hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
医療施設における実践的な環境汚染リスクマネージメントシステムによる評価方法の検討

病院の機能評価に大きく寄与するものと考えられる精度の高い、効率的な環境安全管理を可能にする環境汚染遠隔自動監視システムを構築し、医療施設に相応しい高度な環境保全管理を具体化することにより、実践的な環境汚染リスクマネージメントの方法を提案することを目的とした。また、インターネットを利用し、無人にて遠隔地から継続的に室内環境に関する測定データの取得を図ったところ、試験期間内において一定期間のシステムの連続稼働に成功し、継続的なデータ取得の可能性が実証された。関東近郊の歯科医療施設の協力を得て、本システムによる各医療施設内の空気清浄度に関する情報管理を実施し、リスク評価のための各項目における関連性の検討を実施した。その結果、構築したすべてのシステムは稼働し、その情報から病院環境監視のマンパワー軽減に寄与することが確認できた。また、得られたデータより適切な院内感染対策に有用であることも認められた。実際の歯科治療における手術室での空中浮遊菌数の比較では、ISO清浄度クラスでは「クラス6」を維持しており、一般病院における無菌手術室、バイオロジカルクリーンルームと同等の空気清浄度であった。浮遊粉塵数の比較では、ISO清浄度クラスでは「クラス7」を維持しており、一般病院手術室と同等の空気清浄度であった。また、日本病院空調設備管理指針の清浄度分類によれば、高度清浄区域に分類され、層流式バイオクリーン病室と同等の空気清浄度を維持していた。【目的および方法】本研究では、インターネットを利用し、気温・湿度・気圧・空気質等について各センサーよりパーソナルコンピューターにデータを取り込み、WEBサーバーに転送、計測ポイントから遠隔地において各センサーからの計測データをグラフにより表示閲覧、CSVファイルとして計測データをメールによる添付ファイルにて送信し、データを取得すること、すなわち測定データ取得において、無人にて遠隔地から継続的にデータ取得が可能であるや否やの実証実験を試みた。【結果】平成18年8月下旬より翌年3月上旬までの試験期間において、当初はLANの調整あるいはPCの停止等々により連続的な測定が困難であったが、各々の問題解決を図り、10月から翌年2月までの連続稼動に成功し、継続的なデータの取得が可能となり、本研究目的の実証が得られた。【考察】来年度の計画では、以下の継続的データ取得の障害ファクターを取り除き、連続データ取得の安定と更なる延長を試みたい。1.連続データ取得に関わる障害ファクター1)市販のパーツおよびモジュール等の組み合わせによりシステムを構築したため、各パーツの特性を把握するのに時間を要する2)センサーモジュールとパーソナルコンピューターを組み合わせたシステムにより設置場所の制限が多い。3)システム停止の復旧に時間を要する。2.今後の改善点1)システムの小型化ならびに専用システムの構築2)システムの二重化3)リモートによるシステムの監視・復旧今回の試験的試みとして、センサーシステムとPC間に無線LANを、インターネットの接続にモバイルデータ通信を使用したが、電波の安定性が確保されず、断続的にシステム停止が発生した。これらの試みは、設置場所の制限あるいはインフラ整備の制限においてはきわめて有効であると考えられるが、実用に向けては更なる研究・検討の必要性が明らかとなった。医療においては患者および医療従事者が診療あるいは研究、教育等を効率よく受け、または行なうために快適で安全な環境を提供することが求められている。とくに医療施設においては、その要求を予測して迅速に対応できるシステムを有し、施設としてより安心でより質の高い医療サービスの提供が望まれている。しかしながら、現在のところ病院の環境管理を法的に規制する法規はなく、多くはビル管理法による環境基準で実施しているのが実態であり、現行の測定項目では医療施設におけるさまざまな環境汚染を的確に把握し、そのリスクを予測し、迅速に対応することはきわめて困難であるのが現状である。病院における危機管理の面では、すでにリスクマネージメントが行なわれているが、さらに関連するガイドラインにそった環境感染管理を行なうことにより病院管理汚染に的確に対応することが付加されれば、病院の機能評価に大きく寄与するものと考えられる。そこで、精度の高い、効率的な環境安全管理を可能にする環境汚染遠隔自動監視システムを構築し、医療施設に相応しい高度な環境保全管理を具体化することにより、実践的な環境汚染リスクマネージメントの方法を提案することを目的とした。

