hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プラズマで生成されたフリーラジカルの生物化学作用のメタボロミクスによる解析

放電プラズマを生体に作用させ,ヒト細胞への抗腫瘍作用や農産物の成長促進,酵素活性といった生物学,農学的な応用が盛んがであるにもかかわらず,バイオプラズマ応用でのプラズマと生体との相互作用は未知であり,その解析が急務である.研究実施者は,プラズマ生成するイオン,ラジカル,光といった個々の反応種の作用をその場で実時間に観察してプラズマと生体の相互作用の解明に取り組んでいる.本研究では,プラズマと生体内のフリーラジカルの挙動が細胞内化学反応(代謝)の変動の検出に発展させ,キャピラリー電気泳動質量分析検出による解析を進めている.本年度は,(1)プラズマと液体の相互作用の理解:プラズマが合成する化学種のうち代謝影響の候補物質を各種有機物分析手法で進めてきた.複雑な生体エネルギー代謝系に焦点をおき,プラズマ生成物の違いによる代謝物変動のプロファイルを始めることができた.(2)プラズマ代謝経路マップの作成:細胞内酵素反応をプラズマ刺激入力に対する細胞システムの応答ととらえ,プラズマ作用の候補物質の作用,機能を解析することを始めることもできた.プラズマと有機物の反応を解析するため,核磁気共鳴法をもちいてプラズマが影響して生成される合成物の分析を進めた.(3)プラズマ代謝制御:代謝機能を制御する方法を確立する,基盤知識が集積しつつある.最終目標とする自然物と人工物の融合利用に向けた「プラズマ生物科学」の創成に向け,着実に成果を得ることができた.プラズマが合成する有機物の解析を,キャピラリー電気泳動質量分析法,核磁気共鳴法,レーザー脱離イオン化時間飛行型質量分析法で行うことができたためプラズマが合成する有機物には比較的短寿命で構造変化してしまう化学種があるため,核磁気共鳴法を世界に先んじてプラズマ装置と結び付けダイナミクスな解析を始める放電プラズマを生体に作用させ,ヒト細胞への抗腫瘍作用や農産物の成長促進,酵素活性といった生物学,農学的な応用が盛んがであるにもかかわらず,バイオプラズマ応用でのプラズマと生体との相互作用は未知であり,その解析が急務である.研究実施者は,プラズマ生成するイオン,ラジカル,光といった個々の反応種の作用をその場で実時間に観察してプラズマと生体の相互作用の解明に取り組んでいる.本研究では,プラズマと生体内のフリーラジカルの挙動が細胞内化学反応(代謝)の変動の検出に発展させ,キャピラリー電気泳動質量分析検出による解析を進めている.本年度は,(1)プラズマと液体の相互作用の理解:プラズマが合成する化学種のうち代謝影響の候補物質を各種有機物分析手法で進めてきた.複雑な生体エネルギー代謝系に焦点をおき,プラズマ生成物の違いによる代謝物変動のプロファイルを始めることができた.(2)プラズマ代謝経路マップの作成:細胞内酵素反応をプラズマ刺激入力に対する細胞システムの応答ととらえ,プラズマ作用の候補物質の作用,機能を解析することを始めることもできた.プラズマと有機物の反応を解析するため,核磁気共鳴法をもちいてプラズマが影響して生成される合成物の分析を進めた.(3)プラズマ代謝制御:代謝機能を制御する方法を確立する,基盤知識が集積しつつある.最終目標とする自然物と人工物の融合利用に向けた「プラズマ生物科学」の創成に向け,着実に成果を得ることができた.プラズマが合成する有機物の解析を,キャピラリー電気泳動質量分析法,核磁気共鳴法,レーザー脱離イオン化時間飛行型質量分析法で行うことができたため放電プラズマを生体に作用させ,ヒト細胞への抗腫瘍作用や農産物の成長促進,酵素活性といった生物学,農学的な応用が盛んがであるにもかかわらず,バイオプラズマ応用でのプラズマと生体との相互作用は未知であり,その解析が急務である.研究実施者は,プラズマ生成するイオン,ラジカル,光といった個々の反応種の作用をその場で実時間に観察してプラズマと生体の相互作用の解明に取り組んでいる.本研究では,プラズマと生体内のフリーラジカルの挙動が細胞内化学反応(代謝)の変動の検出に発展させ,キャピラリー電気泳動質量分析検出による解析を進めている.本年度は,(1)プラズマと液体の相互作用の理解:プラズマが合成する化学種のうち代謝影響の候補物質を各種有機物分析手法で進めてきた.複雑な生体エネルギー代謝系に焦点をおき,プラズマ生成物の違いによる代謝物変動のプロファイルを始めることができた.(2)プラズマ代謝経路マップの作成:細胞内酵素反応をプラズマ刺激入力に対する細胞システムの応答ととらえ,プラズマ作用の候補物質の作用,機能を解析することを始めることもできた.プラズマと有機物の反応を解析するため,核磁気共鳴法をもちいてプラズマが影響して生成される合成物の分析を進めた.(3)プラズマ代謝制御:代謝機能を制御する方法を確立する,基盤知識が集積しつつある.最終目標とする自然物と人工物の融合利用に向けた「プラズマ生物科学」の創成に向け,着実に成果を得ることができた.プラズマが合成する有機物の解析を,キャピラリー電気泳動質量分析法,核磁気共鳴法,レーザー脱離イオン化時間飛行型質量分析法で行うことができたためプラズマが合成する有機物には比較的短寿命で構造変化してしまう化学種があるため,核磁気共鳴法を世界に先んじてプラズマ装置と結び付けダイナミクスな解析を始めるプラズマが合成する有機物には比較的短寿命で構造変化してしまう化学種があるため,核磁気共鳴法を世界に先んじてプラズマ装置と結び付けダイナミクスな解析を始める
空間的広がりを属性にもつアンコール遺跡の遺構データベースの開発

9世紀から15世紀にかけて栄えたアンコール王朝が残したアンコール遺跡は,仏教寺院,ヒンドゥー教寺院,墳墓寺院や貯水池,橋,宮殿,基幹道路など,大小さまざまな遺構からなる都城遺跡である。カンボジアのシェムリアップ市郊外の密林には,アンコール・ワットをはじめとする主要な遺跡が集中している。密林の中に点在しているこれらの遺構は大きく3時期に分類されているが、その全容についてはいまだ多くの謎がある。遺跡相互の位置関係が明確でないだけでなく,3次にわたって構築された都城の造営尺,方位などは、密林に阻まれて未解明のままである。本研究の目的は,地理情報システムを用いて,アンコール遺跡の遺構のデータベースを作成し,密林で隔てられた遺跡同士の位置関係の把握や,方位や造営尺などの解明と,遺跡の全体像の把握と復原を試みることにある。縮尺1/5000のベースマップの完成が遅れたことから、研究の遂行にもやや遅れが生じたが、この精密な地図の検討により、アンコール遺跡には建造物以外に土塁状の遺構が多数残っていることが判明した。一部は潅漑用の土塁と考えられるが、大半はアンコールの都城と同一の方法を示し、都市遺跡の遺構と考えられる。これらの遺構を含め、遺跡の配置の相互関係、個々の遺跡の方位とその時期差の解明を試みた。また、都城の一辺や寺院の伽藍の中心線の距離を検討し、造営尺の算出を試みた。現在、造営尺、方位基準線をもとにアンコール遺跡復原を試みている。
外部雑音の干渉に強い擬似白色雑音の生成法及びそれを用いた計測・通信システム

