hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メンタルヘルス不調の予防・改善作用を有するポリフェノールの探索と有効性の解析

代表的な食品の機能性成分であるポリフェノールは、植物の色素や苦味の成分で、いずれも強い抗酸化力を持つことが示されている。医用植物として知られるマリアアザミ(Silybum marianum:ミルクシスル(Milk thistle))の種子は古くから肝疾患治療薬として民間療法に使用されてきた。ポリフェノール化合物の一種であるSilymarinはマリアアザミ種子から抽出されたflavonolignanの混合物で、主な活性成分は、Silybin(またはsilibinin)、silychristin、silydianin等である。この中でSilybinが最も生物活性が高いflavonolignanであり、肝臓保護物質としてだけでなく、糖尿病患者のインスリン抵抗性を低下させることも報告されている。現代社会において、生活習慣病は増加の一途を辿っており、ストレス負荷は増悪要因となっている。本年度は、生活習慣病へのSylimarin及びSilybinへの影響に着目し、ストレス負荷により増加するカテコールアミン(CA)生合成・分泌への影響についてウシ副腎髄質細胞を用いて、また同じくストレス負荷により上昇する血糖値への影響を膵β細胞由来細胞株MIN6細胞でのインスリン分泌を測定することで検討した。本年度の主な研究成果は以下の通りである。Silymarin類の中で、silybinが最も強くアセチルコリン受容体刺激によるCA分泌の抑制作用を示した。Silymarinとsilybinはグルコース刺激によるインスリン分泌を濃度依存性に抑制した。Silymarinとsilybinはグリベンクラミドによるインスリン分泌作用に殆ど影響しなかった。Silybinはグルコース取り込みとカルシウム流入を抑制した。インスリン分泌機能調節における作用機序については今後の検討課題である。生活習慣病は、食の欧米化やストレス社会の影響により年々増加の一途を辿っている。生活習慣病は、うつ病などのメンタルヘルスの不調によっても誘発されしばしば増悪(重症化)するため、メンタルヘルス対策の必要性が重視されている。本研究では、精神鎮静作用やリラックス効果の知られる香草の浸出液(ハーブティー)に含まれる個々のポリフェノールについて、交感神経系機能へ作用を示すものを細胞レベルで同定し、細胞系での作用機序等の解析と動物を用いた系で、生体内での影響の関連性を解析して、最小有効摂取量・許容限界量や作用機序を多角度から検討していくことを目的としている。ポリフェノールの中で神経系へ作用する機能成分をスクリーニングした結果、Silymarinが特定された。Sylimarinは、マリアアザミの抽出成分の総称で、Silybin(またはSilibinin)、Silychristin, Silydianinと呼ばれるフラボノイドリグナン類から成り、強い抗酸化作用を示す。Sylimarinの、カテコールアミン神経系への作用及びMIN6細胞を用いグルコース刺激によるインシュリン分泌への影響について検討を行い、得られた主な結果は次の通りである。Silymarinは、ニコチン性アセチルコリン受容体刺激、電位依存性Naチャネルの活性化によって引き起こされるカテコールアミン分泌を濃度依存的(10-100μM)に抑制した。Sylimarin成分のなかで、Silybinが最も強くアセチルコリン受容体刺激によるカテコールアミン分泌の抑制効果を示し、またSilybinは、チロシン水酸化酵素活性を抑制した。更に、MIN6細胞を用いた検討でグルコース刺激によるインシュリン分泌を抑制する効果を持つことが示唆された。交感神経系の機能モデル系として各種薬物の影響の解析に用いられているウシ副腎髄質初代培養細胞を用いた系で、広く飲用される香草抽出液(ハーブティー)に含まれる機能性成分であるポリフェノール類について、カテコールアミン分泌作用を指標にして交感神経系への作用を検討した。ウシ副腎髄質の初代培養細胞を用い、Sylimarinの、カテコールアミン神経系への作用及びMIN6細胞を用いグルコース刺激によるインシュリン分泌への影響について検討を行った。Sylimarin成分(Silybin、Silichristin、Silydianin)のうちで、Silybinが最も強くアセチルコリン受容体刺激によるカテコールアミン分泌の抑制効果を示し、またSilybinは、チロシン水酸化酵素活性を抑制した。概ね順調に計画は遂行されているが、細胞を用いた実験で、安定したデータが得らなかった一部の実験においては、試薬の濃度等を再検討し、実験を繰り返す必要がある。生活習慣病は、うつ病などのメンタルヘルスの不調によっても誘発され、しばしば増悪(重症化)するためるため、メンタルヘルス対策が重視されている。

Sylimarinは、マリアアザミの抽出成分の総称で、Silybin(またはSilibinin)、Silychristin, Silydianinと呼ばれるフラボノイドリグナン類から成り、強い抗酸化作用を示す。本年度は昨年に引き続きSylimarinの、カテコールアミン神経系への作用について追加実験を行い、またMIN6細胞を用いグルコース刺激によるインスリン分泌への影響についても検討を行った。主な研究成果は以下の通りである。Silybinは、グルコース刺激によるインスリン分泌を抑制する効果を持つことが示唆された。また、SylimarinとSilybin存在下において、グリベンクラミド刺激によるインスリン分泌は抑制された。更に、SylicristinとSilydianinのインスリン分泌への影響については、現在検討中である。交感神経系の機能モデルとして各種薬物の影響の解析に用いられているウシ副腎髄質初代培養細胞を用いた系で、広く飲用されている香草抽出液(ハーブティー)に含まれる機能性成分であるポリフェノール類について、カテコールアミン分泌作用を指標にして交感神経系への作用を検討した。ポリフェノールの中で神経系へ作用する機能成分をスクリーニングした結果、Silymarinが特定された。ウシ副腎髄質の初代培養細胞を用いて、Sylimarinの、カテコールアミン神経系への作用及びマウス膵β細胞腫瘍化細胞株であるMIN6細胞を用いてグルコース刺激によるインスリン分泌への影響について検討を行った。Silymarinは、ニコチン性アセチルコリン受容体刺激、電位依存性Naチャネルの活性化によって引き起こされるカテコールアミン分泌を濃度依存的(10-100μM)に抑制した。Sylimarin成分である(Silybin、Silichristin、Silydianin )のうちで、Silybinが最も強くアセチルコリン受容体刺激によるカテコールアミン分泌の抑制効果を示し、またSilybinは、ドーパミン、ノルアドレナリンなどの生合成律速酵素であるチロシン水酸化酵素活性を抑制した。更に、MIN6細胞を用いた検討でグルコース刺激によるインスリン分泌を抑制する効果を持つことが示唆された。細胞を用いた実験系で、一部の実験においては安定したデータが得られなかったので、試薬の濃度等を再検討し、実験を再試行する必要がある。動物実験においては、産業医科大学で行う計画であったが、研究分担者が病気療養中のため、実験の遂行が遅れている。代表的な食品の機能性成分であるポリフェノールは、植物の色素や苦味の成分で、いずれも強い抗酸化力を持つことが示されている。医用植物として知られるマリアアザミ(Silybum marianum:ミルクシスル(Milk thistle))の種子は古くから肝疾患治療薬として民間療法に使用されてきた。
アルツハイマー病及び老化脳におけるプロテアーゼ及びインヒビターの病態の研究

