hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォンヴィレブランド因子切断酵素による血栓形成制御に関する研究

怪我をして出血すると、人は出血を抑え止血するために血液を凝固させる。この凝固反応は絶妙に調節され、体内では血液を凝固させず血管内を循環させ、何かあると凝固が進行するようになっている。この凝固反応が強すぎると心筋梗塞や脳梗塞などの血栓症をおこしてしまう事になる。この絶妙な調節をしている因子の一つと考えられる、von Willebrand factor(フォンヴィレブランド因子)切断酵素であるADAMTS13に注目し研究を行なった。そして、ADAMTS13が止血血栓の形成は抑制しないが、その血栓の血管内腔への進展を抑制し、血管閉塞を防止している可能性を明らかにした。そしてさらに、ADAMTS13ノックアウトマウスを用い、ADAMTS13が血小板血栓形成抑制と抗炎症作用により脳虚血再灌流障害を抑制していることを示し、ADAMTS13が出血傾向を伴わない脳梗塞治療・予防薬、抗血栓・抗炎症剤となりうる可能性を示した。最近同定されたVWF切断酵素(ADAMTS13)はVWFのA2ドメインを切断することにより、VWFサプユニットの重合数を規定しVWFの機能を調整しており、ADAMTS13がVWFに作用しないと重合数の多いVWFが多くなり、血小板粘着能が増加し血小板血栓が全身にできる血栓性血小板減少性紫斑病(TTP)を生じる。またADAMTS13がVWFに作用すると動脈に相当する高ずり応力下での血小板粘着が低下すると報告されている。そこで、ADAMTS13を新しい血小板粘着抑制剤ととらえ、in vitroにおいて抗血栓性を検証し、そのメカニズムも明らかにしたい。まずはじめに、フロー下での血小板血栓形成に対する、ADAMTS13活性を抑える抗ADAMTS13抗体の効果を観察したところ、血栓は巨大化し、ADAMTS13が血栓の増大を抑制していることが推察された。続いて、血栓をADAMTS13がVWFを切断した断端にのみ反応する抗VWF抗体で染色したところ、正常全血を用いてフロー下でできた血小板血栓はその表面が良く染まり、まさに増大中の血栓形成の場であるその表面でADAMTS13が働いていることが証明された。またその染色の程度はずり速度依存性で、ずり速度が速くなれば速くなるほど良く染まり、すなわちずり速度が速くなればなるほど、ADAMTS13が働いてVWFを切断することが示唆された。ずり速度は血栓が大きくなればなるほど上昇し、まさに血栓が閉塞しようとする瞬間にはかなりのずり速度になると考えられるので、ADAMTS13は止血によりできた血栓が血管内空に進展し血管を閉塞するのを抑制しているものと考えられた。続いて、リコンビナントADAMTS13存在下に血小板血栓形成を観察したところ、血栓形成は抑制され、リコンビナントADAMTS13が血栓抑制剤として使用可能であることが示唆された。ADAMTS13はVWFのA2ドメインを切断しVWFサブユニットの重合数を規定することによりVWFの機能を調整している。つまり、ADAMTS13がVWFに作用しないと重合数の多いVWFが多くなり血小板粘着能が増加し、ADAMTS13が作用すれば短いVWFが多くなり血小板粘着が抑制されると考えられている。これらADAMTS13の生体内での働きを明らかにするために、まずはin vitroでのフロー実験を行なった。ずり速度が速くなればなるほどADAMTS13がVWFを切断することを示し、ADAMTS13が止血によりできた血栓の血管内腔進展を抑制し血管閉塞を防御している事を証明した。これを踏まえ、マウス生体内におけるADAMTS13の血栓抑制作用を検証した。ADAMTS13ノックアウトマウス(KO)とワイルドタイプマウス(WT)を用い、左内頚動脈より塞栓子を挿入して中大脳動脈(MCA)を30分間閉塞後、塞栓子を引き抜いてMCAを再灌流させ、皮質脳血流の変化、24時間後の脳梗塞巣の体積をKO群とWT群で比較検討した。再灌流後KO群ではWT群に比し血流速度が有意に低下し、脳梗塞巣体積はKO群の方がWT群に比し有意に増大していた。以上よりADAMTS13は生体内で脳虚血再灌流障害による微小循環障害を緩和し、梗塞巣の拡大を抑制し、また炎症の拡大をも抑制している事が明らかとなりリコンビナントADAMTS
セルロースを燃料とするバイオ燃料電池の構築

本研究では、木材腐朽菌由来のセルラーゼ及びセロビオース脱水素酵素(CDH)を電極触媒として利用し、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の開発を行うことを目的とした。近年、木質バイオマス資源の利活用が望まれている。一方、生体物質を利用するバイオ燃料電池は、効率良いエネルギー変換素子として知られている。しかし、既存のバイオ燃料電池は、デンプン由来のグルコースなどの単糖及びそれらから生成したエタノールを原料としているため、食糧生産とエネルギー生産の競合問題がある。そこで、木材から生物的なエネルギーを得て成長する木材腐朽菌由来の酵素を利用して、木材(セルロース)から電気エネルギーを取り出すことで、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の構築を目指す。昨年度までに、メタノール資化性酵母を用いてCDHを大量発現行い、さらにCDH/ラッカーゼ電極を用いたバイオ燃料電池の構築及びセロビオースを燃料とする発電実験について報告している。本年度は、CDH/ラッカーゼバイオ燃料電池とセルラーゼ反応を組み合わせた発電実験について検討を行った。その結果、セルラーゼの反応に伴ったCDH/ラッカーゼバイオ燃料電池の発電が観測された。また、セルラーゼの反応速度の増加に伴い、本燃料電池の発電量の上昇が観測されたことから、セルラーゼ加水分解による燃料の供給が、電池反応全体における律速反応であることが示された。そのため、セルラーゼ反応を検討することにより、さらに高出力な電池の構築が期待できる。以上、今年度はセルラーゼ及びCDH電極を組み合わせることで、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の開発を行うことに成功した。本研究では、木材腐朽菌由来のセルラーゼ及びセロビオース脱水素酵素(CDH)を電極触媒として利用し,セルロースを原料とするバイオ燃料電池の開発を行うことを目的とした。セルロースは、天然で最も豊富に存在する多糖である。一方、生体物質を利用するバイオ燃料電池は効率良いエネルギー変換素子として知られている。しかし、既存のバイオ燃料電池は、デンプン由来のグルコースなどの単糖及びそれらから生成するエタノールを原料としているため、食糧生産とエネルギー生産の競合問題がある。そこで、木材から生物的なエネルギーを得て成長している木材腐朽菌由来の酵素を利用して、木材(セルロース)から電気エネルギーを取り出すことで、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の構築を目指す。本年度では、まず電気化学測定に用いるCDHの大量生産を行った。ヌタノール資化性酵母を用いた発現システムを使用することで、CDHを大量に生産することに成功した。次に、CDHを用いて酵素電極を作製し、その反応性を検討した。その結果、CDHと電極の良好な反応が観測された。さらに、基質としてセロビオースを用いたCDH電極の触媒反応を検討した。セロビオースは、セルラーゼによるセルロースの加水分解生成物であり、CDH電極を用いてセロビオースの触媒反応が行えれば、セルロースを燃料とするバイオ燃料電池の構築が期待できる。セロビオースとの電極反応を試みたところ、CDH電極による触媒反応が観測された。以上、今年度はバイオ燃料電池の触媒としてCDHが利用できることを明らかにした。昨年度、メタノール資化性酵母を用いてCDHを大量に生産し、バイオアノード触媒としてCDHを利用できることを報告している。本年度は、マルチ銅オキシダーゼの一種であるラッカーゼを用いたバイオカソードを作製し、その反応を検討した。その結果、ラッカーゼ電極による酸素の電気化学的還元反応が観測された。次に、CDH電極とラッカーゼ電極を用いて、バイオ燃料電池の構築を行った。燃料にはセロビオースと酸素を用いた。セロビオースは、セルラーゼによるセルロースの加水分解生成物である。そのため、セロビオースを燃料とするバイオ燃料電池を構築できれば、セルラーゼ反応と組み合わせることで、セルロースから電気エネルギーの直接生産が可能であると考えられる。セロビオースを用いた電池評価の結果、CDH/ラッカーゼバイオ燃料電池による良好な発電が観測された。以上、今年度はラッカーゼ電極を用いた酸素の還元反応に成功した。また、CDH及びラッカーゼを電極触媒とするバイオ燃料電池の構築に成功した。セロビオースを燃料として用いて、発電が可能できることを示した。

