hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホシミドロ目藻類から迫る、陸上植物への進化メカニズム

ヒメミカヅキモとアオミドロの両種から、転写因子をコードする遺伝子群を見出し、アオミドロおよび陸上植物には存在し、ヒメミカヅキモなどの単細胞藻類ではその機能、構造が部分的または完全に失われている転写因子遺伝子群を抽出する。さらに、アオミドロにおいて、当該遺伝子の破壊が多細胞体制と細胞分化にどのような影響を示すかを検証するとともに、ヒメミカヅキモにおいて発現を復活させ、単細胞体制および細胞質分裂に対する影響を検証する。これらの結果を足がかりにして、陸上植物で見られる機能分化した多細胞体制が、どのような転写因子とその調節対象によってもたらされたのかについて、糸口を探る。糸状性藻類アオミドロについて、現有株の中から解析に適した系統株を選択する予定であったが、顕微測光解析の結果、ゲノムサイズがいずれも大きく、あらたにフィールドから単離する必要に迫られた。そのため、予定していたRNA-seq解析を行うことが出来なかったため、次年度使用額が生じた。次年度では、得られつつあるゲノムサイズが小さいアオミドロについて、無菌化、系統株化した後、生活環の各ステージからRNAを抽出し、RNA-seq解析を進めるために、予算を使用する。
IAPファミリー蛋白TIAP/Survivinによる細胞死、細胞周期の制御と発癌

Lck proximal promoterを用いてT細胞にTIAP/Survivinを強発現するトランスジェニックマウスを作製した(Lck-TIAP Tg)。T細胞の分化、放射線照射、血清飢餓状態などのアポトーシスの刺激に対する反応には差が認められなかった。胸腺T細胞を抗CD3抗体で刺激したときの増殖反応には差が見られなかったが、PMA+Ionomycinで刺激し、3H-Thymidinの取込みを見たところTgがコントロールの約5倍に亢進していた。また胸腺T細胞を抗CD4,CD8抗体を用いて染色し各分画にわけて増殖反応をみたところ、DN, DPおよびSPいずれの分画においてもTgが反応性が亢進していた(Hikita et al.2002)。またこのTgは2年間の経過観察において腫瘍の自然発生は認められなかった。Tgとコントロールマウスに放射線を照射し放射線誘導リンパ腫の発症を調べた。B6バックグランドにおいて毎週1.6Gy x 4回照射によりThymic lymphoma (TL)を発症するプロトコールを用い、WTとTgにおけるリンパ腫の発症について検討した。WT,Tgともに腫瘍の発生時期、頻度について差は認められなかった。しかし腫瘍の大きさはTg由来のものの方が有意に大きかった。細胞表面マーカーをCD4,CD8で染色して調べたところTg,コントロールともにDN(CD4-8-),DP(CD4+8+),SP(CD4+8-,CD4-8+)いずれの分画からも発生し特定の傾向はなかった。しかしTgの方が正常胸腺細胞に占める腫瘍細胞の割合が増加し、悪性度の高い腫瘍が発症していた。以上の結果よりTIAPは生体内で増殖を正に制御しうることが明らかになった。またTIAP/Survivinは癌の進行と悪性化に関与していると考えられる。また低線量の放射線に対して発癌の感受性が亢進していたことより過剰のTIAP/Survivinがゲノムの不安定化に関与している可能性も考えられる。今後、放射線誘導のリンパ腫の発生についてのTIAP/Survivinとその他の細胞周期の制御因子との関係、染色体異常などについて解析をすすめているところである。胸腺T細胞を抗CD3抗体で刺激したときの増殖反応には差が見られなかったが、PMA+Ionomycinで刺激し、3 H-Thymidinの取込みを見たところTgがコントロールの約5倍に亢進していた。また胸腺T細胞を抗CD4,CD8抗体を用いて染色し各分画にわけて増殖反応をみたところ、DN, DPおよびSPいずれの分画においてもTgが反応性が亢進していた(Hikitaet al.2002)。照射後6ヶ月において1.6Gy照射ではTgにおいては40%でリンパ腫が発症したがコントロールではまったく発症しなかった。リンパ腫の細胞表面マーカーをCD4,CD8で染色して調べたところTg,コントロールともにDN (CD4-8-),DP (CD4+ 8+),SP (CD4+ 8-,CD4-8+)いずれの分画からも発生し特定の傾向はなかった。また、さらに高線量の放射線照射(3Gy)においてはTgおよびコントロールすべてにリンパ腫の発生がみられた。今後、放射線誘導のリンパ腫の発生についてのTIAP/Survivinとその他の細胞周期の制御因子との関係について解析をすすめていく予定である。

細胞表面マーカーをCD4,CD8で染色して調べたところTg,コントロールともにDN(CD4-8-),DP(CD4+8+),SP(CD4+8-,CD4-8+)いずれの分画からも発生し特定の傾向はなかった。しかしTgの方が正常胸腺細胞に占める腫瘍細胞の割合が増加し、悪性度の高い腫瘍が発症していた。以上の結果よりTIAPは生体内で増殖を正に制御しうることが明らかになった。またTIAP/Survivinは癌の進行と悪性化に関与していると考えられる。また低線量の放射線に対して発癌の感受性が亢進していたことより過剰のTIAP/Survivinがゲノムの不安定化に関与している可能性も考えられる。今後、放射線誘導のリンパ腫の発生についてのTIAP/Survivinとその他の細胞周期の制御因子との関係、染色体異常などについて解析をすすめているところである。
魚鱗ゼラチンからの可食性フィルムの開発

