hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖鎖及び糖鎖複合体の解析・分子設計及び再構成

疎水カラムクロマトグラフィーによって得られた5つの画分はそれぞれ特定の繰り返し構造を有した微細不均一な化合物であることが予想される。畑中は糖鎖型光アフィニテイープローブとして、新規ビオチン化アフィニテイープローブの開発と、ラベルを高感度に検出する非放射性標識検出系を確立し、牛β-ガラクトシルトランスフェラーゼへの適用を行った。小川は大腸菌リボソームを利用した糖タンパクのin vitro系再構築を目指す一環として、N-アセチルグルコサミンを有するピューロマイシンを合成し、翻訳系との相互作用を検討している。さらにN-アセチルグルコサミンを有するtRNAの合成にも着手した。またコンドロイチン硫酸の選択的な硫酸基の導入を考慮して完全保護コンドロイチン(八糖)の合成に成功した。本研究班は、糖鎖及び糖鎖複合体の解析・分子設計及び再構成に関する研究を遂行し。平成7年度には以下の成果を得た。稲垣はaFGFの溶液中の立体構造およびヘパリン6糖との複合体についてNMR解析を進めた。またヘパリン結合性の新規成長因子ミッドカインのC端ドメインの塩基性残基クラスターがヘパリン結合性と生理活性に機能していることを解析した。長谷川はL-セレクチンの糖鎖リガンドであるGlyCAM-1の糖鎖構造としてsLexのGalおよびGlcNAc両残基の6-O-SO_3Na誘導体を合成し、それがリガンドとして反応性が高いことを示した。隅田はグラム陽性菌のLTA画分中にその推定構造とは異なる免疫増強活性成分が存在することを確認すると共に、複数の活性成分が高分子量の複合糖脂質であることを分析、解明した。畑中は新規ビオチン化プローブを用いてβ-1,4-ガラクトシルトランスフェラーゼのアクセプター基質結合部位の解析を進め、ラベル生成物をアビジン補足後、エンドペプチダーゼ消化を行い、2重ラベルペプチドを得た。更にアクセプター結合領域をアミノ酸配列解析によりTyr197よりLys230のフラグメントとして決定することに初めて成功した。遠藤は精巣性ヒアルロニダーゼの逆反応として糖転移反応活性を利用し、コンドロイチン、コンドロイチン4-硫酸、及び6-硫酸をドナーに、またこれらのGAG糖鎖由来のPA化6糖をアクセプターとして用いることによりデザイン通りのGAG糖鎖配列を構築することに成功した。小川は遺伝子工学的アプローチを用いてラットLIF分子の糖鎖結合部位Asn7カ所の変異体を構築し、それぞれトランジェントにCOS細胞で発現させることによりその糖鎖結合部位の解析に成功した。またGAGの細胞内構築機構の解析に有用な分子プローブとしてコアタンパクと糖鎖との結合領域の分子構造をデザインして合成に成功した。更にそのプローブをウシ血清由来の酵素系に利用することにより予期しない配列の生成物を得ており、その中間体の役割の解明が進行中である。稲垣はaFGFとヘパリンの相互作用、ミッドカインによるヘパリン認識および、ヒアルロン産結合ドメイン1inkの立体構造決定に関し、NMR法により成果を得た。隅田は、グラム陽性細菌のLTA画分からIL-6誘導活性を示す成分を分離し、それらが高分子量の糖脂質であることを解明した。長谷川と木曽は、種種のガングリオシドの合成に成功した。畑中は、新規プローブの開発とラベルタンパク質の単離操作の効率化に成功した。遠藤は、天然型および非天然型のグリコサミノグリカンの、酵素的合成ルートを開拓した。
培養細胞系を用いたWnt/Winglessシグナル伝達経路の生化学的解析

形態形成にかかわるシグナル分子Wnt/Wingless(Wg)の生物活性については、様々なモデル動物を用いて分子生物学的研究がなされいる。また各種のWntシグナル伝達異常によって引き起こされたβ-cateninの蓄積が細胞のの癌化の原因となっている事も知られている。本研究の目的は、Wnt/Wgに感受性を持つDrosophilaや哺乳動物の培養細胞と、可溶性のWnt/Wg蛋白を用いて、Wnt/Wgシグナル伝達に関わる遺伝子産物の生化学的相互作用の実体を解明する事である。最近Xenopus胚を用いた解析から、Casein kinase I(CKI)が、Wntシグナル伝達の正の制御因子であるとの報告がなされたが、その普遍性は他の動物系を用いて、検証されているわけではなかった。そこで、本研究ではDrosophilaの系を用いて、CKIのWgシグナル伝達経路における役割の解析を行った。Schneider S2R+細胞をDrosophilaのCKIα及びεのdouble stranded RNA(dsRNA)の存在下で培養するin vitroRNAi法を行って、CKIα及びε蛋白の産生を阻止した。するとXenopus胚を用いた結果に反し、著しいArmadillo(Arm)蛋白質の蓄積が生じた。なおRNAiによってArmのmRNAの変化は認められない事からCKIα及びε、はArm蛋白質の安定性を負に制御していることが明らかとなった。さらにDrosophilaの胚に同じdsRNAを注入して、胚におけるCKI蛋白の産生を阻止したところ、Wgシグナルが過剰に流れた事を意味するNaked cuticleの表現型を持つ胚が発生した。これらの結果は、Drosophilaでは、CKIはWgシグナル伝達の負の制御因子として働いている事を示すものであった。
境界要素法による弾性シェル曲げ問題の近似解析

