hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子スイッチ・トロポニンートロポミオシンの動的構造解析

トロポミオシンやトロポニン複合体(TnC, TnI, TnT)の遺伝子操作により、おのおの、シングルシステイン残基をもつ変異体を作り出して、そのシステイン残基それぞれに蛍光色素をラベルして、蛍光測定を行うことにより、トロポミオシンートロポニン、トロポミオシンーアクチン、トロポニンートロポミオシンの相互作用について明らかにした。トロポミオシンのトロポニン球状領域結合部位近辺をセグメント置換してCa^<2+>感受性をなくしたトロポミオシンとアクチンとの示差走査熱量測定をトロポニン存在下でカルシウムイオン濃度を変えて行い、制御機能欠損とアクチンートロポミオシン相互作用由来の吸熱スペクトルの遷移温度との関連を調べた。カルシウム存在では変異トロポミオシンは、正常なトロポミオシンに較べ、高温側に顕著な吸熱ピークが見られ、この高温側のピークはカルシウム不在下ではすべてのトロポミオシンにみられるものであった。トロポミオシンのN端末からC端末迄の全長にわたっての特定位置にシングルシステイン残基をもつ変異体を作り、ここにプローブ(蛍光色素)を導入して、蛍光消光測定を行い、Ca^<2+>のトロポニンへの結合解離によりトロポミオシンがアクチンフラメント上を転がるという可能性を調べたが、そのような結果は得られなかった。シングルシステイン残基をもつトロポミオシン変異体およびトロポニン変異体を使って、アクチンフィラメント上でのトロポニンートロポミオシン間の蛍光エネルギー移動測定を行い、カルシウムの結合解離によりトロポニンがトロポミオシン上で位置を変化させる詳細について調べた。これらトロポニンとトロポミオシン間の蛍光エネルギー移動効率のデータを使って、コンピューター計算により、トロポミオシン上にトロポニンコアドメインを置くトロポニンートロポミオシン複合体のアトミックモデルを作った。昨年度に続き、シングルシステイン残基をもつトロポニン変異体13種類(TnC: E6C, Q82C, S92C, E156C; TnI: A45C, M57C, A69C, S89C, D94C, S117C; TnT: S164C, A179C, A188C)を調製した。これらシングルシステイン変異体に蛍光エネルギー供与体となるIAEDANSを結合し、シングルシステイン残基をもつトロポミオシン変異体8種類を調製し、これらに蛍光エネルギー受容体使って、アクチンフィラメント上でのトロポニンートロポミオシン間の蛍光エネルギー移動受容体となるDABMIを結合し、これらの間の蛍光エネルギー移動測定を行なった。これにより、昨年度発表したトロポミオシンートロポニン複合体アトミックモデルよりも、より詳細なアトミックモデル構築の為のデータを収集することができた。更に、トロポミオシンの146から174迄の残基7つ目ずつをシングルシステインにした変異トロポミオシンを調製し、これにエネルギー供与体を、アクチンのCys374, Gln41,結合ADPにそれぞれエネルギー受容体を結合させ、これらの間の蛍光エネルギー移動測定を行うことにより、アクチンートロポミオシン(region: 146-174)複合体アトミックモデルを作製した。これによりアクチン上にトロポミオシンがどのように結合しているかについての詳細をしることができた。これら蛍光エネルギー移動測定データをつかっての、複合体のアトミックモデル構築はX線結晶構造解析ではなし得ない、巨大タンパク質複合体の高次構造解明の為の新しい手法を提供するものである。
感覚器は比較器か?

生理学では、感覚器は環境を監視するセンサーと把握してきた。例えば、冷受容器は、温度を発火頻度(暗号)に変換し脳に送ると説明する。もしセンサーなら刺激と応答に1対1の関係が不可欠だ。だが冷却が冷線維に誘発するインパルス頻度は、閾応答などを示し1対1の関係はない。そこで冷受容器をセンサーだとは考えにくい。これに対し、冷受容器は温度比較器だと、小林は提案している。しかし比較器の実体は明らかでない。本研究では、培養した後根神経節(DRG)細胞にある冷細胞のイオン機構・分子機構を解析し、比較器の実体を解明する。12年度:Ca濃度の指示薬Fura-2をDRG細胞に負荷し、細胞内Ca濃度[Ca^<2+>]_iを測定する系を立ちあげた。すると冷却で[Ca^<2+>]_iが上昇する少数の細胞が認められた。その細胞からホールセル電流固定記録すると、冷却で脱分極(受容器電位)とインパルスが発生した。ホールセル電位固定下(-60mV)、冷却は内向き電流を誘発した。細胞体から切離した膜片(out-side out patch法)から、冷却で開口する単一チャンネルが記録された。この冷チャンネルを温度比較器の実体と同定した(投稿中)。
ハイリスク新生児の母乳育児:母親の搾乳体験からみた看護援助に関する研究

本研究の目的は、ハイリスク新生児の母乳育児を成功に導くために母親の搾乳体験を分析し、母親の視点から看護援助を導き出すことである。平成17年度の計画はデータ収集および分析、研究の総括であった。対象はNICUに入院している新生児の母親20名で、この内10名は電動式搾乳器を使用し、10名は用手搾乳を行った。電話による半構成型の聞き取り調査を行い、調査内容は搾乳中の疲労や痛み体験、搾乳の手順や操作に関する体験、搾乳期間における印象的な体験等とした。分析は内容分析の手法による記述的分析を行った。用手搾乳、電動式搾乳使用の場合それぞれ、出生児の平均在胎週数は29.0週と28.6週、平均出生時体重は933gと958gであった。電動式搾乳器使用の場合、搾乳の手順や操作に困難さを感じた母親はいなかった。疲労や痛み、困難さをまったく感じなかった母親は、用手搾乳の場合1人、電動式搾乳器使用の場合5人であった。乳首や乳房の痛みの理由に誤った搾乳方法があった。電動式搾乳器使用の場合、高い圧の方が早く搾れるとの誤解や、圧の調整が可能なことを知らずに高圧で使用していた。搾乳体験は、用手搾乳の場合「搾乳を続けるべきか否かという葛藤」そして「搾乳を中止したことによる解放感」であった。電動式搾乳器使用の場合「安楽で快適な母乳分泌の維持」だった。電動式搾乳器使用の場合、多くの母親が痛みや疲労を感じず、快適に搾乳を行えていた。一方、用手搾乳の場合には痛みや疲労を感じながらの搾乳であったため、搾乳を続けることへの葛藤や、搾乳をやめたことによる解放感を感じたと考えられた。よって痛みや疲労の点から、電動式搾乳器は重要な資源であると考えられた。また、電動式搾乳器を誤った方法で使用し痛みを感じていた母親もおり、搾乳を快適に行うために適切な使用方法の指導ができるよう、医療者の十分な学習が必要であると考えられた。本研究の目的は、ハイリスク新生児の母乳育児を成功に導くために、母親の搾乳体験を分析し、母親の視点から看護援助を導き出すことである。平成16年度の計画は、1)文献・資料収集、2)電動式搾乳器の講義と演習、3)データ収集および分析であった。1)文献・資料収集:1939年にアメリカで最初の電動式搾乳器が発明されて以来、搾乳器の研究・開発は行われ、現在その性能は、新生児の吸啜メカニズムに対応するほど改善されている。日本でも、電動式搾乳器は1955年頃から普及し始めている。欧米では1ヶ月以上直接母乳を飲ませられない場合には電動式搾乳器を勧めるべきとされている。しかし、2002年2003年に行われた電動式搾乳器の使用に関する看護者の認識の調査の結果、「電動式搾乳器は勧めたくない」との回答は60%、「条件が整った電動式搾乳器であっても勧めたくない」は約20%で、その理由は、「用手に対する情緒的肯定」「電動式搾乳器の機能や操作に対する否定的評価」「経済的負担」であった。これらの結果から、看護者の価値判断によって、電動式搾乳器に関する情報提供や使用の自由がコントロールされている、あるいは、その可能性があることが考えられ、ハイリスク新生児の母乳育児を成功に導くには、母親自身の搾乳体験から看護援助を導き出すことが必要であると確認できた。2)電動式搾乳器の講義と演習:協力病院1施設において、看護師への講義と演習を済ませた。3)データ収集および分析:本格的なデータ収集前の事前調査として、早産児を出産後、電動式搾乳器を使い搾乳を行った母親4名と、用手搾乳で搾乳を行った母親3名のデータを収集し、現在分析を行っているところである。

