hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新素材としての蜘蛛の糸が紫外線で力学的に強化される機構の研究

蜘蛛の糸は、力学的に強い新素材として世界的に注目されている。しかし、蜘蛛糸の紫外線に対する影響については明らかにされていない。実験を進めるに当たって、蜘蛛の糸への紫外線照射の際に、サンプルの温度の上昇および冷却用の風の影響など多岐にわたる問題点を解決すべく、石英ガラスを用いた。クモの生息場所を探し、できるだけ同じ条件で生息しているジョロウグモおよびズグロオニグモから牽引糸を採糸した。採糸時に、クモはしばしば目的外の糸を出す。それで、測定用に調製した糸が牽引糸かどうかを確かめるべく、電子顕微鏡観察にて観察した。本研究で牽引糸は紫外線照射によって力学的に強化され、最大値を示した後低下するということを見出した。具体的には、ジョロウグモの牽引糸の力学強度はUV-A照射により50%、UV-B照射により40%、UV-C照射により7%も増大した。この結果は、クモの糸は紫外線に強い新しい素材の可能性を示唆している。また、この結果は、バイオマテリアルが紫外線に弱いという世界的常識を覆すものである。なお、ジョロウグモの牽引糸は紫外線によって強化されるが、ズグロオニグモの牽引糸は強化されないことが分かった。分子レベルのESR測定から、紫外線照射によってラジカルが発生する。そのラジカルは分子間の架橋に使用されて力学強度がアップするが、時間とともに劣化が著しくなり、力学強度が低下するという機構が考えられる。一方、紫外線照射による蜘蛛の糸の力学的強度増大の原因を探るために、屋外で張っている巣の張替え周期を調査した。その結果、蜘蛛の巣の張替え周期は牽引糸の力学強度の上昇、低下と密接に関係していることが分かった。以上より、昼間活動する蜘蛛は架橋と劣化という観点から紫外線という自然界の環境因子を上手に利用していることがわかった。1.クモの牽引糸の紫外線に対する影響を調べるために、ジョロウグモの採集を行った。特に、ジョロウグモの解剖をするためには、ジョロウグモの体がある程度大きくなければならない。そのために、成長時期の異なる関西地区以外の、四国や九州地区でのクモを採取した。2.クモの解剖において、悪戦苦闘の未、糸腺からの液体を分離する適切な条件を探し、その分子量測定を行った。3.ジョロウグモの糸をシーズン毎に採取した。同時に、電子顕微鏡撮影用のサンプルも調製した。また、牽引糸の力学的測定を行った。4.採取した率引糸に紫外線(UV-A)を照射する実験を行った。5.深夜にジョロウグモの巣の張替え周期の調査を行った結果、ジョロウグモは毎晩、巣の半分ずつを張り替えることが分かった。

また、この結果は、バイオマテリアルが紫外線に弱いという世界的常識を覆すものである。なお、ジョロウグモの牽引糸は紫外線によって強化されるが、ズグロオニグモの牽引糸は強化されないことが分かった。分子レベルのESR測定から、紫外線照射によってラジカルが発生する。そのラジカルは分子間の架橋に使用されて力学強度がアップするが、時間とともに劣化が著しくなり、力学強度が低下するという機構が考えられる。一方、紫外線照射による蜘蛛の糸の力学的強度増大の原因を探るために、屋外で張っている巣の張替え周期を調査した。その結果、蜘蛛の巣の張替え周期は牽引糸の力学強度の上昇、低下と密接に関係していることが分かった。以上より、昼間活動する蜘蛛は架橋と劣化という観点から紫外線という自然界の環境因子を上手に利用していることがわかった。
不斉金属錯体の触媒的不斉合成

光学活性分子を高効率的に不斉合成しようとするキラルテクノロジーはまさに成熟の域に達しようとしている。その中心的な役割を担うのが不斉金属錯体であり、それを如何に開発するかがこれまでの最大の関心事であったと言える。こうした不斉金属錯体の調製法に焦点をあてると、そのほとんどは光学活性な不斉配位子とアキラルな金属錯体によって構築するという画一的な手法がいまだにとられている。その結果、不斉触媒反応を指向した不斉金属錯体の開発研究は新規な不斉配位子の設計が最大の関心事となっている。不斉触媒反応に果たす不斉金属錯体の重要性にもかかわらず、触媒機能を備えた不斉金属錯体そのものの不斉合成に着目した研究はほとんどなされていない。本申請研究はこうした従来法に一石を投ずるべく、不斉触媒として機能しうる不斉金属錯体それ自体を触媒量の光学活性分子によって不斉合成することを目的とした。本年度は不斉金属錯体の触媒的不斉合成に適した系の探索を検討した。本研究では光学活性な配位子を金属錯体に導入するという従来法を適用することはできない。従って、金属とアキラルな配位子が錯体形成する際にchirality(central chiralityやplanar chirality)を生じる場合、あるいは異性化により光学活性な錯体へと変換する場合などが候補として考えられた。本年度はあらかじめ錯形成したσ対称性の錯体を不斉触媒反応によって非対称な錯体へと誘導し不斉金属錯体とする系を探索した。ジチオエーテルを銅錯体とした後に、不斉触媒的な酸化反応を行い、チオエーテル部のスルフィドをスルホキシドへと不斉酸化反応を行なった。その結果、不斉の誘起は不十分であるが、σ対称性の錯体を不斉酸化による非対称化が可能であることを見出し、不斉金属錯体の触媒的不斉合成に成功した。従って、金属とアキラルな配位子が錯体形成する際にchirality (central chiralityやplanar chirality)を生じる場合、あるいは異性化により光学活性な錯体へと変換する場合などが候補として考えられた。現在のところ不斉の誘起は不十分であるが、σ対称性の錯体を不斉酸化による非対称化が可能であることを見出している。
らい菌ゲノム非翻訳領域由来RNA発現と病原性との関連

