hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プロテオーム法を用いた小児期炎症性疾患の発症病因に関する網羅的解析

(1)炎症のメカニズムサイトカイン・ストームの原因の探索:本研究では、各種炎症性疾患において独自の蛋白質が同定できており、現在、検体数を増やして追加確認実験をおこなっている(2)炎症性サイトカインの働きと「サイトカイン・ストーム」の病態:本研究では、炎症性サイトカインの発現・作用機序に関わる各種蛋白の解析を行い、普遍的な蛋白を同定できた(現在英文誌に投稿中)(3)小児期にみられるサイトカイン・ストーム:川崎病、特発性関節炎など小児炎症性疾患ごとに、その発症機序についての検討を本研究で行い、興味深い結果が得られた。現在、検体数を増やして追加確認実験をおこなっている(現時点では、未公開)【当該年度に行った具体的内容】ウイルス関連血球貪食症候群および自己炎症症候群にみられるcytokine stormの解析ついて検討した。1)炎症病態の推移に応じた炎症性サイトカイン産出のプロフィールの確定:患者末梢単核球の細胞表面マーカーや既知の免疫機能制御分子、ケモカインの発現パターンとその量的変化、Th1/Th2バランスの変化などを炎症極期および鎮静期において検討を行った。2)炎症極期あるいは鎮静期に発現しているタンパクの網羅的解析:ゲル電気泳動法で分離された蛋白質を、転写産物機能の解析法であるdifferential display法にて比較検討することにより、各患児の炎症極期あるいは鎮静期に発現している特異的蛋白を検出し比較した。3) Toll-like receptorおよびNodファミリータンパクのプロテオーム解析:自然免疫の二つの認識機構であるToll-like receptorおよびNodファミリータンパクの発現量をプロテオーム解析にて検討し、臨床症状と照合して解析した。【研究の意義、重要性】炎症性サイトカインが過剰に産出されると、血管内皮細胞の異常な活性化が起こり、やがて血管壁の内皮細胞の破壊により凝固系調節の破綻(DICへの進行)、内皮透過性の破綻、多臓器不全へと移行する。小児期にみられる免疫病の進展はまさにこのようなことが共通にみられる特徴があり、cytokine stormは炎症性サイトカインの調節不全として理解できる。すなわち、Toll-like receptor系タンパク、Nodファミリー・タンパク、炎症性サイトカインの質的・量的な差異が、その疾患自体を規定し、活動期あるいは非活動期の病態を形成している可能性がある。その詳細を検討することで、低年齢の子ども達の「炎症」を惹起する病因および機序の解明がなされることとなると確信している。(1)炎症のメカニズムサイトカイン・ストームの原因の探索:炎症を惹起する要因としてpathogen-associated molecular patterns(PAMPs),damage-associated molecular patterns(DAMPs)の二つの分子の存在が判明している。樹状細胞やマクロファージは細胞表面にToll-like receptor(TLR)を表出し,あるいは細胞内にも細胞内センサーを用意しており,これらの炎症惹起因子を認識する。本研究では、各種炎症性疾患において独自の蛋白質が同定できており、現在、検体数を増やして追加確認実験をおこなっている。(2)炎症性サイトカインの働きと「サイトカイン・ストーム」の病態:炎症でみられる生体反応は,本来は感染防御や免疫獲得に必要な宿主防御反応であり,この生体反応には病原微生物由来の抗原や毒性物質に反応して宿主が産生する種々の内因性メディエーターが病原因子となっており,この中でも、サイトカインは炎症の病態に中心的な役割を演じている。本研究では、炎症性サイトカインの発現・作用機序に関わる各種蛋白の解析を行い、普遍的な蛋白を同定できた(現在英文誌に投稿中のため、詳細は非公開)。(3)小児期にみられるサイトカイン・ストーム:小児期の免疫疾患の中には、川崎病、インフルエンザ脳症、ウイルス関連血球貪食症候群、自己炎症症候群および全身発症型若年性特発性関節炎など、過剰な炎症性サイトカインが病態形成に濃厚に関わっている疾患が少なくない。とくに、川崎病やインフルエンザ脳症のように、好発年齢が01歳をピークとして5歳までを主体とした乳幼児特有の炎症性疾患が、特に自然免疫の解明とのかかわりの中で注目されてきている。何がこのような低年齢の子ども達の「炎症」を惹起し、なぜサイトカイン・ストームを起こしうるのかについての検討を本研究で行い、興味深い結果が得られた。現在、検体数を増やして追加確認実験をおこなっている(現時点では、非公開)(1)炎症のメカニズムサイトカイン・ストームの原因の探索:本研究では、各種炎症性疾患において独自の蛋白質が同定できており、現在、検体数を増やして追加確認実験をおこなっている(2)炎症性サイトカインの働きと「サイトカイン・ストーム」の病態:本研究では、炎症性サイトカインの発現・作用機序に関わる各種蛋白の解析を行い、普遍的な蛋白を同定できた(現在英文誌に投稿中)(3)小児期にみられるサイトカイン・ストーム:川崎病、特発性関節炎など小児炎症性疾患ごとに、その発症機序についての検討を本研究で行い、興味深い結果が得られた。現在、検体数を増やして追加確認実験をおこなっている(現時点では、未公開)・インフルエンザ脳症、ウイルス関連血球貪食症候群、自己炎症症候群にみられるcytokine stormの解析:1)炎症病態の推移に応じた炎症性サイトカイン産出のプロフィールの確定:

