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動的界面破壊力学の基礎研究

本研究では動的界面破壊について実験、理論、および計算力学的手法を統一的に用いて研究を推進し、動的界面破壊力学の確立のための基礎的事項取得と動的界面破壊のメカニズム解明を行なった。研究成果の主なものを以下に示す。1.実験的研究:(1)モアレ干渉法による界面破壊靭性及び分離エネルギー解放率の評価、(2)等価残留荷重及び残留応力拡大係数の評価法の開発、(3)静荷重下界面高速破壊と衝撃下界面高速破壊におけるき裂速度差異の発見、(4)界面遷音速破壊の可能性の示唆2.理論的研究:(1)界面破壊力学における経路独立T^・積分、経路独立動的J積分、経路独立J積分、及び分離エネルギー解放率の概念の創出、(2)動的分離J積分と応力拡大係数の関係式の導出、(3)引張支配型及びせん断支配型界面高速破壊のエネルギー論によるメカニズムの解明、(4)界面両側材料の破壊エネルギー供給メカニズムの解明3.計算力学的研究:(1)界面高速移動有限要素法の開発、(2)界面遷音速及び界面超音速き裂伝播のシミュレーションの成功、(3)界面遷音速及び界面超音速領域での動的J積分によるエネルギー解放率の評価、(4)界面遷音速及び界面超音速破壊の衝撃マッハ波の可視化、(5)界面き裂衝撃応答及び分離エネルギー解放率応答の解明、(6)デローニー自動要素分割に基礎をおく移動有限要素法の開発、(7)混合形・破壊経路予測モードシミュレーションによる動的破壊経路予測の成功、(8)非直進破壊の応用形シミュレーション手法の開発以上のように本研究の成果には、分離動的J積分の概念をはじめ多くの重要項目が含まれており、本研究が動的界面破壊力学の確立に大きく貢献すると期待される。実験的研究では、動的界面破壊現象に関する基礎実験を行なうために、アラルダイトBとアルミ材を接合して界面動的破壊試験片を製作した。界面き裂は接合時にテフロン薄膜を挟み未接着部を設けることにより導入した。また、本助成で購入した薄膜蒸着装置により、試験片に貼付するアルミ薄膜を作成した。さらに、現有の超高速度カメラとアルゴンレーザーを組み合わせたレーザーコースティックス法光学系を用いて、衝撃一点曲げ荷重による破壊開始と引き続く高速き裂伝播中のコースティック像を撮影した。現在、追加実験によりデータ収集およびデータ解析を行っている。理論研究としては、界面き裂に対する動的J積分の等価領域積分表示式を導出した。さらに、計算力学的研究としては、移動有限要素法による界面高速き裂解析モデルを開発した。この際、高速曲進破壊シミュレーションのために開発された要素自動制御法などを利用した。さらに、高速伝播き裂の回析および分岐のシミュレーションを可能にするため、デロ-ニ三角分割法による自動要素分割法を開発した。また、中央差分法と集中質量マトリックスを組み合わせた陽解法プログラムを開発した。これにより、連立一次方程式を解くことなく、大規模メッシュに対しても極めて高効率な解析が可能になった。さらに、実験で得られたコースティック像と比較するため、有限要素法によるコースティック像形成シミュレーションプログラムを開発した。理論的研究としては、界面上に存在する停留き裂および高速伝播き裂に対して、分離エネルギ解放率および分離動的J積分の新しい概念を提案した。また、分離動的J積分の経路独立表示式を導出した。これらの物理的意味は、き裂先端への両側の材料からのそれぞれのエネルギ流入率を表すものである。これらは、材料のミスマッチ度が破壊駆動力に及ぼす影響を定量的に表示できるものであり、動的界面破壊力学の進展に大きく貢献するものと思われる。また、動的停留界面き裂に対して、分離動的J積分と応力拡大係数の関係式を面内混合モードと面外モードIIIについて導出した。

計算力学的研究としては、界面のき裂速度が低剛性側の弾性波を超える超音速高速破壊に対する8節点アイソパラメトリック要素を用いた移動有限要素法を開発した。この移動有限要素法を用いて、世界的に初めて、実際に遷音速、超音速き裂進展問題のシミュレーションを行った。これにより、数値シミュレーションで初めて、固体中で遷音速、超音速き裂進展による衝撃波(マッハ波)を可視化した。また、高速で複雑に伝播する動的破壊経路の数値予測を可能にするため、デロ-ニ自動三角分割に基づく移動有限要素法を開発した。さらに、本研究者が考案した混合形・破壊経路予測モードシミュレーションの概念を用いて、偏心衝撃三点曲げ破壊試験の解析を行い、実験結果と極めて良く一致する数値破壊経路を得ることに成功した。実験的研究では、遷音速、超音速レベルの界面き裂伝播を達成するため、強い衝撃エネルギを加える荷重装置を製作した。現在のところ30kgの錘を速度6m/secで衝撃荷重を加えることができる。今後、この荷重装置を用いて、アルミ・エポキシ接合材の界面高速破壊中のコースティック像を超高速度カメラで撮影する予定である。実験的研究では、はじめに、エポキシ・アルミ接合材によりせん断型破壊試験片を作成した。これにアルミ反射薄膜を貼付した反射型コースティックス法や、そのままの試験片を利用した透過型コースティックス法により、せん断型破壊試験を実施した。静的負荷試験では、試験片接合により生じている残留応力を評価するため、等価残留荷重の概念を示し、かつ残留応力拡大係数の評価を行なった。次に、静的負荷下の動的破壊実験を行い、界面き裂の破壊開始時の応力拡大係数や伝播中の応力拡大係数、き裂伝播速度を評価した。また、せん断型衝撃破壊実験を実施した。本研究室現有の超高速度カメラは改修のため使用できなかったので高速度ビデオで衝撃破壊の様相を撮影した。これにより、エポキシ側のせん断波速度を超える遷音速界面破壊が観察された。さらに、モアレ干渉法により、界面き裂先端近傍のモアレ干渉縞を撮影し、種々の混合モード荷重下で分離J積分や応力拡大係数、破壊靭性値の変化などを明らかにした。計算力学的研究としては、はじめに、材料剛性のミスマッチを系統的に変化させ、界面き裂の衝撃応答の有限要素解析を行った。その結果、以下のことなどを解明した。(1)ミスマッチ比が同じでタイプが異なる二層平板に対し、適切に無次元化すると同一の応答曲線になることを明らかにした。(2)低剛性側の衝撃荷重縦波がき裂先端に入射した時に、動的J積分に主たる応答が生じる。(3)分離動的J積分より、低剛性側材料からのエネルギー解放率が、ミスマッチ比が大きくなるにつれて支配的になることを明らかにした。次に、デローニー自動要素分割に基礎をおく移動有限要素法で荷重点および支持点に接触・非接触型境界条件を考慮したシミュレーション手法を開発した。さらに、これを用いて、混合形・破壊経路予測モードシミュレーションなどを行い、混合モード衝撃破壊の破壊経路の数値予測を行った。得られた数値破壊経路や応力拡大係数は実験と極めて良く一致した。
水泳中の水温,運動強度が発汗量,体温調節反応に及ぼす影響

