hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衛星モザイク画像による南極昭和基地周辺海域の海氷分布特性の把握

特に,沿岸ポリニヤは海氷生産工場として機能しており,誕生したNew IceやFrazil iceは海洋や大気の流れによってストリーマ-を形成し,移流・拡散している過程が観測されており,海氷の生成過程を解明する上で重要な知見を得ている。Ice Bantsは,MESSR画像によって,南極でも融解期に限らず時空間的に頻繁に形成される現象であることが分かった。また,バンドのスケールは場所や海象・気象の影響によって異なることは当然であるが,基本的には季節変動があることが示唆される。また,今まで主に観測・研究されてきたベーリング海などのIce Bandsとはその形成範囲の広さに大きな違いがあり,南極では緯度方向に数100kmの範囲で形成されることが分かった。海氷の生成・成長・融解は海水の密度、成層構造を変化させ、海水の鉛直運動、水平運動の原因となることから、海氷の消長は大気-海洋大循環における駆動力の一翼を担い、地球上の気候に大きな影響を及ぼしている。特に、南大洋の海氷は、大洋に張り出しているために、風や海流によって絶えず沖合いに向かって流れ出る傾向があり、さらに大部分が一年氷であり、厚さも北極のものに比べて薄いといった特徴を持つ。このため、南大洋における海氷の時間変動は大きく、海氷域内での氷盤の分布、密接度、形状の変化、また氷縁の形状変動などの把握が、南大洋の海氷を正しく理解する上で必要不可欠であると考えられる。南大洋の海氷の把握に関しては、1970年代から、パッシブマイクロ波センサ(例えばDMSP SSM/I)によって、精力的に行われてきた。こうしたパッシブ・マイクロ波センサーは雲の影響の無い連続的な時系列データを得られる特徴を有するが、分解能が数十kmと低い。南極の昭和基地では、昭和基地を中心とする範囲(東南極大陸からその周辺を囲む海氷・海洋域)について、1989年から1996年にかけてMOS-1/1bの受信が行われた。しかしながら、MOS-1/1bによって得られたデータについては、解析事例がいたって少ないのが実状である。本研究の目的は、こうして取得されたMOS-1/1b・MESSR画像(分解能:50m)を利用して、昭和基地周辺の海氷特性を明らかにしようとするものである。高分解能センサによる観測としては、航空写真やLANDSAT、NOAA等によるもがあるが、本研究のように数年にわたる数多くの高分解能画像データを解析した例はない。本研究では、画像に見られたいくつかの特徴的な海氷現象に注目し、その季節変動や空間分布特性について調べた。その結果、南極海氷のメソないしサブメソスケールの特徴として、以下の点が明らかになった。(1)Ice Bandsはどの季節においても見られ、氷縁付近から氷野内部へ数100kmの範囲に及んで形成されている場合がしばしば観測された。(2)1989-1992年の観測では、冬季から夏季に向かってIce Bandのスケールが小さくなっていた。(3)沿岸ポリニヤ内ではFrazil iceないしNew iceが筋状に定着氷から沖へ流れている様子が観測された。(4)筋状の流れの方向には、海洋の流れの場の影響が示唆された。(5)ポリニヤ内に見られたFrazil iceないしNew iceの筋は、ラングミュアー循環のスケールより1-2オーダー大きく、Deep convectionを表出している可能性がある。(6)融解期に見られる開水面は、毎年同じ位置に作られることが分かった。その形成要因の一つには海底地形の影響が考えられるが、確かなことはこれからの研究課題である。(7)沿岸ポリニヤ内の氷盤の運動は基本的に海洋の流れを反映していると考えられる。
金属ナノ薄膜の強度に及ぼす寸法効果の本質的理解

本研究では,金属ナノ薄膜の変形・破壊に及ぼす表面酸化層と変形・破壊を生じる時の新生面の酸化・酸化層の影響を明らかにし,これにより純粋な表面効果を分離・抽出することにより,ナノ薄膜の機械的特性・強度に及ぼす寸法(膜厚)効果の本質を解明することを目的とする。本年度の研究実績は以下のとおりである。1.ナノ薄膜の破壊じん性に及ぼす酸化層の影響:表面酸化層厚さを制御した厚さ500 nmのCuナノ薄膜の破壊じん性試験を行い,実測したき裂先端近傍のひずみ場と関連付けて破壊じん性に及ぼす表面酸化層厚さ効果の発現機構を考察した。さらに,酸化層を除去した10 nmオーダー厚の円孔基板支持自立Cu超ナノ薄膜に対する破壊じん性試験法を開発して,破壊じん性に及ぼす表面酸化層の影響を検討した。2.ナノ薄膜の疲労き裂発生・進展に及ぼす酸化層・酸化の影響: H29年度に引き続いて,自立Cuナノ薄膜の疲労き裂進展に及ぼす表面酸化層厚さの影響をき裂開閉口の観点及びき裂進展速度と進展機構の変化から検討した。また,自立Cuナノ薄膜の疲労き裂発生に及ぼす新生面の酸化・酸化層の影響を検討した。3.ナノ薄膜のクリープ特性に及ぼす酸化層・酸化の影響:大気中で不活性なAu薄膜のその場FESEM観察・EBSD解析クリープき裂進展試験を行い,き裂進展機構に及ぼす膜厚効果を検討した。また,酸化層厚さを制御したAlナノ薄膜のその場FESEM観察クリープき裂進展試験を行い,き裂進展特性と進展機構に及ぼす酸化層の影響を考察した。4.自立超ナノ薄膜の機械的特性評価:自立超ナノ薄膜から微小試験片を作製する手法を改良して,機械的特性評価の信頼性を向上させた。5.成果統合:ナノ薄膜及び超ナノ薄膜の変形・破壊機構並びに強度の膜厚効果に及ぼす表面酸化層・酸化の影響について総合的に検討した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。厚さがμmからサブμmオーダーの金属薄膜の機械的特性や強度は膜厚に依存する。これは膜厚の低下に伴う結晶粒微細化による転位運動の拘束,体積の縮小による転位源の枯渇に加え,変形・破壊に対する表面の影響が異なることに因る。しかも薄膜表面は大気環境下では酸化を受ける。本研究では,金属ナノ薄膜を用いて,変形・破壊に及ぼす自然表面酸化層と変形・破壊を生じる時の新生面の酸化・酸化層の影響を明らかにし,これにより純粋な表面効果を分離・抽出することにより,金属ナノ薄膜の機械的特性・強度に及ぼす寸法(膜厚)効果の本質を解明することを目的とする。本年度の研究実績を纏めると以下の通りである。1.環境質制御型その場FESEM観察・解析実験システムの開発:ガス環境下においても高分解能で表面性状,損傷・破壊過程観察が可能な環境質制御型電界放射型走査電子顕微鏡(FESEM)に,表面酸化層を除去するためのArイオンエッチング装置を組み合わせたシステムの基本設計・開発を行い,その性能評価を行った。問題点の抽出・改善・調整により,本研究遂行に必要な性能を有することを確認した。さらに当初計画を前倒しして,上記FESEM内で稼働し,引張負荷,および疲労・クリープ負荷試験が可能なSEMその場観察薄膜試料引張試験装置を開発・導入した。2.自立ナノ薄膜試験片の作製と表面酸化層の制御:電子ビーム蒸着により製膜したCu薄膜を対象にして,大気中で生じる自然酸化皮膜厚さの経時変化を同定するとともに,オージェ電子分光装置を用いて表面酸化層を除去するための基礎情報を得た。3.ナノ薄膜のき裂進展特性の解明:開発したシステム等により,薄膜の弾性特性等の機械的特性に加え,多結晶Cu薄膜の真空環境下の破壊じん性に及ぼす膜厚効果,大気環境下疲労き裂進展に及ぼすき裂開閉口の影響,Au薄膜のクリープき裂進展の支配力学等を検討・解明した。本研究では,金属ナノ薄膜を用いて変形・破壊に及ぼす自然表面酸化層と変形・破壊を生じる時の新生面の酸化・酸化層の影響を明らかにし,これにより純粋な表面効果を分離・抽出することにより,金属ナノ薄膜の機械的特性・強度に及ぼす寸法(膜厚)効果の本質を解明することを目的とする。本年度の研究実績を纏めると以下のとおりである。1.自立ナノ薄膜試験片の作製と表面酸化層の制御:電子ビーム蒸着装置と今年度に導入したロードロックチャンバー付きスパッタリング装置を用いて,CuおよびAu自立ナノ薄膜試験片を作製した。オージェ電子分光装置(AES)を用いてCu薄膜のコンディショニング環境と酸化速度の関係を明らかにした。また,スパッタイオン銃を用いて表面酸化層を除去するためのエッチング条件を決定した。2.SEMその場観察薄膜試料引張試験装置用制御システムの開発:昨年度に前倒しで開発・導入したSEMその場観察薄膜試料引張試験装置で疲労・クリープ試験が可能となるように,ピエゾアクチュエータとピエゾモータ両者の同時制御プログラムを開発した。

