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特性類に基づく群作用及び葉層構造の剛性の研究

空間のより低次元な空間への分割によって定まる葉層構造という幾何構造について,特性類という不変量を用いて研究を行った.主な成果はG.Meigniez(南ブルターニュ大学)と共同で対称空間に局所計量同型な葉を持つリー葉層構造が等質葉層構造という特殊な例に限ることを証明し,リーマン葉層の剛性に応用したことである.また,O.Goertsches(マルブルグ大学),D.Toben(サンカルロス連邦大学)と共同でリーマン葉層構造の特性類の局所化公式を示し,佐々木多様体の体積の計算等に応用した.さらに,ケーラー葉層構造や双曲多様体の単位接束上の横断的に等質な葉層の特性類等について成果を得た.葉層構造の剛性に関し, Zimmerは高階の対称空間を葉とする極小Lie葉層構造が等質空間上の等質な葉層の引き戻しで得られることを示した.Gael Meigniez氏(南ブルターニュ大学)との共同研究において申請者はLie葉層構造の剛性問題に取り組み, 2次元の直和因子を持たない局所対称な葉を持つLie葉層構造が等質であることを示した.これはZimmerの定理の拡張とみなせる.Oliver Goertsches氏(ハンブルグ大学)とDirk Toeben氏(サンカルロス連邦大学)との共同研究において, Riemann葉層構造の特性類を閉葉の和集合に局所化するAtiyah-Bott-Berline-Vergne型の公式を得た.Martelli-Sparks-Yauにより特別なRiemann計量の存在の下で行われた佐々木多様体の体積の計算を階数が2以上という自然な条件の下で行うことができた.応用として,佐々木多様体の体積のReeb流の閉軌道への局所化公式を与え,佐々木トーリック多様体の体積の計算を行った.横断的にケーラーな葉層構造およびRiemann葉層構造の特性類の変形について研究し,葉層構造の族に対して変形しうる特性類たち全体が互いに独立に変形することを証明した.証明には奇数次元球面上のHopfファイブレーションおよびその変形から得られる葉層構造の特性類を計算した.応用として横断的にケーラーな葉層構造の分類空間の整数係数ホモロジー群からある実数体上のべクトル空間への全射が存在することを示した.これらの結果により,森田が定義したRiemann葉層の特性類についても同様の結果を証明した.双曲多様体の測地流の安定葉層の正規直交枠束への引き戻しについて, Greenの手法に基づいてGodbillon-Vey類の計算を行い,局所座標による表示を得た.Gael Meigniez氏(南ブルターニュ大学)とのLie葉層構造に関する共同研究を昨年度に引き続き行い,昨年度に得たLie葉層構造の剛性定理の証明の簡易化およびRiemann葉層構造の剛性への応用に関する次のような結果を得た.(1)Besson-Curtois-Gallotの測度の重心の議論を用い,葉の普遍被覆がポワンカレ円板の直和成分を持たない非コンパクト型対称空間となるようなLie葉層構造が等質なLie葉層構造に微分同相になるという剛性定理の昨年度よりも易しい証明を与えた.(2)Riemann葉層構造に対するMolinoの構造定理により,閉多様体上のRiemann葉層構造はLie葉層構造を葉向計量を保つコンパクトLie群作用で割って得られる.等質なLie葉層構造の葉向計量同型群を記述することで, Lie葉層構造の剛性定理から葉に関する同様の条件の下でRiemann葉層構に関する剛性定理を得た.昨年度の成果およびこれらの成果について論文を執筆中である.Gael Meigniez氏(南ブルターニュ大学)との共同研究では, Lie葉層構造の剛性定理のより見通しの良い証明を与えることができ, Riemann葉層構造の剛性定理への応用まで含め完了することができた.OliverGoertsches氏(ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン)とDirk Toeben氏(サンカルロス連邦大学)とのRiemann葉層構造の特性類の局所化に関する共同研究についても, Atiyah-Bott-Berline-Vergne型の局所化公式からBaum-Bottの公式を導出でき,論文"Localization of Chern-Simons type invariants of Riemannian foliations"を完成させることができた.横断的ケーラー構造を持つ葉層構造およびRiemann葉層構造の特性類の変形に関して昨年度得た結果については,論文を執筆中である.以上のように,様々な結果が得られている.(1)各葉への制限が擬計量同型となるような(M,F)上の自己微分同相写像を各葉への制限が計量同型となるような(M,F)上の自己同相写像によって距離有限で近似できることを示し,剛性定理の証明を簡略化した.(2)Fの余次元がXの任意の既約成分の計量同型群の次元以上であることを示し, Zimmerの定理を拡張した.

3.Jesus Antonio Alvarez Lopez氏(サンティアゴ=デ=コンポステラ大学)と共同研究を行い,閉双曲多様体の単位接束上の横断的に等質な葉層構造Fについて,その展開写像がSerreファイブレーションとなることを示した.また,この事実を応用してこの葉層構造のGodbillon-Vey類が0でなければ,葉の端が2つとなることはないこと,およびそのホロノミー群は測地流の安定葉層構造のホロノミー群と等しいことを証明した.空間のより低次元な空間への分割によって定まる葉層構造という幾何構造について,特性類という不変量を用いて研究を行った.主な成果はG.Meigniez(南ブルターニュ大学)と共同で対称空間に局所計量同型な葉を持つリー葉層構造が等質葉層構造という特殊な例に限ることを証明し,リーマン葉層の剛性に応用したことである.また,O.Goertsches(マルブルグ大学),D.Toben(サンカルロス連邦大学)と共同でリーマン葉層構造の特性類の局所化公式を示し,佐々木多様体の体積の計算等に応用した.さらに,ケーラー葉層構造や双曲多様体の単位接束上の横断的に等質な葉層の特性類等について成果を得た.Gael Meigniez氏(南ブルターニュ大学)との共同研究は順調に進行し, Lie葉層構造の剛性の問題について考察中である.また,これまでに得られた結果を論文にまとめている最中である.OliverGoertsches氏(ハンブルグ大学)とDirk Toeben氏(サンカルロス連邦大学)との共同研究も順調に進行し, Atiyah-Bott-Berline-Vergne型の局所化公式の証明およびその佐々木多様体に対する応用について,全て論文に書き上げたところである.横断的にケーラーな葉層構造の特性類の変形の問題については,既に論文にまとめ終わったところである.双曲多様体の測地流の安定葉層のGodbillon-Vey類の計算については,三松型の公式を得て葉層構造の剛性を示すためにはより精密な計算が必要である.Jesus Antonio Alvarez Lopez氏(サンティアゴ=デ=コンポステラ大学)との過去の共同研究において得た横断的に等質な葉層構造の剛性定理を改良する.上述の研究において,実,複素,四元数およびケーリー数上の双曲多様体の上の横断的に等質な葉層構造について,そのGodbillon-Vey数が極大になる標準的な等質な葉層構造に微分同相になることを示した.ただ,この定理は余次元1の場合にはGodbillon-Vey類が0のものを除いており,この仮定を除くために研究を行う.SU(n+1,1)の一様格子の作用の剛性はMostow剛性などEuler類や体積などの特性類によって統制される.一方で,高実階の半単純Lie群の一様格子の作用に対しては超剛性と呼ばれるより強い剛性が成り立ち, Kazhdanの性質(T)と呼ばれる幾何的条件が大きな役割を果たしていることが良く知られている. Fisher-Margulisの定理により, Kazhdanの性質(T)を持つ群Gの閉Riemann多様体Mへの作用rについてrが局所剛性である,つまり, MへのG作用でrに十分近いものは微分同相によってrに共役である.Meigniez氏との共同研究において扱った等質なLie葉層構造はKazhdanの性質(T)を持つ群作用と近い性質を持っており,この種の葉層構造が局所剛性を持つかどうかについて研究を行う.Gilbert Hector氏(リヨン第一大学)と円周上の曲面束上の余次元1葉層構造のEuler類の関わる剛性について共同研究を行う.擬Anosov同相をモノドロミーとする曲面束上の余次元1の葉層構造については,横断的なアフィン構造を持つという仮定の下での剛性が中山によって示されている.葉層構造とファイバーの交わりの特異点を研究し,中山の定理を拡張する.幾何学Gael Meigniez氏(南ブルターニュ大学)との共同研究では, Lie葉層構造の剛性の問題についてさらに深く調べる予定である.
盲点補完における情報統合過程と脳内基盤の実験心理学的・脳生理学的研究

