hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属/絶縁体界面の電子構造の第一原理計算

金属/絶縁体界面の電子物性を、量子力学的な数値計算により調べた。この際、電子間の強いクーロン反発力によって生じるMott絶縁体を扱うため、2、3次元結晶に対して発展してきた動的平均場理論を、半無限界面など不均一な多原子層系に適用するための方法を考案した。この手法を適用することにより、金属/Mott絶縁体界面において、金属状態が絶縁体内部にどのように侵入するかを、隣接原子間の電子相関の効果も取り入れて調べた。研究経過:平成20年8月にユーリッヒ研究センターに出張し、エムベディッドGreen関数法に関する共同研究を行った。同年10月に6-CPUの並列型パーソナルコンピュータを購入し、計算プログラムの開発と興味ある系の計算を行った。今年度予算は上記の旅費及びコンピュータ購入に使用した。研究成果1:InglesfieldのエムベッディッドGreen関数法では、半無限結晶下地の効果を、界面領域との境界面上で作用するエムベッディングポテンシャル(以下Σと表記)で表現する。この境界面は、原子のマフィンティン球を避けるため複雑な曲面になる。曲面上のΣを扱うのは困難なので、従来の計算では、バッファー領域を導入することにより、曲面と等価な平面上のΣを用いていた。最近、ユーリッヒのグループにより、曲面上のΣを直接計算する方法が提案された。ユーリッヒへの出張中に、同グループと議論を行い、研究代表者の計算プログラムにこの新手法を取り入れた。これによりΣの精度が上がると同時に、Green関数の基底関数を減らすことができた。研究成果2:半無限系の電子構造計算のためのもう一つの手法は、強結合ハミルトニアンに基づくエムベッディッドGreen関数法である。ユーリッヒでの共同研究中に、半無限結晶の一体効果及び多体効果を強結合エムベッディングポテンシャルで表現することにより、半無限界面の電子構造を、動的平均場近似の範囲で電子相関の効果も含めて計算する新手法を考案した。この方法はワニエ関数を用いれば、第一原理計算に応用可能である。今年度はハバード模型を用いて、金属/Mott絶縁体界面、金属間にMott絶縁体を挟んだサンドイッチ構造の電子構造を計算して、金属状態が絶縁体に侵入する振舞いを調べた。研究経過:6月にユーリッヒ研究センターのD.Wortmann博士を招へいし、エムベッディッドGreen関数法を用いた界面の電子構造計算法について議論した。8月にユーリッヒ研究センターに滞在し、クラスター動的平均場理論を用いた金属/絶縁体界面の電子構造計算に関して、A.Liebsch博士と共同研究打合せを行った。今年度予算は、出張旅費及び計算環境の整備に使用した。研究成果:金属電極/モット絶縁体薄膜/金属電極から成るサンドイッチ型ヘテロ界面を考え、その電子構造をクラスター動的平均場理論によって調べた。従来の強相関ヘテロ構造の計算では、クーロン相互作用による電子自己エネルギーのオンサイト成分のみを考慮するシングルサイト近似が用いられてきたが、本研究では、原子層間の自己エネルギー非対角成分を取り入れた計算を初めて行った。シングルサイト近似では、孤立薄膜の金属絶縁体転移は、オンサイト自己エネルギーの虚部の発散により生じるが、本計算により、自己エネルギー非対角成分の実部の不連続変化により生じる新しいタイプの金属絶縁体転移を見出した。絶縁体薄膜が金属電極に挟まれた場合、前者の相転移は金属との近接効果により消失して、温度がフェルミ温度以下であれば,フェルミエネルギー付近の状態密度には金属的な擬粒子ピークが出現する。一方、後者の相転移はサンドイッチ系でも存在するため、薄膜内部でのフェルミエネルギー付近の状態密度は非常に小さくなる。その結果、ヘテロ接合の界面垂直方向の電気伝導度が、シングルサイト近似で予測される値に較べて、大幅に減少することが分った。この計算結果をまとめた論文の投稿準備をしている。最終年度の平成23年度は、金属/Mott絶縁体界面の電子構造の計算を中心に研究を行った。ここで応用上重要な問題は、デバイスの絶縁体層をMott絶縁体で作成したとき、通常のバンド絶縁体と同様にデバイスが動作するかということである。密度汎関数法など一体近似の計算では、Mott絶縁体を記述できない。本研究では、動的平均場理論(DMFT)の範囲で強電子相関効果を扱い、金属表面に吸着したMott絶縁体単原子層の電子構造を調べた。これまで同様な計算は単一サイトDMFTを用いて行われ、金属に隣接した絶縁体層に近接(近藤)効果により低温で準粒子ピークが誘起され、絶縁体層がフェルミ液体になることが示された。本研究ではクラスターDMFTを用いることにより、絶縁体層内の隣接原子問の短距離電子相関の効果を取り入れた計算を行った。この際、絶縁体吸着層は正方格子の2次元ハバード模型を用い、下地金属には相互作用のない半無限強結合ハミルトニアンを用いた。我々の計算でもMott絶縁体層は下地金属との軌道混成により金属状態になる。しかし単一サイト近似とは異なり、クラスターDMFTでは絶縁体層のフェルミ準位付近にフェルミ液体を特徴づける準粒子ピークが生じなかった。

面内原子間の強い相関効果により、吸着層は非フェルミ液体状態になる。つまりフェルミ準位付近の電子は有限の寿命を持ちその平均自由行程も短い。これはMott絶縁体をトンネル接合素子に用いると、バンド絶縁体の場合より大きなエネルギー損失が生じる可能性を示唆する。現在、この研究結果を論文にまとめている。本研究はドイツ・ユーリッヒ研究センターのLiebsch博士との共同研究により実施された。研究費は共同研究およびドレスデンでの国際会議での研究発表のため出張旅費及びPCクラスター設置用棚など物品費に用いた。
シュレディンガー作用素とハミルトン流の関係の研究