我々は非家族性アルツハイマー病(AD)やAD関連疾患、高齢者脳においてアルツハイマー神経原線維変化(NFT)や老人斑(SP)アミロイド(Aβ)の形成機序のひとつとして神経細胞やグリア細胞の蛋白分解系の機能異常がある可能性を提唱した(Virchow's Arch A PatholAnat 423 : 185-194)。本研究ではこれを基礎として人、動物実験をも合せて各種の変性疾患病変や老化に伴う病変についてリソゾーム性及び非リソゾーム性プロテアーゼの関与について調べ以下の成果(15)を得た。*1徳島のFADの剖検例5例についても同様にCB,カテプシンD(CD)の局在を調べた、上記の非家族性ADにおけると同様の機序が考えられたが、NFTにおいてはCD陰性にものがみられ、CBとは異なる結果を示した。*2本態、起源不明の顆粒空胞変性(GVB)についてCB,CDの局在状態を分析した結果、GVDは正常の神経細胞内に無数に局在するCB,CD強陽性のリソゾーム関連構造が変性を受けて生じたことが示唆された。*3各種のユビキチン(Ub)化蛋白(封入体)とプロテアゾーム(Ps:非リソゾーム性プロテアーゼ)の関係を調べた結果、老人斑やレビー小体では両者は共存しUb化蛋白の分解にPsが関与していることが示唆されたがNFTや線維性封入体、好酸性顆粒ではUbのみが局在しPsとの共存はみられなかった。*4正常人(6日84才)海馬のCB、及びCDの局在を調べた結果、老化に伴い神経細胞内のCB,CDの減少が見出され、老化現象として神経細胞内のリソゾーム性蛋白分解機構の障害が生じてくる可能性が示唆された。*5(1)老化ラット(2才)脳(10匹)についてCBの局在を調べた結果、種々の程度にCBの減少した神経細胞がみられた。(2)1年7月間飼育した老化マウス(SLC,B6C3F1,58匹)にリューペプチン(Lp)又はクロロキン(Cq)を投与(40匹)した後、脳内のCBの局在を調べた結果、Lp投与例ではCBの減少例がみられたがCq投与例では明かな変化はみられなかった。(これらの成果の詳細については誌上及び学会発表に関する添付資料参照、別に英文論文2編投稿中)。

これまで、多数例の非家族性アルツハイマー病(AD)、パーキンソニズム-痴呆-複合病(PDC)、高令者の脳、海馬におけるカテプシンB(CB),H(CH),L(CL)及びシスタチンα、βの局在を調べ、1)患者においては神経細胞内のカテプシン、CBの減弱、2)アルツハイマー神経原線維変化(NFT)部、老人斑(SP)の変性神経突起部ではCBの著しい増加,3)老人斑アミロイド部にはシスタチンα、βの著しい増加、などを新知見が得られ、これらリソソーム性プロテアーゼやインヒビターを含む蛋白分解系の異常、機能障害がNFTや老人斑アミロイドの形成、代謝に重要な働きをしていることを明らかにし、それらの形成機序に関する新たな仮説を提唱し、誌上発表(Virchow′s Archiv A Pathol Anat 423:185-195,1993)した。さらに当初の計画を進め、初(平成6)年度は以下の成果を得た。1。本邦最大の家族性AD家系からの4解剖検例についても同様の結果を確認した。国際誌Drugs & Aging誌(New Zealand)よりこの分野の専門家として総説の依頼を受け、ADを含むアミロイトの形成機序としての蛋白分解系の異常についての最近の知見、我々の仮説、および治療薬の可能性について考察し発表した(伊井)(Drugs & Aging,1995,印刷中)。2。顆粒空胞変性(GVD)の本態について:GVDはSimichowicz(1911)による記載以来、AD、各種脳変性疾患、高令者などの海馬の錘体細胞に好発する特徴的所見として知られているが、その本態は不明である。そこでGVDの、本態、形成機序を明らかにする目的で、代表的なリソソーム性プロテアーゼであるCB、CH、CLをヒト剖検肝より精製、多クローン性抗体を作成し(木南、唐渡)、これら及びカテプシンDの免疫組織化学的局在を多数例のADやPDCの剖検脳について定性、定量的に検討した(伊井)。結果:正常の神経細胞の胞体内に存在するリソソームが細胞の変性とともに種々の中間段階を経て変性、空胞化したリソソーム由来構造であることを明らかにした(英文発表準備中)。3。ユビキチン(Ub)化封入体とプロテアゾーム(Ps)の関係:ADや種々の脳変性疾患の神経細胞やグリア細胞には各種の封入体が知られ、それらはそれぞれの疾患の診断に重要な所見となっているが、それらの多くがUb化されていることが近年次第に明らかになってきた。他方、PsはATP依存性の蛋白分解系に関与している特異な非リソソーム性プロテアーゼとして注目されており、その機能のひとつとしてUb化された蛋白の分解に関与していることが生化学的に推定されている。そこでこれを確めるため、剖検で得られた肝、腎よりPsを精製し、これに対する多及び単クローン性抗体を作成し(田中)、これらを用いて各種の封入体や異常構造物について免疫反応性及び局在を調べた(伊井)。結果:封入体や異常構造物の多くがUb及びPsに陽性であり、PsがこれらのUb化蛋白性構造物の代謝に重要な関与をしていることを明らかにした。(英文誌発表準備中)。本年度の成果は以下の15に要約される。1徳島の家族性AD(FAD)の剖検例5例について同様にCB及びカテプシンD(CD)の局在を調べた結果、先に非家族性アルツハイマー病(AD)等においてみられたと同様の結果(Virchow ́s Arch A Pathol Anat 423:185-194)が得られ、アルツハイマー神経原線維変化(NFT)や老人斑(SP)アミロイド(Λβ)の形成機序のひとつとして神経細胞やグリア細胞の蛋白分解系の機能異常がある可能性が考えられた。これらを基に考えられる治療への可能性を含め依頼により英文総説として誌上発表した。2本態、起源不明の顆粒空胞変性(GVB)についてCB,CDの局在状態を分析した結果、GVBは正常の神経細胞内に無数に局在するCB,CD強陽性のリソゾーム関連構造が変性を受けて生じたことが示唆された。(和文誌上発表済。別に英文誌投稿中)3各種のユビキチン(Ub)化蛋白(封入体)とプロテアゾーム(Ps:非リソゾーム性プロテアーゼ)の関係を調べた結果、老人斑やレビー小体では両者は共存しUb化蛋白の分解にPsが関与していることが示唆されたがNFTや線維性封入体、好酸性顆粒ではUbのみが局在しPsとの共存はみられなかった。(和文誌上発表済。
がん関連遺伝子の単離とその臨床応用