盲点補完における盲点の片側あるいは両側の情報の統合過程と脳内基盤を検討した。実験結果は(1)盲点下側の物体刺激の補完が盲点上側・左側・右側よりも生じやすいことを示した。これは先に行った研究代表者らが示した盲点の片側を運動する線分における補完の量の下側優位性と同じ傾向を示すので、盲点片側補完は下側優位といえる。(2)運動線分が盲点の片側に接する際に補完が生じる条件では生じない条件に比べてガンマ波およびアルファ波が後頭葉で有意に増加するという新しい知見が得られた。本研究の全体の目的は、盲点補完における盲点の片側の情報および両側の情報の統合過程と脳内基盤を検討し、それらの知見をもとに、盲点補完のメカニズムを考察することである。本年度は、(1)昨年度までに行った実験から得られた盲点片側補完の異方性に関する実験結果をまとめ、論文として投稿した。審査により問題点が指摘されたため、再投稿のために準備中である。(2)盲点運動線分片側補完の際の脳波測定と(3)研究者の異動に伴う新しい被験者への盲点補完実験の実験準備および訓練を行った。(2)については、被験者6名の盲点運動線分片側補完の際の脳波測定の結果から、盲点運動線分片側補完が生じる条件では生じない条件に比べてガンマ波が後頭葉で統計学的に有意に増加していることが示された。α波についても盲点運動線分片側補完が生じる条件と生じない条件で差がみられた。これらのデータの解釈については現在考察中であるが、盲点補完における片側補完の際の生理データおよび盲点補完における運動線分の補完の際の生理データはこれまでに示されていないので、盲点補完のメカニズムを考えるうえで興味深い知見である。この結果については2013年度に学会で発表を行なう予定である。(3)盲点補完の本実験を行うための準備として、島根大学生の新しい被験者に盲点領域の計測、眼球運動の統制および盲点周辺視野での刺激観察の訓練と本実験の練習試行を行い、被験者4名の盲点実験の準備が完了した。その他に数名が進行中である。本研究の目的は、盲点補完における盲点の片側の情報および両側の情報の統合過程と脳内基盤を検討することであった。本研究の成果としては、主に2点ある。(1)盲点物体片側補完における異方性実験の結果は、盲点下側に提示した刺激の補完が盲点上側・左側・右側に提示した刺激の補完よりも生じやすいことを示した。これは研究代表者らが先に行った実験で示された盲点の片側に提示された運動線分における補完の量の下側優位性と同じ傾向を示す。したがって、盲点片側補完においては下側刺激優位(片側補完下側優位性)といえる。この下側優位性は、上側と下側の両方が右側および左側に対して優位である垂直優位性とは異なる点で新しい知見であると考えられる。Araragi (2011; Experimental Brain Research)は盲点両側補完における直線補完水平優位性および曲線補完垂直優位性が示したが、盲点片側補完の下側優位性は盲点両側補完とは異なるメカニズムで生じている可能性が高く、盲点補完のメカニズムを検討するのに興味深い知見である(現在投稿準備中)。(2)運動線分が盲点に接する際に片側補完が生じる条件では生じない条件に比べてガンマ波が後頭葉で統計学的に有意に増加することが示された。アルファ波においても片側補完が生じる条件では生じない条件に比べて後頭葉で統計学的に有意に増加することが示された。これらのデータの解釈については現在考察中であるが、運動線分における盲点片側補完の際の生理データはこれまでに示されていないので、盲点補完のメカニズムを考えるうえで興味深い知見である(蘭ら,2013,電子情報通信学会技術研究報告)。最終年度には、盲点の片側補完と両側補完の際の脳波の違いを検討するために事象関連電位を測定する実験を行い、現在データ分析中である。本研究全体の目的は、盲点補完における盲点の片側の情報および両側の情報の統合過程と脳内基盤を検討し、それらの知見をもとに、盲点補完のメカニズムを考察することである。本年度は、(1)盲点物体片側補完における異方性の実験と(2)盲点運動線分片側補完の際の脳波測定を行った。

