hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
石造遺物デジタルアーカイブ化の為の撮影手法の開発

上記の撮影手法によって取得した画像データから、表面文字情報を抽出するための解析ツールの開発を行った。位相角の絶対値が同じ対称点から、疑似視差画像を合成する。次に位相角の絶対値の違う、複数の疑似視差画像の差分をとり、凹凸データを取得する。この一連の操作を半自動で行うためのプログラムを開発し、コマンドラインからの実行を可能にした。これらのプログラムは今後開発予定のデータベースに動的処理プログラムとして組み込まれる予定である。また、画像処理・データ解析の信頼性をあげるため、岩石鉱物の色模様と光源による陰をより高精度で識別できる手法開発をおこなった。まず、岩石物質の形状と組成分布を高精度X線CTをもちいて同時に観察した。この結果得られた3次元データを元に、プログラム上で光源の位置を移動させ、鉱物による色模様と光源による陰をシミュレートし、陰のみを抽出してクラスタ化できるアルゴリズムの開発に着手した。画像処理プログラムのデータベースへの組み込みは早い段階を予定していたが、画像処理シーケンスの開発に予想以上に時間がかかり、組み込みの時期が大幅に遅れた。これは、昨年度画像処理プログラムの修正を行ったためであるが、その分精度は上がっている。データベースシステムの開発と画像処理シーケンスの確立は今年度前半をめどとしており、その後はデータの追加とインターフェースの改良に注力する。いずれにしても、期間内のプロジェクトの目標達成は十分に可能である。またすでにいくつかの査読付き論文雑誌への投稿を始めており、成果発表も予定通り行うことが出来ている。当初今年度内で予定していた開発要素をほぼ完全に達成することができた。その上で浮上してきた、画像処理の精度が足りないなどの問題点を整理し、解決するための方策を検討することも行った。さらに、より精度を上げるための新しいシミュレーションにも着手しており、これらは当初は予定していなかった内容である。シミュレーションの結果は次年度以降の成果をより高い精度で実現することに役立つことが期待されるため、当初の計画以上の進捗状況であることは間違いない。画像処理プログラムの拡充と、これのデータベースの組み込みを行っていく。プログラムの拡充に伴い、画像処理シーケンスが更新されることが見込まれるが、精度を見極めながらデータの追加作業などとのバランス調整を行う。また、本年度は成果発表に重点を置く。すでにデータベース開発には十分な成果は出ており、今後は精度向上やインターフェースの改良が主になる。従って、このシステムを用いた画像データアーカイブの成果を公表し、またそのアーカイブを使用した研究の成果も同時に公表する。本年度はまず、完成したデバイスを用いてのデータ取得をメインで行う。
シグナルに対する概日時計の位相応答理論とその実験検証

生体システムは外部環境の変化に対し適切に応答することでその恒常性を保つ。そのためには外部環境からの情報入力に対して個々の細胞が状態を適応させることが必要となる。細胞内の遺伝子発現制御は一般に非線型反応である。そのため生体システムのシグナル応答の理解には、外部入力に対する非線型システムの応答理論の構築が必要となる。非線型システムの例として、細胞内の遺伝子発現や代謝反応などにおけるリズム現象があげられ、その挙動の解明には数理解析が必須となる。本研究では哺乳類概日時計をモデルシステムとして、遺伝子発現リズムのシグナル応答理論の構築を行う。
記述式問題で測定される能力の構造とその発達過程に関する縦断的研究

記述能力の縦断的変化について検討した.2011年7月(2年次)と2012年9月(3年次)に,同一の国語のテストを実施した.得点の平均(SD)は,2年次7.11(3.16),3年次7.95(3.26),無回答数の平均(SD)は,2年次1.17 (2.15),3年次1.03(2.05)であった.ほとんどの項目で,3年次のほうが項目正答率が高いことが観察され,記述能力の発達的変化が確認された.また,学年団の効果についても検討した.2011年度3年生と2012年度3年生を比較したところ,確かに学年団の影響が確認された.受検者の回答に影響を及ぼす要因の1つに,テストの構造的性質が挙げられる。構造的性質とは,テストの内容を「どのように問うか」ということに関わるもので,テストフォーマット(本文を含めたテスト全体の構成),設問形式(記述式問題,多枝選択式問題),設問の問い方(問いの立て方)などがこれに当たる。これまで,構造的性質の僅かな違いが,受検者の回答に影響を及ぼすことが明らかとなり,構造的性質について実証的に検討することの意義が示されてきた。しかしながら,それらの研究では,中学3年生のみを検討したものであり,学年別(年齢別)に検討したものではない。国語力(読解力)は学年により変化するものであることを踏まえると,先行研究で得られた知見を一般化するためには,同一構造のテストを他の学年にも実施し,学年間で比較検討する必要性が考えられる。そこで本年度は,中学2年生と3年生を対象に,設問の問い方が受検者の能力評価に及ぼす影響とその学年差について検討した。その結果,以下の点が明らかにされた。まず,一文抜き出し問題における回答方法は,学年に関わりなく,得点率及び識別力に影響を及ぼさない可能性が示唆された。また,具体例を挙げさせる設問において,回答となる一文がある場合には,中程度の難易度になり,回答となる一文がない場合には,難しい設問になり得るということがわかった。さらに,3年生においては,前者は受検者の能力を弁別するのに有効であるとは言いがたく,後者は受検者の能力を弁別するのに有効な設問になり得ることがわかった。会話文の空所を埋める設問において,3年生では,空所を全て同一の形で表記するより,空所の形を変えて表記する方が,受検者の能力をより弁別する設問になることも示唆された。繰り返し実施したテストの結果を用いて,記述能力を含む読解力の発達的変化について検討した.テストとしては,高校入試問題を基にした15項目(記述式8,選択式7)からなるテストを用いた.ただし,いくつかの項目において設問構造を変えた冊子も作成したため,延べ項目数は20となった.実施時間は各冊子45分であった.1つの公立中学校において,2011年7月に,2年生及び3年生を対象に1回目の調査を行った.次に,2012年9月に,同校において2回目の調査を行った.2回目調査時の3年生は,2年生の時にも同じ調査に参加していたことになる.正答を1点,部分正答がある場合は0.5点,誤答を0点として採点し,合計得点を算出した.各分布の平均(SD)は,11-2年生7.11(3.16),11-3年生7.67(3.16),12-3年生7.95(3.26)であった.記述式問題8題に対する無回答数の平均(SD)は,11-2年生1.17 (2.15),11-3年生0.76 (1.61),12-3年生1.03(2.05)であった.項目正答率については,ほとんどの項目で,3年生のほうが項目正答率が高いことが観察された.以上の結果と,関連する要因を総合的に検討したところ,国語読解力は,2年次から3年次にかけて発達していると考えて良いであろうが,受検勉強効果を含む発達的変化やcarry-over効果もさることながら,学年団の影響も大きい可能性が示唆された.本年度はまず,中学校における先行研究で見出されている記述能力について,小学校での検討を行った.その結果,中学校の場合と同様に,記述式問題について,文章の要約,具体例の記述,理由の記述,図表やグラフの理解などの要素が見られた.また,設問の性質から無回答とはなりにくく,他の記述式問題に対する無回答との関連が低くなる項目や,解答類型と受検者の回答との不整合により得点率が低くなる項目が存在することも確認された.さらに,小学校テストには,数式による理解や,条件設定の理由を書く分析的思考,用いる用語を指定した作題者の意図が分かりやすいなどの要素が含まれていたことも理解された.やはり,内容の要約や要約的表現,具体例などをある程度の長さの文で記述する項目においては無回答率が特に高かったが,得点識別指標は低かった.一方,数式による理解に関する項目においは,無回答率が高く,得点識別指標も高いということが確認された.次に,素材は同一であるが設問の構造を変えたいくつかのテスト冊子を作成し,調査を実施した.そして,記述能力の測定に影響する設問の構造についても,先行研究などを参考に,いくつかの要因を抽出した.

