hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自動開閉式採集用中層トロール網の開発に関する研究

その結果,設定流速0.751.5m/s(曳網速度2.04.0kn)において3段のネットが順次開口された際に,網フレームの前傾角度はそれぞれ4.76.9°,3.57.2°,5.57.9°となり,網フレームは設定流速または開口段によって前傾角度に大きな差がなく,ほぼ目標とした5°程度の前傾姿勢を保持することができた。2)網口開閉型層別採集トロール網は,ネットの装着段数を増やしたときに綟網の抵抗によって開閉装置が作動しにくくなる可能性が考えられるので,網口開閉型に対してコットエンド開閉型(開口面積:0.6m×0.6m)の層別採集トロール網を試作した。長さ1.5mの前部ネットの後端に長さ2.0mの後部ネット3個を開閉フレームに取り付けて大型回流水槽で実験した結果,流速1.5m/s(曳網速度4.0kn相当)で手元スイッチの操作により後部ネットの開閉がスムーズに動作することが確認された。次年度は,今年度行われた水槽実験で得られた結果をもとに,網口1.5m×1.5mの小型層別採集中層トロール網を製作し,実海域において網口開閉及びコットエンド開閉の動作状況を確認した上で,調査船にて稚仔魚の層別採集試験を実施する。昨年度では,網口またはコッドエンドが自律開閉する新しい仔稚魚の定量層別採集トロール網を設計した。網口開閉型では113の模型を,コッドエンド開閉型では長さ1.5mの前部ネットの後端に後部ネット3個を開閉装置に取り付けたものをそれぞれ用いて回流水槽で実験した結果,両方とも各段ネットの自律開閉がスムーズに動作することが確認されている。本年度では,試作した実物による海上実験を行ったので,その成果を以下に示す。1.ネットを4個装着した開口面積2.0m^2の網口自律開閉型層別採集トロール網を試作し,水産工学研究所属のたか丸において相模湾で実験を実施した。船速2.04.Okt,ワープ長50300mの条件で定常曳網時の網口フレームの傾斜角度および曳網水深を小型メモリー式傾斜計と小型メモリー式水深計を用いて計測した。その結果,模型実験で得られた結果と同様に何れのネット開口時に網口フレームは概ね510°程度の前傾角度を示し,同じ速度ではネットの開口段にかかわらずフレームの傾きに変化は殆ど見られなかった。また,ネットの開閉を設定時刻によって動作する傾斜曳きにおいて,各段のネットが予定時刻通りに円滑に開閉されたことも確かめられた。2.小型MOHTフレームに長さ6.0mの前部ネットを取り付け,その後端に開閉ネットが5個装着されたコットエンド開閉装置を取り付け,館山湾で実験を実施した。ワープ長100-250m,船速2.0-4.5ktの条件で定常曳網時の採集具の水深,網口フレームと開閉フレームの傾斜角度などを計測した結果,船速の増加に伴う曳網水深の変化が小さく,網口フレームも常に直立に近い姿勢を保持することができた。また,プログラム制御によるネットの自律開閉も円滑に動作することが確認された。このように,本研究で開発した網口またはコッドエンドが自律開閉する仔稚魚層別採集トロール網は,何れも4.0kt以上の高速曳網が可能であり,目的水深の仔稚魚を定量的に採集することができるので,今後標準的な資源調査用の仔稚魚採集具として,それらの普及が期待される。
知的情報処理を利用した交通行動モデルの適用に関する研究

本研究では、「知的情報処理」を利用した交通行動分析モデルを構築し、都市交通政策評価への適用性を検討した。特に交通行動者の意思決定構造を明示的に表現する精緻な交通行動分析モデルを構成し、交通行動メカニズムを基本とする都市交通政策の影響分析を可能とした。1)「知的情報処理」に関する主要な要素技術を概念的に整理した。これらの要素技術は有機的に統合することで多様な意思決定モデルを構成できる。さらに具体的な交通行動分析モデルへの適用性を検討し、知的情報処理の利用に関する今後の方向性を整理した。2)交通行動者の1日の交通行動を段階的に記述する「ファジィ交通行動モデル」を構築した。各判断に適切な「知的情報処理」の要素技術を適用することにより、交通行動パターンの推計精度が向上し、交通行動の意思決定を明確に表現可能なモデルが構築された。3)知的情報処理の課題である知識獲得の例として、「機械学習」の導入方法を検討した。ここでは、「ファジィ決定木分析」(ID3、ファジィID3など)を用いて、観測された交通行動パターンから帰納的に推論知識を学習する交通行動モデルが構成された。4)「交通行動モデル」の適用方法に関して、都市交通現象を「複雑系」として捉え、「人工社会シミュレーション」を構成する方法を提案した。これより個別の交通行動変化の相互作用から生じる都市交通の「創発現象」を観測する基本的手順が整理された。5)都市圏域での交通政策に対する「インパクト評価手順」を示し、「交通行動モデル」を都市交通政策評価に適用した。具体的には、「混雑料金政策」を対象として、各交通行動者の交通行動変化を推定した。これにより、都市全体での交通現象変化の推定に加えて、都市交通政策導の個別交通行動パターンに与える具体的な影響評価が可能となった。本研究は、知的情報処理を用いた交通行動モデルを用いて、的確な都市交通政策評価を行うことを目的としている。本年度は初年度として、「時空間制約を考慮した個人の交通行動モデル」を交通行動記述ユニット群として体系的に構成するため以下の手順によって研究を実行した。1)既存の交通行動モデルの問題点を整理するとともに、PT調査を基本とする広域的交通計画と補完的調査に基づく個人行動分析方法を整理した。また都市交通政策評価の観点から交通行動モデルに必要な要件について体系的に検討を行い、基本的なモデル構造を明確にした。2)知識利用型交通行動モデルを形成するため、「ソフトコンピューティング」の特徴と有効性を整理した。特に中心的手法である「ファジィ推論」と確率的方法と統合による実用的モデルを提案した。またファジィ数により、交通行動の「時空間的制約」(プリズム)を定量的に表現した。3)人間の活動時間配分と交通行動を推計する基本モデル群として、(1)ファジィ時空間制約下の出発時刻決定モデル(交通発生・帰宅選択)、(2)ファジィ推論型ロジットモデル(機関分担)、(3)ロジットモデル駆動型ファジィ推論(目的地選択)、(4)ファジィ化ニューロ(経路選択)、(5)ロジット・NN結合モデル(交通行動パターン)を提案し、各モデル相互間の関連性について検討した。4)各モデル構成に関して、交通行動規則の自動生成を目指し、ID3など「機械学習」の方法を導入した。「交通行動パターンモデル」では選択肢集合の規定が複雑であるため、観測された行動パターンを獲得知識として、帰納的な推論過程を有する機械学習型の推論モデルが構成された。5)上記手順から構成された「交通行動推計ユニット群」を統合して、「多段階の交通行動意思決定モデル」を作成した。

