hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
映像・センサ等の多種情報統合による医療スタッフの動作定量記録方法の開発

手術室内における手術スタッフの動作・位置情報の解析によるインシデント検出を目指して、RGB+Depthカメラによる手術記録とその解析を行った。3方向から撮影することでロバスト性を高めた。東京女子医科大学インテリジェント手術室での脳腫瘍摘出術に適応した結果、手術スタッフの位置が手術フェーズに応じた特徴を持つことが示唆された。さらには位置情報の特徴量から隠れマルコフモデルを用いることで、手術フェーズの推定が可能であることが示された。当初計画ではH26年度はRGB+Depthカメラ1ch分でのシステム試作を実験室レベルで行う予定だったが、3ch分を同時に進めると同時に手術室内への早期導入を行うことでH27年度に予定していた3ch分への拡張およびH28年度に予定していた臨床環境への応用について、部分的ではあるが前倒しで達成することができた。当初計画していた赤外線カメラを用いた人物認識については、実験室レベルでの基礎検討の結果、十分な性能が得られないことが明らかとなったことから、早期に観察手法から除外した。そのため、リソースを上記の3ch分への拡張に投入することができた。昨年度・本年度において、RGB+Depthカメラ3ch分の手術室への導入、実際の臨床例の記録(30症例分)、手術室内の医療スタッフの位置・移動の定量的検出、各手術フェーズの特徴量と隠れマルコフモデルを用いた状態遷移の認識が完了した。今後は、試行錯誤的にパラメータを最適化することで、手術フェーズの認識精度の向上を目指す。手術工程解析H26年度では、H27・28年度に計画していたカメラの多ch化、臨床環境での評価試験までを部分的にではあるが実施することができた。今後は、各手術フェーズの定量化およびトラブル事象の検出について研究を進める。昨年度に記録したデータの解析を中心的に行ったので新規購入物品等がほとんどなく、翌年度に繰り越すことで効果的な研究費の使用をすることとした。昨年度に記録したRGB+Depthデータは旧バージョンのMicrosoft Kinectを使用したが、新バージョンのハードウェアを導入することで、解像度向上や撮影範囲拡大が期待されることから、それらのシステム導入を検討する。
ロボットアームの制御のための適応的ブレーン-コンピュータインタフェース(BCI)

(1)識別器のオンライン更新手法の開発。識別器パラメータの簡単な更新式を導くことにより、新しいデータが加わった場合に、オンラインでパラメータの更新を行うことが可能となった。二人の被験者について実験を行った。識別器の再学習をセッション間で行うという従来の手法に比較して、長時間にわたる実験(例えば20分の実験を7セッション行う)におけるパフォーマンスが非常に改善された。(2)特定のデータに対する信頼度の推定。我々の識別器においてはGaussian mixtureが用いられているが、そこでの評価関数(エントロピー)が与えるのは、各データが帰属すると考えられるクラスのみであり、その帰属の信頼度は与えない。この点は、データがクラスのテール部分にある場合に問題となる。我々はこの問題を、"no-class"に対応するn+1番目のクラスを導入することによって解決した。(3)手法の妥当性の検証。the department of Medical Physics of University College of Londonとの協力によりEEGデータを収集した。データ処理は現在進めつつあるが、既に次のような結果が得られている。(a)force parameterにより、特に10HzバンドでEEG信号が変調されていること。(b)我々の識別器によって信号の違いが識別可能であること。もしこれらが確認されれば、脳梗塞のリハビリにおけるfunctional electrical stimulationのタイミングや強さを、EEG信号を用いて決定することへの重要な成果となる。本年の目標は、EEGベースのBMIにおけるユーザーとインターフェース間の適応処理が脳のどの領域で行われているかを明らかにすることである。これらの領域を明らかにすることにより、EEGの電極配置の最適化が可能となり、良好な観測データの取得が期待できる。このため、fMRI測定を17名の被験者を用いて行った。タスクは典型的なEEGベースのBCIセッションをシミュレートすることである。被験者には右か左の刺激に従って右か左のボタンをある持続時間(メンタルステート)だけ押すことが要求される。メンタルステートが達成されたか否か、つまり正解の持続時間だけ押せたかどうかは、カラーコードによる間接的なフィードバックによって示される。被験者は左右の刺激のタイミングは知らされていない。実験結果の解析から、BCIにおいて観測されるメンタルステートの絞りこみと同様な傾向が見られることが明らかとなった。この際、パフォーマンスの低い状態(学習前)から高い状態(学習後)へ遷移するのは、比較的急速であった。しかし、学習前後の脳活動を比較しても、電極配置の最適化に継るような知見は得られなかった。ただ、特にACC領域近辺にある電極からは比較的有効な情報(特に誤差関連ポテンシキルに関する情報)が得られることが明らかとなった。データの次元削減が十分にできなかったため、EEGデータの冗長で情報量の少ない部分を同定、削除するため、系統的な特徴選択法(backward stepwise feature selection)を用いた。得られた識別器のロバスト性はクロスバリデーションによって検証した。面白い結果として、情報量が多いと思われる特徴は、生理学的に妥当と思われる領域で観測された。
重質油の水素移行型熱分解による軽質油の選択的合成

