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シリコンナノ結晶分散薄膜を用いた微小球光共振器の作製と光学特性解析

本研究では,Siナノ結晶を内包した微小球光共振器の新たな作製方法の確立を目的とする。さらに,その光学的性質について,自然放出光と微小共振器の相互作用に関する共振器量子電気力学的見地からの解析を行うことを目的とした。研究成果の概要は以下の通りである。試料のベースとなるa-SiOx薄膜ならびにa-SiO2薄膜は,それぞれ現有設備の高周波スパッタリング装置にて堆積したもの,あるいは熱酸化により形成したものを用いた。基板は耐熱性を重視してタングステンを用い,堆積膜厚は5・mとした。スパッタリングターゲットには,100mm・のSiO2ターゲット上にSiチップを載せたものを用いた。このSiチップの量によって堆積膜の組成を制御した。堆積したSiOx薄膜を島状に微細加工するために,電子ビーム描画装置によりパターニングを行った。パターンは直径0.520・mの円形とし,リフトオフによってCrマスクパターンを試料上に残した。エッチングには,CF4ガスによる反応性イオンエッチングを用いた。ウェットエッチングによるCrマスク除去の後,走査型電子顕微鏡にて観察を行い,形成されたパターンを確認した。した。最後に,赤外線ゴールドイメージ炉を用い,微細加工により基板上に島状に残したSiOxに対し軟化点温度付近(12001800°C)で加熱処理を行った。試料セルはモリブデン製を用い,熱処理雰囲気は酸化防止のためにアルゴンガスフロー中とした。熱処理条件は,1600°Cにおいて2分間が最適であることが分かり,この条件により,エッチング後の円柱形パターンの形状を半球形に変化させることに成功した。しかしながら,光学的な測定結果を得るまでには至らなかった。した。本研究では,nc-Siを内包した微小球光共振器の新たな作製方法の確立を目的とする。さらに,その光学的性質について,自然放出光と微小共振器の相互作用に関する共振器量子電気力学的見地からの解析を行う。平成17年度の研究実績の概要は以下の通りである。試料のベースとなるa-SiO_x薄膜ならびにa-SiO_2薄膜は,それぞれ現有設備のプラズマCVD装置にて堆積したもの,あるいは熱酸化により形成したものを用いた。堆積したSiO_x薄膜を島状に微細加工するために,電子ビーム描画装置によりパターニングを行った。パターンは直径0.520μmの円形とし,リフトオフによって金属マスクパターンを試料上に残した。エッチングは,CF_4ガスを反応性イオンエッチング装置を用いた。エッチング後,走査型電子顕微鏡にて観察を行い,形成されたパターンを確認した。従来は,このマスクとして用いる金属にクロムを用いておりエッチングに対する耐性が不十分であったが,今回アルミニウムを用いることによりエッチング耐性が大きく向上したことがわかつた。ウェットエッチングにより,アルミニウムマスクを除去した。次に,赤外線ゴールドイメージ炉を用い,微細加工により基板上に島状に残したa-SiO_xに対し軟化点温度付近(12001800°C)で熱アニーリング処理を行う予定であるが,本年度は基板材質のとイメージ炉の試料セルの反応性についてまず調べた。1200°C以上においては,多くの材料間で固相反応が起こり易くなるため,使用セルと基板材料の選定は重要である。その結果,Si基板あるいはに対してはアルミナ製試料セルが適用できることがわかり,また1500°C以上ではモリブデン製試料セル使用する方向で検討している。

さらに,その光学的性質について,自然放出光と微小共振器の相互作用に関する共振器量子電気力学的見地からの解析を目指した。平成18年度の研究実績の概要は以下の通りである。試料のベースとなるα-SiO_x薄膜は,現有設備の高周波スパッタリング装置にて堆積したものを用いた。スパッタリングターゲットには,100mmφのSiO_2ターゲット上にSiチップを載せたものを用いた。このSiチップの量によって堆積膜の組成を制御した。基板は耐熱性を重視してタングステンを用い,堆積膜厚は5mmとした。堆積したSiO_x薄膜を島状に微細加工するために,電子ビーム描画装置によりパターニングを行った。パターンは直径0.520μmの円形とし,リフトオフによってCrマスクパターンを試料上に残した。エッチングには,CF_4ガスによる反応性イオンエッチングを用いた。エッチング後,集束イオンビーム加工装置あるいは走査型電子顕微鏡にて観察を行い,形成されたパターンを確認した。ウェットエッチングにより,Crマスクを除去した。次に,赤外線ゴールドイメージ炉を用い,微細加工により基板上に島状に残したα-SiO_xに対し軟化点温度付近(12001800°C)で熱アニーリング処理を行った。試料セルはモリブデン製を用い,熱処理雰囲気は酸化防止のためにアルゴンガスフロー中とした。熱処理条件は,1600°Cにおいて2分間が最適であることが分かり,この条件により,基板上パターンの形状を半球形に変化させることに成功した。しかしながら,光学的な測定結果を得るまでには至らなかった。
国内外の軽架線技術の総括に基づく革新的軽架線装置の開発

