hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極度に伸長したＣ―Ｃ単結合を有する化学種の創成と結合のジラジカル性の追求

極度に伸長したC-C単結合を有する化合物の物性探索と更なるC-C結合の伸長を実現する分子の探索を行った。メチルアクリダンがジスピロ型に組み込まれたピラセン誘導体においてサーモクロミズム現象が結晶及び粉末状態で発現することが確かめられた。また、ピラセンの分子足場をより剛直な系とすることでC-C結合がより伸長する可能性がDFT計算によって示された。C-C単結合の結合伸長の分子設計指針の有用性をC=C二重結合に適用し、長いC=C二重結合を有する化学種の創成にも成功した。本研究では長い共有結合を有する化合物の創製とその物性調査を目的としている。昨年度までにメチルアクリダンを組み込んだピラセン誘導体において結晶および粉末状態でサーモクロミズムが発現することを確かめている。本年度は当化合物を物性調査が可能になるよう、スケールアップ合成を検討した。前駆体のジカチオンを還元することで目的化合物を発生させたのち種々の精製を試みたが収率の向上は出来なかった。今後嫌気低温条件下での再結晶を検討する予定である。これまでに立体障害を増大させた化合物が結合が開裂したとみなせる長いC...C結合距離を有することをDFT計算により明らかにしている。本年度はこれまでに検討してきた長いC-C結合の分子足場を改良することで結合が伸長しないか検討した。これまでに検討してきたテトラアリールピラセンの分子足場であるピラセンの一方のC-C単結合を二重結合もしくはベンゾ縮環し摂動を与えることで分子足場の反対側にある長いC-C結合がさらに伸長しないか検証を試みたが、有意な結合の伸長は認められなかった。一方で分子足場の5員環を4員環にすることでより長いC-C結合長が見積もられることを明らかにした。長いC-C単結合の結合伸長の由来は単結合周りの立体障害であることが明らかにされている。そのことを実証し更なる特異な結合種の探索を目指し、C=C結合の伸長に挑戦した。C=C結合周りの置換基がより平面にかつ近接位に強制でき、固い分子足場としてアセナフチレン-1,2-ジイル骨格を選択し置換基として剛直なπ骨格であるアクリジンを組み込んだ化合物を合成した。X線構造解析の結果、合成した化合物では標準結合長より5%長い1.379Åの結合を有することを明らかにした。立体障害及び電子状態が異なる類似化合物との詳細な比較によりこの結合伸長はアクリジン間での立体反発に帰属できることが確かめられた。今後該当化学種の結合強度や特性の調査を行う予定である。本研究は長いC-C単結合を有する化合物の創製とその物性調査を目的としている。本年度はDFT計算を用いた長いC-C単結合を有する候補化合物の探索と長いC-C単結合を有する化合物が示すサーモクロミズムについて調査を行った。長いC-C単結合を有する化合物の探索においては、これまでに長いC-C単結合を有していることが確かめられているテトラフェニルピラセンを基軸としてDFT計算による比較・検討を行った。立体反発の増加による結合の伸長を検討する目的でアリール基をフェニル基からナフチル基に置換した化合物を検討したが、結合の更なる伸長が認められなかった。一方で、アンスリル基に変更すると長い結合が開裂したとみなせるジラジカル構造が見積もられた。ファンデアワールス相互作用が長い結合の安定化に寄与していると報告がされていることを考慮し、アダマンチル基を組み込んだ化合物を構造最適化したところ、結合が開裂しているとみなせる長いC...C原子間距離を有すると見積もられた。これまでにテトラアリールピラセンの単結晶中でのサーモクロミズムを明らかにしている。今年度は結晶状態だけではなく、粉末状態においてもサーモクロミズムを示すことを確かめた。粉末のUV-Visスペクトルにおいて加熱と冷却に対応して長波長部位の可逆な色調の変化が起きることを確かめた。現在、物性の詳細を明らかにする目的で該当化合物の合成条件の最適化を進めており、前駆体をグラムスケールで合成した。研究計画に記載の通り検討を進めており、おおむね順調に進展していると考える。サーモクロミズムを示す化合物の大量合成法を速やかに確立する。合成した試料を用いて物性測定を行うことでサーモクロミズムの由来を明らかにすることを目指す。また、これまでに検討した、長い結合を有する候補化合物の合成に着手する。該当なし
文化的景観保全を核としたソーシャルイノベーション・システムの構築