今年度は0次斉次なポテンシャルを持つポテンシャルを持つシュレディンガー作用素の解析に半古典測度(semiclassical defect measure)の手法を導入するという方針の下で以下のような成果を得た。1.新たな表象の族を適切に定義することで新しい半古典測度の定義を与えた。そのうえで適切な仮定の下ではこの新しい半古典測度が方向について局所化することを示した。0次斉次なポテンシャルを持つポテンシャルを持つシュレディンガー作用素が方向について局所化することはすでに知られていたが、この結果は半古典測度、つまり超局所解析を用いているという点でこれまでの結果よりも精緻な結果であるということができる。また、半古典測度はこれまでは有界な空間上のシュレディンガー作用素に対してしか取り扱えなかった対象であったが、この結果は非有界な空間上のシュレディンガー作用素に対する結果である。そのため今後の非有界な空間上のシュレディンガー作用素の解析において重要な役割を果たすことが期待できる。2.この半古典測度の方向局所化に関する具体例を用いて観測性不等式の成り立つための必要条件を得ることに成功した。これまでのシュレディンガー作用素の観測性不等式に関する研究はコンパクト空間に関するものが中心であった。この結果は非有界な空間での結果であるため観測性不等式の研究に新しい流れを起こすことが期待できる。特に得られた条件は十分条件になることも期待できると考えている。今年度は研究実績で述べた0次斉次なポテンシャルを持つシュレディンガー作用素の半古典解析並びに制御性不等式に関する研究とこれまでに知られていた方向局所化をポテンシャルがモースボット関数である場合に拡張する研究を行う計画であった。この二つの研究テーマのうち0次斉次なポテンシャルを持つシュレディンガー作用素の半古典解析並びに制御性不等式に関する研究については当初の想定を超えて制御性不等式に関する研究成果を得るという素晴らしい成果を得ることができた。この研究テーマは想定を超えた進展を見せていると考えている。方向局所化をポテンシャルがモースボット関数である場合に拡張する研究については残念ながら当初の計画通りに研究を遂行することはできなかった。今後も引き続き0次斉次なポテンシャルを持つシュレディンガー作用素の半古典解析並びに制御性不等式に関する研究とこれまでに知られていた方向局所化をポテンシャルがモースボット関数である場合に拡張する研究の二つに取り組んでいく。0次斉次なポテンシャルを持つシュレディンガー作用素の半古典解析並びに制御性不等式に関する研究については研究を完成し、さらなる発展を目指す。方向局所化をポテンシャルがモースボット関数である場合に拡張する研究に関しては当初のアプローチがうまくいかず今年度は目標を達成できなかったが、すでに代替アプローチは得られておりそれに従って取り組むことでこれまでの遅れを取り戻すことができると考えている。
感染に必須因子である黄色色素の生成阻害剤に関する研究

最近、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)の名前の由来でもある黄色色素(staphyloxanthin)が、菌の感染過程において必須成分であることが報告された。そこで申請者は簡易的な黄色色素生成阻害活性を評価する方法を構築し、天然物ライブラリーならびに微生物培養液を中心に評価した。その結果、ライブラリーからはcitridoneAが色素生成阻害活性を有する事を初めて見いだした。本研究ではcitridoneAの黄色色素生成阻害メカニズムの完全な解明および誘導体合成による化合物の最適化を行い、新しい作用を有したMRSA感染予防治療薬への展開を目的としている。昨年度は誘導体の活性評価および化合物の最適化に力を注いだ結果、目的の活性を維持するには構造中のphenilpiridone環に4,5,6a-trimethyl-3,3a,4,6a-tetrahydro-2H-cyclopentafuranが結合した3環性部分が必須であり、かつベンゼン環部分はmono置換である事が活性には重要である事が判明した。また目的の活性とは異なるが、これらcitridone類がメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)に対し、抗菌薬であるイミペネムの活性を増強する活性を同時に有している事も判明した。これら結果については昨年度論文発表を行っている。またcitridone Aの活性メカニズム研究では、黄色色素生成阻害によって蓄積した生合成中間体と考えてた化合物がマススペクトル解析により全く異なる分子であるという興味深い知見を得る事ができた。これについては今年度精査を予定している。そこで申請者は簡易的な黄色色素生成阻害活性を評価する方法を構築し、citridone Aが色素生成阻害活性を有する事を初めて見いだした。本研究ではcitridoneAを中心に研究を行い、新しい作用を有したMRSA感染予防治療薬への展開を目的としている。加えて新しい活性化合物の発見も目的としている。昨年度中にcitridone Aの誘導体合成(11種)を終了し、構造活性相関の知見を得た。結果的に天然物のcitridone Aが最も強い活性を示すことが判明した。しかしメカニズム研究に用いる予定であった誘導体の合成、すなわち活性を維持した誘導体が得られなかった事からメカニズム研究は途中で断念した。本年度は全合成により準備したcitridone Aを用いて、マウスをつかったin vivo試験を開始した。予備的にHR-1マウス(n=3)を入手し黄色ブドウ球菌の感染実験を行った。具体的にはcitridone Aを用いて白色にした菌液および通常の黄色の菌液各25 μlをそれぞれマウス皮下に注射し(1匹につき2カ所)8日目までその感染の有無を評価した。その結果、通常の黄色の菌液では100% (6/6)感染が成立したのに対し、白色の菌液では50% (3/6)にその感染率が低下していた。また病変部位の大きさも通常のものと比べ小さくなっていた。プレリミナルなデータではあるが本結果は、in vivoレベルもでcitridone Aが有効である可能性を示唆したものと考えている。今後はマウスの数を増やしデータの信憑性を確認する予定である。また新しい活性物質の探索では新規化合物graphiumin類を海洋由来放線菌より単離し、その構造決定、論文報告ならびに学会発表を行った。天然物化学昨年度計画していたcitridone Aのメカニズム研究は黄色ブドウ球菌を使用する理由からスピードアップができず、まだ大きな成果は得られていない。そのかわり今年度予定していた研究計画を前倒しにする事で、citoridone Aおよびその誘導体に関する一定の成果を得られたと考えている。これらの知見は昨年度に論文投稿ならびに受理を終了し、オンラインで公開されている。また新しい化合物の発見を目指したスクリーニングを行うことにより、新規活性物質(Graphiumins AFと命名)を見いだした。それらの構造決定は各種機器分析にて行い、いずれもthiodiketopiperazines骨格を有した化合物群であると決定した。現在はその有用性を確かめる為に、様々な活性評価を行っている。また本化合物群に関する論文の作製にも取りかかっている。黄色ブドウ球菌を使用する理由から大量培養が難しい等問題もあるが、現在はLC-MS等を駆使して少ない量でも化合物を見いだす努力を続けている。昨年度に効率の良い培養方法ならびに抽出方法をほぼ確立したので、本年度は化合物の同定まで行う予定である。またcitoridoneに関しては誘導体合成の結果より、天然物が最も強い活性を示す事が判明した事から化合物の最適化研究を終了し、in vivo感染実験へと移行する予定である。この結果をもとに薬剤開発の可能性を判断する予定である。またスクリーニングの継続を行い新たな活性化合物の発見を目指す。その為に今までスクリーニングに使用していた様なありふれた微生物培養液ではなく、特殊な環境より分離された微生物(温泉環境下や海底土壌など)の培養液を用いて行う。ちなみに昨年度見いだしたgraphiuminsは沖縄県石垣島の海底土壌より分離された真菌培養液中より見いだされた活性物質である。申請時に予定していた機器の購入を見送った。本来なら本機器を導入し大量の化合物の精製を自動化する予定であったが、本年度は人力で行った。それでも新規活性化合物を見いだすことに成功する事ができた。化合物の精製を行うにあたり最も大事な事はピュアな化合物を得る事である。

