hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水系TEMPO酸化によるセルロース系材料の機能化

1.再生セルロースからさまざまな分子量を有する水溶性のセロウロン酸(β-1,4-ポリグルクロン酸)を調製するためには、TEMPO触媒酸化過程での分子量低下をできる限り抑えなけばならない。そこで、TEMPO、NaBr、NaClO、pH1011の組合せでセロウロン酸を処理し、その分子量分布を測定することにより、分子量低下の機構を検討した。その結果、TEMPOとNaBrO(NaBr+NaClO)の組合せによって副生するラジカル成分がセロウロン酸の分子量低下の要因になっていることが示された。すなわち、pH1011の処理によるβ脱離や個々の試薬はセロウロン酸調製時の分子量低下に関与していないことが明らかになった。2.そこで、各種のラジカル捕捉剤の添加によるTEMPO触媒酸化を試みた。t-ブチルフェノールを共存させた場合には、分子量低下をやや抑えることができたが、塩化マグネシウム、亜二チオン酸ナトリウム添加の場合には、分子量低下を抑えることはできなかった。3.結果的に、分子量が大きい再生セルロース(例えば、リンターパルプの銅アンモニア溶液から調製した中空糸等)を出発物質とすることにより、対応して高分子量のセロウロン酸を調製することができた。4.再生セルロース以外の多糖類では、αキチン、βキチン、アミロース、アミロペクチン、カードラン、プルランについてTEMPO触媒酸化を適用したところ、いずれの場合も、それらの1水酸基のみが選択的にカルボキシル基に酸化した均一な化学構造を有する水溶性のポリウロン酸を定量的に得ることができた。また、トレハロースのような二量体についても、その1級水酸基の選択的酸化が確認できた。5.セロウロン酸は粗酵素セルラーゼ処理によって加水分解され、グルクロン酸を与えることが認められた。すなわち、セロウロン酸は生物分解性と生物代謝性を兼ね備えている。1.水溶性のポリβ-1,4グルクロン酸であるセロウロン酸の調製条件を検討し、再生セルロースが酸化の進行によって媒体に溶解したら、できる限り早く単離操作に入ること、出発物質として用いる再生セルロースの分子量がもともと高い試料を用いることが、高分子量のセロウロン酸を調製するために必要であることが明らかになった。しかしながら、ある程度の分子量低下は避けられなかった。2.そこで、セロウロン酸調製反応時における低分子化機構を解明するため、酸化反応に用いるTEMPO、次亜塩素酸、臭化ナトリウム、希NaOH水溶液(pH調整用)によるセロウロン酸の分子量変化を検討した結果、どの試薬も単独あるいは2種類の組合せでは分子量低下の度合いは小さいが、TEMPO-NaBr-次亜塩素酸-pH10-11を用いると著しい低分子化が認められた。従って、セロウロン酸調製時の分子量低下は、弱アルカリ性下でのβ脱離反応によるものではなく、ラジカル的な解裂、酸化的な解裂の可能性がある。3.セロウロン酸の生物分解性を把握するため、酸素分解性を検討した。セロウロン酸は市販のペクチナーゼでは分解されなかったが、市販の粗精製セルラーゼによって明瞭に分解され、重合度約1000のセロウロン酸が1カ月後には約40にまで低分子化した。市販セルラーゼ中のどのような酵素がセロウロン酸の低分子化に関与しているのかは、現在検討中である。また、セルラーゼによる分解物を分析した結果、セロウロン酸はβ脱離的に分解されるよりも、むしろ酸加水分解的に分解されていた。1.再生

セルロースからさまざまな分子量を有する水溶性のセロウロン酸(β-1,4-ポリグルクロン酸)を調製するためには、TEMPO触媒酸化過程での分子量低下をできる限り抑えなけばならない。そこで、TEMPO、NaBr、NaC10、pH1011の組合せでセロウロン酸を処理し、その分子量分布を測定することにより、分子量低下の機構を検討した。その結果、TEMPOとNaBrO(NaBr+NaC10)の組合せによって副生するラジカル成分がセロウロン酸の分子量低下の要因になっていることが示された。すなわち、pH1011の処理によるβ脱離や個々の試薬はセロウロン酸調製時の分子量低下に関与していないことが明らかになった。2.そこで、各種のラジカル捕捉剤の添加によるTEMPO触媒酸化を試みた。t-ブチルフェノールを共存させた場合には、分子量低下をやや抑えることができたが、塩化マグネシウム、亜二チオン酸ナトリウム添加の場合には、分子量低下を抑えることはできなかった。3.結果的に、分子量が大きい再生セルロース(例えば、リンターパルプの銅アンモニア溶液から調製した中空糸等)を出発物質とすることにより、対応して高分子量のセロウロン酸を調製することができた。4.再生セルロース以外の多糖類では、αキチン、βキチン、アミロース、アミロペクチン、カードラン、プルランについてTEMPO触媒酸化を適用したところ、いずれの場合も、それらの1水酸基のみが選択的にカルボキシル基に酸化した均一な化学構造を有する水溶性のポリウロン酸を定量的に得ることができた。また、トレハロースのような二量体についても、その1級水酸基の選択的酸化が確認できた。5.セロウロン酸は粗酵素セルラーゼ処理によって加水分解され、グルクロン酸を与えることが認められた。すなわち、セロウロン酸は生物分解性と生物代謝性を兼ね備えている。
遺伝子工学的手法による時間分割ラウエ法に適したリボヌクレアーゼの開発

1.リボヌクレアーゼ(RNase)Rhの改変体中あまり触媒機構を改変せず反応の効率のみが低下した分子種を作成し時間分割ラウエ法に適用すべく、当初、Trp49をIleに置き換えた改変体、Trp49IleおよびLys108Leu、Glu105Glnの三分子種の作成を計画した。しかしTrp49は本酵素の活性中心の構造を維持するため不可欠のものであることが明らかとなったのでこれに代わりTrp49とともに塩基認識部位として働いているTyrをターゲットとし、Tyr57Ile、Tyr57Alaなどの改変体の作成を行った。部位特異的変異法を利用しこの改変体を作成し酵母とのシャトルベクターに組み込み、酵母に形質転換しこれ等改変体酵素を得た。これ等の改変体は低分子基質に対する比活性の点からいってラウエ法に適用可であった。これ等改変体の量産の後結晶化を行ったが、現時点では、Tyr57Alaのみが結晶化に成功しておりこの結晶について解析を行っているので近くラウエ法に適するか否かを検討できるものと考えている。2.牛膵リボヌクレアーゼ(RNase A)の低活性改変体の酵母での発現。牛膵RNaseの遺伝子中配列中酵母での発現に際して結晶化に不都合な糖鎖結合部位AsnをGlnに改変したものを作成し、これをRhizopus niveusのアスパルティックプロテアーゼのプレプロ配列の下流につなぎ、酵母とのシャトルベクターpYE 2211のD-glyceraldehyde phosphate dehydrogenaseのプロモーターに挿入した。このベクターを酵母に形質転換を行ったところ予想に反しみるべき酵素活性の発現をみなかった。RNase Aの発現が酵母に対して有害であることも考えられるので、現在ラウエ法に適し、活性の低下が証明されているAsp121Asn改変体を作成しつつある。このものに加えRhizopus niveusのプレプロ配列に代え本来のRNase Aのシグナル配列を挿入したものも作成中であるので今後これ等の発現を行う予定である。
震災復興過程に見られる市街地の拡張実態に対する衛星画像解析からの警鐘

