hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
町並み景観における歴史的重層性の評価と活用に関する研究

本研究では、歴史的市街地を対象に、歴史的重層性の(1)抽出方法、(2)評価方法、(3)活用方法について実験的な手法をもちいて検討し、町並み景観の整備における歴史的重層性について、モデル的な手法の提案を目指すものである。対象地区では(1)(3)それぞれの段階で、多様な手法を検討することになるが、(1)で問題となっている歴史的重層性の対象となる範囲については、実験的な研究であることをふまえて、とくに限定せず景観上顕在化していない歴史的な文脈も抽出の対象と考える。対象地区とする奈良きたまち地区は、奈良の伝統的市街地の北半を占め、国宝転害門をはじめ、さまざまな時代の歴史的遺産に恵まれている。第一年度は、都市基盤の変遷と町並み構成要素を調査・分析し、「摩擦」という概念から、歴史的重層性の抽出・分析方法の検証を行い、歴史的重層性の可能性と課題を明らかにした。第2年度には、個別の歴史的要素を抽出し、それぞれの歴史的経過を調査してデータベース化を行い、重層性の多様性を明らかにした。本年度は第3年度・最終年度にあたる。第1年度で試みた抽出方法の検討、第2年度で作成したデータベースをふまえて、(1)歴史的変遷から都市景観を読み解く方法、(2)現況から都市景観を読み解く方法の検討を行い、そこから(3)重層的都市景観の読み解きの方法を検討した。まず、社会的機能の変遷や都市基盤の変遷といった歴史的変遷の把握を文献史料調査より行い、次に、建物を中心とした景観構成の現況把握を行った。そして、それらの調査結果をもとに、都市景観の歴史的変遷と現況の双方から、都市景観の読み解きを行い、歴史的に重層した都市景観における地域固有の価値や特徴を見出す方法としての、都市景観の読み解きの方法を提案した。本研究では、3つの性格の異なる地区(歴史的市街地、更新の進んだ歴史的都心区、歴史的山間集落)を具体的に取り上げ、(1)抽出方法、(2)評価方法、(3)活用方法、について実験的な手法をもちいて検討し、町並み景観の整備における歴史的重層性について、モデル的な手法の提案を目指すものとする。しかし、奈良市の景観形成地区に指定され、整備がすすめられている元興寺界隈の奈良町地区とは異なり、まだ、具体的な景観整備の方針がないまま建物更新がすすんでいる。対象地区において、第一年度は、奈良きたまち地区において、都市基盤の変遷と町並み構成要素を調査・分析し、都市形成過程を明らかにした。そして、「摩擦」という概念から、歴史的重層性の抽出・分析方法の検証を行い、歴史的重層性の可能性と課題を明らかにした。とくに、奈良きたまち地区における資料調査、地図調査、現地踏査から、34の摩擦空間を抽出し、その構成要素と発生要因の分析を行った。その結果、摩擦空間は、平城京依頼の都市基盤の変遷の影響を強く受けていること、構成要素には2次元と3次元の酌み交わせが特徴的であることなどが明らかになった。本研究では、3つの性格の異なる地区(歴史的市街地、更新の進んだ歴史的都心区、歴史的山間集落)を具体的に取り上げ、(1)抽出方法、(2)評価方法、(3)活用方法、について実験的な手法をもちいて検討し、町並み景観の整備における歴史的重層性について、モデル的な手法の提案を目指すものである。

対象地区では(1)(3)それぞれの段階で、多様な手法を検討することになるが、(1)で問題となっている歴史的重層性の対象となる範囲については、実験的な研究であることをふまえて、とくに限定せず景観上顕在化していない歴史的な文脈も抽出の対象と考える。対象地区とする奈良きたまち地区は、奈良の伝統的市街地の北半を占め、国宝転害門をはじめ、さまざまな時代の歴史的遺産に恵まれている。第一年度は、都市基盤の変遷と町並み構成要素を調査・分析し、「摩擦」という概念から、歴史的重層性の抽出・分析方法の検証を行い、歴史的重層性の可能性と課題を明らかにした。第2年度には、個別の歴史的要素を抽出し、それぞれの歴史的経過を調査してデータベース化を行い、重層性の多様性を明らかにした。本年度は第3年度・最終年度にあたる。第1年度で試みた抽出方法の検討、第2年度で作成したデータベースをふまえて、(1)歴史的変遷から都市景観を読み解く方法、(2)現況から都市景観を読み解く方法の検討を行い、そこから(3)重層的都市景観の読み解きの方法を検討した。まず、社会的機能の変遷や都市基盤の変遷といった歴史的変遷の把握を文献史料調査より行い、次に、建物を中心とした景観構成の現況把握を行った。そして、それらの調査結果をもとに、都市景観の歴史的変遷と現況の双方から、都市景観の読み解きを行い、歴史的に重層した都市景観における地域固有の価値や特徴を見出す方法としての、都市景観の読み解きの方法を提案した。
荒天波浪中での浮体の強非線形流体・構造連成解析と波浪防災に関する先端的研究

