hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノムワイドｓｉＲＮＡスクリーニング陽性因子解析によるＳＯＤ１構造制御機構の解明

本研究は、ALS発症の原因と考えられる変異型SOD1と小胞体局在タンパク質Derlin-1の結合を介した小胞体ストレスによって引き起こされる運動神経細胞死を背景とし、野生型SOD1がALS発症に関与するか検討することを最終的な目標としている。先行研究において野生型SOD1が亜鉛欠乏下で変異型様の構造に変化しDerlin-1と結合することが示されており、野生型SOD1であっても変異型様構造をとりALS発症に寄与する可能性がある。我々はSOD1構造変化に介在する因子の探索を目的としたゲノムワイドsiRNAスクリーニングを実施した。前年度までは亜鉛欠乏下でSOD1の構造変化に必要な因子として亜鉛トランスポーターZIP13を、SOD1の正常な構造維持や変異型様構造のSOD1の分解などを含むSOD1プロテオスタシス維持に必要な因子として細胞内輸送を担うDynactin-1を選出、解析し、SOD1構造変化機構の解明を目指していた。これまでの解析からこれらの因子らはSOD1の構造変化に対して直接作用する分子であると予想していたため、昨年度はZIP13やDynactin-1の上流でこれら因子の活性を制御するような因子の探索とその解析をゲノムワイドsiRNAスクリーニングの結果を利用し行った。スクリーニングにおいてsiRNAでの遺伝子発現抑制によってSOD1の構造変化を強く減弱させたある分子に注目し解析を行い、現在までにその分子の機能阻害剤の処置、また遺伝子発現の抑制によって亜鉛欠乏依存的なSOD1の構造変化が減弱する結果をスクリーニングとは異なる実験系で得ている。現在は昨年度までの結果をもとに、その分子を中心とした細胞機能がSOD1の構造変化に関与するか検証を進めている。これまで、ゲノムワイドsiRNAスクリーニングの陽性因子である亜鉛トランスポーターZIP13、また細胞内輸送を担うDynactin-1に着目し、機能解析を行うことでSOD1の構造制御メカニズムの解明に取り組んできた。当初からこれらの因子はSOD1の構造を直接的に変化させる実行因子の役割を担っていると予想していたため、昨年度はそれら実行因子の機能を制御する因子の探索、同定をスクリーニングの結果を利用し試みた。その結果、それら実行因子の機能を制御する因子としてある分子がその候補として得られ、現在はその分子を中心とした細胞機能を解析することで、SOD1構造制御メカニズムの全貌の解明に取り組んでいる。以上の結果は昨年度までの計画からは逸脱しながらも、予期していなかった分子がSOD1の構造制御に関与することを見いだすことができた成果であると考えている。以前のようにSOD1構造制御の実行因子の周辺のみの解析だけではなく、さらに上流でSOD1の構造を制御する可能性が高い分子を見出すことができたためSOD1構造制御メカニズムの解明という研究課題にに対して、概ね順調に進行していると考えている。本研究はSOD1の構造制御メカニズムを分子レベルで解明することを目的としている。研究開始当初から注目し続けている、ゲノムワイドsiRNAスクリーニングの陽性因子である、亜鉛トランスポーターZIP13、また細胞内輸送を担うDynactin-1、さらに昨年度見出した分子に関する解析は全て、それぞれの過剰発現や遺伝子発現の抑制においてSOD1構造変化レベルを検出するという実験である。これらの実験結果からではSOD1の構造変化メカニズムを分子レベルで解明しているとは言えず、それぞれの分子に着目したより詳細な解析が必要であると考えている。そこで、今年度はSOD1分子自体に着目した解析を行う予定である。具体的には質量分析法を用いてSOD1分子自体の結合因子の変化や翻訳後修飾を検出し、構造変化に関与するSOD1分子に起こる質的な変化を検出することを計画している。質量分析法で得られた結果とゲノムワイドsiRNAスクリーニングから得られたこれまでの解析結果を合わせることで、SOD1の構造変化に関与する分子の同定、並びにSOD1の構造制御メカニズムの分子レベルでの解明を目指す。我々はSOD1構造変化に介在する因子の探索を目的としたゲノムワイドsiRNAスクリーニングを実施し、亜鉛欠乏下でSOD1の構造変化に必要な因子として亜鉛トランスポーターZIP13を、SOD1の正常な構造維持や変異型様構造のSOD1の分解などを含むSOD1プロテオスタシス維持に必要な因子として細胞内輸送を担うDynactin-1を選出、解析し、SOD1構造変化機構の解明を目指した。その結果、スクリーニングとは異なる実験系においてもZIP13発現抑制時に亜鉛欠乏依存的なSOD1の構造変化が減弱することが確認できた。またZIP13同様分泌経路に局在する他の複数の亜鉛トランスポーターについても検討を行なったところ、それらも亜鉛欠乏依存的なSOD1構造変化に促進的に働くことが明らかとなった。以上から単なる細胞全体の亜鉛欠乏ではなく、亜鉛欠乏時に引き起こされる細胞内局所的な亜鉛動態がSOD1構造変化を引き起こしていることを示唆する知見を得ている。またDynactin-1に関しては、その発現抑制によって変異型SOD1量が増加することがスクリーニングとは異なる実験系で確認でき、変異型様構造SOD1量を減少させる因子であることが示唆された。そこで現在、その機構としてDynactin-1がオートファジーを介して変異型様構造SOD1の分解を促進するか検討を行なっている。

ZIP13についての解析では、スクリーニングとは異なる実験系でSOD1構造変化を促進する因子であることを確認しており、詳細な分子メカニズムの十分な解析には至っていないが、他の分泌経路に局在する複数の亜鉛トランスポーターもSOD1構造変化を促進させることを確認することで亜鉛欠乏依存的なSOD1の構造変化に分泌経路の亜鉛動態が重要である知見を得たという点で成果を得ている。またDynactin-1についての解析においては、スクリーニングとは異なる実験系でDyanctin-1発現抑制によって変異型様構造SOD1量が増加する結果は得られている。またそのメカニズムとして、現在はDynactin-1のオートファジー分解促進機能に着目し、Dynactin-1を介した変異型様SOD1分解を直接的に検出する実験系を樹立を目指しており、当初の計画とは異なるがDynactin-1が変異型様構造SOD1を減少させる分子メカニズムの解明に迫っているといえる。本研究は、ALS発症の原因と考えられる変異型SOD1と小胞体局在タンパク質Derlin-1の結合を介した小胞体ストレスによって引き起こされる運動神経細胞死を背景とし、野生型SOD1がALS発症に関与するか検討することを最終的な目標としている。先行研究において野生型SOD1が亜鉛欠乏下で変異型様の構造に変化しDerlin-1と結合することが示されており、野生型SOD1であっても変異型様構造をとりALS発症に寄与する可能性がある。我々はSOD1構造変化に介在する因子の探索を目的としたゲノムワイドsiRNAスクリーニングを実施した。前年度までは亜鉛欠乏下でSOD1の構造変化に必要な因子として亜鉛トランスポーターZIP13を、SOD1の正常な構造維持や変異型様構造のSOD1の分解などを含むSOD1プロテオスタシス維持に必要な因子として細胞内輸送を担うDynactin-1を選出、解析し、SOD1構造変化機構の解明を目指していた。これまでの解析からこれらの因子らはSOD1の構造変化に対して直接作用する分子であると予想していたため、昨年度はZIP13やDynactin-1の上流でこれら因子の活性を制御するような因子の探索とその解析をゲノムワイドsiRNAスクリーニングの結果を利用し行った。スクリーニングにおいてsiRNAでの遺伝子発現抑制によってSOD1の構造変化を強く減弱させたある分子に注目し解析を行い、現在までにその分子の機能阻害剤の処置、また遺伝子発現の抑制によって亜鉛欠乏依存的なSOD1の構造変化が減弱する結果をスクリーニングとは異なる実験系で得ている。現在は昨年度までの結果をもとに、その分子を中心とした細胞機能がSOD1の構造変化に関与するか検証を進めている。これまで、ゲノムワイドsiRNA
超微小・超高移動度フラーレントランジスターの開発

