hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視床下部-下垂体-性腺軸の中枢制御機構の解明

Pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide (PACAP)は多機能ペプタイドとして知られる視床下部因子である。下垂体ゴナドトロピン合成を促進する他、GnRHニューロンにおけるGnRH受容体発現にも関与する。キスペプチン(Kiss-1)ニューロンは視床下部弓状核(ARC)と前腹側室周囲核(AVPV)に位置し、それぞれGnRHのパルス中枢及びサージ中枢としてGnRH分泌を制御し、またそれぞれエストラジオール(E2)によるネガティブフィードバックとポジティブフィードバックの作用部位なっていると考えられている。今回PACAPのKiss-1ニューロンに対する作用について検討した。マウスARC領域由来のKiss-1発現ニューロンであるmHypoA-55細胞とAVPV領域由来のKiss-1発現ニューロンであるmHypoA-50細胞を用い、PACAP刺激後のKiss-1発現を定量PCRで測定した。PACAP刺激でKISS-1発現は両細胞において共に有意に増加した。PACAP受容体アンタゴニストであるPACAP6-38はPACAP作用を阻害せず単独でKISS-1発現を増加させた。両細胞においてPACAPによるKISS-1発現はPKA阻害剤H89で抑制された。PACAPはmHypoA-55細胞及びmHypoA-50細胞にも発現していた。mHypoA-55細胞(ARC)におけるPACAP発現はE2存在下で変化しなかったが、mHypoA-50細胞(AVPV)におけるPACAP発現はE2により著明に増加した。以上の結果よりPACAPはキスペプチンニューロンを制御しうる。PACAPのE2に対する反応が両細胞で異なることから、PACAPがE2によるフィードバック機構に関与している可能性がある。視床下部ー下垂体ー性腺軸における女性内分泌の制御機構、特にエストラジオールによるフィードバック機構に関して研究を行っている。PACAPに関する本研究結果は、PACAPがキスぺプチ発現を制御し、またエストラジオールによるポジティブフィードバック機構に関与する可能性を示唆している。PACAPのみでなく、エストラジオールによるフィードバック機構にはCRHやニューロテンシン、RFRP3など、他の視床下部因子が関与しているものと思われる。引き続きこれらニューロペプタイドにおける相互作用を含めて検討を行う予定である。【目的】視床下部GnRHニューロンは視床下部キスペプチンニューロンの支配を受けてGnRHを下垂体門脈に放出し、GnRHにより下垂体ゴナドトロピンLH, FSHの合成・分泌が促進される。視床下部キスペプチンは下垂体門脈中にも放出されゴナドトロピンを直接制御することが示唆されている。今回我々はゴナドトロピン産生細胞におけるキスペプチンとGnRH、そしてゴナドトロピン制御因子として作用するPACAPの相互作用について検討した。【結果】キスペプチンはゴナドトロピンα、LHbeta、FSHbeta;全てのサブユニットの転写活性を増加させた。キスペプチンとGnRHとの同時刺激ではそれぞれサブユニット発現はキスペプチンあるいはGnRHの単独の効果を増強しなかった。一方PACAPも全てのゴナドトロピンサブユニット発現を増加させたが、PACAPとキスペプチンとの同時刺激はキスペプチン及びPACAP単独の刺激効果を更に増強させた。キスペプチンとGnRHはSreプロモーター活性に対して相乗効果をもたらしたが、キスペプチンとPACAPはCreプロモーター活性に対して相乗効果をもたらした。キスペプチンはゴナドトロピン産生細胞におけるGnRH受容体及びPACAP受容体発現を増加させ、それぞれの受容体数の増加は、ゴナドトロピン産生能に変化をもたらすことが分かった。【考察】GnRH制御因子であるキスペプチンは特設的なゴナドトロピン促進作用を持ち、同時にGnRH及びPACAPの受容体発現を制御していると考えられる。キスペプチンによるゴナドトロピン発現作用はcAMP/PKA経路の活性化に伴い更に増強すると考えられる。今年度は視床下部キスペプチンの下垂体前葉細胞に対する直接作用について検討した。GnRH制御因子であるキスペプチンは下垂体ゴナドトロピン産生細胞に対する直接作用を持ち、PACAPの様な情報伝達様式の異なるゴナドトロピン促進物質と共同でゴナドトロピンを直接合成する能力を持つほか、ゴナドトロピン産生細胞内のゴナドトロピン促進物質に対する受容体発現を制御することも分かった。

PACAPはmHypoA-55細胞及びmHypoA-50細胞にも発現していた。mHypoA-55細胞(ARC)におけるPACAP発現はE2存在下で変化しなかったが、mHypoA-50細胞(AVPV)におけるPACAP発現はE2により著明に増加した。以上の結果よりPACAPはキスペプチンニューロンを制御しうる。PACAPのE2に対する反応が両細胞で異なることから、PACAPがE2によるフィードバック機構に関与している可能性がある。視床下部ー下垂体ー性腺軸における女性内分泌の制御機構、特にエストラジオールによるフィードバック機構に関して研究を行っている。PACAPに関する本研究結果は、PACAPがキスぺプチ発現を制御し、またエストラジオールによるポジティブフィードバック機構に関与する可能性を示唆している。視床下部ARC領域のキスペプチンニューロン(KNDyニューロン)はNeurokinin B(NKB), Dynorphin A (Dyn A)を共発現し、エストロゲンによりキスペプチンの発現が減少するとされることからエストロゲンによるnegative feedback機構の中枢ではないかと考えられている。またKNDyニューロンはGnRHのパルス状分泌を発生させるパルス中枢としての役割を果たしているとされる。近年確立された不死化細胞株mHypoA55はKNDyニューロンと同様にキスペプチン、NKB、Dyn Aを共発現していることから、KNDyニューロンモデル細胞として使用できる可能性がある。本細胞がnegative feedback機構の中枢あるいはGnRHパルス中枢としての細胞機能を持つのかどうか検討したい。具体的には本細胞に対するエストラジオール及びプロゲステロンの影響をキスペプチン発現の観点から確認したい。PACAPのみでなく、エストラジオールによるフィードバック機構にはCRHやニューロテンシン、RFRP3など、他の視床下部因子が関与しているものと思われる。引き続きこれらニューロペプタイドにおける相互作用を含めて検討を行う予定である。
エンドトキシンによる肝アポトーシス誘導におけるストレスタンパクの役割

