hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性核酸を用いた細胞表層分子化学

細胞膜は細胞が機能を発揮する重要な場であり、細胞膜上で分子の機能を解析する分析技術の発展は急務の課題であった。本研究では、高い性能を有する蛍光核酸アプタマーセンサーの設計に取り組み、標的とする生体分子(アデニン系化合物やインターフェロンガンマ)に応答し、蛍光を発するBODIPY色素修飾蛍光核酸アプタマーセンサーの開発を実現した。また、開発した蛍光核酸アプタマーセンサーが細胞膜上でも機能し、蛍光分子イメージングに応用できることを示した。本研究課題では、細胞膜上での分子挙動解析を目指し、細胞表層にて機能する蛍光分子センサーの開拓を目指している。本年度は、研究計画に従い、基礎課題I,II(細胞膜アンカリング、挙動解析)、応用課題I(蛍光アプタマーセンサーの改善)を中心に研究を進めた。「基礎課題I,II(細胞膜アンカリング、挙動解析)に関しては、機能性分子を細胞表層に効率的かつ長期的に固定化する脂溶性分子に着目し研究を進めた。脂質分子を空間的に分離した多点脂質アンカリングタグを設計し、その評価を実施した。具体的には、2種の脂質ホスホロアミダイトを有機化学的に合成し、様々な空間配置で脂質分子を導入した種々の脂質ー蛍光修飾核酸アプタマーを調製した。設計した脂質ー蛍光修飾核酸アプタマーの合成は質量分析によって確認した。合成した脂質ー蛍光修飾核酸アプタマーを浮遊細胞表層に固定化し、その挙動を蛍光顕微鏡やフローサイトメーター等を用いて定量的に解析した。その結果、設計した多点脂質アンカリングタグは一定の改善を示したものの、目的とする生体応用に十分な保持時間に到達できていないことが明らかとなった。一方、得られた結果を含む詳細な検討から、剛直なリンカーを用いた多点脂質アンカリングタグの設計により、本問題が改善できる可能性が示唆された。応用課題I(蛍光アプタマーセンサーの改善)に関しては、酸化電位の異なる人工塩基を含有する修飾核酸アプタマーを設計し、蛍光測定等を用いた評価により蛍光応答メカニズムの解明を進めた。その結果、メカニズムをもとにした新たな蛍光核酸アプタマーセンサーの提案に至った。本年度は、研究計画に従い、基礎課題で得られた知見等をもとに、応用課題1「放出される伝達物質イメージング」、応用課題2「サイトカインイメージング」を中心に、より優れた応答を示す蛍光アプタマーセンサーの開発研究を進めた。応用課題I「放出されるアデニン系伝達物質イメージング」:アデニン系伝達物質を標的とする蛍光アプタマーセンサーの改良を実施した。標的とするアデニン系伝達物質の結合に伴う蛍光OFF/ON比の向上に向け、想定する蛍光変化メカニズム(グアニン塩基とのPhotoinduced Electron Transferによる蛍光消光と標的の結合に伴う消光解消)をもとに、特性の異なる蛍光色素で修飾した核酸アプタマーセンサーを設計、合成し、その蛍光応答特性を評価した。評価した核酸アプタマーセンサーのなかで、BODIPY-FL色素でラベル化した蛍光アプタマーセンサーが、従来用いてきたフルオレセイン修飾蛍光アプタマーセンサーに比して大幅に改善された蛍光OFF/ON比を示すことを見出した。応用課題II「サイトカインイメージング」:サイトカインを標的とする細胞表層蛍光センシングに着手した。免疫に関連する重要なサイトカインであるインターフェロンガンマを標的とし、インターフェロンガンマに結合するDNAアプタマー配列の短鎖化、蛍光色素修飾による蛍光アプタマーセンサー化を実施した。その結果、ハイブリダイズ/デハイブリダイズ機構を用いたレシオ型蛍光アプタマーセンサー、およびPET機構を想定する蛍光ON型アプタマーセンサー(プロトタイプ)の開発に成功した。応用課題1「伝達物質イメージング」については、当初計画通り順調に研究を実施し、標的アデニン分子の結合に伴う蛍光応答特性(OFF/ON比の向上、マルチカラー化)を大きく改善させた蛍光アプタマーセンサーを具現化している。また、細胞表層に設計した蛍光アプタマーセンサーを固定化し、検出モデル実験(外部添加)ではあるが、細胞表層でも蛍光核酸アプタマーセンサーが機能することを明らかにしている。応用課題2「サイトカインイメージング」についても、DNAアプタマーの短鎖化、および蛍光アプタマーセンサー設計を実施し、インターフェロンガンマに応答して蛍光を増強する蛍光センサーの開発に成功している。上記結果から、当初想定通り研究が進捗していると考えている。本研究課題では、細胞膜上での分子センシングを目指し、細胞表層にて機能する機能性核酸分子の開拓を目指している。本年度は、昨年度までの進捗をもとに、「生体イメージング応用」、「サイトカインイメージング」を中心に、蛍光アプタマーセンサーの開発研究、および細胞応答をoutputとする新たな細胞表層分子センシング系の開拓を進めた。「生体イメージング応用」:昨年度までに、伝達物質に対して高いOFF/ON応答を示す改良型蛍光アプタマーセンサーの開発を実現している。今年度は引き続き、その応用と特にメカニズムの理解を進めた。また、現在までに得られた知見をもとに、細胞表層受容体にアンカリングでき、伝達物質の1つであるアデニン系分子に対して細胞応答を誘発する核酸アプタマーモジュールの開拓を進めた。核酸モジュールを設計・調整し、実際に細胞表層での実験を実施した。その結果、細胞表層へのアンカリングは実現できたが、残念ながら現時点では分子センシングに基づく細胞機能制御には至っていない。

