hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Th17細胞分化における新たなエピジェネティック制御機構の解析

Th17細胞の機能的多様性を生み出す分子メカニズムを理解するために、本研究では、エピジェネティック制御因子ZFP57およびAP1転写因子JunBの機能を調べた。ZFP57は、生体内で誘導されるTh17細胞に特異的に発現していた。しかしながら、T細胞特異的ZFP57欠損マウスはEAEの誘導に異常は認められなかった。一方、T細胞特異的JunB欠損マウスは、EAEに完全に耐性であり、病原性Th17細胞の産生も著しく損なわれていた。しかしながら、JunB欠損は腸にある非病原性Th17細胞の蓄積には影響を与えなかった。これらの結果は、JunBが病原性Th17細胞の産生に必須であることを示している。Th17細胞は細菌・真菌に対する生体防御および腸の恒常性維持に重要である。一方でこの細胞は自己免疫応答を主導するという有害な作用も持つ。このような多様な機能にはTh17細胞の不均一性および可塑性が関与するようである。たとえば、病原性の高いTh17細胞は自己免疫疾患の原因となるが、病原性の低いものは腸に常在し恒常性を保つと考えられている。さらに病原性Th17細胞からTh1細胞への分化転換は自己免疫疾患の誘導に重要であると示唆されている。しかしながらTh17細胞の多様性および可塑性を制御する分子メカニズムは不明な点が多い。私たちは生体内で産生されるTh17細胞に特異的に発現するエピジェネティック因子を見出した。この因子の発現は、in vitroで誘導したTh17細胞(CD4陽性IL-17陽性細胞)においては認められず、実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)を発症したマウスより単離したTh17細胞において高くみられた。In vitroで誘導した各種ヘルパーT細胞(Th1、Th2、iTreg)およびEAEマウスより得たCD4陽性IL-17陰性細胞群においても、この因子の発現は検出できなかった。しかしながら、様々な免疫細胞を用いた発現解析の結果、腸管より分離したILC3において特異的にこの因子が高レベルで発現していることがわかった。これらの結果は、このエピジェネティック因子はTh17細胞とILC3細胞に特異的に発現することを示唆する。ILC3はTh17細胞と類似した特性を持つことが知られている。この因子の生理的意義を解明するために、T細胞特異的遺伝子欠損マウスを作製した。このマウスは正常で、T細胞の発生も通常通りおこることがわかった。現在このマウスを用いて当エピジェネティック因子の自己免疫疾患における役割・機能を調べている。当初の予定通りターゲット因子のコンディショナルノックアウトマウスの作製に成功した。このマウスを用いて次年度に各種解析を行い、ターゲット因子の機能・役割を明らかにすることができると考えている。Th17細胞は細菌・真菌に対する生体防御および腸の恒常性に重要な役割を果たすが、自己免疫応答の誘導にも関与する。例えば、病原性Th17細胞は自己免疫応答を誘導するが、小腸に局在する非病原性Th17細胞は、腸の恒常性維持に関わることが示唆されている。しかし、Th17細胞の機能的多様性および可塑性を制御する分子メカニズムは十分に分かっていない。そこで、Th17細胞の機能および分化の制御メカニズムを理解することを目的として、まずin vitroおよび実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)を発症したマウスより単離したTh17細胞のマイクロアレイ解析を行った。その結果、ES細胞特異的エピジェネティック制御因子ZFP57が生体内で産生されるTh17細胞において高く発現していることを見出した。一方、in vitroで誘導した各種ヘルパーT細胞およびin vivoで誘導したTh1細胞などではZFP57の発現は、検出されなかった。ZFP57のTh17細胞における機能を明らかにするために、T細胞特異的ZFP57欠損マウスを作製した。このマウスにおけるT細胞の発生および腸局在Th17細胞の分化は正常に認められた。さらに、野生型マウスと同様のEAEに対する感受性を示した。EAEマウスにおけるT細胞の挙動を調べたところ、ZFP57欠損マウスのリンパ節および脳脊髄におけるTh17細胞の蓄積は野生型マウスと比べて同程度であった。今後は、Th17細胞におけるZFP57の機能を明らかにするために、他の自己免疫疾患モデルを用いて解析を行う予定である。ターゲット因子がTh17細胞の分化および疾患誘導能に必要であるか否かを検証するために、この因子を欠損したマウスにミエリンオリゴ糖タンパク(MOG)ペプチドの免疫を行い、Th17細胞に依存して起こる実験的自己免疫性脳脊髄炎症(EAE)を誘導する。

その後、EAEの症状をMOG免疫後40日まで観察し、EAEの発症タイミング、最大疾患スコアだけでなく疾患の慢性化におけるZFP57の役割を評価する。ここで、ターゲット因子がEAE発症に関与することが認められた場合、所属リンパ節内Th17細胞および脳脊髄に浸潤したTh17細胞の数と割合をフローサイトメトリー解析により継時的に調べる。一方、EAE発症への寄与が全く認められない場合は、バックアッププランとしてTh17細胞が関与する他の疾患モデルにおけるターゲット因子の寄与を調べる。具体的には、腸炎および関節リウマチ誘導に対する感受性を調べる。これらに対する感受性に変化が認められた場合、上記のEAEの解析と同様にTh17細胞の解析を行う。EAE誘導後14日のマウスの所属リンパ節よりTh17細胞を単離し、マイクロアレイ解析によりターゲット因子欠損により発現が変動する遺伝子を網羅的に調べる。またEAE誘導マウスからのTh17細胞を用いたクロマチン免疫沈降(ChIP)シーケンス解析を行い、この因子が結合するDNA部位を同定する。これらの解析を通して、このエピジェネティック因子のTh17細胞分化における役割および機能を明らかにする。免疫学本年度は消耗品、試薬の購入が当初予定していたよりも少なかった。しかしながら、ノックアウトマウスの解析が始まる次年度はより多くの消耗品が必要となるため、本年度の余剰金は次年度に使用する。本年度作製したノックアウトマウスの表現型解析のための試薬購入に用いる。
日本古代漢文学史における文章経国思想の研究

