hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電磁界と熱伝導を融合した電動機解析のための並列計算システムの構築

熱伝導解析と電磁界解析を連成した三次元有限要素法による電動機解析のための連成解析をPCクラスタによる並列計算機システム上に構築し、その有用性を明らかすることを試みた。しかしながら、解析精度向上のために解析規模が大きくなると解析ステップ数が増えるとともに、熱伝導解析と電磁界解析の間のメッシュの粗密の差によって精度を保ちにくくなることがわかった。初年度にあたる平成27年度では,数多くの電気機器に対して電磁界の三次元並列電磁界解析を行い,発熱源となる電気機器の電気的損失の計算精度の向上に注力しており,より線をはじめ,巻鉄心リアクトル,三相三脚変圧器,かご形誘導電動機,埋込磁石構造同期電動機の定常解析を行い,損失の解析精度について検討した。磁界解析プログラムは,磁気ベクトルポテンシャルAと電気スカラポテンシャルφを未知数とした,いわゆるAーφ法を用いて定式化しているが,熱伝導解析プログラムは,スカラー量である温度Tを未知数として解くため,前述のAーφ法のφのみを用い,φとTを読み替えるだけでプログラムの移行が可能となる。また,発熱源は方程式の右辺ベクトルへの入力となるが磁界解析の電流源を発熱源とすればよいので,基礎的な考え方およびプログラムの方針は完成している。電磁界解析で得られた発熱を熱伝導解析の入力として計算した結果,部分的に高温になる箇所が生じ,そのため,電磁界解析で用いた材料特性の温度の設定値が異なってくるため,再度,熱伝導解析によって得られた結果を用いて電磁界解析を行い,これらを定常状態になるまで繰り返す必要がある。この磁界と熱伝導を融合させるための計算が容易でなく,さらなる工夫が必要である。多数の電動機や静止器に対して並列計算システムを用いて磁界解析を行ない、解析精度の向上のための諸条件(メッシュ分割・境界条件)を明らかにした。これにより、電動機の発熱源となる渦電流が流れる箇所のメッシュ分割の重要性が明らかになった。単体PCを用いて電動機の熱・電圧・磁界の連成解析手法を確認した。これにより、磁界と熱伝導の連成において使用する解析モデル(有限要素メッシュ)の違いが明らかになった。すなわち、電動機の磁界解析では、時間とともに回転子を回転させた有限要素メッシュが必要になるが、熱伝導解析は磁界解析に対して時定数が大きく、かつ、入力となる発熱量自体も電気角1周期分の損失から計算されるため、熱伝導解析においては、時々刻々変化する有限要素メッシュを必要とすることはなく、1つの代表的なメッシュを用いるだけで熱伝導解析ができることが明らかになった。また、解析モデルのメッシュが電動機全体(1/1)ではなく、周期性により周方向に1/2や1/3等になり、解析時間の短縮のため、それに応じたメッシュを用いる場合、熱伝導解析において周期境界を使用する必要があることが明らかになった。ただし、熱伝導解析では、上述の通り、磁界解析ほど詳細な時間変化を必要としないため、初期メッシュ(回転子を回転させていないメッシュ)を利用すれば、熱伝導解析において周期境界を用いなくても妥当な温度分布が計算されていることが確認された。熱伝導解析で使用する分割図と磁界解析で用いる分割図が異なり、並列化でのデータのやりとりを再構築する必要があるため、開発がやや遅れている。並列計算システムによる電磁界の並列計算に加えて、熱伝導解析の並列計算を連成させることにより、より実機に近い状態の電動機をシミュレートするために研究を続けてきた。本研究を通して、様々な静止器や回転機に対する並列計算システムを用いた磁界解析の有用性は十分に明らかになり、国際会議や国内の研究会などを通して発表することができた。しかしながら、並列並列計算によって解析速度が向上できるようになると、研究の進める方向として、よりメッシュを細かくして解析結果の高精度化を目指すようになることから、時系列解析のための解析ステップ数や計算時間が少なくなるわけではないことが明らかになった。また、熱伝導解析における熱源となる渦電流による発熱を精度よく考慮するためには、渦電流が流れる導体のメッシュを十分に細かくする必要があるが、その他の空間とのあいだに急激なメッシュの粗密があると、単純な温度分布解析は精度を保つことが難しく、同一のメッシュを用いた磁界と熱伝導の連成は難しい結果となった。すなわち、磁界解析のためのメッシュをはじめとする諸データと熱伝導解析のための諸データのあいだのつり合いの悪さがメッシュを細かくするにつれて顕在化し、本来は電動機をはじめその周辺の温度を求め、より実機に近い状態を求めたかったのであるが、大規模な磁界解析と熱伝導解析の連成においては、それらを両立させるデータの構築が必要であることがわかった。すでに開発済みの電磁界解析プログラムの融合のために一つの工夫として,熱伝導解析と電磁界解析を別々の並列計算システムで行い,得られた結果を互いに通信でデータの共有をはかり,定常状態が得られるまで,反復させる方法が考えられる。この場合,いわゆる定常状態を得るために,計算上の過渡解析が必要になるが,この過渡解析におけるステップ数を少なくするためにTPーEEC法等の手法を応用して,高速化をはかる。これらの融合を高速に行うために,様々な検討する予定である。
イネ科植物の土壌pH適応におけるトレードオフ

土壌pHは植物の栄養素の獲得に大きな影響を及ぼす。酸性土壌では、主に土壌から溶け出すアルミニウムイオンによって植物の生長が阻害される。アルカリ土壌では、主に鉄が不溶化し植物は鉄欠乏となって生育が悪化する。植物種によって土壌pHへの適応性は大きく異なるが、その種間差を規定する分子メカニズムは解明されていない。本研究では土壌pH適応性が大きく異なる3種のイネ科作物イネ(野生型、star1変異体、art1変異体)・オオムギ・ライムギを用い、3つの条件、Alストレス条件(pH 4.5)、通常条件(pH6.0)、鉄欠乏条件(pH7.5)で根の比較トランスクリプトーム解析を実施した。イネ(野生型日本晴、star1変異体、art1変異体)、オオムギ(品種はるな二条)、ライムギ(品種IR5)の合計5系統を水耕栽培し、それぞれ、Alストレス条件(pH 4.5)、通常条件(pH6.0)、鉄欠乏条件(pH7.5)で処理した。各3条件で処理した根からRNAを抽出(各3反復)し、次世代シーケンサーを用いたRNA-seq解析により、125bpペアエンド約5億リードのデータを取得した。イネに関しては、リードをリファレンスゲノムにマッピングし、標準化したリード数を各処理区間で比較して、Alストレスや鉄欠乏ストレスによる遺伝子発現応答を網羅的に明らかにした。オオムギとライムギについては先ず各処理区のデータをまとめて転写産物のde novoアッセンブルを実施し、続いて各サンプルの遺伝子発現解析をおこなうとともに、遺伝子にアノテーションを付与した。それぞれの植物種、処理条件において発現変動が見られた遺伝子について植物種間で相互に配列を検索し、オーソログ関係が推定される遺伝子について応答性の比較解析を行った。主な結果としては、イネ、オオムギ、ライムギの3種で共通して低pHアルミニウムストレスに応答する遺伝子はわずかしかなく、オオムギではアルミニウム応答に関わる主要な転写調節因子ART1が欠失していた。高pH鉄欠乏ストレスに対しては3種の応答性は概して共通していたが、いくつかの耐性遺伝子がイネでは失われていた。またイネの主要なアルミニウム耐性遺伝子のいくつかがオオムギ、ライムギにおいて顕著な鉄欠乏応答性を示した。これらの比較トランスクリプトーム解析は、土壌pH適応性の種間差について理解する上で重要な手がかりとなる。植物分子生物学
高所トレーニングの呼吸循環内分泌応答に及ぼす影響