また、インターネットを利用し、無人にて遠隔地から継続的に室内環境に関する測定データの取得を図ったところ、試験期間において一定期間のシステムの連続稼動に成功し、継続的なデータ取得の可能性が実証された。関東近郊の歯科医療施設等の協力を得て、汚染状況の実態調査と本システムによる各医療施設内の空気清浄度に関する情報管理を実施し、リスク評価のための各項目における関連性の検討を実施した。その結果、構築した総てのシステムは稼動し、その情報から病院環境監視のマンパワー軽減に寄与することが確認できた。また、得られたデータより適切な院内感染対策に有用であることも認められた。
担子菌および細菌を用いた環状ジエン系有機塩素化合物のバイオレメディエーション

担子菌であるPhlebia brevisporaが有害汚染物質であるディルドリンの分解菌として選抜され,9-hydroxy-dieldrinが代謝物として検出された.エンドスルファンは有機塩素系農薬であり,その代謝物であるエンドスルファンサルフェートは難分解性でかつ有害である.担子菌であるTrametes hirsutaはエンドスルファンサルフェートを分解できることが明らかとなり,新規な分解経路が明らかとなった.これらの結果はディルドリンやエンドスルファンにより汚染されたサイトの生物的浄化に有益な成果である.担子菌であるPhlebia brevisporaが有害汚染物質であるディルドリンの分解菌として選抜され,9-hydroxy-dieldrinが代謝物として検出された.エンドスルファンは有機塩素系農薬であり,その代謝物であるエンドスルファンサルフェートは難分解性でかつ有害である.担子菌であるTrametes hirsutaはエンドスルファンサルフェートを分解できることが明らかとなり,新規な分解経路が明らかとなった.これらの結果はディルドリンやエンドスルファンにより汚染されたサイトの生物的浄化に有益な成果である.ディルドリンの分解能を指標に選抜された担子菌の分子系統学的解析から、Phlebia brevisporaと同種であることが明らかとなった。Phlebaibrevisporaは塩素化ダイオキシンの水酸化能に優れており、ディルドリンの代謝物も水酸化物であることから本菌の幅広い基質特異性に興味が持たれた。また、エンドサルファンを分解可能な担子菌の中で、Trametes hirsutaが有害な中間代謝物であるエンドサルファンサルフェートをほとんど蓄積しないことが明らかとなった。また、T.hirsutaは10日間でエンドサルファンサルフェートを約70%分解することが示された。代謝物を検出した結果、エンドサルファンジオール,エンドサルファンラクトン,エンドサルファンエーテル,エンドサルファンジメチレンが検出された。すなわちT.hirsutaは、既報と同様にエンドサルファンをエンドサルファンサルフェートへと変換するが、さらにエンドサルファンサルフェートを加水的に分解することが明らかとなった。また、中間代謝物を基質として用いて代謝試験を行った結果、エンドサルファンジメチレンはエンドサルファンジオール、エンドサルファンラクトン,エンドサルファンエーテルを分解基質とした処理区からは検出されず、エンドサルファンサルフェートからのみ検出されることが示された。エンドスルファンからのエンドスルファンジメチレンの形成は細菌類による分解過程で報告があり、細菌の持つモノオキシゲナーゼが関わることが報告されている。これらのことから、T.hirsutaは真菌でありながら細菌で報告されている分解経路を併せ持つことが示された。これらの結果は代謝経路についての基礎的な興味だけでなく、エンドスルファンにより汚染されたサイトの生物的浄化に用いるための有力な候補であることを示している。ディルドリンの分解能を指標に選抜された担子菌の分子系統学的解析から、Phlebia brevisporaと同種であることが明らかとなった。Phlebaibrevisporaは塩素化ダイオキシンの水酸化能に優れているが、本実験でもディルドリンの水酸化物である9-hydroxydieldrinが検出された.この結果はPhlebia brevisporaが持つ水酸化能力が,広い特異性を持つことを示す.さらに,Phlebia属に属する菌種の多くが様々な有機塩素系農薬の分解能を持つことが示され,ディルドリンだけではなくヘプタクロル,ヘプタクロルエポキシド,DDTを分解することが明らかとなり,新規な分解経路が示された.一方,汚染土壌への適用を目指して,外生菌根菌やリター分解菌,汚染土壌由来の糸状菌による各種塩素系化合物分解能を調べたところ,低塩素化ダイオキシンやDDTが分解されることが示され,エンドスルファン汚染土壌由来の糸状菌が高いディルドリン分解能を持つことが示された.さらにヒラタケ廃菌床を用いたDDT汚染土壌の処理試験の結果,これまで必要不可欠と考えられてきた土壌の滅菌なしに分解処理が可能であることが示され,むしろ滅菌を行わない土壌の方がDDTの分解率,無機化率が高いことが示された.この結果は施用した白色腐朽菌が土着の微生物と強調的に汚染物質を分解している可能性を示し,担子菌と細菌とのコンビネーションが担子菌を用いたバイオレメディエーション技術の確立に必要であることが示された.
長周期・高減衰せん断構造体の基本構造・支持形式と耐震性能に関する研究

