hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＭＳサイレントな翻訳後修飾の解析基盤構築

これに代え、修飾の識別を主目的に検討していたディファレンシャル解析が非ラベル化での定量的解析にも有用なことから、主要な目的は達成できたと考えられる。また、当初の計画に先行して実試料を用いた検討にも着手済みであり、全体計画の中でおおむね順調に進展しているものと考える。初年度は対象タンパク質をアルブミンとして、分子上の修飾情報の基礎的解析手法の構築を主眼に検討を行い、主要な目的をほぼ達成した。一部、測定条件の最適化に関しては未達であるが、次年度対象とするヘモグロビンの解析法と併せて検討可能である。また、当初の計画に先行してヘモグロビン上の修飾解析法の基礎検討に着手済みであり、全体計画の中では概ね順調に進展していると判断できる。最終年度となる本年度は、これまでの研究成果を基にして、修飾モデルを用いた一連の分析法の最適化と実試料の評価を主に行う。タンパク質中のアミノ酸異性化機構には未解明の部分も多いことから、高効率の異性化反応条件は必ずしも確立されていない。十分量の異性化タンパクを調製できない可能性もあることから、紫外線照射などの物理的方法と合わせ、各種酵素による消化ペプチドに対応したD-アミノ酸含有合成ペプチドを用いた検討・評価も考慮する。また、市販あるいは実験者の血液を用い実試料中の修飾アルブミン及び修飾ヘモグロビンの解析を行い、各種の分析条件ならびに解析パラメーターの最適化を図るとともに、その有用性を検証する。さらに、構築した分析手法ならびにこれを用いた実試料測定から得られた新たな知見を取りまとめ、研究成果として発表を行う。また、次期研究を視野に入れ、本研究の成果からの発展の方向性と適用の可能性、解決すべき課題を明確にする。ヘモグロビン消化ペプチドの分析条件の最適化を目的とし、標品および修飾ヘモグロビンの各種酵素消化物を用い、全配列をカバーする消化ペプチド群の検出並びに分離の条件を精査する。これと並行して赤血球分画からのヘモグロビン及び修飾体の包括的抽出条件を最適化する。また、修飾ヘモグロビンの調製と構造解析を行うため、市販のヘモグロビンを、各種化学修飾反応に付し、修飾ヘモグロビンを得る。これら修飾ヘモグロビンをMALDI-TOF/MSならびにLC/ESI-MS/MSに付し、修飾の種類と修飾位置の決定を行なう。修飾によりプロテアーゼに認識されない部位が生ずる可能性もあり、酵素消化ペプチドの解析が複雑化すると考えられるが、アルブミンに対して用いた手法を応用してこれを回避し、シークエンスカバー率の向上を検討する。また、キラルエドマン型試薬、検出指向型エドマン試薬を用いて、反応性及び定量性の面からこれらの有用性を評価する。以上の検討結果を基にして、最終年度に一連の分析法の最適化と実試料の評価を行い、可溶性タンパク質の化学修飾プロファイリング法として応用可能な一般性を検証する。さらに実試料を用い血液中の修飾アルブミン及び修飾ヘモグロビンの解析を行い、構築した分析法の有用性を検証する。該当なし
がんの内用放射線治療薬剤の開発研究

放射線の外部照明は、現在癌治療の有効な方法の一つとなっている。これは、放射線のもつ殺傷性を利用したものである。そこで、細胞殺傷性の強い高エネルギーβ線を放出する放射性核種を結合した化合物で、体内に投与して癌細胞周辺に送達・集積させることができるものを開発することができれば、その放射線が透過する範囲内で癌細胞を直接死亡させるという、内部放射照射療法が可能となる。これは、癌細胞の全細胞内部への薬物の発達を基本的に必要とする従来の抗癌剤とは異なる機序による内服用の抗癌剤として、非侵襲的な癌治療法に新しい可能性を与えることができる。この放射線内部照射療法に有効な放射性薬剤を開発するためには、放射線の線質や飛程に基づく放射性核種の選択とその製造法、腫瘍組織自身またはその周辺への選択的な放射能の送達のための化合物の設計およびデリバリーシステムの構築、放射性核種と腫瘍移行性物質との結合に関する合成化学、細胞に与える放射線量の放射線生物学的評価などの分野からの知見を総合的に調査し、考察することが必要である。本研究においては、放射性-131、レニウム-186、188を主な標識核種として選択し、腫瘍への放射性薬物のターゲティングと非標的臓器からの放射能の速やかな消失法などについて調査し、その成果についてシンポジウムを開催して討議した。このシンポジウムには、薬学研究者を中心に、医学、理学の研究者、さらには医薬品製造業者も出席し、種々の面から広く意見を求めることができ、有益な結果を得た。この結果は今後の内用放射線治療薬の開発研究に有益な情報となった。
地域社会を拓く学校間連携による場の創出と美術教育における対話的な学修に関する研究

