hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子ども学力低下阻止につながる教員の数学教育力向上を目指した授業研究の実践的研究

本研究では,子どもの学力低下阻止のために教員の算数・数学教育力向上を目指す。そのために,授業研究の一方法であるRTMaC授業研究による教員研修(集団・個人研修)を行い,教育力向上の効果をはかることを目的とする。校内研修として小学校の全学年でRTMaC授業研究による授業実践を行い,いずれも子どもの学力向上が認められたことから,校内研修(集団研修)として可能であり,また効果があることが認められた。小・中・高等学校において,個人研修としてRTMaC授業研究の全てまたは部分的に行うことができ,いずれも子どもの学力向上が認められ,小・中・高等学校においても可能であり,また効果があることが認められた。現在,学校現場では校内研究などで,教員の算数・数学教育力の向上の取り組みが行われているものの,上手く機能せず,子どもの学力向上等の成果があまりあがってはいない。そこで,本研究では,授業研究の一方法であるRTMaC(Right Mathematics Teaching Cycle)授業研究による教員研修を行うことから,教員の算数・数学教育力の向上を目指す。なお,教員研修の形式は,学校全教員で取り組む校内研修,校内研修が困難な場合は個人で取り組む個人研修とし,RTMaC授業研究の効果を,児童・生徒の学力向上の視点,さらに海外研究者の視点からも検証する。本年度は次のような取り組みを行った。理論研究として,理論チームが実践チームとも議論をしながら小学校,中学校,高等学校の複数の単元の認識調査や指導案の見本を作成した。実践研究としては,京都の公立小学校の6学年で全学校教員とともに,校内研修としてRTMaC(Right Mathematics Teaching Cycle)授業研究にもとづき,認識調査および指導案を作成し,実際に授業を行い(6年;割合,速さ,5年;割合,4年;垂直・平行と四角形,3年;かくれたかずはいくつ,2年;1000までのかず,1年;ちがいはいくつなど),さらにそれらの検討を行った。評価研究として,校内研修の子どもの学力の向上に関する調査や教員のアンケートを行った。その結果,学力が向上したこと,教員の指導力が向上したことがわかり,この研修に効果があったことが認められた。また,海外共同研究者から日本のRTMaC授業研究に関して一定の良い評価を得た。現在,学校現場では校内研究などで,教員の算数・数学教育力の向上の取り組みが行われているが,あまりうまくいっていないのが現状である。そこで本研究では,渡邉が提案する授業研究の一方法であるRTMaC(Right Mathematics Teaching Cycle)授業研究による教員研修を行うことから,教員の算数・数学の教育力を向上させて,あわせて子どもの学力向上を目指す。理論研究として,理論チームが実践チームと議論しながら,保育所・幼稚園,小学校,中学校,高等学校などの学校数学に関する複数の認識調査や教材・教育内容などを開発した。実践研究としては,集団研修として,大阪府の公立小学校の3学年で全教員とともに,校内研修としてRTMaC授業研究にもとづき,実際に授業(1年「ひきざん」,4年「面積の求め方の工夫」,6年「比例をくわしく調べよう」)を行い検討を行った。また,個人研修として,保育所・幼稚園の幼児に対して,数学に関する認識調査の実施,環境による教育の実践,小学校の5年生に対して「関数」に関する認識調査の実施,教育の実践,また中学校2年生に対して「関数」に関する認識調査の実施,教育の実践などを行った。評価研究として,それぞれの実践に対する子どもの学力向上に関する調査を行った結果,学力向上が認められた。以上のことから,これらの研究には一定の成果が認められることが示唆された。本研究では,渡邉が提案するRTMaC(Right Teaching Mathematics Cycle)授業研究による教員研修を行うことから,教員の算数・数学の教育力の向上,すなわち子どもの学力を向上させることのできる教育力の向上を目指すことを目的とした。理論研究として,理論チームが実践チームと議論しながら,保育所・幼稚園,小学校,中学校,高等学校などの学校数学に関する複数の認識調査や教材・教育内容を開発した。また最終年度としてまとめを行った。実践研究として,幼稚園で数と量,幾何,論理などの認識調査,小学校・中学校で関数の認識調査を実施し,その一部で教育実践を行った。評価研究として,それぞれの実践に対する子どもの学力向上に関する調査を行った。この結果,子どもの学力向上が認められた。また,まとめとしてRTMaC授業研究の総合的評価を行った。この結果,子どもの学力を向上させることのできる教員の算数・数学教育力の向上が認められた。以上のことから,RTMaC授業研究にもとづく教員研修は,教員の教育力向上に関して一定の成果が認められた。

理論研究として,保育園・幼稚園,小学校,中学校,高等学校などの学校数学における複数の認識調査や教材・教育内容などを開発することができ,実践研究では,個人研修として,幼稚園・保育所,小学校,中学校の子どもに認識調査,教育実践ができたこと,さらに,評価研究として,子どもの学力向上に関する調査を実施することができ,その結果,一定の研究の成果が認められたため。また,本研究チームが研究対象校として挙げていなかった国立大学附属小学校でも,こうした授業研究が取り入れられて実践されるなど,広く本研究の成果が認められたため。数学教育理論研究としては,さらに認識調査・教材などを開発すること,さらに,実践研究としては,保育園・幼稚園,小学校,中学校,高等学校などの学校数学において教育実践を公立学校はもちろん,私立学校も視野にいれる。評価研究としては,国内外の学会への参加,論文発表などを通して,国内の評価を得るとともに,国外の評価も得ることができるようにする。理論研究として,理論チームが実践チームとも議論をしながら小学校,中学校,高等学校の複数の単元の認識調査や指導案の見本を作成することができ,また実践研究として,京都の公立小学校の6学年で学校教員とともに,校内研修としてRTMaC(Right Mathematics Teaching Cycle)授業研究にもとづき,認識調査および指導案を作成し,実際に授業を行い,さらにそれらの検討を行うことができた(6年;割合,速さ,5年;割合,4年;垂直・平行と四角形,3年;かくれたかずはいくつ,2年;1000までのかず,1年;ちがいはいくつなど)。