hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大空間の自然換気問題へ適用する自然対流模型実験の近似相似則に関する研究

大空間の換気方式として採用される、自然対流を利用した換気方式である置換換気内の温度分布・濃度分布を縮小模型実験での把握を目的とした検討を行い、以下の結果を得た。1.相似則の再整理と置換換気場の縮小模型実験への近似相似則の適用文献調査に基づいた整理、特に境界条件(壁面での移動熱量)の相似則に関して整理し、置換換気場で重要である天井面から床面への放射移動熱量に関する検討を行った上で、縮尺1/2,1/4,1/8の模型を用いて「Re数の一致」の条件を除外しAr数の一致のみを条件とするいわゆる近似相似則にを適用し、かつ移動熱量の相似を達成する縮率を用いた温度・濃度分布測定実験を行った。結果、1/8縮小模型を用いても実用的に十分な精度で置換換気場の把握が可能であることが示された。熱流の相似に関しては、幾何学的相似のみでは熱伝達率の相似が成立しない事により、模型の縮小に伴う壁面での貫流熱損失量の増加が見られ、壁面近傍の温度分布が異なることが示唆されたが、水平面平均温度分布への影響は小さいことが分かった。2.冷却面を有する置換換気場の温度・濃度分布の把握温度成層を形成する置換換気場では、窓面での冷却下降流による成層の崩壊が知られており、壁面の1部に窓面が設置される実大の置換換気室において窓面温度を低下させる実験を行い、下降流の詳細把握及び、下降流の増大に伴う温度成層の崩壊・居住域汚染物濃度が上昇する現象を把握した。3.冷却面を有する置換換気場の縮小模型実験への近似相似則の適用2で得られた現象の近似相似則を用いた縮尺1/2の縮小模型実験による再現を試み、温度・濃度分布の再現が十分可能である結果が得られた。大空間の換気方式として採用される、自然対流を利用した換気方式である置換換気を対象として、以下の検討を行った。(置換換気:床面付近から低温・低速の給気、天井付近から排気を行い、室内の人体やOA機器などの発熱体によって生じる熱上昇流を利用して、室下方から上方への流れを生じさせ、下方の居住域の空気質を清浄に保ちながら、汚染質を上方に滞留させる、極めて換気効率の良い換気方式)1.相似則の再整理自然対流場の相似則に関して、文献調査に基づいた整理、特に壁面での移動熱量の相似に関する検討を行い、置換換気場で重要である天井面から床面への放射移動熱量に関する検討を行った。結果、「Gr数を一致」させる室内気流に対する厳密な相似条件下では、縮尺1/2程度の縮小模型で移動熱量を厳密に相似にすることが可能であることが示された。また、「Re数の一致」の条件を除外した、いわゆる近似相似条件下では、広範囲の縮小模型にわたって移動熱量の相似が可能であることが示された。2.相似則の検討において比較対象となる、実物大置換換気場の温度・濃度分布の把握縮小模型実験による相似則の検討に先立ち、その比較対象となる4×4×2.2(H)mの実物大実験室を用いて、室内温度・濃度測定を、発熱量、外壁面温度をパラメータとした実験により得た。置換換気の成立条件は壁面の断熱性によって決定できると言う結果が得られ、また、完全断熱の条件における室内鉛直温度分布を、E.Mundtによる温度予測モデルを用いて予測し、実験結果との良い一致を見た。壁面の断熱性の低下に伴う下降流の発生による半混合状態の置換換気の鉛直温度分布に関しては、戸河里によるブロックモデルに発熱体によるプルームへの誘因気流分を組み込んだゾーンモデルによって予測を試みた結果、実務的に問題のない精度で予測することが出来た。

3.冷却面を有する置換換気場の縮小模型実験への近似相似則の適用2で得られた現象の近似相似則を用いた縮尺1/2の縮小模型実験による再現を試み、温度・濃度分布の再現が十分可能である結果が得られた。
熱処理冷却剤用小型白金球プローブ・アーム回転式冷却特性試験システムの開発

回転半径が100mmのアームの先端に取り付けた白金球プローブを高温に加熱した後に,アームを回転させて水やポリマー水溶液などの冷却剤に浸漬し,冷却剤の冷却特性を評価する試験システムを開発した。膜沸騰段階から遷移沸騰,核沸騰並びに強制対流域への移行過程の観察が重要であることから,回転移動する白金球を常に観察し続けることが可能な高速度ビデオ撮影システムを構築した。回転アーム軸に高速度ビデオカメラを固定した構造でアーム回転用モーターに高回転トルクの負荷が作用することから,角度分解能が192万パルス/回転のダイレクトドライブモーターをアーム回転用に採用した。白金球に挿入した熱電対の温度サンプリングに同期して,回転アームの回転角度情報も得られるようになったため,膜沸騰段階の蒸気膜形成状況,蒸気膜崩壊温度,蒸気膜崩壊開始場所,蒸気膜崩壊様相等の詳細を明らかにできた。白金球と白金球内に挿入した熱電対の保持用治具(アーム)が,蒸気膜崩壊のトリガになりやすく,従来であれば斉時(瞬時)的崩壊と解釈された現象が,数十ミリ秒内での伝播的崩壊であることが確認できる浸漬条件があった。また,白金球を拡大撮影できることにもなったため,概略値ではあるが蒸気膜厚さの測定も可能になった。以上のことから,本補助事業により,アーム回転式の冷却特性試験システムの一応の完成形を構築できた。一方,蒸気膜崩壊のトリガが回転アームの白金球付け根部であることが多いことから,その影響を極力避けるようにアームを垂直に固定して,冷却剤容器を垂直に上昇させて浸漬するタイプの冷却試験装置も開発した。なお,4mmの白金球径でも蒸気膜崩壊直後の高い熱伝達率域においては,白金中心部(熱電対での測定部)と白金球表面との温度差が数十度以上になるとの逆熱伝導問題の解析試算があり,白金球体を集中熱容量近似することの問題解決が課題である。熱伝導率が高くないインコネル600を温度測定プローブ(直径4mmの球)とする場合の冷却特性評価試験システムにおいて,得られた冷却曲線の繰り返し特性は良好であり,インコネル600球の加熱の繰り返しにより形成された黒色酸化被膜は冷却特性の評価に影響を及ぼしていないことを確認した。また,ポリマー水溶液(ソリュブルクエンチTYー300A)について,冷却過程上の最大冷却速度は濃度が増大するにつれて直線的に低下することがわかった。冷却曲線から接線交差法によって求めた特性温度は蒸気膜崩壊温度に想定されるが,プローブ回転移動周速度によって変化することがわかった。本試験システムによるポリマー水溶液の新品と劣化品の識別は,特性温度で可能である場合と300200°Cでの平均冷却速度で可能な場合があったが,確実な判断手法を確立するまでには至らなかった。冷却剤を水とする場合の冷却特性を,インコネル600球プローブまわりの蒸気膜形成並びに蒸気膜崩壊挙動のビデオ観察によって調べた結果,蒸気膜の崩壊はプローブに埋め込んだ熱電対の脱落防止のために施したカシメの部分で開始し,プローブ速度の増大と共にプローブのよどみ点に向かって伝播的に崩壊していくことがわかった。また,金属の焼入れ過程で重要な膜沸騰極小熱流束点での熱流束と温度は,プローブ速度の増大に伴って強制対流の効果を受けて増大したが,サブクール度の依存性は認められなかった。なお,サブクール度とプローブ速度によっては偶発的に双こぶ型の沸騰曲線になる場合があり,冷却剤の冷却特性評価において注意しなければならない試験条件が存在することがわかった。インコネル600より高熱伝導率で高温での酸化が抑えられる白金製のプローブを作成した。また,プローブ回転用モーターの高精度化と試験システム全体の高度な制御を目指してソフト開発を進めた。信頼性に懸念のあるインコネル600球プローブの繰り返し試験による冷却特性への影響は小さいことが確認できて良かった。最も懸念される高温酸化を抑止するための,また,蒸気膜崩壊のトリガ点をなくす目的でのSUS304製球プローブの製作とその白金メッキ化,並びに白金製球プローブの製作は実現した。併せて,現有試験システムの制御部分の高機能化を図り,制御プログラムの改良を手がけた。現有プログラムを利用できる部分を利用する構想が,ハードウェアを変更したことで,新規開発部分と現有プログラムの接続がうまくいかず,現在もそのトラブルの解消に取り組んでいるところである。これによって,白金球プローブとインコネル600球プローブとの違いの検証,2つの試験システムでの実験による試験システムの個体差の検証が実行できなかった。試験システムを構成するハードウェアと開発プログラムが同じメーカー品であることで,新システム開発を楽観視しすぎたかも知れない。一方,球プローブまわりの蒸気膜の形成や蒸気膜の崩壊の様相をビデオカメラで観察した。フレームレートが1/30秒の商用ビデオカメラでもシャッタースピードの設定,補助光源やズームレンズなどの使用により観察できることがわかったものの,新試験システムの完成が遅れているため,球プローブを追従して観察できるシステムの設計が進まなかった。角度分解能が粗いステッピングモーターの旧評価試験システムでのインコネル600球プローブまわりの蒸気膜形成とその崩壊挙動を高速度ビデオカメラで観察した。プローブの断続的な回転移動による振動で蒸気膜から蒸気泡が強制的に生成され,また,プローブから離脱させられることで熱伝達率や熱流束が大きく変動し,冷却剤の冷却能を精度良く評価することが困難であることがわかった。