C_<60>カーボンフラーレン電界効果トランジスター(FET)の高移動度化をめざして、2つの研究カテゴリーによりFETの改良・高性能化を行った。当初は、結晶性の改良として、エピタキシャル成長を考えたが、本該当年度では、液・液界面成長によるC_<60>ナノウィスカー(NW)単結晶の利用を考えて、高移動度化を試みることにした。まず第1の研究成果においては、C_<60>薄膜FETのソース・ドレイン電極間ギャップの微小化を試みた点に特徴がある。これは、現時点でも移動度が高くなる結果が得られているが、引き続き研究が進行中であり、その具体的な効果については現在追求中である。第2の研究においては、液・液界面法で成長させた直径約数100nm数10nmで長さ数10μmのワイヤー状単結晶にソース・ドレイン電極をつけて、SiO_2膜の上に設置することにより、バックゲート方式でC_<60>NWFETを構成した。移動度はほぼ10^<-2>cm^2/Vsとそれほど高くはないが、電極接続の改良等により、高移動度化を行うことが期待出来る。現状では、真空中でのみ動作しているが、何らかの表面処理により、大気中にても動作可能となる。特に、代表者らによる、C_<60>薄膜FETでのAl_2O_3膜被覆によるパッシベーションや、結晶表面あるいはC_<60>本体の重合化による酸化防止により、この欠点を克服できるものと考えている。現段階では、そこまで達成されてないが、今後の研究により完遂出来るものと確信している。以上、第1の研究成果としては、裏面にある研究発表の15番目の雑誌論文に掲載した。同1番目はスピンFET応用関連である。第2の研究成果は、2005年12月の国際会議で国内外初のC_<60>NWFETの発表を行うと共に、同6番目の雑誌論文として発刊される。C_<60>成長用真空蒸着装置改造のため(千葉大学)、アルミナ薄膜用スパッタリング装置(現有)に抵抗加熱式C_<60>蒸着装置に、基板温度加熱機構を設置し、金属電極を形成・端子付後、基板上にC_<60>膜を堆積させ、大気に晒さずにアルミナ薄膜のパッシベーションを行えるようにした、さらに同蒸着装置内に広温度域可変型伝導測定機構(新規購入)を設置して、4.2から450Kの範囲でC_<60>薄膜が大気に晒されていない状態での本質的なC_<60>FETの電気伝導特性の温度依存性を観測できるようにした。これによりC_<60>薄膜FETの低温電気伝導測定ができ、移動度の温度依存性を評価できるようになった。この低温でのホッピング伝導の解析によりC_<60>薄膜の作製条件の調整ができ、高移動度化の最適条件を見出せることがわかった。また、アルミナ薄膜によるパッシベーションが輸送特性に与える影響を詳細に評価できるようになるので、今後は大気中での特性に関しても、観測可能となる。次に、マニピュレーション技術による、カーボンナノチューブ(CNT)微小ゲート電極作製の準備を行った(千葉大学・富士ゼロックス)。マニピュレーションによって基板平面上に無作為におかれたCNTをゲート電極としてC_<60>FETのチャネル部に配置する技術の開発と、ゲート特性の評価、最適化を行うために、まずはCNTをソース・ドレイン電極として働かせ、バックゲート法によりFET動作させ、その電気伝導を調べることができた(千葉大学)。また、自己形成C_<60>微小単結晶粒の選択成長による結晶性評価と構造制御に関して考察するため、有機分子単結晶の基板上に、C_<60>微小単結晶粒のエピタキシャル選択成長を前述の蒸着装置で行うことを計画し、その予備実験を行った(千葉大学)。
レーザ・電気複合加速型プラズマ推進機の作動特性評価及び実用化に向けたシステム構築