本年度は、主に、以下の項目について研究を行った。・直交基底low-peakfactorを2値系列への拡張本研究の成果である実数系列のlow-peakfactor疑似白色雑音生成法は、系統な生成法でありながら、low-peakfactorが1以下になるという点で、従来にない新しいものである。また、生成方法を工夫する事で、1)相互相関もlow-peakとなる、2)直交基底となるもの、3)位相差がある範囲内にあるとき、相互相関が0となる系列などを系統的に生成できる事が本課題の研究の課程で判明した。これらの性質は、チャンネル間の干渉を防ぐという意味で、マルチチャンネルの無線LANや多チャンネル計測の応用に適した性質である。またこれらの生成方法を2値系列に適用することで、広い位相差範囲で相互相関と自己相関(位相差0を除く)が0となる系列の生成方法を発見し、応用検討も行った。本課題について、主に前年度の成果を中心に学術雑誌、研究会報告、国際学会等で今年度9編の発表を行った。今年度中に得られた成果については、6編の論文を学術雑誌に投稿中である。本研究の成果である実数系列のlow-peakfactor疑似白色雑音生成法は、系統な生成法でありながら、low-peakfactorが1以下になるという点で、従来にない新しいものである。それに加えて、生成方法を工夫する事で、1)相互相関もlow-peakとなるものや、2)直交基底となるものを生成する事ができる。さらに、これら2種類についても、生成方法に、組合せ理論の成果を適用する事で、位相差が長さの平方根程度より小さい範囲では、相互相関が0となる系列なども系統的に生成できる事がわかった。この利点を活かしたシステムの設計や一部試作を行った。この成果を踏まえ、次年度は、試作システムの改良等や、別の特質を有したw-peakfactor疑似白色雑音の生成方法の検討を行う予定である。
過疎地域流出者の意識とふるさと回帰-岡山県笠岡諸島の住民の場合-

笠岡諸島は戦後阪神地区へ流出する者が多く、急激な人口減少によって過疎地となった。人口流出の主な要因は職業・職場の確保、結婚、子供の教育、医療等不十分な生活環境のなかで生活の質の向上に期待がもてないことによるものである。流出者の約半数が回帰しており、この傾向は将来も変わらないことが予測できる。各島の住民の20%が島内に生まれ流出したことのない者で、70%が島に生まれ、一度は流出し回帰してきた者である。10%が島外から流入してきた者である。流入者は少なく外部からの移住者を集めて地域を活性化することには困難がある。また流出者は将来の回帰を予定して家屋敷を処分することは殆どない。回帰に伴って職業移動をする者が多く、無職化が特徴的傾向となっている。無職化は高齢者に多く、笠岡諸島では高齢者の夫婦あるいは単身世帯が多く、医療上の問題を生じている。島には組織に組み込まれて働く職場はなく、自分の知識技能に頼る自営業が主たる職業になる。自営業への移動は海運業、石材加工業、漁業等各々の島の特徴的な産業と関連した職業に集中的に起こり、しかも無職にならない移動者は比較的若年である。島に回帰した人々は流出後も出身の島との交流を図りながら、定年退職あるいは家を継ぐ必要が生じたとき回帰している。流出した側から見れば、流出者の半数ぐらいが回帰を予定し、残りの半数は回帰するつもりもなく、ふるさととの交流も断っている。笠岡諸島の場合、人口流出によって地域住民がゼロになることはなく、20%の流出しない人と流出者の半分の回帰者によって地域社会が維持されていく。笠岡諸島7島の内、六島、真鍋島、北木島楠地区、白石島、高島の調査を実施した。各島で事情は多少異なるが、過去10年間に20%以上の人口減少がみられ、過疎化の激しい地域である。笠岡諸島は福山、水島、坂出の各臨海工業都市に囲まれ、住民の流出はこれらの都市に向っておこなわれたと思われたが、現実には戦前から流出のあった京阪神地区が中心になっており、人口の還流ルートができあがっている。笠岡諸島住民は流出する一方で流出先からの回帰が多く認められる。現住民の70%以上は回帰者である。回帰者の平均流出期間は、六島の32.7年、真鍋島19.5年、北木島楠地区17.7年、白石島16.5年と本土から遠ざかるに従って長くなっている。回帰に伴う無職化率は白石島51.6%、六島72.5%等高い値を示す。一般に職場がないから過疎になっていくと言われるが、回帰に伴う職業移動を通して、過疎と就業機会の関係を考える資料を得ることができた。また回帰者は高齢と医療の問題をかかえて二度目の流出・二度目の回帰をする。流出者はふるさとを捨ててしまう(コミュニティーとの断絶)のではなく、常にふるさととの交流を保とうとする。その交流状態はよく、そのためにふるさとに残している家屋敷の管理は十分である。次年度は追加調査をおこなうと共に資料の詳細な分析、検討を加える。平成5年度に六島、真鍋島、北木島楠地区、白石島、高島の調査を実施し、平成6年度は飛鳥、北木島豊浦地区、笠岡市美の浜地区の調査をおこなった。笠岡諸島の人口流出の原因は年齢と共に変化しており、第一エイジの成長期では教育・学校の問題が主であり、第二エイジでは結婚、就職、職場の問題が主になっている。第四エイジの高齢者にとっては医療と健康管理の問題がある。これらの諸問題が解決されていくところに過疎問題が解消していくカギがあると考える。各島から流出した人が毎年23%回帰しており、また流出した人がふるさとと断絶するのではなく常に交流を続けている。

