hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽風磁気圏電離圏相互作用の電磁流体力学的シミュレーション

太陽風-磁気圏-電離圏相互作用を統一的に取り扱える3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)モデルを完成させて,惑星間磁場(IMF)の制御により,太陽風プラズマとそのエネルギーが磁気圏電離圏にどのように流入し,蓄積され,解放(消費)されるかを計算機シミュレーションと理論的考察から解明するのが本研究の目的である。このために,太陽風と地球磁気圏相互作用の3次元グローバルMHDモデルに,非圧縮性のアルフベンモードのみならず圧縮性の磁気音波モードも取り入れて,より一般的な磁気圏電離圏結合を取り扱うことのできるグローバルMHDモデルの開発を進めた。具体的には,磁気圏で計算した沿磁力線電流を磁気圏から電離圏へマッピングする従来の方法に加えて,磁気圏の2次元速度場(または対流電場)のベクトル場を磁気圏から電離圏へ直接にマッピングして,1枚の電離層内でポアソン式を解くことにより電気ポテンシャルを計算し,沿磁力線電流を磁気圏へ返して磁場の内部境界条件として解くもう一つの方法を開発し,両者のシミュレーション結果を比較した。次に,IMFの南北成分の反転及びIMFの朝夕南北面内での回転に対する太陽風-地球磁気圏相互作用の高空間分解能MHDシミュレーションを実行し,IMFと尾部リコネクションの役割を詳細に調べた。太陽風とINIFを変化させた時,時間の経過とともに磁気圏内のエネルギーとプラズマはどのように分配/調整されるのか,極磁気嵐等の地球磁気圏電離圏内の擾乱現象とどう係わっているのか,サブストームの開始機構として重要な尾部リコネクションはどのように振る舞うのかを高空間分解能のMHDシミュレーションから示した。更に太陽風と高速で回転する木星磁気圏相互作用のMHDシミュレーションを引き続いて行い.IMFの木星磁気圏や磁気ディスクに対する影響を調べて,カレリオ衛星観測結果と比較した。太陽風-磁気圏-電離圏相互作用を統一的に取り扱える3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)モデルを完成させて,惑星間磁場(IMF)の制御により,太陽風プラズマとそのエネルギーが磁気圏電離圏にどのように流入し,蓄積され,解散(消費)されるかを計算機シミュレーションと理論的考察から解明するのが本研究の目的である。このために,太陽風と地球磁気圏相互作用の3次元グローバルMHDモデルに,非圧縮性のアルフベンモードのみならず圧縮性の磁気音波モードも取り入れて,より一般的な磁気圏電離圏結合を取り扱うことのできるグローバルMHDモデルの開発を進めてきた。沿磁力線電流を磁気圏から電離圏へマッピングする従来の方法と2次元速度場(2次元対流電場)を磁気圏から電離圏へマッピングする新しい方法から磁気圏電離圏結合を解き,両者のシミュレーション結果を比較した。2つの方法から,それぞれ電離圏での対流電場,電離層電流及び沿磁力線電流から得られるので,電気伝導度を含めることにより,磁気圏電離圏間の電磁的結合の関係を詳しく調べた。次に,太陽圏磁気圏電離圏相互作用を観測との直接比較からより具体的に調べるために特定のイベントを選んで,太陽と地球間に位置するWIND及びACE科学衛星の1分毎の太陽風とIMFの観測データをMHDシミュレーションのインプットに用いて,グローバル3次元MHDシミュレーションを実行し,地球磁気圏電離圏の応答を調べた。イベントとしてはSuper DARN電離圏レーダー観測から注目されている1996年11月17日,及びElectrojet challenge eventとして取り上げられている。1999年3月19,20日を選んだ。
運動ニューロン疾患におけるSOD1変異と軸索輸送障害の連関に関する研究

12年度の目標は下記であった。1)培養神経細胞における、green fluorescent protein(GFP)ラベルの変異SOD1の発現の確立;培養神経細胞にGFPラベルタンパクを発現させて追跡するため、長時間観察用倒置型蛍光顕微鏡設置した。研究協力者として、新潟大学脳研究所神経内科の中野亮一博士にさまぎまなSOD1変異を供給いただいた。野生型以外をred fluorescent proteinとの融合タンパクとし、GFPラベルの野生型とCOS7細胞(サル胚細胞)に同時発現させた。その結果、変異SOD1はCOS7細胞内に明瞭な凝集体を作り、野生型と共存することが分かった。変異SOD1は凝集体を作る前は細胞内に均一に分布しているが、凝集すると背景は消失した。しかし、野生型SOD1はこの凝集形成に共存はするものの細胞内にも均一に存在し続け、失われることはなかった。このことは、SOD-1の細胞毒性は凝集形成と関係し,SOD-1活性低下によるものではないことを示唆している。13年度の目標は下記であった。1)変異SOD1トランスジェニックマウスの神経細胞での速い軸索輸送の観察2)培養神経細胞軸索において、変異SOD1の速い軸索輸送への影響。1)中野亮一博士から変異SOD-1トランスジェニックマウス(Tg)を供与いただき、軸索輸送を観察した。50週令と老齢マウスであったにもかかわらず、脊髄神経節細胞が培養でき、微分干渉顕微鏡と高感度蛍光顕微鏡により速い軸索輸送が観察記録できた。その結果、速い軸索内輸送粒子の速度分布には対照週令マッチのマウスと有意の差は認められなかった。培養神経細胞の技術的困難と、例数が不十分なことから決定的ではないが、遅い軸索輸送とは違って、速い軸索輸送は培養神経細胞においては著変はないといえる。2)アデノウイルスに変異SOD1を組み込みさらに、これを緑蛍光タンパクと赤蛍光タンパクでラベルして、培養後根神経節細胞に発現させた。低発現量ではあるが神経細胞内での発現が見られた。微分干渉顕微鏡により、一部の軸索では輸送が確認されなかったが、速い軸索輸送のみられる場合には正常対象との差は認められなかった。これにより変異SOD1が低発現量の系では速い軸索輸送は早期には障害されないことが明らかとなった。本年度の目標は下記であった。培養神経細胞にGFPラベルタンパクを発現させて追跡するため、長時間観察用倒置型蛍光顕微鏡設置した。チップ上に蓄電可能な高感度冷却CCDカメラを用い、1/1000に減光してタイムラプスビデオで記録することができた。長時間観察には炭酸ガスと温度の調節も顕微鏡内で必要となるが、顕微鏡全体をエアーカーテンで覆い、炭酸ガスは、培養装置より導入した。これにより、顕微鏡下で安定した培養条件が得られるようになった。研究協力者として、新潟大学脳研究所神経内科の中野亮一助手にさまざまなSOD1変異を供給いただいた。野生型、A4T、G85R、G93A、d126Pである。共存状態を知るためである。その結果、変異SOD1はCOS

