hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
d電子合金理論に基づく遷移金属基合金の統一設計システムの構築

その結果を基に、耐食性とバネ特性が求められるスペ-サ-用として、ZrーFeーRu系が有望であることがわかった。(4)高速炉用オ-ステナイト系Fe基合金の基礎実験の結果、耐照射性、クリ-プ強度の観点からMo+W=5wt%、Ni〉35wt%の条件が必要であることを示した。その他、TiAl、Ti_5Si_3化合物においても基礎デ-タを得た。前年度までに,Ni,Fe,Ti,Zr,Mo,Nb,Cr基合金について,合金中のd電子のふるまいを基にした2つの合金パラメータ,Md(d軌道レベル)とBo(結合次数)を算出した。また,それと併行して,合金設計に必要なデータベースを得るための基礎実験も行った。今年度は,これらのパラメータ値を基に設計した各合金の特性評価を実験的に行うとともに,前年度に引き続き設計システムの構築に必要なデータベースを得るための基礎実験も行った。本年度得られた成果は次のとおりである。1、Ni基合金について,上述のMdとBoを基にした合金ベクトルの概念を前年度導入したが,この合金ベクトルを用いて,Ni基超合金におけるγ'(Ni_3Al)相の体積率がよい精度で予測できることが明らかとなった。これはNi基合金の設計にとって大変有用なことである。今後さらに,この合金ベクトルを用いて,γ'相と合金地相であるγ相への各元素の分配比を予測する方法を検討する。また、Reを含むNi基合金について,各元素の分配比に関して,各元素間の相互作用を明らかにした。2、オーステナイト素Fe基合金については,これまで予測が困難であったクリープ強度特性について,高温引張強度と常温引張強度の差を用いることにより予測可能であることを明らかにした。この事実と,上述のd電子パラメータを基に予備設計を行い,48Fe-35Ni-15Cr-Mo-W-Nb-Ti-V-C-N系の有望合金2種を得た。3、NB,Mo基合金については,前年度設計した各合金について,Na中腐食試験を行うとともに,三点曲げ試験を行い,Mo基合金の機械的特性に対するReの効果を明らかにするとともに,Nb基合金のNa腐食データを得た。4.その他,Cr基,Zr基合金について,2元系,3元系合金を用いた基礎実験を行って設計のデータベースとする基礎データを得た。前年度までに、分子軌道法(DV-Xαクラスター法)を適用し、合金中のd電子のふるまいを基にした2つの合金パラメータ、MdとBo、によって、合金の組織状態や各種物性の予測が可能であることを見いだした。今年度はそれらの成果を基に、主な遷移金属基合金であるNi,Fe,Zr,Mo,Nb合金やその金属間化合物について、それらのパラメータを用いて、相安定性、機械的特性などに関するデータの評価を行うとともに各合金の設計法を得た。以下にそれらを要約する。(1)Ni基超合金では、合金の平均組成から、合金の強化相として重要であるγ'相(Ni_3Al型相)の体積率とその組成を算出する方法を確立した。これは、その体積率が2つの合金パラメータを成分とする合金ベクトルで定量的に表されることに基づいている。この方法で実際にジェットエンジンや発電用ガスタービンに用いる超合金の設計を行った。(2)Fe基合金では、蒸気タービンやボイラー用フェライト鋼の高温強度をBoを用いて予測する方法を確立した。
尾虫類大量培養法の開発とヒラメ仔魚の成長、発育に対する尾虫類摂餌の効果

天然海域より生きた状態で採集した尾虫類Oikopleuradioicaを用いて予備飼育し、そこから30L水槽へ移して中規模の大量培養を試みた。餌料として天然海水を10μmメッシュで濾過し、その中に含まれる植物プランクトンを給餌した。この手法により、第2世代でほぼ安定して10,000個体を生産できることを確認した。さらに、水槽規模を100Lに拡大し同様の結果を得ることができた。天然採集したOikopleura longicauda、および比較対象としてシオミズツボワムシ、アルテミアのタンパク質構成アミノ酸組成を分析した。各アミノ酸とも3種の餌料生物間で大きな差は見られなかった。遊離アミノ酸については、タウリン含量に注目すると、アルテミアが431±6.46(mg/100g, d.b.)で最も高く、次いでO. longicauda 368±49、シオミズツボワムシ88.4±2.57であり、尾虫類において高いという結果は得られなかった。しかし、総遊離アミノ酸含量ではO. longicauda 7096±646(mg/100g, d.b.)、シオミズツボワムシ3894±122、アルテミア2903±24.8となり、O. longicaudaが他に比べてかなり高い値を示した。仔魚は初期にはタンパク質などの高次構造を持つ物質を効率よく消化吸収できないことから、消化しやすい遊離アミノ酸を多く含む尾虫類は海産仔魚の餌料として有効であることが示唆された。ヒラメ仔魚への尾虫類給餌試験については、昨年度の予備実験ではうまく摂餌させられなかった。平成21年4月から再度飼育実験を試みているところである。相模湾の表層海水を採集して中央水産研究所浅海増殖部へ持ち帰り、海水中からハウスを被った状態の尾虫類(ワカレオタマボヤ、Oikopleura dioica)を取り出し、新しく考案した3リットルの小型回転飼育装置に移し培養試験を行った。ワカレオタマボヤの餌料として天然濾過飼育海水に含まれる植物プランクトンを用いた。飼育水温は15°Cおよび20°Cとした。2006年4月から10月まで飼育を行い、最高で12世代までの継代を確認した。また、個体数は、1世代の飼育日数の経過に従い減少する傾向にあったが、ヒラメ仔魚の餌料として適切なサイズと考えられる孵化後23日目(水温15°C)の個体数は、これまで報告されている1リットルあたり10個体を遙かに越え、1リットルあたり最大300個体に達する増殖に成功した。初年度は、100リットル水槽により1000個体の尾虫類生産を目標としたが、それを3リットル水槽でほぼ達成できた。現在、培養した数種の植物プランクトンを用いて、30リットル水槽による大量培養試験を実施中である。魚類の変態に関わる物質であるチロキシンが尾虫類に含まれているかどうか確認するために、上記生産システムを用いてワカレオタマボヤ単種を大量に生産し、ラジオイムノアッセイ法によりチロキシンを測定した。測定には天然餌料により飼育された尾虫類のハウスを除いた本体を用いた。測定の結果、尾虫類にチロキシンは含まれていないことを確認した。これより、ヒラメ仔魚が尾虫類摂餌により、体外からチロキシンを補助的に取り込んでいる可能性は否定された。ただし、チロキシンは検出されなかったが、尾虫類の体内にはチロキシンの前駆体物質もしくはヨードが存在し、それらをヒラメ仔魚が取り込むことでヒラメ体内でのチロキシン生成を助けているという可能性も考えられる。ワカレオタマボヤ(Oikopleura dioica)の飼育規模を、18年度の3リットル小型水槽から30リットル水槽に拡大し、第2世代において安定的に約10,000個体/30Lを生産する技術を開発した。水温15°C20°Cの条件下でワカレオタマボヤの生残率に差は見られなかったが、塩分には明瞭な影響が認められ、実験を行った2534368の条件下では、34368において最も生残率が高かった。平均粗脂肪酸含量は、培養ワカレオタマボヤ14.6、天然尾虫類11.2、栄養強化ワムシ15.5、栄養強化アルテミア20.7(%,d.b.)であった(d.b.は乾燥重量ベース、尾虫類ではハウスを除いた本体部分のみに換算した数値を示す)。また、相模湾で採集した天然尾虫類には数種が混在したが、そのほとんどはOikopleura longicaudaであった。脂肪酸のうち、E3A、DHA、Σn-3H8FA(高度不飽和脂肪酸合計)含量は、ワカレオタマボヤ1.48、1.28、4.12、天然尾虫類1.92、1.35、3.32、栄養強化ワムシ0.3、2.26、2.87、栄養強化アルテミア0.63、0,57、1.26(g/100g、d.b.)であった。尾虫類のDHA含量は栄養強化ワムシに劣るものの、E3AおよびΣn-3H8FA含量は従来の仔稚魚飼育用餌料生物よりも高い値であった。