(1)患者の炎症極期および鎮静期の末梢血白血球および血清の収集:上記疾患群の患者家族のinformed consentを取得後、患者の急性期および回復期の全血(5ml)から末梢血白血球(105個細胞)および血清(100200μl)を1520ペア収集した。(2)炎症性サイトカインを主座においた免疫学的解析:患者末梢単核球を分離し、細胞表面マーカーや既知の免疫機能制御分子、ケモカインの発現パターンとその量的変化、Th1/Th2バランスの変化などを炎症極期および鎮静期において検討を行った。表面マーカー、ケモカインの発現パターン、Th1/Th2バランスの変化はフローサイトメトリーを用いて解析した。2)炎症極期あるいは鎮静期に発現しているタンパクの網羅的解析:ゲル電気泳動法で分離された蛋白質を、転写産物機能の解析法であるdifferential display法にて比較検討することにより、各患児の炎症極期あるいは鎮静期に発現している特異的蛋白を検出し比較した。(1)患者血球、血清中蛋白質の分離精製:患者から得られた血清をaffinity columnによりアルブミンおよびグロブリン除去した後、高い分離能をもつO'Farrellの二次元電気泳動で精製した。(2)炎症極期、鎮静期血清の差異の検討:炎症極期および鎮静期においてゲル電気泳動法で分離された蛋白質をdifferential display法にて比較することにより、各病期に特徴的な蛋白を検出する。染色はまずCoomassie Brilliant Blue (CBB) R-250 Wako社)で行い、次に銀染色にてより高い感度で検出状態を現在確認している。これまで当科では、川崎病急性期に血清中で炎症に関わるサイトカインの異常高値が生じ、血管内皮細胞の活性化、接着因子や凝固調節因子の異常発現を介した血管炎の病態について検討してきた。また、私たちは、全身発症型若年性特発性関節炎でも発症にIL-6が重要な役割を果たしていることを明確にし、その治療に抗IL-6レセプター抗体を用いたIL-6遮断療法が画期的効果を挙げたもたらすことを報告した。本疾患から病態転換を起こしたマクロファージ活性化症候群が高サイトカイン血症をきたしcytokine stormをきたす典型的疾患である。そこで、上記2疾患を含めた小児期炎症性疾患において、Toll-like receptor系タンパク、Nodファミリー・タンパクおよびcytokineの同定について以下のような手順でアプローチしている。1)炎症病態の推移に応じた炎症性サイトカイン産出のプロフィールを各種炎症性疾患ごとに確定し、比較検討を行う。2)プロテオーム解析により、サイトカインをはじめとする各種炎症性疾患の炎症極期・鎮静期の末梢血細胞に発現している蛋白を網羅的に解析し、病因タンパク質を突き止める。私は、これまで、川崎病、マクロファージ活性化症候群、インフルエンザ脳症、ウイルス関連血球貪食症候群、自己炎症症候群におけるcytokine stormの解析は終了しており、概ね順調に研究は計画通りに進行していると判断している。これまでのところ、概ね予定通りに進行している。このまま研究を続行していきたい。
語用障害の補償が高機能広汎性発達障害をもつ子どもの伝達技能の習得に及ぼす影響

日本国内で高機能自閉症スペクトラム障害のある、初回会話観察時年齢6;7から14;8(平均11;49歳)、FIQ68から155(平均96.52)男子26名女子4名計30名の母子会話を最長で3年間追跡した。台湾でもHFASD12名の母子会話を収集した。母親のWH質問への子供の応答が不適切であること、HFASDでは不適切性が生活年齢と相関すること、語りの非自発性が経年的に若干ながら改善することが示された。高機能自閉症及びアスペルガー症候群をもつ児童・生徒が会話において示す語用障害(典型としては不適切な言語行為、会話の規則の逸脱、文脈情報利用の失敗など)を、会話の相手となる保護者や通級指導教室の教師が補償する(子どもの意図の明確化に基づいて適切な発話モデルを示す、会話の規則に従うよう促す、文脈情報を明示して利用を助けるなど)ことが、これらの児童・生徒のコミュニケーション・スキルの習得にどのような影響を及ぼすかについて検討する。1)6歳から15歳までの高機能広汎性発達障害事例23名とその母親や教師など25名の大人による1対1の会話のビデオ記録について、大人が崩壊を指摘した箇所を分析し、そこに含まれる語用障害を記述・分類した。見出された32の語用障害は17種類に分類され、うち6種類が複数事例にわたって認められた。4事例以上で認められたのは、疑問詞質問への無応答、相手の発話の先行会話の文脈への関連付けの失敗、過剰に特殊な対象指示、及びFTA (Face Threatening Act)の4種であった。先行研究が示した約50種類の語用障害のうち本研究で見出されなかったもののほとんどは、より年長の事例で見出されるもの、観察した場面で伝達的な必要性がないもの、大人が意識化するのが困難なもの、会話に顕著な支障をきたさないもののどれかであった。2)高機能自閉症の2名の男児の意図を大人が理解できなかったプロセスを検討した。大人は意図の明確化を誘発するために質問を用いた。それぞれの子どもの応答をビデオテープの微視的分析によりコマごとに吟味した。大人の理解の失敗の2つの原因は、聞き手を戸惑わせる定式的な言葉遣いと聞き手からはずれた視線であった。疑問文を用いた質問は子どもの意図の明確化に失敗したが、はい・いいえ質問は意図の明確化に適していた。しかし、意図明確化の成功・失敗は質問の形式にのみ基づくものではなく、質問内容の違いが関連していた。はい・いいえ質問は主に、特定の行為をたずね、疑問文質問は認知的な事柄を扱うために用いられた。後者による明確化の失敗は、前者によって補償されていた。高機能広汎性発達障害の子どもとの会詞話における質問応答の特徴について検討した。まず、大人と子どもの会話の微視的な分析によって、疑問詞質問が主として子どもの発話意図や行動の計画など認知的ないしメタ認知的な活動について問い合わせており、子どもがそれらに適切に応答できないのに対し、おとなのはい/いいえ質問は子どもの道具的な行為の意図をたずねており、子どもにとって応答が容易であった。これは現在国際誌に印刷中である。次に、この関係をより多数の子どもで確認するために、高機能広汎性発達障害群、コントロール群各12名について半構造化場面の会話資料を収集し、母親の疑問詞質問とはい/いいえ質問の質問内容が、出来事に関するものか、思考に関するものかの分類、子どものそれらへの応答が、十分か、それとも意味的に不十分または語用論的に不適切か、あるいは質問の無視や無応答がどの程度あるか、などについて比較検討した。その結果、高機能広汎性発達障害群はコントロール群に比べて、疑問詞質問への意味的に不十分な応答が多く、語用論的に不適切な応答は質問形式にかかわらず高機能広汎性発達障害群が蓍しく多く、また、はい/いいえ質問への無応答が高機能広汎性発達障害群でおおいことがわかった。さらに、思考についての質問は質問形式によらす。出来事についての質問よりも不十分または不適切な応答が多かった。これについては現在国際誌に投稿中である。これらの結果を受けて、高機能広汎性発達障害群とコントロール群のナラティヴと、質問への応答の十分さ、応答失敗への母親の補償等との関連の検討を開始した。HFPDD群の子どもの年齢、物語再話の命題数、疑問詞質問への十分応答率、はい/いいえ質問への十分応答率、質問への合計応答失敗率、応答失敗への母親の補償率及びスキップ率の7変数の相関(ピアソンのr)を算出した。ここでいう補償は、質問タイプの変更・質問範囲の限局・質問内容の変更・質問の詳述・伝達行為の要求・余分な推論のいずれかに当てはまるものとし、スキップはこれらが見られず、子どもの応答失敗後に母親が別の話題に移るか、自答した場合とした。