マアジ鱗ゼラチンから高い物性を有する可食性フィルムを調製する方法について検討した。マアジ鱗から抽出温度および抽出時間を変えて得られたゼラチン溶液に可塑剤としてグリセロールを添加して,これを一定の湿度および温度下で乾燥させることによりフィルムを調製した。70°Cで1時間抽出したものが歩留まりが高く(2.5%),また,それから調製したフィルムが最も高い引っ張り強度と引っ張り伸び率を示した。また,フィルムの物性はゼラチン溶液の乾燥温度にも影響され,低温で乾燥させたものの方が,高温で乾燥させたものよりも高い物性を示した。これら物性の違いは,ゼラチン中のα-ヘリックスの含量に依存することが推察された。平成25年度は、マアジ鱗由来コラーゲンの生化学的な特性を解明した。日本およびベトナムで漁獲されたエソ,マアジ,日本で漁獲されたボラ,トビウオ,およびキダイ鱗から抽出した酸可溶性コラーゲンの性状について検討した。酸可溶性コラーゲンの歩留まりは,魚種により異なるが,乾物ベースで0.43ー1.5%であり,国産マアジの歩留まりは1.5%,ベトナム産マアジのそれは0.6%であった。マアジを含むいずれの魚鱗の酸可溶性コラーゲンもI型コラーゲンであり,α1鎖,α2鎖,およびβ成分から構成されていた。酸可溶性コラーゲン構成アミノ酸においては,魚種に関わらず,グリシンが最も多く,全体の33.2%から33.4%を占めた。また,アラニン,プロリン,グルタミン酸およびハイドロキシプロリンも多く含み,他の魚類コラーゲンと同様であった。ベトナム産マアジと国産マアジのアミノ酸組成を比較したところ,ベトナム産のものは国産のものに比較して多量のイミノ酸を含んだ。酸可溶性コラーゲンの変性温度は魚種により異なり,26°Cから29°Cの間にあったが,国産マアジのそれは26.1°C,ベトナム産マアジのそれは28.1°Cであり,イミノ酸含量を反映した。また,いずれのコラーゲンもpH1-3の範囲で可溶化した。0.4M以下の塩濃度では,溶解性は急激に低下した。同じマアジ鱗で国産のものがベトナム産に比較して低いイミノ酸含量と低い融点を示したが,このことは棲息温度が関係しているものと思われた。加えて,マアジに関わらず,魚鱗は哺乳類由来のコラーゲンに代替可能であることが示唆された。平成26年度は,マアジ魚鱗から高収率でフィルム形成に適したゼラチンを抽出するための条件を明らかにした。マアジ魚鱗を0.1 M NaOH溶液に6時間浸漬(3時間後に新しい溶液と入れ替える)してコラーゲン以外のタンパク質を除去後,中性になるまで蒸留水で洗浄し,70,80および90°Cで15分から3時間,抽出温度および時間を変えてゼラチンを抽出したところ,70°Cで1時間抽出したものが歩留まりが高く(2.5%),また,それから調製したフィルムが最も高い引っ張り強度と引っ張り伸び率を示した(引っ張り強度, 36.48MPa;引っ張り伸び率, 46.09%)。FTIRによるマアジ魚鱗解析の結果,加熱温度が高く,加熱時間が長いほどコラーゲン由来のα-helix構造が破壊され,これが物性の低下をもたらすことが推察された。また,これら物性値の結果はSDS-PAGEにおけるタンパク質の分子量分布にも反映された。得られたフィルムは他の動物由来のゼラチンフィルムや魚鱗ゼラチンフィルムに比較して非常に低い水蒸気透過性(0.98×10-10gm-1Pa-1s-1)を示し,これはマアジ鱗ゼラチンに含まれる高い疎水性アミノ酸含量(1000残基中653残基)に由来するものと推察された。抽出条件に関わらず,いずれのマアジ魚鱗ゼラチンフィルムも高い紫外線バリア性を示したが,可視光においては高い透過度を示した。以上の結果から,マアジ魚鱗から70°Cで1時間抽出したゼラチンを用いることにより,食品包材として低い水蒸気透過性と高い紫外線バリア性を有するフィルムを得られることが明らかになった。平成27年度は,ゼラチン抽出温度70°Cおよびフィルム乾燥温度1040°Cの,異なる温度条件で調製したマアジ鱗由来ゼラチンフィルムの性状を明らかにした。マアジ鱗に蒸留水を加え,所定の温度で1時間加熱し,抽出液を遠心分離して得られた上清を真空凍結乾燥し,これをゼラチンとした。ゼラチンを蒸留水で溶解後(終濃度2%),ゼラチンに対して20%のグリセリンを加え撹拌した。得られた溶液を脱泡し,シリコン枠に分注した。これを所定の温度,相対湿度50%で24時間乾燥させた後,25°C,相対湿度50%で24時間コンディショニングを行ない,フィルムを調製した。得られたフィルムの引っ張り強度(TS),引っ張り伸び率(EAB),および水蒸気透過性(WVP)等を測定した。ゼラチンの凝固点は17.321.4°Cであることが分かった。フィルムの厚さ,TS,WVPおよび光透過性は乾燥温度が低いほど高い傾向が見られ,特に10および20°Cで高かった。一方,EABについては乾燥温度との関係は明らかでなかった。赤色度および黄色度は,乾燥温度の上昇に伴い増加した。

SDS-PAGEの結果から,乾燥温度に関わらずαおよびβ鎖が観察され,タンパク質の分子量分布に違いはなかった。FT-IRのアミドIIIのピーク波数は,乾燥温度が低いほど小さく,ゼラチン分子の三重らせん構造の復元が進行したことが示唆された。三重らせん構造の復元がゼラチン分子間のネットワークを強固にすることが知られていることから,凝固点以下の温度で乾燥したフィルムのゼラチン分子は強固なネットワークを持つことにより,TSが高くなったと考えられた。マアジ鱗ゼラチンから高い物性を有する可食性フィルムを調製する方法について検討した。マアジ鱗から抽出温度および抽出時間を変えて得られたゼラチン溶液に可塑剤としてグリセロールを添加して,これを一定の湿度および温度下で乾燥させることによりフィルムを調製した。70°Cで1時間抽出したものが歩留まりが高く(2.5%),また,それから調製したフィルムが最も高い引っ張り強度と引っ張り伸び率を示した。また,フィルムの物性はゼラチン溶液の乾燥温度にも影響され,低温で乾燥させたものの方が,高温で乾燥させたものよりも高い物性を示した。これら物性の違いは,ゼラチン中のα-ヘリックスの含量に依存することが推察された。当初の予定通り研究は遂行している。また、平成26年度は本事業に基づき、論文が掲載された。食品加工学平成27年度では,魚鱗ゼラチンから調製したフィルムは,他のフィルムに比較してとくに引っ張り伸び率(しなやかさ)が劣ることが想定されるため,フィルムの乾燥温度を変化させることにより,ゼラチンをリフォールディングさせてタンパク質分子間の水素結合を増加させたうえで、可塑剤を添加することによる改良策を開発する。魚鱗入手のため、複数回長崎に出張予定であったが、現地の漁業者の協力で無償で送付してくれることとなったため。平成26年度では高収率でフィルム形成に適した抽出条件を明らかにする。これまでの大きな問題点となっている高収率でフィルム形成に適した抽出条件を明らかにする。これまでの申請者の研究から、高温で長時間抽出すれば、高収率で魚鱗からゼラチンを得ることができるが、得られたゼラチンのSDS-PAGE像を見ると、ゼラチン構成タンパク質は全体的に低分子化しており、これからフィルムを調製しても用途が乏しい脆弱なフィルムしか得られないことがわかっている。一方で低温下で短時間抽出したゼラチンはコラーゲンと似た分子量分布を有し、これから調製したフィルムは非常に強靭であるが、魚鱗からのゼラチン収率が非常に低い。この原因として、魚鱗が含むハイドロキシルアパタイトが強靭で、水が魚鱗内に浸透しにくいことが想定される。よって、本研究においては、塩酸および水酸化ナトリウムなどを用いて一定量のヒドロキシルアパタイトを除去後、水分が魚鱗内に浸透してから熱水抽出を行えばクリアできるものと考えている。そのため、前処理として魚鱗を浸漬・洗浄する塩酸の濃度、その後、コラーゲン以外のタンパク質を除去するための水酸化ナトリウムの濃度について、魚鱗中のコラーゲンが低分子化しないかを確認しながら決定する。次に、これの熱水抽出条件(加熱温度、加熱時間)を決定する。このようにして抽出したゼラチンからフィルムを調製し、これの引っ張り強度および引っ張り伸び率の測定などの機械的性質、SDS-PAGE解析、水分透過性、酸素透過性、UVバリア性などについて、これまで知見を有する他の原料由来のフィルムと比較する。今年度は学会発表等を含め、複数回国内に出張予定であるため、これに充当する。当初の計画では「平成25年度は、マアジ鱗由来コラーゲンの生化学的な特性を解明する。
生体疑似環境下におけるチタン合金の疲労破壊挙動の解明