ハンセン病は,WHOが推進する多剤併用療法により減少傾向にあるとはいえ,2007年における世界での新患発症数が20万人を超える重要な感染症である。また,起因菌であるらい菌は,長い研究の歴史があるにもかかわらず未だ試験管内培養が出来ないことなどから病原性などに関する研究も進んでいない。そこで,らい菌に発現する全RNAを網羅的に解析し,らい菌における機能遺伝子および非翻訳領域由来RNA発現と病態との関連について明らかにすることを目的として研究を行った。具体的には,変性の強いらい菌由来mRNA精製の精度を上げると同時に,アレイに用いるプローブ長を長くすること,cDNAの標識方法を改良すること,およびらい菌ゲノム全域をカバーするタイリングアレイと全ての翻訳領域をカバーするアレイの2種類を用いて結果を比較することなどの検討を行った。また,得られたデータかららい菌で発現頻度の高い遺伝子の機能予測を行うとともに,他の抗酸菌との比較を行った。らい菌ゲノム全域にわたるタイリングアレイを作製し遺伝子発現解析を行った。その結果,偽遺伝子および非翻訳領域由来RNAの多くが高レベルで発現していることが明らかとなった。さらに,これらの偽遺伝子や非翻訳領域由来RNAの発現パターンは症例によって異なっていることや,一部のRNAは治療後早期に消失することなどが明らかとなった。すなわち,患者由来の菌に発現するこれらRNA発現パターンを調べることで,病態との関連や予後の予測に用いることが出来る可能性とともに,そのレベルをモニターすることが治療効果の判定に有用である可能性が示された。らい菌は試験管内培養が出来ず、菌の機能研究を行うことが困難であることから、感染によるらい菌遺伝子発現変化を網羅的に評価する試みを行った。先ず、らい菌Thai53株ゲノム断片からDNAライブラリーを構築し、その中から、全ゲノムの98%以上をカバーする137クローンを選び、PVDF膜にスポットしてアレイを作製した。宿主であるマクロファージに感染前後のらい菌からmRNAを抽出し、逆転写してcDNAとした後にsubtraction法により感染前後に特異的に発現量が変化するmRNAをenrichした。これを33P-dCTPで標識してcDNAプローブとしてハイブリダイズさせた。発現量変化の大きいクローンを選び出し、8種類の制限酵素処理後、サザン法にてハイブリダイズしたDNA断片を得て、最終的に、らい菌において高レベルで発現し、かつ感染によって発現量が大きく変化した遺伝子を同定した。その結果、発現量の高い上位12個中6個が偽遺伝子由来のRNAであることが判明した。次いで、より分解能が高い方法としてタイリングアレイの応用を検討した。らい菌ゲノム塩基配列情報に基づいて、二本鎖双方向の全ゲノム領域をカバーするタイリングアレイを作製した。全長約3.3MBのらい菌ゲノムに対し、29merのプローブを18bp間隔(11bpの重複)で+鎖および-鎖に対してそれぞれ作製すると、約37万スポット搭載のアレイが作製できた(NimbleGene社製アレイ)。このようにして作製したタイリングアレイに対し、ヌードマウス足蹠で継代維持しているらい菌から調整したRNAを蛍光標識してハイブリダイズし、蛍光強度を測定することにより発現動態を評価した。その結果は、ヌードマウス足蹠で増菌させたらい菌由来のmRNAは分解の程度が強く、タイリングアレイで精度良いデータを得ることが容易ではないことが判明した。
FISHによるヒトがん特異的微小欠失・増幅領域同定法の開発

FISH法を利用して各種がんに特異的な欠失や増幅領域を同定し、細胞がん化のメカニズムの解明の一助とするために、FISHの解像度ならびに感度をあげることを目的として、以下の検討を行った。すなわち、(1)DNAトポイソメラーゼIIの阻害剤を利用する超伸展染色体の作製としてICRF193が有効であることを示した。(2)画像解析システムの応用として、PXL1400の冷却CCDカメラシステムを用いた遺伝子のマッピング、ならびにFISHシグナルの定量的解析を行う一方、本システムがComparative Genomic Hybridization(CGH)法にも使用しうることを示した。(3)intact cellの核からDNAファイバーを引き出すExtended Chromatin Fiber(ECF),固定細胞から調製するChromatin Release(CR)の簡便作製法の検討を行い、簡単に安定したファイバーが得られるように改良し、数Kbレベルの解像度が得られることを示した。(4)伸展度の低い染色体標本しか得にくい各種培養細胞株からの伸展染色体作製法として、超伸展染色体作製に使用したICRF193を低濃度に作用させることが有効であり、平均約2倍の長さの染色体が得られることを示すと共に、がんなどの異常のバンドレベルの解析に有効であることを示した。(5)がんなどによるゲノム異常部位の検出へのDNA複製解析法の応用として、FISHによるDNA複製タイミングの決定法を詳細に検討した。これにより、広範囲の領域にわたる微小異常部位の検索が可能であることを示唆した。以上の結果より、がんなどの異常を染色体レベルから数Kbレベルにわたって解析できる方法を開発・改良することができた。今後はこれらを実際のがん試料について検討する予定である。
腸内細菌由来物質である短鎖脂肪酸/GPR41を用いた新規肝細胞癌治療戦略の開発

肝細胞癌は予後不良の疾患である.抗ウイルス薬の進歩によりウイルス性肝炎は制御可能となってきているが,近年,食生活の欧米化により,非アルコール性脂肪肝炎などに起因するnonBnonC型肝細胞癌も急増しており,医学的対策が求められている.我々は,腸内細菌叢によって産生される短鎖脂肪酸とその受容体であるGPR41に注目した.ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)は,エピジェネティックな制御を通して遺伝子の転写調節において重要な役割を果たす.本研究の目的は, GPR41を介したHDAC阻害作用によるcisplatinの作用増強の詳細なメカニズムの解明により,新たな肝細胞癌治療戦略への道を拓くことである.肝細胞癌は予後不良の疾患である.抗ウイルス薬の進歩によりウイルス性肝炎は制御可能となってきているが,近年,食生活の欧米化により,非アルコール性脂肪肝炎などに起因するnonBnonC型肝細胞癌も急増しており,医学的対策が求められている.我々は,腸内細菌叢によって産生される短鎖脂肪酸とその受容体であるGPR41に注目した.ヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)は,エピジェネティックな制御を通して遺伝子の転写調節において重要な役割を果たす.本研究の目的は, GPR41を介したHDAC阻害作用によるcisplatinの作用増強の詳細なメカニズムの解明により,新たな肝細胞癌治療戦略への道を拓くことである.
環境放出物質の安全管理のための新規毒性アッセイシステムの開発

21世紀初頭から2050年における人間と環境問題のかかわり合いを考えるとき環境中に放出される化学物質の安全管理という問題は避けては通れない。筆者は酵母抽出液で観察されるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)の濃度振動の波形が化学物質の添加により特徴的な変化を示し、これをもとに毒性の測定を行うというきわめて独創的な方法を開発している。本研究ではまず本法を実試料の毒性評価へ適用するための準備として、環境水中に含まれる(亜)硝酸塩、(亜)硫酸塩など各種塩類の振動波形への影響を調べた。次に化学物質による波形変化のデータベース化の準備として波形変化をより的確にかつ簡単なパラメータで記述できるように評価方法の再検討を行なった。具体的には非線形振動の解析に有力な手法である位相平面法を採用した。その結果、水銀をはじめとし各種重金属イオンでは添加濃度の上昇に伴い位相平面上で得られる軌跡に明確な相違が見られた。一方、亜硫酸ナトリウム等では位相平面上で現れるパターンの形状は添加濃度が増してもほぼ一定であった。また化学物質が与える多様な波形変化を評価するには位相平面上のパターンのみならず、従来の周期、振幅等の指標も併せて考慮することが必要と考えられた。本研究ではこれらの指標についても自動的に算出できるようになり容易に利用できるようになった。例えば塩化水銀と硫酸ナトリウムの混合系においては周期や振幅の経時的変化を見ることで、水銀の影響のみを見ることが可能であった。最後に、本法を、発光活性、光合成活性、呼吸活性、運動活性を指標とする従来の毒性迅速アッセイ法と比較検討し、本法の位置づけを明確にすると共に今後の研究の方向性について考察した。
聴覚障害児の手話語彙力評価法の開発

