hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
テンソルセルを用いる3次元構造触覚センサの研究

申請者らは人間に見られような優れた触知覚を可能とする触覚センサを実現することを目指しており,そのためにはセンサ自身が3次元的な広がりを有していることを積極的に利用することが重要であることをこれまで様々な角度から示してきた.本研究では新たにテンソルセルを用いる触覚アーキテクチャを提案しその理論的基礎の構築と実験的な検討を行なった.ここで考えるセンサの構造は,センサを構成する柔軟体内部に6自由度の応力テンソルを観測する微小ユニット(テンソルセル)をセンサ内部に3次元的に配置したものである.センサ内部の応力テンソル場は,その表面で与えられる2次元的な応力ベクトル分布に対し,その成分の数と深さ方向の広がりという2つの意味で冗長な場を形成している.そしてこの場を適切な視点から眺めてやることにより,表面応力分布の重要な特徴が,物理的に実現容易な構造のセンサと簡単な信号処理により抽出可能であることが見い出されてくる.本年度は,まず各テンソルセルから得られる応力の固有構造が,その観測点の深さに比例したスケールでの表面応力分布の広がり次元に対応することを理論的に明らかにし,テンソル6成分を観測することの優位性を明確にした.次に応力6成分に対し等方的な感度を有するテンソルセルを設計し,それを用いて全体のセンサを構成することのメリットを,単一セルあたりが取得する情報の質の高さとデバイス作成技術の容易さの面から吟味したのち,実際に試作したセルに関して動作確認と基礎的な触覚情報抽出実験を行なった.本センサにおいてはテンソルセルを3次元配置することによってセンサ自身の深さ方向の広がりをスケールペースとして有効利用できる構成でありながら,各セルの出力からセル真上付近の応力分布の広がり次元(点状あるいは線状の集中分布の存在の検出とその広がりの定量的見積り,さらには集中分布の際にはその位置の同定)を容易な演算により知覚同定可能であることを実験的に確認した.申請者らは人間に見られような優れた触知覚を可能とする触覚センサを実現することを目指しており,そのためにはセンサ自身が3次元的な広がりを有していることを積極的に利用することが重要であることをこれまで様々な角度から示してきた.本研究では新たにテンソルセルを用いる触覚アーキテクチャを提案しその理論的基礎の構築と実験的な検討を行なった.ここで考えるセンサの構造は,センサを構成する柔軟体内部に6自由度の応力テンソルを観測する微小ユニット(テンソルセル)をセンサ内部に3次元的に配置したものである.センサ内部の応力テンソル場は,その表面で与えられる2次元的な応力ベクトル分布に対し,その成分の数と深さ方向の広がりという2つの意味で冗長な場を形成している.そしてこの場を適切な視点から眺めてやることにより,表面応力分布の重要な特徴が,物理的に実現容易な構造のセンサと簡単な信号処理により抽出可能であることが見い出されてくる.本年度は,まず各テンソルセルから得られる応力の固有構造が,その観測点の深さに比例したスケールでの表面応力分布の広がり次元に対応することを理論的に明らかにし,テンソル6成分を観測することの優位性を明確にした.次に応力6成分に対し等方的な感度を有するテンソルセルを設計し,それを用いて全体のセンサを構成することのメリットを,単一セルあたりが取得する情報の質の高さとデバイス作成技術の容易さの面から吟味したのち,実際に試作したセルに関して動作確認と基礎的な触覚情報抽出実験を行なった.本センサにおいてはテンソルセルを3次元配置することによってセンサ自身の深さ方向の広がりをスケールペースとして有効利用できる構成でありながら,各セルの出力からセル真上付近の応力分布の広がり次元(点状あるいは線状の集中分布の存在の検出とその広がりの定量的見積り,さらには集中分布の際にはその位置の同定)を容易な演算により知覚同定可能であることを実験的に確認した.
日本統治期朝鮮の貸家と都市構造に関する研究

平成30年度は、国立国会図書館や神奈川県立図書館、愛知県図書館、東京都立中央図書館、奈良県立図書情報館、福岡共同公文書館など地方図書館・公文書館に所蔵される京城在住者(日本出身者)の関連資料の文献調査を実施してきた。朝鮮半島渡航に前後する地主層、家主層の活動について各種資料を収集し、入力を経て照合作業を行った。また日本建築学会図書館では戦前期の住宅建築に関する資料の参照を行った。収集・複写した資料については、その文字入力、あるいはスキャニング入力を、研究補助者を雇用して行った。また、収集情報の検討のため、二次資料の購入を行った。現地調査ではソウル特別市の調査を実施した。前年度同様となるが、調査に当たっては、日本統治時代、戦後の住宅地図等を現在の地図と照合して現地確認することで二次調査にふさわしい典型的な地区を選定し、本年度はソウル特別市西部(東大門郊外)や龍山地区などで二次調査も実施した。また当時の住宅関連法令、都市計画関連法令、地方法令についての情報収集と整理を進め、また町丁目別の職業別戸口調査資料を入手し、適宜分析に使用した。以上より、京城などの大都市を中心とした、住宅事情の困窮状況と貸家組合を中心とした施策について子細を把握した。また、個別の貸家経営者情報の分析を進めた。5月にはソウル市立大学設立100周年記念事業国際シンポジウム「東アジアの首都と近代ー都市の伝統の持続と変動ー」にパネラーとして出席し、日中韓の参加者とともに、本研究の成果の一部をもとにした研究討議を行った。国際情勢も安定しており、現地調査は順調に進んでいるため。資料調査やそのハードコピー作業、文献のデジタル撮影も順調に進んでいる。朝鮮半島に渡航した日本人に関する情報を、日本全国に分散して所蔵されている関連資料を調査し照合することで、これまで明らかになっていなかった地主、家主らの活動が明らかになりつつあるが、これを地図情報に落とすことは情報数が多すぎるため、難航している。資料の整理やデジタル化には補助要員を使用して、作業の効率化が向上している。本年度も継続して韓国ならびに日本国内にて資料収集をおこない、資料のハードコピー、あるいはデジタル撮影を行う。また、ソウル、釜山、仁川などの韓国主要都市で現地調査と関連文書の収集を進める。また、近代期の朝鮮半島について研究を進める関連研究者らとの研究情報の交換や合同海外調査を行う。資料のリスト化やデジタル化についてもさらに進め、成果公表にむけた考察や審査論文執筆を効率的に進める。韓国では、韓国国立中央図書館などで文献調査を行い、またソウル、仁川、釜山などで現地調査を実施してきた。国内では、国立国会図書館や各地の都道府県立クラスの図書館などで関連文書の文献調査を実施してきた。近年は韓国・国家記録院の文書アーカイブスが充実していることから、研究室から文書の閲覧と収集、整理も行った。収集・複写した資料については、その文字入力、あるいはスキャニング入力を実施し、平成27年度中に多くの文字入力とダイレクトコピーのデジタル化作業は研究補助者を雇用して実施した。ソウルおよびソウル周辺区域、釜山市での調査に際しては、日本統治時代、戦後の住宅地図等を照合することで、典型的な地区を選定した。たとえば、ソウルで言えば旧城壁の内外のエリア、釜山で言えば南浦洞周辺エリアである。幸いなことに、近年の都市再開発のあおりを受けずに現在も残っている地区が多く、悉皆的な記録調査を行った。また、ソウル市立大学所属の韓国人研究者と打ち合わせを行い、着手している調査・研究の方向性の確認と検証を行った。以上より、京城、釜山、仁川などの大都市を中心とした、住宅事情の困窮状況と貸家組合を中心とした施策対策について大要を把握した。また、当時の住宅事情を知りうる基礎資料を複数入手し、また、当時の貸家組合の設立に関わる文書類を入手して、住宅対策の片鱗を把握した。研究期間中、五ヶ月の中断期間があり、平成28年四月以降に五ヶ月間延長したが、問題なく進捗した。中断期間があったが、これを除けば計画通りの進捗状況であるため。平成28年度は、韓国国立中央図書館など韓国における文献調査、国立国会図書館など国内における文献調査に加え、愛知県立図書館など、地方図書館に所蔵される関連資料の調査を実施してきた。また、成果公表に備えて、日本ならびに韓国での研究状況を確認するための二次資料の購入を行った。現地調査では、ソウルおよびソウル周辺区域の調査を実施した。現地調査に当たっては、日本統治時代、戦後の住宅地図等を照合することで、典型的な地区を選定することで対象を絞り込み、悉皆的な記録調査を行っている。また、ソウル市立大学所属の韓国の研究者と打ち合わせを行い、今後の研究実施に向けた助言を得て、資料集作成に向けての作業依頼も行った。具体的には、京城の経年的な地番入り地図情報と、地番・土地所有者情報を土地台帳とを照らし合わせることである。これにより複数土地所有者をソートし、土地利用状況を把握して、貸家の経営状況をミクロに分析する端緒としたいと考えている。以上より、京城などの大都市を中心とした、住宅事情の困窮状況と貸家組合を中心とした施策対策について子細を把握したうえで、個別の貸家経営者情報の分析に着手し始めた。また、貸家経営者に関する会社情報についても、資料収集の着手を進めた。研究成果としては、本研究成果の一部を反映した依頼論文を執筆した。

