hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変容する表現メディア、インターフェースとしての身体性研究

3年間の研究では聴覚・視覚刺激と振付言語の関係性についての考察を行った。1)身体運動と、モーションキャプチャー、サウンドモーフィングシステムとの相互関係に着目し、環境システムが身体知覚をどこまで拡張し、芸術表現に具体的な手法として影響を与え得るか、2)1)の結果から、カメラトラッキングによるモーションキャプチャーに着目し、空間・時間・芸術性・技術性から、システムのパラメーター設定を再検証、3)2)の結果を踏まえ、舞踊作品"TranSenses"を創作し、Japan Society NY,Tangente Montrealにて発表。各専門研究家、批評家からの有意義な評価を得た。舞踊の表現メディアとしての身体運動と、聴覚刺激、視覚刺激から感知する時間知覚について、芸術的・科学的双方の観点から考察し、現代の舞台芸術の演出方法と鑑賞方法における先端的演出価値を見出すことを目的とした実践的な考察とデモンストレーションを行った。1)舞踊言語が生み出す空間性、感覚・知覚について、環境技術を用いたリサーチ・分析。2)身体の舞踊言語の空間性と、視覚・聴覚刺激から受ける作用・影響・変化についてのリサーチ・分析。1)2)をふまえた上での舞台芸術演出における表現技法の考察と実践でモンストレーションの実施。具体的には、まず、身体の運動領域をどのようなモーションキャプチャーで捉え、また、どのような舞踊言語のデータを記録し、パラメーターをどのように決定していくかの検証を行った。それぞれの芸術領域が表現技法を考案していく上での土台を確定し、その上で、サウンドモーフィングと舞踊言語がどのように相互関係を持ちうるかについて、1つのサンプルを提示するための実践デモンストレーション準備と、その内容についての考察を行った。メディアとしての身体(表現者)+環境システムが与える舞踊運動現象における、表現者側の演出意図と鑑賞者側の知覚・感覚領域におけるずれについて、1つの現象モデルとして客観的分析・リサーチ、データ比較を通じて理論化し、環境システムが身体知覚をどこまで拡張し、芸術表現に具体的な手法として影響を与え得るかを考察した。本年度は、カナダConcordia大学Sense Lab, Hexagramに所属する実践研究者との交流により、本研究に必要となる舞踊言語の精査やそれに伴う音楽的アプローチの方法論を決め、意義ある実践研究を重ねることができた。具体的には、身体の動きをモーションキャプチャーで捉え、そのデータと音が異なる音域へとtransformしていくサウンドモーフィングを関連付けるシステムの構築が第1の設定となり、そのデータの組み合わせ、数値と音・運動の相互作用の関連性を調整し、研究内容を実施した。身体の舞踊言語がサウンドのモーフィングに影響を与え、モーフィングされた音が身体に影響を与える、という循環相互作用的な現象を生み出すことになった。本年度はこれらの結果をConcordia大学Hexagramブラックボックスにてリサーチ結果をワークインプログレスとして発表。観客の役割をになった専門家、研究者、実践者(主に、哲学、映画、アニメ、音楽、舞踊研究者)らから、フィードバックを得ることができた。今年度は、海外研究者を東京、松本(信州大学、他)に招聘し、リサーチ・クリエーションとして、30分の舞台作品のための、身体の運動とサウンドモーフィングのリサーチ実験を実施。舞踊振付言語と音楽環境における芸術性をより深めるための実践研究を進めた。前年度の研究結果を踏まえ、カメラトラッキングによるモーションキャプチャーの精度や、サウンドモーフィングシステムの実践研究の実験を、6つのシーンに分けて検証。身体語彙が持つ運動スペース、運動の速度とスケール、継続する時間、等様々な視点からパラメーターを検証し、音楽の素材と構成の仕組みを再検討した。実践研究を進める上で課題となったことは、テクノロジーの機構に身体を当てはめていくのではなく、あくまで、生身の身体をインターフェースと捉えた環境で、音楽、映像テクノロジーなどをいかに有機的に接続していくかであった。3週間の研究者招聘レジデンスでは、身体語彙や音楽素材の再精査、新たな環境ごとに必要となるモーションキャプチャー、及びモーフィングシステム計算方法の確認、表現におけるインプロフィゼーションの意義とその演出的効果、についてそれぞれ検証を重ねて実験を実施しその成果を得ることができた。その結果を舞台作品として試験的に国内研究会にてプレゼンテーションし、2017年1月、ジャパン・ソサエティNYにて舞踊作品として発表し、各専門研究家、振付家、批評家やメディアから有意義なフィードバックを得た。本年度は前年度、コンコルディア大学(モントリオール)を中心とする海外研究者との交流を深めた結果、本研究に必要となる共同研究者らとのネットワークが広がり、さらに、国内にてその実践研究を舞踊作品として昇華しつつ進めることができた。研究代表者がもつ国内の舞台技術ネットワーク人材や研究者と、招聘者をはじめとするコンコルディア大学の研究者らの接続を果たし、海外との共同研究作業がチーム体制で可能となったことは、研究内容を推進する上で大きな前進につながった。前年度行ったシステム構築から、次なる段階として舞踊・音楽表現の芸術性に焦点を当てた研究を国内にて進め、研究会にてプレゼンテーションし、フィードバックを得ることができた。また、その結果をNYジャパンソサイエティーにて発表することができ、多くの研究者、専門家、批評家に提示し、多くのフィードバックを得ることができたことは大きな収穫となった。舞踊の表現メディアとしての身体の運動と、聴覚刺激、視覚刺激から感知する時間知覚について、振付や即興による身体の動きを、モーションキャプチャー、サウンド・モーフィングのプログラミングにより計測、リサーチ・分析し、その関係性や舞台演出について考察する。