本研究の目的は,東日本大震災の復興計画から外れて進行している住宅建設が,復興計画を含めた都市計画全体の進捗に及ぼす影響と近隣の自然環境に及ぼす影響を計量的に把握することにある。宮城県石巻市を研究対象地域に設定し,米国Harris Geospatial Solutions社の衛星画像解析ソフトENVIを用いてRapidEyeの衛星画像を解析したところ,震災を挟んで市街地の外縁部において,緑地(田畑を含む)から人工物への土地利用改変が進行していることが明らかになった。これは,震災によって津波に対するリスクを強く認識した住民が,標高の高い内陸部の土地を指向するようになったためと考えられる。同様な指向は,新市街地建設を計画する行政の姿勢にも表れており,市街化区域が内陸部に向けて意図的に拡大されている。安全な土地で生活したいという住民の希望とそれに応えようとする行政の施策によって生じた土地市場の空間的な変化は,被災地における必然的な現象と言えるが,土地探索の郊外化は地方都市の震災前からの重点課題であった市街地のコンパクト化に逆行する動きでもある。また,住民の土地需要に行政の土地供給が間に合わないのが実状であり,内陸部の土地に対する需要過多が急激な地価上昇を引き起こした。さらに,こうした状況の中で,市街化調整区域や都市計画区域外の土地に対する局地的な民間開発も観察されている。郊外の土地を指向するようになった住民の中には,仮設住宅での生活を強いられた住民や災害危険区域の設定によって従前の土地に住めなくなった住民も含まれており,新たな土地で生活を再スタートさせるまでの許容時間は,行政が考える復興スケジュールよりも大幅に短い。宅地供給の遅れや地価の上昇によって当該自治体から流出してしまう住民も増加しており,復興後の持続的成長を困難にする大きな問題となっている。本研究では,これまでに石巻市の土地利用改変に関する研究と東北地方全体の人口動態に対する統計分析を行ってきた。これらを受けて,2018年度は,石巻市市街地のより詳細な土地利用改変に関する研究と被災による人口増減が復興事業の遂行に及ぼす影響に関する研究を行った。石巻市市街地の詳細な土地利用改変に関する研究では,分解能46-50cmのWorld View 1・2の衛星画像を使用した。ここでは,市街地の拡充に伴う自然環境の変化を明らかにする予定であったが,同解析では植物の萎凋や枯死を抽出することができず,自然環境の変化については目立った成果をあげることができなかった。これは,自然環境を変化させるような土地利用改変は局地的に行われる小規模な民間開発によるものであり,現状においては衛星画像で確認されるだけの現象には至っていないためと考えられる。そのため,本研究では緑地(田畑を含む)の減少をもって考察をまとめた。人口増減が復興事業の遂行に及ぼす影響に関する研究では,現地でのフィールドワークを中心に,定住人口の減少を交流人口の拡大によって補填する地域連携の観点から考察をまとめた。被災自治体は交流人口の重要性を十分に認識しており,それを意識した復興計画が進められているが,震災ー復興ー観光を直線的に結びつけようとする行政の思考に反発する住民も少なくない。また,旅行業界からは既に震災以外の観光戦略を求める声も挙がっており,画一的な事業計画に歪みが生じ始めている。自然環境に関する考察を深化させるには至らなかったものの,総体的にはおおむね順調に進展していると判断していたが,年度末の研究を総括する段階になって,機器の不具合によるデータの消失という問題が発生し,研究を完結させることが出来なくなってしまった。結果的に研究期間の延長を申請することになったため,報告者は「遅れている」と評価した。本研究の目的は,東日本大震災の復興計画から外れて進行している住宅建設が,復興計画を含めた都市計画全体の進捗に及ぼす影響と近隣の自然環境に及ぼす影響を計量的に把握することにあり,3年間の研究期間を設定した。研究は2018年度で終了する予定であったが,機器の不具合によるデータの消失というトラブルが発生し,2019年度まで研究を延長することになった。そのため,2019年度における作業は,まずデータの復旧である。定期的にデータのバックアップは行っていたため,本研究に関わる全てのデータ及びその解析結果を失ったわけではない。消失したのは最終的な考察に関わる部分であるため,論点は整理されている。多少時間はかかるが,総括は可能であると考えている。ただし,研究終了を1年間猶予された以上,成果をより精緻なものにするための努力を継続していきたい。一般に,被災地では災害リスクに対する認識の向上によって生まれる土地市場の需給不均衡によって,非被災地よりも多くの人口が域外に流出する傾向にある。一方で,彼らの受け入れ先となった仙台市,いわき市などの都市では人口が増加している。2010-2015年において人口の急激な増減があった自治体の多くは被災地にあり,震災が人口増も含めた人口動態に大きな影響を及ぼしている。東北地方においては,交流人口の拡大が各自治体の持続的成長を可能するための至上命題であることは明らかであるものの,被災地では交流人口の拡大を見越して新市街地建設を進める自治体がある一方で,移住促進に従前よりも力を入れ始めた自治体もある。各自治体はそれぞれの状況の変化に合わせて変異しており,それは行政による都市計画の微修正や住民の意識,景観の変化に現れている。データの復旧後は,新たな都市形成のあり方に関して進化論的な解釈を加えていきたい。

