hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的せん断歪みの時空間解析による内部欠損の3次元形状評価に関する研究

現在,ガイド波を用いた非破壊検査手法が注目されている.しかしガイド波の多くは分散性の波である.そこでその影響を受けない「動的せん断ひずみ解析法」が提案された.特長は, (1)検査対象表面の法線方向と検査対象表面に沿う方向に関する,互いに直交する一対の動的面外せん断歪みからなる信号列の分散共分散行列の行列式を利用している.欠損のないところでは,上記の一対の動的面外せん断歪みが互いに線形従属の関係にあるが,欠損近傍では,入射波と散乱波が重畳し,線形性が破綻する.その結果,行列式の値の分布にもとづき,周波数や伝搬速度とは独立に再放射源の近接場領域の撮像を可能にしている.構造物に応力腐食割れが発生すると,疲労サイクルの増大に従ってその長さや深さが進行する.そこで亀裂や腐食の発生の初期の段階においてそれを検知する事が重要である.また,経年使用にともない,塗膜に発生した微小な傷を起点に錆が進行し,腐食や塗膜剥離が発生する.これらも発生の初期の段階においてそれを検知する事が重要である.そのため,従来より多くの手法による非破壊検査が行われてきたが,中でも音響を用いた手法は最も古く,多くの材質に対して最も一般的に用いられている.音響による非破壊検査では,縦波,せん断波,または両者が利用されてきた.しかしながら,現在主流となっている超音波薄板探傷法は,高い分解能を実現するため高い周波数の超音波が用いられており,広面積の検査には高い時間コストを必要としている.そこで,本研究は数十kHz数百kHzの低周波数ガイド波に注目し, (1)塗膜下で発生した腐食領域の形状の検出と(2)塗膜の剥離領域の検出およびその形状の検出を実現した.また,それらの成果が専門誌に掲載された.本手法は,検出過程において検査対象表面上の個々の観測点近傍における検査対象表面の法線方向(z軸方向)とx軸方向に関する面外せん断ひずみとy軸方向に関する面外せん断ひずみ,の間の線形従属性のみを利用しているため,波長とは関係なく,欠損のシルエットを撮像することができる特長がある.そのため,周波数によって位相速度が変化する分散性の波動場においても腐食の検出が可能である.本研究では,ソフトとハードの両面からのアプローチにより,薄板材の弾性特性の定量化を行うことを目的として,(1)欠損および剥離を含む薄板材中の3次元弾性波動場の定式化, (2)動的面外せん断ひずみを全視野的に計測する光学系の開発(3)微小欠損を取り囲む近接場解の定量的な評価の3つの目標を設定して研究を遂行している.(1)については,伝搬するラム波の波長と比較して薄板材の厚さが薄い場合, A0モードとS0モードが支配的となり,内部欠損で散乱される波動場が3次元的に近接場を形成し,それが表面にまでしみ出していることを明らかにした.また(2)については, 1方向の空間微分が可能な光学系を実現した.構造物に応力腐食割れが発生すると,疲労サイクルの増大に従ってその長さや深さが進行する.そこで亀裂や腐食の発生の初期の段階においてそれを検知する事が重要である.また,経年使用にともない,塗膜に発生した微小な傷を起点に錆が進行し,腐食や塗膜剥離が発生する.これらも発生の初期の段階においてそれを検知する事が重要である.そのため,従来より多くの手法による非破壊検査が行われてきたが,中でも音響を用いた手法は最も古く,多くの材質に対して最も一般的に用いられている.音響による非破壊検査では,縦波,せん断波,または両者が利用されてきた.しかしながら,現在主流となっている超音波薄板探傷法は,高い分解能を実現するため高い周波数の超音波が用いられており,広面積の検査には高い時間コストを必要としている.そこで,本研究は数十kHz数百kHzの低周波数ガイド波に注目し,ソフトとハードの両面からのアプローチにより,薄板材の弾性特性の定量化を行うことを目的として,(1)欠損および剥離を含む薄板材中の3次元弾性波動場の定式化,(2)動的面外せん断ひずみを全視野的に計測する光学系の開発(3)微小欠損を取り囲む近接場解の定量的な評価を目標に研究を遂行している.今年度は,上記のうち(2)を重点的に開発し, 5/10000rad程度の不確かさで,対象表面の勾配ベクトルを検出することに成功した.この光学系は,位相シフト光学系を用いて微分干渉照明を実現し,対象表面の局所的な面外せん断歪みの計測を以下の手順で実現している.(1)対象表面の一点とその近傍を,互いに位相が反転したコヒーレントな収束光を照射し, (2)共焦点光学系により,散乱波動場をフーリエ変換し(3)その回折波動場の移動量を代数学的に解くことによりから対象の勾配を再構成している.本研究は数十kHz数百kHzの低周波数ガイド波に注目し,ソフトとハードの両面からのアプローチにより,薄板材の弾性特性の定量化を行うことを目的として,(1)欠損および剥離を含む薄板材中の3次元弾性波動場の定式化,(2)動的面外せん断ひずみを全視野的に計測する光学系の開発(3)微小欠損を取り囲む近接場解の定量的な評価を目標に研究を遂行している.(1)については,研究初年度で定式化に成功している.

