hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高速液体クロマトグラフィー/レーザースプレー質量分析計の法医学への応用

質量分析(MS)法は、薬毒物を検出・同定するための極めて有力な方法であり、近年のインターフェースの改良により、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)との結合が容易になった。そのため、従来では分析が困難であった高極性・高沸点の化合物の同定や定量が可能となった。現在広く用いられているHPLC-MSのイオン化法はエレクトロスプレー(ESI)法であるが、更に高感度な分析を可能にするため、よりソフトでイオン化効率が高い方法が求められている。我々は、新しいイオン化法の候補として、レーザースプレー法を応用し、法医学的に重要な薬毒物の検出・同定に活用することを考えた。イオン化に用いるCO_2レーザーに接続する質量分析器には、AccuTOF ESI-TOFMS(日本電子)を使用した。これは従来のTOFMSと比較して、分析可能な質量電荷比の範囲が広く、かつ精密質量測定が可能であるという利点がある。この装置を用いてまず、トリカブトの有毒成分であるアコニチンアルカロイド類の測定を行った。正イオンモードでの測定では、レーザーを照射した時の分子イオン強度は非照射時と比較して10倍程度上昇した。続いて、負イオンモードにおいてアコニチンアルカロイド類の測定を行ったところ、レーザー照射により分子イオン強度は50倍程度上昇した。従って、本法は自然毒や生体高分子の高感度分析に応用可能であると考えられる。今後は、ESI及びレーザースプレーによって得られたフラグメントパターンの比較を行い、夾雑物の多い試料において目的物質を超高感度に検出・同定する方法を構築する。質量分析(MS)法は、薬毒物を検出・同定するための極めて有力な方法であり、近年のインターフェースの改良により、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)との結合が容易となり、従来では分析が困難であった高極性・高沸点の化合物の同定や定量が可能となった。現在広く用いられているHPLC-MSのイオン化法はエレクトロスプレー(ESI)法であるが、更に高感度な分析を可能にするため、よりソフトでイオン化効率が高い方法が必要となる。今回、我々はレーザースプレー法を応用し、法医学的に重要な薬毒物の検出・同定への応用を試みている。本年度は、昨年度に引き続き、アコニチン系アルカロイドの高感度測定を試みた。レーザー照射により、目的物質の検出感度は向上し、この現象は再現性があるものと考えられた。しかし、レーザー照射時の感度のブレが予想以上に大きいことが判明した。即ち、インフュージョンモードで感度が得られたとしても、オンラインでHPLCと接続した場合、実際に目的物質の溶出時に満足な感度が得られるか、疑問が生じた。この問題につき、山梨大学のグループと議論を重ねたところ、1)レーザー光路が短すぎるため、焦点の調節が困難であること、2)CCDカメラで観測しながらレーザー照射条件の微調整を行う必要があることがわかった。そこで、我々はCO_2レーザーシステムの位置を変更し、ミラーを用いて光路を延長し、CCDカメラでモニターできるようにシステムの改造を行っている。これにより、より安定した感度が得られることが期待される。
高エネルギービーム支援その場形成法による金属基複合材料の接合

金属基複合材料を極限環境下でも耐えうる構造物に組み上げるために,複雑な部材を材料学的に一体化して接合できる新しい接合法の出現が強く求められている。本研究では,全く新しい発想に基づき「高エネルギービーム支援その場接合法」を開発し,金属基複合材料の新接合法として適用し,実用化することを目的とした。昨年度(11年度)に得られた主な研究結果は以下のとおりである。1.高エネルギービーム粉体接合装置を新設し、高エネルギービームにより複合材母材を表層溶融し,Al合金粉末とセラミックス粒子を高エネルギービーム中を通して接合部に投入し,母材と同等の粒子分散複合材から成る接合部をその場形成するシステムを開発した。2.開発した高エネルギービーム粉体接合システムにより、市販Al基複合材料であるアルミナセラミックス粒子分散複合材の接合実験を行い、接合条件の最適化を行った。本年度に得られた主な研究結果は以下のとおりである。1.市販Al基複合材料であるアルミナセラミックス粒子分散複合材,6061/A1203の高エネルギービーム接合部の組織解析を行い,摩擦撹拌接合法(FSW)の結果との比較評価を行った。2.Al基複合材料以外への適用のためにMg基を取り上げ,高エネルギービーム接合実験を行い,その溶融特性を評価した。今後の展開:2カ年という限定された期間のために、本接合法の実用化までには至らなかった。今後、引き続き本研究を継続し、Al基及びMg基複合材料接合部の品質信頼性評価を行い、実用化を目指す予定である。金属基複合材料を極限環境下でも耐えうる構造物に組み上げるために,複雑な部材を材料に一体化して接合できる新しい接合法の出現が強く求められている。本研究では,全く新しい発想に基づき「高エネルギービーム支援その場接合法」を開発し,金属複合材料の新接合法として適用し,実用化することを目的とする。すなわち,高エネルギービームにより金属基複合材料表面を表層溶融し,そこに直接,新たに金属基複合層をその場形成することにより,母材金属基複合材料と同等の特性を有する接合部を形成するプロセスを開発し,実用化研究を行うものである。1.高エネルギービーム紛体接合システム開発高エネルギービーム紛体接合装置を新設した。そして,本装置を用いて,高エネルギービームにより複合材母材を表層溶融し,Al合金粉末とセラミックス粒子を高エネルギー中を通して接合部に投入し,母材と同等の粒子分散複合材から成る接合部をその場形成するシステムを開発した。2.開発した高エネルギービーム紛体接合システムによる接合実験市販Al基複合材料であるアルミナセラミックス粒子分散複合材を対象とした接合実験を行い,接合特性に及ぼす接合パラメーターの影響を明らかにするとともに,接合条件の最適化を行った。3.計算機シミュレーションによる接合機構解析接合部表層溶融部内の流体解析による粒子均一分散モデルおよび熱伝導解析による母材/接合界面の溶融状態及び熱影響の予測モデルに対する初期シミュレーションモデルの検討を行った。

本年度に得られた主な研究結果は以下のとおりである。1.市販Al基複合材料であるアルミナセラミックス粒子分散複合材,6061/Al2O3の高エネルギービーム接合部の組織解析を行い,摩擦撹拌接合法(FSW)の結果との比較評価を行った。2.Al基複合材料以外への適用のためにMg基を取り上げ,高エネルギービーム接合実験を行い,その溶融特性を評価した。今後の展開:2カ年という限定された期間のために、本接合法の実用化までには至らなかった。今後、引き続き本研究を継続し、Al基及びMg基複合材料接合部の品質信頼性評価を行い、実用化を目指す予定である。
低酸素環境における運動時の呼吸循環調節メカニズムの解明

