hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポルフィリン・フタロシアニンの特性を活かした機能性分子の創出とその集積化法の開発

ポルフィリンとフタロシアニンの構造と物性の相関解明に基づいて、新たに分子設計を行うことで、円偏光発光や近赤外発光、吸収の広帯域化などの光物性や、メビウス構造などの構造的特徴、さらに超分子集積能などを示す一連の新規機能性分子の創製に成功した。特にaza-BODIPY類縁体では光吸収と共役構造を利用することで、有機薄膜太陽電池のドナー材料への応用も検討しており、初材料としては良好な結果を報告している。また多電子授受能を示すフタロシアニン類縁体では二次電池への応用も試みており、基礎から応用を指向した基盤研究まで幅広く展開した。ポルフィリン(Por)・フタロシアニン(Pc)は光学材料・有機半導体材料として、現代社会の諸問題の解決・改善を指向して広く研究がなされている機能性分子である。これらの分子の優れた機能性は、分子構造・電子構造に起因しており、各応用研究に必須の物性を発現させるためには、既存の分子骨格の流用ではなく、分子物性と構造相関の解明に根ざした新たな分子設計と研究の視点が必要不可欠である。本研究ではPorおよびPcの応用研究に利用可能な潜在的な分子物性を引き出すべく、1Por・Pcの特性を活かした機能性分子の創出および物性解明、2Por・Pcの機能性に関与している部分骨格を基盤とした機能性分子の創出と物性解明、3Por・Pcの集積化法の開発と物性発現において、基礎研究から応用につながる基盤研究までを展開する。研究初年度である本年度は1では優れたCPL特性の発現を指向して、光学活性なサブポルフィリンの合成を行った。最終的に外周部に縮環構造を1ヶ所有するC1対称性の分子において、光学分割に成功し、キラリティに対応してCDおよびCPLを観測した。CPLのg値はこれまでに合成した光学活性サブフタロシアニンと同程度であったが、分子の対称性が低いことを考慮すると、禁制のQ帯吸収を用いることで、g値の改善が示唆された。2では中心のπ系骨格として、ベンゾジピロリドンやイソインディゴを有するaza-BODIPY類縁体の合成に成功し、これらがフラーレン類縁体と同程度の深いLUMOを有することを見出した。このことは電気化学的性質を大きく変えることなく、光学特性のみを調整しうることを示しており、本手法の有用性が示された。また配位高分子化についても現在、検討を行っている。3についてはフタロシアニンを配位高分子へと展開するのに最適な外周部配位部位の探索を行っており、次年度において合成研究を開始する。本研究では、光学材料・有機半導体材料として、現代社会の諸問題の解決・改善を指向して広く研究がなされている機能性分子であるポルフィリンおよびフタロシアニンの応用研究に利用可能な潜在的な分子物性を引き出すべく、1ポルフィリンおよびフタロシアニンの特性を活かした機能性分子の創出および物性解明、2ポルフィリンおよびフタロシアニンの機能性に関与している部分骨格を基盤とした機能性分子の創出と物性解明、3ポルフィリンおよびフタロシアニンの集積化法の開発と物性発現において、基礎研究から応用につながる基盤研究までを展開する。研究二年目である本年度は1においては特異なメビウス構造を有するフタロシアニン類縁体の各種温度可変NMRおよび吸収スペクトル解析によるメビウス芳香族性の評価を行った。またフタロシアニン類縁体では分子骨格に直交する置換基による立体障害の影響が小さいことを利用して、超分子相互作用を利用した分子配列制御と超分子集積体の構築について検討を行った。2ではポルフィリン・フタロシアニンの部分骨格を有する新規aza-BODIPY類縁体を合成し、その金属配位能と水素結合能の両方を活かすことで、超分子ポリマーの創出を試みた。3については1で得られた知見を基に、配位高分子へと展開可能な分子設計指針を得ることができ、次年度にて合成研究を行う。今年度は初年度に合成あるいは分子骨格の探索したものについて、さらに合成研究を進めた。1では、研究例の少ない環拡張フタロシアニン類縁体の合成研究を行い、特異な芳香族性を示しうるメビウス構造を持つ分子を始めとして、いくつかの新規分子の合成および、それらの物性研究を展開した。各種温度可変NMRおよび吸収スペクトル測定から、弱いながらも環状π共役系特有の性質を示すことを見出しつつあるが、ポルフィリンと比べると弱いことが分かった。これは柔軟な分子構造およびフタロシアニン系では本質的に芳香族性の寄与が小さいことが原因であると考察している。このことから新たな分子設計の指針として、金属錯化による分子骨格の固定化や外周部のベンゼン縮環の除去などが得られた。またフタロシアニン類縁体では置換基による立体障害の影響が小さいことから、分子の積層が容易であることを利用して、いくつかの配向制御型のナノ分子ワイヤや超分子集積型のナノ分子ワイヤの創出に成功した。今後はこれらの分子ワイヤとしての機能性の評価を行っていく。2では新たな研究シーズとして金属配位部位と水素結合部位の両方を有する新規aza-BODIPY類縁体を合成することに成功した。これは種々の遷移金属イオンとの錯形成により、一次元の超分子ポリマーを形成することを見出しており、現在、NMR、結晶構造解析などで同定を進めている。将来的には常磁性金属イオンの配位により、その磁気特性について検討を行う。3では1で見出したジチオラート部位を有するフタロシアニン類縁体が、外部配位集積型素子として有用であるという分子設計指針を得ている。

この研究テーマでは簡便に合成可能で、容易に集積化できる分子設計指針を得ることが重要であったことから、大きな進展が得られたと言える。以上のことから、全体として当初の計画以上に進展していると評価できる。本研究では、光学材料・有機半導体材料として、現代社会の諸問題の解決・改善を指向して、広く研究がなされている機能性分子であるポルフィリンおよびフタロシアニンの応用研究に利用可能な潜在的な分子物性を引き出すべく、1ポルフィリンおよびフタロシアニンの特性を活かした機能性分子の創出および物性解明、2ポルフィリンおよびフタロシアニンの機能性に関与している部分骨格を基盤とした機能性分子の創出と物性解明、3ポルフィリンおよびフタロシアニンの集積化法の開発と物性発現において、基礎研究から応用研究につながる基盤研究までを展開している。今年度は1において、ポルフィリンとフタロシアニンの異なる物性の起源であるメゾ位の元素の役割について検討を行い、これを酸素に置き換えた類縁体の合成を行った。ポルフィリン合成前駆体を用いることで目的分子の合成に成功し、環状の20π共役に起因した反芳香族性を示すことを明らかにした。これは3において、通常の芳香族ポルフィリンとは異なる集積体を形成すると期待できることから、現在検討を行っている。2では昨年度に合成したフタロシアニンの部分骨格からなるアザジピリン類縁体において、金属配位と水素結合による超分子ポリマー形成能について評価を行ったほか、新たな分子として、ポルフィリンとアザジピリンの複合体分子の合成も行っている。この新規分子はさまざまな酸化状態の遷移金属イオンを取り込むことが分かっており、現在、複核錯体の性質を利用した触媒反応開発を指向して、研究を展開している。3では配位高分子へと展開可能な分子の合成に成功しているので、次年度において配位高分子化に挑戦する。研究計画3年目の今年度は新たな分子の創出を行いつつ、昨年度までに合成した分子の物性研究も展開した。1では酸素を組み込んだ反芳香族性ポルフィリン類縁体に世界で初めて合成に成功したのに加えて、その珍しいヒュッケル反芳香族性と、それに起因した物性について解明を行うことができた。現在、理論研究をさらに進めているが、これまでに無いπ電子系であることから、重要な発見であると言える。2では当初計画の分子に加えて、今年度、新たにポルフィリンとアザジピリンの複合体の合成に成功しており、既存の分子系では例の少ない、配位金属の酸化状態に対応して、中性状態で価数が制御可能な配位子となり得ることを見いだしている。また本研究を進めるにあたり、結晶構造の情報は重要であるが、今年度は本研究の中心となる多くの分子の結晶構造解析に成功している。これは研究を進展させる上で大きな原動力となっている。最後に3においては昨年度に計画した分子の合成に成功し、最終目標の配位高分子化の手前まで達成することができている。
超格子混晶半導体の光学特性の研究

