hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
先進的ろう付接合法を用いたW・ODS-Cu製核融合炉用ダイバータ受熱機器の開発

先進的ろう付接合法で製作した小型のW/BNi-6/GlidCop(ODS-Cu)製ダイバータ受熱機器試験体に対して,平成29年度までの時点では,核融合科学研究所設置の超高熱負荷試験装置(ACT2)を用いた電子ビーム熱負荷試験を実施し,15MW/m^2までの熱負荷において良好な除熱性能を確認していた.平成30年度はACT2の冷却設備の改良を行い,さらに高い熱負荷での試験を実施した.その結果,24MW/m^2の定常熱負荷においても機器としての健全性を維持した状態で良好な除熱性能を発揮する事が確認された.さらに,3秒間のパルス熱負荷試験においては,30MW/m^2程度までの繰り返し熱負荷に耐えられる事も確認した.熱負荷時に接合界面に生じる熱応力について,有限要素法解析ソフトANSYSを用いた熱応力解析も並行して進め,現在継続中である.一方,平成29年度は,ろう付接合部(接合継手)の詳細な組織観察を重点的に実施したが,平成30年度はさらに,接合継手がなぜ優れた靭性を獲得できているのかを明らかにするため,接合継手部の詳細な硬さ試験を実施した.硬さ試験の結果では,接合界面のGlidCop側で,界面からの距離100700マイクロメートルの領域で極端な硬さの減少(軟化)が確認された.一方でそれ以外の領域では有意な硬さの減少は見られなかった.この事実から判断して,軟化した領域が優先的に変形する事で接合継手が脆性的な破壊を免れている,つまり,靭性を獲得していると考えられる.軟化の理由についてはまだ完全に明らかになっていないが,ろう材成分であるNiやPの拡散によって何らかの軟化機構が生じた可能性が考えられる.以上のように,平成30年度はさらなる高熱負荷試験による機器健全性の確認に加えて,接合部に靭性が発現したメカニズムの解明についても考察が進展した.当初の予定では,平成30年度は小型のW/BNi-6/GlidCop(ODS-Cu)製ダイバータ受熱機器試験体に対して,核融合科学研究所設置の超高熱負荷試験装置(ACT2)を用いてさらなる高い熱負荷値での試験を計画し,その目標は定常熱負荷で20MW/m^2であった.これに対して,実際には24MW/m^2の定常熱負荷の試験に成功し,機器健全性を確認した.これだけでなく,当初予定していなかった3秒間のパルス熱負荷試験も実施し,30MW/m^2程度までの繰り返し熱負荷に耐えられる事も確認した.これらの事実から,小型のW/BNi-6/GlidCop製ダイバータ受熱機器試験体は,当初予想していた性能を上回る除熱性能を持つ事が示された.したがって,当初の計画以上に研究が順調に進展していると言える.さらに,当初は予定していなかった接合継手部の詳細な硬さ試験を実施したことにより,接合継手がなぜ優れた靭性を獲得できているのかを実験的考察から明らかにすることができた.この考察により,製作したW/BNi-6/GlidCop製ダイバータ受熱機器試験体がなぜ高い除熱性能と優れた機械的健全性を兼ね備えているのかについての物理的説明が可能となり,さらに高性能なダイバータ受熱機器試験体の開発に重要な知見をもたらした.この事実も当初の計画以上に研究が順調に進展していると言える一つの要因である.平成31年度は,大型のW/BNi-6/GlidCop(ODS-Cu)製ダイバータ受熱機器試験体の製造を行い,核融合科学研究所設置の超高熱負荷試験装置(ACT2)による実機環境に近い熱負荷試験を実施する.「大型」の定義としては,まずは核融合科学研究所の大型ヘリカル装置(LHD)のダイバータ受熱機器のサイズを想定している.ACT2での熱負荷試験時は,試験体の複数の箇所に熱電対を設置し.温度分布をできるだけ詳細に取得する.これにより,どの領域の除熱性能を改良しなければならないのかについての知見を得る.この結果を基に,冷却流路の設計に改良を重ね,改良した冷却流路を有する大型試験体の製造を行う.冷却流路設計の改良と熱負荷試験の繰り返しにより,最終的に最適な冷却流路を有する大型のW/BNi-6/GlidCop製ダイバータ受熱機器の設計指針を確立させる.先進的ろう付接合法を用いて作成したW/BNi-6/GlidCop接合体の接合部が優れた靭性を有する理由を明らかにするために,接合部に対して集束イオンビーム加工観察装置(FIB)を用いて鏡面研磨を行い,電解放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM),エネルギー分散型X線分析装置(EDX)を用いてろう付部の構造(組織)解析を実施した.その結果,接合部はマイクロレベルにおいて亀裂や空隙の無い緻密な接合界面であることが明らかになった.また,タングステンとGlidCopの結晶粒が互いに入り組んでおり,あたかも当初から連続していた材料であるかのような構造を有していた.ろう材として挿入していたBNi-6の成分であるNiとPは,ほぼ全てGlidCop側に拡散しており,界面にはほとんど存在していないことがわかった.つまり,ろう材の成分すらほとんど確認できない本当の意味でのタングステンとGlidCopの直接接合が確認された.マイクロレベルで緻密な直接接合界面が優れた靭性の発現に寄与していると考えられる.一方,室温で接合部を破断させた試験片においても,FE-SEMを用いた詳細な破断部組織解析を実施した.