7細胞内に明瞭な凝集体を作り、野生型と共存することが分かった。変異SOD1は凝集体を作る前は細胞内に均一に分布しているが、凝集すると背景は消失した。しかし、野生型SOD1はこの凝集形成に共存はするものの細胞内にも均一に存在し続け、失われることはなかった。このことは、SOD-1の細胞毒性は凝集形成と関係していることを示唆している。培養脊髄神経節細胞にGFPラベル野生型と変異SOD1を発現させることができることを確認した。速い軸索輸送も観察され現在解析中である。また、グリア細胞内に凝集が見られ、個々の細胞における凝集形成が継続的に観察可能となった。これにより変異SOD1の発現による細胞死の時間経過を知ることが可能になった。13年度の目標は下記であった。1)変異SOD1トランスジェニツクマウスの神経細胞での速い軸索輸送の観察2)12年度計画の継続。1)研究協力者である新潟大学脳研救助神経内科中野亮一博士から変異SOD-1トランスジェニックマウス(Tg)を供与いただき、軸索輸送を観察した。50週令と老齢マウスであったにもかかわらず、脊髄神経節細胞が培養でき、微分干渉顕微鏡と高感度蛍光顕微鏡により速い軸索輸送が観察記録できた。その結果、速い軸索ない輸送粒子の速度分布には対照週令マッチのマウスと有意の差は認められなかった。培養神経細胞の技術的困難と、例数が不十分なことから決定的ではないが、遅い軸索輸送とは違って、速い軸索輸送は培養神経細胞においては著変はないといえる。In vivoの実験が待たれるところではあるが、本Tgはコピー数が少ないため異常をきたしていない可能性もある。(これまでの報告はコピー数の多いTgでの結果であることは留意すべきと思われる。)2)継続研究としては、アデノウイルスに変異SOD1を組み込みさらに、これを緑蛍光タンパクと赤蛍光タンパクでラベルして、培養後根神経節細胞に発現させた。低発現量ではあるが神経細胞内での発現が見られた。微分干渉顕微鏡により、一部の軸索では輸送が確認されなかったが、速い軸索輸送のみられる場合には正常対象との差は認められなかった。これにより変異SOD1が低発現量の系では速い軸索輸送は早期には障害されないことが明らかとなった。
現代の学生文化と学生支援に関する実証的研究ー学生の「生徒化」に注目してー

学生文化の変遷を、学生調査のデータをもとに考察した。特に、大学の「学校化」、学生の「生徒化」という側面に注目した。調査は2013年秋に全国の15大学(国立3校、私立12校)の大学生2789名から回答を得た。データから、現状に満足している学生の「生徒化」が読み取れた。授業の出席率は上昇し、授業満足度、友人関係満足度、そして大学満足度も上昇した。学生は、真面目で、素直で、従順になっている、つまり「生徒化」している。その背景には、大学生の就職難への対応と大学改革や各大学の努力の結果でもある。1全国の大学生に対するアンケート調査を14大学で実施した。その内容は、学生の属性、入学動機、生活の比重、大学授業満足度、サークル活動、友人関係、大学の施設・設備満足度、大学満足度、普段の日の生活、アルバイト、子どもの頃の経験、高校時代にしたこと、出身高校、大学観、普段していること、自分の性格、考え方、日頃の行動、社会意識、将来像、自由記述からなる。2その内容を、分析中である。分析の際、重視している点は、以下の3つである。第1に、過去2回ほどほぼ同じ大学でまたほぼ同じ内容でで調査を実施しているので、学生の時系列の変化をこのデータから追うことができる。第2に、様々タイプの大学が対象になっているので、大学間の違いに注目する。第3に、個人レベルでみるとさまさまな回答間に関連がみられる。その傾向を掴む。3以上のデータを解釈するために、研究会を開催し、メンバーの日頃の大学での観察、教育、指導の実践から得られる知見も加味し、議論を深めている。4さらに、調査対象者の通う大学のデータも蒐集し、大学の風土や教育が学生に与える影響も考察して、議論している。その結果は、最終報告書にまとめる。5全体の傾向としては、授業への出席率は上昇し、学生の「真面目化」は、進行している。また、大学の「学校化」も進行し、学生の「生徒化」と大学の「学校化」は、パラレルに進行している。そのような中で、学生の実際の学びと大学の教育及び指導の在り方が問われている。各大学の学生文化に対応した学生支援の在り方はどうあるべきなのか。学生文化と各大学の学生支援の実態を関連させ、学生支援における教員と職員の役割分担及びその実際の手法を、各大学の資料、データを収集し、研究協力者で議論を積み重ねた。1大学力、大学文化を規定する客観的データの蒐集を行った(読売新聞、大学ランキング、各大学のホームページ等)2大学教員の学生支援へのかかわりに関して、情報交換とインタビューを行った。3大学職員の学生支援へのかかわりに関して、これまでの研究をレビューすると同時に、情報交換とインタビュー、観察を行った。4大学生に関するこの間の大規模な調査データ(全国大学生協学生調査)の再分析に参加し、次年度の調査に有効なデータを収集した。中間地点で得られた知見として次のようなものがある。1学生達は大学の授業だけでなく部やサークル活動や友人関係など、大学に関連したさまざまな活動への参加を通して成長する。学生のさまざまな活動をきめ細かく支援する体制、学生が多面的に活動できるコミュニティとしての特質を大学が持つことが必要である。2、大学経験(キャンパスライフ)を規定するものとして、学生の入学以前の属性、とりわけ高校時代の過ごし方の影響が大きいことから、高大連携を図り、大学入学以前から、将来を見据えた勉強、サークル、人間関係などの「助走」をさせることが大事である。3、大学の「学校化」、学生の「生徒化」は、時代の趨勢である。学生の特性に配慮した、きめ細かい教育指導が必要である。同時に、伝統的な大学のよさ、モラトリアムの中の試行錯誤、学生の自主性の尊重も大事にしたい。4、経済不況の中で、資格や実利を求める学生に対して、その要求には対応すると同時に、学んだことが持続できる力をつける大学教育が求められている。現代の学生の行動や文化の特質はどのようなものであろうか。本研究では、日本の学生文化の変遷を、学生調査のデータをもとに考察した。調査は、2013年秋に実施し、全国の15大学(国立3校、私立12校)の学生2789名から回答を得た。今年度は、2013年度に実施した調査のデータ分析を詳細に行う為に、データー検討の会合を何度も開いた。同時に、その調査データの解釈を行う資料の収集の為にいくつかの大学への訪問、聞き取り調査を行った。また学生へのインタビューを行い、データの解釈に役立てた。2つの学会(日本子ども社会学会、日本教育社会学会)で報告を行い、専門家の意見も聞き参考にした。

