hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教師なし学習と一階述語論理を用いた、自然言語の構文・意味解析システムの構築

研究の最終年度であった平成23年度は、まず、昨年度の研究の成果である、Shift-Reduce法と動的計画法の組み合わせによる品詞・構文解析モデルをベースとして、単語分割・品詞解析・構文(依存構造)解析の3タスクに対する世界初の結合モデルを提案した。各タスク間の依存関係が特に強い事が知られている中国語において実験を行った結果、既存の手法の精度を大きく上回り、3タスクの全てで世界最高精度を達成した。提案手法においては、特別研究員としての研究における一つの焦点であった「未知語処理」および「固有表現認識」の問題を自然な形で取り込む事が出来た。具体的には、全部分文字列を単語の候補として考慮するデコーディングにより、既知語と未知語の区別を行う事が可能になり、また、固有表現認識の問題は、単語分割と品詞解析を同時に処理する過程で解決できるようになった。また、提案手法の最大の新奇性は、単語分割・品詞解析の2タスクに加えて構文解析問題を同時に考えている点にあり、これによって、長距離の統語的な依存関係を単語分割・品詞解析の曖昧性解消に用いる事ができる。実験の結果、これらの統語的な依存関係がこれら2つのタスクの精度向上に寄与する事だけでなく、特に未知語解析の精度を向上させる事が分かった。これは、局所的な情報だけからは判別する事が難しい未知語も、大域的な統語的な構造を考慮する事で「未知語らしさ」が判別できるようになるからだと考えられる。このような2年間の研究を通じて、自然言語処理における基礎タスクである「形態素解析・構文解析」の部分においては特に良い成果を残す事が出来たと思う。一方で、これらのタスクにおける興味深い問題を特に掘り下げて研究を進めたため、当初の研究計画に含まれていた「意味解析」の部分についてはあまり時間を割く事が出来なかった。この部分については、これからも継続して研究を続けていきたい。研究の初年度であった平成22年度は、まず、自然言語の形態素・構文解析の問題に対して、古典的なアルゴリズムと確率モデルの統合的なモデルを適用した。提案手法は、自然言語の漸進的な構文解析に伝統的に利用されてきたShift-Reduce法と、大規模な訓練データからの高速な学習を可能とする構造化パーセプトロンをベースとしている。申請者らは、単語の品詞解析の問題と構文解析の問題が互いに密接に絡み合っている事に着目し、両者を結合モデルによって解く手法を提案している。特に、近年提案された、Shift-Reduce法と動的計画法を組み合わせて構文解析を行う手法を拡張し、この結合モデルを効率的かつ効果的に処理する事を可能にした。この手法によって、品詞解析の結果は有意に向上する事が確認され、特に中国語において出力の解析を行ったところ、長距離の統語的な依存関係が品詞解析の精度向上に大きな貢献をしている事が確認された。提案手法は、工学的な精度向上の面からも言語学的な妥当性という面からも、興味深い結果を示す事が出来た。また、Microsoft Researchにおけるインターンでは、自然言語の未知語処理という観点から研究を行った。このインターンでは、形態素解析と密接に関連した日本語の読み推定タスクに着目し、従来手法があまり重きを置いてこなかった未知語の読み推定を行う事が出来るモデルを構築した。このモデルでは、他言語の字素・音素変換タスクで利用されてきた機械翻訳手法や結合n-グラム言語モデルなどを組み合わせ、既知語と未知語の読み推定を統合的な枠組みで行う事を可能にしている。このインターンの期間では、モデルに統語的な依存関係を含める段階まで研究を進める事が出来なかったが、人手による誤り解析の結果などから、このような依存関係が実際に形態素解析・読み推定の問題に寄与している事が確認でき、今後の研究に対する重要な知見を得た。
高出力化に対応できる全固体Li電池用負極材の開発

全固体リチウム電池において、急速充放電の実現、延いては電池性能の劣化防止のためには、界面抵抗の低減が不可欠である。正極側は、活物質への酸化物被覆によるリチウムイオン濃度分極の抑制効果について、第一原理計算にて調査されている。一方、負極側は、グラファイトを用いた場合、正極材と比べて、界面抵抗が1桁低い10 Ω程度(室温、10サイクル目の充電後のインピーダンス測定結果)であるため、被覆による界面抵抗の低減は殆ど検討されておらず、計算もされていない。計算のためにはモデルが必要であり、グラファイトと被覆材との界面の構造について知見を得る必要がある。被覆材については、低電位において電気化学安定性が高いLiCl、LiBr、LiI等が候補として挙げられる。既報告の硫化物固体電解質Li6PS5Clと同様に、LiCl、LiBr、LiIはエタノールに溶解させることが出来て、グラファイトに容易に被覆することが可能である。しかしながら、液相法にてLiCl、LiBr、LiIをグラファイトに被覆し、その界面構造について調査した報告は無い。そこで、今年度は,まず液相法にてLiCl、LiBr、LiIを被覆したグラファイト試料を作製し、X線回折測定にて結晶配向性を評価することにより、グラファイトと被覆材との界面構造モデルについて検討した。結果として、結晶配向のため、高配向性グラファイトの面内方向上に析出したLiCl、LiBrにおける(220)面のピークが比較的高かった。格子整合性を考慮した場合、グラファイトの(220)面上にLiClの(220)面が優先的に成長したことが分かった。LiIについては結晶配向が見られなかった。これら得られた格子整合性をもとに、計算モデルを作成した。申請時の計画では、H30年度(前期)からH31年度(後期)にかけて界面構造モデルを作成することになっており、今年度は、液相法を用いてグラファイトに低電位においても化学的に安定なリチウム化合物を被覆し、結晶配向について確認して界面構造モデルを作成できたので、計画通り研究が進んでいる。全固体リチウム電池の界面において、蒸着装置を用いて界面形成を行い、界面について情報を得た報告は多くあるが、液相法を用いて界面形成を行った報告は殆ど無い。LiIは、高配向性グラファイトの面内方向上に対して結晶配向が見られなかったため、計算モデルが作成出来なかったものの、LiClとLiBrについては、結晶配向が見られ、計算モデルソフトを用いてモデルが作成出来た。計算モデルをもとに、第一原理計算を行い、リチウム化合物とグラファイトとの原子結合状態(原子結合状態が強いほど、良好な界面を形成する)が明らかになる。固体電解質Li6PS5Clと被覆材との界面については、今度末頃より検討し始めた。Li6PS5Clを溶解させ、析出させるための温度や真空度の条件について調査を行った。現状、固体電解質Li6PS5Clと被覆材については界面モデルが作成出来てないが、来年度、引き続き、取り組む予定である。H30年度導入予定であった界面の計算を行う計算機(備品)も計画通り導入され、計算条件について検討を行っている。ポテンシャルやカットオフエネルギー、Kポイント数、収束条件、原子数や各レイヤーの数等の条件を変更しながら計算を行い、収束したエネルギーについて確認を行っている。固体電解質Li6PS5Clと被覆材との界面モデル作成のため、(220)方向に配向したLiClとLiBr上に溶解させたLi6PS5Clを塗布、乾燥させ、界面形成を行い、結晶配向性について確認を行う。固体電解質と被覆材ともにエタノールで溶解させているため、塗布時に被覆材が溶解する可能性が高い。また被覆材の結晶性が低い場合、固体電解質が配向しない可能性がある。溶媒の再選定やリチウム化合物の結晶構造と同じ、かつ格子定数が同程度の塩化ナトリウムの単結晶を使用して検討する予定である。塩化ナトリウムの(220)方向に対して固体電解質の結晶配向が見られた場合、計算モデルソフトにてモデルを作成する。得られた界面構造モデルをもとに、第一原理計算を行い、原子結合状態や界面付近でのLiイオン濃度分布について評価を行う。計算のためには、ポテンシャルやカットオフエネルギー、Kポイント数、収束条件、原子数や各レイヤーの数などの最適条件を抽出する必要があり、これらの条件を変更しながら検討を行う。計算の結果、良好な界面であることが分かった場合、液相法にてグラファイト粉末に被覆を行い、その粉末を用いて全固体リチウム電池を作製ならびに評価を行う予定である。仮に計算の結果、良好な界面ではないということが分かった場合は、低電位において電気化学的に安定な別の被覆材料について検討を行う。被覆材の候補として、Li7La3Zr2O12、Li2ZrO3、LiAlO2、Li2O等の酸化物の被覆を検討する予定である。酸化物の被覆にはゾルゲル法を用いる予定である。

