hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新奇乳酸菌バクテリオシン群の生合成と抗菌作用の分子機構の解明とその展開

新奇乳酸菌バクテリオシンの構造を解析し、エンテロシンNKR-5-3BやエンテロシンF4-9の構造を決定した。リーダーレスバクテリオシンであるラクティシンQ/Zおよび環状バクテリオシンであるロイコサイクリシンQなどの生合成遺伝子群を明らかにし、分泌や自己耐性を担う遺伝子を同定した。ラクティシンQの抗菌活性には、孔形成能だけでなく、標的細菌内でのヒドロキシルラジカルの蓄積とその除去能が関連していることが明らかとなった。乳酸菌が生産する抗菌ペプチド、バクテリオシンは、安全性の高い抗菌物質として様々な分野での利用が期待される。これまでに様々なバクテリオシンを見出してきたが、それらの実用と生合成機構を利用した新奇抗菌ペプチドの創出への展開を図るため、新奇乳酸菌バクテリオシン群の生合成と抗菌作用の分子機構の解明を試みた。また、さらに新奇乳酸菌バクテリオシンの探索を行った。Enterococcus faecium NKR-5-3は、5種のバクテリオシン様ペプチド、enterocin NKR-5-3A,B, C, D, Zを生産し、enterocin NKR-5-3Aを除く4種が新奇な構造を有していた。とくに、enterocin NKR-5-3Cは、高い抗リステリア活性を有する、クラスIIaに属する新奇バクテリオシンであった。一方、enterocin NKR-5-3Dは、enterocin NKR-5-3Bを除く4種のペプチドの生産誘導活性を有していた。多成分バクテリオシン生産株であるE. faecium NKR-5-3は、培地や培養温度などの環境に応答し、生産誘導ペプチドを介して各バクテリオシンの生産を制御することが明らかとなった。一般にバクテリオシンはリーダーペプチドを伴う前駆体として合成され、リーダーペプチドはバクテリオシンを菌体内で不活性化することで生産株を保護し、菌体外分泌時の標識として利用される。しかし、リーダーペプチドを持たないリーダーレスバクテリオシンが見出され、それらは一般のバクテリオシンとは異なる機構によって生産されることが予想される。リーダーレスバクテリオシンであるlacticin Qとlacticin Zは、それぞれ生合成遺伝子群1ngBCDEF、1nzBCDEFの働きによって生産・菌体外分泌が行われることが明らかとなった。リーダーレスバクテリオシンは翻訳後直ちに抗菌活性を有するが、これらの遺伝子群は菌体内外において、生産したバクテリオシンの抗菌活性から生産株自身を保護する自己耐性機構にも関与することが示された。他に、3種の環状バクテリオシンの生合成に関わる遺伝子群を同定した。乳酸菌が生産する抗菌ペプチドであるバクテリオシンは、安全な抗菌物質として様々な分野での利用が期待される。前年度に引き続き新奇乳酸菌バクテリオシンの探索を行うとともに、それらの実用と生合成機構を利用した新奇抗菌ペプチドの創出への展開を図るため、新奇乳酸菌バクテリオシン群の生合成と抗菌作用の分子機構の解明を試みた。酒母より分離された乳酸菌Lactobacillus sakei D98が3種の新奇バクテリオシンを生産することを明らかにし、それらの構造を決定した。そのうち、sakacin D98bはクラスIIaバクテリオシンに類似した構造を有するものの、他のクラスIIaバクテリオシンとは異なる抗菌スペクトルを示した。この抗菌スペクトルの差異は、sakacin D98bにおいてクラスIIa特有の保存配列に生じた変異による影響と考えられた。新奇リーダーレスバクテリオシンであるlacticin Qは菌体表層の標的分子を介さずに細胞膜に孔を形成することが明らかとなっていたが、各感受性菌の抗菌活性の強度と細胞膜組成との間には関連が認められなかった。Lacticin Qの抗菌活性の強度には、lacticin Qの作用によって生じるヒドロキシルラジカルの蓄積量が関連していることが明らかとなり、lacticin Qの抗菌活性の選択性には、孔形成能よりもヒドロキシルラジカルの蓄積量と除去能が影響していることが示唆された。新奇環状バクテリオシンであるleucocin Qの生合成遺伝子群が明らかとなった。そのうち、DUF95スーパーファミリーに属するLcyDが、生産株のleucocin Qの菌体外分泌と自己耐性に関与していることが明らかとなった。LcyD破壊株が成熟型のleucocin Qを菌体内に蓄積していたことから、leucocin Qの環状化は生産株の菌体内で行われることが示唆された。乳酸菌が生産するバクテリオシンは抗菌性のペプチドで、安全な抗菌物質として、食品保存料をはじめとした様々な用途への利用が期待されている。前年度に引き続き、新奇乳酸菌バクテリオシンの探索を行うとともに、これまでに得られた新奇乳酸菌バクテリオシンの利用とそれらを基盤としたより効果的な抗菌ペプチドの創出を目指し、新奇乳酸菌バクテリオシン群の生合成機構と作用機構の分子機構の解明を試みた。

乳酸菌Lactococcus lactis QU 7がLactococcusに特異的に作用する新奇バクテリオシンを生産することを明らかにし、その構造を決定し、lactococcin Zと命名した。以前に我々が同様にLactococcus特異的に作用することを見出したlactococcin Qとは構造が大きく異なり、またQU 7株はlactococcin Q生産株であるLactococcus lactis QU 4とは交差耐性を示さなかったことから、両バクテリオシンの作用機構は異なっていることが予想された。さらに、QU 4株のlactococcin Qの生合成遺伝子群を明らかにし、自己耐性や菌体外分泌に関わるタンパク質を同定した。Lactococcin Qの類縁体であるlactococcin G生合成遺伝子群との差異についても明らかにした。一方、多成分バクテリオシン生産株であるEnterococcus faecium NKR-5-3の各バクテリオシンの生合成遺伝子群を明らかにした。とくに、NKR-5-3株が生産する5種のバクテリオシンのうち4種が共通のトランスポーターEnkTによって分泌され、それぞれに対する自己耐性遺伝子が存在することなどを明らかにした。また、残り1種が環状バクテリオシンであることを明らかにした。他にも種々の乳酸菌分離株が新奇バクテリオシンを生産することを見出し、それらが多様な構造や特性をもつことを明らかにした。今後、これらの新奇乳酸菌バクテリオシン群について、さらに詳細な解析を進め、応用への展開を図りたい。26年度が最終年度であるため、記入しない。応用微生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。リーダーレスや環状といった特徴的な構造をもつ数種のバクテリオシンや多成分バクテリオシンについて、生合成機構が明らかとなりつつある。また、新奇性の高いと考えらるノミクテリオシン数種を見出し、構造解析を進めている。またラクティシンQ等のバクテリオシンについて、作用機構・耐性機構の解析が進展している。特徴的な構造をもつ新奇乳酸菌バクテリオシンが複数見出された。また、リーダーレスバクテリオシンの作用機構や、リーダーレスバクテリオシンと複数の環状バクテリオシンの生合成機構が明らかとなりつつある。また、バクテリオシンに変異を導入して評価を行うことで、抗菌活性や菌体外分泌に重要な部位の特定が進んでいる。さらには、環状バクテリオシンの標的分子の解析も進行している。生合成遺伝子群の個々の機能の解析を行い、自己耐性機構や菌体外排出機構を明らかにする。また、環状バクテリオシンの環化機構についても解析を進め、環化に関わるタンパク質の同定を試みる。作用機構と耐性機構を関連付けながら、その分子機構の解明を試みる。また、新たに見出した新奇性の高いバクテリオシンについては、引き続き構造解析を進める。引き続き、生合成遺伝子群の機能の解析を行い、自己耐性機構や菌体外分泌機構の詳細を明らかにする。とくに、環状バクテリオシンの環化に関わるタンパク質の同定を試みる。また、作用機構と自己耐性機構を関連付けながら、その分子機構の解明を試みる。さらに、明らかとなった生合成機構を利用し、新奇抗菌ペプチドの創出を試みる。
日本宗教史に関する基礎的な研究資料の編集刊行による研究の国際化の推進

