hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガラス短繊維粉末を用いた歯科材料の強化に関する研究

その結果,CPSAガラス線維粉末をグラスアイオノマーセメントのに含有することによって,硬化体の強さを向上できることを確認した.また,長期間水中に浸漬した場合,ガラス繊維無添加の試料の曲げ強さは,ほとんど変化が認められなかった.一方,熱サイクルを加えた場合,熱サイクルの回数に関係なく曲げ強さに大きな変化は認められなかった.水中で長期間の浸漬および熱サイクルは,グラスアイオノマーセメントの曲げ強さにほとんど影響を与えず,むしろセメントマトリックスの構造を緊密にするものと推察された.CPSAガラス線維を複合した試料の曲げ強さは,水中に係留した場合また熱サイクルを加えて場合,無添加の試料と同様に変化がなかった.以上のことから,CPSAガラス線維強化型グラスアイオノマーセメントのガラス繊維粒子とマトリックスの結合は水中での熱サイクルによってほとんど影響を受けず,優れた結合が維持されることが示唆され,熱疲労による強さの低下がないことを明らかになった.グラスアイオノマーセメントに添加したCPSAガラス短繊維の含有量が微小引張り強さ,ビッカース硬さ,セメント皮膜厚さに及ぼす影響について検討した.その結果,微小引張り強さは,0wt%で11.4MPa,20wt%で18.5MPa,50wt%で25.4MPaであり,ガラス短繊維の含有量に比例して有意に増加した.SEMによる破断面の観察で,ガラス繊維の突出は見受けられず,ガラス繊維の引き抜け現象が確認された.これは,ガラス繊維がセメント内で異方向性に分散しているためと考えられた.また,グラスアイオノマーセメントの液成分であるポリアクリル酸ゲルが化学的にガラス繊維と接着しているため,グラスアイオノマーセメントに対する強化効果が認められたものと推察された.ビッカース硬さは,ガラス添加量に関係なくほぼ385Hvの値を示したが,含有しない試料と50wt%含有試料では,統計学的に有意の差が認められた.試料表面にガラス繊維が存在しないため,硬さに及ぼす影響は小さかったと考えられた.セメント皮膜厚さは,0wt%で18.9μm,20wt%で28.3μm,50wt%で70.8μmであり,ガラス短繊維の含有量の増加とともに増加した.これは,添加量が増加するに従いガラス繊維が重なり合い皮膜厚さが増加したものと考えられた.以上のことから,グラスアイオノマーセメントと本研究で用いたガラス短繊維を用いて複合化することによって,マトリックス相と分散繊維によって機械的強度が向上した.このメカニズムは,分散したガラス繊維の亀裂の進展の抑制効果と考えられた.しかし,ガラス含有量が多くなると機械的強度が増す反面,セメント皮膜厚さが厚くなった.JIS規格では25μmに規定されており,20wt%以下でないとこの規格を満たすことができないことがわかった.本研究はグラスアイオノマーセメントの欠点である材料学的脆さの改善法を考案し,新たなグラスアイオノマーセメントを開発することである.グラスアイオノマーセメントに直径10μm,アスペクト比5.0のCaO-P_2O_5-SiO_2-Al_2O_3系(CPSA)ガラス線維粉末を強化材として40wt%添加したところ,無添加の試料に比べて約2.5倍の曲げ強さが認められ,高強度で生体親和性に優れるCPSAガラス線維粉末はグラスアイオノマーセメントの硬化体の強さを向上できることを確認した.次いで,CPSAガラス線維強化型グラスアイオノマーセメントに水中での熱サイクルを加え,硬化体の劣化について検討した.その結果,無添加試料を長期間水中に浸漬した場合また熱サイクルを加えた場合,ともに強さに大きな変化は認められなかった.水中で長期間の浸漬および熱サイクルは,むしろセメントマトリックスの構造を緊密にするものと推察された.
無騒音かつ弾力性を有する永久磁石反発浮上形コンベアの開発

本申請課題の基礎となる反発浮上形磁気軸受は,回転を除く5軸のうち4軸を永久磁石反発による受動支持し,1軸を電磁石で能動制御する完全非接触運転を実現する装置である。1軸は本来不安定であるが,機械的に位置制限するだけでも容易に全座標方向への安定が得られ,この原理を基に横軸式の反発浮上ユニットを製作した。このユニットは半径方向の柔らかさと回転の容易さを持ち,複数配置することでコンベアのローラの役割を十分に果たすと思われ,永久磁石反発浮上形コンベアの着想に至った。前年度は,この反発浮上ユニットに対する基礎特性として,1ユニットあたりの耐荷重や受動剛性の測定,固有振動数の導出,最適浮上位置の決定などを行い,この結果をもとに回転軸の鉛直方向への加振試験等を行った。本年度は,ユニットが持つ回転軸の固有振動数付近での加振試験として,1)チルト角を与えた場合,2)2方向からの加振(電磁石と磁気分路用電磁石),3)二相交流励磁による2方向からの加振(2つの磁気分路用磁石),の3通りについて実験を行い,それぞれの場合において搬送方向への力を発生させた。さらに,ユニットを複数個配置して実際にコンベアを構成し,軸振動搬送試験を行った。全てのユニットには,空間的に位相差を持つ2組の電磁石が設置されており,ファンクションシンセサイザの二相交流信号を増幅してそれぞれの電磁石に印加している。このとき,全ての回転軸は楕円軌道を描きながら振動(公転)し,かつ,搬送方向へ回転(自転)する。実機では,最高0.1m/sでの物品搬送が可能であることを確認した。また,印加する二相交流の位相切替により搬送方向の正逆転も確認した。本研究テーマの基礎である反発浮上形磁気軸受は,円筒形永久磁石の反発力により回転を除く5軸のうち4軸を受動的に支持し,1軸のみを能動制御する点で,一般的な磁気軸受とは異なる簡便な装置として提案されている。この磁気支持方式において横軸式の場合の1軸を機械的に接触させた基礎構成に対し,半径方向に加振用電磁石を配置した反発浮上ユニットを製作した。反発浮上ユニットは,浮上方向に柔らかさを持ち,回転も可能な浮上体を持つ。このユニットを複数個使用し,それらをアレー化することで新しい搬送装置として永久磁石反発浮上形コンベアを提案した。反発浮上ユニットに対する基礎特性として,永久磁石部での反発力や電磁石特性を,実験的および解析的に導出した。ロードセルによる復元力測定や三次元有限要素法による反発力解析を行い,ユニット1台あたりの耐荷重,浮上剛性を導出するとともに,軸方向力(横ずれ力)がほぼゼロとなる位置での浮上調整が可能であることを示した。製作した反発浮上ユニットに対し,インパクトハンマによる衝撃応答試験や電磁石の交流励磁により,回転軸を半径方向に振動させたときの無負荷特性を調査した。励磁周波数の2倍の周波数による振動と,回転軸の固有振動数による周波数での振動成分が主となり,固有振動数付近での振動を与えるような励磁周波数を設定することが望ましいことをレーザ変位計での振動計測により確認した。また,推進力を得るための一方法として,上下振動と同時にユニットに傾斜角を与え搬送方向への反発力も発生させる実験を行っており,その効果を確認中である。
HMGB1が骨髄由来間葉系幹細胞に与える影響の検討

