hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モノクローナル抗体を利用した新規抗てんかん薬濃度測定法の開発

本研究では、新規抗てんかん薬であるビガバトリン、ラコサミドおよびペランパネルに対するモノクローナル抗体を作製し、高感度かつ簡便な薬物濃度測定法の開発を目指し、研究を進めた。まず、キャリア蛋白との複合体を比較的作製しやすく、抗体ができる可能性が高いと考えられたラコサミドに対する抗体作製を試みた。ラコサミド自身は、複合体作製に利用できる官能基が構造中になかったことから、誘導体である(R)-2-Amino-N-benzyl-3-methoxypropionamide(ABMP)を用いて、ヒト血清アルブミン(HSA)およびスカシ貝ヘモシアニン(KLH)との複合体作製を行った。その後、ABMP-KLHまたはABMP-HSAを別々のBalb/cマウスに免疫したところ、徐々に抗体価の上昇がみられた。ラコサミドを用いて競合的ELISAを行った結果、部分的ではあったが競合する結果がみられたことからラコサミドに対する抗体がマウス内で生成していることが確認された。しかしながら、その後、細胞融合を行うもラコサミドに対する抗体を単離するには至らなかった。上記抗体作製と同時に、ポリエーテルスルホン膜およびナイロン膜を用いたドットブロット法により薬物濃度が検出可能かをすでに当研究室にて保有しているダビガトランに対する抗体を用いて検討したところ、いずれの膜においてもドットブロット法により検出可能であることを見出した。本ドットブロット法では検出法に化学発光法を用いた場合でも検出可能であった。今後は、ラコサミドに対する抗体作製を再度試みるとともに、ビガバトリンおよびペランパネルに対する抗体作製も進め、得られた抗体による濃度測定法の開発を進めたい。ラコサミドに対する抗体作製において、マウスの血清では抗体価の上昇がみられたものの、細胞融合後の抗体精製がうまくいかなかった。うまくいかなかった理由としては、ラコサミドに特異的な抗体以外に他物質に対する抗体が多く生成しており融合率が低かった可能性があること、細胞融合時の手技の不備などが考えられる。ただ、一方で、ドットブロットによる検出法についてすでに保有している抗体を用いて検討したところ、測定法の手順を考えるのに必要な基本的知見は得られた。従って抗体が単離できれば、本検出法による濃度測定法の開発はスムーズに進められる状況にある。以上のことから、「おおむね順調に進展している」と判断した。ラコサミドに対する抗体作製においては複合体の作製から再度試行する。それでもうまくいかない場合は、別の誘導体を作成して検討を行う。またビガバトリンおよびペランパネルについても作製を進めるが、ペランパネルについては当初予定していたシアノ基の酸化ではなく、鈴木カップリング反応を用いた抗原薬物の作成を試みる(後者の反応の方が目的化合物を得やすいと考えられるため)。分担研究者が化学反応については詳しく、化学合成反応手技も慣れているため、協力してペランパネルの抗体作製を進める予定である。また細胞融合手技の不備もあるため、再度プロトコールを見直し、最適な手技を検討する予定である。

またビガバトリンおよびペランパネルについても作製を進めるが、ペランパネルについては当初予定していたシアノ基の酸化ではなく、鈴木カップリング反応を用いた抗原薬物の作成を試みる(後者の反応の方が目的化合物を得やすいと考えられるため)。分担研究者が化学反応については詳しく、化学合成反応手技も慣れているため、協力してペランパネルの抗体作製を進める予定である。また細胞融合手技の不備もあるため、再度プロトコールを見直し、最適な手技を検討する予定である。本次年度使用額は、ラコサミドに対する抗体作製が成功した後の実験で使用する予定であったが、抗体作製がうまくいかなかったため、残額が生じてしまった。抗体作製は次年度も継続するので、その研究推進のために使用する予定である。
正則写像半群とランダムな複素力学系の研究

リーマン球面上の正則写像のなす半群の力学系と、リーマン球面上の正則写像族によるランダムな複素力学系を研究した。そのなかで、通常の一つの正則写像による力学系では決して現れない、新しい現象を多く発見し、それらを組織的に研究した。特に、ランダムな複素力学系では、ほとんど全てのシステムで、複数の写像が自動的に協力しあって平均化システムのカオスを消す(協調原理)を発見し、それを深く研究した。また、極限状態に現れる関数の複雑さ(ヘルダー指数など)を研究した。さらに、システムの安定性や分岐を研究した。リーマン球面上の有理関数で生成された写像の合成を積とする半群を有理半群とよぶ。その力学系や、ランダムな複素力学系、フラクタル幾何学で現れる自己相似系などの全てを,同時に統一的に研究した。そもそも多項式力学系は数理生物学などの様々な分野の数理モデルで扱われているが、環境などの変化に応じて戦略(写像)が確率的に変化する状況が考えられるわけであり、このことからしてランダムな多項式力学系を調べることは自然であり、重要である。そしてその解析を深く行うためには、初期値空間を複素数まで広げることが必要となるのであり、このことからランダムな複素力学系は自然科学全体にわたって極めて重要であると思われる。ランダムな複素力学系については、一つ一つの写像がカオス的部分(ジュリア集合)を持っているので、ランダムにするとますます系全体がカオス的になるのかと思われがちだが、私は実はそうではなく、反対にほとんどの場合で複数の写像の協力により平均的システムのカオスが消滅してしまうことを示した。また、ある状況下でその極限状態に現れる複素平面上の特異関数と呼ぶべき新しい対象物を詳しく研究した。また、システムの安定性や分岐についても詳しく解析した。特に、安定なシステムの空間がシステム全体の空間の稠密開集合を含むことを示した。これらの結果は数学のほか物理学のカオス理論の研究者にとっても大変にインパクドを持つものとなった。これまでに数値実験で(理論的サポートはほとんど無しで)ランダムな実一次元力学系でカオスが消えうるということが北大の津田氏など多くの物理学者によって観察されていたが、そのようなことが、複素一次元では実際に頻繁に起きるのだということを、完全に理論的に証明してみせたことになっている。得られた結果は、アメリカで行われた二つの国際研究集会や、国内のいくつかの研究集会で発表した。発表のたびに、数学者のほか物理学者から多くの反響があった。また、アメリカのM. Urbanski氏と拡大的有理半群のジュリア集合のハウスドルフ次元の下からの評価についての共同研究を行い、論文にまとめて雑誌に投稿した。さらに、アメリカのR. Stankewitz氏と臨界値集合が有界な多項式半群の力学系の研究を行った。ランダムな複素力学系については、一つ一つの写像がカオス的部分(ジュリア集合)を持っているので、ランダムにするとますます系全体がカオス的になるのかと思われがちだが、私は、そうではなく、反対にほとんどの場合で複数の写像たちがまるで互いに互いの欠点を打ち消しあうかのように協力しあって平均的システムのカオスを消滅させてしまうこと(協調原理)を示した。また、極限状態への移行は、ヘルダー連続関数を初期関数とした場合には指数関数的に早いことも示した。また、極限状態に現れる「高木関数の複素平面上版」のレギュラリティなども研究した。これらの結果は数学のほか物理学のカオス理論の研究者にとっても大変にインパクトを持つものとなった。得られた結果は、アメリカで行われた国際研究集会や、国内のいくつかの研究集会で発表した。複素多様体Mの上の正則写像からなる、写像の合成を積とする半群の、Mへの作用を考える。特に、Mがリーマン球面の場合の上記の半群を有理半群とよぶ。さらに、生成系を固定したとき、各生成元をある確率で選択するシステムを考えることによって、ランダムな複素力学系を考える。また、有理半群のジュリア集合はある種の自己相似性を持ち、フラクタル幾何学と深く関係する。