混晶半導体で作られた量子井戸構造での電子状態を計算できる信頼できる理論の確立および窒化物混晶半導体の組成ゆらぎと熱処理による変化について理論と実験の両面から研究を行った。理論面では、CPAを並進対称性のない有限サイズ系に拡張することに成功した。この理論をもとにA_<1-x>B_x混晶量子井戸中の電子エネルギー状態密度と光吸収スペクトルを計算し、各種パラメーターや組成x依存性、および量子井戸の次元性とサイズによる依存性を定量的に明らかにした。電子構造は定性的には次元性で決まり、元々のband構造の異方性は定量的な差として効いてくること、また、状態密度が分離するか融合するかに関する組成依存性は、当初予測されたような単調変化ではなく、対応する結晶量子井戸の状態密度を反映した変則的な変化をすることが判明した。次にtransfer energyに関する非対角的な乱れの効果についてLocator展開によるGreen関数への取り込み方法を考案した。実験面では、近赤外用発光素子材料として重要な希薄窒化物半導体GaInNAsSbのSb原子周辺の構造を、大型放射光施設SPring-8のBL01B1ビームラインを利用しX線吸収微細構造法(XAFS法)により測定した。また、第一原理計算による結晶の局所構造の物性予測も行い、その結果をXAFS測定のシミュレーションソフトに入力し、実験結果との比較も行った。その結果、GaInNAsSbは熱処理を行うことにより、Sb原子周辺に存在していたIn原子がGa原子に置き換わるという構造変化を起こすことが分かった。この構造変化は、最も大きなイオン半径をもつSb原子の隣接サイトにイオン半径の大きなIn原子があった場合、それがイオン半径の小さなGa原子に置き換わることで局所的なひずみが小さくなり、結晶全体のエネルギーを小さくしたことを意味する。残された問題は、構造変化を起こす駆動力は何か、また構造変化がどのように光学物性に影響を与えているのか、ということである。まず、電子のtransfer energyに異方性、すなわちband構造に異方性がある場合への理論の拡張を試みた。energy spectrumの構造は定性的には井戸層の次元性で決まり、元々のband構造の異方性は定量的な差として効いてくることが判明した。電子エネルギー状態密度と光吸収スペクトルを計算し、各種パラメーターや組成x依存性、および量子井戸の次元性とサイズによる依存性を定量的に明らかにした。これまでの結果を論文にまとめ、JJAP誌に投稿するように準備中である。一方、実験面では、III-V族化合物半導体としてよく知られているGaInAsに窒素(N)を加え、さらにサーファクタントとしてアンチモン(Sb)を加えたGaInNAsSbについて、試料を低温にしてX線吸収微細構造法によるIn原子周辺の構造を評価した。その結果、熱処理による結晶構造の変化が、Sbを添加しないGaInNAsと比較して小さいことを見出した。これはIn原子とN原子による結晶の局所的な歪がSbによって緩和されている可能性を示している。詳細な検討をさらに行うために、平成17年度ではSb原子周辺の構造を評価する予定である。理論面では、混晶量子井戸中の電子エネルギー状態密度と光吸収スペクトルを計算し、各種パラメーターや組成x依存性、および量子井戸の次元性とサイズによる依存性を定量的に明らかにした。

その結果、energy spectrumの構造は定性的には井戸層の次元性で決まり、元々のband構造の異方性は定量的な差として効いてくること、また、状態密度が分離して現れるかあるいは融合して現れるかどうかに関する濃度依存性は、当初予測されたような単調変化ではなく、reference結晶量子井戸の状態密度を反映した変則的な変化をすることが判明した。これらの結果を論文"Electronic Structures of a Quantum Well of A_<1-x>B_xAlloy Semiconductor in the Coherent Potential Approximation"にまとめ、JJAP誌に投稿した。次にtransfer energyに関する非対角的な乱れの効果についてLocator展開によるGreen関数への取り込み方法を考案した。光吸収スペクトルの定式化がまとまり次第、論文としてまとめ投稿する予定である。実験面では、近赤外用発光素子材料として重要な希薄窒化物半導体GaInNAsSbのSb原子周辺の構造を、大型放射光施設SPring-8のBL01B1ビームラインを利用しX線吸収微細構造法(XAFS法)により測定した。また、第一原理計算による結晶の局所構造の物性予測も行い、その結果をXAFS測定のシミュレーションソフトに入力し、実験結果との比較も行った。その結果、GaInNAsSbは熱処理を行うことにより、Sb原子周辺に存在していたIn原子がGa原子に置き換わるという構造変化を起こすことが分かった。この構造変化は、最も大きなイオン半径をもつSb原子の隣接サイトにイオン半径の大きなIn原子があった場合、それがイオン半径の小さなGa原子に置き換わることで局所的なひずみが小さくなり、結晶全体のエネルギーを小さくしたことを意味する。残された問題は、構造変化を起こす駆動力は何か、また構造変化がどのように光学物性に影響を与えているのか、ということである。
発熱量が変動しても温度調整できる高熱流束対応冷却システムの開発

発熱量が変動しても電子デバイスなどの温度を一定に維持できる高熱流束対応の冷却システムを,ベンチュリー管形状の流路が狭くなる細管部に伝熱面を配置した構造での実現を目指し開発を行う.本冷却システムを開発するために,細管部の沸騰現象に及ぼす管内流速の影響,特に,流速変化に伴い沸点や熱流束がどのように変化するかなどの沸騰曲線を実験や解析で検討する.さらに,細管部で沸騰現象が維持できるように,気泡除去を脈流により試み,脈流の気泡除去や伝熱特性に及ぼす影響を実験や解析で検討する.最後に,本冷却システムを製作し,発熱量変動でも温度を維持できるかの実験を行い,本冷却システムの可能性や性能を検討する.発熱量が変動しても電子デバイスなどの温度を一定に維持できる高熱流束対応の冷却システムを,ベンチュリー管形状の流路が狭くなる細管部に伝熱面を配置した構造での実現を目指し開発を行う.本冷却システムを開発するために,細管部の沸騰現象に及ぼす管内流速の影響,特に,流速変化に伴い沸点や熱流束がどのように変化するかなどの沸騰曲線を実験や解析で検討する.さらに,細管部で沸騰現象が維持できるように,気泡除去を脈流により試み,脈流の気泡除去や伝熱特性に及ぼす影響を実験や解析で検討する.最後に,本冷却システムを製作し,発熱量変動でも温度を維持できるかの実験を行い,本冷却システムの可能性や性能を検討する.
医薬化学への高度利用化を目指したシトクロムp450機能性触媒の創製

