hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
雲微物理構造の時空間分布及び雲の維持機構の解明

気候システムにおける雲の役割を定量的に理解するために重要と考えられる雲微物理特性の全球定量化に関する研究を行った。本研究課題では氷晶雲に着目し、衛星搭載アクティブセンサである雲レーダとライダの複合的利用から、これまでの衛星データ解析手法では解析する事が困難であった雲域においても雲微物理特性を抽出する事に成功し、その抽出性能の評価を行った。CloudSat/CALIPSO衛星の全球観測データに開発したアルゴリズムを適用する事により氷晶雲微物理特性の全球三次元分布を明らかにした。気候システムにおける雲の役割を定量的に理解するためには、衛星観測データによる雲/降水の微物理特性の全球分布及びその生成要因の解明とモデルを組み合わせた研究を行う事が有効であると考えられる。本研究課題では、衛星搭載能動型測器による雲観測データから特に上層雲に関して検証された雲微物理特性抽出手法の開発と全球分布の取得、開発した手法を用いたモデルの検証を目的としている。平成24年度は前年度に開発を行った上層雲微物理解析手法に関して、特に衛星から得られる観測量の数が少ない雲域での微物理特性抽出のパフォーマンスを向上させるためにさらに検証を進め、解析アルゴリズムの改良を行った。また、ライダ・雲レーダ波長における雲や降水粒子の散乱特性に関する理論的研究も発展させ、開発したアルゴリズムに応用する事で降水/雪粒子にまで解析対象の拡張を行った。CloudSat衛星搭載の雲レーダ及び、CALIPSO衛星搭載のライダデータから抽出した雲の微物理特性と、再解析データなどから得られた気象データを総合的に解析するためのデータ作成を行った。作成した全球解析データから観測された雲粒子のライフステージ(生成過程、成長過程、消滅過程)の分類とそれらの物理特性、発生頻度の統計的な解析を全球で実施した。得られた研究成果は国内外の学会及び国際雑誌で発表した。また、気候モデルの検証に使用する衛星搭載雲レーダ・ライダシミュレータの整備にも着手した。本研究課題では、衛星搭載アクティブセンサを複合的に利用し、氷晶雲微物理量の全球鉛直分布の定量化とその全球解析データのモデルへの応用を目的としている。このため、雲の多様な光学的特性を考慮した雲レーダ・ライダ解析アルゴリズムの開発と、感度解析やCloudSat/CALIPSO衛星データなどに基づいた解析手法の改良・拡張を段階的に実施した。センサの感度の違いにより使用できる観測量が制限される場合においても、雲物理特性の抽出を十分に実用的な範囲で可能にする手法を開発することにより、これまで十分な解析を行うことが出来なかった領域の雲微物理構造を明らかにし、衛星搭載アクティブセンサによる氷晶雲の全球特性分布の解析を進めた。最終年度は、粒子モデルやそれらの散乱特性の取り扱いに関して解析アルゴリズムに用いるフォワードモデルを拡張し、衛星搭載アクティブセンサの光学的に厚い領域における取り扱いの改善及び、それら成果の衛星雲レーダ・ライダシミュレータへの応用を進めた。これらの開発ツールから、CloudSat/CALIPSO衛星解析データセットとモデルとの比較研究を実施した。極軌道衛星データが密に得られる極域において、解析した粒子形状や雲氷量といった雲物理特性データと、衛星搭載ライダから得られたエアロゾル種特性分布等をあわせた解析を進めた。本研究課題を通して得られた研究成果を、国際学会や論文等で報告した。平成23年度はCloudSat衛星データを用いて、特に地上からの観測が困難で不確定性の大きい氷晶雲の巨視的構造・微物理構造の全球分布を明らかにする為に必要な衛星データ解析手法の開発を行い、実データ及び感度実験から開発したアルゴリズムの特性を詳細に調べた。その結果、これまでに開発されたCloudSat衛星データ解析手法では、得られる観測量の数が不十分な場合に解析する事が困難であった雲域においても、雲微物理特性を抽出する事に成功した。全球衛星観測データに開発したアルゴリズムを適用する事により、従来よりも解析可能な雲域が著しく増加する事が分かった。また、検証を行った範囲でこの解析手法が雲微物理特性の統計値等を良く再現できている事が分かった。さらに、CloudSat衛星や気象データと開発した解析手法を用い、氷晶雲の放射効果やその三次元分布を決定する雲の巨視的構造や微物理構造の分布を全球で調べた。その結果、2006年10月の例では雲粒粒径や雲氷量の全球における最頻出値が、従来の手法で解析可能であった雲域のみを考慮した場合には各々約40ミクロン、0.005g/m3付近であったのに対し、新たに解析可能となった雲域では光学的に薄い(厚い)雲域でそれぞれ約20(60)ミクロン、0.001(0.0005-0.016)g/m3付近にある事等が分かった。今後、解析領域の拡大により全球雲微物理特性に関してより良い統計が得られると期待される。これらの研究成果は国内外の学会で発表した他、国際学術誌に公表した。本年度は平成24年度に予定していた研究計画の他、翌年度実施予定であった気候モデル用の衛星搭載

雲レーダ・ライダシミュレータの整備にも着手し、シミュレータ計算時間の短縮化も図った。これらの成果により最終年度に実施予定の研究計画が円滑に進むと期待される。本研究課題の目的を達成する為に必要不可欠な開発要素に、平成23年度の研究計画とした雲の巨視的構造・微物理構造の全球分布を定量的に明らかにする為の衛星データ解析手法の開発がある。使用した衛星データは雲の物理特性を得るのに非常に適しているが、そのデータを最大限有効に活用する為には、得られる観測量の数が抽出する雲微物理特性の未知数と比べて少ないシーンに対処する必要がある。この様な場合にも適用できる信頼性の高い解析手法が存在しなかった為、観測データの解釈は困難であると予想された。しかし、平成23年度は独自の方法によりその問題を打開する解析アルゴリズムの構築に成功し、実データを用いて開発した手法の検証と実用化を行う事ができた。さらに、開発した解析手法を衛星データに適用する事で雲物理特性の全球分布の初期解析を実施した。平成23年度の研究成果により、次年度以降に実施予定の衛星データ解析が円滑に進むと期待される。最終年度は、既に開発に着手した気候モデルの出力結果をCloudSat衛星/CALIPSO衛星で観測されるものと同じ感度にあわせるシミュレータに関して、レーダ・ライダのフォワードモデルの改良と拡張を実施する。作成したシミュレータとCloudSat/CALIPSO衛星データの解析結果を使用し、雲物理特性の三次元分布のモデル内での再現性を評価する。モデルの雲と観測により得られた雲の相違の要因の解析と、モデルにおける雲の取り扱いの改善を目指す。最後に結果をとりまとめ、研究成果発表を行う。平成24年度は、平成23年度に開発した解析手法の検証をさらに進め、これまでに得られたCloudSat衛星データから雲の微物理特性、雲の巨視的構造と周囲の気象場の関連についての解析を実施する。この為にまず、CloudSat衛星及び同期する他の衛星や再解析データを複合的に利用する事で、CloudSat衛星で観測した雲の微物理特性、生成の気象場、水蒸気量といった気象データを統合した全球データセットを整備する。また、平成23年度の研究計画を遂行する過程で雲/降水粒子の散乱特性に関する理論的研究にも新たな進展があった為、その知見を開発したアルゴリズムに応用し検証する事で、降水(雪)粒子にまで解析対象を広げ、雲の微物理特性に関してより定量的な解析を行う方針である。最終年度である平成25年度は、気候モデルにおける雲の取り扱いを評価する為に、モデルと衛星観測データを比較するシミュレータを作成する。作成したシミュレータと三年目までに得られた衛星データの解析結果を使用する事で、モデルの雲物理特性の三次元分布を評価し観測との相違の要因を理解する事を目指す。該当なし平成23年度は、2011年10月に発生したタイの洪水の影響でハードディスク及びデータ送受信を行う為の計算機の納品が間に合わなかった為、初期衛星解析データとして整備していた三年分の全球データを用いて解析手法の開発とデータ解析を行い研究計画を遂行した。
神経細胞のグルタミン酸応答性と一酸化チッ素による制御