本研究の目的は,文化的景観保全を核に,地域環境に即したソーシャルイノベーションを起こすことができる持続可能な地域システムを,多様な主体の参画により構築することである.ここではソーシャルイノベーションを,コミュニティが自分たちで能動的に,地域に見合った適切な社会変革を駆動させていく,小さな発見や仕組みづくりの社会技術を指す.研究成果として,1文化的景観を規範として地域の本質的価値を発見する参加型まち歩き手法を確立し,2文化的景観保全・活用について議論することで,多様な異分野協働のためのネットワークを構築した.3ソーシャルイノベーションを起こすことができる人材育成プログラムを実施した.本研究は,文化的景観保全を核に,地域環境に即したソーシャルイノベーションを起こすことができる持続可能な地域システムを,多様な主体が参加して構築することを目的としている.ここでは「ソーシャルイノベーション」を,地域創生に資するような,地域コミュニティの構成員が自分たちで能動的に,地域に見合った適切な社会変革を駆動させていく,小さな発見や仕組みづくりの社会技術を指す.そのため,A:地域の本質的価値を発見(再発見)する参加型まち歩き手法,B:多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワーク,C:ソーシャルイノベーションを起こすことができる人材育成プログラムを組み合わせ,地域アイデンティティを自立的に育む持続可能な地域システムとして構築する.平成27年度は,まず持続可能な地域システム構築のために,まずB:多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワークを構築した.具体的には,研究代表者が市職員を対象とした政策立案研修を担当している菊池市において,菊地市役所職員,地域おこし協力隊,科研費研究者メンバーの三者が菊地の公共的課題解決を議論するワークショップの場を二度持った.その後,A:地域の本質的価値を発見(再発見)する参加型まち歩き手法として,各専門家に「水」,「歴史」「生態系」「農業」「防災」などに特化したまち歩きプログラム,フットパスコースを提案するため,基礎調査を行った.科研費メンバーと適切な情報共有がなされ,良好なチームビルディングがなされたため.本研究は,文化的景観保全を核に地域環境に即したソーシャルイノベーション(以下,SIと略)を起こすことができる持続可能な地域文化システムを,多様な主体が参加して構築することを目的としている.そのため,地域の本質的価値を発見する参加型まち歩き手法,多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワーク,SIを起こすことができる人材育成プログラムを組み合わせ,地域アイデンティティを自立的に育む社会を構築する.平成27年度は,持続可能な地域システム構築のために,多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワークを構築した.具体的には菊池市において,市役所職員,地域おこし協力隊,科研費研究者メンバーらが,公共的課題解決を議論する場を形成した.その後,各専門家が基礎調査を行った.平成28年4月の熊本地震により,私たちが構築してきた研究ネットワークも被災した.しかし,この「文化的景観保全を核としたSIシステム」を共有してきたことは,熊本の復興まちづくりに大いに役立った.昨年度は,(1)白糸台地地区は中山間地域の農村景観,棚田景観,(2)三角西港地区は近代化遺産を核とした港湾景観,において文化的景観の活用を念頭に置いた,SIシステムを取り戻すこと復興まちづくりとして実践した.平成29年度は,(1),(2)の地域に加え,(3)基礎自治体を越えた広域な文化的景観選定を目指す阿蘇地域,(4)熊本地震による観光被災が大きく離島として共通の文脈でとらえることができる天草地域の海浜景観,(5)熊本地震の被災地に対する積極的に復興拠点として豊かな自然環境に注目している菊池市において,多様なステークホルダーの協働によって,フットパスコースやマップ,地域アイデンティティの涵養に資するプログラムを提案し,熊本の復興まちづくりの一環としてのアクションリサーチを考えている.平成27年度は,持続可能な地域システム構築のために,多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワークを構築した.具体的には菊池市において,市役所職員,地域おこし協力隊,科研費研究者メンバーの三者が,菊池の公共的課題解決を議論する場を形成した.その後,各専門家が基礎調査を行った.平成28年4月の熊本地震により,私たちが構築してきた研究ネットワークも被災した.しかし,この「文化的景観保全を核としたSIシステム」を少なからず共有してきたことは,熊本の復興まちづくりに大いに役立った.昨年度は,(1)白糸台地地区は中山間地域の農村景観,棚田景観,(2)三角西港地区は近代化遺産を核とした港湾景観,において文化的景観の活用を念頭に置いた,SIシステムを取り戻すこと復興まちづくりとして実践した.本研究は,文化的景観保全を核に地域環境に即したソーシャルイノベーション(以下,SIと略)を起こすことができる持続可能な地域文化システムを,多様な主体が参加して構築することを目的としている.そのため,地域の本質的価値を発見する参加型まち歩き手法,多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワーク,SIを起こすことができる人材育成プログラムを組み合わせ,地域アイデンティティを自立的に育む社会を構築する.平成27年度は,持続可能な地域システム構築のために,多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワークを構築した.具体的には菊池市において,市役所職員,地域おこし協力隊,科研費研究者メンバーらが,公共的課題解決を議論する場を形成した.その後,各専門家が基礎調査を行った.平成28年4月の熊本地震により,私たちが構築してきた研究ネットワークも被災した.

しかし,この「文化的景観保全を核としたSIシステム」を共有してきたことは,熊本の復興まちづくりに大いに役立った.昨年度は,(1)白糸台地地区は中山間地域の農村景観,棚田景観,(2)三角西港地区は近代化遺産を核とした港湾景観,において文化的景観の活用を念頭に置いた,SIシステムを取り戻すこと復興まちづくりとして実践した.平成29年度は,(1),(2)の地域に加え,(3)基礎自治体を越えた広域な文化的景観選定を目指す阿蘇地域,(4)ユネスコ世界文化遺産登録を目指し広域連携を必要とする天草地域の文化的景観,(5)熊本地震の中心的な被災地である益城町において,多様なステークホルダーの協働によって,フットパスコースやマップ,地域アイデンティティの涵養に資するプログラムを提案し,熊本の復興まちづくりの一環としてのアクションリサーチを行った.本研究の目的は,文化的景観保全を核に,地域環境に即したソーシャルイノベーションを起こすことができる持続可能な地域システムを,多様な主体の参画により構築することである.ここではソーシャルイノベーションを,コミュニティが自分たちで能動的に,地域に見合った適切な社会変革を駆動させていく,小さな発見や仕組みづくりの社会技術を指す.研究成果として,1文化的景観を規範として地域の本質的価値を発見する参加型まち歩き手法を確立し,2文化的景観保全・活用について議論することで,多様な異分野協働のためのネットワークを構築した.3ソーシャルイノベーションを起こすことができる人材育成プログラムを実施した.平成28年度は,これまで研究代表者らが文化的景観保全に努めてきた地域であり,平成28年熊本地震により甚大な被害を受けた地域,それほど被害をうけていない地域を比較しながら,C:ソーシャルイノベーションを起こすことができる人材育成プログラムを開発する.また,実践の場として閉校となった小学校や遊休公共施設利用なども検討し,文化的景観保全,ソーシャルイノベーションの「学び舎」とする.研究対象地は,(1)白糸台地地区は中山間地域の農村景観,棚田景観,(2)﨑津・今富地区は漁村と農村の景観,(3)三角西港地区は近代化遺産を核とした港湾景観,(4)阿蘇地域は基礎自治体を越えた広域な文化的景観選定を目指す.平成27年度は,持続可能な地域システム構築のために,多様な専門性,異分野のステークホルダーが協働するためのネットワークを構築した.具体的には菊池市において,市役所職員,地域おこし協力隊,科研費研究者メンバーの三者が,菊池の公共的課題解決を議論する場を形成した.その後,各専門家が基礎調査を行った.平成28年4月の熊本地震により,私たちが構築してきた研究ネットワークも被災した.
免疫学的特権破綻の観点からみた汗腺を標的とする自己免疫性疾患の病態解明