電動式搾乳器使用の場合、多くの母親が痛みや疲労を感じず、快適に搾乳を行えていた。一方、用手搾乳の場合には痛みや疲労を感じながらの搾乳であったため、搾乳を続けることへの葛藤や、搾乳をやめたことによる解放感を感じたと考えられた。よって痛みや疲労の点から、電動式搾乳器は重要な資源であると考えられた。また、電動式搾乳器を誤った方法で使用し痛みを感じていた母親もおり、搾乳を快適に行うために適切な使用方法の指導ができるよう、医療者の十分な学習が必要であると考えられた。
子どもの願いを裏切らない虐待再発防止が確実な援助方針作成ガイドと教材の開発

児童虐待の被害事実について信用性の高い子どもの話を引き出す面接(チャイルド・フォレンジック・インタビュー)を終えてからどのように子どもの願いと虐待再発防止を確実にした援助計画を作成するのか。本研究は、1フォレンジック・インタビューの後、援助方針はどのように決まっていったか。その現状を調査し、2子どもの願いを裏切らない確実な虐待再発防止の援助計画のつくり方をエビデンスト・ベイストのソーシャルワーク援助(サインズ・オブ・セーフティ・アプローチ)に基づいて具体的に学ぶ教材の開発をケース・メソッドの方法を用いて児童虐待対応の現場従事者と協力して行う(アクション・リサーチ)。
都市と自然-その建築史的研究

(1)自然と生活空間の形成に関する研究においては、まず古代の・山・野・河・海についてのヴァナキュラーな観念を解明し、それらと、中世以降中国から伝来し、定着した「十境」と「八景」などの自然観・環境観が、中世の京都や博多、奈良、堺などの生活空間を新たな目で見なおす大きな契機となり、さらに和風化した環境概念をつくることになった点を明らかにし、複雑多様な自然観が都市・集落・住居などのありかた規定していることを推定した。(2)都市・集落・住居の選地と自然に関する研究においては、とくに京都・博多・名古屋・鎌倉・堺・仙台・奈良・金沢・大阪・高山・箱館・横浜・札幌・青森・山形・米沢・酒田・広島・山口・鳥取・高知・長崎・熊本・鹿児島など古代から近代にいたる都市について、都市形成の契機と自然の関係、都市の成立と自然環境の維持・改変について実地調査を行い、多数の資料を収集した。その結果、根底に共通する点があるという感触をもつにいたり、それにもとづき都市形成の契機、変容、自然との関係の視点から、調査研究成果の概報をまとめた。(3)大災害と都市更新について、大災害の後、都市はなぜ一新され、再建修復されることがないのかという問題では、都市を襲う大火災や大地震に注目し、京都・伏見・大坂・江戸・博多・堺・酒田・広島・長崎などの都市について史料を収集整理した。平成7年(1995)の阪神大震災とよく似た規模であり、いっそう被害の大きかった、文禄5年(1596)のいわゆる慶長大地震について、京・伏見・堺などの都市を中心に考察した。人為的ともいえる戦災による大被害についても、織田信長による元亀4年(1573)の戦国期京都上京焼討を対象に史料を収集、検討した。また、原子爆弾による破壊を受けた広島では、近世・近代の中心的繁華街であった爆心地周辺は、かっての町人町の町並みや街路をすべて更地にする形で平和記念公園の計画がなされたことにも、都市の記憶を完全に空白化する伝統意識の反映をみた。本年度は、以下の項目についてを研究した。(2)都市・集落・住居の選地と自然に関する研究においては、とくに京都・博多・名古屋・鎌倉・堺・仙台・奈良・金沢など古代から近世にいたる都市について、都市形成の契機と自然の関係、都市の成立と自然環境の維持・改変について実地調査を行い、多数の資料を収集した。個別のちがいは当然大きいにしても、根底に共通する点があるという感触をもつにいたった。(3)都市と自然に関する参考文献・資料・史料・指図・絵画資料など大量のデータを収集し、必要なものを機械可読化した。それらをパソコン・データベースに入力し、研究支援データベースを構築するための基盤として予備的なデータベースを作成した。本年度は、以下の項目について研究した。

(1)大災害と都市更新について、大災害の後、都市はなぜ一新され、再建修復されることがないのかという問題では、都市を襲う大火災や大地震に注目し、京都・伏見・大坂・江戸・博多・堺など、近世初頭前後に大火災や大地震を被った都市について史料を収集整理した。(2)とくに、平成7年(1995)の阪神大震災とよく似た規模であり、いっそう被害の大きかった、文禄5年(1596)のいわゆる慶長大地震について、京・伏見・堺などの都市を中心に考察した。(3)人為的ともいえる放火による大被害についても、織田信長による元亀4年(1573)の戦国期京都・上京焼討などを対象に史料を収集し、検討している。(4)都市・集落・住居の選地と自然に関する研究においては、昨年に引き続いて大阪・高山・箱館・横浜などの都市について、都市形成の契機と自然の関係、都市の成立と自然環境の維持・改変について実地調査を行い、多数の資料を収集した。(5)都市と自然に関する参考文献・資料・史料・指図・絵画資料など大量のデータを収集し、必要なものを機械可読化した。それらをパソコン・データベースに入力し、研究支援データベースを構築するための基盤として予備的なデータベースを増補した。本年度は、以下の項目について研究した。(1)大災害と都市更新について、大災害の後、都市はなぜ一新され、再建修復されることがないのかという問題では、都市を襲う大火災や大地震に注目し、近世初頭前後に大火災や大地震を被った都市(酒田・広島・長崎など)について史料を収集整理した。(2)また、自然の大災害ではないが、戦災に注目した。とくに、原子爆弾による凄惨な破壊を受けた広島では、爆心地周辺は近世・近代の広島における中心的な繁華街であったが、復興に際してもとの繁華街には戻らず、平和記念公園とされた。そのことの当否はともかく、かつての町人町の町並みや街路をすべて更地にする形で平和記念公園の計画がなされたことは、都市の記憶を完全に空白化した意味で、問題があり、伝統的な都市空間の復元、都市の記憶の回復が望まれる。(3)都市・集落・住居の選地と自然、大災害と都市更新に関する研究においては、一昨年・昨年に引き続いて札幌・青森・山形・米沢・酒田・広島・長崎・鳥取・高知・.鹿児島などの都市について、都市形成の契機と自然の関係、都市の成立と自然環境の維持・改変について実地調査を行い、資料を収集した。(4)都市と自然に関する参考文献・資料・史料・指図・絵画資料などのデータを収集し、必要なものを機械可読化した。それらをパソコン・データベースに入力・増補し、研究支援データベースを構築した。
下水管渠におけるバイオガス発生リスクの制御に関する研究