(2)については,初年度では一次元の勾配の検出に成功していたが,本年度では, 2次元の勾配ベクトルの同時検出に成功し,その不確かさが5/10000radであることを確かめた. (3)については,本手法は,入射場中に存在する微小欠損を取り囲む領域で発生するエバネッセント場を,互いに直交する一対の面外せん断歪みの間の線形性の破綻を用いて検出していることが明らかになった. (1)については, WCNDT2016, (2)についてはSICE2016センシングフォーラム2017超音波非破壊検査シンポジウムで発表を行った.また(3)については, SICE2017にて発表を予定している.造物に応力腐食割れが発生すると,疲労サイクルの増大に従ってその長さや深さが進行する.そこで亀裂や腐食の発生の初期の段階においてそれを検知する事が重要である.従来より,多くの手法による非破壊検査が行われてきたが,中でも音響を用いた手法は最も古く,多くの材質に対して最も一般的に用いられている.音響による非破壊検査では,縦波,せん断波,または両者が利用されてきた.これらは等方性媒質内では非分散性の波であるため,伝搬遅延に基づいた亀裂の深さや形状の計測に有効であった.ところが近年,多くの用途に用いられるようになってきた複合材料では,音速が周波数によって異なる分散性媒質であることが多く,時間の経過とともに入力パルスの形状が崩れ,亀裂や剥離,腐食箇所からの散乱波を検出することが困難となってきた.そのため,分散性の材料内で探傷を効果的に実施するためには,音速や周波数に影響されない検出法を確立した.提案手法は, 2つの互いに直交する面外せん断歪の信号間の線形依存特性に基づくものであり,これらの2信号の短時間共分散行列のランクによって欠損部からの反射波の到来を検知するものである.最終年度では,上記のプロセスを,観測現場でリアルタイムで実現する,光学系を提案し,対象面の面外せん断ひずみを瞬時に計測する微分干渉照明を実現している.また,塗膜下の欠損および塗膜剥離領域におけるラム波の挙動を評価し,提案手法の有効性を評価し,実際に発生させた塗膜下の腐食に対して提案手法を適用させ,塗膜下の欠損および剥離領域の撮像に成功した.現在,ガイド波を用いた非破壊検査手法が注目されている.しかしガイド波の多くは分散性の波である.そこでその影響を受けない「動的せん断ひずみ解析法」が提案された.特長は, (1)検査対象表面の法線方向と検査対象表面に沿う方向に関する,互いに直交する一対の動的面外せん断歪みからなる信号列の分散共分散行列の行列式を利用している.欠損のないところでは,上記の一対の動的面外せん断歪みが互いに線形従属の関係にあるが,欠損近傍では,入射波と散乱波が重畳し,線形性が破綻する.その結果,行列式の値の分布にもとづき,周波数や伝搬速度とは独立に再放射源の近接場領域の撮像を可能にしている.今後は,目的(2)動的面外せん断ひずみを計測する光学系の開発に注力し,今年度前半に完成させ,動作の確認を行う.開発する光学系は,近接する逆位相の収束ビームをスキャンすることにより,対象表面の面外せん断歪みをその場で計測できる特徴がある.さらに反射光をフーリエ面で検出し,複素フーリエ係数の実部と虚部の値の比より,歪み量を直接算出することを計画している.今後は, (2)の動的面外せん断歪みを計測する光学系を発展させ,全視野の振動情報をリアルタイムで取得し対象表面の振動場をその場で計測できるように発展させる.また,従来,等方性媒体に対して行ってきた実験を,非等方性媒体に対しても実施し,その適用可能性を検討する.計測工学
ヒト透過性細胞を用いたDNA複製装置の免疫組織化学的解析

がん細胞は生体の制御を逸脱した無限増殖を特徴とする。細胞増殖は多重の制御機構のうち最も重要なものは、がん抑制遺伝子Rbの作り出すRb蛋白を介する調節経路である。我々はヒトRb蛋白の全長をバキュロウイルス一昆虫細胞系にて発現させ、抗Rb抗体カラムで精製した。リン酸化された精製Rb蛋白はDNAポリメラーゼαの反応を強く促進した。Rb蛋白を脱リン酸化酵素PP2Aで処理すると促進活性は低下し、逆に、cdk2/cyclineEを共発現して高度リン酸化型にすると促進は増強した。G1期には低リン酸化Rb蛋白がE2Fなど転写因子を不活性化してS期開始をブロックしているが、cdk/cyclin系によりリン酸化されると転写制御が解消すると同時に、リン酸化Rbそれ自体がDNA複製に促進的に作用することを示唆する。Rb蛋白は核内に比較的多量に存在し、抗Rb抗体で細胞を処理すると核全体が染色される。一方、リン酸化Rb特異的な抗体では斑点状に染まり、局在がより明瞭となった。この高リン酸化RbとDNA複製点の局在が一致するかどうかを調べるため、本国際共同研究をスタートした。共同研究者英国オックスフォード大学Peter R.Cook教授は、種々の抗体を用いた免疫組織化学を駆使した形態学的解析から、核内に複製工場(replication factory)と名づけた構造体を同定した。これはDNA複製点を中心として、複製関連酵素およびそれらの調節因子よりなる巨大複合体であって、DNAはこの複合体を通り抜ける形で複製するモデルを提出している。平成11年度は、日本側共同研究者の一人である武村が数カ月にわたりオックスフォード大学に滞在し、上記研究を遂行するための技術を修得した。今後、活性促進に必要なRb蛋白ドメインとそのリン酸化を解析すると共に、リン酸化Rbの核内の局在とダイナミズムをreplication factoryのメンバーであるDNAポリメラーゼα、δ、ε、PCNA、RP-A等との関連において明らかにする。
日本語教育を必要とする児童生徒の成長・発達における日本語習得の意味に関する研究

本研究は、日本語教育を必要とする児童生徒の成長・発達において日本語学習がどのような意味を持っているのかを明らかにすることを目的としたものである。幼少期に複数言語環境で成長した若者およびその親に対し国内外でインタビューを行い、彼らの日本語学習過程や学習環境の把握、またそれらの成長・発達における意味について考察した。調査研究の成果の一部は口頭発表および論文の形で公表しており、今後も引き続き分析・考察を進めていく予定である。現在、日本社会では、外国人児童生徒、帰国児童生徒、国際結婚の子どもなど、多様な背景を持つ子どもたちが増加している。しかし、そのような子どもたちに対する言語教育は対処療法的に行われていることが多く、明確な方向性を持ったカリキュラムの策定が喫緊の課題となっている。そこで、本研究では、学齢期に母国以外の国で成長してきた若者へのインタビューを通し、子どもの成長・発達過程における書語習得の意味を探りたいと考えた。それにより、前述のような子どもたちの言語教育支援に向けたカリキュラムを提案していくことを目指している。以上の目的のもと、本年度に行った調査研究の概要は以下のとおりである。(1)インタビュー調査に向けた準備(平成21年4月6月)先行研究に目を通し、インタビュー方法への習熟、インタビュー内容の検討を行った。また、インタビュー対象者の選定やスケジュール調整などを行った。(2)インタビュー調査実施、調査結果の分析・考察(平成21年7月12月)日本国内に暮らす「外国人児童生徒として育ってきた若者」および「帰国生として育ってきた若者」2名にそれぞれ2回のインタビューを行った。その後、インタビューデータを文字化し、分析・考察を行った。(3)調査結果の公表(平成21年12月平成22年3月)分析・考察で得られた知見を研究会および学会で公表した。・牛窪隆太・尾関史・深澤伸子・渡貫善華(2009.12)「教室の中と外を結ぶ日本語教育ーある帰国生の学びの軌跡からー」第7回ことばと文化の教育を考える会(2009.12.18於:早稲田大学)・尾関史・深澤伸子・牛窪隆太(2010.3)「もう一つの「日本語教育」ー日本国外で成長する子どもたちにとっての日本語学習の意味ー」タイ国日本語教育研究会第22回年次セミナー(2010.3.23於:泰日経済技術振興協会附属語学学校)現在、日本社会では、外国人児童生徒、帰国児童生徒、国際結婚の子どもなど、多様な背景を持つ子どもたちが増加している。そこで本研究では、学齢期に母国以外の国で成長してきた若者へのインタビューを通し、子どもの成長・発達過程における言語学習・言語習得の意味を探ることを目的とした。それにより、子どもたちへの言語教育のあり方を具体的に提案していくことを目指している。以上の目的のもと、本年度に行った調査研究および研究実績の概要は以下のとおりである。(1)インタビュー調査(国内・海外)の実施(平成21年度より継続)昨年度に引き続き、国際結婚や両親の仕事などの理由により、幼少期に複数の言語文化環境で成長してきた若者およびその親に対し、インタビュー調査を行った。本年度は国内外の計12名の若者および親にインタビューを実施した。これらのインタビューに加え、子どもたちの言語学習環境を知るため、海外(タイ・韓国)において補習授業校や継承語教室等の見学、また機関関係者との意見交流を行った。(2)調査結果の分析・考察昨年度および今年度のインタビューで得られたデータを文字化し、分析・考察を行った。なお、一部のデータは現在も分析を継続中である。(3)国内外の学会・研究会での研究成果の発表、研究成果の学会誌への投稿インタビューの分析から得られた知見をまとめ、国内外の学会で公表した。また、2年間の研究で得られた知見を学術論文としてまとめ、学会誌に投稿した。なお、現在、査読中の論文も複数存在する。
機能性高分子材料の開発とその評価に関する研究

