hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細孔構造ゼオライトへのインジウム注入技術開発と超高効率新規反応触媒実現への応用

また、(1)の反応に加えて、他の化学反応に対する効果も検証した。(2)ベンジリッククロリドとキシレンとのフリーデルクラフツアルキル化、及び、(3)ベンジリックアルコールとアニソールとのフリーデルクラフツアルキル化、に関してこれらのサンプルを調査したが、残念ながら、今回作成したサンプルは、これら2つの反応((2)と(3))に関しては、触媒活性を保持していなかった。近年、インジウムとケイ素の相互作用によって発現する触媒が発見された。そこで我々は、ケイ素を含有するゼオライトにインジウムを注入(担持)することによりインジウムとケイ素の相互作用を引き起こし、触媒作用を発現させる研究に取り組んでいる。ゼオライトは細孔構造を持ち内部比表面積が極めて大きいため、インジウムを担持したゼオライトにおいて触媒能を発現させることができれば、触媒効率の向上などが期待できる。本研究では、アークプラズマ装置によりインジウムナノ粒子を生成し、これをゼオライトへ照射し、インジウムをゼオライトに担持する研究に取り組んだ。インジウムナノ粒子の照射の際には、粉体のゼオライトを機械的に攪拌している。そのため、インジウムをサンプル全体にほぼ均一に担持させることができた。本年度は、アークプラズマ装置のコンデンサーの容量を変えることにより、サンプル上でのインジウムがどのように変化するか(粒のサイズ、担持量、など)を詳細に調べた。コンデンサーは、1080uFと360uFの2種類とした。はじめに、作成した2つのサンプルの表面状態を透過型電子顕微鏡(TEM)により調べようとしたが、TEMの強い電子線でサンプルの表面形状が変化してしまうことがわかった。そこで、電子線のエネルギーを800Vに下げて、走査型電子顕微鏡(SEM)で測定した。その結果、1080uFの場合、360uFよりもサンプル上のインジウムナノ粒子のサイズが大きいことがわかった。最後に、これらのサンプルの触媒活性を調査した。サンプル中のインジウム量は、ともに質量比で0.4wt%とした。分析の結果、どちらのサンプルでもFriedel Crafts alkylation反応の反応効率は約80%であった。この結果、コンデンサー容量(およびインジウムナノ粒子のサイズ)は触媒効率にほとんど影響しないことが明らかになった。近年、インジウムとケイ素を組み合わせた触媒が注目されている。ゼオライトはケイ素を含有する細孔構造粉末である。そのため、ゼオライトにインジウムを担持できれば、高効率などの特長を持った触媒が実現する可能性がある。本研究では、イオンビーム法、およびアークプラズマ法により、ゼオライトにインジウムを担持した触媒の合成に取り組んだ。製作したサンプルを分析した結果、アークプラズマ法を用いて製作したサンプルがFriedel-Crafts反応に対して触媒活性を持つことが明らかになった。また、最適な触媒効果を得るには、粒径の小さなインジウムを適度に分散してサンプル上に担持する必要があることが明らかになった。
置換活性なピラゾリルボレート金属錯体の創製

(1)ビス[ジヒドロビス(3,5-ビス(トリフルオロメチル)ピラゾリル)ボレート]コバルト錯体の合成を行い、X線構造解析を行った。コバルトは平面型に四つのピラゾリル基、そして軸位に二つのB-H基により配位され全体として歪んだ八配位構造をとっている。この構造は単純なピラゾリルや3,5-位にメチル基を持つピラゾリル誘導体が四面体構造を持つことと対比される。同じ様なB-H-Magostic相互作用を含む歪んだ八面体構造がニッケル錯体でも観測された。(2)ビス(トリフェニルホスフィン)[ジヒドロビス(3,5-R_2-ピラゾリル)ボレート]ルテニウムヒドリド錯体(R=H,Me,CF_3)を合成した。いずれもB-H-Ru agostic相互作用をもつ構造であることをX線解析により明らかにした。これらの錯体のagostic相互作用の強さはMe>H≧CF_3の順に低下することをCOとの反応性に基づき考察した。(3)ビス(トリフェニルホスフィン)[ジヒドロビス(3,5-R_2-ピラゾリル)ボレート]ロジウム錯体(R=H,Me,CF_3)を合成した。X線結晶構造解析により、いずれもB-H-Rh agostic相互作用を含まない平面四配位構造をもつことを明らかにした。(4) η^3-アリルあるいはインデニル[ヒドロトリス(3,5-R_2-ピラゾリル)ボレート]パラジウム錯体(R=H,Me,CF_3)を合成し、X線結晶構造解析により構造を決定した。これらの錯体はいずれも溶液中でfluxionalな挙動を示すことをNMRにより明らかにした。(1)(Ph_3P)_3RhClとK(_2BPz_2)を反応させることによりジヒドロビス(ピラゾリル)ボレートロジウム錯体(PPh_3)_2(H_2BPz_2)Rhを合成し、X線結晶構造解析により、B-H-Rh agostic相互作用を含まない平面四配位構造をとっていることを明らかにした.また、ピラゾリル基の3、5-位にメチル基やトリフルオロメチル基をもつ配位子を用いても同様な構造の錯体が得られることがわかった.(2)コバルトやニッケルのジヒドロビス(ピラゾリル)ボレート錯体の合成を試みた結果、B-H-M agostic相互作用を含まない四面体あるいは平面四配位の2価錯体[(H_2BPz′_2)]_2M(Pz′=Pz,3,5-Me_2Pz;M=Co,Ni)が得られることがわかった.しかし、ピラゾリル基の3,5-位にトリフルオロメチル基をもつ配位子を用いるといずれの場合も強いagostic相互作用をもつ八面体構造の錯体を与えた.構造の違いの起因するところを検討中である.(3)ピラゾリル基の3、5-位にメチル基やトリフルオロメチル基をもつ配位子を用いて、先に合成した(PPh_3)_2(H_2BPz_2)RuHの同族体を得た.これらの錯体とCOやアセチレンとの反応性を調べ、B-H-Ru agostic相互作用の強さとの相関について知見を得る.(1)ピラゾリル基の3、5-位にメチル基やトリフルオロメチル基をもつジヒドロビス(ピラゾリル)ボレート配位子を用いて、(PPh_3)_2[H_2B(3,5-R_2PZ)_2RuHを合成した.これらの錯体とCOとの反応を行い

反応速度がR=H>CF_3>CH_3の順に低下することを見いだし、B-H-Ru agostic相互作用の強さとの相関について錯体の赤外吸収やX線構造解析に基づき考察した。(2)コバルトやニッケルのジヒドロビス(ピラゾリル)ボレート錯体[H_2B(3,5-R_2Pz)_2]_2M(M=Co,Ni)のうちR=H,CH_3では、コバルトが平面四配位構造をとり、ニッケルは四面体構造をとるが、R=CF_3の場合は強いB-H-M agostic相互作用をもつ八面体構造の錯体を与えることを先に明らかにした。本年度はピラゾリル基の3位にt-ブチル基をもつコバルト錯体を合成し、X線結晶構造解析に基づきagostic相互作用の原因は電子的効果ではなく立体効果に起因することを明らかにした。また、ニッケル錯体は良好な結晶が得られなかったが同様に強いB-H-Magostic相互作用をもつことをB-Hの赤外伸縮振動から推定した。(3)ヒドロトリス(ピラゾリル)ボレートパラジウム錯体[HB(3,5-R_2Pz)_3]PdL(L=η^3-C_3H_4R^1,C_9H_6R^1;R^1=H,CH_3)を合成した。これらの錯体はいずれも溶液中でfluxionalな挙動を示すことをNMRにより明らかにした。
低次元多様体に対するゲージ理論的不変量の研究