28年度に製作した白金球プローブの溶接部(白金球と白金パイプ)の脆弱性が明らかになり,改良したプローブを新たに製作した。また,ステッピングモーターを高角度分解能サーボモーターに変更すると共に,温度計測モジュール,サーボモーター等の制御ボードをArduinoから制御ソフト(NI社製LabVIEW)と同じメーカーのmyRIOに変更し,より操作性を向上させた制御ソフトウェアへの改善も行った。改良した新試験システムで,冷却剤の冷却特性を精度良く評価するための実験条件の探索を行った。本研究開始当初は,プローブの温度が冷却剤温度まで低下するまでの間中,移動させることとしていたが,ある程度高温段階で停止させた場合の冷却特性についても調査した。どの段階で停止させるかによって冷却特性は変化するが,その冷却特性の繰り返し性が必ずしも良好ではなく,最適冷却実験条件を確定するまでは至っていない。新試験システムを2セット製作し,実験結果に及ぼす装置(白金球プローブ)の違いの有無の検証実験を行った。筆者らの設計を元にプローブが製作されていると思われるが,直径4mmの白金球内に微細な穴等の加工精度を検証できていないところもあり,同一冷却実験条件における冷却特性は大きく異なり,両プローブにおいて繰り返し特性も良くなかった。繰り返し特性の悪さは,プローブ径の小ささとデリケートな沸騰現象が相まったものと考えられ,新たな研究課題が見つかった。昨年度に製作した白金球プローブの脆弱性を解消できた新プローブを製作できており,蓮客実験の繰り返し特性は改善された。しかしながら,複数個のプローブ間の特性に違いがあり,プローブの構造上の問題なのか,プローブ径が小さいことと,外部からの制御が困難な強制対流非定常沸騰現象が伴うことで,伝熱機構上の問題なのかを明らかにできていない。また,試験システムの制御ソフトの改良(プローブが冷却剤突入直前まで高速移動,後に設定速度で移動,プローブ追従用の第2のモーター制御機能付与等)も行ったが,誤作動の懸念があり,29年度内に解決出来ず,予定していた冷却実験を遂行できなかった。プローブと制御ソフトのいくつかのトラブルがあり,プローブを追従しながらの沸騰現象の動画撮影システムの構築が遅れている。ただし,高速度ビデオカメラシステムの導入予算は確保できており,制御ソフトへの組み入れも目途が立っている。回転半径が100mmのアームの先端に取り付けた白金球プローブを高温に加熱した後に,アームを回転させて水やポリマー水溶液などの冷却剤に浸漬し,冷却剤の冷却特性を評価する試験システムを開発した。膜沸騰段階から遷移沸騰,核沸騰並びに強制対流域への移行過程の観察が重要であることから,回転移動する白金球を常に観察し続けることが可能な高速度ビデオ撮影システムを構築した。回転アーム軸に高速度ビデオカメラを固定した構造でアーム回転用モーターに高回転トルクの負荷が作用することから,角度分解能が192万パルス/回転のダイレクトドライブモーターをアーム回転用に採用した。白金球に挿入した熱電対の温度サンプリングに同期して,回転アームの回転角度情報も得られるようになったため,膜沸騰段階の蒸気膜形成状況,蒸気膜崩壊温度,蒸気膜崩壊開始場所,蒸気膜崩壊様相等の詳細を明らかにできた。
日本占領期アジアにおける大政翼賛運動の形成・発展過程に関する研究-ジャワの事例