昨年度までに、メタノール資化性酵母を用いてCDHを大量発現行い、さらにCDH/ラッカーゼ電極を用いたバイオ燃料電池の構築及びセロビオースを燃料とする発電実験について報告している。本年度は、CDH/ラッカーゼバイオ燃料電池とセルラーゼ反応を組み合わせた発電実験について検討を行った。その結果、セルラーゼの反応に伴ったCDH/ラッカーゼバイオ燃料電池の発電が観測された。また、セルラーゼの反応速度の増加に伴い、本燃料電池の発電量の上昇が観測されたことから、セルラーゼ加水分解による燃料の供給が、電池反応全体における律速反応であることが示された。そのため、セルラーゼ反応を検討することにより、さらに高出力な電池の構築が期待できる。以上、今年度はセルラーゼ及びCDH電極を組み合わせることで、セルロースを原料とするバイオ燃料電池の開発を行うことに成功した。
RNA機能構造の新視点

本年度は,これまでの4年間の研究成果をとりまとめ,9月24日の第6回公開シンポジウムにおいて広く公表した.また,4年間の班員の成果をまとめた最終報告書を作成した.また,本重点領域研究と関係の深いシンポジウムが8月27日の日本分子生物学会大会中に行われ,これにおいても研究成果が公表された.第6回公開シンポジウムでは,第1項目「RNA機能の発現機構」の研究成果として,オルタナティブ・スプライシングの制御に関与するRNA結合タンパク質,精密なtRNA分子識別を行うクラスIアミノアシルtRNA合成酵素,および特異な二次構造を持つ動物ミトコンドリアtRNAについての立体構造解析の結果が示された.また,グループIイントロンRNAの活性化,リボソームRNAの機能あるいはタンパク質によるtRNAの分子擬態についての研究成果も報告された.第2項目「RNA新機能の検索」については,新規に発見された低分子量RNAによるTrans-translationの機構,リボソームRNAにおける2つのドメイン間のcommunication機構,あるいはミトコンドリアtRNAによるショウジョウバエの生殖細胞形成機構についての研究成果が発表された.また,第3項目「RNAの起源と進化」については,アミノアシルtRNA合成酵素の起源と進化のメカニズム,およびウイルス由来のリボザイムやミトコンドリアtRNA遺伝子変異によるミトコンドリア病についての研究成果が発表された.本年度は,これまでの4年間の研究成果をとりまとめ,9月24日の第6回公開シンポジウムにおいて広く公表した.また,4年間の班員の成果をまとめた最終報告書を作成した.また,本重点領域研究と関係の深いシンポジウムが8月27日の日本分子生物学会大会中に行われ,これにおいても研究成果が公表された.第6回公開シンポジウムでは,第1項目「RNA機能の発現機構」の研究成果として,オルタナティブ・スプライシングの制御に関与するRNA結合タンパク質,精密なtRNA分子識別を行うクラスIアミノアシルtRNA合成酵素,および特異な二次構造を持つ動物ミトコンドリアtRNAについての立体構造解析の結果が示された.また,グループIイントロンRNAの活性化,リボソームRNAの機能あるいはタンパク質によるtRNAの分子擬態についての研究成果も報告された.第2項目「RNA新機能の検索」については,新規に発見された低分子量RNAによるTrans-translationの機構,リボソームRNAにおける2つのドメイン間のcommunication機構,あるいはミトコンドリアtRNAによるショウジョウバエの生殖細胞形成機構についての研究成果が発表された.また,第3項目「RNAの起源と進化」については,アミノアシルtRNA合成酵素の起源と進化のメカニズム,およびウイルス由来のリボザイムやミトコンドリアtRNA遺伝子変異によるミトコンドリア病についての研究成果が発表された.本重点領域研究「RNA機能構造の新視点」は,RNA機能の発現機構について,従来とは異なる新しい視点(高次構造レベルの解析など)から,機能するRNAの実像を捉えることを目的としている.重点領域研究の初年度にあたる平成4年度において,総括班は,設定した3つの研究項目に関して,3つの計画研究班および20の公募研究班を総括し,計画した以上の成果をあげることができた.本領域研究の中心課題であるmRNAのスプライシングに関して,hnRNA,U2RNAおよびU6RNAが塩基対によって会合した構造が捉えられ,反応の触媒実体がU6RNAであるという仮説の検証が大きく進められた.tRNAについては,アミノアシル化におけるtRNAのアイデンティティーを担う機能構造の実体を,ヌクレオチド残基とそれらの動的コンホメーションのレベルで解明することに成功した.この他にも,多くの重要な成果が得られている.本重点領域研究においては,分子生物学から高次構造解析まで,幅広く異なる方法論をもつ研究者の間での緊密な連携が必須である.計画研究は,当初より共同研究を行うべく班員を組織している.これに加えて,計画研究と公募研究の間で,総括班の指導により共同研究が企画され,既に成果があがっている(例えば,アミノアシルtRNA合成酵素の機能構造の解明).さらに,総括班は,RNA機能構造解析の基盤整備のために,最新の高次構造解析システム(600MHz高分解能NMR分光計およびデータ解析用コンピュータより構成)を設置し,立ち上げることができた.高分子量RNAのNMR解析に必須の安定同位体標識のための基盤整備( ^<13>C/ ^<15>N標識したヌクレオチド・ユニットの調整,酵素類の調製など)も予定どおりに行うことができた.このように準備がととのい,次年度以降,上記のスプライシングやtRNAなどのシステムに適用することが初めて可能になった.本重点領域研究「RNA機能構造の新視点」は,RNA機能の発現機構について,従来とは異なる新しい視点(高次構造レベルの解析など)から,機能するRNAの実像を捉えることを目的としている.重点領域研究の2年度にあたる平成5年度においては,総括班は設定した3つの研究項目に関して,3つの計画研究班および21の公募研究班を総括し,昨年度につづき順調に成果をあげている.本領域研究の中心課題であるmRNAのスプライシングに関しては,エキソン中に存在するスプライシングを促進する配列を発見した.