有用な機能性高分子新素材を開発するためには,それが必要とされる幅広いニーズを的確に把握することが不可欠である.この様な観点から,日中両国における機能性高分子材料の開発動向に関する文献調査が行われ,概容がまとめられた.機能性高分子の合成及びその特性に関する研究に関しては,特に両大学間における議論を通して,両親媒性高分子および,粒子状高分子の合成と応用に対する研究協力が大きな成果を生む可能性を持つことを見出し,合成実験を両国で進めた.日本側では,シ-ド重合法による親水性-疎水性IPN粒子を合成し,血漿タンパク質の吸着挙動を検討した.中国側では,スチレンとジメチルアミノエチルメタクリレート四級塩の共重合に関する研究を行った.また環境応答性グラフト高分子については,N-イソプロピルアクリルアミド/アクリル酸共重合体グラフト鎖中のアクリル酸成分に過酸化基を生成させたグラフトセルロースを合成した.このグラフトセルロースは水中において膨潤度が温度応答するために,グラフト鎖の膨潤・収縮状態に応じて過酸化基の重合開始活性を制御することが可能になった.また,N-イソプロピルアクリルアミド/アクリル酸共重合体等のグラフト鎖を有するグラフトポリエチレン類の合成などの成果が得られた.中国側が担当した構造の制御されたポリオレフィンの合成・物性研究に関しては,チ-グラー・ナッタ触媒によって合成されたエチレン/プロピレン/オクテン共重合体の構造が,NMR測定に基づいて詳細に検討された.また日本側においても,立体規則性ポリオレフィンの劣化挙動を解析した結果,シンジオタクチックポリプロピレンが耐熱性,耐候性に優れることを明らかにした.有用な機能性高分子新素材を開発するためには,それが必要とされる幅広いニーズを的確に把握することが不可欠である.この様な観点から,日中両国における機能性高分子材料の開発動向に関する文献調査が行われ,概容がまとめられた.機能性高分子の合成及びその特性に関する研究に関しては,特に両大学間における議論を通して,両親媒性高分子および,粒子状高分子の合成と応用に対する研究協力が大きな成果を生む可能性を持つことを見出し,合成実験を両国で進めた.日本側では,シ-ド重合法による親水性-疎水性IPN粒子を合成し,血漿タンパク質の吸着挙動を検討した.中国側では,スチレンとジメチルアミノエチルメタクリレート四級塩の共重合に関する研究を行った.また環境応答性グラフト高分子については,N-イソプロピルアクリルアミド/アクリル酸共重合体グラフト鎖中のアクリル酸成分に過酸化基を生成させたグラフトセルロースを合成した.このグラフトセルロースは水中において膨潤度が温度応答するために,グラフト鎖の膨潤・収縮状態に応じて過酸化基の重合開始活性を制御することが可能になった.また,N-イソプロピルアクリルアミド/アクリル酸共重合体等のグラフト鎖を有するグラフトポリエチレン類の合成などの成果が得られた.中国側が担当した構造の制御されたポリオレフィンの合成・物性研究に関しては,チ-グラー・ナッタ触媒によって合成されたエチレン/プロピレン/オクテン共重合体の構造が,NMR測定に基づいて詳細に検討された.また日本側においても,立体規則性ポリオレフィンの劣化挙動を解析した結果,シンジオタクチックポリプロピレンが耐熱性,耐候性に優れることを明らかにした.有用な機能性高分子新素材を開発するためには、それが必要とされる幅広いニーズを的確に把握することが不可欠である。この様な観点から、日中両国における機能性高分子材料の開発動向に関する文献調査が行われた。この分野における研究は両国ともに非常に活発に行われており、国際的なニーズを把握するために、関係研究者との情報交換を含めてさらに調査を継続する予定である。中国側が担当した構造の制御されたポリオレフィンの合成・物性研究に関しては、NMR測定に基づいて立体規則性ポリオレフィンの重合過程におけるメタロセン触媒の反応機構を検討した。新たな中間体の検出が行われるなど興味深い知見が得られた。また、日本側においても、立体規則性ポリオレフィンの劣化挙動を解析した結果、シンジオタクチックポリプロピレンが耐熱性、耐候性に優れることを明らかにした。日本側では、IPN粒子の合成、IPN表面特性の解析、環境応答性グラフト高分子の合成を推進した。特に両大学間における議論を通して、両親媒性高分子および、粒子状高分子の合成と応用に対する研究協力が大きな成果を生む可能性を持つことを見出し、合成実験を両国で進めた。その結果、シ-ド重合法によるIPN粒子ならびにポリスチレン/ポリ塩化ビニル粒子の合成が可能になった。IPN粒子のうち、ポリスチレンとポリ(メタクリル酸2-ヒドロキシエチル)からなる親水性-疎水性IPNについては、血漿タンパク質の吸着挙動が解析され、同IPNを医用在螺用に応用する基礎的知見が得られた。環境応答性グラフト高分子については、N-イソプロピルアクリルアミド/アクリル酸共重合耐グラフト鎖中のアクリル酸成分に過酸化基を生成させたグラフトセルロースを合成した。このグラフトセルロースは水中において膨潤度が温度応答するために、グラフト鎖の膨潤・収縮状態に応じて過酸化基の重合開始活性を制御することが可能になった。有用な機能性高分子新素材を開発するためには、それが必要とされる幅広いニーズを的確に把握することが不可欠である。この様な観点から、日中両国における機能性高分子材料の開発動向に関する文献調査が昨年度に引き続いて行われ、概要がまとめられた。中国側が担当した構造の制御されたポリオレフィンの合成・物性研究に関しては、チ-グラー・ナッタ触媒によって合成されたエチレン/プロピレン/オクテン共