その結果,接合部が破断する際,亀裂の開始点は接合界面では無く,接合界面に近いタングステンバルク内であることが明らかになった.また,発生した亀裂はタングステンバルク中を伝播するが,接合界面に達したところで進展を停止することもわかった.この事実から,接合界面はタングステンバルクよりも高い強度を有していることが示唆され,これ以上強度の高い接合界面を得ることは物理的に困難であると考えられる.したがって,さらなる破断強度の向上を目指すには,タングステンバルク材の素材自体を見直す必要がある.以上の結果より,ろう付接合部が高い靭性を有する理由と同時に,さらに高い機械的強度を得るための方策も明らかになった.平成29年度は,W/BNi-6/GlidCopろう付接合部の詳細な組織観察を実施することが目的であった.ろう付接合部の組織観察は電解放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)とエネルギー分散型X線分析装置(EDX)を用いて行うことが必要であるが,接合界面に余計な酸化や汚れを生じさせること無く研磨することが必要であるため,鏡面研磨には集束イオンビーム加工観察装置(FIB)を使用することが好ましいと考えられた.一方で,FIBによる研磨には習熟した技術を要するため,正確な鏡面研磨面を得るには時間がかかると考えていた.しかしながら,平成23-25年度若手研究(B)「先進的ナノ加工技術を用いたMixed-material堆積層の構造特性評価」で培ったFIB加工技術を応用することで,予想以上に順調に綺麗な鏡面研磨面を得ることに成功した.これにより,マイクロレベルで精度の高い組織観察結果と組成分析結果を早い時期に得ることができた.また,破断部の組織解析においては,同じくFE-SEMを用いた組織観察が必要であった.この場合,数mmの破断部をマイクロメートルスケールで詳細観察する必要があるため,観察場所の適切な選定と効率的な観察が求められた,これについては,数mmの領域を1000培あるいは2000倍の倍率で連続観察を行い,後で写真を繋ぎ合わせる手法を用いることで,広い範囲の破断箇所の情報を効率的かつ正確に捉えることに成功した.その結果,破断機構の詳細を突き止めることができた.以上の観察技術の工夫と進展により,当初予定していた計画以上に正確な知見を得ることができた.先進的ろう付接合法で製作した小型のW/BNi-6/GlidCop(ODS-Cu)製ダイバータ受熱機器試験体に対して,平成29年度までの時点では,核融合科学研究所設置の超高熱負荷試験装置(ACT2)を用いた電子ビーム熱負荷試験を実施し,15MW/m^2までの熱負荷において良好な除熱性能を確認していた.平成30年度はACT2の冷却設備の改良を行い,さらに高い熱負荷での試験を実施した.その結果,24MW/m^2の定常熱負荷においても機器としての健全性を維持した状態で良好な除熱性能を発揮する事が確認された.さらに,3秒間のパルス熱負荷試験においては,30MW/m^2程度までの繰り返し熱負荷に耐えられる事も確認した.熱負荷時に接合界面に生じる熱応力について,有限要素法解析ソフトANSYSを用いた熱応力解析も並行して進め,現在継続中である.一方,平成29年度は,ろう付接合部(接合継手)の詳細な組織観察を重点的に実施したが,平成30年度はさらに,接合継手がなぜ優れた靭性を獲得できているのかを明らかにするため,接合継手部の詳細な硬さ試験を実施した.硬さ試験の結果では,接合界面のGlidCop側で,界面からの距離100700マイクロメートルの領域で極端な硬さの減少(軟化)が確認された.一方でそれ以外の領域では有意な硬さの減少は見られなかった.
体内水分量の抗菌薬血清内濃度に及ぼす影響についての研究

研究方法に記載した方法で、脱水兎、溢水兎を作成し使用した。使用薬剤はセフェム系薬剤の内CPZ、CAZ、CPZ、CMD、ペニシリン系薬剤の内ABPC、テトラサイクリン系薬剤の内MINOを使用した。薬剤血清内濃度は30分、60分、90分、120分、180分、240分、360分、480分で測定した。1.CPZの脱水兎、溢水兎、正常兎での血清内動態投予開始後、溢水兎、正常兎とも血清内濃度に有意な差はなかった。2.CAZの脱水兎、正常兎での血清内動態投与開始後同時間では、脱水兎群が溢水兎群にくらべ血清内濃度は有意に高かったが、濃度減少速度は同じでグラフでは平行に推移した。正常兎ではその中間で推移した。3.CPMの受水兎、溢水兎での血清内動態投与開始後同時間では、脱水兎群が溢水群にくらべ血清内濃度はやや高く、濃度減少速度はCAZと同様にグラフでは平行に推移した。4.CMDの脱水兎、溢水兎での血清内動態脱水兎群は投与後30分の血清内濃度は、既に脱水兎群のそれにくらべ1/20以下と低濃度を呈した。これは、CMDは他のセフェム系薬剤と比較して尿中急速排泄型であることが原因と考えられた。5.ABPCの脱水兎、溢水兎での血清内動態投与開始後、条件に関係なく血清内濃度は同程度に減少するが、脱水兎群、溢水兎群ともに濃度減少速度は120分まで急速でその後はおだやかな曲線を呈した。6.MINOの脱水兎、溢水兎での血清内動態投与開始後、条件に関係なく血清内濃度は同程度に減少し、濃度減少速度も一定であった。
省略現象と東北方言の考察に基づく、格助詞・後置詞・前置詞特性の解明

本研究は、省略と方言の2つの視点から、諸言語における格助詞・前置詞・後置詞の特性を解明することを目的とする。省略の観点からの研究は、(1)省略構文における格・後置詞・前置詞の具現化に関する特殊性の洗い出し(2)省略構文の特殊性に対する先行分析の妥当性の検討(3)省略構文と省略の起らない文の語順・格助詞の具現化の違いの解明という3段階を踏みながら、格助詞・前置詞・後置詞の音形化や語順に関する特性解明を目指す。本年度は、(1)(2)の段階まで研究が進み、研究成果を日本英文学会誌やProceedings of Workshop on Altaic Formal Linguisticsにおいて論文の形で公表した。方言の観点からの研究は、戸板女子短期大学の森田千草先生と協力して進める。当該研究は、(1)東北方言の格助詞・後置詞の調査(2)東北方言と東京方言の格助詞・後置詞の対応関係の調査(3)格助詞・後置詞の担う意味役割と使用条件の特定(4)意味役割ごとの品詞の特定(5)日本語の格助詞・後置詞と英語の前置詞表現の対応関係の特定という5段階を踏みながら、格助詞・前置詞・後置詞の特性解明を目指す計画である。本年度は、(1)(2)の段階の調査を進め、東北方言および東京方言の格助詞・後置詞に関する文献調査に基づき、それぞれの方言の特性を整理した。また、東北方言の母語話者への聞き取りを行うための格助詞・後置詞表現のデータセットの作成を行った。作成したデータセットを使用し、次年度以降は東北方言の母語話者への聞き取り調査を行う予定である。省略現象の考察に基づく後置詞・前置詞の研究はおおむね計画通りに進行しているが、東北方言の視点からの格助詞・後置詞特性の解明を目指す研究は計画よりも少々遅れている。省略現象の視点からの後置詞・前置詞特性の研究は一定の成果を上げることができ、日本英文学会誌やProceedings of Workshop on Altaic Formal Linguisticsにおいて、研究成果を公表することが出来た。東北方言の視点からの格助詞・後置詞特性の解明を目指す研究は、実際に東北地方に出向いてインフォーマントチェックを行うための下準備を行った。東北方言の格助詞と後置詞特性に関する文献調査を行ったが、東北方言の文献は大変古いものが多いことに加えて、その中には入手困難なものがあったため、計画よりも文献調査に時間を費やした。その結果、予定している研究計画よりも少々進行が遅れている。省略の視点からの研究は、第3段階((3)省略構文と省略の起らない文の語順・格助詞の具現化の違いの解明)を中心として進める予定である。本年度の研究成果に基づき、既出情報の省略(発音しないこと)が残りの情報の具現化や語順にどのような影響を及ぼすのかという問題の解明に取り組む予定である。方言の視点からの研究は、文献調査をさらに進めながら、作成した調査対象表現のデータセットについて、東北方言の母語話者からの聞き取り調査を始める予定である。また、研究分担者である森田千草先生とともに、それらの研究成果をまとめ、学会発表や学術雑誌への投稿を目指す。