2ケ年にわたる研究期間で推進してきた「境界要素法による弾性シェル曲げ問題の近似解析」において得られた研究成果を以下に示す。1.問題の定式化シェル曲げ問題に対する境界要素法の適用は現段階でも極めて少ない。存在する研究のほとんどが応力関数法によるものである。この手法は、境界条件に対する適用性が低く汎用性に欠けるものである。今回の研究では、変位法による立場を採用し、シェル曲げ問題に対する境界積分方程式の誘導およびその中に含まれる基本解の構成を始めて与えることができた。2.数値計算スキ-ム定式化された問題の境界積分方程式を任意の境界形状および境界条件を有する問題の解析に適用可能とするために必要な数値計算スキ-ムを新しく提出した。特に、基本解を表現する特殊関数を含む積分の評価に関して注意深い検討を行った。なお今回の離散スキ-ムは、手法の簡便さを目的とした最低次の一定要素とした。3.偏平球形シェルへの適用上記1、2項で開発した境界要素解析手法の適用性、有効性およびシェルの力学的性状の解明を行うため、今回は偏平球形シェルに対象をしぼり各種の数値計算を実行した。シェルの幾何学的パラメ-タ、境界条件および荷重条件等の相違による数値解の性状、精度等を明らかにした。以上、本研究では、偏平シェル曲げ問題に対し有効な一つの近似解析手法が提案できたものと考えられる。今回解析した問題は、偏平球形シェルの線形曲げ問題であるが、他の形状を有する偏平シェルさらに非線形問題への本手法の適用性については現在検討中である。弾性シェル曲げ問題に対する基礎微分方程式は、応力の関数と撓みによる応力関数法および変位成分による変位法という2つの立場から構成されている。この2つの立場は、それぞれの特徴を有するものである。本年は、これまで応力関数法の立場でシェルの曲げ問題を境界要素法により近似解析してきた際に蓄積した手法を基に、変位法の立場による解析手法の可能性を追求してきた。本年度得られた研究実績について以下にまとめて記す。1.偏平2次曲面によるシェルの線形曲げ問題に対し、変位法の立場から、境界積分方程式の誘導および基本解を定義する特異微分方程式の構成を行うことができた。2.偏平2次曲面の中から偏平球形シェルを選び、上記の理論を適用して問題の定式化を与えた。特に、境界要素解析に際し重要な基本解の具体的な表現を与え、その性質を明らかにした。3.偏平球形シェルの曲げ問題に対する境界値問題の境界要素法による数値計算スキームを開発した。4.開発したスキームの正当性および有効性を検討するために、周辺単純支持条件の曲げ問題に対し数値計算を行い、フーリエ級数を用いた解析的な解との比較をいくつかの曲率半径に関して行った。なお、大きな曲率半径を有する場合には、フーリエ解との差が大きくなることがわかり、その原因を境界要素数および分割法との関連において調査検討中である。以上、弾性シェルの曲げ問題に対する境界要素法の適用性が、偏平球形シェルに対し確かめられつつあるので、今後引き続き非偏平球形シェル、円筒形シェル等に適用する準備を進めている。研究期間の最終年度では、前年度において推進してきた変位法の立場からのシェル曲げ問題に対する境界要素法を具体的な問題(偏平球形シェル)に適用し以下のような研究成果を得た。1.数値計算スキ-ム基礎的な解析手法を例題に適用するために必要な計算スキ-ムをまず開発した。特に、問題の基本解テンソルを構成している0次の第2種ハンケル関数および0次の第2種変形ベッセル関数を含む積分の評価に重点をおいて検討を重ねた。この結果、特異積分になる場合には、上記の特殊関数の無限級数表現を利用して解析的な積分を実行し、発散積分の有限積分(pf積分)を定めた。特異積分にならない場合には、数値積分公式による数値実験をもとに精度の高い数値積分公式を採用することにした。2.境界条件

今回本研究で提案した“変位法"による立場では、これまで提案してきた応力関数法とは異なり任意の境界条件に適用できるものである。その適用性を検討するため各種境界条件を有する問題を解析することにした。先ずフ-リエ級数解の存在する単純支持の偏平球形シェルに対し良好な数値計算結果が得られた。なお、応力関数法では解析が困難である固定支持問題に対しても良好な結果が得られた。今後は既存の各種解との詳細な比較検討を進めてゆきたい。3.荷重条件本解析手法は、最も基本的な等分布荷重状態のみならず集中荷重状態に対しても適用可能である。そこでこれ迄取扱いが複雑であった集中荷重状態の問題に対し解析を進め、両荷重状態に対する力学的挙動の差異を明らかにした。
光パルス列によるコヒーレントフォノンの発生と物性の光制御

物質中で3THzより低い振動数領域は低振動数領域と呼ばれ、物性に直接結びついた情報を与えることが知られている。液体ではこの領域は低振動数フォノンと緩和モードが存在している。特に後者は液体に特有で、フォノンなど量子力学的に取り扱えるミクロな自由度と同程度の時間スケールの揺らぎにも拘わらず古典的な振る舞いを示している。我々はTi:サファイアレーザーの共振器内でのパルス列発生と再生増幅部分のパルスコンプレッサーやストレッチャーなどの波長分散素子や共振器外の回折格子対でフーリエ変換波形整形法を行い、種々のパルス列を作り出す方法について研究した。また、共振器外の回折格子対で2つの波長を選択することにより、同期した2色パルス作ることができ、これを用いた4光波混合の実験も行った。波長の異なる2つの光パルスにより、物質中に動く回折格子が形成されるため、励起するモードの選択性があがることも分かった。さらに、4光波混合の手法を用いて物質を励起し、物質中に生成したコヒーレントフォノンや揺らぎをスペクトル幅の狭いパルス光でプローブし、スペクトル領域で測定する方法(FD4WM)の開発を行った。この方法では、物質中の低振動数領域でのフォノンや揺らぎを周波数領域で精度良く測定できるばかりでなく、光パルス列や2色の励起光を用いて物質中に波数と振動数の決まったフォノンをつくりだし、それをリアルタイムに見ることができることが分かった。励起光の強度を強くしていくと、反ストークス領域のスペクトル構造が強くなることが観察され、誘導ラマン散乱過程において振動が選択励起されている過程であることが考えられる。スペクトル構造の解析からは低振動数領域でのフォノンのダイナミクスについての情報を得ることができ、さらにそのフォノンが非調和な結合を経て、やがてマクロな物性の発現に至る過程を直接見ることができることが期待される。本研究は物質の動的な性質と機能発現との関係を明らかにすることを目的としている。このため光パルス列を物質に照射し誘導光散乱により物質中に、直接的にフォノンや緩和モードを大振幅に励起させ、その緩和過程を研究することにより、動的な構造と機能との関係を明らかにすることと、光パルス列で特定のモードを選択的に励起することによる積極的に物性を制御する方法を開発することを目的としている。平成10年度は、Ti:サファイア再生増幅器内のパルスコンプレッサーやストレッチヤーなどの波長分散素子や共振器外の回折格子対でフーリエ変換波形整形法を行い、種々のパルス列を作り出す方法について研究した。その結果、増幅器内の波形整形では大きな波長分散を起こさせているため、10ps程度の時間領域でパルス列を作ることができ、特に、チャープさせた光を振幅変調することによって、数十psにわたる長いパルス列をつくることが可能であることが明らかになった。また、変調された光を増幅すると、増幅過程でパルスが整形され、きれいなパルス列になることが分かった。一方、共振器外の回折格子対で2つの波長を選択することにより、同期した2波長パルス作ることができ、これを用いた4光波混合の実験も行った。この場合には、波長の異なる2つの光パルスにより、物質中に動く回折格子が形成されるため、励起するモードの選択性があがることも分かった。本研究は物質の動的な性質と物性発現との関係を明らかにすることを目的としている。