また、具体的な舞台作品のためのクリエーションを通して、そのリサーチ結果を用いて、舞台芸術の演出方法を見いだす研究発表の実施とそのフィードバックを得、今後の舞台作品演出と空間環境の可能性の発展的リサーチを目的とする。1)舞踊言語が生み出す空間性、感覚・知覚について、カナダコンコルディア大学Senselabにてモーションキャプチャー、サウンド・モーフィングプログラムを用いたリサーチ・分析を実施。同大学Topological Media Lab (TML)所属、サウンド・デザイナー兼研究者であるNavid Navabとのリサーチ・分析・プレゼンテーションをHexagram-Concordiaにて実施し(2016.06.29)、現地研究者らからのフィードバックを得た。2)舞台作品における身体の舞踊言語とサウンド・モーフィングの関連性におけるパラメーター設定の見直し、映像を含めた視覚・聴覚刺激が与える演出効果の変化についてのリサーチ・分析を実施。3週間のアーティスト・イン・レジデンスにてNavid Navabの国内招聘を実施。3) 1)2)をふまえた上で舞台作品を創作。N.Y Japan Society及び、カナダモントリオールTangenteから招聘公演の機会を得、舞台芸術演出方法論の理論化と実践モデルの実践研究発表としてプレゼンテーション実施。3年間の研究では聴覚・視覚刺激と振付言語の関係性についての考察を行った。1)身体運動と、モーションキャプチャー、サウンドモーフィングシステムとの相互関係に着目し、環境システムが身体知覚をどこまで拡張し、芸術表現に具体的な手法として影響を与え得るか、2)1)の結果から、カメラトラッキングによるモーションキャプチャーに着目し、空間・時間・芸術性・技術性から、システムのパラメーター設定を再検証、3)2)の結果を踏まえ、舞踊作品"TranSenses"を創作し、Japan Society NY,Tangente Montrealにて発表。各専門研究家、批評家からの有意義な評価を得た。H27年度の実験研究内容を踏まえ、舞踊言語とサウンドモーフィングの関係における芸術性をより深めるための実践研究を推進する。今年度はカナダから、サウンドデザイナー兼研究者を招聘し、国内にて多様な環境設定において、モーションキャプチャー、サウンドモーフィングシステムの実践研究の実験を様々な視点から実施し、いくつかのパターンを検証する。現在あるリサーチ結果から、異なる視点の実験結果を比較検討し、その差異を、芸術表現、舞踊舞台作品としての演出方法論を考えていく上での一つの基準を模索するための思考材料としていく。今年度の研究成果とフィードバックを踏まえ、構築されたシステムの中で、芸術表現における即興性をどのように扱うかが大きな課題となる。本研究におけるインターフェースとなる身体の表現の一回性と、そのリアクションとして生み出される音楽、映像のコンテンツのリアルタイム性の意義を探求する。
構造情報の粗視化による高速ゲノムワイドRNA遺伝子発見

本研究では、未だ不完全な非コードRNAのゲノムアノテーションのため、RNAの形成し得る構造情報を粗視化し比較することで、2つの生物のゲノム配列に共通して存在する構造RNAの遺伝子を検出する計算手法を開発した。シミュレーションデータおよび実際のヒトとマウスの染色体配列を用いた計算機実験により、提案手法は遺伝子検出に関して高い感度を達成することが示された。これにより、提案手法は構造RNAの比較ゲノムスクリーニングとして有用なツールであると考えられる。近年機能を持つnon-coding RNAに注目が集まっており、その機能は構造に特徴付けることができる。そのため、従来のRNA遺伝子発見法では、局所的なゲノム配列比較を行って遺伝子候補領域を選択した後、RNAのシグナルとなる構造形成の可能性を調査する。ただし、最初に配列類似度だけで候補領域を選択するため、予測遺伝子が配列比較の結果に大きく依存する問題点が挙げられる。本研究では、可能なすべての構造集合の粗視化情報をもとに、ゲノム配列上で最初から構造を考慮した比較解析を高速に行うことで、新規RNA遺伝子を発見することを目的とする。これにより、従来予測法による偽陽性遺伝子の減少を含めた高精度のRNA遺伝子発見につながることが期待される。今年度では、与えられた2つのRNA配列に対する可能な2次構造(塩基対の集合)情報を2進列で表現し、それらの内積を計算するアルゴリズムを実装した。Rfamと呼ばれるデータベースに登録されている、構造既知のRNA配列群(遺伝子)から構成された仮想ゲノム配列データをベンチマークデータとして、提案手法の構造類似度に関する識別能力を調査した結果、高い予測精度を実現することに成功した。これは既存手法よりも良い性能を示している。さらに、実行時間も既存手法と比較して大幅に短縮できることを確認した。以上の成果は、ゲノム配列中での推定RNA領域(ウインドウ)とそのステップ幅を変更しても傾向は大きく変わらないものであった。次に、実問題への応用として、開発手法をヒトとマウスの特定の染色体配列比較に適用することで、虱潰し法より大幅に探索空間を削減し、ノンコーディングRNA遺伝子発見に対する高い感度を達成することを確認した。今年度の計画では開発手法をベンチマークデータ上で評価するまでであったが、先述のように、当初次年度に行う計画であった2次構造を考慮したゲノム網羅的配列比較に着手したため、当初の計画以上に進展していると判断している。近年、様々な機能を持つnon-coding RNAに注目が集まっており、その機能は構造に特徴付けることができる。従来のRNA遺伝子発見法では、局所的なゲノム配列比較(アラインメント)を行って遺伝子候補領域を選択した後、RNAの強いシグナルとなる構造が該当領域で形成される可能性を調査する。換言すれば、最初に実行する配列アラインメントがその後の遺伝子発見の性能を決定する。今年度では、前年度に開発、実装したRNA遺伝子発見手法を、実際の生物データであるヒト21番染色体とマウス19番染色体の組に適用することで、提案手法の詳細な評価を行った。ここで、本手法が配列アラインメントに依存しない方法であることを示すために、入力の染色体配列間で配列類似度の低い組の集合を対象とした。また、リピート領域をあらかじめ除外することで計算効率の向上を図った。得られた必要最小限のデータに対し、提案手法はしらみつぶしに遺伝子領域を検出する手法に比べて97.5%の探索領域の削減を達成した。一方、手法の精度評価には、既知のRNA領域の組を提案アルゴリズムでどれだけ発見できたかを示す感度を用いた。構造を形成することが知られているRNAの組に対する感度は約70%であることを確認し、提案手法がRNA遺伝子発見の前処理としてのスクリーニングに有用であることを示した。以上の成果を論文にまとめ、現在国際論文誌に投稿中である。実際の生物データを用いた比較解析結果を評価しただけでなく、研究成果を論文にまとめて当該年度内に国際学術誌に投稿するまでに至ったため、当初の計画以上に進展していると考えている。タンパク質に翻訳されず遺伝子発現を調節するなどの役割を持つnon-coding RNAの機能に注目が集まっている。その機能は構造に特徴付けることができ、従来のRNA遺伝子発見法では、局所的なゲノム配列比較(アラインメント)を行って遺伝子候補領域を選択した後、RNAのシグナルとなる構造形成の可能性を調査する。ただし、この手法では最初に構造情報を考慮していないため、配列としての類似度は低いが構造レベルでは類似する領域を見逃してしまう。最終年度である今年度では、前年度までに開発した構造RNA遺伝子発見手法DotcodeRの多角的な評価を行った。まず、前年度同様、実際の生物データであるヒト21番染色体とマウス19番染色体の組に対してDotcodeRを適用した。なお、適用にあたっては、300x300=90,000回の部分問題をコンピュータークラスターを用いて並列に計算し、結果を統合する分割統治法を利用した。