東北方言の視点からの格助詞・後置詞特性の解明を目指す研究は、実際に東北地方に出向いてインフォーマントチェックを行うための下準備を行った。東北方言の格助詞と後置詞特性に関する文献調査を行ったが、東北方言の文献は大変古いものが多いことに加えて、その中には入手困難なものがあったため、計画よりも文献調査に時間を費やした。その結果、予定している研究計画よりも少々進行が遅れている。省略の視点からの研究は、第3段階((3)省略構文と省略の起らない文の語順・格助詞の具現化の違いの解明)を中心として進める予定である。本年度の研究成果に基づき、既出情報の省略(発音しないこと)が残りの情報の具現化や語順にどのような影響を及ぼすのかという問題の解明に取り組む予定である。方言の視点からの研究は、文献調査をさらに進めながら、作成した調査対象表現のデータセットについて、東北方言の母語話者からの聞き取り調査を始める予定である。また、研究分担者である森田千草先生とともに、それらの研究成果をまとめ、学会発表や学術雑誌への投稿を目指す。研究費が使用可能な期間に育児休暇を取得していたため、当初の計画通りに助成金を使用して研究を進めることが出来なかった。本年度実行できなかった東北方言母語話者への聞き取りを次年度以降に行う予定である。その際、イントネーションの調査に必要な音声記録媒体の購入を行う。さらに、調査のための旅費と東北方言話者への聞き取り協力に対する謝金が必要となる予定である。
階層型高度電波環境データベースの構築とその活用法に関する検討

本研究では、実観測情報に基づいた高度電波環境データベースの構築手法とその活用法を確立することを目標としている。他システムの空き帯域を動的に利用する周波数共用では、米国連邦通信委員会がデジタルテレビ放送の帯域を他の無線通信システムへ開放する方針を受け、世界中で実用化に向けた検討・研究が活発化している。現在想定されている利用ルールでは、データベース情報を参照し、位置に応じた共用周波数を決定するデータベース連携型の方法が考えられている。しかしながら、このデータベースはモデル式に基づく設計であり、実環境との乖離が存在し、その差を補償するマージンが設けられている。このマージンは、周波数利用効率の低下を招く恐れがある。また、データベース情報は利用可否情報のみを収納しており、それ以上の情報を取得することはできず、より高度な利用には適応不可能である。これらの問題を解決するため、より高度な伝搬環境データベースが必要とされている。本年度は、実観測に基づいたデータベース構築の第一歩として、任意のパラメータで観測可能な観測用無線機の構築を目標として、Python言語で動作をプログラミング可能なEttu社のUniversal Software Radio Peripheral (USRP)に実装した。これらは、任意の中心周波数、観測帯域、観測時間等を指定可能な機能を実装し、Garmin社のGPSキットと連携し、観測位置と観測情報を関連させて記録する機能をした。観測は長期的に同一箇所を測定することにより面的な観測を可能とし、電波伝搬状態の空間分布を取得可能である。また、取得情報の統計処理を行い取得したGPS情報から位置に関するIDへの変換方法を検討し、面的にカバーした情報群としてデータベースに登録可能な形にする処理方法の確立を行った。合わせてデータベース情報の活用法として、既存システム(例えばテレビ放送)の信号をリアルタイムに検出するセンシング手法について、データベース情報を活用する手法へ拡張する検討を行った。(抄録なし)本研究では、実観測情報に基づいた高度電波環境データベースの構築手法とその活用法を確立することを目標としている。本年度は、実観測に基づいたデータベース構築の第一歩として、任意のパラメータで観測可能な観測用無線機の構築を目標として、Python言語で動作をプログラミング可能なEttu社のUniversal Software Radio Peripheral(USRP)に実装した。

初年度に計画していた,データベース構築に必要な無線観測機の構築および,その無線機を用いて観測した実観測データの取得,観測位置情報との紐付けを行ったデータ群の統計処理方法について実装を完了し,テレビ放送信号等の空間的データベース化と,電波環境観測を複数台で行う協調センシングにデータベース情報を活用し精度向上を確認する実証実験を実施が完了している.昨年度構築したデータベース用データの観測手法や,統計処理方法の高度化を図る.特に観測をする機器が車載であるためそれらの移動を考慮し,また観測信号のON/OFF等の時間変動にも対応可能にする拡張を図る.またデータベース内に蓄積された情報から,より多くの特徴量抽出が可能な手法についても検討を行う.これらの検討の一部は実装を行い,実環境での性能検証を行う予定である.(抄録なし)
ジフルオロメチル(CF2H)化BNCT剤と19Fnmr診断法の萌芽的提案

