hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
閉じた系でのタリウム系超伝導体の合成と物性

タリウムを含む超伝導体とくにTl_2Ba_2CuO_6(Tlー2201)について、出発物質としてBaCO_3の熱分解によるBaOを使い、試料調整過程を不活性雰囲気下で行い、金チュ-ブ中に溶封しての、閉じた系での化学量論比の制御された合成を試みた。その上で、相平衡、構造および物性の検討を行った。Tlー2201の場合、正方晶と斜方晶のものが報告されているが、本研究の結果、正方晶はTlがかなり(5%程度)欠損したものであることが判明した。Tlー2201の斜方晶構造は、Laー214と同じく、ヤ-ンテラ-的相転移より生じると一般には理解されているが、X線回折の温度変化実験からはLaー214との類似性は見られず斜方晶相は正方晶相からの相転移から生じるのではなく、Tlー2201は本来的に斜方晶であり、Tl欠損により正方晶に変化するものと理解される。また、斜方晶歪の温度変化は、YBCOやLaー214系と同様に超伝導転移温度以下で変化しなくなる傾向にあり、超伝導と格子特に斜方晶歪の程度との密接な関係を暗示している。核四極子共鳴実験において、結晶構造的にはCuのサイトは1種類しか存在しないが、2種類のスペクトルが観測される。同様のことは、アルカリ±類金属を置換したLaー214系でも観測され、これら超伝導体では、微視的にみれば、局所的環境や電子状態の異なるCuサイトが2種類存在することを示している。Tlー2201の場合、Tlサイトも結晶学的には1種類であるがやはり2種類観測される。また、CuO_2面の酸素サイトは、Laー214系では2種類観測されるのに対し、Tlー2201では1種類しか観測されない( ^<17>O核磁気共鳴実験)。このような、高温超伝導体における局所的構造や微視的電子状態の違いは、今後、高温超伝導機構との関連から興味深い問題である。
ペプシノーゲン活性化の分子機構についての蛋白化学的解析

活性化の分子機構について次のことが明らかになった。(1)活性化ペプチド上には2箇所の非常に切断されやすいペプチド結合がある。一つは約50残基の活性化ペプチドの中間部(Iーsite)であり、他の一つは活性化ペプチドとペプシンを結んでいる所である(Pーsite)。(2)ペプシノーゲンは塩酸により急速に構造変化を起こし活性中心を露出する。このあと活性中心とI-site、さらにP-siteが接近する。モデル的に表現すると、不活性型ペプシノーゲン→α型→β_2型→β_1となる。β_2型で活性化ペプチドが切断されると中間体が、β_1型のときはペプシンが生じる。(3)活性化反応は分子内反応と分子間反応が混在している。I-siteの切断は分子内反応では起こりやすいが、分子間反応では非常に起こりにくい。P-siteの切断は逆であり分子間反応で起こりやすい。(4) I-site、P-siteはペプシノーゲンの分子種により多少のずれがあり、必ずしも相同の場所ではない。ヒトペプシノーゲンの主要アイソザイム成分を用いて活性化反応を解析した. N末端47残基の活性化ペプチドの一次構造決定を行うとともに,活性化のときの切断部位を詳細に調べた.各アイソザイム単独での活性化はペプシノーゲン→中間体→ペプシンの順に進行し, 2段階反応であった.更に外から過剰のペプシンを加えた反応と,またペプスタチンを加えた反応においては,条件を選ぶことによりペプシノーゲン→中間体,ペプシノーゲン→ペプシンの両反応をそれぞれ選択的に行なわせることができた.ペプシン生成Fの切断部位はどのような条件下でも常にLeu47-Val48であったが,中間体生成時には分子内反応ではLeu23-Lys24,分子間反応ではAsp25-Phe26で切断がおこり,反応の違いにより2種類のものが生じることが明らかになった.活性化ペプチド上には一次構造上多くの切断され易い箇所があるにもかかわらず,このような極めて限定的なかつ反応条件で異なる切断はペプチドの立体構造が大きく関与していると考えられた.これらの特に一次構造決定のためにマニュアル・エドマン法を改良し,常時10.1nmolでの解析を可能にした.この研究課題の最終年度として、ペプシノーゲン活性化について反応の分子モデルを作製した。ペプシノーゲンは不活性前駆体として生合成され、胃の分泌課粒内に蓄積する。胃腔内に分泌されると、同時に他の細胞より分泌された塩酸と出会い、この後活性化反応が進行する。塩酸によりペプシノーゲンをとりまく環境は非常に低いpHとなり、ペプシノーゲン自身大きな構造変化をおこす。このとき活性中心が露出し、ペプシノーゲンのN端部約50残基の活性化ペプチドを切断遊離する。この反応は自己触媒的に(分子内反応によって)進行する。その結果ペプシンが生じるわけであるが、ペプシンは残っているペプシノーゲンを攻撃し活性化ペプチドを切断遊離する。この課程は分子間反応であり活性化反応が迅速に進行するために必須である。
運動情報の処理と視知覚の維持・安定化機構の統合

