラマン分光法で調べた.α或はβサブユニットの近位(F8)或は遠位(E7)ヒスチジンがチロシンに置換している4種のHb Mのうちで、HbM Saskatoonのみが6配位構造を取り、それが酵素で容易に還元される事が、他のHb Mと著しく異なっている.その理由を明らかにするために、全てのHb MにおけるE7及びF8チロシンのイオン化状態を紫外共鳴ラマン分光法で調べ、又可視共鳴ラマン分光法でFe-0(Tyr)結合の伸縮振動を観測した。Hb M Iwate (αF8Tyr), M Boston (αE7Tyr)及びM Hyde Park (RF8Tyr)は、イオン化したチロシンによる紫外共鳴ラマンバンドを2本1603cm^<-1> (Y8a')と11667cm^<-1> (Y9a')に示したが、HbM Saskatoonはそれらに加えて中性チロシンのバンドを1620と1175cm^<-1>に与えた.Hb M Saskatoonのヘムに結合しているチロシンには2種の状態があるという証拠は、可視共鳴ラマン法でも得られた。これらの結果は、Hb M Saskatoonのヘム鉄に配位したRE7Tyrが中性状態とイオン化状態の平衡にある事を示す。その事が、酵素で容易に還元される理由であろうと思われる.Hb Mと正常ヒトHbとの紫外共鳴ラマンスペクトルの比較から、metHb M SaskatoonとmetHb M Hyde Parkはヒト正常metHbと同様に四次構造としてはR(relaxed)状態にあるが、metHb M Iwate, metHb M Boston,及びmetHb M MilwaukeeはT(tense)状態に置かれている事が明らかになった。アロステリック効果を持つ蛋白質のモデル分子としてヘモグロビンが色々な方法で研究されてきた。我々は紫外共鳴ラマン散乱法を用いてチロシン残基とトリプトファン残基の振動スペクトルを選択的に観測した。その振動数やラマン散乱強度が、それらの置かれている環境に鋭敏である事が知られているので、ヒトヘモグロビンの4つのチロシンと3つのトリプトファン一つひとつに部位特異的アミノ酸置換法を用いて、紫外共鳴ラマン不活性で酸素結合の協同効果を示すアミノ酸に置換し、それらの典型的なT-及びR-状態のスペクトルを測定した。自然体のスペクトルからそれを差し引く事によって、各残基1個のスペクトルを抽出した。それにより、Trpβ37, Tyrα42, Tyrα140, Tyrβ145がT-とR-状態でかなり変化する事がわかった。Tyrα14, Tyrβ15 ,Tyrβ35はTとRでほとんど変わらなかった。TとRの中間状態では,各残基のT状態とR状態の数が変る事がわかった。ヘモグロビンには4個のリガンドが結合できるが、2個リガンドが結合した状態に対して、それらの残基がT状態とR状態にある数を定量的に決める方法を編み出し、それを用いて四次構造を記述する新しい提案をした。この実験により、教科書に記載されているヘモグロビンの機能モデルであるMWCモデルが構造化学としては正しくない面の有る事を指摘した。インドールアミンジオキシゲナーゼにおけるL-TrpとD-TrpのCO結合型ヘムとの相互作用の違いをCOの振動モード(ν(CO), ν(Fe-CO), δ(FeCO))をプローブとして詳しく調べた。その結果をもとにO_2添加反応における基質の立体異性体に依存する反応性の違いの起源を考察した。蛋白質のアロステリック効果は、活性点以外の所に小分子が結合する事によって活性点の反応性を変える現象であるが、それを構造化学の言葉で記述する事が本研究の目的である。微小な構造変化でそれを実現している蛋白質の実態を解明する事は、蛋白質機能発現の理解に必須である。

本研究では、基本分子としてヘモグロビン(Hb)、その応用材料としてガスセンサー蛋白と呼吸酵素を取り上げ、小分子としてはO_2、CO、NOに注目した。成果は以下の通りである。1)Hbのリガンド結合による四次構造の変化の定量化;Hbはアロステリック効果を示す典型的な分子である。これ迄にMWCモデルとKNFモデルが提案されているが、X線結晶解析ではいずれが正しいか決められない。両モデルの違いは2個リガンドの結合した中間状態ではっきり見えるはずである。正常なHbでは協同効果のためにその中間体を純粋に得られない。そこで本研究では、金属、原子価およびリガンドハイブリッドHbを用いて、2個リガンドの結合した安定状態を調製し、その紫外共鳴ラマンスペクトルを測定して、TrpとTyr残基のサブユニット間相互作用の様子を、各残基毎に決め、相互作用があるものとないもののスペクトル強度の比から、四次構造を定量的に評価する方法を見つけ、それをJ.Am.Chem.Soc.に発表した。2)O_2センサー蛋白,DOS-Ec,の構造ダイナミクス;大腸菌のDOS蛋白質の時間分解紫外共鳴ラマン散乱を測定し、部位特異的アミノ酸置換体を用いて元のアミノ酸残基のスペクトルを抽出した。O_2,CO,NOを結合させた時の変化より、シグナル伝達の経路を決めるとともに、そのダイナミクスを明らかにした。3)呼吸酵素の構造ダイナミクス;一酸化炭素(CO)結合型酵素のCO光解離後の蛋白質構造ダイナミクスを時間分解可視共鳴ラマン分光法により調べた。2つのヘムの協同的動きと酸素還元部位の中間的コンフォメーションの存在を明らかにした。
レーザー内耳手術の基礎的研究

