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わが国における火山学の基礎研究のあり方に関する総括的研究

前年度、物理・化学・地質/地形・岩石・噴火予知の5分野から検討された重要課題について学際的見地から現象別に(1)マグマの発生・上昇,(2)噴火機構、(3)構造・成長、(4)火山活動と地球環境、(5)火山観測・噴火予知の5分科に整理した。その上で、研究分担者25名と研究協力者39名計64名で上記の5WGを構成し、これらの重要課題を具体的に推進する方策を検討した。なお、この5WGに加えた(6)研究・教育の組識・体制のWGにおいて、火山学の基礎研究を推進する組識と体制について検討を行った。次の課題について、「現状と問題点」、「課題と方策」の論点で検討を加え整理した。I.マグマの集積・分離・上昇の物理学/マグマ起源物質の研究/地球外天体の火山/地球史と火山、II.噴火の起動力/噴火前のマグマの挙動/発泡と脱ガス/マグマ中の揮発性物質/マグマのテクスチャ-/マグマの物性/熱水機構・マグマと水の相互作用/地震・微動および火山体の変形/噴火の観測と記載/噴出物の運動/洪水玄武岩と硅長質マグマの巨大噴火/噴火の規模と様式、III.火山の深部構造/火山の浅部構造/マグマの供給系/火山の成長/火山活動の年代測定/地熱の調査・研究と火山研究/火山カタログ/ボ-リング/海低火山、IV.揮発性物質の放出量/テフラの放出量/火山活動と地球環境,V.火山観測の動向/地球物理学的な測面/海低火山観測の側面/地球化学的な側面/地質学・地形学的な側面、VI.火山学の未来像、研究と教育の組識と体制。本研究の中間段階において、「火山学の基礎研究における課題と展望」と題するシンポジウムを開催し、問題点を討論し整理した。また、この全体的成果は、昨年印刷した「火山学の基礎研究の動向(資料編)」に加えて、「火山学の基礎研究の課題と展望」として印刷中である。なお、この報告書は本研究班の構成員の共同執筆であり個々の著者名は掲載しないので、特に、学会誌等に発表の予定はない。本年度は物理・化学・地質/地形・岩石・噴火予知の分野から検討した(研究協力者延べ40名)。中間に、「火社学の基礎研究の動向」と題するシンポジウム(3日間、参加者延べ166)を開催し、各分野が火山に係わる研究の発展・成果・問題点を整理・検討し、今後の重要課題について、下記のような成果を得た。1.マグマの発生・上昇:(1)火山岩の班晶の実験による再現、(2)イオンプロ-ブによる火山岩の分析、(3)非平衡系の動的岩石学、(4)テクトニクスと火山岩の性質、(5)マグマ生成の場とテクニクス。2.噴火機構:(1)マグマ溜りと火道におけるダイナミクスの解明(噴火のダイナミクス、浅部におけるマグマの挙動、脱ガスのメカニズム、班晶中のmelt inclusion中のvolatilesに関する研究など)、(2)巨大噴火のメカニズム、(3)噴火様式・噴出物の運動のモデル化、(3)熱水系の構造と化学、(4)揮発性物質の起源と熱力学的取扱の見直し、(5)噴火の制御。3.構造・成長:(1)火山地質の定量的記載、地質図の質の向上、(2)火山岩の年代決定、(3)火口付近でのボ-リング試料分析によるマグマ溜りの時間的変化の復元、(4)テクトニクス場と火山体の構造・成長史、(5)物理探査(地震、電磁気等)・ボ-リング等による火山体・カルデラの構造解明、(6)火山地域における構造探査技術の開発(マグマ溜りの液相の検出等を目指して)、(7)マグマボ-リング(マグマの採取)。4.環境:(1)惑星火山学(地球・惑星の進化と火山活動)、(2)海底火山、(3)ハザ-ドマップ、(4)固体・気体噴出物の放出量の測定・推定、(5)カタログ(火山、テフラ、化学分析値等)。5.火社観測・噴火予知:(1)火山観測技術の開発(海底観測、人工衛星利用、ボ-リング孔による観測、観測の連続化・リアルタイム化等)、(2)観測資料のデ-タベ-ス化、(3)地資学・地形学の参加、(4)緊急時の調査体制、(5)海外噴火観測研究体制。なお、この成果は報告書として印刷中である。なお、この5WGに加えた(6)研究・教育の組織・体制のWGにおいて、火山学の基礎研究を推進する組織と体制について検討を行った。I.マグマの集積・分離・上昇の物理学/マグマ起源物質の研究/

地球外天体の火山/地球史と火山、II.噴火の起動力/噴火前のマグマの挙動/発泡と脱ガス/マグマ中の揮発性物質/マグマのテクスチャ-/マグマの物性/熱水機構・マグマと水の相互作用/地震・微動および火山体の変形/噴火の観測と記載/噴出物の運動/洪水玄武岩と硅長質マグマの巨大噴火/噴火の規模と様式、III.火山の深部構造/火山の浅部構造/マグマの供給系/火山の成長/火山活動の年代測定/地熱の調査・研究と火山研究/火山カタログ/ボ-リング/海底火山、IV.揮発性物質の放出量/テフラの放出量/火山活動と地球環境,V.火山観測の動向/地球物理学的な側面/海底火山観測の側面/地球化学的な側面/地質学・地形学的な側面、VI.火山学の未来像、研究と教育の組織と体制。本研究の中間段階において、「火山学の基礎研究における課題と展望」と題するシンポジウムを開催し、問題点を討論し整理した。また、この全体的成果は、昨年印刷した「火山学の基礎研究の動向(資料編)」に加えて、「火山学の基礎研究の課題と展望」として印刷中である。なお、この報告書は本研究班の構成員の共同執筆であり個々の著者名は掲載しないので、特に、学会誌等に発表の予定はない。前年度、物理・化学・地質/地形・岩石・噴火予知の5分野から検討された重要課題について学際的見地から現象別に(1)マグマの発生・上昇,(2)噴火機構、(3)構造・成長、(4)火山活動と地球環境、(5)火山観測・噴火予知の5分科に整理した。その上で、研究分担者25名と研究協力者39名計64名で上記の5WGを構成し、これらの重要課題を具体的に推進する方策を検討した。なお、この5WGに加えた(6)研究・教育の組識・体制のWGにおいて、火山学の基礎研究を推進する組識と体制について検討を行った。次の課題について、「現状と問題点」、「課題と方策」の論点で検討を加え整理した。I.マグマの集積・分離・上昇の物理学/マグマ起源物質の研究/地球外天体の火山/地球史と火山、II.噴火の起動力/噴火前のマグマの挙動/発泡と脱ガス/マグマ中の揮発性物質/マグマのテクスチャ-/マグマの物性/熱水機構・マグマと水の相互作用/地震・微動および火山体の変形/噴火の観測と記載/噴出物の運動/洪水玄武岩と硅長質マグマの巨大噴火/噴火の規模と様式、III.火山の深部構造/火山の浅部構造/マグマの供給系/火山の成長/火山活動の年代測定/地熱の調査・研究と火山研究/火山カタログ/ボ-リング/海低火山、IV.揮発性物質の放出量/テフラの放出量/火山活動と地球環境,V.火山観測の動向/地球物理学的な測面/海低火山観測の側面/地球化学的な側面/地質学・地形学的な側面、VI.火山学の未来像、研究と教育の組識と体制。
森林土壌中における窒素無機化の反応速度論的解析法

