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リアノイド類の網羅的全合成研究

リアノイド類は、複雑に縮環した5環性骨格上に多数のヒドロキシ基を有する。共通した炭素骨格を持つが、酸化度は様々であり、そのため生物活性は多岐に渡る。申請者は、リアノイド類の網羅的合成法の確立を目指し合成研究を行っている。昨年度、リアノダンジテルペンの統一的全合成を実現した。すなわち、ジメチルヒドロキノンから二方向同時官能基変換を駆使することで4環性中間体を合成した。続いて6員環部を構築し5環性化合物へ導いた。5環性化合物を共通中間体としてリアノダンジテルペンの網羅的全合成を達成した。本年度は、得られた知見を基に炭素骨格が異なる類縁化合物群であるイソリアノダンジテルペン(ビグナチコール)の合成を目指した。すなわち、リアノダンジテルペン合成の4環性中間体から変換を行った。末端オレフィンを塩化パラジウムにより内部へと異性化させた後、四酸化オスミウムで処理することでジオール化した。塩化ランタン存在下、ビニルGrignard試薬を作用させビニル基を導入した。ジオール部位を酸化的に開裂後、Wittig反応によりジエンを得た。ジエンに対し、マイクロ派照射し、オキシCope転位反応を進行させ、所望のC9位立体化学を構築し、環状エノールを得た。環状エノールに対しヨウ化サマリウムを作用させることで、還元的な渡環反応を進行させ所望の炭素炭素結合を形成した。これにより、イソリアノダンジテルペンの有する5環性構造の構築を達成した。続く変換によりビグナチコールのC2位を除く全ての構造を持つケトンの合成を達成した。本研究で展開した合成戦略は、強力な生物活性をもつ他のリアノダンジテルペンの合成、および天然物を凌駕する機能を付した人工誘導体の創出を可能とする。これら分子の詳細な機能評価が、リアノダンジテルペンに潜在する新たな生物活性の発見や、生体機能の新しい解析法・制御法の開発へとつながることが期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。我々は、リアノイド類の網羅的合成法の確立を目指し合成研究を行っている。本年度は、リアノドールの合成法を基盤として、リアノイド類に含まれるリアノダンジテルペンの統一的全合成の確立を目指した。リアノダンジテルペンは、共通する5環性炭素骨格を有するが、C2,3位の構造が異なる。そのため、構造的相違点であるC2,3位を合成終盤で官能基化すれば統一的全合成が可能であると予想した。そこで、当研究室で達成されたリアノドール全合成における合成中間体を共通中間体に設定した。中間体のMOM保護後、LiBH4を作用させることで、C3位ケトンを立体選択的にヒドリド還元しC3位立体化学を構築した。酸化でC2位ケトン構築後、ケトンへの立体選択的なイソプロペニル基導入した。最後にTMS基、アセトニド基、MOM基、ベンジル基を順次除去することで3-epi-リアノドールの全合成を達成した。3-epi-リアノドールの合成中間体にヨウ化サマリウムを作用させC3位酸素官能基を還元的に除去した。このケトンへ、シクロプロピル基もしくはクロチル基を導入した後、様々な官能基変換を行うことでシンゼイラノールとシンカッシオールAおよびBの全合成を実現した。また中間体から結晶性化合物へ誘導後、単結晶X線構造解析を行い未決定であったシンカッシオールAおよびBのC13位立体化学を明らかにした。また、合成したシンカッシオールAと別途単離報告されたシンナカソールの各種スペクトルを比較した結果、同一化合物であることが明らかとなり、シンナカソールの提唱構造を訂正した。リアノイド類の精密構造活性相関研究に向けリアノイド類の網羅的合成法開発を行った。リアノドールの合成中間体である5環性化合物を共通の合成中間体として設定した。リアノダンジテルペンの構造的相違点であるC2,C3位を位置・立体・化学選択的な化学反応を駆使し、様々な変換を行った。その結果として3-epi-リアノドール、シンゼイラノール、シンカッシオールB、シンカッシオールAの統一的全合成を実現した。リアノイド類の統一的全合成は前例がなく、合成化学的意義は極めて大きいものである。また、全合成を達成することで、2つの天然物の提唱構造訂正と、未決定であったC13位立体化学を決定できた。リアノダンジテルペンの統一的全合成を達成できたので、目的である精密構造活性相関への展開が現実的となった。本成果は、論文として報告し高い評価を受け、有機合成化学のみならず、生命科学、神経科学、医学などへ大きな貢献をすることが出来る極めて重要な成果ある。

続いて6員環部を構築し5環性化合物へ導いた。5環性化合物を共通中間体としてリアノダンジテルペンの網羅的全合成を達成した。本年度は、得られた知見を基に炭素骨格が異なる類縁化合物群であるイソリアノダンジテルペン(ビグナチコール)の合成を目指した。すなわち、リアノダンジテルペン合成の4環性中間体から変換を行った。末端オレフィンを塩化パラジウムにより内部へと異性化させた後、四酸化オスミウムで処理することでジオール化した。塩化ランタン存在下、ビニルGrignard試薬を作用させビニル基を導入した。ジオール部位を酸化的に開裂後、Wittig反応によりジエンを得た。ジエンに対し、マイクロ派照射し、オキシCope転位反応を進行させ、所望のC9位立体化学を構築し、環状エノールを得た。環状エノールに対しヨウ化サマリウムを作用させることで、還元的な渡環反応を進行させ所望の炭素炭素結合を形成した。これにより、イソリアノダンジテルペンの有する5環性構造の構築を達成した。続く変換によりビグナチコールのC2位を除く全ての構造を持つケトンの合成を達成した。本研究で展開した合成戦略は、強力な生物活性をもつ他のリアノダンジテルペンの合成、および天然物を凌駕する機能を付した人工誘導体の創出を可能とする。これら分子の詳細な機能評価が、リアノダンジテルペンに潜在する新たな生物活性の発見や、生体機能の新しい解析法・制御法の開発へとつながることが期待される。リアノイド類は、リアノダンジテルペンとイソリアノダンジテルペンの2種に大別される。昨年度の研究によりリアノダンジテルペンの網羅的合成は実現された。今後はイソリアノダンジテルペンの合成研究を遂行する。両者は、炭素骨格構造が類似しているため、リアノダン合成の戦略をイソリアノダン合成へ応用できると計画した。これまでの知見を最大限活用しイソリアノダンジテルペンの合成法を確立する。合成法を確立できたら、リアノダン骨格またはイソリアノダン骨格を持つ、様々な人工誘導体を化学合成により供給し、精密構造活性相関研究へ展開する。活性の強い分子プローブを創製し、未解明な点の多い、リアノジン受容体の機能解明に貢献する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
レアアース微量添加による低弾性チタン系バイオマテリアルの疲労強度改善