このようにして、有理半群の力学系とランダムな複素力学系に付随する様々な数学的対象を、力学系理論・複素解析学・フラクタル幾何学・エルゴード理論・確率過程論などの多くの分野に関係させながら、多角的な理論を構築することが研究の主な目的である。ランダムな複素力学系では多くの場合に複数の写像の協力によりカオスが消滅すること(協調原理とよぶ)を発見したが、数学を含む自然科学一般でのカオスの意味などを問いながら、新しい自然科学を構築することを目指した。核ジュリア集合が空になる有理半群と付随するランダムな複素力学系をともに調べた。ランダムな複素力学系での極限状態に現れる関数は、半群のジュリア集合の上だけで変化するような複素平面上の連続特異関数となることがある。この関数やその確率パラメータによる偏導関数の微分可能性などの特異性を詳しく調べた。またランダムな複素力学系における安定性や分岐を調べた。有理半群のジュリア集合のハウスドルフ次元についてアメリカのM.Urbanski氏と共同研究を行った。そして北大の物理学者である佐藤譲氏と雑音誘起現象の数理的記述について共同研究を行った。また大阪大学のポスドクであるJ.Jaerisch氏と無限生成拡大的有理半群の力学系について共同研究を行った。ドイツ(8月、1月、いずれも招待講演)や京大、北大などでの様々な研究集会にて研究成果を発表し他の研究者と活発な意見交換を行った。また4本の学術論文を出版した。
光透過タイプ半導体空間光変調パネルの実用化

光コンピュータシステムの確立は光エレクトロニクス分野の発展とって望まれている。空間光変調パネルはこれらのシステムのキーデバイスになるであろう。我々は,高速動作,高い消光比,高密度集積可能という特徴を持った光透過タイプの半導体光空間変調パネルを提案し,その開発を行ってきた。20062007年におけるこの研究では,1)光変調画素の高速化,2)消費電力の低減,3)挿入損の低減,4)光入力信号による光演算の実現,5)空間光変調パネルの実現とピクセルの大規模集積化(1000×1000)などの目標について研究を行ない,以下の結果が得られた。1.高速化:光変調画素の寸法を60×60μm^2まで小型化することで画素の電気容量を小さくし,動作速度は120MHzまで高速化できた。2.消費電力の低減:画素構造中の半導体不純物濃度を最適化した。その結果,画素の消費電力は従来の1/10まで低減され,0.1mWとなった。3.挿入損の低減:AlGaAs材料を使って画素中の吸収損を低減することによって挿入損を4dBに低減した。(従来素子の挿入損10dB)4.光信号による光論理演算の実現:ヘテロパイポーラ光トランジスタと上記光変調画素を集積化し,光入力信号を使って光出力強度をコントロールできる光反転動作が実現された。5.光変調パネルの実現:6行7列の光変調パネルを作製し、文字画像の光出力できることを実証した。なお、1000×1000の大規模集積化の実現するまでには至らなかったが、微細加工技術及びプロセス技術の改善や多数の画素への電気配線の方法などを検討し,大規模集積化に向けての基礎技術を開発した。本研究は、光並列情報処理用を行うための光透過型でかつ平面型の光変調パネルの実用化を目指して開発を行っている。本パネル中の光変調画素は半導体pin接合を20組以上積層し、積層面に垂直に入射した光を電圧印加で透過、遮断する光強度変調機能を有する。その原理は多数のi-GaAs層中に電界を加え,光吸収係数を変えて行なっている。p型とn型層は多数のi-GaAs層に電界を加えるための導電層であり,左右に在るp型とn型の電極層から電圧を加える独自の素子構造である。平成18年度は、下記のように光変調画素素子の挿入損と消費電力の低減を中心に研究を行った。性能としては510Vの印加電圧で10dBの消光比の実現しているが、挿入損が8dB程度とやや高いという問題点があり、本年度は挿入損の低減を中心に改善を行ってきた。挿入損が高い原因としては、光変調動作に直接寄与していないp型とn型のGaAs導電層とGaAs基板内部での光吸収損による。その対策として、導電層を禁制帯の大きなAlGaAs層とし、かつGaAs基板を取り除いた構造に改良を行った。実際に作製した画素素子の挿入損は、4dBまで改善できた。もう1つ、消費電力の低減にも取り組んだ。左右の電極層の不純物濃度を10^<17>cm^<-3>程度まで下げることで漏れ電流を低くして、1画素の電力は0.1mW程度まで下げることができた。以上の特性改良を行った画素を集積化して光変調パネルを作製する課題は、平成18年度には達成できなかったので、平成19年度の課題として残った。本研究は,光並列情報処理用を行うための光透過型でかつ平面型の光変調パネルの実用化を目指して開発を行った。本パネル中の光変調

画素は半導体pin接合を20組以上積層し,積層面に垂直に入射した光を電圧印加で透過,遮断する光強度変調機能を有する。その原理は多数のi-GaAs層中に電界を加え,光吸収係数を変えて行なっている。p型とn型層は多数のi-GaAs層に電界を加えるための導電層であり,左右に在るp型とn型の電極層から電圧を加える独自の素子構造である。消光比は510Vの印加電圧で10dBを実現しているが,挿入損が8dB程度とやや高いという問題点があり,挿入損を低減する改善を行った。挿入損が高い原因としては,光変調動作に直接寄与していないp型とn型のGaAs導電層とGaAs基板内部での光吸収損による。その対策として,導電層を禁制帯の大きなAlGaAs層とし,かつGaAs基板を取り除いた構造に改良した。実際に作製した画素素子の挿入損は,4dBまで改善できた。なお,大規模集積した変調パネルの実現まで達成できなかったが,微細加工やプロセス技術改善を行ない,集積化に向けての基盤技術を確立した。一方,光駆動方式の空間光変調動作については,ヘテロバイポーラフォトトランジスタ(HBT)と上記の電圧駆動光変調素子を直列または並列に接続した構成で光-光制御を試みた。前者の構成では,HBT光検出素子に入力した842nmの光(制御光)で,光変調素子から出力した895nm(バイアス光)の光強度を制御でき,光反転演算ができることを実験的に実証した。
小児網膜剥離の疾患概念の構築 : Coats病の病因解明