森林土壌の窒素無機化量の推定を行うために、スギ・ヒノキ林の土壌を採取し、20,25,30°Cの3段階の温度で培養した。窒素無機化過程を反応速度モデル式化し、3つの特性値(可分解性窒素量、反応速度定数、見かけの活性化エネルギー)を得た。その結果、幼齢林、斜面上部より下部、土壌下層より表層といった、土壌有機物の多い場所で無機態窒素供給の量・速度が大で、温度変動に安定的であることがわかった。また、土壌の全窒素と可分解性窒素量には正の相関があった。本研究の森林土壌では、特性値間の相関も認められた。モデル式に地温をあてはめて推定した年間の無機態窒素量は、どの場所も表層で著しく多かった。深さ010cmのha当たりの年間窒素無機化量は、壮齢林の斜面下部で146kg、上部で120kg、幼齢林の斜面下部で83kg、上部で54kgと推定された。また、窒素無機化過程が土壌含水率およびpHの違いによってどの様な影響を受けるかを、反応速度論によって解析した。土壌含水率は、最大溶水量の40,60,80%(含水率40,60,80%)に調節した。含水率60%の土壌では、pHを調節するためにCaCO_3を0,600,1800mg・100g0,600,1800mg・100g^<-1>施用した。培養温度は前回同様3温度で行った。培養土壌は、NO_3-N量の増加にともないpH(H_2O)が低下した。硝化抑制作用が、pHの低下した土壌で現れたが、CaCO_3施用でpHの上昇した土壌では見られなかった。硝化抑制は、温度が高いほど、含水率が低いほど顕著であった。含水率40%の窒素無機化曲線は、乾土効果によって易分解性窒素が増大し他処理と著しく異なった。含水率60%と80%およびCaCO_3施用と無施用とでは、硝化抑制の有無に係わらず窒素無機化曲線に著しい違いがなかった。以上の事から、in vitro培養では、著しい乾燥に注意を要する。培養の際のpH調節は、特に必要がないと結論された。また、反応速度論を用いての現実林地の土壌窒素無機化量の測定においても、土壌含水率やpHをあまり考慮する必要はない。
古代ギリシア・ローマ時代の観劇施設の動線から見た平面分析

古代ギリシア・ローマ時代の劇場41例と円形闘技場10例を対象して、古代ギリシア・ローマ時代の観劇施設における通路および観覧席の分析より以下の結論が得られた。1こうした観劇施設において、通路の配置パターンおよび、水平通路と放射状の階段通路によって囲まれた観覧席ブロックの規模は、建設年代や建設された地域とはほとんど関連性を持っていない。また、客席の傾斜角度にもほとんど変化は見られない。2水平通路と放射状の階段通路で囲まれた観覧席ブロックの規模は一般的に、劇場では40m^2から140m^2ぐらいまで、円形闘技場では60m^2から200m^2ぐらいの間におさまっている。これを観客数に換算すれば劇場では72人から245人、円形闘技場では109人から364人の間に相当する。3水平通路と放射状の階段通路で囲まれた観覧席ブロックは、左右対称に同じ大きさのものが配置されている。しかし、すべての観覧席ブロックの広さが等しい場合はそれほど多くはない。むしろ、劇場では両端部あるいは、それに隣接する観覧席ブロックの大きさを若干が異なる場合の方が多い。円形闘技場でも長軸上または短軸上の観覧席ブロックの大きさのみをその他の部分よりも若干変化する場合が多い。しかしながら、こうした観覧席ブロックの広さの相違は、せいぜい20m^2ほどの範囲におさまっている。つまり、劇場や円形闘技場での観覧席の広さをできる限り同じような大きさに揃えようとすることが意図されていた。そして、面積上の微調整は、劇場では両端部で、円形闘技場では長短軸上の観覧席ブロックでなされていた。4観覧席ブロックの面積や配置はギリシア・ローマ時代を通じてほとんど変化していないが、重要な変化は観覧席下にヴォ-ルトによる通路とそれにつながる階段通路がローマ時代になって出現したことである。この階段通路は1本あたり140m^2ほどの、円形闘技場では170m^2ほどの広さの観覧席に対応している。すなわち、古代ギリシア・ローマ時代の観劇施設の通路は1本あたり260人ほどの観客に対応して計画されていたと見なせる。1)古代ギリシアとローマ時代の観劇施設の資料・図面の収集は、劇場については45例、円形闘技場については15例であった。それらの図面は、すべてパソコンに図面データとして整理した。2)本年度は劇場の平面図の分析(37例)を行った。その概要は以下のとおりである。a)観覧席の大きさは255m^24575m^2までの範囲で特定の大きさに集中することなく広がり、3000m^2を越える例は特に大きな劇場といえる。その大きさは地域的、年代的な偏りも見せていない。b)座席の大きさを見ると、奥行きは50cm91cm、高さは30cm46cmであり、年代上および地域上の偏りは特に見られない。ただし、ローマ時代の劇場の座席の高さは、ギリシア劇場の場合よりも若干そのバラツキが小さい傾向が見られる。c)通路パターンは5つに分類された。

その半数強は水平通路で二段の観覧席に分かれ、放射状に二段の観覧席を貫通して階段通路が延びる場合と、同じく水平通路で二段の観覧席に分かれるが、上段の放射状階段が下段のそれの2倍置かれる場合である。通路パターンと年代、地域はほとんど関係していない。d)水平通路と階段通路で囲まれた観覧席の大きさは20m^2390m^2までさまざまであるが、50m^2100m^2の間にあることが多い(つまり83人167人分)。この大きさは劇場の全体の大きさ、年代、地域のいずれとも相互の関係はきわめて薄い。e)水平通路と階段通路で囲まれた観覧席の大きさは、ひとつの観劇において全て同じであることはきわめて少なく、若干の相違を見せながら、中心軸に対して左右対称に配置されている。3)現段階における結論劇場の観覧席の平面の形は、古代ギリシアでは半円より大きく、古代ローマでは半円という大きな相違があった。しかし、観覧席の規模や通路パターン、水平通路と放射状階段通路で囲まれた観覧席の大きさなどの比較から、その両者の間にはほとんど相違が見られない。古代ギリシア・ローマ時代の劇場41例と円形闘技場10例を対象として、古代ギリシア・ローマ時代の観劇施設における通路および観覧席の分析より以下の結論が得られた。1こうした観劇施設において、通路の配置パターンおよび、水平通路と放射状の階段通路によって囲まれた観覧席ブロックの規模は、建設年代や建設された地域とはほとんど関連性を持っていない。また、客席の傾斜角度にもほとんど変化は見られない。2水平通路と放射状の階段通路で囲まれた観覧席ブロックの規模は一般的に、劇場では40m^2から140m^2ぐらいまで、円形闘技場では60m^2から200m^2ぐらいの間におさまっている。これを観客数に換算すれば劇場では72人から245人、円形闘技場では109人から364人の間に相当する。3水平通路と放射状の階段通路で囲まれた観覧席ブロックは、左右対称に同じ大きさのものが配置されている。しかし、すべての観覧席ブロックの広さが等しい場合はそれほど多くはない。むしろ、劇場では両端部あるいは、それに隣接する観覧席ブロックの大きさを若干が異なる場合の方が多い。円形闘技場での長軸上または短軸上の観覧席ブロックの大きさのみをその他の部分よりも若干変化する場合が多い。しかしながら、こうした観覧席ブロックの広さの相違は、せいぜい20m^2ほどの範囲におさまっている。つまり、劇場や円形闘技場での観覧席の広さをできる限り同じような大きさに揃えようとすることが意図されていた。そして、面積上の微調整は、劇場では両端部で、円形闘技場では長短軸上の観覧席ブロックでなされていた。4観覧席ブロックの面積や配置はギリシア・ローマ時代を通じてほとんど変化していないが、重要な変化は観覧席下にヴォ-ルトによる通路とそれにつながる階段通路がローマ時代になって出現したことである。この階段通路は1本あたり140m^2ほどの、円形闘技場では170m^2ほどの広さの観覧席に対応している。すなわち、古代ギリシア・ローマ時代の観劇施設の通路は1本あたり260人ほどの観客に対応して計画されていたと見なせる。
戦後日本における公共圏としての論壇に関するメディア史的研究