このため、フェムト秒4光波支混合の手法を用いて物質を励起し、物質中に生成したコヒーレントフォノンや揺らぎをスペクトル幅の狭いパルスでプローブし、スペクトル領域で測定する分光法(周波数分解4光波混合分光法)の開発を行った。この分光法では、物質中の低振動数領域でのフォノンや揺らぎを周波数領域で精度良く測定できるばかりでなく、光パルス列や2色の励起光を用いて物質中に波数と振動数の決まったフォノンを選択的に励起された振動をリアルタイムに見ることができることが分かった。また、用いる物質が電子の即時応答の強い物質である場合は、励起に用いる.光パルスの時間周波数構造を直接観察できる利点も持っており、チャープしたパルスの時間周波数構造などの光パルスの診断にも用いられることが分かった。この結果は物理学会やルミネッセンス国際会議などですでに発表している。この分光法で励起光の強度を強くしていくと、反ストークス領域の構造が強くなることが観察され、誘導ラマン散乱過程において振動が選択励起されている過程であることが考えられる。このスペクトル構造は振動準位の緩和速度などに依存するため、この解析からは低振動数領域でのフォノンのダイナミクスについての情報を得ることができる。そのダイナミクスの詳しい研究からはフォノンが非調和な結合を経て、やがてマクロな物性の発現に至る過程を直接見ることができることが予想される。今後の発展が期待される。
事例ベースを用いた排泄介護支援システムの構築

本研究は、介護従事者による介護プラン作成を支援する事例ベース型知識システム構築の基礎として、介護ニーズと介護力のアセスメントに基づき介護プランを作成する過程での介護事例の利用方法を設計し、排泄介護を対象としてその設計に基づくプロトタイプシステムを作成することを目的に行われた。本研究の成果は以下のとおりである。まず、介護プランを記述する介護アクティビティを階層的に整理し、介護プランを介護アクティビティの集合により表現する枠組みを構築した。介護アクティビティは、大きく動作援助、生活リズム調節、心理的援助、介護サービス提供、介護用具紹介、住宅改造、疾患に対する配慮のアクテビティグループにまとめられた。次に、介護事例をアセスメントと介護アクティビティを軸として記述する方法を構築し、ヒアリングにより収集した事例をこの方法により再記述することを通じて本方法の有効性を確かめた。また、介護事例のインデクスとして、介護アクティビティを誰が・いつ・どこで遂行したか、介護アクティビティを特徴づけるキーワードは何か、及び特に根拠としたアセスメント項目は何か、を採用し、これらを用いて介護事例を検索する仕組みを設計した。さらに、アセスメント機構、プラン作成機構、事例検索機構を主構成要素とする排泄介護プラン作成支援のための事例ベース型知識システムのプロトタイプを試作した。介護経験10年以上の介護専門家による本格的評価は計画通りに行えなかったが、若干名の専門家から基本的機能について実用化しうるシステムであるとの評価を得ている。今後、本システムを実際の介護の場で試用することを通じて、介護プラン作成過程における介護事例の利用方法を改善して行くことが課題として残されている。
非定常歩行特性を考慮した2足歩行機械の動的総合

腰部に対する足部の相対運動を創成するための脚機構および動的安定性を保持するための姿勢制御機構からなる2足歩行機械について、歩幅および歩行速度の変更とともに傾斜面歩行,段差面歩行および旋回歩行を可能にする脚機構の総合および外乱に対する姿勢制御系の構成を行った。まず,歩行機械の小形・軽量化ならびに省エネルギー化の観点から歩幅の変更,傾斜面歩行,段差面歩行に対応するための調整運動創成機構の形式および寸法を決定するとともに,種々の歩幅,歩行面傾斜角および段差形状に対する調整運動創成機構の入力を歩行機械本体の速度変動および消費エネルギーを考慮して決定する手順を明らかにし,その手順に基づき種々の歩行条件における脚機構の運動を決定した.また,歩行機械の旋回歩行を可能とするための旋回機構の配置として腰部と足関節部をとりあげ,旋回歩行時の速度・加速度特性の観点から比較・検討を行い,足関節部に配置すべきであることを明らかにした.つぎに,歩行機械が左右方向軸まわりの外乱モーメントに抗して安定な歩行を行うために歩行機械腰部上に搭載される補償機構として釣合質量が腰部に対して上方にある倒立振子形をとりあげ,歩行機械および補償機構を足部を有する二重倒立振子にモデル化し,歩行機械本体の姿勢角と角速度の情報を基に補償機構の目標運動をフィードフォワード情報により与える姿勢制御法を適用して,振子長さ,釣合質量などの力学的パラメータと補償機構の目標運動を種々に変えて姿勢制御可能な本体姿勢角と角速度の範囲を解析し,最適な力学的パラメータおよび補償機構の目標運動を決定した.腰部に対する足部の相対運動を創成するための脚機構および動的安定性を保持するための姿勢制御機構からなる2足歩行機械について、歩幅および歩行速度の変更とともに傾斜面歩行,段差面歩行および旋回歩行を可能にする脚機構の総合および外乱に対する姿勢制御系の構成を行った。まず,歩行機械の小形・軽量化ならびに省エネルギー化の観点から歩幅の変更,傾斜面歩行,段差面歩行に対応するための調整運動創成機構の形式および寸法を決定するとともに,種々の歩幅,歩行面傾斜角および段差形状に対する調整運動創成機構の入力を歩行機械本体の速度変動および消費エネルギーを考慮して決定する手順を明らかにし,その手順に基づき種々の歩行条件における脚機構の運動を決定した.また,歩行機械の旋回歩行を可能とするための旋回機構の配置として腰部と足関節部をとりあげ,旋回歩行時の速度・加速度特性の観点から比較・検討を行い,足関節部に配置すべきであることを明らかにした.つぎに,歩行機械が左右方向軸まわりの外乱モーメントに抗して安定な歩行を行うために歩行機械腰部上に搭載される補償機構として釣合質量が腰部に対して上方にある倒立振子形をとりあげ,歩行機械および補償機構を足部を有する二重倒立振子にモデル化し,歩行機械本体の姿勢角と角速度の情報を基に補償機構の目標運動をフィードフォワード情報により与える姿勢制御法を適用して,振子長さ,釣合質量などの力学的パラメータと補償機構の目標運動を種々に変えて姿勢制御可能な本体姿勢角と角速度の範囲を解析し,最適な力学的パラメータおよび補償機構の目標運動を決定した.
腫瘍標的化を目指した新規タキソイド類プロドラッグの創製

