hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
含窒素五環性骨格を有する抗腫瘍活性物質マダンガミンAの全合成研究

本年度において標記課題研究について原料調製法の改良及び全合成を目指した研究を行い以下の成果を得た。初めに高価なパラジウム触媒を用いて行っていた原料供給法の改良について試みた.すなわちアニソールよりBirch還元,位置選択的エポキシ化,塩基による脱離反応を経る4-(benzyloxy)-2-cyclohexen-1-oneの別途合成法を確立した.さらにC_1あるいはC_2対称キラルリチウムアミドを用いる不斉脱プロトン化反応を適用することにより原料の光学活性体を調製する方法についても平行して確立した.一方前年度実施した課題研究において到達していた[6-(benzyloxy)-4-(hydroxymethyl)-2-azabicyclo[3.3.1]non-4-yl]methanolより出発し、四級炭素に結合した2つの一級水酸基をAlH_3を用いた位置選択的アセタール開裂反応により区別することに成功した.次に6位の二級水酸基を酸化,メチレン化を行い,凸面選択的ヒドロホウ素化反応を適用してC環構築に必要な炭素鎖延長を行い,一級水酸基をアミノ基へ変換したのちにt-BuOKを用いてメタンスルホネート-カルバメート間の分子内S_N2型求核置換反応を実施することにより,マダンガミンの3環性基本骨格2,6-diazatricyclo[6.2.2.0^<4.9>]dodecaneが構築された.また2つのアミノ基の区別を窒素の保護の過程で行うことにより,全合成に必要な官能基化が完了した.マダンガミンAはXestospongia ingensから単離された、抗腫瘍細胞活性を有し、現在まで知られていないユニークな5環性構造を有する海洋性アルカロイドである。マダンガミンAの合成を行うにあたり3環性基本骨格合成法の確立を初めに行い、次にマクロ環部分構築により5環性構造へ誘導することを基本戦略とし、本年度において以下の研究結果を得た。シクロヘキサジエンよりcis-水酸基導入反応を経て4-(benzyloxy)-2-cyclohexen-1-oneを調製し、これに対してシアノ酢酸エチルを用いてマイケル付加を行ったところエノラートとベンジルオキシ基とのキレート形成による立体規制を受け、cis-付加体が優先して生成することが判明した。マダンガミンAの四級炭素部分の構築はエステル、ニトリルを持つ三級炭素に塩基存在下ホルムアルデヒドを作用さることにより達せられ、ethyl 2-[2-(benzyloxy)-5-oxocyclohexyl]-2-cyano-3-hydroxy-propanoateが得られた。引き続き官能基変換ののち酸性条件下接触水素化反応を行い、橋頭位イミニウムイオンを経由する環化反応により本合成計画の重要中間体[6-(benzyloxy)-4-(hydroxymethyl)-2-azabicyclo[3.3.1]non-4-yl]methanolまでの合成を行った。初めに高価なパラジウム触媒を用いて行っていた原料供給法の改良について試みた.すなわちアニソールよりBirch還元,位置選択的エポキシ化,塩基による脱離反応を経る4-(benzyloxy)-2-cyclohexen-1-oneの別途合成法を確立した.さらにC_1あるいはC_2対称キラルリチウムアミドを用いる不斉脱プロトン化反応を適用することにより原料の光学活性体を調製する方法についても平行して確立した.一方前年度実施した課題研究において到達していた[6-(benzyloxy)-4-(hydroxymethyl)-2-azabicyclo[3.3.1]non-4-yl]methanolより出発し、四級炭素に結合した2つの一級水酸基をAlH_3を用いた位置選択的アセタール開裂反応により区別することに成功した.次に6位の二級水酸基を酸化,メチレン化を行い,凸面選択的ヒドロホウ素化反応を適用してC環構築に必要な炭素鎖延長を行い,一級水酸基をアミノ基へ変換したのちにt-BuOKを用いてメタンスルホネート-カルバメート間の分子内S_N2型求核置換反応を実施することにより,マダンガミンの3環性基本骨格2,6-diazatricyclo[6.2.2.0^<4.9>]dodecaneが構築された.また2つのアミノ基の区別を窒素の保護の過程で行うことにより,全合成に必要な官能基化が完了した.
レーザービームによる単一神経細胞の摘出と神経伝達物質微細局在の同定

本研究の目的は、顕微鏡内に設置した鋭利なレーザービームを用いて単一細胞レベルの微細組織を摘出し、それに含まれる神経伝達物質やそれに関する諸酵素活性を微量定量し、レーザービームによるこの微細摘出法が脳機能研究に応用できるかどうかを検討することであった。従来単一細胞レベルの微細組織の摘出にあたっては、凍結乾燥組織から単一細胞レベルの微細部位を微小ナイフを用いて顕微鏡下に手(free hand)で摘出していた。しかしこれには摘出組織の大きさに限界があり、直径80-100μ以下の細胞を摘出するのは不可能であった。本研究にあたっては、レーザービームを用い、顕微鏡下に単一細胞および微細組織を摘出してGABA(γ-アミノ酪酸)、GAD(グルタミン酸脱炭酸酵素)、ADA(アデノシンデアミナーゼ)を測定した。まず、レーザービームで組織を摘出するにあたってレーザーで摘出した微細部位周辺が、微細ではあるがレーザービームで破壊される可能性があるので、GABA,GADそしてADAが高濃度、高活性に均一に分布する上丘浅灰白質層について約200μm平方の部位をレーザー光線で10×10μm,30×30μm4050μmの連続する四角形に切り、それらの組織に含まれるGABA,GAD,ADAを酵素循環法を用いて微量定量した。その結果GABAは4045mmd/kg/day,GADは200240mmd/kgdry/60min,ADAは300350mmd/kgdry/60minであり、手で摘出した大きな部位の値と一致し、レーザービームによる直径10μ50μの単一細胞レベルの微細組織の神経伝達物質の定量が可能であることが明らかとなった。この方法を用いて脳内の様々な神経核(大脳、小脳層機能、上丘層構造、ダイテルス核の小部位)や単一細胞(ダイテルス細胞、ブルキンエ細胞、脊髄運動細胞、大脳皮質錐体細胞、海馬錐体細胞)におけるGAD,GABA,ADAの分布を明らかにした。本研究によってレーザービームによって単一細胞レベルの脳組織の摘出が可能となり、様々な条件下でのその組織に含まれる伝達物質や脳内活性物質の定量をすることにより神経機能の解明に重要な貢献をすることになる。
効率的な地域救急医療推進のための病院前重症度スコアの開発