子どものナラティヴは、最初の5分間に見られたアニメの内容の再話に含まれる命題の数を秋田・大村(1987)にしたがって算出した。その結果、HFPDD群では再話命題数は、疑問詞質問およびはい・いいえ質問への十分応答率と有意な正の相関を示し、補償率及びスキップ率とは有意な負の相関を示した。年齢との相関はなかった。ところがTD群では、このような変数間の有意な相関はほとんど見られなかった。唯一、再話命題数とスキップ率に正の有意な相関がみられたが、HFPDD群とは逆の結果となった。なお、補償に対するスキップの比はTD群がHFPDD群より有意に高かった。HFPDD群のナラティヴは質問に十分応答する割合・失敗する割合と有意に相関し、TD群ではそのような相関は見られない。またHFPDD群のナラティヴは応答失敗の補償率と有意な相関を示した。母親の質問に十分な応答ができることがHFPDD群ではナラティヴの能力と関連しており、それが低い場合母親が応答失敗を補償する率が高い。Tom&Jerryのアニメを見た後に「どんなアニメを見たの?」という質問で始まる会話5分をビデオ記録し文字転写。母親初頭質問(どんなアニメみたか教えて)への応答を、アニメの内容を含む「アニメ関連応答」(ストーリーの一部、タイトル、感想、アニメのジャンルなど)内容を含まない「渋り」応答(え?、どういうこと?えーっと、わからない等)に2分類。さらに「アニメ関連応答」が、母親初頭質問への応答後直ちに「再質問」(アニメの内容の文脈情報<誰が?それでつかまちゃったの?>を得ようとするもの)なしに、最初の「アニメ関連応答」を含めて3ターン以上連続する(母親の相槌、子どものことばの反復、それで等応答を促す発話等が子どもの応答間に挿入される)か、単一のアニメ関連応答「一答」かを分類。後者の場合は最終的に3ターン連続「アニメ関連応答」(同)に至ったか否か、至った場合はそれまでの母親の「再質問」数を数えた。以上によって、参加者の語りの経過のタイプを分類した。再質問数1年目は2-15、2年目は1-12の範囲、Wilcoxonの順位和検定の結果、TS=0,p<.01で、2年目以降が有意に再質問数が少なかった。即時に語り始めるものは少数で、多数は質問反復により語り始めに至る。語り渋って語りに至らない者も少数であった。しかし、語り始めに要する質問反復数は経年的に減少しており、また、経年的に語り渋りがなくなる者、質問反復を要さなくなるものが16名中6名おり、語り渋りや質問反復による受動的な語りから、より自発的な語りへの発達が伺われた。
ピロリ菌病原因子CagAによるE-cadherin脱リン酸化と発がんへの関与

昨年度までの研究結果から、CagA依存的なE-cadherinチロシン脱リン酸化はSHP2を介していることが示唆された。そこで、SHP2の発現を抑制した細胞においてCagA発現時のE-cadherinチロシンリン酸化量を調べたところ、予想に反し、依然としてE-cadherinのリン酸化量低下が見られた。CagAはSHP2のホモログであるSHP1と結合してその脱リン酸化酵素活性を増加させることから、次にSHP1の関与を検討した。SHP1を過剰発現するとE-cadherinチロシンリン酸化量が低下した。そこで、SHP1およびSHP2の働きを阻害する変異体を発現した時のCagA依存的なE-cadherinリン酸化量変化を観察したところ、それぞれ単独に阻害した場合にリン酸化量の低下が抑制され、両者を同時に阻害するとその効果はさらに大きくなった。このことから、CagA依存的なE-cadherinチロシンリン酸化量低下はSHP1およびSHP2の両者を介していることが明らかになった。これまでのE-cadherin脱リン酸化型変異体を用いた解析から、E-cadherinのリン酸化状態は隣接細胞との接着強度に関わることが示唆された。その詳細を明らかにするため、細胞間密着結合を制御するZO-1で免疫染色を行ったところ、E-cadherin脱リン酸化型変異体では密着結合様の構造が形成されないことが示された。本研究の結果から、ピロリ菌病原因子CagAは胃上皮細胞のE-cadherinチロシンリン酸化状態を低下させることにより細胞間の接着構造に影響を与えることが強く示唆された。上皮細胞間の接着構造の乱れは、その構造が持つ生理学的な意義から、様々な胃粘膜病変の発症につながることが予想される。Srcファミリーキナーゼ阻害剤を用いた解析から、本研究で対象としている新規E-cadherinチロシンリン酸化はSrcファミリーキナーゼ非依存的であることが示された。この部位においてリン酸化モチーフ解析を行ったところリン酸化キナーゼの候補としてEGFRが予想されたため、EGF刺激前後のE-cadherinチロシンリン酸化状態を解析したところ、EGF刺激によりE-cadherinのチロシンリン酸化量の増加が観察された。E-cadherinはアドヘレンスジャンクションの主要な構成分子であることから、E-cadherinチロシン脱リン酸化が細胞生物学的にどのような意義を持つかを明らかにする目的で、同定したチロシンをフェニルアラニンに置換したE-cadherin YF変異体を用いて隣接細胞との接着強度の変化をdispase細胞接着アッセイならびにtransepithelial electorical resistance (TER)で評価したところ、E-cadherinの脱リン酸化に伴い隣接細胞との接着強度が低下することが明らかになった。E-cadherinチロシンリン酸化依存的に結合するタンパク質を明らかにする目的で、野生型とYF変異型のE-cadherin結合タンパク質を免疫沈降実験で比較したところ、野生型特異的に結合するタンパク質が観察された。LC/MS/MS解析によりこのタンパク質の同定を試みたところ、候補の一つとしてSH2ドメインを持つタンパク質が検出された。現段階までに、特異的抗体を用いた免疫沈降実験により、このタンパク質がE-cadherinに確かに結合することを明らかにしており、今後この結合タンパク質の働きを観察することによりE-cadherin脱リン酸化が細胞へ及ぼす効果の分子機構を明らかにすることができると期待している。交付申請時に設定した平成29年度の研究計画2項目のうち、1項目についてはほぼ計画通りに成果が得られているが、残りの1項目については現時点で未着手である。

しかしながら、平成30年度の研究計画の項目に先に着手して新たな知見を得ており、総合的に判断すると、本研究課題の最終目的達成に向けておおむね順調に進展していると考えられる。CagAによるE-cadherin脱リン酸化機構について、現在までに未着手であった実験を申請した研究計画の通りに進めることで、その分子機構解明を目指す。また、E-cadherin脱リン酸化の病態生理学的意義を明らかにすることを目指し、今回新たに同定したE-cadherin結合タンパク質の働きに着目して解析を進める。
密結合型専用ハードウェアを用いた大規模データ分散処理システムの開発