適当な方法で活性化され、高い内部表面積、細孔容積および不飽和点(ラジカル点)等を有する活性炭に水素可能を有する金属またはその硫化物を担持して得た複合体はスピルオ-バ-、逆スピルオ-バ-効果によって重質炭化水素からの液相水素化分解による軽質炭化水素合成に対して優れた水素移行触媒機能を示すことを見いだした。すなわち活性炭表面および残油液中において残油の分解が進行し、同時に残油中の多環高分子量炭化水素(アスファルテン)が活性炭素表面において分解、脱水素(炭素化)が進行することによって炭素表面に水素原子が生成し、それが炭素表面を拡散して金属サイトへ移動し、その表面で残油分解生成物、例えばオレフィン、含硫黄化合物あるいは不対電子を有する炭化水素、などを水素化し、安定な炭化水素あるいは脱硫油を与える。一部は金属上で再結合し、水素原子として気相へ脱離する。この気相への水素の脱離は可逆現象であり、反応条件下における水素の圧力を調節することによって水素の発生と供給をバランスさせ、見かけ上水素の消費を零にしつつ水素化分解を進行させ得ることを明らかにした。この反応モデルはジフェニルプロパンを分解原料とし、デカヒドロナフタレンあるいはテトラヒドロナフタレンを水素供与体とするモデル化合物の反応によって確認した。優れた性能を持つ安価な炭素担体を調製することを目的として各種石炭を高温の水素で処理すると水素化能は高いが分解活性の低い担体が得られ、高温の炭酸ガスで処理すると分解活性が著しく高い触媒が得られた。この触媒を用いて水素をほとんど消費することなくアスファルトを100%分解し、優れた性状の留出油を得ることが可能となった。この知見に基づいて新しい石炭ー石油coーprocessing法を提案した。モ-ウェル炭(褐炭)を用い、炭酸ガス気流中で活性化を行なって、活性化条件と触媒活性との関係を明らかにした。得られた活性化炭素は比表面積、細孔容積の測定、メチルシクロヘキサンの脱水素反応を行なって評価した。またその炭素を担体として実際に重質油の分解に用いた。褐炭の活性化は炭酸ガス気流中で7.5°C/min.で600°Cまで昇温し、そのまま1時間保持し、引続き10°C/min.で目的の温度まで昇温後保持して行なった。活性化の過程では100°C前後で水、300ー500°Cでガス状炭化水素とタ-ルの生成が見られた。600°C以下の温度ではCOの生成はほとんどなく、またこの時点での比表面積、細孔容積はそれぞれ523m^2/g、0.028cm^3/gであることから600°Cまでは褐炭中の揮発成分の揮発及び分解が主として起こるが、CO_2+C→2COという反応による細孔の発達はほとんど進んでいないと考えられる。600°Cを越えるとCOが盛んに生成し、上記の反応による細孔の発達が進む。高温、長時間活性化を行えば比表面積、細孔容積共に大きくなり900°Cで30min.活性化した場合には比表面積、細孔容積それぞれ1150m^2/g、0.38cm^3/gが得られたが、得られる活性化炭素の収率は仕込んだ原料炭の1/10と極端に低い。また脱水素能も比表面積、細孔容積の増加に伴い高くなったが、活性化の温度が850°Cを越えると脱水素能はむしろ低下した。脱水素に必要な活性点が壊されるためと考えられる。

これらの活性炭のうち、850°Cで1時間活性化した物にNiを担持してアラビアンヘビ-減圧残油の分解を行ったところ、市販の活性炭に匹敵する脱硫率(27%)、オイル収率(43%)が得られ、ガス中のオレフィンはむしろ少ないことから、水素化能は褐炭より調製した炭素の方が高いと考えられる。本研究では熱分解と触媒による逆スピルオ-バ-脱水素及び水素移行を利用する新しい選択的熱分解法を行なってきた。これまで水素化能を持つ金属を担持した活性炭触媒が優れた活性を示すことを報告してきたが、本年度の研究の結果、資源的に豊富で安価な褐炭から調製した金属-炭素触媒が優れた活性を示すことが明らかとなった。また、この触媒活性は、炭種および活性化処理の方法により大きく異なってくることが判明した。実際に用いた炭種はヤル-ン炭、モ-ウエル炭(いずれも褐炭)、および亜瀝青炭水素化分解残渣であり、活性化方法は炭酸ガスを用いる高温酸化活性化である。ヤル-ン炭を活性化し、それに少量の鉄を添加して調製した触媒の場合、触媒活性は高く435°C,30分、触媒量5wt%の反応条件でアラビア原油のアスファルトを分解すると100%の転化率を示した。また、精密蒸留の結果軽質留分が多く、水素消費量が少ないことから、アスファルト中のアスファルテンが効率よく分解され、その際発生する水素が選択的に軽質油分中に移行されたことが明確になった。一方、水素化分解残渣を処理した触媒の場合は、転化率は劣るがかなりな量の水素の消費が認められ、脱硫が進行しており、触媒へのコ-ク析出がほとんど認められないことから、残油水素化分解用触媒として優れた機能を有していることが解った。また、ヤル-ン炭、水素化分解残渣を利用した触媒の特異的な活性に対して、モ-ウエル炭を利用した触媒の活性は、両者の中間的特性を有することが明らかになった。以上のように、褐炭のタ-ル抽出、炭化、活性化よりなる石炭の処理と、得られた残渣を用いる減圧残油の分解反応を適切にインテグレ-ドすることにより新たな石炭-石油co-processing法を構築できることを提案した。
数学・幾何学に基づく教育用折紙モデルの開発とその実用化

児童・生徒の理系離れが深刻化している。特に幾何学を苦手とする児童・生徒が多くなっている。科学技術にブレイクスルーをもたらす3次元幾何学に関する思考能力を習得する必要があることは明らかであることから、本研究では初等・中等教育過程において幾何学を楽しみながら習得できる教材として折り紙を基に開発を行った。児童・生徒は興味を示し、それらを教材化することが望ましいことがわかった。近年、算数や数学を敬遠する子供が多く、我国の科学技術の発展に大きな影を落としている。この理数離れの問題に対処すべく、教育用折紙モデルの開発を行った。今年度は、近年注目されつつある曲線折り紙に関する研究を主として行った。曲線折り紙は折り紙愛好家の間で経験的に折られてきたが、幾何学的な論理づけがなされていないのが現状である。しかし、そのしなやかでデザイン性に優れた特性は、子供達の興味を十分引くものであり、優れた教育用モデルになると考えられる。曲線折り紙を教育に取り入れるには、まず、その本質を明らかにすることが重要であることから、曲線状折線を微小な直線で置き換え、慣用の直線折紙の延長として取り扱う方法を用いることにした。この方法を基に、今まで経験的に折られてきた曲線折り紙を数理的に作製する方法を提示した。さらに、造形的にも美しく子供たちが興味を示すような曲線折り紙作品を作り出した。これらを教材として世の中に広める活動は来年度に行う予定である。一方、教育現場に教育用折紙モデルを広めるために、幾何学の基礎を平易に表わしたConnections(カプラフ著)の翻訳本を(共著者として)出版した。折紙の基礎は幾何学であることから、基本的なことを理解する上で不可欠な項目を多く含み、かつ、読み物としても楽しい本書は有益な本と考えられる。また、中学生を対象とした折り紙に関する講習会を開いた。折紙は好きだけど数学が嫌い、という生徒が多く、そのような子供達も数学との関連性を知り大いに興味を示し、手ごたえを,充分感じることができた。理系離れが深刻化し、政府もその対策に乗り出したが決定的な解決策が見つからない状態が続いていた。しかし近年、就職に有利とされる理系大学への進学率が上昇傾向にある。これは表面的な理系増加であり、理系科目が好きなわけではないため、大学の授業についていけない学生が多くみられる。この表面的には分からない根深い理系離れの問題に対処すべく、真に理系好きな子供を育てるための教育用折紙モデルの開発を行い、それらを教育現場に広めるために講習会を多数回開催した。開発したモデルを以下に記す。平面の非周期的な充填法の開発:ペンローズの黄金の平行4辺形を組み合わせて三日月形の基本形を作りそれを組み合わせてペンローズタイルの螺旋版と言える平面充填形を作成した。この螺旋形による平面充填は1本螺旋、2本螺旋、3本螺旋など、基本形の組み合わせで様々な螺旋ができることがわかった。この基本形を用いて螺旋型以外にも非周期的に充填する方法も明らかにした。黄金の平行4辺形以外にもボーダーベルグの基本形を組み合わせて非周期的な充填形を多数作ることができた。黄金の菱体による膨張する空間充填モデルの開発:2本の対角線長が黄金比からなる菱形からできる2種の黄金の菱形6面体を用いて菱形20面体,菱形30面体、星形60面体ができ、これらを組み合わせることで3次元的に膨張する構造物を作ることができる。教材として黄金比の菱形を与える。これを用いて2種類の菱形6面体を作成することから始め、次にこれらを組み合わせて菱形20面体、菱形30面体、星形60面体を作成させる。最終的には膨張する空間充填モデルを作ることで空間認識を身につけさせる。今年度も中学生、高校生を対象に講習会を開催し、折り紙の科学への応用を中心に講習を行ったところ、興味を示す生徒が多く、本研究の目的である、理系科目に興味を持たせる効果が十分あることと実感した。近年、算数や数学を敬遠する子供が多く、我国の科学技術の発展に大きな影を落としてきた。ところが、この2,3年は就職難が影響し、就職に有利とされる理系大学への進学率が上昇傾向にある。これは表面的な理系増加であり、理系科目が好きで理系大学に進学したわけではないため、大学の授業についていけない学生が多くみられる。この表面的には分からない根深い理系離れの問題に対処すべく、真に理系好きな子供を育てるための教育用折紙モデルの開発を行った。直線折りからなる従来の折り紙とは違い、定義自体明らかになっていない曲線折り紙を昨年度に引き続きさらに研究を重ねた。その結果子供たちに理解しやすく、また数学の微分積分の考え方の基礎になる「曲線状折り線を微小な直線で置き換え、慣用の直線折り紙の延長として取り扱う方法」が教材として最も扱いやすいことが分かった。