溶液系で機能することを考慮すると、細胞表層での核酸高次構造形成や複合体形成における熱力学的特性など、特殊な反応場における核酸挙動のより詳細な理解が必要であることが示唆された。「サイトカインイメージング」:免疫に関係するサイトカインの1つであるIFN-γに応答する蛍光核酸アプタマーセンサーの開発に成功し、これら蛍光アプタマーセンサーの細胞表層への固定化、実際に細胞表層におけるIFN-γの蛍光分子センシング(外部添加)を実現している。蛍光アプタマーセンサーの特性解析から、蛍光応答メカニズムの詳細な理解を進めた。今後、種々の蛍光核酸アプタマーセンサー設計に繋がる知見を得た。細胞膜は細胞が機能を発揮する重要な場であり、細胞膜上で分子の機能を解析する分析技術の発展は急務の課題であった。本研究では、高い性能を有する蛍光核酸アプタマーセンサーの設計に取り組み、標的とする生体分子(アデニン系化合物やインターフェロンガンマ)に応答し、蛍光を発するBODIPY色素修飾蛍光核酸アプタマーセンサーの開発を実現した。また、開発した蛍光核酸アプタマーセンサーが細胞膜上でも機能し、蛍光分子イメージングに応用できることを示した。本年度予定した基礎課題I,II(細胞膜アンカリング、挙動解析)、応用課題I(蛍光アプタマーセンサーの改善)に関しては、予定通り実験を実施した。「基礎課題I.細胞表層への核酸アプタマー長時間アンカリング」、及び「基礎課題II.細胞表層における核酸アプタマー挙動解析」に関連する多点脂質アンカリングタグ開発に関しては、プロトタイプの設計では目的とする生体応用に十分な保持時間に到達できていないことが明らかとなったが、その詳細な考察から改善案の提案に至っており、次年度以降も精力的に研究を進めていく。「応用課題I.伝達物質を標的とする蛍光核酸アプタマーセンサーの改善」に関しては、蛍光OFF/ONメカニズムに基づく改良型蛍光アプタマーセンサーの設計に至っており、次年度以降の研究によって、目的とするよりシグナルOFF/ON比の高い蛍光アプタマーセンサーの開発につながると期待できる。応用課題1「伝達物質イメージング」、および応用課題2「サイトカインイメージング」に向けて開発した蛍光アプタマーセンサーの誘導体化を進め、より優れた応答特性を持つ蛍光アプタマーセンサーの開発を実施する。この際、蛍光アプタマーセンサーの蛍光変化メカニズムをより詳細に解析することで、細胞表層応用に向けた蛍光核酸アプタマーセンサーの設計指針開拓につながるよう研究を展開していく。また、開発した蛍光アプタマーセンサーを実際に細胞表層に固定化し、蛍光分子イメージングへと応用研究を進めていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。生体機能関連化学基礎課題I,II(細胞膜アンカリング、挙動解析)に関しては、本年度得られた結果、考察をもとに多点脂質アンカリングタグの開発を進めるととともに、細胞膜上での2次的相互作用や連結反応を利用した化学的手法も検討を進める。
自家骨髄細胞培養技術を利用した同種骨移植

科学研究費補助金交付期間中に以下の実験行い成果をあげることができた。ラット(donor)の大腿骨骨幹部から移植骨を採取し厚さ2mmのディスクを作成。骨形成を促進するサイトカインであるrhBMP-2および強力な骨吸収抑制剤であり骨粗鬆症治療薬でもあるビスフォスフォネートを添加。この移植骨をrecipientの背部筋肉内に移植し、移植骨の骨代謝動態の変化を評価した。その結果rhBMP-2およびビスフォスフォネートを添加しなかった同種移植骨では骨形成がほとんど見られなかったが、rhBMP-2の添加により移植同種骨内での骨形成が促進されることが確認された。さらにビスフォスフォネートを添加することにより骨吸収も抑制された。このことから移植骨にrhBMP-2とビスフォスフォネートを添加すればより大きな同種骨を移植しても骨吸収は生じにくく、骨形成が早まることから骨接合部での骨癒合も早期に起こることが予想された。そこでラット(donor)の大腿骨骨幹部から厚さ10mmの移植骨を採取し、rhBMP-2およびビスフォスフォネートを添加。この移植骨をrecipientの大腿骨に作成した骨欠損部に移植し髄内定にて固定、1ヵ月後に大腿骨を採取し、骨癒合の状態、移植骨内での骨形成の状態を評価した。その結果rhBMP-2およびビスフォスフォネートを添加しなかった同種移植骨では骨癒合率が低かったが、rhBMP-2の添加により骨癒合率が高まり移植同種骨内での骨形成も促進されることが判明した。現在これまでの結果を踏まえ、移植骨内でレシピエントの骨髄細胞を培養した後に移植する実験を進めている。今年度中に以下の実験行い成果をあげることができた。ラット(donor)の大腿骨骨幹部から移植骨を採取し厚さ2mmのディスクを作成し、骨形成を促進するサイトカインであるrhBMP-2および強力な骨吸収抑制剤であり骨粗鬆症治療薬でもあるビスフォスフォネートを添加。この移植骨をrecipientの背部筋肉内に移植し、移植骨の骨代謝動態の継時的変化を評価した。その結果rhBMP-2およびビスフォスフォネートを添加しなかった同種移植骨では骨形成がほとんど見られず、また移植骨の骨吸収を認めたが、rhBMP-2の添加により移植同種骨内での骨形成が促進されることが確認された。さらにビスフォスフォネートを添加することにより骨吸収も抑制されることが判明した。現在この結果を踏まえ、ドナーの大腿骨に作成した骨欠損部に上述の処置を行った同種骨を移植し、骨癒合が促進されるか、骨吸収が抑制されるかを評価する実験を行っている。昨年度ラット(donor)の大腿骨骨幹部から移植骨を採取し、骨形成を促進するサイトカインであるrhBMP-2および強力な骨吸収抑制剤であり骨粗鬆症治療薬でもあるビスフォスフォネートを添加し、recipientの背部筋肉内に移植したところ、移植骨の著明な骨形成の促進と骨吸収の抑制が得られることが判明した。この結果を踏まえ、今年度中に以下の実験行い成果をあげた。

ラット(donor)の大腿骨骨幹部から移植骨を採取し厚さ10mmの移植骨を採取し、骨形成を促進するサイトカインであるrhBMP-2および強力な骨吸収抑制剤であり骨粗鬆症治療薬でもあるビスフォスフォネートを添加。この移植骨をrecipientの大腿骨に作成した骨欠損部に移植し髄内定にて固定、1ヵ月後に大腿骨を採取し、骨癒合の状態、移植骨内での骨形成の状態を評価した。その結果rhBMP-2およびビスフォスフォネートを添加しなかった同種移植骨では骨癒合率が低かった。rhBMP-2の添加により骨癒合率も高まり移植同種骨内での骨形成が促進されたが同時に骨吸収も促進された。さらにビスフォスフォネートを添加することにより骨吸収も抑制されることが判明したが、骨折部でのリモデリングの遅れを生じた。以上から移植骨にrhBMP-2とビスフォスフォネートを添加すればより大きな同種骨を移植しても骨形成が早まり、骨接合部での骨癒合率を高めることができると考えられた。しかし、ビスフォスフォネートについてはリモデリングの遅れが生じることから今後その使用に一考が必要と考えられた。現在これまでの結果を踏まえ、移植骨内でレシピエントの骨髄細胞を培養した後に移植する実験を進めている。
肺胞低酸素が低酸素誘導性遺伝子発現変化を通じて肺に及ぼす影響の細胞生物学的検討