これまで、予定していた資料収集やハードコピーあるいはデジタル撮影をする文献調査、ならびに現地調査など、当初の計画通りに進んでいる。また、複数名を雇用して資料のリスト化やデジタル化を精力的に進めたことから、資料のコンパクト化、ならびにデータベース化が達成されて、研究室の内外において効率的な資料検索が可能となった。平成29年度は、国内における文献調査では、国立国会図書館などをはじめ、愛知県立図書館など地方図書館に所蔵される関連資料の文献調査を実施してきた。朝鮮半島に渡航した地主層、家主層の出身地における活動、つまり原資となっていたであろう内地在住時代の経済活動などについて、断片的な各種資料を収集し、各々の照合作業を行った。収集・複写した資料については、その文字入力、あるいはスキャニング入力を、研究補助者を雇用して行った。また、成果公表に備えて、日本ならびに韓国での研究状況を確認するための二次資料の購入を行った。現地調査では釜山広域市の調査を実施した。調査に当たっては、日本統治時代、戦後の住宅地図等を現在の地図と照合して現地確認することで、二次調査にふさわしい典型的な地区を選定した。今後は悉皆的な記録調査を行う予定である。また、来日中だったソウル市立大学所属の韓国人研究者と京都などで研究打ち合わせを行い、今後の研究実施に向けた助言を得つつ、資料集作成に向けての作業依頼も行った。依頼した作業は、昨年度から継続しているもので、具体的には京城の経年的な地番入り地図情報と、地番・土地所有者情報を土地台帳とを照らし合わせる内容である。これにより複数土地所有者をソートし、土地利用状況を把握して、貸家の経営状況をミクロに分析する端緒としたいと考えているが、作業量が膨大であるため、年度をまたいでいる。以上より、京城などの大都市を中心とした、住宅事情の困窮状況と貸家組合を中心とした施策について子細を把握したうえで、個別の貸家経営者情報の分析を進めた。また、貸家経営者に関する会社情報についても、資料収集を進めた。これまで、予定していた資料のハードコピーや文献のデジタル撮影が順調に進んでいる。また現地調査なども当初の計画通りに進んでいる。とりわけ、朝鮮半島に渡航した日本人に関する情報を、日本全国に分散して所蔵されている関連資料を調査し、照合することで、これまで明らかになっていなかった地主、家主らの活動が明らかになりつつある。また、調査作業の実施に当たっては、複数名を雇用して資料のリスト化やデジタル化を精力的に進めたことから、資料のコンパクト化、ならびにデータベース化がすすみつつある。平成30年度は、国立国会図書館や神奈川県立図書館、愛知県図書館、東京都立中央図書館、奈良県立図書情報館、福岡共同公文書館など地方図書館・公文書館に所蔵される京城在住者(日本出身者)の関連資料の文献調査を実施してきた。朝鮮半島渡航に前後する地主層、家主層の活動について各種資料を収集し、入力を経て照合作業を行った。また日本建築学会図書館では戦前期の住宅建築に関する資料の参照を行った。
出生コホートを用いた乳幼児期の睡眠と神経発達との関連の検証