本研究は,間葉系幹細胞の損傷組織への誘導集積させることで組織再生を促進する因子として注目されているHMGB1が骨髄由来間葉系幹細胞に与える影響を明らかとし,より効率的な組織再生療法を開発することが目的である.マウス大腿骨骨欠損モデルにおいて宿主間葉系幹細胞は骨欠損作製後1日に骨欠損部に集積し,幹細胞集積部位周囲にHMGB1の発現も確認された.in vitroにおけるHMGB1の間葉系幹細胞の機能に与える影響については,幹細胞性,増殖ならびに走化性について明らかな影響は認められなかった.HMGB1の存在下で影響の起こりうる幹細胞の多分化能や免疫調節能についても今後のさらなる検討が必要である.本研究では,骨髄内の間葉系幹細胞を損傷皮膚へと誘導することで組織再生を促進する因子として近年注目されているhigh mobility group box1 (HMGB1)が骨髄由来間葉系幹細胞の多分化性や免疫調節性などの機能にどのような影響を与えるかを明らかにする事で,より効率的な組織再生療法の開発を目的としている.そのため,1創傷治癒過程におけるHMGB1の発現ならびに分布を経時的に組織学的,分子生物学的に解析し,2HMGB1の骨髄由来間葉系幹細胞(BMMSCs)に対する多分化性ならびに免疫調整性への影響を,HMGB1存在下での細胞培養で検討する.さらに3マウス大腿骨穿孔モデルにHMGB1を局所投与し,HMGB1が組織再生に与える影響を解析検討する.我々はこれまでに,マウス大腿骨穿孔モデルにて,炎症性サイトカインが豊富な創傷治癒部位に宿主間葉系幹細胞が集積すること,また集積した宿主間葉系幹細胞は炎症性サイトカイン(TNF-α)の影響により間葉系幹細胞の免疫調整能に重要であると報告されているFasLの発現を上昇させ,隣接するCD3陽性T細胞のアポトーシスを誘導することで宿主免疫の抑制作用を増強することを示唆した研究結果を得ている.一方,表皮水疱症の壊死過程から大量に放出されるHMGB1が間葉系幹細胞を刺激して血中に動員し,損傷皮膚再生を誘導していることが報告され,難治性皮膚潰瘍に対する臨床治験も開始されている.今後は,強力な細胞集積因子と見なされているHMGB1の間葉系幹細胞に対する生物学的機能を明らかにし,間葉系幹細胞による,より効率的な組織再生療法の開発に繋げていく.我々はこれまで,マウス大腿骨穿孔モデルにおいて穿孔1日後に宿主間葉系幹細胞ならびに炎症性サイトカインの発現が上昇することを組織学的に確認できている.創傷治癒過程における間葉系幹細胞の集積時期は,過去の報告より少し早いが,大腿骨骨髄は内在性幹細胞が周囲に豊富であり,集積時期が早くなったと考えられる.マウス大腿骨穿孔モデルにおけるHMGB1発現動態は現在解析中である.HMGB1の集積は,宿主間葉系幹細胞ならびに炎症性サイトカイン同様に組織学的には穿孔1日後が発現のピークであると考えられるが,繰り返し検討を行い,創傷治癒過程におけるHMGB1発現動態を解明していく.本研究では,間葉系幹細胞の損傷組織への誘導集積させることで組織再生を促進する因子として近年注目されているhigh mobility group box1 (HMGB1)が骨髄由来間葉系幹細胞の多分化能や免疫調節能などの機能にどのような影響を与えるかを明らかにする事で,より効率的な組織再生療法を開発することを目的としている.そのため,1創傷治癒過程におけるHMGB1の発現ならびに分布を経時的に組織学的,分子生物学的に解析し,2HMGB1の骨髄由来間葉系幹細胞(BMMSCs)に対する多分化能ならびに免疫調整能への影響を,HMGB1存在下での細胞培養で検討する.さらに3マウス大腿骨欠損モデルにHMGB1を局所投与し,HMGB1が組織再生に与える影響を解析検討する.我々はこれまでに,マウス大腿骨欠損モデルにて,炎症性サイトカインが豊富な創傷治癒部位に宿主間葉系幹細胞が集積すること,また集積した宿主間葉系幹細胞は炎症性サイトカイン(TNF-α)の影響により間葉系幹細胞の免疫調整能に重要であると報告されているFasLの発現を上昇させ,隣接するCD3陽性T細胞のアポトーシスを誘導することで宿主免疫の抑制作用を増強することを示唆した研究結果を得ている.本研究で,マウス大腿骨骨欠損モデルにおいて宿主間葉系幹細胞の集積は,骨欠損作製後1日に骨欠損部で認め,幹細胞集積部位周囲にHMGB1の発現も確認された.また,in vitroにおけるHMGB1の間葉系幹細胞の機能に与える影響については,幹細胞性に有意な発現の差は認められず,また,増殖ならびに走化性についても明らかな影響は認められなかった.HMGB1の存在下で影響の起こりうる幹細胞の多分化能や免疫調節能についても今後のさらなる検討が必要である.本研究は,間葉系幹細胞の損傷組織への誘導集積させることで組織再生を促進する因子として注目されているHMGB1が骨髄由来間葉系幹細胞に与える影響を明らかとし,より効率的な組織再生療法を開発することが目的である.マウス大腿骨骨欠損モデルにおいて宿主間葉系幹細胞は骨欠損作製後1日に骨欠損部に集積し,幹細胞集積部位周囲にHMGB1の発現も確認された.in vitroにおけるHMGB1の間葉系幹細胞の機能に与える影響については,幹細胞性,増殖ならびに走化性について明らかな影響は認められなかった.HMGB1の存在下で影響の起こりうる幹細胞の多分化能や免疫調節能についても今後のさらなる検討が必要である.

