hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚障害者のための博物館における学習活動の展開と学習教材の開発に関する研究

・平塚盲学校の先生方との意見・情報交換を行った。○筑波大学附属盲学校への出前授業及び連携活動等の実施。・学識経験者(筑波大学の鳥山由子助教授)から盲学校での授業について、指導・助言を受け、出前授業に活かした。・筑波大学附属盲学校の先生との出前授業の進め方についての意見・情報交換を行った。・筑波大学附属盲学校での出前授業(貝類標本、化石標本、動物の剥製及び骨格標本を用いての授業)を開催した。・筑波大学附属盲学校の上野動物園での体験学習に同行し、学習協力したほか、動物園担当者と意見・情報交換を行い、情報収集した。○視覚障害者向けの学習を考慮した教材と学習活動ブログラムの検討と試行。○視覚障害者向けの学習プログラムを前提として一般来館者(晴眼者)に、博物館研究テクニック講座「貝のかたちを調べよう(1)・(2)」(2000.2)を開催。○全国の博物館における視覚障害者の対応についての概要調査と情報収集。○神奈川県立生命の星・地球博物館の視覚障害者への取り組みの一事例の拡充について別記報告書で発表。3年間の研究活動において、とくに盲学校との連携が密接になり、学習活動の実施や教材の開発にもつながり、大きな成果があがった。また、視覚に障害をもつ人を考慮した学習活動や教材は、一般の人にも有効であり、本研究活動をとおして「すべての人に」優しい博物館のありかたをめざすことができた。さらに、この活動が発展し、今後も博物館資料を用いた出前授業等が予定されるなど、充実した展開が予測され、本研究目的を十分、達することができたのは幸いである。
多孔性ゲルを用いたタンパク質の折れたたみ反応のスローモーション解析

本研究では、水に溶けたタンパク質分子を透明な多孔性ケイ酸ゲルの細かい網の目の中に水と一緒に封じ込め、タンパク質分子の動きをゲル・マトリックスとの相互作用で数桁遅くし、折れたたみの"全過程"を"高精度"に解析することを意図した。今回、以下の3つのタンパク質を対象とした研究を行った。1.ウマ・シトクロムcゲル中シトクロムcの折れたたみ時間はゲルの重合度に依存して数日から数週間に拡張され、折れたたみの途中で、水溶液中と同様に、分子収縮とヘッリクス形成が逐次的に起こることがわかった。折れたたみのキネティクスとスペクトル解析から合計4種類の中間体が同定された。そのうちの2つは溶液実験でも観測されている初期収縮中間体とモルテングロビュール中間体であり、他の2つは折れたたみ経路の途中に存在する通常不安定な高エネルギー中間体である可能性が示唆された。2.ウシ、ユビキチンゲル中ユビキチンの折れたたみ時間はゲルの重合度に依存して約1日から数日に拡張され、折れたたみの全過程を円二色性(CD)スペクトル変化で追跡することができた。ユビキチンは、水溶液中では2状態的に折れたたまるが、ゲル中ではαヘリックスの多い中間体が過渡的に蓄積することが示され、折れたたみ経路の途中に存在する不安定な高エネルギー中間体をゲル中で観測できる可能性が示唆された。3.ウシ・β-ラクトグロブリンゲル中β-ラクトグロブリンの折れたたみ反応は10秒から数日にわたる時間領域で観測され、1)非天然αヘリックスの形成、2)βシート核の形成、3)α-β転移の順に逐次的に起こることがわかった。これらの結果から、折れたたみ初期に現れる非天然αヘリックス構造が、折れたたみの核となるβシート核構造の形成に寄与していることが示唆された。また、グル包括が折れたたみ経路に与える影響は比較的小さいことが示された。本研究は、水に溶けたタンパク質分子を透明な多孔性ケイ酸ゲル(シリカゲル)の細かい網の目の中に水と一緒に封じ込め、タンパク質分子の動きをゲル・マトリックスとの相互作用で数桁遅くし、変性状態から天然状態に至るまでの折れたたみの"全過程"を"高精度"に解析することを目指した研究である。本年度は、折れたたみの初期過程が比較的よく調べられているウマ心筋シトクロムcを対象とした以下の研究を行った。1.ゾル・ゲル包括:ゲル中の折れたたみ反応をpHジャンプあるいは変性剤の除去で速やかに開始するためには、プロトンや変性剤分子の拡散浸透が速い"薄いゲル"が必要になる。そこで、厚さ2050μmのシトクロムcを含む薄いゲルを前処理した石英ガラス表面にコーティングする手法を考案し、この方法で作製したゲルの物理的強度及び外液置換後ゲル内部のpHが秒オーダーで均一になることを確認した。また、折れたたみ反応を段階的に減速する目的で、ゲル重合度の異なる4種類の試料を準備した。2.折れたたみ実験:天然状態シトクロムcを上述の手法で薄いゲルに封じ込め、酸変性後のpHジャンプによる折れたたみ反応を遠紫外域円二色性スペクトル、可視光吸収スペクトル、トリプトファン蛍光強度の3種類の分光学的プローブで追跡する実験を行った。

ゲル中シトクロムcの折れたたみ時間はゲルの重合度に依存して数日から数週間に拡張され、折れたたみの全過程を実時間測定することが可能となった。pHジャンプ後のリフォールディングはほぼ可逆的に起こり、その途中で溶液実験でも観測されている2つの中間体を含む4つの折れたたみ中間体が逐次的に形成されることが分かった。また、初期中間体の構造形成キネティクスには顕著なプローブ依存性と非指数関数性がみられ、シトクロムcの構造形成初期過程には特徴的なエネルギーバリアーが存在しない可能性が強く示唆された。本研究は、水に溶けたタンパク質分子を透明な多孔性ケイ酸ゲルの細かい網の目の中に水と一緒に封じ込め、タンパク質分子の動きをゲル・マトリックスとの相互作用で数桁遅くし、変性状態から天然状態に至るまでの折れたたみの"全過程"を"高精度"に解析することを目指した研究である。本年度は、溶液実験で折れたたみの初期過程が比較的よく調べられているウマ心筋シトクロムcとウシβ-ラクトグロブリンを対象とした以下の研究を行った。1.シトクロムc折れたたみ反応の速度論的解析ゲル中シトクロムcの折れたたみ時間はゲルの重合度に依存して数日から数週間に拡張され、溶液実験では観測することの難しい初期中間体の構造形成過程をトリプトファン残基の蛍光強度(分子サイズ)、遠紫外域の円二色性(二次構造含量)、ヘムの光吸収(ヘム環境)の三つの構造プローブで実時間観測することが可能となった。観測された初期中間体形成のキネティクスは顕著なプローブ依存性を示し、多数の連続的な中間的構造が現れる拡散的な分子収縮過程であることが示された。このことは、時間分解光吸収スペクトルのSVD解析の結果からも指示された。これらの結果は、ゲル中シトクロムcの折れたたみ初期過程は特徴的なバリアーが存在しないダウンヒル的な緩和過程である可能性を強く示唆している。2.ウシβ-ラクトグロブリンを用いた実験ウシβ-ラクトグロブリンは中性pH領域で分子会合を起こす複雑さがある。この問題を回避するため、アルカリpHで単量体のタンパク質分子をゲルに閉じこめた後、pHを下げて変性・折れたたみを行う実験方法を確立した。現在、このような条件下のゲル中ウシβ-ラクトグロブリンの折れたたみ反応を遠紫外域の円二色性スペクトルで追跡している。ゲル中でも溶液中と同質のαヘリックスの多い中間体を経由して天然状態に折れたたまってゆくことが確認されている。本年度は,折れたたみの初期過程で非天然αヘリックス中間体を形成するβ-ラクトグロブリンと,水溶液中では顕著な中間体を蓄積せずに2状態で折れたたまるユビキチンを対象とした以下の研究を行った.1.ウシβ-ラクトグロブリンの折れたたみ反応ウシβ-ラクトグロブリンを単量体(pH10.6)で約50μm厚のゲルに封じ込めた.ゲル内部のpHを4.2に下げ,6Mグアニジン塩酸を加えることでゲル中のタンパク質を完全に変性させた.折れたたみ反応は,ゲル中グアニジン塩酸を迅速に除去することで秒オーダーで開始できることを実験的に確認した.折れたたみ反応は遠紫外域の円二色性(CD)スペクトルで追跡し,SVD解析を基礎としたグローバルフィッティング法で各中間体の寿命とCDスペクトルを決定した.折れたたみ反応は10秒から数日にわたる時間領域で観測され,1)非天然αヘリックスの形成,2)βシート核の形成,3)α-β転移の順に逐次的に起こることがわかった.これらの結果から,折れたたみ初期に現れる非天然αヘリックス構造が,折れたたみの核となるβシート核構造の形成に寄与していることが示唆された。
近位尿細管輸送とエンドサイトーシスにおけるV-ATPase/mTORCの意義