当該年度は、第1に、「文章経国思想」の最盛期である9世紀初頭に日本から渤海国王に宛てて作成、発信された外交文書の典拠や用例を探ることで文学観・政治観の具体相を捉えつつ、「文章経国思想」は唐と日本のみでなく渤海にも共有されているという新たな知見を得た。これは研究対象の拡大と考察の深化につながるであろう。第2に、9世紀後期において「文章経国思想」の推進者であった文人、菅原道真の詩句が『和漢朗詠集』の2大系統である粘葉本系統と関戸本系統の分岐点に存在することを基点に、その詩句と次の詩句が両本文系統において入換え可能だと考えられていたこと、作者注記が最初期から存在していたわけではなく、書き加えられ、変化していたことなどを新たに指摘した。また、勅撰和歌集や後代において勅撰と考えられていた和歌集の書写・収集・研究活動に触れることで、天皇および摂関家の「文章経国思想」推進を漢詩文のみならず和歌からも考察し、相対化する必要があるという着想を得た。第1、第2の成果については、明治大学古代学研究所国際学術研究会「交響する古代IX」、および、早稲田大学日本古典籍研究所の渤海使関係文筆資料研究会にて口頭発表した。申請者の研究方法および目的は、中国・初唐の太宗皇帝に関連する資料と平安時代の9世紀初期・中期・後期の漢詩文や漢詩文集の序文、天皇の詔勅、皇太子に対する教導書などを読解、比較検討することを通じて、100年以上にわたって太宗の文治政策や文学観、政治観の影響が見られることや、従来、9世紀初期に盛り上がり、中期には衰退したと見なされてきた「文章経国思想」は担い手が天皇から摂関家に交代しただけであり、9世紀後期においても続くことを証明する点にある。当該年度は、関連資料を収集し、平安時代の文献において太宗に関連する記述を探索した。当初想定していた資料においては、太宗の名や著作名、事績に関する記述は確認できたものの、語句上、表現上の関連は捉えづらく、文人官僚たちに知的・思想的影響を与えたということまでは証明できないかと思われた。しかし、本研究に関連して、早稲田大学日本古典籍研究所における渤海使関係文筆資料研究会に参加し、奈良時代後期、8世紀中期の外交文書における典拠や用例を詳細に検討し、議論を交わす機会を得た。その結果、当時の文人官僚が同時代の中国・初唐の官製文書を摂取、使用しており、後の平安時代初期、9世紀初期の方がかえって前時代の中国・六朝の文書に倣っているという逆転現象を見出すことができた。また、その過程で奈良時代の漢詩文における太宗関連文書の影響に関する先行研究に触れ、本研究に有効な概念規定や新たな資料、データベースを知ったため、資料を追加収集した。この研究内容や新たな知見、見通しについては、申請者の所属する聖学院大学の総合研究所2016第1回グルーバリゼーションと日本文化研究会における口頭発表、および、上記日本古典籍研究所紀要における注釈稿という形で発表した。申請者は【研究実績の概要】のとおり、初唐の太宗に関連する資料の影響が平安時代の資料に見出せるかという調査を研究の出発点とした。当初想定していた平安時代の資料においては、太宗の名や著作名、事績に関する記述は確認できたものの、語句上、表現上の関連は捉えづらく、文人官僚たちに知的・思想的影響を与えたということまでは証明できないかと思われた。しかし、時代区分や分野を広げて資料や先行研究を収集し、また、研究会の口頭発表をもとに複数の研究者と議論することで、本研究の遂行にとって有効な概念規定や新しい資料、データベースを知り得たため、計画を延引した。申請者の研究方法および目的は、中国・初唐の太宗皇帝に関連する資料と平安時代の9世紀初期・中期・後期の漢詩文や漢詩文集の序文、天皇の詔勅、皇太子に対する教導書などを読解、比較検討することを通じて、100年以上にわたって太宗の文治政策や文学観、政治観の影響が見られることや、従来、9世紀初期に盛り上がり、中期には衰退したと見なされてきた「文章経国思想」は担い手が天皇から摂関家に交代したのみであり、9世紀後期においても続くことを証明する点にある。当該年度は、太宗関連文書の影響に関する先行研究や新たな資料、およびデータベースCD-ROMを追加収集した。学会・研究会活動としては、9世紀後期において「文章経国思想」の担い手であった文人、菅原道真の作品と思想、作者像が後代にいかに受容されているかという問題について、10世紀初期に成立した『和漢朗詠集』の11世紀後期以降の伝本における異文の発生状況とその背景にある天神信仰の広がりから考察し、公益社団法人無窮会の東洋文化談話会研究大会にて口頭発表した。また、引き続き、早稲田大学日本古典籍研究所における渤海使関係文筆資料研究会に参加し、奈良時代後期、8世紀中期の外交文書における用例や典拠を検討し、当時の文人官僚が同時代の中国・初唐の官撰文書を摂取、使用している旨、資料と知見を得た。ほか、上記の漢文資料の主たる学術団体である和漢比較文学会、および全国漢文教育学会において新たに委員を務めることとなった。前年度に本研究の遂行に必要な資料や方法論を見つけて方針転換したため。具体的には、時代区分や分野を広げて資料やデータベースCD-ROM、先行研究を収集するようになったため、それらの分析や考察についてはいまだ不十分であり、遅延していると見なせる。

当該年度は、第1に、「文章経国思想」の最盛期である9世紀初頭に日本から渤海国王に宛てて作成、発信された外交文書の典拠や用例を探ることで文学観・政治観の具体相を捉えつつ、「文章経国思想」は唐と日本のみでなく渤海にも共有されているという新たな知見を得た。これは研究対象の拡大と考察の深化につながるであろう。第2に、9世紀後期において「文章経国思想」の推進者であった文人、菅原道真の詩句が『和漢朗詠集』の2大系統である粘葉本系統と関戸本系統の分岐点に存在することを基点に、その詩句と次の詩句が両本文系統において入換え可能だと考えられていたこと、作者注記が最初期から存在していたわけではなく、書き加えられ、変化していたことなどを新たに指摘した。また、勅撰和歌集や後代において勅撰と考えられていた和歌集の書写・収集・研究活動に触れることで、天皇および摂関家の「文章経国思想」推進を漢詩文のみならず和歌からも考察し、相対化する必要があるという着想を得た。第1、第2の成果については、明治大学古代学研究所国際学術研究会「交響する古代IX」、および、早稲田大学日本古典籍研究所の渤海使関係文筆資料研究会にて口頭発表した。第1に、【研究実績の概要】および【現在までの進捗状況】にて言及した、太宗に関連する新しい資料とデータベースの収集を終わらせる。第2に、9世紀初期の文人官僚たちの理念を顕著にあらわす勅撰集の序文を対象に、太宗関連資料と共通する語句や内容を析出する。第3に、活動期間が長く、9世紀中期と後期にそれぞれ異なる立場で理論形成に携わった菅原道真の著作を対象として、同様の作業を行う。そののち、9世紀初期、中期、後期に共通して見られる太宗関連の記述について典拠・用例を探索することで、意味内容や文脈を理解し、9世紀文学史、および思想史における「文章経国思想」の受容についての見取り図を把握する。第一に、研究のエフォートを上げる。第二に、学会・研究会で議論、情報収集して必要な資料や方法論に関する知見を得る。第三に、すみやかに資料を収集し、複写に関しては学生アルバイトの手を借りる。【現在までの進捗状況】で記したとおり、当初想定していた資料における分析結果からは文学史的・思想史的な証拠までは得られないかと思われたが、時代区分や分野を広げて資料や先行研究を収集し、また、研究会の口頭発表をもとに複数の研究者と議論することで、本研究の遂行にとって有効な概念規定や新しい資料、データベースを知り、計画を延引したため、次年度使用額が生じた。【現在までの進捗状況】で記したとおり、前年度に本研究の遂行に必要な資料や方法論を見つけて方針転換し、申請者がもともと専門としていたのとは異なる時代区分や分野の資料を探り探り収集しており、遅延しているため、次年度使用額が生じた。追加資料やデータベースの購入費、複写費、またそれらに伴う調査機関に対する謝礼、アルバイト人件費とする。
電気機器高精度損失評価への応用へ向けた領域分割・時間分割併用型並列電磁界解析法