総合雑誌を中心とする論壇の「衰退」や、インターネットを中心とする新しい論壇の「誕生」といった現象の背後で進行してきたメディア史的な変動の過程について、中長期的なスパンで実証的に分析した。論壇的公共圏の成立の重要な契機として、進歩的文化人による「革新幻想」公共圏の形成があったことを示し、さらに論壇的公共圏の変容を解明するために、様々なタイプの雑誌メディアの変容過程について調査している。平成21年度は、まず戦後論壇的公共圏の全体像を把握するための基礎的作業として、主要な総合雑誌の目次の複写と執筆者情報の調査をおこないデータベース化を進めた。それと並行して、文献調査、および先行研究の収集整理をおこなった。他方、個別の知識人やジャーナリストに着目して事例研究に取り掛かった。具体的な成果としては、知識人論の歴史社会学の観点から竹内洋が「革新幻想の戦後史」を『諸君!』(2009年6月号まで)および『正論』(2010年3月号から)に連載中である。またメディア知識人としての清水幾太郎論の試みも発表した(「清水幾太郎--正系インテリに抗った論壇の田中角栄」『諸君!』2009年6月号、「メディア知識人の運命」『中央公論』2010年4月号)。このほか、佐藤卓己がメディア史の観点からジャーナリスト野依秀市を取り上げて「天下無敵-戦後ジャーナリズム史が消した奇才・野依秀市」を『考える人』に連載中である(第一回2009年春号第五回2010年春号)。研究代表者の竹内洋は前年度から引き続き、戦後の進歩的文化人によって形成された「革新幻想」の公共圏に関する研究成果を「続・革新幻想の戦後史」として雑誌『正論』にて連載中である。またそれと並行して、多様な媒体で活躍する「メディア知識人」の先駆となった清水幾太郎の軌跡を辿る「メディア知識人の運命」を中央公論Webページにて連載中である。また共同研究としては、前年度は各自が文献収集等の予備調査を行ってきたが、本年度から研究会合を開催し共同討議を始めた(2010年8月・2011年1月)。8月の第1回会合では竹内が総合雑誌の受容史を概観しつつ全体の方針を決めた。また研究協力者として歴史社会学やメディア史を専攻する若手研究者に参加してもらうことになった。1月の第2回会合では研究協力者の大澤聡氏(学振特別研究員)が戦前の論壇時評史について、また研究分担者の稲垣恭子氏(京大)が戦後女性文化人の系譜についてそれぞれ報告し、共同討議を行い、総合雑誌の分担を決めた。研究代表者の竹内洋は、戦後の進歩的文化人によって形成された「革新幻想」の公共圏に関する研究成果を「続・革新幻想の戦後史」として雑誌『正論』にて連載し、それをもとに『革新幻想の戦後史』を中央公論新社から刊行した(10月)。また共同研究としては、6月の第3回会合では佐藤卓己「岩波文化と雑誌メディア」、井上義和「『キング』の時代から『文藝春秋』の時代へ」の2本の報告受けて、雑誌のメディア論的分析方法について討議を行った。10月の第4回会合では白戸健一郎「国民雑誌の輿論指導--『諸君!』(1969-2009)における政治主義の光芒」、松永智子「マジメ週刊誌『Newsweek日本版』の短い春-TVとネットのあいだ-」の2本の報告を受けて、1980年代以降に新たに要請されてくる雑誌メディアの社会的機能について討議を行った。12月の第5回会合では富田英典「ネット論壇に関する一考察」、長崎励朗「『朝日ジャーナル』-若者論壇における台風の目?」、赤上裕幸「未来学的論壇のゆくえ-『放送朝日』『調査情報』を中心に」の3本の報告を受けて、2000年代のネット論壇の動向、196080年代の若者論壇および1960年代の「新京都学派」について討議を行った。さらに産経新聞社『正論』編集部の上島嘉郎氏に保守系論壇誌の変容と現状について講演していただいた。また成果物の編集方針と刊行スケジュールについて話し合った。
極値制御方式を用いたエンジン・パワートレインの実用的制御

