hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
栽培植物に窒素固定力を付与する試み

この研究では、マメ科植物の共生的窒素固定に係わる遺伝子群を植物と根粒菌(茎粒菌も含む)の双方で分離および構造解析を行い、最終的には非マメ科栽培植物に根粒形成能を付与し、窒素固定能を付けさせることが目的である。本年度は次の2つの課題を検討した。1)ミヤコグサおよびアルファルファを用いてトランスポゾンタギングを行うため、ミヤコグサ(Gifu strain)およびアルファルファ(Medicago truncatula)を用いてトウモロコシのトランスポゾンの系(AcおよびDs)を導入することを試みた。ミヤコグサではDs導入株1株を得たが、形質転換される率は大変低いものであった。アルファルファでは昨年度行ったランジェランダーという品種では形質転換の効率は高かったが、M.truncatulaではさまざまな培地組成を検討したにもかかわらず形質転換株は得られていない。一般にマメ科植物は形質転換が困難であると言われている。アルファルファのランジェランダーは形質転換の容易なものとされているが、4倍体であるためタギングには使用できない。L.japonicusやM.truncatulaでタギングの系を作らなければならないが、より形質転換の容易な植物の検索も必要となろう。2)ダイズ根粒菌の根粒形成シグナル分子の単離昨年度ミヤコグサより分離した根粒菌を用い、シグナル分子の分離を試みたが、この株では大量分離が困難なことが分かった。そこで、比較的大量分離の容易なダイズ根粒菌を用いて大量調整を行った。現在、数mgが調整され、これに結合する蛋白質のスクリーニングを試みている。
燃料電池の多孔性三相膜電極接合体でのイオンと水の輸送機構

本研究では常温・常圧および燃料供給動力を用いないパッシブ形DMFCにおいて放電評価、カソードインピーダンス解析及び膜電極接合体(MEA)内部の水・メタノールの透過流束の測定によりパッシブ形DMFCの水挙動を評価した。直接メタノール形燃料電池の最適起動シーケンスを求めるために動的シミュレータを作成し、モデル予測制御により起動時間を短縮することが可能となった。さらに、直接メタノール形燃料電池運転時の環境性能を評価するために、移動体に搭載した場合のLCAを行った。本研究では新たな作製方法である転写法と従来のペースト法で作製した電極の比較をし、常温、常圧、パッシブ形DMFCの発電特性評価及びDMFC中の水分量評価により、フラッディング現象の影響と水の挙動評価を目的とした。ガス供給型DMFC発電評価より、転写法電極単体では燃料、酸素供給時に電極が剥離してしまうが電極の裏にカーボンクロスをあてることで電極強度が上がり、電極の剥離を防ぐことが明らかになった。液供給型DMFC発電実験を用いた転写法電極の比較評価より、グラファイト粒径50μmを用いたTM3で最大出力密度43mW/cm^2であった。またインピーダンス評価よりTM3は酸素の供給律速過程に起因する抵抗R_3が0.09Ωcm^2、バルク内の濡れ性に起因する容量C_3が0.011F/cm^2と、ともに著しく低い値であったことからTM3はフラッディング抑制効果のある電極であることが明らかになった。パッシブ形DMFCによる放電評価より、定電流30mA/cm^2による放電では放電時間・燃料利用率がPMEでは0.06h,0.9%、TM3では1.92h,29.8%であった。TM3は高い電流値でも燃料利用率を維持できることが明らかになった。パッシブ形DMFCの水輸送測定より、従来の電極PMEではカソードで生成した水が触媒支持層に滞留後、触媒層に拡散し、その後アノードに逆拡散することが明らかになった。また、転写法電極TM3ではカソードへの滞留はなく常に水を大気中に放出していることが明らかになった。以上より、転写法を用いることによりフラッディング抑制効果のある電極を作製できた。また、この電極はパッシブ形DMFCに適していることが分かった。本研究では膜電極接合体(MEA)の薄層化を行い,セル性能の活性を維持させたまま,触媒量の低減を目指した。なお,触媒活性向上が期待できることから,カソードにスパッタPt担持を,アノードにもスパッタPt-Ru担持を行い,薄層化多層MEAの可能性を検討した。カソード基材にNCBインクを塗布することにより,電流密度,質量活性,出力密度が向上することが分かった。CSはSL-CCに対し,触媒層の影響を受けやすいことが分かった。。NCBインクはナフィオン膜と接していないスパッタリング担持したPtを活性化させることを確認した。薄層化多層スパッタアノード電極(1:1:60)はPt-Ru担持量が0.24mgcm-2であり,従来のペースト電極はPt-Ru担持量が2.0mgcm-2であることから,触媒量を約1/10に減少させながら匹敵するセル性能を持つことに成功した。つまり,薄層化多層スパッタ電極(1:1:60)は従来のペースト電極に比べ,質量活性で5.4倍を達成した。薄層化多層スパッタ電極(1:1:60)は,同担持量のスパッタ電極に対して,短絡電流密度で約2倍,質量活性,最大出力密度で約3倍を達成した。つまり,結言7及び8より,薄層化多層構造は短絡電流密度と質量活性を大きく向上させる。触媒層が二次元構造から三次元構造化させる電極の薄層多層化は,触媒担持量を大幅こ減少させながら,セル性能を大きく向上させた。従来の3次元シミュレーションコードを気液二相流の解析が可能なよう拡張しその結果限界電流密度の算出が可能となった。また同時に触媒層の考慮も行い,既往の実験結果をより良好に説明しうるようになった。また,燃料電池の最適起動シーケンスを求めるために,燃料電池システムをモデル予測制御する動的シミュレータの開発に着手した。モデル予測制御により,高分子膜に負担を掛けない範囲で起動時間を最短にするシーケンスが求められた。本研究では、H18年度での多孔性電極による水分凝縮防止のための転写法電極設計と、H19年度の薄層化電極の成果を踏まえて、水輸送の物質移動解析と、DMFCシステム全体でのプロセス制御法を検討した。DMFCでは特にパッシブモードでの水輸送が課題であり、パッシブモードでの挙動をACインピーダンスから解析を加えた。その結果、ますカソードの緻密層に水分が凝縮し、その後、膜を逆拡散する挙動が解析された。

ついで、膜電極接合体及び流路内の水分凝縮の効果を数値シミュレーションし、アノードでは電極反応で生成する二酸化炭素がメタノール輸送を妨害することやカソードでの水分による気液二相流れの解析結果が実験の電流-電位曲線での限界電流をうまく説明できることが明らかとなった。また、DMFC運転開始時の温度制御法に注目した制御方法を検討し、燃料電池システムをモデル予測制御する動的シミュレータの開発を行った。燃料電池の性能とプロセス全体のシステム制御を連結し、起動時間を最短にするシーケンスを明らかにした。アノードの性能向上と触媒低減化の検討では、触媒担持量を分割し、多層化することで性能向上が見られた。カソードでの0.04mg/cm^2には及ばなかったが、0.24mg/cm^2と従来の触媒担持量の1/10と画期的な触媒低減が実現できた。
メディア報道が学術研究に与える影響の定量的調査研究