培養したワカレオタマボヤとOikopleura longicaudaを主体とする天然尾虫類の間で、E3A、DHA、高度不飽和脂肪酸合計含量が比較的近い値であったことから、高い不飽和脂肪酸含量は尾虫類に一般的な特性と考えられる。E3AとDHAは、生残、成長だけでなく仔稚魚期の脳の発達においても重要な役割を果たすことから、これらを豊富に含む尾虫類は仔魚の餌料として優れており、海産仔魚の初期餌料としての高い可能性が期待される。天然海域より生きた状態で採集した尾虫類Oikopleuradioicaを用いて予備飼育し、そこから30L水槽へ移して中規模の大量培養を試みた。餌料として天然海水を10μmメッシュで濾過し、その中に含まれる植物プランクトンを給餌した。この手法により、第2世代でほぼ安定して10,000個体を生産できることを確認した。さらに、水槽規模を100Lに拡大し同様の結果を得ることができた。天然採集したOikopleura longicauda、および比較対象としてシオミズツボワムシ、アルテミアのタンパク質構成アミノ酸組成を分析した。各アミノ酸とも3種の餌料生物間で大きな差は見られなかった。遊離アミノ酸については、タウリン含量に注目すると、アルテミアが431±6.46(mg/100g, d.b.)で最も高く、次いでO. longicauda 368±49、シオミズツボワムシ88.4±2.57であり、尾虫類において高いという結果は得られなかった。しかし、総遊離アミノ酸含量ではO. longicauda 7096±646(mg/100g, d.b.)、シオミズツボワムシ3894±122、アルテミア2903±24.8となり、O. longicaudaが他に比べてかなり高い値を示した。仔魚は初期にはタンパク質などの高次構造を持つ物質を効率よく消化吸収できないことから、消化しやすい遊離アミノ酸を多く含む尾虫類は海産仔魚の餌料として有効であることが示唆された。ヒラメ仔魚への尾虫類給餌試験については、昨年度の予備実験ではうまく摂餌させられなかった。平成21年4月から再度飼育実験を試みているところである。
調理過程における植物プロテアーゼの結合組織蛋白質への作用機序の解明と調理加工適性

植物プロテアーゼの結合組織蛋白質への作用機序が(1)コラーゲン分子が分散する酸性条件下でのテロペプタイド部位への作用であること(2)ゼラチンに対するゼラチナーゼ活性であること(3)三重らせん部位に対するコラゲナーゼ活性は認められないことを13年度に明らかとした。14年度は調理過程におけるキウイフルーツ果汁の食肉への物理的、嗜好的(官能評価)、栄養的特性への影響について検討した。キウイフルーツ果汁処理を施した牛肉(果汁添加量10-40%、10°C、20-120分)を加熱調理(乾式加熱:焼き)後、レオメーターで剪断力を測定した結果、軟化していることが認められた。また、脂質量をBligh and Dyer法、GCによって検討した結果、脂肪酸・コレステロール溶出量は未処理肉よりもキウイフルーツ果汁処理肉で有意に多くなった。これは脂肪組織が結合組織に沈着しているために、コラーゲンのテロペプタイド部位分解に伴って脂質溶出量が増加したものと考えられた。しかし、キウイフルーツ果汁の蛋白質分解作用は筋原繊維蛋白質にもおよぶために、キウイフルーツ果汁処理肉の食味はレバー様となり嗜好的に有意に好まれなかった。また、加熱調理過程(湿式加熱:ゆで)におけるコラーゲンの可溶化を、ハイドロキシプロリン量の定量(ボスナー法)により検討した結果、未処理肉と比較してキウイフルーツ果汁処理肉では有意に可溶化(溶出)が進行していた。しかし、熱拠理キウイフルーツ果汁処理肉、酸性緩衝液(pH3.0)処理肉でも未処理肉と比較してコラーゲン可溶化量は増し、さらに加熱時間を長くするとキウイフルーツ果汁処理肉との差は小さくなった。すなわち、加熱調理過程におけるキウイフルーツ果汁処理肉のコラーゲン可溶化促進は(1)コラーゲンの限定的な分解によるもの、(2)果汁が低pHであるためのコラーゲンの構造変化によるものであると考えられた。コラーゲン分子は三重らせん部位とテロペプタイド部位からなり、規則正しく会合している。キウイフルーツなどの植物に含まれるシステインプロテアーゼの食肉軟化作用については、筋原繊維蛋白質に対する報告は多いが、硬さの決定要因である結合組織蛋白質コラーゲンに対する報告は少ない。今年度は、牛すね肉から抽出しpH3.07.0に調整した酸可溶性コラーゲン(ASC)、ペプシン可溶性コラーゲン(PSC)、不溶性コラーゲン(ISC)を基質として、キウイルーツ果汁・ショウガ搾汁を作用させ、その電気泳動パターンからコラーゲンへの作用を解明することを目的とした。三重らせん部位のみのPSCの場合、いずれのpHでも「未変性PSC」を分解せず、50°C以上で熱処理を行った「変性PSC」を分解した。すなわち、ゼラチン化したコラーゲンを分解するゼラチナーゼ活性を示すが、未変性コラーゲンを分解せずコラゲナーゼ活性を示さなかった。テロペプタイド部位と三重らせん部位からなるASCの場合は、いずれのpHでも「変性ASC」を分解し、「未変性ASC」では酸性条件下において重合物、および、β鎖からα鎖への分解が認められ、テロペプタイド部位に作用することが明らかとなった。これは、コラーゲン分子が酸性溶液中では会合せず構造が緩むためと考えられる。さらに、ISCでは、いずれのpHでも「変性ISC」には作用したが、強固な構造の「未変性ISC」には作用しなかった。以上、本年度はキウイフルーツ果汁、ショウガ搾汁の結合組織蛋白質コラーゲンへの作用が、1.コラーゲン分子が分散する酸性条件下でのテロペプタイド部位に対する作用であること、2.コラーゲンが変性したゼラチンに対するゼラチナーゼ活性であることを明らかとした。現在、における各段階での植物プロテアーゼのコラーゲンへの作用の解明とその物理的性質との関連について検討中である。

