hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不溶性食物繊維による消化管内容物の物理的性状変化が消化管の形態と機能に及ぼす影響

不溶性食物繊維がもたらす生理効果の作用機序として、消化吸収されない食物繊維の粒子が消化管内に存在することに伴い消化管内容物のカサや粘度、保水性などの物理的性状が変化し、栄養素や消化酵素の拡散速度、消化管の形態に影響を与える可能性が考えられる。平成15年度においては、不溶性食物繊維のモデル物質としてガラスビーズを用い、ビーズ添加飼料をラットに与え、消化管内容物の物理的性状(カサ・粘度)がどのように変化するのか、ならびに消化管の形態(組織重量・構造)に与える影響を調べた。その結果、ビーズ摂取によって胃、盲腸、結腸における内容物のカサが増加する傾向が認められ、さらに結腸の組織において、粘膜の増殖細胞数の割合が高まり、粘膜重量が増加する傾向が認められた。そこで平成16年度ではビーズ摂取に伴う消化管内容物のカサの増加が、消化管の機能(栄養素の消化吸収と腸内発酵)に与える影響を明らかにすることを目的とした。ビーズを5%あるいは10%添加した飼料をラットに4週間制限給餌し、消化管内容物のカサを増加させ、飼育3,4週目に排泄された糞を採取した。あらかじめ非吸収性のCo-EDTAを飼料に添加し、飼料ならびに糞の一般成分とCoを定量し、Co濃度を指標とした脂質・タンパク質・糖質の消化吸収率を求めた。その結果、ビーズ10%添加飼料群ではビーズ無添加飼料群に比べ、脂質・タンパク質・糖質のいずれの消化吸収率も有意(p<0.01)に低下した。飼育終了後、解剖を行い、盲腸内容物を採取し、盲腸内容物中の短鎖脂肪酸(酢酸・プロピオン酸・酪酸など)濃度を測定した結果、いずれの群にも有意差は認められなかった。これらの結果から、ビーズ摂取に伴う消化管内容物のカサの増加は、栄養素の消化吸収を抑制するが、腸内発酵には影響を与えないことが示唆された。不溶性食物繊維がもたらす生理効果の作用機序として、消化吸収されない食物繊維の粒子が消化管内に存在することに伴う消化管内容物の物理的性状の変化が考えられる。つまり不溶性食物繊維を摂取することによって生じる消化管内容物のカサや粘度、保水性などの物理的性状の変化が、栄養素や消化酵素の拡散速度、消化管の形態に影響を与え、その結果が栄養素の消化吸収率低下といった機能の変化、つまり生理効果として現れていることが考えられる。そこで本研究では、消化管内に存在する不溶性食物繊維の粒子が内容物の物理的性状に与える影響、それに伴う消化管の形態と機能の変化について調べることを目的とした。平成15年度においては、不溶性食物繊維のモデル物質としてガラスビーズを用い、ラットによる動物実験によって、(1)消化管内容物の物理的性状(カサ)、(2)消化管の形態(組織重量・構造)に与える影響を調べた。(1)消化管内容物の物理的性状ビーズを15%添加した飼料をラットに制限給餌した後、消化管内容物重量を測定した。その結果、胃・盲腸・結腸内容物の重量は対照群に比べてビーズ摂取群が重く、ビーズ摂取によって消化管内容物のカサが増加する傾向が認められた。(2)消化管の形態に与える影響消化管組織重量を測定した結果、結腸の組織重量がビーズ摂取に伴って増加する傾向がみられた。組織標本を作成し、デジタル顕微鏡像の画像処理によって粘膜層、粘膜下層、筋層の構成比を求め、各層の重量を推定した。その結果、結腸の粘膜がビーズ摂取によって増加している傾向がみられた。さらにPCNA免疫染色法により結腸の粘膜における増殖細胞数を測定した結果、ビーズの摂取量に伴って増殖細胞数の割合が増加していた。以上の結果から、結腸においてはビーズ摂取に伴う消化管内容物のカサの増加が粘膜の細胞増殖を促進し、組織形態に影響を与えた可能性が示唆された。

飼育終了後、解剖を行い、盲腸内容物を採取し、盲腸内容物中の短鎖脂肪酸(酢酸・プロピオン酸・酪酸など)濃度を測定した結果、いずれの群にも有意差は認められなかった。これらの結果から、ビーズ摂取に伴う消化管内容物のカサの増加は、栄養素の消化吸収を抑制するが、腸内発酵には影響を与えないことが示唆された。
慢性閉塞性肺疾患病態へのDNA損傷の関与の検討とその修復機序解明による治療法開発

活性窒素種等のラジカル分子は、気道の上皮傷害や微小血管透過性亢進といった直接作用に加え、蛋白分解酵素の活性中心である亜鉛原子付近のシステイン残基の酸化を介して同酵素の活性化を促し、慢性閉塞性肺疾患の病態に関わっていると考えられる。今回の研究の主たる目的は、慢性閉塞性肺疾患の肺・気道の局所で過産生状態にある活性窒素種が引き起こす直接的な肺胞・気道壁傷害の機序を、DNAのグアニンのニトロ化を検討することで明らかにしょうとするものであった。本年度は、慢性閉塞性肺疾患で、昨年度までのマイクロサンプリング法や誘発喀痰法で採取しえた気道被覆液や喀痰上清液で認められた、酸化ストレス関連酵素であるザンチンオキシデース活性上昇の検出を、より非侵襲的で再現性の高い呼気凝縮液で試み成功した。さらに、ロイコトリエンB4、TNFαといった炎症性メディエーターやサイトカインの検出も試みたが、これらは喀痰上清や気道被覆液では検出できても、呼気凝縮液では検出限界以下であり、さらなる精製手段、例えば濃縮等が必要と考えられた。いずれにしても本年度の検討で呼気凝縮液といった、非侵襲的手法による慢性閉塞性肺疾患の肺・気道炎症モニタリングシステムが確立され、本研究の当初の目的は臨床サンプリングの採取といった点では十分に果たされたと考えられた。今後の課題としては、in vitroの実験系との組み合わせでよりDNA損傷の機序の詳細を検討する点が上げられる。活性酸素・窒素種等のラジカル分子は、気道の上皮傷害や微小血管透過性亢進といった直接的作用に加え、蛋白分解酵素の活性中心である亜鉛原子付近のシステイン残基の酸化を介して同酵素の活性化を促し、慢性閉塞性肺疾患の病態に関わっていると考えられる。今回の研究の目的は、慢性閉塞性肺疾患の肺・気道の局所で過産生状態にある活性窒素種が引き起こす直接的な肺胞・気道壁傷害の機序を、DNAのグアニンのニトロ化を検討することで明らかにしょうとするものであった。本年度は、臨床症状、呼吸機能検査、画像検査から診断が確定した慢性閉塞性肺疾患で、過去3ヶ月間ステロイドの投与を受けていない患者を対象として臨床的検討を行った。尚、検討前に患者さんに検査の内容、得られる結果、危険性等について文書(東北大学臨床研究応用についての倫理審査委員会で認められたもの)で説明し、同意を得られた方のみを検査に組み入れる。得られた検体についても責任を持って保管し、患者さんのプライバシー確保に留意した。気管支鏡のチャンネルを通してマイクロサンプリングブローベを挿入し、気道被覆液サンプル(約15μl)を採取し、スーパーオキサイド産生酵素である、ザンチンオキシデース活性を測定した。その結果、慢性閉塞性肺疾患患者では、健常人に比べ気道でのザンチンオキシデース活性が有意に増加していた。手術で得た組織標本の凍結切片を作成し、ザンチンオキシデースの免疫染色をしたところ、慢性閉塞性肺疾患患者では、マクロファージ、気道上皮で免疫活性が上昇していた。
マイクロバブルテクノロジーの基盤構築による高機能性材料創生と生産法の開発

