hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高等植物葉緑体構成因子の遺伝子発現における核支配と遂次性

高等植物葉緑体は個有のDNAをもち120前後の遺伝子がコードされている.これらは真正細菌型のRNAポリメラーゼ(PEP)とTワファージ型のNEPによって転写されるが葉緑体への分化には特にPEPが必須である.このコア酵素は葉緑体DNAにコードされているが調節因子のシグマファクターが少くとも6つ核にコードされていることを見い出した.中でもsigBは重要でこの欠損によってpale greenになり葉緑体が小さく貧弱になることから、又sigB自身の発現が発芽のごく初期から起こることから更に解析中である.一方藍藻に起源をもつ葉緑体は転写の他に分裂についてもバクテリアのシステムを一部そのまま利用している.そのひとつがMinDのホモローグであり、後に移行したこの遺伝子の発現はもうひとつの因子FtsZと同様のパターンを示しつつ、機能的には逆の働きをもっていた.すなわち、その大量発現によって分裂は抑制され一細胞に12個の巨大葉緑体ができた.又このタンパク質の局在は葉緑体の内外両方である可能性も示唆された.更に遺伝学的にすでに知られていたarc6変異は表現型がAtMinDlの大量発現株と非常に類似していたがFtsZの発現はほぼ正常でAcMinDlの発現が数倍になっていることも確認できた.高等植物葉緑体の構成因子のうち、核コードのrbcs、cab(光合成系)sig、rpoTp(転写系)、ftsZ、minD(分裂系)などの遺伝子と葉緑体コードの遺伝子のrpoA、rbcL、psaA、psbA、psbD、petA、petB、atpA、atpB、atpF、atpH、atpI(光合成系)、rpoB、rpoC1(転写系)、ndhA(NADHデヒドロゲナーゼ)、clpP(プロテアーゼ)、accD(脂肪酸合成系)、rrn16(翻訳系)などの遺伝子を検出するためのDIG標識した一本鎖DNAプローブを作成した。これらを用い、シロイヌナズナ(WS)の発芽初期過程における発現機序をノーザン解析した。その結果、すでに種子中に蓄積しているものとしてPSIIのD1サブユニットをコードするpsbA、葉緑体DNAにコードされた遺伝子の中で最も発現量が多いrrn16があった。残りの遺伝子の転写産物はいずれも2日目から検出され、1日以上発現がずれるような逐次性は見られなかった。実際、緑化が起こるのは3日目前後の約12時間であり、この前後を重点的にもっと細かい2-3時間置きのサンプリングで解析する必要がある。また、暗下で発芽させてエチオプラストから葉緑体への分化過程(これもほぼ12時間で完了)における発現機序の解析も過程の同調性の面から有効と思われる。また初年度は特に核コードのシグマ因子群(sig遺伝子)の発現について詳細に解析したが、それらの中では発芽のごく初期から発現しているものと一日程度遅れて発現が認められるものがあり異なるシグマ因子が逐次性をもって発現することと葉緑体分化の関係についてさらに解析を進める予定である。高等植物葉緑体は個有のDNAをもち120前後の遺伝子がコードされている.これらは真正細菌型のRNAポリメラーゼ(PEP)とTワファージ型のNEPによって転写されるが葉緑体への分化には特にPEPが必須である.このコア酵素は葉緑体DNAにコードされているが調節因子のシグマファクターが少くとも6つ核にコードされていることを見い出した.中でもsigBは重要でこの欠損によってpale greenになり葉緑体が小さく貧弱になることから、又sigB自身の発現が発芽のごく初期から起こることから更に解析中である.一方藍藻に起源をもつ葉緑体は転写の他に分裂についてもバクテリアのシステムを一部そのまま利用している.そのひとつがMinDのホモローグであり、後に移行したこの遺伝子の発現はもうひとつの因子FtsZと同様のパターンを示しつつ、機能的には逆の働きをもっていた.すなわち、その大量発現によって分裂は抑制され一細胞に12個の巨大葉緑体ができた.又このタンパク質の局在は葉緑体の内外両方である可能性も示唆された.更に遺伝学的にすでに知られていたarc6変異は表現型がAtMinDlの大量発現株と非常に類似していたがFtsZの発現はほぼ正常でAcMinDlの発現が数倍になっていることも確認できた.
身体活動促進のポピュレーション戦略に関する地域介入研究

1.本研究は、クラスター・ランダム化試験デザインの地域介入研究であり、コミュニティ・ワイド・キャンペーンが、地域在住の中高年者の身体活動量増加につながるのか検証を行った。2.今年度は、これまでの調査データを統合し、計4,559人、3時点分のデータ・ベースを整備した上で、医学統計専門家との協議を重ね、地域介入研究の分析を進めた。研究実施地の自治体では、4年後追跡評価(平成26年10月予定)に向けて介入が継続されており、5月と10月に現地で戦略会議を行ったほか、定期的なインターネット会議を実施した。また、会議と合わせて住民組織の活動にも参加し、協力体制の強化と活動支援を行った。研究を全国的に展開させるため、本研究の対象地域以外での地域介入の支援も行い、現地視察や研究会議に参加した。4.平成25年12月からは、研究を発展させるために海外渡航し、米国ハーバード大学医学大学院にて研究を行った。受入研究者であるI-Min Lee教授のもと、これまでの研究成果を論文化するとともに、今後の研究の方向性について議論を進めた。海外渡航後、ベースラインのデータを用いて既に1本身体活動に関する論文を執筆し、投稿を済ませた。5.本研究により、身体活動促進のポピュレーション戦略に関する地域介入研究のデザイン・介入内容・効果検証の方法論が整理され、短期的効果に関するエビデンスが明らかになった。(抄録なし)1.本研究は、地域全体を対象とした介入(コミュニティ・ワイド・キャンペーン)が、中高年者の身体活動量増加につながるか明らかにすることを目的とした。2.本研究の特色は、地域介入により、「住民のうち、何%の人々が活動的になるか」というポピュレーション・レベル(地域・集団レベル)での検証を行う点であり、クラスター・ランダム化比較試験というデザインで行われた。3.今年度は、地域介入の2年後追跡評価として、平成24年10月に無作為抽出の質問紙調査を行った。介入前評価の回答者4,559人中、死亡・転出した者を除く4,411人へ質問紙を郵送した。その結果、最終的に3,437人からの返信を得て、77.9%と高い回収率を確保できた。4.質問紙調査の実施と並行して、介入後評価(平成22年)の結果について分析を進めた。事前に設定した行動科学のロジック・モデルに基づく分析の結果、1年間の介入では、地域住民の気づき(アウェアネス)と知識までは高めることが出来たが、信念・意図、そして実際の身体活動量(行動)までは変えることが出来なかったことが明らかになった。6.また、研究実施地の自治体と協議を重ねた結果、将来的に4年後追跡評価の実施と合わせて、行政情報を活用した要介護・死亡調査を実施することが決定し、その情報取得に関する手続きが進められた。当初の計画度通り、質問紙調査を滞りなく実施できたほか、分析を進めて論文執筆・投稿を終えているため。また、国際学会ではStudent Awardを受賞しており、研究への取り組みが外部からも高く評価されている。当初の計画通り、2年後追跡調査の分析を進め、論文執筆・投稿を行う。分析の結果、得られた知見については、継続して国内外の学会でも発表を行っていく。(抄録なし)
銅酸化物高温超伝導体における高次のバーテックス補正を考慮した電荷密度波の理論

銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップ領域の現象について以下のように研究した。銅酸化物の擬ギャップ現象はクロスオーバーか相転移かで議論が分かれていた。しかし最近の実験から擬ギャップ温度T*で回転対称性を破るネマティック相転移が起こっていることが報告された。またそのネマティック秩序の異方性はY系,Hg系では45度ずれていることも観測され、注目を集めている。このネマティック秩序は従来の平均場レベルの理論では説明できていない。そこで我々はバーテックス補正を導入し、スピン・電荷揺らぎ間の結合効果を考慮して考えた。その結果Aslamazov-Larkinバーテックス補正によってホッピングに異方性が生じるB1gボンド秩序が現れることや、そのボンド秩序の異方性は準粒子ダンピングによってhot spotの電子の寄与が小さくなるとB2g対称性へと変化することを見出した。またこれらのボンド秩序によってフェルミ面を構成するバンドに異方性が生じることで、軌道角運動量に由来する帯磁率に異方性が生じることも分かった。銅酸化物の擬ギャップ温度近傍で回転対称性が破れていることに加えて、中性子散乱実験から時間反転対称性が破れていることが報告されている。そのため空間と時間の対称性を同時に破る秩序として、原子間に自発的に電流が流れるcurrent秩序について注目が集まっている。先行研究ではMaki-Thompsonバーテックス補正(MT-VC)を考慮することで反強的なcurrent秩序(π-flux)の揺らぎが誘起されるが、その揺らぎは小さいことが分かっている。そこで我々はMT-VCにスピン揺らぎによる電子・電荷の結合定数の補正(U-VC)を取り入れた解析をおこなった。その結果スピン揺らぎの増大とともにπ-fluxの揺らぎも増大し、相転移を起こすことを示した。研究計画通りに進んでいる他、最近発見されたB1g,B2gネマティック秩序について解析を行った。銅酸化物の強いスピン揺らぎから、スピン・電荷揺らぎ間の結合効果によってボンド秩序が誘起される。またこのボンド秩序の対称性は準粒子ダンピングによってhot spot近傍の寄与が変化することで、B1gもしくはB2g対称性をとることを示した。またcurrent秩序に対するバーテックス補正の効果について解析した。電子・電荷の結合定数の補正を考慮することでcurrent揺らぎが増大することを示した。今後の研究ではボンド秩序と超伝導の関係について解析を行う。ARPESから、超伝導転移温度Tc以下では異方性が減少するという報告がされており、注目が集まっている。そこで我々はこの超伝導相内におけるネマティック秩序の抑制について解析を行う。超伝導状態ではギャップによって、フェルミ準位近傍の状態密度が減少し、スピン揺らぎが減少する。ボンド秩序はスピン揺らぎによっておこるため、超伝導相でスピン揺らぎが抑制されれば、ネマティック秩序も抑制される。この解析には、今まで考慮していたバーテックス補正に加えて、新しく超伝導ギャップによる異常グリーン関数を用いたバーテックス補正の寄与まで含めて考える必要がある。異常グリーン関数の寄与を含めたボンド揺らぎの解析を行うことで、超伝導とボンド秩序の関係について解明する。

電子・電荷の結合定数の補正を考慮することでcurrent揺らぎが増大することを示した。今後の研究ではボンド秩序と超伝導の関係について解析を行う。ARPESから、超伝導転移温度Tc以下では異方性が減少するという報告がされており、注目が集まっている。そこで我々はこの超伝導相内におけるネマティック秩序の抑制について解析を行う。超伝導状態ではギャップによって、フェルミ準位近傍の状態密度が減少し、スピン揺らぎが減少する。ボンド秩序はスピン揺らぎによっておこるため、超伝導相でスピン揺らぎが抑制されれば、ネマティック秩序も抑制される。この解析には、今まで考慮していたバーテックス補正に加えて、新しく超伝導ギャップによる異常グリーン関数を用いたバーテックス補正の寄与まで含めて考える必要がある。異常グリーン関数の寄与を含めたボンド揺らぎの解析を行うことで、超伝導とボンド秩序の関係について解明する。
チリ胆嚢がん患者の予後規定因子および本症発生に関与する遺伝要因の解明

