hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DNA光回復酵素の結晶化とX線構造解析

X線結晶構造解析でタンパク質分子の立体構造を原子レベルで決定するためには、これに適する高分解能までの回折を与える良質の結晶が必要である。我々は、ラン色細菌Anacystis nidulansの光回復酵素の結晶化を硫酸アンモニウムを沈殿剤とする蒸気拡散法で行い、X線回折実験を行うに適当な結晶を得た。結晶は正方晶系、空間群P4_12_12(P4_32_12)に属し、格子定数はa=B=90.7 Å,c=135 Åであった。非対称単位中に1分子を含むと仮定すると、Vm値は2.6Å^3/daltonとなる。高エネルギー物理学研究所のシンクロトロン放射光でnative結晶の回折データを集積したところ、2.0Å分解能までの反射を得ることができた。さらに、位相問題を重原子多重同型置換法を適用して解決するために、これまでに数十種の重原子誘導体結晶を調節しそれらのx線回折実験を行った。そのうちC_9H_9HgO_2SNaにsoakngした結晶の2.0Å分解能の回折データを検討したところ、native結晶との差パタ-ソン図において、Hgの結合サイトを見いだすことができた。また。この結合サイトはanomalousの差パターン図上でも確認されたので、15-3Åの反対データを用いて重原子パラメータの精密化を行った。位相問題を解決するためには、さらにもう一つの重原子誘導体結晶が必要である。また、光回復の際に用いる光の最適波長がラン色細菌のものとは異なるアカパンカビNeurospora crassaの光回復酵素の結晶化を、PEG4000を沈殿剤とする蒸気拡散法で行ったところ、3カ月後に角柱状の小さな結晶が得られた。さらに、結晶化条件を精密に検索し、X線解析が可能な大きさの結晶を得ることが必要である。また。
赤血球造血機構の研究-細胞分化と転写因子発現の関連を中心に-

赤血球分化の仕組を理解するために、血球分化に関与すると思われる組織・細胞系列特異的な転写因子の発現を解析するするため以下の実験を行なった1.赤血球分化に重要な役割を果たすと考えられる転写因子は、GATA因子群、NF-E2因子群が知られている。我々は、まだ単離されていないNF-E2関連因子群のヒトcDNAクローニングを行った。その結果、Bach1,Bach2および新規の関連因子Nrf3を単離した。2.赤血球分化は巨核球の分化過程ときわめて近い関係にある。最近両者の共通の前駆細胞が発見された。そこで両者に共通して発現する転写因子の発現パターンを比較し赤血球分化が巨核球の分化からどのような仕組みで別れるかを解析した。巨核球分化にはGATA-1転写因子が不可欠であることが明かとなったが、GATA配列に結合するその他の因子の役割については全く不明である。そこで両者で発現しているGATAファミリーの遺伝子GATA-1,GATA-2と別のタイプの転写因子EVI-1の発現を解析した。また、GATA結合タンパクではないが巨核球特異的な遺伝子の転写制御領域にGATA配列に必ず隣接した存在するetsファミリーの遺伝子Ets-1の発現を解析した。3.S14の発現量をインターナルコントロールにして各サンプルのmRNA量を一定にしてGATA-1,GATA-2,EVI-l,Ets-1の発現パターンを解析した。その結果、赤血球と巨核球系ではGATA-1の発現は同様に誘導され高いレべルを維持した。しかし、GATA-2は巨核球系では分化成熟が進行しても高いレべルを維持したのに対し赤血球では発現が低下した。EVI-1もGATA-2と同様の発現パターンを示した。Ets-1も巨核球系のみで誘導された。以上の結果より、赤血球系と巨核球系はきわめて近い関係にあるが、両細胞系列でGATA配列に結合する因子に発現パターンの差異があり、これが両者の分化の方向を決定してる大きな要因である可能性が示唆された。赤血球分化の仕組を理解するために,血球分化に関与すると思われる組織・細胞系列特異的な転写因子の発現を解析することが本研究の目的である。1.赤血球分化に重要な役割を果たすと考えられる転写因子は、GATA因子群、NF-E2因子群が知られているが、NF-E2因子群についてはまだ赤血球分化に中心的な役割を果たす転写因子が同定されていない。そこでまだ単離されていないNF-E2関連因子群のヒトcDNAクローニングを行った。我々は、まずマウスBach1,Bach2 cDNAをプローブとして数種類のヒトcDNAライブラリーから各々のcDNAクローンを単離した。5'RACEを行い完全長のcDNAを得た。血球系細胞での発現をノーザンブロットで解析したところ、Bach1は赤血球系・巨核球系細胞で特に大量に発現していることが明らかとなった。この結果よりBach1は赤血球系の細胞で重要な役割を果たしている可能性が高いことが強く推定されたため、RT-PCR法で発現を解析するための条件を決定した。さらにまだ単離されていないNF-E2因子の小サブユニットの一つであるmafFのヒト

cDNAクローニングを行うため、数種類のヒトcDNAライブラリーをスクリーニングしたが現在のところ目的のcDNAは得られていない。2.末梢血単核球より、免疫磁気ビーズ法で大量にCD34陽性細胞を分離し、液体培養で赤血球系と巨核球系にそれぞれ分化成熟させた。現在GATA-1,GATA-2,p45NF-E2,Nrf1,Nrf2,Bach1,mafK,mafGの発現パターンを解析中である。赤血球分化の仕組を理解するために、血球分化に関与すると思われる組織・細胞系列特異的な転写因子の発現を解析するするため以下の実験を行なった。1.赤血球分化に重要な役割を果たすと考えられる転写因子は、GATA因子群、NF-E2因子群が知られているが、NF-E2因子群についてはまだ赤血球分化に中心的な役割を果たす転写因子が同定されていない。我々は、まだ単離されていないNF-E2関連因子群のヒトcDNAクローニングを行った。その結果、Bach1,Bach2および新規の関連因子Nrf3を単離した。形態学的な解析と表向マーカーの解析から大部分の細胞が赤血球系と巨核球へ分化が誘導されていることを確認した。さらにRT-PCR法でEpo受容体、グロビン遺伝子とGpIIbIIIaの発現が正しく誘導されていることを確認した。赤血球分化の仕組を理解するために、血球分化に関与すると思われる組織・細胞系列特異的な転写因子の発現を解析するするため以下の実験を行なった1.赤血球分化は巨核球の分化過程ときわめて近い関係にある。最近両者の共通の前駆細胞が発見された。そこで両者に共通して発現する転写因子の発現パターンを比較し赤血球分化が巨核球の分化からどのような仕組みで別れるかを解析した。巨核球分化にはGATA-1転写因子が不可欠であることが明かとなったが、GATA配列に結合するその他の因子の役割については全く不明である。そこで両者で発現しているGATAファミリーの遺伝子GATA-1,GATA-2と別のタイプの転写因子EVIー1の発現を解析した。また、GATA結合タンパクではないが巨核球特異的な遺伝子の転写制御領域にGATA配列に必ず隣接した存在するEtsファミリーの遺伝子ets-1の発現を解析した。3.S14の発現量をインターナルコントロールにして各サンプルのmRNA量を一定にしてGATA-1,GATA-2,EVIー1,Ets-1の発現パターンを解析した。その結果、赤血球と巨核球系ではGATA-1の発現は同様に誘導され高いレベルを維持した。しかし、GATA-2は巨核球系では分化成熟が進行しても高いレベルを維持したのに対し赤血球では発現が低下した。EVI-1もGATA-2と同様の発現パターンを示した。Ets-1も巨核球系のみで誘導された。以上の結果より、赤血球系と巨核球系はきわめて近い関係にあるが、両細胞系列でGATA配列に結合する因子に発現パターンの差異があり、これが両者の分化の方向を決定してる大きな要因である可能性が示唆された。
開発途上国における理数科リテラシーの開発研究-社会的文脈に注目して