本研究の目的は、神経細胞のグルタミン酸応答性を遺伝子発現レベルから理解することにある。そして、脳の高次機能発現や神経疾患発症のメカニズムの理解を試みる。当該年度は、神経細胞の初代培養系を用いて、主に以下の点について検討を加えた。1.グルタミン酸刺激で誘導されるAP-1活性化(あるいはc-fos誘導)は、レセプターイオンチャネル、電位依存性イオンチャネル、いずれから流入したCa^<2+>でも引き起こされた。また、共通にプロテインキナーゼC(PKC)の活性化が関与していることを明らかにした。2.NMDA(N-methyl-D-aspartate)あるいはカイニン酸刺激では持続的な、グルタミン酸刺激では一過的なc-fos誘導が見られる。これは、細胞外Ca^<2+>の流入状況と対応している。さらに、このCa^<2+>シグナリングはc-fos誘導の抑制活性に対して優性効果を持っていた。4.小脳で発現されているAP-1は、その構成成分あるいはリン酸化レベルが、海馬や大脳皮質のAP-1とは異なっていた。5.一酸化室素(NO)生成薬剤投与によって、NOがc-fos誘導あるいはAP-1活性レベルを制御している可能性を明らかにした。
環境低負荷型新規グリーンサーファクタントの創成と機能創造

バイオマスリファイナリー産物を酵素や固体酸など環境低負荷な触媒を活用して、新規循環型グリーンサーファクタントの創成を図った。脂肪酸、コハク酸やフマル酸とその還元体であるジオール類、およびジメチルカーボネートを基本原料とした。具体的には、生分解性とケミカルリサイクル性を有する新規ジェミニ型カチオン界面活性剤の開発、多糖のアシル化、長鎖スルフィド含有ポリカルボン酸塩のサーファクタントビルダーへなどを中心に展開を図った。本研究では、各種バイオマスリファイナリー産物を酵素を活用して、循環型社会構築に資する高性能かつ利便性の高い新規グリーンサーファクタントの創成を目的とした。本年度にはバイオマスリファイナリー産物としてコハク酸やフマル酸及びその還元体であるジオール類、及びジメチルカーボネートを基本原料に利用し、生分解性を有する新規4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤の分子設計と合成及び生分解性を有するポリカルボン酸オリゴマーの酵素合成とアシル化を行った。また疎水部分と親水性部分を環状アセタールで結合した新規グリーンマテリアルの創成を図った。結果を以下に示す。(1)生分解性を有する新規4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤の分子設計と開発生分解性素子としてカーボネート結合を有する4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤を系統的に合成した。また、4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤のより高機能化のために、ジェミニ型の合成を開始した。界面科学的測定に加え、静菌活性や殺菌力などの生物活性について、分子構造との関係を明らかにし、カーボネート結合含有カチオニクスが界面活性に加え、強力な抗菌力を示すことを見出した。(2)生分解性を有するポリカルボン酸オリゴマーの酵素合成とアシル化フマル酸ジエチルのオリゴマー化をラッカーゼ、過酸化水素水及びエタノールを用いて行った。ついで得られたオリゴマーに、長鎖アルキルメルカプタンを作用させることで、生分解性サーファクタントビルダーを得た。(3)アセタール結合含有両親媒性物質の合成とバイオマテリアルとしての評価環状アセタールを含有するポリマーを合成し、新規バイオマテリアルとして加水分解性および膨潤性などの物性評価を行った。本新規物質は既存のPEG由来のヒドロゲルに分解性を与えたばかりでなく、高い膨潤性を有することから、バイオマテリアルとしての有用性が示唆された。本研究は、バイオマスリファイナリー産物を環境低負荷型触媒を活用して、高性能なグリーンサーファクタントを創成することを目的としている。本年度は以下の3項目について研究を行った。1生分解性を有する新規4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤の創成生分解性部分にカーボネート結合を有する4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤を系統的に合成した。また、より高機能化を目指して、ジェミニ型4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤の合成を行った。カーボネート結合をリンカー部分に導入したものは、界面活性の向上とともに、抗菌活性及び生分解性は単鎖型のものと同等であった。一方、カーボネート結合をアルキル鎖部分に導入すると、生分解性は低下した。2グリーンプロセスによるシノール酸のオリゴマー化、両親媒性化と機能評価バイオマスリファイナリー産品としてリシノール酸の酵素法による環状オリゴマー化と、不飽和部分に親水基としてチオグリセロール及びチオグリコール酸の導入を行った。得られたアシル化環状両親媒性物質は、鎖状のものと比べて界面活性には大きな差異は認められなかったが、分子占有面積が顕著に大きくなることが認められた。3生分解性を有するポリカルボン酸オリゴマーの酵素合成と生分解機構の解明ラッカーゼ、過酸化水素水及びエタノール溶媒を用いて、フマル酸ジエチルの3量体程度までのオリゴマー化を行った。ついで、オリゴマーに長鎖メルカプタンや長鎖アルキルアミンを付加させることで、一連のサーファクタントビルダーを得た。得られたものは、界面活性、カルシウムイオン封鎖能及び生分解性を有することを認めた。本研究は、バイオベース原料を用い、環境低負荷型触媒により、高性能なグリーンサーファクタントを創成することを目的としている。本年度は以下の4項目について研究を行った。1生分解性とケミカルリサイクル性を有する新規カチオン界面活性剤の創成リンカー部分にカーボネート結合を導入し、生分解性とケミカルリサイクル性を有する新規ジェミニ型4級アンモニウム塩型カチオン界面活性剤を合成した。これらは、相当する単鎖型のものと比べて界面活性の顕著な向上とともに、抗菌活性およびすぐれた生分解性を有することが認められた。さらに、リパーゼを作用させることで循環型ケミカルリサイクルが可能であることを確認した。2生分解性とケミカルリサイクル性を有する非イオン界面活性剤の酵素合成一連のアルキル=ポリオキシエチレン=カーボネート型非イオン界面活性剤をリパーゼ触媒を用いることで合成し、界面活性、生分解性およびケミカルリサイクル性の評価を行った。

