hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
最適な送電設備投資を導く経済的規制に関する研究

地域間連系線の整備を促進する方式として、商業送電投資について事例調査を行った結果、従来の規制送電投資に代わる有効な手段となる可能性が明らかになった。また、地域間連系線に混雑が生じる場合、電力輸送の優先順位に応じた送電料金を適用する「プライオリティ・サービス」によって効率的な電力取引が促進されるだけでなく、長期的に経済効率上望ましい送電投資が実現できる点が明らかになった。(1)自由化された電力市場において最適な送電網を構築するための経済的規制について、従来の規制送電投資と、近年注目されている商業送電投資を比較し、論点を整理した。具体的には、欧州におけるBritNedとEstlinkの事例をもとに、商業送電投資の動機・規制の除外・送電権の配分・電力市場に与える影響等の観点から比較を行うとともに、わが国の地域間連系線投資における政策課題を整理した。(2)オランダとノルウェーを結ぶ直流送電線「NorNed」の事例をもとに、地域間連系線投資の外部経済性の評価を行った。具体的には、NorNedの利用状況、オランダおよびノルウェーの電源の容量・コストなどのデータに基づき、両国間の電力取引が環境外部性に及ぼす影響を分析した。(3)多地域系統を想定した送電網モデルによる送電設備容量の効率的な配分に関して研究を行った。具体的には、6地域・9ノードの送電網のモデルを構築し、地域連系設備の空き容量をChao=Peckの混雑料金モデルによって配分する方式と、現行の連系線容量の配分方式である「N-1基準」との比較を行った。本研究では、送電網の整備を促進する方策として商業送電投資を取り上げ、欧州における2つの事例をもとに特徴と問題点を明らかにした。欧州では、送電網の混雑の緩和を目的として地域間連系線の整備を進めているが、設備容量と料金を規制する従来の方策では連系線の投資が思うように進まない現状がある。このため、地域間の電力価格差を利用した取引から得られる利潤を誘因とし、設備容量と送電料金を自由に設定できる商業送電投資が、連系線投資を促進する有効な方策として注目されている。商業送電投資の動機・規制の除外・送電権の配分・電力市場に与える影響等の観点から、BritNedとEstlinkの2つの事例を比較するとともに、わが国の地域間連系線投資における政策課題を整理した。経済的な視点から見た商業送電投資と規制送電投資との相違は、(1)評価の観点、(2)投資主体、(3)設備容量・投資時期・料金の設定における自由度、の3点に要約される。まず、規制送電投資では社会的純便益の観点から主に評価され、便益が費用を上回る場合に投資が認可される。これに対して商業送電投資では、投資主体の利潤の観点から評価され、送電収入が費用を上回る場合に投資が実行される。次に、規制送電投資では送電会社あるいは垂直統合型の電力会社の送電部門が事業主体となるが、商業送電投資を行うのは送電会社や電力会社の送電部門と独立した事業主体である。さらに、規制送電投資では、設備容量の決定・投資時期・料金水準に関してそれぞれ認可が必要となるが、商業送電投資では、事業主体が自由に送電容量・投資時期・料金水準を決めることができる。本年度の研究では、まず地域間連系線を例に取り上げ、自由化された電力市場において最適な送電網を構築するための経済的規制について論じた。具体的には、フィンランド、オランダ、オーストラリア、アメリカなどの諸外国において近年注目を集めている「商業送電投資」(merchant transmission investment)、送電網へのアクセスを効率的に配分する「送電権」(transmission right)、費用便益分析にもとづく送電投資評価を中心とした投資プロジェクトの推進、などについて、わが国の状況を踏まえて論点を整理した。次に、オランダとノルウェーを結ぶ直流送電線「NorNed」の事例をもとに、地域間連系線投資の外部経済性の評価を試みた。送電投資の費用便益分析に関する従来の研究では、価格に及ぼす影響を中心とした電力市場における経済効率性に焦点が当てられてきた。しかし、環境に及ぼす影響が著しく異なる電源を有する地域の間で電力取引が行われる場合、これらの地域を結ぶ送電線の容量の増加によって、地域へ及ぼす環境への影響が大きく変化する可能性がある。たとえば、石炭火力に依存していた地域が、送電線を介して他地域から水力発電由来の電力を購入する場合、石炭の利用を抑制して二酸化炭素などの汚染物質の排出量を抑制することができる。この場合、送電投資には、汚染物質の削減を通じた外部不経済の緩和のメリットがある。そこで、NorNedの利用状況、オランダおよびノルウェーの電源の容量・コストなどのデータに基づき、両国間の電力取引が環境外部性に及ぼす影響を分析した。その際、欧州連合の環境外部性評価プロジェクト「ExternE」における、オランダとノルウェーのデータを使用して、外部性の金銭的評価を行った。その結果、地域間連系線投資による外部コストの削減は、投資コストの約12%に相当することが明らかになった。最適な送電投資を導く手法としてプライオリティ・サービスを取り上げ、混合整数計画法による送電投資モデルを開発し、プライオリティ・サービスのもとでの需要家の選択・事故時の送電容量の割り当て・送電容量などを分析した。

具体例として、送電混雑による市場分断がしばしば発生しているわが国の周波数変換設備を想定し、仮想的な連系線投資について異なる投資コストのもとでのシミュレーションを行った。その結果、プライオリティ・サービスの適用によって需要家の純便益が増加する反面、投資コストが高い場合には送電に対する支払意思額の低い需要家がサービスから除外される問題が明らかになった。次に、多地域系統を想定した送電網モデルによる送電設備容量の効率的な配分に関して研究を行った。具体的には、6地域・9ノードの送電網のモデルを構築し、地域連系設備の空き容量をChao=Peckの混雑料金モデルによって配分する方式と、現行の連系線容量の配分方式である「N-1基準」との比較を行った。故障の際に、事前に混雑料金を支払った利用者に限って連系線を利用させる方式を適用する「混雑料金ケース」の場合、ある送電線に1回線故障が発生することを条件とした電力取引では、故障が発生しない「全線路健全ケース」に比べて純便益と利潤の合計額がわずかな減少にとどまる。1回線故障が発生する送電線を変更して同様の比較を行った結果、純便益と利潤の合計額が全線路健全ケースに比べて大幅に減少した。しかし、この場合においても、現行方式の適用を想定した「N-1基準ケース」と比較すると、純便益と利潤の合計額はわずかに大きい結果となった。純便益と利潤に混雑料金収入を加えた総余剰でみれば、混雑料金ケースの方がN-1基準ケースよりも有利であり、混雑料金をもとに送電容量を配分することによって効率的な連系線の利用を促進できることが明らかになった。本研究では、沖縄電力を除く垂直統合型の電力会社の電源構成・送電設備・発電の限界費用・電力需要などに関するデータをもとに、地域間連系線によって相互に接続されている送電ネットワークにおける卸電力市場の分析を行った。具体的には、小売市場における需要家との契約を所与とし、送電ネットワークにおける9社間の卸電力取引を分析した。その際、各社のメリット・オーダーと電力需要をもとに、卸電力市場における電力の限界費用曲線をそれぞれ想定した。これらのデータは、電力中央研究所の卸電力取引の実験における想定から得た。分析では、従来市場支配力の研究において取り上げられてきたクールノー・モデルに加えて、新たに非競争均衡(non-competitive equilibrium)モデルを適用し、卸電力市場において売手だけでなく、買手にも支配力が存在する場合を取り扱った。これらのモデルによって電力取引を分析し、送電ネットワークのもとで各社の有する市場支配力が経済効率に及ぼす影響を分析した。分析の結果、多くの発電設備を有する電力会社だけでなく小規模の電力会社にも、均衡価格や取引量に影響を及ぼすことによって超過利潤を獲得する可能性が明らかになった。これらの小規模な企業は、従来の分析では完全競争市場と同様の行動をとる点が前提とされてきたが、本研究では双方寡占のモデルを適用することによって、送電ネットワークに接続されている小規模な企業の有する市場支配力が無視できない水準にある点を明らかにした。
マクロファージ系ケモカイン(MRP)の個体発生と腫瘍組織の遺伝子発現

