hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幼若ホルモン拮抗阻害剤を活用したレセプター同定及び作用機構解明

幼若ホルモン(JH)は昆虫の全ての発育段階で必須の生理調節作用を有する重要なホルモンだが未だレセプターが同定されておらず、作用機構に関する研究は他の昆虫ホルモンに比して著しく遅れている。本研究では、JHの拮抗阻害剤を活用したレセプターの単離と作用機構解明を目指しており、本年度は、有望なJH拮抗阻害剤候補であるKF-13類縁化合物のJHアゴニスト活性及びJH阻害活性の比較、及び、昨年に引き続きアフィニティークロマトグラフィーによる結合タンパク質の探索を行った。KF-13は2つの異なる生理活性を有しており、JH拮抗阻害剤として活用するためには、そのJHアゴニスト活性を消失させる必要がある。そこで、当研究室で合成された様々なKF-13類縁化合物に関して、JHアゴニスト活性検定を網羅的に実施し、両活性に必要な構造の決定を試みた。計111化合物のJHアゴニスト活性及びJH阻害活性を比較した結果、両活性に必須な部分構造が極めて類似していること、側鎖ベンゼン環への置換基導入によりJH阻害活性が著しく向上することなどの構造活性相関関係を明らかにした。次に、平成18年度に確立したアフィニティー精製法を用いて、既知のJHアゴニストであるmethopreneとKF-13の体液中結合タンパク質の比較を行った。その結果、体液中貯蔵タンパク質であるarylphorinのみがKF-13とmethopreneの両方に共通しており、2種のKF-13特異的な結合タンパク質はmethopreneに対して全く親和性を持たなかった。今回のアフィニティー精製の結果から、methopreneとKF-13はarylphorinと結合することで体液中を効率良く循環し、JHアゴニスト活性を示していることが示唆された。一方、KF-13に特異的に結合した2種のタンパク質はKF-13のJH阻害活性の発現に強く寄与する輸送能を有している可能性が示唆された。幼若ホルモン(JH)は昆虫の全ての成育段階で必須の生理作用を有するホルモンだが、未だレセプターが同定されておらず、作用機構の解明には至っていない。本研究では、JHの拮抗阻害剤を活用したレセプターの単離と作用機構解明を目指しており、昨年度は、まずJH拮抗阻害剤候補化合物の作用特性の検討、及び、それを用いたアフィニティクロマトグラフィーによる結合タンパク質の探索を試みた。有望なJH拮抗阻害剤侯補であるKF-13は、カイコ幼虫に塗布すると加の欠乏症状である早熟変態を強く誘導する(JH阻害活性)。しかし、処理薬量の増加に伴いその活性が低下するという特性を有していた。JH生合成器官(アラタ体)摘出術を用いる事により、その原因は、KF-13自体が、JHアゴニスト活性も同時に有しているためである事を明らかにした。KF-13の光学異性体それぞれの生理活性を比較した結果、JHアゴニスト活性はS体で非常に強く、R体では極めて弱いこと、また、R体のJH阻害活性は比較的強い事なども明らかになった。これらの結果から、KF-13のR体及びその誘導体がより有望なJH拮抗阻害剤となると考えられる。次に、KF-13がJH阻害活性を示す際、JH加水分解酵素(JH Esterase)の活性を有意に上昇させる事を明らかにした。これは既知のJHアゴニストには見られない作用であり、KF-13特有の作用である。また、KF-13をリガンドとして固定したアフィニティ担体を用いてアフィニティクロマトグラフィーを行った。その結果、カイコ幼虫体液中から、JH結合能を有するarylphorinを含む3種類のKF-13結合タンパク質を単離・同定する事に成功した。JHそのものをリガンドに用いたアフィニティクロマトグラフィーでは、非特異的な結合が非常に多くなるのに対し、KF-13の場合、非特異的な結合はほとんど見られなかった。この結果は、JH標的器官に対し、同様の方法を用いる事で、JHの有望な作用点を効率よく単離できる可能性を示唆している。

その結果、体液中貯蔵タンパク質であるarylphorinのみがKF-13とmethopreneの両方に共通しており、2種のKF-13特異的な結合タンパク質はmethopreneに対して全く親和性を持たなかった。今回のアフィニティー精製の結果から、methopreneとKF-13はarylphorinと結合することで体液中を効率良く循環し、JHアゴニスト活性を示していることが示唆された。一方、KF-13に特異的に結合した2種のタンパク質はKF-13のJH阻害活性の発現に強く寄与する輸送能を有している可能性が示唆された。
有理型函数の値分布について

ネハンリンナの理論を出発点として、最近その発展の著しい有理型函数の値分布論を研究してきた。最近の優れた研究結果の一つにベルンシュタインのスプレッド予想の解決がある。それには極めて新しい思想が含まれている。将来、値分布論の上で、多くの影響を与えるものと考えられるが、今のところ、その考えは、十分には駆使されているとは思えない。ベルンシュタインの考えの基本は、星函数の導入である。この思想の重要性は星函数の対称性にある。われわれの研究の結果は、この対称性を応用して、指数函数の特徴づけができたことである。指数函数f(z)=e^zの基本的性質としてf(z)・f(-z)=0(f)がある。逆に、この性質をもつ函数は指数函数しか存在しないだろうかということが問題になる。結果は正整数の位数の整函数について考えた場合、リンデレ-フ型の函数つまり最大型函数を除いては、指数函数しか存在しないということである。アイデアは星函数も指数函数も対称性をもつことに気づき、ベルンシュタインの思想を追求し、その考えを駆使できたことである。今回の研究では、零点の分布をある角領域に限った場合についても、成り立つことが得られたことが成果である。将来は、更に発展させて、星函数の思想を有理型函数の値分布論の研究に応用していくつもりである。その為には、視野がせまくならないように、関連分野の研究分担者とも、密接な連絡をとり、有機的な組織づくりをして、研究をすすめるつもりである。
平均原子変位‐新規な固溶強化パラメーター（ハイエントロピー合金を例に）