マイクロバブルを原料として新しい機能性材料を創生した。まずマイクロバブルの特異的性質である急速収縮を利用して、無機物結晶および有機物結晶を製造した。さらに食品工業で有用なマイクロバブルを内包したゲル材料の研究開発、マイクロバブル表面に金属膜をもつ中空粒子の製造、および巨大リポソームによる化学反応物運搬技術とそのプロセス応用の開発を行った。以上に共通するマイクロバブルテクノロジーに関わる現象の解明を行ったマイクロバブルを原料として新しい機能性材料を創生した。以上に共通するマイクロバブルテクノロジーに関わる現象の解明を行ったマイクロバブルおよびナノバブルを原料または材料として新しい機能性素材の創生をめざし、本年度は下記の2つのサブテーマについて研究および検討を行った。(1)マイクロバブルの収縮と固相析出メカニズムの解明マイクロバブルを静止した過飽和度以下の希薄な食塩水中に置き、マイクロバブルの収縮消滅とともに食塩固相が析出状況を顕微鏡を備えたビデオカメラで撮影した。映像の解析により収縮速度やそれに及ぼすガスの種類、塩濃度影響を明らかにした。また固相が析出するメカニズムを検討し、液相中に存在するイオンがマイクロバブル表面に電気的に吸着し、界面の急速な収縮に伴い局所的な過飽和度を超える領域が発生してマイクロナノサイズの固相が析出すると考えた。さらに最終的に生成した固体粒子を含む溶液をWetSEMカプセル内に封入し、電子顕微鏡で観察を行った。(2)マイクロバブルの急速収縮による有機材料晶析プロセスの開発マイクロバブルの急速収縮による固相析出法を利用した工業化可能なプロセス開発を行った。静止した液中にマイクロバブルを大量に導入することは既存のマイクロバブル発生器では困難であるため、静止液中に電解式マイクロバブル発生器を作成した。電気分解によってマイクロサイズの水素および酸素気泡を生成させた。電解質水溶液中にスクロースを溶解させ、電気分解マイクロバブルを急速収縮させて多数のスクロース微粒子を析出させた。このときの微粒子のサイズ、粒子径分布およびその他の物性に対する諸操作パラメータの影響を明らかにした。本年度はマイクロバブルを含んだ機能性ゲル材料の創生と、マイクロバブルを核とした中空金属粒子の製造技術の開発を行った。(1)マイクロバブルを含んだゲル材料の創生機能性食品などに利用されているゲルビーズにマイクロバブルを封入し、比重調整できる技術を開発した。まずアルギン酸ナトリウム水溶液に過飽和にガスを溶解させる新しいマイクロバブル発生システムを開発した。これを用いて上記の水溶液中に大量に気泡を分散させた。このとき水溶液中に予め肥料や農薬となる成分や微粒子を懸濁させておき気泡と同時に浮遊させることにも成功した。このマイクロバブルを含むアルギン酸ナトリウム水溶液を所定流量でノズルを経由してカルシウム水溶液中に滴下しアルギン酸カルシウムゲルビーズを製造した。ビーズ径はノズル内径および通過流量から相関された。また含有気泡径はマイクロバブル発生システムの操作条件から調整できた。さらにマイクロバブルゲルビーズを乾燥させドライゲルビーズを製造した。乾燥後もビーズ中には多数の空洞が維持されていることを確認した。本研究で開発されたマイクロバブルゲルビーズはウェットな菌体の固定化や肥料などの包括に利用でき農業や食品工業などでの応用が期待できる。(2)マイクロバブルを核とした中空金属粒子の創生マイクロバブルを利用した機能性材料として表面に金属膜を形成させた中空マイクロカプセルの製造を試みた。本研究では銀鏡反応を利用した。還元剤となるグルコース水溶液を新しく開発したマイクロバブル発生システムに仕込み、加圧によってガスを過飽和に溶解させ、減圧によってマイクロバブルを大量に発生させた。これをジアミン銀イオン水溶液中に導入し、銀ナノ粒子を生成させ、マイクロバブル表面に電気的に吸着させる方法を考案した。これにより銀殻マイクロバブルの製造に成功した。本年度はリポソームと超音波を併用した化学反応物質の輸送システムの開発を行った。リポソームとはコレステロールなどで形成された安定な微細なコロイド粒子で、各種医療分野や生物化学的応用分野で注目されており、とくに最近ではドラッグデリバリーへの利用が期待されている。リポソームのもつ安定貯蔵性や輸送性を医学分野だけでなく化学反応プロセスに応用できれば、より効率的な装置設計や安全な操業を実現できる。そこで本研究では、リポソームにより反応物質毎に隔離・運搬し、適切な位置とタイミングで外部刺激により放出させ反応を進行させる新規化学反応プロセスを提案した。まず内溶液を封入したリポソームに外部刺激として、超音波を照射するとキャビテーションによってマイクロバブルが発生し、リポソーム膜を破壊し内溶液を放出できることを実験的に明らかにした。さらに別の外部刺激として熱を加えることによってリポソーム膜を相変化させ、内溶液を放出させることにも成功した。これらの状況においてリポソーム膜が内溶液を通過させるのに必要な外部刺激のエネルギーを求め、それぞれの放出率を算出した。これらの結果より少なくとも2種類の外部刺激によって内溶液を2段階に放出させることが可能になった。これらの成果より、本提案プロセスでは単純な反応器内で複数の化学反応を自在に開始させることができ、反応器およびパイプラインの大幅な簡略化が可能となり、設計やメンテナンスも容易になり、プロセス強化技術としての応用が期待される。

計画していたマイクロバブル含有ゲルビーズの創生と中空メタルマイクロカプセルの創生に成功した。中空メタルカプセル製造技術については収率の向上の課題がある一方、マイクロバブルゲルビーズはドライ化によってより実用的応用範囲が広がった。以上より概ね順調に進展しているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、引き続きマイクロバブルを含有した機能性材料の研究を行う。とくにマイクロスチームバブルを含有した光散乱材の創生および、内包したマイクロバブルのキャビテーションを利用したリポソームカプセルの割裂技術の開発の推進を検討している。
重力崩壊型超新星爆発とその周辺の天体現象