本研究は、カルシウム結合タンパクであるケモカインMRP8の遺伝子発現を検索したものである。今回の課題研究では次の2点について検討した。第1点(以下、「(1)」)は、MRP8遺伝子が、胎生期における胎盤と胎児性組織において、いつ頃、どのようなタイプの細胞で発現するかであり、第2点(以下、「(2)」)は、同様にMRP8遺伝子が、どのようなタイプの腫瘍細胞に発現するかである。これらの目的を遂行するために、前者は臨床現場から得られた絨毛組織と胎児性組織の一部が、また後者では女性生殖器の腫瘍組織から株化された培養細胞に対して、in situハイブリダイゼーション法によって検索した。その結果、MRP8遺伝子は以下の細胞に発現することが認められた。(1)胎盤絨毛では、妊娠1期に細胞性栄養膜細胞に現れ、経過とともに合胞体細胞に発現し、同時に血管の増生とともに間質の遊走性細胞の一部に発現し、妊娠2期から分娩期にかけて消退する。また胎児組織でも同様に、胎児性結合組織細胞の一部に発現する。(2)腫瘍細胞では、卵巣がん、子宮ガン、膣ガンの細胞株の一部に発現する。これらの所見はわれわれの先行研究の所見と一致するものであった。今後は、詳細な病理学的研究が必須である。先行研究において解明されたとうり、28kDaタンパク(28kDa-ODP)のアミノ酸配列に従って、DNA配列を推定した。同タンパクはcalcium-binding protein MRP8と構造上同一である。MRP8のDNAプローブはすでに合成し、in situ hybridization法によって遺伝子発現部位は検索した。今年度は、MRP14のDNAを構造推定し、ビオチン化オリゴヌクレオチドDNAを合成した。次に、目的とするDNA/RNAの量と質に関する基本的な情報を得るために、in vitroのフィルター・ハイブリダイゼーションを、Southern(1975)によって開発された方法に従って実施した。妊娠各期の胎盤組織/各種培養がん細胞/実験動物胚組織を出発材料として、DNAを調製している。これらの内、ヒトの組織/細胞は、石渡勇博士(石渡産婦人科病院院長・慶応大学客員講師)から供与された。DNAをアガロースゲル電気泳動し、これをサザン・ブロティングしてハイブリダイゼーションさせた。一方、同様にRNAを調製し、ノザン・ハイブリダイゼーションによって、RNAを検出、これもアガロースゲル電気泳動の後、ノザン・ブロティングしてハイブリダイゼーションを実施している。いずれも非放射性プローブによるフィルター・ハイブリダイゼーション法を使用する。現在、目的とする組織/細胞における28kDa-ODPとMRP8およびMRP14のin situ localizationの情報を得つつある。今年度はMRP14のDNAを構造推定し、ビオチン化オリゴヌクレオチドDNAを合成した。妊娠各期の胎盤組織/各種培養がん細胞/実験動物胚組織を出発材料として、DNAを調整している。一方、同様にRNAを調整し、ノザン・ハイブリダイゼーションによって、RNAを検出、これもアガロースゲル電気泳動の後、ノザン・ブロティングしてハイブリダイゼーションを実施している。

本研究が対象としてきたマクロファージ系ケモカイン、MRP8は、現在ではS100タンパク・ファミリーの一種「S100A8」として分類されている。本タンパクは、そのDNA組成の構造から、第1染色体長腕21部分(1q21)に配置されており、それまで全く別の観点から研究されてきた種々のタンパクや腫瘍抗原、例えばカルグラニュリン(Calgranulin)、肺嚢胞腫抗原(Cystic fibrosis antigen : CFAg)などと全く同一のタンパクであったことが認められるに至っている。本研究では、これまでに、本タンパクが個体発生の過程で、胎盤絨毛上皮に発現することの発見以来、その発現の時期特異性、卵巣癌細胞での発現、術後の治癒過程や平滑筋の増殖、あるいは子宮筋腫での発現などについて、in situ hybridization技術を駆使して解明してきた。今後は、これらのデータを整理し、個体発生学と腫瘍病理学との接点について、適切な理論化を図ることにする。
行列型パラメータをもつ統計的モデルに対するベイズ推定理論と応用についての研究