下水管渠における微生物の増殖に伴うバイオガス生成を乳酸菌を用いて制御する方法について検討を行った。乳酸菌の増殖速度は含水率の低下とともに低下した。培養上澄液のバイオガス制御効果は中性において十分ではなかった。バイオガス産生細菌と乳酸菌の下水流中における接触モデルを用いた数値シミュレーションから、その頻度は下水の流下特性の影響を受けないが、そのばらつきは影響を受けることが示された。下水管渠は現在一般的な分流式下水道においては主に家庭や事業所から排出される下水をその終末処理施設である下水浄化センターへと運ぶ道の役割を担っており、管渠内では下水中の易分解性有機物の分解が進むことでバイオガスが発生することが知られている。バイオガスには二酸化炭素のような生活に直接害を与えない成分がある一方、硫化水素に代表される毒性のある成分や臭気を伴い健康な生活をおびやかす成分も存在する。下水道施設からの臭気に対する住民の要求水準は高いことからバイオガス発生の抜本的解決は重要であるが、分流式下水道への移行に伴う開渠から遮へい型管渠への移行,ディスポーザー利用の潜在的需要の増加など近年バイオガス発生を増大させる要因は増加している。本年度は食品産業の分野で知られているバイオプリザベーションの考え方を下水管渠へと応用することで既存のバイオガス発生対策である圧送管への空気注入や気相部の換気等と異なりエネルギー消費の少ない対策とするための基礎について検討を行っており、基質として下水およびディスポーザーの普及によって下水管渠へ流入量が増大すると考えられる下水中の食品残渣のモデルとしておからを選定し、そこで増殖可能な乳酸菌について単離されている株を用いて検討を行った結果、おからについては生理食塩水を用いて含水率を調整することで乳酸菌の増殖が可能であり、また、乳酸菌および液体培養された乳酸菌培養上澄液をおからに添加することでバイオガス発生を抑制することができることが明らかにされた。下水については、外部から低濃度の栄養源を添加することで増殖可能となる乳酸菌について明らかにされた。本年度は食品産業の分野で知られているバイオプリザベーションの考え方を下水管渠へと応用することで既存のバイオガス発生対策である圧送管への空気注入や気相部の換気等と異なりエネルギー消費の少ない対策とするための基礎について検討を行っており、基質としてディスポーザーの普及によって下水管渠へ流入量が増大すると考えられる下水中の食品残渣のモデルとしておからを選定し、そこで増殖可能な乳酸菌について菌株を用いて検討を行った結果、市販のおからについては含水率を調整することで乳酸菌の増殖が可能な種類もあるが十分に増殖が期待できないものもあり、適切な菌数の乳酸菌および液体培養された乳酸菌培養上澄液を添加することで制御するバイオガス発生の抑制効果について評価プロトコルを開発した。下水管渠は現在一般的な分流式下水においては主に家庭や事業所から排出される下水をその終末処理施設である下水浄化センターへと運ぶ道の役割を担っており、管渠内では下水中の易分解性有機物の分解が進むことでバイオガスが発生することが知られている。バイオガスには二酸化炭素のような生活に直接害を与えない成分がある一方、硫化水素に代表される毒性のある成分も存在する。下水道施設からの臭気に対する住民の要求水準は高いことからバイオガス発生の抜本的解決は重要であるが、ディスポーザー利用の潜在的需要の増加など近年バイオガス発生を増大させる要因は増加している。下水中の有機物のモデルとしておからを用い含水率を調整してバクテリオシン産生能のある乳酸菌の増殖特性に及ぼす固形物濃度の影響を検討した結果、含水率の低下とともにその増殖速度は急激に低下し、固形物濃度10%を基準として30%の場合には半分以下にまで低下することが明らかになった。固形物濃度30%の場合の含水率はリアクター内で均質な分布とならないことから、実際にはより低い固形物濃度で反応速度が半減すると推定された。また、培養上澄液の効果は中性付近に維持される環境では期待できないことが明らかになった。バイオガス産生細菌と乳酸菌の下水流中における接触モデルを用いた数値シミュレーションから、同じ流下時間で比較した場合、平均的な接触回数は下水管渠内における下水の流下特性の違いによる影響がほとんどみられないが、Reが小さい場合にはそのばらつきが大きくなることが明らかになった。
ハイブリッド型タンデム触媒反応の開発を基盤とした高次構造アルカロイドの迅速合成