Coats病は小児に特有の非遺伝性の疾患で、特異な滲出性の網膜剥離が特徴である。眼底所見が家族性滲出性硝子体網膜症と類似し、男児に多いことから、X染色体性家族性滲出性硝子体網膜症の原因遺伝子NDPの関与が想定されているが定説となるにはいたっていない。また、本疾患は眼内で血管内皮増殖因子の産生亢進を伴うことが報告されているが、産生レベルなど、不明な点が多い。我々は、網膜剥離を来したCoats病の手術症例に対して眼内液および遊離細胞を採取し、DNAおよびタンパクからみたCoats病の病態生理を検討し、治療・予防にむけた病態の解明をおこなった。小児に網膜剥離をおこす代表的疾患であるCoats病について、網膜剥離の発症機序に関する検討を開始した。Coats病は小児に特有の非遺伝性の疾患である。眼底所見では網膜血管の拡張による滲出性の網膜剥離が特徴である。眼底所見が家族性滲出性硝子体網膜症と類似し、男児に多いことから、X染色体性家族性滲出性硝子体網膜症の原因遺伝子(NDP)の関与が想定されているが定説となるにはいたっていない。今回新たにCoats病症例4症例に対して手術中検体(硝子体液)中の細胞よりDNAを抽出し、NDP遺伝子に対してpolymerase chain reactionののち直接シークエンスを行い、NDP遺伝子異常の有無を調べた。4症例ともアミノ酸をコードする遺伝子配列には異常が見られなかった。今回の結果からは、NDPの関与を裏付けることができなかった。一方、1症例については前房水、硝子体液、網膜下液から検体を採取し、血管内皮成長因子(VEGF)の濃度を測定したところ、他の眼内増殖性疾患と比較して高値であった。網膜剥離の発症にVEGFが関与することが明らかとなった。小児に網膜剥離をおこす代表な遺伝性疾患である家族性滲出性硝子体網膜症について、新たな原因遺伝子TSPAN12を同定し、日本人での遺伝子異常の頻度を検討した(Kondo et al. Am J Ophthalmol, Epub ahead)。TSPAN12は、FZD4,LRP5の共受容体であることが近年明らかにされており、家族性滲出性硝子体網膜症の発症にはWntシグナルの障害が関与することが明確となった。TSPAN12遺伝子異常は既知の遺伝子と比べてわが国での頻度は少ないことがわかった。小児に網膜剥離をおこす代表的疾患であるCoats病について、網膜剥離の発症機序に関する検討を継続した。Coats病症例に対して硝子体液または網膜下液中の細胞からDNAを採取し、MDP遺伝子の直接シークエンスを行い、遺伝子変異の検出を行った。アミノ酸をコードする遺伝子配列からは変異が見られなかった。現在検出精度の向上にむけ、high resolution melting curve解析を導入し、微量の変異DNAの検出が可能となるよう新たな実験を開始し、その予備実験を終えた。また、Coats病症例より前房水、硝子体液、網膜下液から検体を採取し、血管内皮増殖因子の濃度を測定したところ、他の眼内増殖性疾患と比較して高値であった。また、部位により濃度の違いがみられ、この濃度勾配がCoats病特異な臨床像の形成に関与することが明らかとなった。小児に網膜剥離をおこす代表な遺伝性疾患である家族性滲出性硝子体網膜症について、新たな原因遺伝子TSPAN12を同定し、日本人での遺伝子異常の頻度を検討した(Kondo et al.Am J Ophthalmol)。この遺伝子を含め、既知の4遺伝子について100以上の家系について解析を行い、各遺伝子の頻度や遺伝子中の変異の局在、臨床像との対比を行なった。既知の遺伝子が検出された家系は全体の40%であった。現在データベース作成に向け準備をしている。Coats病の手術症例

4例に対して硝子体液または網膜下液中の細胞を採取し、微量のDNAを抽出した。nested PCR法によりNDP遺伝子のアミノ酸をコードする遺伝子配列を確実に増幅し、直接シークエンスを行ったが、変異は見られなかった。同様の手法を用い、NDP遺伝子の5'および3'の非コード領域(非コードエクソン1および3'untranslated region)の直接シークエンスを行ったが、レファレンス配列と異なる配列は確認されなかった。Coats病の発症原因として、NDP遺伝子の体細胞突然変異を示す報告があるが、今回の研究ではこれを確認できなかった。この理由として、(1)Coats病の発症原因として異なる機序が関与する、(2)理論的には5%以上の変異DNAが含まれていれば直接シークエンスで検出できるが、採取された細胞は変異細胞の含有がそれより低いことが考えられた。また、小児網膜剥離の代表な非遺伝性疾患である未熟児網膜症症例について家族性滲出性硝子体網膜症遺伝子(FZD4, LRP5, TSPAN12, NDP)の関与を検討した。重症未熟児網膜症症例53例を対象として日本人でのこれらの遺伝子異常の頻度を検討した(Kondo et al. Mol Vis 2013)。この結果、13%の症例にFZD4またはLRP5遺伝子の関与を認めた。非遺伝性の網膜疾患でもこれらの遺伝子が関与していることが示された。Coats病の病因診断では、直接シークエンスによる変異検出が困難であったために、新たな研究手法を導入した。条件設定や多数の予備試験に時間を要した。家族性滲出性硝子体網膜症に対する遺伝子解析はおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。新たな研究手法であるresolution melting curve解析を導入し、変異検出を行い、検出例については多数のサンプルをクローニングして、原因の同定を行う。また、アミノ酸をコード配列以外にも配列変化がないか検討する。家族性滲出性硝子体網膜症については、次世代シークエンサーを用いた全遺伝子解析など、網膜症の全体像の解明に向けて研究を推進する。
静電気放電現象における発生電磁パルスの放電特性依存性と着火危険性評価に関する研究

