hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散Bayes識別理論による個別化医療のための肝癌再発予測

肝癌の怖さは高い再発率にあり、術後1年以内に約30%が再発する。本研究では、質的データを取り扱える独自の離散Bayes識別則を用いて、高精度で肝癌の再発を予測することを目的とする。テストサンプルに対する肝癌再発の予測性能は、感度86%、特異度49%であった。更に、早期胃癌のリンパ節転移の予測問題にも離散Bayes識別則を適用し、テストサンプルに対して感度100%、特異度86%の予測性能を達成した。以上の結果から、離散Bayes識別則の臨床応用の見通しを得た。癌の克服は国民的課題となっていて、総合科学技術会議においても継続的に取組む目標とされている。特に肺癌、膵癌、肝癌は難治性が高く、中でも肝癌は、C型肝炎訴訟から社会問題化して国民の関心も高い。本研究では、手術で癌を完全に切除した患者を対象に、保険適用可能な臨床データを用いて高精度な肝癌再発の予測を目的とする。肝癌の難治性は、その再発の高さにある。たとえ手術で全ての癌を完全に摘出しても1年後には30%近くの再発が生じている。再発予測の意義は、仮に再発する可能性が低ければ、患者は見えない癌の恐怖から開放され、副作用の危険性のある抗癌剤が不要となり、患者はこの上ない恩恵を受けることができる。また医療費の高騰を抑制することもできる。最近、抗癌剤は効く患者を選んで投与する方向にあり、再発予測は抗癌剤投与の判断に用いられている。一方再発の危険性が高ければ、先制医療として適切な医療が行われる。このように、患者個々に応じた医療が、個別化医療である。この個別化医療を実現するために、再発予測が必要なのである。本研究では、質的データと2値化された量的データからなる「こと」を、患者を記述する特徴とし、それにより疾患データベースを整備する。この準備のもと「こと」を取り扱うことのできる離散Bayes識別則を新たに構築し、離散Bayes識別則による肝癌再発の予測法を確立する。更にその有効性を疾患データベースに適用して検証する。27年度ではまず疾患データベースを整備し、離散Bayes識別則を構築した。臨床データの「こと」に関する情報を格納した疾患データベースから条件付き確率を計算し、肝癌再発予測の予備的検討を行った。またその成果を特許出願した。27年度は離散Bayes識別則を確立し、その肝癌再発の予測精度が臨床現場で用いられている代表的なスコア式を越えることを確認して、基本構想の正しさを立証することができた。その成果を特許出願した。更に肝癌再発予測以外に、胃癌のリンパ節転移やメチル化データを用いたうつ病予測にも離散Bayes識別則を適用し、有望であるとの感触を得た。28年度では、27年度に整備した疾患データベースを用いて離散Bayes識別則を構築して「こと」を取り扱える独自の特徴選択法により最適なマーカー群を選択し、肝癌再発を予測した。独自の特徴選択法では、まず利用できるサンプルを仮想訓練サンプルと仮想テストサンプルに分割し、仮想訓練サンプルを用いて離散Bayes識別器を設計し、その離散Bayes識別器で仮想テストサンプルを識別することで候補となるマーカーの組を評価し、仮想テストサンプルに対する識別性能が最高となるマーカーの組を最適解として選択する。実験結果では、医学的に意味のある最適なマーカー群を選択することができ、再発予測で最も重視する感度0.86を特異度0.49のもとで達成した。ここで感度とは、癌再発の検出率であり、感度が高いと再発の見逃し率が低いことを意味する。これらの数値は従来の代表的なスコア式であるTokyo-score, Modified Jis, TNM分類のいずれも凌ぐ優れたものであった。28年度は、保険適用される検査データのみを用いて、臨床応用可能なレベルの予測精度を達成できた。また医学的にマーカー群の意味づけも行った。この研究成果はバイオインフォマテックスではトップクラスであるインパクトファクター2.134のBioMed Research Internationalに論文として採択され、また27年度に出願した特許も査定を受け、権利化できた。中でも肝癌は、C型肝炎訴訟から社会問題化して国民の関心も高い。この肝癌の難治性は、例え手術が成功しても癌が高率で再発する点にある。再発を高精度で予測できれば効果的な医療を行うことができ、無再発なら抗癌剤やCT検査が不要となり、患者が恩恵を受けるだけでなく高騰する医療費も抑制できる。本研究では、手術で癌を完全に切除した患者を対象に、保険適用の臨床データを用いて高精度な肝癌再発予測を目的とする。このため、3か年の研究計画を策定し実施した。

保険適用の臨床データに限定した理由は、研究成果の早期実用化のためである。まず肝臓専門医の指導のもとに整備された疾患データベースを用いて離散Bayes識別理論の基礎を確立した。離散Bayes識別理論では、事後確率の計算を質的データである「こと」に対して行い、事後確率が最大のクラスへパターンを識別する。次に、標的マーカー探索のために「こと」を取り扱う特徴選択法を確立した。このため、仮想的にサンプル集合を分割して仮想訓練サンプル集合からクラス条件付き確率を求め、仮想テストサンプル集合内の仮想テストサンプルを識別する。肝癌の怖さは高い再発率にあり、術後1年以内に約30%が再発する。本研究では、質的データを取り扱える独自の離散Bayes識別則を用いて、高精度で肝癌の再発を予測することを目的とする。テストサンプルに対する肝癌再発の予測性能は、感度86%、特異度49%であった。更に、早期胃癌のリンパ節転移の予測問題にも離散Bayes識別則を適用し、テストサンプルに対して感度100%、特異度86%の予測性能を達成した。以上の結果から、離散Bayes識別則の臨床応用の見通しを得た。28年度では「こと」を取り扱う特徴選択法を確立する。特徴の良さは、最終的には識別性能で評価されるものと考える。そこで、識別実験を行うために再標本化手法(リサンプリング法)を用い、それによって特徴選択問題を解く。肝癌予測に有用であることが医学的に分かっているマーカー候補を用意し、その中から再標本化法と離散Bayes識別則を組み合せた独自の特徴選択法により、少数で高精度の予測を可能とするマーカーを選択する。また離散Bayes識別則の論文発表を計画し、更に27年度に出願の特許をもとにした事業化も検討する。離散Bayes識別則を用いた個別化医療の実現を目指して、様々な医学問題、例えば胃癌のリンパ節転移予測問題や抗癌剤治療の効果予測問題等へ離散Bayes識別則を適用し、その論文発表を計画している。更に28年度に査定された特許をもとにした事業化も検討する。JASIS2017,ライフサイエンスイノベーションフォーラム2(2017/9/7)発表幕張メッセ国際会議場情報工学当初、消耗品の購入用に計上した予算1万円は別予算で補うことができたため消耗品の購入
平均曲率零曲面の諸理論の統合と計量の符号数に応じた幾何学的性質の探求