本研究は,日本占領期ジャワにおける大政翼賛運動の形成・発展過程を分析することを目的とした.分析にあたっては,同運動の形成・発展過程を3つの時期-「胚胎期」「準備期」「展開期」-に研究課題を区分した.本研究によって,ジャワ奉公会と隣組制度の連動性が,地域住民の動員・統制・宣撫にきわめて大きな機能をはたしたことが明らかになった.本研究は,日本占領期ジャワにおける大政翼賛運動の形成・発展過程を分析することを目的とした.分析にあたっては,同運動の形成・発展過程を3つの時期-「胚胎期」「準備期」「展開期」-に研究課題を区分した.本研究によって,ジャワ奉公会と隣組制度の連動性が,地域住民の動員・統制・宣撫にきわめて大きな機能をはたしたことが明らかになった.本研究は,日本占領期ジャワにおける大政翼賛運動の形成・発展過程を,先行研究では十全には用いられていない映像もふくめた史資料によって分析することを目的としている.この目的を達成するため,平成22年度はオランダ国立戦争資料研究所とオランダ国立音声映像研究所にて,資料収集をおこなった.前者では,ジャワ奉公会をはじめ,隣組,青年団,警防団など大政翼賛運動の一翼を担った組織,運動に関する一次史料を数多く発掘することができた.とくに,ジャワ全土で隣組制度が導入される以前に結成されていたバンドゥン市の隣組制度の概要を示す規定の入手は,本研究にとって大きな意義をもつと思われる.このほか,「極秘・昭和18年度治集団軍政一般会計歳入歳出予算」も発掘することができた.これによって,日本軍政初期の1943年における会計予算の全体像と,予算全体に占める大政翼賛運動に関係する費目の位置づけや金額などを数値化することが可能になる.後者では,日本映画社および同社ジャカルタ製作所が製作した「大東亜ニュース」「南方報道」「ジャワニュース」,ジャワ映画公社が製作した「ジャワバル」をはじめとして,日本軍政当局が製作を指示し,ジャワ民衆の宣撫工作に用いられた映像を購入した.これらの映像は存在こそ知られているものの,先行研究では内容の詳細な分析にまではいたっていない.上述のように,本研究は先行研究では十全には用いられていない映像もふくめた史資料によって分析をこころみるものである.したがって,これらの映像資料は,日本軍政当局がどのようにして大政翼賛運動を鼓吹したかを分析するには,きわめて史料的価値のある一次史料といえる.平成22年度は史資料の収集と分析をおもに行ったため,論文・学会発表などの具体的な成果を残すことはできなかったが,23年度以降には積極的に学術誌への投稿,学会発表に務めたい.日本占領下インドネシアのジャワでは,日本の大政翼賛会を模して結成されたジャワ奉公会(1944年3月1945年8月)によって,地域住民の動員・統制・宣撫がなされたことが知られている.しかし,日本のインドネシア統治は,1942年3月から開始されており,ジャワ奉公会設立までには2年間の時間差がある.この2年間に,日本軍政当局が実施した翼賛運動に関する政策を一瞥してみると,三亜運動,民族別諸団体・社会諸団体,民衆総力結集運動の存在が確認できる.したがって,同時期のジャワにおける大政翼賛運動は,ジャワ奉公会だけでなく,ジャワ奉公会設立前の三亜運動,民族別諸団体・社会諸団体,民衆総力結集運動にまで遡り,その形成・発展過程を俯瞰した分析が必要であるーこれが本研究の基本的な問題関心であった.以上の問題関心をふまえ,本研究は,先行研究では十全には解明されていない日本占領期ジャワにおける大政翼賛運動の形成・発展過程を分析することを目的とした.分析にあたっては,同運動の形成・発展過程を3つの時期ー1「胚胎期」(三亜運動が実施された時期,および,民族別諸団体と社会諸団体が結成された時期),2「準備期」(民衆総力結集運動の発足からジャワ奉公会設立にともなう解消までの時期),3「展開期」(ジャワ奉公会設立から終戦までの時期)ーに研究課題を区分した.本研究によって,ジャワ奉公会と隣組制度の連動性が,地域住民の動員・統制・宣撫にきわめて大きな機能をはたしたことが明らかになった.日本占領下インドネシアのジャワでは,日本の大政翼賛会を模して結成されたジャワ奉公会(1944年3月1945年8月)によって,地域住民の動員・統制・宣撫がなされたことが知られている.しかし,日本のインドネシア統治は,1942年3月から開始されており,ジャワ奉公会設立までには2年間の時間差がある.この2年間に,日本軍政当局が実施した翼賛運動に関する政策を一瞥してみると,三亜運動,民族別諸団体・社会諸団体,民衆総力結集運動の存在が確認できる.したがって,同時期のジャワにおける大政翼賛運動は,ジャワ奉公会だけでなく,ジャワ奉公会設立前の三亜運動,民族別諸団体・社会諸団体,民衆総力結集運動にまで遡り,その形成・発展過程を俯瞰した分析が必要であるーこれが本研究の基本的な問題関心であった.以上の問題関心をふまえ,本研究は,先行研究では十全には解明されていない日本占領期ジャワにおける大政翼賛運動の形成・発展過程を分析することを目的とした.分析にあたっては,同運動の形成・発展過程を3つの時期ー

1「胚胎期」(三亜運動が実施された時期,および,民族別諸団体と社会諸団体が結成された時期),2「準備期」(民衆総力結集運動の発足からジャワ奉公会設立にともなう解消までの時期),3「展開期」(ジャワ奉公会設立から終戦までの時期)ーに研究課題を区分した.本研究によって,ジャワ奉公会と隣組制度の連動性が,地域住民の動員・統制・宣撫にきわめて大きな機能をはたしたことが明らかになった.本研究は24年度をもって終了しているため記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は24年度をもって終了しているため記入しない。
τバーテクス標識法によるヒグス粒子の探索