本研究では,連続可変動弁機構付きのV型6気筒SI(Spark Ignition)エンジンを制御対象として,(1)エンジン始動制御,(2)トルクデマンド制御を実現する制御手法を開発し,ベンチマークテストを行いすべての設計仕様が満足されていることを確認した.エンジン始動制御では,吸気バルブリフト量のみを主体としてエンジン制御をおこない,離散時間極値探査制御を実現した.また,トルクデマンド制御では,吸気バルブリフト量の制御にスミスのむだ時間補償に基づくセルフチューニング制御を応用し,ロバストな制御を実現した.本研究では,連続可変動弁機構付きのV型6気筒SI(Spark Ignition)エンジンを制御対象として,(1)エンジン始動制御,(2)トルクデマンド制御を実現する制御手法を開発し,ベンチマークテストを行いすべての設計仕様が満足されていることを確認した.エンジン始動制御では,吸気バルブリフト量のみを主体としてエンジン制御をおこない,離散時間極値探査制御を実現した.また,トルクデマンド制御では,吸気バルブリフト量の制御にスミスのむだ時間補償に基づくセルフチューニング制御を応用し,ロバストな制御を実現した.今年度の研究成果は下記の3点にまとめることができる。1.火花点火(SI)エンジンの始動時のMLDモデルの構築のため、社団法人計測自動制御学会制御部門の調査研究会「エンジン・パワートレイン先端制御理論調査研究会」が提案しているシミュレータを解析し、シミュレータに含まれる各要素と要素間の関連を多角的に検討し、数式モデルの作成に成功した。2.一般のMLDモデルに対する予測型極値制御手法の定式化の前段階として、極値制御方式による始動制御方式を確立した。そこでは、従来法で問題となっていた噴き上がりなどの過渡応答改善のため、ニューラルネットワークを導入し、事前にモデルに基づく学習を行うことで、大幅は過渡応答改善が得られることを示した。さらに、適応フィードバック線形化手法を用いる可能性について検討し、過渡応答改善には問題は残るが、今後のパラメータ調整などにより、十分SIエンジンの始動制御に貢献できることが数値シミュレータ試験により示された。極値制御方式を用いた場合には、最終的には非モデルベース制御となり、適応フィードバック線形化手法の場合にはモデルベース制御となる。3.得られた数式モデルをベースとして、エンジン・パワートレインに対するMLDモデルの構築を行った。また、得られたMLDモデルをMATLAB/Simlink(Matlab/Simulink)上に展開し,シミュレータと比較することで,MLDモデルの妥当性について多角的に検討した。1.で作成した数式モデルでは、任意関数表現が含まれており、その影響で構築したMLDモデルにも任意関数を含むことになった。今年度の成果から、所属学生が第36回制御理論シンポジウムにて発表された「極値探索制御を用いたスロットル角制御手法とSIエンジン始動制御への応用」に関して「計測自動制御学会制御部門学術奨励賞」を受賞した。また、所属学生が「自動車技術会大学院研究奨励賞」を受賞することができた。エンジン・パワートレインの制御においては,過去の経験を取り入れることのできる,「表引き」や「If-thenルール」などを基礎とした制御方式が,主流として用いられていたが,近年,開発期間と作業量の削減のため,モデルベース手法が取りいれられるようになってきた.このような背景の元で,(社)計測自動制御学会では,「エンジン・パワートレイン先端制御理論調査研究会」が発足し,(1)エンジン始動制御門問題,(2)トルクデマンド制御問題の2つのベンチマーク問題を,モデルに基づいて解決する研究が行われている.本研究では,連続可変動弁機構付きのV型6気筒SI(Spark Ignition)エンジンを対象として,上記2つの問題に対して設計仕様を完全に満足する手法を,それぞれ提案した.始動制御における目的は,エンジンを短期時間でスムーズに始動することであるが,従来はスロットル角と点火時期を主体としてエンジン速度を制御しており,始動性,燃費の観点から良い制御結果が得られていない.提案法では,吸気バルブリフト量のみを主体としてエンジン制御おこない,離散時間極値探査制御を応用することで,制御仕様すべてを満足する方法を提案した.一方,トルクデマンド制御における目的は,要求トルクを短時間で正確に実現することであるが,従来は,「表引き」を利用した制御をしており,エンジン個別のバラツキや経時変化を考慮することができない.提案法では,吸気バルブリフト量の制御にスミスのむだ時間補償に基づくセルフチューニング制御を応用し,ロバストな制御を実現した.提案した手法は,それぞれのベンチマーク問題におけるシミュレータでその有効性が確認できた.
理科授業で学習困難や才能を示す児童生徒への特別支援の方策に関する研究

通常学級で学習困難を示しながらも理科で才能を併せもつ「二重に特別な」(2Eの)児童の特別な学習ニーズを識別して、理科の学習を個性化する方策を探ることを目標とした。そのために初年度は、通常学級における学習困難な児童について、教師によるその才能の認識を調べるために、独自のチェックリストを開発した。そして、公立小学校8校で、36学年の1組ごとに、「学習につまずく」児童(LD等発達障害と認定されない者を含む)を約2名選んで、同数の普通の児童も併せて、「学習全般で優れた行動のチェックリスト」を学級担任に、「理科で優れた行動のチェックリスト」を理科担当教師に評定してもらった。得られた結果から、チェックリストの項目をより妥当なものに吟味して、質問紙を洗練できた。また学級担任と理科担当教師が児童の学習全般と理科の行動を照合することによって、2E児の隠れた得意な学習領域・方法を認識できることが分かった。二年目は、前年度の調査で対象者として抽出された「学習につまずく」児童のうち、「理科才能行動チェックリスト」で才能を示した(2Eの)児童を追跡調査した。4・5年生の2E男児各1名を含む学級で、理科担当教師が行った各々一単元の授業を記録観察した。まず当該単元の観点別評価基準表(ルーブリック)を開発して、対象児等について教師が単元進行中に評価を行った。また「支援のポイント」を教師に提示して、授業に工夫を加えた。さらに評価シートによって、児童に自己評価および他者評価させた。これらの試行的授業実践を通じて、2E児の創造的活動や動機づけの高まりを明示できた。一人の2E児が含まれる授業全体の記録と当該児の学習行動の分析によって、理科の授業の具体的な単元で、2E児の指導モデルの先駆例が提示された。通常学級で学習困難を示しながらも、特殊領域・方法に関して、とくに理科で才能を併せもつ「二重に特別な」児童生徒の特別な学習ニーズを識別して、理科の学習を個性化する方策を探ることを目標とした。そのために今年度は、通常学級における学習困難な児童生徒について、教師がその才能についてどれだけ認識しているのかを調べることを目的として、まずアメリカ等の研究・実践の資料に基づいて、独自のチェックリストを開発した。そして、愛媛県松山市教育委員会を通じて、選定された同市内の小学校に、開発したチェックリストの質問紙調査を依頼した。8校で4学年(36)、1組ずつ、まず「学習につまずく」児童(LD等発達障害と認定されない者を含む)を1組約2名選んで、同数の普通の児童も併せて、学級担任と理科担当教師に、質問紙に回答してもらった。「学習全般で優れた行動のチェックリスト」は、学習、創造性、意欲、空間的能力の観点から、日常(教科全般・教科外)的な学習場面での才能行動について40項目を、学級担任が4段階評定した。また「理科で優れた行動のチェックリスト」は、関心・意欲・態度、科学的な思考、技能・表現、知識・理解の観点から、理科全般での才能行動について60項目を、理科担当教師が4段階評定した。得られた結果から、まずチェックリストの項目をより妥当なものに吟味して質問紙を洗練できた。また学級担任と理科担当教師が、児童のふだんと理科の行動を照合することによって、隠れた得意な学習領域・方法が浮かび上がらせられることが分かった。

次年度は、理科全般で妥当なチェックリストを基に、学年・領域・単元ごとのチェックリストを作成して、学習困難児の優れた領域・単元を見出し、その領域で才能を生かす(才能を利用して学習困難を補償し、学習意欲・自信をもたせる)学習方法を開発する予定である。通常学級で学習困難を示しながらも、特殊領域・方法に関して、とくに理科で才能を併せもつ「二重に特別な」(2Eの)児童生徒の特別な学習ニーズを識別して、理科の学習を個性化する方策を探ることを目標とした。そのために今年度は、前年度に実施した公立小学校の調査において対象者として抽出された「学習につまずく」児童のうち、今回開発された「理科才能行動チェックリスト」で才能を示した児童を追跡調査した。4年生および5年生の男児各1名を含む学級で、理科担当教師が行った各々一単元の授業を記録観察した。主な目的は、学習困難児・通常児の理科に関する才能行動をより詳細に把握すること、また理科の具体的な単元について、学習困難児の才能を生かすような学習上の支援(働きかけ)・評価のポイントを実践的・開発的に提案することであった。このために,まず理科の当該単元の観点別評価基準表(ルーブリック)を開発して、対象児等について教師が単元進行中に評価を行った。また「支援のポイント」を教師に提示して、児童が図入りのプリントに描き込む作業を多用したり、物作り等じかに触れる活動を多く取り入れたり、グループ(班)活動で他児との協力を促進したりした。さらに、単元の事後に児童に自己評価シートで、思考・関心・自信・意欲等について評定させた。また他者評価シートで、同じ班の他児について、技能・努力について評価させた。これらの試行的授業実践を通じて、対象児の創造的活動や動機づけの高まりを明示できた。一人の2E児が含まれる授業全体の記録と当該児の学習行動の分析によって、理科の授業の具体的な単元で、2E児の指導モデルの先駆例が提示された。
同位体から見たアジア大陸起源硫酸イオンの日本への長距離輸送