本研究は1)内外の手話語彙テストの調査研究2)日本手話の語彙に関する難易度・図像性の評価3)手話評価の方法論的検討と手話語彙評価法の試作の3つの下位研究から構成され、日本手話の語彙評価法を開発する基礎資料を得ることを目的としている。研究の結果、手話語彙300語の図像性と難易度を数量化し、そのうち40語を用い、手話の語彙を評価できる4種類のテストを試作した。平成22年度は、手話語彙力評価法を作成するにあたっての基礎的資料を得るために、聴覚障害児の手話語彙発達過程を明らかにすることから始めた。聴覚障害児の語彙獲得過程を把握するための方法として様々な方法を検討した上で、本研究ではチェックリスト形式で調査することとした。まず、チェックリスト調査に必要な語彙を選定する必要があるため、幼児児童が学校生活を送る上で必要な語彙を収集することを考えた。その際、アメリカ手話版マッカーサー乳幼児言語発達質問紙は、幼児児童が必要な手話語彙537語から構成されており、それをもとに日本手話でも表現可能であるものを選択した。またアメリカ手話版マッカーサー乳幼児言語発達質問紙に含まれていない語彙でも、日本の聴覚障害児が学校生活を送る上で必要な語彙も加え、約500の語彙からなる日本手話の語彙チェックリストを作成した。このチェックリストは、聴覚障害幼児児童の保護者を対象に用いられ、各語彙について、理解と表出の両方について調査を行うために作られた。理解に関しては、各手話語彙について、(1)まだ理解できない、(2)おそらく理解している、(3)確実に理解している、の3段階で理解度を調査した。表出についても同様に、各語彙について、(1)自ら表出することはない、(2)使用するが意味的誤用や音韻的誤用がある、(3)正しく使用している、の3段階で調査を行った。本年度は、チェックリストを作成し、聴覚障害児の保護者数名に対して、チェックリストによる語彙調査を実施し、その妥当性や問題点について検討を行った。ここで得られた知見をふまえ、平成23年度に人数を増やした調査を行う予定である。本研究は、3つの研究課題から構成されている。まず、1)聴覚障害児の手話語彙発達に関する基礎研究、として4歳から12歳まで90名の聴覚障害児にチェックリストを用いて手話の理解語彙、使用語彙についての調査を行う。次に、2)内外の手話語彙テストに関する調査研究、として既存の日本語の語彙力テストを手話版に改編できるかどうかを検証するとともに、外国にある手話語彙テストを収集、分析を行う。これらの研究成果をふまえて、3)ろう学校の現場で使用しやすい手話語彙テストを開発し、実際に聴覚障害児に実施することによってそのテストの妥当性についての検証を行う。平成23年度は、各手話語彙についての難易度についての基本的な調査を終えた。その中で、手話語彙評価として使用するには、写像性が高く、手話を知らない子どもでもその手話を見て意味を類推することができるものを取り除く必要がある。手話語彙評価テストを作成する場合、この写像性の問題をいかに排除するかは極めて重要なポイントになる。そこで、子供のドイツ手話の力を評価するテストを開発し、また内外の手話評価法について詳しいチューリッヒ特別支援教育大学のTobias Haug氏を訪問し、研究にかかわるディスカッションを行い、また内外の手話評価法に関する資料収集を行った。また、テストの形式として、手話刺激を映像によって提示し、その意味に最も近いものをいくつかのイラストから選択するタイプと、子どもの手話使用語彙について保護者や教師に質問紙によって尋ねるチェックリストタイプ、絵や動画などを提示し、そこに当てはまる手話語彙を表出し、それが正しく表出されているかをチェックする手話語彙表出テストのタイプがある。どの形式がろう学校にとって最も使いやすく、指導内容や指導方法の改善につながるかについて、平成24年度は検討していきたい。これまでの研究成果より、各手話語彙の難易度と写像性の程度について数量的に算出でき、これにより実際に手話語彙評価法を開発する上で必要な手話語彙リスト作成の基礎資料を得た。次に課題になるのは、実際に手話語彙評価を作成する際、どのような形式のテストにするのかということである。手話語彙の理解力を見るのか表出力を見るのか、選択肢を与えてその中から適したものを選ばせる「再認」の形を取るのか、選択肢を与えず被験者に自由に回答させる「再生」の形を取るのかが問題になる。この2×2の4つの組み合わせで10の語彙についてだけテストを試作した。その結果、最も難易度が高いのは「理解ー再生」型であり、ついで「表出ー再生」型、「表出ー再認」型、「理解ー再認」型であった。「理解ー再生」型のテストとは、手話語彙を与え、その語彙に関係する手話語彙を3つ挙げることを被験者に求め、挙げられた語彙のタイプで評価を行うというものである。「表出ー再生」型とは、絵を見せてその絵を表す手話語彙を被験者が表出し、評価を行う。「表出ー再認」

型とは、絵を見せた後、手話単語を表現した動画を4つ見せ、絵にあった手話語彙を4つの選択肢選ぶというものである。「理解ー再認」型とは、手話語彙を見せ、その意味に最も近い絵を選択肢の中から選ばせるというものである。この4つのテストのうちの1つを選ぶのではなく、最も難易度の高いテストを最初に行い、回答に誤りがあった場合、より容易な形式のテストで行い、さらに誤答があった場合、より容易な形式のテストを行うという階層的な形が理想的な手話語彙評価テストになると考えられた。これにより、手話語彙を「知っている」か「知らない」かという単純な二分法ではなく、その語彙をどのくらいの深さで理解し、使用しているかまで評価できると考えられた。手話語彙評価テストを作成する際、写像性の問題が、想定より大きいことが分かり、テスト刺激として用いる手話語彙の写像性の影響を排除する方法について検討が必要になったため、多少進行が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。進行は多少遅れているが、研究計画そのものに大きな変更はなく、平成24年度末までには、予定されていた研究成果を得られる予定である。
Fabrication of plasmonic metal nano-structures for photocurrent generation drawing an innovation for design of thin-film solar cells

