hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低酸素刺激がｉＰＳ細胞の大脳皮質分化において果たす役割と分子機構

本研究では哺乳類の初期発生を制御する要因の一つとして酸素濃度に着目し、マウス・ヒトES細胞及びヒトiPS細胞を用い、神経分化におけるその役割について解析した。その結果、ES細胞から神経外胚葉への運命付けという非常に初期の段階において、低酸素応答転写因子Hif-1-αが必須の役割を果たすことが示された。しかしながら、iPS細胞に関しては同様の結果が得られず、異なる分子機序の存在が考えられた。これまでの研究で、マウス及びヒトES細胞を無血清培地中で分散浮遊培養することにより形成されるES細胞塊において1)神経外胚葉の効率的分化が誘導されること、2)長期培養によって大脳皮質様の神経上皮組織が構築されることが示されている(Eiraku, et. al, 2008)。これらの報告は、分泌タンパク質等の外因性シグナル非存在下において、ES細胞から自律的に組織化した大脳組織が形成され得ることを示唆するが、その分子機序の詳細は分っていない。また、再生医療の観点からiPS細胞に由来する神経外胚葉への分化機序の解明が強く望まれるが、ES細胞と同様にその詳細は未だ謎である。本研究課題では、哺乳類の神経外胚葉の発生を制御する因子の一つとして酸素濃度に注目した。昨年度は、マウスES細胞の分散浮遊培養で生じるES細胞塊で、分化の進行とともに細胞自律的に低酸素領域が形成され、神経外胚葉の分化開始と時期を同じくして低酸素応答転写因子の一つHif1- αが活性化されることを示した。本年度はHif-1αノックダウンES細胞株を用いた分化実験及びHi1α強制発現実験を行い、未分化ES細胞から神経外胚葉への運命付けにおいてHif-1αが必須の因子であることを明らかにした。また、Hif-1αの標的遺伝子を探索するためクロマチン免疫沈降法を実施した所、Hif-1αは神経外胚葉マーカーである転写因子Sox1の遺伝子座に結合し、その発現を正に調節することが明らかとなった。ヒトES細胞でも同様の解析を進め、マウスES細胞と同様に、HIF-1αがヒト神経外胚葉への運命付けにおいて重要な因子であることを示す結果得ている。ヒトiPS細胞においても、マウスES細胞と同様の手法で研究を進めている。本研究課題では、哺乳類初期発生を制御する微小環境因子として酸素濃度に着目し、マウスES細胞、ヒトES及びiPS細胞を材料に、神経外胚葉の運命決定における低酸素応答機構について研究を進めてきた。これまで、マウス及びヒトES細胞の分散浮遊培養で生じるES細胞塊で、細胞自律的に低酸素領域が形成され、低酸素応答転写因子Hif1- αが活性化されること、Hif1-αノックダウン実験より、未分化ES細胞から神経外胚葉への運命付けにおいてHif1-αが必須の因子であることを明らかにしてきた。さらにクロマチン免疫沈降法により、Hif1-αは神経外胚葉マーカーである転写因子Sox1の遺伝子座に結合し、その発現を正に制御する可能性を示してきた。最終年度は、Sox1の5'上流に存在するHRE領域にHif1-αが配列特異的に結合し、転写のコアクチベーターp300と共に転写活性化に働くことをルシフェラーゼアッセイの系で明らかにした。また、Sox1の制御とは別に、HIF1-αは神経分化の強力な抑制因子として知られているBMPシグナルを負に制御することで、神経分化の促進に働くことも示した。これらの結果は、神経外胚葉への分化がHif1-αの異なる二つの機能を介して制御されることを初めて示したものであり、国際学術誌に論文として報告した(Zhao et al., 2014)。ヒトES細胞においても、阻害剤を用いた実験からHIF1-αが神経外胚葉の運命付けにおける重要な因子である結果を得ている。ヒトiPS細胞においてもヒトES細胞と同様の手法で研究を進めてきたが、これまで異なる2株を用いた実験においてHIF-1αの活性化が検出されていない。ヒトiPS細胞においてはHIF1-α以外の低酸素応答因子が働いている可能性も否めないが、更なる検討が必要と考える。マウス及びヒトES細胞を無血清培地中で分散浮遊培養すると、神経外胚葉への効率的な分化誘導に加え、大脳皮質様の組織構造を構築することが示されている(Eiraku, Matsuo-Takasaki et. al, 2008)。これは、分泌タンパク質などの外因性シグナル非存在下でも、ES細胞から組織化した大脳組織が形成され得ることを示唆しているが、その分子機構は分っていない。再生医療の観点から、自家移植可能なiPS細胞に由来する大脳組織の分化機構の解明が強く望まれるが、ES細胞と同様にその詳細は未だ謎である。本研究では、哺乳類の大脳発生を制御する要因として「酸素濃度」に注目し、まずマウスES細胞でその分子機構を解析した。その結果、ES細胞塊は分化の進行とともに組織自律的に低酸素領域を形成し、低酸素応答転写因子の一つHif1- αが時期を同じくして活性化された。

また細胞塊内の低酸素領域は、最も初期の神経外胚葉マーカーであるSox1の発現領域と一致することが分った。Hif1-αノックダウンES細胞株を樹立し分散浮遊培養による分化実験を行った結果、Hif1-αノックダウンES細胞塊ではSox1の発現が著しく抑制されたのに対し、未分化ES細胞マーカー及び原始外胚葉マーカーであるFgf5の発現が上昇することが明らかになった。これらより、Hif1-αは、初期発生における原始外胚葉から神経外胚葉への運命付けの段階において、必須の役割を果たす分子であることが示された。ヒトES細胞でも同様の解析を進め、低酸素領域の形成と初期神経外胚葉マーカー発現との時期の一致を確認した。上述の分子機構がヒトiPS細胞においても保存されているかを解析するため、大量にiPS細胞(HiPS-RIKEN-12A)のストックを作製し、マウスES細胞と同様の手法で研究を進めている。本年度は初年度からの実験のずれ込みもあり(震災の影響から、実験の開始までに手間取った)、研究の進行が予定よりも若干遅れている感はある。また、iPS細胞との比較検討のために行ったマウス及びヒトES細胞を用いた研究が進展し、この内容を論文にまとめるための実験を集中的に行ったことも、全体としての研究進展の遅れの理由の一つと考える。また、ヒトiPS細胞株(HiPS-RIKEN-12A)を用いた分散浮遊培養でHif-1α阻害実験を行った所、マウス及びヒトES細胞と異なる結果を得たため、別のヒトiPS細胞株を購入し再検討を始めたことも実験がやや遅れていることの原因である。本年度は東日本大震災の影響もあり、実験の開始(特に細胞の調製や試薬類の品質の可否の検討)に手間取ったため、研究の進行が予定よりも若干遅れている感は否めない。しかし、比較検討のためのマウスおよびヒトES細胞を用いた実験が予想以上に進展し、低酸素応答転写因子の一つHif1-αが、哺乳類初期発生における原始外胚葉から神経外胚葉への運命付けの段階において必須の役割を果たす分子であることが明らかになった。また、その作用機構に関する分子レベルの解析も進行中で、Hif1-αは神経分化抑制因子のBMPシグナルに対する抑制効果を通じて、神経外胚葉分化を制御している結論を得ている。ヒトES細胞でも同様の解析を進め、低酸素領域の形成と初期神経外胚葉マーカーの発現の時期の一致を確認した。これらより、低酸素応答機構は哺乳類の神経外胚葉分化の共通のメカニズムである可能性が示唆され、国際誌に論文投稿準備中である。投稿のための実験などに少々時間が取られ、ヒトiPS細胞への研究の展開がやや遅れている。しかしながら、これまでにヒトiPS細胞株(HiPS-RIKEN-12A)の大量ストックを作製済みで、マウスES細胞及びヒトES細胞と同様の分散浮遊培養法を用いて効率的な神経外胚葉への分化誘導に成功している事から、今後の実験はスムーズに進行すると予想される。今後、特に重点的に推進する研究課題として、ヒトES細胞とヒトiPS細胞の神経外胚葉分化の分子機序の比較が挙げられる。これまでマウス・ヒトES細胞で明らかにした研究結果に基づき、基本的に同様の手法をヒトiPS細胞の実験に順次応用していくが、この際、低酸素応答転写因子HIF-1αの機能阻害実験が必須である。本研究課題では、ノックダウン実験を簡素化して研究を進めるため、HIF-1α阻害剤の使用を計画する。
α線内用療法に向けた癌特異的で腎集積の低いハロゲン化芳香族アミノ酸誘導体の創製