そして、6名の研究者の協力も得て、報告書冊子(229ページ)を作成し、関係者に配布した。データから、現状に満足している学生の「生徒化」とも言うべき傾向が読み取れた。また、大学や学生の最近の傾向に関しても、さまざまな考察を、報告書の中に記述した。教育社会学今年度、一番メインで時間も労力のかかる大学生調査が、多くの方の協力で、予定通りに実施できたことは大きい。現在、大学別集計、及び主なクロス集計が出され、データの読み込みが行われている。これから、詳細な分析に取り掛かる。大学生の意識や行動を規定する大学の社会文化的環境(大学ランキングなどを含む)とデータとの関連付けの方法に関して、明確になっておらず、今後の課題となっている。(1)大学力、大学文化を規定する客観的データの蒐集、分析に関しては、データを集め、考察の視点に関しては十分議論したが、それらをまとめ、数値化するところまで行っていない。(2)大学教員の学生支援へのかかわりに関する調査に関しては、情報交換やインタビューは行ったが、体系的な整理まで行っていない。(3)大学職員の学生支援へのかかわりに関する調査に関しては、教員の立場との違いがかなり見えてきた。教職協働は一筋縄ではいかないことが明らかになり、その先を考察している。(4)最近の学生文化の特質に関しては、何にポイントを置くべきかが見えてきて、平成25年度の調査の実施に向けての準備がかなり整ってきた。アンケート調査は、得られたデータをどのように解釈するのかが勝負である。今回の大学生調査で言えば、学生の意識や行動に影響する様々な要因の相互関連に関する仮説(見方)が重要になっている。また、単純集計やクロス集計だけでなく、多変量の分析も必要である。そして、外国の大学との比較の視点も必要である。さまざまな知識や情報を動員して、アンケート調査の分析を行うと同時に、その結果を学会や最終報告書にまとめる。今年度は、教員、職員、学生の実態から、大学教育や学生支援の在り方を探る議論を重ねると同時に、特に学生の大学生活や価値観の変化について、経年比較できる学生調査を、実施する。この学生調査の実査、集計、分析が主になる。この調査の結果により、学生のキャンパスライフの実態を明らかにすると同時に、それにどのような支援策が有効かが明らかにする。14大学を対象にした大学生調査の実施が、予定より少し遅れたため、分析のための会合を開催する回数が、予定より少なかったため。学会発表も、当初の予定より、少人数で行い、旅費も少なかった。次年度は、最後の年に当たり、補充資料の蒐集と、学会発表と、詳細な最終報告書を作成する。その為に、会合も多く開催する。研究メンバー以外の専門家の意見も聞く機会を増やし、データ解釈の参考にする。学生文化の観察やインタビューも行う。大学職員の人の意見を聞く会を開く。研究成果の発表を、日本子ども社会学会、学校社会学研究会で行うため、旅費等が発生する。また、大規模な学生調査を実施するので、その印刷費、データ入力費、データ分析費、打合せ会合旅費、文具費用、謝金が、発生する。前年度からの繰り越し金252,835円と、次年度の研究費60万円の使用計画は下記の通り。物品費200、000円(文具、USB等)旅費200,000円(学会発表、調査依頼、研究打合せ)謝金100,000円(資料の整理)
メタゲノム解析およびメタボローム解析を用いた総合的大腸がん診断システムの開発

大腸がんは近年、食生活の欧米化による腸内細菌叢の変化がその要因となり、その発症率が増加してきていると認識されている。このことから、研究代表者は、腸内細菌叢には大腸がんに関する情報が集積されており、腸内細菌叢についての解析が急務であると考えた。そこで本提案課題では、大腸がん患者の糞便を用いて腸内細菌叢のもつ遺伝子情報を明らかにし(メタゲノム解析)、さらには腸内細菌叢の代謝産物の変動を解析する(メタボローム解析)ことで得られた研究成果を基に、将来的な大腸がんの早期診断システムの開発を目指す。大腸がん患者の糞便および血清を用いたメタボリックフィンガープリンティング解析今年度は、臨床サンプルを用いた前処理条件・分析機器条件・データ解析手法の最適化をはかった。臨床サンプルが含有する低分子代謝物の多様性・複雑性を考慮し、主な分析機器としてはGCMSを用いて検討した。水/メタノール/クロロホルム混合溶媒を用いて水溶性/脂溶性代謝物を回収し、(Blight & Dyer法)、誘導体化処理を行った後にGCMSによる解析に供した。さらに解析に必要なサンプル量の検討を行った。血清のメタボローム解析においては、これらの予備実験の検討がほぼ終了した。そこで、適切なインフォームドコンセントのもと、大腸がん患者の治療前後での血清および尿を提供していただき、GC/MSを用いた比較解析を実施している。今後、得られた解析結果と、大腸がんの進行度、悪性度などの臨床的カテゴリーとを照らし合わせることで、大腸がん特異的な代謝産物の変動パターンを明らかにするとともに、メタボリックフィンガープリンティングの手法の超早期診断としての適用性について検討する予定である。水/メタノール/クロロホルム混合溶媒を用いて水溶性/脂溶性代謝物を回収し、(Blight&Dyer法)、誘導体化処理を行った後にGCMSによる解析に供した。具体的には、適切なインフォームドコンセントのもと、大腸がん患者の治療前後での血清および尿を提供していただき、GC/MSを用いた比較解析を実施している。得られた解析結果と、大腸がんの進行度、悪性度などの臨床的カテゴリーとを照らし合わせることで、大腸がん特異的な代謝産物の変動パターンを明らかにするとともに、メタボリックフィンガープリンティングの手法の超早期診断としての適用性について検討している。現在までに、健常者と大腸がん患者の血清から、クロロホルム/メタノール/水を用いた液液分配により、血清と尿からアミノ酸や有機酸など低分子代謝産物の抽出を行った。抽出液をガスクロマトグラフィー質量分析計に供し測定を実施し、得られた測定データを用いて多変量解析のひとつである主成分分析により統計処理を行うことで、大腸がん患者、健常人の血清中の低分子代謝産物の存在パターンがそれぞれ異なることを統計学的に明らかにしている。
プレーヤーの個人差を考慮したテニスラケットの性能予測・評価システムの開発

