hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
質感画像と脳活動データから質感パラメータを自動抽出する手法の開発

ヒトの光沢知覚は形状知覚とも関係していることが知られている。ヒトが光沢画像からどのような処理で3次元形状知覚を実現しているのかを調べるため、視覚処理を参考にしたアルゴリズムにより1枚の光沢画像からの3次元形状復元を試みた。今年度において以下のアルゴリズムを開発した。1.第一次視覚野で行われている様な方位抽出をフィルタ処理により行い、「方位場」を算出する。光沢画像においては、この「方位」と「形状曲率」とが関係することが知られている(*)。2.その関係性をコスト関数として定式化する。その際、曲率の符号(山折りか谷折りか)に関しては、直接的な情報が方位場から得られないため、未知のバイナリパラメータを用いて記述する。3.コスト関数最小化に平均場アルゴリズムを用いることで、最適なバイナリパラメータ、つまり山折りか谷折りかを推定する。4.それを元にコスト関数最小化により3次元形状を復元する。以上の方法で単純な形状については1枚の画像からでも形状復元が可能であることを明らかにした。この内容については特許出願を行った後に学会発表を行った。上記の様な形状復元アルゴリズムとヒト形状知覚との関係性を調べるため、心理物理実験も試みた。まず、gauge figure taskと呼ばれる一般的な手法を用いた実験を行った。その後、光沢画像からの形状復元の際にポイントとなる山折りか谷折りかの知覚を答えさせる課題を考案した。このタスクにおいては、鏡面反射のみのミラー物体画像と鏡面反射のないマット画像で大きな成績の差が見られることを明らかにした。(*)光沢画像においては、周囲の環境光が表面で反射されて画像に反映される。そのとき、物体表面の曲率が高い方向には周囲の環境光は縮み、低い方向には引き伸ばされる。つまり、物体表面は画像方位の向きには曲がっておらず、その直交方向には曲がっているという関係性が導かれる。26年度が最終年度であるため、記入しない。質感の中でも物理的対応物が明確である光沢感に注目して研究を試みた。ヒトは一枚の光沢物体画像からでもその物体の光沢の度合いを評価することができる。しかし、どのような視覚処理を経てそのような判定が行われているかについては分かっていない。ところで、光沢と物体形状との間には強い関係があることが知られている。まず、光学的な画像生成過程により光沢のパターンはその物体の3次元形状に大きく制約される。また、光沢パターンが物体3次元形状と矛盾無く一致するかどうかにより知覚される光沢感の度合いが変化することも知られている。これらにより、光沢知覚を考える際には形状知覚についても同時に考える必要性があると考えられた。その際、同新学術領域のメンバーにより、光沢物体やテキスチャが貼り付けられた物体の画像特徴量とその物体形状との間にある関係性についての先行研究を教えていただいた。それによると、画像の局所的な方位はテキスチャ物体の場合は形状の傾き、光沢物体の場合は形状の曲率と関係があるということである。そこで、それらの関係性を用いることで画像から物体の3次元形状を復元することが可能かどうかを調査した。まず最初のステップとしてテキスチャ物体画像から、その形状を推定することを試みた。ヒトの一次視覚野で行われているような画像からの方位情報抽出をフィルタ処理により行い、その方位情報をアルゴリズムによって加工することで、その結果、3次元形状を復元することが可能であることを示した。

当初の計画では多量の3次元形状をランダムに作り、多量の光沢物体画像を生成し、それらから光沢パラメータを抽出することを想定していた。計画に従い実際に大量の光沢物体画像を生成した。しかし、光沢知覚が物体形状との無矛盾性に依存するという最新の研究成果を考慮すると、以下のような疑問点が生じたため方針を大きく転換することとした。まず、物理的に正しい光沢物体画像セット内で光沢パラメータを探る研究では、上記に挙げたような物体形状との無矛盾性について何も述べることができず、研究の意義が薄いと感じられた。ただし、研究範囲を広げ、そのような無矛盾性との関係をも調べるためには、物理的にありえないような画像をも大量に作成することが必要となる。そのようなありえない画像は多彩でありバイアスなしに調べつくすのは困難であると考えられた。また、うまく画像生成できたとしても、物理的に正しいかどうかの判別は単純な機械学習では難しいことが予想された。ヒトは物体の認識において、光沢といった質感知覚と同時に形状も知覚していると考えられる。そのため画像から質感パラメータのみを抽出するだけでなく、形状についても抽出することがヒトの視覚処理を探る上で必須であると考えられる。しかし、一枚の画像から質感と形状を求めることは逆問題として不良設定性が非常に高く、解くことは困難であるとされている。しかし、今回の試みにより、先行研究成果をうまくモデルとして組み込むことで、思いがけず、そのような困難な問題を解ける可能性を見出すことができた。これまでに考案した画像からの3次元形状推定アルゴリズムは、現時点である程度成功している。しかし、不自然な解が得られるケースも存在する。アルゴリズムを改善し、よりヒトの知覚に近い、もしくは真値に近い形状推定を行えるようにする。また、特定の表面特性を持つ物体画像からの形状推定に限定せず、様々な表面特性を持つ物体画像からの形状推定を行えるようにする。また、ヒトの形状知覚を心理実験により計測し、その特性を調査する。具体的にはgauge figure taskといった手法を用いて知覚された形状を取り出す。それによりヒトの形状知覚の特性、例えば、ヒトの形状知覚は観測情報だけでなく様々なpriorに大きく依存しているが、そのpriorの特性を調査する。また、知覚された形状と、アルゴリズムによって推定された形状とを照らし合わせることで、ヒトの視覚における計算過程について探求する。さらに、例えば、考案中の形状推定アルゴリズムと、形状が与えられた元で質感パラメータを推定する先行研究のアルゴリズムとを組み合わせることで、画像のみから質感パラメータの抽出が可能となる。このような研究の発展が可能であるかどうかを模索する。また、当初計画していた、幅広い質感パラメータを抽出するために機械学習・統計的手法を利用する方法等について、形状推定アルゴリズムの組み込みをも考慮に入れて模索する。
強皮症線維芽細胞のコラーゲン遺伝子転写活性に対するIL-6の効果