さらに評価研究として,校内研修の子どもの学力の向上に関する調査や教員のアンケートを行い,その結果,学力が向上したこと,教員の指導力が向上したことがわかり,この研修に効果があったことが認められた。また,海外共同研究者から日本のRTMaC授業研究に関して一定の良い評価を得たることができたため。物品費での教材開発費,旅費での資料収集・成果発表費などで,予定していた費用よりも安価だったため,未使用額が生じた。理論研究として,実践研究を行うための理論(認識調査,指導案など)を実践チームと協力してさらに開発する。実践研究として,個人研修の実践研究(小学校,中学校,高等学校)で行う。評価研究として,理論チーム,実践チームで合同研究会を開催し研修の評価を行うとともに,海外共同研究者からの評価も得て,改善に取り組む。物品費として教材開発費,旅費として国内・海外の資料収集・成果発表費として使用する予定。物品費での教材開発費や旅費の成果発表・資料収集旅費などで計画と異なる点がでてきたために,少しの残額が生じた。物品費として,主に教材開発費として使用し,旅費として国内,海外の成果発表・資料収集旅費などに使用する予定である。
時空間混合気制御による高効率・低エミッション噴霧燃焼法の開発

本研究では,多成分燃料の物理・化学的特性を活用した,燃焼御法を提案している.ここで提案する燃焼制御手法は,多成分燃料の特性を利用し燃焼室内に形成される混合気の濃度分布の不均一性を操作し,着火および燃焼過程を時空間的に制御する方式である.本方式により,予混合圧縮着火燃焼法において急峻な燃焼を回避し,高負荷への運転可能領域が可能であること,低NOxを維持しながら高い燃焼効率を得ることを明かにした.本研究では,多成分燃料の物理・化学的特性を活用した,燃焼御法を提案している.ここで提案する燃焼制御手法は,多成分燃料の特性を利用し燃焼室内に形成される混合気の濃度分布の不均一性を操作し,着火および燃焼過程を時空間的に制御する方式である.本方式により,予混合圧縮着火燃焼法において急峻な燃焼を回避し,高負荷への運転可能領域が可能であること,低NOxを維持しながら高い燃焼効率を得ることを明かにした.本研究ではディーゼル機関の代替として期待される反面,未燃成分の排出,着火制御あるいは適用負荷範囲などの問題を有する予混合圧縮自着火(HCCI)燃焼を対象に,それら諸問題を解決すべく,混合燃料に多段燃料噴射を併用した時空間的な混合気制御による新たな燃焼制御法を提案している.今年度はその中でも,燃料の物理および化学的特性各々の影響および可能性を把握するため,大別して2種の実験を行なった.(1)物理的側面として,特に低沸点成分を含む混合燃料独自の減圧沸騰噴霧を利用した際のHCCI燃焼の特性を調べた.巨視的,微視的両側面から噴霧観察を行ない,燃料過熱度と雰囲気条件が減圧沸騰噴霧の特性に及ぼす影響を把握した.さらに,HCCI燃焼試験実施のため改造を施した実機関において,燃料過熱度および噴射時期を変更し,燃焼・排気特性を調べた結果,(1)減圧沸騰噴霧が軽油の主成分となる高沸点成分の混合気形成を改善し,未燃成分の排出を抑えること(2)混合気濃度を制御可能であり,高い熱効率を維持しながらスモークはもとよりNOxの排出を抑制可能であるためHCCI燃焼の適用範囲を広げることができることが分かった.(2)他方,燃料の化学的特性がHCCI燃焼に及ぼす影響を把握し,それを利用した制御手法を検討するため,物理的特性がほぼ等しく着火性の異なるn-ヘプタンとi-オクタンの混合燃料を供試し,(1)と同様の実機関における燃焼・排気特性を調べた.その結果,(1)着火性の相違がもたらすクランク角に対した燃焼重心の変化がNOxおよび燃焼効率に多大なる影響を及ぼすこと(2)それらにはトレードオフの関係が存在し,燃焼効率を高くするには不均一混合気が必須であること(3)着火性によりHCCI燃焼の適用可能負荷が変化し,着火性が低いほど高負荷に広く,低負荷に狭いことなどの知見を得た.以上の(1),(2)に関する結果は,今後の混合気濃度制御法および多段燃料噴射に対する基礎的知見として重要な結果である.本研究では燃料の物理特性による混合気の空間的制御と燃料の化学的特性を用いた燃焼の時間的制御の双方を駆使することで,高効率・低エミッションを実現可能な燃焼法を構築する.その途上段階として,昨年度に引き続き単段燃料噴射による予混合圧縮着火(PCCI)燃焼の制御法を検討した。特に本年度は,ディーゼル機関にとって最新の制御技術である可変動弁機構を想定し,機関圧縮比を変更した実機関実験を行った.この際,燃料の着火性を実験変数とし,高自着火性成分と低圧縮比の組み合わせが急速燃焼を回避し,高負荷への運転領域拡張を可能にすることおよび低いNOx排出量を維持しながら高い燃焼効率を得るに有利なことを明らかにした.ただし,一般の炭化水素燃料では,高自着火性成分ほど揮発性が低く,早期燃料噴射を要するPCCI燃焼にはこのような燃料の物理的性質が適さない.一方,これまでの研究から,高自着火・低揮発性成分と低自着火・高揮発性成分からなる燃料は高揮発性成分による減圧沸騰噴霧の形成が可能であることがわかっている.さらに,本年度においては種々の光学計測から,混合燃料の減圧沸騰は早期噴射時ほど活発になり,着火・燃焼前の混合気濃度の均一化を促進することを確認した.また,実機関実験の結果から,この混合燃料は高自着火性成分支配の高い着火性を維持しながら,減圧沸騰による自在な混合気濃度分布の制御を可能にすることを明らかにした.その反面,単段燃料噴射による限界もおおよそ伺い知ることができたため,今後,多段燃料噴射を併用した制御の検討が必要である.以上,その有用性を確認した減圧沸騰現象は噴孔内部において発泡・成長する気泡が制御因子である.そこで,広範囲な条件に対する気泡挙動を網羅するため,本年度は噴孔内キャビテーションを取り扱う数値解析コードを構築し,噴霧モデルとのカップリングの結果,実験値との良い一致を得る段階に至った.本研究では燃料の物理・化学的特性を駆使して混合気形成および着火・燃焼過程を時空間的に制御することで,高効率・低エミッション化を実現し得る燃焼法の構築を目的としている.昨年度までの研究からは,高自着火・低揮発性を有する高炭素数成分と低自着火・高揮発性を有する低炭素数成分からなる燃料では高揮発性成分による減圧沸騰噴霧の形成が可能であること,それにより早期燃料噴射時においても壁面付着等の問題を生じることなく自在な燃料着火性の選択が可能であることが示されている.