具体的には,会話文テキスト問題における空所の表記においては,同じ形で表記した場合と区別して表記した場合,得点率及び識別力は近い値になるが,同じ形で表記する方が多少高い値になることなどを見い出した.この調査への研究協力校のうち複数の学校において,次年度以降も調査に協力して頂けることを確認し,縦断的な検討への足がかりを構築した.昨年度までのデータに本年度収集したデータを追加し,記述能力を含む読解力の縦断的的変化について検討した.テストとしては,高校入試問題を基にした15項目(記述式8,選択式7)からなるテストを用いた.分析の結果,読解力の変化には,学年の影響だけでなく,学年団の影響を強いことが確認され,より精確な分析を行う必要が生じた.そこで,そのためのデータを改めて収集した.また,本年度は英語の読解力についての検討も行った.これは,グローバル化社会を見据え,日本語だけでなく英語の読解力についても検討を行っているものである.まず,大学入試の英語テストで出題された問題を用いて,誤答選択枝についてコメントを収集し,コメントの結果をもとに錯乱枝の要因・水準を特定した.次に,大学生の受検者366名に英語文章読解テストを実施し,能力別に錯乱枝の効果を検討した.その結果,能力低群では,文章中に記述がなく,否定語や因果関係を用いた錯乱枝を選ぶ者が多かった一方,能力中群では,文章中に記述があり,否定語や因果関係を用いた錯乱枝を選ぶ者が多いことなどが確認された.まず,記述能力の縦断的変化についての検討を進めた.これまでの研究で懸念された学年団の影響について検討したところ,その効果が確認された.つまり,児童生徒の学年(年齢)という発達的要因も記述能力や読解力に影響するが,それ以外の要因として,その学年の児童生徒に対し,どのような指導がなされているかという教育的要因も,記述能力や読解力の獲得に大きく関与することが確認された.また,研究内容としては過去の年度からの継続となるが,全国の高校入試の国語問題で,どのような読解問題が出題されているかを調査し,出題傾向,解答形式,採点方式などについて整理し,その結果を学会誌上で公表した.次に,英語読解力について,キーセンテンスと錯乱枝との関連についての検討を行った.具体的には,キーセンテンスと重複する語を含む錯乱枝の選ばれやすさを測定した.その結果,能力低・中群において,キーセンテンスと重複する語を含む錯乱枝が選ばれやすいことが確認された.また,キーセンテンスを特定した上で文章を読解するタイプの問題においては,能力高群において,キーセンテンスと重複する語を含む錯乱枝が選ばれやすいことが確認された.なお,キーセンテンスの内容については,概念,事実,手続き・過程・背景,原理,意見の5カテゴリ,キーセンテンスの文章中での散らばり方については,一内容を踏まえる,一段落を踏まえる,複数段落を踏まえる,文章全体を踏まえるの4カテゴリを設定し,それぞれのカテゴリの組合せを実現する問題を作成して,条件設定に偏りがないようにテストを実施した.記述能力の縦断的変化について検討した.2011年7月(2年次)と2012年9月(3年次)に,同一の国語のテストを実施した.得点の平均(SD)は,2年次7.11(3.16),3年次7.95(3.26),無回答数の平均(SD)は,2年次1.17 (2.15),3年次1.03(2.05)であった.ほとんどの項目で,3年次のほうが項目正答率が高いことが観察され,記述能力の発達的変化が確認された.また,学年団の効果についても検討した.2011年度3年生と2012年度3年生を比較したところ,確かに学年団の影響が確認された.初年度において,記述式問題で測定される能力の構造について,小学生と中学生を対比させた検討を行いその異同を明らかにした。単一のテストではなく,異なるテストを用いていることから,結果の外的妥当性がある程度確保されたと考えられる。
軸索内輸送の生理と病態

研究成果の概要:キネシンファミリーに属する約10種類のモーター分子の構造と機能の解析を行うと共に,アデノウィルスベクターを用いて解析を進め,軸索内の細胞骨格蛋白は重合した状態では輸送されないことを証明した(廣川)。交感神経における速い軸索内輸送はアセチルコリンにより抑制され,アドレナリンにより促進されることを見出し,その作用機構の解析を行った(竹中)。またラットの開口筋と閉口筋のアセチルコリンエステラーゼの活性には差が認められ(天野),サルの延髄薄束核軸索ジストロフィーにはラットでは見られない特有の変化が見られるなど,神経の種類や動物の種類による差が明らかになった(藤澤)。更に無脊椎動物であるアメフラシのニューロンで軸索の構造と輸送の関連性が詳細に解析された(小池)。一方培養ニューロンでは伸長しつつある突起の先端部分の光照射により軸索内輸送が抑制され(後藤),突起の伸展と軸索内の微小管安定化の関連性が追究された(小宮)。病的な材料を用いた研究では運動ニューロン疾患では脊髄スフェロイドに細胞質ダイニンが蓄積しており,キネクチンが減少しているという結果とあわせると速い軸索内輸送の障害が示唆される(豊島)。種々の疾患時におけるヒト生検材料では微小管の変性に伴なって安定性の低下が見られ(岡),また移植した神経でも軸索内輸送の変化によると思われる形態的な特徴が見出された(光嶋)。更にβ,β'-イミノジプロピオニトリル(IDPN)投与動物の初期変化としてニューロフィラメント蛋白燐酸化の低下をみつけ(小宮),β-ブロモフェニルアセチル尿素による末梢神経傷害の際にも逆行性の輸送に特徴的な変化が見出された(岡)。糖尿病ラットに虚血をおこすと特に速い輸送に障害がおこることが見出された(永田)。また神経の再生時におけるニューロフィラメントHサブユニット可溶性の変化についても新知見が得られた(小宮)。本年度研究成果の概要:早い軸索内輸送のモーター分子については従来キネシンと細胞質ダイニンが同定されていたが,キネシンファミリーに属する10種類のモーター分子を新たにマウス脳のcDNAライブラリーから分離同定してその構造と機能を解析した(廣川)。また早い輸索内輸送の速度と輸送量がアセチルコリンやアドレナリン等の伝達物質により影響を受けることが新たに見出された(竹中)。これらの物質は細胞内のc-AMPの量を増減させることによって早い輸索内輸送の制御を行なっている。一方無椎髄動物アメフラシのニューロンの体積はラットのニューロンの50,000倍もあるが,神経突起の表面積は50倍にすぎないことが判明した(小池)。またラットの開口筋と閉口筋とを支配しているニューロンはアセチルコリンエステラーゼ合成能が前者の方が有意に高いとか(天野),ラットとサルでは延髄薄束核軸索ジフトロフィーの形態が明らかに異なる(藤澤)などニューロンでの種類や動物種による特異性のあることが新たに見出された。病的材料を用いた実験では,まず運動ニューロン疾患の脊髄スフェロイドに細胞質ダイニングが蓄積しており,キネシシの結果と合わせると早い軸索内輸送の障害が示唆される(豊島)。また種々の疾患時におけるヒト生検腓腹神経軸索内の微小管は変性にともなって安定型の低下が認められ(岡),移植した神経でも輸索内輸送の変化によると思われる形態的な特徴が見出された(光嶋)。