本研究ではこれまでの水泳中の発汗量(体重減少量),水分摂取量についての結果を踏まえたうえで,水温,運動強度(泳速度)が発汗量および体温におよぼす影響と(実験1),水泳選手の体温調節反応の特性(実験2)を検討することを目的とした.対象は実験の目的,方法についての説明を行い,被験者として協力の承諾が得られた大学男子選手5名であった.実験1では水温2種類(26.4°C,29.2°C),泳速3種類(1,500m自由形ベスト記録の90%,95%,97.5%の泳速度)の条件で1,500m自由形を行わせた.測定は1,500mの記録,体温,心拍数,自覚的運動強度(R.P.E.)および体重減少から求めた発汗量であった.実験2では人工気象室内26°C,33%rhの条件にて,Water Bath法により温熱刺激を与え,下肢局所加温時の局所発汗量,発汗波,鼓膜温,皮膚温,を連続記録した.実験1では,心拍数,R.P.E.,体温変化は泳速(運動強度)による有意な差が認められ,泳速によって上昇することが認められたが,水温による有意な変化は認められなかった.発汗量は泳速,水温において有意な差が認められ泳速の上昇に伴い,また水温が高いほど発汗量が多くなった.以上の結果より,本研究で設定した水温の範囲では水泳中の体温は水温よりも泳速に影響されると考えられる.水温が高くなると発汗量が増えるので,水温が30°C前後あるいはそれ以上の水温での泳速度の大きい水泳トレーニングでは,水泳中の脱水予防と過度の体温上昇を押さえるために発汗に応じた水分摂取が必要であることが示唆された.実験2では陸上種目の鍛練者と比較して発汗開始時間が早く,発汗量が多い傾向にあった水泳選手の体温調節反応の明確な特徴は見いだせなかった.今後の検討課題としたい.本研究ではこれまでの水泳中の発汗量(体重減少量),水分摂取量についての結果を踏まえたうえで,水温,運動強度(泳速度)が発汗量および体温におよぼす影響と(実験1),水泳選手の体温調節反応の特性(実験2)を検討することを目的とした.対象は実験の目的,方法についての説明を行い,被験者として協力の承諾が得られた大学男子選手5名であった.実験1では水温2種類(26.4°C,29.2°C),泳速3種類(1,500m自由形ベスト記録の90%,95%,97.5%の泳速度)の条件で1,500m自由形を行わせた.測定は1,500mの記録,体温,心拍数,自覚的運動強度(R.P.E.)および体重減少から求めた発汗量であった.実験2では人工気象室内26°C,33%rhの条件にて,Water Bath法により温熱刺激を与え,下肢局所加温時の局所発汗量,発汗波,鼓膜温,皮膚温,を連続記録した.実験1では,心拍数,R.P.E.,体温変化は泳速(運動強度)による有意な差が認められ,泳速によって上昇することが認められたが,水温による有意な変化は認められなかった.発汗量は泳速,水温において有意な差が認められ泳速の上昇に伴い,また水温が高いほど発汗量が多くなった.以上の結果より,本研究で設定した水温の範囲では水泳中の体温は水温よりも泳速に影響されると考えられる.水温が高くなると発汗量が増えるので,水温が30°C前後あるいはそれ以上の水温での泳速度の大きい水泳トレーニングでは,水泳中の脱水予防と過度の体温上昇を押さえるために発汗に応じた水分摂取が必要であることが示唆された.実験2では陸上種目の鍛練者と比較して発汗開始時間が早く,発汗量が多い傾向にあった水泳選手の体温調節反応の明確な特徴は見いだせなかった.今後の検討課題としたい.
巨大企業結合に対する独占禁止法上の規制のあり方に関する比較法的研究

本研究期間においては、米国、欧州(EC)および日本に関する本テーマの総合的な研究を行ったが、その研究成果は調査報告書に掲載の通りである。第一に、メガマージャー(巨大企業結合)規制の基本的な概念である、市場支配力、支配的地位の概念およびその分析方法、主張・立証方法について日米欧の比較研究を行った(報告書第一部)。日米欧の独禁法の規制を市場支配力の観点から総合的に比較分析し(第1・2章)、ドイツの法改正に着目して研究し(第3章)、さらに近時理論判例において急速に進展している支配的地位の規制を濫用規制、公益事業への規制に広げて研究し、その新たな知見と問題点を明らかにした(第4・5章)。これらは総務省の行う電気通信分野でのドミナント事業者規制や今後行う有効競争レビューに対して重要な問題点の示唆を行うものでもある。この研究は今後さらに進める。第二に、メガマージャー規制の代表例として、GE/Honeywell事件の欧米の決定を詳細に比較し、支配的地位とSLCテストとの相違、効率の評価の仕方の差異、長期・短期の考え方の差異の背景にある考え方を分析した(第6章)。さらに、日本におけるメガマージャーとして、銀行、保険等の統合の競争上の評価を、市場集中規制および一般集中規制の両面から見て立法を含めた分析を行った(第7章)。第三に、企業結合規制に関する具体的な立法提言を行った。研究代表者はすでに現在の合併ガイドラインの作成過程で重要な指摘を行ったが(第8章)、産業再生との関係で注目されている合併審査手続きや救済措置の設計に関する経済産業省および公正取引委員会の報告書にコメントを出している(第9章など)。さらに、平成14年に一般集中規制の法改正(独占禁止法9条0)2の廃止、9条、11条の改正)がなされたが、その立法の過程において、公正取引委員会の研究会において具体的な提言を行った(第10・11章)。これらは、第一,第二で行った比較法研究の成果がもとになっている。第四に、企業結合規制以外の分野、さらに独禁法よりも広範な分野で、本研究を応用した。市場支配力の悪用の典型であるカルテル等に対して摘発を促進するための装置としてのリーニエンシー制度を米国法について調査研究した「米国反トラスト法における刑罰減免措置」(業績欄掲載)も本研究に関係する研究成果である。セーフガード措置の理論的整理と改革の提案をした「経済法からみたセーフガード」(業績欄掲載)は後者の意味での研究成果である。本年度は、第一に、ドイツ競争制限禁止法における企業結合(以下、合併)規制、とりわけ1998年の第6次改正以降における巨大合併(メガ・マージャー)に対する規制の研究を行った。さらに、合併規制以外の市場支配的地位の濫用規制および個別業法における一連の規制の内容と実務を研究した。