インスリンは全身の糖ホメオスターシス調節、電解質調節に重要な役割を担っているが、近位尿細管におけるナトリウム輸送、糖新生調節機構は明らかになっていない。本研究では単離尿細管を用いた実験で、インスリンによる近位尿細管NBCe1機能刺激作用はAkt2、mTORC2により調節され、糖新生抑制作用はIRS1、Akt2、mTORC1およびmTORC2を介している事を明らかにした。糖尿病では近位尿細管糖新生が増加し、インスリンの近位尿細管ナトリウム輸送刺激作用はメタボリック症候群、糖尿病でも保たれている。近位尿細管における選択的インスリン抵抗性が高血糖、高血圧の病態に関与していると考えられた。インスリンによるNBCe1の機能刺激作用がAKT2を介する事は予備実験において確認していたが、その経路についてさらに詳細な検討を行った。ラットおよび腎癌摘出時に得られたヒトの腎臓から単離した近位尿細管において、インスリンによるNBCe1の機能刺激作用はAkt1/2inhibitorによりほぼ完全に抑制された。また、AKT1、AKT2それぞれに対するsiRNAをラットの単離尿細管に作用させた。インスリンによるNBCe1の機能刺激作用はAkt2に対するsiRNAによりほぼ完全に抑制されたが、Akt1に対するsiRNAによっては影響を受けなかった。これらの結果からインスリンによるNBCe1の機能刺激作用はAKT1ではなくAKT2を介するものと考えられた。次にインスリンによるNBCe1の機能刺激作用に対するmTORCの関与について検討した。ラットおよびヒトの腎臓から単離した近位尿細管においてインスリンによるNBCe1の機能刺激作用はmTORC1阻害剤ラパマイシンの影響は受けなかったが、mTORC1/2阻害剤PP242により抑制された。また、mTORC1、mTORC2それぞれの構成要素に対するsiRNAをラットの単離尿細管に作用させた。インスリンによるNBCe1の機能刺激作用はmTORC2を構成するRictorに対するsiRNAによりは抑制されたが、mTORC1を構成するRaptorに対するsiRNAの影響は受けなかった。これらの結果からインスリンによるNBCe1刺激作用はmTORC1ではなくmTORC2が介していると考えられた。インスリンによるNBCe1の機能刺激作用がAKT2、mTORC2を介することが明らかになったため。これまでにインスリンによる近位尿細管NBCe1機能刺激作用はAkt2およびmTORC2を介する事を特異的阻害剤またはsiRNAによる検討で明らかにしてきた。本年度はまずラット尿細管にインスリンを作用させた際Akt Ser473のリン酸化がmTORC2阻害剤であるPP242により抑制される事をウエスタンブロットにより確認し、この事からAktのリン酸化はmTORC2を介していると考えられた。また、近位尿細管は肝臓以外の主要な糖新生器官であることが知られてるがそのシグナル伝達経路については明らかになっていないため、ラット尿細管を用いてその詳細を検討した。糖新生の指標であるPEPCK、G6PのmRNA発現量はインスリンの添加により抑制され、糖新生が抑制されたと考えられた。IRS1、IRS2それぞれに対するsiRNAを作用させるとIRS1に対するsiRNAではインスリンによるPEPCK、G6PのmRNA発現量の抑制作用が減弱したがIRS2に対するsiRNAは影響を及ぼさなかった。また、インスリンによるPEPCK、G6PのmRNA発現量抑制作用はAkt2に対するsiRNAにより減弱したが、Akt1に対するsiRNAの影響は受けなかった。さらに、mTORC1、mTORC2それぞれの構成要素であるRaptor、Rictorに対するsiRNAによりインスリンによるPEPCK、G6PのmRNA発現量抑制作用はそれぞれ減弱した。さらに、インスリンによるPEPCK、G6PのmRNA発現量の抑制作用はAkt1/2阻害剤やmTORC1阻害剤Rapamycinにより減弱した。これらの結果から近位尿細管におけるインスリンによる糖新生抑制作用はIRS1、Akt2、mTORC1/2を介すると考えられた。近位尿細管NBCe1のインスリンによる機能亢進作用がAkt2、mTORC2を介していることに加えて、インスリンによる近位尿細管糖新生抑制作用はIRS1、Akt2、mTORC1/2を介することが明らかになったため。本年度は補足的実験や不足しているデータ採取を行った。インスリンが近位尿細管においてmTORC1を活性化しているかを確かめるためにウエスタンブロットによる確認を行った。ヒト、ラットの腎皮質でインスリンはmTORC1の下流にあるS6Kのリン酸化を促進し、mTORC1阻害剤Rapamycin、mTORC1/2阻害剤PP242によりインスリンの効果は減弱した。このことから腎皮質においてインスリンはmTORC1を活性化していることを確認した。本研究では、これまでにインスリンによる近位尿細管NBCe1機能刺激作用はAkt2およびmTORC2を介している事をヒト、ラットの単離尿細管を使った実験により明らかにした。また、近位尿細管は肝臓と並ぶ糖新生が行われる臓器であるが、それがどのように調節されているかは明らかでなかった。我々はヒト、ラットの単離尿細管においてインスリンが直接的に糖新生を抑制していることを明らかにした。また、インスリンによる近位尿細管糖新生抑制作用がIRS1、Akt2、mTORC1およびmTORC2を介していることを明らかにした。