私は前年度, Z被覆状の端を持つ4次元多様体に対してASD方程式の解のモジュライ空間のコンパクト性を考察し,トポロジーへの応用を導いた.その際,ホモロジー3球面Yに対して,フィルター付きインスタントンFloer1次コホモロジーに値を持つ不変量の族を定義していた.佐藤光樹氏は, "この不変量が消える一番大きなfilterの値"がホモロジー同境不変量となることを予想した.私は,その予想を示すことで,ホモロジー3球面Yに対して不変量r_s(Y)を構成し,それがホモロジー同境で不変であることを示した.私は, r_s(Y)を無限個のSeifert 3-manifoldに対して計算した.この不変量を持ちいることで,ある仮定を満たすホモロジーS^1*S^3に対して無限大を許す実数値不変量の族を得ることができる.さらにその不変量は, Seifert 3-manifoldとS^1の直積に対しては,そのSeifert 3-manifoldのr_sの値と一致することがわかる.すなわち,私は,無限個のホモロジーS^1*S^3に対して不変量の計算を行なった.この研究の目的はZ被覆上のゲージ理論の発展とその低次元トポロジーへの応用である.低次元トポロジーへの応用のうち,基本的であると思われる不変量の構成を想定していた.上述したように,私はある仮定を満たすホモロジーS^1*S^3に対する無限大を許す実数値不変量の族を得ている.よって,その目標は部分的に達成されている.また,不変量の構成だけにとどまらず,いくつかのホモロジーS^1*S^3に対して計算を行なった.また, r_sの結果によって私が1年目に得ていた定理の適応範囲が大幅に広がった.r_sを用いて,ある仮定を満たすホモロジーS^1*S^3に対して無限大を許す実数値不変量を定義した.方針について説明するため, r_sの性質についてより詳しく述べる.私は,古田氏・Fintushel-Ster両氏が発展させたorbifoldゲージ理論をフィルター付きインタントンFloerコホモロジーの言葉に翻訳し,ホモロジー3球面Yに対して無限大を許す0以上の実数に値をとる不変量r_s(Y)を導入した.この不変量は次の性質を満たす.Y_1からY_2への交差形式が負定値のコボルディズムWが存在するとき, r_s(Y_2 ) ≦r_s(Y_1 )を満たす.特に,Wが単連結の場合, r_s(Y_2) < r_s(Y_1)を満たす.この性質から, r_s(Y)は,ホモロジーコボルディズムによって不変であることが従う.この性質によって,ホモロジー3球面をH_3(X)の生成元として含むホモロジーS^1*S^3に対しては不変量を定めることができる.この仮定を外すためには,不変量r+をより一般の3次元多様体に広げる必要がある.しかし,インスタントンFloerホモロジーは一般の3次元多様体に対して定義されていない.一方, r_s(Y)型の不変量のみ定義できる可能性はある.この可能性を追求することが来年度の課題である.今年度の研究成果は,次のものである.1,第一ベッチ数が正であるような閉有向4次元多様体に対して, (SU(2)平坦接続に対する)Chern-Simons汎関数の一般化を定義した.2, 1の値を用いて,閉有向4次元多様体の不変量の族を構成した.3,フィルター付きのインスタントンFloer理論の中に,ある元を定義し,不変量であることを示した.4, 2,3の不変量を用いて, 3次元多様体から4次元多様体への埋め込みの障害を構成した.4の結果は次の解析的結果を含む.(4.1 Z被覆的な端を持つ4次元多様体に対して,適切な境界条件を設定することで, ASDモジュライ空間のコンパクト性を得た. 4.2 Z被覆的な端を持つ4次元多様体上のASDモジュライ空間の向き付け可能性を示した.4.3 Z被覆的な端を持つ4次元多様体上のASDモジュライ空間の横断性を満たす摂動のクラスを構成した. )5, 2,3の不変量を具体例に関する計算を行なって, 4の結果を用いて,具体的な3次元多様体と4次元多様体に対して埋め込みの非存在に関する結果を得た.意義と重要性について説明する.埋め込みの存在問題は微分トポロジーにおける古典的問題である.私は, 5においてあるSeireftホモロジー球面は,ホモトピーS1*S3という4次元多様体のクラスにH_3を生成するような埋め込みが存在しないことを示した.これは既存のゲージ理論では捉えられなかった情報であり,埋め込みの存在問題に部分解を与えるものである. 4.1は, Z被覆上のを用いた不変量の定義可能性を示唆するものである.今後の2年間で,このコンパクト性定理をさらに一般化することで,よりゲージ論的に深い情報を取り出すことが期待される.この研究の目的はZ被覆上のゲージ理論の発展とその低次元トポロジーへの応用である.当初は,低次元トポロジーへの応用のうち,基本的であると思われる不変量の構成を想定していた.故に初年度は,不変量を定義する上で重要になるZ被覆に対するASDモジュライ空間のコンパクト性を調べることを目標とした.コンパクト性を決定するとき,実際にどのような発散列があるかを構成して示すことが重要である.だが, Z被覆上の平坦でない有限エネルギーインスタントンを実際に構成することは容易ではなかった.