その状態を各島比較することによって内海本土接近型離島における過疎状態を明らかにしようとした。ふるさと交流指数によって流出者のふるさとへの接触状態を、回帰に伴う職業移動によって就職機会・職場・職業の問題を、家屋の管理状態によって回帰の意志を理解しようとした。特に、本年度は笠岡諸島出身者が集住している笠岡市美の浜地区の調査により流出者の態度を知ることができた。流出者の全てがふるさとに回帰したいと考えているのではなく(定年退職後回帰したい人は50%しかいない)、回帰した者の意見のみを参考にしたのでは十分でないことが理解できた。また北木島豊浦地区の調査では地場産業のある地区とない地区(楠地区)を比較することができ、家族構成、年齢構造その他の点で相違のあることを認めることができた。小さな過疎社会であっても過疎に伴う諸問題が独立して生じるのではなく、相互に複雑に絡み合っており全体を全体として考察する必要があることが認識できた。次年度は、今まで調べた資料を検討して最終的な報告書をまとめる。平成5年度および6年度において六島、真鍋島、北木島楠地区、北木島豊浦地区、白石島、高島、飛島各島住民の流出・回帰の実態について調査を実施した。それに基づいて平成7年度は流出した住民がふるさと回帰をどう意識しているかを調査した。笠岡諸島出身者が集住している笠岡市美の浜地区の調査を通して流出者の回帰性の問題にアプローチした。美の浜地区は笠岡湾を干拓してできた(1984年完成)新しいコミュニティーで1995年の調査時点で241世帯の住民がいた。その内世帯主、配偶者あるいはその父母が笠岡諸島出身者である場合が25.2%であった。その60%が北木島出身者であるところから北木島楠地区および豊浦地区の住明の意識を比較することによって流出者のふるさと回帰の可能性を探ろうとした。北木島に現住する者は流出した者との交流を続け、流出者の回帰が行なわれるよう努力している。しかし、美の浜地区に流出した者からみれば、定年退職後ふるさとへ帰りたいと考えている人は25.0%しかなく、58.3%は帰るつもりはないと答えている。その理由は、ふるさとの家はセカンド・ハウスとして使えばよい、他の家族が住んでいる、生活に不便であるといったものであるが、それより重要なことは、流出に際して既に家を処分してしまった人が25.0%いることである。コミュニティーの内側からだけ見るのとは違った様相がある。流出者はふるさとの島が経済的に発展して、現代的意味での生活資源が十分獲得できるようになっても回帰したいと考える人は50%しかいない。北木島の場合、一度も流出したことのない人と、流出した人の半分以内で回帰する人によってコミュニティーを維持存続させていくことになる。
感性データの解析手法に関する研究

本研究の目的は、感性データに内在する「個人の認識における複雑性」と「評価対象自体の複雑性」を考慮して、評価におけるあいまい性に注目する「アンサンブル・モデル(ensemble model)」と、文脈のあいまい性に注目する「コンテクスト・モデル(context model)」の同定法を開発することである。アンサンブル・モデルに関しては、これまでの成果に基づいて、本年度は主成分分析手法と対応分析手法への適応について考察し、理論の精緻化を図るとともに、石川県手取川流域の住民による水辺環境の感性データに適用して有効性を検証した。特に、これまで検討してきた「相対的ファジネス」という概念を整理し、評価者の認識の違いに起因する評価のあいまい性と、評価項目自身が持つあいまい性を相対的に図示する手法を対応分析に適用することに成功した。これらをまとめて英文論文を完成し現在投稿中である。コンテクスト・モデルに関しては数名の共同研究者と協力して同定法を開発してきた。内容は、カテゴリーデータを含む複雑なデータベースに対する新しいクラスタリング手法、エージェントベース・アプローチによる局所的システム構造の発見法、及びそれらの感性評価データへの適用である。カテゴリーデータを含むデータベースからのコンテキスト発見法は、カテゴリーの出現頻度ベクトルをクラスタ中心として採用するという新しくて有効な方法である。また、エージェント群によるシステムの部分線形構造発見手法は、検証可能性の問題から現時点では低次元の空間においてのみ実験を行っているが、従来のクラスタリング手法では発見が困難であったシステムの部分構造を高い確率で発見できるアプローチであり、モデリングとクラスタリングの同時分析手法として今後有望になると考えている。本研究の目的は、感性データに内在する「個人の認識における複雑性」と「評価対象自体の複雑性」を考慮して、評価におけるあいまい性に注目する「アンサンブル・モデル(ensemble model)」と,文脈のあいまい性に注目する「コンテクスト・モデル(context model)」の同定法を開発することである。アンサンブル・モデリング手法に関しては、既に因子分析と数量化理論I類に対して有効性が確認されている。本年度は、主成分分析と数量化III類モデルに対してこの概念の拡張を試みた。ただし、これらは外的基準が存在しない場合の手法であるため、新しく相対的ファジネスの概念を導入して理論を発展させ、環境評価問題に適用した。成果は2編の国内学会誌、2編の国際学会誌で発表し、さらに2編を投稿中である。具体的には、環境評価データの収集を大学院学生の研究補助を得て実施し、居住地域や個人的属性によって異なる評価データが得られたことから、収集データを用いて「アンサンブル・モデル」を構築し,環境科学会,感性工学会,ファジィ学会などにおいて発表し評価を受けた。一方、コンテクスト・モデリング手法については、ポスドクの学生の協力を得て、コンテクスト・モデルの性質を様々な角度から吟味し、モデリング手法開発の準備を行った。特に、大量のデータから意味のある知識をそのコンテクストと共に抽出する手法について、既存の手法の比較検討を行った。その結果、エージェント・タイプの知識発見法が有力であるとの感触を得たので、来年度はこの方向で研究を実施する予定である。アンサンブル・モデリングに関しては、本年度は外的基準が存在しない場合についてのファジィ多変量解析モデルを開発した。具体的には「相対的ファジネス」という概念を導入して、評価者の認識の違いに起因する評価のあいまい性と、評価項目自身が持つあいまい性を相対的に図示する手法を開発した。本年度の研究成果を3編(1編は解説論文)の学会誌論文として発表した。今後は、コレスボンポィング分析や多次元尺度構成法にも提案手法を適用して、最終的にはすべての多変量解析の分野におけるアンサンブル・モデリング手法を確立していく。

コンテキスト・モデリングに関しては、コンテキスト発見法の新しい方法として、カテゴリーデータを含む複雑なデータのクラスタリング手法と、エージェント群によるシステムの部分線形構造の発見手法を開発した。カテゴリーデータを含むデータベースからのコンテキスト発見法は、カテゴリーの出現頻度ベクトルをクラスタ中心として採用するという新しくて有効な方法である。また、エージェント群によるシステムの部分線形構造発見手法は、検証可能性の問題から現時点では低次元の空間においてのみ実験を行っているが、従来のクラスタリング手法では発見が困難であったシステムの部分構造を高い確率で発見できるアプローチであり、今後さらに改良を行い、モデリングとクラスタリングの同時分析手法として確立していく。本課題は数人の学生やポスドクの協力を得て遂行しており、本年度は4編の学会誌論文と、8編の国際学会講演論文を発表した。本研究の目的は、感性データに内在する「個人の認識における複雑性」と「評価対象自体の複雑性」を考慮して、評価におけるあいまい性に注目する「アンサンブル・モデル(ensemble model)」と、文脈のあいまい性に注目する「コンテクスト・モデル(context model)」の同定法を開発することである。アンサンブル・モデルに関しては、これまでの成果に基づいて、本年度は主成分分析手法と対応分析手法への適応について考察し、理論の精緻化を図るとともに、石川県手取川流域の住民による水辺環境の感性データに適用して有効性を検証した。特に、これまで検討してきた「相対的ファジネス」という概念を整理し、評価者の認識の違いに起因する評価のあいまい性と、評価項目自身が持つあいまい性を相対的に図示する手法を対応分析に適用することに成功した。これらをまとめて英文論文を完成し現在投稿中である。コンテクスト・モデルに関しては数名の共同研究者と協力して同定法を開発してきた。内容は、カテゴリーデータを含む複雑なデータベースに対する新しいクラスタリング手法、エージェントベース・アプローチによる局所的システム構造の発見法、及びそれらの感性評価データへの適用である。また、エージェント群によるシステムの部分線形構造発見手法は、検証可能性の問題から現時点では低次元の空間においてのみ実験を行っているが、従来のクラスタリング手法では発見が困難であったシステムの部分構造を高い確率で発見できるアプローチであり、モデリングとクラスタリングの同時分析手法として今後有望になると考えている。
遺伝子損傷と突然変異の分子基盤

