hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ロケットノズル内の非定常剥離流れにおけるCFD解析技術の検討

ロケットノズルでは非定常剥離流れに起因した過大な振動(横推力)が設計上の大きな問題となっている.そこで,横推力評価に求められる非定常乱流シミュレーション技術を評価した.レイノルズ平均Navier-Stokes (RANS)手法やRANSとLarge-Eddy Simulation (LES)のハイブリッド法を比較し,剥離後の再循環領域の再現が重要であることや,ハイブリッド手法でもリスケーリング法を用いて人工的な擾乱を付加することで剥離せん断層の不安定性を誘起することが可能となった.また実際の液体ロケットエンジンの再生冷却ノズルを模擬し,ノズル内面形状と剥離流れの関係を解析した.ロケットノズルでは非定常剥離流れに起因した過大な振動(横推力)が設計上の大きな問題となっている.そこで,横推力評価に求められる非定常乱流シミュレーション技術を評価した.レイノルズ平均Navier-Stokes (RANS)手法やRANSとLarge-Eddy Simulation (LES)のハイブリッド法を比較し,剥離後の再循環領域の再現が重要であることや,ハイブリッド手法でもリスケーリング法を用いて人工的な擾乱を付加することで剥離せん断層の不安定性を誘起することが可能となった.また実際の液体ロケットエンジンの再生冷却ノズルを模擬し,ノズル内面形状と剥離流れの関係を解析した.本研究はロケットノズル開発プロセスにおいて問題となる非定常剥離流れに起因した過大な振動(横推力)に着目し,横推力評価に求められる数値シミュレーション技術を検討する。横推力の原因となる非定常剥離流れを予測するためには,剥離点に着目するだけではなく剥離剪断層の挙動を正確に捉え,局時的な変動も含めた詳細な流れ構造を理解することが求められる。これまで開発段階で利用されてきたRANS手法に比べ,近年発展が目覚ましいLES手法は計算モデルへの依存性がより少ないため,非定常剥離流れを精度よく解析することが可能である。そこで,超音速剪断層の計算に求められるLES手法の特性を理解するために,実験データが豊富な超音速ジェットの剪断層挙動を解析した。その結果,計算手法や格子解像度が剪断層の変動,また剪断層の変動に起因して生じる圧力波の周波数・振幅に与える影響を定量的に評価した。そして,今後の解析に置いて求められる計算手法や格子解像度,また剪断層の特性について議論した。一方,ロケットノズルの横推力はノズル形状と非常に密接な関係がある。ノズル内部で流れのガス組成は大きく変化するにもかかわらず,これまでのロケットノズル設計法はノズル内部流れを凍結流と仮定してきており,横推力の発生に影響を及ぼすことが指摘されてきた。そこで,本研究ではノズル内部流れの比熱比の温度変化を考慮した新たな設計法を考案し,既存のRANS手法を用いて定常性能評価を行った。今後,非定常剥離流れの把握に着目し,横推力特性を評価する予定である。本研究はロケットノズル開発プロセスにおいて問題となる非定常剥離流れに起因した過大な振動(横推力)に着目し,横推力評価に求められる数値シミュレーション技術を検討する.JAXAにて行われた実験結果を対象に,RANS解析を試みた.RANS解析では乱流モデルとしてBaldwin-Lomax(BL)モデルとSpalart-Allmaras(SA)モデルを採用した.パラメータチューニングを要するが,いずれの乱流モデルも剥離位置に関しては概ねよい一致を示した.ただし,ノズルリップ付近には110m/sほどの循環流が発生していることが実験結果から観察されるわけだが,BLモデルではこの循環領域を正確に捕えることができなかった.一方,SAモデルも壁静圧分布で比較する限りこの循環流を正確にシミュレーションできているとはいい難い結果となった.壁静圧分布を算出するためにはこの循環流,特に剥離剪断層の挙動をより精度よく解析することが重要であることが分かり,そのためにLESの適即を試みた.しかし,必要となる格子点数を試算すると数億点オーダーとなり,設計開発の現場で容易にできる計算ではまだないことが分かった.そこで壁の乱流境界層のみBLモデルを用いたRANSを併用するRANS/LESハイブリッド法を採用して解析を行った.その結果,剥離剪断層が遷移せず,BLモデルに近い結果となった.LESを用いた解析でも乱流遷移を促すために例えばリスケーリングといった方法で擾乱を入れる必要があるわけだが,RANS/LESハイブリッド法を用いたロケットノズルの剥離流れ解析においても不安定性のトリガを何らかの方法で導入しなければならないことが分かった.不安定性の入れ方に関してはいくつか提案されている方法が有り,来年度はその導入を行う予定である.ロケットノズルでは非定常剥離流れに起因した過大な振動(横推力)が設計上の大きな問題となっている.そこで,本研究では横推力評価に求められる非定常乱流シミュレーション技術を検討した.これまでの研究を通してLES/RANSハイブリッド法が計算負荷という観点からLESよりも有望ではあるが,勇断層の不安定性を誘起するための擾乱を人為的に負荷する必要があることが分かっている.そこで,乱流モデルとしてはImproved DDES (IDDES)モデルを新たに採用した.擾乱はリスケーリング法を用いて導入したわけだが,リスケーリング法は境界層の内層・外層に対してそれぞれ壁法則・速度欠損則に基づいて擾乱を成長させる方法である.IDDESでは変動のある流れ場に対してWall-Modeled LESとなっていることから,本研究では外層のみに適用することにした.

更にリスケーリング法を圧縮性流れに適用する場合,速度ベクトルの他に密度・温度・圧力のいずれかも選択する必要がある.境界層内部の擾乱の中で圧力の変動が最も小さいことが過去の研究から分かっているため,圧力をまずは選択し,更に温度を加えた計5成分の擾乱を成長させるようにした.その結果,計算の安定性を向上させることが可能となった.上記手法を用いてJAXAにて行われた実験に適用した結果,壁面乱流境界層の変動が剥離勇断層の変動を誘起するということが分かり,擾乱の導入により剥離後の壁静圧の上昇が緩やかで実験結果と傾向が一致するようになった.ノズルリップの壁静圧に関しては実験結果よりも高い値となり,剥離領域の循環流に関しては実験ほど強くはならなかったと言える.最後に,LE-7Aといった液体ロケットエンジンでの非定常剥離現象を調べるため,LE-7Aエンジンに特徴的な冷却管形状を模擬した解析を実施し,ノズル内面形状と剥離流れの関係を調べた.
沖縄県における子宮頚癌、膣・外陰癌の発生率とHPV感染に関する疫学的研究