本研究は、シトクロムp-450の機能を化学的にシミュレートした人工酸素系の構築と、医薬化学への種々の応用を行うことの2つを目的としており、本年度は以下のような研究成果を得ている。I.これまで開発を行ってきたルテニウムポルフィリン-ピリジンN-オキシド誘導体系に関し、より詳細な検討を行った。すなわち触媒であるポルフィリン側に電子吸引性基や電子供与性基を導入したもの、金属近傍に立体障害となる基を導入した一連の誘導体を合成し、ステロイド等の酸化について比較検討したところ生成物の選択性とポルフィリン骨格の修飾との間に一定の関連があることを見出した。またルテニウムの錯体でポルフィリン以外の配位子のものを種々合成し、触媒能を検討したがポルフィリン以上に活性の高いものは見いだせず、ポルフィリン骨格の特異性が示された。II.高い不斉増殖能を有する新たな様式の金属ポルフィリンを開発することを目的として、カルボキシル基を8つ有する新規汎用性ポルフィリンの合成に成功した。多くの不斉アミンを結合させることが容易であり、多種の不斉オクタアミドポルフィリンの合成に道を開いた。III.シトクロムP-450およびNO合成酸素に共通の活性中心構造であるヘム-チオレート構造を有する安定な錯体をこれまで開発してきた。本年度はNO合成酸素に関連して本錯体とNOとの配位化学について検討し、合成錯体として初めてのNO-ヘム-チオレート錯体の調整に成功した。この錯体の構造および化学的性質の、酸素自身では行うことが困難な検討を多面的に行い、多くの興味ある知見を得た。これらの知見はNO合成酸素自身の構造機能解明に寄与できると考えている。以上、p-450の人工酸素系に関し、合成化学、酵素化学、および医薬化学にわたる幅広い分野に寄与し得る特徴ある研究成果を挙げることができたと考えている。本研究は、シトクロムp-450の機能を化学的にシュミレートした人工酵素系の構築と、医学化学への種々の応用を行うことの2つの目的としており、本年度は以下のような研究成果を得ている。1)開発を行っているルテニウムポルフィリン-ピリジンN-オキシド誘導体系により、通常困難な芳香環の酸化を効率よく行えることを見出した。生成物として、p-キノンを選択的に得ることができ、また構造選択性も高いことがわかった。したがって本反応系は、制ガン活性など種々の生理活性が期待でき、また医薬品代謝物ともなり得るキノン化合物の短段階合成に有用であることが明らかになった。また、本反応系を用いて、反応不活性なステロイド類の酸化も試みた結果、新規な数種の酸素化生成物を得ることにも成功した。これらは量的にも十分得られているため、今後これらの生理活性の検定を行っていく予定である。さらに、この系は炭素クラスターC_<60>のポリエポキシ化の行い得た。以上の複雑な生成物の構造決定に購入した高分解能NMRが極めて役立った。2)モデル系の代謝化学への応用として、モデル系でのバラ置換フェノールの酸化により、バラ位置換基としてハロゲンやシアノ基、アシル基などが脱離し、p-ベンゾキノンを与えることを見出した。本反応は、肝ミクロゾーム系でも同様に進行することも見出し、新規な代謝様式であることを明らかにした。3)共に水酸ラジカル産生系である銅イオン-アスコルビン酸-酸素系および亜酸化窒素を用いたγ-ラジオリシス系と、肝ミクロゾーム系との間で、p-ジメトキシベンゼンの脱メチル化反応を比較した結果、2者間で、反応機構が異なった経路をとることが明らかとなった。このことは、シトクロムp-450の反応性を理解する上で重要な知見である。

以上、p-450の人工酸素系に関し、合成化学、酵素化学、および医薬化学にわたる幅広い分野に寄与し得る特徴ある研究成果を挙げることができたと考えている。本研究は、シトクロムP-450の機能を化学的にシミュレートした人工酵素系の構築と、医薬化学への種々の応用を行うことの2つを目的としており、本年度は以下のような研究成果を得ている。1)開発を行っているルテニウムポリフィリン-ピリジンN-オキシド誘導体系により、通常困難なステロイド類の不活性アルカン部位の選択的水酸化が可能であることを明らかにした。光学活性中心炭素の水酸化は、立体配座を保持して行えることがわかり、立体選択的な酸化が行えることがわかった。数種の新規酸化成績体が得られ、これらの生理活性の検定を行った結果、テストステロンのレセプターに親和性の高い新規構造様式のものがあることが明らかとなった。2)モデル系に対する配位能の高さを指標して、NO合成酵素(NOS)の阻害剤の開発を行った結果、誘導型NOSにのみ強い阻害活性を有する、イソ酵素選択性の高い阻害剤の開発に成功した。今後細胞系などへの応用を行う予定である。3)モデル系において新規の芳香環二量化反応を見出した。これが実際P450酵素系においても起きているかどうかを検討した結果、これも新規な代謝様式として存在することを明らかにした。本反応により得られる新規代謝物の生理活性や毒性に興味が持たれ検討を行っている。4)水酸ラジカル産生系である銅イオン-アスコルビン酸-酸素系により、窒素官能基を含む芳香環の酸化が速やかに進行し、新規化合物を含む各種酸化成績体の合成を行うことができた。トリプトファン等の新規酸化生成物の毒性や薬効についての検討も行っている。本研究は、シトクロムP-450の機能を化学的にシュミレートした人工酵素系の構築と、医薬化学への種々の応用を行うことの2つを目的としており、本年度は以下のような研究成果を得ている。I.これまで開発を行ってきたルテニウムポルフィリン-ピリジンN-オキシド誘導体系に関し、より詳細な検討を行った。すなわち触媒であるポルフィリン側に電子吸引性基や電子供与性基を導入したもの、金属近傍に立体障害となる基を導入した一連の誘導体を合成し、ステロイド等の酸化について比較検討したところ生成物の選択性とポルフィリン骨格の修飾との間に一定の関連があることを見出した。またルテニウムの錯体でポルフィリン以外の配位子のものを種々合成し、触媒能を検討したがポルフィリン以上に活性の高いものは見いだせず、ポルフィリン骨格の特異性が示された。II.高い不斉増殖能を有する新たな様式の金属ポルフィリンを開発することを目的として、カルボキシル基を8つ有する新規汎用性ポルフィリンの合成に成功した。多くの不斉アミンを結合させることが容易であり、多種の不斉オクタアミドポルフィリンの合成に道を開いた。III.シトクロムP-450およびNO合成酵素に共通の活性中心構造であるヘム-チオレート構造を有する安定な錯体をこれまで開発してきた。本年度はNO合成酵素に関連して本錯体とNOとの配位化学について検討し、合成錯体として初めてのNO-ヘム-チオレート錯体の調製に成功した。この錯体の構造および化学的性質の、酵素自身では行うことが困難な検討を多面的に行い、多くの興味ある知見を得た。これらの知見はNO合成酵素自身の構造機能解明に寄与できると考えている。
HER2標的薬に対する乳癌細胞の獲得耐性克服を目指した治療戦略の開発