本研究では、視対象の見え方が不安定となる条件下(具体的には、左右眼で異なる画像の呈示を行う視野闘争事態)で、その周囲への動的な刺激の呈示が視知覚を安定化させる要因の1つであることを発見し、どのような動的な刺激の特性がそのような我々の視知覚を安定化させる効果をもたらしているかを検討した。これにより、これまで無関係と考えられていた視知覚を安定させる機構と動的な刺激の処理(運動情報の処理)機構とが関連していることを示した。本研究の目的は、視知覚の安定化機構を心理物理実験により解明することである。特に視知覚の安定化に運動情報の処理機構が関係しているとの新たな仮説を立て、このことを1つの刺激に複数の見え方が存在する多義的刺激(特に視野闘争事態)の知覚特性の研究から検証を行った。左右眼間で異なる刺激を呈示すると左右眼間での知覚の入れ替わる視野闘争という現象が生じるが、この知覚の入れ替わりは周囲に動的な刺激を呈示することで起こりにくくなることを発見した。また、この効果は左右眼交互に呈示した場合の方が、左右眼同時に呈示した場合よりも強くなることがわかった。本年度は特に、周囲刺激を動的な刺激ではなく、単発のフラッシュ刺激とし、結果を比較することで、この知覚の入れ替わりを遅くする原因について検討した。結果として単発フラッシュでは、知覚の入れ替わりを遅くする効果はほとんどなく、むしろ知覚の入れ替わりを早くしており、動的刺激の場合とは異なることが示された。これは単発フラッシュによってもたらされる網膜像の一過的な変化ではなく、動的な情報(運動情報)が知覚の入れ替わりを遅くする原因となっていることを示唆している。このことは日常場面において左右眼像が異なり視野闘争が起きうるような場面で、それが生じないのは網膜像に含まれる動的な情報が視野闘争による知覚の入れ替わりを抑制し、視知覚が安定したものとなっていることを示した。また、当該研究の成果を関連学会で発表し、現在、これらの成果をまとめ、視覚研究についての国際誌に投稿中である。本研究の目的は、人間の視知覚の安定化機構を心理物理実験により解明することである。研究代表者は視知覚の安定化に運動情報の処理機構が関係しているとの新たな仮説を立て、このことを1つの刺激に複数の見え方が存在する多義的刺激の知覚特性の研究から検証した。本年度は特に、左右眼に異なる刺激を呈示したときに左右眼刺激間での知覚の入れ替わりが生じる視野闘争事態への運動情報が視知覚の安定化に及ぼす影響について検討した。実験手続きとしては、視野闘争を生じる刺激の周囲を取り巻くようにランダム・ドットで構成されたリング状のノイズ刺激を呈示し、そのノイズ刺激を時間経過とともに入れ替えることで動的な変化を引き起こした。その動的なノイズ刺激の有無、また、そのノイズ刺激のタイプによって視野闘争刺激の一方の眼の刺激が知覚される時間が影響されるか検討した。実験の結果、以下の結果が得られた。知覚時間は動的なノイズ刺激の呈示によって、静止したノイズ刺激、ノイズ刺激を呈示しないときよりも長くなった。また、両眼に動的ノイズ刺激を呈示した場合よりも左右眼に交互に呈示した場合の方が知覚時間を延ばす効果が強かった。知覚状態に同期させて動的ノイズ刺激を呈示した場合、動的ノイズと同期した知覚状態の知覚時間が長くなった。このような知覚時間の延伸を引き起こす最適な動的ノイズ刺激の時間周波数や両眼間でのランダム・ドットの相関の程度などについても継続的に実験を行い検討している。本年度までの結論としては、視野闘争事態では周囲の動的ノイズによって、現在の知覚状態が維持されやすくなることがわかった。このことは、現実場面において左右眼で不一致となり視野闘争が生じうる条件においても視野闘争が生じない理由として、周囲の運動情報によって知覚が維持されるために視野闘争生起が抑制され視知覚の安定化がなされている可能性を示唆している。年度当初の実験の開始が遅れてしまい、当該年度では研究成果として発表が可能となるまで実験データを集めることができなかった。しかし、現在は実験計画も順調に進んでいる状態にある。現状では、視野闘争時において動的刺激によって一方の眼の刺激の知覚が維持されることはわかっているが、それが比較的低次な左眼か右眼かといった一方の眼の刺激の知覚のみに影響するのか、それとも、より高次な刺激の表象を維持しているのかわかっていない。このため、両眼間でグルーピングした知覚や誤結合された知覚が動的ノイズ刺激によって延伸されるかを検討することで動的な刺激が高次な刺激の表象の維持に影響しているのかを検討し、知覚状態の維持への運動情報の影響についてモデル化を試みる。また、本年度の研究により視野闘争時には動的ノイズ刺激により知覚状態が維持されることは明らかになっているが、一般的な多義図形刺激においてそれが生起するかはわからない。

動的ノイズ刺激による知覚状態維持への影響は視野闘争事態のみに特有の可能性があるため、視野闘争と多義図形刺激観察時の知覚状態維持・安定化への運動情報の影響に違いがあるのかを検討する。本年度予算において、実験機器等は充足したため、主に実験を遂行する上での実験参加者への謝金や、成果公表のための誌上発表の費用・学会等への参加費用として使用する。
熱産生組織・褐色脂肪の機能と増殖の調節因子に関する研究

代謝性寒冷馴化の特性である非ふるえ熱産生(NST)の主要発現部位である褐色脂肪組織(BAT)は寒冷馴化によって著しい細胞増殖と機能亢進を起こす。その主な調節は交感神経のノルアドレナリン(NA)、種々のホルモンによって多因子的に行われている。本研究では膵ホルモン・グルカゴン(G)についてさらに検討を進め、また細胞膜糖脂質のガングリオシドの増殖因子としての可能性について検討した。1.ラットBATのGレベルは血漿の3ー4倍高い値であり、また背頸部では肩甲骨部より高かった。寒冷馴化、急性寒冷暴露、非温度性ストレス(拘束)はいずれもBATーGレベルを上昇させた。2.NA投与によってNSTを最大に発現させると、同時にGの分泌も刺激され、その反応は寒冷馴化によって促進し、またBATのGレベルも上昇した。3.ラットBATのinvivoでのNAおよびGによる熱産生は寒冷馴化によって促進するが、in vitroでは寒冷馴化によって寧ろ反応は低下することが示された。この現象はアデノシンによる抑制によるものではなかった。しかし別に行ったモルモットのBATでの実験ではin vivoの結果と同様に寒冷馴化による反応の促進がみられた。4.1日6時間の寒冷暴露を4週間行う間欠的反復性寒冷暴露は4週間の持続的寒冷暴露と同程度の寒冷適応能を発現させ、BATのグルカゴンレベルを上昇させた。5.BATのガングリオシドレベルは寒冷馴化、累代寒冷飼育によって上昇させた。また成熟ラットに比べてBATの体重当たり重量が大きく、代謝活性の高いことが知られている生後4ー14日のBATのガングリオシドレベルが高いことが見い出された。以上の結果はグルカゴン、ガングリオシドがBATの増殖と機能の調節因子として働いていることを示唆する。代謝性寒冷適応の特性である非ふるえ熱産生(NST)の主要発現部位は褐色脂肪組織(BAT)であること,またその主要調節因子が交感神経のノルアドレナリン(NA)であることが明らかにされている.しかしBATにおけるNSTの促進がNA以外にも副腎髄質ホルモン・アドレナリン,甲状腺ホルモン,副腎皮質糖代謝ホルモンなどによって多因子的に調節されていることが示されている.我々は膵ホルモンのグルカゴン,インスリンがまたBATの機能調節にとって重要であることを示唆する一連の実験をこれまで行ってきた.本研究ではさらにBATにおける膵ホルモンの意義,またBATの増殖の調節因子としてのガングリオシドについて検討することを目的とした.1.ラットBATのグルカゴンレベルは血漿レベルの34倍高い値を示した.また背頸部BATが肩甲骨間BATより高い値を示し,部位による不均一性がみられたが,この結果はグルカゴンが高レベルでBATの機能調節に与っていることを示唆している.寒冷馴化,急性寒冷暴露,非温度性ストレス(拘束)はいずれもBATグルカゴンレベルの上昇をもたらした.2.BATのNAレベルは出生直後のラットでは底く,その後急増して生後一週間で成体のレベルに達した.一方BATグルカゴンは出生直後から高値を示しており,グルカゴンが出生直後よりBAT機能の調節に関与していることが示唆された.3.NA投与は血漿グルカゴンレベルを上昇させ,その程度は寒冷馴化により促進した.この結果はNSTの促進に少くともNAによって放出されたグルカゴンが協調的にかかわっていることを示すものと考えられる.4.膜成分としてのガングリオシドは細胞機能に種々の役割を果しているが, GM_3がBATの主要なもので,寒冷馴化によりそのレベルの上昇することを示した.