固体表面から発生するレーザアブレーションプラズマを電気的に追加加速する新しい複合プラズマ加速方式を用いた宇宙推進システムの実現を目指した基礎研究を行った.推進性能評価実験により,比推力が7,000秒を超えるような高比推力作動が実現可能なことが示された.また,小型高輝度ファイバーレーザシステムの構築ならびに推力測定装置のPID制御などを達成し,小型衛星への搭載を目指したシステム構築がなされた.固体表面から発生するレーザアブレーションプラズマを電気的に追加加速する新しい複合プラズマ加速方式を用いた宇宙推進システムの実現を目指した基礎研究を行った.推進性能評価実験により,比推力が7,000秒を超えるような高比推力作動が実現可能なことが示された.また,小型高輝度ファイバーレーザシステムの構築ならびに推力測定装置のPID制御などを達成し,小型衛星への搭載を目指したシステム構築がなされた.初年度は,真空排気系およびレーザ発振器の導入・設置,ならびに推進機・推力測定装置の製作・構築を実施した.後期に入り,推力測定の試行実験を行った.真空排気系とレーザ発振器はいずれも特注品のため,導入・設置が遅れ,現在,構築ならびに作動試験の進行中である,また,推力測定装置は,水平捩り振り子式を採用し,振り子の変位は渦電流式非接触変位センサ(分解能0.2μm)で計測する方式を取った、また,作動時の振り子の振動は,永久磁石による渦電流式電磁ダンパにより抑制した.本装置は,既に試作・改良を重ね,振り子長1mにより最小測定限界1.4nNを実現した.校正には,静電式アクチュエータを自作し,真空中にて校正が行えるようにした.推進性能評価の試行実験では,既存のマイクロチップレーザ(パルス幅250psec,繰返し周波数1kHz)を使用し,レーザアブレーションにより発生したプラズマ(単体では推力5nN程度)に対して静電加速用電場(電圧1kV程度まで)を印加することで,著しい推進性能の向上(最大で120nN)を確認した.プラズマ分光システムの構築については,主として既存のレーザ分光用光源であるOPOの調整ならびに作動試験を行った.作動試験においては,主として,PLIFや吸収分光実験を行った.電源システムの構築については,特にレーザの各主要要素用のドライバ・電源システムの構築を行った.すなわち,マイクロチップレーザ用ドライバや増幅用半導体レーザ用ドライバ、Q-swドライバ,ペルチェドライバなどがこれに相当する.今年度は,特に(1)超小型高輝度レーザ装置の開発,(2)捩じり振り子式推力測定装置の制御系の構築,(3)レーザ・電磁加速複合推進機の性能評価,を行った.以下にそれぞれの成果について記す.(1)においては,小型Qスイッチマイクロチップレーザのレーザ光をLD励起ファイバレーザで増幅する超小型の高輝度高繰り返しレーザシステムを構築した.特に,ファイバへのレーザ光の入力は,ビームコンバイナを用いることで,光学系の空間的な配置を避けることができた.レーザの性能は,パルス幅1nsec程度,繰り返し周波数25100kHz,平均パルスエネルギー0.2mJを達成した.現在,更なる小型化を目指したコンポーネント化を進めている.(2)においては,従来の振り振り子式推力測定装置に電磁アクチュエータおよびPCからなる制御系を構築した.PID制御の結果,振り子の変位を抑制して原点に維持した状態で,マイクロニュートン級の推力を計測することに成功した.これにより,レンズ・ターゲット間距離を維持したまま推力を精密に評価することが可能となった.(3)においては,(1)小型矩形型,(2)小型同軸型,(3)超小型同軸型の3種類の推進機についてそれぞれ推進性能の評価を行った.その結果,推進剤にアルミナを用いた場合で,充電エネルギー8.6J時にIbit=25uNsec, Isp=6200sec,推進効率10%を確認した.現在,推進機の更なる小型化に向けたコンデンサなどの回路部品や電極形状の最適化に取り組んでいる.今年度の目標は,(1)超小型高輝度レーザ装置の高性能化,(2)推力測定装置制御系の構築,(3)レーザ・電磁加速複合推進機の加速機構解明・高性能化,であった.以下にそれぞれの成果について記す.(1)においては,小型Qスイッチマイクロチップレーザのレーザ光をLD励起ファイバレーザで増幅する超小型の高輝度高繰り返しレーザシステムの小型化を実施し性能評価を行った.特に,ファイバへのレーザ光の入力は,ビームコンバイナを用いることで,光学系の空間的な配置を避けることができ,システムの小型化・単純化に成功した.レーザの性能は,パルス幅1 nsec程度,繰り返し周波数25100kHz,平均パルスエネルギー0.2mJを達成した.(2)においては,従来の捩り振り子式推力測定装置に電磁アクチュエータおよびPCからなる制御系を構築した.PID制御の結果,振り子の変位を抑制して原点に維持した状態で,マイクロニュートン級の推力を計測することに成功した.これにより,レンズ・ターゲット間距離を維持したまま推力を精密に評価することが可能となり,本装置を用いた性能試験を行った.(3)においては,これまでの本研究の成果として得られたレーザ・電磁加速複合推進機で高比推力が得られるという作動機構を探るため,排気プラズマの(1)高速度撮像による観察,及び(2)ファラデーカップによるイオン速度計測を行った.それぞれの計測の結果,典型的な排気プラズマ速度は充電エネルギーが1.4Jの時に約40km/secであった.

これまでのインパルス計測及びマスショット計測結果から得られた同条件における比推力はIsp=4,000secであったので,それぞれの矛盾のない結果となった.
高速高精度メカトロ制御のための位置決め終了判定法の確立

位置決め制御系では,位置決め動作が完了,つまり出力応答が十分整定してから次のアクションに移らないと問題が生じる場合が多くある。しかし,応答が許容誤差範囲に入った後に再びその範囲外へ出てしまうことがあるため,その判定は簡単ではない。十分な整定時間を設ければ,再び許容誤差範囲から出ることはなくなるが,位置決め時間が長くなってしまう。そこで,本研究では,位置決め制御の終了を必要最小限の待ち時間で正確に判定するためのシステマティックな方法をサポートベクタマシン(SVM)を用いて行う方法を提案し,その有効性をガルバノスキャナやハードディスク装置を使った実機実験で検証した。本研究の目的は,位置決め制御の終了段階において,許容誤差範囲に確実に収まり,位置決め制御が終了したことを,直ちに判定するためのシステマティックな手法を構築することにある。本年度は,問題の定式化と理論構築およびシミュレーションによる有効性検証を主に行った。要点を下記にまとめる。(1)モデルベースによる手法として,最大出力許容集合という概念を用いて,制御対象のモデルに基づき,位置決め制御の終了判定条件を導出した。得られた条件は,制御対象の状態に対する不等式条件となる。(2) (1)による手法では,位置決め制御の終了判定を正しく行うために,精度の高いモデルが必要となる。しかし,現実には,モデルと実機の間には何らかのギャップ(摂動)が存在する。そこで,摂動があっても判定精度が著しく低下しないよう,摂動に対するロバスト性を高める手法について検討した。また,最近では,ディジタル制御が多く用いられるが,サンプル点と次のサンプル点の間で許容誤差範囲を超えてしまうと問題となる。そこで,サンプル点間の応答を考慮した終了判定条件について検討を行った。そして,これらの有効性をシミュレーションで検証した。(3)機械学習の手法として知られるサポートベクタマシンを用い,実機の応答データから,終了判定条件を学習によって直接求める手法をすでに提案している。その有効性を実機データを用いて検証するために,ハードディスク装置の実機データを入手した。そして,データ処理を行い,有効性検証へ使用できるデータセットの構築を行った。本研究の目的は,位置決め制御の終了を判定するためのシステマティックな手法を構築することにある。これまで,制御対象のモデルに基づく手法として最大出力許容集合による方法と,実機の応答データに基づく手法としてサポートベクターマシン(SVM)による方法の二つの方法について問題の定式化と理論構築を行ってきた。本年度は,提案手法の実機検証に向けた取り組みを行った。その要点を以下にまとめる。(1)最大出力許容集合に基づく手法を実機適用するためには,モデル化誤差と外乱の影響に対してロバストとなる必要がある。前者については,平成25年度の研究でモデル化誤差に対してロバスト性を有する手法をすでに提案している。今年度は,外乱に対してロバストとなる手法を検討し,その有効性をシミュレーションで検証した。これらの検討は,本手法を実機適用する際に必要不可欠となる。(2)SVMに基づく手法をガルバノスキャナの位置決め制御系へ適用した。ガルバノスキャナとはモータの先端にミラーが取り付けられたメカニカルシステムであり,レーザ加工機などでレーザの照射位置を高速に位置決めする際に用いられる。レーザを照射するためには,位置決め制御が終了していなければならず,本手法が有効となる。ガルバノスキャナの実験装置を用いて実機データを取得し,実際に位置決め終了判定を行い,提案手法の有効性を検証した。その際,SVMのパラメータの影響やカーネル関数の違いによる影響についても考察を行った。(3)ハードディスク装置(HDD)に対する提案手法の有効性を検証するために,実験装置の構築を行った。市販のHDDを分解し,VCM(Voice Coil Motor)を電流帰還型アンプで駆動できるように改造を加えた。また,ヘッド位置はレーザ変位計で計測することとした。そして,フィードバック制御器の設計を行い,基本的な特性を実測した。これまで,制御対象のモデルに基づく手法として最大出力許容集合による方法,実機の応答データに基づく手法としてサポートベクターマシン(SVM)による方法について問題の定式化と理論構築を行ってきた。本年度は,提案手法の実機検証に向けた取り組みと理論の拡張を行った。(1)ハードディスク装置(HDD)に対する提案手法の有効性を検証するために,昨年度に引き続き実験装置の構築を行った。今年度は,シーク制御のために,昨年度設計したフィードバック制御器を用いた2自由度制御系を構成した。また,シーク制御のためのフィードフォワード入力については,終端状態制御を用いて設計した。そして,シーク制御実験を行い,位置決め制御終了判定のためのデータを取得した。(2)位置決め終了判定では,実際には位置決めが終了していないにも関わらず,終了したと誤判定することは避けなければならない。例えば,ガルバノスキャナにおいてそのような誤判定を行うと,加工精度が低下する.一方,逆のケース,つまり,実際には位置決めが終了しているにも関わらず,未終了と誤判定するケースでは,位置決め終了判定が遅れるだけであり,致命的な問題は生じない。このように,誤判定に対するリスクが異なる場合のSVMとして,Cost Sensitive SVM(CSSVM)が提案されている。