一方,スプライシング反応のモデル系を構築することにも成功し,その反応のメカニズムを解析している.tRNAについては,異常構造をとるミトコンドリアtRNAについて,試験管内の反応によって大量の分子を取得することに成功した.これらのそれぞれについて,昨年度に総括班で設置した最新の高次構造解析システム(600MHz高分解能NMR分光計およびデータ解析用コンピュータ)を用いた高次構造解析に着手しており,成果をあげつつある.これらの解析には,昨年度に整備した高分子量RNAのNMR解析に必須の安定同位体標識のための原料供給システムが効果的に機能している.一方,スプライシングを調節するタンパク質のRNA結合部位については,高次構造解析システムを用いて立体構造を決定することに成功した.この他にも多くの重要な成果が得られている.このように,本重点領域研究の特色である,分子生物学から高次構造解析まで幅広く異なる方法論をもつ研究者の間での緊密な連携が,総括班の指導のもとに計画研究および公募研究の双方にわたって効果的に行われ,計画以上の成果をあげている.本重点領域研究「RNA機能構造の新視点」は、RNA機能の発現機構について、従来とは異なる新しい視点(高次構造の解析など)から、機能するRNAの質像をとらえることを目的としている。平成6年度においては、総括班および3つの計画研究班に加えて、20の公募研究を採択し、それぞれが順調に成果をあげた。特に、第1の研究項目である「RNA機能の発現機構」では、本領域研究の中心課題であるスプライシングについて、エンハンサーおよびRNAヘリケースをそれぞれ発見した。また、リボザイムの反応機構の解析も進み、さらには、スプライシングにおけるタンパク質・RNA相互作用についてもNMRによる解析が進展した。一方、tRNAについても、安定同位体を利用したNMRによる立体構造解析を開始し、また、アミノアシルtRNA合成酵素によるtRNAの識別機構について、立体構造の見地からさまざまな情報を得ている。さらに、様々な機能するRNA分子種についてNMRによる解析を進めている。総括班プロジェクトとして本領域研究発足時から進めてきた安定同位体標識のための原料供給システムについても、本年度までに完成し、安定した供給が可能になった。初年度に総括班で設置した最新の高次構造解析システム(600MHz高分解能NMR分光計およびデータ解析用コンピュータ)は、順調に稼働しており、上述したNMRによる解析は、主に本システムを用いて行われている。総括班では、班員間の共同研究を積極的に進めているが、上述のNMRによる解析の多くは、共同研究によるものである。このように、本領域研究の特色(分子生物学から高次構造解析まで幅広く異なる方法論を持つ研究者の間での緊密な連携)が、十分に発揮され、計画以上の成果があがっている。本重点領域研究の目的は,RNA機能の発現機構について,高次構造レベルの解析などの新しい視点から,「機能するRNAの実像」をとらえることである.平成7年度においては,総括班および3つの計画研究班に加えて,21の公募研究を採択し,それぞれが順調に成果を上げた.第1の研究項目である「RNA機能の発現機構」では,本領域研究の中心課題であるスプライシングについて,それに関与するRNA結合タンパク質あるいはRNAヘリケースが種を越えて存在することを明らかにした.また,リボザイムの反応機構やRNA結合タンパク質によるRNAの認識
レーザー生成プラズマの磁場制御による宇宙推進システムへの応用

昨年度に引き続き,将来の有人火星飛行に有望なレーザー核融合ロケットのためにその推進システムである磁気スラストチャンバーシステムに関する実験及び数値シミュレーションを大阪大学レーザーエネルギー学研究センター(レーザー研)と共同で実施した.実験においては,昨年8月にレーザーエネルギーが数Jオーダーの,本年1月に数kJオーダーのレーザー研実験設備にて実施した.実験では昨年度製作したパルス高電流生成装置を改良したものを用いて,磁場の有無や強弱におけるプラズマ粒子エネルギー分布(昨年実験)とプラズマ粒子密度(本年実験)を観察した.その結果,磁場によってプラズマの進行方向が偏向させられることがわかった.数値シミュレーションにおいては,レーザー研が開発したレーザー生成プラズマの生成過程を計算する流体コード(Star codes)と,九州大学が開発した磁場中のプラズマ挙動を計算する3Dハイブリッドコードと,昨年度開発したカップリングコードを改良したものを用いて,プラズマ生成から磁場中のプラズマ挙動までの一連の統合数値シミュレーションを行い,プラズマ生成を考慮していない過去の数値シミュレーションが推力の過大評価をしていたことがわかった.そして,レーザー核融合を含むレーザー生成プラズマの物理について調査するとともに,Star codesの改良をStar codes開発者と共同で行い,codesの計算精度や計算時間の向上に貢献した.そして,今年度得られた実験結果と統合数値シミュレーションと比較することによって,磁場の有無や強弱によってレーザー生成プラズマがどのようなパラメータ依存性やスケーリング則を示すのか判明した.この研究成果については近日中にアメリカ航空宇宙学会のJournal of Propulsion and Powerに投稿予定である.昨年度に引き続き本年度も大阪大学レーザーエネルギー学研究センターにて阪大との共同実験を2回行った.2回の実験では,レーザープラズマを生成するためのレーザーエネルギーのオーダーが異なり,数kJオーダーの実験を昨年10月に,数Jオーダーの実験を本年2月に実施した.これらの実験では,九大が製作したパルス高電流を発生させるコンデンサーバンクを阪大の実験設備に持ち込み,昨年度のような永久磁石中のプラズマ挙動ではなく,コイル磁場中のプラズマ挙動を観察した.実験も成果は,レーザー生成プラズマの磁場制御による宇宙推進システムへの応用という目標に対して大きな成果は得られなかったが,コンデンサーバンクによるパルス磁場の形成は成功した.また,大型レーザーにおいては磁場の有無によるプラズマ挙動の変化が見られた.数値シミュレーションにおいては,阪大が開発したレーザープラズマの生成過程を計算する流体コードstar-1Dと九大が開発した磁場中のプラズマ挙動を計算する3Dハイブリッドコードのカップリングするコードを開発し,前者の流体コードによる計算結果を後者のハイブリッドコードに入力することができ,プラズマ生成から磁場によるプラズマ噴出までの一連の数値シミュレーションを行えるようになった.また,後者のハイブリッドコードの並列化を行い,最低3日間かかっていた計算時間を1日に短縮することに成功した。昨年度に引き続き,将来の有人火星飛行に有望なレーザー核融合ロケットのためにその推進システムである磁気スラストチャンバーシステムに関する実験及び数値シミュレーションを大阪大学レーザーエネルギー学研究センター(レーザー研)と共同で実施した.実験においては,昨年8月にレーザーエネルギーが数Jオーダーの,本年1月に数kJオーダーのレーザー研実験設備にて実施した.実験では昨年度製作したパルス高電流生成装置を改良したものを用いて,磁場の有無や強弱におけるプラズマ粒子エネルギー分布(昨年実験)とプラズマ粒子密度(本年実験)を観察した.その結果,磁場によってプラズマの進行方向が偏向させられることがわかった.数値シミュレーションにおいては,レーザー研が開発したレーザー生成プラズマの生成過程を計算する流体コード(Star codes)と,九州大学が開発した磁場中のプラズマ挙動を計算する3Dハイブリッドコードと,昨年度開発したカップリングコードを改良したものを用いて,プラズマ生成から磁場中のプラズマ挙動までの一連の統合数値シミュレーションを行い,プラズマ生成を考慮していない過去の数値シミュレーションが推力の過大評価をしていたことがわかった.そして,レーザー核融合を含むレーザー生成プラズマの物理について調査するとともに,Star codesの改良をStar codes開発者と共同で行い,codesの計算精度や計算時間の向上に貢献した.そして,今年度得られた実験結果と統合数値シミュレーションと比較することによって,磁場の有無や強弱によってレーザー生成プラズマがどのようなパラメータ依存性やスケーリング則を示すのか判明した.この研究成果については近日中にアメリカ航空宇宙学会のJournal of Propulsion and Powerに投稿予定である.
砕波混入気泡と気泡連行乱れによる砕波気液界面でのガス交換機構の実態解明