さらに、糖尿病で近位尿細管糖新生が増加していることが知られているが、我々は既にメタボリック症候群、糖尿病で近位尿細管におけるIRS1の発現が減少している事を報告しており、このIRS1の減少によるインスリンの糖新生抑制作用の減弱が糖新生の増加に影響していると考えられた。また、我々はインスリンの近位尿細管ナトリウム輸送刺激作用がメタボリック症候群、糖尿病でも保たれていることを報告しており、近位尿細管における選択的インスリン抵抗性が高血糖、高血圧の病態に関与していると考えられた。インスリンは全身の糖ホメオスターシス調節、電解質調節に重要な役割を担っているが、近位尿細管におけるナトリウム輸送、糖新生調節機構は明らかになっていない。本研究では単離尿細管を用いた実験で、インスリンによる近位尿細管NBCe1機能刺激作用はAkt2、mTORC2により調節され、糖新生抑制作用はIRS1、Akt2、mTORC1およびmTORC2を介している事を明らかにした。糖尿病では近位尿細管糖新生が増加し、インスリンの近位尿細管ナトリウム輸送刺激作用はメタボリック症候群、糖尿病でも保たれている。近位尿細管における選択的インスリン抵抗性が高血糖、高血圧の病態に関与していると考えられた。インスリンによるNBCe1の刺激作用の経路をさらに詳細に解析する。インスリン/IRS2/AKTの経路ではmTORC2はAKT2のSer473をリン酸化することにより活性化されていると考えられているが、NBCe1の経路でも同様にAKTのリン酸化が行われているか検討する。また、アンジオテンシンII、チアゾリジン系糖尿病薬によるNBCe1の刺激作用についてもAKT、mTORCの経路が関与しているかについて検討を行う。さらに、V-ATPase活性/メガリン依存性エンドサイトーシスの近位尿細管ナトリウム輸送への関与についてV解析を行う。V-ATPase活性を特異的阻害剤やsiRNAにより抑制し、NBCe1, NHE3などナトリウム輸送体活性、発現量、ホルモン感受性などの変化を検討する。また、インスリン、AngII、TZDなどナトリウム輸送調節因子がV-ATPase活性/メガリン依存性エンドサイトーシスへ与える影響を検討する。補足的な実験を行い、これまでの成果をまとめて論文の投稿を行う。腎臓内科学試薬等の使用量が予想より少なかったため。引き続き試薬等に使用する。
家蚕卵の長期保存に関する研究

家蚕卵を少なくとも2ケ年間保存する技術体系を確立することは、蚕種製造の効率化、家蚕遺伝資源の安定推持の上で緊急な課題である。この課題を解決する目的で本研究が進められた。得られた成果は以下のようにまとめられる。休眠卵を対象に長期間保存を試みる場合は、休眠期間をいかに延長するかについて検討することが有効であると考えられ、種々の実験の結果、休眠卵を直接1°Cに冷蔵することが極めて有効であることが証明された。この処理は少なくとも2ケ年間休眠状態を維持することを可能にした。しかし非休眠卵に対しては1°Cよりも10°C冷蔵が効果的であった。休眠ホルモン投与によって休眠化した卵では1°C冷蔵は有効な長期間保存法であった。休眠性は種々の生化学的な性質によって特徴づけられている。卵の長期保存との関係では、卵殻の脂質組成、卵黄中の多価アルコールやその代謝酵素系、さらに胚のDNAやRNA、たんぱく質合成能が特に注目されるものである。これらの物質の代謝変動を人為的に調節する機構の解析は卵の長期保存の新らしい方法の確立につながる。発育中の卵巣を液体窒素中に凍結保存する方法を確立した。凍結融解後、宿主内で卵成熟を完成させ、成熟卵を人為単為生殖法によって発生を進めるなどまだ技術的には改良しなければならない点は残っているが、新らしい視点を示したものである。非休眠卵の長期保存にあたって、卵を生理食塩水中に浸漬した状態で冷蔵することの有効性も明らかにされ、卵保護に対する嫌気状態の試験とともに今後の保護状条設定の示唆となった。低温冷蔵に対する品種特性について種々検討した結果、低温耐性は遺伝的な支配下にあることが明らかにされ、長期保存に耐える品種の選抜の可能性を示した。
凝固相剥ぎ取りによる超高速熱交換潜熱蓄熱システムの開発