ヒト正常線維芽細胞におけるinterleukin-6のコラーゲン遺伝子転写活性化について予備的な実験を繰り返し行ったが、最も長いプロモーター部分を含むプロモーター-CATプラスミドにおいてもTGF-βに比して転写活性化の程度が低く、現在の実験条件では欠失変異体を用いたシスエレメントのマッピングは困難である可能性が出てきた。実験条件について更に検討を重ねる予定である。また、IL-6と類似構造を有するoncostatin Mの方がIL-6自体よりもコラーゲン遺伝子の転写を活性化する可能性を示唆するデータもあり、こちらの方からのアプローチによっても興味ある結果が得られる可能性が示唆された。今後oncostatin Mについて有意な転写活性化作用が認められればon costatin M responsive elementをマッピングするための欠失変異体を用いたCATアッセイも計画する必要がある。他に例えばRT-PCRによる強皮症線維芽細胞と正常線維芽細胞の発現の比較も興味ある所である。IL-6もoncostatin Mも有意な転写活性化作用の証明が困難である場合は、次の手段として強皮症線維芽細胞におけるconstitutiveな転写活性化のresponsive elementの探索という見地からのアプローチが必要になってくる可能性もある。最近転写因子Sp1がコラーゲン遺伝子のconstitutiveなresponsive elementとして機能することを報告したが、さらにckrox等線維芽細胞に特異的に発現する転写因子がマウスで発見されており、こうした既知の転写因子からのアプローチも検討中である。
電子論による水素吸蔵合金の理論的な特性予測とそれに基づく新合金の設計と開発

本研究では、水素吸蔵合金中の水素の占有状態を明らかにし、それを材料設計に応用するために、種々の水素吸蔵合金中の水素の電子状態の計算を行った。さらに、幾つかの合金について、その水素吸蔵特性を実験から調べた。電子構造の計算には、分子軌道法の一つであるDV-Xαクラスター法を用いた。計算より、結合次数の比(=2×Bo(A-B)/(Bo(A-A)+Bo(B-B))を求め、合金の化学組成との関係を調べた。一連の計算より、既存の水素吸蔵合金には、結合次数の比と合金の化学組成との間に関係が有ることが明らかになった。この関係は、軽量水素吸蔵合金として期待されるMg系水素吸蔵合金にも適用できることが明らかになった。上記の結合次数の比と合金の組成比の関係について、さらに理解を深めるために、結合次数の比が異なる2つのモデル合金(Ti-Mo系およびZr-Ga系)について、その水素吸蔵特性を調べた。Ti-Mo系合金では、結合次数の比(約0.99)と合金組成の比のバランスが最も良いTi_<50>Mo_<50>合金において、吸蔵・放出が可能な有効水素量が最大となった。このように、Ti-Mo系不規則合金においても、結合次数の比と合金組成の関係が成り立つことが明らかになった。一方、結合次数の比が約1.50と大きいZr-Ga系合金では、Zr/Ga比の大きい場合(例、Zr_5Ga_3)においても、不均化反応が起こることなく、かなりの量の水素が合金中に入ることが明らかになった。この外、バナジウム合金の水素化物安定性に及ぼす合金元素の影響を系統的に調べた。本研究では、広く一般的な立場から水素吸蔵合金の基本特性を理解するとともに、新しい水素吸蔵合金を創製するための指針を得ることを目的に、代表的な水素吸蔵合金(LaNi_5,ZrMn_2,Mg_2Ni,TiFe)の電子状態の計算を行った。さらに、水素吸蔵合金における水素化物形成元素(A)と非形成元素(B)のそれぞれの役割について調べた。計算に用いたクラスター模型は、各合金の結晶構造に基づいて構築した。一連の計算より、水素が入る小さな金属多面体の原子間の化学結合および水素化に伴う結晶構造の変化により、水素吸蔵合金の平衡水素圧や水素化物の安定性が理解できることがわかった。また、水素吸蔵合金中の水素は、水素化物形成元素(A)ではなく、水素化物非形成元素(B)の近くおり、B-H結合を形成していることが明らかになった。例えば、LaNi_5では、水素はLaよりもNiと強く結合している。水素との親和力が弱いB原子と結合しているために、水素吸蔵合金では、水素の放出過程が容易に活性化できるものと考えられる。さらに、このB-H結合は、A原子が近くにいるときに強くなることが明らかになった。この意味では、A、B元素がともに水素吸蔵合金に必須の元素であると言える。今後、最適なA,Bの組み合わせやその組成比について、さらに検討していく予定である。
世界から見た日本政治：政党公約の国際比較・時系列比較分析

本研究課題は、第一の研究(政党公約データから複数の対立軸を析出し、内外の政党の政策位置の特徴と推移を把握)と第二の研究(各国各党と有権者の左右イデオロギー位置を計算、両者の推移と関係を分析)から成る。平成27ー29年度は両研究をそれぞれ進め、日本政治学会や日本選挙学会等で成果を報告した。第二の研究については、OECD各国の政党公約データから各党の左右イデオロギーを計算し、それらに選挙結果で重み付けることで、各国の有権者の「中位投票者」の左右イデオロギーを求めた。その変化を比較したところ、有権者の左右変動が政治・経済両面で一致している国もあれば、近年乖離する国も見られ、最近のポピュリズム現象の理解にも示唆を与える結果を得た。これらの研究は学会発表後に論文化している。政党公約データと選挙結果を利用して有権者の政策選好を推定するという第二の研究については、澁谷・谷口・ウィンクラー「政党マニフェスト・コーディング・データを用いた有権者のイデオロギーに関する国際比較・時系列比較」(平成27年、日本選挙学会)、澁谷・谷口・ウィンクラー「有権者の政策選好の推定」(平成27年、公共選択学会)、澁谷・谷口・ウィンクラー「『中位投票者』の変動に関する国際比較ー政党公約データを用いたパネルデータ分析ー」(平成28年、日本選挙学会)という形で発表した。平成30年度はこれらの学会発表の成果を論文化し、国内外の雑誌に投稿を行った。さらに日本経済新聞の『経済教室』において、日本の政党の政策の変化についてわかりやすく解説した。このように研究を順調に進めると共に、成果を広く知らせることができた。本研究課題遂行の最終年度である平成31年度は、第一の研究と第二の研究を統合し、政党の公約・政策と有権者の選好が、どのような要因によって変化してきたかをより詳細に分析する。経済・社会・政治といったマクロ要因が影響する他、政党の政策主張や成果と有権者の選好が相互に影響し合うことも考えられる。先行研究によれば、政党の政策主張と有権者の選好は反発する傾向(政治が右傾化すれば世論が左傾化する、といった逆振れ)も指摘されるが、それは真実か、国際的・時系列的に分析したい。また、マクロ変数の統計解析だけでなく、政党の政策に有権者がどのように反応するか、調査・実験といった他の手法も織り交ぜていく。そして、こうした研究の成果を順次刊行していく。投稿論文の精緻化を進め、内外の学術雑誌で発表する。また、現在研究代表者は日本政治学会の学会誌『年報政治学2020年ー1号』の編集委員長を務めており、「現代の政治的対立軸をいかに掴むか」をテーマとする特集号を企画している。この号ではとりわけ、左右対立軸の変容の分析と新しい対立軸の発見を目指しており、関連する論文を収集中である。申請者も、本研究課題でもある政党の政策と有権者の選好の対立軸の変容分析をトピックとした論文を執筆している。この特集号自体は2020年に刊行予定だが、本研究課題の成果や関連する重要な研究群を整理・報告し、研究者間で共有する重要な機会になると考えている。本年度は、(1)のデータ整備を行うと共に、(2)(3)の研究も進めた。(2)については、整備したデータに基づき、戦後日本の政党の左右イデオロギーの変遷を追った。政権公約の左右イデオロギーを測る尺度は複数開発されているが、本研究でもより普遍的な尺度の作成を目指した。本研究の尺度を用いて各党の左右イデオロギーの推移を示した結果、より安定した動きとなり、特に西側主要国間で推移の連動性が強まった。さらに、日本の政党の左右イデオロギーの推移に影響する要因を探るため、政治的要因(対外関係、制度改革、与野党伯仲度、政権形態など)、経済的要因(経済成長、失業率、所得格差など)、社会的要因(人口、社会保障費支出比、環境関心度など)を説明変数とする分析を行っている。(3)については、同様の左右イデオロギー尺度で各国主要政党の左右位置を推定後、各党の選挙得票率で重みづけした「加重中央値」を計算した。この加重中央値の位置を各国の代表的な有権者(中位投票者)の位置とし、その推移を説明する分析を行った。尺度や推定方法、因果関係の分析方法などを変更して分析した結果、Kim and Fording (2001)やStevenson(2001)といった先行研究よりも安定した結果を得た。この結果は、平成28年5月の日本選挙学会で報告予定である。計画以上に進展した理由は、主要政党のデータ整備が進み、日本の政党の政策の時系列分析や各国のデータを使った国際比較分析を行うことができた点にある。前者については、日本の政党の政治的・経済的側面における左右度の変動を示し、その対立軸が政治的なものから経済的なものに変化していることを見出した。さらに、日本は政治的にはやや右傾化しているが、西側主要国の中では経済政策は左派的であることを示した。また、日本及びOECD諸国の政党の左右イデオロギーの推移に影響する要因を探るパネルデータ分析が進んでいる。先行研究の結果の一部を再現することができたと同時に、より安定した結果を得ることができた。以上の結果を学会で報告する。本研究の目的は、日本の政党の選挙公約の内容を国際的に統一された手順でコーディングし、そのデータを解析することを通じて、日本の政党の政策やその対立軸と変化、また世界の主要政党の政策と比較した場合の特徴や変化を発見することにあった。