角野・重松・細井は、既に開発のシングルボイドプローブに改良を加え、ダブルボイドプローブを新たに開発してその有効性を確認するとともに、それを用いて造波水槽内砕波連行気泡特性を解析した。また、気体輸送流量係数の概念を提案し、沿岸砕波における気体輸送量の定量的評価の可能性を示した。朝位は、5cm×25cm×60cmの水槽の底面からバブリングを行い,全水深をパラメータとして乱流計測を行った。その結果、気泡部の水平方向・鉛直方向乱れ強度は水深方向に顕著な変化は見られないが,気泡部外では水面近傍で各方向乱れ強度が増加することが分かった。また全水深が大きいほど気泡部外における鉛直方向乱れ強度が大きくなることも確認された。江藤は、単一の水滴が水表面に衝突するときの気泡連行現象を,既に開発の100万枚/秒の超高速ビデオカメラを用いて詳細に観察した。特にある条件下で水滴と水表面の間に気膜が取り込まれ,それが球状に変形するときにネックレス状の不安定を生じることを新たに見出した。落下する水滴のレイノルズ数およびウェーバ数と,取り込まれる気膜の厚さ,発生するネックレス不安定の波長等の定量的特性量も明らかにした。杉原は、水表面に形成される乱流の微細構造に着目して,振動格子乱流場におけるガス交換機構について検討した.PIVおよびLIFの手法を用いて,水表面における乱流構造およびCO2吸収過程の可視化を行った.その結果,水表面における表面更新はテイラーマイクロスケールの乱流渦によって特徴づけられることが明らかになった.竹原・江藤・重松・辻本は、風波発生時における大気一水域間の物質輸送機構解明を目的に,界面近傍の気流および水流の同時画像計測を行った。計測結果より水面近傍の気流及び水流の組織的な流れ構造を詳細に把握することができた。水流側における水面近傍での組織的な潜り込みや,気流側でのバースティング現象等が確認された。森は、風洞水路内の風波についてレーザー後方散乱を用いた気泡径と上昇速度の計測を行った.得られた気泡径分布より気泡ソース関数の推定を行った.吉岡は、白浜の海洋観測塔で、超音波による砕波気泡の観測を、平成14年7月から10月まで実施した。その間、水中ビデオによる気泡の撮影を試みたが、測器の故障で失敗した。水中ビデオ撮影は、その後、平成15年1.月に大潟の波浪観測用桟橋でテストし、同3月に白浜細野浦において成功した。最後に、Moogは、以上の全体の成果を見渡しながら、砕波面での気体輸送のモデル化の方法について考究した。

角野・重松は、原子炉工学の分野で用いられているボイドプローブを用いて造波水槽内の砕波中の気泡特性を解析し、平均粒径や平均ボイド率を求めるとともに、解析結果より、物質移動係数は砕波におけるエネルギー逸散率で強く律則されていることを明らかにした。朝位は、定在波とエアレーションによる気泡が混在する場において、波と気泡が再曝気係数に及ぼす影響について検討した。エアレーションノズルの設置水深を深くすれば再曝気係数が大きくなることなどを確認した。江藤は、水表面での気泡破裂による気体輸送現象解明のため、エタノール水溶液を用いた表面張力と粘性の影響を個別に評価する手法を開発した。杉原は、砕波風波界面下の乱流境界層の構造を、k-ε乱流モデルを用いて解析した。モデル方程式を厳密に満たす慣性底層での乱流特性量の相似解を求めた。さらに、局所平衡の仮定に基づいて外層でも近似的に適用可能な乱流特性量の理論式を導出した。竹原は、風波発生時における水表面での気体輸送の解明のために、水表面極近傍の気層・水層の流速場をPTV(粒子追跡速度計測法)を用いて計測する手法を開発した。辻本は、砕波帯と同様に気体と流体との相互作用が活発である遡上域に対して、砕波帯、遡上域までを考慮できる波動数値モデルを構築した。平口は、海上風の精度が波浪の推算精度(波高・周期)に与える影響を検討し、高解像度の気象モデルで海上風を時空間的に細かく評価する事により、波の立ち上がりや波高のピーク値の精度を向上させることができることを示した。森は、砕波により混入される気泡群が上昇する際のガス交換量とバルクのガス交換速度の関係に関するモデルを作成し、風速が13m/sを越える領域でのガス交換速度の増大に果たす気泡の役割について明らかにした。吉岡は、平成12年7月から10月に、和歌山県の田辺湾の観測塔で、砕波連行気泡特性の現地観測を実施した。角野・重松・細井は、原子炉工学の分野で用いられているダブルセンサーを造波水槽内で発生させた砕波中でも用いることができるように改良を加えた。また、波動湯中に設置された没水水平孔あき板の再曝気機能について実験的検討を加えた。朝位は、気泡プルームと液相だけの噴流がガス交換係数にどのような相違を見せるのかを実験的に確認した。噴出近傍の流速で定義されるレイノルズ数で結果を整理したところ、気泡プルームによるガス交換係数は噴流によるそれよりも大きな値を示すことを明らかにした。江藤は、100万枚/秒で100枚以上連続上書き撮影できるビデオカメラを開発した。このカメラを用いて、これまで詳細が不明であった以下の一連の過程を撮影することに成功した。(1)水滴が水表面に当たり気泡が強制連行される過程(2)その後水膜が生成して水表面に泡が形成される過程(3)さらにその泡が壊れて多数の微小水滴が生成・飛散する過程。杉原は、風波気液界面のガス交換係数を定量化するための実験的研究を行った。水表面近傍の乱流計測によって表面更新率を算定し、無次元表示されたガス交換係数の実験式を構築した。竹原は、気流還流造波水槽において、気流場と水流場を同時に画像計測することに成功した。気流場と水流場では流速のオーダーが全く異なることや、界面の屈折率変化や乱れなどにより、これまで両方の流れ揚を同時に撮影した例はほとんどない。これにより、気流が水面に衝突することにより水面から水中に向かうバースト的乱れを生成させる、などの運動が検出された。辻本は、沿岸構造物を活用して気体輸送を促進させるため既存のある種の海岸構造物の最適設計手法を提案した。
発声・発話、呼吸、嚥下機能への視覚-運動協調的介入―歌唱による抗加齢モデルの構築