1.内耳性めまいに対する手術的療法として現在は内耳摘出術、前庭神経切断術が行われている。しかし前者では聴力が失われるし、後者では頭蓋窩を開放する脳神経外科的手術である。本研究は中耳的に半規管の機能を廃絶させることが可能であるか、その際蝸牛にはどのような影響が現れるかについて知る目的で実験を行った。2.モルモット(有色)を使用した。ネンブタール麻酔後に中耳胞を開放し、外側、後半規管に対してアルゴン・レーザーを照射した。1回の照射はプローブの先端において1.01.5ワット、0.5秒でプローブを照射すべき骨面に1mm以内に接近させて照射を行った。照射回数は1数回で連続的に照射した。また前庭機能を知るためにモルモットの外耳道に氷水を注入し電気眼振記録を行った。3.レーザー照射後、数週間後に電気眼振計により温度刺激検査の結果を記録した。その後、生体固定を行ってセロイジン包理による組織学的標本を作成し、レーザー照射の効果を検討した。(1)温度刺激検査の結果、反応の存在する場合と消失している場合のあることが判明した。(2)組織学的には照射部位の半規管は表面が焼灼され、管腔は線維性、あるいは骨性に閉塞し膜半規管は全く消失していることが判明した。半規管膨大部を直接照射しなくとも膨大部稜の感覚細胞は消失するもののあることが判明した。(3)半規管に広範な変化がみられる場合でも蝸牛の形態学的変化は殆どみられなかった。アルゴンレーザーを骨半規管に照射した際の膜半規管に対する影響をみるため、モルモットを使用して実験を行った。ネンブタール麻酔後に中耳胞を開放し、前,外側,後半規管を露出し、アルゴンレーザーを中耳より照射した。一回の照射は1.01.5ワット、0.5秒で、使用したプローブは径200μmであった。プローブを骨面1mm以内に接近させて照射した。レーザー照射直後、背面には黒く焼灼された丸い点(径約300μm)tがみられた。組織学的にみると骨壁は炭化し周囲に透明な部分がみられた。膜半規管は著しく収縮しており、周囲のtrabecular meshは消失していた。数週間を経過すると半規管の腔内に線維化が生じ、照射部位に近い部分から骨化がすすんでゆき、約5週間ぐらいで腔は完全に骨化により閉塞した。この変化は三半規管すべてに共通していたが、膨大部全体が骨化するか否かは明らかでない。半規管を途中で部分的に閉塞させる方法として手術的に痩孔を作成し筋膜などで閉塞する方法がある。これはcanal pluggingとよばれるがかならずしも安全とはいえない。アルゴンレーザーを用いた場合は骨半規管そのものを直接触れることがないため、簡単かつ安全に半規管を閉塞させることができることが判明した。ヒトの手術においては骨半規管は厚いために、動物のように簡単には行えないが、少し骨壁を削除してblue lineを出すことにより、動物と同様の出力、照射時間で同様の病変をつくることが期待できる。

1回の照射はプローブの先端において1.01.5ワット、0.5秒でプローブを照射すべき骨面に1mm以内に接近させて照射を行った。照射回数は1数回で連続的に照射した。また前庭機能を知るためにモルモットの外耳道に氷水を注入し電気眼振記録を行った。3.レーザー照射後、数週間後に電気眼振計により温度刺激検査の結果を記録した。その後、生体固定を行ってセロイジン包理による組織学的標本を作成し、レーザー照射の効果を検討した。(1)温度刺激検査の結果、反応の存在する場合と消失している場合のあることが判明した。(2)組織学的には照射部位の半規管は表面が焼灼され、管腔は線維性、あるいは骨性に閉塞し膜半規管は全く消失していることが判明した。半規管膨大部を直接照射しなくとも膨大部稜の感覚細胞は消失するもののあることが判明した。(3)半規管に広範な変化がみられる場合でも蝸牛の形態学的変化は殆どみられなかった。
統計データに基づく補間によるパラメータ依存システムの同定

本研究の目的は,パラメータ依存システムの局所的方法によるモデリングとして,局所点から統計的な方法により補間を行うためのアルゴリズムの開発を行うことである.運動方程式をそのまま用いた補間に基づくグレーボックスモデリングがしばしば非線形最適化問題に帰着されるのに対し,統計データに基づく補間に適したパラメータ依存モデルの導出を行い,局所点の数を増やす代わりに解きやすい最適化問題を解くことで,数値的にも安定な同定アルゴリズムの導出を目指す.本研究は統計データを使って補間を行う点が重要であり,多入力多出力系をいかに表現するかということが問題となる.多入力多出力系の表現や同定法についても研究を進める.本年度は,パラメータ依存システムの研究よりも多出力系の確率系に関しての研究や,多入力多出力系の閉ループ同定法についてについての研究が進んだ.具体的には,閉ループ同定に関して同定する対象の状態が同定結果に与える影響について考察した研究をSYSID 2018において発表した.また,閉ループ下にある線形な同定対象を有限区間上の実現を行い,初期値の影響を除去する方法について考察を行い,SICE 2018で発表した.さらに,初期状態を考慮した部分空間同定法のためのもう一つの半正定値計画問題について成果が得られ,共著者(徳島大学池田)による発表が行われた(第61回自動制御連合講演会).また,不可到達な確率系をもつ安定限界なシステムの同定について研究を行った(共著者徳島大学池田).本研究の目的は,パラメータ依存システムの局所的方法によるモデリングとして,局所的な方法により補完を行うためのアルゴリズムを開発することである.本研究は多入力多出力系の表現や同定法についても研究を進めるために,実現理論や部分空間同定法からの研究も進めている.本年度も実現理論や部分空間同定法からの研究が急速に進んでいることから,パラメータ依存システムにおけるモデリングについては,研究が遅れている.なお,パラメータ依存システムに関する研究については,現在投稿中である.現在の研究計画の中では,多入力多出力系のシステム同定において閉ループ系の初期値に関する影響に関する研究が進んでいる.このことに関連して,閉ループ同定への理解が進みつつある.現在,パラメータ依存システムに関する研究も投稿しつつあり,これを閉ループ同定へと拡張できないかについて考察する.また,閉ループ同定に関する理解が進みつつあるため,こちらについても今後進めていく.本研究の目的は,パラメータ依存システムの局所的方法によるモデリングとして,局所点から統計的な方法により補間を行うためのアルゴリズムの開発を行うことである.本研究は多入力多出力系の表現や同定法についても研究を進める.実現理論や部分空間同定法の観点が重要であると考えられるため,多入力多出力系の表現や同定法や確率実現,閉ループ同定についても研究を進める.本年度は多入力多出力システムの同定に関して研究が進んでいる.とくに,部分空間同定法を行う際に確率系の初期値の影響が残るため一致推定が得られない問題について,知見がいくつか得られた.具体的には,確率実現の知識に基づいて,確率系の零点が単位円周に近い場合のシステム同定における計算方法について凸最適化による計算方法が得られた.拡大可観測行列の零空間を使う方法と,状態とイノベーションの共分散を変数として用いる方法の2通りを得ている.また,閉ループ系の同定においても確率系の零点が単位円周に近い場合に状態の初期値の影響が出ることについて指摘し,それを解消するためのアルゴリズムを提案している.さらに,共同研究者との共同研究により,確定系と確率系の同定においても確率系の初期値の影響を消すための方法について,凸最適化による計算法を導出している.これにより,確定系と確率系の場合に,確率系の一致推定を得るための解の一意性についての研究が進んでいる.統計データを用いるという観点から,因果性とシステム同定に関する考察も進めた.具体的には,Granger Causalityとシステム同定における可同定性の関連について考察をした.本研究の目的は,パラメータ依存システムの局所的方法によるモデリングとして,局所点から統計的な方法により補間を行うためのアルゴリズムの開発を行うことである.本研究は,多入力多出力系の表現や同定法についても研究を進めるために,実現理論や部分空間同定法からの研究も進めている.また,統計データに基づくという観点から,機械学習の手法も取り入れたいと考えて研究を進めている.本年度は実現理論や部分空間同定法からの研究がむしろ急速に進んでいることと,機械学習におけるモデリングに関連して因果性に関する考察を行った.このため,パラメータ異存システムにおけるモデリングについては,やや研究が遅れている.本研究の目的は,パラメータ依存システムの局所的方法によるモデリングとして,局所点から統計的な方法により補間を行うためのアルゴリズムの開発を行うことである.運動方程式をそのまま用いた補間に基づくグレーボックスモデリングがしばしば非線形最適化問題に帰着されるのに対し,統計データに基づく補間に適したパラメータ依存モデルの導出を行い,局所点の数を増やす代わりに解きやすい最適化問題を解くことで,数値的にも安定な同定アルゴリズムの導出を目指す.本研究は統計データを使って補間を行う点が重要であり,多入力多出力系をいかに表現するかということが問題となる.多入力多出力系の表現や同定法についても研究を進める.本年度は,パラメータ依存システムの研究よりも多出力系の確率系に関しての研究や,多入力多出力系の閉ループ同定法についてについての研究が進んだ.