この研究では、行列型配列データを解析するときに必要となる行列型パラメータをもつ統計的モデルのベイズ推定問題を扱った。統計的決定理論の観点、及び実データへの応用の観点から最適性を有するベイズ推定手法や縮小型推定手法の開発を主な目標とした。共分散行列のミニマクス推定のための最も不利な事前分布や、母数制約のある精度行列の一般化ベイズ推定量の性質、平均行列の縮小推定量の非許容性などについての成果が得られた。科学技術の急速な発展にともない,地球観測データやゲノム関連データ,画像データのような大規模データを解析する必要性が高まり,複雑なデータ構造を柔軟に表現するための統計的モデルと,より体系的で統一的な多変量推測統計学の理論構築が喫緊の課題となっている。これらを背景に本研究では,行列型配列データを解析するうえで必要となる行列型パラメータをもつ統計的モデルに対する推測方法の開発,特にベイズ推定手法による新たな方法論を提供することを目標にしている。今年度は分布の尺度をあらわす共分散行列に関連する推測問題を中心に研究をおこない,以下のような結果を得た。1.共分散行列のミニマクス推定量は,下三角行列全体からなる変換群について不変な推定量を考えることによって発見された。そのミニマクス推定量より良い推定量は,直交行列全体がなす変換群について不変な推定量から得られている。これに対して本研究では,下三角行列全体がなす群の部分群について不変な推定量を考え,この不変推定量の中から2乗損失関数のもとでミニマクスになる推定量を導出した。また,そのミニマクス推定量を改良することにも成功した。2.共分散行列の逆行列は精度行列と呼ばれるが,平均行列の経験ベイズによる推定問題が精度行列の推定問題に帰着するなど,統計的推測において重要な役割を演じる。この精度行列の推定問題をエントロピー損失関数のもとで考え,下三角行列全体がなす群の部分群について不変な推定量を考察した。不変推定量の中からミニマクス推定量を導出し,この推定量の改良に成功した。科学技術の急速な発展にともない、地球観測データやゲノム関連データ、画像データのような大規模データを解析する必要性が高まり、複雑なデータ構造を柔軟に表現するための統計的モデルと、より体系的で統一的な多変量推測統計学の理論構築が喫緊の課題となっている。このことを踏まえ、本研究では行列型配列データを解析する際に必要となる行列型パラメータをもつ統計的モデルに対する縮小推定法やベイズ推定法の開発を目標とした。今年度は高次元モデルにおける位置パラメータの推測問題を中心に研究をおこない、以下のような結果を得た。1.正規性が仮定される高次元モデルにおいて、平均行列の推定問題を2乗損失関数の下で扱った。先行研究において発見された平均ベクトルの縮小推定量を含む行列型推定量の族を考えた。この推定量の族は、平均行列のサイズや次元の大きさに依存しない形で表現され、リスク関数を統一的に評価できるところが利点である。また、打ち切り型推定量についても解析的な結果を与えることに成功した。数値実験を通じて、打ち切り型推定量の優位性を実証することができた。2.特異な多変量正規分布モデルの平均ベクトルの推定問題を2乗損失関数の下で扱った。事前分布の列を考えることにより、最尤推定量のミニマクス性を示した。ある縮小型推定量の族に関するリスクの不偏推定量を導出し、その族がミニマクスになるための条件を求めた。この条件を利用して、ミニマクスな一般化ベイズ推定量を構成した。また、打ち切り型推定に関する解析的な結果を与えることにも成功した。これを背景に本研究では,行列型配列データを解析するうえで必要となる行列型パラメータをもつ統計的モデルに対する推測方法の開発,特にベイズ推定手法による新たな方法論を提供することを目標にしている。今年度は分布の尺度をあらわす共分散行列や精度行列の推測問題を中心に研究をおこない,以下のような結果を得た。(1)制約のある共分散行列(精度行列)の推定問題において,制約された母数空間上の一様分布を事前分布とする一般化ベイズ推定量が2乗損失関数のもとで不偏推定量を改良することが証明できた。また,この一般化ベイズ推定量を改良する推定量をいくつか導出することができた。(2)共分散行列のミニマクス推定は下三角行列の変換群について不変な推定量を考えることによって達成される。このミニマクス推定量の改良は直交行列の変換群について不変な推定量を考えることが一般的である。

これに対して本研究では,下三角行列の部分群について不変な推定量の中からミニマクス推定量を導出することを考え,あるミニマクス推定量がベイズ推定量の列の極限として特徴づけられることが確認された。また,そのミニマクス推定量を改良することにも成功した。いくつかの推定問題において,推定量として好ましい性質をもつ推定量を明示的に構成することができたため。また,それらの結果が新たな研究領域の方向性を示唆しており,研究計画の妥当性がある程度確認できたため。いくつかの推定問題において,推定量として好ましい性質をもつベイズ推定量を明示的に構成することができたため。また,それらの結果が新たな課題を示唆しており,研究計画の方向性がある程度確認できたため。当初の計画通り研究を遂行する予定である。具体的には,最適性をもつベイズ推定量を構成するための事前分布の特徴づけや,より複雑なモデルに対するベイズ推定手法の構築など目指して研究を進める。また,数値実験や実データの解析を通じて,推定量の利用にともなうリスクの評価をおこないたいと考えている。順調に研究が進んでいるため,当初の計画通り研究を遂行する予定である。具体的には,最適性をもつベイズ推定量を構成するための事前分布の特徴づけや,より複雑なモデルに対するベイズ推定手法の構築にアプローチしていく。次年度発刊予定の書籍で,本研究に関連するものをいくつか購入する予定である。また,数値実験をおこなうため,コンピュータ言語に関する書籍やソフトウェアの購入も計画している。次年度中に発刊予定の書籍で,本研究に関連するものをいくつか購入するつもりである。
中胚葉の形態形成を支配するシグナル分子

脊椎等物の個体初期発生過程において、はじめは一様だった細胞群が徐々に固有の形質を発現し、やがてはさまざまな組織が出現する。このようなボディプランの確立過程において、中胚葉は特に重要な役割を担う。体幹部の背腹軸に沿って眺めてみると、最も背側に脊索、その脇に体節、続いて腎節、側板というように整然と配置されている。これらの中胚葉のサブタイプの確立は後の形態形成の基盤となる。本研究の目的はこのような初期中胚葉のサブタイプがどのようなしくみで形成されるのかを解明することである。今年度は、体節中胚葉、及びその側方に位置する側板中胚葉の形成に関わるシグナル分子の役割に注目して解析した。その結果以下の結果を得た。1:BMP-4は体節を側板に変化させる。まず体節組織を側板内に移植すると、移植片は側板として分化することを見いだした。そこで次に側板内に存在する中胚葉の腹側化因子を探索する目的で、側板内に局所的発現するBMP-4に注目した。BMP-4を強制発現させたCOS細胞塊を体節内に移植したところ、移植部の体節は側板へとかわった。これらの変化は様々な分子マーカー、及び細胞標識法を用いて示された。2:異なるBMP-4濃度により異なる中胚葉サブタイプの形成がコントロールされる。次に作用させるBMP-4の濃度を変化させて同様に体節内に移植したところ、高濃度によって側板が、また低濃度によって腹側体節が生じた。これらのことから正常発生過程において、異なる濃度のBMP-4が異なる中胚葉サブタイプの形成に深く関与していることが明らかになった。
不斉情報の書き込み・読み出し・変換・増幅・消去が可能なメタロヘリセンの合成