本研究の目的は,東日本大震災の復興計画から外れて進行している住宅建設が,復興計画を含めた都市計画全体の進捗に及ぼす影響と近隣の自然環境に及ぼす影響を計量的に把握することにある。この目的を達成するために,本研究では3年間の研究期間を設定し,平成28年度においては,衛星画像と既存空間情報のオーバーレイによる震災前市街地,被災域,復興計画区域及び同計画区域外開発の確認を行った。使用した衛星画像解析ソフトは米国Exelis Visual Information Solutions社のENVIであり,使用データは,RapidEyeの衛星画像をである。宮城県石巻市を研究対象地域に設定し,NDVI(Normalized Difference Vegetation Index:正規化植生指標)を用いて,2010,2011,2015年(いずれも8月)に撮影された画像の差分抽出を行ったところ,旧市街地縁辺に大規模な土地利用改変が観察された。これは震災復興基本計画に基づく新市街地建設によるものと考えられるが,人工物の新設は新計画区域に隣接する旧市街地内部にも及ぶ。市担当者によれば,震災前に造成されていた土地にも住宅建設が進んだということである。同市の土地市場が低供給高需要の状況に陥ったことは,震災前には下落し続けていた市街地の地価が震災後に上昇に転じたことからも確認できる。このような地価上昇は土地需要者の探索行動を郊外に向ける要因となっていると考えられる。郊外農村域に対する大規模な土地利用転換は,県が事業主体となる農村整備事業(基盤整備事業)によるものが多い。震災との直接的な関連はない地区もあるが,震災による浸水や地盤沈下の被害を復旧するために一気に事業が進行した地区もある。また,未線引きの都市計画区域内や都市計画区域外に1数戸程度の住宅建設が散見され,土地探索の郊外化を確認できた。当初の研究計画に即し,青森県,宮城県,福島県の被災市町村を研究対象地域に設定し,無料で入手可能なLandsatのデータを用いて土地利用転換を明らかにしようとしたところ,研究計画段階で確認できていた土地利用転換よりも小規模な土地利用転換が生じていることが判明した。解像度1530mのLandsatデータでは,それらの土地利用転換の存在を指摘することはできるものの,転換前後の土地利用を判読することは難しく,対象地域を縮小して高解像度の画像データを使用することが妥当と判断するに至った。そこで,研究対象地域を,被災した市町村の中でも人口規模や市域面積が大きい宮城県石巻市に絞り込み,同市の市街地(旧石巻市)を中心に解像度5mのRapidEyeの衛星画像を使用することで上記の課題をクリアすることにした。有料であるRapidEyeのデータを使うことで予算的な制約が生じたことが対象地域を大きく縮小した主な要因である。反面,研究対象地域を石巻市に限定したことで,都市計画図や他の空間情報の取り込みにかかる時間が短縮され,報告者が初めて使用する衛星画像解析ソフト(ENVI)の操作技術を習得する時間を作り出すことができた。同技術は本研究に限らず,報告者の今後の研究においても欠かせないものになることは明らかであり,衛星画像解析のための一般的な作業を自分で行えるようになったことは平成28年度研究における大きな成果であったと考えている。
強迫性障害のディメンションに関する学校調査

強迫性障害は児童青年期より生活上の多大な機能障害を引き起こす疾患であり、その症状は洗浄や対照など強迫症状のテーマ、すなわちディメンションにより分類される。児童青年期にディメンションの特徴を把握することは医療の介入のみならず教育環境における支援の手がかりとしても重要である。本研究では児童精神科に入院した学童を対象に質問紙調査を行い、その結果を強迫性障害のディメンションに基づいて分類した。また、ディメンションごとの社会適応を評価した。児童精神科入院治療の効果に影響を与える要因として、子どもの発達障害、精神症状(抑うつ、易怒性、強迫性障害、フラッシュバック、解離など)、トラウマ体験、養育環境、自己肯定感、知能指数を要因として想定した。入院治療の効果は精神症状の変化量、自己肯定感の変化量、行動の変化、学校への登校状況の改善度を指標とした。入院時までに医師が診断を行い、生育歴のチェックシートを用いて養育環境についての評価を行った。また、入院時に心理療法士が知能検査(WISC-IV)を実施した。児童精神科入院前後においてDY-BOCSならびに行動面を評価するSDQ、トラウマ症状を評価するTSCC-A、A-DES、、自己肯定感を評価するGSESC-Rを実施した。DY-BOCSのデータが取得できた対象者は7名であった。結果からは、強迫症状を有していた対象者は概ね1315歳であった。また、強迫症状を有してた対象者の一般的認知能力は低めであり、特に、処理速度の遅れが目立っていた。また、ディメンジョンでは「攻撃性」が出現しやすく、また、いじめを受けるのではないかという迫害体験への不安と関連している可能性が示唆された。また、「攻撃性」は入院によって、軽減する可能性が示された。そして、「対称性」は入院前後での変化が乏しかった。強迫性障害は児童青年期より生活上の多大な機能障害を引き起こす疾患である。強迫性障害の症状は洗浄や対照など強迫症状のテーマ、すなわちディメンションにより分類される。同じ診断名でも、ディメンションごとに生活上の機能障害や治療反応性が異なることが予測される。児童青年期に未治療の段階でディメンションの特徴を把握することは医療の介入のみならず教育環境における支援の手がかりとしても重要である。本研究では中学生を対象に質問紙調査を行い、その結果を強迫性障害のディメンションに基づいて分類する。また、ディメンションごとの社会適応を評価する。その結果を、強迫性障害の傾向を有する生徒に対する支援および治療介入を教育と医療が連携し適切に行うための資料として活用する。一方で、我が国の中学生の約2.7%が不登校であることが報告されている(文部科学省、2014)。不登校の原因は様々であるが、一因として強迫性障害が関与していることを示唆する報告がある(高木、2003、多賀、1999、飯田ら、1993)。先述の海外での先行研究をあわせて考えると小・中学生の中に強迫性障害に罹患しているが未治療である、あるいは強迫性障害の操作的な診断基準は満たさないまでもその前駆状態にあるものが存在し、それが不登校という適応困難のあらわれと関連している可能性が推測される。しかしながら、児童期における強迫症状の実態を明らかにした大規模研究はこれまで我が国では行われていない。本研究の目的は1児童を対象に強迫症状および社会適応についての調査を行う。21の結果を先行研究に準じて解析し、同様のディメンション(図)を示しているか評価する。3強迫症状と社会適応の困難さの相関を評価する。以上3点である。現在、児童精神科病棟に入院した児童を対象に調査を進めている。現在、データ収集を行っているが、サンプル数の集積が当初の予定よりも遅れているため統計学的な解析を適切に行うことができる段階に至っていない。ディメンションの特徴を把握することは医療の介入のみならず教育環境における支援の手がかりとして重要である。本研究では児童精神科病棟に入院しながら隣接する特別支援学校に通学している小・中学生と支援者・保護者を対象に質問紙調査と半構造化面接を行い、その結果を強迫性障害のディメンションに基づいて分類する。また、ディメンションごとの社会適応を入院時と退院時の2回で評価する。その結果を、強迫性障害の傾向を有する生徒に対する支援および教育と医療が連携し適切に行うために活用する。・研究期間内に何をどこまで明らかにしようとするのか1児童精神科病棟で入院治療を受けつつ特別支援学校に通学する小・中学生を対象に以下の調査を行う。(1)ディメンジョン別強迫症状重症度尺度日本語版(DY-BOCS)(2)社会適応:Vineland-II適応行動尺度(VABS-II)(3)ハミルトン不安評価尺度(HAM-A):不安に伴う精神症状や自律神経症状、不眠、認知障害、抑うつ気分、面接時の行動を評価する尺度。(4)うつ病自己評価尺度(CES-D):過去1週間のうつ気分、身体症状、対人関係について評価する自己記入式検査。(5)児童用AQ日本語版:児童向けの自閉症傾向を測定する自己記入式検査