既知のRNA遺伝子の組を提案手法でどれだけ発見できたかを示す感度を、既知の構造RNAの種類ごとに計算した結果、平均して83%という高い精度を達成した。以上の成果を論文にまとめ、国際論文誌BMC Genomicsに掲載された。研究期間全体を通じて得られた結果として、配列アラインメント不要の高速なゲノムワイドRNA遺伝子発見ツールの開発に成功した。本手法は計算量のかかる精緻なRNA構造比較アルゴリズムの前処理としてのゲノムワイドスクリーニングに有用であることが期待される。本研究では、未だ不完全な非コードRNAのゲノムアノテーションのため、RNAの形成し得る構造情報を粗視化し比較することで、2つの生物のゲノム配列に共通して存在する構造RNAの遺伝子を検出する計算手法を開発した。シミュレーションデータおよび実際のヒトとマウスの染色体配列を用いた計算機実験により、提案手法は遺伝子検出に関して高い感度を達成することが示された。これにより、提案手法は構造RNAの比較ゲノムスクリーニングとして有用なツールであると考えられる。上述のゲノム網羅的配列比較においてはリピート領域が含まれているため、それらを除去したデータで開発手法の性能評価を行いたい。また、配列類似度の高い領域を入力ゲノム配列から除去した場合に、構造情報に基づく本手法の有効性が見られるかを検証する予定である。現在学術論文誌に投稿中であるので、査読者から得られる建設的な意見を取り入れて、研究の利点を生かせるように改良を行いたいと考えている。また、本手法を応用した新たな問題についても検討し、実行可能であるとの判断に至れば実施する予定である。バイオインフォマティクス高性能な計算機を購入することを予定していたが、開発プログラムの工夫により、通常性能程度の計算機を購入するだけで性能評価などの計算機実験を行うことができた。そのため、次年度使用額が生じた。研究成果発表を行った国際学会が国内の所属研究機関の近くで開催されたため、旅費の支出が当初の計画より少なくなり、次年度使用額が生じた。翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画は以下の通りである。物品費として、新たなプログラム作成および計算機実験等を円滑に行うためのデスクトップPC、ノートPC、関連するソフトウェア、図書を計上し、旅費として研究調査および成果発表のための国内旅費(本学東京間、計3回)および外国旅費(シンガポール)、その他として学会参加費および論文掲載費を計上した。物品費として、大規模データに対応する計算機実験のためのPC、関連するソフトウェア、情報科学関連図書を計上し、旅費として研究調査、打ち合わせ、成果発表のための国内旅費(本学東京間、計3回)および外国旅費(欧州)、その他として学会参加費および論文掲載費を計上した。
一年魚の発生休止の分子機構とその進化の解明

申請者は東アフリカに生息する一年魚(Nothobranchius korthausae)を用いて、脊椎動物の発生休止の分子実態を明らかにし、それが、進化的にいかに獲得されたのかを推定することを目的に研究を行なった。平成30年度は、これまでのトランスクリプトーム解析などで、同定した発生休止の開始により発現が上昇する遺伝子の突然変異体をCRISPR/Cas9 genome編集技術により作成し、その表現形を評価することにより、目標遺伝子の発生休止における機能の解析を行った。また、それらの遺伝子の発生休止前後における時空間的発現パターンについてin situ hybridizationによる記載した。発生休止に伴う細胞分裂周期を可視化するために、Fluorescent Ubiquitnation-based cell cycle indicater (Fucci)を用いて、細胞分裂期には緑色、分裂間期には赤色の蛍光タンパク質を発現するトランスジェニック系統を樹立・維持している。これらの系統から得られる胚をタイムラプス観察することにより発生休止により細胞分裂周期がどのように変化するかを解析するため、顕微鏡にセットしたまま発生休止を誘導するための条件を決定し、発生休止に伴う細胞周期の変動を観察した(論文作成中)。また、樹立したFucciトランスジェニック系統は細胞間期のG1期とG0期を区別することができないので、近年、マウスで確立したG0期にのみ緑色蛍光タンパク質を発現する系(Oki et al., 2014 )が、一年魚に適応可能か検討を行ったが、一年魚ではG0/G1期の両方で発現してしまい、G1で蛍光タンパク質が分解されるようなさらなる工夫が必要である可能性が示された。申請者は東アフリカに生息する一年魚(Nothobranchius korthausae)をもちいて、脊椎動物の発生休止現象の分子メカニズムを解明し、それらが進化的にどのように獲得されたのかを理解する事を目的に平成27年度から平成29年度の三年間の予定で研究を行っている。平成27年度は、これまでのトランスクリプトーム解析等で発生休止時に高発現している可能性がある遺伝子について、定量的RT-PCRやwhole mount in situハイブリダイゼーション法により実際に発生休止胚で高発現してるものを選抜した。特にある種のホルモンをコードする遺伝子mRNAが発生休止の開始時に急激に発現が上昇している事を見出し、このホルモンが発生休止の引き金である可能性を考えて、TALEN, CRISPR/Cas9法といったゲノム編集技術によりこの遺伝子を欠失した系統を作製を行い、現在、ヘテロ個体の樹立には成功し、今後、ホモ個体を得て、この遺伝子が発生休止に与える影響を解析する予定である。また、発生休止を可視化する為に、細胞分裂期には緑色、分裂休止期には赤色の蛍光タンパク質を発現するFluorescent Ubiquitination-based Cell cycle indicater (Fucci)を導入したトランスジェニックラインを樹立できた。この系統をバックグラウンドとして発生休止に関わる遺伝子をノックアウトした系統を得る事により、それらの遺伝子の機能を簡便に評価する系を確立した.メダカゼブラフィッシュなどと比べるとNothobranchiusの飼育は難しく、27年度に一度原因不明の病気により野生胚やゲノムDNA調製用に維持していた自然系統が絶えてしまい一部の実験に遅れが生じたが、現在は飼育水槽の消毒および近親交配による脆弱化を避ける為に2系統を維持する等の対策をし、安定して実験に使用する個体を維持出来る体制を回復し、28年度には遅延は回復可能である。申請者は東アフリカに生息する一年魚(Nothobranchius korthausae)を用いて、脊椎動物の発生休止メカニズムの分子実態と、それらが進化的にいかに獲得されたのかを推定することを目的に平成27年度から三年間の予定で研究を行っている。平成28年度は、これまでの研究で同定した発生休止の開始により発現が上昇する遺伝子の突然変異体をCRISPR等のgenome編集技術を用いて作成し、引き続きその表現形を評価することにより、目標遺伝子の発生休止における機能の解析を行っている。また、それらの遺伝子の発生休止前後における時空間的発現パターンについてin situ hybridizationによる記載を終了した。これらの系統から得られる胚を顕微鏡の観察下でタイムラプス観察することにより発生休止により細胞分裂周期がどのように変化するかを解析するため、顕微鏡にセットしたまま発生休止を誘導するための条件検討を行っている。また、樹立したFucciトランスジェニック系統は細胞間期のG1期とG0期を区別することができないので、近年、マウスで確立したG0期にのみ緑色蛍光タンパク質を発現する系(Oki et al.,2014doi:10.1038/srep04012)が、一年魚に適応可能か検討を行っている。昨年度に発生した病気の発生による遅延は回復した。トランスジェニック魚から得られる胚の観察条件を確立するために来年度も実験を行う。申請者は東アフリカに生息する一年魚(Nothobranchius korthausae)を用いて、脊椎動物の発生休止メカニスムの分子実態と、それらが進化的にいかに獲得されたのかを推定することを目的に平成27年度から三年間の予定で研究を行ってきた。平成29年度は、これまでの研究により同定した発生休止の開始により発現が上昇する遺伝子の発現動態をQPCR法、whole mount in situ hybridization法による記載を終了した。また。