本研究は,臨床応用が期待されている生体用β型Ti合金Ti-29mass%Nb-13mass%Ta-4.6mass%Zr(TNTZ)の低弾性率を維持しつつ疲労強度を改善する新しい材料設計および加工熱処理プロセスを確立することを目的としており,本年度はレアアース微量添加がTNTZ合金のミクロ組織および力学的特性に及ぼす影響について検討を行った.レビテーション溶解および熱間鍛造にてTNTZ, TNTZ-0.1, 0.2, 0.5mass%BおよびTNTZ-0.2, 0 5, 1.0mass%Yを作製し,真空中にて溶体化処理(1063K, 3.6Ks)後,冷間圧延を施した.ミクロ組織観察を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡により,相同定をX線回折装置を用いて行った.さらに,自由共振法により弾性率を測定し,力学的特性をビッカース硬さ試験および引張試験により評価した.X線回折像からいずれの合金もβ相で構成されており, BおよびY添加により弾性率は若干増加したものの,いずれも70GPa以下と低弾性率を維持していた.ミクロ組織観察結果より, Y添加濃度に依存してミクロ組織は微細化したが, B添加による.ミクロ組織の変化は観察されなかった,さらにBおよびY添加により引張強度は有意に上昇することが明らかになった.以上からレアアース微量添加により, TNTZの低弾性率を維持したまま力学的強度を改善することが可能であることが明らかになった.引張強度と疲労強度は密接な関係にあり,レアアース微量添加によるTNTZ疲労強度の改善の可能性が示唆された.本研究は,臨床応用が期待されている生体用β型Ti合金Ti-29mass%Nb-13mass%Ta-4.6mass%Zr(TNTZ)の低弾性率を維持しつつ疲労強度を改善する新しい材料設計および加工熱処理プロセスを確立することを目的としており,本年度はレアアース微量添加がTNTZ合金のミクロ組織および力学的特性に及ぼす影響について検討を行った.レビテーション溶解および熱間鍛造にてTNTZ, TNTZ-0.1, 0.2, 0.5mass%BおよびTNTZ-0.2, 0 5, 1.0mass%Yを作製し,真空中にて溶体化処理(1063K, 3.6Ks)後,冷間圧延を施した.ミクロ組織観察を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡により,相同定をX線回折装置を用いて行った.さらに,自由共振法により弾性率を測定し,力学的特性をビッカース硬さ試験および引張試験により評価した.X線回折像からいずれの合金もβ相で構成されており, BおよびY添加により弾性率は若干増加したものの,いずれも70GPa以下と低弾性率を維持していた.ミクロ組織観察結果より, Y添加濃度に依存してミクロ組織は微細化したが, B添加による.ミクロ組織の変化は観察されなかった,さらにBおよびY添加により引張強度は有意に上昇することが明らかになった.以上からレアアース微量添加により, TNTZの低弾性率を維持したまま力学的強度を改善することが可能であることが明らかになった.引張強度と疲労強度は密接な関係にあり,レアアース微量添加によるTNTZ疲労強度の改善の可能性が示唆された.
胆道閉鎖症の病因・病態におけるSox9遺伝子の関与に関する検討

胆道閉鎖症では、細胆管反応という細胆管が増生する特異な病理像が見られることが多く、その病態における意義はまだ不明な点が多い。自施設での先行研究で示唆されたごとく、SOX9遺伝子が細胆管反応に関与する可能性を、多数症例の病理解析によって実証し、胆道閉鎖症の予後への関連も検討することを研究目的とした。園結果、葛西根治術後も黄疸が遷延する症例では、胆管細胞と肝細胞の両性を発現する細胞が減少して胆管細胞が増加し、減黄する症例(=細胆管反応は軽減)では逆の現象がみられた。この結果は、SOX9油性細胞が細胆管反応の形成に関与し、肝組織におけるその発現は予後の推定にも役立つ可能性があることが示唆された、今年度、我々は、葛西手術時の肝組織と、肝移植時の摘出肝を用いて、胆道閉鎖症肝臓におけるSOX9発現の評価を行った。方法は、当初の予定として、成熟胆管細胞マーカーであるCK19とともに二重免疫染色を行い、DAPIで対比染色を加えて、免疫組織化学染色による検討を行った。SOX9及びCK19の発現に関しては、高分子ポリマー法とTSA systemを用いたシグナル増幅法を用いた。結果は、いずれの症例においても増生細胆管の一部でSOX9の核内発現を認めた。また、葛西術時の肝臓では、細胆管反応周囲(偽小葉辺縁)や肝実質内に、胆管系細胞以外にもSOX9が発現している細胞を多数認めることが分かった。この発現は、葛西術時の日齢が高いほうがより著明な傾向にあった。一方、葛西手術術後肝硬変が進行して肝移植となった症例での移植時摘出肝検体では、葛西術時に比べると発現は少ない傾向にあった。SOX9を発現している細胞がどの細胞なのかを同定するために、肝細胞マーカーであるHepPar1を用いた2重染色を施行したところ、SOX9が肝細胞に異所性発現をしていることが分かった。細胆管反応の生じる機構は未だ明らかではなく、肝細胞からのtransformationもその可能性としてあげられているが、この過程でSOX9遺伝子が関与することも想定される。肝細胞にSOX9が異所性発現する所見は今までにない新たな知見であり、これが胆道閉鎖症の病因・病態にどのように寄与しているのか、次年度以降の研究で解明していく予定である。2群を(I群:自己肝生存群(n=4), II群:移植移行群(n=5))に分けると、異所性SOX9率はI群が有意に高く(I群:13.0% vs II群:3.9%, P<0.05)、異所性SOX9率と%fibrosisに正の相関(r=0.78, P<0.05)を認めた。AUROCを用いて異所性SOX9率:10.9%をcut off pointとして2群(I群:≧10.9%(n=3), II群<10.9%(n=6))に分けKaplan-Meier曲線を作成すると、I群が有意な差をもって自己肝生存率が高い事が分かった(Log-rank test, P<0.05)。我々は、H25年度に胆道閉鎖症肝組織において、SOX9が肝細胞に異所性発現している現象を報告したが、今年度の研究により異所性SOX9の割合が胆道閉鎖症における自己肝生存に影響を与えている可能性が示唆された。SOX9が異所性発現している肝細胞は、胆管細胞や肝細胞に分化可能な肝前駆細胞と考えている。SOX9発現と線維化とが関連がある事も示唆され、次年度は、さらに症例を積み重ね研究を深める。細胆管反応は、肝疾患でみられる、胆管の性質を示す細胞の異常増殖をさすが、その機構や病的意義はまだ明らかでない。閉塞性黄疸を呈する小児の代表疾患である胆道閉鎖症で、胆管細胞マーカーのひとつとなるSOX9が、肝細胞に異所性発現をしていることを先行研究で見いだしており、また、他の基礎的研究の過程で、SOX9の肝細胞強制発現が胆管細胞への化生を促しうる所見を確認した。よって、H27年度には、胆道閉鎖症の臨床検体を多数用いて、患者年齢や病態による胆道閉鎖症の細胆管反応とSOX9発現の相関を詳細に検討し、細胆管反応形成へのSOX9の役割や、病態との相関、さらには、SOX9より上流で機能するNotch signalの解析から、SOX9の機能制御へのNotch signalの影響を解析した。その結果、胆汁うったいが著明な葛西術時にはSOX9陽性肝細胞が増加しており、さらにそれが葛西術無効で黄疸が増強すると減少に転じ、増生細胆管に一致するCK19陽性領域が増加した。すなわち、SOX9陽性を示す肝細胞は、胆管細胞の多さと反比例していた。また、Notch Signalの伝達異常を示すアラジール症候群では、重度な胆汁うったいが存在しても細胆管反応は軽度で、SOX9陽性肝細胞の著明な増加を認めた。以上の結果から、SOX9陽性肝細胞は細胆管反応への進展を仲介、すなわち、細胆管への細胞の変化を仲介していると考えられ、この機能には、Notch Signalの関与が必要であることも示唆された。