1.高所における最大運動時の筋肉酵素動態に及ぼす影響:一流男子サッカー選手および大学男子陸上長距離選手について2000mおよび3000m相当高度の低圧シミユレーター内でのペダリングおよびトレッドミル走の最大運動を行わせ有気的作業能および筋肉酸素動態について検討した。筋肉酸素動態は左脚大腿部外側広筋表面に組織SO2・Hb量モニターのセンサーを装置しLEDによる3波長、2受光方式を用いて組織StO2、tHbなどを測定し、SaO2-StO2にtHbを乗じて組織O2摂取量VtO2を求めた。1)一流サッカー選手の3000mにおける最大運動の応答:個人別の応答特性では、低圧下運動時のSaO2低下が抑制され、逆にStO2低下が亢進し、SaO2-StO2較差が増大してVtO2の増加度の大きいことが高所耐性の優れていることを反映しているものを考えられた。2)大学男子長距離選手の2000mと3000mにおける最大運動の応答:SaO2-StO2較差は常圧下と2000mではほぼ同値を示したが、3000mでは低下傾向が認められた。高所トレーニングが低圧下運動時のStO2の低下を亢進させて、SaO2-StO2較差の増大とVtO2の増加度を高める可能性が示唆された。低圧シミユレーターにより6000m相当高度で3ケ月半に8回の高所トレーニングを行った。被検者は一流登山家および一般登山家の各一人ずつとし、トレーニング強度は40%VO2maxで30分間のペダリングとした。血中ACTH、ADH、血中レニン活性およびアルドステロンについて常圧下と6000m安静および6000m運動後の値を追跡、比較した。一流登山家ではトレーニング中各条件で変化がほとんど認められなかった。一方、一般登山家ではトレーニング初回の運動後に著しく高値を示し、5回以後に減弱傾向を示した。この事実から約2週間に1回の高所トレーニングによってもストレス性および水電解質貯留性内分泌応答の減弱化の誘起されることが明らかとなった。さらにADH分泌の抑制傾向から高所における運動時の浮腫などの高所障害を予防する可能性が示唆された。近年,近赤外分光法の開発により筋におけるヘモグロビンの酸素化一脱酸素化状態を非侵襲的に測定することが可能となった。運動時の活動筋におけるこの動態は,負荷漸増に伴って酸素化ヘモグロビンが減少して脱酸素化ヘモグロビンが増大する。すなわち筋の酸素飽和度の低下することが報告されている。しかし,酸素摂取に制約を受ける低圧低酸素環境下における動態については未だ報告されていない。そこで本研究では常圧下および3,000m相当高度の低圧低酸素環境下において自転車エルゴメーターによる負荷漸増の最大運動負荷試験を行い,両条件間の比較を行うことを目的とした。被験者は健常な男子5人(平均16歳)とし,測定項目はバイオメディカルサイエンス社製のPSA-IIIによる左脚外側広筋中央部の組織

酸素飽和度(StO2),Ohmeda社製BioxIIによる動脈血酸素飽和度(SaO2),およびMIJNHARDT社製Oxyconによる呼気ガス諸変量とした。運動時のStO2は,常圧下および3,000m相当高度のいずれにおいても負荷漸増に伴う漸減傾向が認められた。この減少傾向は3,000m相当高度においてより急峻であった。一方,3,000m相当高度における運動時SaO2も負荷漸増に伴う漸減傾向が認められた。StO2の漸減が急峻であった機序として,低圧低酸素環境下における運動時の組織への酸素運搬量の減少が考えられた。またStO2の最低値は両条件間での差が認められず,筋の酸素利用能は酸素運搬量に関係しない限界の存在することが示唆された。またこれらのことから,低圧低酸素環境下における運動時のSaO2の減少が有気的作業能力を規定する一要因である可能性も考えられた。一流サッカー選手5人(1516歳)および大学男子陸上長距離選手9人(2021歳)について、常圧下および低圧シミュレーターによる2,000mおよび3,000m相当高度におけるペダリングおよびトレッドミル走の最大運動を行わせ、有気的作業能および筋内酸素動態について検討した。1)一流サッカー選手の常圧下と3,000mにおける生理応答:StO2は、常圧下は安静値平均70%が最大運動時に65%まで低減するが、3,000mでは70%から60%へ著しい減少を示した。SaO2-StO2較差は、常圧下の安静値平均25%から最大運動時の32%へ漸増するが、3,000mでは安静値の20%は運動時もほぼ一定で増加せず、低圧下の組織酸素利用の抑制が示唆された。VtO2は低圧下で漸増傾向にあるが、常圧下より低値を示した。個人別の応答特性では、低圧下運動時のSaO2低下が抑制され、逆にStO2低下が亢進し、SaO2-StO2較差が増加し、VtO2の増加度の大きいことが低圧低酸素耐性の高いことを反映しているものと考えられた。2)大学男子長距離選手の常圧下と2,000mおよび3,000mにおける生理応答:
シェーグレン症候群の発症メカニズムの解明-Runx1との関与-

本研究の研究方法としては主にモデルマウスを用いて免疫学的解析を行う。まずシェーグレン症候群の発症におけるRunx1の役割を解析する目的で、胸腺および脾臓中のリンパ球の解析を行い全身免疫調節系への関わりを検討する。さらに病因に基づいた治療法を開発することがこの研究の最終的な目標である。唾液腺疾患であるシェーグレン症候群に対してRunx1をターゲット遺伝子として、cKOとシェーグレン症候群モデルマウスの両方を用いて解析するという新しい試みであり、詳細なメカニズム解析に成功することができればシェーグレン症候群の治療法を樹立する研究基盤を確立することとなり、非常に特色のある研究になると考えている。
水による爆風圧低減化のメカニズム解明と応用