本研究の目的は,低酸素環境における安静時および運動時の呼吸循環応答を明らかにすることであった.実験1;安静状態にて20分間の低酸素ガス吸入前後に血流依存性血管拡張能(flow-mediated vasodilation, FMD)を測定した.低酸素ガス(12%O2)吸入により,有意なFMDの増加が認められ,低酸素環境が血管内皮機能を向上させることが明らかとなった.実験2;運動には自転車エルゴメータを用いた.常酸素(21%O2)または低酸素(12.7%O2)ガスを吸入しながら,最大運動の40%強度および60%強度の運動を実施した.低酸素環境下の運動時血圧応答および筋交感神経活動反応は,常酸素環境のそれとは異なる結果となった.これらの結果から,運動時の血圧調節に動脈血酸素含量が影響する可能性が考えられる.本研究の目的は,低酸素環境における安静時および運動時の呼吸循環応答を明らかにすることであった.実験1;安静状態にて20分間の低酸素ガス吸入前後に血流依存性血管拡張能(flow-mediated vasodilation, FMD)を測定した.低酸素ガス(12%O2)吸入により,有意なFMDの増加が認められ,低酸素環境が血管内皮機能を向上させることが明らかとなった.実験2;運動には自転車エルゴメータを用いた.常酸素(21%O2)または低酸素(12.7%O2)ガスを吸入しながら,最大運動の40%強度および60%強度の運動を実施した.低酸素環境下の運動時血圧応答および筋交感神経活動反応は,常酸素環境のそれとは異なる結果となった.これらの結果から,運動時の血圧調節に動脈血酸素含量が影響する可能性が考えられる.本研究の目的は,低酸素暴露後の運動時における呼吸循環応答を明らかにすることである,健常男性8名を被験者とした.すべての被験者は,まずリカンベント式の自転車エルゴメータを用いて最大酸素摂取量を測定された.本実験は以下のプロトコールで実施した: 1)5分間の通常酸素ガス吸入による安静後,低酸素ガスあるいは常酸素ガスのいずれかを20分間吸入した, 2)低酸素試行では吸気ガスを低酸素ガス発生装置より供給し,動脈血酸素飽和度(SaO_2)が75-80%になるように吸気酸素濃度(FIO_2)を調節した(FIO_2=0.10-0.12),3)低酸素ガス吸入後,吸気ガスを常酸素に戻し, 10分間維持した, 4)その後,常酸素下において, 40%および70%最高酸素摂取量強度の運動を自転車エルゴメータを用いてそれぞれ10分間実施した.測定項目は,換気量(VE), SaO_2,心拍数(HR),血圧(BP),筋交感神経活動(MSNA)とした. MSNAは微小神経電図法を用いて肘窩部正中神経より記録した.低酸素ガス吸入により, VE, HR, MSNA活動の有意な上昇が認められた. VEおよびHRは常酸素に戻した後に低酸素暴露前の値へ戻った.一方,低酸素暴露による増加したMSNA活動は常酸素環境でも持続が認められた.運動によりVE, HR, BP, MSNA活動は増加したが,事前の低酸素ガス吸入による影響は見られなかった,これらの結果から,短時間の低酸素暴露が引き起す筋交感神経活動の過剰な亢進は,その後の運動時の呼吸循環応答および交感神経活動に影響しないことが示唆された.高所・低酸素環境下での運動トレーニングは,アスリートの競技力向上の手段として広く用いられている.近年,簡易型の低酸素ガス発生装置が開発されたことにより,アスリートのみならず,一般健常人においても低酸素環境での運動やトレーニングが可能となっている.低酸素環境と運動との組み合わせは,生活習慣病の予防・改善に有効である可能性も考えられており,今後も低酸素環境の利用は増加すると思われる,しかしながら,低酸素環境における運動時の呼吸循環動態や調節メカニズムについては不明な点が多く,基礎データが不足している,そこで,本研究では,低酸素環境における呼吸循環応答を明らかにすることを目的とした.被験者は健康な男性とした.まず,常酸素(酸素濃度21%)および低酸素(酸素濃度12.7%)ガスを吸入しながら,リカンベント式の自転車エルゴメータを用いて,最大酸素摂取量を測定した.続いて,相対的運動強度が両環境で等しくなるように最大酸素摂取量の40%および60%強度を算出し,常酸素および低酸素環境において,それぞれ15分間の運動を実施し,呼吸循環応答を測定した.運動時の心拍数は両環境間で差は認められなかった.一方,低酸素環境下の運動時血圧は,常酸素環境に比較して低い傾向が見られた.微小神経電図法を用いた筋交感神経活動は,40%運動強度では,低酸素環境が常酸素環境より高く,70%強度では低酸素環境の方が低値である傾向が認められた.これらの結果から,運動時の血圧調節に動脈血酸素含量が影響する可能性が考えられる.
摂食障害のプロテインアクティブアレイを用いた網羅的自己抗体スクリーニング