本研究は、熱中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy:BNCT)に有効な新規BNCT薬剤開発のため、ホウ素分子のジフルオロメチル化法の開発を目指した。癌細胞選択的な取り込み(bioavailability)と、低毒性かつ安定な新規BNCT薬剤の分子設計のためbioavailability(親油性)向上を目的としたホウ素分子のジフルオロメチル化を案出し、それを基盤とした癌細胞選択的な新規BNCT薬剤を設計した。さらに得られたジフルオロメチル化ホウ素分子を基盤とした癌細胞選択的な新規BNCT薬剤の中性子捕捉療法への応用を指向する分子変換プロセスを見出した。BCF2Hの合成にホウ素上で求核置換反応を進行させるのは困難とされる。従って求電子的なジフルオロカルベンを挿入させる。1)まず最も安価なフルオロメチル化剤としてフルオロホルムを塩基によりホウ素上に反応させ、生成するBoronate種からフッ素の脱離を伴うヒドリドの1,2-転位によってジフルオロメチル化ホウ素の合成を試みた。塩基を種々検討し、有機強塩基であるt-BuP4を用いる事により、90%以上の高い収率でトリフルオロメチル化体を合成する事に成功した。フッ素の脱離を促進するべく、フッ素との親和性の高いケイ素、ホウ素試薬を様々に検討したが、SiOTf、B(ArF)3等を用いてもヒドリド転位生成物を得るには至っていない。2)従ってジフルオロカルベンの挿入により、直接的にジフルオロメチル化体の合成を試みた。ジフルオロカルベン前駆体を種々検討した結果、最も安価なフルオロホルムを、アニオン種であるボリルリチウムにBuLi触媒量存在下反応させ、総収率75%でminor生成物ではあるものの望むジフルオロメチル化体を25%の収率で得る事に成功した。主生成物はボリルリチウムがフルオロホルムによってプロトン化されている事から触媒量のBuLiではジフルオロカルベンの発生が触媒的に回らない事が明らかとなった。従って当量以上のBuLiを用い収率75%以上でジフルオロメチル化体を得るべく検討している。3)フルオロホルムでプロトン化が進行してしまう事からそのHをSiに置換したCF3SiMe3をジフルオロカルベン前駆体として検討した。触媒量のBuLiでジフルオロカルベンが発生し、望むシラジフルオロメチル化ホウ素を得る事に成功した。しかしボリルリチウムがシリル化された生成物が依然主生成物であった。従ってより嵩高いCF3SiEt3を低温で反応させ、選択的なシラジフルオロメチル化体の合成を検討している。ジフルオロメチル基を有する化合物は、フッ素が持つ特異な性質のために化学的および代謝的安定性や親油性を持ち、生体内で水酸基のバイオイソスター効果を示すとされています。そのため、近年では医薬分野において、ジフルオロメチル化合物が注目を集めており、これらの骨格導入法の開発が求められています。当研究室ではリチウムエノラートなどのジフルオロメチル化やトリメチルシリルジフルオロメチル化反応を報告しており、特にジフルオロメチル化反応は、反応が短時間で、原料としてテフロン産業の副産物で地球温暖化効果を示すフルオロホルムを用いることから、安価かつ環境に優しい有用なジフルオロメチル化法と言えます。一方、新たな放射線がん治療法としてボロン-10による熱中性子捕捉療法(BNCT)が注目を浴びており、新しい10B-ホウ素剤の開発がその成功の鍵を握っております。そこで当研究室の上記知見を基に、安定なB-C結合に基づいた水酸基のバイオイソスターとしてのジフルオロメチル基を有するホウ素化合物[B(CF2H)n]の合成を検討した。ボリルリチウムにフルオロホルムを吹き込むことで、ジフルオロメチル化ホウ素化合物を、空気中でも安定な生成物として収率良く単離することに成功した。またボリルリチウムにトリフルオロメチルトリメチルシランを反応させ、シラジフルオロメチル化されたホウ素化合物も収率良く単離した。さらに得られたホウ素化合物に酸性条件下ピナコールを反応させることで、ボロン酸のピナコールエステルに収率良く変換した。本申請研究は、まさに挑戦的な萌芽研究と言え、申請時には研究が順調に進展・進捗することは予想していなかった。しかしながら本年度までの下記達成度は、おおむね順調と自己評価している。1.ボリルリチウムとフルオロホルムの反応で、ジフルオロメチル化ホウ素化合物を収率良く単離した。2.トリフルオロメチルトリメチルシランの反応で、シラジフルオロメチル化ホウ素化合物も収率良く単離した。3.得られたホウ素化合物を、ボロン酸のピナコールエステルに収率良く変換した。熱中性子捕捉療法(BNCT)は有効なガン治療法として期待されているものの、用いられるホウ素10化合物は現在でも極めて限られている。新たなBNCT用ホウ素化合物には、特に高い安定性と高腫瘍選択性が望まれている。本研究では、現在用いられているL-BPAのボロン酸部位の水酸基をジフルオロメチル基に変換した化合物を合成目標とし、検討を進めている。これまでに、我々のグループで見出した知見をもとに開発した、環状ボリルリチウム試薬によるフルオロホルムのC-F選択的置換反応を用いるジフルオロメチル化プロセスを活用することで、ホウ素にジフルオロメチル基が結合したB,N-複素環化合物を安定に合成単離できることを見出している。

本年度は、この合成した化合物の単結晶化に成功し、その分子構造を確定した。その結果、電子求引性のジフルオロメチル基によって大きく電子不足となっているホウ素が、非共有電子対をもつかさ高いアミノ基を隣接させることで大きく安定化されていることを示唆する構造的な特徴を明らかにした。続いて、目標とするL-BPAの合成に向けて、合成したジアミノ(ジフルオロメチル)ホウ素化合物に酸触媒存在下でピナコール、グリコール酸を作用させ、引き続くアリール基導入が可能な中間体に誘導している。一方、癌細胞に亢進するL-アミノ酸トランスポーター1(LAT1)を選択的に認識することが知られている19F-PET剤FAMTを参考にした新規ジフルオロメチル化ホウ素含有BNCT試薬を設計し、その合成に向けた検討にも着手している。本研究は、熱中性子捕捉療法(Boron Neutron Capture Therapy:BNCT)に有効な新規BNCT薬剤開発のため、ホウ素分子のジフルオロメチル化法の開発を目指した。癌細胞選択的な取り込み(bioavailability)と、低毒性かつ安定な新規BNCT薬剤の分子設計のためbioavailability(親油性)向上を目的としたホウ素分子のジフルオロメチル化を案出し、それを基盤とした癌細胞選択的な新規BNCT薬剤を設計した。さらに得られたジフルオロメチル化ホウ素分子を基盤とした癌細胞選択的な新規BNCT薬剤の中性子捕捉療法への応用を指向する分子変換プロセスを見出した。トリフルオロメチル化ホウ素中間体、ジフルオロメチル化ホウ素化合物の合成に成功したものの低収率であったり、発生が比較的困難な活性種であるボリルリチウムを用いなければならない。また主生成物はボリルリチウムがフルオロホルムによってプロトン化あるいはシリル化されたものである。従って上記1ー3の試みをいずれも成功させ、望むジフルオロメチル化ホウ素化合物を収率良く得る事を目標と設定している。得られた(シラ)ジフルオロメチル化ホウ素化合物を当初の目的とするバイオイソスターとしてのジフルオロメチル化ホウ素化合物[B(CF2H)2]の合成を検討する。(シラ)ジフルオロメチル化ホウ素化合物に酸性条件下、グリコール酸を反応させることで、ボララクトンに収率良く変換する。カルボン酸部位は良い脱離基として、ジフルオロメチル金属反応剤とのホウ素上での形式的でも置換反応を促進すると考えられる。ビス(ジフルオロメチル)ホウ素生成物[B(CF2H)2]の空配位座は、脱離したカルボン酸が保護する形となり安定に得られると考えられる。最後にLewis酸性の高い金属を対カチオンとして有する有機金属反応剤と反応させることにより、Lewis酸性金属とグリコール酸のcomplexが脱離し、有機基がホウ素上に導入される。有機フッ素化学1)高収率で得られたトリフルオロメチル化体を、ルイス酸性が極めて高く、しかも嵩の小さいガス状のBF3等を用いてフッ素を脱離させ、ヒドリド転位した目的生成物を高収率で得る。2)フルオロホルムに当量以上のBuLiを作用させ、ジフルオロカルベンを効率的に発生させ、高収率でジフルオロメチル化体を得る。
超臨界CO_2流体を媒体とする複合高分子微粒子合成法の創製

