hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
横傾斜を含む４自由度操縦運動推定法の研究

本研究の供試船としては、当初の計画どおり3隻の模型船(コンテナ船、フェリー、漁船)を対象として、これらの模型船を用いて横傾斜に対する流体力、および操縦運動特性の特徴を明らかにしてきたが、こうした特徴が他の船型でも現れるかを確認するため、供試模型船(船首バルブの無い調査船)1隻を追加し、この模型船の横傾斜に対する流体力、操縦性能運動特性を明らかにした。この結果、横傾斜が船の操縦性能に及ぼす影響の程度は船型にも大きく依存することが明らかとなった。これらについては、今後更なる研究を行い、流体力特性のメカニズムを明らかにする予定である。また、25年度までの研究で、横傾斜を含む操縦運動数学モデルを完成したが、精密さを追求したため、数学モデルはかなり複雑で、やや使い難い側面があった。そこで船舶設計などへの応用を考慮し、実用的な観点から、微細な特性表現を簡素化した簡易モデルを作成し、このモデルの妥当性についても検討を進め、これらの成果についても学会論文として発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。船舶操縦運動26年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度で検討した数学モデルについては、実際の操縦運動のシミュレーション計算を行い、自由航走模型試験によって妥当性を確認する必要があり、この検討を次年度(H25年度)以降に実施する計画であった。しかし、研究のスピードを上げるため、コンテナ船型についてはこの実験を繰り上げてH24年度に実施・完了した。また、これらの研究成果については、日本船舶海洋工学会春期講演会(H25年5月)に発表すべく投稿した。本研究で検討した4自由度操縦数学モデルの妥当性を確認するため、次年度(26年度)に実施する計画であったが自由航走模型試験を繰り上げて実施し、最終年度を待たず数学モデルの妥当性を概ね確認することができた。船舶の4自由度操縦運動の研究について、以下のとおり推進する。1)24年度研究成果のまとめと学会発表2)拘束模型試験による操縦流体力の詳細解明:船舶の横揺れ運動周期は比較的短いことから、流体力の非定常性を確認するため、ダイナッミック試験を実施することとし、必要な実験装置の製作を行い、数学モデルの改良を検討する。1)25年度研究成果をまとめ、学会で発表する。2)シミュレーション精度の向上を検討する。3)また現実の応用を考慮し、実用的な簡易推定モデルについても検討する。次年度の実験で使用する小型操舵機用モータの納入が一ヶ月遅れ、年度内に検収できなかったため、残額が生じた。当該部品が4月に納品され、精度を向上を目指した2)の実験・検討に使用する。
日本軍政下のシンガポールにおけるメディアによる日本語普及の実態と日本語教科書

本研究の目的は、大東亜戦争中日本占領下のシンガポールにおける、ラジオ放送や新聞による日本語の普及と使用された教科書を調査し、メディアによる日本語普及の実態を明らかにすること、である。平成18-19年度シンガポールに渡航し、本研究の対象となる英字新聞「The Syonan Times」について調査し分析を行った。具体的には、英字新聞に掲載される日本語コラム「Nippon Lesson」(1942.2.21-1944.10.4)、ラジオ日本語講座「Radio Nippon-Go Lesson」(1942.4.15-1943.7.13)のテキストおよび日本語普及に関する重要記事を網羅した索引を完成した(『九州大学留学生センター紀要』2008年17号)。「Nippon Lesson」では、三シリーズともにローマ字表記、分かち書きが施され、語彙は日用品や日常生活に関するものが多かった。テキストに英訳が付され、文法説明や発音注釈も英語が使用されていた。一方、文法項目は簡単なものから難しいものへ、易から難へ、という体系的な構成となっていることが明らかになった。こういった特徴は日本軍政監部の現地における、「実用で簡単な日本語」といった一時しのぎの言語政策を反映し、南方占領地における日本語普及失敗の一因とも考えられることが示唆された(「11.研究発表」を参照)。メディアによる日本占領地の日本語普及の研究は、国内外においてはまだ行われていない処女領域である。期待される本研究の成果は、メディアによる日本占領地日本語普及の研究という、新たな革新的な研究領域を切り開き、日本語教科書との比較研究や他の日本占領地でのメディアによる日本語普及の研究へ発展させるために重要な学術的な手がかりになるものであろうと思われる。本研究の目的は、大東亜戦争中日本の占領下のシンガポールにおける、ラジオ放送や新聞などのメディアによる日本語の普及と使用された教科書を調査し、メディアによる日本語普及の実態を明らかにすることにある。研究代表者(郭俊海)は、平成18年9月4日から9月21日まで約3週間にわたって、シンガポールに渡航しシンガポール国立大学、シンガポール古文書館、シンガポール国立博物館にて、戦時中に刊行された英語新聞「Shonan Shimbun(昭和17年2月20日初刊-昭和20年9月6日廃刊)のラジオ日本語講座「Nippon-Go Lesson」を対象に調査を行い、日本語普及や日本文化宣伝の関係記事を収集した。これまでは、上記の新聞に刊行されているラジオ日本語講座のテキスト(昭和17年2月-昭和20年9月)の3年7ヶ月分の目録を、刊行された時間順に作成した。また、日本語普及や日本文化宣伝の関係記事のタイトルを刊行の時間順に目録を完成し、一般公開にむけて引き続き綿密な考察を行い情報の漏れなどの補足作業を行っている。現時点では、収集した初年度分(昭和17年2月-12月31日)の「Nippon-Go Lesson」を語彙、文法別に分類・分析を行い、内容、シラバス上の特徴をまとめている。その結果の一部を、今年中国やオーストラリアで開催される国際学会で発表できるように準備作業を進めている。また、漏れや不備が生じ一部の資料については、今年度の夏期休暇中に再びシンガポール国立大学を訪問し追加調査を行う。

研究代表者(郭俊海)は、平成19年8月15日から8月28日まで約2週間にわたって、シンガポールに渡航しシンガポール国立大学、シンガポール古文書館、シンガポール国立博物館にて、戦時中に刊行された英語新聞「Shonan Shimbun(昭和17年2月20日初刊-昭和20年9月6日廃刊)のラジオ日本語講座「Nippon-Go Lesson」を対象に追跡調査を行い、日本語普及や日本文化宣伝の関係記事を収集した。現段階では、収集した「Nippon-Go Lesson」をコンピュータ上で検索できるように単語・文法別に分類・分析を転写する作業を進めている。また、最終的に研修資料叢書として出版する計画についていくつかの出版社と交渉中である。
骨格筋・心筋収縮のカルシウム制御機構の高分解能クライオ電子顕微鏡法による解明