遺伝現象に関する基本的な概念である突然変異は、遺伝子の損傷、すなわちDNAの化学的、物理的な変化によって引き起こされる。遺伝子の損傷から変異に至る過程については、多くの研究者によって研究されてきた。逆に、突然変異を測定することによって変異作用、遺伝子損傷作用を持つ物質を検出することも広く行われている。このような突然変異の研究は、現在我が国において大変盛んになり、変異原物質の検出、DNA付加体の同定、DNA上の変異箇所の決定、修復酵素の機構解明、変異修飾因子の発見など、多くの成果を上げつつある。しかし、変異原物質の研究と、分子生物学的手法による変異の誘導メカニズムや修復酵素の研究との連係が不十分であった。そこで、本研究班では、前年度に引続き、遺伝子損傷性物質の検出と連係して突然変異の過程の分子レベルでの解明を行うことを目指し、各分野の専門家が集まり会議を行った。(1)変異作用、遺伝子損傷作用の検出系について、(2)DNA損傷が変異に固定される過程の解析、(3)変異の生成に影響を与える因子の基礎的研究、の3つの大きな項目について、有意義な討論がなされた。前年度の会議により班員間の共同研究も行われ、成果を上げつつある。本研究班は、次年度の重点領域研究への採択を目標として設定されたものであり、そのための討議も行った。
二酸化炭素吸収剤モノエタノ-ルアミンの再資源化用バイオリアクタ-の検討

大規模プラント排ガス中のCO_2を除去する技術のうちモノエタノ-ルアミン化学吸収法は、吸収能力および経済性および経済性などの点で高く評価されている。この方法では、CO_2吸収後のモノエタノ-ルアミンは水蒸気の作用によりCO_2を分離し再生される。しかし、長期間に亘る反復使用の後に劣化物を含んだ吸収液のCO_2吸収能力は低下し、吸収液は廃棄されている。本研究では、そのような使用済みモノエタノ-ルアミンを大腸菌Escherichia coli K12株を用いて生分解し、有価物の酢酸へと変換するバイオリアクタ-を考案し、培養条件が生物反応に及ぼす効果について検討した。培地成分について吟味した結果、モノエタノ-ルアミンはE.coliの生育のための窒素源となるが、効率良い増殖を望むためにはグリセロ-ルまたはグルコ-スなどの炭素源が不可欠であることがわかった。モノエタノ-ルアミンを分解するエタノ-ルアミンアンモニアリア-ゼは、その生合成および機能発現のためにビタミンB_<12>を必要とした。この酵素は、反応生成物のアセトアルデヒドにより不活性化したが、培養液中のアセトアルデヒドの蓄積を抑えるためにはアセトアルデヒドを酢酸へと変換するアルデヒドデヒドロゲナ-ゼの活性を高めることが大切であることがわかった。酢液は、これらの酵素の活性を低下させ、また細胞の増殖を抑制したためpH制御が生分解反応を促すことを演繹した。モノエタノ-ルアミン自身をpH制御用のアルカリ溶液とする新しい培養方法を考案し最適pH値を求めた。モノエタノ-ルアミンの処理産および酢液の生成量はpHが7.5の時に最大となり、処理量1g/(l・h)および酢液生産性0.9g/(l.h)が得られた。
培養口腔粘膜上皮細胞とハイドロゲルのミックス材を用いた皮膚創傷治癒効果の検証

本研究の長期目標は本学の口腔粘膜細胞培養テクノロジーを発展させ、口腔粘膜細胞による口腔外上皮欠損の再生治療の実現である。本研究ではハイドロゲル材に培養口腔粘膜上皮細胞を混和したミックスゲルを創製し、熱傷や虚血性皮膚難治性潰瘍などの皮膚創傷治療への応用を図るため、各種サイトカインのELISA分析を行なった。VEGFに関しては量的にはクリアしているものの個体差によるばらつきが非常に大きく、さらにサイトカインの測定においても、細胞によっては測定限界以下である場合もあり、細胞間のばらつきが大きいことが分かった。この現象は、動物実験に移行した際、データに影響することが予想された。前年度の達成度評価の“遅れている“を改善するべく、創傷治癒に関連すると言われている各種サイトカインのELISA分析を行なったが、VEGFに関しては量的にはクリアしているものの個体差によるばらつきが非常に大きくなった。さらに、サイトカインの測定においても、細胞によっては測定限界以下である場合もあり、細胞間のばらつきが大きかった。この予想以上のデータのばらつきを突き止めたことは、ある程度の成果ではあるが、動物実験に移行する前に、こうした細胞によるサイトカイン産生能の違い、ばらつきがあった場合に、動物実験に移行して有意差を導くことができる可能性は低いことが予想される。本研究では計3つの目標を設定した。平成23年度(1)in vitroデータの蓄積によって、ミックスゲルの最も効果的な細胞密度とゲル濃度を決定する。MTTアッセイにより細胞のゲル内における細胞活性とVEGF, FGF, KGF, TGFβ、ベータディフェンシンなど、細胞が産生する成長因子をELISA法で測定し検討を行った。平成2425年度は(2)培養口腔粘膜上皮細胞による糖尿病マウスのin vivo創傷治癒効果の肉眼的、組織学的検証に入る。まず細胞を混和したミックスゲルを糖尿病マウスの全層皮膚欠損に1回だけ塗布して経時的に創傷治癒を観察し、投与量を決定する。また口腔粘膜と皮膚の上皮細胞で比較する。更に(3)複数回塗布による場合のアプライ方法(塗布間隔)と、どのプロトコールが最も治癒に効果的で、コストベネフィットが高いか検討し,最後に安全性確認のため、マーキングした培養口腔粘膜上皮細胞の創部残存度も組織学的に観察を行う予定であった。24年度は創傷治癒に関連すると言われている各種サイトカインのELISA分析を行なった。VEGFに関しては量的にはクリアしているものの個体差によるばらつきが非常に大きくなった。この予想以上のデータのばらつきを突き止めたことは、ある程度の成果ではあったが、動物実験に移行する前に、こうした細胞によるサイトカイン産生能の違い、ばらつきがあった場合に、動物実験に移行して有意差を導くことができる可能性は低いことが予想され、平成25年度は細胞におけるサイトカイン産生能の違いからばらつきを求めた。本研究ではハイドロゲル材に培養口腔粘膜上皮細胞を混和したミックスゲルを創製し、皮膚創傷治療(熱傷など急性創傷治療および糖尿病、虚血性皮膚難治性潰瘍など慢性創傷治療)への応用を図るため、(1)in vitroのデータ蓄積と(2)in vivoのデータ収集を目的とする。後者では糖尿病マウスを用いミックスゲルの単独投与による創傷治癒効果とアプライ方法(塗布間隔)の検証を行う。細胞が産生する成長因子で宿主細胞を活性化させる研究戦略は、細胞の移植床への生着の必要がなく他家細胞で対応でき、実用化に有利であると思われる。MTTアッセイにより細胞のゲル内における細胞活性とVEGF, FGF, KGF, TGFβ、ベータディフェンシンなど、細胞が産生する成長因子をELISA法で測定し検討を行う。24-25年度は(2)培養口腔粘膜上皮細胞による糖尿病マウスのin vivo創傷治癒効果の肉眼的、組織学的検証に入る。更に(3)複数回塗布による場合のアプライ方法(塗布間隔)と、どのプロトコールが最も治癒に効果的で、コストベネフィットが高いか検討する。