細胆管の増生が胆道閉鎖症の最終予後、すなわち胆汁うったいの改善のどう機能するのか、あるいは胆汁うったいを原因とした単なる現象に過ぎないのかはなお今後の検討を要するが、SOX9の機能解析は、肝障害時、特に胆汁うったい時における細胞の修復や補完機転の解析に重要と思われる結果を得ることができた。胆道閉鎖症では、細胆管反応という細胆管が増生する特異な病理像が見られることが多く、その病態における意義はまだ不明な点が多い。自施設での先行研究で示唆されたごとく、SOX9遺伝子が細胆管反応に関与する可能性を、多数症例の病理解析によって実証し、胆道閉鎖症の予後への関連も検討することを研究目的とした。園結果、葛西根治術後も黄疸が遷延する症例では、胆管細胞と肝細胞の両性を発現する細胞が減少して胆管細胞が増加し、減黄する症例(=細胆管反応は軽減)では逆の現象がみられた。この結果は、SOX9油性細胞が細胆管反応の形成に関与し、肝組織におけるその発現は予後の推定にも役立つ可能性があることが示唆された、当初の予定通り、胆道閉鎖症肝におけるSOX9発現細胞及び肝細胞におけるSOX9の異所性発現を同定することが出来ているが、肝細胞の上皮間葉移行(Epithelial Mesenchymal Transition: EMT)の可能性については、報告すべき結果が得られていない。小児外科学胆道閉鎖症患者の葛西術時および移植時の病理組織を用いて、さらなるデータの蓄積を行い、異所性発現したSOX9の意義について検討したい。また、SOX9を異所性発現した肝細胞の上皮間葉移行(EMT)の可能性及び、SOX9を異所性発現した肝細胞の胆管細胞化生による増生細胆管の発生の可能性についても検討する。検討方法としては、免疫組織化学染色及び、増生細胆管の検討に関しては、レーザーキャプチャーマイクロダイセクションによりRNAを抽出して定量PCRによるマーカーの発現の比較を行う予定である。ホルマリン固定していた胆道閉鎖症肝組織は過固定だとSOX9の発現をうまく捉えることができないことがわかり、研究に使用できるサンプルの選別に時間を要したため、達成度はやや遅れているが、当初の予定通りSOX9発現細胞を同定する事は出来ている。新鮮症例が少なかったことも影響している。研究に使用可能なサンプルの選別および多重染色の条件検討に時間を要し、今年度行う予定の研究に遅れが生じた。平成25年度の研究により、SOX9が肝細胞に異所性発現している事が確認されたので、SOX9を異所性発現した肝細胞の上皮間葉移行(Epithelial Mesenchymal Transition:EMT)の可能性及び、SOX9を異所性発現した肝細胞の胆管細胞化生による増生細胆管の発生の可能性について検討する。免疫染色に必要な抗体の購入、および次年度のSox9の遺伝子変異の検索の測定費用に充当する予定である。また、今年度得られた研究成果を発表するための旅費としても申請する予定である。研究に使用可能なサンプルの選別に時間を要し、今年度行う予定の研究に遅れが生じているため免疫染色に必要な抗体の購入及び次年度のSox9の遺伝子変異の検索の測定費用に使う予定である。
格子ＱＣＤを用いた中性子星におけるハイペロン超流動の研究

本課題は中性子星の核でハイペロンの超流動が実現しているかを理論的に探る研究である。ハイペロン間の相互作用は実験的に未知なので、基礎理論に基づいて決定して応用する。ハイペロン超流動を考える上で欠かせない量にハイペロンの1粒子ポテンシャルがある。研究期間に、格子QCD数値計算によるハイペロン相互作用の導出と、それを量子多体理論に応用したハイペロン1粒子ポテンシャルの計算まで完了した。得られたハイペロン1粒子ポテンシャルの深さは、ハイパー核の実験データと定性的によく一致している。これは、基礎理論からハイパー核物理を説明した歴史上初めての成功であり、高く評価されている。本研究の目的は、格子QCD数値計算を用いてハイペロン力をQCD(量子色力学)から引き出し、それを用いて中性子星の中心核でハイペロンの超流動が起こるか否かを、理論的に明らかにする事である。本年度は、第1段階である、ハイペロン力を引き出す為の格子QCD数値計算を、理化学研究所の計算科学研究機構にある京コンピュータにて行った。しかし、応用可能な精度の高いハイペロン力を引き出すには、まだデータの数が十分ではなく、この数値計算は現在も継続している。これと平行して、核子多体系に関する一般的な研究を行った。中性子星における超流動は一様物質すなわち核子無限系における現象であるが、超流動は核子有限系である原子核においても知られている。格子QCDの数値計算による核力から原子核における超流動が導かれるかを調べる第一歩として、格子QCDの世界に質量数が中程の原子核(中重核)が存在するかを調べた。その結果、用いた5種類のクォーク質量のうち最も軽い場合にのみ、中重核が存在している事が判明した。具体的には、酸素16原子核とカルシウム40原子核の束縛を確認し、それらの構造を得ることに成功した。格子QCDから中重核の存在と構造を導いたのは世界初の快挙であり、この成果を国内外の会議で発表したところ、高い評価を得た。この成果はアメリカ物理学会のPhysical Review C誌にRapid Communicationとして出版された。本研究課題の目標は中性子星においてハイペロンの超流動が出現しているか否かを理論的に明かにする事にある。その為には信頼のおけるハイペロン核子間およびハイペロン間の相互作用が必要である。これらの相互作用は加速器を使った実験で決定するのは困難な事が知られているので、本研究課題では、大型計算機を使った格子QCDの数値計算による、これらの相互作用の導出から始めた。本年度は京コンピュータでの数値計算が進み、これらの相互作用のポテンシャルを、ほぼ現実世界に対して、精度は低いものの、導出する事ができた。これは大きな前進であると考えている。また、次年度以降にこのまま数値計算を継続する事で本研究課題の目標達成に必要な情報が確実に手に入る目処が立った事は、大いに勇気づけるものである。現時点までに得られた相互作用ポテンシャルを用いてギャップ方程式を解き、Ξ(グザイ)ハイペロンのS波対ギャップを見積った。その結果、希薄なΞ気体が超流動性を示す事が判明した。これは基礎理論QCDから得られた帰結であり、重要な成果であるので、日本物理学会第71回年次大会(東北学院大学)において口頭発表した。中性子星の専門家から多数の有用なコメントが得られ、成果発表は有意義であったと考えている。この経験を基に次年度は、中性子星でより重要と考えられているΛ(ラムダ)ハイペロンとΣ(シグマ)ハイペロンの超流動について研究を行う予定である。研究計画では、本年度で、現実世界に対応したクォーク質量における、精度の高いハイペロン相互作用ポテンシャルが得られている予定であった。しかし、予想した以上に数値計算におけるノイズが強く、得られたポテンシャルは応用に十分な精度に達しなかった。その為に中性子星におけるハイペロン超流動の研究も予備的なものに留まっており、計画よりやや遅れていると考えている。次年度には、本年度の次年度使用金の利用も含めて、大型計算機の利用時間を確保し、ハイペロン相互作用ポテンシャルの精度の改善に努めたい。そして本格的なハイペロン超流動の研究に着手したい。本研究課題は中性子星の核においてハイペロンの超流動が実現しているか否かを理論的に探る研究である。ハイペロン間の相互作用は実験的に未知なので、格子QCD数値計算を用いて決定した上で、その相互作用を使用する点が本研究課題の特色である。本年度は核物質中におけるハイペロンの一体ポテンシャルの計算を行った。その理由は2つある。1つは、中性子星の核におけるハイペロンの混在比率すなわち密度がハイペロンの一体ポテンシャルによって決まるからである。もう1つは、超流動の有無を調べる際に必要なハイペロンの質量が、真空中の質量ではなく、フェルミ面近傍における有効質量であり、それが一体ポテンシャルから決まるからである。以上の理由から、格子QCD数値計算で決定した暫定的なハイペロン相互作用を用いて、ブルックナー・ハートリー・フォック計算を行い、ハイペロン一体ポテンシャルを求めた。計算で得られた標準核密度におけるポテンシャルの深さとハイパー核実験の示唆とを比較すると、よく一致している事が判った。これは、強い相互作用の基礎理論であるQCDからストレンジ核物理を再現した歴史上初めての成功であり、課題実施者を大いに勇気づけるものである。この成功は本研究課題の重要な成果の1つである。従って、今年度はとても実りの有る年であった。