摂食障害および肥満患者血清中の自己抗体を、約2万種の蛋白を搭載したプロテインアレイを用いてスクリーニングし、355個の陽性スポットを検出した。このうち強い陽性シグナルを示した180の抗原蛋白について独立の血清サンプルで確認を行った。47の抗原は神経性食欲不振症患者サンプルで陽性で、かつ健常者で陰性であり、陽性率の上位には細胞内輸送、G蛋白質シグナル伝達の調節、食欲の調節、神経内分泌系のストレス反応に関与する蛋白が含まれていた。Gene Set解析で、陽性抗原はホルモン活性のGene Setに有意に多く含まれていた。さらに新たな独立サンプルで再現性の確認を行い特異的な抗原を絞り込む必要がある。摂食障害の病態に自己抗体が役割を果たしていることが示唆されている。本研究ではプロテインアクティブアレイを使用した網羅的自己抗体スクリーニング法によって摂食障害および肥満患者に特異的な自己抗体を探索することを目的とする。自己抗体より抗原蛋白が同定されれば、その機能解析により、摂食障害の病態メカニズム解明に役立つ。また、特異的な自己抗体の発見は早期の診断、治療法の開発に役立つことが期待される。平成23年度は、約2万種のヒト蛋白質を搭載したプレスクリーニング用のアレイ(C-PAA)を作成した。3人分の血清サンプルのプール血清10グループ(神経性食欲不振症ー制限型2グループ、神経性食欲不振症ーむちゃ喰い/排出型2グループ、神経性過食症2グループ、肥満2グループ、健常者2グループ)でプレスクリーニングを実施した結果、各グループ1520のポジティブスポットが検出された。この結果をもとに、ポジティブスポット上の各10抗原を展開した150200の抗原に摂食障害と関連する可能性のある候補抗原を搭載した抗原同定用のアレイ(E-PAA)を作成した。平成24年度は平成23年度に作成したE-PAAを用いて、各グループのプール血清中の自己抗体に反応する抗原タンパクを同定した。次に自己抗体と強く反応する180種類の抗原タンパク質を選択し、これらが搭載されたF-PAA(Focused-Protein Active Array)を作製した。そして、このF-PAAを用いて、スクリーニングに用いたサンプルとは独立の摂食障害および肥満患者の血清サンプルについて自己抗体の探索を行った。その結果、神経性食欲不振症ー制限型患者血清で2種類のタンパクに対する自己抗体が検出された。今回得られた結果を踏まえ、平成25年度はさらに検体数を増やしてスクリーニングを進め、詳細な解析を行っていく予定である。摂食障害(ED)の病態への自己抗体の関与が示唆されている。本研究ではプロテインアクティブアレイを用いた網羅的自己抗体スクリーニングによってEDおよび肥満患者に特異的な自己抗体を探索した。自己抗体の抗原蛋白が同定されることでEDの病態メカニズム解明や、早期の診断、治療法の開発に役立つと期待される。平成23年度は約2万種のヒト蛋白質を搭載したプレスクリーニング用のアレイ(C-PAA)を作成し、神経性食欲不振症(AN)ー制限型2グループ、ANーむちゃ喰い/排出型2グループ、神経性過食症2グループ、肥満2グループ、健常者2グループのプール血清でプレスクリーニングを実施し、各グループ1520のポジティブスポットを検出した。ポジティブスポット上の各10抗原を展開した150200の抗原にEDと、関連する可能性のある候補抗原を加えた抗原同定用のアレイ(E-PAA)を作成した。平成24年度はE-PAAを用いて、各グループのプール血清中の自己抗体に反応する抗原タンパクを同定した。自己抗体と強く反応した180種類の抗原タンパク質を搭載したF-PAA(Focused-Protein Active Array)を作製した。H25年度は、F-PAAを用いて独立のEDおよび肥満患者の血清サンプルで自己抗体の探索を行ったところ、AN群で健常群に比較して、閾値以上の反応頻度が有意に高い4抗原が検出された。それらは細胞内輸送に関係する蛋白質やGプロテインのシグナル伝達調節に関与する蛋白質を含んでいた。また19個の抗原はEDや肥満のスクリーニング用の血清サンプルおよび独立血清サンプルの両者で陽性反応が検出される一方、健常者の血清では検出されず、この中にEDや肥満に特異的な自己抗体に対する抗原が含まれていると考えられた。今後、新たな独立サンプルで再現性の確認を行い、特異的な抗原を絞り込むことが必要である。自己抗体より抗原蛋白が同定されれば、その機能を解析することにより、摂食障害の病態メカニズムを解明するのに役立つ。

また、摂食障害に特異的な自己抗体をみつけることによって場合、摂食障害の発症前や早期の診断への応用や、治療法の開発に役立つことが期待される。平成23年度はプレスクリーニングフェーズを実施し、次の抗原同定フェーズに用いるアレイを作成した。プレスクリーニングフェーズでは約2万種のヒト蛋白質を搭載したプレスクリーニング用のアレイ(C-PAA)を作成した。C-PAAの1スポットにはそれぞれ10種のタンパク質が搭載された。次に3人分の血清サンプルのプール血清を10グループ作成した。その内訳は神経性食欲不振症ー制限型2グループ、神経性食欲不振症ーむちゃ喰い/排出型2グループ、神経性過食症2グループ、肥満2グループ、健常者2グループである。C-PAAによる抗原検出は、希釈プール血清をアレイに添加・反応、洗浄後、二次抗体を添加・反応、洗浄後、基質を加え化学発光、イメージアナライザーによる画像検出、スポットの数値化の手順で実施した。プレスクリーニングにより、各グループ1520のポジティブスポットが検出された。ポジティブスポット上のミックスタンパク質を展開した各グループ150200の抗原と、それに加えて蛋白の機能から摂食障害と関連する可能性のある候補抗原185を搭載した抗原同定用のアレイ(E-PAA)を作成した。平成24年度は作成したE-PAAを用いて自己抗体に対応する抗原を同定する予定である。当初研究実施計画通りのスケジュールで自己抗体スクリーニングが実施されている。当初の研究実施計画通りのスケジュールで進行しているため。当初研究計画通りのスケジュールで進める。当初研究実施計画通りのスケジュールで進める。次年度(平成24年度)はプレスクリーニングフェーズで検出されたポジティブスポットから抗原を同定し、次の検証フェーズに用いるアレイの作成までを終了する。抗原同定:E-PAAにプレスクリーニングで用いた10グループのプール血清を反応させ抗原蛋白を同定する。健常人に検出されず、摂食障害、肥満に検出される抗原であることや抗原蛋白の機能に関する情報、症状との相関を考慮して疾患マーカーとしての観点から抗原を絞り込んでいく。F-PAAの作成:抗原同定フェーズで同定されたタンパク質のみ搭載した検証用のアレイ(F-PAA)を作成する。次年度の研究費は測定反応に要する試薬、チューブ、シリンジ等の消耗品費、およびF-PAAの作成費用として使用する。
制御性T細胞の免疫抑制機構を解除する抗Tregリポソームの創生

申請者らは,インドシアニングリーン(ICG)の近赤外線特性を利用した“がんの非侵襲性治療"に関し,ICG修飾リポソーム(LP-iDOPE)と近赤外線LED治療装置(NIR-LED)による“光免疫誘導法"を開発し,“獣医師主導型臨床試験"を実施している.本研究では,不奏効症例に対する治療効果を改善するために,“光免疫誘導法"に制御性T細胞(Treg)の免疫抑制機構を阻害する「ペプチド医薬」をアジュバントとして付加し,がん微小環境に於けるTregの免疫抑制機機構を解除する共に,細胞障害性T細胞の抗腫瘍免疫応答を惹起する“新規光免疫誘導法"の構築を目指す.申請者らは,インドシアニングリーン(ICG)の近赤外線特性を利用した“がんの非侵襲性治療"に関し,ICG修飾リポソーム(LP-iDOPE)と近赤外線LED治療装置(NIR-LED)による“光免疫誘導法"を開発し,“獣医師主導型臨床試験"を実施している.本研究では,不奏効症例に対する治療効果を改善するために,“光免疫誘導法"に制御性T細胞(Treg)の免疫抑制機構を阻害する「ペプチド医薬」をアジュバントとして付加し,がん微小環境に於けるTregの免疫抑制機機構を解除する共に,細胞障害性T細胞の抗腫瘍免疫応答を惹起する“新規光免疫誘導法"の構築を目指す.
黄砂・PM2.5とアレルギー性結膜炎の理学・医学統合研究