平成9-10年度において、D-ガラクトサミンとエンドトキシンをマウスに投与して、誘導された実験的エンドトキシンショックマウスを用いて、ストレスタンパクの発現を特に肝臓で検討した。その結果、エンドトキシンショックマウスの肝臓では、恒常的に発現されている熱ショックタンパクの発現が減少し、誘導型熱ショックタンパクが新たに導かれることを見いだした。この恒常的に発現している熱ショックタンパクの減少が肝細胞のエンドトキシンに対する抵抗性を減弱させ、肝細胞アポトーシスが起こると推定された。さらに、その肝傷害に一酸化窒素(NO)の関与について検討した。エンドトキシンショックマウスの肝臓において、血管周囲に誘導型NO合成酵素(iNOS)が発現されていることを見いだした。また、同じ場所にニトロチロシン(NT)も検出された。これらの場所において肝アポトーシスが主として誘導されており、iNOSによって産生されたNOと活性酸素によって作られたperoxynitriteが肝細胞傷害をおこしていることが示唆された。この傷害は抗腫瘍壊死因子(TNF)抗体で抑制されたことから、iNOSの誘導にもTNFが関与していると考えられた。NO、活性酸素、peroxynitriteといったフリーラジカルがストレスタンパクの発現にどのような影響を与えているかは今後の課題である。D-ガラクトサミン(20mg)とエンドトキシン(5μg)をマウスの腹腔に投与し、実験的エンドトキシンショックを誘導した。この実験的エンドトキシンショックマウスは、17時間後には全マウス死亡した。このため、投与後3時間目と6時間目の肝臓標本を作製し、各種ストレス蛋白の発現を免疫組織染色で調べた。さらに、肝臓抽出抗原を用いて、免疫ブロット法でも検討した。D-ガラクトサミンとエンドトキシンを投与した群では、6時間目でストレス蛋白の中の恒常的に発現されている熱ショック蛋白(HSP)のHSC70が明らかに減少した。HSP60、HSO32、HSP25といった恒常的に発現されている他のストレス蛋白も減少した。しかしながら、エンドトキシン、D-ガラクトサミン単独投与群ではそれらの減少はみられなかった。一方、誘導型HSP70はD-ガラクアトサミンとエンドトキシンを投与した群では6時間目に血管周囲に発現したが、D-ガラクトサミン、エンドトキシン単独投与群ではHSP70の誘導はみられなかった。この結果は免疫ブロット法でも確認された。抗TNF抗体をD-ガラクトサミンとエンドトキシンとともに投与すると、HSC70の減少は抑制され、さらにHSP70の誘導も亢信された。ついでエンドトキシンの代わりにTNFをD-ガラクトサミンとともに投与すると、エンドトキシン投与と同じHSC70の減少、HSP70の誘導がみられた。このことから、実験的エンドトキシンショックにおいて熱ショック蛋白の発現が変化していることがあきらかになった。また、TNFによって熱ショック蛋白の発現が抑制されている可能性が示唆された。平成9年度におけて、D-ガラクトサミンとエンドトキシンをマウスに投与して、誘導された実験的エンドトキシンショックを用いて、ストレスタンパクの発現を検討した。その結果、エンドトキシンショックでは、恒常的に発現されているストレスタンパクの発現が減少し、誘導型ストレスタンパクが新たに導かれることを報告した。平成10年度はエンドトキシンショックにおける肝傷害における一酸化窒素(NO)の関与について検討した。実験的エンドトキシンショックを誘導されたマウスの血管周囲の肝細胞には誘導型NO合成酵素(iNOS)が発現されるのを免疫組織学的に、またPCRで確認した。また、ニトロチロシン(NT)も血管周囲の肝細胞に検出された。iNOSとNTの局在はほぼ一致した。両者の発現の経時的変化もほぼ同様であった。エンドトキシン投与と同時に抗腫瘍壊死因子(TNF-α)抗体を投与すると、iNOSとNTとの発現は抑制された。このことはiNOSとNTの発現にTNF-αが重要な役割を演じていることが明らかとなった。また、この抗TNF-α抗体の投与により肝傷害も誘導されなかった。

これらのことからNOと活性酸素と反応することによって生じるperoxynitriteによって肝傷害が起こることが示唆され、またその痕跡としてNTが産生されたものと考えられる。NOの産生とストレスタンパク誘導との相互作用は今後の課題である。
膜タンパク質膜挿入に関わる酵素様糖脂質類縁体の合成化学的供給と生合成制御

膜タンパク質膜挿入活性をもつ糖脂質MPIaseの最小活性構造を明らかにするため、3糖ピロリン脂質体(mini-MPIase-3)を合成し、その活性について詳細を調べた。MPIase類縁体の糖鎖伸長や修飾に対応するため、各単糖ユニットの保護基を再考した新戦略で3糖骨格を合成した。ピロリン酸をもたない類縁体であるTrisac-DAGの合成において、高いa選択性でグルコサミニル化が進行することを確認し、糖鎖伸長も期待できる結果を得た。3糖類縁体(Trisac-P、Trisac-P (6-OH)、Trisac-DAG)の合成を優先したため、糖鎖伸長には至らなかった。活性試験の結果、3糖ピロリン脂質体(mini-MPIase-3)には有意な活性があるのに対して、GlcNAcの6位OAcを欠いた類縁体には有意な活性がない事が分かった。脂質部を欠いたMPIase類縁体では膜挿入は起こらなかったため、MPIaseは膜にアンカリングされている事が重要であると分かった。一方、mini-MPIase-3を含むリポソームに脂質部を欠いたMPIase類縁体を添加したところ、活性の増減が見られた事から、MPIase類縁体の糖鎖部が、リン酸基やAc基を介して、タンパク質と相互作用していることが分かった。3糖リン酸でもタンパク質との相互作用はするものの、凝集を抑制するには不十分で、より長い糖鎖長が必要である事が示唆された。MPIase生合成の最初の段階を担う酵素候補が同定されたので、酵素反応生成物の標品を合成したまた、3糖ユニットを連結させる酵素同定のためのアフィニティービーズを作製した。29年度が最終年度であるため、記入しない。MPIaseは3種のアミノ糖ユニットが10回程度繰り返した糖鎖とジアシルグリセロールがピロリン酸を介して縮合した構造をもつ。MPIaseが膜タンパク質の膜挿入活性をもつ要因を明らかにするために、その基本構造となる3糖(繰り返し回数=1)とピロリン脂質を縮合したmini-MPIase(1)を合成した。構築が難しいβマンノサミン構造については、初めにグルコースを縮合した後に2位の立体反転を伴ってアジド基を導入することで達成した。ピロリン酸の構築は、3糖リン酸と脂質のホスホアミダイトの縮合により行うことができた。グルコサミンの6位アセチル基が無い類縁体(6-OH体)も合成し、その膜挿入活性を比較した。mini-MPIase(1)を膜中に含有させて膜挿入活性を調べた場合、同重量の天然MPIaseの1/4程度の活性を示した。6-OH体の活性は著しく低下しており、6位アセチル基の重要性が確認できた。分子量を勘案すると、モルあたりの活性はまだかなり弱いが、3糖レベルでも確かな活性が観測できたことで、今後、合成MPIaseを用いた機構解析が可能であることが分かり、繰り返し回数が24回(6糖12糖)の合成を開始することとした。溶液中にmini-MPIase(1)を加えた場合にも、濃度依存的な膜挿入活性が見られた。天然MPIase含有膜に対して、さらに溶液にmini-MPIase(1)を添加すると活性は増強された。この場合でも、6-OH体は活性が低下しており、6位アセチル基の重要性が示された。これらの類縁体について、膜の流動性に与える影響を固体NMRでも測定した。また、MPIase生合成酵素候補の基質と予想される糖ヌクレオチドを合成し、酵素反応に供したところ、予想どおりの反応物が得られ、生合成の第1段階である可能性が示された。当初の予定のMPIaseの基本構造となるmini-MPIase(1)の合成が達成できた。糖鎖が短いにもかかわらず、膜挿入活性が確認できたことで、合成品を用いて、固体NMRなどの機構解明研究が可能となった。生合成酵素候補とその基質も同定できた。

