hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
呼吸筋機能解析のための胸腹部骨格筋複合認識技術の開発

ここでは,連携研究者および新学術領域内の研究班と連携し,骨格筋の画像認識に基づく呼吸筋の解析技術の開発を行った.前年度までに取り組んだ呼吸筋に関する認識手法の構築と呼吸器疾患に関連する筋の自動認識について,前年度は胸鎖乳突筋と肋間筋の2つの呼吸筋のみであった.最終年度の成果は,呼吸器疾患の一つであるCOPD(慢性閉塞性肺疾患)とその予後の関連が指摘されている脊柱起立筋について重点的に認識手法の構築に取り組んだ.具体的には,機械学習の手法であるRandom Forest法を改良した,Iterative Random Forest法を提案し,脊柱起立筋を3Dボリュームとして平均一致率93%(Dice値)で自動認識可能とした.また,この成果から,機械学習の手法が従来のハンドクラフト特徴量ベースの骨格筋認識で苦手とされていた大型で複雑な形状の筋に対して高精度な認識を実現したことから,計画班と連携し,深層学習(FCN-8s)を用いた脊柱起立筋のセグメンテーションを行い,Iterative Random Forest法とその精度を比較した.さらに,呼吸筋の機能解析をより多元的な解析にするためには,筋のボリュームだけでは不十分であると考え,筋の付着部位である,起始・停止を筋と同時に自動認識する手法を提案した.研究最終年である平成30年度では,平成29年度までに得られた結果に基づき,以下の項目について取り組むと同時に,これまでの実験結果の評価,検証を行う.同時に,画像データベースについても,前年度に引き続き構築を続け,認識,解析技術の向上および手法の検証に用いる.認識された部位別呼吸筋について,まず,呼吸筋機能の鑑別に必要なヴォリュームの認識精度が得られているか評価を行う.ここでは,自動認識手順をCT画像データベースに適用し,認識性能の検証と手法の改善を行う.認識精度は,手動入力結果との一致度90%以上を目指す.さらに,上記で確認された部位別呼吸筋の認識技術に基づき,実際に骨格筋が存在する領域内を特定し,その骨格筋内に存在する筋線維および脂肪織の自動認識を行う.そして,それらの画像特徴量の量的関係を統計学的解析手法により,両者の相互関係の解析を行う.ここでは,画像上の骨格筋領域の体積から計算をするが,画像のテクスチャなどの特徴に基づき,筋線維や筋内の脂肪織の割合を用い,骨格筋量を正確に計測可能な計算式,および筋内脂肪織含有量の経時変化に基づく呼吸筋機能および予後予測の指標を臨床医の検討・議論により導き出す.最後に,これまでの結果について,国際学会および国内学会において発表し,同時に論文発表を行う.これらは工学分野における新たな技術開発となるだけでなく,医学分野においても新たな知見が得られると期待される.特に,呼吸筋を計算機で自動解析し,臨床応用に直接結びつける新しい研究結果が得られる計画である.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
非線形特性を活用した化学エネルギーのマクロな機械的エネルギーへの直接変換

本研究は、近い将来間違いなく起こるエネルギー不足の問題に対して、生物が行っているような、等温下での化学エネルギーから機械的エネルギーへの高効率直接変換を提案し、その実現に向けての独創的基礎研究を目的とした。具体的には、過去2年に渡って以下のような研究を行い、成果を得た。1.油水二相系において界面活性剤存在下で溶質濃度を非平衡にした状態(化学エネルギー)からの機械的エネルギーへの変換に関する研究を行った。この系に於いて鏡像対称性を持つアルミニウム製の風車を用い、羽根と羽根の間に油と水とを交互に入れると、指定した一方向への回転運動を作り出すことが出来、トルク的な回転力として取り出すことに成功した。2.樟脳結晶を気水界面に静置すると、界面張力の空間的な不均一性を駆動力として回転運動や直線的な運動を生じる。我々は樟脳結晶の幾何学的形状の対称性を変えることで、一方向の回転運動を取り出すことに成功した。3.興奮場媒質上での化学反応波の伝播特性を用いたロジック演算の実現に向けて、実験、理論、そして数値解析の各方面から研究を行った。その結果、媒質の空間対称性を破ると、波の伝播方向に関する対称性が破れ、ダイオード特性が現れる事が分かった。また、媒質の空間形状により、AND,OR,NOTのロジック演算が可能であることが数値解析と実験の両面から確認された。さらに、この興奮場を使った演算では、従来にはないような時空間上の並列演算が可能であることが示唆されている。このような研究の成果は、これまでのノイマン型計算機の枠組みを超え、より生物に近い計算機を実現する可能性を示したものとして、その意義は大きいと思われる。水・油・界面活性剤から成る系において、油水界面張力を経時的に測定した結果、急激な界面張力の増加と緩やかな減少から成る自発的なリズムが数十分間繰り返され、その差はおよそ10mN/m程度になることが分かった。また、水相中を自由に動き回る油滴について、油滴の形状の変化と運動性の関係を測定した結果、静止している油滴が動き出す際、形が大きく歪むと加速度が生じることが明らかとなった。これまでの研究によって、油水界面張力の急激な増加によって接触角の反転が引き起こされ、その結果界面張力間のバランスが崩れて運動が起こることが側面方向からの観察で示されている。今回の測定結果は、上方からの観察によって、この機構が裏付けられたことを示すものである。さらに、この界面運動は化学種の濃度非平衡条件下で起こるものである。従って、外部から何らかのエネルギーを注入することによって運動は継続する。ここでは化学種の濃度非平衡性を上げることに着目し、運動の終了した(すなわち平衡に近い状態)油滴中に固体ヨウ素などの化学種を添加することで、系の非平衡度を再び上げることを試みたところ、運動が再び起こることを見出した。ヨウ素は界面活性剤と複合体を形成して油相へ移行することがほぼ明らかとなっている。ヨウ素の添加によって、油水界面に存在する界面活性剤が油相に移行し、張力振動が再開されたものと考えられる。BZ反応(化学的振動反応)系においては、これまでは気水界面での張力変化を測定していた。しかしながら、この系に油相を加えて油水界面とすることで、得られる界面張力振動の振幅が気水界面での振幅と比較すると50%程度大きくなることが分かった。これは、張力変化を引き起こす原因となる金属錯体の水相表面への配向性に起因するものと考えられる。
キラルニ中心性ホウ素化合物の分子認識能力とその有機合成的利用