p53標的遺伝子であるGMLの機能解析について、複数の癌細胞株にDox-offシステムによって発現を調節できる系を用いてGML遺伝子を導入し、GML発現による癌細胞の変化を検討した。その結果、食道癌細胞株TE10と肺癌細胞株OSC2に導入した場合には、薬剤に対する感受性の増加が確認された。また、グリーブラストーマ細胞株T98Gにおいては、Dox(-)の条件下でGMLの発現を誘導すると細胞死の起こることが観察された。これまで、5種類の癌細胞株に導入した結果、2種類で抗癌剤に対する感受性の増加、1種類で細胞死の誘導が認められたが、2種類の癌細胞株には何の変化も引き起こさなかった。これは、癌細胞の性質の差に由来していると考えられ、「癌の個性」診断の重要性を改めて示唆するものである。CSR遺伝子もp53により誘導されるが、酸化ストレスがその発現誘導の主要な因子であることが明らかになった。CSRからは2種類の転写産物が作られるが、これらを細胞に導入することによって紫外線や過酸化水素に対する細胞の抵抗性が増すことが明らかとなった。また、この過程においてこのCSR産物が細胞内酸化中間産物(ROI)の増加を防いでいることが明らかとなり、CSRがROIをスカベンジする可能性が示唆された。血管新生抑制遺伝子であるBAI1については、アデノウイルスベクターを用いてBAI1をグリオブラストーマ細胞に導入し、マウスの系を用いてin vivoで観察を行った結果、BAI1を発現している癌細胞株では血管新生が著名に抑制されていることが確認された。また、肺癌細胞株で認められた第3染色体p21.3におけるホモ欠失領域を含む1200kbの全塩基配列を決定し、その領域から14の遺伝子を単離した結果、新たな候補癌抑制遺伝子を同定した。p53遺伝子はヒトのがんにおいて最も高頻度に遺伝子異常が検出されている遺伝子である。したがって、この遺伝子産物によって発現調節を受けている遺伝子を見つけることは、発がん機構の解明のみならず、新たながんの診断・治療法の開発につながると期待される。そこで、ディフェレンシャルディスプレー法や酵母細胞に遺伝子導入して直接p53蛋白が結合するゲノムDNAをクローニングする方法などのアプローチ法を用いてp53標的遺伝子の単離・同定を試みた。これまでに既知・未知の遺伝子を含め20種類以上の遺伝子がp53によって直接あるいは間接的に発現制御を受けていることを明らかにした。このうち、GML遺伝子は食道がん細胞株を用いた実験により、薬剤や放射線に対する感受性に関与することが示された。BAI1遺伝子は脳特異的に発現している遺伝子であり、その遺伝子産物は血管新生抑制に働いている可能性が示唆された。また、P2XM遺伝子は筋特異的に発現しているATPチャンネルであり、一部の軟部腫瘍で発現の低下していることが明らかになった。また、APC不活性化と大腸腫瘍発生機序の詳細な仕組みを明らかにすることを目的に、APC遺伝子に明らかな異常を認めなかった57例の大腸がんのおけるβカテニン遺伝子の異常を調べた。その結果、7症例においてエクソン3を含む数百塩基対のゲノムDNAの欠落により、このエクソン部分の欠けた分子量の小さい遺伝子産物が作られ、この蛋白の細胞内への蓄積が起こっていることを明らかにした。さらに、MASA法を用いた大腸がんリンパ節転移診断については、1994年よりプロスペクティブな検討を開始しており、現在までに得られた結果では、遺伝子レベル陰性症例では全く再発を認めておらず、遺伝子レベルでのリンパ節転移診断がより正確な予後判定の指標となりうることを支持するものであった。
足底皮膚変形計測による歩行時の足底触覚刺激情報処理モデリングに関する研究

本研究では,一般的に普及した歩行解析の方法で計測できない足底の触覚刺激や皮膚変形に着目し,足底の皮膚変形が計測可能な装置を開発し,冷却前後の歩行を計測することにより,実験的に足底触覚刺激が歩行に及ぼす影響を確認した.さらに,過去の知見や医療用断面撮像写真より,皮膚・骨・腱などを考慮した足の3次元有限要素モデルの開発を行った.皮膚の大変形と接触解析を含めるため,有限変形理論に基づく弾性有限要素法を応用した計算コードを開発し,足底の変形シミュレーションを可能にした.本研究では,一般的に普及した歩行解析の方法で計測できない足底の触覚刺激や皮膚変形に着目し,足底の皮膚変形が計測可能な装置を開発し,冷却前後の歩行を計測することにより,実験的に足底触覚刺激が歩行に及ぼす影響を確認した.さらに,過去の知見や医療用断面撮像写真より,皮膚・骨・腱などを考慮した足の3次元有限要素モデルの開発を行った.皮膚の大変形と接触解析を含めるため,有限変形理論に基づく弾性有限要素法を応用した計算コードを開発し,足底の変形シミュレーションを可能にした.本研究では,歩行中の足底の触覚刺激に着目し,足底触覚刺激が歩行運動に及ぼす影響を明らかにすることを目指している.研究実施初年度の主な目的は,計測システムの開発と基本的な考え方を検証するとともに、次年度以降の分析・解析に使用する測定データの蓄積であった.具体的には以下のように実施した.1.床反力・足底皮膚変形計測同時計測装置の開発:アルミフレーム,透明アクリルプレート,複数の高速カメラ等を用いた足底皮膚変形計測装置の開発を行った.また,床反力同時計測のために,平行平板構造を利用したひずみゲージ式6軸力センサをアクリルプレートと透明アルミフレームの間に設置できるように設計・開発を行った.さらに,鉛直方向のキャリブレーションを実施し,歩行中の鉛直方向の床反力と足底の皮膚変形が同時計測可能となった.2.歩行中の足底触覚刺激量の変化に伴う歩行運動の計測・データの蓄積:既往の寒冷療法を応用し,局所的に神経の発火頻度の低下,皮膚受容器の鈍化を各被験者に施し,開発した足底皮膚変形同時計測装置,モーションキャプチャ装置などを用い冷浴前後での歩行動作の計測,足底皮膚変形計測を行い,データの蓄積を行った.計測結果より,足底刺激が歩行動作に与える影響に関する新たな知見を得た.本研究では,一般的に普及した歩行解析の方法で計測できない足底の触覚刺激や皮膚変形に着目し,足底の皮膚変形が計測可能な装置を開発し,実験的に足底触覚刺激が歩行に及ぼす影響を確認した.本研究により,足底触覚刺激が歩行動作に影響を与えることが示唆されたことは,歩行動作解析の研究に新しい視点をもたらすものである.また,従来得られなかった情報を基に歩行解析が可能となり,歩行メカニズムにおいて新たな知見を得られたことは非常に意義が大きく,今後の新しい歩行動作解析の発展への貢献が期待される.本年度の主な目的は,前年度に作成した計測装置を用いて,被験者や実験条件を変え,多くのデータを蓄積し・解析することにより,歩行と足底触覚刺激の関係を探ることであった.また,皮膚変形および内部変形を数値解析する方法を確立することであった.よって,以下のような計画で進めた.1.足底触覚刺激が歩行運動に及ぼす影響の解明:前年度開発した,足底皮膚変形計測装置を用いて,冷却前後の歩行開始1歩目の足底皮膚変形,及び,定常歩行時の足底皮膚変形を計測した.冷却前後で,接触面積の変化,接触面積の推移の変化,つま先離床皮膚変形量の変化が観測された.計測結果から触覚刺激の減少が歩行運動に影響を与えることが示唆された.2.足底の皮膚変形・内部変形を含めた数値解析モデルの開発:生体生理学の知見より得られた足の骨,表皮,真皮の物理的パラメータを使用し,さらに足の医療用断面撮像写真データより,皮膚・骨・腱などを考慮した足の3次元有限要素モデルの開発を行った.皮膚変形は大変形と接触解析を含めるため,有限変形理論に基づく弾性有限要素法を用いた.これにより,足底の変形シミュレーションが可能となった.本研究では,一般的に普及した歩行解析の方法で計測できない足底の触覚刺激や皮膚変形に着目し,足底の皮膚変形が計測可能な装置を開発し,実験的に足底触覚刺激が歩行に及ぼす影響を確認した.また,有限要素法を応用して足底変形のシミュレーションが可能となった.本研究により,足底触覚刺激が歩行動作に影響を与えることが示唆されたことは,歩行動作解析の研究に新しい視点をもたらすものである.また,従来得られなかった情報を基に歩行解析が可能となり,歩行メカニズムにおいて新たな知見を得られたことは非常に意義が大きく,今後の新しい歩行動作解析の発展への貢献が期待される.
成熟骨芽細胞の活性化と骨再生能力の検討