軽架線の適切な適用範囲を、他に一般的に用いられる集材システムも含めて地形に関する条件から判別する手法について検討した(発表:山﨑ら2018,2019)。この成果をもとに、最終年度は経費的制限と物理的制限を考慮して軽架線が備えるべき規格を提示することが可能になる見込みである。また、集材システムを適用するための投資(基盤整備と作業システムに要する経費)が妥当なものかどうかを判断する新たな手法を提案した(発表:鈴木ら2019a,2019b)。力学モデルについては、簡易な模型によりスイングヤーダに用いられる索張り方式ともあわせて基本的な挙動について確認する実験を行い、主索の駆動力と搬器の係留力に関する基本的だが新たな知見を得た(発表:吉村ら2018)。また、屋内に設けられた、支間距離10mで索や支柱各部に働く力を連続的に計測できる架線シミュレーターを用いて、より実機に近い条件で力学モデルの精度を検証する実験を開始した。H30年度は基本実験と横取り実験を行い、搬器係留力等の検証を最終年度に実施するための準備を整えた。その他、より簡易な架線系システムとして、ポータブルウィンチによる簡易集材法について実証実験によりその効果と労度負荷を検証した(発表:吉村ら2019)。架線系システムによる残存木損傷の経過を調査し影響の軽減策を検討した(発表:竹嶋ら2019)。軽架線を含む複数の集材方式を適用した事例について、作業道の改良により総合的な集材経費を低減させることができることを確認した(論文:山崎ら2018)。小面積皆伐に機械化システムを適用した事例の経費を詳細に分析した(論文:Suzuki et al. 2019)。架線による針広林同時皆伐作業での総合的収支を分析した(論文:福田ら2019)。力学モデルの提案と検証については、得られた知見により新たな課題も生じたことにより当初の計画よりも総括する時期が遅れているが、研究としては予想を上回る成果を得られる見込みとなっている。軽架線装置の投資効果と適切な仕様の提示については、集材システムの機材のみならず基盤整備や森林管理施業も含めたものとして検討する手法を提示することができた。以上から、遅れている部分もあるものの、予想以上の成果を得られている部分もあることから、全体としてはおおむね順調に進展していると判断した。力学モデルについては、準備を済ませている架線シミュレーターを用いた検証実験を実施する。最終年度の総括として、まず索張り方式についてこれまでの成果を総合的に振り返る。索張り方式の分類、および力学モデルで検証した結果も総合的に勘案して、搬器の係留方式やウインチの改良といった投資効果について、路網整備などの基盤整備や森林施業・森林管理のための費用も考慮し、目的や条件別に適切な軽架線システムを提示する。国内外の軽架線の索張り事例等を調査し、方式の洗い出しを行なった。まず一般の架線も含めて索張り方式の分類方法について検討し、集材機のドラム数に着目して軽架線には1ないし2ドラムの方式が用いられること、特に林内作業車のウインチを使用する場合にはほぼ1ドラム方式に限られることを確認した。ただし、当初1年目の研究計画として予定していた、包括的な索張り分類方法の提示とデータベース化までには至っていない。ドイツと日本の林業機械展において、最新の架線技術についての情報収集を行なった。ドイツの機械展では軽架線方式として、主力と思われる2方式があることを確認した。日本の林業機械展では、新たに軽架線用の搬器を開発している会社があり、技術的な情報交換を行なう関係を構築した。来年度以降の実験に備えて、張力測定の予備試験を実施した。予備試験では架設撤去と横取り作業なども行ない、生産性についてのデータも得た。また、予備試験の結果を踏まえて、来年度以降新しい実験で用いる張力計を選定し購入した。研究計画で予定していた以外の進展としては、1ドラム方式の軽架線について搬器での荷上げ索兼主索の取り回し方式にもとづいて3種類に索張り方式を分類し、力学モデルを構築してそれぞれの方式における横取り時の搬器の安定性の比較検討から動滑車方式の有効性を客観的に評価することが可能となった。また、軽架線の生産性について、既往のデータも活用して、林内作業車を用いた軽架線集材におけるサイクル作業時間を推定するモデル式を作成し、架設撤去も含めた生産性を示すことができた。索張り事例の調査と整理では当初予定していた包括的な索張り分類方法の提示とデータベース化までは至らなかったが、次年度以降に予定していたシミュレーションに必要な力学モデルの一部を先だって作成することができた。機械展での情報収集と張力測定の予備試験は予定通りの進捗である。生産性の推定モデルについては計画以上の進展を得た。索張り方式については国内外の軽架線、タワーヤーダ、スイングヤーダの方式を比較し、作業性と生産性の向上に必要な条件を整理した。力学モデルについては、昨年度に作成した簡易モデルを発展させ、搬器位置に対する実際の荷掛け位置の相対座標に対して搬器質量や主索張力といった条件から、搬器の係留力を示すものに改良した。今回の改良により、研究成果を現場技術者に理解させることが容易になり、成果の普及を促進できるものになった。力学モデルの検証については、スイングヤーダを用いて2倍力方式の軽架線を架設し実作業を行う実験を、島根県と高知県においてそれぞれ実施した。

島根県の実験では架空索張力を計測し、搬器位置と係留状況はビデオにて計測し、架空索張力の変動と搬器の係留状況を確認した。高知県における実験では架空索に加えて主索の張力も計測し、異なる荷掛け位置における主索張力と架空索張力の関係を検証することができた。当初予定していた林内作業車を用いるものでなくスイングヤーダを用いるより規模が大きいものとなったが、索張り方法としては同一であり、張力がより大きくなったことで結果の一般性確保に役立つものとなった。成果公表については、軽架線に多く使用されるようになってきた林業用高強度繊維ロープの損傷と強度について成果論文を公表した。国際学会を主催し、本研究の成果論文3報を含むプロシーディングスを発行し、IUFRO(国際森林研究機関連合)の電子アーカイブに登録した。索張り方法の分類については継続中である。力学モデルについては今回の改良により、研究成果を現場技術者に理解させることが容易になり、成果の普及を促進できるものになったと考える。力学モデルの検証については、当初予定していた林内作業車を用いるものでなくスイングヤーダを用いるより規模が大きいものとなったが、索張り方法としては同一であり、張力がより大きくなったことで結果の一般性確保に役立つものとなった。このように当初計画に比べて進展が遅れている部分もあるが、当初予定よりも進展した部部分もあるため、おおむね順調に進展していると判断した。軽架線の適切な適用範囲を、他に一般的に用いられる集材システムも含めて地形に関する条件から判別する手法について検討した(発表:山﨑ら2018,2019)。この成果をもとに、最終年度は経費的制限と物理的制限を考慮して軽架線が備えるべき規格を提示することが可能になる見込みである。また、集材システムを適用するための投資(基盤整備と作業システムに要する経費)が妥当なものかどうかを判断する新たな手法を提案した(発表:鈴木ら2019a,2019b)。力学モデルについては、簡易な模型によりスイングヤーダに用いられる索張り方式ともあわせて基本的な挙動について確認する実験を行い、主索の駆動力と搬器の係留力に関する基本的だが新たな知見を得た(発表:吉村ら2018)。また、屋内に設けられた、支間距離10mで索や支柱各部に働く力を連続的に計測できる架線シミュレーターを用いて、より実機に近い条件で力学モデルの精度を検証する実験を開始した。H30年度は基本実験と横取り実験を行い、搬器係留力等の検証を最終年度に実施するための準備を整えた。その他、より簡易な架線系システムとして、ポータブルウィンチによる簡易集材法について実証実験によりその効果と労度負荷を検証した(発表:吉村ら2019)。架線系システムによる残存木損傷の経過を調査し影響の軽減策を検討した(発表:竹嶋ら2019)。軽架線を含む複数の集材方式を適用した事例について、作業道の改良により総合的な集材経費を低減させることができることを確認した(論文:山崎ら2018)。小面積皆伐に機械化システムを適用した事例の経費を詳細に分析した(論文:Suzuki et al. 2019)。架線による針広林同時皆伐作業での総合的収支を分析した(論文:福田ら2019)。
果菜類の品質評価に関する研究