前年度に開発した6項目合計14点からなる病院前スコアは、感度96.5%・特異度15.9%で入院加療必要性の有無が予測可能であった。病院前スコアの有用性をさらに詳細に検討するため、病院入院後転帰まで追跡することとした。大阪府岸和田市における2004年7月より2006年3月までの15歳以上の急病による全救急搬送患者9,160例のうち、病院前スコアに含まれる6項目すべてを記録されていた症例は8,330例であった。これらのうち、主要2病院に搬送された患者6,498例を対象に、入院後も含めた搬送後転帰(帰宅・入院後軽快退院・入院後転院・死亡)を調査した。その結果、入院後も含めた死亡者はスコア2以下にはなかった。また、死亡者の割合はスコア11以上で急激に上昇した。以上より入院後も含めた転帰を予想するのにもある程度は有用であると考えられた。具体的にはスコア2点以下はほぼ96.5%は入院を必要としない軽症患者であり、3.5%の入院患者にも死亡者はいないことから、病院前段階における重症度の指標となると考えられる。しかしながら、現時点では救急隊員によるトリアージに対する社会的コンセンサスが未整備であること、さらにアンダートリアージが生じた際の貴任の所在がはっきりしないことなどから、搬送後転帰の予想にはある程度役立つものの、現段階では実際の病院前救急現場における病院前スコアの利用は困難であると考えられる。救急隊員がプレホスピタルトリアージを行う法的・社会的根拠が明らかになった際は、本研究で開発した病院前スコアが有用となる可能性がある。まず大阪K市(人口20万、高齢化率16%)での救急車利用のデータベース化を行い、現時点での救急隊員による搬送後転帰の予測(入院・帰宅)と実際の転帰を照合、集計した(豊田恭弘他日臨救急医会誌2006;9:405-409)。また、外傷に対する重症度評価はJPTECの普及により国内では標準化されつつあること、さらに小児救急医療体制は成人と別枠で作られていることもあり、次段階で予定していた、病院前因子(年齢・血圧・脈拍・Sp02・歩行の可否など)を説明変数、搬送後転帰(帰宅・入院)を説明変数とした多変量ロジスティック回帰分析は、15歳以上の急病患者に絞って行うこととした。多変量ロジスティック解析の結果、入院あるいは外来死亡を予測する説明変数として、年齢、血圧、脈拍、意識レベル、Sp02、歩行の可否が有意であった。それぞれの説明変数のβ値を参考に、合計14点の病院前スコアを試作した。4点以上をカットオフ値とした所、感度87.4%、特異度42.8%で入院治療を要する病態の予測が可能であった。すなわち、バイタルサインに依拠した簡易なスコアで急病での二次救急以上の病態を病院前に評価できる可能性が示された。ここまでの集計を第6回日本臨床救急医学会総会(2007年5月・神戸)において発表する予定である。今後は入院のみならず、入院後の転帰(軽快・死亡)を含めた集計を行い、病院前スコアの内部妥当性を検討する予定である。さらに本研究で開発した病院前スコアを他地域でも試用し、外部妥当性の検討も行う予定である。前年度に引き続き、大阪府岸和田市における2004年7月より2006年3月までの15歳以上の急病による全救急搬送患者9,160例を対象に、搬送後転帰(入院あるいは帰宅)を目的変数、病院前における観察項目を説明変数とした多変量ロジスティック回帰分析をおこなった。それぞれの説明変数のβ係数にもとづいて、年齢・血圧・脈拍・意識レベル・血中酸素飽和度・歩行の可否の合計6項目14点満点からなる簡易な重症度スコアを開発した。6項目すべてを測定されている患者8,330例をレトロスペクティブにスコアリングし、有用性を検討した。病院前スコアと入院の割合は線状の関連性があり、病院前スコアが高くなるに従って入院の割合が高くなった。カットオフ値を2点としたところ、感度96.5%・特異度15.9%、カットオフ値を3点としたところ、感度86.6%・特異度43.2%で搬送後転帰の予測が可能であった。病院前段階における観察項目は、搬送後転帰と有意な関連性があり、観察項目をスコア化することである程度の転帰予測が可能であることが示唆された。(Y Toyoda, et. al. BMC Emergency Medicine 2007, 7:17)。また、スコア1以下で入院を要した症例が102例あったが、これらのうち55例が消化器疾患であった。今後は入院の有無ならず、入院後の転帰も含めた集計を行い、病院前スコアの妥当性をより詳細に検討する予定である。大阪府岸和田市における2004年7月より2006年3月までの15歳以上の急病による全救急搬送患者

9,160例のうち、病院前スコアに含まれる6項目すべてを記録されていた症例は8,330例であった。これらのうち、主要2病院に搬送された患者6,498例を対象に、入院後も含めた搬送後転帰(帰宅・入院後軽快退院・入院後転院・死亡)を調査した。その結果、入院後も含めた死亡者はスコア2以下にはなかった。また、死亡者の割合はスコア11以上で急激に上昇した。以上より入院後も含めた転帰を予想するのにもある程度は有用であると考えられた。具体的にはスコア2点以下はほぼ96.5%は入院を必要としない軽症患者であり、3.5%の入院患者にも死亡者はいないことから、病院前段階における重症度の指標となると考えられる。しかしながら、現時点では救急隊員によるトリアージに対する社会的コンセンサスが未整備であること、さらにアンダートリアージが生じた際の貴任の所在がはっきりしないことなどから、搬送後転帰の予想にはある程度役立つものの、現段階では実際の病院前救急現場における病院前スコアの利用は困難であると考えられる。救急隊員がプレホスピタルトリアージを行う法的・社会的根拠が明らかになった際は、本研究で開発した病院前スコアが有用となる可能性がある。
環境ストレスに対する直播水・陸稲の生理・生態的特性の差異