片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)・再拡張性肺水腫のモデルを主にラットで構築して,肺胞上皮血管のバリア機能が炎症反応によって障害されていく過程を肺胞内酸素環境の視点から捉え、低酸素誘導性因子1(hypoxia-inducible factor1; HIF-1)の活性化の関与の証明の研究を行った。肺胞上皮における水分輸送,肺胞上皮のタイトジャンクション機能へ酸素分圧が与える影響を培養細胞を用いた実験系で評価した結果、酸素分圧がHIF-1依存的に水チャネルの発現、細胞バリア機能を変化させることを見いだした。片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)・再拡張性肺水腫のモデルを主にラットで構築して,肺胞上皮-血管のバリア機能が炎症反応によって障害されていく過程を肺胞内酸素環境の視点から捉え低酸素誘導性因子1(hypoxia-inducible factor 1; HIF-1)の活性化と関連づけて解析することが本申請の目的であった。昨年の研究成果を受けて本年度は以下の研究を行った。1培養細胞を用いた実験系においての肺胞上皮における水分輸送,肺胞上皮のタイトジャンクション機能へ酸素分圧が与える影響の評価-昨年度確立したNamiloride-blockable ENaCファミリーとAQP5 /タイトジャンクション蛋白質(ZO-1, occudin, claudin)の遺伝子発現の酸素分圧依存的な調節機構を検討した。酸素分圧に依存した発現変化が観察されて少なくともその一部は転写因子HIF-1に依存していることを見いだした。2培養細胞を用いた肺胞上皮バリアの再構成実験この実験系の構築を試みたが成功に至らなかった。今後検討を継続する。3昨年に続いてラットでの片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)の構築ラットに気管挿管して片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)の構築には成功したが確実に肺水腫を作出するには至っていない。今後検討を継続する。片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)・再拡張性肺水腫のモデルを主にラットで構築して,肺胞上皮-血管のバリア機能が炎症反応によって障害されていく過程を肺胞内酸素環境の視点から捉え低酸素誘導性因子1(hypoxia-inducible factor 1; HIF-1)の活性化と関連づけて解析することが本申請の目的である。以上の目的の達成を目指して本年度は以下の検討を行った。1培養細胞を用いた実験系においての肺胞上皮における水分輸送,肺胞上皮のタイトジャンクション機能へ酸素分圧が与える影響を評価ヒト肺胞基底上皮腺癌細胞由来の樹膣細胞株A549細胞を用いてNamiloride-blockable ENaCは現在少なくとも4つのサブタイプと3種類のサブユニット(抗体が得られないものはRT-PCRで解析) / Na+-K+-ATPase/ aquaporinとくにAQP5 /タイトジャンクション蛋白質(ZO-1, occudin, claudin) /転写因子HIF-1、NF-kB活性化の解析/アポトーシス関連遺伝子Caspaseファミリー/HMGB1,RAGEの発現を半定量的RT-PCR法を用いて検討する実験系を樹立した。さらに肺血管内皮細胞においても同様な実験系を確立した。今後検討を継続する。3ラットでの片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)の構築ラットに気管挿管して片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)の構築には成功したが効率的に肺水腫を作出するには至っていない。今後検討を継続する。片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)・再拡張性肺水腫のモデルを主にラットで構築して,肺胞上皮-血管のバリア機能が炎症反応によって障害されていく過程を肺胞内酸素環境の視点から捉え低酸素誘導性因子1(hypoxia-inducible factor 1;HIF-1)の活性化と関連づけて解析することが本申請の目的であった。過去二年の研究成果を受けて本年度は以下の研究を行った。#1培養細胞を用いた実験系においての肺胞上皮における水分輸送,肺胞上皮のタイトジャンクション機能へ酸素分圧が与える影響の評価-確立したNamiloride-blockable ENaCファミリーとAQP5 /タイトジャンクション蛋白質(ZO-1, occudin,claudin)の遺伝子発現の酸素分圧依存的な調節機構を検討した。人為的なHIF-1活性化の調節によりこれら遺伝子の発現状況が変化することも確認した。#2培養細胞を用いた肺胞上皮バリアの再構成実験-この実験系の構築を試みたが成功に至らなかった。しかし腸管上皮由来の細胞株を用いたバリア機能の構築には成功して人為的なHIF-1

活性化がバリア機能の減弱をもたらす可能性を見いだした。#3ラットでの片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)の構築ラットに気管挿管して片肺換気モデル(肺胞虚脱モデル)の構築には成功したが確実な肺水腫の創出には至らなかった。麻酔科学培養細胞を用いた研究は順調に推移しているが肺胞バリアの再構成実験と動物モデルの構築に若干の遅れがある。培養細胞を用いた研究は順調に推移しているが動物モデルの構築に若干の遅れがある。今後は研究計画調書に記載の所期の研究目的の達成の為に、特に再拡張性肺水腫モデルの構築に注力して、研究を推進していく。研究初年度の達成を受けて今後は研究計画調書に記載の所期の研究目的の達成の為に、特に再拡張性肺水腫モデルの構築に注力して、研究を推進していく予算の執行はほぼ当初予定の通りに行われているものの一部分の研究費を次年度に繰り越した。これは研究計画の変更ではなく研究費見積もりの誤差範囲と認識している。本年度は合わせて研究計画調書記載の所期の目的の達成に向けて、再拡張性肺水腫モデルの構築を目指し、動物実験費用にやや重点をおいた支出を行っていく。
ピルビン酸キナーゼ異常症に対する新規遺伝子治療法の開発