不斉情報の自在な記録を可能にする分子素子の開発を目指し、メタロヘリセンの合成と機能化について研究を行ってきた。本度は、直鎖状オリゴオキシムの末端のベンゼン環部分にアリル基などのらせん固定化部位を導入した配位子を合成し、金属と錯形成させてメタロヘリセンへと導くことを検討した。ここで、金属としては、亜鉛(II)-ランタン(III)や亜鉛(II)アルカリ土類の組み合わせを用いることとした。らせん型金属錯体のらせん構造の固定化について、閉環オレフィンメタセシスによる検討を行ったところ、第二世代のGrubbs触媒を用いた条件で反応が進行した。特に、亜鉛-カルシウムの系では、単離収率64%で環化体が得られた。また興味深いことに、cis体のオレフィンのみが生成していることが明らかとなった。亜鉛-ランタンの場合には副反応が進行するために収率は低下したが、この場合も環化体の生成はcis選択的であった。また、らせん型構造とならない亜鉛(II)ホモ三核錯体の場合は、cis,trans体の混合物(32:68)が得られた。一方、金属と錯形成させていない配位子のオレフィンメタセシスではtrans体が主として生成した。これらの結果から、直鎖状配位子をらせん型金属錯体に変えても十分にメタセシス反応が効率的に進行し、その際に、生成するオレフィンのcis/trans比が逆転するということがわかった。このように、Grubbs触媒を用いた閉環メタセシスが不斉情報保存のためのらせん構造の固定化反応に有用であることを明らかにした。不斉情報の自在な記録を可能にする分子素子の開発を目指し、メタロヘリセンの合成と機能化について研究を行った。まず、直鎖状配位子と二種類の金属の錯形成によりメタロヘリセンの合成を行った。ビス(salamo)配位子を亜鉛(II)および各種ゲストイオン(ランタニド、アルカリ土類)と錯形成させたところ、目的とした一重、一回巻きのらせん構造を構築できることがわかった。このときのらせんの巻き角は、亜鉛-ランタン錯体の288度から亜鉛-スカンジウム錯体の345度まで変化し、メタロヘリセンの巻き角をゲストイオンを変えることで自在に調節できることを明らかにした。また、トリス(salamo)配位子を亜鉛(II)およびゲストイオン(ランタン、バリウム)と錯形成させることにより、より巻き数の多いメタロヘリセン錯体が得られた。亜鉛-ランタン錯体の結晶構造解析から巻き角は421度であることがわかつた。これは約1.2周に対応する。この四核メタロヘリセンのらせん反転の速度についてNMRスペクトルを用いて検討を行ったところ、亜鉛-ランタン錯体の反転が遅いのに対し、亜鉛-バリウム錯体の反転は速いことが明らかに錯体の右あるいは左巻きの一方のみを得ることを目的として、末端に木斉置換基を導入した直鎖状ビス(salamo)配位子も合成した。との配位子から得られるらせん型錯体の右巻き・左巻きはジアステレオマーの関係にあり、NMRスペクトル等で区別して観測できる。実際、この配位子を亜鉛、カルシウムと錯形成させてらせん型錯体を調製したところ、二種のジグナルが観測され、その比が80:20であることがわかり、適切なキラル置換基の導入で一方巻きのらせん構造を誘起できることを明らかにした。
筋収縮様力学刺激が培養血管内皮細胞の毛細血管様管腔形成に及ぼす影響

身体運動に伴う骨格筋の毛細血管増加のメカニズムを明らかにするために、筋収縮様力学刺激が内皮細胞の管腔形成にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることを本研究の目的とした。ヒト大動脈由来内皮細胞をコラーゲンコートしたシリコン膜上に培養し付着させ、内皮細胞をそのシリコン膜をと共に伸縮させながら培養した(フレクサ-セル、岩城硝子)。シリコン膜を13kPaの陰圧で約20%伸展させる刺激を毎日5時間ずつ、30回/分(9000回/日)の頻度で加えた。この伸縮刺激を加えながら培養した場合と通常の環境で培養した場合とで、細胞の増殖や管腔形成を比較した。細胞増殖に両条件間で差は見られなかった。管腔形成は伸縮刺激を加えて培養した方が通常の培養法よりも有意に活発であった。従来、内皮細胞による管腔形成は繊維芽細胞増殖因子(FGF)などによる化学的刺激によって促進・誘発されると考えられてきたが、本実験の結果は筋収縮のような力学的伸縮刺激も内皮細胞管腔形成を促進することを示唆している。さらに、内皮細胞に力学的刺激を感受する仕組みが存在することが推測される。本法を応用して、力学的刺激の細胞内伝達や管腔形成と遺伝情報の関連を調べることによって、身体運動に伴う骨格筋の毛細血管増加のメカニズムを明らかにすることができると考えられる。
大環状アセチレン分子素子の合成と自己組織化

本研究では、およそ10Åの内径を有し比較的大きな有機分子をも包接しうる剛直な構造をもつ人工ホスト分子として、メタジエチニルベンゼンユニットの環状オリゴマーである大環状アセチレン分子を設計し、その合成法の確立と溶液中での分子間相互作用に関する検討を行った。大環状アセチレン分子の効率的な合成メタジエチニルベンゼンユニットにより構成される大環状アセチレンを、対応する鎖状前駆体を高度希釈下において分子内環化することにより効率よく合成する方法を開発した。この鎖状前駆体は、アニリン誘導体への選択的なモノヨウ素化反応を用いてブロモヨードアニリンを合成し、これに対して段階的に異なる保護基をもつエチニル基を導入して非対称メタジエチニルアセチレンとし、これをヘテロカップリングすることにより合成した。この方法により、エチニルベンゼンユニットの環状四量体および環状六量体を合成した。大環状アセチレン分子の自己集合挙動大環状アセチレン分子が、溶液中においてπ-πスタッキング相互作用により、二量体を形成することを見いだした。すなわち、環の周囲に長鎖アルキル基を有する環状四量体が、クロロホルム中25°Cにおいて-2.1kcal/molの会合の自由エネルギーを有することが明らかとなった。興味あることに、会合定数は、芳香族溶媒であるo-ジクロロベンゼン中のほうがさらに大きくなることがわかった。またこの分子が、液晶相を発現することも見いだした。これらの結果は、大環状アセチレンを分子素子とする集合体形成に対して、重要な知見となるものである。
クリプティック遺伝子活性化に関するケミカルバイオロジー