米国フェルミ研究所では、衝突型加速器Tevatronと検出器CDFおよびD0の大改造の後、平成13年からRun IIが始まった。我々の努力でRun IIにおいてはτ粒子の識別をトリガーレベルでおこないオフラインの解析のためにτ標識をつけることが出来るようになった。ここではτ粒子の崩壊で出来た粒子は独立した奇数個の少数トラックを作るという性質を利用して識別する。また、シリコン飛跡検出器で求めたインパクトパラメータによりτ粒子識別の純度が向上することも示した。こちらはτ粒子の崩壊長が有限であることとシリコン飛跡検出器が高性能であることにより可能となった。シミュレーションでRun IIの当面の目標である2fb^<-1>のデータを蓄積した場合ヒグス粒子の探索領域がどれだけ広がるかを示した。ここで開発した解析方法は実際の解析に使用できる。検出器開発の面では、τ粒子標識法に有効なシリコン・マイクロストリップ検出器の性能を向上させた。次の頁に挙げた研究発表のとおり、放射線損傷対応、デッドタイムレス高速読み出し対応、高分解能の検出器を実現した。本研究によりτ粒子標識法によるヒグス粒子探索の方向付けが出来た。ヒグス粒子探索はノーベル賞級の大きなテーマであるので本研究の予算規模では完結はしないが、目的に向かっての第1歩は着実に踏み出した。この研究を発展させるために次の科学研究費を申請中である。標準模型では電磁相互作用と弱い相互作用を統一して記述するためにヒグス場の存在が前提となっており、ヒグス場に伴うヒグス粒子が予言されている。ヒグス粒子の探索に於いてはバーテクス標識法が最も有望な方法の一つである。我々は、未だかつておこなわれたことのない、τ粒子の崩壊点を観測するτバーテクス標識法の開発を始めた。高性能のシリコン・マイクロストリップ検出器(シリコン検出器用チップと読み出しチップより構成)を2枚組み合わせてラダーとし、それをテレスコープ状に並べてバーテクス検出器の一部に相当する検出器模型を作った。来年度引き続いて、τバーテクス標識法に最適化したバーテクス検出器の開発に向けてこの模型の特性を測定する。イベントジェネレータPYTHIAを導入し、ヒグス粒子の生成、崩壊の事象のシミュレーションを行った。ところが、我々の研究にとって重要なτ粒子の扱いがPYTHIAでは不完全なことが判明した。この問題点を解決するためにタウオラと称するソフトウエアでτ粒子の偏極を計算しようとしている所である。平成12年秋、欧州原子核研究機構でヒグス粒子の信号らしきものを観測との発表がセンセーションを巻き起こしたものの、真偽を確認しないままに実験は終了した。これを受けて急遽我々は、広島大学においてシミュレーションを行い、米国フェルミ研究所のCDF検出器でヒグス粒子の発見が可能であるという結論を得た。フェルミ研究所では加速器と検出器の大改造を終えて平成13年3月から実験開始となる。本研究は重大な意義を持つ。改造前のCDF検出器の測定によりヒグス粒子の下限を示した。研究発表の欄参照。昨年に引き続き、τ粒子に崩壊するチャンネルでのヒグス粒子探索の解析ソフトウエア整備、バーテクス検出器の最適化を進めているところである。解析ソフトウエアの面では、懸案であったτ粒子のイベントジェネレータTAUOLAを導入し、汎用のイベントジェネレータPYTHIA及び検出器シミュレータと連動して使用できるようになった。PYTHIAによりヒグス粒子の生成、崩壊をシミュレーションし、τ粒子に崩壊した際にはTAUOLAで精密にτ粒子の崩壊をシミュレーションする。ヒグス粒子の解析において最も大きなバックグランドとなるのはウイークボソンである。ウイークボソンとヒグス粒子のいずれもがτ粒子に崩壊した場合、これを分離するにはτ粒子の偏極によるしかない。シミュレーションでτ粒子の偏極を扱えるのはTAUOLAのみである。検出器の開発に関しては、物質量の少ないシリコン検出器用のハイブリッド・フロントエンド・エレクトロニクスを実現した(裏面の論文参照)。また、ビームによるデータを用いてシリコン検出器の出力特性、各チャンネルのそろい具合、検出効率等を得た。

トラッキングの結果、インパクトパラメータの分解能35ミクロンが可能と考へられる。現在、τ粒子の事象に関してインパクトパラメータの見積もりをすべく検討を進めている。また、以前のCDFデータ91pb^<-1>を解析した結果、中性超対称ヒグス粒子を棄却するパラメータ領域を示した(裏面の論文参照)。米国フェルミ研究所では、衝突型加速器Tevatronと検出器CDFおよびD0の大改造の後、平成13年からRunIIが始まった。我々の努力でRunIIにおいてはτ粒子の識別をトリガーレベルでおこないオフラインの解析のためにτ標識をつけることが出来るようになった。ここではτ粒子の崩壊で出来た粒子は独立した奇数個の少数トラックを作るという性質を利用して識別する。また、シリコン飛跡検出器で求めたインパクトパラメータによりτ粒子識別の純度が向上することも示した。こちらはτ粒子の崩壊長が有限であることとシリコン飛跡検出器が高性能であることにより可能となった。シミュレーションでRunIIの当面の目標である2fb^<-1>のデータを蓄積した場合ヒグス粒子の探索領域がどれだけ広がるかを示した。ここで開発した解析方法は実際の解析に使用できる。検出器開発の面では、τ粒子標識法に有効なシリコン・マイクロストリップ検出器の性能を向上させた。次の頁に挙げた研究発表のとおり、放射線損傷対応、デッドタイムレス高速読み出し対応、高分解能の検出器を実現した。本研究によりτ粒子標識法によるヒグス粒子探索の方向付けが出来た。
シアノ架橋金属錯体界面を通じた物質移動と電圧誘起機能

プルシャンブルー類似体は、遷移金属とシアノ基の共有結合によるジャングルジム構造とその構造に収容されるアルカリ金属から構成される。プルシャンブルー類似体薄膜のイオンインターカレーション関して(1)全固体高速イオン素子(2)イオン経路の解明(3)斜出射深さ分解XAFSによる膜厚方向のイオン分布解析(4)Naサイトの決定(5)リチウムイオン電池正極特性(6)超高速放電(7)リチウムイオン濃度の関数として基礎物性(8)高効率セシウム除染機能(9)ナトリウムイオン電池正極特性、等の成果を得た。申請時の計画を遥かに超えた成果が得られる。本基盤研究の目的は、アルカリ金属濃度-温度相図の作成、電圧による物質移動の機構解明、電圧印加による磁性制御、電圧印加による構造制御、の4つである。本年度の成果を列挙する。1.シアノ錯体接合による高速エレクトロクロミズムの実現:Co-FeとNi-Feのシアノ錯体接合を利用することにより、スイッチングタイムが1秒程度といった高速エレクトロクロミズムに成功した。接合を改良することにより、さらなる高速化が可能であると思われる。2.カチオン経路の解明:シアノ錯体薄膜のカチオン経路を実験的に明らかにした。イオン半径の小さなNaはプルシャンブルー格子の窓を通過することができるが、イオン半径の大きなKやRbはプルシャンブルー格子の隙間を経由することが分かった、こうした振る舞いは、第一原理計算により再現することができた。3.価数差分分光法の開発:エレクトロクロミズム材料の電子構造を調べる手段として、価数差分分光法を開発した。この分光法は、薄膜をわずかに酸化/還元し、その際の差分吸収スペクトルの測定するものである。この差分吸収スペクトルには、酸化サイト/還元サイトに由来する吸収成分のみが現れる。この分光法を用いて、Fe-Feシアノ錯体の微弱な吸収帯を分離し、その同定に成功した。4.アルカリ金属量によるによる構造相転移:Co-Feシアノ錯体にNaを導入することにより、正方晶から菱面晶への相転移が誘起されることを見出した。中間のNa量領域では、正方晶と菱面晶との二相共存が観測された。(1)錯体の界面接合を向上させるために、錯体薄膜の表面モロフォロジーとイオン伝導の速度との関係を明らかにした。これまでの研究で薄膜作成が可能となったCo-[Fe(CN)_6]系錯体二種類とNi-[Fe(CN)_6」系錯体一種類に関して、ホモ接合素子を作成し、錯体薄膜の表面モロフォロジーとイオン伝導の速度との関係を明らかにした。(2)結晶性のよいCo-[Fe(CN)_6]系錯体薄膜の上に別の組成の薄膜をエピタキシャルに成長させる方法を確立した。さらに、エピ成長膜の輸送特性を明らかにした。(3)錯体薄膜の酸化・還元プロセスに対する知見を得るために、SPring-8のBL01B1ビームラインにおいてエピタキシャル成長膜の斜出射深さ分解XAFS測定を行った。(4)電圧印加による磁性制御を実現するために、磁気転移温度の高いCr-[Cr(CN)_6]系錯体薄膜の鉄欠損量と磁気転移温度との関係を明らかにした。(5)電圧印加による構造制御を目指すため、温度変化で立方晶-菱面晶転移を示すMn-Feシアノ錯体のRietveld構造解析を行った。Naイオンの変位が菱面晶歪みを有機していることを明らかにした。(1)一連のニトロプルシド[Fe(CN)_5(NO)]錯体合成し、その構造物性を明らかにした。特に、ネットワークの次元性と熱膨張係数との間に、強い相関があることを明らかにした。(2)錯体界面におけるイオン移動の機構を明らかにするために、電子移動とイオン移動の同時測定を行った。総合的な解析の結果、電荷中性条件を満たすためにイオン移動は電子移動と同時におこること(ファラデー過程)が明らかとなった。(3)斜出射深さ分解XAFS分光法で、シアノ錯体エピタキシャル界面における価数状態を明らかにした。エピタキシャル界面をまたいだ、自発的な酸化還元が起こっていることが明らかとなった。