教材の他、曲線折り紙の考えを基にした、円錐殻への貫通穴開け法、波状表面を持つ緩衝材など、工業的にも利用価値のあるモデルを考案した。教育用折り紙モデルの教育現場への普及を進めるため、高校生を対象とした講義を5回ほど行った。子供たちが理系を完全に嫌うわけではなく、教え方によっては理系を得意とする子どもたちを育てることが可能であるということを実感することができた。円錐殻に貫通穴をあける方法を工学的に応用すると、今まで、様々な方法を試みても解決策が見当たらなかった菓子袋などの包装材への詰め込みに関する知見が得られた。また、工学ばかりではなく、芸術、生物学、心理学、音響学への応用などが考えられることが分かった。近年、理系大学を受験する高校生が多くなり、理系離れが解消したと思われがちであるが、現実を見ると、就職率が良いため、親の勧めがあったからなど、本人の意思とは無関係な理系進学が多くなっただけである。その結果、大学で授業についていけない、就職先で仕事が出来ない、等の問題が多く見られ、本当の意味での理系離れが深刻化しているといわざるを得ない。そこで、本研究では真に理系好きの子供を育成することを最重要課題とし、前年度までに開発した子供たちがモノづくりや幾何学にのめりこむような学術・教育的な裏付けを持つ折紙モデルや幾何学モデルを広く普及させる活動を行った。その主なものは講習会の開催である。中学生、高校生を対象に講習会を実施した。中学生はまだ理系、文系の進路が決まっていないためか、視覚的に面白いものに興味を示したが、幾何学の話になると一部の生徒を除き無関心な様子を示した。今後の進路を決める際に五感に訴える教材を用いることで、理系へ導ける可能性があることを確信した。高校生は理系コース対象に講習会を行ったが、学校によって真剣味が全く異なっていた。これは、学校全体での取り組み、教える側の技量による差と考えられる。これらのことより、今後は生徒への働きかけだけではなく、教える側への指導も重要課題であることが分かった。3Dプリンターの教育界への導入が強力に推し進められることを踏まえ、3Dプリンターと折り紙を融合した教材の開発を行ったが、3Dプリンターそのものがまだ使いやすいとは言えず、トラブルが多発し、教材開発に行き着かなかった。これより、3Dプリンターの使い方から始め、最終的には自らものづくりが出来るまでを理系教育と絡めた教材を至急開発する必要があると考える。今後は、楽しみながら幾何学を学べる折り紙と3Dプリンターを融合した教材開発に取り組み、開発した教材の普及に力を入れる所存である。26年度が最終年度であるため、記入しない。折紙工学26年度が最終年度であるため、記入しない。今まで明らかにされてこなかった曲線折り紙の数理について、基本的なところはほぼ明確にできた。また、これを教材として提供できる形にすることができた。折紙を用いた教育の有用性を確かめるために講習会を開いたが、良好な反応が得られた。以上より、本研究はおおむね順調と言える。平面の非周期的な充填法の開発、黄金の菱体による膨張する空間充填モデルの開発は初期の予定通り進んだ。講習会を通じて、折り紙の奥深さを伝えることで、中学生、高校生が理系科目に興味を示すきっかけづくりができたと実感できた。開発した教材を多くの子供に広めるという点では、メディアの活用が少なかった点で、不十分と感じ、「おおむね順調」とした。
Nomura Shojiro's Legacy: Survey and Preliminary Research of Hinagatabon in America

2年に渡る本研究で、アメリカ合衆国西海岸(ツーソンの個人蔵、サンフランシスコアジア美術館、ロサンゼルスカウンティ美術館)、およびシカゴ美術館に所蔵されるおよそ150点の小袖雛形本と和古書を調査した。その中で、嵯峨本三十六歌仙の再販、小倉百首雛形などの作品を国際学会で紹介し、これらの作品と他の和古書のつながりを検討した。本研究は国際学会で5回発表し、研究論文を3本公刊した。28年度が最終年度であるため、記入しない。人文学日本文学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ホワイトノイズとその応用