本研究では,一般の符号数を持った擬ユークリッド空間内で平均曲率が恒等的に零となる曲面である平均曲率零曲面に対してこれまで個別に研究されてきた各種の理論,特にユークリッド空間内の極小曲面論,ミンコフスキー空間内の極大曲面論,時間的極小曲面論,光的曲面論の各理論に対して次の研究を行う.(1)曲面の計量の符号数(正定値計量か,不定値計量かといった性質)によらずに現れる性質・理論を非等方的エネルギーに対する臨界点に関する幾何学などの新しい観点から統合する.(2)一方で,曲面上に現れる特異点の分類や各種曲率の挙動などの曲面の計量の符号数によって全く異なった様相を呈する幾何学的性質を探求する.本研究では,一般の符号数を持った擬ユークリッド空間内で平均曲率が恒等的に零となる曲面である平均曲率零曲面に対してこれまで個別に研究されてきた各種の理論,特にユークリッド空間内の極小曲面論,ミンコフスキー空間内の極大曲面論,時間的極小曲面論,光的曲面論の各理論に対して次の研究を行う.(1)曲面の計量の符号数(正定値計量か,不定値計量かといった性質)によらずに現れる性質・理論を非等方的エネルギーに対する臨界点に関する幾何学などの新しい観点から統合する.(2)一方で,曲面上に現れる特異点の分類や各種曲率の挙動などの曲面の計量の符号数によって全く異なった様相を呈する幾何学的性質を探求する.
造岩鉱物の格子欠陥と微量成分の移動

1.岡山県総社市産のペグマタイト中のNaアルバイトを選び,この試料を1N KClの溶液約0.3mlとともに直径3mmの銀チューブに封入し500°C-700°Cの条件で500-700kg/cm^2の水熱条件下で加熱し結晶中へKイオンを拡散させた.その結果をX線マイクロアナライザーで分析した.その結果K原子は以下の4種類の拡散様式に分類される.1)結晶の外縁部からの拡散のみで特徴づけられるもの2)割れ目を通り結晶の中心部までK原子が侵入する拡散3)結晶中において特定の部分に局部的に拡散したもの4)結晶のほぼ半分以上にわたって大きく拡散しているものこのような拡散様式を支配する要因として結晶の異方性,結晶度および格子欠陥の存在がある.格子欠陥はラングカメラにより調べ,結晶表面の蝕像(etching figure)と強い相関があることが判明している.従って格子欠陥は蝕像により調査した.この研究は上記の結晶の不完全性の応用として行った.水熱合成の場合ガーネットの様な複雑な組成の結晶が晶出する場合,結晶内の拡散が重要でこの場合微量成分の存在が結晶成長に強い相関を持つ.本研究はこの点に注目して初期出発物質に種々の微量成分を加え,結晶度との相関を検討した.3.水熱合成による結晶の構造解析水熱合成の場合,結晶の不完全性が著しい場合があり,本研究のものはそれにあたる.これは強度測定に強い影響を与え,しばしば決定された結晶の座標値の誤差を大きくする.本研究に使用した結晶は若干この影響を受けているのでこの点を利用して結晶の不完全性と構造解析の結果との相関関係を議論した.1.岡山県総社市産のペグマタイト中のNaアルバイトを選び,この試料を1N KClの溶液約0.3mlとともに直径3mmの銀チューブに封入し500°C-700°Cの条件で500-700kg/cm^2の水熱条件下で加熱し結晶中へKイオンを拡散させた.その結果をX線マイクロアナライザーで分析した.その結果K原子は以下の4種類の拡散様式に分類される.1)結晶の外縁部からの拡散のみで特徴づけられるもの2)割れ目を通り結晶の中心部までK原子が侵入する拡散3)結晶中において特定の部分に局部的に拡散したもの4)結晶のほぼ半分以上にわたって大きく拡散しているものこのような拡散様式を支配する要因として結晶の異方性,結晶度および格子欠陥の存在がある.格子欠陥はラングカメラにより調べ,結晶表面の蝕像(etching figure)と強い相関があることが判明している.従って格子欠陥は蝕像により調査した.この研究は上記の結晶の不完全性の応用として行った.水熱合成の場合ガーネットの様な複雑な組成の結晶が晶出する場合,結晶内の拡散が重要でこの場合微量成分の存在が結晶成長に強い相関を持つ.本研究はこの点に注目して初期出発物質に種々の微量成分を加え,結晶度との相関を検討した.3.水熱合成による結晶の構造解析水熱合成の場合,結晶の不完全性が著しい場合があり,本研究のものはそれにあたる.これは強度測定に強い影響を与え,しばしば決定された結晶の座標値の誤差を大きくする.本研究に使用した結晶は若干この影響を受けているのでこの点を利用して結晶の不完全性と構造解析の結果との相関関係を議論した.造岩鉱物,曹長石-灰長石の系列中代表的な試料を選び、薄片を製作した。つぎに、これら薄片をラングカメラを用いて、その結晶中の格子欠陥の観察を行った。その結果、格子欠陥に通常の造岩鉱物をラングカメラを用いてその欠陥を調べても、その写真は完全結晶のものに比べて、濃淡がはっきりせず、転位の分布も完全結晶のそれほどははっきりと判明しなかった。しかしその濃淡と結晶の不完全性の間にはなんらかの関連が存在するようにみえる。つぎにこれらの薄片と接した部分の研磨片を作り、放射性同位元素22【Na_(2+)】のNacl溶液中に浸し、乾燥後電気炉中で800°C850°Cで数日間加熱して上記元素を結晶中に浸透させた。つぎに表面を再研磨し、原子核乾板をもちいたオートラジオグラフィを使用して上記元素の結晶中への浸透の様子を撮影した。その結果ラングの方法とオートラジオグラフィの方法の両者で得られた写真の濃淡に相関があることが判明した。以上の現象はNa元素が結晶中に一様に拡散するのはなく、結晶中の転位等の存在する場所に選択的に濃集することを示している。本研究はX線トポグラフィを使用して,石英および長石の格子欠陥を明らかにし,同時に格子欠陥を有する結晶を約600°C750°Cに加熱したときの,放射性同位元素^<22>Naの結晶内の欠陥に沿っての拡散を利用して,その造岩鉱物の格子欠陥がどの方向に走っているかを明らかにすることである.一般にラングの方法は完全結晶においてその真価を発揮することができる.造岩鉱物のような欠陥の多い結晶の場合は,黒い模様が全体に多くなり,個々の転位を識別することはできない.最終年度である本年度はX線トポグラフィすなわちラングの方法による造岩鉱物の研究が比較的成功している石英を試料にえらび,転位および格子欠陥の観察を行った.さらに放射性同位元素^<22>Naを使用して,いわゆるオートラヂオグラフイの手法を用い,同元素が結晶内のどの場所に濃縮するかを観察した.