本年度は,昨年度開発したプログラム(領域分割型並列有限要素法と並列化TP-EEC法の併用法)に対してスライドメッシュによる回転子の移動,鉄心の積層構造をモデル化するための均質化法,磁石・鉄心間の絶縁を考慮するための二重節点を導入し,開発手法を実規模レベルの回転機解析にまで拡張した.さらに,開発手法をインバータ駆動集中巻埋込磁石同期モータの鉄損解析に適用し,高並列計算環境における性能を評価した.その結果,領域分割型並列計算法の単独利用では十分な並列化効果を得られないような高並列計算環境下においても,時間分割型並列計算法を組み合わせることで並列性能が大幅に改善され,さらなる計算速度向上を達成した.本研究成果については,電磁界数値解析分野で最大の国際会議にて発表するとともに,投稿した論文についてIEEE Transactions on Magneticsへの掲載が決定している.また,領域分割型並列有限要素法と並列時間積分法の1つであるPararealを組合せ,電気機器の過渡現象解析に特化した空間分割・時間分割併用型並列計算法を開発した.本手法をかご形誘導電動機の始動特性解析に適用し,高並列計算環境下における開発手法の性能評価を行った.その結果,領域分割型並列有限要素法やPararealの単独利用では速度改善効果が得られないような場合においても,開発手法によりさらなる高速化を達成した.一方で,規模の大きい三次元解析時には,Pararealとの併用法よりも領域分割型有限要素法の単独利用の方が高速であるなどの課題も明らかにした.さらに,開発手法を実機解析に適用するために必要な軟磁性材料の磁気特性データベースの構築を進めるとともに,異常渦電流損も含めた動的ヒステリシスモデリングの高度化も実施した.本年度は,領域分割型並列有限要素法と並列化TP-EEC法を組み合わせた空間分割・時間分割併用型並列有限要素法を回転機解析にまで拡張し,実規模回転機の定常状態解析を対象として高並列計算環境下での並列性能を詳細に検討した.得られた成果について国際会議での発表や論文投稿を行い,論文誌への掲載が決定するなど,2年目以降の重点課題であった研究成果の発信についても積極的に取り組んだ.さらに,過渡現象解析を対象とした空間分割・時間分割併用型並列有限要素法も新たに開発し,かご形誘導電動機の始動特性解析を対象として,従来法(空間分割型並列有限要素法または時間分割型並列有限要素法の単独利用)との得失比較を行った.その結果,開発手法の有効性を定量的に示すとともに,従来法の単独利用の方が良好な性能が得られる条件も明らかにした.本研究の成果については国内外の会議にて口頭発表を行うとともに,学術誌への論文投稿を行っている.また,過渡現象解析を対象とした開発法の課題を整理するとともに,性能改善に向けた対応策についても方向性を示すに至っており,本手法のさらなる深度化については最終年度に取り組む予定である.加えて,電気機器の磁界解析に必要不可欠な磁性材料の磁気特性データベースの充実化を図るとともに,PWM励磁下での鉄損算定精度向上を企図した鉄損モデリング法の構築も行った.したがって,当初の計画通り本年度は定常状態解析および過渡現象解析ともに空間分割・時間分割併用型並列有限要素法の回転機解析への適用を達成しており,また研究成果の対外発表も積極的に取り組むことができているとともに,次年度に向けた課題と対応方針も明確化していることなどから,本研究課題は順調に進展していると考えている.最終年度には,過渡現象解析を対象とした空間分割・時間分割併用型並列計算法の改良を重点的に実施する.本年度に採用したPararealは工学・計算科学など広い分野で活用されていて信頼性が高く,また実装が容易である特長を有するが,使用プロセス数と比較して良好な並列化効率を達成することは容易ではない.そこで,時間分割型並列有限要素法として時間領域並列化有限要素法(TDPFEM)を採用し,実規模電気機器の損失評価への使用に耐え得る実用的な空間分割・時間分割併用型並列計算法の開発を目指す.TDPFEMは時間周期有限要素法の定式化を微修正し,過渡現象解析にまで拡張した時間分割型並列計算法であり,これまでの検討により回転機の二次元過渡特性解析においてはPararealよりも良好な並列性能が達成可能であることを確認している.したがって,領域分割型FEMと組合せることで,規模の大きい三次元解析においても良好な並列性能を達成しうる空間分割・時間分割併用型並列計算法が構築できる可能性がある.そこで,領域分割型並列有限要素法とTDPFEMの併用法を実装するとともに,開発手法をかご形誘導電動機の三次元解析に適用し,高並列計算環境下における並列性能の評価を実施する.加えて,軟磁性材料の磁気特性データベースの拡充を引き続き実施するとともに,ヒステリシス特性モデル化法のさらなる高度化も目指す.さらに,2年目以降の重点課題であった研究成果の発信については,国内外学会での発表・論文への投稿を積極的に進めていくとともに,各分野の一線の研究者・技術者の意見を取り入れることで開発手法のさらなる実用性向上を図る.