近年の医薬リード化合物の枯渇問題を受け、特異かつ複雑な骨格を有する生物活性天然物に注目が集まっている。しかし、高度に官能基化された天然物の合成は、現代の精密有機化学をもってしても容易ではなく、満足のいく量的供給や構造活性相関研究を視野に入れた誘導体合成は困難であるのが現状である。このような背景のもと、本研究課題では、分子合成オンデマンドを実現するタンデム触媒の反応の開発と、確立した新たな方法論を基盤とする高次構造アルカロイドの迅速合成法の確立を目指し、研究に取り組んでいる。1)オートタンデム触媒反応を基軸とする多環性グアニジン化合物の迅速合成において、本年度は以下の成果を得た。申請者らのグループは、これまでにカチオン性金触媒によるオートタンデム触媒機構を経るピロロピリミジン骨格の合成法を開発した。本方法論を基軸とし、グアニジンを有する多環性アルカロイド、デヒドロバツェラジンCの不斉全合成を達成した。さらに本天然物群には、三環性主骨格の酸化段階や側鎖が異なる類縁化合物が数多く存在する。そこで、確立した合成経路を基盤とし、他の類縁体合成に取り組み、バツェラジンEの主骨格の形成に成功した。2)遷移金属触媒の動的制御に基づいたアシスト型タンデム触媒反応の開発とその応用において、本年度は以下の成果を得た。銅触媒の価数の動的制御に基づくアシスト型タンデム触媒反応の開発に取り組み、スチレン誘導体のアジリジン環形成と求核的アジリジン環開裂との連続反応を経るオレフィンの二重官能基化反応を確立した。本手法では、銅触媒の価数により二つの異なる触媒反応を制御しており、銅触媒の酸化剤として(NH4)2S2O8が有効であることがわかった。本手法は、アルコールや炭素求核剤、ヘテロ原子求核剤といった様々な求核剤が適用可能であり、共通の基質から多様な結合様式を有するアミンの迅速合成法を確立した。カチオン性の金錯体を用いたドミノ型反応による二環性のピロロピリミジン骨格の迅速構築法を基軸とし、グアニジンを有する多環性アルカロイド、デヒドロバツェラジンCの不斉合成の合成経路を確立した。さらに、確立した合成経路の多様性合成への有用性を立証すべく、側鎖の異なるバツェラジンEの合成研究に取り組んだ。その結果、側鎖導入とグアニジンを含むバツェラジンEの3環性主骨格の形成に成功した。さらに、銅触媒の価数の動的制御に基づくアシスト型タンデム触媒反応を確立し、スチレン誘導体からβ位に様々な結合様式を有するアミン合成に成功した。1)オートタンデム触媒反応を基軸とする多環性グアニジン化合物の迅速合成において、本年度デヒドロバツェラジンCの不斉全合成を確立した。確立した本合成法は、三環性主骨格の構築にアセタールを有するウレアとアルキン、アシル化剤の三成分を用いたモジュラー合成である。本年度は、確立した合成法の特徴を生かし、鍵工程に用いるアルキンやその後のアシル化剤を適宜変更することで、バツェラジンCやクランベシディンなどの類縁化合物の網羅的合成を達成する。さらに、2)遷移金属触媒の動的制御に基づいたアシスト型タンデム触媒反応の開発とその応用において、本年度確立した銅触媒の価数の動的制御に基づくアシスト型タンデム触媒反応によるアルケンの二官能基化を応用し、シャルテリンをはじめとする高次構造アルカロイドの合成研究を展開する予定である。

カチオン性の金錯体を用いたドミノ型反応による二環性のピロロピリミジン骨格の迅速構築法を基軸とし、グアニジンを有する多環性アルカロイド、デヒドロバツェラジンCの不斉合成の合成経路を確立した。さらに、確立した合成経路の多様性合成への有用性を立証すべく、側鎖の異なるバツェラジンEの合成研究に取り組んだ。その結果、側鎖導入とグアニジンを含むバツェラジンEの3環性主骨格の形成に成功した。さらに、銅触媒の価数の動的制御に基づくアシスト型タンデム触媒反応を確立し、スチレン誘導体からβ位に様々な結合様式を有するアミン合成に成功した。1)オートタンデム触媒反応を基軸とする多環性グアニジン化合物の迅速合成において、本年度デヒドロバツェラジンCの不斉全合成を確立した。確立した本合成法は、三環性主骨格の構築にアセタールを有するウレアとアルキン、アシル化剤の三成分を用いたモジュラー合成である。本年度は、確立した合成法の特徴を生かし、鍵工程に用いるアルキンやその後のアシル化剤を適宜変更することで、バツェラジンCやクランベシディンなどの類縁化合物の網羅的合成を達成する。さらに、2)遷移金属触媒の動的制御に基づいたアシスト型タンデム触媒反応の開発とその応用において、本年度確立した銅触媒の価数の動的制御に基づくアシスト型タンデム触媒反応によるアルケンの二官能基化を応用し、シャルテリンをはじめとする高次構造アルカロイドの合成研究を展開する予定である。
個人性を持つ手書き文字の人工的生成に関する研究

本研究のテーマは高い個人性を持つ手書き文字を人工的に生成する方法を扱う研究である。私たちは具体的に3つの目標を持っている。最初に個人的筆記モデルの性能を向上させること。2番目、生成された文字を活用してオンライン署名検証システムの性能を向上させること。3番目、原本のスタイルを維持しながら使用者の毛筆の文字を合成することである。本研究を通じてPC上で使用者のユニークで豊かな感性的な情報の表現(個人の個性的な手書き文書・毛筆の作品など)が可能であり、署名検証システムのエラー率の低減が期待できる。本研究チームは最近多様な筆記スタイルを一つのモデルで作ってこれを通じて原本のスタイルと似ていながらも多様な筆記体文字を生成する研究を遂行した。筆記モデルの精密度向上、文字合成を通した署名検証の性能向上、毛筆文字の合成が可能な筆記モデルの開発という目標で昨年の研究実績は以下のとおりである。1.コンピュータ上で記録されたオンライン文字が紙の上に書かれた文字と異なる特徴の1つは文字を書く間の速度情報が保存されることである。以前のモデルを使って合成された文字は外見上では原本の文字と大きく差がなかったが、内部の速度情報においては比較的大きな差を見せた。オンライン手書き文字での速度は点(point)と点の間の間隔に左右されるから、この段階では文字を生成した後、点と点の間の補間を本来の署名と類似するようにする方法に関して研究を行った。2.筆記モデルの精密度向上を試みた。まず、一文字内で画(ストローク)間連結形態が互いに違う文字のためのモデルを開発した。次に原本の筆記速度を合成された文字でも維持するためのモデルを開発した。3.手書き文字合成を利用した署名検証の性能向上を試みた。署名5個を訓練パターンで使用時、現在5%程度の署名検証エラー率を署名10個の訓練パターンで使用時のエラー率を3%水準に下げる目的でしたが、予想したとおりに向上しないため、これに対する研究が必要であった。合成された文字を使って署名検証実験を遂行して結果の分析を行った。文字合成を通した署名検証の性能向上、毛筆文字の合成のためのモデル開発という目標で昨年の研究実績は以下のとおりである。1.文字合成を通した署名検証の性能向上を試みた。まず、合成された文字を使って署名検証実験を遂行して結果を分析した。手書き文字合成を利用した署名検証の性能向上を試みた。署名5個を訓練パターンで使用時、現在5%程度の署名検証エラー率を署名10個の訓練パターンで使用時のエラー率を3%水準に下げる目的でしたが、予想したとおりに向上しない。これは合成された文字が実際署名に比べて多様性が低いためであると考えられる。このために次の2種類手法を試みた。合成された文字の多様性を増加させた。署名検証システムで訓練パターンを使う方式を改善した。2.毛筆文字の合成のためのモデル開発を試みた。コンピュータで生成される毛筆文字はタブレット用ペンの筆圧、ペンの角度によって形が調節される。毛筆文字に現れる個人性を分析して、個人性を失わず新しい文字を生成できるモデルを開発した。毛筆文字に現れる個人性はインクの量が均一であれば、大部分字の形状、筆記の速度、画の幅と筆先の方向変化によって決定される。この中で文字の形状と筆記速度はペン書きでも同様に現れる部分である。ここで新しくモデリングする必要があるのは画の幅と筆先の方向変化であった。毛筆文字の合成モデルは(1)画幅の変化に対するモデル生成、(2)筆先方向変化に対するモデル生成、(3)画幅、筆先モデルと既存の文字形状モデルの統合との3段階を経て研究・開発された。手書き文字合成は人間の手書きの文字を人工的に生成することに関する研究である。この研究は音声合成とは違って大衆的に広く知られてはいないが、最近筆記認識分野で関心を受けている研究主題の中の一つである。手書き文字合成は人間の行為を模倣するという側面では音声合成と類似の側面があるが、その目的においては大きな差がある。音声は人の声と似ているほどより一層聞きやすいが、文字は機械的で整った文字が人の手書き文字に比べてより一層読みやすいためである。手書き文字合成の目的は3種類と考えられる。まず、人間の筆記の行為をより一層よく理解すること。2番目、生成された筆記文字を既存のコンピュータフォントの代わりに活用すること。