更にβ,β′-イミノジプロピオニトリル(IDPN)を用いた運動疾患モデル動物による実験からこれ迄いわれていたのとは異なる投与初期相におけるニューロフィラメント蛋白の燐酸化パターンを見出した(小宮)。これらの結果については平成6年11月1920日に草津セミナーハウスで開催された班会議の席上で発表され,活発な討論が行なわれた。1.班会議:平成7年11月24日(金)25日(土)に群馬県草津温泉セミナーハウスにおいて班会議を行った。2.本年度研究成果の概要:交感神経における速い軸索内輸送はアセチルコリンにより抑制され,アドレナリンにより促進されることを見出し,その作用機構の解析を行った(竹中)。遅い輸送の分子機構についてアデノウィルスベクターを用いる新しい手法により解析を進め,軸索内の細胞骨格蛋白は重合した状態では輸送されないことを証明した(廣川)。また口の開閉をお行う開口筋と閉口筋のアセチルコリンエステラーゼの活性には差が認められ(天野),サルの延髄薄束核軸索ジストロフィーにはラットでは見られない特有の変化が見られるなど,神経の種類や動物の種類による差が明らかになった(藤澤)。更に無脊椎動物であるアメフラシのニューロンで軸索の構造と輸送の関連性が詳細に解析された(小池)。一方培養ニューロンを用いた実験では伸長しつつある突起の先端部分の光照射により軸索内輸送が抑制され(後藤),突起の進展と軸索内の微小管安定化の関連性が追究された(小宮)。病的な材料を用いた研究では運動ニューロン疾患ではモーター分子であるキネシンの結合蛋白質,キネクチンの減少し(豊島),β-ブロモフェニルアセチル尿素による末梢神経障害の際(岡),或は移植神経(光嶋)においては速い軸索内輸送の特徴的な変化が見出された。加齢による変化を追究する目的で糖尿病ラットをモデルに用いた実験では,虚血をおこすと特に速い輸送に大きな障害が起こることが見出された(永田)。また神経の再生時におけるニューロフィラメント蛋白,特にそのHフサブユニット可溶性の変化についても新知見が得られた(小宮)。
モノサイクル域光パルスのスピン軌道相互作用制御とその応用

サイクル域の光渦パルスの発生,ならびに軌道角運動量可変な超mJ高強度・27 fs超短光渦パルス発生に初めて成功し,また超広帯域光渦パルスの高精度軌道角運動量スペクトル準実時間測定を実証した。さらに,光渦を用いたポンプ・プローブ閉ループ時間分解非線型励起分光法を開発し,GaN励起子の軌道角運動量の緩和時間を評価した。その他,スピン角運動量および軌道角運動量を制御した光渦パルスを用いて,ナノサイズの金属螺旋ニードル構造を作製することにも初めて成功した。本研究の目的は,いままで有効に利用されてこなかった光の持つ位相・偏光の空間的特異性に着目し,申請者らが現在までに独自に開発したモノサイクル域光パルス発生・制御技術,さらには光のスピン軌道相互作用変換・制御技術を用いることにより,1)モノサイクル域「光渦」・「偏光渦」パルスの高効率発生を行うこと,2)モノサイクル域光渦・偏光渦の極限時間域において環状ビームである特性,光のスピン軌道相互作用を利用した閉ループ時間分解非線型分光の手法を確立すること,3)同上特性,光のスピン軌道相互作用を活かして,プラズマ制御・レーザー加工への応用を行うことである。本年度は、超広帯域コヒーレントフェムト秒位相・振幅制御技術として、特に、分散のない超広帯域光渦(位相渦、偏光渦)の発生・制御技術を用いた超短光渦パルスの発生実験および光渦を用いたポンプ・プローブ四光波混合信号に対する軌道角運動量スペクトル分解測定法の確立を行った。1.軸対称波長板を用いて発生させた光渦を種光とし,レーザー増幅器の第2高調波を励起光とする縮退型光パラメトリック増幅器を構築した。その際、増幅帯域において滑らかなスペクトル位相変化を得るため,赤外光パラメトリック増幅器出力を用いて発生させた白色光を種光とする工夫を行っている。2.発生した超短光渦パルスのスペクトル位相を精確に評価するため、2次元スペクトルシアリング干渉装置の作製を行った。3.プリズム対、チャープミラーを使い分散補償を行うことにより、6fs,から60μJのサイクル域超短光渦パルスの発生に成功した。4.光渦を用いたポンプ・プローブ四光波混合信号に対する軌道角運動量スペクトル分解測定法を確立した。さらに、ポンプ・プローブ軌道角運動量変換法によるGaNキャリアダイナミクス観測を行った。光渦によって励起された励起子は、その軌道角運動量を1.5psの位相緩和時間内で保持していることを明らかにした。本研究の目的は,光の持つ位相・偏光の空間的特異性に着目し,申請者らが現在までに独自に開発したモノサイクル域光パルス発生・制御技術,さらには光のスピン軌道相互作用変換・制御技術を用いることにより,1)モノサイクル域「光渦」・「偏光渦」パルスの高効率発生を行うこと,2)モノサイクル域光渦・偏光渦の極限時間域において環状ビームである特性,光のスピン軌道相互作用を利用した閉ループ時間分解非線型分光の手法を確立すること,3)同上特性,光のスピン軌道相互作用を活かして,プラズマ制御・レーザー加工への応用を行うことである。本年度は,軌道角運動量を自在に変化できるmJ級高強度力超短・超広帯域光渦パルスを発生法,また光渦軌道角運動量スペクトルの精度良い測定法の確立,およびスピン軌道相互作用によるカイラルナノニードルの作製・制御を行った。1.空間位相調器を組み込んだ4-f光学系と前置増幅,主増幅とを組み合わせた高出力超短・超広帯域光渦パルス発生システムを構築した。これにより,空間位相変調器の回折効率の低さを補いながら,空間分散がなく,かつ軌道角運動量可変で1 mJを越える高出力超短・超広帯域光渦パルスの発生に成功した。2.すでに光渦パルスを用いて,金属ナノカイラルニードルの作製に成功しているが,さらに光渦パルスの軌道角運動量・スピン角運動量,強度,集光の度合いを変化させることにより,この金属カイラルナノニードルのサイズ,空間らせん周波数などを制御することが可能であることを実証した。3.光渦と平面波との干渉像から空間電場再生を行う手法を用い,超広帯域超短光渦パルスの周波数分解軌道角運動量スペクトルを高速かつ高精度で行う方法を提案・実証した。この方法により,初めて軌道角運動量成分電場間の位相差を測定することに成功した。また,この方法は,軌道角運動量スペクトルの周波数分散測定も可能であり,その測定にも成功した。本研究の目的は,光の持つ位相・偏光の空間的特異性に着目し,申請者らが現在までに独自に開発したモノサイクル域光パルス発生・制御技術,さらには光のスピン軌道相互作用変換・制御技術を用いることにより,1)モノサイクル域「光渦」