平成6年10月から平成7年12月まで、24時間毎に富山において降水を採取し、その化学成分・同位体比を測定し、その変動を観測した。塩化物イオン濃度は58月は2ppm以下、9月以降は20ppm以下であった。塩化物イオン濃度が1ppm以下の時、そのNa/CIイオン比は海水の値(0.56)よりも小さく、夏季には人為起源の塩化物イオンの存在が認められた。非海塩性(nss-)硫酸イオンの濃度は58月の2.5ppm以下に対し、9月以降は5ppmまでと増加が認められた。一方、降水中の硝酸イオンとnss-硫酸イオンの比は5・6月は0.71.2程度であったが12月には0.20.6程度と連続的に低下していく傾向が認められ、nss-硫酸イオン濃度が、58月と9月12月の期間で大きく異なることとは対照的であった。降水中の硫酸イオンの硫黄同位体比は、57月は-14%、810月は15‰であった。この同位体比は、海水起源の硫酸イオンの同位体比と非海塩性硫酸イオンの同位体比との荷重平均値であるので、この関係を用いて非海塩性硫酸イオンの同位体比を求めた。その結果、非海塩性硫酸イオンの同位体比は、5月7月の上旬は、-13‰であった。従来夏季には大陸起源の硫酸イオンの長距離輸送はないとされていたが、このように高い同位体比は、夏季にも大陸起源の硫酸イオンの長距離輸送があることを示唆する。8月下旬から10月では、硫黄同位体比は03‰とマイナスの値がなくなり、11・12月は07‰と更に値が大きくなって、大陸からの硫酸イオンの寄与が強まっていることが判明した。また、硫黄同位体比の増加と硝酸/nss硫酸イオン比の減少の間には、良い相関が見られ、大陸起源の硫黄イオン(δS=5‰、NO3/nssSO4=0.2)と国内の硫酸イオン(δS=-2‰、NO3/nssSO4=1.5)が色々な割合で混合している状況が明らかになった。北陸地方にある富山市において一ケ月毎に降水を採集し、その化学成分と、降水の酸素・水素同位体比を測定した。また、降水中の硫酸イオンを硫酸バリウムとして回収し、その硫黄同位体比の測定も行った。その結果、富山の降水中の非海塩性硫酸イオンの濃度は春・夏には23ppmであったが、9月から上昇を始め、冬期には57ppm程度にまで達した。一方、非海塩性硫酸イオンの硫黄同位体比は、5月9月は-0.041.24%_0であったが、冬期には1月の4.22%_0を最高に24%_0の範囲にあった。アジア大陸の石炭中の硫黄の同位体比は46%_0程度と報告がなされており、富山の冬期の硫黄同位体比の上昇は、アジア大陸起源の硫酸イオンの寄与があることを示している。このように富山において、冬期にアジア大陸からの硫酸イオンの長距離輸送があることが、硫黄同位体比の面からも裏付けられた。また冬期以外の1%_0以下の硫黄同位体比は国内の石油中の硫黄によるものと考えられる。富山の対照として、同様にアジア大陸の近傍に位置する、沖縄県の石垣島においても一ヶ月毎に降水を集め同様の成分について分析をおこなった。石垣島では年間を通じて非海塩性の硫酸イオンの濃度は12ppmと一定であった。この事は大陸からの寄与を受けてないように見られたが、非海塩性硫酸イオンの硫黄同位体比は46%_0と年間を通じて一定であった。この46%_0という値は富山の冬期と同様にアジア大陸の寄与を示している。石垣島では年間を通してアジア大陸の影響があることがうかがわれた。このように北陸地域以外に対照観測地点を設けたことにより、北陸地方の大陸からの輸送状況の特徴を、より一層明確にすることができた。

その結果、非海塩性硫酸イオンの同位体比は、5月7月の上旬は、-13‰であった。従来夏季には大陸起源の硫酸イオンの長距離輸送はないとされていたが、このように高い同位体比は、夏季にも大陸起源の硫酸イオンの長距離輸送があることを示唆する。8月下旬から10月では、硫黄同位体比は03‰とマイナスの値がなくなり、11・12月は07‰と更に値が大きくなって、大陸からの硫酸イオンの寄与が強まっていることが判明した。また、硫黄同位体比の増加と硝酸/nss硫酸イオン比の減少の間には、良い相関が見られ、大陸起源の硫黄イオン(δS=5‰、NO3/nssSO4=0.2)と国内の硫酸イオン(δS=-2‰、NO3/nssSO4=1.5)が色々な割合で混合している状況が明らかになった。富山において24時間間隔で降水を採取し、その化学成分・硫黄同位体比を測定した。塩化物イオン濃度は58月の期間では、ほぼ2ppm以下であったが、9月以降は最高20ppm程度までに増加した。この事から、塩化物イオンはすべて海塩起源に見えたが、そのナトリウム/塩化物イオン比が夏季には海水の半分程度であることから、富山では従来報告がなかった非海塩性塩化物イオンの存在が認められた。硫酸イオンの濃度は、58月は4ppm以下であるのに対し、9月以降は上昇して6ppm程度までとなった。海塩の分を差し引いた非海塩性硫酸イオンの濃度は、58月は2.5ppm以下であるのに対し、9月以降は5ppmまで増加とした。一方、降水中の硝酸/非海塩性硫酸イオン比は、5・6月は0.71.2であったが、次第に低下して12月には0.20.6程度であった。非海塩性硫酸イオンの濃度が、58月と9月12月の期間では階段状に異なることとは対照的であった。降水中の硫酸イオンの硫黄同位体比を測定し、それと海水寄与率から、比海塩性硫酸イオンの同位体比を求めた。その結果、非海塩性硫酸イオンの同位体比は、57月上旬の夏季でも-13‰とプラスの値が認められた。従来の研究では、夏季には大陸からの硫酸イオンの長距離輸送はないとされていたが、硫黄同位体比のプラスの値は、夏季にも大陸から硫酸イオンが輸送されていることを示唆する。8月下旬から10月の期間には、硫黄同位体比は03‰となって、マイナスの同位体比は認められなかった。この事から、この期間は5月7月に比べて、大陸からの硫酸イオンの寄与が一層強まっていることが判明した。このように、観測間隔を高密度にした観測を実施することにより、夏季における大陸から硫酸イオンの輸送を検出するなど新しい知見を得た。
野生動物肉の食素材としての機能性と効能の解明