近年、癌のα線内用療法に用いる核種として211Atが注目されている。211Atと同じハロゲンの18Fを持つFAMT(L-[3-18F]-α-methyltyrosine)は癌特異性に優れたPETプローブであるため、α線内用療法において211Atを送達する化合物の基本骨格として有望である。しかし、FAMTは正常組織の中で唯一、腎臓に集積を示す。本研究では、FAMT類似の芳香族アミノ酸誘導体を用いて、腎近位尿細管の有機イオントランスポーターとの相互作用に寄与する分子内構造を解明した。この成果は、癌特異的でかつ腎集積を低減させた、α線内用療法に適した化合物の創製に繋がるものと期待される。本研究では、各試験化合物と腎尿細管からの経上皮性の有機アニオン排泄を担う有機アニオントランスポーターOAT1(organic anion transporter 1)との相互作用の解析において、アフリカツメガエル卵母細胞発現系とともに、OAT1を安定発現させた培養細胞株を作製し、OAT1の基質である[14C]パラアミノ馬尿酸の取り込みに対するIC50値と、前負荷した[14C]パラアミノ馬尿酸の試験化合物による放出を検討し、基質結合部位への親和性とともに、輸送活性そのものを評価した。SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)に用いられるL-[3-I]-α-methyltyrosine(IMT)は、FAMTのフッ素をヨウ素に置換したものであり、FAMT同様癌特異性が高いが、FAMTと同様に唯一の生理的集積は腎臓である。この両者ともに、OAT1の基質であることが明らかになった。これが腎集積の原因であることが示唆される。これに対して、同様に癌に集積するが腎集積性の低いL-4-iodo-metatyrosine(4-I-mTyr)は、OAT1による輸送活性が低いこと明らかになった。これは、FAMTやIMTの腎集積がOAT1による尿細管上皮細胞への取り込みに起因することを支持するものである。IMTと4-I-mTyrの構造上の相違に基づき、化合物の構造活性相関を検討した。その結果、両者の大きな相違点あるαメチル基の有無は、OAT1との相互作用に寄与しないことが明らかになった。これは、FAMTとそのαメチル基を欠いた3-fluoro-L-tyrosine(3FT)のOAT1との相互作用の解析においても確認された。28年度が最終年度であるため、記入しない。薬理学28年度が最終年度であるため、記入しない。
複核金属中心による相乗的分子活性化を利用した新規化学変換反応の開発

銅二核構造を有するγ-Keggin型シリコタングステート[γ-H_2SiW_<10>Cu_2(μ-1,1-N_3)_2]^<4->(I)がジアゾ化合物を用いたオレフィンのシクロプロパン化反応の良い触媒前駆体となることを見出した。種々のオレフィン類が効率的に対応するシクロプロパンへと変換可能であった。さらに、新規バナジウム二置換ホスホタングステート[γ-H_2PV_2W_<10>O_<40>]^<3->(II)が、過酸化水素を酸化剤とした環状アルカンのヒドロキシル化反応に対して、≧98%のアルコール選択性、≧80%の過酸化水素有効利用率を示した。本申請研究では、複核活性点の相乗的・協奏的分子活性化能に着目し、触媒活性点上で酸化剤や基質の活性化を行い有害な副産物を生成しない有機合成プロセスの開発を目的とする。本年度は、銅二核構造を有するKeggin型シリコタングステート(I)を用いてジアゾ化合物の活性化を行い、オレフィンのシクロプロパン化反応への応用を行った。Iの溶解したジクロロエタン溶液にジアゾ酢酸エチルを加えると、反応溶液が緑色から赤色に変化しN_2を発泡しながらカルベンの二量体であるマレイン酸ジエチルとフマル酸ジエチルが生成した。したがって、Iはジアゾ化合物の活性化能を有するため、触媒反応への応用について検討した。Iを触媒に種々のオレフィンのシクロプロパン化反応を行い、高い収率でシクロプロパン体を得た。ジアゾエステルを分けて加えることで、カルベンの二量化によるアルケンの収率を10%以下に抑制できた。スチレンのパラ位に電子吸引性・供与性基を導入しても収率に大きな変化はなく対応するシクロプロパンが得られた。嵩高いジアゾ酢酸-tert-ブチルに変えてスチレンのシクロプロパン化反応を行うと、cis/trans比が41/59から30/70となり、ジアステレオ選択性が向上した。収率は低下するものの反応性の低い末端オレフィンに対しても触媒活性を示した。環状オレフィンである2-ノルボルネンをシクロプロパン化すると、他の基質と比べてcis/trans=16/84とジアステレオ選択的にシクロプロパンを得た。Cu(OTf)_2を触媒に用いた場合には40/60となったことから、嵩高いポリオキソメタレート骨格による立体効果に因るものと考えられる。本年度は、過酸化水素を酸化剤とした新規バナジウム二置換ホスホタングステート[γ-H_2PV_2W_<10>O_<40>]^<3->(I)によるアルカンの効率的、立体特異的、位置選択的ヒドロキシル化反応を行った。触媒Iによる過酸化水素を酸化剤とした種々のシクロアルカンの酸化反応について検討した。シクロアルカンの酸化反応は選択的に進行し、ケトンやカルボン酸の副生、C-C結合の切断をほとんど起こすことなく対応するアルコールが高選択的(≧98%)に得られた。直鎖のn-ヘキサンも対応するアルコールへと選択的(≧96%)に酸化された。2級と3級C-H結合を有するシクロアルカンの酸化反応における位置選択性について検討した。本反応系においては不活性な2級C-H結合が選択的にヒドロキシル化され、全アルコール中の2級アルコールの割合は78-99%となった。2つの隣接する3級C-H結合を有するtrans-1,2-ジメチルシクロヘキサンとtrans-デカリンの酸化反応において、trans-3,4-ジメチルシクロヘキサノールとtrans-2-デカリノールの選択率はそれぞれ86%と93%となった。活性な3級C-H結合の存在下においても、このような一つの2級アルコールのみへの高い位置選択性を示した例はこれまでに報告されていない。メチルシクロヘキサンなどの一置換シクロヘキサンも選択的(≧81%)に対応する2級アルコールへとヒドロキシル化された。
LHC,RHICでの陽子－陽子衝突を用いた陽子－パイ中間子相互作用の研究