そこで, Z被覆的端とシリンダー状の端を持つ4次元多様体に対するインスタントンを考察することで,シリンダー状の既存のインスタントンを張り合わせ,モジュライの次元が1であるような境界条件とその例を構成することができた.結果として,周期的端をもつ4次元多様体に対するASDモジュライ空間のコンパクト性を確立する手段を得た.その十分条件を構成する際に, 3次元多様体のChern-Simons汎関数を4次元多様体に一般化する方向性が自然に生まれた.シリンダー状の端を持つ4次元多様体に対しては,インスタントンFloer理論と呼ばれる理論がある.故に,周期的端の情報をシリンダー状の端へ押し付けることによって,埋め込みの障害が構成できることがわかった.その際,私が示したコンパクト性定理の制約からフィルター付きのインスタントンFloer理論を用いる必要性が出てきた.フィルターを用いる発想からDonaldsonやFroyshovが定義していた不変量をフィルター版に一般化する方向性を得た.結果として,埋め込みの存在問題に関する帰結を得た.結果として得られたコンパクト性定理は,周期的端だけを持つ場合としてかけるため,当初の目標を達成されている.私は前年度, Z被覆状の端を持つ4次元多様体に対してASD方程式の解のモジュライ空間のコンパクト性を考察し,トポロジーへの応用を導いた.その際,ホモロジー3球面Yに対して,フィルター付きインスタントンFloer1次コホモロジーに値を持つ不変量の族を定義していた.佐藤光樹氏は, "この不変量が消える一番大きなfilterの値"がホモロジー同境不変量となることを予想した.私は,その予想を示すことで,ホモロジー3球面Yに対して不変量r_s(Y)を構成し,それがホモロジー同境で不変であることを示した.私は, r_s(Y)を無限個のSeifert 3-manifoldに対して計算した.この不変量を持ちいることで,ある仮定を満たすホモロジーS^1*S^3に対して無限大を許す実数値不変量の族を得ることができる.さらにその不変量は, Seifert 3-manifoldとS^1の直積に対しては,そのSeifert 3-manifoldのr_sの値と一致することがわかる.すなわち,私は,無限個のホモロジーS^1*S^3に対して不変量の計算を行なった.この研究の目的はZ被覆上のゲージ理論の発展とその低次元トポロジーへの応用である.低次元トポロジーへの応用のうち,基本的であると思われる不変量の構成を想定していた.上述したように,私はある仮定を満たすホモロジーS^1*S^3に対する無限大を許す実数値不変量の族を得ている.よって,その目標は部分的に達成されている.また,不変量の構成だけにとどまらず,いくつかのホモロジーS^1*S^3に対して計算を行なった.また, r_sの結果によって私が1年目に得ていた定理の適応範囲が大幅に広がった.インスタントンFloer理論をモデルとして,ホモロジーS1*S3の不変量をZ被覆のインスタントンを用いて構成するためには,全てのSU(2)平坦接続を境界条件として持つようなモジュライ空間のコンパクト性を考察する必要がある.私が初年度考察していた境界条件は自明平坦接続に関するものである.故に境界条件を一般の平坦接続に拡張しコンパクト性定理を示す必要がある.これが今年度の目標の一つである.このコンパクト性は, 3次元多様体とRの直積の場合にはすでに構築されている.3次元多様体とRの直積の場合には,複体収束性と呼ばれている.
口腔組織に対する水素水の抗加齢作用の検討

酸化ストレスは老化に関与する。抗酸化物質である水素水は、老化による酸化ストレスの増加を抑制するかもしれない。我々は、老化ラットの歯周組織に対する水素水の効果を調べた。4ヵ月齢雄性ラットを水素水を与える実験群と蒸留水を与える対照群の2群に分けた。12ヵ月の実験期間終了後、実験群は対照群より歯周組織の酸化ストレスが低かった。IL-1β蛋白の発現に違いはみられなかったが、インフラソーム関連遺伝子は、対照群よりも実験群の方が、むしろ発現した。水素水の摂取は、健康なラットにおいては炎症性反応はなく、老化による歯周組織の酸化ストレスの抑制に影響があるのかもしれない。平成25年度は、Fischer系雄性ラット(4ヵ月齡)12匹を対照群(蒸留水摂取群)、実験群(水素水摂取群)の2群にわけ、水素水の抗加齢作用を検討した。対照群・実験群とも、水および飼料は自由摂取とした。飲料水と飼料の消費量は、両群で差はなかった。ベースライン時(実験開始時)から12ヶ月の飼育後、血清と歯周組織を採取し、血中酸化ストレス度(8-OHdGレベル)と歯周組織の酸化ストレス度(8-OHdGレベル)を測定し、歯周組織の病理変化を観察した。歯周組織の8-OHdGレベルは、ベースライン時と比較して対照群は有意に高い値を示し、実験群は、対照群よりも有意に低い値を示した。対照群では、年齢の増加に伴う血中8-OHdGレベルの増加が観察されたが、実験群では、年齢が増加しても血中8-OHdGレベルの差はみられなかった。歯周組織の病理変化では、セメント・エナメル境から歯槽骨頂までの距離において、実験群の方が対照群よりも有意に低い値を示した。また、TRAP陽性破骨細胞数において、実験群の方が対照群よりも有意に低い値を示した。歯周組織におけるインターロイキン1-βとNod様受容体タンパク質3インフラマソームの遺伝子発現において、実験群では、対照群よりも有意に高い値を示した。NF-κBの遺伝子発現において、実験群では、対照群よりも有意に低い値を示した。水素水の摂取は、歯周組織に対するアンチエイジングの効果があるかもしれないことが示唆された。H26年度は、Fischer系雄性ラット(8週齢)33匹を1通常食+蒸留水群(N=8)、2高脂肪食{脂肪36 %、炭水化物42 %、タンパク22 %(F2HFD1、Oriental Yeast、大阪)}+蒸留水群(N=8)、3通常食+水素水(0.8ppm1.0ppm)群(N=8)および4高脂肪食+水素水群(N=9)の4群にわけ、ラットの肥満に伴って起こる歯周炎に対する水素水の効果を検討した。4群とも、飲料水および試料は自由摂取とした。飲料水と試料の消費量は、群間で差はみられなかった。ベースライン時(実験開始時)から3ヶ月の飼育後、血清と歯周組織を採取し、血中酸化ストレス度(8-OHdGレベル)の測定、歯周組織の抗酸化に関する遺伝子発現の測定および顎骨の骨密度の測定を行った。血中酸化ストレス度において、1群と2群の比較により、高脂肪食を摂取すると有意に高い値を示し、2群と4群の比較により、水素水を摂取すると有意に低い値を示した。歯周組織の遺伝子発現において、水素水の摂取により、抗酸化酵素に関連するスーパーオキシドディスムターゼ(SOD-1)と抗酸化作用に関連するヘムオキシゲナーゼ(HO-1)が有意に高い値を示した。顎骨の骨密度は、高脂肪食を摂取することにより、有意に低い値を示し、水素水を摂取することにより、有意に高い値を示した。ラットの肥満に伴って起こる歯周炎は、水素水を摂取することによって、抑制される可能性が示唆された。本研究では、ラットに水素水を摂取させ、その作用を多角的に検討することを目的とした。H25年度では、実験群(水素水摂取群)では、歯周組織の酸化ストレス度(8-OHdGレベル)が対照群(蒸留水摂取群)よりも有意に低い値を示した。対照群では、年齢の増加に伴う血中酸化ストレス度の増加が観察されたが、実験群では、年齢が増加しても血中酸化ストレス度の差はみられなかった。歯周組織の病理変化では、セメント・エナメル境から歯槽骨頂までの距離とTRAP陽性破骨細胞数において、実験群のほうが対照群よりも有意に低い値を示した。H26年度では、高脂肪食を摂取すると起こる血中酸化ストレス度の増加や顎骨の骨密度の減少が、水素水を摂取することにより抑制された。水素水の摂取は、歯周組織に対するアンチエイジングの効果や肥満に伴って起こる歯周炎を抑制する可能性が示唆された。

水素水の摂取は、健康なラットにおいては炎症性反応はなく、老化による歯周組織の酸化ストレスの抑制に影響があるのかもしれない。H26年度までに得られたデータを用いて、論文を国際誌(査読付き)に掲載することができた。予防歯科学分野H26年度では、高脂肪食を摂取したラット歯周組織に対する水素水の効果を検討した。H27年度では、ラットの飼育期間を延長し、時系列で水素水の効果を調べていく予定である。平成25年度までに得られたデータを用いて、論文を作成できる段階まできている。平成25年度では、正常なラット歯周組織に対する水素水の抗加齢効果を検討した。平成26年度では、正常なラットの水素水の全身への影響を調べる予定である。また、高脂肪食を摂取したラット歯周組織に対する水素水の効果も調べる予定である。
細胞接着因子 PKP1によるWntシグナル経路を介した新規転写調節機構の解明