具体的には,閉ループ同定に関して同定する対象の状態が同定結果に与える影響について考察した研究をSYSID 2018において発表した.また,閉ループ下にある線形な同定対象を有限区間上の実現を行い,初期値の影響を除去する方法について考察を行い,SICE 2018で発表した.さらに,初期状態を考慮した部分空間同定法のためのもう一つの半正定値計画問題について成果が得られ,共著者(徳島大学池田)による発表が行われた(第61回自動制御連合講演会).また,不可到達な確率系をもつ安定限界なシステムの同定について研究を行った(共著者徳島大学池田).本研究の目的は,パラメータ依存システムの局所的方法によるモデリングとして,局所的な方法により補完を行うためのアルゴリズムを開発することである.本研究は多入力多出力系の表現や同定法についても研究を進めるために,実現理論や部分空間同定法からの研究も進めている.本年度も実現理論や部分空間同定法からの研究が急速に進んでいることから,パラメータ依存システムにおけるモデリングについては,研究が遅れている.なお,パラメータ依存システムに関する研究については,現在投稿中である.現在の研究計画の中では,多入力多出力系のシステム同定において確率系の初期値による影響に関する研究がむしろ急速に進んでいる.このことに関連して,予定していた以上に閉ループ同定に関する研究の成果がいくつか出つつある.閉ループ同定に関しては,他の研究者による研究も進んでおり,できるだけ早めに成果を発表する予定である.それと同時に,パラメータ依存システムに関しても研究を進めていく予定にしている.現在の研究計画の中では,多入力多出力系のシステム同定において閉ループ系の初期値に関する影響に関する研究が進んでいる.このことに関連して,閉ループ同定への理解が進みつつある.現在,パラメータ依存システムに関する研究も投稿しつつあり,これを閉ループ同定へと拡張できないかについて考察する.また,閉ループ同定に関する理解が進みつつあるため,こちらについても今後進めていく.パラメータ依存システムよりも多入出力系に関する同定において研究が進捗したため,2017年度に科研費で数値計算用ソフトウェアのMATLABを購入にあてる予定であったが,これを次年度に回したため.数値計算用ソフトウェアのMATLABを最新のものに入れ替える予定であったが,現在の研究状況から従来のライセンスで十分に対応が可能であったため,次年度に回した。
量子化学計算による人工変異酵素の設計と反応制御