過去3年間の共同研究を通じて、ハワイ大学出版局より刊行を予定している、The Nanzan Guide to Japanese Religionsの構成・内容について最終的な決定をみた。昨年度より、南山宗教文化研究所内のホーム・ページに、投稿された原稿を公開するスペースを設け、分担者・協力者の間で相互参照ができるようにしてあるが、現在、16章分の原稿が提出され、参照可能となっている。また、11月には、カナダ・トロントで開催されたアメリカ宗教学会(American Academy of Religion)に、研究代表者スワンソン、研究分担者キサラ、チルソン、奥山が参加し、出版社、また寄稿者との打ち合わせの機会をもった。上記の経緯を経て、現在のところ上掲書の構成は次の通りとなっている。現在の日程では、平成15年秋の刊行を予想している。1部.諸宗教伝統の概観2部.歴史的概観3部.テーマ別概観4部.調査方法5部.資料編国内研究機関一覧、国内関連大学院一覧、研究助成一覧(奥山倫明)過去3年間の共同研究を通じて、ハワイ大学出版局より刊行を予定している、The Nanzan Guide to Japanese Religionsの構成・内容について最終的な決定をみた。1部.諸宗教伝統の概観2部.歴史的概観3部.テーマ別概観4部.調査方法5部.資料編国内研究機関一覧、国内関連大学院一覧、研究助成一覧(奥山倫明)本年度中4月から1月までに研究分担者、研究協力者、さらに時折は外部からの助言者を交え計8回の会合をもった。そこにおいて、本研究が最終的に刊行することを目指している、日本宗教史研究の現状を踏まえたガイドブックの構成について、意見交換を行なうとともに、それぞれが分担した資料収集の状況につき報告、検討を行なった。その間、11月にアメリカ合衆国テネシー州ナッシュビルで開催されたアメリカ宗教学会(American Academy of Religion)に研究代表者ポール・スワンソンがクラーク・チルソンとともに参加し、ハワイ大学出版局担当編集者、また国内外の日本宗教研究者と活発な意見交換を行なった。以上のような経緯により、研究成果となるガイドブックについて、我在次のような構成を構想している。1.資料一覧(文献ならびにオンライン資料のリスト)2.具体的な研究の手引き(図書館の使い方、宗教関係の専門図書館等の案内などについての概説)3.研究領域と研究状況についての概説(1)主要な伝統宗教ごとの概要(日本宗教、神道、日本仏教、民俗宗教、新宗教、日本のキリスト教)。(1)については、すでに外部の研究者への寄稿の依頼を行なっている。(2)時代別の概要(古代、古典期、中世、近世、近代、現代)(3)重要なテーマ別の概要(シンボリズム・儀礼・芸術、文学と聖典、国家と宗教、地理と環境、思想史、ジェンダー)。4.研究機関一覧5.研究資金についての情報の提示6.その他本年度中(4月1月)、研究分担者、研究協力者を交え、5回の会合を開き、本研究の成果としてハワイ大学、より刊行を予定している、The Nanzan Guide to the Study of Japanese Religionsの構成・内容について検討を続けた。その間に南山宗教文化研究所内のホーム・ページに、投稿された原稿を公開するスペースを設け、分担者・協力者の間で相互参照ができるようにした。現在、6篇のエッセイが提出され、参照可能となっている。また、11月にはアメリカ合衆国コロラド州デンバーで開催されたアメリカ宗教学会(Amencan Academy of Religion)には研究代表者スワンソン、研究分担者キサラ、チルソンが参加し、出版社、また寄稿者との打ち合わせの機会をもった。現在の日程では、本研究の助成期間の最終年度に当たる平成14年度中に刊行できるだろうと予想している。1部.諸宗教伝統の概観2部.歴史的概観3部.テーマ別概観4部.調査方法5部.資料編研究機関一覧、研究助成一覧、その他過去3年間の共同研究を通じて、ハワイ大学出版局より刊行を予定している、The Nanzan Guide to Japanese Religionsの構成・内容について最終的な決定をみた。また、11月には、カナダ・トロントで開催されたアメリカ宗教学会(Amcrican Acadcmy of Religion)に、研究代表者スワンソン、研究分担者キサラ、チルソン、奥山が参加し、出版社、また寄稿者との打ち合わせの機会をもった。1部.諸宗教伝統の概観2部.歴史的概観3部.テーマ別概観
迅速X線回折装置による不安定有機化合物の結晶構造解析