胆嚢がんの予後に遺伝的要因が関与していると考え、我々は生存期間に関連するSNPの同定を試みた。チリ胆嚢がん患者96例を対象にCancer SNP Panel (Illumina Inc.)を用いて1,421 SNPを網羅的に解析し、疾患特異的生存率に関与するSNPをスクリーニングした。その結果、6個の生存期間に有意差を有するSNPが同定され、これらリスクSNPの保有数は有意に癌特異的生存期間と関連していた(P=3.05×10-10)。また、年齢、ステージを共変量とした多変量Cox回帰分析においても、リスクSNPの保有数は独立した予後予測因子であることが示された(P=2.26×10-8)。胆嚢がんは世界的に比較的稀な悪性腫瘍であるが、早期診断が難しいことから、5年生存率が低く、予後も悪い。本研究では、胆嚢がん多発国チリにおいて、本症患者のがん関連SNPを網羅的に解析することにより、患者の予後を規定する因子を明らかにすることを研究目的としている。また、胆石症患者に対し同じSNP解析を行い、胆嚢がん患者と比較することで、胆嚢がん発生に関与する遺伝要因を明らかにすることも目的である。平成26年度は、研究打合せ、試料の収集、病理組織学的観察を行った。まず、チリ・サンティアゴのSotero del Rio病院を訪問し、研究計画を確認した。同病院とは従来より協力関係にあり、本研究にあたっても副院長ら研究協力者より快く協力の了承を得た。同病院では消化器治療が盛んなことから多くの胆嚢がん患者組織が集まり、この時点で274症例の胆嚢がん患者のパラフィン包埋組織標本(FFPEブロック)を収集することができた。日本においてこれだけの胆嚢がんの症例数を確保することは非常に困難であり、貴重なサンプルを多数得られたことは大変意義深いと考えられる。また、この後も引き続いてさらに症例数を増やせるよう追加で標本を集めていくことを確認した。FFPEブロックは日本・新潟医療福祉大学に搬送したうえで、薄切、HE染色を行い観察した。その結果、多くのサンプルではがん部組織が大部分を占めており、非がん部組織を選択的に切り出し、回収することは容易ではないと考えられた。まず、DNA抽出にあたっては、平成26年度に行った病理組織学的観察の結果により、多くのサンプルではがん部組織が大部分を占めており、非がん部組織を選択的に切り出し、回収することは困難であると判断されたことから、薄切切片に存在する組織をがん部と非がん部の区別なく回収し、DNAを抽出することに方針を変更した。薄切はミクロトームを用いて厚さ10μmの切片を作製した。切片をDeparaffinization solution(QIAGEN)を用いて脱パラフィンし、その後QIAamp DNA FFPE Tissue Kit(QIAGEN)を用いてゲノムDNAの抽出を行った。抽出したDNA溶液はNanodropを用いて濃度を測定した。つぎに、Cancer SNP Panelを用いたSNPジェノタイピング解析にあたっては、高濃度のDNA溶液が求められたため、まずはより高濃度のDNAが回収できた96例について、Cancer SNP Panel(イルミナ社)によるSNPジェノタイピング解析を行った((株)トランスジェニックに委託)。その結果、解析した96症例のうち65症例において少なくとも1つ以上の変異が検出された。また、Cancer SNP Panelの解析対象となる1421のSNPのうち、変異が検出されたのは274のSNPにわたっていた。当初の計画では300症例のSNP解析を目標としていたが、平成27年7月にイルミナ社のGoldenGate Cancer SNP Panelの販売終了が明らかとなった。そのため、すでに解析が終了していた96症例に追加するSNP解析が実施不可能となった。平成28年度は、96症例のSNP解析データを用いて、SNPジェノタイピングの結果を統計解析し、患者生存期間に関連するSNPを複数同定・選別することを計画していた。当初、SNPジェノタイピング解析に用いる予定であったGoldenGate Cancer SNP Panel(イルミナ社)が販売終了となったため、代替となるSNP解析の検討を進めたが、目的に叶う解析が見つからず、研究計画の見直しが必要となった。その後、統計解析を実施するにあたり、患者情報の追加が必要となったため、平成29年2月にチリ・サンティアゴのSotero del Rio病院を訪問し、研究協力者のMs. Andreaらと面会し、統計解析に必要となる患者情報を収集した。96症例のSNP解析データを用いて、SNPジェノタイピングの結果を統計解析し、患者生存期間に関連するSNPを複数同定・選別することを計画していたが、解析に必要となる患者情報に不足が判明した。そのため、患者情報の補完を行った。胆嚢がんの予後に遺伝的要因が関与していると考え、我々は、がん関連遺伝子SNPアレイを用いて、生存期間に関わる遺伝子の同定を試みた。2007年から2012年までの間に、チリ・サンティアゴの私立病院において胆嚢がんと診断され胆嚢切除術を受けた患者96例を対象とした。SNP解析にはイルミナ社製Cancer SNP Panelを用いて、408のがん関連遺伝子における1,421のSNPsをタイピングし、ログランク検定を用いて疾患特異的生存率に関与するSNPをスクリーニングした。検定P値について、false discovery rate(FDR)法を用いて、FDR-Q値のカットオフを0.3に設定すると、6個の生存期間に有意差を有するSNPsが同定された。

これら6個のSNPsを共変量としたCox回帰分析によってリスク分類モデルを作成し、LOOCV解析による内部検証を行った。リスク分類における高リスク群では低リスク群と比較して、有意に生存期間が短かった(P<0.0001)。また、リスクSNPの件数に基づいて予後予測モデルを作成したところ、リスクSNPの件数は有意に疾患特異的生存期間と関連していた(P<0.0001)。年齢、性別、ステージを因子に加えた多変量解析においても、リスク分類およびリスクSNPの件数は、独立した予後予測因子であることが示された(いずれもP<0.0001)。本研究によって、がん関連SNPアレイ解析により、胆嚢がんの生存期間に関連する6個の候補SNPsが同定された。これらのSNP解析と従来の臨床病理学的なリスク因子との併用により、より正確な予後予測や個人に合わせた治療法の選択につながると考えられる。胆嚢がんの予後に遺伝的要因が関与していると考え、我々は生存期間に関連するSNPの同定を試みた。チリ胆嚢がん患者96例を対象にCancer SNP Panel (Illumina Inc.)を用いて1,421 SNPを網羅的に解析し、疾患特異的生存率に関与するSNPをスクリーニングした。その結果、6個の生存期間に有意差を有するSNPが同定され、これらリスクSNPの保有数は有意に癌特異的生存期間と関連していた(P=3.05×10-10)。また、年齢、ステージを共変量とした多変量Cox回帰分析においても、リスクSNPの保有数は独立した予後予測因子であることが示された(P=2.26×10-8)。研究初年度としての計画通り、研究打合せ、試料の収集、病理組織学的観察を実施した。試料の目標数は300症例としているのに対し、274症例と目標数に近い試料をすでに収集した。当初計画と比べ症例数が減少することになるものの、すでに受領している96症例のSNP解析データを用いて、SNPジェノタイピングの結果を統計解析し、患者生存期間に関連するSNPを複数同定・選別する。そしていくつかのSNPセットを設定し、より正確に予後予測が可能なSNPの組み合わせを導き出す。96症例のSNPデータおよび患者情報を用いて、生存時間との関連解析を行い、胆嚢がん患者の予後因子となるSNPを探索する。手順として、まず癌と関連するSNPを選出し、多変量解析で予後因子の評価を行う。さらに、高リスク群と低リスク群の分類推定を行う。Cox比例ハザード解析では、選定したSNPsおよび興味のある臨床因子により患者をグループに分け、生存時間との関連を単変量のCox比例ハザードにより評価する。また、選定したSNPs情報や臨床情報による多変量Cox比例ハザードを試行する。分子遺伝疫学FFPEブロックの薄切切片からDNAを抽出し、Cancer SNP Panel(イルミナ社)によるSNPジェノタイピング解析を行う。この際、非がん部組織選択的なDNA抽出には困難が伴うと想定されるが、実現できなかった場合には解析方法を工夫することで対応を検討する。
肝細胞癌診断における高画質高時間分解能ダイナミックMRIの有用性に関する研究