新しい戦略に基づいて作成したレンチウイルスを用いて、ピルビン酸キナーゼ(PK)異常症に対する、造血幹細胞を標的とした遺伝子治療法を開発した。構築したレンチウイルスベクターはドミナントネガティブ効果を有する変異タンパクの発現を抑制するshort interfering RNA(siRNA)およびsiRNA抵抗性の野生型PK mRNAを同時に発現することが確認された。このベクターを用いて、細胞内の異常PKタンパクを正常PKタンパクにより置換することが可能となった。ピルビン酸キナーゼ(PK)異常症のように変異蛋白がドミナントネガティブに働く遺伝病に対する、より効果的な遺伝子治療法を開発するために、新たなレンチウイルスベクターを作成した。本ベクターは、変異を持つPK遺伝子から転写された変異PK mRNAを標的としたshort interfering RNA (siRNA)とsiRNA標的部分に該当するコドンを同一のアミノ酸をコードする別のコドンに改変したsiRNA抵抗性の正常cDNAを同時に発現することが可能であり、細胞内では変異PK蛋白を正常PK蛋白によって置き換えることができると期待された。実際にこのベクターを用いて作成した組換えレンチウイルスをPK異常症の自然発生動物モデルであるPk-1^<slc>マウスより樹立した赤芽球系細胞株SLC-3に感染させたところ、内因性の変異型PK mRNAの発現抑制とsiRNA抵抗性の正常PK mRNAの発現がリアルタイムPCR法で確認できた。この細胞株では、長期に継代を重ねた後にも安定した正常PK mRNAの発現が認められた。ウエスタンブロット法による蛋白レベルでの解析では、組換えレンチウイルス感染前に認められた内因性の変異型PKタンパク発現量に匹敵するレベルの正常PK蛋白の発現が認められた。また、PK酵素活性を調べたところ、SLC-3では変異PK蛋白の高い発現にも関わらず、その酵素活性は低値であったが、組換えレンチウイルスを感染させた細胞では、正常細胞に匹敵するPK酵素活性を示していた。以上のことより、今回作成したレンチウイルスベクターは少なくとも細胞株のレベルでは当初の予想通り、変異PK遺伝子によって産生される変異PK蛋白を正常PKタンパクに置き換えることが可能であると考えられた。今後はPK-1^<slc>マウスを用いて、本ベクターによる遺伝子治療の基礎実験を試みたい。ピルビン酸キナーゼ(PK)異常症に対する、より効果的な遺伝子治療法開発のために、新たなレンチウイルスベクターを作成した。本ベクターは、変異PK mRNAを標的としたshort interfering RNA(siRNA)とsiRNA標的部分に該当するコドンを改変したsiRNA抵抗性の正常mRNAを同時に発現することが可能であり、変異PK蛋白を正常PK蛋白によって置き換えることが可能であることを昨年度までに確認した。PKはヘテロ4量体を形成してその酵素活性を発揮するため、変異PK蛋白はドミナントネガティブ効果により、正常PK蛋白の機能を阻害すると予想された。実際にヒスチジン(His)タグをつけた正常PK蛋白をSLC-3細胞株(PK遺伝子異常ホモ接合体)内で発現させると、異常PK蛋白との多量体形成が確認され、その沈降物の酵素活性は正常マウス赤芽球内で形成されたものに比べて低値であった。本ベクターで"治療"したSLC-3細胞株では、増殖速度の改善とアポトーシスによる細胞死比率の低下が観察され、細胞レベルでの有効性が確認された。現在、PK異常症の自然発生モデルであるPk-1^<slc>マウスの骨髄から採取した造血幹細胞をターゲットに遺伝子導入を試みている。分化傾向を有する細胞を含むLSK細胞(Lin-、Sca1+、c-kit+)と未分化なLSK-細胞(Lin-、Sca1+、c-kit+、CD34-)をそれぞれモノクローナル抗体とマグネットビーズおよびセルソーターを用いて分離し、ウイルスを感染させたが、マーカーであるGreen Fluorescent Protein(GFP)を用いたフローサイトメータによる解析では、未だ十分な遺伝子導入効率と蛍光強度が得られていない。ウイルスタイターの改善とウイルス感染条件の最適化を鋭意努力中である。来年度はモデルマウスの治療実験を行いたい。遺伝性疾患に対する、より効果的な遺伝子治療法開発のために、ピルビン酸キナーゼ(PK)異常症を対象とした新たなレンチウイルスベクターを作成した。本ベクターからは、変異PK(Gly338Asp)のmRNAを標的としたshort interfering RNA(siRNA)と、siRNA標的部分に該当する複数の正常コドンをサイレント変異させ、正常PK蛋白をコードするsiRNA抵抗性のmRNAを同時に発現させることが可能であり、変異PK蛋白を正常PK蛋白によって置き換えることが可能である。PK変異を有する細胞内では、変異PK蛋白はドミナントネガティブ効果により正常PK蛋白の機能を阻害するため、本ベクターを用いて遺伝子導入を行うことにより、正常PK蛋白のみを発現させる場合に比べてより少ないウイルスで効果的に治療効果が得られることが予想される。本年度は自然発症のPK異常症(Gly338Asp)のモデルであるPk-1^<slc>マウスを用いた遺伝子治療の準備を進めた。

当初より目的とするレンチウイルスの力価が低く良好な感染効率が得られなかったため、ベクタープラスミドとヘルパープラスミドの至適な比率について検討したが著明な改善は認められず、理由として多機能のベクターを構築したためそのサイズが大きくパッケージング効率が低下していることが考えられた。ウイルスのエンベロープについてはVesicular stomatitis virus(VSV)-GとRD114ウイルスのものを用いて比較検討したところ細胞株に対する感染能力には大きな違いは認められなかった。RD114は造血幹細胞(HSC)に対する親和性と特異性が高いことが報告されており、実際にマウスのHSC細胞群であるLSK細胞(Lin-、Sca1+、c-kit+)ではRD114を用いたウイルスがやや高い感染効率を示した。
弾性拘束された高次対偶による節間相対運動拘束の拡張

相対的に転がりながら所望の空間軌道を創成する1自由度対偶(空間転がり接触対偶)を能動対偶として扱うために,対偶素間拘束の改善,対偶を駆動するための機構とその設計論の検討,制御手法の検討,アクチュエータの選定を行った.得られた成果は以下のとおりである.(1)空間転がり接触対偶の対偶素間拘束を強化するために,柔軟な帯要素と線形ばねからなる新しい弾性拘束手法を提案した.この拘束が対偶の相対転がり運動方向に対して余計な負荷を与えないように,帯要素の寸法と線形ばねの配置を最適化する設計論を提案した.さらに,本対偶を持つ空間機構の試作と動作試験を行い,提案手法の妥当性を確認した.(2)コンパクトな機構で対偶を駆動するために,複数の直動人工筋肉を対偶素間に配置した拮抗駆動機構を提案した.本機構について,人工筋肉による駆動力の伝達性が最大となるように人工筋肉を最適に配置する設計論を確立することで,大可動域を有する能動空間転がり接触対偶の設計を可能とした.(3)空間転がり接触対偶が理想的な相対転がり運動を創成できるように,転がり接触の安定性を最大化するように各人工筋肉が発するべき張力を計算する手法を提案した.力制御の簡単化のために人工筋肉の代わりにワイヤ巻取り機構を用いた対偶駆動機構を試作するとともに,動作試験を行うことで提案手法の妥当性を確認した.(4)対偶駆動機構をコンパクトな構造で実現するために,高い収縮率と大きな駆動力を合わせ持つ人工筋肉を調査し,Li Shuguangらが提案したFluid-driven origami-inspired artificial muscle(FOAM)を選定した.この人工筋肉について,所望の寸法範囲と可動域を有し,部材の変形が弾性域を超えないような構造設計手法を提案した.そして,人工筋肉の試作と動作確認行い,設計論の妥当性を確認した.研究全体としてはおおむね計画通りに進展しているが,それに加えて,当初の計画にはなかった「空間転がり接触対偶の対偶素間拘束の強化」を達成できた.当初計画していた,人工筋肉の駆動力のみで能動的に対偶素間の接触を維持する方法では,システムへの入力がない場合(電源がOFFの場合等)に対偶素間の接触を維持できないため,実用性に乏しいと考えられる.しかし,今回新たに導入した柔軟帯による拘束により,システムの入力がない場合でも,ある程度の受動的な拘束力が対偶素間に作用するため,より実用に即した設計になったといえる.本年度の研究に引き続き,FOAMの力制御の方法論を提案し,FOAM単体での力制御の性能評価を行う.次に,FOAMにより駆動されるコンパクトな構造の能動空間転がり接触対偶を設計・試作し,動作試験を行なう.また,本対偶を応用した具体的な空間機構に関しても検討を行っていく.相対的に転がりながら所望の空間軌道を創成する1自由度対偶(空間転がり接触対偶)を能動対偶として扱うために,対偶素間拘束の改善,対偶を駆動するための機構とその設計論の検討,制御手法の検討,アクチュエータの選定を行った.得られた成果は以下のとおりである.(1)空間転がり接触対偶の対偶素間拘束を強化するために,柔軟な帯要素と線形ばねからなる新しい弾性拘束手法を提案した.この拘束が対偶の相対転がり運動方向に対して余計な負荷を与えないように,帯要素の寸法と線形ばねの配置を最適化する設計論を提案した.さらに,本対偶を持つ空間機構の試作と動作試験を行い,提案手法の妥当性を確認した.(2)コンパクトな機構で対偶を駆動するために,複数の直動人工筋肉を対偶素間に配置した拮抗駆動機構を提案した.本機構について,人工筋肉による駆動力の伝達性が最大となるように人工筋肉を最適に配置する設計論を確立することで,大可動域を有する能動空間転がり接触対偶の設計を可能とした.(3)空間転がり接触対偶が理想的な相対転がり運動を創成できるように,転がり接触の安定性を最大化するように各人工筋肉が発するべき張力を計算する手法を提案した.力制御の簡単化のために人工筋肉の代わりにワイヤ巻取り機構を用いた対偶駆動機構を試作するとともに,動作試験を行うことで提案手法の妥当性を確認した.(4)対偶駆動機構をコンパクトな構造で実現するために,高い収縮率と大きな駆動力を合わせ持つ人工筋肉を調査し,Li Shuguangらが提案したFluid-driven origami-inspired artificial muscle(FOAM)を選定した.