重合体の構造が詳細に検討された。^<13>CNMRスペクトルの帰属が明らかにされ、3元共重合体の組成及びモノマーシーケンスの分布を解析することが可能となった。また、日本側においても、立体規則性ポリオレフィンの劣化挙動を解析した結果、シンジオタクチックポリプロピレンが耐熱性、耐候性に優れることを明らかにした。機能性高分子の合成及びその特性に関する研究に関しては、日本側では昨年度に引き続いてIPN粒子ならびにグラフト高分子の合成を推進したのに加え、フォトエレクトロニクスへの応用が期待される有機ケイ素化合物等の光化学反応の研究を行った。一方中国側では、スチレンとジメチルアミノエチルメタクリレート四級塩の共重合に関する研究を行った。その結果、ポリスチレンとポリ(メタクリル酸2-ヒドロキシエチル)からなる親水性-疎水性IPNを新規な合成法である「動的膨潤法」によって調整することが可能となり、さらに微粒子を膜状物質に成型してパ-ベ-パレーション分離に応用できることを見出した。また、N-イソプロピルアクリルアミド/アクリル酸共重合体等のグラフト鎖を有するグラフトポリエチレン類の合成などの成果が得られた。
飲酒時の心拍数増加はアセトアルデヒドによる歩調取り細胞への直接作用か?

本研究は飲酒時の心拍数増加作用について、アセトアルデヒドは心臓洞房結節ペースメーカー細胞を直接活性化し発現するとの仮説を基に、アセトアルデヒドの心拍数増加作用を明らかにすることを目的とした。アセトアルデヒドは交感神経終末よりカテコールアミンの遊離作用を持つことが知られているが、単離細胞標本では作用部位がpost-synaptic membraneに限局されることから、アセトアルデヒドの心拍数への効果が明らかにされると考える。本研究ではウサギ心臓洞房結節ペースメーカー細胞を単離し、アセトアルデヒドが陽性変時作用を有することを確認した。次にパッチクランプ法によりIfチャネル、T-type Caチャネル、Na/Ca exchange currentsを計測してアセトアルデヒドの陽性変時作用機序を検討した。その結果アセトアルデヒドはT-type Caチャネルを活性化することが明らかとなった。またL-type Caチャネルも著明に活性化した。このことは細胞内Ca濃度の増加がアセトアルデヒドによって起こりペースメーカーの発現に促進的に働くことが示唆された。またIfチャネル、Na/Ca exchange currentsに対してアセトアルデヒドは明らかな影響を及ぼさなかった。以上の研究結果は、アセトアルデヒドがこれまで考えられた交感神経終末からのカテコールアミンの遊離作用に起因する心拍数の増加作用以外に、直接洞房結節ペースメーカー細胞に作用し陽性変時作用を起こすことを明らかにした。その機序はT-type Caチャネルの活性化と細胞内Ca濃度の増加に起因するものと結論した。本研究は飲酒時の心拍数増加作用がアセトアルデヒドによる心臓洞房結節ペースメーカー細胞を直接活性化して発現するとの仮説を基に、飲酒時における心拍数の増加作用とアセトアルデヒドの影響を明らかにすることを目的とした。アセトアルデヒドは交感神経終末からカテコールアミンの遊離を起こすことが知られている。飲酒時にはしばしば心拍数の増加がみられるが、この作用はアルコールの中枢神経作用か、アセトアルデヒドのカテコールアミン遊離作用か明らかでない。イヌの洞房結節単一細胞標本を用い、パッチクランプ法によりペースメーカー細胞の自動能に大きな役割を持つと考えるIfチャネル、T-typeCa^<2+>チャネルを計測し、さらにFura-2を用いて細胞内Ca^<2+>濃度を測定しアセトアルデヒドの影響を検討した。アセトアルデヒドはIfチャネルには影響を及ぼさず、T-typeCa^<2+>チャネルを有意に活性化させた。一方、細胞内Ca^<2+>濃度に対してもアセトアルデヒドは明らかな影響を示さなかった。現在ペースメーカのメカニズムは不明であるが、以上の結果より飲酒時における心拍数の増加はT-typeCa^<2+>チャネルの活性化が役割を果たしているものと結論した。次年度はNa/Ca Exchangecurrentsに対する影響を検討したい。本研究ではウサギ心臓洞房結節ペースメーカー細胞を単離し、パッチクランプ法によりIfチャネル、T-type,L-type CaチャネルおよびNa/Ca exchange currentsを計測してアセトアルデヒドの陽性変時作用機序を検討した。アセトアルデヒドは交感神経終末よりカテコールアミンの遊離作用を持つことが知られているが、単離細胞標本では作用部位がpost-synaptic membraneに限局されることから、アセトアルデヒドの心拍数への効果が明らかにされると考え、そのメカニズムはT-typeおよびL-type-Caチャネルの活性化と細胞内Ca濃度の上昇に起因するものと考えた。
故障の計算モデルと解析手法