第6次改正では、立法としては米国で判例法として発展したいわゆるエッセンシャル・ファシリティ理論がドイツにおいて世界的に見て初めて立法として導入された点で重要であり、それが電気通信、ガス・電力等のエネルギー市場での競争政策に具体的に適用されている点でもドイツの状況は比較法的に重要であることが判明した。その研究成果の一部は、「研究発表」に記載した「ドイツの競争政策」という形で公表した。第二に、日本において金融を中心に産業再編成が起こっており、この産業再編成のかなりのものがメガ・マージャーの形をとっている。そこで、最近の金融を中心とした産業再編成が、金融分野および他の一般事業へいかなる競争政策上の影響を及ぼすかを分析・検討し、独禁法の規制のあり方をりっぽを含めて検討した。結論としては、産業再編成は競争政策としても基本的に好ましいが、地方市場における地方銀行の市場支配力の問題や都市銀行でも寡占的協調関係の促進されるおそれはなくはないこと、ネットワークへ非差別的アクセスをさせる必要が大きいこと、独禁法9条(持株会社規制)、9条の2(大規模会社の株式保有規制)、11条(金融会社の株式保有規制)の見直しが迫られ、9条は微調整で足りるが、9条の2は株式持合の解消により規制を維持する必要は乏しくなっていること、11条は米国的な銀商分離を維持するかどうか、および銀行による不公正取引や市場支配力の濫用が事前規制を必要とするレベルのものかを今後検証していかなければならない、との結論に達した。この成果は、「研究発表」に記載した「産業再編成と競争政策」という形で公表した。本年度は、第一に、米国および欧州(EC)競争法における企業結合規制について、研究を行った。とくに、米国と欧州とで競争当局の規制および分析方法が対立し、米国では条件付きで認められながら、EC委員会が禁止をしたGE/Honeywell事件について米国の決定およびEC委員会の決定を分析し、規制の基準が似ているものの、異なる点があること、とくにEC委員会の決定の特徴を分析・検討した。その研究の一部は、「研究発表」に記載した「寡占市場間の合併と競争政策-GE/Honeywellの合併事件をめぐって」として公表した。この論文の後にも、欧米双方から論説や議論でており、これらのフォローを引き続き行っている。第二に、巨大結合(メガマージャー)の規制を見る上で、いわゆる市場支配力概念(米国では、市場支配力、ECでは支配的地位)が極めて重要である。EC競争法では、電気通信分野のガイドラインができ、その中で電気通信等への規制において使われてきた「顕著な市場支配力」概念が欧州競争法における「支配的地位」に取って代わられた、つまり通信等の規制基準が競争法の基準に再定義されたことが重要であり、またEC競争法における「支配的地位」概念について、いわゆる集合的支配(collective dominance)概念の企業結合規制および支配的地位の濫用規制における新たな展開に注目した。EC競争法のこの2つ動向およびその含意について、分析・検討を行った。その成果は、「研究発表」に記載した「欧州競争法における『支配的地位』について」として公表予定である(すでに校正は終了している)。本年度は、米国、欧州(EC)および日本に関する本研究の集大成として、市場支配力分析の観点から米国、欧州(EC)および日本の独禁法の規制を企業結合規制に加えて、私的独占、不公正な取引方法の規制についても比較研究をした論文を公表した。これは、日本経済法学会の50周年記念事業である『経済法講座全3巻』のうちの第2巻『独禁法の理論と展開
紫外線損傷塩基を含む化学合成オリゴヌクレオチドと修復酵素との相互作用の解析

以下に、今年度得られた新たな知見等の成果を示す。1.適当な保護基を導入したチミジン2量体に紫外線照射を行なった後、3'-ホスホアミダイト体とすることによりチミンダイマーを含んだ結合ユニットを合成した。2.チミンダイマー部分のリン酸基をホスホロチオエート結合に修飾したオリゴヌクレオチド(dGCACGT〔ps〕TGCACG、T〔ps〕T:ホスホロチオエート結合を有するチミンダイマー誘導体)およびその相補鎖(dCGTGCAACGTGC)を化学合成し、2本鎖とした後、T4エンドヌクレアーゼVの基質として用いた。なお、解析にはリン酸結合の2種類のジアステレオ異性体(Rpホスホロチオエート体、およびSpホスホロチオエート体)を用いた。PDグリコシラーゼ活性の反応速度定数を求めると、Km値はRpホスホロチオエート体では7.1x10^<-9>M、Spホスホロチオエート体で5.3x10^<-8>Mとなり、Rpホスホロチオエート体の方がSpホスホロチオエート体よりも酵素に対する親和性が高いことがわかった。すなわち、チミンダイマー部分のリン酸残基が酵素と相互作用していることが明らかにされた。3.上記の結合ユニットを用いて、鎖長30merのチミンダイマーを含むオリゴヌクレオチドおよびその相補鎖を合成した。これらを基質としてメチル化保護実験を行い、T4エンドヌクレアーゼVが特異的に認識しているDNA領域の検索およびその結合様式の解析を試みた。その結果、2本鎖DNA中のチミンダイマー部位の相補鎖側アデニン塩基の3位のメチル化が特異的に阻止された。すなわち、T4エンドヌクレアーゼVが基質DNAのチミンダイマー部位に対してマイナーグルーブ側から結合していることが明らかにされた。
海馬長期増強現象におけるニューロフィラメントのリン酸化の検討-アルツハイマー病における神経細胞機能異常との関連において-

海馬長期増強現象においてリン酸化により種々の細胞骨格に変化がみられると考えられ、神経細胞の主要細胞骨格であるニューロフィラメントもリン酸化を受けることが考えられる。まず、Rho kinaseによるNF-Lのリン酸化部位であるSer-26を中央部含む10残基程度のNC端側にCys残基加えたリン酸化ペプチドより、Ser-26の部位のリン酸化を特異的に認識する抗体を作成し、精製した抗体の特異性の確認を行った。400ミクロンのマウス海馬切片をロータリースライサーに作製し、fEPSPをモニターするために外部電極を挿入し、灌流液下にて高頻度刺激を行い長期増強現象を生じた切片の作成を行った。この際に、コントロールとして、test pulseのみの切片、AP-5(NMDA受容体遮断剤)及びKN-62(CaMKII阻害剤)を加えた灌流液下にて高頻度刺激を行った切片も合わせて作成を行った。これらの切片よ凍結切片を作製し、精製したリン酸化部位(Ser-26,-51,-55.-57)特異的な抗NF-L抗体を用いて、免疫組織化学的に検討し、長期増強現象に関与するリン酸化部位を検索したところ、Ser-57の部位のリン酸化を特異的に認識する抗体でのみ、繊維状の構造物が染色された。また、AP-5及びKN-62を用いた切片では、これらの染色性が失われることから、長期増強現象においてCaMKIIによるNF-Lのリン酸化が生じていることが示された。次にビオチン化NF-L抗体を作成し、これとECL法を用いることにより、リン酸化を特異的に認識する抗体により免疫沈降したNF-Lを高感度に検出する系を確立した。次に長期増強現象を生じたマウス海馬切片をホモジェネイトし、リン酸化部位(Ser-26,-51,-55,-57)特異的な抗NF-L抗体を用いて、免疫沈降を行い、さきに確立した系を用いてリン酸化NF-Lを検出したところ、長期増強現象においてCaMKIIによるNF-Lのリン酸化が生じていることが確認された。本年度、我々はRho kinaseによるNF-Lのリン酸化部位であるSer-26を中央部含む10残基程度のNC端側にCys残基加えたリン酸化ペプチドより、Ser-26の部位のリン酸化を特異的に認識する抗体を作成した。リン酸化ペプチドをKLHに結合させ、家兎に免疫を行い各抗血清を得、各抗血清からlgG分画の調整を行った。また、先のリン酸化ペプチドを用いてアフィティカラムを作成し、これを用いて各lgG分画からリン酸化ペプチドに対する特異的な抗体を精製した。また、これらの抗体がRho kinaseによりリン酸化したNF-Lと特異的に反応するかを確かめるために、精製NF-L及びRho kinaseによりリン酸化したNF-Lに対してウエスタンブロットを行い、精製した抗体の特異性の確認を行った。400ミクロンのマウス海馬切片をロータリースライサーに作製し、fEPSPをモニターするために外部電極を挿入し、灌流液化にて高頻度刺激を行い長期増強現象を生じた切片の作成を行った。これらの切片よ