乳癌治療においては効果予測に基づく薬物選択が最も重要である。がん遺伝子HER2が増幅している乳癌は年間約1万人にのぼり、治療としてHER2標的薬が使用されている。しかしながら、ほぼ全例においてHER2標的薬に対する耐性が獲得され、より悪性度が高い腫瘍となり治療に難渋することが知られている。そのため、耐性の克服はHER2陽性乳癌の治療成績の向上における大きな課題である。本研究ではHER2陽性乳癌においてHER2標的薬に対する獲得耐性を克服するため、耐性機序に基づいたHER2陽性乳癌に対する新たな治療戦略の開発を目指す。
蛋白同化ステロイドによる咀嚼筋の早期賦活化が顎口腔機能及び顎顔面形態に与える効果

本研究では、A型ボツリヌス毒素を咬筋もしくは側頭筋に注入した咀嚼機能低下モデルを作製した。その後、筋肉増強作用を有する蛋白同化ステロイドを投与することで、低下した状態にある筋機能を賦活化し、成長とともに顎口腔機能および顎顔面形態にどのような効果をもたらすか評価した。咀嚼機能低下モデルでは、顕著な筋活動の低下が認められ、下顎骨の劣成長が認められた。また、機能面では顎運動パタンが変化し、咀嚼効率が減少したことが示唆された。ステロイドを投与し早期賦活化を促した場合、下顎骨成長は回復傾向にあったが、下顎頭形態の十分な回復は認められなかった。本研究は、先天的な咀嚼機能低下モデルとして、Duchenne型筋ジストロフィーモデルマウスであるdystrophin欠損マウス(mdxマウス)を使用して、離乳直後のCPG形成期前に、筋肉中の速筋線維を肥厚させ筋肉増強作用を有する蛋白同化ステロイドを投与することで、低下した状態にある筋機能を賦活化し、成長とともに、顎口腔機能、および、顎顔面形態にどのような効果をもたらすか評価する。さらに、機能獲得における臨界期(critical period)の存在を明らかにすることを目的とする。これにより、先天的な機能低下保因者に対して、成長発達誘導療法を開発するための基礎的データの構築を目指している。そこで本年度はまず、咀嚼機能低下モデルとしてmdxマウスを使用し、離乳直後のCPG形成期前に持続性蛋白同化ステロイドを咀嚼筋に注射し、筋機能賦活化を図ることとした。しかしながら、本病態モデルでは十分な機能低下が得られなかった。このため、計画を変更して、ボツリヌス毒素誘発性の機能低下モデルを実験対象として機能発達や形態成長の検証を行うこととした。ボツリヌストキシンは、抹消の神経筋接合部における神経終末内でのアセチルコリン放出抑制により神経筋伝達を阻害し、筋弛緩作用を示す。このため、筋切除術や、神経切断筋をすることなく筋活動を低下させることができ、本研究に有用であると考えた。マウスを用いて、咬筋にA型ボツリヌス毒素製剤を注入することで、咬筋活動が低下し、顎運動軌跡がばらつき、咬合相での顎位が不安定な結果となった。当初、咀嚼機能低下モデルとして、Duchenne型筋ジストロフィーモデルマウスであるdystrophin欠損マウス(mdxマウス)を使用する予定であったが、本病態モデルでは十分な機能低下が得られなかった。このため、計画を変更して、ボツリヌス毒素誘発性の機能低下モデルを実験対象として機能発達や形態成長の検証を行うこととしたため進捗状況は遅れている。本研究では、咀嚼機能低下モデルマウスを使用し、咀嚼機能獲得期に持続性蛋白同化ステロイドを投与することで筋機能を賦活化させ、顎口腔機能の発達、および、顎顔面形態の成長への効果を評価する。これにより、先天的な機能低下保因者に対して、成長発達誘導療法を開発するための基礎的データの構築について探究することを目指している。本年度は、咀嚼機能低下モデルマウスとして、A型ボツリヌス毒素製剤(ボトックスビスタ注用50単位、アラガン・ジャパン株式会社)を咬筋もしくは側頭筋に0.01mlあたり0.1Uとなるように生理食塩水で希釈し、両側咬筋もしくは両側側頭筋に0.01ml注入したモデルマウスを作製した。このモデルマウスを実験対象として、磁気センサーを応用した小動物3次元顎運動測定システムにて、自由行動下における、マウスの機能時の顎運動および咀嚼筋(咬筋・側頭筋)筋電図の同時記録を行った。その結果、咀嚼機能低下モデルでは、注入後に筋活動量および活動時間の著名な低下が認められた。また、顎運動では、注入後に、実際マウスで食物の粉砕臼磨が行われる咬合相において、咀嚼経路が大きくばらつく結果となった。これより、筋紡錘をはじめとした求心性入力が影響を受け、顎運動が不安定となったことが推察された。さらに、顎運動パターンが変化し、効率的な粉砕臼磨運動が困難となり、咀嚼効率が減少した。これらの結果から、ボツリヌス毒素誘発性の機能低下モデルでは、咬筋および側頭筋の協調運動が変化し、咬筋と側頭筋のパワーバランスの変化によってマウスの顎運動パターンが変化することが示唆された。咀嚼機能低下モデルとして、当初の予定ではDuchenne型筋ジストロフィーモデルマウスであるdystrophin欠損マウス(mdxマウス)を検討していたが、本病態モデルでは十分な筋機能低下が得られなかった。このため、計画を変更して、A型ボツリヌス毒素製剤を使用したボツリヌス毒素誘発性の機能低下モデルを実験対象として機能発達や形態成長の検証を行っている。本年度は、モデルマウスの顎機能の特徴を解析する作業に時間を要したため、進捗状況は遅れている。近年、摂食食物の軟食化により、よく噛まない、あるいは上手に飲み込めないなど、咀嚼の拙劣な子どもが増加していることが指摘されている。摂食・嚥下の基本的な機能の獲得期は離乳期に相当し、この時期に摂食・嚥下の基本動作を獲得するとされている。このため、この時期に適切な機能の獲得が行われなかった場合、将来において、食べる機能に障害を残すことが考えられる。