平成30年度は当初の予定の平成29年度までの計画研究を延長して継続した。本研究は、LHC加速器の同じ衝突点で測定を行ったATLAS実験とLHCf実験の2つの測定データを用いてた共同解析を実施するものである。本研究の最終目的は、陽子-陽子衝突のパイオン交換プロセスを用いて、陽子-パイ中間子の衝突の測定を行うものである。しかし、共同解析は両実験の理解からスタートし、共同解析体制の確立、さらにデータ解析から論文投稿までのプロセスと初の試みばかりで当初の予定よりも大幅に時間がかかってしまっている。前年度より、初の共同解析として解析プロセスがシンプルな回折事象のデータ解析を実施しており、平成30年度はこのデータ解析をほぼ完了した。前年度までは、ATLAS実験の中心領域検出器とLHCfのArm1検出器のみを用いた解析を実施していた。本年度は、これを拡張してATLAS実験のミニマムバイアスシンチレータ検出器(MBTS)を解析に加えることで回折事象中の片側回折事象と両側回折事象の2つのタイプの事象を分けて、最前方領域の光子生成断面積の測定結果を得ることができた。またLHCf実験のArm2検出器の測定データを加えることで、統計量の増加と2つの検出器による解析のクロスチェックが可能となった。これらの結果は、両実験内でレビューが進行中であり、完了次第、論文投稿が行われる。このレビューとは平行して、陽子-パイ中間子測定のための解析を進めている。この解析ではLHCf検出器で測定される最前方方向に生成される中性子を用いてパイオン交換プロセスを選別する。回折事象の解析時に共同解析のプロセスはよく確立されたことから、本解析は迅速にすすんでおり、近い将来に結果を公表できる予定である。平成28年度は概ね研究計画通り研究が進んだ。計算機を2台購入(CPU数合計64コア)して、既存のCPUクラスに組み込んで陽子ーパイ衝突のためのモンテカルロ・シミュレーションを実行できる環境を構築した。そこでイベントジェネレータを使って研究に必要なモンテカルロデータ・セットを生成した。LHCfーATLAS共同解析はATLAS実験側の担当者が計画段階から変更された。しかし、共同解析は順調に進んでおり、ATLASとLHCf実験でデータ交換およびデータ照合が完了して解析環境を構築することができた。また陽子ーパイ中間子衝突の解析に進む前に、まずは練習としてシンプルな解析としてDiffractive事象の解析を進めている。このシミュレーション研究の結果は論文に掲載済みである。この解析結果は平成29年度初頭に完了して、最初の陽子ー陽子衝突データを用いたLHCf-ATLAS共同実験の結果として論文投稿する予定である。この解析から得られたノウハウをもとにして、陽子ーパイ中間子の衝突断面積の解析をATLAS実験の協力者と共に進めていく予定である。また、宇宙線空気シャワーで用いるハドロン相互作用モデル作成の第一人者であるSergey Ostapchenko氏を2週間招聘して、陽子ーパイ中間子相互作用の測定方法や期待される成果について議論し、具体的なデータ解析手法の指針を得ることができた。また、陽子ーパイ中間子の測定以外にも、ATLAS-LHCfの共同解析によって可能な測定について議論することができた。研究計画通りに概ね順調に進展している。計画からATLAS実験の担当者が変更になったり、陽子ーπ中間子衝突のシミュレーション作成の協力者が計画と変更になった。これらは主に相手の都合によるものである。変更になった協力者とも友好な関係を持つことができている。建設的な議論ができており、まずはシンプルな解析であるDiffractive事象解析を進めることとなった。この結果はすでに論文掲載済みである。平成29年度の研究は当初の予定よりも遅れぎみではあるものの、LHCfーATLASの両実験の初の物理共同解析の結果が得られるなど成果があった。LHCfーATLASの共同解析体制が昨年度に構築され、物理結果にまとめる作業を進めてきた。協力研究者であるLeszek Adamczyk氏とは毎週TV会議システムを用いたミーティングを実施し、議論を重ねている。また本年度は2度、日本とヨーロッパで両グループの関係者が集まって対面のミーティングを実施し、研究を加速させた。その結果、初の共同解析結果として最前方光子生成に対する回折事象の寄与の測定結果をコンファレンスノートとしてまとめることができた。LHCf実験で測定された光子イベントに対して、ATLAS実験内で荷電粒子生成が検出されたかどうかを判別することでイベント毎に物理プロセスをカテゴリ分けを行うことによって初めて可能となった。この結果を国際会議で発表し、光子生成プロセスを解明する鍵となるデータとして注目を集めた。この共同解析結果をまとめるにあたり、2つの実験グループ間での相互理解が進み、陽子ーパイオン衝突測定のための中性子解析を現在進めている。また、ハドロン相互作用モデルSIBYLLの開発者であるFelix Riehn氏を招聘し、本研究の測定結果とモデル計算の違いについて議論した。また滞在中に測定結果を再現するようにモデルを新たにチューンが行われ、データを再現することができた。物理成果をまとめるにあたり、2つの実験グループ双方での手続きを進めるのに予想以上の時間を要した。異なる実験グループに所属していることから、お互いのグループの必要な手続きやルールなどが異なっており、その違いを理解しながら進める必要があった。特にATLAS実験は非常に大きな実験グループであることから、物理結果を公表する前に多くの内部レビューと手続きを行う必要がある。