そこで,本年度は噴霧燃焼過程における時空間的制御の自由度を向上するため,燃料噴射回数を二回に分割して燃焼・排気特性を調べた.一回目燃料噴射は低窒素酸化物・低スモーク化に有利な希薄均一混合気の形成を目的に早期に行う,この際,二回目燃料噴射の時期および噴射量割合を変更することで,燃焼室内に形成される混合気の濃度および分布が容易に制御可能である.両者を変数とした実機関実験の結果からは,二回目燃料噴射により形成される少量の比較的濃い混合気を燃焼室内に離散的に分布させることが,均一混合気の急激燃焼回避と濃混合気による窒素酸化物・スモーク抑制の同時実現に有効であることが明らかとなった.また,上述のように,自在な燃料着火性の選択が可能なことを加味して,同様な実験条件のもと燃料着火性を変数とした実験を実施した.その結果からは,活発な低温酸化反応を有する高自着火性成分ほど少量の二段目噴射で効果的に急激燃焼を回避し得るため,二段目噴射により生じる窒素酸化物・スモークの排出抑制に有効であることがわかった.ただし,低温酸化反応の程度により生じる燃焼形態の差異については詳細な議論を要するため,これについては最終年度の課題とする.本研究では,燃料の物理・化学的特性を積極的に活用し,燃料の噴霧・混合気形成過程,その後の燃焼過程にいたるまでを包括的に制御し,圧縮着火機関における高効率・低エミッション化を実現し得る新燃焼法の構築を目的としている.昨年度までの研究により高沸点成分燃料に低沸点成分燃料を混合させることにより,早期噴射時においても未蒸発燃料の壁面付着の抑制をしつつ,自在に燃料の着火性を選択できることが示された.また,燃焼室内の混合気形成過程における時空間的な自由度向上のため,筒内直接二段噴射,吸気管内噴射と筒内直接噴射の二段噴射を行い,燃焼・排気特性を調査した.この実験では,混合気形成過程の制御による高効率かつ低公害な燃焼法の有用性を示した.そこで,本年度は混合気濃度の時空間制御に関し更なる知見を得るため,二段噴射実験をし,燃焼室内の可視化を行った.一段目噴射は,低スモーク・低NOxに有効な希薄予混合気の形成を目的とし,二段目燃料噴射の時期および噴射量割合を変化させることで筒内に形成される混合気に意図的に不均一性を与え混合気濃度を任意に変化させた.また燃料の着火性を変化させることにより,化学反応特性が燃焼に与える影響を併せて調査した.これらを変数とした実機関および可視化機関の結果より,二段目に噴射された燃料により形成された比較的濃い混合気を離散的に筒内に配置し,燃焼室内において時空間的に分散した燃焼をさせることで緩慢な燃焼が得られることが明らかになった.また低温酸化反応が活発な燃料ほど,少量の二段目噴射量で燃焼が緩慢化したため,二段目噴射に起因したNOx排出に対し有利であることがわかった.
細胞表面での強・弱リガンド複合化による高選択的ターゲティング法

生体内に多数存在する細胞群から、特定の細胞だけを高度に見分ける新手法の開発は重要である。報告者は、細胞表面の受容体に対するペプチド分子の「強い」相互作用と糖鎖の「弱い」相互作用を同時に働かせ、さらに両リガンド分子同士を細胞表面で選択的に化学結合させることにより、標的の細胞を選択的に見分ける手法を検討した。本課題では、インテグリンが高発現する数種類のがん細胞に対して、インテグリンのリガンドペプチドと様々な種類の糖鎖とのコンビネーションを用いて区別することを試みた。その結果、各細胞に特徴的な糖鎖リガンドを見出し、がん細胞を効率的に区別することができた。医療診断分野において、生体内に多数存在する細胞群から、特定の細胞だけを高度に見分ける新手法の開発は重要である。これまで、見分けようとする細胞表面に発現する1種類の受容体に「強く」相互作用するリガンド分子(抗体やペプチドなど)が用いられてきた。しかし、「強く」相互作用するリガンド分子を用いると、標的細胞以外のあらゆる細胞や器官にも吸着し、検出の選択性の低下に繋がっていた。そこで報告者は、細胞表面の受容体に対するペプチド分子の「強い」相互作用と糖鎖の「弱い」相互作用を同時に働かせ、さらに両リガンド分子同士を細胞表面で官能基選択的に化学結合させることにより、標的の細胞を高感度かつ選択的に実現する手法を草案した。まず、本戦略の妥当性を検証するため、HUVEC細胞(ヒト臍帯静脈内皮細胞)表面上の受容体、aVb3インテグリンに対して「強く」結合するRGDペプチドを結合させた。次に、別の受容体であるPECAMレクチンに対して「弱く」結合するa(2,6)-シアリル化糖鎖を蛍光標識して作用させ、細胞表面で2つのリガンド同士を化学反応させた。その結果、aVb3インテグリンしか持たないHeLa細胞比較して、2つの受容体を持つHUVEC細胞のみを高い精度で選択的に可視化することに成功し、本法の有効性を実証した。一方、多くのがん細胞にはαVβ3インテグリンが高発現している。さらに様々な糖鎖を認識するレクチン(弱い相互作用)が特異的に発現しているため、「強い」認識としてRGDペプチド、および「弱い」認識として糖鎖リガンドの両者を活用してがんを選択的に区別することを検討した。すなわち、これらリガンドを順に作用させた後、表面で共有結合させることで、細胞選択性を得るためのコンビネーションをいくつか見出し、数種類のがん細胞を見分けることに成功した。まず初年度では、「強い」相互作用と「弱い」相互作用の両者を使った細胞選択的な認識法を開発し、これをこれまでは見分けられなかった細胞を区別することに成功した。本法の優位性を明確に示すことができた。さらに本法により、数種のがん細胞から特定のがん細胞を見分けることにも成功した。当初予定していた多数のがん細胞の選択的認識、動物実験までは完成させることができなかったが、既にがん細胞の用意と数種のがん細胞をマウスの特定部位に播種したモデルを作成している。現在、多種のがん細胞に対応できる糖鎖の供給と活用、ならびに動物実験での検証を進めており、これらの成果から、研究はおおむね順調に進展していると評価する。まず、本戦略の妥当性を検証するため、HUVEC細胞表面の受容体、aVb3インテグリンに対して「強く」結合するRGDペプチドを結合させた。次に、別の受容体であるレクチンに対して「弱く」結合するシアリル化糖鎖を蛍光標識して作用させ、表面で2つのリガンド同士を化学反応させた。その結果、aVb3インテグリンしか持たないHeLa細胞比較して、2つの受容体を持つHUVEC細胞のみを高選択的に可視化することに成功した。次いで、aVb3インテグリンが高発現する数種類のがん細胞に対して、RGDペプチドと様々な種類の糖鎖とのコンビネーションを用いて区別することを試みた。標識したRGDペプチドを用いた場合では、これらのがん細胞を見分けることは全くできなかった。一方で、まずRGDペプチドを作用したのち、様々な糖鎖リガンドを順に作用させた。細胞表面でこれら2つのリガンドを共有結合させることで、各細胞に特徴的なコンビネーションを見出した。このコンビネーションを各がん細胞に使い分けることで、数種類のがん細胞からそれぞれを区別することができた。さらにこの細胞選択性の結果をインビボに適応した。RGDペプチド、および各細胞に特徴的な標識糖鎖を続けて静脈注射し、マウスの標的がんの部分で官能基選択的反応を起こすことによって、望むがん部位を選択的にイメージングできることが判明した。このように2つの「強い」、そして「弱い」標的リガンドを同時に機能させることで、個別の細胞を効率的に区別することに成功した。