平成27年度の研究成果は、1960年以降の日本の主要政党の選挙公約のデータ化及び解析を行い、政治・経済に関わる対立軸で政党の政策位置を表現したことである。それによると、政治・経済両面における最右に自民党、最左に共産党という構図は維持されているものの、各政党の位置は全体的に右に移動しており、日本の政治的対立空間そのものが保守化していることが看取された。また、米英独の二大政党と同じ空間に日本の二大政党の政策位置を布置したところ、日本政治の保守化にもかかわらず、現状でも全体の中間(中央)付近に位置することがわかった。これにより、日本の主要政党の公約の特徴と変化を捉えると共に、他国の政党の公約と比較した時の位置を把握することができた。平成28年度は先行研究の手法に倣い、日本の主要政党の公約データに各党の選挙結果で重み付けすることで、その選挙時の「中位投票者」の位置と推移を計算した。さらに、「中位投票者」の推移に影響する政治・経済・社会のマクロ要因の効果を解析し、日本選挙学会で報告した。この発表で、統一的手法に基づく中・長期的世論調査データがない場合でも、有権者の政策位置とその変化を推定する方法を提起した。また、先行研究及び本研究の方法論的課題についても示唆を得た。そして、日本の政党公約の特徴及び変化に影響すると考えられる政治・社会・経済要因の効果を推定する分析も始めた。ここでは特に、衆議院選挙において中選挙区制から小選挙区比例代表並立制に選挙制度が変更されたことが、どのような影響をもたらしたかについても注目し、論文化を進めているところである。平成27年度は、本研究課題の遂行に必要な主要政党のデータの収集およびコーディングを終え、各党の政策位置と変化、そして他国の二大政党と日本の二大政党の政策位置との比較などを行った。平成28年度はこれを踏まえ、日本の政党の選挙公約データに選挙結果で重みづけをして、各選挙時の「中位投票者」の位置を計算した。さらに、「中位投票者」の位置の推移に影響する要因とその効果についてマクロ分析を行い、学会発表を行った。そして、本年度は各党公約の推移に影響する要因(特に選挙制度改革の効果)についてもマクロ分析を行っている。以上の進捗から、研究は概ね順調に進展していると考えられる。前年度の研究計画で示した通り、平成29年度はまず、日本の国政政党の選挙公約データの収集を終え、分析を重ねて内外の学会やシンポジウム、カンファレンスで発表した。日本の主要政党の選挙公約の有り様に影響する要因は複数あり得るが、比較政治学的にも関心が高い「選挙制度改革の効果」の検証に焦点を絞った。国政における選挙制度改革すなわち中選挙区制から小選挙区比例代表並立制への移行は、(1)政党の政策位置及び(2)政党の政策内容に影響したと考えられる。(1)については、大政党は小選挙区制において多くの議席を獲得することを目指す故に、Downs(1957)等が議論したように「中位投票者」の政策選好に合わせて政策を穏健化させると考えられる。他方でCox (1990, 1997)やAdams, Merrill and Geofman (2005)は定数が多いことまた比例代表制において政党の政策は極端化することを実証した。
分光プローブによるポリマーの構造ゆらぎとダイナミクスの研究

(1)研究の目的:色素分子を非晶性高分子に分散させた試料を対象として、光学的位相緩和の機構、特に非晶質特有の素励起(アンダーソンの2準位系、TLS)の関与の有無を調べる。また、単一分子分光装置を作製して構造ゆらぎとダイナミクスの相関を解明する。(2)研究成果:メソポルフィリンとポリビニルアルコール(PVA)から成る試料を作製し、吸収および発光スペクトルからメソポルフィリンの単量体と会合体の0-0吸収帯を同定した。次に、この0-0吸収帯について永続的ホールバーニング(分解能1MHz)およびヘテロダイン検出蓄積フォトンエコー(分解能0.7ps)の手法により、250Kの温度領域において光学的位相緩和時間を測定した。飽和によるブロードニングを排除するため、測定は十分低光量で行なった。位相緩和時間は10K以下では概ね温度の1乗に、20K以上では概ね温度の2乗に逆比例することが判明した。ホールバーニングスペクトルに見られるフォノンサイドバンドの形状から、非晶性高分子に特有の低周波フォノンの状態密度を求め、これを用いてフォノンのラマン過程による位相緩和の温度依存性を数値計算により求めた。実測値に対するフィッティングから、メソポルフィリン単量体/PVAの位相緩和には、TLSのトンネリングと低周波フォノンのラマン過程の両者が寄与していることが、明らかになった。会合体形成に伴う双極子モーメントの増大を考慮すると、メソポルフィリン会合体の位相緩和時間の温度依存性を単量体のデータから算出することができ、その結果は実測値と極めて良く一致した。また、この結果はデバイ・ワーラー因子や吸収帯の不均一幅の実測値とも良く対応した。以上から、色素/高分子系の位相緩和機構が明らかとなり、長年の議論に終止符を打つことができた。他方、進行波型色素レーザーを光源とする単一分子分光装置を作製し、動作確認を行なった。
食後高血糖によるエピジェネティック制御機構と代謝性疾患発症との関連