3グリーンプロセスによる環状疎水基を有する両親媒性物質の合成と機能評価リシノール酸の酵素法による環化と、不飽和部分に親水基としてチオプロピオン酸の導入を行った。得られたラクトン環を有するアニオン界面活性剤は、可溶化可能が顕著に増大した。また臨界ミセル濃度近傍で球状ミセルを、それ以上の濃度で球状ベシクルを形成することを認めた。4生分解性を有するポリカルボン酸塩型グリーン界面浩性剤発酵生産可能な有機酸であるフマル酸、イタコン酸およびアコニット酸に長鎖メルカプタンや長鎖アルキルアミンを付加させることで、一連のポリアニオン型サーファクタントビルダーを合成した。これらは、界面活性、カルシウムイオン封鎖能及び生分解性を有することを認めた。
中近世移行期日本における暴力事件の処理に関する実証的研究

本課題最終年度となる平成19年度は、前年度に引き続きデータベース構築と関連資料の収集を行うとともに、成果とりまとめを行った。(1)データベース構築について前年度に試験的に構築したデータベースに、暴力事件に関する記述のデータ追加を行った。事件の記述を佐藤進一他編『中世法制史料集』1-6巻所収の諸史料、『大乗院寺社雑事記』『安富記』『蔭凉軒日録』等の史料より抽出し、適宜関連する同時代史料を参照して内容の確認と補完を行った。中近世移行期の暴力事件についての主たるデータは取りまとめることができ、課題の目的はおおむね達成できたと考えている。収録データについてキーワードによる全文検索を可能なシステムを構築し、本研究の成果を学界の共有財産とすべく、インターネット上での公開に向けて最終的な準備を進めているところである。(2)関連資料収集についてデータベースに収録するための史料の収集を行った。暴力事件の事例検討を幅広く行うためにデータの数を増やすことを重視し、刊本史料についてのデータ収集を優先して行った。また、中世に限定せず、暴力事件とその解決に関する文献、あるいはより広く歴史学、法社会学、紛争処理学等に関する文献等を収集し、内容を検討して、データベース作成、及び中近世移行期における暴力事件の実相を描き出すための参考とした。(3)本研究の成果について上記の通りデータベースのインターネット上での公開を行うことに加えて、作成したデータベースに基づき、中近世移行期の暴力事件がどのようなシステムで、どのような人々によって処理されてきたのかについて、その成果を公表するための論考を現在執筆している。本研究により、中近世移行期の暴力事件処理,ないしは紛争処理全般に関して、より具体的な歴史像を描くことができ、従来の研究により厚みを加えることができたと考えている。平成18年度は、主に(1)データベース作成の基礎作業、及び(2)文献・史料収集、を予定していたが、所属の変更に伴って職務内容及び研究環境に大幅な変化があり、研究時間の制約が生じたため、計画を若干変更して研究活動を行った。それぞれについての成果の概要は以下の通りである。(1)データベース作成作業について関連文献やウェブサイトを通じて情報収集を行い、データベース構築・運用のノウハウ習得に努めるとともに、試験的にデータベースを構築し、最適なデータベースの仕様につき検討を行った。具体的には、第一に『大乗院寺社雑事記』から仮に10件程度の暴力事件を選び、事件発生日時、場所、直接当事者、事件処理担当者等の要素を整理して試験的に電子データベースを構築した。第二に、それらの事件に関わる記述の全文をテキストデータ化して全文検索を可能にした。これらの作業により、データベース構築に向けた骨格が定まった。(2)文献・史料収集について中世の暴力事件に関するものを中心に、法史学、法社会学、法哲学、及び歴史学等の分野から関連すると思われる文献を収集し内容を検討した。また、主に中世後期の刊本史料を閲覧し、暴力事件のピックアップを行った。さらに、これらの文献・史料から得た情報を順次整理し、データベースへ収録するための準備作業を行った。なお、平成18年度の実施を予定していた、未刊史料等の調査・収集、及び他の研究者との交流については、現状で入手可能な史料に基づきデータベースを構築し、ある程度の成果が出てから実行したほうが効果的だと判断したため、当初の計画を変更して平成19年度に集中的に行うこととしている。
電気化学的ポテンシャル勾配をもつルテニウム三核錯体のプラジン架橋オリゴマー

"Ru_3 (μ_3-O)"型のクラスター骨格をもつルテニウム三核錯体[Ru_3(μ_3-O) (CH_3COO)_6 (L)_3 ]^+は,溶液中において可逆な4段の1電子酸化還元波を示し,その酸化還元電位はターミナル配位子(L)のpK_aに強く依存する.筆者らが合成法を開発した上記三核錯体をユニットとするピラジン架橋多量体において,Lを適当に選択することによりオリゴマー鎖に沿った電気化学的ポテンシャル勾配を形成させることが期待でき,その勾配と電子移動挙動との関連を調べることが本研究の目的である.本年度の研究において,電気化学的ポテンシャル勾配をもつオリゴマー創生を目指し,(1)傾斜が比較的急なルテニウム三核錯体の三量体,および(2)比較的勾配が緩やかと思われる直鎖状および分岐状四量体の合成を行った.(1)の系においては,三量体の端からターミナル配位子のpK_aが高いものから低いものへ順に配列させ,即ち,左端のユニットには4-ジメチルアミノピリジン(dmap)を,中央のユニットにはピリジン(py)を,右端には4-シアノピリジン(cpy)を配置させ,急勾配の傾斜形成を目指した.(2)の系においては,ターミナル配位子として全ピリジンを用いた。架橋配位子であるピラジンのpK_aはピリジンのそれよりも小さいので外側から内側のユニットに向かう傾斜の緩やかな勾配の形成が期待されるからである.いずれの系についてもその合成に成功し,また,期待どうりの電気化学的ポテンシャル勾配の形成が電気化学的実験により確かめられた.また,勾配の程度と電子移動速度との関連を調べる予備的研究を,二量体について電解分光法により行い,定性的には急勾配の系ほど電子移動速度が速いという結果を得ている."Ru_3 (μ_3-O)"型のクラスター骨格をもつルテニウム三核錯体[Ru_3(μ_3-O) (CH_3COO)_6 (L)_3 ]^+は,溶液中において可逆な4段の1電子酸化還元波を示し,その酸化還元電位はターミナル配位子(L)のpK_aに強く依存する.筆者らが合成法を開発した上記三核錯体をユニットとするピラジン架橋多量体において,Lを適当に選択することによりオリゴマー鎖に沿った電気化学的ポテンシャル勾配を形成させることが期待でき,その勾配と電子移動挙動との関連を調べることが本研究の目的である.本年度の研究において,電気化学的ポテンシャル勾配をもつオリゴマー創生を目指し,(1)傾斜が比較的急なルテニウム三核錯体の三量体,および(2)比較的勾配が緩やかと思われる直鎖状および分岐状四量体の合成を行った.(1)の系においては,三量体の端からターミナル配位子のpK_aが高いものから低いものへ順に配列させ,即ち,左端のユニットには4-ジメチルアミノピリジン(dmap)を,中央のユニットにはピリジン(py)を,右端には4-シアノピリジン(cpy)を配置させ,急勾配の傾斜形成を目指した.(2)の系においては,ターミナル配位子として全ピリジンを用いた。架橋配位子であるピラジンのpK_aはピリジンのそれよりも小さいので外側から内側のユニットに向かう傾斜の緩やかな勾配の形成が期待されるからである.いずれの系についてもその合成に成功し,また,期待どうりの電気化学的ポテンシャル勾配の形成が電気化学的実験により確かめられた.また,勾配の程度と電子移動速度との関連を調べる予備的研究を,二量体について電解分光法により行い,定性的には急勾配の系ほど電子移動速度が速いという結果を得ている.
液固界面で出現する単分子膜の中性子散乱による動的構造の研究