本研究では、多くの官能基を持つリガンドについて各々の官能基位置を正しく確認できる、高効率・高選択的なレセプターを構築することを目的とし、このため、二つ以上の金属中心を持つルイス酸分子を設計・合成した。特に、不斉認識素子の開発が強く望まれている現状を考慮し、合成するルイス酸分子にはキラリティを持たせた。本研究では、二つの中心をもつ有機ホウ素化合物を合成し、種々のルイス塩基リガンドを加えて変化のようすを分光学的手法を用いて解析した。この結果、ホウ素の近傍に酸素原子をもつ二中心性ルイス酸に対し、1級ないし2級のアミン2分子が協同的に配位する現象が確認された。これは生体内におけるアロステリックな現象のモデルとして大変興味深い。また、酒石酸とアリールボロン酸から導かれる二中心性のルイス酸は1,2-diphenylethane-1、2-diolの両エナンチオマーを区別し、一方のエナンチオマーとのみ選択的に配位結合による錯体を形成した。また、このルイス酸共存下非対象ケトンを水素化ホウ素試薬で還元し、対応する2級アルコールを高い鏡像体選択率で得た。ケトンとしては、アリールアルキルケトンをはじめ、ジアルキルケトンやジアリールケトンも用いることができる。特にアミンなどの配位性官能基をもつ時に高い選択性が達成された。このルイス酸は安価な原料から容易に合成でき、光学活性2級アルコールを効率良く得る方法として本法は極めて有効である。本研究は、多くの官能基を持つリガンドについて各々の官能基の位置を正しく認識できる、高効率・高選択的なレセプターを構築することを目的とした。この目的のため、二つ以上の金属中心を持つルイス酸分子を設計・合成し、以下の成果を得た。まず、炭素を中心とする有機化合物で主骨格を構築し、その両端に、炭素との共有結合性の強いホウ素原子を配した。このようにして合成したキラル二中心性ルイス酸に種々のルイス塩基リガンドを加え、変化のようすを分光学的手法を用いて解析した。検討したカルボニル化合物やエーテル類、アルコール類、アミン類などのリガンドのうち、特に、アミン類は特色ある相互作用を示した。アミン類は、窒素原子でレセプター中のルイス酸性のホウ素原子に配位する。一級および二級アミンにおいては、これに加え、ルイス酸レセプター中のルイス塩基性部分に対しアミノプロトンが水素結合が観測された。この付加的な水素結合は、本ルイス酸分子とアミン類の錯形成を大きく安定科するものであった。また、本研究においては、このような選択的な相互作用の、触媒反応への応用を図った。すなわち、錯形成によって活性化されているルイス塩基リガンドの官能基変換として、カルボニル基の還元反応を検討した。カルボニル基をルイス酸レセプターで活性化し、ここにヒドリド反応剤を作用させた。キラルなレセプターはリガンドに不斉な環境を提供するから、官能基は不斉変換され得る。実際、水素化ホウ素リチウムをヒドリド剤として用いて、高いエナンチオ選択性でケトン類を還元できた。本研究では、多くの官能基を持つリガンドについて各々の官能基の位置を正しく認識できる、高効率・高選択的なレセプターを構築することを目的とし、このため、二つ以上の金属中心を持つルイス酸分子を設計・合成した。その結果、ホウ素の近傍に酸素原子をもつ二中心性ルイス酸に対し、1級ないし2級のアミン2分子が協同的に配位する現象が確認された。

また、酒石酸とアリールボロン酸から導かれる二中心性のルイス酸は1,2-diphenylethane-1,2-diolの両エナンチオマーを区別し、一方のエナンチオマーとのみ選択的に配位結合による錯体を形成した。また、このルイス酸共存下非対象ケトンを水素化ホウ素試薬で還元し、対応する2級アルコールを高い鏡像体選択率で得た。ケトンとしては、アリールアルキルケトンをはじめ、ジアルキルケトンやジアリールケトンも用いることができる。特にアミンなどの配位性官能基をもつ時に高い選択性が達成された。このルイス酸は安価な原料から容易に合成でき、光学活性2級アルコールを効率良く得る方法として本法は極めて有効である。
アンギオテンシンIIレセプター遺伝子導入マクロファージの腎線維化の進展に及ぼす影響

アンギオテンシンII type 1レセプター(Agtr1)遺伝子のknockout mouse(Agtr1 -/-)より得た骨髄をwild typeに移植し、片側尿管結紮(UUO)により腎線維化を誘導し、腎線維化の程度をマッソン染色により、間質マクロファージ(Mφ)浸潤をF4/80染色により検討した。UUO day 5ではAgtr1 -/-mouseとコントロール群との間で、浸潤Mφ数と線維化の程度に有意差を認めなかったが、UUO day 14ではAgtr1 -/-群では浸潤Mφ数は有意に減少し、線維化の増加を認めた。同時にUUO day 14ではAgtr1 -/-群で腎組織におけるpro-fibrotic cytokinesのmRNAの発現増強を認めた。Agtr1 -/-群ではcontrol群と比べ末梢血の単球および骨髄におけるmacrophage progenitor cellはともに減少しており、monocyte chemotactic protein-1(MCP-1)に対するin vitroでの遊走能はAgtr1 -/- macrophageとwild type macrophageで差がなく、Ang II(10^<-6>M)は両者において遊走能に影響しなかった。これらのことより、Agtr1 -/- macrophage群における末梢血の単球や骨髄macrophage progenitor cellの減少が、間質浸潤macrophage数の減少の一因と考えられた。更に、thioglycollate投与により誘導した腹腔内macrophageを用い、in vivoおよびin vitroにおけるmacrophageの蛍光latex beadsの〓食能をflow cytometryを用い検討したところ、Agtr1 -/- macrophageでは〓食能の障害がみられ、in vivoではwild type macrophageもAgtr1 antagonistの投与により〓食の抑制がみられた。Agtr1 -/- macrophage群では間質浸潤macrophage数の減少がみられたことと考え合わせ、Agtr1 -/- macrophage群における間質浸潤macrophageによる細胞外基質fragmentなどの〓食処理能の低下が腎線維化の増加の一因となったことが推察される。アンギオテンシンII type 1レセプター(Agtr1)遺伝子のknockout mouse(Agtr1 -/-)より得た骨髄をwild typeに移植し、片側尿管結紮(UUO)により腎線維化を誘導し、腎線維化の程度をマッソン染色により、間質マクロファージ(Mφ)浸潤をF4/8o染色により検討した。さらに、腎線維化と間質Mφ浸潤におけるMMP-2の意義を検討する目的で、UUO day 7から13およびday-2から4にかけてMMP-2阻害剤を投与し、day 5および14のMφ浸潤と線維化の程度を検討した。