・「偏光渦」パルスの高効率発生を行うこと,2)モノサイクル域光渦・偏光渦の極限時間域において環状ビームである特性,光のスピン軌道相互作用を利用した閉ループ時間分解非線型分光の手法を確立すること,3)同上特性,光のスピン軌道相互作用を活かして,プラズマ制御・レーザー加工への応用を行うことである。本年度は,超広帯域コヒーレントフェムト秒位相・振幅制御技術として,特に,軌道角運動量を自在に変化できる高出力超短・超広帯域光渦パルスを発生法,また光渦を用いたポンプ・プローブ四光波混合信号に対する精度良い軌道角運動量変換法の確立,およびスピン軌道相互作用によるカイラルナノニードルの作製を行った。1.ホログラム対を用いた4-f光学系と光パラメトリック増幅とを組み合わせた高出力超短・超広帯域光渦パルス発生システムを構築した。これにより,ホログラムの回折効率の低さを補いながら,空間分散がなく,かつ軌道角運動量可変の高出力超短・超広帯域光渦パルスの発生に成功した。2.異なる軌道角運動量をもつ光渦を用いたポンプ・プローブ四光波混合信号に対する軌道角運動量スペクトル分解測定法において,発生信号の軌道角運動量スペクトルのサイドバンド発生の原因を明らかにした。これにより,光渦パルスをポンプ光に用いたGaNの四光波混合を通して,精度良い軌道角運動量変換法を確立した。3.軌道角運動量およびスピン角運動量を制御した光渦パルスを用い,金属のアブレーションを行い,ナノメートルサイズのカイラルニードルの作製に成功した。これは光のカイラリティを物質構造に転写した初めての実験例である。独自に開発した軌道角運動量分散・偏光分散・空間分散のない光渦・偏光渦発生系および自在に偏光を制御できる超広帯域偏光渦発生光学系とを組み合わせた光学系を構築し,本研究で重要な基盤技術あるモノサイクル域光渦パルスの発生に成功しているため。25年度が最終年度であるため、記入しない。独自に開発した軌道角運動量分散・偏光分散・空間分散のない光渦・偏光渦発生系および自在に偏光を制御できる超広帯域偏光渦発生光学系とを組み合わせた光学系の新たな拡張として,ホログラム対を用いた4-f光学系と光パラメトリック増幅とを組み合わせた高出力超短・超広帯域光渦パルス発生システムを構築し,これにより,ホログラムの回折効率の低さを補いながら,空間分散がなく,かつ軌道角運動量可変の高出力超短・超広帯域光渦パルスの発生に成功しているため。この成果は本研究で重要な新たな基盤技術となる。また、軌道角運動量およびスピン角運動量を制御した光渦パルスを用いた金属のアブレーションにより、光のカイラリティを物質構造に初めて転写したナノニードルの作製に成功しているため。平成23年度に構築した軌道角運動量分散・偏光分散・空間分散のない光渦・偏光渦発生系および自在に偏光を制御できる超広帯域偏光渦発生光学系とを組み合わせた光学系を十分に活用し,さらに発生に成功したモノサイクル域光渦・偏光渦パルスを用いて,1)極限時間域光渦・偏光渦パルスによる閉ループ時間分解非線型分光の確立,2)極限時間域光渦・偏光渦パルスによるレーザー加工実験を推進する。平成23年度に開発したモノサイクル域光渦パルス発生技術および平成24年度の開発した軌道角運動量可変の高出力超短・超広帯域光渦パルスの発生技術を十分に活用し,1)極限時間域光渦・偏光渦パルスによるレーザー加工実験,2)極限時間域光渦・偏光渦パルスによる閉ループ時間分解非線型分光実験,3)極限時間域光渦・偏光渦パルスによる物質との非線型相互作用実験を推進する。
超解像で可視化するシナプスナノドメインに着目した精神病態表現型解析