静電気放電現象の一つである,帯電体と接地体が接近する際に生じる火花放電現象を解明するために,固定された帯電金属球電極に向かって接地金属球電極が等速度で移動する時の火花長,火花電流および電磁パルス測定プローブへの誘導電圧を測定した。その結果,電極移動速度が速くなるとともに火花長の平均値は短くなった。また,電極移動速度が速くなるとともに,火花電流および誘導電圧のピーク値の平均値は大きくなる傾向となった。さらに,電極移動速度が速くなるとともに,火花電流および誘導電圧の立ち上がり時間を平均した値は短くなる傾向となった。本研究は,静電気放電による火災,爆発,誤作動等の障災害を防止するための基礎的・基盤的研究として,静電気放電現象における着火や誤作動の危険性を高める要因を明らかにすることを目的としている。そこで研究初年度となる平成21年度では,実験の準備期間として,以下の項目に重点を置いた研究を行った。【放電発生装置の製作】主に放電電極(球-球,及び針-平板),1軸ステージ,リニアスケール,ステッピングモータ及びコントローラで構成され,放電電極の移動速度(0300mm/secで設定可能)および放電時の電極間距離(分解能は0.01mm)を実験パラメータとすることができる装置を製作した。これにより,静電気放電が発生する代表的な状況を模擬したモデル実験を,電極間隙長変化法,電圧変化法,充電法によって行うことができるようになった。【電界計測装置の製作】静電気放電によって発生する電磁パルス(直流成分から数GHz以上に及ぶ周波数帯領域を有する高速のインパルス)の時間的変化を高分解能で測定するために,DC1GHzの周波数帯域に対応し,5GS/s(最高値)のサンプル・レートを持つオシロスコープと,100kHz3GHzの周波数に対応した電界強度測定が可能な光電界センサーを準備し,MATLABを使って実験データを解析する計測システムを構築した。【電界強度の測定】電界強度の測定と解析の手法を確立するために,まず,磁場反転配位プラズマ周辺での電界を検出するための装置を製作し,電界を作り出すプラズマ表面電荷密度の構造を考察するという実験研究を行った。この実験研究で最も重要な要素である電界計測装置の製作と解析手法の確立は,本研究課題の内容と密接に関係していることから,本研究課題における研究成果の一部として発表するとともに,米国の物理系の学術雑誌"Physics of Plasmas"に投稿した。そこで研究2年目となる平成22年度では,以下の項目に重点を置いた実験研究を行った。帯電物体の移動速度が火花放電時の火花長に及ぼす影響を主に解明するために,昨年度製作した放電発生装置を用いて,接地球電極が固定された帯電球電極に向かって等速度で移動する状況下で火花放電を発生させ,火花長及び電場プローブへの誘導電圧を観測した。実験では,等速度運転時の速度を接地電極の移動速度として,0.1cm/s,2cm/s,4cm/s,6cm/s,8cm/s,10cm/sの6つの場合について,各10回の火花放電を発生させた。接地電極は放電とほぼ同時に帯電電極への接近を停止する仕組みになっており,放電ごとに静止したときの電極間の間隙を放電発生装置の1軸ステージと連動して移動するノギスによって測定し,静止時における電極間の間隙長に慣性による補正長を差し引いて,火花長を算出した。この実験より,次の結果を得た。(1)接地球電極の移動速度が速くなると,火花長の平均値はおおよそ短くなる傾向を示した。(2)接地金属球の移動速度が速くなると,火花放電の発生時における誘導電圧波形の最初のピーク値は大きくなり,波形の立ち上がり時間はおおよそ短くなる傾向を示した。(3}火花放電の発生時における誘導電圧波形の最初のピークでのスペクトログラムは,接地金属球の移動速度が速いほど,その振幅はおおよそ大きくなる傾向を示した。そこで研究3年目となる平成23年度では,以下の項目に重点を置いた実験研究を行った。静電気放電が発生する代表的な状況として,(a)帯電物体が移動しながら接地体に接近し,ある限界距離に達したところで放電が発生する(帯電した人体(指先)から生じる放電を想定),(b)接地体の近傍にある物体の電圧が徐々に上昇して放電発生電圧に到達し,放電が発生する(粉体

輸送時のような静電気が連続して発生する場合に生じる放電を想定),の2つのケースについて,一昨年度に製作した放電発生装置を用いて,放電現象を観測した。(a)を模擬した実験では,一定の電圧を充電したコンデンサを接続した放電電極を接近させて放電発生のしきい値電極間隙長を測定し,(b)を模擬した実験では,電極間隙長を固定した放電電極に接続したコンデンサを徐々に充電して電圧をゆっくりと上昇させて放電発生のしきい値電圧を測定した。また,同時に電磁パルスの測定も行った。この実験より,次の結果を得た。(1)(b)を模擬した実験の方が,(a)を模擬した実験よりも放電開始電圧のばらつきが大きくなる傾向を示した。(2)放電開始電圧と電極間隙長の関係から,(b)のケースの方が(a)のケースよりも放電を発生しやすいといえる傾向を示した。(3>火花放電の発生時における電磁パルスは,放電電流波形の最初のピークでのスペクトログラムとおおよそ同じ傾向を示した。これにより,静電気放電を初期の段階で検出するために,センサが静電気放電の危険性を増大させることなく,静電気放電を検出する手法として有効であることが分かった。
聴覚を介した推進力フィードバックが泳動作に与える影響