本研究では、金属表面上に形成された有機金属ナノアレイの液相成長メカニズムを研究した。ナノスケールの観察を可能にする走査型トンネル顕微鏡へ表面ラマン分光装置を導入することで、ナノレベルの構造情報と化学組成に関する情報を同時に得ることができる。本手法で金表面に吸着した有機配位子二種類を調査したところ、吸着分子および吸着原子で構成される微細な金属-有機骨格構造体は塩化水素の酸性条件下で形成されることを見出した。詳細な分析でによるこのナノアレイは配位子分子と塩化物イオンで構成され、水素結合と金原子間に特有の相互作用による三次元構造の自己集合体であることが明らかになった。本研究課題における主な目的は、ナノサイズの金属-配位子ハイブリッド配列構造体の作製とその光応答性の評価、およびプラズモン効果による光散乱増強の発現機構を明らかにすることである.平成25年度は、LMNP構造体の試料作製と化学的評価および光散乱の特性評価を行った.下記概要のうち、金属表面への有機分子固定法と、プラズモン増強効果に基づく顕微ラマン測定法に関する成果を論文および学会発表している.1.LMNP構造体の作製:金属表面に金属(M)ー有機分子(MO)ー金属(M)配列(いわゆるLMNP構造体)を作製するため、前駆体である溶液の濃度・温度・pH諸条件の検討を行った.作製した試料は、STMによって評価した.2.作製した配列の評価:作製したLMNP構造体は、さらにラマン分光や光学顕微鏡観察、EDX分析で評価した.測定結果では、得られた構造体は、x軸方向にM-MO-M長周期構造を有し、M-MO-M鎖間は7オングストローム程度であった.y軸方向には、M鎖の一次元構造と積層した有機分子が確認できた.構造体は、長方形状でナノメートルオーダーの結晶を形成していた.3.ラマン分光測定による評価/4.LMNP構造体の熱安定性の評価:ラマン測定では、M-MO-M構造体の形成を意味する、M-M結合とM-MO結合の振動を明確に確認した.構造体を形成させるのに少なくとも4種類の成分を使用したことから、EDX-SEMを用いてさらに化学組成の分析を行った.さらにこの構造体でラマン測定を行ったところ、金属表面に有機分子が吸着した状態と比較して、ラマンシグナルの増強を確認した.これは、構造体が強いプラズモン増強を起こすことを示唆している.また熱安定性に関しては、構造体に電子線を照射し安定であることを確認した.5.光散乱プロファイルの測定:本測定を可能にするための、数マイクロメートルオーダーで均一な試料の調製法を検討中である.我々は、配位子金属配列体(ligated metal arrays, LMA)の構造とその形成のメカニズムを理解した。端的に言えば、LMAはチェーンがジプロトン化された4,4'-ビピリジン配位子によって相互に分離した金原子から構成されている。この配列体は、いわゆる吸着層が鋳型となる成長(adlayer-templated growth)によって形成されている。この機構ではまず、ジプロトン化された4,4'-ビピリジン分子がAu(111)表面上に特異な配向構造をもって吸着し、[112]方向に配列する。浸漬溶液へ故意に添加した塩化物アニオンは、ビピリジン分子のプロトン近傍に吸着する。ビピリジンが吸着する際に、金原子もバルク表面から放出される。この2つは塩化物アニオンの周囲に吸着し、いわゆる金原子との相互作用(aurophilic interactions)によって互いに保持しあう一次元金属鎖構造を形成する。現在我々は、調査結果をまとめた短い速報を日本化学会誌に投稿すべく準備している。金属有機構造体のシリコン表面への固定化、共同研究者らによるIV特性の計測、構造体の顕微鏡観察など、予定していた実験はおおむね達成できたため。表面化学27年度は26年度の成果を受けて、実際のデバイス試作を行う。(1)光電池デバイスの試作研究提案中にある2種類の電池デバイスを作成する。第一のデバイスはp型半導体特性を持つSi表面にLMNP構造体の構築したもの、第二のデバイスは同じくp型Si表面に金薄膜を蒸着したものである。配位子ー金属ナノ粒子構造体は、この金薄膜状に作製する。(2)IV特性の評価作製したデバイスの光電効率を明らかにするため、IV特性を検討する。この特性評価は、従来法である金電極間に挟み見込んだ形で、波長や光量を変えてさまざまな条件下で計測し検討を行う。前項1、2は達成できている.3については、633nmレーザー光によるラマン散乱増強効果が確認できている.照射波長依存性を測定するためには、ラマンシステムのアップグレードが必要で実施できていない.前項4については、集光した電子線による熱安定性は評価できている.

しかし、作製した構造体が照射光の焦点サイズより微小で不均一に分散しているため、光照射による熱安定性評価(4)と、暗視野顕微鏡による散乱プロファイル測定(5)は中断している.ただ、これは本研究全体の進捗と最終目標に大きな影響を与えるものではない.今年度出席を検討していた国際会議を見送ったため。平成26年度では、福岡大学との協力を開始し、構造体のI-V特性を計測する.この手法により、金属のフェルミ順位近傍の電子状態を検討する.さらに、我々が作製した構造体のシリコン表面への移行を試みる.シリコン表面へLMNP構造体を固定するには別種の化学的固定法が必要であるが、これを実現できれば、金属薄膜電極で挟み込みシリコン-LMNP光電池セルの作製に着手する.国際学会への参加を予定しており、その参加登録費および旅費の一部として支出予定。平成26年4月1日をもって東北大学理学研究科へ異動の際、事務処理上の都合で生じた.消耗品購入で4月分として使用.
慢性筋性顎関節症のセロトニン機能異常による中枢痛覚過敏化と下行性抑制系不全の関与