基礎に固定した副多層骨組構造,基礎上のローラ支承で支持された副多層骨組構造およびこれらの副多層骨組構造の上部を結合する頂部結合副骨組からなる多層骨組構造の固有振動特性、付加減衰特性および耐震性能を数値計算と模型振動試験で検討した。軒高が同じ従来構造に比べて、提案構造の固有周期は2倍となり、効率的に大きな付加減衰が得られことが判明した。また、地震時の応答加速度が約1/2に低減し、躯体の最大せん断力が約1/3程度に減少することが予想された。1.振動模型の設計・製作、静的載荷試験、複素固有値解析提案構造の階数8の高層ビル振動模型を設計製作し,静的載荷試験を行った.振動模型の弾性挙動を確認し,振動解析に必要なせん断バネ定数,ローラーの摩擦係数を実測した,次に、振動模型を層間せん断構造体として複素固有値解析を行い,固有振動モードの特性(固有周期,減衰定数,振幅・位相)と減衰装置による付加減衰の関係を調べた.2.自由振動実験と周波数応答実験自由振動実験により一次固有周期、構造減衰、摩擦減衰および付加減衰を計測し、理論値と比較した。一次固有周期の誤差は約5%以内であり理論値と良く一致した。ローラーの摩擦係数から求めた等価粘性減衰と実験値は良く一致し、ローラーの摩擦係数より摩擦減衰が評価可能であることが分かった。また、粘性減衰装置による付加減衰も理論値と良く一致した。また、振動模型の構造減衰は約2.5%であることが判明した。振動台実験で得られた一次・二次固有振動モードの固有周期と振幅を複素固有値解析の理論値と比較した。実験値と理論値は良く一致し、従来の構造物に比べて、固有周期が2倍となり、減衰装置を用いて大きな減衰定数が得られることが判明した。3.地震応答解析階数15の提案構造と従来構造の高層ビル模型について地震応答解析を実施した。加速度応答を最大1/5に、変位応答を最大1/3に低減できる可能性が高いことが判明した。H20年度に製作した8層振動模型を用いて地震波振動台実験を実施し、振動模型の構造の健全性と地震応答解析の妥当性を検証した。地震波は建築分野で耐震設計の妥当性の検証に用いられるエルセントロ、タフト、八戸の3波を用いた。振動台実験結果と地震応答解析結果は概ね一致し、振動模型の健全性と地震応答解析の妥当性が確認された。8層振動模型に7層を増床し、15層振動模型を製作した。静的荷重試験により模型のせん断弾性係数と可動支点の摩擦係数を測定した。平行板型粘性減衰装置の性能試験を実施し、平行板間隔と粘性減衰係数の関係式を得た。可動支承単体の摩擦実験を実施し、動摩擦係数を得た。固有値解析で推定した固有周期1.1秒は自由振動実験から得られた実固有周期1.1秒と良く対応し、共振実験より得られた共振周期1,1秒とも良く対応した。粘性減衰装置を考慮した複素固有値から得られた減衰定数は自由振動実験で得られた実減衰定数と概ね一致した。地震波振動台実験では、振動台の制御能力の不足のために地震波の再現が十分に行われないことが判明した。今後は別の振動台を用いて実験を行う。また、エルセントロ、タフト、八戸の3波を用いた地震応答解析を実施し、応答性情を詳細に分析した。減衰装置を装着しない場合は、最大加速度は従来構造の5070%に減少し、最大変位は従来構造の130210%に増加し、ベースシア係数は従来構造の6040%に減少する予想が得られた。減衰装置を装着すると、最大加速度は従来構造の5070%に減少し、最大変位は従来構造の6090%に減少し、ベースシア係数は従来構造の3020%に減少する予想が得られた。この予想はH22度の振動実験で検証する。提案せん断構造体の15層振動模型を用いて、複素固有値解析で予想される減衰装置の減衰係数と振動モードの減衰定数の関係を振動台実験により検証し、地震応答解析で予想され応答性状の妥当性を地震波振動台実験で検証した。振動台実験は、九州産業大学の地震波振動台(搭載能力1ton)で実施した。自由振動実験および共振振動実験で得られた固有周期と固有振動モードおよび付加減衰は固有値解析・複素固有値解析で予想された結果と良い対応を示した。