また交通行動推計プロセスにおいては、個人の交通行動を活動に対応させて、トリップごとに順次推計し、一連のトリップ連鎖を表現できるモデルが提案された。6)構築された逐次推計型の交通行動モデルの適合性を検証した。まず既存データに対する個別ユニット部のモデルごとの現況再現性から各モデルのキャリブレーションを実行した。さらに「統合的モデル」として、段階的推計手順における問題点を抽出し、モデル改良の方向性を検討した。本研究は、知的情報処理を用いた交通行動モデルを用いて、的確な都市交通政策評価を行うことを目的としている。最終年度にあたり、「知的情報処理を利用した交通行動モデル」の具体的な交通政策問題への適用性を検討した。これにより、個人単位での都市交通政策の影響分析が可能となった。1)前年度に作成された「ハイブリッド交通行動モデル」の適用可能性を検討した。具体的には、個別交通行動の部分的なプロセスの改良(交通機関選択・自的地選択等の修正)を実施した。これより、トリップパターンの推計精度が向上し、個人単立での交通行動を的確に表現可能なモデルとした。2)つぎに「交通行動モデル」の適用方法に関して、都市交通現象を「複雑系」として捉え、人工社会シミュレーションによる方法を提案した。これより、個人の交通行動変化から、都市全体の交通現象を導く「創発現象」を観測する手順が提示され,その基本的な構造についての整理がなされた。3)「交通行動モデル」の推計結果の表現方法に関して、都市交通政策実施時の個人単位での交通行動変化を視覚的な交通計画情報とするため、GISを用いた時空間的な表現方法を提案した。これより、個人単位の交通行動変化だけでなく、都市全体の交通流動変化の時空間的な表現が可能となった。4)都市圏域での交通政策に対する「インパクト評価手順」を示し、「交通行動モデル」を都市交通政策評価に適用した。具体的には、混雑料金政策を対象として、混雑料金導入時の個々のトリップメーカーの交通行動変化を推定した。これにより、都市全体での交通現象変化に加えて、個人単位での混雑料金導入に関する波及的効果が観測可能となり、多角的な交通現象の理解が深まった。5)最後に、本研究で得られた成果を、「交通行動モデリング技術」および「都市交通政策評価方法」の各側面から整理した。すなわち、知的情報処理手法の交通行動意思決定プロセスの記述に関する方法論の体系的整理を行うとともに、個人の行動変化に基づく都市交通政策評価方法を示した。
複核錯体の精密設計を基軸とする分子変換法の革新と医薬リード探索

希土類金属を利用せずに高い触媒活性を有する不斉触媒を新たに開発することに成功した。新たに開発した不斉触媒を活用することで不斉四置換炭素を有する有用な化合物の合成を実践した。希土類を使用する代わりに、豊富に存在するマグネシウム触媒やマンガン触媒に関して、単核ではなく、複数の金属中心をもつ触媒を設計、合成、応用することで、高い触媒活性を獲得した。これにより従来は合成が困難であった各種窒素元素を含む光学活性ビルディングブロックを効率よく合成する手法を確立した。また、確立した手法を応用し、抗がん作用が期待される、阻害剤リード化合物の設計と周辺化合物のライブラリーを構築した。初年度にあたる23年度は、希土類金属に頼らずに高い触媒性能を生み出す設計戦略の一般化とtarget orientedな触媒開発を通じた力量向上を目指した検討を行った。本来それほど塩基性の強くない卑金属種を用いて高い塩基触媒活性を持たせるためには、従来の単核金属salen触媒には存在しない、外部0202配位場の金属種の機能開拓がもっとも重要となる。複核ニッケル触媒における予備的な検討から、「外部0202配位場金属に"歪み"をもたせ」、歪み開放を駆動力とする塩基機能の発揮が重要であることが示唆されていたので、この概念をマンガンなど他の卑金属種へ一般化するべく、各種触媒の調製を行い検討を進めた。特に、多官能性化合物の化学選択的修飾を触媒の特異な官能基認識により達成するための触媒の力量の向上に向けた検討として、天然物&医薬品合成を目的に設定しtarget orientedな触媒開発を行った。検討の結果、マンガン錯体の微調整を行うことで最良の触媒系を創製することに成功し、高い官能基耐性をもち、同時に化学選択的分子活性化に長けた触媒の開発に成功した。詳細なマンガン錯体の解析を通じ、様々な基礎情報を蓄積することができた。また、開発した新規マンガン錯体を活用することでビスオキシインドールのダブルMichael反応に成功し、連続四置換不斉炭素中心を有する天然物であるチモナンチンの初の触媒的不斉全合成にも成功した。続けて、これらの研究を通じて得られた知見を他の触媒系へと適用拡大していく予定である。医薬リード探索に直結する重要な非天然アミノ酸、特に細胞死に関与するp53とMdm2の相互作用の制御を可能とするための非天然アミノ酸として「連続4置換炭素を有するα,βージアミノ酸誘導体」の合成を実施した。イミダゾリンへの誘導を視野にいれ、イソチオシアネートエステルとケトイミンとのMannich型反応により従来合成不可能であった、連続4置換炭素を有するユニットを触媒的に合成する手法を確立した。また、より精密なデザインをin silicoで行い、スピロオキシインドール骨格を有する化合物がもっとも有望であることが判明した。そこで、その成果をもとにトリプトファンミミックになりうるオキシインドールユニットを導入した化合物の合成についても検討を進め、オキシインドールにイソチオシアナート基がついた求核剤を利用する反応系の開発に成功した。これにより各種スピロオキシインドール骨格を有するライブラリーを構築することに成功した。また、γ-ブチロラクタム骨格を基盤としたライブラリー構築を目指し、α,βー不飽和γ-ブチロラクタムを用いたビニロガス反応の拡張を行った。その結果、anti-ビニロガスマンニッヒ反応の開発に成功した。この手法を応用しアッセイ系の確立できているプロスタグランジンEP4受容体のアゴニスト(骨粗鬆症治療薬リード)に対して、有望と思われる化合物群の合成を進めた。また、別なアプローチとして、イソインドリノン骨格をもつ化合物の合成法の確立、についても実施した。これにより多面的に優れた医薬リードを探索するための基盤を確立することができた。複核シッフ塩基錯体の性質を活用した不斉合成について、徹底した検討を進めてきたが、研究の総決算ということで各種費天然型アミノ酸のライブラリー構築を実施した。また、生物活性化合物への合成応用についても合わせて徹底した検討を進めた。既に多くの触媒系を確立していたため全く問題無く検討を進めることができた。但し、検討の後半段階において、触媒を調整するために必須であるグローブボックスについて、既存の設備が故障してしまい新たに機器を調達し、それを活用した検討が必要となった。グローブボックスの納期がメーカー側の生産遅れに伴い、多少検討の実施時期が遅れてしまったが、最終的には導入された機器を最大限活用することで各種検討を仕上げ、問題無く予定した検討を行うことができた。得られた成果のうち、もっとも画期的なものとしては、二核のシッフ塩基触媒を活用したアジリジンの不斉開環反応において得られた。