本研究では、咀嚼機能低下モデルマウスとして、A型ボツリヌス毒素製剤(以下BoNT/A)を咬筋もしくは側頭筋に注入した咀嚼機能低下モデルを作製して、離乳直後のCPG形成期前に、筋肉中の速筋線維を肥厚させ筋肉増強作用を有する蛋白同化ステロイドを投与することで、低下した状態にある筋機能を賦活化し、成長とともに、顎口腔機能、および、顎顔面形態にどのような効果をもたらすか評価することを目的とした。5週齢のICRマウスに、BoNT/Aを咬筋もしくは側頭筋に注入した咀嚼機能低下モデルを作製した。このモデルを実験対象として、小動物3次元顎運動測定システムにて、自由行動下における、マウスの顎運動および咀嚼筋(咬筋・側頭筋)筋電図の同時記録を行った。その後、10週齢時に筋肉増強作用のある持続性蛋白同化ステロイド剤40&micro;g/mlを投与し、20週齢まで飼育を継続し、動物実験用3DマイクロCTを用いて撮影を行い、形態の変化を観察した。咀嚼機能低下モデルでは、著名な筋活動の低下が認められた。また、筋紡錘をはじめとした求心性入力に影響が及び顎運動が不安定となった。さらに、顎運動パタンが変化し、効率的な粉砕臼磨運動が困難となり、咀嚼効率が減少したことが示唆された。また、機能低下モデルに対してステロイドを投与し、低下した状態にある筋機能を賦活化することで、下顎骨の成長は正常に回復する傾向にあるものの、下顎頭周囲の形態は回復しにくいことが示唆された。本研究では、A型ボツリヌス毒素を咬筋もしくは側頭筋に注入した咀嚼機能低下モデルを作製した。その後、筋肉増強作用を有する蛋白同化ステロイドを投与することで、低下した状態にある筋機能を賦活化し、成長とともに顎口腔機能および顎顔面形態にどのような効果をもたらすか評価した。咀嚼機能低下モデルでは、顕著な筋活動の低下が認められ、下顎骨の劣成長が認められた。また、機能面では顎運動パタンが変化し、咀嚼効率が減少したことが示唆された。ステロイドを投与し早期賦活化を促した場合、下顎骨成長は回復傾向にあったが、下顎頭形態の十分な回復は認められなかった。今後は、ボツリヌス毒素誘発性の機能低下モデルを用いて、筋肉増強作用のある持続性蛋白同化ステロイド剤(プリモボラン・デポー)を咬筋に投与し、筋機能増強を図る。さらに、動物実験用3DマイクロCTによる経時的な形態計測と3次元顎・舌運動・筋活動計測によって顎顔面成長と咀嚼・嚥下機能発達のメカニズム、障害発生の機序を明らかにする予定である。今後は、ボツリヌス毒素誘発性の機能低下モデルを用いて、離乳直後のCPG形成期前に、筋肉中の速筋線維を肥厚させ筋肉増強作用を有する蛋白同化ステロイドを投与することで、低下した状態にある筋機能を賦活化し、成長とともに、顎口腔機能、および、顎顔面形態にどのような効果をもたらすか評価する予定である。歯科矯正学当初、咀嚼機能低下モデルとして、Duchenne型筋ジストロフィーモデルマウスであるdystrophin欠損マウス(mdxマウス)を使用する予定であったが、本病態モデルでは十分な機能低下が得られなかった。このため、計画を変更して、ボツリヌス毒素誘発性の機能低下モデルを実験対象として機能発達や形態成長の検証を行うこととし、進捗状況が遅れているため。咀嚼機能低下モデルとして、当初の予定ではDuchenne型筋ジストロフィーモデルマウスであるdystrophin欠損マウス(mdxマウス)を検討していたが、本病態モデルでは十分な筋機能低下が得られなかった。
珪藻を環境指標に用いた干潟の環境変遷史

珪藻は単細胞性の藻類として、干潟をはじめ様々な水域に生息し、微妙な環境の違いによって生息する種類が異なるため、環境指標としてきわめて有用である。珪藻はまた細胞が珪酸質の殻で被われているので、細胞の死後も殻が遺骸として堆積物中にしばしば保存される。このことから、地球科学の分野では、地層を構成する堆積物中より珪藻殻を抽出し、堆積物がたまった当時の古環境を復元するのに利用されてきた。すなわち、珪藻は環境指標生物として、現在だけでなく有史以前の環境を知る手がかりをも与えてくれる。日本各地の沿岸において、珪藻Pseudopodosira kosugiiは縄文海進時の潮間帯堆積物中に豊富に出現する。しかし、現存干潟における本種の出現は、千葉県小櫃川河口で確認されているにすぎない。ここでの出現状況は、縄文時代の自然の干潟環境を知るためのよい窓口となる。小櫃川河口における本種の現生分布から、縄文干潟では前浜から潮間帯上部の塩性湿地への移行帯が、干潟システムの重要な要素であったとことが示された。瀬戸内海の兵庫県沿岸域などでは、埋立化により本種の生息場所は完全に失われたと考えられる。このように、本種は沿岸域エコトーンの良い環境指標であることが明らかとなった。一方、干潟を特徴づける珪藻は過去の海水準認定の良い指標となる。これを用いて、西神戸および岡山平野において、完新世における相対海面高度の観測値を得た。西神戸地域では、この観測値と海水準変動の地球物理学モデルとの比較から、局地的な地殻変動量の定量評価を試みた(Sato et al.,2001)。このような地域ごとの地盤変位の定量化は、将来の海面上昇に各沿岸域がどのように応答するかを評価するうえで、重要な資料となる。本研究は、環境指標生物としての珪藻の有用性に着目し、縄文時代の干潟と現存干潟の比較研究から、干潟の環境特性を地史的な観点から考察することを目的とする。そのために、縄文海進時以降の堆積環境に関する資料を収集し、縄文干潟を特徴づける環境指標種の出現及び分布を明らかにする。それと並行して、現存干潟に生息する珪藻群集を調査し、縄文干潟を特徴づける環境指標種の現在における分布と生息状況を明らかにする。一方、現在は地球温暖化に伴う海面上昇が海岸低地を水没させる危機的事態が憂慮されている。縄文時代はまさに後氷期の海面上昇期でもあり、当時の海面変動史を明らかにすることは、ミレニアル・スケールにおける近未来の地域環境変動の予測に極めて有用と考える。以上の観点から、平成11年度は、北海道オホーツク海沿岸の湿地帯において、ピートサンプラーによるコア堆積物の採取と現存干潟の表泥堆積物の採取を行った。また、縄文干潟と海面変動史の調査として、兵庫県・神戸市西部沿岸における資料を整理する一方で、兵庫県・播磨平野東部(高砂市)と赤穂平野(赤穂市)において機械ボーリングによるコア堆積物の採取を実施した。両地点においては、縄文海進時の干潟堆積物をカバーする約7mのコアを採取した。さらに、高砂市においては、遺跡堆積土を採取し、堆積物中に含まれる植物片の^<14>C年代測定および堆積物中の珪藻遺骸群集の分析から、堆積土が約6,000年前の縄文海進ピーク時の干潟堆積物からなることを明らかにした。堆積土の分布高度から、播磨平野東部・高砂における縄文海進ピーク時の海面高度は標高約1mと推定される。