そこで現在はHPLCのポンプを入手している。しかし本機器を動かす為のコントローラーやUV検出器が不足しているため稼働不可能となっている。そこで本年度はこれら精製に使用する機器を稼働させる為に必要不可欠な機器を購入予定である。具体的な機器をすでに選定しており5月中に納入予定である。
リビングラジカル重合による金属含有特殊構造ポリマーの開発

本研究では、特殊構造ポリマーのセグメント中、周期的に安定な金属錯体や金属イオンなどを導入した融合マテリアルを創出すること目的として、リビングラジカル重合や配列制御重合などの精密重合を用いて、高分子鎖中に配列周期的に金属の導入された高分子の合成やこれまでにない周期配列構造を有する高分子の合成を検討した。1.金属触媒リビングラジカル重合による金属含有特殊構造ポリマーの開発配位子を設計することで、前周期金属であるチタン原子を用いても、Titanatraneと呼ばれる対称性の高いチタン錯体がポリマー中に定量的に導入でき、水や大気中でも安定性の高い新規金属錯体含有ポリマーが得られることを明らかにした。リビングラジカル重合によるブロック共重合体などの構造が明確に制御された特殊構造ポリマーの合成と有機配位子への高効率変換反応を組み合わせることで、高分子鎖中のセグメント特異的、もしくは末端など位置特異的に金属原子が導入された材料設計が可能となった。その他、以下の点を明らかとした。2.連鎖/逐次ラジカル同時重合による周期配列特殊構造ポリマーの開発3.逐次ラジカル重合によるモノマー配列特殊構造ポリマーの開発4.融合マテリアル創成に向けた配列特殊構造ポリマー合成法の開発(共同研究)24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、特殊構造ポリマーのセグメント中、周期的に安定な金属錯体などを導入した融合マテリアルを創出すること目的として、リビングラジカル重合や配列制御重合などの精密重合を用いて、高分子鎖中に配列周期的に金属の導入された高分子の合成やこれまでにない周期配列構造を有する高分子の合成などの検討を行っている。1.リビングラジカル重合による金属含有特殊構造ポリマーの開発本研究では、まず、容易に化学変換が可能なエポキシ基を有するメタクリル酸グリシジル(GMA)に着目し、GMAをモノマーとしたリビングラジカル重合や配列制御ラジカル重合後に金属の有機多座配位子に変換することで、新規な金属錯体含有特殊構造ポリマーの合成を検討した。2.融合マテリアル創成に向けた配列特殊構造ポリマー合成法の開発融合マテリアルの設計に向けた高分子鎖への配位子導入反応と最近我々が開発した配列制御ラジカル重合と組み合わせることで、高分子のモノマー配列中や周期配列中の任意のユニットへの金属原子の導入も可能となると考えられた。今年度は、より高次の周期配列高分子を与えるAA-BB型モノマーのラジカル逐次重合を開発し、さらに連鎖/逐次同時ラジカル重合へと展開することで、周期的官能基を導入したポリマーの合成を検討した。とくに、温度応答性ポリマーを与えるN-イソプロピルアクリルアミドのリビングラジカル重合を行い、ポリマー鎖間で逐次重合させることで、周期的官能化に成功した。当初の目的であったリビングラジカル重合によるブロック共重合体などの構造が明確に制御された特殊構造ポリマーの合成と有機配位子への高効率変換反応を組み合わせることで、高分子鎖中のセグメント特異的、もしくは末端など位置特異的に金属原子が導入された材料設計が可能となった。また、エポキシ基を含有するAA型二官能性化合物をリビングラジカル重合の開始剤として用い、温度応答性ポリマーを与えるN-イソプロピルアクリルアミドのリビングラジカル重合を行い、ポリマー鎖間で逐次重合させることで、周期的官能化に成功した。引き続き、以下の点について検討を行う。1.リビングラジカル重合による金属含有特殊構造ポリマーの開発Titanatraneと呼ばれる対称性の高いチタン錯体へと変換することで、水や大気中でも安定性の高い新規金属錯体含有ポリマーの合成を検討する。また、逐次ラジカル重合とリビングラジカル重合を組み合わせることで、周期的に官能基が導入されたポリマーを設計しする。とくに、エポキシ基などを含有するAA型二官能性化合物をリビングラジカル重合の開始剤として用い、温度応答性ポリマーを与えるN-イソプロピルアクリルアミドのリビングラジカル重合を行い、ポリマー鎖間で逐次重合させることで、周期的官能化を行う。

生成するポリマーについて、金属だけではなく導入した種々の周期的機能性基が物性に与える影響についても考察する。さらに、これらのポリマーの応用展開について、共同研究により推進する。2.融合マテリアル創成に向けた配列特殊構造ポリマー合成法の開発高分子鎖への配位子導入反応と配列制御ラジカル重合と組み合わせることで、高分子のモノマー配列中や周期配列中の任意のユニットへの金属原子の導入についても検討する。とくに、配列構造が組み込まれたオリゴマーの設計を行い、遷移金属錯体を用いたラジカル重付加により、目的の配列構造をもつポリマーへとビルドアップすることより、付加重合では得られない定序配列型の金属原子含有高分子の合成も検討する。
末梢動脈疾患(PAD)への包括的リハビリテーションの有効性の確立