大振幅波浪中の浮体によって砕波や飛沫が発生するような強非線形流体現象に対しても精度の高い計算が可能となるよう,最新の数値流体力学的手法をいくつか開発した。また波浪衝撃による浮体甲板上での圧力,浮体の動揺,波浪中抵抗増加を水槽実験によって計測し,その結果との比較によって開発した数値計算法の妥当性を検証した。さらに2007年11月には強非線形流れに関する国際会議を主催し,世界トップレベルの研究情報の発信・交換を行った。流体・構造連成解析として,新しい非線形ストリップ法の開発,孤立波の衝突による垂直弾性板の振動に関する計算法の開発なども行った。1)CIP法をベースとした水波と浮体の強非線形相互作用に関する数値計算法はほぼ完成し,コードをRIAM-CMEN (Computational Method for Extremely Nonlinear hydrodynamics)と名前を付けた。その計算法の精度の検証をする目的で,3次元数式船型モデルを用いた大振幅水波の打ち込みによる甲板上での圧力の計測実験を行った。新たに購入したビデオカメラで強非線形現象を観察するとともに,ストレインアンプも昨年より周波数応答特性の良いものを使って現象の再現性の確認を行った。2)上記の'local'な強非線形現象の計測実験に加え,'globa1'な波浪中での運動および抵抗増加に関する周波数応答を知るための実験も平成18年11月に実施した。これに対応する数値計算をRIAM-CMENだけでなく,従来から知られている線形計算法によっても行い,それらの比較によってRIAM-CMENの間題点,改良すべき点を見出した。その結果は平成19年9月にアメリカで開催される国際会議への論文として取りまとめた。3)粒子法(MPS法)の計算時間を短縮し,実用計算法とするための研究を遂行中である。そのアイデアは,浮体近傍の強非線形流れはMPS法で許算し,それ以外は時間領域境界要素法で計算するというハイブリッド計算法の構築である。計算の安定性・精度を高めるために各種の工夫をしているが,その結果は平成19年8月および11月に開催される国際会議で発表できるよう準備を進めている。4)流体・構造連成問題の計算を如何にして実現させるべきかについてブレイン・ストーミングを行った。また基礎的な研究として,孤立波が構造物に衝突したときの2次元振動問題を,時間領域での非線形境界要素法で計算している。さらに船体を弾性梁とみなした波浪中弾性応答の計算法についても検討しており,これらの結果も平成19年度中には論文として発表できる予定である。1)CIP法をベースとした水波と浮体の強非線形相互作用に関する数値計算法(RIAM-CMEN)における自由表面の解像度を上げるために,界面捕捉法としてTHINC(Tangent Hyperbola for Interface Capturing)法を導入した。この方法は,密度関数に関する移流方程式を保存形としているので,質量の保存は完全に満たされるが,それを数値計算によって確認した。またCIP法に関数変換を適用する従来の方法に比べ,水面の砕波や飛沫の解像度も向上していることを確認した。2)RIAM-CMENの主要計算部分は,これまで非保存形の移流方程式に対するCIP法を用いていたが,この部分も保存形方程式の計算ができるように拡張した。ダム崩壊問題に適用することによって垂直壁面での衝撃圧の計算値がより実験値に近づくことを示した。3)RIAM-CMENによる3次元計算および実験との比較による検証は,これまで数式船型である幅広のmodifiedWigleyモデルを対象として行ってきたが,実際の任意船型に対して計算できるように,船体表面オフセットデータから,仮想粒子の配置による表示を行う方法を開発した。それを用いてS-175コンテナ船の波浪中大振幅動揺の計算を行った。4)MPS法と時間領域非線形境界要素法とのハイブリッド計算法の開発研究を昨年度に引き続き行った。いくつかの問題点に関する検討を行っているが,劇的な改善と言えるほどの結果は得られていない。5)流体・構造連成問題についても,昨年度に引き続き,孤立波が構造物に衝突した時の2次元振動問題について研究した。線形問題に対する解析解と数値計算結果との違いに理由を調べるのに多くの時間を費やしたが,ほぼ解決した。船体を弾性梁とみなした強非線形波浪中弾性応答の計算にも着手した。有限要素法との融合計算に関しては,計画より遅れているが,平成20年度に鋭意行う予定である。1)直交格子・CIP法をベースとした水波と浮体の強非線形相互作用に関する数値計算法(RIAM-CMEN)の計算時間を短縮するために計算コードの並列化を行った。計算法には大別すると,(1)自由表面の捕捉,(2)浮体表面位置の更新,

(3)浮体に対する支配方程式の計算,があるが,(1)と(3)に対してはMPIを用いた並列化をほぼ完了することができた。2)RIAM-CMENの流体に対する主要計算部分を保存形方程式に基づいたスキームに変更したバージョンも用意しているが,その有効性の検証を円柱周りの流れやタンクスロッシングのシミュレーションを行った。3)波浪中を前進しながら動揺する船の運動,抵抗増加,波浪荷重を現存する色々な計算手法で計算し,実験値と比較する国際ワークショップがオランダで開催されることになり,その主催者からRIAM-CMENによる計算依頼があり,招待参加することになった。またタンクスロッシングに関する比較計算シンポジウムを海洋極地工学に関する国際会議(ISOPE)において企画し,CIP法,MPS法による計算結果を提出した。4)船体を梁と見なした時間領域での非線形ストリップ法による計算法を完成させ,船体運動,波浪荷重におけるホギング・サギングの非対称性,スラミング・波浪衝撃に対する応答などを実験値と比較検討した。その結果,実用計算法として船舶の初期設計にも使えるレベルにあることを確認した。5)孤立波が垂直弾性板に衝突したときの板の弾性振動,自由表面上に発生する波の計算ができるように,非線形境界要素法(MEL)法による計算コードを完成させ,板の剛性率や拘束条件による応答の違いなどについて調べた。
Rimmed Vacuole型遠位型ミオパチー遺伝子のポジショナルクローニング

Rimmed Vacuole型遠位型ミオパチーは、常染色体劣性遺伝を呈する筋疾患である。この疾患は成人早期に発症し、臨床微候では下肢遠位筋の筋力低下が、筋病理所見ではrimmed vacuoleの出現が非常に特徴的である。一方、ペルシヤ系ユダア人においても、DMRV類似の遺伝形式、臨床徴候、筋病理所見を呈する筋疾患、hereditary inclusion body myopathy(HIBM)が存在することが知られている。最近になり、このHIBMが第9染色体p1-q1の領域に存在することが明らかにされたことから、DMRVが同じ遺伝子座に連鎖するか否かを明らかにする目的で、我々はDMRVと診断した7家系(発症者:12人、非発症者15人)に対して連鎖解析を試行した。二点連鎖解析は、D9S248、D9S43、D9S50において、それぞれ最大ロッド得点5.90(theta=0)、5.25(theta=0)、4.23(theta=0)を示した。D9S319、D9S43、D9S248、D9S165、D9S50、D9S276を用いた多点連鎖解析では、D9S43、D9S248において、最大ロッド得点7.10を示した。またハプロタイプ解析では、D9S318、D9S276において組換えを認めた。以上より、DMRVに遺伝子座は、D9S319とD9S276の23.3cMの間隔に存在すると思われた。DMRVがHIBMと同じ遺伝子座に連鎖したことから、これら2つの疾患がallelicである可能性を示した。
高周速ギヤボックスの自己減圧作用による損失低減と自律的潤滑の可能性