したがって、盲点片側補完においては下側刺激優位(片側補完下側優位性)といえる。この下側優位性は、上側と下側の両方が右側および左側に対して優位である垂直優位性とは異なる点で新しい知見かもしれない。先行研究において盲点両側補完における直線補完水平優位性あるいは曲線補完垂直優位性が示された[1]が、盲点片側補完の下側優位性は盲点両側補完とは異なるメカニズムで生じている可能性があり、盲点補完のメカニズムを検討するのに興味深い知見である。現在、この下側優位性の原因について考察中であるが、今のところ、盲点の両側の情報の統合過程が下側優位性の原因であるという説明はできていない。(2)盲点運動線分片側補完の際の脳波測定は、測定のための準備段階である予備行動実験と予備脳波測定を行い、本測定を開始した段階である。現在、観察者2名の本測定が終了したので、残りの観察者については来年度に測定する。[1]Araragi, Y. (2011). Anisotropies of linear and curvilinear completions attheblind spot. Experimental Brain Research, 212, 529-539.現在のところ、2011年度盲点補完の心理実験および2012年度の盲点補完の際の脳波測定の結果とも発生原因およびメカニズムが不明であるが、興味深いデータは収集できているため。次年度さらに多くの実験を行い、それぞれの結果の組み合わせから、可能性の高い発生原因およびメカニズムをしぼる。予定していた知覚実験は終了した。また、脳波測定実験の行動測定の予備実験と脳波測定の予備測定までは終了した。一方で、申請者および共同研究者の所属機関異動の準備やそれに伴うほかの研究活動に時間が割かれたため、脳波測定実験の本実験の進み具合がやや遅くなった。次年度は研究者および共同研究者の所属機関の異動もなく、研究環境および被験者の実験準備は着々と進んでいるため、残りの研究を意欲的に進める。現在、発生原因およびメカニズムの不明な2011年度に明らかにした視覚(心理)現象と2012年度に出た盲点補完の際の脳波の結果と盲点補完のメカニズムについて考察を行い、共同研究者と議論しながら、これらの現象の原因・メカニズムを検討する。並行して、残りの盲点補完の心理実験および盲点補完の際の脳波測定を意欲的に行なう。申請者の所属機関異動により、申請者のメインの研究が本科研費研究になったので、脳波測定実験の遅れを挽回し、意欲的に進める。また、終了した知覚実験の結果は予想通りにならなかったが、その知覚現象のメカニズムはまだ見当がつかないけれども、盲点補完のメカニズムを検討するうえで鍵となる重要な知見とも考えられるので、共同研究者と相談しながら、柔軟にこの現象の原因・メカニズムを検討する。また、並行して、続きの知覚実験を進める。「次年度(25年度)使用額」が生じた理由は研究者の所属機関から学内研究費を得たため、その使用を優先し、次年度に繰越できる本科研費を次年度の研究のために温存したからである。最終年度である次年度はそれらの研究費を用いて意欲的に研究を進める。「次年度(24年度)使用額」が生じた理由は申請者および共同研究者の所属機関異動のためにその準備などにより、実験の進行がやや遅れたため、予定していた被験者への謝金および旅費の分だけ未使用額が生じたが、23年度行う予定であった残りの研究計画と併せて実施する。
植物の量子ビーム突然変異誘発の分子機構解明と産業化に向けた新技術開発に関する研究

本研究では、植物のイオンビームによる突然変異誘発の特性を分子レベルで解明し、変異を高頻度で誘発し、効率的な育種素材を創成するために基盤を構築した。具体的には、(1)イオンビームによる突然変異誘発は、DNA二重鎖切断修復が深く関与し、(2)DNA二重鎖切断修復に関わる酵素の中でも、非相同末端結合経路で働くLigase4がキーとなっていること突き止め、Ligase4を欠失させることで、変異を高頻度で誘発できる可能性を示した。さらに、世代が変わってもこの変異誘発に重要なDNA修復酵素遺伝子対をヘテロで維持するシステムとして、バランサークロモソーム機能を利用できることを示した。【課題1】イオンビームによる特徴的な2重鎖切断(DSB)修復機構に関する解析(課題1ー1)染色体構造変化個体の選抜と変異体の染色体構造解析(坂本):カーボンイオンビームによって変異誘発したシロイヌナズナM2種子プールから、紫外線(UVB)に対する感受性を指標に変異体を選抜した。得られた変異体の変異部位を解析したところ、大規模な染色体構造変化をもつ系統を数系統獲得し、構造変化を塩基配列レベルで決定した。(課題1ー2)イネ、シロイヌナズナDSB修復に関わる遺伝子破壊株の作製(土岐・雑賀・遠藤):非相同末端結合に関わる遺伝子の発現抑制イネ、および非相同末端結合遺伝子破壊イネの作出に成功し、DNA損傷に対する感受性の評価を実施した。またDSB末端の削り込みにかかわる酵素の機能解析を行った。(課題1ー3)人工制限酵素を利用した変異スペクトラム解析(土岐・雑賀・遠藤):イネ内在性の酵素遺伝子を切断する人工制限酵素を作製し、変異を導入することに成功した。(課題1ー4)相同組換え検出マーカーを導入した植物を用いた、イオンビームによる相同組換え頻度に関する解析(坂本・日出間):研究過程でより高度な相同組換え頻度検出の新規マーカーを見出し、この相同組換え検出用のマーカー遺伝子を組み込んだシロイヌナズナ、ならびにゼニゴケを作製し、現在植物体を利用して、実験条件の検討、ならびにイオンビームやガンマ線を照射し、組換え頻度に与える照射線効果測定を実施している。【課題2】ゲノム不安定化に関する解析(日出間):イオンビームで変異導入したイネ、シロイヌナズナ後代世代を材料に、メチル化パターンの変化のデータベース化を行っている。【課題3】染色体リアレンジメントを利用したバランサークロモソームの作製(坂本):バランサークロモソームの検証のため、マーカーとなる変異をもつ系統どうしを交配し、試験系統を作製した。【課題1】イオンビームによる特徴的な2重鎖切断(DSB)修復機構に関する解析(課題1-1)染色体構造変化個体の選抜と変異体の染色体構造解析(坂本・日出間):選抜された染色体構造変化個体のうちのいくつかについて解析を行い、構造変化を塩基配列レベルで決定した。(課題1-2)イネ、シロイヌナズナDSB修復に関わる遺伝子破壊株の作製(土岐・雑賀・遠藤):非相同末端結合欠損イネについて、DNA損傷に対する感受性を評価した。(課題1-3)人工制限酵素を利用した変異スペクトラム解析(土岐・雑賀・遠藤):イネ内在性の酵素遺伝子を切断する人工制限酵素を作製し、変異を導入することに成功した。(課題1-4)相同組換え検出マーカーを導入した植物を用いた、イオンビームによる相同組換え頻度に関する解析(坂本・日出間):相同組換え検出用のマーカー系統に対してイオンビームやガンマ線を照射し、組換え頻度に与える放射線の効果を比較解析した。【課題2】ゲノム不安定性に関する解析(日出間):イオンビームで変異導入したシロイヌナズナ後代世代を材料に、メチル化パターンの変化を網羅的に解析した。その結果、イオンビーム照射直後でメチル化パターンは大きく変動していたものの、後代世代では、系統間で差異はあるものの、大きく変動する箇所を同定するには至らなかった。【課題1】イオンビームによる特徴的な2重鎖切断(DSB)修復機構に関する解析(課題1-1)染色体構造変化を起こした個体のゲノムをTAIL-PCRおよびダイレクトシークエンスによって解析し、塩基配列を決定した。(課題1-2)非相同末端結合欠損イネについて複数のDNA損傷剤に対する感受性を評価した。DNA二重鎖切断修復経路の上流で機能する酵素遺伝子を破壊したイネ細胞を獲得することに成功した。(課題1-3)昨年度までに作製した人工制限酵素(CRISPR/Cas9)を用いて、イネの内在性標的遺伝子を破壊することに成功した。切断効率はターゲット配列によって大きく異なることを明らかにした。