子どもの良好な発達にとって睡眠は重要な要素であるが、わが国では諸外国と比較して乳幼児の就寝時刻が遅く、睡眠時間が短い傾向にある。このような乳幼児期の睡眠習慣がその後の児の神経発達にどのような影響を及ぼしているかについて、本研究では、一般人口を反映した浜松母と子の出生コホート(HBC study)を用いて乳幼児期から児童期まで睡眠の様相と神経発達の変化を縦断的に追跡し、乳幼児期の睡眠がその後の神経発達に及ぼす影響について検証している。研究1.【8歳までの出生コホートの追跡】では、浜松母と子の出生コホート(HBC)に継続参加の承諾を得た約1,000名の児とその母親を対象としてい。8歳(小学校3年生)時に、母子で検査室に来室していただき、直接面接によりBISQによる睡眠の評価とWISC-IVによる神経発達の評価している。得られたデータは潜在曲線モデルで統計的に解析され、睡眠の偏りと神経発達の縦断的な変化との関連を検証した。その結果、生後10カ月で入眠時刻の遅い群は標準的な減と比較して生後32か月までの表出言語の発達が遅れることを見出した。研究2.【乳幼児期の就寝時刻後退とADHD・ASDとの関連】では、生後60カ月と8歳の直接面接検査で、ADHD RS-IVによるADHDの評価と、ADOS-2、SRS-2および、分担研究者らが開発したGazeFinder (視覚情報処理の測量機器)によるASDの評価を施行している。得られたデータは潜在曲線モデルで統計的解析することにより、睡眠の偏りと神経発達の縦断的な変化との関連及びADHD・ASD児の特異的睡眠パターンの有無を検証している。養育環境等の睡眠の背景要因との関連についても検討を進め、乳幼児をとりまく家庭的背景や養育・睡眠環境についても考察を加えることで、乳幼児期の健全な睡眠を保障するための予防的介入や社会政策への応用が期待できる。【発達検査の実施】出生コホート参加承諾を得た参加者全員を対象とした生後60カ月での直接面接による発達検査施行を、研究分担者とともに全て完了した。対象者のうち926名(78.9%)についてMullen Scales of EarlyLearningによる神経発達評価、Vineland-II適応行動尺度による適応機能発達評価、ADOS-2による自閉スペクトラム症の査定、ADHD RS-IVによるADHDの査定、GazeFinder (視覚情報処理の測量機器)を用いた社会性発達評価の測定データを得た。加えて、8歳時での直接面接による発達検査施行については、平成30年度までに8歳となった対象児のうち529名の測定を終了し、BISQによる睡眠の評価、WISC-IVによる知的能力評価、SRS-2による自閉スペクトラム症の査定、ADHD RS-IVによるADHDの査定、GazeFinder (視覚情報処理の測量機器)を用いた社会性発達評価の測定データを得た。【データ解析】平成30年度末時点で生後48カ月までの全データ入力、およびデータクリーニングを完了した。さらに、生後48カ月、および8歳での測定データについても順次データ入力を並行して進めており、乳幼児期の睡眠パターンと神経発達の縦断的な発達、知的能力、ADHD・ASDの発達障害との関連について統計学的解析による検討を行っている。【学会発表および論文執筆】これらのデータをもとに、生後10, 32カ月の就寝時刻および睡眠時間と、生後10カ月から32カ月の神経発達の縦断的な変化との関連について、潜在成長モデルを用いた統計解析を行った。その結果、生後10カ月での就寝時刻後退が、その後の神経発達の遅れと関連することが明らかとなった。この結果は第119回日本小児精神神経学会で報告した。また、現在は研究分担者、および連携研究者の指導助言をもとに考察を深め、英文査読付きジャーナルでの掲載を目指して論文を執筆中である。【発達検査の実施】出生コホート対象者約1000名のうち、未施行の373名に対し、8歳の発達検査を研究分担者とともに直接面接により施行し、継続して測定を行う。【データ解析】施行済みデータを順次入力し、入力完了後速やかにクリーニングを行う。統計的解析では生後10カ月の就寝時刻および睡眠時間と、生後10カ月から38カ月のMSELスコアの縦断的な変化との関連を検討には、潜在成長モデルを用いて解析を行う。生後10カ月から38カ月にわたる6回のMSELスコア測定値から、この期間のスコアの縦断的な変化量を潜在成長曲線によって算出し、成長度合いの変化量と、生後10カ月時の就寝時刻及び夜間睡眠時間との関連について検討する。潜在クラス成長モデルを用いて生後1032カ月における睡眠の縦断的変化から、乳幼児期の睡眠パターンの下位集団を特定する。これらの睡眠パターンとMSELによる神経発達の縦断的な発達、WPPSI、WISC-IVによる知的能力、ADHD・ASDの発達障害との関連を検討することに加え、乳幼児期の睡眠に影響を与えるメディアへの曝露や母親の就労等を含む養育環境や父親母親の属性など、背景要因との関連についても検討を行う。【検討と考察】データ解析結果をもとに連携研究者の指導助言を受けながら、検討を加えてまとめ、考察を深める。乳児期・幼児期の睡眠が児の神経発達に与える影響は社会が注目する領域であり、HBCの長期コホートデータからもたらされる成果は学術的な意義のみならず国民生活全体への影響と貢献が期待される。

研究により得られた成果は、随時、児童精神、小児神経及び疫学、脳認知機能に関わる国内外の専門誌をはじめ、国内および、国際学会で広く公表していく予定である。また、積極的なプレスリリース及び浜松医科大学のウェブ上でも、随時一般向けに公表していく(http://rccmd.org/)。子どもの良好な発達にとって睡眠は重要な要素である。わが国では諸外国と比較して乳幼児の就寝時刻が遅く、睡眠時間が短い傾向にあり、このような乳幼児期の睡眠習慣がその後の児の神経発達にどのような影響を及ぼしているかについては、未だ十分な検証がなされていない。そこで本研究では、一般人口を反映した出生コホートを用いて乳幼児期から児童期まで睡眠の様相と神経発達の変化を縦断的に追跡し、乳幼児期の睡眠がその後の神経発達にどのような影響を及ぼしてしいるかを検証することを目的とした。このことにより、国民へのエビデンスに基づいた乳幼児期の望ましい睡眠習慣の提示と、乳幼児期の良質な睡眠を確保できる養育環境の奨励を目指す。研究1.【8歳までの出生コホートの追跡】では、浜松母と子の出生コホート(HBC)に継続参加の承諾を得た約1,000名の児とその母親を対象とする。8歳(小学校3年生)時に、母子で検査室に来室していただき、直接面接でBISQによる睡眠の評価とWISC-IVによる神経発達の評価を施行している。研究2.【乳幼児期の就寝時刻後退とADHD・ASDとの関連】では、生後60カ月と8歳の直接面接検査で、ADHD RS-IVによるADHDの評価と、ADOS-2、SRS-2および、分担研究者らが開発したGazeFinder (視覚情報処理の測量機器)によるASDの評価を施行している。得られたデータは潜在曲線モデルで統計的解析することにより、睡眠の偏りと神経発達の縦断的な変化との関連及びADHD・ASD児の特異的睡眠パターンの有無を検証する。養育環境等の背景要因との関連についても検討を進め、乳幼児をとりまく家庭的背景や養育・睡眠環境についても考察を加えることで、乳幼児期の健全な睡眠を保障するための予防的介入や社会政策への応用が期待できる。出生コホート継続参加承諾を得た参加者全員を対象とした生後60カ月までの直接面接による発達検査施行を、平成29年度中に研究分担者とともに全て完了した。対象となる児のうち926名(78.9%)についてMullen Scales of EarlyLearningによる神経発達評価、Vineland-II適応行動尺度による適応機能発達評価、ADOS-2による自閉スペクトラム症の査定、ADHD RS-IVによるADHDの査定、GazeFinder (視覚情報処理の測量機器)を用いた社会性発達評価の測定データを得た。加えて、平成29年度に8歳となる対象児約250名にも直接面接による検査を施行し、BISQによる睡眠の評価、WISC-IVによる知的能力評価、SRS-2による自閉スペクトラム症の査定、ADHD RS-IVによるADHDの査定、GazeFinder (視覚情報処理の測量機器)を用いた社会性発達評価の測定データを得た。データ解析については、本年度で生後48カ月までの全データ入力を完了した。
配位高分子を用いたイオン交換材料の創成