これまでの研究で、外胚葉異形成症原因遺伝子の一つであるPKP1はWntシグナル調節因子として働き、エナメル芽細胞分化制御を担っている可能性を発見した。PKP1は細胞膜において細胞間接着因子として働くとともに、Wnt刺激によって核内に移行し、転写調節因子として働く2つの機能を有しており、歯の発生において、空間特異的、時期特異的に歯原性上皮細胞の細胞増殖や分化制御を行っている可能性が考えられる。そこで本研究では、Wntシグナル制御下でのPKP1の役割の解明、PKP1の転写調節因子としての標的因子の同定を目的として研究を開始した。本年度は主に、PKP1のWntシグナル制御下での細胞内局在変化をリアルタイムで解析するために、歯原性上皮細胞株に、遺伝子改変技術(CRISPR/Cas9システム)を用いてPKP1のC末端側にGFPを挿入することで細胞内局在の可視化を図った。また、同技術を用いたPKP1遺伝子欠損細胞株の樹立を行った。遺伝子シーケンスの結果、1アミノ酸の挿入を認め、フレームシフトを起こすことでPKP1遺伝子の欠損を認めた。同細胞株は細胞接着が阻害され、密着結合分子であるZo-1の細胞膜局在が阻害されていた。また、同PKP1遺伝子欠損細胞株にPKP1発現ベクターを遺伝子導入したところ、PKP1過剰発現細胞において、ZO-1の細胞膜への局在が回復し、密な細胞間接着が認められた。以上の結果から、PKP1はZO-1の局在を制御することで、細胞間接着に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。本年度は、遺伝子改変技術を用いてPKP1遺伝子欠損細胞株およびPKP1-GFP細胞株の樹立に成功し、PKP1の機能解析が進展したため、おおむね順調であると評価できる。本年度作成した細胞株を用いて、Wnt刺激下でのPKP1の細胞内局在をリアルタイムに解析し、PKP1によるシグナル制御の可能性を探る。本年度は、遺伝子改変技術を用いることでPKP1-GFP細胞株の作製をスムーズに行うことができ、経費の削減に成功した。今回未使用分は翌年度分と合わせて、PKP1の機能解析に用いる予定である。
血管シュミレーションシステムを用いた黄体機能解析モデルの構築

黄体は、大型の平滑筋層を有する血管が取り囲む外周部、筋層を持ち合わせない毛細血管が密集する内部、そして黄体付近の卵巣動脈部と複雑な構造で構成されている。申請者らはこれまで、「黄体周辺部の血流が黄体退行に先立ち増加し、退行シグナルの1つとなり黄体退行が誘発される」と提案してきた。昨年度は、卵巣動脈、黄体周辺部と黄体内部を想定して、それぞれ血管内皮細胞(EC)+血管平滑筋細胞(SMC)の2種混合(卵巣動脈)、EC+SMC+黄体化細胞(LC)の3種混合(黄体周辺部)、そしてEC+LCの2種混合(黄体内部)培養系を確立することに成功した。このモデルを用い、黄体退行因子であるPGF2αを添加し、NO合成酵素(eNOS)mRNA発現を検証したところ、PGF2αがeNOS mRNA発現を刺激できるのは、ECがLCと隣接する場合に限ることがわかり、細胞間コミュニケーションの重要性が示唆された。・CK+およびCK-両細胞とも、EC特有の因子(CD31やTie2)を有することが明らかになった。・黄体内部より大型血管が多数存在する黄体周辺部でECが獲得しやすい傾向があった。・CK-ECはeNOSmRNA発現を有するのに対し、CK+ECはeNOS mRNAが発現しなかった。・細胞間接着や細胞間コミュニケーションに重要であるconnexinやcadherinのmRNA発現はCK-ECで高かった。以上から、PGFによる黄体退行検証in vitroモデルとして、CK-ECを用いた培養系が確立できた。「仮想黄体」実験モデルの確立黄体は、大型の平滑筋層を有する血管が取り囲む外周部、筋層を持ち合わせない毛細血管が密集する内部、そして黄体付近の卵巣動脈部と複雑な構造で構成されている。申請者らはこれまで、「黄体周辺部の血流が黄体退行に先立ち必ず増加し、この血流増加が退行シグナルとなり黄体退行が誘発される」と提案してきた。この現象のメカニズムを解明するため、黄体局所を想定した新規の細胞培養系モデルの確立を試みた。実験結果卵巣動脈、黄体周辺部と黄体内部を想定して、それぞれ血管内皮細胞(EC)+血管平滑筋細胞(SMC)の2種混合(卵巣動脈)、EC+SMC+黄体化細胞(LC)の3種混合(黄体周辺部)、そしてEC+LCの2種混合(黄体内部)培養系を確立することに成功した。3種細胞同士で細胞接触を行い、黄体化細胞からプロジェステロン(P)が分泌されることも確認した。「仮想黄体」実験モデルを用いた黄体周辺部血流増加現象の検証実験モデル:3種細胞による仮想黄体モデルを用い、黄体退行因子であるPGF2αや、黄体血流増加現象の有力候補である血管弛緩因子・一酸化窒素(NO)を添加し、NO合成酵素(eNOS)mRNA発現とP分泌への影響を検証した。実験結果・黄体周辺部と黄体内部においてNOは添加後0.5hからP分泌を有意に抑制した。NO添加後1hでの対照区に対するP分泌は,黄体周辺部で62%,黄体内部で44%に抑制され,黄体内部は黄体周辺部よりもNOによるP分泌抑制効果が有意に高かった。次年度は、流速を自由に調節し物理的ストレス要因を加味した「血管シュミレーションモデル」を利用した仮想黄体実験モデルを確立し、黄体周辺部血流域増加現象のメカニズム解明に近づきたい。
有機結晶のダイナミック構造の解析