エネルギー消費削減にはエネルギーのカスケード利用が必要で、その実現に「潜熱蓄熱法」は有用である。従来の潜熱蓄熱法では放熱時の蓄熱剤凝固層生成による伝熱速度の著しい低下が問題である。本研究では回転伝熱管および固定羽根により伝熱管表面を機械的に更新する「凝固層剥ぎ取り型高速熱交換潜熱蓄熱槽」を提案した。蓄熱材1 kgを搭載した試験装置を開発し、放熱時の凝固相剥ぎ取り現象の観察、放熱/蓄熱速度に及ぼす伝熱管回転効果を検討し、従来の間接式熱交換式に相当する無回転条件と比較し100倍以上の伝熱速度を有し、その効果が放熱率約80%以上まで持続することを明らかにした。社会全体でエネルギーを有効利用するための一方策としてエネルギーのカスケード利用が挙げられる。カスケード利用とは複数の工業プロセスや一般家庭の間で、最も高温で稼働するプロセスにエネルギーを投入し、ここから排出される排熱をプロセスの稼働温度に応じて順次低温側に輸送して利用することで、全プロセスで使用するエネルギーの総量を低減する方法である。エネルギーをカスケード的に利用するためには、プロセス間でのエネルギーの輸送や蓄熱が必要であるが、その都度にプロセスから排熱を回収し、それを輸送・蓄積媒体に移動させる操作が必要となる。このため、熱回収操作の効率はカスケードシステム全体でのエネルギー利用効率を律する重要な因子であると考えられる。本研究では、相変化物質(Phase Change Material, PCM)溶融時の潜熱を利用して高密度に熱貯蔵する「潜熱蓄熱法」に着目した。従来の潜熱蓄熱法のうち間接接触熱交換式の場合は、放熱時に伝熱面に生成する凝固相がわずか1 mmの厚みでも総括伝熱係数が1/3になるほどの大きな伝熱抵抗を示すため、放熱時の熱交換速度が遅いことが問題である。実用化のためには蓄・放熱速度の高速化が必要であり、図3に示す伝熱管表面の凝固層を回転伝熱管および固定羽根により機械的に剥ぎ取る、「PCM凝固層剥ぎ取り型高速熱交換潜熱蓄熱槽」を提案・開発した。PCM搭載量1 kg規模試験装置を開発し、放熱速度を評価した結果、本機構により無回転時と比較して約30倍の放熱速度の向上を達成し、蓄熱した熱量の約80%を放出するまでその特性を維持することを明らかにした。1)装置開発:アクリルおよび銅製伝熱管を組み合わせた内部観察可能な小型の装置の開発を完了した。2)放熱速度:PCMの凝固・剥ぎ取り現象の直接観察、熱交換速度を評価した。放熱速度に及ぼす回転数の影響を明らかにし、学会において5件の成果報告、特許出願を行った。3)蓄熱速度:蓄熱初期はPCMの棚吊りが起きるため回転による効果が発現しないが、棚吊り解消後は迅速に溶解することを明らかにした。これは当初想定していた蓄熱機構とはことなり、引き続き詳細に検討予定である。4)数値計算:OPENFOAMを用いた数値計算コードを開発し、凝固剥ぎ取り、流れ場の解析を開始した。社会全体でのエネルギー消費削減には高温プロセスにエネルギーを投入し、その排熱をプロセス稼働温度に応じて順次低温側で利用するエネルギーのカスケード利用が有用である。エネルギーカスケード利用には、プロセス間エネルギーの輸送や蓄熱が必要である。従来の潜熱蓄熱法のうち間接接触熱交換式の場合は、放熱時に伝熱面にPCMの凝固相が生成し、伝熱速度が著しく低下することが知られている。この凝固相はわずか1 mmの厚みでも総括伝熱係数が1/3になるほどの大きな伝熱抵抗を示す。潜熱蓄熱システム実用化には蓄・放熱速度の高速化が必要で、本研究では「PCM凝固層剥ぎ取り型高速熱交換潜熱蓄熱槽」を提案した。基本構造は管形間接熱交換器で、伝熱管が回転し、伝熱管に隣接する固定羽根が存在する点が特徴である。この機構により放熱時に伝熱管表面に生成したPCM凝固層を機械的に剥ぎ取り伝熱面を更新できるため、高い放熱速度を維持可能である。本研究ではPCMに1 kgの酢酸ナトリウム三水和物を搭載した実験室規模の試験装置を開発し、放熱時の凝固相剥ぎ取り現象の観察、および放熱速度、蓄熱時の溶融現象および蓄熱速度に及ぼす伝熱管回転の効果を検討した。その結果、従来の間接式熱交換式に相当する無回転条件の放熱速度と比較し約100倍の放熱速度を有し、さらにその放熱速度が総蓄熱量の約80%を放出するまで持続することを明らかにした。また、蓄熱時はオイルなどの第2層の存在が不可欠であることを明らかにした。放熱/蓄熱速度におよぼす伝熱管回転数、固定羽根枚数の関係を明らかにした。

蓄熱材1 kgを搭載した試験装置を開発し、放熱時の凝固相剥ぎ取り現象の観察、放熱/蓄熱速度に及ぼす伝熱管回転効果を検討し、従来の間接式熱交換式に相当する無回転条件と比較し100倍以上の伝熱速度を有し、その効果が放熱率約80%以上まで持続することを明らかにした。2016年度の成果により、放熱時は円管表面に生成した凝固相の剥ぎ取り速度が重要であることが明らかになった。この剥ぎ取り速度は2016年度に調査した回転数だけでなく、固定羽根の枚数の影響も強く受けると考えられるため、2017年度は羽根枚数の効果を検討する。蓄熱速度向上のための機械的な工夫や溶融メカニズムの解明をその場観察を併用しておこなう。申請時には初年度の結果に基づいた2号機を作成予定であったが、2016年度の成果により、内部観察可能な装置を用いた詳細な検討が引き続き必要であると判断し、現行装置を用いて放熱速度、蓄熱速度向上に寄与する因子の洗い出し、最適化、数値計算との合わせ混みを重点的に行う。熱工学想定と異なる実験結果が得られたため、結果の解釈および解決策の抽出に時間を要したため。2016年度の成果を元に、温度計測、観察部分を増強し、より精緻なデータの収集を行う。また、アクリル製の模擬装置を開発し、内部流動の可視化および数値計算との合わせこみによる最適化を行う。
複合ライン係留システムの設計法に関する研究

ワイヤロープと鎖よりなる複合係留ラインは実際の海洋構造物などの係留に使用されるが、固定端に鎖を取付けることにより、ワイヤロープ単独の係留ラインに比べて、動的張力が大巾に軽減されることが、前年度の小水槽実験で確められた。本年度はこの複合係留ラインシステムの動的張力計測のための大型模型実験を行った。水槽は応用力学研究所の海中実験用ガラス張り水槽(長さ37m×巾2.5m×深さ4m)を用いた。使用したワイヤロープは、長さ10m16m単位長さの重量0.230kg/m、またチェーンは長さ16m10mで、1.063kg/mと0.409kg/mの2種類を用いた。振動はロープの上端に取付けた起振機を用いて、振巾と振動数を広範囲に変化させて行ない、動的張力および変位を同時計測した。実験結果は以下の通りである。係留ラインの動的張力はワイヤロープ単独の場合に比べて、鎖を下端に取付けることによって減少する。特に高周波で振動する場合に著しく減少する。鎖の長さが全体のラインに占める割合が、あまり大きくなっても動的張力に及ぼす効果は変らない。以上の実験結果について、前年度より研究を進めてまた解析法を適用して、複合係留ラインの動的張力の簡単推定式を求めることができた。これらの式は設計上有効なものである。
PM低減システムの舶用ディーゼルエンジンへの実装化