最初の物理結果をまとめるときにこれらの違いの理解が進んだので、今後はスムーズに進めることが期待できる。平成30年度は当初の予定の平成29年度までの計画研究を延長して継続した。本研究は、LHC加速器の同じ衝突点で測定を行ったATLAS実験とLHCf実験の2つの測定データを用いてた共同解析を実施するものである。本研究の最終目的は、陽子-陽子衝突のパイオン交換プロセスを用いて、陽子-パイ中間子の衝突の測定を行うものである。しかし、共同解析は両実験の理解からスタートし、共同解析体制の確立、さらにデータ解析から論文投稿までのプロセスと初の試みばかりで当初の予定よりも大幅に時間がかかってしまっている。前年度より、初の共同解析として解析プロセスがシンプルな回折事象のデータ解析を実施しており、平成30年度はこのデータ解析をほぼ完了した。前年度までは、ATLAS実験の中心領域検出器とLHCfのArm1検出器のみを用いた解析を実施していた。本年度は、これを拡張してATLAS実験のミニマムバイアスシンチレータ検出器(MBTS)を解析に加えることで回折事象中の片側回折事象と両側回折事象の2つのタイプの事象を分けて、最前方領域の光子生成断面積の測定結果を得ることができた。またLHCf実験のArm2検出器の測定データを加えることで、統計量の増加と2つの検出器による解析のクロスチェックが可能となった。これらの結果は、両実験内でレビューが進行中であり、完了次第、論文投稿が行われる。このレビューとは平行して、陽子-パイ中間子測定のための解析を進めている。この解析ではLHCf検出器で測定される最前方方向に生成される中性子を用いてパイオン交換プロセスを選別する。回折事象の解析時に共同解析のプロセスはよく確立されたことから、本解析は迅速にすすんでおり、近い将来に結果を公表できる予定である。研究計画の通り進めていく。平成29年度初頭にRHICにおける陽子ー陽子測定実験に参加する。ここで低いエネルギーでの陽子ーπ中間子衝突の測定が可能となる。この結果とLHCでの測定結果を比較することで、より広いエネルギー範囲での測定が可能となる。LHCfーATLAS共同解析の基礎準備は平成28年度に完了した。これからは実際にデータ解析を行って、陽子ーπ中間子の衝突断面積の算出を行っていく。今までに得られた成果をブラッシュアップし、学術論文にまとめる作業を現在進めている。当初の予定よりも遅れてしまったが、平成30年度前半内の論文投稿を目指して研究を進めている。平成28年度の物品費のうち、少額の雑品購入が多くなった。これは納入したコンピュータの設定に関係する機器が必要になったためと、平成29年度のBNLでの測定準備に必要な消耗品を購入したためである。そのため、当初予定と約2万5千円の差額が生じた。海外の協力研究者と研究を進める上でデータ解析手法の変更が必要となり、研修生化を論文にまとめることに予想以上の時間がかかっている。
アジア地域における抜歯儀礼と社会変容

本研究の目的である、アジア諸地域における低施行頻度の抜歯風習様相の解明と、社会の複雑化と儀礼の抽象化のモデル化を行うため、国内の研究機関において資料調査および論文執筆を行った。国内の資料調査に関しては、九州大学総合研究博物館および都城市教育委員会所蔵の古墳時代人骨の実見調査を行い、先行研究で指摘されてきた西日本古墳時代抜歯風習の様相を追認するデータの収集を行った。新たに、確認できた抜歯風習に関しては九州大学比較社会文化研究院基層構造講座所蔵の軟X線解析装置およびイメージングプレートを用いて抜歯部のレ線像の撮影を行った。その結果、成人以降という抜歯施行年齢が確認できた。加えて、昨年度までに収集した東日本出土古墳人骨のうち抜歯風習の出土した遺跡に関する文献収集を行い、そこから得られた古人骨の出土状況に関する情報を元に抜歯人骨の社会的位置づけに関する分析を行った。研究成果の発表に関しては、日本列島の周辺域における社会進化段階と抜歯風習の関連を明らかにするために、宮崎県古墳時代の親族関係の復元により社会進化段階評価の基礎作業を行った。その内容を論文「宮崎県内陸部地下式横穴墓被葬者の親族関係」として発表した。最終的には、部族社会変容期以降-首長制社会においては抜歯風習という即物的な儀礼行為が行われる機会は減少し葬送儀礼の一貫として服喪抜歯や抜歯歯牙の遺体への供献が行われているが、それも抜歯行為をともなわない人工物の供献というより抽象度の高い儀礼へ変化するという点を明らかにした。この研究結果から、アジア地域においては社会の複雑化の進展、とくに部族社会から首長制社会への変容期にともない、儀礼がきわめて抽象化するというモデル化を行った。抜歯風習および関連する遺体への歯牙供献儀礼に関しては事例収集とその検討が計画通りおおむね終了している。対象時期・地域が広範囲なため、観察可能な資料が未だ残されている。これらの資料を今後も観察し・データ収集を行うことにより構築したモデルの確からしさを検証する作業を今後引き続き行う予定である。本研究の目的である、アジア諸地域における低施行頻度の抜歯風習様相の解明と、社会の複雑化と儀礼の抽象化のモデル化を行うため、国内外の研究機関において資料調査および研究発表を行った。国内の資料調査に関しては、九州大学総合研究博物館および東京大学総合研究博物館所蔵弥生時代人骨・古墳時代人骨の実見調査を行い、先行研究で指摘されてきた西日本古墳時代抜歯風習の様相を追認するとともに、これまで不明であった東日本古墳時代抜歯風習の存在を確認しデータの収集を行った。現在データの分析および人骨出土古墳に関する情報の収集を行っており、調査成果に関しては平成22年度中に雑誌論文として投稿の予定である。国外の資料調査に関しては、台湾国立中央研究院においては、中国大陸の殷虚遺跡出土の犠牲人骨についての観察を行った。台湾における殷墟出土人骨調査は途中であり、平成22年度にも継続して調査を行う予定である。研究成果の発表に関しては、日本列島における儀礼と社会変容の関係についての口頭発表を行うとともに、その内容を論文「古人骨資料から見た縄文時代の社会集団」として発表した。加えて、アジア地域の社会の複雑化と儀礼抽象化のモデル化、特に部族社会から首長制社会における移行期の儀礼の変化に関する試案を、3月初めに福岡で行われたESF-JSPS Frontier Science Conference Series for Young Researchers (Contact Zones of Empiresin Asia and Europe : Complexity, Contingency, Causality)において発表した。本研究の目的である、アジア諸地域における低施行頻度抜歯風習様相の解明と、社会の複雑化と儀礼の抽象化のモデル化を行うため、国内の研究機関において古人骨資料調査を行うとともに出土人骨に関する文献収集およびアジア地域における出土人骨の情報収集を行い、一定度研究成果があがったものに関しては書籍として発表した。本年度研究成果の詳細は下記の通りである。(1)海外の出土人骨に関しては九州大学人文科学研究院所蔵の報告書・学術雑誌を用いて首長制段階以降に属すると考えられる古人骨情報の収集を行った。国内の出土人骨に関しては、国立科学博物館・宮崎県立西都原考古博物館において、列島の首長制段階にあたる弥生時代・古墳時代の墓地遺跡出土古人骨資料の調査を行った。(2)研究補助者を雇い挙げ、収集したデータの入力作業および人骨資料の出土遺跡に関する文献収集・データ整理作業を行った。(3)上述の調査・データ入力・分析作業の結果、中国大陸沿岸部・韓半島および列島先史社会においては首長制社会以降においても抜歯風習がそれまでとは異なる儀礼の場において使用されていいたことが明らかになった。一方で、それ以外の地域においては首長制以降の段階の社会において明瞭な抜歯風習事例は得られなかった。(4)本科研費の研究成果の一部である、東アジア地域の部族社会変容期以降の低施行率抜歯風習と社会変容の関係を含む、東アジア地域における抜歯風習と社会に関する研究成果を学術書籍『抜歯風習と社会集団』として出版した。新たに、確認できた抜歯風習に関しては九州大学比較