ガスタービン発電機に用いられる歯車は高い回転数で運転されるため,風損と呼ぶ損失が伝達動力の数%にも達し,無駄として無視できない.これを小さくする1方法として,歯車自身にギヤポンプの機能を付加し,箱内を真空にすることの可能性を検討した.これと同時に潤滑が円滑に行われなければならない.この点も考慮して検討した結果,圧力を低減できるが,外部圧力との差が別の損失を生むことが判明した.空気排出部を小形の真空ポンプで吸引すればよく.また潤滑は,かみ合いの外部からのジェット流を用いれば,箱内の圧力が低いために安定して実現可能であることがわかった.周速の高い歯車は,歯車周囲の空気を巻き込むための損失(風損)が無視できないが,歯車箱内を減圧するとこれを回避できる.この減圧を歯車の持つ自己ポンプ作用で行うことを考え,はすば歯車を対象として実験を行ってきた.本年度は,減圧量の把握に加えて,損失量も計測できるように実験設備を変更した.運転にはサーボモータを用い,無潤滑で歯車を運転している.また当初は,被動側歯車に負荷装置とトルクメータを取り付けて運転したが,事実上負荷がゼロであるので,被動軸端を開放して,駆動軸トルクを計測することにより,実際の損失測定を行った.実験ではおおむね-0.08MPa(ゲージ圧)までの減圧ができることが,再現性を含めて確かめられた.またこれと同時に,減圧をすると損失が増すという現象を確認した.また,外部のポンプで減圧したり,外気を導入して内部圧力を調整した場合の損失も計測した結果,損失には,機械的な摩擦による損失,風損による損失,内外圧力差を維持する損失があって,これらの総和が歯車装置の損失となることを実験的に明らかにすることができた.また,排気口の位置を,ギヤポンプと同様に,歯車外周のかみ合い外れの位置に大きく設けると,その空間に存在する空気を撹拌するための損失も加わることが判明した.すなわち,自己ポンプ作用を最大限に活用するには,排気口の位置を歯車の側面に置くことも重要であることが判明した.本年度の実験を通じて,自己ポンプ作用のみで歯車箱内の減圧をするのは,損失低減の観点からは必ずしも適切でなく,小型の真空ポンプでアシストすることにより全損失が効果的に低減できそうであると考察した.ガスタービン発電機に用いられる歯車は高い回転数で運転されるため,風損と呼ぶ損失が伝達動力の数%にも達し,無駄として無視できない.これを小さくする1方法として,歯車自身にギヤポンプの機能を付加し,箱内を真空にすることの可能性を検討した.これと同時に潤滑が円滑に行われなければならない.この点も考慮して検討した結果,圧力を低減できるが,外部圧力との差が別の損失を生むことが判明した.空気排出部を小形の真空ポンプで吸引すればよく.また潤滑は,かみ合いの外部からのジェット流を用いれば,箱内の圧力が低いために安定して実現可能であることがわかった.当年度は,すでに実施済みの実験結果をまとめた結果をまとめた.本研究では歯車をギヤボックス内の空気を排出するギヤポンプとして活用することとして,歯溝の空気を相手の歯車が押し出す動作に対して,適切に空気の出口を用意するものである.このとき,ギヤボックス内の圧力低減の可能性と,限界についてまとめた結果,おおむね0.02MPa(絶対圧,気圧換算で0.2気圧)までの低減が可能であることと,またその際に発熱する様子について明らかにすることができた.発熱は,空気を排出する際に断熱圧縮が行われることで生じることを確認した.現実には,ギヤボックス内において減圧された空気が還流するために,常時圧縮工程が生じているので,外部への熱伝達と外部温度とのバランスで温度上昇が決まるが,この温度上昇は,100度を超えることが確実になった.特にはすば歯車においては,歯がねじれているために上述の空気の圧縮と排出行程が,軸方向に空気を絞り出すように行われるので,一方の端部へ押し込まれるような流れが生じている.この部位で空気の出口がふさがれるようになると,ここに熱がたまる傾向があることが判明した.側面のシール部分にこの空気が逃げやすくするポケットを設けるという簡単な対応を施した実験により,温度上昇を緩和できるようになったが,まだ十分とは言えない.この結果として,歯車運転時には,温度上昇に伴う熱膨張が無視できない量になっており,歯車とギヤボックスの間に設けた隙間が減少して,焼きつきに至ることがわかった.当初は歯車のねじれ角の影響を調べることを想定していたが,前年の研究で予想を超える損失の発生が確認され,これが大きな発熱をもたらした.この結果研究の目的である「風損低減」は可能であるものの,ギヤボックス内の圧力(真空に近い)と外気圧力(大気圧)の差と,歯車の歯幅,歯たけで決まる受圧面積の積と,回転速度に比例する,圧力差損失が発生し,全損失の増加が問題であることが明らかになった.なお風損が概ね回転速度の3乗に比例することから,さらに高い運転速度では風損低減効果はあると判断できた.一方,全損失低減の立場からは,風損が小さく,且つ圧力差損失も小さいことが必要となる.

このためには,ギヤボックスからの排気部を大気圧より低くすることが重要で,真空ポンプの補助的使用は必要であることが判明した.しかし,真空ポンプの能力は比較的小さなものであればよく,これによりギヤボックス内の圧力が補助的真空ポンプの能力よりも低くなることを見出し,全損失の低減に貢献することが明らかになった.また,十分に低い圧力となったギヤボックス内での潤滑について,真空環境下に封じられた油圧循環システムを構築して,潤滑が成立するかを,内部の映像により確認したところ,真空に近い環境であるので,潤滑油が歯車周囲の気体(空気)の運動の影響をほとんど受けなくなり,狙い通りの潤滑が可能であることを確認した.その上,真空下であるので潤滑油の発泡現象が著しく抑制されて,これも本提案手法の利点であることを確認した.以上から,提案方法は,簡便な真空ポンプを補助的に用い,且つ潤滑油辞退が低圧側と高圧側とを仕切るシールの効果ももつことも利用すると,比較的ルーズなすき間をもちながら,内部圧力を概ね-0.09MPa(ゲージ圧)まで減圧でき,結果として適切な潤滑を行いながら風損の低減が行えることが明らかになった.機械要素当該年度には,損失測定は計画通りに実施できた.このときに,研究本来の目的であるところの歯車箱内の減圧と損失の関連性を精査した.その際に損失の分類が明確にできることが判明したため,その寄与を詳しく検討した.結果として損失を低減しつつ風損低減を行うためには,自己ポンプ作用自身が持つ損失を回避しなければならないことが判明したため,実験量が増えた.また,実験自身が発熱を伴うことから,実験ごとの冷却に時間がかかり,当初目論見よりは実験の所要時間の短縮ができなかった.しかしながら,明らかにしたい挙動は概ね理解ができるようになったと考える.現在,実験装置の改修を行っており,その完成が当初予想よりも遅れているのが原因である.実験が開始できればルーチンの計測を行うことができるので,現状での遅れは,当初の目的を達成するのに大きな影響を及ぼすことはないと考えている.25年度未達の実験として,ねじれ角を増した場合の挙動の解明があるが,極低圧下における潤滑方法の検討に重点を置くことが本研究の目的にかなっていると考えるので,この部分に注力しつつ,ねじれ角の影響も検討を加えることにしたい.実験中心の研究であるので,いかに効率的にデータを収集するかが大きな課題であり,その際には,実験結果に合わせて実験条件を随時修正する必要がある.また,断熱圧縮による温度上昇は,現象としては理解できていても,これを回避する方法については,試行錯誤的な因子の自由度が種々あるので,地道に研究を進めることが肝要と考えている.主な理由は,人件費を使用しなかったことにある.大学院学生の研究活動を指導の一環として実施したためである.実験を遂行するために,潤滑機器類とセンサー類を購入することと,歯車の更新(表面処理)の必要があるため,これらに当てて使用する予定である.実験条件をいくつか変更するために,歯車の製作,また空気流の制御をおこなうためのガイドポケットの製作を行い,種々の計測を実施する.歯車は,無潤滑運転をするために,表面コーティングの処理を行うので,このためのコストも発生する.また,温度,圧力測定を円滑に行うために測定環境の改善を行う予定である.
分子科学5分野における共同研究