慢性筋性顎関節症は、中枢神経の痛みに対する過敏化が関与していると考え、「時間的加重調査」、「関連痛の調査」、「セロトニン遺伝子多型解析」を用いて検討した。現段階では、慢性筋性顎関節症は中枢神経が関与しており、痛みに過敏で蓄積しやすく、治療期間を長く必要とするということがわかってきた。遺伝子多型については、まだ解析が終了しておらず、さらなる被験者数を必要とするため今後も研究を継続予定である。本研究の目的は、難治性の慢性筋性顎関節症の原因を、セロトニン機能異常による中枢痛覚過敏化と下行性抑制系不全による影響と考え、その病態解明と臨床における治療法の確立をめざすことであった。初年度である本年は、「時間的加重による調査」(時間的加重による調査とは、機械的に起こした疼痛の時間的加重(temporal summation)と反復的な侵害刺激の後に続く残感覚を評価することで中枢侵害ニューロンの興奮性を調べること)の準備としてダイヤメディカル社製機械刺激装置DPS-270を購入し、ボランティアにて個々の疼痛闇値を測定する手技を精通するまで訓練を行った。疼痛VASの測定に用いるデジタルVASは、コンピューターソフトの専門家とともに開発し安定した測定ができるように改良を重ねた。併せて筋・筋膜痛による関連痛の測定も行った。咬筋、側頭筋、胸鎖乳突筋を触診し、トリガーポイントによる関連痛を部位、範囲においてマツピングを行った。関連痛が生じるまでの時間や、筋圧痛の程度も4段階で評価し再現性の高いデータが採取できるように訓練を行った。また、セロトニン関連遺伝子多型を調べ、下行性抑制系への素因的な関与を評価するために試薬の購入、実験系の確立を行った。本年はボランティアの静脈血を採取し、全血DNAを抽出し、セロトニン関連遺伝子PCR法を用いて全血DNAを増幅し、直接増幅産物を電気泳動により多型を観察することを試みた。また本研究は慶應義塾大学病院倫理委員会に申請をおこない承認された。2年目である本年は、「時間的加重による調査」(時間的加重による調査とは、機械的に起こした疼痛の時間的加重(temporal summation)を評価することで中枢侵害ニューロンの興奮性を調べること)を目的にダイヤメディカル社製機械刺激装置DPS-270を使用し測定を開始した。疼痛VASの測定に用いるデジタルVASは、コンピューターソフトの専門家とともに改良を重ね、安定した測定が可能になった。咬筋、側頭筋、胸鎖乳突筋を触診し、トリガーポイントによる関連痛を部位、範囲においてマッピングを行った。関連痛が生じるまでの時間や、筋圧痛の程度も4段階で評価した。また、東京都精神医学総合研究所の分子精神医学研究チームの協力を得ることができ、血液検体からDNAを抽出し、電気泳動によりセロトニン関連遺伝子多型を調べ下行性抑制系への素因的な関与を評価するための実験系を確立した。セロトニントランスポーター(5HTT)遺伝子の5HTTLPR(serotonin transporter gene polymorphism within the promQter region)において、S(short)、L(long)、XL(extra long)という3種類のアリルを判定した。3年目である本年は、「時間的加重による調査」を開始し、併せて筋・筋膜痛による関連痛の測定も行った。関連痛が生じるまでの時間や、筋圧痛の程度および活動性/潜在性トリガーポイントについても評価した。関連痛に関しては単独でデータ解析を行い、5th International Conference on Orofacial Pain and Temporomandibular Disordersにおいて発表を行った。トリガーポイントの活動性は現病歴や予後に影響することが考えられ、中枢痛覚過敏のひとつの指標となる可能性が示唆された。また、セロトニン関連遺伝子多型を調べ下行性抑制系への素因的な関与を評価するために血液検体からDNAを抽出し、電気泳動によりセロトニントランスポーター(5HTT)遺伝子の5HTTLPR(serotonin transporter gene polymorphism within the promoter region)において、S(short)、L(long)、XL(extra long)という3種類のアリルの判定を行った。今後も被験者登録を継続し、各調査結果と遺伝子多型解析結果との相関性を統計的に解析して慢性筋性顎関節症に対する中枢痛覚過敏および下行性抑制系の関与を評価する予定である。
環東シナ海地域間交流史-中国江蘇・洲江・朝鮮-

本年度は四年間の研究期間の最終年度にあたり、研究の総まとめを行った。川勝班は福岡・佐賀・鹿児島・宮崎及び山口県の大学に勤務する中国史・朝鮮史及び日本史研究者によって構成されているため、九州山口に所在する環シナ海地域間交流に関する史料情報を輯集し、その中から琉球・沖縄史料を確認することを主要な目的としてきた。なお、テキスト・データベースとしては、朝鮮史・日本史研究者が「海東諸国記」、中国史研究者が「明実録中琉関係記事データベース」・「清実録中琉関係記事データベース」を作成し、さらに日本史研究者が「長沼文庫目録データベース」・「石本家文書目録データベース」などを作成した。研究会としては総括班・文物班との共同作業で、鹿児島・長崎・平戸等において、史料閲覧・史跡巡見等の作業を行いつつ、研究報告を行った。研究最終年度として、データベースの校正作業を行った。四年にわたる作業により最終的に作成したデータベース及び撮影したマイクロフィルムは以下のとおり。データベース明実録中琉関係記事データベース清実録中琉関係記事データベース海東諸国記テキストデータベース石本家文書目録データベース長沼文庫目録データベース松木文庫目録データベース古賀文庫目録データベースマイクロフィルム鹿児島大学付属図書館所蔵玉里文庫長崎県立図書館所蔵近世環シナ海域交流関係史料本年度は四年間の研究期間の最終年度にあたり、研究の総まとめを行った。データベース明実録中琉関係記事データベース清実録中琉関係記事データベース海東諸国記テキストデータベース石本家文書目録データベース長沼文庫目録データベース松木文庫目録データベース古賀文庫目録データベースマイクロフィルム鹿児島大学付属図書館所蔵玉里文庫長崎県立図書館所蔵近世環シナ海域交流関係史料環東シナ海地域間交流の研究に関する方法的序説の作成準備として平成6年7月10・11日に当該研究の重要地点たる平戸市において樺山紘一東大教授(西洋史)・深沢克巳九大助教授(西洋史)・清水宏裕九大教授(イスラム史)・辛嶋昇大正大教授(インド史)及び当研究代表者川勝が1618世紀の世界・海洋地域間交流に関するシンポジウムを開催した。地域間交流がヒト・モノ・金銀貨幣の動きとされるが、外国貿易と文化交流を中心とした海洋世界・港町相互間の様々な交流関係の事例が指摘された。次に当該重点領域研究の中心が歴史情報の機能的収集・利用を目的としてデータベースの作成にあるため、各研究分担者の所属研究機関・大学所蔵の関連文献目録・資料文献目録等を作成し、併せて福岡県立図書館の調査を行なった。また、研究代表者・分担者は当該重点領域研究の総括班及び環シナ海地域間交流研究の他班の研究会に出席して、研究の情報交換を行い、当計画研究推進上の研究視角を確認した。以上の研究活動の結果、琉球・沖縄の対外関係が環シナ海の地域間交流の一環にあり、それが中国と交流した主路たる華中福建・台湾との関係だけでなく、その北方にある華中江蘇・浙江さらには朝鮮半島。済州島とも交流があったことが重視されるべきであり、環シナ海全体の中での琉球。沖縄の位置が検討される必要のあることが確認された。なお、具体的な当研究班の課題としては、九州大学所蔵資料中石本家文書や元田家文書が薩摩藩の九州・日本本土と琉球・中国との地域交流に関する重要史料群であり、今後これのデータベース化が企画される。中国江蘇・浙江及び朝鮮と琉球沖縄・九州との地域間交流に関する中国・朝鮮文献史料のデータベース化も鋭意推進される。こうした研究は次年度で展開されるが、その計画が具体化されたことも本年度の研究実績の重要な点である。本年度は環東シナ海地域間交流史-中国江蘇・浙江・朝鮮-班の研究期間の二年目として、研究・作業の日程は具体的な段階へと進んだ。先ず、前年度からの調査に基づき、島原松平文庫の撮影・焼き付けを行った。このほか、九州大学九州文化史研究所所蔵の松木文庫・古賀文庫・長沼文庫の調査を行い、その目録・画像データベース化についての検討を行った。同所所蔵の石本文庫についても目録データベース化の目途がついた。九州各県所蔵の中琉関係著書・論文目録データベースについてはカード作成を行い、遂次データ打ち込み作業を推進中である。また、中国側漢文史料としての『明実録』・『清実録』の中琉関係記事のデータベース化は、該当記事のピックアップが終了し現在データの打ち込み作業が進行中である。上記の作業と並行して三度の研究会を行い、調査・研究の報告及び作業の方法論等を検討した。