まず試料に^<22>Naの溶液を塗布し,電気炉中で600°C750°Cで1日加熱したのた,塗布平面を研磨して原子核乾板上に乗せ,数時間放置し現象した.以上の2種類の実験の結果,両者から求めた結晶の格子欠陥にはある程度の相関が存在することが判明した.なお詳細については検討すべきこともあり,現在実験をつづけている.
共生・和合についての社会哲学的研究

本研究は、共生を可能にするメカニズムの論理を複合的な視点から解明するという課題設定から出発した。問いとして、第一に異なる社会的・文化的伝統の差異性の問題、第二に社会哲学的研究を自然哲学的研究に結びつけるという観点から、「自然環境」との共生の問題、第三に「共生」に関する日本思想や東洋思想における知的伝統を如何に再生しうるのかという問題を設定した。この研究の中国からの海外研究協力者・卞崇道教授は特に日中間の共生に関して「異質性の承認」「対等性と相補性の承認」「交流による相互理解」、そして異質でありながらも互いに影響しあい変容しあうという「共生と融合」という論点を強調している。本研究グループにおいても「共生とは、異質性と多様性を前提した上での、相互承認であり、同一化ではない」という基本認識を共有している。このような基本認識から出発した本研究は、議論の過程で、「共生」についての社会哲学的考察を「国家間の共生」という問題枠組みのなかで行う方向に発展してきた。具体的には、第一に、「国家間の共生」をめぐる特殊性と普遍性との対立、換言すれば「文化ナショナリズム」の問題に如何に対処するかという問題がある。第二に、「国家間の共生」という制度論的な次元における問題設定によって抜け落ちてしまいがちな「他者性」の問題を、共生の原理問題として確認しておく必要がある。さらに第三に、「国家間の共生」というテーマの背景となるグローバリゼーションという現実をどのように理解し、それにどのように対処するかという問題である。これらの諸点について議論し、研究してきた成果として報告書では、第一部共生とナショナリズム、第二部共生と他者への感受性、第三部共生とグローバリゼーションという三部構成において、現代における国家間の社会哲学的研究結果を総合した。3度開催した研究会、2度開催した日中哲学シンポジウム、台湾中央研究院の訪問などにより、今年度の研究は大いに実績を挙げることができた。1、相異なる社会の間の共生のみか、生命体および環境と人間との共生をも含めた「共生・和合」の理念について、共同研究者の間に共通理解が得られた。共生の理念を定義すれば、「共生とは、異質なものの異質性とそれらの多様性を前提したうえでの、それらの間にありうる相互承認のことであり、それらの同一化のことではない」ということである。2、本研究は「共生・和合についての社会哲学的研究」を課題としているが、「国家間の共生」に焦点を定めることにして、国家間の共生の可能性についての社会哲学的考察をおこなった。その可能性の条件を明示できることが、今年度の研究実績である。その条件として、以下の四点を挙げることができる。(1)国家間において科学技術の成果を有効かつ公平に共同利用するという「科学技術の倫理的規制」を構築すること。(2)「主権」をもった諸国家の間の紛争や戦争を公平に裁く場としての「政治的公共性」の概念を構築すること。(3)古来、正義とは当事者相互の均衡状態をもたらすことだと定義されているが、政治的・社会的・経済的な様々なレヴェルにおいて国家間の均衡とその維持をもたらすための「正義」の概念を再構築すること。(4)従来の国家モデルが自然哲学的モデルに基いていたことからしても、共生の自然哲学的考察が必要である。それゆえ自然哲学的考察に基いて、生命体および自然の多様なるものの発生と生存のメカニズムを提示することができるということ。本年度は、国内での研究会を3回行い、そこでの議論の成果をもとに海外での共同研究会(韓中日哲学研究交流会「国家間の共生・和合に向けて」

於:ソウル・延世大学)を開催し、活発な議論が行われ、これまでの中日間の研究交流から韓中日の研究交流へと先展させることができた。平成15年度の研究において、「共生とは、異質性と多様性を前提したうえでの、相互承認であり、同一化ではない」という認識を共有したが、平成16年度の研究では、共生を「国家間の共生」という次元で考える場合に発生するさまざまな問題が究明された。中国で張立文氏の「和合学」は、中国の自由化とグローバル化の波に抵抗するという文脈の中で唱えられている。S.サッセンが指摘するように、グローバル化の進行は南北間格差を固定・拡大し、グローバルな労働力移動の問題を先鋭化させており、この問題圧力の高まりは、「会話」といった相互承認ルールでは制御できない事態、すなわち直接的暴カがいずれの側においても発現する危険性を日々増大させている。「9・11」テロ後の世界においては、「異質性を承認し合う共存」という抽象的な共生概念がそれだけでは無力であり、この概念の社会哲学的な具体化が求められる。グローバル化の中で国家の役割の低下が指摘されているが、「異質性を承認し合う」制度としての国家の役割を再考する必要がある。人権、環境、伝統文化に関して、国家主権は常に二面的でアンビヴァレントであり、それらを保護するとともに制限・抑圧する二側面をもつという認識から出発すべきである。そこで主権的国家という制度を維持しつつ(国家の抑圧的側面を)制限するために、EUをモデルとする「地域共同体」を東アジアでも構築すべきだという提案がなされた。しかしながら東アジア地域共同体を、経済共同体ないし政治共同体としてのみ構築可能なのか、あるいはその基盤として文化共同体として構築する必要があるのか、またその可能性があるのかについては、韓中日の研究者の間で活発な討議が行われたが、共通認識に達したわけではない。戦前日本の国家独占資本主義が侵略主義に陥った経済的要因と文化的要因の連関を解明すべきという視点、梁啓超のナショナリズムの両義性を分析することに希望を見出す視点、中国伝統思想の中に脱中心的な文化概念を見出し、非実体的文化共同体を共生的な政治的地域共同体に接合しようとする視点、さらに文化概念を地理的・自然的条件と結びつけることで「東アジア地域共同体」を可能にするという視点が提起された。本年度は、国内での研究会を3回および幾度かの意見交換を行い、また海外の研究協力者とは2004年9月8-9日に中国浙江省杭州市の浙江樹人大学・語言学院・東亜研究所において「国家間の共生を求めて:文化の多元性と政治的共生」というテーマでシンポジウムを行った。このシンポジウムにはこれまでのメンバーの他に中国社会科学院の蘇国勲教授に参加していただき「国民〔民族〕国家関係から見た文化の衝突と共生」という報告を行っていただいた。「国家間の共生」というテーマを社会学者の観点から深める議論が出来たと考えている。本年度は本科研費研究の最終年度に当たり、これまで各研究参加者が行った報告やそれについての全体での議論を総合し、国家間の共生についての社会哲学的議論をまとめることに重点を置いてきた。研究成果の具体的内容は報告集にまとめられるが、その議論は次の3点をめぐるものである。すなわち、第一に、「国家間の共生」をめぐる特殊性と普遍性との対立、換言すれば「文化ナショナリズム」の問題に如何に対処するかという問題がある。
μオピオイドレセプターに高い親和性と選択性を有するリガンドのデザインと合成