本研究は,集積された大量のデータを質の高い情報に変換するビッグデータ解析において,FPGAを用いて構成するアクセラレータを導入することで,現実的な計算時間と可能な限り低いコストで実現する計算機システムの開発と性能の実証を行った.多数のデータ走査を要するビッグデータ解析の一部を,計算のボトルネックとなる通信と同時に行うことにより,大きな性能向上が可能となる.データベース処理と計算生物学のアプリケーションを対象にした研究を通して,計算速度を数倍から数十倍高速化できることを確認した.研究目的にしたがい,専用ハードウェアを搭載した複数の計算機ノードの協調動作により,オンライン分析処理を低電力に高速化する計算機システムの開発に取り組んだ.ストレージとネットワークを密に結合するFPGAボードによる,主記憶を介さないノード間の直接通信と,専用ハードウェアによるデータ転送経路上での演算を組み合わせて,ビッグデータ解析に要する大規模データセットの取り扱いを高速化しようとする試みである.平成27年度は研究実施計画のとおり,結合演算を対象にFPGA上に構成する専用ハードウェアを実装し,4ノードでの分散結合演算の性能評価を行った.密結合型専用ハードウェアで効果的な分散結合演算アルゴリズムPPJoinを開発し,その実証実験を行った.ホストPCからFPGAボードを制御するためのソフトウェアプログラムを開発し,ホストPCとFPGAホ&#12441;ート&#12441;か&#12441;協調して動作し,分散結合演算が可能であることを実証した.この計算機システムは,分散ソフトウェアフレームワークを使用した場合と比較して1.5倍から5倍程度,計算性能が向上することが確認された.専用ハードウェアによる分散結合演算の高速化の実証は国内外で類例の無い,新しい研究成果である.集約演算,結合演算で良い性能が得られることが明らかになったため,OLAPで重要となるデータの削減,抽出,演算を行うハードウェアの設計を行った.また同時に,実際に利用されるベンチマーククエリを対象に,ハードウェアでOLAPの一部を行うクエリ・コンパイラの開発を行った.また,開発済みの集約演算用ハードウェアを結合演算に活用して,FPGA上で結合演算を行う専用ハードウェアの開発,評価に取り組んだ.平成27年度計画である,専用ハードウェアの開発,クエリコンパイラの実装,ホストPCとFPGAボード協調の動作検証を達成し,実際のクエリへの対応状況の検討を開始している.また,本研究課題で開発した密結合型FPGAボードを活用して,生物学における相同性検索の高速化を行う専用ハードウェアを開発して評価を行っており,当初の研究計画を超える展開を行っている.本研究は,多数のデータ走査を要するビッグデータ解析を,FPGAを用いて構成するアクセラレータを導入することで,高速かつ省エネルギーに実現する計算機システムの開発と性能の実証を行った.ネットワーク技術とインターネットサービスの充実により大量のデータが蓄積されるようになった現代において,集積されたデータから知見を見いだし,社会や組織の発展に活かす試みが広く取り組まれている.ここで重要となることは,大量のデータ処理を現実的な計算時間と可能な限り低いコストで実現する仕組みである.本研究では,ビッグデータ解析において計算時間を増大させるボトルネックは,(1)大量のデータを走査して単純な演算を繰り返し適用する手続きであること,(2)データが格納されるストレージと実際に計算を行う主記憶の間の転送経路の速度にあることの2点に着目した.この問題に対し,データ転送と計算を密に結合する専用ハードウェアの導入が効果的であると考え,ストレージが接続できるFPGAボードで通信網を構成するPCクラスタを構成し,いくつかのアプリケーション用にハードウェアを実装して性能の実証を行った.最終年度である今年度は,計算生物学で利用される相同性検索アプリケーションBLASTと,大規模データベースの結合演算を対象にハードウェアの実装と評価を行った.前者では,計算処理の前処理部分をFPGA上の専用ハードウェアで行い,計算結果のまとめと集約をPCで行うことで,計算時間を1/3程度に短縮できることを確認した.また後者は,主記憶を介さずにFPGAボード間でデータを直接通信して各ノードで並列に結合ことで,約5倍の計算性能が得られることを確認した.これらは同一の性能を得るために要する計算機の数を削減できるため,省エネルギー効果も得られるものである.これらの研究成果は,国際会議論文として発表し,海外論文誌に採録された.本研究は,集積された大量のデータを質の高い情報に変換するビッグデータ解析において,FPGAを用いて構成するアクセラレータを導入することで,現実的な計算時間と可能な限り低いコストで実現する計算機システムの開発と性能の実証を行った.多数のデータ走査を要するビッグデータ解析の一部を,計算のボトルネックとなる通信と同時に行うことにより,大きな性能向上が可能となる.データベース処理と計算生物学のアプリケーションを対象にした研究を通して,計算速度を数倍から数十倍高速化できることを確認した.研究実施計画にしたがい平成28年度は,開発した専用ハードウェアとクエリコンパイラ,制御プログラムを組み合わせ,ベンチマークTPCーHのクエリを実行可能なDBMSを開発する.クエリこ&#12441;との計算性能を個別評価するとともに,性能をさらに向上させるためにハート&#12441;ウェア,ソフトウェア両面からのチューニンク&#12441;を行う.開発した計算機システムはTPCーHのベンチマーククエリを使用して評価するが,研究の進展に応じてさらなる拡張を検討する.現在策定作業が続いているデータセンター向けベンチマークTPCーDSなど,より多いテーブルで複雑なOLAPを対象とした評価を行い,提案システムの有効性を示す.コンピュータシステム為替状況により計画よりも安価に物品を調達することができたため,当該年度の所要額を下回る請求となった.
電気放電で生成される水中衝撃波の放電路インピーダンスの改善による衝撃圧力への影響

本研究では電気放電により生成される水中衝撃波の瞬間的高圧力について,水中衝撃波発生装置の放電路のインピーダンスを変化させ放電特性と瞬間的高圧力の相関を求めることを目的とし、高電圧キャパシタと高電圧直流電源を用いた水中衝撃波発生装置の放電回路のインピーダンスを改善することによる水中衝撃波の瞬間的高圧力を評価した。評価は装置の充電エネルギーを一定とし、キャンセリングにより放電時のインダクタンスを減少させた場合と装置充電回路の高電圧化により静電容量を減少させたそれぞれの場合について瞬間的高圧を計測、評価した。いずれにおいても水中衝撃波による瞬間的高圧力は上昇したが、同一充電エネルギーの条件において、高電圧化を伴う低静電容量化が瞬間的高圧力の上昇効果は高かった。研究により放電回路のインピーダンスの改善により火花放電の最大放電電流と放電の振動周波数により求められる最大電流の立ち上がり特性が水中放電による瞬間的高圧力の高さに関連することが示された。
不均一系立体区別不斉修飾貴金属触媒の設計と調製