特に史料の画像データベース化がテーマとなった三回目の研究会は、次年度以降の作業の方法論的準備作業と位置付けられる。このほか、平成七年九月二九・三〇日には、当班研究代表者川勝が九州華僑・華人研究会と合同で「環東・南海地域間交流と長崎」をテーマとしてシンポジウムを開催した。ここでは、斯波義信国際基督教大学教授(中国史)の基調講演と生田滋大東文化大学教授(東南アジア史)・原口泉鹿児島大学助教授(日本史)・姫野順一長崎大学教授(西洋史)等のコメントに基づき、中国・東南アジア・日本を結ぶ様々な交流の在り方が討論された。本年は3年目にあたり、具体的作業の最終段階に入った。本年度は、前年度に引き続き、史料のマイクロフィルム撮影及びデータベースの打ち込み作業を行った。マイクロフィルム撮影については、長崎県立図書館所蔵「近世環シナ海域交流関係史料」・鹿児島大学所蔵「玉里文庫」・鹿児島尚古館所蔵中琉関係資料の撮影を行った。また、データベースとしては、「明実録中琉関係史料データベース」・「清実録中琉関係史料データベース」・「明清海防書地理外紀琉球史料データベース」の打ち込みを終了し、校正の段階に入った。「中琉関係著書論文目録データベース」・「九州大学九州文化史研究所所蔵石本文庫目録データベース」についてはなお打ち込みが続いており、完成は来年度になる予定である。また、国立故宮博物院刊行『宮中档各朝奏摺』中琉関係記事データベースについて本年度に完成させる予定であったが、史料の検出とサンプルの作成にのみ終わってしまい、これもまた完成は来年度にもちこされた。研究成果の中間報告については、研究班内の研究会を3回行った他、6月に鹿児島で「南九州と琉球・中国・朝鮮」と題して、9月に長崎・平戸で「環シナ海地域間交流と平戸・長崎」と題して、当研究班主催の総合研究会を行った。その際、鹿児島尚古集成館・鹿児島県史料編纂質・平戸市史編纂室などからも報告者を招き、研究交流を深めると同時に、史料・史跡などの閲覧見学に便宜をはかっていただいた。本年度は四年間の研究期間の最終年度にあたり、研究の総まとめを行った。川勝班は福岡・佐賀・鹿児島・宮崎及び山口県の大学に勤務する中国史・朝鮮史及び日本史研究者によって構成されているため、九州山口に所在する環シナ海地域間交流に関する史料情報を輯集し、その中から琉球・沖縄史料を確認することを主要な目的としてきた。なお、テキスト・データベースとしては、朝鮮史・日本史研究者が「海東諸国記」、中国史研究者が「明実録中琉関係記事データベース」・「清実録中琉関係記事データベース」を作成し、さらに日本史研究者が「長沼文庫目録データベース」・「石本家文書目録データベース」などを作成した。研究会としては総括弧・文物班との共同作業で、鹿児島・長崎・平戸等において、史料閲覧・史跡巡見等の作業を行いつつ、研究報告を行った。研究最終年度として、データベースの校正作業を行った。四年にわたる作業により最終的に作成したデータベース及び撮影したマイクロフィルムは以下のとおり。データベース明実録中琉関係記事データベース清
多点リアルタイム地震観測データを用いた地震防災システムの実用化

本研究では、宮城県を中心に公共建築物等に展開したリアルタイム地震観測網の観測データに基づき、設置建物の構造ヘルスモニタリング'(SHM)と早期地震警報(EEW)に基づく即時防災情報の予測モデリングの向上により地震防災システムの実用化に向けた検討を行った。SHMに関しては、東日本大震災を経験した建物の長期にわたる連続観測データに基づく、大震災時の挙動の分析や被災前後の振動特性の振幅依存性や季節変化に関する新しい知見を得た。EEWに関しては、前線波形情報を用いた即時地震動予測法として同化手法やRVMに基づく法の検討を行った。これらの研究成果を国内外で発表するとともに、地震防災教育で活用した。研究代表者らは、これまでに宮城県域を中心に複数の建物に設置してきたリアルタイム地震観測装置から東北大学に伝送される観測情報を有効活用するためにデータの共有化システムを構築して運用を行い、100万とし仙台や内陸部の都市や産業地帯を対象に構造ヘルスモニタリング機能を有する早期地震警報システムの実用化とその運用に向けた活動を行ってきている。本研究課題では、頻発する余震の観測データの蓄積や東北地方太平洋沖地震の本震データを用いたリアルタイム地震動予測法の確立検証を行うとともに、前線観測点の波形情報を用いた高精度地震動予測のための地震動観測点間の伝達特性の分析と地盤構造の検証、および建物のシステム同定技術の向上とシステム共有化を行い、地域の地震防災への貢献を目指すものである。平成26年度は、通常モードと地震モードの並行機能を有するシステムの構築として観測システムの通常時と地震発生時の観測データを東北大学災害科学国際研究所に設置されるPC画面上で表示するソフトを開発した。また緊急地震速報との連動システムの開発として、観測地域における緊急地震速報が発令されるときに、観測システムの表示画面に緊急地震速報の震源位置、地震規模、各観測地点の予測震度などを地図上で表示するソフトを開発した。以上の研究成果に関して、第14回地震工学シンポジウムでのシステム展示紹介や、研究集会「揺れの即時予測システム:更なる高度化と新しい展開」における研究発表、第5回アジア地震工学会議での前線観測点の波形情報を用いた高精度地震動予測法の研究発表などを行った。本研究課題は、研究代表者らが、宮城県域を中心に複数の建物に設置してきたリアルタイム観測装置から東北大学に伝送される観測情報を有効に利活用し、地震防災システムとして実用化することを目的に、東北地方太平洋沖の本心データや頻発する余震データを用いたリアルタイム地震動予測や建物の振動特性に関するシステム同定技術の向上とシステム共有化を目指している。平成27年度は、まず、通常時振動特性の常時モニタリング機能の実現として、通常時の各観測点連続観測データに基づき、建物の固有振動数の日変化、季節変化等の振動特性を分析した。建物の固有振動数の温度依存性について、RC造とS造の構造種別による違いや方向による違いに関する研究成果をまとめた。次に、地震時観測データの解析及び建物システムの同定と損傷予測として、地震観測システムを設置した建物の振動特性、さらに大地震時には、振動特性から推定される建物の損傷度をリアルタイムに評価するシステムを開発に取り組んだ。建物オンラインへルスモニタリングシステムを構築し、建物内に設置した複数の地震計で得られるリアルタイム加速度波形データからシステム同定を行うプログラムの検討を行った。また、建物振動モデルからの動的縮約モデルと観測データの突合せにもとづく、建物の振動モデルの精度向上に繋げるための検討を行った。さらに、前線波形情報を用いたリアルタイム地震動予測手法の開発として、震源により近い観測点や伝播経路の途中にある観測点の波形情報(前線波形情報)を直接利用して、S波到来の前に高精度な地震動予測を行う手法の開発を行った。関連ベクターマシン(RVM)や同化手法用いたリアルタイム地震動予測法を用いた手法の開発を行った。研究成果については、米国地震学会や日本地震工学会における招待講演、および早期地震警報に関する研究集会や自然災害科学研究集会等で研究発表を行った。当初の計画通り、観測システムの通常時(定時サンプリング)と地震発生時(イベントサンプリング)の観測データを用いた観測情報の利活用システムの開発と観測データの分析を行うとともに、伝播経路の途中の観測情報(前線観測情報)を用いたリアルタイム地震動予測の開発を行った。地域版リアルタイム地震観測システムとその利活用に関する全体像は、2015年米国地震学会での招待講演と2015年地震工学会の国際セッションにおける招待講演を行った。通常時の建物の振動特性の常時モニタリング機能を実現するとともに、これまで蓄積された観測データを用いた研究成果として、建物の固有振動数の温度依存性に関する分析(構造種別や方向別の分析)をまとめ研究論文としてまとめ発表を行った。地震時観測データについては、観測建物の振幅依存の振動特性について分析するとともに、建物のオンラインヘルスモニタリングシステムを開発した。蓄積された過去の観測データを用いた建物の振幅依存性を分析した。特に、東北地方太平洋沖地震の記録を用いたシステム同定、および震災前後、震災後の耐震改修前後における振動特性の変化を分析し、研究発表を行った。前線波形情報を用いた早期地震警報のためのリアルタイム地震動予測高精度化の研究として、関連ベクトルマシーン(RVM)を用いた手法の提案と過去の観測データを用いた適用性の検証は、査読論文として採択に至った。また、同化手法に基づくリアルタイムスペクトル予測の検討を行い研究会での発表とともに、論文発表を行った。