3.金属ナノ薄膜の強度に及ぼす膜厚効果および環境効果の解明: SEMその場観察薄膜試料引張試験装置を用いて真空環境中で単結晶Cuナノ薄膜の破壊じん性試験を実施して,破壊じん性(限界き裂先端開口変位)は膜厚が薄くなるにしたがい低下すること,さらに前年度に実施した多結晶Cu薄膜の破壊じん性試験結果と比較して,Cu薄膜の破壊じん性が組織(単結晶,多結晶)に鈍感であることを明らかにした。さらに,大気環境下および真空環境下で多結晶Cuナノ薄膜の疲労き裂進展試験を実施して,下限界を除く中程度の応力拡大係数範囲においては真空環境下に比べて大気環境下では疲労き裂進展速度が加速することを明らかにした。さらに,Auナノ薄膜のクリープき裂進展特性に及ぼす膜厚効果に関する基礎データを取得した。自立薄膜試験片の作製と表面酸化層の制御に関する検討が計画通りに順調に進んでおり,コンディショニング時間を変えたCu薄膜に対してAES解析により酸化層の経時変化を評価して,環境質制御型FESEMに取付けたスパッタイオン銃による酸化層エッチング条件を特定した。さらに,前年度に開発したSEMその場観察薄膜試料引張試験装置で疲労試験およびクリープ試験が可能となるようにピエゾアクチュエータとピエゾモータ両者の同時制御システムを開発した。これらにより,厚さ100 nmオーダーのAu薄膜試験片,および自然酸化層を有するCu薄膜試験片の引張特性・破壊じん性,疲労き裂進展特性,およびクリープ特性の評価を進めるとともに,薄膜片面の酸化層を完全に除去したCuナノ薄膜試験片に対して真空を破らずに疲労き裂進展試験を実施することにも成功した。加えて,酸化層の影響(環境効果)が顕著になると予想される厚さ10 nmオーダーの超ナノ薄膜の強度実験方法の開発に着手した。湾曲基板上に薄膜を製膜することでウェットエッチングによる薄膜自立化時の内部応力低減を実現し,かつ円孔基板を用いて薄膜を保持したまま大気中に取り出すことにより薄膜端部からの破壊を抑制する方法を考案した。これにより,厚さ約30 nmの円孔基板支持自立Cu薄膜試験片の作製,およびき裂進展試験が可能になった。以上の観点から,本研究は当初の計画通りおおむね順調に進展していると結論できる。本研究では,金属ナノ薄膜の変形・破壊に及ぼす自然表面酸化層と変形・破壊を生じる時の新生面の酸化・酸化層の影響を明らかにし,これにより純粋な表面効果を分離・抽出することにより,ナノ薄膜の機械的特性・強度に及ぼす寸法(膜厚)効果の本質を解明することを目的とする。本年度の研究実績は以下のとおりである。1.小型試験装置開発と薄膜の表面酸化層制御:環境質制御型その場電界放射型走査電子顕微鏡(FESEM)観察解析実験システムに加え,既存のFESEM(JSM-7001F)内で力学試験を可能にするため,小型その場FESEM観察薄膜試料引張,および疲労試験装置を開発し,試験を効率的に実施できる体制とした。しかも,小型・軽量化により,その場電子線後方散乱回折(EBSD)解析実験も容易にした。また,薄膜両面(表面と裏面)の酸化層をスパッタイオン銃により除去する条件を決定し,併せて熱処理により表面酸化層厚さを自在に制御する手法を開発した。2.破壊じん性に及ぼす膜厚・環境の影響:厚さ500 nmのCuナノ薄膜の酸化層付与試験片と除去試験片に対して破壊じん性試験を行い,酸化層の影響を検討した。さらに,円孔基板上に自立させた厚さ30 nmのCu超ナノ薄膜試験片の作製法とこれを用いた破壊じん性試験法を開発し,超ナノ薄膜の破壊じん性に及ぼす膜厚の影響を検討した。3.疲労き裂進展に及ぼす環境・表面酸化層の影響:厚さ500 nmのCuナノ薄膜の環境変動(真空/大気)疲労試験等を実施して,下限界特性に及ぼす環境の影響を明らかにした。また,表面酸化層がき裂進展に及ぼす影響についても検討した。
サイトゾルデリバリーに特化したゲノム編集用ナノ粒子の構築