骨格筋・心筋の収縮は、細胞内カルシウム濃度がマイクロモル未満の条件下では抑制され、トロポニンへのカルシウムの結合によって収縮がもたらされる。制御はカルシウムのシグナルが、トロポニン→トロポミオシン→アクチンと伝達され、ミオシンがアクチンと結合出来るようになる。低カルシウム濃度での収縮抑制の構造的基盤を得るために、アクチン・トロポミオシン・トロポニン複合体のクライオ電子顕微鏡写真を数千枚収集し,その一部から約1万個の粒子像を解析し、二次元平均像としての分解能が約5Åに達しており、三次元像では構造の主体であるアクチンのらせん構造の他にトロポミオシン・トロポニンに対応する密度が観察できた。心筋・骨格筋の収縮弛緩はCa2+濃度により制御され、Ca2+はトロポニンに結合し、トロポニンはアクチンフィラメント上のトロポミオシンを動かし、アクチンのミオシン結合を制御する。そこで、アクチン・トロポミオシン・トロポニン複合体構造を、高分解能クライオ電子顕微鏡像を単粒子解析しαへリックスを直視できる分解能(6-8オングストローム)で解き、制御メカニズムを解明することを目的とする。この目的を達するために、300 kV加速電圧の電子顕微鏡に備えられたダイレクトカメラ(K2 summitまたはFalcon II)を用いて高分解能クライオ電子顕微鏡像を収集した。試料としてはアクチンフィラメントおよびこれに制御タンパク質が結合させ筋肉の細いフィラメントを再構成した複合体を用いた。構造単位として、アクチン×28、トロポミオシン×4、トロポニン×4からなるものを単粒子と見なして、収集した像を画像解析ソフトウェアパッケージであるEosシステムを用いて単粒子解析している。計画したように、試料の像を二つのフォーカスで連続的に撮影するダブルフォーカス法を実施できた。計画段階では、両者の対応を付けるには、二枚の画像の相関関数を計算し、相対的位置関係を求めることが必要と予想したが、ダイレクトカメラの高いDQE(Detective Quantum Efficiency)のお陰で低デフォーカス量(-1マイクロメーター)でも、フィラメントは視認でき、高デフォーカス量(-3マイクロメーター)での像と目視で対応を付けることが出来た。画像のフーリエ変換パターンから、コントラスト伝達関数を推定する際の手がかりであるThonリングも0.8 nmを越えて観察出来ている。今後は、これまでとは異なるデフォーカス量での電子顕微鏡画像を収集する予定である。計画したように、試料の像を二つのフォーカスで連続的に撮影するダブルフォーカス法を実施した。一枚目は正照準に近いデフォーカス量で高分解能を目指し、二枚目はより多くデフォーカスして、フィラメントの視認性を高めた。計画段階では、両者の対応を付けるには、二枚の画像の相関関数を計算し、相対的位置関係を求めることが必要と予想したが、ダイレクトカメラのDQE(Detective Quantum Efficiency)は高いので、低デフォーカス量(-1マイクロメーター)でも、フィラメントは視認でき、高デフォーカス量(-3マイクロメーター)での像と目視で対応を付けることが出来た。また、低デフォーカス量でのフィラメント像の良好な視認性は、試料の生化学的条件を整えたこと、電子顕微鏡グリッドの前処理の方法について良いアドバイスが得られたこと、急速凍結のために用いたVitrobotの条件出しに成功したこと等から適切な厚さの非晶質の氷に試料フィラメントを包埋することが出来、S/Nの良い像が得られたことにもよっている。横紋筋である骨格筋と心筋の収縮・弛緩のカルシウムイオンによる制御の構造的基盤を近原子レベルの分解能で明らかにすることを目的としている。この制御は、アクチン、トロポミオシン、トロポニンからなる三者複合体の形成によって初めて可能となる。この三者複合体の構成蛋白質をウサギ骨格筋から精製し、これらを複合して、制御可能な三者複合体を作製した。このフィラメントを、高分解能クライオ電子顕微鏡で観察し、その像を直接電子像ディテクター(DED, direct electron detector)で記録・収集するために、試料凍結用グリッドの前処理条件及び凍結条件を検討して、良いフィラメント像が得られる条件の確立に成功している。比較のために、単純な構造であるアクチンフィラメントについても、同様のアプローチによって良いフィラメント像が得られる条件の確立に成功しており、アクチンの重合機構について、これまでよりも高い分解能で明らかにしようとしている。利用しているTitan-Krios電子顕微鏡を操作するためのEPUソフトウェアの扱いにも習熟し、自動・無人での連続撮像も出来るようになっている。良い複合体試料では、三者複合体は直線的であり、フィラメントのフーリエ変換の強度マップは、規則的な層線構造を示した。これらのフィラメント像を解析するソフトウェアであるEOSシステムや、RELIONシステムを研究室のコンピュータにインストールし、後者のシステムに関してはグラフィックボードを用いた計算の加速も可能になった。これらを統合して、アクチン・トロポミオシン・トロポニン複合体に三次元像と、アクチンフィラメントの三次元像を再構成しようとしている。これまで、帝京大学宇都宮キャンパスのITハウスのスタッフによるコンピュータシステムに関する支援が十分に得られているため、RELIONソフトウェアシステムによる画像解析を進めることができており、画像からピックアップしたフィラメントのセグメント像の二次元的分類、分類された各クラスに属するセグメント像を平均することにより、より高い信号対雑音比でのセグメント像が得られている。大阪大学超高圧電子顕微鏡センターでの、高分解能電子顕微鏡の利用が希望どおりにできており、センタースタッフによる親切で適切な支援が得られている。

大阪大学蛋白質研究所の電子顕微鏡試料作成装置の利用が希望どおりにできており、電子顕微鏡用グリッドの前処理を再現性良く出来るようになっている。骨格筋・心筋の収縮は、細胞内カルシウム濃度がマイクロモル未満の条件下では抑制されており、この抑制がトロポニンへのカルシウム・イオンの結合によって解除されて収縮がもたらされる。この制御ではカルシウムのシグナルが、トロポニン→トロポミオシン→アクチンと伝達され、ミオシンがアクチンと結合出来るようになる。この過程、特に低カルシウム濃度での収縮抑制機構の構造的基盤を得るために、アクチン・トロポミオシン・トロポニン複合体からなるフィラメントのクライオ電子顕微鏡写真を数千枚収集した。収集した写真から数百枚を選んで、それらから抽出した約1万個の粒子像を解析し、二次元像の予備的分解能が約5Åに達していることを確認した。これらの粒子像から複合体の予備的な三次元像を再構成し、構造の主体であるアクチンのらせん構造の他にトロポミオシン・トロポニンに対応する密度が観察できた。複合体のフィラメントは直径が100 Å以上あるために、薄い非晶質の氷に包埋することは困難である。氷が厚い場合には、デフォーカス量が3マイクロメーター未満では、フィラメント像の確認が難しく、デフォーカス量を3マイクロメーター以上にすると高分解能データが得にくい。このディレンマを克服するために、同じ試料をまず、3マイクロメーター未満のデフォーカス量で撮像し、次に3マイクロメーター以上で撮像するダブルフォーカス法を用いた。後者の写真から目視で確認したフィラメントの位置の座標を用いて、前者から高分解能情報を含む粒子像を抽出できるようになった。これらの粒子像の平均像をテンプレートとして、後者の写真から自動的に取得したフィラメントの位置座標を用いて、前者の写真から自動的に粒子像を抽出できた。今後、ダブルフォーカス法を用いて得られる粒子像から高分解能の三次元像を再構成し、これまでに得られている構造の更なる高分解能化を図りたい。骨格筋・心筋の収縮は、細胞内カルシウム濃度がマイクロモル未満の条件下では抑制され、トロポニンへのカルシウムの結合によって収縮がもたらされる。制御はカルシウムのシグナルが、トロポニン→トロポミオシン→アクチンと伝達され、ミオシンがアクチンと結合出来るようになる。低カルシウム濃度での収縮抑制の構造的基盤を得るために、アクチン・トロポミオシン・トロポニン複合体のクライオ電子顕微鏡写真を数千枚収集し,その一部から約1万個の粒子像を解析し、二次元平均像としての分解能が約5Åに達しており、三次元像では構造の主体であるアクチンのらせん構造の他にトロポミオシン・トロポニンに対応する密度が観察できた。
超イオン伝導性ナノ粒子の界面制御と相転移挙動の解明