大学に関連するプレスリリースと2つの全国紙の新聞記事の関係を中心に調査した。2007年から2012年のデータを用いた結果、プレスリリース、およびプレスリリースが取り上げられた新聞記事共に、大学セクタの伸びが大きく、プレスリリースの新聞記事への採択が増えている結果となった。しかし、大学個別に見ると、プレスリリースの発表件数と記事への採用件数には違いが見られ、さらなる確認が必要である。また、プレスリリースと新聞記事の一致を発見するためのcoin_index指数を導入したことで、一致記事の確認作業の効率が向上した。我々はこれまでに学術研究の動向や分野間の関係、産学連携の状況を調査してきた。これらの研究の中では研究成果や研究動向の情報として学術論文や研究資金(科学研究費補助金等)のデータベースを利用してきた。しかし、社会一般に研究動向が広報されるのは新聞やニュース、インターネット等のメディアである。本研究では新聞記事、ニュース等の検索サービスを用い、一般報道とこれまで調査してきた学術動向との関係を調査研究する。これにより、報道が科学研究に与える影響やその報道の分野による違い等の状況、さらに研究成果の評価等の指針が得られるのではないかと期待する。本年度は、プレスリリースに掲載された大学関連の記事がどの程度全国紙に掲載されているのかを中心に調査した。朝日新聞の見出し記事とプレスリリースの見出し間で264件、読売新聞の見出し(機関抽出は付与キーワード)とプレスリリースの見出し記事間で506件の一致記事が見つかった。プレスリリースの発表機関セクタと記事種分類による分析では大学関係機関の「研究・開発」関連の記事の一致、すなわち、プレスリリースの新聞記事への採択が増えている結果となった。新聞社のデーによる違いが大きいため、さらなる確認が必要であり、新聞記事本文を用いた結果が必要である。また、プレスリリースと新聞記事の一致を発見するための技術、コサイン距離と掲載日時の差の最適化等、技術の向上も今後の課題となる。平成25年度はプレスリリースと2つの全国紙の新聞記事を中心に調査した。2007年から2012年のデータを用いた結果、毎日新聞記事(本社版と地方版)とプレスリリースの見出し間で465件、読売新聞(本社版と地方版)とプレスリリースの見出し記事間で635件の一致記事が見つかった。さらに、この2誌で共通に取り上げられたプレスリリースは240件であった。プレスリリース、およびプレスリリースが取り上げられた新聞記事共に、大学セクタの伸びが大きく、プレスリリースの新聞記事への採択が増えている結果となった。また、プレスリリースと新聞記事の一致を発見するためのcoin_index指数を導入し、一致記事の確認作業の効率が向上した。しかし、コサイン距離と掲載日時の差の最適化は今後の課題となる。プレスリリース本文には研究結果が発表された論文情報が掲載されており、この情報の抽出も今後の課題である。今後はこの調査を基礎にして、他の新聞記事等も調査し、科研費や学術雑誌の論文数等との比較を行っていく予定としている。本年度は、新聞やニュースリリースにどの程度の大学関連の記事があるのかを、「日経テレコン21」の検索サービスを利用して調べた。全国紙に関しては約7%程度が大学関連の記事であった。また、「プレスリリース」に関しては、5%弱の関連記事があった。さらに、プレスリリースに関しては、これまで開発した名寄せデータベースを用いて、大学別の出現頻度を2005年から2011までの年別に調べた。これによりプレスリリースに対する各大学の積極性が見えてきた。新聞記事に関しては、読売新聞の2011年版について予備調査をおこなった。

プレスリリースと同様の手順を用い、記事種別の事件、事故、スポーツを除いた大学別の出現頻度を調べた。これらの結果は、平成24年度の情報知識学会で報告する。本年度は、プレスリリースに掲載された大学関連の記事がどの程度全国紙に掲載されているのかを中心に調査した。調査は朝日新聞(2007-2011)、読売新聞(2007-2011)、毎日新聞(2009-2011)についておこなった。プレスリリースと新聞記事の内容の同定が、関連調査については重要であるが、コサイン距離や、記事間の掲載日時の差を用いて、ある程度の手法の確立が出来たが、最終的には人力の確認が必要であり、見出しー見出し間、新聞本文ープレスリリース見出し間、本文ー本文間の確認には時間がかかり、まだすべてを終わることができていない。以上が達成度が2の理由である。本年度はプレスリリースや新聞記事にどれほど「大学」関連の記事が含まれているのかを主に調査した。関連記事中の研究成果の抽出方法を探り、プレスリリースに付いてはおおむね方法の目処はついた。新聞記事に付いては、最も記事分類が詳細な読売新聞についての記事分類別の大学関連記事を調べることができた。しかし、これらニュース記事と論文等との関連については、本文中の記載を見る必要があり、ニュースリリースでは一部の本文記事しか得られていないので、試行段階にとどまっている。また、ニュース記事中の分野の特定も試行段階である。平成25年度以降は、分析精度の向上を目指し、プレスリリース発表の元となる研究成果の出典を抽出することにより、分野や報道発表に至る掲載論文誌の関係を調査していく。また、調査年次や新聞社の拡大に努めるとともに、見出し記事からのトピック把握と手法の確立もおこなう。また、科研費データベースやCJP、NCRJデータベースからの関連研究の課題や成果を抽出することに加え、Web上の報道発表等の資料の把握にも努め、検索による報道状況の補完として使用する。また、上記の研究計画では研究代表者(西澤)と連携研究者(孫)が作業を分担して行う平成24年度以降は、分析精度の向上を目指し、トピックや分野の拡大、調査年次の拡大に努めるとともに、見出し記事からのトピック把握と手法の確立をおこなう。また、平成23年度と同様に科研費データベースやCJP、NCRJデータベースからの関連研究の課題や成果を抽出することに加え、Web上の報道発表等の資料の把握にも努め、検索による報道状況の補完として使用する。また、上記の研究計画では研究代表者(西澤)と連携研究者(孫)が作業を分担して行う。平成25年度についても、ニュース検索にかかわる予算を計上し、検索等の補助作業をおこなう補助員の雇用費用を計上する。また、毎日新聞については、さらに2年程度の記事データを購入する予定である。国際会議への発表も予定しており、そのための旅費も使用する。
危機言語の維持・再活性化と言語名、言語意識－「フランコプロヴァンス語」を巡って