本研究では、爆薬の爆発時、爆薬近傍に水を爆薬と接触しない状態で設置しても周囲の爆風圧が大きく減じる現象を対象として小スケール実験、数値解析を行い、以下を明らかにした。1.水を爆薬と接触させずに設置する場合、トンネル内等の閉空間での爆発時に大きな低減効果が見込める。2.爆発時に水はほとんど移動せず、爆発のエネルギーの水の運動エネルギーへの変換は低減化の要因ではない。3.爆薬直下に設置した水が爆風圧低減化に大きく寄与する。その他の箇所の水は爆風に大きな影響を与えない。4.爆発直後の強い爆風と水の干渉に伴う流体間でのエネルギー移動が低減化の主要因である。5.水は袋に入れて設置しても低減効果を示す。1.研究の目的:爆薬の近傍に水を配置して爆発させると周辺の爆風圧が低減化することが知られているが,そのメカニズムは必ずしも理解されているとは言い難い。水を用いた爆風圧低減化技術は,保安技術として大変有効であるが,応用のためには,低減化のメカ二ズムの解明が不可欠である。本研究では,この解明のため,縮小モデルを用いた爆発実験を行う。爆発後の衝撃波,爆発生成物と水の相互作用を調べるため,状況を高速度カメラにより記録し,評価する。また,水の蒸発による爆発のエネルギー吸収を定量的に見積もるため,爆発に伴う水の蒸発量を計測する。その上で,独自の数値解析コードによりデータの解釈を行う。最終的には,使用条件,環境に応じた最適な水の使用方法を提案し,保安に資する。2.本年度の成果(1)高速度カメラを用いた可視化方法の確立:これまでの研究で水による爆風圧低減効果が大きかった地下式火薬庫モデルを本年度の対象とした。内部を可視化するため,透明の樹脂円管でモデルを作成し,アジ化鉛100mgを爆発させ状況を高速度カメラで記録した。モデル管内に水がある場合,爆発生成物の広がる速度が有意に遅くなることを見出した。(2)蒸発量計測方法の開発:爆薬の爆発により近傍に設置した水が蒸発する量を評価するための実験容器の基礎的な設計を行った。設計の参考とするため,爆薬近傍の圧力計測実験を行った。ただし,今年度は,実際に蒸発量を計測するまでには至らなかった。(3)独自に開発した数値解析コードの改良・検証:流体界面(空気と水)における温度差によって移動するエネルギーを定量的に評価可能な数値解析手法の開発を行った。また,本研究専用の計算機を導入して縮小モデル実験の三次元数値解析が実施できる体制を整えた。本手法によって得られた計算結果は,これまでの実験的研究で得られている爆風圧の位置依存性についてほぼ同様な結果が得られた。2.本年度の成果(1)縮小モデルを用いた可視化実験:昨年度までの知見を基礎として,今年度新たな縮小モデル(透明樹脂製角管)を製作し,内部でアジ化鉛100mgを爆発させ,状況を高速度カメラで記録し,爆点に比較的近い管内部,および外部での圧力履歴を計測する実験を行った。水がある場合に管内を伝播する衝撃波速度が遅くなること,管内の水の大部分は,爆発後も移動しないこと等を見出し,爆発直後の水と爆発の相互作用が爆風圧低減化の主因であると推測した。(2)種々の条件下における蒸発量の計測:実験容器の設計の参考とするため,爆薬近傍の圧力計測実験を行い,データを取得できたが,今年度は,実際に蒸発量を計測するまでには至らなかった。(3)数値解析コードの改良,実験データの解釈:昨年度開発した手法を用い,本年度実施した実験の数値解析を行い,空気と水の間でのエネルギー交換量を定量的に検討することで爆風圧低減の要因を検討した。高速度カメラを用いた可視化と数値解析コードについては,研究実施計画に従い,おおむね順調に進展している。すなわち,透明角管を用いた縮小モデル実験では,モデル内外での圧力履歴を計測するとともに,管内の爆発後の挙動を記録することができた。これらの結果から,水による爆風圧低減化の主因は,爆発直後の水と爆発の相互作用であると推測した。蒸発量計測については,計画未達となっているが,最終年度である今年度は,重点的に取り組み,結果を得る。数値解析では,昨年度開発した手法を用い,本年度実施した実験の数値解析を行った。角管から開放される爆風の伝播の様子を詳細に取得することができ,水と空気中を伝播する衝撃波の干渉によって水が波立つ様子などを観測することができた。

また,爆風が水に入射することによって獲得する水の運動エネルギーや,水と空気の温度差によって移動するエネルギーを定量的に評価した。その結果,衝撃波によって断熱圧縮された高温空気から常温の水への内部エネルギー移動量が爆薬の持つのエネルギーの数十パーセントに達し,爆風圧の低減に寄与することがわかった。1.研究の目的:爆薬の近傍に水を配置して爆発させると周辺の爆風圧が低減化することが知られているが,そのメカニズムは必ずしも理解されているとは言い難い。水を用いた爆風圧低減化技術は,保安技術として大変有効であるが,応用のためには,低減化のメカ二ズムの解明が不可欠である。本研究では,この解明のため,縮小モデルを用いた爆発実験を行う。爆発後の衝撃波,爆発生成物と水の相互作用を調べるため,状況を高速度カメラにより記録し,評価する。また,水の蒸発による爆発のエネルギー吸収を定量的に見積もるため,爆発に伴う水の蒸発量を計測する。その上で,独自の数値解析コードによりデータの解釈を行う。最終的には,使用条件,環境に応じた最適な水の使用方法を提案し,保安に資する。2.本年度の成果(1)縮小モデルを用いた可視化実験:地下式火薬庫を模擬した縮小モデル(透明樹脂製角管)を製作し,内部でアジ化鉛100mgを爆発させ,状況を高速度カメラで記録し,爆点に比較的近い管内部,および外部での圧力履歴を計測する実験を行った。特に管内の水配置をパラメータとして実験を行い,爆薬の真下に配置した水が,爆風圧低減に大きな役割を果たしていることを見出した。ただし,衝撃インピーダンスは低減に大きな影響を与えないという結論を得た。また,新たに爆点近傍の状況を高速度カメラで撮影する手法を開発し,爆発直後の水と爆発の相互作用の状況を観察した。(2)種々の条件下における蒸発量の計測:爆点近傍の水の状況の高速度カメラ撮影を行ったが,今年度は,実際に蒸発量を計測するまでには至らなかった。(3)数値解析コードの改良,実験データの解釈:これまでに開発してきた手法を用い,本年度実施した実験の数値解析を行い,空気と水の間でのエネルギー交換量を定量的に検討することで爆風圧低減の要因を検討した。高速度カメラを用いた可視化と数値解析コードについては,研究実施計画に従い,おおむね順調に進展している。すなわち,透明角管を用いた縮小モデル実験では,水の配置をパラメータとした実験,爆点近傍の高速度カメラ撮影を行い,これらの結果から,水による爆風圧低減化の主因は,爆発直後の水と爆発の相互作用であるが,衝撃インピーダンスは大きく寄与していないと推測した。蒸発量計測については,計画未達となっているが,最終年度である今年度は,重点的に取り組み,結果を得る。数値解析では,これまでに開発してきた手法を用い,本年度実施した実験の数値解析を行った。水と空気中を伝播する衝撃波の干渉によって、特に爆薬直下の水が波立つ様子などを観測できた。角管から開放される爆風伝播過程を取得することができ,実験で得られた爆風圧を数値解析によって概ね再現できた。爆風圧低減メカニズムの解明に向け,爆風が水に入射することによって獲得する水の運動エネルギーや,水と空気の温度差によって移動するエネルギーを定量的に評価した。その結果,爆発直後の衝撃波によって断熱圧縮された高圧・高温空気から爆薬直下にある水への内部エネルギー移動量が爆薬の持つエネルギーの数十パーセントに達し,爆風圧の低減に寄与することがわかった。
生涯スポーツ施策に伴う高齢者の健康生活および体力・運動能力の変容