磁気超新星は今世紀に入ってから大きな注目を集め、数値的研究が盛んに行われてきた。それらにより、磁気超新星のダイナミクスについて多くの理解が得られたが、崩壊前に弱磁場をもつコアのダイナミクスや乱流電気抵抗の効果についてはほとんど調べられてこなかった。本研究ではそれらを明らかにすべく、数値計算による研究を進めた。弱磁場を持つコアのダイナミクスについては数値コードの開発の遅れにより数値計算が行えなかった。一方、乱流電気抵抗ついては2次元軸対称の抵抗磁気流体計算を行った。計算の結果、乱流電気抵抗の効果によって爆発のエネルギー、衝撃波面の縦横比がともに小さくなる傾向にあることが明らかになった。本研究計画は、重力崩壊型超新星爆発における弱磁場の増幅を調べるものである。弱磁場の増幅においては電気抵抗の効果が重要となるが、電気抵抗の存在が超新星のダイナミクスにどのような影響を与えるかは調べられた例がない。昨年度はまず、弱磁場の増幅よりも簡単な初期強磁場下でのダイナミクスにおいて電気抵抗の効果を詳細に調べた。この研究を遂行するためには空間多次元の抵抗磁気流体数値コードが必要である。本研究計画を始める際、数値コードはほぼ完成の状態にあったが、本計算を始めてみるといくつかの問題点が上がってきた。そのため最初の数カ月をその改善に充てることとなった。やがて行った本計算の結果、次のようなことを主に発見した。強磁場を伴う超新星では、星の回転によって磁場をさらに増幅し爆発を起こさせるものであるが、電気抵抗の存在によりこれが効率的に進まない。磁場の散逸により生まれた熱エネルギーは爆発を駆動するのを助けるが、磁場が十分に成長する前に散逸してしまうため。全体として爆発のために得られるエネルギーは小さくなり、結果的に電気抵抗は爆発に不利に働くことになる。この成果は国内外の学会・研究会で発表し、成果をまとめた論文は査読付の会議録にも受理された。研究計画では昨年度の時点で弱磁場の増幅を調べる予定であったが、まずは強磁場のダイナミクスにおける電気抵抗の効果が大切であると判断し、その研究を行った。今年度はいよいよ弱磁場増幅のダイナミクスを調べていく予定である。本研究計画の目的は、重力崩壊型超新星爆発における磁場の役割、なかでも磁気流体不安定の役割を調べることであった。超新星コアで主に起こると考えられている磁気流体不安定は磁気回転不安定と対流不安定である。重力崩壊方超新星における磁場の働きは過去数年間盛んに調べられてきたが、上記の磁気流体不安定がダイナミクスに与える影響はほとんど調べられていない。当初は磁気流体不安定の成長過程を含めて数値計算で追うつもりであった。しかし、それに伴う技術的困難を期間内に克服することは難しいと判断し、磁気流体不安定は起こっているものと仮定した上で、それから予想されるダイナミクスへのフィードバックを計算に取り込む方法をとった。磁気流体不安定はその飽和状態で乱流になると予想され、それはグローバルなダイナミクスに対し乱流応力、乱流粘性、乱流磁気散逸の形でフィードバックを与える。本研究では初期強磁場の枠組みで磁気流体不安定の果たす役割を調べることにし、その状況下でもっとも重要と思われる乱流磁気散逸の効果を計算に取り込むことにした。2次元軸対称の抵抗磁気流体計算を行い、乱流磁気散逸は磁気回転不安定や対流不安定の飽和状態から見積もられる値の範囲でパラメタとして与えた。また、初期磁場や回転の与え方もパラメタとし、複数のモデル計算を行った。計算の結果、初期条件によって磁気散逸は爆発に有利にも不利にも働くことがわかった。例えば回転の強いモデルでは、磁気散逸が回転エネルギーから爆発のエネルギーへの変換を妨げ、爆発は弱くなった。一方、無回転でポロイダル磁場のみが存在するモデルでは、磁場は爆発を弱める方向に働くため、磁気散逸によって爆発が強くなることがわかった。
エステル含有薬物の分子設計のためのカルボキシルエステラーゼ基質結合領域の構造解析

本研究はエステル含有薬物の代謝のほとんどを担っているカルボキシルエステラーゼ(CES)の反応部位の構造を明らかにすることにより、CES-基質反応メカニズムを基礎にしたエステル含有薬物の創薬戦略を確立することを目的として検討を行った。その結果、ヒトおよびラットCESアイソザイムの大量発現系を用いた検討により、CES1酵素は広い基質結合部位を持ち、幅広い構造認識能と高い活性を有することを明らかにした。一方、CES2酵素は基質が結合した後の、アシル基とセリン残基との反応において立体障害があるため、厳格な基質認識をすることを示した。興味深いことに、CES2酵素とは異なり、CES1酵素はアシル基転移反応を触媒するため、加水分解反応の一段階で生じたアルコール基が活性中心近傍に存在し、再度、アシル基に転移する可能性を提唱した。また、アルコール残基の活性中心から酵素外部への遊離に関して、糖鎖が何からの役割を果たしている可能性を見出した。また、薬物動態学的な側面から、経口吸収時の小腸粘膜におけるCESによる代謝の寄与を検討した。小腸には特異的にCES2酵素のみが存在するが、CES2酵素は小腸加水分解代謝の約80%を担っていることを明らかにした。CES1とCES2酵素の反応性の違いを利用して、小腸では代謝されずに、肝臓で効率的に代謝される医薬品を、フェキソフェナジンを例に分子設計して、目的の結果を得るプロドラッグをデザインすることができた。本研究はエステル含有薬物の代謝のほとんどを担っているカルボキシルエステラーゼ(CES)の反応部位の構造解析により、CES-基質反応メカニズムを基礎にしたエステル含有薬物の創薬戦略を確立することを目的としている。CESによる加水分解は、2段階の反応で進行する。まず、基質がCESに認識されて、活性中心のSer残基に基質のアシル基が共有結合し、それと同時にアルコール基が解離する。次に、水分子の攻撃により、アシル基が酵素から脱離して反応が終了する。この各段階における基質の結合および反応生成物の脱離にかかわる酵素領域の微環境を明らかにするため、基質認識性の異なるCESアイソザイム間のキメラ酵素および部位特異的変異体を作製し、基質との反応に関与するドメインを明らかにするとともに、それぞれの反応過程における酵素の基質構造要求性について検討した。まず、基質認識性の異なる同じファミリーのCESを用いて、キメラ酵素を作製した結果、基質認識については、N末側120番目までのアミノ酸配列が重要であることが判明した。この部位はアイソザイム間で相同性が高い領域であり、詳細については部位特異的変異体による検討および反応速度論的な解析を行っている。さらに、ヒトCESアイソザイムの大量発現系の構築に成功し、基質認識性について詳細な検討を現在行っている。その結果、CES1ファミリーとCES2ファミリーの相同性は50%程度であるが、その基質認識性は著しく異なることを明らかにした。例えば、肝臓での活性に関わるCES1酵素は幅広い構造認識能を持ち高い活性を有するのに対し、小腸に発現するCES2酵素は基質が結合した後の、アシル基とセリン残基との反応において、立体障害があるものと考えられた。また、CES1酵素にはアシル基転移活性があることを見出しており、非常に興味ある知見を得ている。これらの成果についての論文は、現在準備中である。その結果、ヒトおよびラットCESアイソザイムの大量発現系を用いた検討により、CES1ファミリーは広い基質結合部位を持ち、幅広い構造認識能と高い活性を有することを明らかにした。