平成10年度-11年度科学研究費により、「ホワイトノイズ解析とその応用」に関しての大学間交流(名城大学理工学部とローマ第2大学ヴォルテラセンター間)を行い、4回の国際会議を通して、多くの成果を得た。10年度には、名城大学にて、Second International Conference on Quantum Informationを開催して、イタリア側の研究者を招待し、また、イタリアBari大学にて、International Conference on Infinite Dimensional Analysis and Quantum Probabilityを開催して、日本側の研究者がイタリアに渡った。11年度には、イタリアのトレントにて、ヴォルテラセンター主催のInternational Summer School "White Noise Approach to Classical and Quantum Stochastic Calculi and Quantum Probability"を開催し、日本側がイタリアに滞在し、また、名城大学にて、Third International Conference on Quantum Informationを開催して、イタリア側を招待した。成果としては、とくに、確率変分方程式、複雑系のホワイトノイズ解析からのアプローチ、確率過程の非可逆性、Levy Laplacianの関数の生成する確率過程、Stochastic limitによる量子確率解析、量子コンピュータの数理モデルなどにおいて顕著な進展がみられた。ホワイトノイズ解析は、量子ホワイトノイズ解析を研究する上で、その基本となるものであり、多方面に応用可能である。この今までの業績から、2000年のAMS Mathematics Subject Classificationsでは、60H40 White NoiseTheoryとして新しい理論分野として登録されるまでに至った。本共同研究は、平成10年度及び平成11年度の2年間、名城大学理学部とヴォルテラセンターとの間で、「ホワイトノイズとその応用」のテーマにて、国際共同研究をおこなう計画であり、本年度はその1年目の共同研究を行った。本年度において、2回、各々の大学の主催にて、研究集会を開き、イタリア側の、Accardi,Volovich,Lu,Mastropietro,が来日し、日本側の、飛田、松沢、山ノ井、斉藤、鳥居と、相互の研究発表、共同研究の議論、検討を行い、また、逆に、日本側のメンバーがイタリアに滞在し、同様に、研究発表、共同研究を行った。成果としては、1)ホワイトノイズ解析の複雑系への応用3)量子コンピュータの新しいモデル4)スピン系におけるコヒーレンス消失に関する解析と制御5)気流の乱れに対するランダム応答を用いて空力弾力特性の実時間推定6)ホワイトノイズ解析の生命現象への応用7)ホワイトノイズ解析の理論面の発展、特に、レヴィラプラシアンの自己共役作用素への拡張およびその数理ファイナンスへの応用等に特に発展がみられた。概して、ホワイトノイズ解析の量子論、生命科学、数理ファイナンス、その他の分野への有効性が発揮され始めている。今後も、ホワイトノイズ解析は、理論面の発展のみでなく、各種の分野へ浸透していくことは、間違いない。また、この共同研究を通して、新しい研究課題が幾つか生まれ、これらについては、来年度も引き続き、議論、検討することになる。11年度には、イタリアのトレントにて、ヴォルテラセンター主催のInternational Summer School"White Noise Approach to Classical and Quantum Stochastic Calculi and Quantum Probability"を開催し、日本側がイタリアに滞在し、また、名城大学にて、Third International Conference on Quantum Informationを開催して、イタリア側を招待した。
スキンケアロボットの開発

1.研究の目的高齢者に乾燥皮膚は必須の現象であり軟膏処置が欠かせない。しかし、背部の頻回の処置を自ら行うことが困難であること、また、軟膏処置を任務とする看護師の省力化を目的として、凹凸のある皮膚面のスムーズな軟膏処置を行えるロボットの開発を企画、検討した。(1)スキンケアロボットのシステム検討・看護師による処置の力学的入力(初年度)(2)7自由度ロボットアーム、6軸力覚センサ、エンドエフェクタ、視覚システム等の調整(2年目)2.スキンケアロボットの制御に関する検討3年目となる本年度は、スキンケアロボットによる軟膏処置の満足度に関連して、マネキンの背部を対象として塗布機構によるコンプライアンス制御の検討を行った。3.結果6軸の力・トルクセンサを用いた能動的なコンプライアンス制御を実現した。これにより、大きな稼動範囲を持つコンプライアンス制御が可能となった。6軸の力・トルクセンサは高価であることから、実用性を考慮して塗布機構を改良して先端をリニア型ポテンショメータにより測定することで、力・トルクセンサを用いないコンプライアンス制御機構を確立した。塗布機構として3本の指を用いることで十分ヒトに優しい塗布動作の実現が期待できることがマネキン背部への軟膏処置から確認できた。スキンケアを行える介護ロボットの開発を目指している。凹凸のある皮膚面に外用薬を滑らかに塗布すること(なでる)は従来ロボッができなかった行為である。本年度の研究実施計画に基づいた成果を以下に報告する。<スキンケアロボットの設計>スキンケアロボットの構成は、(1)7自由度ロボットアーム(三菱重工可搬式汎用知能アーム,PA-10),(2)6軸力覚センサ、(3)視覚システム、(4)距離センサ、からなる。肢端のエンドエフェクタはパラレル機構による手先部と軟膏塗布部から構成される。パラレル機構には3自由度の改良型デルタ機構を採用、スムーズな指の動きに対応できる。<看護師のスキンケア技術の解析とデータの入力>6軸力覚センサ(ニッタ製IFS)を用い、ヒトの塗布行為を、実際に訓練された看護師および未経験の看護師のボランティアにそれぞれ行ってもらい、3次元的力学の変動を入力した。ロボットに入力する行動パターンのデータとなる。被検者が感じる、「ここちよさ」を熟練者、未経験者の両者で比較する。<パラレル機構の制御システム>安全性への考慮が不可欠との発案から、今年度は、さらに、パラレル機構の制御システムの開発を行った。塗布行為の行動パターンはその信号をモーターアンプで増してモーターを作動させ、エンコーダ信号で停止させるが、暴走した場合は、モーターへの電力供給を絶つように非常停止スイッチを設けた。<視覚システム>被検者の位置情報と形状を知る。カメラで得られた情報(2眼方式)をもとに3次元的に皮膚表面の凹凸を測定し、塗布の行動パターンに連動させた。<生体信号測定技術の確立>上述のスキンケアロボットアームが技術的に確立された段階で、ヒトがロボットの手により外用治療される場合の「心地よさ」の度合いをデジタル生体アンプシステムにて検討する。熟練者、非熟練者における差についても検討を加える。本研究では、スキンケアを行える介護ロボットの開発を目指している。凹凸のある皮膚面に外用薬を滑らかに塗布すること(なでる)は従来ロボットができなかった行為である。1.塗布機構によるコンプライアンス制御の実現前年度に開発した塗布機構を用いて,マネキンの背中を対象とした塗布動作実験を行った。開発した塗布機構は先端部にばねが挿入されており,先端部に受動的なコンプライアンスを持っている。なお,塗布機構先端部の可動範囲は20mmである。2.力・トルクセンサを用いたコンプライアンス制御の実現人間の背中の凹凸は局所的には20mmでも十分対応可能と考えられるが,全体の形状を考えると,より大きなコンプライアンス動作が可能な制御手法が必要となる。そこで,塗布機構土台に設置された6軸の力・トルクセンサを用いた能動的なコンプライアンス制御を実現した。これにより,大きな可動範囲を持つコンプライアンス制御が可能となった。3.塗布部の改良6軸の力・トルクセンサは一般の機械システムに組み込むには高価である点が難点である。そこで,塗布機構を改良し,塗布機構先端のコンプライアンス量をリニア型ポテンショメータにより測定することで,力・トルクセンサを用いないコンプライアンス制御を確立した。また,塗布機構は3本の指から構成されるため,本法を用いると接している物体の平均的な傾きを検出することが可能となる。これより対象物の形状を類推することが可能となり,人に優しい塗布動作の実現が期待できる。