また、切断部位における変異のパターンは一定ではなく、全体としては、数塩基程度の小さな欠失が最も多かったが、ターゲット配列によっては一塩基の挿入が最も頻度の高い変異として見出される場合もあり、DNA二重鎖切断時の修復法は配列によっても異なる可能性が示唆された。(課題1-4)相同組換え検出マーカー導入植物に対してヘリウムイオン、カーボンイオンならびにガンマ線を照射し、GUSの発現する細胞セクター数を指標に放射線の効果を比較解析した。【課題3】染色体リアレンジメントを利用したバランサークロモソームの作製(坂本):染色体構造変化個体(uvh4)とgl1変異系統との後代を育成しF2における分離頻度を調べることで、構造変化を起こした染色体が生殖細胞の形成過程でどのように配分されるかを解析した。F2後代の全てにおいてgl1が検出され、この領域が組換えを起こさないで維持されていること見出し、シロイヌナズナにおいてもバランサークロモソームが機能し、変異体作出に利用できる可能性を見出した。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度の計画変更に伴い、新たな組換え検出マーカーを組み込んだ組換え体、さらにはゼニゴケを用いた組換え体の作製により、当初の予定通りに進んでいるため、概ね順調に進んでいると判断する。植物放射線科学最終年度ある来年度は、これら作製した組換え体を材料に、変異誘発頻度、ゲノム不安定性比較、変異誘発の効率化を検証すると同時に、バランサークロモソームの作製に関する解析を実施する。平成24年度の研究過程において、新規の相同組換え検出マーカーを見出し、新たに検出マーカーを組み込んだ組換え体を作製して、組換え頻度に放射線が及ぼす影響解析を進めているが、現在は予定通り進んでいる。また本実験において、イネとシロイヌナズナでは組換え頻度に及ぼす影響が大きく異なり、イネでは組換え頻度の検出が極めて低かった。この結果を踏まえ、新たにゼニゴケを材料に組換え体作製を行うこととにしたため、多少実験が遅れたが、これは新たな知見を得るために必要かつ大変興味深いものであるため、全体としては、概ね順調に進展してると判断する。来年度は最終年度に当たる。これまでに本研究を遂行する上で重要な植物体(組換え植物)の作製はほぼ予定通り終了した。したがって、今後はこれら作製した植物体を材料に解析を行うのみである。
メカニカルストレスに基づいた犬脊髄損傷に対する再生医療とリハビリテーションの融合

我々は犬骨髄由来MSCであるBM-PACが経静脈的に脊髄損傷部に移植することで、液性因子分泌能を介する組織学的・機能的修復が得られることを実験的に明らかにした。一方、SCI後の運動療法が脊髄でメカニカルストレス(MS)を発生させる可能性を見出した。MSは生体内で発生する細胞への機械的ストレスで、MSCの分化能や液性因子分泌能を強化することから、運動療法はMSを介して損傷部に移植されたMSCの機能強化に寄与する可能性が考えられた。本研究では、この可能性を検証し、脊髄におけるMSという概念を基に、脊髄再生医療とリハビリを融合させたSCIの新たな治療戦略の提案を目指す。
睡眠の液性制御機構に関する基礎的ならびに臨床的研究

睡眼の液性制御機構を追及する手段として、1)徐波睡眠促進因子として単離されたデルタ睡眠誘発ペプチド(DSIP)、2)ホルモンの中で徐波睡眠中の分泌亢進がよく知られている成長ホルモン(GH)を主な対象とした。当研究室の開発したDSIPの微量測定法により、生体内にDSIPが存在すること、ヒトおよびラット血液中のDSIP様物質には日内リズムが見られることが証明された。また、DSIPが体温調節に関与し、その作用は5ーHT 1A受容体を介することが明らかとなり、生理活性物質としての重要性が示唆された。さらに、非ベンゾジアゼピン系睡眠薬のゾピクロン投与はラット脳内DSIPを増加させ、睡眠薬の作用にもDSIPが関与する可能性を提示した。ヒトGHの超高感度酵素免疫測定法を導入し、健常成人における24時間分泌リズムを初めて正確に測定し、最低値と最高値には実に千倍の差があることが判明した。そして、GH分泌は入眼後最初の徐波睡眠によって駆動されるだけでなく、背景にウルトラヂアンと思われるような固有のリズムが存在することを断眠実験によって示唆した。同様の条件下で、プロラクチンについても測定し、睡眠中に高値で、レム睡眠が分泌のトリガ-になるように思われた。また、5分毎の採血で詳細に検討すると、入眠後最初の徐波睡眠の経過とGHの分泌パタ-ンがきれいに同期することが、はっきり証明された。さらに、驚くことにプロラクチンも同じような分泌パタ-ンを描くことが判明した。甲状腺刺激ホルモンは夜間に高い本来のリズムが、睡眠により抑制されて、一見平坦な分泌パタ-ンとなることが、断眠実験で証明された。ヒト血中におけるGHとDSIPの分泌リズムは、互いに逆の関係にあるように思われるような予備的結果を得た。事実とすれば、睡眠の液性制御を統一的に考える契機を与えると期待される。徐波睡眠を誘発する生理活性物質として単離されたDSIPを中心として、睡眠の液性制御機構の解明に迫るべく、以下の実験を行った。ラットにDSIPおよびそのリン酸化型であるP-DSIPを脳室内投与し、体温調節に及ぼす影響を検討した。その結果、ドパミン・アゴニストであるアポモルフィンによる低体温をDSIP/P-DSIPは増強し、かつその結果は、抗体による受働免疫で相殺されることが証明された。即ち、DSIPの生理作用の一部はドパミンを介して発揮される可能性が示唆された。次に、ラットにおいてDSIPが成長ホルモン(GH)分泌促進作用を有するとの報告があることから、その追試を試みた。これについては予備的な結果は得たが、無麻酔・無拘束下でのラットからの連続的採血を、真に非ストレス状況下で実施できたか否かについての基礎的検討がやや不十分である可能性があり、なお検討中である。健常成人における血中のGH、プロラクチン、甲状腺刺激ホルモン(TSH)の24時間分泌パタ-ンを観察し、睡眠相を移動させた場合の影響を検討した。この際、GHの測定には酵素免疫測定法を応用した超高感度測定法を用い、10pg/mlまでの低濃度もはじめて検出可能とした。その結果、予備的ではあるが、GH分泌はよく知られているように、入眠によって駆動される成分の他に、日内リズムといえるような基礎的分泌パタ-ンが、(非睡眠依存性に)存在する可能性が示唆された。同一検体を用いて、血中および尿中のDSIPの分泌パタ-ンについても測定を行い、DSIP