本総合研究は平成4・5年の2年間にわたり行われた。平成4年10月及び平成5年12月に東京において研究発表会を開催した。5課題についてX線回析、固体NMR、熱測定、誘電緩和、ESR、光分光など種々の研究手段を用いて総合的に研究し、有機結晶中の分子の相転移機構、分子の協同的動的挙動、固相反応のメカニズムなど、原子レベルのミクロな構造化学に立脚したダイナミクスについて多くの研究成果が得られた。1.固相反応の動的過程の研究ラセミ結晶のキラル化・固相複合体の生成(東工大・大橋)光固相2量化反応解析(岡山大・柏野)固相重合・機能性結晶場(阪大・甲斐)迅速X線測定装置・シチジンリン酸塩の結晶転移(理研・岩崎)共晶・光異性化(東大・西郷)2.包接結晶中の分子認識の研究結晶格子保持包接化合物の生成・共晶の構造(島根大・藤原)無秩序分子配向結晶の構造・相転移と熱容量(阪大・松尾)3.有機結晶の相転移に伴う分子構造変化の研究結合異性化平衡・金属錯体構造ダイナミクス(姫工大・鳥海)Co・Cu錯体の相転移(慶応大・大場)溶液内酸化の分子構造・鉛の配位構造変化(城西大・宮前)不安定化合物の構造解析・有機結晶の相転移(電通大・岩崎)機械的反応・固相光反応(お茶大・前田)4.有機結晶における協同的ダイナミクスの研究反強誘電性液晶・合成2分子膜の結(東農工大・奥山)弾性歪みと緩和・分子性アモルファス(学習院大・石井)リエントラント液晶のダイナミック構造(分子研・宮島)物性とMDシミレーション(九大・松井)X線原子軌道解析(名工大・田中)5.水素結合結晶のダイナミクスの研究誘電性発現(東大・菅原)分子運動と水素結合(京大・今城)水素結合とプロトンダイナミクス(阪大・武田)本総合研究は平成4・5年の2年間にわたり行われた。1.固相反応の動的過程の研究ラセミ結晶のキラル化・固相複合体の生成(東工大・大橋)光固相2量化反応解析(岡山大・柏野)固相重合・機能性結晶場(阪大・甲斐)迅速X線測定装置・シチジンリン酸塩の結晶転移(理研・岩崎)共晶・光異性化(東大・西郷)2.包接結晶中の分子認識の研究結晶格子保持包接化合物の生成・共晶の構造(島根大・藤原)無秩序分子配向結晶の構造・相転移と熱容量(阪大・松尾)3.有機結晶の相転移に伴う分子構造変化の研究結合異性化平衡・金属錯体構造ダイナミクス(姫工大・鳥海)Co・Cu錯体の相転移(慶応大・大場)溶液内酸化の分子構造・鉛の配位構造変化(城西大・宮前)不安定化合物の構造解析・有機結晶の相転移(電通大・岩崎)機械的反応・固相光反応(お茶大・前田)4.有機結晶における協同的ダイナミクスの研究反強誘電性液晶・合成2分子膜の結(東農工大・奥山)弾性歪みと緩和・分子性アモルファス(学習院大・石井)リエントラント液晶のダイナミック構造(分子研・宮島)物性とMDシミレーション(九大・松井)X線原子軌道解析(名工大・田中)5.水素結合結晶のダイナミクスの研究誘電性発現(東大・菅原)分子運動と水素結合(京大・今城)水素結合とプロトンダイナミクス(阪大・武田)本研究は平成4年度に2年間の予定で始まったばかりであるが、(1)固相反応の動的過程の研究(2)包接結晶中の分子認識の研究(3)有機結晶の相転移に伴う分子構造変化の研究(4)有機結晶における協同的ダイナミクスの研究(5)水素結合結晶のダイナミクスの研究の5課題についてX線回折、固体NMR、熱測定、誘電緩和、ESR、光音響分光、計算機シミレーションなど種々の研究手段を用いて総合的な研究を行ない、有機結晶中の分子の相転移機構、分子の協同的動的挙動、固相反応のメカニズムなど、原子レベルのミクロな構造化学に立脚した多くの研究成果が得られた。平成4年10月29,30日には東京において第1回の研究発表会を開催した。今年度の各研究課題における研究内容は以下の通りである。(1)ラセミ結晶のキラル化(東工大・大橋)単結晶販線回折法による光固相2量化反応解析(岡山大・柏野)放射線固相重合(阪大・甲斐)迅速X線測定装置の現状(理研・岩崎)ジオレフィン化合物の共晶(東大・西郷)(2)結晶格子保持の包接化合物の生成(島根大・藤原)無秩序分子配向の有機結晶の構造と熱容量(阪大・松尾)

(3)結合異性化平衡の結晶解析(鳥海)Co・Cu錯体の相転移(慶応大・大場)溶液内酸化前後の分子構造(城西大・宮前)不安定化合物の構造解析(電通大・岩崎)機械エネルギーによる反応(お茶大・前田)(4)反強誘電性液晶の構造(東農工大・奥山)フェノチアジン結晶における弾性歪みと暖和(学習院大・石井)スメクティック液晶の異方的自己拡散(分子研・宮島)多形・メルトの分子動力学シミレーション(九大・松井)X線原子軌道解析(名工大・田中)(5)結晶内互変異性と誘電性発現(東大・菅原)ビスジメドン系の分子運動(京大・今城)水素結合中のプロトンダイナミクス(阪大・武田)(1)固相反応の動的過程の研究(2)包接結晶中の分子認識の研究(3)有機結晶の相転移に伴う分子構造変化の研究(4)有機結晶における協同的ダイナミクスの研究(5)水素結合結晶のダイナミクスの研究の5課題についてX線回折、固体NMR、熱測定、誘電緩和、ESR、光音響分光、計算機シミレーションなど種々の研究手段を用いて総合的に研究し、有機結晶中の分子の相転移機構、分子の協同的動的挙動、固相反応のメカニズムなど、原子レベルのミクロな構造化学に立脚したダイナミクスについて多くの研究成果が得られた。平成4年度から2年間の予定で行われ、平成5年度は12月20,21日に東京において第2回研究発表会を開催した。今年度の研究内容は以下の通りである。(1)乳鉢での混合による複合体結晶の生成(東工大・大橋)光固相二量化反応のX線解析(岡山大・柏野)機能性結晶場の解析(阪大・甲斐)シチジンリン酸塩の結晶構造転移(理研・岩崎)不飽和カルボン酸の光異性化(東大・西郷)(2)ベンツヒドロール誘導体共晶の結晶構造(島根大・藤原)メチルアンモニウムを含む結晶の相転移(阪大・松尾)(3)ハロゲン架橋金属錯体の構造ダイナミクス(姫工大・鳥海)CO・Cu錯体の相転移(慶応大・大場)ハロゲン化鉛付加物の配位構造変化(城西大・宮前)有機結晶の相転移と構造変化(電通大・岩崎)アントラセン誘導体の構造と固相光反応(お茶大・前田)(4)合成2分子膜の結晶-結晶転移(東農工大・奥山)分子性アモルファスの構造緩和(学習院大・石井)リエントラント液晶のダイナミック構造(分子研・宮島)物性とMDシミレーション(九大・松井)Nip2結晶の電子密度分布(名工大・田中)(5)極性π分子結晶の誘電性発現(東大・菅原)ビスジメドン系の水素結合(京大・今城)水素結合とプロトンダイナミクス(阪大・武田)
コードブック空間情報処理による人物顔認識システムの研究