3糖リン酸でもタンパク質との相互作用はするものの、凝集を抑制するには不十分で、より長い糖鎖長が必要である事が示唆された。MPIase生合成の最初の段階を担う酵素候補が同定されたので、酵素反応生成物の標品を合成したまた、3糖ユニットを連結させる酵素同定のためのアフィニティービーズを作製した。糖鎖が長くなるに従って活性増強が期待できるため、3糖ユニットの縮合を行い、6糖、9糖の糖鎖とピロリン脂質を縮合した類縁体を合成する。合成を効率化するために、保護基や縮合条件の最適化を検討する。さらに、官能基の変換を行い、活性に必要な要因を明らかにする。生合成酵素については、基質特異性を明らかにする。さらに、3糖ユニットの縮合酵素を同定する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
脳反応計測に基づく相互作用理解とアンドロイドの開発

本年度では、(1)アンドロイドロボットの試作,(2)ロボットとの相互作用時における脳反応計測,(3)ロボットとの相互作用における幼児の反応の3つについて研究を行った.本研究の目的は,人間型のロボットと関わる人間がロボットをどのように認識するかについて,客観的評価を得るために,光トポグラフィによって直接脳の反応を計測するというものである.この研究においては,ロボットの動作と見かけ(どれほど人間に似ているか)の双方からの影響を考慮しなければならない.この動作と見かけの問題を検証するために,人間と酷似したロボット,アンドロイドを制作した.実際の人間から型をとり,シリコンで皮膚を作成し,アクチュエータを埋め込んだ.本格的な評価実験は今後の課題である.一方,前年度に引き続き,ロボットと相互作用する人間の運動野付近を光トポグラフィによって計測し,その解析を行った.統計的に明確な傾向をつかむには至らなかったが,光トポグラフィによる計測の可能性を示唆する幾つかのデータを得ることができた.光トポグラフィを用いた実験における課題の一つは,被験者に与えるタスクである.このタスクについて考察を深めるため,幼児を用いた認識実験も同時に行った.幼児の視線の動きから幼児がロボットを対話の相手と見なすかどうかという実験であるが,幼児の認識はロボットの動きに深く関わることがわかった.今後,この結果を参考に,再度光トポグラフィの実験に取り組む予定である.本年度では、(1)アンドロイドロボットの試作,(2)ロボットとの相互作用時における脳反応計測,(3)ロボットとの相互作用における幼児の反応の3つについて研究を行った.本研究の目的は,人間型のロボットと関わる人間がロボットをどのように認識するかについて,客観的評価を得るために,光トポグラフィによって直接脳の反応を計測するというものである.この研究においては,ロボットの動作と見かけ(どれほど人間に似ているか)の双方からの影響を考慮しなければならない.この動作と見かけの問題を検証するために,人間と酷似したロボット,アンドロイドを制作した.実際の人間から型をとり,シリコンで皮膚を作成し,アクチュエータを埋め込んだ.本格的な評価実験は今後の課題である.一方,前年度に引き続き,ロボットと相互作用する人間の運動野付近を光トポグラフィによって計測し,その解析を行った.統計的に明確な傾向をつかむには至らなかったが,光トポグラフィによる計測の可能性を示唆する幾つかのデータを得ることができた.光トポグラフィを用いた実験における課題の一つは,被験者に与えるタスクである.このタスクについて考察を深めるため,幼児を用いた認識実験も同時に行った.幼児の視線の動きから幼児がロボットを対話の相手と見なすかどうかという実験であるが,幼児の認識はロボットの動きに深く関わることがわかった.今後,この結果を参考に,再度光トポグラフィの実験に取り組む予定である.
MPにおける最適辞書設計と低ビットレート画像符号化システムの開発

Matching Pursuitsは、符号化対象信号に適した辞書を用いて信号を近似する手法であり、信号電力が最も大きい信号成分から近似を行うため、低いビットレート時に高い符号化効率が得られる。動き補償予測とMatching Pursuitsを組み合わせた低いビットレート画像符号化アルゴリズムの開発を目的としている。本年度の研究によって得られた成果は大きく以下の2つである。1.Matching Pursuits符号化では、対象画像の近似に用いる辞書が、再生品質に大きく影響する。そこで対象画像に適した辞書をサブバンド分割し、各帯域の周波数特性に適した辞書を設計することで、符号化効率の向上を試みた。その結果、低いビットレート時の効率を維持したまま、比較的高ビットレート時の符号化効率が向上した。また、帯域分割画像のサブサンプリングに伴い、帯域に応じた辞書サイズの縮小を行うことで、符号化処理時間の削減も実施した。2.Matching Pursuitsの符号化処理では、信号と類似したパターンを持つ辞書を持つ探索処理に時間が掛かる。そこで予測誤差信号エネルギーが大きい領域と最適近似位置の空間的な相関性を考慮して、信号エネルギーの低い領域を探索対象から外し、さらに残った領域について多段探索を行うことで探索速度の向上を試みた。その結果、再生画像の品質の低下を抑えたまま,符号化処理の高速化を実現し、実時間符号化処理に対する展望を得た。これらの成果により、構築した動画像符号化システムの符号化効率の向上と高速化が実現した。動き補償予測とMatching Pursuitsを組み合わせた低ビットレート画像符号化アルゴリズムの開発を目的としている。そこで対象画像をサブバンド分割し、各帯域の周波数特性に適した辞書を設計することで、符号化効率の向上を試みた。その結果、低ビットレート時の効率を維持したままで、比較的高ビットレート時の符号化効率が向上した。また、帯域分割画像のサブサンプリングに伴い、帯域に応じた辞書サイズでの縮小を行うことで、符号化処理時間の削減も実現した。2.動き補償予測において、勾配法の一種である最急降下法を用いた動きベクトル検出の高速化を行った。その際に最も問題となる局所解問題に対する手法として、適応的な初期値設定と、階層化手法を適用し、局所解への陥りを低減した。この手法により、Full Searchに近い予測特性のまま、動きベクトル検出の計算量を大幅に削減することが可能となった。現在、学習によるMatching Pursuitsの辞書設計法と、幾何変換による、二次元分離可能な斜め輪郭状パターン辞書の実現に関する検討を進めている。本年度の研究によって得られた成果は大きく以下の通りである。Matching Pursuitsでは、符号化処理時に対象信号と辞書の内積を計算し、最も近時効率の高い辞書を選択する。この処理は非常に大きな計算量が必要となるため、計算量の削減のために一次元関数の直積から作成される可分型の二次元辞書が用いられる。しかし、斜めの輪郭に対応する辞書は通常可分型では作成できないため、計算量の多い非可分型の辞書が用いられてきた。そこで、可分型の二次元辞書に簡単な幾何変換を行うことで、可分型辞書を斜め輪郭パターンに適用する手法を提案した。その結果、可分型の辞書とほぼ同等の計算量で,斜め輪郭パターンに対する辞書の適用が可能となった。現在、システム全体の符号化効率向上とMatching Pursuitsの辞書探索処理の高速化について検討を進めている。
神経伝達物質によるイノシトールリン脂質代謝の抑制機構