加齢による身体機能の低下、なかでも発声・発話、呼吸、嚥下機能の低下は、高齢者の健康と生活の質を脅かす深刻なリスク要因である。発声・発話機能が低下すれば、他者とのコミュニケーションや社会活動が妨げられ、呼吸や嚥下機能が低下すれば、肺炎のリスクが高まり、低栄養にもつながりかねない。そこで本研究では、これら3つの機能に共通にかかわる身体器官、すなわち、舌やのど、気管や肺を活発に使う「歌唱」という行為に着目し、発声・発話、呼吸、嚥下機能に与える影響を調査することとした。さらに、これらの機能改善に向けた歌唱を用いたトレーニングプログラム(歌唱による抗加齢モデル)の構築を目指している。2018年度においては、まず、音楽療法を専門とする研究代表者、言語障害学、音響学、声楽教育を専門とする研究分担者ら、さらに医学系の研究協力者らも交えて上記の諸機能の評価方法について意見交換をおこなった。それをもとに、基礎データ収集のための実験プログラムを作成し、声楽の指導者または合唱団等の団員として日常的に歌を歌っている高齢者(歌手シニア)、歌う習慣のない高齢者(一般シニア)、パーキンソン病の高齢者(PDシニア)を対象に、評価方法の検討を目的とした予備実験をおこなった。発声・発話機能については、母音発声、文章の音読、声域や音圧の検査などを行い、呼吸機能については努力肺活量を検査、嚥下機能については耳内嚥下音を用いた検査を中心におこなった。また、日常生活の評価や嚥下機能等に関するアンケート調査も同時に実施している。さらに、パーキンソン病患者2名に対して、試行的なトレーニングプログラムを実施し、患者からの意見を募った。発声・発話、呼吸、嚥下機能の評価方法を試し、その妥当性を分析中である。これまでのところ、評価方法をさらに追加、精査する必要が明らかになっている。たとえば、呼吸機能の評価については、歌唱で鍛えられる呼吸法を、より適切に反映する評価を追加したい。また、嚥下機能の測定については、パーキンソン病患者の場合に体の震えによる雑音で耳内嚥下音が不明瞭になるケースがあったので、侵襲性の低い別の方法もあわせて実施するのが望ましいと考える。なお、今回のモデルプランに活用する視覚情報の提供方法として当初MRIも計画していたが、研究分担者によって音声をリアルタイムに反映した視覚的ディスプレイのソフトウェア(Realtime Viewer)の開発が予想以上に進んだため、MRIの優先順位が低くなった。Realtime Viewerは非侵襲的で、費用もかからないため、応募時からの予算削減も鑑み、この方法を中心に進めていきたい。Realtime Viewerの開発成果の一部は電子情報通信学会応用音響研究会にて研究分担者である河原らにより発表されている。さらに、当初2019年以降に実施する予定であったパーキンソン病患者のための歌唱による抗加齢モデルの予備実験を、2018年度中に前倒しに行なった。これについては2019年6月に京都で開催されるパーキンソン病の国際学会(第5回World Parkinson Congress)で発表が確定している。世界をリードする医療やリハビリテーション専門家らとの意見交換が予想される。6月のパーキンソン世界大会で、パーキンソン病患者のための試行的な発声・発話、呼吸、嚥下の改善に歌を活用したモデルの試行版を発表する予定である。同時に、データの分析を継続し、よりよい評価方法を検討していく。また、被験者、なかでも歌を普段歌わない被験者の人数を更に確保し、評価方法も追加・調整して、さらに基礎データを採取する。これと平行して、パーキンソン病の被験者を主な対象として、6月発表の試行プログラムをもとに、発声・発話、呼吸、嚥下の改善に向けた歌を使った抗加齢モデルの構築をさらにすすめていく。

さらに、パーキンソン病患者2名に対して、試行的なトレーニングプログラムを実施し、患者からの意見を募った。発声・発話、呼吸、嚥下機能の評価方法を試し、その妥当性を分析中である。これまでのところ、評価方法をさらに追加、精査する必要が明らかになっている。たとえば、呼吸機能の評価については、歌唱で鍛えられる呼吸法を、より適切に反映する評価を追加したい。また、嚥下機能の測定については、パーキンソン病患者の場合に体の震えによる雑音で耳内嚥下音が不明瞭になるケースがあったので、侵襲性の低い別の方法もあわせて実施するのが望ましいと考える。なお、今回のモデルプランに活用する視覚情報の提供方法として当初MRIも計画していたが、研究分担者によって音声をリアルタイムに反映した視覚的ディスプレイのソフトウェア(Realtime Viewer)の開発が予想以上に進んだため、MRIの優先順位が低くなった。Realtime Viewerは非侵襲的で、費用もかからないため、応募時からの予算削減も鑑み、この方法を中心に進めていきたい。Realtime Viewerの開発成果の一部は電子情報通信学会応用音響研究会にて研究分担者である河原らにより発表されている。さらに、当初2019年以降に実施する予定であったパーキンソン病患者のための歌唱による抗加齢モデルの予備実験を、2018年度中に前倒しに行なった。これについては2019年6月に京都で開催されるパーキンソン病の国際学会(第5回World Parkinson Congress)で発表が確定している。世界をリードする医療やリハビリテーション専門家らとの意見交換が予想される。6月のパーキンソン世界大会で、パーキンソン病患者のための試行的な発声・発話、呼吸、嚥下の改善に歌を活用したモデルの試行版を発表する予定である。同時に、データの分析を継続し、よりよい評価方法を検討していく。また、被験者、なかでも歌を普段歌わない被験者の人数を更に確保し、評価方法も追加・調整して、さらに基礎データを採取する。これと平行して、パーキンソン病の被験者を主な対象として、6月発表の試行プログラムをもとに、発声・発話、呼吸、嚥下の改善に向けた歌を使った抗加齢モデルの構築をさらにすすめていく。449円の次年度繰越使用額については、支払額等に端数が生じた結果である。翌年分の助成金に繰り入れて使用する。
簡易類似コンテキストを用いたチーム協調レジリエンス推定に関する実験的研究