近年、野生動物による農林被害や人的被害が増大しており、野生動物との共生関係の再構築が必要である。その方策として、野生動物肉(ジビエ)を食資源として有効利用することが望まれている。本研究ではジビエの食素材としての生理活性機能として抗酸化活性とアンジオテンシンI変換酵素(ACE)阻害活性およびビフィズス菌増殖促進作用に関する評価を行い、その有用性を見出すことを目的としている。平成30年度は野生動物肉として鹿肉と猪肉を用い、加熱消化酵素分解物による抗酸化性とACE阻害活性について食肉との比較を行った。75°C加熱後、ペプシン、トリプシンおよびパンクレアチンにより処理した各種サンプルをSDS-PAGEおよびゲルろ過クロマトフィーに供試したところ、ペプチドと推定される低分子が生じていることを確認した。各加熱消化酵素分解物をDPPHラジカル消去法とORAC法により抗酸化作用を評価した。その結果、鹿肉の加熱消化酵素分解産物の抗酸化作用は豚肉、牛肉および猪肉よりも有意に高いことが分かった。また、ACE阻害活性についても同様に、鹿肉の加熱消化酵素分解産物は有意に高いことが認められた。一方、鹿肉の消化酵素分解物のビフィズス菌増殖作用について培養法により評価した。その結果、供試した6菌種の標準菌株のうち、Bifidobacterium (B.)breve、B. longum、B. infantisとB. animalisにおいて著しい菌数の増加が認められた。これらのことより、野生動物肉である鹿肉は食素材として有用な機能を有していることが示唆された。当該年度に計画した実験を行い、サイズ排除クロマトグラフィーと逆相クロマトグラフィーにおける分画、および分画試料における抗酸化活性およびACE阻害活性成分の評価に時間を費やした。そのため、鹿肉酵素分解物の抗酸化活性およびACE阻害活性成分の同定には至っていない。現在、サイズ排除クロマトグラフィーと逆相クロマトグラフィーで分画を終え、LC/MS解析を行うところである。次年度、鹿肉の抗酸化活性ならびにACE阻害活性に寄与する成分の解明ができる予定である。一方、ビフィズス菌増殖作用の評価については、鹿肉酵素分解物にビフィズス菌増殖促進作用が認められた。さらに菌種間でその作用の違いが認められている。従って、順調に進展していると考えている。引き続き、鹿肉の消化酵素分解産物による抗酸化活性とACE阻害活性の活性成分の解明に向けた分析を行っていく。高い抗酸化活性とACE阻害活性を示した成分の同定ができた暁には、その成分について人工的に合成し、合成物質における抗酸化活性とACE阻害活性能の解析を行う。鹿肉消化酵素分解成分のビフィズス菌増殖促進作用については、モルカットで調製した試料ならびにサイズ排除クロマトグラフィーより分画した試料によるビフィズス菌増殖への影響について調べる。また、研究計画調書で記載したとおり、鹿肉を使用した乳酸発酵製品の作出と品質評価について行う予定である。

高い抗酸化活性とACE阻害活性を示した成分の同定ができた暁には、その成分について人工的に合成し、合成物質における抗酸化活性とACE阻害活性能の解析を行う。鹿肉消化酵素分解成分のビフィズス菌増殖促進作用については、モルカットで調製した試料ならびにサイズ排除クロマトグラフィーより分画した試料によるビフィズス菌増殖への影響について調べる。また、研究計画調書で記載したとおり、鹿肉を使用した乳酸発酵製品の作出と品質評価について行う予定である。鹿肉酵素分解物の各クロマト分画試料の調製および評価に時間を費やし、質量分析を行うための十分な試料調製ができなかった。従って、LC-MS/MS解析に充てる分の経費を次年度へ繰り越すこととし、次年度の経費と合わせて使用する。
バイオイメージングへの応用に向けたコロイド状メソポーラスシリカ粒子の外表面被覆

本研究課題ではコロイド状メソポーラスシリカナノ粒子(CMS)のバイオイメージング担体としての応用に向けて、CMS内部空間の精密制御法及びCMSへの温度応答性色素の封入法を開発した。細孔の鋳型となるミセルを膨潤させ、CMSの細孔径のみを4 nm - 8 nmの範囲で制御可能であった。またCMSに対しエテニレン架橋された有機シロキサンを外表面被覆することで、分散安定性の高い中空シロキサンナノ粒子が得られた。加えて、色素を導入したCMSに対し制御したpH条件下でアルコキシシランを添加することにより、内部空間での色素の温度感受性を維持しつつ粒子外表面のみを選択的に被覆することに成功した。1.研究目的:複雑な生命現象の解析に向け、蛍光プローブを用いて位置情報と温度を同時に定量的に得る手法の確立が重要性を増しており、温度応答性蛍光色素と担体との複合化が検討されてきた。しかし、これまで生体安定性と温度感受性を両立したプローブ担体は無く、温度を定量的に長期間評価することは困難であった。本研究では、コロイド状メソポーラスシリカ粒子(CMS)へ温度応答性蛍光色素を導入し、細孔内部に閉じ込めることで理想的バイオプローブ担体を作製する。2.研究手法: CMSの細孔内部に温度応答性蛍光色素を導入した後に、CMSの内部空間を維持しつつ粒子表面を選択的にシリカで被覆する。これにより、温度応答性蛍光色素を外部環境の影響から遮断可能かつ、生体安定性と温度感受性を両立した理想的バイオイメージング担体を作製する。3.研究成果:本年度はCMS表面をシリカで被覆する手法の確立、CMS内部に色素を多く導入するための中空空間の創出という二つの方針で研究を推進した。1CMSの表面シリカ被覆:CMSのメソ細孔空間を残しつつ、粒子の外表面のみをシリカで被覆する条件を探索した。弱塩基性条件下において、適切な量のテトラアルコキシシランをCMSの分散液に滴下することで、外表面の選択的な被覆に成功した。2中空型CMSの作製:コロイド状中空粒子の作製法は数多く存在しているが、非常に煩雑な操作を必要とするものが多い。申請者はCMSに架橋型有機シロキサンを被覆するだけで、自発的にシリカが溶解・再析出して中空構造のコロイド状有機シロキサンナノ粒子が出来る条件を明らかにした。1CMSの表面シリカ被覆:粒子の外表面のみをシリカで被覆する際、考慮すべき条件は膨大に存在するため、課題開始当初は相当量の労力を要すると想定していた。そのため、シリカ被覆条件は2年間に渡り長期間調査する予定であった。そのような中、本年度はゾルゲル反応の諸条件を調査したところ、塩基性条件下で適切な量のテトラアルコキシシランを添加することで、細孔内空間を残しつつCMSの外表面を選択的に被覆する条件を確立することに成功した。そのため、本研究項目は当初の計画以上に進展していると言える。2中空CMSの作製:中心的課題であった表面被覆法の確立に成功したため、色素の導入に向けてCMSの中空構造化を検討した。メソ細孔の細孔容積と比して、中空空間の細孔容積は非常に大きいため、多量の蛍光色素の導入が可能であると期待される。この手法は非常に簡便かつ温和な条件でCMSが作製できるうえ、事前にCMS内部に蛍光色素を導入することで、簡便に中空空間内部に色素を封入できることが期待される。これは、バイオイメージング担体の作製を目指す本研究課題において、非常に価値のある成果であると言えよう。3.研究成果:昨年度はCMSのメソ細孔空間を残しつつ、粒子の外表面のみをシリカで被覆する条件を確立した。さらに、色素を多く導入するための中空空間を持つCMSを簡便に作製する手法を確立した。本年度はCMS内部に色素を導入したのちに、メソ細孔空間を残しつつ表面被覆をすることで、色素の閉じ込めに成功した。得られたCMSはデンスナノ粒子に色素を導入した場合と比較して高い温度応答性を保持しており、メソ細孔内部に色素を入れることが温度応答性の保持に有用であることが明らかとなった。得られたCMSはバイオプローブとしての利用が期待される。