運動系で働く神経伝達物質の作用にイノシトールリン脂質代謝を介する細胞膜受容伝達機構が関与していることはよく知られている.この機構では受容体と共役してホスホリパーゼCが活性化されてジグリセリドとイノシトール三リン酸の二つの細胞内伝達物質が産出されることはすでに確立されている.しかし,受容体によるホスホリパーゼCの制御機構の物質的基礎はなお得られていない.本年度の本研究では,まずラット大脳におけるホスホリパーゼCの細胞内分布を解析し,次にシナプス膜から本酵素を部分精製してその性状を可溶性画分の本酵素と比較した.その結果,本酵素活性は可溶性画分に大部分認められたが,全活性の約1/5は膜画分に認められ,膜画分の酵素活性の大部分はシナプス膜に結合していた.部分精製した膜結合型ホスホリパーゼCは従来よく解析されている可溶型の酵素とその酵素学的性状や物理的性状がきわめて類似していた.受容体と共役しているホスホリパーゼCは可溶型よりも膜結合型の酵素である可能性が強く,現在,膜結合型酵素の精製をさらに進めている.また,本研究で私共は,ある種の受容体とホスホリパーゼCとの共役に百日咳毒素感受性のGTP結合蛋白質(G蛋白質)が関与していること,またCキナーゼは受容体とG蛋白質およびG蛋白質とホスホリパーゼCとの共役を阻害し,これがこの種の受容体の脱感作のしくみになっていることを解明した.さらに,本研究過程で,ウシ大脳シナプス膜に分子量2.0-2.5万の新しい種類のG蛋白質が10種類以上存在していることを見出し,そのうちの5種類をすでに均一蛋白質にまで精製した.これらの低分子量G蛋白質はホスホリパーゼC活性の制御や神経伝達物質の放出微小管の構築等,種々の神経機能に関与している可能性がある.運動系で働く神経伝達物質の作用にイノシトールリン脂質代謝を介する細胞膜受容伝達機構が関与していることはよく知られている.この機構では受容体と共役してホスホリパーゼCが活性化されてジグリセリドとイノシトール三リン酸の二つの細胞内伝達物質が産出されることはすでに確立されている.しかし,受容体によるホスホリパーゼCの制御機構の物質的基礎はなお得られていない.本年度の本研究では,まずラット大脳におけるホスホリパーゼCの細胞内分布を解析し,次にシナプス膜から本酵素を部分精製してその性状を可溶性画分の本酵素と比較した.その結果,本酵素活性は可溶性画分に大部分認められたが,全活性の約1/5は膜画分に認められ,膜画分の酵素活性の大部分はシナプス膜に結合していた.部分精製した膜結合型ホスホリパーゼCは従来よく解析されている可溶型の酵素とその酵素学的性状や物理的性状がきわめて類似していた.受容体と共役しているホスホリパーゼCは可溶型よりも膜結合型の酵素である可能性が強く,現在,膜結合型酵素の精製をさらに進めている.また,本研究で私共は,ある種の受容体とホスホリパーゼCとの共役に百日咳毒素感受性のGTP結合蛋白質(G蛋白質)が関与していること,またCキナーゼは受容体とG蛋白質およびG蛋白質とホスホリパーゼCとの共役を阻害し,これがこの種の受容体の脱感作のしくみになっていることを解明した.さらに,本研究過程で,ウシ大脳シナプス膜に分子量2.0-2.5万の新しい種類のG蛋白質が10種類以上存在していることを見出し,そのうちの5種類をすでに均一蛋白質にまで精製した.これらの低分子量G蛋白質はホスホリパーゼC活性の制御や神経伝達物質の放出微小管の構築等,種々の神経機能に関与している可能性がある.
戦後日ソ関係の歴史的検討