(6)ADHD-Rating Scale-IV日本語版(ADHD-RS) :不注意と多動性・衝動性を評価する尺度。21の結果を先行研究に準じて解析し、強迫症状と他の精神症状、および社会適応の困難さの相関を評価する。研究計画を策定した当初に予定していた愛知県の調査協力市の小・中学校側の事情により研究への協力を受けることが困難となり、データ収集が不可能となった。このため、共同研究者と協議し、研究課題に対する成果を得るために研究対象を変更することとした。実際には静岡県浜松市の国立病院機構天竜病院児童精神科に入院中で、隣接する特別支援学校に通学している小・中学生の患児およびその保護者を対象とした入院時および退院時における強迫症状およびその他の心理評価尺度の測定、主診断、属性のデータを収集することとした。研究対象の変更によるデータ収集の遅延のため、研究課題の進捗に遅延が生じている。強迫性障害は児童青年期より生活上の多大な機能障害を引き起こす疾患であり、その症状は洗浄や対照など強迫症状のテーマ、すなわちディメンションにより分類される。児童青年期にディメンションの特徴を把握することは医療の介入のみならず教育環境における支援の手がかりとしても重要である。本研究では児童精神科に入院した学童を対象に質問紙調査を行い、その結果を強迫性障害のディメンションに基づいて分類した。また、ディメンションごとの社会適応を評価した。児童精神科入院治療の効果に影響を与える要因として、子どもの発達障害、精神症状(抑うつ、易怒性、強迫性障害、フラッシュバック、解離など)、トラウマ体験、養育環境、自己肯定感、知能指数を要因として想定した。入院治療の効果は精神症状の変化量、自己肯定感の変化量、行動の変化、学校への登校状況の改善度を指標とした。入院時までに医師が診断を行い、生育歴のチェックシートを用いて養育環境についての評価を行った。また、入院時に心理療法士が知能検査(WISC-IV)を実施した。児童精神科入院前後においてDY-BOCSならびに行動面を評価するSDQ、トラウマ症状を評価するTSCC-A、A-DES、、自己肯定感を評価するGSESC-Rを実施した。DY-BOCSのデータが取得できた対象者は7名であった。結果からは、強迫症状を有していた対象者は概ね1315歳であった。また、強迫症状を有してた対象者の一般的認知能力は低めであり、特に、処理速度の遅れが目立っていた。また、ディメンジョンでは「攻撃性」が出現しやすく、また、いじめを受けるのではないかという迫害体験への不安と関連している可能性が示唆された。また、「攻撃性」は入院によって、軽減する可能性が示された。そして、「対称性」は入院前後での変化が乏しかった。共同研究者と研究計画の見直しを行い、効率的なデータ収集について再検討を行う。現在、天竜病院の協力のもとデータの集積が得られている。サンプル数は40例余りと当初の目標サンプル数には遥かに及ばないが、現在までに集積しているデータを用いて予備的に統計学的な解析を行う方針である。サンプル収集が遅れているため、人件費や謝金の支出が次年度に見込まれるため。
運動のバラツキを生み出す神経機構の解明

ヒトが運動を同じように繰り返し行おうとしても毎試行ばらつく。そのバラツキを生み出す神経機構が運動課題の難しさによって異なるかを検討するために、難易度の異なる課題中の脳活動を計測した。実際のスポーツ動作中の脳活動を精度よく計測することは困難であるため、実際の運動と脳活動が類似していると考えられている運動イメージを行った。難しい大車輪の動作の運動イメージ中の脳活動は簡単な動作である懸垂の運動イメージと脳活動が異なることが明らかとなった。したがって、運動のバラツキを生み出す神経機構も動作の難易度によって異なることが示唆された。これまでに、運動の種類や難易度が異なると運動遂行中の脳活動も異なることが報告されている。したがって、運動が異なるとそのバラツキを生み出す神経メカニズムも異なる可能性がある。しかし、これまでに手指を使った比較的単純な運動中の脳活動はよく研究されているが、スポーツのように複雑な全身運動を遂行している最中にどのような脳活動が観察されるかはほとんど明らかになっていない。そこで、今年度は、複雑な全身運動の遂行に関連する脳領域を明らかにすることを目的とした。しかしながら、実際にスポーツ動作を遂行している最中の脳活動を正確に測定することは技術的に難しいため、本研究では実際の運動中と脳活動が類似するとされる運動イメージ中の脳活動を測定した。本研究では、19人の一般成人を対象に、難易度の異なる3種類の鉄棒を用いた動作をイメージさせた。イメージさせた動作は、行うことが非常に難しい大車輪、難しいけ上がり、簡単な懸垂、であり、これらイメージを行っている最中の脳活動を機能的磁気共鳴画像法で測定した。その結果、すべての動作でイメージ中には補足運動野の活動が有意に高いことが明らかとなった。先行研究により、補足運動野は運動イメージ中に活動することがわかっており、それを支持する結果が得られた。また、最も難しい大車輪のイメージ中の脳活動から最も簡単な懸垂のイメージ中の脳活動を差し引いた結果、最も難しい大車輪のイメージ中には一次視覚野の活動が高いことが明らかとなった。一次視覚野は視覚的なイメージ形成に重要な部位であることから、難しい全身動作をイメージする際には視覚的なイメージを代償的に行う可能性が示された。この結果は、手指のイメージ研究では報告されておらず、それらの動作と複雑な全身動作のイメージ中では異なる脳活動を示す可能性が示された。運動様式が異なるとその運動のバラツキを生み出す神経メカニズムも異なる可能性がある。しかし、これまでは手指や腕を使った比較的単純な動作は調べられているが、スポーツのような全身運動についてはほとんど調べられていなかった。そこで今年度は経頭蓋直流電気刺激を用いて脳活動を修飾することでダーツのパフォーマンスのバラツキが変化するかを検討した。被験者(24名)はダーツボードの中心(Bull)を狙って10秒間隔で150試行ダーツを投じ、パフォーマンスレベルは中心からの距離によって評価した。経頭蓋直流電気刺激はエラー修正に関連する小脳に行った。刺激は3条件あり、小脳の活動を高めると考えられるanodal刺激、活動を抑制すると考えられるcathodal刺激、コントロールとして刺激効果の無いsham刺激であった。各刺激は別の日に行い、全被験者は3回実験に参加した。各実験の間隔は最低1週間空けて行った。刺激の順序は被験者間でカウンターバランスをとった。その結果、パフォーマンス上位群(中心からの平均距離が小さい被験者)と下位群で刺激の効果が異なることが明らかとなった。つまり、パフォーマンス下位群では小脳の活動を抑制すると考えられるcathodal刺激を行うとsham刺激を行った場合よりもパフォーマンスが高かった。さらに、エラー修正量(1投前との距離)も小さくなる傾向が見られた。一方、パフォーマンス上位群ではcathodal刺激によってパフォーマンスが悪化した。これらのことから、小脳cathodal刺激は、パフォーマンスレベルの低い被験者のパフォーマンスのバラツキを減少させ、そのパフォーマンスレベルを向上させることが示唆された。これらの結果は、非侵襲的脳刺激法によって運動初心者の運動のバラツキを減少させ、運動学習を促進させることができる新しいトレーニング法の可能性を示している。非侵襲的脳刺激によって全身運動のパフォーマンスのバラツキを低下させ、パフォーマンスを向上させることができたことから当初の目標を達成したと考えている。最終年度は昨年度に行ったデータを詳細に解析し、その研究成果をまとめた。この実験では運動誤差の修正に関わる小脳へ非侵襲的脳刺激法である経頭蓋直流電気刺激を行い、人工的に活動を修飾することで運動パフォーマンスが変化するかを検討した。被験者は健常な24名とし、すべてダーツ未経験者もしくは経験の少ない者であった。被験者はダーツボードの中心(Bull)を狙って10秒間隔で150試行ダーツを投じた。パフォーマンスはダーツボードの中心とダーツが刺さった位置の距離によって評価した。脳刺激は3条件あり、小脳の活動を高めると考えられるanodal刺激、活動を抑制すると考えられるcathodal刺激、コントロールとして刺激効果の無いsham刺激であった。各刺激条件は別の日に行い、全被験者は3回実験に参加した。解析の結果、小脳の活動を抑制するcathodal刺激を行うとダーツパフォーマンスが向上することが示唆された。つまり、バラツキが少なく安定して運動を行えるようになった。さらに、その刺激効果はパフォーマンスレベルが低い被験者に対して顕著であることも示された。