システム故障時(ハードウェア故障、ネットワーク不調等)における、ソフトウェアシステムの挙動を解析するためのソフトウェア検証技術・形式的開発手法の確立を研究目的とした。故障という現象をとらえた計算モデルを研究し、その計算モデルに基づき、モデル検査を応用することにより、故障時におけるシステムの挙動解析を研究し以下のような事項に取り組んだ。1システム故障の計算モデル2その計算モデルから従来の計算モデルへの変換に基づく故障時の振る舞いの解析手法の提案3その解析手法を支援する検証システムの開発4計算モデルの定理証明システム上での形式化前年度において確立した二種類の計算モデルに対して振る舞いの解析手法の提案を行った。これは前年度の意味論に関する研究の延長線上に位置する課題となっている。【プロセス代数ベースの計算モデル】pi計算やACPを拡張した得られた計算モデルから、従来のpi計算・ACPなどのプロセス代数への変換を与えた。そして、変換を通じて意味が保存されること、すなわち、プロセス式の振る舞いが保存されることを示した。そして、変換先でのモデルに対する言明を変換元の言明として解釈する手法について研究した。【有限状態オートマトンベースの計算モデル】前年度に研究した、故障をとらえた計算モデルから通常の有限状態オートマトンへの変換について研究を進めた。特に、変換先で成り立つ時相論理式を変換元の時相論理式として解釈する方法について研究を行った。平成24年度においては、故障をとらえた計算モデルの確立に取り組む。計算モデルの基盤になるものとしてpi計算やACP(Algebra of Communicating Processes)のようなプロセス代数と多くのモデル検査システムで用いられている有限状態オートマトンの2つの枠組みを取り上げた。まず、FMEA(故障モードとその影響の解析)等の故障に関する研究を参考に、故障というものの分類を行い、プロセス代数ベース計算モデル、および、有限状態オートマトンベース計算モデルの枠組みにおいて故障の定式化を行う。各々のモデルにおいても意味論をあたえ、その性質について研究していった。また、プロセス代数ベースモデルにおいては、簡約を行うソフトウェアツールのプロトタイプ実装と、有限状態オートマトンベースモデルにおいてはモデル間変換のプロトタイプ実装の準備と検討を行った。また、システム故障時(ハードウェア故障、ネットワーク不調等)における、ソフトウェアシステムの挙動を解析するためのソフトウェア検証技術・形式的開発手法の確立を研究目的とする。故障という現象をとらえた計算モデルを確立し、その計算モデルに基づき、モデル検査を応用することにより、故障時におけるシステムの挙動解析を目指した。そのために以下のような事項に取り組んでいった1システム故障の計算モデルを与える。2その計算モデルから従来の計算モデルへの変換に基づく故障時の振る舞いの解析手法を提案する。3その解析手法を支援する検証システムを開発する。4計算モデルの定理証明システム上での形式化に取り組む。振る舞いの解析手法に基づき検証システムの開発に着手した。プロセス代数ベースの計算モデル・有限状態オートマトンベースの計算モデルのいずれにおいても、バックエンドの推論システムとして、既存のモデル検査システムを位置づけ、フロントエンドには、前項の成果である計算モデルの変換システムを据えた。その他に上記のような推論システムの実装の研究の他に、関連する重要な研究として、以下の様なテーマに取り組んだ。交換機におけるコネクション確立に関する通信プロトコルをプロセス代数ベースの計算もでるのもとで、形式化することができることを示した。この成果は、プロセス代数、特に、メモリ消費に関してセンシティブであるような計算体系であるspice計算の実用性に対して、一定の評価を行うことが可能となった。また、spice計算に対して、実際上の使用を行うに際して、どのような機能拡張や機能調整が必要であるのかということにおいて、重要な知見をえることができた。その他にCPUの速度に依存するような組み込みシステムにおいて、システムの動作のCPU速度依存性をモデル計算システムを用いて、解析することに一定の成功を納めた。これにより、本研究における「推論バックエンドとしてのモデル検査システム」の有効性に道筋をつけることができた。また、実際のシステムを形式的に記述するということにおいて、様々な知見を得ることができ、来年度以降の本研究に重要な貢献となった。プロセス代数ベースの計算モデルについて、Isabelle/HOLなどの定理証明システムを用いて形式化するための研究を推進した。定理証明システムによる形式化は、故障に関する形式的仕様記述を行う上で、基盤技術となる。さらに、最近、定理証明システムはSATなどの推論エンジンを搭載しており、モデル検査システムで行うような網羅的探索を用いることが可能となっている。このことをふまえて、モデル検査における手法と定理証明システムを用いた形式化を統合するような検証手法についても研究を推進してきた。さらに、このように研究する故障解析の形式的手法を、従来のFMEA(故障モードとその影響解析)やFTA(フォールトツリー解析)などの信頼性工学における手法に対して、どのように形式化し、従来の形式的手法と融合していくことができるのかという点について、研究に着手した。また、リモート手続き呼び出しやリモートメソッド呼び出しのような分散計算において、故障の概念を形式的に取り扱うための数学的モデルについても、研究を推進した。具体的には、ラムダ計算など、記号論的に計算の概念を取り扱うことができる数学的モデルに対してリモート手続き呼び出しやリモートメソッド呼び出しの計算機構を追加・拡張したものを検討してきた。本研究課題を順調に進行することに成功し、学術上の研究成果についても着実にあげている。具体的には、故障の概念を研究するための土台となる操作的意味論のフレームワークとなるアブストラクトマシンにおいて、成果を得ている。単純化による理論上の取り扱いを見通しの良いものとし、それに関連して幾つかの理論上の性質の解明などの成果を得た。

これまで行ってきたプロセス代数ベースの計算モデルや有限状態オートマトンベースの研究モデルによる、故障時の振る舞いの解析手法に関して取りまとめを行った。また、故障をとらえる計算モデルの定理証明システム上での形式化を行ってきたが、それについて研究の取り組みを継続してきた。また、これらの故障解析手法を統合的に扱う検証システムについて設計を行ってきた。これらの他に、故障の解析技術を拡張するような取り組みについてもおこなった。具体的には、Webシステムのパフォーマンスに関する解析を、モデル検査技法を応用して、実システムに近い形で可能とする手法である。WebシステムのフレームワークにSMTソルバーに入力可能な形式となる制約を抽出する。その制約を解消することにより、構築したWebサーバーアプリケーションのパフォーマンス解析を可能とする。抽出した制約にさらに事前に測定した実際の実行時間情報を加えることにより、より現実の実行時間に近い形で、パフォーマンス解析が可能となっている。このようなパフォーマンス解析は、故障解析につながるものとして期待できる。それに加えて、さらに関数型言語における遅延評価の一種である名前呼び評価のための分散・並列計算モデルの形式化についても取り組んだ。計算モデルは、操作的意味論により構築したものであり、ラムダ計算をRPCの仕組みを組み込んだものとなる。故障解析の対象となるシステムは、分散性や並列性を有するものが多い。したがって、分散・並列計算モデルの研究は重要となる。本研究課題を順調に進行することに成功し、学術上の研究成果についても着実にあげている。具体的には、故障の解析技術を拡張するような取り組みについてもおこなった。具体的には、Webシステムのパフォーマンスに関する解析を、モデル検査技法を応用して、実システムに近い形で可能とする手法を提案した他、関数型言語における遅延評価の一種である名前呼び評価のための分散・並列計算モデルの形式化についても取り組んだ。まず、故障をとらえた計算モデルを、プロセス代数・有限状態オートマトンの2つの枠組みで考察した。プロセス代数としては、ミルナーによるCCSおよびパイ計算を中心に研究した。そして、従来モデルへの変換を与えることにより解析を行うことを試みた。この変換がモデルの意味を保存することを確認した。さらに、変換先の解析結果を変換元の性質として逆変換する方法についても研究した。
オンウェハー・マイクロラジカル・イオン分析器による表面反応解析