1)大気組成観測:大気エアロゾルおよび微量成分ガスの観測を「福岡から診る大気環境研究所」の学内外の研究者とともに継続して実施した。2)長崎県福江島において,国立環境研究所,金沢大学と無人航空機による上空の新粒子生成の発現領域の探索を行い,2017年の観測からは,大陸流出気塊の対地300mで粒子生成が起きていることを示す結果を得,論文投稿を行った。3)エアロゾルの酸化能を評価するために採取したサンプルの酸化能分析と元素組成分析から得られたデータの解析を行い,金属としての銅などと酸化能,黄砂飛来と酸化能に一定の関係がみられ,一部は論文投稿を行った。また,2018年5月に,気象研究所,国立環境研究所,産業技術総合研究所による酸化能とエアロゾル元素組成の観測計画による集中観測を受け入れ,エアロゾルの存在状態と酸化ストレスの間に相関関係があることが明らかになりつつある。4)モデル黄砂の涙液による変質実験:鉱物粒子の涙液による元素溶脱特性を検討するために,大気中から採取した黄砂およびモデル黄砂について,涙液を模した緩衝液などによる透析実験を行った。個々の粒子の形態と,元素組成を分析・解析し,涙液による変質を個別粒子レベルで検討し,炭酸塩の溶脱と,ケイ酸塩からのカリウムの溶脱,粒子の膨潤が起こることを確認した。5)実粒子による結膜炎発症の細胞試験:3次元角膜モデル細胞に,モデル黄砂や,黄砂の部分的な特性を代表するモデル粒子などを暴露し細胞組織の破損状況や,細胞破損に伴うサイトカイン類の検出試験などを行った。サンプル粒子として,黄砂のみならず,モデル都市粉塵なども用い,黄砂飛来時の粉じんにより,細胞生存率の低下や,細胞構造の破壊が進むことを確認し,結果を論文投稿,審査中である。大気組成観測については,気象研究所を中心とする観測計画のプログラムを受け入れたことで,粒子の元素と酸化能と酸化ストレスなどに関する予定以上の成果を得ている。また,無人航空機観測により,大陸からの汚染気塊中上空での新粒子生成を確認するなど当初予定していた計画以上の成果を得ている。モデル涙液による個別粒子レベルの変性試験からも,新たな知見として注目に値する結果を得ている。角膜モデル細胞に対するエアロゾルの影響について,角膜炎症システム解明のための一定の知見を得た。全体として,着実な成果と,予定を超える成果とが得られつつある。これまで実施してきた,観測と実験について整理し,論文発表を行う時間を確保するために,研究期間の延長を行っている,研究成果を発展させるために計画を年度前半に整理し,研究を継続する予算申請を検討するとともに,これまで得られた成果を中心に一般公開シンポジウムの開催が可能かどうか検討してゆく。以下の4系統の研究を行った。1)大気組成観測:大気エアロゾルおよび微量成分ガスの観測を,「福岡から診る大気環境研究所」の学内外の研究者とともに継続して実施した。また,新たな観測装置である,福岡周辺の3次元風分布計測のためのドップラーライダーの設置を2016年11月に,環境省との共同によるPM2.5成分の連続分析装置の設置を3月に行い,それぞれ1月,3月から観測を開始した。2)モデル眼表面へのエアロゾル沈着実験:実験手法の検討を先行研究を参考に行い,自然付着評価方法を決定した。3)大気浮遊微粒子の眼組織への沈着のモデル化と疫学的評価:モデル化については,検討中である。黄砂飛来時の涙液および涙液中の不溶性粒子採取を2016年4,5月に行い専攻サンプルと合わせて不溶性粒子の組成分析を行っている。疫学スコア等との比較解析は今後行う。4)黄砂の自然暴露による結膜炎の動物モデルの作成:先行研究の再確認を行うとともに,配分予算を有効に使用するために動物モデル作成の選考実験としての細胞実験等の実験系の検討を行った。大気組成観測については,計画通りの進捗をしている。モデル眼表面への沈着実験及びモデル化は,理論的な検討が済んだ状態で次年度以降実験,モデル化を行う。疫学調査については,継続して分析中であり,予定通りの進捗状況である。モデル実験系の準備に若干の遅れが生じている。研究代表者が年度後半に長期海外出張にでたこと,また,研究分担者が診察等臨床業務に従事する時間が多く,十分な実験時間を確保できなかった。また,予算を効率的に使用するために,動物モデルの先生に先行して細胞実験等を行うように方針を変更し,その準備の検討に時間を要した。新たな観測装置として,超微粒子の粒径分布観測,エアロゾル面積観測を2018年2月に開始した。また,2018年1月には,気象研究所,国立環境研究所による酸化能とエアロゾル元素組成の観測計画による集中観測を受け入れた。2)エアロゾルの酸化能を評価するために採取したサンプルの酸化能分析と元素組成分析を行った。特定の金属元素と酸化能の間に経日変化のパターンの類似性が見られるなどの結果が得られている。2)モデル黄砂の涙液による変質実験:モデル黄砂の涙液による元素溶脱特性を検討するために,超純水,洗眼液,緩衝液などによる透析実験を行った。