3番目、生成された文字を活用してコンピュータ文字認識のシステムの性能を向上させることである。1番目の目的のために多くの研究者によって多様な人間の筆記体モデルが提示されてきた。こういうモデルはどれくらい正確に本来の手書きの形を反映するかを基準として評価される。2番目の目的は一番目の目的に比べてより実用的である。自分自身の個性と特徴をオンライン上で、あるいは文書上でより直接的に表現できることになる。最後に、コンピュータで筆記文字を分析/認識するためには多様な筆記体文字のパターンが必要であるが、文字合成はこれを難なく獲得することを目的とする。筆記モデルの精密度向上、文字合成を通した署名検証の性能向上、毛筆文字の合成が可能な筆記モデルの開発という3つの大目標で当該年度で達成した具体的な目標は次のとおりである。筆記モデルの精密度向上のために1.一文字内で画(ストローク)間連結形態が互いに違う文字のためのモデルを開発した。2.原本の筆記速度を合成された文字でも維持するためのモデルを開発した。筆記モデルの精密度向上を試みて、おおむね順調で進展している。まず、一文字内で画(ストローク)間連結形態が互いに違う文字のためのモデルを開発し、原本の筆記速度を合成された文字でも維持するためのモデルを開発した。次に手書き文字合成を利用した署名検証の性能向上を試みた。署名5個を訓練パターンで使用時、現在5%程度の署名検証エラー率を署名10個の訓練パターンで使用時のエラー率を3%水準に下げる目的でしたが、予想したとおりに向上しないため、これに対する研究が必要であった。そのため、合成された文字を使って署名検証実験を遂行して結果の分析を行った。2.原本の筆記速度を合成された文字でも維持するためのモデルを開発したので、おおむね順調に進展していると言える。今後の研究の推進方策は以下のとおりである。1.手書き文字合成を利用した署名検証の性能向上のために、合成された文字を訓練パターンで使う方法を改善する。2.毛筆文字の合成のためのモデル開発を行う。コンピュータで生成される毛筆文字はタブレット用ペンの筆圧、ペンの角度によって形が調節される。この段階では毛筆文字に現れる個人性を分析して、個人性を失わず新しい文字を生成できるモデルを開発する。毛筆文字に現れる個人性はインクの量が均一であると仮定するならば、大部分字の形状、筆記の速度、画の幅と筆先の方向変化によって決定される。この中で文字の形状と筆記速度はペン書きでも同様に現れる部分であることから、ここで新しくモデリングする必要があるのは画の幅と筆先の方向変化である。毛筆文字の合成モデルは次の3段階を経て研究・開発される予定である。(1)画幅の変化に対するモデル生成、(2)筆先方向変化に対するモデル生成、(3)画幅、筆先モデルと既存の文字形状モデルの統合。
β_3アドレナリン受容体遺伝子変異が小児の体脂肪分布と運動時脂質分解能に及ぼす影響

本研究では、β_3アドレナリン受容体(AR)遺伝子変異を保有する小児と保有しない小児との間で、内臓脂肪面積、体脂肪率、血清脂質性状の比較・検討を行い、β_3AR遺伝子変異の保有が小児における内臓脂肪型肥満の形成、運動時の脂質分解能の低下、全身体脂肪量の過剰蓄積、糖・脂質代謝の異常に関与するか否かを明らかにすることを目的とした。平成17、18年度に測定を行った48名を加え、712歳の男女小児66名(平均年齢9.8±1.4歳)を対象に、β_3AR遺伝子、肥満度、体脂肪率、MRIによる内臓脂肪面積、血圧、血清脂質、動脈硬化指数、尿酸値、血糖値、インスリンなどを解析・検査した。β_3AR遺伝子の変異型を保有する肥満小児は13名、正常型を保有する肥満小児は21名、変異型を保有する非肥満小児は5名、正常型を保有する非肥満小児は27名であった。β_3AR遺伝子の変異型を保有する小児の割合は、非肥満小児(15.6%)に比べて肥満小児(38.2%)の方が顕著に高い割合を示した。肥満小児について変異型と正常型の間で検査項目を比較すると、正常型を保有する肥満小児に比べて、変異型をもつ肥満小児では肥満度、体脂肪率、内臓脂肪面積が顕著に大きく、HDLコレステロール、尿酸値、肝機能指標が顕著な不良状態を示した。以上から、β_3AR遺伝子の変異型を保有する小児では、体脂肪量、内臓脂肪量、血清脂質代謝、尿酸代謝などが不良状態に陥りやすい可能性が示唆された。小児の段階で動脈硬化危険因子の根源である内臓脂肪の蓄積が遺伝的な影響を受けるという知見は、個々の小児が各自の体質を考慮して健康的な生活習慣を構築することに役立つものと考えられる。本研究では、β_3アドレナリン受容体(AR)遺伝子変異を保有する肥満小児と保有しない肥満小児との間で、内臓脂肪面積、運動時の中性脂肪分解反応、体脂肪率、血清脂質性状の比較・検討を行い、β_3AR遺伝子変異の保有が小児における内臓脂肪型肥満の形成、運動時の脂質分解能の低下、全身体脂肪量の過剰蓄積、脂質代謝の異常に関与するか否かを明らかにすることを目的とした。平成17年度に実施した研究では、712歳の男女小児33名(平均年齢9.8±1.3歳)を対象に、身長、体重、肥満度、腹囲、殿囲、空気置換法による体脂肪率と体脂肪量、MRIによる内臓脂肪面積と皮下脂肪面積、収縮期血圧と拡張期血圧、血液分析による総コレステロール、LDLコレステロール、HDLコレステロール、中性脂肪、動脈硬化指数、尿酸値、血糖値、アポ蛋白質、インスリン、レプチン、β_3AR遺伝子を解析・検査した。β_3AR遺伝子の変異型を保有する小児は7名、正常型を保有する小児は26名であり、β_3AR遺伝子の変異型を保有する小児では、肥満度(変異:28.4%、正常:15.3%)、体脂肪率(変異:34.7%、正常:27.1%)、内臓脂肪面積(変異:22.6cm^2、正常:14.4cm^2)、皮下脂肪面積(変異:170.4cm^2、正常:119.9cm^2)、拡張期血圧(変異:108mmHg、正常:99.4mmHg)、インスリン(変異:14.1mg/dl、正常:11.4ml/dl)が高い値を示す傾向が認められた。今後は、肥満小児と非肥満小児に対する検査を増加させ、β_3AR遺伝子変異を保有する肥満小児の形態特性、糖・脂質代謝性状、動脈硬化進展状態を明らかにする算段でいる。また、学会発表ならびに原著論文の執筆を行う予定である。本研究では、β_3アドレナリン受容体(AR)遺伝子変異を保有する小児と保有しない小児との間で、内臓脂肪面積、運動時の中性脂肪分解反応、体脂肪率、血清脂質性状の比較・検討を行い、β_3AR遺伝子変異の保有が小児における内臓脂肪型肥満の形成、運動時の脂質分解能の低下、全身体脂肪量の過剰蓄積、糖・脂質代謝の異常に関与するか否かを明らかにすることを目的とした。平成18年度に測定を行った15名を加え、712歳の男女小児48名(平均年齢9.8±1.4歳)を対象に、β_3AR遺伝子、肥満度、体脂肪率、MRIによる内臓脂肪面積、血圧、血清脂質、動脈硬化指数、尿酸値、血糖値、インスリンなどを解析・検査した。β_3AR遺伝子の変異型を保有する肥満小児は7名、正常型を保有する肥満小児は15名、変異型を保有する非肥満小児は4名、正常型を保有する非肥満小児は22名であった。肥満小児について変異型と正常型の間で検査項目を比較すると、正常型を保有する肥満小児に比べて、変異型をもつ肥満小児では肥満度や体脂肪率は同程度であるにもかかわらず、内臓脂肪面積が大きく、HDLコレステロールと尿酸値が顕著な不良状態を示した。また、非肥満小児についても変異型をもつ小児の方が、総コレステロール、LDLコレステロール、中性脂肪が顕著な不良状態を示した。以上から、小児では肥満・非肥満にかかわらず、β_3AR遺伝子の変異型をもつ場合には、内臓脂肪量、血清脂質代謝、尿酸代謝などが不良状態に陥りやすい可能性が示唆された。今後は、特に肥満小児に対する検査を増加させ、β_3AR遺伝子変異を保有する肥満小児の形態的特性、糖・脂質代謝性状、動脈硬化進展状態について、さらに詳細に分析・検討する予定である。