日本型水稲コシヒカリ,陸稲トヨハタモチ,日印交雑水稲Sweon287,Sweon290の4品種を供試し,水田・畑条件下における直播栽培での生育パターンの比較と,ポット畑栽培による水ストレス実験を実施した.圃場試験における収量は,陸稲が水稲に比し低収であり,水稲間では日印交雑品種が高かった.栽培法間では,直播は移植に比し約15%低収となったが,直播の水田と畑条件の差は有意ではなかった.品種と栽培法との間には有意な交互作用が存在した.なかでも日印交雑水稲品種Sweon287は,直播/移植,水田/畑を問わず多収を示し,直播適正,畑栽培適性が高いことが明らかとなった.出穂期の地上部乾物重は,直播特に畑栽培で大であったが,出穂後の乾物生産は直播特に畑栽培で小となった.これは,主に純同化率が低いことに起因した.Sweon287は,出穂後の純同化率,乾物生産が栽培法によらず大である点が注目された.実験実施年の1994年は,高温・乾燥年であり,圃場条件で1週間以上の無降雨がしばしば観測された.そこで,畑栽培条件下で1週間の無降雨後の光合成速度と降雨後の光合成速度とを比較したところ,無降雨による光合成速度の低下程度は約20%であった.また,この低下程度には品種間差がみられ,日印交雑品種特にSweon287の低下率が小さかった.同様の結果は,ポット栽培による断水処理によっても確認された.以上のように,供試した4つの異なるイネ品種の中に,直播・畑栽培適性や耐旱性に品種間差が存在し,陸稲品種の耐旱性が水稲品種に比べ必ずしも高くはないこと,また,日印交雑水稲品種群の中に直播・畑栽培適性や耐旱性の高い品種・遺伝子型が依存する可能性が示された.日本型水稲コシヒカリ,陸稲トヨハタモチ,日印交雑水稲Sweon287,Sweon290の4品種を供試し,水田・畑条件下における直播栽培での生育パターンの比較と,ポット畑栽培による水ストレス実験を実施した.圃場試験における収量は,陸稲が水稲に比し低収であり,水稲間では日印交雑品種が高かった.栽培法間では,直播は移植に比し約15%低収となったが,直播の水田と畑条件の差は有意ではなかった.品種と栽培法との間には有意な交互作用が存在した.なかでも日印交雑水稲品種Sweon287は,直播/移植,水田/畑を問わず多収を示し,直播適正,畑栽培適性が高いことが明らかとなった.出穂期の地上部乾物重は,直播特に畑栽培で大であったが,出穂後の乾物生産は直播特に畑栽培で小となった.これは,主に純同化率が低いことに起因した.Sweon287は,出穂後の純同化率,乾物生産が栽培法によらず大である点が注目された.実験実施年の1994年は,高温・乾燥年であり,圃場条件で1週間以上の無降雨がしばしば観測された.そこで,畑栽培条件下で1週間の無降雨後の光合成速度と降雨後の光合成速度とを比較したところ,無降雨による光合成速度の低下程度は約20%であった.また,この低下程度には品種間差がみられ,日印交雑品種特にSweon287の低下率が小さかった.同様の結果は,ポット栽培による断水処理によっても確認された.以上のように,供試した4つの異なるイネ品種の中に,直播・畑栽培適性や耐旱性に品種間差が存在し,陸稲品種の耐旱性が水稲品種に比べ必ずしも高くはないこと,また,日印交雑水稲品種群の中に直播・畑栽培適性や耐旱性の高い品種・遺伝子型が依存する可能性が示された.
海洋産生物活性物質の合成と活性発現の分子機構

アプリロニンAは、細胞骨格タンパク質のアクチンに作用する新しい型の強力な抗腫瘍性物質であるが、その生物活性研究を行うための試料量と誘導体が不足している。そこで、海洋動物の採集・抽出を行い、アプリロニンAを単離した。さらに、天然品の活性増強を目指して、強力はアクチン脱重合活性を有する海洋天然物ミカロライドBの部分構造を取り入れた人工類縁体の合成研究を行い、ラクトン部分の構成成分である重要合成中間体を合成した。ハテルマライド・ビセライド類は、抗腫瘍性が期待されている海洋産マクロリドであるが、天然からの供給量がきわめて制限されている。そこで、既に申請者らが開発した合成経路を改良し、B-アルキル鈴木-宮浦カップリング反応を鍵段階とするハテルマライドNAの第2世代の全合成を達成した。この合成経路により、工程数の削減と通算収率の向上を達成できた。本合成経路は、類縁体であるビセライドの合成にも応用できるので、この合成を目指した研究も行い、ビセライドの重合合成中間体の合成も達成した。オーリライドに関しては、アミノ酸をリジンに置き換えた誘導体やヒドロキシル基を官能基化した誘導体などいくつかの人工類縁体を合成し、その構造活性相関研究を行った。その結果、標的分子探索に用いるプローブ分子合成に用いることができる官能基を備え、細胞毒性を保持した人工類縁体を創成することができた。今後は、この分子を用いたプローブ分子の合成と評定分子の探索を行う。海洋産抗腫瘍性物質アプリロニンAの側鎖部分構造に基づく光アフィニティプローブを設計・合成し,これらが標的分子である細胞骨格タンパク質のアクチンを標識することを示した。また、類似の構造を持つ海洋産細胞毒性物質ミカロライドBの側鎖部分構造を合成し,この部分が強いアクチン脱重合活性を示すことを明らかにした。さらに、アプリロニンAの側鎖部分構造の活性と比較することにより,これらの構造活性相関を明らかにした。海洋産抗腫瘍性デプシペプチドオーリライドを発見し,この構造を分光学的手法と合成化学的手法を組み合わせて決定した。さらに、天然からはごく微量しか得られない本化合物をグラムスケールで合成して各種生物活性試験を行い,様々な生物活性を明らかにした。海洋生物の成分検索を行い,腫瘍細胞増殖抑制物質ビセライド類,抗イネイモチ病菌物質スポンジアシステインを単離し,構造を決定した。植物由来の生物活性物質インゲノールの高度に歪んだin-out環構造を環化オレフィンメタセシスを利用する合成戦略で構築する戦略を実現し,インゲノールの光学活性体の初の形式合成を達成した。また、植物由来の細胞毒性物質ジョルキノライドDについて、その活性発現に重要な部分構造(α-メチレン-β-ヒドロキシ-γ',δ'-不飽和-γ-ラクトン構造)を合成し、生体分子(アミノ酸,ペプチド,ヌクレオシド,DNA)との反応性を明らかにすることにより、本物質の活性発現の分子機構を解明した。アプリロニンAは海洋生物アメフラシから単離されたマクロライド化合物の一種であり、がん細胞を移植したマウスの延命効果測定によって、既存の制がん剤を上回る非常に強い制がん効果が見出されている。我々はこれまでの研究で、この物質が細胞の骨格を形成する蛋白質の一つであるアクチンと強く相互作用し、1:1の複合体を形成すること、またその結果、細胞骨格を形成する繊維状のアクチン重合体(F-アクチン)を脱重合して単量体アクチンに分解することを明らかにしていた。よって、アプリロニンAはこれまでの制がん剤とは異なる生体分子を標的とする新型の制がん剤のリード化合物として注目されている。我々は今回、アプリロニンAのアクチンとの相互作用がこの物質の制がん活性と非常に深く結びついていると考え、アプリロニンAとアクチンの複合体の構造解析をSPring-8のビームラインBL38B1において測定したデータを用いて行った。その結果、1.45Å解像度の高精度での構造解析に成功した。構造解析の結果、アプリロニンAのFアクチン脱重合活性に非常に重要な構造特性をいくつか見出した。さらにアプリロニンAの制がん活性に重要な官能基のうちの一つ(トリメチルセリン)が、アクチン-アプリロニンA複合体中で非常に特徴的な構造をとっていることがわかった。このトリメチルセリンを無くしたアプリロニンAの誘導体は、Fアクチン脱重合活性は有するが制がん活性を著しく失う、という我々の過去の実験結果と今回の結果から、この官能基の特徴的構造がアプリロニンAの制がん活性に非常に大きく寄与している可能性が高いと結論付けた。この研究から得られた知見をさらに詳細に検討することによって、新しい制がん剤の開発につながる可能性が見出された。