計算のためにはモデルが必要であり、グラファイトと被覆材との界面の構造について知見を得る必要がある。被覆材については、低電位において電気化学安定性が高いLiCl、LiBr、LiI等が候補として挙げられる。既報告の硫化物固体電解質Li6PS5Clと同様に、LiCl、LiBr、LiIはエタノールに溶解させることが出来て、グラファイトに容易に被覆することが可能である。しかしながら、液相法にてLiCl、LiBr、LiIをグラファイトに被覆し、その界面構造について調査した報告は無い。そこで、今年度は,まず液相法にてLiCl、LiBr、LiIを被覆したグラファイト試料を作製し、X線回折測定にて結晶配向性を評価することにより、グラファイトと被覆材との界面構造モデルについて検討した。結果として、結晶配向のため、高配向性グラファイトの面内方向上に析出したLiCl、LiBrにおける(220)面のピークが比較的高かった。格子整合性を考慮した場合、グラファイトの(220)面上にLiClの(220)面が優先的に成長したことが分かった。LiIについては結晶配向が見られなかった。これら得られた格子整合性をもとに、計算モデルを作成した。申請時の計画では、H30年度(前期)からH31年度(後期)にかけて界面構造モデルを作成することになっており、今年度は、液相法を用いてグラファイトに低電位においても化学的に安定なリチウム化合物を被覆し、結晶配向について確認して界面構造モデルを作成できたので、計画通り研究が進んでいる。全固体リチウム電池の界面において、蒸着装置を用いて界面形成を行い、界面について情報を得た報告は多くあるが、液相法を用いて界面形成を行った報告は殆ど無い。LiIは、高配向性グラファイトの面内方向上に対して結晶配向が見られなかったため、計算モデルが作成出来なかったものの、LiClとLiBrについては、結晶配向が見られ、計算モデルソフトを用いてモデルが作成出来た。計算モデルをもとに、第一原理計算を行い、リチウム化合物とグラファイトとの原子結合状態(原子結合状態が強いほど、良好な界面を形成する)が明らかになる。固体電解質Li6PS5Clと被覆材との界面については、今度末頃より検討し始めた。Li6PS5Clを溶解させ、析出させるための温度や真空度の条件について調査を行った。現状、固体電解質Li6PS5Clと被覆材については界面モデルが作成出来てないが、来年度、引き続き、取り組む予定である。H30年度導入予定であった界面の計算を行う計算機(備品)も計画通り導入され、計算条件について検討を行っている。ポテンシャルやカットオフエネルギー、Kポイント数、収束条件、原子数や各レイヤーの数等の条件を変更しながら計算を行い、収束したエネルギーについて確認を行っている。固体電解質Li6PS5Clと被覆材との界面モデル作成のため、(220)方向に配向したLiClとLiBr上に溶解させたLi6PS5Clを塗布、乾燥させ、界面形成を行い、結晶配向性について確認を行う。固体電解質と被覆材ともにエタノールで溶解させているため、塗布時に被覆材が溶解する可能性が高い。また被覆材の結晶性が低い場合、固体電解質が配向しない可能性がある。
微細放電加工における放電遅延短絡現象の解明とその制御に関する研究

放電加工法は,放電によって微小なクレータを形成させ,これを繰り返すことによって加工が進行する。ピエゾステージを組み込んだZ軸ステージおよび接触検知測定回路を構成し,クレータ成形時の周囲の盛り上がりを測定した。この結果,クレータ成形時には,数msオーダーの時間で数十μmに及ぶ盛り上りが生じることが明らかとなった。この盛り上がり現象によって,極間を制御している現在の放電現象とは無関係な場所で短絡が発生していることを突き止めた。放電加工法は,異なる3つの現象,(1)放電パルス幅(ns,μs),(2)溶融表面の凝固現象(ms),(3)気泡の発生と消滅(s)が同時に発生し,しかもそれぞれの時間スケールが大きく異なる。これらの現象を個別に制御することは極めて困難であり,このことが不安定な放電状態を引き起こすと考えられる。本研究では,凝固現象に着目し,凝固中の材料の盛り上がり過程が短絡を引き起こす原因となるかを検討した。また,微細軸の機上成形やセラミックスなどの特殊な材料の微細形状創成放電加工を実施した。本年度は,これらの計測および微細加工が可能な放電加工機を製作し,凝固過程を計測した。機上で成形した微細電極と加工物との距離を一定間隙に位置決めし,金属材料に対して単発放電を発生させた。放電後の接触検知によって橋絡現象を計測した結果,放電発生から十数ms後に40μmに及ぶ盛り上がり現象が確認された。このことから,通常の放電間隙での連続放電であれば,数千発以上も前の放電が現在の短絡を引き起こす原因となる可能性が示された。一般に微細形状の加工においては,対向面積が小さいため放電頻度は低く,短絡も発生しやすい。この凝固過程の計測結果と微細加工における短絡との関連について今後検討する。一方,製作した放電加工機を用いて走査放電加工における絶縁性セラミックスの微細形状を実施した結果,60μmの幅のスリット形状の成形が可能であった。ただし,短絡も多く発生したことから,金属材料の微細加工と同様に短絡の回避による放電の効率化を検討する必要がある。これまで盛り上がりの計測が可能な放電加工機を製作し,放電発生から十数ms後に40μmに及ぶ盛り上がり現象を確認した。しかしながら,極間距離設定における電気的な接触検知,電極と加工物の並行度に問題があり,その計測精度は十分とはいえない結果となった。並行度については,機上での走査放電加工による電極成形により,加工物との並行度を確保する手法を確立した。今後は,その場観察等を含めた極間距離の設定精度の向上を図る。短絡が発生しにくい材料として,仕事関数の小さい亜鉛合金が有効であることが明らかとなった。亜鉛合金は加工条件によっては,亜鉛合金のみが消耗する場合がある。これを利用して,電極成形用プレートと加工物にそれぞれに電源を配置した複合電源による電極成形・微細穴同時加工法を提案した。この方法により微細穴の連続加工が可能となった。また,絶縁性セラミックスに対しても,この方法が有効であることが確認され,絶縁性セラミックスの多数穴加工へと展開できる可能性が示された。これまでの計測結果から,放電発生から十数ms後に40μmに及ぶ盛り上がり現象を確認した。この結果は,加工後の盛り上がり現象が,短絡の原因となる可能性があることを示している。よって,現在起こっている放電とは無関係な場所で,この盛り上がりによって短絡が発生する可能性があり,現状の放電加工における主軸の制御方法ではこれを検知できていないことになる。これを検知するための対策はまだ無く,今後の課題となっている。一方,放電直後の盛り上がり現象によって被加工物と電極が接触するということは,これは異種金属接点による温度計測に応用できる可能性がある。温度計測の試みとして,アルメル,クロメル材料を対極させ,橋絡現象が起こると想定される電気条件,極間距離を意図的に設定し,放電後の溶融によってこれらの材料を接触させ,このときの起電力を測定した。この結果,放電直後に起電力が測定され,序々に起電力が低くなる現象が観察された。

