hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳情報復号化技術を用いた視覚野における触覚情報表現の解明

閉眼下において触覚刺激を触るだけでも第一次視覚野に脳活動が生じることが先行研究によって示唆されている。そこで本研究では、触覚刺激時に生じる第一次視覚野の脳活動に、触覚刺激の情報が表現されているのかを脳情報復号化技術を用いて検証した。その結果、健常者であっても触覚刺激時に第一次視覚野が活動することは確かにあったが、その脳活動からの触覚刺激のデコーディング成績はいずれの被験者においても低く、統計的に有意ではなかった。以上の結果は、少なくとも本研究で用いた触覚刺激の範囲においては、触覚刺激時に生じる第一次視覚野の脳活動は触覚刺激の情報を含んでおらず、刺激非特異的なものである可能性を示唆している。本年度は、触覚刺激時の脳活動を機能的磁気共鳴画像(fMRI)装置で計測し、計測された視覚野のfMRI信号に触覚刺激の情報が反映されているかどうかをデコーディング法によって検証した。触覚刺激装置としては、刺激の時空間特徴を厳密に制御可能な高密度ピンアレイ型非磁性触覚刺激装置を使用した。これは、ピンの上下動で皮膚表面を刺激することができる装置である。各ピンのアップーダウン時間を独立に制御することにより、任意の時空間特徴をもつ触覚刺激パターンを作り出すことができた。被験者にはこの装置を体表中で空間分解能が最も高い部位のひとつである示指先端部で受動的に触ってもらった。実験は閉眼下で実施した。触覚刺激実験に先立ち、体性感覚野、視覚野(V1-V4および、MT、FFA、LOC、PPAの各領野)、ならびに結果を比較するための聴覚野を関心領域として設定し、それぞれの関心領域を機能的に同定するための領野同定fMRI実験を行った。続いて、触覚刺激実験を実施した。デコーディング法による解析に先立ち、各被験者において触覚刺激時に生じる脳活動強度変化を、特に上記の関心領域に対して詳細に求めた。続いて、触覚刺激を触っている時のfMRI信号パターンと各刺激条件との統計的対応関係をデコーダに学習させた。デコーダの学習にはサポートベクタマシンを用いた。このデコーダを学習データと独立したテストデータに適用し、このテストデータがどの刺激条件で計測されたものなのかの予測を行い、触覚情報が表現されている皮質領野を検証した。前年度までの研究において、高密度ピンアレイ型非磁性触覚刺激装置を用いて示指先端部への触覚刺激を提示し、その際の脳活動を機能的磁気共鳴画像(fMRI)装置を用いて計測した。この実験で得られたfMRI信号のパターンと提示した触覚刺激種との統計的な対応関係を計算機プログラム(デコーダ)に学習させることにより、触覚情報が表現されている皮質領野を同定した。しかしながら、触覚刺激に対して強い脳活動が観察されるべき体性感覚野のfMRI信号が小さい被験者や、体性感覚野のfMRI信号からの触覚刺激のデコード成績が低い被験者がいた。これらの問題を解決するため、本年度では触覚刺激を刷新し、示指に加え、中指、薬指の合計三指に同時に触覚刺激を与えることが可能な刺激制御方法を確立した。この触覚刺激を提示した際の脳活動をfMRI装置で計測する実験を再度実施した。並行して、視覚野(V1-V4および、MT、FFA、LOC、PPAの各領野)の同定実験も実施し、触覚刺激時における視覚野の活動を、視覚野の補領域ごとに解析できるようにした。以上の実験セットを用いて、合計8名の被験者分のデータの取得ができた。これらのデータを用いて、体性感覚野ならびに視覚野の各領域のfMRI信号と触覚刺激種との統計的な対応関係をデコーダに学習させ、触覚刺激の情報が反映されている皮質領野の同定を実施した。また、デコーダの種類に依存した成績変化を検証するため、これまで用いていた線形サポートベクタマシンに加え、非線形サポートベクタマシン(RBFカーネル型)、スパースロジスティック回帰も併用し、結果を比較した。昨年度に得られた結果をもとに、体性感覚野のfMRI信号を強く誘発し、さらに体性感覚野からの高いデコード成績を再現性よく得るため、実験の改良を行うことを本年度の研究推進方策として挙げていた。この点については、実験者を中心として予備実験を重ねることによって触覚刺激の最適化を繰り返し、触覚刺激の刷新を計画通り順調に実施することができた。また刷新した触覚刺激のもとで、昨年度実績を大幅に上回る8名分の被験者のデータの取得が出来ており、結果を論文へとまとめるうえで大きな進展があったと考えている。一方、昨年度から用いている線分運動を特徴量とした触覚刺激のfMRI実験に対する結果を確立することを再優先にしたため、研究提案時に予定していた他の触覚刺激特徴量を用いた実験については実施の準備段階にある。以上の実績と課題の観点において、「(2)おおむね順調に進展している」の評価が妥当と考える。前年度までの研究において,高密度ピンアレイ型非磁性触覚刺激装置を用いて示指先端部への触覚刺激を提示し,その際の脳活動を機能的磁気共鳴画像(fMRI)装置を用いて計測した.