研究計画初年度となる本年度は、まずヒトの正常汗腺・汗管が免疫学的特権を有するかを明らかにするため、健常コントロールとして、皮膚良性腫瘍の摘出術で得られた残余皮膚から作成した病理組織標本を用いて毛包における免疫学的特権に関連する分子として知られているMHC class I, macrophage migration inhibitory factor (MIF), alpha-melanocytic stimulating hormone (MSH)について各種抗体の濃度の最適化など行い免疫組織化学的染色する方法を確立した。次いで各分子の染色強度をImage J softwareを使用し、定量的に測定し、表皮基底層、汗管、汗腺分泌部における染色輝度を数値化して比較した。正常皮膚において、MHC class Iは表皮基底層に比べて、汗管では発現が有意に低下し、汗腺においてはさらに低下していることを統計学的解析を用いて定量的に示すことができた。免疫抑制分子として知られるMIF, alpha-MSHは表皮基底層と比べて、汗管及び汗腺においてその発現は有意に上昇していることがわかった。これらの結果から、ヒトの汗腺は免疫学的特権を有する可能性が高いことが示唆された。次いで、次年度への準備として汗腺向性の炎症性細胞浸潤が特徴とされる自己免疫性疾患であるエリテマトーデス、シェーグレン症候群、強皮症の検体をいくつか用いて染色条件を検討した。MHC class Iの発現は、上記3疾患において汗腺で有意に上昇の傾向を示し、免疫学的特権の破綻が起きている可能性が示唆された。今後、他の分子についても検討する。本研究計画の申請時に想定した初年度の目標は、ヒトの正常汗腺・汗管が免疫学的特権を有するか否かについて1)免疫学的特権関連因子について免疫組織化学的に検討する方法論を確立すること2)デジタル画像解析技術を用いて各因子の染色性を定量的に評価する方法を開発すること3)正常ヒト皮膚組織から作成した病理組織切片を用いて免疫学的特権関連分子の正常汗腺における発現様式が免疫学的特権を示唆するものであることを確認することであった。1)については、正常皮膚を用いて解析対象となる各因子に対する抗体を準備し、さまざまな抗体の濃度、免疫賦活化条件などを検討することで最適な染色条件を確立することができた。2)についてはImage J画像解析ソフトウエアを用いて、組織切片の染色部位のデジタル画像からRGB要素をグレースケールに変換し輝度を定量的に測定することで、染色性を数値化する方法を確立した。3)として、これらの方法を組み合わせ、ヒト正常皮膚組織において、表皮と比較した場合に汗腺・汗管において免疫原性を高める因子の発現は低下し、免疫抑制性の因子の発現が上昇していることを定量的に示し、汗腺・汗管が免疫学的特権を有する可能性を見いだした。以上より、申請時に設定した目標はすべて達成しており、研究計画は概ね順調に進行していると考えた。正常汗腺から得られた所見をもとに、汗腺向性の炎症性細胞浸潤が特徴とされる自己免疫性疾患として、エリテマトーデス、シェーグレン症候群、強皮症などの症例から採取された皮膚病理組織標本を用いて、これらの疾患において汗腺・汗管の免疫学的特権の破綻が生じているか否かを免疫組織化学染色とデジタル画像解析を組合わせて検討する。MHC class Iの他、MIF, alpha-MSHについて、正常、疾患の汗腺・汗管間で発現が異なるかについて検討する。同様に毛包における免疫学的特権に関与することが知られているCD200についても同様の検討を行う。さらに、これらの疾患で得た所見のin vitroでの再現を試みる。具体的にはヒト皮膚検体を用いた器官培養し、IFN-γなどを投与し擬似的炎症性変化を惹起することで、汗腺・汗管における免疫学的特権関連因子の発現様式に変化が生じるか否かについて検討する。その準備段階として「良性腫瘍摘出時の余剰皮膚検体を用いた器官培養系による炎症性皮膚疾患モデル確立の試み」について当施設の倫理委員会の承認を得た。現在、実際に手術余剰検体をもちいて組織のin vitroでの保持方法、培養条件の検討などの準備を開始している。また、in vitro実験でタンパクレベルで差異が検出できない場合に備えてリアルタイムPCRの準備も並行して進めている。

MHC class Iの発現は、上記3疾患において汗腺で有意に上昇の傾向を示し、免疫学的特権の破綻が起きている可能性が示唆された。今後、他の分子についても検討する。本研究計画の申請時に想定した初年度の目標は、ヒトの正常汗腺・汗管が免疫学的特権を有するか否かについて1)免疫学的特権関連因子について免疫組織化学的に検討する方法論を確立すること2)デジタル画像解析技術を用いて各因子の染色性を定量的に評価する方法を開発すること3)正常ヒト皮膚組織から作成した病理組織切片を用いて免疫学的特権関連分子の正常汗腺における発現様式が免疫学的特権を示唆するものであることを確認することであった。1)については、正常皮膚を用いて解析対象となる各因子に対する抗体を準備し、さまざまな抗体の濃度、免疫賦活化条件などを検討することで最適な染色条件を確立することができた。2)についてはImage J画像解析ソフトウエアを用いて、組織切片の染色部位のデジタル画像からRGB要素をグレースケールに変換し輝度を定量的に測定することで、染色性を数値化する方法を確立した。3)として、これらの方法を組み合わせ、ヒト正常皮膚組織において、表皮と比較した場合に汗腺・汗管において免疫原性を高める因子の発現は低下し、免疫抑制性の因子の発現が上昇していることを定量的に示し、汗腺・汗管が免疫学的特権を有する可能性を見いだした。以上より、申請時に設定した目標はすべて達成しており、研究計画は概ね順調に進行していると考えた。正常汗腺から得られた所見をもとに、汗腺向性の炎症性細胞浸潤が特徴とされる自己免疫性疾患として、エリテマトーデス、シェーグレン症候群、強皮症などの症例から採取された皮膚病理組織標本を用いて、これらの疾患において汗腺・汗管の免疫学的特権の破綻が生じているか否かを免疫組織化学染色とデジタル画像解析を組合わせて検討する。MHC class Iの他、MIF, alpha-MSHについて、正常、疾患の汗腺・汗管間で発現が異なるかについて検討する。同様に毛包における免疫学的特権に関与することが知られているCD200についても同様の検討を行う。さらに、これらの疾患で得た所見のin vitroでの再現を試みる。具体的にはヒト皮膚検体を用いた器官培養し、IFN-γなどを投与し擬似的炎症性変化を惹起することで、汗腺・汗管における免疫学的特権関連因子の発現様式に変化が生じるか否かについて検討する。その準備段階として「良性腫瘍摘出時の余剰皮膚検体を用いた器官培養系による炎症性皮膚疾患モデル確立の試み」について当施設の倫理委員会の承認を得た。現在、実際に手術余剰検体をもちいて組織のin vitroでの保持方法、培養条件の検討などの準備を開始している。また、in vitro実験でタンパクレベルで差異が検出できない場合に備えてリアルタイムPCRの準備も並行して進めている。
三次元非定常剥離流れにおける大規模渦と熱輸送機構の直接数値シミュレーション