オンウェハー・マイクロラジカル・イオン分析器はプラズマプロセス中にウェハ上に入射するイオン、ラジカルを分析するセンサーである。シリコンウェハ上に分光器、微小電子源を製作し、ウェハ上に入射するイオン、ラジカルを電子衝突励起させ、イオン、ラジカルからの発光を分光することによりイオン、ラジカル種を分析するものである。本年度は分光器の試作、改良の点から研究をすすめた。マイクロ分光器は光導波路、回折格子構造、光検出器から構成される。昨年度までに試作した分光構造の改良を行い、分光される光の集光効率を向上させた。その結果、高次の回折光(3次回折光)を確認することができた。次に、分光構造、光検出フォトダイオードアレイ、マイクロミラーを集積したマイクロ分光器を試作した。レーザーを利用して、光回折、検出試験を行った。しかしながら、マイクロミラー部での光散乱ロスが大きく、分光用回折格子からの回折光を検出することはできなかった。そこで、マイクロミラーによるマイクロ分光器光導波路への光カップリング効率を向上させるため、ボールレンズを用いた集光を行うこととした。光導波路端部とマイクロミラーの間にボールレンズを固定させるため、シリコン異方性エッチングにより、ボールレンズ固定用溝を作製した。ボールレンズを設置し、光導波試験を行ったが、光の伝播を確認することはできなかった。ボールレンズ、光導波路のアライメント精度の向上が課題となっている。本年度は分光器の試作に重点をおいて研究をすすめた。光導波路のコアとしてSiON、クラッドとしてSiO_2を使用することにより、光透過率として94%以上を達成した。この光導波路の端面に分光のための回折格子を作製した。設計、プロセスの最適化により、周期3μmの回折格子構造を試作した。光導波試験により、光が回折されること(1次回折光の発生)を確認した。光検出用フォトダイオード素子の試作を行い、特性試験を行うとともに、光導波路のとの集積化を実現する上での諸問題(アニール時における光導波路の損傷)を解決した。これまでの光導波路、分光構造、光検出器のそれぞれの試作検討をもとに、これらを集積化したマイクロ分光器を試作した。2波長のレーザー光を用いた光分光試験により、入射させた光が波長ごとに分光されること、分光された光がフォトダイオードアレイによって検出できることを実証した。マイクロ分光器をプラズマチャンバ内に挿入して分析を行う際に必要となる、ウェハ上の分光器の端面に上方からの発光をカップリングさせるためのマイクロミラーの検討を行った。作製のプロセスフローについての検討を行った。また光照射試験を行い、入射光がマイクロミラーによって方向を変えられ、光導波路内に伝播していくことを確認した。
口腔扁平上皮癌の化学療法剤および血管新生阻害剤による転移抑制効果に関する実験的研究

12年度は口腔扁平上皮癌の浸潤と転移を臨床に近い状態で再現できる正所性移植モデルを用いて、特に日常の臨床で使用している抗癌剤に増殖のみならず、浸潤や転移に対する抑制効果があるのか否かを検討した。高浸潤高転移性のヒト口腔扁平上皮癌細胞株のOSC-19をヌードマウスの口底に移植した後に、シスプラチンまたはペプロマイシンを移植後7日目または14日目に投与し、各抗癌剤ならびに各投与時期の違いによる腫瘍増殖に対する効果、浸潤に対する効果、転移に対する効果について検討した。増殖抑制効果では抗癌剤投与により平均38%の腫瘍縮小効果が認められ、PCNA陽性細胞率も有意に低下した。対照群の口底腫瘍は4C型の浸潤様式を呈していたが、抗癌剤投与群の浸潤様式は3型が72.781.8%と多く、抗癌剤投与によって腫瘍の浸潤抑制効果が観察された。対照群の頚部リンパ節転移形成率は90.9%であったのに対して、抗癌剤の7日目投与群ではリンパ節転移形成率は45.5%と有意に低下し、また転移リンパ節内での腫瘍進展度も抑制されていた。また、血管新生阻害剤(TNP-470)を本モデルに同様に使用し、増殖、浸潤ならびに転移抑制効果の有無についても検討を行った。その結果では、増殖、浸潤、転移にそれぞれ一定以上の抑制効果が認められた。しかし、本剤においては特に局所腫瘍の増殖に対しての効果が大きく、それにつれて浸潤や転移の時期が遅くなっている印象であった。11年度は口腔扁平上皮癌の浸潤と転移を臨床に近い状態で再現できる正所性移植モデルを用いて、特に日常の臨床で使用している抗癌剤に増殖のみならず、浸潤や転移に対する抑制効果があるのか否かを検討した。今回の結果から化学療法は腫瘍縮小効果のみならず浸潤や転移抑制効果も有していることが明らかとなった。また、転移抑制効果を狙うのであれば抗癌剤の投与は早いほうが有利であることが示された。現在は、それに続く研究として血管新生阻害剤を本モデルに同様に使用し、増殖、浸潤ならびに転移抑制効果の有無について検討を行っている。
SQUID顕微鏡による惑星古磁場の先端的研究の開拓