糖質摂取の情報がヒストン蛋白質上の化学修飾として刻印され、その刻印をリードし転写量を増大させる新規エピゲノム制御因子Brd4タンパク質を見いだした。具体的にはBrd4は脂肪細胞におけるインスリン感受性遺伝子や小腸糖消化吸収関連遺伝子などの糖応答遺伝子の転写領域のアセチル化ヒストンに結合し、転写伸長因子(P-TEFb)を活性化させることにより転写伸長反応を促進することを明らかにした。さらに、Brd4の発現増大は肥満・インスリン抵抗性を誘導するとともに、Brd4の標的であるタンパク質(ALBP, ALT)の血中量は、肥満・インスリン抵抗性のバイオマーカーとして有用であることを明らかにした。小腸および脂肪組織における糖消化吸収・代謝関連遺伝子の発現は、ヒストンのアセチル化ならびにヒストンH3リジン(K)4番目のメチル化によって調節されることが明らかにした。これら遺伝子のアセチル化ヒストン上には、転写伸長因子であるBrd4-P-TEFbが結合することを明らかにした。さらに、小腸様細胞Caco-2、脂肪培養細胞3T3-L1において、糖消化吸収・代謝関連遺伝子の発現をBrd4-P-TEFbが調節することを、siRNAを用いたBrd4タンパク質を減少させた細胞を用いて明らかにした。また、糖尿病モデルマウスおよび食事によって軽度耐糖能異常を誘発したラットの脂肪組織では、炎症関連および脂肪合成関連遺伝子の発現が増大するとともに、ヒストンH3 K4のメチル化が増大することを明らかにした。さらに、軽度耐糖能異常ラットに食後高血糖を抑制する薬剤ミグリトールを投与すると、耐糖能異常が改善するとともに、脂肪組織における脂肪酸合成酵素の遺伝子発現および同遺伝子上流域のヒストンメチル化が低下することを明らかにした。さらに、小腸において、メチル化ヒストンH3K4に結合するタンパク質として、p32タンパク質を同定したほか、小腸におけるヒストンのアセチル化にはGCN5タンパク質が重要であることを明らかにした。これらの結果は、小腸および脂肪組織における糖消化吸収・代謝関連遺伝子の発現は、ヒストン修飾および修飾ヒストン結合タンパク質によって調節されることを示唆したものである。本研究では、ブロモドメインタンパク質Brd4の代謝性疾患の発症進展機構を解明するために、モデル動物の樹立を行った。まず、アメリカのDr. OzatoからBrd4ヘテロ欠損マウスを導入した。導入後、肝炎ウィルスが感染していることが判明したために、SPF化の作業を行なった(繰越理由)。さらに、系統維持のためのGenotypingのPCRの条件検討を行ない、その方法を確立した。これらによって、安定的にBrd4ヘテロ欠損マウスを維持することに成功した。さらに、Brd4ヘテロ欠損マウスは、Wild typeマウスと比較して体重、腸間膜脂肪重量が顕著に低い結果が得られた。さらに、Brd4ヘテロ欠損マウスは、Wild typeマウスと比較して、出生後離乳期の脂肪細胞において、脂肪酸合成関連遺伝子(FAS, ACC)、アディポネクチン遺伝子の発現が顕著に低いことが明らかとなった。さらに、離乳期の小腸において、フルクトース輸送体GLUT5およびスクラーゼ・イソマルターゼ遺伝子SIの発現が顕著に低いことが明らかとなった。これらの結果は、Brd4は、脂肪組織および小腸において、糖質の代謝関連遺伝子の発現を制御し、体重および脂肪の蓄積の維持に関与していることを示唆している。脂肪の蓄積は、インスリン抵抗性を誘導し、耐糖能異常や脂質代謝異常などの代謝性疾患を引き起こす一因となる。しかしながら日々の食生活がどのように脂肪の蓄積に関与し、インスリン抵抗性および代謝性疾患を誘導するかは、必ずしも明らかになっていない。そこで、脂肪細胞の分化に伴う遺伝子発現調節に関与するエピゲノム因子Brd4を介した肥満およびインスリン抵抗性の発症機構を探索するとともに、内臓脂肪の蓄積に関連する生活習慣を検討した。(1) Brd4 siRNA発現3T3-L1脂肪細胞(分化過程)におけるトランスクリプトームの解析およびBrd4ヘテロ欠損マウスの離乳期における脂肪組織を用いた脂質代謝関連遺伝子の発現の解析により、Brd4の発現抑制は分化過程の脂肪細胞において脂肪蓄積およびインスリン感受性遺伝子の発現を低下させることが明らかとなった。また、成熟期のBrd4ヘテロ欠損マウスに高脂肪食を19週間摂取させたところ、野生型マウスに比べて肥満、インスリン抵抗性、脂肪肝が軽減されることが明らかとなった。それゆえ、Brd4は脂肪細胞における脂肪蓄積能を増大させることによって肥満やインスリン抵抗性の発症に関与することが考えられた。(2)人間ドックにおける横断研究によって内臓脂肪の蓄積とBrd4の標的であるアディポカインFABP4の血中濃度と肥満・CVDリスクとの関連(3章)を検討した。S市の健康増進センターにて健康診査を受診した30-64歳の男性のうち、代謝性疾患の治療を受けていない320名を対象とした。