本研究は、ヨーロッパの危機・少数言語の一つであるフランコプロヴァンス語について、言語に言及する際に用いられる複数の言語名に着目して、この言語に対する言語意識を調査し、言語に与える名称と言語意識が危機・少数言語の維持・再活性化に及ぼす影響を考察するものである。平成26年度は主に次の二つの研究活動を行った。1)フランコプロヴァンス語圏でのフィールドワーク4月から9月まで、言語動態学研究所(CNRS/リュミエール・リヨン第2大学)に訪問研究員として滞在し(平成25年度から継続)、フランスに含まれる地域を中心に、イタリア、スイスを含むフランコプロヴァンス語圏全体で調査を実施した。また、平成27年2月から3月にも渡欧し、フランスのサヴォワ地方を中心に調査を行った。フィールドワークでは、延べ132名にインタビューを実施したほか、言語団体の活動の観察や資料収集を行い、十分なデータを得ることができた。2)データの分析及び研究成果の発表2件の学会発表を行い、フランスのリヨネ地方とブレス地方のデータに基づき、次の点を実証的に示した。フランコプロヴァンス語に対する言語意識には変化と多様性が見られ、言語運動の進展の背景には言語意識の社会的肯定化があった。また、長らく村や地方などの限られた地域の「パトワ」とみなされてきた言語が「フランコプロヴァンス語」という国・地方を越える言語であったことは人々の言語観を変え、運動を後押しすると捉えられていた。しかし、他の地域変種に触れる機会の少なさから、実感としては「パトワ」意識が継続していることが多く、各地の運動が一体性を持つことの難しさが示された。また、地方の伝統の一部としての「パトワ」の再評価は過去の姿に固定化された言語観を生み、言語再活性化の妨げになり得ることも明らかになった。これらの点を軸に他の地方のデータも含めて総合的に考察し、研究を完成させる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ヨーロッパの危機・少数言語の一つであるフランコプロヴァンス語について、言語に言及する際に用いられる複数の言語名に着目して、この言語に対する言語意識の変遷・現状を調査し、言語に与える名称と言語意識が危機・少数言語の言語維持・再活性化に及ぼす影響を明らかにするものである。1年目にあたる平成25年度は現地調査を中心に研究を進めた。まず、8月下旬にスイスで開催された国際フランコプロヴァンス語祭に参加し、参与観察を行ったほか、言語運動家へのインタビュー調査、文献・資料の収集を行った。この調査では特に、これまで研究代表者が現地調査を行ったことのなかったスイスにおけるフランコプロヴァンス語の社会言語学的状況を把握し、今後の研究で活かされる言語運動家や研究者とのネットワークを広げることができた。9月末以降は研究指導の委託により、フランスの言語動態学研究所(CNRS/リュミエール・リヨン第2大学)に訪問研究員として研究滞在し、現地調査を実施した。平成25年度はフランスにおける調査に重点を置き、言語団体の活動などに参加して参与観察を行ったほか、ピエール・ガルデット研究所(リヨン・カトリック大学)などで文献・資料を収集した。インタビュー調査は予備調査的なものに留まったが、参与観察の期間を設けたことで、言語団体の活動とそこでの言語使用状況の実態を明らかにできた。さらに、言語運動において用いられる言語の名称とそれに関係する言語意識の概要を参与観察および文献・資料によって検討したことで、次年度に実施するインタビュー調査における調査項目が精緻化された。なお、平成25年度は現地調査のほかに、収集した文献・資料およびデータを整理・検討し、論文の執筆を行った。

26年度が最終年度であるため、記入しない。研究実施計画からの変更点としては、平成25年度後半の現地調査で、フランスに含まれる地域に重点を置いたこと、言語団体の活動などを参与観察する期間を設けたことがある。当初予定していたインタビュー調査中心の方法は採らなかったが、言語団体の活動と言語使用状況の実態を明らかにでき、また平成26年度に行う言語名および言語意識に関するインタビュー調査の設問もより実態に即した内容になったため、おおむね順調に進展していると言える。2年目にあたる平成26年度の前半は、現地調査を継続して実施する。とりわけインタビュー調査に重点を置き、フランスに含まれる地域を中心に、イタリア、スイスでも調査を行う予定である。平成26年度の後半は日本に帰国し、現地調査で収集したデータ、文献・資料をもとに、学会発表および論文執筆を行う。
音の大きさの感じ方における男女差の解明―音環境デザインの指針構築を目指して―

音の大きさの感じ方に男女差が生じる要因を検討するために,(1)これまでと同様に音の大きさを「大きい」「小さい」という言葉による表現を用いて評価し,その評価段階を7段階から10段階に増した実験,(2)言葉を用いずに自由な数値を回答することで音の大きさを評価する実験を,日本人,中国人を対象とした場合と,聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差の影響を排除した条件下で実施した。日本人と中国人を対象とした実験の結果,日本人では(1)の言葉による判断基準を用いた実験でのみ有意な男女差が認められたが,中国人では(1),(2)の両方の実験で有意な男女差が認められ,日本人と中国人で結果が異なる傾向にあることが示された。日本人を対象とした実験結果について,英文学会誌に投稿し,採録された。さらに,中国人の結果について国際学会に投稿した。中国人の場合は音圧の変化と感覚量の変化の対応関係に男女差が存在したことから,音の大きさの評価における男女差には音圧の変化と感覚量の変化の対応関係における男女差が影響した可能性が考えられるが,日本人と中国人で傾向が異なったことから文化的背景の影響も考えられる。聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差の影響を排除した条件下での実験では,これまでの研究結果や中国人を対象とした実験結果と異なり,すべての実験を通して一貫した男女差が認められなかった。このことから,音の大きさの評価における男女差には聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差は影響せず,上記の音圧の変化と感覚量の変化の対応関係における男女差が影響する可能性がある。今後は,音の大きさの評価における男女差に対する音圧の変化と感覚量の変化の対応関係における男女差ならびに文化的背景の影響の有無について検討する。音の大きさの感じ方に男女差が生じる要因を検討するために,(1)これまでと同様に音の大きさを「大きい」「小さい」という言葉による表現を用いて評価し,その評価段階を7段階から10段階に増した実験,(2)言葉を用いずに自由な数値を回答することで音の大きさを評価する実験を実施した。実験の結果,(1)の「大きい」「小さい」という言葉による判断では,これまでの研究結果と同様に男女差が認められ,男性の方が同じ音圧レベルの音を女性よりも「小さい」と評価していた。このことから,音の大きさの評価には評価段階に依らず男女差が認められることが明らかになった。一方で,(2)の言葉を用いずに音の大きさを評価した実験では,明確な男女差は認められなかった。人間の感覚量は刺激強度のべき乗に比例することが分かっており,これはスティーブンスのべき法則と呼ばれている。刺激強度(本研究の場合は音量)に対する感覚量(被験者が自由に報告した数値)の関係に男女差がある可能性も考えられるため,スティーブンスのべき法則において刺激強度と感覚量の関係を表すべき乗の値を(2)の言葉を用いない音の大きさ評価実験の結果から求めた。その結果,べき乗の値は女性の方が大きく,音量の変化に対して女性の方が敏感に反応している傾向が見られたが,その差は統計的に有意なものではなかった。なお,中国人を対象に(1), (2)と同様の実験を実施したところ,日本人の結果とは異なり(2)の言葉を用いない場合でも音の大きさの感じ方に男女差が見られる傾向にあった。このような文化的背景の影響については今後継続して検討する予定である。音の大きさの評価における男女差が評価尺度の段階数に依存しないことが明らかになった。しかし,言語を用いた音の大きさの判断における男女差が影響する可能性が示唆されたため,文化的背景の影響を考え中国人を対象とした実験を進めた。そのため,当初の実験計画より遅れを生じている。今後は文化的背景の影響も含め,計画当初予定していた実験を鋭意進めていく。これらの実験結果について,現在学会誌および国際学会に論文を投稿中である。日本人のみを対象としたこれまでの実験結果から,音の大きさの評価における男女差には,言葉による判断基準の男女差が影響していると考えられていた。しかし,今回得られた結果から,音の大きさの評価には文化的背景の違いが影響した可能性も考えられる。この点については今後さらに詳細な検討が必要である。このことから,音の大きさの評価における男女差には聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差が影響する可能性が示された。