凍結切片を作製し、先の方法で精製したリン酸化部位(Ser-26,-51,-55,-57)特異的な抗NF-L抗体を用いて、免疫組織化学的に検討し、長期増強現象に関与するリン酸化部位を検索したところ、Ser-57の部位のリン酸化を特異的に認識する抗体でのみ、繊維状の構造物が染色された。また、AP-5及びKN-62を用いた切片では、これらの染色性が失われることから、長期増強現象においてCaMKIIによるNF-Lのリン酸化が生じていることが示された。前年度までにRho kinaseによるNF-Lのリン酸化部位であるSer-26を中央部含む10残基程度のNC端側にCys残基加えたリン酸化ペプチドより、Ser-26の部位のリン酸化を特異的に認識する抗体を作成し、精製した抗体の特異性の確認を行った。400ミクロンのマウス海馬切片をロータリースライサーに作製し、fEPSPをモニターするために外部電極を挿入し、灌流液下にて高頻度刺激を行い長期増強現象を生じた切片の作成を行った。この際に、コントロールとして、test pulseのみの切片、AP-5(NMDA受容体遮断剤)及びKN-62(CaMKII阻害剤)を加えた灌流液下にて高頻度刺激を行った切片も合わせて作成を行った。これらの切片よ凍結切片を作製し、精製したリン酸化部位(Ser-26,-51,-55,-57)特異的な抗NF-L抗体を用いて、免疫組織化学的に検討し、長期増強現象に関与するリン酸化部位を検索したところ、Ser-57の部位のリン酸化を特異的に認識する抗体でのみ、繊維状の構造物が染色された。本年度においてはまず、ビオチン化NF-L抗体を作成し、これとECL法を用いることにより、リン酸化を特異的に認識する抗体により免疫沈降したNF-Lを高感度に検出する系を確立した。次に長期増強現象を生じたマウス海馬切片をホモジェネイトし、リン酸化部位(Ser-26,-51,-55,-57)特異的な抗NF-L抗体を用いて、免疫沈降を行い、さきに確立した系を用いてリン酸化NF-Lを検出したところ、長期増強現象においてCaMKIIによるNF-Lのリン酸化が生じていることが確認された。
サファイア基板の高能率高品位加工を実現するためのスパイラル超音波援用研削法の開発

スパイラル超音波援用研削法を提案し実験装置の試作とサファイアのスクラッチング試験と研削実験を行った.その結果,超音波を援用すると(1)臨界切込み深さが約30%増大し研削抵抗が30%以上減少する;(2)レジンボンド砥石は砥粒切れ刃の微細化と分布密度の向上,ビトリファイト砥石は良好な作業面の維持と耐摩耗性の向上及び加工面品位の改善が確認された;(3)加工面形成機構のフラクタル解析を行い面粗さ,表面欠陥,材料除去モードなどをフラクタル次元で評価できることを示した;などの知見が得られた.また,本技術の実用化に向けて真空チャック付き超音波ユニットを設計・製作しその動作を確認することができた.スパイラル超音波援用研削法を提案し,実験装置を試作した上,加工特性の体系的調査を通じてサファイアの高能率高品位研削技術の確立を目指している.本目的を達成するため,3ヵ年研究期間内に,(1)真空チャック付き超音波ユニットを設計・製作;(2)スパイラル超音波援用単石ダイヤモンド切削における材料除去機構の解明;(3)研削加工特性(研削抵抗,加工面の粗さと性状,研削熱,砥石の摩耗)の体系的実験調査;について研究を進めることにしている.1年目のH25年度は,提案加工法妥当性を確認し今後の実用化に道筋を示すために,1真空チャック無しの簡易超音波ユニットを設計・製作・特性評価を行った;2製作超音波ユニット上にサファイア試料を貼り付け,超音波楕円振動させながら単石ダイヤモンドツールによるスクラッチング試験を施し超音波楕円振動援用下の材料除去挙動と延性/脆性の遷移現象について実験的検討を行った;3サファイア試料を超音波楕円振動させながらダイヤモンド砥石による平面研削を行い,試料・砥石間の摩擦および研削抵抗に及ぼす超音波振動の影響を実験的に調べた.その結果,シート状試料(□10mm×t1mm)を周波数42kHz・振幅数μmで超音波楕円振動させる超音波ユニットの製作ができ,それを既設の平面研削盤上に設置して実験装置を構築した.この装置では砥石ヘッドに単石ダイヤモンドツールを固定すると超音波援用スクラッチング試験ができる.この装置を用いたスクラッチング試験によって超音波を援用すると臨界切込み深さが約30%大きくなることが明らかになった.次に研削実験によって試料・砥石間の摩擦係数が超音波を付与すると小さくなり,しかも超音波振幅の増大に伴い小さくなることもわかった.最後に超音波を援用すると研削抵抗が30%以上小さくなることが確認できた.これら研究成果は,学術論文4編国内外発表4回で公表している.スパイラル超音波援用研削法を提案し,実験装置を試作した上,加工特性の体系的調査を通じてサファイアの高能率かつ高品位研削技術の確立を目指している.本目的を達成するため,3ヵ年研究期間内に,(1)真空チャック付き超音波ユニットを設計・製作;(2)スパイラル超音波援用単石ダイヤモンド切削における材料除去機構の解明;(3)研削加工特性(研削抵抗,加工面の粗さと性状,研削熱,砥石の摩耗)の体系的実験調査;について研究を進めることにしている.前年度は,真空チャック無しの簡易超音波ユニットを製作してスクラッチング試験と研削実験を行った結果,超音波の援用による臨界切込み深さが約30%増大し研削抵抗が30%以上減少するといった良好な加工特性が確認された.今年度は,実用化を念頭に前年度の結果を踏まえて、主として1レジンボンドとビトリファイドダイヤモンド砥石を用いた際の砥石作業面トポグラフィと摩耗特性,2レジンボンド砥石を用いた際の研削抵抗,3フラクタル解析法による加工面性状,といった内容について研削加工特性の体系的実験調査を行った.その結果,スパイラル超音波の援用によってレジンボンド砥石では砥粒切れ刃の微細化と分布密度の向上が確認されより良い加工面が得られることと,ビトリファイト砥石では良好な砥石作業面が維持され砥石の耐摩耗性が向上することが明らかになった.またレジンボンド砥石を用いた際の研削抵抗は,超音波無しの慣用研削と比べ50%程度小さく抵抗の増加率も減少し,特に材料の被加工性を示す指標である抵抗比は超音波援用によって約33%小さくなることもわかった.最後に加工面のフラクタル解析の結果,面粗さ(Ra値),表面欠陥の種類(破砕・塑性変形・切削痕),材料除去モード(延性・脆性)などをフラクタル指数で評価できることを示した.これら研究成果は,学術論文3編国内発表3回で公表している.スパイラル超音波援用研削法を提案し,実験装置を試作した上,加工特性の体系的調査を通じてサファイアの高能率かつ高品位研削技術の確立を目的に,3ヵ年研究期間内に,(1)真空チャック付き超音波ユニットを設計・製作;(2)スパイラル超音波援用単石ダイヤモンド切削における材料除去機構の解明;(3)研削加工特性(研削抵抗,加工面の粗さと性状,研削熱,砥石の摩耗)の体系的実験調査;について研究を進めることにしている.1年目(H25)は,真空チャック無しの簡易超音波ユニットを製作してスクラッチング試験と研削実験を行った結果,超音波の援用による臨界切込み深さが約30%増大し研削抵抗が30%以上減少するといった良好な加工特性が確認された.