提案するPM低減システムは、金属フィルターを誘導加熱により高温に加熱する。誘導加熱は、被加熱物が強磁性体の場合に効率良く加熱できるため、本システムの金属フィルターには強磁性体の金属を適用している。しかし、強磁性体の金属にはキュリー温度が存在し、キュリー温度以上に加熱すると強磁性から常磁性へと金属の性質が変化する。これに伴い電気的な回路パラメータ(特に、インダクタンス値と抵抗値)が大幅に変化するため、これらの変化に対応可能な高周波電源が要求される。その対策として、周波数制御が多く用いられるが、急激な回路パラメータ変更に対応するには、精度の高い制御が要求される。また、誘導加熱では起磁力を増大させるために電流の大振幅動作を必要とし、主回路電源のスイッチング電流責務が厳しくなる傾向にある。そこで、複合共振を用いてスイッチ電流に対して出力電流を大振幅化し、また、ソフトスイッチングによりスイッチング素子動作責務の軽減が可能となるPWM(Pulse Width Modulation)ソフトスイッチングインバータを開発するとともに、数値解析により回路特性を明らかにした。解析の結果、温度変化に対してインダクタンス値と抵抗値が変化してもソフトスイッチングを遂行できる最適な回路パラメータ(リアクトル比、キャパシタンス比、駆動点)を選定することにより、加熱過渡状態から定常状態まで安定動作が可能なことを明らかにした。ただし、加熱過渡状態時はスイッチ電流最大値が非常に高くなるため、スイッチ電流を抑制する必要があり、PWMにより加熱過渡状態のみ電力制御し、スイッチ電流を抑制する方式を提案した。以上の結果から、複雑な制御を要することなく、安全に金属フィルターをキュリー温度以上まで高温に加熱可能なことが示されるとともに、実船舶エンジンに実装する際のシステム駆動方法が示された。PM低減システムにおける加熱部分の検討を行った。本システムは、金属フィルターを誘導加熱により、高温に加熱する。その際、温度変化に対して電気的なパラメータが変化するため、この点に留意し金属フィルターを作成しなければならない。市場価格が安価であり、しかも耐久性があり、磁性体の材質となるとステンレスに限定される。そこで、今回はステンレス鋼を金属フィルターとして採用し、今回購入した汎用高周波インバータを用いて加熱実験を行い、フィルターの形状について種々検討した。その結果、エンジン本体に負担とならない形状にするには、キュリー温度を超える際に必ず電気的なパラメータが変化した。そのため、高温加熱下での連続運転に支障を来たすので、汎用高周波インバータの回路パラメータを運転途中に調整する必要性がある。従って、これらのパラメータ変化に対して安定に駆動する電源が不可欠であることから、ソフトスイッチング動作領域が広く、なおかつ、スイッチング素子動作責務を軽減する高周波電源を提案し、回路解析を行った。誘導加熱は電流の大振幅動作を必要とするため、主回路電源のスイッチング電流責務が厳しくなる。そこで、複合共振を用いて出力電流を大振幅化し、ソフトスイッチングによるスイッチング素子動作責務の軽減が可能となるPWM (Pulse Width Modulation)ソフトスイッチングインバータを開発した。数値解析の結果、出力電力は、100%5%までPWMにより、ほぼ線形に制御可能であり、また、出力最大時において、スイッチ電圧最大値およびスイッチ電流最大値が、出力電圧と出力電流より低く抑えられており、提案する回路がスイッチング素子動作責務の軽減に有効であることが示された。
マルチマテリアル化を飛躍的に促進する表面改質技術の開拓

本研究では、マルチマテリアル化を飛躍的に発展させることを目指した、新しい界面設計コンセプトに基づき、異種金属・異種材料の溶接・接合の前処理として、セラミックス・金属の表面上に溶接・接合相手母材の粒子が傾斜分散した複合層を合成する新規要素技術を開発する。そのため、超音波振動援用ショット衝撃処理法を適用し、ショット衝突が引き起こす粉末粒子の粉砕・移動や金属表層部内の塑性流動などの現象・機構を解明し、セラミックス・金属母材表面に付着した粒子が表面塑性流動によって表層部へ移動され複合傾斜層が形成する簡便で汎用的かつ環境調和した処理プロセスを構築し、その有効性・実用性を実証する。
胃癌腹膜播種に対するアデノウイルスベクターを用いたSOCS-1による遺伝子治療

(背景・目的)胃癌腹膜播種は胃癌の死亡の約半数で認められ、極めて難治性の高い疾患である。これまで、腹腔内化学療法や温熱化学療法、外科治療などの治療成績が報告されてきたが、満足のいく成績ではなくいまだに標準的な治療法は存在しない。Suppressor Of Cytokine Signaling (以下SOCS)は、細胞間情報伝達物質であるサイトカインの制御を担っている分子でありJAKを競合的に阻害する作用を持つ。多くの胃癌においてJAK/STATシグナル伝達経路が過剰に亢進しがん細胞の増殖に関与している。本研究では、胃癌腹膜播種モデルを作成し、SOCSを組み込んだアデノウイルスベクターを用いた腹腔内治療の有用性について検討した。(結果)1胃癌細胞株に対するin vitroでのSOCS1治療効果:胃癌腹膜播種形成株6種類のうちで、3種類の胃癌細胞株(AGS,MKN45,KATO-III)において、SOCS1の遺伝子治療に応じて細胞増殖の抑制効果が得られた。caspase-3の活性が上昇し、apoptosisが誘導されていることが示された。2アデノウイルスベクターを用いた腹膜播種モデルに対するSOCS1遺伝子治療:胃癌細胞株を腹腔内に移植後、in vivo real time imagingにて腹腔内播種を確認し、2群(投与群、非投与群)に分け、治療を行った。それぞれ腹腔内にルシフェリン基質を注入し光量を測定することで腫瘍効果を検討した。治療開始時、5週目では差がなかったものの7週目において、両群の間に有意な光量の差を認めた。また、病理学的にも、治療群にて腹膜播種病変の細胞死の変化を認めた。治療後の生存曲線を検討した結果、治療群において、延長効果を認めた。(結語)胃癌腹膜播種モデルマウスに対するアデノウイルスベクターを用いたSOCS分子による遺伝子治療の有用性を示した。
イヌとヒト健康社会:動物介在療法の構築およびその効果の科学的評価法に関する研究

1.動物介在療法(AAT)のプログラム構築に関する研究:(1)現在、非専門家によるボランテイア活動として行われ、AATプログラムに基づくものはない。今後、共同研究として進めるプログラムを提示。2.動物介在療法対象者および実施上の問題点とその対策の調査・研究:(1)ひきこもりの児童に対してはイヌとの接触を繰り返すことで、AATは感情評価尺度などから、改善の兆しを確認した。(2)イヌを敬遠するひきこもり児童にはニワトリ「プチコッコ」を介在動物とする可能性が本企画調査から示唆された。3.介在動物の基準化(標準化)に関する調査・研究:(1)介在動物としての条件を設定し、この条件を具備した子イヌを選択、取り上げた条件の適正さを評価する企画調査を行った。訓練プログラムも含め、今後、共同研究のなかで実証していく。4.介在動物の健康および人畜共通感染症に関する調査・研究:(1)介在動物の衛生管理が健康管理プログラムにしたがって実施されていない。健康管理プログラムを提案した。5.介在動物の老後対策に関する研究:(1)介在動物としての役目を終了した動物に対し、十分なケアをする必要があり、その啓蒙の重要性と研究課題を提示した。6.AAT専門家資格とその教育基準に関する研究:(1)AAT専門家養成機関とそのカリキュラムの編成が急務であり、これに関する研究課題を提示した。7.米国カンサス州立大学(KSU)との共同研究推進の意義:(1)KSU獣医学部ではAATの授業科目があり、図書館には専門のコーナーを設置している。(2)カンサス州には動物介在療法士の養成およびイヌを介在動物として訓練する施設が2ヵ所ある。(3)カンサス州の小・中・高等学校では動物介在療法士の資格を有する臨床心理士が児童・生徒へ対応、介在動物を伴うことでその効果が上がっている。(4)McPhersonCollegeでは学生のために臨床心理士をAssociate Deanとして置き、専用のオフィスを設けている。この制度の有用性を確認してきた。これらの研究成果は私立獣医科大学協会での「動物介在療法の構築と介在動物および動物介在療法に関わる専門家養成」の検討を開始するきっかけとなった。そのひとつとして、平成14年6月の同協会総会においてこのためのワーキンググループの設置が予定されており、私立獣医科大学の共同研究として発展していく基盤を形成した。
人の移動・流動からみた都市空間構造の動態モデルの構築