興味深いことに、CES2酵素とは異なり、CES1酵素はアシル基転移反応を触媒するため、加水分解反応の一段階で生じたアルコール基が活性中心近傍に存在し、再度、アシル基に転移する可能性を提唱した。また、アルコール残基の活性中心から酵素外部への遊離に関して、糖鎖が何からの役割を果たしている可能性を見出した。また、薬物動態学的な側面から、経口吸収時の小腸粘膜におけるCESによる代謝の寄与を検討した。小腸には特異的にCES2酵素のみが存在するが、CES2酵素は小腸加水分解代謝の約80%を担っていることを明らかにした。CES1とCES2酵素の反応性の違いを利用して、小腸では代謝されずに、肝臓で効率的に代謝される医薬品のデザインをフェキソフェナジンを例に合成し、目的の結果を得ることができた。
ＣＲ幾何における大域解析

共形多様体や強擬凸CR多様体の不変量について幾何的・解析的な観点から研究を行っている.本年度の主な研究成果は以下の通りである.(1)Graham-Wittenエネルギーの第二変分:GrahamとWittenはAdS/CFT対応の研究のなかで,共形多様体内の偶数次元の部分多様体に対する不変量を構成した.これをGraham-Wittenエネルギーと呼ぶ.2017年にGrahamとReichertはこのエネルギーの部分多様体の変形に関する第一変分を計算し,Einstein多様体内の極小部分多様体において第一変分が0になることを示した.本年度はこの場合にエネルギーの第二変分公式を導出した.応用として,単位球面内の全測地的な球面において第二変分が自明な方向を除いて正定値であることを示した.(2)強擬凸CR多様体のChern類に対する制約:CR多様体が強擬凸の場合にChern類にどのような制約を受けるかについて調べた.5次元以上の連結かつ閉な強擬凸CR多様体は滑らかな複素射影代数多様体内の強擬凸領域の境界として実現できることが知られている.この事実から,閉強擬凸CR多様体のChern類に対するある種の消滅定理を証明した.さらに具体例を通して,今回得られた結果がある意味で最良であることを確認した.(3)擬Einstein接触形式の存在に関する安定性:強擬凸CR多様体の不変量であるBurns-Epstein不変量や全Q-prime曲率を定義するためには,擬Einstein接触形式と呼ばれる「弱い」Einstein条件を満たす接触形式が必要不可欠である.特にこれらの不変量のCR構造の変形に対する変分を考えるためには,擬Einstein接触形式の存在が変形について保たれることを保証する必要がある.本年度はこの問題を複素多様体内の実超曲面の変形として実現できるCR構造の変形に対して解決した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。強擬凸CR多様体の不変量や不変微分作用素について解析的な観点から研究を行っている.今年度はその中でも特にQ-prime曲率とGJMS作用素について研究を行った.まず,強擬凸領域上の散乱行列から散乱Q-prime曲率という新しい量を定義し,Q-prime曲率とのずれについて考察した.特に複素ユークリッド空間内の強擬凸領域の場合にはこの二つは一致することがわかった.また,強擬凸領域上の計量がケーラー-アインシュタイン計量の場合には,この二つの積分値の差が領域の特性類で記述できることがわかった.次にcritical GJMS作用素と呼ばれるCR不変微分作用素のスペクトルに関する性質について研究した.この微分作用素の核は無限次元であり,特に準楕円型ではない.しかしながら3次元の場合には核の直交補空間上ではアプリオリ評価が成り立つことが示されている.この結果をハイゼンベルグ解析を用いて一般次元に拡張した.その系として,与えられたCR多様体に対し,CR Q-曲率が0になるような接触形式が存在する必要十分条件を与えた.また,不変量や不変微分作用素を計算できる具体例が乏しいことが研究を行う上での大きな障害になっている.そこでこれらが計算できるCR多様体の構成について研究した.その結果,佐々木-アインシュタイン多様体と呼ばれるCR多様体の場合には,これらの具体的な表示が得られることがわかった.この具体的な表示から,佐々木-アインシュタイン多様体は実超曲面の変形について全Q-prime曲率の臨界点になっていることがわかった.さらに実超曲面の変形に関する第二変分が非正になることもわかった.初年度の目標であった3次元の場合のQ-prime曲率のスペクトル不変量としての特徴づけには,具体例が乏しいこともあり達成できなかった.しかしながら次年度に行う予定であったcritical GJMS作用素のスペクトルに関する結果の高次元化に成功することができた.また,佐々木-アインシュタイン多様体という不変量などを計算できる具体例を得られたことは今後の研究の足がかりになると考えられる.強擬凸CR多様体の不変量や不変微分作用素について解析的な観点から研究を行っている.今年度の主な研究成果は以下の通りである.(1)強擬凸領域の繰り込み体積に関する研究:複素多様体内の強擬凸領域上には境界において漸近的にケーラー・アインシュタイン計量となるような完備エルミート計量が存在することが知られている.このような計量に対する強擬凸領域の体積は無限であるが,境界の定義関数を用いて「繰り込み」を行うことで「繰り込み体積」と呼ばれる有限の値を取り出せる.平地-丸亀-松本はこの計量が領域全体でケーラー・アインシュタイン計量となる場合に,この繰り込み体積が全Q-prime曲率と呼ばれる境界のCR不変量と領域内部の特性類の積分を用いて表されることを示した.そこで本年度はこの公式を用いてケーラー・アインシュタイン多様体上のtubeと呼ばれる領域に対してこの繰り込み体積を計算した.このような領域の境界に対する全Q-prime曲率の具体的な表示は昨年度得られていた.一方,微分形式の局所化の議論を用いることで領域内部の特性類の積分がtubeの底空間であるケーラー・アインシュタイン多様体の特性数で計算できることを示した.特にこの表示から領域内部の特性類の積分が非零である具体例を構成した.(2)GJMS作用素に関する研究:強擬凸CR多様体上にはGJMS作用素と呼ばれるCR不変微分作用素の族が存在する.