それら遺伝子の突然変異体をgenome編集技術を用いて作成し、引き続きその表現形を評価することにより、目標遺伝子の発生休止における機能の解析を行った。次に、発生休止に伴う細胞分裂周期を可視化するために、Fluorescent Ubiquitnation-based cell cycleindicater (Fucci)を用いて、細胞分裂期には緑色、分裂間期には赤色の蛍光タンパク質を発現するトランスジェニック系統を樹立・維持した。これらの系統から得られる胚を顕微鏡の観察下でタイムラプス観察することにより発生休止により細胞分裂周期がどのように変化するかを解析している。また樹立したFucciトランスジェニック系統は細胞間期のG1期とG0期を区別することができないので、近年、マウスで確立したG0期にのみ蛍光タンパク質を発現する系を一年魚に応用し、G0期が検出できるかを解析している。昨年報告したFucciトランスジェニック魚の顕微鏡下でのライブイメージングの方法は確立したが、その観察を終了していない。このため、平成30年度に本研究の延長願を提出した。申請者は東アフリカに生息する一年魚(Nothobranchius korthausae)を用いて、脊椎動物の発生休止の分子実態を明らかにし、それが、進化的にいかに獲得されたのかを推定することを目的に研究を行なった。平成30年度は、これまでのトランスクリプトーム解析などで、同定した発生休止の開始により発現が上昇する遺伝子の突然変異体をCRISPR/Cas9 genome編集技術により作成し、その表現形を評価することにより、目標遺伝子の発生休止における機能の解析を行った。また、それらの遺伝子の発生休止前後における時空間的発現パターンについてin situ hybridizationによる記載した。発生休止に伴う細胞分裂周期を可視化するために、Fluorescent Ubiquitnation-based cell cycle indicater (Fucci)を用いて、細胞分裂期には緑色、分裂間期には赤色の蛍光タンパク質を発現するトランスジェニック系統を樹立・維持している。これらの系統から得られる胚をタイムラプス観察することにより発生休止により細胞分裂周期がどのように変化するかを解析するため、顕微鏡にセットしたまま発生休止を誘導するための条件を決定し、発生休止に伴う細胞周期の変動を観察した(論文作成中)。また、樹立したFucciトランスジェニック系統は細胞間期のG1期とG0期を区別することができないので、近年、マウスで確立したG0期にのみ緑色蛍光タンパク質を発現する系(Oki et al., 2014 )が、一年魚に適応可能か検討を行ったが、一年魚ではG0/G1期の両方で発現してしまい、G1で蛍光タンパク質が分解されるようなさらなる工夫が必要である可能性が示された。引き続き遺伝子欠失系統の表現型解析を行う。
有限幅海岸林の破壊・流失と浮遊物の捕捉を考慮した津波減衰・増長影響の高精度評価

津波は樹林帯の切れ目や河川などの弱点に集中し,樹木や家屋などの浮遊物を巻き込みながら遡上する。本研究では,1)津波で発生する家屋・樹木等浮遊物の発生・輸送と衝突による衝撃力,2)浮遊物を捕捉する樹林帯効果,3)有限盛土・樹林帯周辺や樹林帯開口部を遡上する津波による氾濫,を高精度に評価する津波解析モデルを構築した。実験とモデル解析により、(1)津波の河川遡上による堤内地への氾濫現象、(2)樹林帯の浮遊物捕捉効果、(3)海岸林の津波減勢機能と浮遊物による衝撃力増加の比較、(4)海岸林と堤防の組み合わせによる津波減災効果、(5)樹形による破断・転倒現象の相違を考慮した樹木管理、に関する知見を得た。東北地方太平洋沖地震津波では、河川遡上による堤内地への氾濫や、破壊により発生した浮遊物の遡上など、複雑な氾濫形態が見られた。今後の対策を考えるためには、構造物や樹林帯の破壊や輸送、また衝突による衝撃力を組み込んだ解析モデルが必要である。本年度は、G1:津波で発生する家屋・樹木等浮遊物の発生・輸送と衝突による衝撃力、G2:河川を遡上する津波による氾濫の局所性、を高精度に定量評価するための知見を導出し、その結果を組み入れた総合的な津波解析モデルを構築することを目的とした。各研究目的に応じ、1)浮遊物の発生・輸送による衝撃力の評価(実験:G1)、2)樹林帯機能と破壊限界値の明確化(数値計算:G1)、3)河川遡上津波による越流の定量化(現地調査データ解析:G2)について検討をおこなった。数値計算を行う地点の現地調査データ、特に、樹林帯データと微地形データを整理し、個々の現象について、氾濫流の向きや痕跡の再整理をおこなった。その上で、1)に関しては、衝撃力の大きさ、衝突確率、流れ構造との関連について解明をおこない、衝突力を非線形長波方程式と運動量変化に基づく力積方程式で解く手法の開発をおこなった。2)に関しては、埼玉大学内の造波水路・可変勾配水路を用いて、樹林帯と海岸堤防・盛土の組み合わせの異なる3地点をモデル化した数値解析より、海岸林の効果を堤防・砂丘効果と定量的に比較した。また、堤防との位置関係や堤防高さによる樹木破壊領域の変化に関する知見を得た。3)では、阿武隈川地点での堤防周辺の洗掘状態や痕跡高さのデータを整理するとともに、1)河川の平面線形、2)堤防からの越流量、3)越流域のせん断力、に着目して現象を精度よく再現し、危険域の形成条件について物理的パラメータを用いて整理した。2013年度は、1)河川を遡上する津波による氾濫の局所性を高精度に定量評価するための総合的な津波解析モデル(ネスティングによるモデル、河川の助走計算、樹木破壊・家屋破壊の取り込み)を構築し、阿武隈川流域の河川沿いの氾濫現象を詳細に解析を行った。その結果、河川沿いの被害の局所性を津波の越流時のエネルギー水頭や、越流タイプ(完全越流、潜り越流)で区分することに成功し、得られた傾向は他地点での研究事例を満足した。2)海岸林や家屋の破壊限界を含むモデルを用いて、家屋の破壊関数を浸水深ではなく他地点にも応用可能な流体力指標を用いて表現するのに成功した。また、破壊されなかった樹木の浮遊物捕捉機能を組み込むことが流体力による家屋被害の評価には重要であることを示した。3)流木の衝撃力を定量評価するための流木衝突実験をおこない、その知見を踏まえ、海岸林の長所(流体力を減少させる効果)、短所(流木化した際に衝突力を増加させる影響)を衝突力を非線形長波方程式と運動量変化に基づく力積方程式で解く手法で解析して比較を行い、仙台平野の事例では長所のほうがはるかに大きかったことを明らかにした。4)海岸林と堤防の組み合わせによる津波減災効果を樹林帯・堤防による反射と越流量の変化に着目して実験をおこない、それぞれに長所短所を比較した。海岸林と海岸堤防、人工盛土、段落ち、河川を遡上する津波、堤防を越流した流れなどの関連を解析するために、波源域から陸上部までの計算は、線形モデル+非線形モデルとして開発を行い、陸上遡上津波を現す小領域モデルに、1.津波で発生する家屋・樹木等浮遊物の発生・輸送と衝突による衝撃力、2.浮遊物を捕捉する樹林帯の効果と破壊限界値、について検討を行い改良を行った。河川遡上津波や沿岸部での分裂波や段波状の津波現象を考える際には、分散項を含んだブーシネスクモデルが必要であるため、利根川を対象に開発を行い,潮汐のタイミングとソリトン分裂発生条件の検討を行った。内陸遡上津波については、破壊後に有する浮遊物の抵抗特性についての実験を比重の異なる3種類の物体を用いて浮遊、転動、滑動状態に応じた終局移動速度を計測し、移動状態での抵抗則についての知見を得た。また、樹木や家屋の破壊と流失判定や破壊・流失後の抵抗、浮遊物をトラップすることによる周辺流れの変化のモデル化、取得済み痕跡データによる検証と精度向上を行った。