本研究は、環境問題の観点から有機溶媒の代替として注目されている超臨界CO_2流体(scCO_2)を媒体とした,2種以上のポリマーからなる複合高機能性高分子微粒子の合成に挑戦し,この媒体系の特徴であるscCO_2によるポリマーの可塑化効果を有効利用した特異な異相構造からなる複合高分子微粒子の作製の可能性を明確にすることを目的としている。本年度は、scCO_2流体での分散安定剤として、制御/リビングラジカル重合で作製したブロックポリマー(PDMS-b-PMMA)を用いて、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子の作製及び、PMMA粒子存在下スチレン(S)モノマーのシード重合を行い、複合粒子の作製を試みた。scCO_2流体中で,安定剤であるブロックポリマーの組成比,濃度を変化させ重合を行ない、最適な条件を明らかにするとともに、ブロックポリマーのscCO_2への溶解性が作製するPMMA粒子の安定性に大きく影響することを明らかにした。作製した約2ミクロンのPMMA粒子存在下,Sモノマーのシード重合を行うと,単分散性を保持したまま表面に多数のドメインをもつ粒子が作製され、粒子内部は、連続相がPMMAでPSドメインが粒子内に多数ある海島構造が観察された。これらの結果より,scCO_2下において,任意に傾斜異相構造を制御できる複合高分子微粒子の作製法確立へ向け重要な指針を得た。また、本年は複合粒子の作製のほかにも、scCO_2の特長を活かし、水にも有機溶剤にも溶解するため,媒体との分離が難しく,固体状態で得るには非常に煩雑な工程が必要となる、ポリメタクリル酸ジメチルアミノエチル(PDM)の重合に取り組んだ。PDMは,下限臨界溶液温度を有し,温度変化の繰り返しによる凝集効果を有すると以前に報告している感温性を有する機能性高分子である。圧力や重合温度、開始剤濃度を調整したところ、重合後、超臨界状態から圧力を下げるだけで、粉末状態の乾燥したPDMを得ることができた。本研究は環境問題の観点から有機溶媒の代替として注目されている超臨界CO_2流体(scCO_2)を媒体とした,2種以上のポリマーからなる複合高機能性高分子微粒子の合成に挑戦し,この媒体系の特徴であるscCO_2によるポリマーの可塑化効果を有効利用した特異な異相構造からなる複合高分子微粒子の作製の可能性を明確にすることを目的としている。本年度は特に複合粒子の表面及び内部の異相構造が得られる最適条件の検討を行った。scCO_2流体中で,あらかじめ作製した約2ミクロンのポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子存在下スチレン(S)モノマーのシード重合を行うと,通常の有機溶剤系では観察されない,連続相がPMMAでポリスチレン(PS)ドメインが粒子内に多数ある海島構造が観察され,さらにそのPSドメインのサイズは粒子表面近傍では大きく,粒子中心部に向けて傾斜的に小さくなる海島傾斜構造が観察された。PMMAシード粒子の大きさ,開始剤濃度,重合温度,スチレンモノマーの添加速度など実験条件を詳細に検討した結果,例えば,開始剤濃度が高いほど粒子内部のPSドメインの割合が少なく,次に低モノマー濃度下でも粒子内部にPSドメインはあまりみられず,粒子の表面付近において大きなPSドメインを有するといった傾向が観察された。逆に粒子径を小さくするなどスチレンモノマーが浸透しやすい条件を与えれば,ドメインの大きさがそろった異相構造が観察された。以上の結果より,scCO_2下において,任意に傾斜異相構造を制御できる複合高分子微粒子の作製法確立へ向けよい手応えを得た。
ペプチド修飾シリカ粒子充填カラムの開発とレアメタルイオン選択捕集システムへの応用

ペプチドをカラム充填用シリカ粒子の表面に固定化し、金属イオン吸着材として用いた。用いたペプチドはカルボキシル基を側鎖に持つポリグルタミン酸とアミノ基を側鎖に持つポリリジンであった。それぞれのペプチド修飾シリカ粒子を用いて貴金属イオンの吸着実験を行なったところ、金イオンに対する高い吸着適性を持つことが明らかになった。したがって、ペプチド修飾シリカ粒子をカラムに充填して用いることで混合溶液からの選択吸着を行うことができると考えられる。また、金属イオン捕集後の粒子からの脱着実験も行い、簡便な操作で実用に値する脱着効率を得ることに成功した。当初、平成26年度の研究実施計画では「ペプチド修飾シリカの調整と充填モデルカラムの作製」と「貴金属混合溶液への上記カラムの適用による吸着実験」との二つの項目をあげていた。ペプチドとしては塩基性ペプチドであるポリリジンと酸性ペプチドであるポリグルタミン酸とを選択した。原材料となるアミノ酸は、あらかじめイオン性側鎖官能基(ポリリジンの系:アミノ基、ポリグルタミン酸の系:カルボキシル基)を保護基により保護したものを購入して用いた。アミノ酸はNCA開環重合によって、カラム充填用のシリカ粒子の表面からグラフトさせ、ペプチド修飾シリカ粒子を得た。保護基は吸着実験の前に常法により脱保護した。得られた粒子は細径ガラスフィルターを簡易カラムとして充填し、吸着実験に用いた。上記カラムに金とパラジウム、白金の混合水溶液を通過させ、吸着実験を行った。そして通過後の混合水溶液中の金属イオン濃度を評価することで吸着効率を求めた。その結果、ポリリジンの系、ポリグルタミン酸の系ともに金イオンに対する選択性が示唆された。これは単独イオン種の水溶液に対する吸着実験の結果から予想されたものと近い結果であったが、混合水溶液の系では単独イオン種の系の場合とは異なり、異種イオンによる阻害効果の存在が明らかになった。吸着材料としての利用に大きな影響を及ぼす程度のものではないが、さらなる追加検討が必要と考える。以上のように交付申請書に記載した二つの項目に関して予定通り実施できた。平成26年度はじめに提出した研究実施計画では「平成27年度は実用化を意識して脱着実験を中心に実施する」としていた。塩基性ペプチドであるポリリジンと酸性ペプチドであるポリグルタミン酸とのそれぞれを固定化したペプチド修飾シリカ粒子を調製して、吸着実験に用いた。粒子調製手順はこれまで報告したとおりである。細径ガラスフィルターを簡易カラムとして、ペプチド修飾粒子を充てんし、金属イオン水溶液を流し、イオンの濃度変化を評価することで吸着量を求めた。金属イオンとしては、金、白金、パラジウムを選んで用いた。上記の吸着実験を行った後のカラムに対して吸着金属イオンの脱着実験を行った。金属イオンの脱着は、吸着後のカラムに塩酸を通過させることで行った。その結果、一旦カラムに吸着された金属イオンが塩酸によって、脱着され、塩酸溶液として回収できることがわかった。脱着の効率は粒子に固定化したペプチドの種類によって異なった。ポリグルタミン酸の系では、金に対して約5割、パラジウムに関して約6割の脱着効率であった。ポリリジンの系では、それぞれ、金で約3割、パラジウムで約6割であった。効率には大小があるが、どちらのペプチド修飾シリカ粒子も金イオン、パラジウムイオンに対して吸脱着が可能な捕集材料として利用できることが明らかとなった。また、白金イオンに関しては、ポリグルタミン酸の系において、9割という高効率で脱着が可能であることが明らかとなった。このことはポリグルタミン酸修飾シリカ粒子が白金イオンの分離回収材料として適していることを示唆している。脱着条件に関しては更なる検討が必要であるが、現時点で、昨年度の実施報告で提示した研究計画が予定通り実施できたといえる。検討を予定していた実験はほぼ実施できたと考える。予定していたペプチド修飾シリカ粒子による貴金属イオン吸着実験と、そこからの脱着実験を実施できたためである。しかし、脱着条件の最適化ができていないため、脱着効率は十分ではなかった。用いる塩酸の濃度をパラメータとして追加検討したい。平成27年度までは、塩基性ペプチドであるポリリジンと酸性ペプチドであるポリグルタミン酸のそれぞれを固定化したペプチド修飾シリカ粒子を単独で用いて、貴金属イオンの吸着実験を行ってきた。粒子の調製は、これまでの報告と同様の手順であった。細径ガラスフィルターを簡易カラムとして、作製したペプチド修飾粒子を充てんし、金属イオン水溶液を流し、前後でのイオンの濃度変化を評価することで吸着量を求めた。金属イオンとしては、金、白金、パラジウムを用いた。その結果を踏まえて、平成28年度には「これまで用いた二種のペプチド修飾シリカ粒子の混合使用」を検討予定としていた。まず、二種の粒子の等量混合充填カラムをこれまでと同様の手順で用意し、金とパラジウムの単独溶液からの吸着実験を行った。混合充填カラムの両方の金属イオンに対する吸着量は、ポリリジン修飾シリカ粒子のみで行った系での吸着量の半分以下であり、ポリグルタミン酸修飾シリカ粒子のみで行った系での吸着量とほぼ同じであった。これは各粒子の吸着速度が異なることに由来するとわかった。次に両方のイオンの混合溶液からの吸着実験を行ったところ、パラジウムイオンの吸着は溶液中に共存する金イオンの影響を受けず、パラジウムの単独溶液での吸着と同じ量を捕集できた。