3.結果6軸の力・トルクセンサを用いた能動的なコンプライアンス制御を実現した。これにより、大きな稼動範囲を持つコンプライアンス制御が可能となった。6軸の力・トルクセンサは高価であることから、実用性を考慮して塗布機構を改良して先端をリニア型ポテンショメータにより測定することで、力・トルクセンサを用いないコンプライアンス制御機構を確立した。塗布機構として3本の指を用いることで十分ヒトに優しい塗布動作の実現が期待できることがマネキン背部への軟膏処置から確認できた。
肺癌細胞におけるdormancyのモデル化と分子機構の解明

前年度に行った実験の結果、浮遊環境下で発育の遅い細胞(LC-2/adやH2009など)はマウスの転移モデルにおいても転移をほとんど形成しない傾向にあることがわかっていた。これらに引き続き、今年度はこれまでマウスへの移植を行っていない細胞株についても転移実験を行った(H1781, H1975,HCC827, PC3)。H1781, H1975はin vitroでの増殖能は強く、in vivoにおいても転移を多く認めた。一方、HCC827は増殖能が弱い細胞であるが、in vivoにおいてもほとんど転移を認めなかった。PC3に関してはin vitroでは増殖能が弱いが、in vivoでは多臓器にmultipleな転移を認め、唯一in vivoとin vitroの結果が乖離する結果となった。また高転移株であるA549およびH441を低濃度(通常の1/10の濃度)でマウスの左心室に移植し転移傾向を観察したが、低濃度の細胞であってもこれらの高転移株ではマウスに多発転移を形成した。これまで得られた転移モデルを用いて転移誘発実験を行った。具体的にはこれらの低転移株を移植したマウスにLPSを投与し炎症を惹起させることで転移が誘発されるか否かを検証した。LC-2/ad, H2009, A549, H441をそれぞれn=4ずつ検証したが、LPS投与群では炎症刺激によるマウスの衰弱が著名であり実験結果が得られなかった。再度LPSを減量して実験を行ったが、同様の結果であった。我々が用いているNOD/SCIDマウスではLPSにより惹起される炎症性サイトカインが通常の免疫機能を有するマウスに比べ多く発生することが文献上知られており、このことが我々のモデルにおいてLPSが致死的となる原因と考えられた。動物実験室の移転や蟯虫の発生により6ヶ月の実験延期を余儀なくされた。dormancyを証明するため微小転移の検出を行う方針である。具体的にはマウスの臓器からヒトmt-DNAを検出する方法を検討している。(1)in vitroにおける浮遊細胞株の動向に関しての検証。(2)薬剤感受性に関しての検証。A549、H441、LC-2/adなどの様々な細胞を低接着培地で培養し、その動向を観察した。浮遊環境下ではがん細胞の数は減少するが、やがて一定数で状態が安定し、数月後に再増殖を始める。本研究によって、再増殖までの期間が早い細胞(A549, H441など)と遅い細胞(LC-2/ad, H2009. PC3など)の存在を確認することができた。また浮遊細胞株を用いて薬剤感受性実験も行った。dormancyの状態においてがん細胞の薬剤感受性が低下するとい報告がなされているが、我々の検証では浮遊細胞の薬剤感受性は接着細胞と差は認めなかった。低接着培地での培養は細胞数のカウントが正確に行えず、また培地の交換により細胞数のロスが発生するため、薬剤感受性試験に関しては正確に行えていない可能性が高く、さらなる検証が必要であると考えている。本研究が認証されてから10種類の細胞をマウスの左心室内に投与し、転移傾向を観察してきた。浮遊環境下での再増殖までの期間が早い細胞はマウスへ接種後に転移を形成するまでの期間が早く、長い細胞は転移を形成するまで時間がかかり、in vivoでのがん細胞の転移傾向は低接着培地での再増殖までに要する時間と概ね同調している傾向にあった。転移傾向の弱い細胞株がdormancyのモデルとなりうる細胞株と考えており、これらの細胞を用いた転移誘発実験を現在遂行している。in vitroにおいて、低接着培地で培養する細胞株は培地交換の際に細胞ロスが避けられず、どうしても短期培養下での検証実験しか行えていない。そのため予想していた結果とは異なる結果が得られている。低接着培養下での正確な細胞数の把握が今後の課題であり、顕鏡でのカウントや新たな機器の導入を検討している。

再度LPSを減量して実験を行ったが、同様の結果であった。我々が用いているNOD/SCIDマウスではLPSにより惹起される炎症性サイトカインが通常の免疫機能を有するマウスに比べ多く発生することが文献上知られており、このことが我々のモデルにおいてLPSが致死的となる原因と考えられた。動物実験室の移転や蟯虫の発生により6ヶ月の実験延期を余儀なくされた。in vitroにおいては低接着培養下での正確な細胞数の把握が今後の課題であり、顕鏡でのカウントや新たな機器の導入を検討している。また、in vivoにおいてはがん細胞の転移能の評価が課題であると考えている。IVISを用いた経時的な評価を行っているものの、発光量と転移能は必ずしも一致していない。最終的には屠殺解剖した組織で検証しているが、より正確で厳密な評価を行うための方法を検証している。dormancyを証明するため微小転移の検出を行う方針である。具体的にはマウスの臓器からヒトmt-DNAを検出する方法を検討している。当教室ですでに保有していた試薬を使用できたこと、また研究で用いたマウスの数が予定していた数よりも大幅に少なくなったことが理由である。動物実験計画の遅延により余剰金が生じた。翌年度の遅延した動物実験を行う予定であり、そこに充当する。
微生物機能の高度化によるランチビオティック工学の創製