社会文化研究院基層構造講座所蔵の軟X線解析装置およびイメージングプレートを用いて抜歯部のレ線像の撮影を行った。その結果、成人以降という抜歯施行年齢が確認できた。加えて、昨年度までに収集した東日本出土古墳人骨のうち抜歯風習の出土した遺跡に関する文献収集を行い、そこから得られた古人骨の出土状況に関する情報を元に抜歯人骨の社会的位置づけに関する分析を行った。研究成果の発表に関しては、日本列島の周辺域における社会進化段階と抜歯風習の関連を明らかにするために、宮崎県古墳時代の親族関係の復元により社会進化段階評価の基礎作業を行った。その内容を論文「宮崎県内陸部地下式横穴墓被葬者の親族関係」として発表した。最終的には、部族社会変容期以降-首長制社会においては抜歯風習という即物的な儀礼行為が行われる機会は減少し葬送儀礼の一貫として服喪抜歯や抜歯歯牙の遺体への供献が行われているが、それも抜歯行為をともなわない人工物の供献というより抽象度の高い儀礼へ変化するという点を明らかにした。この研究結果から、アジア地域においては社会の複雑化の進展、とくに部族社会から首長制社会への変容期にともない、儀礼がきわめて抽象化するというモデル化を行った。抜歯風習および関連する遺体への歯牙供献儀礼に関しては事例収集とその検討が計画通りおおむね終了している。対象時期・地域が広範囲なため、観察可能な資料が未だ残されている。これらの資料を今後も観察し・データ収集を行うことにより構築したモデルの確からしさを検証する作業を今後引き続き行う予定である。
小児の人工内耳適応決定のための電気刺激ABR

前年度の研究によって電気刺激の安全性と刺激レベルに関しては問題のないことが判った。これはノート型コンピュータの内蔵のカード型D/A,A/Dコンバータによって岬角刺激検査を行う成人に自覚域値とUCLの間のレベルで電気刺激し、EABRを記録することに成功したものである。しかし、電気刺激が雑音となって反応波形に加わるために、充分な反応が得られない点、反応が得られても域値の決定が困難である点などが問題点として残った。また、電気刺激の前に音響刺激によって無反応あるいは仮反応であることを確認する必要がある。とくに小児では低音域で残聴があるか否かを確認するために音響出力の校正を十分に行う必要がある。この二点のうち、まず前者の対策として、測定装置(自家開発)のプログラムで雑音を除去する、刺激方法を工夫する(電極の構造など)、前置増幅器を新たに開発設置する、などを検討した結果、プログラムで除去可能であり、同時に刺激方法を双極刺激にすることで安全性も高まることが判明した。既に成人症例で実行し、雑音除去に成功した。小児の術前検査で最も問題になるのは正確な聴力域値決定と岬角電気刺激検査の施行である。域値決定の方法はゴルフクラブ型電極を使用した蝸電図を施行すれば良いことは既に発表済みである。しかし、短音の出力校正が正確である必要があり、今回これを再検討した。聴力正常成人の短音刺激の域値を求め、当科で開発したシステムにおける0dBを決定した。今後はこれを実際の人工内耳埋め込み手術を予定している小児に実施する予定であるが、本邦においては医学的、社会的な事情が小児の人工内耳手術の適応を広める方向に進んでおらず、早急にこの点に関して議論を深める必要がある。
レーザー誘起超高周波超音波を用いた気液・液液界面の化学状態解析法の開発

液体界面は、物質移動や化学反応の場であり物質分離や界面反応を考える上で極めて重要である。本研究では、系を乱さず界面を選択的に捕らえるための全く新しいレーザー分光法を開発して応用することを目的とした。申請者らは、光の干渉性と光熱変換現象とを組み合わせて利用する計測法を新たに開発し、固体表面に適用して、新しい測定法として有望なことを実証してきた。本法の気液界面・液液界面への適用例はなく、熱力学的特性を測定する新しい界面計測手法となると期待された。主に水溶液表面を対象とした検討を行い、以下の成果を得た。(1)測定時間の短縮・SNの向上を測り、気液・液液界面を対象として測定可能なシステムを新たに構築した。(2)様々な試料系を検討した結果、色素水溶液系で高強度かつ安定な信号を得られることが判明した。信号強度の吸光度依存性を調べることで、試料由来の信号が得られることを確認した。(3)信号強度の励起光強度依存特性を調べ、液体表面では固体表面・固液界面で得られる現象と異なる現象が支配していることを見いだした。液体表面では、2次の非線形光学過程が信号に寄与していることを見いだした。(4)音波長(14mum)を変えて系統的に測定を行った。これにより、この信号が液体表面由来であることを確認した。また、熱・物質拡散とは異なる何らかの拡散現象が、信号に現れていることを見いだした。(5)以上、液体表面に特異的な信号を得て、本法が液体表面にも応用できることを示した(なお、液液界面への適用は時間的余裕が無く信号の確認だけに留まった)。これは、液体表面を対象としてサブナノ秒の時間分解能での光熱変換信号が確認された始めてのケースである。しかし、先に述べたようにこれまで固体系で得た結果とは異なる信号特性を持つことから新たな現象解析と理論的検討が必要であり、今度の課題となっている。
歯周組織破壊におけるコラゲナーゼおよびコラゲナーゼインヒビター(TIMP)