当該年度の研究実績の概要を次に記す。1.既存の研究活動「Roots私の美術展」(東町中×熊大大学院との学校間連携活動/H29実施)について考察した。美術館のあり方を踏まえた展示モデルの制作と展示活動について、大学教育(美術教育)における対話者の観点から、私に根差す美術、私を取り巻く地域社会や世界との関係が深まっていく学修段階を検討し、その研究成果を学会および論文にて発表した。2.既存の実践に継続する新たな大学教育における取り組みとして、大学近隣に位置する子飼商店街および地域の縁側よってこかい!と協力・連携し、熊本地震の復興支援、地域活性化を目的(題材)とするアートプロジェクトを実施した。その一環である「ふるさとに願いを星あかり七夕夢美術館」では、商店街を美術館に見立て、熊本の風景をモチーフとした和紙のランプシェードを人々の願いに変えて点灯する創作活動を行った。その他、熊本の情景を地域教材とする造形ワークショップも行った。これらの企画は、美術科教育を学ぶ大学院生を中心に、近隣の各種学校、地域住民の方の参加・協力を得て活動を展開した。3.当該年度の一連の実践をまとめた美術展「風の宅配便あなたが紡ぐ星空の詩」を、熊本市現代美術館において開催し、活動で創作したモビール教材および実践の経緯を展示した。一連の活動は県内の美術館の支援や、メディアに表される機会も得て、公に向けた美術教育の普及へ結ばれた。4.本活動を映像に記録するとともに、映像表現や地域教材および題材開発に関する美術館等への視察や授業研究を実施し、研究領域に対する知見を深めた。以上により、本年度は、これまでの研究活動の一部をまとめ、継続する課題に対して新たな実践を試みることから、「学校間」の位置づけを、地域社会の中にある教育(社会的・文化的な学びの諸相)において、発展的な学修プログラムとして再考するに至った。当該年度の実績概要に照らし、次に研究活動の進捗状況を記す。これまでの実践の振り返りとして、実績概要の項目1に示す学校間連携活動について考察し、学会等で発表した。本活動については、中学校美術科の授業と大学院の美術科教育学の授業との協働による創作活動を通して、本活動に参画する学習者個々人が、生活や社会に生きる美術のあり方を模索する場において、対話的な関係性に至る教育プロセスを示すことができたと考える。実績概要の2および3に関する実践(アートプロジェクトに関わる一連の実践活動)は、以上の振り返りを踏まえた大学教育(美術科教育)における新たな連携活動として、地域社会における造形表現の所在を追究すべく実施したものである。連携や協働の形式が、これまでの学校同士の規定の枠組みに拠る関係から、近隣の地域に広がることにより、商店街、近隣の学校、地域の方々等の参加・支援などで輻輳する関係性となる中で、地域における学びの場を結ぶ生涯学習的な視点から、本研究課題や題材を検討することができたと考える。また実践時には、実践概要4の視察・考察を踏まえて、熊本の情景における造形的な特徴を踏まえた地域教材の開発(モビール、和紙染色の影絵ランプシェード、張り子等)や環境構成(街並み、展示会場、制作環境、造形テーマの創作等)を実施することができた。以上から、当該年度は、振り返り、新たな実践、公に向けた発表と、ほぼ計画通り進んでおり、学びの場を連環する学修形態については、さらなる進展がみられたと考える。一方で、本年度は、こうした実践活動が中心となったため、当初計画していたアーカイブズの制作や、メディアによるコンテンツの制作を見送る結果となった。これらの課題を状況に合わせ、次年度以降につなげたいと考える。研究計画に基づき、本研究の2年目4年目にかけては、これまでの研究経緯を踏まえ、大学教育(美術科教育)を視点とする連携活動について、学修プロセスの内容に着目しながら考察を進める。そして、最終年度には全体をまとめ、研究成果の公表を行う。以上を実施するにあたり、平成30年度の研究実績の概要と進捗状況を考慮し、今後の研究の推進方策を以下に記す。1.これまでの実践の成果をまとめ、学会等で発表するとともに、既存の連携や協働のあり方から展開する新たな学修モデルも視野に入れながら、対話的な学びの場を追究する。2.引き続き、大学教育(美術科教育)における地域素材の題材化、活動経緯を記すアーカイブズやメディアコンテンツの制作に関する調査および授業研究を行う。3.2で示すアーカイブズやメディアコンテンツの制作を進める。4.各年度の活動を、展覧会やメディアを通して公表する。以上を通して、地域社会との連携による調査・研究・教育の連環したサイクルを、熊本の地域性を活かした対話的な場の創出と、美術教育における学修の可能性に照らして追究する。

その一環である「ふるさとに願いを星あかり七夕夢美術館」では、商店街を美術館に見立て、熊本の風景をモチーフとした和紙のランプシェードを人々の願いに変えて点灯する創作活動を行った。その他、熊本の情景を地域教材とする造形ワークショップも行った。これらの企画は、美術科教育を学ぶ大学院生を中心に、近隣の各種学校、地域住民の方の参加・協力を得て活動を展開した。3.当該年度の一連の実践をまとめた美術展「風の宅配便あなたが紡ぐ星空の詩」を、熊本市現代美術館において開催し、活動で創作したモビール教材および実践の経緯を展示した。一連の活動は県内の美術館の支援や、メディアに表される機会も得て、公に向けた美術教育の普及へ結ばれた。4.本活動を映像に記録するとともに、映像表現や地域教材および題材開発に関する美術館等への視察や授業研究を実施し、研究領域に対する知見を深めた。以上により、本年度は、これまでの研究活動の一部をまとめ、継続する課題に対して新たな実践を試みることから、「学校間」の位置づけを、地域社会の中にある教育(社会的・文化的な学びの諸相)において、発展的な学修プログラムとして再考するに至った。当該年度の実績概要に照らし、次に研究活動の進捗状況を記す。これまでの実践の振り返りとして、実績概要の項目1に示す学校間連携活動について考察し、学会等で発表した。本活動については、中学校美術科の授業と大学院の美術科教育学の授業との協働による創作活動を通して、本活動に参画する学習者個々人が、生活や社会に生きる美術のあり方を模索する場において、対話的な関係性に至る教育プロセスを示すことができたと考える。実績概要の2および3に関する実践(アートプロジェクトに関わる一連の実践活動)は、以上の振り返りを踏まえた大学教育(美術科教育)における新たな連携活動として、地域社会における造形表現の所在を追究すべく実施したものである。連携や協働の形式が、これまでの学校同士の規定の枠組みに拠る関係から、近隣の地域に広がることにより、商店街、近隣の学校、地域の方々等の参加・支援などで輻輳する関係性となる中で、地域における学びの場を結ぶ生涯学習的な視点から、本研究課題や題材を検討することができたと考える。また実践時には、実践概要4の視察・考察を踏まえて、熊本の情景における造形的な特徴を踏まえた地域教材の開発(モビール、和紙染色の影絵ランプシェード、張り子等)や環境構成(街並み、展示会場、制作環境、造形テーマの創作等)を実施することができた。以上から、当該年度は、振り返り、新たな実践、公に向けた発表と、ほぼ計画通り進んでおり、学びの場を連環する学修形態については、さらなる進展がみられたと考える。一方で、本年度は、こうした実践活動が中心となったため、当初計画していたアーカイブズの制作や、メディアによるコンテンツの制作を見送る結果となった。これらの課題を状況に合わせ、次年度以降につなげたいと考える。研究計画に基づき、本研究の2年目4年目にかけては、これまでの研究経緯を踏まえ、大学教育(美術科教育)を視点とする連携活動について、学修プロセスの内容に着目しながら考察を進める。そして、最終年度には全体をまとめ、研究成果の公表を行う。以上を実施するにあたり、平成30年度の研究実績の概要と進捗状況を考慮し、今後の研究の推進方策を以下に記す。
香港の民主化およびその中国政治に対する影響の研究