分泌は日中に高く、夜間に向けて低下して深夜に最低値をとることを認めた。このDSIPの分泌パタ-ンと、先に述べた他の下垂体ホルモン、特にGHの分泌パタ-ンとの間に何らかの相関があるか否かについて、現在検討中である。徐波睡眠誘発物質として期待されるDSIPおよび、睡眠に依存して分泌されることが知られている成長ホルモン(GH)を中心として、引き続き以下の実験を行った。ラットの体温調節について、DSIPはドパミンの体温低下作用を増強することを見出したが、さらにセロトニンアゴニスト・アンタゴニストを用いた実験によって、セロトニンが両者の働きを仲介していることを証明した。即ちDSIPはセロトニンにまず働く作用が一次的であることが示唆された。ヒト血中DSIPの分泌パタ-ンの特徴を前年度に検討したが、これとGHの分泌リズムを比較したところ、予備的ではあるが両者の分泌リズムは互いに逆の関係にあるように思われた。GHの分泌が亢進する睡眠時にはDSIPは概して低濃度で、同様の関係は睡眠相を遅らせた場合にも維持されているように思われた。ラットでの24時間血中DSIP分泌パタ-ンも、4時間毎の連続採血で検討を始めているが、休止期である昼間に低値の傾向があり、ヒトの結果と類似していた。超高感度測定法を応用したヒトGH分泌と睡眠覚醒リズムの関連については、サ-カディアンリズムを思わせる基礎分泌パタ-ンの存在を既に認めている。さらに、入眠時に観察されるGH分泌の亢進についても、入眠前からGH値の上昇が始まっているような所見がしばしば見られるので、現在5分毎に採血してより詳細な検討を行っている。さらにプロラクチンについては睡眠中に高値で、分泌パタ-ンは睡眠依存性のみを示し、明確なサ-カディアンリズムは認めなかった。睡眠段階との関連では、REM期が分泌のトリガ-的な役割をもつことが示唆された。甲状腺刺激ホルモンについては、断眠実験によって、本来は夜間に高値をとる分泌リズムが睡眠によって分泌抑制がかかり、平坦なパタ-ンとなることが判明した。最終年度として、睡眠促進物質であるDSIPと、睡眠と連携して分泌されるといわれるホルモンである成長ホルモン(GH)を対象として実験を行い、以下の結果を得た。1)ラットにおけるDSIPの体温調節作用については、ドパミン、セロトニンのいずれも関与するが、セロトニン、特に5ーHT_<1A>受容体が一義的な関わりを持つことが証明された。従って、DSIPは睡眠量を直接増やすだけでなく、体温調節などの睡眠に関連する生理的現象にも積極的な役割を持つことが推測され、生理活性物質として重要と思われた。2)非ベンゾジアゼピン系睡眠薬であるゾピクロン投与によって、ラット脳内DSIP量が用量依存性に増加し、一方ベンゾジアゼピン系薬物であるジアゼパムや、抗精神病薬のクロルプロマジンの投与では脳内DSIPの変化は認めなかった。従って、ゾピクロンの徐波睡眠増加作用にDSIPが関与している可能性が示唆された。3)ヒト血中GHの分泌リズムと睡眠との関係について、人眠前から終夜にわたって5分毎の採血を健常成人で実施して検討した。その結果、入眠後最初に出現する徐波睡眠の経過とGH分泌パタ-ンが多くの例で、きれいに同期していることが明らかとなった。この現象自体は以前から報告されているが、酵素免疫測定法を用いて超高感度アッセイによって、GHは徐波睡眠出現後、約10分の時差をもって上昇することが証明された。
離散幾何の総合的研究

1.フレームワークの剛性に関して:3次元空間内の変形しない等辺フレームワークで三角形を含まないものを構成した.またmが3以上,nが5以上のとき,平面上の2部フレームワークK(m,n)が連続的に変形するための頂点の配置を特徴づけた.さらに,平面上の変形しないフレームワークで,辺の長さとグラフの構造のデータだけからは作図できないような,頂点数が最少(6頂点)のフレームワークを構成した.2.埋め込み等に関して:どんな有限グラフGについても,その頂点集合を平面上に配置して,2頂点が隣接するときに限り,2頂点の距離は整数になるようにすることができる(整数距離表現)こと,さらに,有限個の色による平面の任意の着色に対して,Gの整数距離表現で,頂点がすべて単色となるものが存在することを示した.有理数体上の内積の定義されたn次元のベクトル空間は,2n+1次元のユークリッド空間内に等長的に埋め込まれることを示した.球面の配置等について:平面上に置かれた球の接触パターンとして得られるグラフ全体の族Fについて研究した.族Fと平面グラフ全体の族の間には包含関係がないこと,族Fは,いわゆるペテルセン.ファミリーに属するグラフを一つも含まないこと,族Fに属するグラフの染色数の最大値は5か6であることを示した.ランダム・グラフ,確率分布等に関して:円周上のランダム点で生成されるドミナンス関係に含まれるレギュラー・ト-ナメントの位数の最大値の確率分布を決定した.また,古典的な破産問題の3人の場合への拡張を,格子上の乱歩に関するMcCrea & Whippleの結果を利用して解決した.1.フレームワークの剛性に関して:3次元空間内の変形しない等辺フレームワークで三角形を含まないものを構成した.またmが3以上,nが5以上のとき,平面上の2部フレームワークK(m,n)が連続的に変形するための頂点の配置を特徴づけた.さらに,平面上の変形しないフレームワークで,辺の長さとグラフの構造のデータだけからは作図できないような,頂点数が最少(6頂点)のフレームワークを構成した.2.埋め込み等に関して:どんな有限グラフGについても,その頂点集合を平面上に配置して,2頂点が隣接するときに限り,2頂点の距離は整数になるようにすることができる(整数距離表現)こと,さらに,有限個の色による平面の任意の着色に対して,Gの整数距離表現で,頂点がすべて単色となるものが存在することを示した.有理数体上の内積の定義されたn次元のベクトル空間は,2n+1次元のユークリッド空間内に等長的に埋め込まれることを示した.球面の配置等について:平面上に置かれた球の接触パターンとして得られるグラフ全体の族Fについて研究した.族Fと平面グラフ全体の族の間には包含関係がないこと,族Fは,いわゆるペテルセン.ファミリーに属するグラフを一つも含まないこと,族Fに属するグラフの染色数の最大値は5か6であることを示した.ランダム・グラフ,確率分布等に関して:円周上のランダム点で生成されるドミナンス関係に含まれるレギュラー・ト-ナメントの位数の最大値の確率分布を決定した.また,古典的な破産問題の3人の場合への拡張を,格子上の乱歩に関するMcCrea & Whippleの結果を利用して解決した.離散幾何の総合的研究で今年度得られた結果(の一部)の報告1.任意の整数n>0に対して、ちょうどn個の格子点を通る円が存在する。(前原・松本による。スタインハウスの問題のバリエーションを解決したもの。)2.どんな有限グラフGについても、その頂点集合を平面上に配置して、2頂点が隣接するときに限り、2頂点間の距離は整数になるようにすることができる。(前原・太田・徳重による。第1回カナダ計算幾何学会議(1989年)に提出された問題を解決したもの。)3.X,Y(|X|≧3,|Y|≧5)を部集合とする平面上の完全2部グラフのフレームワークK(X,Y)は、Xが一直線上にあり、Yがそれと直交する直線上にある時に限って連続的に変形する。(前原・徳重による。どんな場合に無限小変形するかということについてはBolker-Rothにより既に知られていた。)4.Nを大きい整数とし、XをN次元ユークリッド空間のn次元部分空間内の有理点の集合とする。n≧2ならXは2n+1次元ユークリッド空間の有理点のある集合と合同である。n≧3ならXは2n-1次元ユークリッド空間の有理点のある集合と相似である。(前原)5.n次元空間内のn+2個の球面の集合は、その中のどのn+1個の球面も共通部分を持つが、n+2個全部の共通部分は空のとき、n次元の球面システムという。n=2のときは、円システムという。平面上では4個の単位円からなる円システムが存在する。n>2のとき単位球面からなるn次元の球面システムは存在しない。(前原・徳重)今年度得られた他の研究結果については、研究成果報告書に含める予定。1.フレームワークの剛性に関して:3次元空間内の変形しない等辺フレームワークで三角形を含まないものを構成した.またmが3以上,nが5以上のとき,平面上の2部フレームワークK(m,n)が連続的に変形するための頂点の配置を特徴づけた.