O-N分子内アシル・アルコキシカルボニル転位反応型プロドラッグを基盤として水溶性向上と腫瘍選択性を指向した新規taxoidsプロドラッグを創製することを目指した。水溶性プロドラッグのある一連のシリーズの化合物を合成するとともに、水溶性を向上させるための一連のパクリタキセルプロドラッグシリーズを作製した。その際、親化合物に直接水溶性溶解を向上させるための保護基等を結合させると体内で切断、親化合物への変換が困難であると考えられリンカーを用いたプロドラッグを考案したが、リンカーを用いた合成が困難であったことからよりよいリンカーや合成法がないか検討した。その他、水溶性向上を目的としていたリン酸基を結合する際の保護基選択を再検討し、リン酸結合型プロドラッグについて研究を進めた。光応答性プロドラッグに用いたクマリン骨格を持つ部分は新規に合成したものであり、難水溶性の化合物をも容易に水溶性化することから応用が出来るのではないかと考えた。これまでに合成したプロドラッグの抗がん活性の測定のため細胞毒性を見ることとして、細胞を用いた毒性実験について検討し、細胞毒性を見ることとした。これらのプロドラッグはすべて中間体としてイソタキセルを放出した後に、イソタキセルからパクリタキセルへと変換される。そこで、まずイソタキセルについて細胞毒性を見た。細胞に添加してAβのO-アシル体で親化合物へと変換させる条件が確立されているのでその方法を用いて測定した結果、親化合物とほぼ同等と考えられる効果を示した。また、このイソタキセルはパクリタキセルの1800倍の水溶性を持つため、パクリタキセルでは細胞に添加すると析出していたと考えられる濃度で添加することができると考えられる。
文書の俯瞰的理解を支援する対話的な要約作成システム

学術文献の俯瞰は研究者や技術者にとって、時間を要する困難な作業である。対象となる文献が大量にある上に、多くの場合、必要な情報は抄録には書かれておらず、論文全体を通読して捜す必要がある。ここで近年、レビュー・マトリクスと呼ばれる一覧表形式を用いて、文献ごとにポイントをまとめる情報整理法が注目されている。これは読み手自身が、目的に応じたテンプレートを使って、文書ごとの要約を作成することに相当する。本研究は、大量文書の俯瞰的な理解を支援するためレビューマトリックス作成支援に焦点をあてて、その要素技術として、複数論文を自動要約するための手法について検討を行った。具体的には、レビューマトリックスの生成を「クエリ付き複数文書要約」として定式化した上で、要約どうしの文書をまたがる対応関係を制約として考慮する要約手法を検討した。また、自然言語処理分野において一般的な「共通タスク(shared task)のワークショップ」に注目し、タスクオーガナイザーの概要論文に掲載された参加システム一覧表をレビューマトリックスの正解データ、タスク参加者による投稿論文を要約対象文書とするデータセットを構築した。H30年度では、タスク後に発表された未知の論文に対しても評価が行えるようデータセットを拡張するとともに、文の埋め込み表現の計算にキーワードグラフによる重みづけを導入する手法を提案して有効性を示し、その成果を国際ワークショップ(BIRNDL-2018)で発表した。文献の俯瞰は時間を要する困難な作業である。本研究は、大量文書の俯瞰的な理解を支援するためレビューマトリックス作成支援に焦点をあてて、論文の対話的な自動要約処理の手法を検討する。初年度となる本年度は、レビューマトリックスの生成を「クエリ付き複数文書要約」として定式化し、クエリ付き要約や対比的要約に関する既存手法を調査した。また、提案手法を評価する枠組みとして、自然言語処理分野における共通タスク(shared task)に注目し、タスク参加者による投稿論文を要約対象文書、タスクオーガナイザーの概要論文に掲載された参加システム一覧表をレビューマトリックスの正解データとするデータセットを構築した。さらに、レビューマトリックスで比較に用いられる項目を、対応する説明記述の種類に応じて分析・類型化した。本研究では、特に自由記述による説明に焦点をあてることにして、実現手法を検討した。具体的には、項目をクエリとみたてて対象文書中に含まれる文を重要度順にランキングした上で、さらに整数計画法を用いて、文書どうしを対比するのに有効な文集合を抽出する手法を開発して、予備的な評価を行った。複数文書を対比してユーザに提示するためには、選択した文の一部だけを表示する文圧縮の適用が必要になる。また、対話的にレビューマトリックスを作成するためには、ユーザが指定する項目への回答を抽出する質疑応答の技術も必要になる。このため本年度では、文圧縮および質疑応答についても検討に着手した。初年度である平成28年度において、研究を進める上で必須となるデータセットの構築に取り組み、予備的な評価までを終了した。また、その過程で明らかになった要素技術の検討にも着手したことから、おおむね順調に進んでいると判断できる。H29年度は、レビューマトリックスの生成を「クエリ付き複数文書要約」として定式化した上で、要約間の対応関係を制約として考慮する要約手法を検討した。また、自然言語処理分野における共通タスク(shared task)に注目し、タスク参加者による投稿論文を要約対象文書、タスクオーガナイザーの概要論文に掲載された参加システム一覧表をレビューマトリックスの正解データとするデータセットを構築した。H29年度では、構築したデータセットに提案手法を適用して分析・評価を行い、その結果を国際ワークショップ(BIRNDL-2017, SCIDOCA-2017)で発表した。また、得られた知見に基づき、クエリ拡張と重要文ランキングの改善に取り組んだ。特に重要文ランキングでで必要となる文書類似度の計算方法について分散表現に基づく手法を調査し、文の分散表現を求めるための効率的かつ有効な計算方法を検討した。また、タスク後に発表された未知の論文に対しても評価が行えるようデータセットを拡張した。レビューマトリックスで比較に用いられる項目を、対応する説明記述の種類に応じて分析・類型化し、提案手法の有効性を評価した。初年度であるH28年度において、研究を進める上で必須となるデータセットの構築に取り組み、予備的な評価までを終了した。H29年度では、その分析結果に基づき、データセットの拡張および手法の改善に取り組み、提案手法の有用性を確認したことから、おおむね順調に進んでいると判断できる。

学術文献の俯瞰は研究者や技術者にとって、時間を要する困難な作業である。対象となる文献が大量にある上に、多くの場合、必要な情報は抄録には書かれておらず、論文全体を通読して捜す必要がある。ここで近年、レビュー・マトリクスと呼ばれる一覧表形式を用いて、文献ごとにポイントをまとめる情報整理法が注目されている。これは読み手自身が、目的に応じたテンプレートを使って、文書ごとの要約を作成することに相当する。本研究は、大量文書の俯瞰的な理解を支援するためレビューマトリックス作成支援に焦点をあてて、その要素技術として、複数論文を自動要約するための手法について検討を行った。具体的には、レビューマトリックスの生成を「クエリ付き複数文書要約」として定式化した上で、要約どうしの文書をまたがる対応関係を制約として考慮する要約手法を検討した。また、自然言語処理分野において一般的な「共通タスク(shared task)のワークショップ」に注目し、タスクオーガナイザーの概要論文に掲載された参加システム一覧表をレビューマトリックスの正解データ、タスク参加者による投稿論文を要約対象文書とするデータセットを構築した。H30年度では、タスク後に発表された未知の論文に対しても評価が行えるようデータセットを拡張するとともに、文の埋め込み表現の計算にキーワードグラフによる重みづけを導入する手法を提案して有効性を示し、その成果を国際ワークショップ(BIRNDL-2018)で発表した。平成28年度で得られた知見に基づき手法の開発を進め、これまで実装した手法をベースラインとして性能を比較する。有効性を示した上で対外発表を行う予定である。H29年度で得られた成果について対外発表を行う。また、そのために必要となる公開用のプログラムやツールの整備を行う。平成28年度の研究成果について、平成29年度中開催の国際会議で発表を予定している。未使用金額が発生した状況:H29年度の分析に基づき、新たな枠組みで評価を行う必要が生じた。現在、その結果を国際ワークショップに投稿中であり、発表後にデータやツールを公開するための作業も必要である。H30年度における未使用額の使途内容:H29年度の研究成果については、H30年度開催の国際会議で発表を予定しており、当該予算は、データ等整備にかかる謝金作業、参加登録費用、英文校正、出張旅費等に使用する予定である。当該予算は、平成29年度中開催の国際会議への参加登録費用、英文校正、出張旅費等に使用する予定である。
M変換とウェーブレット縮退を用いる雑音除去手法とその機械計測への応用