我々はこれまでに次世代シーケンサーを用い,マウス成熟骨芽細胞の遺伝子発現プロファイルを単一細胞レベルで解析した。その結果成熟骨芽細胞は多様性に富んだ細胞集団であることがわかった。また,遺伝子発現パターンの近似性より,成熟骨芽細胞を複数の細胞集団に分けることに成功している。この細胞集団より成熟骨芽細胞中の増殖能を維持した細胞集団を特定,分離することで,より効率的に骨形成を行うことができるのではないかと考えた。そこで,我々は複数の細胞集団の中より,幹細胞マーカーであるCd34陽性(+)の細胞集団に着目し解析を進めた。Cd34+細胞集団はCd34-細胞集団と比較しAlp, Spp1, Bglapなどの骨分化マーカーの発現は低かった。逆に幹細胞マーカーであるCxcl12の発現が高かった。また,Cd34+成熟骨芽細胞集団の増殖能および分化能を評価するため新生仔マウス頭蓋冠細胞よりCd34+,Cd34-の成熟骨芽細胞を単離した。Cd34+細胞はCd34-細胞と比較して細胞増殖が早い傾向を示した。しかし,成熟骨芽細胞中のCd34+細胞は17%程度しか認められないため1度に採取できるCd34+成熟骨芽細胞の数が非常に少なく,増殖能や分化能の定量的評価には未だ至っていない。現在,Cd34+成熟骨芽細胞を実験に十分な数を確保するためサンプリング方法などについて検討中である。さらにCd34+成熟骨芽細胞に特徴的な発現パターンを示す遺伝子についても解析を継続している。マウスより目的の細胞を実験に必要量単離することが困難なためマウスより,一度に多くの目的細胞を得るため,体外受精などを検討している。実験の進度が計画よりも遅れをとったため,動物実験までに至らなかったため次年次使用額が発生した。早期に問題解決に取り組み次年次では動物実験を実施する予定である。
出前授業「親子で体験－電子回路工作」の教材開発

本研究は、本校で行っている小学生を対象とした電子工作を含んだ出前授業の教材を開発し、実際に出前授業を行いその評価を行うことを目的とした研究である。小学生が現在使っている理科の教科書を購入し電気を取り扱った項目の調査を行った。小学校では3年生から理科が始まり電気の流れるもの・流れないものといった単元が出てくる。半導体を扱うものはなかったが機能的な動作を求めて半導体部品の使用を最小限にとどめて、次の三つの教材の開発を行いそのうち一つを出前授業で使用した。1.「イライラ棒ゲームを作ろう」は、児童が自由な形に曲げた針金に金属のリングを通しておきスタートからゴールまで針金とリングが触れないように移動させるゲームで、触れた場合は電子ブザー(音)とLED(光)で知らせる工夫がしてあり電気の流れる回路について身近に感じることができる。2.「ゆれると点灯するLED」は、ゆれてスイッチ(振動スイッチ)が閉じている間に電解キャパシタに充電を行いその電圧でトランジスタをONにしてLEDを点灯させるもので、自己点滅型LEDを用い注意をひく設計となっている。3.「暗くなると点灯するLED」は、光の強弱によって抵抗が変わる素子(CdSセル)と抵抗で分圧回路を作り、光の明暗による電圧の変化をトランジスタで受けて、暗くなると自己点滅型LEDを点灯させるものである。これらの教材の電子部品を搭載する基板は、プリント基板化しており、受講者は、はんだ付けのみで電子回路基板を完成できる。「イライラ棒ゲームを作ろう」は、親子参加とはならなかったが、夏休みの出前授業として小学生11名に開講した。感想は、「わかりやすい説明を受けとても楽しく授業が受けられた」、「自分でねじなどをとめたりしたことがなかったのでいい体験になった」、「遊んでみたらおもしろかった」等おおむね好評価を得た。今後は開発した他の二つの教材も出前授業に使っていきたいと考えている。
アンチ・ドーピング教育の教材開発と支援システムの研究