Staphylococcus warneri ISK-1が生産するランチビオティック、nukacin ISK-1の生合成に関与するABCトランスポーターNukT(リーダーペプチダーゼ・菌体外輸送タンパク質)のペプチダーゼ機能解析を試みた。NukTは異種発現し、その反転膜小胞を粗酵素液として用いた。基質には、NukA(プレペプチド)とNukM(異常アミノ酸形成酵素)を大腸菌内で共発現して得られる修飾His-NukA(リーダーペプチドと異常アミノ酸をもつペプチド)を用いた。ATP存在下で、修飾His-NukAのリーダーペプチドの切断及び成熟nukacin ISK-1の生産が確認された。また、異常アミノ酸を含まないHis-NukAに対してペプチダーゼを示さなかったことより、NukTは基質中の異常アミノ酸を認識することが示唆された。さらに、ATPのアナログ体であるATP-γ-Sによりペプチダーゼ活性が阻害されたことから、ATPの加水分解がNukTのペプチダーゼ活性に影響することが示唆された。NukTの構造は、N末端よりペプチダーゼドメイン、膜貫通ドメイン、ATP結合ドメインから構成されることが推測されている。そこで、N末端領域を単独で発現、精製し、in vitroで機能解析を行った。その結果、NukTのN末端領域が、リーダーペプチドのプロセッシングに関与する領域であることを明らかとなった。また、補因子としてカルシウムイオンを要求することが明らかとなった。N末端にHis-tagを付与したプレペプチドNukA(His-NukA)とNukMを、大腸菌を宿主として共発現させた。発現したHis-NukAをアフィニティークロマトグラフィーにより精製し、ESI-MSを用いて分子量を測定したところ、4分子の脱水反応に相当する72Daの減少が確認された。さらにアミノ酸シーケンス、アミノ酸組成分析の結果から、His-NukAのプロ領域での異常アミノ酸形成が明らかとなった。また、システイン残基のチオール基をシアノ化する1-cyano-4-dimethylamino-pyridinium tetrafluoroborate(CDAP)の処理により、環化反応に関与しないシステイン残基を特異的に検出することができた。このように、MSとCDAP処理との組み合わせによって、NukMによる異常アミノ酸形成を迅速に評価することができた。次に、構築したシステムを用いて様々なHis-NukA変異体とNukMを共発現させ、異常アミノ酸形成を解析した。その結果、異常アミノ酸形成に関わるアミノ酸のアラニン置換体では、他の被修飾残基での完全な脱水、環化反応が起こっていた。一方、プロ領域C末端側の部分欠損体では、脱水、環化反応が不完全であった。以上の結果より、プロ領域C末端の長さはNukMの反応効率に関与しており、また各修飾残基の脱水、環化反応は独立して起こることが明らかとなった。リーダーペプチド部分(保存領域、α-ヘリックス形成に関与するアミノ酸)への変異導入による解析結果から、翻訳後修飾にはα-ヘリックス構造のみならず-4,-7の疎水性残基が必須であった。
多変数非線形特殊関数の定義多様体と対称性

当該研究期間に得た成果の主なものを記す。1.当研究課題の直接的目標であった2変数ガルニエ系と退化ガルニエ系の定義多様体を構成した。各系を5の分割Jで表すと、系Jの定義多様体は2|J|+3個の座標近傍とそれらの間の貼り合せで記述される(|J|はJの長さ)。そして各座標近傍において、各系は正準変数の多項式をハミルトンニアンとする正準方程式で表される。また、A_4^<(1)>型の野海・山田系に対しても相空間の拡張を行った。2.パンルヴェ方程式のベックルント変換を方程式の定義域を拡張するものと見なして、すべてのベックルント変換を用いて可能な限り定義域を拡張すると、それは岡本が構成した定義多様体(初期値空間を束ねたもの)に一致するということを示した。3.各パンルヴェ方程式に対して定義されているベックルント変換群の間に、良く知られている合流操作(退化操作)が整合的に働くこと、すなわちパンルヴェ第VI方程式のベックルント変換群から、合流操作が定める簡単な形式的計算によって、他のパンルヴェ方程式のベックルント変換群が得られることを示した。4.パンルヴェ第VI方程式の非線形モノドロミーをモジュラー群のアフィン3次曲面の4パラメータ族への保測的な作用として具体的に書き下した。5.パンルヴェ第VI方程式の相空間(初期値空間)からモノドロミー表現のモジュライ空間へのリーマン・ヒルベルト対応についての詳しい結果を得た。著しいものは、ベックルント変換群の特徴付けである。すなわち、リーマン・ヒルベルト対応が、アフィン・ワイル群W(D_4^<(1)>)を被覆変換群とする被覆写像となっていることを示した。1.この研究課題は特殊な多変数非線形微分方程式系であるガルニエ系および退化ガルニエ系あるいは高階非線形常微分方程式の定義多様体を構成し、その幾何的性質を調べることである.これはこれらの方程式系もパンルヴェ性を持つと期待して,高次元複素多様体をブローアップして微分方程式の特異点を解消する(解曲線を分離する)問題であるので,個々の方程式について詳しく調べることから始めなければならない.そのため2変数の場合と4階常微分方程式,すなわち初期値空間の複素次元が4の場合を当面の研究対象とした.2変数ガルニエ系,退化ガルニエ系は5の分割によって分類されるが,分担者の木村によりすでに調べられているものを以外で(1,2,2)と(1,1,3)と(2,3)の場合に解曲線を分離出来ることを確かめた.初期値空間の次元が2のパンルヴェの場合と異り,計算が非常に大変であるため計算機を用いて調べているが,予想外の困難にぶつかっている.我々が退化ガルニエ系の標準形と考えているものが実は良い標準形ではない可能性もあり,問題の根本に戻って考え直している.2.この研究課題のもともとのモデルであるパンルヴェ方程式については,いくつかの新しい知見が得られた.(1)すべてのベックルント変換によりC^2を貼り合わせて得られる多様体とC^2のコンパクト化とブローアップにより構成される定義多様体が同型という事実を証明した.これより直ちにベックルント変換で移り合うパラメータを持つパンルヴェ方程式の定義多様体は同型であるという事実も従う.(2)パンルヴェ方程式の初期値空間のコンパクト化とその中での初期値空間の補集合の組がある代数幾何的特徴を持つことに着目し、逆にそのような組によってパンルヴェ方程式が特徴付けされることを示した.これは初期値空間あるいは定義多様体がパンルヴェ方程式をすべて知っていることの正確な定式化である.(3)第Vパンルヴェ方程式の有理解の行列式表示を得た.