しかし、熱拠理キウイフルーツ果汁処理肉、酸性緩衝液(pH3.0)処理肉でも未処理肉と比較してコラーゲン可溶化量は増し、さらに加熱時間を長くするとキウイフルーツ果汁処理肉との差は小さくなった。すなわち、加熱調理過程におけるキウイフルーツ果汁処理肉のコラーゲン可溶化促進は(1)コラーゲンの限定的な分解によるもの、(2)果汁が低pHであるためのコラーゲンの構造変化によるものであると考えられた。
ベイジアンゲームにおける内生的情報構造と情報の社会的価値

社会や組織において望ましい情報開示はどのようなものかを明らかにするため、ベイジアンゲームのプレイヤーに対して情報提供を行う情報の送り手を考える。情報を受取ったプレイヤーは均衡に従って行動を選ぶとする。情報設計問題とは、情報の送り手の目的関数を最大にする情報構造を求める問題である。とくにベイジアンゲームが二次利得構造と正規情報構造をもつLQG (linear- quadratic Gaussian)ゲームで、送り手の目的関数が二次関数である場合の情報設計問題をLQG情報設計問題とよぶ。本研究では私的情報が外生的な場合と内生的な場合のそれぞれについてLQG情報設計問題を提起し分析した。戦略的環境下にある複数の意志決定者に対して、どのような情報伝達が社会的厚生を増すのかを明らかにするため、対称なlinear quadratic Gaussianゲーム(LQGゲーム)において、情報の精度が経済厚生に与える効果を分析した。厚生関数として、プレイヤーの行動の任意の二次関数の事前期待値を考える。厚生関数を分析するため、プレイヤーの均衡行動を、すべてのプレイヤーに共通な確率変数からなる項と、そのプレイヤー固有の確率変数からなる項に分解し、前者の分散をプレイヤー行動の共通分散、後者の分散をプレイヤー行動の個別分散と呼ぶ。厚生関数は、共通分散と個別分散の線形和で表すことができる。さらに、共通分散は情報の精度について増加関数であるが、個別分散は情報の精度について減少関数になる。したがって、情報の価値は厚生関数における個別分散と共通分散の相対的な大きさで決まる。厚生関数のこの性質を用いて、情報構造が外生的な場合について、私的情報と公的情報が正の価値をもつための必要十分条件を求めた。この結果を用いて、社会的厚生を最大にする最適情報構造と最適相関均衡を導き出した。次に、情報構造が内生的な場合を考えた。具体的には、プレイヤーが費用を払って私的情報の精度を決定するゲームにおいて、公的情報が正の価値をもつための必要十分条件を求めた。この結果を用いて、社会的厚生を最大にする最適な公的情報を求めた。さらに、情報構造が外生的な場合と内生的な場合とで、情報の価値がどう異なるかを分析し、両者の違いは限界費用の弾力性の大小関係として説明できることを示した。また、非対称なLQGゲームを分析するための基礎研究として、ベイジアンゲームにおけるベイジアン・ナッシュ均衡の存在と一意性のための十分条件に関する研究を行った。情報が外生的なLQGゲームと、情報取得が内生的なLQGゲームについて、社会的厚生を最大にする情報構造を明らかにした。この意味において、戦略的環境下にある複数の意志決定者に対して、どのような情報伝達が社会的厚生を増すのかを明らかにするという研究目的の達成に向け、おおむね順調に進展していると評価できる。戦略的環境下にある複数の意思決定者に対してどのような情報伝達が望ましいかを明らかにするため、linear quadratic Gaussianゲーム(LQGゲーム)を用いて以下のことを示した。LQGゲームの分析では、未知のパラメータの事前分布について、正規分布を仮定する場合と非正則な一様分布を仮定する場合とがある。非正則な一様分布を用いる分析には、計算が簡単になるというメリットがある。今まで正規分布を用いた分析結果との定性的な違いは知られていないため、正規分布の分散を無限大にした極限という解釈の下、分析の単純化のための仮定として非正則な一様分布が用いられることがあった。そこで、平成27年度の研究実績で用いた一般的な厚生関数を用い、事前分布が正規分布の場合の望ましい情報伝達と、非正則一様分布の場合の望ましい情報伝達とを比較したところ、厚生関数によっては両者が一致しない場合があり得ることが明らかになった。例えば、n人クールノーゲームにおいて期待利潤の合計を厚生関数として採用した場合、事前分布が正規分布の場合、nが4以上ならばすべての情報を開示することは最適な情報伝達にならないことが平成27年度の研究実績で明らかになっているが、事前分布が非正則一様分布の場合、nがいくつであってもすべての情報を開示することが最適な情報伝達になることが分かった。また、正規分布を事前分布とするLQGゲームを用いた内生的な情報取得モデルにおいて情報取得費用が社会的厚生に与える影響を調べ、費用の増加が社会的厚生を下げるための必要十分条件を明らかにした。一方、ナイト的不確実性を含む曖昧な情報開示が社会的厚生に与える影響についての分析を行った。確率分布は分かるもののノイズを含む不正確な情報と、ナイト的不確実性下の曖昧な情報とで、社会的厚生への効果が逆になり得ることが分かった。事前分布が正規分布の場合の最適な情報開示と、非正則一様分布の場合の最適な情報開示が異なり得ることを明らかにした。また、前者の場合について内生的な情報取得を考え、情報取得費用と社会的厚生について非単調な関係があることを明らかにした。こうした意味で、戦略的環境下にある複数の意思決定者に対してどのような情報伝達が望ましいかを明らかにするという研究目的の達成に向け、おおむね順調に進展していると評価できる。ベイジアンゲームのプレイヤーに対して情報提供を行う情報の送り手を考える。とくにベイジアンゲームが二次利得構造と正規情報構造をもつようなLQG(linear-quadratic Gaussian)ゲームで、送り手の目的関数が二次関数である場合の情報設計問題をLQG情報設計問題とよぶ。