2年目(H26)は,ボンド材の異なるダイヤモンド砥石を用いた際の砥石作業面や摩耗及び研削抵抗を検討し,加工面性状のフラクタル解析を行った.その結果,超音波の援用によってレジンボンドでは砥粒切れ刃の微細化と分布密度の向上,ビトリファイトでは良好な砥石作業面の維持と耐摩耗性の向上が確認された.またレジンボンドでは研削抵抗は超音波無し時と比べ50%程度小さく,抵抗比は超音波援用によって約33%小さくなることもわかった.最後に加工面のフラクタル解析で,面粗さ,表面欠陥の種類,材料除去モードなどをフラクタル指数で評価できることを示した.今年度(H27)は,ビトリファイドダイヤモンド砥石による研削加工特性(研削抵抗,砥石磨耗,加工面)を体系的に調べ,実用化に向けての真空チャック付き超音波ユニットの試作を行った.その結果,超音波の付与によって砥石半径磨耗量が20%以上減少し,加工面にクラックが殆ど発生しないことがわかり,ユニットの製作も完了しその動作が確認できた.最後にフラクタル解析で加工面の形成機構を明らかにした.これら研究成果は,学術論文3編国内発表3回で公表している.スパイラル超音波援用研削法を提案し実験装置の試作とサファイアのスクラッチング試験と研削実験を行った.その結果,超音波を援用すると(1)臨界切込み深さが約30%増大し研削抵抗が30%以上減少する;(2)レジンボンド砥石は砥粒切れ刃の微細化と分布密度の向上,ビトリファイト砥石は良好な作業面の維持と耐摩耗性の向上及び加工面品位の改善が確認された;(3)加工面形成機構のフラクタル解析を行い面粗さ,表面欠陥,材料除去モードなどをフラクタル次元で評価できることを示した;などの知見が得られた.また,本技術の実用化に向けて真空チャック付き超音波ユニットを設計・製作しその動作を確認することができた.本年度(H26)は3ヶ年計画の2年目で,初年度(H25)で真空チャック付きの超音波ユニットを製作しそれと単石ダイヤモンドツールによるスパイラル超音波援用切削実験を行い,切屑の生成過程や切削抵抗の変化など材料の除去機構について検討するといった項目について研究を遂行する計画を当初は立てた.しかし初年度は,当初実施予定の項目(真空チャック付きの超音波楕円振動ユニットの設計・製作)がユニット設計上の環境不備により次年度以降での実施に変更されたのに伴い,次年度と最終年度で実施する計画であった項目の一部を前倒しで実施した.この状況を踏まえて,次年度としての今年度(H26)も当初予定の内容(スパイラル超音波援用単石ダイヤモンド切削における材料除去過程の検討)が初年度で実施されたため,最終年度実施予定の内容(研削抵抗,加工面の粗さと性状,研削熱,砥石の摩耗等に及ぼす超音波振動,切り込み深さ,送り速度,砥石周速度の影響など研削加工特性の体系的実験調査)の前倒し実施を進めた.特に当初計画していなかったフラクタル解析法による加工面性状の評価といった項目は,研究を進めていくうちに本技術を確立するうえで重要な評価手段であるとわかり,新たに実施することにした.このように,前年度未実施の項目と前倒しで実施した項目,特に当初未計画の項目の実施について総合的に評価すると,これまでの達成度はおおむね順調に進展していると考える.工学3ヶ年研究終了の時点で研究目的が達成されるように,所定の研究内容・項目の全部実施を前提に,これまで各々の時期の状況に応じて各項目と内容の実施順序を適宜に臨機応変で調整しながら研究を進めてきた.
精子頭部タンパク質による卵外被の認識・通過の分子基盤の解明