大規模量子化学計算を用いて、酵素の構造と反応性についての解析を行い、人工変異酵素の設計と反応制御に関する研究を行った。具体的には、金属酵素によるメタンの水酸化反応、B12依存ジオールデヒドラターゼ、人工金属錯体触媒による窒素固定、過酸化水素の生成機構、水の分解による水素の発生機構、金属表面上の化学反応機構、量子輸送過程の軌道論、分子磁性、金属と樹脂の接着等に関する幅広い理論的研究を展開することができた。当研究室では理論化学および量子化学計算に基づいて、酵素や触媒の構造と反応およびナノテク関連の先導的理論研究を行っている。まず、密度汎関数計算およびQM/MM計算により、窒素固定錯体、B12依存ジオールデヒドラターゼ、酸化機能をもつルテニウム錯体の構造と反応機構の研究を行った。また、鉄系のスピンクロスオーバー錯体のスピン転移に関する詳細な量子化学研究を行った。さらに、単一分子の量子輸送過程における分子軌道の役割を明らかにし、光応答性分子であるジアリールエテンの開環・閉環反応の理論解析を行った。これらの研究の一部は国内外との共同研究による成果である。具体的には、米国のLouisville大学、オランダのGroningen大学、東京大学、筑波大学、大阪大学、名古屋大学、九州大学の実験グループとの広汎かつ緊密な連携によって達成された業績である。また、当研究室は企業との連携研究も行い、具体的には三菱ガス化学(株)と過酸化水素製造に用いられるアントラキノン法の反応機構を量子化学計算により解明することができた。これらの実験グループおよび企業との共同研究は、Journal of the American Chemical Society、Angewandte Chemie、Chemistry-A European Journal、Inorganic Chemistry、Physical Chemistryなどの一流ジャーナルに掲載されており、量子化学といった基礎化学の発展に大きく寄与するものと考えられる。本年度は、酵素触媒反応に関する理論的研究および分子内と分子間の電子移動に関する理論的研究を行った。とくに、ジオールデヒドラターゼによるグリセロール脱水反応における不活性化メカニズムに関する研究を全原子モデルを用いてQM/剛計算により行った。量子化学計算を行うQM領域の原子は反応に重要な10個のアミノ酸残基、金属イオン(Ca2+)、グリセロール、アデノシルラジカルのリボース部位の全109原子とした。QM領域ではTURBOMOLEプログラムを用いてB3LYP法で計算を行い、基底関数はSV(P)を適用した。それ以外の領域を古典力学に基づく計算を行うMm領域として力場にCHARMmを適用し、計算をDL_POLYプログラムで行った。水素引き抜き、水酸基転移、および水素再結合過程を解析し、反応に伴うエネルギー変化を評価した。その結果、水酸基転移の活性化エネルギーがふたつの基質結合構造の間で大きく異なった。また、水酸基転移反応と競争的に進行する不活性化反応を提案した。さらに、Karunadasaらによるモリブデン-オキソ錯体を用いた水からの水素ガスを発生の反応機構の詳細を密度汎関数計算から明らかにした。この反応経路には、二重項と四重項のふたつのスピン状態が関与している。それに伴い、自由エネルギー面は複雑に交差している、遷移金属の関与する反応では、このように二つ以上のスピン状態が複雑に関係するスピンクロスオーバー反応はとくに珍しい現象ではない。反応過程のスピンクロスオーバーにより、反応障壁が実質的に下がることもある。これらの反応機構解析は、水分解を行う人工錯体の開発およびヒドロゲナーゼ酵素で起こる化学過程の理解の助けとなると予想される。本研究では、酵素の全原子(数万原子)を含む高精度の量子化学計算を実行するものである。今後この種の大規模精密計算が生命化学の分野に果たす役割は増えると期待される。このような金属酵素に関する大規模現実計算については、世界的に見てもその成功例は限られている。これまでに行った金属酵素の構造と反応性に関する理論的研究に基づいて、人工変異酵素の設計と反応制御について世界をリードする基盤研究を展開した。酵素化学反応は高度に制御された究極の物質変換であり、あらゆる化学物質を選択的かつ高効率で変換しているという点で、触媒工学等への波及効果も極めて大きいものがあった。生体活動において酵素の果たす役割は極めて重要であり、その延長上には生命工学等の先端科学技術が開けている。さらには、天然を超える人工酵素の設計を視野に入れることも十分に可能である。特筆すべき成果を以下に記述する。今年度は京都大学化学研究所の江崎栗原グループとの共同研究を推進し、フルオロアセテートデハロゲナーゼの構造と反応機構に関する大規模量子化学研究を推進した。九州大学の石原グループとはパラジウム金表面での過酸化水素の直接合成の反応機構に関する研究を実施した。さらに筑波大学の小島グループとのルテニウム触媒による酸化反応の反応機構解析を実施した。酵素や触媒反応における電子伝達の機構改名を主眼として分子内および分子間における電子輸送過程の軌道理論を発展させた。これらの成果はインパクトファクターの高い学術誌に掲載された。さらに、名古屋大学・巽グループと鉄二核錯体の電子状態について解析を行い、フロンティア軌道からその特異な電子特性および反応性について知見を得ることに成功した。

さらに、北海道大学・清水グループと酸素修飾したPdナノ粒子によるニトリルの水和反応について解析を行い、その機構について計算化学の立場から妥当性を評価した。本研究では、酵素の全原子(数万原子)を含む高精度の量子化学計算を実行するものである。今後この種の大規模精密計算が生命化学の分野に果たす役割は増えると期待される。このような金属酵素に関する大規模現実計算については、世界的に見てもその成功例は限られている。これまでに行った金属酵素の構造と反応性に関する理論的研究に基づいて、人工変異酵素の設計と反応制御について世界をリードする基盤研究を展開した。酵素化学反応は高度に制御された究極の物質変換であり、あらゆる化学物質を選択的かつ高効率で変換しているという点で、触媒工学等への波及効果も極めて大きいものがあった。生体活動において酵素の果たす役割は極めて重要であり、その延長上には生命工学等の先端科学技術が開けている。さらには、天然を超える人工酵素の設計を視野に入れることも十分に可能である。特筆すべき成果を以下に記述する。今年度は京都大学化学研究所の江崎栗原グループとの共同研究を推進し、フルオロアセテートデハロゲナーゼの構造と反応機構に関する大規模量子化学研究を推進した。九州大学の石原グループとはパラジウム金表面での過酸化水素の直接合成の反応機構に関する研究を実施した。さらに筑波大学の小島グループとのルテニウム触媒による酸化反応の反応機構解析を実施した。酵素や触媒反応における電子伝達の機構改名を主眼として分子内および分子間における電子輸送過程の軌道理論を発展させた。これらの成果はインパクトファクターの高い学術誌に掲載された。さらに、名古屋大学・巽グループと鉄二核錯体の電子状態について解析を行い、フロンティア軌道からその特異な電子特性および反応性について知見を得ることに成功した。研究計画通以上に研究が進展し、学会や論文誌に成果を発表した。25年度が最終年度であるため、記入しない。米国ルイビル大学、東京大学、京都大学、筑波大学のグループとの共同研究を実施し、その成果がインパクトファクターの高い学術誌に掲載されている。それらの学術誌には、例えば、Nature Communications、Accounts of Chemical Research、Chemistry European Journal、Chemistry Asian Journal、ACS Catalysis、Journal of Physical Chemistryなどである。以下に特筆すべき成果を挙げる。
関節リウマチの骨・軟骨破壊におけるスフィンゴシン1-リン酸とその受容体の役割