特に、1.多重防御の検討において、段波状津波の反射現象については、海岸林の厚みによって、堤防との組み合わせ効果に大きな相違が生じる可能性が判明したため,H26年度はこれを定量的に評価するため、海岸林の特性(特に、厚み)を変数とした実験を行い、現象の解明を行った。2.堤防法面の洗掘現象と堤内地のおっぽり現象を津波の力学パラメータと関連付け、粘り強い堤防についての知見を得た。3.浮遊物トラップモデルを組み込んだ上での,家屋破壊の流体力フラジリティ曲線の作成を行った。東北地方太平洋沖地震津波では、破壊により発生した浮遊物の遡上など複雑な氾濫形態が見られた。今後の対策を考えるためには、構造物や樹林帯の破壊や輸送、また衝突による衝撃力を組み込んだ解析モデルが必要である。最終年度は、1)海岸樹木の管理に資する情報を計算可能な詳細な樹木破壊条件の組み込み、2)浮遊物群の衝突による衝撃力特性の把握(特に浮遊物群における衝突時間の変化)、3)浮遊物群の樹林帯による捕捉と流れ場の変化、を実験により把握し、その機構を組み入れた総合的な津波解析モデルを構築した。浮遊物に関するモデルは海岸樹林帯の破壊と残存樹林帯による浮遊物捕捉機能が確認された仙台平野の津波浸水域に適用した。解析の結果、浮遊物を捕捉した樹林帯の周辺では一部流速が加速されるものの、加速域は小さいのに対して、流速低減域は樹林帯背後にとどまらず、その下流域(内陸側)まで広い範囲に広がっていることが確認された。また樹林帯の津波力低減効果と、流木の衝突力を比較した結果、検討地点においては、流木衝撃力は海岸林の津波力減少量を大きく下回っていることが確認された。しかし、家屋前面部に流木が集積した場合や、樹林帯が薄く津波力低減効果が低い場合も含む一般化には更なる実験と解析が必要と判断された。また、樹木破壊の傾向把握及び破壊後の樹木の減勢効果を求め、津波減災という視点での海岸樹木の立木構造に関する知見を得ることを目的とした解析を行なった。樹木管理に資する知見として、枝下高が高く根張りが弱い樹木は、幹の破断が生じやすい(流木が発生しやすい)こと、破断はフルード数が小さく水深が大きい場合や、堤防による減勢を組み合わせた場合に生じる傾向が得られた。また、樹木が転倒しても残存した場合には、樹冠が発達した樹木は抵抗としての働きは大きいことが示唆された。津波は樹林帯の切れ目や河川などの弱点に集中し,樹木や家屋などの浮遊物を巻き込みながら遡上する。本研究では,1)津波で発生する家屋・樹木等浮遊物の発生・輸送と衝突による衝撃力,2)浮遊物を捕捉する樹林帯効果,3)有限盛土・樹林帯周辺や樹林帯開口部を遡上する津波による氾濫,を高精度に評価する津波解析モデルを構築した。実験とモデル解析により、(1)津波の河川遡上による堤内地への氾濫現象、(2)樹林帯の浮遊物捕捉効果、(3)海岸林の津波減勢機能と浮遊物による衝撃力増加の比較、(4)海岸林と堤防の組み合わせによる津波減災効果、(5)樹形による破断・転倒現象の相違を考慮した樹木管理、に関する知見を得た。26年度に浮遊物実験を行い、その結果を基に樹木の浮遊物トラップによる破壊限界変化のモデル化を行うと共に、学会(シンポジウム)で発表する予定であった。しかし、樹林帯周辺で生じるトラップ現象については予想以上に三次元的であったため、条件整理をする必要が生じ、計画を変更した。樹木の基盤流失現象も樹木の浮遊物トラップによる流れ場の変化が大きかったことから追加実験を行うこととした。27年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒト肺癌細胞のサイトカイン産生とそのパラクライン機構に関する免疫生物学的解析