そこで,CSSVMを位置決め終了判定に適用し,リスクの高い誤判定の低減を試みた。そして,この方法をガルバノスキャナのミラーの角度制御系に適用し,その有効性を示した。平成26年度において,ハードディスク実験装置の構築に遅れが生じた。平成27年度においても,その影響が若干残った。理論の検証結果をより確実なものとし,論文投稿へ結びつけるためには,そのための追加実験が必要と考え,補助事業期間を1年延長した。一方,理論面においては,リスクの高い誤判定の低減を実現するための手法を提案したが,この手法は,当初の計画には無い内容であり,想定以上の進展が見られた。本研究の目的は,位置決め制御の終了段階において,許容誤差範囲に確実に収まり,位置決め制御が終了したことを,直ちに判定するためのシステマティックな手法を構築することにある。これまで,制御対象のモデルに基づく手法として最大出力許容集合による方法,実機の応答データに基づく手法としてサポートベクターマシン(SVM)による方法について問題の定式化と理論構築を行ってきた。最終年度である本年度は,提案手法の有効性を実機で検証するために,ハードディスク装置(HDD)を用いた実験を重点的に行った。要点を以下にまとめる。(1)前年度に構築したHDDのシーク制御系を用いて,多数のシーク応答を取得した。そして,得られたシーク応答に対して,提案手法を適用し,シーク終了判定のための識別関数を求めた。SVMの手法としては,前年度に検討した,誤判定の際のリスクが考慮できるCost Sensitive SVM(CSSVM)を用いた。また,CSSVMのカーネル関数には,多項式カーネルとガウシアンカーネルを用いた。実機実験の結果,シーク終了判定の精度と判定にかかる時間の観点から,ガウシアンカーネルの方が良好な結果が得られることがわかった。しかし,ガウシアンカーネルを用いてリアルタイムにシーク終了判定を行うことは,計算量が膨大になるため何らかの対処が必要であることも明らかとなった。(2)ガウシアンカーネルの計算量の問題を解決するために,識別関数のルックアップテーブル化を試みた。ただし,テーブル化によって,元の識別関数との誤差が問題となる場合があることから,適切なスケーリングを行った。実機実験により,識別関数をテーブル化しても,位置決め終了判定精度はほとんど劣化しないことが確認できた。(3)得られた一連の成果をまとめ,国際的に著名な学術誌へ投稿するための準備を行った。位置決め制御系では,位置決め動作が完了,つまり出力応答が十分整定してから次のアクションに移らないと問題が生じる場合が多くある。しかし,応答が許容誤差範囲に入った後に再びその範囲外へ出てしまうことがあるため,その判定は簡単ではない。十分な整定時間を設ければ,再び許容誤差範囲から出ることはなくなるが,位置決め時間が長くなってしまう。
台湾における「視障按摩」の興隆を事例とした「視覚障害者文化」に関する人類学的研究