本研究は平成11年度国際学術研究として採択されて出発し、平成12年度、13年度は科学研究費:基盤研究(C)と変更して採択されたものである。従って、米国立環境衛生研究所室長、Dr.Lawrence H.Lazarusと米国立環境衛生研究所研究員Ms.Sharon D.Bryantが共同研究者として加わっている。研究代表者、岡田芳男は長年ペプチド合成研究に従事し、それを基本として医薬品開発を行ってきた。今回はモルヒネに替わり得る、新規鎮痛薬開発を計画・実施し、次の成果をあげることができた。1)ペプチド合成面で保護基、結合方法の開発などで成果を挙げた。3)ピラジノン環の簡易合成法を利用し、ピラジノン環を鋳型とする新規オピオイドミメテイクスを得た。4)ピラジノン環をより簡単な構造であるメチレン鎖に置き換えたオピオイドミメテイクスを得た。5)これらはin vitro, in vivoともモルヒネを凌駕する作用を示し、鎮痛薬開発に明るい展望を開いた。我々は平成11年度の計画に従い1)μ-オピオイドレセプターと特異的に結合するピラジノン誘導体を開発する、2)μ-オピオイドレセプターに非常に特異的なエンドモルフィン-1(Tyr-Pro-Trp-Phe-NH_2)、2(Tyr-Pro-Phe-Phe-NH_2)の構造(J.E.Zadina et al.,Nature,386,499-502(1997))を基にした新しいオピオイドミメティクスを開発する研究を実施した。この研究は生体内における重要な役割が示唆されたμ-オピオイドレセプターに対する特異的アゴニストおよびアンタゴニストを開発し、μ-オピオイドレセプターを介した痛みの制御物質開発に繋げる事を目的としている。特に癌患者のquality of life(QOL)の向上に貢献したい。以下に、平成11年度の研究成果を記す。(1)ピラジノン環を含むアミノ酸に鎮痛活性発現に必要なチロシンとフェニルアラニンを結合したエンケファリン誘導体を合成したがオピオイドレセプター結合活性を示さなかった。ピラジノン環を鋳型とし2分子のチロシンを導入した化合物にμ-オピオイドレセプター特異的結合性を見出した。(2)エンドモルフィンの構造活性相関を検討し、Tyr-Pro-Phe-NH_2がμ-オピオイドレセプター結合性を示す最小単位である事を明らかにし、その配列を基に誘導体を合成しエンドモルフィンに近い活性を示す化合物を得た。(3)1)2)で得られたリード化合物のTyrを2,6-dimethyltyrosine(Dmt)に置換する事によりさらに強力にμ-オピオイドレセプターに結合する化合物を得た。これのうちからμ-オピオイドレセプターに対してはアゴニストとなりδ-オピオイドレセプターに対してはアンタゴニストとなる興味ある化合物を得、今後の研究展開に方向性を与える事が出来た。これら化合物を二機能性オピオイドリガンドと命名した。平成12年度の計画に従い研究を実施した結果次の成果を上げる事が出来た。2.Endomorphinsの構造を基礎にした誘導本を開発し新しい鎮痛薬を開発するという計画を遂行する目的からD型アミノ酸を含む16種類のEndomorphin-2立体異性体を合成しそれらのオピオイド受容体との結合活性との関係を明らかにした。この結果は次の研究計画立案の基礎となっている。3.2,6-dimethyl-L-tyrosine(Dmt)の大量合成に成功し高活性誘導体開発に応用した。その結果ピラジノン環とDmtを組み合せμ-オピオイドレセプターと強い結合活性を示しモルヒネにくらべ強い鎮痛活性を示す化合物を得た。(特許申請:出願番号/特許2000-257244、ピラジノン環を含む新規なオピオイドペプチド誘導体)4.開発した二機能性オピオイドミメティックスの三次元構造検討のため、それらのNOESYを測定し現在コンピュータを駆使して三次元構造モデルを作成中である。5.μ-オピオイドレセプターを中心として、μ、δ-オピオイドレセプター選択性リガンドとの結合様式を検討した(第26回ヨーロッパペプチド討論会にて発表、2000年9月、フランス)。

6.平成13年1月28日から2月2日まで岡田芳男と横井利夫は米国国立環境衛生研究所を訪れ、Lazarus博士、Bryant氏との間で平成12年度の研究成果の総括と平成13年度の研究計画の検討を行ない、研究成果について特許取得、学術雑誌への投稿方法などについて意見を交換した。平成13年度の計画に従い研究を実施した結果、次の成果を挙げることができた。1.平成12年度の研究結果をもとにして、H-Tyr-Pro-Phe-NH-XのXに種々の芳香環(複素環を含む)を置換し、興味有る活性を示すopioid mimeticを得た。2.Tyr残基を2,6-dimethyl-L-tyrosine(Dmt)に置換する事によりμ-opioid receptorにendomorphinより強い結合活性を示す誘導体を得た。これらの多くはδ-opioid receptorに対しアンタゴニストとしての作用を示した。また、鎮痛活性は30分で減少をはじめた。これはペプチド結合が酵素により切断されるためであろう。各種誘導体のNMRを測定しコンフォーメーションを検討した。この結果をopioid receptorとの相互作用検討に供する。3.酵素に対して抵抗性を持たせるため、等研究室にて開発した方法にてピラジノン環を合成し、ピラジノン環の3位と6位にTyrまたはDmtを導入した。得られたDmt誘導体はTyr誘導体に比べ数百倍の結合活性を示した。Dmt誘導体の一つはラットにおいてモルヒネより強い鎮痛活性を示した。また構造と活性の関係を検討した。4.ピラジノン環を構造の簡単なメチレン鎖長の異なるジアミンに変え、アミンにTyrまたはDmtを導入した。これらは予想に反してピラジノン環誘導体に勝るとも劣らない活性を示し、ラットを用いた皮下投与により鎮痛活性を示した。このことはこれら物質が血液脳関門を通過することを示唆している。(アメリカ特許:New Opioid Derivadve;平成14年1月29日出願)
部分多様体とラプラス作用素の幾何学