この研究では, M変換とウェーブレット縮退を用いて,計測信号中に含まれる雑音を除去するための新たな手法を提案し,様々な機械量計測の分野への応用を行った.応用例としては,原子間力顕微鏡信号に含まれるインパルス状の雑音の除去,筋電信号のRMS値中の雑音除去,パワースペクトル中の周期信号の除去,流れベクトル中にある孤立した誤ベクトルの除去であり,いずれの場合も良好に雑音除去が行えることが確認された.この研究では, M変換とウェーブレット縮退を用いて,計測信号中に含まれる雑音を除去するための新たな手法を提案し,様々な機械量計測の分野への応用を行った.応用例としては,原子間力顕微鏡信号に含まれるインパルス状の雑音の除去,筋電信号のRMS値中の雑音除去,パワースペクトル中の周期信号の除去,流れベクトル中にある孤立した誤ベクトルの除去であり,いずれの場合も良好に雑音除去が行えることが確認された.平成19年度の研究ではまず、提案した雑音除去手法の最適パラメータについての検討を行った。数値シミュレーションにおいて、信号の混入されるインパルス状雑音の数およびSN比等を変化させながら最適なパラメータの選択を行った。その結果、提案する雑音除去手法において設定すべきパラメータであるウェーブレット展開を行う際の次数の最適値は信号の長さには影響されないことが確認された、さらに、提案する方法とほかのフィルタリング手法との比較を行った結果、手法の有効性が確認された。この結果は現在、国際論文誌に投稿中である。また、提案する手法を実際に高精度表面形状計測信号である原子間力顕微鏡によるシリコン表面の測定信号に適用し、信号中に含まれるインパルス状雑音の除去を行い、提案する手法の雑音除去能力を検討した。その結果、以前にわれわれが提案したM変換と非線形フィルタを組み合わせる雑音除去手法よりも本研究で提案する手法の方がインパルス状雑音の除去能力が高いことが示された。この研究成果は日本機械学会論文集に掲載された。提案された雑音除去手法を流れベクトルの推定にも適用した。その結果、オプティカルフロー中に単独で存在する不連続な速度ベクトルに関しては、提案する方法により雑音を除去することにより、不連続な流れベクトルの除去が可能であることが示された。しかし、PIV(粒子画像計測法)による測定のように、不連続なベクトルがある領域内で存在する場合には良い推定値が得られなかった。現在、この点を改善する方法を検討中である。平成20年度の研究では,まず,昨年度の研究において検討中であった提案された雑音除去手法の流れベクトルの推定への適用について検討した.その結果,PIV(粒子画像計測法)による測定のように,不連続なベクトルがある領域内で存在する場合には,その領域内に方向を不規則に変えた流れベクトルを配置した後,M変換による雑音除去手法を適用することにより,流れベクトルの良好な推定値が得られることが確認された.これらの結果をまとめた論文を日本機械学会論文集に投稿中である.平成20年度の新たな研究課題として,提案した雑音除去手法を筋電信号への適用について検討した.筋電信号は筋肉の活動レベルを示すのであり,人間と様々な機器とのインターフェースとしてしばしば用いられるが,測定された信号中にインパルス状雑音や白色雑音が多く含まれており,筋電信号を利用した機械動作の制御などへの応用のためにはさらなる信号処理が必要となる.われわれは,筋電信号のRMS (Root Mean Square)値にM変換を用いる提案した雑音除去手法を用いることにより,筋肉により発生したトルクと良く一致する推定値が得られることを見出した.この研究成果は10月に開催された国際会議において発表を行った.また,提案する雑音除去手法を筋電信号のパワースペクトル解析に適用し,筋電信号中に含まれる交流電源からの周期雑音の影響を除去することが可能であることを示した.これらの研究結果は論文として,精密工学会誌に投稿され,平成21年7月に掲載されることが決定している.
針葉樹を食害するマツヒラタハバチ亜科(ハチ目,ヒラタハバチ科)の分類学的研究

1.平成3年6月17日より26日まで北海道中山峠、糠平、山田温泉付近を中心に、また同年8月4日から9日まで長野県八ケ岳美濃戸付近でおもに成虫の研究資料採集を目的とした使査を行った。また大阪府立大学、神戸大学所蔵のマツヒラタハバチ類タイプ標本を検し、手持ちの標本と比較して分類学的検討を行なった。2.おもに成虫外部形態の比較解剖学的研究の結果、マツヒラタハバチ亜科の種レベルの分類にあたっては、斑紋の状態(とくに頭部と脚部の斑紋)、頭部の構造(とくに側触角域の点刻の有無)、それに雄交尾器valvicepsの形状がとくに有用であることが明らかになった。また前翅前縁脈室の微毛の有無は、これまでAcantholydaとCephalciaの2近縁属を分ける重要な形質の一つとみなされてきたが、今回発見されたAcantholyda属の1未記載種の前翅前縁脈室にはCephalcia属の種のように微毛があり、この形質が属レベルでは必ずしも安定していないことが分った。3.日本産Acantholyda属Itycorsiの亜属の分類学的検討の結果、これまでに日本から知られている同亜属4種のうち、Acantholyda laricis(Giraud)とされていた種は別の未記載種であること、およびこの4種に加え、日本には同亜属の少なくとも4未記載種あるいは未記録種が産することが明らかになった。このうちの1新種については、Acantholyda flaviventrisの名を与えて、記載・発表した(発表論文1)。本年度は、標本箱および標本戸棚を購入して、これまでに得られている資料を整理し、比較解剖学的研究を行なって、分類上有用な形質の発見に努めた。またこれにもとづいて、日本産マツヒラタハバチ亜科2属のうち、とくにAcantholyda属の分類学的再検討を行なった。本年度のおもな成果は以下のとおりである。1.マツヒラタハバチ類の分類にあたり、斑紋の状態(とくに頭部と脚部の斑紋)、頭部の構造(とくに側触角域の点刻の有無)それに雄交尾器valvicepsの形状がとくに有用であることが明らかになった。2.日本産のAcantholyda属Itycorsia亜属を分類学的に再検討した結果、次の新知見がえられた。(1)これまでに日本から知られている4種のうち、A.laricis(Giraud)とされていた種は大陸産のA.laricisとは別の未記載種であることが判明した。(2)上述の4種に加え、日本には少なくとも4未記載種あるいは未記録種が産することが明らかになった。このうちの1新種については、Acantholyda flaviventrisキバラマツヒラタハバチの名を与えて記載し、学会誌に投稿した。3.前翅前縁脈室の微毛の有無は、これまでAcantholydaとCephalciaの2近縁属を分ける有用な特徴とみなされてきたが、今回発見されたAcantholyda属の1未記載種の前翅前縁脈室にはCephalcia属の種のように徴毛があり、この形質が属レベルでは必ずしも安定していないことが明らかになった。1.発表論文本年度は日本産マツヒラタハバチ相の研究に加えて、中国四川省、台湾産の資料を研究し、次の2論文を発表した。(1)中国四川省のヒラタハバチ。神戸大学四川省学術調査隊によって、1990年に3種のヒラタハバチが採集された。このうちの1種はCephalcia属マツヒラタハバチの未記載種であることが判明したのでCephalcia sichuanicaとして記載・命名した。これにより、中国大陸には少なくとも32種のヒラタハバチが産することが明らかになった。(2)台湾のヒラタハバチ。