有機-無機複合材料を基盤としたナノスケールイオン伝導体に関して、サイズの違いがイオン伝導特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし研究を遂行した結果、イオン伝導性ナノ粒子が0°C以下の低温においても構造が変化することなく、高いイオン伝導性を保持することがわかった。有機-無機複合材料を基盤としたナノスケールイオン伝導体に関して、ナノ界面がイオン伝導特性へ及ぼす影響およびナノサイズ効果を明らかにし、全固体充電池の実現や新たな界面化学機能の開拓、イオン伝導の量子効果の発現といった新規ナノイオニクスを創製することを目的とし、H22年度は以下に関して主に下記2項目に関して研究を実施した。[1]ヨウ化銀-ポリマーナノ粒子の低温におけるイオン伝導挙動10ナノメートルのサイズを有する有機ポリマー保護ヨウ化銀ナノ粒子に関して、インピーダンス法を用い室温よりも低い温度におけるイオン伝導度を調べた。その結果、-190°Cにおいて、抵抗率が約2×10^<-2>Ωcmであった。このことより、ヨウ化銀ナノ粒子は、室温のみならず、極めて低い温度においても高いイオン伝導性を有することが明らかとなった。[2]放射光X線回折手法を用いたヨウ化銀-ポリマーナノ粒子の低温結晶相挙動10ナノメートルのサイズを有する有機ポリマー保護ヨウ化銀ナノ粒子に関して、放射光X線回折(XRD)を用いて低温における結晶相を調べた。その結果、冷却過程において、約40°Cで超イオン伝導相であるα相からβ/γ相への相転移が見られ、それ以降の低い温度では、β/γ相の状態であることが明らかとなった。近年、バルクでは見られない不純物や欠陥に起因した接合障壁の緩和や、イオンの移動に伴うスイッチングといったナノイオニクス現象が見出され、ナノイオニクスでは、電子だけでなく空間を占有できるイオンの輸送現象を用いることができるため、これまでの電子工学で実現し得なかった新規デバイスやナノ構造体反応場構築することができる。しかしながら、ナノサイズにおけるイオン伝導体の基礎物性についての知見が極めて少なかった。今年度は、低温におけるイオン伝導挙動および結晶状態に関する知見が得られ、これらは極寒地でも動作可能な全固体電池への実現に寄与することが期待される。有機-無機複合材料を基盤としたナノスケールイオン伝導体に関して、ナノ界面がイオン伝導特性へ及ぼす影響およびナノサイズ効果を明らかにし、全固体充電池の実現や新たな界面化学機能の開拓、イオン伝導の量子効果の発現といった新規ナノイオニクスを創製することを目的とし、H23年度は以下に関して主に下記3項目に関して研究を実施した。[1]ヨウ化銀-ポリマーナノ粒子の低温結晶相挙動解明に向けたX線回折測定データの解析10ナノメートルのサイズを有する有機ポリマー保護ヨウ化銀ナノ粒子に関して、放射光X線回折(XRD)を用いて低温における結晶相を調べ、各温度におけるXRDパターンの解析を行った。その結果、相転移が起こる40°C以下ではβ/γ相が混合した状態であり、さらに低温まで冷却してもβ/γ相の混合比は大きく変化しないことがわかった。[2]ナノスケール酸化チタンの構造相転移挙動の解明Ti305の組成を有する酸化チタンナノ粒子は、温度変化に伴い結晶構造が変わり、導電性も変化することが知られている。ナノスケールの酸化チタンに関する相挙動を調べるため、昇温・冷却させながらXRD測定を行い、各温度における結晶相状態を調べた。その結果、λ相と呼ばれる準安定状態が室温で出現し、冷却過程において大きな温度ヒステリシスが観測された、この挙動はバルク状態では見られないため、ナノスケール化したことに起因する特徴的なものであることが明らかとなった。[3]リチウムイオン電池の界面制御全固体型リチウムイオン電池においては、固体の活物質のまわりを液体の電解質が取り囲む従来の電池とは異なり、固体と固体が接する部分でイオンの挿入・移動が起こるため、異種固体間の接合状態が特性に大きな影響を与える。この接触界面状態向上のため、界面に金属錯体を修飾し、膜厚と電池特性との関係を調べた。
特異点解析に基づくハミルトン系の可積分性の判定条件と可積分系のリスト