直接数値シミュレーション手法を有限差分法とともに用いて、平面上突起対、千鳥配列突起群、後向きステップ、急拡大流路まわりに発生する三次元非常剥離流れと熱伝達を明らかにした。1.平面上突起対本解析は馬蹄形渦や再循環剥離流れ等可視化結果を良く再現することが明らかになった。また、局所および均熱伝達特性が明らかにされ、それらの流れ場との関連を考察した。2.千鳥配列突起群第一列と第二列突起まわりの流れは単一突起の場合と同様であり、馬蹄形渦が形成されるが、第三列突起まわりの馬蹄形渦はレイノルズ数が500で始めて形成される。温度場は流れ場の影響を大きく受け、第一,第二列まわりと第三列まわりでは著しく異なる。平均ヌセルト数がレイノルズ数の関数として求められている。3.二次元後向きステップ全ての傾斜角αにおいて、流れはレイノルズ数が500以下では定常、700以上では非定常となる。αが30°から75°の範囲で、再付着長さや最大ヌセルト数の変化は小さい。4.急拡大矩形流路アスペクト比ARの減少とともに、対称流れは高いレイノルズ数まで存在する。最大ヌセルト数はARとReの増加とともに側壁近傍に存在する。Reの増加とともに流れと局所ヌセルト数の三次元性は増大する。5.急拡大流路Re=200では流れはy,z軸に関して対称、Re=300では定常ではあるがy軸に関して非対称になる、最大ヌセト数は流路中央から離れた位置に存在し、Re≧400で流れは非定常となる。Reが1000まで増加すると、縦渦が形成され、およそx/H=30の上流で側壁近傍から下流に放出される。6.後向きステップ三次元剥離流れと熱伝達特性を3種類の後向きステップについて、特にそれらに及ぼす拡大比の影響を解明している。ER=1.5,2.0,3.0ではRe=700,600,500でそれぞれ非定常になる。ER=2.0の時間平均再付着長さと流れ方向速度分布は定常のみならず非定常流れでも実験値ときわめて良く一致する。縦渦が側壁近傍に形成され、大小さまざまな渦塊はERの減少とともに大きくなり、アスペクト比が36.0と大きい場合でも流れの三次元性は厳しく、非定常流れでは三次元性が著しくなり、その熱伝達特性への影響は大きくなる。平面上に設置された直方体突起対ならびに千鳥配列3列直方体突起物について,それらの物体まわりの三次元非定常剥離流れおよび突起物表面からの熱伝達特性を,ナビエ・ストークス方程式およびエネルギー方程式の直接数値シミュレーションにより解明してきている.流れの剥離の様相を正確に把握するため,対流項には五次精度上流差分を採用するなど工夫を凝らしている.平成16年度において得られた結果を要約すると次のようになる.

1.突起対の突起間すきまが狭くなると,それぞれの突起まわりに生じる馬蹄形渦は合体し,突起対を包み込む1個の大きな馬蹄形渦を形成する.突起間すきまに流入する流体は少なく,流路中央の流れは強く押し上げられ,すきま上方から流出する.2.突起背面の循環領域での流れは突起間すきまおよびレイノルズ数により大きく変化する.中程度の突起間すきまでは,すきまに流入した馬蹄形渦は互いに強く干渉し,すきま内の流れを複雑にする.3.単一突起と比較し,すきまが極端に狭い場合の突起全面の平均ヌッセルト数はかなり小さいが,比較的すきまが広がると突起全面の熱伝達低下はわずかとなる.また,すきまが中程度の場合の流路中央側側面では,レイノルズ数の増加とともに単一突起の側面より熱伝達が促進される.4.千鳥配列3列突起物では,1,2列目突起上流に馬蹄形渦が形成され,突起後方に循環領域が形成される.1,3列目突起間に形成される循環領域は,2列目突起がない場合と比較、して小さい.3列目突起上流では低レイノルズ数では馬蹄形渦は形成されない.5.3列目突起近傍では,突起前面近傍で中央部に向かう流れが存在する.側壁前縁で流れが剥離し,側面は剥離循環領域に埋没する.6.突起面温度分布は1,2列目突起では同様であるが,3列目突起での分布はそれらと異なり,側面の温度がきわめて高い.平成16年度に実施した剥離離れと熱伝達に関する直接数値シミュレーションの結果をふまえ、さらに研究を進展させた。平成17年度において数値解析の対象としたのは、後向きステップ,急拡大流路などであり、得られた結果を要約すると次のようになる。1.流れの非定常性が著しい状態となるレイノルズ数が1,000程度までの比較的高いレイノルズ数における計算を実施することにより、強い三次元性を有する非定常な大規模渦構造の動的挙動を明白にし、流れと熱伝達特性の相関を明らかにした。さらに、流れと熱伝達の瞬間的特性のみならずその時間変化を明白にすることができた。2.以上の計算結果を基礎とし、剥離・再付着流れに関して、物体まわり等に形成される馬蹄形渦の三次元構造,剥離剪断層の揺動、再付着点の移動、大規模渦塊の放出機構、馬蹄形渦と大規模渦塊の相互干渉などの動的挙動、さらにはこれらに基づく局所熱伝達率分布およびその非定常変化などの熱伝達機構の詳細を解明し、あわせて剥離・再付着乱流の数理モデル構築の基礎的資料を提供することができた。なお、数値解析は東北大学情報シナジーセンタースーパーコンピューターSX-7を使用した。
糸状菌セルラーゼ遺伝子発現を誘導する新奇転写調節因子の同定と機能解析