現在,マウス大腿骨穿孔モデルにおけるHMGB1発現動態の解明のために,創傷治癒過程におけるHMGB1抗体の分布を免疫染色で組織学的に評価を繰り返し行っている.並行して,HMGB1抗体の創傷治癒過程における経時的変化をフローサイトメトリーにて分子生物学的に解析する.さらに,HMGB1の間葉系幹細胞への影響の解明を行なうために,HMGB1を添加したマウス骨髄由来間質細胞(mouse bone marrow stromal cells)の多分化性を骨細胞分化誘導・脂肪細胞誘導後,分子生物学的に評価する.また免疫調節性をFasLの発現を免疫細胞染色及びフローサイトメトリー解析にて評価する.さらに,マウス大腿骨穿孔モデルへHMGB1含有コラーゲンスポンジを局所投与し,治療効果を組織学的に検討し,組織再生療法の開発へ繋げる.29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科補綴学29年度が最終年度であるため、記入しない。
英語ライティングの自動採点の可能性の研究及びその教育への応用

近年その進歩がめざましいライティング自動採点システムを、英作文の評価だけでなく指導にも利用する授業モデルを構築し、その効果の検証を行った。まず自動採点システム自体の精度を分析すると共に、文法や語法指導などをそのシステムに委ね、教師がより重要な側面である内容、構成、論理展開などの指導に時間と労力をさけるような授業モデルが、通常授業とほぼ同程度の学生の伸びをもたらすという結果を得た。更に学生の特性によって適切なモデルが違うことが判明したので、その違いに合わせたモデルの最適化を図った。本研究の最終目的である「日本の英語ライティング教育における自動採点ソフトウェアの実用性の研究とその利点を生かした授業、評価モデルの構築」の出発点として以下の研究を行った。本研究では、自動採点ソフトを単なる評価の道具として使うのではなく、その様々なフィードバック機能を利用して、指導を効果的にすると同時に学生の自律性を高めることを目標としている。まず、(1)日本の英語ライティング教育の目標と実情にあった評価基準の提案をするために、米国ETSのTOEFL[○!R]やACTFLの基準、ヨーロッパ共通評価基準(CEFR)の調査を踏まえて、現在日本の英語教育で実際に使用されている評価基準の比較分析、検証を行った。基準の種類、適用の仕方や個々の教師の考え方などの違いによりそこには様々な形の評価の揺れと問題点があることが分かった。次に(2)既存の自動採点ソフトについて、その教育的有効性を実践研究によって明らかにし、更にそれが指導のどのような側面では有効であり、どのような側面ではあまり効果が見られないかを実証的に検証した。このような実践研究は参加する教師、学生によって違う結果が得られるため、現在は対象、被験者を変えてより一般的な知見を得る努力をしている。ライティングの総合点については自動採点ソフトと教師(人間)の評価にはかなり相関が見られるが、個々の分析点においてはそれぞれが評価する項目及び与えられるフィードバックの質が大きく違うことが分かった。この2つの流れの研究と同時進行的に、自動採点ソフトが文法や表現などの指導において教師の負荷を減らすことで、教員がより重要な側面の指導と評価(論理的思考や批判的思考を必要とする分野、即ち内容の深さ、論理性、一貫性など)に時間とエネルギーを効果的に向けられるような授業モデルをいくつか構築し、それぞれに対して教員に評価をしてもらい、次年度の比較実験の準備をした。本研究の最終目的である「日本の英語ライティング教育における自動採点システムの実用性の検証と、その利点を生かした授業・評価モデルの構築」に向けて、今年度は主に最も効果的な授業モデルを求めての比較実験と、学生と教員による評価を行った。自動採点システムの導入によって教師のリソースが英語ライティングのより重要な側面(内容、構成、論理的展開など)に効率的に向けられ、かつ学生の自律性が高まることがある程度証明されたので、最適な授業デザインを求めて3種類のモデルについて統計的な伸びと共に、授業観察、学生と教師に対する評価アンケート、インタビューによる詳細な分析を行った。その過程で現在の日本の大学生のライティングに関する学習者特性(志向性)が明らかになり、それぞれのモデルが学習者の特性によって違う効果や伸びをもたらすこと、そして学習者が感じる困難や問題点も違うことが分かってきた。加えて、教師による評価では、そのような授業モデルを活用、運用する視点からの現実的な問題が明らかになった。計画の最終年度はこれらの結果を踏まえて、学習者特性に応じたより柔軟な自動採点システムの使用を含む授業デザインを考案し、更に実践の場での制約を考慮しながら教員研修モデルを構築して試行していく。上記自動採点システムを組み込んだ効果的な授業モデルの研究と並行して、そのような授業の中で使用する評価指標と評価法の研究も進めてきた。主にヨーロッパ共通基準(CEFR)を参考にして、日本におけるライティング学習のニーズを反映させた詳細な質的基準(Can-Do Statements)を作成すると同時に、それを基にした採点表、評価システムの妥当性、信頼性を検証している。最終的には授業モデルと共に、学生の達成度を形成的、総括的両面で評価する評価システムも合わせて提唱する予定である。本研究の最終目的である「日本の英語ライティング教育における自動採点ソフトウェアの実用性の研究とその利点を生かした授業、評価モデルの構築」の最終段階として以下の実験・検証を行った。初年度は世界で一般的に使用されている評価基準を盛り込みながら、自動採点ソフトを導入した授業モデルの有効性・実用性を検証した。2年目はその導入方法の最適化を求めて3つの授業モデル(授業外での使用、授業内での使用、その組み合わせ型)の有効性を比較し、学生の伸び、学生と教師の反応などを更に精査した。本年度はその結果に基づき、学生の学力、特性によって3つの授業モデルの有効性がどのように変わってくるかについて、統計的分析だけでなくアンケートやインタビューを使った詳細な質的検証を行った。

同時に、より日本の大学の英語ライティング教育の実情に合った自動採点ソフトを将来開発することを念頭において、本研究に使用したCriterion(sm)以外のいくつかのソフトを実際に使用した授業を行い、どのような機能がもっと強化されるべきであるかを模索した。今年は本務校におけるカリキュラム改訂の準備年に当たり、そのために初年度の世界基準の調査・研究において参考にした「ヨーロッパ共通基準枠(CEFR)をライティングの必修カリキュラムに取り入れた。カリキュラム開発過程で、日本の大学ライティング教育に必要な要素をCan-do Statements(詳細な目標及び基準)として体系化し、それに照らして自動採点ソフトを導入した3つの授業モデルを再度検証することで、各モデルの改善点がより明らかになった。3年間の研究で得られた最も重要な知見は、「自動採点ソフトの使用によって文法や表現などの指導における教師の負荷を減らすことができ、教師がより重要な側面(論理的思考や批判的思考を必要とする分野、即ち内容の深さ、論理性、一貫性など)の指導と評価に時間とエネルギーを効果的に向けられる。」という点である。3つの授業モデルのうちどれが最適かという問題については、学生の特性、教師や指導環境などによって違う結果が得られたので、今後はどのような条件や状況においてどのモデルが最適かという検証を進めて行きたい。
肺癌の発生機序と肺癌細胞の特性ー病理組織学的・分子生物学的解析ー