本研究は、(1)2007年の中国政府の決定により、全く新しい展開を見せている香港の民主化問題について、現状を説明できる理論枠組みを再構築すること、(2)香港の民主化が、急速な経済発展の中で、断固として社会主義の政治体制を維持している中国本国の政治に対して与える影響力を検証することを目的とした。香港での文献調査・インタビュー調査・選挙観察を通じた成果は、研究代表者の単著『中国返還後の香港』ほか多数の論文に反映された。申請者は本年度、当初の計画通り、香港での文献調査を中心として研究を実行した。2009年8月に香港への出張を行い、香港大学図書館・香港中文大学中国研究服務中心などにおいて香港の民主化に関する最新の研究文献を収集するとともに、香港在勤のメディア関係者を中心に多数の者との意見交換を行った。また、2009年6月の天安門事件20周年や、2009年11月の2012年立法会・行政長官選挙民主化に関する香港政府案の提示と諮問の開始という、香港の民主化の最新の動向について、香港で発行される新聞等の文献収集に務めた。本研究は、(1)2007年の中国政府の決定により、2017年行政長官選挙・2020年立法会議員選挙の全面普通選挙化が認められ、全く新しい展開を見せている香港の民主化問題について、現状を説明できる理論枠組みを再構築することと、(2)香港の民主化が、急速な経済発展の中で、断固として社会主義の政治体制を維持している中国本国の政治に対して与える影響力を検証することを目標としているが、本年度の研究・分析を通じ、研究代表者は(1)の部分について、「香港の民主化そのものが、イギリス式のデモクラシーの移植から、西側諸国で実施されているようないわゆる民主主義とは異なる『中国的民主』の導入へと変質しているのではないか」という仮説を提起するに至った。この仮説は、2009年10月に出版された研究代表者による単著『中国返還後の香港-「小さな冷戦」と一国二制度の展開-』(名古屋大学出版会)の第二章において紹介され、香港民主化研究の新たな学説を提起することができた。申請者は本年度、当初の計画通り、前年度に実施した現地調査の範囲を拡大して実施した。まず、平成22年5月16日に投開票された、香港立法会議員補欠選挙に合わせて香港を訪問し、関係者へのインタビューや現地情報の収集・選挙当日の観察などの調査を実施した。また、前年度に引き続き、香港での新聞・雑誌・研究書等の資料収集を行うため、香港大学図書館や、香港中文大学中国研究服務中心を訪問し、中国大陸および香港の民主化に関連する最新の研究成果や現地資料を収集したり、香港のメディア関係者などへのインタビュー調査を行ったりした。これに加え、平成22年夏期には中国広東省広州市を訪問し、広東省共産党校および中山大学香港マカオ珠江デルタ研究所において研究者との意見交換を行い、中国の研究者の香港に対する見方や、大陸側の香港関連の資料を調査した。これによって、香港の民主化の最新の動向を把握することができたと同時に、2010年夏に広東省で発生した「広東語擁護運動」など、中国大陸の政治運動に対する香港の影響力について、現地の状況を掌握することができ、その研究成果を論文「香港民主化問題・中央政府と民主派の選択」や、平成22年9月18日の台湾での学術シンポジウム「當代中國大陸問題研討會:台灣與日本學者的対話」において発表するという研究成果を残すことができた。また、本研究費を利用した前年度の研究成果である著書『中国返還後の香港』に対して、第32回サントリー学芸賞が授与され、本研究への学術界からの高い評価が証明された。申請者は本年度、当初の計画通り、前年度までに実施した、2007年の中央政府の普通選挙導入決定後の香港の民主化の進展に関連する現地調査を、継続して実施した。民主化の観察としての選挙調査においては、平成23年11月6日に投開票された香港区議会議員選挙に合わせて現地を訪問し、研究者やメディア関係者らとの意見交換などを行い、また、選挙活動を街頭で観察した。その成果は論文「香港区議会議員選挙:普通選挙への展望」(『金沢法学』第54巻第2号)として発表した。また、平成24年3月25日投開票の香港行政長官選挙の際にも現地を訪問し、選挙情勢に関する情報収集を行った。この際の知見は、平成24年度中に研究論文として公表することを目標とする。また、香港での文献調査およびインタビュー調査においては、これらの香港訪問の機会および夏期休暇期間を利用して、香港大学・香港中文大学などの学術機関や香港の公共図書館を訪問し、資料収集を行った。中国大陸および香港の民主化に関連する最新の研究成果や現地資料を収集し、また、香港のメディア関係者などへのインタビュー調査を行い、書籍多数を入手し、香港の政治状況に関する各方面の見方を知ることができた。
大血管発生に関与するハプロ不全遺伝子とその表現型に関与する因子

心大血管形態形成に関与するハプロ不全遺伝子の一つであるFoxc2ノックアウトマウスを用いて、遺伝子欠失個体の表現型を左右する因子について検討した。本遺伝子はバックグラウンドとするマウス胎仔の系統により、その心血管奇形の表現型が異なることが判明した。また、器官形成期のマウス胚解析から、関連遺伝子の発現以外の詳細な解析の必要性があると考えられ、さらに、母体の要因により奇形の重篤度が悪化する可能性が示唆された。Foxc2ノックアウトマウス(オリジナル系)をC57BL/6J(B6)およびICRに戻し交配し比較した。胎齢17日齢の胎仔では、Foxc2欠失個体の心血管奇形の表現型に3系統間で差が認められ、オリジナル系が総動脈幹遺残症または大動脈など最も重篤で、B6系では大動脈弓離断症を主な異常として認めたが、ICR糸では軽度の大動脈狭窄を認めたのみであった。このため、鰓弓動脈のパターンの解析を目的に、胎齢10.5日胚の血管内インクインジェクションを行った。ICR系では、鰓弓動脈の形態は野生タイプの個体と差異を認められなかったが、B6およびオリジナル系の10.5日Foxc2欠失胚では第4鰓弓動脈の低形成が認められ、第4-6鰓弓動脈間が広がり、第4咽頭嚢の拡張が示唆された。さらに、第5鰓弓動脈と診断される低形成な鰓弓動脈が認められる個体をオリジナル系で見いだしている。心血管系においては、このような重篤度における系統差を認めている一方、既に報告されている体節形成異常による体躯の短縮や口蓋裂の発生に関しては、明らかな系統差は認めなかった。これらの結果から、神経堤細胞の遊走および二次心原基から心流出路を形成する過程が系統間で差が生じている可能性が考えられ、関与する遺伝子の発現解析のためにFoxc2欠失胎仔のサンプル収集を行うと同時に、それら関連遺伝子のRNAプローブの分与を受けたところである。さらに、妊娠中の母体の高脂血漿が先天性心疾患のリスクを高める可能性が臨床データから示唆されたため、最も心血管異常の軽度のICR系のヘテロ母獣に高脂肪食を与えたところ、Foxc2欠失胎仔においてB6系胎仔と同様に大動脈弓離断を伴った個体が出現した。これは母体の状態がFoxc2欠失胎仔の発生過程に影響を与える可能性を示すと考えられ、今後検討の余地がある。Foxc2ノックアウトマウス(オリジナル系:129SvEv X Black Swiss)をC57BL/6J(B6・F)およびICR(ICR・F)に戻し交配した3ラインのヌル個体(胚または胎仔)を用いて大動脈弓を中心とする心血管奇形のphenotypeの違いにおける詳細を解析した。当初の計画ではin situ hybridizationおよび3Dコラーゲンゲルにおける遊走細胞のアッセイを予定していたが、B6・Fコロニーが繁殖不能に陥ったため、本年度前半を繁殖コロニーの充実と後半期の計画としていた関連遺伝子とのinteractionについて検討した。B6-Nkx2.5ノックアウトマウスの分与を受け(William Pu, Children's Hospital, Boston)、B6・F-Foxc2ヘテロ個体と交配しdouble heterozygousの胎仔を解析したところ、培養細胞を用いたin vitro系ではNkx2.5とFoxc2遺伝子の相互作用が示唆されているにもかかわらず、心血管奇形は認められなかった。また、double heterozygous個体は生存可能で、飼育上明らかな臨床症状を認めなかったが、Nkx2.5ヘテロ個体に認められる心肥大傾向のみ現在のところ確認している。現在、継代コロニーの繁殖率は安定してきたが、母獣のストレスに対する胎齢15日以降のヌル胎仔の死亡率が高い傾向が認められている。このため、本年度後半は、鰓弓動脈のpatterningに関与することが報告されているTbx1, Ripply3遺伝子等のreal time PCR、およびwhole mount in situ hybridizationにより各系統間の遺伝子発現量およびその動態の比較を行うこととし、それぞれの系統の胎齢10日胚の胎仔の採集を行なっている。これらの結果から、日本人における先天性リンパ水腫-睫毛重生症候群に合併する先天性心疾患とFOXC2遺伝子変異に関与する可能性のある因子について考察することが本年度の最終目標となっている心血管発生に関与するハプロ不全を特徴とする遺伝子の一つ、Foxc2を欠失するマウスでは、胎仔心大血管異常の重篤度に系統差が認められることを、我々は見いだしている。本年度は、発生過程における鰓弓動脈壁の形態学的変化を分子生物学的および細胞生物学的手法を用いて明らかにするともに、Foxc2と関連して発現するFoxc1遺伝子の変異の有無および鰓弓動脈のパターン変化に関与する既知の遺伝子の発現動態を解析することを目的とした。