この結果は、新たな運動技能を学ぶ際に人工的に小脳の活動を修飾するとその学習が促進することを意味している。したがって、運動が苦手な人のトレーニングやリハビリテーションへ応用が可能であると考えている。この研究成果を日本運動生理学会にて発表し、奨励賞を受賞した。また、現在、この研究成果を論文にまとめている。ヒトが運動を同じように繰り返し行おうとしても毎試行ばらつく。そのバラツキを生み出す神経機構が運動課題の難しさによって異なるかを検討するために、難易度の異なる課題中の脳活動を計測した。実際のスポーツ動作中の脳活動を精度よく計測することは困難であるため、実際の運動と脳活動が類似していると考えられている運動イメージを行った。難しい大車輪の動作の運動イメージ中の脳活動は簡単な動作である懸垂の運動イメージと脳活動が異なることが明らかとなった。したがって、運動のバラツキを生み出す神経機構も動作の難易度によって異なることが示唆された。申請者は本年度より所属先が異動した。異動先の機関では、用いる予定であったMRI室内で行動データを計測する装置が設置されておらず計画の修正を余儀なくされた。従来の計画では、実際のスポーツへの応用を見据え、複数の異なる手指を用いた運動課題中の運動パフォーマンスと脳活動との対応関係を明らかにすることを目標にしていたが、本年度は直接実際のスポーツ動作を対象とすることにした。しかし、実際のスポーツ中の脳活動を測定することは技術的に困難であるため、運動中と類似した脳活動を示すことが知られていて、かつ、行動データの計測装置が必要ない運動イメージを用いた。本年度の研究結果から、手指の動作と複雑な全身動作では異なった脳活動を示す可能性が明らかとなったことは研究成果をスポーツへ応用するにあたって貴重なデータとなった。所属が異動したため、実験系を新しく構築する必要がある。また、実験装置が前所属先と異なるため、以前の実験結果と今後の実験結果を直接比較することが難しいという問題がある。今後は新しい実験について速やかに倫理委員会の承認を受け、非侵襲的脳刺激の影響と運動様式やパフォーマンスレベルの影響、個人差をより詳細に調べていく予定である。運動制御今後は、非侵襲的脳刺激法を用いて運動パフォーマンスを向上させることができるか否かを検討していく。具体的には、対象とする動作に関連した脳活動を経頭蓋直流電気刺激法にて修飾した後では、そのパフォーマンスが刺激前と比較して異なるかを検討する。研究を遂行する上での課題として、経頭蓋直流電気刺激法の効果には個人差が大きい(Wiethoff et al. 2014; Lucia et al. 2015)ことが挙げられる。つまり、例え健常な一般若年成人であったとしても、中には刺激効果の見られない人が存在すること報告されている。そのような効果の見られない被験者が実験に参加した場合には、グループ解析を行っても統計的な有意差が見られない可能性がある。
複雑多孔質構造への粒子堆積挙動を考慮した高温集塵システムの高性能化研究