核酸医薬品やゲノム編集による遺伝子治療か注目されているが、細胞内で十分に機能させるためには優れたサイトゾル運搬効率を持つ運搬体の開発が必要である。本研究では、膜融合性が高いカチオン性アミノ酸型脂質と核酸を混合してサイトゾルドラッグデリバリーシステムを新たに開発する。そして、ケノム編集に向けた核酸/脂質複合ナノ粒子について、分子や分子集合体の構造が細胞内でのケノム編集活性に及ぼす影響について明らかにする。
理学療法士のハンドリング手技の工学的解明と歩行リハビリへの応用

脳卒中片麻痺患者の歩行リハビリテーションにおいて,理学療法士により患者の歩行動作を介助するハンドリングが行われている.近年,ロボットを用いた歩行訓練の研究開発が行われているが,患者の状態や個人差に応じた介助を実現できていない.本研究では,患者の状態や個人差に対応した理学療法士のハンドリングの力の計測・解析,力学特性のモデル化を行い,ロボットを用いた歩行訓練への応用を試みた.脳卒中片麻痺患者の歩行リハビリにおいて,理学療法士により患者を正常な歩行動作へ誘導するハンドリングという介助が行われている.近年,ロボットを用いた歩行訓練の様々な研究開発が行われ,その成果の一部が実用化されつつあるが,理学療法士が行なっているような患者の状態や個人差に応じた介助を,いかにロボットで実現するかは,共通の大きな課題である.本研究では,理学療法士の行うハンドリングの動作解析を行い,その特徴を工学的に解明することで,患者の状態や個人差に応じた介助を,ロボットを用いた歩行訓練で実現できるようにすることを目的とする.本研究では,ロボット制御という工学的応用の観点から理学療法士のハンドリングの動作解析を行い,その特徴を明らかにしたことに工学的意義がある,また,本研究は,歩行リハビリにおける量的な訓練の一部をロボット等の訓練機器により補助することに役立てられるものであり,理学療法士の負担の軽減や患者の訓練時間の増加というリハビリの質の向上につながる点に,本研究の医学的意義がある.研究期間全体を通じ,理学療法士のハンドリングの動作解析・力学モデルの構築と評価を行った.特に最終年度は,理学療法士のハンドリングの動作解析に向けた計測精度の向上と初年度に提案した力学モデルの適用範囲の拡張を試みた.まず,ハンドリングの動作解析に向けた計測精度の向上に関しては,理学療法士の手に装着する市販のセンサでは,動作を阻害せず,高精度に力を計測することが困難であったのに対し,患者に装着する形の自作の力計測デバイスを試作することで,それらの課題を解決した.次に,提案した力学モデルの適用範囲の拡張に関しては,初年度は,患者が歩行訓練時に定常歩行できている状態をモデルの対象としていたのに対し,バランスを崩す動作があった場合もモデルの対象とした.模擬片麻痺者による評価では,モデルの精度の向上が示された.脳卒中片麻痺患者の歩行リハビリテーションにおいて,理学療法士により患者の歩行動作を介助するハンドリングが行われている.近年,ロボットを用いた歩行訓練の研究開発が行われているが,患者の状態や個人差に応じた介助を実現できていない.本研究では,患者の状態や個人差に対応した理学療法士のハンドリングの力の計測・解析,力学特性のモデル化を行い,ロボットを用いた歩行訓練への応用を試みた.脳卒中片麻痺患者の歩行リハビリにおいて,理学療法士により,患者を正常な歩行動作へ誘導するハンドリングという介助が行われている.本研究は,歩行リハビリの一部を機器により補助することで理学療法士の負担を軽減することを目指し,理学療法士のハンドリングの「コツ」を工学的に解明し,その知見を歩行リハビリ機器の開発へ応用することを目的としている.H23年度は,ハンドリングの「コツ」の工学的解明に向け,(1)ハンドリングの動作計測方法の決定,(2)ハンドリングの動作計測と力学的モデルの構築,の2つを行った.(1)に関しては,ハンドリングの動作は,これまでに確立された計測方法がなかったが,予備実験や理学療法士との意見交換から,理学療法士が患者に力を伝えている指先の力を計測する方法を考案した.また,ハンドリングにより加える力と患者の運動へ与える影響の関係を解明するため,患者の運動や歩行相を同期して計測する方法も合わせて考案した.また,理学療法士のハンドリングに個人差があることから,最初のステップとして,経験のある特定の理学療法士を計測対象とすることで,問題を限定した.(2)に関しては,(1)で決定した計測方法に基づき,自立歩行が可能なBr. stageIVVIの片麻痺患者の歩行リハビリ時における,理学療法士のハンドリング動作を計測した.また,取得したデータより,ハンドリングの力学的モデルを構築した.この成果により,今後ハンドリングを模擬する機器の開発を進めることが可能になった.当初の計画では,歩行訓練ロボットの機器開発までをH23年度に実施する予定であった.しかし,実際には,開発する機器の要求仕様が十分に明確化できなかったため,試作に着手できなかった.この理由としては,実際の脳卒中片麻痺患者による被験を想定したときに,機器の操作性や安全性が十分に確保されなければならないが,理学療法士らとの意見交換において,以前に開発していた試作からの変更が多く必要となることがわかり,そのための明確な要求仕様の導出が完了できなかったことによる.今後は,構築した力学的モデルに基づいた制御則の開発,そして,脳卒中片麻痺患者の使用を想定した,歩行訓練ロボットの機器開発を行い,提案する制御則の効果検証を行う.H24年度は,H23年度に実施できなかった,歩行訓練ロボットの機器開発を行うため,その開発費として研究費を使用する.また,評価試験のために,連携している病院への旅費・装置等の運搬費として研究費を使用する.そして,最新の研究動向の調査や成果報告のために参加する学会への旅費として使用する.
貯蔵豆の新しい調理・加工法および機能特性を有する新食材としての有効活用化の検討

豆類は栄養性・保存性に優れた食材だが,貯蔵条件によっては加熱調理による煮熟性が低下するだけでなく,栄養成分や食味が損失するため,食用としての利用性が低下する。この現象は硬化またはHard-to-Cookと呼ばれ,有効的な活用方法は確立されていない。本研究では,貯蔵豆について新たな食品素材としての用途を確立することを目的とし,硬化現象のメカニズム解明とは異なるアプローチで貯蔵豆の問題解決に寄与する。そのために調理・加工特性,嗜好性,および機能性の改善が可能であるかを明らかにし,得られた知見を食品産業だけでなく,家庭および学校や病院等の調理現場において利用可能なレベルにまで発展させることを試みる。
シュワン細胞ミトコンドリア機能制御による神経因性疼痛に対する新規治療法の開発