X線結晶構造解析は各方面で必須の研究手段となっているが、現在普及している4軸型X線回折計では測定に数日間要するために、その間試料は安定であることが要求される。本研究は平成46度に、2次元検出器イメージングプレートを用いて、数時間で全データの測定を完了する汎用性のある迅速X線回折装置を開発することを目的として行われた。1.平成4年度に、測定角度範囲の拡大、自動軸立て機構の開発、μ角設定などを考慮したワイセンベルグ型の迅速X線回折装置を新たに設計し、本学に設置した。2.平成5年度はまず装置評価実験を行なった。4時間で全データを測定し、同一試料で測定した4軸形回折計(96時間)に匹敵する構造解析結果を得た。μ角設置によって質のよいデータ測定が可能になった。3.平成5、6年度に、本装置を用いて以下のような研究を行なった。(1)新規遷移金属カルベン錯体のX線回折強度測定を結晶が崩壊しないうち(数時間)に行ない、結晶構造解析に成功した。これらは4軸回折計では10日以上必要で、不安定結晶のため測定不可能であった。(2)2,4-ジニトロフェニルアニリン誘導体の相変化におけるダイナミックな構造変化に関して、従来の粉末X線回折計などでは決して得ることの出来ない成果を得た。(3)構造解析に必要な全データを12時間で測定できることを利用して、結晶構造の温度変化の解析を行なった。有機結晶の高温側の結晶構造解析はこれまでほとんど行われていなかったので、今後動的挙動に対して大きな研究手段となると思われる。(4)非常に微小な結晶にも有効で、構造解析を行なうことが出来た。4.本装置開発の所期の目的は達せられた考えるが、普及型という面ではデータプロセスのソフトウエアになお改良の余地がある。X線結晶構造解析は有機化学においても必須の研究手段となっているが、現在の4軸型X線回折計では数日間の終夜連続測定を要するために、その間試料は安定な結晶状態にあることが要求される。本研究は数時間で全データの測定を完了するような汎用性のある迅速X線回折装置を開発して、不安定有機化合物のX線構造解析を可能にするべく、今年度から3年間の予定でスタートした。1.固相反応解析のために理研で開発された実験室系で13時間内で全測定が完了する、二次元検出器としてイメージングプレートを用いたワイセンベルグ型迅速X線回折装置を用いて、有機化合物の構造解析の可能性・結果の精度についての評価研究を行ない、その有用性を明らかとした。2.上記の装置によって不安定化合物であるBi化合物、長鎖アルキルDABCO塩などの測定・解析を行ない、構造を明らかにした。3.構造有機化学や反応機構の解明のための汎用・普及型装置開発のためには、上記の装置では多くの点で改良が必要であることが分かった。このため以下の諸点を改良した迅速X線回折装置を新たに設計した。(1)自動軸立て機構の開発試料取り付け部のゴニオメータとしてκ型ゴニオメータを採用し、従来結晶軸の修正範囲±10°を大幅に拡大し、対象試料の状態の任意性を広げた。(2)X線発生装置の一般化1号機ではX線発生装置も特注品であったが、今後の装置の普及・汎用性を考えて、一般的な回転対陰極強力X線発生装置に取り付け可能にするため、モノクロメータ部分の改良を図った。(3)測定角度範囲の拡大

上記装置の2θの最大値は45°であるが、これを拡大することはデータの測定数を増やすために非常に望ましい。多重スクリーンを廃止し、60°まで測定可能とした。さらにμ角設定を行うことで測定領域を拡大した。X-線結晶構造解析は有機化学においても必須の研究手段となりつつあるが、現在一般に用いられている4軸型X線回折計では数日間の終夜連続測定を要するために、その間試料は安定な結晶状態にあることが要求される。本研究は昨年度から3年の予定で、2次元検出器イメージングプレートを用いて、数時間で全データの測定を完了する汎用性のある迅速X線回折装置を開発することを目的としてスタートしたものである。平成4年度に、(1)測定角度範囲の拡大(2)自動軸立て機構の開発(3)μ角設定などを考慮した迅速X線回折装置を新たに設計し、本学に設置した。平成5年度の研究成果は以下の通りである。1.平成5年度は、まず装置評価実験を行ない、4時間で全データを測定し、同一試料で測定した4軸形回折計(96時間)に匹敵する構造解析結果を得ることができた。μ角設置によって質のよい高角側のデータ測定が可能になった。2.本装置を用いて、結晶溶媒を含むために結晶が不安定であるテトラアザチアペンタレンを出発物質とするPt,Rh,Pdなどの新規カルベン錯体のX線回折強度測定を行ない、非常に複雑な結晶構造の解析結果を得ることが出来た。これらは、格子定数が非常に大きく4軸回折計では10日2週間程度の連続測定が必要であるが、結晶が不安定であるため従来は測定不可能であったものである。710時間程度で結晶が崩壊しないうちに強度測定を行ない、化学的に興味ある構造結果をえることが出来た。3.2,4-ジニトロフェノール誘導体の熱的構造変化について、本装置を利用して、変化前後の結晶軸方向を明らかにすることができたので、ダイナミック構造変化について大きな知見を得ることができた。X線結晶構造解析は各方面で必須の研究手段となっているが、現在普及している4軸型X線回析計では数日間の終夜連続測定を要するために、その間試料は安定な結晶状態にあることが要求される。本研究は平成46年度に、2次元検出器イメージングプレートを用いて、数時間で全データの測定を完了する汎用性のある迅速X線回析装置を開発することを目的として行われた。平成4、5年度における、迅速X線回析装置の設計、設置、および各種の評価実験をふまえて、平成6年度は以下のような研究成果を得ることが出来た。1.結晶の自動軸立、面指数決定の自動化などに関する各種のソフトウェアの改良整備を行なった。2.昨年度に引き続き、本装置を用いて、結晶が不安定なテトラアザチアペンタレンを出発物質とするPt,Rh,Pdなどのカルベン錯体のX線回析強度測定を行ない、非常に複雑な結晶構造の解析結果を得ることが出来た。これらの結晶構造結果からカルベン錯体の生成機構に関して興味ある推論を行なうことが出来た。また、非常に結晶が微小で4軸型回析計では測定不能であったジアザトリチアペンタレン誘導体の構造解析に成功した。3.2,4-ジニトロフェニルアニリン誘導体の相変化におけるダイナミックな構造変化に関して、従来の粉末X線回析計などでは決して得ることの出来ない成果を得た。4.構造解析に必要な全データを12時間で測定できることを利用して、結晶構造の温度変化の解析を室温130°で行なった。有機結晶の高温側の結晶構造解析はこれまでほとんど行われていなかったので、今後動的挙動に対して大きな研究手段となると思われる。
大深度用海洋構造物に関する研究