本課題では、インテグリンが高発現する数種類のがん細胞に対して、インテグリンのリガンドペプチドと様々な種類の糖鎖とのコンビネーションを用いて区別することを試みた。その結果、各細胞に特徴的な糖鎖リガンドを見出し、がん細胞を効率的に区別することができた。平成28年度に続けて、さらに11種類のがん細胞を用いて、これらに選択的な「弱い」糖鎖構造をシステマティックに検討し、それぞれのがん細胞を選択的に区別する。さらに細胞選択性の結果をもとに、数種のがんをマウスの足、および首付近にそれぞれ播種した動物モデルに対して、インビボで適応可能かどうかを検討する。すなわち、「強い」相互作用を起こすRGDペプチドをまず静脈注射によって生体内でプレターゲティングし、その後、細胞実験で見つかった「弱い」相互作用を持つ標識糖鎖を続けて静脈注射する。マウスの標的がんの部分で官能基選択的反応を起こし、望むがん部位を選択的にイメージングできるかどうか検討する。一方、肝臓を構成する非実質肝細胞の1つである星細胞(伊藤細胞とも呼ばれる)は、肝臓の繊維化や肝硬変を引き起こす鍵の細胞である。従って、この活性化された細胞を高度に認識し、速やかに排除することは、現在の診断(イメージング)・治療分野における最も重要課題の1つである。しかし現状では、星細胞のレチノイン酸受容体を標的とした方法以外に有効なものがほとんどない。この細胞を認識することは現在の分子認識研究の中で難しいテーマの1つである。一方、星細胞にもaVb3インテグリンが高発現しており、最近、さらに東工大のグループおよび報告者は、星細胞が活性化すると細胞骨格を構築するデスミンやビメンチンが細胞表面に露出し、弱いながらもGlcNAcを選択的に認識するレクチンとして機能することを見出した。そこで、「強い」相互作用としてRGDペプチド、ならびに「弱い」相互作用としてGlcNAを末端に持つ天然N-型糖鎖を併用して星細胞表面でその共同相互作用を働かせ、活性化星細胞を選択的に認識する。さらに、四塩化炭素で誘起した肝硬変モデルマウスを用いて、インビボで本手法を用いた選択的イメージングを初めて実現する。有機合成化学、グライコケミカルバイオロジー平成28年度では、当初、多数のがん細胞を選択的に認識し、さらにモデル動物を使用してがん組織を選択的にイメージングすることを予定していた。しかし、多数のがん細胞の用意と数種のがんモデルマウスの準備、ならびにその実験施設の設置の対応で研究を完成させることができなかった。そこで、これらの研究で使用を予定していた研究費を次年度に繰り越して使用する。既に平成28年度で確立したがん細胞株を用いて、それぞれを選択的に認識する。また、作成したがんモデルマウスを用いて、特定のがんの選択的な分子イメージングを行うために使用する。
LESとDNSを用いた壁乱流の微細構造の解析とモデリングおよび乱流制御

LESによる溝乱流の数値シミュレーションデータをもとに瞬時場を三次元カラーグラフィクス表示する方法で乱流において発生するストーリークとそのまわりの流れ場に対する考察を行った。その結果、乱流応力の生成、拡散、再分配はストリーク内部および近傍における空間的な間欠現象であること、乱流せん断応力は乱流応力の生成場所に分布すること、壁近傍のイベントは負の乱流拡散を生じさせること、および速度-圧力勾配相関項は圧力拡散と圧力-歪み速度項に分解せずに一つの項として扱うべきであることを示した。また、壁近傍の縦渦の上流側への再生機構を考察し、既存の縦渦と再生された縦渦は互いに回転方向が逆である一連の鎖構造をなし、再生される縦渦の発達は壁垂直方向の渦の傾斜(tiliting)と伸び(stretching)に基づくことを明らかにした。また溝乱流の一方の壁面が波状となる流路の実験データ(乱流強度、レイノルズ応力、歪み度)から圧力勾配が乱流場に及ぼす影響を明らかにした。乱流制御については円形噴流において準軸対称モードとヘリカルモードの初期優乱を加えた場合に対し乱流構造の時間的発達の相違をDNSを用いて調べることにより、乱流制御の可能性を考察した。更にヘリカルモードの場合は軸対称モードの場合に比べ、乱流構造の発生は速く、またその構造は軸対称モードより長く維持されることを示し、乱流制御さらには噴流から発生する空力騒音の制御に対する可能性を示した。空力騒音の解析法については、一様流中に置かれた角柱周りの乱流から発生する音場の音源解析法を示し、DNSを用いると実験では得ることの困難な高分解能の音源解析が可能となることを示した。さらに、角柱表面上の瞬時の相当音源強度の分布は流れの大規模構造の観察のみでは予測が困難であることを明らかにした。DNS(直接シミュレーション)を用いて正方形断面流路内の乱流を数値シミュレーションした。計算法は高次精度中心差分法を用いて,数値粘性を極限まで排除した。その結果,断面内に発生する二次流れが高精度にシミュレーションされた。また時間平均量については,流れの収支が壁面のごく近傍で平衡しない点を除いては妥当な結果が得られた。壁面近傍で格子解像度を増加させることにより,データベース化および乱流モデリングの検定用データ化することの見通しが得られた。LES(Large Eddy Simulation)を用いて,一様流中の角柱まわりの乱流および流れから発生する流力音を数値シミュレーションした。音のエネルギーは流れのエネルギーに対して微弱なため,流れの微細構造が音の発生に大きな影響を及ぼす。特に低マッハ数の場合には,壁面上の流れが音の発生原因の大部分を占める。計算結果より,壁面上の乱流の僅かな相違が直観とは大きく異なる音の発生となることが示され,乱流制御による騒音低減化に対する可能性が得られた。DNSを用いて円形乱流噴流を計算し,三次元軸対称せん断層における乱流への遷移過程および乱流の微細構造を調べた。立方体の計算領域における64×64×64の一様格子に対してスペクトル法を適用し,噴流の空間的発達を時間的発達に変換して解いた。初期擾乱として軸対称モードとらせんモードの二通りを与え,その後の発達を比較した。その結果渦輪のペアリング,リブ構造の発生および崩壊過程において,初期擾乱の噴流発達と微細構造に対する影響が明らかとなった。三次元グラフィクス技術を用いて,溝乱流LESコードで得られる流れ場に対して乱れ構造解析を行った。ストリーク構造で表される乱れエネルギーと乱流せん断