本研究課題ではクロール泳中の手掌部が発揮する推進力を,圧力測定により推定し,その大きさをリアルタイムで泳者に聴覚フィードバックするシステムを開発した。開発前段階の調査では,手掌部の動作パターンによって手掌部圧力から推定する推進力の精度が低下する場合があること,また,推進力の大きさだけではフィードバック情報として不十分な泳技能レベルがあることが示唆された。これらの課題はあるものの,本システムの開発により,泳中の力情報をフィードバックすることによる影響や効果を検討することをが可能となった。推進力聴覚フィードバックシステムの開発にあたり、実際にクロール泳者の手掌部に圧力センサを装着した状態での泳テストを行った。対象は日ごろからトレーニングを行っている女子学生競泳選手3名とした。圧力センサ装着およびケーブルの固定に課題があることが確認された。また、このテストの際に手掌部圧力計測と上肢の三次元動作分析を合わせて実施することで、クロール泳手掌部の流体力と泳技能の関係を調査し、フィードバックする情報としての有効性を検討した。結果、ストローク動作序盤において、推定手掌部流体力が推進方向と一致するまでの立ち上がりの様子が泳技能と関連しており、優れた泳者はこれを素早く一致させることで手掌部で発生した流体力を効率よく推進に活用していることが観察された。当初、聴覚を介してフィードバックする情報は、圧力計測から推定される手掌部の流体力の大きさを想定していたが、これに手掌部の向き(姿勢)を加えることで流体力の向きも考慮したフィードバックを改めて検討した。手掌部に圧力センサに加え、慣性センサを装着することでこれを可能にすることが考えられたが、装置の大きさや重量が泳者に及ぼす影響が大きいことが懸念された。また、ストローク動作中盤以降の推定手掌部流体力は推進方向とほぼ一致する様子も観察されたことから、最終的に当初の予定通り圧力計測から推定した手掌部流体力の大きさのみをフィードバックする仕様での開発を継続することとなった。水泳運動は手腕や足脚で水を後方に動かすことで、前方に進むための推進力を得る。本研究課題は、この推進力の定量化を圧力センサで行い、競泳のトレーニング現場で利用することを想定した推進力聴覚フィードバックシステムを開発するものである。さらにこのシステムを競泳選手が実利用することによる影響を実験的に調査する。水泳中に増減する推進力のフィードバックがパフォーマンス向上に貢献する可能性について議論することで、より高度な泳技能獲得の可能性を開拓することを目的とする。この目的のために平成24年度は、ヒトの手腕部を模したパドル(円柱に水かき用平板を取り付けたもの)を使用し、水中をストロークさせた際の表面圧力分布計測の結果からパドルが受ける推進力を推定する手法を確立する研究を行った。パドル表面上において最大8箇所の圧力計測を行い、圧力分布から推定した推進力と、パドルに装着した力センサにより直接測定した推進力との比較を行った。圧力センサ装着箇所および推進力推定のためのモデルを複数通り試したものの、パドル動作によっては、推定した推進力と直接測定した推進力との間に乖離が観察されることがあり、十分な精度での推定手法が確立できていない。使用する圧力センサの数を増やすことも可能であるが、本研究課題はヒトへの装着を前提としたものであるため、泳動作への影響を鑑み、これ以上の増加は避けたい。今後、パドル動作を限定するなどの工夫を加えることで試行錯誤を重ね、十分な推定精度が得られる条件を模索する必要がある。泳者手掌部の圧力分布を測定することで,手掌部に作用する流体力を推定し,その大小を聴覚を介して泳者に直接フィードバックするシステムを開発した。圧力測定には泳者の手掌部の圧力変動への影響を抑える配慮をし,受圧面直径6mm厚さ0.6mmの小型圧力センサ(kyowa, PS-05KC)を選定した。ロガー本体は大きさ10cm×6cm×1.8cm,重さ76g(内蔵バッテリー含)と,試技中の泳者体幹部に装着が可能なサイズ・重量に抑えた。ただし,ロガー本体は防水仕様ではないため,水中で使用する際にはポリ塩化ビニルなどで覆う必要があった。圧力信号はロガー本体に入力され,16bitA/D変換器を介してサンプリング周波数200Hzでメモリに記録される。A/D変換された信号は記録と同時にDSPによる演算が可能であり,掌側と背側の平均圧力差を算出することで手掌部に働く流体力の大小を表した。これを音声出力の高低に対応するように変換し,防水イヤフォンに出力することで,泳者が聴覚を介してリアルタイムで手掌部に作用する流体力の大小を認識できるようにした。システムの設定および操作は,ロガー本体内蔵の無線送受信器を経由して,専用のソフトウェアをインストールしたPCで行う。ロガーシステムの操作はワイヤレスで行うことができるが,手掌部に位置する圧力センサ受圧部4箇所と泳者腰部に装着するロガー本体間は有線による接続を行った。

泳試技への影響をできるだけ抑える配慮はしたものの,上肢に沿った配線およびその固定には装着のための手間が必要となり,泳者への負担があるものと考えられた。開発作業に当初の計画よりも大幅に時間を要したため,現時点でロガーシステム開発を実現した段階である。今後,このシステムを用いることで,泳中に発揮する流体力のリアルタイムフィードバックを実施し,これによる泳動作への影響やトレーニング効果を検討していく。スポーツ科学年度内に予定していた聴覚フィードバックシステム開発において、そのフィードバック情報の検証や測定内容等の仕様検討に時間を割いたため。本研究課題は水泳中の推進力の推定を圧力計測を介して行い、推進力聴覚フィードバックシステムを開発するものである。さらにこのシステムを競泳選手が実利用することによる影響を実験的に調査することで、水泳中に増減する推進力のフィードバックがパフォーマンス向上に貢献する可能性について議論することを目的としている。平成24年度はほぼ当初の予定通り実験を実施したものの、圧力計測による推進力推定手法を十分な精度で確立できていない。さらに試行錯誤を重ねることで、推定精度の向上を目指し、その成果を平成25年度に予定した推進力聴覚フィードバックシステムの開発に組み込む予定である。まず、推進力聴覚フィードバックシステムの開発を実現し、当初予定した実施計画通りの達成を目指す。しかし、推進力フィードバックによる泳動作への影響がそれほど大きくないと判断された場合には、平成26年度に予定していたトレーニング介入実験の内容および規模を見直すことも考慮に入れる。具体的には実験対象群を3群(同時的FB群、遅延的FB群、コントロール群)から2群(同時的FB群、コントロール群)に抑え、また介入期間を調整することを想定している。平成25年度に実施予定していた「推進力聴覚フィードバックシステム」の開発は当初の予定通り行う。平成24年度中に十分な成果が得られなかった「推進力推定手法の確立」をこれと並行して行う。推進力聴覚フィードバックシステムの開発初期段階ではハードウェアの選定等を優先して行い、推進力推定手法の組み込みは開発の後半とすることで対応する。また、開発したシステムを競泳選手を対象に実利用し、泳中の推進力の大小をフィードバックすることによる泳動作への一過性の影響を調査する。これまでを平成25年度中に実施する予定である。前年度予定していた測定機器開発の仕様詳細の決定が遅れたため。当初の予定通り、測定機器開発にあてる。平成24年度に予定していた研究動向調査の対象を、近隣で開催された学会としたために旅費の一部が不要となった。また、研究代表者および分担者のみでこれまでの実験を行ったため、実験補助のための謝金を支出していない。さらに水中での使用により消耗することが想定された圧力センサが繰り返しの使用に耐久しており、年度内に追加購入が発生しなかった。これらの研究費は次年度に繰り越して使用することとした。これらは主に、平成24年度に予定した実験を継続して行う際の消耗品購入や実験補助者への謝金にあてる。また一部は研究代表者および分担者が、研究動向調査や成果発表のための旅費にあてる。
スーパーカーボネートアパタイトを用いたケロイド・肥厚性瘢痕の核酸外用薬治療の確立