糸状菌におけるセルラーゼ遺伝子発現制御を正に制御している新奇転写因子ClbR (cellobiose response regulator)を同定し,ClbRがセロビオースやセルロースに応答した遺伝子発現を制御していることを明らかにした.ClbRは,常に核に局在し,類似した配列を有すClbR2タンパク質と協調的に作用することにより,遺伝子の発現を制御していた.また,ClbRを高発現することにより,持続的に制御下の酵素を高生産することを可能にした.糸状菌Aspergillus aculeatusが生産するセルロース系バイオマス分解酵素遺伝子の発現は,基質存在下で誘導されグルコース存在下で抑制される.この遺伝子発現制御機構のうち,本課題では遺伝子発現誘導を正に制御する因子を新たに同定しその機能を解明することを目的とした.1新たなセルラーゼ遺伝子発現制御因子の同定・機能解析:我々は,A. aculeatus T-DNA挿入変異株ライブラリーを構築し,その中からセルロース系バイオマス分解酵素の生産を調節する制御因子遺伝子の破壊候補株を約二万株のT-DNA挿入変異株の中から探索した結果,推定のタンパク質翻訳後修飾因子の遺伝子破壊株(2株),推定の転写制御に関わる因子の遺伝子破壊株(2株),機能未同定遺伝子破壊株(2株)の計6株において,セルロース誘導能が減少していることを明らかにした.現在はこれら候補遺伝子の機能解析を順次進めている.2同定した転写制御因子ClbRの機能ドメイン解析:本課題においてH23年度に同定した新奇転写因子様タンパク質Cellobiose response regulator, ClbRが,セルロースやセロビオースに応答した遺伝子発現誘導を正に制御していることを明らかにした.本年度は,その作用機序を解析するにあたり,まず,ClbRが他の制御因子と協調的に制御していることを想定してClbRの相互作用因子を探索した結果,ClbRがClbRと相同性を42%有すパラログ因子,ClbR2と協調的に遺伝子の発現誘導を正に制御していることを明らかにした.また,その相互作用に必要なClbRの領域をYeast two hybrid法を用いて限定した.今後は,ClbR2の相互作用に必要な最少領域を特定することにより,ClbRのセルロース誘導を制御する分子機構を解明する計画である.糸状菌におけるセルラーゼ遺伝子発現制御を正に制御している新奇転写因子ClbR (cellobiose response regulator)を同定し,ClbRがセロビオースやセルロースに応答した遺伝子発現を制御していることを明らかにした.ClbRは,常に核に局在し,類似した配列を有すClbR2タンパク質と協調的に作用することにより,遺伝子の発現を制御していた.また,ClbRを高発現することにより,持続的に制御下の酵素を高生産することを可能にした.糸状菌AspergillusaculeatusにおけるFI-avicelase (cbhI), FII-carboxymethyl cellulase (cmc2)遺伝子の発現制御は、XlnR(キシラナーゼレギュレータ)を介さない未同定な機構(XlnR非依存経路)により制御されている。我々はこれまでに、この経路に関わるZn(II)2Cys6タイプの新奇転写因子(cellobiose response regulator, ClbR)を同定した。そこでH23年度は、その機能解析を行うことを課題として設定した。新奇転写因子遺伝子破壊株では、cbhI, cmc2遺伝子のセロビオースに応答した発現誘導がコントロール株の約80%にまで減少していた。また、XlnR依存或いはXlnR非依存経路に関わらず、セルロースに応答した遺伝子発現誘導はClbRにより制御されていることを明らかにした。次に、clbR遺伝子を翻訳調節因子遺伝子のプロモータ(Ptef)を用いて構成的に高発現させた結果、キシラナーゼとbetaーグルコシダーゼ生産量はそれぞれコントロール株の9倍、3倍上昇し、エンドグルカナーゼ生産は、培養後期でも継続して高い生産量を保持されていた。生産量が頭打ちになっているバイオマス分解酵素生産において、新たな酵素大量生産系の分子基盤の構築に成功した。ClbRの局在解析の結果、誘導・非誘導・抑制条件にいずれにおいても、ClbRは核に局在していた。また、MalE-ClbR融合タンパク質(rMalE-ClbR)を用いたin vitroにおけるDNA結合特性解析は、現在までのところClbR制御下にあるセルラーゼ・キシラナーゼ遺伝子プロモータ領域への特異的な結合を検出するには至っていない。今後は、ClbRの活性化機構および遺伝子発現誘導機構に関する研究を鋭意進める計画である。i)セルラーゼ遺伝子発現を誘導する新奇転写因子の機能解析とその応用糸状菌における実用糖質加水分解酵素の生産制御機構に関する新奇セルラーゼ遺伝子発現制御機構を解明し、得られた知見を基盤として再生可能なセルロース系バイオマス資源の完全酵素糖化に必要な酵素の大量生産系を構築するための分子基盤を構築することを目的として本課題を設定した。そのため、新奇転写因子ClbRがセロビオース及びセルロースに応答したセルラーゼ・キシラナーゼ遺伝子発現を制御していることを明らかにし、その機能を用いて、エンドグルカナーゼ、キシラナーゼ、betaーグルコシダーゼ高生産株を作出できた成果は意義深い。これらの成果のうち、ClbRの機能解析結果を纏めた論文を現在投稿中であり、ClbRの機能を用いた酵素高生産株の作出に関しては特許出願と論文投稿準備中である。

また、ClbRのin vitroでのDNA結合特性解析は課題を残しているが、これまでの知見を生かして、他の因子との相互作用の解析や間接的な遺伝子発現誘導も視野に入れて研究を展開することで、新たな知見が得られると確信している。ii)新たなセルラーゼ遺伝子発現制御因子のスクリーニング・同定・機能解析H23年度は約8,000株スクリーニング行い、候補株を3株単離した。その内2株については変異点の同定も行い、現在更に詳細に機能解析を行っている段階である。これに関しては、まだ擬陽性の可能性が拭いきれておらず、候補因子の機能解析を進めるとともに、今後も新たな因子の同定を目指して鋭意スクリーニングを行う。以上より、当初の計画した研究をおおむね順調に進めていると判断した。H23年度は、rMalE-ClbRのin vitroにおけるDNA結合特性解析において、ClbR制御下にある遺伝子プロモータ領域への特異的な結合を検出することができなかった。ClbRがXlnR依存的な遺伝子の発現誘導にも関わっていることから、ClbRはXlnRなどの他の転写因子と相互作用してセルラーゼ系遺伝子の発現を制御していることや、clbR遺伝子破壊株でもClbR制御下にある遺伝子の発現が20%残存していることから、セルラーゼ遺伝子の発現をClbRが間接的に制御していることが推測された。そこで、in vitroでの結合特性解析を休止し、既存の転写因子との相互作用解析を進めるために、現在鋭意実験を行っている。新たなセルラーゼ遺伝子発現制御因子のスクリーニング・同定・機能解析において、新たに8,000株スクリーニングし候補株の単離には至ったが、その機能を同定するには至っていない。スクリーニングに要する時間がかかる原因の一つとして、一次スクリーニングの指標としている5-fluoroorotic acidに対する耐性の表現型が感受性株と見分けづらいことが挙げられる。そこで、現在cbhIプロモータ上のグルコース抑制に関わる転写抑制因子が結合する領域に変異を導入したプロモータをorotidine 5'-phosphate decarboxylase (pyrG)遺伝子と融合し、レポータ遺伝子として用いることで、5-FOA耐性株を見分け易くし、スクリーニングがより効率的に行う準備をしている。以上のことより、H23年度に計画していた実験を一旦休止し、新たに実験系を組み直す過程で執行予算にも計画とずれが生じた。そこで、H23年度中に使用する予定であった予算をH24年度に回すことで、より成果を上げるために精力的に研究を展開する。次年度は、ClbRの機能を解明するために、clbR遺伝子のドメイン解析を行う。まず、NまたはC末端側から保存領域を順次欠失したClbRをA. aculeatus clbR遺伝子破壊株にて発現し、各株におけるセルロースに応答したセルラーゼ・キシラナーゼ遺伝子発現様式をリアルタイムPCR法やNorthern blot法を用いて解析する。また、新たなセルラーゼ遺伝子発現制御因子を同定するために、鋭意スクリーニングを行う。変異株のセルロース資化
富本銭と和同開珎の系譜をめぐる比較研究