関節リウマチ(RA)の主要な病態である滑膜細胞の腫瘍細胞に似た増殖、血管新生、アポトーシスの抑制、接着分子の発現などはスフィンゴ脂質の中間代謝物であるスフィンゴシン1-リン酸(S1P)とその受容体(S1P_1)を介したシグナル伝達や細胞応答が関与している可能性がある。S1Pはセラミドなどのように刺激応答の細胞内メッセンジャーとしての役割を持つとともに、細胞から放出された後、それ自身や近くの細胞受容体への結合を介してその生理作用を示すプロスタグランジン(PG)やロイコトリエンなどと同じセカンドアゴニストとしての役割を併せ持つ。S1P_1はS1Pの細胞膜に存在するG蛋白共役7回膜貫通型の受容体である。S1P_1の機能としては、イノシトールリン酸産生、アポトーシスの抑制、細胞間接着結合形成、カドヘリン発現、カルシウム動員などが知られている。これらはRAの病態と強く関連していると考えられた。本研究ではRAの病態におけるスフィンゴ脂質の役割を検討した。RA患者ではコントロールの変形性関節症(OA)の患者の滑膜組織に比べ、強いS1P_1の発現が見られた。滑膜組織におけるEdg-1mRNAの存在をEdg-1(S1P_1)に特異的なプライマーを用いて、RT-PCR法で証明した。同様にヒト滑膜細胞株(MH7A)におけるS1P_1の発現も同様の方法で証明した。S1Pは培養滑膜細胞に添加すると細胞の増殖とともに、シクロオキシゲナーゼ(COX)-2の発現増強とPGE_2の産生を有意に増加させた。さらに、S1PはTNF-αやIL-1によるそれらの作用の増強効果を示した。S1Pによる滑膜細胞への作用はS1P_1を介して行われることがPTXによる前処置で抑制されることから証明された。以上より、RAの関節破壊にスフィンゴシン代謝が関与し、その産物であるS1Pが受容体を介して様々な作用を行っていると考えられた。関節リウマチ(RA)の主要な病態である滑膜細胞の腫瘍細胞に似た増殖、血管新生、アポトーシスの抑制、接着分子の発現などはスフィンゴ脂質の中間代謝物であるスフィンゴシン1-リン酸(S1P)とその受容体(Edg-1)を介したシグナル伝達や細胞応答が関与している可能性がある。Edg-1はS1Pの細胞膜に存在するG蛋白共役7回膜貫通型の受容体である。Edg-1の機能としては、イノシトールリン酸産生、アポトーシスの抑制、細胞間接着結合形成、カドヘリン発現、カルシウム動員などが知られている。まず、抗ヒトEdg-1抗体を作成した。つぎに、RAおよびOA患者滑膜組織におけるEdg-1の発現を検討した。RA患者ではコントロールの変形性関節症(OA)の患者の滑膜組織に比べ、強いEdg-1の発現が見られた。滑膜組織におけるEdg-1mRNAの存在をEdg-1に特異的なプライマーを用いて、RT-PCR法で証明した。同様にヒト滑膜細胞株(MH7A)におけるEdg-1の発現も同様の方法で証明した。現在、培養滑膜細胞増殖や様々な機能(PGE2産生など)に対するS1Pの作用を検討している。

以上より、RAの関節破壊にスフィンゴシン代謝が関与し、その産物であるS1Pが受容体を介して様々な作用を行っていると考えられた。
安全なインターネット経路構成技術に関する研究

インターネット経路の安全な制御に向けて、効率的に運用可能な電子署名を構築した。本研究の主な成果として、ネットワークの構成に応じた集約方法を検討することで、機器への負荷がネットワークの運用規模に依存しない方式を構成した。また、誤った署名が集約された場合であったとしても原因となる署名を特定可能な技術も提案している。これら一連の成果を実装評価することで、ネットワーク機器への負荷が従来技術の三分の一程度へ削減できることを示した。これらの成果は研究計画を通じて2件の査読付き国際論文誌、5件の国際会議論文として公開している。本研究の主目的はインターネット経路制御の安全性を保証する技術の確立であり、初年度はその基盤技術の理論的検討としてメモリ負荷と計算負荷が署名者数や署名対象の平文長に対し定数オーダな電子署名方式を提案した。提案方式の核となっている概念は代数構造を用いたハッシュ関数を利用したことである。通常のハッシュ関数はSHA-256などを利用し、代数構造を破壊することが安全性のために必要となる。しかしながら、この代数構造の破壊は、群の閉方則による署名データの集約が困難になるため、かえって効率を低下する。この問題に対し本研究で利用した代数構造を用いたハッシュ関数とは、複数の元を用意し、以下の手法により計算できる手法である。まず平文を複数のブロックに分割し、それぞれのブロックを数値に変換する。その後、数値化した各ブロックとその対応する元との積を求め、各積の総和を計算する。この総和がハッシュ値と設定する。この手法はハッシュの衝突困難性と代数構造の両方の性質を併せ持つ。これにより署名に必要な安全性と群演算を通じた署名の集約両方の実現が可能となる。また、本提案方式については安全性に関する数学的な証明を与えることで、電子署名の偽造が困難であることも示している。これは単に効率的な電子署名を提案しただけではなく、電子署名の研究において安全な構成を実現する新しい方向性を与えたことを意味する。本提案方式は2014年10月に国際会議ISIA2014で発表している。また、一部関連成果の実装評価を2015年3月に国内研究会ICSSにて発表している。次年度は提案方式に対するネットワークプロトコルとしての仕様を提案する。また、提案方式の性能について、仮想ネットワークを構築し、より実践的なネットワーク実験による評価を行う。インターネットの経路制御に向けて電子署名の利用が叫ばれているが、実際にはネットワークルータのメモリサイズという新たな問題が浮上する。これに対し、安全かつ効率的な電子署名方式として、複数個の署名を一個の署名に集約する方式に注目し、新たに浮上した問題点の解決と実装実験を行った。具体的な検討事項として、数学的な概念上で署名を集約できる方式であっても、動的に変化するネットワークの構成に導入した場合、署名の集約方法によって署名の検証機能が失われる状況と安全性が破たんする状況を発見した。この問題はグラフ理論の性質に着目して署名を集約することで改善できた。関連した数学的な考察を通じて、無限の計算能力を持つ敵が存在したとしても偽造不可能な電子署名方式も提案している。これら一連の成果は査読付き国際会議4件、査読付き国際論文誌2件として採録されている。また、電子署名の実装・導入実験に先駆けて、誤った署名が挿入された場合に集約された署名全体が誤りとして扱われることを発見した。この解決方法として、署名の集約時に乱数を振った後に集約する乱数付き集約署名と普通の集約署名を用意することで、集約後の署名からどのデータが誤りであるか検出できる手法を提案した。これは署名のデータサイズが二個分に増加するが、署名数に対し定数オーダのデータサイズであるため、依然効率的である。また、これによりネットワーク内に誤りデータがあったとしても問題なく運用が可能となる。これらを通じて実装を行ったところ、従来の電子署名の利用と比べて、提案方式ではネットワークルータのメモリサイズを従来と比較して三分の一程度に削減できることを明らかにした。これらの成果は国内最大会議CSSで発表しており、CSS優秀論文賞(全188編中2件)を受賞している。また、併せて情報処理学会査読付き論文誌への招待もいただいており、近々投稿する予定である。当初の研究計画として初年度は基盤技術となる署名サイズが人数に依存しない電子署名方式の提案が主な内容であり、その具体的目標として査読つき国際会議論文一件を設定していた。研究実績の概要欄に記載したとおり、初年度ではその基盤方式の設計はもちろん、その国際会議の発表まで実施している。なお発表はIEEEが運営する査読つき国際会議ISITA 2014にて行った。また、理論面の追加成果として量子計算機ができた場合でも安全性が保証できる電子署名方式も構成した。この方式も署名サイズが人数に依存しない方式であり、この成果は今後計算機がいかなる発展を遂げようともルーティングの安全性を保証可能な技術を実現できたと言える。