また、データが蓄積されてきたことから、学会発表ならびに原著論文の執筆をこれまでより積極的に行う予定である。本研究では、β_3アドレナリン受容体(AR)遺伝子変異を保有する小児と保有しない小児との間で、内臓脂肪面積、体脂肪率、血清脂質性状の比較・検討を行い、β_3AR遺伝子変異の保有が小児における内臓脂肪型肥満の形成、運動時の脂質分解能の低下、全身体脂肪量の過剰蓄積、糖・脂質代謝の異常に関与するか否かを明らかにすることを目的とした。平成17、18年度に測定を行った48名を加え、712歳の男女小児66名(平均年齢9.8±1.4歳)を対象に、β_3AR遺伝子、肥満度、体脂肪率、MRIによる内臓脂肪面積、血圧、血清脂質、動脈硬化指数、尿酸値、血糖値、インスリンなどを解析・検査した。β_3AR遺伝子の変異型を保有する肥満小児は13名、正常型を保有する肥満小児は21名、変異型を保有する非肥満小児は5名、正常型を保有する非肥満小児は27名であった。β_3AR遺伝子の変異型を保有する小児の割合は、非肥満小児(15.6%)に比べて肥満小児(38.2%)の方が顕著に高い割合を示した。肥満小児について変異型と正常型の間で検査項目を比較すると、正常型を保有する肥満小児に比べて、変異型をもつ肥満小児では肥満度、体脂肪率、内臓脂肪面積が顕著に大きく、HDLコレステロール、尿酸値、肝機能指標が顕著な不良状態を示した。以上から、β_3AR遺伝子の変異型を保有する小児では、体脂肪量、内臓脂肪量、血清脂質代謝、尿酸代謝などが不良状態に陥りやすい可能性が示唆された。小児の段階で動脈硬化危険因子の根源である内臓脂肪の蓄積が遺伝的な影響を受けるという知見は、個々の小児が各自の体質を考慮して健康的な生活習慣を構築することに役立つものと考えられる。
光析出法を用いた硫化物半導体-酸化物半導体ダイレクトナノカップリングに関する研究

本研究の主要な成果は以下の通りである。(1)単体硫黄と金属イオンを含むエタノール溶液中で,TiO_2にUV光を照射することによって,TiO_2表面と良好な界面接合状態を有するCdS,PbS,MoS_2,Ag_2S量子ドットを形成することに成功した。(2)光析出法を用いて作製した金属硫化物量子ドット-TiO_2ダイレクトナノカップリング系の特徴を明らかにした。(3)光析出法,SAM法およびSILAR法で調製したCdS量子ドット担持メソポーラスTiO_2ナノ結晶薄膜を光アノードとして用いた量子ドット増感型太陽電池を作製した。疑似太陽光照射下(one sun)におけるセル性能評価を行った結果,光電変換効率は,2.5%(光析出法)>1.2%(SILAR法)>0.14%(SAM法)の順であることが判明した。H20年度の研究成果は以下の通りである。(1) TiO_2上へのCdS光析出および成長メカニズムの解明:光電気化学的手法および吸着実験により、CdS核生成はCd^<2+>還元に続くS_8との反応(atomic route)で進行し、核成長はS_8の還元に続くCd^<2+>との反応(ionic route)で進行することを明らかにした。(2) CdS/TiO_2界面のキャラクタリゼーション:高分解能TEM観察により、光析出したCdSはTiO_2との良好な界面接合状態を有することを確認した。(3) CdS/TiO_2可視光誘導界面電子移動の評価実験:本申請で購入したPhotoluminescence(PL)測定装置を活用し、単独系ではPLを示すCdSナノ粒子が、TiO_2上に光析出した場合には全く発光しないことから、CdSからTiO_2への効率的な可視光誘導電子移動が起こっていることを間接的に確認することができた。(4) CdS/TiO_2界面電子状態の理論計算:CdS/TiO_2界面に関するDFT理論計算を実行中である。(5)光析出法による各種MS-TiO_2ダイレクトナノカップリング系の合成:光析出法によるPbS-TiO_2ダイレクトナノカップリング系の研究を実行中である。以上述べた通り、当初の目標を概ね達成することができた。また、CdS-TiO_2ダイレクトカップリング系を光電極として用いた太陽電池の性能評価を行い、その結果を論文として公表した(添付論文リスト4)。さらに、現在、上記(1)-(4)の成果の一部を論文発表すべく準備を進めている。平成21年度の研究成果は以下の通りである。(1)光電気化学的な手法を用いてTiO_2上へのCdS光析出メカニズムを明らかにし、その成果を論文にまとめて公表した。(2)新たに開発した表面修飾剤-アシスト光析出法を用いて、TiO_2上にサイズ制御されたPbS量子ドットを高速で析出させることに成功した。その他、MoSおよびAg_2Sナノ粒子もTiO_2表面に光析出させることができることを見出した。(3)HRTEM観察・解析により、上記光析出物の同定を行うと共に、界面のキャラクタリゼーションを実施した。(4)PLおよび光電流測定により、上記カップリング系において硫化物半導体量子ドットからTiO_2への可視光誘導界面電子移動が起きていることを明らかにした。(5)DFT理論計算により、CdS/TiO_2カップリング系の電子構造に関する情報を得ることができた。現在、(2)-(5)の成果の一部を論文発表すべく準備を進めている。平成22年度の研究成果は以下の通りである。(1)新規表面修飾剤-アシスト光析出法によるPbS量子ドット担持メソポーラスTiO_2ナノ結晶薄膜を光アノードとして用いた光電気化学セルを作製し、擬似太陽光照射下で水素エネルギーへの変換効率1.2%を達成した。この成果をChem Phys Chemに公表した。(2)光析出法によるCdS量子ドット担持メソポーラスTiO_2ナノ結晶薄膜を光アノードとして用いた太陽電池を作製し、擬i似太陽光照射下で光電変換効率2.5%を達成した。この成果をJ.Phys.Chem.Cに公表した。(3)光析出法を用いて一種類の前躯体からの光析出法を用いてTiO_2,上にMoS量子ドットを形成させることに成功し、ギ酸水溶液からの水素生成に対するTiO2光触媒活性が、MoS担持に伴って著しく増大することを見出した。