この人工筋肉について,所望の寸法範囲と可動域を有し,部材の変形が弾性域を超えないような構造設計手法を提案した.そして,人工筋肉の試作と動作確認行い,設計論の妥当性を確認した.研究全体としてはおおむね計画通りに進展しているが,それに加えて,当初の計画にはなかった「空間転がり接触対偶の対偶素間拘束の強化」を達成できた.当初計画していた,人工筋肉の駆動力のみで能動的に対偶素間の接触を維持する方法では,システムへの入力がない場合(電源がOFFの場合等)に対偶素間の接触を維持できないため,実用性に乏しいと考えられる.しかし,今回新たに導入した柔軟帯による拘束により,システムの入力がない場合でも,ある程度の受動的な拘束力が対偶素間に作用するため,より実用に即した設計になったといえる.本年度の研究に引き続き,FOAMの力制御の方法論を提案し,FOAM単体での力制御の性能評価を行う.次に,FOAMにより駆動されるコンパクトな構造の能動空間転がり接触対偶を設計・試作し,動作試験を行なう.また,本対偶を応用した具体的な空間機構に関しても検討を行っていく.
小中高の連携を意図した表現運動の授業モデルの開発と実践

本年度の目的は、表現運動・ダンスの授業モデルを確定することにあった。そのため前年度に引き続いて調査・研究を行うと共に、以上を総括し、有効な表現運動・ダンス指導実践につながる教材開発についてとりまとめを行うことをめざした。モデル確定にあたって、中心課題とした研究内容の中で、本年度実施した研究成果は以下の通りである。1.小中高の連携を意図した授業モデルに関する共通性と特殊性の分析について、実践を通して授業モデルの構築とデータベースの作成を行った。授業モデルについては、教員養成大学学部生の授業実践の中で模擬授業の内容として提示し、指導上の有効性について検証を行った。2.研修会(6回各2時間)を通して、小学校教員との連携を図り、現場からの視点に基づいた授業モデルの修正を行うとともに実施上の課題について改めて検討した。その上で、授業モデルの実践による有効性の検討を行った。授業書作成に向けて、編集構成案はできているが、内容についてより有効なものとするための複数実践と再検証を次年度に引き継ぐこととした。研究協力者は次の通りである(所属は平成30年度現在)。小島治代(元宇都宮市立西小学校校長)・八嶋純子(矢板市立矢板小学校)・小川史子(宇都宮市立姿川第一小学校)・木下友絵(小山市立小山城南小学校)・狐塚登喜枝(宇都宮市立姿川第一小学校)・野澤聡子(宇都宮市立戸祭小学校)・武藤紀子(宇都宮市立雀宮中央小学校)・村島恵美子(矢板市立東小学校)・山田明子(宇都宮市立陽東小学校)・渡辺優子(日光市立日光小学校)データベースの作成や授業モデルの分析データの収集に努めたが、そのとりまとめと報告ができていない。特に、学習支援ソフトの開発には課題が残り、着手できていない。また、授業モデルの複数実践により、全ての教員が同様の効果を得るための方策をより実践的に検証することが残されている。授業モデルの複数実践を通して、小中高の教育プログラムを貫く普遍的な要因の抽出と実践方法を提示し、より有効な内容とすると共に、小中高のダンス教材のプログラム開発へとつなげる。また、小学校教員との授業研究会を通して、現場に活かせるより有効な内容とする。これらの結果を学会報告するとともに論文投稿を行い、更に、授業書として発刊する。平成28年度は、栃木県を中心とした小学校教員を対象に質問紙調査を行い、表現運動の指導実践における問題点を明らかにすること、あわせて、研修や文献を通して表現運動・ダンス指導の授業方法の分析を進めるとともに授業研究の動向について先行研究を調査し、問題点の解析を行うことを通して本研究における基礎的資料を得ることを研究実施計画としていた。具体的な実績は以下の通りである。1.各研究会参加(11/18・19,12/3・4,2/11)、各種ワークショップ参加(8/8,12/17,2/18・19)及び先行研究等資料収集を行った。2.学校教員養成課程学生123名を対象として、小中高における表現運動・ダンスの授業の実態を調査し、その分析を行った。明らかに女子の方が授業等でダンスを経験している割合が高いこと,男子は中学校では半数近くがダンスを経験していないこと,高校になると男女共に経験有と無が半々であることが認められる。また,経験内容をみると,授業ではなく,運動会や体育祭が多い。小学校では,6割強が運動会での経験のみと回答した。3.関連する主要授業モデルについて、教員養成系学生を対象とした指導実践(3回)を通して分析検討を行った。その3回の授業実践を通して、ダンス観や指導意欲に変容はみられたか、体得できる指導技術とそうでない指導技術とはどのようなものか、授業内容が指導意欲にどのように関連しているのかを明らかにすることで、有効な実践的指導力の修得についての基礎資料を得ることができた(対象数148名)。体得した指導技術についての自己評価は,「リズムに乗って動くことができた」と「自分で動いてみせることができた」が上位にあがり,この2つが指導意欲に関連していると考察された。教員養成課程の学生に対する調査分析は行ったが、まだ詳細な分析を残していること。調査分析の公表が平成29年8月になること(「宇都宮大学教育実践紀要」第3号に投稿済み平成29年3月31日受理)。成果発表の関連論文が1件であること。栃木県を中心とした小学校教員を対象に質問紙調査を行えていないこと。平成29年度の目的は,複数の公立小学校において表現運動の実践を行い,その有効性に関する分析データを得ることを中心課題とし,それらを踏まえて客観的検証のための方法を探究することであった。実践はまだ着手できていないが,以下の成果が得られた。1.12月に日本教育大学協会保健体育・保健研究部門舞踊研究会主催・宇都宮大学主管による第37回全国創作舞踊研究発表会を開催し,その中でシンポジウム「舞踊教育の未来を考える」を企画し, 2名の講師に基調講演を依頼するとともにその後質疑応答を通して舞踊教育の意義と課題について協議した(大学教員及び学生約100名参加)。また,舞踊作品発表の特別出演として県内中学校・高等学校のダンス部作品を招請し,中高大連携を考える上での参考とした。2.小学校教科3回の実技において,授業後指導意欲が大きく伸びたクラスと停滞したクラスを比較することにより,有効な実践的指導力の修得に関して,事例考察をさらに深めることを目的として検討した結果,以下のことが考察された。指導意欲には,性差,中学校時のダンス経験,ダンス好きが関連している。