「血中FABP4濃度は、血圧と強い正の関連性が見られたが、MLRAを用いた解析により、血中FABP4濃度と血圧との関連は脂肪蓄積を介したものである可能性が示唆された。本研究の成果は、食習慣の改善を介した脂肪細胞における遺伝子発現制御が生活習慣病の予防や改善に効果的である可能性を示唆している。本研究では、ブロモドメインタンパク質Brd4の代謝性疾患の発症進展機構を解明するために、Brd4 siRNAを用いた細胞実験を行なった。Brd4 siRNA発現脂肪細胞およびcontrol siRNA発現脂肪細胞を用いて、マイクロアレイ解析を行った。その結果、脂質の蓄積に関与する多くの遺伝子(約60個例Acsl1, Dgat2, GLUT5, Gpd1など)および、それら活性を調節する転写因子(PPARγ2、LXRα、SREBP1、Spot14)の発現が、Brd4 siRNA発現脂肪細胞において、control siRNA発現脂肪細胞と比較して低いことが明らかとなった。さらに、これらの遺伝子周辺のBrd4の結合をクロマチン免疫沈降法によって調べてみると、Brd4 siRNA発現脂肪細胞では顕著に低下していた。さらに、これら遺伝子の発現低下は、離乳期のBrd4ヘテロ欠損マウスにおいても観察された。ヒト小腸様Caco-2細胞にBrd4 siRNAおよびcontrol siRNAが発現する細胞株を樹立し、小腸の遺伝子発現が変動するかを調べる試みを行なった。その結果、小腸様に分化するコンフレント10日後においてデンプン、スクロースの分解に関与する二糖類水解酵素スクラーゼ・イソマルターゼSIの遺伝子発現がBrd4 siRNAによって顕著に低下する結果が明らかとなった。さらに、ヒト正常細胞でBrd4の役割を調べるために、ヒト脂肪培養細胞の樹立をiPS細胞を用いて行なった。その結果、ヒトiPS細胞に脂肪細胞分化誘導試薬を添加すると、脂肪細胞特異的でBrd4標的遺伝子であるアディポネクチンの発現増加が観察された。前年度、アメリカのNIHから導入したBrd4ヘテロ欠損マウスに肝炎ウィルスの感染が見つかったためSPF化の作業を行い、その後、順調にBrd4ヘテロ欠損マウスを維持し実験に使用することが可能となった。25年度が最終年度であるため、記入しない。樹立したBrd4siRNAを用い、脂肪細胞および小腸様細胞におけるBrd4の研究を行うことができた。さらに、ヒトにおいてBrd4の作用機序を明らかにするためには、ヒト正常細胞の樹立が必要である。今回の実験でiPS細胞の分化系の構築を進めることができた。今後、Brd4ヘテロ欠損マウスを使用し、出生後発達過程における小腸、肝臓、脂肪組織における遺伝子発現解析を行う予定である。さらに、高脂肪食投与マウス、高フルクトース投与マウスにおいて、耐糖能異常/2型糖尿病発症とBrd4との関連を代謝性疾患関連組織(小腸、肝臓、脂肪組織、骨格筋、心筋、動脈など)において調べる予定である。
平均声に基づく多様な声質・発話スタイルが可能な音声合成の実現

平均声からの音声合成という新たな音声合成の枠組みを発展させ,任意の話者の多様な声質・韻律特徴や発話様式・感情表現など,各個人が持っている話し方の個性を自由に表現でき,気の利いた音声インタラクションシステム実現のための基盤技術を確立することを目的として研究を行い,以下の成果が得られた。1.平均声に基づく多様な音声合成:平均声モデル学習に利用可能なデータ量や話者による変動の影響を受けにくい音響モデル学習法を開発するとともに,平均声モデルを目標とする任意の話者モデルへ変換するためのモデル適応手法として,音韻継続長をより正確にモデル化可能な隠れセミマルコフモデル(HSMM)に基づいた新たな話者適応手法を開発し,平均声に基づく任意話者の声質・韻律特徴を持った合成音声の生成手法を確立した2.多様なスタイルによる音声合成:隠れマルコフモデル(HMM)に基づく音声合成において,多様な声質による音声合成ができることと同様に,多様な発話スタイル・感情表現(スタイル)を持つ音声を合成できることを示し,多様なスタイル音声合成のためのスタイルモデリング手法,スタイル補間手法,スタイルモーフィング手法,スタイル適応手法,スタイル制御手法等,様々なアプローチを提案し,多様なスタイル音声合成が実現できることを示した。3.韻律:高品質な音声合成を実現する上で有用となる基盤技術として,瞬時周波数振幅スペクトルの調波構造を利用した雑音に頑健で精度の高い基本周波数抽出手法及び有声/無声判定手法を確立し,新たな音韻継続長やポーズのモデル化手法を提案した。本研究では「平均声からの音声合成」という新たな音声合成の枠組みを発展させ,任意の話者の多様な声質や発話様式など,各個人が持っている話し方の個性を自由に表現でき,気の利いた音声インタラクションが実現可能な音声合成システムを開発することを目的とし,研究の初年度として,平均声モデルから目標とする任意の話者モデルへの適応手法の確立を重点において以下の検討を行った。1.平均声モデルから任意の話者モデルへの適応手法として,構造的最大事後確率線形回帰(SMAPLR)に基づくモデル適応手法を提案し,その有効性を示した。また,平均声モデルのモデル化手法の基本として,対数正規分布に基づく継続時間長のモデル化と多空間確率分布に基づくポーズのモデル化と生成手法について基礎的な検討を行った。2.多様な感情や発話様式を含む音声合成に向けて,「丁寧/ぞんざい」,「楽しげ/悲嘆」,「安心/不安」,「速く/ゆっくり」,「親しげ/嫌悪」というスタイルの音声を収録した。収録音声は,次年度以降にラベル付けを行いデータベース化する予定である。3.多様な感情・発話様式を含む音声のモデル化手法として,HMM音声合成におけるスタイル依存モデルとスタイル混合モデルの二つのモデル化手法を提案するとともに,多様なスタイル音声の生成手法としてスタイル補間手法とスタイル適応手法を提案した。そして「丁寧」,「ぞんざい」,「楽しげ」,「悲嘆」の各スタイルについて,スタイルのモデル化と多様なスタイルでの音声合成実験・評価を行い,提案手法の有効性を示した。本研究では「平均声からの音声合成」という新たな音声合成の枠組みを発展させ,任意の話者の多様な声質や発話様式など,各個人が持っている話し方の個性を自由に表現でき,気の利いた音声インタラクションが実現可能な音声合成システムを開発することを目的とし,研究の第2年度として,平均声のモデル化・適応手法の精密化,および多様な発話スタイル・感情を含む音声のモデル化と適応手法の検討を行うとともに,初年度に引続き研究基盤の整備を行った。まず,平均声のモデル化手法とモデル適応手法の精密化では,これまで近似的に実装されてきた音韻継続長のモデル化と適応手法について,隠れマルコフモデルに状態継続長分布を明示的に導入した隠れセミマルコフモデルを用いる定式化とこれに基づくモデル適応アルゴリズムを提案した。主観評価実験を通して,従来法に比べてより精密なモデル化と自然性の高い音声の合成が可能であることを示した。適応手法についても拡張話者適応学習に基づく新たな手法の検討を行った。