本研究では,主として有機物質の液体や溶液から固体表面(とくにグラファイト表面)への吸着によって液固界面に出現する新奇な単分子膜を対象とする.バルク凝縮相に埋もれた単分子膜レベルの凝縮相について,非干渉性の弾性中性子散乱および干渉性の中性子回折を適用することによって一連の有機物質について系統的な実験的研究を行うのが目的である.現時点までの研究の進捗は極めて良好で,(1)類似物質から成る2成分系の単分子膜レベルでの相図の作成,(2)直鎖アルカン単分子膜における顕著な偶奇効果の発見,(3)界面近傍のバルク固体における特異な相の安定化など新規な結果が続出し,数編の論文として報告することができた.中性子実験は,今年度も国内では高エネルギー加速器研究機構を中心として,海外ではラウエランジュバン研究所(フランス・グルノーブル)を中心として共同利用により実施した.これらはいずれも,オックスフォード大学のグループ,およびケンブリッジ大学のフループとの国際共同研究に発展している.本研究を発展させたかたちで,同じ系に対して分子動力学計算によるシミュレーションを始めたが,それについても期待できる結果がすでに出はじめている.今後は,熱測定,X線回折,中性子実験,分子動力学シミュレーションを有機的,相補的に用いた研究に発展させたいと考えている.本研究によってその芽が出たことは申請者のこの上ない喜びである.固体表面としてグラファイトを使用し,有機純液体からの吸着単分子膜を調べた.対象とした化合物は,アルカン(C1-C16),アルコール(C4-C16),モノカルボン酸(C4-Cl6),ジカルボン酸(C2-C12)であった.また,それらの混合系についても予備測定を行った.中性子散乱実験に用いた分光器は,高エネルギー加速器研究機構の[LAM-80ET],ラウエランジュバン研究所の[IN10]であった.中性子回折実験に用いた分光器は,ラウエランジュバン研究所の[D1B]および[D20],ラザフォードアップルトン研究所の[OSIRIS]であった.同じ系について熱容量測定も行った.その結果,アルカンについては,単分子膜固体の相転移の出現様式に関する偶奇効果を見いだした.また,優先的吸着現象を見いだした.以上の結果を数編の論文として報告した(裏面参照).次年度以降は2成分混合系を重点的に調べたい.つまり,混合溶液からグラファイト表面に吸着した結果生成する二次元固体について,その相図の作成を試みる.用いる手法はこれまでと同じである.本研究では,主として有機物質の液体や溶液から固体表面(とくにグラファイト表面)への吸着によって液固界面に出現する新奇な単分子膜を対象とする.バルク凝縮相に埋もれた単分子膜レベルの凝縮相について,非干渉性の弾性中性子散乱および干渉性の中性子回折を適用することによって一連の有機物質について系統的な実験的研究を行うのが目的である.現時点までの研究の進捗は極めて良好で,(1)類似物質から成る2成分系の単分子膜レベルでの相図の作成,(2)直鎖アルカン単分子膜における顕著な偶奇効果の発見,(3)界面近傍のバルク固体における特異な相の安定化など新規な結果が続出し,数編の論文として報告することができた.中性子実験は,今年度も国内では高エネルギー加速器研究機構を中心として,海外ではラウエランジュバン研究所(フランス・グルノーブル)を中心として共同利用により実施した.これらはいずれも,オックスフォード大学のグループ,およびケンブリッジ大学のフループとの国際共同研究に発展している.本研究を発展させたかたちで,同じ系に対して分子動力学計算によるシミュレーションを始めたが,それについても期待できる結果がすでに出はじめている.今後は,熱測定,X線回折,中性子実験,分子動力学シミュレーションを有機的,相補的に用いた研究に発展させたいと考えている.本研究によってその芽が出たことは申請者のこの上ない喜びである.
前衛美術運動におけるオブジェの概念の変遷

1.まず平成3年度からの継続として資料収集を行なった。主なものはイタリア未来派関係の機関誌、海外の美術館での関連展覧会のカタログ、関連美術史論文、文学者と美術家との交流関係資料である。2.ついで国内外の研究者との情報交換を行ない、また共同で収集した資料の分析、検討を試みた。また美術のみならず前衛詩等の運動との関わりを明らかにするために、文学研究者との検討のための会合も持った。3.以上の作業から明らかになった問題は下記のようなものである。(1)当初はダダイスム・シュルレアリスム、ポップ・アートを中心に研究を進めたが、象徴詩、キュビスムなどの前史の研究が極めて重要な位置を占めることが改めて認識され、対象領域を拡大した。(2)オブジェが20世紀における都市問題、すなわち日常的な製品の流通消費のシステムに深く関係しており、また産業技術とも関わっているために、社会的な側面からの検討が重要な意味を持つことが認識された。(3)20世紀の前衛美術運動と大衆化社会における広告、デザインの状況とが、オブジェの視点から密接に結び付いていることが明らかになり、(2)の問題と合せて、従来の美術史の一般的な視点のみではなく、より広範な史的検対を行なう必要があることが認識された。(4)昨今のいわゆる脱工業化社会において、コンピュータ等を持いたニュー・メディアにもオブジェの概念は延長されており、美術とテクノロジーとの結合という視点からの再考察、およびポストモダニズムの思潮からの捉え直しの重要性が認識された。なお研究発表は裏面の図書に一部を記載したが、平成5年度の大学紀要と、6年度に刊行予定の研究書に総合的な視点の論文を試みることとする。2年計画の研究の初年度であり、文献資料の収集と作品調査、研究者との情報交換等を中心に研究を進めた。収集資料の分析は次年度に行なうため、現時点では新知見を体系的にまとめることはできないが、およその成果は以下のようなものである。1)オブジェは20C初めのダダイスム以降の前衛美術運動の中できわめて重要な位置を占めるが、それはまずモダニズム美術の中核である絵画・彫刻というジャンルに対する批評をなしていること。と同時に美術の問題を越えて、それぞれの時代における物体概念を鋭く反映していること。当然ながらそこには産業技術や情報メディアの展開との深い関わりが見られる。通史的な考察を進めるには美術史のみではなく、社会史的な視野を含めての分析が不可欠であろう。2)前史をすなものとしてキュビスムがきわめて重要な意味を持つこと。特にピカソの分析的キュビスムから総合的キュビスムへの移動期に、オブジェの方法が先取り的に用いられている点に注目する必要がある。3)シュルレアリスムの象徴機能のオブジェに典型的な深尽心理学との関わりは、従来から多くの研究がなされているが、この問題もまた美術史のみではなく、文学や音楽と共通するものであり、さらに第二次大戦後のア-ル・ブリュト(原生芸術)などとの関係も含めて、より幅広い分析が必要である。4)昨今のいわゆるポストモダニズムの思潮の中で、オブジェを流通や消費のシステムに対する批評として提えようとする視点が新たに注目されるようになりつつある。端的に言えば量産技術や電子メディアの登場で人間と物質との関係が変化してきており、オブジェにそのような物体の危機とでも言うべき状況が反映しているわけである。
抗過酸化作用を有する17位硫酸抱合型エストロジェンの妊娠時の働きについて