中等症以上のPAD症例に対して、12週間の運動療法を含む包括的リハビリテーションを実施し、各種パラメータへの効果を検討した。運動療法は歩行能力と健康関連QOL質問紙であるSF-36およびWIQのスコアを改善させた。しかし、疾患特異的QOL尺度であるWIQのスコアにおいても、歩行能力の間に介入前でのみ正の相関が認められ、運動療法の介入後の客観的な歩行能力と患者自身の主観的評価は一致しないことが示唆される。間歇性跛行症状を有する中等症のPAD症例に対して、運動療法・薬物療法・食事療法・日常生活指導による包括的リハビリテーションを実施し、各種パラメータへの効果を検討した。介入前から行われている薬物療法は継続し、さらに栄養指導、生活習慣指導も運動療法に併せて東北大学病院で3ヶ月間実施した。トレッドミルによる監視下運動療法は、初めは傾斜12%、速度2.4km/時で行い、ややきつい程度の下肢疼痛が生じるまで歩かせた。この強度で10分以上歩けるようなら、次いで速度を3.2km/時とするか、傾斜を強くした。1回に行う歩行時間は合計30分以上で、頻度は日に12回行い、週3回以上実施した。治療開始時と終了時に、1)歩行能力、2)質問紙による障害・活動の評価、3)運動耐容能を検討した。3ヶ月後、最大歩行距離は有意に延長し、Peripheral Arterial Disease Walking Impairment Questionnaire(WIQ)の歩行距離と歩行速度、36-item Short-Form(SF-36)のphysical function(PF)は有意に改善した。最大歩行距離とSF-36間の関連を検討したところ、最大歩行距離の変化とrole physical(RP)、bodily pain(BP)、vitality(VT)、social functioning(SF)の変化が正の相関を示した。以上の結果から、PADへの包括的リハビリテーションは歩行能力の向上に伴い、QOLの改善をもたらす可能性が示唆された。間歇性跛行症状を有する血行再建術の適応でない中等症以上のPAD症例に対して、運動療法・薬物療法・食事療法・日常生活指導による包括的リハビリテーションを実施し、各種パラメータへの効果を検討した。10名の中等症以上のPAD患者(血行再建術後血管再狭窄した患者5名と合併症などのリスクで血行再建術の適応外になった患者5名)を対象に12週間の監視下トレッドミル運動を実施した。運動療法介入前後で歩行能力として無痛歩行距離と最大歩行距離を、健康関連QOL(Health-related Quality of Life;HRQOL)としてMedical Outcomes Study36-item Short-Form(SF-36)とWalking Impairment Questionnaire(WIQ)を評価・比較した。運動療法は、無痛歩行距離と最大歩行距離を有意に延長し、SF-36「身体機能」「活力」とWIQ「歩行距離」「歩行スピード」を有意に延長した。無痛歩行距離とSF-36「日常役割機能(身体)」「活力」にのみ介入後で正の相関があり、最大歩行距離とSF-36下位尺度のスコアには介入前・後で相関が見られなかった。無痛歩行距離と最大歩行距離はWIQ4項目のスコアと介入前に相関があり、特に最大歩行距離はWIQ「階段」のスコアと介入後でも相関が見られた。血行再建術の適応外と判断された中等症以上のPAD患者において、運動療法は歩行能力とSF-36およびWIQのスコアを改善させる。しかし、疾患特異的QOL尺度であるWIQのスコアにおいても、歩行能力の間に運動療法の介入前でのみ正の相関が認められ、運動療法の介入後の客観的な歩行能力と患者自身の主観的評価は一致しないことが示唆される。
ドイツにおける環境教育学の視座に関する研究

2022年、「環境教育」はその誕生から50年という歴史的な節目を迎える。本研究はこの歴史的立ち位置に鑑み、この半世紀における「環境×教育学」問題に関するドイツの環境教育学の成果と到達点を明らかにすることを研究の目的とするものである。この目的を達成するために、本研究では、ドイツにおける環境教育学の代表的な視座を分析するとともに、環境教育の史的展開とその質的転換に関わる時代特徴的な議論を解明する。
遷移金属錯体触媒による含窒素ポリアリール類の新合成法の確立と有機EL素子への応用

1. 2-フェニルピリジンとハロゲン化アリールとをルテニウム錯体触媒と塩基の存在下に反応させると,2-フェニルピリジンのベンゼン環オルト位が直接アリール化されることを見出した、各種反応条件に関して検討を行い,最適条件を確立した.触媒に関しては,ホスフィンが配位したルテニウム系錯体が高い活性を示し,中でも[η^6-C_6H_6RuCl_2]_2-4PPh_3系が最も高い活性を示した.さらに,塩基は炭酸カリウム,溶媒はN-メチルピロリジノン,反応温度は120°C,反応時間は20-40時間という最適条件を得た.この条件下で転化率は90%程度となる.2.ピリジル基はルテニウムに配位してオルト位への反応を促進するディレクティンググループとして重要である.しかし,ピリジル基は他の官能基への変換が容易ではないため,官能基変換が容易な置換基をディレクティンググループとした反応の開発が望まれた.そこで,イミノ基,オキサゾリル基をディレクティンググループとして有する芳香環のハロゲン化アリールによる直接アリール化反応を開発した.イミノ基はケトン,アルデヒド,アルコール,アミンに容易に変換可能であり,また,オキサゾリル基はカルボン酸,エステル,アミドに容易に変換可能である.すなわち,本反応はこれらの官能基を有する芳香環の直接アリール化を可能とした.3.上記の反応を用いて各種含窒素ポリアリール化合物を合成し,それらの有機EL材料としての有用性を検討したところ,熱的に安定な電子輸送材料として優れた性能を有することが分かった.また,イリジウムや白金錯体の配位子としてこれらの含窒素ポリアリール化合物を用い,発光効率の高い燐光性遷移金属錯体の合成に成功した.1. 2-フェニルピリジンとハロゲン化アリールとをルテニウム錯体触媒と塩基の存在下に反応させると,2-フェニルピリジンのベンゼン環オルト位が直接アリール化されることを見出した、各種反応条件に関して検討を行い,最適条件を確立した.触媒に関しては,ホスフィンが配位したルテニウム系錯体が高い活性を示し,中でも[η^6-C_6H_6RuCl_2]_2-4PPh_3系が最も高い活性を示した.さらに,塩基は炭酸カリウム,溶媒はN-メチルピロリジノン,反応温度は120°C,反応時間は20-40時間という最適条件を得た.この条件下で転化率は90%程度となる.2.ピリジル基はルテニウムに配位してオルト位への反応を促進するディレクティンググループとして重要である.しかし,ピリジル基は他の官能基への変換が容易ではないため,官能基変換が容易な置換基をディレクティンググループとした反応の開発が望まれた.そこで,イミノ基,オキサゾリル基をディレクティンググループとして有する芳香環のハロゲン化アリールによる直接アリール化反応を開発した.イミノ基はケトン,アルデヒド,アルコール,アミンに容易に変換可能であり,また,オキサゾリル基はカルボン酸,エステル,アミドに容易に変換可能である.すなわち,本反応はこれらの官能基を有する芳香環の直接アリール化を可能とした.3.上記の反応を用いて各種含窒素ポリアリール化合物を合成し,それらの有機EL材料としての有用性を検討したところ,熱的に安定な電子輸送材料として優れた性能を有することが分かった.また,イリジウムや白金錯体の配位子としてこれらの含窒素ポリアリール化合物を用い,発光効率の高い燐光性遷移金属錯体の合成に成功した.2-フェニルピリジンのベンゼン環オルト位アリール化反応に関して、ブロモベンゼンをアリール化剤として用い、各種反応条件に関して検討を行い、最適条件を確立した触媒に関しては、ホスフィンが配位したルテニウム系錯体が高い活性を示し、中でも[η^6-C_6H_6RuCl_2]_2-4PPh_3系が最も高い活性を示した.さらに、塩基は炭酸カリウム、溶媒はN-メチルピロリジノン、反応温度は120°C、反応時間は20-40時間という最適条件を得た.この条件下で転化率は90%程度となる.引き続き、上記の反応に関して、様々な基質を用いて反応を実施し、適用範囲の検討を行った.様々な2-アリールピリジン類とブロモベンゼンの反応では、アリール基として電子吸引性、供与性に関わらず様々な置換基を有するフェニル基が適用できることが分かった.アリール基の置換位置に関しては、オルト位、メタ位の場合は選択的にモノフェニル化体が生成し、パラ位の場合はジフェニル化体も少量生成した.さらに、アリール基としてフェニル基以外にもα-およびβ-ナフチル基等の縮環系芳香族、チエニル基等の復素環系芳香族が適用可能であることも明らかにした.次に、2-フェニルピリジンと様々なハロゲン化アリール類との反応を検討した.ハロゲンの種類に関して、反応性はI > Br > TfO > Clの順となった.