本研究課題は、ランダム・ウォークの観点から、都市における移動行動の動態的な空間モデルの構築をめざすものである。こうしたモデルの定式化は、従来の重力モデルを確率論的に書き換えることを意味する。この目的を達成するには、移動行動が行われる空間の固有の影響力と移動者の行動特性を明確に定義する必要がある:前者を「場の効果(spatial configuration)と呼ぶ。本研究課題の遂行に際して-は、(1)現地調査と(2)数量解析によって、パースと福井等における人口移動を分析した。(1)現地調査:オーストラリア西海岸の中心都市パースで、都市圏の都市構造の現況と変遷、都心部から近郊一円の住宅街や住宅市場について現地踏査するとともに、移動経歴の予備調査を行った。(2)データ解析:(1)福井市の19982001年度の住民異動届(個票)データ、ならびに国勢調査の人口移動データ(全国、福井県、東京都、秋田県の市区町村)を用いて、福井市を基点とする全国の都市間との移動、ならびに、福井の都市内移動について、男女別・年齢階層別に移動パターンを分析し、各集団ごとの移動距離や移動の頻度分布を抽出した。(2)空間内における移動発生のシミュレーション分析を行った。空間、移動行動、移動頻度の3要素について、さまざまな条件を設定して移動を発生させ、距離と方向の頻度、着地点パターン等について分析した。このような、経験的データや仮想データに基づく調査や分析を通じて、空間内部における移動行動の動態モデルならびに都市集落形成の確率過程に関するモデルを構築する可能性がより確かなものになった点で大きな意義を有する。平成16年度は、(1)現地調査と(2)文献収集、(3)データ解析を中心に研究を遂行した。(1)現地調査:オーストラリアのパースで、西オーストラリア大学のD.ラムリー教授の協力を得て、都市計画局、オーストラリア統計局の西オーストラリア支局、西オーストラリア大学図書館および地図文庫等で、パース都市圏の都市構造の現況と変遷に関する資料、宅地開発資料、都市計画図、パース詳細地図、地形図、人口移動ならびに国勢調査資料等の収集にあたった。また、ラムリー教授と、パース在住者への移動経歴聞き取り調査の打ち合わせを行った。都心部から近郊一円の住宅街や住宅市場の状況を現地踏査した。(2)文献収集:電子メールならびに直接訪問による交渉・説明を経て、キャンベラのオーストラリア統計局から、オーストラリア全土の地区間での人口移動ならびに主要都市圏内での人口移動データを男女別・年齢階層別ファイルとして収集した。国立国会図書館では、都市地理学、人口移動・流動研究、空間分析に関する文献の閲覧・収集を行った。(3)データ解析:福井市の19982001年度の住民異動届(個票)データを用いて、福井市を基点とする全国の都市間との移動、ならびに福井の都市内移動について、男女別・年齢階層別に移動パターンを分析し、各集団ごとの移動距離や移動の頻度分布を抽出した。また、日本全国および福井市域という空間内で行われうる2点間移動をシミュレーションし、人間行動に与える空間固有の影響力である「場の効果(spatial configuration)」を検討した。平成17年度は、人の移動データの解析を中心に行った。主に使用したのは、福井市の住民異動の個票データ(19982001年度)である。解析のテーマは下記の通りである。(1)移動距離の規定要因に関する分析(その1):(1)福井市を発着基点とする市町村間移動の距離頻度、ならびに福井市内での移動距離頻度分布の作成。男女別・年齢階級別の頻度分布。(2)市町村間で等確率で移動が発生した場合の距離頻度分布、ならびに市域内部の町丁間で等確率で移動が発生した場合の距離頻度分布の算出。(3)市町村の人口規模のみに比例して人口移動が発生した場合の移動距離頻度の算出。(4)重力モデルに従って市町村間人口移動が発生した場合の距離頻度分布の算出。

これらの分析は、人間行動に与える空間固有の影響力である「場の効果(spatial configuration)」を検討し、ランダム運動による行動説明の可能性を探ろうとするものである。(2)移動距離の規定要因に関する分析(その2):(ア)都市内移動、県内移動、都道府県間移動の3類型に分けた場合の年齢別・男女別の移動割合の推移。福井市の異動データについての分析。国勢調査データをもとに、東京都・秋田県・福井県等の都県単位での地域差の比較検討。この分析は、前記(1)の分析の基礎的検討として行った。なお、地方図書館や国立国会図書館を利用して、各都市の人口異動データの収集の他、都市地理学、人口移動・流動研究、空間分析に関する文献の閲覧・収集を行った。平成18年度は、空間固有の影響力と人間行動特性と都市構造を組み入れた都市空間構造モデルの検討を中心に研究を遂行した。とくに重力モデルとランダム運動の観点から、シミュレーション分析によって、人間行動のランダム性と非ランダム性を抽出することを試みた。これは、人間行動を純粋に物理的な分子運動と同一視しうる要素の有無あるいは程度を検討することでもあり、行動特性と空間特性の峻別を踏まえての相互関係を厳密化するアプローチの追求である。シミュレーション分析モデルによる研究と経験的データを用いた解析、さらにそれらの結果のつきあわせと検討を試みた。シミュレーション分析では、一連の仮定条件を組み合わせたモデルを構築した。(A)移動の行われる空間:一様連続平面(境界に囲まれた有限平面を想定)。(B)移動行動:任意の出発点から任意の着地点への任意の運動:移動前における移動主体(人間)の分布、各移動主体による移動するか否かの意志決定、移動する意志決定をした主体の移動先の選択、それぞれを任意とする。結果として観察される、(1)移動距離の頻度分布、(2)移動方向の頻度分布、(3)移動主体の分布(配置)パターン(移動した主体と移動しなかった主体の総体)の一般的特徴を明らかにする。(C)移動頻度:同一箇所への滞留時間の上限下限、および、累積移動回数の上限下限の有無ならびに数値設定を検討した(移動主体集団全体の移動性の想定と関わる)。個々の移動についての距離と方向、当初の発地から累積移動を経た後の最終的な移動距離と移動方向、一定時間間隔ごとの移動主体の分布パターンの推移をシミュレーションする。経験的データを用いた分析では、平成1617年度の研究で用いた福井市の住民異動の個票(19982001年度)の解析結果(男女別、年齢階級別)を検討し、発着地の人口規模が移動頻度に影響しているかどうかを吟味し、重力モデルの分解可能性を検討した。それぞれの研究結果を論文にとりまとめているところである。
I-131の摂取による高線量内部被ばく時の個人データに基づく線量評価手法の確立