【研究目的】本研究では、一県を対象として、生涯スポーツ推進関連事業を展開している市町村に在住の高齢者を対象に、健康・体力づくりを志向した生活様式や生活行動および体力・運動能力の実態を統計調査によって明かにすることを通して、生涯スポーツ推進事業の実施に伴う健康生活の変容過程と、体力・運動能力への影響について検討することを目的とした.そのために,健康生活と体力・運動能力の実態を同一個人について調査することによって,生活様式や生活行動における健康・体力づくりを規定する要因を相関分析に検討した.【研究計画・方法】調査対象:生涯学習・生涯スポーツプログラムに参加している某県内在住の60歳以上の男女計約1,500名。調査期間:平成6年9月1日(市町村、クラブの年間計画に合わせた)。調査内容:1)体力・運動能力テスト(高齢者用):身長、体重、長座位体前屈、垂直式脚筋力、握力、12分間歩行。起き上がり、連続その場跳び、立幅跳び、垂直跳び、反復横跳びと、これらの運動動作。2)健康生活調査:生活環境状況、運動・スポーツ実施状況(スポーツクラブ参加状況を含む)、生活時間構造(睡眠、食生活、余暇生活、労働生活など)、生活様式、生活行動(保健行動、体力維持増進行動)、運動・スポーツ欲求、健康体力欲求、など。調査系統:某県教育庁保健体育課、生涯学習課および各市町村の社会体育担当の協力を得手実施した。統計的分析:統計単位は個人とした.以上のような視点で統計解析法を用いて分析中である.生涯スポーツを志向したスポーツライフを規定する生活様式および生活行動要因の検討.健康体力づくりのための生活様式および生活行動要因と体力との相互依存関係の検討.調査日程:打ち合わせ,調査の依頼等の準備:4月.調査票の作成と予備調査:5月6月.本調査の実施:9月1月.回収と資料整理:11月現在継続中.統計的分析とまとめ:2月現在継続中.【研究目的】本研究では、一県を対象として、生涯スポーツ推進関連事業を展開している市町村に在住の高齢者を対象に、健康・体力づくりを志向した生活様式や生活行動および体力・運動能力の実態を統計調査によって明かにすることを通して、生涯スポーツ推進事業の実施に伴う健康生活の変容過程と、体力・運動能力への影響について検討することを目的とした.そのために,健康生活と体力・運動能力の実態を同一個人について調査することによって,生活様式や生活行動における健康・体力づくりを規定する要因を相関分析に検討した.【研究計画・方法】調査対象:生涯学習・生涯スポーツプログラムに参加している某県内在住の60歳以上の男女計約1,500名。統計的分析:統計単位は個人とした.以上のような視点で統計解析法を用いて分析中である.生涯スポーツを志向したスポーツライフを規定する生活様式および生活行動要因の検討.健康体力づくりのための生活様式および生活行動要因と体力との相互依存関係の検討.調査日程:打ち合わせ,調査の依頼等の準備:4月.調査票の作成と予備調査:5月6月.本調査の実施:9月1月.回収と資料整理:11月現在継続中.統計的分析とまとめ:2月現在継続中.
損傷DNA結合特性を利用した修復遺伝子クローニング及び得られた遺伝子の機能の解析

紫外線によるDNA損傷を認識している蛋白を同定する目的で、ゲルシフト法により紫外線照射DNAに特異的に結合する因子の同定を試みたところ、ショウジョウバエ胚細胞中に2種の因子(因子1及び因子2)をみいだした。これらを分離・精製し、その酵素活性を決めたところ、両因子はいずれも光回復酵素活性を持っている事が解った。因子2は、ピリミジンダイマーを光回復し、従来大腸菌や酵母等でよく知られているphotolyaseのホモログである事が解った。因子1は、(6-4)光産物を光回復する酵素である事を明らかにした。このような活性は未だかつて同定されておらず、全く新しいタイプの光回復酵素である。また、紫外線によるDNA損傷のなかで、(6-4)光産物は最も突然変異活発能が強い事が最近示され、紫外線発ガンの主要因である可能性が強くなった。この意味で、この(6-4)光産物を特異的に修復する酵素の発見は発ガン過程の解明に大きく寄子すると思われる。さらに我々は、サル・ヒト等の高等動物細胞において(6-4)光産物を特異的に認識する因子が存在する事を見い出している。今後は、ショウジョウバエの(6-4)光回復酵素のクローニングを行い、これら高等動物の(6-4)光産物結合因子との関連を明らかにし、紫外線誘発突然変異及び、紫外線活発発ガンにおけるこれらの因子の役割を明らかにする事をめざす。ショウジョウバエ初期胚からの細胞粗抽出液中に、紫外線照射されたDNAに特異的に結合する因子が2種(因子1及び因子2と命名)存在する事をゲルシフト法により明らかにしていた。本年度は、この蛋白因子の単離・精製を行い、各々の因子の酵素活性の同定を行った。因子2関し以下の事を明らかにした。1.因子2が認識・結合している紫外線損傷はピリミジンダイマ-である。2.因子2は暗所ではピリミジンダイマ-を持つDNAと結合しているが可視光を照射する事によりDNAより解離する。3.紫外線照射したプラスミドDNAに因子2を加え可視光照射すると、大腸菌に形質転換した時のプラスミドの生存率を上昇させる。4.3、で修復している紫外線損傷がピリミジンダイマ-である事を、M.lutens UV Endonuclease Sensitive Site(ESS)の減少より明らかにした。5.上記ESS活性の強さは、ゲルシフトの強さとよく相関していた。以上の結果から、因子2は光回復酵素である事が明らかとなった。因子1に関し以下の事を明らかにした。1.因子1が認識・結合しているDNA損傷はピリミジンダイマ-以外の紫外線損傷である。2.因子1は自分自身が結合している紫外線損傷を、可視光の助けをかり自分自身が結合できない形態に変化(修復)する作用がある。3.因子1は可視光照射する事により、ピリミジンダイマ-を除去した紫外線照射プラスミドの生存率を上昇させる作用がある。4.紫外線損傷の1つである(6-4)光産物はアルカリにより切断されるが因子1は可視光照射する事によりこれをアルカリ抵抗性に変える。以上の結果から、因子1は、(6ー4)光産物の光回復酵素である事が明らかとなった。紫外線によるDNA損傷を認識している蛋白を同定する目的で、Glshift法により紫外線照射DNAに特異的に結合する因子の同定を試みたところ、ショウジョウバエ胚細胞中に2種の因子(因子1及び因子2)をみいだした。因子1は(6-4)光産物を光回復する酵素である事を明らかにした。このような活性はかって同定されておらず、全く新らしいタイプの光回復酵素である。現在、これらの蛋白をコードしている遺伝子のクローニングを以下の3方法で行っている。