Cr-Mn-Fe-Co-Ni 5元系等原子分率合金は不規則FCC固溶体を形成するハイエントロピー合金として知られおり,これをもとに派生する4, 3, 2元系等原子分率合金につき,シンクロトロンX線回折,第一原理計算により平均原子変位を求め,降伏応力(0 Kへの外挿値)と相関を調べた.その結果,すべての合金で固溶体合金の強度と平均原子変位には強い線形相関があることが明らかとなった.この相関は,等原子分率合金ではない2元系や3元系の高濃度や希薄合金にも成り立ち,「せん断強度は歪んだ結晶格子から運動する転位が受ける動的摩擦抵抗により決定される」なる原則的仮説が一般性を持って成り立つことが検証できた.最近,シンクロトロンX線回折を用いた研究から,4,5元系ハイエントロピー合金の強度が構成元素の平均原子変位と強い線形相関があることを見出した.この事実は,ハイエントロピー合金のような高濃度合金では,個々の構成元素の周りの歪場は,隣接原子の配列の組み合わせにより多様に変化し,転位との相互作用の強さも原子スケールで変動するが,その固溶体強度は個々の構成元素の歪場(原子変位)及びその空間変動を正しく記述せずとも,構成元素の平均原子変位をパラメーターとして記述できることを強く示唆する.種々の合金系につき,構成元素の平均原子変位と降伏せん断強度を極低温で求め,「せん断強度は歪んだ結晶格子から運動する転位が受ける動的摩擦抵抗により決定される」という新しい原理を検証することにより,これまで記述が不可能だった高濃度合金の固溶強度を構成元素の平均原子変位を主たる新規なパラメーターとして記述する新たな理論体系の確立を目指した.Cr-Mn-Fe-Co-Ni 5元系等原子分率合金は不規則FCC固溶体を形成するハイエントロピー合金として知られおり,これをもとに派生する4, 3, 2元系等原子分率合金につき,一部につきシンクロトロンX線回折で,またすべての合金につき第一原理計算により平均原子変位を求め,他の研究者により報告されている降伏応力(実際には0 Kでの外挿値)と相関を調べた.その結果,上記の仮説を3, 2元系に拡張しても,固溶体合金の強度と平均原子変位には強い線形相関があることが明らかとなった.またこの相関は,等原子分率合金ではない2元系や3元系の高濃度や希薄合金にも成り立つことが明らかとなり,「せん断強度は歪んだ結晶格子から運動する転位が受ける動的摩擦抵抗により決定される」という原則的仮説が一般性を持って成り立つことが検証できた.Cr-Mn-Fe-Co-Ni 5元系等原子分率合金は不規則FCC固溶体を形成するハイエントロピー合金として知られおり,これをもとに派生する4, 3, 2元系等原子分率合金につき,シンクロトロンX線回折,第一原理計算により平均原子変位を求め,降伏応力(0 Kへの外挿値)と相関を調べた.その結果,すべての合金で固溶体合金の強度と平均原子変位には強い線形相関があることが明らかとなった.この相関は,等原子分率合金ではない2元系や3元系の高濃度や希薄合金にも成り立ち,「せん断強度は歪んだ結晶格子から運動する転位が受ける動的摩擦抵抗により決定される」なる原則的仮説が一般性を持って成り立つことが検証できた.アメリカ合衆国オークリッジ国立研究所Easo P. George博士と共同研究を行なっており,2報の共同執筆論文を公表した.京都大学大学院工学研究科材料工学専攻乾晴行研究室ホームページ材料物性
ATP合成酵素RNA前駆体における筋特異的スプライシング調節因子の研究

申請者は本研究にて筋特異的なエクソン選択の制御機構を解明するために、ミトコンドリアATP合成酵素γサブユニット遺伝子を用いて、心筋・骨格筋特異的な選択的スプライシングを制御するシス領域およびトランス因子を解明することを目的とした。1)選択的スプライシングを制御するシス領域の解析:申請者はヒト、ウシ、マウスの本遺伝子における筋特異的なアイソフォームの存在を初めて示し、それが選択的RNAスプライシングで生成されることを示した。それぞれのゲノム遺伝子の塩基配列を比較すると、エクソン選択を受ける第9エクソンの約400塩基上流に保存領域が存在した。またミニ遺伝子を作成し、このミニ遺伝子はエクソン選択の調節に必要なシス領域をすべて含むことを証明した。今後、保存領域に塩基変異を導入するなどして、調節領域を決定する予定である。2)無細胞系を用いた筋特異的スプライシング調節因子の解析:無細胞系にてスプライシング調節因子を解析するために、まず核抽出液を精製した。核抽出液はエクソンの陰性選択が行われない誘導前の細胞および低pHによりエクソン除外が行われた誘導後の細胞の各々から抽出した。保存配列を含むエクソン9の周辺領域に相当するリボプローブを用い、各々の核抽出液にてゲルシフトおよびUVクロスリンクアッセイを行った結果、誘導前の核抽出液では分子量約60kD及び100kDの蛋白がRNAに結合するが、誘導後の核抽出液をそれに加えると二つの蛋白の結合が阻害された。3)既知スプライシング因子の関与に対する検討:既知のスプライシング因子であるSF2/ASF, U2AF, PTB, SR蛋白などに対する抗体を用いてウエスタンブロット法にて、各々の核抽出液を検討した。その結果、蛋白量に大きな変化は認められなかったので、これらのスプライシング因子は、本遺伝子の選択的スプライシングの調節蛋白ではないと考えられた。
運動習慣の生命延長に関する研究

我々は運動習慣,血圧,血清総コレステロール濃度,血清GOT・GPT異常と死亡率との関連を調査するために,鳥取県の一健康増進センターにて健康診断を受診した中高年の男女6440人のコホートと,その後の11.8年の死亡の追跡のデータを用いたコホート研究を行った。単変量解析として,各変数のカテゴリーごとに標準化率比が計算された。そして多変量解析として,baselineにおける年齢,性,運動習慣,血圧,body mass index,%肺活量,血清総コレステロール濃度,血清GOT・GPT異常を独立変数として,Coxの比例ハザードモデルによりハザード比が計算された。その結果,年齢と性の因子の他に,高血圧,低血清総コレステロール濃度,血清GOT・GPT異常が総死亡のリスクを上昇させるのに寄与していることが認められた。さらに,高血圧は循環器疾患死亡,特に男性の脳出血と脳梗塞,女性の心疾患死亡のリスクの上昇と関連し,血清GOT,GPT異常は肝障害,肝癌,脳出血死亡のリスクの上昇と関連していた。運動習慣は悪性新生物死亡のリスクの低下と境界的有意性をもって関連していたので,それが,運動習慣を有する男性の総死亡率が低値を示したことの理由を示唆するものと思われた。運動習慣と生命延長の関係を研究するため、老化及び生命延長の指標としての心電図のRR間隔の変動係数と運動習慣との関係について研究を行った。対象は、健康診断等の目的で健康増進センターを来所した、いわゆる健康人で、男性187名、女性117名、合計304名であった。運動習慣のある人とは、週1回以上2Mets(Metabolic rates)以上の強度の運動を行っている人と定義した。調査結果年齢と心電図RR間隔の変動係数の関係は、20歳代から40歳代までは加齢により急激に低下し、50歳代以降は漸減する曲線回帰が認められた。年齢とRR間隔の変動係数との相関係数は、男性ではR=-0.567女性ではR=-0.671と有意な負の相関を認めた。次に運動習慣のある人なない人で心電図RR間隔の変動係数を検討した。男性では運動習慣のある人とない人に比較して心電図RR間隔の変動係数が大きかった。しかし男性の運動習慣のある人とない人で心電図RR間隔の変動係数を年齢補正して比較したところ有意の差は認められなかった。更にステップワイズによる重回帰分析の結果では、心電図RR間隔の変動への寄与率は年齢が最も高く、ついで心拍数、喫煙量の順となった。心電図RR間隔の変動係数と運動のあきらかな関係は見いだされなかった。今後、今後の死亡状況の追跡等により、RR間隔の変動が生命延長の指標になり得るかどうか、更なる検討が必要である。我々は運動習慣,血圧,血清総コレステロール濃度,血清GOT・GPT異常と死亡率との関連を調査するために,鳥取県の一建康増進センターにて健康診断を受診した35歳から69歳の男女6440人のコホートと,その後の11.8年の死亡の追跡のデータを用いたコホート研究を行った.単変量解析として,各変数のカテゴリーごとに標準化率比が計算された.そして多変量解析として,baselineにおける年齢,性,運動習慣,血圧,body mass index,%肺活量,血清総コレステロール濃度,血清GOT・GPT異常を独立変数として,Coxの比例ハザードモデルよりハザード比が計算された.その結果,年齢と性の因子の他に,高血圧,低血清総コレステロール濃度,血清GOT・GPT異常が総死亡のリスクを上昇させるのに寄与していることが認められた.さらに,高血圧は循環器疾患死亡,特に男性の脳出血と脳梗塞,女性の心疾患死亡のリスクの上昇と関連し,血清GOT・GPT異常は肝障害,肝癌,脳出血死亡のリスクの上昇と関連していた.運動習慣は悪性新生物死亡のリスクの低下と境界的有意性をもって関連していたので,それが,運動習慣を有する男性の総死亡率が低値を示したことの理由を示唆するものと思われた.
柔軟なネットワーク管理環境基盤の開発