不均一系触媒によるプロキラルケトン,プロキラルアルケンの立体区別水素化反応において,高い立体選択性を持つ触媒の開発を行った.1.プロキラルアルケンのエナンチオ面区別水素化基質としてチグリン酸を用い触媒調製条件,反応条件の検討を行った.Pd金属を用いたときに最も高い選択性が得られることが明かとなった.触媒調製法としては,(i)Pdアセチルアセトナートを分解する方法(ii)硝酸Pdを含浸後に分解する方法(iii)塩化Pdを含浸後に水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法,を試みた.担体の種類,担持量,触媒の水素処理温度,水素化ホウ素ナトリウムの濃度などの種々の触媒調製条件を検討した結果,塩化Pdを含浸後に水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法により調製した触媒を用いた時に,最も高い光学異性体過剰率が得られる事が明らかとなった.2.プロキラルケトンのエナンチオ面区別水素化酒石酸修飾担持Ni触媒を用いたアセト酢酸メチルのエナンチオ面区別水素化において,触媒調製法としてNiアセチルアセトナートを熱分解する方法を開発した.従来修飾担持Ni触媒では光学収率が約60%と低い値しか得られていなかったものが,この方法によると最高の光学収率が86%と飛躍的に向上した.種々の担体を検討した結果,住友化学化学工業製スミコランダム(結晶性の高いα-アルミナ)を用いたときに高い光学収率が得られることが明かとなった.担体の影響をさらに検討するため,種々の担体から調製した触媒のX線結晶回折による結晶子径の測定,透過型電子顕微鏡による観察を行った.その結果,約50nm程度のNi結晶子径を持つときに高い光学収率が得られることが明らかとなった.また,この結果を元に触媒水素化処理温度を500°Cとすることにより,これまで60%程度の光学収率しか報告されていない含浸法により調製した担持触媒においても,80%以上の光学収率を得ることができるようになった.不均一系触媒によるプロキラルケトン,プロキラルアルケンの立体区別水素化反応において,高い立体選択性を持つ触媒の開発を行った.1.プロキラルアルケンのエナンチオ面区別水素化基質としてチグリン酸を用い触媒調製条件,反応条件の検討を行った.Pd金属を用いたときに最も高い選択性が得られることが明かとなった.触媒調製法としては,(i)Pdアセチルアセトナートを分解する方法(ii)硝酸Pdを含浸後に分解する方法(iii)塩化Pdを含浸後に水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法,を試みた.担体の種類,担持量,触媒の水素処理温度,水素化ホウ素ナトリウムの濃度などの種々の触媒調製条件を検討した結果,塩化Pdを含浸後に水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法により調製した触媒を用いた時に,最も高い光学異性体過剰率が得られる事が明らかとなった.2.プロキラルケトンのエナンチオ面区別水素化酒石酸修飾担持Ni触媒を用いたアセト酢酸メチルのエナンチオ面区別水素化において,触媒調製法としてNiアセチルアセトナートを熱分解する方法を開発した.従来修飾担持Ni触媒では光学収率が約60%と低い値しか得られていなかったものが,この方法によると最高の光学収率が86%と飛躍的に向上した.種々の担体を検討した結果,住友化学化学工業製スミコランダム(結晶性の高いα-アルミナ)を用いたときに高い光学収率が得られることが明かとなった.担体の影響をさらに検討するため,種々の担体から調製した触媒のX線結晶回折による結晶子径の測定,透過型電子顕微鏡による観察を行った.その結果,約50nm程度のNi結晶子径を持つときに高い光学収率が得られることが明らかとなった.また,この結果を元に触媒水素化処理温度を500°Cとすることにより,これまで60%程度の光学収率しか報告されていない含浸法により調製した担持触媒においても,80%以上の光学収率を得ることができるようになった.1.修飾担持パラジウム触媒を用いたチグリン酸のエナンチオ面区別水素化の最適水素化条件の検討不均一系触媒によるプロキラルアルケンの立体区別水素化反応を行うにあたり,代表的な基質としてチグリン酸を選び,種々のシンコニジン修飾金属担持触媒を用いてエナンチオ面区別水素化を行った.水素化条件の最適化を行った結果5%Pd/Al_2O_3触媒を用いた時に最も高い光学異性体過剰率が得られた.すなわち触媒の水素処理は水蒸気流中400°Cで行い,溶媒には1,4-ジオキサンを用い,初期水素圧10MPa,水素化温度30°Cの条件でチグリン名のエナンチオ面区別水素化を行うことにより最高で42%の光学異性体過剰率を得ることができた.この値は,これまで報告されているものの中で最高の値である.2.修飾担持ニッケル触媒を用いたアセト酢酸メチルのエナンチオ面区別水素化の検討酒石酸修飾担持ニッケル触媒を用いたアセト酢酸メチルのエナンチオ面区別水素化において,触媒調製法としてニッケルアセチルアセトチ-トを熱分解する方法を開発した.従来修飾担持ニッケル触媒では光学収率が約60%と低い値しか得られていなかったものが,この方法によると最高の光学収率が86%と飛躍的に向上した.

種々の担体を検討した結果,住友化学化学工業製スミコランダムAA-2(結晶性の高いα-アルミナ)を用いたときに高い光学収率が得られることが明かとなった.1.修飾担持パラジウム触媒を用いたチグリン酸のエナンチオ面区別水素化昨年度の研究より不均一系触媒によるプロキラルアルケンのエナンチオ面区別水素化では,パラジウム金属を用いたときに最も高い立体選択性が得られることが明かとなった.本年度は触媒調製法として(i)パラジウムアセチルアセトナートを分解する方法(ii)パラジウムを含浸後に分解する方法(iii)塩化パラジウムを含浸後に水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法,を用い,チグリン酸のエナンチオ面区別水素化を行った.担体の種類,担持量,触媒の水素処理温度,水素化ホウ素ナトリウムの濃度などの種々の触媒調製条件を検討した結果,塩化パラジウムを含浸後に水素化ホウ素ナトリウムで還元する方法により調製した触媒を用いた時に,最も高い光学異性体過剰率が得られる事が明らかとなった.2.修飾担持ニッケル触媒を用いたアセト酢酸メチルのエナンチオ面区別水素化の検討昨年度の研究から担体の種類が光学収率に大きな影響を与えることが明かとなったが,この担体の影響をさらに検討するため,種々の担体から調製した触媒のX線結晶回折による結晶子径の測定,透過型電子顕微鏡による観察を行った.その結果,約50nm程度のニッケル結晶子径を持つときに高い光学収率が得られることが明らかとなった.また,この結果を元に触媒水素化処理温度を500°Cとすることにより,これまで60%程度の光学収率しか報告されていない含浸法により調製した担持触媒においても,80%以上の光学収率を得ることができるようになった.
西日本の石灰岩地帯における環境適応