我々は、アプリロニンAのアクチンとの結合に重要な部分構造である側鎖部分をリガンドとし、検出基に蛍光基を有した光アフィニティプローブを合成し、アクチンがアプリロニンA結合位置で標識できることを示した。本年度は、アクチン上の有機小分子の結合位置を光アフィニティ実験を用いて簡便に決定できる方法を検討した。上記のアプリロニンAの側鎖構造をリガンドとする光アフィニティプローブを規範として、サイトカラシンDをリガンドとする光アフィニティプローブを合成し、このプローブでもアクチンが効率的に標識できることを示した。しかし、このプローブの標識はサイトカラシンDには阻害されず、アプリロニンAに阻害されることが分った。このことから、サイトカラシンDを修飾したために、その結合特性が変化したことが予想される。現在は、この結合特性の解明と、別のアクチン結合分子であるラトランキュリンを用いた光アフィニティプローブを開発している。アプリロニンAは、細胞骨格タンパク質のアクチンに作用する新しい型の強力な抗腫瘍性物質であるが、その生物活性研究を行うための試料量と誘導体が不足している。そこで、海洋動物の採集・抽出を行い、アプリロニンAを単離した。さらに、天然品の活性増強を目指して、強力はアクチン脱重合活性を有する海洋天然物ミカロライドBの部分構造を取り入れた人工類縁体の合成研究を行い、ラクトン部分の構成成分である重要合成中間体を合成した。ハテルマライド・ビセライド類は、抗腫瘍性が期待されている海洋産マクロリドであるが、天然からの供給量がきわめて制限されている。そこで、既に申請者らが開発した合成経路を改良し、B-アルキル鈴木-宮浦カップリング反応を鍵段階とするハテルマライドNAの第2世代の全合成を達成した。この合成経路により、工程数の削減と通算収率の向上を達成できた。本合成経路は、類縁体であるビセライドの合成にも応用できるので、この合成を目指した研究も行い、ビセライドの重合合成中間体の合成も達成した。オーリライドに関しては、アミノ酸をリジンに置き換えた誘導体やヒドロキシル基を官能基化した誘導体などいくつかの人工類縁体を合成し、その構造活性相関研究を行った。その結果、標的分子探索に用いるプローブ分子合成に用いることができる官能基を備え、細胞毒性を保持した人工類縁体を創成することができた。今後は、この分子を用いたプローブ分子の合成と評定分子の探索を行う。
20世紀数学の総合的研究

1995年12月9日-12日,津田塾大学において、20世紀シンポジウムを行った。講演者および講演題目は次の通りである。20世紀数学の種々の局面をとらえた興味ある講習が多かった。11月9日13時00-14時杉浦光夫(津田塾大)ヒルベルトの問題から見た20世紀数学、14時10分-15時10分斎藤利弥(河合塾)ポアンカレのAnalysis Situs.15時20分-16時20分松本幸夫(東京大)基本予想をめぐって、16時30分-17時30分三宅克哉(都立大)類体論とイデ-ル.11月10日10時-11時高瀬正仁(九州大)数学史家としてのアンドレ.ヴェイユ,11時20分-12時10分(河合文化研)20世紀数学基礎論の成果と展望、13時30-14時30分齋藤正彦(放送大)超準数学の理想A. RobinsonからE. Nelsonへ、14時40分-15時40分、高橋陽一郎(京大数理研)カオスを巡って、15時50分-16時50分宮野悟(九州大)計算量理論の誕生とその展開11月11日鹿野健(山形大)解析学が数論してもたらしたもの、11時10分-12時10分堀田良之(東北大)簡約群の表現論における幾何学的描像、13時30分-14時30分佐武一郎(中央大)代数群と保型系数、14時40分-15時40分吉沢尚明(岡山理大)Radon変換の概念の発見と展開、15時50分-16時50分金子晃(東京大)コンピュータ・トモグラフィの歴史-数学者は何故ノ-ベル賞を取り損ねたか-、17時-18時足立恒雄(早稲田大)-フェルマークからヴェイユまで、11月12日10時-11時小田忠雄(東北大)20世紀における代数幾何の発展、11時10分-12時10分上野健爾(京都大)20世紀代数幾何学-重複度と交点数をめぐって-、13時30-14時30分飛田武幸(名城大)ゆうぎの解析、14時40-15時40分再評価期の確率微分方程式、山田俊雄(立命館大)、15時50分-16時50分池田信行(立命館大)終路空間上の微積分-確率解析とFeynmanの経路積分-、17時-18時山口昌哉(熊谷大)20世紀の数学について、(これらの講演は「20世紀の数学」という題で日本評論社より出版される。)1995年12月9日-12日,津田塾大学において、20世紀シンポジウムを行った。11月9日13時00-14時杉浦光夫(津田塾大)ヒルベルトの問題から見た20世紀数学、14時10分-15時10分斎藤利弥(河合塾)ポアンカレのAnalysis Situs.15時20分-16時20分松本幸夫(東京大)基本予想をめぐって、16時30分-17時30分三宅克哉(都立大)類体論とイデ-ル.11月10日10時-11時高瀬正仁(九州大)数学史家としてのアンドレ.ヴェイユ,11時20分-12時10分(河合文化研)20世紀数学基礎論の成果と展望、13時30-14時30分齋藤正彦(放送大)超準数学の理想A. RobinsonからE. Nelsonへ、14時40分-15時40分、高橋陽一郎(京大数理研)カオスを巡って、15時50分-16時50分宮野悟(九州大)計算量理論の誕生とその展開11月11日鹿野健(山形大)解析学が数論してもたらしたもの、11時10分-12時10分堀田良之(東北大)簡約群の表現論における幾何学的描像、13時30分-14時30分佐武一郎(中央大)代数群と保型系数、14時40分-15時40分吉沢尚明(岡山理大)Radon変換の概念の発見と展開、15時50分-16時50分金子晃(東京大)コンピュータ・トモグラフィの歴史-数学者は何故ノ-ベル賞を取り損ねたか-、17時-18時足立恒雄(早稲田大)-フェルマークからヴェイユまで、11月12日10時-11時小田忠雄(東北大)20世紀における代数幾何の発展、11時10分-12時10分上野健爾(京都大)20世紀代数幾何学-重複度と交点数をめぐって-、13時30-14時30分飛田武幸(名城大)ゆうぎの解析、14時40-15時40分再評価期の確率微分方程式、山田俊雄(立命館大)、15時50分-16時50分池田信行(立命館大)終路空間上の微積分-確率解析とFeynmanの経路積分-、17時-18時山口昌哉(熊谷大)20世紀の数学について、
磁性膜を用いたオンチップ電源供給配線のインピーダンス制御法の開発