原子力事故後の緊急作業等によって高線量の放射線被ばくを受けた場合には、個人データに基づく線量評価が必要となる。本研究では、甲状腺へ局所的な内部被ばくをもたらすI-131を対象として、人体を再現したボクセルファントムを使用した数値計算により、甲状腺前面の組織厚を考慮した甲状腺残留量の評価を可能とした。また、安定ヨウ素剤服用時の体内動態解析コードを開発し、個人の摂取シナリオを考慮した甲状腺線量の評価を可能とした。これらの手法について、福島第一原子力発電所事故への適用例を示し、有用性を確認した。本研究の成果は、I-131による高線量内部被ばく時の線量再構築に役立つものと期待される。原子力事故後の緊急時作業では、平常時の線量限度を超えて被ばくする可能性がある。このような場合には、個人の体格や行動調査に基づいた詳細な線量評価が要求される。本研究では、甲状腺へ局所的に大線量を与えるおそれのあるI-131を対象として、緊急時作業後の線量再構築手法の確立を目指している。本年度は甲状腺周辺の組織厚を考慮した甲状腺残留量の評価手法に関して、以下の項目を実施した。1.放射線検出器のモデル化とその検証:Ge半導体検出器をモデル化し、各種点線源(Ba-133, Cs-137, Am-241)に対する検出器応答を放射線輸送計算コードを使用して計算した。計算値を実験値と比較しながら、モデルを最適化した。最適化したモデルにおいて、甲状腺を模擬した物理ファントムに対する応答が、計算と実験で一致することを確認し、モデルの妥当性を評価した。2.甲状腺周辺組織に対する検出器応答の依存性評価:甲状腺周辺の組織厚を変化させた日本人のボクセルファントムを作成し、I-131から放出される80.2, 284, 365, 637 keVの光子に対して、(組織厚)対(計数効率)の関係をグラフ化した。また、80.2, 365 keVの光子に対して、(計数効率比)対(組織厚)の関係をグラフ化した。3.甲状腺残留量の評価手法の検討と福島事故後の緊急作業者への応用:福島第一原子力発電所事故後の甲状腺計測では、2名の緊急作業者から80.2, 365 keVの光子が両方検出された。2.の結果を使用し、これらの計数効率比から各作業者の組織厚を推定した。また、推定した組織厚に該当する計数効率を使用し、甲状腺残留量を評価した。組織厚を考慮した場合の甲状腺残留量は、考慮していない従来の評価と比較して0.93-1.9倍であり、組織厚が甲状腺残留量の評価に大きな影響を及ぼす要因のひとつであることが示唆された。原子力事故後の緊急作業では、平常時の線量限度を超えて被ばくする可能性がある。本研究では、甲状腺へ局所的に大線量を与えるおそれのあるI-131を対象として、昨年度までに甲状腺周辺組織の組織厚等を考慮した甲状腺残留量の評価手法を検討した。本年度は、安定ヨウ素剤服用を含む摂取シナリオに基づく線量再構築手法に関して、以下の項目を実施した。1.安定ヨウ素剤服用時の体内動態モデルの開発国際放射線防護委員会(ICRP)の刊行物に記載されている従来のヨウ素の体内動態モデルを基に、過剰のヨウ素摂取によって甲状腺ホルモンの合成が阻害されるWolff-Chaikoff効果を新たに考慮し、安定ヨウ素の服用による放射性ヨウ素の甲状腺への取り込み抑制を再現した。日本人を対象として評価した放射性ヨウ素の急性摂取に対する甲状腺取り込み抑制効果は、安定ヨウ素剤服用のタイミングによって異なり、2日前の服用で50%、1日前から直前の服用で80%以上であった。また、放射性ヨウ素を摂取した後に遅れて安定ヨウ素剤を服用した場合には効果が急激に減少し、12時間後で20%、1日後で7%未満となった。2.福島第一原子力発電所事故後の摂取シナリオに対する応用前述の結果より、安定ヨウ素剤服用による効果の持続時間は数日以内であることが示唆された。しかし、原子力事故後の放射性ヨウ素の摂取はそれ以上に続く可能性がある。福島第一原子力発電所事故後の2011年3月13日から22日までの10日間における典型的な摂取シナリオを例として、安定ヨウ素剤の服用日が異なる場合の効果を計算した結果、15-45%の大きな差が生じることが明らかとなった。本研究での成果は、原子力事故後の緊急時作業者の摂取シナリオから、安定ヨウ素剤服用の効果を考慮した線量再構築に適用できるものと期待される。

本年度は、1.放射線検出器のモデル化とその検証、2.甲状腺周辺組織に対する検出器応答の依存性評価、3.甲状腺残留量の評価手法の検討と福島事故後の緊急作業者への応用、を目的としていた。予定通りにこれらを完了したため、おおむね順調に進展しているといえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。放射線防護今後は、安定ヨウ素剤の服用を含む摂取シナリオに基づく線量再構築手法の検討として、以下の項目について実施する予定であり、特に大きな研究計画の変更はない。1.安定ヨウ素剤服用時の体内動態モデルの開発2.福島事故後の摂取シナリオに対する応用27年度が最終年度であるため、記入しない。
mTORC2/c-Myc経路を介した新たな骨格筋運動適応メカニズムの解明

本研究は、不明な点の多いレジスタンス運動による骨格筋適応メカニズムにおけるmTORC2/c-Mycの役割について明らかにすることを目的としている。本年度は海外共同研究者が所属するコペンハーゲン大学に滞在し、骨格筋特異的なRictor欠損マウス(mTORC2抑制マウス)を対象としてレジスタンス運動モデル(麻酔下のマウスに電気刺激により最大筋収縮を引き起こすモデル)を用いて実験を行った。その結果、mTORC2抑制マウスでは筋収縮による筋タンパク質合成の増加は抑制されなかったが、c-Mycタンパク質の増加が一部抑制された。したがって、mTORC2は筋収縮による筋タンパク質合成の増加に関与しないものの、筋収縮によるc-Mycタンパク質の増加の一部はmTORC2の活性化を介したものであると考えられた。次に、筋収縮によって増加するc-Mycの役割を明らかにするために、骨格筋においてAAVベクターを用いてc-Mycタンパク質を過剰発現させたところ、筋タンパク質合成に関わる因子や骨格筋量に変化は見られなかったが、糖代謝と酸化的リン酸化に関わる一部のタンパク質の発現量増加が観察された。以上から、レジスタンス運動はmTORC2の活性化を介してc-Mycを増加させること。また、c-Mycはレジスタンス運動による筋タンパク質合成の増加や骨格筋肥大適応には関わらないが、糖代謝や酸化的リン酸化などのエネルギー代謝の改善に関与する可能性が示唆された。渡航先において予定していた実験が予定通り進んだため。サンプリングした試料について、引き続き解析を進める。特にmTORC2/c-Mycの筋タンパク質合成とエネルギー代謝における役割を明らかにする。内定年度:2017本研究は、不明な点の多いレジスタンス運動による骨格筋適応メカニズムにおけるmTORC2/c-Mycの役割について明らかにすることを目的としている。
ブタ白血球アラキドン酸12-リポキシゲナーゼのX線結晶解析