戦後日ソ関係を再検討する本企画は、冷戦期の日ソ関係、とくに抑留や領土紛争や平和条約をめぐる交渉、1955ー56年の鳩山・フルシチョフの共同宣言、デタント期の田中・ブレジネフの交渉、そしてペレストロイカとソ連崩壊期を中心に、二冊の研究書に結実した。とくに2015年3月に出版した『日ロ関係ー歴史と現代』は下斗米の責任編集となった。また9月に東京大学出版会から出版した『日ロ関係史ーパラレル・ヒストリーの挑戦』は、日ロ両国の歴史家37名が1855年から現代までの時代を双方のパラレルな視点から解明した。第二次大戦末期からソ連崩壊期に至る時期の東アジア国際関係史について、ロシア史料の整理を図ると同時に、日ロ双方の歴史研究の国際的到達点を確認しつつ、両国の歴史家の交流を行うことを目指す。またそのことを通じ日ロ両国の相互理解を進めることも眼目とする本企画からかんがえて、初年度の成果は盛岡で日ロ歴史家会議を正式に発足させたことにあるといえよう。日ロ間では、領土問題や抑留問題をはじめ歴史問題が相互の歴史認識でのボトルネックになっている。他方ロシアで発掘された史料が東アジア全般の冷戦期研究の新しい水準を拓き、歴史認識の進捗に貢献している。従って日ロ歴史家が集って相互の歴史研究の水準を確認し、東アジア戦後政治史の再構築を模索するという課題は、第一段階として、相互の時代区分と、対応する歴史家の日ロ相互の割り当て、を行った。また、当該テーマについてテーゼを持ち寄り、25名程度の歴史家が相互に検討をかさね、それぞれ、パラレル・ヒストリーの日ロのカウンターパートと接触ができた。今後2年度の6月モスクワ、一〇月末日本の淡路島で、いよいよ執筆と意見の突き合わせを行うことになるが、そのための礎石はできたと考えられる。又個別のテーマでは抑留研究や、戦後日ソ関係について研究会を国内で組織できたが、それをさらに広げる努力も重ねている。年度末には、ロシア側の主要研究者が日本にきた折、セミナーを開催、さらに意見交換を行った。このことも、次年度への新しい取り組みへの基礎となっている。戦後日ソ、日ロ関係をめぐる日ロ両国歴史学者によるパラレル・ヒストリーを目指した本企画は2013年度、第二年目として,最も充実した研究活動を展開したと自負している。第一年度〔2012年〕は,秋に盛岡で日ロ約30名の研究会を初めて遂行し,コンセプトを持ち寄ったが、第二年度はまず6月まで各自が執筆,約十名がモスクワの国際関係大で月末に論文を持ち寄って相互の発表会を行い得た。主体となったのが法政の下斗米らの科学研究費企画であった。あいにく欠席した参加者も論文を提出した。さらには2013年10月末、淡路島で日ロの第3回研究大会を行い、パノフ元大使など四十名が参加、中にはモスクワ国際関係大の学長トルクノフ氏、前防衛大学校長五百旗頭真氏が共同議長となり,下斗米は,ロシア側のストレリツォフ・日本研究学会会長が全体の推進役となった。科件費は,論文作成、通訳、会場費を中心に支払われた。なお、パノフ、トルクノフ学長らは東京で官邸で政府高官と会うことができ、歴史研究の意義を確認し合った。これらの会議の結果、相互に過不足ある部分を指摘でき、年度末にかけてさらに執筆を行うことになった。また二月には法政大学で,この企画のロシア側の中心であるストレリツォフ、チュグロフ氏が法政大を訪問、共同研究会を科研費をベースに組織した。なお、論文の8割までが3月末の交換することで、第三年度の出版への目途がつきつつある。戦後冷戦期からポスト冷戦期の日ソ、日ロ関係の歴史的解明を中心とする当該研究課題であるが、平成26年度は実り多い収穫期となった。なかでもその眼目の日ロパラレル・ヒストリー企画では、日ロ両国を代表する歴史家、国際関係専門家が1855年から2015年の160年にのぼる相互関係史について、一七の時期区分二分けてパラレルに研究を行ったが、すべての論文を提出戴き、さらに編集作業にあたった。そしてロシア語原稿については版を日本語訳すること、スタイルを統一することに注意が注がれた。研究費のある部分はこの翻訳などの費用に当てられた。他方日ロの有力出版社との出版契約に向けた交渉も並行して進み、東大出版会、そしてロシアのモスクワ国際関係大MGIMOの出版契約が決まった。日ロ関係の政治的店舗もあって出版自体を平成27年夏にすることになり、したがって平成27年に出版関連の企画調整分を繰り越すことになったのはこのためである。これらの研究成果は日ロ同時出版として、2015年8月のICCEES(国際中欧・東欧研究協議会)幕張世界大会で国際的に発表予定である。なおこのパラレル・ヒストリー企画と関係して,同時に姉妹企画というべき法政大学現代法研究所の日ロ関係企画も,予定どうり進み、こちららは秋に研究会を組織、12月執筆締め切り、3月刊行と言う予定が完成した。これらすべての活動を科研費(B)が支えてくれた。本来政府レベルの企画であってしかるべき作業であろうが,法政大学研究開発センターなどがこの研究交流作業を支援してくれた。

科研費に基づく研究『戦後日ソ関係の歴史研究』の最大の活動成果は、ロシアの日本研究者20名と日本のロシア研究者17名とが作成したパラレル・ヒストリーの成果を公開し、日本語(東京大学出版会)とロシア語(モスクワ国際関係大出版会)とでほぼ同時に出版したことである。とりわけ本研究グループに、日本側の4名の編者中、富田武と下斗米がこの科研費基盤(b)、またその他の有力メンバーも本プロジェクト関係者であって、その結果、この成果にこぎつけた。研究目的にも記したように、同書は日ロ関係160年間を歴史的に分析するものであったが、その研究集団の中心となったのは本研究プロジェクトであった。本企画では、領土問題を含めた日ロ関係を歴史的に分析することを通じて、世界でも初めて日ロ関係を比較の視点から、しかも日ロ双方の歴史家、政治学者によって解明したものであって、双方の差異はあらかじめ前提としていた。しかし以外にも差異は、むしろ国内の相互の歴史家のあっても、日ロ間の差はむしろ収れんしてきた。それどころか、ロシアの歴史家がスターリンの政策により厳しく、また日本側も同様の態度をとることで、双方の専門的歴史家としての矜持を確認できたことは、ともすればマスコミ等でステロタイプ化された認識が広がりかねない状況であっただけにうれしい結果であった。それだけでなく、この著作の英訳、中国訳の企画も出ることであり、本研究プロジェクトの第3言語での成果公表を強く期待するところである。戦後日ソ関係を再検討する本企画は、冷戦期の日ソ関係、とくに抑留や領土紛争や平和条約をめぐる交渉、1955ー56年の鳩山・フルシチョフの共同宣言、デタント期の田中・ブレジネフの交渉、そしてペレストロイカとソ連崩壊期を中心に、二冊の研究書に結実した。とくに2015年3月に出版した『日ロ関係ー歴史と現代』は下斗米の責任編集となった。また9月に東京大学出版会から出版した『日ロ関係史ーパラレル・ヒストリーの挑戦』は、日ロ両国の歴史家37名が1855年から現代までの時代を双方のパラレルな視点から解明した。第一に、事実上の最終年度に当たるこの企画、本来であったら出版は別の科研費によって充当されるべきであろうが、事実上日本では二冊の出版が平成二六ー七年度に完遂することになる。第二に,昨年の日ロ関係は、ウクライナ問題で、政治的にも微妙な時期であったが,その影響をほとんど受けず、学問が政治状況二左右されなかったどころか、むしろ日ロ関係全般の牽引的役割すらなしえたのではないかと自負している。第三に、ロシア側も日本のこの研究活動に理解を示し、同時出版と言う日ロ関係全般でありえないことになった。たしかに形式的には平成二六年度には完成しなかったが、これはむしろ出版をやや遅らせても研究水準を高め、最良の時期に出版を企画したための遅延である。27年度が最終年度であるため、記入しない。国際関係今後の予定は、原稿の校正、出版、そして日ロ同時発表への調整がまっている。7月同時出版、そして8月のICCEES世界大会での出版公表という手順となり、場合によっては両国の政府関係者を巻き込んでの完成となろう。、3年計画であるが、初年度は盛岡で日露歴史家会議を開催し,ロシアから10名の参加を含め25名の参加があった。本年度は、事実上3回もの国際会議をこの科研費ベースで開催し得た。つまり2013年6月末モスクワでの日ロ歴史家国際会議、同年一〇月末の淡路島での日ロ会議の継続、そして2014年二月の法政大学現代法研究所での歴史を含めた日ロ全般の関係の討議である。いずれも日ロでの初めての有意義な歴史家を中心とした会議で会ったが、基本となったのは戦後日ソ、日ロ関係を目的とした本企画であった。
ストカスティックモデルを用いた木質構造の地震被害予測に関する研究