シュワン細胞のミトコンドリア機能制御に関わる薬剤の探索において、末梢神経障害治療薬として使用されているメチルコバラミンが候補物質の1つであることを見いだした。メチルコバラミンはシュワン細胞においてミトコンドリア機能の指標となるNAD+/NADH値を上昇させ、in vitroにおいてはシュワン細胞の脱分化を抑制、分化・髄鞘化を促進し、in vivoにおいても末梢神経の脱髄を抑制することが分かった。メチルコバラミンはシュワン細胞のミトコンドリア機能を制御することで神経因性疼痛に対する新規治療法となる可能性が示唆された。シュワン細胞のミトコンドリア機能制御に関わる薬剤の探索のため、NAD+/NADH値を指標にして研究を行った。生後1-3日のラット坐骨神経を採取し、酵素処理することでラットシュワン細胞の単離、培養を行った。シュワン細胞培養液中に、FDA認可薬ライブラリーをそれぞれ添加し、NAD+/NADH値を指標としたスクリーニングを行った結果、末梢神経障害治療薬として使用されているメチルコバラミンが候補物質の1つとして着目された。すなわち、メチルコバラミンはNADH値を低下させることで、NAD+/NADH値を上昇させることが分かった。そこでメチルコバラミンを用いてシュワン細胞に与える影響、および動物モデルを用いて実験を進捗させた。BrdU assay、細胞実数計測にてメチルコバラミンによるシュワン細胞の増殖アッセイを行ったが、有意な影響は認められなかった。またシュワン細胞をTNF-aを添加した増殖メディウムで培養しアポトーシスを誘導したが、メチルコバラミンによるアポトーシス抑制効果は認められなかった。一方で、シュワン細胞培養液にdb-cAMPを添加した分化メディウムで培養し分化誘導したところ、メチルコバラミンは分化促進効果を示すことが分かった。またその際に、Erk1/2のリン酸化を阻害することで分化促進効果を示していることが示唆された。シュワン細胞と後根神経節細胞の共培養においても、メチルコバラミンは分化促進効果を有することが示された。またラット坐骨神経にlysophosphatidylcholineを投与することで局所脱髄モデルを作製することができるが、そのモデルラットにメチルコバラミンを全身投与することで、坐骨神経脱髄後の再髄鞘化が促進されることが分かった。シュワン細胞培養液中に各種薬剤を添加しスクリーニングを行ったが、比較的早い段階で候補物質の1つを見つけることができた。またその候補物質であるメチルコバラミンは、我々が以前より着目していた薬剤であったことから、薬剤入手、適切な濃度設定・投与方法などスムースに実験が進捗した。またシュワン細胞に対するメチルコバラミンの影響についても、ある程度のデータを持ち合わせていたために、順調な計画の進捗を認めている。シュワン細胞のミトコンドリア機能制御に関わる薬剤の探索において、昨年度に末梢神経障害治療薬として使用されているメチルコバラミンが候補物質の一つであることを報告してきた。メチルコバラミンはin vitroにおいてシュワン細胞の分化・髄鞘化を促進させ、lysophosphatidyl cholineを局所投与したラット坐骨神経局所脱髄モデルにおいても再髄鞘化を促進させることがわかった。そこで、本年度はメチルコバラミンのシュワン細胞に対する効果を網羅的に調べるために、メタボローム解析を行った。初代培養シュワン細胞にメチルコバラミンを添加することで、コントロール群との比較検討を行った。ミトコンドリア機能の指標となるNAD+/NADH値は、昨年度のモデルと同様にメチルコバラミン添加群において上昇することが分かった。その他にもFumaric acid、Pipecolic acid、Iso butyrylcarnitineなどがシュワン細胞に対するメチルコバラミン投与で上昇することが分かった。これらの物質がシュワン細胞のミトコンドリア機能に与える影響について検討中である。また疼痛誘発モデル動物として、ラット坐骨神経の結紮を行うSeltzer model、chronicconstriction injury model、spinal nerve ligation modelを作製し、メチルコバラミン投与による疼痛抑制効果について検討を行っている。Hot plate test、von Frey monofilament test、組織学的検討による脱髄の程度、神経軸索に及ぼす影響の検討により、治療効果判定を行っているところである。昨年度に比較的早い段階において、候補物質の一つを見いだすことができ、本年度はその物質を用いてメタボローム解析を行うことで、網羅的な解析を行うことができた。また、候補物質を早期に絞ることができたおかげで、in vivoの実験も順調に経過しており、おおむね順調な経過であると言える。シュワン細胞のミトコンドリア機能制御に関わる薬剤の探索において、末梢神経障害治療薬として使用されているメチルコバラミンが候補物質の1つであることを本研究において報告してきた。メチルコバラミンはin vitroにおいてシュワン細胞の分化・髄鞘化を促進させ、lysophosphatidyl cholineを局所投与したラット坐骨神経局所脱髄モデルにおいても再髄鞘化を促進させることが分かった。またメタボローム解析によるメチルコバラミンのシュワン細胞に対する効果を検討したところ、ミトコンドリア機能の指標となるNAD+/NADH値が上昇することが分かった。またその他にも、fumaric acid、pipecoilc acid、iso butyrylcarnitineなどがメチルコバラミン投与で上昇することが分かった。本年度は疼痛誘発モデルとして、ラット坐骨神経の結紮を行うchronicconstriction injury modelを作製し、メチルコバラミンを投与することで疼痛抑制効果が獲得できるかどうかについて検討を行った。Hot plate test、von Frey