1.プラスミド発現ベクターを用いたcDNAライブラリーを作製し、大腸菌の光回復欠損を相補するcDNAクローンをスクリーニングする。2.ファージ発現ベクターを用いたcDNAライブラリーを作製し、紫外線照射したDNAをプローブとして、紫外線照射DNAに特異的に結合するcDNAクローンをスクリーニングする。3.精製蛋白のアミノ酸配列を決定し、それに基きオリゴヌクレオチドを合成し、cDNAライブラリーをスクリーニングする。今後は、これらの因子のDNA修復系全体に中での役割をより明らかにする目的で、他のDNA修復に関与している蛋白との相互作用をみてゆきたい。
神経活動依存的遺伝子発現レポーターによる神経回路可視化法の開発と応用

神経特異的前初期遺伝子Arcは、記憶課題負荷や感覚刺激等によって成熟動物の海馬や大脳新皮質において速やかに発現誘導されることから、活動依存的な遺伝子発現を指標とした個体動物における脳マッピングにおいて最も信用度の高いマーカーの一つとして頻用されている。しかしながら、Arcの発現制御に関しての知見は乏しく、長期神経可塑性を誘起する神経活動の際にどのような機構でArcの発現が誘導されるかについては不明である。そこで本研究においては、Arc遺伝子の高い神経特異性および刺激依存性機構の解析を行い、その制御機構をレポーターとして応用することにより、遺伝子発現を伴う神経可塑性に関連した神経活動をモニターする系を構築することを目的とする。平成19年度においては以下の成果を得た。1.Arcの神経活動依存的発現に重要であるゲノム領域を単離し、この領域の制御下にレポーター遺伝子としてルシフェラーゼおよび蛍光タンパクをコードするcDNAを配置したベクターを構築し、単一神経細胞において内在性Arcと同様の神経特異的かつ活動依存的な遺伝子発現のリアルタイムイメージングに成功した。2.上記Arc遺伝子制御領域から、神経活動依存的遺伝子発現に特に重要なエレメントを絞り込み、ごく短い制御領域を同定した。さらに、この制御領域を用いた神経活動依存的遺伝子発現レポーターウイルスの作成に成功した。このレポーターウイルスを用いることによりマウス大脳の神経活動に依存したレポーター蛍光タンパクの発現を検出することに成功し、このウイルスが個体動物における神経ネットワークの活動を解析するうえで極めて有用なツールになりうることが示唆された。神経特異的前初期遺伝子Arcは、海馬や大脳新皮質において生理的刺激により速やかに発現誘導される性質をもち、現在知られている中で最も感度の高い神経活動の遺伝子マーカーの一つである。本研究においては、このArcプロモーター領域によって発現が制御されるレポーターを用い、神経回路における活動依存的遺伝子発現をモニターする系の構築を目標とする。平成18年度においては、以下の成果を得た。1.マウスArcプロモーターの制御下にルシフェラーゼをもつ遺伝子発現レポーターを作製し、神経細胞を用いてレポーターの活動依存性を検討する系を構築した。この系を用いてArcプロモーターにおける神経特異的かつ活動依存的な複数の調節領域を同定した。2.Arcレポーターの最適化を行い、c-fosやzif268等の遺伝子のプロモーター領域を利用した活動依存的レポーターとし比較して、神経特異性および活動依存性を評価した。その結果Arcプロモーターは既存の神経活動依存的プロモーターに比して、優れた神経特異性、刺激誘導性を持つことが示された。3.Arcプロモーターの制御下に蛍光タンパクを持っレポーターコンストラクトを作製し、単一神経細胞レベルで活動依存的な遺伝子発現をモニター・解析する系を確立した。4.活動依存的遺伝子発現レポーターシステムと並行して内在性のArcの発現を指標とした脳マッピングを行うため、抗Arc抗体を作製し、高感度免疫蛍光組織染色の系を確立した。これにより視覚刺激や探索行動などの生理的な刺激により変動する内在性のArcの発現を可視化・解析することが可能となった。
AMPKを標的とした天然物由来難治がん治療薬シーズの探索とその併用効果