この成果内容も国際会議にすでに投稿しており、報告書作成時点(2015年4月23日)には採録通知を得ている。なお、こちらの成果については同年5月24日から26日にかけて台湾で開催される査読つき国際会議AsiaJCIS 2015にて発表予定である。また、当初の計画では方式の実装は初年度の終盤から次年度の途中にかけて行う予定であった。この成果についても研究室指導学生の協力のもと、一部ではあるが国内研究において既に発表している。これらを鑑み、本研究計画は当初の計画以上に進んでいると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。情報セキュリティ次年度は提案方式のプロトコル仕様の設定と仮想ネットワークでの実験を行う。プロトコルの仕様策定については既存の電子署名を利用するプロトコルと本質的な部分は同一であり、既存の仕様を見直すことで比較的容易に実現できると考えている。現時点ではこの仕様策定については旧所属である筑波大学の研究者らの協力のもと、調査を行う方向で検討している。また、必要に応じて現所属機関に在籍するネットワークプロトコル開発を中心とする研究者らの知見を仰ぐ。また、仮想ネットワークでの実験についてであるが、この実験は二年目の予算で高性能の計算機を複数代購入し、その内部にソフトウェアネットワークを構築する。シミュレーションツールにはGSN3など大規模実験が可能な無償公開されているものを利用する。研究室内のサーバルームに購入した実験用計算機を搬入し、そこにシミュレーションツールを導入して実験を行う。近年の計算機技術では、学術的な実験はもちろん、実際の運用やビジネスにもソフトウェアデバイスを使ったものが多く存在する。そのため、現在検討しているソフトウェアによる実験は極めて効率的かつ有効性の高い検証方法と考えている。なお、主な実験はソフトウェアデバイス上で行う予定であるが、計画に余裕がある場合、実機を用いた実験も想定に入れている。
共和主義パラダイムで語るアメリカ近代化の歴史

本研究では「性的差異の制度化」をキーワードに据え、アメリカ近代史をジェンダーに関する女性の意識変革の歴史として再編成することを試みた。性差が「程度の差」から「種類の差」へと概念的変化を遂げる18世紀後半の歴史的背景に着目し、女性アイデンティティの変遷を求婚小説の中に辿った。その結果、「共和国の母」、「真の女性らしさ」、そして「家庭の天使」などの家庭性イデオロギーに回収することが出来ない新たな女性の内面性とその物語の伝統を浮き彫りにすることが出来た。1.アメリカ文学史において「求婚小説」という文学ジャンルを確立すること、およびその歴史的流れを示すための資料の収集については、夏期に行ったニューヨーク市立図書館での調査において、18世紀から19世紀半ばに書かれた求婚小説の収集を行い、現地でなければ入手できない非常に貴重な作品や当時の「求婚マニュアル」などを入手することができた。また、春期に行った同志社大学アメリカ研究所における調査では、家族史などを含む結婚制度の歴史に関する資料と女性文学研究の古典的な研究書などを収集することができた。これらの調査を通じて、求婚小説が予想をはるかに超える量の作品群を形成していることが判明したが、同時にSusanna Rowson、Catharine Maria Sedgwick、Harriet Beecher Stowe、そしてE.D.E.N. Southworthなどが、アメリカ求婚小説の伝統の中心的な担い手であることの予想がつくようになった。来年度以降は、これらの作家についての調査・研究に焦点を当てるつもりである。このような資料収集と調査を踏まえながら、「求婚小説」の定義、文化的位置づけ、そして文学史的意義について考察を深めることができた。ハリエット・ビーチャー・ストウの『牧師の求婚』を題材にした研究発表1件、論文1件は、その成果である。2.本年度の研究目的ではなかったが、「共和主義パラダイムで語るアメリカ近代化の歴史」研究のもうひとつの視軸である「エスニシティ」について基礎的な成果を上げることもできた。ワシントン・アーヴィングの歴史物語をとりあげ、19世紀以降のアメリカ民主主義の発達が、多民族多文化主義的な過去を抑圧する代償を伴っていたことを示唆する研究発表1件、論文1件を出した。21年度は、求婚小説の一次資料の調査研究をこれまで通り継続して行う一方、それらの資料が書かれた歴史、社会、文化等のコンテクストの調査に重点を置いた。前年度に収集した資料の分析を行い、「友愛結婚」のヴィジョンを推し進めた感傷小説の流行のピークと認識されてきた1850年代が、実は、結婚の制度的、文化的な限界が、離婚の制度化とそれに伴う離婚率の急増といった社会現象となって可視化した時期でもあったことが分かった。このような歴史的文脈の発見は、Catharine Maria Sedgwick、Harriet Beecher Stowe、E. D. E. N Southworthといった前年度から継続して考察してきた女性作家が、幸福な結婚の理想を掲げる感傷小説的な伝統を継承しつつも、他方では結婚や家庭に回収しきれない女性経験に光を当てようとしていたことと連動し、求婚小説のジャンル性の解明に大いに役立つものである。つまり、これらの成果は、求婚小説が、一見、家父長制度に対抗しつつ「友愛結婚」のヴィジョンを推し進めてゆこうとする一方で、結婚制度の限界に極めて敏感に反応し、結婚や家庭に従属されない女性の新たな自我を模索する女性文学のジャンルであることを示唆している。南北戦争以後から19世紀末にかけて女性文学は、ケイト・ショパンやシャーロット・パーキンズ・ギルマンなどに代表されるように、結婚制度を極めて意識的に攻撃するようになるが、求婚小説とは、まさに、このような女性文学の流れの源流であることの可能性が開けてきた。これらの調査研究の成果を踏まえたうえで、2010年3月には、ニューヨーク市立図書館を訪問し、1850年代に焦点を当てて結婚をテーマにした女性文学の一次資料の入手、および、その時期に発刊されていた女性向けの雑誌を調査して結婚や女性の役割について述べた記事を集中的に収集することができた。平成22年度は、前年度までの調査・研究により1850年代がアメリカにおける求婚小説のジャンル的転換期であることがわかったので、この転換の具体的な様相を観察するための調査・研究を行った。具体的には、2010年12月にニューヨーク市立図書館を訪問し、「離婚小説」の一次資料の収集を行い、1850年代が、結婚の制度的、文化的な限界が、離婚の制度化およびそれに伴う離婚率の急増などの社会現象となって可視化した時期であるのみならず、そのような社会状況が、求婚小説が離婚小説(もしくは反結婚小説)に取って替わられる流れを後押ししていたことを裏付けることが出来た。