これについては、二核触媒の高い不斉認識能力を最大限活かすことで、従来の触媒系では識別が不可能であった、エチル基とプロピル基のようにほとんど立体的、電子的な差異のない置換基の差でさえも、ほぼ完璧に識別することができた。これによる、位置多様性富んだアジリジンの開環反応を達成することができ、その立体選択性については、99:1以上の選択性を実現することができた。以上、繰り越しを経て徹底した検討を行うことで、複核シッフ塩基触媒系の有用性を確立し、各種生物活性化合物合成への適用、また、新たな非天然型アミノ酸の合成法の確立など、当初想定通りの成果をあげることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。有機合成化学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初、設定した課題、目標に対し、概ね順調に成果を出すことが出来た。また、途中にマンガン錯体の検証において思いがけず新たな知見を獲得することもでき、今後につなげうる成果を得ることが出来ている。in silicoでの調査の結果、当初予定していた化合物とは異なるスピロオキシインドールがもっとも有望な骨格として見いだされた。そのため、改めて骨格構築のための手法の確立に取組む必要が生じたが、結果として新たな方法論の確立に成功し、有望な化合物群を合成することにも成功した。このことから、当初の想定外の知見があったものの新たな手法の開拓を通じ、当初の目標に向け、順調な進展を達成することができたと考えている。特に大きな問題はないため、これまでに蓄積した知見を基盤にさらに触媒の開発、改良、応用展開に取り組む。これまでに得られた成果を基盤として、最終年度には有望な化合物ライブラリーの構築を実施していく。
治療後に安全にはがせるダイレクトボンディング剤の開発

矯正歯科治療において歯の表面に様々なアタッチメントを接着するダイレクトボンディング法は、治療終了後のアタッチメント撤去の際に、歯のひび割れやエナメル剥離など、歯面を損傷する可能性がある。このリスクを回避するために、剥がしたいときに剥がすことができる接着剤が理想とされる。本研究では、既存の矯正歯科用ダイレクトボンディング剤にイオン液体を導入し、通電することで簡単に剥離できるダイレクトボンディング用接着剤の開発を目指す。本研究では研究初年度として、直径の異なるチタン円柱を研磨後、アルミナサンドブラスト処理を行い、歯科用グラスアイオノマー合着材および、レジン強化型グラスアイオノマー接着剤にて合着し試料を作製した。各々の接着剤には、アンモニウム系のイオン液体を一定量混和した。作製した試料は一定時間脱イオン水中に浸漬した後に直流電流を通電し、万能試験機にてせん断応力を測定した。得られた結果として、1歯科用接着剤は、イオン液体を添加し電圧を加えたものは,剥離強度の低下を認めた。2イオン液体添加量が増加すると、流れた電流の最大値は増加し、強度低下も大きくなった。3イオン液体を加えて電圧を加えたものは界面剥離が観察された。4試料を浸漬した脱イオン水の通電性が上昇した。以上より、歯科用接着剤へのイオン液体の導入により、通電をきっかけとして剥離が容易となることが確認され、また、イオン液体は接着剤より溶出する可能性が示唆された。矯正歯科用接着剤にて接着したチタン芯は、イオン液体を介した通電処理によって易崩壊性を示すことが判明したものの、接着剤を浸漬した脱イオン水の電導性が上昇したことにより、イオン液体の溶解性が問題となることが分かった。しかし、電導性については試料によってばらつきが大きいため、浸漬試験を再度継続して行う必要があるため、進捗状況の区分としておおむね順調とした。試料を浸漬した脱イオン水の電導性が上昇したことにより、イオン液体の溶解性が問題となることが分かった。しかし、電導性は試料によってばらつきが大きいため、浸漬試験を再度継続して行い、後の細胞毒性試験に用いる適正なイオン液体濃度を考察する必要がある。このため、今後の推進方策として、まずは通電方向を変更した試料を用いて、剥離性と、イオン液体の溶出を再度測定する。すなわち、被験体としてポリカーボネートを用い、イオン液体導入接着剤にて接着し、溶出イオン液体の推定と測定を行う。また、通電方向としては、非電導体を接着することとなるため、接着界面に通電する。また、このことにより、歯科矯正用ダイレクトおボンディング材を想定した条件に近似することが可能となる。比較的高価な試薬であるイオン液体の発注を昨年度末は見送ったために生じたが、本試薬は本年度初めに購入する予定である。
ミュオンを用いた新規の非接触化学状態分析法の開発