本研究では、環境指標生物としての珪藻の有用性に着目し、縄文時代の干潟堆積物中に特徴的な珪藻遺骸群集と現存干潟のそれとの比較から、現存干潟の環境を地史的な観点から捉え直し、その特性の考察を試みる。一方、縄文時代は後氷期の海面上昇期に相当し、約6000年前の縄文海進ピーク時以降の相対的海水準変動は、氷床の融解に伴った地球規模の地形変化と局地的な地殻変動の双方を反映する。このことから、当時の相対海面の変動を明らかにすることは、ミレニアル・スケールにおける近未来の地域環境変動の予測に極めて有用である。以上の観点から、平成12年度は、昨年度に実施したボーリング調査の試料分析と古環境の解析を進め、それと並行して現存干潟の現地調査を行った。古環境解析の成果の一つとして、珪藻ならびにイオウ分析から推定される縄文時代の相対海面の観測値と、ハイドロアイソスタシーの地球物理学モデルから理論的に推定される海面高度との比較から、兵庫県・神戸市西部における沿岸テクトニクスを論文にまとめた。それによると、神戸市垂水における最近約8000年年間の平均隆起速度は0.30.5mm/yr、神戸市玉津は0.10.3mm/yrと推算された。これらの値は、西神戸地域における後期更新世(約13万年前以降)の段丘の高度分布をうまく説明する。現存干潟の調査として、徳島県・吉野川河口干潟と千葉県小櫃川河口干潟などにおいて表層堆積物のサンプリングを実施した。現在までのところ、縄文干潟を特徴づける指標珪藻の出現は小櫃川河口干潟に限られ、その干潟の自然度がきわめて高いことが示される。縄文時代の干潟堆積物の高度分布は、過去の相対海水準の位置の認定に役立つ。このような相対海水準の認定は、ミレニアル・スケールにおける沿岸地域の環境変動の解明に不可欠である。以上の観点から、平成13年度は、昨年度および一昨年度に実施した調査の試料分析と古環境の解析を進めた。縄文干潟を特徴づける指標珪藻Pseudopodosirakosugiiの現存干潟における分布調査から、前浜干潟から潮間帯上部の塩性湿地への推移帯が、縄文時代以降、とくに高度成長期の沿岸の埋立化により消失したこと、そしてその推移帯こそが干潟の生物多様性の保全にきわめて重要であることを示した。その成果は第五回世界閉鎖性海域環境保全会議(EMECS2001)において発表した。また、古環境解析の成果の一つとして、珪藻ならびにイオウ分析から推定される縄文時代の相対海面の観測値と、ハイドロアイソスタシーの地球物理学モデルから理論的に推定される海面高度との比較から、兵庫県・神戸市西部における沿岸テクトニクスを明らかにした。その成果は日本第四紀学会2001年大会で発表するとともに、専門の国際誌Quaternary Science Reviewsに掲載された。さらに、岡山平野において採取した堆積物中での指標珪藻の出現状況から、完新世後期の相対海水準高度を明らかにした。
脳波の周波数ゆらぎの計測・解析による衣服の快適性・感性の評価

快適性・感性の評価を客観的に行う方法を確立し、衣服の快適性・感性に影響を与える要因相互の関係を明らかにする目的で、客観的指標として脳波を取り上げ、解析を行った。また、衣服だけではなく、食物のおいしさ、好ましさと生理特性との関係を明らかにするために、検討した。結果は以下のとおりである。(1)極端な冷房による不快感と脳波の関係を検討した。冷房が苦手な被験者群と冷房が苦手でない被験者群との間では、主観評価、皮膚温について有意な違いがみられた。脳波については有意差ではなかったが、冷房の苦手な被験者群の方が、全般的にα波の出現は少ない傾向がみられた。(2)人体を圧迫する衣服に関しては、素材の異なる2種類のガードルで、サイズが合ったものと、ワンサイズ小さいものの合計4種類のガードル着用による快適感・覚醒感・圧迫感の調査と脳波の測定を行った。ガードル着用時のα波のパワーの比率は、日常的にガードルを着用していない被験者の方が全般的に減少しており、非着用者にはガードル着用による精神的な緊張がみられ、主観調査と共に、日常の着用状態による違いがみられた。(3)衣服の快適性の客観的な評価に、脳波の時間的空間的相関を検討する武者利光らの感性スペクトル解析法を用いて検討を行った。絹、綿、麻、ポリエステル新合繊を用い肌触りの異なる衣服を作成し、これらブラウスの着心地のよさとの関係を調べた。感性スペクトルは個人による差がかなり大きいが繊維による違いが認められた。(4)好きな食べ物と嫌いな食べ物を被験者に食べさせ、脳波、心電図、皮膚表面温度、鼓膜温度、心理評価を行った。脳波の変化としては、嫌いな食べ物を食べることにより、α波の低下、心拍数の増加がみとめられた。以上のような研究の結果、脳波測定と解析を用いて、衣服や食物に関した快適性の客観的な評価を行うことができることが示唆された。とくに、寒さを防ぐための衣服の効果、衣服による拘束のような不快感、食物の好悪に関した快・不快に直接反映されることがわかった。快適性・感性評価のために、衣服着用等により生理的に不快な状態と快適な状態を作り、各々脳波の測定した。すなわち、(1)温熱環境とくに寒冷環境への適応状態の異なる衣服、および(2)人体を圧迫する衣服について、脳波の計測データを収集した。また、(3)調理方法の異なるダイコンを食べることによる脳波の変化を測定した。今年度は、これらの測定条件を検討するとともに、解析方法を検討した。測定条件の検討は以下の内容について行った。(1)寒冷環境への適応状態の異なる衣服に関しては、冷房の寒さへの適応と衣服の関係について検討するために、夏季に15°Cの人工気候室において、長袖の上着着用時とそれを脱衣し、半そでのTシャツ着用時での快適感・覚醒感・温冷感の調査と脳波および皮膚温の測定を行った。(2)人体を圧迫する衣服に関しては、素材の異なる2種類(ハードタイプ、ソフトタイプ)のガードルを用い、サイズが合ったものと、ワンサイズ小さいものの合計4種類のガードル着用による快適感・覚醒感・圧迫感の調査と脳波の測定を行った。