空間的にも時間的にも大規模問題である実規模電気機器の高速・高精度な損失評価を目的として,本研究では空間分割型並列計算法と時間分割型並列計算法を融合し両者の特長を活かした新しい並列有限要素法の構築を目指す.本年度は第一段階として,空間的並列計算法として領域分割型並列有限要素法,時間的並列計算法としては時間分割数が少ない場合でも大きな速度向上効果が期待できる並列化TP-EEC法を採用し,静止器を対象とした空間分割・時間分割併用型並列有限要素法の開発を行った.提案手法の妥当性や速度向上率を検証するために,三相三脚変圧器の大規模磁界解析を実施した.その結果,領域分割型並列計算法の単独利用では十分な並列化効果を得られないような高並列計算環境下においても,並列化対象ループが異なる2種類の並列計算法を組み合わせることで並列化効率が改善され,さらなる計算速度向上を達成した.さらに,時間分割数と領域分割数の配分法についても,計算時間の観点で最適値が存在することを定量的に示した.一方,開発手法をかご形誘導電動機の磁界解析にまで発展させるためには,回転子バーの本数に基づいて決定可能な特定のすべりにおいて成立する多相交流の時間周期性を考慮する必要がある.そこで本年度は,誘導機解析を目指した基礎的検討として,時間分割型並列計算法として採用している並列化TP-EEC法に多相交流時間周期条件を導入し,実機解析における有用性を検証した.その結果,非線形磁気特性を考慮した時間調和渦電流解析法による初期値決定法を組み合わせることで,大幅な収束性改善効果が得られることを明らかにした.さらに,電気機器の鉄心を構成する電磁鋼板の磁気特性測定,磁気特性データベースの構築およびベクトルヒステリシス特性を含めたモデル化なども,開発手法の実機解析への適用を視野に入れて実施した.初年度には,領域分割型並列有限要素法と並列化TP-EEC法を組み合わせることで空間分割・時間分割併用型並列有限要素法を実現し,周囲構造物も考慮した実規模の三相三脚変圧器を対象として開発手法の有効性・並列化効果を検証した.また,2年目以降の課題である回転機解析,特に誘導電動機解析へ開発手法を発展させるため,多相交流時間周期条件を考慮した並列化TP-EEC法を実装し,かご形誘導電動機の定常特性解析における有効性を明らかにした.研究設備についても,本研究の遂行に必要なハードウェア・ソフトウェアの整備はほぼ完了している.したがって,本研究課題の進捗状況として,研究成果および研究環境整備の両面において,当初の計画と比較して非常に順調に進展していると考えている.一方で,空間分割・時間分割併用型並列計算法における適切な時間分割数と空間分割数の配分法については検討の余地が残されており,最適配分の自動決定法確立に向けた種々の検討が必要と考えられる.また,初年度は研究立ち上げに注力したため,本研究の成果発表については不十分な面もある.しかしながら,研究成果の対外発表は2年目以降の重点項目として当初から計画しており,今後国際会議や論文誌への投稿も含めて積極的に対応していく予定である.また,開発手法は,現状では定常特性解析のみに対応しているが,電気機器設計段階では過渡的な機器特性を把握したいニーズも多くある.そこで,物理現象の時間的な周期性を活用できない過渡現象解析にまで対応可能な空間分割・時間分割併用型並列計算法の開発が望ましいと考えられる.本年度は,昨年度開発したプログラム(領域分割型並列有限要素法と並列化TP-EEC法の併用法)に対してスライドメッシュによる回転子の移動,鉄心の積層構造をモデル化するための均質化法,磁石・鉄心間の絶縁を考慮するための二重節点を導入し,開発手法を実規模レベルの回転機解析にまで拡張した.さらに,開発手法をインバータ駆動集中巻埋込磁石同期モータの鉄損解析に適用し,高並列計算環境における性能を評価した.
特異反応場を有する界面ナノ組織体の構築

本研究は,界面活性機能分子の電場界面での分子集合自己組織化を利用して,水溶液系におけるスーパーオキシドイオン(O_2^-)の電解生成と反応解析のための分子修飾電極を開発し,この自己組織化界面の特異な反応場を明らかにすることを目的として行われ,本年度は次の成果を得た。1.キノリンのメチル及びフェニル誘導体界面活性分子を含む水溶液中に,水銀電極を浸すと電極表面上に“quasi-liquid"な疎水性マトリックス層が形成され,しかも酸素を溶解させ電解還元を行うと,O_2のO_2^-への1電子還元反応が起こることを見い出し,その確証実験を行った。電極上界面活性分子の吸着配向及びマトリックス構造が電極電位とともに変化することをin situ FTIR法,電気二重層容量の測定及びin situ EQCM法により明らかにした。2.チオフェノール及びその類縁体を金電極表面上に自己組織化した電極を用いることによって,水溶液系でO_2^-を電解生成できることをはじめて見い出し,その確認実験を行った。3.生体系でのO_2^-の反応場モデルとして,疎水的非プロトン性有機溶媒中で電解生成したO_2^-のジスムテーション(不均化反応)を電気化学法及びパルス電解・ストップトフロー分光法で解明した。4.ウミホタルルシフェリン誘導体MCLAとO_2^-との特異反応による化学発光現象をin situ電気化学蛍光分光測定法で解析し,この発光現象を抗酸化能の評価に利用できることを明らかにした。
エンドサイトーシス膜系における位置情報に基づく細胞のシグナル統合機構の解明

本年度は細胞内膜系の受容体分子選別輸送調節におけるコレステロール代謝の役割と、その発生シグナル制御などの生理的意味の解明を目的に、研究を進めた。今回、ラノステロールのコレステロールへの変換に関与しているNAD(P)Hステロイド脱水素酵素様蛋白質(Nsdh1)が、哺乳動物細胞内の脂肪滴(lipid droplet)周囲に偏在することを見いだし、また、その局在の異常が、形成異常に結びつく可能性を示唆するデータを得た。哺乳動物の後期コレステロール生合成酵素群は小胞体に一様に分布するとされてきたが、予想に反し、Nsdh1が脂肪滴に偏在することを初めて確認した。細胞の増殖がNsdh1を介するコレステロール合成に完全に依存する条件でも、Nsdh1が脂肪滴上に局在することから、活性を持つNsdh1が脂肪滴上に存在すると考えられる。ところが、ヒト胎児発生異常であるCHILDシンドロームの原因となるミスセンス変異G205Sを持つNsdh1は、脂肪滴上に局在することができず、不活性型であった。一方、後期エンドソームでのインスリン様成長因子2/マンノース6-リン酸受容体(IGF2/MPR)の選別をになう蛋白質であるTIP47が、Nsdh1の存在する脂肪滴上に局在することを見いだした。Nsdh1の発現は、LEX2変異株での、コレステロール欠乏に起因する、後期エンドソームでの異常なIGF2/MPR選別を修正することがわかっている。したがって、脂肪滴表面が、コレステロールとTIP47に依存する、受容体選別輸送制御の機能ドメインとして働いている興味深い可能性が示唆された。以上の結果より、脂肪滴のこれまで考えられていなかった多様な機能と、発生分化における受容体機能制御との関連が注目される。エンドサイトーシス後期過程に異常のあるCHO変異株群を用いて、シグナル受容体分子の選別輸送とシグナル伝達応答の連関の解明を目指し、解析を進めた。レトロウイルスベクターを用いた発現クローニングなどの手法により、変異株のひとつ、LEX2株では、コレステロール生合成の後期過程に関わる酵素のひとつ、NAD(P)Hステロイド脱水素酵素様タンパク質(NAD (P)H steroid dehydrogenase-like protein, NSDHL)分子に異常があることにより、細胞内遊離コレステロールレベルが低下し、後期エンドソームでの分子選別に異常が生じていることを突き止めた。そして、(1)後期エンドソーム多胞体からのゴルジ方向への分子選別にコレステロールが必須であること、(2)この分子選別過程に、多胞体構造の再構築が重要な役割をもつと考えられること、を示した。これらの結果からから、NSDHLの活性が、MVBでのインスリン様成長因子2/マンノース6-リン酸受容体などの選別輸送を制御している可能性を示唆した。
高齢者における術後感染予防抗菌薬の適正使用指針作成に関する研究