本研究は、非破壊非接触で物質内部の元素の化学形態を解明する、全く新しいタイプの分析法の開発に挑戦する。具体的な手法として、近年開発が進んでいるミュオン元素分析法に、ミュオン特性X線構造の精密測定という新しい視点を取り込むことにした。ミュオン特性X線の放出確率は、化学形によりわずかに変化することが知られており、化学形によるミュオン特性X線の測定からこの目的を達成する。本研究は(1)実験セットアップの開発、(2)試料ごとのX線構造のデータベース化、(3)既知の混合比の標準試料の測定による方法論確立、(4)成分未知の含鉄試料への適用、という4つのステップで実施する。今年度は主に(1)と(2)について成果を挙げることができた。2018年10月に、ミュオン実験施設、RCNP-MuSICにおいてミュオン照射実験を実施した。ここで実験セットアップの構築を行うとともに、いくつかの鉄の化合物についてミュオン特性X線スペクトルを得た。鉄の主要な化合物である、Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeS、金属鉄について、詳細なデータを得ることができた。実験セットアップの構築では、2枚のプラスチックシンチレーションカウンターによりミュオン入射のタイミングを調べることにより、低バックグラウンドのスペクトルを取得することができた。これにより来年度の実験セットアップの改造に必要な基礎的なデータを得た。ミュオン照射における注目すべき結果として、酸化鉄の価数によりミュオンの捕獲比や、ミュオン特性X線の放出確率がどのように変化していくのかについて明らかにすることができた。これらのデータは、今後(3)や(4)のテーマを進めていく上で重要な基礎データとなる。本年度の目的としていた、(1)実験セットアップ構築、および(2)試料ごとのX線構造のデータベース化。についてそれぞれ想定していた研究成果を得ることができた。(1)既存の装置を用いたミュオン照射実験、具体的には2枚のプラスチックシンチレーション検出器により、ミュオンの飛来のタイミングを測定し、ゲルマニウム検出器でミュオン特性X線を測定するということを行った。遮蔽の配置についても実験中様々な条件で基礎的なデータを取得することができ、H31年度に整備の予定である実験セットアップの高度化について必要な情報を得ることができた。(2)鉄の主要な化合物である、Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeS、金属鉄について、ミュオン照射実験を行い、ミュオン特性X線の詳細なデータを得ることができた。酸化鉄の価数によりミュオンの捕獲比や、ミュオン特性X線の放出確率がどのように変化していくのかについて明らかにすることができた。これらのデータは本研究で目的とする、ミュオン特性X線の化合物ごとのデータベース化に必要な基礎データとなる。実験で得られたミュオン特性X線の放出確率を説明するために、捕獲されたミュオンの初期状態や脱励起過程についての検討を進めている。H31年度は、予定通り(1)実験セットアップの高度化、(2)典型的な鉄の化合物を対象として、ミュオン特性X線スペクトルの取得を行い、化学形に対応したミュオン特性X線構造、すなわち強度パターン(KX線やLX線のシリーズの放出確率)をデータベース化、(3)一定の成分比で試料を混合した、成分が既知の試料を対象にミュオン照射実験の実施、を目標に研究を進めていく。また、鉄の化合物の本手法以外の化学形確定の方法として、メスバウアー測定を検討しており、これらによる比較検証の方法について検討を進めていく。

(1)既存の装置を用いたミュオン照射実験、具体的には2枚のプラスチックシンチレーション検出器により、ミュオンの飛来のタイミングを測定し、ゲルマニウム検出器でミュオン特性X線を測定するということを行った。遮蔽の配置についても実験中様々な条件で基礎的なデータを取得することができ、H31年度に整備の予定である実験セットアップの高度化について必要な情報を得ることができた。(2)鉄の主要な化合物である、Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeS、金属鉄について、ミュオン照射実験を行い、ミュオン特性X線の詳細なデータを得ることができた。酸化鉄の価数によりミュオンの捕獲比や、ミュオン特性X線の放出確率がどのように変化していくのかについて明らかにすることができた。これらのデータは本研究で目的とする、ミュオン特性X線の化合物ごとのデータベース化に必要な基礎データとなる。実験で得られたミュオン特性X線の放出確率を説明するために、捕獲されたミュオンの初期状態や脱励起過程についての検討を進めている。H31年度は、予定通り(1)実験セットアップの高度化、(2)典型的な鉄の化合物を対象として、ミュオン特性X線スペクトルの取得を行い、化学形に対応したミュオン特性X線構造、すなわち強度パターン(KX線やLX線のシリーズの放出確率)をデータベース化、(3)一定の成分比で試料を混合した、成分が既知の試料を対象にミュオン照射実験の実施、を目標に研究を進めていく。また、鉄の化合物の本手法以外の化学形確定の方法として、メスバウアー測定を検討しており、これらによる比較検証の方法について検討を進めていく。
分子やその会合体、および結晶の遷移構造の探索