静岡県産の温室メロン(アールス・フェボリット)を用いて、その品質を表す要因の特性と要因相互間の関係について検討し、メロンの品質の非破壊計測および品質の評価法について研究した。その結果の大要は次の通りである。1.ネットパターンメロン表面の画像から画像解析によって、果皮部の面積や分布などを求めた。その結果、等級上位のものと下位のものとを区別できることが明らかとなった。2.表面色メロンの表面色を色彩色差計で測定した結果、等級上位のものおよび収穫後日数の経過とともに黄味が強くなった。3.硬度収穫後、メロンの赤道部の果皮硬度は10日以降、果肉と花痕部の果皮硬度は4日以降で低下し始めた。4.打音による熟度の判定単振子式打音測定装置により打音波形を測定した結果、メロンの軟化とともにパワースペクトル分布の最大値を示す周波数(ピーク周波数)は低周波側に移行し、伝搬速度とピーク周波数におけるパワースペクトルの減衰速度は小さくなる傾向がみられ、メロンの果皮および果肉硬度との相関が認められた。5.糖度メロンの糖度は収穫後、果肉中央部はあまり変化しなかったが、果皮付近は1週間頃まで増加する傾向がみられた。また、等級上位のものの糖度は下位のものより高かった。6.近赤外分光法による糖度と硬度の推定近赤外分光法により糖度と硬度の推定することの可能性が認められた。また、赤道部果皮付近の糖度と花痕部の果皮硬度と果肉硬度の経時変化を推定することの可能性が認められた。メロンの品質を非破壊的に計測、評価するために、品質に関係すると思われる要因をとりあげ、各々の特性を実験的に明らかにした。実験に用いたメロンはアールスメロン(静岡県産)で、産地で目視によって等級「山」、「白」に分けたものを、さらに各々上位、下位に分け、等級上位のものからA,B,C,Dとしたものを用い、収穫後貯蔵し収穫直後から約10日経過後まで測定した。その結果、次のようなことが明らかとなった。1.メロン表面の画像からネット交点の密度、交点間の距離、交点間のネット(パス数)を求めた。その結果、等級による差は認めらなかったが、ネット交点数とパス数は等級にかかわらず直線的関係にある。また等級下位のものはネット幅の大きいものが多かった。2.メロンの表面色を色彩色差計で測定し、ハンター表色系L,a,bで表した。その結果、収穫後の経過日数が大きくなる程、bの値が大きくなり、黄化が進むこと、等級上位のものはbが大きく黄味が強かった。3.メロンの果皮部、果肉部の硬度は経過日数とともに小さくなるが、等級による差はなかった。4.メロンの表面を単振子で軽く打撃し、そのときの音を収録して音信号のパワースペクトルの最大値の周波数(ピーク周波数)を求めた所、日数の経過とともにピーク周波数は小さくなるが、等級による差は認められなかった。しかし、硬度との相関は大きかった。5.果肉のブリックス糖度は等級上位のものがやや大きかった。6.近赤外分光分析によって、ブリックス糖度と硬度の推定を行った。その結果、糖度では4波長を採用した場合、特に赤道部において相関係数O.841で推定できたが、硬度では相関係数がやや低く、推定精度は低かった。静岡県産の温室メロン(アールス・フェボリット)を用いて、その品質を表す要因の特性を明らかにし、要因相互間の関係について検討し、メロンの品質の非破壊計測および品質の評価について研究した。その結果、等級上位のものと下位のものの区別が可能であることを認めた。

2.表面色メロンの表面色をL^*a^*b^*表色系で測定した結果、等級上位のものは黄味が強いことを認めた。また、カラー画像から求めたRGBによる判定についても試みたが、今後研究を継続する必要があった。3.打音による熟度の推定メロンの赤道部の果皮硬度は収穫後約10日以降に、花痕部の果皮硬度および赤道部の果肉硬度は約4日以降に軟化が始まった。メロンの打音計測より、硬度の低下とともに打音は低温になり、打音の減衰速度は遅くなる関係が認められた。なお、硬度と打音波形には等級による差は認められなかった。4.赤外線ビデオカメラによる水中測定赤外線ビデオカメラと水分検知フィルタを用いて、生育中のメロンの表面水分の測定による生育状態の非破壊計測を試みたが、有効な水分変化が検知できなかった。そこで、メロンの葉面水分測定の可能性を検討するために、葉菜類の水分測定を試みた結果、水分分布の2値化画像の輝度値により水分測定が可能であった。5.近赤外分光法による糖度と硬度の推定メロンの果皮付近の糖度は収穫後1週間頃まで増加する傾向がみられた。近赤外分光法により赤道部果皮付近の糖度と花痕部果皮硬度の経時変化を推定することの可能性が認められた。
多発性神経線維腫腫瘍発生メカニズムの検索

神経線維腫症は遺伝子変異の起こったシュワン細胞が組織中のマスト細胞に過剰な刺激を与え、さらにマスト細胞から刺激を受けた線維芽細胞とシュワン細胞が過剰に増殖し腫瘍を形成すると考えられるが、そのシグナル伝達に関与する因子についてはほとんど解明されていない。本研究では、腫瘍より作製した培養細胞を用いる実験によりこれらの可溶性因子を検索した。その結果、腫瘍増殖に関わるTGF-ss1、SCF、Mn-SODなどの数種類の因子を同定し、また、腫瘍増殖を抑制する薬剤についてもその効果を確認した。H20年度はレックリングハウゼン病に発生する多発性神経線維腫の主な腫瘍構成細胞である、シュワン細胞、線維芽細胞、肥満細胞の細胞株樹立方法を確立し、これらの細胞を用いて細胞間の相互作用について解析実験を行った。実験は、材料調達、症例診断及び、手技全般の実施と総括を清川が担当した。免疫染色・FISH法等抗体や遺伝子学的実験は共同研究者の山本が専門に行っているため山口大学で実施した。また、連携研究者として久留米大学の山内俊彦が培養実験手技およびデータの解析を担当した。1.神経線維腫由来培養細胞株の樹立神経線維腫からH20年度中に線維芽細胞と神経様細胞の混合細胞培養法の確立に成功した。また、これらの培養細胞株を、GFAP、S-100、フィブロネクチン、TypeVI collagen等の特異タンパクについて免疫組織化学染色を用いて細胞の起源を同定し、一定の結果を得た。結果の一部は第97回日本病理学会で発表し、また東北ジャーナルに原著として投稿し掲載された。さらに腫瘍細胞の形態的変化についての観察も一定の結果を得ており、原著投稿の準備中である。2.肥満細胞株の樹立肥満細胞の培養細胞株樹立については、腫瘍からの肥満細胞の回収及び増殖方法について比重液を用いた濃度勾配法により回収方法の進歩がみられた。現在までに、成長因子はSCF 20ng/ml、IL-3 10ng/mlを用い46週間培養することで高純度の肥満細胞を作製でき、生存期間も1012週とかなり延長させることに成功した。3.共培養による相互作用について神経線維腫由来培養細胞と肥満細胞の共培養を実施し、細胞増殖、培養液中のサイトカインの測定、mRNAの発現、さらには蛋白質量分析により増殖メカニズムの解明に繋がると考えられる、いくらかの蛋白を同定できた。これらの結果はH21年度中に学会発表および論文投稿を予定している。H21年度は、細胞株樹立に成功した多発性神経線維腫(以下、NF1)の主な腫瘍構成細胞である、シュワン細胞、線維芽細胞を用いて細胞間の相互作用について解析実験を行った。免疫組織学的実験、細胞シグナル伝達実験、遺伝子学的・分子生物学的実験は共同研究者の山本が山口大学で実施した。1.NF1細胞培養細胞株の免疫組織学的検索NF1から確立した混合培養細胞株を、GFAP、S-100、フィブロネクチン、Type VI collagen等の特異タンパクについて免疫組織化学染色を用いて細胞の起源を同定し、一定の結果を得た。結果の一部は第48回日本臨床細胞学会秋期大会で発表した。これらの結果を原著投稿準備中である。2.NF1由来細胞間シグナル伝達実験腫瘍細胞の増殖に細胞間連絡による直接的なシグナル伝達機構が関与しているかを検索するため、細胞表面レセプターPAR(protease-activated receptor)に着目し、細胞内Ca^<2+>動向を更に詳細に検索した。その結果、マスト細胞とNF1細胞がPAR2を介するシグナル伝達機構が存在することが示唆され、第98回日本病理学会および第113回山口大学医学会学術講演会で報告した。3.NF1に対するトラニラストの増殖抑制効果の検討NF1細胞とマスト細胞の共培養系に抗アレルギー薬であるトラニラストを添加し、細胞増殖抑制効果を解析した。mRNA定量と質量分析の結果、トラニラストにより数カ所の細胞増殖抑制ポイントが存在することが示唆され、トラニラストのNF1細胞増殖抑制効果が期待された。結果の一部は第18回日本形成外科学会基礎学術集会期大会で発表した。H22年度は、細胞株樹立に成功した多発性神経線維腫(以下、NF1)の主な腫瘍構成細胞である、シュワン細胞、線維芽細胞を用いてin vitroにおける細胞間の相互作用について解析実験を行った。1. NF1^<+/->細胞とNF1^<+/+>