この際,触覚刺激に対して脳活動が観測されるべき体性感覚野のfMRI信号を強く観察することを目的とし,示指、中指、薬指の合計三指に同時に触覚刺激を与えることが可能な刺激制御方法を用いた.本年度はこの実験手法を継続的に採用し,累計12名分の被験者の触覚刺激時脳活動計測データを取得することができた.あわせて解析に必要な視覚野(V1-V4および,MT,FFA,LOC,PPAの各領野)の同定実験も全ての被験者に対して実施した.これらのデータを用いて,体性感覚野ならびに視覚野の各領域のfMRI信号と触覚刺激種との統計的な対応関係をデコーダに学習させ、触覚刺激の情報が反映されている皮質領野の同定を実施した.なお,研究成果の論文化においては,視覚野の関心領域の定義方法が重要になるため,全被験者のデータに対して体系的に関心領域を決定する方法を検証した.このような関心領域を基準とした解析に加え,前もって設定する関心領域に依存せずに,触覚刺激を予想可能な脳活動が生じている脳部位を脳全体から探索するため,サーチライト法を用いた解析を新たに行った.サーチライト法で得られた各被験者個人ごとの大脳皮質上での触覚刺激予測成績マップを被験者間で統合する手法を適用し,被験者間で共通して触覚刺激を予測可能な脳部位を同定することを試みた.昨年度までに確立した実験方法を用いて論文化に必要な目標被験者数分のデータを収集することができており,実験の実施は比較的順調であったと考えている.しかしながら,被験者間での脳活動の個人差が当初想定していたより大きく,このため視覚領野の関心領域の決定に予定より時間を要した.また,触覚刺激に対する脳活動強度の個人差,脳活動からの触覚刺激の予測成績の個人差の原因なども十分説明できていない.この点は,論文化にあたっても問題になることが予測され,今後の研究において一定の回答を見出すべき問題として残されている.また,当初研究計画に含んでいた視覚野における触覚刺激の情報表現と,その触覚刺激と相同な特徴量をもつ視覚刺激の脳内表現との比較検証については,一部実施済みであるものの,現在優先度を下げている.この解析には,視覚野の脳活動からの触覚刺激の予測成績が十分に高いことが前提として必要とされるが,実際にはそうならない場合が多いことが発見され,信頼度の高い解析を行うのが難しいことが明らかになったという現状があるためである.このような状況から判断し,(3)やや遅れているの評価が妥当であると考える.これまでの研究において、高密度ピンアレイ型非磁性触覚刺激装置を用いて示指、中指、薬指への合計三指を同時刺激する制御方法を確立し、またその触覚刺激法を用いて累計12名分に対する必要なデータ取得が完了し、それらの解析を進めてきた。これらのデータから得られた知見を論文として公刊することを目的とし、判別分析、サーチライト解析に加え、representational similarity analysisも実施し、多側面からの検討をさらに進めた。触覚刺激に対する脳活動強度、ならびに脳活動からの触覚刺激条件の判別成績に大きな個人差があるのがこれまでの課題として残されていたので、これを解決すべく、撮像中の頭部位置ずれに起因するアーチファクト成分を被験者個人ごとに除去する方法を適用し、その有効性を検証した。これらの結果を総括して論文化をすべく準備を進めた。以上と並行し、前年度中に実施した盲人被験者を用いた触覚刺激実験を発展展開させる予定があったが、予備実験で得られた解析結果は体動の影響を強くうけており、解析を深めることが難しかったため、今年度中は実施の優先度を下げた。その一方、これまで得られた晴眼被験者の知見を発展させ、線分運動刺激よりも複雑な形状特徴をもつ触覚刺激の脳内表現を解析するための触覚刺激ならびに実験手順のデザインを進め、本研究の発展展開への道筋を確立することができた。
「近代の終焉」と死生論的霊魂論的問題状況の研究

現代における死生論、霊魂論に関して、大きな事件が二つ起こった。阪神大震災とオーム真理教事件である。阪神大震災は、近代都市の直下を襲った初めての地震であり、六千名余りの生命を奪った。とくに、インナーシティの老朽住宅群に集中した被害は、一瞬の間に目の前で家族の命を飲み込んでいった。生活の再建も非常に困難であり、厳しい状況の中で肉親喪失の悲しみを乗り越えていかなければならない。そのような被災者への直接のインタビュー調査を行い、地震直後の救助と避難の実状、遺族の気持ちを収録していった。一方、オーム真理教事件は、予想もしなかった陰惨な結末にいたった。青年を中心とする「魂なき時代」の精神風景を凝集させて表現したといえる。能力主義時代の「超能力」願望と「科学的」修業、神智学的「霊魂」論の観念的理解による殺人の正当化、閉鎖的教団組織のなかでの「解脱」競争と出世競争。これらのことを四半世紀前の「大学紛争」と比較しながら、その異常、超常、正常を分析した。これら二つの現代的な問題の歴史的位相を再認識するために、長崎県五島灘にある離島の祭祀慣行を調査し、そこにおける天と地、山と浜の二元論的な空間構造を分析した。社会学の古典における霊魂論的展開を追う作業は、まだ緒についたばかりである。ここでは、ジンメルとデュルケムの魂論を要約的に対比させてみた。現在における死生論、霊魂論に関して、大きな事件が2つ起こった。阪神大震災は、はじめて近代都市の直下を襲った地震であり、6000名余りの生命を奪った。生命の再建も非常に困難であり、そういう厳しい状況の中で、肉親喪失の悲しみを乗り越えて行かなければならない。今年度は、そのような被災者の被害状況と困難な生活状況を把握することに努めた。そして、1周忌を過ぎ、家族を失った方への直接のインタビュー調査を開始した。現在、鋭意進めている最中である。これらのことを分析するために、オーム関係の論説、神智学関係の文献の収集と分析を行った。これを第2年度も発展させる。これらの分析を人類史の視野のもとに行うために、前近代から近代への転換期に宗教がどのように「乗り越えられていったかを再検討している。デュルケーム、ジンメルの霊魂論、ウェーバーの「呪術からの解放」論、またウェーバー、マルクスのユダヤ教論などを再検討した。大きな問題であり、第2年度も続行する。その他、研究補助者の協力を得て、日本の伝統的な祭りに含まれている宇宙論的構造を調査研究を長崎県の離島において行った。:現代における死生論、霊魂論に関して、大きな事件が二つ起こった。そのような被災者へ直接のインタビュー調査を行い、地震直後の救助と避難の実状、遺族の気持ちを収録していった。

能力主義時代の「超能力」願望と「科学的」修業、神智学的「霊魂」論の観念的理解による殺人の正当化、閉鎖的教団組織のなかでの「解脱」競争と出生競争。これらのことを四半世紀前の「大学紛争」と比較しながら、その異常、超常、正常を分析した。これら二つの現代的な問題の歴史的位相を再確認するために、長崎県五島灘にある離島の祭祀慣行を調査し、そこにおける天と地、山と浜の二元論的な空間構造を分析した。社会学の古典における霊魂論的展開を追う作業は、まだ緒についたばかりである。ここでは、ジンメルとデュルケムの魂論を要約的に対比させてみた。
出血傾向を有した産科危機的出血に対する永久塞栓物質を用いた子宮動脈塞栓術の検討