但し、臭化物を用いた場合でも反応性は充分高く、実用上問題はない.様々な置換基を有するブロモベンゼンを用いても反応は良好に進行し、置換基による反応の阻害が起こりにくいことを確認した.アリール基としては、ベンゼン環以外にもα-およびβ-ナフチル基、ピリジル基等の複素環系芳香族が適用可能であることを明らかにした.またハロゲン化アリール以外にもβ-ブロモスチレン等のハロゲン化アルケニル類を用いた場合でも反応が進行することを明らかにした.昨年度は,ルテニウム錯体触媒を用いた2-フェニルピリジンのハロゲン化アリールによるベンゼン環オルト位アリール化反応に関して検討を行い,効率良く反応が進行する条件を見出した.この反応において,ピリジル基はルテニウムに配位してオルト位への反応を促進するディレクティンググループとして重要である.しかし,ピリジル基は他の官能基への変換が容易ではないため,官能基変換が容易な置換基をディレクティンググループとした反応の開発が望まれた.本年度は,イミノ基,オキサゾリル基をディレクティンググループとして有する芳香環の,ハロゲン化アリールによる直接アリール化反応を開発した.イミノ基はケトン,アルデヒド,アルコール,アミンに容易に変換可能であり,また,オキサゾリル基はカルボン酸,エステル,アミドに容易に変換可能である.すなわち,本反応はこれらの官能基を有する芳香環の直接アリール化を可能とした.触媒に関しては,ホスフィンが配位したルテニウム系錯体が高い活性を示し,中でも[η^6-C_6H_6RuCl1_2]_2-4PPh_3系が最も高い活性を示した.さらに,塩基は炭酸カリウム,N-メチルピロリジノン,反応温度は120°C,反応時間は20-40時間という最適条件を得た.この条件下で転化率は90%程度となる.上記の反応に関して,様々な基質を用いて反応を実施し,適用範囲の検討を行った.様々な芳香族イミン類,オキサゾリン類とブロモベンゼンの反応では,アリール基として電子吸引性,供与性に関わらず様々な置換基を有するフェニル基が適用できることが分かった.アリール基の置換位置に関しては,オルト位,メタ位の場合は選択的にモノフェニル化体が生成し,パラ位の場合はジフェニル化体も生成した.さらに,アリール基としてフェニル基以外にもα-およびβ-ナフチル基等の縮環系芳香族が適用可能であることも明らかにした.昨年度は,イミノ基,オキサゾリル基をディレクティンググループとして有する芳香環の,ハロゲン化アリールによる直接アリール化反応を開発したが,本年度はディレクティンググループとして機能する含窒素ヘテロ環の適用範囲拡大を目的とし,イミダゾリニル基を有する芳香環のオルト位アリール化反応を見出した.触媒に関しては,ホスフィンが配位したルテニウム系錯体が高い活性を示し,中でも[η^6-C_6H_6RuCl_2]_2-4PPh_3系が最も高い活性を示した.さらに,塩基は炭酸カリウム,溶媒はN-メチルピロリジノン,反応温度は120°C,反応時間は20-40時間という最適条件を得た.イミダゾリニル基の3位の窒素上の置換基が水素の場合にはジアリール化生成物の生成が優先したが,N-アシル体の場合にはモノアリール化生成物が優先することが分かった.また,芳香環の直接アリール化反応をフェノール類に対しても適用したところ,ロジウム錯体と亜りん酸アミド系の配位子を組み合わせることによって反応が進行することを新たに見い出した.触媒に関しては,シクロオクタジエンを配位子とする塩化ロジウム錯体とヘキサメチル亜りん酸トリアミドの組み合わせがもっとも活性が高く,塩基としては炭酸カリウム及び炭酸セシウム,溶媒はキシレン,反応温度は120°C,反応時間は20-40時間という最適条件を得た.この反応により,フェノールの二つのオルト位にアリール基を同時に導入することが可能となり,有機EL素子のホール輸送材料等への応用が期待される.
Vaccination法を用いたナラ枯れ防除法の開発