計測された放電直後の起電力は,アルメル,クロメル熱電対の測定可能な最高温度に相当し,その後指数関数的な減少傾向を示した。このことから,放電後の材料の冷却過程の温度が計測できた可能性が高いと考えられる。
コミュニティ防災シナリオ作成の研究実践〜街区単位・簡易型GISの手法検討

災害が発生すると様々な分野から緊急実態調査が実施されるが、それらでは把握しきれない被災生活の実相がある。本研究(社会学的な災害研究)では、「長期的時間軸を設定して被災者の生活再建・被災地・被災社会の変容過程を具に記録し続ける」スタンスで、被災生活の実相の把握に努めた。国内外の諸被災事例の「その後」を訪ね、被災者の生活再建過程における社会的課題の位相の転化を聞き取りした。適切なラポールに基づく実証研究を重ね、その知見を地理情報システム(=GIS)に載せて、被災・生活再建のありようを把握する「街区単位・簡易型GIS」を提唱し、そこに載せるべき事象を渉猟した。そうした被災地データは、被災地外の多くの地域においては、自らが未だ経験していない被害とそれからの復旧・復興の困難な道程を予め明示した被災(防災)シナリオとなりうる。比較例証法により、被災地・未被災地の地域特性を精査することを通して、(被災という)社会的問題の構造・展開過程のアナロジーを把握し、被災地・未被災地の経験・渇望が相互に浸透する場を構想した。その際、フィールド、インフォーマントにこのように深く長く関わり続ける社会調査の手法とその意義を研究実践という概念を軸に考察し、各地の地域防災計画作成、コミュニティ防災の現場に他地区での調査事例を紹介して、本研究の社会的還元をはかってきた。今年度は「文献研究」「現地調査」「研究実践」の3領域に分けて研究を実施した。[文献研究](1)台東区竹町に関わる既存調査研究資料入手(昭和20年代以降の一連の東大社会科学研究所調査等)(2)ニュージーランド・ダニーデン市の地滑り災害(1979)の調査報告書を入手し翻訳作業を開始。(3)カナダ・ハリファックス港の爆発災害(1917)の中・長期復興過程に関する既存文献の収集開始。(4)社会学的調査研究の社会的還元に関する理論的検討(地域社会学会で報告・論文執筆)。[現地調査](1)国内の被災地調査:北海道有珠山/奥尻島(被災の長期化)岩手県岩手山(火山災害対策図の作成過程について)兵庫県神戸市(住宅再建における共同化事業の実績について)長崎県島原市(三角地帯嵩上げ事業の現況調査)海外の被災地調査:ニュージーランド・ダニーデン市:1979年地滑り災害の長期復興過程[研究実践](1)街区単位・簡易型GISのためのPC装置の組み立て及び一街区のデータ入力(台東区竹町)、当該町会との研究交流。(2)台東区社会福祉協議会の災害弱者支援活動との交流。(3)地域における防災活動の実例について、例えば、ニュージーランドのシビルディフェンスの活動(コミュニティ単位の被害想定地図づくり等)を講演等を通じて、防災福祉コミュニティ構想を抱く自治体、現地町内会・自治会に紹介。[文献研究](1)雲仙普賢岳噴火災害の長期復興過程に関わる「被災者(自身)からの報告」書を入手し検討した。(2)中国北京の胡同・四合院の取り壊し(再開発)に関わる文献資料を入手し検討を開始した。(3)カナダ・ハリファックス港の爆発災害(1917)の中・長期復興過程に関する既存文献の収集を開始。(4)NYマンハッタンの1960年代の再開発(リンカーンセンターのgentlification)の資料を収集。(5)社会学的災害研究の調査手法の理論的検討(日本社会学会・専修社会学会で報告・論文執筆)。[現地調査](1)国内の被災地調査:北海道有珠山兵庫県神戸市(住宅再建における共同化事業の実績について)長崎県島原市(三角地帯嵩上げ事業の現況調査)(2)海外の被災地調査:ニュージーランド・ダニーデン市:1979年地滑り災害の長期復興過程中国・北京のインナーエリア再開発地区(胡同・四合院取り壊しの現状)米国NYマンハッタン再開発事業のその後[研究実践](1)街区単位・簡易型GISのため、昨年度組み立てたPCを使って、街区データ入力を試みた。