○研究目的手術部位感染(Surgical site infection ; SSI)などの術後感染は患者の予後に影響を及ぼすだけではなく、患者の入院期間の延長、入院コストの増大にも影響を与え、その予防は医療の質を高めるための重要な課題となっている。また、複数の基礎疾患を有する高齢者が手術対象となる場合も多く、術後感染症の発生に対する影響も懸念される。本研究では、術後感染予防抗菌薬の投与方法や投与期間等の適正化につながる情報を得ることを目的として、当院における高齢者に対する術後感染予防抗菌薬の使用状況と基礎疾患などの患者背景について調査を行った。○研究方法平成19年4月1日平成22年3月31日に手術が施行されたDPC適応の大腸がん患者160名を対象とした。予防抗菌薬投与終了後30日以内に抗菌薬の再投与が行われ、感染の発症が認められた症例をcase群(117例)、それ以外をcontrol群(43例)とした。医事算定データおよび電子カルテに記録された患者情報および抗菌薬の使用状況、臨床検査データ、手術情報からロジスティック回帰分析を用いて要因解析を行った。○研究成果ほとんどの症例でSSI予防策が実践されていた。抗菌薬の予防投与日数が術当日を含め2日までの群と3日以上の群では術後感染の発生に差は認められなかった。一方、手術に関する因子においては創分類(クラス3以上)が術後感染の要因となった。また、患者個々が有していたリスクのうち、ASA(3以上)および人工肛門造設が感染リスク因子であることが示唆された。さらに、リスク因子がない群において投与日数が2日以内の群と、3日以上の群で再投与率を比較した結果、有意差は認められなかった。従って、リスク因子を有さない症例においては、予防抗菌薬は2日以内の投与でも術後感染の発生に影響しないと考えられ、短期間投与でよいことが推察された。
ハイパーメディアにおける数学学習用ノート機能に関する研究

本研究では、ワープロなどの電子化された記述道具の機能や特徴とペーパーメディアのノートの機能を基に教育的立場から電子ノートの機能を検討した。とくに、これまでの単なるペーパーノートの置き換えでなく電子化することによる編集や精密さなどの新たな機能を模索した。その結果として、数学教育のための以下のシステムを設計し、本科研費にて購入したパソコン上に試作した。(1)アプリケーションプログラムを用いたノートMSWindows上の市販のハイパーメディア型ワープロソフトをシステムのベースとして、基本的な記述や修正機能をそのワープロソフトで実現し、後述の数学教育特有の機能をリンクするシステムを検討した。(2)教科書用レーザーディスク表示システムこれまでに作成したレーザー教材をMSWindows上に表示するシステムを試作した。この表示された画像と音声は、先のノートに張り付けたりすることができ、数学学習でのメディアの統合が可能となった。(3)数学シミュレーションシステム数学のシミュレーションを逐次的なシミュレーションとアルゴリズミックなシミュレーションに区分し、それぞれの入出力インターフェースを設計した。とくに後者のシミュレーションでは、数学用(数式処理用)PADを設計した。本研究により数学学習用のハイパーノートの機能を具体化することはできたが、今回は単独の研究であることから、できる限りMSWindows上の市販アプリケーションを利用したため、詳細なインターフェースを完成するには至っていない。今後、多人数でのプロジェクトにて実用システムを完成することが課題である。
屈曲形分子を基盤とした層内結晶性の液晶：多様なナノ構造と圧電性

本研究では、有機系の圧電材料として近年注目されている、層内結晶性を有する屈曲形分子からなる液晶(以下、屈曲形液晶と呼ぶ)についてナノ構造の多様性を決定する要因を明らかにする。扱っている屈曲形液晶(B4相)は純粋状態ではスポンジ構造である。初年度では、この液晶のナノ構造の形成と変化には有機溶媒が何の役割を果たすのかの関係を調べた。混合物においては棒状液晶とだけでなく、液晶性を示さない一般有機溶媒とでも、B4相の発現温度まで降温すると、スポンジ構造の替わりにねじれ構造またはナノチューブ構造が混合物から相分離し、出現するという結果が得られた。溶媒の比率が多ければ多いほど、ナノチューブ構造が形成しやすいことも分った。明らかにB4相のナノ構造の多様性には表面張力が影響を与えると結論づけられる。さらに、キラル溶媒と混合させ、ナノチューブ構造を作った時には、偏光顕微鏡観察した限りではキラル分割が起きた。つまり、ナノチューブもキラリティを持つと考えられ、現象として興味深いである。SEM(走査電子顕微鏡)とTEM(透過電子顕微鏡)でより詳しく観察したところ、ナノチューブの両端にはねじ閉じた部分がしばしば見えた。そのため、ナノチューブはねじれ構造の極端にきつくねじれた結果だと考察できる。これは、過去の文献で報告された、キラル構造を作るキラルな脂質分子と類似するが、大きく違うのが屈曲形分子はアキラル(不斉炭素を持っていない)であるにも関わらずキラル構造が形成できることである。研究計画に沿って研究をおおむね順調に進めている。また、上述した、B4相液晶を一般有機溶媒や棒状液晶分子と混合させたときに今まで報告されたことがない“ナノチューブ"構造が生み出されることが分かったので、これについて論文にまとめている。当初の予定通り、本研究課題を実行する。まず、ねじれ構造、ナノチューブ構造の強誘電性をSHG(光第二高調波発生)光学系を用いて評価する。次に、両構造を一方向に配向させ、圧電定数を測定する。なお、液晶ディスプレイに広く採用されている技術である、ラビング(配向膜を一方向に擦る)法を用いて、ねじれ構造が棒状液晶分子と一緒にラビング方向に沿って配向するようになる実験は前倒しで行った。良い配向になっていることも確認できた。前半の実験は思ったより消耗品費と設備利用料がかからなかった。最終年度は、液晶評価用セル、TEM観察用の支持膜付きマイクログリッド、SHG光学系の各種光学部品の購入費用に使用する。また、査読付の国際誌に投稿、および国内外学会にて成果発表もする。
鏡像体は異常か正常か-発生拘束の進化学的検証