(3)調理方法の異なるダイコンについては、試料として生(ダイコンおろし)と煮ものを用い、摂取前、摂取後80分まで、脳波と皮膚温の変化を測定した。解析方法については、今年度はα波のパワーの全周波数領域の脳波のパワーに対する比を検討した。結果の検討から、冷房に弱い被験者群、日常的にガードルを着用していない被験者群に、冷房化やガードル着用下でα波のパワーの減少がおおよそ観察された。しかしながら、被験者数が少ないため、有意な明らかな直線関係が得られたとはいい難い状態である。今後、被験者を増やし、さらに検討すると共に、アルファ波領域内での1/fゆらぎを検討する予定である。快適性・感性評価のために、衣服着用等により生理的に不快な状態と快適な状態を作り、各々脳波の測定する。本年度は、人体を圧迫する衣服について、脳波の計測データを収集し、これらの測定条件を検討するとともに、解析方法を検討した。測定は以下の内容について行った。人体の圧迫する衣服に関しては、昨年度は、素材の異なる2種類(ハードタイプ、ソフトタイプ)のガードルを用い、サイズが合ったものと、ワンサイズ小さいものの合計4種類のガードル着用による快適感・覚醒感・圧迫感の調査と脳波の測定を行ったが、ガードル自体、普段用いられているものであり,不快感は大きくなかったため、有意な結果が得られたとはいい難い状態であった。そこで、本年度には、普通の衣生活において与えられるより大きな圧迫感を幅広の伸縮性のベルトにより加えて、不快感・覚醒感・圧迫感とα波の関係について検討した。その結果、快適感・圧迫感については、閉眼時において、圧迫を加える前よりも加えた後の方が快適感の減少、圧迫感の増加が見られ、さらに圧迫を解除することにより、快適感の増加、圧迫感の減少が見られた。覚醒感は、圧迫を加える前よりも加えた後の方が増加した。さらに圧迫を解除することにより、覚醒感は減少が見られず、圧迫によって得られた覚醒感が持続した。α波のパワーの全周波数領域の脳波のパワーに対する比は、閉眼時において、圧迫を加える前よりも加えた後の方が減少し、圧迫による不快感や覚醒感の増大の影響が見られる。また、圧迫を解除することによる増加は大きくなかったため、圧迫によるストレスの影響が残存している可能性がある。なお、さらに解析方法を検討中である。快適性・感性評価のために、衣服や食物により生理的に不快な状態と快適な状態を作り、各々脳波の測定した。本年度は、昨年度に続き、人体を圧迫する衣服について、脳波を測定するとともに、被服圧・圧迫感との関係を検討した。また、好きな食べ物と嫌いな食べ物を食べることによる脳波の変化を測定し、他の生理特性との関係を検討した。(1)人体を圧迫する衣服に関しては、素材の異なる2種類(ハードタイプ、ソフトタイプ)のガードルを用い、5人の被験者(成人女子)に対し、サイズが合ったものと、ワンサイズ小さいものの合計4種類のガードル着用による快適感・覚醒感・圧迫感の調査と脳波の測定を行った。素材の違いによる脳波の差はみられなかったが、着用した場合は着用無しの場合に比べ、α波の減少とβ波の増加がみとめられた。(2)好きな食べ物と嫌いな食べ物を9人の被験者(成人女子)食べさせ、脳波、心電図、皮膚表面温度、鼓膜温度、心理評価を行った。脳波の変化としては、嫌いな食べ物を食べることにより、α波の低下、心拍数の増加がみとめられた。α波と心拍数については有意な負の相関が認められた。
メタロチオネインポリマーゲルを利用したガリウム回収システムの開発

カドミウムなどを特異的に結合することが知られていたタンパク質メタロチオネインが希少金属であるガリウムに対しても高い吸着特性をもつことを見出した。そこで、廃棄電子部品などからの回収が望まれている希少金属であるガリウムを効率よく回収するシステムを設計するための基礎研究としてメタロチオネインをタンパク質工学的手法によりポリマー化する研究に取組んだ。まず、メタロチオネインダイマー遺伝子を構築し、大腸菌を用いてダイマータンパク質を発現した。それらを固定化したゲルを用いてガリウムに対する吸着特性を検討した。その結果、(1)メタロチオネインダイマータンパク質は1分子あたり、メタロチオネインの約2倍の吸着量を発揮すること、(2)ガリウム濃度0.2mM以下の低濃度領域での吸着性がダイマー化によって著しく改善されること、(3)ガリウムに対する吸着はラングミュア型の吸着平衡関係であらわされること、などを見出した。そこで、大腸菌でのタンパク質発現効率の向上を目指し、遺伝子発現用プロモーター、精製用タグタンパク質を変更して新たにメタロチオネインポリマー遺伝子を構築した。スクリーニングにより得られたメタロチオネインテトラマー遺伝子の遺伝子配列が設計したとおりであることを遺伝子配列を決定することにより確認した。また、構築した遺伝子の大腸菌内での発現については精製用タグタンパク質に対する抗体を用いたウエスタンブロットで確認した。テトラマータンパク質はインクルージョンボディとして大腸菌内に生産されることも明らかになった。テトラマータンパク質を大量に生産することで効率の良いガリウム回収システムを構築することが可能であることは本研究で示されたが、インクルージョンボディからのメタロチオネインテトラマータンパク質の精製とリフォールディング手法の検討が今後の重要な課題と考えられる。重金属に強い親和性を持つペプチドであるメタロチオネインのポリマーを遺伝子工学的に創出し、大腸菌で発現させたタンパク質をゲル化することで効率のよいガリウム回収用吸着剤の開発をめざしている。平成16年度は以下のような成果が得られた。(1)予備実験で使用していたメタロチオネインモノマー遺伝子に誤りがあることを見出し、正しい遺伝子配列をもつモノマー遺伝子を再構築した。(2)再構築したモノマー遺伝子を制限酵素BamH IとBgl IIで消化したフラグメント作製し、遺伝子構築用ベクターにサブプローニングすることでポリマー遺伝子を構築した。(3)メタロチオネインポリマー遺伝子のスクリーニングを行い、テトラマー遺伝子を取得することができた。(4)テトラマー遺伝子をタンパク質発現用遺伝子にサブクローニングし、His-tagタンパク質との融合タンパク質を創出した。(5)このメタロチオネインポリマー発現用ベクターを持つ大腸菌を培養し、IPTGを添加することにより融合タンパク質を生産させた。(6)大腸菌から回収したタンパク質を解析することにより、メタロチオネイン融合タンパク質はインクルージョンボディとして生産されていることを見出した。(7)His-tagタンパク質精製用カラムを用いて融合タンパク質を精製した。目的のタンパク質が生産されていることは融合タンパク質に対する抗体を用いたウエスタンブロットにより、所定の大きさのタンパク質バンドが確認されたことから実証された。インクルージョンボディからの最適なリフォールディング条件を決定する計画は次年度に行うことにし、平成17年度はメタロチオネインポリマーの大量生産法および融合タンパク質による重金属吸着特性を検討する予定である。研究代表者はカドミウムなどを特異的に結合することが知られていたタンパク質メタロチオネインが希少金属であるガリウムに対しても高い吸着特性を見出した。そこで、廃棄電子部品などからの回収が望まれている希少金属であるガリウムを効率よく回収するシステムを設計するための基礎研究として本研究に取組んだ。

その結果、(1)メタロチオネインダイマータンパク質は1分子あたり、メタロチオネインの約2倍の吸着量を発揮すること、(2)ガリウム濃度0.2mM以下の低濃度領域での吸着性がダイマー化によって著しく改善されること、(3)ガリウムに対する吸着はラングミュア型の吸着平衡関係であらわされること、などを見出した。そこで、大腸菌でのタンパク質発現効率の向上を目指し、遺伝子発現用プロモーター、精製用タグタンパク質を変更して新たにメタロチオネイン遺伝子のポリマー化を試みた。その結果、メタロチオネインテトラマー遺伝子を取得した。得られたテトラマー遺伝子の遺伝子配列は設計したとおりであることは遺伝子配列をシーケンシングすることにより確認した。また、テトラマータンパク質の発現については精製用タグタンパク質に対する抗体を用いたウエスタンブロットで確認した。テトラマータンパ質はインクルージョンボディとして大腸菌内に生産されることも明らかになった。テトラマータンパク質を大量に生産することで効率の良いガリウム回収システムを構築することが可能であることは本研究で示されたが、インクルージョンボディからのメタロチオネインテトラマータンパク質の精製とリフォールディング手法の検討が今後の重要な課題と考えられる。
日本的生産システムにおける多能工化に関する理論的、実態的研究