古典力学の研究における基本問題の一つに「具体的に与えられたハミルトン系が可積分か否かを判定すること」がある.ハミルトン系が可積分であるとは,運動方程式の一般解を解析的に求めることができることを意味する.例えば万有引力で相互作用する2質点の運動を記述する2体問題は可積分であるが3体問題は可積分でない.自由度nのハミルトン系の場合,非自明で最も簡単な場合が自由度2の場合であるが,この場合に限っても現在のところ,あるアルゴリズムによって可積分性を判定するという基本問題は解決されていない.本研究はそのような可積分性のより強力な判定条件を求め,可積分なハミルトン系のリストを得ることを目的とした.当該期間に得られた主な結果は次の通り.(1)新たな可積分な同次式ポテンシャルの組織的な探索を実行し,速度$p_1,p_2$について3次および4次の第一積分を持つ全ての多項式ポテンシャルを列挙することに成功した..(2)カロゲロ模型は自由度Nに対して(2N-1)個の保存量を持つ超可積分系である.この系の超可積分性を保つ離散化(数値解法アルゴリズム)を初めて見いだした.最終年度においてマチエフスキー氏(ポーランド)とその共同研究者によるブレイクスルーが著しい.その結果,可積分となるパラメータ値はモラレスとラミスの結果による無限の点列から有限の点列へと制限できることが分かった.さらにポテンシャルに自然な条件(対称性,あるいは実数条件)を課すことによってさらに大きく可能性を減らすことが可能となる.これは可積分系のリスト(2つの無限系列と若干の例外型のみの存在を予想)を作成できる可能性が現実的になってきたことを意味する古典力学の研究における基本問題の一つに「具体的に与えられたハミルトン系が可積分か否かを判定すること」がある.ハミルトン系が可積分であるとは,運動方程式の一般解を解析的に求めることができることを意味する.例えば万有引力で相互作用する2質点の運動を記述する2体問題は可積分であるが3体問題は可積分でない.自由度nのハミルトン系の場合,非自明で最も簡単な場合が自由度2の場合であるが,この場合に限っても現在のところ,あるアルゴリズムによって可積分性を判定するという基本問題は解決されていない.本研究はそのような可積分性のより強力な判定条件を求め,可積分なハミルトン系のリストを得ることを目的とした.当該期間に得られた主な結果は次の通り.(1)新たな可積分な同次式ポテンシャルの組織的な探索を実行し,速度$p_1,p_2$について3次および4次の第一積分を持つ全ての多項式ポテンシャルを列挙することに成功した..(2)カロゲロ模型は自由度Nに対して(2N-1)個の保存量を持つ超可積分系である.この系の超可積分性を保つ離散化(数値解法アルゴリズム)を初めて見いだした.最終年度においてマチエフスキー氏(ポーランド)とその共同研究者によるブレイクスルーが著しい.その結果,可積分となるパラメータ値はモラレスとラミスの結果による無限の点列から有限の点列へと制限できることが分かった.さらにポテンシャルに自然な条件(対称性,あるいは実数条件)を課すことによってさらに大きく可能性を減らすことが可能となる.これは可積分系のリスト(2つの無限系列と若干の例外型のみの存在を予想)を作成できる可能性が現実的になってきたことを意味する古典力学の研究における基本問題の一つに「具体的に与えられたハミルトン系が可積分か否かを判定すること」がある.ハミルトン系が可積分であるとは,運動方程式の一般解を解析的に求めることができることを意味する.例えば万有引力で相互作用する2質点の運動を記述する2体問題は可積分であるが3体問題は可積分でない.自由度nのハミルトン系の場合,非自明で最も簡単な場合が自由度2の場合であるが,この場合に限っても現在のところ,あるアルゴリズムによって可積分性を判定するという基本問題は解決されていない.本研究はそのような可積分性のより強力な判定条件を求め,可積分なハミルトン系のリストを得ることを目的とする.本年度は新たな可積分な同次式ポテンシャルの組織的な探索を実行し,速度$p_1,p_2$について3次および4次の第一積分を持つ全ての多項式ポテンシャルを列挙することに成功した.一方で,シンプレクティック解法に関する研究も並行して行い,次の結果を得た.エネルギー以外の保存量がシンプレクティック解法によって常に良く保存されるか否かは最近まで明らかでなかったが,簡単な2次元の調和振動子の持つある第一積分が保存されないことを示し決着をつけた.その結論はケプラー問題に特有なルンゲ・レンツ積分に対しても適用される.また以上とは直接には関係がないが、標準写像と呼ばれる写像においてバーコフ型でない周期解についての性質を明らかにした.古典力学の研究における基本問題の一つに「具体的に与えられたハミルトン系が可積分か否かを判定すること」がある.ハミルトン系が可積分であるとは,運動方程式の一般解を解析的に求めることができることを意味する.例えば万有引力で相互作用する2質点の運動を記述する2体問題は可積分であるが3体問題は可積分でない.自由度nのハミルトン系の場合,非自明で最も簡単な場合が自由度2の場合であるが,この場合に限っても現在のところ,あるアルゴリズムによって可積分性を判定するという基本問題は解決されていない.

本研究はそのような可積分性のより強力な判定条件を求め,可積分なハミルトン系のリストを得ることを目的とする.本年度も昨年度に引き続き新たな可積分な同次式ポテンシャルの組織的な探索を実行した.それ以外に得られた主な結果は以下の通りである.(1)カロゲロ模型は自由度Nに対して(2N-1)個の保存量を持つ超可積分系である.この超可積分性を保つ離散化(数値解法アルゴリズム)を初めて見いだした.(2)対称性を保つ直線4体問題の相空間の大局的な構造を,解析的および数値的に研究した.その手法はマッギーによる同時衝突の拡大と記号列による軌道の記述からなっている.古典力学の研究における基本問題の一つに「具体的に与えられたハミルトン系が可積分か否かを判定すること」がある.ハミルトン系が可積分であるとは,運動方程式の一般解を解析的に求めることができることを意味する.例えば万有引力で相互作用する2質点の運動を記述する2体問題は可積分であるが3体問題は可積分でない.本研究はそのような可積分性のより強力な判定条件を求め,可積分なハミルトン系のリストを得ることを目的とする.この課題において本年度はマチエフスキー氏(ポーランド)とその共同研究者によるブレイクスルーが著しい.その結果,可積分となるパラメータ値はモラレスとラミスの結果による無限の点列から有限の点列へと制限できることが分かった。さらにポテンシャルに自然な条件(対称性,あるいは実数条件)を課すことによってさらに大きく可能性を減らすことが可能となってきた.このことは可積分系のリスト(2つの無限系列と若干の例外型のみの存在を予想)を作成できる可能性が現実的になってきたことを意味する.上記の結果は一部,本研究費によって今年度国立天文台に1ヶ月滞在することが可能となった,海外研究協力者のマチエフスキー氏との共同研究の成果である.これらはまとまり次第,原著論文として投稿する予定である.また現時点での最新の結果は岩波講座・物理の世界「力学の解ける問題と解けない問題」(1995年出版,岩波書店)にその概要を記した.数値解法に関する研究成果としては,カロゲロ模型の超可積分性を保つ離散化(数値解法アルゴリズム)を初めて見いだした.ここで超可積分性とは自由度Nのハミルトン系が(2N-1)個の保存量を持ち,その結果として全ての有界な軌道が周期的になることを意味している.
2型脱ヨード酵素遺伝子制御機構の解析