ベクトル量子化コードブック空間情報処理と呼ぶ新しい情報処理アルゴリズムによる顔画像人物認識技術を開発した。具体的には,顔画像を4×4画素程度のブロックに分割した後,ブロック内の最小輝度を減算して差分信号を抽出し,理論的手法で構成したコードブックを用いてベクトル量子化し,コードブックベクトルの使用頻度(ヒストグラム)を特徴量としてデータベースとマッチングを行い認識する手法である。画像に含まれる雑音成分を除去すると共に顔画像人物認識に必要な周波数成分を抽出するための平均値フィルタ処理,顔画像の大きさによる影響を除外するためのヒストグラム規格化処理を開発した。また,認識率に替わる認識性能評価指針として有効認識距離の概念を導入し,高認識率領域における認識アルゴリズムの更なる高性能化の研究に用いた。最終的に,44人分各5枚の合計220枚の顔写真を用いた認識実験において,100%の認識率を実現した。さらに,ベクトル量子化コードブック空間情報処理による人物顔画像認識技術を,表情認識に適用した。認識対象とする人物を限定し,怒り,笑い,標準の3種類の表情を認識する実験を行ったところ,100%の表情認識結果が得られた。最適フィルタサイズ,最適画像解像度の検討から,表情認識には,顔面上寸法で13mm14mm以上の信号周期を持った信号成分が重要であることが明らかになった。また,将来的に極めて正確な人物認識,認証を実現する為に,顔認識と同様にコードブック情報処理を用いた話者認識の研究を行い,ケプストラム解析を用いた音声信号からの話者特徴抽出とベクトル量子化分類法により個人を認識する音声話者認識技術を開発した。階層化マッチング手法によるベクトル量子化分類の高速化や前学習手法による認識率の向上を実現した。58人分各5回分の録音音声信号を用いた認識実験において,最大97%の認識率を実現した。コードブックスペクトル空間解析を用いた人物顔認識アルゴリズムにより、入力された人間の顔の画像を処理し,その人物が誰であるかを認識する実験システムをソフトウエア上で構築した。基本的な画像のフィルタリング処理、マクロブロック分割処理,ベクトル量子化処理を実装した標準的なシステムであり、これをベースに各種解析処理手法の検証を行った。まず、撮影時の状況(照度,コントラスト等)による影響を除外する為、ガウシアンフィルタリング処理により低周波信号成分を抽出し、マクロブロックに分割した後、さらにブロック内の輝度平均を差し引いた差分信号を認識に用いることにした。差分信号は、顔の表面の微細な形状を良く表現すると考えられ、顔を特徴付ける一つの特徴量と考えられる。また、コードブックスペクトル空間情報処理において鍵を握るコードブックに関して、顔の特徴をうまく表現する顔認識に適したコードブックの研究を行った。差分信号用に正負のダイナミックレンジをもつコードブックを我々が開発した簡単な数学的手法で作成した。これらを用いて顔認識を行ったところ、画像全体に対する顔の位置のずれや撮影環境の差異による認識率の低下を効果的に防止できることが分かった。さらに、将来的に極めて正確な人物認識、認証を実現する為に、顔認識と同様にコードブック情報処理を用いた話者認識の研究を行った。これは、話者の音声の特徴を抽出し、あらかじめ登録された個人の特徴量コ-ドブックと照合して認識する手法であり、基礎的な実験により、90%以上の認識率が安定して得られることが明らかになった。認識の心臓部であるマッチング演算に関しては、顔認識と同じベクトル量子化アルゴリズムを用いている為,将来的にこれらを組み合わせることにより、シンプルな構成で非常に高精度な人物認識システムを構築できる見とおしが立った。顔認識と合わせて研究を進める予定である。前年度開発したベクトル量子化コードブック空間情報処理と呼ぶ新しい情報処理アルゴリズムによる顔画像人物認識技術を改良し認識率の向上を実現した。

具体的には,顔画像のピクセル単位でのずれの影響を除外するためのピクセルシフトオーバーラップブロック分割手法,画像に含まれる雑音成分を除去すると共に顔画像人物認識に必要な周波数成分を抽出するための平均値フィルタ処理,最適解像度変換,顔画像の大きさによる影響を除外するためのヒストグラム規格化処理を開発した。また,認識率に替わる認識性能評価指針として有効認識距離の概念を導入し,高認識率領域における認識アルゴリズムの更なる高性能化の研究に用いた。最終的に,44人分各5枚の合計220枚の顔写真を用いた認識実験において,100%の認識率を実現した。さらに,ベクトル量子化コードブック空間情報処理による人物顔画像認識技術を,表情認識に適用した。認識対象とする人物を限定し,怒り,笑い,標準の3種類の表情を認識する検討を行った。顔画像人物認識と同様の手法で認識実験を行ったところ,100%の表情認識結果が得られている。最適フィルタサイズ,最適画像解像度の検討から,表情認識には,顔面上寸法で13mm14mm以上の信号周期を持った信号成分が重要であることが明らかになった。また,将来的に極めて正確な人物認識,認証を実現する為に,顔認識と同様にコードブック情報処理を用いた話者認識の研究を行った。具体的には,ケプストラム解析を用いた音声信号からの話者特徴抽出とベクトル量子化分類法により個人を認識する音声話者認識技術を開発した。階層化マッチング手法によるベクトル量子化分類の高速化や前学習手法による認識率の向上を実現した。58人分各5回分の録音音声信号を用いた認識実験において,最大97%の認識率を実現した。
コンクリートの高性能化の観点からみた混和材の総合評価

本研究は,コンクリートの高性能化および産業副産物の有効利用の観点から,高炉スラグ微粉末,フライアッシュおよびシリカフューム等の無機系微粒子材料を用いたコンクリートの高性能化について,材料および物性の両側面から総合的な評価を行ったものである。本研究を通じて得られた主な所見を以下に示す。(1)無機系微粒子を用いたフレッシュモルタルの流動性に関する検討においては,粉体の粒度特性を種々変化させ,高流動コンクリートの性状に大きな影響を与えるモルタル部分の塑性粘度および降状値について,その変化を把握することにより,塑性粘度および降伏値に影響を与える要因について検討を行った。その結果,モルタルの降伏値は余剰水量を支配するn値の影響を大きく受けること,塑性粘度はブレーン比表面積の影響を受け,それは余剰水膜圧と高性能減水剤の吸着量の複合効果によることなどを明らかにした。(2)各種混和材の混合使用に関する検討においては,フライアッシュとシリカフュームを混合使用した場合,(1)水結合材比が0.3程度以下の配合条件においては,高性能AE減水剤を用いることにより,高い流動性を持つコンクリートを製造することが可能であること,(2)長期材齢においては,混和材を用いない普通コンクリートよりも高強度が得られること,などを明らかにした。(3)その他の無機系微粒子材料コンクリートへの適用可能性に関する検討においては,雲山普賢岳およびフィリピンピナツボ火山よりそれぞれ採取された火山灰を用いたモルタルを作製し,その流動性ならびに硬化体の強度特性を測定した。その結果,火山灰の材料的性質は,採取地によらず,フライアッシュに近似した化学組成を持つこと,セメントを火山灰で10%程度置換した場合のモルタルの流動性ならびに強度特性は,フライアッシュを25%程度置換したモルタルのものとほぼ同等であることなどを明らかにした。コンクリートの一構成要素である混和材には、天然ポゾラン、火山灰、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフューム等が有効な材料であることが知られているが、我国では他産業の副産物である後者の3種類が用いられている。当初、これらの混和材は、産業副産物の有効利用の観点から、主として経済性にその重点が置かれていたが、今日では、コンクリートを高性能化させる材料として評価されつつある。本研究では、コンクリート用混和材として、上記のフライアッシュ、高炉スラグ微粉末、シリカフュームの3種類を対象にして、これらの混和材の使用がコンクリートの高性能化に及ぼす要因について検討した。即ち、コンクリートの高性能化とは、高強度化、高耐久化、高流動化の3要因に整理されるが、本研究では混和材の使用がこれらの要因にどのような効果を発揮するかを実験的に検討した。その結果、混和材の種別にかかわらず、混和材の粒度分布と活性度によって、その効果が総合評価されることが明らかになった。具体的には、高流動化には粒度分布が最も大きく寄与し、上記混和材の単一使用よりも混合使用が効果的であること、高強度化には活性度が直接的に影響するとともに、高流動化と同様に混合使用が有効であること、また耐久性を支配する骨材とセメントペーストの境界層に形成される遷移帯の改良にも混和材の活用が有効であることが結論出来た。なお、購入した低真空型走査型電子顕微鏡は、遷移帯の観察に有効利用され、混和材の使用により遷移帯のCa(OH)_2が減少することが確認できた。
曲率と空間構造