(1)新規固体酸配位高分子の合成我々は配位高分子の空孔に酸性基を導入する新手法である“保護ー脱保護法"を提案した。この手法は、導入したい官能基を有機反応により保護し、錯形成を行った後に脱保護を行うというもので、酸点が金属と反応する機会が無い点や、脱保護により細孔を広げることができる点など様々なメリットがある。我々は2,5ージヒドロキシテレフタル酸の水酸基をアセチル基で保護し、配位高分子を形成した後に脱保護するという簡便な手法により、配位高分子にフェノール性水酸基を導入することに成功した。また脱保護反応により開口径の大きな細孔を有する配位高分子を構築できることを見出し、保護基の立体障害を利用した細孔径の制御という、新しい細孔サイズの制御のコンセプトも示した。さらに最近ではホスホ基1などの官能基の導入に成功している。(2)固体酸配位高分子を用いたプロトン伝導性材料の構築と機能評価低次元に配列した配位高分子やグラフェンのプロトン伝導性についても報告した。7,8テトラキスカルボキシフェニルポルフィリンと銅からなる二次元配位高分子を水熱合成により作成し、得られた直径約100 nm、厚さ10数nmのディスクを基板上に並べてイオン伝導性の評価を行ったところ、加湿下で3.9 ×10-3 S cm-1という高いプロトン伝導性を示すことがわかった。薄膜化することで高いイオン伝導性が発現する可能性が示唆された。25年度が最終年度であるため、記入しない。私はこの申請課題において、配位高分子の新たな合成法である保護ー脱保護法を発展させ、種々の官能基を有する配位高分子とその内空間の構築を目指した。また得られた官能基導入内空間を用いた新規プロトン伝導体の構築を行う。具体的には3年間で下記の2つの研究課題の遂行を目指した。1、保護ー脱保護法の適用範囲を広げ、種々の官能基の導入(スルホン酸、カルボン酸、sp3アミン)を行う。2、それらの酸性残基にイオン交換法によりアルカリイオンをドープする。本年度、我々は多様な酸点を有する配位高分子の構築に成功した。高イオン伝導性を有する配位高分子を種々合成し、そのイオン伝導性について評価を行い、高いプロトン伝導性を発現する配位高分子を種々見出した。それにより一流紙への論文投稿がなった(J. Am. Chem. Soc.誌6報、Chem. A. J.誌1報など)。さらにこれらの研究成果により各学会などから賞を頂いた。それにより一流誌への論文投稿がなった(J. Am. Chem. Soc.誌6報、Chem. A. J.誌1報など)。また酸化還元活性のある配位高分子を種々合成し、同定に成功した。種々のイオン種を含む電解質中で酸化還元活性を測定したところ、イオン種によりレドックス電位に差が現れ、イオン種を選択的に取り込むことが出来る可能性が示唆された。さらにこれらの研究成果により、各学会などから賞を頂いた。本年度はさらに多様な配位高分子のライブラリを構築する。またカチオン性の骨格の構築を目指し、ポリピリジン系の配位子を用いた配位高分子の合成・同定を目指す。得られた配位高分子の同定としてX線構造解析、吸着特性、熱分析などを同様に行う。得られた配位高分子を用い、2種類以上のカチオン(もしくはアニオン)を含む溶液に曝すことにより、イオン選択性を直接評価する。取り込まれたイオンは、SEM-EDXや原子吸光といった手法で評価が可能であると期待される。さらに細孔内にとりこまれたイオンの拡散挙動について評価を行う。

交流インピーダンス法により、イオン伝導度を見積もることが出来、この値から荷電粒子の自己拡散係数を見積もることが可能である。イオン伝導度の評価により、イオン取り込みに対する熱力学的な安定性の違いではなく、速度論的なイオンの取り込み易さを評価することが可能になる。配位高分子の酸化還元挙動を評価し、カウンターイオンに応じた酸化還元挙動の変化を調べ、電気により選択的にイオンを取り込むことの出来る配位高分子を見出すと共にその選択性を評価する。配位高分子を電極に塗布し、サイクリックボルタンメトリーにより、酸化還元挙動を評価する。より精密な測定には、Layer-by-Layer法を用いた数層の配位高分子膜を作成する。いくつかの物質についてはLayer-by-Layer法による配位高分子膜の作成例がある(T. Bein et al., Microporous Mesoporous Mater. 2008, 114, 380)。配位高分子の厚みを分子数層まで減らすことにより、電極界面付近での酸化還元挙動について正確に評価することが可能になる。25年度が最終年度であるため、記入しない。
PEM燃料電池の多孔構造・チャネル内における気液二相流動シミュレーション