臨床的には、今回の多施設共同研究の結果で、熊本産婦人科学会・熊本県産婦人科会合同緊急周産期医療連絡会議(に?)「熊本県における産科危機的出血の現状から連携システム構築の再提言」を行い、速やかな緊急異型輸血と子宮動脈塞栓術の受け入れ体制を決定し、DICを伴うような出血の場合、熊本大学病院および熊本日赤病院への患者搬送およびNBCAを用いた子宮動脈塞栓術の実施体制を確立し、最終年度は熊本県における産科危機的出血による母胎死亡は認められなかった。基礎実験はNBCAを用いた子宮動脈の安全性は確認出来たが、塞栓深度の詳細な検討は不十分であった。1)基礎実験としてヘパリンを用いて生体豚で擬似的に出血傾向の状態において両側子宮動脈をGS・NBCA・Embosphereルを用い塞栓し、子宮動脈の血栓・塞栓状態を確認した後、子宮の組織学的変化および卵巣動脈への逆流を検証の予備実験として、偽妊娠状態の生体豚を作成し、子宮動脈の拡張程度の確認を行なった。生体豚の子宮動脈は良好に拡張しており、子宮の組織学的変化および卵巣動脈への逆流を検証する基礎実研は可能であることを確認できた。また、ヘパリン化した生体豚の拡張した子宮動脈にNBCA・Embosphereを用いて塞栓を行い、Embosphereを用いた場合、最も大きな粒子径(700-900μm)でも2Vでも完全な塞栓は得られておらず、子宮の組織学的変化および卵巣動脈への逆流を検討する際は4-5V程度の塞栓物質が必要であることが推測された。2)臨床研究として現在行っているGSを用いた産科危機的出血の両側UAEを継続し、平成25年度5例の産科危機的出血の両側UAEを施行した。多施設共同研究にあたり、平成25年9月1日熊本産科婦人科学会・熊本県産婦人科医会合同緊急周産期医療連絡会議「熊本県における産科危機的出血の現状から連携システム構築の再提言」で、「産科危機的出血に対する子宮動脈塞栓術の現状と課題」を発表し、その後の総合検討で、熊本県における子宮動脈塞栓術の施行可能病院およびその手技内容に対して順位付けを行なった。その結果現状で永久塞栓物質を用いたUAEが可能で、また、24時間放射線科医師が対応できる病院(熊本大学医学部附属病院・熊本日赤病院)への搬送の方法についての手順を決定した。1)基礎トレーニングとして生体豚を用いてゼラチンスポンジ・NBCA・Embosphereを用いた子宮動脈の塞栓術を行った。また、平成26年4月に承認されたEmbosphereについては講習会を開催し、熊本県全体で子宮動脈塞栓術を施行する放射線科医師すべてに受講してもらった。2)臨床例では平成25年9月1日に開催した熊本産婦人科学会・熊本県産婦人科医会合同緊急周産期医療連絡会議で決定した子宮塞栓術を施行する放射線科の順位付けを運用した。当院は熊本日赤病院とともに最終指定としたが、実際の子宮塞栓術は年間4例と減少したが半数はNBCA・Embosphereの永久塞栓物質を使用したDIC併発の症例であり、会議後の危機的産科出血の運用がうまく行われていると考えられた。3)臨床研究では、子宮動脈塞栓術中の卵巣被爆、施行術後の生理周期・ホルモン・妊娠などについてまとめ論文投稿中である。熊本産科婦人科学会・熊本県産婦人科医会合同緊急周産期医療連絡会議「熊本県における産科危機的出血の現状から連携システム構築の再提言」を熊本県全体の産婦人科医師と行い、「産科危機的出血に対する子宮動脈塞栓術の現状と課題」を提言し、速やかな緊急異型輸血と子宮動脈塞栓術が必要な場合の受け入れ可能病院および、DICを伴うような場合は、熊本大学病院および熊本日赤病院への搬送を取り決め、運用した。NBCAや粒状永久塞栓物質への安全性が確認できたので、使用を開始した。緊急異型輸血により子宮動脈塞栓術は最終年度は減少したが、母体死亡は認めなかった。熊本県における産科危機的出血の運用が良好であることが確認できた。また、臨床研究では子宮動脈塞栓術時の卵巣被ばくおよび成績と生理周期・ホルモン値・その後の妊娠状況など調査し、投稿中である。1)基礎実験では子宮動脈塞栓時のゼラチンスポンジ・NBCA・Embosphereでの塞栓深度、サイズによる卵巣動脈への逆流など追加検証が必要と考える。2)臨床研究としては当院における産科危機的出血に関する症例を継続できている。また、熊本産婦人科学会・熊本県産婦人科医会合同緊急周産期医療連絡会議の提言は、遵守されており、熊本県産婦人科および放射線科医に産科危機的出血に関する提言ができている。放射線科1)基礎実験では子宮動脈塞栓時のゼラチンスポンジ・NBCA・Embosphereでの塞栓深度、サイズによる卵巣動脈への逆流など追加検証を行う。2)臨床研究としては当院における産科危機的出血に関する症例を継続する。

また、熊本産婦人科学会・熊本県産婦人科医会合同緊急周産期医療連絡会議の提言後の他施設症例のまとめを行い、再度、熊本県産婦人科および放射線科医に結果を還元する。1)基礎実験に関してはヘパリンを用いて生体豚で擬似的に出血傾向の状態において両側子宮動脈をGS・NBCA・Embosphereルを用い塞栓後の子宮の組織学的変化および卵巣動脈への逆流を検証ができていない。2)臨床研究としては臨床症例の継続および熊本県の現状把握および産科危機的出血に対する子宮動脈塞栓術の提言ができ、順調に研究は進んでいる。本年度の出張が1件延期になったため1)基礎実験はヘパリンを用いて偽妊娠状態の生体豚で擬似的に出血傾向の状態において両側子宮動脈をGS・NBCA・Embosphereルを用い塞栓後の子宮の組織学的変化および卵巣動脈への逆流を検証する。2)臨床研究は臨床症例の蓄積を行い、多施設共同研究を行なうためのデータベースおよび症例登録システムを作成し、参加医療機関と実施に向けた話し合いを行なう。来年度、本研究の成果発表をするため、旅費として使用します。基礎実験前の偽妊娠状態の生体豚作成の予備実験は行なったが、子宮動脈塞栓量の検討(組織学的)に時間を要した。基礎実験はヘパリンを用いて偽妊娠状態の生体豚で擬似的に出血傾向の状態において両側子宮動脈をGS・NBCA・Embosphereルを用い塞栓後の子宮の組織学的変化および卵巣動脈への逆流の検証実験を行なう。
亜熱帯常緑広葉樹の結実誘導に必要な繁殖資源の閾値の解明