本研究は、分子やその会合体、および周期的境界条件を満たす結晶について、平衡構造とその間の遷移構造の探索を計算化学的手法を用いて行いその性質を検討すること、及び結晶構造に関する実験を行うことを目的としている。まず初年度(平成29年度)に当初計画に沿って、多コア(36コア)の計算機を導入し量子化学計算を実行し論文投稿や学会発表を行ったのに引き続き、平成30年度にはCNハイブリッド構造についてICQC (仏国, Menton)での学会発表を行った他、BCハイブリッド構造へと研究を進め、またRNM近似による一般化超球面探索法によるケイ素の結晶構造探索の報告と併せ、2件の発表を分子科学討論会(福岡)で行った。また新たな結晶構造の予測法として、結晶の充填率に着目した結晶構造予測法の提案等、反応経路探索シンポジウム(SRPS2018,福岡)において4件の発表を行い、またその後の進展等について日本化学会第99春季年会(2019、兵庫)において計5件の発表を行った。(CPやCAsハイブリッド構造についての報告1件、及び新規結晶(pyrene-BHETCNQ)の作成についての報告も1件含む。)論文としては、存在が予測されていたプリズムカーボンチューブについてVASPを用いて計算精度を上げ、またGRRMを用いてその遷移構造を予測して安定性を論じた論文を投稿し掲載された。(Y. Kodaya et.al., Chem. Phys. Lett., 718, 32 (2019))また本予算を直接用いたものではないが、BCNOS分子について、超球面探索法による平衡・遷移構造の探索とLADD、RUNオプションとの関係、及びそれらのエネルギーとファネルの広さに関する論文も投稿し掲載された。(Y. Kodaya et.al.,B.C.S.J., 91, 1625 (2019))当初予定していた計算機の導入、計算の実行、新たな物質の探索・評価、及び並行しての実際の結晶の作成、解析がこれまでにかなり達成され、その結果として学会発表や論文投稿に結びつく結果が得られているのみならず、充填率に着目した新たな結晶構造予測「方法」も提案するなど、必ずしも計画的に行うことが容易ではない(偶然の要素も多分にあろう)成果も併行して得られてきているため、「((1)当初の計画以上に進展している」と判断した。平成30年度後半には、研究室内での計算機のCPU利用が逼迫してきたため、多コア(22コア)の計算機を他予算(通常研究費)と合算して追加購入した。今後はこれまでに得られてきている成果について更に研究を推し進め、新たな学会発表や論文投稿に結びつける。また、物質の構造予測法についてもより一層良い方法の提案ができるよう研究を進める。(理論化学討論会等での発表を計画している。)本研究は、分子やその会合体、および周期的境界条件を満たす結晶について、平衡構造とその間の遷移構造の探索を計算化学的手法を用いて行いそれらの物質が示す特徴的な挙動との関連を、実験的に得られるデーターと突き合わせながら解析し明らかにすることを目的としている。まず平成29年度は、当初計画に沿って、多コア(36コア)の計算機を導入し、量子化学計算(Gaussian、DFTB+、GRRM、VASPや当研究室で開発しているプログラム)の実行に用いている。そこでの計算内容は、当初予定していたように、イオン液体や核酸塩基、またエネルギー貯蔵物質(NxやNxOy)についての探索やそれらの構造の安定性をその周辺の遷移構造との関係から評価し、得られた新しいエネルギー貯蔵物質の候補について国際学会(NENCS)で発表した他、イオン液体の融点と遷移構造との間の関係について検討し、日本化学会春季年会において発表した。(なおNxの結果については論文投稿を現在準備中である)また、新型の炭素周期構造について、その実在性をより確かなものにするべく構造の精密化をVASPを用いて行い、日本化学会春季年会で発表した。また、類似の新規物質探索の一環としてCNハイブリッド構造について検討を行い、日本化学会春季年会において発表した他、現在その遷移構造の探索やVASPを用いての構造の精密化を開始しており、ICQC2018での発表も予定している。この他、本研究においては実験的に新規電荷移動錯体結晶を作りその構造解析を行うことも並行して進めており、(DMDBT)2(F4TCNQ)の新規結晶を作成しその結晶構造解析の結果を投稿した。当初予定していた計算機の導入、計算の実行、新たな物質の探索・評価、及び並行しての実際の結晶の作成、解析が年度内に達成され、またその結果として学会発表や論文投稿に結びつく結果が得られたため、「(2)おおむね順調に進展している」と判断した。

また新たな結晶構造の予測法として、結晶の充填率に着目した結晶構造予測法の提案等、反応経路探索シンポジウム(SRPS2018,福岡)において4件の発表を行い、またその後の進展等について日本化学会第99春季年会(2019、兵庫)において計5件の発表を行った。(CPやCAsハイブリッド構造についての報告1件、及び新規結晶(pyrene-BHETCNQ)の作成についての報告も1件含む。)論文としては、存在が予測されていたプリズムカーボンチューブについてVASPを用いて計算精度を上げ、またGRRMを用いてその遷移構造を予測して安定性を論じた論文を投稿し掲載された。(Y. Kodaya et.al., Chem. Phys. Lett., 718, 32 (2019))また本予算を直接用いたものではないが、BCNOS分子について、超球面探索法による平衡・遷移構造の探索とLADD、RUNオプションとの関係、及びそれらのエネルギーとファネルの広さに関する論文も投稿し掲載された。(Y. Kodaya et.al.,B.C.S.J., 91, 1625 (2019))当初予定していた計算機の導入、計算の実行、新たな物質の探索・評価、及び並行しての実際の結晶の作成、解析がこれまでにかなり達成され、その結果として学会発表や論文投稿に結びつく結果が得られているのみならず、充填率に着目した新たな結晶構造予測「方法」も提案するなど、必ずしも計画的に行うことが容易ではない(偶然の要素も多分にあろう)成果も併行して得られてきているため、「((1)当初の計画以上に進展している」と判断した。一昨年度に平成30年度の研究実施計画として挙げていたように、これまでに得られた成果をもとに、分子やその会合体、及び結晶についてその平衡構造や遷移構造を探索し、その物質の示す性質との関係を検討する。(このことは、結果的に有用な新規物質(例:エネルギー貯蔵物質、超強・超硬物質等)の発見をもたらすことがあり得る。)また、これは非常に大きな課題であるが、これまでに検討してきた種々の方法(分子構造の一部固定、四元数の使用による部分構造の回転、束縛条件の乗数法による後付け付加等)を統合し、より一層平衡・遷移構造探索を高速化する手法の開発を目指す。また、実際の実験における新規結晶の作成、及びその物性の測定や結晶構造解析も継続し、将来における計算結果との比較検討に繋げたいと考えている。得られた結果は学会等で速やかに発表、報告することを予定している。平成30年度後半には、研究室内での計算機のCPU利用が逼迫してきたため、多コア(22コア)の計算機を他予算(通常研究費)と合算して追加購入した。今後はこれまでに得られてきている成果について更に研究を推し進め、新たな学会発表や論文投稿に結びつける。また、物質の構造予測法についてもより一層良い方法の提案ができるよう研究を進める。(理論化学討論会等での発表を計画している。)上記ページに掲載されている研究成果は、本人が入力した研究成果であり記載ミスが含まれている可能性有り。
触法少年・虞犯少年に対する少年法・児童福祉法の二元的保護システムに関する考察