本研究は教育開発分野における比較研究である。学校内で子どもが身に付ける理数科リテラシーと学校を取り巻く社会的文脈が相互作用する様子を記述、分析することを目的とした。前回の科学研究の結果を踏まえて、本研究では言語と試験に注目した。成果として、異なる社会そして異なる時代が試験制度の在り方に対して大きな影響を及ぼしていることを指摘した(「教育と社会の結節点としての試験制度」)。2010年11月国際ワークショップを開催し、数学教育と言語について、西シドニー大学Allan White准教授を招へいした。研究成果は報告書とともにHPを使って広報した。「教科教育学」的な見地から見た学校内で子どもが身に付ける理数科リテラシーと「比較教育学」的な見地から見た学校を取り巻く社会的文脈(制度や価値観)が相互作用する様子を記述、分析することを目的としている。学校内の取り組みに関しては、国際調査と各国教育開発の現状(カリキュラム)との対応関係を調べるために、TIMSSガーナ国別報告書を分析し、国際調査の限界および開発途上国における教育開発に妥当な研究方法の開発の必要性を指摘した(馬場、内田「国際比較調査の開発途上国の教育開発に対するインプリケーションに関する考察:ガーナ国TIMSSレポートを事例として」)。また学校内での取り組みと社会的文脈との関係を分析するに当たり、前回の科学研究の成果(馬場、2006)を踏まえて、言語と試験に注目した。試験史をまとめ、10月神戸大学にて発表した(「教育と社会の結節点としての試験制度」)。試験史は7世紀の中国・科挙制度に始まり、変遷を経て、現在では上記にある国際調査という形で世界的なレベルでの流行を見ている。異なる社会そして異なる時代が試験制度の動向に対して大きな影響を及ぼしていることを指摘した。今後これらの指摘を一層深めるために、社会的文脈の内実、その学校教育との相互作用について、ケーススタディを行いたい。2008年度現地調査は5カ国(中国、フィリピン、カンボジア、バングラデシュ、ザンビア)にて実施した。各国報告を現在まとめている最中である。今後、各国に関する文献、教育開発史をデータベース化する予定である。加えて、補足調査として、社会や文化的要素に関する研究先進国である豪州・米国を訪問調査した。情報収集とともに、それらの国々が持つ社会的な文脈についても併せて資料・知見を収集した。「教科教育学」的な見地から学校内で子どもが身に付ける理数科リテラシーと「比較教育学」的な見地から学校を取り巻く社会的文脈(制度や価値観)の双方が相互作用する様子を記述、分析することを目的としている。この相互作用を分析するに当たり、前回の科学研究の成果(馬場、2006)を踏まえて、社会的文脈として言語と試験に注目した。2009年6月比較教育学会の公開シンポジウムにて発表、その後学会誌に掲載された「開発途上国における学力国際調査の意義と可能性-アフリカ三ヶ国における数学教育を事例として-」は、試験、中でも国際的比較を目的とした学力国際調査を考察したものである。考察の結果、現在の国際調査では極度に低い点数のため要因による差異がみられず、十分な示唆が得られないこと、今後は妥当性のより高い調査問題を開発する必要性があることを指摘した。昨年の試験史の分析と今回の調査を踏まえて、今後、社会的文脈としての試験が教育に対して及ぼす影響について考察したい。また言語については、特徴のある国を取り上げて、その言語政策史を分析しつつある。加えて、各国の教育基礎データも現在まとめている最中である。それによって教育の基礎的な条件・動向が分かり、考察の精度を高めることができる。今後、各国の教育開発に関する文献、教育開発史をデータベース化する予定である。また補足調査として、社会や文化的要素に関する研究先進国である豪州・米国を訪問調査した。「教科教育学」から見た学校内で子どもが身に付ける理数科リテラシーと「比較教育学」から見た学校を取り巻く社会的文脈(制度や価値観)が相互作用する様子を記述、分析することを目的とした。学校内での取り組みと社会的文脈との関係を分析するに当たり、前回の科学研究の成果(馬場、2006)を踏まえて、本研究では言語と試験に注目した。成果として、2009年10月アフリカ教育研究フォーラム(於:神戸大学)にて「教育と社会の結節点としての試験制度」を発表した。中国・科挙制度から現在盛んに実施される国際調査まで、異なる社会そして異なる時代が試験制度の在り方に対して大きな影響を及ぼしていることを指摘した。さらに、これらの指摘を文化的環境や歴史を踏まえて考察するために、ケーススタディを行った。以上の調査結果を踏まえて、2010年11月3日、4日で科学研究補助金に基づく研究成果を発表する場として国際ワークショップを開催した。

参加国はモンゴル、中国、フィリピン、バングラデシュ、ケニアで、各国における試験制度とその問題点について議論した。また言語の問題としては、基調講演者として西シドニー大学Allan White准教授を招へいした。オーストラリアの先住民などに対して実施されている問題解決における段階的インタビュー(ニューマン法)の研究と実践例について講演頂いた。以上の成果は報告書の形にして100部印刷するとともに、研究室HPを使って広く広報する。
オスマン帝国改革期における中央-地方の相互作用に関する研究

