hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動脈硬化症における血管壁の粥状硬化病変での組織変化の超音波による非侵襲計測の研究

(1)拍動に伴って振幅で動いている動脈壁の位置をトラッキングし,厚み変化を高精度に計測できる装置の基本設計と回路構築を行なった。(2)超音波プローブから送信される超音波ビームの位置制御のための電子回路を設計・製作し、局所ごとに得られた弾性率をもとに弾性特性の断層像を描出できるようにした。さらに、水槽内にシリコーンゴムを用いた模擬血管を作成し、以上の手法の精度評価を行ない、満足できる結果が得られることを確認した。(3)某会杜社員の検診データを参考にして,『動脈硬化危険因子を有する』各年齢別の合計数十名について,冠動脈病変と比較的相関の高いとされている勁動脈に関して,本計測法で得られた局所血管壁の弾性特性の計測値と,高脂血症・高血圧・喫煙などの危険因子との相関関係を検討した.(4)多数の症例をもつ東北大学附属病院において,上と同様に,勁動脈に関して,本計測法で得られた局所血管壁の粘弾性特性の計測値と,高脂血症・高血圧・喫煙などの危険因子との相関関係を検討した.さらに,アテローム病変の内部組成を定期的に計測し,治療法と粥腫の退縮,安定化との関係に関する統計的検討を行なった.以上、本研究者が独自に開発してきた,心臓壁の微小振動の超音波計測法と,新たに開発した局所ごとの運動機能評価法を、動脈壁の厚み計測に対応できるように設計変更し、局所病変たるアテロームについて弾性特性を算出し,その安定性/不安定性,あるいはその進展・退縮に関して、疾病早期段階に充分な精度で非観血的に評価を行なえる新しい計測法を実現した。本研究の目的は、すでに開発した計測システムに、超音波ビームに垂直な大変位にも追従できる機能を設計・付加するとともに,そのリアルタイム計測装置を多くの患者に適用し,この全く新しい循環器系の定量的計測診断法を、臨床応用可能な心筋のviabilityの評価手法として確立させることにある.そのため本年度は、次の開発研究を行なった。(1)大振幅で動いている心臓壁の位置をリアルタイムでトラッキングできる診断システムの設計と構築本研究者によって独自に開発された新しい計測・解析手法の臨床応用を可能とするため,すでに開発した計測装置(既存設備)に,大振幅で動いている心臓壁の位置をリアルタイムでトラッキングできる機能を設計・付加し,心臓壁上の微小振動のリアルタイム計測を可能とした.(2)心筋内局所の厚み変化速度の非侵襲的計測法の導入と評価本研究者によって平成8年に新たに開発された心筋局所ごとの運動機能評価法に基づき,計測された心臓壁の微小振動から,心筋内局所の厚み変化速度の空間分布を算出し,心筋の運動機能評価を可能とした.(3)水槽実験などにより診断システムの処理の詳細にわたる検討・精度評価上記で構築した診断システムによって,水槽実験とヒト心臓の各部位への適用実験を行って,これまでの机上の開発では得られなかった処理の細部にわたる問題点を見い出し,解決した上で,処理系全体の精度の評価を行った.(1)多数の動脈硬化症患者の局所血管壁の弾性特性を測定と危険因子との対応某会社社員の検診データを参考にして,『動脈硬化危険因子を有するが動脈硬化性プラークの認められない』各年齢別の合計30名について,冠動脈病変と比較的相関の高いとされている頸動脈に関して,本計測法で得られた局所血管壁の弾性特性の計測値と,高脂血症・高血圧・喫煙などの危険因子との相関関係を検討した.その結果,加齢にともない壁厚の増大はなくとも弾性の変化は生じていることが分かり,このことから,壁の弾性特性を評価することで,より早い段階で動脈硬化を診断できる可能性が示された.(2)多様な循環器疾患患者の局所血管壁の弾性特性を測定とその評価

多数の症例をもつ東北大学附属病院において,上と同様に,頸動脈に関して,本計測法で得られた局所血管壁の弾性特性の計測値と,高脂血症・高血圧・喫煙などの危険因子との相関関係を検討した.さらに,アテローム病変の内部組成を計測し,治療法と粥腫の退縮,安定化との関係に関する統計的検討を行なった.その結果,動脈硬化性プラークの弾性特性が深さ方向で異なり,中心部が軟らかい傾向がある.動脈壁の弾性特性の空間分布の違いから,動脈硬化性プラークの安定性の評価の可能性が示された.以上から,本研究者によって開発された手法を用いれば,動脈壁ならびに動脈硬化性プラークの弾性特性の空間分布を非侵襲的に把握することができるとともに,心血管イベントの主因に関係の深い動脈硬化性プラークの易破裂性の診断に貢献できるのではないかと考えられる.
治療抵抗性急性骨髄性白血病の病態形成における分子基盤の解明

急性骨髄性白血病(acutemyeloidleukemia:AML)の治療成績を向上するために、抗癌剤が無効である治療抵抗性AMLについての研究を行っています。私はこれまでに治療抵抗性AMLの患者さんの一部でBCORという遺伝子の変異がみられ、この変異が治療抵抗性に関わっていることを突き止めました。今回の研究の目的は、BCORの変異があるとなぜ抗癌剤が効かなくなるか突き止めることです。さらにBCORの変異がある場合に効果がある抗癌剤を探し出すことを最終目標としています。
分散・統合データ解析に対する情報幾何学的アプローチ