下垂体甲状腺刺激ホルモン産生細胞、ならびに骨格筋における2型脱ヨード酵素遺伝子の転写調節メカニズムの解析をおこなった。下垂体、心筋、骨格筋における2型脱ヨード酵素(D2)遺伝子のT3/TRによる負の調節(1)下垂体TSH産生細胞における機序TSHβ遺伝子はT3とT3受容体(TR)により抑制されるが、その機序としてこれまで不明であった。我々は、TSHβ遺伝子の発現が転写因子Pit1とGATA2によって維持され、GATA2がTRと相互作用することでT3/TRによる負の調節をうけることを明らかにしてきた。TSH産生細胞内のT3濃度を制御する2型脱ヨード酵素(D2)遺伝子もT3/TRによって抑制されるが、やはり機序は不明である。我々はこれがTSHβと類似の機序であることを想定し、実験を進めた。その結果、D2プロモーター(-744bp)もGATA2によって転写が活性化されることが判明したが、TSHβと異なりPit1の影響は少ない。欠失実験の結果から、cAMP応答配列(CRE)と転写開始点の間に機能的なGATA結合配列が2カ所存在することが分かった。どちらの変異によってもGATA2による活性化は減弱したが、in vitroの解析ではGATA2の結合は下流のGATA結合配列にのみ認められた。(2)心筋における機序心筋にはGATA4、6が内因性に発現しており、特にGATA4は転写因子Nkx-2.5やSRFと共に多くの心臓特異的な遺伝子の発現に関与する。D2プロモーターはGATA4、Nkx-2.5、SRFの全てで活性化されたが、T3結合TRで抑制されたのはGATA4による活性化の場合のみであった。(3)骨格筋における機序転写因子MEF2ファミリーは骨格筋ならびに心筋特異的な遺伝子の発現に深く関わる。CV1細胞において、MEF2の転写活性化能をT3結合したTRが抑制する事、MEF2のコアクチベーターであるMASTRがD2プロモーターを約10倍刺激することを見いだした。しかし、MASTRでD2プロモーターを刺激した場合、T3結合したTRによる転写抑制は認められず、骨格筋においてT3/TRにより負調節を受ける活性化因子は未だ不明である。脱ヨード酵素はプレホルモンであるT4を活性型ホルモンであるT3に変換する酵素である。特に2型脱ヨード酵素(D2)は甲状腺ホルモンの標的臓器において細胞内T3濃度を維持していると考えられている。D2はT4によって蛋白レベルで制御される他、T3によって転写レベルで負の調節を受けるが、その分子機構は不明である。我々はこれまでの研究で以下の結果を得た。(1)下垂体TSH産生細胞内には転写因子GATA2が存在し、転写因子Pit1と協調的に働いてTSHβ遺伝子の活性を維持している。D2遺伝子のプロモーター上にGATA2が結合し、その結合配列がcAMP応答領域の直下に存在することを同定した。D2遺伝子を組み込んだレポーターアッセイを行うと、D2遺伝子の転写活性はT3結合T3受容体により抑制された。これは内因性にGATA2を発現している絨毛癌由来JEG3細胞でも確認された。培養TSH産生細胞のTαT1細胞ではGATA2の発現が十分でなく、GATA2発現プラスミドを導入して初めてT3による負の調節が観察された。現在、内因性にGATA2を発現している下垂体由来LβT2細胞を用い、クロマチン免疫沈降法でin vivoにおける意義を追求している。(2)心筋におけるD2は心筋細胞内のT3濃度維持に重要な役割を果たしていると予想される。また骨格筋のD2は蛋白リン酸化酵素A(PM)によって活性化され、インスリン抵抗性に関与すると考えられている。既報では転写因子GATA4とNkx2.5が心筋におけるD2転写活性を刺激するとされ、我々も腎臓由来CV1細胞で確認した。しかし培養心筋細胞H9c2では両者を発現させてもD2プロモーターの活性は得られず、むしろPKA刺激剤のforskolinで活性化が観察された。現在、培養骨格筋細胞C2C12でも検討を開始し、心筋および骨格筋におけるT3による負の調節機序を追求している。甲状腺ホルモンの脱ヨード酵素には1、2、3型があり、細胞内でT4をT3に変換し、T3濃度を維持するのは主に2型(D2)である。D2の発現はその産物であるT3によって転写レベルで負の調節を受けるが、その機序は明らかでない。我々は下垂体と骨格筋のD2の転写制御について以下の結果を得た。(1)転写因子Pit1とGATA2は下垂体におけるTSH産生細胞の分化を決定する。我々は既に腎由来CV1、絨毛癌由来JEG3細胞を用い、D2遺伝子のプロモーター上には機能的GATA2結合配列が存在し、GATA2によって維持されたD2のプロモーター活性はT3結合T3受容体(T3/TR)により抑制されることを見いだしている。抗GATA2抗体を用いて培養TSH産生細胞であるTαT1におけるD2遺伝子プロモーターをクロマチン免疫沈降法で検討した結果、コントロールの抗体に比べより高いシグナルが検出された。

また、GATA応答配列の直上にcAMP応答領域が存在することからPKA活性化剤forskolinの転写活性化作用をみたところ、GATA2が共存すると相乗的な増強が観察され、T3/TRによって基礎値にまで抑制された。これらはGATA2の重要性を示唆している。(2)骨格筋のD2発現はPKAによって活性化され、インスリン抵抗性に関与する。CV1細胞で検討したところ、forskolin添加によるD2プロモーターの活性はやはりT3/TRによって抑制された。骨格筋の機械的ストレスは転写因子SRFによって媒介されることが知られているが、我々はSRFがD2プロモーターを活性化すること、さらにSRFによるD2プロモーターの活性化はT3/TRによって抑制されず、PKAの場合と異なっていることを認めた。現在、培養骨格筋細胞C2C12で確認する他、インスリン抵抗性における意義を検討している。
肥満・糖尿病における肝細胞増殖因子の役割に関する実験的研究

