hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロバブル抵抗低減シュミュレータの開発

タンカーなどの船舶の抵抗低減のための有効な手段として期待されているマイクロバブル吹き出し法の実用化のために必要となる「マイクロバブル抵抗低減シミュレータ」を開発することを目的として本研究は行われた。気泡に作用する抗力、付加慣性力、表面力、揚力、壁面干渉力などの各種の力を適切にモデリングすることにより、従来よりも高精度の気泡の輸送モデルを開発し、これを混相流モデルと組み合わせることによってシミュレータを構築した。本研究の主な成果は新しい気泡輸送モデルを完成させた点にある。本モデルの特徴は、固体壁面と気泡の相互干渉について新しいモデルを提案した点と各種のモデルパラメータに対し最新の実験結果に基づくチューニングを行った点である。このモデルを船体周りの気泡流に適用し、実船実験と比較して妥当な結果を得た。また、プロペラ周りの気泡流にも適用し、気泡流中におけるプロペラ効率低下を定量的に予測できることを示した。さらに、プロペラ効率低下のメカニズムを明らかにするために、2次元翼周りの気泡流の計算を行い、翼面上の圧力分布によって駆動される気液の相対運動が揚力を低下させ、抗力を増加させることを示した。今後は、マイクロバブルの吹き出しによる船舶の推進抵抗低減技術の実用化に向けて、本シミュレータを用いた吹き出し方法及び位置の最適化、マイクロバブルを吹き出すことを前提とした船型及び推進システムの開発が進展することが期待される。(1)抵抗低減率予測モデルの開発気泡による抵抗低減を予測することが出来る2方程式乱流モデルの開発のため、乱流エネルギーの生成項及び消散項への気泡影響のモデリング方法の検討を行った。(2)気泡分布予測モデルの開発・大小の平均気泡径に対して異なる気泡分布を正確に再現できるように拡散力モデルと乱流揚力モデル(壁面・影響モデル)の再評価と最適化を行った。・重力の向きが壁面に対して垂直でなく、気泡の上昇によって気液間に相対速度が存在する場合について、新たな実験結果をもとに検討を行った。気泡の相対運動による揚力が重要となるため、既に提案されている複数の揚力モデルを用いた計算を行い、最適なモデルを選択した。・流れ方向に対して、正及び負の曲率を持つ壁面上の気泡分布を正しく予測できるようにするために、圧力勾配が気泡運動に与える影響のモデルを導入し、実験結果に基づいて検証を行った。(3)参照データの取得・曲率半径1m及び2mの凸・凹面、及び平面の壁面を持つ試験部を製作して、単相流の条件において速度分布及び壁面剪断応力の計測を行い、基準となるデータを得た。・上記の試験部を用いて気泡を吹き出す実験を行い、壁面剪断応力の計測及び、光学式ボイド率計を用いたボイド率分布の計測を行った。結果から、壁面の曲率と気泡分布及び抵抗低減率の関係を明らかした。・静止写真の撮影を行い、デジタル化した画像から気泡径分布図を作成した。・試験水槽内に界面活性剤を注入することにより、気泡径を小さくした実験を行い、気泡径が気泡分布及び摩擦抵抗低減率に与える影響を評価した。市販のソルバーFluentを用いて2次元翼及びプロペラ周りの流れに適用可能な気泡流モデルを開発した。翼周りにおいては気泡に大きな表面力が作用するため、気液間の相対速度が大きくなる。また、気泡に対するカの変化の時間スケールと気泡の応答時間のスケールが同じオーダーになるため、付加質量を考慮に入れた気泡モデルが必要となる。これをモデルとして実装し、各種のテスト計算を経て、2次元翼及びプロペラ周りの気泡流に適用した。翼及びプロペラに性能変化について検討を行った結果、以下のことが示された。・本モデルを用いることで気泡流中での2次元翼及びプロペラ性能の低下を一定の精度で推定することが可能である。・性能変化の主な原因は翼面圧力分布の変化にあり、特に前縁付近の負圧が小さくなることによって揚力の低下と抗力の増加が生じていることを示した。・翼周りの圧力分布により気泡が相対的に大きく加速されることで、液相の加速が小さくなることが、圧力分布の変化の原因である。

今後は気泡流モデルに加えて、摩擦抵抗低減効果をモデル化することによって性能変化を精度よく推定できるようになると考えられる。また、気泡径の影響、スケール影響、翼型への依存性などの検討を行うことが課題として挙げられる。また、摩擦抵抗低減に有効な空気吹き出し法について実験的に検討し、吹き出し部から僅かな距離をおいて、壁面に平行な板を置くことによって、吹き出し直後に気泡が合体して気膜状になることが防止されることを明らかにした。これにより、摩擦抵抗低減の持続距離が長くなることを実験的に確認した。さらに、壁面と板の間の距離や板の大きさなどについて系統的な実験を行って、それぞれの最適値を得た。
魚類の回遊の進化に関する数理生物学的研究

およそ3000種存在する硬骨魚類のうち約130種が、海と淡水の両方の住み場所を生活史を通して利用している。このような生活史型は「通し回遊」として知られている。「通し回遊」の生活史をおくる魚類は、河川や湖で産卵され、生活史のある時点までそこで過ごし、やがて海へ降り、再び産卵のために河川・湖に戻る生活史をおくるサケなどと(溯河回遊)、海で産卵され、淡水域で過ごした後に再び産卵のために海に戻る生活史をおくるウナギなど(降河回遊)に大別される。これらの生活史型がどのように進化し維持されてきたかは、進化生物学上の興味深い問題である。Gross(1987)は海と川の潜在的生産力の違いを緯度勾配に沿って概観し、そのそのパターンから溯河回遊と降河回遊生活史の成立パターンを説明した。「通し回遊」生活史の進化において最も重要な生理的障壁となるのは、異なる組成を持つ水界間の移動を行うときの体内の恒常性維持である。事実、多くのサケ類は海に降る稚魚の時期や大きさにより、イオン・浸透圧調節にかかる代謝コストが異なり、海水移行時の死亡率も異なる。生理的恒常性維持のためイオン・浸透圧調節は生活史を通して、あるスケジュールで行われていると考えられる。「通し回遊」のうち溯河回遊に注目し、生活史の初期において、降海のタイミングとイオン・浸透圧調節が進化的にどのようにデザインされるのかを数理モデルによって調べた。成長(B)と生存(L)の過程を,生息場所(R:川,S:海)と体の大きさ(B)の関数として、微分方程式で表した。さらに生存(L)はイオン・浸透圧調節に振り向けるエネルギーの関数と仮定し、イオン・浸透圧調節に振り向けるエネルギーの割合(U(t))が多くなる分、成長に振り向けられるエネルギーの割合は減るものとした。生活史のある時期(T)においてB(T)・L(T)¬Maxとなるように,生息場所,エネルギー分配をどのように選択すべきか、ポントリャ-ギンの最大化原理によって求めた。数理モデルから求められる生息場所の最適な選択は、淡水に産み落とされた卵から発生した固体が海に降るタイミングが進化的にどのようにデザインされたかを示すものと考えた。モデルによって得られた顕著な結論として、卵の大きさと降海のタイミングがある。卵が大きいほど、降海のタイミングは早まることがモデルから予測された。種間、種内の実験・観察からこの予測を指示する結果が多く得られている。水界を利用する生物は、水界と体液の浸透圧(塩分濃度の差)により生理的影響を受ける。川から海、あるいは海から川に移動する魚類では、異なる水界への移動に伴い、浸透圧調節に多くの生理的変化とエネルギーを費やす。