情報幾何の枠組みから新たな分散・統合データ解析法の構築を行った.まず,基礎となる指数分布族における次元圧縮法に基づいて,指数分布族には属さない混合分布族にも適用可能な手法への拡張,確率モデルとしての定式化によるベイズ推定の枠組みへの拡張,次元圧縮とクラスタリングの同時最適化への拡張という3つの拡張を行った.また,新たな学習パラダイムとして,少数の高品質データと大量の低品質データの統合を行う飼い慣らしという枠組みを転移学習に基づき開発した.情報幾何の枠組みから新たな分散・統合データ解析法の構築を行った.まず,基礎となる指数分布族における次元圧縮法に基づいて,指数分布族には属さない混合分布族にも適用可能な手法への拡張,確率モデルとしての定式化によるベイズ推定の枠組みへの拡張,次元圧縮とクラスタリングの同時最適化への拡張という3つの拡張を行った.また,新たな学習パラダイムとして,少数の高品質データと大量の低品質データの統合を行う飼い慣らしという枠組みを転移学習に基づき開発した.今年度は分散・統合データ解析の基本要素となる問題設定と理論の二つの側面からの定式化に関する研究を行った.まず問題設定については,今まで研究されてきた嗜好パターンに基づいた協調フィルタリング法を参加システムごとにグループ分けし,それぞれの嗜好パターンが異なる場合にどのように分散・統合処理をすればよいかについて問題の定式化を模索し,神嶌と赤穂がいくつかの可能性を考え研究会において発表・議論した.その結果,確率的な設定を考えると,自然に情報幾何学的アプローチが有効やあることが示唆された.次に,理論については,従来赤穂によって行ってきた研究が頻度主義的な確率論に基づくもので,少数サドプルについては有効性が出ない場合もあるという議論を踏まえ,少数サンプフレでも有効性の高いベイズ推定の枠組みで情報幾何的なデータ解析手法ができないかを検討した.その結果,ベイズ推定の定式化は可能だが,そのままでは解析的な計算が困難であることがわかった.そこで,ベイズ推定を近似的に行うために,変分ベイズ法とラプラス近似を組み合わせることによって計算量の面でも有利な手法を開発し,実際に簡単な確率分布をクラスタリングする場合について東京大学のグループと共同で計算機プログラムを作成し,実験的な有効性の確認作業に着手した.これらの成果により,大規模な環境下での協調フィルダリングに情報幾何学的なアプローチを適用する可能性が広がり,さらにベイズ的なアプローチも導入することが可能となった.今年度は分散・統合データ解析の基本要素となる問題設定と理論の二つの側面からの定式化に基づいた発展的研究を行った.まず問題設定については,従来研究されてきた転移学習の枠組みを発展させ,分散・統合データ解析のための基本的な数理モデルを「飼い慣らし学習」と名付け,インターネットで収集したデータに対してアルゴリズムを適用し,神嶌と赤穂がいくつかの研究会において発表し,人工知能学会優秀賞を受賞した.これは今後,協調フィルタリングなどの推薦システムを大規模化,高精度化する上で重要な基盤となると考えられる.次に,理論面では,混合分布モデルのモデルパラメータを情報幾何学的アプローチを用いて圧縮する手法について,線形計画問題によるネットワーク最適化と組み合わせて準最適化するアルゴリズムを考案し,国際会議で発表を行った.これは,顧客分析を行う際に,各サイトごとの情報を混合分布としてクラスタリングし,プライバシーを保ちつつセンターに送って処理できる手法への発展が考えられる.また,指数分布族のベイズ的な取り扱いについて昨年から引き続いて東京大学のグループと共同で研究を進め,文字認識など実際のベンチマークデータに対して有効性を確認し,国際会議で発表した.ベイズ推定は特にサンプル数がパラメータ数に比べて少ないときに有効であり,飼い慣らし学習や混合分布モデルといったテーマについても拡張することが重要であると考えられる.まず,分散・統合データ解析の問題設定については,昨年度提案した「飼い慣らし学習」を転移学習の一種と位置づけ,協調フィルタリングなど一般の学習スキームに適用するための礎を築いた.また,単純化したモデルについて理論的な解析を行い,飼い慣らし学習が比較的ゆるやかな条件で汎用性をもつことを示すとともに手法の改良を行った.飼い慣らし学習については大規模な数値実験を行う環境を整備し,シミュレーション実験などの結果を研究発表した.一方,情報幾何に基づいたデータ解析法についてはベイズ推定による定式化を進め,変分ベイズ法とラプラス近似を用いた高速なパラメータ推定手法を開発し,次元縮約とクラスタリングの同時最適化を提案し,実データを用いた数値実験で有効性を示した国際論文として発表した.顧客分析やセンサーネットの情報処理において高い汎化能力を持つデータ解析手法として今後重要性を増していくと考えられる.また,プライバシー保護の観点からも今後有望な枠組みを提供した.また,当研究計画の最終年度ということで,全体の結果をレビューする論文を投稿し,採択され22年度に出版予定である.
タロイモショウジョウバエ属とサトイモ科植物との送粉共生系進化に関する包括的研究

サトイモ科植物とタロイモショウジョウバエ属との間の送粉共生系の実態と,その進化の道筋を明らかにするために,タロイモショウジョウバエ属の分類,系統,生物地理,繁殖生態および寄主植物の開花・送受粉生態を研究した.その結果,本送粉共生系のさまざまな多様性とともに,寄主植物がその開花過程のいろいろな段階・部位で,熱・匂いを発散し,成虫に対する餌報酬物質を提供して,送受粉を促している実態が明らかになった.サトイモ科植物とタロイモショウジョウバエ属との間の送粉共生系の実態と,その進化の道筋を明らかにするために,タロイモショウジョウバエ属の分類,系統,生物地理,繁殖生態および寄主植物の開花・送受粉生態を研究した.その結果,本送粉共生系のさまざまな多様性とともに,寄主植物がその開花過程のいろいろな段階・部位で,熱・匂いを発散し,成虫に対する餌報酬物質を提供して,送受粉を促している実態が明らかになった.1タロイモショウジョウバエ(Colocasiomyia)属の系統関係を,中国雲南省から発見された新種を含めて,70の形態形質に基づく分岐分析により再検討した.その結果,これまでの研究では未解明であった5種群間の系統関係を解明することができ,さらに,これまで種群所属不明であった2種と雲南省産の新種が単系統群を形成することが判明し,これらを新しい種群にまとめることにした.2cristata種群(10既知種,10新種)内の系統関係を32の形態形質を用いて分岐分析した.その結果,本種群は2つの明瞭な姉妹群に分かれることが明らかになり,それぞれを種亜群として定義することにした.3toshiokai種群の送粉共生系について,インドネシアにおいて,寄主植物(Homalomena cordata)の開花過程とショウジョウバエ(C.heterodnta, C.xanthogaster)の訪花・繁殖行動を野外調査した.その結果,(1)寄主植物の花は,約1日間のみ開花し,その開花,発熱(雌花部)・匂い発散,花粉放出・閉花の過程と,ハエの訪花,滞在(産卵),離花の過程がよく同調しており,非常に効率的な受粉,花粉運搬のシステムが成立していること,(2)2種のハエは,ともに雌花部へ産卵,雄花部で幼虫発育,花外で蛹化し,空間的なニッチ分化はないが,C.xanthogasterの方が早く発育するために,時間的に資源を分け合っていること,が明らかになった.4沖縄のクワズイモ(Alocasia odora)の系で,中性花部下部から花蜜(糖類と遊離アミノ酸を含む)が分泌され,タロイモショウジョウバエ(C.alocasiae, C.xenalocasiae)がそれを摂取していることが判明した.1タロイモショウジョウバエ(Colocasiomyia)属cristata種群の分子系統解析のために,内群15種26個体のDNA塩基配列を分析し,近隣接合系統樹・最節約系統樹・最尤系統樹を基に合意系統ネットワークを構築した.その結果,先行研究の形態分岐系統樹よりも解像度の高いトポロジーを得ることができ,3つの主なクレードが認められた.さらに宿主選択と共宿主性の進化過程は,従来考えられていたよりも複雑であることが明らかになった.2マレーシア・サバ州(ボルネオ島)におけるタロイモショウジョウバエ属のハエとサトイモ科植物の送粉共生関係について,次の諸点を明らかにした:(1)この地域はタロイモショウジョウバエ属の種多様性が世界で最も高く,17新種を含む合計21種が,サトイモ科植物15種の花から採集された;(2)これらのうち,最も多くの種数(12新種)を含むbaechlii種群の寄主植物との対応関係は複雑で,共生関係は多対多の関係にある;(3)1つの花を訪れていたタロイモショウジョウバエ集団の種組成とその相対頻度を比較すると,異なる寄主植物間,季節間,地域間で有意に変異し,こうした複数の要因に関する生態的地位の部分的な分離が複合して,baechlii種群の高い種多様性が維持されていると考えられる.3サトイモ科ホウライショウ亜科(Mosteroideae)を寄主植物とする新種群(gigantea種群)に,中国雲南省からさらに1新種が付け加わった.本種群に属す4種の内2種については,その繁殖生態の一部を明らかにした.特に,23週間あるいはそれ以上に及ぶ長い卵期(他のColocasiomyiaを含むショウジョウバエでは通常1日)は特異的であり,胚発生を終えた1齢幼虫が何らかの要因で孵化を待っていると考えられる.1タロイモショウジョウバエ(Colocasiomyia)属内の系統関係を形態形質とDNA塩基配列情報を使って明らかにした.形態形質による系統解析では,26種について71形質を用いて分岐分析を行った.