ネットワーク管理における障害管理支援システムとして,トラブルチケットシステムの構築を行った.データベースシステムの一種であるトラブルチケットシステムとは,障害発生から修復に至るまでのプロセスを管理するシステムであり,尚かつ過去の障害履歴の検索・参照が可能である.障害対応では,様々な専門家(ネットワーク管理者を除く)からのコメントが役立つ場合が非常に多いため,学内での幅広い知識共有が重要である.今回開発したシステムでは,資源重複の回避,障害スレッドの管理,および検索の容易性を考慮して,ニュースシステムを管理情報源としている.現在,チケットデータベースはファイル形式で保存されているが,検索の高速化やチケット管理の効率化を目指して,リレーショナルデータベースへの移植を進めている.本システムはユーザインタフェースにWWWブラウザを利用しており,検索の容易性とともに利便性を向上させている.本研究では,上記の障害管理支援に加えて構成管理支援システムを構築した.組織内LANにおける,DNS(Domain Name Service)管理は構成管理の主たる対象である.現在多くの組織内LANでは,コンピュータ等ネットワークに接続する機器を,組織内センター機関に登録申請する形態となっている.特にセンター組織における上記作業は,ルーチン化されており,特に専門知識を持たなくても作業が可能である.しかし申請書等の紙を媒体とする情報の蓄積,登録作業の負荷,および機器の検索において,非常に大きな負荷が発生している.本研究における構成管理支援システムでは,登録申請および検索をすべてオンライン化し,尚かつDNS管理情報にマッピングするシステムを構築した.しかも本システムでは登録承認の権限をセンター機関で確保できる機能を提供している.したがって,ルーチン化された業務のプロセスをシステム側で管理することにより,人的資源の有効利用が可能となった.本システムは,トラブルチケットシステムとあわせて,その基盤研究を終えており,以後発展研究として継続する.さらに,基盤研究の内容を体系化して,ネットワーク管理標準の策定と提案を行う予定である.ネットワーク管理における障害管理支援システムとして、トラブルチケットシステムの構築を行った。データベースシステムの一種であるトラブルチケットシステムとは、障害発生から修復に至るまでのプロセスを管理するシステムであり、尚かつ過去の障害履歴の検索・参照が可能である。障害対応では、様々な専門家(ネットワーク管理者を除く)からコメントが役立つ場合が非常に多いため、学内での幅広い知識共有が重要である。今回開発したシステムでは、資源重複の回避、障害スレッドの管理、および検索の容易性を考慮して、ニュースシステムを管理情報源としている。現在、チケットデータベースはファイル形式で保存されているが、検索の高速化やチケット管理の効率化を目指して、リレーショナルデータベースへの移植を進めている。本システムはユーザインタフェースにWWWブラウザを利用しており、検索の容易性とともに利便性を向上させている。本研究では、上記の障害管理支援に加えて構成管理支援システムを構築した。組織内LANにおける、DNS(Domain Name Service)管理は構成管理の主たる対象である。現在多くの組織内LANでは、コンピュータ等ネットワークに接続する機器を、組織内センター機関に登録申請する形態となっている。特にセンター組織における上記作業は、ルーチン化されており、特に専門知識を持たなくても作業が可能である。しかし申請書等の紙を媒体とする情報の蓄積、登録作業の負荷、および機器の検索において、非常に大きな負荷が発生している。本研究における構成管理支援システムでは、登録申請及び検索をすべてオンライン化し、尚かつDNS管理情報にマッピングするシステムを構築した。しかも本システムでは登録承認の権限をセンター機関で確保できる機能を提供している。したがって、ルーチン化された業務のプロセスをシステム側で管理することにより、人的資源の有効利用が可能となった。本システムは、平成12年情報処理学会全国大会で発表予定である。ネットワーク管理における障害管理支援システムとして,トラブルチケットシステムの構築を行った.データベースシステムの一種であるトラブルチケットシステムとは,障害発生から修復に至るまでのプロセスを管理するシステムであり,尚かつ過去の障害履歴の検索・参照が可能である.障害対応では,様々な専門家(ネットワーク管理者を除く)からのコメントが役立つ場合が非常に多いため,学内での幅広い知識共有が重要である.今回開発したシステムでは,資源重複の回避,障害スレッドの管理,および検索の容易性を考慮して,ニュースシステムを管理情報源としている.現在,チケットデータベースはファイル形式で保存されているが,検索の高速化やチケット管理の効率化を目指して,リレーショナルデータベースへの移植を進めている.本システムはユーザインタフェースにWWWブラウザを利用しており,検索の容易性とともに利便性を向上させている.本研究では,上記の障害管理支援に加えて構成管理支援システムを構築した.組織内LANにおける,DNS(Domain Name Service)管理は構成管理の主たる対象である.現在多くの組織内LANでは,コンピュータ等ネットワークに接続する機器を,組織内センター機関に登録申請する形態となっている.特にセンター組織における上記作業は,ルーチン化されており,特に専門知識を持たなくても作業が可能である.しかし申請書等の紙を媒体とする情報の蓄積,登録作業の負荷,および機器の検索において,非常に大きな負荷が発生している.本研究における構成管理支援システムでは,登録申請および検索をすべてオンライン化し,尚かつDNS管理情報にマッピングするシステムを構築した.しかも本システムでは登録承認の権限をセンター機関で確保できる機能を提供している.したがって,ルーチン化された業務のプロセスをシステム側で管理することにより,人的資源の有効利用が可能となった.本システムは,トラブルチケットシステムとあわせて,その基盤研究を終えており,以後発展研究として継続する.さらに,基盤研究の内容を体系化して,ネットワーク管理標準の策定と提案を行う予定である.
一般Dedekind和およびゼータ関数の特殊値の群論的性質