5+5ミーティングの実施及び具体的協力研究で下記の様な実績を上げる事が出来た。以下各項目毎に具体的にその成果を記す。(1)5+5ミーティングの実施(i)放射光利用化学(於分子科学研究所)前回の1993年のダレスベリ-での会議以降の日英相互の研究の進展および、研究環境の変化と今後の交流計画などについて活発な討論がなされた。英国からは、5名が参加し、日本側からは、14名の日本人の他分子研来所中の外国人研究者など多数が参加し活気に満ちた研究会となった。Murno教授の最近の状況報告では、英国の研究体制が大幅に変わりつつあるとのことで、1993年においてSERCと称していた組織は無くなり、ダレスベリ研究所は新たにできた、The Council for the Central Laboratory of the Research Councilの下に置かれ、CCL-Daresbury Laboratoryと称されることになったとのことであった。研究体制はまだまだ組織整備される状況にあり、英国の基礎科学研究環境の厳しさの一端を感じさせるものであった。日本側は小杉教授が現在進めているビームラインのスクラップ&ビルトおよび将来計画の検討状況の説明を行った。(ii)物質化学(於英国王立研究所)英国側キーパーソンのアンダーヒル教授(ウェールス大)より挨拶と今回の会議の趣旨説明があった後、日英の研究者からそれぞれ次の様な研究発表があった。薬師(分子研):フタロシアニン導体におけるπ-d相互作用に関する物性データ、Kilburn(サウザンプトン大):TTF骨格を取り込んだ有機分子、金属錯体、LB膜、アミノ酸の螺旋鎖にペンダントのように組み込んだ高分子、などTTFの化学、山下(分子研):チアジアゾール環を含む一連の導電性有機物の合成と狭いバンドギャップをもつ合成高分子の紹介、Richardson(シェフィールド大)Dyのよう希土類原子を含む分子のLB膜の2次の非線形光学効果、カリックスアレン焦電性薄膜の熱センサー、ポリフィリンを用いる塩素ガスセンサー、イオン伝導性LB膜などの分子デバイスの紹介、戸嶋(東工大):フタロジアニン共蒸着膜におけるエレクトロクロミズムと電界発光効果、Maud(ウェールス大):チオフェンンオリゴマー・金属界面の理論、原(理研):STM/AFMによる金(lll)面に蒸着した有機分子や液晶の観察、Taylor(ウェールス大)はM(dmit)_2を用いた導電性LB膜と狭いバンドギャップの半導体性高分子、橋本(東工大):フェロシアニン化鉄の磁性の電気化学と光による制御、丸山(法政大工):フタロシアニン薄膜の3次非線形スペクトル、P.Day(王立研究所):BEDT-TTF塩の磁性、伝導性、構造と電荷分離、平本(阪大工):有機色素薄膜を用いた光増幅デバイスとその増幅機構。最後に英国側から数人の短いコメントが出され、会議を終了した。(2)具体的協力研究の実施(i)半導体表面の光電子分光(田中慎一郎)シリコンが含まれる量が異なるサンプルについて、光電子分光を用い、結晶内でのシリコンの荷電状態についての知見を得ることを目的としてXPSを測定した。ダ-スベリ-でのシンクロトロンの放射光と2結晶分光器、電子分光器を用いて、シリコン1sエッジでの吸収端を測定し、光のエネルギーを吸収端付近で変化させ、其々でのシリコンのオージェピークを観測し、シリコン原子の電子状態を調べた。又、Siの1sレベルのケミカルシフトを詳しく調べ、化学結合状態に関する知見を得た。2)Si(100)ステップ表面のRAS測定今回はVicinal Si(100)表面でのRAS(Reflectance Anisotoropy Spectroscopy)を測定した。この表面を700-100Kの高温に保ち、可逆的に変化するスペクトルの温度依存性を測定し、この表面のダイナミクスについての知見を得た。(ii)O(D)+H_2反応の研究(藤村陽)オックスフォード大学のSimons教授の研究グループと共同でO(D)+H_2→OH+Hの反応を研究した。測定したドップラー線形の解析から、角度散乱分布は前方後方対称ではなく、前方散乱が主であることと反応断面積に衝突エネルギー依存性があることが示された。これは時期を同じくして同研究室で行われた準古典軌道計算の結果と一致している。その計算では生成物OHの回転状態を全て積算した角度分布が前後対称になるのに対して、回転状態が高い場合には後方散乱すなわち小さな衝突係数が有利、回転状態が低い場合には前方散乱すなわち大きな衝突係数が有利であることを示している。このことは、従来の状態選別をしない散乱角度分布測定は必ずしも反応の正しい描像を与えないことを示しており非常に興味深い結果であると共に、状態選別した微分反応断面積測定の必要性を強く提示している。

Murno教授の最近の状況報告では、英国の研究体制が大幅に変わりつつあるとのことで、1993年においてSERCと称していた組織は無くなり、ダレスベリ研究所は新たにできた、The Council for the Central Laboratory of the Research Councilの下に置かれ、CCL-Daresbury Laboratoryと称されることになったとのことであった。研究体制はまだまだ組織整備される状況にあり、英国の基礎科学研究環境の厳しさの一端を感じさせるものであった。日本側は小杉教授が現在進めているビームラインのスクラップ&ビルトおよび将来計画の検討状況の説明を行った。(ii)物質化学(於英国王立研究所)英国側キーパーソンのアンダーヒル教授(ウェールス大)より挨拶と今回の会議の趣旨説明があった後、日英の研究者からそれぞれ次の様な研究発表があった。薬師(分子研):フタロシアニン導体におけるπ-d相互作用に関する物性データ、Kilburn(サウザンプトン大):TTF骨格を取り込んだ有機分子、金属錯体、LB膜、アミノ酸の螺旋鎖にペンダントのように組み込んだ高分子、などTTFの化学、山下(分子研):チアジアゾール環を含む一連の導電性有機物の合成と狭いバンドギャップをもつ合成高分子の紹介、Richardson(シェフィールド大)Dyのよう希土類原子を含む分子のLB膜の2次の非線形光学効果、カリックスアレン焦電性薄膜の熱センサー、ポリフィリンを用いる塩素ガスセンサー、イオン伝導性LB膜などの分子デバイスの紹介、戸嶋(東工大):フタロジアニン共蒸着膜におけるエレクトロクロミズムと電界発光効果、Maud(ウェールス大):チオフェンンオリゴマー・金属界面の理論、原(理研):STM/AFMによる金(lll)面に蒸着した有機分子や液晶の観察、Taylor(ウェールス大)はM(dmit)_2を用いた導電性LB膜と狭いバンドギャップの半導体性高分子、橋本(東工大):フェロシアニン化鉄の磁性の電気化学と光による制御、丸山(法政大工):フタロシアニン薄膜の3次非線形スペクトル、P.Day(王立研究所):BEDT-TTF塩の磁性、伝導性、構造と電荷分離、平本(阪大工):有機色素薄膜を用いた光増幅デバイスとその増幅機構。最後に英国側から数人の短いコメントが出され、会議を終了した。(2)具体的協力研究の実施(i)半導体表面の光電子分光(田中慎一郎)シリコンが含まれる量が異なるサンプルについて、光電子分光を用い、結晶内でのシリコンの荷電状態についての知見を得ることを目的としてXPSを測定した。ダ-スベリ-でのシンクロトロンの放射光と2結晶分光器、電子分光器を用いて、シリコン1sエッジでの吸収端を測定し、光のエネルギーを吸収端付近で変化させ、其々でのシリコンのオージェピークを観測し、シリコン原子の電子状態を調べた。又、Siの1sレベルのケミカルシフトを詳しく調べ、化学結合状態に関する知見を得た。2)Si(100)ステップ表面のRAS測定今回はVicinal Si(100)表面でのRAS(Reflectance Anisotoropy Spectroscopy)を測定した。この表面を700-100Kの高温に保ち、可逆的に変化するスペクトルの温度依存性を測定し、この表面のダイナミクスについての知見を得た。
ロコモーション評価のための移動効率測定システムの構築と応用