その結果、UUO day 5,14ともTISAM投与により線維化の程度は著明に増加し、間質浸潤Mφ数は、TISAM投与によりUUO day 5では有意な変化を認めなかったが、UUO day 14では有意に減少した。さらにマウス腹腔由来Mφの遊走能を検討したところ、UUO腎組織(day 14)に対するin vitroでの遊走Mφ数はTISAM投与により有意に減少し、intact Lamininと比べMatrix由来分解peptide(RGDS peptide)に対しより大きな遊走活性を認めた。以上より、UUOの後期においては浸潤MφおよびMφの持つAgtr1が腎線維化を抑制し、さらにMMP-2はMatrix由来分解peptideを介して間質Mφ浸潤を増加させることにより、腎線維化を抑制することが示唆された。アンギオテンシンIItype1レセプター(Agtr1)遺伝子のknockout mouse (Agtr1-/-)より得た骨髄をwild typeに移植し、片側尿管結紮(UUO)により腎線維化を誘導し、腎線維化の程度をマッソン染色により、間質マクロファージ(Mφ)浸潤をF4/80染色により検討した。UUO day5ではAgtr1-/-mouseとコントロール群との間で、浸潤Mφ数と線維化の程度に有意差を認めなかったが、UUO day14ではAgtr1-/-群では浸潤Mφ数は有意に減少し、線維化の増加を認めた。同時にUUO day14ではAgtr1-/-群で腎組織におけるpro-fibrotic cytokinesのmRNAの発現増強を認めた。Agtr1-/-群ではcontrol群と比べ末梢血の単球および骨髄におけるmacrophage progenitor cellはともに減少しており、monocyte chemotactic protein-1(MCP-1)に対するin vitroでの遊走能はAgtr1-/-macrophageとwild type macrophageで差がなく、AngII(10^<-6>M)は両者において遊走能に影響しなかった。これらのことより、Agtr1-/-macrophage群における末梢血の単球や骨髄macrophage progenitor cellの減少が、間質浸潤macrophage数の減少の一因と考えられた。更に、thioglycollate投与により誘導した腹腔内macrophageを用い、in vivoおよびin vitroにおけるmacrophageの蛍光latex beadsの〓食能をflow cytometryを用い検討したところ、Agtr1-/-macrophageでは〓食能の障害がみられ、in vivoではwild type macrophageもAgtrl antagonistの投与により〓食の抑制がみられた。Agtr1-/-macrophage
歯質の老化現象に関する動的機能解析

微小圧子圧入破壊法により人エナメル質の破壊靭性値を計測した結果、歯種間で差があり、高齢者の上顎中切歯で0.6MPa・m^<1/2>、下顎第二大臼歯で0.77MPa・m^<1/2>であった。また、Klcにはエナメル質の異方性が強く現れ、I方向で0.84MPa・m^<1/2>、H方向で0.66MPa・m^<1/2>、V方向で0.61MPa・m^<1/2>であった。高齢者と若年者を比べると、有意差を示したのはKlcについてはV方向、HvについてはH方向だけであったが、若年者のエナメル質は多少延性を示すため、全体的にKlc、Hvともに高齢者より高く測定された。エナメル質に炭酸ガスレーザーを照射するとKlcは全ての場合において低下した。スクリューポストを把持部とする引張疲労試験法を開発し、人歯象牙質ならびに一部の歯冠修復材料の動的疲労試験を行った。歯冠修復材料の疲労特性を約5,000回の破断寿命で比較すると、コア用レジンと鋳造用第1種銀合金とでは、前者は22.2MPaで、後者の約4倍の応力に耐えた。また、繰り返し回数10^5までの疲労限度を求めると、37°Cの水中では、ガリウム合金で29.5MPa、高銅型アマルガムで26.2MPaであった。また鋳造用第1種銀合金の3点曲げ試験法で求めた疲労限度は155MPaであった。若年者の象牙質は一般に疲労限度が高く、最大負荷応力が34MPaのときでも60,000回以下の負荷回数では破断は生じないが、高齢者の象牙質の場合には疲労限度は低下し、28MPaの負荷応力でも20,000回以下の負荷回数で破断を生じた。疲労によって破断した破断面のSEM観察により、破壊の開始点近傍には、通常の象牙細管よりやや太い細管が密集している状態がみられた。静的破断の場合と異なり、疲労破壊の場合には、破壊は管周象牙質と管間象牙質の区別を生じないで進み、破断までの負荷回数に反比例した幅のSTRIATIONが観察された。1.高齢者(58才男性)および若年者(10才男性)から抜去した上顎中切歯のエナメル質について、マイクロビッカ-ス硬さと破壊靱性値とを求めたところ、高齢者では3864(MPa)と0.84(MPam^<1/2>)、若年者においては4011(MPa)と0.86(MPam^<1/2>)の値が得られ、高齢者の方が僅かに低い数値を示した。これは、増齢に伴って歯質の延性が失われて脆化するためである。また、エナメル小柱走行方向によって、硬さや破壊靱性値は影響を受けるが、高齢になるとその差は小さくなった。2.高齢者(43才以上の男性)から抜去した大臼歯を用い、エナメル質表面に炭酸ガスレ-ザ-(16133J/cm^2)を照射したときのマイクロビツカ-ス

硬さと破壊靱性値の変化を調べたところ、硬さは殆ど変化しない照射エネルギ-でも、破壊靱性値は大きく低下し、エナメル質が脆化することがわかった。しかし、同じ照射エネルギ-の場合でも、数回に分割して照射を行い、1回当たりのエネルギ-を小さくすると、破壊靱性値の低下を防止できることがわかった。3.脆性材料の動的機能解析のなかの疲労試験に関しては、応力の種類と大きさ、負荷波形の形状、周波数、試験環境などの試験条件との関係を解明した上で、SーN curveとFatique limitを求めつつある。脆性材料では、金属のように塑性変形が生じないため、内部に存在する初期欠陥の大きさと数に左右されるためデ-タのばらつきが大きい。1.歯質の動的機能解析のための比較検討材料として、脆性材料である歯科用りん酸亜鉛セメントの疲労試験を行い疲労特性を求めた。その結果、繰返し部分片振り引張り応力を負荷すると、疲労による破壊が生じることを確認するとともに、SーN curveの関係式(logS+0.0775・logN=0.8931)と疲労パラメ-タ(n=12.9)が求められた。さらに、負荷周波数(1Hz20Hz)が高いほど破壊までの時間が短くなるなどの周波数依存性を確認した。2.歯科用りん酸亜鉛セメントとグラスアイオノマ-セメントに各種の波形の負荷を加え、その破断面を観察した。その結果、両セメントとも、静的試験では破断線がコアを横切るために平坦で平滑であった。しかしながら、疲労試験では破断線がコアを避けて進む場合が多くコアがマトリックスから引き抜かれたような箇所が多数見られ破断線が時間をかけてゆっくり進行したことを想像させるような凹凸を呈した。3.人歯象牙質を用いて、引張りによる静的試験と疲労試験を行なうとともに破壊面を観察した。静的引張り試験では、破断強さは36MPaであった。SEM観察によると、破壊面はほとんど象牙細管の方向と無関係であった。破壊の起点は1点であり比較的平滑な面からなる。そこから放射状に破壊が進行し、起点から離れるにつれて粗さも起伏も大きくなっていった。疲労試験では、最大応力を静的引張り強さの80%とした繰返し部分片振り引張り応力を負荷した。象牙質の疲労は年齢差だけでなく個体差も大きくまだFatigue limitを求めるまでには至らない。SEM観察によると、象牙細管の方向に沿った破断面が一部分みられた。比較的平滑な面からなる破壊の起点は複数点であった。異なった起点からの破壊面は必ずしも同一面ではないので各破壊面の合流部分は段差となる場合もあった。さらに、延性破壊の特徴であるDimpleが観られた箇所もあった。1有核構造を持つ脆性材料である歯科用セメントの破壊面は,静的破壊と動的破壊とのあいだに特有の違いが観察された。2人歯象牙質を用いた動的疲労試験の結果は,静的破壊では,破断は象牙細管の方向と全く無関係であったが,動的破壊においては破壊の起点は複数が観察され,破壊の伸展には象牙細管の走行方向が関与している像も観察された。また,延性破壊を思わせるDimpleが観られた箇所もあった。3歯根の動的疲労破壊の挙動を調べる目的で,内径1.6mm,ピッチ0.45mmのネジを切った模擬歯根を用い,これに適合する金属製スクリュ-ポストを挿入したものを試験片として用い,これに負荷波形をHsine,Htriangle,Hsqure,Sineの四種,最小負荷荷重1kgf,最大負荷荷重1250kgf,周波数0.310Hzの範囲で繰返し引張荷重を与え,亀裂発生までの負荷回数,破断までの負荷回数,亀裂の伸展速度などを求めた。4その結果,スクリュ-ポストの入った模擬歯根の場合のSーN曲線には明瞭な水平部は現れなかった。また,疲労による亀裂は,全ての場合に挿入されているスクリュ-ポストの最先端部のネジ山(歯根の側からはネジの谷)の先端に発生し,亀裂はスクリュ-ポストのネジ山に沿って回転するように伸展し,最後はネジ山の1ピッチ分だけ縦に破壊を生じて破断した。5負荷荷重が同じでも,波形が異なると亀裂発生および破断までの負荷回数に差が認められた。
広視野・高時間分解能観測システムを用いたγ線バースト閃光の研究