肺癌細胞が産生するサイトカインとしてTh2由来サイトカイン(IL-4,IL-10,IL-13)に注目し、宿主のマクロファージ系細胞との相互作用について主たる検討をおこなった。腫瘍増殖局所にはマクロファージ浸潤が見られることが多いことから、その調節機構を解析する目的で、ヒト単球および肺胞マクロファージのmonocyte chemotactic protein-1(MCP-1)産生におけるinterleukin-10(IL-10)の調節作用を検討した。無刺激単球はMCP-1を産生しなかったがIL-10は用量依存性に蛋白、mRNAレベルでMCP-1を誘導した。一方IL-4およびIL-13には同様の作用はなかった。肺胞マクロファージは構成的にMCP-1を産生したが、IL-10はこれを増強しIL-4およびIL-13は抑制した。非小細胞肺癌における腫瘍内マクロファージ浸潤の機序として肺癌細胞が産生するIL-10がマクロファージのMCP-1産生を増強しマクロファージ浸潤を促進している可能性を示唆する結果と考えられる。さらに、肺癌局所でのサイトカイン動態を反映すると考えられる癌性胸水中に関する検討にて、IL-1 receptor antagonist(IL-1ra)が検出されることを見いだした。その由来に関しては、胸腔マクロファージがIL-4等の刺激に反応してIL-1raを産生することを明らかにした。IL-1は血管新生を介して転移形成に関与する可能性があり、現在病態との関連にて研究をすすめている。既に肺癌細胞株よりIL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α、MCAFが産生されることをmRNA及び蛋白レベルで報告した。また、IL-1やTNF-αmRNA強発現株RERF-LC-MS,IL-6やIL-8mRNA強発現株RERF-LC-OKにおいて、リコンビナントサイトカイン添加によりこれらmRNAの発現に及ぼす影響を検討した結果、RERF-LC-OK株ではTNF-α添加によるIL-1β,IL-6,GM-CSFなどの発現の増強を認めた。さらにRERF-LC-OK株、A549株ではTNF-α、IL-1β添加によりMCAFの産生増強を認めた。このように宿主細胞から産生されるTNF-α、IL-1β刺激によりある種の腫瘍細胞では種々のサイトカイン産生が誘導される可能性が示唆された。特にケモカインであるIL-8、MCAFの産生は、腫瘍局所への宿主細胞の集積を促し、より複雑な相互作用を喚起することが予想される。また肺癌患者血清を用いた検討では39%の症例で血中にIL-6が検出され、血中フィブリノーゲン及びCRP値との相関を認めており、IL-6が疾患者の種々の病態に関与している可能性が示唆された。しかし、IL-1、TNF-α、IL-lraについては癌患者血清を用いて検討したが検出されなかった。一方、腫瘍局所で起こる炎症反応も腫瘍増殖及び宿主防御能に影響を与えることが考えられる。そこでそれらの調節因子であるIL-4、IL-10、IL-13といった抗炎症性サイトカインの肺胞マクロファージ機能に及ぼす影響を検討した。IL-13はIL-4同様、LPS刺激肺胞マクロファージからのIL-1βの産生を濃度依存的に抑制したが、IL-lraの産生は増強した。またIL-4、IL-10及びIL-13はMCAFプラスLPSによって誘導される単球-マクロファージ系細胞の抗腫瘍活性を抑制することが明らかとなった。今度サイトカイン遺伝子導入肺癌細胞を用いたマウスモデルでの検討を進めるとともに、肺癌細胞の移転浸潤能の面からもサイトカインの調節作用について検討する予定である。

腫瘍増殖局所にはマクロファージ浸潤が見られることが多いことから、その調節機構を解析する目的で、ヒト単球および肺胞マクロファージのmonocyte chemotactic protein-1(MCP-1)産生におけるinterleukin-10(IL-10)の調節作用を検討した。無刺激単球はMCP-1を産生しなかったがIL-10は用量依存性に蛋白、mRNAレベルでMCP-1を誘導した。一方IL-4およびIL-13には同様の作用はなかった。肺胞マクロファージは構成的にMCP-1を産生したが、IL-10はこれを増強しIL-4およびLI-13は抑制した。非小細胞肺癌における腫瘍内マクロファージ浸潤の機序として肺癌細胞が産生するIL-10がマクロファージのMCP-1産生を増強しマクロファージ浸潤を促進している可能性を示唆する結果と考えられる。さらに、肺癌局所でのサイトカイン動態を反映すると考えられる癌性胸水中に関する検討にて、IL-1 receptor antagonist(IL-1ra)が検出されることを見いだした。その由来に関しては、胸腔マクロファージがIL-4等の刺激に反応してIL-1raを産生することを明らかにした。IL-1は血管新生を介して転移形成に関与する可能性があり、現在病態との関連にて研究をすすめている。
候補者選定過程の「開放」と政党政治

本研究は、近年、日本の主要政党が採用している公募や党員投票といった「開放的」な候補者リクルートメントの実態を明らかにするとともに、こうした制度の導入を促進した要因と、その帰結を、おもに自民党と民主党を対象として実証的に検討した。その結果、民主党の場合、候補者の不足を背景として党本部主導の候補者公募が行われてきたのに対し、自民党の場合、党地方組織が主導した候補者選定が行われ、「開放性」の度合いには地域差があること、そして、両党がリクルートする候補者は、こうした制度の違いを反映していたことが明らかになった。本研究は、日本の主要政党における候補者選定過程が「開放」された要因や、それが政党政治に与える影響について、量的アプローチ、質的アプローチの双方から分析するものである。平成25年度においては、まず、前年度作成した候補者選定に関するデータセットを用いて、日本の主要政党における公募の実施状況や、候補者公募の普及が選挙過程や政党政治にもたらす影響について、共同研究者とともに包括的な検討を行った。その成果は、アメリカ政治学会で報告された。その後、候補者選定過程の開放がもたらす政策的な影響(候補者の政策的立場)について、民主党の公募が党本部レベルで実施されるのが一般的であるのに対して、自民党は党地方組織のレベルで自律的な公募が行われていることに注目して計量的な分析を行い、その成果を論文にまとめた。これは、英文ジャーナルへの掲載を目指している。また、質的なアプローチからの分析を行うために、自民党愛知県連と高知県連の事務局長に対してインタビュー調査を行った。両県連は、比較的早い段階から公募や党員投票による候補者選定を行ってきた自民党地方組織である。両県連に対しては、公募や党員投票が導入された過程、特定の公募条件や候補者決定方法が採用された背景、公募候補者と従来型の方法で選ばれた候補者の考え方や選挙運動スタイルの違いなどについて尋ねたが、大変有益な情報を得ることができた。このほか、前年度に作成した公募の実施状況に関するデータセットの補完作業を行った。具体的には、2013年参院選の候補者選定過程を中心に、公募の有無や党員投票の有無、候補者決定方式、候補者の属性などに関して、前年度中に収集できなかった情報の収集を行い、量的なデータへの変換を行っている。本研究は、候補者選定過程の変容がもたらされた要因や、それが政党政治に与える影響を、数量的アプローチ、質的アプローチ双方から分析するものである。平成24年度は、今後、研究を進めていくために必要な準備作業を行った。具体的には、第一に、2012年以前より行ってきた予備的な研究の成果として、2010年参院選における候補者選定過程の実態と、公募等の新たな候補者選定方法で選ばれた候補者の特徴を分析した「候補者選定過程の開放と政党組織」という論文を『選挙研究』に発表した。第二に、1996年から2012年までの衆院選、1998年から2013年までの参院選(2013年については候補者選定が終了した選挙区のみ)における自民党および民主党の公募や予備選の実施状況を、主として全国紙の地方版や地方紙に基づいて調査した。ここでは、公募や予備選の有無に加え、公募の応募条件や候補者決定の方法、応募者数等の情報を収集したほか、公募等で選定された候補者の属性や経歴等についてもデータを収集した。また、こうして得られたデータを統合し、量的分析が可能なデータセットを作成した。なお、このデータの一部を用いて参院選における自民党の公募の分析を行い、その結果を、2013年3月に学習院大学で開催された"Workshop on Candidate Selection Methods in East Asia"で報告した。第三に、質的分析を行っていくための準備作業として、自民党香川県連に対してインタビュー調査を行った。同県連は、2010年以降、すべての国政選挙の候補者を公募によって選定しているが、公募を導入した経緯や具体的な公募方法、さらには公募で選ばれた候補者の選挙運動等について質問を行った。これにより、本年度から本格的に選挙区を絞った事例研究を実施していく上で、重要な情報を得ることができた。近年の日本の主要政党は、候補者公募や予備選挙といった「開放的な」候補者選定制度を広く採用している。本研究では、こうした新しい候補者選定制度の実態を明らかにするとともに、候補者選定方法の変容が生じた要因とその帰結について、政党組織との関連から検討を行った。まず、候補者資格ならびに候補者選定者の包括性ー排他性という次元から自民党と民主党の候補者公募制度を整理したところ、民主党の公募制度は党本部の主導性が強いのに対し、自民党のそれにはかなりの多様性があり、さらに、党地方組織が候補者選定過程に一定のコントロールを保持していることが示唆された。