人間のロコモーションは直立二足という特有な形態で行われ,代謝能力,筋出力,協調作用,動的バランス,合理的な動作など,様々な能力が関わる運動である.移動中の機械的効率(移動効率)の解析はロコモーションにおける移動能力の新しい評価法となりうる.本研究では,代謝測定と動作分析を併用し,新しい移動能力診断法の開発を可能とする移動効率測定システムの構築を目的とした.本年度は,(1)移動効率の再現性の検討,(2)日常的な持久的トレーニングが移動効率に及ぼす影響の検討,(3)強制的なケイデンス(ピッチ)変化が移動効率に及ぼす影響の検討を行った.12名の青年男女に6種類の速度(40m/min-140m/min)での歩行と5種類の速度(100m/min-300m/min)での走行を行わせ,移動運動中の呼気ガス,地面反力,矢状面内の身体動作を計測した.採取した呼気ガスより代謝によるエネルギーを算出した.また,地面反力と身体の動作より,各関節の関節トルクを算出し,さらに,各関節の力学的仕事の総和(身体が生み出した力学的エネルギー)を算出した.これら両者の比をとることにより,移動効率を算出した.12名の内,6名については3日後に同じ計測を行い,移動効率の再現性を検討した.また,別の4名にはケイデンス(ピッチ)を強制的に変化させて,歩行および走行中の移動効率を算出した.本研究の結果をまとめると以下のようになる.1)本研究の方法により算出した移動効率には十分な再現性が確認された.2)日常的に持久的トレーニングを行っている者は同速度における移動効率が高い傾向がみられた.3)強制的にケイデンスを変化させると移動効率は低下し,個人の固有のケイデンス付近で最も高い効率が出現する傾向がみられた.人間のロコモーションは直立二足という特有な形態で行われ,代謝能力,筋出力,協調作用(コーディネーション),動的バランス,合理的な動作など,様々な能力が関わる運動である.したがって,移動能力は有酸素エネルギー産生機構により発揮されたエネルギーが効率良く筋収縮に変換され,さらに筋収縮力が有効に移動に利用される全過程を通じて評価される必要がある.移動中の機械的効率(移動効率)の解析はロコモーションにおける移動能力の新しい評価法となりうるものである.本研究では,代謝測定と動作分析を併用し,新しい移動能力診断法の開発を可能とする移動効率測定システムの構築を目的とした.これまでの効率研究においては,運動中の代謝エネルギーと力学的エネルギーを同時に測定することは困難であったが,本研究ではトレッドミル上での歩行および走行中の代謝測定と動作分析を併用することにより,両者の同時測定を実現した.その結果,1)代謝によるエネルギー産生と力学的仕事のいずれもが移動速度の増加にともない増大するが,増加率はトレーニングの有無により異なる.2)同一速度では,鍛錬者は非鍛錬者よりも代謝によるエネルギー産生,力学的仕事のいずれもが大きい.3)移動効率は移動速度が高いほど低くなる傾向にある.4)同一速度では,鍛錬者は非鍛錬者よりも効率が高い.等の知見が得られた.今後は,基礎的データを蓄積することにより,年齢,性別,トレーニングの有無等によりカテゴライズされた被験者の移動を評価・診断する際の指標を作成することが課題である.人間のロコモーションは直立二足という特有な形態で行われ,代謝能力,筋出力,協調作用,動的バランス,合理的な動作など,様々な能力が関わる運動である.移動中の機械的効率(移動効率)の解析はロコモーションにおける移動能力の新しい評価法となりうる.本研究では,代謝測定と動作分析を併用し,新しい移動能力診断法の開発を可能とする移動効率測定システムの構築を目的とした.本年度は,(1)移動効率の再現性の検討,(2)日常的な持久的トレーニングが移動効率に及ぼす影響の検討,(3)強制的なケイデンス(ピッチ)変化が移動効率に及ぼす影響の検討を行った.12名の青年男女に6種類の速度(40m/min-140m/min)での歩行と5種類の速度(100m/min-300m/min)での走行を行わせ,移動運動中の呼気ガス,地面反力,矢状面内の身体動作を計測した.採取した呼気ガスより代謝によるエネルギーを算出した.また,地面反力と身体の動作より,各関節の関節トルクを算出し,さらに,各関節の力学的仕事の総和(身体が生み出した力学的エネルギー)を算出した.これら両者の比をとることにより,移動効率を算出した.12名の内,6名については3日後に同じ計測を行い,移動効率の再現性を検討した.また,別の4名にはケイデンス(ピッチ)を強制的に変化させて,歩行および走行中の移動効率を算出した.本研究の結果をまとめると以下のようになる.1)本研究の方法により算出した移動効率には十分な再現性が確認された.2)日常的に持久的トレーニングを行っている者は同速度における移動効率が高い傾向がみられた.3)強制的にケイデンスを変化させると移動効率は低下し,個人の固有のケイデンス付近で最も高い効率が出現する傾向がみられた.
ルームエアコンのエネルギー消費効率および効率的運用に関する研究