本研究の目的は、肝細胞癌(肝癌)診断において、MRIの特徴である高い組織コントラストと、従来のMRIで困難であった高画質と高時間分解能を両立した撮像法を用いることで、肝癌診断に有用かつ低侵襲な診断法を開発することである。まず、radial VIBE法が従来のCartesian VIBE法に比して良好な画像が得られることを検証した上で、肝癌切除例においてradial VIBE法を用いたDCE-MRIが経皮的肝動脈造影下cine CTに匹敵する詳細な画像所見を描出可能であることを証明した。現在、本法の肝癌と胆管細胞癌の鑑別における有用性について検討中である。本年度はradial VIBE法を用いた動脈優位相画像と経皮的肝動脈造影下cine CT(CTHA)との画像所見の比較を行った。肝癌切除例のうち、radial VIBE法を用いた肝ダイナミックMRI(DCE-MRI)と経皮的肝動脈造影下cine CTの両者が施行された14例を選択し、遡及的に画像所見を比較検討した。コロナ濃染はCTHAにて全例で描出され、DCE-MRIでは11例(78%)で描出された。腫瘍周囲に見られる低吸収/低信号帯はCTHAとDCE-MRIでそれぞれ12例と10例で認められ、CTHAで描出されたもののうち83%がDCE-MRIでも描出された。これらの結果から、radial VIBE法を用いたDCE-MRIはCTHAに匹敵する画像診断能を有すると考えられた。本研究に平行し、病理学的検討の準備(病理組織ブロック収集および要因の候補に関する検討)を行った。また、病理学的検討を始める前に、腫瘍周囲低信号帯の臨床的意義を確認する意味で、所見と予後もしくは再発率の検討行うこととした。これらとは別に、DCE-MRIの際の息止め不良がradial VIBE法を用いたDCE-MRIや従来のCartesian VIBEの画像にどのような影響を与えるかをボランティアで追加検討した。その結果、radial VIBE法を用いたDCE-MRIはfull-frameで体動の影響を受けにくく、呼吸停止不良であった部分以外のsub-frame画像で画質が保たれることが明らかとなった。本年度計画した検討は終了し、論文化しているところである。次年度の準備をしつつ、次年度の検討を臨床的意義により有意義なものにするために、画像所見と予後の関係に関する検討を追加することとした。前年度の研究では,radial VIBE法は経皮的肝動脈造影下cine CTと同等の肝細胞癌の画像所見および血行動態(早期濃染,腫瘍周囲低信号/低吸収帯,コロナ濃染)を描出可能であった.早期濃染は全例に認められた種,コロナ濃染と腫瘍周囲低信号帯が肝切除後の再発を予測する因子になり得るかを検討した.連続した40例の肝切除例を対象に所見の有無により再発率に差異があるかどうか検討を行った.その結果,肝切除後2年以内の再発率は全症例では35%であった.肝細胞癌を腫瘍周囲低信号帯の有無で2群に分けると,肝切除後2年以内の再発率は,陽性群,陰性群でそれぞれ21.6%,66.8%と有意に陽性群の方が再発率が低かった.コロナ濃染については,陰性群と陽性群の間で統計学的有意差は認められなかった.これらの結果からは,高画質,高時間分解能ダイナミックMRIを施行することで,肝細胞癌切除後の再発リスクを推定できる可能性が示唆された.腫瘍周囲低信号帯のついては,病理所見と対比したところ必ずしも被膜に相当する訳ではなかった.しかしながら,一般的に肝細胞癌周囲の肝実質は圧排されており,肝実質の圧排の程度,門脈や静脈などの圧排の程度などが関与していることが予想されている.これらの詳細な理由について明らかにするために病理学的な検討を進めているが,要因を明らかにするための適切な研究デザインについて,病理医の意見を聞きながら検討しているところである.予定していた画像所見と病理組織所見の対比を行ったところ,当初予想していた肝細胞癌の被膜の有無との関係が乏しいことがわかった.また,症例数が少ないためか,肝細胞癌の分化度や門脈内進展との関係も明らかにならなかった.このように予定していた検討は完了したものの,病理所見が画像所見に与える所見に関して有用な情報が得られなかった.一方,高画質高時間分解能ダイナミックMRIで得られた所見,すなわち腫瘍周囲低信号帯は予後予測に有用である可能性が示唆されたため,従来の画像では描出困難であった本所見の描出は臨床的に意味があると考えられた.この所見の原因となる病理所見を解析中だが,腫瘍周囲の被膜以外の要因も考えられているため,現在,その要因の解析法について検討中である.本研究の目的は、肝細胞癌(肝癌)診断において、MRIの特徴である高い組織コントラストと、従来のMRIで困難であった高画質と高時間分解能を両立した撮像法を用いることで、肝癌診断に有用かつ低侵襲な診断法を開発することである。まず、radial VIBE法が従来のCartesian VIBE法に比して良好な画像が得られるかをボランティアを用いて検証した。その結果、radial VIBE法は体動の影響を受けにくく、肝ダイナミックMRI(DCE-MRI)において従来のCartesian VIBE法に比して、呼吸停止不良な場合でも高画質高時間分解能の画像を得ることができることが確認された。

肝癌切除例におけるradial VIBE法を用いたDCE-MRIと経皮的肝動脈造影下cine CT(CTHA)との比較では、DCE-MRIの動脈優位相の約20秒間で3秒程度の時間分解能があれば、肝細胞癌に特徴的なコロナ濃染や腫瘍周囲低信号帯がCTHAに匹敵する程度に描出され、低侵襲なDCE-MRIにて詳細な画像所見が描出可能であることが証明された。腫瘍周囲低信号帯は被膜に相当すると予想されたが、病理所見との対比では必ずしも被膜とは一致しなかった。この腫瘍周囲低信号帯の原因については,現在,病理学的に各種の染色を用いて検討中であるが、この所見は肝切除後の再発率が低いことを予測できる指標であることも明らかとなった。さらに、radial VIBE法を用いたDCE-MRIより得られた高画質高時間分解能画像が腫瘍の鑑別に有用であることを証明するため、肝癌と胆管細胞癌の鑑別を目的に症例を集積した。現在、肝切除され病理標本とDCE-MRI画像の対比が可能な症例の集積が終了し、解析を進めているところである。本研究の目的は、肝細胞癌(肝癌)診断において、MRIの特徴である高い組織コントラストと、従来のMRIで困難であった高画質と高時間分解能を両立した撮像法を用いることで、肝癌診断に有用かつ低侵襲な診断法を開発することである。まず、radial VIBE法が従来のCartesian VIBE法に比して良好な画像が得られることを検証した上で、肝癌切除例においてradial VIBE法を用いたDCE-MRIが経皮的肝動脈造影下cine CTに匹敵する詳細な画像所見を描出可能であることを証明した。現在、本法の肝癌と胆管細胞癌の鑑別における有用性について検討中である。追加で行う画像所見と予後の関係に関する検討の結果によっては、病理学的検討を行う画像所見や病理所見の要因に関して再検討を行う可能性がある。また、病理所見の検討に関しては、病理医による判定を行うか、ソフトウエアによる解析を行うか予備検討が必要と考えられる。腫瘍周囲低信号帯に関して,病理学的要因を明らかにするため検討を進める予定である.画像評価については,いままで得られた肝細胞癌の血行動態解析の所見から,非典型的肝細胞癌や胆管細胞癌との鑑別が可能かどうかについて検討を進める予定である.放射線医学病理組織の解析について予備検討により方向性を検討していたことにより,研究計画を若干変更する必要性が生じたため.また,結果を論文化しているところではあるが,年度内に英文校正まで進めなかったため次年度使用額が生じた.病理学的な検討は,鉄染色,免疫染色,および電顕による検討も視野に入れながら検討を続けていく予定であり,次年度使用額はH29年度請求額と合わせてこれらにかかる費用に充てる.また,画像所見の読影実験をデザインする際に,匿名化した症例の画像データ保管,適切な読影実験環境を作成するためには,機材の購入が必要であり.この費用に充てる.前年度内に論文化出来なかったものは,出来るだけ本年度に英文での論文化を目指し,英文構成費用に使用する.
連続状態を取り入れた線型応答関数理論による不安定原子核の構造の研究