タスク要求や作業条件の変化などの外乱に対する作業チームの適応度(チームレジリエンス)をチーム協調プロセス(行動・認知データ)の変動の監視によって推定する方法の開発、およびそのために必要な理論・技術開発、基礎知見の獲得・蓄積を目的とする。また得られた知見の訓練設計への応用についての検討を行う。
T細胞レセプターVδ遺伝子のターゲティングによるγδT細胞の発生・機能の解析

本研究課題において、T細胞レセプター(TCR)のVδ1遺伝子をloxP-Creシステムを用いて選択的にターゲティングし、Vδ1欠損マウスにおける胎仔胸腺細胞、皮内樹状T細胞(DETC)及び肺上皮内γδT細胞(γδRPL)を解析した。(1)胎仔胸腺細胞及びDETCの発生・分化:マウスの皮内に存在するDETCは、Vγ5陽性胎仔胸腺細胞由来であり、ほとんどすべてのDETCは結合部の多様性を欠く単一のVγ5/Vδ1-TCRを発現している。Vδ1欠損マウスでは、DETCの前駆細胞であるVγ5陽性胎仔胸腺細胞の発生・分化が著明に阻害された。一方、Vδ1欠損マウスにおいて、皮膚中のDETC密度の著明な低下は認められず、ほとんどDETCはVg5陽性であったが、一部にVγ5陰性細胞が認められた。また、Vδ1遺伝子の欠損に伴い、Vγ5陽性DETCはおもにVδ6-δ鎖を発現していた。さらに、Vδ1欠損マウス由来のDETCに発現しているVγ5-TCRγ鎖及びVδ6-TCRδ鎖の結合部位の多様性がかなり限定されていた。以上の結果より、DETCの最適な発生・分化には、単一のVγ5/Vδ1-TCRが必須ではないが、それに必要なγδ-TCRの多様性はある程度限定されることが示唆される。(2)γδRPLの発生・分化:胎仔胸腺由来のγδRPLは、おもにVγ6/Vδ1からなる単一のγδTCRを発現するが、成体由来のγδRPLは多様なVγ4/Vδ5-TCRを発現する。Vδ1欠損マウスでは、γδRPLの細胞数が野生型マウスよりも有意に減少していた。さらに、Vδ1欠損マウスの成体において、Vγ1、Vγ4、Vδ4、Vδ5を発現するγδ-RPLが、野生型マウスよりも明らかに減少していることが認められた。したがって、成体型γδ-RPLの発生・分化は、Vδ1遺伝子の欠損によって影響を受けることが示唆される。平成12年度は,Vδ1欠損マウスをジーンターゲティング法により作成し,胎仔胸腺細胞および皮膚に局在する樹状皮内T細胞(DETC)の発生・分化に対するVδ1欠損の影響を解析した.その結果,以下の結果が得られた.マウスのの上皮に局在するγδT細胞の非常に際立った特徴の一つは,それぞれの上皮組織に固有のVγ/Vδが使われていることである.マウスの皮膚における樹状皮内T細胞(DETC)は,おもに胎仔胸腺における"第一波"であるVγ5陽性細胞に由来し,DETCのほとんどは結合部の多様性に欠く単一のVγ5/Vδ1からなるT細胞レセプター(TCR)を発現している.Vδ1遺伝子の欠如によって,DETCの前駆細胞であるVγ5陽性胎仔胸腺細胞の発生は著明に阻害された.しかしながら,Vδ1欠損マウスにおいては,典型的な樹状形態を有するγδTCR陽性DETCが認められ,皮膚におけるT細胞の密度は正常マウスよりもわずかに低い程度であった.Vδ1欠損マウス

皮膚において,Vγ5陰性DETCが検出されたが,Vγ5陽性DETCがVδ1優位であった.そのVγ5陽性DETCは,正常マウスのDETCと同様に,典型的な樹状形態を示し,γδTCRの発現が高く,加齢にともない増加した.一方,Vγ5陰性γδTCR陽性DETCは未熟な形質を有し,加齢にともない増加しなかった.また,Vδ1欠損DETCは,正常マウス由来のDETCと同様に,ケラチノサイトに反応し,サイトカインの産生を誘導,増強した.以上の結果から,至適なDETCの発生・分化には,特定のVδ/Vγの組合せが必須である訳ではないが,DETC前駆細胞が皮内環境で成熟,増加するために必要なγδTCRの多様性は限定されていることが示唆される.本研究課題において、T細胞レセプター(TCR)のVδ1遺伝子をloxP-Creシステムを用いて選択的にターゲティングし、Vδ1欠損マウスにおける胎仔胸腺細胞、皮内樹状T細胞(DETC)及び肺上皮内γδT細胞(γδRPL)を解析した。(1)胎仔胸腺細胞及びDETCの発生・分化:マウスの皮内に存在するDETCは、Vγ5陽性胎仔胸腺細胞由来であり、ほとんどすべてのDETCは結合部の多様性を欠く単のVγ5/Vδ1-TCRを発現している。Vδ1欠損マウスでは、DETCの前駆細胞であるVγ5陽性胎仔胸腺細胞の発生・分化が著明に阻害された。一方、Vδ1欠損マウスにおいて、皮膚中のDETC密度の著明な低下は認められず、ほとんどDETCはVg5陽性であったが、一部にVγ5陰性細胞が認められた。また、Vδ1遺伝子の欠損に伴い、Vγ5陽性DETCはおもにVδ6-δ鎖を発現していた。さらに、Vδ1欠損マウス由来のDETCに発現しているVγ5-TCRγ鎖及びVδ6-TCRδ鎖の結合部位の多様性がかなり限定されていた。以上の結果より、DETCの最適な発生・分化には、単一のVγ5/Vδ1-TCRが必須ではないが、それに必要なγδ-TCRの多様性はある程度限定されることが示唆される。(2)γδRPLの発生・分化:胎仔胸腺由来のγδRPLは、おもにVγ6/Vδ1からなる単一のγδTCRを発現するが、成体由来のγδRPLは多様なVγ4/Vδ5-TCRを発現する。Vδ1欠損マウスでは、γδRPLの細胞数が野生型マウスよりも有意に減少していた。さらに、Vδ1欠損マウスの成体において、Vγ1、Vγ4、Vδ4、Vδ5を発現するγδ-RPLが、野生型マウスよりも明らかに減少していることが認められた。したがって、成体型γδ-RPLの発生・分化は、Vd1遺伝子の欠損によって影響を受けることが示唆される。
エピゲノムから考案したクローン病癌化ハイリスク症例の診断方法の確立