細胞のアクチンフィラメント構築の差異についてNF1から確立した混合培養細胞株を、GFAP、S-100、フィブロネクチン、TypeVI collagen等の特異タンパクについて免疫組織化学染色を用いて神経系および線維芽細胞系等の起源を同定し、さらに線維芽細胞についてアクチンフィラメントの構築について検索し、正常細胞とは異なる構築を持つことを確認した。これらの結果は第99回日本病理学会総会で報告した。2. NF1^<+/->細胞とマスト細胞培養時の細胞間相互作用について腫瘍細胞の増殖にマスト細胞がどのように関与するかを検索するため、共培養時の細胞に発現する細胞増殖に関するmRNAについて定量PCR法を用いて検索した。その結果、各種細胞増殖因子について共培養で有意に発現が増加していることを見いだし、第99回日本病理学会総会で報告した。3. NF1に対するトラニラストの増殖抑制効果の検討NF1細胞とマスト細胞の共培養系に抗アレルギー薬であるトラニラストを添加し、細胞増殖抑制効果を解析した。mRNA定量と質量分析の結果、新たにトラニラストにより数カ所の細胞増殖および細胞接着因子に対する抑制効果が示された。結果の一部は第19回日本形成外科学会基礎学術集会で発表した。
ローリスク妊産婦に対する過剰防衛医療の実態と回避方略

本年度は、病院・診療所・助産所において、ローリスク妊産婦へのケアの実態を調査した。関東圏の分娩を取り扱っている産科を有する病院・診療所・助産所153箇所から回答を得た。調査項目は、ガイドラインのclinical questionsごとに、施設のケア方針と実施数(過去1か月)を問い、ケア方針は「ほぼ全例に実施」、「ケースにより実施」、「実施していない」の選択肢を設定した。入院時の分娩監視装置の使用は84.3%が「ほぼ全例に実施」していた。第1期の胎児心音聴取方1法は、「分娩監視装置による持続的聴取」が全体の15.1%であった。分娩第2期に産婦が自由な姿勢をとることについて「実施している」施設は63.3%であったが、児娩出時に限定すると43.1%であった。バルサルバ法(分娩第2期の怒責および呼吸の誘導)については、「ほぼ全例に実施」が全体の33.6%であった。会陰切開は、「ほぼ全例に実施」は初産婦16.9%で、経産婦は0.7%であった。分娩第3期以降の子宮収縮剤投与は、「ほぼ全例に実施」が42.8%であった。使用薬剤は、「マレイン酸メチルエルゴメトリン注射」が最も多く、次いで「オキシトシン注射」であった。第1度会陰裂傷の対応については、「縫合する」63.6%、「ケースにより縫合」13.9%、「クレンメの使用」18.5%、「縫合・クレンメを使用しない」3.9%であった。羊水混濁がない場合の出生直後新生児の鼻腔・口腔内吸引は、「ほぼ全例に実施」が全体の54.7%であった。褥婦へのマレイン酸メチルエルゴメトリン錠の内服は、「ほぼ全例に実施」が全体の42.1%であった。ローリスクの妊産婦に、不必要なルチーンケアが多くの施設で実施されていることが判明した。産科医療における「過剰防衛医療」の実態を明らかにすることを目的に、本年度は人工破膜の実態とその後の転帰について調査を行った。2箇所の助産所および1箇所の病院における過去の診療録から分娩記録および新生児記録を探索した。その結果、761の得られたデータは、自然破水群の初産婦が21.2%、経産婦が21.5%、人工破膜群の初産婦が21,5%、経産婦35,8%であった。産歴別の人工破膜の実施率を見ると、初産婦で50.3%、経産婦では62.8%であった。人工破膜の実施は、初産婦も経産婦も10センチで行われていることが最も多かった。破水から児娩出までの所要時間は、人工破膜群が自然破水群に比べて、初産婦では53分、経産婦では16分有意に短縮していた。分娩II期の所要時間は、人工破膜群が、自然破水群に比べ、経産婦で5分有意に短縮していた。しかし、分娩所要時間および新生児の予後には、差が認められなかった。初産婦では、人工破膜ののち「圧出分娩」「圧出分娩および器械分娩」「促進剤の使用」の医療介入を必要としたものが有意に高率であった。
透過調光フィルムを利用したインタラクティブディスプレイとその応用