カルシウムなどの溶脱が顕著に起こることや,ケイ素,アルミニウム,鉄,マグネシウムなどが溶脱せずに残ることで,溶脱後に,粘土鉱物等が消失し,アルミのケイ酸塩などの鉱物種が残存するようになることが示された。3)黄砂による結膜炎発症の細胞試験:3次元角膜モデル細胞に,モデル黄砂や,黄砂の部分的な特性を代表するモデル粒子などを暴露し細胞組織の破損状況や,細胞破損に伴うサイトカイン類の検出試験などを行った。サンプル粒子として,黄砂のみならず,モデル都市粉塵なども用いることで,汚染物質と鉱物との寄与の違いなどについても検討できる材料を得つつある。大気組成観測については,計画通りの観測を継続している。新たな観測の開始,共同研究観測の受け入れなどは,発展的要素としてとらえている。鉱物粒子のモデル涙液による変性試験は,新たな知見として注目に値する結果を得ている。動物実験系の構築に時間と労力が必要との判断と,エアロゾルと角膜の相互作用について検討するために3次元角膜モデル細胞によるin vitro系の実験を行うことにした。予想に近い結果と予想とは異なる結果が得られており,炎症システム解明のためにより多様な実験系を構築する必要があることがわかり,この準備を継続して実施している。1)大気組成観測:大気エアロゾルおよび微量成分ガスの観測を「福岡から診る大気環境研究所」の学内外の研究者とともに継続して実施した。2)長崎県福江島において,国立環境研究所,金沢大学と無人航空機による上空の新粒子生成の発現領域の探索を行い,2017年の観測からは,大陸流出気塊の対地300mで粒子生成が起きていることを示す結果を得,論文投稿を行った。3)エアロゾルの酸化能を評価するために採取したサンプルの酸化能分析と元素組成分析から得られたデータの解析を行い,金属としての銅などと酸化能,黄砂飛来と酸化能に一定の関係がみられ,一部は論文投稿を行った。また,2018年5月に,気象研究所,国立環境研究所,産業技術総合研究所による酸化能とエアロゾル元素組成の観測計画による集中観測を受け入れ,エアロゾルの存在状態と酸化ストレスの間に相関関係があることが明らかになりつつある。4)モデル黄砂の涙液による変質実験:鉱物粒子の涙液による元素溶脱特性を検討するために,大気中から採取した黄砂およびモデル黄砂について,涙液を模した緩衝液などによる透析実験を行った。個々の粒子の形態と,元素組成を分析・解析し,涙液による変質を個別粒子レベルで検討し,炭酸塩の溶脱と,ケイ酸塩からのカリウムの溶脱,粒子の膨潤が起こることを確認した。5)実粒子による結膜炎発症の細胞試験:3次元角膜モデル細胞に,モデル黄砂や,黄砂の部分的な特性を代表するモデル粒子などを暴露し細胞組織の破損状況や,細胞破損に伴うサイトカイン類の検出試験などを行った。サンプル粒子として,黄砂のみならず,モデル都市粉塵なども用い,黄砂飛来時の粉じんにより,細胞生存率の低下や,細胞構造の破壊が進むことを確認し,結果を論文投稿,審査中である。大気組成観測については,気象研究所を中心とする観測計画のプログラムを受け入れたことで,粒子の元素と酸化能と酸化ストレスなどに関する予定以上の成果を得ている。また,無人航空機観測により,大陸からの汚染気塊中上空での新粒子生成を確認するなど当初予定していた計画以上の成果を得ている。
条約体制のダイナミズムの下での国家管轄権の変容

2018年度は、条約体制のダイナミズムを示す指標としての、条約締結後の展開の態様に焦点を当てた。具体的には、規範の形成・補完に様々なアクターが関与する態様に着目し、2つの事例研究を行った。第1に、テロ資金供与防止条約の展開において、インフォーマルな政府間会合体である金融活動作業部会(Financial Action Task Force, FATF)が果たしている役割を取り上げた。FATFは条約上の機関ではなく、また国際機構としての法人格を欠くインフォーマルな会合体であるが、その勧告は、独自の遵守メカニズムのゆえに、強力な遵守誘因力(compliance-pull)を有している。事例研究を通じて、この勧告の国内実施が、実質的にテロ資金供与防止条約の解釈の標準化という現象を生み出していることや、条約を超える規範形成に貢献していることなどを指摘し、それが国際法の法源論や法解釈論に与えるインパクトについて検証した。第2に、気候変動枠組条約の展開において、国家・地域的国際機構の一方的行為が果たしうる役割について検討した。具体的には、船舶からの温室効果ガスの排出削減に向けたEUの取組み(EU Regulation 2015/757)を取り上げた。これは、EU域内に寄港するすべての商業船舶に対して、域外の航路を含む行程における温室効果ガスの排出状況の報告義務を課すものであり、非EU船舶の域外での活動に対するEUの権限行使の正当性が問われうる一方で、IMOにおける合意形成の遅れに対応するための補完的な対応であるとの主張もなされうる。研究を通じて、両者の分岐点が、域外規制を権利の拡大とみるか、義務の分配とみるかにあることを指摘し、環境法分野の法枠組みが両者の調整において果たしうる役割について考察を行った。2018年度は、研究課題の一部である条約体制のダイナミズムを検証するための事例研究を行い、その内容を国際会議やワークショップで報告することができた。また、研究成果もテロ資金供与防止分野については、論文として公表しており、環境分野についても順次公表予定である。当初予定していた人権条約上の管轄権概念については情報収集に留まっているが、こうした変更はむしろ研究課題の発展的な進捗状況を示すものと考えられるため、研究はおおむね順調に進展しているものと考える。最終年度となる2019年度においては、これまでの事例研究を踏まえ、総論的な考察を行う予定である。一方では法源論の現代的な展開を跡付けつつ、他方では近時議論が活発化しつつある管轄権概念の検討を並行して進め、両者の相互作用について理論的な考察を行うことを予定している。研究初年度にあたる本年度は、条約体制のダイナミズムについての基礎的な研究を進めることに充てた。とりわけ、各種条約体制の下での規範の展開の在り方、及びそれが国内秩序へ受容される態様・その効果について調査を行った。その成果は、「条約の国内実施」として公表した。また、各論としてテロ関連諸条約の調査にも着手し、その成果は30年度5月の国際ワークショップで報告する予定である。今年度は年度の途中に所属機関の変更があり、論文の公表は1本に留まった。しかしながら、基礎的な研究は順調に進んでおり、かつ新しい所属機関(神戸大学)において、新たな研究ネットワークに参加できたことにより、本計画を推進する上での有益な情報や着想を新たに得ることができた。その成果は30年度の5月20日の国際ワークショップで報告する予定である。したがって、多少の軌道修正はあったものの、研究はおおむね順調に進展しているといえる。

また、研究成果もテロ資金供与防止分野については、論文として公表しており、環境分野についても順次公表予定である。当初予定していた人権条約上の管轄権概念については情報収集に留まっているが、こうした変更はむしろ研究課題の発展的な進捗状況を示すものと考えられるため、研究はおおむね順調に進展しているものと考える。30年度は、条約体制の展開の態様について研究を進めるとともに、並行して、条約体制が国家管轄権に与える影響についての調査に着手する予定である。研究の成果は、国際ワークショップ・国際会議、及び論文として順次公表する予定である。最終年度となる2019年度においては、これまでの事例研究を踏まえ、総論的な考察を行う予定である。一方では法源論の現代的な展開を跡付けつつ、他方では近時議論が活発化しつつある管轄権概念の検討を並行して進め、両者の相互作用について理論的な考察を行うことを予定している。29年度は所属機関の変更があり、予定していた外国出張が実施できなかったことから、30年度に持ち越すこととした。30年度中に、外国のワークショップ等での報告のための旅費として使用する予定である。2018年度は、国内で開催された国際会議での報告が追加されるなどの事情変更が生じ、予定していた外国出張を一部延期したため、海外渡航旅費として予定していた分が未使用となった。しかし2019年度はすでに外国のワークショップでの報告予定があり、その他にも招待講演の依頼があり、順調に執行する予定である。
エテントリカルボン酸エステルの高い反応性を利用した新規合成反応の開発