本研究課題ではLQG情報設計問題を提起し分析した。まず、対称利得構造の下で最適な対称情報構造を求めた。この情報構造は、均衡行動において全プレイヤーに共通な確率変数からなる項の分散と、各プレイヤー固有の確率変数からなる項の分散の大小関係によって定まる。この結果を踏まえて情報構造が内生的な場合のLQG情報計画問題を提起し分析した。プレイヤーが内生的に私的情報の精度を決定する状況において、全プレイヤーに共通の情報を提供する公的情報構造の中で最適なものを求めた。この情報構造も上述の二つの分散の大小関係によって定まる。さらに、対称ではない利得構造下のLQG情報設計問題を分析した。まずこの問題が半正定値計画問題と呼ばれる最適化問題として定式化できることを示した。つぎに目的関数を行動ベクトルの二次形式の期待値に書き表し、1二次形式を表す行列が半負定値ならば無情報開示が最適、2半負定値でも半正定値でもないならば部分情報開示が最適、3半正定値ならば完全情報開示もしくは部分情報開示が最適、であることなどを示した。また、最適な公的情報構造を解析的に求めた。その他、(1)非正則な一様分布が事前分布である場合の情報設計問題、(2)情報取得費用の変化と最適情報構造の関係、(3)曖昧情報下においてパレート効率性を保証するためのメカニズムの設計、などについての研究を行った。社会や組織において望ましい情報開示はどのようなものかを明らかにするため、ベイジアンゲームのプレイヤーに対して情報提供を行う情報の送り手を考える。情報を受取ったプレイヤーは均衡に従って行動を選ぶとする。情報設計問題とは、情報の送り手の目的関数を最大にする情報構造を求める問題である。とくにベイジアンゲームが二次利得構造と正規情報構造をもつLQG (linear- quadratic Gaussian)ゲームで、送り手の目的関数が二次関数である場合の情報設計問題をLQG情報設計問題とよぶ。本研究では私的情報が外生的な場合と内生的な場合のそれぞれについてLQG情報設計問題を提起し分析した。現在までに得られた結果を前提として、関連する問題やより一般的な状況の分析に関する研究を推進する。例えば、情報取得費用が社会厚生に与える影響について分析する。情報取得が内生的なLQGゲームにおいて情報取得費用が増加すると、プレイヤーが取得する私的情報の精度は減る。情報が負の価値をもつ場合には、費用の増加によって社会的厚生が増す可能性がある。こうしたことがあり得るか、あるとすればどのような場合か、その場合、社会的に最適な情報取得費用はどのようなものかを明らかにする。また、情報伝達者がプレイヤーの利得に対して直接影響を与えられる場合についての研究を行う。中央銀行が金融政策と情報伝達の二つの政策手段を持つとき、社会的厚生を最大にする政策の組み合わせを求める問題などに応用する。事前分布として非正則一様分布を用いることに正当化を与えるために、プレイヤーが不確実性下のある種の選好をもつ場合には、非正則一様
半側空間無視マウスモデルの確立と回復能の週齢差に着目した回復促進因子の同定

半側空間無視は,脳卒中後などに生じる高次脳機能障害の一つであり,損傷した大脳半球の反対側への注意や反応が低下する.本症状を呈する患者は,脳の損傷部位が様々で運動麻痺をはじめとした他の症状を併せ持つことが多いため,半側空間無視の回復機序や訓練効果の評価が難しく,効果的な訓練が確立されていない.また,高齢者ほど症状が残存しやすいことも知られている.そこで本研究は,条件の統制が可能な半側空間無視モデルマウスを作製し,年齢による回復能力の違いに着目して,回復促進に効果的な新規ターゲット分子を探索する.また,新規に発見されたターゲット分子の回復促進効果を検証し,リハビリテーションと薬物療法の併用という新たな治療戦略の提案を目的としている.今年度は,脳梗塞を作成するためのシステムを構築し,思春期マウスの標的脳部位に脳梗塞を作製した.また,半側空間無視の評価方法を確立した.実験に用いる物品の納品に数ヶ月かかり,脳梗塞を作製するためのシステム構築に時間を要した.半側空間無視の客観的な評価方法の確立は,順調に進めている.半側空間無視の症状を誘発する脳梗塞のサイズを同定する.また,思春期および老年期のマウスに脳梗塞を作製し,症状の回復過程の違いを比較する.半側空間無視は,脳卒中後などに生じる高次脳機能障害の一つであり,損傷した大脳半球の反対側への注意や反応が低下する.本症状を呈する患者は,脳の損傷部位が様々で運動麻痺をはじめとした他の症状を併せ持つことが多いため,半側空間無視の回復機序や訓練効果の評価が難しく,効果的な訓練が確立されていない.また,高齢者ほど症状が残存しやすいことも知られている.そこで本研究は,条件の統制が可能な半側空間無視モデルマウスを作製し,年齢による回復能力の違いに着目して,回復促進に効果的な新規ターゲット分子を探索する.また,新規に発見されたターゲット分子の回復促進効果を検証し,リハビリテーションと薬物療法の併用という新たな治療戦略の提案を目的としている.今年度は,脳梗塞を作成するためのシステムを構築し,思春期マウスの標的脳部位に脳梗塞を作製した.また,半側空間無視の評価方法を確立した.実験に用いる物品の納品に数ヶ月かかり,脳梗塞を作製するためのシステム構築に時間を要した.半側空間無視の客観的な評価方法の確立は,順調に進めている.半側空間無視の症状を誘発する脳梗塞のサイズを同定する.また,思春期および老年期のマウスに脳梗塞を作製し,症状の回復過程の違いを比較する.実験に用いる物品の納品が大幅に遅れ、予定していた実験が実施できず,本年度の使用額が予算額を上回る結果となった。次年度は,本年度実施できなかった実験の費用および動物実験に関する費用,論文発表費用,学会発表費用を計上した.
六配位フッ化硫黄構造を有する新規化合物の創製と核内受容体リガンドへの応用

本研究では、ペンタフルオロスルファニル(SF5)基、テトラフルオロスルファニル(SF4)基の2つの六配位フッ化硫黄構造を生理活性分子の部分構造として応用し、その有用性を検討することを目的としている。そのひとつであるSF5基は、大きな体積、高い脂溶性と電子吸引性、熱的・化学的安定性を持つことから、近年注目を集めている官能基である。SF5基を医薬分子の部分構造として応用する研究も近年盛んになっており、その性質の類似性からトリフルオロメチル基やt-ブチル基の代替構造としての応用が報告されている。初年度である2018年度は、レチノイドの脂溶性部位としてのSF5基の有用性を検討するため、種々SF5基含有レチノイドを創製し、その生物活性を評価した。レチノイドはビタミンAの誘導体であり、核内受容体であるレチノイン酸誘導体(RAR)、レチノイドX受容体(RXR)を介して、種々遺伝子の転写を誘導している。本研究では、所属研究室によって見出された種々RARリガンド、RXRリガンドをリード化合物とし、その脂溶性部位に対してSF5基を導入した誘導体群を設計・合成した。合成した誘導体は、RARおよびRXRに対してリガンド活性を示し、SF5基がレチノイドの脂溶性部位として機能することが明らかとなった。その中でもSF5基を持つRARリガンドは、炭素骨格を持つRARリガンドとは異なるRARサブタイプ選択性を示したことから、脂溶性部位へのSF5基の導入がレチノイドのリガンド活性制御に有用であることが示された。本研究は六配位フッ化硫黄構造であるSF5基、SF4基を生理活性分子の部分構造として応用し、その有用性を検討することで、医薬分子のケミカルスペースを拡張することを目的としている。初年度である2018年度は、SF5基の応用研究を中心的に取り組み、SF5基を合成レチノイドの脂溶性部位に導入した分子を設計・合成した。これらSF5含有レチノイド誘導体は、脂溶性部位として炭素骨格を有する誘導体と同様にRAR、RXRリガンド活性を示し、SF5基がレチノイドの脂溶性部位として機能することが示された。さらに、SF5基含有RARリガンドは、既存のRARリガンドとは異なるRARサブタイプ選択性を示した。これらの結果は脂溶性官能基としてのSF5基のユニークな性質を示すものであり、SF5基の応用可能性を拡げるものである。SF4基に関する研究としては、その原料であるSF4Cl誘導体の合成に取り組んだ。SF4Cl誘導体は合成に塩素ガスを用いる必要があるため、その合成装置の構築、再現性のよい合成手順の確立に成功した。現在は複数のSF4Cl誘導体を合成しており、これを原料とした種々SF4誘導体の合成と生理活性分子への応用が期待される。2019年度はSF4誘導体の合成と、生理活性分子への導入を中心に研究を進めていく。SF4基を持つ分子の合成原料であるSF4Cl誘導体の合成手法は2018年度に確立できており、既にいくつかのSF4誘導体の合成に成功している。生理活性分子への応用として、まずはRARリガンドなどのレチノイド誘導体への応用を目指し、レチノイドの安息香酸部分と疎水部分をつなぐリンカー構造としてSF4基を用いていく。SF4基は、メチレン構造、アミン構造、エーテル構造などの一般的なリンカー構造とは異なり、中心の硫黄原子を介して直線的に2つの構造要素を連結する、直線リンカーとして機能する。このような構造要素を持つ生理活性分子は知られておらず、本研究によってSF4リンカーの有用性が示されれば、医薬品設計の可能性を拓くらめの重要な知見となり得る。