細胞膜シグナル制御物質の探索の過程で、Streptomyces sp. HEK616とTsukamurella pulmonis TP-80596の2種類の異なる微生物の複合培養によって生産される新規化合物5-alkyl-1,2,3,4-tetrahydroquinolines (5aTHQs)を見出し、単離・構造解析を行った。一方、複合培養抽出物に対して14マスピーク差のイオンピーク・クラスタ情報を活用することで、新規化合物streptoaminalsを見出し単離・構造解析を行った。本研究成果は、複合培養法が創薬シーズとしての化合物群の構造多様性の創出に寄与することが示された。研究代表者らは、細胞膜シグナル制御物質の探索過程において、Streptomyces nigrescens HEK616とTsukamurella pulmonsis TP-B0596の2種類の異なる放線菌の複合培養によって生産されるテトラヒドロキノリン骨格を有する新規アルカロイド群5-alkyl-1,2,3,4-tetrahydroquinolines (5aTHQsと命名)を見出している。そこで、本研究課題では、5aTHQs生合成機構の化学的解析、ならびに5aTHQsの生合成遺伝子クラスターの同定・機能解析と分子レベルでの活性化機構解明を目指している。平成27年度は、5aTHQsの5位に有するアルキル鎖の多様性を把握するために、複合培養によって生産される5aTHQs類縁化合物を包括的に単離精製し、構造解析を行った。また、LC-MS/MS解析等を活用して、5aTHQs生合成に関与すると推定されるクロモフォア、分子量を有する代謝産物(想定・推定生合成中間体)を包括的に単離精製し、構造解析を行った。さらに、上記複合培養時の5aTHQs生産を担う微生物を同定するために純粋培養、複合培養、ドラフトゲノム解析等を行った結果、Streptomyces sp. HEK616遺伝子上に5aTHQs生合成遺伝子クラスターが存在することを明らかにした。一方、複合培養時に[1-13C]-酢酸および[1,2-13C]-酢酸を用いた安定同位体標識実験を行った結果、5aTHQsはポリケチド生合成経路で生合成されることが示唆された。複合培養時における5aTHQs生産菌がStreptomyces nigrescens HEK616であること、生合成遺伝子クラスター候補が同定されたこと、さらには同位体標識実験により5aTHQsがポリケチド生合成経路により生合成されること、などが明らかになったことなどから。研究代表者らは、細胞膜シグナル制御物質の探索過程において、Streptomyces nigrescens HEK616とTsukamurella pulmonisis TP-B0596の2種類の異なる微生物の複合培養(combined-culture)によって生産されるテトラヒドロキノリン骨格を有する新規アルカロイド群5-alkyl-1,2,3-4-tetrahydroquinolines (5aTHQsと命名)を見出している。そこで、本研究課題では、5aTHQs類の関連代謝物の化学的解析、ならびに5aTHQs類および関連代謝物の化学的解析および生合成遺伝子クラスターの同定・機能解析と分子レベルでの活性化機構解明等を目指した。平成28年度は、上記複合培養における5aTHQs類の包括的探索・単離精製・構造解析を行った結果、液々分配で得られた90%メタノール層から3種の新規化合物ストレプトアミナール類(streptoaminals)を見出し、各種スペクトル解析および全合成の結果、絶対立体化学を決定した。さらに、ストレプトアミナール類の生物活性を検討した結果、ストレプトアミナール類は5aTHQs類とは異なる抗菌活性を示すことを明らかにした。また、5aTHQs類の構造活性相関研究の知見をもとにして、5aTHQs類の蛍光プローブの開発に成功し細胞内外での5aTHQs類の挙動の解析が可能になった。一方、本複合培養による5aTHQs類とストレプトアミナールの産生には、Streptomyces nigrescens HEK616内の共通の遺伝子クラスターが必要であることも明らかになっており(尾仲宏康先生(東大)との共同研究)、基本骨格の多様性およびアルキル側鎖の多様性に関して興味深い知見が得られた。前年度に引き続き、複合培養における5aTHQs類の包括的探索・単離精製・構造解析を行う。なお、5aTHQs生合成中間体の存在量はごく少量であることも推定されるので、適宜、スケールアップ培養を試みる。また、同定した5aTHQs生合成中間体の全合成研究を行う。さらには、5aTHQs生合成遺伝子クラスター内の各ORFがコードする酵素群の機能解析を行ための各種基質化合物、想定中間体化合物等を設計・合成し、基質特異性を含めた酵素機能を解析する。

現在、5-ブロモ-1,2,3,4-テトラヒドロキノリンを出発原料に用いて5aTHQ-9iの合成経路は確立させているので、本合成経路を応用して各種基質化合物、想定中間体等の設計・合成を行う。一方、5aTHQs類の機能発現に関する構造活性相関研究を行う。ケミカルバイオロジー・天然物化学
能動的学習を支援する学習ログ管理システムの構築