本研究は、19世紀オスマン帝国の改革を、中央政府と地方社会の相互作用の結果として生じたものとして捉え直すものである。その主たる成果として、地方評議会の機能、地方反乱の性格や背景、地方住民の官僚機構への進出などを分析し、地方住民が国家の政策に影響を及ぼす、あるいは、国家システムに参入する回路についてその具体的諸相を明らかにしたほか、中央政府が地方行政の問題に関する政策決定過程において地方官らに諮問する手続きがとられたことや、1845年の地方代表者会議に見られるように、地方有力者の協力を得るために周到な準備をしていたことなどを見いだした。本年度は資料の調査・収集を中心に進め、それら収集した資料をもとに研究成果の一部を発表した。夏季にトルコ・イスタンブルに出張し、総理府オスマン文書館等で資料調査を行ない、主にオスマン朝タンズィマート改革初期に関する政府文書を収集した。とくに、タンズィマート期の地方評議会と、1845年の地方代表者会議に関する文書史料を収集した。また、オスマン帝国官報のDVD-ROM版を購入したことは本年度の資料収集の重要な成果の一つである。これによって、法令や政府の公式報告など重要な情報を記載する官報が容易に利用できるようになった。このほか、タンズィマート期オスマン帝国に関連する西欧語の旅行記や同時代の定期刊行物、英国議会資料などの一部は、オンラインデータベースやインターネットにより電子媒体を使って収集することができた。公表した研究成果のうち主たるものは、タンズィマート改革初期におけるオスマン帝国の政策決定過程に関する学会発表である。この発表では、1841年に当初の改革政策が修正される際に、各地の地方官らの意見が積極的に集められ、取り入れられていたことを文書史料の精査から明らかにした。この研究の意義は、改革の過程を中央-地方間のやりとりを含む試行錯誤の連続として提示したことによって、「上からの改革」と言われるタンズィマート改革の再検討に向けて一つの足がかりを提供したことにある。また、184041年にかけて改革への抵抗としてアナトリア各地で生じた反乱についても調査し、とくにアナトリア中部の町トカトを採り上げて研究発表を行ったほか、改革期に設立された地方評議会について、新たな情報を加えて英文で論考を発表するなどした。本年度は、前年度に引き続き史資料の調査・収集を行うとともに、収集した資料をもとに研究成果の一部を発表した。まず、5月に広島で開催された日本中東学会年次大会にて、1845年に各地の地方名望家をイスタンブルに集めて開かれた地方代表者会議についてオスマン帝国の文書及び刊行史料に依拠して研究成果を発表した。この報告の主たる結論は、この会議が総勢300名程度の地方有力者を首都に集合させた巨大な政治的イベントであったが、会議の目的は、地方代表者からの聴取以上に、中央主導の新しい改革政策を彼らに承認させ、協力を要求することにあった、という点である。しかしながら、8月のトルコ出張の際に、まさに同じテーマで書かれたトルコ語論文が7月に刊行されていたことが判明した。オスマン史研究が国際的競争の激しい分野であることを改めて示す出来事であったが、このテーマの研究はアプローチの変更を余儀なくされた。トルコにおける資料調査では、184041年に生じた改革への抵抗運動に関する文書資料を中心に調査・収集を行った。とくにアナトリアにおける反乱に関する資料を集中的に収集した。そのほか、ケーススタディーの対象として、中部アナトリアのトカト、黒海東部沿岸地方、アナトリア南部のアランヤ近郊のイブラドゥなどを取り上げ、19世紀の地方行政に関わる文書・文献資料を調査した。トルコ以外の外国での文書資料調査は行うことができなかったが、トルコ国内において相当数の資料を集めることができた。また、184041年に生じた改革への抵抗運動に関しては、その概観と予備的考察をまとめ、共著書所収の論文として公表した。そのほか、オスマン帝国改革期に関する基礎資料の翻訳と解説を刊行するなどした。本年度は、これまでの研究成果のまとめと公表を中心に行ったほか、現地トルコで史資料の補完的な収集を行った。まず、7月にバルセロナで開催された第3回中東研究世界会議に、トルコ、フランス及び日本の研究者とともに、「地方化されるオスマン改革」と題するパネルを組織して参加した。そのパネルでは、オスマン帝国の「タンズィマート」改革を地方社会との相互関係の視点から再検討する4本の研究発表がなされた。本研究代表者は、帝国の周縁部に位置する黒海東部沿岸地域の住民の、国家制度改革に対する主体的対応に関する研究成果を報告した。それにより、同地域の比較的低い階層出身者が、改革期以降、シャリーア法廷裁判官及び税関官吏などとしてオスマン官僚機構の中に進出したこと、並びにその歴史的・社会的背景を明らかにした。

アナトリア南部のアランヤ近郊のイブラドゥに関するケーススタディに関しては、この町の歴史を18世紀に遡ってその中央との関係ならびに地方社会内部での対立関係を跡づけたほか、タンズィマート改革期における「郡長」職をめぐる問題などを検討した。これについてはトルコでのシンポジウム及び、九州史学会で報告を行った。また、1841-42年におけるタンズィマート初期改革の修正については、初年度に行った研究報告に新たな資料の分析を盛り込むことでそれを発展させ、論文として成果を公表した。その論文では、この時期の政府の政策決定において、地方官の意見の聴取など慎重なプロセスがとられたこと、最終的には財政的な危機と地方有力者の懐柔が優先されたことを指摘し、従来の研究に新たな知見を加えた。
Reelinによるゴルジ体構造制御が脳神経系の動的恒常性維持に果たす役割

Reelinシグナル関連分子である、Stk25シグナルはRho-GTPaseファミリーを活性化するGEFと複合体を形成する事で神経細胞移動を制御している事を明らかにした。この時、Stk25は同時に別のRho-GTPaseファミリー分子をプロテアソーム経路による積極的な分解に寄与しており、これらが同時に進行することにより、神経細胞移動が制御されている事を明らかにした。特にグリア繊維に結合して進む神経細胞移動に重要である事が示唆されている。現在、本成果を報告するために投稿準備中である。本研究成果の新規性として、Stk25の上記の役割をMST3が代償する機構が神経系に存在する事を明らかにしている。MST3はStk25の殆どの役割を代償できると思われるが、RhoAの分解系に関してはプロテアソーム経路ではなく、ライソゾーム経路をとるなどの違いも見られる。このことは、RhoAの不安定化に対して完全に同一経路をとらない事で、バックアップ機能を果たしており、Stk25がより重要である事を示唆している。一方、Reelinシグナルによって活性化されるPKCeの阻害剤存在下でのbrain explant cultureの結果、PKCeが確かにゴルジ体構造の制御、特に発達過程の神経細胞に特徴的な長く伸長したゴルジ体に加えて神経細胞の停止機構にもPKCeが重要な役割を果たしている可能性が示唆された。現在、実験計画に基づいてGM130のノックインマウス作成に入っている。in vitroの実験に関してはおおむね順調である。GM130のノックインマウスに関してはCrispr/Cas9を使用したシステムで作成する予定であるが、本年度前半には作成開始ができると思われる。このノックインマウス作成が予定通りできるかどうかで、研究計画が予定通り進むかどうかが決定すると思われる。一方で、explant cultureは予想以上に有効な解析手法である事が分かったため、引き続き従来の手法に加えて研究を推進していく。PKCeによるGM130のリン酸化部位特異的抗体の作製を行う。既に二箇所の内一箇所については抗体が出来ているが、他のリン酸化部位に対する抗体を作製する必要があるため、今年度前半中に作製を完了させる。これらの抗体と得られる予定である、GM130ノックインマウスを用いてゴルジ体の構造変化がマウス神経系の恒常性に果たす役割を明らかにしていく。所属機関の建屋の建設と引越しがあった為、当初の使用計画で計上した助成金を使用できなかったため。本年度は、研究計画を推進するために翌年度分で請求した助成金を使用し、計画に遅延が大幅に出ないように研究を推進する。
孔辺細胞青色光情報伝達系における蛋白質のリン酸化・脱リン酸化反応の研究