応力の分布と生成に対する考察より,構造に立脚した乱流モデルの構築に対する幾つかの重要な知見が得られた。壁乱流に対して,全方向スペクトル法による三次元の高精度DNSおよびLESコードを作成することにより,壁乱流の微細構造の解析を可能とした.そして三次元グラフィクスを援用して,LESコードおよびDNSコードにより得られる乱流場の構造解析を行った結果,壁乱流における乱れ構造の生成に対するスイープの役割が明らかとなった.乱流構造の一般性を確認するためには,非平衡流れを解析することが必要であるため,流路片面に周期的吹出し吹込みを与えることにより生成される周期的波状流路に対し,DNSによる高精度三次元乱流解析コードを作成した.このコードは平行平板間乱流解析コードの境界条件のみを修正することにより得られるため,吹き出し吹込みのない壁近傍について高精度解が得られた.そして本非平衡乱流に対するDNSの計算結果を用いて,幾つかの乱流モデルに対する検証計算を行った.角柱まわりの乱流をLESにより高精度解析し,その解析結果に音響方程式を適用することにより角柱まわりの音源分布を解析するコードを作成した.その解析結果より,流力音のエネルギーは大規模乱れのエネルギーよりオーダが小であり,したがって流力音計算においては流れ場の微細構造の非定常解析が不可欠であることが明らかとなった.円形乱流噴流をスペクトル法によるDNSにより高精度解析するコードを作成した.計算格子を直交格子としたためスペクトル法の適用が容易となった.初期擾乱として準軸対象擾乱およびヘリカル擾乱を与え,その後の乱流の発達を計算した.その結果,初期擾乱の相違による乱流構造,乱流エネルギー,ヘリシティーおよび構造の持続特性に対する相違が明らかとなり,さらに初期擾乱の操作による乱流制御の可能性に対する根拠を数値的に示すことができた.壁乱流については,高精度のLES(Large Eddy Simulation)によるデータベースに対して条件付きサンプリングを行うことにより,縦渦は回転方向が流れ方向に交互に異なる縦渦列を基本構造とし,さらにその縦渦列は上流側に再生することを明かにした。また,平行平板間乱流の一方に周期的吹出しと吸込みを与えた波状流路に対するDNS(直接数値シミュレーション)のデータベースを用いてk-εモデルを検証する計算を行い,履歴効果を有する乱流場における等方渦粘性表示の不備を示した。乱流制御については,平行平板間乱流で一方が正弦的に振動する壁面を有する溝乱流のDNS,および円形噴流に初期擾乱を加えたDNSにより,これらの振動,擾乱が乱流構造に及ぼす影響を調べた。その結果,円形噴流に対してはヘリカルモードの擾乱は軸対称モードの擾乱に比べ,乱流構造の発生は早く,またその構造は軸対称モードより長く維持されることが明らかとなり,乱流制御さらには空力騒音の制御に対する可能性を示した。また空力騒音の数値シミュレーションに対する最近の進歩に関する解説を行い,LESやDNSを用いると,物理実験では困難な乱流構造と音の放射機構の解明が可能となる幾つかの報告例を示した。LESやDNSの適用が困難な実用的な流れ場に対しては,k-εモデル,高次k-εモデル,一方程式モデル等の乱流モデルに対する適用条件や限界を明かにする解説を行い,一点完結モデルではなく遠方効果を取り入れたモデル(Ellipticモデル)が必要であることを示した。
色相空間疎表現と軟判定によるデジカメ色彩情報復元

ディジタルカメラなど撮像系色彩情報復元を目的として,色相空間におけるスパース表現について検討した.静止画,ならびに動画におけるイントラ符号化についてスパースサンプリングによって復元,復号される品質がおおよそPSNR= 30 dB程度であった.これを映像符号化H.264 AVCイントラフレーム符号化に適用したところ,現行方式と同一水準の復号品質を得るのに約5分の1のデータ量で済むことを確認した.また,カラー画像・映像の品質評価技法として色彩類似度を考案し,部分参照型映像品質評価技法として組み込んだ.その結果,原画全参照型品質評価法と同等の評価が可能であることを示した.色相空間における色彩疎表現にもとづく色彩復元法を考案し、実験を行った。その結果、シングルショット画像における色彩復元が基本的に可能であることを確認した。引き続き、マルチショットにおける色彩復元に取り組み、複数の手法で視覚的に良好な色彩復元が可能であることを確認した。現時点ではマルチショット融合における最善の方法を特定するにはいたっていない。また、疎表現の映像符号化にも取り組みを開始した。以上の成果を学会で発表した。スパース標本化による画像復元をビデオ符号化へ展開するとともに,色彩類似度を考慮した部分参照型品質評価技法を検討した.色相空間疎表現標本化情報からの色彩情報復元はPSNR = 30dB程度が限界であった.この品質レベルはディジタル画像撮像系としては不十分であり,圧縮サンプリング理論の飛躍的進化が必要であると考えられた.色相空間疎表現サンプリングによるビデオ符号化については従前のイントラ予測符号化を置換する高能率符号化が可能であることを確認し,現行符号化技術H.264/AVCと同一のの復号品質を1/5程度の受信データで可能とする方法を提案した.品質評価については色彩類似度を考慮した部分参照型評価技法を検討し,原画全参照型と同程度の評価が可能であることを示した.ディジタルカメラなど撮像系色彩情報復元を目的として,色相空間におけるスパース表現について検討した.静止画,ならびに動画におけるイントラ符号化についてスパースサンプリングによって復元,復号される品質がおおよそPSNR= 30 dB程度であった.これを映像符号化H.264 AVCイントラフレーム符号化に適用したところ,現行方式と同一水準の復号品質を得るのに約5分の1のデータ量で済むことを確認した.また,カラー画像・映像の品質評価技法として色彩類似度を考案し,部分参照型映像品質評価技法として組み込んだ.その結果,原画全参照型品質評価法と同等の評価が可能であることを示した.デジタルモザイク画像データを取得するために,完全なランダムパタンと概周期ランダムパタンの2つを適用し,カラーモザイクデータを形成した.これについて凸射影反復推定による疎表現色彩復元を行った.その結果,完全ランダムパタンの疎表現が優れていることが分かった.これにより,ナイキストレートに束縛されない色彩情報復元の可能性を確認した.主観評価実験のためのモニタは,昨夏のタイにおける大洪水のため当初計画していたモニタが生産中止となり,代替品を発注したが製造,納入が大幅におくれ,これによる主観評価実験を行うことができなかった.ほぼ計画どおりに推移していること、映像への取り組みも開始できたことは評価できると考えられる。一方、ある企業研究者からリアルタイムで疎表撮像を行うデバイスの開発はかなり困難ではなかろうかとの質問が寄せられ、この点で少し方針転換が必要かどうか、検討している。疎表現画像の色彩制約として物体エッジ情報をランダムパタンに組み込む方法が未解決のため,軟判定処理が導入できていないため.また,昨夏のタイにおける大洪水のため当初の主観評価実験が実施できなかったため.マルチショット色彩復元法の洗練化と画像品質評価技法を構築し、実験的に検証し、最終的な手法としてまとめる。映像復元符号化に関して色相空間疎表現が高効率であることを予備実験で確認したので、これを推進する。物体エッジ情報を疎表現画像の色彩制約としてランダムパタンに組み込む方法を構築し,軟判定処理を導入する.また,主観評価実験を行い,改善箇所の評価点検を実施する.また,今年度は高速度カメラを購入し,マルチショット画像に対してハイライト部の適正露光処理とシャドウ部の低雑音色彩復元に取り組む.研究成果の発表、動向調査等の旅費、成果刊行費、主観評価実験人件費等を計画している。物品購入はない.ソフトウェアライセンス更新,主観評価実験謝金,学会成果発表・研究調査旅費,論文出版費用等が主な支出となる計画である.