リーマン部分多様体は、ターゲットとなる多様体の幾何に比べ、その曲率と第2基本形式が小さければターゲットの領域を脱出しなければならない。このことに関し、先の論文ではターゲットをねじれ積とし、その領域としてはシリンダー状のものを考えた。今回はターゲットをリーマン沈め込みとし、そこからの脱出スピードを幾何学的量を用いてexplicitelyに計算値を与えた。また、ラプラシアンの固有値が正のときの等長可能性を論じた。捩じれ積多様体内にあるシリンダー領域を考え、非コンパクト多様体がその領域内に等長的にはめ込まれていると仮定する。このとき、そのはめ込まれたリーマン部分多様体のラプラシアンの固有値に関し明示的評価を得た。このような状況は先の論文「Exit submanifolds from cylindrical domain in warped product manifolds (to appear in The Royal Society of Edinburgh Proceedings A )」でも考察対象とした。これまで、多くの場合、はめ込まれ先の多様体の領域は有界とするケースが多かったが、本研究では、この様なシリンダー型の拡張タイプのものを扱った。私の結果は上のようなシリンダー内にある非コンパクトリーマン部分多様体のスペクトルの下限は下から幾何学的量(曲率等)により下から押えられるというものである。この結果は、Cheng-Li-Yauの結果の一つの拡張になっている。彼らの結果は有界領域内にある部分多様体に関するもので、その方法は熱核の移植法による熱核比較からの帰結であった。私の場合は、熱核の代わりに第一固有関数の移植で直接示した。そして、今回の結果は、上記論文(Exit ...)の系1.1の主張「確率論的非完備」の拡張になっている。研究の目的は、リーマン部分多様体Mとそれを取り巻くリーマン多様体Nの間の解析的性質を関係を研究することである。曲率、単射半径、平均曲率、像の何らかの意味での有界性等、様々な幾何学的条とMとNの解析構造とは密接に関係する。この様な問題の一つとして、Calabiは1965年に、ユークリッド空間の完備極小超曲面は非有界であるか、という予想(問題)を提示した。そして、Nadirashviliは、1996年に、3次元ユークリッド空間の単位球内への極小ディスクの完備挿入を構成し、このCalabi予想の反例を示した。また、Lopez-Martin-Moralesらによって、ディスクは、円環領域やハンドルを付けたものに一般化された。これらの例は、トポロジカルには簡明であるが、リーマン幾何の立場からは、非常に複雑である。例えば、Yauは、「これらの曲面の幾何は何か?それらは埋め込み可能か?これらの曲面のエンドの近くでの正確な漸近挙動を得ることは大事である。この曲面のラプラシアンの固有値は離散的か?」という問いを提出している。埋め込み可能性については、Colding-Minicozzi IIによって否定されたが、固有値は離散的かという問いが残っている。26年度は、Nadirashvili例(またはその一般化)の解析的性質について考察した。この離散的か否かという問い自体に答えることは出来なかったが、固有値のボトムの下からの評価を得ることが出来た。特に、これらの曲面は確率的に完備であることが分かる。また、この問題とは別にReillyによる`平均曲率の平均'を用いた部分多様体のラプラシアンの最小固有値の評価を弱い意味ではあるが一般化した。Riemannian submersionのtotalsoace内へのisometricimmersion(Riemannian submanifoldと略す)があったとする。このとき、Riemannian submersionの2つのfundamental tensol T, Aのノルム、base spaceのnormal geodesic ballのradiak curvatureの上限、immersed submanifoldのリッチ曲率の下限の無限遠におけるマイナスの発散スピードの3つから表せる量を計算し、その値よりも平均曲率が小さいとき、リーマン部分多様体はtotal space内のシリンダー(を一般化した)領域を脱出しなければならないこと、またその脱出スピードを具体的に計算した。次は領域のfirst Dirichlet eigenvalueとimmersabilityの問題である。リーマン多様体のfirst Dirichlet eigenvalueがゼロのとき上述の量より平均曲率が小さければ、小さなfirst Dirichlet eigenvalueを持つリーマン多様体の領域はシリンダー(を一般化した)領域にimmersed出来ないことを示した。Nadirashviliの例や平均曲率一定部分多様体を考え、その解析的性質や安定性の問題などを考えたい訳である。例えば、リーマン対称空間内の部分多様体を考えることは、単なる例を超えて重要と思われる。現在、このような空間の例について勉強中であり、それにやや時間を取られている。幾何学極小部分多様体や平均曲率一定部分多様体を考えることは、物理的な観点からも重要である。これらの部分多様体に対し、様々な解析的性質を研究したい。

本研究は、「既存の視点をドラスティクに変える」ことを目標にしているが、そのためには、新たな知見・発見を必要とする。以下具体的に述べる:今までの微分幾何的な考察は、私の知る限りでは、距離関数とその合成関数を比較対象としてきた。しかし、この様な一次元的なものを超えて、ターゲット上の関数環(本当は、より強く作用素環)とその部分多様体への引き戻しを考えることは部分多様体論の(少なくとも抽象的には)異なる方向への進展になるだろう。その様な言わば巨視的な視点から研究を行いたいというのが本研究の目標があるが、今のところ、いくつか結果は出来てはいるものの、目標までには到達していないのではないか。上記の結果は「研究の目的」の1つ目に該当するものである。「研究の目的」の2つ目については周辺の事柄についてもっと勉強する必要がある。対称空間内における一般的な部分多様体を考察の対象としたい訳であるが、ランクが2以上の対称空間について勉強中であり、研究を継続したいと考える。極小曲面、それを一般化した平均曲率一定曲面は部分多様体の中でも最も美しいものと言える。しかし、Calabi-Yau予想の反例であるNadirashviliによる有界な(はめ込まれた)極小曲面の例やColding-Minicozzi(2008)の結果もあり状況は複雑である。今後、関数理論的立場からこのような現象を捉えたい。主に、幾何的な部分多様体論を勉強し、それを偏微分方程式という別の観点から捉えなおして「研究目的」を推進したい。対称空間・極小部分多様体・平均曲率一定部分多様体についての関連書籍・論文の入手、研究集会や招へいによる研究者との情報交換を行いたい。また、研究集会での成果の発表を行いたい。体調を崩したときが一時あった。研究推進のため、内外の研究者による研究集会・シンポジウムをマネージメントする。研究情報取得、並びに、研究者との議論のため多くの研究者と交流する。研究費の70%を旅費に、30パーセントを物品費に使用したい。
切削力フィードバックによる能動切込制御型マイクロ・ナノ切削加工システムの実証研究