メソポーラスシリカナノ粒子への色素導入および閉じ込め条件の探索に2年間の実験を必要とする計画を立てていたが、効率的に実験を進めた結果、本年度の後半には色素をメソポーラスシリカナノ粒子の空間内部に閉じ込めることに成功した。さらには、温度応答性の調査まで行っており、細孔内に閉じ込めた色素は運動性を保持していることが確認できた。これにより、メソポーラスシリカナノ粒子は優れたバイオイメージング担体として利用可能である可能性を示した。これらの研究成果は既に論文として発表もしており、本研究課題は当初の計画以上に進展しているといえる。1.研究目的:複雑な生命現象の解析に向け、蛍光プローブを用いて位置情報と温度を同時に定量的に得る手法の確立が重要性を増しており、温度応答性蛍光色素と担体との複合化が検討されてきた。しかし、これまで生体安定性と温度感受性を両立したプローブ担体は無く、温度を定量的に長期間評価することは困難であった。本研究では、コロイド状メソポーラスシリカ粒子(CMS)へ温度応答性蛍光色素を導入し、細孔内部に閉じ込めることで理想的バイオプローブ担体を作製する。2.研究手法: CMSの細孔内部に温度応答性蛍光色素を導入した後に、CMSの内部空間を維持しつつ粒子表面を選択的にシリカで被覆する。これにより、温度応答性蛍光色素を外部環境の影響から遮断可能かつ、生体安定性と温度感受性を両立した理想的バイオイメージング担体を作製する。3.研究成果:昨年度までにCMSのメソ細孔空間を残しつつ、粒子の外表面のみをシリカで被覆する条件を確立し、色素を多く導入するための空間を有するCMSを簡便に作製する手法を確立した。さらに昨年度にCMS内部に色素を導入したのちに、メソ細孔空間を残しつつ表面被覆をすることで、色素の閉じ込めに成功し、得られたCMSはデンスナノ粒子に色素を導入した場合と比較して高い温度応答性を保持し、メソ細孔内部に色素を入れることが温度応答性の保持に有用であることを明らかにした。本年度は色素導入量を増加させることを目的として、シリカ類縁組成と位置づけられる有機シロキサン系にまでナノ粒子調製を展開でき、特に中空構造の有機シロキサン系のコロイド状ナノ粒子創製まで可能としたので、当初の計画以上に進展した。本研究課題ではコロイド状メソポーラスシリカナノ粒子(CMS)のバイオイメージング担体としての応用に向けて、CMS内部空間の精密制御法及びCMSへの温度応答性色素の封入法を開発した。細孔の鋳型となるミセルを膨潤させ、CMSの細孔径のみを4 nm - 8 nmの範囲で制御可能であった。またCMSに対しエテニレン架橋された有機シロキサンを外表面被覆することで、分散安定性の高い中空シロキサンナノ粒子が得られた。加えて、色素を導入したCMSに対し制御したpH条件下でアルコキシシランを添加することにより、内部空間での色素の温度感受性を維持しつつ粒子外表面のみを選択的に被覆することに成功した。昨年度はCMSの内部空間を残しつつ、粒子表面のみを選択的に被覆する手法を確立した。そこで、来年度はCMS内部に温度応答性蛍光色素を導入したのちに、同様の手法により表面被覆することで色素の封入を目指す。この際、内部空間に取り込んだ色素の蛍光強度測定を行い、メソ空間内に色素を導入する意義を明らかにする。さらに、生体内には様々なpHやイオン強度の環境が存在しており、正確な温度測定のためにはいずれの環境においても同様の温度応答性を示すのか調査する必要がある。そこで、来年度は様々な条件下において温度応答性色素を内包したCMSの温度応答性を測定し、バイオイメージングのプローブとしての適応可能性を調査する。
ラジカル的分子間Ｃ－Ｃ結合形成を鍵とする核酸系天然物の収束的合成戦略の開発

今年度、私は、前例の乏しい、炭素-酸素二重結合(C=O)結合への分子間ラジカル付加による炭素-炭素(C1-C10)結合形成反応の開発研究に挑戦し、開発した反応を高度に官能基化された複雑天然物の合成研究へと展開した。従来のアルデヒドへの分子間ラジカル反応は、C=O結合への付加で生じるオキシルラジカルの不安定性さゆえ逆反応が優先し、効率性を欠く。私は、Et3Bがラジカル開始剤およびLewis酸双方としての性質を併せ持つことに着目し、本反応形式を実現した。すなわち、4-グルコサミン由来のα-アルコキシアシルテルリドと、マンノース由来の脂肪族アルデヒドの組み合わせに対して、空気雰囲気下、Et3Bを作用させると、オキシルラジカルがホウ素原子で捕捉され安定化されたホウ素アルコキシドを経て、10連続不斉中心を有する第2級アルコールを、高立体選択的に1工程で得た。この際、反応条件を種々詳細に検討することで、中程度の収率で付加体を得た。また、本化合物の全立体化学は、高酸化度天然物ヒキジマイシンのC1-C11の11連続炭素鎖主骨格と完全に一致する。加えて、私はLewis酸としてジエチルアルミニウムクロリドを添加することで、一般に脂肪族アルデヒドに比してカルボニル炭素の求電子性が低いとされる、芳香族アルデヒドへの分子間ラジカル付加反応をも実現し、受容体となるアルデヒドの適用範囲を拡大した。本成果は、生物活性天然物にとどまらず、機能性有機分子を含めた様々な分子の合成に適用できるため、精密有機合成化学を刷新する革新的な方法論となる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度、私は、前例の乏しい、炭素-酸素二重結合(C=O)結合への分子間ラジカル付加による炭素-炭素(C-C)結合形成反応の開発研究に挑戦した。本化合物の全立体化学は、高酸化度天然物ヒキジマイシンのC1&#8210;C11主骨格と完全に一致する。この結果は、先に実現した反応形式が、ヒキジマイシンを始めとする様々な高酸化度天然物の迅速な収束的全合成に適用可能であることを実証する、極めて画期的な研究成果である。加えて、私は、適切なアルミニウムないしホウ素Lewis酸を添加することで、芳香族アルデヒドへの分子間ラジカル付加反応をも実現し、受容体となるアルデヒドの適用範囲を拡大した。本年度において彼が達成した研究成果は、生物活性天然物にとどまらず、機能性有機分子を含めた様々な分子の合成に適用できるため、精密有機合成化学を刷新する革新的な方法論となる。量論量に制限された脂肪族アルデヒド上への分子間ラジカル反応の開発に成功した。開発した反応を高度に酸素官能基化された糖由来のラジカルドナー・アクセプターの組み合わせに対して適用することで、高酸化度核酸系天然物ヒキジマイシンの炭素鎖主骨格の収束的な構築に成功した。前年度に合成した合成中間体から、糖構造および核酸塩基部位の導入を経て、ヒキジマイシンの全合成を達成する。