ICチップ上に製膜した磁性膜で生じる強磁性共鳴損失を用いて,ICチップの電源供給配線における電源品質を確保するためのインピーダンスの制御法を確立することを目的として,インピーダンスの定量的な導出を,磁気回路を用いて議論した.その結果,磁性膜内で生じる強磁性共鳴損失および配線インピーダンスの周波数特性は,Maxell方程式を用いた電磁界シミュレータを用いて1-7GHzの周波数範囲で予測可能であることを示した.ICチップ上に製膜した磁性膜で生じる強磁性共鳴損失を用いて,ICチップの電源供給配線における電源品質を確保するためのインピーダンスの制御法を確立することを目的として,インピーダンスの定量的な導出を,磁気回路を用いて議論した.その結果,磁性膜内で生じる強磁性共鳴損失および配線インピーダンスの周波数特性は,Maxell方程式を用いた電磁界シミュレータを用いて1-7GHzの周波数範囲で予測可能であることを示した.まず,模擬配線上に配置した磁性膜による配線インピーダンス変化を定量化するため,磁性膜の外部空間も含めた磁気回路を構築し,磁性膜内で生じる反磁界を考慮した強磁性共鳴損失およびその磁性膜を集積した配線のインピーダンスの変化量の周波数特性を予測した.さらに,実証実験として,磁性膜としてCoZrNb膜を配置した配線を測定し,磁気回路を用いた予測の妥当性を示した.以上の結果,磁性膜を用いた配線のインピーダンス制御のために必要なパラメータの抽出を行った.磁性膜の物性値として膜固有の比透磁率,設計値として膜寸法および電源配線の位置関係が明らかになれば,強磁性共鳴損失の周波数特性が予測可能であることを示した.この成果は,本研究で目的としている電源配線のインピーダンス制御のための設計指針の提示に留まらず,磁性体の強磁性共鳴を応用する全てのデバイス設計に有用な重要な知見である.試作したICチップを試作ボードへ実装し,特に,移動通信端末の通信周波数帯域である2 GHz帯に注目し,ボードレベルで配線のインピーダンス制御の効果を評価した.ここでは,磁性膜としてCoZrNb膜,シート抵抗をCoZrNb膜と同様とした非磁性導体膜としてCu膜を製膜し,電源配線上での近傍磁界計測を用いて誘導ノイズを測定した.その結果,磁性膜を配置したチップの誘導ノイズが最もノイズが抑制されていることが明らかとなった.以上により,チップ内配線上に集積化した磁性膜によるインピーダンス制御の有用性を実証した.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
蛍光法による界面活性剤抵抗低減流れにおけるミセル組織構造の空間分布の解明

平成29年度に,蛍光プローブ法によるせん断誘起構造(SIS)の局所検出とともにLDVによる速度計測を行ったが,LDVの検査体積が大きかったこと等が原因で,壁指標でy+<8の領域の測定が困難であった.そこで平成30年度は,LDVの光学系やトラバース装置の変更などで改善を試みた.しかし,新たに発生したノイズの除去の他,LDVの故障への対応で時間がかかり,年度内に期待した改善の効果が得られなかった.そこで,平成29年度と同様の測定方法で測定し,平成29年度に得られた測定結果の再現性の検証を行った.y+>8の領域内では測定結果の再現性が得られ,SISがバッファー層の比較的壁に近い領域(y+=10付近)における乱れの生成を抑制していることが確認できた.本研究の期間全体の成果は,1SISの生成による蛍光強度の変化,2SISの生成・消滅の局所性,3壁付近のSIS生成と抵抗低減効果との高い相関を明らかにしたことである.疎水性の蛍光物質であるピレンカルボキシアルデヒド(PCA)を界面活性剤水溶液に添加して見かけ粘度と蛍光強度の関係を調べたところ,SISの形成による粘度上昇により蛍光強度が低下した.これはSISの形成によりPCAがミセル内部に取り込まれたものと解釈できる.また,直径10mmの円管に対して0.1mm程度の空間分解能でSISの形成/消滅の空間分布をレイノルズ数Reを増大させながら測定した結果,壁近傍のy+=15付近で最も早くSISが発達し,その後消失することがわかった.y+=15より壁際,または中心側の領域ではSISは遅れて形成/消滅し,SISの局在性が明らかとなった.さらに,y+=15付近におけるSISの発達/消失は抵抗低減効果の発現/消失と高い相関を示し,SISがバッファー層の比較的壁に近い領域における乱れの生成を抑制していることが示唆された.界面活性剤水溶液の円管内流れにおける抵抗低減は,ミセルがせん断流中でせん断誘起構造(以下SISと表記)と呼ばれる特異な構造を形成し,乱流への遷移を抑制するためと考えられているが,流動中のミセルの構造変化を捉えることは難しく,抵抗低減機構の解明は十分になされていない.そこで,本研究では溶液に疎水性の蛍光分子であるピレンカルボキシアルデヒド(以下PCA)を添加し,蛍光の変化からSISの形成・消失の検出を検討した.PCAは紫外線励起により可視の蛍光を発するが,CMC以上の溶液ではPCAがミセル内に取り込まれて蛍光強度が減衰する.本研究では,SISの形成によるさらなる蛍光変化の可能性を考え,これを確かめた.SISが生じると一般に液体の粘度が上昇することから,細管粘度計を用いて活性剤溶液の粘度を測定するとともに,管内を流れる溶液の蛍光強度も測定した.その結果,一定のせん断速度以下では溶液が静止している場合と蛍光強度の変化は無く,溶液の粘度も溶媒の粘度と一致するのに対して,せん断速度が一定値を超えると蛍光強度が低下し,粘度が上昇することがわかった.両者の高い相関から,SISの形成によっても蛍光強度が減少することを明らかにした.さらに,内径10mmの円管内流れを対象にして,管摩擦係数と蛍光強度の同時測定を行った.蛍光の測定体積を0.2mm立法程度とし,これをトラバースさせて円管内の蛍光強度分布を測定した.その結果,SISの形成により蛍光強度はレイノルズ数の増大ともに一旦減少するが,その後急速に増大して,静止時の蛍光強度に回復した.壁付近の蛍光強度が乱流遷移レイノルズ数で急増することから,壁付近のSISの崩壊により乱流遷移が生じたものと推察された.一方,管中心付近では,蛍光強度の減少や回復が壁付近よりも高レイノルズ数で生じ,管中心部ではSISの形成や消失が遅れることがわかった.概ね初期の目標どおりに,蛍光プローブ法によるSIS形成の検出を確立させ,蛍光強度と摩擦損失係数の同時測定を実施することができた.本研究の大きな目的としてSISの局所検出が挙げられるので,2016年度は特に高い空間分解能で蛍光を計測するための光学系の設計・製作を慎重に行った.可能な限り蛍光取得の測定体積を小さくするため,励起光である紫外線レーザーを収束させるための光学系や微小な体積から発せられる蛍光を集光するための光学系を製作し,測定体積を0.2mm立法程度のサイズにすることができた.この分解能で管内の蛍光強度分布を測定し,管壁近傍のSISが崩壊すると流れが乱流へと遷移することを明らかにした.このことから,管壁近傍のSISが乱流への遷移を抑制ものと推察される.CMC濃度200ppmに対して,0400ppmの濃度の範囲で実験を行い,ミセルが形成されないCMC濃度以下では全く抵抗低減現象が現れないのに対して,CMC以上の濃度では上述したSIS形成と乱流遷移抑制との相関が見られた.当初の計画では蛍光プローブとしてピレンカルボキシアルデヒド(以下PCA)の他にジフェニルヘキサトリエン(以下DPH)も用いて測定を行う予定であったが,現在の所PCAでミセルの構造変化を検出することができているため,DPHによる計測を保留している.PCAはミセルに取り込まれると蛍光が減衰するので,高溶液濃度では使えない.今後,より高濃度で実験を行う必要性があった場合にはDPHの使用も検討する.