固体高分子形燃料電池において、複雑な電池構造内の三次元解析を可能とすることにより二相流動挙動を明らかにするとともに、最適な電池構造の提案までを目指し、格子ボルツマン解析コードの大規模・高速化を行なった。さらに本コードを用い、ガス拡散層の濡れ性が凝縮水排出挙動に及ぼす影響を明らかにするとともに、リブに異なる濡れ性を与えることで、ガス拡散層内の排水に有利な電池構造が実現可能であることを示した。固体高分子形燃料電池において、複雑な電池構造内の三次元解析を可能とすることにより二相流動挙動を明らかにするとともに、最適な電池構造の提案までを目指し、コードの大規模・高速化を行なった。得られた主な成果を以下にまとめる。1.数百万程度の格子点の解析を行えるよう解析コードの並列化と計算環境の整備を行なった。まず、より大規模な計算を可能とするためにコードの並列化を行なった。また、PCクラスタシステムを増設し、並列化環境の整備を行なった。また、本解析法は高密度比の二相流に対して連続性を保障するため、圧力のポアソン方程式を解く必要があり、この部分に計算時間の約半分を要する。そこで、ポアソン方程式の線形行列解法に対して共役勾配法を導入し、高速解法手法を確立し、その有効性を確認した。2.複雑な繊維構造であるガス拡散層、および金属多孔体セパレータに対し、実際の構造データから格子ボルツマンコードで解析可能なデータ形式への変換までを行うスキームを確立した。ガス拡散層の構造と特性解析に特化して研究をされている九州大学井上元先生にご提供いただいた模擬ガス拡散層の構造データ、および某研究所からご提供いただいたX線CT撮影による多孔体セパレータの構造データをそれぞれ用い、その有効性を確認した。3.大規模・高速化コード、および多孔体構造モデルを用い、電池内の三次元二相流動解析の予備解析を行い、特に角部の取り扱いや、流入境界条件などの三次元化において、問題なく計算が可能なように三次元コードを発展させた。さらに本コードを用い、ガス拡散層内の二相流動解析を行った。1.格子ボルツマン解析で濡れ性を表現するにあたり、時間ステップごとに固体表面の流体の状態(気体、液体、または界面)を参照し、適切に境界条件を与える必要がある。この方法について、複雑多孔体構造である三次元のガス拡散層にも適用できる境界条件設定方法を確立し、昨年度開発した模擬ガス拡散層の構造内でも問題なく計算が可能となるように三次元コードを発展させた。2.濡れ性の異なる二つのガス拡散層内で三次元凝縮水流動解析を行い、親水性の場合は繊維方向に水が広がりガス拡散層内に滞留する傾向が強くなり、疎水性の場合は繊維方向ではなくより大きな空孔を選択しながら流入方向に進出する傾向が強くなることを示した。これより、疎水性ガス拡散層の水排出性の良さを本解析で評価することが可能であり、本コードが電池設計に有効であることを示した。3.ガス拡散層に隣接する流路型セパレータの濡れ性の影響について解析を行った。リブが親水性の場合は、リブに接触した水が吸い上げられてチャネルへそのまま排出され、疎水性リブよりも良好な排水性能を示すことが確認された。これより、リブに異なる濡れ性を与えることで、ガス拡散層内の排水に有利な電池構造が実現可能であることを示した。
唾液核に対する興奮性入力の解析-グルタミン酸バイオセンサーによる行動学的測定法一

唾液分泌の神経制御は、脳幹部における反射と上位中枢からの下行性制御に区分して論じられている。本研究では、特に摂食行動に関係の深い上位中枢(視床下部外側野、大脳皮質味覚野と咀嚼野)からの興奮性入力(グルタミン酸作働性)を動物実験により検討する。具体的には唾液分泌の副交感神経中枢である上唾液核細胞に対する上位中枢からの興奮性入力量とそれに伴う唾液分泌動態を分析する。とくに本実験計画では、興奮性入力量をグルタミン酸バイオセンサーを用いて解析する。本年度は、1.グルタミン酸バイオセンサーを急性実験と慢性実験に適用した。2.免疫組織学的に上位中枢の興奮性細胞と抑制性細胞を染色した。3.脳スライス標本で唾液核への入力を電気生理学的に検索した。1.麻酔下動物(Wistar系雄性ラット)にて、口腔領域の味覚刺激によって唾液分泌を誘発した。同時に上唾液核のグルタミン酸変動をグルタミン酸バイオセンサーで観察し、定量的に解析した。その結果、グルタミン酸バイオセンサーの変動は味覚刺激では小さかった。慢性実験では、とくに摂食行動中に変動が大きく、摂食に関連する中枢(視床下部外側野、扁桃体)の影響が大きいことが示唆された。2.免疫組織学的実験により、上唾液核に入力する神経を検索した。その結果、上位中枢(視床下部外側野、扁桃体、大脳皮質味覚野と咀嚼野)には興奮性細胞(グルタミン酸作働性)が多数存在し、抑制性細胞は極めて少数であることが分かった。3.電気生理学的に、上唾液核細胞は興奮性と抑制性の入力を受けるが、両者はともに大きな膜電流の変化を発生させた。これは基本的に脳幹部に抑制性神経が多く存在することを示唆するものであった。以上の結果より、上唾液核細胞は、摂食行動中に主に上位中枢からは興奮性入力を受け、抑制性入力は脳幹部の介在神経から受けることが示唆された。本年度は、1.グルタミン酸バイオセンサーが適用可能であるかどうかを急性実験により確認した。2.慢性実験と薬物注入実験への適用を検討した。その結果、味の質によってグルタミン酸バイオセンサーの変動が異なり、とくに酸味刺激で変動が大きかった。しかしこの変動は唾液核に特有な変動であるかは、確認されていない。今後、他の脳幹部の部位での変動と比較検討する必要がある。2.摂食行動中のラットにおいて、上唾液核細胞に対する興奮性入力量および唾液分泌との関連を検索するために、種々の性状(固形飼料、粉末飼料、ペースト状飼料など)の食物を摂取させた。その結果、唾液分泌量は、咀嚼筋の活動量(口顎の動き)には比例せず、摂食中枢(視床下部外側野)の興奮状態に比例することが示唆された。すなわち上唾液核の活動は、上位中枢からのグルタミン酸作働性の興奮性入力に比例すると考えられた。上記の結果を基に、来年度は神経伝達物質およびその拮抗薬を脳内(視床下部外側野)に微増量注入し、上唾液核細胞.に対する興奮性入力量、唾液分泌動態の変調の変化を観察する予定である。

その結果、上位中枢(視床下部外側野、扁桃体、大脳皮質味覚野と咀嚼野)には興奮性細胞(グルタミン酸作働性)が多数存在し、抑制性細胞は極めて少数であることが分かった。3.電気生理学的に、上唾液核細胞は興奮性と抑制性の入力を受けるが、両者はともに大きな膜電流の変化を発生させた。これは基本的に脳幹部に抑制性神経が多く存在することを示唆するものであった。以上の結果より、上唾液核細胞は、摂食行動中に主に上位中枢からは興奮性入力を受け、抑制性入力は脳幹部の介在神経から受けることが示唆された。
光電子移動Diels-Alder反応の触媒制御