歯周炎における組織破壊には、組織コラゲナーゼを中心とするMatrix Metalloproteinase(MMP)が主役を演じていることは良く知られている。近年、これらMMPの共通の内因性インヒビターであるTissue Inhibitor of Metalloproteinase(TIMP)の動態が注目され、実際の組織破壊では、これらMMPとTIMPとのバランスが重要であることが明らかにされてきた。そこで本年度では歯周病患者および健常者における歯肉溝滲出液(GCF)中のTIMP-1量を測定し、さらに抗TIMP-1モノクローナル抗体アフィニティーカラムを用い、TIMP-1フリーサンプルを作成後、コラゲナーゼ活性を測定した。その結果、健常者のTIMP-1量は295±145ng/mlであった。これに対し、軽度歯周炎患者では117±84ng/ml、中等度歯周炎患者では80±71ng/ml、高度歯周炎患者では26±7ng/mlのTIMP-1量が存在し、これらの値は健常者に比較して有意に低い値であった。健常者と歯周病患者のコラゲナーゼ活性の結果は、総コラゲナーゼ活性およびAMPAによる活性化処理を行なった活性型コラゲナーゼのいずれにおいても、健常者に比較して歯周病患者の方が高い値を示した。これまでに報告されてきたGCF中のコラゲナーゼ活性はTIMP-1の存在を考慮せずに行なわれてきた。本研究ではTIMP-1フリーのサンプルについて検討し、GCF中のTIMP-1の動態について明らかにするとともに、TIMP-1の存在を無視してコラゲナーゼ活性を測定し得ないことが明らかとなった。今後、さらに多くの種々のタイプの歯周病について、コラゲナーゼとTIMP-1の関係を明らかにし、歯周組織破壊におけるコラーゲン代謝機構を解明する一助とするつもりである。歯周炎の進行にともない,歯周組織の主たる成分である歯肉や歯根膜のコラ-ゲン線維の分解や破壊が生じる。コラゲナ-ゼはコラ-ゲン分解過程における重要な酵素の1つであり、また歯周炎の悪化により、歯肉および歯肉溝滲出液中にその濃度が上昇することが知られている。しかし、過去の報告では、生体の防御的メカニズムにより産生されるコラゲナ-ゼインヒビタ-(TIMP)の存在を考慮せず、歯肉および歯肉溝滲出液中のコラゲナ-ゼ活性を測定しており、歯周組織におけるコラゲナ-ゼの動向を正確にとらえているとは言い難い。そこで、我々は歯周疾患における組織破壊のメカニズムを理解する目的で健常者および歯周病患者のコラゲナ-ゼ活性およびTIMP濃度との関連性を追求する目的で、まず最初に両者の唾液中のTIMP量およびコラゲナ-ゼ活性量を調ベた結果、以下の事が明らかとなった。1)健常者の混合唾液、耳下腺唾液、顎舌下腺唾液中のTIMP量は、それぞれ、273±145ng/ml(mean±SD),76±53ng/ml,124±70ng/mlであり、歯周病患者の混合唾液では124±54ng/mlであった。これは統計学的に歯周病患者のTIMP量が低いことを示している。2)健常者の混合唾液中のコラゲナ-ゼ活性は、カラム前では低い値を示したが、カラム後にはその活性が有意に上昇した。耳下腺唾液,顎舌下腺唾液中ではカラム後でその活性は検出されなかった。歯周病患者の混合唾液においては、カラム後、その活性が有意に上昇した。

歯周炎の進行にともない、歯肉および歯根膜の主たる構成要素であるコラ-ゲン線維の分解や破壊が歯周組織に認められる。コラ-ゲナ-ゼはコラ-ゲン線維の分解過程における重要な酵素の1つであり、また歯周炎の悪化により唾液、歯肉溝滲出液および歯肉中にその濃度が上昇することが知られている。しかし、現在までの機告では生体の防御的メカニズムにより産出されるTIMP(tissue inhlbitor of metalloproーteinase)の存在を考慮せずコラゲナ-ゼ活性を測定しており、歯周組織破壊におけるコラゲナ-ゼの動向を正確にとらえているとは言い難い。そこで本年度は、健常者の全唾液と耳下腺および顎・舌下腺唾液、さらに無歯顎者と歯周病患者の全唾液中のTIMPー1の定量と治療経過でのTIMPー1の変化を検討するとともに、それらの唾液を抗TIMPー1モノワロ-ナル抗体アフィニティ-カラムを通過させたサンプルを用いてコラゲナ-ゼ活性を測定し、唾液中のコラゲナ-ゼ活性の由来を追求し、同時に歯周組織破壊の程度とコラゲナ-ゼ活性を比較検討した。その結果、健常者および歯周病患者とも抗体アフィニティ-カラムを通過させることによって活性型および総コラゲナ-ゼとも活性が上昇した。さらに活性型および総コラゲナ-ゼ活性とも健常者に比較して疾患者で有意に高い値を示していた。特に抗体に抗体アフィニティ-カラム後の活性型コラゲナ-ゼの総コラゲナ-ゼ活性に対する割合を比較したものでは、健常者では25+^^-13%であるのに対して疾患者では75+^^-12%と有意に高い値を示していた。治療経過については、歯周治療を行なったら症例ともに初診時のコラゲナ-ゼ活性は歯周治療を行なうことによって、活性型コラゲナ-ゼ、総コラゲナ-ゼともにその高いコラゲナ-ゼ活性が有意に低下するとともに、健常者より有意に低い値を示していたTIMPー1量は、上昇を示していた。歯周炎における組織破壊には、組織中のコラゲナーゼを中心とするアトリックス・メタロプロテイナーゼ(MMP)が主役を演じていることはよく知られている。近年、これらMMPの共通の内因性インヒビター(TIMP)の動態が注目され、実際の組織破壊ではこれらMMPとTIMPのバランスが重要であることが強調されている。そこで、本年度は歯周病患者および健常者における歯肉溝滲出液(GCF)中のTIMP-1量を測定し、さらに抗TIMP-1モノクロナル抗体アフィニティーカラムを用い、TIMP-1フリーサンプルを作成後、コラゲナーゼ活性を測定した。その結果、健常者のTIMP-1量は295±145ng/mlであったのに対し、軽度歯周炎患者では、17±84ng/ml,中等度歯周炎患者では80±71ng/ml,高度歯周炎患者では26±7ng/mlであり、健常者に比較して有意に低い値を示した。一方、健常者と歯周病患者にコラゲナーゼ活性について比較してみたところ、総コラゲナーゼ活性およびAPMAによる活性化処理を行なった活性型コラゲナーゼの両者とも歯周病患者において高い値を示した。これまでに報告されてきたGCF中のコラゲナーゼ活性についての研究は、TIMP-1の存在を考慮せずに行なわれてきた。本研究ではTIMP-1フリーサンプルについて検討し、GCF中のTIMP-1の動態について明らかにするとともに、TIMP-1の存在を無視してコラゲナーゼ活性を測定し得ないことが明らかとなった。
刑法の違法性に関する一考察