石炭ガス化複合発電システムで用いられる金属不織布フィルタの高性能化のために、複雑構造内の粒子挙動を把握することは極めて重要である。本研究では、その複雑構造内の粒子輸送付着挙動を予測するために、不均一多孔質構造を考慮した新たな数値解析手法を開発した。そして構造の異なる模擬フィルタを対象に、種々の条件で計算を行い、内部付着量や回収率の比較を行い、集塵効率や逆洗性能をまとめたフィルタ特性マップを作成し、高性能フィルタの開発指針の提案が可能になった。石炭資源の有効利用の観点から注目されるIGCCシステムにおいて,発電用ガスタービンの保護のために必要な集塵方法として,一般的にフィルタを用いたろ過集塵方式が用いられている.しかしフィルタのミクロ構造と粒子付着挙動の相関や,粒子性状と圧力損失の関係は,実験では測定が困難であるため未だ明確にされていない.そこで本研究では数値解析手法を用いて,フィルタ実構造の数値化と特性評価,実測値との比較,粒子付着堆積挙動解析と特性評価,模擬粒子付着フィルタの流動実験と解析結果との比較を行い,耐久性・運転コストに優れる最適フィルタ構造の提案を図る.H21年度はフィルタ実構造の数値構造化を行い,実際の金属不織布フィルタの細孔径と透過率が一致することを確認した.また繊維径と空隙率を変化させ,種々の細孔径分布をもつ構造が再現可能となった.さらに粒子付着を考慮した複雑多孔質体内の粒子流動計算モデルを開発し,種々のフィルタ構造を対象に粒子堆積による非定常の空隙構造変化および圧力損失変化を計算することが可能となった.本計算により,細孔径分布の差異によりフィルタ厚み方向への付着分布の形成が異なることを確認し,集塵効率のみならず付着粒子の払い落とし(逆洗処理)の点でも最適構造が存在することがわかった.以上の計算により付着粒子の払い落としと圧力損失増加を指標として構造特性をマップとして整理し,最適構造に関する指針を得ることができた.実測に関しては,数値計算の妥当性検証のために行う集塵模擬実験(次年度)の準備を行い,実フィルタの構造特性(細孔径,透過率,空隙率,繊維分布)のデータベースの作成を行った.石炭ガス化複合発電システム(IGCC)システムにおいて、発電用ガスタービンを粒子から保護するために、金属不織布フィルタを用いた集塵操作が用いられているが、安定稼動のために行われる逆洗操作が必要なことから、集塵効率のみならず、堆積層の均一形成、低圧力損失、払い落とし性能などが重要となる。しかしこれらに関わるフィルタのミクロ構造と粒子付着挙動の相関や、粒子性状と圧力損失の関係は、実験では測定が困難であるため未だ明確にされていない。そこで本研究では数値解析手法を用いて、フィルタ実構造の数値化と特性評価、実測値との比較を行い、粒子付着堆積挙動解析と特性評価手法を開発した。平成21年度開発した解析モデルに逆洗操作による払い落としの効果を組み込み計算を行った。その結果フィルタ透過面の繊維構造により付着粒子の内部侵入分布が異なり、そのため逆洗サイクルに伴う圧力変動に差異が生じることがわかった。この結果を踏まえ細孔径分布の異なる傾斜構造を模擬し、その有効性を検証した。また堆積層の空隙構造の影響を考慮するために、炭素粒子を含むペーストを作成し、模擬粒子堆積層作成用塗布装置を用いて、表面塗布後、圧縮・乾燥させ、フィルタ内および表面の粒子堆積層を再現し、断面観察と画像分析により構造特性(細孔径分布、透過率)を算出した。同塗布条件でも粒子種により空間構造に差異が見られた。以上より、各運転環境(供給圧・供給流量)と粒子種条件において、最適不織布構造の指針提案が可能な数値解析モデルを開発できた。
外科的血管吻合に対する薬剤溶出性縫合糸、薬剤溶出性シートの開発及び基礎的研究

免疫抑制剤や抗がん剤などの薬剤は、動脈の狭窄・閉塞の主たる原因である、平滑筋細胞など間葉系細胞の増殖や、それによる細胞外マトリクスの産生を妨げ、新生内膜肥厚の抑制を図ることで、狭窄抑制の治療効果があることがわかっている。本研究では、この理論を外科的血管吻合に応用し、血管吻合術後の狭窄や閉塞を予防する材料の開発を試みた。1.ラット腹部大動脈吻合部狭窄モデルを作成材料をA.モノフィラメントナイロン糸、B.絹糸、C.PTFE糸、吻合方法を、I.単結節吻合、II.連続吻合し、1,2,4,8週後の組織所見を検討し、モデルの評価を行った。総じて吻合部治癒機転は、迅速であった。B-II(絹糸-連続吻合)の吻合部狭窄を採用することとした。2.薬剤溶出担体の開発A.薬剤の検討パクリタキセル、FK506(タクロリムス)、シロリムス(ラパマイシン)で、その特性を検討するとともに、細胞増殖抑制効果を検討した。ラット大動脈平滑筋細胞を用い、FK506は100ng/mlでは細胞が生存増殖することは出来ず、50ng/mlでは細胞増殖抑制効果を示した。B.担体の検討ゲル状担体:コラーゲンゲル、フィブリンゲル生体吸収性高分子化合物:ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトンゲル状担体は、薬剤を維持することは出来なかった。生体吸収性ポリマーには、これらの薬剤(パクリタキセル、FK506)は脂溶性のため溶媒とともに溶解でき、Control releaseの可能性が示唆された。3.ラット腹部大動脈吻合部狭窄抑制試験実際に、薬剤(FK506ククロリムス)溶出担体を吻合部に置き、抑制効果の有無を観察する実験を行った。Preliminaryな結果では非常に狭窄抑制に有効であることがわかった。今後、薬剤濃度の最適化、至適control releaseのための担体の工夫など、検討が必要と判断できた。
聴覚に必須の内耳色素細胞の発生と機能分化に関する遺伝学的研究

哺乳動物では内耳蝸牛の色素細胞が欠損すると聴覚も無くなってしまう。本研究の目的は、「解明の進んでいない内耳色素細胞の発生機構と新しい機能の発現機構を遺伝学的に解明し、それがどのようにして進化してきたかを推察するための端緒とする」ことである。まず内耳色素細胞の特徴を明らかにすることを目標に、内耳色素細胞の色は皮膚や毛色の色と同じか否かを、毛色変異体マウスを用いて調べた。その結果、これらには明らかな相関関係はなく、色素を産生できるマウスにおいては、内耳の色素細胞は総じて黒く見えた。次に、内耳色素細胞の存否が、内耳の遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにするために、内耳色素細胞が分化せずに遺伝的難聴となる小眼球症変異体{Mitf(Microphthalmia-associated transcription factor)}のMitfmi-bw変異体と野生型のマウスから、当該細胞が位置する血管条周辺を取り出し、cDNAライブラリーを作成し、両者の間でサブトラクションを行った。またこのライブラリーを元に、野生型と変異体のマウス間でディファレンシャルスクリーニングを行った。一方、野生型と上記変異体の蝸牛由来mRNAを用いて、マイクロアレイによる発現解析をも行った。これらの結果を基に、着目するクローンについて、インシツハイブリダイゼイション法によってマウス内耳における発現解析を行った。組織化学的方法と網羅的なクローン解析との間の結果を説明することが難しいクローンも多くあったが、色素細胞自身で強発現するもの、色素細胞以外での発現が顕著なもの等、興味あるローンが得られた。これらの中にはストレス耐性に関わると思われる配列も有り、内耳色素細胞システムの機能解析に重要な発見ではないかと期待している。これらの中にはそのホモログがホヤ脳内色素細胞で発現している物もあり、感覚器を構成する色素細胞の進化的な意義も興味深い。今年度は内耳色素細胞の特徴を明らかにすることを第一義的な目的として、まず内耳色素細胞の色は皮膚や毛色の色と同じか否かを、毛色変異体マウスを用いて調べた。次に、内耳色素細胞の存否が、内耳の遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにするために、次のいくつかの手法を用いて解析を進めた。まず、血管条と呼ばれる内耳色素細胞を含む蝸牛の一部分を取り出し、cDNAライブラリーを作製した。さらに、この色素細胞を分化できない変異体マウスの同様の部位に由来するcDNAライブラリーを調製し、両者の間でサブトラクションを行った。得られたライブラリーから1千個のクローンの塩基配列を決定した。さらに上記のライブラリーをもとに、野生型と変異体のマウスの間で、ディファレンシャルスクリーニングを行った。その結果、両者の間で1つの遺伝子の発現が大きく異なっていることを検出した。現在、より定量的にこの差を明らかにすべく解析を続けている。一方、野生型と上記変異体の蝸牛由来mRNAを用いて、マイクロアレイによる発現解析を行った。その結果、両者の間で発現量の差が2倍以上異なるクローンとして、合計12のクローンが得られた。現在これらクローンについてもin situハイブリダイゼイション法を用いて発現解析を続けている。