果実生産に関わる光合成産物の転流量と糖、炭素、窒素の蓄積量ならびに貯蔵量を定量分析した。2018年の果実生産は、繁殖モジュール単位に着果した果実数が1.65(A個体)2.12(B個体)粒/繁殖枝であった。これは、並作年であった2013年と2016年の果実数(1.84粒/繁殖枝)の0.91.2倍の果実を生産したことになり、2018年の果実の豊凶周期は並作年であった。同年6月26日に2個体の0%摘葉区の繁殖枝に取り付けた厚手ビニール製簡易チャンバー内で13C安定同位体をバリウムで発泡させ、CO2を同化させる13Cトレーサ実験を行った。この結果、果実の肥大伸長成長が最大期であった果実成熟のステージでは、B個体では処理区間に相互の13Cの転流は認められなかった。しかし、A個体では、無剥皮区+100%摘葉区と剥皮区+100%摘葉区の2区のみ0%摘葉区の葉で同化された13Cの転流が豊作年に比するとかなり低い値で認められた。可溶性糖のうちスクロースは2個体とも果実成熟初期から中期(7月1日、24日)のステージでは検出されず、果実成熟後期(8月29日)のみ検出された。スクロースは7月の果実成熟期に果実生産に消費され、8月以降の完熟後に果実に蓄積されることが示唆された。グルコースは2個体ともすべての繁殖枝の枝で検出された。13Cの転流が認められたA個体の無剥皮区+100%摘葉区と剥皮区+100%摘葉区の2区では、果実成熟初期から中期(7月1日、24日)のステージにおいてグルコースの蓄積量が他区よりも少なかった。このことは13Cの転流が認められなかった繁殖枝では、当年に展開した葉で生産された当年の光合成産物(同化された炭素)のみを果実生産に用い、13Cの転流が認められた繁殖枝では、他の繁殖枝から転流した炭素と枝に貯蔵されるグルコースの2つの資源を使って果実を成熟させたことが示唆された。沖縄島嶼、亜熱帯域に分布し、琉球列島の在来種である亜熱帯常緑広葉樹リュウキュウコクタンを供試した。リュウキュウコクタンの繁殖資源の配分特性を操作実験によって検証し、その結果をもとに結実誘導に必要な繁殖資源の閾値を考察し結実豊凶の発生メカニズムを体系化することが本研究の課題である。2年目の2018年は繁殖枝に施した環状剥皮と摘葉処理が及ぼす影響を安定同位体13Cのトレース実験により検証した。さらに、種子生産に関わる光合成産物の転流量と糖、炭素、窒素の蓄積量ならびに貯蔵量を定量分析した。具体的には開花結実から幼果実期、果実の成長最大時期、果実成熟期、果実落下期の4区分の繁殖ステージごとに各操作実験区から繁殖モジュールをサンプリングし、時期ごとに果実とそれ以外の繁殖モジュールの器官ごとの炭素、窒素、糖の定量分析を行って果実生産に必要な繁殖資源の配分量を繁殖の成熟ステージごとに推定することを試みている。これまでの一連の研究結果から、果実のシンク能に関する知見として、成熟段階ごとに果実1果の乾燥重量の変動は、繁殖枝(一次枝のみ)に着果する果実数の多少に関わらず果実重量の変動範囲は小さかった。これは繁殖枝に1果でも最大着果数の6果でも果実の繁殖資源に対するシンク能は同等であることが示唆された。さらに、果実生産における繁殖資源の配分特性は繁殖枝の果実生産量が少ない並作年では、当年の葉での光合成産物と枝に貯蔵する前の可溶性糖を利用していることが示唆された。今後、研究期間の残り2年間に結実量が年次により異なることが期待されるが、結実量の異なる繁殖モジュールでの貯蔵炭水化物量(可溶性糖+デンプン)と貯蔵窒素量の経年値を得るための研究計画に従い開花、結実、果実生産、成熟に必要な繁殖資源の配分量を繁殖ステージごとに推定し、結実の豊凶差による繁殖資源の配分収支と季節貯蔵量の変化、年貯蔵量を把握する。リュウキュウコクタンを供試する。リュウキュウコクタンの開花結実には豊作、並作、凶作の豊凶の年周期(マスティング)があり、開花結実のレベルが最大になる年と結実しない年の調査データを確保する必要性がある。平成29年は小豊作年であった。30年は凶作に近い並作であると推察している。研究期間の4年間、次の3項目の研究課題を同じ研究方法により毎年継続実施し、調査データの年蓄積を重ねる。1.種子生産に関わる炭水化物の供給源の解明13C安定同位体の標識実験によって、種子生産の炭素源は「結実当年に生産された比較的新しい光合成産物(炭水化物;可溶性糖+デンプン)」、あるいは「結実年以前に枝に樹体内貯蔵された貯蔵炭水化物(可溶性糖+デンプン)」のどちらかが種子生産に貢献、寄与しているかを解明する。実験方法は、開花結実から種子成熟までの繁殖ステージ別の繁殖器官ごとに、13C安定同位体標識法を用いて測定する。2.種子生産に関わる窒素の供給源の解明15N

安定同位体の標識実験によって、種子生産の窒素源は「根から吸収した窒素」、か「結実年以前に枝に樹体内貯蔵された窒素(貯蔵窒素)」のどちらが種子生産に貢献、寄与しているかを解明する。さらに、茎頂組織の花芽分化と花芽形成を経時的に組織観察する。3.種子生産に関わる繁殖資源の年貯蔵量の変化と豊作年の誘導に必要な年貯蔵量の閾値の解明定期的に繁殖ステージ別にサンプリングした繁殖器官のシュート長と乾重、葉数、葉サイズを計測し繁殖器官ごとの糖分析、炭素、窒素の定量分析を行う。以上3項目の研究課題を4年間実施し開花結実、果実・種子生産に必要な繁殖資源の配分量を繁殖ステージごとに推定する。さらに、繁殖資源の配分収支と貯蔵炭水化物量(可溶性糖+デンプン)、貯蔵窒素量の経時データを繁殖モジュールごとに集積し、種子生産に関わる繁殖資源の季節貯蔵量、年貯蔵量の変化量を把握する。初年度の2018年度は、種子生産に関わる光合成産物の転流解析と繁殖枝の炭素、窒素の貯蔵量を定量分析した。2018年は繁殖モジュールの果実数が3.583.85粒/繁殖枝であり、並作年の1.82.0倍の果実数を生産した小豊作年であった。同年7月20日に2個体の繁殖枝に13C安定同位体を同化させた。この結果、果実成長が終了した果実成熟期であった個体は、無剥皮区+100%摘葉区と剥皮区+50%摘葉区において繁殖枝の葉で同化された13Cの転流が認められた。さらに、果実成長が最大期であった個体は、剥皮区+100%摘葉区のみで繁殖枝の葉で同化された13Cの転流が認められた。摘葉区での繁殖枝の炭素量は無摘葉区よりも微増していることから、摘葉区では枝に貯蔵されたデンプンなどの炭素の利用はないと考えられた。つぎに、種子生産に利用される炭素の供給源を解明するため、健全なリュウキュウコクタン2個体のシュート伸長、展葉、開花前までの2か月にわたり、工業用液体CO2を用いて高濃度(5002000ppmの範囲)CO2を日中10時間自然大気下の繁殖枝に付与した(FACE処理区)。サンプリング後に安定同位対比を分析した結果、対照区と比してFACE処理区の果実のみに高い13Cの値が認められた(クラスカル・ウォリス検定0.05%有意)。すなわち、種子生産に使われた炭素の供給源が区分され、開花結実後の幼果実の種子生産には当年の光合成産物のみが利用されることが判明した。2018年の小豊作年では、種子生産における炭素の供給源は繁殖枝の葉の同化物であり種子生産にあたっては結実当年に展葉した当年葉の光合成産物が利用されることが示唆された。さらに3月からの展葉、シュート伸長には展葉まもない当年葉で生産された光合成産物は使われず、FACE実験の開始までに枝等に貯蔵されていたデンプンなどの貯蔵炭素が利用されることが示唆された。沖縄島嶼、亜熱帯域に分布する琉球列島の在来種である常緑広葉樹リュウキュウコクタンの結実誘導に必要な繁殖資源の閾値を解明し、結実豊凶の発生メカニズムを体系化するために初年度の2018年度は1種子生産に関わる炭水化物の供給源の解明、2種子生産に関わる窒素の供給源の解明、3種子生産に関わる繁殖資源の年貯蔵量の変化と豊作年の誘導に必要な年貯蔵量の閾値の解明の3項目の研究課題を実施した。進捗状況を「(1)当初の計画以上に進展している。」との自己点検評価にしなかった理由は、1の課題において初年度に実施した高濃度CO2付与実験(FACE処理実験)の高濃度CO2の自然状態での付与のための工業用液体CO2の購入維持と高濃度CO2放出のためのコントローラのレンタル経費が当初予定額よりも大幅に高く、結局2か月強の期間しか高濃度CO2の放出、付与実験が持続できなかった。この原因により1年の通年にわたる高濃度CO2付与実験(FACE処理実験)が維持できなかった。このため、高濃度CO2を付与し続けた繁殖枝の2年目における種子生産に使われる炭素源のより詳細な供給源の区分が不可能となった。
既存のWebサイト・アプリのアンチ・ユビキタス化と教育利用の探究