filament testによるアロディニア発生について検討を行ったところ、コントロール群と比べてメチルコバラミン投与群において優位にアロディニアの発生が抑制され、痛覚過敏症状の改善を認めた。また坐骨神経横断切片による組織学的評価を行ったところ、メチルコバラミン投与群において優位に脱髄の程度が抑制されていた。以上の結果より、メチルコバラミンはシュワン細胞のミトコンドリア機能を制御することで、in vitroにおいてはシュワン細胞の脱分化を抑制、分化・髄鞘化を促進し、in vivoにおいても末梢神経の脱髄を抑制する可能性があることが示唆された。シュワン細胞のミトコンドリア機能制御に関わる薬剤の探索において、末梢神経障害治療薬として使用されているメチルコバラミンが候補物質の1つであることを見いだした。メチルコバラミンはシュワン細胞においてミトコンドリア機能の指標となるNAD+/NADH値を上昇させ、in vitroにおいてはシュワン細胞の脱分化を抑制、分化・髄鞘化を促進し、in vivoにおいても末梢神経の脱髄を抑制することが分かった。メチルコバラミンはシュワン細胞のミトコンドリア機能を制御することで神経因性疼痛に対する新規治療法となる可能性が示唆された。今後は、シュワン細胞のミトコンドリア機能を反映する他の指標であるacylcarnitineについても、メチルコバラミン投与による影響について検討を行う。さらにシュワン細胞に対するメチルコバラミン投与の影響を網羅的に調べるために、メタボローム解析を行う予定としている。モデル動物としては、ラット神経障害性疼痛モデルの作製を予定している。左坐骨神経を露出し、坐骨神経を8-0絹糸で結紮することでSeltzer modelを作製する予定としている。またその他の神経障害性疼痛モデルとして、chronic constriction injury modelやspinal nerve ligation modelなどの作製も予定している。メチルコバラミンを全身投与することで神経障害性疼痛に対する治療効果判定を行う予定である。今後は、本年度にシュワン細胞に対するメチルコバラミンの影響を調べたメタボローム解析において上昇していた、あるいは低下していた物質群を用いて、ミトコンドリア機能に与える影響について検討していきたい。またシュワン細胞のミトコンドリア機能に影響を与える他の候補物質についても探索を行いたい。in vivoの実験では、モデル作製をある程度行えているため、疼痛抑制効果に対する治療効果判定も行いたい。整形外科学
歯周病原性細菌による動脈硬化誘発機序の解明と予防ワクチンの開発

Apo-e欠損マウスへの歯周病原細菌感染により、血液及び病変組織中での菌体やLPSの検出、血中CRPや炎症性リスク因子の増加、動脈硬化発症・進展の促進が認められたことから歯周病原細菌による動脈硬化の進展には、菌の動脈硬化巣への直接効果のみならず、LPS等の菌体成分も関与し、接着因子や炎症性サイトカイン、ケモカイン、酸化ストレスやHSPの発現に影響を与えていることが示唆された。更に抗酸化物質やワクチン投与がこれらの炎症に基づく動脈硬化機序を抑制し、予防・治療に有効である可能性が示唆された。1.動脈硬化の発症・進展状況の判定:病変部面積の分析結果から、P. gingivalis381株、33277株、II型線毛TDC60株、並びにA. actinomycetemcomitans HK1651株の経尾静脈感染群および経口投与群において動脈硬化の早期発症、促進が認められた。しかしながらApoe^<shl>マウスは動脈硬化自然発症マウスであるため、コントロール群も週令に依存して動脈硬化病変が増大し、19週令では感染群とコントロール群の差は認められなかった。S. mutans群はコントロールと同程度の病変を示した。2.病原菌の検出:血液並びに病変組織からDNAを抽出し、歯周病原菌特異的プライマーを用いてPCRを行った。血液サンプルにおいては、P. gingivalis経口感染群の3/6、尾静脈感染群の5/6が陽性を示した(11週令)が、14週令では陽性は認められなかった。また、病変組織のサンプルにおいては、いずれの週令のマウスも陰性であった。3.骨吸収の測定:P. gingivalis経口感染群において骨吸収の促進が認められた。以上の結果から、P. gingivalis等の歯周病原性細菌は炎症性サイトカインや接着因子の発現増加を介して、動脈硬化の進展に寄与しているものと推測された。今後、歯周病原性細菌により誘発される炎症が直接的なものか間接的なものか詳細に検討する。粘膜ワクチンの動脈硬化モデルマウスに対する予防効果を検討する為に、感染に先立ちP. gingvalis40-kDa外膜タンパク質(OMP)を抗原として用い経鼻免疫を行った。1経鼻免疫により著しい40-kDa OMP特異的血清IgG応答並びに唾液IgA抗体価を認めた。2動脈硬化の発症・進展状況の判定:P. gingivalis経尾静脈感染群および経口投与群は動脈硬化の早期発症、促進を認めたが、経鼻免疫群は、P. gingivalisの経尾静脈および経口感染によるプラーク形成を著しく抑制した。3病原菌の検出:血液サンプルにおいては、P. gingivalis経口感染群および尾静脈感染群共に陽性を示したが、経鼻免疫群は、これらの血中からのP. gingivalisの検出を著しく抑制した。4骨吸収の測定:P. gingivalis経口感染群においては骨吸収の顕著な促進が認められたが、経鼻免疫群は、P. gingivalis感染による骨吸収を著しく抑制した。以上の結果から、P. gingivalis40-kDa外膜タンパク質の経鼻免疫により粘膜系並びに全身系組織に顕著な抗原特異的免疫応答が誘導され、その結果粘膜組織や血中でのP. gingivalisの増殖の阻害、炎症性サイトカインや接着因子発現の阻害が起こりP.gingivalis感染による動脈硬化の早期発症、促進を顕著に抑制することが示唆された。1.A.a.感染群においては血液、心臓、脾臓において菌の検出がPCRレベルで確認された。血中LPSレベルは、A.a.感染群2.1EU/mlと高い値を示した。3.上記の結果から感染誘発動脈硬化は、酸化ストレスを介して増強されている可能性が示唆された。そこ感染誘発動脈硬化が、抗酸化物質の持続的投与により抑制されるか否かを検討したところ、カテキンの持続的投与により動脈硬化巣の減少が確認された。現在、メカニズムの詳細を検討中である。以上の結果から歯周病原細菌感染による動脈硬化の進展には、菌の動脈硬化巣への直接効果のみならず、LPS等の菌体成分の影響も関与し、接着因子や炎症性サイトカイン、ケモカイン、酸化ストレスやHSPの発現に影響を与えていることが示唆された。
海洋亜表層における窒素循環の制御要因としての鉄の新たな機能