我々は、マウス肥厚性瘢痕モデルで、新たなsiRNA治療の効果を検討した。TIMP-1(コラーゲンの過剰沈着に関与する因子)の発現を抑制するsiRNA (siTIMP1)を、ナノ粒子スーパーカーボネートアパタイト(sCA)に包埋し投与した。siControl(siCON)-sCAまたはsiTIMP1-sCAを局所注射した。siTIMP1のグループは、siCONのグループに対して、有意な瘢痕サイズの縮小を認めた。また、siTIMP1の瘢痕で、1型および3型コラーゲンの有意なタンパク減少を認めた。siTIMP1-sCAは、ケロイド・肥厚性瘢痕の新たな治療戦略として有望である。まず、ポジティブコントロールとして、スーパーカーボネートアパタイト(sCA)を用いた外用による遺伝子導入を、マウス創傷モデルで行った。100ugの発現プラスミドを用いてsCAを作成し、約250mlのワセリンベースの外用薬を作成した。マウス創傷に塗布して48時間後に創部を検体として採取し、タンパクを抽出した。ウエスタンブロットを行ったところ、タグタンパクの発現を確認することができた。これは、外用での遺伝子導入法として、sCAが有用であることを示している。表皮バリアがない創傷においては、外用での導入が可能であり、以降の実験におけるポジティブコントロールにすることにした。この成果は、論文の一部として発表する方針であり、現在論文を作成中である。次に、計画していた表皮バリアを通過するかの実験に取り組んだ。正常皮膚で真皮まで遺伝子を伝達できるかどうか、また、どの深さまで伝達されるかを確認するため、フルーツ蛍光タンパク発現プラスミドを用いて検討することにした。この時点で、慎重に計画を練った結果、計画をやや変更して、GFPではなくより感度の高いフルーツ蛍光を用いることにした。マウス背部に外用で導入し、まずはin vivo imaging system(IVIS)を用いて蛍光を検出し、検出を確認したら免疫染色蛍光法を用いて深度を確認する、という実験計画を立てた。現在、パイロットスタディを終了し、条件を決定するところまで行っている。今年度より本実験を進めていく。計画では、28年度中にsCAが表皮バリアを通過するかを見極め、29年度はマウス肥厚性瘢痕モデルでのsiRNA外用薬の効果を検討していくというものであった。実際は、表皮バリアを通過するかの検討がまだ途中となった。臨床業務との両立において、思ったより実験にエフォートを注ぐことができなかったのが理由である。スーパーカーボネートアパタイト(sCA)による経皮導入効率について、Alexa Fluor 710にてラベルしたsiRNAを用いて検討した。100ugのsiRNAを用いてsCAを作成し、約250mlのワセリンベースの外用薬を作成した。4時間後にin vivo imaging system(IVIS)を用いて蛍光を検出した。Naked siRNAを塗布したマウスは蛍光が検出されたが、sCA-siRNAを塗布したマウスでは検出されなかった。よって、sCAの表皮透過性は期待できないため、局所注射による投与法へ切りかえた。次に、ヒトおよびマウスの両方にホモロジーを持つsiTIMP-1を3種類(siTIMP1-A,B,C)デザインし、in vitroのノックダウン効率を検討した。ヒト真皮由来線維芽細胞(NHDF)およびマウス線維芽細胞株(NIH3T3)を用いて、siRNAをsCA法にて導入した。最もノックダウン効率の高いものは、siTIMP1-Cで、NHDFで57.6%、NUH3T3で97.4%のノックダウン効果を認めた。siTIMP1-Cを用いて動物実験へと進むことにした。C57BL6/NJを用いて、マウス肥厚性瘢痕モデルを作成した。切開縫合後6日目よりsiControl(siCON)-sCA対siTIMP1-sCAの注射を開始した。一日おきに4回投与し、15日目でサンプリングを行った。瘢痕のマッソンズトリクローム染色を行い、siTIMP1のグループは、siCONのグループに対して、有意な瘢痕サイズの縮小を認めた。また、ウエスタンブロットでは、siTIMP1の瘢痕で、コラーゲンタイプ1のシグナルの有意な減弱を認めた。結果として、siTIMP1-sCAの局所注射は、ケロイド・肥厚性瘢痕の新たな治療戦略として有望であると考えられた。現在、論文作成中である。形成外科学やや進捗は遅れたものの、期待したとおりのデータが得られている。引き続き、計画通りに推進していく予定である。研究を遂行する上で、臨床業務との両立が最大の課題である。

時間を有効に使うよう綿密な計画を立てる、研究協力者に協力を要請するなどを強化し、予定した期間までになるべく研究を遂行するように努力する。大型機器は共用のものを使用し、不都合はなかった。また、小型機器を比較的自由に借用できたため、購入の必要がなく、高額な物品を購入する必要がなかった。また、パイロットスタディの段階であったので、購入を必要最低限に抑えた。また、ヒト3D皮膚モデルなどの比較的高価な物品を使用する実験が、次年度にずれこんだ。本実験が次年度にずれこんだため、次年度は予定金額を上回る可能性が高い。計画通り、必要な物品の購入に使用し、本実験を進めていく。
力学系の構造

本研究の研究成果を,その申請時の研究目的・研究実施計画に対応して述べると1.力学系の関数解析学的構造の研究について,成川は水滴落下運動を数学的にとらえる研究を続け,研究会・談話会等で公表し,成果をまとめている。また,村田は力学系の平衡測度としてのマックスウェル分布,ガウス分布を特徴づける方程式・不等式の研究を継続しており,その成果を公表する予定である。2.力学系の位相幾何学的構造の研究においては,松岡・南らは京都で開催された国際数学者会議(ICM)及びそれに引き続いて名古屋で開催されたサテライト会議において,不動点・周期点に関する最近の成果を発表し,諸外国の専門家たちと活発な討論を行った。3.C^*環の研究に代表される力学系の代数学的構造の研究について,丸林らは環論の主要研究課題である整環の研究を継続させており,その成果は5編の論文としてまとめられた。(このうち,2編を裏面に記載した。)4.力学系概念の歴史的変遷過程と論理学的構造の研究に関して,田中らは物体の運動に関するゼノンのパラドックスの論理学的定式化・教材化に成功し,日本科学教育学会岐阜大会で発表すると共に,本学紀要に投稿された。さらに得られた成果をも追加して,英文で公表される予定となっている。また,この補助金によって代表者・分担者たちは,日本各地で開催された広い意味で力学系に関連する研究会等に積極的に参加し,討論することができ,今後の研究にとっても非常に有益であった。
ノイズシェーピング能動センシングに基づく超高感度イメージセンサに関する研究