分子系統解析では,43種63個体について核遺伝子の28SrRNAの塩基配列情報を用いて最尤法によって解析した.結果は,よく一致しており,(1)既知の種群はそれぞれ非常に信頼性の高い単系統群として認識され,(2)これまで種群の所属が不明であった2(+1)種は単系統群を形成するが,(3)種群間の系統関係の解像度は依然として低かった.2新しく認識された単系統群は,さらに中国雲南省から発見された4新種を含めて,新種群(C. gigantea種群)として設立される.この種群の構成種は,全てサトイモ科ホウライショウ亜科(Mosteroideae)の花序・果実序で繁殖することが判明し,特に,これまで謎であったC. giganteaの非常に特異な生活史のほぼ全貌を明らかできた.(1)本種の成虫は,寄主植物Epipremnum pinnatumの花序が開花するとすぐに(♀期:受粉期)訪花し,翌日の♂期(花粉分泌期)まで滞在する:この訪花習性は,本種の成虫が寄主植物にとって重要な花粉媒介者であることを示唆する.(2)♀成虫は,雌花の側面に産卵する.(3)胚発生はゆっくり進行し,少なくとも1週間以上かかって,卵殻内に初齢幼虫ができる.(4)初齢幼虫はすぐに孵化することなく,長く(多分数ヵ月以上)卵殻内にとどまる.(5)寄主植物の果実序が成熟し,雌花下部に成熟果実ができると,雌花上部が開裂する.それと同時に,初齢幼虫が孵化し,成熟果実の果肉を食べ始める.(6)幼虫期,蛹期は比較的短く,それぞれ約1週間,約5日間ほどで,成虫が羽化する.3これまでに蓄積したタロイモショウジョウバエ属の自然史に関する情報の一部を,総説として発表した.
KinectとAR技術を用いた鏡像シミュレーション教材の開発と授業実践による評価

「鏡による光の反射」の単元では,光の道筋を作図することを通して現象の理解を促すが,「全身を映すのに必要な鏡の大きさ」を求める問題の正答率が低いことなどから,作図と現象を結びつけられていないことが推察される。この作図と現象が結びついていないという課題を解決するため,拡張現実(AR)とKinectを用いたシミュレーション教材を開発した。AR教材は操作を伴うことで体感を通した理解を促進したり,現実世界の情報量を増やすことで理解を促進したりする効果がある。このARの特長を生かすことで,「鏡による光の反射」についても効果が期待できると考えた。開発した教材は, Kinectにより学習者の骨格を認識し,コンピュータのカメラ画像上に骨格をリアルタイムで表示することができる。また,学習者の思考に応じてキー入力により様々な補助線を重畳表示することにより,理解を支援する。開発した教材を使って中学校1年生に授業を試行し,主観評価と理解度調査を行った。主観評価の結果,生徒は教材について非常に好意的であった。また,理解度調査から,身長の1/2の大きさの鏡が必要だという形式的な理解は促進した。しかし,なぜ1/2の大きさが必要なのか,図を用いて説明することができるようになった生徒は多くなかった。つまり,多くは論理的な理解には至らなかったということであり,教師の意図的な働きかけがなければ,合同や相似などの数学的な概念を用いた論理的な思考へは至りにくいことがわかった。今後は,合同や相似などの数学の学習と関連させた授業デザインと,それに合わせて教材を改善していく必要がある。
テンション和音聴取時の音楽的期待感の解明