本研究では、高感度・高分解能磁気顕微鏡の開発を行い、地球や惑星の過去の磁場に関する研究を推進した。開発した磁気顕微鏡は液体ヘリウムで冷却して使用するが、分解能100μm程度で磁気画像が得られる。北西太平洋の海底から得られた鉄マンガンクラストについて、磁気顕微鏡を用いて過去の地球磁場逆転の復元を行い、標準地球磁場逆転年代軸との比較によって形成年代の推定に成功した。また、鉄マンガンクラストに含まれる磁性鉱物の保磁力の磁気イメージングを行った。さらに、野島断層試料の磁気画像から、断層が滑った際に温度が上昇して磁性鉱物が生成された可能性が高いことがわかった。本研究は、SQUID(超伝導量子干渉素子)顕微鏡を用いて惑星古磁場の研究の基礎を開拓することを目的とする。本年度は研究の核となるSQUID顕微鏡の開発に注力した。SQUID顕微鏡の先端メカニズムを装着した特殊デュワーを製作し、10リットルの液体ヘリウムで3日間以上連続使用できるものが完成した。先端部にはサファイア製ウィンドウを装着したが、もっとも薄い部分は厚さ40μmである。この内側にサファイア製のロッドを配置したが、直径2mmの先端部に検出コイルのサイズが200μmのSQUIDセンサが載った1mm角のシリコン基板を接着した。サファイアロッドの根本の到達温度は5K以下で、SQUIDセンサを安定動作させることに成功した。SQUID顕微鏡本体の特許申請準備中である。磁鉄鉱を含む川砂ジルコンをエポキシ樹脂に埋め込んだものと25μmの直線電流を用いた試験測定を行った。直線電流の理論値との比較を行った結果、SQUIDセンサがサファイアウィンドウに最も近づいた状態で800ミクロンが達成されたことが確認できた。薄片試料を制御するXYステージも開発完了した。XY方向の精度は10μm程度でストロークが100mmである。薄片試料ホルダーはサファイアウィンドウにゴムで軽く押しつけることができるようにし、光学顕微鏡・電子顕微鏡とSQUID顕微鏡の間で試料を移動させた場合も相互位置関係が確認できるメカニズムを装備した。鉄マンガンクラストによる古地磁気測定を行い、次年度の薄片によるSQUID顕微鏡測定のための試料準備は整った。残留磁化マップのインバージョンソフトウェアも開発が進んでいる。本年度は研究推進のために研究代表者と研究分担者による打ち合わせを5月19日、11月6日、3月24-25日に計3回行い、開発状況と研究の方向性の確認と推進を行った。本年度は研究の核となるSQUID顕微鏡の安定動作、磁気シールドの製作とXYZステージのソフトウェアを含めたシステム全体の完成、ならびにXYZステージでの走査によるSQUID顕微鏡実データ取得を目指した。SQUID顕微鏡本体については昨年度に引き続きSQUIDセンサの安定動作を目指し、サファイアロッド先端へのシリコンチップ装着、SQUID顕微鏡のクールダウン・セットアップ・液体ヘリウムトランスファ・ウォームアップなどに関するノウハウを蓄積した。磁気シールドの製作を行ったが、PCパーマロイの2重構造とし、試料を出し入れする扉、液体ヘリウムトランスファのための天井扉、SQUID顕微鏡を出し入れするための大型扉の3つの扉を配した。交流磁界(0.1Hz,振幅500nT)に対する磁気シールド性能はX軸、Y軸、Z軸方向のシールド係数がそれぞれ257, 288, 91であった。磁気シールドを交流消磁後の試料測定位置でのZ軸方向の直流残留磁場成分は5nT以下であった。また、レーザー距離計を用いて非磁性XYZステージ(ストローク100mm、分解能1μm)の位置決め精度の評価を行ったが、概ね10μm以下であることを確認できた。SQUIDセンサはFlux Locked Loop(FLL)に接続されてZ軸方向の磁場が電圧出力され、XYZステージとともにコントロールボックスに接続される。コントロールボックスはUSB接続されたPCによって制御され、本プロジェクトで開発された専用測定ソフトウェアによって走査による磁場データが収録される。25μmの直線電流を用いた試験測定結果を理論値と比較した結果、SQUIDセンサがサファイアウィンドウに最も近づいた状態で約150μmの距離が達成されたことが確認できた。完成したシステムによって北西太平洋から得られた鉄マンガンクラスト薄片試料を用いた測定を暫定的に行ったが、Oda et al. (2011)と同様に78万年前のブルンー松山地球磁場逆転を含む地磁気逆転パターンを確認することができた。本年度は昨年度までに完成したSQUID顕微鏡を用いた地質試料の分析を進めると共に、ノイズ低減のためのレファレンスセンサの導入、XYZステージの高度化を行い、磁気シールドの性能アップ、センサ-試料距離の短縮を試みた。FRPロッドの先端にレファレンス用のSQUIDセンサを装着し、SQUID顕微鏡の液体ヘリウムデュワーに2つあるトランスファーポートのうちの1つから挿入を行い、SQUID顕微鏡のセンサと同時測定を行い、レファレンスセンサとの差分から環境磁場低減可能であるとわかった。また、XYZステージの高度化を行い、レファレンスセンサーを含めて4チャンネルの入力可能なADコンバーターを導入した。XYZステージの測定ソフトウェアを改良し、各測定点で50Hzで100点連続データ取得を可能とし、X-Y方向にクロススキャンするモードを設定した。磁気シールドの性能アップのために、PCパーマロイ2重磁気シールドの外側、XYZモーター開口部および内側に追加の磁気シールドを構築途中である。SQUIDチップ装着については、センサ-試料距離の短縮を行うために、サファイアウィンドウとシリコンチップの平行度確保、シルバーペイントの配線状況改良などを行ったが、200μmよりも距離を短縮できなかった。

試料ホルダーに磁気点源を2つ配置することによって、光学画像と磁気画像のマッチングを行った。磁気点源の位置は磁気ダイポール理論値から計算を行ったが、100μmx100μmグリッドスキャンで誤差は1μm以下である。湖の年縞堆積物、地球磁場逆転境界を記録した堆積物、隕石、鉄マンガンクラスト、川砂ジルコン、衝突残留磁化獲得試料、断層岩、火山岩などの地質試料分析を行った。特に鉄マンガンクラストについては、地球磁場逆転境界の確認を行うことができ、10Be/9Beで求めた成長速度と一致することが確認された。プロジェクト開始から3年目であるが、2年目に完成したSQUID顕微鏡の安定運用を行うことができており、各種地質試料の分析も順調に進んでいる。昨年度までに特許2件を申請済みであり、今年度はSQUID顕微鏡開発に関する論文を出版することができた。また、SQUID顕微鏡開発に関する国際会議発表は4件行ったが、国際超伝導エレクトロニクス会議での招待ポスター発表、国際測地学・地球物理学連合大会での口頭発表、初期惑星ダイナモ国際ワークショップでの招待口頭発表、国際海洋マンガン鉱物ワークショップでの口頭発表と幅広い研究分野で成果発表を行うことができた。SQUID顕微鏡本体の開発論文に続く形で、SQUID顕微鏡の全体システムとSN評価と位置決めに関する論文も投稿準備中である。分析を行っている地質試料の測定結果の一部については解釈も進んでおり、特に鉄マンガンクラストについては初期結果の論文投稿の準備を進めている。地質試料分析と並行して、SQUID顕微鏡の高度化・SN比向上に向けて改良を行いつつあり、運用のノウハウも蓄積されつつある。国際会議での発表などを通して、共同研究の打診・SQUID顕微鏡の販売計画の質問なども受けているが、米国から1名の研究室訪問、2件の国際共同研究(英国; JSPS欧米短期、韓国)を進めており、1件はJSPS招聘プログラム(ノルウェー)に申請を行ったところである。SQUID顕微鏡を用いた研究の派生テーマとして、科研費挑戦的萌芽研究「樹木年輪に記録された地磁気・地球環境変動のSQUID顕微鏡による超高分解能復元」(H28-29年度)が採択された。このように本研究は順調に発展的に進んでいる。本年度は昨年度までに完成・改良したSQUID顕微鏡を用いて、地質試料の分析と解釈を進め、学会発表・論文発表ならびにプロジェクトホームページの作成を行った。鉄マンガンクラストについては正徳海山・拓洋第5海山・半沢海山・琉球海溝の4地点の試料について分析を行った結果、陸に近い琉球海溝を除く3地点では磁気縞模様から成長速度を見積もることに成功し、それぞれ4.5 mm/Myr(過去78万年について)、3.4 mm/Myr、2.7 mm/Myrであることがわかった。これらは、10Be/9Be法で推定されている成長速度と整合的であった。
「金属錯体／キラルブレンステッド酸」ハイブリッド触媒による効率的物質変換系の開拓