申請者は、HGFがPGE2の産生亢進を介してその生物学的作用を発揮する(HGF-PGE2 axis)ことを考慮し、本研究で、まず、PGE2が各種細胞に及ぼす効果を検討した。そして、PGE2が、肺線維芽細胞やマクロファージにおいて、翻訳抑制を介して多種の蛋白の発現を抑制することを見出した。更に、PGE2が、T細胞機能を抑制することによりアレルギー性気道炎症を抑制することも見出した。以上、HGF-PGE2 axisは、免疫細胞の抑制を介した慢性炎症抑制の結果、糖尿病発症を抑制したり、肥満に合併した喘息や肺線維症の増悪を抑制したりする可能制が示唆された。肝細胞増殖因子(hepatocyte growth factor, HGF)は、肝細胞以外にも、様々な細胞から産生され、また、多様な細胞に多岐に渡る生物学的活性を発揮することが知られている。近年、脂肪細胞からも産生されることが明らかになり、現在では、肥満や糖尿病でその産生が亢進するアディポカインの一つとして認識されている。一方で、肥満や糖尿病の病態生理におけるその役割は、まだ十分には解明されていない。本申請研究では、“HGFが糖尿病発症抑制作用を有する"との仮説を立て、それを検証していきたいと考えている。さらに、肥満・糖尿病と呼吸器疾患との関連を、HGFの産生ならびにその反応性に注目しながら、検証したいと考えている。本研究で用いる実験系は、a)これまで所属研究室では行われておらず、申請者が新たに立ち上げる必要があった実験系(磁気結合ビーズを用いた細胞分離システム、FACSを用いた表面マーカーの解析、骨髄細胞からマクロファージへの分化誘導、気管支喘息マウスモデルなど)や、逆に、b)申請者が新たに取得しなければならなかった技術(マウスの耐糖能試験やインスリン耐性試験、膵島単離、膵島からのインスリン分泌評価の為のperifusionアッセイ、脂肪組織からの各細胞分画(脂肪細胞やマクロファージなど)の分離など)を、多く含んでおり、当該年度の約半年間の研究の大部分は、これら実験系のセットアップに費やされた。申請者は、まず、所属研究室ではそれまで行われていなかった様々な実験系(マウス喘息モデル、肺胞または腹腔マクロファージの回収方法、FACSやマイクロビーズ付抗体を用いるMACSによる免疫細胞の分離システム、骨髄細胞から各種免疫細胞を分化誘導する系など)を新たに確立することを、前年度から継続して行った。また、マウスの耐糖能及びインスリンへの反応性の評価方法や、マウスの脂肪組織から、脂肪細胞とその他の細胞(マクロファージ等)を分離する為の実験手技などの習得も、前年度から継続して行った。申請者は、以前、肝細胞増殖因子(hepatocyte growth factor, HGF)が、様々な細胞において、シクロオキシゲナーゼー2の発現を誘導し、プロスタグランジンE2(prostaglandin E2, PGE2)の産生を亢進させることにより、その生物学的作用を発揮することを報告している(HGF-PGE2 axis)(J. Clin. Invest. 2010)。そこで、本申請研究で、まず、PGE2が各種細胞に及ぼす効果を検討した。そして、PGE2が、マクロファージや、線維化病変の形成上重要な役割を果たす肺線維芽細胞において、mRNAから蛋白への翻訳を抑制することで、多種の蛋白の発現を抑制することを見出した。さらに、PGE2が、EP2受容体を介してT細胞機能を抑制し、マウス喘息モデルにおける気道炎症を抑制することも見出した。肥満から糖尿病発症に至る過程では、マクロファージやT細胞が持続的に活性化している状態(慢性炎症状態)が重要な役割を果たすと考えられている。さらに、肥満は、肺線維症や気管支喘息の増悪因子と考えられている。以上の結果からは、HGF-PGE2 axisは、免疫細胞の制御を介して糖尿病発症に抑制的に作用するだけでなく、肥満に合併した肺線維症や喘息の増悪を抑制する可能性が示唆される。HGF-PGE2 axisの生体における役割については、本申請研究期間中には十分に解析を行えなかった為、今後の検討が必要である。前述の研究実績の項で述べたように、本研究で用いる実験系は、a)これまで所属研究室では行われておらず、申請者が新たに立ち上げる必要があった実験系や、b)申請者が新たに取得しなければならなかった技術を、多く含んでおり、当該年度の約半年間の研究の大部分は、これら実験系のセットアップに費やされたが、その実験系のセットアップは、おおむね順調に進展し、下記の今後の研究推進方策で述べる研究を推進するための下地が十分に確立されたと思われる。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は下記の検討を行う予定である。

1)HGFが糖尿病発症に及ぼす効果の検討:A)in vivoの実験;各マウスに、HGFを投与し、次の項目に関して、その効果を評価する。〔評価項目〕体重、脂肪組織重量、血糖値、脂肪組織の炎症の程度など。B)in vitroの実験;正常マウスから、膵島、脂肪細胞を取り出し、in vitroで培養する際、HGFや、c-Met阻害剤又は中和抗体を投与し、それらが、膵島のインスリン分泌や、脂肪細胞の糖の取り込み・インスリン感受性に与える効果を検討する。また、HGFがマクロファージの分化や機能(サイトカインなど)へ及ぼす効果を、腹腔内マクロファージや骨髄幹細胞から分化誘導させたマクロファージを用いて検討する。2)肥満・糖尿病によるHGF反応性の変化:A)正常マウスを用いた検討;上記1)B)in vitroでの検討を行う際に、高糖、サイトカイン(TNF-alphaやIL-1beta)や、脂肪酸(パルミチン酸)を追加し、HGFの効果の変化の有無を検討する。他の細胞(例えば、正常マウス由来肺線維芽細胞など)を用いて、同様に、HGFの効果が、高糖やサイトカイン刺激等で変化するか、検討する。B)肥満・糖尿病マウスを用いた検討;前述の各種細胞を、正常マウス、及び、肥満・糖尿病マウスから精製・抽出し、定常状態での細胞機能の違いや、HGFに対する反応性の違いを、検討する。3)肥満・糖尿病と呼吸器疾患との関連:正常マウスと肥満・糖尿病マウスにおける、各種呼吸器疾患モデルに対する感受性の違いを検討する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
放射光マイクロイメージングと応力の同時計測による短繊維強化樹脂材料の疲労損傷評価