紙ラベルを手で配置しながら思考をまとめる作業はKJ法をはじめとして一般的に行われている.しかし,これらの作業における個別の紙ラベルの移動過程を詳細に分析するためには,ビデオ記録をもとに電子化を行う必要があった.我々はふりかえりや分析のための作業記録の電子化を簡易化するため,記録ユーザの状況やスクリーン付近の実オブジェクトを光学的に認識し,表示情報に反映可能な透過調光フィルムを用いたテーブルトップインタフェースを構築し,その可能性について検証した.透過調光フィルムとは,通常はすりガラスのように不透明の状態であるが,電圧を印加すると内部の液晶分子の配列が変わり,透過度を高めることができるフィルムシートである.この透過調光フィルムをリアプロジェクション型表示装置のスクリーンとして用いると,通常時は背面からプロジェクタで映像を投影する透過型スクリーンとして利用し,前面の状況を取得する時のみ電圧を印加し透過度を高めることで,スクリーン前面の様子を背面のカメラから詳細に取得するという,2種類の相反する機能を兼ね備えた表示装置を実現することができる.スクリーンの透明化とカメラ台数を増やすことにより,3cm四方の大きさのビジュアルタグ(紙に印刷した2次元バーコード)を認識可能な解像度を確保できることを確認した.これにより,60インチ大の天板ディスプレイ上にて,100枚以上の紙ラベルを多人数で同時に扱うことのできる環境を,簡易かつ拡張性の高い提案機構にて構築できることを明らかにした.ユーザの状況やスクリーン付近の実オブジェクトを光学的に認識し,表示情報に反映可能なインタラクティブディスプレイを構築し,その可能性について検証する.透過調光フィルムとは,通常はすりガラスのように不透明の状態であるが,電圧を印加すると内部の液晶分子の配列が変わり,透過度を高めることができるフィルムシートである.この透過調光フィルムをリアプロジェクション型表示装置のスクリーンとして用いると,通常時は背面からプロジェクタで映像を投影する透過型スクリーンとして利用し,前面の状況を取得する時のみ電圧を印加し透過度を高めることで,スクリーン前面の様子を背面のカメラから詳細に取得するという,相反する2種類の機能を兼ね備えた表示装置を実現することができる.平成18年度は,対角60インチ(1219mmx914mm)の透過調光ガラスをテーブルトップスクリーンとして使用した実験システムを2台構築した.また透過調光ガラスの電圧の印加を計算機から制御する装置と,テーブル内面からテーブル上の状況や2次元タグを撮影し,解析する装置を構築した.これらの装置構築によって,遠隔実験を行ううえでの基盤システムが完成した.紙ラベルを手で配置しながら思考をまとめる作業はKJ法をはじめとして一般的に行われている.しかし,これらの作業における個別の紙ラベルの移動過程を詳細に分析するためには,ビデオ記録をもとに電子化を行う必要があった.我々はふりかえりや分析のための作業記録の電子化を簡易化するため,記録ユーザの状況やスクリーン付近の実オブジェクトを光学的に認識し,表示情報に反映可能な透過調光フィルムを用いたテーブルトップインタフェースを構築し,その可能性について検証した.透過調光フィルムとは,通常はすりガラスのように不透明の状態であるが,電圧を印加すると内部の液晶分子の配列が変わり,透過度を高めることができるフィルムシートである.この透過調光フィルムをリアプロジェクション型表示装置のスクリーンとして用いると,通常時は背面からプロジェクタで映像を投影する透過型スクリーンとして利用し,前面の状況を取得する時のみ電圧を印加し透過度を高めることで,スクリーン前面の様子を背面のカメラから詳細に取得するという,2種類の相反する機能を兼ね備えた表示装置を実現することができる.スクリーンの透明化とカメラ台数を増やすことにより,3cm四方の大きさのビジュアルタグ(紙に印刷した2次元バーコード)を認識可能な解像度を確保できることを確認した.これにより,60インチ大の天板ディスプレイ上にて,100枚以上の紙ラベルを多人数で同時に扱うことのできる環境を,簡易かつ拡張性の高い提案機構にて構築できることを明らかにした.
２次元層状薄膜を用いた励起子レーザの開発

本研究課題は2次元層状薄膜を用いて発光強度の高いレーザの開発を目指した。層状薄膜と絶縁膜との界面に発生する固定電荷を利用し、それに対する励起子の局在化を利用して高強度発光の実現を試みた。2次元層状薄膜としては、遷移金属ダイカルコゲナイドの代表である二硫化モリブデン材料を用いた。局在化を図る界面状態の評価のためには、トランジスタを試作し電気的評価を行なった。発光実験においては高強度の発光が観測されたが、電気的評価からは固定電荷の存在を明らかにできなかった。これは材料中に存在する電荷と、界面電荷とが区別できないためである。本研究課題の目標を実現するためには、材料中に存在する電荷の削減が必要である。本年度は、遷移金属ダイカルコゲナイド(MX2)を代表する材料である二硫化モリブデン(MoS2)を用いたMOSトランジスタを作製、その電気的特性を評価する基盤を確立するとともに、光学特性評価を実施した。トランジスタ構造としては、電気特性評価の都合上トップゲート型を採用、MoS2に接する絶縁膜としては原子層堆積法(ALD)によって形成した2種のhigh-k材料(Al2O3およびHfO2)を検討している。電気的測定評価においては、MoS2トランジスタのデバイス面積が小さいことが問題となり、Capacitance-Voltage(C-V)測定に困難があった。しかし測定手法を改善することでfAオーダーの極微小容量を測定する手法を確立することで解決、測定に成功した。C-V測定に成功したことで実効移動度の評価が可能となった。MoS2トランジスタの実効移動度評価に成功している研究機関は少なく、この結果については学会発表を行っている。以上の結果を受けて、本研究でターゲットとするMoS2/絶縁膜界面評価を行う基盤技術を確立し、実際にその評価を実施した。また、光学特性評価としては、micro-Photoluminescence(micro-PL)法による評価を実施した。室温でのmicro-PL測定において強い励起子発光が観測された。得られた発光は試料によって強度差が見られており、現在その起因について検討を進めている。本年度は、遷移金属ダイカルコゲナイド(MX2)を代表する材料である二硫化モリブデン(MoS2)と絶縁膜との界面特性の詳細な評価を実施した。評価のためにはMoS2電界効果トランジスタ(MOSFET)を試作し、界面特性評価用の素子とした。電気的測定評価としては、まずCapacitance-Voltage(C-V)測定を実施した。SiO2、Al2O3、HfO2の3種について、電荷局在を発生させる固定電荷量の評価を試みた。固定電荷量の評価は閾値シフトの大きさを評価することで実現される。それぞれの素子において異なる閾値シフトが観測された。しかしながら、素子特性のばらつきが大きく、絶縁膜ごとの違いを示すような系統的なデータは得られなかった。このばらつきの原因を探るために、昨年度実施した実効移動度評価を詳細に進めた。そのために、実効移動度をフィッティングによって評価するモデルを確立した。このモデルを用いた評価の結果、素子間ばらつきの要因はMoS2膜自身が持つ帯電不純物によることが明らかとなった。その量は単位面積(cm2)あたり10の11乗から10の13乗個であった。なお、この結果については論文発表を行なっている。励起子局在を起こさせるような固定電荷量は、導入しても10の12乗から13乗個程度であるので、上記のような帯電不純物がMoS2膜中に存在すると、帯電不純物の影響が大きく固定電荷の効果は観測できないことが分かる。もし帯電不純物へも励起子が束縛されるのであれば、本研究で意図した局在効果が同様に発現するものと考えられる。昨年度得られた強い発光はその効果によるものとも考えられるが、現状でこれを明らかにする手段がないため、この仮説の検証は不可能であった。本研究で目指した内容を実現するためには、今後MoS2成長技術の進展により、膜内帯電不純物の削減が求められる。本研究ではMX2/絶縁膜界面の特性と、発光特性との両者を評価する。本年度は当初の目的通り、これらの測定基盤を確立、その評価に成功しており、おおむね順調に進展しているものと考えている。半導体デバイス工学次年度は当初の計画に基づき、界面特性と発光特性との相関について検討を進め、発光強度の増大策の検討を進めていく。実験消耗品に用いる経費が、予定より少なく済んだため。実験消耗品の購入に用いる。
functional MRIによる新生児脳障害の判定