その中でもcritical GJMS作用素と呼ばれるCR不変微分作用素は無限次元の核をもち,特に準楕円型ではないことが知られている.昨年度はこの作用素が核の直交補空間上では準楕円型作用素と同じ振る舞いをもつことを示した.本年度はさらにこの作用素が下に有界な作用素であることを示した.その証明にはHeisenberg擬微分作用素の理論と,Heisenberg群上の群Fourier変換を用いた.上記(2)の研究により,critical GJMS作用素のスペクトルは下に有界かつ離散的であることが分かった.これにより,従来の楕円型作用素のようにcritical GJMS作用素のスペクトル不変量を考えることができるようになった.また,研究(1)で考察したケーラー・アインシュタイン多様体上のtubeは標準的な球を含むクラスであり,今後の研究においても重要な役割を果たすと考えられる.共形多様体や強擬凸CR多様体の不変量について幾何的・解析的な観点から研究を行っている.本年度の主な研究成果は以下の通りである.(1)Graham-Wittenエネルギーの第二変分:GrahamとWittenはAdS/CFT対応の研究のなかで,共形多様体内の偶数次元の部分多様体に対する不変量を構成した.これをGraham-Wittenエネルギーと呼ぶ.2017年にGrahamとReichertはこのエネルギーの部分多様体の変形に関する第一変分を計算し,Einstein多様体内の極小部分多様体において第一変分が0になることを示した.本年度はこの場合にエネルギーの第二変分公式を導出した.応用として,単位球面内の全測地的な球面において第二変分が自明な方向を除いて正定値であることを示した.(2)強擬凸CR多様体のChern類に対する制約:CR多様体が強擬凸の場合にChern類にどのような制約を受けるかについて調べた.5次元以上の連結かつ閉な強擬凸CR多様体は滑らかな複素射影代数多様体内の強擬凸領域の境界として実現できることが知られている.この事実から,閉強擬凸CR多様体のChern類に対するある種の消滅定理を証明した.さらに具体例を通して,今回得られた結果がある意味で最良であることを確認した.(3)擬Einstein接触形式の存在に関する安定性:強擬凸CR多様体の不変量であるBurns-Epstein不変量や全Q-prime曲率を定義するためには,擬Einstein接触形式と呼ばれる「弱い」Einstein条件を満たす接触形式が必要不可欠である.特にこれらの不変量のCR構造の変形に対する変分を考えるためには,擬Einstein接触形式の存在が変形について保たれることを保証する必要がある.本年度はこの問題を複素多様体内の実超曲面の変形として実現できるCR構造の変形に対して解決した.本年度の研究で得られた佐々木-アインシュタイン多様体の表示などを用いて,3次元の場合のQ-prime曲率のスペクトル不変量としての特徴づけに取り組みたい.また本年度の研究によって,佐々木-アインシュタイン多様体が実超曲面の変形について全Q-prime曲率の臨界点になっていることがわかった.この事実が一般のCR構造の変形についても成り立つか,という新しい課題についても研究を行っていく予定である.
葉緑体RNAエディティング酵素の同定と作用部位認識機構

今年度は葉緑体のRNAエディティングの分子機構と生物学的意義について明らかにするため以下の事柄について解析を行った。1.葉緑体in vitroエディティング系を構築するため、特異的なヌクレオチド残基に標識を施したmRNAを調製し新たな鋭敏で簡便な検出法を確立した。またこの検出法を用いて、葉緑体抽出液の調製法、反応条件などを試行しエディティング様活性をTLC上で検出することに成功した。2.エディティング反応に必要なシス配列に関する情報を得るために全配列と転写マップが明らかになっているタバコ葉緑体において全エディティング部位の同定を試み、計32箇所のエディティング部位を同定した。またそれぞれの部位周辺の配列比較、種間における保存性についても解析を行い、各エディティング部位の部位特異性、種特異性に関する知見を得た。3.葉緑体in vitro翻訳系を用いてRNAエディティングが翻訳に与える影響について解析を行い、ndhDmRNAのRNAエディティングが翻訳開始に必須であること、組織特異的にエディティング効率が変化することにより翻訳をコントロールしていることを明らかにした(EMBO Jounalに発表)。rpoA MRNAのエディティング部位がRNAポリメラーゼαサブユニットの制御領域に存在することを見出し、エティティングと葉緑体転写制御の関連についての可能性を見出した。
嗅神経鞘細胞移植による内耳神経の軸索再生に関する形態学的・生理学的研究

嗅神経鞘細胞移植による内耳神経の再生本実験では、再生しないと考えられてきた中枢神経(今回は蝸牛神経)を再生させるのが目的である。最終的に再生させるために必要であると考えられる操作の習熟、補助実験は終了し、現在は実際に移植を行い、形態学的に評価している。(1)内耳神経、顔面神経の末梢-中枢神経移行部の検討蝸牛神経を切断する部位が中枢神経であることが大前提であるため、末梢-中枢神経移行部の位置を確認した。モルモットの蝸牛、前庭、顔面神経を長軸断し、中枢神経が選択的に染色されるmyelin basicproteinで染色することにより、各神経が脳幹部に進入する部分から末梢-中枢神経移行部までの距離を計測した。(2)蝸牛神経の切断従来の後頭開頭と異なり、慢性実験を可能とする安全かつ確実な術式を詳細に検討した。その結果、モルモットを顕微鏡下に前頭側頭開頭して蝸牛神経を同定し、切断する術式が好ましいことが判明した。高い成功率で術後6ヶ月以上生存させる術式が完成した。(3)嗅神経鞘細胞の採取と移植幼弱モルモットを開頭し、嗅球を採取した。過去の報告を参考に、細胞を細断した上で、trypsinを用いて小さな細胞塊を作成し、蝸牛神経切断部に移植した。(4)蝸牛神経の再生に関する形態学的評価移植手術後2週間から1年のモルモットの蝸牛神経核にコレラトキシンBを注入し、翌日断頭して蝸牛神経を摘出した。顕微鏡下に再生神経の存在を確認した。嗅神経鞘細胞移植による内耳神経の再生(1)内耳神経、顔面神経の末梢-中枢神経移行部の検討蝸牛神経を切断する位置が中枢神経であることが、本実験の大前提である。切断する部位が中枢神経であることを確実とするために、末梢-中枢神経移行部の位置を確認した。(2)蝸牛神経の切断安全かつ確実な術式を詳細に検討した。その結果、モルモットを顕微鏡下で側頭開頭して蝸牛神経を同定し、切断する術式が好ましいことが判明した。操作の過程で顔面神経の切断、少量の髄液吸引が必要となるが、高い成功率で術後6ヶ月以上生存させる術式が完成した。蝸牛神経を操作する場合、過去の報告では後頭開頭による操作が一般的であるが、顔面神経を切断しなければならない点を除けば、側頭開頭による操作の方が侵襲は小さいと考えられた。(3)嗅神経鞘細胞の採取幼弱モルモットを開頭し、嗅球を採取した。過去の報告を参考に、細胞を細断した上で、trypsinを用いて小さな細胞塊を作成した。これらの細胞を純化して純度の高い嗅神経鞘細胞を移植した方がよいとの報告もあるが、細胞を純化しない方が再生しやすいという報告もみられる。我々は、純化せずに移植する方向で検討している。すでに操作には習熟しており、移植可能な細胞を安定して作成できる状態となっている。
ナノ磁性体による電磁誘導を利用したハイブリッド人工血管の開発に関する研究