光化学反応に対する触媒作用については、光励起状態自体がもともと活性種であるので基底状態に対する触媒作用に比べて顕著な例がほとんどない。しかし、最近我々は、もともと全く進行しない光化学反応が触媒の添加により初めて効率良く進行するようになる場合があることを見いだし報告した。また、触媒により、光反応の活性向上のみならず、位置選択性および立体制御も可能になると考えられる。一方、Diels-Alder反応が電子移動過程を経て進行する場合があり、そのとき、電子移動過程に対する触媒作用が反応の効率を向上させる上で非常に重要であることも報告した。本研究課題では、光Diels-Alder反応の触媒制御という全く新しい考え方に基づき、光反応と触媒を併用することで、Diels-Alder反応のスコープを飛躍的に増大させ、反応の活性の向上のみならず、位置選択性および立体制御も可能にすることを目的としている。初年度はアントラセン類とビニルケトン類とのDiels-Alder反応でSc^<3+>が触媒として非常に有効であることを見いだし、次年度はSc^<3+>触媒光Diels-Alder反応について詳しい検討を行いその反応機構を明らかにした。光電子移動を経る場合、自由エネルギー変化が小さい場合には従来考えられていたよりも立体的にタイトな活性中間体が生成することがわかり、位置選択性の制御が可能であることを見いだした。一連の置換アントラセン類を用いて、無触媒系、Sc^<3+>触媒系、光反応系、Sc^<3+>触媒光反応系でDiels-Alder反応を行い、それぞれの反応性、選択性の詳細な比較検討を行った。特に非対称アントラセン類を用いたときのそれぞれの反応系における位置選択性の違いが明らかになった。電子移動過程を利用した有機合成反応の研究が活発に行われているが、電子移動過程は用いる基質の酸化還元電位でその反応性が決まってしまうのでその適用範囲には限界がある。しかし、電子移動過程自体を適当な触媒を用いて制御することによりその適用範囲を飛躍的に広げることが可能となる。アセトニトリル中、室温でアントラセン類にメチルビニルケトン(MVK)を添加しても反応は進行しないが、この溶液にSc(OTf)_3(OTf=OSO_2CF_3)を添加するとDiels-Alder反応が効率良く進行することを見いだした。また、9-メチルアントラセンとMVKのDiels-Alder反応は常温では全く進行しないが、高温で長時間反応させることにより、2種類の位置異性体が還化付加生成物として得られた。一方、Sc^<3+>の添加により付加反応は常温でも非常に効率良く進行し、この場合反応は位置選択的に進行した。種々の還元剤を用いたMVKの光電子移動還元反応から得られた速度定数と還元剤の酸化電位の関係から、Sc^<3+>の添加によりMVKの還元電位は1.2V正にシフトし、MVKが顕著に還元され易くなることがわかった。これは電子移動速度では1020倍の活性化に相当する。また、アントラセン類の酸化電位と得られた速度定数の対数とは良好な直線関係を示し、この直線の傾きはDiels-Alder反応が電子移動律速で進行する場合に予想される傾き(-16.9)とほぼ一致した。以上の結果はアントラセン類とMVKとのDiels-Alder反応において、Sc^<3+>触媒電子移動がその活性化過程であることを示すものであり、Sc^<3+>触媒の添加による位置選択性の発現も電子移動の結果生成するラジカルイオンペアにおける立体効果により理解できることがわかった。

しかし、最近我々は、もともと全く進行しない光化学反応が触媒の添加により初めて効率良く進行するようになる場合があることを見いだし報告した。また、触媒により、光反応の活性向上のみならず、位置選択性および立体制御も可能になると考えられる。一方、Diels-Alder反応が電子移動過程を経て進行する場合があり、そのとき、電子移動過程に対する触媒作用が反応の効率を向上させる上で非常に重要であることも報告した。本研究課題では、光Diels-Alder反応の触媒制御という全く新しい考え方に基づき、光反応と触媒を併用することで、Diels-Alder反応のスコープを飛躍的に増大させ、反応の活性の向上のみならず、位置選択性および立体制御も可能にすることを目的としている。本年度は、まず、予備的な実験でSc^<3+>が触媒として非常に有効であることがわかっているので、アントラセン類とビニルケトン類とのSc^<3+>触媒光Diels-Alder反応について詳しい検討を行いその反応機構を明らかにした。光電子移動を経る場合、自由エネルギー変化が小さい場合には従来考えられていたよりも立体的にタイトな活性中間体が生成することがわかり、位置選択性の制御が可能であることを見いだした。一連の置換アントラセン類を用いて、無触媒系、Sc^<3+>触媒系、光反応系、Sc^<3+>触媒光反応系でDiels-Alder反応を行い、それぞれの反応性、選択性の詳細な比較検討を行った。特に非対称アントラセン類を用いたときのそれぞれの反応系における位置選択性の違いが明らかになった。
ポルフィリンとシクロデキストリンとからなる超分子化学の創製

1.ポルフィリン-パーメチル化シクロデキストリン錯体:ある種の水溶性テトラアリールポルフィリンがパーメチル化β-シクロデキストリン(TMe-β-CD)と極めて安定な1:2包接錯体を形成することを見出した。この錯体は10^<-6>M程度の希薄水溶液中においても定量的に1:2錯体を形成する。この発見により、ポルフィリン-TMe-β-CD系が種々の超分子構築に有用であることが予想された。2.ポルフィリン-TMe-β-CD錯体の生成機構:異常に安定なシクロデキストリン錯体の生成機構につき検討した。その結果、TMe-β-CDはフレキシブルなホスト分子であり、ゲスト分子の形に応じて、ホスト分子が柔軟にその形状を変えながら包接し、その結果、最大のvan der Waals接触が可能となり、酵素類似のinduced-fit type complexationが起こることが、極めて安定な包接錯体形成の原因であることを明らかにした。3.簡便なヘテロポルフィリンアレーの作成:光合成アンテナクロロフィルモデルや反応中心クロロフィルモデルの構築には、ポルフィリンを自由に集合させ、並べる手法が必要となる。従来は共有結合で複数のポルフィリンを結合させて、ポルフィリン集合体を得てきた。しかしこの古典的な手法は、大変な手間がかかる。我々は、テトラフェニルポルフィリンのメソ位のフェニル基にパーメチル化シクロデキストリンを共有結合で結びつけた複合体は水中で他のポルフィリンと混ぜるだけで、任意のヘテロポルフィリンアレーを作り、このアレー内では非常に効率の良い光エネルギー移動が進行することを見出した。4.メトミオグロビンモデルとアニオン認識:TMe-β-CDと水溶性鉄(III)ポルフィリン(Fe(III)TPPS)との2:1錯体はメトミオグロビンモデルとして機能し、さらにアニオン認識する超分子として機能することを見出した。この機能は水中でアニオンを選択的に認識するセンサーとして応用できることを示し、特許を申請した。5.ミオグロビンモデルと酸素の可逆的吸脱着:パーメチル化β-シクロデキストリン2分子をピリジンを含むリンカーでつないだCD2はFe(III)TPPSと極めて安定な1:1包接錯体を形成する。このmet-hemoCDを還元してhemoCDとし、この水溶液に酸素を吹き込むと、oxy-hemoCDが生成することを見出した。この研究は、水中で機能するヘモグロビンあるいはミオグロビンモデルとして世界で始めての例である。特許を申請した。特許を申請した。β-シクロデキストリン(β-CD)の全ての水酸基をOCH_3化したパーメチル化β-CD(TMe-β-CD)は、アニオン性のポルフィリンであるテトラキス(p-スルホナトフェニル)ポルフィリン(TPPS)のメソ位の置換基を極めて強く包接し、トランス型の1:2錯体を形成する。