生理的に海水に適応していない、ホッキョクシワナの仔魚は、海水に近い塩分濃度の水では、浸透圧調節が十分に出来ず、急激に生存率が低下する。浸透圧調節には、生化学的エネルギーが必要でり、一般に、海水中では淡水中よりも、浸透圧調節に多くのエネルギーが必要となる。浸透圧調節は、外界から体内に進入した水と接する。鰓や腸での体内外の水とイオンの交換によって行われる。数学的単純化のために、浸透圧調節のエネルギーコストは、水・イオン交換面の面積に比例するものと考えることが出来る。イオン交換効率や、交換面積が小さければ、浸透圧調節の失敗による死亡率が高まる。そのため浸透圧調節の不備による死亡過程を、生存率の変化率が体の体積の2/3乗と、浸透圧に向けられるエネルギー量に比例すると仮定することが出来る。浸透調節にエネルギーが配分されると、成長に分配させるエネルギーが減ることになる。上記のように、浸透圧調節に要するエネルギーは、海水中(海)で、淡水(河川・湖沼)より多くかかる。一方、死亡要因である捕食圧は、一般に海での方が大きく、体が小さいほど強い捕食圧を受ける。これらの関係を考慮して、海で過ごす場合と、河川・湖沼で過ごす場合について、成長・生存過程を表す微分方程式を作成した。生息場所の選択と、エネルギー配分を時間の関数とし、ある一定の期間(卵から成熟時点まで)に、生息場所とエネルギー配分をどのように選ぶと、適応度が最大になるかをポントリャ-ギンの最大化原理に基づいて計算した。その結果、遡河回遊魚の生活史と、浸透圧調節へのエネルギー配分スケジュールを定性的に説明することが出来た。海での捕食圧と浸透圧調節効率により、通し回遊魚の生活史が大きく左右されることが分かった。およそ3000種存在する硬骨魚類のうち約130種が、海と淡水の両方の住み場所を生活史を通して利用している。このような生活史型は「通し回遊」として知られている。「通し回遊」の生活史をおくる魚類は、河川や湖で産卵され、生活史のある時点までそこで過ごし、やがて海へ降り、再び産卵のために河川・湖に戻る生活史をおくるサケなどと(溯河回遊)、海で産卵され、淡水域で過ごした後に再び産卵のために海に戻る生活史をおくるウナギなど(降河回遊)に大別される。これらの生活史型がどのように進化し維持されてきたかは、進化生物学上の興味深い問題である。Gross(1987)は海と川の潜在的生産力の違いを緯度勾配に沿って概観し、そのパターンから溯河回遊と降河回遊生活史の成立パターンを説明した。「通し回遊」生活史の進化において最も重要な生理的障壁となるのは、異なる組成を持つ水界間の移動を行うときの体内の恒常性維持である。事実、多くのサケ類は海に降る稚魚の時期や大きさにより、イオン・浸透圧調節にかかる代謝コストが異なり、海水移行時の死亡率も異なる。生理的恒常性維持のためイオン・浸透圧調節は生活史を通して、あるスケジュールで行われていると考えられる。「通し回遊」のうち溯河回遊に注目し、生活史の初期において、降海のタイミングとイオン・浸透圧調節が進化的にどのようにデザインされるのかを数理モデルによって調べた。成長(B)と生存(L)の過程を、生息場所(R:川,S:海)と体の大きさ(B)の関数として、微分方程式で表した。さらに生存(L)はイオン・浸透圧調節に振り向けるエネルギーの関数と仮定し、イオン・浸透圧調節に振り向けるエネルギーの割合(u(t))が多くなる分、成長に振り向けられるエネルギーの割合は減るものとした。
好熱菌イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の熱安定性

1。耐熱性の低い遺伝子を高度好熱菌内に導入発現する系を開発し、耐熱性の上昇した酵素を進化的に得ることに成功した。高度好熱菌Thermus thermophilusのイソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の一部を常温菌(枯草菌)酵素の一部分と入れ替えたキメラ酵素は、好熱菌酵素に比べて耐熱性が低下している。キメラ酵素遺伝子で元々の好熱菌イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素を置き換えた好熱菌は、ロイシンを含まない培地中で高温では生育できなくなった。この酵素遺伝子に変異を起こさせることにより耐熱性のほぼ2倍に上昇したイソプロピルリンゴ酸脱水素酵素を得ることができた。これは、高度好熱菌における酵素進化的耐熱化の初めての例であり、これまで報告されている中等度好熱菌(Bacillus stearothermophilus:70°Cまで生育)のこうした系に比べてスクリーニングの可能温度を10°C以上あげることができた。(論文1)2。次いで、得られた耐熱性の上昇したキメラ・イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素のX線結晶解析に基づく構造解析を行った。得られた耐熱性上昇酵素の一つでは、イソロイシンがロイシンに置換することによって、側鎖の回転角の異常が解消されることによって耐熱性が上昇していることがわかった。(論文3)3。上述の進化的方法によって耐熱化したキメラ酵素の他の一つでは好熱菌酵素のまだ採用していない耐熱化変異残基によって耐熱性が上昇していることがわかった。そこでその残基を高度好熱菌イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素に導入することにより、高度好熱菌の酵素をさらに安定化することができた。このことは、常温菌のタンパク質に比べて耐熱性のかなり高い高度好熱菌の酵素といえども一残基の置換によって、まだ耐熱性を上昇させる余地を持っていることを示している。(論文5)キメラ・イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素の熱変性過程をCDおよびDSCを用いて解析した。キメラ酵素は2段階の熱変性を示し、CD、DSCともに二つの過程でほぼ半分ずつの変化が観測された。おそらく本酵素においては、2つのドメインが、2段階の変性過程において別々に変性するものと推定された。(論文4)1。(論文1)2。(論文3)3。(論文4)
RIPK1による樹状細胞の機能制御とそれによる腸炎誘導の分子機構の解明