本研究は炎症性腸疾患における炎症性発癌のメカニズムをエピゲノムの観点から検討し、炎症性発癌同定に有用なマーカーを見出すことにより、現在行われている癌化サーベイランスプログラムより、さらに安全で確実な検出方法を確立することを目的としている。癌合併クローン病は、疾患数が少ない病態であるために、まず炎症性発癌マウスモデルを作成した。これまで炎症性発癌と関連していることが示唆されていたmiRNAについてマウスの大腸組織を用いて解析を行った。クローン病では直腸肛門で癌が好発することが知られている。癌好発部位である直腸において盲腸よりも有意に発現の低いものとして、miR-9, miR-124, miR-137が同定され、2倍以上の発現差がみられた。また、これらのmiRNAs発現は、neoplasiaの部位でさらに発現が低く、直腸と2倍以上の発現差がみられた。つまり癌抑制遺伝子であるこれらのmiRNAsのクローン病患者における粘膜発現を定量することで、クローン病における大腸癌診断になりえる可能性が示唆された。そこで、実際に経験した癌合併クローン病患者の癌部、非癌部でのこれらのmiRNAsの発現について検討中である。miRNAの絞り込みを行いtarget miRNAの同定を予定している。さらにこの発現を制御しているDNAメチル化を血中で評価することを次の研究目標としている。以上の結果を国内外の学会で発表し、論文投稿予定である。本研究は炎症性腸疾患における炎症性発癌のメカニズムをエピゲノムの観点から解明し、有用なマーカーを見出すことにより、現在行われている癌化サーベイランスプログラムより、さらに安全で確実な検出方法を確立することを目的としている。大腸癌組織で高度にメチル化されているmicroRNAs(-1、-9、-124、-137、-34b/c)に着目し、潰瘍性大腸炎粘膜におけるメチル化状態を評価し、臨床病理学的因子ならびに発癌との関連を検討した。潰瘍性大腸炎粘膜非癌部、DysplasiaならびColitic CancerからDNAを抽出、パイロシークエンス法でmicroRNAsのメチル化レベルを測定した。Colitic Cancerを合併している直腸粘膜非癌部のmiR-1、-9、-124、-137、-34b/cメチル化レベルは、合併していない直腸粘膜非癌部に比べ有意に高値であった。ROC解析ではそれぞれのメチル化レベルは高率にColitic Cancer患者を同定できた。5つのmicroRNAメチル化レベルのcombination ROC解析では、Colitic Cancer患者を高率に同定できた。直腸粘膜非癌部のmiR-137高メチル群は独立したColitic Cancer同定因子であった。また当科でこれまで経験した痔瘻癌合併クローン病患者の3例を対象とし、研究を進めている。各々の肛門管における癌部と非癌部を病理学的に検討し、マイクロダイセクションを行い、RNAを抽出した。これらのサンプルを用いてmiRNA arrayを施行し、網羅的に痔瘻癌関連miRNAを検索した。この解析により発現量が2倍かつ有意差のあるmiRNAを同定している。今後はmiRNAの絞り込みを行いtarget miRNAの同定を予定している。肛門管における癌部と非癌部をmiRNA arrayにより比較した研究では、有用な結果を得ることができる見込みである。研究の妥当性が示され、今後も計画通りに進行するものと予想される。クローン病の術前血清を用い、網羅的miRNA arrayを行い、癌合併患者で非合併患者に比べ有意に発現の高い血清miRNAを選択する。肛門管粘膜および血清から得たmiRNAで共通するものをクローン病悪性新生物から分泌される候補miRNAとして、サーベイランス内視鏡が行われた症例における血清を用い、クローン病癌化ハイリスク症例の選別が可能か評価する。実支出額の累計額はほぼ計画通りであったが、未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果であり、次年度に充てる予定である。未使用額に関しては試薬や実験器具などの物品費の一部に使用する予定である。
マグネシウム上への光誘起自己触媒析出法による金属薄膜の作製

本研究では、マグネシウム上に緻密な金属薄膜を密着性よくパターニングして作製する新しい方法を開発し、マグネシウムの最大の欠点である耐食性を飛躍的に向上させるとともに導電性接点などの作製を容易にし、その実用材料としての機能性の向上と利用範囲の拡大を図ることを最終的な目的とした。二酸化チタン超微粒子薄膜をつけたマグネシウム合金を無電解ニッケルめっき浴に浸して、紫外光照射による光電気化学的金属析出核形成と自己触媒金属膜成長によるニッケル薄膜作製とその光パターニングについて検討した。さらに、本法に適する強アルカリ性めっき浴の開発や従来法である二液法触媒活性化前処理について検討した。一般に用いられている酸性から中性の無電解ニッケルめっき浴では、比較的耐食性の高い陽極酸化膜被覆AZ31マグネシウム合金ですら激しく腐食する。そこで、従来用いられてきたホスフィン酸を還元剤とする無電解ニッケル-リンめっき浴の高pH化と、ヒドラジンを還元剤とする無電解純ニッケルめっき浴の開発を行い、良好な光パターニングを行うことに成功した。特に、ヒドラジンを還元剤とするめっき浴は、純粋なニッケル膜が得られることから、従来の合金膜にはない高い導電性やはんだ接合性が期待できる。このめっき浴の単純化を行い、EDTA等の環境負荷の高い錯化剤を必要としないめっき浴を開発した。酸化物などの非導電性基板上への無電解めっきの始動に用いられる二液法活性化前処理は、酸性溶液を使用するため、マグネシウム合金には不適当と考えられていたが、陽極酸化処理を施すことで適用可能となることを明らかにした。これに関連して、この前処理によって形成される触媒活性種について詳しく検討した。本研究では、マグネシウム上に緻密な金属薄膜を密着性よくパターニングして作製する新しい方法の開発を目的としている。これにより、マグネシウムの最大の欠点である耐食性を飛躍的に向上させるとともに導電性接点などの作製を容易にし、その実用材料としての機能性の向上と利用範囲の拡大を図ることが最終的な目的である。マグネシウム合金素地上に二酸化チタンゾルを塗布し、空気中で熱処理を施すことで、半導体超微粒子薄膜を形成させた。これを無電解ニッケルめっき浴に浸して紫外光を照射することで光電気化学的に金属の析出核を形成し、その後、同じ浴中で自己触媒的に金属の成長反応を進行させることで、ニッケル薄膜を作製した。一般に用いられている酸性から中性の無電解ニッケルめっき浴では、比較的耐食性の高い陽極酸化膜を形成したAZ31マグネシウム合金ですら激しく腐食した。そこで、pH11以上の高アルカリ無電解ニッケル-リン合金めっき浴を新たに作製して用いた。550°Cで熱処理を施した基板をpH12のめっき浴に浸し適当なマスクを通じて紫外光を60秒間照射したのち、同じめっき浴中に保持したところ、光照射部分にのみめっき膜が約1nm/sの速度で析出した。めっき浴のpHが低いとマグネシウム合金基板が腐食し、高いとめっき浴が分解した。さらに、最近、我々が開発した、ヒドラジンを還元剤とする無電解純ニッケルめっき浴を用いることで、pH11.5で良好なパターニング性を示すめっきが可能となった。これらの条件で得られためっき膜は、剥離やふくれもなく、光沢性も高かった。これらの成果を第4回関西表面技術フォーラムで発表した。さらに、これらに関連する研究として、酸化物などの非導電性基板上への無電解めっきの始動に必要な活性化前処理方法について検討した。