さらに種々のNST促進条件下(反復ストレス,間欠的寒冷暴露など)での検討を進める予定である.代謝性寒冷馴化において促進する非ふるえ熱産生の主要部位・褐色脂肪組織(BAT)の細胞増殖と機能亢進に関与する因子としての膵ホルモンのグルカゴンと膜糖脂質のガングリオシドの意義について前年度に引き続き主にラットで検討を加えた。1.ノルヲドレナリンを投与して非ふるえ熱産生を最大に発現させると、同時にグルカゴンの分泌も刺激され、その反応は寒冷馴化によって促進された。さらにBATのグルカゴンレベルも上昇しその上昇度は寒冷馴化によって変化しなかったが、寒冷馴化によって上昇していたBATグルカゴンレベルは温暖対照群より高いレベルも維持した。2.BATの細切標本の酸素消費を酸素電極法で測定した。ノルアドレナリン、グルカゴンはともにBATの酸素消費を増大させたが、寒冷馴化によってその反応はむしろ低下するという、in vivoの結果とは逆の結果が示された。しかし別に行ったモルモットの実験ではin vivoと同様に、寒冷馴化によってノルアドレナリン、グルカゴンに対する反応の促進がみられた。またラットの実験でアデノシンによる抑制の可能性を検討する目的でアデノシン・デアミナーゼで予め処理したが効果はみられなかった。3.1日6時間の寒冷暴露を4週間行う間欠的反復性寒冷暴露は4週間の持続的寒冷暴露と同程度の寒冷適応能をもたらし、またBATのグリカゴンレベルを上昇させることが示された。4.BATのガングリオンドレベルは寒冷馴化によって上昇するが、また累代寒冷飼育(37世代)によっても上昇した。BATの体重当り重量、代謝活性が成熟時に比べて高いことが知られている生後4-14日の褐色脂肪組織ガングリオシドレベルは成熟12週齢のレベルに比べ高い値を示した。以上の結果はグルカゴン,ガングリオシドがBATの増殖と機能の調節因子として働いていることを示唆するものといえる。
創造的問題解決における収束ツール開発と心理メカニズムの検討

本研究は、創造的問題解決における心理メカニズム解明を目的として研究を実施した。本目的を達成するために、ブレインストーミング法(BS法)を代表とする集団的思考の方法を気軽に体験し、学習することのできるカードゲームを開発し、ストレス軽減と認知的対処方略を理解することのできる心理データの取得を行った。BS法がアイデア創出だけでなく、抑うつ感の軽減を促進すること、制御欲求の高い被験者は状況をより改善するように努めていることを確認した。本ツールの思想は、アイデア創出に関わるアブダクションを基本原理とし、ブレインストーミング法を代表とする集団的思考の方法を気軽に体験し、学習することのできるカードゲームにプログラミングすることにあった。本ツールを使用することで、仮説的推論中のストレス反応と認知的対処方略のメカニズム解明に重要な手がかりを発見した。●研究の具体的内容:本年度は、本カードゲームの基本原理となる4つのルールを集団思考法あるいは集団心理療法に適用するための活動を行った。具体的には、国際力動的心理療法研究会第18回年次大会を宮城学院女子大学において開催し、災害臨床プログラム(Disaster Clinical Program; DCP)として、東日本大震災による心的外傷の予防・治療のための心理的支援を行った(2012年9月1日(土)ー3日(月))。その中で、市民参加型のワークショップ「アゴラ」の一つとして、ストーリー・メイキング・グループ(Story Making Group; SMG)「震災を体験した自分の物語を紡ぎ、他者の物語と出会う」を実施した。このSMGは、体験・記憶・傷つきを自分一人では触れられずに心の中に抱え込むしかなくなっている人たちの心の働きを取り戻すことを目的としている。●研究の意義:本研究の最大の特色は、東日本大震災の災害臨床プログラムの一つとしてSMGを連携開発し、ブレインストーミング法による心的外傷の予防・治療のための心理的支援を行ったことが意義深い。●研究の重要性:本研究で用いた集団思考ツールは、独創性が高く、創造的問題解決の基本原理を臨床応用した手法である。このようにして開発されたSMGは、発散的思考と収束的思考を含む集団思考のための新たな発想支援ツールとしての可能性を秘めている。H25年度は、H23-H24年度に実施した研究成果のまとめと今後の課題について成果報告を行った。第一に、「ブレインストーミング法習得のためのカードゲーム開発とストレス軽減およびルール学習効果の検討」として、アイデア創出時の脳内活動メカニズム解明のための予備実験により、ブレインストーミングが言語や記憶処理を実行する課題であることが示唆された。第二に、共同研究者の池田和浩(尚絅学院大学)により、「楽しいときには良いアイデアが生まれるのか?」ということに関して、思考時間の長さが創造的思考の生成を促すことが報告された。第三に、研究協力者の南学(三重大学)により、「クリティカルシンキングを促すゲーミング教材の開発と評価」として、新しいゲーム教材による論理的な理解と創造的態度形成への興味深い結果が示された。以上のとおり、本課題研究では、創造的問題解決(CPS: Creative Problem Solving)場面における集団発想のルールを再構造化し、ゲームにプログラミングすることによって、仮説的推論中のストレス反応や認知的対処(原因帰属、心的努力)の仕方を明らかにすることを主たる目的とした。それにより、ゲーム教材の開発と評価に留まることなく、創造的問題解決場面における効果的な学習支援の在り方を提言した。本研究目的は、科研費(H21-H22)「カードゲーム方式ブレインストーミング法によるストレス軽減効果による研究(研究代表者:西浦)」の研究実績に基づくものであり、アイデアプラント開発チームと日本語教育専門家チームの協力を得て、研究開発を行うことで達成される。この点に関して、本研究チームは、ビジネス向けのブレインストーミング促進用カードゲームの開発経験と心理データの測定経験を活用し、ツールの設計と制作に関してフィードバックをかけ、共同研究を継続的に推進するための各自の役割とスケジュールの確認を早い段階で達成することができた。平成24年度は、カードゲーム検証実験として取得したデータの分析から得られた知見を東日本大震災における災害臨床プログラムとして臨床応用を試みた。具体的には、集団心理療法を可能にするSMGの開発に携わり、日常生活では心の中に抱え込むしかなくなっている人たちの心の働きを取り戻す集団思考のツール開発を行った。このツール開発では、ツールの臨床応用に注力したため、客観的な心理的効果測定を実施できなかった。つまり、現段階では、平成24年度の年間計画として掲げていた事項を概ね達成できた。思考ツール開発における科学的データの蓄積に留まらず、臨床応用の可能性を探ることができたという点で、一定の成果を収めることができた。本研究の初年度の計画では、カードゲームの設計と製作、スケジュールの確認、カードゲーム検証実験及びその効果測定、研究の中間報告を実施することとした。また平成24年度の研究計画では、カードゲーム検証実験から災害臨床プログラムへの臨床応用を試み、集団心理療法を可能にするSMGの開発に携わった。本計画の進捗状況は、概ね達成できたことを確認した。