今後は,音の大きさの評価における男女差に対する文化的背景の影響ならびに聴力レベル等の男女差の影響について検討する予定である。当初の計画通り,聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差の影響を排除した条件下での実験および日本人以外として中国人を対象とした実験を完了し,その成果を学会誌および国際学会に投稿できたため。音の大きさの感じ方に男女差が生じる要因を検討するために,(1)これまでと同様に音の大きさを「大きい」「小さい」という言葉による表現を用いて評価し,その評価段階を7段階から10段階に増した実験,(2)言葉を用いずに自由な数値を回答することで音の大きさを評価する実験を,日本人,中国人を対象とした場合と,聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差の影響を排除した条件下で実施した。日本人と中国人を対象とした実験の結果,日本人では(1)の言葉による判断基準を用いた実験でのみ有意な男女差が認められたが,中国人では(1),(2)の両方の実験で有意な男女差が認められ,日本人と中国人で結果が異なる傾向にあることが示された。日本人を対象とした実験結果について,英文学会誌に投稿し,採録された。さらに,中国人の結果について国際学会に投稿した。中国人の場合は音圧の変化と感覚量の変化の対応関係に男女差が存在したことから,音の大きさの評価における男女差には音圧の変化と感覚量の変化の対応関係における男女差が影響した可能性が考えられるが,日本人と中国人で傾向が異なったことから文化的背景の影響も考えられる。聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差の影響を排除した条件下での実験では,これまでの研究結果や中国人を対象とした実験結果と異なり,すべての実験を通して一貫した男女差が認められなかった。このことから,音の大きさの評価における男女差には聴力レベルと顔や頭の大きさなどの男女差は影響せず,上記の音圧の変化と感覚量の変化の対応関係における男女差が影響する可能性がある。今後は,音の大きさの評価における男女差に対する音圧の変化と感覚量の変化の対応関係における男女差ならびに文化的背景の影響の有無について検討する。本年度は実施が遅れている実験を進める。さらに,昨年度の実験結果から明らかになった文化的背景の影響についても合わせて検討を進める。中国人を対象とした実験の結果が日本人と異なる要因について,日本人,中国人以外を被験者とした同様の実験により検討を進める。なお,有意差は認められていないものの,日本人でも(2)の実験の評価結果に男女で差があるように見受けられるため,(2)の実験条件を変えた検討を行う。聴力レベルなどの男女差が音の大きさの評価与える影響についても,今後継続して検討する。計画にはなかった文化的背景の影響を調査する実験を行ったため,実施予定であった実験や論文投稿が遅れており,計上していた学会参加費や論文投稿費の使用がなかったため。平成29年度中に研究代表者の所属機関が変わり,研究室の立ち上げ等に時間を要し当初の計画通り実験機材などを購入できなかったため。平成30年度は実験機材の購入や国際会議発表の旅費として活用する。予定期間中に実施できなかった実験を行う。これに関わり,実験用機材の購入,被験者への謝金,論文の再投稿を含めた研究成果発表のために費用を使用する。
化学認識素子内包アドミセルを用いる水中汚染物質のフローテーション迅速一斉捕集

本研究では、水中の有害化学物質を捕集するために化学認識素子を内包したアドミセルを調製し、凝集アドミセルを気泡と共に液面に浮上させるフローテーション分離により、迅速かつ高効率な水中汚染物質の回収システムの構築を行った。前年度に引き続き、典型的な疎水性キレート試薬であるジチゾンを化学認識素子とし、長鎖アルキルアンモニウムイオンとシリカゲル粉末からなるアドミセルを用いて、水中重金属元素(鉛やカドミウムなど)の捕集条件・フローテーション条件の最適化を行った。その結果、河川水や池水などの環境水から重金属元素を効率よく回収することができた。また、水溶性キレート試薬であるピロリジンジチオカルバミン酸アンモニウムを用いて重金属元素を疎水性キレートに変換した後にアドミセルに捕集するアプローチも有効であった。いずれのアドミセルーフローテーションシステムも機器分析に先立つ前段濃縮法として応用でき、全操作時間3040分程度で試料水中の重金属元素(ppb-pptレベル)を多元素同時定量することが可能であった。.さらに、繰り返し処理によるフローテーションの半連続運転も可能であった。また、固相担体に替わって液相を界面活性剤と組み合わせたw/oエマルションについても検討した。その結果、重金属元素の有用な分離法を開発することができ、材料分析に応用した。エマルション分離法によりマトリッククス元素から微量不純物元素を分離し、機器分析により定量した。以上、本年度はアドミセルやw/oエマルションを用いて重金属元素ρ有用な分離・濃縮法を幾つか開発した。アドミセルには疎水性有機化合物も捕集される。従って、本アドミセル-フロ一テーションシステムにより水中の無機・有機汚染物質の迅速一斉捕集が達成できるものと考えられ、水分析のみならず、排水浄化などの水処理技術への応用が期待される。本研究では,水中の汚染物質を捕捉するために化学的な分子・イオン認識作用を導入した化学認識素子内包アドミセルを設計し,凝集アドミセルを気泡へ吸着浮上させるフローテーション分離により,水中汚染物質の迅速かつ高効率な回収システムの構築を目指している.本年度は以下の事項について研究を進めた.まず,典型的なキレート試薬であるジチゾンを化学認識素子として長鎖アルキルアンモニウム塩のミセル水溶液に溶解し,シリカゲル粉末を加えてアドミセルを調製した.このアドミセルを試料水に投入し分散・懸濁させたところ,重金属元素(例えばCdやPbなど)を捕集することができた.更にこの懸濁液の下部から微細な気泡を導入したところ,アドミセルは凝集し,液面へと浮上・濃縮させることができた.このフローテーションに要する時間は十数秒間であり,汚染物質を捕捉したアドミセルの迅速・簡便な回収について目処がついた.また,合成樹脂Amberlite XAD-4にポリオキシエチレン系界面活性剤を吸着させたアドミセルを用いて鉄マトリックスを吸着除去する方法を開発した.更に,XAD-7を担体,フェノールの環状オリゴマーであるスルフィニルカリックス[4]アレーンを化学認識素子として利用し,NbとTaの相互分離が可能な分離媒体を開発した.一方,固相担体の替わりに液相と界面活性剤を組み合わせたw/oエマルション法についても検討を行なった.内包させるキレート試薬の化学構造と金属元素の捕集効率の関係を系統的に調査し,水中重金属元素の存在形態別分析を多元素同時に行なうことが可能な分離濃縮法を開発することができた.以上,本年度は基礎的な検討として,アドミセルやw/oエマルションへの水中金属元素の抽出挙動を検討した.その結果,本フローテーションシステムによる水中汚染物質の迅速一斉捕集の達成に向けて,有意義な知見を得ることができた.本研究では、水中の有害化学物質を捕集するために化学認識素子を内包したアドミセルを調製し、凝集アドミセルを気泡と共に液面に浮上させるフローテーション分離により、迅速かつ高効率な水中汚染物質の回収システムの構築を行った。