孔辺細胞の青色光情報伝達にタンパク質のリン酸化、脱リン酸化が関与する多くの証拠がある。一方、植物ホルモンアブシジン酸(ABA)はこの青色光による細胞膜H^+-ATPaseの活性化を阻害する事を既に報告している。これらの問題を追求し、青色光受容体フォトトロピンが自己リン酸化され、それに応じて14-3-3蛋白質が結合する事、ABAがこの青色光情報伝達を阻害し、細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化を阻害することにより活性化を抑制する事を見出した。また、この過程に中間情報伝達体としてH_2O_2が関与する事を見出したので、あわせて報告する。1)青色光受容体フォトトロピンが自己リン酸化されると、それに応じて、14-3-3蛋白質が結合した。この14-3-3蛋白質はフォトトロピンのLOV1とLOV2の間のリン酸化セリンに結合した。2)ABAの青色光依存のプロトンの放出阻害の原因として細胞膜H^+-ATPaseの加水分解活性の阻害を見い出した。同一条件で細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化レベルを測定するとABAにより大きく阻害され、それにより細胞膜H^+-ATPaseの阻害が説明できる。3)ABAのかわりにH_2O_2を添加すると、プロトン放出、リン酸化レベルが同じ程度阻害され、ABA(10μM)による阻害は、外から加えた1mMのH_2O_2と同程度であった。以上の結果からABAは細胞内にH_2O_2を生成し、リン酸化を阻害することにより細胞膜H^+-ATPaseの活性化を阻害すると結論した。4)H_2O_2を単離細胞膜H^+-ATPaseに添加したが全く作用しなかった。この事は、H_2O_2が細胞内の情報伝達体に作用していることを示している。高等植物の気孔は青色光に反応して開口する。この気孔開口は青色光によるプロトンポンプがそのC-末をリン酸化されるためで有ることが明らかになっている。さらに、そのリン酸化部位にいわゆる14-3-3蛋白質が結合することがあきらかになっている。しかし、このC-末の正確なリン酸化部位、14-3-3蛋白質の結合の意味、さらに、このC-末をリン酸化するプロテインキナーゼ、脱リン酸化するプロテインフォスファターゼの実体は不明である。本年度は、これらリン酸化、脱リン酸化に関わる問題の中で以下の点を明らかにした。1)リン酸化部位の決定C-末のスレオニンがリン酸化されることがすでに分かっているが、その正確な部位は不明である。しかし、その部位に14-3-3蛋白質が結合する事が推定される。そこで、あらかじめC-末領域のスレオニンをリン酸化したホスホペプチドを合成し、14-3-3の酵素C-末への結合と競合させた。その結果、C-末950番目のスレオニンがリン酸化されたホスホペプチドのみが14-3-3の結合を阻害した。この結果は、この950番目のスレオニンがリン酸化部位である事を示している。2)14-3-3の結合の意味。上記の研究から14-3-3の結合部位(リン酸化部位)が明らかになったが、それではこの結合の意味は何であろうか。われわれは、この事を直接解明する目的で、リン酸化部位に結合した14-3-3蛋白質を競合実験により解離させ、そのときのプロトンポンプのリン酸化状態とATP加水分解活性を測定した。その結果、リン酸化状態はほとんど維持されているにもかかわらず、14-3-3蛋白質が解離するとポンプ活性は強く阻害された。

この結果は、ポンプが活性化されるには14-3-3タンパク質の結合が必須であることを示している。昨年の分子遺伝学的研究により、細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化の上流にフォトトロピンが機能することが明らかになった。しかし、フォトトロピンが実際に細胞膜H^+-ATPaseの上流で機能している事を示す生化学的証拠は皆無であった。そこで、まずソラマメ(Vivia faba)フォトトロピンをクローニングした。これらは2つありそのアミノ酸配列から両者ともにシロイヌナズナのphotlに類似しており、それぞれvfphotlaとvfphotlbと名付けた。この両者の相同性の高い領域を大腸菌に発現させ、それを抗原にして抗体を作成した。この抗体はvfphotla、vfphotlbともに反応した。しかし、分子量が同じであるため両者を区別して認識する事は出来なかった。この抗体を用いて^<32>Pを加えた孔辺細胞プロトプラストに青色光照射を行い、免疫沈降を行った。その結果、vfphotsが沈殿し、青色光によりリン酸化された。また、この時の時間変化を細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化と比較した。細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化レベルの測定は、この酵素の抗体により免疫沈降を行ったものに対して行った。vfphotのリン酸化は細胞膜H^+-ATPaseより早く起こった。また、このvfphotと細胞膜H^+-ATPaseの青色光依存性は同じであり、7.5マイクロモル/m2/sの光強度で30秒青色光照射により50%飽和した。さらに、タンパク質リン酸化酵素の阻害剤スタウロスポリンとフラビンタンパク質に対する阻害剤DPIに対する感受性は、この2つの酵素ではほぼ同一であった。以上の結果は、フォトトロピンが孔辺細胞の青色光受容体として機能し、細胞膜H^+-ATPaseに活性化のシグナルを伝達している事を示している。孔辺細胞の青色光光情報伝達にタンパク質のリン酸化、脱リン酸化が関与する多くの証拠がある。一方、植物ホルモンアブシジン酸(ABA)はこの青色光による細胞膜H^+-ATPaseの活性化を阻害する事を既に報告している。本年度は、この間題を追求し、ABAが青色光情報伝達を阻害し、細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化を阻害することにより活性化を抑制する事を見出した。また、この過程に中間情報伝達体としてH_2O_2が関与する事を見出したので、あわせて報告する。1)ABAを添加すると青色光依存のプロトンの放出が70%ほど阻害される。この時、細胞膜H^+-ATPaseの加水分解活性が同様に70%阻害された。2)同一条件で細胞膜H^+-ATPaseのリン酸化レベルを測定するとABAにより大きく阻害され、それも、70%程度の阻害であった。3)同様にH_2O_2を添加すると、プロトン放出、リン酸化レベルが同じ程度阻害され、ABA(10μM)による阻害は、外から加えた1mMのH_2O_2と同程度であった。4)この時、H_2O_2の消去剤であるアスコルビン酸を共存させておくと、H_2O_2による阻害が50%軽減された。5)H_2O_2の濃度を蛍光指示薬DCECFで追跡すると、孔辺細胞プロトプラストにおいてABAによるH_2O_2の生成が認められた。以上の結果からABAは細胞内にH_2O_2を生成し、リン酸化を阻害することにより細胞膜H^+-ATPaseの活性化を阻害すると結論した。6)さらに、H_2O_2を単離細胞膜H^+-
マンガンイオンを活性中心に含む金属酵素の触媒機構に関する理論的研究