統合失調症など精神疾患の病態はシナプス機能異常と密接に関連していると推測されるが、これに基づく定量的なエンドフェノタイプは確立していない。一方、統合失調症患者ではシナプス後肥厚部(PSD)を構成する蛋白質群に変異が集積する確率が高いことが最近の大規模遺伝学解析から明らかになりつつある。本研究では、私共が見出したPSD構成単位であるシナプスナノドメインに着目し、その超解像可視化により、精神病態におけるシナプス変容の新しい評価法を確立することを目指した。今年度は、シナプスナノドメインの形成がどのように制御され、脳病態でどのように変化するのかを明らかにするために、シナプス蛋白質の局在や機能を制御するパルミトイル化脂質修飾に着目した。まず、私共はシナプス蛋白質がどの程度の割合でパルミトイル化修飾を受けているかを網羅的に解析した(AMPA受容体、NMDA受容体等)。その結果、PSDの中核蛋白質であるPSD-95が高い量比でパルミトイル化修飾をうけているにも関わらず、特徴的にダイナミックなパルミトイル回転(サイクル)を有することを明らかにした。さらに、PSD-95の脱パルミトイル化酵素として、ABHD17を同定し、ABHD17の過剰発現により、PSD-95やAMPA受容体クラスター、さらには樹状突起のスパインの密度も大きく低下することを見出した。前年度の結果とあわせて、シナプスナノドメインの変容がマイクロエンドフェノタイプになることを提案するとともに、パルミトイルサイクルの変動もマイクロエンドフェノタイプの一つとなりうることを提案する。28年度が最終年度であるため、記入しない。NMDA仮説に代表されるように、統合失調症など精神疾患の病態はシナプス機能異常と密接に関連していると推測されるが、これに基づく定量的なエンドフェノタイプは確立していない。一方、統合失調症様の精神症状を亜急性に生じる免疫介在性脳炎は、患者自己抗体がNMDA受容体やLGI1など脳内シナプスの抗原蛋白質に直接作用して発症する。したがって、免疫介在性脳炎自己抗体が惹起するシナプスの変容は、精神疾患におけるマイクロエンドフェノタイプを反映するものと考えられる。本研究では、申請者らが最近開発したシナプスナノドメイン可視化法およびグルタミン酸受容体マッピング法により、免疫介在性脳炎自己抗体が惹起するシナプスの構造的、機能的変化を捉え、精神病態におけるシナプス変容の新しい評価法を確立することを目指す。今年度は、1解析対象となる精神症状と関連する自己抗体種を絞り込んだ。また、2超解像顕微鏡を用いたシナプスナノドメイン可視化法およびグルタミン酸受容体マッピング法の特異性を検討し、またヒト自己抗体存在下など本手法の適用条件を広げるため、改良方策を検討した。さらに、シナプスナノドメインの生理的変容を制御すると考えられる候補分子を見出した。上記のように、免疫介在性脳炎自己抗体が惹起するシナプスの構造的、機能的変化の超解像可視化について、計画を進めるために必須の1精神病態関連自己抗体を得て、また2シナプスナノドメイン評価法を改良した。現在まで順調に進捗しており、来年度も目標達成に向けて、当初の計画どおりに研究を進める。
単分散金属粒子を用いた高精度人工結晶の作製とテラヘルツ波フォトニック結晶への応用

球形単分散微金属粒子をテラヘルツ波長に対応する格子周期で複雑な3次元構造にも配列できる革新的方法の研究を行った。従来の粒子配列法では、大きく分けて粒度分布と粒子配列精度とに起因して粒子中心点が配列すべき格子点座標からずれを生じ、これが周期性など配列格子精度に大きく影響を及ぼす。本研究では配列する粒子の中心点を格子点座標に一致させ、この影響を限りなく排除することができる新技術を確立した。その結果、作製した3次元人工結晶は非常に精度よく作製されていることが実証され、0.2030.215THzにおいて、ほぼ完全なフォトニックバンドギャップが形成されていることを明らかにした。球形単分散微金属粒子をテラヘルツ波長に対応する格子周期で複雑な3次元構造にも配列できる新技術を確立する。これに樹脂を含浸し除去することにより、完全フォトニックバンドギャップを持つ反転ダイヤモンド構造のフォトニック人工結晶が作製できることから、テラヘルツ波制御用の要求を満たすデバイスの作製が可能となる。テラヘルツ波は医療分野、社会安全システム、超多重光通信など多くの分野への展開が期待されているが、当該新技術はその制御デバイス化を実現する基盤研究・技術として期待される。単分散球形粒子をマニピュレーターにより配列座標に搬送し、隣接する複数の既配列粒子との接点のみをファイバーレーザーを用いて多点同時に局所加熱することで融解・連結し、これを繰り返すことで配列体を構築する。フォトニック結晶の作製を考えると単純立方(SC)、ダイヤモンド構造などの人工結晶の配列が不可欠である。ここで極めて重要で新規性の高い技術として、個々の粒子は搬送時にCCDカメラによって粒子形状や直径などの固有データを採取しておき、粒子を単に配列するとズレ(格子のひずみ)を生じるので接触粒子の多点を同時に瞬時に溶解し、それが凝固する前に粒子中心位置が格子点と一致するように微動・補正することである。本年度は配列する粒子の中心点を格子点座標に一致させ、この影響を限りなく排除することが出来る新技術を確立した。すなわち常に理想的な球形微小粒子配列格子を作製することが可能な高精度微粒子配列システムを構築した。また、単分散粒子の試作も行った。粒子配列精度を評価した上で、本法による粒子配列体がフォトニックバンドギャップを発現するに十分な周期構造性を有するものであるかどうかを単分散粒子の粒度分布も考慮して検討した。特に、球の大きさのバラツキがフォトニックバンドギャップの発現に及ぼす影響を平面波展開法によるシミュレーションにより検討し、バンドギャップの範囲およびキャップーギャップ中間比に対する球の大きさのバラツキ(粒子分布)の影響を明らかにした。また、配列精度が5%でバンドギャップが急激に減退することを明らかにした。その結果から、用いた球形単分散粒子のバラツキは妥当なものであることを示した。これまでに求めた最適条件を用いた高精度微粒子配列装置によりダイヤモンド型人工結晶を作製することを試み、6×6×10個の配列に成功した。本研究では、主としてテラヘルツ波フォトニック結晶の作製を目標としている。特に、医療分野、食品分野、社会安全分野や情報分野に対応した周波数帯(500GHz3THz)を照準としている。前年度までに複雑な3次元結晶構造に微粒子を配列できるシステムの作製、配列条件の最適化、配列する球形単分散錫粒子の作製を中心に実施してきた。本年度は最終年度として配列精度や本システムの有効性を明らかにすることを主目的に実施した。昨年度に引続き粒子配列精度を評価した上で、本法による粒子配列体がフォトニックバンドギャップを発現するに十分な周期構造性を有するものであるかどうかを単分散粒子の粒度分布も考慮して検討した。特に、球の大きさのバラツキがフォトニックバンドギャップの発現に及ぼす影響を平面波展開法によるシミュレーションにより検討し、バンドギャップの範囲およびギャップ-ギャップ中間比に対する球の大きさのバラツキ(粒度分布)の影響を明らかにした。また、配列精度が5%でバンドギャップが急激に減退することを昨年と同様に明らかにし、その結果から、用いた球形単分散粒子のバラツキは妥当なものであり、また、粒子配列精度は十分なものであったことを再確認した。

作製した反転ダイヤモンド型フォトニック結晶内部の3次元的構造健全性をX線マイクロCT法(メーカーに依頼)を用いて評価し、高精度微粒子配列装置により作製した人工結晶は、製造欠陥が無く、かつ、十分な配列精度であることを明らかにした。テラヘルツ時間領域分光法により結晶全方位の透過特性を測定し、1THz近傍に完全フォトニックバンドギャップが発現することを実験的に確認し、1THzフォトニック結晶フィルターとして動作することを実証した。以上から、申請者が提案した新技術の有効性を示した。
海中係留構造物の潮流・波浪応答解析に関する研究