さらに,平面上の変形しないフレームワークで,辺の長さとグラフの構造のデータだけからは作図できないような,頂点数が最小(6頂点)のフレームワークを構成した.2.埋め込み等に関して:どんな有限グラフGについても,その頂点集合を平面上に配置して,2頂点が隣接するときに限り,2頂点の距離は整数になるようにすることができる(整数距離表現)こと,さらに,有限個の色による平面の任意の着色に対して,Gの整数距離表現で,頂点がすべて単色となるものが存在することを示した.有理数体上の内積の定義されたn次元のベクトル空間は,2n+1次元のユークリッド空間内に等長的に埋め込めることを示した.3.球面の配置等について:平面上に置かれた球の接触パターンとして得られるグラフ全体の族Fについて研究した.族Fと平面グラフ全体の族の間には包含関係がないこと,族Fは,いわゆるペテルセン.ファミリーに属するグラフを一つも含まないこと,族Fに属するグラフの染色数の最大値は5か6であることを示した.4.ランダム・グラフ,確率分布等に関して:円周上のランダム点で生成されるドミナンス関係に含まれるレギュラー・ト-ナメントの位数の最大値の確率分布を決定した.また,古典的な破産問題の3人の場合への拡張を,格子上の乱歩に関するMcCrea & Whippleの結果を利用して解決した.
新機能構造材料と超伝導コイルの安定性に関する研究

超伝導コイルの不安定要因の一つとして、コイル巻線部での超伝導線の動きによる摩擦発熱が挙げられる。本研究では、超伝導線の動きの中でマイクロスリップに着目し、各種のコイル構造材と超伝導線の接触におけるマイクロスリップを実測した。また、これらの構造材を用いた超伝導コイルを作製して励磁試験を行い、構造材とコイル安定性の関係もあわせて比較検討した。1.コイル構造材のマイクロスリップの測定:DFRP(ダイニーマ繊維強化プラスチック)、GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)、DGFRP(ダイニーマ及びガラス繊維強化プラスチック)の三種類のコイル構造材を用いて、マイクロスリップの測定を行った。接触相手材は、交流用超伝導線を模擬してCuNiである。その結果、GFRPのスリップに比べてDFRPとDGFRPのスリップは小さく、従ってDFRPとDGFRPではスリップにおける摩擦発熱が小さいことが示された。2.超伝導コイルの励磁試験:DFRP及びGFRPを巻枠材料として、四種類の巻線張力で超伝導コイルを作製し、直流励磁した。その結果、DFRPを巻枠として用いた超伝導コイルでは、巻線張力が弱い方が安定性が高い傾向であった。一方GFRPを巻枠としたコイルでは、DFRPコイルとは逆に巻線張力が高い方が安定であった。また、DFRPを巻枠とした超伝導コイルの方が、GFRP巻粋のコイルよりもトレーニング回数が少ない上に到達電流値が高く、安定性が高いことが示された。本研究では、コイル巻枠と超伝導線の接触における摩擦特性を定量的に検討し、コイルの安定性向上のための基礎的データを得ることを目的とし、本年度は主に以下の二点の研究を行った。なお、コイル巻枠材料としては、代表的材料であるGFRP(ガラス繊維強化プラスチック)、冷却すると膨張する新機能を有するDFRP(ダイニ-マ繊維強化プラスチック)、同じ新機能を持つDGFRP(ダイニ-マ及びガラス繊維強化プラスチック)を用いた。1.コイル構造材の摩擦係数の測定:液体ヘリウム中で交流超伝導線の母材である銅ニッケル合金と、各種のコイル巻枠材料を接触させて(接触力は26N)、30,000サイクルの往復繰り返し滑りにおける摩擦係数を測定した。その結果、GFRP表面では摩擦係数は0.70.9程度であり、DFRP表面では0.20.3程度、DGFRP表面でも同様に0.20.3程度であった。このように、新機能材料は低摩擦係数であることが実験的に示された。2.摩擦発熱量の測定:摩擦係数の測定と同じ装置を用いて、摩擦滑りにおける液体ヘリウムの蒸発量を測定し、摩擦発熱量を実験的に求めた。また、試料の変位量と摩擦力の積により仕事量が算出できるため、発熱量の理論的検討も併せて行った。その結果、蒸発量測定器の較正を適切に行うことにより、測定結果と理論値がほぼ一致することが示された。
非完備市場における最適金融政策について