初年度である2018年度は、SF5基の応用研究を中心的に取り組み、SF5基を合成レチノイドの脂溶性部位に導入した分子を設計・合成した。これらSF5含有レチノイド誘導体は、脂溶性部位として炭素骨格を有する誘導体と同様にRAR、RXRリガンド活性を示し、SF5基がレチノイドの脂溶性部位として機能することが示された。さらに、SF5基含有RARリガンドは、既存のRARリガンドとは異なるRARサブタイプ選択性を示した。これらの結果は脂溶性官能基としてのSF5基のユニークな性質を示すものであり、SF5基の応用可能性を拡げるものである。SF4基に関する研究としては、その原料であるSF4Cl誘導体の合成に取り組んだ。SF4Cl誘導体は合成に塩素ガスを用いる必要があるため、その合成装置の構築、再現性のよい合成手順の確立に成功した。現在は複数のSF4Cl誘導体を合成しており、これを原料とした種々SF4誘導体の合成と生理活性分子への応用が期待される。2019年度はSF4誘導体の合成と、生理活性分子への導入を中心に研究を進めていく。SF4基を持つ分子の合成原料であるSF4Cl誘導体の合成手法は2018年度に確立できており、既にいくつかのSF4誘導体の合成に成功している。生理活性分子への応用として、まずはRARリガンドなどのレチノイド誘導体への応用を目指し、レチノイドの安息香酸部分と疎水部分をつなぐリンカー構造としてSF4基を用いていく。SF4基は、メチレン構造、アミン構造、エーテル構造などの一般的なリンカー構造とは異なり、中心の硫黄原子を介して直線的に2つの構造要素を連結する、直線リンカーとして機能する。このような構造要素を持つ生理活性分子は知られておらず、本研究によってSF4リンカーの有用性が示されれば、医薬品設計の可能性を拓くらめの重要な知見となり得る。
J.A.コメニウスにおける教育概念の基礎的研究

J.A.コメニウスにおける教育概念の探究にあたって、その研究史を踏まえて重要なのは、コメニウスとデカルトの邂逅とその後のコメニウスの側における思想的展開である。というのは、「確実なる知」の探究を掲げたデカルトとの邂逅を通して、コメニウスは、汎知学思想およびその教育学的展開にあたって、教育を理論的に定礎するべき諸条件を考察せざるを得なくなったからである.本研究では、コメニウスとデカルトの関係を扱った研究史を検討してきたが、とくに現代ドイツの代表的コメニウス研究者であるK.シャラ-の論考をとりあげ、コメニウス-デカルト問題の諸課題を検出した.J.A.コメニウスにおける教育概念の探究にあたって、その研究史を踏まえて重要なのは、コメニウスとデカルトの邂逅とその後のコメニウスの側における思想的展開である。というのは、「確実なる知」の探究を掲げたデカルトとの邂逅を通して、コメニウスは、汎知学思想およびその教育学的展開にあたって、教育を理論的に定礎するべき諸条件を考察せざるを得なくなったからである.本研究では、コメニウスとデカルトの関係を扱った研究史を検討してきたが、とくに現代ドイツの代表的コメニウス研究者であるK.シャラ-の論考をとりあげ、コメニウス-デカルト問題の諸課題を検出した.
炭化ケイ素半導体の酸化誘因欠陥の形成メカニズム解明