従来の高剛性の切削工具に替えて、柔軟なカンチレバー型工具ホルダを用いて加工力をフィードバック制御することで切込み深さを制御する切削加工システムを構築した。駆動機構の運動誤差や、加工面に傾斜・湾曲があっても、一定の切込み深さで切削加工が可能であり、新たな倣い加工技術として応用できる。また、ガラスなどの割れやすい硬脆材料に対して従来よりも深い切込みで割れを生じない延性モード切削が可能であることを見出した。材料内部のせん断応力場の観察により、柔軟な切削機構によって最大せん断応力が減少することを見出した。前年度までに構築した基礎実験装置を用いて柔軟カンチレバー工具によるV溝切削加工を行い、ガラスやシリコンなどの硬脆材料に対する基礎特性を評価した。これまでの実験から、工具と被削材の間をつなぐ機構に存在する弾性要素によって、硬脆材料の切削加工における延性モード切削の臨界切込み深さが大きくなり、脆性破壊を伴わないV溝切削が3ミクロン以上の切込み深さで可能である現象を見出している。今年度は、その現象を合理的に説明するための基礎データを収集することを軸に、柔軟カンチレバー工具特有の変形挙動や加工力の分析方法について検討を行った。カンチレバー形状および剛性の最適化を行うために、平行板ばねと静電容量変位センサを用いたシステムに加え、単一板ばねと光てこを用いたカンチレバーを試作し、切削方向および工具すくい角の変化に伴う切削分力の変化について検討を行った。また、剛体支持と柔軟カンチレバー工具との切削特性を比較し、工具剛性および装置を構成する要素に潜む弾性的挙動と臨界切込み深さの関係を実験的に調査した。これらの違いを視覚的に検証するために、材料の内部応力を可視化できるカメラを用いて切削加工実験を行った。工具ホルダ、すなわちカンチレバー部分以外の弾性要素も被削材内部に発生する最大切削力を左右する因子であり、機構設計においては弾性成分の配置を総合的に考慮した要素選定が必要であることが明らかになった。これらの実験結果を踏まえて、加工力と切込み深さを適切に制御するための新たな実験装置の設計を進めており、次年度に適切な要素選定とシステム構築を行う。ガラスや単結晶シリコンなどの硬脆材料に対して、脆性破壊を伴わない延性モード切削を切込み深さ3ミクロンを超える領域で実現可能な条件を見出し、そのメカニズムの解明に取り組んでいる。ここで用いる切削加工システムの特長は、一般に高剛性を要求される工具ホルダを含めた工作機械システムに対して、工具ホルダ部分のみの剛性を低くし、弾性変形しやすい柔軟なカンチレバー構造を採用している点である。さらに、この弾性変形から工具切れ刃に作用する加工力をフィードバック制御することで目的とする切込み深さで切削加工を行なう。昨年度に行った切削加工および材料内部の応力観察実験から、工具とワークをつなぐ工作機械構成要素の総合的な機構剛性によって工具接触点における内部応力が変化し、その結果弾性的な要素がワーク内部に生じる最大引張応力を低減している可能性が見えてきた。しかしながら、工具ホルダ部の剛性を変化させると、ステージなど他の構成要素との剛性バランスが変化し、主たる支配因子の特定が難しくなることが明らかになった。そのため、機構設計の最適解を見出すことができず、従来の装置を改良しながらの加工実験を重ねることとなった。工作機械のコンプライアンス設計が本テーマの鍵であり、工具ホルダ部の剛性設計と切削加工時に生じる材料内部との相関を正しく把握することが重要である。このメカニズムを解明するためには、工作機械の機構剛性を把握・調整できる機構設計が必要となる。次年度では、これまでに選定した基本要素を用いて適切なステージ及びスピンドル機構を構築し、より詳細なメカニズム解明と行なうと共に、本技術のアプリケーション開発に取り組む。既存の実験装置を用いて工具ホルダ部の剛性を変化させた切削加工実験を重ね、材料内部に生じる内部応力を観察することで、機構剛性と最大引張応力の関係を調査してきた。しかしながら、工具とワークをつなぐ機構全体の剛性バランスとその相関を十分に把握できず、本年度の課題としていた新しい実験装置の設計が進まない状況にある。一般に切削加工では、安定した切込み制御のために高い機構剛性と運動精度が要求される。本研究では、逆に柔軟なカンチレバー工具を用いて加工力をフィードバック制御することで、熱変形や振動による誤差を生じても1μm以下の安定した切込み深さを制御可能な新原理を提案し、その有効性を検証してきた。この新原理は、原子間力顕微鏡(AFM)機構を応用したナノ切削の考え方に基づいており、切れ刃に作用する垂直荷重を一定にフィードバック制御することで、切込み深さを一定に制御することに成功した。開発したシステムにおいては、AFM機構では加工領域が100μm四方程度、切込み深さは数十nmに制限されるため、実用的ではなかった点を改良し、変位センサ、ピエゾアクチェータ、カンチレバー、ダイヤモンド工具などで構成される工具ホルダを独自に設計し最適化を行うことで、一般的な工作機械機構でもマイクロ切削加工が可能なシステムをを構築した。本システムにより、加工誤差因子に対するロバスト性を高めるだけでなく、斜面や曲面に対しても一定の切込み深さで切削加工を行う、新たな倣い加工手法を実現した。

本切削加工システムを用いて各種材料の加工を行う中で、ガラスなどの硬脆材料の延性モード切削加工について、これまでは100nm程度とされていた切込み深さの限界値に対し、その数倍の1μm以上の切込み深さで実現可能であることを新たに見出した。そのメカニズムを解明するために、傾斜面の切削による切削パラメータと臨界切込み深さの関係を検証し、材料内部に生じる応力場を数値計算および偏光顕微観察し、剛体工具と柔軟カンチレバー工具の比較実験を行った。その結果、機構の運動誤差や振動によって切込み深さが変化した場合でも、柔軟カンチレバー工具ではたわみによって切削加工点における最大応力増加を抑える効果が確認され、クラックの発生が減少することを見出した。従来の高剛性の切削工具に替えて、柔軟なカンチレバー型工具ホルダを用いて加工力をフィードバック制御することで切込み深さを制御する切削加工システムを構築した。駆動機構の運動誤差や、加工面に傾斜・湾曲があっても、一定の切込み深さで切削加工が可能であり、新たな倣い加工技術として応用できる。また、ガラスなどの割れやすい硬脆材料に対して従来よりも深い切込みで割れを生じない延性モード切削が可能であることを見出した。材料内部のせん断応力場の観察により、柔軟な切削機構によって最大せん断応力が減少することを見出した。柔軟カンチレバー工具を用いることで、硬脆材料に対して大きな臨界切込み深さで切削が可能となる加工メカニズムの解明を優先して進めた結果、カンチレバー工具を含む装置設計においては、構成要素の剛性を考慮し、適切な設計と要素選定を行う重要性を認識することができた。計画では今年度中に新しい装置の設計及び試作を進める予定となっていたが、最終的な装置仕様が決定に至らず、設計の具体化と試作に着手できていない。基本的な構成要素の選定は済んでおり、それらを結合するベースおよびコラムの剛性設計を最適化し、ワーク内部の応力観察に対応した切削加工実験システムを構築する。基本機能として直交3軸の駆動機構によるシェーパ型に加え、回転軸により旋盤型を実現できる機能を付加する。また、ここで開発する工具ホルダを一般の工作機械へ搭載した評価を行い、本技術のアプリケーション開発を進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。マイクロナノ機械加工、マイクロファクトリ今年度は基礎的な実験データを収集し、柔軟カンチレバー工具を含め、装置を構成する要素に対する要求仕様を把握することができた。ステージなどの基本的な機械要素の選定は固まっており、それに組み合わせる他の要素の選定と設計を速やかに進め、改良型のシェーパ型切削加工システムを構築する。新システムの基礎特性を確認した上で、効率的に実験データを収集し、加工メカニズムの更なる追求と、モデル化、モデルの妥当性を検証するための計算機シミュレーションを行う。最も多く支出を見込んでいたステージユニット一式を他の予算で支弁できたため、本予算から支出せずとも計画通りの装置製作が可能な状況になった。予算の有効活用の観点から繰り越し可能な基金分を活用して次年度に先進的な課題を設定し、実験装置に機能を追加する計画とした。改良型の実験システムを構築する計画であったが、装置の要求仕様を確定するための基礎データ収集に重点を置いた実験を行ったため、改良システムのための機械要素の購入に至らなかった。本研究の発展的テーマとして、マイクロカンチレバー工具を用いた振動援用切削に関する基礎的な検討を進めている。
教育国債モデルの確立‐人的資本蓄積を考慮した下での国債に関する動学一般均衡分析