沖縄県女性のHPV陽性率を知ることを目的とし、子宮がん検診受診者および外来受診者について、その細胞診用検体採取時に、別に採取した擦過細胞のHPVを検索した。HPV DNAの検出には、L1 consensus primerを用いてRCR法を行った。1.子宮がん検診受診者のHPV陽性率受診者2,887例について、そのHPV陽性率は、全体として11.9%(343/2,887例)であった。細胞診Class別では、Class Iで8.7%(108/1,218例)、Class IIで10.0%(166/1,655例)、Class IIIで71.9%(23/32例)、Class IV+Vで88.5%(46/52例)であった。即ち、健常者と判断されるClass I+IIでの9.5%(274/2,873例)は、本土におけるよりやや高率であった。HPV型については、16,18,31,33,35,58以外の型が多かった。2.年齢別のHPV陽性率年齢別のHPV陽性率を知ることを目的とし、上記の症例数をさらに増やすとともに、10才代、20才代の外来受診者についても検討した。現時点として、計3,985例(除細胞診Class III以上)について年代別に検討してみると、30才以下:18.7%(45/241),3140才:8.0%(47/587),4150才:9.3%(76/817),5160才:10.0%(106/1,059),6170才:10.2%(104/1,018),71才以上:9.8%(26/263)。HPV陽性率は30才以下では18.7%と高く、31才以上では8-10.2%と低下の傾向が窺われる。年齢別のHPV陽性率を明らかにすることは、HPV感染の自然史を考察する上に重要な情報となる。欧米でも30-35才以上になると陽性率は低下するとの報告があり、今後はさらに10代、20代の例数をふやして検討する必要がある。1)沖縄県における子宮頸癌罹患率はわが国のトップレベルにある。本県における子宮癌検診時の細胞検体についてHPVの各型に広く保存されているL1遺伝子領域の増殖プライマーを用いたPCR法でのHPV感染の陽性率は2,838例中289例(10.2%)と高率であった。2)年齢別のHPV-L1陽性率は30才代8.8%、40才代9.8%、50才代10.5%、60才代10.9%、70才以降10.1%であった。3)HPV型別診断法を行い得た289例の成績は以下のとおりであった。16型10例、18型2例、31型6例、33型11例、35型15例、58型7例、その他の型238例であった。4)子宮頸部異形成および癌のHPV陽性率は、以下のとおりであった。

軽度異形成20例では、70.0%、中等度異形成12例では、75.0%、高度異形成11例では100%、扁平上皮癌146例では89.0%。現在までに上記のごとく貴重な成績が得られた。さらに継続してデーターを集積していくことにより研究目的が達せられると思われる。なお、文部省科研費がん重点研究「性器のヒトパピローマウイルス感染とその子宮頸部悪性化への関与」班に参加し、子宮頸癌のリスクファクター解明のための疫学研究として、子宮頸部異形成のケース・コントロール研究も行っている。1)沖縄県におけるHPV感染の状況を把握するために、子宮癌検診時の細胞検体についてHPVのL1遺伝子領域の増殖プライマーを用いたPCR法で検討した。20才29才のHPV感染率を求めるために、琉球大学産婦人科外来を受診した妊婦や不妊症を主とした患者について検討した。ただし、子宮頚癌や子宮頚部異形成や異常細胞診の精査などで受診した症例は除いた。集団検診の検体でのHPVの陽性率は2,838例中289例、10.2%であった。2)年齢別のHPV陽性率は、2029才は175例中35例、20.8%で30才代8.8%、40才代9.7%、50才代10.5%、60才代10.9%、70才以降10.1%であった。20才代の陽性率は高率であった。3)HPV型は30才代以降の289例について検討した結果は以下のとおりである。20才代の35例は検討中である。16型10例、18型2例、31型6例、33型11例、35型15例、58型7例、その他の型238例であった。4)子宮頚部異形成および子宮頚癌のHPV陽性率は、軽度異形成20例では70.0%、中等度異形成12例では75.0%、高度異形成11例では100%、扁平上皮癌146例では89.0%であった。5)1993年1月1997年2月に琉球大学にて手術した子宮頚癌96例について原発巣と摘出リンパ節のHPVについて検討した。原発巣でのHPV DNA検出率は扁平上皮癌69例中58例、84.0%、腺扁平上皮癌7例中7例100%、腺癌19例中10例52.6%、未分化癌1例中1例100%であった。原発巣がHPV DNA陽性の例について摘出リンパ節403個のHPV DNAの検出と転移の有無を検討すると、HPV陽性29例中23例は転移があり、6例は転位がなかった。HPV陰性の374例では全例転移陰性であった。原発巣のHPV DNA陰性の例では129例のリンパ節いずれもHPV陰性であった。このうち10例は転移陽性であった。子宮頚部異形成の症例についてHPV DNAのfollow up studyを継続中である。沖縄県女性のHPV陽性率を知ることを目的とし、子宮がん検診受診者および外来受診者について、その細胞診用検体採取時に、別に採取した擦過細胞のHPVを検索した。HPV DNAの検出には、L1 consensus primerを用いてPCR法を行った。1.子宮がん検診受診者のHPV陽性率受診者2,887例について、そのHPV陽性率は、全体として11.9%(343/2,887例)であった。細胞診Class別では、Class Iで8.7%(108/1,218例)、Class IIで10.0%(166/1,655例)、Class IIIで71.9%(23/32例)、Class IV+Vで88.5%(46/52例)であった。即ち、健常者と診断されるClass I+IIでの9.5%(274/2,873例)は、本土におけるよりやや高率であった。HPV型については、16,18,31,33,35,58以外の型が多かった。2.年齢別のHPV陽性率年齢別のHPV陽性率を知ることを目的とし、上記の症例数をさらに増やすとともに、10才代、20才代の外来受診者についても検討した。現時点として、計3,986例(除細胞診Class III以上)について年代別に検討してみると、HPV陽性率は30才以下では18.7%と高く、31才以上では8-10%と低下の傾向が窺われる。年齢別のHPV陽性率を明らかにすることは、HPV感染の自然史を考察する上に重要な情報となる。欧米でも30-35才以上になると陽性率は低下するとの報告があり、今後はさらに10代、20代の例数を増やして検討する必要がある。
二重帝国期のブルノにおける中等教育制度と言語・民族問題