一方,発話スタイル・感情を含む音声に対しては,各スタイルの強調度合を直接的に指定可能なスタイル制御手法を提案し,評価実験を通して有効性を示した。また,スタイル補間手法についても,より詳細な評価実験を行った。さらに,「安心/不安」,「親しげ/嫌悪」,「速く/ゆっくり」というスタイルについても,モデル化を検討した。この他にも,モデル構築における決定木の停止基準に関する検討,研究実施の基盤となる音声データベースの整備を行った。本研究では「平均声からの音声合成」という新たな音声合成の枠組みを発展させ,任意の話者の多様な声質や発話様式など,各個人が持っている話し方の個性を自由に表現でき,気の利いた音声インタラクションが実現可能な音声合成システムを開発することを目的とし,研究の最終年度として,平均声モデルから目標とする任意の話者モデルへの適応手法の確立,平静スタイルモデルから任意の感情表現・発話様式(スタイル)モデルへの適応手法の確立,指定した任意スタイルの音声を生成するスタイル制御手法の確立,そして各話者の個性を表現可能な音声合成システム実現の検討を行った。まず,平均声モデルから目標とする任意の話者モデルへの適応手法では,従来の最尤線形回帰(MLLR)に基づくモデル適応に加え,事後確率最大線形回帰(MAPLR),構造的MAPLR(SMAPLR),制約付MLLR(CMLLR)等のモデル適応手法に基づいて,隠れセミマルコフモデル(HSMM)を用いたモデル化のための適応アルゴリズムを導出し,合成音声の客観・主観評価を通して各手法の適応性能の比較検討を行った。そしてこの結果を基に,新たに制約付構造的MAPLR(CSMAPLR)適応アルゴリズムを提案し,その有効性を検討した。次に,任意のスタイルモデルへの適応手法では,音韻継続長を考慮したHSMMとスープラセグメンタル特徴に基づいたスタイル適応手法を導出し,スタイル適応合成音声の客観・主観評価を通して提案手法の有効性を示した。さらに,指定した任意のスタイルの音声を生成するためのスタイル制御手法として,重回帰HSMMに基づいた手法を提案し,その有効性を示した。そして,任意の声質・スタイルを直観的に制御可能な音声合成プロトタイプシステムを作成し,気の利いたインタラクションシステム実現の検討を行った。
前立腺癌に対するインターロイキン12導入遺伝子改変樹状細胞療法の開発

1.マウス骨髄細胞を回収し、IL-4、GM-CSFを用いて樹状細胞を誘導した。この細胞にアデノウイルスベクター(AdmIL-12)を感染させ、IL-12遺伝子を導入した。FACSを用いて樹状細胞の表面抗原を調べ、その成熟化を評価するとともにIL-12産生能をELISA法にて定量化をおこない、成熟化、IL-12産生能をともに確認した。この結果、遺伝子導入に必要なMOIを細胞毒性、IL-12産生能から決定しえた。アデノウイルスベクターの力価、毒性に関して調査をおこない、アメリカ合衆国テキサス州ヒューストンのベイラー医科大学においてベクター精製、力価測定を適宜施行し、安全で安定したベクターの供与を確認した。さらに、癌細胞をlysateにしたものをもちいて樹状細胞を感作し、樹状細胞上の表面抗原をFACSにて検討し、さらに抗原提示細胞として用いることで腫瘍特異的CTLの誘導をクロミニウムリリースアッセィで確認しえた。2.マウス前立腺に前立腺癌細胞を同所移植したのち、同前立腺癌細胞lysateで感作したDC/IL-12およびコントロールの皮下投与による免疫療法をおこない、経時的腫瘍増殖の観察、屠殺時転移巣の検索などから腫瘍増殖抑制効果、転移抑制効果および生存期間延長効果が確認された。3.さらにマウス前立腺に前立腺癌細胞を同所移植したのち、未感作DC/IL-12およびコントロールの腫瘍内投与による免疫療法をおこない、経時的腫瘍増殖の観察、屠殺時転移巣の検索などから腫瘍増殖抑制効果、転移抑制効果および生存期間延長効果が確認された。4.これらの治療マウスより回収した脾細胞を用いてクロミニウムリリースアッセイを用いてNatural Killer(NK)細胞活性、CTL細胞活性の誘導を確認した。5.さらにマウス前立腺に前立腺癌細胞を同所移植したのち、未感作DC/IL-12の腫瘍内投与による免疫療法をおこない、これらの動物から脾細胞を回収し、同種の前立腺癌細胞を同所移植マウスに経静脈投与を行い免疫応答、治療効果を検証した。6.これらの第二次治療マウスより回収した脾細胞を用いてクロミニウムリリースアッセイを用いてNK細胞活性、CTL細胞活性の誘導を確認した。7.さらに経時的腫瘍増殖の観察、屠殺時転移巣の検索などから感作脾細胞投与による腫瘍増殖抑制効果、転移抑制効果および生存期間延長効果が確認した。

さらに、癌細胞をlysateにしたものをもちいて樹状細胞を感作し、樹状細胞上の表面抗原をFACSにて検討し、さらに抗原提示細胞として用いることで腫瘍特異的CTLの誘導をクロミニウムリリースアッセイで確認しえた。2.マウス前立腺に前立腺癌細胞を同所移植したのち、同前立腺癌細胞lysateで感作したDC/IL-12およびコントロールの皮下投与による免疫療法をおこない、経時的腫瘍増殖の観察、屠殺時転移巣の検索などから腫瘍増殖抑制効果、転移抑制効果および生存期間延長効果が確認された。3.さらにマウス前立腺に前立腺癌細胞を同所移植したのち、未感作DC/IL-12およびコントロールの腫瘍内投与による免疫療法をおこない、経時的腫瘍増殖の観察、屠殺時転移巣の検索などから腫瘍増殖抑制効果、転移抑制効果および生存期間延長効果が確認された。4.これらの治療マウスより回収した脾細胞を用いてクロミニウムリリースアッセイを用いてNatural Killer(NK>細胞活性、CTL細胞活性の誘導を確認した。1.マウス骨髄細胞を回収し、IL-4、GM-CSFを用いて樹状細胞を誘導した。この細胞にアデノウイルスベクター(AdmIL-12)を感染させ、IL-12遺伝子を導入した。FACSを用いて樹状細胞の表面抗原を調べ、その成熟化を再評価するとともにIL-12産生能をELISA法にて定量化をおこない、成熟化、IL-12産生能をともに再確認した。この結果、遺伝子導入に必要なMOI確定しえた。アデノウイルスベクターの力価、毒性に関して調査をおこない、アメリカ合衆国テキサス州ヒューストンのベイラー医科大学においてベクター精製、力価測定を複数回施行し、安全で安定したベクターの供与を確認した。さらに、癌細胞をlysateにしたものをもちいて樹状細胞を感作し、抗原提示細胞として用いることで腫瘍特異的CTLの誘導をクロミニウムリリースアッセイで確認した。2.さらにマウス前立腺に前立腺癌細胞を同所移植したのち、未感作DC/IL-12およびコントロールの腫瘍内投与による免疫療法をおこない、経時的腫瘍増殖の観察、屠殺時転移巣の検索などから腫瘍増殖抑制効果、転移抑制効果および生存期間延長効果が確認した。さらに、これらの動物から脾細胞を回収し、同種の前立腺癌細胞を同所移植マウスに経静脈投与を行い免疫応答、治療効果を検証した。3.これらの第二次治療マウスより回収した脾細胞を用いてクロミニウムリリースアッセイを用いてNatural Killer(NK)細胞活性、CTL細胞活性の誘導を確認した。4.さらに経時的腫瘍増殖の観察、屠殺時転移巣の検索などから感作脾細胞投与による腫瘍増殖抑制効果、転移抑制効果および生存期間延長効果が確認した。
熱帯地域の家畜生産向上に関する基礎的研究-暑熱ストレスと繁殖機能障害