本研究は、光電子増倍のような特殊な技術を用いることなく、オーバーサンプリング信号処理に基づく新しい雑音低減技術により超高感度撮像を実現することを目的としている。これまで関連する幾つかの方式を提案してきた。まず1つは、信号蓄積途中の信号を非破壊で読み出すことができるCMOSイメージセンサの出力を用いて、その高速画像間に強い相関があることを利用して信号を予測し、雑音低減を図るものである。具体的には、信号レベルとリセットレベルを列読み出し回路の初段で高ゲインで増幅し、その出力を高精度でA/D変換し、画素毎にディジタル積分する。その結果をD/A変換した信号を、アンプ前にフィードバックする。これによって、ディジタル積分を行っても雑音の蓄積がなく、列読み出しアンプによって、量子化雑音やアンプ後の広帯域雑音が大幅に軽減できる。さらに、蓄積途中の信号間に相関が強いことを利用し、雑音成分を最小2乗法による振幅推定を行うことでさらにノイズ低減が可能であることを明らかにした。また、実用性の高い、比較的簡単な構成で、目的とする低雑音信号読みだしが可能な適応処理による高ゲインカラム増幅型のイメージセンサを提案し、実際に0.25um CMOS技術に基づき、試作を行った。その結果、読みだし回路部については、ほぼ計算通りの低雑音信号読みだしが可能であり、またCMOSイメージセンサとしての性能も、これまで発表されているなかで最も低雑音であることを実証した。このようなノイズ低減効果を計算するにあたり、実際のイメージセンサの読みだし回路が発生するノイズを計算するモデルと、サンプリングノイズの計算手法を提案した。特に、熱雑音と1/f雑音の両方を考慮し、伝達関数を用いて解析する手法とアナログハードウェア記述言語によるランダム信号を用いた統計的過渡解析による解析手法を確立し、両者が一致することを明らかにした。その解析の過程で、ノイズキャンセルを2段構成で行うことで、主要なサンプルノイズ成分の一部が大きく低減できることを示し、その結果極めて低雑音の信号読みだし回路が実現できることを理論的に予測することができた。これらの成果は、ISSCC(国際固体回路会議)等の国際会議、IEEE Trans. Electron Device等の学術雑誌にて発表を行っている。特に、信号蓄積途中の信号を非破壊で読み出すことができるCMOSイメージセンサの出力を用いて、その高速画像間に強い相関があることを利用して信号を予測し、雑音低減を図るものである。その方式としてこれまで4つの関連する方式を提案している。1つの方式としては、信号蓄積途中の画像を高速に取り出せるイメージセンサにおいて、その信号レベルとリセットレベルを列読み出し回路の初段で高ゲインで増幅し、その出力を高精度でA/D変換し、画素毎にディジタル積分する。また、蓄積途中の信号間に相関が強いことを利用し、雑音成分を予測し、ノイズ低減を図る。このノイズ低減法としては、ディジタル低域フィルタや、多項式最小2乗法による振幅推定を行うものである。

これを実際のCMOS型イメージセンサの素子パラメータと、新しく構築したノイズ計算モデルに基づき計算を行ったところ、その等価雑音電子数を、列読み出しアンプの増幅度が8倍の場合において、最小2乗法を用いない場合で、約2.9電子、最小二乗法によるノイズ低減処理を行った場合で、約1.3電子まで低減できることを見積もることができた。また、提案手法によるノイズ低減効果を確認するためのテスト回路を、0.6um CMOS技術により試作することを目的とし、その設計を行った。画素構造の違いによる感度、暗電流の評価などを目的とし、256画素の8種類のラインセンサと増幅機能を備えたものであり、提案する手法を実測に基づき、その有効性を確認することができる。以上の成果は、CCDと先端イメージセンサに関する国際ワークショップ、SPIE及びIMTCの国際会議にて発表、採択されている。本研究は、光電子増倍のような特殊な技術を用いることなく、オーバーサンプリング信号処理に基づく新しい雑音低減技術により超高感度撮像を実現することを目的としている。これまで関連する幾つかの方式を提案してきている。まず信号蓄積途中の信号を非破壊で読み出すことができるCMOSイメージセンサの出力を用いて、その高速画像間に強い相関があることを利用して信号を予測し、雑音低減を図るものである。具体的には、信号レベルとリセットレベルを列読み出し回路の初段で高ゲインで増幅し、その出力を高精度でA/D変換し、画素毎にディジタル積分する。その結果をD/A変換した信号を、アンプ前にフィードバックする。これによって、ディジタル積分を行っても雑音の蓄積がなく、列読み出しアンプによって、量子化雑音やアンプ後の広帯域雑音が大幅に軽減できる。さらに、蓄積途中の信号間に相関が強いことを利用し、雑音成分を最小2乗法による振幅推定を行うことでさらにノイズ低減が可能であることを明らかにした。このようなノイズ低減効果を計算するにあたり、実際のイメージセンサの読みだし回路が発生するノイズを計算するモデルと、熱雑音起因のサンプリングノイズの計算手法を提案し、解析モデルとランダム信号を用いたシミュレーション結果が一致することを示した。また、実用性の高い、比較的簡単な構成で、目的とする低雑音信号読みだしが可能な適応処理による高ゲインカラム増幅型のイメージセンサを提案し、実際に0.25umCMOS技術に基づき、試作を行った。その結果、読みだし回路部については、ほぼ計算通りの低雑音信号読みだしが可能であり、またCMOSイメージセンサとしての性能も、これまで発表されているなかで最も低雑音であることを実証した。これらの成果は、SPIE、IMTC、ISSCCの国際会議にて採択され、発表を行った。これまで関連する幾つかの方式を提案してきた。まず信号蓄積
固体触媒による窒素及び硫黄の酸化物の同時除去に関する研究

1.NOxをアンモニアで還元し除去するための高活性・耐SOx性を兼ね備えた触媒を開発する目的で、酸化鉄-バナジウム、酸化鉄-モリブデン系触媒について研究し、次の結果を得た。(1)FeOxにVOxやMoOxを加えた場合、250°C以下の低温における触媒活性は、他の酸化物を加えた場合より優れていた。(2)VOx,MoOxの添加量がごく少量(0.5原子%)でも、低温における耐SOx性は保持された。300°Cにおける触媒活性は【SO_2】処理により大きく高められた。(3)耐SOx性確認のため、MoOx/FeOx(Mo/Fe原子比1/99)を触媒とし、【SO_2】共存下10h連続反応させても触媒活性は低下しなかった。またFeOx表面を【(NH_4)_2】【SO_4】またはその分解生成物で被覆しても活性に大きな変化は見られなかった。(4)FeOx担体系をTi【O_2】担体系と比較すると、VOxやMoOxの担持量が0.5原子%という少量の場合は、【SO_2】処理前後ともにFeOx担体系の方がはるかに高活性を示した。すなわち、VOx/FeOxは現在NOx除去プロセスに広く使われているVOxTi【O_2】より活性、耐SOx性において優れていることを見出した。2.NOxとSOxを同時に【H_2】Sを用いて還元除去する下記の反応にMoOx/MgOが高活性を示すことを過年度に見出した。2NO +2【H_2】S→2S+【N_2】+2【H_2】O【SO_2】+2【H_2】S→3S+ 2【H_2】O本年度は、この触媒の活性について実用的な反応条件で検討するため、酸素共存の影響を調べ次の結果を得た。(1)NOについては反応温度200°Cではほぼ最初から定常活性が得られ、4045%の転化率が得られた。(2)【SO_2】の転化率は反応温度が高くなるにしたがって低下する傾向が見られた。しかし酸素を共存させないといずれの温度でも転化率は100%となる。このことは温度が高くなると【H_2】Sの酸化が無視できなくなるためと考えられる。(3)Mo【O_3】の担持量が16wt%では活性は低いが、412wt%でNOおよび【SO_2】の両反応に転化率が高いことがわかった。
リパーゼ類の活性部位モデルの構築と同酵素によるエステル交換反応の立体選択性の制御