ヒトの体内に埋食された人工股関節のさらされる環境は極めて過酷なため,ゆるみ,磨耗あるいは摩耗粉による感染等の原因により,再置換手術を余儀なくされることがしばしばある.また,通常の生活においても,人工股関節には体重の数倍におよぶ荷重が繰返し作用するため,10年を越える長期間の使用を想定した場合には,疲労破壊の防止が重要な課題になるものと考えられる.しかしながら,生体内の環境を加速的に再現する手法が確立されていないため,チタン合金等,生体硬組織の代替を目的とし使用される材料の,生体における腐食・疲労メカニズムに関しては,ほとんど明らかにされていない.このような,人工股関節の安全性を確保し,信頼性の高いものとするためには,生体内における腐食現象を加速的に再現できる環境を実験室内に構築し,その環境において人工股関節用材料の腐食疲労特性を明確にし,その結果に基づいた形状設計を行うことが必要と考えられる.本研究は長期間にわたり生体内に埋殖され,腐食・摩耗環境のもとで力学的負荷に耐え,その機能を失うことのない新しい材料の開発の確立最終目標として行うものであり,その第一段階として,生体硬組織代替用材料の強度評価手法の確立を試みる.当該年度は,生体組織内の腐食環境を加速的に再現することに重点を置き,生体内に埋殖された材料の強度,特に疲労強度特性に関して材料強度学的立場から検討を加え,新材料開発へ向けての基礎的指針を得ることを目的として研究を行った.具体的な研究実績としては,まず,実際にヒトの体内にインプラントされることにより生じた人工股関節の腐食損傷について,破壊力学的観点から定量的に調べ、その結果に基づき,生体内における腐食環境を加速的に再現できる腐食試験システムを構築した.さらに,開発した試験システムを用いて,人工股関節用材料の腐食試験を実施し,食孔の発生・成長挙動を明確にするとともに,腐食損傷の進行速度をコントロールする手法を提案した.ヒトの体内に埋食された人工股関節のさらされる環境は極めて過酷なため,ゆるみ,磨耗あるいは摩耗粉による感染等の原因により,再置換手術を余儀なくされることがしばしばある.また,通常の生活においても,人工股関節には体重の数倍におよぶ荷重が繰返し作用するため,10年を越える長期間の使用を想定した場合には,疲労破壊の防止が重要な課題になるものと考えられる.しかしながら,生体内の環境を加速的に再現する手法が確立されていないため,チタン合金等,生体硬組織の代替を目的とし使用される材料の,生体における腐食・疲労メカニズムに関しては,ほとんど明らかにされていない.このような,人工股関節の安全性を確保し,信頼性の高いものとするためには,生体内における腐食現象を加速的に再現できる環境を実験室内に構築し,その環境において人工股関節用材料の腐食疲労特性を明確にし,その結果に基づいた形状設計を行うことが必要と考えられる.本研究は長期間にわたり生体内に埋殖され,腐食・摩耗環境のもとで力学的負荷に耐え,その機能を失うことのない新しい材料の開発の確立最終目標として行うものであり,その第一段階として,生体硬組織代替用材料の強度評価手法の確立を試みる.当該年度は,生体組織内の腐食環境を加速的に再現することに重点を置き,生体内に埋殖された材料の強度,特に疲労強度特性に関して材料強度学的立場から検討を加え,新材料開発へ向けての基礎的指針を得ることを目的として研究を行った.具体的な研究実績としては,まず,実際にヒトの体内にインプラントされることにより生じた人工股関節の腐食損傷について,破壊力学的観点から定量的に調べ、その結果に基づき,生体内における腐食環境を加速的に再現できる腐食試験システムを構築した.さらに,開発した試験システムを用いて,人工股関節用材料の腐食試験を実施し,食孔の発生・成長挙動を明確にするとともに,腐食損傷の進行速度をコントロールする手法を提案した.
高速微細オーロラの時間空間分布に基づくオーロラダイナミクス研究

北米アラスカ・ポーカーフラット試験場において、50フレーム/秒で取得したデータを用いて、フリッカリングオーロラの出現特性を統計的に調べた。その結果、背景が明るいオーロラと広い空間スケールを持つ加速領域がフリッカリングオーロラを発生させる有利な条件であることを示した。また、フリッカリングオーロラの振動数は、背景オーロラの強度やサブストームの相とは相関が弱く、振動数の幅もサブストームの相によらずほぼ一定で狭いことが分かった。この結果はフリッカリングオーロラの発生領域がオーロラ加速領域のキャビティーなど、低高度加速領域に制限されていることを示唆する。また、フリッカリングオーロラの振幅が背景のオーロラ強度と共に減少することを初めて観測的に示した。これは、エネルギーの高い電子ほど波の相互作用を受けにくいというシミュレーション結果と定性的に一致すると解釈できる。さらに、フリッカリングオーロラの形成メカニズムの可能性として酸素イオン電磁イオンサイクロトロン(EMIC)波だけではなく、マルチイオン(酸素イオン、ヘリウムイオン、プロトン)EMIC波を検証するために、160フレーム/秒の高速撮像を行ったところ、プロトンEMIC波によって形成された可能性のある50-60 Hz、80 Hzの高速フリッカリングオーロラを初めて発見した。高速フリッカリングは従来から報告されている典型的な10 Hzのフリッカリングオーロラの低緯度側に出現し、パッチスケールは典型的なフリッカリングオーロラよりも小さいことが分かった。また、このような高速フリッカリングは0.1秒スケールで突発的に出現しており、衛星観測やロケット観測では検出しづらいイベントであることが分かる。これらの結果は、フリッカリングオーロラがマルチイオンEMIC波で形成された可能性を示す初めての証拠であると言える。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、数km以下のオーロラ構造が数Hz15Hzで周期的に明滅するフリッカリングオーロラの形成メカニズムを解明するために、アラスカ州フェアバンクスで地上高速撮像の連続観測を行い、その基礎特性や出現特性の統計解析を行った。高速撮像の連続観測を行うにあたり、2014年度に試験的に行っていたオーロラの出現に応じた自動観測システムの性能評価を行った。オーロラの自動判定には機械学習を用いており、その判定結果は目で見たオーロラの判定結果の9割と一致していた。また、データ量は自動観測を行わない時に比べて約1/4に抑えられており、効率的に解析に有用なデータを取得できることが分かった。この観測システムは2015年度の観測に向けて改良され、2016年1月中旬より3ヶ月分のデータを蓄積できている。得られたデータを用いて、フリッカリングオーロラの基本的な特性として、その明滅強度と背景オーロラの発光強度の関係について調べたところ、フリッカリングオーロラの振幅は主に520%で、背景の明滅していないオーロラの発光強度が強くなるほど、フリッカリングオーロラの振幅が下がる傾向が得られた。これは、背景オーロラの明るさに関連する降下電子の速度と、明滅を形成する波動の速度差から生じる加速電子のフラックスの違いを示すものだと考えられる。また、フリッカリングオーロラの明滅を形成する波動を調べるために、明滅構造の振動数と空間スケールを解析することで、波動の分散関係を推定可能である。現在、統計的な解析を実施中で、この結果によりフリッカリングオーロラを形成する波動が特定され、発生メカニズムの解明に繋がることが期待される。フリッカリングオーロラの典型周波数と空間スケール、また背景オーロラの発光強度による明滅の振幅変化に関する初期結果は得られたが、統計解析までは達成できていないため。また、明滅を形成する波動の特定ができておらず、発生メカニズムの議論が不十分なため。2014-2015年度に取得したデータを用いて、発生メカニズムを特定するための統計解析をさらに進める。