ブルノ市に最初のチェコ系ギムナジウムが開設されたのは、1867年のことである。これにより、チェコ語で教育を受けた、新世代のエリートが登場するようになった。彼ら新世代のエリートたちは、保守的でカトリックの影響が強かったモラヴィアのチェコ国民運動に大きな変化をもたらした。ブルノのチェコ系ギムナジウムに進学した学生の出自を調査した結果、チェコ系ギムナジウムへの入学を望んだのは、地方の小都市や農村の出身者であることが判明した。両親の職業から社会層について分析を行うと、チェコ系ギムナジウム入学者は、地方の農民・職人が中心であったといえる。また卒業生の半分以上が神学部への進学を希望していた。まずチェコ系高等教育機関の卒業者が、モラヴィアのチェコ国民運動に与えた影響について、京極俊明「モラヴィアにおけるチェコ系知識人層の形成とその活動」『豊田工業高等専門学校研究紀要』47号89ー92貢所収を執筆し、とくにチェコ系高等教育機関の卒業者と新しい文学運動の誕生の関係について明らかにした。また2014年8月2日から19日まで、ならびに2015年3月20日から3月31日まで、チェコ共和国ブルノ市に出張を行い、ブルノ市文書館、モラヴィア州立図書館で史料状況の調査ならびに収集を行った。国内では12月に一橋大学、3月に神戸大学に出張し、文献・雑誌の閲覧を行ったブルノのチェコ系ギムナジウムを中心に、学生名簿、年次報告書、各学校の○周年記念論集を閲覧した。学生名簿から親の職業が判明するため、時間はかかるが、入学希望者の社会階層の分析が可能となる。ブルノのチェコ系ギムナジウム入学1期生については、データの収集が完了している。学生の卒業後の職業については、○周年記念論集の卒業生名簿から、ある程度読み取ることができる。いかなる社会層がギムナジウムに入学し、どのようなキャリアを歩んだか、明らかにすることで、ギムナジウムの社会的な機能の一端を明らかにすることができるだろう。またドイツ系ギムナジウムの入学者との社会階層比較も可能となり、ブルノの民族問題の把握に寄与することができるだろう。本年度は、前年度に確認した、ブルノ市文書館の史料状況に基づき、チェコ系ギムナジウムの第一期生(1867年度)を軸として、史料調査を行った。まずチェコ系ギムナジウムについて、第一期生の出身社会層・地域などを学籍簿から抽出した。また8年目に卒業できた学生については、卒業後進路の予定も記入されており、ギムナジウムの果たした社会的機能を理解するうえで、大変有益であった。チェコ系ギムナジウム卒業者の半分近くが、聖職者を希望していたのは予想外であり、当時のモラヴィアが「保守的」と評価されてきたのも納得できる結果であった。他方で、1867年度のドイツ系ギムナジウム1年生の出身社会層・地域分析を行った。ドイツ系ギムナジウムとチェコ系ギムナジウムという、二つの選択肢が初めて登場した年に、学生がどちらを選択したかを把握しておくことは、当時の民族問題の状況を理解する上で、大変重要である。比較した結果、ドイツ系のギムナジウムには経済市民層や官僚の子弟が多く、チェコ系ギムナジウムには手工業者や農民の子弟が多かった。またユダヤ系の学生は、ドイツ系ギムナジウムには見られるが、チェコ系ギムナジウムにはほぼいないことが確認された。今後はさらに経年変化を追うとともに、ギムナジウムの教授会資料なども確認して、より深い分析を行いたい。体調不良のため、全般的に作業が遅れている。また指導教員(クラス担任)の引継ぎなどで、当初計画で予定していた春休みの出張を行う時間が取れなかった。ただし夏の出張により、ギムナジウムの研究に関しては、おおむね予定通り進んでいる。やや遅れているものの、確実に成果は挙げている。前年度において、ブルノ市文書館の学籍簿が有用な史料である事が判明した。これに基づき、今年度は8月23日から9月18日にかけて、再びブルノ市の史料を活用すべく、長期出張を行った。今年度はチェコ系ギムナジウムの学生について、第一期生である1867/68年度入学者を中心にし、彼らが卒業する1874/75年度を中心に調査した。最初の卒業生、1874/75年度8年生の進学希望調査の結果、23人中13人が聖職者志望、7人が法学志望、2人が医学志望、1人が哲学希望と判明した。1876/77年度の8年生について調査すると、21人中13人が神学志望、3人が法学志望、2人が医学部志望、数学、地理・歴史が各1人という結果になった。聖職者・神学が多数を占める傾向が見られた。これまでの調査で、学生の出身社会層は、地方都市や農村の農業従事者、職人、小学校教員から構成されることが明らかになっている。出身社会層の影響から、神学・聖職者志望が多いと推測される。本研究では中等教育全般について扱う予定であったが、史料の充実度と利便性から、ギムナジウムに対象を限定して調査を行った。期間についても第一期生の入学1867/68年度から卒業までの1874/75年度をひとつの節目とした。エリートへの登竜門であるギムナジウムが、民族運動の指導層の変遷と結びついていることは明らかである。

しかしながら、二重帝国期のボヘミア、モラヴィア、シレジアについて、これまで個別のギムナジウムを取り上げて、学生の出自や進路について、実証的な研究は行われていなかった。本研究は当初の目標を達成することはできなかったが、ひとつの突破口を作ることには成功したといえよう。期間中に十分な業績を残せなかったことには忸怩たるものがあるが、今後本研究の成果を生かして、論文を執筆する予定である。ブルノ市に最初のチェコ系ギムナジウムが開設されたのは、1867年のことである。これにより、チェコ語で教育を受けた、新世代のエリートが登場するようになった。彼ら新世代のエリートたちは、保守的でカトリックの影響が強かったモラヴィアのチェコ国民運動に大きな変化をもたらした。ブルノのチェコ系ギムナジウムに進学した学生の出自を調査した結果、チェコ系ギムナジウムへの入学を望んだのは、地方の小都市や農村の出身者であることが判明した。両親の職業から社会層について分析を行うと、チェコ系ギムナジウム入学者は、地方の農民・職人が中心であったといえる。また卒業生の半分以上が神学部への進学を希望していた。豊田工業高等専門学校において、2014年度より指導教員(担任)をはじめて受け持つことになった。最初の重い役職であり、かつトラブルも発生したため、研究に割ける時間が少なくなってしまった。紀要に論文を執筆したものの、学会発表をするところまで、史料を読みこなすことができなかった。ただ研究の目標設定は間違いではなく、十分な史料が存在し、着実な努力により、成果を達成できる見通しが立ったのは大きな成果であるといえる。まずH27年度のチェコ出張で、チェコ系ギムナジウム、ドイツ系ギムナジウムの学生のデータを抽出できたので、豊田工業高等専門学校研究紀要に概略をまとめて、投稿する。夏の出張で、学生の経年変化を引き続き調査する。また教授会資料などを新たに分析することにより、視野を広げることを予定している。当初予定にはなかったが、H27年度に春出張ができなかったため、何とか本年度の春休みに代わりに出張を行いたい。これらの成果をまとめて、平成28年度には、東欧氏研究(査読つき)へ、論文を投稿する予定である。東欧近代史本年度は夏季休暇に長期のチェコ出張を行い、史料の収集を続行する。また前年度に得た史料の分析を進め、年度後半には学会発表を行う。残念ながら本務校での業務により、予定していた春のチェコ出張は行うことができない。その分は本年度、来年度の夏季出張を長期間行うことで、何とか補いたい。学校カレンダーの変更により、9月にチェコ滞在が可能になった。夏休みの8月に比べ、9月は図書館の開館時間も通常に戻るため、前年度よりもはるかに効率的な作業を行うことが可能となるだろう。前年度は指導教員(担任)の引継ぎ業務があったため、予定していた春休みのチェコ出張を行うことができなかった。2013年度にまとめて図書を購入していたため、図書購入費が予想を下回った。海外出張期間が想定よりも短かった。本年度はチェコ出張は夏のみの予定であったが、前年度の代わりに、本年度の春にチェコ出張を行うことで、予算を使用する予定である。本年度は夏季に長期出張を行うため、より多くの経費が発生すると予測される。また和書・洋書の購入を増やすことを想定している。
分裂酵母RNAポリメラーゼIIの遺伝子組換え蛋白質による再構成