X線測定した母相応力から応力分配係数を用いてマクロ応力を評価することが可能となった。応力分配係数は実験的および理論的に求まる。残留応力測定では、測定応力から熱膨張係数に起因するミクロ応力の分離が必要である。疲労き裂進展挙動を支配する破壊力学パラメータとしては、異方性を考慮したき裂先端開口変位が有力である。X線回折におけるひずみスキャンニング法で、繊維配向と応力の同時評価をもとに、破壊力学を用いてき裂進展挙動の予測が可能となる。1.短繊維強化樹脂(SFRP)のマクロな内部応力を、母材の結晶性の熱可塑性樹脂の応力のX線測定から評価する手法を、繊維配向が揃った射出成形平板のスキン層に適用し、反射X線を利用したsin2ψ法の側傾法により測定することに成功した。このとき、母相応力からマクロ応力に変換するときに必要な応力分配係数について、実験的に求めた値は、マイクロメカニックスを用いて予測した値とほぼ一致を示した。2.SFRP部材の内部の応力を測定するためには透過X線を使用することが求められる。Spring-8の髙輝度光源を用いて、透過X線を用いた並傾法によりsin2y法による応力測定を行った。透過法によっても精度高く応力分配係数を決定することができた。これより、部材内部の応力評価の可能性が確認できた。3.髙エネルギ放射光30keVを使用して、FRPなどの内部の繊維配向を非破壊で評価する手法を検討した。通常のコントラストによる測定は炭素繊維では吸収係数の差が小さいため困難であったが、ガラス繊維の場合には可能であった。炭素繊維は単結晶であるため、炭素繊維の配向性を回折X線強度の分布から評価できる可能性が見つかった。4.疲労き裂の進展速度と応力拡大係数の間に成立するべき乗則に及ぼす繊維配向および応力比の影響を検討した。繊維配向と応力比の影響は、き裂進展駆動力としてエネルギ解放率をヤング率で割った商をパラメータとするとこれらの影響は小さくなりほぼ単一の関係となる。5.観察されたき裂の形状と応力分布から、き裂の進展方向および進展速度を予測することが必要であるが、き裂進展駆動力として、等方性および異方性弾性で求めた応力拡大係数およびエネルギ解放率を検討した。混合モードで進展するき裂に対しても適用が可能であることが予想できた。1.短繊維強化樹脂(SFRP)のマクロな内部応力を,母材の結晶性の熱可塑性樹脂の応力のX線測定から,応力分配係数を用いてマクロ応力を評価する手法を,反射X線を利用した側傾法ばかりでなく,透過X線を利用した並傾法に展開し,透過法によっても精度高く応力分配係数を決定することが可能となった.透過X線による応力測定法を射出成形で製作したFRP実部品に適用した.特に金属インサートを持つ実部品のウエルド近傍のひずみ分布を測定し,ひずみ分布の特徴を把握することが可能であり,実部品への適用への道を拓いた.2.SFRP中の繊維の3次元配向状態を,繊維配向テンソルを用いて表現し,それを元にSFRPの異方性弾性定数を評価することが可能となった.さらに,この手法を逆に利用して実測した弾性定数から,X線応力測定に必要な応力分配係数を求める手法を開発した.3.異方性弾性定数を用いて有限要素法を算出した破壊力学パラメータのうち,き裂先端開口曲率半径パラメータがき裂進展の支配力学パラメータであることを明らかにした.これによりき裂進展速度と応力拡大係数範囲に及ぼす繊維配向の影響を,材料のスティッフネスの影響と材料の進展抵抗の影響に分離することが可能となった.疲労き裂の進展速度と応力拡大係数範囲の間に成立するべき乗則に及ぼす繊維配向および板厚の影響を検討した.簡便なき裂進展駆動力パラメータとして応力拡大係数をヤング率で割った商を用いると,これらの影響は小さくなりほぼ単一の関係となる.4.疲労き裂の進展速度と応力拡大係数範囲の関係において,環境温度が樹脂のガラス転移温度以上になると,室温より2から3オーダー加速する.これは,非弾性変形に起因するもので有り,非弾性変形効果を含めたJ積分範囲が有効な駆動力パラメータとなることを示した.X線測定した母相応力から応力分配係数を用いてマクロ応力を評価することが可能となった。1.応力評価に関して、光源としては放射光を用いることによって従来の反射法のみならず、透過法によっても応力測定が可能になった。このため,部品内部の任意の位置にゲージ体積を絞ることの可能性が拓けて,部材内部の局所の応力評価に対するめどが立った.この点において目的が達成された.2.繊維配向が弾性定数に及ぼす影響に関して,繊維配向テンソルを用いて,繊維配向状態を表し,それを元にSFRP平板の異方性弾性定数を評価することが可能となった.この手法は任意の繊維配向を定量的に予測できる可能性があり、配向の測定を元にした応力評価のための基礎となる。

3.繊維配向の内部のイメージングに関して,ゲージ体積のスキャンニング法の手順がほぼ確立し始めている.これにより内部の配向の非破壊評価が可能になるであろう.4.き裂裂進展方向および速度に及ぼす繊維配向,応力比の影響の影響に関してはデータの蓄積が行われた.このため,き裂形状、負荷応力状態、繊維配向をもとにき裂進展方向および進展方向の予測法への展開の基礎が出来たと見なされる。材料強度学、疲労1.X線法による応力評価に関して,放射光を利用して透過法により,ゲージ体積を減点した局所応力測定法を発展させ、実部品への提供を可能にする。肉厚部品における内部の3次元測定法、き裂近傍のような急峻な応力勾配領域の分布測定への展開をはかる。2.部品内部の繊維配向の主軸方向を、髙エネルギ放射光による回折図形をもとに推定する手法を確立する。この手法で求められた3主軸方向に対して、主軸方向の応力評価を行いついで応力分配係数を用いて、3軸のマクロ応力を評価する手法に発展させる。3.疲労き裂進展に及ぼす射出成形平板の板厚の影響を実験的に検討する。板厚は1mm, 2mm, 3mmと実用部品板厚の範囲の3種類であり、異なる板厚でのき裂進展を、板厚内部の繊維配向を基に予測する手法を確立する。4.繊維の配向テンソルの板厚内部での分布を実験的に求め、異方性弾性定数を前年度で開発した手法で予測する。実験結果との比較を通して手法の確立を行う。5.SFRPは実部品はエンジン周り部品への適用も検討されているため、疲労き裂進展挙動への温度の影響を明らかにする。試験温度は最高を130度として、ガラス転移点(約90度)を挟んで70度、100度の3温度レベルでの疲労き裂進展試験を行い、温度がき裂進展挙動に及ぼす影響を明らかにする。実験試験片の作成費用として使用予定していた。試験片の形状の変更により、作成が予定より長引き、年度末までに納品されなかった。試験片は、次年度の初頭には納品の予定である。すでに発注済みの試験片が次年度はじめに納品予定であり、その支払いの費用に充当する予定である。
大動脈疾患における老化シグナルを介した血管リモデリング機構の解明

我々の研究は大動脈疾患発症への細胞老化の果たす役割について解明することを目的としている。20週齢前後の高齢C57BL6系統マウスに高容量アンギオテンシンII(AngII)(2500ng/kg/min)を7日間投与することにより大動脈解離などの大動脈疾患が30%程の確率で発症するモデル(J Clin Invest 2009)が多くの論文で使用されている。我々は同モデルを改変した、12週齢野生型マウスに高容量AngIIを14日間投与した大動脈疾患モデルを作成し、免疫染色では大動脈中膜への老化マーカーであるp53の集積をみとめ、蛋白レベルのp53上昇およびmRNAレベルのp21上昇を確認した。さらに、同野生型マウスに4週間の高脂肪食負荷を行い高容量AngII投与したところ、既存の大動脈疾患モデルよりも発症頻度が高かった(同マウスは新規大動脈疾患モデルマウスとして特許申請予定)。高脂肪食負荷およびAngII投与マウスでは、蛋白レベルでのp53の相加的な増加が確認された。そこで、大血管におけるp53が大動脈疾患の発生に関与していると考え、我々は平滑筋特異的p53KOマウスおよびp53シグナルが増強されるMDM2KOマウスを作成し、高容量ATII投与をおこなったところ、p53KOマウスで大動脈疾患発生頻度が低下し、MDM2KOマウスで大動脈疾患発生頻度が上昇した。これまでの実験で、AngII投与マウスで大動脈壁の老化を明らかにし、高脂肪食負荷およびAngII投与で更なる血管老化促進とともに大動脈疾患表現型の増悪も明らかにした。しかし、vivo実験でp53の上昇が大動脈疾患を抑制する可能性が示唆され、今後細胞老化が大動脈疾患発症にどのように関与するかを検証予定である。内皮特異的p53KO、MDM4/2マウスの繁殖が遅れているため、高容量ATII投与実験が行われておらず、大動脈疾患発症への内皮細胞老化の関与についての検証が行われていない。また、平滑筋特異的p53KO,MDM2KOマウスでの結果が、仮設と反対の結果となっており、今後追加の検証が必要となっているため。内皮特異的p53KO、MDM4/2マウスに対して高容量ATII投与を行い、大動脈疾患表現型および発症頻度の検証を行う。アデノウイルス等を用いて、平滑筋細胞や血管内皮細胞にp53を導入し、大血管におけるp53が大動脈疾患にどのように関与しているかを検証する。当初DNAアレイ実験を予定していたが、実験の遅れからまだ行われておらず。その分の金額が使用されていないため。
機能集積型固相触媒を鍵とする生物機能分子ライブラリー構築のためのフロー精密合成