本研究「アンチ・ドーピング教育の教材開発と支援システムの研究」の目的は、世界中のスポーツ関係者の懸案事項である「ドーピング問題」を解決するために、選手・指導者・組織団体に対するアンチ・ドーピング教育を実施するための教材開発及び支援システムを構築することを目的とした。この研究の独創的な点は、世界アンチ・ドーピング機構(WADA)倫理・教育委員会の元委員らに協力を仰ぎ、世界各国のアンチ・ドーピング教育・啓蒙活動の実施状況、教材、支援システムを把握し、日本のスポーツ風土に合致した「アンチ・ドーピング教育体制」を構築しようとする点にあった。最終年度の研究の結果、1999年のWADA創設以来、世界のアンチ・ドーピング活動が本格化したようにも見えたが、その実情は、検査体制がますます強化されたにすぎず、スポーツ界からのドーピング根絶には至っていない実態が明らかになった。その証左として、国際オリンピック委員会(IOC)やWADAの統計報告からすると、未だに年間二千名名弱の陽性選手がいる。その中にも無知、情報不足に起因する違反もある。そうした無知、意図的ドーピング防止を含めて、世界各国で現在、実施・展開されている教育、支援活動をシステム化が試みられ、毎年改訂されるWADAの禁止薬物リスト、規約改正を正確かっ迅速に、選手・指導者らに伝達できるようになってきた。昨年の研究成果の一部にあるように、日本選手の順法精神、高い道徳心、世間からの厳しい監視の目などから、上意下達的な統制システムの有効性が伺える反面、3名の外国入研究者を招聘して開催した「ドーピング問題に関する国際シンポジウム」においても、いまだドーピングを禁止する根拠の希薄性指摘されている。今後の課題として、さらなる日本独自の支援システムを作り上げること、ドーピング問題の原理的研究の必要性が求められるだろう。本研究の目的は、世界中のスポーツ関係者の懸案事項である「ドーピング問題」を解決するために、選手・指導者・組織団体に対するアンチ・ドーピング教育を実施するための教材開発および支援システムを構築することである。具体的に本年度は,各国のアンチ・ドーピング教育、啓蒙運動の状況把握を行うと共に、本研究の中核をなす世界アンチ・ドーピング機構の倫理・教育委員会プロジェクトで作成した「アンチ・ドーピング実態調査」の質問項目を選定し,日本の体育系大学生や日本アンチ・ドーピング機構加盟競技団体選手への調査を踏まえて,教材開発の基礎資料を得ることであった。本年度は、オーストラリア、スイス、中国、台湾、韓国の研究者らとの情報交換に基づき、資料収集とその分析が行われた。それによると、各国共に、トップのスポーツ選手を中心としたアンチ・ドーピング運動に取り組んでおり、特に、中国に関しては2008年の北京オリンピックへの準備とも相俟って積極的な啓蒙、検査活動が行われていた。それと同時に次世代の選手らのアンチ・ドーピング教育の重要性も指摘されていた。また、ユネスコが提案したアンチ・ドーピング条約に我が国も批准したことによって、日本アンチ・ドーピング機構教育・倫理委員会を中心に青少年に対するアンチ・ドーピング教材の開発が進められることになった。さらに、「アンチ・ドーピング実態調査」への予備調査によって、「医療や治療目的あるいは副作用のない薬物については使用を認めても良いのではないか」という意見を、相当数の選手が抱いている結果が出た。アンチ・ドーピングが単に選手らの健康だけではなく、競技の公正性、青少年への悪影響、スポーツ固有の価値の保持などからも、ドーピングが禁止されている旨を広く教育、啓蒙すべきであることが浮き彫りにされた。平成18年度はアンチ・ドーピング教育の現状課題の分析および各国のアンチ・ドーピング教育の教材収集と分析に重点がおかれた。まず、現状分析の基礎として、T大学の大学生(861名)を対象に、アンチ・ドーピングの意識調査を行って、基礎資料として分析した。

その結果、ドーピング問題への関心はあっても、体系的にアンチ・ドーピング教育を受けておらず、適正な情報を入手できていない実情が明らかにされた。また、WADA(世界アンチ・ドーピング機構)の教育担当事務総長(Julie Carter)との意見交換を行うと共に、WADAがアンチドーピング教育に使用している資料(DVD)の提供をうけ、現在、その内容分析を行っている段階である。さらに、今年度は世界各国のアンチ・ドーピング教育の教材収集の一環として、オーストラリアにおけるアンチ・ドーピング教育について現地調査し、Dr.Ken Nosaka(Edith Cowan Univ.), Dr.Robert Donovan(Curtin Univ. of Technology)とMr.Martin Fitzsimons(Western Australian Institute of Sports(WAIS)の3氏と対談した。Nosakaは、西オーストラリアにおける青少年等スポーツ活動は,各地域に存在する各種目別クラブで費用を支払い学校教育終了後の課外に行われている関係で、学校では,スポーツ競技力を高める薬物使用(PEDs)より,所謂麻薬等ドラッグ乱用への防止教育に重きが置かれていること。Donovanは、アンチドーピング教育で最も重要なことは必ずしも1つでなく,選手,コーチの倫理観の他,勝たなくてはならないという状況に追い込まれたときPEDsに頼ろうとする本人の性格,違法性の認識等が関連するとした上で、アンチ・ドーピング教育の場としての家庭や学校が非常に重要であると指摘したこと。Fitzsimonsは、WAISでは,毎年1回のアンチドーピングセミナーが行われ、WADAの規約に基づくWAISの規約があり,指定薬物の追加やWADAの規約改正に伴い毎年改訂が行われていることが明らかにされた。他にも、ドイツ語圏の主なドーピング関連の論文8点を翻訳し、その論点を分析した結果、日本の現状とは全く異なる状況が理解された。本研究「アンチ・ドーピング教育の教材開発と支援システムの研究」の目的は、世界中のスポーツ関係者の懸案事項である「ドーピング問題」を解決するために、選手・指導者・組織団体に対するアンチ・ドーピング教育を実施するための教材開発及び支援システムを構築することを目的とした。この研究の独創的な点は、世界アンチ・ドーピング機構(WADA)倫理・教育委員会の元委員らに協力を仰ぎ、世界各国のアンチ・ドーピング教育・啓蒙活動の実施状況、教材、支援システムを把握し、日本のスポーツ風土に合致した「アンチ・ドーピング教育体制」を構築しようとする点にあった。最終年度の研究の結果、1999年のWADA創設以来、世界のアンチ・ドーピング活動が本格化したようにも見えたが、その実情は、検査体制がますます強化されたにすぎず、スポーツ界からのドーピング根絶には至っていない実態が明らかになった。その証左として、国際オリンピック委員会(IOC)やWADAの統計報告からすると、未だに年間二千名名弱の陽性選手がいる。その中にも無知、情報不足に起因する違反もある。
短波長レ-ザ用IIーVI族新混晶半導体の成長と物性に関する研究

1.ZnCdSSe新混晶半導体の禁制帯幅、格子定数、多層構造における歪を考慮したバンドライインナップを求める手法を明らかにして、短波長レ-ザ設計の手法を確立した。その結果、各層がコヒ-レントに成長するという条件の範囲内で、ZnCdSe/ZnSSe青緑レ-ザ、ZnSSe/ZnCdSSe紫外レ-ザが実現可能なことを示した。2.ZnSe、ZnSSe、ZnCdSe、ZnCds、ZnCdSSeの有機金属分子線成長を行い、GaAs基板との厳密な格子整合もしくはコヒ-レント成長の条件を明らかにした。この際、GaAs基板の硫黄処理によって、結晶成長の原子レベル制御およびエピ層、エピ層/GaAs界面の高品質化を達成できた。さらに、上記各種薄膜の多層構造において、反射電子線回折(RHEED)その場観察結果を原料切り替えシ-ケンスにフィ-ドバックして、各層の膜厚、平坦性、均一性、界面急峻性を達成した。3.得られたエピ層および多層構造の結晶学的および光学的測定により解析し、ヘテロ接合における界面急峻性、相互拡散、価電子帯及び伝導帯の不連続に関する知見を得た。4.n型不純物としてCl、p型不純物としてNを添加することによって、伝導性制御を達成する見通しを得た。5.光ポンピングによりこれらダブルヘテロ接合にレ-ザ発振に成功した。発振しきい値、量子効率、偏光等の基礎特性の評価から、バンド不連続がレ-ザの高効率化にとって非常に重要であるとの知見を得た。6.GaP基板上にZnCdSSe混晶の多層構造を作製して、格子整合条件と基礎物性を調べた。その結果、この構造がタイプI型のバンド構造を持ち、キャリアが活性層中に閉じ込められることが判明し、紫外領域でのレ-ザ応用に対して有用であることが明かとなった。以上の研究を通じて、短波長レ-ザ用材料として望ましい物性を持つ新混晶ZnCdSSeの作製に成功し得た。今後そのさらに詳細な物性制御と物性評価により、この領域でのレ-ザ実現に大きく寄与しうる見通しを得た。可視短波長紫外域半導体レ-ザ用の新しい材料としてZnCdSSe系混晶をとりあげ,レ-ザ実現に不可欠のキャリア閉じ込め構造の設計,成長技術の確立,基礎物性の解明を目的として研究を行った。得られた結果を下に記す。1.有機金属分子線成長(MOMBE)法によりZnCdS,ZnCdSSe混晶の成長条件を検討した。その結果,GaAs基板に格子整合するZnSSe近傍の組成を持つZnCdSSe四元混晶において,RHEED振動を伴う二次元成長に成功した。X線回折ロッキングカ-ブ半値幅は40秒,ホトルミネセンスにおいて強い励起子発光を示す高品質エピ層が得られた。2.ZnCdSSeを活性層,ZnSSeを閉じ込め層とし,電子・正孔共に効率良く閉じ込めることのできる二重異種接合(DH)構造の設計を行った。Zn_<0.90>Cd_<0.10>S_<0.07>Se_<0.93>