この錯体の水中での結合定数(K)は実験的に決定できない程度に大きく、そのため、エチレングリコール-水(EG-H_2O)混合溶媒中でKを決定した。3:1 EG-H_2O中のKはK_1=2 x 10^4 M^<-1>,K_2=5.8x10^4 M^<-1>ともとまり、有機溶媒-水中のKとしては、異常に大きな値であった。この錯体生成の熱力学的パラメータをvan't Hoffプロットから決定したところ、錯形成は大きな負のエンタルピーとエントロピー変化を伴い、エンタルピー的に有利な過程であることが明らかとなった。一方、メソ位にフェニル基を有し、そのパラ位にアルキルピリジニウム基を持つカチオン性のポルフィリンでは、同様な条件下では、Kはかなり小さな値となった(K for TPPOC3Py : K_1=2.3x10^3 M^<-1>, K_2=9.4 x 10^3M^<-1>)。このことより、TMe-β-CDの疎水的空洞は、アニオンゲストにはなじみ易く、カチオンゲストとは反発する性質を有することが明らかとなった。このことをさらに動的に確認する目的で、包接過程の速度をストップドフロー法で決定した。予想通り、アニオンゲストの包接速度は、カチオンゲストのそれよりもかなり速く、動的な手法でも、TMe-β-CDの空洞がアニオンを好み、カチオンを嫌うことが証明できた。これらの結果を基に、人工酵素系の構築に着手した。Fe(III)TPPSもやはりTMe-β-CDと安定な1:2錯体を形成する。この錯体の鉄(III)周りの疎水性は極めて高く、水中では配位することのない塩化物イオンや臭化物イオンがいとも簡単に鉄に配位することを見出した。鉄に限らず、各種アニオンやアミン類が鉄に配位することが次第に分かってきた。正しく金属たんぱく質の金属周りと同様の環境が2つのTMe-β-CDによって提供されていることが明らかになった。今後はこの特徴を活かして、超単純人工酵素系の構築を検討する予定である。1)パーメチル化β-シクロデキストリン(TMe-β-CD)の水溶性ポルフィリン包接機構:TMe-β-CDの異常に強い水溶性テトラアリ-ルポルフィリンに対する包接能の機構を明らかにする目的で,5-phenyl-10,15,20-tris-(3,5-dicarboxylatophenyl)porphyrin(3DC)をゲストポルフィリンとして詳細な検討を実施した.結合定数および熱力学的パラメータは本申請研究への補助で購入したミクロカロリメーターを用いた.その結果,非常に安定な包接錯体生成には,ホストシクロデキストリンの2,3-位の水酸基がO-メチル化されていることが本質的に重要であることが明らかとなった.この場合,包接錯体の大きな安定性は負に大きなエンタルピー変化によってもたらされ,エントロピー変化は不安定化の要因になっている.一方,2,3-位の水酸基が未修飾の場合には,正のエントロピー変化を伴った.TMe-β-CDの大きな包接能は大きなvan der Waals相互作用に起因するものと思われるので,酵素に見られる"induced-fit"形の包接を仮定し,そのことを実証する実験を行った.具体的には^<13>C NMRの錯生成にともなう化学シフト変化を測定した.
子どもを対象としたプログラミング能力と論理的思考力の因果関係の分析

本研究の目的は,子ども向けプログラミング教材を開発して実際に運用し,教育効果の検証を行うことである.本研究では,まずオリジナルのプログラミング教材を開発し,それを用いて継続的にプログラミング教育を行っていく.既存の教材との違いや学習前後の能力差などの観点からその教育効果を検証することを目指す.教育効果を測定するため,評価手法を検討し,論理的思考力との因果関係を明らかにする.本研究の目的は,子ども向けプログラミング教材を開発して実際に運用し,教育効果の検証を行うことである.本研究では,まずオリジナルのプログラミング教材を開発し,それを用いて継続的にプログラミング教育を行っていく.既存の教材との違いや学習前後の能力差などの観点からその教育効果を検証することを目指す.教育効果を測定するため,評価手法を検討し,論理的思考力との因果関係を明らかにする.
絡み目ホモロジーの位相的な応用