(2)先進的な取り組みを行っている神戸市長田区御蔵56丁目の住民有志との交流。(3)コミュニティ単位の被害想定地図づくり等を講演等を通じて、防災福祉コミュニティ構想を抱く自治体、現地町内会・自治会に紹介。初年度の研究計画に基づき、また、平成13年度までの研究成果を踏まえて、今年度は「文献研究」、「現地調査」、「研究実践」の3領域にわたって研究を実施した。[文献研究]:主に、現地調査により入手してきた文献・資料の翻訳・整理を行った。(1)下記、実施した現地調査より入手した関連資料雲仙噴火災害/不知火高潮災害/五木村/桜島/北京・胡同/メコン川・ノーンカーイ(タイ)(2)ニュージーランド・ダニーデン市:1979地滑り災害の被災者の復興「生活史」資料[現地調査]:被災からの長期復興過程の事例を収集すべく、国内外で踏査(フィールドワーク)を実施した。(1)雲仙普賢岳噴火災害の長期復興過程(2)不知火高潮災害(熊本県・99年台風18号)の復旧・復興過程(基盤整備を中心とした防災対策)(3)熊本県五木村の集団移転と生活設計(川辺川ダムの水没予定地)(4)桜島噴火災害の集落移転(5)中国北京・胡同・四合院の再開発問題(6)国際河川メコン川の上流・下流問題、左岸・右岸問題[研究実践]:図上演習の手法を援用した防災対策について関連機関と交流をはかった。(1)防災関連行政機関(消防大学校・各県消防学校)でのレクチャー(科目名「災害社会学」)(2)災害救援ボランティア協議会主催の研修会で図上演習の手法をレクチャー(3)町内会単位の防災コミュニティづくりの意見交換(台東区竹町中町、蕨市南公民館)(4)原子力発電所の事故想定・机上訓練(ブラインド・実時間)の評価委員本研究は、以下の三領域(文献研究・現地調査・研究実践)について検討を加えた。【文献研究】:社会学的災害研究において「長期的時間軸を設定して被災者の生活再建・被災地・被災社会の変容過程を具に記録し続ける」スタンスが必要であることを、先行業績を詳細にレビューする中から検討した。【現地調査】:古今内外の被災地のその後(数年から数十年を経た各被災地)を踏査・聞き書きする活動を蓄積して、我々調査者の眼前にひろがる状況を分節化して精査する中で、時代や国まで異なるとも、アナロジーとして把握可能な事象が多々把握された。具体的に赴いた現地としては、以下の通り(●印が今年度の踏査地区)。国内:雲仙普賢岳噴火災害の直接被災地・上木場阪神淡路大震災・西宮北口駅北東地区、神戸市長田区御蔵地区●(ただし、大学の個人研究費にて)北海道南西沖地震・青苗地区川辺川ダム建設予定=水没地区(五木村)不知火高潮災害被災地三陸地震津波被災地・宮古市桜島噴火災害の集団移転地区国外:ニュージーランド・ダニーデン、地滑り災害●カナダ・ハリファックス、港湾爆発災害タイ・国際河川メコン川の流域開発●ニューヨーク・マンハッタン再開発中国・北京、胡同・四合院の再開発●(ただし、大学の個人研究費にて)
チベット高原横断鉄道による野生動物への影響に関する研究

本研究は2006年7月に開通した中国・青海省のゴルムト市とチベットのラサを結ぶ青海-チベット横断鉄道によるチベット高原に生息する大型哺乳類のチルー(Tibetan antelope or Chiru (Pantholops hodgsonii))、及び小型の哺乳類野生動物への影響を4年間に亘って調査と研究を行った。この研究により明らかにしたことは:(A)鉄道の影響に関して、(1)本研究では世界で初めてチルー9頭にARGOSシステムを装着し、追跡を始めた。メスチルーは季節移動時に鉄道に設置したアンダー・オーバーパス合計33箇所の中で最も使われているのはチュマル河(楚瑪爾河)のアンダーパスより南、五道梁駅より北に位置する全長200mの比較的小さなアンダーパスであるWu-Bei(五北:N35°15';E93°09';標高4597m)であり、その他に良く使われているのはチュマル河橋のアンダーパスである;(2)メスチルーは越冬地?繁殖地に向かう途中、約1カ月半"徘徊"して鉄道を渡る;繁殖から越冬地に戻る途中約1カ月"徘徊"していることが分かった。(B)生息地利用に関して、(3)チルーのメイン繁殖地は4,900m5,100mに位置するホフシル(可可西里)中央部のHuiten Nur(中国名はZhuonai Hu)周辺の平坦地である;(4)越冬地はチベット、新疆、青海省に分散されている;(5)越冬地より中継地、また中継地より繁殖地の方が一年中を通して餌資源が豊富(衛星植生指数値が3倍以上高い)であるため、チルーは長距離を渡り、ホフシルを目指していた。これは今までチルーの繁殖に関する数々の"ナゾ"の一つになっている「チルーは何故環境条件が厳しいホフシル(Huiten Nur)を選んで子育てをしている」ことが解けたことになる。(C)鉄道沿線に生息する小型哺乳類動物と鳥類の一部の種の構成、分布、形態、食性、寄生虫、行動に関する情報が得られ、鉄道との関係を明らかにした。2006年7月1日にゴルムト(格爾木)-ラサ(拉薩)を結ぶ青海-チベット横断鉄道が運行を始めた。これにより、『野生動物の最後の楽園』とも言われるココシリ自然保護区を含めたチベット高原に生息する様々な野生動物の生息地が分断された。本研究の目的は、青海-チベット横断鉄道(Qinghai Tibet Railway)の開通・運行が鉄道沿線に生息する野生動物へ与える影響を評価することである。研究内容は、(1)鉄道沿線に生息する大型・小型哺乳類のリストを作成し、青海-チベット鉄道沿線生息野生動物インベントリを構築する;(2)鉄道により生息地が分断されたチルーを代表とする大型哺乳類の季節移動と鉄道との関係の評価;(3)鉄道が沿線に分布する小型哺乳類動物へ与える影響の評価;(4)チルーの衛星無線追跡と広域生息地モデルの開発を行う。(1)大型哺乳類に関する研究ARGOS衛星追跡を行い、チルーの生態・生息状況(越冬地-中継地-繁殖地での行動)、及び鉄道の影響を調査する。(2)小型哺乳類に関する研究鉄道沿線広範囲において、小型哺乳類の生態・分布の調査を行い、捕獲、解剖、DNA解析によって、チベット小型哺乳類インベントリを作成する。(3)広域生息地モデルの開発チルーのARGOS衛星追跡データをもとに生息地モデルを開発し、チルーの越冬地・中継地・繁殖地での行動パターンを明らかにすること。また、チルーの長距離季節移動と周辺生息環境の季節変化との因果関係を調べる。