炎症は組織恒常性を維持するための生体防御反応であるが、その制御異常は慢性・急性炎症を引き起こす。樹状細胞はこの炎症反応を誘導する重要な免疫細胞の一つである。RIPK1は、TNFなどの免疫・炎症に関連する受容体の下流でシグナル伝達を担う細胞質内キナーゼであり、培養細胞を用いた解析により、炎症との関連が疑われてきた。しかし、RIPK1ノックアウト(KO)マウスが生後すぐに死亡するため、その生体内での機能は不明であった。そこで我々は、前年度までに樹状細胞特異的RIPK1KOマウスを作成し、樹状細胞におけるRIPK1の機能を解析することを目的とした。平成28年度では、当マウスの免疫器官における免疫細胞の数を調べ、樹状細胞中のRIPK1が定常時においてどのように免疫恒常性に関わっているかを検討した。また、RIPK1のキナーゼ活性を欠損したRIPK1 kinase deadノックインマウスでも同様の検討を行った。樹状細胞特異的RIPK1 KOマウスの脾臓を観察すると、そのサイズが野生型より大きく脾腫を伴うことが分かった。しかしながら、この脾臓から回収されるCD45陽性の免疫細胞の数は野生型と大きく変化しなかった。脾臓における免疫細胞の数を検討したところ、樹状細胞、好中球、マクロファージの数に異常が見られた。次に、大腸の粘膜固有層に局在する免疫細胞の数を調べると、脾臓と同じように樹状細胞、好中球数の異常が見られた。これらの異常はRIPK1 kinase deadマウスでは見られなかった。以上のことから、樹状細胞中のRIPK1はキナーゼ活性非依存的に免疫恒常性の維持に重要であることが分かった。樹状細胞に発現するRIPK1のキナーゼ活性非依存的な機能が定常状態での免疫恒常性に重要であることが分かった。本研究課題は平成28年度が最終年度のため、記入しない。
フェロセン環を組入れた新規導電性化合物の合成とその機能性の検討

本研究は新しい導電性化合物の合成を目指して、フェロセン化合物を結合させた場合の物性の変化に注目して新化合物の合成を検討した。フェロセンは有機金属化合物であり、中心に鉄原子を有していて、電子を移動させやすい性質を持っていることが知られており、電気化学の分野では注目されている化合物である。多くの有機導電性化合物が電子のドナーとアクセプターになる分子を組み合わせたものが多く、本研究では、まずTTF(テトラチアフルバレン)構造がフェロセン環と結合したタイプの新しいドナー化合物を合成した。これらのUV-Visスペクトルより長波長シフトと強度の増加がみられ、CVスペクトルよりは3電子還元が同時に起こることがわかった。また、合成検討の過程で中間化合物として重要な新しいテトラチアフルバレンジメチルエステル(TTF-DME)の合成法を見出して報告している。次に、カルボニル基の一方がフェロセニル基となって、もう一方を水素、メチル基、フェニル基、ヘテロ環(フラン環、チオフェン環等)が結合した化合物類を合成し、そのカルボニルのところにTTFやDTF構造を導入するための反応としてWittig-Hornor反応を用いた。相当するケトン化合物をTHF中-78°Cでn-ブチルリチウム存在下に1,3-ベンゾジチアフルバレン-2-ホスホネートエステルと反応することによって目的のフェロセン-ジチアアフルバレン(Fc-DTF's)やフェロセン-テトラチアフルバレン(Fc-TTF's)を合成した。置換基の影響を比較するためにフェロセンやジベンゾテトラチアフルバレンとそれぞれの化合物のUV-VisとCVスペクトルの比較を行い、2電子還元と3電子還元の場合があることがわかった。置換基の影響としてはヘテロ環よりもメチル基のような電子供与性基の方が電子移動が起こりやすいことがわかった。本研究では新しい導電性化合物の合成を目指して、フェロセン化合物に注目して新化合物の合成を検討した。フェロセンは有機金属化合物であり中心に鉄原子を有していて、電子を移動させやすい性質を持っている。そのため電気化学の分野では注目されている化合物である。多くの有機導電性化合物がTCNQ(テトラシアノキノジメタン)構造あるいはTTF(テトラチアフルバレン)構造を持っていることはよく知られているが、本研究では、まずフェロセン環がべンゾキノンあるいはアントラキノン化合物にC-C結合で組み入れられている化合物を合成し、そののケトン部に上記のTCNQあるいはTTF結合を導入することを試みた。TCNQ構造の導入は生成物の有機溶媒に対する溶解度が低いため、NMRスペクトルの測定ができず、IRスペクトルでの確認のみであった。ベンゾキノンでは、一方のケトン部でのみTTF構造が導入されたが、アントラキノンでは両方のケトン部にTTF構造が導入できた。生成物の安定性に差があるものと考えている。ナフトキノン化合物についても同様な化合物の合成を検討したが、フェロセン環の導入の段階で成功していない。またその物性を比較する物質としてフェロセン環のない同様の化合物を合成し、それらのUV-VisとCVスペクトルの比較より電気的物性についての検討を行った。その結果ベンゾキノン化合物では電子共役の広がりが増えたこと、さらにフェロセン環が置換したことにより電子がより移動しやすくなって、酸化電位が低電位になることがわかった。またアントラキノン化合物においても電子共役の広がりが見られ、電流量の増加が見られるという、新しい物性が明らかとなった。

本研究は新しい導電性化合物の合成を目指して、フェロセン化合物を結合させた場合の物性の変化に注目して新化合物の合成を検討した。フェロセンは有機金属化合物であり、中心に鉄原子を有していて、電子を移動させやすい性質を持っていることが知られており、電気化学の分野では注目されている化合物である。多くの有機導電性化合物が電子のドナーとアクセプターになる分子を組み合わせたものが多く、本研究では、まずTTF(テトラチアフルバレン)構造を持っている化合物の合成について検討を行なった。フェロセン環がベンゾキノンあるいはアントラキノン化合物にC-C結合で組み入れられている化合物の合成を検討し、そののケトン部に上記のTTF結合を導入することを検討した。ベンゾキノンでは一つのケトンしか反応しなかったが、アントラキノンでは両方のケトンにTTF構造が導入できた。フェロセンの上下の環にそれぞれアントラキノンを結合したTTF化合物も合成した。さらにカルボニル基の一方がフェロセニル基となって、もう一方を水素、メチル基、フェニル機、さらにヘテロ環(フラン環、チオフェン環等)が結合した化合物類を合成し、そのカルボニルのところにTTF構造を導入した化合物類も合成した。置換基の影響をそれぞれのUV-VisとCVスペクトルの比較より電気的物性についての検討を行った。その結果ベンゾキノン化合物では電子共役の広がりが増えたこと、さらにフェロセン環が置換したことにより電子がより移動しやすくなって、酸化電位が低電位になることがわかった。またアントラキノン化合物においても電子共役の広がりが見られ、電流量の増加が見られるという、新しい物性が明らかとなった。置換基の影響としてはヘテロ環よりもメチル基のような電子供与性基の方が電子移動が起こりやすいことがわかった。
光誘起電子移動過程を利用する高効率,高選択的還元反応の開発