炭化ケイ素(SiC)半導体の酸化メカニズムのより深い理解を目指し、1)SiC上の酸化膜構造分析、2)酸化処理基板のフォトルミネッセンス・イメージング観察、3)SiC酸化過程の実時間観察等の実験を行った。1)の結果から、SiCの酸化時における酸化界面から酸化層への“Si原子放出現象"を世界で初めて観察することに成功した。2)の結果より、積層欠陥が酸化によって変形すること、Si酸化で見られる“酸化誘起積層欠陥"と同様の欠陥がSiCでもまた形成する可能性が示唆された。3)の結果から、統合SiC酸化モデルが構築され、SiおよびC原子の界面濃度から界面欠陥の形成をシミュレーションした。前年度作製したHfO2/Si(18)O2/SiC構造に対し、二次イオン質量分析法(SIMS)による酸化膜深さ方向分析を分析業者に依頼し、SiCから放出されたSiおよびC格子間原子の検出とその密度分布の測定を試みた。その結果、作製した試料の膜構造は「Si(18)O2/HfO2/Si(18)O/SiC」であることがわかった。すなわち、酸化界面においては酸化とともにSiO分子を放出し、それが膜表面に向かって拡散していく。Si0分子が膜表面に到達すると、気相の酸素と速やかに反応し、SiO2膜を形成することが実験結果から実証された。今回の結果を以て、酸化速度の再現という傍証による立証であったSiC酸化中のSi原子放出現象が、初めて直接観察された。すなわち、今回の成果は、研究代表者らの提案したSiC酸化モデル「Si及びC原子放出モデル」の妥当性を裏付けるものとなった。次に、一般的な酸素分圧である100kPa(常圧)を選び、SiO2/SiC界面でのSiO2成長を促す酸化条件で試料を作製して酸化膜深さ方向分析を行った。得られた分析結果から、成長速度は桁違いに低下し、SiO2/SiC界面付近での成長が促進されたことが確認された。以上の実験と平行し、前年度に発見した「酸化によって拡張する積層欠陥」において、透過電子顕微鏡(TEM)を用いて原子サイズレベルでの断面観察を行った。その結果、前年度ではフランク型積層欠陥(結晶面の挿入あるいは抜けによって生じる積層欠陥)と思われた欠陥は、実はショックレー型積層欠陥(結晶面の滑りによって生じた欠陥)であることが判明した。さらに、この欠陥の周囲にレーザ照射によって形成していた積層欠陥も同じくショックレー型積層欠陥であるが、こちらは基底面転位(BPD)を含まないタイプであり、酸化拡張タイプとは構造が同じでも性質が大きく異なることがわかった。本年度は,(30)Si同位体で構成されたSiO2薄膜を作製する予定であったが、(30)Si同位体は非常に高額なため、HfO2膜で代替することにした。代わりとして、酸化誘因欠陥により生じた結晶欠陥をイメージングする「赤外超高感度CCDカメラ」を導入した。まず、HfO2薄膜の成長条件を検討した。HfO2成膜装置として研究室既存の電子ビーム蒸着装置を用い、成長したHfO2薄膜は分光エリプソメトリを用いて組成・膜厚を解析した。解析データに基づき蒸発源電流密度、蒸着時間等の成膜条件を絞り込み、所望の膜厚4nmで化学量論組成を有するHfO2薄膜の成膜条件を確立した。また、原子間力顕微鏡によりHfO2薄膜の表面凹凸を観察したところ、本実験目的の遂行に耐える十分な平坦性を有することを確認した。次に、HfO2薄膜/SiC構造に対して(18)O同位体ガスによる追い酸化を行った。分光エリプソメータにより追い酸化した試料の膜構造を解析した結果、“HfO2/Si(18)O2/SiC構造"が発現し、さらに酸化時間の増加と共にHfO2表面にもSi(18)O2層が形成されていることがわかった。これと平行し、酸化前後でのSiC基板の結晶欠陥イメージングの比較を行った。その結果、ショックレー型積層欠陥という結晶面の滑りによって生じた欠陥は酸化により縮小もしくは消失するが、フランク型積層欠陥と呼ばれる結晶面の挿入あるいは抜けによって生じる欠陥は酸化によって形成もしくは拡張することがわかった。さらに、フランク型積層欠陥の周囲は、高出力レーザ照射による結晶ダメージとしてショックレー型積層欠陥が形成されやすいことがわかった。HfO2/SiC基板の常圧酸化実験において、酸化時間を拡大することで、酸化膜表面でのSiO2膜成長(アクティブ酸化)から、SiO2/SiC界面での成長(パッシブ酸化)へ移行する様子の確認を試みた。角度分解X線光電子分光測定による深さ方向分析を行ったところ、酸化時間10分まではアクティブ酸化が支配的であったが、60分から酸化界面での成長が見られた。

従い、筆者らがSiC酸化メカニズムとして推定していた「SiC酸化中におけるSiおよびC原子放出現象」と、「酸化膜成長に伴う表面酸化から界面酸化への移行」が初めて実験的によって確認された。様々な基板面方位に対する酸化過程をその場観察し、面方位による酸化過程の違いを調べた。その結果、薄膜領域における酸化膜成長速度の活性化エネルギーは表面Si原子のバックボンド本数の違いと一致した。従い、面方位による酸化膜成長速度の違いは表面Si原子1個が酸化する際に切断されるSi-C結合エネルギーに比例するという、極めて合理的な結論が得られた。一方、膜厚が厚い領域での成長速度に対応する放物形速度定数Bは面方位に依存せず面方位で共通の値を示し、酸素のSiO2中における拡散係数の値と一致した。従って、厚膜領域では基板面方位の違いは影響せず、SiO2中における酸素の内向拡散に律速することがわかった。熱酸化によって誘起されたSiC基板における欠陥を評価するため、フォトルミネッセンス(PL)イメージングによる観察を行った。その結果、第2年度までに明らかにされた酸化拡張型の積層欠陥(SF)に加え、発光波長を変えることで新たに線状の欠陥が形成することを突き止めた。また、その線状欠陥が酸化時間に伴って伸長し、更に、レーザ照射によって欠陥から三角形状のSFが形成/拡張することがわかった。欠陥の拡張方向から、線状欠陥は酸化界面付近に存在することがわかり、線状欠陥がSi酸化に見られる「酸化誘起SF」と同種であることが示唆された。半導体結晶工学前年度では、本研究の目標である「酸化中にSiやC原子が酸化界面から酸化膜に放出されるか」という命題に対し解が得られたという意味では目標は達成されたと言える。また、昨年度に未解決であった「酸化によって拡張する積層欠陥の種類」についても特定し、当該欠陥に関する新たな知見が得られた。以上より、このような自己評価とした。前年度は、当初の計画通り「HfO2/Si(18)O2/SiC構造」の作製に成功した。従い、今年度に予定通りこの試料に対する深さ方向分析を行えば、本研究目的である「酸化中にSiやC原子が酸化界面から酸化膜に放出されるか」という命題について解が得られる。これに加え、当初の計画にはなかった「結晶欠陥の酸化による影響」について新たな知見を得ることができたので、このような自己評価とした。本年度は、HfO2/SiC基板の常圧酸化実験において、酸化時間を拡大することでSiO2/SiC界面でのSiO2膜の成長を確認する。また、当初の研究計画に基づき、様々な基板面方位に対する酸化過程をその場観察し、面方位による酸化過程の違いをSiおよびC原子放出モデルによって説明することを試み、SiC酸化メカニズムの更なる理解に努める。さらに、酸化後アニーリングによるSiおよびC格子間原子の掃き出し効果を実験的に確認することを試みる。すなわち、格子間原子の掃き出し効果が発現した場合、アニーリング後の酸化速度はアニーリング前と比べ増加するはずである。このことを、SiC酸化速度の実時間測定において酸化途中にアニーリング処理を施し確認する。前年度作製したHfO2/Si(18)O2/SiC構造に対し、二次イオン質量分析法(SIMS)による酸化膜深さ方向分析を分析業者に依頼し、SiCから放出されたSiおよびC格子間原子の検出とその密度分布測定を試みる。
糖鎖生物学を利用した膀胱癌に対する新規膀胱内注入療法の開発