1.分裂酵母RNAポリメラーゼII(RNAPII)を構成するRpb1-Rpb12の12種類のサブユニット蛋白質をコードするcDNAの一つまたは二つを組込んだ組換えバキュロウイルスを約20種類作製した。これらのウイルスを培養昆虫細胞へ同時接種することにより、12種のサブユニット蛋白質を任意の組合せで同一細胞内に発現させることに成功した。その際、サブユニット集合の核となるRpb3は、グルタチオン-S-トランスフェラーゼとの融合蛋白質として、また、最大サブユニットRpb1にはヒスチヂンタグを付加して発現し、これらを利用したアフィニティークロマトグラフィーによりサブユニットの集合状態を解析した。12サブユニットの同時発現時には、Rpb1、2、3、5、7、8、11の7サブユニットによる複合体の構成が確認された。また、少数のサブユニットの同時発現においては、サブユニットの多重相互作用により集合が促進されることが見いだされた。2.RNAPII再構成方法確立のための基礎となる知見を得るため、サブユニット蛋白質の分裂酵母細胞内での集合状態について以下の解析を行った。(1)RNAPII各サブユニットに対する抗体を利用し、増殖期にある酵母細胞内の各サブユニット蛋白質の分子数を定量した。各サブユニット蛋白質は、RNAPI、IIIとの共通性を考慮しても発現量が揃っておらず、サブユニット集合の核になるRpb3が最も少なく、調節的な機能をもつRpb4が最も多い。(2)細胞抽出液の密度勾配遠心により、発現量の最も少ないRpb3は殆どRNAPIIに集合しているが、その他のサブユニットはRNAPIIへの集合状態と乖離状態の両方で存在していることが判った。これにより1細胞当たりのRNAPII分子数は約1万と決定された。(3)遺伝子置換により、Rpb1、3、4を緑色蛍光蛋白質との融合蛋白質として発現する分裂酵母株を作製し、蛍光顕微鏡でその局在を観察した。Rpb1、3は核内のヌクレオソーム領域に局在するが、Rpb4は核と細胞質の両方に存在することが明らかとなった。分裂酵母RNAポリメラーゼII(Pol II)は、Rpb1-Rpb12の12種のサブユニット蛋白質によって構成される。このうちRpb4を除く11種のサブユニットをコードするcDNAの1つまたは二つを組み込んだバキュロウイルスを作製し、これらを組み合わせた共感染により、サブユニット蛋白質を任意の組み合わせで、培養昆虫細胞内に発現させることに成功した。その際、発現細胞内で構成されたサブユニット複合体を容易に単離するため、Rpb3をグルタチオン-S-トランスフェラーゼとの融合蛋白質として発現し、Rpblにはヒスチヂンタグ配列を付加した。11種のサブユニットを共発現した細胞抽出液からのグルタチオンアフィニティー、ニッケルイオンアフィニティーによる蛋白質の精製により、Rpb1,2,3,5,7,8,11の7サブユニットによる複合体が単離された。この共発現系からRpb3を除外すると、Rpb11の複合体への結合が低下した。したがって、Rpb11は、Rpb3との相互作用によりPol IIに集合すると考えられる。また、Rpb3とその他のサブユニット1種ずつの共発現により、Rpb1,2,5,7,8,11は、それぞれ、Rpb3と直接相互作用することが明らかとなった。さらに、Rpb3を含む3種類のサブユニットの共発現により、Rpb11のRpb3への結合によりRpb3-Rpb8の相互作用が強化され、Rpb8により、Rpb1-Rpb3の相互作用が強化されることを見いだした。以上の様に、Pol IIのサブユニット集合過程では、サブユニット間の多重相互作用が重要であると考えられる。今後は、発現系および精製方法に改良を加えて、完全なPol IIの再構成を目指す。

これにより1細胞当たりのRNAPII分子数は約1万と決定された。(3)遺伝子置換により、Rpb1、3、4を緑色蛍光蛋白質との融合蛋白質として発現する分裂酵母株を作製し、蛍光顕微鏡でその局在を観察した。Rpb1、3は核内のヌクレオソーム領域に局在するが、Rpb4は核と細胞質の両方に存在することが明らかとなった。
マイクロ秒領域での蛋白質の動的構造変化の解明