本研究では,人間のスイングによる運動およびラケットとボールとの衝突現象を考慮して,従来人間の感覚により評価されていたラケット性能(反発性能,操作性,ボールの飛び,打球感など)を客観的に評価するシステムを開発した.プレーヤーの技術レベル,プレースタイル,ストロークの種類,身体的条件などプレーヤーの個人差を考慮して,ラケットの質量分布,剛性分布,ストリングス面圧分布などの物理特性,あるいは衝突速度と打撃点を変化させたときのラケットの性能を予測し,評価した.これは,用具の設計に寄与するだけでなく,使用者が技術的あるいは身体的な条件の違いを考慮して用具を選択する際の客観的な情報を与えることができる.具体的には,(1)ストリングス・テンションの異なるテニスラケットでボールを打撃したときのプレイヤ上肢系衝撃振動波形を予測し,実測波形と比較した.フォアハンド・ストロークでボールを打撃したときのプレイヤの手首に加わる衝撃振動加速度波形を予測し,テンションの影響のメカニズムについて明らかにした.(2)ラケットの物理特性と性能との関係を実打実験および性能予測・評価結果により明らかにした.(3)研究の成果を研究成果報告書にまとめた.(4)研究成果の一部は,研究発表リストに示したような多くの学術誌および国際会議や国内のシンポジウムなどですでに発表した.本研究では,人間のスイングによる運動およびラケットとボールとの衝突現象を考慮して,従来人間の感覚により評価されていたラケット性能(反発性能,操作性,ボールの飛び,打球感など)を客観的に評価するシステムを開発した.プレーヤーの技術レベル,プレースタイル,ストロークの種類,身体的条件などプレーヤーの個人差を考慮して,ラケットの質量分布,剛性分布,ストリングス面圧分布などの物理特性,あるいは衝突速度と打撃点を変化させたときのラケットの性能を予測し,評価した.これは,用具の設計に寄与するだけでなく,使用者が技術的あるいは身体的な条件の違いを考慮して用具を選択する際の客観的な情報を与えることができる.具体的には,(1)ストリングス・テンションの異なるテニスラケットでボールを打撃したときのプレイヤ上肢系衝撃振動波形を予測し,実測波形と比較した.フォアハンド・ストロークでボールを打撃したときのプレイヤの手首に加わる衝撃振動加速度波形を予測し,テンションの影響のメカニズムについて明らかにした.(2)ラケットの物理特性と性能との関係を実打実験および性能予測・評価結果により明らかにした.(3)研究の成果を研究成果報告書にまとめた.(4)研究成果の一部は,研究発表リストに示したような多くの学術誌および国際会議や国内のシンポジウムなどですでに発表した.(1)スイングを考慮したラケット・ボール系の衝突挙動解析およびボールの飛び、打球感に関連する性能予測法について基礎理論を体系化し、ボール、ストリングス、ラケットの実験的同定システムを組み込み、計算機シミュレーション・プログラムの整備を行った。(2)新たに全日本ランカー(上級プレイヤー)による実打実験を行い、フォアハンド・ストロークにおけるラケット・ハンドルを手首関節の衝撃振動波形を測定した。実測波形とシミュレーション波形を対照し、簡単なフォアハンド・ストローク・モデルを構築した。(3)用具の設計に関する問題点や課題および要求される性能の検討、用具試作上の制約条件の検討、フィーリング・テストなどに関するデータ収集を行った。(4)実験的に同定した人間・ラケット系のモデルと計算機シミュレーションとを結合してシステム化した。(5)ストリングスの特性は複雑であり、ラケット性能への影響については未だ十分解明されていない。ストリングス・テンションの異なるラケットでテニスボールを打撃したときのプレイヤ上肢系衝撃振動を測定し、フォアハンド・ストロークにおける手首部およびサービスにおける肘部の加速度に及ぼす影響を実験的に調べた。テニスラケットのストリングスを緩く張ると、ボールの衝撃を多く吸収し、振動を低減し、プレイヤの肩・肘・手首の障害を防止するのに良いと一般に言われている。しかし、これらを実証する研究はほとんど見あたらない。また、テンションの影響はほとんどないという報告もある。本実験結果によると、20lbsという大きなテンション低減に対する衝撃振動低減の効果は小さかった。したがって、ストリングスを緩く張ってもプレイヤの肩・肘・手首の障害を防止するのにはほとんど効果がないことが明らかになった。これまでの研究から、これはストリングスの強い非線形特性に基づくことがわかっているので、テンション影響のメカニズムについても解析的な研究を進めている。(1)スイングを考慮したラケット・ボール系の衝突挙動解析およびボールの飛び,打球感に関連する性能予測法について基礎理論を体系化し,ボール,ストリングス,ラケットの実験的同定システムを組み込んだ計算機シミュレーション・プログラムに,全日本ランカー(上級プレイヤー)によるフォアハンド・ストローク実打実験と対照できるように簡単なフォアハンド・ストローク・モデルを導入した.(2)ラケット面オフセンターの衝突におけるラケット面の回転と打球の安定性の関係を明らかにし,インパクトでボールがストリング面を離れるときの回転角を算出できるようにした.(3)プロ・ストリンガーの協力を得てストリングの種類,張り方(1本張りと2本張り),初張力(テンション)の影響について実験的・理論的に検討し,それらの影響を予測できるようにプログラム化した.(4)フォアハンド・ストロークにおける手首部およびサービス・ストローク(フラット)における肘部の加速度をラケット・ハンドル部と同時に測定した結果を分析して,ストリングス・テンションの影響とラージボールの影響を明らかにした.ラケット・ハンドルと手首関節の衝撃振動に関してはある程度シミュレーションできるようになった.

これらの結果は,研究発表リストに示したような多くの学術誌および国際会議で発表した.本研究では,人間のスイングによる運動およびラケットとボールとの衝突現象を考慮して,従来人間の感覚により評価されていたラケット性能(反発性能,操作性,ボールの飛び,打球感など)を客観的に評価するシステムを開発した.プレーヤーの技術レベル,プレースタイル,ストロークの種類,身体的条件などプレーヤーの個人差を考慮して,ラケットの質量分布,剛性分布,ストリングス面圧分布などの物理特性,あるいは衝突速度と打撃点を変化させたときのラケットの性能を予測し,評価した.これは,用具の設計に寄与するだけでなく,使用者が技術的あるいは身体的な条件の違いを考慮して用具を選択する際の客観的な情報を与えることができる.具体的には,(1)ストリングス・テンションの異なるテニスラケットでボールを打撃したときのプレイヤ上肢系衝撃振動波形を予測し,実測波形と比較した.フォアハンド・ストロークでボールを打撃したときのプレイヤの手首に加わる衝撃振動加速度波形を予測し,テンションの影響のメカニズムについて明らかにした.(2)ラケットの物理特性と性能との関係を実打実験および性能予測・評価結果により明らかにした.(3)研究の成果を研究成果報告書にまとめた.(4)研究成果の一部は,研究発表リストに示したような多くの学術誌および国際会議や国内のシンポジウムなどですでに発表した.
低温還元法よる低配位型酸化物の合成と伝導性、関連機能の開拓