本分子間ラジカル付加反応による合成戦略のさらなる適用可能性を実証するため、同様の戦略に基づき、核酸系天然物カプラザマイシンの全合成を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
視覚言語を用いた自然造形物のデジタルアーカイブ化に関する研究

現在,工業製品のデザインで用いられている3次元CADシステムでは,面の接合部やコーナ部などの空間曲線を美しくなるように制御することが難しく,そのCADデータをもとに削りだしたクレイモデルをさらにモデラが玉成することで理想となる曲線(面)を作り出しており,その作業は多大な工数を必要としている.そこで,本研究では,空間曲線の性質を定量化する手法の開発を行い,それを用いてさまざまな美しい空間曲線がどのような性質とその組み合わせでできているかを同定することを目的とした.具体的には,まず,空間曲線の性質を分析するシステムの開発を行った.次に,数学曲線や自然造形物,製品における空間曲線の曲率半径・捩率半径から曲率対数分布図,および捩率対数分布図を作成し,これらの空間曲線の性質を同定した.次に,本システムを応用し,曲面を構成する曲率線群の分析を行った.その結果,曲面の性質を定義する曲率線の性質とその接続位置の変化,さらにその組み合わせを同定することができた.最後に,曲率対数分布図,および捩率対数分布図から性質を制御した美しい空間曲線を創成するシステムの開発を行った.現在,工業製品のデザインで用いられている3次元CADシステムでは,面の接合部やコーナ部などの空間曲線を美しくなるように制御することが難しく,そのCADデータをもとに削りだしたクレイモデルをさらにモデラが玉成することで理想となる曲線(面)を作り出しており,その作業は多大な工数を必要としている.そこで,本研究では,空間曲線の性質を定量化する手法の開発を行い,それを用いてさまざまな美しい空間曲線がどのような性質とその組み合わせでできているかを同定することを目的とした.具体的には,まず,空間曲線の性質を分析するシステムの開発を行った.次に,数学曲線や自然造形物,製品における空間曲線の曲率半径・捩率半径から曲率対数分布図,および捩率対数分布図を作成し,これらの空間曲線の性質を同定した.次に,本システムを応用し,曲面を構成する曲率線群の分析を行った.その結果,曲面の性質を定義する曲率線の性質とその接続位置の変化,さらにその組み合わせを同定することができた.最後に,曲率対数分布図,および捩率対数分布図から性質を制御した美しい空間曲線を創成するシステムの開発を行った.本年度における研究では,すでになされている曲線(面)における視覚言語の抽出と体系化に関する研究をベースとして,自然造形物・工芸品の曲面がどのような視覚言語とその組み合わせでできているかを解明する技術を開発し,実際に自然造形物・工芸品の分析を行うことによってその曲面を構成する視覚言語を明らかにすることを目的とした。具体的には,まず,計測された自然造形物・工芸品の曲面のデータから曲率線(空間曲線)を算出するシステムを開発した。次に,その曲率線を2つの投影面に投影することにより,2本の平面曲線を取得し,その平面曲線を曲率単調曲線に分割した。さらに,それらの曲線の性質を曲率対数分布図で表し,その結果から曲率線を構成する視覚言語を同定した。ここで,従来研究にも自然造形物・工芸品の曲線がどのような視覚言語であるのかを同定した研究はあったが,その対象は断面やシルエットなどの平面曲線のみであり,分析対象における曲面の性質を抽出するものではなかった。本研究では曲面を構成する曲率線という空間曲線を対象とすることで,今まで性質の特定ができなかった曲面そのものの分析を可能にした。最後に,それらをデジタルコンテンツ制作や工業製品の曲面創成に再利用するため,デジタルアーカイブ化の糸口を探ることも目的とした。つまり,自然造形物・工芸品の"図面集"の制作についてのフィージビリティスタディと換言できる。ここで,研究対象を自然造形物や工芸品としたのは,工業製品はヒトが作ったものであり"図面"が存在するが,自然造形物や人が経験や勘で作る工芸品には"図面"が存在しないからである。また,これにより,自然造形物・工芸品の醸し出す特有の美しさの本質的要因を解明でき,コンテンツ制作のみならず,家電や自動車といった工業製品の形状デザインに自然造形物や工芸品の美しさを応用することもできると考えた。現在,工業製品のデザインで用いられている3次元CADシステムでは,面の接合部やコーナ部などの空間曲線を美しくなるように制御することが難しく,そのCADデータをもとに削りだしたクレイモデルをさらにモデラが玉成することで理想となる曲線(面)を作り出しており,その作業は多大な工数を必要としている.そこで,本研究では,空間曲線の性質を定量化する手法の開発を行い,それを用いてさまざまな美しい空間曲線がどのような性質とその組み合わせでできているかを同定することを目的とした.具体的には,まず,空間曲線の性質を分析するシステムの開発を行った.次に,数学曲線や製品における空間曲線の曲率半径・捩率半径から曲率対数分布図,および捩率対数分布図を作成し,これらの空間曲線の性質を同定した.次に,本システムを応用し,曲面を構成する曲率線群の分析を行った.その結果,曲面の性質を定義する曲率線の性質とその接続位置の変化,さらにその組み合わせを同定することができた.最後に,曲率対数分布図,および捩率対数分布図から性質を制御した美しい空間曲線を創成するシステムの開発を行った.

現在,工業製品のデザインで用いられている3次元CADシステムでは,面の接合部やコーナ部などの空間曲線を美しくなるように制御することが難しく,そのCADデーダをもとに削りだしたクレイモデルをさらにモデラが玉成することで理想となる曲線(面)を作り出しており,その作業は多大な工数を必要としている.そこで,本研究では,空間曲線の性質を定量化する手法の開発を行い,それを用いてさまざまな美しい空間曲線がどのような性質とその組み合わせでできているかを同定することを目的とした.具体的には,まず,空間曲線の性質を分析するシステムの開発を行った.次に,数学曲線や自然造形物,製品における空間曲線の曲率半径・捩率半径から曲率対数分布図,および捩率対数分布図を作成し,これらの空間曲線の性質を同定した.次に,本システムを応用し,曲面を構成する曲率線群の分析を行った.その結果,曲面の性質を定義する曲率線の性質とその接続位置の変化,さらにその組み合わせを同定することができた.最後に,曲率対数分布図,および捩率対数分布図から性質を制御した美しい空間曲線を創成するシステムの開発を行った.