従って、本アドミセル-フロ一テーションシステムにより水中の無機・有機汚染物質の迅速一斉捕集が達成できるものと考えられ、水分析のみならず、排水浄化などの水処理技術への応用が期待される。
牛性分別胚の人口妊娠実用化に関する研究

ラットの雄性特異抗体がラット桑実期胚の胞胚腔形成を抑制し、抑制された胚は抗体解放後に腔形成を再開して雄産子に発育し、抗体下で腔形成を継続する胚は雌産子に発育することが著者らの研究グループで明らかにされた。得られたラットの雄性特異抗体がマウス、ウサギやウシの桑実胚の腔形成に同様にして関係することから、ウシ胚などの異種の胚の性分別にも応用できる可能性が示唆された。本研究は以上のような基礎研究をもとにして、ウシ胚を雄性特異抗体によって性分別して、凍結保存後に要時に融解して受胚牛へ移植することによって、性を予知した胚から目的の性の産子を得る方法を大学、畜産試験場、農家との連係によるシステムを確立する目的で計画された。ラット新生児精巣を免疫源として得られた抗血清を使って、ウシ胚の胞胚形成能から胚を2群に分け、各群の性染色体を細胞組織学的に調べた。90%以上の確立で胚の性分別能のあることが検定された抗体を使って分別した胚を凍結保存した。凍結保存後要時に融解して受胚牛へ移植し抗体にさらさずに凍結融解した胚と同程度の受胎率が得られ、しかも生まれた20頭の産子の性は8090%の確立で予知した性と一致した。その後の発育性も問題がないようである。しかし抗体処理、その後の培養がそれに続く胚の凍結傷害を増大させることも予想され、新しい凍結保護物質の開発と融解直後移植法の改良も試みられた。しかし、従来のグリセリン媒液による厳密な温度管理による凍結法で発生能の高い胚の得られることが明らかにされた。さらい性分別凍結融解胚の受胚牛での着床を促進するための、受胚牛の乳汁中や卵胞液中のステロイドホルモン(E,T,&P)の簡易測定法を開発するとともに、子宮内へのヨード剤などの注入とステロイドホルモンの同時投与時のステロイドホルモンの動態を追跡することによって、子宮内環境の改善と性分別胚の発生能との関係が明らかにされた。ラットの新生児精巣を免疫源として得られた雌脾臓の抗体産生リンパ球をミエローマ細胞と融合させて得られたハイブリドーマの内のH-Y抗体産生細胞のみをELISA法によってスクリーニングする方法を検討した。ELISAの抗原として使用した新生児精巣が他の組織(成雄の精巣上体精子や雄脾臓細胞)より抗体との反応性が強く、しかも、その抗体産生陽性のクローンの殆んどのもの(11クローン中9)が目的とする活性(ラット桑実期胚の胞胚化に関与して、胚盤胞に発育させるものと、腔形成させない胚とに2分別する能力)のあることが知られた。陽性クローンを再クローニングして単クローン作製中であり、この方法によって得られたH-Yモノクローナル抗体の一部はIgG分画であることも認められた。性分別されたラット胚の凍結保存法に改良が加えられ、2Mアドニトールを添加され室温で脱水された胚は室温から直接-190°Cの液体窒素ガス中へ移すことによる超急速凍結法でも3段階希釈法によって50%近い生存胚が得られた。ラットのH-Y抗体を使って牛受精卵子をラットの桑実期胚と同様に、胞胚腔形成胚と腔非形成胚とに分別し、分別胚を移植した。

現在15頭の受卵牛へ移植し、6頭が妊娠継続中である。性分別胚の有効利用や性染色体検査のためには、牛卵子の簡易凍結法、卵子の2分割法、分割卵子の凍結法、割球の性染色体検査法などが検討された。シュークロース液を使ったストロー内での2段階希釈法によって4060%の受胎例、金属刃を使った胚の2分割法によって90%以上の生存胚が得られたが、2分割胚の凍結後の生存性(30%)が低く、染色体の組織学的検出率も10%前後であることなどが今後の問題として残された。高速液体クロマトグラフィーの分画に続くUVと化学イオン検出器による牛血中のステロイドホルモン(PとE)の測定法が確立された。胚の品質や受胎性と供試牛の内分泌環境との関係の解析が期待される。性分別の精度を高めるための抗原抗体の精製と抗原の同定が進められた。ラットの新生児精巣を抗原とした免疫から得られた抗体と精巣蛋白質の分画物との免疫酵素抗体法によって、分子量1,800の部位に抗原活性を認めた。この抗原蛋白は従来から調べられている雄性特異抗原の蛋白分子量と一致している。又得られた抗体を使っての間接蛍光抗体法によって、牛胚においては後期桑実期初期胚盤胞期に雄性特異抗原が発現することが示された。作製された抗体の雌雄分別能を前もって知るために、抗体によって分別された牛胚の性染色体を調べる方法が確立された。1胚当り100前後の総細胞数の内平均3個の中期核板像が得られ、その内70%の胚で性染色体が判別された。雌判別胚の90%、雄判別胚の75%が正確に性が予知された。性判別能力を持つ抗体によって性分別された牛胚盤胞期は凍結保存された。性判別のために比較的長時間体外培養された胚でも注意深く、正確な手順に従って凍結保存法によれば高い生存性を維持して、融解後も胚発生を継続して産子に発育することも示された。雄判定胚でも雌判定胚でも融解後の発生能に差はみられず、20頭近い新生児の8090%の確率で性分別適中率が得られた。性分別後に凍結保存した胚を有効に利用するために、受胚牛の子宮内環境の改善と、受胚牛の子宮内環境の客観的評価法としてのホルモンの簡易測定法が開発された。子宮洗浄とステロイドホルモン投与によって不受胎牛でも受胎促進が認められ、乳汁中のステロイドホルモンを分光測光的に測定して胚の着床のための子宮内環境が推測できることが明らかにされた。
カイコ卵色変異系体の解析による昆虫の新規色素合成経路の解明