最後に安全性確認のため、マーキングした培養口腔粘膜上皮細胞の創部残存度も組織学的に観察する。動物実験を開始しなければならない年度であるため、本学動物実験施設に、動物実験施行プロトコールの承認を得た。ただ、上記の理由により、個体差、細胞差によるばらつきをいかにして最小限にとどめるかを思案しなければならない状況にある。また、皮膚角化細胞のゲル混和のサイトカイン分析に至っていない。本研究では予備データとして、ミックスゲル(細胞数1x106, 2x106/mL:ゲル濃度0.15, 0.25%)からのVEGF放出量と、ゲル内の細胞活性をMTTアッセイで測定した(右図)。培養粘膜上皮細胞が産生し血管新生をおこすVEGF濃度は1000pg/mLなので1mLあたり最低100万個まぜこむ必要があることが示唆されていた。そのため300万個の群と72時間と96時間の測定時間を追加設定し両パラメーターの測定をさらに最低6例行う必要があったが、やや煩雑なため、データ集積に遅れが出ている。そのため、MTTとVEGFのデータを比較も行えず、予備実験からMTT値が保たれるもVEGFの産生量が1000pg/mLを上回るという基準を満たす細胞数とゲル濃度決定に到っていない。したがって、上記で決定した細胞密度とゲル濃度を用い、創傷治癒に関連する他の成長因子(TGF-b, HGF, FGF-2, KGF, PDGF)の放出量測定と症例数7を目標とした、ELISA法での測定が遅れている。ばらつきに対する予防措置の手段として考えられるのは、ゲルに溶かす細胞のサイトカイン量を動物実験前に必ず測定し、ばらつきに応じて、リコンビナントのサイトカインをゲルに補充することが挙げられるが、この場合1回目の細胞のサイトカイン放出量が標準となってしまうので、さらなる検討が必要と考えている。また、皮膚の細胞を実験に加えることは時間的に困難と考えている。今後は早期にMTTとVEGFのデータを集積し、予備実験からの基準を満たす有用な細胞数とゲル濃度を決定する。そして、決定した細胞密度とゲル濃度を用い、創傷治癒に関連する他の成長因子(TGF-b, HGF, FGF-2, KGF, PDGF)の放出量測定し、症例数7を目標に、ELISA法で測定する。以上の結果を日本口腔外科学会で発表する。平成24年度は上記実験に加え、当初予定していた培養口腔粘膜上皮細胞による糖尿病マウス(db/db)と非糖尿病マウス(db/+)を用いたin vivo創傷治癒効果の肉眼的、組織学的検証に入る。まず細胞を混和したミックスゲルを糖尿病マウスの全層皮膚欠損に1回だけ塗布して経時的に創傷治癒を観察し、投与量を決定する。また口腔粘膜と皮膚の上皮細胞で比較する。更に複数回塗布による場合のアプライ方法(塗布間隔)と、どのプロトコールが最も治癒に効果的で、コストベネフィットが高いか検討する。今後も細胞を大量に培養するので、培養液など関連する消耗品が必要である。
酵母tRNAエンドヌクレアーゼのミトコンドリア局在の生理的意義の解析

我々は、tRNA前駆体のスプライシングに必須なtRNAエンドヌクレアーゼ(Sen複合体)が、酵母細胞ではミトコンドリアに局在化するシグナルを持つことを明らかにし、tRNAのスプライシングの一部が細胞質で進行する可能性を指摘してきた。本研究は、その生理的意義について検討することを目的としている。酵母を用いた分子遺伝学・細胞生物学的な解析から、本研究を通じて我々は以下のようなことを明らかにした。1)野生型酵母株において、tRNAエンドヌクレアーゼサブユニットであるSen2p、Sen54p、および、その活性がミトコンドリア外膜の表在性膜タンパク質であることを明らかにした。2)Sen2pのts株を3つとcs株を一つ単離し、これらが、in vivo・in vitro両面でtRNAのsplicingに欠損を示すこと、invivoで細胞質に前駆体tRNAを蓄積することを明らかにした。2)Sen54pのミトコンドリア局在化シグナルの部分欠失変異が温度感受性の生育を示し、制限温度下で前駆体tRNAを蓄積することを示し、ミトコンドリア局在化シグナルがその機能に必要であることを明らかにした。さらに、細胞分裂時のミトコンドリアの分配に欠損niyotteミトコンドリアを持たない細胞を生じるmmml変異が、tRNAのsplicingにも欠損を示すことを明らかにした。3)Sen54pは、そのN末端にTom70pのN末端領域を融合することでミトコンドリア外膜の内在性膜タンパク質として固定しても完全に機能するが、核移行シグナルを融合すると機能が損なわれることを明らかにした。以上の結果は、Sen複合体がミトコンドリア外膜上で機能すること、また、核内では機能できないこと、さらに、前駆体tRNAは核を出てそこまで輸送されることを示している。我々は、tRNA前駆体のスプライシングに必須なtRNAエンドヌクレアーゼ(Sen複合体)が、酵母細胞ではミトコンドリアにあることを明らかにし、tRNAのスプライシングの一部が細胞質で進行する可能性を指摘してきた。計画調書では4つの具体的課題を設定したが、今年度はそのうち、1)Sen複合体が核とミトコンドリアの間をシャトルしている可能性はないのか、2)サブユニットであるSen2pやSen54pがミトコンドリアに局在できないことはtRNA前駆体のスプライシングに影響を与えるのか、という課題について解析を行った。本計画の進展に伴い、現在までに以下のことを明らかにした。1)エンドヌクレアーゼサブユニットの一つSen2pのts変異株では、末端が成熟化した前駆体tRNAが細胞質に蓄積することを発見し、前駆体tRNAが核外に輸送されうることを明らかにした。2)別のサブユニットであるSen54pをミトコンドリア外膜にアンカーしても機能は損なわれないことを見出した。これは、エンドヌクレアーゼが核-細胞質間をシャトルすることなく、ミトコンドリア外膜に常在して機能しうることを示している。3)他方、Sen54pを強制的に核に局在させると、その機能が失われ、ミトコンドリア局在は機能にとって必須であることを示した。以上のことは、エンドヌクレアーゼの予想外の局在が、少なくとも酵母にとっては意義のあることを示しており、今までの「RNA成熟の場としての核」という概念の変更を迫るものである。採択が11月であったため、年度ごとの研究計画項目を一部入れ替えて進める結果となった。しかし、上記の通り計画の進行はおおむね順調で、現在、先に述べた結果の一部については投稿中である。