ルームエアコンの消費エネルギー量を正確に推定するため、これまで困難であった除霜運転の発生条件と除霜時のエネルギー消費効率の算出法を明らかにした。ルームエアコンの使用時に生じる室内温度分布を改善するため、サーキュレーターを用いた場合の効果を明らかにし、省エネルギー性を評価した。1)着霜,除霜運転条件およびエネルギー消費効率実験当実験を実施するため,熊本県立大学実験室内に冷凍機を組み込んだ実験BOXを製作した。まず,除霜運転が発生する条件を検討するため,(1)室外機周囲の温湿度,(2)ルームエアコンの処理熱量(能力),(3)運転継続時間の3つのパラメータを組み合わせた実験を行った。(2)の条件については,通常,除霜運転が必要となる外気条件では暖房負荷が大きくなるので,最大能力運転時を中心に実験を行った。実験の結果,1機種の計測結果ではあるものの,室外機のコイル表面に,「結露」,「着霜」する温湿度の条件,ならびに除霜運転が発生する条件が明らかとなり,この条件を示す図を作成した。次に,除霜運転前後の冷媒温度や能力等の変化を計測し,除霜運転時の冷凍サイクルを解析した。2)着霜・除霜運転に関わるエネルギー消費効率低減係数の導出1)の計測結果を用いて,除霜運転時のエネルギー消費効率低減係数を算出した。具体的には,除霜運転開始から任意の時間経過後の平均エネルギー消費効率を算出し,この値と,除霜運転をしない場合の効率との比を低減係数とした。この結果を用いると,任意の経過時間を除霜サイクルと見做せば,除霜運転時の効率低減量が把握できる。例えば,除霜サイクルが約30分の場合,低減係数は1015%であった。以上の結果の一部は,日本建築学会環境系論文集に投稿(2009年1月)し,採用が決定した。本年度は、まず、前年度の除霜実験で使用した実験BOXを改造し、室温分布実験BOXを作成した。具体的には、主として冬期暖房時の室温分布を再現するため、居室を想定した空間の周囲に任意の温度調節が可能な空間を作成した。また、この空間と居室空間の相当隙間面積を任意に変更できるように工夫した。この実験BOXを用いて、居室の隣接空間として外気、ならびに非居室に相当する状態を再現し、さらに相当隙間面積を住宅の気密グレードごとに設定した実験を実施した。隣室の状態や隙間面積を組み合わせた実験を行う理由は、この2つの条件が冷暖房時の上下温度分布を形成する主たる要因であるからである。以上の実験条件のもと、2種類のサーキュレータを用いて、設置位置と送風強度を様々に組み合わせ、エアコン使用時の上下温度分布を解消する方法を検討した。その結果、室温の均一性、ならびにエアコンの制御性(リモコンの設定温度と室温の一致の程度)に最も優れる方法は、床置きタイプのサーキュレータを用いて、エアコンの真下から吹き出し方向に送風する方法であることが分かった。同時に、省エネルギー効果を検証するため、エアコンの供給熱量と電力消費量を計測した。今回の計測では、エアコンの吹き出し方向を変化させるので、筆者がこれまで用いた空気エンタルピー法による能力測定が不可能であったため、最新のコリオリ流量計を用いた冷媒流量計測を試みた。計測方法には課題があるものの、正確な流量算出のための補正方法を明らかにすることができ、最終年度の研究につながる成果が得られた。本年度は、前年度に引き続き、室温分布実験BOXを用いて、サーキュレーターによる上下温度差分布の改善効果と省エネルギー性に関する実験を行った。本年度の実験では、特に省エネルギー性に着目した。通常使用時の居住域室温が、サーキュレーター使用時の居住域温度と同等となる場合のエアコンのエネルギー消費量比較を行った。その結果、例えば気密グレードが4の場合、通常使用時の室温をサーキュレーター利用時の室温と同等とするためには、リモコンの設定温度を4°C上げなくてはならないが、サーキュレーターファンの消費電力を加味すると、省エネルギー効果はほとんど得られないことが分かった。一方で、室温分布の時系列的変化を分析すると、特に立ち上がり時はサーキュレーターを用いることで、同等のエネルギー消費の下、良好な温熱環境を実現できることが分かった。サーキュレーターの有効利用は、前年度に検討した設置位置の適切な選定と共に、エアコンの挙動に対応した運転時間の選択が重要であることが明らかになった。また、サーキュレーター使用時のエアコンのCOPは若干悪化した。これは、空気循環により吸い込み温度が下がってCOPが向上する効果と、負荷率が上がってCOPが低下する効果が相殺した結果であることが冷凍サイクルを基にした分析から明らかになった。これらの結果は、2012年空気調和衛生工学会大会の発表論文としてまとめ、2012年5月18日に投稿した。また、本年度は研究の最終年度として研究の成果の取りまとめを行い、初年度の成果である除霜運転の発生条件、ならびに除霜を含む運転時のエネルギー消費モデルを再検証した。研究代表者が提案しているエアコンのエネルギー消費量モデルにおける、デフロストによるCOP補正係数として再検討した。既存モデルの改良を含め、成果を日本建築学会環境系論文集の投稿論文としてまとめ、2012年5月10目に投稿した。
革新的金属錯体超分子の創世、機能と電子構造制御

本研究ではカリックスアレンを金属イオンで結合させてカリックスアレン多量体、及び分子閉じ込め型容器を構築することを目的として行った。(2)分子閉じ込め分子容器を有する二次元銀錯体[Ag_2(calix[4]arene)(CIO_4)_2]_∞の構築calix[6]areneよりcavityの小さいcalix[4]areneを用いて[Ag_2(calix[4]arene)(CIO_4)_2]_∞の合成に成功した。Agは2分子のcalix[4]areneと2分子のCIO_4^-が配位した歪んだ四面体構造をとっている。この錯体はAgはcalix[4]areneの全てのbenzene部位に配位しており、4個のAgをcalix[4]areneが架橋することにより二次元シート構造を形成している。これはcalixareneを二次元に繋いだ最初の例である。最も注目されることはcalix[4]areneのcavityの上でAgが配位しさらにこのAgにCIO_4^-が配位し、ちょうど蓋の役割を果していることである。したがってcalix[4]areneにゲスト分子を取り込んだ後、Ag錯体を形成すれば分子閉じ込め容器としての機能を発現することができる革新的な超分子である。dmitの類縁化合物でしかもBEDT-TTFのちょうど半分の構造を有し、しかも電子供与体としての性質を有するC_5H_4S_5配位子(4,5-エチレンジチオ-1,3-ジチオレ-2-チオンを用いて金属錯体の合成に成功した。4つの錯体{[Ag(C_5H_4S_5)_3]ClO_4・CH_3CN}_2(1)、[Ag(C_5H_4S_5)_2NO_3](2)、[Ag(C_5H_4S_5)SO_3CF_3](3)、[Cu4I4(C_5H_4S_5)_4](4)のX線結晶構造を明らかにした。C_5H_4S_5の配位形式は4つのC_5H_4S_5の錯体が合成され、構造・性質を明にした。その結果C_5H_4S_5のチオカルボニル基だけが単座配位子として配位したタイプI、チオカルボニル基が橋かけ配位したタイプII、C_5H_4S_5のチオカルボニル基とチオエーテル基の両方で配位し、ポリマー構造を与えるタイプIII、チオカルボニル基のS原子で橋かけされ、さらにチオエーテル基のS原子で配位したタイプIVがあることを初めて明らかにした。5員環および6員環S原子が直接金属イオンに配位した錯体としてこれまで1例が報告されているだけであったが、本論文ではC_5H_4S_5の6員環Sが配位した3つの錯体の構築に成功した。アルキルチオエーテルと比較して、6員環チオエーテル(-S-)のS原子はAgイオンに弱く配位すること、C_5H_4S_5錯体においてチオカルボニル(C=S)と6員環チオエーテルとAgとの結合距離はそれぞれ、2.45-2.60Åと(2.80-2.95Åであり、前者の方が短いという重要な結果を見い出した本研究では縮合多環化合物のベンゾ[a]ピレン(bpyr)とコロネン(cor)がπ配位した新規銀(I)錯体超分子を構築しその構造、物性を明かにすることを目的とした。(1)[Ag_4(bpyr)_2(toluene)_2(ClO_4)_4](1)の構築.1には結晶学的に2つのAgが存在する。一つAgには二分子のbpyr及びClO_4と配位した四面体構造をとっており、もう一つAgには一分子のbpyr及び二分子のClO_4、一分子のトルエンが配位した四面体構造である。錯体全体としては、bpyrは二つのAgによって架橋され、一次元鎖を形成している。