中性子星への応用を見据えて、高密度核物質中におけるハイペロンの化学ポテンシャルも計算した。これらの成果を日本物理学会、国際会議、国内研究会等で口頭発表したところ、高い評価を受けた。今後は、この成功を足がかりにして、中性子星におけるハイペロン超流動の解明に挑戦したい。計画では本年度までに中性子星におけるハイペロン超流動の有無が確定していて、次年度からはそれを基にした中性子星の冷却の研究に取りかかる予定であった。しかし、ハイペロン超流動の本格的研究は次年度に持ち越されており、本研究課題の進行はやや遅れている。その原因は、ハイペロン相互作用を決定する為の格子QCD数値計算の進行が、京コンピューターの混雑などの理由で予定より遅れているからである。つまり、計算資源の確保の問題であり、本研究課題の推進に原理的な困難や障害は生じていない。本研究課題は中性子星の核においてハイペロンの超流動が実現しているか否かを理論的に探る研究である。ハイペロン間の相互作用は実験的に未知なので、格子QCD数値計算を用いて決定した上で、その相互作用を使用する点が本研究課題の特色である。最終年度は、昨年度から継続して、核物質中におけるハイペロンの一体ポテンシャルの研究を行った。それは、一体ポテンシャルが超流動の研究に欠かせない重要な量だからである。第一に、中性子星の核におけるハイペロンの混在比率すなわち密度がハイペロンの化学ポテンシャルによって左右され、化学ポテンシャルは一体ポテンシャルで決まる。第2に、超流動の有無を調べる際に必要なハイペロンの質量が、真空中の質量ではなく、媒質中のフェルミ面近傍における有効質量であり、それが一体ポテンシャルから決まる。以上の理由から、格子QCDハイペロン相互作用をブルックナー・ハートリー・フォック量子多体理論に応用して、ハイペロン一体ポテンシャルを求めた。最終年度は特に格子QCD計算によるハイペロン相互作用の高品質化を進めた。計算で得られた標準核密度におけるハイペロン一体ポテンシャルの深さは、ハイパー核実験データの示唆と定性的によく一致している。これは、強い相互作用の基礎理論であるQCDからストレンジ核物理を説明した歴史上初めての成功である。この成果は日本物理学会や国際会議で高い評価を受けた。現在、成果をまとめた論文を準備中である。本課題の最終目標である超流動までには期間内に到達出来なかったが、そこに至る為に必要不可欠なハイペロン一体ポテンシャルには到達できた。本課題は中性子星の核でハイペロンの超流動が実現しているかを理論的に探る研究である。ハイペロン間の相互作用は実験的に未知なので、基礎理論に基づいて決定して応用する。ハイペロン超流動を考える上で欠かせない量にハイペロンの1粒子ポテンシャルがある。研究期間に、格子QCD数値計算によるハイペロン相互作用の導出と、それを量子多体理論に応用したハイペロン1粒子ポテンシャルの計算まで完了した。得られたハイペロン1粒子ポテンシャルの深さは、ハイパー核の実験データと定性的によく一致している。
心理教育的観点からみた教員資質の分析とその評価・開発方法に関する研究