政府は財政赤字が生じた場合国債を発行することで財源を調達することが可能である。しかし無制限に国債を乱発することができると、債務残高は膨れ上がりデフォルトが生じるかもしれない。ここでマクロ経済学的にどの程度の国債の発行であればデフォルトせずに済むか(=国債は維持可能か)という問題は非常に重要である。このような問題について分析した既存研究はいくつか存在するが、本研究では1少子高齢化問題2公的教育と年金政策のトレードオフを考慮した経済モデルを構築し、どのような状況であれば国債は維持可能かについての条件を得るとともに、(副次的に)経済成長率を最大にするような公的教育政策について分析を行う。
都市における土地所有の近代化過程に関する包括的研究－地域社会との関係に着目して－

本研究は都市における土地所有の近代化過程を実態から明らかにすることを目的としている。この際、土地の来歴の差異が所有へも影響を及ぼすものと考えられ、同一の都市であっても異なる来歴の土地を取り上げることで、それぞれ都市内における位置づけや相互作用を包括的に論じる。おもな事例は京都とする。近世京都の町人地では町による土地所有への介入が他の都市よりも積極的に行われ、そのことは明治以降へも「慣習」として受け継がれていく。そのような都市において近代的土地所有権がどこから浸透したかを詳らかにするため、寺社地に着目しつつ近世後期からの土地利用や上知払下げの過程、その後の地域社会の在り方などを検証していく。
津波・船体運動計算の連成化研究

海溝型大型地震に伴い津波が発生するがこれは湾内では緩やかな水位上昇と水平流れという現象となるがこのような状態での船舶挙動解析については従来十分な検討がされていなかった。本研究では津波を受けた状態での港湾での船舶の動的挙動を数値流体力学手法を用いて評価するシステムを作成し、津波来襲時の船舶の係留状態、離接岸状態など、従来の手法では適切に評価することが難しかった状況について解析評価できるようにした。本研究は,津波来襲時の船舶の動的挙動について、従来解析が難しかった湾奥などでの解析をCFDを活用して行うことを目的としている。今年度は、津波計算についてついてはネスティングの高度化、計算速度の向上など精緻化を行った。また船体に作用する津波による力をCFDで計算することを狙い、今年度はまず定常斜航状態において、船体に作用する流体力・回頭モーメントについて過去に詳細な操縦運動の推定が行われたESSOOSAKA船型(VLCC)に対して数値流体力学(CFD)を活用して解析した。今回使用した手法は、RANS法に基づき、また乱流モデルとしてBaldwin-Lomax(BL)用い、基礎方程式を非直交曲線座標系に変換する手法によった。また将来の拡張性を考慮し、並列計算や複合格子に対応させている。計算結果を既往の実験解析データと比較した結果、船体に作用する前後力、左右力、重心回りの回等モーメント、XH'、YH'、NH'が横流れ角が180度までの広い範囲で実験値と大略一致することを確認した。今回、操縦流体力の算出にCFD計算が活用できることを確認できたことで、津波流下での船舶挙動を精度良く推算するために不可欠な浅水影響、側壁影響、地形影響、船体相互干渉影響など複雑な状況についての操縦流体力の計算実施についての見通しが得られたことが今年度の大きな成果である。加えて、今回狙いとする津波による流れの下での船舶の挙動解析の計算時間の短縮化のために、並列計算コードの構築方法についても一定の方向性を見出した。(1)港湾内の浅水を想定したコードの検証計算の実施CFDを援用した被津波船舶挙動解析モデル構築のため、CFDによる操縦流体力計算の精度確認のための実験を行った。まずこの実験に必要な操縦流体力計測装置の設計製作を実施したが、この装置は、ヒーブ、ピッチ、ロール挙動を許容しつつ船体に作用する前後力、左右力、およびヨーモーメントを三分力計で計測するものである。この装置を使い、神戸大学総合水槽で浅水斜航および大斜航角試験を水深・喫水比H/d=1.27.0の範囲で、また斜航角は0度180度として実施した。対象船舶は、操縦運動研究分野で多くの模型実験が実施されデータが公表されている"ESSOOSAKA"VLCC船型とした。実験結果は一部に既往の実験結果と異なる傾向が見られるものの概ね同等の傾向を示した。これらの実験結果とCFD計算結果との対比については、良好に一致する部分とやや異なる傾向を示す領域が確認された。(2)船体粘性流場計算CFDの高度化昨年度に開発を開始した重合格子対応型RANS法をESSOOSAKA船型を対象とした深水域計算並びに浅水域計算に応用し、先に述べたように既往実験データや、本年度に実施した浅水域実験のデータと比較し、計算安定性や計算精度の確認等を詳細に行った。その結果、深水域についてはほぼ満足できる結果が得られているが、浅水域計算に関しては,モーメントの計算精度の向上等を含め,計算格子の解像度等について検討を継続する必要があることが明らかになった。このような課題を迅速に解決しまた他の船型など汎用的実施できるようGRIDGEN等の市販コードを合理的に併用する計算格子生成法に関する検討も行った。・本年度研究成果の具体的内容(1)全体システム構築平成22年度で実施したVLCC模型についての、浅水域での大角度を含む斜航試験、浅水域での船舶運動性能に関する実験結果とCFDによるこの実験対応の計算結果の比較検討・評価を行った。またCFDを活用して導出する操縦流体力の計算については、高性能のワークステーションを使用した高効率化についての検討と評価を行った。また、今までの実施した研究全体についてのとりまとめを行い、今後の指針をまとめた。(2)津波計算コードの精緻化平成22年度での計算コード整備に関する検討結果や広範な水槽試験結果に基づき、船舶の運動計算コードとの連成化をより効果的、合理的に行うための計算コードそのものやネスティングを含めた計算格子構成などについて、実務的な運用に適応できる手法の提示と計算を行った。あわせて、様々な境界条件についての適用性の限界や留意点など運用上の指針についての検討も行った。(3)船体運動のCFD高度化平成22年度の検討結果をベースに、超浅水域、狭水域での計算精度の向上、および回頭運動状態での取り扱いに対する検討を加え、津波計算手法との効果的な連携手法の改善を行った。