ブタ白血球12-リポキシゲンナーゼの結晶化に必要な比活性の高い高純度の精製酵素を得るために酵素の精製法の改良を試みたが、従来の免疫親和性クロマトグラフィーを用いた精製段階の多い方法では比活性の向上は認められなかった。そこで12-リポキシゲンナーゼとグルタチオンS-転移酵素との融合蛋白を大腸菌で発現させたところ、グルタチオン親和性クロマトグラフィーを用いて1段階の精製でほぼ均一に酵素を精製することができた。しかし比活性は約2-3μmol/min/mg蛋白と従来の精製法で得られる標品と大差が無かったので、従来法で得られた精製酵素標品と融合蛋白の精製酵素標品の両方について結晶化を試みた。Hampton社のCrystal Screen II結晶化キットの50種類の緩衝液と沈殿剤を用いて、嫌気的条件下で4°Cにて透析法で結晶化を行った。融合蛋白では結晶は認められなかったが、従来法で精製した12-リポキシゲンナーゼを1M硫酸アンモニウムに対して透析したもので微結晶を得た。精製酵素の蛋白濃度、硫酸アンモニウムの濃度とpHを変化させて最適の組み合わせを検索したところ、10mg/mlの蛋白濃度で0.9M硫酸アンモニウム、pH5.56-6.28の条件で微結晶が得られることがわかったが、X線結晶解析を行うには十分な大きさではなかった。上記の結晶化キットを用いてハンギングドロップ法で結晶化を試みると、1M硫酸アンモニウムを用いた場合のみに微結晶を認めたが透析法で得られた結晶より小さかった。現在よりよい結晶を得るべく検討を続けている。
ドナー・アクセプター分子の自己集合による高性能2光子吸収システムの構築

種々の自己集合性ドナー・アクセプター型2光子吸収色素を創製し、自己集合特性及び2光子吸収特性を評価した。自己集合特が顕著な系では、2光子吸収特性が向上する傾向にあることが判明した。本研究成果より、2光子吸収の応用展開で必要とされる高性能2光子吸収システムの構築において、従来の分子レベルの合成戦略に対し、自己集合を用いる新規戦略を提供できた。本年度は、アクセプター分子・トリ(フェナンスロ)ヘキサアザトリフェニレンにドナー性アミン部位を導入したドナー・アクセプター型の自己集合性2光子吸収色素の合成を遂行した。まず、市販のフェナンスレンジオンの光ブロモ化により、対応するジブロモ体を合成した。次に、芳香族ボロン酸との鈴木カプリング反応を遂行し、ドナー性アミン部位を導入したフェナンスレンジオンに誘導した。最後に、ヘキサアミノベンゼンとの縮合反応によりトリ(フェナンスロ)ヘキサアザトリフェニレンを基盤としたドナー・アクセプター分子の創製に成功した。目的物の精製は、カラムクロマトグラフィー及び分取式高速液体クロマトグラフィーで行った。展開速度から判断して、目的物が高い自己集合能力を有することが示唆された。単離精製した目的物の同定は、各種スペクトル測定(核磁器共鳴スペクトル、赤外吸収スペクトル、質量スペクトル)及び元素分析により行った。核磁器共鳴スペクトルにおいて、自己集合に起因する顕著なブロードニングが観測された。自己集合に不利な高温条件において、スペクトルの先鋭化が進行し、帰属・同定に成功した。吸収・蛍光スペクトル測定及び原子間力顕微鏡観察の結果より、本ドナー・アクセプター分子の自己集合特性が判明しつつある。2年目は、更なる自己集合特製の評価を遂行すると共に、2光子吸収特性の評価を行う。更に、新規ドナー・アクセプター分子の合成も引き続き展開する。本年度は、昨年度合成した自己集合性ドナー・アクセプター分子「ヘキサアザトリフェニレン・トリフェニルアミン」の2光子吸収特性、及び新規な自己集合性アクセプター分子「ビス(チアジアゾロ)キノキサリン」の合成を遂行した。ヘキサアザトリフェニレン・トリフェニルアミン系の2光子吸収特性は、Z-Scan法により評価した。自己集合型ヘキサアザトリフェニレン・トリフェニルアミンの2光子吸収断面積の値は数千GMであり、自己集合特性の向上に従いGM値は増大する傾向にあった。更に、非自己集合型分子と比較してGM値は増大しており、2光子吸収特性向上への自己集合の寄与が示唆された。今後は、本ヘキサアザトリフェニレン・トリフェニルアミン系の自己集合様式を改良することで、2光子吸収特性の向上を目指す。ビス(チアジアゾロ)キノキサリンの合成は、種々の芳香族ジケトンとジアミンとの縮合反応を鍵過程として行った。様々は置換基を有する芳香族ジケトン類を用いることで、種々のビス(チアジアゾロ)キノキサリンの合成に成功した。単離精製した目的物の同定は、各種スペクトル測定(核磁器共鳴スペクトル、赤外吸収スペクトル)及び元素分析により行った。吸収・蛍光スペクトル測定及び質量スペクトル等の結果より、本アクセプター分子が自己集合特性を有し、新規自己集合性ドナー・アクセプター分子の母体としての有用性が示された。来年度は、ドナー部位を導入した新規誘導体を合成し、自己集合特性及び2光子吸収特性の評価を行う予定である。本年度は、昨年度合成した自己集合性2光子吸収色素「ヘキサアザトリフェニレン・トリフェニルアミン」の新規誘導体の合成を行った。更に、昨年度合成した自己集合性アクセプター分子「ビス(チアジアゾロ)キノキサリン」にトリフェニルアミン部位を導入した新規ドナー・アクセプター分子の合成にも着手した。昨年度合成したヘキサアザトリフェニレン・トリフェニルアミンは高い分子対称性を有するため、自己集合に基づく2光子吸収特性の向上は著しいものではなかった。今回は2光子吸収特性の大きな向上を目的として、非対称型誘導体の合成を行った。合成中間体であるフェナンスレンジオンにアミン・ドナー部位を1個のみ導入し、ヘキサアミノベンゼンと縮合させることで、3個のドナー部位を非対称に配置した新規誘導体の合成に成功した。吸収・蛍光スペクトル測定及び質量スペクトル等の結果より、本ドナー・アクセプター分子が自己集合特性を有することが判明し、今後、Z-Scan法による2光子吸収特性の評価を予定している。種々の芳香族ジケトンとジアミンとの縮合反応を鍵過程として、アミン部位を有するビス(チアジアゾロ)キノキサリンの合成に成功した。本ドナー・アクセプター分子も、自己集合を有することが判明した。

ヘキサアザトリフェニレンと比較して、ビス(チアジアゾロ)キノキサリン母体は低い対称性を有するため、自己集合により2光子吸収特性の大きな向上が期待できる。今後、上記と同様に2光子吸収特性の評価を行う予定である。本研究の目的化合物である自己集合型2光子吸収色素の合成に成功すると共に、自己集合特性の向上に伴い2光子吸収断面積が増大することが判明しつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、2光子吸収特性への自己集合様式の及ぼす影響を検討する必要がある。そこで、J会合及びH会合様式を有する一連の自己集合型2光子吸収色素を合成し、自己集合特性と2光子吸収特性の相関関係を詳細に検討する。すでに合成に成功している自己集合型2光子吸収色素を基に改良を検討し、新規誘導体を合成することで研究を遂行できる。