教員には心理教育的集団(こころの成長を促す活動を行う集団)のリーダーとしての資質が求められる。その重要な構成要素には教育への職業興味,コミュニケーションスキル,自己制御がある。本研究では,自己制御の一つである認知的情動調整方略の個人差を測定するための尺度を開発し,また教員志望学生を対象にコミュニケーションスキルを改善するための訓練プログラムを実施し,その訓練効果を確認した。本研究の最終的な目的は,心理教育的観点から,今求められている教員資質の内容を体系的に分析し,その評価方法と開発方法を考案することである。平成19年度は以下の点を明らかにした。1.教員資質の分析教員に求められる資質の全体像を明らかにし,心理教育的集団すなわち「こころの成長を促す集団活動を行う集団」のリーダーとしての資質との関連について検討した。その結果,興味としての児童生徒理解,スキルとしてのコミュニケーションの2点が共通する資質として上げられ,心理教育的集団のリーダーに特有な資質として自己制御が上げられた。2.教員資質の評価教育学部の3年生と4年生を対象に,15項目にわたる教員資質の自己評価を求める調査を実施した。教員志望の学生では,授業や教育実習の中で児童生徒理解やコミュニケーションスキルについては一定の水準まで学習できていると評価されていた。ただし,卒業後,教職に就いた卒業生を対象とした同様な調査結果によれば,大学卒業時での達成水準の評価は学生と比較して相対的に低くなっており,大学教育においてもなお指導の余地が残されていることが示唆された。3.教員資質の開発心理教育集団のリーダーに求められる自己制御の資質を評価、開発する道具としてEQ(情動的知能)尺度と情動調整スキル尺度の開発を試みた。教職を志望する学生を対象とした調査の結果,情動調整スキル尺度については十分な信頼性と妥当性が確認できたが,EQ尺度についてはなお改善すべき問題が指摘された。1.教員資質の分析教員に求められる資質と,心理教育的集団すなわち「こころの成長を促す集団活動を行う集団」のリーダーとしての資質との関連について検討した。職業興味とコンピテンスについて質問紙調査を実施し,教員志望学生の特徴を分析した結果,教員採用試験合格者には起業的志向が強いことが認められた。2.教員資質の評価昨年度から引き続き,情動調整スキル尺度の開発を進めた。資料を追加して再分析し,信頼性と妥当性を確認した。また,コミュニケーションスキルを測定するための既存の尺度をレビューして,教員に求められるスキルに特化した尺度を試作した。3.教員資質の開発教育実習生を対象とするコミュニケーションスキル訓練のためのプログラムを開発するために,試行授業を実施し,その効果を検討した。試行授業に参加した協力者について,さらに教育実習中の経験について追跡調査を実施するとともに,実際の授業を観察・記録して効果を検証した。訓練の成果を活かすには授業反省会等を通じたセルフモニターが有効であることが示唆された。本年度は最終年度に当たり,心理教育的リーダーシップを育成するための訓練プログラムと,その効果を評価するためのツールの作成を試みた。1.リーダーシップ訓練プログラムの試作教員養成大学の3・4年生を対象とする授業「心理教育的指導論」を使って,リーダーシップ訓練に役立つワークやエクササイズを実施した。本年度は候補となる活動を数多くとりあげ,受講生の反応や評価を確認して,プログラム化のための基礎資料を得た。今後,この資料を基に,プログラム化を試みる予定である。2.教育実習における効果測定訓練試行に参加した協力者について,さらに教育実習中の経験について個別面接による追跡調査を実施するとともに,実際の授業を観察・記録して効果を検証した。訓練の成果を活かすためには,授業反省会等を通じたリフレクションの時間が有効であることが示唆された。3.訓練効果評価尺度の試作教員に求められる資質としてのコミュニケーションスキルについて,場面・状況別に自己診断し,トレーニング効果の評価にも役立つ自己評価用尺度を試作した。項目分析により,高い信頼性を持つ尺度を構成することができた。また,この尺度を訓練プログラムの前後に実施した結果,プログラムを受けることにより大きく改善することが示された。
アレイCGHとトランスクリプトームによる腎癌の網羅的遺伝子解析

アレイCGHを用いて腎細胞癌(CCC)の発症にかかわるゲノム異常を検索したところ、特に14番染色体長腕(14q)の欠失が、高悪性度のCCCで高頻度にみられた。さらに網羅的遺伝子発現解析(トランスクリプトーム解析)を行い、ゲノムのコピー数異常が遺伝子発現異常に影響を与えていることを見出した。14qで遺伝子発現低下を示した遺伝子のいくつかは、実際に腎癌で遺伝子の発現が減弱しており、CCCの悪性化に関わる癌関連遺伝子と考えられた。本研究では、アレイCGHを用いて腎細胞癌(CCC)の発症にかかわる遺伝子異常を同定し、さらに病気の進行(悪性化)の過程で付加される遺伝子異常を同定することを目標としている。そこで、(1)アレイCGH解析によって、26例の腎癌におけるゲノム増幅領域と欠失領域の絞込みを行い、5q, 7q, 16pのgain、3p, 8p, 9q 14qのlossを高頻度に検出した。(2)トランスクリプトーム解析により、アレイCGH解析をおこなった症例のうち22例について、遺伝子発現(mRNAの発現)をマイクロアレイを用いて網羅的に調べた。ゲノムコピー数異常(copy number aberrations; CNAs)のある症例とない症例とで、明らかに発現のことなる遺伝子を抽出したところ、高頻度にgainを認めた染色体5,7番に多くの高発現を示す遺伝子が認められた。逆に有意に発現の低かった遺伝子は、高頻度にlossをみとめた染色体14番と3番に最も多く存在した。これらのことから、CCCではCNAsは遺伝子発現異常と相関していることがわかった。さらに、ゲノム異常と病理学的組織像とを比較した。14qのlossはhigh-grade CCCで付加されたゲノム異常であることがわかった。Low-grade CCCとhigh-grade CCCの遺伝子発現プロファイルを比較すると、有意に発現低下している遺伝子は染色体14番と9番に多く存在傾向があることがわかった。すなわち、high-grade CCCでの14qでのコピー数低下は、この領域での遺伝子発現低下に関わっていることが示唆された。抽出された遺伝子のいくつかはreal-time PCRにより、実際に腎癌で遺伝子の発現が増強あるいは減弱、消失しているかどうかを調べ、マイクロアレイのデータとよく相関していることを見出した。平成19年度までに、アレイCGH解析によって、14qのlossはhigh-grade CCCで付加されたゲノム異常であることがわかった。また、high-grade CCCでの14qでのコピー数低下は、この領域での遺伝子発現低下に関わっていることが示唆された。そこで、平成20年度では、(1)平成19年度に絞り込んだ増幅領域と欠失領域データベースにより異常の見いだされた部分の遺伝子を検索し、候補遺伝子の絞り込みを試みた。候補遺伝子それぞれについて、症例毎の遺伝子発現の状態をReal-time PCRにより、実際に腎癌で遺伝子の発現が増強あるいは減弱、消失しているかどうかをReal-time PCR kitを用いて調べた。(2)癌抑制遺伝子候補に関しては、腎癌細胞株のなかで候補遺伝子が存在するゲノム領域の欠失している細胞を用いて、それに候補遺伝子を強制発現させ、変化する表現形質(増殖抑制能、アポトーシス誘導能など)を解析した。(3)発現亢進している遺伝子に関しては、候補遺伝子のSiRNAを発現亢進している腎癌細胞株に遺伝子導入し、変化する表現形質(増殖抑制能、アポトーシス誘導能など)を解析した。以上の実験から、いくつかの候補遺伝子が、CCCの悪性化に関わる腫瘍関連遺伝子として示唆された。
宇宙における分子生成と物質進化