また、こうした開放的な候補者選定方法の採否さらには制度の包括性を規定する要因を、自民党地方組織を対象として検討した結果、候補者公募等の制度は、選挙でのパフォーマンスを向上させるため、あるいは党地方組織内の対立を調停するための手段となっていることが分かった。同時に、候補者選定過程を解放することで党内対立を惹起する可能性がある党地方組織では、それを回避しうる仕組みをとっていることも明らかになった。さらに、公募等で選定された候補者の政策的立場について分析を行ったところ、党本部の主導性が強い民主党については、イデオロギー的に穏健で改革志向である一方、地方組織が公募等を実施する自民党では、民主党と同様の傾向は見られるものの、その度合いは小さいことが確認された。これは、党地方組織の政策的な意向が、選定される候補者にも反映されているためと理解できる。公募等の開放的な候補者選定方法には「開かれた政党」というイメージが付随する。確かに、候補者公募等の新たな仕組みは、一定程度、従来の方法では選定されなかった候補者をリクルートしてきたが、実際に用いられている方法や選定された候補者には、それを実施する党組織の意向がかなり反映されているといえる。政治過程論本研究は、近年の日本の主要政党における候補者選定過程の「開放」が、政党政治のいかなる変化を反映しているのか、今後の政党政治にいかなる影響を及ぼすのかを、量的なアプローチと質的なアプローチを併用して明らかにすることを目的としている。平成25年度は(1)公募等の候補者選定過程の変化が選挙過程や政党政治にもたらす影響についての包括的な検討、(2)開放的な候補者選定と政党執行部の集権性の関係に関する計量的な分析、(3)自民党地方組織を対象とした候補者選定の事例研究を行うことを予定していた。(1)については、自民党と民主党の公募導入の過程と特徴、両党の公募で選定された衆院選候補者の経歴、政策的立場、国会における活動などを論じた論文を作成し、学会報告を行った。また、(2)については、政策的な凝集性という観点から、すなわち公募で選ばれた候補者と伝統的な方法で選ばれた候補者の政策的立場の違いについて分析を行った。その結果は論文にまとめられており、学術雑誌への掲載を目指している。(3)については、公募の実施に関して特徴的な自民党地方組織へのインタビュー調査を実施したが、まだ情報を蓄積する段階に留まっており、具体的な成果を出すまでには至っていない。このように、(1)(2)については当初の予定どおり進展させることができたが、(3)については当初の見通しから考えるとやや遅れている。しかし、全般としては、おおむね順調に進展していると考えられる。平成24年度においては、まず公募等の開放的な候補者選定方法についてデータの収集を行い、量的な分析が可能なデータセットを作成することを予定していた。これについては、平成24年末に総選挙が実施されたことから、当初想定したより多くの作業が必要となったが、当該選挙区で公募が実施されたか否か、公募の応募条件、候補者決定方法、選定された候補者の属性などのデータの収集やその整理といった、今後の分析に必要な準備は概ね終えることができた。また、量的分析は平成25年度から取り組む予定であったが、平成24年度中に、このデータの一部を用いた分析の結果をワークショップで報告することができた。したがって、当初の計画をやや上回って研究を進めることができたと考えている。
刺激依存的に細胞膜に移行するGタンパク共役系調節因子群のプロテオーム解析

これまでの研究から、RGSタンパクなどの三量体Gタンパクの応答調節系は、入力依存的にまた部位特異的に入力部位の細胞膜上のGタンパクの近傍に種々のGタンパク調節因子が移動して機能する機構であると想定される。そこで本研究では、細胞膜移行を指標に、様々なGタンパク制御因子群を見つけ出し、Gタンパク制御システムを明らかにしていくことを目的にした。(1)Gタンパク刺激後に細胞膜に集積してくるピュータティブなGタンパク制御因子群を見つけ出して行くため、まず培養細胞の細胞膜の分画法を検討し、次いで、二次元電気泳動の泳動条件を詳しく検討した。しかし、タンパクスポットの量の変動の再現性を得るのに困難を極め、結局この方法による変動タンパクの同定は一時保留した。(2)そこで、次に活性化依存的に細胞膜上のGαに結合してくる分子群を見出す観点で、まず脳の抽出液から非変性状態でGαを含む複合体を、免疫沈降する手法を試みた。まず脳に豊富に存在するGαoに注目して、抗Gαo抗体を用いて種々の条件検討を行った。そして、Gαoを効率よく免疫沈降できる条件が分かり、その条件で分子量3035KDaのタンパクが挙動を共にすることが判明した。今後さらに、条件を変えて複合体精製を試み、多くのピュータティブなGタンパク制御因子の検索を試みる。(3)細胞膜移行するGタンパク制御因子を検索するもう一つのアプローチは、既に膜移行することが知られている分子の膜移行の機構・性質を明らかにして、同様の機構を使う因子を見つけ出していくことである。そこで、活性化Gタンパクの共発現で核から細胞膜に移動することが既に明らかになっているRGS8の組み換えタンパクを作成して、その細胞膜結合性を詳しく検討した。そして、まずGST融合タンパクとして調製した可溶性のRGS8タンパクが、実際に小脳の膜画分に結合することが超遠心法で明らかになった。その上、Gタンパク活性化条件では、さらにその膜結合が増強することが明らかになった。そこで、RGS8タンパクが小脳膜画分中の脂質やタンパクと結合することが考えられたが、次にRGS8がどのような脂質と親和性があるのか、各種の脂質をスポットしたメンブレンでprotein-lipid overlay assayを行った。そして、RGS8が、LPAとイノシトールリン脂質に、さらに弱く主要な細胞膜リン脂質のホスファチジルセリンに結合することが明らかになった。また、グルタチオンビーズを利用した共沈実験によって、小脳膜画分のどのタンパク成分がRGS8に結合しうるか、またそれはGタンパク活性化で変化するかどうか検討した。すると40kDaのタンパクが、Gタンパク活性化条件で有意に結合が増加し、一方、50kDaと75kDaのタンパクがGタンパクの活性非依存的に結合することが判明した。40kDaのタンパクは、Gαと考えられた。このように活性依存的な膜移行性を示すRGS8タンパクの、特徴的な性質の幾つかが明らかになってきた。今後、さらにこの膜移行タンパクの特徴を明らかにして、その責任配列などを解明していけば、同様な新規分子群を見つけ出していけると考えられる。