これは今までチルーの繁殖に関する数々の"ナゾ"の一つになっている「チルーは何故環境条件が厳しいホフシル(Huiten Nur)を選んで子育てをしている」ことが解けたことになる。(C)鉄道沿線に生息する小型哺乳類動物と鳥類の一部の種の構成、分布、形態、食性、寄生虫、行動に関する情報が得られ、鉄道との関係を明らかにした。チベット高原横断鉄道によって、チベット高原に生息する多くの野生動物の生息地が南北に分断された。本研究は鉄道によって分断されたチルー(Pantholops hodgsonii,チベットカモシカ:Tibetan Antelopeとも言われる)とクチグロナキウサギ(Ochotona curzoniae)をはじめとする大型・小型哺乳類動物、および家畜の行動の変化、環境と資源の利用の変化、生息地の分布の変化などの現地調査・研究を主要な内容にし、衛星ベースの無線追跡を行なった。(1)大型班は2007年8月・チベット高原のホフシル自然保護区で2頭のチルーの捕獲に成功し、衛星追跡装置(ARGOS system PTT)を装着して、世界で初めてArgosシステムによるチルーの無線追跡に成功した。来年度はさらに8頭を捕獲し、PTTを装着する準備を整えている。(2)小型班は小型哺乳類や鳥類の現地調査に力を入れ、一定の結果を得られた。鉄道沿線でわなをかけ、ナキウサギ、鳥類などの捕獲に成功し、現在DNAや寄生虫などの分析を行なっている。(3)GIS&リモートセンシング班はチベット高原野生動物の生息地の変化データベース作成に着手し、米国衛星ランドサットTM画像と日本の衛星ALOSのAVNIRの画像を入手し解析を行なっている。そして、2007年度は青海-チベット高原全体においてランドサットの30mメッシューベースの土地被覆分類空間データベースを作成した。初年度であり、データの解析と蓄積などはまだ正式な発表まで至っていません。平成20年度に実施できず平成21年度に繰り越したチベット高原における現地調査を78月に実施した。大型哺乳類の現地調査として、行動追跡調査のためチルーを2頭生体捕獲し、ARGOSシステムによる衛生テレメトリー(PTT発信器)を装着し、放逐した。これについては現在継続して衛星とインターネットを介したモニタリングを実施している。一方、平成19年に生体捕獲した別の2頭のチルーによる衛生テレメトリー追跡結果の解析から、平坦な高原草原を利用し、7月の出産期には三江源の越冬地から、チベット高原鉄道を横断し、ココシリに移動し、また越冬地に戻るという、往復的な季節移動をしていることが明らかとなった。それは200km以上にも及ぶ大規模な移動であった。さらにこの2頭は季節移動の際に、鉄道を最低4回と2回は横断していることが確認された。平成20年度に実施予定で,平成21年度に延期された小型哺乳類の現地調査を2009年7月8月に行った.
超高速酸化膜除去手法の開発に向けた減圧アーク陰極点の挙動軌跡解析

減圧アーク発生電極とプラズマに特化した画像処理アルゴリズム,及び,超高速ビデオカメラを用いて,減圧アーク陰極点の挙動軌跡解析を行った。成果としては,発生電極の改良,精度良い画像処理アルゴリズム,熱伝導シミュレーションの開発を行った。これらを利用し,挙動軌跡解析を行った結果,陰極点は分裂や再結合を繰り返すこと,陰極点は酸化膜とバルクの境界に発生し,その移動は酸化膜の蒸発や吹き飛ばしをしながら連続的に生じること,及び,この蒸発や吹き飛ばしは酸化膜厚に依存することがわかった。本研究は、減圧アーク発生電極とプラズマに特化した画像処理アルゴリズム、及び、超高速ビデオカメラを用いて、減圧アーク陰極点の挙動軌跡解析を行うものである。本年度は,減圧アーク発生装置の陽極形状の改良と陰極部の絶縁強化やPIPアルゴリズムの改良を図った。具体的な結果を以下に示す。1.減圧下での実験では、除去処理中において、陰極点が瞬間的に陰極表面以外の場所に発生したり、絶縁カバーと試験片の隙間に入り込んだりすることがあるため、新しく減圧アーク発生装置の設計・製作を行い、本改良により実験成功確率を高めた。2. PIPアルゴリズムの精度をさらに高め、陰極点の分裂や再結合時の検出も可能な基本アルゴリズムの作成を行った。また、陰極点の分裂や再結合時の検出ができるように、輝度情報に演算を加え、挙動軌跡算出の際の精度向上を図った.3.改良したPIPアルゴリズムの妥当性を検討するため、電流・電圧特性や陰極点の挙動軌跡等に関する実験を行い、画像処理結果と実験との比較を行った。結果として、画像処理結果と実験結果は良い一致をみた。ただし、個々の分裂や融合の現象に関する把握は可能となったが、現状では大量な画像の連続した軌跡算出には、アルゴリズムの不具合により精度が若干劣る結果となり、現象ごとに目視による確認が必要となるため、この改善が必要である。4.画像処理により、減圧アークは酸化膜とバルク表面の境界に発生することが示唆された。以上の成果は、論文誌、国際会議、研究会にて発表をした。本年度は、一昨年度に製作をした装置とアルゴリズムを用いて、酸化膜の厚さを変化させた際の陰極点の挙動軌跡の解析を行った。1.酸化膜の厚さを変化させた際の陰極点の挙動軌跡の解析を行い、酸化膜が陰極点の維持に重要な役割を果たしていることがわかった。2.画像解析を用いて、陰極点が移動する際に、酸化膜の厚さによって変化する酸化膜の蒸発量を見積もった。結果として、酸化膜が厚いほど蒸発量が増加したが、厚くなりすぎると蒸発量の変化がなくなることがわかった。3.蒸発量の変化がなくなるが、酸化膜の除去速度は変化しないことから、蒸発以外に吹き飛ばしによる除去も生じていると予想された。4.上記3.の解決のため陰極点による酸化膜への熱伝達の解明が必要となるため、ハイスピードビデオカメラの撮影速度を30,000frame/sとして、アークの移動画像と電圧電流を計測し、アークの入力電力、陰極点と酸化膜の接触面積を得た。5.酸化膜の蒸発量や酸化膜除去の優先性を解明するための手法として、分光器を用いた陰極点のスペクトル情報を解析し、酸化膜の蒸発によるスペクトルを得た。以上の成果は、国際会議、研究会にて発表をした。本年度は、既に製作をした装置とアルゴリズムを用いた挙動軌跡の解析を基に,陰極点による酸化膜の蒸発量の計算をすると共に,熱伝導解析シミュレーションを用いて酸化膜やバルクへの熱の伝導や酸化膜の蒸発に関する検討を行った。1.陰極点が移動する際に、酸化膜が厚いほど蒸発量が増加したが、厚くなりすぎると蒸発量の変化がなくなった。また,酸化膜が厚くなることにより,陰極点近傍に混入する酸化膜蒸気の量が増加し内部圧力が上昇するため,吹き飛ばしが生じるという計算結果を得た。2.ハイスピードビデオカメラや分光器を用いて,アーク画像,電圧,電流,入力電力,陰極点の輝度やスペクトルを計測した。特に,酸化膜蒸気がアークに混入することによるコンダクタンスの変動が,アーク電圧の変動に寄与していることを示唆する結果を得た。3.熱伝導解析シミュレーションを用いた,陰極点からの酸化膜やバルクへの熱伝導や酸化膜の蒸発の計算により,バルクよりも酸化膜の方が蒸発されやすいという結果を得た。最後に,3年間のまとめを行い,滞在時間や挙動軌跡などのモデルを構築し,超高速酸化膜除去手法の開発への大きな知見を得た。
血管内皮における細胞内情報伝達機構の電気薬理学的解析