本共同研究は、海洋工学の一環として重要な位置を占める深海用海洋構造物の開発に関連してその性能推定法を、この研究分野で先進国である日本と、今や海底石油の有力な生産国となりつつあり大深度用海洋構造物を必要としているブラジルとで行ったものである。初年度は先ずブラジルにおいて、日本から研究分担者を派遣して海洋構造物の基本性能および強度性能に関する調査研究、および海洋構造物の現地実態調査を行った.長期的には石油の値段は徐々に上昇すると考えられ将来は1000m級の水深での海底石油掘削および生産技術が求められ事は時間の問題である事、従って本研究の重要性が認識された。次に、ブラジルより研究分担者を招いて強度性能および深海溶接の可能性および問題点に関する調査研究および両国間の研究調整を行った.それらの結果、係留システム、セミサブ形状、建造、ライザ-管、テンプレ-ト、ジャケット、ROVなどの検討すべき事項が明かにされた。さらに大深度用海洋構造物に必要な位置保持も含めた基本性能および強度性能に関して、深、波、潮流などによる外力の組合せの違いによる極限状態への影響、すなわちそれらの複合作用を検討すべきである点などの問題点、研究すべき点等も明かにされた.2年度は先ずブラジルにおいて、日本から研究分担者を派遣して海洋構造物の耐波性能に関する調査並びに実験を実施した.即ち特に着底式の海洋構造物の計算モデルを作るために、本形式についてはブラジルでも波浪中のみの実験は可能であるため実験を行うとともに海底油田生産現場で構造物の調査を行った.次に複合外力(風、波、潮流)が与えられた時の浮遊式海洋構造物の動的特性を時間ベ-スに推定する計算モデルを作る為にブラジルより研究者を招聘し本学に於て共同研究を行った.計算プログラムとしては任意形状に対する復原力曲線の計算も追加した.また本学においても浮遊式海洋構造物の大深度における特性の確認実験を行った.更に時間ベ-スの計算プログラムによる計算結果を実験によるものと比較してほぼ実用出来るものであることが示されたと考えられる.又当初の予定に追加して最近本学で開発した短波頂不規則波造波機を使用して短波頂不規則波中での実験も追加した.その結果方向スペクトル波中での浮遊式海洋構造物の1次応答(波周波数領域)は方向分布が広くなるに従ってその有義値等は減少する事等が明かにされた.この事は浮遊式海洋構造物を設計する上で重要であるが一方,方向分布形状が長周期動揺に及ぼす影響も検討しておく必要がある事が示された.最終年度は全体の取りまとめを考慮しつつ以下の研究を行った.先ず前年度までの共同研究により作られた計算モデルを使用して浮体運動に関する数値計算を大深度を考慮して実施した.浮遊式海洋構造物については主として日本に於て行い、初底式澄洋構造物については主としてブラジルにおいて行なった.更にそれぞれ実験と比較しつつ精度を確認した.又短波頂不規則波中での応答実験を基にして方向応答関数を推定できる事も確認した.更に複合外力下かつ大深度用海洋構造物の性能推定法全体のとりまとめを行なった.そのため日本、ブラジル相互に研究者を派遣した.以上の研究結果全体をまとめ以下の主要成果を得た.(1)5001000m級の大深度用海洋構造物の性能推定がほぼ可能である.(2)短波頂不規則波浪中での実験により方向周波数応答の推定は可能である.(3)短波頂不規則波中では運動応答は緩和される方向にある.本共同研究は、海洋工学の一環として重要な位置を占める深海用海洋構造物の開発に関連してその性能推定法を、この研究分野で先進国である日本と、今や海底石油の有力な生産国となりつつあり大深度用海洋構造物を必要としているブラジルとで行ったものである。さらに大深度用海洋構造物に必要な位置保持も含めた基本性能および強度性能に関して、深、波、潮流などによる外力の組合せの違いによる極限状態への影響、すなわちそれらの複合作用を検討すべきである点などの問題点、研究すべき点等も明かにされた.2年度は先ずブラジルにおいて、日本から研究分担者を派遣して海洋構造物の耐波性能に関する調査並びに実験を実施した.即ち特に着底式の海洋構造物の計算モデルを作るために、本形式についてはブラジルでも波浪中のみの実験は可能であるため実験を行うとともに海底油田生産現場で構造物の調査を行った.次に複合外力(風、波、潮流)が与えられた時の浮遊式海洋構造物の動的特性を時間ベ-スに推定する計算モデルを作る為にブラジルより研究者を招聘し本学に於て共同研究を行った.計算プログラムとしては任意形状に対する復原力曲線の計算も追加した.また本学においても浮遊式海洋構造物の大深度における特性の確認実験を行った.

更に時間ベ-スの計算プログラムによる計算結果を実験によるものと比較してほぼ実用出来るものであることが示されたと考えられる.又当初の予定に追加して最近本学で開発した短波頂不規則波造波機を使用して短波頂不規則波中での実験も追加した.その結果方向スペクトル波中での浮遊式海洋構造物の1次応答(波周波数領域)は方向分布が広くなるに従ってその有義値等は減少する事等が明かにされた.この事は浮遊式海洋構造物を設計する上で重要であるが一方,方向分布形状が長周期動揺に及ぼす影響も検討しておく必要がある事が示された.最終年度は全体の取りまとめを考慮しつつ以下の研究を行った.先ず前年度までの共同研究により作られた計算モデルを使用して浮体運動に関する数値計算を大深度を考慮して実施した.浮遊式海洋構造物については主として日本に於て行い、初底式澄洋構造物については主としてブラジルにおいて行なった.更にそれぞれ実験と比較しつつ精度を確認した.又短波頂不規則波中での応答実験を基にして方向応答関数を推定できる事も確認した.更に複合外力下かつ大深度用海洋構造物の性能推定法全体のとりまとめを行なった.そのため日本、ブラジル相互に研究者を派遣した.以上の研究結果全体をまとめ以下の主要成果を得た.(1)5001000m級の大深度用海洋構造物の性能推定がほぼ可能である.(2)短波頂不規則波浪中での実験により方向周波数応答の推定は可能である.(3)短波頂不規則波中では運動応答は緩和される方向にある.平成2年度の研究計画に基き、先ずブラジルにおいて、日本から研究分担者を派遣して海洋構造物の耐波性能に関する調査並びに実験を実施した。即ち特に着底式の海洋構造物の計算モデルを作るために、本形式についてはブラジルも波浪中のみの実験は可能であるため実験を行うとともに海底油田生産現場で構造物の調査を行ったものである.次に複合外力(風、波、潮流)が与えられた時の浮遊式海洋構造物の動的特性を時間ベ-スに推定する計算モデルを作る為にブラジルより研究者を招聘し本学に於て共同研究を行った.計算プログラムとしては任意形状に対する復原力曲線の計算も追加した.また本学においても浮遊式海洋構造物の大深度における特性の確認実験を行った.更に時間ベ-スの計算プログラムによる計算結果を実験によるものと比較してほぼ実用出来るものであることが示されたと考えれる.当初の予定に追加して最近本学で開発した方向スペクトル波造波機を使用して短波頂不規則波中での実験も追加した.その結果方向スペクトル波中での浮遊式海洋構造物の1次応答(波周波数領域)は方向分布が広くなるに従ってその有義値等は減少する事が確認された.この事は浮遊式海洋構造物を設計する上で重要であるが一方,方向分布形状が長周期動揺に及ぼす影響も検討しておく必要がある.全体にわたって当初予定していた研究計画はほぼ遂行されたと考えている.更に当初予定に追加して短波頂不規則波中での実験がなされた事により本研究が更に意義あるものとなった.但し異常に険しい短波頂波の造波及び計測、解析についてはまだ検討する余地がある.本共同研究は、海洋工学の一環として重要な位置を占める深海用海洋構造物の開発に関連してその性能推定法を、この研究分野で先進国である日本と、今や海底石油の有力な生産国となりつつあり大深度用海洋構造物を必要としているブラジルとで行ったものであり本年が最終年度である。
課題特異型訓練による皮質脊髄路リモデリング機構の解明