まず、日本の資産価格の変動に対する研究を"Asset price fluctuations in Japan:1980-2000"という論文にまとめた。そこにおいて、全要素生産性の成長率に対するadaptive expectationsを仮定することで、1980年から2000年にかけての日本の地価の変動は、標準的な新古典派経済成長モデルによってうまく説明できることを示した。続いて、名目金利がゼロ以下には低下し得ないことから生じる「流動性の罠」とよばれる現象に関して、開放経済価格粘着性モデルを用いて分析を行い、"Liquidity trap and optimal monetary policy in open economies"という論文にまとめた。そこにおいて、特に、望ましい名目為替レートの変動に関して、既存研究と異なる結果が得られたが、その点について理論的な考察を行った。更に、前年度からの継続研究として、失業保険が不完全な結果非自発的失業が生じるようなモデルにおいて、望ましい金融政策がどのようなものとなるかについて分析を行い、"Optimal monetary policy with imperfect unemployment insurance"という論文にまとめた。そこにおける主要な結論は、非自発的失業の存在それ自体は、必ずしも、望ましい金融政策の性質に大きな影響を与えないということである。例えば、非自発的失業が存在しても、もし失業というリスクに対する保険の度合いが景気循環上でほぼ一定であるならば、そこにおいて導かれる最適金融政策は完備市場において導かれるものとほぼ一致する。すなわち、金融政策は物価の安定のみに焦点を絞るべき、という結論が得られる。しかし、失業というリスクに対する保険の度合いが景気循環上でcountercyclicalに動いているのであるなら、非自発的失業のもとでの望ましい金融政策は、より生産量の安定にウェイトを置くべきであるというインプリケーションが得られる。資産市場が完備でない場合における最適な金融政策を研究するために、本年度は価格硬直性のあるマクロモデルに効率賃金を導入し、失業保険が不完全なケースにおける最適な金融政策の分析を行った。失業保険が不完全であるため、失業は非自発的である。伝統的なマクロ経済学での議論においては、非自発的な失業の存在を安定化政策の必要性の根拠の一つとされるが、本研究での目的はそのような伝統的な議論がミクロ的基礎付けをもつ動学的一般均衡分析の枠組みにおいても成立するかどうかを理論的・数量的に確かめることである。まず、非自発的失業の存在は必ずしも景気安定化の必要性を高めるわけではないことがわかった。この点において重要なパラメータはリスクシェアリングの程度が景気循環上でどのように変化するかである。リスクシェアリングの程度を失業者の就業者に対する相対所得で測ると、リスクシェアリングの程度が景気循環上で一定ならば、非自発的失業の存在は最適金融政策の下での生産量の変動を高める場合も低める場合もありうる。前者は外生的なショックが政府支出に対するもの(需要ショック)であるときに生じ、後者は生産性に対するもの(供給ショック)であるときに生じる。ただし、近年の実証分析によれば、上記の意味でのリスクシェアリングの程度は好況時に上昇し、不況時に低下する。この点を考慮に入れ、失業者の相対所得が景気循環上でprocyclicalに変動するという仮定を置いたときには、より積極的な安定化政策が支持されることがわかった。
学校を基盤とした児童虐待予防モデルの開発的研究

政令市を除く全国の市町村を対象に質問紙調査を実施した。500件を超える回収があったが、調査趣旨の了解へのチェックをしていないものが多く、有効回収数は443件、有効回収率は26.1%にとどまった。学校・学区を基盤とした子ども・子育て支援として、放課後ケアは最もよく行われているもので、100%に近い自治体で学校・学区単位での実施例があると回答されていた。特別支援教育の普及などもあるためか、障害児を対象とした支援も比較的学校・学区を基盤として行われていた。そのほか、「要保護・要支援児童やその保護者への継続的な相談支援」「障害児への生活・発達・学習支援」「学校への適応に困難を抱える子どもへの生活・学習支援」「就学前教育・保育施設と学校間の定例情報交換会の設置」「都道府県で雇用しているスクールソーシャルワーカーの配置」が半数前後の自治体で「実施例有」の回答であった。ところが、学校・学区を支援フィールドとして位置づけている自治体が一定数確認できた一方、今後も学校・学区を単位とした子ども・子育て支援を推進する必要があるかとの問いには、肯定的な反応が半数以下を占めた。実施が必要であるところは、実現可能性は十分にあると考えていたが、おそらくは各自治体の直面している状況(ヒトモノカネの不足や人口減少)が大きく、必ずしも学校・学区にこだわるのか、あるいは別の場や関係性を使うのがよいかは、自治体ごとの状況に依存するものと思われた。本務との調整が困難であったことなどの事情が重なり、初年度に生じた遅れを取り戻すことができなかった。また、調査協力を予定していた特定の自治体の状況に変化が生じ、質問紙調査の対象の再検討に時間を要した。今後は、2018年度に実施した調査結果を、自治体規模別に分析しながら、学校・学区を単位とした子ども・子育て支援がどういう条件のもとで促進され、また効果を上げているのか考察をしていく予定である。さらに、2か年目に実施予定であった、学校・学区という顔の見える関係性を生かして要保護児童等の把握と支援を効果的に行っている自治体等の視察を終わらせ、海外の類似の取組についての文献調査も進めていく。普遍的で予防的な指向性を持つ子育て世代包括支援センターの拡充や、市町村子ども家庭総合支援拠点の普及を求める施策動向は、地域における予防的取組への関心を刺激している。その意味で研究課題の意義はますます増しているのだが、調査協力自治体が施策へのキャッチアップに追われている現状があり、今年度前半期のうちに、調査協力自治体との話し合いの中で調査実施時期をずらすこととした。こうした経過を受け、2017年度は児童虐待予防施策の動向を長期的視点から整理しなおすとともに、児童虐待予防に関して研究が進んでいると思われる特定妊婦とのソーシャルワークに注目し、scoping reviewstrategyを援用して、その研究状況を明らかにした。その結果、妊娠期からの予防的実践の機会は十分に確保されているとは言い難いものの、それでもなお医療機関における実践報告から、医師や看護師等、クライエントに直接サーヴィス提供を行う職種が経済問題等に気付き、そこからワーカーへのリファーがなされていること、ワーカーはクライエントへの直接的支援とあわせて、ときに周囲を混乱させるような振る舞いをするクライエントをも包摂するような社会関係の構築を行うことが読み取れた。以上の研究成果に基づき、予防研究においては潜在的クライエントに接触する人物のピヴォタルな役割が、ますます重要になると考えられる。もちろんそれは、本研究がもともと焦点化していた学校あるいは学区をフィールドとする予防的実践においても同様であろう。したがって、学校教員等のポピュレーション・アプローチの担い手の福祉的理解や感度を高めること、そこから機関連携を含むハイリスク・アプローチへの移行を図ることに関心を持ち、研究計画の一部修正を行っていくことが適当だといえる。研究実績の概要でも記した通り、研究課題の性質上、施策の見直しの推移を見守る必要があったため。実査を行うことについては、調査協力都道府県への説明を終えている。自治体で実施する研修を担当するなど、当初の手法とは異なる機会を用いて調査対象となるエリアの実態把握も進めている。以上のことから、当初の計画にあった実査を行うには至っていないものの、研究目的の達成そのものを悲観するような状況にはない。