平成25年度の年間計画は、平成23年度から平成24年度にかけて実施した研究成果の概要を取りまとめ、心理系の学会において報告することが中心となる。具体的には、過去の研究課題を早急に取りまとめ、研究分担者間で、研究スケジュールを確認することである。次に、平成24年度の研究を継続し、SMG開発とその効果検証を行うことが考えられる。さらにブレインストーミング中の脳内メカニズムを明らかにすることで、アイデア創出を阻害する原因を追究することができる。このようなブレインストーミング中の生体情報解析のためには、脳波の周波数解析や脳波マッピングを行うための装置が必要になる。比較的早い段階で、それを実現可能な段階に到達するように、研究環境の整備を推進する。これらの研究成果の一部は、国内外の心理学会において成果報告する予定があり、継続して、ブレインストーミング中の創造的思考メカニズム解明を推進する予定である。平成23年3月に発生した東日本大震災の影響を受けて、平成23年度と平成24年度において当初予定していた物品の購入と学会活動を控え、当時の状況でできる範囲の研究活動を行った。これによって、研究経費として申請していた物品費(分析用PCとソフトウェア)と旅費(研究成果の中間報告)に関して、平成25年度に250,910円を繰り越すこととした。
トポイソメラーゼ阻害剤―環状ペプチド・トポスタチン誘導体の構造活性相関

topostatin誘導体について1)側鎖の合成、2)環状デプシペプチドの合成を検討した.1)側鎖の逆合成4つの断片に分け、各々を合成し、縮合させる方法を検討した.2-ノナンとエチルトリエチルホスホノアセテートより、a,b-不飽和エステルとし、ついで、還元、酸化により、アルデヒドを得た.ついで、Wittig反応により、側鎖の4,7-ジメチルテトラデカ-2,4-ジエノックエステルに導いた.さらに、このエステルと保護基を導入した3-ヒドロキシ-6-ブロモオクタノイック酸からケト体の検討を行った.2)環状デプシペプチドの合成逆合成で3つのアミノ酸とb-ラクトンに分けた.固相法により、FmocSerOButを固定化後、Fmoc-b-ala,ついでFmocSerOBut、さらにb-ラクトンを作用させ、Serのb-脱璃後、固相から開裂し、C-末端とO末端の分子内ラクトン化を種々検討した.3)1),2)で得られた中間体について、トポイソメラーゼ阻害活性を測定し、topostatinに比較して弱い阻害活性を示した.側鎖と3つのアミノ酸からなるペプチド鎖のカップリングの検討中である.topostatin誘導体について1)側鎖の合成、2)環状デプシペプチドの合成を検討した.1)側鎖の逆合成4つの断片に分け、各々を合成し、縮合させる方法を検討した.2-ノナンとエチルトリエチルホスホノアセテートより、a,b-不飽和エステルとし、ついで、還元、酸化により、アルデヒドを得た.ついで、Wittig反応により、側鎖の4,7-ジメチルテトラデカ-2,4-ジエノックエステルに導いた.さらに、このエステルと保護基を導入した3-ヒドロキシ-6-ブロモオクタノイック酸からケト体の検討を行った.2)環状デプシペプチドの合成逆合成で3つのアミノ酸とb-ラクトンに分けた.固相法により、FmocSerOButを固定化後、Fmoc-b-ala,ついでFmocSerOBut、さらにb-ラクトンを作用させ、Serのb-脱璃後、固相から開裂し、C-末端とO末端の分子内ラクトン化を種々検討した.3)1),2)で得られた中間体について、トポイソメラーゼ阻害活性を測定し、topostatinに比較して弱い阻害活性を示した.側鎖と3つのアミノ酸からなるペプチド鎖のカップリングの検討中である.topostatinは当薬学生物学で精製単離された側鎖に不飽和二重結合を2個含む炭素17個の側鎖をもった環状デプシペプチドである.アミノ酸側鎖にO-スルフォン基をもち、エステル結合を1個含む.トポイソメラーゼ(トポ)I&IIを阻害し、IC_<50>は13mg/mL,3mg/mLを示した.従来のトポ阻害剤と異なり、酵素に直接作用することが証明され、cleavable complexを形成し、DNAに結合しないことから、副作用の少ない抗癌剤として期待される.そこでさらに優れたトポ阻害剤を開発する目的で,次のように試みた.1.阻害活性部位の検討をするために側鎖の長さおよび種々の官能基を導入した化合物を合成し,トポ阻害活性を検討した.2.脂肪族側鎖ラセミ体の逆合成経路を検討した.種々の長鎖脂肪族酸についてトポ阻害活性を検討し、炭素鎖1820個、二重結合は12個が必要である.これにL-セリンをアミド結合し、O-sulfonate基を導入すると阻害活性が増加することが分かった.脂肪族側鎖の逆合成経路について種々検討した.topostatin誘導体について1)側鎖の合成、2)環状デプシペプチドの合成を検討した.1)側鎖の逆合成4つの断片に分け、各々を合成し、縮合させる方法を検討した.2-ノナンとエチルトリエチルホスホノアセテートより、エチル-3-メチル-2-デカノエートとし、ついで、還元、酸化により、アルデヒドを経、ついで、Wittig反応により、側鎖の4,7-ヂメテルテトラデカ-2,4-ジエノールに導いた2)環状デプシペプチドの合成逆合成や3つのアミノ酸とβ-ラクトンに分けた.固相法により、FmocSerOButを固定化後、Fmoc-β-ala,ついでFmocSerOBut、さらにβ-ラクトンを作用させ、Serのβ-脱璃後、固相から開裂し、C-末端とO末端の分子内ラクトン化を種々検討した.3)1),2)で得られた中間体について、トポイソメラーゼ阻害活性を測定した.
網羅的プロテオソーム解析による頭頸部癌早期診断法の開発