モンテカルロシミュレ-ションおよび信頼性解析により、日本建築学会「木質構造設計規準」による木材の繊維方向加力を受ける曲げ降伏型接合部の降伏モードの推定が妥当であることがわかった。繊維直角方向の応力を受ける接合部では、木材の破壊確率を想定した設計を行わないと危険サイドの設計となる可能性があること、モーメント抵抗接合部においても、確率的手法を取り入れた設計を行わないと、柱の折損など危険な破壊メカニズムを生じる恐れがあることが分かった。また、信頼性解析によりCLTパネルの破壊メカニズムの推定が行えることを実験的に実証した。木材の繊維平行方向応力を受ける木質構造ボルト接合部を対象とし、木材の支圧強度の分布を正規分布、ボルトの降伏強度を一様分布と仮定し、これらの分布からランダムに値を取り出して降伏耐力の計算を行うことを10000回繰り返すことにより、降伏モードの出現確率および降伏耐力の確率密度を得た。また、木材の繊維直交方向応力を受ける木質構造ボルト接合部を対象とし、かつ裂破壊パラメータおよびせん断強度の分布を正規分布と仮定し、同様の方法により、破壊モードの出現確率および終局耐力の確率密度を得た。このような手法により、材厚・ボルト径比を変化させて降伏耐力を計算した結果、降伏耐力の5%下限値は、接合形式、材厚・ボルト径比、繊維方向に関わらず学会規準値よりも高い値を示し、また高位の降伏モードの出現確率が0.95となる材厚・ボルト径比は学会規準値と比較的よく一致することがわかった。一方、縁端距離・材せい比を変化させて繊維直交方向応力による木材のかつ裂・せん断による破壊モードの出現確率を計算した結果、木材のかつ裂・せん断破壊確率が0.05以下となる縁端距離・材せい比は、学会規準値よりも大きい値を示し、学会規準は繊維直交方向の破壊モードを正確には予測していないことがわかった。これより、繊維平行方向応力を受ける曲げ降伏型接合部における耐力、降伏モードは学会規準によりよく推定できるのに対し、学会規準は繊維直交方向の破壊モードを正確には予測しておらず、設計法の検討が必要であることがわかった。わが国で木質構造の耐震設計に一般に適用されている許容応力度設計は、部材や接合部の強度分布の下限値に基づいた設計であるため、部材と接合部の強度分布や靱性のバランスが必ずしも考慮されておらず、地震時に脆性破壊に基づく危険な破壊メカニズムを生じる恐れがある。本研究は、部材や接合部の強度分布や終局性状を考慮した確率的手法を導入することにより、部材と接合部のバランスのとれた設計方法を確立するための基礎資料を提供することを目的とする。現在までのところ、曲げ降伏型接合部における降伏モードをモンテカルロシミュレーションにより推定し、下限値の比較による設計が安全サイドの設計となっていること、一方、木材の繊維に直角方向の応力を受ける接合部では、木材の破壊確率を想定した設計を行わないと危険サイドの設計となること、またモーメントを伝達する柱・梁接合部においても、確率的手法を取り入れた設計を行わないと、柱の折損など危険な破壊メカニズムを生じる恐れがあることが分かった。これらの接合部に信頼性指標を用いた設計を行うことにより、モンテカルロシミュレーションと同様の結果を得ることができるもとも明らかになった。これらに加えて、木質耐力壁について仮動的加力実験を行うことにより、接合部の力学特性に基づいた動的解析モデルの検証を行い、様々な地震波が木質構造の応答に及ぼす影響を調べた。今後これらの成果をもとに、木質構造のより合理的な設計法の検討を行い、木造建築物における構造安全性に関する信頼性の向上および経済性、低環境負荷型建築物の実現を図る。モンテカルロシミュレーションおよび信頼性解析により、日本建築学会「木質構造設計規準」による木材の繊維方向加力を受ける曲げ降伏型接合部の降伏モードの推定が妥当であることがわかったが、繊維直角方向の応力を受ける接合部では、木材の破壊確率を想定した設計を行わないと危険サイドの設計となること、またモーメントを伝達する柱・梁接合部においても、確率的手法を取り入れた設計を行わないと、柱の折損など危険な破壊メカニズムを生じる恐れがあることが分かった。CLT(クロスラミネーティド・ティンバー)

耐力壁では、耐力壁の破壊が耐力壁脚部接合部または耐力壁同士の継目で発生するため、どちらの接合部が先行破壊するかで、耐力壁の地震時挙動が大きく異なる。そこで、信頼性解析により、各接合部耐力を決定する方法を検討し、耐力壁脚部が先行破壊するものおよび耐力壁継ぎ目が先行破壊する試験体を準備し、破壊モードの検証を行った。その結果、耐力壁継ぎ目を先行破壊させる場合は各接合部の終局耐力をもとに信頼性解析を行ない、耐力壁脚部を先行破壊させる場合は、耐力壁継ぎ目には降伏耐力を、耐力壁脚部の接合には終局耐力を適用して信頼積解析を行うことにより、想定した破壊性状が明確に得られることがわかった。枠組壁工法耐力壁について仮動的加力実験および動的解析を行い様々な地震波が木質構造の応答に及ぼす影響を明らかにした。部材、接合部の設計については、おおむね研究成果が得られたが、これをもとに建物全体の挙動を推定するためには、計算機の能力の限界があり、今後、解析手法の簡略化などの検討を行う必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までの研究を継続し、確率的手法を用いた部材および接合部の設計法の検討をとりまとめる。具体的には木材の割裂を生じる接合部について、破壊力学を用いたシミュレーションにより破壊メカニズムの推定を行うとともに、接合部における信頼性解析を行い、これらを総合して木質構造における終局時の保証設計法の提案を行う。
カテゴリ追加を考慮した大規模データにおけるスパースサポートベクトルマシンの開発