平成28年度までに,界面活性剤水溶液の円管内流れの抵抗係数の測定と蛍光プローブ法によるSISの局所検出をレイノルズ数Re=100100000の範囲で行い,Reの増加に伴うSISの形成・崩壊と抵抗低減効果の発生・消失に相関があることを明らかにしていた.平成29年度は,平成28年度に製作した高空間分解能の蛍光測定の光学系(測定体積0.2mm立法程度)を用い,特に壁面近傍のSISの形成状態について詳しく調べた.前述の通り,SISはある一定のReを超えると形成され,さらに高いReで崩壊する性質を有するが,形成・崩壊するReは半径位置に依存する.半径位置を細かくトラバースして計測し,抵抗係数の結果と比較した結果,壁指標y+ = 15の位置でSISが形成されると抵抗が減少し,崩壊し始めると,乱流遷移が生じて抵抗低減効果が消えることがわかった.上記の結果をふまえて,抵抗係数や蛍光の測定とともに,レーザードップラー流速計(以後,LDVと表記)による管軸方向速度の測定を行った.SIS形成前のRe=1400の層流流れの平均速度分布は放物型速度分布と一致するが,抵抗低減時のRe=14000の平均速度分布は放物型と1/7乗則型の中間的な分布を示した.また,Re=14000の活性剤溶液の乱れ強度は,溶媒のそれと比較して,壁付近で大きく低減される分布となった.速度と測定位置を壁指標で整理して溶液と溶媒の速度を比較すると,溶液の平均速度はy+<15では溶媒のそれと概ね一致するが,y+≧15では大きくなる傾向が見られた.また乱れの強度分布のピーク位置が,溶媒の場合y+ = 10付近であるのに対し,溶液ではy+ = 20となりピーク位置が壁面から離れる結果となった.以上の結果から,SISがバッファー層の比較的壁に近い領域(y+=10付近)における乱れの生成を抑制していることが推察できる.平成28年度に製作した蛍光測定の光学系を用いて,高い空間分解能で蛍光のトラバース測定を行い,SISの形成・消失場所の詳しい調査を行うとともに,今年度,新たにレーザー流速計(LDV)により管軸方向速度の計測を行った.トレーサーが抵抗低減効果に影響を与える可能性も考えられたが,トレーサー添加による乱流遷移レイノルズ数等の変化は現れず,抵抗低減流れにおける速度場をLDVで測定することができた.当初は2次元測定を予定していたが,予定機材が故障等の理由で使用できなかったため,代替の1次元のLDVで管軸方向のみの計測を行った.管軸方向のみの測定であっても,活性剤添加による平均速度分布や乱れ強度分布の変化は顕著に現れており,一軸方向の速度成分のみの計測であっても,SIS形成による乱流抑制効果について考察できるものと考えている.ただし,現在のLDVの光学系の配置では測定体積が大きい(0.5mm立方程度).レーザーや受光光学系の改修を行ってこれを小さくする必要がある.また,当初の計画では蛍光プローブとしてピレンカルボキシアルデヒド(以下PCA)の他にジフェニルヘキサトリエン(以下DPH)を用いる予定であった.PCAはミセルに取り込まれると蛍光が減衰するので,ミセルが大量に発生する高溶液濃度の場合には,ミセルへの取り込みで蛍光が強くなるDPHを使用する必要があるが,現状行っている400ppm以下の濃度ではPCAで十分計測できている.当面は,LDVの改修を優先させることとして,PCAのみで計測を行う.平成29年度に,蛍光プローブ法によるせん断誘起構造(SIS)の局所検出とともにLDVによる速度計測を行ったが,LDVの検査体積が大きかったこと等が原因で,壁指標でy+<8の領域の測定が困難であった.そこで平成30年度は,LDVの光学系やトラバース装置の変更などで改善を試みた.しかし,新たに発生したノイズの除去の他,LDVの故障への対応で時間がかかり,年度内に期待した改善の効果が得られなかった.
半導体次世代シークエンサーによる消化器がんリスク集団特異的がん関連遺伝子多型解析

県内がん高発症地域の原因究明のため、胃がん発症40例、大腸がん発症43例、非がん33例についてIon Torrent PGM半導体シークエンサーによるゲノム解析を行った。さらに院内症例との比較や体細胞変異を検討することでリスクマーカー体細胞変異Signatureを同定し、がん予防、治療、予後予測への利用を目的とした。その結果アミノ酸変化により遺伝子の蛋白構造に影響を与え機能を変えることが予測される遺伝子として、胃がん2遺伝子、大腸がん3遺伝子に着目し検討を進めている。臨床検体でも上記生殖細胞変異の一部で頻度が高いことが確認された。地域のがん予防、治療、予後予測へ繋がる結果であると期待される。1000ドルゲノムプロジェクトの進行に合わせて、超マルチプレックスのPCR技術と半導体シークエンス技術を応用することで、より少ないDNAサンプル(数十ナノグラム)で、400以上の主ながん関連遺伝子の全エクソン配列情報を短時間で検討できる比較的安価なゲノムシークエンスプラットフォームを確立し、消化器がんを含む様々ながんで体細胞変異を探索し、遺伝子診断への応用を図っている。本研究では、千葉県で行われているゲノムコホート研究に応用し、60歳未満で消化器がんを発症したリスクグループ及び75歳までがんの発症を認めていない非リスクグループの解析を行い、県内のがん高発症地区の原因究明のため、院内患者集団と比較、さらに体細胞変異を検討することで、リスクマーカー、体細胞変異Signatureを同定し、がん予防、治療、予後予測への利用を試みることを目的として進めている。今年度は、千葉県東北部で行っているコホート研究で収集した検体のうち、胃がん発症症例20例、大腸がん発症症例17例及び非がん症例28例についてIon Ampli SeqとComprehensive Cancer Panel(CCP)を使用し、Ion Torrent PGM半導体シークエンサーによる解析を行った。そして、400以上のがん関連遺伝子の全エクソン部分のゲノム配列解析を行った。その結果、胃がん及び大腸がんを発症したリスクグループとがんの発症を認めていない非リスクグループとの比較から、リスクグループでは、より多くの報告されていない遺伝子多型が検出され、ナンセンスやミスセンス変異を示す多型も多く検出された。検出された遺伝子多型は、既知のがん関連遺伝子上にあり、非がん健常者では稀な多型と考えられ、全国でもある一定の低い頻度で拡散している多型も含まれていた。また、アミノ酸の変化により遺伝子の蛋白構造に影響を与え、蛋白質の機能を変えることが考えられ、この地域でのがん罹患感受性に影響を及ぼす可能性が示唆された。本研究では、千葉県で行われているゲノムコホート研究に応用し、消化器がんを発症したリスクグループ及び70歳までがんの発症を認めていない非リスクグループの解析を行い、県内のがん高発症地区の原因究明のため、院内患者集団と比較、さらに体細胞変異を検討することで、リスクマーカー、体細胞変異Signatureを同定し、がん予防、治療、予後予測への利用を試みることを目的として進めている。27年度までの解析から、千葉県東北部で行っているコホート研究で収集した検体のうち、胃がん発症例40例、大腸がん発症例43例及び非がん症例33例についてIon Ampli SeqとComprehensive Cancer Panel(CCP)を使用し、Ion Torrent PGM半導体シークエンサーによる解析を行った。400以上のがん関連遺伝子の全エクソン部分のゲノム配列解析を行い、その結果、胃がん及び大腸がんを発症したリスクグループとがんの発症を認めていない非リスクグループとの比較から、リスクグループでは、より多くの報告されていない遺伝子多型が検出され、ナンセンスやミスセンス変異を示す多型も多く検出された。また、アミノ酸の変化により遺伝子の蛋白構造に影響を与え、蛋白質の機能を変えることが考えられる遺伝子として、胃がんでは2遺伝子、大腸がんでは3遺伝子に着目した。さらに、両者のがんで共通の変異が認められた2遺伝子にも注目した。千葉県東北部の健常者を対象としたコホート研究で収集した検体(胃がん発症例及び大腸がん発症例)を用いて、リスクグループ特異的かつ機能的な遺伝子多型を同定する解析は順調に行われた。胃がん、大腸がん発症者及び非発症者合わせて116例の検体について次世代シークエンサーの解析は終了し、アミノ酸の変化により遺伝子の蛋白構造に影響を与え、蛋白質の機能を変えることが考えられる遺伝子として、胃がんでは2遺伝子、大腸がんでは3遺伝子を選択した。さらに、臨床検体を用いた遺伝子の多型解析の準備も整っている。超マルチプレックスのPCR技術と半導体シークエンス技術を応用することで、400以上の主ながん関連遺伝子の全エクソン配列情報を短時間で検討できる比較的安価なゲノムシークエンスプラットフォームを確立し、消化器がんを含む様々ながんで体細胞変異を探索し、遺伝子診断への応用を図っている。本研究では、千葉県で行われているゲノムコホート研究に応用し、県内のがん高発症地域の原因究明のため、消化器がんを発症したリスクグループ及び70歳までがんの発症を認めていない非リスクグループの解析を行った。