マンガンイオンを触媒活性中心に含む金属酵素の一つに、水2分子の酸素1分子への4電子酸化を触媒する酵素の中に酸素発生複合体(OEC)がある。OECは葉緑体の中にあり光合成の一部を担っている。OECによる触媒機構はまったく解明されておらず、実験と理論の両面から精力的に研究がなされている。我々は理論化学計算から、Kokサイクルとして提案されている五つの酸化状態であるS0, S1, S2, S3, S4の各状態の分子構造と電子状態を決定し、触媒機構を提案した。これによって、次世代のエネルギー源である酸素と水素を水分子から生成する装置開発へと繋がっていくことが期待される。光合成系のphotosystem IIの酸素発生複合体(OEC)では、X線構造解析のPDBid:1S5Lを基に、反応活性サイトであるMn_4O_4Caクラスターを中心にモデルを構築した。水分子の酸素2分子への4電子酸化反応のKokサイクルであるS_0,S_1,S_2,S_3状態に対して、S_0には(Mn-OH_2,Mn-OH_2)の配位子を、S_1とS_2には(Mn-OH,Mn-OH_2)の配位子を、S_3には(Mn-OH,Mn-OH)と(Mn=O,Mn-OH_2)の配位子を持つ構造の低スピン状態の構造最適化を実施した。水素結合が多く計算時間を要しているがほぼ収束に近い状態にある。S_0からS_1に遷移する際の中間体については構造最適が終了している。自然軌道解析からこの中間体の四つのMnイオンの原子価を同定することができた。構造最適化の途中ではあるが、S_0とS_1のMnイオンの原子価と比較すると、S_0からS_1への遷移に対し、酸化されるMnイオンを同定することができ反応点のMnイオンを予測することができた。この中間体の構造から二つの水素結合ネットワークが見出された。そのうちの一つは反応サイトからプロトンを除く経路であり、もうひとつは電子が反応サイトから除かれる経路に対応していることを解明した。これらの結果をさらに精査して学術論文として公開する計画である。Mn/Fe2核系のリボヌクレオチド還元酵素(RNR)は、Fe/Fe-チロシルラジカル2核系RNRと異なって、電子の授受をチロシン残基ではなくMn/Fe2核がその機能を担っているとされている。本研究ではPDBid:3EE4を基に電子授受活性サイトのモデルを構築し、構造最適化を行った。触媒活性状態にあるMn(IV)/Fe(III)2核間の酸素原子はオキソであり、OHではチロシンがラジカルとなりOHでないことを明らかにした。光合成系のphotosystem IIの酸素発生複合体(OEC)では、昨年度、3.5Åの解像度のX線構造であるPDBid:1S5Lを基に、反応活性中心であるCaMn_4O_4クラスターを中心にモデルを構築し、水2分子から酸素分子への4電子酸化の反応機構の解明を計画に沿って実行していた。しかし、23年度の5月に1.9Åの高解像度のX線構造が発表された。クラスター周囲に水分子が解像されるなど非常に信頼性の高い構造であると判断し研究対象を切り替えた。CaMn_4O_5クラスターを中心にモデルを再構築し、Kok cycleに示される五つの酸化状態(S_0S_4)に対応する分子構造と電子状態をまず決定することとし、その後、各状態間の構造変化を追跡しOECの触媒(反応)機構の全解明を試みることとした。本年度は五つの酸化状態を決定したが、現在多くの議論がなされ未解決の事象に対し結論を与えることが可能となった。本年度得られた研究成果は、1)S_0状態のMnの酸化状態は、Mn_4(II,III,IV,IV)ではなくMn_4(III,III,III,IV)である。2)S_1状態において脱プロトン化される水分子は、Mnに配位する水分子であってCaに配位する水分子ではない。3)S_1とS_2状態のMnの酸化状態はそれぞれ、Mn_4(III,III,IV,IV)とMn_4(III,IV,IV,IV)であり、S_2状態まではMnが酸化される。4)S_3状態ではMnが酸化されてMn_4(IV,IV,IV,IV)へと変化するのではなく、脱プロトン化したOH陰イオンが酸化されMn-O結合が形成されO上にラジカルが出現する。Mnの酸化状態はMn_4(III,IV,IV,IV)とS_2状態から変化しない。

5)Ca上の水分子が酸化反応のsubstrateであるとの提案があるが、Ca上の水分子が酸化されることはない。これらの結果を本年1月に速報誌に発表した。これらの研究成果は未解決問題に大きなインパクトを与えるものと確信している。現在、本論文にするべくまとめている状況である。光合成系の酸素発生複合体(OEC)では、23年5月に、クラスター周囲に水分子が解像されるなど非常に信頼性の高い1.9 Åの高解像度のX線構造が発表され、研究対象をその構造に切り替えた。本年度の主な研究成果は、1)S0状態に対し、今までに理論計算で得られていなかったMn4(III, IV, IV, II)の分子構造と電子状態が初めて得られた。この状態は先に得られていたMn4(III, III, IV, III)状態よりは12.5 kcal/mol高エネルギーであった。Mn4(III, IV, IV, II)の分子構造は1.9 ÅのX線構造に近い構造であることから、S1状態を想定した1.9 ÅのX線構造は還元状態を含んでいると我々は示唆した。これらの結果から、S0状態はMn4(III, III, IV, III)状態であると決定づけた。2)S1状態に対し、昨年度はMn4(III, III, IV, IV)が最安定であると考えていたが、本年度の研究で実際には、Mn4(III, IV, IV, III)の状態が15.8 kcal/mol低く最安定であることが判った。この状態は、S0状態で高エネルギーであったMn4(III, IV, IV, II)状態の周囲の水分子の水素結合様式に酷似しおり、S0からS1への遷移では水素結合様式が大きく変化することが判った。これらの結果から、Mnコアの電子構造と水素結合様式がOECの触媒機構の解明に重要な因子となっていると考えられる。S0、S1、S2の分子構造と電子状態については、論文にまとめこの4月に印刷された。S3とS4の分子構造と電子状態はすでに決定しており論文発表を準備中である。現在、S2からS3とS3からS4の反応過程を追跡中である。本年度は、高解像度のX線構造が発表されたこともあり、さらに、競争の激しい分野でもあることから、OECの反応機構に注力した。そのためもあってS_0からS_4状態までの分子構造を決定することができ、定性的ではあるが全反応機構が見えてきており計画よりも進んでいる。しかしその反面、リボヌクレオチド還元酵素とホスファターゼの研究は続行しているが遅れ気味になっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。OECでは、各酸化状態間の分子構造変化(遷移機構)を明確にするのが反応機構の全解明につながるが、S_4状態は短寿命で分光学的な報告が皆無であり、実験との対比が困難である。しかし、未発表ではあるが我々はすでにS_4状態の分子構造を決定しており、S_3からS_4を経てS_0状態に至る経路を計算化学の立場から見出せるものと考えている。来年度は、博士課程および修士課程の学生も増え、遅れ気味になっていたリボヌクレオチド還元酵素とホスファターゼの研究に注力することが可能となった。特に、ボスファターゼによるリン酸エステルの加水分解機構は完遂させる。
知的障害児のヘルスリテラシーに関する研究