○リパーゼをもちいたエステル交換反応における立体選択性の研究加水分解酵素は基質に対する許容性が広く、有機溶媒中でも酵素活性を発揮するなど、有機合成に利用するのに適した酵素である。しかも、安価で入手できるものの種類が多いことも見逃せない利点である。加水分解酵素のうち、特に、入手容易なリパーゼQLを触媒として、有機溶媒中でのエステル交換反応で有機合成のキラルシントンとして有用なアルコール類の光学分割を行い、反応の立体化学を研究した。これをもとにリパーゼQLの立体選択性を活性部位モデルとして定式化した。この経験則はリパーゼQLでの光学分割が可能なアルコールを判断し、生成物の立体配置を推定するのに有効であり、このような経験則の構築はその酵素の有機合成のキラル触媒としての利用価値を高めるものである。○光学活性クラウンエーテルの合成とキラルアミンとの錯形成におけるエナンチオマー選択性光学活性クラウンエーテルとキラルアミンとの錯形成におけるエナンチオマー選択性の機構解明は酵素-基質複合体でのキラリテイー認識機構を知るうえでの重要な知見を与えてくれる。本研究では中性アミンとの錯形成を調べるのに都合の良いフェノール性クラウンエーテル数種を合成しキラルアミンとの錯形成における不斉識別を調べた。化学的、生化学的プロセスでの不斉合成やエナンチオマー選択的反応で複合体でのキラル認識の過程が関与する場合、従来は、キラル識別の効率は温度が低いほど高くなると言うのが常識とされてきた。本研究ではクラウンエーテルとアミンとの錯体形成でのエナンチオマー選択性は温度によって変化することを見いだした。特に、エナンチオマー選択性がある温度で逆転し、それ以上の温度では温度が高くなるにつれてキラル識別の効率が良くなることは画期的な知見である。この現象は人工化合物でのホストーゲスト錯形成に限ったことではなく、酵素-基質複合体が関与している酵素反応でもありうることであり、酵素反応を有機合成に応用する際には不斉認識の温度による変化を十分に考慮すべきであることを示唆している。平成7年度は、従来から継続して行っているPseudomonas sp.由来のリパーゼYSによるアルコール類のエステル交換反応の立体選択性に関する研究を完了したことで、その立体選択性を説明する為の「酵素活性部位モデル」をより精密度のたかいものとして完成させた。引き続きAlcaligenes sp.由来のリパーゼQLを用いたアルコール類の鏡像体区別エステル交換反応を行い、有機合成に有用な数々の光学活性アルコールを合成すると同時に、この反応の立体選択性を調べ、その「酵素活性部位モデル」を構築した。これらモデルの提案は省エネルギー的、かつ、クリーンな反応として有機合成の分野でその重要性が認識されてきている酵素反応において、リパーゼによるエステル交換反応をアルコール類の光学活性体を合成する為の手法としてより使い易いものとした点で有機合成の分野の発展に寄与するものである。さらに、エステル交換反応の立体選択性の研究に関連して、エステル交換反応に使用するエステルの構造を変えることで、反応の立体選択性を制御できることを見いだし、従来の方法では十分な結果が得られていなかったアルコール類の光学分割をより効率よく行うことができるようになった。これに関しては平成8年度にさらに詳細な研究を行うことを計画している。

一方、人工ホスト化合物である光学活性クラウンエーテルにおけるアミン類の不斉識別に関する研究は、酵素反応の活性部位で起こっている基質分子の不斉を識別する過程の機構の解明と密接な相関があり、これに関連した申請者の一連の研究は「酵素活性部位モデル」を構築する為の基礎的情報として貢献している。○リパーゼをもちいたエステル交換反応における立体選択性の研究加水分解酵素は基質に対する許容性が広く、有機溶媒中でも酵素活性を発揮するなど、有機合成に利用するのに適した酵素である。しかも、安価で入手できるものの種類が多いことも見逃せない利点である。加水分解酵素のうち、特に、入手容易なリパーゼQLを触媒として、有機溶媒中でのエステル交換反応で有機合成のキラルシントンとして有用なアルコール類の光学分割を行い、反応の立体化学を研究した。これをもとにリパーゼQLの立体選択性を活性部位モデルとして定式化した。この経験則はリパーゼQLでの光学分割が可能なアルコールを判断し、生成物の立体配置を推定するのに有効であり、このような経験則の構築はその有機合成のキラル触媒としての利用価値を高めるものである。○光学活性クラウンエーテルの合成とキラルアミンとの錯形成におけるエナンチオマー選択性光学活性クラウンエーテルとキラルアミンとの錯形成におけるエナンチオマー選択性の機構解明は酵素-基質複合体でのキラリテイー認識機構を知るうえでの重要な知見を与えてくれる。本研究では中性アミンとの錯形成を調べるのに都合の良いフェノール性クラウンエーテル数種を合成しキラルアミンとの錯形成における不斉識別を調べた。化学的、生化学的プロセスでの不斉合成やエナンチオマー選択的反応で複合体でのキラル認識の過程が関与する場合、従来は、キラル識別の効率は温度が低いほど高くなると言うのが常識とされてきた。本研究ではクラウンエーテルとアミンとの錯体形成でのエナンチオマー選択性は温度によって変化することを見いだした。特に、エナンチオマー選択性がある温度で逆転し、それ以上の温度では温度が高くなるにつれてキラル識別の効率が良くなることは画期的な知見である。この現象は人工化合物でのホストーゲスト錯形成に限ったことではなく、酵素-基質複合体が関与している酵素反応でもありうることであり、酵素反応を有機合成に応用する際には不斉認識の温度による変化を十分に考慮するべきであることを示唆している。
子どもの医療被ばくに関する親の認識への影響要因を可視化する試み

本研究では、放射線検査を受ける子どもの医療被ばくに関する親の認識に影響を与える要因を探索し、可視化することを目的に研究を行う。その方法として、まずは既存の文献や子どもの保護者にインタビューを行うことにより、情報を集めまとめる。その結果を受けて子どもを育てる保護者を対象に質問紙調査を実施する。さらに直接観察できない心理的な構成概念間の関連を共分散構造分析を用いて分析し、視覚的にわかりやすいモデルを作成する。