本研究は、宮城県域を中心に岩手県と山形県の公共建築物等に設置にしてきたリアルタイム地震観測装置から東北大学に伝送される観測データを蓄積するとともに、これらを有効に活用し、100万都市仙台や内陸部の都市や産業地帯を対象に高精度な早期地震警報の提供と合わせて設置建物の構造ヘルスモニタリングを行うべく地域の地震防災システムとしての実用化に向けた検討を行っている。平成28年度は、これまでの蓄積された常時微動観測データや地震観測データに基づき建物の振動特性の季節変化や振幅依存性に関する研究や振動モデルの検証を行うとともに、各階の相対変形量や構造部材の応力推定による建物の即時損傷度評価システムを開発した。特に、東日本大震災を経験した建物の長期にわたる連続観測データに基づく、大震災時の挙動の分析や被災前後の振動特性の振幅依存性や季節変化に関する新しい知見を得るとともに、耐震補強に伴う振動特性の変化や、構造種別ごとの分析として、鉄筋コンククリート造・鉄骨造・プレキャストコンクリート外枠補強建物などの振幅依存性に関する分析を行った。また、リアルタイム地震防災のために、同化手法や関連ベクターマシーン(RVM)に基づく即時地震動予測法の検討、および地盤構造や建物のシステム同定などの解析に基づくモデリングの向上により地震防災情報を即時発信するための基礎検討を行った。さらに、リアルタイム観測システムを活用した中学生や高校生への地震防災教育を実施した。これまでの研究成果を「地震のリアルタイムモニタリングと情報の利活用」に関する研究集会や世界地震工学会議等国内外の研究集会や学会で発表するとともに、開発してきたリアルタイム地震観測システムの海外展開を行っているモンゴル国ウランバートル市で技術指導を行うとともに工学系高度教育プログラムの一環として招待講演を行った。本研究では、宮城県を中心に公共建築物等に展開したリアルタイム地震観測網の観測データに基づき、設置建物の構造ヘルスモニタリング'(SHM)と早期地震警報(EEW)に基づく即時防災情報の予測モデリングの向上により地震防災システムの実用化に向けた検討を行った。SHMに関しては、東日本大震災を経験した建物の長期にわたる連続観測データに基づく、大震災時の挙動の分析や被災前後の振動特性の振幅依存性や季節変化に関する新しい知見を得た。EEWに関しては、前線波形情報を用いた即時地震動予測法として同化手法やRVMに基づく法の検討を行った。これらの研究成果を国内外で発表するとともに、地震防災教育で活用した。当初の計画どおり、観測システムの通常時(定時サンプリング)と地震発生時(イベントサンプリング)の観測データを東北大学災害科学国際研究所に設置されるPC画面上で表示するソフトを開発した。また、卓越周期及び建物システムの固有周期の変動を画面で表示し変動を直観的に把握するためのオンラインシステム同定技術の検討を行った。観測地域における緊急地震速報が発令されるときに、観測システムの表示画面に緊急地震速報の震源位置、地震規模、各観測地点の予測震度などを地図上で表示するソフトを開発した。
固体高分子形燃料電池内での水分凍結挙動の可視化

氷点下での固体高分子形燃料電池の起動特性に及ぼす起動前残留水分量ならびに運転条件の影響を実験的に明らかにするとともに、電池内の凍結機構に関する考察を行った。得られた主な知見は以下の通りである。1.セル内水分量がある程度以上ある場合には、冷却中に凍結が起り、低温起動時問が極端に短くなる。ここで、冷却中の凍結は、赤外線サーモグラフィーによる熱画像、またはセル抵抗の変化から検地することが可能である。本実験では冷却中に凍結が起こる水分量の閾値は約1mg/cm^2であった。このことより、低温起動においてはその停止条件、すなわち運転停止後のセル内の水分管理が重要であると言える。2.低温起動から生成水凍結開始までの時間は拡散層の構造の違いによる影響を受け、起動温度-10°C程度では、凝縮水圧力及び温度が高い触媒層近傍に生成水を溜め込みやすいカーボンペーパーのほうが、生成水が拡散層側へ移動しやすいカーボンクロスに比べて生成水の凍結が遅くなる傾向があった。これは、圧力および温度が高い凝縮水が過冷却状態で保持され易いためと考えられる。一方、起動温度-20°Cでは、カーボンペーパーとカーボンクロスの凍結開始までの時間に及ぼす影響は小さくなった。これは、より低温であることでペーパーにおいても過冷却がほとんど起こらなくなったためと考えられる。3.凝縮水が、MEA-GDL界面に貯留する場合には上述した理由で凍結開始が遅くなるが、凍結が生じると短時間で運転不能となるのに対して、GDL内に広く浸透する場合は、徐々に凍結層が拡大しゆっくりと電圧低下する。温度上昇領域の発達の程度に応じてこの両者の使い分けをすることが性能改善の鍵と思われる。氷点下での固体高分子形燃料電池の起動において、生成水の凍結が発電停止を引き起こす機構を明らかにするために種々の計測を行った。1.多孔質体であるカーボンペーパー内の水分の凍結は、赤外線サーモグラフィにより高温領域の伝播として可視化することができる。これは、過冷却水の凍結時に放出される凝固熱によりカーボンペーパー温度が一時的に上昇するためであることを明らかにした。また、高温領域の発生原因としては凍結による放射率変化の影響は少ないことを確認した。2.自然給気型燃料電池において、低温起動時の急激な電圧降下と同時に、カソード面の高温領域の伝播が観察された。さらに、低温のまま解体した触媒層のカソード側表面に高温領域に対応した薄い氷の膜が観察された。これらより、低温起動時の燃料電池内では過冷却水が凍結・伝播する現象が起こることを明らかにするとともに、赤外線サーモグラフィを用いて発電中の燃料電池の凍結現象を高温領域の伝播現象として二次元的に可視化できることを示した。3.低温起動において凍結による性能低下が生じる場合では、電流密度が高くなるほど発電停止までの時間が短くなる。ここで、発電時間より計算した生成水分量は極少量であるとともに、いずれの場合もほぼ等しくなっていた。4.発電中のインピーダンス測定を行った結果、低温起動時の急激な電圧降下の際には、僅かな膜抵抗の変化に対して、大幅な反応抵抗の増加が生じることを明らかにした。これより、凍結による発電停止は、触媒層表面が氷に覆われることにより有効反応面積が減少するとともに、ガスの拡散抵抗が増加することが主な原因であると推定される。
潰瘍性大腸炎関連大腸癌発生における腸内細菌と代謝産物の関連