γ線バースト(GRB)の可視残光の観測は、衛星で検出されたGRBを地上観測装置で追観測することで行われてきたが、このような観測システムでは、GRB発生から地上観測までの時間的な遅れのため、可視閃光やGRB発生直後の残光を観測することは不可能である。我々は、これまで観測が行われていないGRB発生前後の残光観測を行うために、広視野を高時間分解能で常時観測する観測システム、Miyazaki Wide-field Monitor(MWM)を開発した。MWMは、冷却CCDカメラと写真用レンズを組み合わせた3台の広視野カメラ(カメラA、B、C)、赤道儀架台、制御用コンピュータで構成され、宮崎大学工学部屋上の観測室内に設置されている。カメラの視野は66°×47°(カメラA)、30°×30°(カメラB、C)、露出時間15秒での限界等級は11.0等級(カメラA)、11.5等級(カメラB、C)である。観測装置は研究室のコンピュータから遠隔制御され、自動観測を行うことができる。2004年12月2006年12月は、カメラAのみで固定撮影の観測を行った。観測方向は、方位角180度、高度+58度の方向で、露出時間は15秒である。観測室の整備が完了した2007年1月からは、カメラA、B、Cを赤道儀に搭載し、GRB観測衛星SWIFTの視野を追尾して観測を行っている。観測開始からこれまで、MWMの視野内に5回GRBが発生したが、天候不良により閃光・残光の観測には成功していない。今後観測を継続していけば、年12個のGRB残光を観測することが期待できる。γ線バースト(GRB)の可視残光の観測は、衛星で検出されたGRBを地上観測装置で追跡観測することで行われてきた。このような観測システムでは、GRB発生から地上観測までの時間的な遅れのため、GRB発生時の可視閃光やGRB発生直後の残光を観測することは不可能である。GRB発生前後の可視光観測を行うためには、広視野を監視してGRBを待ち受けるタイプの観測システムが必要である。我々は広視野を高時間分解能で観測する2種類のカメラを試作し性能評価を行った。1つは冷却CCDカメラに写真用レンズを組み合わせたカメラで、もう1つは蓄積型ビデオカメラにCCTV用レンズを組み合わせたカメラである。前者は測光精度が高く、後者は時間分解能が高いという特徴を持つ。我々は前者のカメラを用いて、2004年12月13日から常時観測を開始した。観測装置は冷却CCDカメラ(BITRAN BT-241L)に写真用レンズ(ニコンAi AFNikkor28mmF1.4D)を取り付けた広視野カメラで、視野は66×47度である。露出時間15秒での極限等級は視野中心で約11等級、視野中心から半径17度以内は極限等級が10等級以上である。カメラは宮崎大学工学部屋上にあるロボット望遠鏡(RIMOTS)の観測室内に設置され、ネットワークを介して研究室から遠隔制御される。観測は視野の中心を方位角180度、高度+58度に向け、15秒間の固定撮影を23秒間隔で繰り返すことで行われる。一晩に約1700枚の画像(20GB)が取得される。3ヶ月間観測を行ったが、GRB閃光はまだ観測されていない。MWMの観測装置は、冷却CCDカメラと写真レンズを組み合わせた3台の広視野カメラ(A・B・C)で、カメラの視野は66°×47°(カメラA)、30°×30°(カメラB)、露出時間15秒における視野中心の限界等級は11.0等級(カメラA)、11.5等級(カメラB・C)である。

広視野カメラは宮崎大学工学部屋上にあるロボット望遠鏡(RIMOTS)の観測室内に設置され、研究室の制御用PCから遠隔操作される。制御用PCに観測スケジュールをプログラムすることにより、自動観測を行う。観測は、視野中心を方位角180度、高度+58度(天の赤道上)に向け、15秒間の固定撮影を23秒間隔で繰り返すことで行われる。一晩にカメラ1台あたり約1700枚の画像が取得される。カメラAは2004年12月から、カメラB・Cは2006年3月から運用を開始した。約1年間の観測で、宮崎から観測可能なGRBは12個であった。このうち、MWMの視野内で発生したGRBは2個であったが、天候不良でGRB閃光を観測することはできなかった。2006年3月にMWM専用の観測室を宮崎大学屋上に設置した。RIMOTS観測室が狭隘であったため、これまで固定撮影を行っていたが、専用の観測室を得ることで、赤道儀にカメラを搭載することが可能になる。GRB観測衛星SWIFTの視野方向を観測することにより、観測効率の向上が期待される。γ線バースト(GRB)の可視残光の観測は、衛星で検出されたGRBを地上観測装置で追観測することで行われてきたが、このような観測システムでは、GRB発生から地上観測までの時間的な遅れのため、可視閃光やGRB発生直後の残光を観測することは不可能である。我々は、これまで観測が行われていないGRB発生前後の残光観測を行うために、広視野を高時間分解能で常時観測する観測システム、Miyazaki Wide-field Monitor(MWM)を開発した。MWMは、冷却CCDカメラと写真用レンズを組み合わせた3台の広視野カメラ(カメラA、B、C)、赤道儀架台、制御用コンピュータで構成され、宮崎大学工学部屋上の観測室内に設置されている。力メラの視野は66°×47°(カメラA)、30°×30°(カメラB、C)、露出時間15秒での限界等級は11.0等級(カメラA)、11.5等級(カメラB、C)である。観測装置は研究室のコンピュータから遠隔制御され、自動観測を行うことができる。2004年12月2006年12月は、カメラAのみで固定撮影の観測を行った。観測方向は、方位角180度、高度+58度の方向で、露出時間は15秒である。観測室の整備が完了した2007年1月からは、カメラA、B、Cを赤道儀に搭載し、GRB観測衛星SWIFTの視野を追尾して観測を行っている。観測開始からこれまで、MWMの視野内に5回GRBが発生したが、天候不良により閃光・残光の観測には成功していない。今後観測を継続していけば、年12個のGRB残光を観測することが期待できる。
低アディポネクチン血症概念の確立と治療法の開発;心血管病における脂肪細胞の意義