江上(研究代表者)は以下のような研究を行った。・一般Dedekind和について:多重楕円Dedekind和のcuspにおける値から古典的なDedekind和の類似物が得られた。この和は相互法則の項の中にA-多項式が現れるという点から、幾何学的な興味があると思われるが、詳細な研究は来年度以降の課題である。また、現在、多重Dedekind和の数値計算をパーソナルコンピュータで行っている。・数論的アルゴリズムについて:Jacobi-Perronアルゴリズムと3次無理数の同時近似との関係について、一部は安富氏(鈴鹿高専)と共同で研究を行い、結果を日本数学会秋期分科会(9月、東北大)および数理的アルゴリズム研究集会(12月、津田塾大)で発表した。なお、Jacobi-Perronアルゴリズムは多重Dedekind和の効率的な計算法と関連すると思われる。早川(研究分担者)は以下のような研究を行った。・torus上の同相写像のrotation setについて:rotation setが線分となる場合の有理点の実現問題を研究し、特別な場合について、実現可能である事を示した。・周期点の定めるBraidとisotopyclass:canonical formを得るアルゴリズムについて既存の成果を研究した。この過程で、pseudo-Anosov同相写像のexponential growth rateの計算に関して結果を得て、現在、プレリントを準備中である。punctured diskの場合のより簡便なアルゴリズムの構成は来年度以降の課題である。
イネ、オオムギを用いた遺伝子タッギング法の開発

生化学的手法によらずに新しい遺伝子を単離する方法として遺伝子タッギング法がある。現在、タバコ、シロイヌナズナなど一部の植物において成功しているこの方法は、今後、植物の有用な遺伝子単離の大きな武器になると考えられている。本研究では、まず、遺伝子タッギング法がイネやオオムギなどにも応用できるのかを確かめることを目的としたが、現在まで、最も基本的な技術であるプロトプラストの効率よい形質転換法を見いだすには至らなかった。そこで、タッギング法が有効であることを確認するために、既にT-DNAタッギング法により得られている遺伝子AX1159について詳しく調べてみることにした。この遺伝子は、タバコプロトプラストにオーキシン非要求生を付与することができる。AX1159のcDNAをプロープにしてイネのゲノムライブラリーをスクリーニングしたところ、陽性のクローンを2種類得ることができた。部分塩基配列を決定したところ、これらのクローンはタバコAX1159遺伝子とアミノ酸レベルで75%以上の相同性を有していることが明らかになった。また、発現様式もタバコにおけるそれと同様に、根において発現しており、オーキシンにより誘導された。以上のことから、T-DNAタッギング法により得られたAX1159遺伝子は、イネにも存在し機能していることが明らかになった。このことは、タッギング法が有用な遺伝子をクローニングするために重要な手法となりうることを示している。さらに、この遺伝子が植物におけるシグナル伝達に関与していることを想定し、イネにおいてシグナルの長距離輸送を司る器官である節管内にタンパク質リン酸化酵素の検出を試みたところ、カルシウム依存性のタンパク質リン酸化酵素を見いだすことができた。今後は,AX1159遺伝子とシグナル伝達の関連を追求することで、その機能解明に迫っていきたい。
ヒトの運動ニューロン栄養因子に関する分子遺伝学的研究

毛様体神経栄養因子(CNTF)は、脊髄運動ニューロンの強力な生存因子である。最近、CNTF遺伝子を欠失させたマウスで運動ニューロンの変性が生ずることが報告されたが、我々は、今回、遺伝的にCNTFを欠損したヒトが運動ニューロンをはじめとして神経系に明らかな異常をきたすことなく生存することを初めて明らかにした。ヒト坐骨神経cDNAライブラリーにより、2種類のCNTFのcDNAが単離された。一方は正常のCNTFのcDNAと考えられた。ところが他方は翻訳領域内に4塩基の挿入があり、それ以降の読み枠のずれによって、コードするタンパクが正常の1/3以下に短縮された変異のcDNAと考えられた。CNTF遺伝子の塩基配列を直接シークエンス法で解析したところ、片方のアレルにおいて、GからAへの点変異によってイントロン内に新たにスプライス受容部位(AG)が形成され、挿入配列に一致するイントロンの配列がエクソンに組み込まれることが判明した.変異遺伝子からは、培養細胞でもヒトの組織でも、変異のmRNAしか転写されないことが判明した。さらに、イムノブロットでの解析及び変異のホモ接合のヒトの脊髄根の免疫組織化学で変異タンパクに相当する免疫陽性物質は検出されなかった。以上より、この遺伝子変異はCNTFを完全に欠損させることが明らかになった。健康人151名、神経疾患の患者240名、計391名で、変異遺伝子の分布を決定した。その結果は、正常のホモ接合61.9%、ヘテロ接合35.8%、変異のホモ接合2.3%であった。変異のホモ接合はCNTFを欠損していると考えられるが、その頻度に健康人(4名)と患者(5名)で有意差はなく、また変異のホモ接合の患者が罹患する疾患にも一定の傾向はなかった。また、健康人ホモ接合2名において詳細な電気生理学的解析を行ったが、異常はなく、ヒトCNTFの欠損は神経疾患の病因には関与しないと結論した。
意図的に残留させた歯頚部齲蝕象牙質に対するフッ素徐放性セメントの有用性