鰓弓動脈と発現遺伝子の解析には、分与された129SvEvxSwiss Blackの系(original line)およびC57BL/6またはICRに戻し交配をした系(それぞれB6・F、ICR・F)の3系統を用い、各系統における胎齢10.5日マウス胚を用いた。発生過程における鰓弓動脈壁の変化については、第IV鰓弓の発生にcriticalなTbx1遺伝子の発現を中心に解析を行った。また、original系におけるFoxc2欠失胎仔では総動脈幹を主徴とする大血管奇形が発生するため、神経堤細胞のマーカーを用いて遊走パターンの異常を解析した。さらに、Foxc1遺伝子のシークエンス解析を行い、遺伝子の系統差の確認を試みた。後述のように、Foxc2マウスコロニーの繁殖に支障を来したため、実験に用いる胎仔の発生にばらつきが生じ、実験結果の誤差範囲が大きくなってしまった。このため、年度の3分の2は、マウス繁殖コロニーの充実と実験環境の整備を重点的に行った。現在、繁殖状況が安定し、Foxc2欠失胎仔も徐々に得られる傾向となったため実験を再試行し、データを集積・確認中である。
ゼオライト触媒上での炭素-炭素結合の生成過程

ゼオライトの重要な触媒作用のひとつであるMTG(メタノールからのガソリン合成)反応に関連して、その触媒作用で最も重要である炭素-炭素結合の生成メカニズムおよび関連の炭化水素の反応・吸着のメカニズムを分光学的に検討することを目的として研究した。その成旺を報文として発表したものを中心にまとめた。(1)メタノールの反応により生成したアルコキシ種の反応性H-ZSM-5上でのメタノールの反応で140°Cから240°Cでジメチルエーテルが生成するときにゼオライト上に観測される活性の異なる3種のアルコキシ種の反応性を検討し、架橋酸性水酸基上に生成したアルコキシ種がもっとも活性であることがわかった。(2)ゼオライト上の水酸基の酸性質ゼオライトの酸性水酸基の高温での挙動、細孔径の小さなフェリエライトへの水吸着、ゼオライト上のシラノール基の酸性質について検討した。(3)ゼオライト上へのオレフィンの吸着細孔径の小さいフェリエライトヘのオレフィンの吸着では、オレフィンの形状により選択的に吸着することが観測された。(4)オレフィンの二重結合の移動オレフィンは、H-ZSM-5などの酸型ゼオライト上で0°C以下で比較容易に二重結合が移動する異性化が起こることが観測され、この反応は有機化学的反応機構で仮定されているプロトン化中間体を経ないで進行することがわかった。(5)オレフィンの吸着により生成したアルコキシ種の構造と反応性ゼオライトへのイソブテンの吸着を低温から室温まで検討し、温度により吸着構造が変化するのが観測された。200K以上では2量化したアルコキシ種が観測された。(6)ゼオライト上でのアルカンのH/D交換反応ゼオライトの酸性水酸基とアルカンとの水素/重水素交換反応を検討し、そのメカニズムを考察した。プロトン交換型ゼオライトは典型的な固体酸触媒であり、最も重要な実用触媒の一つである。その触媒作用の一つであるMTG反応はメタノールからガソリンを合成する重要な反応であるが、その機構については十分にわかっていない。そこで本研究では、MTG反応で最も重要な炭素-炭素結合の生成機構を分光に検討することを目的とする。本年度はその初年度として、まず気相成分の時間的変化を追跡するシステムとして四重極マスフィルーターを備えた超高真空チャンバーを作成した。このシステムでは、質量分析器をコンピュータでコントロールし、複数の気相成分を連続的に測定できるようにした。装置は完成し、現在測定の準備を進めている。これと並行してH-ZSM-5上でのメタノールの反応について赤外分光法を用いて検討した。研究代表者による今までの研究から、この反応によりゼオライト上にジメチルエーテル(DME)吸着種が生成することがわかっている。今回、同位体を用いて、表面メトキシ種とメタノールとの反応からDME吸着種が生成することを確認した。また、赤外スペクトルの連続から、このDME吸着種生成の活性化エネルギーを求めた。従来は、気相成分の分析から80kJ/molと求められていたが、測定点は523Kおよび573Kの2点のみであった。今回、433Kから513Kの広い温度範囲で5点測定し、しかも表面反応の活性化エネルギーとして97kJ/molという値を得た。これは最近の理論計算の結果より低い値であるが従来の実験値より理論値に近い値となっている。理論モデルやその計算方法の妥当性を考察する上で、貴重なデータを提供すると考えられる。