本課題では、古典分子動力学法、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法、第一原理法、数値シミュレーション等の理論的手法を用いて、星間分子雲から原始惑星系に至るプロセスで起こる氷および有機物の生成・進化の過程を解明することを目的として研究を実施した。成果として、アモルファス状態の氷やフォルステライトの表面構造や、氷表面上に吸着した水ダイマーやアンモニアダイマーの拡散機構等、ミクロな素過程が明らかになった。さらに、降着衝撃波による氷ダストの昇華過程や、塵表面反応を含めた化学反応計算や重水素濃縮過程のモデル化に成功した。これらの成果は随時、学術論文や学会等で報告しており、いずれも高く評価されている。本課題では、古典分子動力学法、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法、第一原理法、数値シミュレーション等の理論的手法を用いて、星間分子雲から原始惑星系に至るプロセスで起こる氷および有機物の生成・進化の過程をミクロおよびマクロな視点から解明することを目的としている。この目的を達成するために、(1)アモルファス表面構造の解明、(2)アモルファス表面における吸着・拡散および表面反応機構の解明、(3)原始惑星系における低分子の熱変性過程の解明、(4)星間分子雲および原始惑星系における分子進化シナリオの構築、以上4つの個別目標を設定している。目標(1)(2)については分子シミュレーションを手法とするミクログループが、目標(3)(4)については数値シミュレーションを手法とするマクログループが担当し、各課題を推進している。これまでの成果として、ミクログループでは、表面構造および表面反応を解析するためのプログラムを構築し、解析方法を確立した。また、マクログループでは、衝撃波に伴うの蒸発・昇華過程のモデル化に成功している。これまで進めてきた研究の成果として、ミクログループでは、極低温下のアモルファス氷の表面構造や氷表面における表面拡散の活性化エネルギー等が明らかになっている。また、マクログループでは、衝撃波による氷ダストの蒸発過程や、降着衝撃波による揮発性物質の昇華過程、重水素濃縮過程のモデル化に成功している。これまで進めてきた研究の成果として、ミクログループでは、極低温下のアモルファス氷の表面構造や氷表面に吸着した水素原子の表面拡散の活性化エネルギー等が明らかになっている。当初の計画通りに研究が進んでいる。これまでの研究により、極低温下のアモルファス氷の表面構造や氷表面における表面拡散の活性化エネルギー等が明らかになっている。また、衝撃波による氷ダストの蒸発過程や、降着衝撃波による揮発性物質の昇華過程、重水素濃縮過程のモデル化に成功している。これまで進めてきた研究の成果として、ミクログループでは、極低温下のアモルファス表面の構造や表面に吸着した原子・分子の表面拡散の活性化エネルギー等が明らかになっている。

これまでの研究により、極低温下のアモルファス氷の表面構造や氷表面における表面拡散の活性化エネルギー等が明らかになっている。また、衝撃波による氷ダストの蒸発過程や、降着衝撃波による固体表面吸着分子の昇華過程、重水素濃縮過程のモデル化等に成功している。本課題では、古典分子動力学法、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法、第一原理法、数値シミュレーション等の理論的手法を用いて、星間分子雲から原始惑星系に至るプロセスで起こる氷および有機物の生成・進化の過程をミクロおよびマクロな視点から解明することを目的として研究を実施した。この目的を達成するために、(1)アモルファス表面構造の解明、(2)アモルファス表面における吸着・拡散および表面反応機構の解明、(3)原始惑星系における低分子の熱変性過程の解明、(4)星間分子雲および原始惑星系における分子進化シナリオの構築、以上四つの個別目標を設定して研究を進めた。目標(1)(2)については分子シミュレーションを手法とするミクログループが、目標(3)(4)については数値シミュレーションを手法とするマクログループが担当し、各課題を推進した。研究の成果として、項目(1)では、古典分子動力学法を用いた計算により、極低温下のアモルファス氷とアモルファスフォルステライトの表面構造を明らかにした。項目(2)では、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法を用いて氷表面上に吸着した水ダイマーおよびアンモニアダイマーの拡散機構を解析し、表面拡散のメカニズムを明らかにした。項目(3)では、数値シミュレーションにより氷ダストの蒸発が生じる衝撃波条件を解析し、CO2氷が典型的な降着衝撃波により昇華可能であることを示した。項目(4)では、塵表面反応を含めた化学反応計算や重水素濃縮過程のモデル化に成功した。これらの成果は随時、学術論文や学会等で報告しており、いずれも高く評価されている。本課題では、古典分子動力学法、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法、第一原理法、数値シミュレーション等の理論的手法を用いて、星間分子雲から原始惑星系に至るプロセスで起こる氷および有機物の生成・進化の過程を解明することを目的として研究を実施した。成果として、アモルファス状態の氷やフォルステライトの表面構造や、氷表面上に吸着した水ダイマーやアンモニアダイマーの拡散機構等、ミクロな素過程が明らかになった。さらに、降着衝撃波による氷ダストの昇華過程や、塵表面反応を含めた化学反応計算や重水素濃縮過程のモデル化に成功した。おおむね順調に研究が進んでいる。これまでの研究により、極低温下のアモルファス表面構造や表面拡散を計算するための解析法を確立できた。また、衝撃波による氷ダストの蒸発過程や、降着衝撃波による揮発性物質の昇華過程のモデル化に成功している。当初の計画通りに研究が進んでいる。
配位子の特性を生かしたマンガン窒素錯体の合成とそれを用いた求核的アミノ化反応

前年度は、Cp環上に電子求引性基が置換している新規レニウム窒素錯体((Cp-CO_2H)Re(CO)_2(N_2)と(Cp-CO_2Et)Re(CO)_2(N_2))を合成した。そこで、MeLiやPhLiなどを含め各種炭素求核剤との反応を鋭意検討したが、配位窒素分子とはいずれの場合も反応しなかった。そこで、より効率良く配位窒素分子を活性化するために、レニウム金属に加えLewis酸性を持つ金属の2点で配位窒素分子を活性化するHeterobimetallicな窒素錯体を合成することにした。具体的には、先に合成した(Cp-CO_2H)Re(CO)_2(N_2)より(Cp-CONMe(o-C_6H_4-OH)Re(CO)_2(N_2)と(Cp-CONMe(1,8-C_<10>H_6-OH))Re(CO)_2(N_2)を合成し、これに適切なLewis酸性を持つ金属化合物を作用し、芳香環上の水酸基と反応させ反応系中にてHeterobimetallicな窒素錯体の合成を試みることにした。まず、(Cp-CO_2H)Re(CO)_2(N_2)より(Cp-COCl)Re(CO)_2(N_2)を合成し、ついで、これと適切なアミノアルコールを反応させ、対応する窒素錯体を合成した。これらのレニウム窒素錯体の配位窒素分子の赤外吸光分析を行ったところ、窒素分子の伸縮振動の値は(Cp-CO_2Et)Re(CO)_2(N_2)の時と同様にCp環上に電子求引性基が置換しているため、官能基のないCpRe(CO)_2(N_2)(υ:2142cm^<-1>)よりも値が大きく2150,2157cm^<-1>であった。次に、これらの新規錯体にLewis酸性を持つ金属(AlMeCl_2,AlMe_3,TiCl_4,Ti(Oi-Pr)_4,SnCl_4等)を作用し、^1HNMRにて錯形成を確認した後に、金属2点で配位窒素分子を活性化しているかを配位窒素分子の赤外吸光分析にて確認した。その結果、いずれの場合も窒素分子の伸縮振動の値に変動がなく、配位窒素分子とLewis酸性を持つ金属との間で相互作用がないことがわかった。以上、配位子の特性を生かした様々な窒素錯体を合成し、各種炭素求核剤との求核付加反応を検討した。しかし、これまでのところ、配位窒素分子に求核剤を付加させることは困難であった。
下層社会の表象を焦点とした近代文学における「風景表象」の体系