すでに我々はヒト大動脈内皮細胞を用い,蛍光色素Fura-2/AMを用い,細胞内Ca^<2+>濃度の変化を顕微蛍光側光装置(CAM-230)を用いて測定することによって,細胞内へのCa^<2+>流入が細胞内からのK^+流出ではなく,細胞外からのCl^-流入に依存していることを初めて明らかにした.本年度は昨年度に引き続き,選択的に小胞体Ca^<2+>-ATPaseを抑制するThapsigarginやCyclopiazonic acidによって貯蔵部位を枯渇しても,Cl^-依存性のCa^<2+>流入が引き起こされることを確認し,Ca^<2+>流入が貯蔵部の枯渇とどのように連関しているかを解析した.外液Ca^<2+>存在下で,培養内皮細胞にTGやCPAを作用させると,一過性の[Ca^<2+>]_iの増加相に続き,緩やかに下降する持続相がみられた.外液Ca^<2+>除去下でTGやCPAを作用させると,一過性の増加相のみとなった.また,持続相は外液Ca^<2+>の除去,外液Cl^-濃度の低下,Cl^- channel blockerであるN-phenylanthranilicacidの処置により抑制された.さらにTGあるいはCPA存在下でhistamineを処置するとhistamineによる[Ca^<2+>]_iの増加反応はTGあるいはCPAの前処置時間が長くなるにつれ,より抑制された.以上の結果から,細胞内ストアからのCa^<2+>遊離による[Ca^<2+>]_iの増加あるいは細胞内ストアの枯渇がCl^-依存性にCa^<2+>流入を引き起こすことが強く示唆された.受容体刺激によるCa^<2+>流入においても,細胞内ストアからのCa^<2+>遊離あるいは細胞内ストアの枯渇が必須と考えられた。従来より我々はヒト大動脈内皮細胞を用い,蛍光色素Fura-2により細胞内Ca^<2+>濃度の変化を顕微蛍光測光装置(CAM-230)を用いて測定し,Ca^<2+>流入がK^+流出ではなく,細胞外からのクロライド流入に依存していることを始めて明らかにした.本研究では,選択的に小胞体Ca^<2+>-ATPaseを抑制するThapsigarginやCyclopiazonic acidによって貯蔵部位を枯渇しても,Cl^-依存性のCa^<2+>流入が引き起こされるか否かを確認し,Ca^<2+>流入が貯蔵部の枯渇とどのように連関しているかを解析した.外液Ca^<2+>(1nM)存在下で,培養内皮細胞にTG(100mM)やCPA(10μM)を作用させると,一過性の[Ca^<2+>]_iの増加相に続き,緩やかに下降する持続相がみられた.外液Ca^<2+>除去下でTGやCPAを作用させると,一過性の増加相のみとなった.また,持続相は外液Ca^<2+>の除去,外液Cl^-濃度の低下(40mM),Cl^- channel blockerであるN-phenylanthranilic acid(1mM)の処置により抑制された.さらにTGあるいはCPA存在下でhistamineを処置するとhistamineによる[Ca^<2+>]_iの増加反応はTGあるいはCPAの前処置時間が長くなるにつれ,より抑制された.以上の結果から,細胞内ストアからのCa^<2+>遊離による[Ca^<2+>]_iの増加あるいは細胞ストアの枯渇がCl^-依存性にCa^

<2+>流入を引き起こすことが強く示唆された.受容体刺激によるCa^<2+>流入においても,細胞内ストアからのCa^<2+>遊離あるいは細胞内ストアの枯渇が必須と考えられた.すでに我々はヒト大動脈内皮細胞を用い,蛍光色素Fura2/AMを用い,細胞内Ca^<2+>濃度の変化を顕微蛍光測光装置(CAM-230)を用いて測定することによって,細胞内へのCa^<2+>流入が細胞内からのK^+流出ではなく,細胞外からのCl^-流入に依存していることを初めて明らかにした.本年度は昨年度に引き続き,選択的に小胞体Ca^<2+>-ATPaseを抑制するThapsigarginやCyclopiazonic acidによって貯蔵部位を枯渇しても,Cl^-依存性のCa^<2+>流入が引き起こされることを確認し,Ca^<2+>流入が貯蔵部の枯渇とどのように連関しているかを解析した.外液Ca^<2+>存在下で,培養内皮細胞にTGやCPAを作用させると,一過性の[Ca^<2+>]_iの増加相に続き,緩やかに下降する接続相がみられた.外液Ca^<2+>除去下でTGやCPAを作用させると,一過性の増加相のみとなった.また,接続相は外液Ca^<2+>の除去,外液Cl^-濃度の低下,Cl^-channel blockerであるN-phenylanthranilicacidの処置により抑制された.さらにTGあるいはCPA存在下でhistamineを処置するとhistamineによる[Ca^<2+>]_iの増加反応はTGあるいはCPAの前処置時間が長くなるにつれ,より抑制された.以上の結果から,細胞内ストアからのCa^<2+>遊離による[Ca^<2+>]_iの増加あるいは細胞内ストアの枯渇がCl^-依存性にCa^<2+>流入を引き起こすことが強く示唆された.受容体刺激によるCa^<2+>流入においても,細胞内ストアからのCa^<2+>遊離あるいは細胞内ストアの枯渇が必須と考えられた.
姿勢が触定位に及ぼす影響：姿勢による身体像の変化