台湾のマツヒラタハバチ亜科は、これまで大陸と共通のAcantholyda flavomarginata Maa1種のみが知られていたが、本研究の過程で新たにAcantholyda属とCephalcia属のそれぞれ1種が発見され、いづれも未記載種であることが判明したので、Acantholyda taiwana、Cephalcia chuiとして記載・命名した。また台湾産の3種のマツヒラタハバチの検索表を付した。2.野外調査平成3年6月17日より26日まで北海道後志支庁中山峠、十勝支庁糠平、山田温泉付近を中心に、また同年8月4日から9日まで長野県茅野市の八ケ岳美濃戸付近でおもに成虫の研究資料収集を目的とした調査をおこない、Cephalcia属3種とAcantholyda属1種のマツヒラタハバチを採集した。このうちCephalcia属の1種は未記載種、他の2種はこれまでごく少数の標本しか得られていない種であった。これらについては既存の資料と比較・検討のうえ、学会誌に論文として発表する予定である。
多孔質鏃を用いたメタゲノミクス～環境影響評価からスクリーニングまで

環境メタゲノミクスのツールとして、多孔質構造素材で作成した鏃を提案した。これに試料を染み込ませ、土壌に刺すことによって、各種化学物質の微生物叢への影響評価を、またスクリーニング対象を鏃に浸透させることによって、特定機能を持つ微生物の集積を試みた。その結果、鏃から対象物質を徐々に放出することによってその周辺に固有の微生物叢を生じさせることに成功した。さらに、鏃の間隔は5cm程度で十分であり、省スペース、かつ環境負荷の少ない実験が可能でることも明らかにした。今後,本手法のような安価かつ手軽なメタゲノム技術が開発されることを期待している。メタゲノムスクリーニングは通常の培養法によるスクリーニングではアクセスすることのできない難培養性微生物ゲノム等にもアクセス可能な非常に有用な手法である。しかしながらメタゲノムスクリーニングでは環境中の全遺伝子をターゲットとするため、目的とする有用遺伝子をスクリーニングするためには多大なる労力と経費を必要とする。したがって、これを軽減した効率的なスクリーニング方法の導入が重要な課題となっている。研究代表者はこれまでに、多孔質素材でできた鏃(やじり)を用いる手法を開発した。この鏃を土壌に埋設し、内部に試料を添加することにより、鏃表面及びその周囲の微生物叢が試料特異的に変化する。これを用いることで、メタゲノムスクリーニングにおいて前段階としての効果的な目的遺伝子の集積が行うことが可能であると考えられる。滅菌土壌に鏃を埋設し、試料としてテトラデカン(液体)、フェノール(液体ー固体)、ナフタレン(固体)を添加した。その後定期的に鏃周辺の土壌を採取し、鏃から浸透した試料の測定を行った。添加条件を検討することによって、それぞれ1ヶ月程度にわたって周辺環境にこれらが放出されることを確認した。また、一定期間ごとに周辺土壌からDNAを抽出して16SrDNA及び、Alk、C12O遺伝子を増幅し、定量PCR-T-RFLP、DGGE法にて微生物叢の群集構造を定性的・定量的に解析したところ、鏃周辺には固有の微生物叢が形成されることを確認した。申請者はこれまでに、多孔質素材でできた鏃(やじり)を用いる手法が開発した。これまでの予備検討で、土壌に直接試料を添加した系に比べ、鏃の内部に試料を添加した系でT-RFLP解析において数多くのピークが確認されている。これは添加試料が毛細管現象により徐々に内側から鏃表面に染み出していくため、長期的に目的微生物を集積されるためであると考えられる。しかしながらこの研究で用いられた鏃(以下、旧型鏃)には、液体試料の保持時間に問題があった。そこで、今年度は鏃の添加試料の浸透を抑制するため構造が異なる新規鏃を開発した。滅菌土壌に旧型鏃の鏃、および新規鏃を埋設し、試料としてテトラデカン、およびフェノール水溶液を添加した。その後定期的に鏃表面に付着した土壌を採取し、鏃から浸透した試料の測定を行った。その結果テトラデカンおよびフェノールそれぞれの浸透量の検討において、どちらも旧型鏃と比べて新規鏃のほうが長期間添加試料を保持できることが確認された。これまで研究に用いていた鏃は、粘土と一緒にコーヒー粕を練り混ぜて焼き上ることで、コーヒー粕の焼失した部分が多孔質な構造を形成している。ゆえに、この構造を透過して添加試料が早期に拡散してしまう。そこで、試料添加時に(1)寒天による固化(2)珪藻土への吸着(3)高分子吸収剤による吸着、を試みたが、どれも試料の拡散をコントロールするには不十分であった。このため、鏃の添加試料の浸透を抑制するため構造が異なる新規鏃を開発した。形成にコーヒー粕を用いない新規鏃は、緻密な構造をとっているので添加試料を長期間保持することができた。また、これを用いた実験室レベルでの微生物叢の検討を行った結果、特異的な微生物叢の形成を確認した。以上のことからおおむね順調に進展していると考える。試料として性質の異なる原油サンプル(重質油および軽質油)を用いて、原油の種類が微生物叢に与える影響の違いについて検討する。