隣接面歯頚部齲蝕象牙質に対する新しい処置方法として,歯面清掃器による噴射式歯面研削法を用いることを考案し,人工齲蝕象牙質および自然齲蝕象牙質を用いてその研削能力を調べるとともに,齲蝕象牙質を選択的に除去できるかどうかについても検討した.その結果,種々の研削条件(研削時間,研削方向,研削材および水の噴出量)を調整することによって,齲蝕象牙質の表層部のみを研削除去することが可能であった.また研削時に残留させた象牙質面は全体的に滑沢で,通常の切削時にみられるようなスメアー層生成は観察されなった.そのため研削後の残存象牙質に対する再石灰化処置に用いたハイボンドテンポラリーセメントからのフッ素が象牙質内に含浸されやすくなり,エキスカベーターにて齲蝕象牙質を除去した場合に比べて再硬化が有意に促進され(p<0.05),再石灰化させた象牙質は,酸による再脱灰に対して,抵抗性が向上することが示唆された.一方,歯面清掃器にて研削された象牙質面にスメアー層がみられなかったことは,充填修復材との接着性についても関連性が示され,コンボジットレジンとの引張試験では差が認められなかったものの,グラスアイオノマーセメントの場合については,エキスカベーター使用時に比べて接着強さは有意に高くなった.隣接面歯頚部齲蝕象牙質に対する新しい処置方法として,歯面清掃器による噴射式歯面研削法を用いることを考案し,人工齲蝕象牙質および自然齲蝕象牙質を用いてその研削能力を調べるとともに,齲蝕象牙質を選択的に除去できるかどうかについても検討した.その結果,種々の研削条件(研削時間,研削方向,研削材および水の噴出量)を調整することによって,齲蝕象牙質の表層部のみを研削除去することが可能であった.また研削時に残留させた象牙質面は全体的に滑沢で,通常の切削時にみられるようなスメアー層生成は観察されなった.そのため研削後の残存象牙質に対する再石灰化処置に用いたハイボンドテンポラリーセメントからのフッ素が象牙質内に含浸されやすくなり,エキスカベーターにて齲蝕象牙質を除去した場合に比べて再硬化が有意に促進され(p<0.05),再石灰化させた象牙質は,酸による再脱灰に対して,抵抗性が向上することが示唆された.一方,歯面清掃器にて研削された象牙質面にスメアー層がみられなかったことは,充填修復材との接着性についても関連性が示され,コンボジットレジンとの引張試験では差が認められなかったものの,グラスアイオノマーセメントの場合については,エキスカベーター使用時に比べて接着強さは有意に高くなった.隣接面歯頚部軟化象牙質の表層部のみを選択的に除去する方法として,歯面清掃研磨器を用いた.即ち,炭酸水素ナトリウムの微粉末を水と混合して齲窩に噴射して軟化象牙質を研削する方法で,ヒト抜去歯歯頚部齲蝕象牙質に1分間使用したところ,ほぼ健全象牙質の硬さまで軟化象牙質を削除できることがわかった.次に実際の臨床を想定した研削条件(研削時間,研削方向,研削材の噴射量および噴射圧など)を設定し,軟化象牙質を選択的に除去する上での指標について検討した.本実験では,試料間での差を少なくするために健全歯に人工軟化象牙質を作成し,試料として用いた.人工軟化象牙質は,矯正治療時に便宜抜歯された健全ヒト上顎小臼歯の隣接面歯頚部歯面(2×2mm)に,40%の正燐酸ゲル(パナビア用エッチング剤Vタイプ,クラレ社)を含浸させたスポンジを設置し,自家製人工保存液(3mMのKH_2PO_4および3mMのCaCl_2)20ml中に,温度37°C,pH4.0の状態で35日間浸漬保存することで試作した.この方法は,オリジナルなものであったが,象牙質の軟化パターンが自然齲蝕に極めて近似した軟化象牙質の作成が可能であった.これらの人工軟化象牙質を用いて研削実験を行ったところ,歯面清掃研磨器の噴射粉量(1.2g/min.)を1/2に制限し,軟化象牙質面に対して45度の方向から30秒間の研削を行うことで,エキスカベータ使用時とほぼ同程度の軟化象牙質を選択的に除去できることが分かった(本実験結果は,第107回日本歯科保存学会-福岡にて報告した.).また歯面清掃研磨器で研削された象牙質面は,他の切削器具を用いた場合と異なってスメア-層の存在が認められなかったため,精密万能試験機(オートグラフAGS-5KNG,島津製作所)を用い,充填材料との接着性について現在検討中である.隣接面歯頚部齲蝕象牙質に対する新しい処置方法として,歯面清掃器による噴射式歯面研削法を用いることを考案し,人工齲蝕象牙質および自然齲蝕象牙質を用いてその研削能力を調べるとともに,齲蝕象牙質を選択的に除去できるかどうかについても検討した.

その結果,種々の研削条件(研削時間,研削方向,研削材および水の噴出量)を調整することによって,齲蝕象牙質の表層部のみを研削除去することが可能であった,また研削時に残留させた象牙質面は全体的に滑沢で,通常の切削時にみられるようなスメアー層の生成は観察されなった.そのため研削後の残存象牙質に対する再石灰化処置に用いたハイボンドテンポラリーセメントからのフッ素が象牙質内に含浸されやすくなり,エキスカベーターにて齲蝕象牙質を除去した場合に比べて再硬化が有意に促進され(p<0.05),再石灰化させた象牙質は,酸による再脱灰に対して,抵抗性が向上することが示唆された.一方,歯面清掃器にて研削された象牙質面にスメアー層がみられなかったことは,充填修復材との接着性についても関連性が示され,コンポジットレジンとの引張試験では差が認められなかったものの,グラスアイオノマーセメントの場合については,エキスカベーター使用時に比べて接着強さは有意に高くなった.
高ビオ数多孔質体へ適用する構造体内熱伝導性を加味した界面熱流束モデルの構築と評価

本研究の目的は,多孔質体の伝熱で広く採用される2エネルギーモデルにおいて,ビオ数が大きい(熱伝導率が小さい)場合には,伝熱量の見積もりができないことを問題提議とし,高ビオ数に適用できる多孔質体伝熱モデルを提案することである.そのために,熱透過係数を新たに導入し,構造体内の熱伝導を加味することで,従来モデルで採用される空間平均温度差では表現できない,構造体表面からの伝熱量の見積もりを行っていく.対象とする多孔質体は3Dプリンターにより作成する.本研究では従来モデルと本モデルの伝熱予測精度を実験的に定量評価するだけでなく,ビオ数に基づいて両モデルの適用範囲を明確化していく.初年度を終えた研究実績としては,本研究の要である,熱透過係数を測定する実験装置が完成し,実際に熱透過係数の非定常性の観測ができたことである.この熱透過係数とは,多孔質構造体内部の非定常熱伝導を加味した構造体の熱コンダクタンスである.すなわち,局所体積平均理論で採用する空間平均量だけでは表現できない構造体内部の温度分布を熱透過係数により表現することで,構造体表面からの伝熱量の見積もりが可能となる.シングルブロー法を採用し,実験的に熱透過係数の非定常性の観測ができたことは,本研究の実績として,大きな成果である.粒子充填層において熱透過係数をモデル化したところ,ビオ数とフーリエ数の関数で表現でき,構造体因子における補正係数を与えることにより,十分に熱透過係数の非定常性を再現できることが分かった.また,直接数値シミュレーションも実験に並行して行っており,上述の実験の裏付けを行いながらモデルの導出を行った.初年度の研究計画では,熱透過係数の計測装置の作成,実験試料の作成,みかけの熱伝導率の測定および直接数値シミュレーションを行う予定であった.熱透過係数の計測装置の作成は,既に研究実験の概要で述べた通り,完成している.研究構想段階では,熱のみに焦点を当てる実験を想定したが,より幅広いビオ数での実験を行うために,研究室保有の温湿度計を実験装置に組合すことで,水蒸気の物質移動も測定できる実験装置を作成した.実験試料の作成では,3D金属プリンターによる銅ベースの構造体の造形精度を向上するために,委託企業と共同で検討を繰り返すことにより,年度末までに2種類の材料で12構造体を作成した.この実験試料の作成に時間を要したため,みかけの熱伝導率の測定に関しては,2年度目以降に検討することにした.その代わりに,当初,2年度目以降に行う予定であった熱透過係数の計測を粒子充填層にて行った.実験結果に関しては,研究実験の概要で述べた通りであり,熱透過係数の非定常性が観測された.さらに,2年度目以降に行う予定のモデル化に関しても,先行して検討を行った.また,直接数値シミュレーションに関しては,熱透過係数に注目する数値シミュレーションコードを組み終え,上記の実験を数値シミュレーションで再現することにより,実験に加えて,より詳細な熱の移動を検討できるようにした.実験試料の作成において,時間を要したため,みかけの熱伝導率の測定に関しては,当初の予定から遅れているが,その代わり,2年度目以降に行う予定の熱透過係数の計測およびモデルの作成を先行して行った.その他の研究計画項目は全て順調に進んでいる.以上のことを踏まえ,研究の進捗状況は概ね順調に進んでいると判断できる.2年度目の研究計画では,初年度で完遂できなかったみかけの熱伝導率の測定を作成した全ての構造体にて計測していく.さらに,初年度で作成した熱透過係数の計測装置を用いて,構造体および材質が違う条件の多孔質材の熱透過係数を計測していく.様々な流速条件下で熱透過係数を計測することで,熱透過係数を予測するモデル式を考案する.現段階では,熱透過係数はビオ数とフーリエ数の関数と考えており,構造体因子における補正係数を掛け合わせることで,様々な構造体における熱透過係数を表現できると想定している.そこで,各構造体で熱透過係数を計測し,特にこの構造体因子における補正係数の見積もりを行うことで,補正係数のデータベース化を作成していく予定である.一方,熱透過係数の物理的な意味合い,およびその値の妥当性に関しては,初年度で作成した直接数値シミュレーションを駆使することにより,理論的に検討していく予定である.そのため,2年度では,常に実験と数値シミュレーションを並行して行うこととする.さらに,現行理論と熱透過係数を導入した本理論で伝熱見積もり量を比較することで,本理論の優位性についても検討すると同時に,現行理論のビオ数適用範囲ついても検討していく予定である.当初の計画案で,これらの内容は2年度目と3年度目の研究内容であり,2年度目は常に実験と数値計算を行うことになるが,なるべく多くの試験体で上記の検討を進める予定である.本研究の目的は,多孔質体の伝熱で広く採用される2エネルギーモデルにおいて,ビオ数が大きい(熱伝導率が小さい)場合には,伝熱量の見積もりができないことを問題提議とし,高ビオ数に適用できる多孔質体伝熱モデルを提案することである.そのために,熱透過係数を新たに導入し,構造体内の熱伝導を加味することで,従来モデルで採用される空間平均温度差では表現できない,構造体表面からの伝熱量の見積もりを行っていく.対象とする多孔質体は3Dプリンターにより作成する.