【調査】2018年8月17日(金)から2018年8月22日(水)の間に、台北市および新北市新荘区において、視覚障害者按摩団体の会長および視覚障害者按摩従事者を対象に補足調査を実施した。【研究成果の公開】研究代表者(木村自)の研究成果の公開については、学術界の枠を越えて、視覚障害者や視覚障害者按摩従事者への報告・発表を中心に、一般社会への公開を行った。まず、2018年6月9日(土)に、関西の視覚障害者団体である「視覚障害者文化を育てる会(4しょくかい)」(長岡京市中央生涯学習センターにて開催)において、「台湾の視覚障害者按摩ーフィールドワークから明らかになったこと」と題して講演を行った。同講演においては、今日の台湾においては、視覚障害者按摩が「可視化」されているという点を踏まえた上で、台湾の視覚障害者やその支援組織が近年進めている視覚障害者按摩の普及に係る諸現象について解説するとともに、日本における視覚障害者按摩当事者との意見交換を行った。続いて、2019年3月8日(金)には、東京都立文京盲学校の理療保健科において、同学科の学生を対象に、「アジア(特に台湾)における視覚障害者の文化と職業(あん摩)について」と題して講演を行った。本講演では、台湾視覚障害者按摩における日本ファクターについて、日本植民地期の台湾と戦後の台湾を対比させることで明らかにした。とくに「視覚障害者文化を育てる会(4しょくかい)」で行った講演内容については、「台湾で按摩師を生きるー林萬成の人生の軌跡」と題して、「4しょくかい」機関紙に寄稿した。研究分担者の歌川光一は、教育史の視角から視覚障害者の社会状況について調査した。2018年度の成果としては、『女子のたしなみと日本近代ー音楽文化にみる「趣味」の受容』(勁草書房)を刊行した。台湾における視覚障害者および視覚障害者について研究する研究者とのネットワーク構築、視覚障害者関連施設や視障按摩店舗での聞き取り調査と参与観察を中心に実施した。高雄医学大学の邱大昕教授の協力を得て、台湾南部の高雄および台南における視障按摩店計7店舗および台南市佑明視障按摩協進会など視覚障害者教育施設を調査するとともに、台南大学視覚障害者教育並びにリハビリテーションセンター、および台南大学付属啓聡学校において当該学校の教員と意見交換を行い、台湾南部における視覚障害者按摩の運営形態、および按摩師養成のプロセスを明らかにした。また、台湾北部の台北および新北市の盲人リハビリテーションセンターおよび中華視障安養福利協會において聞き取り調査を実施し、台湾における視覚障害者按摩の発展に関して基本情報を収集した。さらに、連携研究者の広瀬浩二郎は、8月20日に高雄市労工博物館において開催された「博物館と触覚の心視覚」と題するシンポジウムで講演することで、触覚に基づく文化に関する日本と台湾の比較について議論の基盤を整えた。最後に、研究代表者の木村自は『台湾を知るための60章』(赤松美和子,若松大祐編)に「宗教ー台湾化とグローバル化」(268-272頁)、「年中行事ー台湾歳時記」(273-277頁)、「コラム婚礼と葬礼ー人生の赤と白」(278-280頁)を執筆し、台湾視覚障害者文化の基盤となる台湾の文化的現状を一般向けに解説した。当初予定通り、台湾南部における視障按摩店舗および視障者関連施設の調査を実施し、また次年度実施予定であった台湾北部の調査も実施したため。夏季休業期間中(8月1日から8月14日)に、台湾において現地調査を実施した。まず、研究協力者2人(広瀬浩二郎および松本義和)とともに、台湾の視覚障害者の文化に関連する施設の視察を実施した(8月2日から5日)。8月3日には台中の台中啓明学校において視覚障害者教育・特殊教育の現状について視察および聞き取り調査を行うとともに、台中市にある台湾美術館において、同美術館研究員趙欣怡氏の帯同のもと、ユニバーサルデザイン展示に関する活動を見学した。8月4日には新北市にある盲人重健院において、同院張自院長、呉宗遠教育主任から、同院における視覚障害者教育および視覚障害者按摩の現状に関して聞き取り調査を実施した。また、8月5日以降は、台北市内の視覚障害者按摩の施設において聞き取り調査および参与観察を実施した。とくに、中華視障安養福利協会において、王会長にインタビューするとともに、同協会が運営する視覚障害者按摩店舗の従業員からライフヒストリーを聞き取った。台湾においては、按摩業に従事することで晴眼者と同程度がそれ以上の収入を得られること、そのため按摩業への参入が成功者としての視覚障害者アイデンティティの確率に結びついていることが分かった。平成30年3月12日から15日には、台北において視覚障害者の按摩事業に関する補充調査を行った。勤務校の変更に伴い、平成29年度に刊行を予定していた研究調査報告を刊行できなかったため。【研究成果の公開】

研究代表者(木村自)の研究成果の公開については、学術界の枠を越えて、視覚障害者や視覚障害者按摩従事者への報告・発表を中心に、一般社会への公開を行った。まず、2018年6月9日(土)に、関西の視覚障害者団体である「視覚障害者文化を育てる会(4しょくかい)」(長岡京市中央生涯学習センターにて開催)において、「台湾の視覚障害者按摩ーフィールドワークから明らかになったこと」と題して講演を行った。同講演においては、今日の台湾においては、視覚障害者按摩が「可視化」されているという点を踏まえた上で、台湾の視覚障害者やその支援組織が近年進めている視覚障害者按摩の普及に係る諸現象について解説するとともに、日本における視覚障害者按摩当事者との意見交換を行った。続いて、2019年3月8日(金)には、東京都立文京盲学校の理療保健科において、同学科の学生を対象に、「アジア(特に台湾)における視覚障害者の文化と職業(あん摩)について」と題して講演を行った。本講演では、台湾視覚障害者按摩における日本ファクターについて、日本植民地期の台湾と戦後の台湾を対比させることで明らかにした。とくに「視覚障害者文化を育てる会(4しょくかい)」で行った講演内容については、「台湾で按摩師を生きるー林萬成の人生の軌跡」と題して、「4しょくかい」機関紙に寄稿した。研究分担者の歌川光一は、教育史の視角から視覚障害者の社会状況について調査した。2018年度の成果としては、『女子のたしなみと日本近代ー音楽文化にみる「趣味」の受容』(勁草書房)を刊行した。台湾北部おける視覚障害者按摩施設を中心に、視障按摩店舗における参与観察および聞き取り調査を実施する。とくに、中華視障安養福利協會が運営する「永樂活力按摩小站」において10日程度の定点観測を行い、按摩師のライフヒストリーを聞き取るとともに、按摩師の日常生活の観察、顧客数および顧客層の量的データの収集、顧客と按摩師との会話をはじめとする質的データの収集を行う。また、財団法人台湾盲人重健院において、聞き取り調査および参与観察を実施する。調査結果をとりまとめ、国際学会で発表するとともに、大学の紀要および台湾で刊行される社会学関連のニューズレターに投稿する。平成28年度、平成29年度の調査結果を踏まえて、6月9日に視覚障害者関連の会議(4しょくかい)において報告を行う。日本の視覚障害者の文化とアイデンティティを模索する同会議は、平成30年6月9日に、按摩を含む視覚障害者が伝統的に担ってきた職種への依存/からの離脱について検討するシンポジウムを開催し、同シンポジウムに登壇して、日本の視覚障害者との意見交換を行う。夏季休業期間中に再び短期間の調査を実施する。台北の中華視障安養福利協会および同会が運営する店舗を中心に聞き取り調査を行う。なかでも、顧客が何ゆえ視覚障害者の按摩施設を選択しているのかについて、顧客および按摩士へのインタビュー調査を行う。研究成果については、立教大学の研究紀要『応用社会学研究』に投稿する。当初計画よりもフライト代金および宿泊料金を割安で支出できたため。平成30年度3月12日から15日に実施した海外調査について、次年度精算にしたため。8月に実施する長期調査のために使用する。
新規光感受性物質による光線力学治療(PDT)の口腔腫瘍細胞の増殖抑制効果