本年度は,まずキラルジエン配位子を共有結合でスチレン誘導体と連結したモノマーを導入した共重合高分子を担体としてRhナノ粒子およびRh/Ag合金ナノ粒子を高分子カルセランド法で担持したキラルジエン配位子一体型金属ナノ粒子触媒の連続フロー系への適用を検討した.本触媒はキラル配位子の外部添加を必要としないため,本触媒をカラムに充填し基質を流通させることで長時間にわたって高収率,高エナンチオ選択性を持って目的物が得られた.新たにポリシラン固定化Rh-Pt二元金属ナノ粒子触媒を開発し,アレンの水素化反応に適用した.本触媒をカラムに充填して基質を流通させることで目的物を得るフロー反応系において,特に高い活性と耐久性が見出された.芳香族炭化水素を始め種々のヘテロ芳香族化合物の水素化反応にも高い活性を示した.また本触媒はアニリンやニトロベンゼンと一級アミンからの還元的な二級アミン合成においても高い活性を示した.また,ここで開発した触媒を用いA03計画班大嶋とカイニン酸等の生物活性化合物の固相フロー合成についての共同研究を実施した.A03・公募・八谷が開発したイミノシクロブテノンの不斉還元反応において,A03・公募・宮村が開発した高分子固定化キラルリン酸触媒を適用し,カラムに本不均一系触媒を充填し基質を流通させることで目的物を合成する連続フローシステムへと展開する.さらに,高分子固定化塩基触媒を用いるフロー法での,アミノシクロブテノンのキラルβーラクタムへの異性化反応と連結することで,二段階の反応集積化を目指し,本年度は一段階目の反応の条件検討を行った.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,まずキラルジエン配位子を共有結合でスチレン誘導体と連結したモノマーを合成し,架橋可能部位を有するモノマーとの共重合ポリマーを調製した.本共重合高分子を担体としてRhナノ粒子およびRh/Ag合金ナノ粒子を高分子カルセランド法で担持したキラルジエン配位子一体型金属ナノ粒子触媒の調製に成功した.これらの触媒はキラルジエン配位子の外部添加なしに高収率,高エナンチオ選択性をもってアリールボロン酸のα,β不飽和カルボニル化合物に対する不斉1,4付加反応を触媒することが明らかとなった.回収,再使用性にも優れ,活性,選択性の低下なしに複数回の再使用が可能であった.本触媒はキラル配位子の外部添加を必要としないため,本触媒をカラムに充填し基質を流通させることで反応を行うフロー反応系への展開が期待できる.一方で金ーパラジウム合金ナノ粒子とキラルリン酸触媒を同一担体に固定化した二機能性不均一系触媒を開発した.本触媒はアルコールのアルデヒドへの酸素酸化反応と続く不斉アザFriedel-Crafts反応の集積化に有効に機能し,目的物を高収率,高エナンチオ選択性で与えた.また,本触媒は活性と選択性を維持したまま簡便な操作のみで回収,再使用が可能であった.また,Nヘテロサイクリックカルベンを架橋構造に有し,パラジウムナノ粒子を担持した不均一系触媒を新たに開発した.本触媒は架橋構造であるNヘテロサイクリックカルベンがPdナノ粒子に対する配位子としても働きSuzuki-Miyauraカップリング反応で高い活性を示した.さらに,キラル相関移動触媒の架橋高分子への固定化を行いグリシンShiff塩基の不斉Michael反応において高い活性,選択性を示した.本触媒とジメチルポリシランを物理混合することで回収,再使用性が格段に向上するという興味深い知見も得られた.本年度は当初の予定通り,キラル配位子ー金属ナノ粒子一体型固相触媒の開発に成功した.さらに,キラルリン酸触媒やキラル相間移動触媒の高分子担体への固定化にも成功し,これらの触媒が高い活性,高いエナンチオ選択性を持って機能することを見出した.これらの不斉合成に有効な高機能性不均一系触媒を基盤として,本年度はフロー反応系への展開や,他の不均一系触媒反応との集積化等を行いより高度な反応系が構築できると考えられる.本年度は,まずキラルジエン配位子を共有結合でスチレン誘導体と連結したモノマーを導入した共重合高分子を担体としてRhナノ粒子およびRh/Ag合金ナノ粒子を高分子カルセランド法で担持したキラルジエン配位子一体型金属ナノ粒子触媒の連続フロー系への適用を検討した.本触媒はキラル配位子の外部添加を必要としないため,本触媒をカラムに充填し基質を流通させることで長時間にわたって高収率,高エナンチオ選択性を持って目的物が得られた.新たにポリシラン固定化Rh-Pt二元金属ナノ粒子触媒を開発し,アレンの水素化反応に適用した.本触媒をカラムに充填して基質を流通させることで目的物を得るフロー反応系において,特に高い活性と耐久性が見出された.芳香族炭化水素を始め種々のヘテロ芳香族化合物の水素化反応にも高い活性を示した.また本触媒はアニリンやニトロベンゼンと一級アミンからの還元的な二級アミン合成においても高い活性を示した.また,ここで開発した触媒を用いA03計画班大嶋とカイニン酸等の生物活性化合物の固相フロー合成についての共同研究を実施した.

A03・公募・八谷が開発したイミノシクロブテノンの不斉還元反応において,A03・公募・宮村が開発した高分子固定化キラルリン酸触媒を適用し,カラムに本不均一系触媒を充填し基質を流通させることで目的物を合成する連続フローシステムへと展開する.さらに,高分子固定化塩基触媒を用いるフロー法での,アミノシクロブテノンのキラルβーラクタムへの異性化反応と連結することで,二段階の反応集積化を目指し,本年度は一段階目の反応の条件検討を行った.まず,本年度開発したキラルジエン配位子ー金属ナノ粒子一体型触媒のさらなる触媒調製条件の最適化を行う.具体的には高分子担体中でのキラルジエン配位子と金属ナノ粒子の比率の最適化,合金ナノ粒子触媒における二種類の金属の混合比率の最適化が挙げられる.より高活性かつ高選択性を示す触媒を開発することで,より効率的なフロー反応系が実現できると考えられる.一方で,昨年度開発した不斉合成に有効な高分子固定化キラルリン酸触媒やキラル相間移動触媒と不均一系触媒による酸化還元反応との反応集積化を行う.さらにフロー反応系の連結による空間的反応集積化を目指す.当研究室で開発された触媒反応のみならず,領域に所属する班員との共同研究による反応集積化も積極的に行う予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。