本研究は、現在の心血管病の基盤として脂肪細胞機能異常があると捉え、特に私達が発見し解析を進めてきた脂肪細胞由来分子、アディポネクチンに焦点をあて「低アディポネクチン血症」を一つの病態として確立し、予防医学に貢献しようと試みたものである。心筋梗塞や脳卒中などの心血管疾患は国民の死因の3分の一を占め、その予防は重要な健康対策課題である。現在問題になっているのは運動不足や過栄養により内臓脂肪が蓄積し、耐糖能異常、脂質異常、血圧上昇を集積する病態で、これをメタボリックシンドロームと呼び心血管疾患の予防医学を行うことがわが国でも明確にされた。申請者はメタボリックシンドロームの責任臓器としての脂肪組織に焦点を絞った研究を一貫して行ってきた。本研究は病態としての『低adiponectin血症』を確立し、これを改善するための内臓脂肪減少の意義を明らかにするとともに、創薬ターゲットとしての検討を進めるものである。本年度研究では、1)adiponectin欠損が動脈硬化だけでなく、心筋線維化、心不全に繋がることを明らかにした。シグナル伝達機構についても新たな知見が得られた。2)低酸素負荷について検討し、3T3-Ll脂肪細胞を低酸素に曝露したときにadiponectin遺伝子発現が低下するが、遺伝子発現低下にいたらない濃度でも分泌低下がおこることを明らかにした。臨床的に睡眠時無呼吸症候群との関連を検討し、低adiponectin血症がおこる新たなメカニズムに関する知見が得られた。3)冠動脈疾患症例において多量体adiponectinを測定し、多量体adiponectin濃度は総adiponectin濃度とよく相関し、一方低分子adiponectin濃度は総adiponectin濃度に関わらずほぼ一定であること、多量体adiponectin濃度は総adiponectin濃度と同様、冠動脈疾患症例のメタボリックリスクと関連することが明らかにし報告した。4)PPAR-alphaリガンドがin vivoおよびin vitroでadiponectinのプロモーター活性・発現・分泌を上昇させることを明らかにし報告した。申請者はメタボリックシンドロームの責任臓器としての脂肪組織に焦点を絞った研究を一貫して行い、脂肪細胞の新たな分子を同定するとともに、生体における機能解析を行うとともに、その異常がメタボリックシンドロームの病態の分子基盤となっていることを明らかにしてきた。本研究は低adiponectin血症を中心に、心血管病における脂肪細胞の意義を明らかにしようとするものである。1)メタボリックシンドロームでは全身のレニン・アンジオテンシン系が活性化され、酸化ストレスが増加している。adiponectinはアンジオテンシンにより傷害を受けた心筋組織に集積した。Adiponectin欠損マウスは、野生型より心筋の酸化ストレス関連遺伝子や線維化関連遺伝子の発現が亢進し、強い心機能低下を示した。これらの変化はadiponectinの強発現により改善した。培養心筋細胞を用いた検討によりadiponectinはアンジオテンシンによるERK活性化、PPAR-alpha阻害のシグナルを抑制し、これが酸化ストレスの増加や線維化抑制に繋がることを示し、報告した。Adiponectin欠乏は臓器酸化ストレス蓄積、臓器線維化を悪化させると考えられた。2)大規模集団において血中adiponectin濃度、内臓脂肪量を測定し、両者が逆相関関係にあることを示し、今回新たに高尿酸血症の説明変数となることを示し、報告した。3)私達が発見し、脂肪細胞においてグリセロールチャネルとして機能していることを明らかにしたaquaporin7について、心筋における機能解析をおこない、心筋グリセロールチャネルとして機能しATP産生に関わることを明らかにした。
新規認知症モデルマウスの樹立

【目的】認知症であるアルツハイマー病では神経細胞内にユビキチン化タンパク質の蓄積が認められることより、タンパク質ユビキチン化修飾と神経変性疾患発症との因果関係が注目されている。STAM1はユビキチン化タンパク質の輸送・分解に関与し、そして、STAM1欠損マウスでは大脳海馬領域が加齢に伴い脱落することが報告されている。そこで、本研究では、STAM1分子の高次機能における役割を明らかにする。【結果】野生型並びにSTAM1欠損マウスを用いて各種行動解析を行った。まず、Locomotor activity試験により反応性の活動を調べたところ、雌雄ともに野生型マウスに比べSTAM1欠損マウスにおいて自発運動量の低下が見られた。また、Startle response試験により刺激反応による驚愕反射を調べたところ、STAM1欠損マウスでは野生型マウスに比べ驚愕反射の増加が見られた。Tailsuspension testにおいては、野生型マウスに比べSTAM1欠損マウスにおいて無働時間の短縮がみられた。さらに、Y-迷路試験による空間作業記憶について調べたところ、STAM1欠損マウスは野生型マウスに比べ空間作業記憶が低下していた。以上、各種行動試験の結果からSTAM1分子が、自発運動や刺激応答、衝動反応、記憶行動などにおいて重要な働きをすることが示唆された。平成30年度の研究計画では行動薬理学的解析ならびに病理組織学的解析を行う予定であった。しかしながら、行動薬理学的解析は実施したものの、病理組織学的解析は、現在、予備実験を進めている最中であり、解析を終了していないことから、予定よりもやや遅れている。平成31年度は、加齢による脳組織の病理学的変化を調べるために、野生型マウスとSTAM1欠損マウスを用いて、免疫組織学的手法により経時的に脳の病理組織学的検討を行う。今年度は行動薬理学的解析実験を中心に行ったため、物品費が少額で済んだ。また、得られた結果が薬理学的解析結果のみのため、学会発表に至らず、旅費も使用しなかった。次年度は、病理解析を行うため、抗体等の購入に研究費を必要とすることから、次年度使用額が生じた。
ベイズ統計を用いた超解像ＣＴアルゴリズムの研究