AMPK活性化作用の評価法としては、昨年度と使用するキットを変更した。新たにCycLex AMPK Kinase Assay Kit(サイクレックス社製)の条件検討を行い、HepG2ヒト肝がん細胞を用いたELISA法によるAMPK活性化作用の評価法を確立した。メトホルミンの細胞毒性は、腫瘍細胞のAMPKの活性化を機序とすることが知られているものの、メトホルミン単独ではそれほど強い細胞毒性は示さない。そこでメトホルミンの細胞毒性を増強させる生薬エキスの探索を行った。生薬エタノール抽出エキス40種について、HepG2細胞に対するメトホルミンとの併用効果をMTT法により評価した。その結果、生薬イレイセン(威霊仙)のエタノール抽出エキスが単独投与では毒性を示さない濃度で、メトホルミンの細胞毒性を増強させることを見出した。続いてイレイセンの基原植物の一つである、キンポウゲ科Clematis mandshuricaの根および根茎(10 kg)を用いてメトホルミンの細胞毒性を増強させる成分の探索、ならびに単独でAMPK活性化を介して細胞毒性を示す成分の探索を開始した。現在、メタノール抽出エキスについて、各種クロマトグラフィーを用いて分離・精製を行い、活性成分の同定を試みているところである。さらに、AMPK活性化を介した細胞毒性成分の探索として、ヒノキ科Juniperus horizontalis地上部より単離したジテルペン類について、HepG2細胞に対するAMPK活性化作用を検討した。しかし、これらジテルペン類は有意なAMPK活性化作用を示さなかった。近年、ジテルペン類のAMPK活性化作用が多く報告されているため、引き続きジテルペン類のAMPK活性化を介した細胞毒性の評価を行っていく予定である。平成30年度に計画した実験項目は、1) AMPK活性化作用の評価法の確立、2)生薬・薬用植物エキスもしくは天然物由来物質のAMPK活性化作用を介した細胞毒性の評価、3)メトホルミンの腫瘍細胞に対する細胞毒性を増強させる天然物の探索の3項目であった。1)では、昨年度使用していたアッセイキットを変更して、新たにCycLex AMPK Kinase Assay Kit(サイクレックス社製)を使用し条件検討を行った。その結果、実験操作の工程数は増えたものの、陽性対照として用いたメトホルミンとコントロールの吸光度が有意差を示す条件を見出すことができた。2)では、昨年度Juniperus horizontalis地上部より単離した化合物のうち、腫瘍細胞選択的に細胞毒性を示すジテルペン類のAMPK活性化作用を評価した。これらジテルペンで処理したHepG2細胞はAMPKを活性化する傾向があったものの、コントロールに対して有意な差を認めなかった。3)では、生薬メタノール抽出エキス40種のスクリーニングを行った。メトホルミンと生薬エキスをHepG2細胞に同時投与し、細胞増殖率の変化をMTT法により評価した結果、メトホルミンの腫瘍細胞に対する細胞毒性を増強させる生薬としてイレイセン(威霊仙)を見出した。イレイセンには抗腫瘍活性、抗炎症活性が報告されており、含有成分としてアルカロイドやトリテルペン配糖体が知られている。現在はイレイセンに含まれる活性成分の探索を行っている。次年度は、昨年度確立したAMPK活性化作用の評価法をもとに、研究をさらに発展させるため、以下の2項目を重点的に実施する。1)メトホルミンの細胞毒性を増強させる天然物の探索を目的として、イレイセンの成分探索と単離された化合物の構造解析を行うとともに、メトホルミンの細胞毒性を増強させるか否かをMTT法で検討する。併用によりメトホルミンの細胞毒性が増強した場合、細胞死の様式がアポトーシス、ネクローシス、オートファジーのいずれであるかを、細胞染色による形態観察、カスパーゼ3などの酵素活性の測定、細胞周期解析、断片化DNAの観測、ウエスタンブロッティング法による関連タンパクの発現の観測などから評価する。さらにメトホルミンとイレイセンから単離された化合物を同時投与する直前に、AMPKの阻害剤であるドルソモルフィンを添加し、メトホルミンの細胞毒性を増強させる作用機序がAMPK活性化であるか否かを評価する。活性評価に用いる細胞はこれまでのHepG2細胞に加え、A549ヒト肺がん細胞、MIA Paca-2ヒト膵がん細胞なども検討することとする。また新たな生薬・植物エキスについて、メトホルミンの細胞毒性を増強させる効果のスクリーニングを継続して行う。2)生薬・薬用植物エキスもしくはAMPK活性化作用を介して細胞毒性を示す天然有機化合物の探索を目的として、イレイセンから単離した化合物、Juniperus horizontalis地上部より単離したすべてのジテルペン類、当該教室所有の天然物ライブラリーの活性を評価する。AMPK活性化作用の評価法の確立では、リン酸化AMPK定量ELISAキット(フナコシ社製)の条件検討を行った。しかしながら、陽性対象として用いたメトホルミンとコントロールの蛍光発光強度に有意差を示す条件が見出せず、現在も条件検討を行っている。抗腫瘍活性成分の検索では、ヒノキ科Juniperus horizontalis地上部のメタノール抽出エキスについて、シリカゲルカラムクロマト、逆相シリカゲルカラムクロマト、分取TLC、HPLCなどの手法を用いて、3種のビフラボン類、18種のリグナン類、7種のジテルペン類、3種のセスキテルペン類を単離した。これらの構造を、2次元NMRを中心としたスペクトル解析やX線結晶解析により明らかにした。その結果、リグナン1種とアビエタン型ジテルペンの1種は新規化合物であった。

また単離された化合物について、HL-60細胞、A549細胞、TIG-3細胞(正常細胞)に対する細胞毒性を評価した。リグナン類の多くはポドフィロトキシン類縁化合物であり、ポドフィロトキシンの基本骨格を維持しているものは強い腫瘍細胞毒性を示した。ポドフィロトキシン類の2つのベンゼン環を繋ぐ6員環部が開環すると、腫瘍細胞毒性はそのほとんどで減弱したが、比較的強い腫瘍細胞毒性を維持しているものもあった。ジテルペン類やセスキテルペン類の腫瘍細胞毒性はリグナン類に比べ弱かったが、一部に腫瘍選択性が顕著なものも見出された。近年、ジテルペン類のAMPK活性化作用が報告されていることから、今回単離されたジテルペン類のAMPK活性化を介した抗腫瘍活性が期待される。今後は、AMPK活性化作用の評価法を確立し、生薬・薬用植物エキスのAMPK活性のスクリーニングおよびJ. horizontalisから単離された化合物のAMPK活性化作用と抗腫瘍活性の相関を検討する。平成29年度に計画した実験項目は、生薬・薬用植物エキスのAMPK活性化作用の評価、AMPK活性化物質の探索、構造決定、腫瘍細胞毒性とAMPK活性化作用の相関の評価であった。AMPK活性化作用の評価法の確立では、リン酸化AMPK定量ELISAキット(フナコシ社製)の条件検討を行った。本キットを用いると96ウェルプレート上で細胞を培養し、その後連続的に細胞のリン酸化AMPKを直接定量できる。ポジティブコントロールとしてメトホルミンを用い、A549肺腺がん細胞およびHepG2肝がん細胞に対する細胞毒性の評価と、AMPK活性化作用の条件検討を行った。現在のところ、メトホルミンとコントロールの蛍光発光強度が有意差を示す条件が見出せていない。したがって、平成29年度に計画していたAMPK活性化物質の探索は、平成30年度に実施する。AMPK活性化作用の評価法の条件検討と並行して、抗腫瘍活性天然物の探索・構造決定を実施した。近年、ジテルペン類のAMPK活性化作用が報告されていることから、ジテルペン類を含むことが期待されたヒノキ科Juniperus horizontalis地上部の詳細な成分研究を行った。その結果、2種の新規化合物を含む、3種のビフラボン類、18種のリグナン類、7種のジテルペン類、3種のセスキテルペン類を単離し、2次元NMRを中心としたスペクトル解析により、それらの化学構造を同定した。これらJ. horizontalisから単離された化合物について、HL-60細胞、A549細胞、TIG-3細胞(正常細胞)に対する毒性を評価した。その結果、研究実績の概要で記したような結果が得られた。現時点でAMPK活性化作用の評価法の確立には至っていないが、J. horizontalisより31種の化合物を単離・同定し、それらの腫瘍細胞毒性のスクリーニングは完了している。AMPK活性化作用の評価法としては、昨年度と使用するキットを変更した。
唾液由来鎮痛物質による新たな顎顔面領域の慢性疼痛制御理論の確立