本研究では,既存のWebサイト・アプリをアンチ・ユビキタス化(利用時刻・場所に関する制約を付加)する手法を提案し,その支援システムを試作した.これによりWebベースの学習に内在する「ユビキタス化がもたらす学習活動の停滞」を解消する方法を示した.セキュリティの問題や位置検出の技術精度などからWebサイト・アプリの完全なアンチ・ユビキタス化は難しいが,学習の評価という観点を導入し,支援システムの運用を工夫することで,Webベースの学習を実質化することは可能であり,本研究はその具体的な方法を示した.申請時の研究計画・方法にもとづいて研究を行った.以下は本年度の研究実績である.1.Webの学習コンテンツをアンチ・ユビキタス化するプラットフォームの設計:Webに存在する学習コンテンツをアンチ・ユビキタス化する手法について研究を行い,アンチ・ユビキタス化のためのプラットフォームを設計した.具体的には,Webの学習コンテンツへのリンクと学習する時刻・場所を登録し,その時刻と場所によって登録した学習コンテンツへのアクセスを制御するWeb上のプラットフォームを設計した.本研究の申請時に検討していた手法にはセキュリティ上の問題があったため,このプラットフォームは申請時の手法とはまったく異なるアイディアにもとづいているが,よりシンプルかつ汎用的な手法であり,ローカルのパソコンに存在する学習コンテンツをアンチ・ユビキタス化し,公開することが容易に実現できるというメリットもある.2.プロトタイプの実装:設計したプラットフォームのプロトタイプをHTML5とCSS3を用いて実装した.このプロトタイプを用いて主要なWebブラウザにおける表示の差異を把握する実験も行った.さらに,このプロトタイプを実装することで,MOOCの学習コンテンツをアンチ・ユビキタス化する際の問題点を把握することができた.3.研究・技術動向の調査:関連する国際会議(CSCEET2014)や国内学会(教育システム情報学会など)の研究会等に参加し,本研究の発表を行うと同時にWebベースの教育システムに関する研究および技術動向を調査した.こうした学会での議論は本研究の遂行に有益であった.また,国内最大のeラーニングに関する企業展示会である教育ITソリューションEXPOに参加し,eラーニングの市場製品についても調査を行った.申請時の研究計画と昨年度の研究成果を踏まえて研究を行った.以下は本年度の研究実績である.1.教育に有用なWebサイト・アプリの調査:著名なMOOC(大規模オンライン講義)のWebサイトを始め,国内外のWebサイト・アプリの調査を行った.この調査の過程で,教育に有用なWebサイトの多くがクリックジャッキングなどのセキュリティ攻撃に対応していることも確認した.2.アンチ・ユビキタス化を機能させる仕組みの再考:本研究のアンチ・ユビキタス化を機能させるため,当初はWebサイト・アプリのURLを隠蔽するつもりであった.しかし,これはWebのセキュリティに関する問題から困難であることが昨年度の研究より判明した.具体的には,クリックジャッキング攻撃に対応したWebサイトが問題になるため,アンチ・ユビキタス化対象のWebサイトを制限することも検討したが,それは多くの有用なWebサイトを利用不可にすることが今年度の調査(上記1)からも明らかになった.それゆえ,URLの隠蔽という仕組みに代え,指導教員などによる学習履歴の評価という運用を前提とすることに改めた.これは大きな方針転換であるが,本研究のアンチ・ユビキタス化は指定の時間と場所以外で学習できなくさせることが最終ゴールではないため,この方針転換は妥当な方策である.3.プラットフォームの再設計とプロトタイプの実装:上記2での運用を念頭に,アンチ・ユビキタス化のためのプラットフォームを再設計し,プロトタイプの実装を行った.再設計したプラットフォームは本研究の成果の現実的な普及・展開を視野に入れたものでもあり,昨年度のようにWebサーバを必要とせず,ローカルの環境だけで動作が完結する仕様になっている.また,プロトタイプの実装においてもデータベースに代えWebストレージを利用するなどWebに関する最新技術を利用した.本年度の主たる研究内容は当初昨年度設計したアンチ・ユビキタス化のためのプラットフォームを改善することであった.具体的には,クリックジャッキング攻撃に対応したWebサイトへの対応である.これはアンチ・ユビキタス化を機能させるための仕組みであるURLの隠蔽に起因する問題であり,かつWebのセキュリティに関する問題であったため,根本的な解決が難しかった.アンチ・ユビキタス化対象のWebサイトを制限することも検討したが,それは今年度の研究からも適切ではないことが分かった.システマティックな解決方法を最大限模索したものの,Webのセキュリティに関する問題である点が大きく,最終的には,機能的な仕組みではなく,非機能的な運用によりこの問題を回避する判断を下した.当初の計画から遅れることになったのは,これに多くの時間を要したためである.アンチ・ユビキタス化を機能させる仕組みにおいて,大きな方針転換を行った以外にも特筆すべき進展があった.今回の方針転換を念頭にアンチ・ユビキタス化のためのプラットフォームを再設計する過程において,本研究の成果の普及・展開という視点からも設計を見直した.その結果,Webサーバを必要とせず,ローカルの環境だけで動作が完結する仕様とした.これはWebサイト・アプリのアンチ・ユビキタス化とそれにもとづくアンチ・ユビキタス・ラーニングの実践に関するハードルが大きく下がったことを意味する.また,このプラットフォームのプロトタイプ実装においても,データベースに代えWebストレージを利用するなど,Webに関する最新技術を取り入れつつ,必要なソフトウェアを極力減らし,アンチ・ユビキタス化の本質とは無関係なソフトウェアの管理をなくすことに腐心した.以上のプラットフォームとそのプロトタイプ実装は今年度における大きな研究成果である.申請時の研究計画と昨年度の研究成果を踏まえて研究を行った.