本研究では従来モデルと本モデルの伝熱予測精度を実験的に定量評価するだけでなく,ビオ数に基づいて両モデルの適用範囲を明確化していく.初年度を終えた研究実績としては,本研究の要である,熱透過係数を測定する実験装置が完成し,実際に熱透過係数の非定常性の観測ができたことである.この熱透過係数とは,多孔質構造体内部の非定常熱伝導を加味した構造体の熱コンダクタンスである.すなわち,局所体積平均理論で採用する空間平均量だけでは表現できない構造体内部の温度分布を熱透過係数により表現することで,構造体表面からの伝熱量の見積もりが可能となる.シングルブロー法を採用し,実験的に熱透過係数の非定常性の観測ができたことは,本研究の実績として,大きな成果である.粒子充填層において熱透過係数をモデル化したところ,ビオ数とフーリエ数の関数で表現でき,構造体因子における補正係数を与えることにより,十分に熱透過係数の非定常性を再現できることが分かった.また,直接数値シミュレーションも実験に並行して行っており,上述の実験の裏付けを行いながらモデルの導出を行った.初年度の研究計画では,熱透過係数の計測装置の作成,実験試料の作成,みかけの熱伝導率の測定および直接数値シミュレーションを行う予定であった.熱透過係数の計測装置の作成は,既に研究実験の概要で述べた通り,完成している.研究構想段階では,熱のみに焦点を当てる実験を想定したが,より幅広いビオ数での実験を行うために,研究室保有の温湿度計を実験装置に組合すことで,水蒸気の物質移動も測定できる実験装置を作成した.実験試料の作成では,3D金属プリンターによる銅ベースの構造体の造形精度を向上するために,委託企業と共同で検討を繰り返すことにより,年度末までに2種類の材料で12構造体を作成した.この実験試料の作成に時間を要したため,みかけの熱伝導率の測定に関しては,2年度目以降に検討することにした.その代わりに,当初,2年度目以降に行う予定であった熱透過係数の計測を粒子充填層にて行った.実験結果に関しては,研究実験の概要で述べた通りであり,熱透過係数の非定常性が観測された.さらに,2年度目以降に行う予定のモデル化に関しても,先行して検討を行った.また,直接数値シミュレーションに関しては,熱透過係数に注目する数値シミュレーションコードを組み終え,上記の実験を数値シミュレーションで再現することにより,実験に加えて,より詳細な熱の移動を検討できるようにした.実験試料の作成において,時間を要したため,みかけの熱伝導率の測定に関しては,当初の予定から遅れているが,その代わり,2年度目以降に行う予定の熱透過係数の計測およびモデルの作成を先行して行った.その他の研究計画項目は全て順調に進んでいる.以上のことを踏まえ,研究の進捗状況は概ね順調に進んでいると判断できる.2年度目の研究計画では,初年度で完遂できなかったみかけの熱伝導率の測定を作成した全ての構造体にて計測していく.さらに,初年度で作成した熱透過係数の計測装置を用いて,構造体および材質が違う条件の多孔質材の熱透過係数を計測していく.様々な流速条件下で熱透過係数を計測することで,熱透過係数を予測するモデル式を考案する.現段階では,熱透過係数はビオ数とフーリエ数の関数と考えており,構造体因子における補正係数を掛け合わせることで,様々な構造体における熱透過係数を表現できると想定している.そこで,各構造体で熱透過係数を計測し,特にこの構造体因子における補正係数の見積もりを行うことで,補正係数のデータベース化を作成していく予定である.
細胞内励起状態の視覚化を目指すレーザー粒子とレーザー発振顕微鏡の開発