本研究は,テンション和音聴取時に惹起される次の和音に対する音楽的期待感を,協和・不協和判断課題遂行中の反応時間や正答率,および聴覚誘発脳磁界反応のデータによってどのように説明し得るかを明らかにするとともに,これらの結果と音楽理論に記載されているテンション和音構築に関する方法論との関係について科学的に論じるものである.これらの目的を達成するため,次の2つの実験を実施してきた.1つ目(実験1)は,経時的に連続する2つの和音で構成される刺激を対象とした実験であり,これによって,和音聴取時における最も単純なモデルとして,単一の和音によって惹起される音楽的期待感について調査した.2つ目(実験2)は,先行和音を複数の和音で構成される和音列に置き換えた実験を実施することにより,音楽的文脈が音楽的期待感に及ぼす影響を調査した.昨年度までは,実験1および実験2を実施し,両者のデータから,協和・不協和判断課題遂行時における聴覚誘発脳磁界反応N1mのピーク振幅と反応時間・正答率との間に相関が見られ,それが音楽的文脈の有無によって強くなることを示唆するのみならず,音楽的期待感には,和声によって惹起される期待感(調性的期待感)の他に,和音の生起時間間隔によって惹起される期待感(律動的期待感)が存在することを明らかにした.本年度は,音楽的文脈の長さと音楽的期待感の持続性との定量的関係を明らかにすることを目的とし,音楽的文脈を構成する和音の数を2つから5つとした刺激を用いた実験を実施した.その結果,音楽的期待感は音楽的文脈を構成する和音の数に比例して強くなるものの,それが4和音で飽和することを示唆した.本研究の目的は,テンション和音聴取時に惹起される音楽的な期待感を,協和・不協和判断課題遂行時の反応時間や正答率,および聴覚誘発脳磁界反応のデータからどのように説明し得るかについて調査し,また,音楽理論に記載されているテンション和音の構築に関する方法論と実験データとの関係について調査することにより,音楽理論における記載事項が人の心理学的,あるいは生理学的指標とどのような関係があるのかについて明らかにすることである.これらの目的を達成するため,下記の2つの実験を計画している.一つ目(実験1)は,2つの和音で構成される呈示和音を用いることにより,和音聴取における最も単純なモデルとして単一の和音によって惹起される音楽的期待感について調査する実験,2つ目(実験2)は,先行和音を複数の和音で構成される和音列に置き換えることにより,音楽的期待感が音楽的文脈の有無によってどのように変容し得るかについて調査することを目的とした実験である.本年度は,予備調査として,実験1に取り組んできた.前半は,実験刺激の作成や心理実験のみによる予備実験を実施するために,本学所有の防音室内にて反応時間と正答率のみを計測する心理実験を実施し,実験の遂行に問題がないかを確認した.具体的には,先行和音に様々なテンションを付与した和音を設置し,これが後続和音の協和・不協和判断に要する反応時間と正答率にどのような影響を及ぼすかについて調査した.後半は,予備実験の実験刺激を用いて協和・不協和判断課題遂行時の聴覚誘発脳磁界反応N1mを計測し,そのピーク振幅と反応時間や正答率との関連について調査した.調査の結果,両者に強い相関が見られただけでなく,音楽理論に記載されているテンション和音の構築に関する方法論との整合性が見られ,本実験計画に問題がないことが確認された.研究実績の概要で述べたように,本研究では,2つの実験(実験1および実験2)を段階的に実施する計画である.実験1では,和音聴取における最も単純なモデルとして単一の和音によって惹起される音楽的期待感について調査するために,2つの和音で構成される呈示和音を用いた実験を実施する.実験2では,音楽的期待感が音楽的文脈の有無によってどのように変容し得るかについて調査することを目的とし,実験1の先行和音を和音列に置き換えた呈示和音を用いた実験を実施する.この計画において,実験1は実験2の予備調査として位置付けられるが,実験に用いる和音の構築や実験デバイス(実験参加者が操作するスイッチ等)の作成,さらには実験の実施方法やデータの分析方法など実験計画全体における準備として非常に重要である.上述の通り,これまでは実験1の計画に基づいて心理実験および生理実験を実施し,実験刺激やデバイス等の動作およびデータの分析等に問題がないことを確認した.さらに心理データと生理データとの間に強い関連性が認められ,またこれが音楽理論の記載事項とも整合する結果であったことから,当初の計画通りの結果が得られているものと考えられる.しかしながら,心理データおよび生理データともに実験参加者間のばらつきが予想よりも大きく,これについては今後検討の余地がある.具体的には,実験参加者に対する教示や実験時間の改善,あるいは実験の練習課題の適切性などが考えられ,実験2に取り組むまでに十分に検討したい.本研究の目的は,テンション和音聴取時に惹起される音楽的な期待感を,協和・不協和判断課題遂行中の反応時間や正答率,および聴覚誘発脳磁界反応のデータを用いてどのように説明し得るかを明らかにするだけでなく,これらの結果が音楽理論に記載されているテンション和音の構築に関する方法論とどのような関係があるのかについて論じることにある.これらの目的を達成するため,下記の2つの実験を計画している.

1つ目(実験1)は,2つの和音で構成される刺激を対象とした実験を実施することにより,和音聴取時おける最も単純なモデルとして単一の和音によって惹起される音楽的期待感について調査する実験であり,2つ目(実験2)は,先行和音を複数の和音で構成される和音列に置き換えることにより,音楽的期待感が音楽的文脈によってどのように変容し得るかについて調査することを目的とした実験である.昨年度は,実験1の計画に基づいて心理実験および生理実験を実施し,概ね当初の計画通りの結果が得られたが,心理データおよび生理データともに実験参加者間のばらつきが大きく,検討の余地があった.本年度は,実験1について上述の問題点を改善するための再実験と実験2の実施に取り組んだ.再実験に関する具体的な改善点は,実験参加者に対する教示や実験時間,および実験タスクに慣れるために実施している練習課題の見直しであり,結果,実験参加者間のデータのばらつきを想定される範囲に抑えることができた.さらに,再実験における改善点を踏まえ,実験1の先行和音を複数の和音で構成される和音列に置き換えた実験(実験2)を実施したところ,実験1と同様に協和・不協和判断課題遂行時における聴覚誘発脳磁界反応N1mのピーク振幅と反応時間や正答率との間に相関が見られ,これが実験1,すなわち単一の和音による場合と比較してやや強い傾向にあることが示唆された.本年度は,実験1の実施方法に関する改善に取り組み,再実験を行った上,これを踏まえて当初の計画通り実験2も実施した.実験2の結果,心理データと生理データとの間に関連性が見られ,またこれが一部において音楽理論の記載事項とも整合する結果であったことから,本実験の計画に大きな問題がないことが確認された.しかしながら,得られた結果は,統計的議論に耐え得るものではなく,また,音楽理論の記載事項との関連についても限定的なレベルに留まっており,これらについて検討・改善する余地がある.これの問題は,先行和音列を構成する和音進行のデザインに起因するものと考えられ,今後の課題である.本研究は,テンション和音聴取時に惹起される次の和音に対する音楽的期待感を,協和・不協和判断課題遂行中の反応時間や正答率,聴覚誘発脳磁界反応のデータによってどのように説明し得るかを明らかにするとともに,これらの結果と音楽理論に記載されているテンション和音構築に関する方法論との関係について論じるものである.これらの目的を達成するため,次の2つの実験を計画している.1つ目(実験1)は,経時的に連続する2つの和音で構成される刺激を対象とした実験であり,これによって,和音聴取時における最も単純なモデルとして,単一の和音によって惹起される音楽的期待感について調査する.2つ目(実験2)は,先行和音を複数の和音で構成される和音列に置き換えた実験を実施することにより,音楽的文脈が音楽的期待感に及ぼす影響を調査する.昨年度は,実験1の再実験および実験2を実施し,両者のデータから,協和・不協和判断課題遂行時における聴覚誘発脳磁界反応N1mのピーク振幅と反応時間・正答率との間に相関が見られ,またそれが音楽的文脈によってやや強くなる傾向が示唆された.しかしながら,この結果は統計的議論に耐え得るものではなかったため,実験刺激や実験方法の改善,および実験参加者の追加などを検討する必要があった.本年度は,実験刺激と実験方法の改善を目的とし,十分な実験参加者を対象に心理実験を繰り返し行った.結果,音楽的期待感には,和声によって惹起される期待感(調性的期待感)の他に,和音の生起時間間隔によって惹起される期待感(律動的期待感)の2つの存在が示唆され,昨年度の実験によるデータのバラつきは,このことに起因するものと結論付けることができた.次の2点が主な理由である.
バンコマイシンおよび関連イソジチロシン型生理活性物質に関する化学的研究