以下は本年度の研究実績である.1.プロトタイプシステムの改善:昨年度に作成したプロトタイプシステムの改善を行った.具体的には,ユーザインタフェースの改善と学習履歴の暗号化と復号化を行う機能の追加を主に行った.プロトタイプシステムの操作性を高める上でユーザインタフェースの改善は非常に重要である.また,学習履歴の暗号化と復号化は,指導教員などによる学習履歴の評価という運用を前提とするプロトタイプシステムには必要不可欠な機能であり,これをいかに実現するかが大きなポイントであった.最終的には,公開鍵暗号方式を採用したが,これは本研究の基本方針にもマッチするものであり,かつプロトタイプシステムの運用面からみても適切な選択であった.2.アンチ・ユビキタス化による学習の実質化の調査:本研究によりアンチ・ユビキタス化されたWebサイト・アプリによる学習(アンチ・ユビキタス・ラーニング)について被験者よる評価実験を行った.具体的には,研究代表者の研究室に所属する学生数名に本研究で実装したプロトタイプシステムを用いて学習してもらい,聞き取り調査を実施した.時間的な問題もあり,学習の実質化に関する定量的な評価やユビキタス・ラーニングとの比較調査を実施することはできなかったが,被験者の評価は概ね好評であった.3.研究成果の発表:関連する国際会議(ICEMI 2017)や国内の学会(教育システム情報学会)の研究会に参加し,本研究の成果発表を行った.主な発表内容はアンチ・ユビキタス・ラーニングの基本概念と新しいプロトタイプシステムについてであったが,会議での質疑応答も活発で概ね好評であった.また,国際会議で発表した論文は主催者の推薦により国際ジャーナル誌(IJIMT)にも掲載された.本研究では,既存のWebサイト・アプリをアンチ・ユビキタス化(利用時刻・場所に関する制約を付加)する手法を提案し,その支援システムを試作した.これによりWebベースの学習に内在する「ユビキタス化がもたらす学習活動の停滞」を解消する方法を示した.セキュリティの問題や位置検出の技術精度などからWebサイト・アプリの完全なアンチ・ユビキタス化は難しいが,学習の評価という観点を導入し,支援システムの運用を工夫することで,Webベースの学習を実質化することは可能であり,本研究はその具体的な方法を示した.本年度の主たる研究内容はWeb上の学習コンテンツをアンチ・ユビキタス化する手法の探求であった.しかし,申請時の研究計画・方法で検討していた手法にはセキュリティ上の問題もあり,うまく行かないことが判明したため,それに代わる手法としてアンチ・ユビキタス化のためのプラットフォームを考案し,プロトタイプの一部をWeb上で実装した.
核内IkappaBファミリーによる免疫成熟機構の解明

転写制御因子として知られる核内IkB-zetaとIkB-NSについて、獲得免疫を司るT細胞の成熟に焦点をあて、両者の意義についての研究を展開する。T細胞特異的IkB-zeta欠損マウスでは、T細胞の成熟率が低下しているが、これは、細胞死の促進に寄与するところが大きいことが明らかとなった。一方で、IkBNS欠損マウスにおいては、T細胞の成熟率は正常であることを確認した。興味深い事に、T細胞特異的なIkBNS過剰発現マウスを作成したところ、軽度な炎症応答と共に、T細胞の成熟に異常が認められた。IkB-zetaとIkBNSの転写制御活性については、それぞれが拮抗するものではないことが示唆された。胸腺内におけるT細胞の成熟について、核内IkappaBファミリー分子がどのような役割を担うのかについて、遺伝子欠損マウスを駆使して研究を遂行している。これまで、IkappaB-zetaを欠損するマウスにおいては、胸腺におけるT細胞の成熟に問題がある事が明らかとなってきており、その役割についての解析を行った。T細胞の成熟に重要なRag遺伝子(T細胞受容体のリアレンジメントに重要)のCD4-CD8-T細胞における発現については、野生型およびIkappaB-zeta欠損マウスにおいて、違いは認められなかった。また、胸腺内の様々なT細胞の画分におけるIkappaB-zetaの発現について、mRNAレベルで確認をおこなったが、顕著な違いは認められていない。現在、未成熟なCD4-CD8-T細胞の中の画分について、その割合や遺伝子発現パターンについての検討を行っている最中である。IkappaB-zetaと最も相同性の高いIkappaB-NSについては、胸腺内のT細胞において発現が認められるものの、T細胞そのものの成熟には関与していないという報告がある。申請者らも、すでにIkappaB-NS欠損マウスにおけるT細胞の成熟に異常がない事を見出しており、また最近になり、IkappaB-NSはIL-17産生T細胞の分化誘導に重要である事を見出した事から(PLOS One 2014 9;e110838)、IkappaB-NSについては、T細胞の成熟においては影響が少ないものの、胸腺内にて成熟するT細胞の分化機能に障害を与えている可能性が推察された。核内IkappaB(IkB)ファミリータンパク質であるIkB-zetaおよびIkBNSは、もっとも相同性の高い転写制御因子であるものの、T細胞におけるたんぱくレベルでの発現機構については、まったく異なることが明らかとなってきた。T細胞特異的IkB-zマウスの解析を行ったところ、胸腺におけるT細胞の成熟過程に問題があることが明らかとなった。興味深いことにIkBNSの遺伝子欠損マウスは、胸腺のT細胞における成熟には関与していない事が示唆された。これら2つの転写制御因子について、リポーターアッセイによる転写活性能の比較を行った所、IkB-zetaそのものは転写活性を有しているものの、IkBNSそのものは転写活性能を有していないことが推察された。また、IkB-zetaそのものの転写活性能につき、IkBNSの過剰発現による影響は認められないことも明らかとなった。新たに作成したT細胞特異的なIkB-zetaの過剰発現マウスについては、IkB-zetaの発現が弱いことから、野生型マウスと比べ、表現型に明らかな違いは認められなかった。また、T細胞特異的なIkB-NSの過剰発現マウスについては、一部炎症応答が認められ、胸腺におけるT細胞の成熟についての影響が示唆された。今後、新たに作成したIkB-zetaおよびIkB-NSの2重欠損マウスの解析と共に、胸腺におけるT細胞の成熟に焦点を当てて詳細を明らかとしていきたい。岐阜大学への異動にあたり、遺伝子改変マウスをクリーンナップしなければならず、野生型マウスとの交配および帝王切開による胎児の摘出を行った。このため、遺伝子マウスはヘテロの状態から再度交配をスタートさせなければならず、計画していた実験が進んでいない状況である。免疫学現在は、遺伝子改変マウスを実験に使用できる準備が出来ている。平成26年度と平成27年度は、研究計画が異なるため、両者を同時進行する。平成27年度に計画していたIkappaB-NSの転写活性についての検討は既に遂行中である。NF-kBの強制発現により遺伝子発現が変動するELAM-1およびNGAL遺伝子の発現について、IkappaB-NSの強制発現を同時に促す事を試みた。すでに、IkappaB-zetaの強制発現においては、ELAM-1は発現が抑制されて、NGALは発現が上昇する事が知られているが、IkappaB-NSの強制発現では、遺伝子発現に変動は認められなかった。

つまり、IkappaB-NSとIkappaB-zetaは、構造が似ているものの、その機能については別のものであり、標的遺伝子についてもオーバーラップしていない事が推察されたため、本年度はこれらの転写因子の標的遺伝子の割り出しを優先的に行う。それぞれの研究にて得られた知見をフィードバックするとともに、胸腺におけるT細胞の成熟を介した生体恒常性維持における役割などを深く理解する事に努める。岐阜大学への異動に伴い遺伝子改変マウスのクリーンナップをしなければならず、予定していた研究計画の円滑な遂行に支障をきたしたため。前年度に繰り越した研究費については、全額を物品費として使用する予定である。遺伝子改変マウスの維持費や生化学的な試薬の購入を予定している。
責任と非難可能性―心理学から刑法理論へ