この研究は海中構造物を係留するのに用いられるケーブルが潮流や波浪の作用を受けるとき、どのような応答特性を示すかを理論的に解析し、その特性を数値解析的に明らかにすることを目的として実施されたものである。まず、既往の研究によって定式化された3節点曲線ケーブル要素を用いて、流体力を受けるケーブル部材の大変形有限要素解析を行った。また同時に、骨組み構造部材や浮体などの構造要素をも組み込んで、ケーブルで係留された各種の構造物の解析が行えるよう理論の展開を行った。ついで、この解析結果を基に海中骨組構造物の数値解析を行うための汎用コンピュータープログラムを開発した。このプログラムは、(1)3次元静的大変形解折、(2)固有振動解析、(3)時刻歴応答解析の三つの機能を持ち、いずれの場合もケーブル要素のみならず、トラス要素、フレーム要素および浮体要素が組み合わせられるようになっている。また、時刻歴応答については解析結果を図形処理の専用プログラムに接続することによって、解析結果が分かりやすく表示されるようにしている。完成したプログラムのテストランの結果、数値解の精度や非線形計算の収束状態もほぼ満足のいくものであることが分かり、実用に供し得るものであることを確認した。なお、今後の改良によって、より使い勝手のよい汎用的実用プログラムに仕上げる予定である。実際の海中構造物のケーブルを想定したモデルにより、ケーブルが潮流力を受けるときの静的大変形挙動および波浪の作用を受けるときの動的応答につき、各種のケーススタデイを行ってその特性を調べた。この研究は,海底資源の開発や海上空間の利用などを目的とする海洋構造物において,係留索あるいは支索としてさまざまの用途に用いられるケ-ブルが潮流や波浪の作用を受けるとき,静的・動的にどのような応答特性を示すかを数値解析によって明らかにすることを目的としている.本年度はまず,3節点の曲線要素を用いたケ-ブル部材の大変形有限要素解析理論(発表済)を基に,骨組構造部材や浮体などの構造要素をも組み入れた一般の構造物の解析理論について検討をし,所定の結果を得た.ついで,この理論に基づいて数値解析を行うため,コンピュ-タ・プログラムの開発に着手した.本年度は当面,パ-ソナル・コンピュ-タ・ベ-スでプログラムの基本設計を行うことを目標とし,プロトタイプの計算プログラムを作成することとした.既存の有限要素解析プログラム(ANSYSーPC)を利用することによって,このプロトタイプの開発には所定の成果をおさめることができた.ついでこれを大型コンピュ-タ用の汎用プログラムに発展させるべく検討を重ね、現在もその作業を続行中である.現時点では,この大型プログラムの基本構造がほぼ完成し,そのテストランを実施中である.ケ-ブルは強度の非線形構造特性を有しているので,計算結果の精度が大きい問題となるが,この基本プログラムによる若干の試算結果によれば,簡単な構造体については計算値の精度もほぼ満足のいくものであり,一応所期の目標は達成出来たと思われる.来年度にはこれをより完成度の高い大型汎用プログラムに発展させる予定である.この研究は,海洋に建設される各種の構造物において,その構造物を支持あるいは係留するために用いられる構造用ケ-ブルが潮流や波浪の作用を受けるときの静的・動的応答特性を数値解析によって明らかにするためにコンピュ-タ-プログラムを開発し,実構造物の設計に必要な各種のデ-タを作成することを目的としている.昨年度は,3節点の曲線要素を用いたケ-ブル部材の大変形有限要素解析理論を基に,骨組構造部材や浮体などの構造要素をも組み入れた一般の構造解析理論を確立し,ついでこれに基づく数値解析用プログラムの開発に着手した.すなわち,まずパ-ソナル・コンピュ-タ・ベ-スでプログラムの基本設計を行ない,プロトタイプの計算プログラムを作成した。(この段階では,既存の有限要素解析プログラム(ANSYSーPC)を利用).

ついで,これを大型コンピュ-タ用の汎用プログラムに発展させるベく検討を重ね,その基本構造をほぼ完成させ,一部テストランを実施した.本年度は,このプロトタイプのプログラムをさらに完成度の高いものとするため,入力・出力の方式や数値解法のスピ-ドアップ等の点で改良を加え,実用に耐えるものにする事を目指した.とくに出力デ-タの整理に多大の時間と労力を要する時刻歴応答解析結果の図化手法を重点的に整備した.また,ケ-ブルは強度の非線形構造特性を有する部材であるから,数値計算結果の精度が大きい問題となるが,若干の試算結果によればほとんど問題がないことが明かとなった.このプログラムの完成によって,一応所期の目的の大半は達成されたと考えられる.来年度は,このプログラムをさらに完成度の高いものにレベルアップして実用に耐えるものとし,また,実構造物のモデルを想定して、各種の計算を実施し,その構造特性を具体的に把握することを目指す.この研究は海中構造物を係留するのに用いられるケーブルが潮流や波浪の作用を受けるとき,どのような応答特性を示すかを理論的に解析し,その特性を数値解析的に明らかにすることを目的として実施されたものである.平成2年度には,既発表の曲線ケーブル要素を用いて,流体力を受けるケーブル部材の大変形有限要素解析を行った.また同時に数値解析プログラム開発のための準備を行った.平成3年度には,上記の解析理論に基づいて数値解析プログラムの開発に着手,一部専門知識の提供を得て,ほぼ完成させた.このプログラムは,(1)3次元静的大変形解析,(2)固有振動解析,(3)時刻歴応答解析の三つの機能を持ち,いずれの場合もケーブル要素,トラス要素,フレーム要素,および浮体要素の組み合わせが可能となっている.本年度は,まずプログラムのテストランを行って内容のチェックをするとともに,時刻歴応答の解析結果を図形処理の専用プログラムに接続することを試み,数値解析結果を分かりやすく表示するように工夫した.プログラムのテストランの結果,数値解の精度や非線形計算の収束状態もほぼ満足できるものであることを確認した.なお,実用に供し得るものとするため,プログラムの使用マニュアルを完備する事に努めた.ついで,実際の海中構造物のケーブルを想定したモデルを設定し,このケーブルが潮流力を受けるときの静的大変形挙動,および波浪の作用を受けるときの動的応答につき,各種のケーススタデイを行ってその力学的特性の一端を論じた.今後さらに計算結果の積み上げによって,実構造物設計のための資料を蓄積していく予定である.
骨格筋幹細胞における老化制御機構の解明