この結果は、国内の学会で発表したが、さらに実験データを加えて、この夏に行われる国際会議で発表する予定である。次年度から、質量分析計による測定を本格的に開始し、同位体を用いた実験を積極的に行っていく。MTG反応(Methanol-to-Gasoline Reaction)はメタノール(MeOH)からガソリンを合成する重要な反応で、ゼオライトの最も重要な触媒作用の一つである。しかし、最初の炭素ー炭素結合が生成する機構についてはよくわかっていない。本研究はその最初の炭素ー炭素結合がどのような機構で生成するかを分光学的に明らかにすることを目的とする。その第1段階としてMeOHからジメチルエーテル(DME)が生成する反応について検討し、反応が進行している条件下で生成するゼオライトの吸着メトキシ種が、気相にMeOHが存在するとMeOHと反応して吸着DMEを生成することがわかった。最近の密度凡関数法等の量子化学的計算は、メトキシ種を経由する経路は、2分子のMeOHがワンステップでDMEを生成する経路よりもエネルギー的に不利であるという結果を与えているが、本研究の実験結果では、この反応が実際に進行する温度領域でメトキシ種が十分な反応性を持つこと、そのときDMEが実際に生じていることを示した。こうした実験と理論計算の結果の違いの原因についてはさらに詳しく検討する必要がある。この分野は実験だけ、あるいは理論計算だけからは核心に迫ることが困難で、両者の結果をつきあわせることによってより真実に迫ることができると考えられる。この実験結果は、ボルチモアで開催された第12回国際ゼオライト会議で発表した。また、今までの赤外測定は透過法を用いて行ってきたため、測定できるサンプル、波長領域に制約があったので、粉末状態のままで測定でき、より高波数側(特に4,000cm^<-1>から7000cm^<-1>で測定可能な拡散反射法での測定をするため、その準備を行った。そのための拡散反射装置、同装置用真空反応装置の設備を購入し、現在、測定の準備を進めている。MTG反応(Methanol-to-Gasoline Reaction)はメタノール(MeOH)からガソリンを合成する実用的に重要な反応で、ゼオライトの触媒作用の中でもっとも重要なものの一つである。最初の炭素-炭素結合が生成する過程は化学的に重要な反応であるにもかかわらず、その反応機構は良く分かっていない。そこで、本研究では、ゼオライト触媒表面上で最初の炭素-炭素結合がどのように生成するかを分光学的に明らかにすることを目的として、主に赤外分光法による検討を行った。本反応では、ゼオライト上の酸点、特にブレンステッド酸性を有する水酸基がどのような役割を果たしているかが注目される。これに関連して、フェリエライトへの水吸着を調べた。理論計算上は細孔径の小さいフェリエライトでは水分子への酸性水酸基のプロトンが容易に移動するとされてきたが、18-Oの水を用いた時の赤外吸収スペクトルからは水素結合吸着種が主に存在することが確認され、プロトン移動種は観測されなかった。また、炭化水素がゼオライトに吸着した時の酸性水酸基の振る舞いを調べるために、アルカンと酸性水酸基との水素交換反応について検討した。さらに、オレフィンをゼオライトに吸着させたときに生成するアルコキシ種の構造と反応性について検討し、ゼオライトより酸性の弱いシリカ-アルミナ上での場合と比較した。このアルコキシ種は非常に安定に存在していることが確認された。
ポルフィリン症に関わる酵素の構造生物学的研究

ヘモグロビン等に含まれるヘムは、ほとんどの生物に必須の物質であり、ヒトの場合にその生合成経路に異常があると、ポルフィリン症とよばれる病気になる。ポルフィリン症の種類によっては、患者は日光に対する皮膚の感受性が高くなり、昼間に屋外に出ることができない。本研究では、ポルフィリン症患者の治療や創薬に貢献することを目的として、ヘム生合成に関わる酵素の詳しい反応機構を、化学的に合成した基質類似体や機能を少し改変した酵素を用いることで検討した。ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素(UROS)によるポルフィリン環化反応の機構を構造生物学的に解明するため、基質となるハイドロキシメチルビラン(HMB)の誘導体を合成することとした。誘導体はHMBと共通の構造部位を持ち、UROSによって取り込まれるが、環化反応はできないよう化学的に修飾されたUROS阻害作用を有するアナログ化合物である。誘導体の合成には概ね2つの方法がある。第一法は、ポルホビリノーゲン(PBG)を原料とし、HMB合成酵素(HMBS)を用いてHMBを合成した後、直ちに塩基性条件下、ビラン側鎖のヒドロキシ基を他の官能基に変換させる半化学合成であり、第二法は、ピロール誘導体を用いて有機合成によってHMB誘導体を得る精密な全化学合成である。第一法が原料は高価ではあるが、短時間で誘導体を供給できるため、第一選択として種々の条件検討を行った。反応経過をNMRによって調べたところ、HMBSの反応に時間を要し、生成物のHMBは速やかに自発的にウロポルフィリノーゲンIへと環化してしまい、誘導体を単離できないことが分かった。半化学合成のための異なるアプローチとして、2-ヨードポルホビリノーゲン(2-I-PBG)を用いて、HMBSの酵素反応速度論解析とX線結晶構造解析を行った。Dixonプロット等による反応速度論解析の結果、2-I-PBGは非競合阻害を示し、阻害定数Kiは5 μMであった。また、HMBSと2-I-PBGとの複合体の結晶構造解析の結果、ジピロメタン補因子の遠位側ピロール近傍に2-I-PBGに相当する電子密度を認めた。これらの結果より、HMBSの補因子周辺に2-I-PBGが結合することによって、補因子と最初の基質PBGとの間での縮合反応が妨げられることを示した。ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素(UROS)によるポルフィリンの環化反応機構を構造生物学的に解明するため、基質であるヒドロキシメチルビラン(HMB)と共通の構造部位を持ち、UROSによって取り込まれるが、環化反応はできないよう化学的に修飾されたUROS阻害作用を有するHMB誘導体の合成を進めている。当初に計画していた、ポルホビリノーゲン(PBG)を原料とし、HMB合成酵素(HMBS)を用いてHMBを合成した後、反応に必須なヒドロキシ基を他の官能基に変換させる半化学合成によって得る方法では、誘導体を単離できないことが分かった。平成27年度は、全く異なる原料から精密有機化学合成によってHMB誘導体を得る、第二の方法に切り替えた。本法では原料となる2種類のピロール誘導体をそれぞれ68工程かけて合成し、両者をカップリングした後、さらに79工程かけて目的のHMB誘導体を得る。現在2種類のピロール誘導体まで合成したが、大量に得るためにはまだいくつかの反応において収率の改善が必要であり、スケールアップの最適反応条件の検討を重ねている。一方、HMBSはジピロメタン補因子をもち、4分子のPBGを連結する。PBGの誘導体2-ヨードポルホビリノーゲン(2-I-PBG)を含むHMBSのX線結晶構造解析から、2-I-PBGがHMBSの補因子周辺に結合し、補因子と最初の基質の間での縮合反応を妨げることが示唆された。アミノ酸残基を変異させたUROSの活性測定からは、Cys73、Tyr168の重要性を既に明らかにしたが、他の変異酵素の活性測定によって、基質のカルボキシル基が相互作用すると考えられる塩基性アミノ酸残基を幾つか同定した。この結果からUROSの基質結合部位と活性部位は2つのドメインに分かれて存在していることが考えられた。目的とするHMB誘導体を得る方法を初年度のHMBSを利用した半合成から変更し、より単純な低分子化合物から全化学合成する方法に変更した。化合物を得ることが目的であるために、文献既知の方法に沿う形で合成を進めているが、文献と同じ反応条件では収率が充分でない場合が多くあることが分かり、種々の検討を重ねつつ、現在、原料となる2種類のピロール誘導体(三置換ピロールと四置換ピロール)を得ることができた。今後はこれらを大量合成で供給しながら、両者のカップリング反応を検討する。しかし、高収率に届いていない反応もあり、問題解決を図りながらスケールアップを図る必要があるために、当初の計画よりもやや遅れ、途中までの合成ができたものの目的とする化合物の合成に至っていない。計画ではHMB誘導体を含むUROSの結晶構造の解析から反応に関わるアミノ酸残基を変異させて反応機構を議論する予定であったが、HMB誘導体の合成が遅れているために変異酵素の作製に結晶構造の情報を利用することができず、既報の生成物を含むUROSの結晶構造から変異するアミノ酸残基を決めている。