福井医科大学小児科未熟児センターに入院した新生児仮死の16症例のうち生後04ヵ月の時点でMRIにて脳室周囲白質軟化症(PVL)を認めた8症例と認めなかった8症例についてSIGNA HORIZON1.5Tを用いてfunctional MRIを行った。PVLを伴わなかった症例では生後1週から13週、PVLを伴った症例では6週から生後5年とfMRIの施行時期は遅かった。PVLを認めなかった8例のうち1例をのぞいてすべて早産低出生体重児である。すべての症例は親からインフォームド・コンセントを得てからfMRIを行った。また、ペントバルピツール35mg/kgの静注によって鎮静した後、光刺激による視覚野の活性化を検討した。その結果PVLを伴わない症例の8例中6例で成人に見られる活性化のパターンと同じパターンがみられたが、これらの症例はすべて修正月齢7週以内であった。生後13週の2例では刺激によって還元型ヘモグロビンが上昇するパターンを示したが、これは成人の反応パターンと全く逆のパターンであった。PVLを伴った症例では8例中6例で反応が見られなかった。残りの2例は成人と逆のパターンを示した。PVLを伴った症例のfMRIの反応がなかった6例では発達予後も悪く、前例に斜視などの視力障害が認められた。乳幼児の光刺激による視覚野活性化のパターンは生後2ヵ月から23才の間は成人の反応と全く逆のパターンになることはすでに我々が世界に先駆けて報告したが、今回でも同じ結果が得られた。またfMRIの反応の見られなかった症例と予後は密接に関係しており、fMRIは何らかの視覚機能の異常を検出できる検査法として臨床応用が可能であることが示唆された。我々は昨年新生児・乳児において光刺激による視覚野の活性化について検討し、新生児と乳児でまったく反応が逆転することを報告した。今年度はこうした結果をもとに周産期脳障害をもつ児を対象にfMRIを行い、脳障害の判定に有用かどうかを検討した。対象:新生児重症仮死などによる脳障害によって新生児期に超音波などで白質周囲脳軟化症(PVL)と診断された8症例である。対照として、同じように仮死にて出生したがPVLを認めなかった8症例を検討した。方法:fMRIはSIGNA HORIZON1.5Tを使用した。鳥距溝を含む5横断面を設定し、3秒毎に連続102回の撮像を行った。光刺激はチェッカーボードパターンが反転する画像をプロジェクターを通して閉じた眼瞼上に投影し、30秒毎にon.offを繰り返した。新生児・乳児はチオペンタール3-5mg/kgの静注にて鎮静させた。結果:PVLを認めた8例中6例ではfMRIに有意な反応が見られなかった。対照群ではすべての例に年齢に相当する反応が見られた。fMRIの反応のなかった症例6例はすべて知能障害と重篤な脳性麻痺を持ち、斜視を認めた。一方fMRIに有意な反応を認めた症例では斜視はみられず、脳性麻痺と知能障害を合併したのが2例であった。考察:最近PVLの症例と視力障害や高度脳機能障害の関係が注目を浴びるようになった。しかし、乳児期に視力障害や高次脳機能を測定するのは困難であった。しかし、我々の今回の研究ではfMRIがそうした予後を予測する上で有用であることが示唆された。今後症例を増やして検討するつもりである。福井医科大学

小児科未熟児センターに入院した新生児仮死の16症例のうち生後04ヶ月の時点でMRIにて脳室周囲白質軟化症(PVL)を認めた8症例と認めなかった8症例についてSIGNA HORIZON1.5Tを用いてfunctional MRIを行った。PVLを伴わなかった症例では生後1週から13週、PVLを伴った症例では6週から生後5年とfMRIの施行時期は遅かった。PVLを認めなかった8例のうち1例を除いてすべて早産低出生体重児である。すべての症例は親からインフォームド・コンセントを得てからfMRIを行った。また、ペントバルピツール35mg/kgの静注によって鎮静した後,光刺激による視覚野の活性化を検討した。その結果PVLを伴わない症例の8例中6例で成人に見られる活性化のパターンと同じパターンがみられたが、これらの症例はすべて修正月齢7週以内であった。生後13週の2例では刺激によって還元型ヘモグロビンが上昇するパターンを示したが、これは成人の反応パターンと全くの逆のパターンであった。PVLを伴った症例では8例中6例で反応が見られなかった。残りの2例は成人と逆のパターンを示した。PVLを伴った症例のfMRIの反応がなかった6例では発達予後も悪く、全例に斜視などの視力障害が認められた。乳幼児の光刺激による視覚野活性化のパターンは生後2ヶ月から23才の間は成人の反応と全く逆のパターンになることはすでに我々が世界に先駆けて報告したが、今回でも同じ結果が得られた。また、fMRIの反応の見られなかった症例と予後とは密接に関係しており、fMRIは何らかの視覚機能の異常を検出できる検査法として臨床応用が可能であることが示唆された。
初期視覚系における輪郭線中の刺激特徴統合の神経メカニズムの研究