近年、非定型歯痛、舌痛症および顎関節症などの慢性痛患者は増加傾向にあり社会問題になっている。本研究では近年発見されたモルヒネの約36倍の鎮痛効果があるとされる唾液由来鎮痛物質(シアロルフィン)の顎顔面領域における鎮痛効果を明らかにするために口髭部ホルマリンテストによる急性持続性疼痛モデルラットとの三叉神経第II枝を結紮して作製した神経結紮モデル(CCI: Chronic constriction Injury)ラットを用い実験を行った。その結果、シアロルフィンは急性痛および慢性痛に対し鎮痛効果を有する事が示唆された。最近、非定型歯痛、舌痛症および顎関節症などの慢性痛患者は増加傾向にあり社会問題となっている。しかしながら、慢性痛に対する治療法は確立されておらず、診断および治療法の開発は急務であり責務である。近年、パスツール研究所の研究員により、ラット唾液からモルヒネの約36倍の鎮痛効果があるシアロルフィンが発見された。さらに、2006年11月、ヒト唾液内からシアロルフィンと同様の鎮痛作用を持つオピオルフィンが発見された。しかしながら、いまだこれら唾液由来の鎮痛物質が慢性痛にどのような効果をもたらすかについては明らかにされていない。また、これらの鎮痛効果の評価はラットの行動薬理学的評価であり、疼痛そのものを評価していない等の問題があるため、シアロルフィンおよびオピオルフィンを臨床に応用するためには、鎮痛効果の判定(定量)が不可欠である。そこで本研究では、我々が痛みストレスマーカーになることを発見した視床下部CRH (Corticotropin Releasing Hormone)遺伝子、下垂体POMC(proopiomelanocortin)遺伝子(以上、ストレス関連遺伝子)、三叉神経節P2X4レセプター遺伝子(慢性疼痛原因遺伝子)を指標としてシアロルフィンとオピオルフィンの鎮痛効果を定量的に評価することを目的とした。平成25年度は、慢性痛ストレスに対する視床下部の応答を詳細に検討するために、視床下部(PVN)のCRHおよび脳下垂体のPOMC遺伝子を指標として神経結紮におけるこれら分子の遺伝子発現を解析した。その結果、神経結紮3日以降に閾値低下が見られ、その時、CRH hnRNA発現にほとんど変化が無かったがCRH mRNAおよびPOMC mRNAは増加した。この結果より、CRH mRNAとPOMC mRNAの遺伝子発現を指標として唾液由来鎮痛物質の鎮痛効果を客観的に評価する事が可能となった。また、これらの鎮痛効果の評価はラットの行動学的評価であり、疼痛そのものを評価していない等の問題があるため、シアロルフィンおよびオピオルフィンを臨床に応用するためには、鎮痛効果の判定(定量)が不可欠である。平成24年度は、慢性痛モデル作製を重点的に行った。すなわち、ラットの三叉神経第II枝を露出後、Chromic gutにて結紮した神経結紮モデル(CCI: Chronic constriction Injury)を用い、三叉神経第II枝領域の逃避閾値をタッチテストフィラメント(Von Frey刺激測定器)で評価した。その結果、結紮および切断後3日以降に有意な閾値低下が確認された。また、これらの鎮痛効果の評価はラットの行動学的評価であり、疼痛そのものを評価していない等の問題があるため、シアロルフィンおよびオピオルフィンを臨床に応用するためには、鎮痛効果の判定(定量)が不可欠である)を指標としてシアロルフィンとオピオルフィンの鎮痛効果を定量的に評価することを目的とした。平成26年度は、シアロルフィンが慢性痛モデルに対する影響を検討した結果、ストレス中枢に影響を及ぼすことが明らかとなった。最近、非定型歯痛、舌痛症および顎関節症などの慢性疼痛患者は増加傾向にあり社会問題となっている。

しかしながら、慢性疼痛に対する治療法は確立されておらず、診断および治療法の開発は急務であり責務である。近年、ラット唾液からモルヒネの約36倍の鎮痛効果があるシアロルフィンが発見された。さらに、2006年、ヒト唾液内からシアロルフィンと同様の鎮痛作用を持つオピオルフィンが発見された。しかしながら、いまだこれら唾液由来の鎮痛物質が慢性疼痛にどのような効果をもたらすかについては明らかにされていない。また、これらの鎮痛効果の評価はラットの行動薬理学的評価であり、疼痛そのものを評価していない等の問題があるため、シアロルフィンおよびオピオルフィンを臨床に応用するためには、鎮痛効果の判定(定量)が不可欠である。H27年度は、鎮痛効果を客観的に評価するために慢性痛ストレスに対する視床下部の応答について検討した結果、神経結紮後3日目以降、CRH hnRNA発現にほとんど変化が見られなかったものの、CRH mRNAおよびPOMC mRNA発現は増加した。シアロルフィン投与により逃避閾値の上昇と共にCRH mRNAおよびPOMC mRNA発現は低下した。従ってCRH mRNAおよびPOMC mRNA発現を指標として唾液由来鎮痛物質による鎮痛効果を客観的に評価可能であることが示された。また、頬部へのホルマリン注射による急性持続性疼痛モデルを用い、急性痛に対するシアロルフィンの鎮痛効果を頬部の引っ掻き行動で評価した。その結果、シアロルフィンは急性痛第2相に対し鎮痛効果を有する事が示された。以上より、唾液由来鎮痛物質(シアロルフィン)は急性痛および慢性痛に鎮痛効果を有することが示された。近年、非定型歯痛、舌痛症および顎関節症などの慢性痛患者は増加傾向にあり社会問題になっている。本研究では近年発見されたモルヒネの約36倍の鎮痛効果があるとされる唾液由来鎮痛物質(シアロルフィン)の顎顔面領域における鎮痛効果を明らかにするために口髭部ホルマリンテストによる急性持続性疼痛モデルラットとの三叉神経第II枝を結紮して作製した神経結紮モデル(CCI: Chronic constriction Injury)ラットを用い実験を行った。その結果、シアロルフィンは急性痛および慢性痛に対し鎮痛効果を有する事が示唆された。本研究により、唾液由来鎮痛物質が慢性痛モデルに鎮痛効果を惹起する結果が得られたがその作用機序としてストレス中枢のメカニズムが関係することが明らかとなった。しかしながら、その詳細について結果を得るまでには至らなかった。口腔内科学唾液由来鎮痛物質がストレス中枢に及ぼす影響を評価するためにラット視床下部の室傍核(Paraventricular Nucleus; PVN)を対象とし、脳内CRFおよびc-fos mRNA発現を指標としてReal time PCR法による遺伝子解析を行い、そのメカニズムについて詳細に検討する。慢性痛モデルに対し、客観的に痛みストレスを評価できる分子が確定したため、唾液鎮痛物質の鎮痛効果について行動学的評価と同時に評価できる段階にある。平成24年度は、慢性痛モデル作製を重点的に行った。
オランダの先進的学校建築における個別教育に対応した学習空間に関する研究