また、2015年度は2014年度に比べて高速サンプリングで観測を行っているため、より高速のフリッカリングオーロラが観測されているか解析を行う。これらの結果を、学会で発表し論文として投稿する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
極低温気液二相流の管内不安定流動に関する研究

本研究は、極低温流体管内気液二相流れで生じる不安定流動現象の実験的、理論的解明を目的とする。極低温流体の管内気液二相流の発生・流動状態を可視化画像計測するため、加圧ブローダウン方式による極低温混相可視化流動試験装置を用いて、液体ヘリウムならびに液体窒素を作動流体とした極低温流動試験を行った。高速度VTRによる画像解析に基づき絞り部後流における気泡群の発生・移流過程を調べ、流動場の特性を把握するとともに、ヘリウムと窒素の沸騰二相流動場を比較検討することにより液体ヘリウム管内気液二相流れの特異性を明らかにした。また、数値解析モデルの検証に必須となる基礎資料を取得した。数値解析手法に関しては、ミクロスケール、メゾスケール及びマクロスケールでの検討を試みた。ミクロスケール:分子動力学法を用いて液体酸素の気泡生成機構をシミュレートした結果、液体酸素は気泡を生成する際に急激な圧力変化を伴うこと、また二原子分子液体の発泡現象を捉えるためには分子の回転運動を考慮する必要があることが確認された。メゾスケール:浮力によって上昇する球形気泡群の運動を直接数値シミュレーションする手法を構築した。抗力係数のボイド率依存性を調べた結果、低レイノルズ数での理論式や粒子を対象とした実験相関式と概ね一致すること、また気泡の自己拡散係数に基づき気泡の拡散現象を評価した結果、特にボイド率が高い程気泡の拡散が強くなることを明らかにした。マクロスケール:絞り部を通過する極低温流体の二次元管内沸騰二相に関して、気液二相流の非定常ドリフトフラックスモデルに基づく基礎方程式系を新たに構成し、数値解析による理論的検討を行った。その結果、絞り部に発生する高ボイド率領域は時間経過に伴い下流側に移流されることを確認するとともに、相変化が及ぼす二相流動場への影響は絞り部後方に形成される後流渦の中心付近において最も顕著に現れることを明らかにした。さらに、液体ヘリウムの超流動相が気液二相流動場に及ぼす影響を理論的に明らかにした。本研究は、液体ヘリウム管内二相流れの不安定流動現象に関する実験的検討を行い、その影響因子を同定し、数値解析モデルの構築及び検証に必須となるデータを取得するとともに、構築された数値解析モデルに基づく数値シミレーションにより評価基準の確立を目的とする。今年度行った研究の概要を以下に示す。実用上有意義である高レイノルズ数領域における液体ヘリウムの管内気液二相流の発生・流動状態を可視化画像計測するため、配管中に設けた絞り部とその下流部に透明耐熱性特殊ガラス製の真空断熱二重配管を装着した、加圧ブローダウン方式による極低温混相流動試験装置の設計・製作を進めた。液体窒素を模擬流体とした極低温流動試験を行い、高速度VTR及びPIVを用いた高精度画像計測法により管内極低温沸騰気液二相流の流動場を二次元的に計測し、気・液各相の流速分布・圧力分布及びボイド率分布等に代表される二相流動場の特性を把握する手法の確立を図った。さらに、数値解析モデルを構築するために必要な基礎資料を取得した。分散性混相乱流のLESによる数値解析手法の構築に関しては、既存のEuler-Lagrangeモデルを拡張することにより定式化を行うとともに、分散相のSGSへの寄与を局所的な密度変化として相体積分率に考慮したSGS応力成分についての構成方程式を導出した。また、本計算コードを用いて従来の単相流における直接計算結果や他者の計算結果との比較を行うために、それぞれの計算方法に合わせた解析を行った。

その結果、乱流統計量や相分布について良好な一致が示された。さらに、体積率の保存性に配慮したtwo-waycoupling法を用いて、ボイド率が1%の管内の気泡流乱流に適用した。乱流の大規模渦に気泡が輸送される影響が強い場合と、浮力の影響によって気泡の直進運動が卓越する場合を対象にして数値解析を行い、気泡径や重力が乱流統計量や相分布などに及ぼす影響について明らかにした.本研究は、極低温流体管内気液二相流れで生じる不安定流動現象の実験的、理論的解明を目的とする。極低温流体の管内気液二相流の発生・流動状態を可視化画像計測するため、加圧ブローダウン方式による極低温混相可視化流動試験装置を用いて、液体ヘリウムならびに液体窒素を作動流体とした極低温流動試験を行った。高速度VTRによる画像解析に基づき絞り部後流における気泡群の発生・移流過程を調べ、流動場の特性を把握するとともに、ヘリウムと窒素の沸騰二相流動場を比較検討することにより液体ヘリウム管内気液二相流れの特異性を明らかにした。また、数値解析モデルの検証に必須となる基礎資料を取得した。数値解析手法に関しては、ミクロスケール、メゾスケール及びマクロスケールでの検討を試みた。ミクロスケール:分子動力学法を用いて液体酸素の気泡生成機構をシミュレートした結果、液体酸素は気泡を生成する際に急激な圧力変化を伴うこと、また二原子分子液体の発泡現象を捉えるためには分子の回転運動を考慮する必要があることが確認された。メゾスケール:浮力によって上昇する球形気泡群の運動を直接数値シミュレーションする手法を構築した。抗力係数のボイド率依存性を調べた結果、低レイノルズ数での理論式や粒子を対象とした実験相関式と概ね一致すること、また気泡の自己拡散係数に基づき気泡の拡散現象を評価した結果、特にボイド率が高い程気泡の拡散が強くなることを明らかにした。マクロスケール:絞り部を通過する極低温流体の二次元ダクト内沸騰二相に関して、気液二相流の非定常ドリフトフラックスモデルに基づく基礎方程式系を新たに構成し、数値解析による理論的検討を行った。その結果、絞り部に発生する高ボイド率領域は時間経過に伴い下流側に移流されることを確認するとともに、相変化が及ぼす二相流動場への影響は絞り部後方に形成される後流渦の中心付近において最も顕著に現れることを明らかにした。さらに、液体ヘリウムの超流動相が気液二相流動場に及ぼす影響を調べた。
ヘリコプタの低騒音化の研究