UROSの生成物は環状化合物であるために鎖状構造の基質HMBとは分子の自由度が全く異なるので、そこから決めたアミノ酸残基の寄与は基質の結合や活性部位の同定には直接参考にならず、当初の計画通りに変異させるアミノ酸残基を選択できていないが、幾つかのアミノ酸変異酵素は得られた。また、ヒト酵素との比較のために好熱菌のポルフィリン合成に関わる酵素のクローニングを行い、酵素の性質を検討した。ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素(UROS)によるポルフィリン環化反応の機構を構造生物学的に解明するため、基質-酵素複合体の結晶を得るべく、基質であるヒドロキシメチルビラン(HMB)と共通の構造部位を持ち、UROSによって取り込まれるが、環化反応はできないよう化学的に修飾されたUROS阻害作用を有するHMB誘導体の合成を進めた。計画した化合物は、分子式がC40H44N4O17、分子量は852と大きい。側鎖の長さが異なった4つのピロール環(AD環)を順次連結して合成できるが、保護、脱保護など官能基変換の工程数が多く、全合成は容易ではない。文献既知の方法では、A環となる3置換ピロールとB環となる4置換ピロールを連結してジピロメタンとした後、得られた生成物の半量をC、D環へと導き、両者をカップリングさせることで合成しており、本研究においても合成原料の供給までの時間を優先させるため、この方法を参考にした。本研究期間においては、種々の条件検討などを行いながらA環とB環の大量合成を行い、2種の多置換ピロール化合物の合成を行うことができたが、最終的な目的化合物を合成する原料として必要量を得るまでには至っていない。別法として、HMB合成酵素(HMBS)を用いてHMB誘導体を得ようとする試みから、その基質であるポルフォビリノーゲンの側鎖をヨード化するとHMBS活性が阻害された。ヨード化基質と酵素複合体の結晶を得て構造解析すると、修飾基質は基質結合部位に存在して活性を阻害することが分かった。一方、ヒトUROSの熱に対する不安定性を検討する際の比較として、好熱菌由来の酵素の性質を調べるため、UROSに先立って、その基質供給元であるHMBSをクローニング、発現、精製し、酵素活性の温度依存性を調べたところ、生育環境に近い70度付近で極大を示し、80度以上では活性が低下した。ヘモグロビン等に含まれるヘムは、ほとんどの生物に必須の物質であり、ヒトの場合にその生合成経路に異常があると、ポルフィリン症とよばれる病気になる。ポルフィリン症の種類によっては、患者は日光に対する皮膚の感受性が高くなり、昼間に屋外に出ることができない。本研究では、ポルフィリン症患者の治療や創薬に貢献することを目的として、ヘム生合成に関わる酵素の詳しい反応機構を、化学的に合成した基質類似体や機能を少し改変した酵素を用いることで検討した。当初は初年度に第一法であるHMBSを用いたHMB誘導体の合成に目途をつける計画で、原料であるPBGの調達と、ヒトHMBSの大腸菌での発現・精製を行った。HMBの自発的環化反応が早いことは文献調査から予測されていたが、本研究ではそのことを文献とは異なる方法で確認する結果となり、始めに計画していた合成方法を変更せざるをえなくなった。第二法の全化学合成は、既に行った第一法の一部改変ではなく、全く異なる原料からの異なるアプローチであるために、移行過程での予備実験が必要となり、当初の計画通りに達成できなかった。目的とするHMB誘導体の合成原料となる2種類のピロール誘導体をそれぞれ小スケールで合成することができたが、まだ供給量が充分ではない。できる限り
アジア漢文化地域の民俗宗教に関する宗教人類学的研究