本研究では脳梗塞後の課題特異的訓練を用いたリハビリテーションによる神経回路変化がどのようなメカニズムにおいて起こるのかを、解剖および分子の両面で明らかにすることを目的として実験、解析を行っている。リハビリテーションによる機能回復はリハビリテーションの実施時期により大きく異なるため、リハビリテーションの時間依存性を理解し適切な時期にリハビリテーションを実施する事がリハビリテーションのリモデリング機構を理解する上で重要であると考えられた。そこで、2018年度は脳梗塞後リハビリテーションの開始時期によりどのように変化するかを調べた。この研究において、超急性期にリハビリテーションを行ったラットでは急性期にリハビリテーションを行ったラットより皮質脊髄路投射の顕著な増加が見られた。しかし機能回復については超急性期のリハビリテーションによる機能回復は急性期のリハビリテーションより劣るとの結果が得られた。これらの結果はリハビリテーションによる皮質脊髄路の可塑的変化は早い時期のリハビリテーションにより促進されるものの、超急性期のリハビリテーションは皮質脊髄路神経投射以外の要因により機能回復を阻害する事を示唆している(Neurorehabilitation & neural repair, in press)。また、これらの実験に加えて今年度はより分子生物的な解析を推し進めるため、これまでのラットの実験系をもとにマウスによる実験系を確立した。このマウスの実験からは、超急性期から急性期のリハビリテーションはシナプス可塑性に重要な働きを示すCrebのリン酸化をむしろ低下する事が明らかになった。この現象がどのような機能的変化に関係しているかは明らかではないが、Crebのリン酸化阻害と機能回復には相関が見られたため、機能回復を阻害する要因となっている可能性が考えられた。本研究課題はリハビリテーション、特に課題特異的訓練が脳梗塞後の皮質脊髄路のリモデリングにどのような影響を与えるかを組織学的および分子生物学的に明らかにする事を目的としている。初年度では幾つかのリハビリテーション法を比較検討し(Okabe et al., Exp Neurol, 2018)、今年度はリハビリテーション時期による検討を行った(Okabe et al.,Neurorehab & neural repair, in press)。これらの実験からリハビリテーションが皮質脊髄路にどのような条件で影響を及ぼすのかについては多くの知見が得られた。また、マウスを用いた実験から、Crebの脱リン酸化が早すぎるリハビリテーションによる機能回復阻害の一因となっている可能性が示唆された。しかし、リハビリテーションがどのような分子メカニズムを介して皮質リモデリングを促進しているかについては顕著な進展がみられておらず、研究の進歩状況は研究計画よりやや遅れていると考えられる。今年度はUCLAのDr. Carmichael labとの共同研究でRNAシーケンスの実験を実施予定であり、多くの分子生物学的知見が得られる事が期待される。また、組織学的解析についても逆行性ウイルスベクターを用いた蛍光ラベリングによる解析が進行中である。この実験ではリハビリテーションによる皮質脊髄路神経への入力経路である樹状突起スパインの変化を調べており、実験結果によっては2光子顕微鏡を用いたin vivoイメージングを実施する予定である。これまでの研究から、脳梗塞後にskilled forelimb reachingtaskを用いて課題特異的訓練を行うと皮質脊髄路のリモデリングを促進することができ、それにより運動野の再構成および課題特異的機能回復が起こることが示された(Okabe et al. Neuroscience, 2016, Okabe et al., Neural Regen Res, 2017)。しかし、skilled forelimb reachingtaskによる課題特異的訓練は訓練されていない行動試験では機能の回復を示さず(Okabe et al., PLOS ONE, 2017)、ELISAを用いた解析でもBDNFの発現変化がみられなかった。そこで初年度の研究では、幾つかのリハビリテーションを比較することにより研究に最適なリハビリテーション法を再検討した。実験ではskilled forelimb reachingtaskの他に拘束誘導運動療法(CIMT)、ロータロッド、トレッドミルを使用した。この実験から重症の脳梗塞モデルにおいてはCIMTのみが皮質脊髄路投射を増加し機能回復を促進することが明らかになった(Okabe et al., Exp Neurol, in press)。CIMTは拘束を施せば訓練の手間がない、1日24時間継続した訓練が可能であるなどの利点もあり、今後の研究に有用なリハビリテーション法であると考えられ、次年度ではCIMTを用いての遺伝子発現解析を行うこととした。研究計画では1年目である今年度にリハビリテーションによる解剖学的および遺伝子発現変化の経時的変化を観察する予定であったが、skilled forelimb reachingtaskによる課題特異的訓練による遺伝子発現変化の検出が困難であったため、リハビリテーション法の再検討を行った。このため研究の進歩状況は遅れているが、CIMTのリハビリテーション法としての有効性が確認でき今後の研究のための有益な情報が得られた。また、この実験から1報の論文を出版することができた(現在in press)。

リハビリテーションによる機能回復はリハビリテーションの実施時期により大きく異なるため、リハビリテーションの時間依存性を理解し適切な時期にリハビリテーションを実施する事がリハビリテーションのリモデリング機構を理解する上で重要であると考えられた。そこで、2018年度は脳梗塞後リハビリテーションの開始時期によりどのように変化するかを調べた。この研究において、超急性期にリハビリテーションを行ったラットでは急性期にリハビリテーションを行ったラットより皮質脊髄路投射の顕著な増加が見られた。しかし機能回復については超急性期のリハビリテーションによる機能回復は急性期のリハビリテーションより劣るとの結果が得られた。これらの結果はリハビリテーションによる皮質脊髄路の可塑的変化は早い時期のリハビリテーションにより促進されるものの、超急性期のリハビリテーションは皮質脊髄路神経投射以外の要因により機能回復を阻害する事を示唆している(Neurorehabilitation & neural repair, in press)。また、これらの実験に加えて今年度はより分子生物的な解析を推し進めるため、これまでのラットの実験系をもとにマウスによる実験系を確立した。このマウスの実験からは、超急性期から急性期のリハビリテーションはシナプス可塑性に重要な働きを示すCrebのリン酸化をむしろ低下する事が明らかになった。この現象がどのような機能的変化に関係しているかは明らかではないが、Crebのリン酸化阻害と機能回復には相関が見られたため、機能回復を阻害する要因となっている可能性が考えられた。本研究課題はリハビリテーション、特に課題特異的訓練が脳梗塞後の皮質脊髄路のリモデリングにどのような影響を与えるかを組織学的および分子生物学的に明らかにする事を目的としている。初年度では幾つかのリハビリテーション法を比較検討し(Okabe et al., Exp Neurol, 2018)、今年度はリハビリテーション時期による検討を行った(Okabe et al.,Neurorehab & neural repair, in press)。これらの実験からリハビリテーションが皮質脊髄路にどのような条件で影響を及ぼすのかについては多くの知見が得られた。また、マウスを用いた実験から、Crebの脱リン酸化が早すぎるリハビリテーションによる機能回復阻害の一因となっている可能性が示唆された。しかし、リハビリテーションがどのような分子メカニズムを介して皮質リモデリングを促進しているかについては顕著な進展がみられておらず、研究の進歩状況は研究計画よりやや遅れていると考えられる。これまでの結果をふまえ、次年度からの実験はCIMTをリハビリテーション法として用いる。
温度成層流中でのアクティブ・スカラー(熱)とパッシブ・スカラーの乱流拡散機構の相違