本研究では、低温合成法を中心にした反応で新物質を合成し、超電導や磁気抵抗などの新規物性の開拓を目指し、いくつかの興味深い物質・現象の発見に成功した。その1つが、高圧・高酸素圧下でのCa2Fe1.1Mn0.905前駆体のトポケミカル酸化反応による酸素定比組成の新物質Ca2Fe1.1Mn0.906の合成である。同物質が低温にて鉄が4価から3価と5価への電荷不均化現象を示すことを見出した。これまで電荷不均化が報告されている鉄酸化物と比べ、本物質では鉄とマンガンサイトにある程度のdisorderが存在すると考えられる。つまり、鉄電荷不均化は、chemical disorderに対しかなりロバストであると結論した。また、同物質にマンガン酸化物で良く知られている磁気抵抗効果の観測にも成功した。よって本物質において、Fe酸化物、Mn酸化物それぞれの特徴を同時に導きだすことに成功した。また、高圧・高酸素圧下での酸化反応により、別の遷移金属の組合せをもつ新規化合物をいくつか得ることに成功しており、現在、構造と物性の相関を継続して検討している。もう1つの発見が、パラジウム含有の新規超電導体LaPd2Sb2、LaPd2As2の発見である。LaPd2Sb2のTcは1Kと低いが鉄砒素系高温超伝導体の発見以降、物質探索が精力的になされてきたThCr2Si2構造とは異なりCaBe2Ge2構造をもつ。今後、同構造をもつ超電導体探索が進むことが期待される。また、LaPd2As2は、ThCr2Si2型ではあるが、As-As結合をもつコラプス型122構造をもつところが相違点である。これらは三報の論文として報告した(予定である)一年目は、合成技術や解析技術の習得になれること、様々な手法で広く物質探索を行ない、二年目には遷移金属酸化物と金属間化合物の2つに絞り込み、集中的に合成、物性測定をした。その結果、幾つかの新物質の発見と、超電導や新規な電気磁気物性などの興味深い現象の発見につながり、論文として報告できた。今後の研究の発展性を考えるとおおむね順調に進展したと考えている。Sebodh博士は、帰国後、本国でポスドクを経たのち、常勤職を得ることができた。したがって、今後も共同研究を継続することができる状況にあるため、特に問題はない。当初の研究目的は、平面4配位など特殊な4配位環境に存在するCr,Coなどを含んだ新しい酸化物を合成し、その構造・物性を明らかにすることであった。昨年度幾つかのCo系のペロブスカイト前駆体ACoO3(A=Sm, Nd, Sr,など)を共同研究者と共に合成し、それに還元処理を施して、どのような構造変化が起こるかを探索したことを報告した。放射光や中性子を用いた実験によって、それが多量の酸素欠陥を有した新しいペロブスカイト酸化物であることを見出している。また高圧装置を用いた合成により、Coを含む新規Bサイト秩序型ペロブスカイト酸化物Ba_2CoRuO_6, Ca_2FeCoO_6を得た。これらの物質は低温で磁気秩序することが分かっており、磁性について磁化測定、メスバウア分光測定、中性子回折測定などを用いて今後詳しく調べていく。Cr酸化物に関しては現状では良い結果が得られていない。それらとは別に高圧装置を用いた合成により、数種類のCoを含まない新規Bサイト秩序型ペロブスカイト酸化物を得た。それらにはCa_2FeMnO_6, Ba_2FeRuO_6, Ca_2FeRuO_6などが含まれる。これらの物質も低温で磁気秩序することが分かっており、磁性について磁化測定、メスバウア分光測定、中性子回折測定などを用いて今後詳しく調べていく。またLaPd2Sb2というTc=1.5Kの組成の新規超伝導体を発見した。これは近年盛んに研究されている鉄系超伝導体のBaFe2As2など比べ陽イオンと陰イオンのサイトが反対になっており、構造的な面白さがある。

LaPd2Sb2のTcは1Kと低いが鉄砒素系高温超伝導体の発見以降、物質探索が精力的になされてきたThCr2Si2構造とは異なりCaBe2Ge2構造をもつ。今後、同構造をもつ超電導体探索が進むことが期待される。また、LaPd2As2は、ThCr2Si2型ではあるが、As-As結合をもつコラプス型122構造をもつところが相違点である。これらは三報の論文として報告した(予定である)Co系酸化物では、当初とは違う方向であるが、興味深い成果が生まれている。Cr系酸化物の研究のではあまり良い進展はない。しかしながら、他の方面(Bサイト秩序型ペロブスカイト酸化や超伝導体)でも興味深い結果が得られているため、おおむねに順調、という自己評価にした。一年目は、合成技術や解析技術の習得になれること、様々な手法で広く物質探索を行ない、二年目には遷移金属酸化物と金属間化合物の2つに絞り込み、集中的に合成、物性測定をした。その結果、幾つかの新物質の発見と、超電導や新規な電気磁気物性などの興味深い現象の発見につながり、論文として報告できた。今後の研究の発展性を考えるとおおむね順調に進展したと考えている。1.Co系酸化物の研究は論文執筆のためにデータを揃え、執筆を開始する。2.Bサイト秩序型ペロブスカイト酸化物の研究は、純度の高い試料を用意し、磁化測定、メスバウア分光測定、中性子回折測定を行い磁気的性質を詳しく調べる。3.超伝導体の研究は論文執筆のために他のデータを揃え、執筆を開始する。4.高圧装置を用いて当初の目的であったCr系酸化物の研究を進める。Sebodh博士は、帰国後、本国でポスドクを経たのち、常勤職を得ることができた。したがって、今後も共同研究を継続することができる状況にあるため、特に問題はない。
Ir基超高温材料の相安定性と設計指針の確立―1500℃に耐える次世代超合金―

現在、航空機エンジンや産業用ガスタービン等の熱機関の高温部は主にNi基超耐熱合金が用いられているが、エネルギー高効率化やCO_2排出削減、省資源といった環境に対する配慮から、1000°C以上でも無冷却で使える超高温材料が次世代の材料として望まれている。そのような状況の中、Pr、Ir、Rhなどの白金族元素は次世代耐熱合金として研究が行われている。本研究は、高融点の白金族元素Irに着目し、Ni基超耐熱合金と同様のγ/γ'強化型の新しいIr-Al-W基超高温材料の研究を行った。高温におけるγ/γ'2相組織の組織安定性を調査するため、Ir-Al-W、Ir-Al-W-Ni、Ir-Al-W-Co、IrAl-W-Fe合金を12001300°Cで熱処理をしてSEMにより組織変化を調査した。いずれの合金系においても、組成に依存してγ'相の粗大化が観察された。格子定数を調査したところ、γ/γ'相の格子ミスマッチが大きくなるとγ/γ'整合組織が崩れ、組織の粗大化が起こることがわかった。また、Ir-Al-W-Ni、Ir-Al-W-Co、Ir-Al-W-Fe合金の種々のNi、Co、Fe添加量と室温及び高温における強度との関係を調査した。γ'相を微細析出させたIr-Al-X合金において熱処理条件を検討した結果、適切な添加量と熱処理条件を選択することで、1000°Cで800MPa,1500°Cで600MPaの優れた高温強度が得られた。本研究は、高融点の白金族元素に着目し、Ni基超耐熱合金と同様のγ/γ'強化型の新しいIr-Al-W基超高温材料の研究を行った。本年度は、基本3元系であるIr-Al-WとIr-Al-W-X(X:Co、Ni、Fe)各4元系のIr側における相平衡を実験的に決定した。Ir-Al-W系は1300°C、1400°Cの状態図が決定でき、TEMによりL1_2構造γ'の相が確認できた。このγ'相はIr_3(Al,W)で表わされる3元化合物であることも判明した。また、Ir_3(Al,W)はNi_3Alと連続的に存在することが4元系の相平衡実験から明らかになった。γ'相は3元系ではγ相との格子ミスマッチの小さい整合性の高い析出物であるが、Co、Ni量が増加すると格子ミスマッチが増大することも判明した。また、γ/γ'組織を有するIr-Al-W合金を選択して組織と強度の関係を調査した。γ'体積分率を変化させたところ、γ'分率が高くなるほど強度が高くなった。ビッカース硬度を測定したところ、室温で650Hv、1000°Cで440Hvと高温でも強度低下は少なく、強度の逆温度依存性も確認できた。以上の様に、Ir-Al-W系が非常に優れた高温強度を有することがわかった。
超音波画像定量化の検討