本研究では、頭頸部癌の早期発見や治療効果判定、再発の発見につながる腫瘍マーカー探索を目的とし、頭頸部癌患者の手術前後の血液および腫瘍組織を用いたメタボローム解析を行った。頭頸部癌患者17人の血清と19人の腫瘍組織をメタボローム解析したところ、血清からのメタボローム解析では、112種類の代謝産物を同定することができ、うち9種類は再発患者に特異的であった。一方、腫瘍組織を用いたメタボローム解析では、109種類の代謝産物が同定された。そのうち41種類については、正常組織と比較して腫瘍細胞に優位に増加し、15種類の代謝産物は減少していることが明らかになった。また、口腔癌に限定すると、32種類の代謝物が増加し、7種類が優位に減少していることが明らかになった。これらの結果から、メタボローム解析は、腫瘍マーカー探索に有用な実験方法であること、腫瘍特異的に詳細な差異を見出すことにより、癌種ごとの判断に有効な腫瘍マーカー発見が可能であることを示すことができた。Pathway解析では、頭頸部癌患者の血清では解糖系が高く、アミノ酸系が低い。腫瘍組織内では解糖系が低くく、アミノ酸系が高い傾向がみられた。今後も引き続き、患者からのサンプリングを行い、頭頸部癌にカテゴライズされる、口腔、中咽頭、下咽頭、咽頭の癌種ごとの特異的な代謝産物の探索および癌の進行ステージの違いによる代謝産物の増減の違いなど、より詳細で多様な実験系を組むことで、腫瘍マーカーやバイオマーカー探索をひきつづき行いたい。前立腺のPSAに代表されるように、担癌患者の血液中には様々な癌種特異的腫瘍マーカーが検出さる。抗癌剤や放射線治療、手術などの治療により、マーカー値が低下し、治療効果や再発の早期発見の指標として用いられている。頭頸部癌患者においてもSCC抗原やp53抗体など、いくつかのマーカー候補因子が同定されているが、陽性率が低く早期癌では陰性のことが多いため、腫瘍マーカーとしての実用性は乏しい。メタボローム解析では、同時に多くのサンプルを準備し、比較検討することが重要である。本研究では、短期間のうちに、計35人の担癌患者から血清と腫瘍組織、また周辺の正常組織試料を順当に得ることができ、一度に解析を行うことで、より信憑性の高い確実なデータを得ることができた。

そして、担癌患者の血清や腫瘍組織特異的な代謝産物が存在することを明らかにできた。また腫瘍部位ごとに代謝産物が異なる可能性を示すこともできた。平成23年度の研究成果では、1)メタボローム解析は腫瘍マーカー発見に有効であること、2)担癌患者の血液および腫瘍組織特異的な代謝産物が存在すること、3)癌種ごと代謝産物の増減に違いがあり、腫瘍ごとのマーカー探索が可能なことを明らかにすることができた。今後も引き続き、患者からのサンプリングを行い、頭頸部癌にカテゴライズされる、口腔、中咽頭、下咽頭、咽頭の癌種ごとの特異的な代謝産物の探索および癌の進行ステージの違いによる代謝産物の増減の違いなど、より詳細で多様な実験系を組むことで、腫瘍マーカーやバイオマーカー探索をひきつづき行いたい。本年度は1)患者からのサンプリングを行い、2)頭頸部癌にカテゴライズされる、口腔、中咽頭、下咽頭、咽頭の癌種ごとの特異的な代謝産物の探索および癌の進行ステージの違いによる代謝産物の増減の違いを解析する、3)研究成果を学術雑誌、学会にて発表する以上に対して研究費を使用する予定である
大型風車から発生した低周波振動の伝播に関する研究

昨年度の,大型風車による健康被害が報告されていない場合のデータと,本年行った,住民による健康被害に訴えが顕在化している場所でのデータの比較を行った.具体的には以下の計測を実施した.1)地元(岩手県)内の風車近傍での振動計測を実施した.岩手の場合,近隣の人家からは大幅に距離を隔てていることもあるのが,低周波騒音被害ということは聞かない.後刻実際に被害のあるところのデータとの対照用である.2)他県の風車の振動計測を実施した.こちらは人家に近接しているが,ここでも被害の報告はない.3)実際に被害の申告のある地域へ赴き,地盤振動,装置が到着したので空気振動についても計測を実施.以上の結果から,空振のFFTによる周波数分布と,地盤振動波の周波数分布の比較を行った.空中を伝播する圧力波による空振動と,地盤を伝播する地盤振動の縦波は,地盤の硬度により,伝播速度が変わるので,二つの波は同周波数で民家領域に伝播するわけではない.また,両者の間で,空振は,距離の三乗根に比例するので,減衰幅が大きい.それに対し,地盤振動は距離減衰が少ないので,伝播距離が長くなると考えられる.その結果,双方(公害のあるなし)の周波数分布に,空振は,機器の設定間違いがあり,比較できるデータを取得できなかったが,振動に関してはある周波数範囲から,周波数による振動のマスキング効果が表れると考えられる,特徴的な差異が見られることが明らかとなった.これらのうち,前半の地元及び近隣県の計測データに関しては,振動の伝播,減衰,水平/垂直方向成分の多寡についてまとめを行い,地盤状況によって上下方向の揺れ,左右方向の揺れのどちらが卓越化していることを示した.以上の成果は,第40回風力エネルギー利用シンポジウムにおいて講演発表を行っている.研究の遂行に当たり,予定の計測機を配分額の関係で入手できなかったことと,試験機により,テストを行った結果,所期の計測が実施できないことが明らかとなった.そのため,今年度後半から,研究計画を変更することになり,新たに受注生産の機器の導入を図ったため,屋外実験開始が11月にずれ込むことになった.実験は,変更した計画,すなわち屋外実験を中止し,屋外に注力することによって,空気振動と地盤人道の周波数比較を比較検討するという内容にしたため,そのとりまとめが何度内に収まらなかった.そのため,次年度前半程度まで実験の継続,および取得ミスのあったデータ点に関しての再計測を行う必要がある.以上2点,(1)装置の入手問題による実験改革の変更,(2)屋外実験の個所数を増やす,ということにより,最終年度前半程度まで計測実験が延長になる予定でsる.配分予算の減額と,試験機を借用しての試験の結果,室内実験の実行が困難になったため,屋外での計測に,新たな計測法を追加して,計画とは若干異なる視点ではあるが,今後の計画を再構築する.具体的には,昨年度後半から実施している,地盤振動と空気振動の周波数分布の差異に関する比較計測を最終年度の前半程度まで継続する.そして,空気振動が卓越する周波数と,地盤振動の地盤状況による周波数変化に関して,身体的不調を引きおこすと船舶工学の面で明らかになっている周波数値との比較を行う.現在までのところでは,空気振動は,この周波数に一致はしておらず,地盤振動の周波数分布変化領域が,この不調誘起範囲に入っていることが,目立っている.今後,極力多くのサンプルデータを収集し,被害深刻の有無と周波数分布を比較し,要因の仮説構築を目指す.大型風車は環境負荷の少なさや,新エネルギーに対する意識醸成に効果があり,普及が急速に進んでいる.設置にあたっては人家からの最低距離が定められ,風車に起因する空力騒音や機械騒音は環境騒音の範囲内に減衰する.しかし,一部で低周波騒音によるという健康被害を訴える事例も出現している.この問題に関しては,ほぼ解決していると言ってよい空震だけではなく,地盤伝播する低周波に関しての調査研究を行うべきであるが,知見するかぎりない.本研究は,この風車由来の地盤振動の伝播という視点から,風車運転に起因する低周波擾乱が,地盤の持つ物理的特性(音響インピーダンス,密度など)により,振幅・周波数にどのような影響を与えるか,フィールド調査および実験室実験の結果から一般化して示すことを目的としている.初年度は、微小強震計(精密地震計)を入手し、大型風車による振動の発生状況を確認するため、立地条件の異なる5か所の風車(出力13MW)を選定し、各風車において風車回転面を基準軸としてx,y,z方向の風車回転に伴う地盤振動の様子を、風車を基準として、そこから離れていった場合の振動の変化に関して、微小強震計(地震計)を使用して計測を行った。その結果をFFT処理して、各立地条件(砂地、土壌堆積層)における各周波数(波長)の振動ごとの増幅・減衰特性を調べた。なお、機器が特殊で、納入まで時間を要したことから、申請書類にも期したとおり、初年度は次年度以降に向けての予備試験としての位置づけといえよう。計測自体の件数は多くないが、前述の通り、機器の納入までに時間を要したことによるものであり、このことは申請書類にもあらかじめ記載してある。したがって、このように判断したものである。昨年度の,大型風車による健康被害が報告されていない場合のデータと,本年行った,住民による健康被害に訴えが顕在化している場所でのデータの比較を行った.具体的には以下の計測を実施した.1)地元(岩手県)内の風車近傍での振動計測を実施した.