計算機トモグラフィーは様々な角度から撮影した投影像を元に、計算処理によって観測物体の断層像を推定するアルゴリズムである。従来の再構成アルゴリズムでは、検出器由来のノイズや撮像と再構成時の回転軸のズレ、撮像時の回転軸位置や回転量のゆらぎ等の影響は考慮されず、再構成像に様々なアーチファクトが発生する事が知られている。そこで、本研究課題では、Radon変換を拡張した投影操作を生成系として持つような系を用いて定式化を行い、この定式化にベイズ統計に基づいた確率的画像処理の考え方を適用し、計測の分解能以上の再構成像を推定する超解像トモグラフィーシステムを構築した。非侵襲的に観測物体の内部構造を計測する技術は、計算機トモグラフィー(Computed Tomography, CT)と呼ばれ、CT装置は、観測物体を透過する放射線を撮像機器上へ投影した像を元にして断層像を再構成するシステムである。投影像は観測物体内の物理量分布を投影面方向に積分した像と考えられ、CTは様々な角度から撮影した投影像を元に、計算処理によって観測物体の断層像を推定するアルゴリズムである。これらの画像再構成の問題は基本的にRadon変換と呼ばれる投影変換を元に構成されている。現在最も普及している再構成アルゴリズムであるFiltered Back Projection (FBP)法では、検出器由来のノイズや撮像と再構成時の回転軸のズレ、撮像時の回転軸位置や回転量のゆらぎ等の影響は考慮されず、再構成像に様々なアーチファクトが発生する事が知られている。また、逆投影操作には再構成像全体にわたる積分操作が伴うため、情報が欠損している場合に致命的なアーチファクトを発生させやすい。一方、断層像の計算をフィッティング問題と捉え、推定断層像から計算した投影像が実際の投影像に一致するように逐次的に断層像を修正する反復法は、FBP法に比べ情報の欠損等に対して比較的頑強ではあるものの、アーチファクトの軽減に根本的な解決法を与えていない。そこで、本研究課題では、Radon変換を拡張した投影操作を生成系として持つような系を用いて定式化を行い、この定式化にベイズ統計に基づいた確率的画像処理の考え方を適用する。そして適宜、適当な事前知識を用いて、様々なアーチファクトを根本的に解消し、計測の分解能以上の再構成像を推定する超解像CTシステムを構築する。当該年度は、前年度に作成したベイズ統計に基づいたCT再構成アルゴリズムの改良をした。また、考案したアルゴリズムとプログラムをPCT出願した。一般的な再構成アルゴリズムであるFiltered Back Projection (FBP)法では、検出器由来のノイズや撮像と再構成時の回転軸のズレ、撮像時の回転軸位置や回転量のゆらぎ等の影響は考慮されず、再構成像に様々なアーチファクトが発生する事が知られている。また、情報が欠損している場合に致命的なアーチファクトを発生させやすい。一方、推定断層像から計算した投影像が実際の投影像に一致するように逐次的に断層像を修正する反復法は、FBP法に比べ情報の欠損等に対して比較的頑強ではあるものの、アーチファクトの軽減に根本的な解決法を与えていない。そこで、本研究課題では、Radon変換を拡張した投影操作を生成系として持つような系を用いて定式化を行い、この定式化にベイズ統計に基づいた確率的画像処理の考え方を適用し、計測の分解能以上の再構成像を推定する超解像CTシステムを構築した。本研究成果は、(株)東京大学TLOより、出願番号PCT/JP2012/065592画像再構成装置(2011)、特願2011-138833画像再構成装置及びプログラム(2012)として、特許出願を行った。また、「日本顕微鏡学会第69回学術講演会」、および「第51回日本生物物理学会年会」(2013)において学会発表を行った。

これらの画像再構成の問題は基本的にRadon変換と呼ばれる投影変換を元に構成されている。現在最も普及している再構成アルゴリズムであるFiltered Back Projection (FBP)法では、検出器由来のノイズや撮像と再構成時の回転軸のズレ、撮像時の回転軸位置や回転量のゆらぎ等の影響は考慮されず、再構成像に様々なアーチファクトが発生する事が知られている。また、逆投影操作には再構成像全体にわたる積分操作が伴うため、情報が欠損している場合に致命的なアーチファクトを発生させやすい。一方、断層像の計算をフィッティング問題と捉え、推定断層像から計算した投影像が実際の投影像に一致するように逐次的に断層像を修正する反復法は、FBP法に比べ情報の欠損等に対して比較的頑強ではあるものの、アーチファクトの軽減に根本的な解決法を与えていない。そこで、本研究課題では、Radon変換を拡張した投影操作を生成系として持つような系を用いて定式化を行い、この定式化にベイズ統計に基づいた確率的画像処理の考え方を適用する。そして適宜、適当な事前知識を用いて、様々なアーチファクトを根本的に解消し、計測の分解能以上の再構成像を推定する超解像CTシステムを構築する。当該年度は、ベイズ統計に基づいたCT再構成アルゴリズムを考案し、再構成プログラムを作成した。また、考案したアルゴリズムとプログラムを特許申請した。前年度はベイズ統計を用いたCTシステムの設計を行い、Matlab等の既存のアプリケーションを用いて超解像CTアルゴリズムを実装し、低画素数における提案システムの評価を行ったので、今年度は従来法で発生するアーチファクトの削減効果の確認と構築した超解像CTアルゴリズムを大規模問題に対応させるシステムの開発を行った。FBP法で発生する角度制限により発生するアーチファクトに対する提案アルゴリズムによる処理能力の評価を行ったところ、角度制限を受けたシノグラムに対しても超解像像取得が可能である事が証明できた。本超解像アルゴリズムはその性質上処理画像の二乗、ボクセルであれば、三乗で処理規模が大きくなる。これは、処理アルゴリズムの中で処理データの大きさに比例する行列を用いるからである。ただし、実際の所用いる行列は大部分が0を取るスパース行列である。処理行列の対称性が高い場合は、大幅な計算量の削減ができるが、行列に位置ずれ情報を含むために、若干対称性は失われ、スパース行列の形はズレの大きさに依存する。その上、ズレは一般的に揺らぐために固定したスパース行列では、対応しきれない。加えて現在の所、並列処理における確立した効率的なスパース行列処理方法は無く、処理アルゴリズムの試行錯誤が現在も続いている。前年度は当初の研究計画から多少前後したものの、全体の中核となるベイズ統計を用いたCTシステムの構築に成功し、株式会社東京大学TLOを通じて開発したアルゴリズムとプログラムの特許出願を行い、その内容が東京大学TLOに高く評価され、PCT出願する運びになったので、研究計画の大部分を達成できたと考えているが、並列処理アルゴリズムの構築が若干遅れ、トータルで当初の計画通りに進んでいるので、おおむね目標は達成できたという評価になった。まず、観測物体推定像の画像サイズを任意に設定し、アフィン変換による同時座標系を用いてTippingらの方法を拡張することでセンサ
マクロセル腐食の生じたコンクリート構造物の劣化機構解明と維持管理に関する研究