昭和60年度における基礎実験において超音波画像の定量化が可能であることが判明し,臨床的研究としてびまん性肝疾患を対象とし,その成果を括めた結果,良好な成績が得られた.この追試を行うべく,翌61年度においては,乳腺腫瘍の良・悪性の鑑別に的を絞り,その臨床的評価を試みた.この結果,腫瘍の辺縁の複雑度を算出することにより,良・悪性の鑑別がある程度可能であるという結果が得られた.しかし,今后の課題としては,小さな癌と良性腫瘍の鑑別については,まだ検討を要する点が挙げられた.現時点において,乳腺腫瘍の超音波所見における良・悪性の鑑別ポイントは3つあり,辺縁エコー,内部エコー,腫瘍後部エコーが挙げられる.この中で辺縁エコーの定量化についてはある程度可能であることが今回判明した.次に内部エコーの様子を定量化することが可能となれば,良・悪性鑑別の正診率は飛躍的に向上することが予想される.つまり,良性では均一,悪性では不均一で且つ大小さまざまなエコーが出現する.これは悪性においては超音波エネルギーが癌組織により吸収・減衰をおこし,点島状のエコーが多数存在するためである.一方,生体組織中のコラーゲン又は間質成分を定量的にエコー上,つかまえることが可能となれば,癌の組織診断も,ある程度可能となることも予想される.このことを踏まえて,今后は更に症例を増やして,検討を重ね,特に内部エコーの評価について超音波の定量化を試み,追試を行いたい.昭和60年度における基礎実験において超音波画像の定量化が可能であることが判明し,臨床的研究としてびまん性肝疾患を対象とし,その成果を括めた結果,良好な成績が得られた.この追試を行うべく,翌61年度においては,乳腺腫瘍の良・悪性の鑑別に的を絞り,その臨床的評価を試みた.この結果,腫瘍の辺縁の複雑度を算出することにより,良・悪性の鑑別がある程度可能であるという結果が得られた.しかし,今后の課題としては,小さな癌と良性腫瘍の鑑別については,まだ検討を要する点が挙げられた.現時点において,乳腺腫瘍の超音波所見における良・悪性の鑑別ポイントは3つあり,辺縁エコー,内部エコー,腫瘍後部エコーが挙げられる.この中で辺縁エコーの定量化についてはある程度可能であることが今回判明した.次に内部エコーの様子を定量化することが可能となれば,良・悪性鑑別の正診率は飛躍的に向上することが予想される.つまり,良性では均一,悪性では不均一で且つ大小さまざまなエコーが出現する.これは悪性においては超音波エネルギーが癌組織により吸収・減衰をおこし,点島状のエコーが多数存在するためである.一方,生体組織中のコラーゲン又は間質成分を定量的にエコー上,つかまえることが可能となれば,癌の組織診断も,ある程度可能となることも予想される.このことを踏まえて,今后は更に症例を増やして,検討を重ね,特に内部エコーの評価について超音波の定量化を試み,追試を行いたい.前年度において、超音波画像を定量的に解析し、びまん性肝疾患に対する診断や、その程度の把握を目的とした検討を行い、良好な結果が得られた。この結果を踏まえて、今年度は更に臨床的な応用を行うべく、乳腺腫瘍における良性・悪性の鑑別にポイントを絞り、検討を行った。(目的)乳腺超音波断層法の診断基準に関する因子の中で、特に辺縁の所見に関する情報の定量的評価を目的とした。(方法)従来の方法と同じであるが、超音波画像上の腫瘤の輪郭を決定した後に、腫瘤内の面績を測定し腫瘤の最大径を直径とする類似だ円を作成した。更に腫瘤の周長及びだ円の面績,周長より腫瘤辺縁の複雑度(K)=【(周長)^2】/面績を求めた。(対象)手術及び生検で確診の得られた32症例(良性17例,悪性15例)であった。(結果)対象例における辺縁の複雑度を算出すると良性群(のう胞1.29,乳腺症1.30,膣瘍1.31,線維腺腫1.41)及び悪性群(癌1.66)の結果が得られ、両者間には差異がみられ、定量的評価の可能性が示唆された。しかし、癌における小腫瘍(直径1cm前后)の場合には複雑度が低く、良性腫瘤との鑑別が困難な症例もみられた。評価不能例については今后、乳腺超音波断層法の診断基準に関する他因子(内部構造の均一性,縦横比)を考慮して検討する必要がある。一方、癌の中でも複雑度にバラつきがみられたが、組織型の違い、あるいは腫瘍の浸潤度、大きさ等の因子を考慮して検討を要する課題と思われた。これらの結果については昭和62年4月、東京で予定されている日本医学放射線学会で口演予定である。
紫外線照射した食品添加物、農薬の遺伝毒性発現機構の解析とその抑制に関する研究