海洋亜表層における鉄と栄養塩の鉛直分布を詳細に測定し、鉄欠乏が植物プランクトンからの亜硝酸塩の細胞外放出を促し、亜硝酸塩極大層を形成する要因になっているとの仮説の検証を試みた。東シナ海陸棚上では植物プランクトンは鉄欠乏状態になかったが、西部北太平洋では亜硝酸塩極大層における溶存鉄濃度が極めて低く、仮説の妥当性が支持された。但し、アンモニウム塩濃度が高い場合には、微生物の硝化作用も寄与している可能性がある。海洋の亜表層に出現する亜硝酸塩極大層の形成要因として、微量栄養素である鉄の欠乏に伴う植物プランクトンからの亜硝酸塩の細胞外放出の可能性を明らかにするため、2011年12月および2012年7月の白鳳丸KH-11-10、KH-12-3次航海に乗船し、西部北太平洋の2測点において深度間隔約1mの高分解能の採水を実施して、亜硝酸塩と溶存鉄濃度の鉛直分布の関係について検討した。北緯23度の測点では、深度110m付近に見られた亜表層のクロロフィル極大層の約25m下層に亜硝酸塩極大が認められ、そのピーク位置は表層で枯渇していた硝酸塩が増え始める深度と一致していた。但し、亜硝酸塩が増え始める深度は、硝酸塩が増え始める深度よりも15mほど浅かった。160m以浅の溶存鉄濃度は概ね0.04nMと低く、植物プランクトンの鉄欠乏が細胞外への亜硝酸塩の放出要因となった可能性は高いと考えられる。北緯40度の測点では、クロロフィル濃度の極大層が30mと浅く、90m付近まで徐々に濃度が減少するブロードな鉛直分布パターンを示した。硝酸塩と亜硝酸塩は、ともに25m付近から増加し始め、亜硝酸塩は硝酸塩躍層下部の62mで極大を示した。亜硝酸極大層は、浅層側でブロードになる鉛直分布パターンとなり、亜硝酸塩の分布とほぼ対応する形でアンモニウム塩濃度の極大も見られた。亜硝酸塩が増加していた80m以浅における溶存鉄濃度は、約0.10nMで、80-120m層の平均濃度0.24nMの半分以下の値であり、亜硝酸塩の生成に関して溶存鉄不足の関与が示唆された。一方、深度40mから60mにかけてアンモニア酸化古細菌の存在量が増加しており、亜硝酸塩の鉛直分布とも対応が見られた。従って、現場のアンモニウム塩濃度が高い場合、亜硝酸塩極大の形成には、植物プランクトンからの亜硝酸塩放出と微生物による硝化作用の両方が関わっていると思われる。海洋の亜表層に出現する亜硝酸塩極大層の形成要因として、微量栄養素である鉄の欠乏に伴う植物プランクトンからの亜硝酸塩の細胞外放出の重要性を明らかにするため、2011年7月の長崎丸第333次航海に乗船し、東部東シナ海の陸棚上において観測を行った。亜表層のクロロフィル極大層を中心に深度間隔約1mの高分解能の採水を実施して、亜硝酸塩と溶存鉄濃度の鉛直分布の関係について検討した。クロロフィル極大層の直下で、硝酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩濃度が深度幅数mの範囲で共に急激に増加する明瞭な栄養塩躍層が発達していたが、亜硝酸塩及び硝酸塩は極大を示さずに、躍層から海底に向かって徐々に増加する傾向にあった。溶存鉄濃度は1nM前後の比較的高い値を示し、栄養塩躍層付近では明瞭な濃度変化が見られなかったことから、東シナ海の陸棚上のクロロフィル極大層付近に分布する植物プランクトンは鉄が不足しておらず、躍層下から鉛直拡散により供給される無機窒素・リンを急速に取り込んでいたと推察される。一方、東シナ海の陸棚縁辺域では、クロロフィル極大層の510m下層かつ硝酸塩躍層の上部に相当する深度に明瞭な亜硝酸塩極大が形成されており、植物プランクトンによって取り込まれた硝酸塩の一部が亜硝酸塩として放出されている可能性が示唆された。また、2011年12月の白鳳丸KH-11-10航海に乗船し、西部北太平洋亜熱帯においても高分解能の採水を実施して栄養塩および溶存鉄濃度の試料を採取した。今後は、東シナ海の陸棚域および縁辺海で得られた結果と、亜硝酸塩極大層の出現深度が約120mと深い西部北太平洋の観測結果を対比させることにより、光強度など植物プランクトンからの亜硝酸塩放出に関与する鉄以外の環境要因の影響も合わせて評価する予定である。東シナ海における亜表層の鉄および亜硝酸塩の鉛直分布について、予定通りの観測ならびに試料採取を行うことができた。また、当初は次年度に計画していた西部北太平洋においても観測を実施することができ、東シナ海陸棚域と太平洋沖合域の間で、亜硝酸塩極大層の形成機構の違いを検討するための試料が確保されている。

研究船「白鳳丸」KH-12-3次航海および練習船「長崎丸」の東シナ海航海に乗船し、夏季にフィリピン海や東シナ海で、前年度と同様の定点集中観測を行う。亜硝酸塩極大層の深度が150 m前後と深いフィリピン海での結果を、極大層の浅い東シナ海の観測結果と対比させることにより、光強度など植物プランクトンによる亜硝酸塩放出に関与する鉄以外の環境要因の影響について解析を行う。2ヵ年の現場観測で得られた結果を統合的に解析し、これらの海域の亜表層において、微量栄養素である鉄が欠乏することにより植物プランクトンからの亜硝酸塩の細胞外放出が促進され、亜硝酸塩の極大層を形成する要因になっているとの仮説の妥当性を検証する。また、これらの成果を取りまとめ、海洋亜表層における窒素循環機構の総合的な解明に必要な検討課題を抽出するとともに、日本海洋学会等において成果を発表する。物品費は、調査航海で使用する試料容器とフィルター類、採取する海水試料中の栄養塩および鉄を分析するための試薬・器具類の購入に充てる。旅費は、調査航海に乗船するための出張(白鳳丸航海下船後にミクロネシアから帰国するための外国旅費を含む)と学会発表のための出張に使用する。その他として、調査航海で使用する水温塩分センサーのレンタル料と学会参加登録費、投稿論文の英語校閲費を予定している。
意味属性と２D入力を含む多様なクエリ下での高精度な三次元物体検索の研究