1.研究の成果Estradiol 17-sulfate(ES)はヒト胎盤ミクロゾームによりA環の水酸化を受け、2-hydroxyestradiol 17-sulfate(2-OH-ES)に変換されるので、妊婦血中あるいは尿中にその存在が認められると予想し、それらの検証を行った。妊婦尿中2-OH-ESの測定には、ES及び2-OH-ES以外のD環抱合型エストロジェン(estradiol 17-glucuronide(EG)及びその2位カテコール体)の同時測定も目指し、HPLC/ECD法を採用した。標品の抱合型エストロジェンを用いた分離条件の検討において、2種の溶離液を駆使することにより各抱合体を良好に分けることが可能となった。このHPLC条件で健常妊婦尿を分析した結果、予想した通り、2-OH-ESの存在が確認された。さらにEGカテコールも認められた。これらカテコールの濃度は、妊娠の経過と共に増加し、分娩直前ではむしろ減少する傾向が見られた。血中2-OH-ESのRIAを開発し、健常妊婦血清での測定を試みた。300-3000pgの範囲で良好な標準曲線が得られ、これより、妊娠36-37週における血中2-OH-ESが測定できた。2.研究の考察及び将来への展望妊娠中毒症は、妊娠第8カ月以後に発症することが多いが、2-OH-ESの尿中排せつ量が妊娠第89にピークとなることから、2-OH-ESが妊娠期に抗過酸化物質として作用している可能性が強まったと考えられる。今後、健常妊娠での例数を増やし、傾向を確かにすることと、異常妊娠の場合の測定をする予定であるが、これは、2-OH-ESの妊娠期における生理的な役割を明らかにするとともに、妊娠中毒症などの治療法確立の一助となるであろう。1.研究成果妊娠尿および血清中estradiol17ーsulfate(ES)をそのラジオイムノアッセイにより測定した。尿および血清中ESは妊娠初期では非妊娠時の範囲内であったが、妊娠6ヵ月頃より増加し始め、未期に最大となった。分娩後は急速に減少し、24時間以内に非妊娠時値の範囲内となった。妊娠未期における血中過酸化脂質濃度を測定し、血清ES値との相関性を調べた。その結果、両者は負の相関関係にあることが判明した。正常妊娠,分娩胎盤のミクロゾ-ムによりESがA環の水酸化を受けるか否かを検討した。ESは胎盤ミクロゾ-ムにより、主に2位水酸化を受けること、さらに、胎盤ミクロゾ-ムのエストロジェン2位水酸化酵素に対して、ESは遊離型エストラジオ-ルよりも基質になりやすいという結果が得られた。2.研究の考察妊娠正常化の維持は、生体内過酸化物質と抗過酸化物質の均衡により保たれていると言われが、その抗過透化物質で何であるか今のところ判っていない。ESの2位水酸化体は内因性antioxidantの1つである可能前駆体供給という役割を担っていると考えられる。3.将来への展望妊娠中毒症による死亡率は近年かなり低下したが、致死率は高いままである。母子の健康のためには、予防対策,治療法の確立は急務であろう。17位硫酸抱合型カテコ-ルエストロジェンが内因性の抗過酸化物質であることが確実となれば、妊娠中毒症治療に大きく道が開かれるものと思われる。1.研究成果ESはヒト胎盤ミクロゾームによりA環の水酸化を受け、主に2-hydroxyestradiol17-sulfate(2-OH-ES)に変換されること、さらに、胎盤ミクロゾームのエストロジェン水酸化酵素に対してESは、遊離型のエストラジオールよりも基質になりやすいことも判った。2-OH-ES前処理による、ラット肝ミクロゾーム脂質過酸化に対する影響及び四塩化炭素(CCl_4)肝障害に対する影響を調べた。その結果、ミクロゾーム及び上清両画分において、アスコルビン酸及びNADPH依存性の脂質過酸化が強く阻害された。また、CCl_4投与による肝の過酸化脂質の増加が抑えられた。tert-ブチルヒドロペルオキシドで障害したヒト大動脈内皮細胞に対するES及び2-OH-ESの影響を調べたところ、両者はその障害を抑制、抗動脈硬化作用を示した。2.研究の考察及び将来への展望健康時の妊娠は、胎盤由来の過酸化脂質と、同じく胎盤由来の抗過酸化物質の量的均衡の上に成立しており、両者のバランスが何らかの理由で崩壊した時、妊娠中毒症などの疾病につながるものと考えられている。この胎盤由来の抗過酸化物質が何であるかは判っていないが、2-OH-ESがその1つである可能性を上記の結果が示唆している。今後、妊婦尿及び血清中2-OH-ESを正常及び異常妊娠の場合で測定する予定であるが、これは、2-OH-ESの妊娠期における生理的役割を明らかにするとともに、妊娠中毒症などの治療法確立の一助となるであろう。

妊婦尿中2-OH-ESの測定には、ES及び2-OH-ES以外のD環抱合型エストロジェン(estradiol 17-glucuronide(EG)及びその2位カテコール体)の同時測定も目指し、HPLC/ECD法を採用した。標品の抱合型エストロジェンを用いた分離条件の検討において、2種の溶離液を駆使することにより各抱合体を良好に分けることが可能となった。このHPLC条件で健常妊婦尿を分析した結果、予想した通り、2-OH-ESの存在が確認された。さらにEGカテコールも認められた。これらカテコールの濃度は、妊娠の経過と共に増加し、分娩直前ではむしろ減少する傾向が見られた。血中2-OH-ESのRIAを開発し、健常妊婦血清での測定を試みた。300-3000pgの範囲で良好な標準曲線が得られ、これより、妊娠36-37週における血中2-OH-ESが測定できた。2.研究の考察及び将来への展望妊娠中毒症は、妊娠第8カ月以後に発症することが多いが、2-OH-ESの尿中排せつ量が妊娠第89にピークとなることから、2-OH-ESが妊娠期に抗過酸化物質として作用している可能性が強まったと考えられる。今後、健常妊娠での例数を増やし、傾向を確かにすることと、異常妊娠の場合の測定をする予定であるが、これは、2-OH-ESの妊娠期における生理的な役割を明らかにするとともに、妊娠中毒症などの治療法確立の一助となるであろう。
新しい末梢性髄鞘蛋白の分子生物学的研究及び臨床神経学への分子生物学的応用