本研究では、バンコマイシンを基盤とする合成的にアプローチの容易な化合物を創製し、有効な医薬品の開発を目指す。鍵反応となるジアリールエーテル構築には、有機電極反応とタリウム酸化の利点をジョイントさせた方法を開発し、バンコマイシンとその関連物質の合成を目指す。以下にその成果を列挙する。イソジチロシンなどの天然物の合成では、その詳細が明らかにされていなっかたハロゲンの種類と酸化の反応様式の関係をジハロゲン化フェノールを用いて明らかにした。即ち、塩素あるいは臭素からは1電子酸化成績体のラジカルを経由して、ジアリールエーテルが出来るのに対し、ヨウ素体の場合には、ヨウ素の直接酸化により生成するフェニルラジカルのカップリングにより、ジアリールが生成することを明らかにした。上記の知見を基に、アルドース還元酵素阻害剤アルドスタチンを合成した。さらに、ニューロテンシン拮抗物質RP66453の重要な合成中間体を得た。モノハロゲン化フェノールについても反応生成物を精査した結果、ハロゲンの種類に関係なくジアリールエーテルおよびジアリールとともにプンメラー型ケトンが生成することを見出した。さらに、置換基を種々修飾して立体選択的スピロ環構築を試みた結果、光学活性体を含むスピロジエノン体の立体異性体をそれぞれ単離した。得られたスピロジエノン体は、ルイス酸存在下に選択的にジヒドロベンゾピランに誘導されることを明らかにした。環境親和性の反応を目指して環状イソジチロシンの合成を固相反応化を試みた。即ち、固相系におけるペプチド鎖の延長反応を行い、得られたトリペプチドを固相上でタリウム酸化に付すことで環化成績体を初めて得ることに成功した。フェノールの酸化カップリングによって生成するジアリールエーテルあるいはジアリール結合を基本構造とするパンコマイシンに代表されるインジチロシン型生理活性物質は、基本構造に支持されたペプチドの立体化学により様々な生理活性を示すことが知られている。報告者は、従来よりハロゲン化フェノール類の電極酸化あるいはタリウム(III)塩を活用する酸化反応を基盤として、研究を展開してきた。本年度は、以下の項目について研究を行った。1)アルドスクチンを合成し、これと関連してアミノ基のアシル置換基を様々に変化させた誘導体を合成した。さらに放線菌の一種より得られたRP66453の合成に着手した。本化合物は、3個のチロシンと1個のイソロイシンより構成されジアリールエーテルとジアリール結合で2環性骨格を形成している。現在、詳細にジアリール結合形成に伴う環化反応を検討している。2)上記のアルドスクチン誘導体をアグリコンとするグリコシル化反応を検討し、フッ化糖をグリコシルドナーとする方法が効果的であることが判明した。この知見をパンコマイシン関連物質の抗菌活性の検討に応用していくこととする。3)ハロゲン化クレゾールを基質とする詳細な酸化成績体の検討を行い、理論計算を併用して反応のプロセスを検討した。さらにモノハロゲン化物の酸化についても検討を行い、新たに3環性化合物の生成を認めた。さらにこの化合物の収率向上についても検討した。グリコペプチド抗生物質バンコマイシンは、2分子のチロシンがエーテル結合で2量化されたイソジチロシンを基本構造として有する一連のイソジチロシン天然物の代表として知らせると共に、現在緊急を要する医療的問題となっているメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)による院内感染症の究極の治療薬と見なされていた。しかし、近年この抗生物質に対して耐性を獲得したVREと呼称される耐性菌が、臨床的にも単離されるようになり、重大な脅威となっている。

本研究では、これに対処する新たな活性物質の創製を目指して、バンコマイシンの分子レベルでの作用機作の理解に基づき上記抗生物質の基本骨格であるグリコシル環状ジアリールエーテル類の合成を行ってきた。イソジチロシン類に特長的なジアリールエーテル構築に伴う環構築反応は、報告者らの研究のより相当するジハロゲン化フェノールに対して化学量論量の有毒タリウム(III)を用いる酸化反応により実現することを明らかにしてきた。しかしながら合成反応の安全性などを考慮した結果、代替の方法としてより環境親和型の有機電気化学の手法を導入することを考慮し、各種ハロゲン化フェノールの電極酸化における挙動を検討してきた。また、この環構造に保持されたペプチド鎖の立体化学の活性発現との関連性は、本研究で評価した十数種類の合成品の活性評価により明らかにすることが出来た。抗生物質などの化学療法剤が、様々な感染症に対して絶大な威力を発揮することは良く知られている。しかしこれらの薬剤を長期使用することによって出現する薬剤耐性の問題は深刻な脅威となっている。本研究は、MRSAによって引き起こされる院内感染症の特効薬として知られるバンコマイシンの分子レベルでの作用機作の理解に立脚して、VRE(バンコマイシン耐性菌)にも効果のあるより簡便な構造を有する活性物質の創製を最終目標として行ったものである。特にトリペプチド程度の低分子量物質が親抗生物質と同等の活性を示すためには、特定の立体化学を保持するジアリールエーテルを含む環構造が重要な要素を占めていると考えられる。報告者は、これまでに化学量論量のタリウム塩(III)を用いるチロシン誘導体のフェノール酸化により効果的にエーテル結合を構築出来ることを示してきた。本年度においては、本反応をより環境順応型に改良するために基質となるトリペプチドの合成をも含めて、一連の反応の固相化を行い、固相系においてもタリウムによる環化反応が可能であることを見出した。特に本法により、従来の溶液法では困難であった生成物の単離が安全かつ簡便に行えるようになった。さらに、本フェノール酸化は、オルト位にハロゲン置換基を存在させることによりフェノールの酸化電位を低くするとともに、ハロゲンの種類により酸化反応の様式を制御することが出来る。本研究ではこの基質についてこれまで知られていなかったモノハロゲン化フェノールの反応様式をアノード酸化の手法を用いて調べた結果、ハロゲンを持たないフェノールのオルト位にラジカルが優先的に生ずること、Pummerer型ケトンが特長的に出来ること、さらにフェノールのオルト位のアルキル置換基が大きくなるほど2電子酸化成績体であるスピロ誘導体が優先的に得られることなどを明らかにした。さらにこの知見を基に、生成したスピロ誘導体の反応性についても検討した。
オリゴヌクレオチドアレイ解析を用いたけいれん性疾患感受性遺伝子の同定