本研究課題は"光誘起電子移動過程を利用する高効率、高選択的還元反応の開発"であり、電子供与体としてアミン類を選定し、種々のカルボニル化合物の光誘起還元反応を検討した。2-置換-1,3-ジケトンのトリエチルアミンとの光反応では,2位の置換様式の違いにより顕著に異なる生成物が得られることを発見した。すなわち無置換体では、エノール形の寄与によりピナコールを、一置換体ではヒドロキシケトンを、二置換体ではシクロプロパンジオールを与えた。また、エポキシケトンと1,3-ジメル-2,3-ジフェニルベンズイミダゾリンの光反応では、好収率でヒドロキシケトンが得られた。これは従来の光反応法をはるかに凌ぐ結果で、ラジカル中間体経由の方法としては水素化トリブチルスズによる方法(本報告者の開発)にも匹敵する。一方、分子内にアニオン性脱離基としてブロモアルキル基を有する環状カルボニル化合物のN-トリメチルシリルメチル-N,N-ジエチルアミンとの光反応では好収率で環拡大生成物が得られることを発見した。さらに、光誘起電子移動反応との比較を目的に金属還元剤とブロモメチル置換オキシランの反応を検討し、この基質のアニオンラジカル反応プローブとして有用性を明らかにした。以上の結果は、本申請研究計画と実施方法の妥当性を立証したものと考えられる。しかしながら本研究はまだ初期段階にあり、今後さらに多様な反応系を用いて反応基質と電子供与体との構造-反応相関を明らかにして行かなければならない。光誘起電子移動過程の特徴を生かした真に有効な有機化合物変換法の開発研究分野はまだ新しく、今後さらに多彩な方向への展開が期待される。報告者の今後の研究も、この分野へのさらなる貢献を目指すものである。
非構造格子上で座標依存性が低く高精度コンパクトな圧縮性流体解析手法の研究

本年度の奨励研究(A)の助成により、申請課題に対する研究で、以下の成果を得た。1.計算スキームの高次精度化純粋に多次元の風上差分に基づく有限体積法の高精度化を試みた。問題となった点は、多次元スキームでは固有ベクトル系が完全ではなく、流束の固有展開ができないことである。このために、一般的な前処理型の高次精度化を断念し、ここでは一次精度数値流束の固有モード毎に精度を高める後処理の定式を行った。構築された計算スキームの実際の計算精度を調べるために、スカラー移流方程式を解いて厳密解と比較してみたところ、高次精度化された多次元スキームは1.3次精度であり、従来の高次精度手法が与える1.1次精度より格段に高い価を与えたが、Roeのグループが得ている1.6-2.2次精度に比べて劣り、この改善が今後の課題である。2.収束性の向上解の収束性の向上のために、セル界面における従属変数の勾配決定法の修正を行った。この結果、スカラー問題では完全に収束されることが可能となったが、オイラー方程式の場合には問題に強く依存することが分かった。また、この原因はオイラー方程式に用いた多次元モデル自体に起因することが示唆された。3.多次元スキームの実用問題への適用性高次精度化された多次元風上スキームが、何をもたらすかについて予備的な検討を実施した。平面衝撃波反射問題では、従来線形波に対しても過大な人工粘性を付加しないと非物理的現象を回避できなかったが、多次元スキームではその必要の無いこと等が示された。尚、粘性流への拡張は今後の課題として残った。
アポトーシス阻害剤による歯根吸収の抑制効果の検討

アポトーシス抑制剤が矯正治療時の歯根吸収抑制に効果があるかどうかを検討すために、ラットに矯正装置を装着した動物実験モデルで、各種アポトーシス阻害剤(塩化リチウム、塩酸セレギリン、等)を投与して評価したところ、歯根吸収の抑制効果を認めなかった。しかしながら、研究途上で卵巣摘出を行った閉経モデルラットにおいて歯根吸収が増加し、また、フッ素の影響をみたところ歯根吸収を抑制することがわかった。「目的」矯正治療時の歯根吸収には、いまだ予防法がない。本研究は、アポトーシス抑制剤が歯根吸収抑制に効果があるかどうかを検討する事を目的とした。平成21年度はアポトーシス阻害剤を矯正力を与えた歯根吸収モデルラットに投与し、その抑制効果を調べて、効果のある(歯根吸収を抑制し、歯の移動を抑制しない)阻害剤を見つけることを目標とした。「方法」ウィスター系オス10週齢ラットの上顎前歯-第1臼歯間に25gクローズド・コイルスプリングを装着した。25gはヒト第1大臼歯で1kgに相当するが、14日間、ラット第1臼歯に作用させることによって重度で且つ再現性の良い歯根吸収を引き起こした。アポトーシス阻害剤である塩化リチチウム、塩酸セレギンおよびGenisteinを飲み水に入れて経口投与した。14日後、正確な歯の移動量測定と歯の移動動態の計測のためにマイクロCTを撮影した。その後、第1臼歯を取り出し、軟組織を次亜塩素酸ナトリウムで除去後、走査型レーザー顕微鏡で歯根吸収の面積、深さ及び容積を測定した。「結果」陰性コントロール(0g矯正力)では歯根吸収は全く認められなかったが、陽性コントロール(25g矯正力)では遠心根(頬側根と口蓋根)において著しい歯根吸収を認めた。上の3種のアポトーシス阻害剤では影響を認めなかった。今後、投与量を増加して試験する。また、他の阻害剤についても検討する。上の3種のアポトーシス阻害剤では高濃度でも影響を認めなかった。今後、投与方法を局所に変えて試験する。「研究の目的」矯正治療時の歯根吸収には、いまだ予防法がない。「結果」陰性コントロール(0g矯正力)では歯根吸収は全く認められなかったが、陽性コントロールでは遠心根(頬側根と口蓋根)において歯根吸収を認めた。力の大きさは10g、25g、50gで評価した。10gで軽度の25gと50gでは重度の歯根吸収を起こした。

症状の重傷度により、薬効の違いが生じる可能性が高いと考えたのである。この実験系において、上記の各種アポトーシス阻害剤を投与してみた。しかしながら、歯根吸収の広さ、深さおよび体積を評価したところ、コントロールの歯根吸収に比較して、違いがあるとはいえなかった。
換気力学を用いた着衣内空気層における熱・空気・湿気移動のモデリング