土壌に鏃を刺し、微生物叢の安定を待って各種原油を内部に添加する。一定期間ごとに鏃を取り出して、表層からDNAを抽出して16SrDNA及び、Alk、C12O遺伝子を増幅し、定量PCR-T-RFLP、DGGE法にて微生物叢の群集構造を定性的・定量的に解明し、汚染原油の種類と微生物叢への影響を比較する。さらに、本方法のメタゲノムスクリーニングへの応用(新規有用酵素遺伝子の取得)を試みる。ターゲットとしてリパーゼや芳香族オキシゲナーゼ等の有用酵素を設定する。リパーゼは産業的に重要な酵素であり、近年では油脂系バイオマスの有効利用への応用が期待されている。また、芳香族オキシゲナーゼは精密有機合成の触媒として機能性液晶や導電性ポリマー、医薬品の生産に有用である。試料としてラード(リパーゼ)、およびナフタレン(芳香族オキシゲナーゼ)等を用いる。実際には難培養性微生物は、たとえ集積されたとしてもそのDNA量は少ない。このため、そのままではショットガンクローニングに必要なDNA量を得られない。そこで、得られた遺伝子全体をwhole genome amplificationに供して増幅後、大腸菌等に組み込み、生育した形質転換体を発色基質(p-ニトロフェニル脂肪酸エステルやカテコール)を加えた96穴検定プレートに植菌し、マイクロプレートリーダーにて候補クローンを選別する。得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。量PCR-T-RFLP、DGGE法に必要な試薬の購入に使用する。また、成果をまとめて学会や学術雑誌への公表を進める。このための資料整理に関わる人件費、旅費として使用する。
ＣＯ２輸送活性を持つイネアクアポリンの同定・解析

近年、主要作物であるイネにおいて、植物内外のCO2濃度や気孔におけるCO2輸送活性が、光合成の活性やバイオマス増産に深く寄与していることが明らかにされた。しかし、イネにおけるCO2輸送体は未同定であったため、生体膜を介したCO2輸送のメカニズムは解明されていない。本研究では、これまでにCO2を輸送することが報告されているアクアポリンという膜タンパク質に着目して、イネの持つ34種類のアクアポリンの中からCO2輸送活性を持つものを特定し、輸送機構を明らかにすることを目的とした。まず我々は、酵母を用いた簡便なCO2輸送体候補遺伝子のスクリーニング法を開発し、イネ、オオムギ、シロイヌナズナの約70個の植物アクアポリンの中から、18個のアクアポリンがCO2輸送活性を有する可能性の高いことを見出した。この中には、これまでにCO2輸送能力を有することが報告されていないTIP型(Tonoplast Intrinsic Protein)およびNIP型(NOD26-like Intrinsic protein)のアクアポリンも含まれていた。中でもイネ液胞型アクアポリンOsTIP2;2は、オルソログの関係に当たるAtTIP2;1が葉緑体包膜に局在していることから(Ferro et al., 2010)、これも葉緑体包膜に局在しCO2を輸送している可能性が高いことが予想された。そこで我々は、OsTIP2;2に着目し、その組織内/細胞内の局在を緑色蛍光タンパクとの融合体や免疫抗体染色法で、光合成活性への影響を、形質転換イネを用いて調べた。その結果、OsTIP2;2はイネ植物体内においては葉緑体周囲および葉緑体の集まる何らかのオルガネラに、細胞コンパートメントレベルでは液胞や葉緑体の周囲に局在していることが確認され、OsTIP2;2を過剰発現したイネは、光合成活性が上昇するという知見が得られた。29年度が最終年度であるため、記入しない。二酸化炭素(CO2)は、植物の基本的な代謝である呼吸と光合成において重要な役割を果たす物質である。近年、主要作物であるイネにおいて、植物体内外のCO2濃度と光合成活性は強い相関を有することが明らかにされた。しかし、イネにおける生体膜を介したCO2輸送のメカニズムは解明されておらず、CO2輸送体も未同定である。本研究では、これまでにCO2を輸送することが報告されているアクアポリンというタンパク質に着目し、イネの持つ34種類のアクアポリンの中からCO2輸送活性を持つものを特定すること、及びその輸送機構を解明することを目的としている。この取り組みによって得られる成果は、生物学的な価値に止まらず、高バイオマス作物の開発につながる可能性もある。初年度に当たる本年度は、酵母を用いた簡便なCO2輸送体スクリーニング法の開発に取り組む計画であった。開発に取り組んでいるCO2輸送体のスクリーニング法は、炭酸脱水素酵素-EGFP融合タンパク質を恒常的に発現する出芽酵母株(CA株)にCO2輸送体を共発現させることで生じる生育阻害を指標とした、新規の輸送体同定法である。既にCO2を輸送する事が知られているアクアポリンAtPIP1;2及びHvPIP2;5をCA株に発現させることで、顕著に生育阻害が生じることを明らかにしている。本年度の取り組みとして、当研究室の所有している様々な植物のアクアポリン全69種をCA株に発現させて生育を確認したところ、18個のアクアポリンがCA株に生育阻害を引き起こすことを明らかにした。これらのアクアポリンは、CO2の輸送活性を有することが推測される。また、これらのアクアポリンの酵母内での局在を調べたところ、何らかのオルガネラ膜上に局在することは確認できたが、そのオルガネラ内にCO2が貯蔵されていることは確認できていない。そのため、当初予定していた論文執筆には至っていない。本年度は、開発中の酵母を用いたCO2輸送体スクリーニング法を用いて、イネを含む複数種の植物アクアポリンから、18個のCO2輸送活性を持つ可能性のあるアクアポリンを特定した。しかし、酵母を用いたCO2輸送体スクリーニング法は未だ完成しておらず、これらのアクアポリンが本当にCO2を輸送しているのかは不明確である。その原因は、それらアクアポリンの酵母内での局在部位が想定していたものと異なっていることに起因しており、未だ局在部位の特定には至っていない。酵母の研究を専門に扱っている研究者が集うワークショップにて研究成果の発表を行い、専門家に局在場所やオルガネラについての意見を聞いたが、専門家からも明確な回答を得ることができなかった。そのため、酵母を用いたCO2輸送体スクリーニング法は、酵母のみを用いて直接的に立証することは困難と考え、間接的にそれらのアクアポリンがCO2を輸送していることを証明する実験も同時に進めることにした。現在、新たにCO2を輸送する可能性が示唆されたアクアポリンがCO2の輸送活性を持つことを、アフリカツメガエルの卵母細胞を用いた従来の活性測定法とイネ植物体にて発現量を調節した形質転換体を用いて検証する実験を進めている。また、アクアポリンのCO2輸送活性メカニズムを明らかにするため、水輸送活性に重要なアミノ酸を置換したアクアポリンを作成し、水輸送のメカニズムとの比較実験も現在進めており、この研究に関しては、当初の予定よりも進行している。