本研究は旧石器時代以降の、西日本石灰地帯における人間の生活活動や、それを取り巻く自然的、社会的環境の分析を通じて、人間と環境との共生、適応関係について、考古学・人類学・古生物学・環境考古学から学際的、総合的に究明しようとするものである。研究のフィールドを広島県北部の帝釈峡石灰岩地域に置き、帝釈峡遺跡群の発掘調査を通じて、学際的な検討を行った。その結果、帝釈風呂洞窟遺跡出土の獣骨歯の分析から、この地域の後期更新世は乾燥地や草原といった自然環境ではなく、むしろ全体的には温帯の森林であったことがわかった。しかし、絶滅種の小形動物(レミング、ニホンモグラジネズミなど、放射性炭素年代測定で約32,000年前に比定)の存在から、最初は寒冷気候であり、次第に温暖化していったことが指摘できる。さらに縄文時代以降にはハタネズミ属の出現頻度が高くなり、人為的な森林破壊が行われたり、農耕地が拡大していったこともわかる。動物学考古学的分析からは、帝釈川流域の遺跡群では縄文時代に河川漁労が活発で、モクズガニなどカニ類の捕獲が盛んであったこともわかった。人類学的検討では、この地域の縄文人は岡山県・津雲貝塚や愛知県・吉胡貝塚など他地域と共通する特徴を有し、山間部に生活する人間の食生活を含む生活文化に瀬戸内や太平洋沿岸の人たちとの違いを明らかにするには至らなかった。考古学的分析では現在のところ、旧石器時代まで生活痕跡は遡らず、縄文時代中心であるが、新しい時代の古代・中世の人たちの生活の実態がわかってきた。生活の道具は開地遺跡の生活様式とほとんど差はみられず、石灰岩地帯特有の生業があるのか否かは今後の課題となっている。本研究では、山間部石灰岩地帯の自然環境と人間の生活の関わりを検討したが、人間はいかなる自然環境においてもたくましく、生活適応を果たしている可能性を指摘できた。本研究は、旧石器時代以降の、西日本石灰岩地帯における人間の生活活動や、それをとりまく自然的・社会的環境の分析を通じて、石灰岩地帯の独自な生活様式や、人間と環境との共生・適応関係について、考古学・人類学・古生物学・環境考古学から学際的・総合的に究明しようとするものである。本年度は、(1)帝釈峡遺跡群の考古学的研究、(2)帝釈峡遺跡群出土動物骨の古生物学・環境考古学的研究の2分野の研究を中心に実施した。(1)考古学研究では、大風呂洞窟遺跡・弘法滝洞窟遺跡・東山岩陰遺跡の発掘調査を行った。大風呂遺跡では、古代と中世の炉跡が確認され、歴史時代における洞窟利用の実態が明らかになり、弘法滝遺跡では、遺物の出土状況などから、縄文時代早期における洞窟内の生活空間を復元できた。また東山遺跡では、河原石の検出状況などから、縄文時代早期の遺跡環境が復元できた。(2)古生物学・環境考古学的研究では、大風呂洞窟遺跡と弘法滝洞窟遺跡出土資料の整理・分析を行った。大風呂遺跡では、食料となるシカ・イノシシなどの他に、ジネズミ・ハタネズミ・アカネズミなどの小型動物が非常に多いことが明らかになり、遺跡周辺環境の復元や、人間と動物の洞窟利用・共生関係を知るデータが得られた。弘法滝遺跡では、哺乳類・鳥類・両生類・甲殻類・爬虫類がみられ、そのなかでも、カワウソ・ウマ・オオサンショウウオが注目され、これまで未分析の魚類はギギ・ナマズ・コイ・ウグイ・フナ・ウナギが明らかになった。

確認された動物群は、現在中国地方に生息するものであるが、カワウソのように絶滅種も含まれている。オオサンショウウオは、考古学的な遺跡の調査では、おそらく世界で初めての資料と思われ、縄文時代早・前期以降から食されていたことが明らかとなった。本研究は、旧石器時代以降の、西日本石灰岩地帯における人間の生活活動や、それをとりまく自然的・社会的環境の分析を通じて、石灰岩地帯の独自な生活様式や、人間と環境との共生・適応関係について、考古学・人類学・古生物学・環境考古学から学際的・総合的に究明しようとするものである。本年度は、(1)帝釈峡遺跡群の考古学的研究、(2)帝釈峡遺跡群出土動物骨の古生物学・環境考古学的研究の2分野の研究を中心に実施した。(1)考古学的研究では、大風呂洞窟遺跡・弘法滝洞窟遺跡・東山岩陰遺跡の発掘調査を行った。大風呂遺跡では、縄文時代と考えていた最下層の第5層から絶滅動物などが出土し、第5層が更新世の堆積層を含むことが明らかになり、弘法滝遺跡では、遺物包含層に重力性開口亀裂が確認され、縄文時代前期以降に洞窟テラスが不安定になったことが明らかになった。また東山遺跡では、古墳時代の製塩土器が出土し、山間地域における塩の流通に関する資料が得られた。(2)古生物学・環境考古学的研究では、大風呂洞窟遺跡と弘法滝洞窟遺跡出土資料の整理・分析を行った。とくに大風呂遺跡では、ヒメネズミ・ハタネズミ・アカネズミなどの小型動物が非常に多いことが再確認され、第5層からは絶滅種のニホンモグラジネズミと、現在ノルウェーやスウェーデンからシベリアにかけての針葉樹林帯に生息するレミングの一種が確認できた。レミングは国内では山口県生雲(中期更新世)についで2例目の確認であり、出土層位から日本における旧石器時代(後期更新世後期)の動物相や自然環境の復元に貴重な資料を得ることができた。本研究は、旧石器時代以降の、西日本の石灰岩地帯における人間の生活活動や、それをとりまく自然的・社会的環境の分析を通じて、石灰岩地帯の独自な生活様式や、人間と環境との共生・適応関係について、考古学・人類学・古生物学・環境考古学から学際的・総合的に究明しようとするものである。本年度は、1、帝釈峡遺跡群の考古学的研究、2、帝釈峡遺跡群出土動物骨の古生物・環境考古学的研究、3、大風呂洞窟遺跡の堆積物の地質学的研究を中心に実施した。1、考古学的研究では、大風呂洞窟遺跡・弘法滝洞窟遺跡・東山岩陰遺跡の発掘調査を行った。大風呂遺跡では、最下層の第5層は上部層と下部層とにわかれ、下部層が更新世に相当する可能性が考えられ、弘法滝遺跡では、縄文時代早期押型文期の遺物が層位的に出土することが明らかになった。また東山遺跡では、二つの住居が存在する可能性があり、遺跡空間の利用方法や、遺跡の利用集団の構成を解明する手がかりが得られた。2、古生物学・環境考古学的研究では、弘法滝洞窟遺跡出土の甲殻類・硬骨魚類・両生類・爬虫類・鳥類の整理・分析を行った。両生類のオオサンショウウオをはじめ、魚類も現在の帝釈川に生息する種と同じであり、鳥類ではタカ・ハヤブサなどの猛禽類が多いことが明らかになった。また海岸河口にすむモクズガニが縄文時代早期には中国地方の山間部にまで生息していた可能性のあることが明らかになった。3、大風呂遺跡の地質学的研究では、火山ガラスや重鉱物組成の分析を行った。直下にある観音堂洞窟遺跡で確認されている三瓶山や姶良Tn火山灰は検出されず、同じ環境にありながら違いがみられ、大風呂遺跡の堆積土に人為的影響がある可能性も考えられた。
無限次元碓率過程に対する解析理論の構築とその応用