本研究は、富本銭と和同開珎の系譜的関係を明らかにし、わが国の初期貨幣史を再構築することを目的としたものである。4ヶ年にわたる研究成果は以下のようになる。1.初期貨幣研究に関する文献の収集と閲覧を基に、初期貨幣研究の学史的整理をおこない、最古の貨幣をめぐる認識の変遷や通説の形成過程を明らかにし、その成果を「日本初期貨幣研究史略」にまとめた。2.古和同銅銭の種銭の製作方法を明らかにし、鋳造実験を通して合理的・効率的な製作技術であることを確認した。これにより全国流通を目指した和同開珎の発行時に、諸国の国衙工房に中央で製作した種銭を供給し、大量生産体制を構築した可能性が浮上した。3.初期貨幣の全国出土集成では、和同開珎775遺跡6358点、富本銭11遺跡、無文銀銭17遺跡を集成して分布図を作成し、無文銀銭から富本銭、さらに和同開珎へと出土分布域が拡大することを確認し、初期貨幣の流通実態を把握するための基礎資料を作成した。4.和同開珎の読みと、銭文の出典に関する既往の研究を整理し、発行当時の読みが「ワドウカイチン」であること、和同開珎が「天下和同して地珎を開く」という意味をもち、和銅献上を慶祝した改元の詔と同意の銭文であるという新知見を得た。また開元通寳と同じ班固の『東都賦』を出典とし、富本銭の七曜文と和同の銭文が同意であることを明らかにした。5.新種の富本銭を確認し、成分分析や出土遺構の年代の検討を通して、持統朝の鋳銭司で製作された可能性を明らかにした。6.平成17年度に研究集会「和同開珎をめぐる史的検討I」、平成19年度に研究集会「和同開珎をめぐる史的検討II」を開催し、その研究成果を『和同開珎をめぐる諸問題(一)』『同(二)』として刊行し、また初期貨幣研究の基礎資料として『日本初期貨幣研究文献目録(稿)』を刊行した。前年度申請により、研究の再構築が認められた本年度は、以下の計画に沿って研究を実施した。(1)学史の整理......初期貨幣研究に関する文献資料の収集と閲覧を継続し、『日本書紀』と『続日本紀』にみえる7世紀後半の貨幣関係記事を、江戸時代以来の研究者がどのように解釈し、初期貨幣史を構築してきたのか、最古の貨幣をめぐる認識の変遷や通説の形成過程を明らかにし、その成果を日本銀行金融研究所刊『金融研究』に、「日本初期貨幣研究史略:和同開珎と富本銭・無文銀銭の評価をめぐって」と題して発表した。これにより、古和同天武朝創鋳説が登場した時代的背景や、和同開珎和銅元年発行説との論争の経緯、和同開珎を最古の銭貨とする通説の形成過程が明らかになった。(2)和同開珎の銭文をめぐる研究

......和同開珎の読みと、銭文の出典に関する既往の研究を整理し、発行当時の読みが「ワドウカイチン」であること、出典が中国の開元通寳と同じ班固の『東都賦』である可能性を明らかにした。また銭文の意味、は、「天下和同して地珎を開く」と解釈でき、和銅献上を慶祝した改元の詔と同意の銭文であるという新知見が得られた。(3)(4)古和同銀銅銭の資料収集と富本銭との製作技術の比較研究......資料収集を行い、文献資料を整備したが、実物資料の観察と比較研究を次年度以降も継続する予定である。(5)和同開珎関係編年史料集稿の作成......共同研究の基礎資料として、平成17年3月10日付けで『日本初期貨幣研究文献目録(稿)』、A4版、本文64頁を刊行した。(6)初期貨幣出土分布図の作成......全国438遺跡、4800点のデータベース入力を行った。(7)(8)その他......中国鋳銭関係文献収集は次年度も継続予定。研究集会「和同開珎をめぐる諸問題」の開催は、日程調整の都合で次年度に実施する予定。本年度は、以下の研究実施計画に従い和同開珎に関する総括的研究を行った。(1)(3)学史の整理......昨年度まとめた「日本初期貨幣研究史略」の内容の充実化に向け、文献資料の収集と閲覧を継続し、今年度中に銭文論争に関わる研究史の整理を終えた。(2)古和同銀・銅銭の実物調査......実物資料の調査を通して、古和同銅銭の種銭の特異な制作方法や、富本銭と和同開珎の鋳銭技術の異同性が明らかになった。(4)和同開珎の銭文の出典調査......「和同」「開珎」の出典をめぐる中国古典の調査を継続した結果、銭文の意味が明確になり、『詩緯』『淮南子』『東都賦』を典拠とする可能性が高まった。(5)富本銭と和同開珎の規格・形制の比較研究......富本銭に比較すると古和同銅銭は規格性に欠け、開元通寳の規格を上回るものも多いが、新和同になると古和同の半分の重量の軽量貨幣となり、銅銭の名目貨幣化が進行する実態を把握できた。(6)鉛同位体比分析と金属組成分析......富本銭の鉛同位対比分析の結果、長門の銅の可能性が高まり、長登銅山の操業がさらに遡る可能性が浮上した。また富本銭と古和同銅銭がアンチモンを含有する同一の金属組成であることが明らかになり、富木銭から和同開珎への鋳銭技術の継続性を確認できた。(7)初期貨幣出土分布図の作成......東日本地域における和同開珎の分布図を作成し、個別の出土状況を分析した結果、銭貨の祭祀的な使用法が明らかになった。(8)「初期貨幣関係史料集稿」の作成......日本と中国の古代貨幣に関する史料調査を継続し、その一部を抜粋した形で「和同開珎関係基本史料集稿」を作成した。(9):初期貨幣研究集会の開催......平成18年1月28・29両日、研究集会「和同開珎をめぐる史的検討」を奈良文化財研究所において開催し、考古学・文献史学・古泉学等の研究者40名ほどで、和同開珎をめぐる研究報告と総合討議を行った。飛鳥池遺跡における富本銭の発見を機に、初期貨幣史をめぐる研究は新局面を迎えている。そこで本研究は、(1)和同開珎の学史的整理による初期貨幣研究の論点の明確化。(2)富本銭と和同開珎(古和同)の形制や地金の材質的特徴、製作技術の比較研究。(3)無文銀銭、富本銭、和同開珎の出土例の集成と出土遺構の年代的検討を通して、富本銭と和同開珎の系譜的関係を明らかにし、わが国の初期貨幣史の再構築を行うことを目的とする。平成18年度の実施計画に従って研究実績をまとめると以下のようになる。(1):初期貨幣研究に関する文献資料の閲覧と収集......国立国会図書館及び東北大学付属図書館などで初期貨幣関係図書類の閲覧調査を行い、資料収集と文献目録の充実を図った。(2)(3):古和同・新和同銭の製作技術の比較研究と生産体制の復原的研究......和同開珎の製作技術の解明に向けて、〓辺をもつ古和同銅銭の復原的鋳造実験を行った。その結果、背面を轆轤で仕上げる古和同銅銭の種銭の製作方法が、極めて合理的で効率的な種銭の製作方法であることを確認できた。
半導体超微粒子の粒径分離と光化学特性