「アジア漢文化地域の民俗宗教に関する宗教人類学的研究」は、1999年度2000年度の2年間にわたり、各地において実施された。本調査研究において明らかにされた成果を総括的に述べると以下のようになる。I.シャーマン・シャーマニズムを内包する漢族の民俗宗教を包括的に理解するための方法と枠組みに関する仮説が提示された。II.福建省各地における民間宗教者や風水信仰・洗骨儀礼・墓制などが、民俗宗教を形成する重要なファクターとして調査された。III.中国本土の童〓信仰と東南アジア各地の華人社会の事例とが比較・検討され、異同が明らかにされた。IV.中原地域や江陰地方のシャーマン的宗教者の多様な性格が詳細に明らかにされた。V.広西壮族自治区の民間宗教者の病気診断の方法および病因論が追究された。VI.モンゴルおよび北東アジアのシャーマニズムの現状が儀礼と観念面から調査された。VII.韓国ソウル市、全羅南道地域におけるシャーマン的宗教者の実態把握が一層深められるとともに、新しい課題が明らかになった。VIII.インドネシアの華人社会の民俗宗教と政治-社会的状況との関連が追究され、他地域との比較分析が行なわれた。このように、1999年度2000年度の調査研究においては、1996年度1998年度の「東アジアのシャーマニズム研究」の基礎に立って、各地の民俗宗教の重要局面を調査し、その結果として、とくに漢人宗教文化を総体的に理解するための視点と枠組みを提示しえたと考える。1996年度から98年度にかけての「東アジアにおけるシャーマニズム文化の構造と変容に関する文化人類学的研究」の反省と回顧を踏まえて行なわれた1999年度の調査は、以下に述べるような性格・特徴を有する。(1)地域を「東アジア」に、対象を「シャーマニズム文化」に限定した前回調査の反省に立ち、地域を「アジア漢文化地域」に、対象を「民俗宗教」に拡大した。その狙いは、シャーマニズム文化が東アジア宗教文化の基層または中核部分を成しているとの見通しを承けて、さらに視点を移行させ、シャーマニズム文化に連続・関係し、あるいは支えられている諸宗教文化を全体的に理解しようとする点にある。(2)より具体的には、a)地域を東アジアから北アジアや東南アジア諸地域に拡大して調査を行ない、比較研究により、宗教文化の普遍性と特殊性を明らかにしようとした。b)シャーマニズムが仏教、儒教、道教、キリスト教などとどう関わり、いかに相互影響しあっているかを調査・検討した。(3)さらに、前回調査の不足分を補う調査を、地域を北アジアまで拡大して実施、前記のとおり諸宗教との関係を追究した。この補足調査を踏まえて、今後は比較研究を深めようとしている。(4)漢文化地域の民俗宗教を総括するのに、どのような枠組み(概念)が必要かをめぐり、突っ込んだ検討を全員にて行なった。この試みは、従来の学的パラダイムが批判されている現状に鑑み、有意義な展開を示すものと考える。(5)今後の課題として、東アジアに展開するシャーマニズム(Shamanisms)を周辺地域のそれらと比較検討し、研究上の問題点を明らかにするという仕事が残されている。2000年度の調査の狙いは、アジア漢文化地域の民俗宗教の性格と機能をフィールドワークに依拠しながら明らかにするとともに、できるだけ比較の視点を導入し、漢文化地域の民俗宗教のヴァリエーションを析出することにあった。民俗宗教は儒教・仏教・道教・シャーマニズムを含む土着宗教の複合形態とされてきた。過去3年にわたりシャーマニズム文化を広域にわたり究明し、その大体の特徴と役割が明らかになった現状に鑑み、シャーマニズムを含む生活化された宗教、つまり民俗宗教の領域に踏み入った訳である。フィールドワークの結果を総括すると、以下のようになろう。

(1)漢族の宗族組織が祖先崇拝という儒教を宗教的イデーとする宗教形態とどのように関連しあっているかにアプローチし、その機能的側面を明らかにしようとした。(2)湖北省と河南省を比較の地域とし、両地域の宗教職能者一般の宗教的性格、相互関係、役割関係を調査分析し、仏教・道教・シャーマニズムの相互関係を動態的に究明しようとした。(3)韓国のポサルや占い師を対象に調査し、ポサルや占い師が仏教・儒教とシャーマニズムを媒介しようとしている位相に迫ろうとした。(4)中国のシャーマニズムとロシア・モンゴルのそれとを比較し、広域のシャーマニズム文化を総体的に捉えようとした。(5)漢民族の世界観を再構築することを意図した分析モデルを提示し、あらゆる現象は一元的に統合されるという漢族的思考の枠組みを提示した。
楕円型境界値問題が定義された領域の形状および位相最適化問題の正則化解法

弾性体や流れ場などが定義された領域の形状を設計対象にした最適化問題を形状最適化問題という.このとき,弾性体の変位場は偏微分方程式の境界値問題(主問題)の解として与えられ,評価関数は,主問題が定義された領域と主問題の解の汎関数として定義される.本研究では,領域変動を表す設計変数の許容集合を定義し,評価関数の形状微分を評価する方法と勾配法(H1勾配法)による形状更新法を示した.さらに,その方法で得られる領域列は許容集合内に入ることを示した.楕円型偏微分方程式の境界値問題が定義された領域の形状最適化問題は,その領域で定義された境界値問題の解で構成される汎関数を目的及び制約関数と定めて,制約条件の下で目的関数が最小となる領域の形状あるいは位相を見つける問題として構成される.これらの問題は,連続体や流れ場,音場などの現象を所望の現象に近づけるように場の形状や位相を決定する問題,あるいは計測データと理論解の誤差が最小となるように場の形状や位相を決定する逆問題を一般化した問題として捉えることができる.これらの問題は産業界の最適設計問題などへの応用が期待される.本研究では,この問題に対する正則性が保障された解法を示すことを目的とするこの目的に対して,以下の構想で取り組んでいる(1)Hilbert空間上で構成された抽象的最適化問題に対して,評価関数が設計変数に対してFrechet微分評価可能として,Hilbert空間上の強圧的な双1次形式を用いた抽象的勾配法を定義する.抽象的勾配法の解の-意存在はLax-Milgramの定理によって示される(2)楕円型境界値問題が定義された領域の形状あるいは位相最適化問題は,適切な滑らかさを備えた領域写像あるいは密度相当の関数の集合を許容集合として,それを含むHilbert空間上の関数最適化問題として構成される(3)それら最適化問題の解法は,双1次形式を具体的に指定した抽象的勾配法で構成される.両最適化問題に対してHilbert空間は異なるが,共にH1級であることから,それらの抽象的勾配法をH1勾配法と呼ぶ(4)楕円型境界値問題の既知関数や評価関数を適切に設定すれば,H1勾配法の解は許容集合に含まれることが示される(5)形状と密度型位相最適化問題のFr6chet微分を評価するために使われる随伴境界値問題およびH1勾配法によって構成される楕円型境界値問題は,Galerkin近似を基礎にした有限要素法によって数値解が得られる弾性体や流れ場などが定義された領域の形状を設計対象にした最適化問題を形状最適化問題という.このとき,弾性体の変位場は偏微分方程式の境界値問題(主問題)の解として与えられ,評価関数は,主問題が定義された領域と主問題の解の汎関数として定義される.本研究では,領域変動を表す設計変数の許容集合を定義し,評価関数の形状微分を評価する方法と勾配法(H1勾配法)による形状更新法を示した.さらに,その方法で得られる領域列は許容集合内に入ることを示した.初年度は,形状最適化問題と密度型位相最適化問題の構成方法とその正則な数値解法を示すことを目標とした.最初に,抽象的勾配法は,あるヒルベルト空間上で強圧的な双1次形式を用意することで定義可能であることを示した.形状最適化問題は,リプシッツ連続な境界をもつ有界な領域の集合(L2位相でコンパクト性)を許容集合として,境界値問題の解で構成された評価汎関数による制約付最小化問題として構成できる.このとき,許容集合の中から初期領域を選び,リプシッツ連続な関数で構成した領域変動の集合を考え,その閉単位球を許容集合にした,評価汎関数が最も減少するような領域変動を求める問題を構成し,それらの解を用いたラグランジュ乗数法により制約を満たす領域変動を求め,それによる領域変動の繰り返しにより極小最適解に到達できることを示した.しかしながら,領域変動に対する形状微分を求めると,その勾配は本来必要な滑らかさを有していないことを示せた.適切なH1空間を選択した勾配法をガラーキン法で解くことで正則性は保てる.密度型位相最適化問題についても同様の論理が展開できた.著者らが力法とよんできた方法や密度型位相最適化問題のH1勾配法とよんできた方法は,いずれも,抽象的勾配法において適切なH1空間を選択したH1勾配法の族にまとめられることを示せた.その成果は「RIMS Workshop-数値解析における理論・手法・応用」などで発表し,数理解析研究所講究録へ投稿した.さらに,応用面では,音場構造連成系の形状最適化問題を応用した放射音圧最大化を目指した楽器の形状最適化問題,大変形接触する弾性体の接触応力を既定の分布に近づける問題,多体運動系の形状最適化問題に対して,それらの問題が可解であることを示し,プログラムを開発し,妥当な結果が得られることを示した.平成21年度は,引き続き基礎理論の整備を進め,その成果を「ワークショップ変分法と領域摂動」の資料にまとめ,講演した.さらに,次の成果を得た.1.接触する弾性体の接触圧力が望みの分布となるように弾性体の形状を決定する問題に対して,実用に耐える数値解が得られることを示した(JSIAM Letters, 2, 2010, 1-4).2.楽器の最適設計への応用を目指した音場構造連成系の放射音圧を最大化する形状最適化問題に対して数値解を得た.