受精とは単純な現象のようだが、卵と精子の間の遠い道や、卵を守る膜(卵外被)によって遮られた、容易ならぬ道である。本研究では、受精実験に使いやすい動物であるカタユウレイボヤを用いて、精子が卵外被という障壁を突破する仕組みの解明を目ざした。まず、精子の表面にあるタンパク質を調べ上げ、精子と卵外被の相互作用に関わりそうな因子の目録を作り、今後の研究の礎とした。その中でも特に量と数の多かった、メタロプロテアーゼという種類の酵素が、受精に、とりわけ卵外被の分解に、必要であることを発見した。受精において卵外被(卵細胞を覆うタンパク質性の膜)は、多精や異種精子の融合を防ぐ堅牢な防壁であり、また自家不和合性を示す種においては自己非自己認識の場としても機能する。受精の成立にあたり、精子の頭部には、適切な相手(の卵外被)を識別し、さらに卵外被を突破する機構が必要であり、それらを解明することが受精を理解するうえで重要である。本研究では、受精に至るまでの様々な障壁を乗り越える精子の頭部に備わった機能を解明することを目標に、主にカタユウレイボヤの精子頭部タンパク質の解析を行っている。カタユウレイボヤは、配偶子の入手が他の動物に比べ特に容易で、供給体制も確立されているため、動物の受精機構の解明に最適である。受精に関与する精子側因子は、はじめから精子表面に露出されているか、卵との接近に伴い精子表面に露出される、あるいは精子から放出されると考えられる。まず、寄与しうる分子を網羅的に把握する目的で、精子反応によって放出されたタンパク質と、細胞膜不透過標識とアフィニティー精製で濃縮されたタンパク質を採集し、プロテオーム解析を行った。さらに、自己非自己認識因子として同定されながら、タンパク質レベルでの検出が困難なため機能が検証されていないs-Themisの検出への試みと、カタユウレイボヤ卵外被溶解への関与が提唱されているが未決着であるユビキチンープロテアソーム系(UPS)の受精への関与の解析も行った。s-Themisについては大量調製とさらなる分画の末、質量分析でs-Themis由来の可能性が高いペプチドの検出に成功した。プロテオーム解析では、受精への関与が報告されていない多数の未知分子が検出され、特にその中で特定のドメイン構成を共有していた一群の分子については、阻害薬を用いた実験の結果から有望な受精関連因子候補と判断し、より詳細な機能解析に着手した。・卵外被との結合または卵外被への穿孔形成に直接関与しうる精子タンパク質の候補として、カルシウムイオノフォアにより誘起された精子反応の前後で、精子から放出される分子と、細胞膜不透過性標識で標識される分子を網羅的に同定した。ドメイン構成から配偶子相互作用への関与が見込まれる分子も多数同定され、今後の受精機構解明への有望な手がかりを残すことができた。・精子表面タンパク質濃縮画分を大量調製し、SDS-PAGEとLC/MSによる分析を行い、s-Themis由来の可能性が高いペプチドの検出に成功した。これはs-Themisのタンパク質の存在を支持する初めての証拠である。・細胞膜透過性のプロテアソーム阻害薬MG-132とbortezomibの存在下で媒精を行うと、卵割達成率が減少することを確認した(澤田ら1998の再現)。しかし、卵だけまたは精子だけを阻害薬で前処理して媒精すると、非共有結合性のMG-132では効果が見られず、共有結合性のbortezomibでは卵を前処理した場合のみ卵割達成率減少が見られた。また、薬剤無しで媒精後、阻害薬に曝露した場合も、卵割達成率減少が見られた。また、ポリユビキチン鎖に取り込まれプロテアソームを阻害するユビキチン類似体UBB+1の存在下で媒精を行っても、受精阻害は確認されなかった。以上よりカタユウレイボヤにおいては、プロテアソーム阻害薬による卵割達成率減少は受精阻害ではなく卵割阻害に過ぎず、また受精に精子による卵外被ユビキチン化は必要無いことが判明した。・表面タンパク質濃縮画分にastacin様メタロプロテアーゼ群が多いことを見出した。汎メタロプロテアーゼ阻害薬GM6001が受精を阻害したことから、これらの分子はUPSに代わる新たな候補因子として有力である。順序は前後したものの計画は進んでおり、一部の仮説には否定的な結果が出つつあるが、それに代わる新たな因子を見出した。目的に向けて研究は順調に進行していると言える。卵細胞を覆うタンパク質性の膜(卵外被)は、卵を多精や異種精子との融合から守ると同時に、受精相手となるべき精子にとっても強固な障壁となる。精子は単なる遺伝情報の一時保管容器ではなく、障壁を突破する各種機構を備えた特殊な細胞であり、受精を理解するには精子に備わったマシナリーを解明することが必要である。前年度に、カタユウレイボヤにおいて、精子表面タンパク質濃縮画分に特定のメタロプロテアーゼ群が豊富に存在すること、広域メタロプロテアーゼ阻害薬が受精において、精子が卵外被突破するまでのいずれかの段階を阻害することを明らかにしてきた。

一方で、精子が卵外被に通過孔を形成するとマボヤにおいては目されているユビキチン-プロテアソーム系(UPS)が、カタユウレイボヤの受精においてはマボヤほどの重要性を持たない可能性も浮上したため、当該年度においては、UPSに代わる卵外被穿孔形成因子の新規候補として、精子表面メタロプロテアーゼ群に着目し追及した。これらのメタロプロテアーゼ群の発現・局在・受精における機能を免疫学的な方向からも解明する目的で、抗体を作製したが、不運にも全てが免疫染色では機能せず、資金面からこのアプローチを断念せざるを得なかった。これらのメタロプロテアーゼ群を8種類のTALENペアによるゲノム編集でノックアウトしたところ、卵細胞にいずれのTALENペアを注入した場合でも、初期発生は正常そうで高いノックアウト効率が見られた反面、尾退縮期に形態の異状が見られ始め、変態を完了することなくノックアウト個体が死滅してしまった。これらメタロプロテアーゼ群のmRNA発現が変態期に見られ、広域メタロプロテアーゼ阻害薬も発生期に同様の異状を引き起こしたことから、これらの遺伝子の機能は受精にはとどまらず、後期発生にも必須であるらしいことを発見した。研究室で所有する装置を利用してLC/MSによるプロテオーム解析を高頻度に行う計画だったが、分析装置の故障で長期間にわたり運転ができなくなったため。受精とは単純な現象のようだが、卵と精子の間の遠い道や、卵を守る膜(卵外被)によって遮られた、容易ならぬ道である。本研究では、受精実験に使いやすい動物であるカタユウレイボヤを用いて、精子が卵外被という障壁を突破する仕組みの解明を目ざした。まず、精子の表面にあるタンパク質を調べ上げ、精子と卵外被の相互作用に関わりそうな因子の目録を作り、今後の研究の礎とした。その中でも特に量と数の多かった、メタロプロテアーゼという種類の酵素が、受精に、とりわけ卵外被の分解に、必要であることを発見した。本研究では、カタユウレイボヤ精子の表面タンパク質濃縮画分にはastacinファミリーのメタロプロテアーゼが多く、少なくとも5分子がタンパク質レベルで存在すること、メタロプロテアーゼ阻害薬GM6001が精子の卵外被通過までのいずれかの過程を阻害することを、明らかにしてきた。このため、卵外被分解因子の候補をプロテアソーム系に絞っていた当初の計画を変更し、astacinメタロプロテアーゼ群の受精における機能を調査してきた。本年度では、精子には卵外被分解活性があり、主な基質は卵外被主成分VC57タンパク質であること、その反応がGM6001に阻害されることから、精子による卵外被分解にメタロプロテアーゼが必要なことを、明らかにした。すなわちメタロプロテアーゼは、卵外被分解酵素の正体であるか、または卵外被分解酵素の活性化に必須の因子である。GM6001はastacin以外のメタロプロテアーゼも阻害するので、astacinファミリーだけの機能を確認するため、プロテアーゼドメインのリコンビナントおよび、TALENによるノックアウトも行ってきた。しかし、リコンビナントは大腸菌・昆虫細胞発現系のいずれでも活性体作出に成功せず、ノックアウトでは変異体は変態期致死となった。変態期の致死性を回避するための組織選択的ノックアウト系の確立を試みたが、いずれも未だ成功していない。以上より、カタユウレイボヤ精子による卵外被分解にはメタロプロテアーゼが必要であり、分解の場に最も多く存在するであろうメタロプロテアーゼは、astacinファミリーであることを、本研究により明らかにした。組織選択的ノックアウトのネックとなっていた技術的問題は現在は解決されており、astacinノックアウト成体ホヤの育成に成功すれば、astacinファミリーメタロプロテアーゼの受精における機能を確定することができるだろう。
金融システム改革と法制度