肺癌発生機序に関する成果:1)肺癌の発生に関与する第3染色体短腕(3p)上の癌抑制遺伝子を単離する目的で、RFLPマ-カ-を用いて癌組織を検索した。その結果、複数の癌に共通して欠失している領域は3p21、3p14ー21の2カ所、あるいは3p25を加えた3カ所の領域であることが同定され、第3染色体上には癌抑制遺伝子が少なくとも2ー3個存在することが推測された。また3p21領域のみを保有するハイブリッドが得られ、そのクロ-ンを用いて遺伝子ライブラリ-を作製中である。2)p53遺伝子異常は肺小細胞癌で73%、85%、非小細胞癌で47%と高頻度に認められ、小細胞癌では原発巣で常に同じ変異が検出され、培養細胞に検出された異常は常に原発腫瘍内にも検出された。更に、変異p53をもつ肺癌細胞株に正常p53を導入することによって増殖が抑制された。この結果は、p53遺伝子の変異が肺癌の発生及び悪性形質の維持に重要であることを示している。また本邦肺癌例と米国例の間にはp53遺伝子変異の塩基置換のパタ-ンやhot spotの部位に一部差がみられた。3)扁平上皮癌と腺癌では複数の染色体の欠失頻度や、3p欠失領域の大きさに違いが認められ、両組織型の発癌機序に相違のあることが染色体レベルでも確認された。4)アスベスト暴露と喫煙の合併は肺癌発生に相乗・相加作用があることを確認すると共に、クリソタイルの方がアンモサイトより発癌作用が強い可能性を示唆した。5)小細胞癌ではバ-キットリンパ腫で認めるp67蛋白質欠損によるcーmyc遺伝子活性化は起こっていなかった。癌細胞の特性に関する成果:1)肺癌組織のp53蛋白の核内蓄積を免疫組織学的に検索した結果、腺癌では、陽性症例の頻度は局所リンパ節転移、遠隔転移、病理学的病期と有意の相関を示し、p53蛋白の核内蓄積は肺腺癌の予後因子の一つであると推測された。2)サルのクララ細胞10KD蛋白(CC10)を精製した。
低速反陽子と物質の相互作用における放出2次電子の研究

原子物理,固体物理等の分野においては,反陽子,負のミュオンなど負電荷を持った“重い"荷電粒子は荷電非対称性の研究を遂行するのに極めて重要なプローブとなる。さらに,原子核の引力ポテンシャルに捕らえられるときには,“重い"電子として非常に興味深い研究対象となる。CERNのLEAR(Low E-nergyAntiproton Ring)から供給される低エネルギーの反陽子ビーム(5.9MeV/u)は,エネルギー幅や角度幅が小さく,また,強度も強い(10^6個/秒)ので,現在手に入れることのできる重い負の荷電粒子ビームとしては理想的である。本研究は,「低速反陽子と薄膜の衝突における放出2次電子の研究(課題番号01044033:1989年1990年)」として採択された研究の延長線上にある。一連の研究計画で,まず手始めに研究対象としたものは,「波乗り電子の測定」である。波乗り電子は,荷電粒子が誘電媒質内につくる振動型の有効ポテンシャル(wake potential)の引力部分に電子が捕護されるもので,固体内に動的に形成される電子状態という意味でも非常に興味深い研究対象である。この目的を達成するため,反陽子と炭素薄膜の衝突で前方に放出される2次電子のエネルギースペクトルを測定した。実験に必要な反陽子のエネルギーは数百keVであって,実験当時得られた最低エネルギー5.9MeVのさらに約十分の一になる。このような極低エネルギーは,アルミニュームの薄膜をビームライン中に挿入し,反陽子を減速する事による達成された。但し,この様にして得られるビームはもはやエネルギー的に単色ではないため,電子が分光器に検出されるたびにそれに対応する反陽子のエネルギーをTOFで測定するという煩雑な測定法によりエネルギースペクトルを得た。一連の実験により,(1)υ_eυ_p付近の2次電子スペクトルは,簡単な考察から予想されるような深い谷を示さず,非常に浅いアンチカスプ(anticusp)を伴ったなだらかな分布になる,(2)υ_eυ_pから約50eV低いエネルギー位置に小さな肩が観測され,その大きさ,エネルギーは,波乗り電子に関するモンテカルロ計算と半定量的に一致する,ことなどが分かった。ここで,υ_e,及び,υ_pは,それぞれ電子と反陽子の速さを表す。以上の様に,アンチカスプが消失する理由は生成された2次電子の標的内におけるインコヒーレントな多重散乱課程にあると予想された。これを確認するため,系がコヒーレントな場合の簡単な例として,数百eVの電子とHe原子の散乱において前方に放出される電離電子の強度を入射電子が前方に散乱された場合について測定した。実験は電子の入射エネルギー400eVから1000eVについて行われた。放出電子のスペクトルは何れの場合も明確なアンチカスプ状を示し,さらに,相対強度,形状ともにクーロン相互作用する3体系の境界条件を正しく取り入れた理論計算と一致することが分かった。最近,RFQ方式による加速器が開発され,多くの加速器施設で入射器として利用されている。LEARでは,RFQ加速器を反陽子の減速に利用し,5.9MeVの反陽子ビームをさらに200keV付近の超低速単色ビームとして供給できるビームラインが使えるようになった。原子物理学における荷電非対称性がMeV/u以下程度で顕著になること,通常の単色ビームを用いた衝突実験との比較が容易になること等を考慮すると,このビームラインは反陽子を用いる原子物理実験に新しい地平を開くものと期待される。我々は現在,この単色ビームを用いて,(1)波乗り電子の再確認実験,(2)反陽子のチャネリング,(3)電離過程の衝突径数依存性,(4)多重散乱,エネルギーストラグリング,(5)気体の電離断面積,(6)反水素生成等,原子物理関係の実験をオーフス大(デンマーク),ロンドン大(イギリス),フランクフルト大(ドイツ)等の共同研究者と計画している。