室内での温熱快適性を予測する理論やモデルが提案されてきているが、着衣と皮膚との間に形成される空気層(着衣内空気層)での換気が十分に考慮されてこなかった。本研究では、測定の困難さを、着衣内空気層の実形状を考慮した数値流体力学(詳細モデル)による数値実験により克服し、着衣内空気層での換気性状を明らかにした。次に、これを換気力学モデル(簡易モデル)で再現する可能性を探り、それに必要な係数値を求めた。最終的に、簡易モデルにより換気を考慮した「着衣ー人体熱水分収支モデル」により、室内の温湿度・風速等の条件から体温を求めるプログラムを作成し、着衣内空気層での換気が人体に及ぼす影響の量的な評価を行った。建築環境における温熱快適性予測の信頼性を向上させるため、着衣と皮膚との間に形成される空気層(以降、着衣内空気層と呼ぶ)における換気を十分な精度で再現するモデルを提案し、日常生活の多様な状況に対して簡易に予測できる体系を構築することを目的としている。換気性状の把握には、数値流体力学(詳細モデル)を用い、これを換気力学を用いた簡易モデルで精度よく表現することへの挑戦が本研究の焦点である。提案するモデルの妥当性及び適用範囲を、実験で得られた着衣における温湿度データを用いて間接的に確認する計画である。平成25年度においては、典型的な着装形態について、3次元レーザースキャナから得た着衣・人体の形状データを用いて、a)静穏気流時、b)空調・通風時を想定した数値流体解析法(メッシュ分割や計算アルゴリズム)および解析条件(室内気流条件の想定の仕方)の検討、結果の評価方法の検討を行うとともに、代表的な室内気流条件に対して、人体周りでの気流・換気性状を把握した。着衣の裾面からの空気流入、袖口や布面での通気による流出の性状を、室内の気流条件別に検討し、空気層の形状との関連を明らかにしつつ、その特性を抽出した。また、皮膚表面温度が気流解析結果に及ぼす影響について検討を行った。その一方、空気層の形状情報と数値流体解析結果を基に、換気計算モデルを同定を行った。着衣内空気層分割、有効開口面積、風圧係数分布について検討を行った。提案するモデルの妥当性及び適用範囲は、被験者実験で得られた着衣における温湿度データを用いて間接的に確認する計画である。平成26年度においては、典型的な着装形態について、着衣・人体の形状データを用いて、a)静穏気流時、b)空調・通風時を想定した数値流体解析を行い、人体周りでの気流・換気性状を把握した。また、空気層の形状情報と数値流体解析結果を基に、換気計算モデルを作成し、有効開口面積を同定した。さらには、b)空調・通風時に対して、各気流パターン対する風圧係数分布を、流体解析結果を基に決定し、それを換気計算モデルに組み込んで解析を行った。その一方、サーマルマネキンを用いた実験を実施し、数値流体解析の結果の妥当性を検討するとともに、着衣内空気層の熱抵抗に及ぼす風速の影響を検討した。建築環境における温熱快適性予測の信頼性を向上させるため、着衣と皮膚との間に形成される空気層(以降、着衣内空気層と呼ぶ)における換気を十分な精度で再現するモデルを提案し、日常生活の多様な状況に対して簡易に予測できる体系を構築することを目的とする。換気性状の把握には、数値流体力学(詳細モデル)を用い、これを換気力学を用いた簡易モデルで精度よく表現することを試みる。平成27年度においては、「着衣ー人体非定常熱水分収支モデル」に換気計算モデルを組み込み、温度差および風圧による効果を考慮して体温調節反応を予測するためのプログラムを作成した。風圧係数については、平成26年度の研究で得られている計算値(数値流体解析による)を用いている。また、このモデルを用いて、温度変化が着衣内空気層における換気量に及ぼす影響を評価し、温度差換気量の変動の影響は小さいことを示した。一方、着衣内空気層の実形状を考慮した数値流体解析により、着衣内空気層の熱抵抗の分布を計算し、部位ごとの熱抵抗値とその部位の着衣内空気層の厚さの相関を検討したところ、一般的な密閉空気層の熱抵抗と空気層厚さの関係に準じて着衣内空気層の熱抵抗を説明する可能性があることが示された。さらに、人体周辺の風速を変化させた場合にも、着衣内空気層の厚さと熱抵抗の相関関係が見られること、ある程度、風速が大きくなると、空気層内部の熱抵抗値にも影響が及ぶことが確認された。

最終的に、簡易モデルにより換気を考慮した「着衣ー人体熱水分収支モデル」により、室内の温湿度・風速等の条件から体温を求めるプログラムを作成し、着衣内空気層での換気が人体に及ぼす影響の量的な評価を行った。数値流体解析を多様な気流条件に対して実行することができ、なおかつ、実験結果との比較により、解析の妥当性検討を行えたため。建築環境工学実験を行い、提案しているモデルの妥当性の検討を進め、研究のまとめに向かう。流体解析を進める上での計算上の困難が想定以上に大きかったため、多様な解析ケースに対して結果を出すには至らなかったため。当初は被験者実験を予定していたが、サーマルマネキンを使用することができたため、マネキンによる実験を先に行った。そのため、謝金等の支出が少なくなったため。流体解析を行う上での問題点はクリアになってきているため、それらを整理し、今後の解析がより順調に進むように工夫を行う。当初、平成26年度に予定していた被験者実験を、平成27年度において実施する予定である。本研究で対象としている数値流体解析に想定以上の困難があり、それをクリアするために時間を要した。そのため、多条件での数値計算に至っておらず、解析ソフトウェアの使用ジョブ数が当初の予定より少なくなったため。計算を進める上での問題点が概ねクリアされたため、計算ジョブ数を増やして、昨年度の遅れを取り返していくために、平成25年度に使わなかった経費を、平成26年度に使用し、研究を前進させる予定である。
ヒトの主要ながん抑制経路における核マトリクス結合因子の機能的役割の解明

p53、RBがん抑制遺伝子、およびTGFβシグナルによって制御される経路は、ヒトのがん抑制過程において重要な役割を担っている。本研究は、これらの三つのがん抑制経路におけるARID(AT-rich interaction domain) DNA結合タンパク質DRIL1およびDRIL2の役割を解析した。その結果、(1) DRIL1はp53と協調的に働いて細胞周期停止に関与するp21/WAF1の転写活性化を活性化すること、(2) DRIL1およびDRIL2はE2F標的遺伝子の転写活性化と細胞増殖において重要な役割を担っていること、さらに(3) DRIL2の発現が骨分化に必要であることが分かった。以上の結果は、主要ながん抑制経路の制御について重要な知見をもたすと考えられる。主要ながん抑制経路におけるDRIL1の機能解析を解析し、以下の結果を得た。1.p53がん抑制経路におけるDRIL1の機能解析既にDRIL1の過剰発現によってp53標的遺伝子の発現が上昇することを明らかにしている。今年度は、クロマチン沈降法を用いてp53標的遺伝子にDRIL1が直接結合することを明らかにした。そこでDNA傷害によるp53標的遺伝子の活性化およびアポトーシス誘導に対するDRIL1ノックダウンの影響を調べた。しかしながら、siRNAおよびshRNAを用いたDRIL1のノックダウンによって十分な抑制が得られなかった。DRIL1と類似したDRIL2がDRIL1と同様の機能を持つことが示唆されたため、DRIL2のノックダウン効果を検討する予定である。さらに免疫沈降法により、DRIL1とp53がin vivoで結合することを明らかにした。DRIL2についても同様の結果を得ている。2.RBがん抑制経路におけるE2FとDRIL1の機能解析レポーターアッセイを用いて検討した結果、DRIL1がE2F標的遺伝子のプロモーターを活性化することがわかった。この結果は、DRIL1がp53に加えて、RBがん抑制経路の制御にも関与することを示唆している。今後、DRIL2についても同様の解析をおこなう予定である。主要ながん抑制経路におけるDRIL1およびDRIL2の機能解析を解析し、以下の結果を得た。1.p53がん抑制経路におけるDRIL1/2の機能解析昨年度、siRNAおよびshRNAを用いたDRIL1のノックダウン(KD)によってDNA傷害によるp53標的遺伝子の活性化およびアポトーシス誘導に対する十分な抑制が得られなかった。そこで、今年度はDRIL1と類似したDRIL2のKD効果を検討した。その結果、(1)DRIL2のKDによってアポトーシス関連p53標的遺伝子の発現が転写レベルで抑制された。(2)さらにDRIL1とDRIL2の両方をKDすると、p53過剰発現およびDNA傷害によるアポトーシスが明らかに抑制されることを見出した。しかしながら、それぞれ単独のKDでは抑制されなかった。(3)またに免疫沈降法により、DRIL1と同様、DRIL2もDNA傷害によってin vivoでp53と結合することを明らかにした。以上の結果から、DRIL1とDRIL2は、互いに共通した機能を持ち、p53標的遺伝子の活性化およびアポトーシス誘導に重要な役割を担っていることが明らかとなった。2.RBがん抑制経路におけるE2FとDRIL1/2の機能解析E2Fは細胞増殖に重要な転写因子でRBによって抑制的に制御されている。E2Fの増殖促進能におけるDRIL1/2の役割を調べるため、shRNA発現ベクターを用いたコロン一形成法により解析した。その結果、DRIL2のKDによっては抑制されなかったが、DRIL1をKDすると細胞の増殖が抑制されることが分かった。本研究はヒトの主要ながん抑制経路におけるARID3ファミリー遺伝子(DRIL1およびDRIL2)の機能を明らかにすることを目的としている。解析の結果、もう一つのARID3ファミリー遺伝子であるDRIL3も主要ながん抑制経路に関与し、また、それぞれのファミリー遺伝子が固有の役割を担っていることが明らかになってきた。1.p53がん抑制経路における機能解析(1)DRIL1はp53による細胞周期停止に関与するp21/WAF1の転写活性化に重要な役割を担っていることが明らかになった(Lestari、et aL,2012)。(2)DRIL2とDRIL3はアポトーシス誘導に関与するp53標的遺伝子の転写活性化に重要であることが明らかになった(投稿準備中)。2.RBがん抑制経路における機能解析RBは細胞増殖に重要な転写因子であるE2Fの抑制因子である。解析の結果、DRIL