1.代表者の酒井はこれまでリーマン多様体における種々の不変量の間に成り立つ関係、計量不変量と空間構造の関連をテーマとして研究を続けてきた.特に最近、勾配ベクトル場のノルムが一定であるような関数を許容するリーマン多様体の構造を調べて、多様体のリッチ曲率が下から定数で押さえられているときはそのような関数のラプラシアンに対する不等式を得、等号成立の場合のリーマン多様体の構造を定めた.上記課題に関する科研費の援助のもとで、まずこの結果の摂動版を考察した.最近,T.H.コールディング,J.チーガー等はリッチ曲率と多様体構造の関連について新しい手法によって重要な諸結果を得ている。すなわち,幾何学的関数のへッシアンに関する多様体上の積分不等式をボホナーの公式を用いて導き,これを多様体の測地線の空間上の積分不等式に変換することにより多様体の構造に関する情報を得る.この方法を勾配ベクトル場のノルムが一定な関数を許容するリーマン多様体の場合に適用して次のような結果を得た:リーマン多様体のリッチ曲率が下から押さえられていて,その関数のラプラシアンの絶対値が満たすべき不等式の等号成立の場合から少し摂動している場合には,リーマン多様体は(距離球に制限すれば)グロモフ・ハウスドルフ距離の意味で等号成立の場合の(ユークリッド幾何,双曲幾何に対応する)多様体構造(の距離球)に近いことを示した.また,これら等号成立の場合の計量構造はいずれもねじれ積の最も標準的な場合であることに注目して,上の結果を一般のねじれ積をモデルとする場合に拡張した.2.次に上記課題に関して分担者達の行った研究について簡単に触れる.勝田はグラフやリーマン多様体のスペクトル幾何に関する研究を行い,特に境界付きリーマン多様体のラプラシアンのノイマン境界値問題の固有値や固有関数の境界値から多様体に関する情報を求める逆問題を扱った.三村はリー群やホップ空間のホモトピー的性質の研究を行った.島川はラベル付き配置空間に自然な安定化の操作を行うことにより一般コホモロジー理論が得られることを示した.田中は半線形発展方程式の研究を行い,時間局所的な古典解の存在と一意性の考察等の研究を行った.また,竹内はp-調和写像,p-ラプシアンの第一固有値評価に関する研究を行った.1.代表者の酒井はこれまでリーマン多様体における種々の不変量の間に成り立つ関係、計量不変量と空間構造の関連をテーマとして研究を続けてきた.特に最近、勾配ベクトル場のノルムが一定であるような関数を許容するリーマン多様体の構造を調べて、多様体のリッチ曲率が下から定数で押さえられているときはそのような関数のラプラシアンに対する不等式を得、等号成立の場合のリーマン多様体の構造を定めた.上記課題に関する科研費の援助のもとで、まずこの結果の摂動版を考察した.最近,T.H.コールディング,J.チーガー等はリッチ曲率と多様体構造の関連について新しい手法によって重要な諸結果を得ている。すなわち,幾何学的関数のへッシアンに関する多様体上の積分不等式をボホナーの公式を用いて導き,これを多様体の測地線の空間上の積分不等式に変換することにより多様体の構造に関する情報を得る.この方法を勾配ベクトル場のノルムが一定な関数を許容するリーマン多様体の場合に適用して次のような結果を得た:リーマン多様体のリッチ曲率が下から押さえられていて,その関数のラプラシアンの絶対値が満たすべき不等式の等号成立の場合から少し摂動している場合には,リーマン多様体は(距離球に制限すれば)グロモフ・ハウスドルフ距離の意味で等号成立の場合の(ユークリッド幾何,双曲幾何に対応する)多様体構造(の距離球)に近いことを示した.また,これら等号成立の場合の計量構造はいずれもねじれ積の最も標準的な場合であることに注目して,上の結果を一般のねじれ積をモデルとする場合に拡張した.2.次に上記課題に関して分担者達の行った研究について簡単に触れる.勝田はグラフやリーマン多様体のスペクトル幾何に関する研究を行い,特に境界付きリーマン多様体のラプラシアンのノイマン境界値問題の固有値や固有関数の境界値から多様体に関する情報を求める逆問題を扱った.三村はリー群やホップ空間のホモトピー的性質の研究を行った.島川はラベル付き配置空間に自然な安定化の操作を行うことにより一般コホモロジー理論が得られることを示した.田中は半線形発展方程式の研究を行い,時間局所的な古典解の存在と一意性の考察等の研究を行った.また,竹内はp-調和写像,p-ラプシアンの第一固有値評価に関する研究を行った.1.酒井はリーマン多様体における種々のリーマン不変量の間に成り立つ関係,計量不変量と空間構造の関連をテーマとして研究を続けて来た。特に最近勾配ベクトル場のノルムが一定である様な関数を許容するリーマン多様体の構造を調べて,多様体のリツチ曲率が下から押えられている場合にはその様な関数のラプラシアンの絶対値が上から押えられることを示し,特に等号が成立する場合の多様体構造を定めた。上記課題に関する科研費の援助の下でこの事実の摂動版を考察した。最近リツチ曲率と多様体構造の関連について,J.チーガー,T.H.コールディング等は新しい手法により重要な結果を得ている。彼等の研究の検討を行ってその方法を勾配ベクトル場のノルムが一定な関数を許容するリーマン多様体の場合に適用して次の様な結果を得た。