近年、大腸癌の発生には、種々の腸内細菌や代謝産物が関与している可能性が指摘されている。しかし、潰瘍性大腸炎における炎症性発癌機序と非炎症性腸管における発癌機序ついては、これまでに詳細な比較検討はなされていない。異なる大腸癌発癌経路において両者の機序を比較検討することで、炎症性大腸癌といわゆるsporadicな大腸癌の判別が可能になれば、炎症性大腸癌に対して行われている大腸全摘を受ける患者を減らすことが可能となる。これは、医療費の削減にもつながり、将来性のある極めて重要な研究であると考えている。
オカヤドカリの「車体感覚」を伴った道具使用に関する研究

ヤドカリは外部由来の貝殻を自らの身体を扱うように巧みに背負いながら歩行している。貝殻は身体に最適なものばかりでなく様々な形状のものを扱うことが可能であることから、その貝殻の大きさをヤドカリが知覚していることを想定できる。そして、申請者らによる研究によりヤドカリがそのような身体の知覚が可能であることが示された(Sonoda et al, 2012)。本研究は以上を発展させ、ヤドカリの「車体感覚」(道具使用時の身体知覚)を検証するものである:(1)ヤドカリの車体操縦を行動学的実験によって示す(2)ヤドカリの車体感覚を成立させる知覚情報を明らかにする。学術的な特色としては、動物行動学において“拡張身体の知覚"という観点は皆無であり、本研究は新しい視座を与えるものである。また道具使用に関して、車体感覚に着目した点においても新規性がある。当該年度はとくに(1)の車体操縦に絞って研究を実施した。また、その基礎研究にあたる内容を雑誌論文(1件)、国際会議(1件)、で報告した。発表内容は、ヤドカリにおける通過可能性の知覚に関するものである。間隙通過のときに、間隙と(貝殻を含む)身体の大きさの大小関係が重要になる。実験では、「間隙の大きさ」と「貝殻の大きさ」を条件にして検証した。この通過可能性の知覚がヤドカリにおいて可能であることを実証した実験について研究発表を行った。また、琉球大学熱帯生物圏研究センター西表施設において、ヤドカリの車体操縦に関する実験を行った(平成24年8月初旬、平成25年3月初旬)。初回の実験においては、貝殻と異なり車体操作はヤドカリにとって非常に違和感を与えるものであることが判明した。二回目の実験において、車体の設計を変更することでヤドカリの違和感を減ずることができ、実験で検証できる準備が整った(第27回人工知能学会にて発表予定)。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
物理モデル型と情報処理型の混合NNによる低線量放射線ストレス応答の推定と制御

細胞の低線量放射線ストレス応答と機構は、生体の組織、器官、個体にどのような影響を与えているのか?本研究の目的は、組織、器官、個体の基本構造である「3次元細胞群」において、「細胞レベル」で、「低線量放射線ストレス応答の時空間動態」を推定・制御することである。そのために、物理モデル型と情報処理型のニューラルネットワーク(Neural Network: NN)を組み合わせた推定モデルと、所望の放射線ストレス応答を生成するための放射線照射パターンを逆向き計算する制御モデルを開発する。本研究の目的を達成することで、3次元空間+時間における生体の低線量放射線影響の解析に資する知見・成果が期待できる。
鉄筋コンクリ-ト柱のせん断破壊機構に関する研究

鉄筋コンクリ-ト柱のせん断伝達機構は、梁によりも一段と複雑であるために、そのせん断終局強度算定式も確立されていない。本研究では、せん断補強量、圧縮軸力、せん断スパン比を変数として、鉄筋コンクリ-ト柱の曲げせん断実験を行ない、鉄筋やコンクリ-トのひずみ測定を克明に行なうことによって、鉄筋コンクリ-ト柱のせん断伝達機構を明らかにしようとするものである。試験部分の断面は、b×D=15×27cmであり、せん断スパン比は1.1と1.5とした。主筋は6-D16を用い、せん断補強筋の間隔は72mmと一定で、4φと9φを用いた。主筋には溝を堀ひずみ分布を克明に測定した。主筋のみの曲げ試験を行ない主筋の断面係数を求めておき、柱の実験から得られた主筋ひずみから主筋のダボせん断力を計算できるようにした。実験結果より得られた結論は、次のとおりである。(1)鉄筋のダボせん断力はわずかであるが、せん断力の増加に伴ってその有効長さが変化する。(2)対角にせん断ひび割れが生じたときには、コンクリ-トの負担せん断力は極端に小さくなり、大部分のせん断力は帯筋によって負担される。コンクリ-トが負担していたせん断力分を帯筋が負担できない場合には急激なせん断破裂を生じることとなる。(3)斜めせん断ひび割れが生じたときには、コンクリ-トの負担せん断力は徐々に減少し、帯筋の負担分は徐々に増加する。減少量が増加量を上回ったときにせん断破裂を生じるので、通常仮定されているような帯筋の降伏がせん断破壊の条件となっているわけではない。(4)材端圧縮の主ひずみの方向を考慮して仮想ア-チを設定した解析によりせん断ひび割れを推定し、さらに、せん断ひび割れ後の力を釣り合いを考えたトラス理論からせん断終局強度を求めた。せん断終局強度とせん断ひび割れ強度の大きい方がせん断強度終局強度となるが、コンクリ-トの計算値は実験結果と非常によく一致した。