実際のコンクリート構造物で発生するマクロセル腐食に対する診断技術と補修方法を確立するために、屋外暴露した供試体を用いて検討した。その結果、診断においては、アノード部の自然電位が100mVほど貴側に分極することを考慮に入れる必要があること、補修においては、電気抵抗の大きい補修材を用いるとマクロセル腐食の影響を抑制できることなどがわかった。一方で、分離した鉄筋で測定したマクロセル腐食電流量の測定結果だけでは腐食量の増加を十分説明できないおそれがあること、が課題として残った。本研究は,実環境にあるコンクリート構造物の劣化原因のひとつであるコンクリート中の鉄筋のマクロセル腐食の形成機構を解明し,これを踏まえたコンクリート構造物の維持管理手法について検討することを目的としている.本年度は,模擬供試体を用いた実験を実施し,様々な要因がマクロセル腐食の形成機構に及ぼす影響を明らかにするための検討を行った.この結果,マクロセル腐食による鉄筋の腐食速度は,鉄筋の腐食部分と非腐食部分の表面積比や気温,水分供給の有無,コンクリート中の塩化物イオン濃度などによって律速されるが,マクロセル腐食による腐食量は最大でも鉄筋の全腐食量の30%以下に留まることを明らかにした.また,次の3種類の供試体を製作し,屋外暴露試験を開始した.1.異なる補修工法のマクロセル腐食の抑制効果を検討するため,表面塗装,撥水効果を有する含浸材の塗布,鋼材腐食抑制効果のある含浸材の塗布を行った供試体2.異なる補修材料のマクロセル腐第食の抑制効果を検討するため,セメントモルタル,ポリマーセメントモルタル,軽量ポリマーセメントモルタルを用いて断面修復を行った場合を模擬した供試体3.異なる種類の鋼材のマクロセル腐食形成機構を検討するため,PC鋼より線,異形鉄筋,丸鋼を用いたマクロセル腐食模擬供試体来年度以降,これらの供試体の暴露試験を継続して検討を行っていく予定である.本研究は,実環境にあるコンクリート構造物の劣化原因のひとつであるコンクリート中の鉄筋のマクロセル腐食の形成機構を解明し,これを踏まえたコンクリート構造物の維持管理手法について検討することを目的としている.本年度は,異なる補修工法のマクロセル腐食の抑制効果を検討するため,平成20年度に作成した表面塗装,撥水効果を有する含浸材の塗布,鋼材腐食抑制効果のある含浸材の塗布を行った供試体のマクロセル腐食電流のモニタリングなどを行った.その結果,例えば2009年9月の測定結果では,表面塗装を行った場合は,無塗装の供試体に対して,マクロセル腐食電流を約1/4に抑制できていた.また,含浸材を適用した供試体は,1/10以下に抑制できていた.なお,ミクロセル腐食電流は,通常の含浸材を塗布した場合,塗布していない供試体に対して1/4程度,鋼材腐食抑制効果のある物質を含む含浸材の場合1/3程度であった.来年度,供試体の解体調査を行って,補修の効果やモニタリング結果の妥当性を確認する予定である.一方,鋼材がマクロセル腐食の影響を受けている場合,分極の影響で従来から腐食可能性の評価に用いられている自然電位法では,適切な評価ができないおそれがあるという問題点がある.そこで,今年度,新たに供試体を作製して検討した.その結果,短絡等によってマクロセル腐食環境を生じせしめた場合には,自然電位法の測定結果から腐食環境を評価することが困難であることが明らかになった.一方,供試体の作製時から一貫してマクロセル腐食環境においた場合については,自然電位法による腐食環境評価を適用できることが確認できた.これらの差異が生じた原因については明確ではなく,来年度以降の課題である.コンクリート構造物を効率的に維持管理していくためには、実構造物で発生する可能性が高いとされるマクロセル腐食の発生機構を明確にした上で、信頼性の高い診断技術と適切な補修方法を確立することが不可欠となる。そこで、本研究では、供試体を用いた実験により、マクロセル腐食電流による腐食量増大の程度、マクロセル腐食が生じた環境での自然電位法(非破壊試験)による腐食診断技術の適用性、マクロセル腐食による補修後の再劣化防止を考慮した補修方法について検討した。平成22年度は補修方法について検討した供試体の解体調査等を行うとともに、これまでの実験結果のとりまとめを行った。その結果、自然電位法については、マクロセル腐食の影響が顕著な場合、アノード部の自然電位が100mVほど貴になることも考慮して診断しなければならないことが明らかになった。ただし、マクロセル腐食の影響を顕著に受ける場合でも、アノード部の自然電位が相対的に卑な値を示すので、自然電位の測定結果を用いた腐食診断は有効と考えられる。補修については、カソード部(補修を模擬した部分)に電気抵抗の大きい補修材を用いることでマクロセル腐食電流を抑制できることを示した。カソード部に水セメント比の小さなコンクリートを用いた場合、測定されたマクロセル腐食電流は若干低下したが、解体後の腐食量では顕著な効果は認められなかった。

一方で、マクロセル腐食電流による腐食量の増大については、気温の変動や降雨などの気象条件、カソード部のコンクリート品質などによって異なることを定性的には確認できたが、アノード/カソード鉄筋間に生じるマクロセル腐食電流量だけでは腐食量の増大を十分には説明でないおそれがあり、課題として残った。
本邦における黒色腫の組織発生における真皮内メラノサイトの関与と評価

1.日本剖検輯報例1233例の悪性黒色腫の解析から、本邦の黒色腫は0.07%(1958)→0.24%(1985)と増加、0-94の間に発生、多発年令は60-64才。男女比は0.85。皮膚由来黒色腫50.5%[原発部位不明例12.2%を含む]、その他11.0%、由来無記載例5.0%。原発部位別では鼻口腔粘膜由来17.3%、掌蹠18.5%、脳脊髄膜8.2%が特記される。2.自験例の黒色腫・良性色素性皮膚病変の解析:イ.全黒色腫の32.3%が粘膜由来、接合性変化は粘膜由来例で20%、皮膚由来例で64.2%であった。ロ.正常鼻粘膜99例を用いた粘膜領域のメラノサイトの検索で、その陽性率は21.2%、子宮腟部470例の検索では10%で、その組織内分布は間質に限局し、接合性変化は前者で9.5%、後者で0%であった。ハ.DMBA+TPA塗布によるマウス黒色腫の発生率は100%で、その発生母地は毛幹周囲メラノサイト網であった。ヒト真皮61例の検索で網状分布するメラノサイトの存在を2例(3%)に確認できた。ニ.真皮内母斑例における表皮内活性化メラノサイトの発現は15.2%(7/46例)であった。母斑の組織型は類上皮細胞型が62.5%であり、神経細胞型の比は1.7であった。3.若年者黒色腫(29才以下)の解析では、真皮内母斑由来の黒色腫は4.3%であり、成人例では0.5%であった。細胞密度を画像解析された真皮内母斑の9.3%は異常増殖例であった。更に炎症徴候、異常増殖の為、摘除された真皮内母斑の66.1%(39/59例)は若年者症例であった。4.AFP、CEAの免疫酵素抗体組織化学的検討の結果、真皮内母斑例では、それぞれ、100%、40%で、非母斑由来例の30%、10%に比し、有意に高かった。男女比は0.85。
可積分測地流とマスロフの量子化条件