我々は、tRNA前駆体のスプライシングに必須なtRNAエンドヌクレアーゼ(Sen複合体)が、酵母細胞ではミトコンドリアにあることを明らかにし、tRNAのスプライシングの一部が細胞質で進行する可能性を指摘してきた。本研究は、その生理的意義について検討することを目的としている。今年度は、計画調書で設定した具体的課題のうち、1)サブユニットであるSen2pやSen54pがミトコンドリアに局在できないことはtRNA前駆体のスプライシングに影響を与えるのか、2)endonucleaseサブユニットのミトコンドリア局在を司る因子は何か、を中心に解析を進めた。こうした解析の中で、以下のことを明らかにした。1)Sen2pの変異の取得とその解析をさらに進め、新たに二つのts alleleと一つのcs alleleを単離した。これらが、昨年単離したsen2-41同様、細胞質に前駆体tRNAを蓄積することを明らかにし、sen2変異の表現型は、常に、endonucleaseが細胞質で機能するという考えを支持することを確認した。これらの変異はSen2pの細胞内局在には影響を及ぼさなかった。2)Sen54pのミトコンドリア局在化シグナルの部分欠失変異が、温度感受性の生育を示し、制限温度下で前駆体tRNAを蓄積することを示し、ミトコンドリア局在化シグナルがその機能に必要であることを明らかにした。さらに、細胞分裂時のミトコンドリアの分配に欠損がある結果、ミトコンドリアを持たない細胞を生じるmmml変異が、tRNAのsplicingにも欠損を示すことを明らかにした。3)Sne54pのミトコンドリア局在化シグナル領域である200313アミノ酸残基部分をbaitにしてTow-Hybrid法を行い、ミトコンドリア局在化に必要な因子の検索を行ったが、目的のものと思われるクローンは得られなかった。以上の結果の一部については、現在、投稿中である。
バルク金属ガラスにおける超高疲労限度・高破壊靱性特性の把握とそのメカニズムの検討

CuHfTiやCuZrTiバルク金属ガラス(BMG){それぞれCu_<60>Hf_<25>Ti_<15>,Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>}よりも,ガラス形成能に優れたCuZrAgAl BMG{Cu_<36>Zr_<48>Ag_8Al_8}について,疲労試験を実施した.その結果,疲労限度(σw)は1030MPa,耐久比は0.56を示し,これらはCuZrTiやCuHfTi BMGよりも高い値を示した(CuZrTi;980MPa,0.49,CuHfTi;870MPa,0.41).また,CuZrAgAl BMGを用いて,直径を従来の約0.8mmかち約4mmと大きくした試験片を用いてσwを求めたところ,σwは約43%低い590MPaを示し,寸法効果が見られた.Zr_<50>Cu_<30>Ni_<10>Al_<10>BMGを用いて,陽電子消滅法により応力の繰返しに伴うフリーボリューム(FV)の変化を測定した.BMGの疲労過程では一般にFVが減少し靭性が低下したと見られているが,FVはむしろ増加する傾向を示した.今後,追試を行い確認する必要がある.破壊靭性試験は,未だ平面ひずみ破壊靭性(K_<IC>)が求められていないCu-Zr基BMGにおいて,やはりガラス形成能の高いCuZrAgAl BMGを用いて実施するとともに,ZrCuAl BMGにおいて共晶から亜共晶側に組成を振ったBMG)を用いて実施した.CuZrAgAl BMGのK_<IC>は17MPa・m^(1/2)を示した.共晶組成のZr_<50>Cu_<40>Al_<10>から亜共晶側へ組成を振ったZr_<55>Cu_<35>Al_<10>,Zr_<60>Cu_<30>Al_<10>BMGではK_<IC>は,大幅に上昇する傾向を示すとともに,ばらつきが小さくなり,さらにガラス遷移温度直下での緩和後も低下が少なかった.これはクラスター間のZr-Zr結合が増えることに起因していると考えられる。高強度結晶合金の高い疲労限度σwを凌ぐ,超高σwを有するバルク金属ガラス(BMG)と,そのσwを明らかにするべく,Cu基(Cu_<60>Hf_<25>Ti_<15>;以下CuHfTi, Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>;以下CuZrTi,いずれも引張強さ(σ_B)=約2.0GPa),Ti基(Ti_<41.5>Zr_<2.5>Hf_5Cu_<42.5>Ni_<7.5>Si_1, σ_B=2.1GPa), Fe基((Fe_<0.5>Co_<0.5>)_<72>B_<20>Si_4Nb_4, σ_B=4.2GPa)およびCo基((Co_<0.6>Fe_<0.4>)_<0.75>B_<0.20>Si_<0.05>)_<96>Nb_4, σ_B=4.2GPa)BMGについて,応力比R=0.1の部分片振り引張疲労寿命試験を実施した.その結果,σw(全振幅値)は高い方から,Co基;2.5,Fe基;2.3,Ti基;1.6,CuZrTi;0.98,CuHfTi;0.87GPaを示し,また耐久比(σw/σ_B)は同じく高い方からTi基;0.79,Co基;0.60,Fe基;0.54,CuZrTi;0.49,CuHfTi;0.41を示した.σwは,特にCo基,Fe基BMGでは高強度結晶合金のCr-Mo鋼や合金工具鋼のσ_B=約2.0GPa(σwは1.0GPa)さえ遥かに凌いでおり,またTi基BMGのσw/σ_Bは約0.8を示し,破面様相は明らかに疲労であるがσ_Bとあまり差のない極めて大きなσwを示した.CuHfTiはCuZrTiと同様ナノ結晶分散材であり,疲労限度に明瞭な差異は生じなかった.Co基とFe基BMGの疲労き裂領域は約2μmと極めて小さかった.両者は,ここで用いた金属元素だけからなる他のナノ結晶分散材と異なり,いずれも単相材であるが金属と半金属元素からなるので共有結合性が高く,繰返し応力下においても変形しにくく,このように高い値を示したものと考えられた.CuHfTiやCuZrTiバルク金属ガラス(BMG){それぞれCu_<60>Hf_<25>Ti_<15>,Cu_<60>Zr_<30>Ti_<10>}よりも,ガラス形成能に優れたCuZrAgAl BMG{Cu_<36>Zr_<48>Ag_8Al_8}について,疲労試験を実施した.