量子化された半導体超微粒子はバルク結晶とは異なった特異な光化学特性を示す。超微粒子の光物性や光化学特性を粒径の関数として評価したり、光機能材料としての性能を最大限に発揮させるためにも、超微粒子の粒径分布をできるだけ狭くする必要がある。本研究では、比較的広い粒径分布を持つCdS超微粒子コロイド溶液を粒径により分離分画して、分画成分の光化学特性について検討した。1.CdS超微粒子の効率的粒径分離CdS超微粒子(Q-CdS)コロイド溶液は安定化剤としてヘキサメタリン酸存在下、Cd^<2+>イオンとH_2Sガスの反応により調製した。得られた粒径3-9nmのサイズ分布の広いQ-CdSを、アクリルアミドゲル泳動管により、管の上部から下方へ100Vで電気泳動させた。その後、Q-CdSを含むゲルを上部から下部に6個にスライスした後、再び電気泳動によりゲルからQ-CdSを抽出した。この操作により、ゲル中のQ-CdSを短時間で効率的に抽出することが可能になった。分画したQ-CdSの吸収スペクトルは下方の成分ほど吸収端のブルーシフトが大きくなり、立ち上がりも急になった。透過型電子顕微鏡観察により、各々の成分中のQ-CdSの粒径分布は狭く、平均粒径は下端の成分で3.58nm、上端で5.02nmであり、ゲル電気泳動法と電気泳動抽出の組合せによりQ-CdSが効率よく粒径分離できることがわかった。2.粒径分離したCdS超微粒子上での光誘起電子移動反応分画したQ-CdS上におけるMV^<2+>の光還元速度を調べた。正孔捕捉剤としてEDTA、電子アクセプターとしてMV^<2+>を加えナノ秒Nd:YAGパルスレーザー(355nm)を照射した。MV^+の生成速度をコロイド中に含まれるQ-CdSの全表面積で割った単位表面積当りの生成速度は、粒径が小さいほど高くなった。MV^+生成のナノ秒過渡吸収応答とQ-CdSへのMV^<2+>吸着量の検討から、光電子移動はMV^<2+>の拡散支配ではなく、Q-CdSの光励起電子の還元力支配であることを明らかにできた。すなわち、粒径減少に伴い量子サイズ効果により伝導帯位置が負電位にシフトして光励起電子の還元力が増加したためと考えられた。そこで、伝導体位置の負電位シフト量と生成速度の関係を定量的に解析し、両者の間にTafel式が成り立つことを明らかにした。また、コロイド中に過剰のCd^<2+>イオンを添加してpHを上げると、表面再結合が抑えられて生成速度が増加することも見出した。

そこで、伝導体位置の負電位シフト量と生成速度の関係を定量的に解析し、両者の間にTafel式が成り立つことを明らかにした。また、コロイド中に過剰のCd^<2+>イオンを添加してpHを上げると、表面再結合が抑えられて生成速度が増加することも見出した。量子化された半導体超微粒子はバルク結晶とは異なった特異な光化学特性を示す。超微粒子の光物性や光化学特性を粒径の関数として評価したり、光機能材料としての性能を最大限に発揮させるためにも、超微粒子の粒径分布をできるだけ狭くする必要がある。本研究では、比較的広い粒径分布を持つCdS超微粒子コロイド溶液を粒径により分離分画して、分画成分の光化学特性について検討した。1.CdS超微粒子の効率的粒径分離CdS超微粒子(Q-CdS)コロイド溶液は安定化剤としてヘキサメタリン酸存在下、Cd^<2+>イオンとH_2Sガスの反応により調製した。得られた粒径3-9nmのサイズ分布の広いQ-CdSを、アクリルアミドゲル泳動管により、管の上部から下方へ100Vで電気泳動させた。その後、Q-CdSを含むゲルを上部から下部に6個にスライスした後、再び電気泳動によりゲルからQ-CdSを抽出した。この操作により、ゲル中のQ-CdSを短時間で効率的に抽出することが可能になった。分画したQ-CdSの吸収スペクトルは下方の成分ほど吸収端のブルーシフトが大きくなり、立ち上がりも急になった。透過型電子顕微鏡観察により、各々の成分中のQ-CdSの粒径分布は狭く、平均粒径は下端の成分で3.58nm、上端で5.02nmであり、ゲル電気泳動法と電気泳動抽出の組合せによりQ-CdSが効率よく粒径分離できることがわかった。2.粒径分離したCdS超微粒子上での光誘起電子移動反応分画したQ-CdS上におけるMV^<2+>の光還元速度を調べた。MV^+の生成速度をコロイド中に含まれるQ-CdSの全表面積で割った単位表面積当りの生成速度は、粒径が小さいほど高くなった。これは、粒径減少に伴い量子サイズ効果により伝導帯位置が負電位にシフトして光励起電子の還元力が増加したためと考えられる。透過型電子顕微鏡観察により、各々の成分中のQ-CdS粒径分布は狭く、平均粒径は下端の成分で3.58nm、上端で5.02nmであり、ゲル電気泳動法と電気泳動抽出の組合せによりQ-CdSが効率よく粒径分離できることがわかった。
修飾塩基ライシジンの生合成とそれを有する大腸菌O157株特異的tRNAの機能解析

申請者は同定したL合成酵素遺伝子をがtilS (tRNA^<Ile>-lysidine synthetase)と命名し、大腸菌のTilSタンパク質と、tRNA^<Ile>のin vitro転写物を用いたin vitroのL合成反応系を構築した。遺伝子配列の解析から、tilSがバクテリア全般に存在し、NTPのリン酸結合の解裂を司るP-loopモチーフを含むN末端領域は生物種間で相同性が高いことが明らかとなった。P-loopを持つ既知の酵素との比較から、まずATPの加水分解に伴うアデニル酸の付加により、tRNAのアンチコドン1文字目のシトシンが活性化され、次に、この反応中間体をリジンのε-アミノ基が求核攻撃することによりL合成が行われると予想される。本年度、申請者はL合成反応の反応中間体を解析し、上述の予想した反応経路によってLが合成される事を実験的に示した。tRNAとのモデリングの結果から、TilSのC末領域は著しく多様化しており、申請者はこの領域がtRNAのアクセプターステムの認識に関与していると予想した。大腸菌のTilSと種々の変異体tRNAを用いてin vitroのL合成反応を行い、L合成に対するtRNAの様々な変異の影響の解析から、tRNA^<Ilr>のアンチコドン周辺とアクセプターステムが大腸菌TilSによる認識部位を同定した。本研究により、TilSによるL生合成機構及びtRNAの認識機構が解明された。以上の結果について、現在論文を作成中である。申請者は病原性大腸菌O157株に特異的に存在し、L修飾を受けるtRNAのコドン認識能を測定するための系を構築し、現在、具体的な解析を進めている。
眼内血管新生病におけるアンジオポエチン関連蛋白に関する研究