蛋白質の機能発現過程では、複数の分子内化学反応が規則正しく進行している。従って、機能発現機構を明らかにするためには、この一連の分子内反応の制御機構を明らかにすることが本質である。申請者らは、この制御に蛋白質の高次構造変化が中心的な役割を担っていると考えこれまで研究してきた。本申請では、特に、放射光を用いたX線散乱・回折データと可視吸収スペクトルを実時間で同時に測定することにより、蛋白質の局所的状態変化(分子内化学反応)と高次構造変化の時間相関を高い時間分解能で明らかにし、先の知見を得るべく研究してきた。昨年度はX-ray Image intensifierCCD検出器を用い光受容蛋白質であるバクテリオロドプシン及びPhotoactiveyellow proteinの反応過程で生じるX線回折・散乱データの時間変化を測定した。この実験を通じ、蛋白質の高次構造が生じるミリ秒領域の時分割測定は十分に可能であることがわかった。また、本奨励研究費を用いCCDステップスキャン可視吸収測定装置を購入し、X線散乱・回折及び可視吸収分光の時分割同時測定用セルを製作・開発した。本年度は前年度の結果を踏まえ、Photoactiveyellow proteinに対し昨年度開発した時分割同時測定システムを適応し実験を行った。X線用CCD検出器と可視分光測定用のCCD検出器の同期には、本奨励研究費で購入したパルスジェネレータを用いた。この結果、・生理条件下で活性中間体に生じる高次構造変化の観測・活性中間体崩壊過程で生じる、構造学的崩壊速度と分光学的崩壊速度の同時測定に成功した。現在詳細な解析を行っているところであるが、2つの速度の間に違いがあることが示唆された。この違いは、我々が注目している局所構造の変化と高次構造変化の因果関係を示していると考えられる。本申請研究では、放射光Xを用いたX線回折・散乱と可視吸収スペクトルの時分割同時測定により、蛋白質の局所的状態変化と高次構造変化の時間相関を高い分解能で明らかにすることを目的としている。この目的のため、本年度は以下の研究を行った。1.時分割X線回折測定に用いる新しい1次元ガスX線検出器(OD3・ロシアBINPとの共同研究)を、高エネルギー加速研究機構・放射光研究施設・BL15A(小角散乱実験ステーション)に導入し性能評価を行った。その結果、従来のガス検出器(PSPC・理学製)に比べ感度で23倍、時間分解能で100倍以上(Δt10μ秒)の性能を有していることが確認された。2.II(Image Intensifier)-CCD X線検出器を用い、バクテリオロドプシンの光励起後の構造変化に起因するX線回折像変化を10100msecの時間分解能で測定した。時間分解能制約から、試料を弱アルカリ条件にすることで活性中間体を長寿命化し実験は行った。この結果、X線用CCD検出器を用いることで、10100msecのイベントは十分観測することが可能であることが明らかとなった。3.時分割同時測定用セル作成のため、本年度の予算でCCDステップスキャン可視分光器を購入した。当初予定していた、APD検出器と異なり、時間分解能は10msec程度ながら、多波長の吸光度変化の時分割測定が可能となった。4.光受容膜蛋白質のバクテリオロドプシンと異なり、水溶性の光受容蛋白質であるPhotoactiveYellow Proteinの光反応過程で生じる構造変化を、中間体を安定化させることで(静的)X線溶液散乱によって明らかにした。次年度は、2・3の結果を受け、バクテリオロドプシンの光反応過程で生じる変化をより詳細に観測する。また、1の新しいX線検出器を用い、1msec100μsecの時間分解能での時分割測定を試みる。これらの実験を通じて開発した、同時測定装置をPYPに適応し、水溶性蛋白質と膜蛋白質の比較を行い、蛋白質の光反応過程で生じる構造変化メカニズムを明らかにする。

この結果、・生理条件下で活性中間体に生じる高次構造変化の観測・活性中間体崩壊過程で生じる、構造学的崩壊速度と分光学的崩壊速度の同時測定に成功した。現在詳細な解析を行っているところであるが、2つの速度の間に違いがあることが示唆された。この違いは、我々が注目している局所構造の変化と高次構造変化の因果関係を示していると考えられる。
高速で頑健かつ高精度な多変量統計手法の新展開

本研究は、高速・頑健・高精度な新しい多変量統計手法の開発を目指すものである。我々は、非ガウスで外れ値が混入するデータに対しても、低計算コストで安定した高い精度を保証する、3つの多変量統計手法を開発した。研究成果は次の通りである。(1)高次モーメントを利用した高速かつ高精度な判別方法の開発。(2)高速計算を可能にする高精度変数選択と外れ値検出法の開発。(3)外れ値が混在するデータ空間における潜在空間の精密な解析。青嶋と矢田は、高速計算を可能にするための異常値検出法の開発に取り組んだ。多次元データ空間において、潜在分布と異常値が分離するような潜在空間への射影方向を考えた。Yata and Aoshima (2010)で考案したクロスデータ行列法を用いて、新しいクラスタリング手法を開発し、異常値が混在する場合に応用を試みた。その結果、クロスデータ行列の2分割の構成法が、異常値に対する頑健性の決め手になることを突き止めた。実験によると、ある条件のもとで、異常値と潜在分布は明確に分離される。すなわち、データを射影して得られる潜在空間において、異常値が明確に分離された形で可視化される。この実験結果は、低計算コストかつ高精度な異常値検出の可能性を示唆している。また、判別の問題に、高次モーメントを利用する方法についても研究を推進した。Aoshima and Yata (2011)で提案した高次モーメントを利用した2群の分類手法について、永橋・矢田・青嶋(2012)は判別確率に関する一致性を理論的に証明し、従来の分類手法よりも精度に優ることを理論的かつ数値的に示した。現在は、一般化距離に関する判別手法へと理論と方法論を拡張し、多群の場合への適用を検討している。赤平は、ピアソンのカイ2乗適合度検定とステューデントt分布を再考し、2標本問題において、基盤となる非心t分布に関する高次近似とそれに伴う高速計算を考察した。研究計画最終年に当たる本年度は、外れ値が混在するデータ空間における潜在空間の解析に取り組んだ。青嶋と矢田は、外れ値が混入する多変量データの潜在空間の推定を考え、従来型の推定とクロスデータ行列法による推定を比較し、それぞれの方法が推測の精度を保証するための条件を理論的に明らかにした。クロスデータ行列法とは、Yata and Aoshima (2010, Journal of Multivariate Analysis)において考案された高次元データ解析のためのノンパラメトリック法である。本研究は、クロスデータ行列法を通常の多変量データ解析の枠組みで扱い、その性質を研究したものである。その結果、従来型の推定法は、母集団分布のガウス性・ノイズの大きさ・外れ値の混入率に精度が著しく影響されるのに対して、クロスデータ行列法は、それらに極めて頑健に推測の精度を保証することが分かった。さらに、クロスデータ行列法は、従来の多変量解析法と比べて計算コストを大幅に軽減させることも分かった。以上から、高速で頑健かつ高精度なクロスデータ行列法は、多変量解析の枠組みにおいても有力なノンパラメトリック法となり得るであろう。実際、青嶋と矢田は、赤平とも意見交換を行い、クラスター分析と判別分析におけるクロスデータ行列法による新しいアプローチを考え、その方法論を理論的に纏めた。なお、本年度に得られた研究成果の幾つかは、海外の学術雑誌に投稿中である。また、その一部については、国内外の学会やシンポジウムで成果発表を行った。研究計画の初年度に当たる本年度は、高次モーメントを利用した高速かつ高精度な判別手法の開発を目指した。青嶋と矢田は、高次モーメントの情報を取り入れた非ガウスデータの判別手法を開発した。一般に、マハラノビス距離に基づく判別手法は、標本共分散行列の逆行列の計算が不安定になる。そのため、これを縮小型の推定量やナイーブ・ベイズな推定量で代替する先行研究が多く見られる。青嶋と矢田は、これらの推定量が必ずしも好ましい性質をもたないことを示し、固有空間の幾何学的表現に基づく逆行列の新しい推定法を与え、誘導される判別手法の性能が先行研究に優ることを数値的に示した。また、判別関数そのものを非ガウスデータの幾何学的表現から導き出し、それが漸近正規性と一致性を有することを証明し、提案する判別手法に精度保証を与えた。機械学習のサポートベクトルマシンおよび関連ベクトルマシンとの比較を行い、提案手法が計算コストの削減にも成功していることを確認した。青嶋と矢田は、高次モーメントの利用をクラスター分析にも応用し、非ガウスデータの幾何学的表現に基づくクラスタリング手法を提案した。また、青嶋と矢田は赤平と意見交換を密にとり、異常値が混入した非正則な状況下での回帰分析を考えた。異常値に対して頑健なモデル構築を行うためのダイバージェンスを導入し、これに基づくモデル選択基準を与えた。