加齢による骨格筋量の減少はサルコペニアとよばれ、近年、大きな問題になっている。骨格筋量は、健康寿命と正の相関があることが示され、骨格筋量を維持することそのものが重要なことが示唆されている。骨格筋は、骨格筋幹細胞により構成されるため、骨格筋恒常性維持には骨格筋幹細胞の正常な働きが欠かせない。これまでに骨格筋幹細胞と分解系の役割を示した研究はほとんどなく、幹細胞の正常な維持機構にどのように働くのかは未だ明らかでない。そこで、筋幹細胞特異的に主のたんぱく分解系であるプロテアソームの機能不全を起こせるマウス(KOマウス)を用いて、幹細胞における分解系の役割を明らかにすることを目的とした。本年度は、幹細胞が特に寄与すると考えられる、骨格筋再生実験を主に行った。KOマウスでは再生不良を示したが、その際に、筋芽細胞を表すMyoD陽性の細胞が有意に少ないことが分かった。さらに、筋幹細胞を表すM-cadherinもKOマウスで少ないことが分かった。また、KO誘導後に筋幹細胞の遺伝子発現を調べたところ、老化に関連するp53、p16、p21の遺伝子発現がKOにおいて増加していることが分かった。しかし、老化マーカーとして知られているβ-gal染色などでは染まることは確認できなかった。培養系では、これまでにKO由来の筋幹細胞において、p53遺伝子をノックダウンすることにより増殖抑制をレスキューできることを報告している。そのためこれらを個体レベルで解析するために、p53 floxedマウスを導入し現在解析準備を進めている。KOマウスの培養系では、メカニズムの主がp53経路であることを突き止めた。また、本年度計画していた老化関連マーカーを探る実験も計画通り行うことができた。KOマウスでは、培養系でp53をメインとして増殖抑制をレスキューすることを突き止めた。次年度は、これらを個体レベルで検証するために新たにp53 floedマウスを導入し、個体レベルでの詳細な解析を行う予定である。実験消耗品などでは、他の助成金での消耗品の購入ができたため研究費を効率よく使用できた。次年度は、新しい解析手法の導入や新たな解析などにより予算が必要なため、それらの解析費用にあてる。
分析イオン顕微鏡の製作とそれによる隕石中の軽元素同位体比変動の測定

本年度は、昨年度までに部分的に製作し、排気テストを繰り返してきた装置全体の組み立ておよび機械的位置の調整を完了させ、1次イオンビ-ム発生用の高電圧直流放電電源を製作した。また、質量分析分電磁石の自動掃引用電源および掃引のための鋸歯状波発生装置の機能を調べ、使用可能なことを確認した。これらの進行とともに、排気系にさらに2台ののタ-ボ分子ポンプを付加し、昼夜継続して排気を行い高真空の達成をめざした。その結果、2×10^<-6>Paの到達真空度が得られた。また、1次イオン源の作動試験を行ったが、1次イオン発生時、酸素ガス導入部接地フランジと高電圧供給部との間で放電を起こすという不備が見いだされたため、安定に1次イオンを得ることができるように改良を加え、全イオン電流として1次イオン出口電極で約40μAの電流が得られた。本装置はおおむね完成したが、その調整およびテストの間、本装置を用いて行う予定である鉄同位体比変動の検出に対応できるよう、実験室標準とすべき純鉄の同位体存在比を正確に決定する作業を、大阪大学教養部のSIMSを用いて行い、測定精度±2〓程度で同位体存在比が決定できた。その結果、となった。その結果、となった。本研究では、昭和60年度より交付を受けて実施している試験研究(2)によって製作途上の、低バックグラウンド質量分析計の製作を受け、それに続いて、イオン顕微鏡を完成させるため、その一部である、電場電極および電場容器、この分析計の前に接続してイオン顕微鏡を構成するための、試料容器、顕微鏡鏡筒、イオン検出部容器、およびそれらの間の継ぎ手などを製作した。電場容器と電極には、電場方向からの光ビームの照射により、試料表面上で、質量分析計側からみたイオン光学的に最も適正な位置に、一次イオンビームを当てることができるように、光の導入穴が設けられている。また、将来の拡張性を考え、イオンポンプによる排気も可能なように、電場容器には、接続のためのフランジを設けた。製作済みの部分は、逐次、真空排気テストを行うため、停電時の装置保護や将来の測定に備えたパーソナルコンピューターによるオンライン化を目指した電源回路の製作を行った。これにより、真空排気の夜間連続運転が可能となる。しかし、現在のところ、排気系の一部には、B-Aゲージ球などガラス部分を含むため、無人運転時の突発的な事故によるガラスの破壊などの危険性がある。これを改善するために、ヌードゲージを採用し、システム全体を金属とする計画である。分析管部は、160l/sのターボ分子ポンプによる排気により、1.5×【10^(-7)】Tarrの到達真空度が得られている。来年度は、製作が完了した各部の排気テストを行いつつ、試料導入部や、一次イオンビームを作るための電極類の設計製作を行う予定である。分析イオン顕微鏡の分析部として昭和61年度に製作した分析管の真空排気テストを行い,ベークアウトなしの状態で1×10^<-7>Torrの到達真空度が得られることがわかった.さらに,短時間ではあるがベークアウトを行なった結果,約1桁高真空の到達真空度が得られることも判明した.本年度は,試運転により明かとなった,ターボ分子ポンプの振動の影響を取り除くため,ベローズを用いた継ぎ手を購入した.さらに,各部を固定設置するための架台,電磁石微動のための移動台,イオン源容器類,イオン源用電極類,試料導入部等の設計・製作を行なった.今後は,これら製作した部品を接続し,真空排気テストを行なうと同時に,超高真空を確保するためのベークアウトを繰り返す予定である.これらイオン顕微鏡装置の製作と並行して,周辺装置として,プリズムとテレビカメラを組み合わせて使用することにより,試料表面の動的観察および表面の連続記録を可能とするため,顕微鏡テレビ装置とビデオデッキを設備として購入した.これらのテストについては,イオン顕微鏡本体の完成を待って行なう予定であるが,各設備単独での動作は良好であることがわなった.