【目的】光線力学療法(PDT)は、腫瘍親和性を持つ光感受性物質を投与し、腫瘍にレーザーを照射することにより、腫瘍を壊死させる局所療法である。しかし、舌癌におけるPDTの基礎的研究は殆どされていない。今回我々は、当教室で樹立したラット舌癌細胞株RSC3E2株(E2)、RSC3LM株(LM)に対するポルフィマーナトリウム(フォトフリン)と、新しい光増感剤であるタラポルフィンナトリウム(レザフィリン^<TM>)を用いたPDTの抗腫瘍効果をin vitroで比較検討した。さらに、E2株、LM株、HSC2株、HSC3株をマウス皮下に移植するモデル系を用いレザフィリンPDTの抗腫瘍効果を検討した。【方法】E2株、LM株共に培養し、フォトフリンとレザフィリンを添加し、近赤外線治療器(SUPER LIZER)、半導体レーザー装置Panalas6405(PDレーザー)を用いてPDTを行った。細胞数およびアポトーシス誘導を比較検討した。また、上記4株をマウスに皮下移植を行い、レザフィリンを尾静脈から投与し、PDレーザーによりPDTを行った。GFPチェッカーを用いて体外から治療効果をモニターすると共に、マウスを屠殺し、腫瘍体積、腫瘍重量を計測し抗腫瘍効果を検討した。さらに病理組織についてHE染色、BrdU染色し検討した。【結果と考察】両株いずれに対しても、従来のフォトフリンに比べ、レザフィリンを用いたPDTの方が強いアポトーシスを誘導し、特に悪性度の高いLM株に対してその効果が大きく、レザフィリンPDTがより優れた坑腫瘍活性を有していることが示唆された。また、マウスモデルにおいても両株共にレザフィリン濃度依存的に有意な抗腫瘍効果が認められた。病理組織では、4種類すべての細胞で2日後ではBrdU染色により腫瘍増殖の完全な抑制が認められた。しかし、7日後には再増殖が起こっている。PDTの照射方法等、再考が必要と考えられる。「目的」:近年、ポルフィマーナトリウム(フォトフリン^<【○!R】>)に代わる副作用の少ない第二世代の新規光感受性物質としてタラポルフィリンナトリウム(レザフィリン^<【○!R】>)が開発され、小型、簡便仕様の半導体レーザー装置と組み合わせた光線力学治療(PDT)が初期肺癌の非観血的治療法として注目されている。しかし、舌癌に対する本法の抗腫瘍効果については殆ど知られていない。本年度はフォトフリンPDT感受性および非感受性ラット舌癌細胞株モデルを用いて、レザフィリンPDTの殺細胞効果を検討した。「方法」:細胞株としては当教室で樹立した4NQO誘発ラット舌癌細胞株RSC3E2(角化型扁平上皮癌)およびRSC3LM(低分化型扁平上皮癌)を用いた。RSC3E2細胞株は培養条件下においてフォトフリンPDTにより強いアポトーシスが誘導されるのに対し、RSC3LM細胞株はフォトフリン抵抗性細胞株であることを確認している。光感受性物質としてはレザフィリンを、励起光源としては波長664nmの半導体レーザー装置を用いた。アポトーシスはTUNEL法およびCaspase3/7asssayにより評価した。「結果」:今回の検討によりRSC3E2細胞はフォトフリンと同様にレザフィリンにても濃度依存的(1-50ug/ml)に強いアポトーシスが誘導されること、またフォトフリン抵抗性のRSC3LM細胞でも比較的高濃度のレザフィリンではアポトーシスが誘導され細胞死がおきることを見出した。

このことから、レザフィリンによるPDTは小型、簡便で副作用が少ないにもかかわらず、フォトフリンによるPDTに匹敵する殺細胞効果を有すること、さらにより広い抗腫瘍スペクトルを有する可能性が示唆された。今後、さらに至適条件の検討およびin vivoにおける抗腫瘍効果の検討を進める必要がある。「目的」近年、フォトフリンに代わる副作用の少ない第二世代の新規光感受性物質としてタラポルプィリン(商品名レザプィリン)が開発され、小型、簡便な半導体レーザーと組み合わせた光線力学治療(PDT)が初期肺癌の非観血的治療法として注目されている。しかし、舌がんに対する本法の抗腫瘍効果については殆ど知られていない。本年度は昨年度のin vitroにおけるレザプィリンPDTの殺細胞効果に引き続き、ラット舌がん細胞モデルを用いて、レザプィリンPDTのin vivoにおける抗腫瘍効果を検討した。「方法」細胞株としては当教室で樹立した4NQO誘発ラット舌がんフォトフリンPDT感受性細胞株RSC3E2(角化扁平上皮がん)およびフォトフリンPDT抵抗性低分化型扁平上皮がんRSC3LMを用いた。RSC3E2およびRSC3LM細胞各3(1)x106個をマウス側腹部皮下に接種し、翌日からレザプィリン(明治製菓)と励起光源として半導体レーザー(波長664nm、松下電器産業)を用いたPDTを施行し、3(1)週後にマウスをと殺し、抗腫瘍効果を検討した。「結果」レザプィリンPDにより両細胞ともDay1では強いアポトーシスの誘導が見られた。3(1)週後の腫瘍体積はレザプィリン濃度依存的に縮小し、10mg/kgでは約1/3に縮小した。しかし、Day3ですでに遺残腫瘍細胞の再増殖がおこり、Day7ではコントロールと変わらないBrdUの取り込みが認められた。「考察」レザプィリンPDT法はin vivoにおいても両株に対し強い抗腫瘍効果を有するが、一回の治療では遺残腫瘍細胞の再増殖がおこり効果が限定的であることが明らかとなった。今後、複数回治療による抗腫瘍効果と副作用について検討する必要がある。また頸部リンパ節転移に対する非観血的治療法としての転移抑制効果についても検討を進める予定である。「目的」近年、第二世代の新規光感受性物質としてタラポルフィンナトリウム(商品名レザブイリン)と、小型、簡便な半導体レーザーとを組み合わせた光線力学治療(PDT)が初期肺癌の非観血的治療法として注目されている。昨年度はフォトブリンPDT感受性および非感受性ラット舌がん細胞モデルを用いて、レザフィリンPDTの有効性を明らかにした。今年度は、より臨床に近いヒト舌癌細胞株を用いてPDTの検討を行った。「方法」細胞株は、ヒト角化型および非角化型舌癌細胞株HSC-2、HSC-3を用いた。光感受性物質としてはレザフィリン(明治製菓)を、励起光源としては波長664nmの半導体レーザー(松下電工)を用いた。上記細胞株をマウスの皮下に接種し、レザフィリン10mg/mlを尾静脈から投与し、48時間後にPDレーザー(100J)によりPDTを行った。接種1週後にマウスを屠殺し、腫瘍体積を計測し抗腫瘍効果を検討した。また、BrdU染色により増殖への影響を検討した。
空間パターン情報の広域計算処理による蛋白質機能解析