一般人の持つ法の素朴理論を「責任」と「非難可能性」というキーワードで捉えたとき(彼らがそのように概念化していることを意味するわけではない),「責任」は非常に拡散的なものとして関係者に帰属される.「非難可能性」については,法の素朴理論では,行為者の自由意志に基づく行為を妨げるような要因(例:心神喪失)が存在してもそれには着目されず,行為者に対する強い非難可能性が存在する.本研究は、刑法理論の根幹的な概念であるとともに人々の社会認識の基本的枠組みでもある「責任」「非難可能性」の概念を人々がどのように理解しているかを,心理学における帰属理論の枠組みを用いて明らかにすることである。本年度まず、文献的研究によりつつ、刑罰判断を行う心理過程のなかで、行為者の自由意思に関する認知が果たす役割・意義について、関連する心理学の諸理論を整理しつつ検討した。とりわけ、原因帰属や責任帰属、応報的公正といった諸研究において、行為者の意思に関する認知の在り様がどのように位置づけられているかについて整理をした。また、そのような行為者の意思を判断過程に組み込むことの意義を理解するために、進化心理学の成果を参照した。その結果を踏まえて、発達心理学的な概念発達についての研究よりも、成人を対象にした社会心理学的研究を先行させることにした。新聞記事、ネット上の議論、他調査の再解釈の結果を参照すると、人々の法人処罰への欲求は非常に強いことが確認された。それが、人間以外のものにmental stateを想定する人間の認知的ヒューリスティックスとどう関連するかを既存の他調査の再解釈を通じて検討した。その結果によると、集団、組織について集合主義的理解の強い人々が法人への非難可能性を高く見積もっている。また、責任、非難可能性の概念獲得を明らかにするためには、発達的な観点からも人間以外のものにmental stateを想定することがどういうことなのかという問題を取り扱うべきことが明らかになった。研究代表者、研究分担者の連携が良く、おおむね順調に研究計画が進展している。社会心理学的な責任帰属研究を踏まえた研究を、発達心理学的な研究調査(判構造化面接)に先行させることにしたのも、研究全体の進行という観点から適切な判断である。1「法人の刑事罰」について、しろうとと法律専門家の認知を比較することを通じて、責任についてのしろうと理論を解明することができるであろうという予測のもとに、別途行われた一般人と法律専門家を対象とする調査結果の分析を行った。それによると、法律専門家も一般人と同程度に法人処罰(それは、伝統的な刑法理論とは反する考え方である)に賛成であること、法人に対する刑事罰と行政処分(例えば、営業停止)とを別のものとしては考えていないこと、法人罰について、抑止とか応報とかの観点ではなく、より拡散的な刑罰の観点から支持されていることを見いだした。つまり、処罰感情は、法律専門家ですら合理的にコントロールできない感情なのであり、人間の心理に深く根ざすものである。この研究結果は29年度、「責任」についてのしろうと理論を明らかにする鍵となる知見である。2「量刑・処遇モジュール」については、昨年度に引き続き、人々の責任判断過程における自由意思の位置付けについて整理するために、アメリカにおける自由意志信念に関する研究状況を概観した。また、責任の実態についてアプローチするため、アメリカにおける少年の刑事責任をめぐる裁判例を切り口として、発達心理学や脳神経科学の知見についても評価・検討を加えた。その結果、自由意思というのは心理学的には幻想であり、それを字義通り受け止めれば、自由意思に基づく行為ゆえ、その道義的責任を問うことができるという、刑罰の根拠は失われるであろうことが明らかになった。「責任を問う」ことの代替的方法としては、アメリカの刑事司法の例を参照すれば、課題解決型の裁判所(たとえば、DWI Courtー飲酒運転に特化した裁判所ーによる処遇があり得るであろう。3責任主義について、ロボット法学の知見(自律的に学習するロボットと法的責任。とくに、自動化運転)について、理論的な整理を行った。発達心理学的な概念獲得という観点からの研究を除き、研究代表者、研究分担者の連携もよく、おおむね順調に進展しているが、発達心理学的な観点からの研究は、具体的なリサーチデザインの困難と、実験参加者の確保の困難から、予定よりやや遅れている。本年度は、第1に、責任の実態と、それに対する人々の認識という、責任の二側面を並行的に検討するために、少年による非行・犯罪の責任に焦点を合わせて検討を進めた。責任の実態にかかわる研究としては、アメリカにおける少年への刑事責任を減縮させた近年の一連の連邦最高裁判例、およびそれに影響を与えたといわれる脳神経科学の知見が注目を集めている。それらの研究に加え、日本における非行少年の社会的負因に注目した研究をフォローすることで、少年の責任の実態に注目した研究動向の把握に努めた。他方で、人々の認識がそれらの研究で示された少年の責任の在り方と一致するものではないことは、少年法に関わる各種世論調査によっても明らかである。そこで、人々が少年による非行・犯罪の責任について推測する際にどのような要因が背後にあるのかを、責任の実態的側面とは別に明らかにする必要があり、社会心理学的な研究を踏まえつつ、その規定要因を探索的に特定する作業を行った。第2に、別途行われた一般人と法律専門家を対象とする法人に対する刑罰についての調査結果データの再分析を継続した。それによると結局、人々は、刑事罰と民事賠償と、行政処分を十分には識別していないし、また、抑止と応報も識別して捉えてはいない。

つまり、拡散的で素朴な刑罰観に立っている。そのような立場では、法律的な意味での責任主義という洗練されたアイディアが人々に生まれる余地はないであろう。極端に言えば、それよりもむしろ、人々は素朴な因果応報の世界に住んでいるのではないかということである。つまり、人々にとっての「責任主義」の概念は、あったとしてもラーナーが概念化した公正世界信念と結びつくような概念なのである。一般人の持つ法の素朴理論を「責任」と「非難可能性」というキーワードで捉えたとき(彼らがそのように概念化していることを意味するわけではない),「責任」は非常に拡散的なものとして関係者に帰属される.「非難可能性」については,法の素朴理論では,行為者の自由意志に基づく行為を妨げるような要因(例:心神喪失)が存在してもそれには着目されず,行為者に対する強い非難可能性が存在する.平成28年度は、発達心理学的な概念獲得という観点からの研究(半構造化面接他)を行う。また、責任帰属研究を基礎とした法人の刑事罰についての研究では、ロボット法学の議論などを参照しつつ(その典型である自動化運転に関わる法的問題については、事故状況での正当防衛、緊急避難に相当するアルゴリズムの責任が議論されている)、人間以外のものに帰責される心理的プロセスについて調査検討する。さらに、それを踏まえて、人々が法人の「処遇」(法人にどういう刑罰を想定しうるか)をどう考えているかについての調査のリサーチデザインを検討する。本研究の2本の柱である、「法人の刑事罰」と「量刑・処遇モジュール」については、さらに研究を進展させる。そして、上記の2本柱と、ロボット法学の知見を踏まえて、Web調査で、「責任」についてのしろうと理論を明らかにしたい。それと平行して、発達心理学的な研究の進展を図る。法学発達心理学的調査を後回しにし、帰属理論に基づく研究を先行させたために、人件費・謝金、物品費、その他の経費が従前に予定したほどにはかからなかった。「法人の刑事罰」については、質問票調査を行ったが予想より経費がかからなかった。発達心理学的研究については、当初予定していたリサーチデザインの実行がそのままでは困難であり、28年度中に完了しなかった。そのために、人件費・謝金、物品費、その他の経費が従前に予定したほどにはかからなかった。分担者木下が、本科研の使用とは別に上京することが多く、その際に研究打ち合わせを行ったので、旅費も節減することができた。28年度の発達心理学的研究調査に用いられる予定である。27、28年度の研究を補完すべく、29年度にはWeb調査を行う予定である。そのために用いられる。また、リサーチデザインを工夫した発達心理学的な調査にも用いられる。
ハロゲン結合形成を鍵とする触媒反応の遷移状態制御