(4)Mn-Feシアノ錯体が、リチウムイオン二次電池の正極材として優れた特性を持つことを明らかにした。(5)Mn-Feシアノ錯体のリチウムイオン拡散係数を評価し、既存の正極材料に比べて一桁以上大きいことを明らかにした。さらに、ナノ粒子化することにより、1秒での放電速度を実現した。この超高速放電は、大きなリチウムイオン拡散係数とシアノ錯体と電極との間の理想的な電気的接触によるものと考えられれる。(新聞報道された。)(6)Na-Mn-Fe錯体の構造物性を系統的明らかにした。立方晶-三斜晶構造相転移は、Naイオンの秩序-無秩序相転移とみなせることを明らかにした。(7)Mn-Feシアノ錯体の構造と電位状態をLi濃度の関数として明らかにした。その結果、この材料は構造相転移を伴わない二電子反応を示す系であることが明らかとなった。本基盤研究の目的は、プルシャンブルー類似体薄膜におけるアルカリ金属濃度ー温度相図の作成、電圧による物質移動の機構解明、電圧印加による磁性制御、電圧印加による構造制御、の4つである。こうした研究の中で、プルシャンブルー類似体薄膜がリチウムイオン電池正極さらにはナトリウムイオン電池正極として優れた性能を示すことがわかってきた。sこで、本年度は、プルシャンブルー類似体薄膜ねのリチウムイオンおよびナトリウムイオンインターカレーションとそれに伴うホスト格子な構造・電子状態の変化を明らかにすることを目的とした。Mn-Feシアノ錯体においては、イオンインターカレーションに対してホスト構造が面心立法構造を保つことを明かにした。このため、3000Cという高速での放電が可能な王であることを見出した。さらに、X線吸収分光により、MnとFeの酸化還元に対して放電曲線に二つの明瞭なプラトーが現れることを見出した。さらに、Fe欠損を少なくすることにより、電池容量を増大させることに成功した。しかしながら、Fe欠損を少なくすることにより、イオンインターカレーションに対してホスト構造の不安定性が増大し、正方晶ー立方晶相分離が出現した。Co-Feシアノ錯体においては、イオンインターカレーションに対してホスト構造が面心立法構造を保つことを明かにした。しかしながら、電荷移動相転移による激しい一次相転移がおこることが明らかとなった。さらに、X線吸収分光により、MnとFeの酸化還元に対して、放電曲線に三つの明瞭なプラトーが現れることを見出した。三つめのプラトーは電荷移動相転移による電子状態の変化によるものである。本研究により、シアノ錯体がリチウムイオン二次電池の正極材として優れた特性を持つことを明らかにした。特に、材料のリチウムイオン拡散係数は、既存の正極材料に比べて一桁以上大きい。そのために、既存材料では実現不可能な超高速の放電現象を示す。さらに、本材料において、高速・安定なナトリウムイオン・インターカレーションが可能である。したがって、元素戦略的なナトリウムイオン電池へ展開が可能である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究成果を芽としたいくつかの研究開発の展開が可能である。1.【電圧駆動型イオンメモリー】イオン移動により遷移金属の価数を制御することができる。
岩倉病院資料の分析に基づく精神医療史の研究

岩倉病院(1884年1945年)は1920年に道府県立精神病院の代用精神病院に指定された。ところがその指定により、公費患者に対して行政から支払われるわずかな金で経営を成り立たせるため、石炭や朝鮮米を使って、岩倉のたきぎや米を使わなくなり、地元に利益をもたらさなくなった。戦後、(新)岩倉病院(1952年)の若手医師たちが1970年頃から開放医療を積極的に進めた時、岩倉地域の住民と病院の関係がこじれたが、その原因は代用精神病院の指定の頃から病院と地域の関係が互恵的でなくなったことにあった。精神病に関することは、患者と医者・看護スタッフ間だけのことではなく、地域や地域住民も関わることである。岩倉病院関係資料のスキャンを全体の半分程度まで進めた。内容の精査はまだ行えていないが、大正9年(1920)に岩倉病院が京都府代用精神病院となる頃の資料が多く、またそのころから岩倉病院が急速に大きくなっていった様子がうかがえた。そして2014年11月8日・9日に京都大学で開催された精神医学史学会のおりに、岩倉病院関係資料を展示した。奄美群島の与路島は、終戦後の一時期、1000人を越える人が住んでいたが、今は82人。与路島に医者はおらず、警察官もいない。奄美群島でも、精神病院ができたのは昭和34年(1959)の奄美病院が最初。しかも私宅監置が昭和29年(1954)まで合法的であった。それゆえ、島の人は、精神病を患う人がでると、注意深く見守り、どうしても共同生活ができないと判断されると、みなで相談して、カクと呼ばれる監置室に入れたのであった。そのような監置に関する話を実際に聞くことができる場所は、今の日本ではほとんどない。奄美群島の与路島を見ることにより、明治時代初期までの精神病患者を取り巻く状況の理解が容易になり、金沢や岩倉の精神病者保養所を見ることにより、戦前の状況の理解が容易になり、岩倉病院関係資料を見ることにより、戦後の状況の理解が容易になった。明治期以降における精神障害者受け入れの中心であった岩倉病院(1884年1945年)の事務資料、会計資料、患者入退院簿、写真などを複写することが研究の出発点になるが、27年度中に資料のかなりの部分の複写を終えることができた。地域で患者を預かることと岩倉病院の関係を考えるうえで、地域の一般家庭で患者を預かっていた「保養所」と呼ばれる所について解明を進める必要があるが、その「保養所」が岩倉とともに多くあった金沢の場合を調べることにより、「保養所」と呼ばれる所がいつごろからどういう理由で設立されるようになったのか、どのような人が入所していたのか、病院と「保養所」の関係はどのようであったのか等についてある程度の見通しがたつようになった。そしてその見通しのもとに、2015年7月にウィーンであった第34回International Congress of Law and Mental Healthで`Guesthouses for mentally illpeople in Iwakura, Kyoto, Japan and law'として発表すると、評価され、Journal of Psychological Science, vol.2,no.1(January 2016)に`FamilyCare of Mentally Ill Patients in Iwakura, Kyoto, Japan'として掲載された。金沢に精神病者保養所があったということは知られていたが、資料もなく、解明できないでいた。しかし資料が少し出てきたことに加え、かつての保養所の関係者から話を聴くことができ、保養所」と呼ばれる所がいつごろからどういう理由で設立されるようになったのか、どのような人が入所していたのか、病院と「保養所」の関係はどのようであったのか等についてある程度の見通しがつくようになり、岩倉の保養所と比較検討できるようになった。その結果、医療を施しているのではないが、病院よりも地域と密接な関係を持っている保養所というものがなぜ存在できたのか、保養所は病院とどこが違ったのかを考えることができるようになった。京都の岩倉は18世紀末には精神障害者を大雲寺門前茶屋や農家で預かるところとして有名になっていた。その岩倉に設立された岩倉病院(1884年1945年)の様子を、南方熊楠の書簡集から知ることができ、平成28年の日本精神医学史学会で発表した。南方熊楠は息子熊弥の介護に苦しみ、昭和3年(1928)から昭和12年(1937)まで熊弥を岩倉病院に入院させていたのである。ところがその書簡集を見ていると、熊楠が関心を持っていたのは、入院治療ではなく、一般家庭における家族的な看護であったようである。事実、熊弥を退院させた後、熊弥の特別看護人をしていた人の家庭に熊弥を預けている。大正8年(1919)施行の精神病院法により、一定の基準を満たす私立精神病院が道府県立精神病院の代用とされることになり、岩倉病院は大正9年代用精神病院に指定された。岩倉病院の資料の分析を進めていくと、代用精神病院指定に関する書類がかなりの量を占めていて、それが岩倉病院にとって大きな出来事であったことがわかる。ところがその指定はよいことばかりではなかったようである。