本研究は、オランダの学校建築、特に、約30もの学校建築を設計・計画してきた、ヘルマン・ヘルツベルハーが設計した事例を取り上げる。ヘルツベルハーはこの約40年の間、学校建築を構成するいくつかの空間的ボキャブラリーを確立させ、計画要件をまとめあげている。この計画要件はオランダの学校建築計画に大きな影響をあたえ続けてきたと同時に、日本の学校建築計画に大きな示唆を与えると考える。結果、本研究ではヘルツベルハーが設計した学校において行動観察を行い、学習空間を構成する諸要素と学習活動の関係を分析、考察した。■ステップ1事例に関する情報収集、類型化の完了1主にオランダの建築専門誌に掲載されている計30事例より学校建築の図面分析2特にヘルツベルハーの建築作品において、文献1より抽出した9事例の系統だてた類型、基礎情報、空間構成の整理■ステップ2研究的視点を得るための実地調査の完了ステップ1により得られた事例のうち、ヘルツベルハーが設計した9事例の1日実地調査を完了した。あわせて、校舎内の使い方や学習の進め方などについて、各事例の校長へヒアリングを行った。その際、アムステルダムに20年在住し、オランダ語通訳兼コーディネーターである三宅文子氏、Martijin Nieuwenhuijzen氏の助力を得ている。■ステップ3実地調査結果をふまえた空間分析、類型化実地調査をふまえ、上記計18事例を対象に以下について整理した。1特徴ある空間・構成体を抽出、類型化、空間要素の整理21の結果をふまえ、本調査の視点を決定■ステップ4 18事例中4事例において行動観察調査を完了1調査方法:行動観察記録、ヒアリング調査(主に教師)2調査時間、日数:朝8:0014:00、4日以上/事例3記録の方法(図1参照): 1/100程度の図面上に、5分おきに、どこで何をしているか記録1学校建築の発展と教育的需要の乖離日本の学校建築にO.S(オープンスペース)の考え方が導入されてから40年が経過した。法的制度が整い、O.Sを持つ小学校は増加の一途を辿っている。一方国内の教育は2009年に実施した「脱ゆとり」の弊害として、現場教師が授業への準備不足が問題となり、児童間学力格差が進行している。現在は集団教育、教師の自由裁量による教育の実現を前提としたO.Sと、児童への個別対応が進められる教育的需要に乖離が生まれ、現在の事情に適した学習空間の在り方が模索されている。2オランダにみる先進事例そのような中、日本のO.Sに似ているが個別教育にも対応したラーニング・ストリート(以下、L.S)型の小学校が計画されている。1950年代、オランダでも画一的な教育が行われ、授業について行けない児童達の留年が社会問題となった。この問題に対応するため、当時の建築家達によって教室や廊下の一部を壁や柱で分節し、個別学習用に小空間を確保する方法が提案され始める[図1-1][図1-2]。これをもとにオランダの建築家、Herman Hertzberger(以下、ベルハー)が体系化し、独自に発展させた計画手法がL.Sである。L.SはO.S型の小学校とそれ以前の主流であった片廊下型の小学校の中間に当たる形態的特徴を持つ。中でも、拡張性と分節性の強い学習空間計画が特徴である。本研究ではベルハーが計画したL.S型の小学校を8校選定し、空間形態およびその使われ方を分析する事で、ベルハーの設計意図の検証を行い、その実態をあきらかにした。そして、日本における新たな次世代型学校建築の計画提案を行った。当初の研究実施計画にそって、「子ども幸福度世界一」と評されるオランダにおいて、先進的学校建築における行動観察調査および教師へのヒアリングを行った。結果、日本の学校建築にはみられない、子どもの身体スケールにあった空間や間仕切りからうみだされる空間がどのように利用され得るか、空間利用者の立場から分析、考察を行い、オランダの先進的学校建築がもつ空間特性を明らかにできた。成果の一部は、以下1、2に掲載されている。1垣野義典,多田和弥:ヘルマン・ヘルツベルハーの学校建築における計画手法に関する研究:オランダの学校建築に関する研究その1 ,日本建築学会学術講演梗概集2015(建築計画), pp.337-3382多田和弥,垣野義典:ヘルマン・ヘルツベルハーの学校建築における計画手法に関する研究:オランダの学校建築に関する研究その2 ,日本建築学会学術講演梗概集2015(建築計画), pp.339-340今後は、日本建築学会計画系論文集への投稿を行い、以下2点を中心に随時提案を行っていく。1児童にとって、個人的な空間、もしくは少人数対応の空間の計画が必至であり、1,2人といった少人数の活動から、20人、50人といった多人数の活動まで受け止める空間計画を行う上で、オランダの学校建築から得られた知見から、「児童の個別学習空間モデル」を提示する。2オランダの教師の活動と空間の関係を明らかにすることは、建築計画研究を発展させるだけではない。現場の教師へ、空間の使いかた、児童への接し方、配慮の仕方を提案する意味でも、意義深いと考える。最終的には、オランダの教師の活動から得た知見は、「教師の学習空間コントロールモデル」として日本の教師に提案する。

ヘルツベルハーはこの約40年の間、学校建築を構成するいくつかの空間的ボキャブラリーを確立させ、計画要件をまとめあげている。この計画要件はオランダの学校建築計画に大きな影響をあたえ続けてきたと同時に、日本の学校建築計画に大きな示唆を与えると考える。結果、本研究ではヘルツベルハーが設計した学校において行動観察を行い、学習空間を構成する諸要素と学習活動の関係を分析、考察した。2年目にあたる2014年度は、現地通訳、現地の研究協力者のサポートがスムーズであったこともあり、問題無く調査対象地との連絡、研究協力依頼もスムーズに行えたため、全体を通して問題なく調査研究を完了することができた。建築計画研究最終年度にあたる、2015年度は、2014年度の研究結果をふまえ、不足している調査データを補足するために再度調査地に赴くとともに、補足データ収集につとめる。なお2014年度の研究結果は、日本建築学会学術大会論文として提出済みであり、2015年9月に口頭による論文発表を行う。なお2015年5月現在、2014年度までの調査結果を用いて、投稿用の審査論文を執筆中である。・各調査事例において、意図した調査データが採取できている。・調査人員の確保、調査地(校長先生)との関係も良好である。・ただし、調査日数が十分に確保できなかったことから、2014年度は調査日数の確保につとめ、より多くの適切な記録を採取できるよう計画する。上記の通り、比較的順調に進展しているが、2013年度は調査日数が十分に確保できなかったことから、2014年度は調査日数の確保につとめ、より多くの適切な記録を採取できるよう計画する。