このような極低エネルギーは,アルミニュームの薄膜をビームライン中に挿入し,反陽子を減速する事による達成された。但し,この様にして得られるビームはもはやエネルギー的に単色ではないため,電子が分光器に検出されるたびにそれに対応する反陽子のエネルギーをTOFで測定するという煩雑な測定法によりエネルギースペクトルを得た。一連の実験により,(1)υ_eυ_p付近の2次電子スペクトルは,簡単な考察から予想されるような深い谷を示さず,非常に浅いアンチカスプ(anticusp)を伴ったなだらかな分布になる,(2)υ_eυ_pから約50eV低いエネルギー位置に小さな肩が観測され,その大きさ,エネルギーは,波乗り電子に関するモンテカルロ計算と半定量的に一致する,ことなどが分かった。ここで,υ_e,及び,υ_pは,それぞれ電子と反陽子の速さを表す。以上の様に,アンチカスプが消失する理由は生成された2次電子の標的内におけるインコヒーレントな多重散乱課程にあると予想された。これを確認するため,系がコヒーレントな場合の簡単な例として,数百eVの電子とHe原子の散乱において前方に放出される電離電子の強度を入射電子が前方に散乱された場合について測定した。実験は電子の入射エネルギー400eVから1000eVについて行われた。放出電子のスペクトルは何れの場合も明確なアンチカスプ状を示し,さらに,相対強度,形状ともにクーロン相互作用する3体系の境界条件を正しく取り入れた理論計算と一致することが分かった。最近,RFQ方式による加速器が開発され,多くの加速器施設で入射器として利用されている。LEARでは,RFQ加速器を反陽子の減速に利用し,5.9MeVの反陽子ビームをさらに200keV付近の超低速単色ビームとして供給できるビームラインが使えるようになった。原子物理学における荷電非対称性がMeV/u以下程度で顕著になること,通常の単色ビームを用いた衝突実験との比較が容易になること等を考慮すると,このビームラインは反陽子を用いる原子物理実験に新しい地平を開くものと期待される。我々は現在,この単色ビームを用いて,(1)波乗り電子の再確認実験,(2)反陽子のチャネリング,(3)電離過程の衝突径数依存性,(4)多重散乱,エネルギーストラグリング,(5)気体の電離断面積,(6)反水素生成等,原子物理関係の実験をオーフス大(デンマーク),ロンドン大(イギリス),フランクフルト大(ドイツ)等の共同研究者と計画している。これまで、低速反陽子と炭素薄膜の衝突で、ビ-ムの下流側に反陽子とほぼ等速で放出される電子の測定を行い、波乗り電子に対応するエネルギ-位置に巾の広いピ-クを観測した。ところで、終状態での反陽子と電子のク-ロン反発力により、電子のエネルギ-スペクトルには大きな窪みが現われると信じられていたが、我々の実験はこれに否定的であった。これまでの所、この窪みの“消滅"は,標的中での電子の多重散乱によると考えられている。我々はこの仮説を確認するため、まず、電子と気体標的の衝突で、散乱電子と放出電子が同一の方向へ放出される場合の実験装置を考案し、それを製作した。第一案として、“電子押し返し型"(retarding)の高効率装置を作ったが、実験に用いた10^<ー6>Torr台の真空度では、電子ビ-ムによる残留ガスの電離が無視できず、不調に終った。
副甲状腺ホルモンの骨形成促進作用を仲介する骨細胞由来の骨形成促進因子を同定する

歯周病は歯槽骨吸収を伴う炎症性疾患であり、その治療には歯槽骨の再生・骨形成促進が必要である。しかし現在、十分な歯槽骨の形成促進法は開発されていない。骨粗鬆症の治療では、PTH(副甲状腺ホルモン)製剤が全身性に投与され、骨形成を促進することが可能となっている。骨は骨芽細胞が形成するが、PTHが骨芽細胞に直接作用しても骨形成を促進せず、骨細胞に作用して間接的に骨芽細胞による骨形成を促進することが知られている。本研究では、PTHの骨形成促進作用を仲介する骨細胞由来の因子(サイトカイン)を同定し、局所投与によって骨形成を促進し、失われた歯槽骨の再生をはかる新たなサイトカイン療法の開発を目指す。
酵素を構成する遺伝的ブロック単位とタンパク質構造との関係

酵素として最も初期に発生したと考えられるアミノアシルtRNA合成酵素は、タンパク質の構造と進化を考える上で貴重な材料を提供する。代表者は、イソロイシルtRNA合成酵素に焦点をおいて研究を進めているが、これまでの研究で、種々の生物から単離された同酵素の構造を比較することから、この酵素は、一部の生物では、真核生物から原核生物への遺伝子の水平伝播が起こった可能性があること(Sassanfar et al.,1996)や、ヒト酵素が特異的に持つC末端の約200aaからなる付属ドメインが、高等真核生物に特有のアミノアシルtRNA合成酵素複合体形成に関わるドメインであること(Rho et al.,1996)などが分かった。この結果、イソロイシルtRNA合成酵素を含めたアミノアシルtRNA合成酵素は、その構造や機能に種特異性を強く持つことが明らかとなりつつあり、この性質を利用した種特異的な酵素阻害剤開発(Heacock et al.,1996)の応用利用も興味を集めてきている。ここでは、これらのイソロイシルtRNA合成酵素の進化の原動力となったと考えられるエクソン構造を詳しく知るため、ヒト細胞質型、ミトコンドリア型イソロイシルtRNA合成酵素のエクソン・イントロン構造を決定し、その起源について考察している。細胞質型は34個、ミトコンドリア型は23個のエクソンから構成されていることが分かった。ヒト遺伝子の他にも、テトラヒメナと線虫細胞質の同遺伝子のエクソン・イントロン構造が分かっているので、この4者間でのイントロンの位置を比較してみたところ、相同領域の52個のイントロンの中で、5個が同じアミノ酸残基に位置していた。この中で、第4番目のイントロンは、線虫細胞質とヒトミトコンドリアの酵素に共通して存在しているので、このイントロンが、少なくとも真核生物と原核生物が分かれる以前にすでに存在していたことを示す。
メタノール誘導性スーパープロモーターの開発と異種有用タンパクの生産

本研究では、メタノール誘導性プロモーターの分子機構の解明や有用酵素の大量発現系の確立に関する研究を行い、プロモーター機能を有機的に統合・活用し、実生産への道を開くことを目的とした。1.メタノール誘導性プロモーターの評価メタノール資化性酵母Candida boidiniiのアルコールオキシダーゼ遺伝子(AOD1)、ジヒドロキシアセトンシンターゼ遺伝子(DAS1)、ギ酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(FDH1)など5つのメタノール誘導性遺伝子プロモーターの強さを比較したところ、DAS1,AOD1,FDH1プロモーターの順に強力であった。またDAS1プロモーターの誘導はAOD1プロモーターの活性化に先行して起こり、これがアルコールオキシダーゼにより生じるホルムアルデヒドの蓄積を最小限にするための調節機構であると推察した。2.AOD1,DAS1プロモーターのcis-elementの特定メタノールの代謝をブロックした遺伝子破壊株を用いるなどして、AOD1プロモーターがメタノールやホルムアルデヒドに加えて、その代謝産物であるグリセルアルデヒドやジヒドロキシアセトンによって活性化されること、DAS1プロモーターはメタノールとホルムアルデヒドによってのみ活性化されることを明らかにした。またDAS1プロモーターにおいてメタノール応答領域を特定し、この領域に特異的に結合するタンパクの存在を示した。AOD1プロモーターにおいては、メタノール応答領域とは別にグリセルアルデヒド応答領域が存在した。3.異種タンパク高生産技術の開発AOD1,FDH1のプロモーターを用いて、宿主や培養条件、発現産物の蓄積の場を最適化することにより、多数の異種有用タンパクの高生産に成功し、有用タンパクの生産系と培養系を確立した。メタノール資化性酵母(Candida boidiniiのアルコールオキシダーゼ遺伝子(AOD1)、ジヒドロキシアセトンシンターゼ遺伝子(DASI)、ギ酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(FDHI)のプロモーターはいずれも強力なメタノール誘導性プロモーターであるが、その詳しい遺伝子活性化機構や強さの評価については知られていなかった。そこで、それぞれのプロモーターの特徴を明らかにするために、出芽酵母酸性フォスファ-タ-ゼ遺伝子をレポーターとして各プロモーターの強さの発現調節を解析したところ、メタノール誘導時の強さはDAS1プロモーター、AOD1プロモーター、FDH1プロモーターの順であり、FDH1プロモーターはギ酸によっても活性化され、グルコース抑制を受けないことなどが分かった。また、Pichia methanolicaでは、2つのアルコールオキシダ-ゼ遺伝子MOD1,MOD2が存在するが、それぞれの遺伝子は、メタノール濃度に呼応して発現されることを明らかにした。一方、メタノール資化性酵母において顕著に発達するペルオキシソームに有用毒性タンパク質を閉じこめて、効率よく集積するための技術を確立した。宿主としAOD1遺伝子破壊株(aod1Δ株)を用い、グリセロールを炭素源、メタノールを誘導源、メチルアミンを窒素源として用いると最高の生産性が得られることがわかった。このことを契機として、aod1Δ株を用いてAOD1プロモーターの発現制御を解析したところ、メタノールのみでは野性株よりも弱い誘導しか得られず、メチルアミン添加によって生じるホルムアルデヒドやそれ以降の代謝産物により強い誘導を受けることが示唆された。現在、各種メタノール代謝酵素遺伝子破壊株を用いて、各プロモーターの様々な誘導基質に対する応答を調べることにより、真の誘導物質の特定と各誘導基質に対するcis-elementの同定を行っている。メタノール資化性酵母Candida boidiniiのアルコールオキシダーゼ遺伝子(AOD1)、ジヒドロキシアセトンシンターゼ遺伝子(DAS1)、ギ酸デヒドロゲナーゼ遺伝子(FDH1)、Pmp20(PMP20)、Pmp47(PMP47)のプロモーターは、いずれもメタノール誘導性プロモーターである。これらの5つのプロモーターについて、出芽酵母酸性フォスファーターゼ