1およびDRIL2がE2F標的遺伝子の転写活性化および細胞増殖に重要であることが明らかになった(投稿中)。一方、DRIL3は細胞増殖に対して抑制的に作用していることが示唆された。TGFβ/BMPシグナルは骨分化過程において重要な役割を担っている。DRIL2の発現を抑制すると骨分化が阻害されることが分かった。以上の結果は、主要ながん抑制経路の制御とARID3ファミリー遺伝子の役割について重要な知見をもたらし、細胞増殖、細胞分化および癌の研究の進展に寄与すると考えられる。
滑り運動系の微細構造

昨年度の成果を踏まえて,アクチンミオシン系の滑り運動系の動的微細構造の解析を進めた。本年度の本研究班の成果のうち,最も注目すべきものは,Caged化合物を用いた急速凍結電子顕微鏡法の完成と,その応用である。以下に本年度の成果をまとめる。1.Caged化合物を用いた急速凍結電子顕微鏡法の開発(月田承一郎):昨年度より開発をはじめていたが,本年度はすべての技術的問題点を克服し,ほぼ完成した。この凍結システムを用いて2つの実験を行ないつつある。第一は,Caged ATPを利用して、アクトS1複合体から,S1が解離していく様子を,ミリ秒時間分解能のコマ取り電子顕微鏡像として追跡していこうとするものである。多くの努力の結果,S1がアクチンフィラメントからその結合様式を変えながら離れていく様子をとらえることに成功した。その像の解釈は,これから慎重に行なわれなくてはならないが,滑り運動の分子機構を考える上で,極めて貴重なデ-タが得られたものと思われる。第二の実験は,やはりCaged ATPを利用して,本当に最大収縮速度で収縮(短縮)している途中のミオシンクロスブリッジの姿をとらえようとするものである。現在,そのような姿がとらえはじめており,最終年度の解析が期待できる。2.ミオシン分子上のアクチン結合部位が詳しく解析された(山本・盛田)3.酵母を用いて,種々の遺伝子組換えアクチンを作製する道を初めて開いた(沼田治)。4.収縮(短縮)中の骨格筋からX線回折パタ-ンを得ることに成功しつつある(八木直人・若林克三)。5.月田らとは異なった方向から,Caged化合物と電顕像を結びつける試みを行ない,見通しがたつようになった(徳永万喜洋)。
本研究は、国立国語研究所のコーパス検索システム「中納言」に、新たに利用者が新たな情報を任意の場所に付加するアノテーション機能を追加し、付加した情報を他のユーザーと共有することができるシステムを構築することである。本システムを用いることで、「中納言」にログインしたユーザーが、コーパスへのアノテーションという形でこうしたデータを共有・公開し、再利用できる環境を作る。この環境の構築とアノテーションの実践により、コーパスにもとづく研究データの公開とコーパス利用者間での共有を促し、書き言葉テキストを中心としたオープンサイエンスの基盤とすることを目指す。
アフリカ・ウッドランド帯における焼畑農耕民の環境認識と移動論理に関する研究