一方、金イオンの捕集は優先して吸着したパラジウムによって阻害されるということがわかった。また、混合充填カラムからの両金属イオンの脱着実験を行ったところ、どちらの金属イオンにおいても、脱着が阻害されることはなかった。研究期間全体の結果より、ペプチド修飾シリカ粒子をカラム充填剤として用いることの、貴金属イオン選択回収プロセスへの応用の可能性が明らかとなった。ペプチドをカラム充填用シリカ粒子の表面に固定化し、金属イオン吸着材として用いた。用いたペプチドはカルボキシル基を側鎖に持つポリグルタミン酸とアミノ基を側鎖に持つポリリジンであった。それぞれのペプチド修飾シリカ粒子を用いて貴金属イオンの吸着実験を行なったところ、金イオンに対する高い吸着適性を持つことが明らかになった。したがって、ペプチド修飾シリカ粒子をカラムに充填して用いることで混合溶液からの選択吸着を行うことができると考えられる。また、金属イオン捕集後の粒子からの脱着実験も行い、簡便な操作で実用に値する脱着効率を得ることに成功した。検討を予定していた実験はほぼ実施できたと考える。予定していたペプチド修飾シリカ粒子の合成と混合溶液系における吸着実験に着手できたためである。しかし混合溶液系におけるイオン種間での阻害現象が観察されたため、新たな検討課題が生じた。27年度以降の検討に追加したい。平成28年度は捕集した貴金属イオンの脱着挙動の追加検討を行う。さらにこれまで得られた知見から、捕集メカニズムがペプチド種と貴金属イオン種によって異なる可能性も示唆されているため、二種のペプチド修飾シリカ粒子を混合して用いることで結果が変わる可能性を評価したいと考えている。高分子界面科学平成27年度は捕集した貴金属イオンの脱着挙動を検討する。脱着実験により得られる脱着効率はカラムの繰り返し利用に関する重要な情報であるため、条件確立が必須である。パラメータとしては洗浄に用いる酸性溶液の濃度や種類を検討する予定である。また、異種イオン間での阻害現象に関しての追加検討にも27年度より取り組みたいと考えている。本テーマで使用する試薬類、合成器具の多くが以前より使用していた物であり、その継続利用ができたため、消耗品類の購入が予定より抑えられた。本テーマで使用する試薬類・合成器具類の多くが以前より使用していたものであり、その継続利用ができたため、消耗品類の購入が予定より少なくて済んだ。また、旅費において所属より予定外の補助が得られたため、使用額が少なく抑えられた。大容量の合成を今年度は実施する予定である。そのため大型の攪拌装置の追加購入を計画している。大容量の合成器具を今年度は利用したいと考えている。したがって新たな合成器具の購入を計画している。
大学における消防体制を構築する手法の開発

〈研究の目的〉ある大学の工学部が抱えている「学生の取扱が不明確」「実行性の低い消防体制」「現実とかけ離れた消防訓練」という問題を解決すべく、構成員自身に「火災との向き合い方」を問いかけ、「自分たちができること」を踏まえた役割分担を行い、消防訓練において検証することを第1の目的に据えた。そして、このことが学生・教職員が主体的に消防活動へ参加できる手法として開発することを第2の目的とした。〈研究の方法〉研究にあたっては、ワークショップを3回開催して、意見集約と提言作成を行い、参加者は計82名であった。実施には、総勢11名の運営スタッフが企画から当日まで関わった。これを踏まえ、消防体制やマニュアルの見直しを行った。消防訓練は、札幌市消防局の協力を得て、総勢500名の学生・教職員が参加して行った。〈研究の成果〉この研究の結果、「学生・教職員の活動時間にバラつきがあり、組織的な活動が見込める状況ではない」「サイレンや防火戸などの作動方法、消火器の位置や操作方法などについて知らない」現状が明らかになった。また、ワークショップを通して「学生には、火災発見者が行うべき責務以上は求められない」ことが示され、消火体制においては「組織的な活動は困難であり、同じ知識と責任感を持ち、臨機応変に対応できる人づくりを行うべき」と提言された。これを元に消防体制・マニュアル作成担当者は、火災発見時の手順を明確にするに至った。この結果、しっかりとした現状把握でき、実行性が高く、具体的な行動指針を作成することができた。消防訓練においても、実践性の高さに市消防局から高評価を得た。この手法は、構成員自身が協議するプロセスがあるため、当事者意識を芽生えさせることができるものであると確信している。これは、ワークショップ参加者へのアンケート回答の80%以上が「消防の在り方に新たな認識を持った」と答えたことが示唆している。
ロボット・セラピー実践の研究