温度成層乱流中では,温度変動が浮力を諾起して乱流構造および拡散機構を大きく変化させ,極端に強い成層状態では温度勾配に逆った方向への拡散さえ起こすことがある.本研究は,アクティブ・スカラーとしての熱の拡散する場をパッシブ・スカラー(微量汚染物質など)が拡散する場合の,アクティブ,パッシブ両スカラーの拡散機構の相違を明らかにすることを目的とする.1.スカラー拡散機構に関する実験的研究:(1)濃度変動計測システムとしてレーザ螢光と微粒子のミー散乱を利用し,面および線状の光ディテクターアレイを用いたシステムを完成させた.これにより,二成分物質の濃度分布とその時間変動が高応答で測定できる.まず,これを用いてマコルモゴルフ・スケールの乱流の微細構造の測定に成功し,つぎに(2)成層状態の乱流境界層流れを対象に,運動量,熱(アクティブ・スカラー)と物質(パッシブ・スカラー)の乱流拡散場の構造を調べた.その結果,アクティブ・スカラーとパッシブ・スカラーの拡散機構の相違は各々の拡散の経路と拡散距離(時間)の相違に起因することが明らかになった.2.クロージャ問題の定式化とモデリング:まず,最も単純化された乱流であるバーガーズ乱流について,スカラーの拡散方程式の解を導出し,パワースペクトルの時間発展とプラントル数1K在性を検討した.つぎに壁面乱流と自由断乱流の両方に適用できるモデルとして,成層流に対する代数型乱流応力モデルの展開を行った.これは乱流エネルギーR,エネルギー消散を,温度,濃度変動度Q^2, C^2とそれらのディストラリションεo・εcの方程式と乱流応力,乱流フラックスの代数式から構成される.本研究ではR方程式に壁面相度要素による乱流生成を, ε方程式に壁面の存在による圧力変動場の変形を考慮し,両スカラーの拡散機構の相違は比ε^2/K, εo^2/O^2, εc^2/C^2の値が等しくなく拡散距離に依存することによることを示した.温度成層乱流中では,温度変動が浮力を諾起して乱流構造および拡散機構を大きく変化させ,極端に強い成層状態では温度勾配に逆った方向への拡散さえ起こすことがある.本研究は,アクティブ・スカラーとしての熱の拡散する場をパッシブ・スカラー(微量汚染物質など)が拡散する場合の,アクティブ,パッシブ両スカラーの拡散機構の相違を明らかにすることを目的とする.1.スカラー拡散機構に関する実験的研究:(1)濃度変動計測システムとしてレーザ螢光と微粒子のミー散乱を利用し,面および線状の光ディテクターアレイを用いたシステムを完成させた.これにより,二成分物質の濃度分布とその時間変動が高応答で測定できる.まず,これを用いてマコルモゴルフ・スケールの乱流の微細構造の測定に成功し,つぎに(2)成層状態の乱流境界層流れを対象に,運動量,熱(アクティブ・スカラー)と物質(パッシブ・スカラー)の乱流拡散場の構造を調べた.その結果,アクティブ・スカラーとパッシブ・スカラーの拡散機構の相違は各々の拡散の経路と拡散距離(時間)の相違に起因することが明らかになった.2.クロージャ問題の定式化とモデリング:まず,最も単純化された乱流であるバーガーズ乱流について,スカラーの拡散方程式の解を導出し,パワースペクトルの時間発展とプラントル数1K在性を検討した.つぎに壁面乱流と自由断乱流の両方に適用できるモデルとして,成層流に対する代数型乱流応力モデルの展開を行った.これは乱流エネルギーR,エネルギー消散を,温度,濃度変動度Q^2, C^2とそれらのディストラリションεo・εcの方程式と乱流応力,乱流フラックスの代数式から構成される.本研究ではR方程式に壁面相度要素による乱流生成を, ε方程式に壁面の存在による圧力変動場の変形を考慮し,両スカラーの拡散機構の相違は比ε^2/K, εo^2/O^2, εc^2/C^2の値が等しくなく拡散距離に依存することによることを示した.温度成層乱流中では、温度変動が浮力を諸起して乱流構造および拡散機構を大きく変化させ、極端に強い成層状態では、温度勾配に逆らった方向への拡散(カウンターグラディエント拡散)さえ起こすことがある。本研究は、アクティブ・スカラーとしての熱の拡散する場をパッシグ・スカラー(微量の汚染物質など)が拡散する場合の、アクティブ・スカラーとパッシブ・スカラーの拡散機構の相違を明らかにすることを目的とする。本年度の研究成果は下記のとおりである。1.スカラー拡散機構に関する実験的研究:(1)濃度変動計測システムの開発、パッシブ・スカラー拡散場の濃度変動の空間的、時間的な微細構造を調べるために、レーザー螢光を利用した計測システムの第一段階として、1チャンネルの光ディテクターを持つ光学系システムと高速・大容量のデータ集録システムを完成させた。(2)乱流境界層流れを対象に、不安定成層状態での運動量・熱(アクティブ・スカラー)、トレーサーガス(パッシブ・スカラー)の乱流拡散場の構造を調べた。その結果、まず乱流状態でも間欠的ではあるが大規模な縦渦列が形成され、これが乱流拡散に支配的な役割を果していることが判明した。更に、アクティブ・スカラーとパッシブ・スカラーの拡散機構の相違は各々の拡散の経路と拡散距離の相違に起因することが明らかになってきた。

2.クロージャー問題の定式化とモデリング:最も単純化された乱流であるバーガーズ乱流の理論を展開し、まず、パッシブ・スカラーの拡散方程式の厳密解を得るのに成功し、これを用いて数値計算によりランダム撹乱が乱流に還移していく際の拡散場を追跡した。即ち、パワースペクトル分布とその時間発展を調べ、それらへのプラントル数依存性を調べた。
光応答性タンパク質の機能転換が明らかにする柔らかな構造機能相関