授業を通して,「楽しさ」を感じ,そこから「できる」につながり,指導意欲を形成していく過程が示唆された。3.本学部後期内地留学小学校教員の研究テーマである「郷土芸能を題材とした表現運動の教材開発」を指導し,共同研究とした。小学校教員に事前調査を行った後,大学生を対象として,日本民踊の特徴的かつ基本的な動きを習得した上で,動きの工夫へ発展させる授業実践を通して,学生は民踊への関心を深めるとともに自由で創造的な表現を楽しむことができ,学習の継続への意欲を示した。この結果を踏まえて,小学生を対象とした4時間扱いの単元計画と各指導案の検討を行った。小学校教員が作成したDVDは次年度に繋がる内容となった。検討のための資料収集は引き続き行っているが,分析はまだ十分できていないこと。小学校現場での授業実践が次年度に残された課題となっていること。本年度の目的は、表現運動・ダンスの授業モデルを確定することにあった。そのため前年度に引き続いて調査・研究を行うと共に、以上を総括し、有効な表現運動・ダンス指導実践につながる教材開発についてとりまとめを行うことをめざした。モデル確定にあたって、中心課題とした研究内容の中で、本年度実施した研究成果は以下の通りである。1.小中高の連携を意図した授業モデルに関する共通性と特殊性の分析について、実践を通して授業モデルの構築とデータベースの作成を行った。授業モデルについては、教員養成大学学部生の授業実践の中で模擬授業の内容として提示し、指導上の有効性について検証を行った。2.研修会(6回各2時間)を通して、小学校教員との連携を図り、現場からの視点に基づいた授業モデルの修正を行うとともに実施上の課題について改めて検討した。その上で、授業モデルの実践による有効性の検討を行った。授業書作成に向けて、編集構成案はできているが、内容についてより有効なものとするための複数実践と再検証を次年度に引き継ぐこととした。研究協力者は次の通りである(所属は平成30年度現在)。小島治代(元宇都宮市立西小学校校長)・八嶋純子(矢板市立矢板小学校)・小川史子(宇都宮市立姿川第一小学校)・木下友絵(小山市立小山城南小学校)・狐塚登喜枝(宇都宮市立姿川第一小学校)・野澤聡子(宇都宮市立戸祭小学校)・武藤紀子(宇都宮市立雀宮中央小学校)・村島恵美子(矢板市立東小学校)・山田明子(宇都宮市立陽東小学校)・渡辺優子(日光市立日光小学校)データベースの作成や授業モデルの分析データの収集に努めたが、そのとりまとめと報告ができていない。特に、学習支援ソフトの開発には課題が残り、着手できていない。また、授業モデルの複数実践により、全ての教員が同様の効果を得るための方策をより実践的に検証することが残されている。今回得られた問題点を基に栃木県を中心とした小学校教員を対象に質問紙調査を行うとともに、小学校教員と研究グループを組織し、問題解明に当たる。あわせて、公立小学校(10校)において表現運動の実践を行い、その有効性に関する分析データを得ることを中心課題とする。平成30年度の目的は,表現運動・ダンスの授業モデルを確定することにある。
特異な風速変動における構造物基本断面の風圧・風力特性

研究概要:強風被害をもたらすほど強風の多くは、通常タイプの境界層大気気流ではなく、竜巻やDownburstなど急加減速や特異速度勾配を持つ気流である。本研究では、主動制御式風洞を用い、それらの気流の速度特性を風洞内で模擬し、建物基本断面である円柱、角柱の空気力学特性を調べた。詳細は以下のとおりである。1.特異速度変動や速度勾配の再現特異速度変動の基本であるStep状に急加減速気流(最大加速度が50m/s2)を6種類風洞内で再現した。また、急加減速する気流はよく特殊な鉛直速度勾配(例えば、Downburst)を伴うため、9種類のせん断流を風洞内で再現した。なお、本研究の目的は竜巻などの気象現象を再現することではない。竜巻などの気象現象に伴う風速特性を取り上げ、その特殊風速特性による建物基本断面の空力特性を明確にすることが目的である。2.空気力学特性の調べせん断流中の円柱まわりの流れの挙動や圧力分布及び空力抵抗と揚力の特性を調べた。せん断流中に揚力が発生し、揚力はせん断勾配の増加に従い増加する特性を定量的に明確にした。Step状に増速する気流中の円柱角柱の空力特性を調べた。風向角と辺長比による変化も対象にした。しかし、自然現象との相似則と考えると、最大加速度が50m/s2である気流の加速度が小さい。そのため、得られた結果をどのように実現象に応用するかはこれからの課題である。本研究では、アクティブ制御乱流風洞を用い、急峻な風速変動(Transient flow)を有する変動流れなどを模擬し、構造物基本断面である角柱模型の風圧・風力特性を調べる。とくに、風の変動に起因するバフェッティングの応答予測上重要な空気力や圧力の時間空間相関(コヒーレンス)に着目する。ウェーブレット解析することにより、統計的に非定常な確率過程である風圧の時系列データを解析する。通常の境界層乱流中における構造物基本断面の空力特性と比較することにより、特異風速変動中の構造物の風圧風力特徴を明確にする。耐風設計の荷重評価を完善させるために、特異風速変動中の構造物基本断面の空力データを提供する。今年度では、Step状の風速変動と単一周波数を持つ簡単な風速変動を含む、異なる急な加減速度を持つ風速変動を多種類風洞内で模擬する実験を行った。アクティブ制御風洞の加速度、乱れ強度、乱れスケールの制御限界を探り、模型実験ための気流を模擬した。さらに、急峻な速度勾配を持つ気流中における円柱まわりの流れと空力特性を研究した。また、急加減速する気流はよく特殊な鉛直速度勾配を伴うため、9種類のせん断流を風洞内で再現した。