悪性リンパ腫に末梢神経障害を合併した患者の血清IgGが認識する抗原の同定を行った.この患者IgGはヒト,ウシ,マウスの末梢神経の分子量35-kdの抗原と反応し,免疫組織化学染色では末梢神経のコンパクトミエリンに反応性を示した.ヒト坐骨神経cDNAライブラリーを作成し患者IgGを用いてスクリーニングを行った結果,独立した3つのクローンを同定し得たが,そのいずれもがミエリンPO cDNAの配列と一致していた.しかしそれらのクローンはいずれもstop codonより下流の3'-untranslationalregionに相当していた.次に免疫生化学的に抗原を解析するため,ヒト,ウシの末梢神経からミエリン分画を調整し,このミエリン分画からSDS-ポリアクリルアミドゲルを用いて35-kdの目的とする蛋白を微量精製した.この35-kdの蛋白に対する患者IgGとモノクローナル抗PO抗体の反応性を比較したところ,35-kd蛋白は患者IgGのみならずモノクローナル抗PO抗体とも反応した.以上の結果から35-kd蛋白は末梢性ミエリンに特異的に存在するPO蛋白のisoformの可能性が示唆された.しかし,この35-kd蛋白に対する循環抗体を各種疾患でスクリーニングした結果,末梢神経障害を伴わない悪性リンパ腫の患者血清にも同自己抗体を検出したことから,この自己抗体の末梢神経障害に対する病因的意義は有意ではないと考えられた.悪性リンパ腫に末梢神経障害を合併した患者の血清IgGが認識する抗原の同定を行った.この患者IgGはヒト,ウシ,マウスの末梢神経の分子量35-kdの抗原と反応し,免疫組織化学染色では末梢神経のコンパクトミエリンに反応性を示した.ヒト坐骨神経cDNAライブラリーを作成し患者IgGを用いてスクリーニングを行った結果,独立した3つのクローンを同定し得たが,そのいずれもがミエリンPO cDNAの配列と一致していた.しかしそれらのクローンはいずれもstop codonより下流の3'-untranslationalregionに相当していた.次に免疫生化学的に抗原を解析するため,ヒト,ウシの末梢神経からミエリン分画を調整し,このミエリン分画からSDS-ポリアクリルアミドゲルを用いて35-kdの目的とする蛋白を微量精製した.この35-kdの蛋白に対する患者IgGとモノクローナル抗PO抗体の反応性を比較したところ,35-kd蛋白は患者IgGのみならずモノクローナル抗PO抗体とも反応した.以上の結果から35-kd蛋白は末梢性ミエリンに特異的に存在するPO蛋白のisoformの可能性が示唆された.しかし,この35-kd蛋白に対する循環抗体を各種疾患でスクリーニングした結果,末梢神経障害を伴わない悪性リンパ腫の患者血清にも同自己抗体を検出したことから,この自己抗体の末梢神経障害に対する病因的意義は有意ではないと考えられた.剖検から得られたヒト坐骨神経よりRNAを抽出し,mRNAを精製した.一方,目的蛋白をコードしているcDNAのうち既に同定されているフラグメントの塩基配列を元に,PCR用のプライマーを設計した.まだ同定されていないcDNAの塩基配列を得るために,このプライマーを用い,精製した坐骨神経mRNAをテンプレートとして3'-および5'-RACE(Rapid amplification of cDNA end)法を行った.しかし,反応条件などを様々に検討して試行したにもかかわらず,有意と考えられるフラグメントの増幅産物を得ることができなかった.そこで,実験の組織中に含まれるRNAを半定量的に検出するとともに,RNAの全塩基長を推測するため,神経系,非神経系組織由来の様々なRNAを用い,同定されているcDNAをプローブとしてノーザンブロット解析を行った.その結果,目的とするRNAは,末梢神経や後根神経節などのほか網膜にも検出されたが,他の中枢神経組織や一般臓器には検出されず,特殊な局在を示すことが明らかとなった.しかし,ノーザンブロット解析で検出されたバンドは,当初ウェスタンブロット解析から推測された塩基長よりも遥かに長かった.RACE法は長いフラグメントの増幅は不可能であり,従って,このRNAの如く全長の長い物には適さないため,RACE法によるクローニングは諦め,通常のコロニーハイブリダイザションを行うこととした.ヒト坐骨神経由来cDNAをlambda gt11ファージベクターへ組込んでcDNAライブラリーを作成し,ノーザンブロット解析で用いた物と同じフラグメントをプローブとして,コロニーハイブリダイゼーションを行った.その結果,いくつかの陽性クローンが同定されたため,サブクローニングの後cDNAのシークエンシングを行った.その結果は,最初に同定されていたcDNAの塩基配列と100%のホモロジーを持ち,しかもほぼ全長にわたってオーバーラップするクローンが同定されたに過ぎなかった.結局,坐骨神経という特殊な組織からRNAを抽出する時の煩雑さに由来するRNAの劣化のため,cDNAの全長が同定できないのであろうと結論づけた.生化学的にミエリン蛋白を解析するためには、多豆の精製ミエリン蛋白を必要とする。そこで屠殺直後のウシ馬尾部をミエリン精製の材料として用いた。まず、ウシ馬尾とヒト馬尾をSDSサンプルバッファーでホモジナイズ後電気泳動し、ウシとヒトのミエリン蛋白の免疫生化学的な違いについて検討を行った。その結果、抗体への反応性や電気泳動上の移動度、組織中の含有量がほぼ同一であったことから、このミエリン蛋白の解析にはウシ組織もヒトと同様に扱えることが判明した。次に、構成蛋白の比重の違いを利用してミエリン分画を分離するため、大量のウシ馬尾組織をホモジナイズして超遠心機にかけた。