さらに院内患者集団との比較、並びに体細胞変異を検討することで、リスクマーカー、体細胞変異Signatureを同定し、がん予防、治療、予後予測への利用を試みることを目的として進めた。平成28年度までの解析から、千葉県東北部で行っているコホート研究で収集した検体のうち、胃がん発症例40例、大腸がん発症例43例及び非がん症例33例についてIon AmpliSeqとComprehensive Cancer Panelを使用し、Ion Torrent PGM半導体シークエンサーによる解析を行った。その結果、胃がん及び大腸がんを発症したリスクグループでは、がんの発症を認めていない非リスクグループと比較して、より多くの未報告の遺伝子多型が検出され、ナンセンスやミスセンス変異を示す多型も多く検出された。また、アミノ酸の変化により遺伝子の蛋白構造に影響を与え、蛋白質の機能を変えることが考えられる遺伝子として、胃がんでは2遺伝子、大腸がんでは3遺伝子に着目した。さらに、胃がん及び大腸がんの臨床検体を用いてこれら遺伝子の多型解析を行った。その結果、胃がん105症例中9症例で、大腸がん70症例中5症例でも生殖細胞変異が認められることを見出した。がん予防、治療、予後予測へ繋がる結果であると期待される。県内がん高発症地域の原因究明のため、胃がん発症40例、大腸がん発症43例、非がん33例についてIon Torrent PGM半導体シークエンサーによるゲノム解析を行った。さらに院内症例との比較や体細胞変異を検討することでリスクマーカー体細胞変異Signatureを同定し、がん予防、治療、予後予測への利用を目的とした。その結果アミノ酸変化により遺伝子の蛋白構造に影響を与え機能を変えることが予測される遺伝子として、胃がん2遺伝子、大腸がん3遺伝子に着目し検討を進めている。臨床検体でも上記生殖細胞変異の一部で頻度が高いことが確認された。地域のがん予防、治療、予後予測へ繋がる結果であると期待される。千葉県東北部の健常者を対象としたコホート研究で収集した検体(胃がん発症症例および大腸がん発症症例)を用いて、リスク群特異的かつ機能的な遺伝子多型を同定する解析は順調に行われた。胃がん、大腸がん発症者および非発症者20例の次世代シークエンサーの解析は終了し、さらに男女比を1対1として20例ずつの症例を追加し、DNAの抽出を行っており、次年度に向けた準備も整っている。次世代シークエンサーによるがん関連遺伝子エクソームの包括的な解析結果に基づき、新たなgermlineがんリスク因子と関連するSomatic Mutation Signatureを提唱することを試みる。これまでの実験から、複数の消化器がん症例で共通し高頻度のgermlineでの遺伝子変異が特定の遺伝子で認められている。これらの遺伝子変異が単独で消化器がん発症リスク、予後不良がん発症のバイオマーカーとなり得るのか、もしくは他のgermline変異やSomatic変異と協調して初めてリスクと相関するのかについて症例を増やして検討を試みる。
相分離現象を利用した生体高分子網目状構造体の設計と構築