本研究では、Hartree-Fock (HF)およびRandom Phase Approximation (RPA)等の平均場近似模型の不安定原子核への応用を主に研究した。平均場近似の特徴は、質量数が40以上の中重核の巨大共鳴や回転運動等の集団運動の記述にある。例えば,連続状態を含めた不安定原子核の構造や励起状態に対する対相関の多体相関としての役割の新しい側面、陽子と中性子の一体場の非対称性や殻構造の変化がFermi型やGamow-Teller型の巨大共鳴やβ崩壊にどのような影響を持つか等の問題である。また、中性子崩壊線近傍の原子核の陽子、中性子の変形がこれらの原子核の平均場の特徴である小さな分離エネルギーの効果や芯とvalence軌道波動関数のdecoupling効果と結び付くことにより定性的に新しい運動を引き起こすことの可能性の追求や、しきい値付近の励起状態や低励起多重極状態の性質にどのような変化を与えるかという点にも注目してきた。本研究での中心課題を項目別にあげると、1)崩壊線近傍の原子核にたいするSkyrme型有効相互作用の開発3)崩壊線近傍の原子核にたいする平均場近似を超えた動力学的効果。4)巨大共鳴のアイソスピン依存性と芯偏極効果。5)RPA線形応答関数への対相関の効果の導入。6)中性子スキン、非対称核物質の状態方程式及び対称エネルギーの関係。について研究を行い成果を上げた。12年度の研究は次の2つの課題を中心に行なった。1)アイソスピンとスピンの自由度を持つRPA線形応答関数の開発とスキン核の励起構造の研究。崩壊線近傍の原子核では実験的に検証されている厚いスキンにより、一体場の構造が安定線上の原子核と大きく違ってくることが予想される。特にスピン・軌道力は大きく変化するものと思われる。このような一体場の特徴が、崩壊線近傍の原子核のしきい値付近を含む低いエネルギーのFermi型およびGamow-Teller型励起状態への大きな影響を持つことが考えられる。この新しい励起構造を探るには,陽子・中性子の自由度をexplicitに取り入れかつ連続状態を取り入れた座標空間での線形応答関数を解く必要がある。線形応答関数プログラムのスピンの自由度がない場合は我々が世界をリードし最初に開発した。スピンの自由度が入った場合のプログラムを12年度に完成した。このプログラムにより、かさ原子核やスキン原子核のしきい値付近を含む低いエネルギーのFermi型およびGamow-Teller型励起関数の構造を明らかにする計算を行った。2)崩壊線近傍の原子核にたいするSkyrme型有効相互作用の開発。連続状態を取り入れた線形応答関数は、座標空間で解かれるため、Skyrme型有効相互作用がきわめて有用であることがわかっている。一方、Skyrme型有効相互作用は、スピン・軌道力のアイソスピン依存性が強いために、崩壊線近傍の原子核に対して飽和性を十分に評価していないという指摘もある。我々は、Skyrme型有効相互作用のスピン・軌道力のアイソスピン依存性を再評価し、不安定原子核に対してもより定量性のあるパラーメーターの決定を行った。13年度の研究は次の2つの課題を中心に行なった。崩壊線近傍の原子核では実験的に検証されているハローや厚いスキンにより、魔法数等の一体場の構造が安定線上の原子核と大きく違ってくる。このような厚いスキンが、崩壊線近傍の原子核の巨大共鳴等の励起状態への大きな影響を持うことが考えられる。この新しい励起構造を探るために,陽子・中性子の自由度をexplicitに取り入れ,かつ連続状態を取り入れた座標空間での線形応答関数を用い^<20>Cや^<60>Caのスキン原子核のしきい値付近を含む低いエネルギーおよび巨大共鳴の励起関数の構造を明らかにする計算を行った。そのなかで,殻構造の崩れによりnegative parityのcollectiveな励起モードが低いエネルギー状態として現れることを明らかにした。2)崩壊線近傍の原子核にたいする平均場近似を超えた動力学的効果。安定核では電磁遷移や単一粒子エネルギーに対する平均場近似や殻模型を超えた動力学的効果が重要であることがわかっている。

我々は,崩壊線近傍の原子核にたいする動力学的効果を微視的理論に基ずくparticle-vibration結合模型により研究した。その結果,殻模型波動関数に対する芯偏極電荷の減少効果を指摘した。この効果は最近のB同位体の4重極モーメントの実験で確認された。またN=16の新しい魔法数に対する動力学的効果におけるPauli Blockingの重要性を指摘し,その効果が重い原子核では見られない新しい魔法数の発生の原因の1つになっていることを指摘した。14年度の研究は次の3つの課題を中心に行なった。1)RPA線形応答関数への対相関の効果の導入。従来のRPA線形応答関数の応用は、球形核の主に閉核構造を持つ原子核に限定され、対相関が重要になる非閉核構造を持つ原子核、特に低いエネルギーの集団運動状態へは応用が難しく、定量的な議論が制限されていた。我々は、対相関に対するBCS理論を採用し、quasi-particleとしての相関を扇形応答関数を取り入れ集団励起を研究した。そのなかで,negative parity状態に対する対相関効果の違いを指摘した。2)RPA線形応答関数の変形核でのプログラム開発とその応用。現在までに、RPA線形応答関数は球形核でのみ開発され、変形核でのプログラム開発とその応用はまだ行われていない。その物理的理由は変形核での連続状態の取扱いが確立していないためである。我々は、この困難をFeshbach理論を応用し、P-spaceでは力学的エネルギーのみを取り扱い、Q-spaceで一体場の変形の自由度と2体の相互作用の効果を同時に取り入れることを考え、プログラム開発を開始した。連続状態を取り入れた座標空間での線形応答関数を用い^<20>Cや^<60>Caのスキン原子核と、^<12>Cや^<40>Caの安定核の巨大共鳴のIsospinStructureの違いを研究し、中性子スキンと連続状態の効果を検討した。次に平成15年度の研究での中心課題を項目別にあげと、1)巨大共鳴のアイソスピン依存性と芯偏極効果。連続状態を取り入れた座標空間での線形応答関数を用い^<20>Cや^<60>Ca等のスキン原子核と、^<12>Cや^<40>Ca等の安定核の巨大共鳴を比較し、そのアイソスピン依存性を中性子スキンと連続状態の効果取り入れて検討した。この中で、アイソスカラー型巨大共鳴はアイソスピン依存性が大きく、アイソベクトル型巨大共鳴にはアイソスピン依存性がほとんどないことを明らかにした。また、このような巨大共鳴のアイソスピン依存性が4重極電気遷移にたいする芯偏極効果に明確な効果を持つことを、C同位体で明らかにした。芯偏極効果は、項目3)でも述べたようにB同位体の4重極モーメントの実験結果との比較により理論的計算の正当性が確認された。2)RPA線形応答関数への対相関の効果の導入。
フラーレン分子の安定性と反応性に関する理論的研究