今年度は主に、Riesz変換に関する研究を行った。これは解析学、確率論、幾何学にまたがる重要な研究分野である。まず以前の御代川知宏氏との共同研究では調和解析で重要なLittlewood-Paley-Stein不等式が一般の距離空間上にて成立することを確率解析的なアプローチで論じたわけだが、証明のギャップを埋め、J. Math. Sci. Univ. Tokyoに出版させることができた。これと昨年度出版された二階微分作用素の本質的自己共役性に関する成果を組み合わせることにより、Gibbs測度を参照測度とする経路空間上のRiesz変換の有界性を得ることができた。証明のあらすじは、今年度R工MS講究録別冊に出版された論文の中に述べられている。詳細を述べた論文は現在準備中である。またこれらの成果の総合報告として、2007年9月に東北大学にて開催された日本数学会の統計数学分科会にて特別講演を行った。この研究は将来、場の量子論などに現れる無限次元空間上の微分作用素の準楕円性などをを議論する際に必要不可欠なSobolev空間理論の構築の第一歩であり、今後も継続していきたいと考えている。また昨年度の研究の続きとしてバナッハ空間値の伊藤汎関数に関する振動積分型汎関数積分の研究を開始したが、そこではrough path理論だけでは不十分で、マリアヴァン解析を組み合わせる必要性の認識を得た。これからの知見に基づく無限次元空間上のマリアヴァン解析の応用およびrough path理論に関する研究は、これからの課題として今後も続けて行きたいと考えている。今年度はまず、無限次元空間上のrough path理論の確率解析への応用の研究を行なった。近年、T.Lyonsにより提唱されたrough path理論は、確率微分方程式の解を伊藤汎関数と解釈して解析を行なう際に、既存のマリアヴァン解析とは異なる視点を持っており、確率解析の研究にも新たな展望を与えるものと期待される。具体的には、稲浜譲氏(東京工業大)との共同研究で、バナッハ空間値の伊藤汎関数に関するラプラス型汎関数積分の漸近展開公式を得ることが出来た。今年度の前半はこの研究成果および、前年度にドイツのBielefeld大学のMichael Rockner教授と行なった経路空間上の2階微分作用素の本質的自己共役性に関する研究成果を論文の形にまとめることに費やされた。これらの研究成果は今年度出版された海外学術誌に掲載された。また2006年11月にイギリスに出張し、London大学Imperial校のBoguslaw Zegarlinski教授と、統計力学からの問題意識を背景に持つ無限次元空間上のヘルマンダー作用素が生成する拡散半群のエルゴード性について議論を行ない、本研究課題であるマリアヴァン解析を用いたアプローチがこの問題にも有効である認識を深め、Zegarlinski教授との共同研究の足掛かりを得た。またこの出張中に、Warwick大学、Oxford大学、London大学にて今年度前半に得られた研究成果に関する講演を行い、イギリスの確率論研究者との交流を深めた。また2007年3月に再度イギリス出張を行い、Zegarlinski教授との議論の続きおよびOxford大学のZhongmin Qian博士とrough path理論に関する議論を行なった。これらの議論に基づく無限次元空間上のマリアヴァン解析の応用およびrough path理論に関する研究は、来年度も継続して行なう。
レーザー分光法による不飽和炭化水素ラジカルの反応追跡

不飽和炭化水素ラジカルは、炭化水素の高温燃焼反応における重要な中間生成物として注目されている。加えて近年、惑星の大気圏や惑星間に存在する化学物質として反応性に関心が持たれており、基本となる分光学的性質を明らかにすることは非常に意義深い。本研究では、キャビティーリングダウンレーザー吸収分光法によりビニル、アリルラジカルを検出し、分光学的データを得ることを試みた。CRDSは吸収法であるため、LIF法等では不可能な非発光種の検出に有用であると考えられる。また、有効光路長が通常の吸収法より長いため、高感度である。ビニル及びアリルラジカルの第1励起状態への電子遷移に帰属される吸収スペクトルの測定を行った。吸収スペクトル測定時には、真空にした共振器内に約20mTorrの前駆体試料を導入し、ArFエキシマレーザー(波長193nm、約10mJ/cm^2)を照射して光分解する。このとき生じるラジカル種の吸収スペクトルを検出レーザー光の波長を走査することにより測定した。得られた吸収スペクトルは、従来報告されているものより高分解能で測定されており、新たな振電バンドが観測されている。CRDSによるビニルラジカルの検出感度は1x10^<12>molecule cm^<-3>と見積もられた。また、ビニル及びアリルラジカルの吸収断面積を決定した。アリルラジカルについては量子化学計算を行うことにより、吸収特性の検討を行った。ビニルラジカルは、炭化水素の高温燃焼反応における重要な中間生成物として注目されている。本研究では、キャビティーリングダウンレーザー吸収分光法により上述のビニルラジカルを検出し、分光学的データを得ることを試みた。従って、ビニルラジカルの吸収スペクトルが精度良く求まり、第1励起状態における振動準位を解明できると考えられる。ビニルラジカルの吸収スペクトル測定時には、真空にした共振器内に約20mTorrのメチルビニルケトンもしくは臭化ビニルを導入し、ArFエキシマレーザー(波長193nm、約10mJ/cm^2)を照射して光分解する。このとき生じるビニルラジカルの吸収スペクトルを検出レーザー光の波長を走査することにより測定した。励起レーザー光と検出レーザー光の遅延時間を変化させることにより、ビニルラジカルの反応性の検討を行った。

得られた吸収スペクトルは、従来報告されているものより高分解能で測定されており、新たな振電バンドが観測されている。CRDSによるビニルラジカルの検出感度は1x10^<12> molecule cm^3と見積もられた。また、ビニル及びアリルラジカルの吸収断面積を決定した。アリルラジカルについては量子化学計算を行うことにより、吸収特性の検討を行った。
機能向上を狙った内部構造を持つシングルナノ粒子の放射線場での合成