知的障害児のヘルスリテラシーを、主に症状の表出と周囲の理解の点から検討した。症状としては、「頭痛」「腹痛」「疲労」「めまい」「出血」「吐き気」が選ばれ、健常幼児(3ー5歳)と比較しながら面接調査と質問紙調査を実施した。その結果、対象となった知的障害児の症状表出は、健常幼児3歳とほぼ同様であり、痛みを除き、自発的な表出が見られないこと、特に言語的な表出が困難なこと、母親の理解(気づき)にはばらつきが大きいことが明らかとなった。また。母親の子どもの体調への注意は、健常児の場合、加齢とともに減少しているが、知的障害児の場合、加齢とともに増加していることも明らかとなった。原発事故等により予想される小児の疾患の増加に、家庭でより早く対応することを目標として研究を実施した。具体的な目的は、1.幼児の「症状」に関わるボキャブラリー、表現の発達を明らかにする。2.保護者及び保育者が幼児の「症状」の表現をどの程度理解しているかを明らかにする【方法】1)対象とした症状:腹痛・頭痛・切り傷・かゆみ・疲れ・めまい・吐き気・発熱2)手続き:目的の1に関しては、個別対面テストを用い、目的2に関しては保護者を対象とした質問紙調査を行った。3)対象:個別対面テストは4-6歳児30名に対して実施し、質問紙調査は教諭7名を含む72名の保護者(子どもの年齢3-6歳)に対して実施した。4)調査時期個別対面テストは2011年11月、質問紙調査は2012年11月に実施した。【結果と考察】1.個別対面テスト:「痛み」に関わる語彙は3歳の時点で既にほぼプラトーに達していた。また、かゆみ、疲れ、発熱は加齢に伴い発達し、5歳の時点でほぼ獲得されるが、「疲れ」に関しては、3歳で2割、4歳で4割が獲得しているに過ぎなかった。さらに、吐き気、めまいに関してはどの年齢でも十分な語彙獲得がなされているとは言えなかった。2.質問紙調査:加齢に伴い「症状」の言語的共有が増加したが、男児に比べると、女児の症状の共有は少なかった。また、「頭痛」に関しては、子どもは早期に表現手段を持つものの、受け手としての保護者との共有は遅れる傾向にあった。総じて、薬を塗る、絆創膏を貼る等の「対処」が明確なものについての、症状の共有は早期に成立するが、「対処」が明確ではないものについては遅れる傾向にあった。「症状」は子どもにとっては理解が困難な内部感覚の表現であり、特に痛みを伴わないものに関しては周囲の大人も注意し観察する必要がある。また、その観察においては、発信者である子どもと大人の認識の間にずれがある。最終年度になる平成25年度は、主題となる「知的障害児」を対象とし、過去の健常児のデータと比較する形で健康情報の処理、即ちヘルスリテラシーに関する調査を行った。予備調査では、知的障害者(18歳)2名の日常生活の観察から、身体変調を訴える際の様子について調べたが、言語的な明確な訴えはなく、家族のみが分かるサインが中心であった。そのため、現時点で知的障害児が、調査者に分かる形で身体変調を訴えることは多くの場合不可能であると判断し、本調査では知的障害児の母子、88組を対象とした質問紙調査を実施した。調査のターゲットとなった症状、事象は「腹痛」,「頭痛」,「発熱」,「喉の痛み」,「疲れ」,「怪我」の7つであった。結果として、年齢が上がるにつれて言語による表出頻度が高くなる傾向は健常幼児と同じではあったが、その個人差は大きかった。また、子どもの様子から判断する親が、健常幼児では加齢とともに減少するのに対し、知的障害児は加齢とともに増加していた。これは、知的障害児の場合、周囲の大人の観察が健康の維持に不可欠であること、また、そのための大人の感受性も上がっていくことを示しているが、一方では、痛がったことはない、熱を出したことはない、疲れたことはない等と答える親も少なからずおり、子どものみではなく親等に対しても、ヘルスリテラシーに関する指導が必要であることが示唆された。また。昨年度はいわゆる「発達指標」を得るために、健康な幼児を対象とした。対象は3、4,5歳児、各10名(男女各5名)計30名。基本的にはイラストを見せてその様子を説明してもらい、それをビデオ録画、当方で語彙の有無の判断をする。結果は、大まかには以下の通りであった。3,4,5歳児の「症状」に関わる語彙の発達:・頭痛、腹痛、切り傷等「痛み」に関わる語彙は3歳の時点で既にほぼプラトーに達している。

・かゆみ、疲れ、発熱は加齢に伴い発達し、5歳の時点でほぼ獲得されるが、「疲れ」に関しては、3歳で2割、4歳で4割が獲得しているに過ぎない。・吐き気、めまいに関してはどの年齢でも十分な語彙獲得がなされているとは言えない。白血病等小児悪性新生物の初期症状は、顕現的なものでは鼻血や内出血による痣などがあるが、同時に、疲れ、吐き気、めまい(貧血)を経験しているケースも多いと思われる。獲得の早い「痛み」を含め、内部感覚は、学習され獲得されるものであるが、経験の少なさ、また表現の難しさが「疲れ」「吐き気」「めまい」の語彙獲得を遅らせていると思われる。小児の悪性新生物は、これらの症状を伝えるすべがなく、突然倒れる等して入院、加療に至るケースが多い。今回の調査では対象となった35歳、それ以前においてはこれらの症状を説明するための語彙が十分には発達していない。従って、幼児に関して、現状では周囲の大人の注意深い観察が必要となる。ほぼ当初の計画通りに、健康な児童を対象とした「標準」を見いだすこと、また保護者の理解とのズレを見いだすことに成功している。現状では「症状」に関わるコミュニケーションの発達指標の把握を目的としている。その点に関しては、発信側の情報は概ね把握できたと考える。現在、受信側の調査を行っており、その結果も近々でる予定である。知的障害者に対する調査は24年度実施の予定であるが、調査のインターフェースの改善が必要であることが23年度の調査より分かったので、基本を変えずに調査意図が理解できるものを作成中である。上記のように調査基盤はほぼ完成させることができたので、おおむね順調に進展していると判断する。本年度は表題の通りに、ヘルスリテラシーに関する弱者としての「知的障害児」を対象としての、実態調査を実施する。また、知的障害児の認知特性に沿って、理解のしやすい、衛生の概念の指導を試みる。研究計画時はヘルスリテラシーを概念発達の視点から見ることを一つの目的としていたが、東日本大震災とその後の原子力発電所の事故により、よりプラグマチックな方向にシフトさせている。具体的には、今後の増加が予想される「小児がん」の日常生活での早期発見を目的として、調査対象概念も「症状」に絞り、その「症状」の小児がんの初期症状として観察可能なものにした。また本人のリテラシーのみではなく、受け手の理解も重視し、疑いのある場合に、なるべく早期に医療機関につなぐことができることを現実的な目標としている。さらに、なるべく早い時期に調査ツールの公開を行うために、紙媒体のみではなく、ツールの電子化、ネット配布を考えている。医療の目が届くにくい日常生活の中で子ども、特にヘルスリテラシー弱者である知的障害児が発する自己の体調変化を、周囲の大人に分かる形で伝えることができること。当初の目的より具体的なものになったが、現状を考えると重要な課題である。さらには、これらの調査を子どもにとって興味深く、簡便に、なおかつ統制された状況で行うためには、本年度用いた絵カード素材より、動きの表現等も必要となるためGIFアニメーション等を用いた課題提示方法の方が有効であると思われ、タブレットPC等で開発する予定である。23年度は近距離での学会が多かったため、若干の残額が出た。本年は、九州など遠距離での学会が増えるため、その旅費として使用する。本年度は学会が東京地区で行われることが多かったので、僅かなあまりがでた。これは本年度の旅費に充当する。来年度は、検査ツールの電子化のために可搬性の高いタブレット、あるいはノートPCが必要であり、その購入に使用する。
リング交換が生む新奇な磁性状態の解明