相互に溶解性の低い高分子の溶液同上を混合した系で、温度ジャンプにより生ずる相分離を、光学顕微鏡で観察する実験を行った。そこで見出された構造のフーリエ解析から、相分離過で現われる分離相構造の規則性を詳細に調べた。試料:非相溶性の水溶性高分子として、I型ウシ皮膚ゼラチン(BSG)と分子量50万のポリエチレングリコール(PEG)を用いた。溶媒としてはpH3に調整した蒸留水を用いた。相分離観察:種々の濃度のBSG+PFG溶液について、均一状態(1相)の高温から低温への急冷を行い、急冷直後から1時間にわたって光学顕微鏡(位相差モード)でデジタル画像記録を行った。この方法では色素を用いないため、色素添加による系への影響が無い。急冷直後より微小な濃淡(海島構造)の発生が認められ、経時的にその大きさが大きくなる様子が観察された。また、20分以降は大きな変化がなく、完全な2相分離も認められなかった。相分離で生じたBSG濃厚相が急冷後の低温でゲル化して、相分離進行中に海島構造が固定されたことが示唆された。画像のフーリエ変換:得られたデジタル画像について、画像解析ソフトウェアScion Image(Scion Corporation製)でフーリエ変換(FT)を行い、FT画像に現われるパターンの周期性を、自作の解析プログラムで調べた。一方、既知の周期性を持つ単純パターン画像についても同様の解析を行い、周期性とFT画像のパターンの対応を、詳細に検討した。その結果を実際の相分離画像に適用し、相分離で生じた構造の周期性を抽出した。FT解析から得られたサイズが顕微鏡画像から直接読み取られる構造のサイズに比べて小さいのは、後者ではより小さな構造を見落としていることによると思われる。これらの結果より、ゲル化を伴う高分子溶液系の相分離では、その中間状態を固定することが可能であり、得られた構造のフーリエ解析から、分離相構造中の周期性をより簡便かつ客観的に抽出することができることが明らかになった。一方、実現に至っていない、網目状に発達した相構造の生成に向けて、今後も条件の検討が必要である。相分離観察の準備として、用いるゼラチン(ウシ皮膚ゼラチン)のゲル化に関する相図を作成し、ゼラチン濃度とゲル化温度の関係を調べた。ゲル化点は落球法により決定した。ゼラチンと組み合わせる非相溶の親水性高分子としては、分子量の異なるポリエチレングリコールを用いるため、分子量の違いが相分離挙動にどのような影響を与えるかを、引き続き調べる予定である。また、相分離構造を固定する方法を調査し、その一つとしてグルタルアルデヒドによるゼラチンの架橋が、ゼラチンゲルの固定に有効であるという見通しを得た。次年度は、ゼラチンに富む相のみを固定するような架橋条件を検討する。当初は、非相溶高分子成分の一方を色素で選択的に染色し、相分離構造を着色の濃淡で観察することを計画していたが、系本来の相分離挙動に影響を与える可能性のある相互作用をできるだけ排除するために、色素を用いない観察方法に計画を変更した。そのため、予定していた相構造観察用光学顕微鏡を位相差仕様に変更し、相分離状態での界面を観察するための予備実験を、明確な分離相構造が安定に分散する、脂質ベシクル系で行った。ある程度遅い相分離過程であれば、その進行を動画として記録できる見通しが立った。また、相分離のうち、スピノーダル分解を実現するための温度ジャンプの方法を再検討した。ゼラチン/ポリエチレングリコールの相図ができ次第、温度ジャンプの速さと相分離進行状態の関係を調査する予定である。

これらの結果より、ゲル化を伴う高分子溶液系の相分離では、その中間状態を固定することが可能であり、得られた構造のフーリエ解析から、分離相構造中の周期性をより簡便かつ客観的に抽出することができることが明らかになった。一方、実現に至っていない、網目状に発達した相構造の生成に向けて、今後も条件の検討が必要である。
断続外力による柔軟構造物の制振に関する研究

本研究の目的は,外力を断続的に与えることで柔軟構造物に生じる大振幅の振動を制振させることである.柔軟構造物のモデルとして,座屈した板ばねを考える.座屈した板ばねの反力は変位の3乗に比例し,これに強制振動を与えた系をダフィング系と呼ぶ.前年度では,板ばねを用いたダフィング系の実験装置を試作し,板ばねに断続外力を与えることで振動が抑制される現象があることを実験的に確認した.しかし,振動が抑制されるメカニズムについては不明であった.また,強制外力を偏心おもりをつけたモータで与えており,強制外力の振幅が一定でないという問題があった.今年度は,前年度の問題を解消するために実験装置に加振器を用い,強制外力を正確な正弦波状にして実験を行った.今年度の装置においても前年度同様,振動が抑制される現象が生じた.周波数掃引実験を行ったところ,強制外力の周波数を増加させた場合と減少させた場合で系に生じる振動状態が変化する領域がある,すなわちヒステリシスが発生していることが確認された.更に,これまで確認されてきた断続外力による制振現象は,ヒステリシスのある周波数帯で発生していることが確認された.以上から,断続外力による制振効果のメカニズムは,「系の安定解が複数あるパラメータ領域において断続外力を与えることで,系の振動状態が振幅の大きな安定状態から振幅の小さな別の安定状態へとシフトするため」であることがわかった.ダフィング系と同様,柔軟構造物は一般に非線形系なのでヒステリシスが発生している可能性があり,本手法が有効であると考えられる.本研究は,近年注目される柔軟構造物に生じる振動を減少させることを目的とする.手法として,柔軟構造物に外力を間欠的に加える手法を提案している.本年度は,この制振手法が利用可能であるかについて,簡単な実験装置を製作して確認した.装置は,ベッドの上を1自由度で動く振動箱の中に金属板(冷間圧延鋼材)を吊るし,下端付近に磁石を設置して金属板に一定外力を与えたものである.本装置にはレーザ変位センサをつけており,金属板の振動変位を測定することができる.この装置を周期外力で励振させたときの金属板の変位時系列データと,更に別にとりつけたハンマにより間欠外力を同時に与えた場合の時系列データを比較・解析した.以上の実験・解析から,以下の結果を得た.1)周期外力と同一周期で間欠外力を引加した場合,金属板の振動変位が減少した.2)間欠外力を印加することで,振動変位が増大する場合もあった.3)解析の結果,1)が成立するための条件を得た.1),2)については,装置に与える周期外力の振動数を変化させて繰り返し実験をおこない,金属板が特に大きく振動したときに間欠外力を加えると,振動が小さくなることを確認している.また,もともと小さな振動しかしていない条件下で間欠外力を加えると,変位が2倍以上になってしまう場合もある.3)については,時系列データ解析から出た結果であり,1)のように制振するとき,制振前の金属板は「概周期振動」していることを確認した.すなわち,本手法は現在のところ概周期振動に対して有効であるといえる.以上の結果は,日本機械学会D&D講演会で発表した.今後,間欠外力を印加するタイミングを励振周期と変えてみるなどして,より多くの条件で用いることができないか実験を行う.更に,なぜ外周期振動であると,間欠外力により制振されるのかを数値解析によって検討する予定である.本研究の目的は,外力を断続的に与えることで柔軟構造物に生じる大振幅の振動を制振させることである.柔軟構造物のモデルとして,座屈した板ばねを考える.座屈した板ばねの反力は変位の3乗に比例し,これに強制振動を与えた系をダフィング系と呼ぶ.前年度では,板ばねを用いたダフィング系の実験装置を試作し,板ばねに断続外力を与えることで振動が抑制される現象があることを実験的に確認した.しかし,振動が抑制されるメカニズムについては不明であった.また,強制外力を偏心おもりをつけたモータで与えており,強制外力の振幅が一定でないという問題があった.今年度は,前年度の問題を解消するために実験装置に加振器を用い,強制外力を正確な正弦波状にして実験を行った.今年度の装置においても前年度同様,振動が抑制される現象が生じた.周波数掃引実験を行ったところ,強制外力の周波数を増加させた場合と減少させた場合で系に生じる振動状態が変化する領域がある,すなわちヒステリシスが発生していることが確認された.更に,これまで確認されてきた断続外力による制振現象は,ヒステリシスのある周波数帯で発生していることが確認された.以上から,断続外力による制振効果のメカニズムは,「系の安定解が複数あるパラメータ領域において断続外力を与えることで,系の振動状態が振幅の大きな安定状態から振幅の小さな別の安定状態へとシフトするため」であることがわかった.ダフィング系と同様,柔軟構造物は一般に非線形系なのでヒステリシスが発生している可能性があり,本手法が有効であると考えられる.