岩手の場合,近隣の人家からは大幅に距離を隔てていることもあるのが,低周波騒音被害ということは聞かない.後刻実際に被害のあるところのデータとの対照用である.2)他県の風車の振動計測を実施した.こちらは人家に近接しているが,ここでも被害の報告はない.3)実際に被害の申告のある地域へ赴き,地盤振動,装置が到着したので空気振動についても計測を実施.以上の結果から,空振のFFTによる周波数分布と,地盤振動波の周波数分布の比較を行った.空中を伝播する圧力波による空振動と,地盤を伝播する地盤振動の縦波は,地盤の硬度により,伝播速度が変わるので,二つの波は同周波数で民家領域に伝播するわけではない.また,両者の間で,空振は,距離の三乗根に比例するので,減衰幅が大きい.それに対し,地盤振動は距離減衰が少ないので,伝播距離が長くなると考えられる.その結果,双方(公害のあるなし)の周波数分布に,空振は,機器の設定間違いがあり,比較できるデータを取得できなかったが,振動に関してはある周波数範囲から,周波数による振動のマスキング効果が表れると考えられる,特徴的な差異が見られることが明らかとなった.これらのうち,前半の地元及び近隣県の計測データに関しては,振動の伝播,減衰,水平/垂直方向成分の多寡についてまとめを行い,地盤状況によって上下方向の揺れ,左右方向の揺れのどちらが卓越化していることを示した.以上の成果は,第40回風力エネルギー利用シンポジウムにおいて講演発表を行っている.研究の遂行に当たり,予定の計測機を配分額の関係で入手できなかったことと,試験機により,テストを行った結果,所期の計測が実施できないことが明らかとなった.そのため,今年度後半から,研究計画を変更することになり,新たに受注生産の機器の導入を図ったため,屋外実験開始が11月にずれ込むことになった.実験は,変更した計画,すなわち屋外実験を中止し,屋外に注力することによって,空気振動と地盤人道の周波数比較を比較検討するという内容にしたため,そのとりまとめが何度内に収まらなかった.そのため,次年度前半程度まで実験の継続,および取得ミスのあったデータ点に関しての再計測を行う必要がある.以上2点,(1)装置の入手問題による実験改革の変更,(2)屋外実験の個所数を増やす,ということにより,最終年度前半程度まで計測実験が延長になる予定でsる.初年度の計測結果に対応する具体的な地盤の構成要素について学内の岩盤工学の専門家の資料をもとに.計測結果との対照を行い地盤伝播に関する初年度の仮説の検証を行う.具体的には,各風車では,同等の方向,距離においてデータを取得し,その振動の増大・減衰に関して調べる(可能であれば風車表面に加速度計を取りつけて誘起される振動と地盤振動の関連を調べたい).以上の結果から実験室実験の方向性(地盤による波面の変化)を定める.配分予算の減額と,試験機を借用しての試験の結果,室内実験の実行が困難になったため,屋外での計測に,新たな計測法を追加して,計画とは若干異なる視点ではあるが,今後の計画を再構築する.具体的には,昨年度後半から実施している,地盤振動と空気振動の周波数分布の差異に関する比較計測を最終年度の前半程度まで継続する.そして,空気振動が卓越する周波数と,地盤振動の地盤状況による周波数変化に関して,身体的不調を引きおこすと船舶工学の面で明らかになっている周波数値との比較を行う.
機能未知ホスホリラーゼ類似酵素の特性解明と有用糖質合成への応用

Halobacillus halophilus由来の糖質加水分解酵素ファミリー(GH)94に属するホスホリラーゼ様タンパク質の機能解明に役立つ可能性があると考え、隣接遺伝子にコードされているGH30サブファミリー1に属するタンパク質(HhGH30A)の機能解析を試みた。GH30サブファミリー1に属する酵素は主に動物で調べられており、β-グルコシルセラミダーゼであることが明らかとなっているが、原核生物由来の酵素については報告されていない。大腸菌コールドショック発現系を用いてヒスチジンタグが付加されたHhGH30Aを生産し、ニッケルカラムで精製した。HhGH30Aはβ-グルコシルセラミダーゼではなく、ゲンチオビオースやラミナリンのβ-1,6-グルコシド結合を分解するアノマー保持型のβ-1,6-グルコシダーゼであることが明らかとなった。これはGH30における初めてのβ-1,6-グルコシダーゼの報告例である。また、高濃度のグルコースとHhGH30Aを混合して反応を行ったところ、縮合により苦味のある二糖のゲンチオビオースが合成された。また、前年度からの継続分を含めて計14種類のGH94に属する機能未知タンパク質の機能解析を試みた。大腸菌コールドショック発現系を用いてタンパク質を生産しニッケルカラムで精製した。酵素活性を調べたところ、このうちの8種類は既知の酵素と同等の反応を触媒し、4種類のタンパク質の機能は不明であった。しかし、2種類の機能未知タンパク質は新規酵素である可能性が示唆された。このうち、Clostridium属由来のタンパク質はN-アセチルグルコサミン1-リン酸をドナーとするホスホリラーゼ、Paenibacillus属由来のタンパク質はグルコース1-リン酸をドナーとするホスホリラーゼであることが明らかとなった。平成29年度は当初の研究計画の最終年度であったが、複数の新規酵素候補が見つかり、機能の同定や酵素の特性解析を十分に行うまでには至らなかった。また、研究代表者の研究以外の業務が補助事業期間中に増加したこともあり、当初の計画を平成29年度までに終了することが困難であると判断し、補助事業期間の延長を行うこととした。新規酵素の反応産物の構造解析などを行い、酵素が触媒する反応を決定する。酵素の詳細な特性解析を行うとともに、細菌における当該酵素の存在意義を考察する。また、有用糖質合成への応用を検討する。Ochromonas danica由来β-1,3-グルカンホスホリラーゼ(EC 2.4.1.97)およびPsychromonas ingrahamii由来ラミナリデキストリンホスホリラーゼ(EC 2.4.1.30,別名β-1,3-オリゴグルカンホスホリラーゼ)と相同性を示す機能未知タンパク質のうち、4種のタンパク質(ヒスチジンタグ融合タンパク質)をpETシステムを用いて産生し、ニッケルカラムで精製した。酵素活性を調べたところ、これらのタンパク質はいずれもラミナリデキストリンの加リン酸分解とその逆反応を触媒する、ラミナリデキストリンホスホリラーゼであることが明らかとなった。このうち、最も高い至適温度(55 °C)を示した好熱性細菌Melioribacter roseus DSM 2384株由来ラミナリデキストリンホスホリラーゼの特性を詳しく調べた。本酵素は基質特異性が類似していたP. ingrahamii由来ラミナリデキストリンホスホリラーゼと比較して熱安定性が著しく高く、45 °Cで48 h保持しても活性に変化は見られなかった。また、至適pHは7.5であった。α-グルコース1-リン酸(100 mM)とグルコース(0.4-100 mM)を基質として、本酵素の反応を45 °Cで一晩行ったところ、ラミナリデキストリンと思われる水に可溶性のオリゴ糖や多糖が合成された。研究目的のうち、熱安定性に優れたラミナリデキストリンホスホリラーゼを得ることは達成された。また、当初は平成28年度以降に実施する予定であった、ラミナリデキストリンホスホリラーゼの特性解析と、ラミナリデキストリン(ラミナリオリゴ糖)の合成を一部前倒しして実施した。新規反応を触媒するホスホリラーゼの探索も同時進行で行っている。また、前年度からの継続分を含めて計14種類のGH94に属する機能