提案する回帰分析法が真のモデルを選択する確率を数値的に評価し、異常値に対して頑健なモデル構築とモデル選択を実現することを確認した。さらに、一連の分析を高速に処理するためのアルゴリズムも開発した。交付申請書に記載した研究目的はおおむね達成しており、次年度の研究計画に繋がる研究成果が芽生えてきているため。交付申請書に記載した初年度の研究目的はおおむね達成しており、次年度の研究計画に繋がる研究成果が芽生えてきているため。研究計画に変更はない。当初の研究計画に沿って研究を推進する。具体的には、異常値が混在する非ガウス性をもった多次元データについて、潜在空間を精密に解析する。前年度までに芽生えた高次モーメントの利用と射影法を融合させて、高速で頑健かつ高精度な潜在空間の推測法を理論的に構築する。ノイズや異常値の影響を排除して、潜在空間に推測のターゲットを絞ることで、頑健で高精度な統計解析の適用と大幅な計算コストの削減を実現する。次年度の研究費および平成24年度未使用額については、本研究課題を纏めて研究成果を論文や学会で発表するために使用する。高速計算を可能にする高精度変数選択と異常値検出法の開発を研究する。モデル選択における情報量規準と平滑化パラメータの関連を理論的に明らかにして、平滑化パラメータの最適値を理論的に与え、高速計算を可能にする高精度変数選択法を開発する。さらに、非正則分布における情報量の理論と組み合わせて、多次元の非正則なモデルにおける頑健な変数選択法へと方法論を拡張する。また、潜在分布と異常値が分離するような潜在空間への射影を研究し、高精度な異常値検出法を開発する。得られる潜在空間において、低計算コストかつ高精度な推測を実現する。次年度の研究費は、これらの研究を推進し、研究成果を論文や学会で発表するために使用する。
脊椎動物の異物認識機構の起源と進化

1)マボヤ補体成分のクローン化と構造解析:これまでに我々はマボヤからC3と2種類のMASPのcDNAを単離し、その全構造を決定することにより、マボヤにはレクチン経路によって活性化される補体系が存在することを明らかにした。マボヤ補体系の全貌解明を目指して、今年はB因子の全構造を決定した。興味深いことに、マボヤB因子はC末側に脊椎動物のB/C2に共通する5つのドメインを完全に保存していながら、N末側に3つのLDL receptorドメインと2つのSCRドメインを余分に有していた。LDL receptorドメインは哺乳類の補体成分の間ではC6C9の後期成分とI因子にのみ見られ、補体系の出現当初は活発にエクソン.シャフリングが行われていたことが示唆された。また、インテグリンである補体受容体CR3の同定をめざして、マボヤ血球より、2種類のα鎖クローンと1種類のβ鎖クローンを単離した。このうちα鎖クローンの1種は1ドメインを有し、補体受容体として働いている可能性が示唆された。2)メダカMHCの構造解析:哺乳類、鳥類、両生類のMHCはクラスI,II,III遺伝子がクラスターとなって連鎖群を形成しているが、硬骨魚のゼブラフィッシュやメダカでは、これらの遺伝子が多くの染色体上に散在することが明らかになってきている。しかしながら、硬骨魚においてもクラスIA遺伝子とクラスI抗原の提示に関わる遺伝子群は連鎖群を形成しており、これら遺伝子が脊椎動物MHCの中枢部分をなすことが示唆されている。そこで本年はメダカMHCの遺伝学的解析をより進展させ、2つのクラスIA遺伝子、UAAとUBA、LMP2、LMP7、TAP2が連鎖群を形成することを確認するとともに、3つのクラスIIB、補体C3、C4、Bの遺伝子は各々別の染色体に存在することを明らかにした。
定義が明示されていない数学用語と生徒の理解に関する研究