癌細胞の細胞膜に存在する糖鎖は癌細胞の運動能や浸潤能などと関連し、癌の悪性度と深く関連していることが知られている。泌尿器癌ではこれまでに種々の癌細胞や人の組織における糖鎖と予後に関する解析が行われている。我々はその中でも膀胱癌におけるGM3糖鎖の発現とその意義に着目し、膀胱癌細胞においてGM3糖鎖がCD9やIntegrinと複合体を形成し癌の悪性度と大きく関連することを示した。このGM3やCD9などの発現をコントロールすることにより癌の悪性度を制御できることが細胞を使用した基礎実験で明らかにすることができた。今後このGM3を用いた膀胱癌の治療に応用することが期待できる。【研究計画】1.膀胱癌細胞・組織におけるGM3糖鎖の発現と悪性度との関連の検討、2.膀胱癌細胞におけるGM3糖鎖投与に関する検討、3.動物皮下に作成した膀胱癌組織におけるGM3糖鎖、あるいはGM2合成酵素RNAi注入の検討、4.動物膀胱内へ発生させた膀胱癌に対するGM3糖鎖、あるいはGM2合成酵素RNAi膀胱内注入に関する検討【概要】膀胱癌細胞におけるGM3糖鎖の発現と悪性度の関連を最初に検討し、次に膀胱癌細胞におけるGM3糖鎖の役割を解明するために、膀胱癌細胞膜におけるGM3糖鎖の発現を抑制、あるいは過剰発現させる検討を行ってきた。具体的にはGM3糖鎖を細胞膜に多く発現する膀胱癌細胞であるKK47と、GM3にシアル酸がひとつ付加した構造を持つGM2を多く発現する膀胱癌細胞であるYTS-1細胞を用いて、それぞれの細胞でGM3の発現を抑制したり、増加させることによりどのような変化が起こるかについて検討を行った。その結果膀胱癌細胞膜においてGM3糖鎖は単独で作用を発現しているのではなく、CD9, integrin-alpha3と共存し複合体を形成し、相互に作用しながら運動能や増殖能に影響を与えている可能性が示唆された。またwestern-blotting法を用いて分子生物学的にどのような機序でこの相互作用が発生するか検討を行っている。分子生物学的な機構の解明とともに、今後は当初の計画に従い動物モデルや膀胱内注入用の糖鎖の準備などを行っていく予定である。【目的】細胞に発現する糖鎖は、細胞間相互認識・接着・運動などの役割を担っており、癌細胞での浸潤転移のプロセスにおいてkey moleculeとして果たす役割が近年注目を集めている。申請者らはこれまでの研究で主に膀胱癌細胞・組織においてGM3糖鎖の発現が癌の悪性度の抑制に大きく関与していることを糖鎖生物学、あるいは分子生物学的手法を用いて明らかにしてきた。そこで本研究ではこれまでに得られた膀胱癌に関する糖鎖の知見をもとに膀胱という臓器の特性を利用して1GM3糖鎖そのものを膀胱内に注入、あるいは2GM3からGM2糖鎖を生成するGM2合成酵素のRNAiを膀胱内に注入し膀胱内をGM3高濃度環境にすることにより癌の進展、あるいは再発を抑制する新たな可能性につき検討するものである。【平成24年度の研究計画】膀胱癌細胞・組織におけるGM3糖鎖の発現と悪性度との関連の検討各種膀胱癌cell lineを培養しGM3糖鎖の発現レベルをFACSで確認し、各cell lineの運動・接着・浸潤能との関連をを検討する。またヒト膀胱癌から得られた組織を免疫染色、あるいはTLC法(Thin Layer Chromatography)によりGM3を抽出し、その発現レベルと臨床的な癌の悪性度との関連を検討する。2.膀胱癌細胞におけるGM3糖鎖投与に関する検討膀胱癌細胞培養液中にGM3糖鎖を添加し、外因性にGM3発現を増加させた場合の癌細胞の運動・接着・浸潤能の変化を検討する。【研究実績概要】上記研究目的と計画につき、平成24年度より研究を開始。平成24年度は研究室の整備と細胞培養、および癌組織からの糖鎖の抽出を行い本格的な実験の準備を行ったところである。平成25年度までに主に膀胱癌細胞におけるGM3糖鎖の発現と癌の悪性度との関連や、GM3と同様に膀胱癌細胞の細胞膜に存在するCD9やIntegrinとの関連を検討した。平成26年度はその結果から、膀胱癌細胞膜においてGM3糖鎖とCD9・Integrinが複合体を形成し、癌の運動能や浸潤能獲得と関連することが示唆された。実際にはGM3を多く発現する膀胱癌細胞株であるKK47細胞においてGM3の発現を抑制したり、あるいはsiRNAを用いてCD9の発現を抑制することにより、癌細胞の運動能や浸潤能が亢進することでも確認した。また逆に同様に膀胱癌細胞株であるYTS-1細胞にGM3を付加することにより、GM3がCD9とintegrinと複合体を形成し癌細胞の運動能や浸潤能が抑制されることを確認した。

またこの運動能や浸潤能に関連する分子生物学的背景についてwestern-blottingや糖鎖解析法による解析を行い、srcなどの情報伝達物質がこの複合体を介して膀胱癌細胞の悪性度制御に関連している可能性が示された。同様の実験を腎癌や前立腺癌など他癌種の細胞株でも施行してみたが、もともと他癌では糖鎖の種類や発現様式が膀胱癌と大きく異なり、膀胱癌細胞と同様の仕組みを同定することはできなかった。今後の動物実験やGM3糖鎖の皮下投与や膀胱内投与のためのGM3糖鎖の精製や、適切な濃度に関して現在基礎実験を計画中である。泌尿器科腫瘍平成25年度は実験室の変更に伴い、一貫した研究を行うことができなかった。平成24年度は研究室と実験開始のための細胞培養や糖鎖抽出の整備、および本研究にかかわる情報収集に主な時間を費やしたため、本格的な研究開始は平成25年度からの予定である。実験室の準備も整ったため、遅れている予定を取り戻すべく、膀胱癌細胞と糖鎖の関連、および膀胱内注入療法のための糖鎖の生成を行っていく。昨年度は研究室や実験環境の整備に時間を費やしたため、上記目的や実験計画に基づいて本年度より本格的な実験を開始する予定である。研究の予定が遅れ研究に必要な物品の購入を延期したため。研究の進捗状況を見ながら、当初の計画に必要な物品の購入を行う予定である。未使用金は平成26年度分とあわせて使用する予定である。次年度使用額は、当初計画していた膀胱癌細胞へのGM3糖鎖投与に関する実験と動物実験を次年度に延期することによって生じたものであり、延期した実験に必要な経費として平成25年度請求額と合わせて使用する予定である。
体重の増減の繰り返しが体組成に及ぼす影響とそれに対する運動の効果

〈目的〉肥満者や運動選手などが減量の目的で、摂取エネルギーを制限して一時減量した後、エネルギーバランスの調節に失敗して体重を元に戻す現象をweight cycling(WC)という。最近、WCするとかえって体脂肪蓄積効果が高まり成人病(高血圧や動脈硬化など)を発症しやすくなると報告されている。そこで、本研究では、WCが体脂肪蓄積効率を増加させる機構及びそれに対する運動の影響についてラットを用いて検討した。〈方法〉12週令のSprague-Dawley系雌ラットを、食餌を1日2食制下で、等カロリーを与えるpair-feedingに2週間適応させた後、非運動群(30匹)と運動群(30匹)に分け、運動群には28m/分、6°の昇り匂配で1日30分、5日/週、トレッドミル走を負荷した。また各群をCON群(10匹;自由摂食量の90%摂食)、FR群(10匹;70%摂食)、及びWC群(10匹;40または100%摂食)に分けて、WC群には9週間に2週間ずつのWCを4回負荷した。4回目のWC時に、diet-induced-thermogenesis(DIT)反応を測定し、ラットを断頭屠殺し、血清、肝臓および脂肪組織を採集して分析に供した。〈結果〉非運動群のDIT反応は、4回のWCの結果、全実験期間の摂取エネルギーが等量にもかかわらず、FR群に比べてWC群で小さかったが、運動群では、FR群とWC群の間で差が無かった。また、非運動群の体脂肪蓄積量、血中インシュリン濃度、肝臓及び脂肪組織の脂肪合成糸酵素のmalic engymeとglucose-6-phosphate dehydtogenaseの活性、および脂肪組織のlipoprotein lipase活性はFR群に比べてWC群で高かったが、運動群ではFR群とWC群の間の差は小さくなった。以上のことから、WCによっておこる体脂肪蓄積の増大とそれに伴って生じる代謝内分泌機能の変動が運動によって緩和されることが明らかになった。
地下の開発利用のための環境システムの構築に関する研究