未知タンパク質の機能解析を試みた。大腸菌コールドショック発現系を用いてタンパク質を生産しニッケルカラムで精製した。酵素活性を調べたところ、このうちの8種類は既知の酵素と同等の反応を触媒し、4種類のタンパク質の機能は不明であった。しかし、2種類の機能未知タンパク質は新規酵素である可能性が示唆された。このうち、Clostridium属由来のタンパク質はN-アセチルグルコサミン1-リン酸をドナーとするホスホリラーゼ、Paenibacillus属由来のタンパク質はグルコース1-リン酸をドナーとするホスホリラーゼであることが明らかとなった。平成29年度は当初の研究計画の最終年度であったが、複数の新規酵素候補が見つかり、機能の同定や酵素の特性解析を十分に行うまでには至らなかった。また、研究代表者の研究以外の業務が補助事業期間中に増加したこともあり、当初の計画を平成29年度までに終了することが困難であると判断し、補助事業期間の延長を行うこととした。Ochromonas danica由来β-1,3-グルカンホスホリラーゼ(OdBGP, EC 2.4.1.97)と相同性を示すタンパク質のうち、アミノ酸配列類似性、遺伝子クラスター構造、菌株の病原性の有無などを考慮した上で、4種類の機能未知タンパク質の機能解析を試みた。pCold2を用いたコールドショック発現システムによりタンパク質を生産し、ニッケルカラムで精製した。酵素活性を調べたところ、このうちPaenibacillus glucanolyticus由来のタンパク質(OdBGPとの類似性は50%)はBGPであることが明らかとなった。以前に発見したPaenibacillus polymyxa由来のBGPと比べて熱安定性に優れていた。また、Halobacillus halophilus由来のタンパク質については、様々な基質を用いて酵素活性を調べているが、まだ機能を同定できていない。一方で、隣接遺伝子がGH30に属するβ-グルコシダーゼであることを明らかにした。他の2種類については現在機能解析中である。様々な起源のBGPとRuminiclostridium thermocellum由来セロデキストリンホスホリラーゼ(CDP, EC 2.4.1.49)を用いて、セロビオース(2 mM)をアクセプター、α-グルコース1-リン酸(100 mM)をドナーとして反応を行った。BGPとCDPの濃度比率がある範囲内の場合においてのみ、可溶性の多糖が合成された。合成多糖のメチル化分析を行ったところ、β-1,3-1,4-グルカンであることが明らかとなった。Melioribacter roseus由来ラミナリデキストリンホスホリラーゼ(EC 2.4.1.30)を用いて、ラミナリビオース(0.44 mM)をアクセプター、α-グルコース1-リン酸(100 mM)をドナーとして反応を行った。反応産物のメチル化分析を行ったところ、ラミナリデキストリンであることが明らかとなった。また、サイズ排除HPLCで分析したところ、この酵素合成ラミナリデキストリンのDPnは1518、DPwは1620であった。当初の予定よりも本研究を実施可能な時間が少なく、分析対象とした機能
沿岸漂砂系における底質土砂の鉛直方向分布特性の観測調査及びモデル化に関する研究