平成22年度は、本研究の最終年度にあたるが、本研究の出発点であった18世紀における性差概念の変化、つまり、女性が個別の「性」として認知されたことを契機とする女性による女性アイデンティティーの探求が、誘惑小説ヒロインに代表される結婚制度に回収されない自我の系譜となってアメリカ文学に反映されている可能性が、本年度の調査・研究から極めて濃厚になった。このような成果は、19世紀感傷小説中心の女性文学観を、誘惑小説から求婚小説を経て離婚小説に至るより大きな流れにおいて流動化する点でも意義深いものと考える。しかしながら、成果発表を中心に行うという当初計画に関しては反省せねばならない点が多いが、Mary Freemanを題材とした家庭性イデオロギーに対抗する19世紀後半の女性意識の新たな地平を考察した論文、および、James Fenimore Cooperを題材にした独立革命後のアメリカの自意識の芽生えについての論文を発表した。
アポトーシス抑制蛋白(IAP)を標的としたヒト癌分子免疫応答と治療法開発

【背景】我々は癌特異的免疫療法を確立する為に、免疫療法の基礎となる新規癌特異抗原分子の同定を試みている。現在、マイクロアレイを用いたスクリーニングにて、新規癌抗原分子を複数同定することに成功した。その中でも、Cep55/c10orf3、HIFPH3、AMACRの3分子においては免疫学的な解析の結果、癌拒絶抗原になりうることを見出した。【方法と結果】DNAマイクロアレイによるスクリーニングにて各種悪性腫瘍に発現するc10orf3,前立腺がんおよび各種悪性腫瘍に発現するAMACR,腎がんに発現するHIFPH3を同定した。これら3分子に対するモノクローナル抗体を作成した結果、いずれの抗体も組織レベルでの染色が可能であり、しかも正常組織と比較してがん特異的に染色可能であった。このことから今回作成した抗体はがんの確定診断に非常に有用である。また、AMACR,Cep55/c10orf3,HIFPH3に関しては、日本人に最も多いHLAハプロタイプであるHLA-A24に提示される抗原ペプチドを用いて、HLA-A24陽性癌患者抹消血より細胞傷害活性T細胞(CTL)の誘導に成功し、今回新規に同定した抗原分子が高い免疫原性を示すことが示唆された。【考察】これら新規がん抗原遺伝子群は、がんの組織学的診断および癌特異的免疫療法の確立に寄与すると考えられる。さらに、我々は、癌細胞の中でも特に腫瘍形成能の高いCancer Initiating Cell(CIC)細胞を標的とする特異的免疫療法の確立を目指しており、現在の所、CIC細胞に発現する抗原分子として、SOX2を同定した。現在さらなる解析中である。【背景】我々はアポトーシスインヒビターの一つである癌関連分子サバイビンにコードされる腫瘍抗原ペプチドを用いた免疫療法の有用性を現在検討中であり、限られた数ではあるもののある程度の臨床効果を得るに至っている。そこで、さらに免疫療法に有用である抗原ペプチドを検索する為に、我々はDNAマイクロアレイによる遺伝子発現データベースを解析して、腫瘍特異的に発現する遺伝子群を同定した。【方法と結果】DNAマイクロアレイによる約4000種類の正常組織サンプルと数百種類の腫瘍組織サンプルの遺伝子発現プロファイルデータベースを解析することによって、癌組織選択的に発現する遺伝子群Bioinformaticsscreening (BS) 1-27を同定した。次に各遺伝子について、正常組織と癌細胞における発現プロファイルをRT-PCR法にて検討し、正常組織では発現を認めず、癌細胞特異的に発現する遺伝子群を選別した。BS2、BS5肺癌細胞に、BS15は腎細胞癌に、BS20は前立腺癌に選択的に発現する癌関連分子であることが明らかになった。そこで、これらの癌関連分子が免疫系の標的となりうるかを評価するため、HLA-A24結合モチーフをもったアミノ酸配列を合成し、HLA結合アッセイを行った。現在、HLA-A24結合能を有するペプチドを用いて、癌患者末梢血からCTLが誘導されるか検討中であるが、BS2由来の抗原ペプチドにおいて、HLA-A24癌患者末梢血より、CTL活性を検出することができた。【考察】今回、網羅的遺伝子発現解析により新規癌抗原分子を複数同定することができ、新たな免疫療法に適応可能な抗原ペプチドの開発の基盤として期待がもたれる。【背景】我々は癌関連分子サバイビンにコードされる抗原ペプチドを同定し、各種悪性腫瘍を標的として腫瘍抗原ペプチドを用いた癌ワクチン療法の臨床治験を施行中である。これまでのところ、進行肺がん症例の治験結果では、従来の化学療法を用いた患者群と比較してペプチドワクチンにて治療群の方において予後が良い事が判明した。さらに本治療法は、これまでの化学療法や放射線療法とは異なり重度の副作用が見られず、患者のQOLが保たれる点にも大きな特徴がある。以上より、本治療法は新たな癌治療法の選択肢の一つとなりうると考えられ期待される。しかしながら当該治療法に用いることが出来る抗原ペプチドは非常に限られている。そこで、癌ワクチン療法の充実化を図る為、新規抗原ペプチドの同定が必要になる。そこで我々は新規がん抗原遺伝子をスクリーニングした。【方法と結果】DNAマイクロアレイによるスクリーニングにて各種悪性腫瘍に発現するc10orf3,肺がんに発現するLengsin,前立腺がんおよび各種悪性腫瘍に発現するAMACR,大腸がんおよび各種悪性腫瘍に発現するc20orf42,腎がんに発現するHIFPH3を同定した。これら5分子に対するモノクローナル抗体を作成した結果、いずれの抗体も組織レベルでの染色が可能であり、しかも正常組織と比較してがん特異的に染色可能であった。また、AMACR, c10orf3,Lengsinに関しては、日本人に最も多いHLAハプロタイプであるHLA-A24に提示される抗原ペプチドを同定した。これらの抗原ペプチドはペプチドワクチン療法のさらなる可能性展開するものであり、新たな臨床治験をデザイン中である。【考察】これら新規がん抗原遺伝子群は、がんの診断および治療といった点においてがん治療改善の重要な役割を担うものと考える。