けいれん性疾患感受性遺伝子を同定するため、日本人熱性けいれん患者40名を対象としてオリゴヌクレオチド解析を行った。全染色体領域について解析を行い、134カ所の欠失領域と17カ所の重複領域を検出した。これらのほとんどはすでに報告されているCNV(コピー数多型)であったが、遺伝子を含む3つの欠失領域と4つの重複領域が今回新たに同定された。これらのうち8番染色体(8q13.3)と5番染色体(5q14)の重複領域は既に報告のある熱性けいれん遺伝子座(FEB1:8q13-q21, FEB4:5q14-q15)に含まれており、熱性けいれんの発症との関連についてさらなる研究が必要と考えられた。血縁関係のない熱性けいれん患者8名を対象とし、Illumina社のinfiniumBeadChipを用いて、全ゲノム上に平均2.7kb間隔で存在する55万個のSNP(一塩基多型)と6万個のCNV(コピー数多型)の遺伝子型を決定した。遺伝子型決定にはIllumina BeadArray Readerを用いた。データはIllumina BeadStudio Softwareで解析を行い、ゲノム上の遺伝子の重複や欠失を検出じた。まず最初に、これまでに報告されている9つの熱性けいれん遺伝子座(2q23-q24,3p24.2-p23,5q14-q15,5q31.1-q33.1,6q22-q24,8q13-q21,18p11,19p13.3,21q22)について解析を行った。FEB1(8q13-q21)領域内に2kbの欠失が同定された。次に残りの全染色体領域について解析を行った。8つの染色体にわたり17か所の欠失領域が同定された(1q25.1,3q26.1[3か所],3q28[2か所],4q13.2,4q26,6p21.33,6p21.32,8q23.3,8q24.22,9p11.2,11q11,12p11.21,12q15,13q21.1)。17領域のうち10領域は既知の遺伝子が存在しない領域であった。DGVデータベース検索により、今回同定された18か所の欠失領域はすべて報告のあるCNVであることが確認された。今回同定された欠失領域はすべて報告のあるCNVであったが、そのうち8か所には既知の遺伝子が存在している。熱性けいれんは頻度の高い多因子疾患であり、これらのCNVが発症にかかわっている可能性が考えられる。今後は症例数を増やし解析を行い他の重複や欠失領域を同定するとともに、関連解析によりこれらのCNVと熱性けいれんとの関連を検討していく予定である。対象者数を増やして、全年度に引き続きアレイ解析を行った。血縁関係のない熱性けいれん患者16名を対象とし、Illumina社のinfiniumBeadChipを用いて、全ゲノム上に平均2.7kb間隔で存在する55万個のSNP(一塩基多型)と6万個のCNV(コピー数多型)の遺伝子型を決定した。データはIilumina BeadStudio Softwareで解析を行い、ゲノム上の遺伝子の重複や欠失を検出した。全染色体領域について解析を行い、21の染色体にわたり84か所の欠失領域が検出された。84領域のうち、25領域には既知の遺伝子が存在していたが、残りの59か所は既知の遺伝子が存在しない領域であった。DGVデータベース検索により、今回同定された既知の遺伝子が存在する25か所の欠失領域はすべて報告のあるCNVであることが確認された。また今回は、8番染色体上に2か所の重複領域が検出された(8p23.2,8q13.3)。これらのうち、8p23.2の重複領域はすでに報告のあるCNVであったが、8q13.3領域についてはこれまでに報告がない重複領域であった。今回同定された8q13.3の重複領域は、熱性けいれん遺伝子座(FEB1:8q13-q21)に含まれており、この重複領域にはチャンネル遺伝子を含む3つの遺伝子が存在する。そのため、この重複領域が熱性けいれんの発症にかかわっている可能性が高いと考えられる。

今後は、オリゴヌクレオチドアレイ解析法以外の方法でこの領域の重複を確認するとともに、他のサンプルを追加し、本領域に重複があるかどうかを検索していく予定である。新たにBeadChipを購入し、アレイ解析を行った。血縁関係のない熱性けいれん患者16名を対象とし、Illumina社のHumanCytoSNP-12v2.1 BeadChip Arrayを用いて、全ゲノム上に平均9.7kb間隔で存在する30万個のSNP(1塩基多型)の遺伝子型を決定した。遺伝子型決定にはIllumina BeadArray Readerを用いた。データはIllumina GenomeStudio Softwareで解析を行い、ゲノム上の遺伝子の重複や欠失を検出した。まず最初にこれまでに報告されている10か所の熱性けいれん遺伝子座(2q23-q24, 3p24.2-p23, 3q26.2-q26.33, 5q14-q15, 5q31.1-q33.1, 6q22-q24, 8q13-q21, 18p11, 19p13.3, 21q22)について解析を行い、その後、他の染色体領域についても解析を行った。染色体上に遺伝子の欠失領域・重複領域が複数同定されたが、そのほとんどは平成23年度にすでに同定されている領域であった。今回新たに1番染色体(1q43)、5番染色体(5q14)、X染色体(Xp22.2)に重複領域が同定された。これらのうち、1q43およびXp22.2の重複領域はすでに報告のあるCNV(コピー数多型)であったが、5q14領域についてはこれまでに報告のない重複領域であった。今回同定された5q14の重複領域は、以前我々が同定した熱性けいれん遺伝子座(FEB4:5q14-q15)に含まれており、この重複領域が熱性けいれん発症にかかわっている可能性が高いと考えられる。今後はオリゴヌクレオチドアレイ解析法以外の方法でこの領域の重複を確認するとともに、他のサンプルを追加し、本領域に重複があるかどうかを検索していく予定である。平成22年度に産休・育休を取得することになり、予定していた実験が延期となったため、購入してあったオリゴヌクレオチドアレイチップの一部が使用可能期限を超過してしまい、使用不能となってしまったため、解析サンプル数が予定よりも少なくなってしまった。24年度が最終年度であるため、記入しない。使用不能となってしまったチップの代わりに、平成24年度分研究費をオリゴヌクレオチドアレイチップ購入にあて、解析サンプル数の増加をめざす。
非侵襲的生体成分モニタリングを目指した分子鋳型イオン液体ゲルセンサーの開発