この成果をJ.Colloid Interface Sci.に公表した。(4)光析出法によるAg_2S量子ドット担持メソポーラスTiO_2ナノ結晶薄膜を光アノードとして用いた光電気化学セルを作製し、擬似太陽光照射下で水素エネルギーへの変換効率0.29%を達成した。現在、この成果を物理化学系の専門雑誌に投稿中である。(5) H20年度-H22年度における、実験及びDFT理論計算に関する本研究の成果全体をまとめた。現在、レビュー雑誌に投稿中である。
ヒト血液脳関門に発現する新規有機カチオン輸送体の基質構造と分子実体解明

高齢化に伴い中枢神経系疾患の患者数は増加する一方で、その治療薬の開発成功率は、いまだ他の領域と比較しても極めて低い。その原因の1つに、血液と脳を隔てるバリアー(血液脳関門)が薬物の移行を制限していることが挙げられる。本研究では、血液脳関門に発現する薬物輸送タンパク質に着目し、その基質認識に重要な構造および特異的基質を見出すことで、中枢神経系疾患治療薬の開発に応用可能な知見の獲得を目指す。
Arf6による細胞運動性制御の分子機構の解析

細胞の外部環境への接着と運動は、細胞の増殖・分化・生存性等の制御における必須因子の一つであり、多細胞生物体の構築と維持を理解する上で非常に重要な生物学的過程である。細胞の接着と運動は、インテグリン等の細胞形質膜レセプターの細胞外基質等への結合と、それに伴う細胞内での生化学的シグナル伝達や細胞骨格と膜の再構成等を介して制御される。近年、これらの個々の素過程に関する知見は膨大なものになってきた。一方、細胞が運動する際には、これらの素過程が互いに連携し統御され、細胞全体が統一された一つのシステムとして作動する。しかし、個々のシグナル伝達過程や細胞骨格・細胞膜の再構成を、このような統一されたシステムとして統御し運営する為の分子的機序は、未だ十分には解明されていない。申請者らは、Arf6の活性制御が細胞運動を基本的に制御している重要な細胞内過程の一つであることを示す証拠を提示してきた。これは、1984年以来M.Bretscherによって一貫して提唱されている、膜の再構成過程が細胞運動制御に根幹的に関わるものである、との仮説の延長上にあるものである。本研究は、細胞運動におけるArf6の主導的役割をより詳しく検証することを目的とする。既にArf6に作用する幾つかのGAP蛋白質を同定し解析し、これらのGAP蛋白質と相互作用する蛋白質因子も概ね同定が終了した。本年度においては、細胞運動や浸潤を促すArf6活性化に関わるGEF(Guanine nucleotide exchange factor)の同定、さらに、Arf6は非標準的なユビキチン化を受けることとそのE3因子の同定解析を行なった。同定されたGEFやE3因子は、乳癌細胞の浸潤性獲得過程にも重要な役割をしていることも明らかにした。また、このGEFの活性化に至るシグナル伝達過程の解析も初期段階が終了した。このことによって、乳癌の多くの浸潤形質を説明することができることも明らかとなった。細胞の外部環境への接着とその上での運動は、細胞の増殖・分化・生存性等の制御における必須因子の一つであり、多細胞生物体の構築と維持を理解する上で非常に重要な生物学的過程である。申請者らは、細胞運動を制御する細胞内シグナル伝達と運動中の細胞における細胞骨格や細胞膜の再構成過程との統御機構を明らかにすることを目的とした研究を行ってきている。本年度までに採択された基盤研究の成果として、膜の再構成と伸展過程を制御する低分子量GTP結合性蛋白質であるArf6の活性制御が、細胞運動を基本的に制御している重要な細胞内過程の一つであることを示す証拠を提示し、作業仮説を提唱するに至った。今研究期間においては、Arf6の活性制御と細胞の接着や運動性との関係性をより明らかにすることを目的とした。その結果、Arf6に対するGAP(GTPase-activating protein)であると言われてきた蛋白質であるAMAP1やAMAP2が、Arf6に対しては単純なGAPing因子として作用するのではなく、GTP-Arf6と安定な複合体を形成すること、そのことによって細胞内、特に、形質膜においてArf6が活性化された領域にArf6機能を補助する一連の蛋白質因子をリクルートすることを明らかにした。このような性質は、AMAP1の場合は乳癌の浸潤仮足形成と浸潤活性において、AMAP2の場合はFcgamma receptor等のある種の細胞表面受容体のエンドサイトシスの初期過程において重要であることを明らかにした。