高い反応性をもつエテントリカルボン酸エステル誘導体と、置換プロパルギルアルコール、エチニルアニリン、アミノベンズアルデヒド、アミノアセタール、アレン等との種々のルイス酸触媒によって促進される付加環化反応で、多くの生物活性物質の基本骨格である、含窒素、酸素および炭素環化合物であるテトラヒドロフラン、シクロブタン、キノリン、インドール、ピロリジン、インデン誘導体などを得る新規効率的結合形成反応を見出した。エテントリカルボン酸エステル誘導体1とプロパルギルアミン、プロパルギルアルコールとの亜鉛などのルイス酸触媒によって促進される環化付加反応でピロリジン誘導体、テトラヒドロフラン誘導体を得る効率的結合形成反応を最近見出した。本反応の詳細及び発展を検討した。1)生物活性などから興味深いトリフロロメチル(CF_3)基を導入し、置換基、ルイス酸の効果を検討した。エテントリカルボン酸誘導体1とγ-CF_3置換プロパルギルアルコールのルイス酸触媒による付加環化反応を調べた。臭化亜鉛ではCF_3置換テトラヒドロフランが得られ、プロパルギルアルコールとの反応と同様の反応性を示した。CF_3基は電子求引基として閉環反応を活性化していると思われる。様々なルイス酸を検討した。その中で、1とγ-CF_3-α-フェニルプロパルギルアルコールとの塩化スズ1等量での反応で、シクロブタン誘導体を29-33%で主生成物として得た。プロパルギルアルコールと塩化スズで生成するクロロアレンと1との[2+2]環化付加反応によると考えられる。さらに、1と種々のγ-CF_3-α-アリールプロパルギルアルコールとの塩化スズとの反応で、シクロブタン誘導体を39-49%の収率で得た。2)エテントリカルボン酸誘導体とプロパルギルアミンの1炭素伸長誘導体と考えられる2-エチニルアニリンの亜鉛触媒による付加環化反応で、生物活性的に重要なキノリン骨格をもつ誘導体を得ることを試みた。その結果、エテントリカルボン酸1,1-ジエチル2-t-ブチルと2-トリメチルシリルエチニルアニリン誘導体の亜鉛トリフラート触媒下の反応で橋掛けキノリン誘導体が43-85%で得られた。^tBu基とTMS基は反応条件下で、失われたことがわかる。また、1と2-アミノアセトフェノンとの反応でも橋掛けキノリン誘導体が41%の収率で得られた。橋掛けキノリン誘導体は加熱で脱炭酸しインドール誘導体に変化することがわかった。効率的結合形成反応の探索は、有機合成化学において、重要な課題である。ルイス酸などの活性化による結合形成反応で効率よく有用物質を合成する反応の開拓を行った。1)エテントリカルボン酸誘導体と2-アミノベンズアルデヒドのルイス酸触媒による付加環化反応を調べた。2-アミノベンズアルデヒド誘導体とエテントリカルボン酸t-ブチルエステルをZn(OTf)_2存在下80°Cで加熱したところ、橋掛けテトラヒドロキノリン誘導体が15-95%の収率で得られた、一方、室温でエテントリカルボン酸トリエステルと2-アミノベンズアルデヒド誘導体を反応させたところ、ヒドロキシテトラヒドロキノリン誘導体を立体選択的に38-90%の収率で得た。ヒドロキシキノリンt-ブチルエステルはZn(OTf)_2存在下80°Cで加熱すると橋掛けキノリンに変化した。さらに、橋掛けキノリンの180°Cでの熱反応を行ったところ、脱炭酸によってインドール誘導体に位置選択的に変化した。2)エテントリカルボン酸1,1-ジエチルエステルの塩化スズ存在下でのアレンとの-78°Cまたは室温での反応後、Et_3Nで処理するとγ-ラクトン誘導体が17-63%の収率で得られた。エテントリカルボン酸トリエチルエステルの塩化スズ存在下室温での1,1-ジアルキルアレンとの反応でも、γ-ラクトン誘導体が49-82%で得られた。一方、エテントリカルボン酸トリエチルエステルとアリールアレンとの反応では、共役付加/Friedel-Crafts環化反応によってインデン誘導体を48-99%の収率で効率的に得ることを見出した。γ-ラクトン誘導体およびインデン誘導体ともアリルカチオン中間体を経て生成するものと考えられる。本インデン形成反応は、高修飾インデン誘導体の新規効率的合成法となる。1)含窒素5,6員環骨格をもつ化合物は、生物活性的に重要で、その合成法の開発は興味が持たれる。アミノアセタールは、保護されたアミノアルデヒドで有用な反応剤であり、アミノ基で求核試薬として、アセタール基でルイス酸による活性化により求電子試薬として反応すると考えられる。本研究ではアミノアセタールと反応性の高い共役付加受容体であるエテントリカルボン酸エステルのルイス酸触媒によるワンポットでの環化反応を調べた。

3-アミノプロピオンアルデヒドジエチルアセタールとエテントリカルボン酸エチル(1)を1等量のTiCl_4存在下室温で反応させたところ、2-ピペリジンカルボン酸誘導体が92%の収率、2,4-ジアステレオマー比1:1で得られた。一方、3等量のTiCl_4存在下室温で反応させたところ、2,4-trans-2-ピペリジンカルボン酸誘導体が86%の収率でジアステレオ選択的に得られた。アミノアセトアルデヒドジエチル(ジメチル)アセタールと(1)を3等量のTiCl_4存在下反応させたところ、プロリン誘導体である2,4-trans-2-ピロリジンカルボン酸誘導体が主生成物として得られた。2)アレンは、その構造的特徴から有機合成的に興味深い化合物であり、種々の合成反応に用いられている。前年度の研究で、ルイス酸触媒によるアリールアレンとエテントリカルボン酸エステルの共役付加-環化反応で、インデン誘導体を得ることを見出した。今年度の研究では、ルイス酸触媒によるアリールアレンとケトマロン酸エチルとの付加-環化反応を調べた。塩化スズ存在下-40°C、ジフェニルアレンとケトマロン酸エチルとの反応で、ヒドロキシマロン酸インデン誘導体が56%の収率で得られた。
光コムを用いたカスケード型コヒーレントリンクによるサブ波長精度の絶対距離計の研究