しかしながら,基本境界条件の境界や凹角部に適切な形状更新が行われない部分が現れた.その原因について,特異性の問題と形状微分の中に現れた曲率が原因ではないかと考察した.曲率は,境界形状の2階微分によって計算される.本研究で提唱する形状更新法によって,形状勾配よりも1階分の滑らかさの向上しか望めない.3.上記2.の課題を克服するため,本研究で提唱する形状更新法を繰り返す方法を高階のH1勾配法とよんで提案した.その内容を「研究集会数値シミュレーションの理論と実践」で発表し,専門家と討論した.一方,プログラム上の工夫として,誤差評価に基づく適応メッシュ分割機能の追加を検討した.本年度は,誤差評価についてのプログラムを作成した.4.連続体の密度型位相最適化問題に対して,密度制約の不等式の扱いが課題となっていた.設計変数を密度とは別に選び,密度を設計変数のシグモイド関数あるいは逆正接関数で定義することで,制約なしの密度型位相最適化問題を構成した.この問題に対して良好な数値解が得られることを確認した(日本応用数理学会2010年研究部会連合発表会で発表).5.脊柱特発性側彎症の成因解明と治療法に関する研究において,脊柱有限要素モデルをCTデータに近づける問題を形状と密度を設計変数にして構成し,その問題を解くプログラムを開発した.1.基礎理論について形状と密度型位相最適化問題の正則な数値解法に関する基礎理論をまとめ,その成果を国際会議の特別講演,招待講演,論文として公表した.その概要は次のとおりである.Hilbert空間上で構成された抽象的最適化問題に対して,評価関数がFrechet微分可能として,Hilbert空間上の強圧的な双1次形式を用いた抽象的勾配法を定義する.抽象的勾配法の解の一意存在はLax-Milgramの定理によって示される.楕円型境界値問題が定義された領域の形状あるいは位相最適化問題は,適切な滑らかさを備えた領域写像あるいは密度相当の関数の集合を許容集合として,それを含むHilbert空間上の関数最適化問題として構成される.解法は,双1次形式を具体的に指定した抽象的勾配法で構成される.両最適化問題に対してHilbert空間は異なるが,共にH^1級であることから,それらの抽象的勾配法をH^1勾配法と呼ぶ.楕円型境界値問題の既知関数や評価関数を適切に設定すれば,H^1勾配法の解は許容集合に含まれることが示される.2.数値解法について形状微分に境界の曲率が現れる場合の数値解法に関して,多角形や多面体のように区分的に曲率が零の境界に適用できる公式を用いれば,形状微分は頂点や辺上に多角形や多面体の接線として現れることから,通常の有限要素法を用いた解法に容易に組み込めることが分かった.位相最適化問題に対する誤差評価の理論もまとめられた.3.実問題への応用非定常Navier-Stokes流れ場の形状最適化問題に対する論文が公開された.リンク機構の最適設計問題に対して,強度規準を満たした下で運動エネルギーを最大化する形状最適化問題に対する形状微分の評価方法を示した.また,建築物の固有振動数および固有振動モードの実験値から損傷個所をみつける問題を構成し,その解法と固有振動数を用いた場合の数値例を示した.1.基礎理論について形状最適化問題に対する形状微分の評価式について,これまでの境界積分による表現に加えて,領域積分による表現を得た.
幼児期の身体運動と認知機能の関連～前頭前野の局所脳血流動態の測定から～

我々は、既に本研究で用いるための実験モデルを開発し、身体運動が認知機能を向上させること、更に、前頭前野の作用部位について詳細な検証をしてきた.これまで、認知機能3前頭前野における神経活動との関わりが深いことが報告されていた(Hillman et al., 2009)。しかし、前頭前野の何処で活動が増加するかはほとんど不明であった。脳は部位により機能が異なることから、認知機能を担う前頭前野の神経墓盤を解明するには、活動領域を明確にすることが必要条件となるが、運動がヒトの前頭前野のどの部位を活性化して認知機能を高めるかについては応募者の報告があるまで不明であった(Yanagisawa et al., 2010)。そこで、多チャンネル式近赤外分光分析装置(fNIRS : functional near infrared spectroscopy)を用いて、これらの不明点を明らかにした。今回は、一般成人に用いた実験プロトコルを用いて(Yanagisawa et al., 2010)、子どもに対する一過性の身体運動の効果を明らかにすることを目的とした。本研究ではまず、子どもを被験者として、一過性の身体運動が認知機能の向上に関与するか、その背景に前頭前野における神経活動の変化が伴うのかを明らかにする(研究1)。次に、身体運動の条件を変えて、単純な走運動においても研究1と同様の結果が得られるか検証する(研究2)。発達障がい児に対して身体運動が認知機能および前頭前野の神経活動にポジティブな効果をもたらすか検証する(研究3)。研究1に関して、一過性の運動が子どもの認知課題成績を向上させ、前頭前野背外側部の活動を向上させることが明らかになった。運動をした後に、子どもたちがパワーを発散したかのように静かに話を聞けるようになるのは、運動をすることで前頭前野背外側部の活動が亢進することによると考えられる。研究2に関して、単純な走運動では認知課題成績の向上はみられなかった。一方、楽しくサーキット運動を行うことによって認知課題成績が向上することが確認された。これらの結果から、子どもたちの認知機能を向上させるための運動条件として、単純な走運動ではなくサーキット運動のほうが効果的であることが明らかになった。これらの結果から、幼児にとって身体運動とは体力向上だけでなく学力向上にも関わる可能性が示唆される。今後の教育カリキュラム、保育制度の基準を作るための目安となると考える。