"ナラ枯れ"はカシノナガキクイムシの大量穿入(マスアタック)と,この昆虫が樹体内に持ち込む病原菌"なら菌"の樹木内蔓延により起こる伝染病である.これまで多くの研究が積み重ねられて来たが,未だその発病機構は明らかになったとはいえず,適切な防除方法も確立されていない。本研究では植物が傷害に応答して生産することが知られている植物ホルモンであるジャスモン酸メチル(以下MJ)と、エチレン(Et)を外部から寄主樹体に接種し、寄主の抵抗性反応を誘起し、カシノナガキクイムシに対する獲得抵抗性の誘導を試みた。その結果、本来寄主への飛来に見られるマスアタックに変化が起こり、飛来ピ.クが不明瞭になり、かつ飛来総数が減少した。しかし、このように植物ホルモンで処理した個体の中には、本来の飛来ピーク時から遅れて大量飛来が生じるものがあり、このような処理の効果が一時的なものであることを伺わせた。この実験で観察された植物ホルモンの効果はカシノナガキクイムシが生産する集合フェロモンに影響を与えている事が示唆されたが、そのことを確かめるためには更なる研究が必要である。ブナ科樹木萎凋病(以下、ナラ枯れ)はカシノナガキクイムシPlatypus quercivorusの大量穿入(マスアタック)と,この昆虫が樹体内に持ち込む病原菌Raffaelea quercivoraの樹木内蔓延により起こる伝染病である.1980年代以降,コナラ(Quercus serrata)やミズナラ(Q.crispula)といった樹種を中心に本病の被害は全国各地へと拡大しているが,未だその発病機構は明らかになったとはいえず,適切な防除方法も確立されていない。本研究では植物が傷害に応答して生産することが知られている植物ホルモン、ジャスモン酸メチル(以下MJ)と、エチレン(Et)を外部から寄主樹体に接種し、寄主の抵抗性反応を誘起し、カシノナガキクイムシに対する獲得抵抗性の誘導を試みた。その結果、本来寄主への飛来に見られるマスアタックに変化が起こり、飛来ピークが不明瞭になり、かつ飛来総数が減少した。また、本研究結果は植物と他生物の相互作用を研究する上で、宿主樹木の植物ホルモン処理が新しい研究方法となることを示唆している。
生体関連物質によるoff/on型蛍光プローブの開発とそのガン細胞ターゲティング

葉酸受容体は多くの上皮がん細胞表面で過剰に発現し、新たな化学療法剤の標的となっている。本研究課題において、この受容体に認識される簡単な蛍光分子であるジアミノプテリジンを基にして、がん細胞中でのみ蛍光がon状態になる機能性分子の開発を目指した。そして本研究により、葉酸受容体の認識部位であるプテリジンを蛍光色素部位として有し、がん細胞中で特異的に発現しているグルタチオン-S-トランスフェラーゼなどの酵素活性によって蛍光がoff/on制御でき、蛍光on状態で紫外線照射することでGリッチなDNA配列に対して酸化的ダメージを与えることのできる多機能性分子の開発に成功した。本研究では、がん細胞で特異的に発現している酵素によってのみ発光する新たなプテリン誘導体の蛍光プローブを幾つか開発し、それらの細胞での機能評価を行うことを目的としている。平成27年度は、酵素反応によって蛍光がoff/on制御できるプローブを、がん細胞中で特異的に発現している多くの酵素に対して設計し、それらを実際に合成した。ターゲットとなる酵素としては、多くのがん細胞中で特異的に発現しているγーグルタミルトランスペプチダーゼ、ロイシンアミノペプチダーゼ、γーグルタミン合成酵素、カテプシンなどを検討した。量子化学計算により、それぞれの化合物の最適化構造に関する分子軌道及び励起エネルギーを計算し、基質型と生成物型で蛍光のoff/on状態が変化する組み合わせを見出し、酵素反応に対応できる蛍光プローブとして分子設計した後に実際に合成した。基本骨格としては蛍光色素部位(プテリン環)と電子移動部位(ベンゼン環)を連結させた化合物である。ベンゼン環部位の置換基(酵素反応部位)として、各種アミノ酸やペプチドなどを導入する事で、酵素基質としての反応部位を導入する事ができる。合成した化合物は全て吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを測定し、蛍光量子収率を算出し、ほとんどの化合物において酵素反応によりoff/on型蛍光プローブとして利用できることを確認した。これにより特定の酵素活性によって蛍光のoff/onがスイッチングできる新規な蛍光プローブの開発に成功した。密度汎関数法を用いた量子化学計算を駆使する事で、それぞれの化合物の最適化構造に関する分子軌道及び励起エネルギーを計算し、酵素反応における基質型と生成物型の構造で蛍光のoff/on状態が変化する組み合わせを数多く見出した。この理論化学による分子設計を経て、そこで見出された候補化合物の中から実際に多くの化合物を合成する事にも成功し、さらに蛍光スペクトルを含む各種スペクトルの測定により、合成された化合物群がoff/on型蛍光プローブとして利用できることを確認した。以上の事から、概ね当該年度の目標は達成できていると言える。プテリンを蛍光部位に導入した新規蛍光プローブを設計し、がん細胞で特異的に発現している酵素によってのみ発光するプローブを開発し、それらの細胞内での機能評価を行うことを目的としている。平成28年度はすでに設計・合成した、酵素活性を蛍光のoff/onで検出できる種々のプローブを用いて、多くのがん細胞中で特異的に発現している酵素に適応可能かどうかを評価した。蛍光による酵素活性の検出は、本研究経費により平成28年度に設備備品として導入した蛍光プレートリーダーを用いて測定した。合成した数十種類の蛍光プローブに関して、種々の酵素を用いて検討したところ、グルタチオンSトランスフェラーゼ、カテプシン、カスパーゼおよびロイシンアミノペプチダーゼに関して、蛍光のoff/onによる酵素活性の検出が可能であることを確認した。特にグルタチオンSトランスフェラーゼ検出プローブに関しては20種類以上の化合物を合成し検討し、何れも酵素活性の検出が可能であることを確認した。また、蛍光のoff/onによる酵素活性の検出に関する評価と並行して、光照射によるDNAへの酸化的ダメージの評価もin vitroで行った。DNAのモデル化合物としては、GGGGおよびAAAAテトラオリゴマーを用いて、蛍光がoffとon状態のそれぞれのプローブの存在下で360 nmの紫外線を照射して検討した。DNAの酸化的ダメージの有無はHPLCを用いて分析した結果、蛍光がon状態のプローブ存在下で、配列がGGGGのDNAオリゴマーの時のみ紫外線照射によるDNAの損傷が確認された。密度汎関数を用いた量子化学計算により、酵素活性が蛍光のoff/onで検出できるように論理的に設計された新規蛍光プローブを数十種類合成した。これらのプローブの蛍光測定を行い、計画通り合成された化合物群がoff/on型蛍光プローブとして利用できることを確認した。さらにこれらのプローブを用いてin vitroでの酵素による実験を行い、がん細胞で特異的に発現している酵素の活性が検出可能であることを確認した。これらのことより特定の酵素活性によって蛍光のoff/onがスイッチングできる新規な蛍光プローブの開発に成功した。また、これと同時に数種のDNAのオリゴマーに対してin vitroで蛍光プローブの存在下で360 nmの紫外線を照射し、DNAの酸化的損傷を評価した。その結果、蛍光がon状態のプローブの時にだけ、グアニンが連続する配列のDNAに対してのみDNAが損傷を受けていることを確認した。これによりプローブの蛍光がon状態の時のみ紫外線照射によって配列特異的にDNAに酸化的ダメージを与えられることが示された。本研究計画ではプテリンを蛍光部位に導入した新規蛍光プローブを設計・合成し、がん細胞で特異的に発現している酵素によってのみ発光するプローブを開発し、それらの細胞内でのDNA損傷機能評価を行うことを目的としている。