三角格子リング交換模型では、固体ヘリウム3で実現されるパラメター領域で、スピンネマティック相が出現し、磁化曲線の磁化1/4に狭いプラトー構造が現れることを示した。スピンネマティク相がフラストレート磁性体において強磁性相の隣に一般的に出現することを明らかにした。また、遍歴粒子系における幾何学的フラストレーションがモット転移をリエントラント転移にすることや磁性状態に一次元的スピン相関を引き起こすことを明らかにした。さらに、ボーズ粒子系における超固体の出現条件を示した。他に、磁性の量子ダイナミクスおよびスピンクロスオーバーを研究した。1.磁性体におけるリング交換相互作用および幾何学的フラストレーションが引き起こす新奇な磁気状態の探査および解明:(1)強磁性相互作用の支配的な正方格子スピン系において、リング交換等のフラストレーションにより強磁性相が壊された時に出現する量子スピン液体状態を調べ、スピン4重極の長距離秩序をもつスピンネマティック状態であることを提唱し、その発現機構を明らかにした(桃井)。(2)反強磁性相互作用の支配的な三角格子スピン系において、リング交換により120度ネール構造が不安定化し、新たに6副格子構造が出現することを見出し、また、磁場中の磁化プラトーを調べた(久保)。(3)スピン1の三角格子物質NiGa2S4を実験との協力により研究し、低温の磁気的および熱的性質が磁気長距離秩序のないスピン液体状態の実現を示唆することを指摘した。また、この相がスピンネマティック状態である可能性を理論的に予言し、磁気的物理量を計算した(常次)。(4)カゴメ格子系において磁場下の新奇なマグノン結晶相への転移の臨界現象を研究した(常次)。(5)分子磁性体の基底状態において各原子のスピン配位が遍歴的になる新奇な状態を見つけ、量子相転移機構やスピンクロスオーバーを研究した(宮下)。(6)動的な外場への応答を計算するため励起エネルギー構造を求める計算手法を開発し、ダイマー結合系の磁化過程や、横磁場イジング模型の動的性質を調べた(宮下)。2.幾何学的フラストレーションを有する電子系における磁性の研究:格子の幾何学的構造により平坦なエネルギーバンドを持つ相互作用する電子系における金属強磁性およびモット絶縁相における新奇な磁性状態の実現を調べた(久保)。また、スピン自由度と軌道自由度の複合自由度の示す多様な逐次相転移の性質(常次)および電荷移動の自由度を持つ系での相転移(宮下)について研究した。固体^3He薄膜において発見された量子スピン液体的振る舞いを理論的に解明するために、リング交換模型(および多体スピン交換模型)における量子スピン液体相の出現可能性を研究した。その結果、スピン秩序のないスピン液体相が強磁性相に隣接し現れる事を見出した。正方格子上では、この状態は通常のスピン秩序は持たないが2スピン自由度からなる磁気秩序-4重極秩序-を持つネマティック状態である。一方、三角格子上では、隠れた8重極秩序を伴う量子スピン液体状態が現れることを明らかした。(桃井)また、三角格子上スピン1物質NiGa_2S_4で発見されたスピン液体的振舞いについて、スピン4重極の反強秩序の存在する可能性を理論的に研究した。この新しい量子相におけるボーズ型素励起を計算し、比熱や静的・動的スピン相関を求め、実験結果が半定量的に説明できることを示した。(常次)さらに、三角格子上多スピン交換模型において、6スピン交換の効果により1/6磁化プラトーが現われること、反強磁性領域で実現する120度スピン構造が磁場中で6副格子状態に相転移することを明らかにした。また、部分ライングラフ格子上における新奇な基底状態の出現可能性を研究した。(久保)非対角秩序と対角秩序の出現条件の競合下で両者が共存する超固体状態について研究した。ハードコアモデルでは相互作用にフラストレーションがあることが重要な条件であるのに対し、ソフトコアモデルではフラストレーション無しでも超固体が実現でき、そこでは超流動成分の周期性に興味深い相互作用依存性が現れることを発見した。(宮下)さらにフラストレート電子系における金属絶縁体転移と磁性を理解するために、カゴメ格子遍歴電子系を拡張された動的平均場近似法を用い研究した。その結果、この系において金属絶縁体転移の存在を初めて示すと共に、転移点近傍で新奇な1次元的準長距離スピン相関が発達することを発見した。(常次)スピン模型における磁気多重極相の探査を行った。強磁性相互作用と反強磁性相互作用が競合するジグザグ鎖において、相互作用を変化させると、ネマティック相とさらに高次の多重極相が逐次出現することを見出した。