本研究では,カテゴリ追加を考慮した大規模データにおけるスパースサポートベクトルマシンの開発を目的として行った.例として,顔認証において,あらかじめ全カテゴリ(登録する全ての人)を保持しているのではなく,逐一カテゴリが追加され,さらに大規模のデータを学習する問題を設定した上で,追加されるカテゴリと必要最低限の既存の情報を用いて学習できるスパースサポートベクトルマシンを開発・適用し,その性能の評価を行った.また,評価にはベンチマークデータセットを用いた計算機実験によっても行った.その結果,従来のシステムに比べて高い汎用性が確認できた.本研究では,カテゴリ追加を考慮した大規模データにおけるスパースサポートベクトルマシンの開発を目的として行った.例として,顔認証において,あらかじめ全カテゴリ(登録する全ての人)を保持しているのではなく,逐一カテゴリが追加され,さらに大規模のデータを学習する問題を設定した上で,追加されるカテゴリと必要最低限の既存の情報を用いて学習できるスパースサポートベクトルマシンを開発・適用し,その性能の評価を行った.また,評価にはベンチマークデータセットを用いた計算機実験によっても行った.その結果,従来のシステムに比べて高い汎用性が確認できた.顔認証のように,逐次的に登録人物が増加する問題が存在しており,サポートベクトルマシン(SVM)のような識別精度が高い一方,複雑な計算を伴う識別器は本問題には不向きと考えられていた.そこで,カテゴリ追加型学習が可能なスパースSVM (S-SVM)の開発を行うことにより,高い識別精度を維持させると同時に計算コストの面においても実用的となる.本機関における研究において以下の実績が挙げられた.(1)カテゴリ追加型学習可能なS-SVMの学習アルゴリズムの構築:カテゴリごとに独立して学習に必要な教師サンプルをコレスキー分解により選択し,それらによって新たな特徴空間を生成する.それらの特徴空間上でそれぞれ識別基準を決定する.これにより新たにカテゴリが追加された場合,そのカテゴリのみ学習すればよいため,効率的な学習が行える.ベンチマークデータを用いた実験により,数倍数十倍の計算速度の向上が見られた.(2)顔認証実験によるS-SVMの性能検証:52人分の顔画像を100枚ずつ収集し,それらを用いてS-SVMの性能検証を行った.本手法では1人を登録するために必要な学習時間は一般的なPCであっても約12秒と非常に短く,連続したカテゴリの追加においても実用的と考えられる.(3)同時定式化を用いた識別基準の線形結合:識別性能維持のための識別基準の線形結合の手法として,一対他方式やペアワイズ方式など通常のSVMを多クラス問題へ拡張する際に用いる方式を用いたが,一部のデータにおいては識別精度の劣化が見られたため,全カテゴリを同時に考慮し,識別基準を新たに決定する同時定式化方式の導入を試みた.その結果,他の2つの方式に比べて高い識別精度を安定して保っていることを明らかにした.本研究の目的は,あらかじめ分類するカテゴリが用意されているわけではなく,顔認証などのように逐次的にカテゴリが追加される環境を考慮したパターン認識システムの開発と顔認証などの実問題への応用である.平成25年度までに,本システムの学習アルゴリズムを開発し,顔認証やベンチマークデータセットにおいてその有効性を示した.平成26年度は以下の研究実績が得られた.(1)汎化能力の指標となる目的関数値に基づいた特徴抽出・選択によるパターン認識システムの識別性能向上方式を開発した.平成25年度までに開発したシステムではカテゴリが追加される度に特徴抽出・選択を行うことにより,カテゴリごとに部分空間を生成していたが,これらの部分空間は他のカテゴリとの分離を考慮せず生成しているため,一括学習を行うシステムに比べて識別精度が低くなる傾向があり,その問題点を目的関数値による抽出・選択により解消し,システムの識別精度の向上へとつなげた.このようにカテゴリ追加学習を行う環境においても一括学習と同程度の識別精度を保つことにより,実問題において使用用途が非常に広がると考えられる.この学習アルゴリズムにおいて情報処理学会論文誌(数理モデル化と応用)へ採択されており,その他にも4件の国内学界における発表を行った.(2) (1)のシステムを導入した顔認証システムの開発を行った.上記のシステムの開発により,平成25年度の研究と同様の52名の顔画像ファイルを基に実験を行ったところ,識別精度が向上されたことが確認できた.予め人為的に設定するパラメータにより,向上幅は異なるが,大半のパラメータにおいてもWelchのt検定により有意差が見受けられ,実問題への有用性が増したと考えられる.2年にまたぐ本研究により,当初の目的であるカテゴリ追加学習型パターン認識システムの開発と顔認証などへの応用を実現させたといえる.機械学習研究の目的であるカテゴリ追加を考慮した大規模データにおける追加型スパースサポートベクトルマシンのアルゴリズムを完成させ,プログラムによりシステムの構築を行った.評価方法として研究計画通り,一般公開されているUCIデータセットというパターン認識分野において広く用いらているデータセットを用いた.結果,従来の手法に比べて有効的な結果が得られた.また,平成26年度に実行予定であった個人認証システムへの適用を顔画像を用いて行い,優れた成果が得られた.これらに関する研究成果は担当している卒業研究生と共に2013年9月に九州大学にて開催された第23回インテリジェントシステムシンポジウム(FAN2013)や2013年11月に大邱(韓国)にて開催されたInternational Conference on Neural Information Processing (ICONIP2013)や2014年2月に福岡大学にて開催されたパターン認識

・メディア理解研究会や2014年3月に筑波大学東京キャンパスにて開催された第41回知能システムシンポジウムにて発表した.以上のように,当初の計画よりも少し進展している状況であることがいえる.カテゴリごとに特徴空間を生成する際,現在ではコレスキー分解を用いて生成に必要な教師データを選択している.しかしながら,コレスキー分解ではそのカテゴリの特徴をよく表せるデータの選択は可能であるが,識別において重要なデータの選択を行っているわけではない.そこで,マージン最大化の観点から特徴空間を生成する教師データの選択をすることにより識別において重要なデータの選択を可能にする学習アルゴリズムの構築を行う.さらに,個人認証技術への適用を実現し,本アルゴリズムの性能検証を行う.これらの結果は論文誌や国際会議や国内会議にへの論文投稿により公表する.平成26年3月までに物品の納品や出張は完了しているが, 4月支払いとなったため次年度使用額が生じた.上記の理由により, 3月の物品購入や出張などにより次年度使用額分の助成金は使用している.
宇宙の非一様性が宇宙論的観測に及ぼす影響について

本研究では、膨張宇宙におけるFutamaseのポスト・ニュートニアン近似の手法を用いて、宇宙膨張に対する大域的な非一様性による補正項を計算した。同時に、非一様性を特徴づけるパラメータに対する依存性を明らかにした。次に、非一様性を考慮した宇宙膨張の式を数値積分し、非一様膨張宇宙における銀河の距離-赤方偏移関係を計算し、標準的な観測的関係式を用いて宇宙論的パラメータの値を決定することに対する、非一様性の影響を明らかにした。その結果、非一様性の効果は、それらがつくる重力ポテンシャルの強さ程度であり、実際の宇宙における通常の観測の際には、非一様性の効果は無視できるほど小さいことが明らかになった。研究成果はYAMADA CONFERENCEにてポスター発表を行った。次に、局所的な非一様性による宇宙論的観測に対する影響を重力レンズ効果と解釈し、「重力レンズ効果とHigh Redshift Objects」のテーマで、基礎物理学研究所で、冨田憲二教授(基研宇治)と共同開催の小研究会を行った。参加者はおよそ30名である。研究会では観測的宇宙論における重力レンズ効果の役割、および最近の観測結果の紹介等について、12月7日より3日間、有意義な議論を行った。研究会の収録は現在作中である。最後に、非一様性の発展を追う簡単なモデルとして、球対称時空を仮定し、非一様性の重力崩壊の様子を相対論に基づき調べた。特に時空の大域的因果構造に関しては、物質の圧力の効果で、ダストモデルでは高い頻度で現れた時空の裸の特異点に対し、宇宙検閲仮説が働く事を数値的に明らかにした。また、裸の特異点を持つ時空の安定性を、摂動の振舞いを調べることによって明らかにする研究が、現在引続き行われている。これらの研究成果の一部については、春の天文学会、秋の物理学会、及び研究会等で口頭発表を行った。また、研究成果を学術雑誌に発表する準備を現在すすめている。
高耐熱光ファイバプローブを用いた高温燃料電池のその場レーザ分光計測と物質輸送制御