日本近代の文学と美術との相関に留意しながら、文学作品に描かれた自然や都市、さまざまな風景を「風景表象」としてとらえ、その近代における変遷、いくつかの典型的な事例における特色を分析し、ひいてはそうした見方を支える精神のありかたを歴史的に明らかにした。また、風景を描く文体、表現の特色をも考察した。中でも、明治中期の都市貧民窟を描いた松原岩五郎、足尾鉱毒問題で活躍した木下尚江・田中正造、明治大正の東京を描いた森鴎外・永井荷風・小川未明などの作品については、詳細な分析を加えた。あわせて、京都という場所を踏まえた文章を辿り、その成果を論文・著書のかたちで公表した。平成19・20年度の科学研究費での研究の発展として、明治・大正・昭和文学に現れた「風景表象」のうち、下層社会を背景とした作家・作品を取り上げ、分析した。都市の下層社会は、近代においては公害などの社会矛盾として現われ、さらに農村などの階層的格差社会としても描かれている。今年度は、来年度予定している松原岩五郎の『最暗黒の東京』注釈との関連で、足尾鉱毒問題に関係した木下尚江の若き日の資料分析を試み(岩五郎と尚江は影響し合っている)、農村格差の問題を背後に秘めた長塚節『土』の分析をまとめることにした。今年度の重点研究の成果を、以下に記す。(1)木下尚江資料の研究として、早稲田大学文学学術院所蔵「木下尚江資料」の整理と翻刻・公開を進める中で、明治20年代・30年代の自筆資料を分析し、尚江の社会矛盾への眼を考えた。講演が活字化されている。(2)長塚節『土』を対象に、実際の背景を踏査し(2010・12)、そこに隠れている「田」「台地」「西風」の相関に注目し、作品の地理的な空間分析を組込みながら、作品分析を論文の形にまとめた。(3)明治の「風景表象」で特異な位置を占めている、東北遠野地方の「風景表象」の実地踏査を試み(2010・9)、次に予定している柳田國男『遠野物語』の研究の資料を収集、論文化の準備をした。(4)「風景表象」の諸問題を大学院の授業(日本女子大学)や学部の授業(早稲田大学)で取り上げ、これまでの成果を講義の形で披露した。平成19・20年度の科学研究費での研究の発展として、昨年度に引き続き、明治・大正・昭和文学に現れた「風景表象」のうち、下層社会を背景とした作家・作品を主に取り上げ、分析した。都市の下層社会は、近代においては公害などの社会矛盾としても現われている。今年度は、足尾鉱毒問題に関係した木下尚江の若き日の資料分析に特に力を注いだ。あわせて、「風景表象」研究の体系化にも留意した。今年度の研究の成果を、以下に記す。活字化とともに、画像データベース構築・増補に努力した。(2)フランスの研究者との共同研究「記憶の痕跡」に参加、戦中・戦後の「風景表象」が、どう言語化されるかを、永井荷嵐や志賀直哉の例から分析、論文化した。(3)近代の「風景表象」で特異な位置を占めている、京都の「風景表象」を分析するために、実地踏査を試み、まだ十分紹介されていない京都府立総合資料館の「吉井勇資料」の調査を試みた。論文化が済んでおり、近く発表される。(4)「風景表象」には、現実に密着した「風景」と、イマジネーションの中の「風景」がある。後者の例として、小川未明とラフカディオ・ハーンとの関係を取り上げ、論文化した。(5)「風景表象」の諸問題を、学部の援業(早稲田大学)で取り上げ、これまでの成果を講義の形で披露した。3年間の研究計画の最終年度として、これまでに実績の上に立ち、新しい近代文学史の構想に資する視点の明確化を試みた。特に留意したのが、時間軸に立った視点(幕末から近代の成熟と矛盾を示す明治末期との相関)、空間軸に立った視点(東京・京都・足尾鉱毒地への地理的展開)をからませた総合的な分析である。今年度の中心に置いた一つが、早稲田大学文学学術院所蔵の「木下尚江資料」の解析による研究で、資料の整理・翻刻・研究を通して、文学史に特異な位置を占める木下尚江の営為を論じつつ、特に足尾鉱毒問題で活躍した田中正造との関わりに焦点を当てた。

未発表の正造書簡を紹介しつつ、明治末期の気象・自然変容が風景に与えた影響を辿り、鉱毒問題を「風景表象」の内実から捉えなおす試みを始めた。この作業は、今後も資料整理・公開を進めつつ、深めていきたいと思っている。もう一つの中心が、日露戦後の東京の大きな変貌の中で、「風景」がどう文学者の感受性に影響を与えたかを、具体的な作品を通して分析する試みで、森鴎外『青年』と木下杢太郎『南蛮寺門前』の2作を対象に、作品分析の論文を発表した。前者においては、東京の起伏に富む空間構成が、後者においては、文学・美術・音楽の相関が大切であることを論証できたと思う。その他の論文においては、京都の空間構成を多角的に分析、東京との差異を明らかにできた点、藤村『夜明け前』の幕末の「風景」表象を補助線にした「近代」の再吟味の試みができた点が成果であり、今年度中に実地調査を済ませた、京都の「路地」の問題や近郊の「風景」(近松秋江)、及び岡山・勝山における「風景」体験(永井荷風)についても、近く論文化して成果を発信する予定にしている。「風景表象」の問題は多岐にわたっているが、「下層社会」に焦点を絞ったのは賢明だったと思う。『最暗黒の東京』の注釈は次年度に持ち越されたが、木下尚江を焦点とした明治の文学者たちの模索を、資料的に明らかにできたのは大きな成果である。あわせて、東京以外の都布(今年度は京都)の問題にも眼を広げ、「風景表象」の重層性を分析できたのはうれしい。24年度が最終年度であるため、記入しない。この数年推進した木下尚江資料の研究を、来年度は一段落させたい。そのためにも、来年度のポイントを、尚江と田中正造の関係に置きたいと思う。未公開の田中正造資料も把握しており、その公開にも留意する。懸案の『最暗黒の東京』の注釈の完成は、ぜひ成し遂げたい。「風景表象」の体系化のために、さらに多くの文学者・作品を論じる予定である。
複合現実感用空間投影立体像表示システムに関する研究