風向角と辺長比による変化も対象にした。しかし、自然現象との相似則と考えると、最大加速度が50m/s2である気流の加速度がまだ小さい。そのため、得られた結果をどのように実現象に応用するかはこれからの課題である。
ATP合成酵素のεサブユニットによる制御機構

本年度は、ATP合成酵素のεサブユニットにATPが結合するという、全く新しい知見を得た。ATP合成酵素の部分複合体であり、α_3β_3γεというサブユニット組成を持つF_1-ATPaseには、3つずつあるαとβに1つずつ、合計6カ所のATP結合部位が存在することが知られている。このうちのβサブユニットにあるATP結合部位が、ATP合成、加水分解の触媒部位である。これまでに、F_1-ATPaseのその他のサブユニットにATPが結合するという報告はない。本年度私は、好熱菌由来のF_1-ATPase(TF_1)のεサブユニットにATPが結合することを見出した。εサブユニット単独で大量発現させ調製した標品を用いて実験を行った。εサブユニットとATPの結合は強く、両者の複合体をゲル濾過HPLCで単離することができた。加えるATPの量を変化させ、結合の量比を見積もったところ、1:1の結合であった。ATPの代わりにADPを用いると結合は見られなかった。また結合の特異性は高く、GTPなどATP以外のヌクレオチド三リン酸は結合しなかった。ATP合成酵素複合体やその部分複合体であるF_1-ATPaseに含まれるεサブユニットへのATPの結合はαサブユニットやβサブユニットへの結合と区別することが困難で、現在までには確認できていない。もしεサブユニットへのATPの結合が、ATP合成酵素複合体中でも起こるものであれば、εサブユニットによる活性制御と直接関与する重要なものと考えられる。
傾斜地集落における地域資産としての環境価値の発見と再生

集落環境における景観資産としての現状把握を目的とし、実測によるデータ採取を実施した。特に旧古座街道に沿って見られる1棚田の石垣群、2地域環境構造の重要な景観構成要素となっている民家の屋敷構え、3旧大己小学校校舎などの実測記録採取を視野に入れつつ、傾斜地集落における景観構成要素の採取を行い、景観の特徴を生み出している主要因を把握した。旧大己小学校の実測調査を実施し、なお継続中である。なお東西栗垣内集落の土地利用、景観構成と屋敷構えの調査を同時に進行させており、ここではa)山、を背に負うb)民家、とc)前庭、それを生み出すd)石垣、その下に広がる小さな水平面をもつe)棚田、とさらにそれを支えるf)段々の石垣、g)里道、の痕跡そしてh)川筋、の関係は景観の美しい構成要素として、資料収集を重ねている。同時に、ヒアリングによるサンプル調査を通じて景観の変容と生活の変容に重点を置き、集落の歴史的な事実と今後の展望をさぐっており、2015年度の建築学会大会(東海)においては、地域景観全体の特質および、大己小学校の文献調査、実測調査の現段階における調査状況を報告することになっている。傾斜地集落すさみ町旧古座街道辺縁の生活環境を、文化的景観構成要素の連なりとして捉え、その特徴を把握することを目的として実測および記録化を進めている。その中核的なシンボルとなりうる重要なヘリテージとして、100年を超える時を経てなおもこの地に残存し、腐朽倒壊の危機におかれた木造校舎、大己小学校の修理、改修を視野に入れ調査をすすめてきた。その単体としての建造物的価値についてはほぼ資料作成段階に入っており、その希少価値が明らかとなりつつある。今年度の実績はその空間構成の根底にある民家と棚田が生み出してきた景観の総体を、空間構成の観点から分析し、校舎と民家に共通する建造物の文化的景観としての相同性を示すことにより、すさみ町における「空間構成の関係性」を地域資産価値として顕在化させる調査を実施してきた。家屋の屋敷構えは、風当たりを避けるために石垣が防風壁として立ち上げられ、棚田を構成する石積みの擁壁とあいまって、この地域の特徴を生み出している。中には塀を民家の外壁として取り込んだかのような佇まいを見せる民家もあり、この地特有の景観を生み出している。集落全体は複雑な傾斜地形に棚田が広がり、居住域はその上部に確保されることが多く、斜面地における散村集落を形成している。その屋敷構えは広い土地の確保が厳しいため、母屋を中心として敷地条件に合わせて配置された納屋や、牛小屋、便所、浴室が融通無碍に配置され、昔ながらの生活の痕跡を色濃く残している。いわば耕地面積の少ない棚田景観の積み重なりは、多様な家族の兼業形態の反映でもあり、生産効率の厳しさを乗り越えてなお、維持し続けられてきた歴史の積重なりを物語っている。大己小学校の文化的景観遺産としての価値の高さが濃厚となってきており、その裏づけ調査、文献調査が当初予測より重要度が増しつつある。そのため調査精度を上げており、現在そのとりまとめ(データ入力による図面化)に力を入れている。なお住民の反応は文化遺産的要素としての資産価値についてはそれほど強い関心があるとは言えず、その価値を知っていただくためのコミュニケーション環境の土台造りに、会話は不可欠であり、徐々に良い人間関係が醸成されてきつつある。景観評価の価値基準は地域住民の認識に大きく依存すべきものであるが、一般的な会話を通じて、日常生活の背景となっている集落空間の特徴が意識されることは稀である。そこで本研究では住民の生活環境に対する認識の傾向と、傾斜地利用の実態を把握し、その特徴について考察した。これは景観の特徴を裏書する景観構成要素の成立根拠として位置づけており、一般的に漠然と表現されがちな景観の特徴を、持続的新陳代謝のありかたに結びつける根拠となるものであると考えている。これと平行して、旧大己小学校校舎を地域景観の固有性を持つ景観重要建造物として認識し、その価値を明らかにしていく作業を継続的に実施した。その結果増築と修理の履歴を追うことで、大己小学校の基壇部分の石垣及び、南側の職員室及び教室の骨格は明治36年建設当時オーセンティシティを残していることが示され、現在私たちが認識する擬洋風のイメージや廊下の室内への取込みは、昭和10年の大修理でほぼ現在となったことが明らかになった。ここで保持されてきている集落景観の特徴は、背景としてのa)山々、生活環境の基盤となるb)民家と前庭、それを支えてきたc)石垣と、その下に広がるd)棚田の景観、それらを線として集落をつなぐf)里道とg)川筋といった、それぞれの環境構成要素の関係性、生活と生産の関係に深く結びついたものであり、小学校改修提案を核として周辺集落の維持管理手法の提案に結び付けていく論拠は確定されたと考えている。旧大己小学校が実測調査、文献調査、インタヴュー調査により和歌山県で現存する最古の木造小学校として価値の高いことが明らかとなった。