現在においても、アフリカのウッドランド帯には民族文化、および地域の自然環境と強く結びついた焼畑農耕が数多く展開されている。人びとは民族特有の焼畑を開墾しており、開墾適地を求めて親族集団を単位に移動しつづけている。焼畑を中心とするアフリカ在来農法の特質のひとつとして、過剰な生産を指向せず社会内部での平準化を基本とする生産様式であることが指摘されてきた。このような「粗放」な生産様式は、一定の条件下では、少ない労働投入で必要な収量を確保できる効率的な農業であることが明らかにされてきている。構造調整政策が浸透する状況下で、人びとが食糧を自給するうえで在来農法が重要であるにもかかわらず、外部社会からの焼畑に対する評価はきわめて低い。本研究では、低投入型である在来農法を再評価し、その農業生態を明らかにすることを目的としている。本年度においては、ブジミ耕作と呼ばれるカオンデの焼畑農耕の農業生態に焦点をあてて、調査を実施した。ブジミ耕作には、樹木を伐採し、伐採木を積み上げて火入れするモンデ、火入れせず、乾季に地表面を軽く耕作するマセンゲレ、雨季にマウンドを造成するミララという3農法が内在している。カオンデの人びとは3農法を併存することによって、雨季に集中しがちな労働時間を6ヶ月にも分散することが可能となっている。3農法の土壊養分の集積様式を明らかにするために、採取した土壌サンプルを分析し、窒素、炭素、リン酸、カリウム、pHなどを計測した。火入れされるモンデでは、地表面0-10cmの浅い土壊層において大量の窒素やカリウムが供給されている一方で、マセンゲレにおいては、草本バイオマスのすきこみによって地表面0-10cmに窒素や炭素が土壊に還元されていた。ミララにおいては、マウンドへの草本バイオマスのすきこみによって地表面10-20cmの部分に土壊養分が蓄積されていた。このようにブジミ耕作においては、多様な土壊を用意しておくことによって、畑内部の多様性を増加させ、モロコシという重要な主食作物の生産が安定化するように図られていた。焼畑を中心とするアフリカ在来農法の特質のひとつとして、過剰な生産を指向せず杜会内部での平準化を基本とする生産様式であることが指摘されてきた。人びとが食糧を自給し、社会集団を編成するうえでも在来農法が重要であるにもかかわらず、外部杜会からの焼畑に対する評価はきわめて低い。本研究では、焼畑農耕の現状と焼畑農耕民の暮らしぶりに対する理解を深めるために、人びとの生活の実態に着目し、焼畑農耕民の環境認識と居住地を移動させていく論理の解明をめざす。調査のおもな対象は、ザンビア北西部に居住するカオンデと北部に居住するベンバという、ふたつの焼畑農耕民である。カオンデとベンバは、ともにコンゴ共和国(旧ザイール)の南部に成立していたルバ王国を祖とする伝承をもつが、両民族が保有する焼畑農耕のシステムや居住様式、チーフ制度、親族関係は大きく異なっている。民族の歴史的な移動と、集団間の共生あるいは支配・従属関係、親族クラン間を結びつける冗談関係、そしてミオンボ林帯という環境のもとで展開してきた焼畑農耕に注目し、強大な王国を形成していたルバ王国を祖とする民族の形成と動態の解明につなげることに努めてきた。本年度は、焼畑農耕民の環境認識や樹木の伐採方法、作物の生産体系に着目し、データの収集と生理をしてきた。両民族はヤメ科ジャケツイバラ亜科のBrachystegia, Julbernardia, Isoberliniaの三属が優占するミオンボ林帯に居住しているが、焼畑の伐採適地をみなすミオンボ林は異なる。ベンバは、ミオンボ林の高木層のバイオマスに着目し、haあたり90トン以上の森林を伐開しようとするのに対して、カオンデは樹木よりも、草本の種類とバイオマスを指標としている。このような差異が生じる背景、とくに土壌の肥沃度や主要作物の特質、開墾形態との関連性については、次年度の課題としたい。本年度においては、ブジミ耕作と呼ばれるカオンデの焼畑

農耕の農業生態に焦点をあてて、調査を実施した。ブジミ耕作には、樹木を伐採し、伐採木を積み上げて火入れするモンデ、火入れせず、乾季に地表面を軽く耕作するマセンゲレ、雨季にマウンドを造成するミララという3農法が内在している。カオンデの人びとは3農法を併存することによって、雨季に集中しがちな労働時間を6ヶ月にも分散することが可能となっている。3農法の土壊養分の集積様式を明らかにするために、採取した土壌サンプルを分析し、窒素、炭素、リン酸、カリウム、pHなどを計測した。火入れされるモンデでは、地表面0-10cmの浅い土壊層において大量の窒素やカリウムが供給されている一方で、マセンゲレにおいては、草本バイオマスのすきこみによって地表面0-10cmに窒素や炭素が土壊に還元されていた。ミララにおいては、マウンドへの草本バイオマスのすきこみによって地表面10-20cmの部分に土壊養分が蓄積されていた。このようにブジミ耕作においては、多様な土壊を用意しておくことによって、畑内部の多様性を増加させ、モロコシという重要な主食作物の生産が安定化するように図られていた。
ハンセン病療養所からの社会復帰に関する研究

本研究は、ハンセン病療養所から退所し「社会復帰」を行った退所者に生活史調査を行い、「社会復帰」の実態を探ることを目的とする。これまでのハンセン病研究においては、社会復帰者についての研究はほとんど行われてこなかった。こうした点をふまえると、本研究は社会学的なハンセン病研究に新たな知見を提供するものと言える。研究の結果、ハンセン病療養所から退所し「社会復帰」を果たしても、ほとんどの者は、退所生活において罹患経験を明らかにできていないことが明らかとなった。この点において本研究は、ハンセン病をめぐる社会的実践において今後必要なものを示唆することもできたと言えよう。本研究は、ハンセン病療養所から退所し「社会復帰」をしたハンセン病者実態を社会学的に考察することを目的とし、沖縄の退所者を事例として、彼/彼女らの生活史インタビュー調査によって明らかにするものである。本年度は、社会学的考察を行うために明らかにすべき問いを索出するために、調査と先行研究の読み込みを基本として研究を進めた。具体的には、沖縄に2回調査に行き、そこで計14名の退所者と、その家族・友人らにインタビュー調査を行った。また、調査から得られた問いを考察するための枠組みを得るための、社会学・社会福祉学領域の文献収集も行った。調査によって、沖縄の退所者が、(1)いかにして退所者ネットワークを形成し、それを活用しているか、(2)退所者が50年近くに及ぶ退所生活を経験しながらも、今も一般には罹患経験を明かすことができないのはなぜか、(3)しかしながらその中で、特定の相手とは罹患経験を明かすことができる関係を築くことができている部分もあるのはなぜか、というこれまで明らかにされておらず、しかしながら明らかにされるべき3つの問いを発見した。この問いは、これまでに明らかにされていない点でハンセン病研究において重要な意義を持つし、また、特定の身体と病を持った人々が直面する特有の経験の社会的な背景を明らかにするもので、医療社会学的にも重要であると考えられる。以上の問いを調査の中から索出し、また、問いを解く手がかりを得ながら調査を進め、2009年末には社会学と社会福祉学の知見を元にしながらの考察を開始した。また、その結果として、現在、特に(1)と(2)の点に関する論文2本を投稿中で、査読を受けている状況である。次年度は、これらの問いを明らかにするため、また、考えられるべき新たな問いを発見するため、調査と考察を進めていき、ハンセン病者の「社会復帰」を体系的に捉えることとしたい。本年度は、前年度までに行った調査・文献収集に基づいて、論文の執筆を主として研究活動を行った。結果、投稿論文3本(内査読あり2本)と報告書1編を上梓することができた。3本の投稿論文では、ハンセン病療養所から退所し「社会復帰」をした者たちが、退所後の生活においてハンセン病罹患経験を隠さざるを得ない状況を明らかにし、「罹患経験を隠すことで生じることは何か」、「罹患経験を隠さざるを得ないのはなぜか」といった点を考察した。報告書には、この3本の投稿論文に加え、研究費を助成される直前に公表した「ハンセン病者にとっての『社会復帰』とは何か-沖縄のハンセン病者を事例として」(日本社会分析学会誌『社会分析36号』に所収)を収録した。日本において「ハンセン病療養所から社会復帰すること」の意味を総体として考察する報告書となったと考える。交付申請書に記載した通り、これまで日本のハンセン病研究においては、ハンセン病者の経験した差別や隔離政策、あるいはハンセン病療養所内で生活するハンセン病者への注目が集められ、療養所を退所して暮らす社会復帰者や、社会復帰をすることそのものへの研究はほとんど行われてこなかった。今回行った一連の研究によって、日本のハンセン病研究に新たな知見を提供できたと考えられる。また、医療社会学の領域に対しても、本研究は「特定の病いを病んだ経験が-その治癒後も-社会において何かしらの意味を持つこと」「そうした意味を付与する社会のありよう」を明らかにした点で貢献できたと考える。
共同作業時の言語・非言語行動が協力関係形成に果たす役割