(4)第IIパンルヴェ方程式のすべての有理解とエアリ関数の漸近展開の間に成立するな関係式を得た.なぜこのような関係式が成り立つのか,他のパンルヴェ方程式の特殊解についても同様の関係式があるのかは,今後の興味ある研究テーマである。1.ミニワークショップ「可積分系・パンルヴェ系」を野海正俊氏と共催した.期間は2002年12月3日(火)から5日(木)までの3日間,場所は神戸大学・滝川記念学術交流会館,参加者は約20名であった.2.ケンブリッジ大学のマルタ・マゾッコ助教授を神戸大学に招聘した.マゾッコ助教授には上記ミニワークショップにおいて講演してもらい,そのあとパンルヴェ方程式に関連する研究情報交換を多くの研究者と行った.3.今年度の研究成果は次の通りである.(1)パンルヴェ方程式P_J(J=V, IV, III, II)のベックルント変換がパンルヴェ方程式P_<VI>のベックルント変換から,通常の合流操作によって次々に得られることを確かめた(高野).ベックルント変換によって定まる多様体が初期値空間と一致するという野海・高野・山田の結果と併せると,以前に高野が得た初期値空間の合流の別の表現を得たことにもなる.合流操作はベックルント変換の無限小変換にも作用するが,P_<III>の無限小変換だけは例外的であるので,この辺の事情はさらに詳しく調べる必要がある.(2)パンルヴェ第VI方程式P_<VI>の非線形モノドロミーをモジュラー群の複素3次曲面への保測的な作用として書き下した(岩崎).非線形モノドロミーは初期値空間においては極めて超越的であるにもかかわらず,初期値空間のりーマン・ヒルベルト写像による像であるこの複素3次曲面においては簡単な代数的表現となることが重要である.この作用を2次元複素力学系として研究するのが大きな目標であるが,その前にモノドロミー空間の幾何的基盤を整備する必要があり,齋藤と共同してシンプレクテイック的,代数幾何的研究を進めているところである.また,ベックルント変換はモノドロミー空間では自明であるが,リーマン・ヒルベルト写像を介してベックルント変換の幾何的意味付を考えている.(3)パンルヴェ第VI方程式P_<VI>の代数函数解のある族を構成し,その族を特徴付ける特殊多項式(τ函数)の行列式表示を得た(増田).さらに第V以下のパンルヴェ方程式の既知の特殊古典解が合流操作によって次々に得られることを確かめた.今年度の研究成果は次の通りである.1.パンルヴェ方程式のベックルント変換群といわゆる合流操作との関係を調べた。この操作により、パンルヴェ第I方程式のベックルント変換で非自明なものは得られないことが分かった。2.パンルヴェ方程式の固定特異点の解析:第一種固定特異点の性質をベックルント変換と解の解析的表現を用いて調べるために、まず方程式に含まれるパラメータの値がgenericという条件のもとで、解の解析的表現(函数項無限級数)が成り立つ領域が大幅に拡げられるという結果を得た。これはまだ中間的な結果であるが、極が固定特異点に集積する様子などを観察することなどが可能になった。3.パンルヴェ第VI方程式の幾何的研究:第VI方程式の非線形モノドロミーをモジュラー群のアフィン3次曲面の4パラメータ族への保測的な作用として具体的に書き下した昨年度の結果を元に、第VI方程式のベックルント変換群をリーマン・ヒルベルト対応により特徴付けた。
生体内アミノ酸バランスに基づいて悪性胸膜中皮腫を診断する新規検査法の開発

現在の悪性胸膜中皮腫の診断では、画像診断や細胞診を行った後に、鑑別のための外科的・胸腔鏡生検等が実施されている。しかし、最終的な判断は診断を行う専門家の知識や経験に依存するところが大きく、それらを支持するような客観的指標(数値)の存在は、確定診断や鑑別診断において極めて有用であると考えられる。そこで本研究では、生体内アミノ酸濃度のトータルバランスの変動に基づいた総合的指標の作成を目的とした。培養細胞または臨床検体(患者胸水・血液・尿)を試料として種々検討を行い、新しい補助診断技術の開発を目指す。
英国人による非ヨーロッパ文化に対するイメージの形成の研究-大航海時代とその後の旅行記を中心に-

大航海時代に続く英国の近代初期における異文化体験を記した旅行記、および渡英日本人の記録を収集し、そこに用いられた修辞、用語、分類法などに着目することによって、背後に隠された心性(mentalite)、「文明」「野蛮」の概念などを掘り起こす、という当研究の目的は段階的に達成されつつある。蒲池は天正少年遣欧使節をはじめとする、16世紀の日本人と英国人との最も早い接触の記録のディスクールを分析し、それらの中の史実と考えられている文章の虚講性、虚構を装った文章にかいま見られる事実性を探り、異文化記述における史実と虚構の複雑な関係を指摘した。ハ-ヴィは中近東、日本、アフリカ、新大陸についての英国人の文章の言語分析を通じて、異文化記述の多面性を指摘した。彼は新歴史主義の陥りがちな「植民地主義」「帝国主義」を合言葉とする一面的理解を批判しつつ、真の多文化主義的批評を実践してみせた。水野は、1617世紀英国の廷臣・軍人・学者であったウォルター・ロ-リ-の新大陸探検記をとりあげ、異文化体験の記述は、たとえその文化が記述者にとって始めて遭遇するものであっても、先行する文献の「物語」の再生産という要素を帯びる、というその過程を考察した。また、18世紀以後今世紀にいたる数多くのロ-リ-研究が、それぞれの時代の政治的背景や心性を反映させながら、さらに「物語」を引き継いできた過程を追いつつある。しかし、できるだけ多くの一次資料を収集し、データベース化するという当初の計画は、一次資料の分量がはるかに予測を上回ることが判明し、ごく一部を達成できたにすぎない。データベースの公開までにはまだ行うべき膨大な作業が必要であり、この計画は新たな課題として続行されるべきものと考えられる。英国の近代初期における異文化体験を記した旅行記、および初期の日英接触の記録の中に用いられた修辞、用語、分類法などに着目することによって、背後にかくされた心性(mentalite)を掘り起こす、という当研究の目的は着実に達成されつつあり、部分的に発表を始めている。水野は刊行された一次資料を収集するとともに、廷臣・軍人・学者であったSir Walter Raleghの新大陸探検記および、そこに引用されたそれ以前の航海記・探検記を分析することによって、異文化の記述に現れた旧世界の心性の掘り起こしに努めた。この経過は平成6年5月の日本英文学会全国大会で発表、活字化する予定である。蒲池は大英図書館その他の所蔵資料を探査し、その中の16世紀の英国人と接触した日本人についての記事の存在を指摘するに至った。この経過を平成6年5月に上記学会で発表、活字化の予定である。ハーヴィは2回の渡英、数回の学会発表を行い、新大陸についての英国人の文書の言語分析を通じて、新歴史主義の立場を批判した。各種学会への参加の結果、近接分野の国内外の研究者と新たに交流することができたこと..それじたいが一種の異文化交流であった..も、成果の一つである。しかし、できるだけ多くの一次資料を収集するという当初の計画に関しては、文献リストを作成する過程で、一次資料の分量が予想をはるかに上回るものであることが判明した。また、海外にしか所蔵されていないものも多く、時間、経費、旅費の条件の制限内では資料収集に限界があることがわかった。これにともない、異文化交流の記録のデータベース化の作業は予定より遅れていることを認めざるを得ない。したがって、当研究は当初の予定の2年終了後もあらたな課題として続行されるべきものと考えられる。