三次元物体に対する形状類似検索手法として、事前に訓練の必要のない学習手法(教師無し学習手法)において、多重解像度ローカルバイナリパターン法(MRLBP法)を開発し世界最高性能を達成した。また、この手法で特許を出願した。また、通常、三次元物体を検索するためにクエリとなる別の三次元物体を入力する必要があるが、これはユーザに負担が大きいので2Dのスケッチ入力からの三次元物体の検索新手法としてOPHOG法を開発し、SHREC2014国際コンテストの2Dスケッチからの3D検索トラックで世界第一位の検索精度を達成した。三次元物体の部分検索手法に関しても特許出願を果たした。【項目2:2Dスケッチからの高精度3D検索手法の開発】検索のクエリをスケッチとする場合、検索対象物が目の前になくても検索が可能である。しかし、スケッチに描かれる線画は一般に不完全で、デフォルメされている場合が多い。大量の2Dスケッチを学習素材として、未知な2Dスケッチから3Dを検索するタスクは、SHREC(Shape Retrieval Contest)と呼ばれる3D形状類似検索の国際コンテストで2012年から開始されている学術的課題である。代表者は2013年から参加し、最初は世界第三位であったが、昨年度、OPHOG (Overlapping Pyramidal Histogram of Oriented Gradients)法を開発し、これに多様体ランキングを組合わせる新手法を開発し、SHREC2014のスケッチタスクで世界第一位となった。【項目3:2D画像への意味付与手法の開発】2Dスケッチならびに2D写真等からの3D検索手法開発のために、2Dの画像自体への意味付与技術を開発することが重要である。そこで、画像へのアノテーション・タスクを有するImageCLEF(http://www.imageclef.org/)と呼ばれる多言語での画像検索コンテストに参加し、オントロジーという意味体系を利用する新手法で世界第一位の精度を達成した。【項目2:2Dからの高精度3D検索手法の開発】3Dモデルの形状類似検索を行うために、クエリ(検索質問)として手元に3Dモデルが必須であることは、ユーザの負担が大きい。このため2D入力で3Dを検索できることは、とても有用である。H27年度は、スマートフォンやデジカメ等で簡単に撮影できる2D写真から、被写体に類似する3Dモデルの形状類似検索に関する新手法を開発した。この新手法では、2D写真内の被写体データをShadingデータとReflectanceデータに分離することで達成した技術である。この技術は、国際会議で採択され、成果の発表を行った。H27年度は、画像に対してより意味のあるラベルとして、英語の注釈文を自動付与する技術開発に挑戦した。これは深層学習の応用例としても世界的に注目されている技術である。開発した技術を国内学会で発表した。【項目1】では、これまでで最高の検索精度を有するMRLBP特徴量を開発し、企業との共同研究の開拓と技術移転、特に3D CADモデルの管理を含むPLM(プロダクトライフサイクル管理)システム製品への採用が決まった。【項目2】では、H26年度に開発し、国際コンテストで世界一位の検索性能を達成したスケッチから3Dモデル検索のデモシステムが【項目1】にも述べた共同研究先で高評価を受け、国内シンポジウムで招待講演を行った。さらに、2D写真から3Dモデルの検索を行う新しい手法を開発し、国際会議で採択され発表を行った。【項目3】では、深層学習で世界的な注目を浴びている画像への注釈文に関する研究で、顕著領域に着目した新たな自動注釈文付与の手法を開発し、国内学会で発表を行うことが出来た。以上の理由から、当初の計画以上に進展している、と判断した。H28年度は2Dスケッチからの高精度な3D検索技術を開発し、特許出願をした。【項目3:2D画像への意味付与手法の開発】多様な3D検索手法開発のために、2Dの画像自体への意味付与技術を開発することが重要である。H27年度は、画像に対して意味のあるラベルとして、英語の注釈文を自動付与する技術開発に挑戦し、深層学習を使って注釈を付与する物体の自動に認識技術を開発し、国内学会で発表した。H28年には、意味付与としてシーングラフ表現に挑戦し、画像からシーングラフを自動生成する技術を開発した。

また、通常、三次元物体を検索するためにクエリとなる別の三次元物体を入力する必要があるが、これはユーザに負担が大きいので2Dのスケッチ入力からの三次元物体の検索新手法としてOPHOG法を開発し、SHREC2014国際コンテストの2Dスケッチからの3D検索トラックで世界第一位の検索精度を達成した。三次元物体の部分検索手法に関しても特許出願を果たした。【項目1】では、HSRD特徴量を開発し、国際学会で採択され発表した。【項目2】では、スケッチから3D検索という困難な課題に対してOPHOG特徴量を開発し、多様体ランキング手法と合わせて、国際コンテストSHREC2014のスケッチタスクで世界最高性能を達成した。この結果は、コンテストのオーガナイザが中心となって執筆したElsevierの国際論文誌でも紹介されている。【項目3】では、画像のアノテーションの国際コンテストで独自のオントロジーを最大限活用した新手法で、東大やヨーロッパの強豪がひしめく中、世界最高性能を達成した。以上の理由から、当初の計画以上に進展している、と判断した。【項目1】の機械部品に対してH27年度に開発した新特徴量MRLBPは、H28年度から機械部品のCADメーカーの現場で使われ始めることとなった。企業からの新たなリクエストとして、アゼンブリされた複雑な形状からなる機械部品も多く、そのような場合、部分形状からの検索が必須機能であることがわかっている。そこで、今後の方向として、3Dの部分類似形状検索を推進し、この分野で新たな技術を開発したいと考えている。【項目2】の2Dクエリを含む多様なクエリに対応した検索システムでは、2D写真からの検索技術を開発してきたが、さらに、写真に含まれる色やテクスチャを考慮した検索技術の開発を推進したいと考えている。この技術開発のためには、3Dのクエリから3Dモデルを検索する側でも、色やテクスチャを含む検索技術の開発が求められる。たとえば、家具に代表される椅子や机の形状だけでなく色やテクスチャが重要であり、車のボディでも形状だけでなく、色も重要な要素であると考えている。【項目3】のアノテーション手法では、深層学習を用いて、単語列のラベルだけでなく、画像の内容を記述する自然文での注釈技法の開発に着手でき、国内学会での発表を行うことができた。今後は、さらに、画像中の領域指定を含む自然文での意味属性付与手法を開発し、これらをインデックスとした新たな検索手法の開発に着手したいと考えている。さらに、画像だけでなく3Dモデルに対しても注釈分を適用できるよう研究を推進していく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。マルチメディア検索【項目1】の機械部品に対する新特徴量はそれ自体、学会でも表彰を受けた手法であるが、機械部品のCADメーカーの現場での実用性を考えると、まだ改良の余地がある。たとえば、微細な「突起」があるかないかの違い、「穴」があっても、その「穴」の位置や数の違いなど、よりクエリに近い形状を検索しようとすると、まだそこまでの精度が出ていない。そこで、細部にわたる高精度を目指す。【項目2】のスケッチから3D検索は、誇れる精度を達成したが、2D入力でもうひとつチャレンジングなのが、1枚の2D写真から被写体に含まれる3Dの形状類似検索である。
トランジスタ特性を持つ可溶性グラフェン類の革新的合成法創成への挑戦