後期,私は主に空間グラフのFloer homologyを定義しようと努力した.この研究の目的は空間グラフのHeegaard Floer homologyを定義し、そしてその位相的な応用を考えることである.今まで次の結果を得た.GをS^3における連結なbalanced2部空間グラフとし,Gの位相不変量であるHeegaard Floe rhomologyを定義した.更に、Gに新しい辺eを加え,G'=GU{e}が2部空間グラフになることにする.辺εがGのHeegaard Floer homologyにフィルトレーションを一つ誘導することを示し,G'とGのHeegaard Floer homologyの間の関係を一つ発見した.現在この結果に関する論文を執筆中である.これから,一般の空間グラフにもHeegaard Floer homologyを定義してみたいと思う.2011年度前期,結び目同境に関して,今現行研究を勉強した.特に,Casson-Gordon不変量,Von-Neumann不変量,結び目同境群のCochran-Orr-Teichnerフィルターづけについて,勉強し考えた.結び目同境には,位相的なカテゴリーで定義された位相的な同境と滑らかなカテゴリーで定義された滑らかな同境が二つある.この二つの同境を区別するのも一つの課題である.上で述べた不変量と構造などは位相的な結び目同境と滑らかな同境を区別することができないことが知られている.一方で,絡み目ホモロジーが定義されて以来,この二つの同境を区別するのに大きな影響を与えていた.絡み目ホモロジーから定義されたRasmussen不変量,Ozsvath-Szabo不変量,correction termなどは二つの同境を区別することができる.特にcorrection termを巡って,様々な研究結果が得られている.2011年度後期,私は一か月間米国インディアナ大学に滞在し,リビングストン教授の元で,日本では得られない貴重な研究を行なうことができた.成果としては,correction termのpolynomial splittingという性質を発見した.この結果は2011年11月東京大学で開催された研究集会で発表した.この結果は,二つの結び目が結び目同境群で互いに独立かどうかについて調べることに応用される.さらに,位相的な結び目同境と滑らかな結び目同境を区別する道具として,新たな研究結果を期待している.具体的に言えば,位相的な結び目同境群で互いに独立でなく,滑らかな結び目同境群で互いに独立であるような非自明な例を発見することが期待できる.この結果に関する論文は現在執筆している.後期,私は主に空間グラフのFloer homologyを定義しようと努力した.この研究の目的は空間グラフのHeegaard Floer homologyを定義し、そしてその位相的な応用を考えることである.今まで次の結果を得た.GをS^3における連結なbalanced2部空間グラフとし,Gの位相不変量であるHeegaard Floe rhomologyを定義した.更に、Gに新しい辺eを加え,G'=GU{e}が2部空間グラフになることにする.辺εがGのHeegaard Floer homologyにフィルトレーションを一つ誘導することを示し,G'とGのHeegaard Floer homologyの間の関係を一つ発見した.現在この結果に関する論文を執筆中である.これから,一般の空間グラフにもHeegaard Floer homologyを定義してみたいと思う.結び目同境の研究は本研究の目的の一つである.現在まで達成した結果はたくさんの応用がされており,また新たな応用が期待される.今後,Lipshitz,OzsvathとThurstonによって定義されたBordered Floerホモロジーを勉強し,様々な応用を行いたいと思う.まずはOzsvath-Szabo不変量を利用して,結び目同境の研究を進めると同時に絡み目同境の研究も行う方針である.また,結び目に沿ったDehn手術を行なうことで,新たな三次元多様体が得られる.そこで,結び目補空間に含まれる本質的トーラスが,Dehn手術によりどのように変化するかをBordered Floerホモロジーを利用して研究したいと思う.
神経系ガングリオシドのイメージング用プローブの創製

本研究課題において、本年度では以下の成果を挙げることができた。1.神経系ガングリオシドプローブの合成:本研究課題では、中枢神経系に高発現するb系列ガングリオシド、GD3、GD2、GD1b、GT1b、GQ1bの合成を目的とした。前年度では、末端にガラクトースまたはシアル酸一残基を有するGD1b、GT1bの蛍光プローブの合成に成功した。本年度では、GD3,GQ1bに共通するシアル酸二量体部分の末端シアル酸に蛍光を導入する手法を確立し、GD3の蛍光プローブの合成を完了した。この手法を応用することにより、GD2,GQ1bの合成も可能であると考えられる。また、b系列以外のガングリオシドとして、GM2のプローブの合成も完了した。2.生細胞膜中でのガングリオシド挙動解析:本研究課題で合成したプローブを用いて、1分子イメージングによるガングリオシドの挙動解析を連携研究者の鈴木博士(京都大)の協力の下行った。元来、脂質ラフトに存在すると考えられているGPI型蛋白質(CD59)と非ラフト分子であると考えられているEGFRとの相互作用をモデルとして、蛋白質ーガングリオシドの相互作用を解析したところ、ガングリオシドは、CD59クロスリンクドメインに高い親和性を示し、ドメイン内での長期の停留を示すことが明らかとなった。また、EGFRの場合、ガングリオシドはEGFRのモノマーに対して高い親和性を有することが明らかとなった。これらは、蛋白質受容体のラフト親和性を決定する重要な相互作用である可能性を示唆するものである。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は当初の研究計画に従い、中枢神経に高発現するb系列ガングリオシドであるGD3,GD2,GD1b,GT1b,GQ1bの五種の蛍光プローブの合成を開始した。24年度では蛍光分子が末端の中性糖に結合したGD2,GD1bおよび末端シアル酸残基に結合したGD3の合成の完了を予定していた。まず、既に類似構造の蛍光プローブの合成の実績があるGD1bの合成に着手し、6位アミノ基修飾したガラクトースとジシアリルガラクトース、グルコシルセラミドを鍵中間とする合成戦略を立案し、GD1b蛍光プローブの合成に成功した。また、同様な合成戦略により、9位アミノ化シアリルガラクトースを蛍光導入ユニットとして用いることで、25年度に合成完了を予定していたGT1b蛍光プローブの合成を終えることが出来た。一方、シアル酸2量体の末端シアル酸に蛍光分子が結合したGD3蛍光プローブの合成に向けては、鍵中間体となる9位アミノ化ジシアリルガラクトースの合成法を検討することから研究を開始し、高反応性シアリルガラクトース受容体および高反応性シアル酸供与体を活用する新しい合成法により、9位アミノ化ジシアリルガラクトースを合成することが出来た。この鍵中間体の合成法の確立により、次年度にはGD3およびGQ1bプローブの合成完了が見込める。また、GD2プローブの合成にむけては、鍵となる6位アミノ化ガラクトサミン供与体の合成検討を実施し、糖鎖構築に有効な分子設計の指針を得た。当初の研究計画では、本年度において3種のガングリオシド蛍光プローブの合成完了を予定していた。本年度はそのうちすでに2種のガングリオシドプローブ(GD1b、GT1b)の合成に世界で初めて成功しており、また、GD3に関しても間もなく合成を完了できる状態にある。最も合成の難易度が高いと予想されたGD3およびGQ1bの合成において共通する課題である9位アミノ化ジシアリルガラクトースユニットの合成に関して、本年度では有効な合成手法を確立することが出来たため、次年度内の合成完了の目途が立った。

また、GD2の合成では鍵中間体の分子設計の最適化を本年度内に終えることが出来たため、同様に次年度での合成完了が望める状態にある。以上の理由から、本年度において、当初研究目的をおおむね達成できたと評価した。ガングリオシドプローブの合成では、本年度に確立した9位アミノ化ジシアリルガラクトースユニットを用いて、GD3およびGQ1bのプローブ合成を完了する。また、GD2の合成では、6位アミノ化ガラクトサミンユニットを用いて合成を完了する。合成を完了した各ガングリオシドプローブの機能検証(脂質ラフト親和性試験、抗体レクチン反応性試験、神経突起伸展活性試験)実施し、天然のガングリオシドとの機能等価性を生化学的、生物物理学的手法により評価する。その後、神経細胞膜でのガングリオシドの1分子イメージングを行い、神経細胞上に発現するタンパク質受容体(TAG-1、NMDAなど)との共局在を観察し、1分子レベルでの神経ガングリオシドとタンパク質受容体との親和性の解析を行う。25年度が最終年度であるため、記入しない。