英国の近代初期における異文化体験を記した旅行記、および渡英日本人の記録を収集し、そこに用いられた修辞、用語、分類法などに着目することによって、背後に隠された心性(mentalite)、「文明」「野蛮」の概念などを掘り起こす、という当研究の目的は段階的に達成されつつある。水野は、1617世紀英国の廷臣・軍人・学者であったWalter Raleghの新大陸探検記をとりあげ、異文化体験の記述は、たとえその文化が記述者にとって始めて遭遇するものであっても、先行する文献の「物語」の再生産という要素を帯びる、というその過程を解明した。また、18世紀以後今世紀にいたる数多くのRalegh研究が、それぞれの時代の政治的背景や心性(mentalite)を反映させながら、さらに「物語」を引き継いできた過程を追いつつある。蒲池は16世紀の英国人と日本人との接触の最も早い記録をとりあげ、それらの中の史実と考えられている文章の虚構性、虚構を装った文章にかいま見られる事実性を探り、異文化記述における史実と虚構の複雑な関係を指摘した。ハ-ヴィは新大陸についての英国人の文章の言語分析を通じて、異文化記述の多面性を指摘し、新歴史主義の立場を批判した。しかし、できるだけ多くの一次資料を収集し、データベース化するという当初の計画は、一次資料の分量がはるかに予測を上回ることが判明し、ごく一部を達成できたにすぎない。データベースの公開までにはまだ行うべき膨大な作業が必要であり、この計画は新たな課題として続行されるべきものと考えられる。
不斉4級炭素を持つインドレニン誘導体の合成研究

血圧降下剤や精神安定剤であるレセルピンや,抗不整脈薬のアジマリンなどの薬効成分は,インドールという共通の化学構造を持ちながら,生物学的に異なる性質を持つ.インドールの役割を化学的に解明すべく,レゼルピン中のインドールをインドレニンという別者に化学変換して,その分子構造と性質の変化を科学的に報告した.血圧降下剤や精神安定剤であるレセルピンや,抗不整脈薬のアジマリンなどの薬効成分は,インドールという共通の化学構造を持ちながら,生物学的に異なる性質を持つ.インドールの役割を化学的に解明すべく,レゼルピン中のインドールをインドレニンという別者に化学変換して,その分子構造と性質の変化を科学的に報告した.本研究の目的は、脳神経系に強い作用を示すインドールアルカロイド類の合成に有用な、最小単位の有機分子を創り出すことです。インドール骨格を含む有機化合物は、窒素原子を含む芳香族化合物の中で、とりわけ脳神経系に作用することが多く報告されています。私は現在までに汎用されているトリプトファンを原料とする方法は、インドールの3位に不斉4級炭素を持つ標的化合物の合成に適さないだろうと考えました。それは複雑な有機分子を標的とする合成には、最も困難と予想される結合をできるだけ早い段階で形成させてしまうような合成計画が効率的だからです。そこで、様々な官能基を持つインドール体のC3位に、簡便に且つ立体選択的にアリル基を導入して、4級炭素を構築する手法をこれまで検討してきました。その結果、パラジウム触媒を用いてアリルメチルカルボネートから、インドール体のC3位にアリル単位を移動させる方法を見出しました。この手法の特徴は、1.パラジウム触媒の活性化に、リン配位子が必要である。2.N-アリル化は、ほとんど進行しない。3.アルコールやエステルなどの分子内の他の官能基を保護しなくてよい。4.生成物の骨格は、インドレニン類(3H-インドール)に分類される。に大別されます。上記1より、リン配位子の最適化を実施しました。2と3の特徴を生かして、インドール骨格を持つ天然生理活性物質を直接変換することを試み、興味深い性質を示す新規の有機分子を報告しました。また4の項目は、ヘテロ環化合物の長い歴史の中で報告例が少ない珍しい分子骨格でありました。その性質を実験的に解明することは、新しい機能性分子の創製につながると判断しましたので、今後も重点的に発展させていきます。本研究では,インドールの互変異性体であるインドレニン誘導体を各種合成して,その化学・物理・生物学的な性質を解明することを目的としています.インドール系アルカロイドは脳神経系に特徴的な薬理作用を持つものが多く,創薬研究のリード化合物として潜在的な可能性を秘めています.一方インドレニンは生合成の活性種と想定されたり,全合成研究の中間体として登場するだけに,合成ターゲットとして単離するには不安定な構造を持ち,分子としてこれまで満足に科学調査されていません.そこでインドール化合物を,3位で選択的にアリル化してインドレニン骨格に化学変換する手法を駆使して,様々なインドレニン分子を創出しました.特に市販の天然物ヨヒンビン塩酸塩を,一行程でアリルインドレニン骨格に変換して,3位に不斉4級炭素を持つインドレニン化合物を高い立体選択性で得ることができる条件を見出しました.パラジウムを触媒としたアリル化反応では,(7R)-アリルヨヒンビンが高い収率で得られ,マグネシウムを使った場合には(7S)-アリルヨヒンビンが優先しました.これらの結果を基に立体選択性の発生するメカニズムについてX線構造解析を行ったところ,パラジウムではπ-アリルパラジウム中間体がインドールの空いている側から近づき分子内でアリル化が進行するのに対して,マグネシウムでは,同様に空いている側にいるマグネシウムカチオンの持つ電子反発を避けるようにして,逆側からアリル化されることから立体選択性が異なることが分かりました.また,3,3-ジアリルインドレニン誘導体を各種合成して,3位の4級炭素に不斉を導入すべく検討を行いました.フェニルイミノ基の持つ窒素は配位能が高く,有機金属試薬を用いた誘導体化反応に抵抗を示しました.この性質はインドレニン特有のものであり,インドールと区別されることから,今後有効な活用法を探索していきます.