Arf6の活性制御に関してさらに研究を進め、Arf6が非標準的ユビキチン化されることによって、GAPやGEF(guanine nucleotide exchange factor)からの制御から逃れること、従って、これはArf6の新しい制御様式であることを明らかにした。Arf6の非標準的ユビキチン化が細胞の運動性制御と密接に関連していることを示唆する結果を得ており、現在、この点を詳細に解析している。細胞の外部環境への接着と運動は、細胞の増殖・分化・生存性等の制御における必須因子の一つであり、多細胞生物体の構築と維持を理解する上で非常に重要な生物学的過程である。細胞の接着と運動は、インテグリン等の細胞形質膜レセプターの細胞外基質等への結合と、それに伴う細胞内での生化学的シグナル伝達や細胞骨格と膜の再構成等を介して制御される。近年、これらの個々の素過程に関する知見は膨大なものになってきた。一方、細胞が運動する際には、これらの素過程が互いに連携し統御され、細胞全体が統一された一つのシステムとして作動する。しかし、個々のシグナル伝達過程や細胞骨格・細胞膜の再構成を、このような統一されたシステムとして統御し運営する為の分子的機序は、未だ十分には解明されていない。申請者らは、Arf6の活性制御が細胞運動を基本的に制御している重要な細胞内過程の一つであることを示す証拠を提示してきた。これは、1984年以来M.Bretscherによって一貫して提唱されている、膜の再構成過程が細胞運動制御に根幹的に関わるものである、との仮説の延長上にあるものである。本研究は、細胞運動におけるArf6の主導的役割をより詳しく検証することを目的とする。既にArf6に作用する幾つかのGAP蛋白質を同定し解析し、これらのGAP蛋白質と相互作用する蛋白質因子も概ね同定が終了した。本年度においては、細胞運動や浸潤を促すArf6活性化に関わるGEF(Guanine nucleotide exchange factor)の同定、さらに、Arf6は非標準的なユビキチン化を受けることとそのE3因子の同定解析を行なった。同定されたGEFやE3因子は、乳癌細胞の浸潤性獲得過程にも重要な役割をしていることも明らかにした。また、このGEFの活性化に至るシグナル伝達過程の解析も初期段階が終了した。このことによって、乳癌の多くの浸潤形質を説明することができることも明らかとなった。
晶析法による光学活性物質の分離・精製法

本研究では、DL-マンデル酸系及びDL-SCMC(S-Carboxymethyl-DL-Cysteine)系をモデル系として、優先晶析法によるD体及びL体の選択的分割プロセス開発のための基礎研究とプロセスの提案を行った。マンデル酸系においては、L体組成が(L+D)に対し3070%の範囲の分割に関しては圧力晶析法と蒸発法との組み合わせプロセスを検討し、またL体組成が30%以下の範囲に関しては、その303Kにおける溶解度曲線を測定し、それらの組み合わせによる効果的分割法を提案した。一方、DL-SCMC系からのL体の分割については等電点近傍に着目して、D体の核発生のない範囲におけるL体種晶の成長条件を検討し、操作過飽和度0.10.25[g/100ml]の5wt%及び10wt%NaCl添加DL-SCMC溶液内でのL体単一結晶上の成長速度を実測した。その結果、成長速度は共存するD体量の影響を受けるという結果が得られ、D体濃度S_Dの結晶成長速度に対する影響として、ΔC_L/S_D=αなる成長阻害因子を考えた。これより、ΔC_L・αを結晶成長速度に寄与する過飽和度ΔC_rとして、結晶成長速度dL_a/dθとΔC_rの相関を得た。一方、晶析操作時の溶液濃度変化は、ラセミ過飽和溶液にL体種晶を添加すると、L体の成長に従って初めL体濃度のみが減少するが、ある時間経過すると、D体の濃度も低下した。これは、L体種晶表面上にD体の結晶核が発生し、それが成長するためであることを確認した。そこで、L体種晶表面上へのD体の核化現象について研究を行い、二次元核化の待ち時間が過飽和度、結晶懸濁密度の影響を受けることを明らかにして、L体のみが安定に成長する操作条件を見出した。また、蒸発晶析法の実験も行い、冷却法で得られたデータとの比較検討も行った。これらより蒸発操作を加味した晶析法による光学分割プロセスを提出した。本年度の研究においては、生産プロセスとしての光学分割法開発のための基礎的研究を主として行い、次の成果を上げている。1.D-L-SCMC系においては、回分操作法にてD体過剰、L体過剰時の晶析現象について研究している。特にラセミ過飽和溶液中にL体種晶を添加した場合のL体の成長速度が、L体がD体より多い場合と少ない場合とで異なることを見出し、生産量との観点で、溶液中のL体濃度の減少速度と操作条件との関係を得た。またD・L体溶液中のL体種晶表面上にD体の核発生が起こることにより成長したL体結晶の純度が低下し、これが光学分割を妨げることも見出した。光学分割プロセスでは、D体核の発生の起こらない範囲でL体種晶上にL体のみを成長させ、その結果を分離して生産することが必要である。その観点で、L体種晶上でのD体核発生までの待ち時間の実測と、それに対する操作条件の影響を明らかにする実験を行い、工業的に操作可能と考えられる比較的に操作過飽和度の低い範囲における待ち時間に対する操作過飽和度と懸濁結晶密度の関係を明らかにした。これらの相関式より光学分割プロセス設計法について検討した。本プロセスの工業化を考えた場合、蒸発式による操作法が有効で、そのための装置の試作・試験運転も行い、次年度におけるプロセスの確認の準備も行っている。2.D・Lマンデル酸の光学分割としては高圧付与による圧力晶析法と冷却晶析法とがあり、高圧下を含めた相平衡関係を求めた。それよりL体の晶析する範囲は高圧付与により変化し、常圧下における蒸発法との組み合わせによる新しい分割法について検討している。また冷却法による晶析法に対しても晶析速度を測定し、それらを総括した光学分割法の提出を検討している。

これは、L体種晶表面上にD体の結晶核が発生し、それが成長するためであることを確認した。そこで、L体種晶表面上へのD体の核化現象について研究を行い、二次元核化の待ち時間が過飽和度、結晶懸濁密度の影響を受けることを明らかにして、L体のみが安定に成長する操作条件を見出した。また、蒸発晶析法の実験も行い、冷却法で得られたデータとの比較検討も行った。これらより蒸発操作を加味した晶析法による光学分割プロセスを提出した。本研究では、DL-マンデル酸系及びDL-SCMC(S-Carboxymethyl-DL-Cysteine)系をモデル系として、優先晶析法によるD体及びL体の選択的分割プロセス開発のための基礎研究とプロセスの提案を行った。マンデル酸系においては、L体組成が(L+D)に対し3070%の範囲の分割に関しては圧力晶析法と蒸発法との組み合わせプロセスを検討し、またL体組成が30%以下の範囲に関しては、その303Kにおける溶解度曲線を測定し、それらの組み合わせによる効果的分割法を提案した。一方、DL-SCMC系からのL体の分割については等電点近傍に着目して、D体の核発生のない範囲におけるL体種晶の成長条件を検討し、操作過飽和度0.10.25[g/100ml]の5wt%及び10wt%NaCl添加DL-SCMC溶液内でのL体単一結晶上の成長速度を実測した。その結果、成長速度は共存するD体量の影響を受けるという結果が得られ、D体濃度S_Dの結晶成長速度に対する影響として、△C_L/S_D=αなる成長阻害因子を考えた。これより△C_L・αを結晶成長速度に寄与する過飽和度△C_rとして、結晶成長速度dL_a/dθと△C_rの相関を得た。一方、晶析操作時の溶液濃度変化は、ラセミ過飽和溶液にL体種晶を添加すると、L体の成長に従って初めL体濃度のみが減少するが、ある時間経過すると、D体の濃度も低下した。