本研究は、生体内微量成分の検出において、患者への負担が少なく、リアルタイムかつ簡便な測定を可能にする、現在の検出法の課題を一挙に解決する方法を開発するための基盤研究です。具体的には、電気を通しやすいイオン液体を含有したゲルに人工抗体とも呼ばれる分子インプリントポリマー(MIP)を組み込んだ、分子認識と信号変換部一体型の分子鋳型イオン液体ゲルセンサーの開発を目的として、その基盤となるコルチゾールイオン液体ゲルセンサーの確立を行っています。平成30年度には、コルチゾールイオン液体ゲル(COR-IG)の作製を試み、調製したCOR-IGに対するコルチゾール(COR)の吸着量を評価しました。数種のイオン液体を用いてCOR-IGの作製を行ったところ、N-(2-Methoxyethyl)-N-methylpyrrolidinium tetrafluoroborateを用いた時無色透明で均一なゲルとなり、本COR-IGに関して検討を進めていくこととしました。まず、COR-IG作製における鋳型分子であるCORの除去において、ゲルの体積に影響を与えず、効率的な鋳型除去を行える溶媒を検討した結果、メタノール/1 mol L-1塩化カリウム水溶液=1: 1が適していることが分かりました。次に、1 mol L-1塩化カリウム水溶液にCORを30 μmol L-1となるように溶解し、そこへCOR-IGを浸漬し、COR-IGに対するCORの吸着量を紫外可視吸光光度法により検討しました。COR-IGの作製において、CORと機能性モノマーである4-ビニルフェニルボロン酸(VPB)の比を1: 3、1: 5、1: 10として3種のCOR-IGを作製し比較しました。その結果、1: 5の比で作製したCOR-IGが最もCORの吸着量が多く、さらにこれはCOR無しで作製したノンインプリントゲル(NIG)に対するコルチゾールの吸着量と比較して有意に高い結果となりました。以上より、本COR-IGは内包する鋳型によりCORを特異的に認識しており、ゲルセンサーへの応用の可能性が見出されました。平成30年度に行った研究では、作製の容易さから親水性イオン液体を用いてCOR-IGの作製を試み、適するイオン液体の選択を行いました。ところが下記に示す理由により疎水性イオン液体を用いてさらなる検討を行いたいと考えています。平成30年度にはイオン液体の選択を行いゲルの確立を行う計画でしたが、全て終了していないことから“やや遅れいている"と判断しました。親水性イオン液体を用いて調製したCOR-IGはCORを特異的に認識していることが示されましたが、鋳型分子除去や吸着量測定の段階で、少なからず水溶液中へイオン液体が溶出してしまっていることが予想されます。イオン液体のゲル外への溶出は、イオン液体の特徴である電気伝導性の高さや不揮発性といった特徴を失うこととなります。将来ゲルセンサーはリアルタイムな測定が可能な電位差測定法による応用を考えているため、電気伝導性の低下は電位検出が困難となる、ゲル内部の溶媒の揮発によりゲルが乾燥し長期保存が困難となる、などといった欠点に繋がります。以上のことから、用いるイオン液体としては作製に工夫が必要となりますが、親水性イオン液体より疎水性イオン液体の方がより適していると考えています。まず疎水性イオン液体を用いたCOR-IGの調製を試みます。ゲルの調製が可能な疎水性イオン液体を代表的なイオン液体を始めとして探索を行います。疎水性イオン液体を用いた場合、水との相溶性が低いため相分離する可能性があります。その場合はドデシル硫酸ナトリウムやポリビニルアルコールを添加し相分離を防ぐ方法を検討します。次に、作製できた疎水性イオン液体含有COR-IGに対するCORの吸着量を紫外可視吸光光度法により検討します。また、ゲルの調製が可能なイオン液体に系統的な特徴があるのか、イオン液体の構造の観点から考察したいと考えています。さらに、平成30年度に検討を行った親水性イオン液体を用いたCOR-IGと、上述の疎水性イオン液体を用いたCOR-IGに関して、ゲルへのCORの特異性を定量的に評価します。COR-IGに対するCORやその他類似物質の結合量を紫外可視分光光度法により求め、得られたスキャッチャードプロットから結合定数を算出します。またNIGの結合定数と比較し親和性の評価を行う予定です。ゲルの吸着量の測定においては、COR-IGに対して疎水性相互作用による非特異的吸着が起こることが予想されます。その際には、分散媒としてポリエチレングリコールを少量加えることにより非特異的吸着の抑制を図ります。

まず、COR-IG作製における鋳型分子であるCORの除去において、ゲルの体積に影響を与えず、効率的な鋳型除去を行える溶媒を検討した結果、メタノール/1 mol L-1塩化カリウム水溶液=1: 1が適していることが分かりました。次に、1 mol L-1塩化カリウム水溶液にCORを30 μmol L-1となるように溶解し、そこへCOR-IGを浸漬し、COR-IGに対するCORの吸着量を紫外可視吸光光度法により検討しました。COR-IGの作製において、CORと機能性モノマーである4-ビニルフェニルボロン酸(VPB)の比を1: 3、1: 5、1: 10として3種のCOR-IGを作製し比較しました。その結果、1: 5の比で作製したCOR-IGが最もCORの吸着量が多く、さらにこれはCOR無しで作製したノンインプリントゲル(NIG)に対するコルチゾールの吸着量と比較して有意に高い結果となりました。以上より、本COR-IGは内包する鋳型によりCORを特異的に認識しており、ゲルセンサーへの応用の可能性が見出されました。平成30年度に行った研究では、作製の容易さから親水性イオン液体を用いてCOR-IGの作製を試み、適するイオン液体の選択を行いました。ところが下記に示す理由により疎水性イオン液体を用いてさらなる検討を行いたいと考えています。平成30年度にはイオン液体の選択を行いゲルの確立を行う計画でしたが、全て終了していないことから“やや遅れいている"と判断しました。親水性イオン液体を用いて調製したCOR-IGはCORを特異的に認識していることが示されましたが、鋳型分子除去や吸着量測定の段階で、少なからず水溶液中へイオン液体が溶出してしまっていることが予想されます。イオン液体のゲル外への溶出は、イオン液体の特徴である電気伝導性の高さや不揮発性といった特徴を失うこととなります。将来ゲルセンサーはリアルタイムな測定が可能な電位差測定法による応用を考えているため、電気伝導性の低下は電位検出が困難となる、ゲル内部の溶媒の揮発によりゲルが乾燥し長期保存が困難となる、などといった欠点に繋がります。以上のことから、用いるイオン液体としては作製に工夫が必要となりますが、親水性イオン液体より疎水性イオン液体の方がより適していると考えています。まず疎水性イオン液体を用いたCOR-IGの調製を試みます。ゲルの調製が可能な疎水性イオン液体を代表的なイオン液体を始めとして探索を行います。疎水性イオン液体を用いた場合、水との相溶性が低いため相分離する可能性があります。その場合はドデシル硫酸ナトリウムやポリビニルアルコールを添加し相分離を防ぐ方法を検討します。次に、作製できた疎水性イオン液体含有COR-IGに対するCORの吸着量を紫外可視吸光光度法により検討します。また、ゲルの調製が可能なイオン液体に系統的な特徴があるのか、イオン液体の構造の観点から考察したいと考えています。さらに、平成30年度に検討を行った親水性イオン液体を用いたCOR-IGと、上述の疎水性イオン液体を用いたCOR-IGに関して、ゲルへのCORの特異性を定量的に評価します。
中間ウェイトのジーゲル保型形式の研究