本研究により、モノアラガイの左右二型変異変異系統を用い、左右二型の遺伝子型やゲノム構成とは無関係に左右軸を反転させる手法を確立した。すなわち、右巻遺伝子のホモ接合体DDと左巻遺伝子のホモ接合体ddを交雑し、Ddを得る。この場合、左右極性は母親の核遺伝子型が決定するため、ddが産むDdは左巻になるが、DDが産むDdは右巻になる。この遺伝様式を活用し、両親の核ゲノムを共有し、巻型の遺伝子型も同一のDdでありながら、左右逆に発生する個体を作成できる。現実には、モノアラガイは同時雌雄同体であり、かつ自家受精による繁殖を容易に行う。ゆえに、核遺伝子の分子マーカにより、右巻遺伝子のホモ接合体DDと左巻遺伝子ホモ接合体ddが互いに交雑してDdが得られたか否かを確認する必要がある。RAPD法によりこの他家受精を確認した後、左右の発生軸を反転させた場合の形態変化と適応度変化を実測することにより、鏡像発生に対する発生拘束とそれによる鏡像体の進化的拘束の存在を立証した。これらの研究成果を基盤として、モノアラガイの左右反転が初期発生のどの段階でもっとも早く発生拘束の検出が可能になるかを、受精卵の鏡像発生の直接観察により追跡した。その結果、第二、第三卵割の細胞分裂の3次元パターンに定量可能な発生拘束の効果を発見した。もっとも容易に定量できる変異は、8細胞期の大割球の分裂面と小割球の分裂面とが動物極から見て相互にずれる角度(螺旋度)である。この螺旋度の分布の統計解析により、左巻卵割の分裂パターンが右巻卵割の分裂パターンの鏡像とは大きくずれており、ずれの程度を計量・解析できることがわかった。発生拘束の実験証明に加え、その効果の量的解析を可能にした実験系としては史上初めてのものである。これまでの研究により確立したモノアラガイの左右巻型変異系統を用い、右巻遺伝子のホモ接合体DDと左巻遺伝子のホモ接合体ddを交雑し、Ddを得た。左右極性は母親の核遺伝子型が決定する。ゆえに、ddが産むDdは左巻になるが、DDが産むDdは右巻になる。この遺伝様式を活用し、両親の核ゲノムを共有し、巻型の遺伝子型も同一のDdでありながら、左右逆に発生する個体を作成した。殻の形を比較する方法の改善のために、2次元のデジタル画像を用いた計測システムを開発した。これにより、ノギスを用いての形態測定と比べ、測定の効率と精度が著しく向上した。だが当然ながら、殻を撮影する時点での殻の置き方に依存して2次元画像の形は大きく変化するため、この殻の置き方を常時容易に再現できることを条件として本システムが再現可能な測定値をもたらすことを統計解析により確証した上で用いた。基本的に、従来の測定により検出された左右巻型間の形の相違は同様にデジタル解析においても確認されたが、全体の傾向として、各測定値の分散が減少し、統計的に有意な平均値の差異が検出される頻度が減少していることが本研究によりあきらかとなった。この結果は、デジタル画像による測定値の再現効率の向上に大きく依存していると考えられる。そのため、従来の測定値をもとに議論されてきた発生拘束の量的な程度は、測定方法に依存することを示唆している。今後は、このデジタル画像による測定方法の改良と3次元画像による形態計測により得られる結果と照合することが新たな課題としてうきぼりになった。これまでの研究結果から、これら左右二型はゲノムを両親のゲノムを同等に共有するゆえに、殻の形を決定する量的遺伝子は左右二型の間で異ならないにもかかわらず、殻の形は鏡像対称にはなっていないことが判明している。そこで、この個体発生の過程で生じた左右反転に起因する形態変化が適応度を左右するのか否か、その点にしぼって生活史形質の比較を行った。結果として、孵化までの生存率が左巻では有意に低いことが判明した。この結果は、自分自身のゲノムにかかわらず、受精卵が左右どちらの極性を発現し、左右型のどちらに成長するかしだいで、生存率が変化することをしめしている。したがって、自分自身の遺伝子ではなく、生まれてから左右どちらの型に発生するかしだいで適応度が変化することがあきらかである。この結果は、受精卵の最初の卵割から発現する左右極性の反転それ自体が適応度を変更することを示す点で、発生拘束を明示しており、しかもその発生拘束が安定化淘汰をもたらすことを実験的に証明するものである。

この遺伝様式を活用し、両親の核ゲノムを共有し、巻型の遺伝子型も同一のDdでありながら、左右逆に発生する個体を作成できる。現実には、モノアラガイは同時雌雄同体であり、かつ自家受精による繁殖を容易に行う。ゆえに、核遺伝子の分子マーカにより、右巻遺伝子のホモ接合体DDと左巻遺伝子ホモ接合体ddが互いに交雑してDdが得られたか否かを確認する必要がある。RAPD法によりこの他家受精を確認した後、左右の発生軸を反転させた場合の形態変化と適応度変化を実測することにより、鏡像発生に対する発生拘束とそれによる鏡像体の進化的拘束の存在を立証した。これらの研究成果を基盤として、モノアラガイの左右反転が初期発生のどの段階でもっとも早く発生拘束の検出が可能になるかを、受精卵の鏡像発生の直接観察により追跡した。その結果、第二、第三卵割の細胞分裂の3次元パターンに定量可能な発生拘束の効果を発見した。もっとも容易に定量できる変異は、8細胞期の大割球の分裂面と小割球の分裂面とが動物極から見て相互にずれる角度(螺旋度)である。この螺旋度の分布の統計解析により、左巻卵割の分裂パターンが右巻卵割の分裂パターンの鏡像とは大きくずれており、ずれの程度を計量・解析できることがわかった。発生拘束の実験証明に加え、その効果の量的解析を可能にした実験系としては史上初めてのものである。
持続可能性の内容重視日本語教育における意識分析に基づく学習のデザインの基礎の研究

本研究は、持続可能性の内容重視日本語教育における学習者意識の変容を分析する。持続可能性とは、グローバル化のもとで加速化する環境危機、開発、貧困、雇用・社会保障不安等の諸困難により持続不可能な、個人・社会の転換を目指すライフスタイル、社会経済のあり方を指す。従来の内容重視の言語教育は、専門学習の準備として行われてきた。国内外でグローバル化への対応に向け、教育の専門化・細分化による産業界即戦力養成が急である。このような専門化・細分化に対して個人のライフスタイル、社会経済の転換など人としての生き方に関わるジェネラルな教育を横断的カリキュラムで行う教育システムの形成が必要である。本研究の対象となる日本語教育は、そのようなリベラルアーツ教育を目指す場として実現する点に独創的な価値がある。本研究では、従来取り上げられなかった学習者が持続可能性と自分との関連(レラヴァンス)を見出す切り口を多面的に設定する日本語教育により促される意識の変容を取り上げる一例(グローバル化に対応するための構造改革による雇用・社会保障上の不安等)持続可能性の社会レベルでの揺らぎに対する(「就職・子育ての選択」「就職と直結する専門学習など」学習者が迫られる切実な問題に対する「問い」(自分はどんな生き方をしていくのか(行動基準)など)の切り口。その問いを考える手がかりとして、日本語による資料・文献の読み、ビデオ視聴、タスク活動、内省レボート記録を実施し、分析結果を公刊した。従来の内容重視の言語教育は、専門学習の準備として行なわれてきた。このような専門化・細分化に対して個人のライフスタイル、社会経済の転換など人としての生き方に関わるジェネラルな教育を横断的カリキュラムで行なう教育システムの形成が必要である。本研究では、従来取り上げられなかった学習者が持続可能性と自分との関連(レラヴァンス)を見出す切り口を多面的に設定する日本語教育により促される意識の変容を取り上げる一例(グローバル化に対応するための構造改革による雇用・社会保障上の不安等)持続可能性の社会レベルでの揺らぎに対する、(「就職・子育ての選択」「就職と直結する専門学習など)学習者が迫られる切実な問題に関する「問い」(自分はどんな生き方をしていくか(行動基準)など)の切リ口。その問いを考える手がかりとして・日本語による資料・文献の読み、ビデオ視聴、タスク活動、内省レポート記録を実施した。持続可能性とは、グローバル化のもとで加速化する環境危機、開発、貧困、雇用・社会保障不安等の諸困難により持続不可能な、個人・祉会の転換を目指すライフスタィル、社会経済のあり方を指す。従来の内容重視の言語教青は、専門学習の準備として行なわれてきた。本研究では、従来取り上げられなかった学習者が持続可能性と自分との関連(レラヴァンス)を見出す切り口を多面的に設定する日本語教育により促される意識の変容を取り上げる一例(グローバル化に対応するための構造改革による雇用・社会保障上の不安等)持続可能性の社会レベルでの揺らぎに対する、(「就職・子育ての選択」「就職と直詰する専門学習など)学習者が迫られる切実な問題に関する「問い」(自分はどんな生き方をしていくか(行動基準)など)の切りロ。