本研究では、蛋白質の機能解析に有用な三次元構造情報の処理技術について開発を進めている。本年度は、既に開発済の蛋白質表面モチーフ発見手法SUMOMOをベースとして、多段階のフィルタリングにより、有用なモチーフのみを選別する手法について検討した。表面モチーフのフィルタリングを行うには、いかに機能部位の特徴を捉えて表面モチーフと関連付けるかが重要となる。機能部位をはじめとする分子表面の局所構造は保存性が強いため、いくつかの蛋白質に共通して見られる。また、機能部位は、ある機能が発現するために必要な特有の表面形状・物性をもつため、多くの蛋白質に共通して見られる普遍的な形状・物性ではなく、同様の機能を持った特定の蛋白質間においてその形状および物性が類似している。そこで、局所構造の類似性に基づき蛋白質を分類し、同じクラスタ内で固有に頻出する表面モチーフを有意性の高い表面モチーフと見なすことでフィルタリングを実現した。さらに、上記のフィルタリング(一次フィルタリング)により削除不可能な不要表面モチーフの存在に対処するため、さらなるフィルタリング(二次フィルタリング)の方式について検討した。具体的には、一次フィルタリングにより削除された表面モチーフを負例と見なし、残存した表面モチーフのそれぞれに対して、ある類似度以上で類似する負例の数をカウントする。そして、類似負例総数の小さいモチーフからランキングすることにより、二次フィルタリングを実現した。この方式を、一次フィルタリングの結果として得られた残存モチーフ209(うち、既知の活性部位36を含む)と負例619に対して適用した結果、36の活性部位に対応するモチーフの全てが上位にランク付けされており、手法の有効性が確認された。本年度は、これまでに開発を進めてきた蛋白質表面モチーフ発見手法SUMOMOをもとに、有意なモチーフのみを自動抽出する方式を提案するとともに、SUMOMO全体の並列化実装を実施した。機能部位などの局所構造は保存性が強く、いくつかの蛋白質に共通して見られる。また、機能部位は機能が発現するために必要な特有の表面形状・物性をもつため、普遍的な形状・物性ではなく、同様の機能を持つ特定の蛋白質間において類似している。そこで、局所構造の類似性に基づき蛋白質を分類し、同一クラスタ内で固有に頻出するものを有意性の高い表面モチーフと判断する。具体的には、各蛋白質を、抽出モチーフをもとにベクトル表現し、コサイン尺度により、類似度を定義する。定義した類似度に基づき、クラスタリングを行い、TF-IDF法に準拠した考え方で、各蛋白質クラスタにおける表面モチーフの重要度を求め、フィルタリングする方式を提案した。並列化実装にあたっては、マスター・ワーカーモデルを用い、最も処理時間を要するモチーフ候補結合処理の並列化を図った。各ワーカーには、モチーフ候補の抽出元蛋白質を基準として担当するモチーフ候補を限定し、必要なメモリサイズを削減した。また、各蛋白質から得られた単位表面の総数とワーカーの処理性能を考慮し、負荷を平均化するように蛋白質の割当を決定する方式を導入した。フィルタリングにより、機能部位を保存したまま表面モチーフを14.1%に削減でき、提案手法の有効性を確認した。また、並列化に関する実験の結果、2台、5台、8台の並列化で、それぞれ、2倍、3倍、5倍の速度向上が確認された。本年度の成果を踏まえ、来年度は、より大規模な並列計算環境における特性評価を実施する予定である。
シーケンシャルマクロモノマーの精密合成を鍵とする機能性ナノ微粒子の創製

平成15年度は、両親媒性ブロック共重合体構造からなるマクロモノマーを用いて、糖被覆ポリマー微粒子を合成するとともに、微粒子の構造特性、機能特性の解析を行った。アルキルビニルエーテル(VE)およびイソプロピリデングルコース(Glc)含有VEのリビングカチオン重合によるブロック共重合と続く脱保護反応により、メタクリレート(MA)末端基を有し、分子量や組成比が制御された、Glc含有両親媒性マクロモノマー1を合成した。エタノール/水混合溶媒中での1とスチレン(St)との分散重合により、単分散球状ポリマー微粒子(Dw/Dn<1.05,Dn400nm)を作製できた。さらに、単分散微粒子を効率良く得るための重合条件の最適化を行った。ポリマー微粒子は良好な再分散性を示し、1の添加量と粒径および表面Glc密度の間には相関が見られた。また、レクチンタンパク質ConAを特異的に認識して、Glc含有ポリマー微粒子の分散液が凝集を引き起こすことを確認した。平成16年度は、ポリVEマクロモノマーを用いる温度応答性の機能性ポリマー微粒子の作製、ならびにSt末端型マクロモノマーの合成と微粒子作製を検討した。メトキシエトキシエチルビニルエーテル(MEEVE)を用いて構造の明確なMA末端型マクロモノマーを得た。両親媒性の当該マクロモノマーの水溶性は温度応答性を示し、Stと分散共重合、あるいはエマルション重合を行うことで、共にサブミクロンサイズの単分散球状ポリマー微粒子を与えた。生成微粒子の分散液は約80°Cで微粒子が凝集沈降し、明確な温度応答性を呈した。St末端型ポリVEマクロモノマーの合成は、VE類のリビングカチオン重合により生成したリビングポリマーを酸性条件下、H_2Oでクエンチすることでアルデヒド末端とし、次いで4-ビニルベンジルアミンと還元アミノ化反応させて合成した。本マクロモノマーとStとの分散共重合により、平滑な表面からなる単分散球状ポリマー微粒子を得た。本年度は、両親媒性ブロック共重合体構造からなるシーケンシャルマクロモノマーを用いて、糖残基を表面に有するポリマー微粒子を効率的に得るための合成手法の確立、ならびに生成ポリマー微粒子の表面構造、分散特性、生体分子との特異的相互作用の解析を行い以下の成果を得た。メタクリロイル(MA)基含有開始剤とZnI_2を用いるリビングカチオン重合により、アルキルVEおよびイソプロピリデングルコース含有VEを逐次ブロック共重合させたのち、トリフルオロ酢酸/水系で脱保護することで、末端にMA基を有し、分子量や組成比が制御された、グルコース(Glc)含有両親媒性ブロック共重合体型マクロモノマー1を合成した。エタノール/水混合溶媒中で、1とスチレン(St)との開始剤VA-044による分散重合を行うことで、サブミクロンサイズの単分散球状ポリマー微粒子(Dw/Dn<1.05,Dn400nm)を収率約80%で得た。種々の比較実験から、マクロモノマー1が単分散ポリマー微粒子の合成に必要不可欠であることを確認するとともに、溶媒量、重合温度、重合時間、1とStとの仕込み比などの重合条件が、生成ポリマー微粒子の収率、粒径、粒径分布、形状等に及ぼす影響を系統的に検討した結果、単分散微粒子の合成条件を最適化することができた。生成ポリマー微粒子は水への良好な再分散性を示した。