さらにAgはClO_4によっても架橋配位されている。(2)[Ag_2(cor)_<1.5>(ClO_4)_2](2)の構築.銀は二分子のコロネンにη^2配位し、さらに二分子のClO_4の配位により四面体構造をとっている。両末端のコロネンには二つのAgが、まん中のコロネンには四つのAgが配位している。錯体全体としては三分子のコロネンを一つのユニットとして、c軸方向にはClO_4でAgで架橋され一次元構造を形成している。これら二つの錯体は一次元鎖構造をとっているだけでなく配位子間にπ-π相互作用が存在し、これにより二次元ネットワークを形成している。2の微結晶はg=2.001に有機ラジカルによるシャープなESRシグナルと、g=2.118にAgによるブロードなシグナルを与え、corとAgとの間での電荷移動が明かとなった。多環式化合物のAg(I)π錯体では、Agは配位子の平面に対しほぼ垂直にC=C結合に配位し、またC=C距離の短い所、つまり電子密度の高いところに配位していることが明かとなった。2は高い電気伝導度σ=3.0×10^<-3>Scm^<-1>を示すことを見い出したが、これは分子間、分子内とも大きなπ-π軌道の重なりがあるためと考えられる。さらに有機ラジカルのスピン密度も後者の方が大きいことも重要な要因となっていることを明かにした。
荷重速度と繰り返し挙動を考慮した木質耐力壁の耐震性能評価に関する研究

荷重速度の課題においては、昨年度の実験結果を基に、荷重速度の違いにより生じた荷重の増減(以下、動的成分)を抽出し、それが壁の変形の大きさと繰返し回数により、どのように推移するか調べた。動的成分-変形の関係は、微小変形範囲では線形に近い挙動を示し、壁が降伏変形に達するあたりから、逆S字型の履歴を示した。また、経験済みの変形範囲では動的成分はほとんどなく、処女変形領域のみで動的成分がみられた。また、昨年度作成した、耐力壁の繰り返し劣化を再現できる解析モデルに、動的成分を付加した解析モデルを作成し、過去に実施した振動台実験結果を対象にシミュレーション解析を行うことで、その妥当性を示した。繰返し挙動の課題においては、昨年度作成した、耐力壁の繰り返し劣化を再現できる解析モデルは、各接合部の特性値を接合部実験により求める必要があったため、本年度は、釘接合に着目し、より簡易な実験で得ることができる木材の物性値のみを与えれば、釘接合部の特性値を得ることができないか試みた。まず、釘接合部の力学モデルはWinklerモデルで再現できるものとして扱った。木材の反力バネを非線形バネ(バイリニアモデル)として扱い、反力バネの特性値は、別途実施した木材の全面圧縮実験の結果から決定した。簡易化のため釘を弾性体として扱い、釘頭部に任意のせん断力を受けた時の釘長さ方向の各位置での変位は、弾性床上の梁理論によって求まる釘の変形モード形状が、せん断力の増加に対して比例的に増大すると仮定して求めた。すると、各反力バネの抵抗力は、フックの法則で簡易に得ることができる。以上の計算を全反力バネに対して行えば、釘接合部の荷重-すべり量関係を得ることが出来る。この方法により求めた釘接合部の荷重-すべり量関係は、改善の余地は残すものの、最大耐力を迎えるまでは、その包絡線と繰返し劣化挙動の傾向を再現できた。本年度は、耐力壁と接合部、両方に対する追加の動的加力実験を行う予定であったが、試験機の事情により実施できなかった。しかしながら、既に得た実験データから、改善の余地はあるものの、繰返し劣化挙動と速度依存性を再現できる解析モデルを作成し、当初の計画通り進んでいることから「おおむね順調に進展している。」と判断する。本年度実施できなかった、動的加力実験を行う。これにより、動的成分のモデルをより一般性のあるものに改善する。また、改善されたモデルを用いて、荷重速度、繰り返し劣化挙動が建物の耐震性能に及ぼす影響を調べる。木質面材耐力壁を対象に、1繰り返し載荷スケジュールを変化させた静的載荷実験と2標準載荷試験、3動的載荷実験、を実施し、面材壁を構成する接合部を対象に、4静的載荷実験と5動的載荷実験を実施した。本実験においても、先行研究と同様に、繰り返し劣化挙動と速度依存性による影響が確認された。繰り返し劣化挙動については、処女載荷(1回目の載荷)から2回目の載荷での耐力低下が顕著であり、3回目以降の影響はそれに比べ小さいことが確認された。速度依存性については、同一変形時の耐力を比べると動的載荷結果が静的載荷結果を上回った。ただし、最大耐力は荷重速度によらず一定であったため、荷重上昇がはやい分、動的載荷では静的載荷に比べ小変形で損傷し、全体的に変形性能が低下した。これらの結果は、耐力壁を構成する接合部の挙動から説明可能であることが確認され、その知見から、接合部実験結果のみを用いて、耐力壁の繰り返し劣化を概ね再現できる解析モデルを作成した。一方で、接合部の速度依存性に関わる主な特性値(粘性係数)が、各部の損傷とともに複雑に推移することが確認されたため、荷重速度の違いによる影響を考慮した一般性のある解析モデルの作成には至らなかった。しかし、特解的ではあるものの、特定損傷時の粘性係数を既知とすれば、耐力壁が最大耐力を発揮する以前の変形域では、理論的に速度依存性を再現できることができた。さらに、上記した、耐力壁の繰り返し劣化を概ね再現できる解析モデルを用いて、建物モデルを構築し、耐力壁の劣化が建物の耐震性能に及ぼす影響について、その大要を把握した。面材耐力壁の載荷実験を計画通り実施した。各部の損傷に伴う、速度依存に関わる特性値の推移が複雑であったため、一般性のある解析モデルの作成が出来なかった点については、当初の計画から遅れがでた。しかし、次年度予定していた理論開発に向けた足がかりとなる特解的な理論の妥当性が確認できたことと、繰り返し劣化挙動については、当初の計画よりやや早いペースで計画が進んだことから、総合的に判断して、「おおむね順調に進展している。」と判断する。