高耐熱光ファイバプローブを導入した高感度なレーザ分光計測システムを開発することにより、高温作動の固体酸化物形燃料電池(SOFC)内の水蒸気、二酸化炭素、メタン濃度分布を高速・高精度かつin-situ(その場)で定量測定できるようにする。さらに、多孔質電極内の物質輸送シミュレーションを援用することにより、SOFCの燃料流路から電極内部に至る物質挙動や反応プロセスを統合的に捉えながら、運転条件や電池構造が発電性能にどのような影響を及ぼすのかを明らかにする。その上で、物質輸送を能動的に制御し、一様な濃度・発電分布を実現させるための新規流路構造を提案・開発し、SOFCの更なる高性能化、長寿命化を図る。
環状二置換ビニルモノマーの精密制御ラジカル重合に基づく剛直高分子の創製

様々な1,2-二置換環状ビニルモノマーのラジカル(共)重合系を設計することで、主鎖骨格に環状ユニットを含有し、耐熱性が高く剛直なポリマーの合成を行った。ラジカル単独重合性のほとんどない、環状オレフィンや環状スチレン誘導体については、電子求引性環状ビニルモノマーであるN-置換マレイミドとの共重合系を設計することで、ポリマーを与えた。とくに、これらの共重合をフルオロアルコール中で行うことで、交互性が高く分子量の高いポリマーが得られた。さらに、リビングラジカル重合と組み合わせることで、分子量や末端構造の制御されたポリマーの合成だけではなく、耐熱性の高いセグメントを有するブロックポリマーの合成も可能であった。本研究では、ラジカル重合を基盤とし、様々な環状二置換ビニルモノマーの精密制御ラジカル重合を包括的に行うことを目的としており、今年度は以下の成果を得た。(1)ノルボルネン誘導体と、電子求引性環状ビニルモノマーであるマレイミドとのラジカル共重合により、透明性や耐熱性の良好な剛直高分子の合成をめざした。本年度はとくに、ノルボルネン誘導体が共重合性に与える影響について明らかにし、ノルボルネンのエンド位の置換基の立体障害が共重合性を低下させることを明らかとした。さらに、この共重合をフルオロアルコール中で行うことで、ほぼ交互組成の共重合体が得られることを見出した。この交互共重合体は、非常に高いガラス転移温度(300 °C)と熱分解開始温度(Td5 400 °C)を有しており、透明性の高い高分子材料となることが明らかとなった。さらに、鉄錯体を用いた重合系を設計することでリビングラジカル共重合が進行し、分子量の制御やアクリル酸エステルとのブロック共重合体の合成が可能となることもわかった。(2)インデン誘導体のラジカル共重合系を設計することで、新規な剛直主鎖型液晶ポリマーの合成を検討した。インデンの1-位や4-位に様々な置換基を導入した誘導体を設計し、N-置換マレイミドとのラジカル共重合をフルオロアルコール中で行うと、1-位にジメチル基を有するインデン誘導体を除き、ほぼ完全な交互共重合体が得られることがわかった。生成ポリマーの耐熱性や液晶性に関して評価したところ、いずれの共重合体も340 °C以上の熱分解温度(Td5)と、200 °C以上のガラス転移温度をもつことが示された。とくに、1-位にtert-ブチル基を有するインデン誘導体から得られた共重合体のガラス転移温度は300 °C以上にまで向上し、濃厚溶液中でリオトロピック液晶性を示すことも明らかになった。(1)アセナフチレン誘導体のラジカル重合を検討し、生成ポリマーの性質を明らかにするとともに、リビングラジカル重合系を構築することで、新規なポリマー設計を行った。とくに、3,8位に2つのメチル基を有するアセナフチレン誘導体をマレイミド誘導体とラジカル共重合することで、耐熱性が高く、濃厚溶液中で液晶性を示す剛直ビニルポリマーの合成が可能となった。さらに、ルテニウム錯体を用いることでリビングラジカル重合を達成し、側鎖に長鎖アルキル基を有するメタクリル酸ドデシルとブロック共重合することで、サーモトロピック液晶を構築可能なことが明らかとなった。(2)環状オレフィンの一つであるノルボルネン誘導体と、電子受容性環状二置換ビニルモノマーであるマレイミド誘導体とのラジカル共重合を検討し、生成ポリマーの性質に関して調べた。様々な一置換および二置換ノルボルネン誘導体を合成し、マレイミド誘導体とのラジカル共重合性を調べたところ、ノルボルネン置換基がかさ高くなるにつれてラジカル共重合性が低下することがわかった。とくに、無置換のノルボルネンとマレイミドとのラジカル共重合をフルオロアルコール中で行ったところ、高い透明性と耐熱性をあわせもつ、交互共重合体が生成することもわかった。(3)環状ビニルエステルの一つであるビニレンカーボネートのリビングラジカル重合に関して検討を行った。アクリレート型の開始種を生成するザンテートをRAFT試薬として用いることで、リビングラジカル重合を達成し、ビニレンカーボネートと酢酸ビニルからなるブロック共重合体の合成も可能であることがわかった。様々な環状二置換ビニルモノマーのラジカル(共)重合系を設計することで、主鎖に環状骨格を有する多様なポリマーの合成が可能であり、剛直性や耐熱性を有するポリマーの合成が可能になることが明らかになっている。

また、リビングラジカル重合系と組み合わせることで、分子量の制御が可能になることもわかりつつある。前年度得られた成果を踏まえ、本年度は以下の研究内容に関して検討を行う。1.前年度得られた、種々の環状ビニルモノマーのリビングラジカル重合系を用い、様々なブロック共重合体の合成へと展開する。特に、剛直な環状二置換ビニルモノマーと柔軟な汎用ビニルポリマーからなる熱可塑性エラストマーの合成について検討を行い、得られるポリマーの性質について調べる。2.前年度までに、環状スチレン誘導体の一つであるアセナフチレン誘導体のラジカル重合制御の知見を生かし、他の環状スチレン誘導体であるイミノスチルベンやインデンなどの制御ラジカル重合系の構築を行う。また、これらモノマーのカチオン重合系の設計も行い、得られるポリマーの性質を明らかにする。次年度は、耐用年数を超過しており性能が低下した真空ポンプを購入予定である。モノマーおよびポリマー合成時に使用する試薬・ガラス器具、および得られるポリマーの分光学的特性を調査するために使用する光学用セルに関しても購入予定である。消耗品であるNMRチューブおよびGPCカラムは、既存のものを順に取り替える形での購入を検討している。