本研究は、多様な法分野から構成されている法秩序は相互矛盾すべきではないという「法秩序の一致の要請」について、各論的にその妥当性を検証しようとしたものである。1年目は、刑法の正当化事由を対象にその妥当性を検証した。結論において、同じ正当化事由においても異なる帰結となる可能性を認識し、2年目以降は治療行為に限定して研究を行った。とりわけ3年目は、治療行為のおける被害者の承諾の性質と医師の説明義務の限界について検討を行ったが、最終的には「法秩序の一致の要請」は実際に必要であるが、これまで十分に顧慮されていなかったという帰結に至った。当該年度は、治療行為における患者の同意の意義を考察する中で、刑法上の違法と民法上の違法に関する研究を行った。治療行為は、刑法上の傷害(致死)罪・過失致死傷罪と民法上の不法行為責任が交錯する領域であり、法秩序の一致の要請について研究するに有意義なテーマのひとつである。とりわけ、説明義務違反の重要性が異なっている点に着目し、これを手がかりに研究を行った。すなわち、説明義務違反と同意の瑕疵との間の因果関係が必要であることは民法上当然のものとして認められている(仮定的同意の理論)。これに対して、刑法解釈学においては、仮定的同意の理論は批判的な評価しかうけておらず、またこれに代わる理論もなお十分に主張されていない。しかし、民法上、責任が問われない説明義務違反を理由に、刑法上の責任を肯定することは法秩序の一致の要請に反するように思われる。果たして、このような不一致は許されるのか。当該年度はこの点について詳細に研究を行った。その際、まず検討を行ったのは、仮定的同意の理論は本当に刑法上受け入れる余地がないのか、ということであった。この点、必ずしも刑法解釈学において、仮定的同意の理論を否定する必要がないことが明らかになった。すなわち、これまでわが国で紹介されてきた仮定的同意の理論はクーレンの主張する仮定的同意の理論であり、かかる理論に問題があるとしても、仮定的同意の理論自体にはなお検討の余地があるとの帰結に至ったのである。またその過程で研究を要したのは、説明義務の概念であった。すなわち、説明義務の概念は論者によりさまざまであることが判明し、その内実を明らかにしなければならなくなった。この点について研究を進めることで、上述した民法上の違法と刑法上の違法の不一致は実は表面的なものではないかとの疑問を抱くにいたっている。1.諸外国における法秩序の一致の要請ドイツにおいては、「法秩序の一致の要請」は、違法性阻却事由及び財産犯の保護法益に関する議論の中で通説的に主張されている。しかし、このような状況が日本刑法35条(正当行為)のような規定がないドイツ法の特別な事情に由来すること、また財産犯の保護法益については、我が国の議論状況と随分異なっている(占有の保護は主張されていない)ことから、ドイツの理論が直接的に日本の議論に影響を与えうるかについては、疑問があることが判明した。とはいえ、ドイツの議論の基礎にある、「行為規範の統一」という志向については、我が国でも十分に議論する余地があるように思われた。他方、フランスにおいては、刑法は他の法の担保法として扱われている。このような理解は、「規範の統一性」という問題ではなく、むしろ法体系の理解の相違に由来するものであり、我が国の議論に取り入れるのは困難であるように思われた。その他の外国法(英・米)については、なお研究中であるが、管見の限り、意識的・体系的に「法秩序の一致の要請」を論じたものは見受けられなかった。2.債権法・物権法と刑法1の研究も踏まえ、「行為規範の統一」という視点から観察すれば、国家が、民事法の規定において一方に振り分けた権利を、刑事法において保障しないという帰結は、国民の予測を裏切るものであり、不当であろうと考えるにいたった。しかし、一方で、民事法においては、二者間の権利関係だけを考えて規範が規定・適用されていない場合があり(例・誤振込の処理)、ここでは、民事法の規定に常に従属するべきかについては、疑問が生じた。以上のことから、債権・物権という分類では不十分であり、条文・事案による細分化がさらに必要であるとの結論へと至った。平成25年度までの研究で、法秩序の一致に関する研究は領域ごとではなくテーマごとに行わなければ正確な検討はできないとの帰結にいたったことから、平成26年度は申請者が専門とする医事刑法の領域に絞って研究を行った。

本年度は、ドイツの判例で一般的に用いられている仮定的承諾の理論(説明義務違反があっても、実際にその説明がなされていたら患者は同様に承諾していたであろうという場合に、説明義務違反に基づく治療行為の違法性を阻却する理論)の妥当性の検討を続けた。その際、治療行為を正当化する要件としての患者の承諾が、いわゆる「被害者の承諾」と同様のものと解されていることに気がつき、これに疑問を持った。わが国では、たとえば町野朔『患者の自己決定権と法』(東京大学出版会、1986)が示すように、それらは必ずしも一致していない。治療行為の正当化は、治癒という優越的利益、被害者の承諾、被害者の推定的承諾が複雑に交錯する領域であることを認識するにいたり、検討範囲を広げる必要性をさらに感じるに至った。そこで、本年度はさらに治療行為における患者の承諾の意義について研究を行い、1治療行為における患者の同意を被害者の承諾とリンクさせ、治療行為の有する有用性ゆえになんらかの修正をかける見解、2そもそもそれらを区別して扱い、患者の同意は常に必要ではなく、その意思に反しなければいいという理解、32に加えて推定的承諾の補充性の原則を緩和し、その適用範囲を広くする理解があること、一方で結論においてはこれらの見解にそれほど大差がないことを認識した。その後、このように比較困難な多くの学説を統一的に解釈するためには、「行為規範」を抽出するという方法が適切ではないかとの一定の結論を得た。かかる研究は今後の課題となった。なおこれまでの研究は現在集約中であり、近いうちに公表する予定である。刑法申請書の段階においては、自救行為・正当防衛・緊急避難・被害者の承諾の研究を行う予定であった。しかし、実質的には、被害者の承諾のうち、患者の同意しか行えていない状況である。これは、刑法解釈学において、仮定的同意の理論がなお発展途上であること、また、治療行為における説明義務の範囲が論者によって様々であることから、先行研究を統合的に把握することが難しかったことが理由としてあげられる。民法上の違法と比較するためには、説明義務の概念に相違があるか検討することも必要であるし、仮定的同意の理論が本当に刑法上受け入れられないかを検討する必要もあった。そのため、これらの研究を先行しておこなったことから、大幅に時間が削られたものである。また、本学図書館の改修工事が遅れたため、図書館が予定よりも長く使用不可能になっており、他大学等に文献を求めなければならなかったことも遅延の要因のひとつとなった。1.諸外国における法秩序の一致の要請「法秩序」の概念につき、我が国と他国(とりわけドイツ)が、それぞれ異なるように解している可能性が生じ、検討のための時間を要した(なお、研究中)。すなわち、たとえば正当防衛の理解において、それを「当然実現されるべきものである」と解するか、「望ましくないが、やむを得ない」と考えるかによって、実現されるべき「法秩序」が変わってくる。我が国においては、後者の立場をとっているように思われるが、ドイツにおいては、前者の立場をとっているように思われたのである。この点で、正当化事由のそもそもの理解、「法秩序」の概念、これらについて別個研究が必要となったものである。2.債権法・物権法と刑法上述のように、2の研究においては、債権・物権という分類では不十分であり、条文・事案による細分化がさらに必要であるとの結論へと至った。そのため、条文・事案ごとの更なる検討を要し、この点で当初予定していた以上の時間を要している(なお、研究中)。また、本学図書館が改装で長期間使用が不可となったため、文献入手に時間を要した。
特異的な配位凝集空間による“非平衡"反応場アナログの実現に関する理論的研究