これまでに得られたクローンは、内耳蝸牛において、色素細胞の存否に大きくその発現を依存している可能性があるので、まずこれらの遺伝子の構造と機能の解析を進めることを次の展望としたい。本研究の目的は、「内耳色素細胞の発生機構と当該細胞の新しい機能の発現機構を還伝学的に解明し、それがどのようにして進化してきたかを推察するための端緒とする」ことである。我々の内耳に色素細胞が発生できないと遺伝的な難聴になることがわかっているが、その機序については解明が進んでいない。本年は、昨年に作製した、遺伝的な難聴のマウス(小眼球症変異体、毛色発現に責任のある色素細胞を分化させることができず白毛色となり、またそのサブポピュレーションである聴覚を保証する色素細胞も分化できない)と正常なマウスにおける、内耳色素細胞を含む蝸牛を材料としたサブトラクションラィブラリー、およびこれを元にディファレンシャルスクリーニングを行った試料の解析を続けた。両者において発現に大きな差のある遺伝子を検出し、その発現場所をin situハイブリダイゼイション法によづて解析を行った。また野生型と上記変異体の蝸牛由来mRNAを用いて、マイクロアレイによる発現解析を始めて2年目である。現在のところ、両者の間で発現量の差が2倍以上異なるクローンとして、合計12のクローンが得られているが、これらクローンについてもin situハイブリダイゼイション法を用いて詳細な発現解析を続けた。現在6クローンについて解析結果が得られているが、そのうち4クローンは、発現場所の特定が難しく、その原因として弱く広汎に発現しているからなのか、それともin situハイブリダイゼイション法の感度の低さを示してしているものなのか等々、検討する必要がある。上記サブトラクションライブラリーから着目することとなったクローンは、マイクロアレイによる解析によっても、発現量に差のあることが明らかになった。しかしながら当該クローンは、蝸牛の色素細胞での発現が非常に弱く、今後その意義を検討することが重要である。解析対象のライブラリー等が準備でき、実際のデータが集積されつつあるので、その解析に力点をしていきたい。我々の内耳に色素細胞が発生できないと遺伝的な難聴になる。内耳色素細胞の発生機構と当該細胞の新しい機能の発現機構を遺伝学的に解明し、それがどのように進化してきたかを推察するための端緒とすることを目的とした本研究であるが、本年度は計画に従って以下の成果を得た。神経冠に由来する色素細胞を分化できず、遺伝的難聴を示す小眼球症変異体Mitf^<mi-bw>と、正常な聴覚を持つ野生型の両者において、まず内耳色素細胞が分布する血管条を含む組織間での遺伝子発現の差を検出すべく幾つかの方法で解析を続けてきた。1.これまでのライブラリーの網羅的な塩基配列解析は、サブトラクションライブラリーについてはほぼ完了した。2.マイクロチップ解析から得られたクローンの解析をもとに、in situ hybridization法を用いて、両系統間において大きな発現の差が認められるクローンを見出そうとしてきた。
自己免疫性甲状腺疾患(橋本病)の疾患感受性遺伝子の同定とその機能解析

罹患同胞対法による連鎖解析により自己免疫性甲状腺疾患(autoimmune thyroid disease : AITD)感受性遺伝子領域として、8q23-q24および5q31-q33を同定した。8q23-q24領域をマイクロサテライトマーカー、SNPsを用いた患者対照群による相関解析および連鎖不平衡解析により、60kbまで限局化させた。限局化された60kbの遺伝子構造解析を行った結果、有意な相関を示すSNPsが存在する遺伝子として、18個のzinc-fingerドメインを持つ1243個のアミノ酸からなるZinc-finger gene in AITD-susceptibilityregion(ZFAT)を同定した。ZFATには複数のsplicing variantsが存在し、特にエクソン9abを利用するものは、846アミノ酸からなるtruncated formである(TR-ZFAT)。最も有意な相関を示したSNP(Ex9b-SNP10)はZFATのイントロン9,TR-ZEATの3'UTR,および2個のエクソンよりなる939-ntのnon-coding RNAと考えられるSAS-ZFATのプロモーター領域に位置した。SAS-ZFATはB細胞に強く発現し、Ex9b-SNP10のT-alleleとその発現が末梢血B細胞において逆相関し、一方、TR-ZFATの発現と正に相関した。ゲルシフト解析、レポーター解析によりExgb-SNP10のT-alleleには転写抑制蛋白が結合することが示唆された。更に、SAS-ZFATの発現がTR-ZFATの発現をin vitroで抑制した。これらのことより、B細胞においてExgb-SNP10はSAS-ZFATの発現を制御し、その発現がTR-ZFATの発現を制御することにより、AITDの発症に関与することが示唆された。Graves病(GD)および橋本病(HT)は、両者ともに甲状腺特異的な自己免疫疾患でありながら、その臨床的および免疫学的所見は異なること、それぞれの多発家系の存在、twin studyより、GDおよびHTのそれぞれに特異的な遺伝要因の関与が示唆される。一方、GDとHTの混在する家系、GDからHTに移行する症例が存在することより、両者に共通の遺伝要因も存在すると考えられる。本研究ではGDおよびHTが1)どのような疾患感受性遺伝子を共有し、2)どのような疾患感受性遺伝子を特異的に持つことにより、自己免疫性甲状腺疾患(AITD)を形成するのかを明らかにすることを目的とする。書式化されたインフォームドコンセントのもとに収集されたAITD113家系の罹患同胞対123組(うちGD家系67、HT家系25組、GD-HT混在家系31組)に対して、約400個のマイクロサテライトマーカーを用い、全ゲノムスキャンを行い、罹患同胞対法を用いた連鎖解析を行った。統計学的処理は、MAPMAKER/SIBSによるmultipoint maximum lod score(MLS)の算出と、SIBPALによP valueの評価で行った。AITD全体では、D5S436でMLSが3.141、P valueが0.0017を示した。また、HTについては、D8S272でMLSが3.768、P valueが0.0002を示した。AITDおよびHTの疾患感受性遺伝子が5q31-33、8q23-24にそれぞれ存在することが示唆された。現在、罹患同胞対法の数を増して連鎖解析を行うとともに、孤発例も収集し、示唆的な領域において新たなに100kb間隔でマイクロサテライトマーカーを設定し、相関解析を進行させている。本研究では自己免疫性甲状腺疾患であるGrave病(GD)および橋本病(HT)の疾患感受性遺伝子を同定し、自己免疫疾患発症の分子機構を解明することを目的としている。AITDの疾患感受性