本研究では,能動的な学習を支援するための学習ログ管理システムの構築と,これらから得られたデータを分析することによって学習者の学習プロファイルを獲得するための研究を進めている.2018年度では,日本語教育を対象とした研究を実施した.まず,Web資源から日本語学習者向けの日本語読解問題の自動生成に関する研究に取り組んだ.これは,Web上で学習者が目にする言語情報を基に,日本語学習用の読解問題(日本語能力試験L1またはL2相当)を自動で構築する仕組みを提案し,これらを使うことで,eラーニングシステムの学習リソースを得ることを目的としており,これは,一定の研究成果を得ることができた.また,入力された日本語に対する英訳情報を適用するシステムを通して,学習者が理解できた単語や意味を調べた単語をWebを介して取得する仕組みについて研究を進め,学習者の語彙情報を獲得し,これらを通して学習者の語彙能力を測定する仕組みについて検討を行った.英訳情報の提供に関しては,おおむねシステム化を完了させることができたと考える.また,学習者の学習プロファイルを獲得する研究の一環として,学習者情報のクラスタリング手法について検討し,こられの仕組みを学習ログ管理システムの中に組み込むことによって,研究目的の達成に向けた大枠の枠組みを確定させることができたと考えられる.これらの研究を通して,Webを通して学習者と学習リソースを紐づけることができたと考えられる.研究実施に当たって学習リソースの構築に関する研究が思った以上に捗らなかったことが理由である.研究の進捗状況に遅れが生じているため,2018年度までの研究計画を速やかに実施していき,成果報告を後半で行えるようにしていく予定である.本研究は,能動的学習を支援する学習ログ管理システムの構築と,これらのシステムから得られる学習ログデータを分析することで得られる学習プロファイルを構築することを目的としている.本研究で進める課題は,1)学習ログ管理システムの構築,2)現在の学習状況を把握するためのテスト開発,3)学習関連項目のアノテーション,4)学習プロファイルの構築,の4点である.このうち,当該年度での研究実績として,当該年度での研究計画の中核である学習ログ管理システムの構築について研究を遂行することができた.本研究では日本語学習環境での実証実験を想定しており,これらの環境下での実験を進めるに当たって,学習者個人が学習関連コンテンツを能動的に記録するためのシステム開発を行った.とくに,オンラインの多機能日本語読解支援システムを改良し,学習ログ管理システムとの連携をはかることで,学習者の学習した内容に応じた学習ログを統合的に収集することが可能となった.また,次年度以降の研究課題である,学習状況を把握するためのテスト開発と,Webコンテンツに対する学習項目アノテーション手法を実現するために,学習ログ管理システムとeラーニングシステム,Webページのブラウジングの連携を行うためのシステム基盤を構築した.これらのシステムを用いた実証実験を次年度以降に進めるために,eラーニングコンテンツの充実や,得られた学習ログから学習プロファイルを構築する仕組みについても研究を進めることができた.本研究の目的である,能動的学習を支援する学習ログ管理システムの構築と,これらのシステムから得られる学習ログデータを分析することで得られる学習プロファイルについて,おおむね順調に研究を遂行することができていると判断する.ただし,現在の学習状況を把握するためのテスト開発と学習関連項目のアノテーションについての研究がまだ進められていないため,2018年度はこれらの研究課題に重点を置いて研究を進める必要があると考えている.本研究では,能動的な学習を支援するための学習ログ管理システムの構築と,これらから得られたデータを分析することによって学習者の学習プロファイルを獲得するための研究を進めている.2018年度では,日本語教育を対象とした研究を実施した.まず,Web資源から日本語学習者向けの日本語読解問題の自動生成に関する研究に取り組んだ.これは,Web上で学習者が目にする言語情報を基に,日本語学習用の読解問題(日本語能力試験L1またはL2相当)を自動で構築する仕組みを提案し,これらを使うことで,eラーニングシステムの学習リソースを得ることを目的としており,これは,一定の研究成果を得ることができた.また,入力された日本語に対する英訳情報を適用するシステムを通して,学習者が理解できた単語や意味を調べた単語をWebを介して取得する仕組みについて研究を進め,学習者の語彙情報を獲得し,これらを通して学習者の語彙能力を測定する仕組みについて検討を行った.英訳情報の提供に関しては,おおむねシステム化を完了させることができたと考える.また,学習者の学習プロファイルを獲得する研究の一環として,学習者情報のクラスタリング手法について検討し,こられの仕組みを学習ログ管理システムの中に組み込むことによって,研究目的の達成に向けた大枠の枠組みを確定させることができたと考えられる.これらの研究を通して,Webを通して学習者と学習リソースを紐づけることができたと考えられる.研究実施に当たって学習リソースの構築に関する研究が思った以上に捗らなかったことが理由である.研究計画で挙げた研究課題のうち,2018年度は学習状況を把握するためのテスト開発と学習関連項目のアノテーションについて重点を置いて研究を進める予定である.テスト開発については,共同研究者とともに日本語学習環境での実証実験を年内に実施する予定であり,学習ログ管理システムとともに運用する方針である.学習関連項目のアノテーションについても,開発した多機能日本語読解支援システムとの連携をはかり,ブラウザでの動作確認と,これを学習ログ管理システムに自動的に学習ログとして記録する仕組みについて検討を重ねていく予定である.

また,共同研究における日本語学習のeラーニングを運用することで得られた知見を本研究に結びつけていくことで,さらに研究を進めていくことが可能になると考えられることから,テスト開発を加速度的に進めるとともに学習ログ管理システムとの連携を行う予定である.研究の進捗状況に遅れが生じているため,2018年度までの研究計画を速やかに実施していき,成果報告を後半で行えるようにしていく予定である.次年度以降でPC等を購入する必要があったことから,当該年度で計画していたサーバ用のデスクトップPCを購入せずに,クラウドサーバでの開発を行うことで物品費を抑制したことから,次年度使用額が生じた.次年度以降の実証実験等にPC等の備品を購入する予定である.本年度で発表する予定であった論文掲載料や,本来の実施計画で進まなかった研究で使用予定の謝金等で次年度使用額が生じた.これらの使用に用いる予定である.
有用なグリコシダーゼ阻害物質合成と開発

グリコシダーゼ阻害物質は生体機能の解明に役立つばかりではなく、糖鎖工学の発展にも寄与するものである。本研究の第一目的は、N-アセチル-β-D-グルコサミニダーゼの阻害物質であるナグスタチンの合成法を確立した後、類縁体の合成により構造活性相関と作用機序を解明することにある。第二の目的は、殺ダニ物質グアラマイシンおよび強力な類縁体の工業的合成法を確立することにある。まず、いずれも、安価な糖質を不斎炭素源として用い、それぞれの含窒素糖質部分合成して後、必要な官能基の導入および立体配置の整備を行って目的を達した。1)ナグスタチンの合成:L-リボフラノースを原料にして、イミダゾールの分子間求核置換反応により、L-アロ型およびアルトロ型中間体を合成した。これらのスルホニル誘導体のイミダゾール部分の分子内求核置換反応により、ナグスタチンの基本骨格を合成した後、側鎖部分の導入を行い、ナグスタチンの全合成を完了した。工業的合成法としても利用できる。また、上述の中間体より、立体配置および置換基の異なる種々の類縁体およびトリアゾール体を合成し、構造活性相関と基質特異的な作用機序を明かにした。その結果、理論的にすべてのグリコシダーゼの阻害物質が合成できることを例証した。2)グアラマイシンの合成:まず、L-グルカ-ルからグアラマイシンのアグリコン部分を合成した。即ち、Wittig反応を経て得られるシス-オレフィンのシス-ジヒドロキシ化により、目的の中間体トリオールを得た。これは、直鎖のアルコールの分子内環化反応を経て、ピロリジン誘導体に導かれ、さらに、相当するd-ラクタムのビス-ベンジリデン誘導体(グリコシルアクセプター)に導かれた。一方、二糖類部分は、メチルD-ガラクトシドと臭化D-グロサミニル誘導体から合成された。これと上述のアクセプターとのグリコシル化により、目的のa-グリコシド体が得られ、最終的にグアラマイシンを得た。さらに、安定、且つ殺ダニ活性の強いN-メチル誘導体を合成した。本年度の第一の目的は、N-アセチル-β-D-グルコサミニダーゼの阻害物質であるナグスタチンの工業的合成法を確立することにある。第二の目的は、殺ダニ物質グアラマイシンの工業的合成法を確立することにある。まず、安価な糖質を不斉炭素源として用い、それぞれの含窒素糖質部分を合成して後、必要な官能基の導入および立体配置の整備を行って目的の化合物を合成した。これらの相当するスルホニル誘導体のイミダゾール部分の分子内求核置換反応により、ナグスタチンの基本骨格を合成した後、側鎖部分の導入を行い、ナグスタチンの全合成を完了した。即ち、モノブロモ体をアリル誘導体に導き、ジヒドロキシル化を行った後、酢酸残基を導入し、エステル体を得た。このアジド化を行い、立体配置の保持あるいは反転を伴って、同一のアジド体に導いた。