マルトールはカラメル臭のある香料で食品添加物として使用されている。マルトール自体には変異原性はないが、紫外光を照射すると細菌細胞に対し変異原性を示すようになる。そのメカニズムを解析し、変異原物質の分離を行った結果、ホルムアルデヒドの生成が検出された。しかしながら、ホルムアルデヒドで説明できる変異原活性は全体の活性の10%以下であると推定され、未同定の新規変異原が関与していると考えられた。香料として用いられている食品添加物のマルトールにも近紫外光照射による変異原性の出現を見いだしている。マルトールのUVA活性化体は水溶液中で数時間も変異原性の活性を失わないことから、かなり安定した物質と考えられる。このように、ラジカルや活性酸素など短寿命の中間体が関与するものとは異なった性質の光活性化体ができることは興味深い。本研究ではそのメカニズムを明らかにするとともに、光活性化体の生成を抑制する方法について検討する。ポストハーベスト農薬であるチアベンダゾール(TBZ)が、それ自体には変異原性はないが、近紫外光(波長320nm以上のUVA)の照射で強力な変異原性を示すようになることを見出し、その光変異原性の発現機構を明らかにすることを目的に研究を行った。すでに微生物に対する光変異原性の変異スペクトル解析から、グアニン(G)からチミン(T)への変異が主に誘発されることが判っている。一方、活性酸素によってDNA中に生成される損傷塩基8-ヒドロキシデオキシグアノシン(8-OHdG)はGからTへの変異誘発の要因であることが知られている。そこで今年度は、サケ精子DNA溶液にTBZを24mg/mlで添加し、1560分間UVA照射を行った後、8-OHdGの生成をHPLC-EDCで定量した。陽性対照としてN-ニトロソピロリジンを用いた。その結果、8-OHdG生成量の増加は検出されず、活性酸素生成以外のメカニズムが変異原性に関わっていることが明らかになった。今回の結果は、以前の研究で明らかにしたDNAの酸化的損傷に関与する修復遺伝子(mutM,mutY,soxRS)の欠損変異株で突然変異の増強が見られなかったという事実と矛盾しない。一方、チアゾール、ベンズイミダゾール、2-フェニルベンズイミダゾールについても光変異原性を調べたところ、いずれも陰性であった。したがって、光変異原性発現にはチアゾール環、ベンズイミダゾール環の両方が必要であった。マルトールはカラメル臭の着香料として使用される食品添加物である。マルトール自体に変異原性はないが、マルトール溶液を紫外線(UVAまたはUVC)照射することで変異原物質が生じた。サルモネラ菌TA100株とTA97株に対する変異原性が強いことから、塩基対置換変異とフレームシフト変異が誘発されていると考えられた。一方、ヌクレオチド除去修復活性に関して野生株であるTA92株、TA102株、TA1975/pKM101株では変異原性が検出されなかったことから、塩基付加体形成が予想された。サルモネラ菌TA70017006株を用いて突然変異スペクトルの解析を実施した結果、UVA照射マルトールはG:C→T:AおよびG:C→A:T変異を強く誘発し、GC→C:G変異をわずかに誘発するが、A:T→G:C,A:T→T:AおよびA:T→C:G変異は誘発しなかった。UVA照射時の溶媒として、トリス緩衝液などカチオン性とリン酸緩衝液などアニオン性の場合の違い、リン酸緩衝液の濃度、pHの影響、さらに、生理食塩水、純水などの場合での変化を調べた。その結果、リン酸緩衝液(pH6.0-8.0)や炭酸水素ナトリウム溶液(pH9.0)中での生成が多く、生理食塩水、純水中ではほとんど生成しないことが判明した。また、UVA照射したマルトール溶液の変異原性は室温でも1時間は安定であることから、不安定な活性酸素種の関与は少ないと考えられた。実際、活性酸素の作用で生じる8〓ヒドロキシデオキシグアノシン(8-OHdG)の生成量を定量した結果、生成量にわずかな増加が認められたが、変異原性の強さを説明できる生成量ではなかった。マルトール自体には変異原性はないが、マルトール溶液を紫外線(UVAまたはUVC)照射することで細菌(大腸菌、サルモネラ菌)に対する変異原物質が生じた。マルトールのUVA活性化体は水溶液中、室温で数時間も変異原性の活性を失わないことから、かなり安定した物質と考えられる。本研究ではその生成メカニズムを明らかにするとともに、光活性化体の生成を抑制する因子の検索方法について検討してきた。本年度はUVC照射したマルトール水溶液から変異原物質を単離するための基礎検討を行った。生成する変異原物質の量が極微量であり、また水溶性であるため、HPLCで分画するためのカラムの種類とサイズとを検討した。

HPLCで濃縮するためのカラムの種類を10種類ほど検討したが、目的物質を特異的に吸着して濃縮する操作に適したカラムは見つからなかったが、ODS逆相カラムを用いることである程度の分離が可能であることがわかった。また、移動相溶媒の選択についても検討を行ったが、改善はみられなかった。そこで、凍結乾燥法により目的物質の濃縮を試みた。HPLC分画を回収して、濃縮後、変異原性の活性を調べたところ、変異原性活性が確認され、濃縮操作の過程で活性が大きく失われていないことが判明した。この濃縮サンプルを用いてLC/MS分析を行ったが、まだ混在物が多く、分子量の決定にはいたらなかった。今後UVC照射したマルトール溶液から変異原物質を単離・同定するための種々の検討を行う予定である。マルトール(mw=126)とエチルマルトールはカラメル臭を有し、香料としてパンなどに用いられている食品添加物である。マルトール水溶液そのものは変異原性を示さないが、UVA(ブラックライト)やUVC(殺菌灯)を照射した後にサルモネラ菌TA100株及びTA97株に作用させると変異原性を示すことを見出した。本研究課題で実施してきたこれまでのメカニズム研究で、(1)光活性化物質はUVA照射後1時間は安定であることから活性酸素種ではない。(2)UVA照射マルトールは主にGC塩基対の置換変異を誘発する。(3)システイン添加により光変異原性は速やかに消失する。(4)光変異原性における8-OHdGの関与は小さい。(5)UVC照射マルトール溶液はDNA切断活性を示すことを報告してきた。今年度、ODSカラムを用いたHPLC分析により、UVC照射マルトール水溶液から変異原物質を含む分画を見出し、LC-TOF/MS分析を行った結果、変異原物質は分子量162(水が2分子付加した量)であると推測された。加水分解によるアルデヒドの存在が示唆されたため、変異原分画を2,4-ジニトロフェニルヒドラジン(DNPH)-シリカカートリッジを用いて誘導体を作りHPLCで分析した。多種類のアルデヒド類が生成していることが判明したが、用いた27種の標準品と一致したものはホルムアルデヒドとアセトアルデヒドのみであった。ホルムアルデヒドにはTA100株に対する変異原性が知られているが、UVC照射マルトールの変異原活性の10%程度に相当する検出量(59μg/mL)であった。したがって、ホルムアルデヒド以外の物質が主要な変異原物質と考えられ、今後、未同定のアルデヒド化合物の構造について調べていく必要がある。
フィットネス教育を基盤とした小学校体つくり運動の学習プログラムの開発

アメリカの、生涯にわたって日常的な身体活動実践を自律的に継続することができるフィットネス教育に着目し、その理念をもとに、生涯にわたって日常的な身体活動を継続するための資質・能力を育成できる体つくり運動の学習プログラム(本研究では「教材」と「学習過程」とする)を開発する。「教材」づくりにおいては、「動きとほぐし」の融合を、「学習過程」作成においては「体育と保健」の融合を図りながら、効果的な学習プログラムの開発を試みる。開発した学習プログラムは、実際に学校で授業実践を行いその成果と課題を検証する。
知識情報の獲得・更新に基づくリスク推定と予見的安全制御を実現する運転支援システム

本課題は,不確実性環境下での運転知能の高度化を目的とし,走行環境の文脈とドライバ行動の状態に基づく潜在危険度の推定を内蔵した予見的運転支援技術の基盤研究を実施する.ニアミス大規模データベースを活用した危険予測知識の獲得によって,走行環境の文脈特徴から予測される潜在危険度を推定する学習モデルの基盤を確立し,それを物理空間でリアルタイム文脈センシングが可能な運転支援系に内蔵し,人と機械の協調制御を実現する.本研究課題は,知識情報の特徴量化を通じた危険度の自動識別ならびに知識情報の更新に基づく運転知能の高度化を試み,必要なときに必要なだけシステムが介入するシステム安全制御の設計指針を得ようとする.本課題は,不確実性環境下での運転知能の高度化を目的とし,走行環境の文脈とドライバ行動の状態に基づく潜在危険度の推定を内蔵した予見的運転支援技術の基盤研究を実施する.ニアミス大規模データベースを活用した危険予測知識の獲得によって,走行環境の文脈特徴から予測される潜在危険度を推定する学習モデルの基盤を確立し,それを物理空間でリアルタイム文脈センシングが可能な運転支援系に内蔵し,人と機械の協調制御を実現する.本研究課題は,知識情報の特徴量化を通じた危険度の自動識別ならびに知識情報の更新に基づく運転知能の高度化を試み,必要なときに必要なだけシステムが介入するシステム安全制御の設計指針を得ようとする.
海洋生物活性抗腫瘍活性イソキノリン系天然物の全合成研究