オモクローム色素は、様々な昆虫で赤・紫・茶などの体色を生み出し、複眼の遮蔽色素としても広く分布している、昆虫の主要な色素である。本研究では、オモクローム色素の生合成経路の後半のブラックボックスの解明のため、カイコの卵色変異体を解析した。その結果、淡赤眼白卵変異体peについては原因遺伝子cardinalの同定に成功し、色素の解析から、cardinal遺伝子はこれまでの想定以上に多様な種類のオモクローム色素の合成に関与していることが示された。褐卵変異体b-2(第二褐卵)、b-4(第四褐卵)、b-t(辻田褐卵)については、ゲノム上の責任領域を絞り込み、b-4とb-tについては新たな形質を見出した。オモクローム色素は、様々な昆虫の赤、茶、紫などの体色を担う昆虫の主要な色素である。これまで生化学やショウジョウバエの遺伝学の研究が中心であったが、特に色素合成の後半部分に関する分子機構はほとんど未解明なままであった。本研究では関連すると予想されるカイコの卵色変異体の解析を通じてこのブラックボックスにアプローチする。カイコの卵色の劣性変異体pe (pink eyed white egg,淡赤眼白卵)については、原因遺伝子の解明のため、野生型系統で卵が着色する時期で、野生型とpeとについて次世代シークエンサー解析(RNAseq)を行った。その結果、連鎖解析により絞り込まれていた責任領域の中に、pe特異的な変異を持つ遺伝子が得られた。この遺伝子を、embryonic RNAiとTALENによるノックアウトにより機能解析を行った結果、peと同様の卵色・眼色の表現型が得られた。成虫複眼における組織特異的RNAiでも、pe変異体の複眼色が再現された。さらに、遺伝学的解析や、幼虫皮膚部位特異的RNAiでも、pe変異体もしくは候補遺伝子の抑制で幼虫の赤い斑紋の色が生じないこと明らかにした。最終的には、候補遺伝子ノックアウト個体と既存のpe変異体との相補性試験により、peの原因遺伝子であることを証明できた。さらに、甲虫コクヌストモドキにおいてpe遺伝子のホモログを、RNAiにより抑制するとpe同様赤い複眼を呈することも判明した。この結果は第37回日本分子生物学会年会で発表し、現在、論文投稿中である。3種の褐卵変異系統について、野生型で着色する時期に対応する卵と、卵巣から、RNAseqライブラリを作製した。また、連鎖解析を行うため、変異体と野生型を交配と、F1と変異体との戻し交配により、BF1個体を得た。卵色が母性遺伝する変異体もあるため、BF1個体は成虫まで飼育し、交配してメスが産んだ卵の色から判定、記録し保存した。これまで生化学やショウジョウバエの遺伝学の研究がおこなわれてきたが、特に色素合成の後半部分に関するメカニズムはほとんど未解明なままであった。本研究では、カイコの4種類の劣性の卵色変異体の解析を通じて、オモクローム色素の生合成経路の後半のブラックボックスの解明を目指す。カイコの卵色変異体pe (pink eyed white egg,淡赤眼白卵)については、昨年度までに原因遺伝子cardinalの同定に成功している。今年度は、野生型とpeの複眼色素の薄層クロマトグラフィーおよびLC-MS解析を行った。peではオミン様物質、キサントマチン、脱炭酸型キサントマチン等、色素全般が著しく減少していることが判明し、cardinal遺伝子はキイロショウジョウバエの変異体から想定された以上に多くの種類の色素の合成に関与していることが示された。これらの結果については、動物学会で成果発表を行い、筆頭および責任著者として原著論文執筆投稿し、Heredity誌に受理された。3種類の独立の褐卵変異体b-2(第二褐卵)、b-4(第四褐卵)、b-t(辻田褐卵)については、H26年度にBF1(戻し交配第一世代)個体を作出していた。H27年度はそのゲノムを用いて、次世代シーケンサーを利用した連鎖解析ddRAD-seqを行った。また、着色時期の卵と卵巣についてRNAseqによるトランスクリプトーム解析を行った。ddRAD-seqで絞り込んだゲノム領域中に存在する遺伝子について、RNAseqの情報を用いて各変異体特異的な非同義置換または極端な発現パターンの変化を持つ遺伝子を検索した結果、b-4、b-tについてはそれぞれ候補遺伝子が1つと2つに絞り込まれたため、TALENによる遺伝子ノックアウトに着手した。昨年度4月より茨城大学理学部に移動し、研究環境の整備と並行して実験を進めたが、おおむね当初の目標を達成している。特に、解析予定だった4つのカイコの卵色変異体のうち、peについては原因遺伝子の同定と原著論文の受理に至っている。また、褐卵変異体についても2種類の変異体についてはノックアウト解析に着手できている。