これは、N-アセチル体を経て、天然物と完全に一致するナグスタチンに導かれた。2)グアラマイシンの合成:まず、L-グルカ-ルからグアラマイシンのアグリコン部分が合成された。即ち、そのアジド基を有するアルデヒドにWittig反応して得られるシス-オレフィンのシス-ジヒドロキシ化により、目的の中間体トリオールを得た。これは、直鎖のアルコールの分子内環化反応を経て、ピロリジン誘導体に導かれ、さらに、相当するδ-ラクタムのビス-ベンジリデン誘導体(グリコシルアクセプター)に導かれた。一方、その二糖類部分は、メチルD-ガラクトシドと臭化D-グロサミニル誘導体から合成された。これと上述のアクセプターとのグリコシル化は、ほとんど定量的に目的のα-グリコシド体を与え、最終的にグアラマイシンを与えた。グリコシターゼ阻害物質は生体機能の解明に役立つばかりではなく、糖鎖工学の発展にも寄与するものである。本研究の第一の目的は、N-アセチル-β-D-グルコサミダーゼの阻害物質であるナグスタチンの合成法を確認した後、類縁体の合成により構造活性相関と作用機序を解明することにある。第二の目的は、殺ダニ物質グアラマイシンおよび強力な類縁体の工業的合成法を確立することにある。まず、いずれも、安価な糖質を不斉炭素源として用い、それぞれの含窒素糖質部分を合成して後、必要な官能基の導入および立体配置の整備を行って目的を達成した。1)ナグスタチンの合成:L-リボフラノースを原料にして、イミダゾールの分子間求核置換反応により、L-アロ型およびアルトロ型中間体を合成した。これらのスルホニル誘導体のイミダゾール部分の分子内求核置換反応により、ナグスタチンの基本骨格を合成した後、側鎖部分の導入を行い、ナグスタチンの全合成を完了した。工業的合成法としても利用できる。また、上述の中間体より、立体配置および置換基の異なる種々の類縁体およびトリアゾール体を合成し、構造活性相関と基質特異的な作用機序を明かにした。その結果、理論的にすべてのグリコシダーゼの阻害物質が合成できることを例証した。2)グアラマイシンの合成:まず、L-グルカ-ルからグアラマイシンのアグリコン部分を合成した。即ち、Witting反応を経て得られるシス-オレフィンのシス-ジヒドロキシ化により、目的の中間体トリオールを得た。一方、二糖類部分は、メチルD-ガラクトシドと臭化D-グロサミニル誘導体から合成された。これと上述のアクセプターとのグリコシル化により、目的のα-グリコシド体が得られ、最終的にグアラマイシンを得た。さらに、安定、且つ殺ダニ活性の強いN-メチル誘導体を合成した。
食品添加物の細胞毒性試験による新しい毒性評価法の確立

世界中で食品添加物を使用することは一般化されている。しかし近年、食品添加物の安全性が危惧され、安全性基準の見直しが進められており、毒性評価の開発が急務とされている。そこで動物を用いないで食品添加物の毒性を判定できる、新しい簡易的な測定法の開発に着手した。フローサイトメーターを用いて、ポストハーベスト農薬として使用されている、ビフェニル、チアベンダゾール等の防カビ剤に焦点を当てて、胸腺細胞の細胞毒性を調べた。防カビ剤に焦点を当てた理由としては、防カビ剤は人体への毒性が幅広く報告されており、さらに防カビ剤がアレルギーを誘導する可能性もすでに報告されているためである。防カビ剤の毒性を調べたところ、特にビフェニルにおいて細胞死が強く見られた。さらにビフェニルを投与した細胞を詳細に調べてみると、細胞内のカルシウム、亜鉛ともに増加していることが明確になった。そこで、細胞内の亜鉛を取り除く薬剤であるTPEN(N,N,N,N-Tetrakis(2-pyridylmethyl)ethylenediamine)をビフェニルとともに投与したところ、ビフェニルによる細胞死を抑制した。さらに細胞外カルシウムを除くことによっても、ビフェニルの毒性を軽減できた。以上の結果から、ビフェニルの毒性は、細胞内の亜鉛が増加すること、細胞外のカルシウムが細胞に流入してくることで、細胞に対して複数の要因をビフェニルが誘導し、細胞に対して毒性をもたらすことを明らかにした。さらにビフェニルは防カビ剤のなかでも毒性が強いことが言われており、本結果は動物実験で報告された結果と一致した。したがってフローサイトメーターを用いた細胞毒性試験は、食品添加物の毒性を判定する測定法になりうることを明確にした。平成30年度において、「細胞毒性を引き起こす食品添加物の探索」という研究計画のもと、研究を行った。ポストハーベストに使われる、ビフェニルの毒性を明確にできた。したがって、当初の予定通り、フローサイトメーターを用いることで、食品添加物による細胞毒性を測定できることを明らかにし、さらに毒性をもたらす食品添加物も明確にできたということで、順調に計画は進んでいる。平成30年度においてにおいて、防カビ剤であるビフェニルが、細胞内のカルシウムと亜鉛を増強させ、細胞毒性を引き起こすことを明確にした。肥満細胞における細胞内カルシウムの増加は、アレルギーの誘導物質の放出を促進することが報告されている。したがって食品添加物が肥満細胞に作用し、細胞内カルシウムの増加を引き起こし、アレルギー誘導物質を過剰に放出するのではないかと考えている。つまり食品添加物がアレルギーの誘導に関与している可能が考えられ、今後の研究で、その事実を明確にして、さらにメカニズムも明確にしていきたい。
エンドセリン変換酵素の生化学的解析と血圧調節機構の研究