公費患者を多く受け入れざるをえなくなり、公費患者に対して行政から支払われるわずかな金で経営を成り立たせるため、燃料として石炭を使って、岩倉のたきぎを使わなくなり、朝鮮米を使って、岩倉の米を使わなくなり、地元に利益をもたらさなくなったからである。岩倉病院(1884年1945年)は1920年に道府県立精神病院の代用精神病院に指定された。ところがその指定により、公費患者に対して行政から支払われるわずかな金で経営を成り立たせるため、石炭や朝鮮米を使って、岩倉のたきぎや米を使わなくなり、地元に利益をもたらさなくなった。戦後、(新)岩倉病院(1952年)の若手医師たちが1970年頃から開放医療を積極的に進めた時、岩倉地域の住民と病院の関係がこじれたが、その原因は代用精神病院の指定の頃から病院と地域の関係が互恵的でなくなったことにあった。精神病に関することは、患者と医者・看護スタッフ間だけのことではなく、地域や地域住民も関わることである。金沢の精神病者保養所の調査は、申請時には実現は少し難しいと思っていたが、金沢大学医薬保健研究域保健学系北岡和代教授と金沢の藪一明桜ヶ丘病院精神科認定看護師の協力を得られたことにより、急に進めることができた。その結果、岩倉の保養所を見ていただけではわからなかった「精神病者保養所とはどういうものであったのか」という問題について考える手がかりが得られるようになった。また、それらがなぜ「保養所」と名乗ったのか、その理由についても考察する手がかりが得られた。その結果、保養所と病院との違いが浮かび上がり、岩倉病院であれ他の病院であれ、精神科の病院を見る一つの視点を得ることができた。また、与路島を調査することができた結果、精神を患った人を地域で看護するということがどういうことかを、よく理解することができるようになった。岩倉病院関係資料のデジタル複写を終え、デジタル複写を終えた岩倉病院患者入退院簿、戦前の金沢の新聞に出ている岩倉病院や保養所の広告、金沢に保養所ができる前に精神病者を受け入れていた小野慈善院の調査などから、どのような地域のどのような患者が岩倉病院、金沢の小野慈善院、岩倉や金沢の精神病者保養所にやってきたのかを分析し、病院と保養所が精神医療においてはたしたそれぞれの役割、地域において患者を看護していくうえで必要なことなどについて考えていきたい。また、国際学会などで情報を発信し、外国の研究者と交流することにより、地域における患者の看護について外国との比較検討を進めていきたい。精神医療史奄美群島の与路島を見ることにより、明治時代初期までの精神病患者を取り巻く状況、つまり医者も警察官もいない状況において、地域で患者とどう向き合っていたのかということの理解が容易になり、金沢や岩倉の精神病者保養所を見ることにより、戦前の状況、つまり、私宅監置するのは体裁が悪いが、そうかといって病院に入院させると、出費がかさむし、電気ショックのような治療も怖い時にどうしたのかということの理解が容易になった。次は奄美群島や金沢の調査をさらに進めるとともに、岩倉病院関係資料を分析することにより、精神病者保養所と病院の違いがどこにあるのか、そして病院で治療を進めながら、患者を地域で看護するには、どのようなことが問題になるのかということを考えながら、研究を進めたい。岩倉病院関係資料の複写がまだ終わっておらず、その分析も途上であるため。精神障害者を地域においてどのように看護していたのかという問題に関する研究が予想を越えて進展し、そのため、金沢、奄美、北海道への調査を優先したので、旅費が膨らみ、岩倉病院
オーガズムを捕える　-性行動による報酬系賦活化のメカニズムの理解-

目的1.オーガズムを視覚的に捕えるーオーガズムの脳内表現ー目的2.オーガズムを機能的に捕えるーオーガズムのコントロールー2-1. CANEシステムによるオーガズムをコードする神経細胞群の操作目的1.オーガズムを視覚的に捕えるーオーガズムの脳内表現ー目的2.オーガズムを機能的に捕えるーオーガズムのコントロールー2-1. CANEシステムによるオーガズムをコードする神経細胞群の操作
発達性読み書き障害児における有色透明フィルム使用が音読速度に与える影響