平成29年度は、酵素活性によるoffからonへの蛍光スイッチングと紫外線照射による配列特異的DNAオリゴマーの損傷評価を行った。多くのがん細胞中で特異的に発現している酵素の中で、グルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)をターゲットにした新規蛍光プローブを各種合成し、その効果を検証した。ジアミノプテリジンを蛍光部位とし、複数の電子吸引基を様々な置換パターンで導入したフェニルスルホンアミド誘導体を各種合成し、蛍光のoff/onによってGSTの活性検出が可能かどうかを検討したところ、電子吸引基の置換パターンによってGSTの活性が大きく異なることが明らかになった。また、蛍光プローブの疎水性の違いにより、細胞への導入効率が大きく左右されることも明らかになった。紫外線照射によるDNAオリゴマーの損傷評価では、塩基配列の異なる10オリゴマーを設計し、蛍光がon状態のプローブ存在下で360 nmの紫外線を照射してその損傷をHPLCとLC-MSによって評価した。グアニン(G)が連続した配列のDNAオリゴマーの時のみに紫外線照射によるDNAの損傷が確認され、その生成物はLC-MSの解析により酸化体DNAオリゴマーであることが分かった。これにより、on型蛍光プローブへの紫外線照射による励起状態への電子移動か、発生した活性酸素による酸化反応によって連続G配列を有するDNAオリゴマーが酸化的ダメージを受けていることが明らかになった。葉酸受容体は多くの上皮がん細胞表面で過剰に発現し、新たな化学療法剤の標的となっている。本研究課題において、この受容体に認識される簡単な蛍光分子であるジアミノプテリジンを基にして、がん細胞中でのみ蛍光がon状態になる機能性分子の開発を目指した。そして本研究により、葉酸受容体の認識部位であるプテリジンを蛍光色素部位として有し、がん細胞中で特異的に発現しているグルタチオン-S-トランスフェラーゼなどの酵素活性によって蛍光がoff/on制御でき、蛍光on状態で紫外線照射することでGリッチなDNA配列に対して酸化的ダメージを与えることのできる多機能性分子の開発に成功した。平成28年度も当初の計画通りに進める。まず、前年度に合成したプローブに、がん細胞で特異的に発現している酵素を用いて、それぞれの酵素の基質に該当するプローブで酵素反応を行い、蛍光のoff/onによる酵素活性の検出が可能かどうかを評価する。さらに、目的通りの機能を有するoff/on型蛍光プローブが、蛍光on状態でのみDNAに酸化的ダメージを与えられるかどうかも評価する。様々な塩基配列の一重鎖や二重鎖のDNAオリゴマーを設計・購入し、各種蛍光プローブの存在下in vitroで光照射する。DNAへの酸化的ダメージの有無は、HPLCを用いて分析する。その配列特異性や酸化効率などを評価する。平成29年度は、蛍光プローブのがん細胞選択的な取り込み、酵素活性によるoffからonへの蛍光スイッチング、及び光照射によるDNA損傷の三つの機能を最終的に細胞系で評価する。
アジア地域における産後の伝統慣習についての比較研究

東南アジアに位置するラオスの農柳地域では出産後「Yu-kham」と呼ばれる、看護ケアに関わる慣習が現在でも広く一般に行われている。この習俗は、産後に母体を保温する、食物の種類を制限する、伝統的な薬を飲むなどであることが申請者の先行研究により、確認されている。また、申請者自身によるタイ山岳民族リスの産育慣習にも、産後のケアにおいて身体を温めるため目的で薬湯を使うサウナがあることがわかっている。本年度は、その他のアジア諸地域の出産・育児に関する伝統慣習、特に産後の慣習について文献収集を行い、先行研究について知見の整理を行った。その結果、カンボジア・インドなど、かなりの地域において同様な慣習が存在し、また産後に身体を温める習慣があることも理解された。さらにわが国においては、沖縄において「ジール」というかなり似通った慣習があることがわかった。その上で、本年はタイでの申請者自身の先行研究をもとに、山岳民族リスの村における産後の伝統的慣習の存在(ナツフェと呼ばれる)とその変容の把握を目的として調査を行なった。対象は、タイ北部の山岳民族リスの村であるナムリン村に済んでいる、出産した経験のある女性10名に産後の伝統的慣習について聞き取りを行った。また、沖縄において、「ジール」を経験したことのある女性およびそれについて知見のある女性、8名に聞き取り調査を行った。その結果、タイの山岳民族の村では、出産場所は病院へと変化したものの、産後の産育慣習「ナツフェ」についてはほとんどの人が伝統的な方法で行っていることがわかった。沖縄においては、地域によって異なるが、昭和20年代まで「ジール」という産後に身体をあたためる習慣が残っており、その方法は、ラオスの産後の慣習とほぼ似ていることがわかった。東南アジアに位置するラオスの農村地域では出産後「Yu-kham」と呼ばれる、看護ケアに関わる慣習が現在でも広く一般に行われている。さらに、ラオスでの申請者自身の先行研究をもとに、現地において都市部での伝統的慣習の存在(特に「Yu-kham」焦点を当てて)とその変容の把握を目的として調査を行なった。対象は、ラオスの首都ビィエンチャンにある国立マホソット病院で働いている看護婦16名であり、産後の慣習についての聞き取り調査を行った。その結果、都市部においては、病院での出産がほとんどであったが、「Yu-kham」を行なう事例が多かった。しかし、その方法などは、農村部において伝統的行われている方法よりも簡素がされており、この変容について考察を加えた。また、この調査については、国際看護科学学会にて演題登録の申請中である。
Ofut1によるNotch受容体の構造・機能の調節機構