遺伝子同定のための第1段階として、約400個のマイクロサテライトマーカーを用いた全ゲノムスキャンを、AITDの罹患同胞対を対象として行い、これまでに合計14個の染色体の19個の領域にMLS>1(連鎖の可能性が示唆される)となる領域を検出した。その内、本年度は、8番染色体長腕の8q23-q24領域を中心に解析を進めた。罹患同胞対法では疾患遺伝子座を狭小化することはできないので、患者対照群による相関解析によりnarrow downすることが必要となる。8q23-q24領域の約21Mbについて、ドラフトシークエンスをもとにマイクロサテライトマーカーを検出し、最終的に多型性を示した330個のマイクロサテライトマーカーにより橋本病103例、対照群288例を対象として、アリルによる相関解析を行った。その結果、約30個のマーカーがP<0.05を示したが、あるcontigに存在するマーカーのアリルにおいて非常に強い相関を示した。そのアリル頻度は対照群で9.9%、HTで24.4%、P=10^<-5>、オッズ比=2.9(95%CI:1.8-4.8)であった。更にこのマーカーの存在する近傍約400kbにおいて、データベース上より、SNPを抽出し、最終的に36個のSNPsを用いて、相関解析を行った。4つのSNPs(40-2,23-3,21-6,21-2)で非常に強い相関を示し、さらにこれらのSNPsは連鎖不平衡にあることが判明した。これらの結果は、疾患感受性遺伝子がこの連鎖不平衡を示す約50kbの領域に存在することを示唆するものと考えられる。現在は、この約50kb領域に存在する遺伝子の同定とその構造解析を行っている。本研究では自己免疫性甲状腺疾患であるGraves病(GD)および橋本病(HT)の疾患感受性遺伝子を同定し、自己免疫疾患発症の分子機構を解明することを目的としている。AITD感受性遺伝子同定のための第1段階として、約400個のマイクロサテライトマーカーを用いた全ゲノムスキャンを、AITDの罹患同胞対を対象として行い、8番染色体長腕の8q23-q24領域に強い連鎖を認めた。次に、8q23-q24領域の約21Mbについて、ドラフトシークエンスをもとにマイクロサテライトマーカーを検出し、最終的に多型性を示した330個のマイクロサテライトマーカーにより橋本病103例、対照群288例を対象として、アリルによる相関解析を行った。その結果、約30個のマーカーがp<0.05を示したが、あるcontigに存在するマーカーのアリルにおいて非常に強い相関を示した。更にこのマーカーの存在する近傍約400kbにおいて、データベース上より、SNPを抽出し、最終的に36個のSNPsを用いて、相関解析を行った結果、4つの連鎖不平衡にあるSNPsにおいて強い相関を認めた。この連鎖不平衡を示す100kbを中心に解析を進めた結果、AITD感受性遺伝子AITS-1を同定した。
自然エネルギーの高効率利用を考慮した建築形態コントロール手法に関する研究

本研究は,市街地外部空間における自然エネルギーの高効率利用を考慮した,性能規定型の建築形態コントロール手法を提案することを最終的な到達目標としている。本研究内では,特に,市街地の住環境を代表する評価指標と考えられている日照・採光環境に注目する。方法として先ず,建築物の壁面や周辺空地,また道路上などを対象とした計算機シミュレーションを行うことにより,これまで困難とされてきた日照・採光の強弱を面的に把握する。ここで得られた数値を基にし,性能項目と対応した日照・採光環境を設定し,それらを満たす建築物形態のコントロールする方法の提案へと繋げるものである。本研究では,低層戸建て住宅地区における建築物の建替えに際し,周辺の隣地建築物の2階室内において,冬至の曇天時日中に電灯に頼らずに読書等日常の諸作業が可能な明るさ(300lx)を担保するように新たな建築物の形態をコントロールするための方法の検討を行っている。この際,建替えを検討する敷地の周囲にどのような建築物が建つか不確定な段階で,将来的に更新が進み,それら不確定な建築物群によって形成される市街地において生じる複合採光阻害の影響を考慮する方法として仮想壁面の考え方を導入し,まず複合採光阻害の定量的な影響評価を行うための計測技術を開発した。続いて,これら計測技術を応用し,仮想壁面についてどのような形状・考え方がより有効に機能するかについての検討を行った。その結果,逆採光建築物群による複合採光阻害の影響を考慮する方法として,計画検討建築物の高さと仮想壁面の高さを合わせる考え方に基づいて設定した「高さ連動型」仮想壁面が有効に機能することが確認された。今後は多様な市街地モデルや実市街地モデルを対象とした妥当性の検証を行う予定である。本年度は,曇天時の採光環境に着目し作業を行った。主要な作業・結果として,(1)建築物モデルの生成・シミュレーションによる評価・結果データの管理を含む一連の作業システム構築を行った。これにより,数値計算・データ生成に纏わる煩雑な手順を自動化し,省力化・データ再現性の向上等に繋がった。(2)これらシステムを利用し,密集市街地モデルを対象とした採光環境シミュレーションを行った。結果の値を参考とし,建て替えを行う敷地の東西南北側に仮想的に設けた居室内部で達すべき採光性能水準を設定した。加えて,その水準を満たしながら,建て替え時に容積を最大限確保できる形態の算出アルゴリズムを開発した。このように,採光性能と対応し,建て替え時に最大限容積を確保できる建築物形態を採光指標から決定する一連の手順を開発し,条件をみたす建築物形態の算出が可能となった。次年度以降,算出結果の精査,コントロール手法への展開を図る。本年度は,曇天時における居室内部の採光環境に着目した作業を行った。主要な作業・結果として,先ず,建築物の建替え等を行うに際し,検討対象敷地に隣接する建築物の2階レベルの居室において,日中に電気に頼らず読書等のアクティビティを担保できる照度を設定した。次に,その照度と対応した室内天空率を確保するように建築物形態をコントロールするための測定点位置・周辺建築物群による複合採光阻害の考慮方法・採光性能水準・水準判定シミュレーション技術の一連を開発した。最後に,その性能規定型の形態規制手法に則り,建替えシミュレーションを行った。その結果,複合採光阻害を考慮しつつ採光性能水準を満たし,且つ,敷地内部で可能な限りの容積を確保可能な建築物形態を算出できることが確認できその有効性を示した。ここで用いた複合採光阻害を仮想的に考慮する方法の安全性を確認するためには,敷地毎に建替えを行った建築物が群になった場合に発生する複合採光阻害よりも,前者による複合採光阻害の影響が下回っていることを確認する必要があるが,このことについては次年度以降の課題点とする。