アンジオポエチン関連蛋白(ARP)の血管における機能に関する一連の実験を行った。特に本年度はARP2に関する血管における機能解析を行った。その結果、ARP2は血管内皮細胞に受容体があり血管内皮細胞の増殖促進する作用は認めなかったが、Pl3K/AKTを介して血管内皮細胞のアポトーシスを抑制することがゼブラフィシュを用いた実験結果より明らかになった。またARP2は血管内皮細胞の遊走に関与しており、さらに血管内皮の透過性を制御していることが明らかとなった。in vivoにおいてもARP2を過剰に発現させたマウスでは血管新生が促進されておりin vivoでも血管新生を促進することが明らかになった。これら一連の結果は一部英文雑誌にて発表をおこない(Proc Natl Acad Sci USA.102,13502,2005)、さらに現在投稿準備中である。今後は、当教室にて確立している生後7日より5日間80%酸素下にて飼育することにより生じる未熟児網膜症モデルマウスや網膜に過剰のレーザー光凝固を照射することにより作成する脈絡膜新生血管モデルマウスを用いてreal time RT-PCR法、ウエスタンブロット法、免疫組織学的手法などを用いてARPファミリーの経時的、空間的な発現パターンの解析によりそれら眼内血管新生病の病態におけるARPファミリーの関与について、またARP4に関しては血管新生を抑制する機能があることがすでに明らかにされているのでARP4を用いてそれら眼内血管新生モデルに対して血管新生が抑制できるかさらに解析をすすめたい。
二相流動－変形－化学的浸透の統合的連成による遅い流れ場での泥質岩岩石物理学の創成

化学的浸透と変形の連成過程に関して、泥岩試料内に濃度差を与えることにより化学的浸透を引き起こし、それに伴う変形を計測する室内実験を行った。歪計測は分布式光ファイバーセンシング(以下DOFS)および電気式歪ゲージの2通りで行った。実験では、泥岩の側面及び上面にシリコンを塗布し、これらの面が周囲の溶液と接しないようにした上で、泥岩を間隙水より10g/L程度濃度の高い溶液中に設置し、1次元的に化学的浸透が発生する条件で実験を行った。実験結果より、10日程度の実験においては、DOFSによって安定した歪計測を行えること、歪ゲージによる計測では時間的に密な計測を行え、実験初期に有意義な情報が得られることがわかった。実験では、稚内層泥岩および小鹿野町層泥岩の2種類の泥岩を用いたが、両者で100με程度の周方向の収縮が計測された。海水の濃度が30g/L程度であることを考えると、沿岸域において半透膜性を持つ地層が100με程度変形することは普遍的である可能性がある。極めて遅い流れ場での二相流体流動に伴う変形過程の検討に向けては、水で飽和した泥岩試料にガスを圧入する室内実験を実施した。試料内部のCT値分布と試料の周方向の歪分布のデータを取得することにより、試料全体における不均質な二相流体流動と特徴的な収縮歪の観察に成功した。さらに、塩が析出する現象を含め、泥岩中の塩水流動および水蒸気輸送の室内実験を行った。数値解析技術に関しては、前年度に導出した多孔質弾性体中の二相流動ー溶存物質浸透ー変形ー熱輸送の連成理論に基づき、有限差分法によるシミュレータのコーディングを行った。今年度は、二相流動ー溶存物質浸透ー熱輸送の連成解析まで完了した。また、数値拡散による誤差評価のために、極座標系において分子拡散と水力学的分散の両方を含んだ移流分散方程式の解析解を導出し、コードの精度検証を行った。泥岩の化学的浸透に関する課題について、室内実験・原位置試験と数値計算の両方を並行的に行っていくことを予定しており、これまでに化学的浸透に関する原位置試験・室内実験を実施してきた。一方、数値計算に関しては、COMSOLを用いた計算を行っているが、原位置試験の結果の再現を試みる過程で濃度挙動がうまく計算されていないことがわかったため、現在その問題の評価と検証を行っている。シミュレータの修正・検証が終わり次第、原位置試験・室内実験の結果についての数値計算を用いた検討を行う予定である。なお、新たに作成しているシミュレータのコーディングと解析解との比較検証については、おおむね予定通りではあるが、変形との連成の部分に関して安定性向上と計算速度高速化のために設計変更を行ったために、完了にはもう少し時間がかかりそうである。化学的浸透と変形の連成過程については、これまでに行った実験結果の解析を中心に行う予定である。解析では、まず、実験結果を再現した計算を行うとともに、現在用いている支配方程式が現象をどの程度説明できているか(移流項の有無・反射係数の濃度依存性の有無など)といったことを検討する予定である。また、感度分析を行うことで実験結果からどの物性値を推定することが可能か、物性値(拡散係数、透水係数など)の違いが泥岩内部での圧力、歪挙動にどのような影響を与えるかといったことも検討する予定である。また、高度地圏利用、特に二酸化炭素回収貯留(以下CCS)における遮蔽層としての泥岩の振る舞いを考える場合、水に溶解した二酸化炭素が化学的浸透流を引き起こすことが考えられることから、異なる溶質における化学的浸透についても検討を進める予定である。不均質な二相流体流動に伴う変形過程評価に関しては、室内実験結果に基づき、モデル構築を行う予定である。そのために、今年度は、X線CT画像の可視化ツールの整備を引き続き進めることを考えている。加えて、泥岩への窒素ガス圧入実験結果(X線CT画像、光ファイバーにより測定したひずみ)の整理を進め、数値解析による実験の分析方法(適切なモデル選定、計算条件など)について検討する。数値解析技術に関しては、ここまで開発してきた二相流動ー溶存物質浸透ー熱輸送の連成解析コードについて、変形も含めた連成を早期に完了させ、塩水輸送・水蒸気輸送実験データ等との比較・検証を行っていく。本年度の成果は以下のようにまとめられる。1.多孔質弾性体中の二相流動ー溶存物質浸透ー変形ー熱輸送の連成現象の解析理論を熱力学的考察および思考実験に基づき導出するとともに、連成解析のための数値解析コードの計算フロー設計を行った。浸透現象における反射係数の塩濃度依存性については先行し、Bresler(1973)の理論に基づきコードを構築した。また、連成解析は、これまであまりデータの蓄積がない物性パラメータの設定を地質媒体の不均質性の影響も含めて非常に多く必要とするため、それらの不確実性を可視化しながら逆解析する手法についても検討し、遺伝的アルゴリズムに基づいて推定する手法を構築した。2.半透膜性を持つ泥岩中での圧力・濃度挙動および岩石の変形を記述する数理モデルを作成し、作成したモデルをもとに数値計算を行い、計算結果に多孔質弾性体的な挙動と半透膜的な挙動を確認した。また、ひずみゲージを貼り付けた泥岩試料を用いて室内実験を行い、実験から得られた歪の挙動と計算結果の比較により、二つの結果の間に整合性を確認できた。