本研究は、二成分ハイブリッド触媒の一つに有機触媒、特に申請者らが独自に開発したキラルリン酸触媒を取り上げ、これに遷移金属錯体触媒をリレー式に組み合わせた触媒系を確立することによって、ワンポット高次反応制御を実現することが特徴である。二つの触媒反応系をリレー式に結びつける組み合わせは数多くあるが、これらをワンポットで効率的に行うためには、(i)互いの触媒により触媒作用を阻害あるいは変性しないこと、(ii)基質が望みの触媒サイクルを順に回るようにリレー式に結びつけられること、などの解決すべき問題がいくつかある。幸いなことに、キラルリン酸触媒は配位性の低い有機分子であり、遷移金属錯体への配位による金属錯体触媒の活性阻害や失活が問題視される可能性が低いと考えられる。また、酸化や還元などに対しても比較的安定であるため、遷移金属錯体触媒による酸化や還元反応を組み合わせてもキラルリン酸触媒の変性は起こりにくいという利点が挙げられる。これらの特徴を活かして平成30年度は固体遷移金属錯体触媒とキラルリン酸触媒を組み合わせたハイブリッド触媒系の開発を検討した。その結果、キラルリン酸の酸性度が不足していることが原因と考えられる失活が見られたため、酸性度の高いキラルリン酸誘導体の設計開発を進めた。酸性度を向上される方策としてパーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた触媒分子設計を試み、新規な強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功した。計画班員の宍戸教授により開発された固体遷移金属錯体触媒によるエノンのヒドロシリル化を経る還元反応を起点としたシリルエノールエーテル合成と、キラルリン酸触媒による求電子剤の活性化とを組み合わせたハイブリッド触媒系の開発を検討し、キラルブレンステッド酸触媒の活性化における問題点を明らかにすることが出来た。その解決を強酸性キラルブレンステッド酸の開発により克服することを検討した。その結果、パーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた新たな強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功した。研究の見通しがある程度ついたことから概ね順調と判断している。引き続き固体遷移金属錯体触媒によるエノンのヒドロシリル化を経る還元反応を起点としたシリルエノールエーテル合成と、キラルリン酸触媒による求電子剤の活性化とを組み合わせたハイブリッド触媒系の開発に取り組む。この際、キラルブレンステッド酸触媒による活性化の問題点を強酸性触媒の開発で解決することを試みる。現在、パーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた新たな強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功したことを受け、この新規触媒を活用したハイブリッド触媒系の開拓を進める。今後の推進方策としては、これまでの研究かとは視点を変え、選択性発現の原理など、キラルリン酸触媒の開発における根源的な課題に取り組むことでハイブリッド触媒系の確立を効率的に進めることを検討している。幸いなことに、本新学術領域研究には計算科学をバックグランドとして有する研究者も多く集っており、こうした研究者と共同研究を進めることで新たなハイブリッド触媒系へと展開していきたい。これらの特徴を活かして平成29年度は金属ヒドリド錯体による炭素ー炭素多重結合の異性化反応とキラルリン酸触媒を組み合わせたハイブリッド触媒系を中心に研究を進めた。その結果、キラルリン酸の酸性度が不足していることが原因となり異性化した炭素ー炭素多重結合の活性化が困難であることが判明した。現在、酸性度の高いキラルリン酸誘導体の設計開発を進めることで解決が出来ると考え検討を進めている。遷移金属錯体触媒による炭素ー炭素多重結合の異性化反応について適用範囲を明らかにすることができ、その異性化生成物のキラルブレンステッド酸触媒による活性化において問題点を明らかにすることが出来た。その解決策についてはすでに研究室で開始している強酸性キラルブレンステッド酸で回避できる可能性があり、研究の見通しがある程度ついている点で概ね順調といえる。

幸いなことに、キラルリン酸触媒は配位性の低い有機分子であり、遷移金属錯体への配位による金属錯体触媒の活性阻害や失活が問題視される可能性が低いと考えられる。また、酸化や還元などに対しても比較的安定であるため、遷移金属錯体触媒による酸化や還元反応を組み合わせてもキラルリン酸触媒の変性は起こりにくいという利点が挙げられる。これらの特徴を活かして平成30年度は固体遷移金属錯体触媒とキラルリン酸触媒を組み合わせたハイブリッド触媒系の開発を検討した。その結果、キラルリン酸の酸性度が不足していることが原因と考えられる失活が見られたため、酸性度の高いキラルリン酸誘導体の設計開発を進めた。酸性度を向上される方策としてパーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた触媒分子設計を試み、新規な強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功した。計画班員の宍戸教授により開発された固体遷移金属錯体触媒によるエノンのヒドロシリル化を経る還元反応を起点としたシリルエノールエーテル合成と、キラルリン酸触媒による求電子剤の活性化とを組み合わせたハイブリッド触媒系の開発を検討し、キラルブレンステッド酸触媒の活性化における問題点を明らかにすることが出来た。その解決を強酸性キラルブレンステッド酸の開発により克服することを検討した。その結果、パーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた新たな強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功した。研究の見通しがある程度ついたことから概ね順調と判断している。遷移金属錯体触媒による炭素ー炭素多重結合の異性化反応をキラルリン酸触媒と組み合わせたハイブリッド触媒系についてはすでに研究実績があるため、今後は新たなハイブリッド触媒系の開拓が課題となる。今後の推進方策としてはこれまでキラルリン酸触媒との組み合わせが検討されていなかった金属錯体触媒反応系への適用を考える必要がある。幸いなことに、本新学術領域研究には多彩なバックグランドを有する研究者が集っており、こうした研究者と共同研究を進めることで新たなハイブリッド触媒系への展開が期待される。平成30年度以降はこうした共同研究の推進に努めたい。引き続き固体遷移金属錯体触媒によるエノンのヒドロシリル化を経る還元反応を起点としたシリルエノールエーテル合成と、キラルリン酸触媒による求電子剤の活性化とを組み合わせたハイブリッド触媒系の開発に取り組む。この際、キラルブレンステッド酸触媒による活性化の問題点を強酸性触媒の開発で解決することを試みる。現在、パーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた新たな強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功したことを受け、この新規触媒を活用したハイブリッド触媒系の開拓を進める。今後の推進方策としては、これまでの研究かとは視点を変え、選択性発現の原理など、キラルリン酸触媒の開発における根源的な課題に取り組むことでハイブリッド触媒系の確立を効率的に進めることを検討している。幸いなことに、本新学術領域研究には計算科学をバックグランドとして有する研究者も多く集っており、こうした研究者と共同研究を進めることで新たなハイブリッド触媒系へと展開していきたい。