次数2のジーゲル保型形式の次元公式はウェイトが5以上ならば既知であった。スカラー値でウェイトが1、3、4のカスプ形式について、パラホリック型の離散群については、この科研費にかかわる研究で筆者が確定させた。しかし、今のところ手がかりの全くないウェイト2の場合を除いても、2つ問題が残っている。ひとつはカスプ形式と保型形式の差の次元であり、もうひとつはベクトル値の次元である。前者については、ジーゲルフィー作用素の像の次元に帰着し、ウェイト5以上ならばこの作用素の全射性が佐武により知られたいたが、ウェイトが4以下では不明であった。今回、素数レベルのヘッケ型の離散群については、像の次元をウィット作用素の像の性質に帰着することにより、確定させた(一部、Boechererとの共同研究)。手法としては、ウィット作用素の像に対し、保型形式がテータ関数で張られるという基底問題の類似を問うことによっている。作用素が「カスプ形式を法とした空間」への全射かどうかを問うという視点が非常に新しい。また、ベクトル値の場合については、ウェイトが大きい場合もフィー作用素の全射性はわかっていない。この場合、全ジーゲルモジュラー群についてはウェイトが10以上ならば、ウィット作用素が自然に想定される像の空間へ全射になっていることを証明した(若槻聡との共同研究)。これらについて、成果発表と問題提起をチリでの国際会議で行った。全体として、次数2については、低いウェイトの保型形式の次元の様子は本研究で当初の想定以上に詳しくあきらかになっており、高い次数の研究への足がかりとしても、萌芽研究としての十分な成果を挙げたと考えている。次数2のジーゲル保型形式のうち、ウェイトが1,2、3のものにっいて研究した。(1)ウェイト1についてはジーゲン大学のN.P.Skoruppaと理論的な研究を行った。複素上半平面と複素平面のいくつかの直積上の関数としてヤコービ形式を定義することができる。ヤコービ群が十分大きければ、ウェイト1のヤコービ形式の次元はヤコービ形式のインデックスと素なレベルには依存しない等のことが証明できる。これはウェイト1/2の保型形式に関するSerre-Starkの結果や、ヴェイユ表現の分解の理論などをもちいる。これをジーゲル保型形式のフーリエ・ヤコービ展開に応用し、さらに悪い素点でのヘッケ作用素などを応用するなどの算術的な論法を用いることにより、パラホリック部分群などについて、ベクトル値をこめてウェイトのジーゲル保型形式は存在しないことを証明した。離散群を小さく取るとウェイト1のゼロでないカスプ形式は構成できるので、上記の結果は離散群に依存した、かなり微妙な結果である。IV型領域への応用も、ある程度、得られている。(2)ウェイト3については、ウェイト1が次元の計算上のコホモロジーの障害になっていることがわかり、研究当初の発想では思いもよらないことであったが、(1)の結果の応用として、任意のパラホリック部分群について具体的な次元公式が得られた。結果はウェイト4以上の式に1加えればよいという形であり、以前からいろいろな人が予想していた通りである。これは特筆すべき進歩である。(3)ウェイト2については、研究代表者の指導の下、大阪大学大学院生内田理恵が実験的な数値計算を援用して、存在しうる最低次数のウェイトである20次対称テンソル表現では、全モジュラー群については、保型形式は存在しないことを証明した。これは全モジュラー群についてウェイト2のものはベクトル値でも存在しないと言う筆者の予想の傍証になっている。
ナノインプリント用ガス透過性モールド材料

ナノインプリント法による成型不良を改善するため、シクロデキストリンやカリックスアレーン等の空孔部分を高度利用したガス透過性透明モールド材料の設計指針を提案した。ナノメートルの空孔部分を有する分子の水酸基に光反応基を化学修飾させたナノインプリント用ガス透過性モールド材料の開発により、ナノインプリントモールドが巻き込む空気のかみ込みによる成型不良が改善できる目的があった。最終年度は、転写成功回数の向上のための機能性プラスチック成形用ガス透過性透明モールド材料の設計・プロセスの最適化と大面積化を行った。機能性プラスチック成形用ガス透過性透明モールド材料による被転写材の転写成功回数が100回以上に改善することが新たに分かった。ガス透過性透明モールド材料の転写成功回数の向上のための材料設計の最適化と鍵となる要素を把握した。また、約17倍の機能性プラスチック成形用ガス透過性透明モールド材料の大面積化を達成できた。先行研究において被転写材料中に含有された揮発性溶媒量を2倍にしても高いガス透過性と繰り返し転写性を保持することができ、更に、蒸気圧や溶解性が異なる複数の揮発性溶剤を含有した被転写材料にもガス透過性透明モールド材料による加工が対応できることが分かった。本研究成果は、受賞2件(内定1件含む)と共に、査読有学術論文・国際会議プロシーディングス11件、口頭発表12件、ポスター発表5件、出版分担2件、及び新聞発表2件にて公開した。ナノインプリント法は、既に実用化されているコンパクトディスクやディスプレイ用反射防止モスアイフィルム用途以外にも、半導体やMEMS・NEMS等の試作チップ、特定ウィルス検査分析フィルムや分離シート等のバイオ分析シート、及び太陽電池用表面撥水性汚れ防止シート等への最先端電子デバイス製造での実用化が期待され、学術・産業界にとって重要な技術である。半導体用レジスト材料の精密有機合成法と微細加工技術を応用し、次世代ナノインプリント用ガス透過性透明モールド材料の設計指針を確立すべく、初年度の研究を推進した。材料合成の主課題は高透明性・ガス透過性を有する多孔質の有機分子の探索とそれへの感光性付与、及びナノインプリント耐久性を有する光架橋反応基の選定であった。差圧式ガス・水蒸気透過率測定装置(GTR-TEC製)による酸素・水蒸気・アンモニア等のガス透過性、紫外線照射装置と非接触光干渉式膜厚測定による膜収縮性、引きはがし粘着力測定装置と接触角測定装置による離型性・表面新疎水(表面エネルギー)特性、膜厚計と粘弾性測定装置を用いた光硬化性、及びナノインデンターや曲げ試験装置による機械的特性が、本研究で合成する空孔内径が異なる誘導体の化学構造・分子量、その架橋反応基や水酸基の濃度に対する相関性を一部理解できた。得らえた研究実績は、査読付き英語学術論文6件、国際会議10件、特許申請1件等にて積極的に公開した。得らえた研究実績は、査読付き英語学術論文6件、国際会議10件、特許申請1件等にて積極的に公開できたため。更に、一部の成果は地域企業との共同研究に発展できたため。今年度は、現状の約50回で洗浄・交換が必要となるガス透過性金型の転写回数を100回以上へ増加させることに成功した。ガス透過性金型の多孔質度と強度の最適化を行った。ガス透過性金型の架橋密度改善と離型添加剤の導入が鍵となった。ガス透過性金型から転写される医薬品材料として、高植物由来樹脂や光硬化アクリルだけでなく、抗菌性医薬品材料に使用する銀ナノペースト(揮発性溶媒含有)の400nmナノ加工がガス透過性金型により初めて実現した。更に、耐久性を飛躍的に改善するため、レーザー焼結法にて金属ナノ粒子を半溶融させた金属製ガス透過性金型を企業と共同研究を開始し、学術的成果を実用化研究にステージアップさせた。ガス透過性金型の実用化を目指し、国等の大型プロジェクトへの共同申請準備を県内企業と始めた。2年目となる本研究成果は、英語学術論文3件(査読付)、国際会議プロシーディングス8件(査読付)、展示会2件、新聞発表2件、受賞3件(指導学生1件含)、及び外部研究支援の民間機関・財団合計10件であった。2年目となる本研究成果は、英語学術論文3件(査読付)、国際会議プロシーディングス8件(査読付)、展示会2件、新聞発表2件、受賞3件(指導学生1件含)、及び外部研究支援の民間機関・財団合計10件となったため。更に、ガス透過性金型の実用化を目指し、国等の大型プロジェクトへの共同申請準備を企業と始め、学術的成果を実用化研究にステージアップさせたため。