安定で高品位なファイバレーザーによる光コムを用いた、電波、テラヘルツ波から光波までのダイナミックレンジの広い絶対周波数基準を構築し、周波数軸と時間軸の位相やタイミングを自在に操作する手法を開発した。また、それらの手法を用いて、多段スケールに及ぶ種々の距離計測技術を開発するとともに、異なる領域の距離測定技術間のコヒーレントリンクを実証し、距離測定におけるダイナミックレンジ拡大の原理を示した。本研究では、安定で高品位なファイバレーザーによる光コム(櫛型の光周波数モード列)を用いた、マイクロ波から光周波数までのダイナミックレンジの広い絶対周波数基準を構築し、周波数軸と時間軸の位相やタイミングを自在に操作することによって、任意の距離を高精度に絶対測定する技術原理を実証することを目的としている。上記の研究目的達成のために、本年度は以下の研究項目を実施した。まず、エルビウム添加モード同期ファイバレーザーにおいて、共振器の短尺化と分散の最適化により、100MHzの高繰り返し共振器を作成し、各周波数モード強度の増大を行った。同時に、ファブリーペロー共振器を用いて光コムモードのフィルタリングを行い、1.5GHzまでの高繰り返し化を実現し、モードビート信号の対ノイズ比の向上を実現した。次に、2台の光コムの繰り返し周波数を基準周波数にそれぞれ高精度同期する制御技術を開発した。さらに、本技術の有用性を確認するため、テラヘルツ(THz)帯スペクトラム・アナライザー及びテラヘルツ波シンセサイザーに応用し、テラヘルツ周波数計測の大幅な精度向上を実現した。さらに、エルビウム添加モード同期ファイバレーザーによる光コムと同一波長1.5μm帯のCWレーザーを用いて、光波干渉計と変調周波数を用いた距離計を同一の光学系によって構築した。同時に、スペクトル線幅の狭いCWレーザーを光コムに同期制御して、光周波数を同期したまま、広帯域に走査できる干渉計用光源システムを構築した。実際に、光周波数のテラヘルツ範囲の広帯域走査を実現した。まず、昨年度に開発した高繰り返し、高強度のエルビウム添加モード同期ファイバレーザーにおいて、高非線形ファイバ、及びフォトニック結晶ファイバを用いて1オクターブ以上にスペクトル拡大された光コムを発生させた。また、高非線形ファイバにより発生させた1-2μm帯の広帯域コムを利用し、1f-2f干渉計を構築してキャリア・エンベロープ・オフセット周波数信号の検出・位相同期を行った。f_<rep>の位相同期、周波数標準の基準信号への適用により、絶対値が付与された光コムを実現した。次に、ファイバレーザーによるコムのコム間隔(繰り返し周波数)を安定に制御しながら、両者の間に周波数差を与える非同期制御システムの開発を行った。基本特性の評価を行い、2台のファイバコム間のタイミングジッターが、300fs以下であることを確認した。本システムの応用例として、テラヘルツ・コムのスペクトル計測に適用し、詳細なスペクトルを取得することに成功した。最後に、開発したモード同期ファイバレーザーによる光コムを用いて、モードどうしのコヒーレンスを生かした干渉位相信号を利用した距離信号の検出手段を開発した。干渉(ビート)位相信号検出の高精度化のために、コム間隔周波数を制御して、高周波ビート信号を低周波数にビートダウンして検出する手法を開発した。実際に、測定光路長を変化させて、本手法による位相検出の原理確認を行い、距離信号が取得できることを確認した。まず、昨年度までに開発した高繰り返し・高強度のエルビウム添加モード同期ファイバレーザーにおいて、産総研保有の時間標準UTC(NMIJ)を周波数基準としてヨウ素安定化Nd:YAGレーザー(1064nm)の周波数計測を行って繰り返し周波数の安定度を評価し、1秒平均10^-12、1000秒平均10^-13を得た。また、ループフィルタの最適化などによってキャリアエンベロップオフセット周波数の制御帯域を500kHz程度まで向上し、残余位相雑音の低減により分周無しで堅牢な位相同期を実現した。次に、2台のフェムト秒パルスレーザー間のタイミングを自在に操作可能なデュアル光波形シンセサイザを構築して基本特性を評価し、タイミングジッター300fs以下を実現した。これをテラヘルツ(THz)コム発生・検出用光源として利用し、THzコムを基準とした超精密THz分光法を実証した。さらに、開発したデュアル光波形シンセサイザをtime-of-flight法を用いた距離計測に適用し、その有用性を評価した。2台の光コムの繰り返し周波数がわずかに異なるよう設定し、ポンプ・プローブ式相互相関測定法における高速時間遅延走査を実現し、距離計測の実時間化(測定レート10Hz)を達成した。その結果、数メートル先に置かれた測定対象の絶対距離を、200μm以下の誤差で計測することに成功した。

最後に、1台のモード同期ファイバレーザーによる光コムを用いて繰り返し周波数が異なる2種の光コムを発生することにより、開発したモードの相互コヒーレンスを利用した干渉位相信号のビートダウンによる距離測定手法を改良した。光コムのモードフィルタリング手法を高安定化し、残余周波数信号強度を低減化して位相信号のクロストークを低減化させた。その結果、測定光路長を変化させることによって、距離に依存した位相信号が高精度に取得できることを実証した。
ショウジョウバエを用いたraf/MAP・Kカスケードの増殖分化における機能解析

Raf-1は細胞質中のセリン/スレオニンキナーゼで、様々な増殖刺激によって活性化され、増殖を制御するシグナル伝達系における重要性が示唆されている。ショウジョウバエにおけるc-raf-Iホモログ、D-rafの突然変異体を用いた解析から、Rafを介したシグナル伝達経路の構成因子を明らかにしつつある。このうち、Dsor1がMAPキナーゼキナーゼ(MAPKK)をコードし、D-rafの下流で機能することを明らかにしてきた(Cell、72:407,1993)。本年度は、1・D-rafの新たな下流因子の検索と活性型突然変異の構造解析、2・活性型MAPKKと遺伝的に相互作用する突然変異体の解析、3・酵母MAPキナーゼカスケード突然変異体を相補するショウジョウバエ遺伝子の解析を中心に行った。1・新たな遺伝的検索から見つかったD-rafの下流因子Dsor2は、染色体マッピングからMAPキナーゼ、DmERK-Aをコードする可能性が高いことがわかった。Dsor2優性変異体のDmERK-AcDNAを構造解析することにより、保存されたアミノ酸残基を変化させる塩基置換を発見し、これが活性型変異の原因になることの確認作業を進めている。また、同様にDsor1(MARK)の優性変異体8系統の構造解析も進行中で、このうちのひとつDsor1^<Su1>の変異は、酵母bck1経路の活性化を示した。2・活性化Dsor1によって表現型が抑圧、または増強される突然変異体をトランスポゾンタギングによって誘発、検索し、数系統を得た。このうちGp99は、細胞周期のM期進行に異常を見せた。指令する遺伝子産物は既知タンパク質との類似性が低い。3・酵母bck1変異体を相補する、ショウジョウバエのあらたなMAPキナーゼ遺伝子DmERK-Bを見いだした。突然変異体の同定を進めている。
液相結晶成長法による金属フラ-ライド単結晶の育成と物性