遺伝子をレポーターとして各プロモーターの強さや発現調節を解析したところ、メタノール誘導時の強さはDAS1プロモーター,AOD1プロモーター,FDH1プロモーターの順であり、FDH1プロモーターはギ酸によっても活性化され、グルコース抑制を受けないことなどが分かった。またDAS1プロモーターは、AOD1プロモーターよりさらに1.5倍強く誘導されるばかりでなく、その発現順序も、AOD1プロモーターに先行しておこることが明らかとなった。これはアルコールオキシダーゼによって生産される毒性の高いホルムアルデヒドの菌体内での蓄積を最小限にするために、ホルムアルデヒドを消費するDASをAODに先行して発現しているものと考えられる。このような調節機構がどのようにして行われているのかを、代謝をプロックした遺伝子破壊株を用いて解析したところ、AOD1プロモーターはDASによる資化代謝産物であるグリセルアルデヒド・ジヒドロキシアセトンにより誘導され、代謝をモニタリングしながら、AODの発現レベルが調節されていることがわかった。同じメタノール誘導性プロモーターでも、DAS1プロモーターにはこのような現象は見られない。現在、AOD1プロモーター及びDAS1プロモーターにおいて、メタノール応答性cis配列をほぼ特定し、特異的なDNA結合タンパク質mp存在を確認したところである。一方、これらのメタノール誘導性酵素が、ペクチンを炭素源とし生育させた時に誘導されることも明らかとなり、メタノール酵母によるバイオマス利用とメタノール資化性との関連が明らかとなった。メタノール資化性酵母Candida boidiniiのメタノール誘導性プロモーターのうち、特に強力なアルコールオキシダーゼ遺伝子(AOD1)とジヒドロキシアセトンシンターゼ遺伝子(DAS1)のプロモーターについて、メタノール誘導性に必要な領域(cis-element)を特定した。AOD1プロモーターはメタノール、ホルムアルデヒドとその代謝産物であるグリセルアルデヒド、ジヒドロキシアセトンによって誘導されるが、メタノール、ホルムアルデヒド、ジヒドロキシアセトンに応答する領域と、グリセルアルデヒドに応答する領域が別々に存在することがわかった。一方、DAS1プロモーターはメタノールとホルムアルデヒドによって誘導されるが、メタノールとホルムアルデヒドの両方に応答する領域を特定した。このような誘導基質と応答領域の違いが、両プロモーターの発現順序の違いとして現れ、アルコールオキシダーゼによって生じるホルムアルデヒドの蓄積を最小限にとどめるように巧妙に調節されていると考えられる。また、Pichia methanolicaではメタノールに対する親和性の異なる2つのアルコールオキシダーゼアイソザイムの発現を調節することにより、ホルムアルデヒドの蓄積を最小限にしていることが明らかとなった(J. Biosci. Bioeng.,91,225)。
老年者刺激伝導障害例における刺激伝導系の病理組織学的研究(II)

老年者刺激伝導障害例について、その臨床心電図所見、電気生理学的検査所見と剖検心における連続切片法による刺激伝導系の病理組織所見との対比を目的として以下の検討を行った。(1)『高度ないし完全房室ブロック例における刺激伝導系の研究』発症後1カ月から22年間、平均3.5年の持続をもつ慢性の高度ないし完全房室ブロック35例を対象とした。平均年齢は79.4歳で、これらを補充調律QRS幅によりI群narrow QRS型(0.12秒未満)の17例とII群wide QRS型(0.12秒以上)の18例の2群に分け、ヒス束心電図所見についても検討した。[成績]I群またはHBE上AーHブロックないしHーH′ブロックを呈する例はヒス束分岐部を含みより近位部の障害であるが、II群ないしHBE上HーVブロックを呈する例ではヒス束分岐部以下、両脚の障害であった。(2)『I度房室ブロックを伴う完全左脚ブロック:刺激伝導系所見の病理組織学的検討』LBBB33例(平均年齢80.5歳)をI^0AVBを伴うI群(12例)と、これを伴わぬII群(21例)に分れ、刺激伝導系の組織所見を検討したが、LBBBにI^0AVBを伴う例では、これを伴わぬ例に比し、右脚障害はより高度とは言えなかったが、ヒス束貫通部に中等度障害を高頻度に認めた。(3)『右脚ブロック例における刺激伝導系の研究ー特にV_1誘導におけるQRS波形と右脚障害部位との関係についてー』36例(年齢71歳から88歳)を対象とした。[成績]RBBB+LAD群では右脚第I部の障害が多く、RBBB+NAD群やRBBB+RAD群では右脚第II部障害が多かった。またV_1誘導におけるQRS波形と右脚障害部位との関係では、rsR′型が最多で16例にみられたが、右脚障害部位はI部が9例、II部が6例、III部が1例であった。次いでqR型9例、R型8例、rR′型2例とrSR′型1例であったがQRS波形と障害部位に一定の傾向はなかった。「慢性に経過した高度ないし完全房室ブロック例の病理」発症後1カ月から22年間,平均3.5年の持続をもつ慢性の高度ないし完全房室ブロック例で,部検心にて刺激伝導系病理所見のえられた計35例を対象とした.内訳は男性17,女性18例で,平均年齢は79.4歳であった.これらを補充調律QRS幅によりI群narrow QRS型(0.12秒未満)の17例とII群wide QRS型(0.12秒以上)の18例の2群に分けた.またヒス束心電図所見についても検討した.刺激伝導系については既報のごとく, Lev法に従い連続切片標本を作製し,房室ブロックの主座につき検討した.成績:

(1)ヒス束心電図(HBE)を施行したものはI群の9例, II群の10例で, I群ではA-Hブロックが7例,ヒス束内ブロック1例, H-Vブロック1例をみた.II群では10例中, 9例がH-Vブロックの所見を呈した.(2)刺激伝導系の病理組織所見:房室ブロックをきたしたと思われる主要病変は, I群では房室結節に主座を持つもの1例,ヒス束貫通部(HISp)の障害を3例,ヒス束分岐部(HISb)の障害を6例(35%), HISp+HISbの障害を5例(29%)に, 1例のみが左右両脚(BBB)の障害であった.残る1例は,房室伝導系には房室ブロックを説明する所見がなく,洞結節近接部と心房筋の線維症が高度な症例であった. II群では, HISb障害が1例, BBBの障害が11例(61%), BBB+HISb障害4例, BBB+HISp+HISb障害, 1例であった.残る1例は病理組織学的には左脚前枝,後枝の障害をみたが,これのみでは慢性の高度房室ブロックを説明できなかった.(3)ヒス束心電図所見との対比:I群の一見A-Hブロックを呈した4例とH-Vブロックを呈した1例が病理学的にはともにヒス束分岐部の高度病変例でヒス束内ブロックを呈してしかるべき症例であった. II群のH-Vブロックは両脚障害に対応していた.「工度房室ブロックを伴う完全左脚ブロック:刺激伝導系の病理組織学的検討」完全左脚ブロックLBBBに工度房室ブロックI^0AVBを伴う例では電気生理学的にH-V時間の延長がありAVBを伴わぬ症例に比し両脚の障害が高度で三束ブロックから完全心ブロックに進展する可能性が高いとされている。そこで以下の検討を行った。〈対象と方法〉LBBB33例(平均80.5歳)をI^0AVBを伴うI群(12例)と伴わぬII群(21例)に分け、臨床病理学的検討を施行した。伝導系の検索はLev法に従い100%障害を5、軽度を1とし5段階で表わした。〈成績〉両群の障害度の平均は房室結節ではI群の1.9、II群の1.6、ヒス束貫通部ではI群2.3±0.82、II群1.6±0.68と後者で有意に障害度がI群で高かった(pL0.05)。内訳は中等度障害(3以上)がI群5例(42%)、II群3例(14%)とI群でより多くみられた。ヒス束分岐部はI群2.6、II群2.3で両群間に差はなかった。右脚の障害度はI群2.9、II群2.5で差は認められなかった。左脚は前枝(I群4.7、II群4.8)、後枝(I群4.9、II群5.0)と共に両脚において高度の障害がみられた。左脚以外での高度障害はI群で2例(ヒス束分岐部+右脚1例、右脚1例)、II群では4例(ヒス束分岐部1例、ヒス束分岐部+右脚1例、右脚2例)にみられ、右脚の高度障害はI群16.7%、II群14.2%であった。〈総括〉LBBBにI^0AVBを伴う例では、伴わない例に比し、左脚障害はより高度とは言えなかったが、ヒス束貫通部に中等障害を高頻度に認めた。従って今回の検討では、LBBBにI^0AVBを伴う症例はその〓〓3束ブロック予備軍とは言えない結果であった。この点については、さらに症例を蓄積し検討する必要があろう。『右脚ブロック例における刺激伝導系の研究ー特にV_1誘導におけるQRS波形と右脚障害部位との関係についてー』完全右脚ブロックは老人心電図の約5%の頻度にみられる。その電気軸は左軸偏位(LAD)が多く(約50%)、正常軸(NAD)は約27%、右軸偏位(RAD)は約23%である。われわれは「右脚ブロック+左軸偏位」例や、「右脚ブロック+右軸偏位」例につき、その刺激伝導系の病理所見につき報告してきた。本研究では右脚ブロック(RBBB)心電図波形(V_1誘導)と右脚障害の部位別(第I部、第II部、第III部)の検討を試みた。対象は右脚ブロック心電図を示し、刺激伝導系の組織像を検討しえた36例(男18、女18;年齢71歳から88歳)である。〔成績〕
導波管およびキャビティ内におけるマイクロ波加熱の制御と最適化

マイクロ波加熱では,加熱物体内での透過波と反射波の干渉が重要となり,両波の干渉による減衰および共振が生じ加熱特性は局所的に複雑に変化する。これらの干渉過程は,加熱物体の誘電物性,構造,大きさ,設置位置に関係し,物体の加熱速度に大きな影響を与える。本研究では,電磁波が安定する導波管方式と多重反射を含むキャビティ方式の両方を対象として,マイクロ波加熱の高効率化と温度の均一化を目的とした制御と最適化を検討したもので,以下の事項を明らかにした。(1)物体後面に完全反射板を設置した場合の透過波と反射波の干渉実験を行い,共振現象に及ぼす誘電物性および反射板の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけて明らかにした。(2)TE_<10>モードのマイクロ波加熱における透過波と反射波の干渉状態を反射板の設置位置と関連づけて解析的に明らかにし,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量に対する反射板の影響を理論的に明らかにした。(3)物体前面に補助物体を設置して透過波の位相を制御した場合の透過波と反射波の干渉を検討し,共振現象に及ぼす誘電物性および補助物体の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけた。(4)透過波と反射波の制御を複合的に捉えることにより,最大加熱量に対する反射板および透過補助物体の影響を二次元TE_<10>モードのもとで理論的に明らかにした。(5)キャビティ内のマイクロ波加熱に対する三次元電磁場と熱の複合解析の取り扱いを確立するとともに,物体の誘電物性および設置位置とモード変化を明らかにした。マイクロ波加熱では,加熱物体内での透過波と反射波の干渉が重要となり、両波の干渉による減衰および共振が生じ加熱特性は局所的に複雑に変化する。これらの干渉過程は,加熱物体の誘電物性,構造,大きさ,設置位置に関係し,物体の加熱速度に大きな影響を与えるとともに,物体内の温度不均一の要因ともなる。本研究では,電磁波が安定する導波管方式と多重反射を含むキャビティ方式の両方を対象として,マイクロ波加熱の高効率化と温度の均一化を目的とした制御と最適化を検討するもので,以下の事項を明らかにした。(1)物体後面に完全反射板を設置した場合の透過波と反射波の干渉実験を行い,共振現象に及ぼす誘電物性および反射板の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけて実験的に明らかにした。(2)反射板を加熱物体から離して設置し,共振現象に及ぼす反射波の位相変化の影響を実験的に明らかにした。(3)TE_<10>モードのマイクロ波加熱における透過波と反射波の干渉状態を反射板の設置位置と関連づけて解析的に明らかにし,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量に対する反射板の影響を理論的に明らかにした。(4)物体前面に補助物体を設置して透過波の位相を制御した場合の透過波と反射波の干渉実験を行い,共振現象に及ぼす誘電物性および補助物体の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけて実験的に明らかにした。(5)透過波と反射波の制御を複合的に捉えることにより,最大加熱量に対する反射板および透過補助物体の影響を二次元TE_<10>モードのもとで理論的に明らかにした。(6)キャビティ内のマイクロ波加熱に対する三次元電磁場と熱の複合解析の取り扱いを確立するとともに,物体の誘電物性および設置位置とモード変化の明らかにした。