特に、安定して計算が実施できる条件、計算速度などにも留意し、CFD計算手法の精度向上に向けた指針をまとめ、計算の高度化・高速化を試行し実用的・実務的なCFD操縦流体力計算手法整備を行った。・意義、重要性等本研究では津波を受けた状態での港湾奥内の船舶の動的挙動をCFDで解析・評価する「津波・船舶連携CFD解析システム」を作成し、津波来襲時の船舶の係留状態、離接岸状態など、従来の手法では適切に評価することが難しかった状況について、一定の解析手法を提案することが出来た。また今後の指針として、評価のためにはどこまでの計算精度が必要か、などの新たな課題を解決することでより適切なCFD解析システムへ改善することが可能である。これにより、津波来襲時の船舶・港湾被災の減災・防災への指標作成へ役立てることが出来る。
木材細胞壁模倣多糖類マトリックス中でのリグニンの形成とその構造決定因子の解明

本研究では、リグニン形成(木化)に及ぼす多糖類、特に、ヘミセルロースの影響について解明することを目的とした。木材で代表的なヘミセルロースであるキシランとグルコマンナンをセルロースに吸着させて、多糖類マトリックする作製した。このマトリックス存在下で、リグニンのモノマーであるコニフェリルアルコールの脱水素重合を行った。その結果、キシランは脱水素重合を促進したが、グルコマンナンは阻害するという、従来報告されていない知見を得た。さらに、リグニンモデル高分子の溶液物性と得られた重合物(DHP)の溶液物性を比較することによって、DHPは枝分かれに富む構造を有することが明らかとなった。本年度は、セルロースを産生する酢酸菌を、正6角形の溝がハニカム状に配列している寒天培地上で培養して、セルロース一型の結晶構造をもつハニカムパターン化セルロース(HC)を作製した。また、この酢酸菌を液体培地で培養し、薄膜状のバクテリアセルロース(BC)も作製した。これらのセルロース材料をカンバのキシラン水溶液に浸漬して、キシラン吸着の多糖類マトックスを調製し、このマトリックス中で人工リグニンと呼ばれるDHPの形成をペルオキシダーゼを用いて試みた。この結果、BCにおいて、キシランがない場合はDHPは表面のみに形成されたが、キシランが吸着したBCでは、内部にもDHPが形成さることをSEM-EDXA観察により明らかとなった。キシランもBC内部にまで浸透していることを、キシランを認識する抗体を用いて免疫標識傾向顕微鏡観察により確認した。このことは、キシランがDHP形成の足場となっていることを意味している。HCでも、キシランが内部まで浸透し、DHPの形成を促している結果が得られた。BCおよびHCに堆積したDHP量及び構造をアセチルブロミド法とニトロベンゼン化法により検討した。この結果、キシランが存在すると、上述の知見を支持するDHP量の増加に加え、アリールエテーテル結合量の尺度となるニトロベンゼン酸化収率が増加した。この結果は、キシランがリグニンの構造を制御していることを示唆し、リグニンの主要な単位間結合であるbeta-O-4 (8-O-4')結合の形成にはキシランが関与していることがin vitroの実験で確認できた。平成26年度の研究において、細胞壁模倣多糖類マトリックスへのモノリグノールを浸透は、マトリックス中のキシランが足場となり、キシランの拡散を助けているとの新規知見を得た。しかし、この結果は、モノリグノールが酵素的に重合して、その重合体の分布から推測した知見であり、直接、モノリグノールの拡散過程を観測した結果ではなかった。そこで、平成27年度では、重水素化コニフェリルアルコールを合成し、これをモノリグノールとしてマトリックスへの拡散・分布を同位体顕微鏡を用いて観測した。この結果、キシランがないとモノリグノールはマトリックス表面にしか存在しないが、キシランの存在によりマトリックス内部に拡散することが、確認できた。また、当該年度は、beta-O-4結合物からなるリグニンモデル高分子の分子量測定を、昨年度購入した光散乱検出器を備えたサイズ排除クロマトグラフィーを用いて行った。その結果、平均重合度が約20という低分子量であっても、有意な散乱強度が観測され、光散乱によるリグニンモデル高分子の構造解析が可能との結果が得られた。しかし、想定していた分子サイズより、大きな回転半径を示したことより、種々の溶媒を用いて測定する必要があることが分かった。最後に、グルコマンナンを含有する細胞壁模倣多糖類マトリックを調製する目的で、針葉樹の木粉より、グルコマンナンの抽出を試みた。文献で示されているジメチルスルホキシドを用いた抽出では、ほとんどグルコマンナンが得られなかった。しかし、アルカリ水溶液を用いなくても、単なる水でグルコマンナンが抽出できることが分かった。現在、この抽出物の化学組成、特に、アセチル基量について分析を進めている。beta-O-4結合のみから成るリグニンモデル高分子は、多量調製が可能となり、抗体の力価評価などに使用できるようになったが、従来の倍以上の重合度を持つモデル高分子の合成や分離に、少々手間取っている。しかし、上述したように、重合度が高くなくても、光散乱検出器で分子量等の測定が可能であることが分かり、次年度、予定通りの研究が継続できることが確認できた。グルコマンナンの単離については、文献通りの方法では収率が悪いことが分かったが、それに代わる抽出方法を見出したことより、今年度の遅れは来年度で達成できる見込みがたった。最後に、免疫標識した木材切片の観察は、2次元的にはほぼ終了しており、現在、3次元画像を取得するための測定条件の設定中であり、予定通り、来年度にはデータの取得のめどが立った。その他の項目については、ほぼ計画通り、進行している。本年度は、先ず、昨年エゾマツから抽出したグルコマンナンを、酢酸菌が産生するセルロースに吸着させて、木材細胞壁模倣多糖類マトリックスの調製を行った。このグルコマンナンの吸着量は、広葉樹由来のキシランより多く、セルロースとの高い親和性を示唆する結果となった。次いで、グルコマンナン多糖類マトリックス存在下での、コニフェリルアルコールの脱水素重合を検討した。キシラン吸着マトリックスと同条件で重合を試みたが、マトリックス表面にしか重合物は堆積せず、マトリックス内部には、SEM-EDX分析では存在が確認できなかった。