麻酔下のサル第二次視覚野より単一細胞外記録を行い、折れ曲がり刺激に対する反応選択性を調べた。本研究は方位選択性と片側にエンドストップ抑制を持つニューロンが折れ曲がり表出に寄与すること、こうした受容野内の局所情報と受容野外からの抑制や文脈依存性の修飾作用が組み合わされて最適な折れ曲がり刺激が表出されること、第一次視覚野で見られる選択性を継承するとともに、より多様な折れ曲がりの表現が第二次視覚野で形成されることを示した。本研究の目的は、輪郭線中に埋め込まれた折れ曲がり刺激に対する刺激選択性を詳細に調べることにより物体の形状を表現する神経メカニズムを明らかにすることにある。麻酔下のサル第二次視覚野より長時間安定な記録を行い、以下の5点について調べる。(1)受容野内外の局所的な入力の性質、興奮性/抑制性の別、方位選択性を明らかにする。(2)逆相関法を利用して受容野の時空間特性、および折れ曲がり刺激の2本の線成分の間の相互作用の時空間的特性を明らかにする。(3)GABAa受容体の拮抗阻害剤を記録部位に微量注入して抑制性シナプスの活動を阻害し、抑制性入力の寄与を薬理学的に明らかにする。(4)複数電極による多細胞同時記録を行い、近傍のニューロン間の反応選択性の類似度の比較、集団としての反応選択性の解析、相関解析による機能結合関係の解析を行う。(5)これらの結果より各線成分の寄与をベースにした計算論的な解析(モデル化)を行い、第二次視覚野における折れ曲がり刺激選択性形成のメカニズムを明らかにする。折れ曲がり刺激選択性形成のメカニズムを明らかにするためにサル第二次視覚野より麻酔下で長時間安定な記録を行い以下の点を明らかにすることを企図した。(1)受容野内外の局所的な入力の時空間特性を明らかにする。(2)折れ曲がり刺激の2線成分間の相互作用の時空間特性を明らかにする。(3)抑制性入力の寄与を薬理学的に明らかにする。(4)近傍ニューロン問の反応選択性の類似度、集団としての反応選択性、集団間の機能的結合関係を明らかにする。本年度はこれらの実験をおこなうために、(1)シールドルームを設置し、人工呼吸器、各種モニター、ガス麻酔器等、および電気記録の為の実験セットを整備充当し、一回15時間ほどの亜急性実験のプロトコルを確立した。(2)金属針により硬膜に小さな穴を開け、そこから記録用金属電極または薬物注入用のガラス電極を刺入する技法を確立した。(3)Dr.Yi Wang(Chinese Academy of Science)よりタングステン電極と多連ガラス電極を組み合わせた薬液注入のための電極作成法を習得した。(4)大澤五住教授(大阪大学)らの協力によりLSRC相関解析法用の記録システムおよび解析用プログラムを準備した。(5)8チャンネルの増幅装置および記録システムを準備した。(6)年度末よりサルの第二次視覚野より単一細胞の活動を記録し、GABAa受容体の拮抗阻害剤(Gabazine)を記録部位に微量注入して抑制性シナプスの活動を阻害して抑制性入力の寄与を薬理学的に明らかにする実験、およびLSRC逆相関法による受容野の時空間特性と折れ曲がり刺激選択性との関係を調べる実験に着手した。次年度は両実験を継続して行う。本研究は輪郭線中に埋め込まれた折れ曲がり刺激に対する刺激選択性を詳細に調べることにより物体の形状を表現する神経メカニズムを明らかにすることを目的とする。この為に麻酔下のサル第二次視覚野より長時間安定な細胞外記録を行い受容野内外の局所的な入力の時空間特性を探る。今年度は全長8度のニューロンの受容野を横切るような折れ曲がり刺激と、全長が0.5-3.0度で受容野内に呈示される折れ曲がり刺激を用いてニューロンの選択性を比較した。全長8度の刺激では60-150度の折れ曲がり刺激に選択的に反応するニューロンにおいて、半数のニューロンでは刺激の大きさによらず折れ曲がり刺激に対する選択性が維持されたが、残りの半数のニューロンでは短い直線に対して選択的な反応を示すようになった。この結果は折れ曲がり表現の形成において受容野内の局所情報に加えて受容野外からの文脈依存性の修飾作用が重要な役割を果すことを示す。この結果をさらにサポートするものとして、大澤五住教授(大阪大学)らと共同でLSRC逆相関法による受容野の時空間特性と折れ曲がり刺激選択性との関係を調べ、またDr.Yi Wang(Chinese Academy of Science)による薬液注入電極に改良を加えて単一細胞の活動記録中にGABAa受容体の拮抗阻害剤(Gabazine)を記録部位に微量注入して抑制性シナプスの活動を阻害して抑制性入力の寄与を薬理学的に調べた。これらの記録については来年度も引き続き継続して十分な数のデータを得てから結論付けたい。

この為に麻酔下のサル第二次視覚野より長時間安定な細胞外記録を行い受容野内外の局所的な入力の時空間特性を探る。これまでの結果は折れ曲がり表現の形成において受容野内の局所情報に加えて受容野外からの文脈依存性の修飾作用が重要な役割を果すことを示す。今年度はこれらの結果をさらにサポートするものとして、大澤五住教授(大阪大学)らと共同でLSRC逆相関法による受容野の時空間特性と折れ曲がり刺激選択性との関係を調べた。逆相関法による記録ではもっぱらランダムノイズ刺激を用いてきたが、鋭角の折れ曲がりに選択性をもつニューロンでは反応が著しく抑制されるケースが多々みられた。また、Dr. Yi Wang(Chinese Academy of Science)による薬液注入電極に改良を加えて単一細胞の活動記録中にGABAa受容体の拮抗阻害剤(Gabazine)を記録部位に微量注入して抑制性シナプスの活動を阻害して抑制性入力の寄与を薬理学的に調べた。薬剤投与とともに発火頻度が上昇し、長い直線刺激に対する反応が上昇する一方、周辺抑制はそのまま維持される例がみられた。例数が依然少ない為、来年度も引き続き継続して十分な数のデータを得てから結論付けたい。本研究は輪郭線中に埋め込まれた折れ曲がり刺激に対する刺激選択性を詳細に調べることにより物体の形状を表現する神経メカニズムを明らかにすることを目的とする。この為に麻酔下のサル第二次視覚野より長時間安定な細胞外記録を行い受容野内外の局所的な入力の時空間特性を探った。引き続き大澤五住教授(大阪大学)らと共同でLSRC逆相関法による受容野の時空間特性と折れ曲がり刺激選択性との関係を調べた。また第一次視覚野からの記録結果について抑制入力を含む線形モデルによる解析を行い、各半直線成分に対する方位選択的な興奮性および抑制性入力の寄与を第二次視覚野のデータと比較した。第一次視覚野、第二次視覚野双方における折れ曲がり選択性の形成が加算モデルで説明できることが明らかになった。半直線成分に対する抑制性入力が鋭い折れ曲がり刺激選択性の形成に寄与することが示された。最適な半直線成分の方向は、受容野内に呈示した短直線で調べた方位選択性と一致していた。一方反対方向の半直線成分に対しては抑制がかかること、最適な折れ曲がり刺激ではこうした抑制が効いていないことが示された。また同程度の反応を引き起こす半直線間の組み合わせはもっぱら開いた折れ曲がりの表現に寄与しており、反応が非対称な半直線間の組み合わせが狭い角度の折れ曲がり表現に寄与していることが示された。刺激選択性の結果からは第一次視覚野のニューロンは方位選択性が強く依存すること、第二次視覚野の方が様々な開きの折れ曲がり刺激の表現に適することが示された。一方モデル解析の結果からはそのメカニズムが共通することが示された。
天然物由来制癌物質の探索とその化学的誘導に関する研究