抗腫瘍活性イソキノリン系海洋天然物エクチナサイジンの全合成経路の開発に際して、特徴的なA環置換様式の構築手段としてサフラシン抗生物質にも含まれるABC環構造単位の合成経路の確立を目的とした研究を展開して以下に示す研究成果を得た。1従来、最終工程においてフェノール性水酸基の導入を検討してきたが、いずれも低収率であった。そこで、酸触媒Baeyer-Villiger反応を鍵段階とする同官能基の構築手段を開発した。さらに、骨格形成においてブロム原子で反応活性部位をマスクすることにより位置選択的な閉環反応を可能とする手法の開発に成功した。(Heterocycles, 1999, 51(1),9-12)2実際の全合成に上記経路は適用困難であることから、イソプロピル基をフェノールの保護基として利用して特徴的なA環置換様式を保持したベンズアルデヒド誘導体の大量合成法を確立した。(Synth.Commun., 2000, 30(4), 0000)3ベンズアルデヒド誘導体から15工程、総収率27%でABC環モデル化合物へ変換経路を開発した。この経路はすべての段階において唯一の生成物が得られるために、繁雑かつ不経済なカラム操作を必要としないものであり、従来の経路に比較して約3倍の総収率を実現する優れたものである。(Chem. Pham. Bull., 2000, 48(10), 0000)4すでに、我々はA環のフェノール性水酸基を持たない光学活性サフラシンの全合成を報告しているので、今回の研究成果を適用することによりその全合成は達成できるものと考えている。(Tetrahedron, 1995, 51(30), 8213-8230)一方、エクチナサイジンのE環置換様式を保持したベンズアルデヒドの供給手段を確立した。(J. Dhem. Soc.Perkin Trans.1.1997, 53-69)現在、以上の研究成果を集約することにより本系天然物の全合成研究をさらに展開している。海洋生物活性天然物エクチナサイジンの全合成経路の開発にあたり、本年度は特にそのABC環部モデル化合物の効率的合成経路の確立を目的とした研究を展開し以下に示す研究成果を得た。1特徴的なA環部の置換様式の構築にあたり、いままで我々は最終工程においてフェノール性水酸基を導入する戦略を用いてきた。しかしながら、本戦略を天然物合成に適用することは困難である。そこで、特にB環部(テトラヒドロイソキノリン)形成の前にフェノール性水酸基を導入する新たな戦略を基盤としてABC環部モデル化合物の構築を行い、環化において、目的物とともに位置異性体が生成することを明らかにした。2モデル化合物の合成に際して、臭素原子によりマスクした環化前駆体を用いた環化反応により位置異性体の生成を防ぐ新しい合成経路の開発に成功した。以上の結果は速報として発表した。3これらの結果を用いて、エクチナサイジンの全合成に着手したが、残念ながら、Baeyer-Villiger酸化反応を用いるフェノール性水酸基の導入は不成功である.従来、我々は高度に酸素官能基化された芳香環の保護基として、ベンジルやメチル基を用いてきたが、新たな保護基を用いる必要性に迫られた。

4以上の知見に基づいて、最近開発されたイソプロピル基をフェノール性水酸基の保護基として用いる手法に着目し(Banwell M.G.,Flynn S.G.,Stewart S.G.,J.Org.Chem.,1998,63,9139-9144)、はじめからすべての置換様式を整えたベンズアルデヒドの大量合成を行った(未発表)。現在、エクチナサイジン基本骨格の大量合成を展開している。海洋生物由来生物活性天然物エクチナサイジンの全合成経路の開発にあたり、前年度に得られた実験結果に基づいてさらに研究を展開し、以下に示す研究成果を得た。1イソプロピル基をフェノール性水酸基の保護基として用いる方法論の導入によりエクチナサイジンのA環部置換式を保持したベンズアルデヒド誘導体の大量合成経路を開発した。2上記ベンズアルデヒドからABC環境モデル化合物への変換経路を開発した(15工程:総収率27%)。本経路はすべての段階で唯一の生成物を与えるため、カラム分離操作を必要としない実用的経路である。3今までの研究からA環及びC環の置換様式を保持したベンズアルデヒドの大量入手が可能となった。そこで、それらを用いてエクチナサイジン合成中間体を構築した(未発表)。現在、天然物の全合成を目指してさらに研究を展開している。4カリブ海に生息する本系天然物の起源海洋生物であるホヤの採集は非常に困難である。最近、タイ国研究者の協力により、プーケット島沿岸で同種のホヤを採集することに成功した。現在、二次代謝産物の検索研究を展開しており、その中から新たな合成標的化合物を見い出していきたいと考えている。5昨年、米国ハーバード大学Corey教授によりエクチナサイジンをリード化合物とする新規制癌剤のデザインに関する研究成果が発表された(Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1999,96,3496-3501)。ここに見い出されたフタラサイジンは我々の研究対象としてきたサフラマイシン骨格を有している。そこで、コンピューターによる薬物作用部位の解析研究の専門家であるHill博士(パシフィック大学薬学部)とサフラマイシン系天然物を用いた研究を展開した(未発表)。
教育用立体図形シミュレーターの開発と評価

切断、投影等の操作的活動に関する教育を支援するCGソフトウェア、および、ノート型パソコンと29"オートスキャンモニタを用いた立体図形教育用システムー立体図形シミュレーターを作成した。本CGソフトウェアの開発に当たっては、以下の点に留意した。(1)分かり易く立体感の得易い表示:CGでは、一般に3次元の"立体"をディスプレイ上に2次元の"図"として表示する。"図"においては、"立体"の持つ奥行き情報が失われがちであり、"図"から"立体"情報を読み取ることは、必ずしも容易なことではない。そこで、認知心理学で得られている知見等を参考にして、できるだけ立体感の得易い表示を目指した。具体的には「運動奥行き効果(動きのある図は立体的に感ずる)」を利用するためにリアルタイムでの動的表示等を実現した。(2)任意立体の自在な切断:本シミュレータでは、ソリッドモデルを採用することにより、任意立体の自在な切断を可能とした。ソリッドモデルと前述の動的表示を組み合わせることにより、切断面を少しづつ動かしながら切口の形状の変化を生徒に観測させるなど、従来、模型ではできなかった新しい教示法を可能とした。(3)任意立体の投影が可能:投影変換機能を持たせることにより、任意立体の任意方向からの投影を可能とした。東京大学教育学部付属中学校において、中学校1年生の生徒を対象にして実験を行い、上記システムの教育効果を評価した。この実験では、ミニカリキュラムに沿って、生徒にシミュレーター上で立体に対する投影、切断などの操作活動を体験させ、その学習過程をプロトコル分析等により分析した。その結果、本システムのリアルタイム動的表示機能や、立体の切断機能が、立体の直観的理解を助けることが示された。