達成度区分の評価は、研究の進展はあったが論文の投稿には至らなかったという点から、客観的に判断した。二酸化炭素(CO2)は、植物の基本的な代謝である呼吸と光合成において重要な役割を果たす物質である。近年、主要作物であるイネにおいて、植物内外のCO2濃度や気孔におけるCO2輸送活性が、光合成の活性やバイオマス増産に深く寄与することが明らかとなった。しかし、イネにおけるCO2輸送体は未同定であるため、生体膜を介したCO2輸送のメカニズムは解明されていない。本研究では、これまでにCO2を輸送することが報告されているアクアポリンという膜タンパク質に着目して、イネの持つ34種類のアクアポリンの中からCO2輸送活性を持つものを特定し、輸送機構を解明することを目的としている。本研究は、生物学的な価値にとどまらず、高バイオマスイネの開発につながるポテンシャルを持つ取り組みである。昨年度は、酵母を用いた簡便なCO2輸送体スクリーニング法の開発やCO2輸送活性を持つイネアクアポリンの特定、植物アクアポリンのCO2輸送メカニズムの解明を進めた。2年目に当たる平成28年度は、昨年度に引き続き、酵母CA株(炭酸脱水素酵素-EGFP融合タンパク質を恒常的に発現する出芽酵母株)を用いたCO2輸送体スクリーニング法の開発を進め、その中でCO2輸送活性を持つ可能性が高いことが明らかになったイネアクアポリンOsTIP2;2にフォーカスし、植物体内での局在解析などを行った。また、酵母内での各種アクアポリンの局在を調べ、その結果などを組み込んだ論文(H2O2輸送活性を持つオオムギアクアポリンHvPIP2;5に関する論文)を1報、副著で報告した。さらに、アフリカツメガエルの卵母細胞を用いたCO2輸送活性測定法に使用する微小pH電極の作成方法について検討し、より感度の高い微小pH電極を安定して作成できる方法を考案した。本年度は、昨年明らかにすることができなかった“CA株にAtPIP1;2などのCO2輸送活性を持つアクアポリンを発現させた際に生じる生育阻害"の原因が、細胞内の酸性化によるものであったことを突き止め、CA株を用いた簡便なCO2輸送体スクリーニング法の開発を大きく進展させた。また、アミノ酸配列解析によって葉緑体包膜において発現していることが予想されるOsTIP2;2のイネ植物体内での局在を調査し、葉緑体包膜や葉緑体周辺の何らかのオルガネラにおいて発現していることを明らかにした。さらに、アフリカツメガエルの卵母細胞を用いたCO2輸送活性測定法に用いる微小pH電極の作成方法について検討を行い、より感度の高く強靭な微小pH電極を安定して生産することのできる手法を確立した。また、昨年行っていた酵母にイネ・オオムギ・シロイヌナズナのアクアポリンを発現させて酵母の細胞内局在を明らかにする実験で得られたデータや、オオムギアクアポリンHvPIP2;5とアミノ酸置換によって性質を変化させたHvPIP2;5ミュータントなどをH2O2感受性酵母(⊿skn7)に発現させて、H2O2ストレスに曝した実験の結果などを組み込んだ論文を1報、国際学術誌に副著として投稿し、掲載された。しかし、アフリカツメガエルの卵母細胞を用いたCO2輸送活性測定に用いる溶液の還流方法や装置に問題があることが発覚したため、今年度中に予定していたアフリカツメガエルの卵母細胞を用いた系でのイネアクアポリンのCO2輸送活性測定を行うことはできなかった。
蒸着重合法を用いた有機エレクトロリミネッセンスデバイスの研究

本研究の目的は蛍光性、電子輸送性、正孔輸送性などの光・電子物性を持つ機能基を蒸着重合により重合体薄膜中に適切に導入することの可能性を探索することにある。このような探索研究に続けて、蒸着重合薄膜の電子物性、光学特性、ELデバイスの特性の詳細な解析へと研究を進める。平成6年度及び平成7年度の研究概要並びに成果は以下の通りである。1)これまで研究室で蓄積してきた蒸着薄膜を用いた低分子色素類の分子設計を参考にして、主鎖上にキャリア輸送機能並びに発光機能を有する多種の高分子を分子設計し、実際に合成した。このようにして合成した高分子を湿式法で製膜し、EL素子を作製し、その発光特性を調べ、真空蒸着法で作成したEL素子の場合と比較した。その結果、適切な分子設計指針で設計すれば、主鎖上に機能基を有す高分子を用いて作製したEL素子の初期特性は真空蒸着法で製膜した素子とほとんど遜色がないことが明らかになった。このことは、蒸着重合法で製膜した高分子薄膜を用いるEL素子の基本性能が低分子色素の蒸着膜の場合と差がないことを実験的に確認できたことを意味する。2)蒸着重合では2種のモノマーの重合反応を基板上で進行させる必要があり、2種のモノマーの連結基は重縮合や重付加反応で形成させる必要がある。そこで、導入した連結基がEL素子の発光特性に及ぼす効果を予め検討した。アミド結合、イミド結合、エステル結合、ウレタン結合を検討した結果、キャリア注入・輸送能の優劣並びに励起状態の消光効果の存在のため、ウレタン基以外は使用できないことが判明した。3)蒸着重合装置を整備して、EL素子に用いる蒸着重合薄膜の製膜実験を実施した結果、ポリウレタン薄膜の場合はEL素子を作製できたが、それ以外の重合系では、EL発光が確認できるEL素子の作製には成功しなかった。即ち、蒸着重合法を利用して、乾式法でEL素子を作製することの原理的な可能性は確認できたが、低分子蒸着薄膜を用いた場合や、湿式法で作製した高分子薄膜と発光特性を比較できるようなレベルの発光を示すEL素子を作製するには未だ解決すべき問題点が多いことが判明した。本年度は蒸着重合法による超薄膜作製技術を確立ための材料探索並びに蒸着重合法の基盤技術確立を目指して研究を実施した。1.蒸着重合法に適用できる高分子材料系の探索従来の蒸着重合法で合成できる高分子は、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリ尿素、ポリウレタンなど限られた分子構造の高分子であることが知られている。従って、イミド、アミド、エステル、などの連結基の選択が重要となる。また一方では、発光、キャリヤ輸送を担う機能基を主鎖上に導入するには導入する機能基の分子設計も重要である。そこで、蒸着重合高分子の分子設計の第一歩として、主鎖上に発光機能基とキャリヤ輸送機能基を有する高分子の化学合成を実施した。機能基の選定にはこれまで蒸着色素薄膜系で蓄積してきた知見を利用することができた。高分子化するための連結基としては、エーテル結合、アミド結合、エステル結合等を用いた。