新しい生体吸収性人工血管の基材物質を開発し、その材料表面および基質に対するナノテクノロジー加工により、細胞接着性を変化させることに成功した。素材は、ポリカプロラクトンとポリ乳酸のマルチブロック共重合体を使用し、始めに厚さ50μmのフィルムを作成し、その材料表面を加水分解したところ、材料表面が多孔性となり、細胞侵入が容易となり、材料の生体吸収が促進されることを明らかとした。次いで、その基材からナノファイバーを作成し、電子紡錘技術を用いて新たなシートを作成することに成功した。このシートは張力が強く、また組織親和性がフィルムより高いことが明らかとなった。現在この素材を用い人工血管を作成中である。【対象と方法】(実験I)生体吸収性ポリ乳酸共重マルチブロック共重合体を基材とした、厚さ約30μmの薄膜フィルムを作成した。薄膜は水酸化ナトリウムを用いて表面をハニーカム状の親水化処理を施行した。Wister系ラット(n=6)の両側の腹膜を3-0絹糸で2点結紮し、作成した薄膜(2x2cm)で覆うように固定した。左側はコントロールとし、移植後1週、6週時にsacrificeした。(実験II)同様の素材を用い、厚さ50μmの親水化処理を施行した繊維性シートを作成した。ラット(n=8)の心膜を切除し作成した繊維性シート(2x2cm)で補填するように固定した群(A群)と、コントロール群(B群)に分け、移植後6週時にsacrificeし、同様に評価した。【結果】(実験I)移植1週時には、フィルムは腹壁にそのまま残存しており、絹糸および周囲組織とフィルムとの癒着は認めなかった。コントロール側においては、強い癒着を認めた。6週時において、フィルムは残存しており、1週と同様に、絹糸および周囲組織との癒着は認めなかったが、コントロール側においては、絹糸と周囲組織は、強固な癒着を認めた。組織学的に6週時においては、フィルム内への細胞侵入は認められなかった。(実験II)移植6週時には、シートは残存しており、心外膜と肺との癒着は認めなかった。しかし、シート内には線維芽細胞の侵入を認めており、シートの一部は生体内での分解過程にあった。コントロール群においては、Grade III/IVの癒着を認めた。【結語】親水化処理を施行した新しい生体吸収性人工心膜を開発した。繊維性シートは、水分の透過性も高く、フィルムと比較し、細胞侵入が容易となるような足場を形成しており、生分解性がより高いと考えられた。繊維性多孔質で親水化処理を行った生体吸収性シートは、人工心膜および人工血管として臨床応用への可能性が考えられた。【対象と方法】(実験1)生体吸収性ポリ乳酸共重マルチブロック共重合体を基材とした、ナノファイバーを開発した。そのナノファイバーを電解紡糸処理した繊維製シート(厚さ4050μm)を開発し、その強度を測定した。親水化処理は、電解紡糸膜を0.2M NaOH水溶液とエタノールの(5:1)混合溶液に浸し、すぐに取り出し、これを1時間ごとに繰り返し、水を拭き取った後、接触角を測定し、親水化されたことを確認し、40°Cで5時間加熱真空乾燥することによって行った。動物実験にはこの電解紡糸膜をEOG滅菌した後に使用した。(実験2)ビーグル犬16頭を用いて、全身麻酔下に左開胸し、心膜を一部切除した部位を2箇所作成した。1箇所をコントロールとし、もう1箇所に2x2cmの繊維製シート(A群:材料表面を親水化処理を施行したもの、B群:親水化処理を施行しなかったもの)を移植し、12週間、24週間後にsacrificeし肉眼的癒着の程度、組織学的な癒着評価、および生体吸収性の程度について比較検討した。【結果】(実験1)新たに開発した電解紡糸膜は、親水化処理の有無にかかわらず、約1N以上の引き裂き応力があり、糸による縫合固定には全く問題がないことが確認された。(実験2)移植後12週間では、親水化処理をしなかった群において、紡糸膜は残存しており、強い癒着の原因となっていた。親水化処理を約10時間施行した群では、膜は一部残存しているものの、生体吸収された部位はフィブリンのような薄膜の状態であり、周囲との癒着も軽度であった。移植24週モデルは、数週後にsacrifice予定である。【結後】電解紡糸法を用いて、全く新しい生体吸収性膜を開発した。表面加工処理により、強度を保ちながらも、生体吸収速度をコントロールできると考えられた。この生体吸収性膜は人工心膜および人工血管への臨床応用が可能と考えられた。

現在この素材を用い人工血管を作成中である。本研究の目的は、これまでに開発してきたTissue engineeringの技術に電磁誘導を用いた機械工学的手法を生体血管に加えることにより自己組織の細胞誘導を促進した、新しいハイブリッド型人工血管と血管新生技術の開発である。本年は新たな人工血管の作成を行った。「方法」(実験I)生体吸収性ポリ乳酸共重マルチブロック共重合体を基材とした、厚さ約30μmの薄膜を作成した。Aの薄膜は表面加工を施さず、Bの薄膜は水酸化ナトリウムを用いた表面親水化処理を施行した。それぞれ薄膜の接触角、引張強度を測定し、走査電子顕微鏡を用いて材料表面の評価を行った。(実験II)A、Bそれぞれの薄膜(3x3cm)をWister系ラット(n=12)の肝臓表面を擦過した部位に移植した。それぞれ移植後2週、4週時にsacrificeし組織学的に評価した。「結果」(実験I)Aの薄膜の接触角は69.3であったが、Bの薄膜は、薄膜に水が浸み込み、接触角は測定不能であった。引張強度は薄膜Aは21.0MPaで、薄膜Bは18.2MPaと有意差は認めなかった。走査電顕では、Aの薄膜表面はほぼ平滑であったが、Bの薄膜表面は多数のハニーカム状の孔を認め、表面は非常に粗な状態であった。(実験II)組織所見では、肝臓表面の薄膜内へ線維芽細胞が侵入し分解過程にあった。その表面は1層の線維芽細胞層ができており、周囲との癒着を防いでいた。Bの薄膜群においては、術後2週時には、癒着は認めず、薄膜はすでに吸収過程にあり、4週時には薄膜はほぼ吸収され、肝臓表面は数層の線維芽細胞の層で覆われていた。生体吸収性材料に表面加工処理を施行した新しい膜を開発した。生体吸収材料として、多孔質であり、かつ表面が粗であることが、組織表面との接着を良好とし、早期の細胞侵入が容易となることより、機能発現には有用であると考えられた。本年度は、昨年度に続き、材料の開発と、組織への吸収過程に重点を置いて研究した。生体吸収性材料に関しては、特許を得た。また、シートは加水分解によるハニーカム構造より、電磁紡錘式による細繊維構造がより組織の侵入を容易にしていると考えられた。現在、大型動物(犬)を使用し、継続実験中である。本年度は、新たな人工血管の材料となるPLLA-PCAポリマーを原料としたフィルムの開発を行い、その特性の測定を行い、また生体内における吸収性について、ラットを用いて検討した。また、新たな特許の申請を行った。それらのポリマー表面を加水分解処理することにより、細胞接着性が変化することを明らかとしてきた。現在は、大型動物を用いて、材料の生体吸収過程を検討中である。また、フィルム上での細胞培養も行っており、本年は磁界をかけて、実験を継続していく予定である。今後は、そのフィルム内にフェライトを封入したもの、しないものを作成し、そのシート上で細胞培養を行い、磁気の刺激を加えることによる、細胞の動的挙動を観察する。そのために、昨年度購入予定であった、磁気発生装置が必要となる。培養細胞は、内皮細胞、平滑筋細胞、線維芽細胞を使用する。その次の段階として、雑種成犬の総頸動脈に移植し、外部より磁気をかけることにより血管新生の程度を、組織学的に検討する。大型動物を用いて、頚動脈に新たな人工血管を移植すると同時に、新たな材料上で細胞培養を行い、磁界を掛けた状態での変化を観察予定である。
ガラシクロペンタジエン誘導体の合成、構造、反応性、光特性評価