本研究では、日本語話者の発達性読み書き障害児群を対象とし、音読速度へ有色透明フィルム使用が与える影響を色と明るさの2要因について検討した。対象は発達性読み書き障害児33名と典型発達児42名である。刺激はひらがなの単語と非語、カタカナの単語と非語および文章である。音読課題は、フィルム不使用条件、無色透明フィルム使用条件及び有色透明フィルム使用条件の3条件で実施し、音読所要時間を計測した。実験の結果、有色透明フィルム使用による音読速度の有意な短縮は認められなかった。有色透明フィルム使用は、発達性読み書き障害児の音読速度向上に寄与しないのではないかと考えられた。学習障害(LD)の中核と考えられている発達性読み書き障害は、日本においても決して頻度の低くない障害であることが明らかになってきている。近年、日本語の仮名文字のような、文字と音の対応関係が規則的な言語においては、音読の正確性は比較的獲得されやすいが、音読速度には問題が長く残存することが指摘されている。この音読速度に、発達性読み書き障害児の抱える低次の視覚的要因が影響している可能性が考えられており、さらにこの側面への対策として、有色透明フィルムを用いる方法の有用性が指摘されている。しかし、これまでの有色透明フィルムに関する先行研究では、音読速度に影響を与えると想定される複数の要因が、十分統制されていない問題点があり、有色透明フィルムが真に有用であるかどうかの検討が十分に行えていない。そこで本研究では、日本語話者の発達性読み書き障害児を対象に、実験条件を統制した上で音読課題を実施し、有色透明フィルム使用が音読速度に与える影響、その有用性、また有用であった場合の要因について検討し、発達性読み書き障害児に対する支援方法に関する知見を得ることを目的とする。平成22年度は、日本語話者の発達性読み書き障害児に音読課題を実施し、有色透明フィルムの色の要因が音読速度に与える影響を検討した。対象は発達性読み書き障害児21名と典型発達児18名である。音読課題はフィルム不使用条件、無色透明フィルム使用条件および有色透明フィルム使用条件の3条件で実施し、音読所要時間を計測した。本研究では、照度、対象児と刺激間の距離、刺激の単語属性、教示方法、順序効果およびプラシーボ効果に関して実験条件を統制した。その結果、発達性読み書き障害児群と典型発達児群の音読所要時間は、5種類の音読課題のいずれにおいても3条件間で有意差は認められなかった。有色透明フィルム使用による紙面の色の変化は、音読速度に影響を与えないのではないかと考えられた。色のついた透明プラスチックフィルム(以下、有色透明フィルム)が発達性読み書き障害児の音読速度に与える影響に関しては、まだ一致した見解はない。本研究は、日本語話者の発達性読み書き障害児群を対象とし、音読速度へ有色透明フィルム使用が与える影響について検討することを目的としている。平成22年度(第1研究)は、日本語話者の発達性読み書き障害児に音読課題を実施し、有色透明フィルムの色の要因が音読速度に与える影響を検討した。その結果、典型発達児群、発達性読み書き障害児群ともに、有色透明フィルムの使用は音読速度に影響を及ぼさないのではないかと考えられた。一方、第1研究における照度の統制が先行研究との結果の相違に影響を与えている可能性があり、検討の余地があると思われた。そこで平成23年度(第2研究)は、第1研究の中で照度条件を統制しない音読課題を実施し、有色透明フィルム使用が音読速度に与える影響を照度と色の変化を合わせた要因に焦点を当てて検討した。対象児は、典型発達児24名と発達性読み書き障害児13名である。実験手続きは第1研究と同様だが、有色透明フィルム使用時に低下した課題の表面照度の補正は行わなかった。その結果、典型発達児群、発達性読み書き障害児群ともに、照度の要因を検討した場合であっても、有色透明フィルム使用は発達性読み書き障害児の音読速度に影響を及ぼさないのではないかと考えられた。音読速度に影響を与えることが想定される色と照度に焦点を当てて音読実験を実施した結果、有色透明フィルム使用による音読速度の有意な短縮は認められなかった。
シーケンスデータに基づく、免疫レパートリ構造の統計的解析手法の構築

獲得免疫を構成するT細胞などの多様(レパトア)をを解析するため、次世代シーケンサーにより得られた個々のT細胞のレセプター(TCR)配列の情報を元に、免疫レパトアが持つ隠された構造を明らかにする情報技術を構築を行った。TCR配列の相同性を保持したまま、データを低次元に射影し、データの低次元構造を取り出した。また低次元空間内での密度分布間の差異を元に異なるサンプル間の差異や、差異を作り出している重要な配列群を同定することに成功した。我々の方法で得られたサンプル間の関連は、先行研究と整合した結果を与えるだけでなく、より高次元性・疎性が高いデータに関して、安定していることが確認された。今年度は主に高次元1細胞TCR配列データ集合に対して、低次元化などの手法を応用し、配列集合にある構造を発見的に解析する手法の検討を主に行った。具体的には配列データ間の距離をSmith-waterman法で定量化し、多次元尺度構成法を用いた低次元化を複数のデータ(公開データ、共同研究者提供データ)について行った。その結果、各データがある種の明確なクラスター構造を有することを確認した。更に、ジェンシェン・シャノンダイバージェンスを用いて、異なる組織からの低次元化データを分布とみなして、その差異を同定する方法を検討した。先行する階層的統計モデルの結果と比較し、同等の差異を同定できることを確認した。さらにこれを改良し、差異を作り出している部分集団を抽出する手法も提案した。合わせて、これらの手法の大規模データへの適用のため、プログラムの最適化などを行い、研究開始当初より数倍のデータを処理できるようにシステムを改良した。また、28年度に計画していた機械学習階層モデルをTCR配列データに応用する研究についても、前倒しで着手をした。TCR配列ではなく、各TCR配列の生成に関わったVJ遺伝子のusage情報に着目し、TCRデータ集合の背後に存在するトピック構造をLatent Dirichelet Allocation(LDA)を用いて解析した。その結果、TCRのトピック構造とVJ遺伝子のゲノム上の位置関係の間に、非自明な相関があることを見出した。これらの結果は27年度免疫学会にて報告をし、LDAの応用研究についてプレゼンテーション賞を受賞した。意欲的な修士学生が研究に参画し、27年度の研究実施計画だけでなく、28年度に予定していた研究についても前倒しで研究を進めることができたため。本年度は、前年度でその有効性を確認した低次元化の手法に関して、より包括的に検討を進めた。まずシークエンス間の距離を定量化する際に用いるSmith-Waterman Algorithmでは、置換や欠損などのコストを表すパラメータに依存してその結果が変わりうる。幾つかの代表的なパラメータを試し、適切なパラメータの探索を行った。次に、低次元化の方法として多次元尺度法(MDS)のみならず、t-SNE, Spectral Embedding(SE)、Isomapなども検討を重ね、MDSおよびt-SNEが、サンプル間のクラスタ構造の再現性などの観点から、よい性質をもつことを見出した。また、低次元埋め込みデータの分布をカーネル密度法で推定する際のパラメータ推定法などの検討を行った。そして、ブートストラップ法などによって、得られたサンプル間関係の統計的有意性を評価した。これらの結果をまとめ、プレプリントをbioXivに公開した。並行して、本手法をより現実的で大きなデータセットに適用し、その有効性を検討するために、新たにマウスTCRレパトアのシーケンス解析を行い、その解析を進めた。また最近公開されたヒトのレパトアデータなどへも解析方法を試し、予備的ではあるが先行する手法と比べて、データの高次元性・スパース性に起因する問題をうまく回避して、安定なサンプルの比較ができていることを確認した。27年度で28年度で予定していた計画がかなり前倒しで進めることができたため、27年度に明らかになった幾つかの課題の検討も追加して進める。27年度での予備的な結果から、MDA以外の低次元化方法や別の配列距離計算の方法も有効であることを見出している。28年度は当初計画に加えてこれらの異なる低次元化・距離計算手法の間の比較なども行い、各種法の有効性の比較を行う。また当初予定取り、配列の変異や選択を考慮した低次元化やデータ縮約の方法の検討を行う。さらに手法の有効性を更に検討するために、新しいシーケンスデータの作成なども視野に入れて研究を進める。定量生物学27年度幾つかの研究を前倒して開始することができたため、予定していた対外発表よりも研究の進行を優先して進め、その分の旅費が未使用となった。また27年度の解析から現在使っているデータの有するバイアスなども懸案として出てきたため、検証に使える新たなデータを同予算を活用して独自に取得する方策についても検討を進めた。