その結果,疲労限度(σw)は1030MPa,耐久比は0.56を示し,これらはCuZrTiやCuHfTi BMGよりも高い値を示した(CuZrTi;980MPa,0.49,CuHfTi;870MPa,0.41).また,CuZrAgAl BMGを用いて,直径を従来の約0.8mmかち約4mmと大きくした試験片を用いてσwを求めたところ,σwは約43%低い590MPaを示し,寸法効果が見られた.Zr_<50>Cu_<30>Ni_<10>Al_<10>BMGを用いて,陽電子消滅法により応力の繰返しに伴うフリーボリューム(FV)の変化を測定した.BMGの疲労過程では一般にFVが減少し靭性が低下したと見られているが,FVはむしろ増加する傾向を示した.今後,追試を行い確認する必要がある.破壊靭性試験は,未だ平面ひずみ破壊靭性(K_<IC>)が求められていないCu-Zr基BMGにおいて,やはりガラス形成能の高いCuZrAgAl BMGを用いて実施するとともに,ZrCuAl BMGにおいて共晶から亜共晶側に組成を振ったBMG)を用いて実施した.CuZrAgAl BMGのK_<IC>は17MPa・m^(1/2)を示した.共晶組成のZr_<50>Cu_<40>Al_<10>から亜共晶側へ組成を振ったZr_<55>Cu_<35>Al_<10>,Zr_<60>Cu_<30>Al_<10>BMGではK_<IC>は,大幅に上昇する傾向を示すとともに,ばらつきが小さくなり,さらにガラス遷移温度直下での緩和後も低下が少なかった.これはクラスター間のZr-Zr結合が増えることに起因していると考えられる。
デザイン保護に関する意匠法保護秩序の特色とその合理性に関する基礎的研究

30年度の本研究実施計画のひとつは、意匠法保護秩序の特色とその合理性の検討にあった。この課題実施のため、意匠法の保護秩序の特色を、その保護対象(=登録意匠)のとらえ方に関して解明し、当該捉え方が、著作権の保護対象(=著作物)の場合と比較して、どのような相違点を有するかの点について、両法制度の独占権付与の根拠となる「創作」の観点から考察した。具体的には、意匠の創作的要素が、意匠保護要件である新規性要件(意匠法3条1項3号)と創作非容易性(同3条2項)との関係で、実際の意匠審査および裁判実務でいかに捉えられているかを実証的に考察した。また、その比較対象として、著作権の保護対象である著作物(著作権法2条1項1号)に関して「創作」がいかに把握されているかを、裁判例の解釈を対象に調査した。その結果、意匠法の「創作」は公知形態との差異性・相違性として理解されるのに対し、著作権法のそれは、既存表現との「差異性・相違性」では足りずプラスαとしての「個性」が要されること、双方の保護制度における「創作」の意味は異なり得ること等を明らかにした。本研究実施計画のいま一つの課題は、欧州・ドイツの意匠法制度との比較研究にあった。この課題実施のため、ミュンヘンのマックスプランク研究所での調査研究を行った。調査研究の結果、同研究所には欧州意匠制度の創設に関する基礎資料が豊富に存在すること、当該資料のさらなる調査が、本研究課題との関係で要されることがわかった。また、欧州意匠制度の「物品」の法的位置づけの研究を行い、それが従来のわが国の学説の理解とは異なり、日本法との決定的相違点とは言い難いこと、また意匠権の保護範囲に「物品」の制約を課さないことが、わが国の意匠法解釈論には存在しない困難な解釈論上の課題をもたらすことを解明し、「物品」の位置づけに関し、日本法制度の特色に合理性を見出し得る知見が得られた。30年度の課題のひとつは「意匠法保護秩序の特色とその合理性の検討・解明」であった。本課題の実施を目的に、上記研究実績で述べたとおり、意匠法の保護対象である創作的要素を著作権法の保護対象である創作的要素と比較し、その特色を明らかにした。当該特色が意匠保護秩序の合理性といかに関係しているかの解明は、今後の課題であるが、ともかく意匠保護対象の特色をある程度具体化できたことは、重要な進展であったと思われる。30年度のいま一つの課題は、「わが国の意匠法保護秩序の普遍性に関する比較法的検討」であった。本課題の実施を目的に、欧州法・ドイツ法との比較研究を行い、意匠法における「物品」の位置づけに関し考察し、日本法における「物品」の位置づけは必ずしも比較法的に特殊なものと解しがたいこと、むしろ「物品」の位置づけをめぐる欧州法・ドイツ法との差異点が、欧州法・ドイツ法に日本法には存在しない新たな解釈論上の課題をもたらしていることを明らかにできた。登録要件・侵害要件との関係で日本法と欧州法・ドイツ法とを比較することは今後の課題であるが、「物品」の位置づけも意匠権の登録要件や保護範囲を決定するうえで重要な要素であり、この点を欧州法・ドイツ法と比較し得たことは、上記課題の解明との関係で、重要な進展であったと考えられる。まず意匠法保護秩序の特色とその合理性の検討・解明の課題との関係で、引き続き研究を進める予定である。とりわけ、意匠法保護要件のひとつである創作非容易性の要件に着目し、当該要件が実施的な機能を果たしているというべきかの点について、30年度の研究で明らかにした意匠法上の「創作性」が「差異性・相違性」を意味するとの知見をベースに、解明をすすめたい。また欧州法・ドイツ法との比較研究の課題との関係で、引き続き研究を進める予定である。とりわけミュンヘンのマックスプランク研究所には、欧州意匠法の基本的な考え方を知るための膨大な資料が存在することが明らかになったことから、同研究所の調査研究により、わが国の意匠法制度の合理性の有無を知るに有益な知見を見出す努力を継続したいと考える。欧州法・ドイツ法の意匠保護範囲のとらえ方に関しては、30年度は主として「物品」の制約との関係に焦点を置いたが、今後は、意匠の保護要件および侵害関係(類似関係)の判断の場面で、双方の形態の類否関係がいかなる判断枠組みでいかなる基準のもとで判断されているかに焦点を当てて、考察を行いたいと考える。