東日本大震災がメンタルヘルスに及ぼす長期的影響とその臨床心理学的支援に関する研究

本研究は東日本大震災による被災者に対して調査を行い、大震災が精神健康に与える影響を検証するもので、前年度の調査では、PTSDとうつ状態が指標となっている『SQD(Screening Questionnaire for Disaster Mental Health)』の中間分析から、1淡路阪神大震災時と同様の震災後の長期ストレスが認められた。2調査対象の属性、特に性別、被災の主観的程度、現在の生活の受容の有無がうつ得点とPTSD得点の高さに影響することがうかがえた。さらに、仮設住宅から復興住宅等への移動、各種産業活動の開始などが目立つようになった2016年と2017年を比較すると、ハイリスク者の割合が半減するなど改善がみられるが、依然と高い割合でハイリスク者が存在することから、今後も長期的に被災者のメンタルヘルスへの支援が必要であることが示唆された。そこで、本年度は、2017年と同様の調査を行い、経年で変化をみることと、インタビュー調査を加えて調査対象の属性とSQD得点の関連をより詳細に分析することにした。結果、PTSD得点のハイリスク者は27.50%(2017年)から26.47%(2018年)へとあまり変化がみられず、うつ状態得点の場合はハイリスク者の割合が20.13%(2017年)から29.41%(2019年)と逆に上昇する傾向をみせた。調査対象の属性に関しては、主体的に場所を選び自力で自宅を用意できた群と復興住宅を割り当てられた群では後者のうつ状態得点が高く、主観的に判断する被災の程度が大きい群が他群よりSQDの二つの指標の得点が高かった。さらに、受容群に比べ少数ではあるが、現在の生活の被受容群のSQDの二つの指標の得点が高かった。メンタルヘルスの問題は、物理的環境の改善も必要であるが、個々の心のあり方に寄り添うことが重要であることが考えらえた。本研究は東日本大震災による被災者に対して、災害後6年を迎えた時点で災害精神保健に関する調査を行うことで大震災が被災者の精神健康に与える長期的影響を検証するとともに、主動型リラクセイション療法(Self-Active Relaxation Therapy;SART,以下サート)を行うことで、今後の災害における臨床心理学的介入としてその手法の有効性を検証するものである。そこで、震災から間もない2011年8月から継続調査及び支援を行ってきた岩手県宮古市において2016年8月及び3月の2回に渡って、計12日間の調査研究を行った。岩手県宮古市では、2015年度後半から復興住宅への移住が具体的に進められており、仮設住宅である程度形成されたコミュニティが仮設住宅の併合や復興住宅への移住で解体されること、また、復興住宅地にすでに形成されている地域コミュニティに入っていく不安や住民間の葛藤の予想が多く語られ、住居が保証されてもさらに大きな心理的不安を抱えることが面接調査で確認された。一方、本調査研究に継続して参加しているリピーターの一部は、サートを日常的なセルフ・ケアの方法として取り入れており、サートの基本技法を応用した、援助者を必要としない「ひとりサート」が自助努力可能な方法として震災支援に有効であることが推察された。「ひとりサート」は今後災害におけるセルフ・ケアの方法として有効と考え、援助者がいる場合の「援助ありサート」と援助者なしで一人で行う「ひとりサート」の特徴と効果の相違点を科学的に検証するために、筋電図を用いて検討した。その結果、「援助ありサート」の場合は心理的安定感や爽快感がより高く、「ひとりサート」の場合は最初に不安感はあるものの、徐々に軽減し、身体的リラクセイション効果についてはどちらの方法でも得られることが明らかになった。当初の計画通り、2016年8月1日(月)8月6日(土)及び2017年3月19日3月25日の2回に渡って、岩手県宮古市において調査研究を行った。なお、生活環境の変化に対する適応感、震災体験の振り返り、現在の心身の状態及びサートの活用などを中心に、継続支援を通して関係が安定し、了解を得られたリピーターを中心にインタビュー調査を行った。質問紙調査では十分にくみ取ることが難しい被災者の心理状態について示唆に富む内容が得られた。一方、支援技法の科学的検証、高齢者が多く認知症を有する対象者もいることから身体的アプローチにおけるコミュニケーションの工夫などに関する検討を行うことができた。本研究は東日本大震災による被災者に対して調査を行い、大震災が精神健康に与える影響を検証するとともに、臨床心理学的災害支援手法として主動型リラクセイション療法(SART;Self-Active Relaxation)の効用を検証するためのものである。長期支援を行いながら研究調査を行った実績から、避難所から仮設住宅、それから復興住宅集合地へと住居環境が変わる中で、長期に渡る心身の変化をインタビュー調査を交えて、量質ともに意味あるデータを収集することができた。本年度はまず、PTSDとうつ状態が指標となっている『SQD(Screening Questionnaire for Disaster Mental Health)』の中間分析を行い、淡路阪神大震災時のSQD調査との比較を行った結果、同様の結果がみられ、震災後の長期ストレスが認められた。調査対象の性別、年齢、住居形態、同居の有無、震災前後の持病の有無、震災後持病の有無、被災の主観的程度、現在の生活の受容状態を要因にSQDを分析した結果、男性が女性よりPTSD得点が高く、被災のある群がない群より両指標とも得点が高かった。