本研究では、有機ハロゲン化合物が様々なルイス塩基と「ハロゲン結合」を形成することに着目して、有機ハロゲン化合物を有機ルイス酸触媒として活用した反応開発、ならびに遷移状態においてハロゲン結合がどのように関与しているかを理論計算化学・実験化学の両面から明らかにすることを目的としている。また、合理的な遷移状態制御に基づいてハロゲン結合が基質の選択的認識・活性化の駆動力となる官能基および立体選択的な有機触媒反応を実現することを目指している。これまで、種々の電子不足ハロイミダゾリウム塩を設計・合成しており、これを活用することで、Danishefskyジエンとイミンとのaza-Diels-Alder反応が進行することを初期的知見として得ており、当該知見を基に本研究を推進してきた。今年度は、前年に引き続き、多種多様な有機ハロゲン化合物を設計し、合成した。また、これらの構造やルイス酸としての性質をNMRやIRをはじめ、様々な分光法を用いて調査し、これらをソフトなルイス酸触媒として活用することで、官能基選択的な触媒反応を設計し、検討したが、期待の反応は進行しておらず、現在のところ期待通りの成果は得られていない。また、理論計算化学により有機ハロゲン化合物の電子状態について調べて、ハロゲン結合に及ぼす構造的特徴の解明につとめた。さらに、今年度は、遷移金属触媒との併用による協働触媒の設計も検討したが、所望の反応は進行しなかった。本研究では、“ハロゲン結合"が触媒反応の遷移状態においてどのように関与しているかを理論計算化学・実験化学の両面から明らかにすることを目的としている。今年度は、将来的に触媒として活用することを目指して、ルイス酸性のより高いポリフルオロ化された新規なハロゲン結合ドナーの創成に成功した。すなわち、容易に入手可能なフッ素化合物から5段階でポリフルオロ化された電子不足な芳香族コアを有するイミダゾリウム塩の合成ルートの確立、単離、同定に成功した。また、単結晶X線構造解析にも成功し、結晶中でヨウ素と対イオン上の酸素原子がハロゲン結合を形成していることも確認できた。今後は、この電子欠乏性の高いハロゲン結合ドナーを有機ルイス酸触媒として活用し、官能基選択的な触媒反応の開発を目指す。さらに、本研究を推進していく上で重要になるハロゲン結合ドナーの構造とハロゲン結合の強さとの関係性を理論計算化学により解明するために、Scheiner教授(ユタ州立大学)との国際共同研究に着手した。ハロゲン結合ドナー上の置換基や電子密度、ハロゲン元素の違い、対イオンの違いなどがルイス塩基とのハロゲン結合にどのような影響を与えるかをDFT計算により評価することを検討している。Steve Scheiner教授らのグループと、ハロゲン結合ドナーの構造と相互作用の強さに関する理論共同研究に着手したばかりであり、反応の遷移状態に関する知見を得るにはいたっいない。今年度は、ソフトなルイス酸としての特徴を活かした官能基選択的な反応を検討した。また、理論計算化学によりハロゲン結合に及ぼす構造的特徴の解明につとめた。ソフトなルイス酸としての特徴を活用して、チオアセタールの炭素ー硫黄結合の選択的切断を伴った置換反応を検討したが、今のところ望みの反応は進行しておらず、当初の予定よりは遅れている。多様なハロゲン結合ドナーを設計、合成し、理論計算との共同研究によりハロゲン結合の強さに与えるファクターを解明し、触媒設計へとフィードバックする。これまでに見出しているAza-Diels-Alder反応をエナンチオ選択的反応に展開するために、不斉点を有するハロイミダゾリウム塩の合成、およびこれを用いた不斉反応を検討する。

また、官能基選択的反応についても官能基を種々検討する。計画採択から共同研究開始までに予定より時間がかかり、全体的に予定していた計画から研究状況に遅れが出たため。当初の予定よりも研究の進行が遅く、そのため使用した金額も少なかった。予定していた計画から少し遅れをとっている触媒合成のために必要な試薬の購入代に充てる。
核融合炉へのペレット入射を目的としたレールガンの高速化

核融合プラズマへのペレット入射は、プラズマへの粒子補給としてのみならず、粒子分布制御、プラズマ計測など幅広い用途があり、核融合装置の開発において不可欠の要素である。ペレット入射実験では1km/s程度の低速から10km/sの超高速でのペレット入射が要求されているが、現在用いられているペレット射出装置では高々3km/sであり、5km/sで射出できる超高速ペレット射出装置の開発が急務である。本研究の目的は、電磁力を利用したレールガンのペレット射出速度の高速化を達成することである。昨年度までに、永久磁石を使用して外部磁場をつくり駆動電流を低減する方法、及び高速プラズマをペレットに衝突させてペレットに初速度を与える方法の2つを考案し、50cmのレールガンを用いた模擬ペレット加速実験によってレールガン動作の安定性、及び2.0km/sの射出速度を得た。ペレットの射出速度の高速化は、加速距離を長くすることで理論的には実現可能であり、今回製作した1.5mのレールガンで予測値3.5km/秒を目標に30mgペレットの加速実験を行った。レールガンの長尺化にともない加速時間も延びるので、1.5mのレールを有効に使うためには必然的に駆動電流波形のパルス幅を長くする必要がある。このために電源回路として複数のキャパシタとインダクタを組み合わせてパルス成形回路(PFN)を構成し、駆動電流波形の最適化を行った。最適化された矩形波電流によって永久磁石付き1.5mレールガンを駆動した結果、最大3.0km/秒の射出速度を得た。しかしながら、50cmレールガンの場合に比べると動作の再現性が悪く、殆どのショットにおいて、飛翔対の背後にあるべきプラズマが飛翔対の前方へ漏れる、プラズマ電機子電流が分離するなど、飛翔対の加速を妨げる現象がみられた。レールガンを長尺化したことによって長さに対する加速管の加工精度が相対的に低下したことが原因の一つとして考えられる。