本研究課題では、(1)ウイスパリング・ギャレリー・モードレーザーの原理を利用したレーザー粒子開発、(2)レーザー粒子に応用可能な新規蛍光物質開発および(3)新規顕微鏡法に関する研究を行った。その結果、ターゲットたんぱく質が存在する際、励起強度増大に伴い、蛍光強度の差が増大することが分かった(本実験系において29倍増大)。また、自己集合体の形成により活性酸素の生成および検知が可能な新規蛍光物質を開発した。得られた結果から、今後、非発光性のターゲット物質の励起状態ダイナミクスを観察できるシステムを構築する上、重要な知見を得た。(1)環境変化に応じて異なるレーザー発振ができるレーザー粒子の開発アミノ基(-NH2)が表面に修飾されている市販のポリスチレン粒子とアミノ基を修飾した硝子粒子に、アミノ基と選択的な反応性を有するNHSエステル基が修飾されているpH応答性蛍光プローブ(SNARF1)をドープした。pH変化によって、SNARF1の蛍光スペクトル変化(580→640 nm)は成功的に観測できたが、レーザー発振を意味する蛍光スペクトルの幅の減少は観測できなかった。また、同じ反応性粒子(ポリスチレン、硝子粒子)に色素が修飾された核酸をラベルし、標的タンパク質を認識することによって発光もしくは消光するレーザー粒子を制作した。しかし、タンパク質の検出によって増幅された誘導放出を誘起することまでは成功したが、完全な光増幅までは至らなかった。したがって、現在の粒子デザインではレーザー発振が難しいことがわかった。その理由として、当時、我々の共焦点顕微鏡に搭載されているピコ秒レーザーの低出力(< 1 μJ/pulse)と粒子の低いドープ量が挙げられる。(2)レーザー発振顕微鏡のための顕微鏡装置改良以上の実験から、微小球の光増幅を引き起こすためには、微小球レーザー発振を引き起こすと知られている`数十μJ/pulse'以上の出力を持つ光源を導入する必要が示唆された。したがって、平成28年度には、532-nmナノ秒レーザーを購入し、共焦点顕微鏡装置に搭載した。平成28年度は、二種類のレーザー発振が可能な超発光性センサーの制作を予定していた。しかし、一つ目のpH応答性センサーの制作過程中、レーザー発振を実現する上にセンサーのデザインと現在の顕微鏡装置を改善することが必須不可欠であることが新たにわかった。しがたって、平成28年度には、顕微鏡装置の改良について中心的に行った。現在、必要な装置のセットアップがほとんど仕上がっている段階であり、平成29年度には、研究が順調に進められると考えている。1.特定のタンパク質を検出できるレーザー粒子センサーの開発:平成28年度、pH変化に応じてレーザー発振波長を転換できるレーザー粒子開発で得られた知見を活かし、平成29年度は、特定のタンパク質の検出により、レーザー発振が制御できる粒子センサーの開発を行った。まず、過去文献を参考し540μmサイズの市販の多孔質粒子(ポリスチレン、BaTiO3、シリカ)の内外にアミノ基(-NH2)を修飾し、アミノ基との選択的な反応性を有するNHSエステル基が修飾されているDNAアプタマーをドープした。本研究で利用したDNAアプタマーは、特定のタンパク質に選択的に結合できるため、その選択的な相互作用により粒子表面の蛍光色素の密度を制御することができる。共焦点顕微鏡と広視野顕微鏡を用い、特定のタンパク質(thrombin)が存在する条件のみ、蛍光信号が大きく変化することを見出した。得られた結果に関する論文に投稿し、査読中である。2.ナノ秒レーザー搭載共焦点顕微鏡の最適化:平成28年に購入したナノ秒レーザーを用い、レーザー発振顕微鏡のための最適化を行った。355 nm/532 nmの転換ができるレーザーであるため、顕微鏡内の光学部品を両励起波長で使用できるように設備を備えた。さらに、酸素濃度測定と細胞内環境測定できますように、追加部品を備える予定である。3.細胞内酸素濃度を制御できる材料制作:今後、細胞内酸素濃度を制御し、その変化をレーザー発振顕微鏡で測定できるように、脱気条件下で光照射により酸素濃度を増加できる半導体材料を製作した(論文投稿中)。現在、細胞内透過性に関する実験を行っている。以上の実績から、平成28年ー29年の2年間、レーザー発振原理を用いた細胞内環境観察用の顕微鏡に必要な基盤技術を確立した。平成29年度には、改良した顕微鏡の快適化、より密に蛍光プローブを修飾した超発光センサーの開発、そしてレーザー発振顕微鏡の構築を行う。(1)ナノ秒レーザー搭載共焦点顕微鏡の最適化:平成28年に構築したナノ秒レーザー搭載共焦点顕微鏡の最適化を行う。本研究提案であるレーザー発振顕微鏡の実現のためには、追加されたナノ秒レーザーとフェムト秒レーザーをよく調節する必要がある。したがって、平成29年には光学部品を適切に設置し、パンプ光であるナノ秒レーザーの焦点を微小球の大きさにできるだけ一致させるように広げられる。

続いて、フェムト秒レーザーとナノ秒レーザーの焦点を合わせるように顕微鏡装置を最適化する。(2)高密に蛍光色素でドープされた微小球センサーの作成:平成28年には、簡便さを考慮し、既にアミノ基が修飾されたポリスチレン粒子を購入し微小球センサーを制作した。しかし、その粒子の最大ドープ量でも光増幅を引き起こすことは不可能であった。したがって、平成29年には直接アミノ基をポリスチレン粒子にドープする方法を開発する。(3)細胞内酸素濃度の2次元視覚化ができる「レーザー発振顕微鏡」の構築:改善した顕微鏡装置と超発光性センサーを用い、細胞内励起状態の生成を2次元イメージで視覚化できる「レーザー発振顕微鏡」を構築する。レーザー色素としてAlexa488(λabs/λfl = 495/515 nm)を、酸素濃度検出のためにTPPを選び、これらの色素をドープしたレーザー粒子を合成する。さらに、2つの光源が導入された広域蛍光顕微鏡にナノ秒の時間分解能を持つICCDカメラを搭載し、細胞内励起状態の視覚化を目指す「レーザー発振顕微鏡」を構築する。続いて、レーザー粒子を細胞内に導入し、細胞内で酸素濃度を視覚化する実験を行う。平成28年に予定していた二種類の微小球センサーを制作している途中、顕微鏡装置の改善が優先的に行わなければならないことがわかった。したがって、平成28年には顕微鏡の改良を中心的に行ったため、試薬購入および学会発表で必要な旅費の支出が発生しなかった。次年度使用額(平成29年)は、顕微鏡最適化に必要な光学部品、高密に蛍光色素をドープできる微小球センサーの制作に必要な試薬・実験器具に使用する。
シート型ロードセルの開発とその応用に関する研究