カイコの卵色変異体pe (pink eyed white egg,淡赤眼白卵)については、昨年度までに原因遺伝子の同定に成功し、筆頭および責任著者として原著論文をHeredity誌にて発表を行っている。また、2種類の独立の褐卵変異体b-4(第四褐卵)、b-t(辻田褐卵)については、これまでに次世代シーケンサーを利用した連鎖解析ddRAD-seqによって責任領域を絞り込んでいる。着色時期の卵と卵巣におけるトランスクリプトーム解析より、b-4、b-tについて変異体特異的な非同義置換を持つ遺伝子が検出された。このうち3つの遺伝子についてTALENによる遺伝子ノックアウト個体の作出を行ったが、現在までに褐卵変異体と同様の表現型を示すものが出現していないことから、原因遺伝子は他に存在することが示唆された。一方で、b-4変異体の表現型の観察と色素の解析を行ったところ、予想外に、複眼では野生型との間で色および色素に差を見出すことはできなかったが、神経節においては、顕著に着色が抑制され、色素量も少ないことが判明した。褐色卵変異体の原因遺伝子候補について作出した遺伝子ノックアウト個体が結果的には変異体と同じ表現型を示さなかったが、予想外の結果として、b-4変異体では複眼の着色が野生型と変わらないが、神経節の着色が顕著に薄いことを見出した。また、b-4変異体と野生型カイコの卵と神経節の色素を予備的に比較した結果、色素の量に顕著な違いがみられた。オモクローム色素は、様々な昆虫で赤・紫・茶などの体色を生み出し、複眼の遮蔽色素としても広く分布している、昆虫の主要な色素である。これまで生化学やショウジョウバエの遺伝学の研究がおこなわれてきたが、特に色素合成の後半部分に関するメカニズムはほとんど未解明なままであった。本研究では、カイコの4種類の劣性の卵色変異体の解析を通じて、オモクローム色素の生合成経路の後半のブラックボックスの解明を目指す。また、b-tについても神経節の着色が野生型とは異なることが判明した。本研究では、オモクローム色素の生合成経路の後半のブラックボックスの解明のため、カイコの卵色変異体を解析した。
教師データが限られた衛星画像のための半教師つき高精度画素分類アルゴリズム

衛星画像を対象として限られた教師データから高精度のカテゴリー分類を実現するために,クラスタリングに基づく教師データの拡張,および,マルチスペクトル画像における分光特性の空間的な変動とカテゴリーの空間的な分布状態に着目した,半教師つき手法による分類方法を開発した.開発したアルゴリズムを衛星画像に適用して実験を行った結果,教師データが限定された場合においても分類精度の向上を実現することができた.本研究は,衛星画像を対象として限られた教師データから高精度のカテゴリー分類を実現しようとするものである.平成25年度は,クラスタリングに基づくマルチスペクトル画像の教師データの拡張法とその改良方法を検討した.まず画素のクラスタリングを行い,分光および時空間の特性が近い画素を抽出した.各クラスタ内のデータが同一のカテゴリーに由来するものと推定し,教師データが含まれるクラスタ内の画素を拡張教師データとして採用する.しかし,得られたクラスタの中に異なる複数のクラスの教師データが含まれている場合には,クラスタを単一のカテゴリーとして利用できないという問題がある.k-means法によるクラスタリング結果は,最初に与えた初期クラスタに大きく影響を受けることを考慮し,与えられた教師データに関して空間的な連続領域ごとの平均値を初期クラスタとして採用する方法を開発した.また,この方法をさらに改良し,与えられた教師データを用いてまず最尤法による予備的な分類(予備分類)を行い,次に分類の際の尤度が高い画素のみを選択的に抽出し,空間的に連続な領域を面積が大きい順に選択して初期クラスタとして設定する方法を開発した.AVIRISによる観測画像を対象とし,教師データを大幅に限定して9クラスの分類処理を行う実験を行った結果,改良方法を用いることによって,拡張教師データの適切性(正しい教師データが設定できた割合)が従来は約75%であったものを約80%へ改善することができた.この結果として得られた拡張教師データを分類処理に用いることにより,分類正答率が約65%から約70%へと約5%の向上を達成することができた.教師付きカテゴリー分類を精度良く行うには,十分な量のトレーニングデータが必要であるが,衛星画像においては少数のトレーニングデータしか得られない場合が多い.本研究は,衛星画像を対象として限られた教師データから高精度のカテゴリー分類を実現しようとするものである.平成26年度は,前年度に検討したクラスタリングに基づく教師データの拡張法に加えて,マルチスペクトル画像における分光特性の空間的な変動と,カテゴリーの空間的な分布状態に着目して,半教師付手法による分類方法を改良した.まず最尤法による予備的な分類(予備分類)を行い,さらに分類の際の尤度が高い画素のみを選択的に抽出した,マルチスペクトル画像全体をメッシュ状に分割し,メッシュ領域内で最も多く分類されたカテゴリーの占める割合が一定値を超えていれば,その領域内の全画素を新たに該当するカテゴリーの拡張トレーニングデータとした.このとき,対象物の分光特性が画像内で変動する場合には,拡張トレーニングデータの偏りにより十分な効果が得られない場合がある.そこで画像全体をあらかじめ分光特性の変動を考慮して分割し,各領域ごとにその領域内から得られた拡張トレーニングデータを用いて分類を行った.人工衛星Landsatによる観測画像を対象とし,教師データを大幅に限定して分類処理を行う実験を行った結果,改良方法を用いることによって,分類正答率が向上をすることを確認した.教師付きカテゴリー分類を精度良く行うには,十分な量のトレーニングデータが必要であるが,衛星画像においては少数のトレーニングデータしか得られない場合が多い.本研究は,衛星画像を対象として限られた教師データから高精度のカテゴリー分類を実現しようとするものである.前年度までに,クラスタリングに基づく教師データの拡張法に加えて,マルチスペクトル画像における分光特性の空間的な変動と,カテゴリーの空間的な分布状態に着目して,半教師付手法による分類方法を改良してきた.分光特性による予備的な分類を行い,さらに尤度が高い画素のみを選択的に抽出してトレーニングデータを拡張した.さらに画像全体をあらかじめ分光特性の変動を考慮して分割し,各領域ごとにトレーニングデータを拡張することで精度を改善した.平成27年度においては,開発してきたアルゴリズムを改良しつつ実用性の検証を行ったが,対象データによってアルゴリズムが有効に機能する場合とそうでない場合があることが確かめられたほか,パラメータの選択が重要であることがわかった.半教師付きの手法は,データの特性によって有効な場合が異なることに注意しなければならないが,半教師付き手法の有効性をデータ自身から判定しつつアルゴリズムを自動的に切り替える方法などが必要になることがわかった.今後は,どのようなデータに対しても適切な結果を与えるロバストな手法に発展させていきたい.衛星画像を対象として限られた教師データから高精度のカテゴリー分類を実現するために,クラスタリングに基づく教師データの拡張,および,マルチスペクトル画像における分光特性の空間的な変動とカテゴリーの空間的な分布状態に着目した,半教師つき手法による分類方法を開発した.開発したアルゴリズムを衛星画像に適用して実験を行った結果,教師データが限定された場合においても分類精度の向上を実現することができた.「時空間情報を考慮したマルチスペクトル画像のクラスタリングに基づく教師データの拡張」に関して,分光特性の空間的な変動を考慮した改善を行うとともに,「拡張した教師データを用いる半教師つき分類アルゴリズム」として,空間的に分光特性が同一とみなせる領域に分割して処理を行う方法を開発した.また,「効果の実験確認」を行い,Landsatによる観測画像を用いて実データで効果を確認した.パターン情報処理工学