回転翼特有の騒音の回転特性を利用した、新しいアクティブ消音制御の有効牲を定量的に計算機シミュレーションによって確認した。すなわち、回転翼では、音源がブレ-ドとともに回転するので、音場全体がブレ-ドの回転速度で回転している。従って実際の騒音の伝播速度は音速であっても、回転方向にはハブ中心からの距離に比例した見かけ上の速度で、騒音が伝播している。この回転翼独特の特性に着目し、スピーカーを理論的に定まるハブ中心からの最適の位置に設置すると、音速で伝播するスピーカーからの音圧と、回転方向に見かけ上伝播しているロータからの音圧を広い領域にわたって干渉させることができ、通常のアクティブ消音制御では難しい広範囲の制御が可能となった。本研究では前年度までに開発した純理論的な騒音推定計算法を活用し、どの領域でどの程度騒音が減少するかを明確にした。主ロータではスピーカー位置の関係上地上設置型にして、エンジンテストやホバリング時の騒音低減に役立たせる方法が主となろうが、尾部ロータでは機上搭載型が可能であることを立証し、飛行の全領域において優れた効果をあげうる可能性を数値計算により確認した。上記研究に加えて、本年度は3年計画の最終年度にあたるため本研究でこれまで実施してきた(1)高精度の純理論的計算法の開発とその計算精度の検証(2)ブレ-ド翼端渦の計算法の提案とその精度の確認(3)ブレ-ド翼端渦の安定性の限界と、それを利用した翼端渦分割条件の解明(4)その結果生ずるBVI騒音レベルの低減量の定量的解明などを論文にまとめ発表を行った。純理論的なヘリコプタロータの騒音レベルの計算法を完成した。計算法は空気力計算コードと音響計算コードから構成し、空気力計算コードは局所運動量理論を拡張して、高精度・高分解能化を図って使用した。従来の空力計算法は、ブレ-ドに働く変動荷重推定を目的として作られてきたため、せいぜい回転数の6倍程度までの周波数の信頼性しか得られていなかったが、翼端渦の安定性や変形の高精度化、高分解能化を図った。15EA02:翼端渦の安定性は、渦が1本の場合は極めて高いが、低騒音化のために2本に分割すると、お互いに影響しあって再びroll-upし分割の効果が無くなってしまう。本研究では、微小なコアを持った多数の渦系で翼端渦全体を表現する方法を採用し、これを固定翼の翼端渦の実測値と比較し、良好な計算精度が得られることを確認した。続いて、この計算法を用いて翼端渦の安定性、変形の問題を研究し、低騒音化のために分割された2つの翼端渦の強さがほぼ等しい時に、最も両者の安定性が高く、また再びroll-upさせないための最小渦間距離を明らかにした。また、翼-渦干渉騒音(BVI騒音)の大きさを示す評価量として揚力係数の時間微分値が適していることを見い出だし、干渉渦のモデル化の違いによってどれだけこの評価量が変動するかを調べ、従来の計算法の渦モデルの計算限界を明らかにし、これを超えた場合用いるべき渦モデルを明らかにした。前年度に完成した純理論的なヘリコプタロータの騒音レベルの計算法を、実機飛行試験結果と比較し、その精度を検証した。本理論は概ね良好な騒音推定能力を示したが、詳細に調べるとハブ中心から200m以上の遠距離において若干の誤差を生じている。これは本計算法に含まれない音の反射・回析作用によるものと思われる。次に、翼渦干渉音を、ブレ-ド上に設置したコントロール面を用いてアクティブに減音する可能性を研究し、以下のような知見を得た。ブレ-ドの後縁フラップによる消音は効果的で、発生する音圧レベルを半分程度に下げられる可能性があるが、フラップの作動タイミングが極めて重要である。翼渦干渉が始まってからでは、フラップを動かすタイミングは遅すぎ、何らかの方法で干渉が始まる前の渦位置を正確に検知する必要がある。前縁フラップについても検討したが、後縁フラップほどの効果は得られなかった。これは以下のように考えられる。フラップを下げるとその過程において、吹き上げ方向の相対流速が生じ、同時に局所的な迎角も増加するので揚力の増加が協調して生ずる。またフラップを上げれば両方のメカニズムが協調して揚力を減少させ、短時間に望みの揚力の調節が行える。ところが前縁フラップでは、フラップを下げると局所的に迎角は減少し、吹き上げの効果を打ち消すので、揚力の増加が短時間に効果的には生じない。同様にフラップを上げても揚力の減少が効果的に行われない。上記のフラップによりアクティブな低騒音化の試みに加えて、スピーカから騒音を打ち消すアクティブ騒音制御の試みも研究した。現在までに、通常のアクティブ消音制御では広範囲の地上騒音を打ち消すのは難しいこと、また回転翼特有の騒音の回転特性を利用してやると、かなりの効果が見込めることが明らかになりつつある。

この回転翼独特の特性に着目し、スピーカーを理論的に定まるハブ中心からの最適の位置に設置すると、音速で伝播するスピーカーからの音圧と、回転方向に見かけ上伝播しているロータからの音圧を広い領域にわたって干渉させることができ、通常のアクティブ消音制御では難しい広範囲の制御が可能となった。本研究では前年度までに開発した純理論的な騒音推定計算法を活用し、どの領域でどの程度騒音が減少するかを明確にした。主ロータではスピーカー位置の関係上地上設置型にして、エンジンテストやホバリング時の騒音低減に役立たせる方法が主となろうが、尾部ロータでは機上搭載型が可能であることを立証し、飛行の全領域において優れた効果をあげうる可能性を数値計算により確認した。上記研究に加えて、本年度は3年計画の最終年度にあたるため本研究でこれまで実施してきた(1)高精度の純理論的計算法の開発とその計算精度の検証(2)ブレ-ド翼端渦の計算法の提案とその精度の確認(3)ブレ-ド翼端渦の安定性の限界と、それを利用した翼端渦分割条件の解明(4)その結果生ずるBVI騒音レベルの低減量の定量的解明などを論文にまとめ発表を行った。
トキの生息適地の抽出と評価:放鳥トキの営巣・採餌場所の利用履歴を基に