すなわちリツチ曲率が下から押えられていて関数のラプラシアンの絶対値が満たす不等式の等号成立の場合から少し摂動している場合には,リーマン多様体はグロモフ・ハウスドルフ距離の意味で等号成立の場合の多様体構造構造(ユークリツド幾何・双曲幾何)に近いことを示した。また,これを一般の捩れ積をモデルとする場合に拡張した。2.次に上記課題に関連して分担者達の行った研究に簡単に触れる。三村は楕円空間の有理ホモトピー型の分類問題を考察した。勝田はグラフのラプラシアンの等スペクトル問題を扱っている。また田中は準線形発展方程式を半群の立場から考察し,古典解の存在と一意性を取り扱った。1.代表者の酒井はこれまでリーマン多様体における種々の不変量の間に成り立つ関係、計量不変量と空間構造の関連をテーマとして研究を続けてきた.特に最近、勾配ベクトル場のノルムが一定であるような関数を許容するリーマン多様体の構造を調べて、多様体のリッチ曲率が下から定数で押さえられているときはそのような関数のラプラシアンに対する不等式を得、等号成立の場合のリーマン多様体の構造を定めた.上記課題に関する科研費の援助のもとで、まずこの結果の摂動版を考察した.最近,T.H.コールディング,J.チーガー等はリッチ曲率と多様体構造の関連について新しい手法に.よって重要な諸結果を得ている。すなわち,幾何学的関数のヘッツシアンに関する多様体上の積分不等式をボホナーの公式を用いて導き,これを多様体の測地線の空間上の積分不等式に変換することにより多様体の構造に関する情報を得る.この方法を勾配ベクトル場のノルムが一定な関数を許容するリーマン多様体の場合に適用して次のような結果を得た:リーマン多様体のリッチ曲率が下から押さえられていて,その関数のラプラシアンの絶対値が満たすべき不等式の等号成立の場合から少し摂動している場合には,リーマン多様体は(距離球に制限すれば)グロモフ・ハウスドルフ距離の意味で等号成立の場合の(ユークリッド幾何,双曲幾何に対応する)多様体構造(の距離球)に近いことを示した.また,これら等号成立の場合の計量構造はいずれもねじれ積の最も標準的な場合であることに注目して,上の結果を一般のねじれ積をモデルとする場合に拡張した.2.次に上記課題に関して分担者達の行った研究について簡単に触れる.勝田はグラフやリーマン多様体のスペクトル幾何に関する研究を行い,特に境界付きリーマン多様体のラブラシアンのノイマン境界値問題の逆問題を扱った,三村はリー群やホップ空間のホモトピー的性質の研究を行い,島川はラベル付き配置空間に自然な安定化の操作を行うことにより一般コホモロジー理論が得られることを示した.田中は半線形発展方程式の研究を行い,時間局所的な古典解の存在と一意性について考察した.竹内はp-調和写像,p-ラプラシアンの第1固有値評価の研究を行った.
小胞体タンパク質ミツグミン23の機能解析

申請者らが以前に発見し報告したミツグミン23(MG23)は小胞体と核膜に発現する機能不明な23kDaの膜タンパク質である。MG23は様々な細胞系で検出され、骨格筋、心臓、脳といった興奮性組織で発現が顕著である。MG23の機能解明を目指して、イーストによる組み換えMG23タンパク質の大量培養、精製の系を立ち上げ、MG23は6回対称構造で中心に穴のあいたボウル様の構造をとることを予想した。さらに、精製タンパク質の電気生理的解析により、陽イオンチャンネルであることを見出した。申請者が以前に発見し報告したミツグミン23(MG23)は小胞体と核膜に分布する機能不明な23kDaのタンパク質である。MG23は、様々な細胞系で検出され、特に骨格筋、心臓、脳といった興奮性組織で顕著に発現している。本研究はMG23の機能解明を目指す基礎研究であるが、得られる成果は医薬領域での病態解明や創薬評定設定などの応用の可能性を秘めている。まずはじめに発現量が最大である骨格筋を解析の対象とした。骨格筋は大きく分類して速筋とよばれる運動に働く筋と、姿勢保持など持続して働き続ける遅筋が存在する。このうち、MG23は速筋で遅筋と比較して3倍程度高発現していた。MG23ノックアウトマウスは8週令以降コントロールマウスと比較して体重増加が減少していた。各臓器の湿重量を測定したところ、骨格筋の速筋で湿重量が減少していた。速筋と遅筋の張力を測定したところ、ノックアウトマウスの速筋では短収縮半減時間が遅延しており、カルシウム再取り込み機構が障害されていることがわかった。この現象の機構を解明するために、SERCAの活性測定や発現しているアイソフォームに変化がないかを調べる予定である。また、筋肉の組織学的所見でもノックアウトマウスの筋では、膨らんだ小胞体や壊死所見といった異常が確認された。今後は、筋ジストロフィーや他の筋疾患との関連がないか検討予定であり、クレアチンキナーゼ活性の測定は早急に行う予定である。申請者らが以前に発見し報告したミツグミン23 (MG23)は小胞体と核膜に発現する機能不明な23kDaの膜タンパク質である。本研究はMG23の機能解明を目指す基礎研究であるが、得られる成果は医薬領域での病態解明や創薬への応用の可能性を秘めている。MG23の機能解明を目指して、イーストによる組み換えMG23タンパク質の大量培養、精製の系を立ち上げた。His-tag及びMG23特異抗体による2段階のアフィニティー精製により純度の高い精製タンパク質が得られた。まずはじめに化学架橋剤を用いて何量体かを調べたところ6量体構造が示唆された。そこでこの情報と精製タンパク質の電子顕微鏡観察像を用いて単粒子解析を行い、MG23は6回対称構造で中心に穴のあいたボウル様の構造をとることを予想した。さらに、精製タンパク質の電気生理的解析により、電位依存性のカリウム、カルシウム透過能を備えた陽イオンチャンネルであることを見出した。MG23の細胞死との関連について解析を進行中である。複数の培養細胞でcDNA強制発現を実施し恒常的発現細胞株の樹立を遂行中である。
進行波誘電泳動を用いたDNA診断装置の開発

近年、新型インフルエンザや口蹄疫などのウイルス感染症のパンデミック(地球規模での流行)が大きな脅威となっており、その拡大を水際で食い止める迅速・簡易な遺伝子診断(以下、DNA診断)技術の開発が喫緊の課題となっている。研究代表者は、上記二つの独自技術を発展的に融合させたDNA診断技術を提案し、科研費の基盤B(平成26-28年度)および挑戦的萌芽(平成28-29年度)などの支援の元で開発を進めてきた。その特徴は、PCR(ポリメラーゼ連鎖反応)で増幅したDNAをマイクロビーズ表面に結合させ、その際に生じる誘電泳動特性の変化を応用する点にある。本研究では、研究代表者が世界に先駆けて開発に取り組んでいるDNA修飾マイクロビーズの誘電泳動現象を利用したDNA診断技術を、進行波電界を利用した新しい検出原理に基づき更に高感度化すると同時に、極微量の生体関連物質を電気的に簡便・迅速に検出する計測原理の確立を目指している。今年度の主な成果は下記の通りである。(1)進行波誘電泳動デバイスを試作し、DNAで修飾した微粒子が進行波誘電泳動によって運動することを実験により確認した。(2)(1)の運動速度とDNA修飾量との関係を調べた結果、微粒子1個当たりに10000個のDNAを修飾することで、運動速度が上昇することを確認した。この結果は、研究代表者が過去に開発した正の誘電泳動を利用したDNA検出法に比べ、提案手法が現段階で約10倍高感度であることを意味している。(3)DNA検出の感度と精度を更に向上させるために、より多くの微粒子の運動速度を一度に解析できる画像処理ソフトウェアを導入した。更に、進行波誘電泳動に用いるマイクロ電極をクロム電極から透明なITO電極に変更し、電極数も増やすことで粒子運動の観察がより容易に行えるようにした。本課題で新たに提案した進行波誘電泳動を用いたDNA検出が可能であることを実験により実証すると共に、研究代表者が過去に開発した正の誘電泳動を利用したDNA検出法に比べ、提案手法が現段階で約10倍高感度であることを示すことができた。進行波誘電泳動デバイスの改良や微粒子運動解析の精度向上などにより、更なる高感度化を目指すと共に、細菌から抽出したDNAサンプルへの適用性を調査する。