PTSDもうつ状態も、平成27年8月の初回調査よりその得点が半減しているが、PTSDハイリスクが27.27%、うつ状態ハイリスクが20.13%と以前と高いことが確かめられた。リスクが高い重要な要因としては、被災者の被災の程度に対する主観的評価で、物理的被災の程度より、被災体験を心理的に克服することが重要な支援の視点であることが示唆された。当初の計画通り、2017年8月24日2017年8月29日及び2018年3月18日2018年3月25日の2回に渡って、岩手県宮古市において調査研究を行った。さらに、本研究課題を進めるにあたって必要なデータを早期に確保し、研究の充実を図るために、2017年11月から12月の2か月に渡って、本研究調査の協力団体である宮古市社会福祉協議会の協力を得て、別途質問紙調査を行い、現地調査は2018年度夏季の1回の追加で済むように研究のまとめの準備を整えた。本研究は東日本大震災による被災者に対して調査を行い、大震災が精神健康に与える影響を検証するもので、前年度の調査では、PTSDとうつ状態が指標となっている『SQD(Screening Questionnaire for Disaster Mental Health)』の中間分析から、1淡路阪神大震災時と同様の震災後の長期ストレスが認められた。2調査対象の属性、特に性別、被災の主観的程度、現在の生活の受容の有無がうつ得点とPTSD得点の高さに影響することがうかがえた。さらに、仮設住宅から復興住宅等への移動、各種産業活動の開始などが目立つようになった2016年と2017年を比較すると、ハイリスク者の割合が半減するなど改善がみられるが、依然と高い割合でハイリスク者が存在することから、今後も長期的に被災者のメンタルヘルスへの支援が必要であることが示唆された。そこで、本年度は、2017年と同様の調査を行い、経年で変化をみることと、インタビュー調査を加えて調査対象の属性とSQD得点の関連をより詳細に分析することにした。結果、PTSD得点のハイリスク者は27.50%(2017年)から26.47%(2018年)へとあまり変化がみられず、うつ状態得点の場合はハイリスク者の割合が20.13%(2017年)から29.41%(2019年)と逆に上昇する傾向をみせた。調査対象の属性に関しては、主体的に場所を選び自力で自宅を用意できた群と復興住宅を割り当てられた群では後者のうつ状態得点が高く、主観的に判断する被災の程度が大きい群が他群よりSQDの二つの指標の得点が高かった。さらに、受容群に比べ少数ではあるが、現在の生活の被受容群のSQDの二つの指標の得点が高かった。メンタルヘルスの問題は、物理的環境の改善も必要であるが、個々の心のあり方に寄り添うことが重要であることが考えらえた。研究計画通り、2017年度及び2018年度に岩手県宮古市において計4回(各一週間)の研究調査を行い、データを収集、蓄積する。大災害が被災者の精神健康に与える長期的影響の視点から、2017年度には調査対象群のリピーターを中心とした縦断的検討、リピーター群と新しい調査研究対象者の比較によるサートの有効性に関する検討を中心に、学会発表または研究発表を行う予定である。研究計画通り、2018年度に岩手県宮古市において実地研究調査を行う。
細菌の組織定着抑止機序と分子デザインによる感染症予防の研究

感染性心内膜炎の原因として最も多<みられるのは、口腔内常在菌の偶発的な血流への侵入によるものである。このような菌血症は抜歯の後には必ず見られるものであるが、歯磨き行為のような日常動作によってさえも誘導されることがあるが、心奇形や心弁損傷など心臓の方に器質的な障害が予め存在することが心内膜炎の成立のための必須要件である。このようなハイリスク者の歯科処置の際には、心内膜炎の予防のために抗生剤の前投与が現在広く用いられているが、頻繁な抗生剤の使用は、副作用はもちろん、薬剤耐性菌の出現などの社会問題を生んでおり、より安全で使いやすい新しいアイデアに基づく感染症予防薬の開発が待ち望まれている。我々はこれまでに、感染性心内膜炎の発症に際して原因口腔細菌のフィブロネクチンへの結合性が重要な病原性因子であることを示し、この時の細菌とフィブロネクチンの結合が新しい分子機構によるものであることを報告してきた。本研究は、この細菌と宿主基質たんぱく質のと特異的相互作用の阻害に基いた感染症予防薬の可能性を検討することを目的としたものである。まず、細菌のフィブロネクチンに対する結合を特異的に阻害するモノクローナル抗体を作成した。次いで、このモノクローナル抗体に特異的に結合し同時に細菌の付着因子にも結合するような低分子化合物の探索を行った。この探索のために用いたのが、ポジションスキャニング・ペプチドライブラリーと、オンビーズ・ランダムペプチドライブラリーの2種の先端化学合成ライブラリーと、中国医学の生薬材料に由来する天然物質ライブラリーである。本研究を通じて、各ライブラリーの特徴が明らかになり、有用低分子化合物の探索のためのライブラリーの活用のための方法論的基盤が整備された。本研究では、モノクローナル抗体技術とコンビナトリアルケミカルライブラリー技術を融合させて、口腔細菌とフィブロネクチンとの結合の分子機構を明らかにし、これをモデルに、病原微生物の宿主細胞への特異的付着の阻害を作用機序とする低分子化合物の開発基盤を確立することが到達目標である。平成16年度には、固相アッセイのための改良型オンビーズ・ペプチドライブラリーの新規構築を行い、オン・ビーズ・エドマン分解の効率的手法と配列解析法の改良に取組んだ。並行して、細菌の付着阻害性抗フィブロネクチンモノクローナル抗体(mAb I01)を用いたオンビーズ・ライブラリーのスクリーニングのために、抗体の標識法とスクリーニング方法の至適化に取組んだ。また、軒原が構築した高品質なポジションスキャニングライブラリーを本研究に応用するために、同ライブラリーのビオチン標識を行った。mAb I01への標識ライブラリーの結合性を指標にポジションスキャニングライブラリーのスクリーニングを行い、コンセンサス配列の分析に基づき、32種のヘキサマーペプチドからなる第2次ライブラリーを構築した。上記2種類の合成ライブラリーのスクリーニングと並行して、海外共同研究者の魏の、感染症の予防のために処方される生薬原料のスクリーニングによって、3種の漢方薬原料植物が選択された。これらの原材料からヒトへの投与形態を考慮した方法で水溶性画分を抽出し、さらに高圧液体クロマトグラフィーによる分画を行った結果、約300種類からなる天然物コンポーネントライブラリーが構築された。また、mAb I01を用いた各種ライブラリーのスクリーニングと並行して、新規有用mAbの製作にも取組んでいる。モノクローナル抗体技術とコンビナトリアルケミカルライブラリー技術を融合させ、口腔細菌とフィブロネクチンとの結合の分子機構を明らかにし、これをモデルに、病原微生物の宿主細胞への特異的付着の阻害を作用機序とする低分子化合物の開発基盤を確立することが本研究の到達目標である。