1.難しい言葉遣いの中には,「定義が明示されていない言い回し」がある。この種の言葉遣いを教科書から抜き出し資料として蓄積。数学には「AはBだ」と並んで「AはBする」という文型が多く現れる。前者については以前から論理的な意味が検討されている。しかし後者についてはあまり議論されておらず,「日本語として座りが悪い」という印象を生む場合もある。そこで第一段階として,「わかりやすい日本語表現とは」という視点から,現代口語文における後者の位置を検討した。その過程では国語学者の研究が参考になった。学生を対象として,「子供の頃理解が困難と感じられた数学の中の日本語」についての調査を行った。2.「数学言語研究会(細井勉東京理科大学教授主宰)で編集発行した「数学用語の漢字」を購入した。将来数学教育を目指す学生(教職課程履修生),現在教職に就いている卒業生,数学関係教職課程担当の教員などにこれを配布した。数学教育関係者の「数学教育における日本語表現」への関心と認識を高めることが目的である。3.定義が明示されていない数学用語と生徒の理解に関する研究という題名で研究会を開いた。将来数学教育職を目指す学生(教職課程履修生),大学院生,現在教職に就いている卒業生及び大学で数学の教鞭を執っている卒業生を相手に講演をした。数学教育関係者の「数学教育における日本語表現」への関心と認識を高めることが目的であった。「教育すなわち読み・書き・そろばん」と言われ、この三つは日本社会の構成員として第一に要求される能力である。科学技術が生活の隅々に行き渡るであろう21世紀に生きる子供たちには、「そろばん・算数」より一層高度な数学の素養が求められるだろう。しかし「読み・書き」にくらべ数学を難しいと感じる子供はすくなくない。数学の難しさの中には、数学を表現する日本語が原因となっているものがある。本研究は、日本語表現と関連する難しさの改善が目的であり、今年度は次のような検討を行った。(1)難しい言葉遣いの中には、「定義が明示されていない言い回し」がある。この種の言葉遺いを教科書から抜き出し資料として蓄積。(2)数学には「AはBだ」と並んで「AはBする」という文型が多く現れる。しかし後者についてはあまり議論されておらず、「日本語として座りが悪い」という印象を生む場合もある。そこで第一段階として、「分かりやすい日本語表現とは」という視点から、現代口語文における後者の位置を検討した。(3)学生を対象として、「子供の頃理解が困難と感じられた数学の中の日本語」についての調査を行った。興味ある結果が得られつつある。1.「数学言語研究会(細井勉東京理科大学教授主宰)」で編集発行した「数学用語の漢字」を購入した.将来数学教育職を目指す学生(教職課程履修生),現在教職に就いている卒業生,数学関係教職課程担当の教員などにこれを配布した.数学教育関係者の「数学教育における日本語表現」への関心と認識を高めることが目的である.2.数学教育で使われている文(数学文)は,新聞・雑誌・小説類の文と同じく「現代口語文」である.文明開花期,翻訳を母体に草創された「近代口語文」と比較すればかなりこなれてきているが,数学文では「翻訳調」がまだ色濃く残っている.筆者はこれを日本語文法で言うところの「陳述」の欠如として特徴づけた.「陳述」と教育効果との関係を,生徒の理解の仕方と関連づけて明らかにすることが本研究の着眼点である.数学教育の表現に「陳述」をいかに盛り込むか.研究分担者の間で議論を煮詰め,有効と思われる文型をいくつかに絞り込むことができた.3.これら文型が教育効果(生徒の理解の向上)にどのように反映するかを調査すべく,具体的な方法の検討(調査用紙の設計・調査対象の選定)をおこなった.1.「定義が明示されていない数学用語と生徒の理解に関する研究」という題名で研究会を開いた。

将来数学教育職を目指す学生(教職課程履修生),大学院生,現在教職に就いている卒業生及び大学で数学の教鞭を執っている卒業生を相手に講演をした。数学教育関係者の「数学教育における日本語表現」への関心と認識を高めることが目的であった。2.数学教育で使われている文(数学文)は,新聞・雑誌・小説類の文と同じく「現代口語文」である。文明開化期,翻訳を母体に草創された「近代口語文」と比較すればかなりこなれてきているが,数学文では「翻訳調」がまだ色濃く残っている。研究代表者はこれを,前研究代表者,森正雄氏が日本語文法で言う「陳述」の欠如と特徴づけたのとほとんど同じ意味の「用語の解説」の欠如と考え,講演の中心的話題とした。「用語の解説」と教育効果との関係を,生徒の理解の仕方と関連づけて明らかにすることが本研究の着眼点である。数学教育の表現に「用語の解説」をいかに盛り込むか。研究分担者の間で議論を煮詰め,有効と思われる文型をいくつかに絞り込むことができた。3.これら文型が教育効果(生徒の理解の向上)にどのように反映するかを調査すべく,具体的な方法の検討(調査用紙の設計・調査対象の選定)をおこなった。
水中パルス放電による超高圧力の制御技術の開発と切断及び塑性加工への応用技術の開発

水中パルス放電による超高圧力の制御技術を開発するため、開発した光学観測実験装置を使って、電極棒形状の最適化及びバブルパルス、気泡脈動、水撃作用の観測に成功し、安定した水中パルス放電による超高圧力を利用できるようになった。また、実験と比較して数値シミュレーションの妥当性を評価し、数値シミュレーションを使って水撃作用などの超高圧力の制御を行うことが可能となった。水中パルス放電を利用した切断及び塑性加工法を開発するため、試作機を製作し、水中パルス放電が金属薄板の塑性加工に利用できることを示した。本研究は「水中パルス放電による超高圧力の制御技術の開発」と「その技術を用いた切断及び塑性加工法の開発」を目的として研究を進めた。初年度の平成25年度は、「超高圧力の制御技術の開発」を目的とした。超高圧力の制御技術では、水中放電によって発生する3種類の瞬間的負荷力(水中放電によって発生する放電直後に水が気化したときに生じる衝撃波、放電によって気化したガス(水蒸気)の脈動が生じることによって発生する衝撃波、ガス流動によって発生する水撃作用)が水中放電の超高圧力を利用する応用技術のカギとなり、複合的な付加作用になるため、本研究では特に重要な研究内容になる。そのため、これらの超高圧力の評価を実験及び数値シミュレーションを用いて実施した。実験においては、これらの瞬間的負荷力を観測するための専用装置を製作し、高速度ビデオカメラを用いた光学観測システムを構築した。気泡脈動現象、衝撃波、水撃現象の基礎データを取得し、その超高圧力を評価することができた。これらの基礎データは、次年度に金属成形装置の加工に用いる超高圧力の基礎データとして活用することを計画している。また、数値シミュレーションでは、有限要素解析ソフトウェアLS-DYNAを用いて装置設計に活用できる解析法を確立し、放電によって発生する気泡脈動、水撃現象を評価することができた。また、実験で得られた基礎データとの比較検討を行ったところ、流速や超高圧力を評価することができることが分かり、装置設計に応用することが可能となった。平成25年度の実験及び数値シミュレーションによって得られた研究成果は、本研究課題の中でも特に重要となる超高圧力の制御技術の開発の成果となった。また、本研究内容に関連する学会、講習会、シンポジウムなど(7件)に参加して研究動向の調査を行い、塑性加工学会、火薬学会において本研究の成果(2件)を発表した。そのため、これらの超高圧力の評価を実験及び数値シミュレーションを用いて実施し、装置設計に重要な圧力などの基礎データを取得することができた。最終年度の平成26年度は、「超高圧力の制御技術を用いた切断及び塑性加工法の開発」を目的とした研究を実施した。具体的には、数値シミュレーションを利用した解析主導型の装置設計を行い、水中放電利用の金属加工装置の開発を行った。前年度に引き続き、実験による比較検証用の水中放電現象の基礎データの集積を行い、数値シミュレーション技術の精度向上に活用した。実験と数値シミュレーションにより密閉型の加工装置の特性を評価し、水撃作用に重要な空気層の最適化を行った。試作した装置を使って銅薄板材に対して水中放電加工を試み、塑性加工の一つである金属板への転写ができることを実証した。また、最終年度の平成26年度は本研究内容に関連する学会、講習会、シンポジウムなど(6件)に参加して研究動向の調査を行い、塑性加工学会、火薬学会、衝撃波シンポジウムにおいて本研究の成果(5件)を発表した。衝撃工学本研究は「水中パルス放電による超高圧力の制御技術の開発」と「その技術を用いた切断及び塑性加工法の開発」を目的として研究を進めている。初年度の平成25年度は、本研究の中でもカギとなる「超高圧力の制御技術の開発」を目的とした研究を実施した。超高圧力の制御技術では、水中放電によって発生する3種類の瞬間的負荷力(水中放電によって発生する放電直後に水が気化したときに生じる衝撃波、放電によって気化したガス(水蒸気)の脈動が生じることによって発生する衝撃波、ガス流動によって発生する水撃作用)が水中放電の超高圧力を利用する応用技術のカギとなり、複合的で複雑な負荷作用になるため、本研究では特に重要な研究内容になる。これらの超高圧力の負荷作用の現象を解明するため、実験及び数値シミュレーションを実施し、現象解明に繋がる基礎データを取得することができた。