本研究では、少年法と児童福祉法の二元的な少年保護法制の交錯領域を、触法少年と虞犯少年の二つの非行少年に分けて考察した。そこでの主要な関心は、現行の二元的な少年保護システムの問題点と、その解決策を検討剔出することにあった。本研究では、二元的少年保護システムの歴史的沿革を丹念にフォローし、そこでの知見を踏まえつつ、実態を解明した。具体的な研究内容は以下の通りである。1.触法少年における二元的保護システムの研究(1)二元的保護システムの歴史的沿革について、第二次世界大戦以前と以後の二期に分けて研究した。(2)北海道地区(札幌矯正管区)・近畿地区(大阪矯正管区)・関東地区(東京矯正管区)における児童自立支援施設・少年院等の機関での触法少年に対する処遇の実態を調査した。2.虞犯少年における二元的な保護システムの研究(1)二元的保護システムの歴史的沿革について、第二次世界大戦以前と以後の二期に分けて研究した。(2)北海道地区(札幌矯正管区)・近畿地区(大阪矯正管区)・関東地区(東京矯正管区)における児童自立支援施設・少年院等の機関での虞犯少年に対する処遇の実態を調査した。上記各(2)の実態調査については、調査票並びに聞き取り調査実施時に書き取った記録等を基に処遇の実態を分析した。分析の結果として、児童自立支援施設・少年院の各施設において処遇を受けている児童・少年の近年の特質、各施設における特色ある処遇実践と処遇上で現在抱えている問題点、また、各施設が近年の少年法や児童福祉法の改正に対して持っているスタンスの違いなどが明らかになった。1)3ヵ年の研究計画の初年度に当たる2005年度は、触法少年・虞犯少年に対する二つの異なる系列の収容施設を参観するとともにアンケート調査を行った。一は少年保護司法システムに組み込まれている少年院であり、他は児童福祉行政システムに組み込まれている児童自立支援施設である。これらの施設は前者が53、後者が58とその数が多いのみならず、所在地が全国に散らばっているために、そのすべてを参観してアンケート調査を実施することは困難である。そこで、対象を絞ることにした。2)対象選択に当たっては、第一に、少年院は全国8つの矯正管区の下にシステム化されており、他方児童自立支援施設は国立の2施設と私立の2施設を除いて地方公共団体が運営しているものの、矯正管区にほぼ対応したブロックごとの連携が比較的密接であること、第二に児童自立支援施設の処遇形態は大別すると夫婦制と交代制とがあることを考慮した。具体的には、児童自立支援施設として概ね夫婦制を採用している北海道地域と近畿地域に絞り、この二つの地域にあるすべての少年院と児童自立支援施設を参観してアンケート調査を実施した。3)二つの異なる系列の施設をあり方を比較検討することが本調査研究の目的であるが、2005年度の調査対象とした児童自立支援施設は夫婦制を採用している施設に限定しているので、今後は交代制の施設を重点的に調査することが課題として残されている。3年間の研究期間のうちの2年目となる2006年度も、昨年度より引き続いて、少年法・児童福祉法に関わる様々な施設で聞き取り調査を実施した。聞き取り調査では、施設のタイプ毎に作成された質問表および調査票を対象施設に事前に配布した上で、施設訪問の際に調査票を回収し、かつ担当者に対してインタビューを行うという方法を用いた。昨年度は、日本全国のうち北海道地区と近畿地区という地方のブロックを単位として、ブロック内の少年院と児童自立支援施設を中心に聞き取り調査を実施した。少年院に代表される少年保護司法システムに組み込まれている施設と児童自立支援施設に代表される児童福祉行政システムに組み込まれている施設のそれぞれのあり方を比較検討することが本研究の課題とされているからである。

本年度は、昨年度得られた知見をもとに視点を変え、少年保護司法システムと児童福祉行政システムに組み込まれている多様な施設が一地方自治体内でどのように有機的に連関しているのかを明らかにすべく聞き取り調査を実施した。調査対象とした地方自治体は、東京都・千葉県・神奈川県・茨城県・福島県である。首都から地方まで調査対象に幅を持たせることにより、都市化の度合いによる差異の有無をも明らかにしようとした。これらの地方自治体内の少年院・児童自立支援施設・児童相談所・児童養護施設・少年鑑別所・家庭裁判所・少年サポートセンター・少年補導センターを聞き取り調査の対象とした。最終的には、こうした各施設の相互連関の現状とその間題点を的確に把握することができた。最終年度となる次年度は、2年間実施してきた聞き取り調査の結果をデータとして整理することをまず遂行したい。その上で、最終的な報告書では、聞き取り調査から得られた洞察を少年保護司法システムと児童福祉行政システムの歴史的な変遷をも踏まえながら論じることにする。【I】実態調査結果報告書の作成平成19年度は、過去2年間に実施してきた児童自立支援施設・少年院における触法少年・虞犯少年の処遇に関する実態調査結果の整理作業および分析作業を中心に研究を遂行した。(1)実態調査結果の整理作業として、北海道地区(札幌矯正管区)・近畿地区(大阪矯正管区)・関東地区(東京矯正管区)の児童自立支援施設・少年院各施設に送付した調査票によるアンケート結果をExcelに入力し、集計を行った。(2)実態調査結果の分析作業として、上記のアンケート結果、ならびに調査票を送付した児童自立支援施設・少年院各施設への聞き取り調査の結果を基に処遇の実態を分析した。(3)上記(1)・(2)について『実態調査結果報告書』を編集し、印刷・製本を行った。【II】上記実態調査結果を基にした研究成果の発表(1)石川正興早稲田大学社会安全政策研究所(所長:石川正興)の第3回研究報告会(2008年3月29日に開催)において、「触法少年に対する二元的保護システム間の機能配分はいかにあるべきか」という論題で報告を行った。なお、この報告は早稲田大学社会安全政策研究所の研究報告年報(2008年秋公刊予定)に掲載する予定である。(2)小西暁和a)アメリカ犯罪学会第59回年次大会(2007年11月14日にアメリカ合衆国ジョージア州アトランタ市にて開催)において、「虞犯少年-日本におけるその社会的構築と影響-」という論題で報告を行った。b)早稲田大学社会安全政策研究所の第1回研究報告会(2007年11月24日に開催)において、「旧少年法下の『虞犯少年』」という論題で報告を行った。なお、この報告も早稲田大学社会安全政策研究所の研究報告年報(2008年秋公刊予定)に掲載する予定である。
細胞増殖と形態形成の協調的制御機構の解析