本研究は,沿岸域(上越・大潟海岸)での土砂の移動について,海浜地形の計測および底質土砂採取の継続的な実施に加えて,鉛直方向の土砂の堆積状況の観測から,底質土砂の移動メカニズム(平面的,鉛直方向)について検討したものである.現地観測の結果,観測範囲の沿岸地形は沿岸砂州を特徴とする地形が経年的に維持されていること,土砂の鉛直方向のコアサンプリング結果から汀線砂州間では土砂が互層状態(比較的粗い砂と細かい砂が交互に堆積している状態)が確認され,波浪など外力の影響を受けて土砂の堆積状況が鉛直方向に変化する様子を捉えることができた.本研究は,沿岸域(上越・大潟海岸)での土砂の移動について,海浜地形の計測および底質土砂採取の継続的な実施に加えて,鉛直方向の土砂の堆積状況の観測から,底質土砂の移動メカニズム(平面的,鉛直方向)について検討したものである.現地観測の結果,観測範囲の沿岸地形は沿岸砂州を特徴とする地形が経年的に維持されていること,土砂の鉛直方向のコアサンプリング結果から汀線砂州間では土砂が互層状態(比較的粗い砂と細かい砂が交互に堆積している状態)が確認され,波浪など外力の影響を受けて土砂の堆積状況が鉛直方向に変化する様子を捉えることができた.本研究は,河口デルタ海岸に供給される土砂の移動(沿岸漂砂系)について,砕波帯内での流体運動により生じると予想される底質土砂の鉛直方向再配分のメカニズムについて現地観測手法により明らかにするとともに,平面的な土砂動態との結合を行い,長期的な海浜変形モデルへの適用を目指すものである.平成21年度においては,対象地域における海底地形の計測および海底底質の採取・分析を2度実施した.実施時期は2009年10月と2010年3月であり,冬季荒天時を挟む時期である.観測の結果,対象地域は弧状の砂州が存在しており,冬季荒天時の前後を通じてほぼ同様の形状を保って存在していることが確認された.地形計測と並行して採取された底質をふるい分けにより粒度分析を行った.底質の分布状況は沿岸砂州の沖側,砂州岸側のトラフ内,および汀線寄りのそれぞれの領域において,特徴的な分布を示し,波浪による淘汰の影響が確認できた.今回計測された結果を,従来観測桟橋沿いで行われていた底質分布の結果(2006年,2008年)と比較すると(比較可能な範囲は,砂州内側のトラフより岸側の汀線に近い領域に限定される),50%粒径がわずかながらではあるが全体的に小さくなる傾向を示していることが確認された.本研究は,河口デルタ海岸に供給される土砂の移動(沿岸漂砂系)について,砕波帯内での流体運動により生じると予想される底質土砂の鉛直方向再配分のメカニズムについて現地観測手法により明らかにするとともに,平面的な土砂動態との結合を行い,長期的な海浜変形モデルへの適用を目指すものである.平成22年度には,対象地域における海底地形の計測および海底底質の採取を夏期(8月)に実施した.海底地形の計測は,2009年10月,2010年3月に続いて3回目であり,約1年間の地形変化を約半年間隔で計測する結果となった.この期間中,計測範囲内の地形には大きな変化は確認されず,旧観測桟橋(大潟波浪観測所)周辺ではトラフと弧状砂州が形成されていた.また,旧観測桟橋(大潟波浪観測所)に沿った測線での断面地形を比較すると,旧桟橋付近の汀線が後退していることが確認されており,対応するように水深23mの浅い領域が2009年の計測結果から浸食(水深が増加)していた.数年前に堆積傾向が確認されていたことから,その後徐々に浸食傾向へと移り変わっていることが予想される.2011年8月には,底質のコアサンプリングを実施した(全9地点).そのうち8地点において約1m程度のコアサンプルを採取することができた.その結果,鉛直方向に粒度の異なる底質が交互に重なる様子や,水深の深い地点でのコアサンプルには粘土質のような層の存在も確認された.ただし,今回の計測結果では,以前の計測で確認されたような大きな砂礫の存在は確認できなかった.平成23年度は,対象地域(上越・大潟海岸)において海底地形の計測および海底底質の採取を行った(2011年7月)また,2010年度に引き続きバイブロコアサンプリングによる底質のコアサンプルの採取を試みた.GPS測深器による海底地形計測では,一昨年,昨年と計測を行った範囲(防災研究所大潟波浪観測所,旧桟橋周辺)に加えて,東側に位置する上下浜にも計測範囲を拡大した.旧桟橋周辺の地形は,過去2年の計測結果と大きな変化は見られず,弧状沿岸砂州の存在が確認された.今回が初めての計測となる上下浜では,沿岸砂州などの存在は確認されず,計測範囲においては汀線に平行な等深線が岸沖方向に続く状況が計測された.旧桟橋延長線上でのコアサシプリングは,悪天候のため汀線に近い2地点のみの採取となった.

そのため,前年度の観測結果との比較が行えるまでには至らなかったが,昨年度同様の砂質を中心とする底質が鉛直方向に分布している様子が目視で確認された.昨年度に採取されたコアサンプリング結果の解析から,岸沖断而内における鉛直方向の粒径分布が示された.採取された底質の多くは砂質であるが,深い部分のコアサンプルには粘土質の部分も見られた.中央粒径の鉛直分布から,汀線とトラフの間の多くの計測点で粗砂と中砂の互層状態となっていることが確認された.最も表層部分では深さ5060cmの間に粒径の大きな砂(粗砂)の上に粒径が小さい中砂が堆積しており,その下の部分には粗砂の上に中砂が堆積する状況が繰り返されていることが確認された.
ニューラル・ネットワークを用いた小口径ボーリングの機械量データ検層に関する研究

1)室内岩石削孔実験、2)ニューラル・ネットワーク(NN)による機械量検層データの解析システムの開発、3)現場実験用システムの構築,4)現場適用実験、5)複数孔の削孔データの用いた2次元地層構造推定システムの開発を行ない、小口径削孔機の機械量データによる検層の有効性、ならびにNN法による検層データの解析手法を確立した。各項目毎に、得られた知見を以下に述べる。1.物性の事なる岩石を2層に組み合わせて実施した削孔実験により、岩種の違いはトルクや推力の平均値に違いとして、層間の空隙や傾斜はトルクの変動パターンに反映されることがわかった。この実験結果および岩石の切削理論により、機械量データの中でもトルクの推力の比や、トルクと1回転当たりの削孔速度の比が、岩層の変化や不連続面の有無を最もよく表すパラメータであることがわかった。2.NNのアルゴリズムである適応共鳴理論(ART2)と逆伝播法(BPN)を階層的に用い、上述のパラメータを入力データにすることで、岩層境界、き裂分布の抽出が可能になった。3.小口径削孔機に各種機械量検出センサを取付け、削孔中のデータをメモリカードに記録する現場計測用システムを構築し、その動作特性を確認した。4.その現場計測用システムを用いて炭鉱の坑道内で適用実験を行なった結果、本システムにより削孔中の機械量データを十分収録可能なことを確認した。5.得られた複数孔の機械量データを用いて、2次元地層構造を推定するシステムを構築した。、これにより空間的的な地層構造、き裂分布が表示可能になった。また、不連続面の傾斜を単一孔の検層データから推定するのは困難であったが、複数孔のデータを用いることにより、推定が可能になった。しかし、き裂の間隙幅や小規模のき裂の検出は困難であり、適用の限界が明らかになった。今後、新たな手法を開発する予定である。平成6年度では、室内岩石削孔実験、削孔機の機械量データをニューラル・ネットワーク(適応共鳴理論:ART2)を用いて解析するシステムの構築、並びに岩石の切削理論に基づく機械量データの信号処理方法とバラメータの選択を試みた。実験では、次年度に予定している現場適用試験を考慮して、ロックボルト孔用のウィングビット(外径27.5mm)を使用した。その結果岩種の違いは、切削理論で裏付けられるようにトルクや推力パラメータの大きさや、削孔速度と推力または削孔速度とトルクの比に反映されることがわかった。また、岩層の境界や比較的大きな不連続面(き裂や層間剥離)は、トルクデータあるいは推力とトルクまたは推力と削孔速度の比をART2への入力データとして、パターン認識により抽出できることがわかった。しかし、ビットが不連続面に近づくと、推力の影響によりその手前で破壊が先行し、き裂の間隙幅や傾斜角の推定精度が低下することが新たに判明した。このART2を用いたデータの解析には、本年度の補助金で予定通り購入したEWSを用いた。このEWSを中心にして構築した解析システムにより、削孔に伴う膨大な機械量データを高速に処理することが可能になった。岩石の切削メカニズムに対する検討からは、岩種や圧縮強度の違いが推力、トルク、削孔速度に反映され、特に削孔条件として回転数や推力を一定に保った場合には、削孔速度とトルクの比により推定できる見通しを得た。ただし、圧縮強度の推定にあたっては、事前に該当する岩石とビットを用いた削孔実験データが必要となる。