われわれは被験者が窮屈な姿勢を取ったとき、頬に触っているのが手なのかと足なのか、という感覚が混乱する可能性があることを発見した。窮屈な姿勢とは、床に座り、足を平行より少し開き気味にして、足(あるいは手)で頬を触ることである。このような状態で、頬を触っているのが手なのか、足なのかの確信度を聞くと、床には座っているが体を折り曲げない場合に比べ、全体の8割近い観察者が、手が触っているか足が触っているかの確信度が低下した。この結果は触覚の新しい錯覚現象である。本研究の目的は、われわれが観察した“触誤定位現象"(足で頬を触っても“手"で触っているという感覚が生じる現象)を詳細に調べることにより、自己受容感覚が触定位に及ぼす影響について調べることである。そのためにわれわれは被験者にいくつかの体位をとってもらい、そのときに手あるいは足が体表に触っている感覚の程度を聞いた。その結果、その感覚の程度は低いものの誤定位現象は、多くの被験者(22名中19名)で生じた。われわれは本現象を説明するために、分散拡大仮説を提案し、仮説の妥当性を誤反応と反応時間を指標に実験的に調べた。その結果、反応時間の指標では体位の効果はなかったが、誤反応では差があった。この結果は、反応時間を処理する機構と誤反応を生む機構がある程度独立であることを示唆している。さらにわれわれは、本現象は従来の触誤定位現象と違い、「極端な体位は身体像(体の部位の位置に関する意識)が混乱するためである」という枠組みで説明できると考えている。本年度の研究結果は、日本心理学会(2012、東京)において発表した。本年度は、共同研究者の指摘をうけ、さらなるコントロール実験を行い、またその結果と本実験の成果を踏まえ、論文の作成をおこなった。コントロール実験を行ったのは、われわれの実験の場合、被験者が研究者の意図を読み取り、そのことが結果に反映したという解釈を完全には否定しきれなかったためである。実験では、13人の被験者に対して、本実験と類似の教示で、窮屈ではないいくつかの異なる姿勢で、頬に触っているのが、手なのか足なのかの確信度を聞いた。その結果、本実験に見られるような結果は得られず、姿勢が確信度に影響しなかった。このような研究成果を踏まえわれわれは論文を作成し、ほほ完成した。論文はPerception誌に投稿予定である。本研究の目的は、われわれが観察した"触誤定位現象"(床に座り、足を少し開いて、上半身を極端に曲げた姿勢で、足で頬を触っても"手"で触っているという感覚が生じる現象)を詳細に調べることにより、自己受容感覚が触定位に及ぼす影響について調べることである。そのためにわれわれは被験者にいくつかの体位をとってもらい、そのときに手あるいは足が体表に触っている感覚の程度を聞く。われわれは本現象を説明するために、分散拡大仮説を提案し、仮説の妥当性を誤反応と反応時間を指標に実験的に調べる。われわれは、本現象は従来の触誤定位現象と違い、「極端な体位は身体像(体の部位の位置に関する意識)が混乱するためである」という枠組みで説明できると考えている。本年度は、実験1と2を行った。実験1では22名の被験者(床に足を伸ばし、座った状態で前屈したとき、頭がほぼ床につく程度に体の柔らかい被験者)を使って、評定法で、触誤定位現象が生じるかを調べた。その結果、評定値は低かったけれども、被験者の約85%が触誤定位現象を示した。実験2では10名の被験者の左手と左足に、電気振動刺激を装着し、触誤定位が生じるかを調べた。触誤定位の測度は誤反応と反応時間である。その結果、上半身が曲がっているときには、伸びている場合に比べ、誤反応が多く、つまり、触誤定位が生じたが、反応時間には差がなかった。この実験結果は次年度の日本心理学会で発表予定である。初年度は、前倒しで実験が行うことができ順調な進展であったが、前年度の実験は予定どおりとはいかなかった。というのは、前年度は床面から45度の傾きもった面上で体位の効果を測定予定であったが、このような傾き面上で体を折曲げることは、被験者にとって予想以上に苦痛であったことである。そこで予定の修正を試み、"触誤定位がおこりやすい条件を探す"という方向に研究の方向を変更した。その結果、まだ観察のみであるが、誤定位が生じると思われる条件を見出した。

その条件とは、椅子に座り頭をおり曲げ、膝と頬が接触した状態である。この状態で両手のそれぞれでそれぞれの足の膝を触ると、膝ではなく手が頬を触っているという感覚が生じる。本年度は、多くの被験者を使いこの現象が生じるかどうかについて調べたい。昨年度は研究方向の修正をすることとなったが、修正は今のところ順調に推移しており、初年度の進展具合を考えれば、全体として研究は順調に進んでいると考えている。本年度は予定していた実験1に加え、電気振動刺激を使った実験2を行うことができた。実験結果は、概ね予定通りであった。これらの結果は日本心理学会にて発表予定である。また、本実験結果はPerceptionに投稿予定で、現在執筆中である。ただ、執筆中に実験1と2の間の論理的な連続性に若干の問題があったので、実験を加えたほうがいいだろうと考えている。今のところ、体位の変数を増やし、評定の回数を増やすことで問題は解決すると考えている。以上の点から、研究代表者は、本研究はすばらしく順調とまでは言えないが、おおむね順調に進展していると考えている。椅子に座り頭を前方に深く折曲げ、膝の間に頭が入るようにすると、ある人々は、膝と頬を接触させることができる。この状態のときに、左右それぞれの手で左右それぞれの足の膝を触ると、膝ではなく手が頬を触っているという感覚が生じる場合がある。この現象はわれわれが触誤定位と読んでいる現象とよく似ている。この現象の類似性は、触誤定位が極端な体位のために生じているという考えの一般性を示唆している。本年度は、この現象がどれほど一般的であるかを実験的に調べる。実験では、椅子に座ったまま(頭部を曲げないで)両手で頬を触る条件、頭部を曲げて頬と接触する条件、頭部を曲げて膝の間に入れ手で頬を触る条件で、足が触っている感覚と手が触っている感覚を評定させる。被験者は20名程度を予定している。さらに実験手続きの妥当性を確認するために、床に寝そべったまま両手で頬を触る条件、床に座り足を前に伸ばしたまま両手で頬を触る条件、床に座り足を開脚したまま体を折り曲げて、両手で頬を触る条件で、足が触っている感覚と手が触っている感覚を評定させる。被験者を20名程度予定している。今後の実験の目的は、「触誤定位現象は"極端な体位"によって引き起こされている」ことを示すために、上半身の位置、床面の位置を変数として、現象の一般性を調べることである。今後は特に、この現象が外界の座標軸にさほど関係なく、体位が重要な要因であることを示すために、床面の角度を操作する。実験の手続きは、基本的には23年度の実験とほぼ同じである。被験者は、手が触っているとき「触っている感じ」を、「まったく感じない」から「強く感じる」までの4段階から選んで答えることである。被験者の姿勢は上半身を立てる姿勢と、可能な限り体を折り曲げる姿勢の2種類で、床面は0度、45度と180度である。ここで条件を「可能な限り」としたのは、「もし極端な体位が重要ならば、必ずしも頭が床につく必然性はない」と考えるためである。被験者は30名程度を予定している。本年度は平成24年度未使用見込み額を含めて110万円が所要見込み額である。本年度は、今までの研究成果をまとめ、国際学会(Psychonomic Society)と国内学会(基礎心理学会、知覚コロキウム)に発表する予定であり、学会参加費、旅費として60万円を計上している。研究結果はまた、論文としてPerceptionに投稿予定で、論文の校正費用として15万円を予定している。さらに、共同研究者との打ち合わせの経費に12.5万円を計上する。実験は2重盲件法を使って行う。そのために、実験補助者を2名雇用予定である。
恒常性維持の面からみたコラーゲン由来機能性ペプチド

リウマチ関節炎を含む関節疾患の症状軽減を目的として、コラーゲンペプチドやコンドロイチン硫酸のような軟骨基質の構成成分を含むサプリメントや健康食品が多く流通しているが、その有効性については疑問点が多い。本研究は、生体における細胞外マトリックスの恒常性にコラーゲンペプチドがどのように影響するかをみるとともに、コラーゲンペプチドの新しい作用として摂食調節に機能する可能性を調査する。これらの検討により、「恒常性維持」という新しい面から機能性ペプチドとしてのコラーゲンペプチドの作用を総合的に解析する。
不整脈を操り再現する新しい次世代３D組織モデルによる致死性不整脈の病態解析