これら強磁性揺らぎを含むフラストレート磁性体に現われるネマティック相を記述する有効理論の構築を目指し、Schwingerボゾンを用いた平均場近似によりネマティック状態の記述を試みた(桃井)。また、様々なフラストレート反強磁性体に現われる特異現象の研究を進めた。チェッカーボード格子とパイロクロア格子上の飽和磁場付近における熱力学を研究した。導出した有効モデルのモンテカルロ計算により縮退が残る基底状態マニフォールドへの有限温度相転移が起こることを示した(常次)。ジグザグ鎖上のスピン1反強磁性体においてSU(3)一重項により記述される3量体相を数値的に発見し、量子相転移の普遍クラスを求めた(常次)。蜂の巣格子の部分ライングラフ上では、1/2磁化プラトー状態内での量子相転移を、正方格子の部分ライングラフ上の古典模型では、低温まで揺らぎが残ることを数値計算により見出した(久保)。また、フラストレート系でのエントピー誘起の遅い緩和機構、非単調な緩和機構の研究を進めた(宮下)。モット転移近傍での電荷ゆらぎ及び磁気揺らぎの振る舞いを、空間的異方性を持つ三角格子電子系において研究した。磁気フラストレーションの効果により有限温度の金属絶縁体転移がリエントラントな振る舞いを示すと共に、モット転移点近傍にスピン無秩序絶縁体が現われることを示した(大橋)。光格子系でのポテンシャル中の粒子移動における量子効果や、量子スピン系での量子ダイナミックスを調べた。さらに、量子相関の観測に関する理論的研究を行った。また、スピンクロスオーバー物質での相転移における弾性力の効果を考慮した新しい機構を提唱した(宮下)。[リング交換・ネマティック相]三角格子上リング交換模型の磁化曲線を厳密対角化法で調べ、グラファイト上のヘリウム3固体の磁化曲線との比較を試みた。4スピン交換の効果で出現する飽和磁化1/2のプラトーの安定性を調べた。(久保・桃井)また、強磁性的な最近接相互作用を持つ層状銅酸化物が示す磁性を理解するため、S=l/2正方格子上J1-J2-J3模型の磁性を厳密対角化法により調べた。ネマティック相および反強磁性相と隣接しスパイラル相が出現し、高磁場領域においてネマティック状態に転移することを示した。さらに、ジグザグ鎖の磁場中に出現するネマティック相および多極子相の実験的検証のため、多極子液体相における核磁気緩和率1/T1およびスピン動的構造因子の特徴を明らかにした。(桃井)[電子系・遍歴系]強束縛近似に基づいて遷移金属化合物における、電子の多体交換相互作用の導出を行った。特に、Niイオンがeg軌道に2電子を持つ場合について電子ホッピングとの関係を計算した。さらに、空間変調する超伝導状態の現象論に基づく解析を行い、電荷密度・スピン密度波が誘起される条件を明らかにした。また、空間構造の転位や渦などの欠陥を調べた。(常次)また、幾何学的フラストレーションを持つ系における金属-絶縁体転移を研究する新手法として線形化動的平均場理論を構築した。この方法を次近接ホッピングのあるハバード模型に適用した。(大橋)さらに、異方的三角格子上のスピンレスフェルミオン系における金属相、ダイマーモット相および電荷秩序相の間の転移を厳密対角化法により調べた。(久保)
強風による飛来物に対する板ガラスの耐衝撃安全性能評価に関する研究

強風下における飛散物の衝突を模擬できる耐衝撃試験装置を作成し、ISOおよびASTM規格の耐衝撃性能評価法に従った試験が実行可能であることを確認するとともに、日本における代表的な飛散物である和瓦を射出できる装置を開発した。開発した試験装置を用い、種々の板ガラスの耐衝撃性能を、ISO規格等に基づき明らかにした。さらに、和瓦の衝撃力をISO規格等で採用されている2x4木材の衝撃力で評価し、ISOおよびASTM規格と整合性がとれ、かつ、日本における強風災害の特性が反映された板ガラスの耐衝撃性能評価方法を提案した。得られた成果は、学会誌や協会機関紙、研究発表会やシンポジウムにおいて広く一般に公開した。平成23年度には、風圧載荷試験装置,すなわち,強風下と同等の風圧力をISO標準に準じた変動周波数と,最大および最小載荷圧力を鉄製のチャンバー内に発生させ,試験体(板ガラス)をこのチャンバーに取り付けた状態で圧力を加えることのできる装置を作成した。また,この装置に試験体を取り付けた状態で,飛来物を模擬した加撃体をISO標準に準じた速度で指定された箇所に衝突させる発射装置と,試験体の破壊性状を記録・解析する高速度ビデオカメラと解析用コンピューターを連携させた実験システムを構築した。制作された実験システムは数枚程度の試験体を用いて予備実験を行い,試験装置の性能評価・検定を行い、所定の性能を有することを確かめた。また,システム全体として,本研究遂行のための十分な性能を有することを確かめた。その後,種々の窓用ガラスと試験体として,ISO標準に準じた試験および,日本独自の耐衝撃試験法の開発を目指した検討用のデータを収集・蓄積するためにISO標準に準じた試験手順には規定されていない加撃体である瓦を用いた試験も行い,その耐衝撃性状を明らかにした。それらの結果は学会誌等に発表した。また,ISO標準に準じた試験方法では,試験体はアルミサッシュのフレームに組み込まずに,板ガラスのみで行うことと決められているが,実際の建物壁面に設置された状況での破壊性状を比較・検討するために,ガラスをアルミサッシュのフレームに組み込んみ,実際の建物壁面に設置された状況を再現して実験を行えるように試験体を作成した。その他,建築学,風工学関連の会議に出席し,成果発表と情報収集を行った。日本における強風災害の特性が反映された状況下において板ガラスの破壊性状を明らかにする試験方法の確立を目指し、平成23年度には強風下と同じ状態の風圧力を試験体(板ガラス)に加えた状態で飛来物を模擬した加撃体を衝突させ、その破壊性状を記録・解析する装置と、加撃体を所定の速度で射出する実験システムを制作した。平成24年度は前年度に制作された装置の性能検定を行い、所定の機能を備えていることを確かめた。引き続き、試験体の種類、飛来物の形状、速度など種々の条件を変えた実験を行い、強風下において飛来物が衝突する際の板ガラスがもつ衝撃破壊性能に関するデータを収集した。また、「外装材の耐衝撃試験に関する研究会」と題して、それまでの成果発表を防災研究所において行った。平成25年度には強風による飛来物に対する板ガラスの耐衝撃安全性能評価方法を確立することを念頭に、前年度までに得られた結果を用いて、フロートガラス、強化ガラス、合わせガラス、フィルム張りガラスに対する耐衝撃性能を、日本における強風被害に対応したものとして、飛来物の形状および速度による評価基準を作成し、学会論文等に発表した。引き続き、試験体の種類(フロートガラス、強化ガラス、合わせガラス、フィルム張りガラス)、飛来物の形状(鋼球、2×4木片、瓦)、重さ(ISO標準に準じた重さ+新たに2種類)、速度(ISO標準に準じた重さ+新たに2種類)など種々の条件を変えた実験を行い、強風下において飛来物が衝突する際の板ガラスがもつ衝撃破壊性能に関するデータを収集した。さらに、ガラスの割れ方や飛散しにくさなど、安全評価基準の検討も行い、ガラスの耐衝撃安全性能評価方法の策定に呈する資料を得た。今年度の主な作業となっていた風圧載荷試験装置の制作・調整が少し遅れたが,ほぼ当初の予定通り研究を進めることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。