そして、RGS8が、LPAとイノシトールリン脂質に、さらに弱く主要な細胞膜リン脂質のホスファチジルセリンに結合することが明らかになった。また、グルタチオンビーズを利用した共沈実験によって、小脳膜画分のどのタンパク成分がRGS8に結合しうるか、またそれはGタンパク活性化で変化するかどうか検討した。すると40kDaのタンパクが、Gタンパク活性化条件で有意に結合が増加し、一方、50kDaと75kDaのタンパクがGタンパクの活性非依存的に結合することが判明した。40kDaのタンパクは、Gαと考えられた。このように活性依存的な膜移行性を示すRGS8タンパクの、特徴的な性質の幾つかが明らかになってきた。今後、さらにこの膜移行タンパクの特徴を明らかにして、その責任配列などを解明していけば、同様な新規分子群を見つけ出していけると考えられる。
セルロースの芳香族ヒドロキシ酸エステル化による高加工性・抗菌性材料の開発

植物由来の芳香族ヒドロキシ酸であるフェルラ酸のもつ抗菌性・抗酸化作用や、熱可塑性・溶剤可溶性を有する芳香族セルロースエステル誘導体の合成を目標として、アセチル化フェルラ酸セルロース(AcFA-Cell)の合成条件を検討した。フェルラ酸のアセチル化により得られたアセチル化フェルラ酸とセルロースを用いて、無水トリフルオロ酢酸を用いた不均一条件下でのエステル化を行うことで、最大置換度2.2、分子量約60万のAcFA-Cellが得られた。AcFA-Cellはガラス転移点を150170°Cで示す熱可塑性プラスチックで、さらに汎用有機溶剤であるクロロホルムを用いてフィルム化も可能であることがわかった。本年度は研究計画初年度における課題である、セルロースと芳香族ヒドロキシ酸のエステル化条件および芳香族ヒドロキシ酸への保護基導入条件について検討を行った。芳香族ヒドロキシ酸としてフェルラ酸およびカフェ酸を用い、セルロースを8重量%塩化リチウム・N,N-ジメチルアセトアミド中に溶解させた状態で、N,N'ージシクロヘキシルカルボジイミドと4-ジメチルアミノピリジンを触媒としてエステル化を行った。エステル化反応生成物は有機溶媒への溶解性に乏しく核磁気共鳴分光法による分子構造解析が不可能であったので、固体状態での解析が可能な赤外分光法(IR)により分子構造解析を行った。IRスペクトルの解析から、いずれの芳香族ヒドロキシ酸とのエステル化においても、エステル結合の形成を示唆するカルボニル基由来の吸収ピーク増大が観測された。その一方、セルロース由来と考えられる水酸基由来の吸収ピークの減少はあまり顕著には観測されなかった。このことからセルロースと芳香族ヒドロキシ酸の共存下において芳香族ヒドロキシ酸同士の縮合反応が優勢に起こっていることが示唆された。その一方、フェルラ酸とセルロースのエステル化においては、フェルラ酸をセルロース水酸基の10倍モル量添加することで水酸基由来の吸収ピークが大幅に減少したことから、芳香族ヒドロキシ酸をセルロース水酸基に対して大過剰添加することで、セルロースとフェルラ酸のエステル化が可能であることが示唆された。芳香族ヒドロキシ酸への保護基導入に関しては、フェルラ酸については水酸化ナトリウム水溶液中無水酢酸を用いてアセチル化することで、フェルラ酸同士の重合を抑制した状態でのアセチル化が可能であることが見出された。このアセチル化反応粗精製物中のアセチル化フェルラ酸の純度は80%程度であったが、エタノール中での精製により96%付近までの高純度化に成功した。本年度は昨年度合成を行った、フェルラ酸セルロースおよびカフェ酸セルロースの溶解性及び熱物性を検討した.フェルラ酸セルロースについてはN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)にわずかに溶解性が見られた。また熱物性に関して昇温下での偏光顕微鏡観察を行ったところ、熱軟化や溶融は観察されなかったが、300°C付近まで熱分解による褐変を示さない高い耐熱性を示した。カフェ酸セルロースに関しては、塩化リチウム(LiCl)・DMAc中でのセルロースとカフェ酸のエステル化反応後、メタノール中における沈殿を試みたところ、ゲル状になって析出した。この生成したゲルはジメチルスルホキシドに部分可溶であったので、可溶部と不溶部に分けてそれぞれクロロホルム、フェノール、トリフルオロ酢酸への溶解性を調べたが、いずれの溶媒にも不溶であった。これら芳香族セルロースエステルが熱可塑性や溶解性に乏しい原因として、カフェ酸ないしフェルラ酸自体のエステル化反応中における重合が考えられた。そこでフェルラ酸およびカフェ酸のそれぞれを、アセチル化後減圧下160180°Cでの加熱により重合を行った。フェルラ酸に関しては分子量300程度のオリゴマーが得られ、このオリゴフェルラ酸は180°Cおよび220°C付近で融点を示した。カフェ酸に関しては明瞭な融点は示さなかったが160°C以上で熱軟化に伴う流動性を示した。またポリフェルラ酸はLiCl・DMAcにわずかに可溶、ポリカフェ酸はクロロホルムに易溶であった。以上から、フェルラ酸およびカフェ酸の重合は、それぞれのセルロースエステルの溶解性および熱物性を低下させる要因としてはあまり寄与していないと考えられた。一方、これらのセルロースエステルにおいては相当量の水酸基の残存が赤外分光測定から認められたことから、残存水酸基による水素結合形成が熱可塑性および溶解性の主要な阻害要因として考えられた。本年度は平成26年度までの検討結果をもとに、アセチル化フェルラ酸とセルロースのエステル化反応条件の検討を行い、その成果として溶剤可溶性および熱可塑性を有するセルロース芳香族エステルの作製に成功した。以下その概要を記述する。アセチル化フェルラ酸と無水トリフルオロ酢酸の混合物に市販の微結晶セルロースまたは綿セルロースを分散させ、微結晶セルロースについては最大24時間、綿セルロースについては最大72時間反応を行った。反応時間に対するアセチル化フェルラ酸のセルロース水酸基への導入率を調べたところ、微結晶セルロースでは反応時間8時間で最大値73%(置換度2.2)となり、綿セルロースでは48時間で最大値67%(置換度2.0)となった。それ以上の反応時間ではいずれのセルロースでも導入率は低下した。これらアセチル化フェルラ酸セルロースは、クロロホルムやアセトンに可溶であり、ゲルろ過クロマトグラフィーにより重量平均分子量は微結晶セルロース由来のもので最大11万、綿セルロース由来のもので最大70万と求められた。分子量がより大きな綿セルロース由来のアセチル化フェルラ酸セルロースについては溶剤キャスト法による製膜にも成功した。