【意義・目的】トキの野生復帰を目指した放鳥が,2008年から佐渡島で始まっている。当初,環境省では,過去の知見を基に小佐渡東部(佐渡島南東部)を重点地域に指定し,地域住民への理解の醸成,餌場の整備等を行ってきた。一方,放鳥後のトキは予測に反し,島内外の広い範囲に分散してしまった。そこで本研究では,トキの営巣環境及び採餌環境の整備と創出につなげるため,現在のトキが好む餌場と繁殖場所の特徴を把握し,以下の2点を明らかにした。1)放鳥トキの利用履歴(営巣木・採餌水田の位置)を調査し,佐渡島における生息適地モデルを作成し,営巣および採餌適地となる環境条件を解明した。2)営巣適地と採餌適地を地図(ポテンシャルマップ)に示し,佐渡島における生息適地の分布状況を明示した。【方法】17か所の営巣木の位置情報及び868か所の採餌が確認された水田の位置情報を基に,景観スケールでの生息適地を予測した。解析には,在情報のみで分析が可能なMaxEnt(最大エントロピー法)を用い,営巣林及び採餌水田周辺の景観要素(森林面積,林縁長,水田面積,湿性度指数,人工物の面積,果樹園面積,草地面積)から,佐渡島内での営巣・採餌適地を抽出した。【結果】1)予測モデルの結果から,トキの営巣に適した林は,低地で,近くに水田があり,半径750m程度の範囲に果樹園や草地,林がモザイク状に混在する場所に多いことが示された。またトキの採餌に適した水田は,住宅密集地からは概ね半径1000m以上離れており,同じく約1000m内外に森林がある場所であった。2)ポテンシャルマップの結果から,佐渡島内におけるトキの営巣適地と採餌適地の分布は,概ね一致(近接)していた。なお営巣適地,採餌適地ともに,水田が広がる平野部に集中する一方で,山地が海岸部まで迫る佐渡島北部や南東部では低い傾向が見られた。
近年の自然科学・社会科学等の進展・転換に鑑みての教育科学の学的存立基盤の再検討-教育科学の新しいパラダイム構築の基礎作業として-

(1)本萌芽的研究の当初の作業仮説通り、2年間にわたる内外の文献研究、他領域学者との交流・討論等の結果、近年とくに1980年代以降、教育学の「外側」の自然科学(生物学など)、社会科学(経済学など)の分野で起こっている学問的進展やパラダイス転換というべき状況は、従来のわれわれ教育学者の学的認識にも大きな組み換えを迫るものであることが、基本的に明らかになった。この結果、今後さらに当該研究課題を、他分野の専門家と密接な協同・連携をもちながら(とくに問題認識を同じうする科学技術政策研究の研究者グループや、フランスのCNRSの応用認識論研究所の所員らと)、発展的に継続させていく必要と可能性を確信するに至った。(2)具体的に、今日の教育学の学的存立基盤に他学問領域から根源的な疑念が呈されている例として、生物学の立場から、今日の教育の諸学説が大きく依拠してきた(a)ポルトマンの「生理的早産説」、(b)「生物の行動や性質が種の持続のためにある」とする考え、(c)幼児や小学校低学年児童にアニミズムの傾向が強いとする見方、(d)道徳教育などに見られる動物の行動から道徳的な規範を教えようとする傾向......等が根拠薄弱として批判されている(河田雅圭・静岡大学教授など)ほか、経済学、情報科学などの分野からも現存の教育学の発想や認識枠組みの転換が表明されている事例が少なからずあることが明らかとなった。研究の第1次年度にあたる平成5年度の主たる作業は、【.encircled1.】〈文献分析〉と、【.encircled2.】〈レク+討論〉の2本立てで行った。うち【.encircled2.】は、教育学の周辺の学問分野から従来の教育学の公準や認識に直接・間接に見直しを迫る知見を発表している国内の学者を招致してレクチュアを受け、討論するというもの。平成5年度は、広島大学総合科学部のC.レヴィ・アルバレス助教授を招き、日本における国家の医療・保健政策の国民教育に及ぼす影響についての氏の論考をめぐって討論し、有益な示唆を得た。今年度内から明年度にかけて、さらに、教育学の生物学的基盤に社会生物学の立場から重大な疑義を提起している進化生物学者の河田雅圭氏、近年欧米の哲学・認識論のキー・コンセプトとなっている「自己準拠性」問題に独自のパラドクス課題(再帰的情報処理能力)理論により斬新な視点を提供している糸井尚子氏などの学者を招致する予定である。〔平成5年度の文献分析の経過〕教育可能態(学習主体)としての人間の、生物学的基礎条件を、最新の自然科学的知見によって確認すべく、ヴァレラ(南米)、アトラン(仏)ら生物学者で哲学者・論理学者でもあり現代の世界の科学哲学の最先端をゆく〈生物の自己=組織化理論〉の著者たちの主著を読解・分析し、討論した。また、生物学・免疫学・医学等の分野から「世界解読の試み」を行っているわが国の気鋭の学者たち(池田清彦、養老孟司、柴谷篤弘、吉岡斉、太田昌邦、長谷川政美、金子隆一氏など)の著作リストを作成した。
屍体心保存の研究-単純浸漬保存心の同所性移植を通しての評価-

目的:単純冷却浸漬保存による犬12時間保存心を同所性に移植し,本法の臨床応用への可能性を検討した.対象と方法:ほぼ同体重の雑種成犬で15組のdonor-recipient coupleを作った.donor犬の大動脈遮断後, 4゚CのCo-11ins ́M-verapamil cardioplegia液を用いて急速な停止冷却心を得た後graftを摘出した.graftは04゚Cの同液に12時間単純に浸漬保存された後,体外循環下に同所性に移植された.移植操作中のgraftの復温防止と代謝産物のwash outの目的で, 10例で4゚Cの電解質液を用いて冠静脈洞より逆行性に持続冠潅流した.移植後体外循環より離脱し, reciplent固有の循環を維持できなくなるまでを観察期間とした.保存終了後,左室自由壁の一部を全層採取し, graftのviability評価のために組織学的に検討した.結果:graftの全阻血時間は9.0-15.5時間(平均11.6時間),移植後graftがrecipient固有の循環を維持しえた時間は3.0-36.8時間(平均8.4時間)であった.移植操作中の逆行性冠潅流施行群と非施行群間でのrecipientの生存時間は各々9.4±3.2時間, 3.6±0.9時間で統計上は有意差はなかったが,逆行性冠潅流施行群で生存時間は長い傾向にあった.また体外循環離脱前の循環補助時間は,施工群1.93±0.06時間,非施行群2.57±0.23時間で施行群が有意に(P<0.05)短く,逆行性冠潅流の有効性が示唆された.保存直後の左室自由壁の光顕像ではcontraction bondsの出現や細胞間隙の浮腫がみられず,保存状態は良好であった.結論:recipient犬の死因として心原性によるものでなく,血圧を十分に保ちながらも発生した呼吸不全であった.体外循環時間の可及的短縮,膜型肺の使用,移植操作中の肺の保護,術後の呼吸管理の改善などが,成績向上に大切と考える.保存心の左室心筋に虚血障害を示すといわれるcontraction bandsが認められなかったことから,本法による12時間保存はなお追求の価値がある.目的:単純冷却浸漬保存による犬12時間保存心を同所性に移植し,本法の臨床応用への可能性を検討した.対象と方法:ほぼ同体重の雑種成犬で15組のdonor-recipient coupleを作った.donor犬の大動脈遮断後, 4゚CのCo-11ins ́M-verapamil cardioplegia液を用いて急速な停止冷却心を得た後graftを摘出した.graftは04゚Cの同液に12時間単純に浸漬保存された後,体外循環下に同所性に移植された.移植操作中のgraftの復温防止と代謝産物のwash outの目的で, 10例で4゚Cの電解質液を用いて冠静脈洞より逆行性に持続冠潅流した.移植後体外循環より離脱し, reciplent固有の循環を維持できなくなるまでを観察期間とした.保存終了後,左室自由壁の一部を全層採取し, graftのviability評価のために組織学的に検討した.結果:graftの全阻血時間は9.0-15.5時間(平均11.6時間),移植後graftがrecipient固有の循環を維持しえた時間は3.0-36.8時間(平均8.4時間)であった.移植操作中の逆行性冠潅流施行群と非施行群間でのrecipientの生存時間は各々9.4±3.2時間, 3.6±0.9時間で統計上は有意差はなかったが,逆行性冠潅流施行群で生存時間は長い傾向にあった.また体外循環離脱前の循環補助時間は,施工群1.93±0.06時間,非施行群2.57±0.23時間で施行群が有意に(P<0.05)短く,逆行性冠潅流の有効性が示唆された.保存直後の左室自由壁の光顕像ではcontraction bondsの出現や細胞間隙の浮腫がみられず,保存状態は良好であった.結論:recipient犬の死因として心原性によるものでなく,血圧を十分に保ちながらも発生した呼吸不全であった.体外循環時間の可及的短縮,膜型肺の使用,移植操作中の肺の保護,術後の呼吸管理の改善などが,成績向上に大切と考える.保存心の左室心筋に虚血障害を示すといわれるcontraction bandsが認められなかったことから,本法による12時間保存はなお追求の価値がある.目的:単純浸漬冷却法によって保存したdonor心を同所性に移植し、その問題点を検討した。対象と方法:ほぼ同体重のdonor-recipient9組の雑種成犬を使用した。donor犬の大動脈遮断後、4°CのCollius'M-verapamil cardioplegia液を用いて停止、冷却心を得た後graftを摘出し、04°Cの同液に12時間単純に浸漬保存した。保存後graftを体外循環下に同所性に移植し、移植操作中のgraftの復温防止と代謝産物のwash outのため、6例で冠静脈洞より逆行性に電解質溶液(4°C)を用いて持続冠灌流した。