その問いを考える手がかりとして、日本語による資料・文献の読み、ビデオ視聴、タスク活動、内省レボート記録を実施し、分析結果を公刊した。
高効率な高温度地層掘削のための掘削条件-坑井内温度-ビット寿命の関係の定式化

本研究では、高温度地層掘削におけるビット寿命低下の原因となる、ビット内部温度上昇によるベアリング部の損傷について、地層からの熱だけでなくベアリング部で機械的負荷により発生する摩擦熱も考慮し、掘削条件-坑内温度-ビット寿命の関係を検討した。そのために、1.様々な機械的負荷条件(荷重-回転数条件)におけるビット内部の発熱量とビット表面と内部との温度差の関係、2.坑内温度(坑底における循環泥水温度)とビット表面温度の関係、3.0リングシールが晒される温度・時間とベアリングの熱損傷の関係、4.実坑井におけるビットの被温度履歴とビット使用時間およびベアリング損傷度の関係を考慮した。1.と2.については、掘削時ビット環境模擬装置を用いて、比較的高負荷の場合においても、ジャーナルベアリング型のトリコーンビット内部の発熱量および温度の測定試験を行った。掘削条件とベアリング内部と表面との温度差との関係を検討した結果、これまでの実験結果から予想していたような、荷重と回転数の上昇とともにビット内部温度も上昇するという単純なものではなく、ベアリング特性数で整理されるストライベック線図で考えると流体潤滑ではなく境界潤滑の状態にあることが示唆された。3.については、NBR製および耐熱性がよいHNBR製のOリングシールを用いた熱劣化試験(グリース浸透)を行い、被熱後のOリングの引張試験を行った。その結果、それぞれの材質のOリングシールが使用不可能になる(弾性が著しく失われる)温度と時間の関係を明らかにした。また、実坑井にて使用されたビットから取り出したOリングシールについても引張試験を行い、ベアリングの熱損傷によるビット寿命と被熱温度・時間の関係を調査した。また、4.については、近年掘削された実坑井(高温度井)の掘削日報、掘削報告、検層結果などのデータを用いて、坑井掘削中の坑内温度を数値シミュレーションによって解析した。平成17年度では、以下の内容について検討を行った。1.ベアリング内発熱量、ビット表面と内部温度の差と掘削条件との関係掘削時ビット環境模擬装置を用いて、比較的低負荷におけるローラーベアリング型のトリコーンビット内部の発熱量および温度の測定試験を行った。既に実施していたジャーナルベアリング型のトリコーンビット内部の発熱量・温度の測定結果と併せて、掘削条件とベアリング内の発熱量・表面との温度差との関係を検討した。その結果、比較的低負荷の掘削条件におけるベアリング内部温度を、基準条件との発熱量比および温度差比から推定する方法を提案することができた。2.Oリングシールの性能劣化と温度との関係通常のNBR製よりも耐熱性がよいHNBR製のOリングシールを用いた熱劣化試験(グリース浸透)を行い、被熱後のOリングの引張試験を行った。その結果、HNBR製Oリングシールが使用不可能になる(弾性が著しく失われる)温度と時間の関係を明らかにした。また、実坑井にて使用されたビットから取り出したHNBR製Oリングシールについても引張試験を行った。3.実坑井の坑内温度解析近年掘削された実坑井(高温度井)のうち、掘削データ入手可能な坑井をピックアップした。それらの坑井の掘削日報、掘削報告、検層結果などのデータを用いて、坑井掘削中の坑内温度を数値シミュレーションによって解析した。温度解析の結果、各ビットが晒された温度と時間を明らかにした。
通常型膵癌に腫瘍浸潤T細胞を増加させる新規免疫療法の開発

免疫チェックポイント阻害剤(Immune Checkpoint Inhibitor; ICI)は、様々ながん種に適応が拡大されているが、難治がんである膵癌では、複数の臨床試験で腫瘍縮小効果が認められていない。ICIが高い抗腫瘍能を発揮するためには、多くの腫瘍特異的細胞障害性T細胞が腫瘍局所に存在する必要があるが、ほとんどの膵癌では腫瘍浸潤リンパ球(Tumor infiltrating lymphocyte; TIL)が極めて少ない。本研究では、独自に樹立した遺伝子変異の少ないマウス膵癌オルガノイド細胞株を用いて、遺伝子変異が少ない通常の膵癌に対してTILを増加させる手法の開発を目指す。
電子欠損型感応性π電子系の構築と機能