【はじめに】近年、金属有機ミクロ孔物質(metal-organic microporous materials, MOMs)に対して化学的興味が持たれている1。特にCPL-1([Cu2(pzdc)2(pyz)]n (pzdc:ピラジン-2, 3-ジカルボン酸、pyz:ピラジン))に代表される多孔性配位高分子群は、これまでにない機能性材料として、その物性に大きな期待が寄せられている。本研究では1) CPL-1への小分子吸蔵(とくに酸素分子とアセチレン)に関するミクロ特性と、2) CPL-2([Cu2(pzdc)24,4'-bipyridine]n))中における高分子重合反応に関して、理論計算を用いて明らかにした。まず平面波基底の電子状態計算により、X線構造解析(XRPD)で得たCPL-1、CPL-1・202(即ち[CPL-1・202]n)及び、CPL-2の結晶構造を計算化学的に求めた。次にab initio分子軌道法(MO)計算2から再調製した有効ポテンシャルパラメータを用いて、CPL-1・202中の酸素分子吸蔵状態を分子力学(MM)的に構造最適化した。さらにグランドカノニカルモンテカルロ(GCMC)シミュレーションを実行して得られた吸着曲線などを実験的に観測された酸素吸蔵過程と比較検討して考察した。【研究成果】1) CPL-1とへの小分子吸蔵に関するミクロ特性の解明まず、CPL-1とCPL-1・202については、それぞれ結晶格子定数a=4.751Å、b=19.38Å、c=11.31Å、α=γ=90.00deg.、β=99.16deg、(CPL-1)、及び、a=4.874Å、b=20.06Å、c=11.13Å、α=γ=90.00deg.、β=100.9deg. (CPL-1・202)という最適化構造が得られた。これらは実験値a=4.693Å、b=19.85Å、c=11.10Å、β=96.90deg. (CPL-1)、及びa=4.688Å、b=20.44Å、c=10.95Å、β=96.95deg. (CPL-1・202)を良く再現している[1]。またCPL-1・202について、a軸方向に対する酸素分子の傾斜角は約11.82deg.と求まり、実験値11.8deg. [1]と非常に良い一致を見せた。さらに、CPL-1がガス酸素やガスアセチレンの吸蔵に際して、酸素分子二量体を細孔チャネル方向に一次元梯子状に吸蔵し、アセチレンを細孔壁と水素結合を通して吸着するという、特異なミクロ物性を示すことを計算化学的に証明した[3]。最近、アセチレン吸蔵においては、格子当たりのアセチレン分子数が非整数となる中間吸蔵相の出現が実験的から予想されているが、本研究はその中間吸蔵相の物性理解に向けた大きな基盤となる。次に、酸素分子二量体の分子力場をフィッティングした。その結果、酸素分子二量体のLJバラメータについて、解離エネルギーDo-o=0.1182kcal/mol、平衡核間距離Reo=3.172Å、及び有効点電荷qo=-0.2227eを得た。こうして再調整した分子力場パラメータとUFF4を用いて、CPL-1骨格を固定し、酸素分子のみを可動状態として、CPL-1・202のMM的構造最適化を行った。c軸方向から見たCPL-1・202の電子状態計算による最適化構造、及びXRPDから得られた構造と非常によく一致した[5]。さらに、温度依存性を調査するためGCMCシミュレーションを実行し、ビーナッツ形で示した酸素分子が二分子並行で細孔内に吸蔵されることなどの実験結果を良く再現した。2) CPL-2における特異的高分子重合の反応機構の解明置換アセチレンの一つメチルプロピオレイト(methyl propiolate (MP))は、CPL-2中ではトランス付加重合することが実験的に知られている。この選択性を調査するために、MPのモノマーからノナマーまでを用いてCPL-2内での構造最適化と分子動力学計算を実行した。その結果、MPのビニル基がナノ孔壁のカルボキシル酸素に明確に配向しトランス付加を説明することができた。【文献】【はじめに】近年、金属有機ミクロ孔物質(metal-organic microporous materials, MOMs)に対して化学的興味が持たれている1。次にab initio分子軌道法(MO)

計算2から再調製した有効ポテンシャルパラメータを用いて、CPL-1・202中の酸素分子吸蔵状態を分子力学(MM)的に構造最適化した。さらにグランドカノニカルモンテカルロ(GCMC)シミュレーションを実行して得られた吸着曲線などを実験的に観測された酸素吸蔵過程と比較検討して考察した。【研究成果】1) CPL-1とへの小分子吸蔵に関するミクロ特性の解明まず、CPL-1とCPL-1・202については、それぞれ結晶格子定数a=4.751Å、b=19.38Å、c=11.31Å、α=γ=90.00deg.、β=99.16deg、(CPL-1)、及び、a=4.874Å、b=20.06Å、c=11.13Å、α=γ=90.00deg.、β=100.9deg. (CPL-1・202)という最適化構造が得られた。これらは実験値a=4.693Å、b=19.85Å、c=11.10Å、β=96.90deg. (CPL-1)、及びa=4.688Å、b=20.44Å、c=10.95Å、β=96.95deg. (CPL-1・202)を良く再現している[1]。またCPL-1・202について、a軸方向に対する酸素分子の傾斜角は約11.82deg.と求まり、実験値11.8deg. [1]と非常に良い一致を見せた。さらに、CPL-1がガス酸素やガスアセチレンの吸蔵に際して、酸素分子二量体を細孔チャネル方向に一次元梯子状に吸蔵し、アセチレンを細孔壁と水素結合を通して吸着するという、特異なミクロ物性を示すことを計算化学的に証明した[3]。最近、アセチレン吸蔵においては、格子当たりのアセチレン分子数が非整数となる中間吸蔵相の出現が実験的から予想されているが、本研究はその中間吸蔵相の物性理解に向けた大きな基盤となる。次に、酸素分子二量体の分子力場をフィッティングした。その結果、酸素分子二量体のLJバラメータについて、解離エネルギーDo-o=0.1182kcal/mol、平衡核間距離Reo=3.172Å、及び有効点電荷qo=-0.2227eを得た。こうして再調整した分子力場パラメータとUFF4を用いて、CPL-1骨格を固定し、酸素分子のみを可動状態として、CPL-1・202のMM的構造最適化を行った。c軸方向から見たCPL-1・202の電子状態計算による最適化構造、及びXRPDから得られた構造と非常によく一致した[5]。さらに、温度依存性を調査するためGCMCシミュレーションを実行し、ビーナッツ形で示した酸素分子が二分子並行で細孔内に吸蔵されることなどの実験結果を良く再現した。2) CPL-2における特異的高分子重合の反応機構の解明置換アセチレンの一つメチルプロピオレイト(methyl propiolate (MP))は、CPL-2中ではトランス付加重合することが実験的に知られている。この選択性を調査するために、MPのモノマーからノナマーまでを用いてCPL-2内での構造最適化と分子動力学計算を実行した。その結果、MPのビニル基がナノ孔壁のカルボキシル酸素に明確に配向しトランス付加を説明することができた。【文献】(1)文献調査、実験結果の吟味、基礎データの収集:実験・理論両面の論文等の調査と、本特定領域研究に参加している他の研究者との議論により、概念的整備をすると共に対象とする多孔性配位高分子の物性全般に関する実験結果や実験データの理解を深めた。特に多孔性配位高分子の典型例として、一次元細孔をもつCPL-1([Cu_2(pzdc)_2pyz]_n、pzdc : pyrazine-2,3-dicarboxylate, pyz : pyrazine)のミクロ物性を評価した。さらに、非平衡統計力学的観点から再考