本研究を通じて以下の諸点を明らかにすることができた。第一に、金融取引における投資者保護の制度を、銀行・保険・証券等の伝統的な金融の各分野のほか、更にはデリバティブ取引等の新たな金融取引を含め、横断的に整備する必要があることと、その場合の制度の内容として、適合性の原則や受託者責任原則をより具体化する必要があること、等である。我々の研究成果は、平成18年に成立した金融商品取引法に反映された。しかし、金融商品取引法の適用対象に商品取引が含まれていない等の課題が残っていることも、我々の研究は明らかにした。第二に、市場取引のインフラを整備するために、各種金融市場における決済制度の課題や市場参加者の行為における利益相反の問題を検討し、整備すべき法制度の具体的な内容にっき明らかにした。第三に、投資のための各種スキームにおける法制度の不備を検討し、解釈論・立法論を展開した。その一部は金融商品取引法に反映されている。第四に、金融コングロマリット化が進む中で、それに伴い発生する金融グループ全体としてのリスク管理やガバナンスの問題、利益相反や顧客情報の保護と利用の問題等について検討を行い、制度整備の課題等を明らかにした。第五に、以上の各問題に対処するために必要な、金融監督法の整備の必要性と方向を明らかにした。以上のように、各研究課題につき検討を進め、かなり具体的な解釈論・立法論としてとりまとめることができた。その成果は、論文・著書の発表や、研究代表者や分担者が立法作業に関与することによって、金融商品取引法、信託業法改正、銀行法改正、その他の立法に反映された。しかし金融コングロマリットに関する法制整備等、更に進めるべき法制整備の具体的な内容を詰めるという課題が残っているため、今後はそのような研究を進めていきたい。研究開始年である平成15年度は,本研究のための基礎的な資料収集を行う作業が中心となった.研究計画記載の項目ごとに作業状況を記載すると以下の通りである.(1)金融取引における投資家保護と法的規制投資勧誘をめぐるわが国及び外国判例の収集,立法資料収集,電子金融取引の契約書式の入手,金融仲介機関による顧客財産の管理に関する法律・自主ルールの収集を行った.(2)市場取引を円滑にするためのインフラと法的規制取引所・清算機関の組織の調査(特に取引所の株式会社化に関する実態調査),清算機関を通じた決済実務の調査,清算機関の参加会員の倒産をめぐる外国法の調査,私設取引システム(PTS)の規制の実態調査等を行った.(3)投資のためのさまざまな「仕組み」(vehicle)と法的規制会社型投資信託,流動化スキーム,中間法人制度について検討した。(4)金融機関の組織と法的規制金融機関の組織再編の実態調査(例:みずほフィナンシャル・グループ),金融機関と企業形態の理論的な文献の収集を行った.(5)金融行政・監督と法的規制健全性確保のため法規制に関する外国法の調査,金融機関の破綻処理をめぐる外国法制の調査,不良債権の回収・処理に関する実態調査を行った.または破綻金融機関の経営者の責任についての資料収集を行った.平成16年度は、15年度に引続き、資料収集とデータベースの構築を続けながら資料等の分析を行った。研究会等を通じ、各担当者間の意見交換やデータの交換等を行った。研究計画記載項目毎の作業状況は次の通り。(1)金融取引における投資家保護と法的規制投資勧誘をめぐるわが国及び外国の法令・判例の収集、立法資料の収集、電子金融取引の契約書式等の入手、金融仲介機関による顧客財産の管理に関する法律・自主ルールの収集等を引続き行ったほか、特に金融ADRに関する資料を集めた。またこれら資料の分析を行った。

(2)市場のインフラと法的規制取引所・清算機関の組織、清算機関を通じた決済実務、清算機関の参加会員倒産に関する外国法、私設取引システム(PTS)の規制の実態、等についての調査を引続き行うとともに、企業内容開示の電子化(EDINETの改善)、証券決済制度の改革、特にその国際私法的側面につき調査を行った。そしてこれらの分析を行った。(3)投資のための様々な「仕組」(vehicle)と法規制会社型投資信託、流動化スキーム、中間法人制度等につき、投資サービス法、非営利法人法、そして会社法の立法作業が進んでいることから、その及ぼす影響を中心に調査・分析を行った。(4)金融機関の組織と法的規制金融機関の組織再編の実態調査に基づき、金融機関のコーポレート・ガバナンスに関する業法や会社法等組織法の規制の問題点と改革の方向につき検討を行った。(5)金融行政・監督と法的規制金融機関の健全性確保や破綻処理をめぐる外国法の調査、不良債権の回収・処理に関する実態調査を引き続き行い、金融機関の経営者の責任についての資料収集を更に行い、分析を行って、その成果の一部をとりまとめた。平成17年度は15年度以来の資料収集及びデータベース構築を完成させ、資料等の分析を終えた。そして研究会を開いて各担当者間で資料・データ・意見の交換を行い、全体としての研究の集約を行った。研究計画記載毎の研究成果の集約は以下の通りである。1.金融取引における投資家保護と法的規制投資勧誘をめぐるわが国における問題状況の分析及び比較法的研究を通じて、投資に関するプロとアマで投資家保護規制をいかに変えるべきか、プロとアマの線引をいかにつけるか、法律と自主規制でいかに規制の役割分担をすべきか、統一的金融ADRの必要性とあり方等につき、主として立法論をとりまとめ、金融商品取引法案に反映させた。2.市場のインフラと法的規制取引所・清算機関等の組織や決済実務のあり方等につき、国際比較を通じてわが国の問題点を明らかにした。特に震災その他の緊急時の対応の仕組みが不備であることを明らかにし、法的手当の方向性を示した。3.投資のための様々な「仕組」(vehicle)と法規制金融商品取引法案、信託法・信託業法改正案、一般社団法人及び一般財団法人法案等の投資の「仕組」に係わる立法の影響を明らかにした。4.金融機関の組織と法的規制金融機関のコーポレート・ガバナンスに関わる銀行法等の監督法と会社法の関係を明らかにし、それに関する解釈論・立法論をとりまとめた。5.金融行政・監督と法的規制金融機関の健全性確保のための監督法的規制に違反し、金融機関を破綻に至らしめた取締役の責任等につき、基本的視座を提言し、最近の判例に対する批判的解釈論をとりまとめた。
翻訳後修飾に基づくABCG2トラフィッキング異常機構の解明