本研究では、ガリウムを含む5員環ジエン化合物ガラシクロペンタジエンRGaC4R'4 (1)の合成法を開拓し、その構造を明らかにした。さらに1の反応性を検討した。ガリウム上にハロゲノ基および遷移金属フラグメントが置換した1を得た。1と立体的に嵩高いルイス塩基との反応で、1のルイス塩基付加物が生成した。一方、立体的に小さいルイス塩基との反応では、1のルイス塩基付加物とともに、ガラシクロペンタジエンが二量化して生成したと考えられる、5,10-ジガラシクロデカテトラエン誘導体が生成した。類似の環拡大反応は、ガラシクロペンタジエンと配位不飽和遷移金属錯体との反応でも進行した。本研究では、ガリウムフラグメントRGaがシクロペンタジエンのCH2を置換したガラシクロペンタジエンを合成し、構造、光特性および反応性を明らかにすることを目的とする。すでに、Rとして鉄フラグメントを有するガラシクロペンタジエニル錯体を合成し、構造および反応性について検討している。平成27年度は新たに、Rにクロロ基を導入したクロロガラシクロペンタジエン1を合成した。元素分析及び各種分光学的測定により、その同定を行った。さらに、タングステンおよびロジウム錯体との反応を検討した。W(CO)3(NCEt)3錯体と1との反応では、1がタングステンに配位した錯体は確認されず、Ga-C結合の切断を経て1からブタジエンフラグメントが発生し、発生したブタジエンフラグメントがもう一分子の1のGa-C結合に挿入して、クロロガラシクロノナテトラエンが生成することを見出した。これは、ガリウムを含む初めての9員環テトラエン化合物である。一方[Rh(cod)Cl]2 (cod = 1,5-cyclooctadiene)と1との反応では、1のジエン部位がロジウムにη4型で配位し、ロジウム上のCl基がGa上に移動した錯体(η4-Cl2GaC4Me4)Rh(cod)が生成した。この錯体にNaTFPB(TFPB- = B[3,5-(CF3)2C6H3]4-)を作用させたところ、NaClが脱離し、さらに二つのGa-C結合がC-H結合に変換された、陽イオン性ブタジエン錯体[(η4-C4H2Me4)Rh(cod)]TFPBと考えられる錯体が生成することが分かった。平成27年度の当初の目的は、クロロガラシクロペンタジエン1と様々な遷移金属錯体との反応により、1が遷移金属に配位した錯体の合成と構造決定としていたが、予想を超えて、Ga-C結合の切断と新たなGa-C、C-C、およびC-H結合の生成を伴った、1の骨格変換反応が進行することを発見した。当初の目的からは逸脱しているものの、ガラシクロペンタジエン誘導体の既知の反応性とは全く異なる、新規反応を複数見出すことができた。したがって、新しい知見を発見し、新規化合物の合成を達成しているという点で、研究は進展しているものと判断した。本研究では、シクロペンタジエニルカチオンと等電子構造を有する高周期類縁体であるガラシクロペンタジエンを合成し、その構造、反応性、および光特性について評価することを目的とする。これまでに、Fe-Ga結合を有するジクロロガリル鉄錯体とジルコナシクロペンタジエン誘導体との反応により、ガラシクロペンタジエニル鉄錯体の合成に成功している。この錯体は、ガラシクロペンタジエンのGa上に遷移金属フラグメントを導入した初めての錯体である。得られた錯体の構造をX線結晶構造解析により明らかにし、鉄とガラシクロペンタジエン配位子間の相互作用はFe-Ga結合のみである、ハプトー1型配位であることを見出した。この錯体を光照射し、他の配位子を引き抜くことでハプトー5型錯体への変換を試みたが、目的の錯体は得られず、原料錯体は分解した。そこで、ガリウム上に遷移金属フラグメント以外の置換基を導入したガラシクロペンタジエンを合成し、配位不飽和遷移金属フラグメントとの反応によって、ハプトー5型錯体の合成を試みた。14電子ロジウム錯体との反応では、ガラシクロペンタジエンがハプトー4型で配位した錯体が最初に得られ、その錯体から配位子引き抜き反応によってハプトー5型錯体への変換を試みたが、Ga-C結合の切断が生じハプトー4型ブタジエン錯体が生成することが分かった。さらに、12電子タングステンフラグメントとの反応では、ガラシクロペンタジエンがタングステンに配位した錯体は得られなかったが、ガラシクロペンタジエンの骨格組み換え反応が生じガラシクロノナテトラエンが得られた。現在、ガラシクロノナテトラエンの生成過程について検討を行っている。また、異なる経路でのハプトー5型錯体の合成を目指して、その前駆体であるガラシクロペンタジエニルアニオンの合成を検討した。ガラシクロペンタジエンは我々が研究に取り組む以前は、合成例が8例しかなく遷移金属の配位子として応用する研究は1例しかなかった。同族のホウ素を含むボラシクロペンタジエンは、遷移金属の配位子として利用され多くの錯体が合成されている。本研究では、初めてのハプトー1型鉄錯体の合成に成功し、さらにハプトー4型ロジウム錯体が得られることを見出した。

また、タングステン錯体との反応で、ガラシクロペンタジエンニ分子による骨格組み換え反応が生じることが分かった。このように、これまでに報告例のない新規反応を複数見出しており、研究は進展していると判断している。他方、フェロセンの高周期類縁体であるハプトー5型ガラシクロペンタジエン錯体の合成はいまだ達成されておらず、現在複数の反応経路での合成を試みているが、目標達成に向けて研究を継続して推進していく必要がある。さらに、当初の目的として掲げている光特性評価についての検討が十分に行えていない現状がある。そのため、今後は光特性評価に関する検討を実施していく予定である。本研究では、ガラシクロペンタジエン誘導体の合成、構造、反応性、および光特性について明らかにすることを目的とする。ガラシクロペンタジエンは、4パイ電子系化合物であるボラシクロペンタジエンの高周期類縁体であり、その性質を明らかにすることは含13族元素環状ジエン化合物の性質を解明する基礎的知見を与えるため重要である。ガラシクロペンタジエンは、対応する環状ジルコニウム錯体とハロゲン化ガランとのトランスメタル化により合成できることを見出した。ガリウム上に環状カルベンが配位したガラシクロペンタジエン誘導体のX線結晶構造解析の結果から、ジエン部位の炭素ー炭素二重結合長および炭素ー炭素単結合長は、それぞれ対応する一般的な値を示し結合交替があることが分かった。ガラシクロペンタジエンの反応性として、ルイス塩基および求核試薬との反応の検討した。ルイス塩基としてとして三級ホスフィンを用いた場合には、リン上の置換基の嵩高さにより反応性が異なることが分かった。嵩高いホスフィンの場合にはガリウムへの配位が進行し、5員環誘導体が生成する。一方、立体的に小さい置換基を有するホスフィンの場合には、5員環誘導体に加えて、ガラシクロペンタジエンが二量化し、10員環構造を有する5,10-ジガラシクロデカテトラエン誘導体も生成することが分かった。類似の10員環化合物は、ガラシクロペンタジエンとピリジン誘導体との反応でも生成した。ガラシクロペンタジエンと求核試薬との反応では、ガリウムを1つ含む9員環構造にガリレンが架橋したビシクロ化合物が得られた。ガラシクロペンタジエンの環拡大反応は前例がなく、反応経路や生成する含ガリウム中員環化合物の物性に興味が持たれる。本研究では、ガリウムを含む5員環ジエン化合物ガラシクロペンタジエンRGaC4R'4 (1)の合成法を開拓し、その構造を明らかにした。さらに1の反応性を検討した。ガリウム上にハロゲノ基および遷移金属フラグメントが置換した1を得た。1と立体的に嵩高いルイス塩基との反応で、1のルイス塩基付加物が生成した。一方、立体的に小さいルイス塩基との反応では、1のルイス塩基付加物とともに、ガラシクロペンタジエンが二量化して生成したと考えられる、5,10-ジガラシクロデカテトラエン誘導体が生成した。類似の環拡大反応は、ガラシクロペンタジエンと配位不飽和遷移金属錯体との反応でも進行した。平成27年度に見出した、クロロガラシクロペンタジエン1の骨格変換反応は、その機構や反応選択性への置換基効果は全く検討できていない。そこで、残りの研究期間でガリウム上の置換基やシクロペンタジエン部位の置換基を変えることで、反応過程がどのように変化するかを明らかにし、反応機構に関する知見を得ることを検討する。フェロセンの高周期
鉄筋腐食の生じたRC部材への合理的な補修補強方法の提案と再劣化現象の検証