実施が必要であるところは、実現可能性は十分にあると考えていたが、おそらくは各自治体の直面している状況(ヒトモノカネの不足や人口減少)が大きく、必ずしも学校・学区にこだわるのか、あるいは別の場や関係性を使うのがよいかは、自治体ごとの状況に依存するものと思われた。本務との調整が困難であったことなどの事情が重なり、初年度に生じた遅れを取り戻すことができなかった。また、調査協力を予定していた特定の自治体の状況に変化が生じ、質問紙調査の対象の再検討に時間を要した。2018年度中に実査を行い、市町村における児童虐待予防の現状と課題について把握をし、調査報告を行う。今後は、2018年度に実施した調査結果を、自治体規模別に分析しながら、学校・学区を単位とした子ども・子育て支援がどういう条件のもとで促進され、また効果を上げているのか考察をしていく予定である。さらに、2か年目に実施予定であった、学校・学区という顔の見える関係性を生かして要保護児童等の把握と支援を効果的に行っている自治体等の視察を終わらせ、海外の類似の取組についての文献調査も進めていく。実査の遅延による。2018年度には実査を行い、そのために研究費を支出する。本務等の事情により初年度の遅れが取り戻せず、その分、次年度使用額が生じた。これは調査報告書の作成や先駆的自治体への視察へ充当する。
超臨界二酸化炭素中での酵素の特異反応を用いた機能性高分子材料の開発

超臨界二酸化炭素中で界面活性剤として機能することが知られている高価なフッ素・シロキサン系界面活性剤を用いることなく、アクリル酸系モノマーの超臨界二酸化炭素中での分子集合特性を利用することで、安価で工業的にも利用可能な高分子微粒子の製造に成功することができた。さらに、得られた高分子微粒子の利用方法として粉体塗装への適用性について検討したところ、数10μmオーダーの均一な高分子薄膜を形成可能であることがわかった。また、アクリル酸系モノマーの超臨界二酸化炭素中での分子構造についても、分光学的手法(UV, FT-IR)を用いて解明を試みたところ、アクリル酸などに含まれるカルボキシル基と二酸化炭素の相互作用により、超臨界二酸化炭素中で擬分子集合体が形成されていることがわかった。このような現象を利用することにより、界面活性剤を用いることなく、高分子微粒子が重合可能であることがわかった。また、これらの重合過程において、重合開始剤濃度、操作圧力、温度、仕込モノマー濃度を制御することで、生成される高分子微粒子の分子量が制御可能であることがわかった。さらに、超臨界二酸化炭素中における高分子重合および分子集合体の生成過程で、圧力、温度、組成などの巨視的な操作因子を制御することで、超臨界流体から析出する高分子とナノオーダーの無機粒子の有機-無機ナノコンポジットの試作できることがわかった。生成した有機-無機複合材料は、トナーや画像デバイスへの応用が可能であることがわかった。本研究の目的は、本研究者が開発した超臨界二酸化炭素の欠点である高分子に対する低い溶解力を1000倍以上に上昇させる貧溶媒とのコソルベンシー技術を用いて、超臨界二酸化炭素中で酵素やタンパク質を微小コーティングすることにより、機能性微粒子を工業的に生産する技術を開発することである。さらに、本研究で微小コーティングした高分子被覆酵素を超臨界二酸化炭素中で生体触媒として機能発現させることで、生体関連物質や高分子合成プロセスに利用する。既に、上記目標を達成するため、平成13年度は以下のような研究実績を得ることができた。まず、超臨界二酸化炭素中における高分子重合の過程で、反応に影響を与える圧力、温度、組成などの巨視的な操作因子を制御することで、超臨界流体から析出する高分子とマイクロコーティングを施した酵素複合体の微細構造を制御し、生体関連物質の合成の機能発現を試みることで、超臨界二酸化炭素中でアミノ酸よりペプチドを合成することに成功した。また、超臨界二酸化炭素中で酵素の特異反応を利用することで、ラクトンの開環重合に成功し、生分解性高分子であるポリラクトンを合成することに成功した。さらに、それらの研究を行う上で明らかになった超臨界二酸化炭素とカルボキシル基との親和性に着目し、高価な酵素や人体に悪影響を及ぼす界面活性剤や有機溶媒を用いることなく、メタクリル酸等の汎用モノマーを用いることで高分子微粒子を製造する技術を確立した。
新しい脱モノチオアセタール化反応剤の開発とその不斉合成への応用

A)新しい脱モノチオアセタール化反応剤の開発脱モノチオアセタール化反応剤としてはCorey法および冨士法が知られているが、我々はそれらより目的物の収率、反応操作の容易さにおいて優れた新しい反応剤(AgNO_2-I_2-THF)を見いだした。そこでAgNO_2に替わる種々の銀塩について検討したところ、AgClO_4,Ag_2CO_3,AgNO_3,AgOA_cに反応活性があり特にAgClO_4の場合には高収率で反応時間も短かったが爆発性があるので、AgNO_2が収率および経済性の点で最も優れた反応剤であると結論される。反応基質は脂肪族や芳香族のアルデヒドやケトン類のモノチオアセタール類およびジチオアセタール類に幅広く適用でき、収率は47-100%であった。またAgNO_2(0.2当量)-I_2(0.4当量)に反応剤を減じても反応時間は長く(2-3日)かかるものの触媒的に反応が進行し収率91%で目的物を得た。この反応は酸化的脱アセタール化反応であり反応活性種はI^+であると考えられ、反応後にI^-が生成する。触媒的に反応が進行するのでI^-からI^+には溶存する酸素により酸化され活性種I^+が再生していると考えている。現在、論文を作成中である。B)光学活性モノチオアセタールを活性する新規不斉反応の開発(R)-(+)-プレゴン及び(S)-(-)-カンファースルホン酸から誘導した光学活性1,3-オキサチアン類をスルホキシドやスルホンに酸化し、それらの2位のアニオンを用いる直接的な炭素-炭素結合形成反応による短工程での光学活性α-ヒドロキシアルデヒドの合成を検討した。しかし乍ら、この方法では最高3:1の選択性しか得ることができなかった。そこで種々検討した結果、光学活性メルカプトアルコールとルイス酸との組み合わせ反応剤を用いるα,β-不飽和カルボニル化合物の高選択的な新規分子内Meerwein-Ponndorf-Verley還元反応を見いだした。続く脱硫反応によって得られた光学活性二級アルコールは収率60-70%、エナンチオ選択性97-98%eeという優れた結果であった。今後この反応を更に展開していく予定である。