そこで研究成果を学会発表にとどめることなく、地域住民、教育委員会、すさみ町への報告に向けたビデオ作成、製本報告書作成を準備しており、2017年度において研究成果を地元還元し、国登録有形文化財への申請の可能性を探るべく活動をし、これを含めて研究の総括とするよう延長承認申請を提出し、承認を頂いた。最終年度においては、大己小学校に関する文献調査及び資料探索を継続し、木造建造物としての価値の確定を目指し、実測調査を実施した。また大谷集落及び防己集落の住民にたいし、旧大己小学校にかかわる詳細な説明会を実施した。また傾斜地集落における地域資産としての環境価値について、周参見町佐本周辺における集落の土地利用、景観構成と屋敷構えの特徴について報告した。足掛け4年間にわたる研究成果の報告書を作成し、周参見町、教育委員会に提出し住民へのお知らせも行い今後はこの資料をもとにして、国登録有形文化財の申請に結びつける段階を迎えることとなった。研究期間全体を通じて実施した文化的景観の固有性に関しては、集落環境における景観資産としての現状把握を目的とし、実測によるデータ採取を実施した。特に旧古座街道に沿って見られる1棚田の石垣群、2重要な景観構成要素となっている民家の屋敷構え、3旧大己小学校校舎などの実測記録採取を視野に入れつつ、傾斜地集落における景観構成要素の採取を行い、景観の特徴を生み出している主要因を把握した。これは景観の特徴を裏書する景観構成要素の成立根拠として位置づけており、一般的に漠然と表現されがちな景観の特徴を、持続的新陳代謝のありかたに結びつける根拠となるものであると考えている。これと平行して、旧大己小学校校舎を地域景観の固有性を持つ景観重要建造物として認識し、その価値を明らかにしていく作業を継続的に実施した。その結果増築と修理の履歴を追うことで、大己小学校の基壇部分の石垣及び、南側の職員室及び教室の骨格は明治36年建設当時のオーセンティシティを残していることが示され、現在私たちが認識するイメージや廊下の室内への取込は、昭和10年の大修理でほぼ固定されていたことが明らかになった。集落環境における景観資産としての現状把握を目的とし、実測によるデータ採取を実施した。特に旧古座街道に沿って見られる1棚田の石垣群、2地域環境構造の重要な景観構成要素となっている民家の屋敷構え、3旧大己小学校校舎などの実測記録採取を視野に入れつつ、傾斜地集落における景観構成要素の採取を行い、景観の特徴を生み出している主要因を把握した。特に無し民家実測事例をあと3軒ほど行い、古座街道沿いの屋敷構え構造の特異性を、エビデンスの集積的価値として深めたいと考えている。またそれらの研究成果について、ビデオ作成を行い、住民への説明資料として、ワークショップまたは会合を開き、日常的生活環境の中における空間的価値の共有化を目指している。客観的価値評価の強化としては、アメリカの専門家MatthewJarosz教授の視察による評価を依頼しており、それを受けて住民との直接的なインタビューを重ねることも検討している。ビデオ公表、製本報告書作成を準備しており、2017年度において研究成果を地元還元し、国登録有形文化財への申請の可能性を探るべく活動をし、これを含めて研究の総括とするよう延長承認申請を提出し、承認をいただき、実行に移すべく作業を進めている。建築計画
高温高圧純水中におけるAl-Li-X系合金の腐食機構に関する研究

核融合路材として、誘導放射能の減衰の大きいことが望まれ、これの高温高圧純水中における耐食性の検討も重要である。本研究ではAl-Li-X系合金中、誘導放射能減衰の大きいSiをXとしてとりあげ、高周波溶解路にてAl-12%Li-15%Li合金11種類を作成した。バルク材について、0.5M-NaCl水溶液中におけるアノード分極曲線の測定をおこなった。Al-Si合金のEcorrは純Alに対し約0.8V貴側に位置し、この電位からアノード電流の急上昇が認められる。Siは耐食性向上に有効と考えられるが、Si量依存性が小さく、15%Siはほぼ相似の関係にある。Al-Li-Si系合金はAl-Si合金の挙動に類似し、12%Li添加の影響は認められなかった。高温高圧純水中におけるAl-Li-Mg合金の腐食挙動は室温0.5-M-NaOH水溶液中における結果と良い対応性が認められた。本研究では液体急冷法によって作成した薄膜試料を用い、直流四端子法によって求めた浸漬初期およびt時間浸漬後の比抵抗をそれぞれRo、Rtとして、△R=Rt-Roの関係から電位差△RをもってAl-Li-Si系合金の耐食性評価をおこなった。Al-Si系合金の△Rの経時変化はSi量とともに減少し、アノード分極曲線測定結果と良い一致が認められ、Siの有効性があきらかとなった。同様のことはAl-Li-Si系合金にも当てはまるが、Li添加の影響は検出されなかった。Al-2Li-Si系合金の△Rは5Si>1Siの関係にあり、△RとSi量との相関性は認められなかった。高Si合金は初析Siの分布・形状が大きく、初析Siの存在によって不均一腐食を呈し、これが△Rに反映するものと考えられる。しかし初析SiとLi含有量との関係は不明であり、不均一食を示す合金系に対し電気抵抗法の適用に問題が残された。誘導放射能の減衰が大きいAl-Li系合金を核融合炉候補材料として考える場合,使用環境である高温高圧純水との化学的共存性すなわち腐食挙動の検討が必要である.本研究はAl-Li系合金の腐食機構という観点から,実用を越える広範囲組成のAl-LiおよびAl-Li-Mg合金を実験的溶製し,これの電気化学的性質,浸漬腐食試験をおこない,耐食性材料開発の指針をえることを目的とした.溶製合金の電気抵抗を測定の上,マティーセンの法則を適用した結果,ほぼ目標値に近いLiを含有する合金がえられた. 0.5M-NaCl水溶液中にてアノード分極曲線を測定し, 12%Li合金は純Alより耐食性を示すことが推定され,高Li合金は著しく耐食性の劣化を示した.沸騰および高温高圧水(150°C)中における浸漬腐食試験をおこなった結果,重量増加が認められた.これは表面皮膜形成に起因し,皮膜を剥離法にて除去して真の腐食量を求めた.腐食量は12%Li合金系が最小となり,特に4%Mgの添加が顕著であった.良好な耐食性を示す場合,皮膜形成量は少なく,耐食性劣化を示す場合に皮膜量が多くなることから,本合金の耐食性は表面皮膜の性状に支配されることがわかった.高温水中における腐食試験後の溶液のpHを測定した.耐食性良好な合金の場合, pHの変化が小さく,高Li合金の場合はpHの上昇が観察された.溶液を原子吸光分析法で調べた結果, Liの溶出が認められ, pHの上昇は活性金属Liの選択的溶出に起因すると解釈した.