ヒトにおける不整脈そのものの病態再現研究は、技術的に不可能であったことにより全く進んでいない。研究代表者らは最近、ヒトiPS細胞を用いた3Dミニ心臓組織を用いてTorsade de Pointes (TdP)不整脈の再現に成功し(Kawatou, Nat Commun, 2017)世界初のTdP再現in vitroモデルを構築した。同成果を背景に、「不整脈の発生を恣意的に制御しながら眼下に再現し、根源的病態理解をもたらせないか」という問いに答えるべく、TdP再現で得られた種々のノウハウをもとに様々な新しい不整脈の病態モデルを作製し、致死性不整脈の発生機構を新たな視点・方法で解析・理解することにより、新規治療法の開拓に結びつけることを目的とする。1)心室細動(Vf)など新たな致死性不整脈再現in vitroモデルの開発研究代表者らのTdP発生モデルにおいては、TdPの発生からVfへの移行は認められず、これは臨床像とは異なりこのIn vitroモデルにおいて欠落している要素があることを示唆する。それを培養下において再現し、細胞収縮の脱同調が誘発されるか検討する。おもにTdPと同様に細胞外電位波形と細胞動態により解析する。2)心筋梗塞モデル・線維化モデルなど新しい病態モデルの開発本研究では研究分担者による最先端オプトジェネティクスの手法を用いてさらに新しいモデル構築を試みる。1心筋梗塞モデル:i)凍結傷害や、ii)光誘導性遺伝子を用いた傷害パターン構築を行う。2心筋症モデル:光誘導性遺伝子を用いたびまん性線維化による新しい心筋症モデルの構築を試みる。1)心室細動(Vf)など新たな致死性不整脈再現in vitroモデルの開発:TdPの臨床像においてしばしば認められる低酸素状態を再現するため、細胞外電位波形や細胞動態との同時測定が可能な状態で低酸素状態を作り出せるデバイス及び培養環境の設定を行った。2)心筋梗塞モデル・線維化モデルなど新しい病態モデルの開発:オプトジェネティクスによる恣意的細胞障害を実現するため、ヒトiPS細胞への光反応性遺伝子導入を行った。複数遺伝子の同時発現を可能にするシステムの構築と細胞への導入に難渋したが、プラスミドシステムは完成し細胞株の樹立を行っている。従来の研究計画を推進する。2019年度は、低酸素など新たに加えた状況下においてTdPに加えてVfなどの新たな不整脈が発生しないか検討する。また、光反応性遺伝子を導入したヒトiPS細胞株を樹立し、細胞への種々の機能修飾を試みる。
動的不斉有機触媒の新展開と特性解明

1, 3-ジアミン型グアニジン/ビスチオウレア触媒を創製し、ニトロオレフィン類を基質として用いる触媒的不斉1, 4付加反応の開発を行った。その結果、1)フェノール類のFriedel-Crafts(F-C)反応及び2)ホスファマイケル反応を開発することができた。反応機構の解析も行い、F-C反応では活性化エントロピー項単独で(ΔΔS^‡> 0,ΔΔH^‡=0)、立体選択性が制御されることを明らかとした。一方、ホスファマイケル反応では、反応溶媒を適切に選択することで触媒の自己集合様式を調節できることも示した。従来の不斉有機触媒設計では、結合形成反応過程において強固な不斉反応場を構築することを目的に、動的自由度が小さく構造的に固い不斉源が用いられてきた。本研究では、鎖状触媒の動的構造変化により相補的な機能をアウトプットする不斉反応の実践を第一の研究課題として設定した。まず、単一有機触媒を用いて逆の不斉空間を構築できることを示すために、触媒的エナンチオスイッチング反応の開発を行なった。その結果、N-Bocアルドイミンとマロン酸ジエステルと触媒的マンニッヒ型反応において、鎖状1,2-ジアミン骨格を有する触媒存在下、用いる溶媒を選択することで、エナンチオ選択性が顕著に逆転することを見出した。即ち、反応溶媒にトルエンを用いた場合イミンのSi面側からの求核付加反応が優先的に進行し、8794%eeの不斉収率で対応する(S)-体が得られたのに対し、アセトニトリルを用いた場合ではRe面側からの求核付加反応が優先的に進行し、8089%eeの不斉収率で(R)-体が得られることを見出した。メカニズム解析の結果、非極性溶媒ではエントロピー項(ΔΔS^‡)により立体選択性は制御されるのに対し、極性溶媒では、エンタルピー項(ΔΔH^‡)により立体選択性が制御されることも明らかにした(ACIE, 2010, 49, 9254.)。これらの知見を更に発展させ、より構造自由度の高い1,3-ジアミン骨格を有する新規鎖状グアニジン/チオウレア有機触媒の開発研究にも取り組んだ。これまでに、フェノール類を求核剤として用いるニトロオレフィン類の触媒的不斉1,4-付加反応を開発することができた。この触媒システムでは、系の乱雑さ(ΔΔS^‡)により立体選択性が制御されることを見出した。これにより、幅広い温度範囲において最大のエナンチオ選択性を得ることが可能となった。これは従来報告されているエンタルピー項に依存した系とは異なるユニークな触媒システムである(ACIE, 2010, 49, 7299.)。最終年度は、より構造自由度の高い1,3-ジアミン骨格を有する新規鎖状グアニジン/チオウレア有機触媒を用いる不斉反応の検討に焦点を当てた。まず、昨年度開発したフェノール類を求核剤として用いるニトロオレフィン類のFriedel-Crafts(FC)反応において、触媒の構造活性相関について検討を行った。その結果、鎖状1,3-ジアミンをキラルスペーサーとして用いた場合、活性化エントロピー(ΔΔS)依存的に立体選択性が制御されることが分かった。一方、鎖状1,2-ジアミン型触媒を用いた場合には、活性化エンタルピー(ΔΔH)依存的に、立体選択性は制御された。即ち、キラルスペーサーの自由度に依存してエンタルピー/エントロピーの補償モードが逆転することが明らかとなった。更に、触媒上の置換基の最適化を行ったところ、グアニジン上、キラルスペーサー上に嵩高い置換基を導入した場合、系の乱雑さ(ΔΔS)の効果がより鮮明となることも分かった。特に触媒のグアニジン上に6員環、キラルスペーサー上にイソプロピル基を有する鎖状触媒を用いた場合、活性化エントロピー項単独(ΔΔS>0,ΔΔH=0)で、立体選択性が制御されることも見出した。新たに開発した鎖状1,3-ジアミン型触媒は、不斉C-P結合形成反応への適用も可能であった。即ち、ジフェニルフォスファイトとニトロオレフィン類を用いるフォスファマイケル反応を開発することができた。この反応は、様々なニトロオレフィン類を用いることが可能であり、一般的な有機触媒が苦手とするβ位に嵩高い脂肪族ニトロオレフィンに対しても有効であった。本反応系では、反応溶媒を適切に選択することで、触媒の自己集合様式を調節可能であることも見出した。以上、本研究では、従来着目されてこなかった鎖状有機触媒を創製し、その立体制御機構を詳細に検討することで不斉有機触媒の設計理論を拡張することができた。