実験においては、高速度ビデオカメラを用いた光学観測を行い、様々な条件での気泡脈動現象、衝撃波、水撃現象の基礎データを取得し、その超高圧力を評価することができた。また、数値シミュレーションでは、有限要素解析ソフトウェアLS-DYNAを用いて装置設計に活用できる解析法を確立し、放電によって発生する気泡脈動、水撃現象を評価することができた。これらの研究成果により、複合的で瞬間的な超高圧力を制御する圧力収束容器の開発に応用できる制御技術を開発することができた。本研究は「水中パルス放電による超高圧力の制御技術の開発」と「その技術を用いた切断及び塑性加工法の開発」を目的として研究を進めている。最終年度の平成26年度は、「超高圧力の制御技術を用いた切断及び塑性加工法の開発」を目的とした研究を実施する。具体的には、数値シミュレーションを利用した解析主導型の装置設計を行い、水中放電利用の金属加工装置の開発を行う。また、数値シミュレーション技術の精度向上のため、実験による比較検証用の水中放電現象の基礎データの集積を行う。最新の研究動向を調査するため学会や講習会等に参加し、学会等での成果発表や専門誌等に研究成果を投稿する。
新しい水素結合ネットワーク素材としての縮環マロナミド：次元制御構造構築とその応用

本研究では、非常に単純な化合物であるインダンジカルボキサミド誘導体が水素結合形成により強固な2次元シート構造へと集合することを利用し、その構造修飾により多様な構造の次元制御とその応用を目的として研究を行った。種々の置換様式からなる縮環マロナミドはいずれも高い信頼性で2次元シート構造へと集合し、縮環構造の幅の広さに応じシート間の重なり方が制御可能であることを明らかにした。また、両端に縮環マロナミド構造をもつ誘導体では、内部に溶媒分子を取り込んだ3次元格子構造を形成すること、さらに嵩高いトリプチセン骨格を縮環した誘導体では、シートがまるまることで1次元チューブ構造を形成することを明らかにした。本研究では、非常に単純な化合物である2,2-インダンジカルボキサミド誘導体が水素結合形成により強固な2次元シート構造へと集合することを利用し、その構造修飾により、03次元までの多様な構造の次元制御とその応用を目的として研究を行っている。24年度においては、1H23年度に調査した一連の縮環マロナミドの集合特性をより汎用性の高い骨格に応用する目的で、アセタール交換もしくはカップリング反応によって各種機能性ユニットの導入が可能な汎用性縮環マロナミド骨格の合成を検討した。6員環アセタール部位とブロモフェニル基を有する骨格の合成に成功し、それ自身がこれまでと同様に1分子あたり8本の水素結合が形成され、上下に縮環構造が突き出た2次元シート構造を形成することを確認したことに加え、鈴木カップリングによりπ共役ユニットの拡張が行えることを明らかにした。今後、種々のπ共役ユニットの導入を検討していく予定である。また、2嵩高いトリプチセン骨格を縮環することで2次元シートがまるまったチューブ構造の構築が可能ではないかと考え、H23年度に合成した無置換トリプチセンが縮環したマロナミド誘導体に加え、アルコキシ基を導入したキラルトリプチセン縮環マロナミドを合成した。これらはいずれも芳香族溶媒などをゲル化することが見出され無置換体では剛直な直線状ファイバー、キラル体のラセミ混合物からはねじれたらせん状1次元ファイバー構造が形成されることがわかった。今後、キラル体の光学分割を行ってその集合形態を調査するとともに、これらの水素結合様式の詳細および溶液中での集合形態の調査を進めていきたい。本研究では、非常に単純な化合物である2,2-インダンジカルボキサミド誘導体が水素結合形成により強固な2次元シート構造へと集合することを利用し、その構造修飾に基づく03次元までの多様な構造の次元制御とその応用を目的として研究を行った。25年度においては、1先に構築した3次元的な格子構造の多様性を広げる目的でパイスペーサーの両端にカルボキサミド構造を有する誘導体合成を検討した。ペリレンやジフェニルアントラセンを有する前駆体を合成した。2嵩高いトリプチセン骨格を縮環することで2次元シートがまるまったチューブ構造の構築が可能ではないかと考え、昨年度までに合成してきたトリプチセン縮環マロナミド誘導体の集合体形成能を詳細に調査した。細いファイバー構造を形成することを見出していた無置換体において粉末X線構造解析から、その結晶構造とその水素結合様式を明らかにすることに成功した。母体化合物と同様、1分子あたり8本の水素結合が形成されながら2分子×2を構成単位とした目的としたチューブ構造が形成されていることを明らかにした。3研究2と関連し、アルコキシ基を導入したキラルトリプチセン縮環マロナミドの集合体形成能を調査した。ラセミ体においてねじれたらせん状1次元ファイバー構造が形成されるとともに、光学分割した光学活性体においてもらせん構造を形成することをSEMおよびAFMにより確認した。本研究において、インダンジカルボキサミドをはじめとする縮環マロナミド構造が、多様な誘導体において規則正しい水素結合ネットワークを形成することを明らかにするとともに、分子骨格の修飾により、チューブ構造、シート構造、格子構造といった次元制御された集合体形成能へと誘導可能であることを明らかにした。今後、この新奇水素結合モチーフをもとにした応用研究や配座キラリティーの導入による次元制御構造の構築を検討していきたい。23年度においては、(1)π共役ユニットの2次元シート状への規則配列、を目的とし、10種近くの誘導体を合成し、その単結晶X線構造解析を行い、その集積様式の規則性を調査した。