本研究は、荷重負荷領域の形状と大きさを自由に作製できる、シート型のロードセルを開発することを目的とする。精度の高いシート型ロードセルを開発して、これを船舶や海洋構造物の艤装品の振動荷重の計測、波浪による動的な力の計測、高速船の水撃やスロッシングなどの変動荷重の計測に適用し、その結果を船舶設計などに利用することを目的とする。従来のロードセルは、金属製のため重く、また厚さが厚くなるとともに、大量生産のため、形状変更が容易でないという問題があった。これに対して、シート型ロードセルは、圧電フィルムの両面に所定厚さのゴム薄板を接着した本体と、荷重負荷物との摩擦影響を除くカバー部材からなり、510mm厚さに薄く作製できる点に特徴がある。また、荷重受け面の形状を自在に変更できるメリットがある。本研究では、一辺が315cmで、厚さが約10mmの柔軟性を有するシート型と、硬く薄い剛性平板タイプの2種類の開発を行った。実験を通じて、種々の変動荷重、とくに衝撃荷重の計測に本シート型ロードセルは好適であることが明らかになった。得られた主な結果は次のようである。1.柔軟型、剛性平板型とも、通常のロードセルほどではないが、従来の感圧ゴムなどに比べて十分高い計測精度が得られることが明らかになった。2.圧電フィルムの使用にもかかわらず、10cm四角のシート型ロードセルで、約1トンの耐荷能力があり、スラミングなどによる衝撃荷重の計測に利用できることがわかった。3.柔軟性を有するシート型ロードセルは曲面部位に設置しても精度良く変動荷重を測定できることが明らかになった。本研究は、荷重負荷領域の形状と寸法を自由に作製できる、シート型のロードセルを開発することを目的とする。シート型ロードセルは、圧電フィルムの両面に所定厚さのゴム薄板を接着した本体と、荷重負荷物とセンサとの間の摩擦影響を除くカバー部材からなる。本研究では次の2種類のシート型ロードセルを開発した。1、ンサ本体とカバー部材の間にオイル膜を生じさせて摩擦影響を除く柔軟タイプのシート型ロードセル。2、ンチングメタルをセンサ本体の両面に張りつけて、衝撃力を分散してセンサ本体に負荷するようにした剛性板タイプのシート型ロードセル。両シート型ロードセルは、厚さが約5mmで、センサ寸法は切手寸法から座布団寸法まで任意の形状寸法に作製できる。また、葉書寸法のシート型ロードセルで重さが50gから200gと、従来の金属製のロードセルに比べてはるかに軽量であり、価格も安価に製作出来る。また、上記(2)では、センサの周辺を防水処理して水中で使用できるタイプも開発した。金属製のロードセルと荷重波形を比較したところ、本研究で開発したシート型ロードセルは、計測誤差5%以下の精度を有し、高速な衝撃荷重に対しては、質量が軽いため、衝撃後の残余振動が生じない等のメリットがあることが確認できた。来年度は、さらに精度の高いシート型ロードセルを開発して、これを船舶や海洋構造物の艤装品の振動荷重の計測、波浪による動的な力の計測、高速船の水撃やスロッシングなどの変動荷重の計測に適用し、その結果を船舶設計などに利用することを考えている。精度の高いシート型ロードセルを開発して、これを船舶や海洋構造物の艤装品の振動荷重の計測、波浪による動的な力の計測、高速船の水撃やスロッシングなどの変動荷重の計測こ適用し、その結果を船舶設計などに利用することを目的とする。

これに対して、シート型ロードセルは、圧電フィルムの両面に所定厚さのゴム薄板を接着した本体と、荷重負荷物との摩擦影響を除くカバー部材からなり、510mm厚さに薄く作製できる点に特徴がある。また、荷重受け面の形伏を自在に変更できるメリットがある。本研究では、一辺が315cmで、厚さが約10mmの柔軟性を有するシート型と、硬く薄い剛性平板タイプの2種類の開発を行った。実験を通じて、種々の変動荷重、とくに衝撃荷重の計測に本シート型ロードセルは好適であることが明らかになった。得られた主な結果は次のようである。1.柔軟型、剛性平板型とも、通常のロードセルほどではないが、従来の感圧ゴムなどに比べて十分高い計測精度が得られることが明らかになった。2.圧電フィルムの使用にもかかわらず、10cm四角のシート型ロードセルで、約1トンの耐荷能力があり、スラミングなどによる衝撃荷重の計測に利用できることがわかった。3.柔軟性を有するシート型ロードセルは曲面部位に設置しても精度良く変動荷重を測定できることが明らかになった。
高配位有機リン化合物の新規な性質の解明およびWittig反応への応用

Martin ligandを2つ用いてスピロ形P-H(エクアトリアル)ホスホラン1を合成した。1に対して2当量のRLi(R=メチル、n-ブチル、t-ブチル、ベンジル、2,4,6-トリイソプロピルフェニル)を反応させると、R基が導入されたジアニオンを経由して、R基が導入された単環式のP-H(アピカル)ホスホラン2が高収率で得られた。2をピリジン共存下に加熱すると、脱水素反応により、アピコフィリシテイに反するスピロ形P-R(エクアトリアル)O-シスホスホラン3が主生成物として得られ、より安定なスピロ形P-R(エクアトリアル)O-トランスホスホラン4が副生成物として得られた。一方、上記のジアニオンを反応系中でヨウ素で酸化すると、3が高収率で得られた。3の反転(enantiomerization)及び3から4への位置異性化の速度論的研究を行い、それらの活性化エネルギーを求めた。2. 5配位ホスホランを用いるZ-選択的Wittig反応の開発とその機構1とブロモ酢酸エチルを塩基共存下で反応させ、エステル基をもつホスホラン5を合成した。5を脱プロトン化後、種々のアルデヒドと反応させたところ、Z-オレフィン6が高収率(>98%)で得られた。6はエステル基をもつため、極めて珍しく有用な反応である。5の類縁体であるβ-ヒドロキシ-α,β-ジフェニルエチルホスホラン7の4種の立体異性体を低温で脱プロトン化し、対応する6配位ホスファート8を観測し、その立体構造と反応速度の関係を明らかにした。1)Berry擬似回転機構における不安定中間体の単離とそれを用いる位置異性化機構の研究:Martinリガンドを2個もつスピロP-H(エクアトリアル)ホスホラン1に対して2当量のアルキルリチウムを反応させると、アルキル基が導入された単環式のP-H(アピカル)ホスホラン2が高収率で得られた。2をピリジン共存下にテトラヒドロフラン中で加熱すると、脱水素反応により、アピコフィリシテイに反するO-シスホスホラン3が主生成物として得られ、通常予期されるO-トランスホスホラン4が副生成物として得られた。3はBerry擬似回転機構において仮定されている種々の不安定な位置異性体のうち安定に単離された始めての例である。そこで、3を高選択的に合成するために、2を低温下でジリチオ化し、酸化反応による閉環を試みた。過酸化水素、過安息香酸、臭素、ヨウ素のうち、ヨウ素が3を高収率(70-98%)で与えた。n-ブチル体については、3-R体と3-S体間の異性化の、種々のアルキル体については3から4への異性化の活性化エネルギーを求めた。2)5配位ホスホランを用いる高-Z選択的Wittig反応の開発:1とブロモ酢酸エチルを塩基共存下で反応させ、エステル基をもつ5配位ホスホラン5を合成した。5を脱プロトン化後、種々のアルデヒドと反応させたところ、予期せぬことにZ-オレフィンが高収率(>98%)で得られた。この反応を拡張するとともに、その機構を種々検討した。1)Berry擬似回転機構における不安定中間体の合成とその新規な反応性Martinリガンドを2回もつスピロ型P-H(エクアトリアル)ホスホラン1に対して2当量のRLi(R:メチル,n-ブチル,t-ブチル,ベンジン,2,4,6-トリイソプロピルフェニル)を反応させると,系中にR基が導入された単環式のジアニオンが生成した。このジアニオンをヨウ素を加えてそのまま酸化後処理すると,スピロ型P-R(エクアトリアル)O-シスホスホラン2がほぼ定量的に得られた。