多くの生体分子は共通の構造をもとに多彩な機能を演出している。本課題で我々は、ロドプシンやフラビンタンパク質などを対象として機能の発見・転換・創成をテーマに柔らかさと機能との関わりを研究した。その結果、内向きプロトンポンプや新規チャネルロドプシン、環状ヌクレオチドを光で分解する酵素ロドプシンなどの発見を報告した。一方、機能転換については、ロドプシンやDNA光回復酵素に対して限られた変異導入により機能転換に成功したが逆方向は成功せず、非対称な機能転換が明らかになった。機能の創成に関しては、光駆動ナトリウムポンプの構造基盤に基づき、カリウムやセシウムをポンプするタンパク質を創成することができた。多くの生体分子は共通の構造をもとに多彩な機能を演出しており、例えばロドプシンは共通の構造構築から光センサー、ポンプ、チャネル機能が発現する。進化の中で最適化された固有の機能は固有の構造によるものと考えられがちであるが、私たちはメカニズムを研究する中でロドプシンの機能を転換することにも成功してきた。このような機能転換の達成はタンパク質の構造と機能が柔軟に共役していることを示唆する。本研究課題において我々は、機能の創造をテーマとしてロドプシンやフラビンタンパク質など光応答性タンパク質を対象とした研究を行っている。本領域がスタートする直前の4月に海洋性細菌から光駆動ナトリウムポンプを発見した(Inoue et al. Nature Commun. 2013)。これは全く予想されていなかったという点で分野に衝撃を与える成果であり、新たな機能をもった分子を自然界から見出す代表的な例となった。現在、ナトリウムポンプの基本的な物性を明らかにする研究が進行しており、実際に最初の低温赤外分光解析の論文は投稿中である。一方、光駆動のナトリウムチャネルに関しても低温赤外分光解析を行い、チャネルに特異な水素結合ネットワークが存在することを明らかにした(Ito et al. JACS 2014)。ポンプとチャネルの機能を区別する構造解析には実に興味深いものがある。また動物型と微生物型ロドプシンの性質を組み合わせたキメラタンパク質を作製することに成功した(Sasaki et al. PLOS ONE 2014)。ナトリウムポンプとともにオプトジェネティクスのツールとしても期待される。クリプトクロム・DNA光回復酵素ファミリーのタンパク質は、共通の構造構築の中にフラビンを発色団としてもつが、機能は実に多彩である。我々は赤外分光を用いた光誘起構造変化やDNA修復過程の解析をもとに、変異体の作製による機能転換の試みを進める準備が整った。ロドプシン研究について、本領域がスタートする直前に海洋性細菌から光駆動ナトリウムポンプを発見した(Nature Commun. 2013)。新たな機能をもった分子を自然界から見出す代表的な例となった本タンパク質に対して、今年度は構造的な面からの研究を行った。その結果、低温赤外分光を用いた構造解析により、ナトリウムポンプ、プロトンポンプいずれの場合も、初期の構造変化は同一であることを明らかにした(J. Phys. Chem. B 2014)。さらに東大・濡木研との共同研究により光駆動ナトリウムポンプの結晶構造を決定、これをもとに輸送モデルを提唱した。平成27年度になるがNature誌にArticleとして掲載される本論文中では、構造解析だけに留まらず、構造を基盤として光駆動カリウムポンプの創成にも成功している。また変異体を用いて光駆動プロトンポンプからチャネルへの機能転換に成功したが、これはA03須藤雄気博士、A01林重彦博士との共同研究の成果である(J. Am. Chem. Soc. 2015)。フラビンタンパク質研究においては、赤外分光解析を用いてDNA光回復酵素の構造解析を進めた。さらに2種類のDNA光回復酵素の機能転換を試みて興味深い結果を得ている。平成27年度は以下の成果が得られた。新たな機能をもった分子を自然界から見出す代表的な例として、我々が3年前に発見した光駆動ナトリウムポンプを挙げることができる。今年度、結晶構造を決定し、輸送モデルを提唱することができた。Nature誌にArticleとして掲載した本論文中では、構造解析だけに留まらず、光駆動カリウムポンプの創成にも成功している。

カリウムポンプの創成は、イオン選択性フィルターが細胞質側表面に存在することを明らかにする過程で実現したのであるが、その研究をさらに推進した結果、より大きなルビジウムやセシウムイオンをポンプするタンパク質の創成にも成功した。セシウムイオンを光によって輸送できるシステムは世の中に存在しなかったため、放射性セシウム回収につながる基盤技術の開発として注目され、多くの新聞で報道された。光駆動プロトン・ナトリウム・クロライドポンプの間の機能転換についても、限られた変異導入により3通りの機能転換に成功した。一方、残る3通りは実現せず、非対称な機能転換がタンパク質の進化と関係する可能性を論文発表することができた。フラビンタンパク質研究においては2種類のDNA光回復酵素の機能転換を試みた結果、同様に機能転換は非対称になることがわかった。Nature誌に発表した論文中では、構造決定だけに留まらず、機能解析と合わせた輸送モデルの提案、光遺伝学応用の達成に加えて、光駆動カリウムポンプの創成を実現した。本領域で私たちが目指しているのは、新しい機能をもったタンパク質を自然から見つけ出す一方、アミノ酸の変異を用いて新たなタンパク質の機能を創成することであるが、光駆動ナトリウムポンプの発見(Nature Commun. 2013)は前者の、光駆動カリウムポンプの創成(Nature 2015)は後者のハイライトと言うことができる。この方向の研究をさらに進めて実現した光駆動セシウムポンプの創成は、放射性セシウムの回収という全くことなる発想からの応用につながる研究として評価されており、当初の計画以上の成果と言うことができる。光駆動ナトリウムポンプについては、領域内の共同研究も活発に行っており、実際に理研の田原グループとの共同研究論文を発表することができた。多くの生体分子は共通の構造をもとに多彩な機能を演出しており、本研究課題において我々は、機能の発見・転換・創成をテーマとしてロドプシンやフラビンタンパク質など光応答性タンパク質を対象とした研究を行っている。平成28年度は以下の成果が得られた。ロドプシンの機能転換に関して、アミノ酸変異を用いてプロトンポンプ、ナトリウムポンプ、クロライドポンプの機能転換を達成した。本領域で最大の目標とした研究の成果であるが、興味深いことに機能転換と進化との相関が明らかになった。具体的には、進化を遡る方向の機能転換は限られた変異で達成された一方、進化に沿った方向の機能転換は変異数を増やしても実現しなかったのである。フラビンタンパク質の機能転換に関して、アミノ酸変異を用いて(6-4)光回復酵素からCPD光回復酵素への機能転換を達成した。この場合も逆方向の機能転換は限られた変異では実現せず、進化との相関が明らかになったが、本研究はA01北尾グループとの共同研究の成果である。機能の発見に関しては、海洋細菌から内向きのプロトンポンプを発見した。プロトン駆動力を解消してしまう内向きプロトンポンプが自然界に存在したことは大きな驚きであったが、様々な手法を駆使して外向きプロトンポンプと類似の構造からどのようにして逆向きの能動輸送が実現するのかを明らかにすることができた。なお、本研究はA02内橋グループとの共同研究の成果である。
振動曝露環境下におけるＩＳＯ表面性状パラメータを物理指標とした粗さ感覚の評価