1.C_<60>までの一連のフラーレン分子とその分子イオンのトポロジー的共鳴エネルギー(TRE)を計算し、それらの芳香族性を見積った。それぞれの大きさの炭素クラスターに対して最安定フラーレン異性体を採用すると、芳香族性はほぼ分子の大きさとともに増大し、C_<60>で最大になる。C_<60>は中程度の芳香族性をもつ。これらの結果は、これまでに報告されたフラーレンの性質と矛盾しない。フラーレンの分子イオンについてみると、多価陰イオンは一般に比較的大きな芳香族性を示すが、多価陽イオンになると芳香族性は著しく減少し、芳香族フラーレンでも反芳香族的になることがわかった。C_<60>の典型的な誘導体の芳香族性もC_<60>とほぼ同程度である。2.細矢治夫氏(お茶大理)が提案したベンゼノイドトーラスは、仮想的な構造ながらグラファイトと同じく6員環のみからなり、すべての炭素原子は等価である。このことに着目して、ドデカベンゾコロネントーラスに対する参照ポリエン構造のπ電子エネルギーを求め、それを基準にして、無限大の共役系をもつグラファイトとカーボンナノチューブの芳香族性の程度を推定した。グラファイトはベンゼンなみに大きな芳香族性をもつと考えられる。一方、カーボンナノチューブには金属的なものと半導体的なものがあるが、どちらの場合も芳香族性は大きく、グラファイトとほぼ同程度であることがわかった。一般にカーボンナノチューブは多層構造をなすが、層と層の間は密に詰まっている。このことは、どのような半径のカーボンナノチューブも同程度の芳香族性をもつことと密接に関係している。
健康成人集団での超音波による腹腔内脂肪厚計測と血清脂質およびレプチン測定

1998年7月下旬8月上旬と11月中旬に長野県農村部で実施された一般健康診査受診者2,832名のうち、2069歳の女性1,429名から、既往歴として肝疾患、腎疾患、糖尿病、甲状腺疾患、痛風と腹部手術歴を有する者、および現喫煙者、前喫煙者を除外した集団を設定した。問診では日常身体活動を知るための「仕事や家事でからだをよく動かすと思うか」という質問に関して聞き取り調査を行った。身体計測としてはBody Mass Index(BMI、kg/m^2)、ウェストヒップ比(WHR)を計測により求め、栄研式キャリパーを用いて、上腕背部(二頭筋部)と肩甲骨下端部での皮下脂肪厚を計測した。さらに超音波計測機器SonoAce 600(Medison社)を利用して、座位にてBモード下で上腕背部と肩甲骨下端部での皮下脂肪厚を計測した。また同機器により仰臥位にて胸骨下端部約2cmでの皮下脂肪厚と前腹膜脂肪厚、および臍上部約2cmでの皮下脂肪厚を求め、それぞれをSmin、Pmax、Smaxと命名し、PmaxとSminの比をAFI(Abdominal Wall Fat Index)として算出した。最終的な分析対象者数は、1,036名であった。このうち、1996年実施の一般健康診査も受診し、その時点で40歳代でありかつ閉経前であった202名の女性については、健診受診時に同意をえて採取・分離された血清が-80°Cで凍結保存されていた。これらの血清については、leptin濃度の測定を行い1998年にえられた肥満度指標や体格・脂肪厚計測値との関連を分析した。分析の結果、仕事や家事などの日常生活で身体活動が高い群では、キャリパー、超音波のいずれを用いた脂肪厚の計測値とも有意に低い値を示していた。腹部でのPmaxの値は、腹腔内の内臓脂肪の量を反映すると指摘されており、高い身体活動は身体各部位の皮脂厚、腹腔内脂肪のいずれをも低下させる可能性が示唆された。血清脂質としてのLDLコレステロール値は、腹部での超音波による皮下、内臓のいずれの脂肪厚とも有意な関連を示しており、上腕背部や肩甲骨下端部での皮脂厚とは関連がみられなかった。上半身肥満の指標といわれるWHRも、腹腔内脂肪の蓄積程度を示すAFIもLDLコレステロール値とは関連がなかったことから、相対的な評価値である比ではなく、絶対的な腹部での脂肪厚がLDLコレステロールの上昇に関連する要因であるといえる。血清leptinの値はBMIと負の関連をもち、またBMI、年齢、身体活動を交絡要因とした共分散分析でも、leptinの値は負の方向に関連を示した。ただしleptinが有意な関連を示したのはキャリパーによる肩甲骨下端部での皮脂厚との間だけであり、キャリパーでの上腕背部皮脂厚とも弱い負の関連を示すものの、その他の脂肪厚とは明らかな関連がみられなかった。腹部脂肪厚の値がLDLコレステロールと有意に関連したことは、コレステロール代謝に与える影響が、脂肪組織の局在により異なることを示唆するものである。