カルボカチオンと等電子構造である3配位ホウ素をπ骨格に組み込むことにより,特異な反応性,光物性,電子特性を示す電子欠損型π電子系の創出に取り組んだ.フォトクロミック機能を有する新たなホウ素化合物の開発や,ホウ素ドープナノグラフェンの一連のモデル化合物の合成と物性評価に成功した.特に後者で得られた平面性ホウ素π電子系をメソゲンに用いることにより,両極性電荷輸送特性をもつカラムナー液晶を開発した.カルボカチオンと等電子構造である3配位ホウ素を組み込むことにより,電子欠損型π電子系の創出が可能となる.本研究では,新奇な電子欠損型含ホウ素π電子系の創出と安定化に取り組み,この感応性化学種の応用開拓を目指す.本年度は,主に以下の2つの結果を得た.【電子欠損型π電子系の安定化の新手法の確立】含ホウ素π電子系材料の設計では,できる限りかさ高い置換基をホウ素上に導入し立体保護を実現し,速度論的安定化を図ることがこれまでの考え方であった.これに対し,本研究では,5配位ホウ素構造の実現による安定化について取り組んだ.通常,第2周期元素であるホウ素原子は4配位までしか取り得ないが,強制的に5配位構造を実現することにより,安定化のみならず,電子構造の修飾も可能になると期待した.ジアルコキシ基を導入したアントリル基をホウ素に導入し,これを塩素化することにより,5配位ホウ素骨格の構築に成功した.そして5配位構造が光物性,電気化学特性に及ぼす効果について明らかにした.【電子欠損型π電子系の励起状態,還元状態の電子状態解析】含ホウ素π電子系の新たな反応様式としてbora-Nazarov反応を発見し,このフォトクロミック分子系としての潜在性について検討を進めている.一連のトリアリールボランの光反応について検討したところ,bora-Nazarov反応とは異なる様式の反応が進行することを見出した.現在,この反応の詳細な機構解明を実験と理論(吉澤(九大),池田(阪府大)との領域内共同研究)の両面から検討中である.カルボカチオンと等電子構造である3配位ホウ素を組み込むことにより,電子欠損型π電子系の創出が可能となる.本研究では,新奇な電子欠損型含ホウ素π電子系の創出と安定化に取り組み,この感応性化学種の応用開拓を目指す.本年度は,主に以下の2点について検討した.【電子欠損型π電子系の安定化の新手法の確立】含ホウ素π電子系材料の設計では,いかに安定化するかが鍵を握る.本研究では,速度論的安定化に適した立体保護基の開発,構造固定による安定化,5配位ホウ素構造の実現による安定化の3つのアプローチにより取り組んでいる.本年度は,新たな立体保護基の開発を進めるとともに,構造固定による安定化で得られる安定ボラン骨格を用いた液晶材料の開発に成功した.【電子欠損型π電子系の励起状態,還元状態の電子状態解析】上記で合成したホウ素液晶は,トリフェニルボラン骨格の平面構造に由来して,カラム状にπスタックしたディスク状液晶を室温を含む温度域で形成する.この状態での電荷移動度の評価を吉尾(東大)との共同研究によりTOF法を用いて行い,両極性の電荷輸送特性を示すことを明らかにした.また,トリアリールボラン類の新たな光反応様式である1,6-水素移動反応の機構についても,吉澤(九大),池田(阪府大)との共同研究により引き続き検討し,その詳細を明らかにした.カルボカチオンと等電子構造である3配位ホウ素を組み込むことにより,電子欠損型π電子系の創出が可能となる.本研究では,新奇な電子欠損型含ホウ素π電子系の創出と安定化に取り組み,この感応性化学種の応用開拓を目指す.本年度は,主に以下の2点について検討した.【電子欠損型π電子系の安定化の新手法の確立】含ホウ素π電子系材料の設計では,いかに安定化するかが鍵を握る.本研究ではその一つの手法として構造固定による安定化を提案し,種々の平面固定ホウ素π電子系の合成を進めている.今回,ホウ素上のフェニル基を平面固定化したB-フェニルジベンゾボレピンの合成に成功した.この化合物も立体保護なしでも十分に安定であり,また,平面固定トリフェニルボランと同様のいくつかの特徴的なルイス酸性・反応性を示した.さらに電子供与性のトリフェニルアミン骨格を導入したドナー・アクセプター型π電子系が特に優れた蛍光特性を示すことを明らかにした.【電子欠損型π電子系の電子状態解析】昨年度,吉尾(東大)との共同研究により,平面固定トリフェニルボランをメソゲンに用いたディスク状液晶の両極性電荷輸送能について明らかにした.本年度は,この特性をさらに深く理解するために,炭素類縁体である平面固定フェニルアントラセンの合成に取り組み,その基本骨格の電子供与性に富んだ電子特性について明らかにした.さらにこの骨格をメソゲンに用いた液晶の合成に成功し,それがホール輸送能のみを示すことをTOF測定により示した.この結果は,先のホウ素π電子系液晶の電子輸送能の発現に,ホウ素の電子欠損性が寄与していることを示唆する結果である.本研究で目指しているのは,含ホウ素π電子系の安定化法の確立と,得られる化合物の電子状態解析,有機デバイスへの応用である.

昨年度には,「構造固定による安定化」で得られるボラン骨格の液晶化に成功し,吉尾(東大)との共同研究により,正孔,電子ともに輸送する両極性の電荷輸送特性を示すことが明らかにした.本年度は,この特性をより深く理解するために炭素類縁体の合成に取り組み,合成した平面固定フェニルアントラセンをメソゲンとする化合物が同様の液晶状態を形成するものの,ホウ素体とは大きく異なる電荷輸送特性を示すことを実験的に示し,ホウ素を骨格に組み込むことの効果を明らかにした.また,本研究の当初からの重要な標的化合物の一つである平面固定B-フェニルジベンゾボレピンの合成にも成功し,この骨格が平面固定トリフェニルボランと同様の反応性をもつと同時に,電子供与性トリフェニルボラン骨格との組み合わせにより優れた蛍光材料になることを明らかにした.電子欠損性π電子系の基礎的知見を着実に蓄積し,かつその応用の可能性も見いだしつつあり,順調に研究を遂行できているといえる.カルボカチオンと等電子構造である3配位ホウ素を組み込むことにより,電子欠損型π電子系の創出が可能となる.本研究では,新奇な電子欠損型含ホウ素π電子系の創出と安定化に取り組み,この感応性化学種の応用開拓を目指す.本年度は.主に以下の2点について検討した.【電子欠損型π電子系の開発と光機能性】すでに3配位トリアリールボランの平面固定化が,立体保護なしでも十分に有効な安定化の手段となりうることを示してきた.特に,平面固定化ジベンゾボレピンの合成に成功し,この骨格に電子供与性のトリフェニルアミン骨格を導入したドナー・アクセプター型π電子系が,極性溶媒中においても量子収率がほぼ1に近いという特に優れた蛍光特性を示すことをあきらかにしてきた.本年度は,さらに一連の誘導体の合成と物性評価を進めた,また,新たな平面固定ジベンゾアザボリンの合成にも取り組み,発光性電子輸送性材料としての潜在性について明らかにした.さらに特徴的な電子構造をもつπ電子系として,ホウ素をキサンテン骨格に導入した化合物の合成にも着手し,合成経路の確立を行った.【電子欠損型π電子系のフォトクロミック機能の追究】これまでにジメシチルボリルアレーン類に光照射すると,興味深い環化反応が進行しスピロボラインダンを生成することを明らかにしてきた.この反応機構について吉澤(九大)ら,池田(阪府大)らとの共同研究により理論・実験の両面から解明に取り組んできたが,理論的検討の中でより理解を深めることができた.また,ホウ素π電子系を発光性材料として用いる際には,いかに光反応を阻害するかが鍵になる.ホウ素π電子系の耐光性に着目し,一連のドナー・アクセプター型π電子系の光褪色耐性を支配する構造的要因についての知見を得た.そして,極めて優れた耐光性をもつ誘導体の合成に成功した.カルボカチオンと等電子構造である3配位ホウ素を組み込むことにより,電子欠損型π電子系の創出が可能となる.本研究では,新奇な電子欠損型含ホウ素π電子系の創出と安定化に取り組み,この感応性化学種の応用開拓を目指す.本年度は,以下の2つの結果を得た.【電子欠損型π電子系の安定化の新手法の確立】含ホウ素π電子系材料の設計では,ルイス酸性が高く不安定なホウ素化合物をいかに安定化するかが鍵になる.これまでの考え方は,できる限りかさ高い置換基を導入し,ホウ素を立体保護することにより速度論的安定化を図るというものであった.しかし,溶液状態での発光等の特性を狙う場合にはこの設計で問題ないが,電荷輸送や固体発光などの分子間相互作用が重要な役割を担う物性を狙う場合には,この設計は欠点となる.このジレンマを克服する設計指針として,「平面固定化による安定化」という考え方を我々は提唱し,幾つかの含ホウ素