熱帯での家畜生産を阻害する要因に一つに暑熱ストレスによる繁殖機能障害がある。本研究では、シバヤギをモデル動物に用い、主に視床下部-下垂体-卵巣の内分泌機能を中心に基礎的な解析を行うとともに、熱帯地域の主要な家畜である水牛について牛を対照とした比較環境生理学研究を実施し、熱帯での動物生産振興に必要な基礎資料を得ようとした。得られた結果は以下のとおりである。1.卵巣摘出ヤギに一定量の卵巣ステロイドホルモンを処理した性周期モデルを用い、常温および高温環境下で下垂体からの性腺刺激ホルモン分泌(LHおよびFSH)を解析した結果、性腺刺激ホルモンはパルス状およびサージ状のいずれの分泌モードについても暑熱ストレスの影響を受けなかった。また電気生理学的手法を用いて視床下部のGnRH分泌を解析した実験でも、熱ストレスによる分泌抑制は認められなかった。2.長日処理による無発情ヤギに一定量のGnRHを投与した実験系では、熱ストレスによる性腺刺激ホルモンの抑制はみられないにも関わらず、卵胞ホルモンの顕著な低下と排卵抑制がみられ、このことから熱ストレスによる卵巣機能の低下は中枢性ではなく、末梢性であることが示唆された。3.卵巣動脈の血流量に対する熱ストレスの影響を調べた結果、卵巣血流量は卵巣ステロイドホルモンとくに黄体ホルモンの影響を受けるものの、熱ストレス自体は血流量に影響しないことが明らかになった。4.水牛の耐暑性および体温調節機構を牛のそれと比較した研究では、水牛は皮膚および呼吸気道からの水分蒸散による放熱量が牛よりも少なく、代わって体表からの顕熱放散量が多いことが示された。5.また、動物を高温環境に暴露したときにみられる血液量の変化および体表血流量の変化を比較した実験から、水牛は高温環境下で速やかに血液量を増やし、体表血流量を増加させることが明かとなり、この水牛の特性は水浴という習性に適合した生理的適応であると結論された。本研究は、暑熱ストレスが家畜の繁殖機能を阻害する生理的機序を解明し、その防御策の開発に資することを目的としている。研究初年度である平成4年度には、日本在来の小型ヤギ(シバヤギ)を供試動物として、以下の二つの課題について実験を行った。〔課題1〕下垂体および卵巣のホルモン分泌に対する暑熱ストレスの影響評価あらかじめ長日処理(明期16時間:暗期8時間)により生殖機能を停止せしめた無発情動物を用い、これらの動物に低用量の性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)を反復投写したときに見られる卵胞発育および排卵反応を指標として、暑熱ストレス(38°C、相対湿度50%)の影響を調ベた。その結果、暑熱ストレスを負荷された動物では正常動物で見られる卵胞発育および排卵が完全に阻止されること、またこの時、GnRHに反応して下垂体から分泌される性腺刺激ホルモンの分泌量および分泌パターンには非ストレス動物との間に差がないことが明らかとなった。このことより、本実験系においては、熱ストレスの作用点は下垂体レベルではなく、卵巣レベルにあるものと推察した。〔課題2〕視床下部の生殖中枢に対する暑熱ストレスの影響評価近年、視床下部のGnRH分泌をモニターする方法としてその有効性が注目されている多ニューロン発射活動の連続記録法を雄のシバヤギに適用し、この手法の有効性について検討した。その結果、下垂体のLH分泌と同期する神経発射活動の記録に成功し、視床下部レベルにおける暑熱ストレスの影響を評価する実験系が確立した。現在、この系を用いて実験を継続中である。「課題1」視床下部生殖中枢のGnRH

分泌に対する暑熱ストレスの影響評価視床下部内側底部に埋め込んだ電極からLH分泌と同期する多ニューロン発射活動(MUA)をモニターする実験系を用い、この系の有効性確認実験および暑熱ストレスの負荷実験を行った。1.雄ヤギ視床下部のMUAは、下垂体のLH分泌と同期し、性腺ステロイドによる抑制を受けた時にも、その同期性は不変であった。すなわち、本法により中枢のGnRH分泌リズムが解析できることが判明した。2.次に、正常な雌ヤギの卵巣機能を抑制することが明らかなレベルの暑熱ストレスをMUA電極留置ヤギ1頭に負荷したが、明瞭なGnRH分泌リズムの低下はみとめられなかった。現在、例数を増やして実験を継続中である。「課題2」高温による卵巣血流量の変化と卵巣機能について超音波トランジット・タイム血流計による卵巣動脈血流量の測定技術を確立するとともに、暑熱ストレスが卵巣血流量に及ぼす影響について調べた。1.慢性埋め込み型プローブを脈管円錐部の卵巣動脈に取り付けることにより、卵巣機能を損なうことなく血流量の計測が可能であった。2.性周期における卵巣血流量は黄体期に著しく増大し、卵胞期には低いレベルで推移した。この時、暑熱ストレスは、予想に反して、黄体期の血流量を増加させる傾向を示し、卵胞期においては暑熱ストレスによる明らかな変動は認められなかった。「課題3」水牛の耐暑性について水浴という独特の習性により熱帯に適応している水牛の耐暑機構について環境生理学的な解明を試みた。その結果、暑熱ストレスを受けた水牛では、全循環血液量および体表面血液量が増加し、体表からの顕熱放散が促進されることが明らかになった。暑熱ストレスが家畜の繁殖機能を阻害する生理的機序を解明してその防御策の開発に資することを目的とし、ヤギをモデル動物に用いて生殖内分泌系(視床下部-下垂体-卵巣系)に対する暑熱ストレスの作用点を明らかにしようとした。本研究によって得られた新たな知見の概略は、以下のとおりである。1.性周期を回帰する正常動物モデルおよび長日処理無発情動物に低用量のGnRHを反復投与して卵胞発育を誘起した卵胞発育誘起モデルを用いた実験の両者により、暑熱ストレスは下垂体のLH/FSH分泌を顕著に低下させることなく、卵胞発育を抑制することが明らかとなった。2.卵巣摘出ヤギにステロイド処理を施してた正常性周期模倣モデルを用いた実験により、卵胞ホルモンの上昇に対する中枢の発情発現およびLHサージ反応は、サージの成立が有意に遅延する点を除いて、暑熱ストレス条件下でも正常に維持されることが明らかになった。3.高温度を負荷された動物では、対象動物に比べてプロラクチン分泌が約5倍程度増加するため、この高プロラクチン血症による卵胞ホルモン産生の阻害が類推されたが、プロモクリプチンによってプロラクチン分泌を抑制しても卵胞ホルモン分泌は改善はされなかった。4.性周期における卵巣血流量を調べた実験では、暑熱ストレスによる卵巣血流量の低下はみとめられなかった。5.GnRHの分泌リズムを電気生理学的手法により把握する実験モデルを用いて、暑熱ストレスが視床下部のGnRHのパルスジェネレーターに及ぼす影響を評価する実験は、現在進行中で、結論を得るまでには至っていない。
未利用天然資源であるシラスを骨材とするコンクリートの実用化研究