その中でも、Cep55/c10orf3、HIFPH3、AMACRの3分子においては免疫学的な解析の結果、癌拒絶抗原になりうることを見出した。【方法と結果】DNAマイクロアレイによるスクリーニングにて各種悪性腫瘍に発現するc10orf3,前立腺がんおよび各種悪性腫瘍に発現するAMACR,腎がんに発現するHIFPH3を同定した。これら3分子に対するモノクローナル抗体を作成した結果、いずれの抗体も組織レベルでの染色が可能であり、しかも正常組織と比較してがん特異的に染色可能であった。このことから今回作成した抗体はがんの確定診断に非常に有用である。また、AMACR,Cep55/c10orf3,HIFPH3に関しては、日本人に最も多いHLAハプロタイプであるHLA-A24に提示される抗原ペプチドを用いて、HLA-A24陽性癌患者抹消血より細胞傷害活性T細胞(CTL)の誘導に成功し、今回新規に同定した抗原分子が高い免疫原性を示すことが示唆された。【考察】これら新規がん抗原遺伝子群は、がんの組織学的診断および癌特異的免疫療法の確立に寄与すると考えられる。さらに、我々は、癌細胞の中でも特に腫瘍形成能の高いCancer Initiating Cell(CIC)細胞を標的とする特異的免疫療法の確立を目指しており、現在の所、CIC細胞に発現する抗原分子として、SOX2を同定した。現在さらなる解析中である。
レアメタル抽出能を有する天然物有機-無機複合材料の創成

シクロデキストリン(CyD)はD-グルコースが環状に連なった構造をしており、その空孔内に他の有機分子を取り込む性質知られている。しかし、CyDは水溶性のため一般的に金属抽出に適さないが、ポリマー化することで水不溶性となる。我々はCyDのポリマー合成中に珪藻土を添加した、CyD-珪藻土複合ポリマーがセシウムを高効率で吸着できることを明らかにしている。本研究ではセシウム吸着機構の解明を目的とし、振とう時間、添加量、pHを変化させた条件での吸着実験を行った。その結果、複合ポリマーは振とう時間1分、弱酸性から中性領域で90%以上の吸着率を示した。また高い吸着容量を有することが明らかとなった。本研究課題の目的は「シクロデキストリン-珪藻土複合ポリマーのレアメタル抽出能の検討」であり、特に1)ポリマー組成の解明、2)金属抽出機構の解明、3)新規複合ポリマーの合成を挙げている。本年度の研究計画として記載した各種シクロデキストリン-無機複合ポリマーの合成は現在も継続中である。また、複合ポリマーの金属抽出能の検討については、β-シクロデキストリン(β-CyD)複合ポリマーにおいて、ポリマー合成時に重量比を変えたものを(β-CyD:珪藻土=0.5:1,1:1,1:2)を合成し、TG-DTA測定およびSEM画像による表面観察を行った。TG-DATよりポリマー合成時の重量比が得られたポリマーの有機、無機の存在比に反映されていることを確認した。さらに、セシウム標準溶液(20ppm、30ml)を用いてセシウムイオン抽出における、添加量、抽出時間、pHの変化に伴う抽出能変化を見たところ、それぞれのポリマーで0.1g添加で90%以上の抽出能を示し、抽出時間ではすべて1分で90%程度の抽出能を示した。このことから、得られたポリマーは有機-無機の組成比に関わらず、高効率の抽出能を示すことが判明した。一方、pH変化では1:2ポリマーがpH3以降で90%以上の抽出率を示したのに対し、その他ではpH4以降で抽出率が一定となった。このことから、珪藻土表面がシクロデキストリンのポリマー化により改質され、セシウムに対する抽出能を示していると推測される。また、新規シクロデキストリン誘導体ポリマーの合成は窒素を含む直鎖官能基の導入とベンゼン環を導入した2種類の誘導体を用いたポリマーの合成に成功し、TG-DTAおよびSEM観察を行い構造の確認を行っているところである。平成26年度は平成25年度に実施した研究成果であるポリマー合成時にβーシクロデキストリン(βーCyD)と珪藻土の重量比を0.5:1、1:1、1:2にした3種類の複合ポリマーに対して、平成25年度の検証実験および1gあたりの金属回収量の測定を行った。その結果、複合ポリマー合成時における有機無機の重量比のばらつき、比表面積の違いなど新たに検討する事項が確認された。セシウムイオン吸着結果は平成25年度とほぼ同様な結果(吸着時間:1分以下、pH4以降から吸着量の上昇確認)を得ることができているが、上記に示した重量比、比表面積などとの因果関係を解明する必要があると考えられる。また、今回得られたポリマー(重量比1:1)のセシウム吸着量はポリマー1gあたり約23mgであり、この吸着量は他の固体吸着試料と比較しても良い結果であった。さらに、平成26年度はジエチルアミン修飾シクロデキストリンポリマーとベンジル基修飾シクロデキストリンポリマーの合成にも成功している。特にジエチルアミン修飾シクロデキストリンポリマーはアミン基の金属親和性が期待でき、さらに、アミン基の窒素がポリマー形成時に更なる架橋部位として働き、より強固なポリマー形成も期待できる。平成27年度は昨年度の研究を継続し、修飾シクロデキストリンポリマーの金属吸着能の検討を行うと共に、複合ポリマー合成条件の再検討により有機ー無機の組成が安定したポリマーの合成検討も追加して検討を行っていく。これまでの研究成果として、βーシクロデキストリンと珪藻土を混合して得られる複合ポリマーがセシウムイオンに対して高い吸着能力を有していることを明らかにしてきた。また、エチレンジアミンやベンジル基を修飾したシクロデキストリン誘導体を用いたポリマーの合成をその機能性について平成26年度より研究を行ってきている。昨年度までに合成は成功しており、セシウムイオンや他の金属イオンにに対する吸着特性の検討を行っているところであり、平成28年度中にはまとまった結果を得ることができる予定である。昨年度は、これまで実施していなかったポリマー合成について詳細な条件の検討を行った。その結果、反応温度、攪拌羽回転数などの最適な条件を見いだすことができた。このことより、シクロデキストリン誘導体を用いたポリマー合成についても最適な合成条件の設定が容易になった。