さらにこの操作を繰り返しほぼ純粋な末梢性ミエリン分画を得た。この精製ミエリンの一部をSDSサンプルバッファーで処理し、未精製の牛馬尾サンプルとともに電気泳動を行って、ウエスタンブロットで解析したところ、精製ミエリンは未精製サンプルと同様の免疫反応性を持ち、これらが同一の標的蛋白を含んでいることを示していた。我々は、二次元電気泳動を使って標的蛋白を単離するために、様々な界面活性剤を使って精製ミエリンの可溶化を試みた。尿素やトライトンXなどの非イオン性界面活性剤では全く可溶化できなかった。一方、SDSやサルコシン等のイオン性界面活性剤ではある程度可溶化は可能であった。イオン性界面活性剤は等電点電気泳動には使用できないため、非イオン性界面活性剤に少量のイオン性界面活性剤を混入する方法で等電点電気泳動を試みた。しかし標的蛋白のスポットは広範な等電点間に帯状に広がってしまい、きれいな分離はできなかった。標的とする蛋白の疎水性や分子間の結合力が強いため通常の可溶化操作では十分に可溶化できず、等電点電気泳動できれいに分離できないのであろうと推察した。これまでの研究から標的とする分十量35-kdの蛋白は,疎水性の高いミエリン特異的蛋白であることが判明した.超遠心によるショ糖溶液の密度差を利用して馬尾紳織のホモジネートから末梢性ミエリン分画のみを分離し,その後の研究に用いた.最終的にマイクロシークエンスを行うために,ウシの馬尾のみならずヒト馬尾からも同様の手順でミエリン分画を精製した.ウエスタンブロットにて,ウシ・ヒトいずれのミエリン分画にも35-kdのバンドが存在することが確認された.しかし,SDS-PAGEゲルを直接蛋白染色すると,ミエリン蛋白の中で50%以上の存在比を占めるP0蛋白が全体的にスメアを引いてしまうため,35-kdのバントを検出することは不可能であった.そこでSDS-PAGEゲルから標的とする分画のみを電気的に分取りして35-kd蛋白を微量精製した.精製した蛋白による電気泳動では,ゲル染色で35-kdのバンドが検出可能であった.得られた精製蛋白とP0蛋白を抗原とし,患者血清とモノクローナルP0抗体をプローブとしてウェスタンブロットを施行した.その結果35-kd蛋白は患者血清とモノクローナル抗P0抗体のいずれとも反応する一方で,P0蛋白は抗P0抗体とのみ反応した.以上から35-kd蛋白は一部に抗P0抗体のエピトープである配列を持つと考えられ,P0蛋白のアイソフォームではないかと推察された.しかし,精製された35-kd蛋白量は極めて徴量でありマイクロシークエンスが不可能のため,アイソフォームの可能性をアミノ酸配列レベルで確認することはできなかった.今後はmass spectrometry等の高感度検出装置を用いてペプチドマッピングを行い,アイソフォームである可能性を検証したい.
次世代型極超音速機空力制御のための自己完結的放電気流制御システム

将来型極超音速機・宇宙輸送機における放電プラズマによる空力制御技術を実機スケールへとスケールアップする上での指標を得るため、高レイノルズ(Re)数環境下での高速気流制御効果の及びそのRe数依存性を実験的に解明した。その結果、単位プラズマ電力あたりの圧力変動量とRe数に有意な相関関係が存在することが発見された。また、極超音速機の巡航時に置いて放電空力制御の電力を賄うため、機首及び機体表面で発生する空力加熱を熱源とした空力加熱エネルギー回生実現性に関して実験的・解析的に検討した。その結果有意な発電量が確認され、これらを組み合わせ自己完結的なエネルギー回生/放電空力制御システム実現性が示唆された。平成28年度は主として1.高レイノルズ(Re)数環境下での直流アーク放電による気流制御特性把握のための実験と数値解析、及び2.当初平成29年度に実施予定であった空力加熱エネルギー回生検証実験の一部を繰り上げて行い極超音速機巡航中のエネルギー回生に関して検討した。1.極超音速流中、特に実機スケールに対応する高Re数環境の放電気流制御特性解明のため超音速風洞実験・極超音速風洞実験及び数値解析を行った。実験では極超音速機や宇宙往還機のフラップを模した斜面を持つ模型を製作し、前方に電極列を配置してプラズマを発生させ斜面上の圧力等から斜面/フラップ部に作用する力を推算した。高Re数環境下でもフラップ面上に作用する力は12割程度の幅で制御できることが判明した。高Re数環境でRe数を様々に変化させる事のできるマッハ2超音速風洞実験を行ったところ、Re数と圧力変動値及び電力の間に強い相関関係がある事を発見した。これにより、今まで実験室スケールで研究されてきた放電気流制御を実機スケールに拡張する上で必要となる重要な知見を得ることができた。2.極超音速機での放電気流制御に用いる電力を、機体前方の空力加熱からエネルギー回生するシステムを実現するため、その基礎実験として極超音速風洞実験と伝熱解析を行った。マッハ7澱み点温度700K気流中に金属製楔形の熱容量兼実験模型を投入し、模型中央に高温環境での発電特性が優れたスクッテルダイト系熱電素子を配置し空力加熱エネルギー回生実験を行った。温度勾配の厳しい極超音速機機体表面環境で、熱電素子高温側表面温度を銅箔によって均一化した場合と、温度勾配が存在する場合とでの発電量に対する影響を調査したところヒートシンクとの間の温度差を大きくとれる配置の場合に於いて発電量が大きくなる事が判明した。一連の成果は平成29年中に開催される国際会議や国内学会等に投稿済みである全体として当初計画内容は概ね順調に達成し、これに加えて次年度実施予定であった空力加熱エネルギー回生の実験的検証の一部や、実機スケールで放電気流制御を実施する際に必要不可欠となる制御効果のレイノルズ数依存性に対する関係を発見するなどの当初計画を超えた、或いは想定外の重要な進展があった。なお、実験の一部は当初予定していた衝撃風洞ではなく、広範な高レイノルズ数領域に渡ってより計測精度のよいデータを取得でき、尚且つ秒単位という計測上十分な長さの一様流を実現可能なアメリカノートルダム大学流体科学制御研究所超音速/極超音速風洞SBR-50にて実施した。平成29年度は主として1.空力加熱エネルギー回生検証実験と回生電力の解析・推算、及び2.放電気流制御を空力加熱エネルギー回生により賄う自己完結的な空力制御システム実現可能性に関し検討した。1.高速応答性に優れた放電気流制御により極超音速機の空力制御を実現する為、巡航時の空力加熱エネルギーから電力を回生可能な熱電素子に着目し実験及び解析により発電量の推算を行った。高温環境での発電特性に優れたスクッテルダイト型熱電素子を取り付けた楔形模型を製作し、マッハ数7,澱み点温度約800Kの極超音速気流中にて表面温度履歴及びエネルギー回生による電力を計測する極超音速風洞実験を実施した。これを基にした発電量推算の結果、将来型輸送機への利用が検討されている小型マイクロガスタービン程度の発電量を巡航時に確保できる事が判明した。極超音速機機首部の澱み点加熱を利用した発電の場合は冷却側にエンジン冷却用液体水素を利用し、発電モジュールをカスケード構造とし厚みを部位により変化させる事で発電量向上を見込める事も判明した。実機への応用上は、空力加熱エネルギー回生発電により削減される発電機重量と発電面積に応じ増加する熱電素子重量との釣り合いをとる必要がある事も判明した。2.放電空力制御を空力加熱エネルギー回生電力で賄う自己完結的な空力制御システムが成立するかに関し電力収支の観点から実験および解析を行った。平成28年度に解明した放電気流制御のスケール依存性から実機スケールでの空力制御必要電力は数100kWオーダーである。これに対し巡航時に常時エネルギー回生され得る電力は一桁小さいが、本空力制御手法はフラップ等空力舵面を補佐し制御モーメント発生までの機械駆動に要する数秒という巡航速度に対し長い応答時間を数桁早く行う為に一時的に使用するものであるため、回生電力を充電し利用する事で十分に電力収支が合う事が判明した。