一方,従来から引続き行なっている同位体比変動の研究に関しては,隕石のコンドルール中でマグネシウム同位体異常を示す鉱物種を同定するため,大阪大学の日立IMAー2A型SIMSによる同位体比測定と同時に,鳴門教育大学のEPMAを用いてSIMSによる分析場所の元素の定量分析を行った.その結果,当初SIMSの分析のみから推定されていた通り,フォルステライト成分に富んだカンラン石中に主として^<24>Mg同位体過剰が存在することがつきとめられた.昭和61年度から、高質量分解能により妨害イオンの分離が可能で、試料表面上でのイオン衝撃点の位置決めを光ビーム照射により容易に行えるイオン顕微鏡の開発・製作を継続中であるが、本年度は複数の同位体に対応する微小イオン電流の同時検出用として、設備備品費により米国ケースレー社製のエレクトロメータを2台購入し、さらに消耗品費では二次イオン引出し電極支持用の絶緑物スペーサの製作を行った。また、各電極に供給する高電圧安定化電源を制御するため、装置組み込み用高電圧直流安定化モジュール電源を購入し、これらを用いて電源系の製作も行った。この制御電源系には、将来パソコンを用いた自動制御を行うことを考慮して、リレーによる駆動部分を介して、デジタル信号による制御が可能な構成とした。上記の製作と並行して、装置容器および分析管類全体の真空排気も継続し、約1×10^<-5>Paの到達真空度を得ることができている。現在、製作した絶緑スペーサによる電極類の組み込みが進行中であり、本年度末には装置はおおむね完成する予定である。平成元年度は本一般研究(A)の最終年度に当たるが、現在設計中の試料容器内雰囲気冷却用の液体窒素コールドフィンガーと、観察用プリズムのための設置・移動機構の試料交換部の改良を行うとともに、純金属試料などを標準試料として同位体比測定を開始する予定である。一方、隕石中のカラン石包有物中のマグネシウム同位体比測定も継続し、Forsteriteに富む包有物(Fo_<95>およびFo_<85>)の中に、^<24>Mgの過剰が約5^o/_<oo>存在することが認められた。本年度は、昨年度までに部分的に製作し、排気テストを繰り返してきた装置全体の組み立ておよび機械的位置の調整を完了させ、1次イオンビ-ム発生用の高電圧直流放電電源を製作した。また、質量分析部電磁石の自動掃引用電源および掃引のための鋸歯状波発生装置の機能を調べ、使用可能なことを確認した。これらの進行とともに、排気系にさらに2台のタ-ボ分子ポンプを付加し、昼夜継続して排気を行い高真空の達成をめざした。その結果、2×10^<-6>Paの到達真空度が得られた。また、1次イオン源の作動試験を行ったが、1次イオン発生時、酸素ガス導入部接地フランジと高電圧供給部との間で放電を起こすという不備が見いだされたため、安定に1次イオンを得ることができるように改良を加え、全イオン電流として1次イオン出口電極で約40μAの電流が得られた。本装置はおおむね完成したが、その調整およびテストの間、本装置を用いて行う予定である鉄同位体比変動の検出に対応できるよう、実験室標準とすべき純鉄の同位体存在比を正確に決定する作業を、大阪大学教養部のSIMSを用いて行い、測定精度±2〓程度で同位体存在比が決定できた。その結果、となった。
不斉アミドセレン化反応を利用する光学活性アリルアミン誘導体の合成

セレン基のα位の水素原子を炭素鎖で置換する反応は、アミド基がアシルアミド基であるよりpートルエンスルホンアミド基の方が副反応が少ないと予想され、まずこの基質の合成について研究した。反応条件の検討にはラセミ化合物で十分なので、オレフィンへの塩化ベンゼンセレネニルの付加物とpートルエンスルホンアミドの反応を試みた。この反応には触媒が必要であり、塩化亜鉛が最も適することを明かにした。合成したβーアミドセレニドと強塩基の反応によりセレン基のついた炭素を陰イオンにしようと試みたが、ロ-テンプペアスタ-ラ-(本補助金により購入)を用いて種々の温度について検討しても好結果は得られなかった。そこでセレン基を低温で酸化してセレノキシドにし、単離せずに強塩基(リチウムジイソプロピルアミド)と反応させて炭素陰イオンを発生させた。引き続き炭素求核種と反応させ、炭素鎖を導入した。炭素求核種としては入手容易なハロゲン化物を用いて円滑に反応が進行することを見い出した。これらの反応は-80°Cで行うと、収率、選択性ともに最もよかった。その後、反応温度を上昇させるとセレノキシド脱離反応が進行しオレフィンが生成した。生成物の構造を調べ、本反応ではアリルアミドのみが生成し、位置異性体であるビニルアミドは全く生成しないことを明かにした。本課題により昨年度明かにした不斉アミドセレン化反応と上の知見を組み合わせれば、本課題の最終目標である光学活性アリルアミン誘導体合成が完成する。上記の研究に予想外の時間がかかったため現在光学活性アミドを用いた合成に着手したところであるが、本質的な問題はすべて解決してあるので、その完成は時間の問題といえる。1.β位にセレン基を有する化学活性アルコ-ルの合成(1)α位にセレン基を有するケトンの不斉還元α位にセレン基を有するアセトフェノンの不斉還元を試み、予想に反して市販の光学活性ボラン試剤を用いても満足すべき光学純度(95%)のアルコ-ルが生成することを見出した。本反応はフェニル基に電子吸引性、あるいは供与性の置換基を導入しても円滑に進行する。アリ-ル基の替わりにアルキル基を有する基質について検討すれば当初の予定を達成するが、これについては現在までには好結果が得られず次年度の課題である。(2)光学活性エポキシドのセレン基による開環市販あるいは文献既知の方法で合成した光学活性エポキシドを、水素化ホウ素ナトリウムとジフェニルジセレニドより調整した試剤により開環した。反応はほぼ定量的に進行し、次の二例以外はすべて置換基の少ない炭素原子にセレン基が導入された異性体のみが選択的に生成した。例外はアリ-ル基を有するエポキシドの場合であり、フェニル、ペンタフルオロフェニルいずれの場合にも二種類の位置異性体が等量ずつ生成した。これらの場合もカラムクロマトグラフィ-で容易に分離でき、光学純度も全く失われておらず、β位にセレン基を有する光学活性アルコ-ル合成法として有用な手段であると確認した。2.β位にセレン基を有する光学活性アミドへの変換上記により合成したアルコ-ルをリッタ-型の反応によりアミドに変換する際、セレン基としてフェニルセレン基を用いるとラセミ体のアミドが生成するが、2-ピリジルセレン基を用いると立体を保持した光学活性アミドが生成することを見出した。他のセレン基、求核種についてはまだ好結果が得られず次年度の課題である。

反応条件の検討にはラセミ化合物で十分なので、オレフィンへの塩化ベンゼンセレネニルの付加物とPートルエンスルホンアミドの反応を試みた。この反応には触媒が必要であり、塩化亜鉛が最も適することを明かにした。合成したβーアミドセレニドと強塩基の反応によりセレン基のついた炭素を陰イオンにしようと試みたが、ロ-テンプペアスタ-ラ-(本補助金により購入)を用いて種々の温度について検討しても好結果は得られなかった。そこでセレン基を低温で酸化してセレノキシドにし、単離せずに強塩基(リチウムジイソプロピルアミド)と反応させて炭素陰イオンを発生させた。引き続き炭素求核種と反応させ、炭素鎖を導入した。炭素求核種としては入手容易なハロゲン化物を用いて円滑に反応が進行することを見い出した。これらの反応はー80°Cで行うと、収率、選択性ともに最もよかった。その後、反応温度を上昇させるとセレノキシド脱離反応が進行しオレフィンが生成した。生成物の構造を調べ、本反応ではアリルアミドのみが生成し、位置異性体であるビニルアミドは全く生成しないことを明かにした。本課題により昨年度明かにした不斉アミドセレン化反応と上の知見を組み合わせれば、本課題の最終目標である光学活性アリルアミン誘導体合成が完成する。上記の研究に予想外に時間がかかったため現在光学活性アミドを用いた合成に着手したところであるが、本質的な問題はすべて解決してあるので、その完成は時間の問題といえる。