本年度の各班員の研究実績は以下のとおりである。(瀬戸)癌細胞に有効な物質を検索し、放線菌の培養液から新規化合物ベントシアニンAを単離しその構造を決定した。本化合物はフェナジン系の化合物でP388に活性を示した。また新規抗癌剤抗生物質としてシトロペプチンとバリアペプチンを単離し、その構造を決定した。(大岳)ヌクレオシド系抗生物質の化学変換を行ない、アングストマイシンCおよびカプラマイシンの種々のデオキシ誘導体を調製し、活性の高い化合物を得た。(別府)細胞周期特異的に作用する物質の検索を行ない、放線菌の培養液から新規化合物を得、その構造をレプトマイシンのデメチル誘導体であると決定した。また、トリコスタチンAがヒストンデアセチラ-ゼを強力に阻害することを明らかにした。(岩崎)強い細胞毒性を持つリゾキシンの誘導体を合成し、その作用を検討したところ、13位のアシルエステル誘導体が優れた抗腫瘍活性を示すことが明かとなった。特にパルミチン酸エステル体は、各種固形癌に高い効果を示し、臨床試験に移行中である。(鶴尾)新規抗癌剤であるモルホリノアンスラサイクリンであるMXー2が多剤耐性細胞に有効性を示す機構について研究を行ない、その結果、耐性細胞への取込が良いこと、その取込はアドリアマイシンに比べて10倍以上早いこと、抗癌剤排出ポンプであるPー糖蛋白質に親和性のあることを明らかにした。(長尾)カンプトテシンの20位の種々のアシル誘導体を調製してその活性を検討し、炭素数の18カルボン酸誘導体が優れた活性を示すこと、20位の立体が活性の発現に極めて重要であることを見出した。(長田)上皮増殖因子のマイトジェン活性を阻害する物質をスクリ-ニングした結果、新規抗生物質リベロマイシンを単離し、その構造を決定した。本物質は細胞周期の進行を阻害することが明かとなった。またHLー60やKー562等のヒト由来癌細胞に強い活性を示した。
カビ両親媒性蛋白質RolAを介したプラスチック表面への分解酵素の濃縮機構の解明

日本の麹菌醸造産業は、固体醗酵による大規模な高分子分解・変換産業である。我々は、麹菌による生分解性プラスチック(生プラ)の大規模分解リサイクル技術の開発過程でプラスチック分解に関わる固液界面の新規酵素反応機構を発見した。麹菌が生プラ分解時に分泌する界面活性蛋白質ハイドロフォビンRolAは、疎水固体表面に結合して構造が変化した後に酵素クチナーゼCutL1を界面にリクルートして生プラ分解を促進しており、界面での構造が反応に重要である。本反応は糸状菌の感染から固体醗酵にまで関わる基幹的な固液界面反応である。またRolA疎水固体表面に吸着した状態で、水平方向への可動性という新規の物理化学的性質を示す。本申請では、(1)RolAの固体表面への吸着部位と水平方向可動性を調べること、(2) RolAとCutL1の相互作用部位の探索と、を目的としている。本年度は(1)に関して研究を進めた。RolAのN-末端領域のHis32が、CutL1のリクルートに重要なアミノ酸であることを、部位特異的変異と、His32の化学修飾により明らかにした。またCutL1側の相互作用アミノ酸は、分子表面に存在するGlu., Aspなどの酸性アミノ酸のカルボキシル側鎖であることを化学修飾により明らかにした。さらに、RolAと疎水面との結合に関しても、前年度のRolA分割合成ペプチドとRolAのテフロン上への吸着競合試験結果から絞り込んだ部位の変異体を作出して解析した結果、Leu120,Leu125を含む領域であることを明らかにした。本反応は糸状菌の感染から固体醗酵にまで関わる基幹的な固浪界面反応である。本申請では、(1)RolAの固体表面への吸着部位と水平方向可動性を調べること、(2)RolAとCutL1の相互作用部位の探索と、を目的としている。RolAのアミノ酸一次配列から、疎水性のアミノ酸の集中している領域を選択して、疎水性アミノ酸から親水性アミノ酸への置換変異を行ったところ、テフロンなどの疎水面への吸着能の低下した変異体が得られた。さらにROlAを6分割したペプタイドを合成し、RolAがテフロンに吸着する際に、ペプチド共存下の阻害解析を行ったところ、吸着能の低下した変異部位を含むペプチドがRolAのテフロンへの吸着を阻害したことから、その領域がRolAの疎水面との相互作用部位であることが推定された。今後、FRAP法にて、変異体の疎水表面上での水平可動性の解析を行う予定である。また次年度は、(2)の解析を進める。本の麹菌醸造産業は、固体醗酵による大規模な高分子分解・変換産業である。我々は、麹菌による生分解性プスチック(生プラ)の大規模分解リサイクル技術の開発過程でプラスチック分解に関わる固液界面の新規酵素反機構を発見した。麹菌が生プラ分解時に分泌する界面活性蛋白質ハイドロフォピンRolAは、疎水固体表面に結して構造が変化した後に酵素クチナーゼCutL1を界面にリクルートして生プラ分解を促進しており、界面での構が反応に重要である。

本反応は糸状菌の感染から固体醗酵にまで関わる基幹的な固液界面反応である。またolA疎水固体表面に吸着した状態で、水平方向への可動性という新規の物理化学的性質を示す。本申請では、)RolAの固体表面への吸着部位と水平方向可動性を調べること、(2)RolAとCutL1の相互作用部位の探索と、目的としている。本年度は(1)に関して研究を進めた。RolAのN-末端領域のHis32が、CutL1のリクルートに重要なアミノ酸であることを、部位特異的変異と、His32の化学修飾により明らかにした。またCutL1側の相互作用アミノ酸は、分子表面に存在するGlu.,Aspなどの酸性アミノ酸のカルボキシル側鎖であることを化学修飾により明らかにした。さらに、RolAと疎水面との結合に関しても、前年度のRolA分割合成ペプチドとRolAのテフロン上への吸着競合試験結果から絞り込んだ部位の変異体を作出して解析した結果、Leu120,Leu125を含む領域であることを明らかにした。
光学活性イミドをプロトン源とするエノラート類の不斉プロトン化反応

エノラート類の不斉プロトン化反応は、不斉合成において重要な反応の一つである。これまでに高いエナンチオ選択性の獲得に成功した例の多くが、分子内にアミノ基等の極性基を有するか、あるいはフェニル基等の電子的効果をもたらす官能基を持つような複雑な基質に限られており、例えば2-メチルシクロヘキサノンの様な単純なカルボニル化合物の成功例はほとんどない。さらに、限られた基質のみ有効である場合が多く、一般性に富んだキラルなプロトン化剤はこれまでのところ合成されていない。本研究はこれらの問題点を克服した真に実用的な不斉プロトン化反応の開拓を目的とする。具体的には、同一反応剤で基質に対する広い一般性をもち、100%の不斉収率が期待できる新しいプロトン化剤の開発を目指す。不斉プロトン化反応の開発にあたり、プロトン化剤についての予備的研究を行った結果、Kempのトリカルボン酸から誘導した。分子内にキラルな2-オキサゾリンを持つイミド化合物が2-アルキルシクロアルカノン類のエノラートのプロトン化剤として効果的であることがわかった。そこで、当該年度はこの新反応をさらに一般性のある不斉プロトン化反応にするために、まずキラルな2-オキサゾリンの検討を行った。プロトン化剤の2-オキサゾリン環の合成に用いる光学活性アミノアルコールについて種々スクリーニングを行った結果、2,2,6-トリメチルシクロヘキサノンのリチウムエノラートを基質とした場合、光学活性2-アミノ-1,2-ジフェニルエタノールから誘導したキラルイミド化合物が88%eeと最も高い光学純度を与えることがわかった。さらにこのキラルイミド化合物をプロトン化剤として、種々のエノラートについて検討したところ、2-n-ウンデカニルシクロペンタノンのリチウムエノラートのプロトン化反応において97%eeの値が得られた。