本研究では、芳香族ケトン類の不活性炭素-水素結合や炭素-酸素結合、炭素-窒素結合(不活性炭素結合と略称する)切断を経る複数のアリール基を芳香環に導入する手法を利用した多環式芳香族炭化水素の短工程合成法の開発と、それら生成物の有機電子材料への利用を目指して検討を行った。具体的には(1)アセトフェノン類のオルト位不活性炭素結合のマルチアリール化反応とアセチル基の変換によるベンゼン環の構築、(2)マルチアリール化を利用したグラフェンの部分骨格をもつ多環式芳香族炭化水素の短工程合成法の開発との開発、(3)多環式芳香族炭化水素の有機電界効果トランジスタとしての性能評価について検討した。前年度の検討により、アリール化後に三量化を行うのは立体的に不利となるため目的の反応が進行しないことが明らかとなった。そこで、アセチル基をエチニル基に変換し、その後分子内環化を行うことで、ベンゼン環の連結させる方法を検討した。様々なアセトフェノン類とアリールジボロン酸エステルとのカップリングによりターアリールを合成した。また、チオフェン2,5-ジボロン酸エステルを用いた場合には、チオフェン環をもつターアリール型の化合物が得られた。これら化合物中のアセチル基の変換、分子内環化反応を行うことにより、5つの芳香環がジグザグ状に縮合したジベンゾアントラセン類やピセン類の合成を簡便に行う手法を開発できた。基質としてアントラキノンおよびその誘導体を用いて、ケトンオルト位の4カ所にアリール基の導入を行った。炭素ー水素結合のアリール化ならびに炭素ー酸素結合のアリール化とも計画通りに進行した。これらの方法で合成したテトラアリールアントラキノンのカルボニル基のメチル化、それに続く脱水を経てメチリデンへと変換したのち、脱水素型酸化を行うことにより芳香環を連結したテトラベンゾ[a,d,j,m]コロネンを合成することができた。また、炭素ー水素結合と炭素ー酸素結合の反応性の違いを利用することにより、異なるアリール基の導入も可能であった。この方法を用いれば、非対称型のテトラベンゾ[a,d,j,m]コロネンを効率的に合成することが可能であった。合成した化合物のOFET特性の測定を行った。ジベンゾアントラセン類とピセン類について、櫛形金電極上にスピンコート法により製膜した素子を用いて、OFET特性の測定を行った。トリメチルシリル基をもつジベンゾアントラセンが中程度のOFET特性を示した。平成23年度は、遷移金属錯体触媒を用いたアセチルベンゼン類とアリールボロン酸エステルとのクロスカップリングによるオルト位炭素ー水素結合のアリール化を利用した、縮合多環式炭化水素の合成を検討した。方法論として、1)芳香族ケトンのオルト位炭素ー水素結合のアリール化、2)アセチル基のアルドール型脱水三量化を利用したベンゼン環の構築、3)ベンゼン環同士の脱水素型酸化反応によるπ共役系の拡張の3つの過程を経る手法の開発を検討した。芳香環を一次元的に伸長させるために効果的な触媒を探索することを重点的に検討した。中でも、芳香族ケトンとアリールボロン酸エステルとのクロスカップリングで高い活性をもつルテニウム触媒を中心に反応条件の検討を行った。アセチルベンゼン類の2カ所のオルト位炭素ー水素結合のアリール化は、様々なアリールボロン酸エステルを用いても達成することができた。次に、第二段階である生成物のアセチル基を利用した脱水三量化反応について検討を行った。酸条件下やアルカリ条件下など、様々な条件下でアルドール反応を検討したが、二量化段階で反応が停止してしまい、目的の生成物を得ることができなかった。アセチル基周辺の立体的込み入りが大きいため、3分子目の反応が進行しにくいと判断した。そこで、アリール化生成物の脱水二量体を合成し、それとアセトフェノンなどの立体的かさ高さが小さいケトンとの反応を行うことによりベンゼン環の構築を検討した。様々な組み合わせで検討を行ったが、現在までに目的の脱水アルドール反応を経るベンゼン環の構築が達成できる反応系の開発には至っていない。平成24年度は、これまでの検討結果を基にして、さらなる反応条件の検討を行うことにより縮合多環式炭化水素を短工程で合成できる系の開発を目指す。また、合成した縮合多環式炭化水素を用いた有機電界効果トランジスタへの利用も検討する。1年目に計画していた芳香族ケトンのオルト位アリール化を効率的に行える系の開発は、計画通りに達成することができた。特に、オルト位炭素ー水素結合が2カ所ある場合に、両方ともがアリール化された生成物が選択的に得られる。

本研究では、1カ所のみを選択的にアリール化する反応条件を見出すことが、目的生成物を得るために重要である。現在までの検討で、芳香族ケトンとアリールボロン酸エステルとの反応に添加剤を加えることにより、ジアリール化体の生成を抑制できることを見出した。この反応条件を利用すれば、過去に報告されているような基質の構造や反応性を制御することなく、モノアリール体とジアリール体を選択的に作り分けることができる。このことは、本研究を遂行するために重要な成果である。一方、アセチル基の三量化を経てベンゼン環を新たに構築する方法は、目的の化合物合成に適した反応条件が見出すことができていない。今後、様々な検討を行い目的の反応が進行する系の開発を目指す。これまでの検討では、芳香族ケトンのオルト位炭素ー水素結合と芳香族ボロン酸エステルとのクロスカップリング反応を利用する方法では、アセチル基を利用した脱水型三量化反応はアリール基導入後に行う必要があった。前年度の検討により、アリール化後に三量化を行うのは立体的に不利となるため目的の反応が進行しないことが明らかとなった。そこで、今年度は他のアリール化反応の手法を開発し、アセチル基の三量化を行った後にアリール化を行い、グラフェン合成を行うことを目指す。これらの検討に加えて、フッ素化溶媒を利用した抽出により目的の生成物を容易に単離できる系の開発を目指し、フルオロアルキル基をもつグラフェン類の合成を目指す。また、フルオロアルキル基には電子求引性があるため、電子受容能をもつ有機半導体特性を示す可能性があるなどの興味深い物性の発現が期待できる。平成23年度の研究において、研究目的遂行に重要な過程であるアセチル基の三量化を進行させるための反応条件を確定することが需要な達成目標であった。そのために、同じ化合物を用いて様々な反応条件の検討を行うことに研究の重点をおいた。当初の研究計画で推定していたよりも、本過程を進行させることが困難であった。この過程を達成することが極めて重要であったことから、この問題点の克服を最優先課題とした。そのため、平成23年度に予定していた多様な化合物の遷移金属錯体触媒反応を利用した合成、ならびにそれらを用いたアセチル基の三量化反応、それに続く脱水素型酸化の検討を次年に行うことにした。これらの検討に用いる研究費を次年度に使うことにし、研究目的の達成をスムーズに行えるようにした。このような状況のもと平成24年度の研究では、平成23年度の研究のうち実施できなかった検討に必要な研究費と、平成24年度の研究として当初から予定していた研究計画を遂行するための研究費を合わせて使用することにより、本研究の研究目的を達成させることを目指す。平成23年度分と平成24年度分の研究費を合わせた2450千円を使用して、本研究を遂行する。研究費2,450千円のうち、消耗品の購入に2,250千円、旅費に200千円を使用する計画である。消耗品購入内訳:有機試薬(700千円)、無機試薬(100千円)、有機金属試薬(300千円)、重水素化溶媒(300千円)、ガラス器具(550千円)、SiO2/Si基板素子(300千円)旅費内訳:調査・研究旅費(100千円)、研究打合せ旅費(100千円)