を活性層,ZnS_<0.08>Se_<0.92>を閉じ込め層とすると,活性層の禁制帯幅は2、690eVであり,伝導帯・価電子帯オフセットはそれぞれ153,30meVとなり,効率良いキャリア閉じ込めが可能なことがわかった。実際この試料のホトルミネセンスにおいて強い発光を得,また70Kにおいて光励起レ-ザ発振を確認し,短波長レ-ザ用材料として大きなポテンシャルを持っていることがわかった。この時の発振波長は463nmの青色領域で,しきい値は18kw/cm^2と低かった。また,各種構造の設計を行うための計算プログラムを開発した。3.半導体レ-ザ実現に不可欠のP型不純物添加に向け,ZnSe,ZnSSeを対象に光照射ド-ピングの基礎実験を行った。Zn原料の高純度化により残留ドナ密度の低いエピ層が得られ,タ-シャリブチルアミンを原料としてかなり高濃度の窒素添加が可能であることを示唆する結果を得た。低抵抗電極材料が不明なためP型伝導の確認には至っていないが,膜の抵抗率はかなり低いことを示す結果を得ている。1.ZnSe、ZnSSe、ZnCdSe、ZnCdS、ZnCDSSeの有機金属分子線成長を行い、GaAs基板との厳密な格子整合もしくはコヒ-レント成長の条件を明らかにした。この際、GaAs基板の硫黄処理と反射高エネルギ-電子線回折(RHEED)によるその場観察を通じて、結晶成長の原子レベル制御と高品質化を達成した。2.上記各種簿膜を多層に積層した構造を作成した。RHEEDその場観察結果を原料切り替えシ-ケンスにフィ-ドバックして、各層の膜厚、平坦性、均一性、界面急峻性を達成した。3.得られたエピ層および多層構造を、X線回析、透過型電子顕微鏡観察、二次イオン質量分析(SIMS)、各種光学特性測定(発光・吸収・反射・励起スペクトル測定)等の詳細な物性測定により解析し、ヘテロ接合における界面急峻性、相互拡散、価電子帯及び伝導帯の不連続に関する知見を得た.4.n型不純物としてC1、p型不純物としてNを添加することによって、伝導性制御を達成する見通しを得た。5.光ポンピングによりこれらダブルヘテロ接合のレ-ザ発振に成功した。発振しきい値、量子効率、偏光等の基礎特性の評価から、バンド不連続がレ-ザの高効率化にとって非常に重要であるとの知見を得た。6.GaP基板上にZnCdSSe混晶の多層構造を作成して、格子整合条件と基礎物性を調べた。その結果、この構造がタイプI型のバンド構造を持ち、キャリアが活性層中に閉じ込められることが判明し、紫外領域でのレ-ザ応用に対して有用であることが明かとなった。以上の研究を通じて、短波長レ-ザ用材料として望ましい物性を持つ新混晶ZnCdSSeの作製に成功し得た。今後そのさらに詳細な物性制御と物性評価により、この領域でのレ-ザ実現に大きく寄与しうる見通しを得た。
ブラジル, Pocos de Caldasにおける稀土類鉱物・放射性鉱物の調査研究ー稀土類元素・放射性元素の鉱物化学的挙動と放射性廃棄物固定に関する研究ー