その結果、意匠法の「創作」は公知形態との差異性・相違性として理解されるのに対し、著作権法のそれは、既存表現との「差異性・相違性」では足りずプラスαとしての「個性」が要されること、双方の保護制度における「創作」の意味は異なり得ること等を明らかにした。本研究実施計画のいま一つの課題は、欧州・ドイツの意匠法制度との比較研究にあった。この課題実施のため、ミュンヘンのマックスプランク研究所での調査研究を行った。調査研究の結果、同研究所には欧州意匠制度の創設に関する基礎資料が豊富に存在すること、当該資料のさらなる調査が、本研究課題との関係で要されることがわかった。また、欧州意匠制度の「物品」の法的位置づけの研究を行い、それが従来のわが国の学説の理解とは異なり、日本法との決定的相違点とは言い難いこと、また意匠権の保護範囲に「物品」の制約を課さないことが、わが国の意匠法解釈論には存在しない困難な解釈論上の課題をもたらすことを解明し、「物品」の位置づけに関し、日本法制度の特色に合理性を見出し得る知見が得られた。30年度の課題のひとつは「意匠法保護秩序の特色とその合理性の検討・解明」であった。本課題の実施を目的に、上記研究実績で述べたとおり、意匠法の保護対象である創作的要素を著作権法の保護対象である創作的要素と比較し、その特色を明らかにした。当該特色が意匠保護秩序の合理性といかに関係しているかの解明は、今後の課題であるが、ともかく意匠保護対象の特色をある程度具体化できたことは、重要な進展であったと思われる。30年度のいま一つの課題は、「わが国の意匠法保護秩序の普遍性に関する比較法的検討」であった。本課題の実施を目的に、欧州法・ドイツ法との比較研究を行い、意匠法における「物品」の位置づけに関し考察し、日本法における「物品」の位置づけは必ずしも比較法的に特殊なものと解しがたいこと、むしろ「物品」の位置づけをめぐる欧州法・ドイツ法との差異点が、欧州法・ドイツ法に日本法には存在しない新たな解釈論上の課題をもたらしていることを明らかにできた。登録要件・侵害要件との関係で日本法と欧州法・ドイツ法とを比較することは今後の課題であるが、「物品」の位置づけも意匠権の登録要件や保護範囲を決定するうえで重要な要素であり、この点を欧州法・ドイツ法と比較し得たことは、上記課題の解明との関係で、重要な進展であったと考えられる。まず意匠法保護秩序の特色とその合理性の検討・解明の課題との関係で、引き続き研究を進める予定である。とりわけ、意匠法保護要件のひとつである創作非容易性の要件に着目し、当該要件が実施的な機能を果たしているというべきかの点について、30年度の研究で明らかにした意匠法上の「創作性」が「差異性・相違性」を意味するとの知見をベースに、解明をすすめたい。また欧州法・ドイツ法との比較研究の課題との関係で、引き続き研究を進める予定である。とりわけミュンヘンのマックスプランク研究所には、欧州意匠法の基本的な考え方を知るための膨大な資料が存在することが明らかになったことから、同研究所の調査研究により、わが国の意匠法制度の合理性の有無を知るに有益な知見を見出す努力を継続したいと考える。欧州法・ドイツ法の意匠保護範囲のとらえ方に関しては、30年度は主として「物品」の制約との関係に焦点を置いたが、今後は、意匠の保護要件および侵害関係(類似関係)の判断の場面で、双方の形態の類否関係がいかなる判断枠組みでいかなる基準のもとで判断されているかに焦点を当てて、考察を行いたいと考える。海外の調査研究期間が当初の想定期間よりも短期であったこと等により、旅費としての経費が抑えられたことが一つの理由である。
中国の親子・親族関係の変質に与えた一人っ子世代の影響に関する実態研究

本研究は、一人っ子世代の女性対象者を通して、女性の生家と婚家との関係を比較研究することにより、一人っ子世代の誕生が、中国伝統的な老親扶養モデルである「養児防老」(息子による老親扶養モデル)、および息子との同居、息子による継承・相続と祖先祭祀を原則とする父系的な親族規範に変質をもたらすのかを検証する。
炭素アロイ電極による酸素還元反応機構の解明と電極性能の改良を目指した研究

部分的に窒素置換したコロネンのようなグラフェンのモデル分子に、密度汎関数法(DFT)計算を行い、炭素アロイ電極上での酸素還元反応機構を素反応レベルで調べた。酸素分子は、無置換グラフェンには吸着しないが、窒素置換により、不対電子が生じることにより吸着する。吸着の強さは、炭素原子上の不対電子密度に影響される。また、同じ密度でも、モデル分子の内部よりも周辺部で、強く吸着する。これは、吸着により、炭素原子上の混成がsp2+pからsp3へと変化して、より強い結合を形成できることにより説明される。2011年度は炭素アロイ電極のモデルとして、小さな芳香族縮合多環化合物の炭素原子を窒素原子で置換したモデルを採用した。このモデルでは、定性的な描像は得られたが、より精密な知見を得るために、再度、窒素置換のない種々のサイズのグラフェン分子(最大C96H24)について、そのスピン状態を含めて電子構造をDFT計算で調べた。比較的大きなグラフェンでは、3重項基底状態が得られた。これは、グラフェン分子のHOMO-LUMOギャップが小さいことに起因する。この3重項状態ではエッジ部分にスピン密度が局在化するため、吸着する酸素分子との相互作用に有利にはたらく。一方、グラフェンサイズが減少すると3重項状態は不安定となり、酸素分子との相互作用も弱くなることが見出された。この場合、窒素置換が酸素分子との相互作用に重要な役割を演じることが分かった。これは、窒素原子の余分な電子がグラフェン部分に分配され、スピン密度が生じるためである。このように、グラフェンと酸素分子が相互作用するにはグラフェン上のスピンが不可欠であることが分かったが、このスピン密度が存在する条件としてグラフェンのサイズに依存した窒素置換が重要であることが分かった。実用化のためには、グラフェンにPt等の貴金属を担持した電極が検討されている。その場合にPt微粒子がグラフェン上を移動して、凝集してしまうことが問題となっている。グラフェンの六角形のネットワーク上に、13原子の炭素欠陥を有するモデルを作成し、Ptクラスターとの相互作用を計算すると、Pt-C間の結合が強まることが示された。これは、欠陥部分に存在する不飽和な炭素原子が存在するためである。この方法は、グラフェンでのPt微粒子の凝集を防ぐために応用可能である。最終年度は再度、Pt電極に着目し、CN基で修飾されたPt電極について研究を行った。直接メタノール型燃料電池ではメタノールの酸素極への拡散の問題が顕在化してくる。このためにメタノールが酸素極上で酸素と反応し、ORRを阻害してしまう。提案されている1つの対処法は、酸素極のPtをCN基で修飾するというものである。DFT計算はクラスターモデルと周期モデルの2通りを行った。前者では2層から成るPt20クラスターの周辺に6個のCN基を結合させ(このモデルをPt20(CN)6と表す)、その中心部のCN基が結合していない3個のPt原子が並んだサイト(Pt-Pt-Pt)が活性点である。計算では、通常の白金電極とCN修飾電極へのメタノールとO2分子の吸着エネルギーを計算し比較した。また、CO吸着により電極触媒の被毒が問題となるのは燃料極であるが、拡散したメタノールが空気極で分解すると最終的にはCOが生成するのでCO分子も含めた。中性のPt20(CN)6への吸着では、逆にメタノールが安定化してしまい、CN修飾の効果は現れなかったが、-6の電荷をもつアニオンクラスターでは、O2の吸着はわずかに低下するが、メタノールやCOの吸着はより大きく弱まる結果が得られ、実験結果を再現した。さらにメタノールについては、吸着後、O-H、C-H結合が開裂する過程の相対エネルギーを計算し、CN修飾の効果について調べた。O-H結合開裂では相対エネルギーが高く(反発的に)なることからメタノールの解離反応が進行しにくくなることが示された。中性モデルを用いたC-H結合開裂では逆に相対エネルギーが低くなりCN修飾効果が現れなかった。しかし、アニオンクラスターでは、C-H結合開裂の抑制と、解離生成物の不安定化が得られた。アニオンモデルは、CN基の電気的陰性により、妥当であると考えられる。含窒素炭素材料が燃料電池酸素極として機能するという実験報告を受けて、酸素還元反応(ORR)に有効な表面構造の同定と、反応中のエネルギー変化の詳細を、量子化学計算を用いてシミュレーションした。カーボンアロイのモデルとして、小さな芳香族縮合環化合物を用いた計算からORRの活性点の条件として次の2点が得られた。(1)酸素吸着にはスピン密度が重要な役割を果たす。無置換のグラフェンは酸素吸着に不活性である。置換N原子により奇電子系となり、酸素分子はスピン密度の大きいサイトに強く吸着する。