高齢者の活性化した生活を実現するため、ロボット・セラピーの実践方法を検討した結果、以下のことが分かった。(1)ワークサンプリング法を用い、グループ型ロボット・セラピーを調査し、高齢者は能動的な反応を生起し、それがロボット・セラピーの効果に繋がっている。介在者の存在は高齢者が能動的な反応を生起させる重要な要素である。さらにより効果的な反応を高齢者に生起させるには、ロボットと介在者の協調が必要である。(2)ロボットを用いる身体運動誘発と認知能力向上レクレーションは、高齢者活性化にとって有効であり、更なる多様化が望まれる。ワークサンプリング法を用い、ロボット・セラピーにおける高齢者、介在者の状況および日常の高齢者の行動を調査し、以下の結果を得た。1)ロボット・セラピーにおいて、高齢者は肯定的な反応(75%)を示し、高い評価を示した高齢者では肯定的な反応が90%近い値を示した。肯定的な反応は「ロボット(の動き)に応える」「笑う、喜ぶ」「撫でる、触る」といったロボットに対する能動的な反応と、「見聞きする」「介在者と話す」といった受動的な反応に分けると、全体としてはほぼ同程度である。しかし、高い評価を示した高齢者ではその割合が50%を超えており、セラピー実践者は能動的な反応を高く評価した。2)ロボットと高齢者の間に入り、反応を促したり、サポートをする介在者は、高齢者の反応をより肯定的なものとし(70%→90%)、セラピー効果を高める重要な役割をしている。とくにセラピー評価が低い高齢者において、介在者との会話の発生以上に、肯定的な反応の増加、能動的な反応の増加が顕著である。3)ロボット・セラピー実施日と未実施日における高齢者の行動を調査した結果、問題行動の低減効果が見られ、ロボット・セラピーの日常生活への効果が期待できると考える。これらの結果は、高齢者に能動的な反応を誘発するセラピー実施方法の開発がロボット・セラピー普及の鍵になることを示している。また、介在者の具体的な役割を明確化し、セラピーシナリオを確立することが望まれる。身体運動は健康維持に不可欠であるばかりでなく、脳トレーニングを並行して行うことが認知症のリハビリテーションに有効であるといわれている。そこで、本研究ではロボットを用い、高齢者に身体運動を誘発し、記憶能力の向上を目指すロボット・セラピー実施方法を検討し、以下の結果を得た。(1) 1名の高齢者を対象に、高齢者の手の動き(上げ下げ)に応じて、色の異なる3種類の形状を表示する表示するシステムを開発した。ロボットとの対話を介し、高齢者は手の動きと表示図形に関する学習をした後、ロボットの指示にもとづき、手上げのゲームを行った。正解不正解の判定は介在者が行い、不正解のときはロボットがヒントを出す。正解までのヒント回数、ゲームの前後での唾液アミラーゼによるストレスの変化を評価した。実験サンプルは少ないが、試行回数が増すと、高齢者はゲームに慣れはじめ、回答時間も短くなる傾向を示した。(2)高齢者の身体機能を維持するたに考案されたロコモ体操のインストラクタをヒューマノイド型ロボットが行う、セラピープログラムを開発した。試行の結果、ロボットが有する親近感が高齢者を誘発し、自ら進んで体操を楽しませることができたと考える。また、実施している高齢者同士で、体操についての会話(間違えた動作を修正など)、ロボットの感想等の会話も生まれ、高齢者同士でのコミュニケーションが創成され、認知症で問題になる社会的関係構築能力の向上、維持ができる可能性を得た。そのほか、ロボット・セラピー普及を目指し、その効果を評価するためのデータベースを試作した。ロボットを用いた高齢者に身体運動を誘発し、記憶能力向上を目指すロボット・セラピープログラムを拡充し、有効性を確認した。(1)無線LANを介する遠隔操作でヒューマノイドロボットを動作させ、高齢者の動作をカメラで検出、その動きをディスプレイに図形表示するレクレーションゲームを作成、試行した。ゲームの正解率の変化より、短期間(2週間程度)の継続が記憶能力向上に有効であることが分かった。(2)ヒューマノイドロボットによる体操インストラクタープログラムを試行し、有望性を確認した。また、グループ型ロボット・セラピー(複数の高齢者が机上の複数のロボットと交流する)における介在者の役割をワークサンプリング方を用いて分析した。介在者の存在が高齢者に肯定的な反応を生起させる。受動的な反応を示す高齢者に能動的な反応(ロボットに話しかける、障る、笑顔を示すなど)を生起させるには、介在者の働きかけだけでは不十分なケースがあり、介在者とロボットの協調動作が必要であることが分かった。ただし、本研究期間においては、どのような協調動作が有効であるかの検討は十分に行えず、今後の課題である。研究期間全体を通じて以下のことが分かった。(1)ワークサンプリング法によるグループ型ロボット・セラピーを調査し、高齢者が生起する能動的な反応がセラピー効果として評価される。介在者の存在が高齢者の生起する反応に対し重要な要素であるが、より効果的な反応を生起させるにはロボットと介在者の協調が必要である。(2)ロボットを用いる身体運動誘発、記憶能力向上レクレーションは、高齢者活性化にとって有効であり、更なる多様化が望まれる。

介在者の存在は高齢者が能動的な反応を生起させる重要な要素である。さらにより効果的な反応を高齢者に生起させるには、ロボットと介在者の協調が必要である。(2)ロボットを用いる身体運動誘発と認知能力向上レクレーションは、高齢者活性化にとって有効であり、更なる多様化が望まれる。ロボット・セラピーの形態に対応したロボット・セラピーの実施方法を検討し、身体運動と脳トレーニングをロボットと行うことが有効であるとの結果を得た。この結果はロボット・セラピー実施方法の具体化の指針を示しており、研究の妥当性を示していると考える。ロボットロボット・セラピーにおける介在者の役割を明確にするとともに、有効なセラピープログラムを引き続き試作し、評価していく。高いセラピー効果を得るためには、高齢者に能動的な反応を誘発させること、介在者の存在が重要であることが明らかになった。また、ロボット・セラピーが高齢者の日常生活へ良好な効果があることも分かった。これらの成果は、効果の高いロボット・セラピー実施方法を開発しようとする本研究の第一歩として、ほぼ予定通りの進捗である。国際会議での発表がUV2014(Boston)1件となり、かつ国内学会発表も首都圏が多かった。(1)ロボット・セラピーにおける高齢者、介在者などの状況のワークサンプリング法による調査を継続する。(2)高齢者の反応とロボットの動作・種類の関係の分析し、セラピー効果の高いロボットの選択方法を検討する。(3)ロボット・セラピーにおける介在者の活動内容と高齢者の反応を分析し、介在者の役割を明確にする。研究の総括として、国際会議へ参加する。国際会議での発表を予定していたが、2014年6月開催Universal Village 2014において、セッションをオーガナイズすることになり、2013年度の海外出張を延期した。
生物学的年齢に基づく霊長類の老化機構の比較研究