前年度のヘキサマー・ポジション・スキャニングライブラリーのスクリーニング結果に基づき、32種の個別合成ヘキサマーペプチドの2次ライブラリーを構築し、そのヒットの検定を行った。しかしながら、十分な特異性結合性を示すペプチド配列は決定できなかったことから、ヘキサマーでは表現しきれない立体構造が抗体のエピトープであることが推定された。そこで立体構造の表現がより有利に行えると考えられる、長鎖(ノナマー)のポジション・スキャニング・ペプチドライブラリーを構築した。この際、これまでのヘキサマーライブラリーの構築での経験を活かし、複雑なノナマーライブラリーをヘキサマーよりも短時間で合成するという高効率化に成功した。ノナマーライブラリーのヒットの検定結果からは、実際にヘキサマーを凌駕する結果が得られ、特定の有望アミノ酸配列が示唆された。得られた配列の生物学的活性は、まだ感染症予防薬のリード化合物として十分なものではなく、ペプチドの環状化のような立体構造安定化のための方策の導入の必要性が示唆されたが、本研究の結果、これまで大変な時間と労力を必要とした長鎖ペプチドライブラリーの構築の大幅な効率化が可能となった。一方、中医学的の文献的考察によるスクリーニングに基づいて3種類の漢方薬原料が選択され、各々から天然物由来物質の1次化合物ライブラリーの構築を行い、活性の検定を行った。うち1つから有望な画分が見出された。これより2次ライブラリーが構築され、本方法論もまた有望なものであることが示唆された。
多置換オキサトリシクロウンデカン－マクロライド融合天然物の全合成と構造活性相関

ルミナミシン(1)は、選択的な抗嫌気性菌活性を示すため、有機合成を用いた全合成と構造活性相関研究は、その創薬展開の基盤になると考えられる。1の全合成経路を達成するために、大環状エノールエーテルマクロライドと三環性酸素結束シスデカリンに分割し、収束的に中央部の10員環を構築する経路を考案した。単純な出発原料からシスデカリン骨格を構築した。その後、1,6-オキサマイケル反応を行い必要な炭素骨格を揃えた酸素結束シスデカリン部分の構築に成功した。現在までに、1の必要な官能基を揃えた酸素結束シスデカリン骨格を構築した報告例は無く、本研究によって1の全合成、構造活性相関研究、創薬展開が期待できる。「目的」ルミナミシン(1)は北里研究所の大村らによって、抗嫌気性菌活性を示す新規天然物として見出された。標的のClostridium difficileは抗生物質による治療で腸の常在菌のバランスが崩れた際に異常増殖し、偽膜性大腸炎などを引き起こすため、危険な菌として警戒されている。現在これらの対処法として塩酸バンコマイシンが用いられるが、耐性菌出現などの問題からそれに代わる新たな抗嫌気性菌薬の開発が期待されている。1は、C. difficileに対して選択的な活性を示すため、その有機合成を用いた全合成と構造活性相関解明は、その創薬展開の大きなドライビングフォースになると期待できる。「成果」1の効率的かつ誘導化が可能になる全合成経路を達成するために、大環状エノールエーテルマクロライドと三環性酸素結束シスデカリンに分割し、収束的に中央部の10員環を構築する経路を考案した。大環状エノールエーテルマクロライドの合成は既に完了しており、本年度は、三環性酸素結束シスデカリン部分の合成に取り組んだ。アクロレインを出発原料とし、必要な官能基を揃えた三環性の分子を構築後、過酸化物により三環性酸素結束シスデカリン骨格の構築に成功した。しかしながら、その後の検討で、三環性酸素結束シスデカリン骨格に対して側鎖導入が困難であることが判明した。その問題を解決するために、合成経路の変更を行った。即ち、三環性酸素結束シスデカリン骨格を構築する前に、必要となる側鎖をStilleカップリングによって導入し、その後1,6-オキサマイケル反応を行うことで、側鎖を有した三環性酸素結束シスデカリン骨格を合成した。その後、種々変換を行い、必要な炭素骨格を揃えた酸素結束シスデカリン部分の構築に成功した。「背景・目的」ルミナミシンは北里研究所の大村らによって、抗嫌気性菌活性を示す新規天然物として見出された。さらに、標的となるグラム陽性の偏性嫌気性菌Clostridium difficile (クロストリジウム属)は、偽膜性大腸炎などを引き起こすため、大変危険な菌として警戒されている。ルミナミシンは、C. difficileに対して選択的な抗菌活性を示すため、ルミナミシンの有機合成を用いた全合成と構造活性相関解明は、その創薬への展開が期待できる。しかしながら、ルミナミシンの全合成の報告例はない。従って、研究代表者は、この前例のない構造の効率的かつ実用的な全合成法の構築と構造活性相関の解明を目指す。さらに、シスデカリン部分の類似天然物の活性とは全く異なる活性を示すことに対しても、その機構の解明を目指し研究する。「計画」ルミナミシンの効率的かつ誘導化が可能になる全合成経路確立のために、2つのフラクグメントである大環状エノールエーテルマクロライド(既に合成を完了した)と三環性酸素結束シスデカリンに分割し、合成後半に収束的に中央部10員環を構築する経路を考案した。平成24年度は、三環性酸素結束シスデカリンの合成経路確立と二つの鍵フラグメントの大量合成を行う計画を立てた。「結果」市販品であるアクロレインから9工程で鍵中間体のひとつであるシクロヘキセン体へ導いた。次いで、3工程を経て三環性化合物へ導いた後、別途調製した側鎖をStilleカップリングにより導入し、ラクトン環を開裂させた。その後、水酸基への保護を行い、鍵反応である架橋エーテル形成反応を行うことで、フラグメントの一つである三環性酸素結束シスデカリンの重要骨格の構築に成功した。基本骨格の構築に成功したので、現在は、必要な官能基の導入を検討している。同時に、各フラグメントの鍵中間体のグラム合成も達成した。ルミナ