繰返し挙動の課題においては、昨年度作成した、耐力壁の繰り返し劣化を再現できる解析モデルは、各接合部の特性値を接合部実験により求める必要があったため、本年度は、釘接合に着目し、より簡易な実験で得ることができる木材の物性値のみを与えれば、釘接合部の特性値を得ることができないか試みた。まず、釘接合部の力学モデルはWinklerモデルで再現できるものとして扱った。木材の反力バネを非線形バネ(バイリニアモデル)として扱い、反力バネの特性値は、別途実施した木材の全面圧縮実験の結果から決定した。簡易化のため釘を弾性体として扱い、釘頭部に任意のせん断力を受けた時の釘長さ方向の各位置での変位は、弾性床上の梁理論によって求まる釘の変形モード形状が、せん断力の増加に対して比例的に増大すると仮定して求めた。すると、各反力バネの抵抗力は、フックの法則で簡易に得ることができる。以上の計算を全反力バネに対して行えば、釘接合部の荷重-すべり量関係を得ることが出来る。この方法により求めた釘接合部の荷重-すべり量関係は、改善の余地は残すものの、最大耐力を迎えるまでは、その包絡線と繰返し劣化挙動の傾向を再現できた。本年度は、耐力壁と接合部、両方に対する追加の動的加力実験を行う予定であったが、試験機の事情により実施できなかった。しかしながら、既に得た実験データから、改善の余地はあるものの、繰返し劣化挙動と速度依存性を再現できる解析モデルを作成し、当初の計画通り進んでいることから「おおむね順調に進展している。」と判断する。本年度の結果では、耐力壁の速度依存性の影響は確認できたものの、一般性のある理論構築に向けて、十分なデータが揃わなかったため、耐力壁と接合部、両方に対する追加実験と材料実験を行い、基礎データの収集を行う。また、その結果を用いて速度依存性を再現できる解析モデルの作成を行う。それ以外の内容については、当初の計画に従い進める。本年度実施できなかった、動的加力実験を行う。これにより、動的成分のモデルをより一般性のあるものに改善する。また、改善されたモデルを用いて、荷重速度、繰り返し劣化挙動が建物の耐震性能に及ぼす影響を調べる。本年度実施した実験のうち、繰り返し挙動を調べるための試験体数を削減したため、次年度使用額が生じた。なお、本年度は、速度依存性の影響を調べる実験を先に実施し、その後、繰り返し劣化を調べる実験を実施した。その過程で、速度依存性の影響を把握するには当初予定していた実験だけでは不十分であり、追加実験を実施する必要性が発覚した。そこで、次年度に追加の実験を実施できるよう、繰り返し挙動を調べるための試験体数を削減した。本年度実施予定だった動的加力実験が、試験機の都合上、実施できなかったため、その実験費用が次年度使用額として生じた。
シアノバクテリア生物時計の位相同調現象解明に向けたＫａｉＣの制御機構解析

試験管の中で再構成可能なシアノバクテリアの概日時計は中心振動体であるKaiCのリン酸化状態の往来が約24時間周期で変動する。このKaiCのリン酸化状態の変動が周期的に起こる分子メカニズムは不明な点が多い。本研究は、この分子メカニズム解明を目指して、KaiCを構成する2つのリング構造に着目して、KaiCのリン酸化と構造の変化について解析した。KaiCは2つのリング構造(CIリングとCIIリング)を構成する六量体タンパク質である。KaiCのCIリングとCIIリングを個別に精製し、リン酸化状態およびゲル濾過クロマトグラフィーによるオリゴマー構造を解析した。その結果、KaiCの432番目に相当するスレオニン残基がリン酸化されることによって六量体のCIIリングが単量体に解離することが示された。一方で、CIリングは常に六量体を保持することが明らかとなった。KaiCは11°C以下の温度ではリン酸化状態が高くなり、11°C以上の温度ではリン酸化状態は低下する。そのため、CIIリングもKaiCと同様に温度によるリン酸化状態の変化が期待される。そこで、精製したCIIリングの4°Cから30°Cの間でのリン酸化状態を解析した。その結果、調べた範囲の温度においてCIIリングのリン酸化状態が上昇した。このことから、CIIリングには「脱リン酸化活性がない」もしくは「脱リン酸化活性が抑えられている」と考えられる。すなわち、CIリングの存在によってKaiCは脱リン酸化活性が発揮できることが示唆された。これらの結果から、KaiCは432番目のスレオニンのリン酸化によってCIIリング構造が緩み、CIリングが六量体を保持することでCIIリングの物理的な解離を抑制していることが推察された。29年度が最終年度であるため、記入しない。試験管の中で再構成可能なシアノバクテリアの概日時計は中心振動体であるKaiCのリン酸化状態の往来が24時間周期で変動する。これまで,その分子メカニズムは不明なままである。本研究では,KaiCのリン酸化状態が往来する際の高次構造変化に着目して,Blue Native PAGE (BN-PAGE)を用いて解析した。BN-PAGEで解析するとKaiCは二つのバンドとして検出された。これらのバンドは分子量マーカーから上側のバンドが六量体KaiC,下側のバンドが単量体KaiCと推察された。しかし,より詳細に検証するとBN-PAGEの際に添加するCBB G-250依存的に一部の六量体KaiCが単量体に解離していたことが判明した。この結果から,KaiCに「解離しにくい構造:gs-KaiC」と「解離しやすい構造:cs-KaiC」が存在することが明らかになった。生物時計再構成系におけるKaiタンパク質とその複合体の挙動をBN-PAGEで解析すると,KaiCの高次構造変化も24時間周期で変動していた。8つのリン酸化模倣変異型KaiCを用いて,KaiCのリン酸化状態とcs-KaiCの関係を調べると,高リン酸化状態と脱リン酸化状態の初期でのみcs-KaiCが検出された。さらに,cs-KaiCにのみKaiBが結合することが明らかになった。本研究から,KaiCには2つの構造状態が存在し,cs-KaiCにのみKaiBが結合し,構造変化も約24時間の周期性をもって変化することを見出した。興味深いことにcs-KaiCとなるリン酸化状態は位相同調の原因と考えられている単量体交換が起きる位相と同じであった。本研究から明らかになったKaiCの構造変化が位相同調に関与している可能性が示唆された。KaiCの構造変化と位相同調の関係を検証するために,ヘテロ六量体KaiCを用いる。その為に,異なった2種類のタグ付KaiCを調製し,それらのKaiCを単量体化した。単量体KaiCを混合してから再度六量体形成させることで,六量体KaiC分子内に異なったタグをもつヘテロ六量体KaiCを調製した。

すなわち、CIリングの存在によってKaiCは脱リン酸化活性が発揮できることが示唆された。これらの結果から、KaiCは432番目のスレオニンのリン酸化によってCIIリング構造が緩み、CIリングが六量体を保持することでCIIリングの物理的な解離を抑制していることが推察された。混合する単量体KaiCの量比を変更することで,様々なヘテロ六量体KaiCを作製する。作製したヘテロ六量体KaiCを用いて,リン酸化状態と構造変化の関係,ならびにそれらの活性が位相同調現象に関与するか検証する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。