1.地下開発が周辺に及ぼす影響について過去の事例を取りあげて、その因果関係、影響要素について整理、分析を行った。その結果、時間と空間の各スケールにおける被害の発生状況が把握された。また直接被害のみならず、顕在化しない間接的被害についても検討した。2.地下空間の開削が、地表や他の近接した地下空間に及ぼす影響を明確にした。すなわち、この場合の地盤の挙動および地下水の移動について、空間相互間の距離、掘削順序、相互の位置関係、地盤の特性などをパラメータとして解析的に検討して整理した。3.地盤移動と構造物の損傷の関係を検討した。その結果、損傷には構造物自体の特性と外的要因による2つがあり、さらに外的要因も複数あることが多く、地下開発という一要因による影響と損傷が一対一で対応していないことが通常であることを確認した。4.実際の開発例において、地表と地下の構造物を対比して環境という視点からの相違を検討した。とくに、構造物の寿命および不可逆性に注目して比較した。5.地下空間開発による環境を考える際に内部環境と外部環境に分けることが必要であり、その定義について検討した。ここで主にとりあつかう外部環境は直接的なものと間接的なものに分けられ、前者には、地盤沈下、地下水問題、後者には、自然環境、社会環境への影響がある。このうち後者は、数量的に表現しにくく、評価方法が難しい。6.将来の新しい空間創出として地下開発を捉えた場合、地下の有する多くの特徴の中で、地上と比較して優れた特性や機能を生かすことに意義がある。そこで地下の持つ特徴について的確に把握するために、各種地下利用における長所と短所をまとめた。7.地下の開発利用のための計画段階から将来の維持管理までを含めた地盤環境システムの最適の様式についてまとめた。地下空間開発による環境を考えるには、地下開発が環境に与える影響の内容およびその伝播形態について明確にしておく必要がある。まず、地下の開発利用が周辺に及ぼす影響について、過去の事例をもとに、その因果関係、影響要素について検討した。ここでは、地下の開発利用による地盤環境問題の実例として、地下掘削に起因する地表陥没の数例を取りあげて、デ-タベ-スを構築し、時間と空間の各スケ-ルにおける被害の発生状況について整理、分析した。つぎに、地下開発による環境の定義について検討した。すなわち、地下開発により生み出された空間内部を内部環境、その周囲にあって地下開発の影響の及ぶ範囲を外部環境と大別して、地下空間利用全般にわたる位置づけを行った。ここに外部環境は、(1)直接的に開発の影響を受ける地盤・地下水環境、(2)直接的影響を原因として、間接的に開発の影響を受ける自然環境、社会環境の2つに分けられる。このうち前者は工学的に評価可能であるが、後者は数量的に表現しにくく、評価方法が非常に困難である。1.地下開発が周辺環境、特に外部環境に与える影響の特徴、要素、因果関係について、過去の事例をもとに、時間と空間に関して整理、分析した。地下開発が外部環境に及ぼす影響は、(1)直接的に影響を受ける地盤・地下水環境と、(2)直接的影響を原因として間接的に影響を受ける自然・社会環境に大別できる。それらの構成要素を列挙することによって、外部環境の特徴を把握した。環境と調和した地下利用のためには、間接的影響および顕在化しない影響まで含めて評価する必要があることが明かとなった。2.地下空間の掘削が周辺に及ぼす影響を把握するには、まず空間掘削による影響範囲と特徴を明確にすることが必要である。まず、二次元の単一円形空間を対象として、空間の深さ、空間の大きさ、土圧、地盤強度が、周辺の塑性領域の分布と大きさに与える影響を解析的に比較した。

その結果、空間の大きさ、深度が大きくなると基本的に安全性が低下すること、および、空間の影響範囲に関しては、地山のせん断強度が大きい場合は深度が与える影響が支配的であるが、せん断強度が小さな場合は、空洞直径の影響が増大する。これより従来の安全性指標の問題点を指摘した。3.計画、施工、管理、廃棄に至る時間的側面を考慮しながら、地下構造物が外部環境に与える影響について、地表構造物と対比させながら、その特徴を明らかにした。また、過去の事例をもとに、地下開発の取り組みについて問題点を整理した。地下のもつ不可逆性を熟慮するならば、長期的視野に立つ総合的な地下利用計画が必要となる。4.以上の結果をもとに、今後の地下空間利用の望ましいあり方について考察し、開発システムの構築に必要な検討課題を抽出した。すなわち、(1)周辺環境への空間的、時間的な影響を考慮した空間配置、(2)理論的裏付けをもつ許容値設定と、事前の予測、対策、情報の公開、(3)長期的かつ総合的な地下利用計画、の3項目が不可欠であるとわかった。また、1.地下開発が周辺に及ぼす影響について過去の事例を取りあげて、その因果関係、影響要素について整理、分析を行った。その結果、時間と空間の各スケールにおける被害の発生状況が把握された。また直接被害のみならず、顕在しない間接的被害についても検討した。2.地下空間の開削が地表や他の近接した地下空間に及ぼす影響を明確にした。すなわち、この場合の地盤の挙動および地下水の移動について、空間相互間の距離、掘削順序、相互の位置関係、地盤の特性などをパラメータとして解析的に検討して整理下。3.地盤移動と構造物の損傷の関係を検討した。その結果、損傷には構造物自体の特性と外的要因による2つがあり、さらに、外的要因も複数あることが多く、地下開発という一要因による影響と損傷が一対一で対応していないことが通常であることを確認した。4.実際の開発例において、地表と地下の構造物を対比して環境という視点からの相違を検討した。とくに、構造物の寿命および不可逆性に注目して比較した。5.地下空間開発による環境を考える際に内部環境と外部環境に分けることが必要であり、その定義について検討した。ここで主にとりあつかう外部環境は直接的なものと間接的なものに分けられ、前者には、地盤沈下、地下水問題、後者には、自然環境、社会環境への影響がある。このうち後者は、数量的に表現しにくく、評価方法が難しい。6.将来の新しい空間創出として地下開発を捉えた場合、地下の有する多くの特徴の中で、地上と比較して優れた特性や機能を生かすことに意義がある。そこで地下の持つ特徴について的確に把握するために、各種地下利用における長所と短所をまとめた。7.地下の開発利用のための計画段階から将来の維持管理までを含めた地盤環境システムの最適の様式についてまとめた。