日本的生産システムはその高い効率性と品質を生み、強い国際競争力の形成要員として国際的に評価され、1990年代初頭以降、欧米からアジア・アフリカに至るまで広く、このジャパナイゼーションの動きがおきている。こうしたなかで日本的生産システムの普遍性と特殊性も、それぞれ具体的な事例を通じて明らかになってきたといえる。OJTを通じた多能工化の取組みや改善活動は欧米諸国でも、労働のフレキシビリティとして広く工場レベルで導入され、これまでの労働の編成や作業組織の改革の推進力となってきている。本研究では上記のような国際的動向を解明し、そこで問題とされてきている課題が最近の日本の自動車工場においていかなる改革の方向(例えば「人にやさしい工場づくり」)で取り組まれているかを明確にすることができた。こうした研究と調査の成果の一部は、『日本的生産システムとフレキシビリティ』(1995年、日本評論社)として公刊することができた。研究成果の概要は以下の通りである。1,日本的生産システムの特質を生産のフレキシビリティと労働編成のフレキシビリティの2つの側面から解明することの重要性を今回の工場調査とそれをふまえた理論的整理のなかであきらかにできた。2,上記の労働編成のフレキシビリティのなかで、本研究の課題である多能工化の施策が基礎的な要点をなすものであることを、本研究の成果として確認できる。3,多能工化という形の労働編成は日本的生産システムの特徴を象徴的にしめすものであるが、これは現代の労働における熟練形成への一般的契機をなすものではあるが、これを日本の自動車工場という量産型加工組立工場の熟練形成の一般的形態であると評価するわけにはいかない。短いタクト・タイムのなかで、いくつもの作業をこなせるようになっても、そのこと自体は熟練形成となるものではないことを、今回の研究で実態的に解明できた。4.この多能工化は欧米の細分化、単純化されたテイラーリズム的労働編成の工場作業と比較すれば、作業に変化を与え、作業範囲を拡大し、労働者に改善の形で参加を求めることが労働者に作業モラールを高めることになっている。このことは最近の欧米への日本的システムの移転についての工場調査のいくつかがしめしている。しかし、このことと、多能工化が熟練形成と結合しているかどうかは別のことである。5,こんごの研究課題としては、こうした多能工化をはじめとした日本的労働編成が、今日「工場改革」として自己改革をよぎなくされてきているなかで、その改革の中心をなす作業の完結工程化の意義について理論的、実態的に解明することをあげておきたい。この課題はとくにボルボ・モデルとの比較検討を通じて整理したい。日本的生産システムはその高い効率性と品質を生み,強い国際競争力の形成要員として国際的に評価され,1990年代初頭以降,欧米からアジア・アフリカに至るまで広く,このジャパナイゼーションの動きがおきている。こうしたなかで日本的生産システムの普遍性と特殊性も,それぞれ具体的な事例を通じて明らかになってきたといえる。OJTを通じた多能工化の取組みや改善活動は欧米諸国でも,労働のフレキシビリティとして広く工場レベルで導入され、これまでの労働の編成や作業組織の改革の推進力となってきている。本研究では上記のような国際的動向を解明し,そこで問題とされてきている課題が最近の日本の自動車工場においていかなる改革の方向(例えば「人にやさしい工場づくり」)で取り組まれているかを明確にすることができた。こうした研究と調査の成果の一部は,『日本的生産システムとフレキシビリティ』(1995年,日本評論社)として公刊することができた。
ポリペプチドハイブリッド体からなる医用高分子材料の設計開発のための基礎的研究

1)アミノ酸配列とコンホーメションの対応関係に関する知見の集積のため、天然由来の周期性タンパク質のコラーゲン等におけるプロリン含有の反復アミノ酸配列をモデル化した周期性ポリペプチド、Poly(Gly-Pro-Xaa)Poly(Xaa-Pro)、Poly(Xaa-Pro-Pro)、Poly(Xaa-Pro-Pro-Pro)の合成を液相法により試み、目的とする化合物を得た。円二色性測定の結果、既知のヘリックス構造とは異なるスペクトルを得た。得られたスペクトルパターンは分子力学計算により予測しているコンホーメションの可能性を強く支持している。また、立体構造安定化因子としてのセリン残基の役割を検討するため、セリン残基を含むオリゴペプチドを合成し、円二色性測定、NMR測定による構造解析を試み、側鎖ヒドロキシル基の役割に関する有用な知見を得た。2)天然由来の周期性タンパク質を越えた新しい種々の反復アミノ酸配列設計を行い、分子力学計算に基づく構造最適化によるコンホメーション解析を通じてアミノ酸配列と安定な基本骨格構造の対応関係についての有用な知見を得た。3)タンパク質分子における重要な立体構造形成因子である静電相互作用とジスルフィド結合に着目し、その役割について理論的解析を試みた。安定化様式に関わる重要な定量的知見を得た。4)縮合法によるアミノ酸共重合体の合成を試み、成分アミノ酸の疎水性に依存して大きく熱的物性の変化する種々のアミノ酸共重合体を得た。5)ハイブリッド体合成の新しい手法に関わる基礎的知見を得るため、γ-線照射による架橋についてポリアミノ酸系での検討を行い、架橋反応進行に関わる重要な知見を得た。また、ポリ(アクリル酸)-リジン系の熱架橋反応を試み、ハイブリッド型ハイドロゲルの生成を確認した。6)架橋部分の疎水性とハイドロゲル膜の力学物性との関連について、医用高分子材料としての展開に関する有用な知見を得た。1)アミノ酸配列とコンホーメションの対応関係に関する知見の集積のため、天然由来の周期性タンパク質のコラーゲン等におけるプロリン含有の反復アミノ酸配列をモデル化した周期性ポリペプチド、Poly(Gly-Pro-Xaa)、Poly(Xaa-Pro)、Poly(Xaa-Pro-Pro)の合成を液相法により試み、目的とする化合物を得た。今後NMR測定により、構造の確定を試みる。また、絹フィブロインの反復アミノ酸配列中のセリン残基の役割明らかにするため、反復アミノ酸配列をモデル化したオリゴペプチドの合成を試み、目的とする化合物を得た。静電相互作用については、タンパク質の基本構造のひとつであるα-ヘアピン構造について、安定化様式に関わる重要な定量的知見を得た。ジスルフィド結合については、α-ヘアピン構造、β-ヘアピン構造について、その導入位置と構造安定化に関する有用な知見を得た。4)ハイブリッド体合成の新しい手法に関わる基礎的知見を得るため、ポリ(アクリル酸)-リジン系の熱重合反応を試た。反応の進行を示すハイブリッド型ハイドロゲルの生成を確認した。