体外循環離脱後、recipientの固有循環を維持できなくなった時点までを観察期間とし、graftのviability評価のため、保存終了後の左室自由壁の一部を全層採取し組織学的検査に供した。結果:graftの全阻血時間は9時間2分15時間30分(平均11時間38分)の間にあった。体外循環の補助なしにrecipientの固有循環を維持しえた時間は最長36時間50分、平均8時間36分であった。移植操作中の逆行性冠灌流施行群と非施行群間に生存時間で有意差を見出せなかったが、6時間以上生存の4例中3例は逆行性冠灌流施行群であることからその有効性が示唆された。保存直後に採取した左室自由壁の一部の光顕像ではcontraction bandsの出現や細胞間隙の浮腫などもみられず正常な心筋構造を保持しており保存状態は良好であった。結論:recipient犬の死因の大半は血圧を十分に保ちながらも発生した呼吸不全で、体外循環時間の可及的な短縮、膜型肺の使用、移植操作中の肺の保護、及び術後の呼吸管理の改善を図ることが大切と考える。死因として心原性によるものがなく、保存心の左室心筋に筋原線維の虚血障害を示すといわれるcontraction bandsが認められなかったことなどから、本法による12時間保存はなお追及の価値がある。
電子メールを用いた保健指導技術向上を目指したアクションリサーチ

本研究は,特定保健指導における電子メールを活用した保健指導技術の構築とその実践上の課題を明らかにすること及び,保健指導技術の向上を図るための方法論を具体的に提案するための知見を得ることを目的とした。アクションリサーチの過程から,電子メールを有効に活用するための対象者像,指導上の留意点が示唆された。また保健指導の実践と並行して継続的に事例検討を実施することは,保健指導担当者の技術向上に寄与することが示唆された。本研究は参加型アクションリサーチの手法を用いて,群馬県内の特定保健指導に関わる保健師,研究者との協働により,電子メールを活用した保健指導技術の構築とその実践上の課題を明らかにする。さらに,アクションリサーチの過程の分析から,保健指導技術の向上を図るための方法論を具体的に提案するための知見を得ることを目的としている。平成20年度は、アクションリサーチの実施準備として、群馬県内の市町村国保における電子メールを活用した保健指導の実態に関する情報収集を行なった。情報収集の方法として、群馬県国民健康保険団体連合会からの聞き取りおよび「群馬県内の市町村国保における電子メールの活用実態と保健指導技術の課題に関するアンケート調査、群馬県内で特定保健指導における電子メールの活用に試行的に取り組んだ1市の保健師・管理栄養士から電子メールの活用状況・実践上の課題についてのインタビュー調査を実施した。その結果、群馬県内の市町村国保で特定保健指導に電子メールを使用しているところはまだ少数であり、継続支援における保健指導対象者との連絡、状況確認等のツールとして用いられていた。また特定保健指導実施のために専用に構築されたシステムではなく、通常の業務用メールを保健指導に使用している状況であった。アンケート内容の詳細な分析は今後実施していく。また、電子メールを活用した保健指導に取り組んだ保健師・管理栄養士へのインタビューの結果、実践上の課題として、保健指導実施者、対象者が電子メールの使用に不慣れなことによる電子メールの継続困難、電子メールによるコミュニケーションの難しさなどが挙げられ、電子メールによる保健指導技術構築と保健指導技術向上のためのアクションリサーチへのニーズ・重要性が示唆された。本研究は参加型アクションリサーチの手法を用いて,群馬県内の特定保健指導に従事する保健師・管理栄養士等の保健指導担当者と研究者との協働により,電子メールを活用した保健指導技術の構築とその実践上の課題を明らかにする。さらに、アクションリサーチの過程の分析から,保健指導技術の向上を図るための方法論を具体的に提案するための知見を得ることを目的としている。平成21年度は,アクションリサーチの一環として、群馬県内の市町村に所属し、特定保健指導の保健指導に従事している保健師・管理栄養士を対象に電子メールを活用した保健指導に関する研修会を開催した。今年度は、電子メールを用いた保健指導に関する学習及び研修会参加者間で試行的に電子メールを用いた保健指導を体験し、そこからメール保健指導の特徴や課題を抽出した。その結果、メール保健指導を体験することにより、電子メールを用いた保健指導が具体的にイメージでき、実際の保健指導にも活用してみたい、活用できそうという意識の高まりがみられた。一方で、メールの文面から対象者の実際の生活状況を具体的に把握することの難しさや対象者・保健指導担当者とも短い文面の中で感情や思いをくみ取ったり、伝えたりずることの難しさを感じでいた。電子メールを用いた保健指導技術を高めるためには、他の支援者のやり取りの様子を知る、自分のやり取りに対する指導を受けるなどを通して文面の作成について学ぶとともに、電子メールが効果的に活用できる場面、他の指導ツールとの併用の検討などが必要であるという意見も出された。今後は、さらに実際の地域住民に対して電子メールを用いて保健指導を実施し、そのプロセスを振り返り、上記の課題解決に向けて研究をすすめていく。本研究はアクションリサーチの手法を用いて,群馬県内の特定保健指導に従事する保健師・管理栄養士等の保健指導担当者と研究者との協働により,電子メールを活用した保健指導技術の構築とその実践上の課題を明らかにする。さらに,アクションリサーチの過程の分析から,保健指導技術の向上を図るための方法論を具体的に提案するための知見を得ることを目的とした。平成22年度は,群馬県内の市町村及び企業等に所属し,特定保健指導に従事している保健師・管理栄養士を対象に,電子メールを活用した保健指導のアクションリサーチを実施しした。具体的方法として,研究参加の同意の得られた保健師・管理栄養士が実際に電子メールを用いた保健指導を保健指導対象者に実施し,その指導プロセスや保健指導の結果をもとに4回にわたる継続した事例検討会を実施した。また,一連の保健指導及び事例検討会の終了後,研究者が保健師・管理栄養士へのインタビューを行い,研究参加による対象者自身の変化等を聴取した。その結果,電子メールを活用した保健指導の技術として,電子メールを用いた保健指導が活用できる対象者像や対象者選定における留意事項が明らかになった。また,電子メールが有効に活用できる場面や状況,電子メールと他の指導ツールとの組み合わせ方について具体的な方法を示すことができた。