生体異物の細胞外排出を担うトランスポーターABCG2は日本人において遺伝子多型のアレル頻度が高く,Q141K変異体(421C>A)は低発現,内在化,及び輸送機能低下を示す.タンパク質の局在や発現の変化には翻訳後修飾が寄与することから、申請者は変異箇所のアミノ酸残基Gln及びLysが有する特徴に着目し,Q141K ABCG2の局在及び発現変化メカニズムをLysの翻訳後修飾の変化に基づいて検討する.また、翻訳後修飾を調節する薬物を用いて発現及び機能を回復させる方法を探索する.生体異物の細胞外排出を担うトランスポーターABCG2は日本人において遺伝子多型のアレル頻度が高く,Q141K変異体(421C>A)は低発現,内在化,及び輸送機能低下を示す.タンパク質の局在や発現の変化には翻訳後修飾が寄与することから、申請者は変異箇所のアミノ酸残基Gln及びLysが有する特徴に着目し,Q141K ABCG2の局在及び発現変化メカニズムをLysの翻訳後修飾の変化に基づいて検討する.また、翻訳後修飾を調節する薬物を用いて発現及び機能を回復させる方法を探索する.
膵管胆道合流異常における胆道癌発生に関する実験的研究

膵管胆道合流異常はヒトにおいては、胆道癌の発生が極めて高いことが知られている。本実験では生理的に共通管の著しく長いハムスターを用い、ヒト及びハムスターの膵液酵素組成を測定し、ハムスターではヒトに比しtrypsin,elastase-1,及びphospholipase A2が著しく低値であることを証明した。これに基づいて発癌剤N-nitrosobis(2-oxopropyl)amine(BOP)を投与した10週令のsyrian golden hamsterを用い、胆嚢瘻を作成しこれより生理的食塩水の注入群(第1群)とヒト膵液注入群(第2群)を作成し、胆道癌の発生が第2群でより誘発されるかについて検討を行った。発癌剤であるBOPは1週目70mg/kg/1回投与し、以後20mg/kg/1回/週、1回0.1mlずつ胆嚢瘻より投与した。10週間の観察期間後、屠殺し胆道系を病理組織学的に検討した。過形成は第1群、第2群とも、胆道内に10週間後100%に種々の程度の過形成性変化を認めた。腺腫は10週後は第1群で30%(3/10)、第2群で82%(9/11)の発生で、第2群で危険率5%で有意に高い発生を示した。癌では10週後、第1群で10%(1/10)、第2群で64%(7/11)であり危険率5%で第2群で有意に高い癌の発生を認めた。以上のことよりヒトの膵液酵素の成分が、胆道における発癌に強い影響を与えていることが示唆された。本実験はヒトの膵胆管合流異常の発癌実験モデルとして有用で、本質的な実験モデルと考える。
対面型ポルフィリンを用いた酸素分子の電気化学的還元

立体配置の明確に規制された対面型ポリフィリン2量体のビスコバルト錯体による酸素の4電子還元反応能を明かにする目的で、この錯体を炭素グラファイトに吸着させた電極を調整して、その酸素還元能を検討した。これまで、一部の対面型ボルフィリン2量体のビスコバルト錯体が酸素4電子還元を触媒することは知られていたが、よりポルフィリン中心間距離の小さいモデルでは、2つの金属サイトがより共同的に作用する可能性が高くなり、結果として還元効率の向上につながる可能性が期待された。そこで、まず1,2-Phenylene架橋したポルフィリン2量体のビスコバルト錯体を合成し、シリカゲルクロマトグラフィにより精製した。ポルフィリンのメゾ位に3種類の芳香族置換基を有する1,2-Phenylene架橋したポルフィリン2量体をクロロホルム中、酢酸コバルト(II)と加熱して、それぞれのビスコバルト錯体を調整した。これらの錯体を共同研究者であるPohang University of Science and TechnologyのKimoon Kim副教授の研究室に送付して、その電気化学的性質を詳しく検討した。1,2-Phenylene架橋のポルフィリン2量体のビスコバルト錯体をグラファイト上に吸着させ、酸素の電気化学的還元反応はRotating ring-disc電極で測定を行った。4-tolyl基を有する錯体の場合、0.1Nのトリフルオロ酢酸存在下で、大きなdisk電流が観察されたものの、ring電流はほとんど観測されず、酸素の還元過程において2電子還元生成物である過酸化水素が生成していないことがわかった。この錯体の酸素還元能は、従来の酸素4電子還元を行うことが知られている錯体の最高性能に近いことを見いだした。この反応のKoutecky Levich plotから還元反応に関与する電子数は3.8であることも明かとなり、事実上4電子還元反応が進行していることがわかった。一方、メゾ位に3,5-ditertbutylphenyl基を有するポルフィリン錯体の場合は、還元反応に関与する電子数は約2であり、ほとんど2電子還元しか進行せず、対応するポルフィリン単量体と同じ反応性しか示さない。さらに、電子吸引基である2,3,4,5,6-pentafluorophenyl基を有するポルフィリン錯体の場合は還元反応に関与する電子数は約2.7でと計算され、4電子還元と2電子還元の両方の経路が進行していることが示唆された。このように非常に高い酸素4電子還元触媒能を持つポルフィリン錯体を合成できたことおよびポルフィリン触媒錯体近傍のわずかな分子修飾により、酸素の電気化学的還元経路が大きく変化することをはじめて明かにした。次に、より近傍したモデルとして、1,8-Naphthalene架橋ポルフィリン2量体のビスコバルト錯体を検討した。市販の1,8-Naphthalic Anhydrideから出発して、7段階で1,8-Naphthalene架橋ポルフィリン2量体の合成に成功した。最後のポルフィリン環化の収率は6%であった。H-NMRから2つのポルフィリンのプロトンは非常に大きな高磁場シフトを示しており、対面型配置に強く固定されていることがわかっている。現在、コバルトイオンのこのポルフィリン2量体への挿入を検討中である。

さらに、電子吸引基である2,3,4,5,6-pentafluorophenyl基を有するポルフィリン錯体の場合は還元反応に関与する電子数は約2.7でと計算され、4電子還元と2電子還元の両方の経路が進行していることが示唆された。このように非常に高い酸素4電子還元触媒能を持つポルフィリン錯体を合成できたことおよびポルフィリン触媒錯体近傍のわずかな分子修飾により、酸素の電気化学的還元経路が大きく変化することをはじめて明かにした。次に、より近傍したモデルとして、1,8-Naphthalene架橋ポルフィリン2量体のビスコバルト錯体を検討した。市販の1,8-Naphthalic Anhydrideから出発して、7段階で1,8-Naphthalene架橋ポルフィリン2量体の合成に成功した。最後のポルフィリン環化の収率は6%であった。H-NMRから2つのポルフィリンのプロトンは非常に大きな高磁場シフトを示しており、対面型配置に強く固定されていることがわかっている。現在、コバルトイオンのこのポルフィリン2量体への挿入を検討中である。