2011年度では、まず共同作業過程において先導的な役割を担う参加者に、次に先導者にしたがう協力者に焦点をおいて言語・非言語情報の分析を行なった。最初に、実験者・実験参加者のいずれでもない第三者に、これまでに収録した共同作業型の多人数インタラクションのデータの視聴をお願いし、共同作業に従事した3名が、先導的な役割を担う者(Leader)・Leaderに積極的に協力した参加者(Active follower)・それほど積極的に協力しなかった参加者(Passive follower)のいずれかの役割に従事していると思われるか客観的に評定をしてもらった。評定結果から、Leader・Active follower・Passive followerのいずれの役割も、共同作業過程においてある1名に固定されるわけではなく、3名の中で時系列的に変遷していく可能性が高いという知見が得られた。次に、第三者評定結果とこれまでに分析を行った言語・非言語情報との相関を調べた。その結果から、Leaderについては、(1)共同作業遂行に関する内容の発話を頻繁に行ない、(2)作業を確認する時間長が長いという特徴が抽出された。Active followerについては、(1)共同作業過程の状況の共有に関する内容の発話を頻繁に行ない、(2)共同作業過程において他の実験参加者を見ている時間が長いという特徴が抽出された。また、Passive followerについては、(1)あまり発話をせず、(2)他の参加者の方を向かず、(3)他の参加者から距離を取った位置にいるという特徴が抽出された。これらの結果から、共同作業型多人数インタラクションの参加者の言語・非言語行動の特徴から、協力関係に関する役割を自動的に抽出するために有用な特徴量を得ることができたといえる。
触媒的な基質識別による脂肪族アルデヒド間の直接的不斉交差アルドール反応

本年度は昨年度の検討を継続し、メソ型脂肪族1,6-ジアールの不斉非対称化を精査した。特に種々の基質に対する不斉非対称化の適用、アニリン型酸塩基触媒のスクリーニング、反応の立体選択性の評価に取り組んだ。基質として種々の置換基を有するメソ型脂肪族1,6-ジアールを用い、触媒のスクリーニング、溶媒の検討を行った。その結果、トリフリックアミド基を持つ触媒が、エナンチオトピックなホルミル基を良く識別し、THF中20 °Cで脱水を伴う不斉非対称化が進行し、キラルなシクロペンテン誘導体が高収率、高エナンチオ選択的に得られることを明らかにした。エステル(-COOR)基、アルキル(-CH2R)基、酸素官能基(-OR, -OCOR)を持つ種々の基質で高いエナンチオ選択性が発現した。一方、上記のように、20 °Cでの反応では脱水まで反応が進行しシクロペンテン誘導体が得られるが、0 °Cの反応ではアルドール付加体が得られることを明らかにした。すなわち、THF中0 °Cで反応を行うと、四連続不斉中心を持つ四置換シクロペンタンの3種類のジアステレオマーsyn-anti-syn-体, syn-anti-anti-体, syn-syn-anti-体が良好な総収率で得られることがわかった。ビナフチル型のトリフリックアミド基を持つ触媒では、これらのジアステレオ比はさほど高くはないが、ビフェニル型の触媒ではsyn-anti-syn-体が主生成物になることを明らかにした。一方、不斉アルドール反応などの有機分子触媒として汎用されているL-プロリンでは、いずれのジアステレオマーでもエナンチオ選択性は発現しないか低いことがわかった。以上のように、アニリン型酸塩基触媒がメソ型脂肪族ジアールのエナンチオトピックなホルミル基を高度に不斉識別することを明らかにし、医薬品など生物活性物質の有用な中間体となるキラルな多置換シクロペンタンおよびシクロペンテンの、分子内アルドール反応に基づく触媒的不斉合成を達成した。28年度が最終年度であるため、記入しない。反応性が類似する基質や官能基を識別し、直接的に化学変換する反応は、現代有機化学が最も不得手とする課題の一つである。本研究では、この課題への取り組みの一環として、分子内に立体、電子環境ともほとんど差がない2つのアルデヒド基を持つ擬対称脂肪族1,6-ジアールの直接的な不斉交差アルドール反応を検討している。まず分子内にラクトン環を持つ擬対称1,6-ジアールの合成に取り組んだ。種々合成経路を検討し、所望のジアールを効率的に純度良く合成する方法を開発した。このジアール基質について、当研究室でその有用性を見いだした、おだやかな反応性を持つアニリン型軸性不斉酸-塩基触媒を作用させたところ、分子内アルドール反応と続く脱水反応が進行し、2環性の共役アルデヒドが得られることを明らかにした。また、プロリンを触媒として同様の反応を行うと、位置選択性が逆転した共役アルデヒドが得られることがわかった。本反応で期待されるアルドール付加体は、プロスタグランジン類への短段階での誘導を可能にする有用な合成中間体となる。そこで、アルドール付加体で反応をとどめる条件の検討を触媒スクリーニングを含めて検討している。以上の検討と同時に、新規触媒の合成検討も行っている。特に、カルボニル成分の活性化を担う酸性官能基のオルト位に、特定のアルデヒドを水素結合で認識し捕捉する基質認識側鎖を導入した触媒を合成する検討を開始している。特に触媒活性部への立体障害を抑えつつ基質認識部を配置するため、アルキンープロリン側鎖の導入を試みているところである。本研究では、この課題への取り組みとして、分子内に立体、電子環境ともほとんど差がない2つのアルデヒド基を持つ擬対称脂肪族1,6-ジアールの直接的な不斉交差アルドール反応を検討している。また今年度は、メソ型脂肪族1,6-ジアールの不斉非対称化にも取り組み、良好な結果を得た。まず分子内にラクトン環を持つ擬対称1,6-ジアールの分子内不斉交差アルドール反応では、前年度までに、おだやかな反応性を持つアニリン型軸性不斉酸-塩基触媒を作用させると、分子内アルドール反応と続く脱水反応が進行し、2環性の共役アルデヒドが得られることを明らかにしていた。そこで、今年度は、本反応の位置選択性を高めるべく、触媒構造のチューニングを行った。一方、メソ型脂肪族1,6-ジアールの不斉非対称化では、アニリン型軸性不斉酸-塩基触媒を用いると、高い立体選択性で5員環構造を持つアルドール生成物が得られることがわかった。本反応では、低温条件ではアルドール付加体が、室温まで昇温させることで脱水体が得られることが判明し、反応機構の解明に向けた手がかりを得ることができた。特に、アルドール付加体については、生じた3種類のジアステレオマーの相対立体配置を完全に決定し、それらの光学純度も明らかにすることで、アルドール付加体が脱水する過程で、速度論的分割が起きていることも明らかにした。また、本不斉非対称化反応で得られる生成物は、イロプロストなどのプロスタサイクリン関連医薬品の中間体として有用で、これらの生理活性化合物への誘導も検討している。