Notch受容体のEGFリピートは、特徴的なO-結合型糖鎖修飾を受け、その修飾にはO-フコース転移酵素1(OFUT1)など特異的な糖転移酵素が関与する。これまでの研究で、OFUT1には、糖転移活性の他にシャペロン活性があり、この活性がOFUT1の機能に中心的な役割を果たすこと、さらにOFUT1の作用の分子機序として、多数の連続したEGFリピートのフォルディングにOFUT1が必須な役割をすることを明らかにした。また、Notch受容体の細胞外領域における新たな翻訳後修飾として、O-HexNAc修飾の存在を明らかにした。発生段階の多くの細胞運命決定のステップに関与するNotch受容体は、約36個のEGFドメインからなるEGFリピートを細胞外領域にもち、その多くがO-フコースやO-グルコースを含むドメイン特異的な糖鎖修飾を受ける。本研究では、Notch受容体の糖鎖修飾に関わる糖転移酵素O-フコース転移酵素1(OFUT1)のNotch受容体の構造と機能に対する役割を理解することを主要な目的とした。これまでの研究より、OFUT1は、酵素活性以外にシャペロン活性を有しており、酵素活性非依存的にNotch受容体のEGFリピートのフォルディングを促進することを示した。本年度は、OFUT1の酵素活性もしくは、シャペロン活性いずれが、Notch受容体の機能に必須な役割をするかの検討を行った。OFUT1の非活性化型変異体とGMD変異体(GDP-フコースの生合成に異常)を用いて、OFUT1の変異体にOFUT1のシャペロン活性だけ回復させたところ、Fringeと似た表現型が観察された。このことより、OFUT1のシャペロン活性がNotch受容体の機能に必須であり、酵素潜性はNotch受容体には必要でないことが示唆された。また、OFUT1以外のNotch受容体の糖鎖修飾に関わる新たな因子をスクリーニングする過程で、新規の遺伝子を同定することに成功した。現在、酵素活性や細胞内局在などの生化学的解析、細胞生物学的な解析や、生物学的役割の解析を行っている。OFUT1のNotch受容体に対する役割を明らかにするため、ショウジョウバエwing discのOfut1変異クローンにおけるNotch受容体の局在を調べた。界面活性剤を用いて、膜透過処理をした場合、Ofut1変異クローンにおいて著明なNotch受容体の蛋白質発現の増加が認められた。また、その局在も異常を示し、野生型細胞に見られるadherens junctionへの局在が失われ、垂直断面において、apical側から、basal側に渡り、強い染色像が認められた。これらの、染色パターンは、部分的にERマーカーと一致したことから、Ofut1変異細胞では、細胞膜上への輸送に異常があることが示唆された。次に、細胞膜上へのNotch受容体の発現の有無を確かめるため、膜透過処理をしない場合のNotch受容体の局在を調べた。Apical側の水平断面において、Ofut1変異クローンにおけるNotch受容体の染色像が失われた。また、垂直断面においても、その染色像は認められなかった。以上の結果より、Ofut1は、Notch受容体の細胞表面上への発現に必要であることが明らかになった。一方、Notch受容体のリガンドも細胞外ドメインにEGFリピートを含んでおり、O-結合型糖鎖修飾を受けることが知られている。それらの糖鎖機能を検討するために、O-結合型糖鎖付加部位の複数のSer/Thr残基をアラニンに置換した変異体を作製した。野生型と変異型をHEK293細胞に過剰発現させたところ、変異型では野生型を発現させた際に認められた形態の変化が検出できなかった。現在、詳しい分子機構を解析している。前年度までの研究結果より、0-フコース転移酵素1が連続した多数のEGFドメインの分泌に必須な役割を果たすことが明らかになった。そこで、本年度は、0-フコース転移酵素1が、EGFリピートのフォールディングにおける役割を分子レベルで検討するためのモデル分子として、FLAGタグを付加したEGFリピートのコンストラクト(EGF : FLAG、並びにEGF : FLAG-TM)を作製した。今後、これらのコンストラクトを用いて、0-フコース転移酵素1の発現抑制をした際の構造の変化を、ネイティブPAGEの手法などを用いて、解析する必要があると考えられた。また、実際に、生体内でも同様な構造異常が生じるかどうかを検討するために、0-フコース転移酵素1の変異体を利用して、内在性のNotch受容体の構造の変化の有無を調べる実験についても今後取り組む必要があると考えられた。一方、EGFドメインを修飾する0-結合型糖鎖修飾として、0-フコースや0-グルコースが知られていたが、本研究課題を遂行する中で、これら既存の糖鎖修飾とは異なる、新規の0-結合型糖鎖修飾が存在することを示唆するデータが得られた。

この新規の翻訳後修飾は分子量203であることから、0-GlcNAcもしくは0-GalNAc修飾であることが明らかになった。今後、この新規翻訳後修飾の同定に向けた生化学的な解析や、生物学的役割の解明に向けた取り組みが重要となると考えられた。
近接連星系における伴星表面の熱輸送過程の3次元数値シミュレーション

2つの星(主星と伴星)が非常に接近して、その共通重心を回転している天体を近接連星系と呼ぶ。この近接連星系は、宇宙においては非常にありふれた存在でもあり、従って今日に至るまで理論的及び観測的興味の的であった。しかし、それにも係わらず近接連星系は未だに多くの謎に包まれている。本研究では数ある謎のうち、「銀河系内超軟X線源RX JOO19.8+2156における謎」に取り組んだ。これは以下のよう問題である。この天体からHe II λ4686輝線が観測されているが、この放射位置は未だに同定されていない。従来、この輝線は主星周辺から放射されると想定し、輝線から測定されるドップラー速度を手段に伴星の質量が求められてきた。その結果、伴星の質量は主星の質量よりも小さいという結果を得ている。しかし、この結果は「超軟X線源においてそのX線強度を説明するためには伴星の方が主星よりも重くなければならない」という理論的予測と矛盾している。さらに、観測による輝線分布は、これらの輝線の集中領域が主星および降着円盤の内縁の高温部分と一致していないことを示した。従って、輝線が主星及びその周辺から放射されるという考えは疑問視される。そこで本研究では、輝線が主星から放射されるのではなく、伴星表面の主星および降着円盤に照らされた部分が熱せられ、その結果熱せられた部分が輝線を放射すると想定した。この想定のもとに、現在までの理論及び観測結果を我々の伴星表面流モデルを用いて矛盾なく説明できるかを調べた。その結果、我々は伴星の方が主星よりもおおよそ3倍程度重い場合に観測された輝線分布を説明できることを発見した。さらに、伴星の方が主星よりも重いという結果は理論的予測にも矛盾しない。従って、輝線のドップラー速度による伴星質量の推定は、誤った結果を導くことになることを示した。