1.シラス細骨材の品質調査とシラスマップ(データベース)鹿児島県内で合計37箇所のシラスに対し、物理的特性(密度、実績率、微粒分量、粗粒率等)および化学的特性(化学組成、アルカリ骨材反応性等)を調査し、地質・地層学的見解を考慮した上で、コンクリート用骨材としての適用範囲を明確にし、材料学的な見地からのデータベースとそれに基づいたシラスマップを作成した。2.シラス細骨材に対する各種試験方法シラスの特性を考慮した各種試験方法の改良について検討し、密度・吸水率試験、粗粒率試験等について、妥当性と再現性の高い新たな試験方法を提案した。3.製造システムの検討室内実験および生コンプラント等での試験の結果を基に、シラスの準備(採取、調整、貯蔵)から、シラスコンクリートの配合設計・練混ぜ・打設・養生、さらに検査・受け入れに至るまでの一連の製造システムに関する知見を整理し、現段階における最適システムを確立した。また、これらの成果を「シラスを細骨材として用いるコンクリートの設計施工マニュアル(私案)」として取り纏めた。4.耐久性の検討シラスコンクリートおよびシラスと海砂を混合して作製したコンクリートの長期耐久性(中性化、塩分浸透性、耐硫酸塩性、アルカリ骨材反応性)を暴露試験により検討し、各種環境におけるこれらのコンクリートの耐久性や混合使用におけるシラス混入量が耐久性に及ぼす影響などを確認した。5.実用性の検討上記3の製造システムに基づき、今年度の研究では,橋梁基礎、PC橋桁などの実構造物へのシラスコンクリートの適用についても検討を行い,その結果に基づき,温泉地帯の橋梁基礎ならびにプレキャストPC桁といった実構造物への適用が実現した。また、シラスを用いた高流動コンクリートや石炭灰硬化体へのシラス微粉末の利用など、特殊なコンクリートについても検討を加え、その実用性を確認した。1)鹿児島県約30箇所のシラスの粒度、粒径、比重、実績率等の物性および化学組成を調査し、各採取地の地質・地層学的見解も考慮した上で、材料学的な見地からのデータベースとそれに基づいたシラスマップを作成中である。2)現状の分類区分では低品質骨材に類されるシラスは、一般の骨材の表乾判定方法が適応できない。そこで、シラス表乾状態を定義できる試験として、JISに規定されているフローコーンを用いた方法ではなく、シラスの内部摩擦角に対応した直立コーンを用いた方法を開発し、多角的な検証実験により、その妥当性と再現性を確認した。3)シラスを用いたコンクリート(シラスを細骨材として単独で用いた場合、および、シラスと海砂の混合使用した場合)の施工性を練り混ぜ実験により確認し、強度、耐久性などにおいて要求される性能を満足するための配合設計資料を作成した。主な特徴としては、一般のコンクリートと同等な施工性を得るためには、スランプをやや大きく設定する必要があること、またそのため単位水量は通常よりも多くなること、シラスの実績率を配合設計の新たな指標とすること、などが挙げられる。4)シラスコンクリートの耐久性を検討するための供試体の作成し、その暴露試験(中性化、塩化物浸透抵抗性、耐硫酸塩性、アルカリ骨材反応など)を開始した。現在、各種環境における暴露期間半年までの結果を得ているが、これまでのところ、特に硫酸塩環境での耐久性が優れることが確認されている。5)シラスコンクリートの生コンプラントにおける練混ぜ実験を実施し、シラスの実用化における生産プラントでの問題点を把握した。例えば、(1)シラスの保管方法(2)練混ぜ時間の調整(3)骨材貯蔵瓶の増設、などが挙げられる。1.シラス細骨材の品質調査とシラスマップ(データベース)シラスは、採取地域やその地層年代によりその性質が大きく異なる。

そこで、昨年度から引き続き,鹿児島県内で合計37箇所のシラスに対し、物理的特性(密度、実績率、微粒分量、粗粒率等)および化学的特性(化学組成、アルカリ骨材反応性等)を調査し、地質・地層学的見解を考慮した上で、コンクリート用骨材としての適用範囲を明確にし、材料学的な見地からのデータベースとそれに基づいたシラスマップを作成した。2.シラス細骨材に対する各種試験方法シラスは一般の骨材とはかなり異なる物理化学的性質を有する。そのため、JIS規定等の従来の方法では測定できない物性試験が少なくない。そこで、シラスの特性を考慮した各種試験方法の改良について検討し、密度・吸水率試験、粗粒率試験等について、妥当性と再現性の高い新たな試験方法を提案した。3.製造システムの検討室内実験および生コンプラント等での試験の結果を基に、シラスの準備(採取、調整、貯蔵)から、必要性能を満足するためのシラスコンクリートの配合設計・練混ぜ・打設・養生、さらに検査・受け入れに至るまでの一連の製造システムに関する知見を整理し、現段階における最適システムを確立した。また、これらの成果を「シラスを細骨材として用いるコンクリートの設計施工マニュアル(私案)」として取り纏めてた。4.耐久性の検討シラスコンクリートおよびシラスと海砂を混合して作製したコンクリートの長期耐久性(中性化、塩分浸透性、耐硫酸塩性、アルカリ骨材反応性)を暴露試験により検討し、各種環境におけるこれらのコンクリートの耐久性や混合使用におけるシラス混入量が耐久性に及ぼす影響などを確認した。また,特にシラスコンクリートは,硫酸環境下での耐久性に優れていることが確認されている。5.実用性の検討上記3の製造システムに基づき、今年度の研究では,橋梁基礎、PC橋桁などの実構造物へのシラスコンクリートの適用についても検討を行い,その結果に基づき,温泉地帯の橋梁基礎ならびにプレキャストPC桁といった実構造物への適用が実現した。これらの実施工部材に対しては,その耐久性について今後,継続的に調査を行う予定である。また、シラスを用いた高流動コンクリートや石炭灰硬化体へのシラス微粉末の利用など、特殊なコンクリートについても検討を加え、その実用性を確認した。