ブラジル,ミナスジェライス州のアルカリ岩,カーボナタイト地域の岩体に見られる稀土類元素や, Ra,U,Thなどの重元素を含む鉱物の生成環境の実地調査,及び,採集した鉱物試料の鉱物化学的な解析,それらの結果についての議論をサンパウロ大学の研究者と共同で行ない,(1)稀土類元素,放射性元素などの鉱物化学的振舞,微細組織や結晶構造との関連を周辺の地質との関連に於いて明らかにすること,(2)放射性元素の固定化としてモデルとなる鉱物の基礎的研究,が主たる目的である.本海外学術調査では,代表者及び日本側分担者の計4名が2隊に分れてブラジルを訪れ,サンパウロ大学側の分担者と共同でPocos de Caldas地域の調査,および,試料標本と研究資料の収集を行なった.その後,日本側研究者は発送試・資料の到着と同時にそれらの整理と研究,分析を開始している.〈調査地域と成果の概要〉:実施した調査研究地域はブラジルのサンパウロ州とミナスジェライス州との境にあるポッソス・ド・カルダス市付近,および,その周辺数百キロメートル地点のアルカリ貫入岩体及びカーボナタイト地域で,サンパウロ市より北へ約200300Kmの地点である.主な調査研究事項はアルカリ岩,カーボナタイトなどの岩石の他,これらに関連して見られる鉱物の産状であり,収集試・資料は大別すると, (1)種々のアルカリ貫入岩,(2)多種多様なカーボナタイト(carbonatite),(3)稀土類元素を固溶あるいはこれと関係した産状を呈するペロブスカイト(perovskite),アバタイト(apatite),アナターゼ(anatase),バライト(barite),パイロクロア(pyrochlore),等の鉱物群,(4)放射性元素を含む鉱物,メタミクト鉱物. (5)各機関より提供を受けたボーリングコア,(6)放射性元素,稀土類元素の移動過程,またそれらを含む岩石,鉱物の風化過程を調査する為に系統的に収集した表中層土,(7)ポッソス・ド・カルダス近隣のペグマタイト産の鉱物,(8)地質図,地形図,資源調査図,ランドサット調査写真,研究文献,などである.なお,本年度は本課題で調査を行なった最初の年であるので,将来の研究に備えて,試・資料の整理保管・記載が中心課題であり,学協会誌等への出版は研究の総括の過程で行なう予定である.しかし,一部試料については,光学顕微鏡,電子顕微鏡, X線分析装置などでの観察・分析の為の薄片・研磨試料の作成および分析を行ない,昭和63年6月の日本鉱物学会で発表の予定である.〈研究の展開・計画〉:研究の総括で得られる収集試料分析・解析の成果を生かして,将来は,本年行なった実地調査地域と収集対象試料をより的確かつ効果的にすると同時に,本年度に調査出来なかったポッソス・ド・カルダスより数百キロメートル北の地域およびサンパウロより数百キロメートル南にあるアルカリ岩,カーボナタイト地域についても調査を拡張し,目的鉱物の産状の地域差を含めた研究に発展させたい.ブラジル,ミナスジェライス州のアルカリ岩,カーボナタイト地域の岩体に見られる稀土類元素や, Ra,U,Thなどの重元素を含む鉱物の生成環境の実地調査,及び,採集した鉱物試料の鉱物化学的な解析,それらの結果についての議論をサンパウロ大学の研究者と共同で行ない,(1)稀土類元素,放射性元素などの鉱物化学的振舞,微細組織や結晶構造との関連を周辺の地質との関連に於いて明らかにすること,(2)放射性元素の固定化としてモデルとなる鉱物の基礎的研究,が主たる目的である.本海外学術調査では,代表者及び日本側分担者の計4名が2隊に分れてブラジルを訪れ,サンパウロ大学側の分担者と共同でPocos de Caldas地域の調査,および,試料標本と研究資料の収集を行なった.その後,日本側研究者は発送試・資料の到着と同時にそれらの整理と研究,分析を開始している.〈調査地域と成果の概要〉:実施した調査研究地域はブラジルのサンパウロ州とミナスジェライス州との境にあるポッソス・ド・カルダス市付近,および,その周辺数百キロメートル地点のアルカリ貫入岩体及びカーボナタイト地域で,サンパウロ市より北へ約200300Kmの地点である.主な調査研究事項はアルカリ岩,カーボナタイトなどの岩石の他,これらに関連して見られる鉱物の産状であり,収集試・資料は大別すると, (1)種々のアルカリ貫入岩,(2)多種多様なカーボナタイト(carbonatite),(3)稀土類元素を固溶あるいはこれと関係した産状を呈するペロブスカイト(perovskite),アバタイト(apatite),アナターゼ(anatase),バライト(barite),パイロクロア(pyrochlore),等の鉱物群,(4)放射性元素を含む鉱物,メタミクト鉱物. (5)各機関より提供を受けたボーリングコア,(6)放射性元素,稀土類元素の移動過程,またそれらを含む岩石,鉱物の風化過程を調査する為に系統的に収集した表中層土,(7)ポッソス・ド・カルダス近隣のペグマタイト産の鉱物,(8)地質図,地形図,資源調査図,ランドサット調査写真,研究文献,などである.なお,本年度は本課題で調査を行なった最初の年であるので,将来の研究に備えて,試・資料の整理保管・記載が中心課題であり,学協会誌等への出版は研究の総括の過程で行なう予定である.

しかし,一部試料については,光学顕微鏡,電子顕微鏡, X線分析装置などでの観察・分析の為の薄片・研磨試料の作成および分析を行ない,昭和63年6月の日本鉱物学会で発表の予定である.〈研究の展開・計画〉:研究の総括で得られる収集試料分析・解析の成果を生かして,将来は,本年行なった実地調査地域と収集対象試料をより的確かつ効果的にすると同時に,本年度に調査出来なかったポッソス・ド・カルダスより数百キロメートル北の地域およびサンパウロより数百キロメートル南にあるアルカリ岩,カーボナタイト地域についても調査を拡張し,目的鉱物の産状の地域差を含めた研究に発展させたい.
結晶化による分子構造制御と環境調和型有機合成反応の展開

有機結晶は構成する分子の立体構造が規制された特異な反応場を提供するため,不斉反応,立体規則的な反応などの合成化学的な立場から幅広く研究されている.本研究では,有機結晶の持つ特性を最大限に利用して,不斉反応や立体特異的反応などの環境調和型反応を展開した。(成果1)複数のジアステレオマー混合物として存在する分子のエピ化優先晶出法により単一のジアステレオマーに完全分割し,エントロピー制御された環境での高選択的不斉反応を達成した。アミド基に不斉源としてプロリンを有するクマリンカルボン酸アミド、2-アルコキシ1-ナフトアミドと2-キノリノン-4-カルボン酸アミドを結晶化により単一のジアステレオマーを簡便に得ることに成功し、低温で溶解し反応させることで、種々の反応に於いて、ほぼ100%deの不斉合成に成功した。(成果2)アキラルなナフトアミドのキラル結晶化により得られた不斉結晶を低温で溶解させることで,結晶中に記録された不斉分子配座を長時間溶液中でも保持できることを見出した。この一時的な不斉配座とt-BuLIとの反応では安定な軸不斉化合物を新規絶対不斉合成により合成することに成功した。(成果3)アキラルなナフトアミドの結晶化により生じた不斉分子配座を低温溶液中へと導き,種々のラセミ体のリチウムアミドと反応させることにより、アミンの速度論的分割と光学活性なナフトアミドの不斉合成を開発した。さらにSec-BuLIとの反応でも速度論的分割に成功した。(成果4)アキラルなクマリンカルボン酸アミドの不斉結晶化により発現した分子不斉を、光増感反応、不斉シクロプロパン化、カルベンとの反応などでの新規不斉合成に成功した。以上のように無秩序な有機分子が形成する有機結晶を利用した完全分割法の確率や基質特異的反応,新規絶対不斉合成に成功した。(成果1)複数のジアステレオマー混合物として存在する分子のエビ化優先晶出法により単一のジアステレオマーに完全分割し,エントロピー制御された環境での高選択的不斉反応を達成した。2-アルコキシ1-ナフトアミドと2-キノリノン-4-カルボン酸アミドを用いてほぼ100%deの不斉反応に成功した。(成果2)アキラルなベンゾイルベンズアミドのキラル結晶化により得られた不斉結晶を低温で溶解させることで,結晶中に記録された不斉分子配座を長時間溶液中でも保持できることを見出した。この一時的な不斉配座と求核試薬との反応により均一系でのカルボニルへの求核付加反応による新規絶対不斉合成に成功した。(成果3)アキラルなナフトアミドの結晶化により生じた不斉分子配座を低温溶液中へと導き,アントラセンやジエン存在下で光照射することにより,90%以上の高い不斉収率での不斉分子間光付加反応を開発した。(成果4)ラセミ体から光学活性体を導く手段の一つとして優先晶出法が知られている。エビ化と優先晶出法を組み合わせることにより軸不斉ラセミ体の完全分割に成功し,得られた光学活性体を用いてさらなる不斉合成へと展開した。