今後は,拡張した教師データとラベルづけされていない画素を用いる半教師つきカテゴリー分類アルゴリズムについてさらに検討するとともに.半教師つき分類の手法として提案されているcluster kernelを用いたSVM等と比較検討する.時系列の画像へ適用する方法についても検討し,アルゴリズムの高度化を図る.「時空間情報を考慮したマルチスペクトル画像のクラスタリングに基づく教師データの拡張」に関しては,画素のクラスタリングにおいて,空間情報を考慮したクラスタリングの改善を行い,さらに,異なるクラスの教師データが同一のクラスタに属さないように初期クラスタ配置を改善して適切な拡張教師データを抽出する手法を開発した.また,「教師データ拡張の効果の実験確認」を行い,AVIRISによる観測画像を用いて実データで効果を確認することができた.今後の研究の中で,多時期のマルチスペクトルデータ等について対象データの拡大を図っていく.当初は新規の画像データを購入するとともに,それを格納するネットワークストレージの導入を計画していたが,第2年度までは既存のデータを利用することで十分な検証実験を行うことができた.第3年度の実験にあたっては新規のデータを購入する必要があるが,研究の進展に応じて適切なデータを最新の情報にもとづいて選択するべきであると判断したため,該当の予算使用を翌年度に持ち越した.今後は,拡張した教師データとラベルづけされていない画素を用いる半教師つきカテゴリー分類アルゴリズムについて検討し,これを衛星画像の分類に適合させてアルゴリズムを発展させる.また,半教師つき分類の手法として提案されているcluster kernelを用いたSVM等と比較検討し,拡張した教師データと同時に用いた場合の効果を検証しながら,リモートセンシング画像を対象としたアルゴリズムの高度化を図る.検証実験に必要な最新の画像データを購入するとともに,それを保存するためのストレージ機器を購入するために使用し,次年度分の助成金とあわせて研究の進展のために有効に活用する.ほぼ計画通りに使用したが,購入を予定していた物品の価格変更等により1万円以下の残額が発生した.次年度使用額は,次年度請求額の1%以下の金額であるが,消費税の上昇による物品の価格変更にも対処する必要もあることから,次年度請求額とあわせて有効に使用する.
ａｎｔｉ－Ｂｒｅｄｔ二重結合の歪みを活用した、高選択的なフラーレン新規反応の探索

C60の位置選択的官能基化を試みるため、反応性の高いanti-Bredt二重結合を有するフレロイド1・アザフレロイド2を合成中間体として用いて、種々の酸化剤、求電子剤、求核剤による反応を試みた。mCPBAを用いた酸化反応の場合、1にmCPBAを反応させるとエステル化合物が、2に対しては窒素架橋の脱離反応が観察された。2に対する強酸条件下の芳香族付加反応では、窒素架橋の置換基によって芳香族一付加体および五付加体が得られた。グリニャール試薬のような窒素配位能を有する求核剤の場合、その配位効果によって橋頭二重結合に対する位置選択的な付加反応が得られた。フラーレンを構造修飾する際の課題として、副生成物が多種生成する場合が多くその分離・精製が困難という点があげられる。本研究課題では、反応性の高いanti-Bredt二重結合を橋頭位に有するフレロイド・アザフレロイドに着目し、この二重結合の反応性を評価し、高い位置選択性を有する反応探索を行う。本年度はまず、アザフレロイドの酸触媒芳香族付加反応について、より詳細な条件検討と生成物の分析を試みた。その結果、チオフェンなどのヘテロ環や、ピレンなどの芳香族多環化合物の導入も可能であることがわかった。また、フェニルアザフレロイドに関しては芳香族5重付加体が得られたが、X線構造解析により本法の生成物は従来の五重付加体と比べ「広がったシャトルコック」構造をとることが分かり、異なるパッキングと電子特性を得る可能性がある。次に、アザフレロイドの酸化反応を試みたところ、窒素架橋の酸化に伴う脱アミノ化反応によりフラーレンが生成し、フレロイドで見られたようなエステル生成物は生成しなかった。アザフレロイドに対して橋頭二重結合に置換基を選択的に付加させ、本法を用いてアザ架橋を除去できれば、位置選択的フラーレン誘導体を得る有力な手法となり得る。さらに、前年度のトリアゾリノフラーレンの反応の発展を検討し、トリアゾリンの窒素をカチオン化したトリアゾリウムイオン骨格をフラーレンに導入できないか試みた。トリアゾリノフラーレンの直接的アルキル化は脱窒素反応が競合し、トリアゾリウム塩の生成は困難であったが、トリアゼンカチオンの協奏的付加反応によりトリアゾリウムフラーレンの合成に初めて成功した。この化合物はペリ共役によりカチオンがフラーレンπ電子と軌道相互作用し、電子受容性の上昇した新規イオン性フラーレンと判明した。フラーレンを構造修飾する際の課題として、副生成物が生成する反応が多くその分離・精製が困難という点があげられる。まず、フレロイドとmCPBAの反応を行ったところ、橋頭二重結合への選択的な酸化反応が観察され、m-クロロ安息香酸が付加したエステル生成物が得られた。次に、アザフレロイドの酸触媒芳香族付加反応を行った。アザフレロイドは、橋頭二重結合と架橋窒素が隣接したエナミン構造を有する。それゆえ、求電子剤である酸の攻撃が二重結合/架橋窒素で競合しうる。反応生成物を分析したところ、窒素の塩基性が大きい場合は窒素への攻撃が、小さい場合には二重結合への攻撃が優先し、それぞれ異なる数の芳香族付加生成物を与えた。これらの結果から、アザフレロイド類の"ambident"な反応性が明らかになった。また、アザフレロイドの合成を効率的に行うため、中間体トリアゾリノフラーレンの脱窒素機構解析を行った。その結果、加熱条件下においては協奏的脱窒素機構により5,6-架橋が形成し、アザフレロイドが選択的に生成することが判明した。一方、反応系中にトリフルオロメタンスルホン酸などの強酸が存在すると、酸の窒素への付加を経て脱窒素し、段階的な脱窒素と炭素-窒素結合形成が起こる。このとき6,6-結合形成が優先するので、構造異性体であるアジリジノフラーレンが選択的に生成することが判明した。さらに、アルキル基などの置換基が存在する場合は、脱窒素過程で分子自由度が減少し、フラーレン表面と置換基との相互作用の存在を示唆した。本研究課題の主要な成果は、(1)フレロイドのmCPBA酸化反応、(2)アザフレロイドの酸触媒芳香族付加反応、(3)アザフレロイド・アジリジノフラーレン生成機構の解明、の三つである。1に関しては、応募時の予備実験において橋頭位への選択的なエステル化反応が得られていた。その後分子軌道計算を行ったところ、通常の平面型オレフィンとmCPBAの遷移状態は協奏的機構を示唆するbutterfly型で有った一方、フレロイドのanti-