工業製品の付加価値を高めるため用いられる表面の「質感」を定量化するため,「粗さ」に着目し,粗さの感覚量と物理量の関係を調べた.粗さの感覚量はシボ表面を指で触った際の粗さ感とし,物理量はISO25178-2に準じた面領域の表面性状パラメータの値とした.実験の結果,感覚量を考慮した粗さの設計目標値を提案した.さらに,振動のある動的環境下で粗さ感を評価した結果,パターンの違いにより,各々の粗さの感覚が変化することを示唆する結果が得られた.工業製品の付加価値を高めるため用いられる表面の「質感」を定量化するため,「粗さ」に着目し,粗さの感覚量と物理量の関係を調べた.粗さの感覚量はシボ表面を指で触った際の粗さ感とし,物理量はISO25178-2に準じた面領域の表面性状パラメータの値とした.実験の結果,感覚量を考慮した粗さの設計目標値を提案した.さらに,振動のある動的環境下で粗さ感を評価した結果,パターンの違いにより,各々の粗さの感覚が変化することを示唆する結果が得られた.工業製品の機能の充実化が進む中,付加価値を高めるために製品外観の質感を操作する方法がある.しかし,質感は様々な感覚要素で構成されているため定量化が難しく,明確な設計指針は未だ確立されていない.本申請課題では,「質感」を定量化するため表面の「粗さ」に着目し,自動車内装材に用いられるシボサンプルを試料として,感覚量を考慮した粗さの設計目標値の設定に使用可能な尺度を提案することを目的とした.粗さの感覚量はシボ表面を指で触った際の粗さ感とし,物理量はISO25178-2(2012)に準じた面領域の表面性状パラメータの値を用いた.まず,被験者実験より得られた粗さの感覚量と面領域の表面性状パラメータの関係を調べた結果,最も相関が高かったのはコアの材料体積Vmcであった.これは突出した山や谷を除いた材料の体積であり,巨視的な凸部の体積を表している.従って,シボの大まかな形状の起伏を粗さ感として評価していると考察した.次に,Vmcを粗さの物理量として粗さ感の尺度構成を行い,全く粗くないと評価される表面,やや粗い及び粗いと評価される表面の境界値を示すVmcの値を求めた.また被験者属性の影響を調べるため,性別や,指先の水分量,油分量,弾力,皮膚温度といった皮膚特性と粗さ感の関係についても検討した.その際,環境温度を変えるため同じ実験を夏季と冬季に実施し比較した.環境温度の違いにより指先の水分量と皮膚温度は変化したが,粗さ感の評価に性別や皮膚特性の影響はほとんどなかった.さらに,振動のない静的環境下と振動のある動的環境下での粗さ感の評価を比較した結果,静的環境下では,シボのパターンが変化しても粗さ感の評価に差はほとんどなかった.一方,動的環境の場合,振動条件の違いによる粗さ感の評価にほとんど変化は見られなかったが,シボのパターンが異なる場合,粗さ感の評価が変化することを示唆する結果が得られた.
解答過程の分析による障害受験生に対する試験時間延長量の推定理論の吟味

大学入試等、障害を有する受験生に対する公正な試験時間の延長量を定量的に推定するために開発した、時間-応答率曲線による推定法をさらに吟味した。試験時間を制限しない作業制限法の実験データから、試験時間を制限する通常の試験の試験時間延長量を推定するため、健常受験生と視覚障害受験生の時間-得点率曲線を得点率で比較する推定法を新たに開発した。時間-得点率曲線は横軸に解答所要時間をとり、縦軸に相対累積得点をとってプロットしたものである。時間-得点率曲線による推定法と、時間-応答率曲線による推定法の推定値は、国語・数学・英語の3教科ともほとんど一致していた。両受験生群の得点分布が相違する場合は時間-得点率曲線による推定法が適切である。さほど相違していない場合は時間-応答率曲線による推定法も有効であることが見出された。研究を可能にするため開発したコンピュータライズド・テスト・システムの性能をさらに吟味した。コンピュータライズド・テストと通常の紙と鉛筆のテストとを同一の被験者群にラテン方格法の実験計画で実施した結果、両テスト方式の違いは、解答所要時間や得点等、試験結果に影響しないことが見出された。このため、本システムで紙と鉛筆の試験の解答過程の研究が可能であることが実証された。なお現在、試験時間の制限が解答過程に及ぼす影響、弱視受験生に対する試験時間延長量の推定及び点字問題と音声問題の解答過程の比較に関する実験データの解析を終了し、論文を執筆中である。障害受験生に対する適切な試験時間の延長量を推定するため,試験時間を制限しない作業制限法の実験結果から推定した障害受験生に対する試験時間の倍率が,実際の試験の多くが実施されている時間制限法でも適切であるかどうかを吟味する.作業制限法の選考実験から墨字問題の健常受験生に対する点字問題の視覚障害受験生の試験時間の倍率は,数学は1.5倍,英語は1.7倍,国語は2.1倍が適切であると推定された.このため,2年計画で大学入試の国・数・英の3教科を作業制限法と時間制限法とで出題し,健常受験生と視覚障害受験生の解答過程を比較分析する.本年は,大学入試センター試験で国・数・英の3教科を受験した大学1年の健常学生43名を被験者として実験を行った.実験システムには先行研究により操作感覚がペ-パ-・ペンシル・テストとほぼ効用である事が明らかにされているコンピュータライズド・テスト・システムを使用した.本システムはペン・コンピュータを使用して開発したものであり,本補助金により購入した13台を含め現在24台を保有している.実験条件は3要因である.教科の要因(国・数・英の3教科),問題の要因(問題は2セット)及び試験方法の要因(作業制限法と時間制限法)である.時間制限法の試験時間は,各教科とも先行実験から求めた健常受験生の67%が解答を終了する時間とした.現在,結果の分析中である.横軸に解答所要時間をとり,縦軸に被験者群がその解答所要時間までに獲得した得点の割合をプロットした得点率曲線を求める.作業制限法と時間制限法の二つの条件がこの得点率曲線に及ぼす効果を分析する.大学入試など,障害を有する受験生に対する公正な試験時間の延長量を定量的に推定するために開発した、時間-応答率曲線による推定法をさらに吟味した。

コンピュータライズド・テストと通常の紙と鉛筆のテストとを同一の被験者群にラテン方格法の実験計画で実施した結果、両テスト方式の違いは、回答所要時間や得点等、試験結果に影響しないことが見出された。このため、本システムで紙と鉛筆の試験の回答過程の研究が可能であることが実証された。なお現在、試験時間の制限が解答過程に及ぼす影響、弱視受験生に対する試験時間延長量の推定及び点字問題と音声問題の解答過程の比較に関する実験データの解析を終了し、論文を執筆中である。