血清脂質としてのLDLコレステロール値は、腹部での超音波による皮下、内臓のいずれの脂肪厚とも有意な関連を示しており、上腕背部や肩甲骨下端部での皮脂厚とは関連がみられなかった。上半身肥満の指標といわれるWHRも、腹腔内脂肪の蓄積程度を示すAFIもLDLコレステロール値とは関連がなかったことから、相対的な評価値である比ではなく、絶対的な腹部での脂肪厚がLDLコレステロールの上昇に関連する要因であるといえる。血清leptinの値はBMIと負の関連をもち、またBMI、年齢、身体活動を交絡要因とした共分散分析でも、leptinの値は負の方向に関連を示した。ただしleptinが有意な関連を示したのはキャリパーによる肩甲骨下端部での皮脂厚との間だけであり、キャリパーでの上腕背部皮脂厚とも弱い負の関連を示すものの、その他の脂肪厚とは明らかな関連がみられなかった。腹部脂肪厚の値がLDLコレステロールと有意に関連したことは、コレステロール代謝に与える影響が、脂肪組織の局在により異なることを示唆するものである。長野県松川町と愛知県西枇杷島町での住民健康診査(夏季と秋季に実施)の機会を利用し、受診者約4,000人全員を対象に問診による生活習慣聴き取り調査と、肥満指標の計測を実施した。超音波計測器(Medison社のSonoAce 600)を用い、Bモードで皮下脂肪(上腕背部、肩甲骨下部、胸骨下部、臍上部)と腹腔内脂肪を計測した。プローブはlinearタイプ(7.5MHz/400mm)を用いた。腹腔内脂肪の計測は、千葉大学の鈴木らの報告に従って実施した。また従来の体脂肪計測法との関連をみるため、生体インピーダンス法(タニタ、TBF102)による体脂肪率(量)と、メジャーによる腹囲と臀部周囲長の計測も同時に実施した。さらに栄研式キャリパーを用いて、肩甲骨下部と上腕背部の皮脂厚もあわせて計測した。生活習慣に関する問診項目は、生活、労働、食事、運動週間、嗜好に関するものであり、既往歴、現病歴、約50項目から成る自覚症状についても聴き取りをおこなった。また被検者から得られた血清を1ccずつ保存容器に移した後-85゚Cにて凍結保存し、そのうち100名については健診項目に含まれていないフルクトサミン値やレプチンの測定を外注委託した(現在は測定中)。肥満指標のうち、BMI、ウエストヒップ比は高コレステロール血症や高血圧との関連を示した。超音波計測値から求めた内臓脂肪蓄積の指標であるAFI(abdominal wall fat index)は有意な関連を示さなかったが、BMI高値群に限っては虚血性心疾患の既応と有意な関連を示した。昨年度の研究で、我々は長野県農村部で行ったフィールド調査で、成人女性を対象に体型計測、体脂肪計測を実施し、1,036名について計測値と、身体活動に関する問診への回答を回収した。このうち、1996年実施の一般健康診査も受診し、その時点で40歳代でありかつ閉経前であった202名の女性については、健診受診時に同意をえて採取・分離された血清が-80°Cで凍結保存されていた。これらの血清については、leptin濃度の測定を行い1998年にえられた肥満度指標や体格・脂肪厚計測値との関連を分析した。分析の結果、仕事や家事などの日常生活で身体活動が高い群では、キャリパー、超音波のいずれを用いた脂肪厚の計測値とも有意に低い値を示していた。腹部でのPmaxの値は、腹腔内の内臓脂肪の量を反映すると指摘されており、高い身体活動は身体各部位の皮脂厚、腹腔内脂肪のいずれをも低下させる可能性が示唆された。
多様化するユーザ環境への高い親和性を実現する環境適応型無線通信方式に関する研究

A.マルチキャリア分割複信方式の提案本研究では,高効率周波数利用と周波数リソース制御の柔軟性を有するマルチキャリア伝送方式を基本とした新しい複信方式であるマルチキャリア分割複信(MCDD)を提案している.MCDDは,マルチキャリア伝送で用いられるサブキャリアを複信チャネルの単位としてユーザに割当てを行う.既存の周波数分割複信や時間分割複信と比較して,同時に複数の複信チャネルを用意することが可能であり,メッシュネットワークなど複雑なネットワークトポロジにも対応することが可能になると考えられる.本研究では,MCDDで問題となるユーザ間の周波数オフセットが存在する場合の伝送特性を計算機シミュレーションにより行っている.1024サブキャリアを16ブロックに分割したMCDDシステムについて,サブキャリア帯域幅で正規化した周波数オフセットが0.1以下の場合は良好なビット誤り率特性を得られることを確認している.また,通常ビット誤り率フロアが発生する正規化周波数0.5の場合においても,サブキャリアシンボルを時間方向に繰り返し配置する時間方向拡散方法を採用することによりその誤り率フロアを回避できることを確認している.B.ミリ波無線パーソナルエリアネットワークシステムの標準化ミリ波帯周波数の通信利用が盛んに議論されている中,米国電気電子技術者学会(IEEE)の802.15.3cタスクグループ(TG3c)では60GHz帯無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)システムの標準化策定作業が2005年より本格的に行われている.本研究では,60GHz帯WPANシステムの物理層仕様を策定するための諸技術について検討を行っている.本研究では特に同期技術,チャネル推定技術,等化技術についてシステムパラメータと合わせて計算機シミュレーションにより評価している.(1)上りリンクOFDMAシステムにおける送信タイミング制御方式次世代移動通信システムの物理層伝送方式として注目されているOFDMAにおいて,上りリンクにおけるユーザ間の信号の伝搬遅延時間差を補償する送信タイミング制御方式を提案している.さらに,送信タイミング制御を行う際に必要な遅延時間推定における演算量を削減する手法も併せて提案している.本提案方式により,無制御時に問題となるユーザ間干渉を簡易に回避することが可能となり,さらに演算量削減手法により実装容易性も飛躍的に向上している.(2)高速移動MIMO-OFDMシステムにおける低演算量・低処理遅延量信号処理劣悪な伝搬環境においても高速情報伝送を可能とするMIMO-OFDMシステムを,ユーザが高速移動する環境においても動作可能とするための信号処理方式について提案している.高速移動MIMO-OFDMシステムにおける重要課題として,信号検出およびチャネル推定アルゴリズムが挙げられる.従来研究では,これらアルゴリズムの演算量削減化のみが図られてきたが,本研究ではさらに処理遅延削減化も目標としている.これにより,高速移動時の処理遅延による受信特性劣化および実効的な伝送レートの低下を防ぐことが可能となる.(3)直交周波数分割複信方式多種多様な無線ネットワーク形態に対して通信の柔軟性を高める直交周波数分割複信方式を提案している.これは,従来取り扱われることのなかった複信方式それ自体に対して,マルチキャリア伝送方式の長所を取り入れた方式である.これにより,従来のP-P, P-MP型ネットワークのみではなく,近年注目されているアドホックネットワークを含むMP-MP,メッシュ型ネットワークにも,それらネットワークの性能を損なうことなく適用することが可能である.A.マルチキャリア分割複信方式の提案本研究では,高効率周波数利用と周波数リソース制御の柔軟性を有するマルチキャリア伝送方式を基本とした新しい複信方式であるマルチキャリア分割複信(MCDD)を提案している.MCDDは,マルチキャリア伝送で用いられるサブキャリアを複信チャネルの単位としてユーザに割当てを行う.既存の周波数分割複信や時間分割複信と比較して,同時に複数の複信チャネルを用意することが可能であり,メッシュネットワークなど複雑なネットワークトポロジにも対応することが可能になると考えられる.本研究では,MCDDで問題となるユーザ間の周波数オフセットが存在する場合の伝送特性を計算機シミュレーションにより行っている.1024サブキャリアを16ブロックに分割したMCDDシステムについて,サブキャリア帯域幅で正規化した周波数オフセットが0.1以下の場合は良好なビット誤り率特性を得られることを確認している.また,通常ビット誤り率フロアが発生する正規化周波数0.5の場合においても,サブキャリアシンボルを時間方向に繰り返し配置する時間方向拡散方法を採用することによりその誤り率フロアを回避できることを確認している.B.ミリ波無線パーソナルエリアネットワークシステムの標準化ミリ波帯周波数の通信利用が盛んに議論されている中,米国電気電子技術者学会(IEEE)の802.15.3cタスクグループ(TG3c)では60GHz帯無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)システムの標準化策定作業が2005年より本格的に行われている.本研究では,60GHz帯WPANシステムの物理層仕様を策定するための諸技術について検討を行っている.本研究では特に同期技術,チャネル推定技術,等化技術についてシステムパラメータと合わせて計算機シミュレーションにより評価している.
格子欠陥を用いた界面バンドエンジニアリングと光触媒の活性化