1.多眼ステレオグラム程度の情報量で、ホログラフィのように自然な3次元像を表示できる、3次元物体からの視差光線を再生する方式の3次元像表示システムを試作し、原理確認を行った。100×75画素のホログラフィックスクリーンを用い、22°の視野角に32方向の視差光線を再生できた。カラー化には3原色のHOE照明光を時分割で切り替えることで、モノクロの場合と比較して画質の劣化がない方式を実現した。2.計算機内に表示したい物体の3次元モデルを構築し、このモデルから表示用データを高速に生成する手法を確立した。Pentium4(1.5GHz)、Matrox Millennium G450の組み合わせで、毎秒約12フレームの3次元画像表示用データを生成できた。3.フレネルレンズを用いた3次元像の空間投影システムを試作した。これにより、複合現実感システムとしてインタラクティプな操作を行う場合、3次元像表示システムのスクリーンが、操作者の3次元像に触れる動作の物理的な障害になることを克服できた。手指の動きを検出する磁気センサと組み合わせることで、操作者にスクリーンを意識させない複合現実感環境を構築できた。4.リアルタイム3次元ディスプレイのインタラクティブ化の試みとして、力覚フィードバック機能を持ったディスプレイを試作した。このシステムにより、リアルタイム3次元デイスプレイで表示された3次元像を、観察者があたかも実際に触れるような触感を与える複合現実感環境を実現できた。3次元の物体からの視差光線を再現する方式の立体像表示システムを試作し,原理確認を行った.このシステムは、任意の3次元物体の立体像を表示するのに必要な多数の視差光線を生成するホログラフィック光学素子(HOE)を空間的に配置し,各HOEを通過する光の強度を制御することで,自然な立体像を表示できる.システムの基本原理を確認するために,HOEを通過する光の強度を制御する素子として液晶表示パネルを用いたシステムを試作した。試作したHOEは0.3mm×0.6mmの微小ホログラムが32個集まって表示する立体像の1画素を構成する。この画素が,50×40個集まって1立体像を構成する。つまり,横50×縦40画素で32方向からの観察が可能な立体像が表示できた.試作システムでは液晶表示パネルを用いたため,表示できる立体像の解像度が低く,暗い像しか表示できなかった.この欠点を改良するために,液晶表示パネルの替わりにデジタルプロジェクタに用いられているデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)を用いることにし,HOEを製作した.これは,0.051mm×0.102mmの微小ホログラムが32個で立体像の1画素を構成する.表示できる立体像は,横100×縦75画素で32方向からの観察が可能である.液晶を用いた場合より立体像の解像度が高く,明るい像が得られる予定である.現在,DMDと組み合わせてシステムを構成中である.また,多数の点光源の集まりから成る立体像を表示するために,立体像を構成する点光源の位置情報と光強度を,液晶表示パネルやDMDの制御データに変換する手法も確立した.これにより,任意の立体像を本システムで表示させることが可能となった.現在,動画化を目指している.平成11年度に作成した,デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)用のホログラフィック光学素子(HOE)とDMDとを実際に組み合わせ2つ目の試作システムを製作した.このシステムの仕様以下の通りである.0.051[mm]×0.102[mm]の微小ホログラム(回折格子)が32個集まって,表示する立体像の1画素を構成する.この画素が,100×75画素集まって1立体像を構成する.つまり,横100×縦75画素で32方向からの観察が可能な立体像が表示できた.ディスプレイのスクリーンサイズは40.8[mm]×30.6[mm],視域角は22度である.さらに,フレーム毎の静止画データをあらかじめ計算して保存しておき,連続して表示させることにより,動画表示も行うことができた.

2枚のDMDを用いて光学的に2倍の面積のDMDを構成し,またこの大型DMDに合わせたHOEを試作し,両者を組み合わせて大画面表示の可能性を示した.横200×縦75画素で32方向から観察可能な立体像を表示できた.DMDを大型化することにより,更なる大画面化も可能である.DMDは本来デジタルプロジェクタに用いられている部品であるが,デジタルプロジェクタを構成する白色光源と回転カラーフィルタの組み合わせを,レーザの替わりにそのまま本システムの光源として用いることによって、カラー動画表示を実現した.大型のフレネル凸レンズ,直径500[mm],焦点距離250[mm],を用いて,HOEスクリーン近辺に表示されている立体像を空中に拡大投影することにより,観察者にスクリーンを意識させない表示が可能となった.今後,システムのインタラクティブ化を行い,複合現実感への応用を進めていく.1.平成12年度に作成した、大型フレネル凸レンズ,HOE, DMDを用いた立体像投影システムと、手の空間座標と指関節の曲がり具合を検出するデータグローブを組み合わせた複合現実感システムを構成した。本試作システムでは、手指の動きに対応してあらかじめ計算しておいた立体像を切り替え表示することにより、インタラクティブ動作を実現した。2.より完全なインタラクティブ化のために、動画立体像表示用データを多数の視差画像だけから作製する手法を確立した。22度の視野角の立体像を、Pentium4 2GHzを用いて、毎秒12フレーム表示できる。3.液晶ディスプレイとレンズアレイを組み合わせることにより3つ目の3次元ディスプレイを試作した。HOEとDMDを用いたものより表示できる立体像の画質は悪いが、レンズアレイは市販の安価なものを利用でき、また液晶ディスプレイはDMDより取り扱いが用意である、という長所がある。また、このディスプレイと力覚フィードバック装置を組み合わせて、インタラクテイブ化を行った。(2)で確立した毎秒12フレームの動画表示と組み合わせ、力覚情報を伴ったインタラクティブ動作可能な複合現実感システムを構成した。
摂食行動におけるセロトニン受容体の役割に関する研究

セロトニンは中枢、末梢投与いずれにおいても摂食を抑制するが、末梢セロトニン受容体と摂食との関連を検討した報告はほとんどない。そこで、末梢セロトニン2受容体作動薬として知られているalpha-メチルセロトニンを用いて検討した。その結果、alpha-メチルセロトニンはラットの摂食を抑制することが明らかになった。alpha-メチルセロトニンの摂食抑制作用は、セロトニン2受容体拮抗薬であるケタンセリン、末梢セロトニン2受容体拮抗薬であるキシラミジンにより著しく抑制されたことより、末梢セロトニン2受容体が賦活された結果、惹起されることを明らかにした。血糖や膵臓ホルモンであるインスリン、グルカゴンは摂食を左右する重要な因子であることが知られており、これらの変動が摂食行動に影響する可能性が考えられる。しかし、セロトニン受容体に関して、血糖、膵臓ホルモンと摂食との関連を検討した報告は全くない。先に述べたようにalpha-メチルセロトニンにより摂食抑制作用が認められた。そこでalpha-メチルセロトニンの血糖、膵臓ホルモンに対する影響と摂食行動に対する影響を比較検討した。その結果、alpha-メチルセロトニンはインスリンやグルカゴンにはほとんど影響しなかったが、明らかな血糖上昇作用を引き起こすことを明らかにした。alpha-メチルセロトニンの血糖上昇作用は摂食抑制作用と同様にケタンセリン、キシラミジンにより抑制された。以上のことから、alpha-メチルセロトニンは末梢セロトニン2受容体を賦活することにより、ラットの摂食を抑制することが明らかになり、末梢セロトニン2受容体が摂食の調節に役割を担っていることを示唆する結果を得ることが出来た。また、alpha-メチルセロトニンの摂食抑制作用は血糖の上昇を介して発現する可能性が推察された。今後、末梢セロトニン2受容体と摂食調節との関連をさらに検討し、摂食調節機構におけるセロトニンの役割を明らかにしたいと考える。