形態形成因子(モルフォゲン)の拡散によって生じる濃度勾配は、個々の細胞に異なる位置情報を与え、各生物に個有な形態を作りあげていく。ショウジョウバエのdefective proventriculus(dve)遺伝子は、形態形成因子Wingless(Wg)、Decapentaplegic(Dpp)に依存して発現するホメオボックス遺伝子である。翅原基においてDveが一過性に発現する背腹境界は、翅の辺縁部を形成し、機械刺激を受容するための特殊な剛毛を生じる。この翅の辺縁部はNotchシグナルによって誘導され、このシグナルは細胞増殖とも密接に関連し、翅原基の増殖とパターン形成を制御している。また、脚原基においてNotchシグナルは同心円状に活性化され、脚原基の増殖および分節化に関与する。蛹期の脚原基において、Notch活性化領域は脚分節様構造の遠位部側で、Dveは分節様構造をまたいで発現するため、両者は分節様構造の遠位部側で部分的な重複を示す。発生の進行に伴ってこの重複部分でのDve発現が抑制されることが、成虫脚分節間をつなぐジョイントと呼ばれる構造を形成するために重要であることをこれまで明らかにしてきた。EGFRシグナルを活性化するリガンド分子Veinは、脚原基の遠位部で発現し、近遠軸に沿った活性勾配を作ることによって、脚の遠位部のパターン形成に関与するという報告がなされている。胚発生期や翅原基におけるdve遺伝子発現はEGFRシグナルによっても制御されているという知見に基づき、今回、Dve発現抑制領域にEGFRシグナルを活性化させる分子を発現させたところ、Notchシグナルを阻害した時と同じようなジョイント構造の欠失が観察された。蛹期におけるEGFRシグナルの活性化領域は、Notch活性化領域ときれいに相補的なパターンを示すことから、EGFRリガンド分子Veinは近遠軸に沿った活性勾配を作ることによって遠位部のパターンニングを行うだけでなく、Notchシグナルとの拮抗作用によりEGFRシグナル活性化領域が周期的なパターンで抑制されることが、Notch活性化、dve発現抑制とともにジョイント形成シグナルを形成しているものと考えられる。また、肢原基においてNotchシグナルは同心円状に活性化され、肢原基の増殖および分節化に関与する。肢原基におけるdve遺伝子の発現も同心円状に観察され、強制発現クローン解析の結果、翅原基と同様にNotchシグナルによる抑制を受けている可能性が示唆された。蛹期の肢原基において、Notch活性化領域は肢分節様構造の遠位部側で、Dveは分節様構造をまたいで発現するため、両者は分節様構造の遠位部側で部分的な重複を示す。発生の進行に伴ってこの重複部分でのDve発現は抑制され、成虫脚分節間をつなぐジョイントと呼ばれる構造を形成することが明らかとなった。さらに、この重複部分において本来抑制されるDve発現を強制的に持続させた場合、ジョイントがまったく形成されず、分節構造も短くなった。つまり、NotchシグナルによるDve発現抑制は、翅、肢原基における細胞の増殖とパターン形成を制御するための共通したメカニズムであることが明らかとなった。

蛹期におけるEGFRシグナルの活性化領域は、Notch活性化領域ときれいに相補的なパターンを示すことから、EGFRリガンド分子Veinは近遠軸に沿った活性勾配を作ることによって遠位部のパターンニングを行うだけでなく、Notchシグナルとの拮抗作用によりEGFRシグナル活性化領域が周期的なパターンで抑制されることが、Notch活性化、dve発現抑制とともにジョイント形成シグナルを形成しているものと考えられる。
役割取得能力(思いやりの心)の発達段階の向上を意図した道徳教育実践モデルの構築

平成11年度と12年度の2年間にわたり、幼稚園及び小学校の「道徳」の授業の中で、役割取得能力(思いやりの心)の発達段階の向上を意図した道徳教育実践モデル(以下、VLF:Voices of Love and Freedom)を縦断的に実施することができた。このモデル授業を年間の計画の中に盛りこむとともに、教職員全員にこのプログラムの特徴と思いやりの心の発達についての理解を得た。小学校では、ソーシャルスキルやソーシャルサポートを測定するアセスメントをVLFの授業を実施する前(プリテスト)と授業を実施した後(ポストテスト)に行い、VLFの授業によって発達段階が向上するかどうかを検討した。幼児にはソーシャルスキルや共感性の調査を絵図版を用いて個別面接によって実施した。VLF授業は、ステップ1(結びつき)、ステップ2(絵本を用いての討論、パートナーインタヴュー)、ステップ3(実践:ロールプレイ)、ステップ4(表現:描画を通しての手紙)から構成されていた。時間のかけかたは子どもの発達に応じて計画された。幼児に対しては記憶力などを考えて、1日に2ステップの進度で行われた。その結果、幼稚園および小学校でそれぞれVLF授業による調査による効果が認められたほか、生徒全員がロールプレイやパートナーインタヴューに積極的に参加する姿が記録された。また、コミュニケーションで問題行動をもった抽出児についても好ましい発達的変化が教師より報告され、授業による社会的コンピテンスの向上が認められた。この成果については、1999年度はVLF実践の提唱者であるセルマン博士をハーバード大学から招待し教育関係者らを対象に国際シンポジウムで発表したほか、2000年度にも約200名の教育関係者を対象に、子ども人権感覚を育てるための教育実践講座を実施した。図書4冊と雑誌4編にこのプログラムの成果を発表した。1.協力校:幼稚園1園と小学校1校(授業は、2,4,6年)を協力校にして、新しい道徳教育実践を導入し、展開した。道徳性の基盤である「役割取得能力」についての発達理論と、これを基にセルマンによって構成されたVLF(Voices of Love and Freedom)人格プログラムについて教師に説明した。2.具体的な手続き(1)教材を選択:「いもうとの入院」「にじいろのさかな」「にじいろのさかな一しましまをたすける」「からすたろう」の絵本は、それぞれ対人関係の葛藤を経験するうえで最適な教材として選択された。(2)授業実践の効果を検討するために、授業の前後にほぼ同じ内容の調査を実施した。調査は、ソーシャルスキルの認知的な発達段階を測る質問紙、社会的行動についての自己評定、教師評定の3種類であった。(3)一つの教材について4-6時限かけて4つのステップから成る授業を展開した。「結びつき」「討論」「実践」「表現」の活動であった。3.結果と考察:抽出児の追跡、プリテストとポストテストのVLF授業を行ったクラスと行わなかったクラスの比較、同じクラスでの測度間の関係などを統計的に分析した。その結果、授業を実施したクラスの1年における社会性の変化やこの授業をしていないクラスの比較から、VLFによる効果がある程度認められた。パートナーによる実践、ロールプレイに、子どもたちが積極的に参加できたことや、日常生活の子どもたちの会話の中にこの授業のことがふれられていたという教師による観察などからも、新しいモデル授業の社会性への影響が評価できることが示唆された。この結果は、2月19日にセルマン博士を講師に招いた国際シンポジウムで発表した。