申請者らはすでに、嵩高いN〔P(C_6H_5)_3〕_2^+カチオンを用いて電解結晶成長法によりフラーレンアニオンラジカルの単結晶化に初めて成功したが、(J.Am.Chem.Soc.,115,1185-1187(1993))、本年度の成果としてこの結晶構造を最終的に明らかにし、結晶溶媒として1分子のC_6H_5Clを含む1:1塩であることを示した。結晶は光沢ある黒色針状晶で、単斜晶系C2/cに属し、C_<60>間の相互作用は存在せず絶縁体である。(Synth.Metals,in press)。これに引き続いて、金属元素源としてアルカリ金属有機ホウ酸塩を用い、液相において電解結晶育成法によって金属フラ-ライド単結晶M_xC_<60>(THF)_yを得る方法を開拓した。(J.Am.Chem.Soc.,116,3153-3154(1994).)とりわけナトリウム塩では室温での伝導度は50Scm^<-1>にのぼり、さらに170K付近に金属-金属相転移が観測され、100K付近での伝導度は1000Scm^<-1>に達する高い電気伝導性を示すことを明らかにした。これらの成果に基づいて、本年度は多様なフラーレンアニオンラジカル塩誘導体の単結晶成長を試み、電解結晶成長法のみならず拡散結晶成長法によっても同一組成をもつフラーレンアニオンラジカル塩M_xC_<60>(solvent)_y結晶が得られることを明らかにした(Chem.Phys.Lett.,in press)。本系はフラーレン類の高い電子受容性に着目して、液相均一系でアルカリ金属をドープした単結晶を作成しようとする独創的な方法であり、ESRなどにより本単結晶塩の解析を進めている。
擬似乱数とその応用に関する研究

計算機の飛躍的な性能向上により、モンテカルロシミュレーションの高精度計算が行われるようになり、高信頼性を有する擬似乱数発生法が要求されている。擬似乱数のランダム性を評価する規準として高次元均等分布性が知られている。二元体上の線形擬似乱数発生法に対しては、上位ビットの均等分布の次元を具体的に計算することが可能であるが、計算時間を要することが擬似乱数発生法を設計する際のボトルネックとなっていた。平成22年度は、まず、均等分布の次元の高速計算法について、更なる改良を行った。特に、MuldersとStorjohannによる格子簡約アルゴリズムを用いて、昨年の方法(Math.Comp.に掲載済みの研究代表者の論文)を凌ぐ高速な計算法を提案し、計算機実験で更に約3倍の高速化を確認すると共に、計算量が減少することを示した。他の方向性の高速化技法として、メルセンヌツイスタ法の場合には、零超過初期状態を用いることにより、格子計算を高速化できることを見出した。これらの結果を論文としてまとめ、ワルシャワで開催されたモンテカルロ法国際会議MCQMC2010など国内外で口頭発表を行った。この高速計算法は擬似乱数の並列発生ソフトウェアに組み込まれ、ホームページ上で配布されている。また、もう一つの課題である、低齟齬列の設計に関しては、高次元均等分布性の拡張を行う際、多項式係数線形不定方程式のノルム最小の多項式解を求める問題に帰着可能であることが判明し、アルゴリズムの簡略化が図れるなど非常に有用な知見を得た。特に、世界的に普及しているメルセンヌツイスタ法を含む二元体上の線形擬似乱数生成法に対しては、上位ビットの均等分布の次元を具体的に計算することが可能でわる。既存の方法としては、双対格子を用いた計算法があるが、高い次数の多項式演算を要し、計算量がやや大きい。擬似乱数の設計段階において、この次元計算を繰り返し行う必要があるが、計算時間の制約から、良いパラメータを探索する際のボトルネックとなる場合がある。平成21年度は、主に、広島大学大学院理学研究科・松本眞教授、斎藤睦夫助教との共同研究として、均等分布の次元の高速計算法に関する研究を行った。本研究で得られた計算法は、1.擬似乱数列の生成母関数と単位ベクトルを多項式係数で張った格子を用い、その双対格子には変換しない、2.基底ではなく生成集合を入力に持つ格子簡約アルゴリズムを適用する、3.射影による帰納的な計算を行う、4.格子簡約に現れる冪級数をメモリ上に置かれた擬似乱数の状態配列と同一視する、などの特徴を有する。この手法について次既存の双対格子法と比較して計算量が小さくなることを示し、計算機実験により約10倍の高速化を確認した。これらの成果を論文として完成させ(原瀬・松本・斎藤の共著、査読論文受理済み)、IMACSセミナーMCM2009など国内外で日頭発表を行った。更に、形式的冪級数体の格子簡約アルゴリズムそのものについて研究を行ったところ、より効率の良いアルゴリズムを発見したので、引き続き、均等分布の次元計算に関する論文を準備している。このアルゴリズムは、もう一つの課題である高次元数値積分に有効な低齟齬列生成法に対しても有用と考えられ、横断的に研究を進めている。
クロマトグラフィーにおける分子認識機構と移動現象の解析による新規分離方法の開発

クロマトグラフィーは分子認識に基づく移動速度差分離法であるが分子認識とゾーン分散(移動速度)は独立ではない。本研究は分子認識機構と移動現象(ゾーン分散機構)を同時に解析し新規高分離性能クロマトグラフィーを開発することを目的とした。β-lactoglobulin A(LgA)とB(LgB)は同じ分子量を持ちアミノ酸組成が2箇所異なるタンパク質であり、等電点(pI)はLgAのほうが0.1程度低い。既に提案した塩濃度勾配溶出実験から吸着サイト数を決定する方法により解析したところ以下の知見を得た。LgA,LgBともにpI近傍(pH5.2)においても陰陽どちらのIECカラムにも保持された。吸着サイト数はpHがpIから離れるにしたがって増加したが、ゲルの基材やリガンドの種類にはほとんど依存しなかった。LgA,LgBは陽IECでは分離できなかったが、陰IECでは特にpI近傍で高い分離度を得ることができた。以上の結果はIECでは表面電荷分布を認識していることを示している。pI近傍では吸着サイト数は2程度であり、タンパク質が多点で保持されるというIEC分離の特徴的な条件からははずれている。既に提案した無次元数を修正することにより物質移動速度と分離効率を相関できた。Hepatitis Bsurface antigen(以下HBsAg)は20nm程度の直径を持つ巨大な粒子として存在することが知られている。このような巨大分子の精製方法としては種々の方法があるが、ここでは架橋度が高いセルロース粒子に硫酸基を導入した吸着剤(cellufine)を用いた。この充填剤は分子量数万以上のタンパク質は排除するが、HBsAgに対して強い親和性を持ち通常のIECより効率良く吸脱着精製が可能であった。また、IgGに対しても親和性を示し表面吸着のみであるにもかかわらず吸着速度が早いために動的吸着量は通常のゲル型IEC充填剤とほぼ同じ程度となった。ただしBSAには親和性を示さず他のIECゲルとは異なる分子認識機構があることが示唆された。