さらに、アンスロン-硫酸法により、ポリマー微粒子表面におけるGlc残基密度を調べた結果、マクロモノマー1の添加量の増大に伴って、粒径の減少と粒子表面のGlc密度の増大が観測された。この他、Glc結合性タンパク質であるCon Aの共存により、Glc含有ポリマー微粒子の分散液のみが凝集を引き起こすことを定性的に確認した。以上の結果より、分散重合の過程でStと共重合したマクロモノマーの両親媒性側鎖部分が粒子表面に局在化して分散安定化に寄与していることを明らかにすることができた。本年度は、ポリビニルエーテル(VE)を骨格とするメタクリレート(MA)末端型マクロモノマーを用いる温度応答性の機能性ポリマー微粒子の作製、ならびに、重合性末端基を異にするスチレン(St)末端型マクロモノマーの合成法の開発と微粒子作製への応用について検討し、以下の成果を得た。MA残基含有開始剤とZnI_2を用いるメトキシエトキシエチルビニルエーテル(MEEVE)のリビングカチオン重合により、狭い分子量分布を有し末端官能基度Fn1.0のMA末端型マクロモノマーを合成した。本マクロモノマーは両親媒性を有すると共に、その水溶性は温度応答性を示した。本マクロモノマーとスチレンを混合して、アルコール/水混合溶媒中での分散共重合ならびに水中でのエマルション重合を行うことで、共にサブミクロンサイズの単分散球状ポリマー微粒子が得られた。生成した微粒子は水への良好な再分散性を示すと共に、その分散溶液は約80°Cで微粒子が凝集沈降して明確な温度応答性を呈した。St末端型ポリVEマクロモノマーの合成は、VE-HCl付加体/ZnI_2開始剤によるVE類のリビングカチオン重合により生成したリビングポリマー末端の官能基変換により行った。MEEVEの重合により生成したポリマーを酸性条件下、H_2Oでクエンチすることでアルデヒド末端基を導入し(Fn1.0)、分取GPCによる単離精製の後、NaBH(OAc)_3を用いて4-ビニルベンジルアミン(VBA)と還元アミノ化反応させてSt残基をポリマー末端に導入した。St末端基の導入率はFn0.8であり、還元アミノ化反応を精査した結果、アルデヒド末端ポリマーとVBAの2:1反応生成物の副成が示唆された。このSt末端型マクロモノマーを用いてアルコール/水混合溶媒中でStとの分散共重合を行うことで、平滑な表面からなる単分散球状ポリマー微粒子が作製できることを明らかにした。
多孔性分子導体を基盤とした導電性ソフトクリスタルの創製

本研究では、多孔性配位高分子(MOF)と分子性導体を融合することで、両者の特長を併せ持つ多孔性分子導体(PMC)を開発し、分子吸脱着や機械的刺激によって、電子状態と電子物性を劇的に変換可能な導電性ソフトクリスタルの創製を目指した。本年度の研究実績は以下の通りである。(1)様々な配位子を用いたPMCの合成と物性解析PMCを合成するためには配位子間にπ積層カラム構造を構築する必要がある。そこで、大きなπ共役平面を有するナフタレンジイミド(NDI)系配位子を金属イオン存在下で定電流電解還元することで、PMCの合成を行った。まず、Cdイオンと組み合わせて得られたPMC-1について、単結晶構造解析や元素分析等を用いて構造や組成を詳細に検討した。その結果、NDI部位の平均電荷は-0.7程度で、伝導度は半導体的挙動を示すことが明らかとなった。一方、Znイオンとの組み合わせで得られたPMCは、平均電荷は-0.67であるが、結晶構造には明確な電荷秩序が表れており、PMC-1よりやや伝導性が低い半導体となることが明らかとなった。また、これらに加えて二次元、三次元配位高分子からなるPMCの合成にも成功した。NDI系以外の配位子の合成も行っており、今後、新しいPMCの開発を進める予定である。(2)PMCへの弱い刺激による構造・電子状態・電子物性のスイッチングPMC-1のナノ細孔中のN,N-dimetylacetamide (DMA)分子の脱離を弱い刺激として、構造や物性のスイッチングを試みた。放射光の高強度X線を用いた測定から、DMAの脱離により大きな構造変化が起こっていることが明らかとなった。また、この構造変化により伝導パスが変化し、電気伝導度が一万倍も上昇することが明らかとなった。本研究で行う3つの課題のうち、本年度は、【課題1】配位子の酸化還元をトリガーとしたPMCの系統的合成、【課題2】PMCへの弱い刺激による構造・電子状態・電子物性のスイッチングに取り組み、PMC合成法の確立と構造物性変化の解明を目指した。これまでにナフタレンジイミド(NDI)骨格を有するPMCを10種類以上合成し、BTBT系についても電荷キャリアは存在しないものの、多孔性構造の構築に成功したことから、これらの配位子系についてはPMC合成法をほぼ確立できたと考えている。今後はさらに他の配位子系へと展開していく必要がある。また、PMC-1の構造変化は当初は研究室の粉末X線回折でのみ議論していたが、それだけでは解析に限界があったため、共同研究により放射光を用いたEXAFS及び高解像度の粉末X線回折パターンを得るに至った。この解析により、当初予想していたよりもかなり大きな構造変化が起こり、π共役分子同士の重なりが二次元的になっている可能性が示唆された。これは、PMCが予想以上に柔らかい構造体であることを示しており、このことは今後の分子設計、物性変換において大きな知見となった。以上のことから、今年度の進捗状況は当初の計画上に進展したと考えている。本研究では、【課題1】配位子の酸化還元をトリガーとしたPMCの系統的合成、【課題2】PMCへの弱い刺激による構造・電子状態・電子物性のスイッチング、【課題3】PMC空孔中へのドーパント挿入による化学ドーピングの精密制御、の3つの課題に取り組むが、本年度は、新たに課題3も開始する。課題1では、分子性導体となりうるπ共役骨格を有する配位子として、これまでのナフタレンジイミド誘導体に加えて、ジチオレンやテトラチアフルバレン(TTF)系配位子を種々合成する。これらを各種金属イオンまたは金属クラスター錯体と混合し、電解法により酸化(還元)することにより、PMCを合成する。課題2については、細孔中の溶媒脱離による構造変化や電気伝導度の大きな上昇についての解析を進めていきたい。特に、電子状態という点ではまだまだ不明瞭な点が多かったため、スペクトル測定や計算化学的手法を用いて、PMCの電子状態についても更なる解明をしていく予定である。また、結晶をすりつぶすことによる物性変化についても調べる。最終的には、これらの弱い刺激によって、金属ー絶縁体転移など、一次元電子系特有の急激な電子状態・電子物性変化を誘起させる。課題3においては、臭素やテトラシアノキノジメタン(TCNQ)などの酸化還元活性な分子の溶液を調整し、PMCを浸漬させることで細孔中にこれらの分子を導入し、化学ドーピングを行う。このとき、濃度や浸漬時間を調節することで、ドーピング量の調整を行う。これらの実験によって得られたPMCの構造や電子状態、電子物性は、X線構造解析、吸収スペクトル、伝導度測定等を行って明らかにするが、特に変化の過程については領域内共同研究を積極的に展開し、解明していきたい。