1999年-2000年の2ヵ年計画で公立幼稚園及び小学校の「道徳」の授業の中で、役割取得能力(思いやりの心)の発達段階の向上を意図した道徳教育実践モデル(以下、VLF:Voices of Love and Freedom)を縦断的に実施することができた。幼稚園と小学校の双方とも園及び学校全体でこのプログラムの実施に協力してもらうことができた。このモデル授業を年間の計画の中に盛りこむとともに、教職員全員にこのプログラムの特徴と思いやりの心の発達について講義し理解を求めることからスタートした。幼稚園では、年長児のクラスを主に対象とし共感性と社会性を測定するアセスメントを行い、個々の幼児の役割取得段階を明らかにした。1学期に1回つぎのような形でVLF授業を実施した後、再度アセスメント(ポストテスト)を行い、VLFの授業によって発達段階が向上するかどうかを検討した。VLF授業は、ステップ1(結びつき)、ステップ2(絵本を用いての討論、パートナーインタヴュー)、ステップ3(実践:ロールプレイ)、ステップ4(表現:描画を通しての手紙)から成り、2日をかけて集中的に一斉指導の形式で行われた。小学校では、1999年度は2年生、4年生、6年生を対象にし、2000年度は1年生、4年生、5年生を対象に学期に1度の割合でVLF授業を実施した。小学校はアセスメントとして役割取得段階、ソーシャルスキルについての自己評価と教師評価、ソーシャルサポートをプリテスト、ポストテストとして実施した。その結果、幼稚園、小学校でそれぞれVLF授業による調査による効果が認められたほか、生徒全員がロールプレイやパートナーインタヴューに積極的に参加する姿が記録された。また、問題行動をもった抽出児についても好ましい変化が教師より報告され授業による効果が指摘された。この成果については、1999年度はVLF実践の提唱者であるセルマン博士をハーバード大学から招待し教育関係者らを対象に国際シンポジウムで発表した。2000年度にも教育関係者を対象に、子ども人権感覚を育てるための教育実践講座を実施したほか、図書4冊と雑誌3編にこのプログラムの特徴と成果を紹介した。
海水中の放射性炭素および溶存酸素の精密測定による深層循環の化学的研究

本年度の研究目的は,フィリピン海を含む北西太平洋海域を中心として,深層及び底層海水の化学トレーサー,特に溶存酸素と放射性炭素(C-14)の分布を用い,同海域の深層循環の特徴を明らかにすることであった.北西太平洋深層・底層水の源は南極海にあるという一般論にしたがい,南極海から北西太平洋にいたる西部太平洋の代表的観測点をGEOSECSおよびINDOPAC航海のデータより選んでデーターベースを作り,底層水の北上に伴うその化学的特徴の変遷を追跡した.その結果,以下のような点が明らかになった.1.水深5000m以深のポテンシャル水温-溶存酸素ダイヤグラムは,単純な直線ではなく,二つの大きな特徴を持つ.一つは,サモア水路付近で折れ曲がること,そしてもう一つは,フィリピン海のデータがほかの北西太平洋データからみて高温・高酸素側にはずれることである.2.一つ目の特徴は,サモア水路までは底層水の性質が南極底層水と南極周極水(比較的酸素に富む)との混合によって決められるためと解釈される.3.二つ目の特徴は,フィリピン海の底層水の生成過程と密接に関係している.フィリピン海とその東側の北西太平洋とは,伊豆・小笠原海嶺によって水深1500-2000m以深はほぼ完全に仕切られている.このため,北東太平洋から西向きに広がる酸素極小層(水深1000-1500m)がフィリピン海には入りにくくなっている.北西太平洋もフィリピン海も,その底層水の起源は共通で,サモア水路を抜けてきた南極底層水である.ところが,前者に向かう底層水は顕著な酸素極小層につながる中・深層水との鉛直混合にさらされるのに対し,後者の海域では酸素極小層の酸素濃度が比較的高い.このため,フィリピン海深層水は北西太平洋に比べて酸素濃度が高いと解釈した.この考え方は, C-14及びケイ酸塩の分布からも裏付けられた.本年度の研究目的は,フィリピン海を含む北西太平洋海域を中心として,深層及び底層海水の化学トレーサー,特に溶存酸素と放射性炭素(C-14)の分布を用い,同海域の深層循環の特徴を明らかにすることであった.北西太平洋深層・底層水の源は南極海にあるという一般論にしたがい,南極海から北西太平洋にいたる西部太平洋の代表的観測点をGEOSECSおよびINDOPAC航海のデータより選んでデーターベースを作り,底層水の北上に伴うその化学的特徴の変遷を追跡した.その結果,以下のような点が明らかになった.1.水深5000m以深のポテンシャル水温-溶存酸素ダイヤグラムは,単純な直線ではなく,二つの大きな特徴を持つ.一つは,サモア水路付近で折れ曲がること,そしてもう一つは,フィリピン海のデータがほかの北西太平洋データからみて高温・高酸素側にはずれることである.2.一つ目の特徴は,サモア水路までは底層水の性質が南極底層水と南極周極水(比較的酸素に富む)との混合によって決められるためと解釈される.3.二つ目の特徴は,フィリピン海の底層水の生成過程と密接に関係している.フィリピン海とその東側の北西太平洋とは,伊豆・小笠原海嶺によって水深1500-2000m以深はほぼ完全に仕切られている.このため,北東太平洋から西向きに広がる酸素極小層(水深1000-1500m)がフィリピン海には入りにくくなっている.北西太平洋もフィリピン海も,その底層水の起源は共通で,サモア水路を抜けてきた南極底層水である.ところが,前者に向かう底層水は顕著な酸素極小層につながる中・深層水との鉛直混合にさらされるのに対し,後者の海域では酸素極小層の酸素濃度が比較的高い.このため,フィリピン海深層水は北西太平洋に比べて酸素濃度が高いと解釈した.この考え方は, C-14及びケイ酸塩の分布からも裏付けられた.