データ取得をする場合、28年度にそのための追加予算が必要となるため、上記の旅費を28年度に繰り越すことにした。27年度にTRCシーケンス受託のベンチャー企業と交渉を開始し、共同研究契約を進めることができた。共同研究者らにサンプルを提供してもらえれば、新たなシーケンスを受託で取得できる。その方向で予算の活用を検討する。またあわせて、27年度での成果を海外で広く発表することも検討する。
疾患および再生シグナルを制御する新規天然物リガンドの探索

天然物抽出エキスコレクションおよび天然物基盤合成化合物ライブラリーを用いて,ウィント(Wnt),ヘッジホッグ(Hh),トレイル(TRAIL),bHLH転写因子等のシグナル分子を標的とした天然物の探索および活性化合物の作用メカニズムの解析に関する研究を行った.各シグナル経路ごとにスクリーニングで得られた代表的な化合物として,Wntシグナル阻害作用をもつカルデノリド,TRAIL耐性克服作用をもつクワ科植物由来のプレニル化フラボン,Hhシグナル阻害作用をもつジテルペン,Hes1担持ビーズを用いる「標的タンパク質指向型天然物単離法」により得られた放線菌由来のピペリジンアルカロイドなどが挙げられる.当研究室に構築した天然物抽出エキスライブラリーを用いて,ウィント,ヘッジホッグ,ヘス等のシグナル分子を標的とした天然物の探索を行った.1.ヘッジホッグシグナル阻害作用に関してルシフェラーゼ試験法により評価する方法を用いたスクリーニングにより,トウダイグサ科マングローブの仲間Excoecaria agallocha葉部より活性成分として新規フラボノイド配糖体ゲワインを単離した.本化合物はPTCHやBCL2のmRNAの発現およびタンパク質レベルを低下させることがリアルタイムPCRおよびウェスタンブロット実験の結果明らかとなった.またゲワインはSmoのsiRNAによる遺伝子発現抑制下においてもPtchのmRNA発現を抑制したため,Smoの影響を受けることなくHhシグナルを抑制することがわかった.さらにゲワインは転写因子GLIの核内への移行を阻害することによりHhシグナルを阻害することも明らかとなった.一方,ベンケイソウ科Bryophyllum pinnatum葉部より活性成分として2種のフラボノイド配糖体を単離した.これらもGLI1の転写活性を濃度依存的に阻害し,ヘッジホッグシグナル経路の標的であるPTCHやBcl2タンパクの発現を抑制し,PtchのmRNAの発現を抑制した.2.ウィントシグナルを標的としたスクリーニングにより,センダン科Xylocarpus grantumより活性成分として新規リモノイド型ジテルペン2種を単離した.これらはTCF/βカテニン転写活性を濃度依存的に阻害し,2種の大腸がん細胞(SW480, HCT116)に対して対照細胞(293細胞)より強い細胞毒性を示した.また千葉県産放線菌よりノカルダミン等の含窒素環状ラクタム化合物を活性成分として単離した.3.ヘス1タンパクに結合する天然物のスクリーニングにより,ジンチョウゲ科植物より3種のフラボノイド配糖体を単離した.このうちの1種はヘス1二量体形成阻害作用を示した.当研究室に保有する天然物抽出エキスコレクションを用いて,ウィント(Wnt),ヘッジホッグ(Hh),トレイル(TRAIL),bHLH転写因子等のシグナル分子を標的とした天然物の探索および活性化合物の作用メカニズムの解析に関する研究を行った.Wntシグナルを標的としたスクリーニングにより,ガガイモ科Calotropis gigantea滲出物からは単離したcalotropinについてそのWntシグナル阻害作用に関する解析を行った.calotropinはプロテアソーム系においてβ-cateninの分解を促進することによりWntシグナルを阻害する. calotropinの添加によりβ-cateninのS45リン酸化,すなわちCK1αによるリン酸化の上昇が認められた.また, RNAiによりCK1αをノックダウンした細胞においては, calotropinによるCK1αの増加およびβ-cateninのS45リン酸化は観察されなかった.さらにリアルタイムPCR法によりcalotropinの添加によりCK1αmRNAの増加が認められた.以上より, calotropinはCK1αをmRNAレベルで増加させβ-cateninのリン酸化を促進することによりβ-cateninの分解を促進し, Wntシグナルを阻害することが示唆された.当研究室に保有する天然物抽出エキスコレクションを用いて,ウィント(Wnt),ヘッジホッグ(Hh),トレイル(TRAIL),bHLH転写因子等のシグナル分子を標的とした天然物の探索および活性化合物の作用メカニズムの解析に関する研究を行った.1.Wntシグナルを標的としたスクリーニングにより,センダン科Azadirachta excelsaから1種の新規および7種の既知リモノイドを単離した.これらのうち14,15位にエポキシドを含む化合物は顕著なTCF転写阻害活性を示した.そのうちの1種である既知のtrichillin Hは,ヒト胃がん細胞AGSおよび大腸がん細胞HCT116に選択的な細胞毒性を示した.Trichillin Hは細胞質および核におけるβ-cateninを減少させなかったが,Wntシグナルの標的タンパク質であるc-mycの発現を抑制した.Trichillin HはWntシグナル経路においてβ-cateninより下流に位置するコンポーネントに作用するものと考えられる.2.Hhシグナル阻害作用に関するスクリーニングにより,ナス科Solanum nigrumからHhシグナル阻害作用をもつステロイド誘導体physarin Hを単離した.本化合物は顕著なGLI1転写阻害活性を示し,Hhシグナルの標的タンパク質であるPtchやBcl2の発現を減少させた.また,GLI1タンパク質とGLI1結合領域を有するDNAとの複合体形成を阻害することが明らかとなった.当研究室に保有する天然物抽出エキスコレクションを用いて,ウィント(Wnt),ヘッジホッグ(Hh),トレイル(TRAIL),bHLH転写因子等のシグナル分子を標的とした天然物の探索および活性化合物の作用メカニズムの解析に関する研究を行った.