鉄筋腐食の生じた鉄筋コンクリートはりに対して,連続繊維シートで補強した場合に補強効果を合理的に得る方法について検討した.その結果,主筋の質量減少率が10%程度以下であれば,母材の修復を行わずに連続繊維シート補強しても,十分な性能回復が見込める可能性を示した.一方,主筋の腐食量が30%以上になると,断面修復工法などで母材を修復してからシート補強を行わないと,十分な補強効果が得られないことを明らかにした.平成24年度は,以下のような研究を実施した.1.RCはりの電食試験:主筋の目標腐食量を10%,30%として電食試験を行い,劣化RCはり作製をした.2.補修・補強を行ったRCはりの再劣化検証試験:1.で作製した劣化RCはりを対象に断面修復工法による補修,並びに連続繊維シートによる補強を行った.それらについて再度電食試験を実施して鉄筋腐食による再劣化が起こりうる可能性を検証した.供試体のパラメータを目標腐食量,補修の有無,並びに繊維シートの種類として再劣化検証試験を行った.補修の有無をパラメータとしたのは,断面修復によるマクロセル腐食の影響を明らかにするためである.通電終了後,載荷試験を行い,再劣化試験後の耐荷性状について検討を行った.その後,主鉄筋を取り出して腐食量の測定を行った.再劣化の検証試験では,電食試験の電気化学的作用により,主鉄筋の再劣化が促進される可能性があることを明らかにした.さらに,主鉄筋が腐食したRCはりにおいては,母材側の性能回復を適切に施さない場合には,想定外に脆性破壊をもたらすがあることを示した.3.これまでの実験を対象とした3次元有限要素解析:前年度に試行した解析結果を引き継いで,有限要素法により再現解析を行った.その際,主筋や連続繊維シートの付着劣化の適切なモデル化について試行錯誤を行いながら徹底的に検討した.付着性状は,耐荷性状のみならず,変形性能にも大きな影響を与えるため,有限要素解析において重要なインプットデータとなる.従って,解析モデルの構築では,その検討を重点的に行った.有限要素解析を行った結果,連続繊維シートとコンクリートとの付着性状のみならず,主鉄筋とコンクリートとの付着性状を関連させて考慮する必要があることを明らかにした.鉄筋腐食の生じた鉄筋コンクリートはりに対して,連続繊維シートで補強した場合に補強効果を合理的に得る方法について検討した.その結果,主筋の質量減少率が10%程度以下であれば,母材の修復を行わずに連続繊維シート補強しても,十分な性能回復が見込める可能性を示した.一方,主筋の腐食量が30%以上になると,断面修復工法などで母材を修復してからシート補強を行わないと,十分な補強効果が得られないことを明らかにした.本研究では,鉄筋腐食の生じた鉄筋コンクリート(RC)部材を連続繊維シートで補強した構造物を対象にして実験と解析を行った.概要は次の通りである.まず,主筋の目標腐食量を,0%(無腐食・健全),3%, 10%, 30%として電食試験を行った.次に,目標腐食量が3%と10%の劣化RCはりに対して連続繊維シートにより補修と補強を行った.実験パラメータを繊維シートの種類,並びにシート補強量として作製した供試体について4点曲げ載荷試験を行った.さらに,目標腐食量が30%の劣化RCはりに対して断面修復工法による補修,ならびに連続繊維シート接着工法による補強をそれぞれ組み合わせて補修・補強を行った.実験パラメータを目標腐食量,補修・補強の有無,繊維シートの種類,並びにシート補強量として作製した供試体について4点曲げ載荷実験を行った.いずれの載荷実験終了後,主筋をはつり出し,ノギスによる鉄筋径測定や除錆後の重量測定により腐食量を測定した.得られた成果は以下の通りである.シート単体の補強実験では,ひび割れ注入を行わなくてもシートのみの補強で十分な補強効果が得られることを明らかにした.次に,シート補強と断面修復による補強実験においては,腐食量が30%程度になるとシート補強のみでは不十分で,断面修復とシート補強を組み合わせることにより十分な補強効果を得られることを明らかにした.今年度はシート補強後の再劣化現象についても検討した.その結果,アラミド繊維シートで補強した場合に,再劣化の危険性があることが明らかとなった.さらに,従来の断面解析のみでは補強後の変形能を評価することが難しいことを改めて提示した.そのため,本研究で検討している数値解析による評価が補強設計で必要となることを明らかにした.予定している実験と解析は,ほぼ,年度内で達成することができた.特に,ひび割れ注入を行わなくても,シート補強時に使用する接着樹脂がその代替となりうることを示せたことは意義が深いと考えている.今年度では,次年度に実施予定である補強後の再劣化に関する検討の一部を実施することができた.以上より,研究は当初の計画通り進展していると自己評価した.今後は,当初の計画通り以下の事項について実施する.1.補修・補強を行ったRCはりの再劣化検証試験2.これまでの実験を再現するための3次元有限要素解析1.については,今年度実施した成果に基づき,それをさらに発展させる形式で検討を行う.2.については,これまでの経験で得られたノウハウに基づいてシートとコンクリート間の付着を適切にモデル化しながら検討を進める.一方で,今年度実施した実験で次年度に追試が必要となることも明らかとなった.

これについても鋭意,検討を進める.次年度に大きな研究計画の変更はないため,当初の研究計画通り研究予算を使用する.次年度に繰り越して使用する予算については,今年度実施した実験の追試などに使用する予定である.