[目的]エンドセリンの血管収縮作用に関与する平滑筋細胞上の受容体は,従来はETAタイプであるとされていたが,最近ETB受容体を介する血管収縮反応も報告されている.我々は,伏在静脈平滑筋の収縮に関わるET受容体サブタイプの種類を明らかにするために,薬理学的解析を試みた.[方法]ウサギおよびヒト摘出伏在静脈の内皮除去リング標本の収縮反応を等尺性に記録して,ET受容体に対する数種のアゴニストおよびアンタゴニストの作用を検討した.[結果]ウサギ伏在静脈平滑筋に対して,ET-1,ET-3,IRL1620(ETBアゴニスト),サラフォトキシンS6cおよび[Glu^9]S6bは全て濃度依存性の収縮反応を生じ,これらはETAアンタゴニストのBQ-123では,全く抑制されなかった.ETA/ETBアンタゴニストであるPD142893は,IRL1620の濃度作用曲線を著明に右方へシフトさせたが,ET-1による収縮反応に対しては,全く抑制効果がみられなかった.ET-3,S6cおよび[Glu^9]S6bの濃度作用曲線は,PD142893によって,僅かに右方へシフトしたのみであり,アンタゴニスト濃度を上昇させてもそれ以上シフトしなかった.ヒト伏在静脈平滑筋に対しても,同様な結果を得たが,ウサギ標本とは異なり,ETBアゴニストが引き起こす最大張力は小さかった.[結論]ウサギおよびヒト伏在静脈平滑筋には,IRL1620およびPD142893をリガンドとする既知のETB受容体(ETB1)の他に,IRL1620およびPD142893に非感受性の別の受容体が存在することが示された.この新しい受容体は,BQ-123非感受性で,ET-1,ET-3,S6c等がほぼ同等の活性(EC50=約2×10^<-9>M)を示すETBグループに属する受容体(ETB2)であり,両受容体とも収縮反応に関与することが判明した.[目的]エンドセリンの血管収縮作用に関与する平滑筋細胞上の受容体は,従来はETAタイプであるとされていたが,最近ETB受容体を介する血管収縮反応も報告されている.我々は,伏在静脈平滑筋の収縮に関わるET受容体サブタイプの種類を明らかにするために,薬理学的解析を試みた.[方法]ウサギおよびヒト摘出伏在静脈の内皮除去リング標本の収縮反応を等尺性に記録して,ET受容体に対する数種のアゴニストおよびアンタゴニストの作用を検討した.[結果]ウサギ伏在静脈平滑筋に対して,ET-1,ET-3,IRL1620(ETBアゴニスト),サラフォトキシンS6cおよび[Glu^9]S6bは全て濃度依存性の収縮反応を生じ,これらはETAアンタゴニストのBQ-123では,全く抑制されなかった.ETA/ETBアンタゴニストであるPD142893は,IRL1620の濃度作用曲線を著明に右方へシフトさせたが,ET-1による収縮反応に対しては,全く抑制効果がみられなかった.ET-3,S6cおよび[Glu^9]S6bの濃度作用曲線は,PD142893によって,僅かに右方へシフトしたのみであり,アンタゴニスト濃度を上昇させてもそれ以上シフトしなかった.ヒト伏在静脈平滑筋に対しても,同様な結果を得たが,ウサギ標本とは異なり,ETBアゴニストが引き起こす最大張力は小さかった.[結論]ウサギおよびヒト伏在静脈平滑筋には,IRL1620およびPD142893をリガンドとする既知のETB受容体(ETB1)の他に,IRL1620およびPD142893に非感受性の別の受容体が存在することが示された.この新しい受容体は,BQ-123非感受性で,ET-1,ET-3,S6c等がほぼ同等の活性(EC50=約2×10^<-9>M)を示すETBグループに属する受容体(ETB2)であり,両受容体とも収縮反応に関与することが判明した.
フォトクロミック化合物を用いた光メモリ

熱安定性、繰り返し耐久性に優れたフォトクロミック反応性を示すジアリールエテンを光メモリ媒体へ応用することをめざし、超微小光源による超高密度光記録の可能性(バルクアモルファス状態でフォトクロミック反応するジアリールエテン分子の探索と走査近接場光学顕微鏡(SN0M)による微小スポットの書き込み・消去の試み)、および波長多重記録、超解像読みだしを検討した。真空蒸着法によりガラス基板上に5-フェニルチオフェンをアリール基とするジチエニルペルフルオロシクロペンテンのアモルファス薄膜(300nm)を形成させ、SN0Mからの微小光源によりスポット書き込みを試みた所、80nm径のスポットを書き込むことができた。このスポットは、紫外光照射により消滅したことからフォトクロミック反応による記録であることが確認された。波長多重記録の際には、クロストークをいかに抑えるかが問題となる。クロストークを抑えるためフォトクロミック色素のそなえるべき条件の検討を行った。また、高密度記録を読みだすことを可能にする、フォトクロミック反応を利用した超解像読みだしの可能性についても検討した。この研究過程において、動作条件を変えることにより単一のLEDから2つの波長の光を取り出せることが明かとなった。この発見は、2つの光源を必要とすると言うフォトクロミック光メモリの最大の欠点を克服する手がかりとなる。熱安定性、繰り返し耐久性に優れたフォトクロミック反応性を示すジアリールエテンを光メモリ媒体へ応用することをめざし、非破壊読みだしの方法の探索、微細光源による超高密度光記録の可能性を検討した。フォトクロミック分子は光反応しきい値を持たないため、記録を多数回読み出すと記録が消滅する欠点を有している。この欠点を克服する目的で、超低パワー再生光による多数回読みだしの可能性を、理論的、実験的に検討した。20nwの超低パワー光により読み出すと、100万回の読みだしも可能であることが実証された。この方法は、破壊読みだしの欠点を克服する現実的な解決方法である。光記録の面記録密度は、書き込みスポット径に依存する。現状では780nmのレーザーを用いていることから、スポット径を0.8μm以下にすることは干渉効果のため不可能とされてきた。しかし、微細開口からのエバネッセント光を用いればその制限は解かれる。フォトクロミックジアリールエテンを記録媒体として、この微小光源による微小スポット書き込みを試みた。ポリスチレン薄膜にジベンゾチエニルペルフルオロシクロペンテンを分散させ、紫外光により全面着色させた後、微小開口部からの529nm光によりブリーチさせスポットを形成させた。この場合は、しかし、コントラスト良く測定するには膜厚を2μm以下にすることができず、スポット径は1μm程度であった。1μm以下の薄膜でもコントラスト良く記録/読み出しを可能にするには、バルク薄膜でフォトクロミク反応するジアリールエテンの合成が必須である。現在、分子設計・合成をすすめている。熱安定性、繰り返し耐久性に優れたフォトクロミック反応性を示すジアリールエテンを光メモリ媒体へ応用することをめざし、超微小光源による超高密度光記録の可能性(バルクアモルファス状態でフォトクロミック反応するジアリールエテン分子の探索と走査近接場光学顕微鏡(SNOM)による微小スポットの書き込み・消去の試み)、および波長多重記録、超解像読みだしを検討した。真空蒸着法によりガラス基板上に5-フェニルチオフェンをアリール基とするジチエニルペルフルオロシクロペンテンのアモルファス薄膜(300nm)を形成させ、SNOMからの微小光源によりスポット書き込みを試みた所、80nm径のスポットを書き込むことができた。クロストークを抑えるためにフォトクロミック色素のそなえるべき条件の検討を行った。