本研究では、同一組成でも合成時の酸素分圧の制御によりp型・n型どちらにもなることができる鉄添加SrTiO3を対象材料として、(1)格子欠陥濃度(電子・正孔濃度)を制御した粉末光触媒の合成、(2)精密電気化学計測による光照射下におけるキャリア密度の定量、(3)接合金属種および接合種の接合順を制御する。これにより、反応溶液-光触媒界面におけるバンド構造と光触媒特性の関係を明らかにし、光触媒水分解反応に最適な界面バンド構造を解明する。
分子包接反応を利用した革新的分子デバイスの開発

ロタキサンやカテナンなどのインターロック型超分子は、共有結合により連結された分子に比べて柔軟な構造を持ち、酸・塩基や酸化還元、熱などの外部刺激により構造がダイナミックに変化することから、外部刺激応答性分子として利用可能である。これまでの研究により、申請者らは、二分子のポルフィリン金属錯体がフタロシアニン金属錯体をサンドイッチした構造を持つ多重インターロック型分子組織Mを構築した。本年度は、Mの酸塩基応答性の検討をおこなった。Mは側鎖に4つのアンモニウムイオンを含む。このため、塩基の添加によりアンモニウムを脱プロトン化してアミンへと変換すると、クラウンエーテル環の酸素の非共有電子対とアミンの非共有電子対の反発により、両者が脱会合し、Mの構造が大きく変化すると期待した。Mは、塩化メチレン溶液中で、ポルフィリンとフタロシアニンが密にスタッキングした「収縮型」構造をとることがわかっている。そこで、Mに対して塩化メチレン溶液中、過剰量の超強力有機塩基であるフォスファゼン塩基を添加したところ、MのUV-VIsスペクトルが大きく変化した。1H-NMR測定および、Mの3核Cu(II)錯体のESRスペクトル測定の結果と併せて総合的に評価した結果、塩基の添加によりMのポルフィリンーフタロシアニン間距離が大きくなる、すなわち、Mが「収縮型」から「伸長型」へと変換されたことがわかった。伸長型のMに対して、トリフルオロ酢酸を添加すると、Mは再び「収縮型」へと変化することも確認した。この「収縮型」と「伸長型」との間の可逆的な変化は、Mを用いた革新的分子デバイスの動作原理として利用可能である。今後、引き続き、Mを基板へと固定化する手法の開発に取り組み、「分子リフト」等の開発につなげたい。ロタキサンやカテナンなどのインターロック型超分子は、共有結合で連結された分子に比べて柔軟な構造を持ち、酸・塩基や酸化還元、熱などの外部刺激により構造がダイナミックに変化することから、外部刺激応答性分子として利用できる。本研究では、二分子のポルフィリン金属錯体がフタロシアニン金属錯体をサンドイッチした構造を持つ多重インターロック型分子組織Mを構築し、そのフレキシブルな構造とポルフィリン・フタロシアニンの分子機能、およびポルフィリンーフタロシアニン間のナノ空間を利用して、(i)分子包接反応を利用して「ものを持ち上げる」分子リフトの開発および(ii)分子包接反応を利用して電気伝導度のスイッチングを行う単一分子素子の開発を行う。本年度は、研究のベースとなるMの合成法確立および、この分子を方向選択的に金基板に固定化するためのリンカーの開発に取り組んだ。末端にベンズアルデヒド基を有するアルキルアンモニウム鎖を4本もつポルフィリンAと、4つのクラウンエーテルを持つフタロシアニンBを混合することで、AとBが4重の擬ロタキサン結合で連結されたface-to-face型会合体を構築した。その後、A末端のベンズアルデヒド基を4当量のピロールと反応させた後酸化して、もう一分子のポルフィリン環を構築することで、4重に架橋された2つのポルフィリン間に、4つのクラウンエーテルを持つフタロシアニンが4重にインターロックされた構造をもつ多重インターロック型分子組織Mを得た。当初、Mの収率はtrace量であったが、ポルフィリン形成反応の条件を種々検討した結果、安定して目的物が得られるようになった。一方、Mを金基板に固定化するためのリンカーとして、4つのメソ位フェニル基にアルキルチオール基を導入した分子をデザイン・合成した。さらに、このリンカーを導入した多重インターロック型分子組織の合成にも着手した。本研究でクリアすべきステップは、下記の通りである。(i)多重インターロック型分子組織Mの構築、(ii)多重インターロック分子の分子包接挙動の解明、(iii)多重インターロック型分子組織の基板への固定化、(iv)分子リフトの機能評価と電導性測定。本年度は、本研究の中核をなす上記項目(i)多重インターロック型分子組織の合成に成功するとともに、その反応収率の改善に成功した。また、項目(iii)多重インターロック型分子組織の基板への固定化におけるキー分子ユニットとなるアルキルチオール修飾ポルフィリン型リンカーの合成にも着手しており、この研究の萌芽性と3年間という研究期間を考えると、研究はおおむね順調に進行していると言える。本研究では、二分子のポルフィリン金属錯体がフタロシアニン金属錯体をサンドイッチした構造を持つ多重インターロック型分子組織Mを構築し、そのフレキシブルな構造とポルフィリン・フタロシアニンの分子機能、およびポルフィリンーフタロシアニン間のナノ空間を利用して、(i)分子包接反応を利用して「ものを持ち上げる」分子リフトの開発および(ii)分子包接反応を利用して電気伝導度のスイッチングを行う単一分子素子の開発について検討することを目的とする。本年度は、本研究の中核をなす多重インターロック型ポルフィリン・フタロシアニン分子組織の分子認識反応について検討した。