本研究は、ヒト、チンパンジー、アカゲザルの霊長類3種類を対象として形態および生理的諸機能を縦断的に測定・検査し、それらのデータをもとに霊長類3種類の老化過程およびその機構を探索し、ヒトの進化の過程で老化機構がどのように変遷してきたかを推定することを目的とする。更に、ヒトの老化の過程を具体的に評価を可能するため、老化の指標としての生物学的年齢の推定式を作成することを目的とした。しかし、研究対象としたチンパンジーの多くは未だ成長期にあり、老化期にはいったものは少ない。従って今回の研究では、アカゲザルとヒトを対象とした。3年間の研究期間中に得た研究成果は以下の如くである。1)アカゲザルの形態および生理的諸機能の加齢変化を検討した結果、次の9項目、Hemoglobin(HGB),Lymphocytes(LYMPH),GOT,Alkaline phosphatase,Total protein,Albumin(ALBU),Albumin/Globulin,Calcium(CALC),and Dehydroepiandrosteronがアカゲザルの老化の指標に成りえた。2)これら9項目の内、Hemoglobin,Lymphocytes,Albumin,Calciumの4項目はアカゲザルとヒトの間に共通する老化の生物学的指標(Biomarker of Aging)に成りうる。従ってこれらの項目を基に、アカゲザルとヒトに適用可能な生物学的年齢の推定式を作成することが可能である。3)老化の程度の個人差はヒトよりもアカゲザルの方が少なく、いずれの項目においてもアカゲザルの老化率、いわゆる勾配はヒトよりも大であった。4)アカゲザルの老化の指標としての生物学的年齢の推定式を求めたところBAS=-0.32HGB-0.023LYMPH-1.057ALBU-1.078CALC+19.3となった。5)この生物学的年齢の推定式を人間に適用し122名の健常者の生物学的年齢求め、暦年齢に対する回帰式の勾配を計算しアカゲザルの勾配と比較したところ、アカゲザルの老化率はヒトと較べ3.46倍速いことが明らかとなった。6)更に、アカゲザル約60匹を実験群(30匹)と非実験群(30匹)に分け、食餌制限(普通食の30%)が老化過程にどのように影響を及ぼすかについて検討した。実験群(食餌制限)と非実験群の間の生物学的年齢の差は、統計的有意差を認めることが出来なかった。しかし食餌制限を行った実験群のMonkeysの老化の過程は非実験群のそれらよりも遅れる傾向を示した。本年度は、標記研究課題を達成するために立案した3年間の研究計画の1年目である。立案した研究計画に沿ってヒト、チンパンジー、アカゲザルの霊長類3種類のデータを収集している最中である。そこで、現在迄に収集されたデータを基にしてまとめた研究成果についてのみ報告する。

1つ目の研究は、米国立老化研究所との共同研究で、成熟期及び老化期にあるRhesus Monkey(アカゲザル)33個体の血液および血清の生化学的検査値に基づき、信頼性および妥当性のある老化の指標を検討した。更に食餌制限(普通食の30%)が老化過程にどのように影響を及ぼすかについて検討した。その結果、リンパ球(%)、血清のアルカリフォスファターゼ、アルブミン、クレアチン、カルシュムの5項目が老化の指標として選び出された。更にこれら5項目を基に老化の総合指数、いわゆる生物学的年齢の推定式を作成した。実験群(食餌制限)と非実験群の間の生物学的年齢の差は、統計的有意差を認めることが出来なかった。しかし食餌制限を行った実験群のMonkeysの老化の過程は非実験群のそれらよりも遅れる傾向を示した(Exp.Gerontol.Vo.33.1998)。2つ目の研究は、ヒトを対象とした研究で、療育施設で共同生活する知的障害者、ダウン症患者および職員を対象に8年間縦断的測定を行ったデータを基に、健常者と身体・知的障害者の老化の程度を比較したものである。健常者の生理的諸機能の検査値で計算された生物学的年齢の推定式を用いて、11名のダウン症患者と4名の脳性マヒ患者の生物学的年齢を求め、健常者のそれらと比較検討した。その結果、1)ダウン症患者は部分的機能の老化現象を示すだけでなく、身体の全体の機能について老化現象を示すことが、2)生物学的年齢の加齢変化をもとに計算された老化率は、ダウン症患者のそれは健常者の約2倍であることが、明らかとなった(Mrch.Ageing Dev.Vol.105,1998)。本年度は主として、ヒトとアカゲザルに共通する生物学的指標(Biomarkers of Aging)の作成について研究を行った。ヒトとアカゲザルの生物的Biomarkersに基づき、両者の老化の率および特徴を見出し、寿命の大きな相違がなぜ起こるのかを探索する。アカゲザル33個体について、10年間同一個体について追跡した27の血液及び血清の生化学的検査値を基に、個人の加齢変化を縦断的に分析した。その結果、次の9変数:HGB,LYMPH,SGOT,ALK,PHOS,T-PRO,ALUB,AGR,CALC,DHEAが生物学的指標の候補的変数になることが明らかとなった。次に、122名の健康な中高年男性について7年間追跡した40の血液及び血清の生化学的検査値を基に、同様な分析を行い、アカゲザルのそれと比較したところ9変数の内、次の4変数:HGB,LYMPH,ALBU,CALCが類似した加齢変化を示すことが明らかになった。そこで、アカゲザルの4変数に、研究代表者によって既に開発された老化の主成分モデルを適用して生物学的年齢のスコアを計算するための式を求めた。アカゲザルについて求められた生物学的年齢のスコアと暦年齢の一次回帰式はy=0.097×-1.4で、ヒトに関する一次回帰式はy=0.028x+3.05であった。両回帰式の勾配をもとに老化の率を計算すると、アカゲザルはヒトと較べ老化の進行は3.46倍速いことが明らかとなった。またヒトの場合、多くの生理的検査値は恒常性(ホメオスタシス)の維持機構の存在下にあるため加齢変化は少ないが、アカゲザルの場合、成熟後ほぼ直線的に低下する。従って、恒常性の維持機構の能力の低下が寿命の相違に関係すると考えられる。