さらに,アクションリサーチの一環として実施した事例検討の方法(保健指導を実践しながらその事例について継続的に事例検討をする場を設定した,事例検討では具体的な指導の内容をリアルに提示し自己や他者の指導方法について研究参加者間でディスカッションし効果的な指導方法を考えていく内容とした等)は研究参加者の即実践への活用につながるだけでなく,保健指導実施者の対象者観,保健指導観の変化や指導方法の広がりにも影響しており,保健指導技術を高めるための効果的な支援方法になりうることが示唆された。
モノマー間に2つのアミド結合を連続構築する反応を用いたラダーポリマーの精密合成

モデル反応を行い、モノマー問に2つのアミド結合を連続構築させるための反応条件とモノマー構造の検討を行った。さらにモノマーの合成方法を確立し、その重合検討を行った。塩基の検討を行ったところ、ヘキサメチルジシラジド金属塩を用いた反応では、塩基が重合反応部位と反応してしまうために重合が阻害されてしまうが、求核性の低い塩基を用いることにより、この副反応を抑制できることを明らかにした。本研究はモノマー間に2つのアミド結合を一挙に構築し、構造欠損がなく剛直な構造を有する「はしご型」ポリアミド(ラダーポリアミド)の新規合成法の開発を目的としている。そこでAB型モノマーを用いる重合の反応条件を最適化するためのモデル反応に用いる2つの基質の大量合成を行った。まず2,4-ジメチルニトロベンゼンを硫酸中で硝酸を用いてニトロ化してジニトロ体とし(収率46%)、硫酸中で酸化クロム(IV)により2つのメチル基を酸化して4,6-ジニトロイソフタル酸へと導いた(収率75%)。さらにメタノール中で水素とパラジウムーカーボンを用いた水素添加により2つのニトロ基を還元してジアミンとし(収率99%)、1,4-ジオキサン中でトリホスゲンを用いて酸無水物構造を2つ同時に構築した(収率70%)。トリエチルアミン存在下メタノールを用いて両方の酸無水物構造を開環してジメチルエステル体へと導き(収率79%)、2つのアミノ基をオクタナールと還元剤を用いてN-オクチル化し(収率93%)、再度トリホスゲンを作用させて酸無水物構造を2つ構築した(収率97%)。DMF-THF混合溶媒中、4-(ジメチルアミノ)ピリジン存在下でジエチルアミンと反応させて片方の酸無水物構造を選択的に開環させてモノアミド体とし(収率88%)、ジクロロメタン中でピリジンと塩化アセチルによりアミノ基をアセチル化して反応基質Aを得た(収率61%)。またトリエチルアミン存在下で基質Aにメタノールを作用させて酸無水物構造を開環することにより基質Bを得た(収率95%)。本研究はモノマー間に二つのアミド結合を一挙に構築し、構造欠損がなく剛直な構造を有する「はしご型」ポリアミド(ラダーポリアミド)の新規合成法の開発を目的としている。そこでAB型モノマーを用いる重合の反応条件を最適化するために、前年度に合成したN-オクチル-4-(N-オクチルアセトアミド)-5-ジエチルアミノカルボニルイサト酸無水物(1)およびN-オクチル-4-(N-オクチルアセトアミド)-5-ジエチルアミノカルボニルアントラニル酸フェニルエステル(2)を用いたモデル反応を検討した。塩基としてリチウムヘキサメチルジシラジドおよび添加剤としてTMEDAを用い室温で2時間反応させたところ、1と2が一本のアミド結合で結ばれた生成物3が30%および1の酸無水物構造が分解した副生成物4が42%で得られた。しかし1と2が二本のアミド結合で結ばれた目的物5は得られなかった。一方、80°Cで3時間加熱した反応では目的物5を41%の収率で得ることが出来た。そこで反応温度を70°Cに下げ、反応時間を15時間にしたところ、目的物5を51%、副生成物4を40%の収率で得た。次に4の生成を抑制し、5の収率を向上させて反応を最適化することを目指し、添加剤なしの反応や塩基としてナトリウムヘキサメチルジシラジドやカリウムヘキサメチルジシラジドを用いた反応を検討した。しかし目的物5の収率は22-46%であり、反応副生成物である4が36-43%の収率で得られ、4の生成を抑制することが出来なかった。今年度は、官能基の置換位置が前年度までとは異なる新規モノマーの合成ルートを確立し、大量合成を行った。さらに、この新規モノマー間に2つのアミド結合を一挙に構築して高分子量体を合成するために、重合に用いる塩基や反応溶媒の種類および温度などの検討を行った。その結果、リチウムヘキサメチルジシラジドを用いた反応では、反応溶媒や温度を種々検討しても、モノマー間に1つのアミド結合を有する低分子量体しか得ることができなかった。MALDI TOF-MSで生成物を解析したところ、重合に用いた塩基がモノマーあるいは重合成長末端の重合性官能基と反応し、重合を阻害していることを明らかにした。塩基のカウンターカチオンとしてナトリウムやカリウムを用いても同様の結果が得られた。しかし塩基としてフォスファゼン塩基を用いると、塩基による副反応が抑制できることが分かった。しかしフォスファゼン塩基を用いたいずれの重合においても、モノマー間に1つのアミド結合を有する低分子量体しか得られなかった。MALDI TOF-

MSで生成物を解析したところ、重合反応の脱離成分による副反応が起きていることを明らかにした。一方、上記の重合で得られたモノマー間に1つのアミド結合を有する生成物を単離し、再度塩基と反応させると、モノマーユニット間に2つめのアミド結合を形成できることを明らかにした。