微小な貴金属ナノ粒子が担体ナノ粒子上に担持した複合ナノ粒子の、放射線を利用した合成技術の開発を行った。放射線照射により水溶液中に生成する活性種により貴金属イオンが還元され、ナノ粒子として酸化物表面に担持する。各出発原料の濃度により、貴金属ナノ粒子の粒子径や担持量を制御できる。バイオ分野における新規な磁気ビーズ応用を狙って、磁性酸化鉄ナノ粒子表面に金ナノ粒子が担持した金/酸化鉄磁性複合ナノ粒子を合成した。得られた複合粒子は、約5-6nmの金粒子が数十nmの酸化鉄粒子表面に分散して担持した構造を有しており、外部磁場により分離・回収・誘導等の操作が可能である。合成後の粒子分散液に磁気分離操作と水による再分散処理を繰り返すことで、粒子表面に残存したポリマーが除去され、水中での分散性が向上することを見出した。S-Au結合を利用して粒子表面にプローブDNAを固定化でき、またプローブDNAを介して相補配列を持つターゲットDNAを分離できることを確認した。分離できるターゲットDNAの量は、金粒径が小さくなるほど多くなることを確認した。市販の代表的な磁気ビーズと比較してより効率的に分離できる。光触媒材料としての応用を狙い、チタニアナノ粒子表面に白金、パラジウムを担持した。得られた複合ナノ粒子は、無担持のチタニア粒子の場合と比較して光触媒活性が高いことを確認した。放射線を利用して合成した複合ナノ粒子が、様々な分野で優れた機能を示すことを確認した。貴金属と磁性酸化鉄ナノ粒子からなる複合ナノ粒子の合成を試みた。Auは-SH基と強く結合することからバイオ分野で近年活発に研究されており、またPt・Pd等は触媒材料として幅広くもちいられている。これら貴金属に磁性機能を付与することで、応用範囲の拡大が期待される。金と磁性酸化鉄からなる複合ナノ粒子を、水溶液中でガンマ線を利用して合成した。磁性酸化鉄として、製造業者より入手したγ-Fe_2O_3(平均粒径23nm)とFe_3O_4(平均粒径100nm)を使用した。貴金属源として、HAuCl_4、K_2PtCl_4、Na_2PdCl_4を使用した。貴金属粒子の保護材としポリビニルアルコールを、還元反応を補助するために2-プロパノールを使用した。これらの原材料を含む水溶液をガラス容器に封入した。Pt、Pdの場合は、容器内の空気をArガスで置換した。ガンマ線の照射には^<60>Co線源を用い、3kGy/hで6時間照射した。照射後の水溶液を、永久磁石もしくは磁気分離カラムで分離し、磁性成分から磁性複合ナノ粒子を得た。代表例として、Au/γ-Fe_2O_3複合ナノ粒子の結果を以下に記す。紫外-可視吸光度分析より、磁性成分中に金の表面プラズモン吸収を確認した。このことから、金と磁性酸化鉄の複合化を確認した。粉末試料のX線回折測定より、貴金属ナノ粒子の生成を確認した。電子顕微鏡観察より、平均粒径約5nmの金粒子がγ-Fe_2O_3ナノ粒子表面に分散して担持していることを確認した。出発溶液中の金イオンとγ-Fe_2O_3ナノ粒子の比によって金の担持率を制御できることも確認している。生体分子の磁気分離機能の評価には、モデル物質としてグルタチオン(-SH基を有するトリペプチド)を用いた。合成した複合ナノ粒子にグルタチオンは効率よく吸着したことから、複合ナノ粒子中の金粒子が-SH基と強く結合することを確認した。粒径10nm以下の貴金属ナノ粒子が酸化物ナノ粒子表面に担持した複合ナノ粒子を、水溶液中で放射線を利用して合成した。複合粒子の分散液は、金の表面プラズモン吸収による特徴的な色調を呈し、金の担持量に応じてその吸収が変化することを確認した。またS-Au結合を利用して、17種類のアミノ酸混合水液中から、含硫アミノ酸であるシスチンとメチオニンのみを選択的に分離回収できることを確認した。これらの結果より、金/酸化鉄磁性複合ナノ粒子が、生体分子の磁気分離や薬剤輸送システムの薬剤キャリア等に使用できる、新規な磁気ビーズとして有望であることが示された。触媒材料あるいは光触媒材料としての用途を狙って、様々な組み合わせの貴金属/酸化物複合ナノ粒子を合成した。担体酸化物としてTiO_2・Al_2O_3・γ-Fe_2O_3等を用いた場合、担体の種類によらず白金で約2nm、パラジウムで約4nmの貴金属ナノ粒子の担持に成功した。また担体として、Al_2O_3がもっともよく貴金属を担持し、次いでTiO_2、γ-Fe_2O_3の順あることが分かった。ただし、担体酸化物量を制御することで、原料水溶液に含まれる貴金属をほぼ全て担持させることが可能である。得られた複合ナノ粒子において、貴金属ナノ粒子がその高い触媒活性を維持していることを確認した。

放射線を利用して合成した複合ナノ粒子が、様々な分野で優れた機能を示すことを確認した。微小な貴金属ナノ粒子が担体ナノ粒子上に担持した複合ナノ粒子の、放射線を利用した合成技術の開発を行った。放射線照射により水溶液中に生成する活性種により貴金属イオンが還元され、ナノ粒子として酸化物表面に担持する。各出発原料の濃度により、貴金属ナノ粒子の粒子径や担持量を制御できる。バイオ分野における新規な磁気ビーズ応用を狙って、磁性酸化鉄ナノ粒子表面に金ナノ粒子が担持した金/酸化鉄磁性複合ナノ粒子を合成した。得られた複合粒子は、約5-6nmの金粒子が数十nmの酸化鉄粒子表面に分散して担持した構造を有しており、外部磁場により分離・回収・誘導等の操作が可能である。合成後の粒子分散液に磁気分離操作と水による再分散処理を繰り返すことで、粒子表面に残存したポリマーが除去され、水中での分散性が向上することを見出した。S-Au結合を利用して粒子表面にプローブDNAを固定化でき、またプローブDNAを介して相補配列を持つターゲットDNAを分離できることを確認した。分離できるターゲットDNAの量は、金粒径が小さくなるほど多くなることを確認した。市販の代表的な磁気ビーズと比較してより効率的に分離できる。光触媒材料としての応用を狙い、チタニアナノ粒子表面に白金、パラジウムを担持した。得られた複合ナノ粒子は、無担持のチタニア粒子の場合と比較して光触媒活性が高いことを確認した。