以上のように無秩序な有機分子が形成する有機結晶を利用した完全分割法の確率や基質特異的反応,新規絶対不斉合成に成功した。有機結晶は構成する分子の立体構造が規制された特異な反応場を提供するため,不斉反応,立体規則的な反応などの合成化学的な立場から幅広く研究されている.本研究では,有機結晶の持つ特性を最大限に利用して,不斉反応や立体特異的反応などの環境調和型反応を展開した。(成果1)複数のジアステレオマー混合物として存在する分子のエビ化優先晶出法により単一のジアステレオマーに完全分割し,エントロピー制御された環境での高選択的不斉反応を達成した。アミド基に不斉源としてプロリンを有するクマリンカルボン酸アミド、2-アルコキシ1-ナフトアミドと2-キノリノン-4-カルボン酸アミドを一度結晶化させてから低温で溶解し反応させることによりいずれの場合もほぼ100%deの不斉反応に成功した。(成果2)アキラルなベンゾイルベンズアミドのキラル結晶化により得られた不斉結晶を低温で溶解させることで,結晶中に記録された不斉分子配座を長時間溶液中でも保持できることを見出した。この一時的な不斉配座とt-BuLIとの反応では安定な軸不斉化合物を新規絶対不斉合成により合成することに成功した。(成果3)アキラルなナフトアミドの結晶化により生じた不斉分子配座を低温溶液中へと導き,種々のラセミ体のリチウムアミドと反応させることにより、アミンの速度論的分割と光学活性なナフトアミドの不斉合成を開発した。(成果4)アキラルなクマリンカルポン酸アミドの不斉結晶化により発現した不斉を光増感反応へと展開して99%eeの光学純度で不斉反応を達成した。同様にして、硫黄イリドとの反応では不斉シクロプロパン化をカルベンとの反応ではジヒドロフラン環の不斉合成に成功した。アミド基に不斉源としてプロリンを有するクマリンカルボン酸アミド,2-アルコキシ1-ナフトアミドと2-キノリノン-4-カルボン酸アミドを結晶化により単一のジアステレオマーを簡便に得ることに成功し,低温で溶解し反応させることで,種々の反応に於いて,ほぼ100%deの不斉合成に成功した。(成果2)アキラルなナフトアミドのキラル結晶化により得られた不斉結晶を低温で溶解させることで,結晶中に記録された不斉分子配座を長時間溶液中でも保持できることを見出した。(成果3)アキラルなナフトアミドの結晶化により生じた不斉分子配座を低温溶液中へと導き,種々のラセミ体のリチウムアミドと反応させることにより,アミンの速度論的分割と光学活性なナフトアミドの不斉合成を開発した。さらにSec-BuLiとの反応でも速度論的分割に成功した。(成果
水中弾性構造物の遠隔操作による自動組立技術の開発

本研究では、大水深海洋開発対応の先端要素技術として、複数の大型海中構造物を遠隔操作で結合し、自動的に海中の目標地点で組み立てる技術の開発を行った。この技術は、海中建設の自動化を進める際の基礎となるものである。まず、水中という非線形性と不確実性の共存する環境下で、目標軌道に沿って構造物を移動し、目標地点で高い精度でドッキングを行うため、H∞制御と適応制御を組み合わせた制御手法を開発した。この手法では、実制御対象のダイナミクスと数値モデルの誤差に起因する不安定化を防ぎ、構造物の弾性応答を抑えながら、高い精度で構造物の軌道追従及び位置保持を行うことが可能である。さらに、複数の構造物がドッキングした後のダイナミクスの変化に対応しつつ、さらに組立を続行することが可能である。次に、柔軟な構造模型と超音波位置計測システム、スラスタシステムを製作し、水槽実験を行って構築した制御手法の確認、及び水中弾性構造物の自動組立手法の実証を行った。模型は、約1m四方の平面的な骨組み柔軟構造であり、節点にスラスタと超音波センサを搭載した立方体状の集中質量を配したものである。実験のミッションは以下のようである。1)1基の模型を弾性応答を制御しつつ、水槽壁面に設置したドッキングポストに精度3mm以内でドッキングする。2)2基の模型を水槽中で浮遊状態で精度5mm以内でドッキングさせた後、一体となった構造をさらに水槽壁面にドッキングさせる。以上いずれの実験にも成功し、本研究の当初の目的である、構造物のダイナミクスに関する不確実性と非線形性の存在する水中環境において、弾性応答を制御しつつドッキングさせる手法を開発することができた。さらにこれにより水中において柔軟な構造物を建設する基礎的な技術を開発することができた。理論面では、柔軟な構造物の自動組立技術の根幹をなすドッキングについて検討を加えた。水中という非線形性と不確実性の共存する環境下で、ドッキングによって変化した構造物のダイナミクスに対応しつつさらに組立を続行するための手法の開発を行った。まず、制御対象の実際のダイナミクスを数値モデル化する際に生じる誤差に起因する不安定化を防ぎつつ、軌道に沿って構造物を移動させるためにH∞制御と最適制御を組み合わせた手法の開発を行った。制御手法に関して計算機上のシミュレーション計算を実施し良好な結果が得られた。さらに、ドッキングの最終段階の精度を確保するために、適応制御をさらに組み入れて最終段階での精度を向上させる検討を行った。平成8年度の実証実験に向け、骨組構造物および線状構造物の実験模型の計画を行い模型の製作を行った。実験模型の動力学に関する基本特性データの収集を、加振装置を用いて行う実験は時間的に行えなかった。また、水槽実験のために水中超音波による高精度位置検出センサーシステムの準備を行った。アクチュエーターとして小型のプロペラ式スラスターの開発を行い、制御関係ハードウエアの準備を完了し、最終的な実証実験を行うばかりとなっている。制御対象のダイナミクスと数値モデルの誤差に起因する不安定化を防ぎつつ、水中という非線形性と不確実性を有する環境下で目的を遂行するために、H∞制御と適応制御を組み合わせた制御手法の開発を平成7年度に実施した。平成8年度には開発した制御手法に基づいて計算機上に制御アルゴリズムを組み込んだシミュレーターを構築し制御手法の有効性の確認を行った。さらに、実験用の模型を製作を行った。この模型は、代表寸法1mの平面的な骨組み構造物であり節点にスラスターと超音波位置センサーを搭載した立方体状の集中質量を配したものである。この模型については水中で加振実験を行って実験模型に関する動力学的基本特性データを収集した後、構造物の多自由度の弾性応答を制御しつつドッキングする制御実験を水槽にて実施した。

実験は一つの模型を弾性応答を制御しつつ、水槽壁面に設定したドッキングポストに精度3mm以内でドッキングするものと、模型2基を水槽中で浮遊状態で互いにドッキングさせた後、さらに水槽壁面のドッキングポストにドッキングさせるもので、いずれの実験にも成功した。ドッキング機構はドッキング精度を確認できる機構となっているものである。実験はいずれも成功し、本研究の当初の目的である、構造物のダイナミクスに関する不確実性と非線形性の存在する水中環境において、弾性応答を制御しつつドッキングさせる手法を開発することができた。さらにこれにより水中において柔軟な構造物を建設する基本的な技術を開発することができた。