我々はまず2次元球面上のリーマン計量で、その測地流がファイバーごとに3次以上の多項式であるような第一積分を持つものの族を、すべての次数に対して構成した。このようなものは次数3、4に対する、ボルジノフとフォメンコの例を除けば、初めてのものである。さらに、ここで構成されたものはすべての測地線が閉じている多様体になっていて、ギルミンによってその存在が示昏れたものの具体例になっている。また一般的なケーラー・リウヴィル多様体の構造を詳しく調べ、コンパクトでプロパーなケーラー・リウヴィル多様体は正則なファイバー束の構造を持ち、ファイバーは可積分測地流を持つケーラー・リウヴィル多様体、底空間は局所的に1次元ケーラー多様体の直積であるという構造定理を得た。特に、新たにtype(B)という可積分測地流を持つクラスを得た。これは以前にtype(A)のケーラー・リウヴィル多様体について、それを全空間とするファイバー束の構造を調べた時、そのファイバーとして現れたものであるが、そのような埋め込みによらない、一般的な定義を得ることができた。さらに我々はエルミート・リウヴィル多様体の局所的構造を研究し,それをほぼ完全に解明した。さらに、複素射影空間上にケーラーでないエルミート・リウヴィル多様体の構造を構成した。これは複素射影空間上のケーラー・リウヴィル多様体の構造が実射影空間上のある種のリウヴィル多様体の構造から「複素化」によって得られる、その過程を複数の要素に分離し、いくつかのリウヴィル多様体の構造から1つのエルミート・リウヴィル多様体の構造を導き出すものである。初めのリウヴィル多様体が単一の時はケーラー・リウヴィル多様体になる。従って、非常に沢山の可積分測地流が得られたことになる。われわれはまず2次元球面上に、その測地流が可積分となるようなリーマン計量の族を構成した。その意義は次のようである。まず、対応する第一積分はファイバーごとに多項式であり、その次数Rが3以上のすべてに対して族を構成したこと(k=1,2の場合はよくしられている)。次にそれが可能な範囲でかなり大きな族であること。さらに構成されたものはその測地線がすべて周期的であること、などである。この3番目の性質をもつリーマン計量(C_l-計量と呼ばれる)はそれ自身興味深い対象であるから、我々の結果は2重の意義をもつといえる。なお、われわれのものとBolsinovとFomenkoが構成したもの(k=3,4)には全く関係が見出せず,彼我の間にこの問題の更なる課題がひそんでいるように思われる。さらに、我々はエルミート・リウヴィル多様体についていかなる場合にケーラー・リウヴィル多様体の如く、無限小自己同型が付随するかという問題について一定の条件の下に問題が一階の偏微分方程式系に帰着することを見出し、その系の初期値問題が解を一意的にもつことを示した。我々はまず、以前にtype(A)という場合に詳細に調べたケーラー・リウヴィル多様体の、一般的な場合の構造を詳しく調べ、その結果、コンパクトでプロパーなケーラー・リウヴィル多様体は正則なファイバー束の構造を持ち、ファイバーは可積分測地流を持つケーラー・リウヴィル多様体、底空間は局所的に1次元ケーラー多様体の直積であるという構造定理を得た。

また、結果として、type(A)とtype(B)を合わせたものが、ケーラー・リウヴィル多様体全体の中で、一つの閉じたクラスをなしていることが判った。さらに我々はエルミート・リウヴィル多様体の局所的構造を研究し,それをほぼ完全に解明した。さらに、複素射影空間上にケーラーでないエルミート・リウヴィル多様体の構造を構成した。これは複素射影空間上のケーラー・リウヴィル多様体の構造が実射影空間上のある種のリウヴィル多様体の構造から「複素化」によって得られる、その過程を複数の要素に分離し、いくつかのリウヴィル多様体の構造から1つのエルミート・リウヴィル多様体の構造を導き出すものである。初めのリウヴィル多様体が単一の時はケーラー・リウヴィル多様体になる。従って、非常に沢山の可積分測地流が得られたことになる。
高難度分子変換を指向したフォトレドックス触媒システムの開発

本研究では、適切に設計された錯体光触媒のフォトレドックス作用を基盤に、前例のない高難度分子変換反応に挑戦する。とくに、不活性な結合の直接官能基化や不活性な小分子の固定化に資する反応開発に取り組む。本年度は、フルオロアルカンスルフィン酸塩とアルケンに対してフォトレドックス触媒を用いた連続酸化還元反応を適用したところ、アルケンにフルオロアルキル基とスルホン基を一段階で導入できることを見出した。一般的に、フルオロアルカンスルフィン酸を用いたラジカル的フルオロアルキル化反応では、二酸化硫黄(SO2)は廃棄物として捨てられていた。本反応系で、二酸化硫黄を有用なスルホン源として生成物に取り込めたことは原子効率の観点から環境負荷が低減された分子変換反応として意義深いと考える。また、二酸化硫黄は有毒な気体であるが、スルフィン酸のようにとり扱い易い固体試薬をスルホン源として用いることができた点も特筆すべきことである。また、適切に設計された1ーアミノピリジニウム塩や1ーオキシピリジニウム塩誘導体が光触媒の還元作用によって、窒素及び酸素中心ラジカル種として働くことを見出した。芳香族化合物との反応では、芳香環炭素ー水素結合の直接アミノ化びアロイルオキシ化反応が進行し、機能性分子に遍在するアリールアミドやアリールエステル骨格の短工程合成につながる知見を得た。これらの成果は学会発表し、論文として投稿するために準備中である。当初、二酸化炭素の固定化反応を検討していたが、その際に二酸化硫黄の固定化反応が進行していることを見出した。二酸化硫黄自体は毒性が高いが、本研究では、スルフィン酸塩から発生させた二酸化硫黄を光触媒作用で巧みに固定化できた。このような変換反応は前例がなく、引き続き反応の高効率化、適用範囲の拡張に取り組んでいる。また、芳香環の官能基化反応を見出した。こちらは当初の計画通りであり、今後、有機ゼオライト内に固定化された錯体光触媒を用いて反応を検討する。当初、光触媒作用を活用したアミノ酸合成を研究代表者のグループで計画していたが、現在は、領域会議などで情報を交換した九州大学の矢崎亮先生と共同で研究を進めている。矢崎グループには、光触媒を提供し、一部の光触媒が目的とするアミノ酸合成反応に有効であることがわかってきた。引き続き、共同で本研究を推進する予定である。