その結果、単位プラズマ電力あたりの圧力変動量とRe数に有意な相関関係が存在することが発見された。また、極超音速機の巡航時に置いて放電空力制御の電力を賄うため、機首及び機体表面で発生する空力加熱を熱源とした空力加熱エネルギー回生実現性に関して実験的・解析的に検討した。その結果有意な発電量が確認され、これらを組み合わせ自己完結的なエネルギー回生/放電空力制御システム実現性が示唆された。来年度は基本的には計画通り、本年度の成果を踏まえて、極超音速気流における空力加熱エネルギー回生特性の解明と、回生効率を最大化するための実験・解析による検討を行う。また、自己完結的空力制御システムの統合実証実験を実施する。研究項目のレベルにおいては本年度における想定外の進展等を踏まえて、気流制御効率のレイノルズ数依存性も勘案した空力加熱エネルギー回生・放電気流制御の有効性検討を行い、更に優れた成果の創出を目指す。航空宇宙工学本年度実施予定であった高レイノルズ(Re)数環境での放電気流制御特性解明に係る実験に関し、当初計画では特定の高Re数条件下、継続時間4msの気流中で調査するためノズル製作代として物品費を計上した。しかし、気流継続時間が秒単位でより高精度の計測を実現し、尚且つ広範なRe数可変機能を有し実機スケールをカバーしうるRe数での制御効果解明を期待できるアメリカノートルダム大学FlowPAC研究所所有の超音速極超音速風洞SBR50を利用する機会に恵まれた為、当初計画を一部変更しSBR50実験装置を用いてより高精度かつ広範な実験条件での制御特性調査実験を行った。先方より実験装置使用許可が出た平成29年2月から4月に掛け年度またぎの出張を行った為、交付額一部を出張期間後半の出張経費とするため次年度使用額が発生した。本出張により本年度研究報告進捗状況に記載した通り当初想定した以上の研究成果を得る事ができた。今回発生した次年度使用額分は全て上述の実験に係る出張後半に対する出張費として使用する予定である。
相互行為分析とディスコース・プランニングを導入した授業力育成プログラムの開発

本研究は,教員志望学生を対象とした授業力育成のためのプログラム開発を目的としている。開発予定のプログラムは,従来,授業分析の一手法として用いられてきた「相互行為分析(授業で児童生徒や教師により交わされる『言語を媒介とした行為(以下,ディスコース)』を主な対象として分析し,そこで生じている学びの様相や過程を明らかにしようとするもの)」を,授業を設計する際のツールとして導入し,授業時に想定されるディスコース間の相互作用や展開を俯瞰的に構造化して捉えるように促すことで,「主体的・対話的で深い学び」の実現に向け効果的な授業を設計・実施する力の育成を図ろうとするものである。
分子形状記憶導電性ポリマーを用いるアミノ酸キラルセンサーの実用化研究

我々は,導電性ポリマーであるポリピロールが過酸化されると脱ドープにより鋳型が形成されることを見出した。ポリピロールはモノマーより酸化的に合成されるためポリマー内に陽電荷が発生する。この陽電荷はドーパントと呼ばれる陰イオンにより中和されるが,このポリマーをさらに酸化すると(過酸化)この陽電荷が消滅し,ドーパントイオンの脱ドープが起こる。このとき,ドーパントの形が分子鋳型としてポリマー内に記憶される。この新しい方法の特徴は今までの鋳型ポリマーでは得られなかったほどの高い基質選択性がきわめて簡単な合成過程で得られることである。我々はこのポリマーが高い基質選択性を持つことをグルタミン酸やアラニンなどのアミノ酸の光学異性体を用いて証明した。また,ポリマーの生成に関するメカニズムの検討も行った。過酸化による陰イオンの脱ドープは,XPS分光法による検討の結果,ほぼ完全に起こることが実証できた。また,過酸化はポリマー組織の硬化を伴うことが水晶振動子マイクロバランス法による研究から分かった。このような結果から,ポリマー内に形成される鋳型が鋳型分子の形を極めて忠実にトレースしていることが判明した。このように鋳型ポリマーの優れた物性が確認できたので,アミノ酸光学異性体の認識を過酸化ポリピロールコロイドを作成して行った。L-乳酸を鋳型分子としてコロイドを合成し,アラニンの取り込みを検討したところ,L体の方がD体に比べで10倍以上取り込まれることが分かった。また,ここで作成された鋳型はアミノ酸の側鎖の大きさも正確に認識していることも分かった。したがって,この過酸化ポリマーはこれまでの鋳型ポリマーに比べて非常に高い選択性を有していることが実証できた。自然界に存在するアミノ酸は殆ど光学異性体を持ち,生体を構成するタンパクにL体が使用されることから主にL体として存在している.しかし,D体の方が多くなることもあり,光学異性体の定量は食品や飼料,医薬品等の品質管理において極めて重要である.しかし,アミノ酸の光学異性体の定量はHPLC法以外に有効な手段が無いのが現状で,特に,神経機能の動的解析に必要なリアルタイムセンサーは未だ開発されていない.本研究では,この現状を基に,アミノ酸の光学異性体センサーの実用化を研究した.申請者らは,ポリピロール膜に過酸化処理を行うと,合成時に取り込まれた陰イオン(ドーパント)の形がそのまま膜状に高精度鋳型として保持されることを報告している.この結果,光学異性体を従来に無い高い精度で認識することが可能となり,感度も優れていることも報告した.この研究ではこの様な知見を基に以下のような研究を行った.過酸化ポリピロール膜センサーの作成と選択性評価鋳型を有するポリピロール膜は白金やグラッシーカーボン電極上に容易に作成できた.まず,L-アスパラギン酸やグルタミン酸をドープしたポリピロール膜を作成し,過酸化により鋳型を作成した.このように作成された鋳型に対してL-アミノ酸イオンはポリマー膜を帯電することにより取り込まれた.選択性の評価として膜へのアミノ酸取り込みを電気化学的あるいはOPAアダクト形成による蛍光測定により評価した.この結果,グルタミン酸は酸性領域では膜を陰分極したとき取り込まれ,陽分極したとき排出されることが分かった.緒言われわれは,導電性ポリマーであるポリピロールが過酸化されると脱ドープにより鋳型が形成されることを研究してきた。

前年度の研究で,この方法はアミノ酸の光学異性体の選択的取り込みに極めて有効であることが分かった。今年度の研究結果この過酸化による陰イオンの脱ドープは,XPS分光法による検討の結果,ほぼ完全に起こることが実証できた。また,過酸化はポリマー組織の硬化を伴うことが水晶振動子マイクロバランス法による研究から分かった。このような結果から,ポリマー内に形成される鋳型が鋳型分子の形を極めて忠実にトレースしていることが判明した。このように鋳型ポリマーの優れた物性が確認できたので,アミノ酸光学異性体の認識を過酸化ポリピロールコロイドを作成して行った。L-乳酸を鋳型分子としてコロイドを合成し,アラニンの取り込みを検討したところ,L体の方がD体に比べて10倍以上取り込まれることが分かった。また,ここで作成された鋳型はアミノ酸の側鎖の大きさも正確に認識していることも分かった。したがって,この過酸化ポリマーはこれまでの鋳型ポリマーに比べて非常に高い選択性を有していることが実証できた。