本研究では,電磁波が安定する導波管方式と多重反射を含むキャビティ方式の両方を対象として,マイクロ波加熱の高効率化と温度の均一化を目的とした制御と最適化を検討したもので,以下の事項を明らかにした。(1)物体後面に完全反射板を設置した場合の透過波と反射波の干渉実験を行い,共振現象に及ぼす誘電物性および反射板の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけて明らかにした。(2)TE_10モードのマイクロ波加熱における透過波と反射波の干渉状態を反射板の設置位置と関連づけて解析的に明らかにし,同一強度のマイクロ波に対する最大加熱量に対する反射板の影響を理論的に明らかにした。(3)物体前面に補助物体を設置して透過波の位相を制御した場合の透過波と反射波の干渉実験を行い,共振現象に及ぼす誘電物性および補助物体の影響を示すとともに,物体内の温度分布をマイクロ波出力と関連づけて実験的に明らかにした。(4)透過波と反射波の制御を複合的に捉えることにより,最大加熱量に対する反射板および透過補助物体の影響を二次元TE_10モードのもとで理論的に明らかにした。(5)キャビティ内のマイクロ波加熱に対する三次元電磁場と熱の複合解析の取り扱いを確立するとともに,物体の誘電物性および設置位置とモード変化を明らかにした。(6)導波管内に設置された粒子充填層内を流れる流体のマイクロ波加熱特性を実験と解析の両面から検討した。流速および電磁場干渉によるマイクロ波加熱の特性を明らかにした。
動的キラルな配位子を有するラセミ触媒を用いた不斉触媒反応の開発

触媒的不斉合成を用いたキラルテクノロジーでは、光学的に純粋な不斉触媒を用いることが常識とされている。当然のことながら、ラセミ触媒を用いるとラセミ生成物しか得られない。これに対して、我々はラセミ触媒に少量のキラルな不斉活性化剤を加えることで高い不斉収率を達成する"不斉活性化法"の概念を提唱している。しかしながら、通常のatropisomerismなラセミ配位子(atropos : `a' meaning `not' and `tropos'meaning `turn'in Greek)を有するラセミ触媒を用いるとジアステレオマー錯体の生成は回避できないため、非常に限られた系にしかこの方法論は適用できなかった。この問題を克服するために、触媒的不斉合成に用いることさえなかったアキラルである動的キラル(tropos)な配位子を導入することを考案した。このtroposな配位子を有するラセミ触媒はジアステレオマー錯体間に動的平衡が存在するため、不斉制御を通して系内で単一のジアステレオマー錯体に収束させることができる。そうした観点から本研究は、本来不斉触媒として用いられない様々なtroposな配位子を有するラセミ触媒を不斉活性化を通して不斉触媒として用い、高い活性とエナンチオ選択性を達成することを目的としている。その研究の一環として、これまでtroposなBIPHEP(biphenylphosphine)配位子を有するRu, Pd錯体の不斉制御と、その不斉触媒反応への応用に成功している。今年度は、中心金属として周期表でRuとPdの間に位置するRhに注目し、そのBIPHEP-Rh錯体の動的挙動の検討と不斉エン型環化反応への応用研究を行った。その際、室温を基準にして中心金属によって全く異なる結果が得られた。即ち、Ruの場合は、すべての場合でtropos、Pdの場合はatroposな性質を持つ。これに対してRhはこの中間の性質、即ち電子供与性の高いaliphaticなDPEN錯体ではatroposな性質を持つのに対して、aromaticなDABN錯体、diamine-freeの錯体ではtroposな性質を持つということを明らかにした。また、その中心金属の特徴を生かし不斉エン型環化反応では最高96%eeという高エナンチオ選択性を達成した。我々はラセミ触媒に少量のキラルな活性化剤を加えることで、高い不斉収率を達成する"不斉活性化法"の概念を提唱している。しかしながら、通常のラセミ配位子を有するラセミ触媒を用いると2つのジアステレオマー錯体の生成は回避できないため、非常に限られた系にしかこの方法論は適用できなかった。この問題を克服するために、触媒的不斉合成に用いることさえなかったアキラルである動的キラルな配位子を導入することを考案した。その研究の一環として、これまで動的キラル、即ちtroposなBIPHEPをatroposなBINAPの代わりに用いて、そのパラジウム錯体による不斉ルイス酸触媒反応を研究してきた。今年度は、錯形成することで多数の不斉点が発現する新規tropos配位子を分子設計し、その金属触媒をキラル制御さらには不斉触媒として活用することを試みた。具体的には、分子内にBIPHEP骨格を二つ有しているtroposなTETRAPHOS配位子を合成することに成功した。さらにこれをパラジウムと錯形成させることで、分子内に軸不斉、さらにはらせん構造が発現することが明らかとなった。また、これら種々の不斉をキラル制御することにも成功し、この錯体が有効なルイス酸触媒(エン反応、ヘテロDiels-Alder反応)として機能することを明らかとした。さらに、これまでtroposなアキラル配位子のキラル制御のみに着目していたが、atroposなアキラル配位子のキラル制御を試みた。即ち、単結合周りの回転ができないオルト3置換ビフェニルホスフィン化合物、TRIPHOSを新たに合成し、そのルテニウム錯体のキラル制御に成功した。この場合、軸回転はできないが、一方のホスフィンが解離した後、もう方のフリーのホスフィンと結合することでキラル制御が可能となる。その研究の一環として、これまでtroposなBIPHEP(biphenylphosphine)

配位子を有するRu, Pd錯体の不斉制御と、その不斉触媒反応への応用に成功している。今年度は、中心金属として周期表でRuとPdの間に位置するRhに注目し、そのBIPHEP-Rh錯体の動的挙動の検討と不斉エン型環化反応への応用研究を行った。その際、室温を基準にして中心金属によって全く異なる結果が得られた。即ち、Ruの場合は、すべての場合でtropos、Pdの場合はatroposな性質を持つ。これに対してRhはこの中間の性質、即ち電子供与性の高いaliphaticなDPEN錯体ではatroposな性質を持つのに対して、aromaticなDABN錯体、diamine-freeの錯体ではtroposな性質を持つということを明らかにした。また、その中心金属の特徴を生かし不斉エン型環化反応では最高96%eeという高エナンチオ選択性を達成した。