本研究では、マグネシウム上に緻密な金属薄膜を密着性よくパターニングして作製する新しい方法の開発を目的としている。これにより、マグネシウムの最大の欠点である耐食性を飛躍的に向上させるとともに導電性接点などの作製を容易にし、その実用材料としての機能性の向上と利用範囲の拡大を図ることが最終的な目的である。今年度は、昨年度に引き続き、二酸化チタン超微粒子薄膜をつけたマグネシウム合金を無電解ニッケルめっき浴に浸して、紫外光照射による光電気化学的金属析出核形成と自己触媒金属膜成長によるニッケル薄膜作製とその光パターニングについて検討するとともに、本法に適する強アルカリ性めっき浴の開発や従来法である二液法触媒活性化前処理について検討した。一般に用いられている酸性から中性の無電解ニッケルめっき浴では、比較的耐食性の高い陽極酸化膜被覆AZ31マグネシウム合金ですら激しく腐食する。そこで、ヒドラジンを還元剤とする無電解純ニッケルめっき浴を用い、pH11.5で良好なパターニングを行うことに成功した。このめっき浴は、純粋なニッケル膜が得られることから、従来の合金膜にはない高い導電性やはんだ接合性が期待できる。このめっき浴の単純化を行い、EDTA等の環境負荷の高い錯化剤を必要としないめっき浴を開発した。酸化物などの非導電性基板上への無電解めっきの始動に用いられる二液法活性化前処理は、酸性溶液を使用するため、マグネシウム合金には不適当と考えられていたが、陽極酸化処理を施すことで適用可能となることを明らかにした。これに関連して、この前処理によって形成される触媒活性種について詳しく検討した。
有機タリウムクラウンエーテル錯体の高い正電荷とソフト性を利用した錯体合成

クラウンエーテルを配位させるとモノフェニルタリウム化合物が安定化するということが明らかになったので、この錯体を用いて二三の反応を行なった。まずフェノール類と反応させた結果、夕リウムイオンはフェノールのヒドロキシ基と反応するのではなく、比較的温和な条件下で選択的にヒドロキシ基のパラ位で求電子置換反応を起こすという興味ある結果を得た。比較実験としてクラウンエーテルがないモノフェニルタリウムとフェノ一ルとの反応では、再分配反応によると思われるジフェニルタリウムのみが得られた。パラ位に置換基を持つパラクレゾールとモノフェニルタリウムクラウンエーテルとの反応は全く進まず、この反応は強いパラ選択性のあることがわかった。またメタクレゾールとの反応は他のものに比べ、ずいぶん反応性が悪く、収率も低いという結果を得た。この結果はクラウンエーテル環と芳香環上の置換基との立体反発が大いに働いているためと考えた。アニリン類についても同様の反応を試みたところジフェニルアニリンにおいては,アミノ基のパラ位に求電子置換反応をおこすが,アニリンあるいはジメチルアニリンではモノフェニルタリウムヒドロキシ錯体になることがわかった。更に二三の複素5員環化合物とモノフェニルタリウムクラウンエーテル錯体との反応を行なったところ温和な条件下で容易に求電子置換反応が進行することが明かとなった。これら生成物はすべて安定で結晶として取り出すことが出来た。モノフェニルタリウムクラウンエーテル錯体が強い炭素親和性を持っていることか明らかになったので、今まで殆ど研究されていな種々の安定なテトラオルガノシラン(CH_3)_3SiR(R=CH_3,CH_2C_6H_5,)との反応を試みた。その結果選択的にメチル基が夕リウム原子上に移動するという興味ある結果を得た。モノフェニルタリウム(III)イオンは一般に不安定な化合物であるが18ークラウンー6に代表されるクラウンエ-テルを配位させることにより安定化させることが出来る,ということを見出して来た。このクラウンエ-テル錯体は,2+という高い正電荷を持っているので,このことを利用し,比較的エレクトロンリッチな芳香族化合物,フェノ-ル,あるいはアニリン誘導体に対する求電子置換反応について検討した。まず,モノフェニルタリウムイオンの求電子置換反応におけるクラウンエ-テルの効果について検討した.クラウンエ-テルの配置していないモノフェニルタリウムイオンとフェノ-ルとの反応において,求電子置換反応は全く起らず,モノフェニルタリウムイオンの再分配反応生成物のみが得られた。これに対し,18ークラウンー6が配置したモノフェニルタリウムイオンとフェノ-ルとの反応では,フェノ-ルのパラ位にタリウムイオンの選択的求電子置換反応が起こった。一方パラクレゾ-ルは反応せず,原料回收となった。これらより,モノフェニルタリウムイオンの求電子置換反応では,1)クラウンエ-テルの存在は不可欠であり,2)強いパラ選択性を示すということが明らかになった。次にクラウンエ-テル環にイオウ原子を含む種々のチアクラウンエ-テル類をモノフェニルタリウムイオンに配価させ,フェノ-ル類に対する求電子反応を試みたが,この場合反応は起らず,原料回收となった。これはチアクラウンエ-テルのイオウ原子をフェニル基の反対側からタリウム原子に配位し,フェノ-ルの接近を阻示しているためと考えた。上述の求電子反応をアニリン類についても検討した。アニリンとの反応ではタリウムイオンの脱クラウンエ-テル反応となったが,ジフェニルメチルアミンとの反応では窒素原子のパラ位でのみタリウムイオンの求電子置換反応が起こるということが明らかになった。

昨年度に引き続き,モノフェニルタリウムクラウンエーテル錯体の求電子反応について研究を行った.今年度はイオウおよび酸素原子を環内に含む複素5員環化合物を対象にした.この化合物に対するタリウムイオンの求電子置換反応は,60°Cという温和な条件下で,ヘテロ原子のα位で起こることが明らかとなった。この反応は,ハロゲン,ミアノ基アルデヒド基といった電子求引性のグループがある場合にも容易に起こった。タリウム置換した化合物は安定で,比較的良好な収率で單離することができた。これら錯体において新たに生起したタリウム一炭素結合の結合性を^1HNMRスペクトルを用いて検討したところ,本錯体は,フェノール類あるいはピロール類などと反応して出来たタリウム一炭素結合と比較し,幾分イオン性が大きいということが明らかになった。モノフェニルタリウムクラウンエーテル錯体が強い炭素親和性を持つことが明らかになったので,今までほとんど研究されていない,非常に安定な種々のテトラオルガノシラン,(CH_3)_3SiR(R=CH_3,C_2H_5,C_2H_3,CH_2C_6H_5,C_6H_5,Si(CH_3)_3)との反応を試みた。その結果,60°Cという温和な条件下で,これらシランはタリウム錯体と反応し,選択的にメチル基のみがタリウム原子上に移るという非常に興味ある結果を得た.一般にトランスメタレーション反応においてはフェニル基あるいはベンジル基が容易に起こるのに対し,本反応ではその様なことは全く起こらず,メチル基のみが移動するという特異な反応である.この原因はタリウムイオンに配位したクラウンエーテルと新たに導入される有機基との間の立体的要因に基くものと考えている.