しかし、振動台の正弦波形に高次の振動数波形が混入し、これを排除できなかったので、実験で得られた共振曲線の振幅は理論値より小さくなったエルセントロ地震、タフト地震、八戸地震および宮城県沖地震の加速度記録(合計7波)を用いた地震波振動台実験を実施し、弾性地震応答解析の結果と比較した.振動台実験と応答解析の変位応答は良い対応を示し,応答解析に用いた振動モデルとプログラムは実構造の応答を予想できることが確認された.ただし,振動台の加速度スペクトルには、地震波のスペクトルと異なる部分が確認されたので,提案構造の加速度応答の低減効果については,振動台実験では確認できなかった。実規模の提案構造について、弾性地震応答解析を実施し、地震応答性状を分析した。減衰装置を装着しない提案構造では、従来構造に比べて加速度応答が約50300%低減するが,変位が約50%100%増加すると予想された。減衰装置を装着する提案構造では,従来構造に比べて加速度応答が少なくとも約50%低減され、最大変位は従来構造と同程度になり、ベースシア係数は少なくとも50%以上低減すると予想された。以上より、提案構造は従来構造に比べて応答加速度が大幅に小さく,躯体に作用する断面力も大幅に小さくなると予想され、従来構造に比べて高い耐震性を有していると考えられた。
含カルコゲン遷移金属錯体の光反応における分子磁性の動的挙動

有機金属錯体の光分解で生成する金属錯体ラジカル、有機ラジカルの動的挙動をESR、NMRなどの磁気的方法を用いて明らかにする。本年度は特異な性質で注目される含硫黄遷移金属錯体メタラジチオレン(金属=Ni,Pa,Pt)のS,S'-ジベンジル付加体の光反応について、時間分解ESRを用い、金属錯体ラジカルの特異な性格と動的挙動を解明した。S,S'-ジベンジル-ビス(1,2-ジフェニル-1,2-エチレンジチオラト)金属(金属=Ni,Pa,Pt)のベンゼル溶液に紫外線を照射すると2個のベンジル基が脱離し、遊離のジチオラト金属錯体が主成する。この反応において時間分解ESRを測定したところ2種類のスペクトルが得られた。一つはベンジルラジカルのものであり、他は金属錯体ラジカルで中心ニッケル上に不対電子が局在した電子状態を持つものであると帰属された。この金属錯体ラジカルは室温で100秒以上の寿命を持ち、熱的に1個のベンジルラジカルと遊離のジチオラト金属錯体に分解していく極めて興味深いラジカルであることがわかった。さらに、時間分解ESRの分極が吸収/吸収であることから、ラジカル対を与えてジベンジル付加体の励起状態が三重項状態であることがわかった。金属錯体ラジカルの性格を中心金属の種類との関連で追究したところラジカルの安定性はPd>Ni>Ptの順でPdの錯体は非常に安定である。以上によって、分子磁性の動的挙動の解析によって、特異な金属錯体ラジカルを発見するとともに、光解離反応の外構を完全な形で解明することができた。
更年期微細循環調節障害の新しい評価法の確立

近年、性差を考慮した病因解析および治療方法の個別化を行う性差医療が注目されている。更年期女性のほてりは末梢微細循環調節障害(flushing)の症状の1つであり、女性に多く、QOLの低下をもたらす。早急な治療指針の策定が望まれているが、flushingの定量的評価法はなく、診断や薬物治療効果判定に限界がある。そこで本申請者は、定量的in vivo flushing評価実験系の確立を計画した。1更年期モデル動物として、マウスに卵巣摘出術(ovx)を施した。Ovxマウスは更年期に特徴的な体重増加を示し、これはエストラジオール補充療法(HRT)により抑制されることから、更年期モデルとして有用であることが判った。2 Flushing評価には、赤外線サーモグラフィーを用い、尾部皮膚表面温度(TST)の測定を試みた。Flushing誘発を目的として、5、10、20分間トレッドミル強制運動負荷を行った。Ovxマウスは10分間の強制運動負荷により、偽手術群と比較し、有意なTST上昇が認められた。このTST上昇はHRTで抑制された。(J.Pharmacol.Sci.98:323-326,2005)以上、強制運動負荷によるTST上昇をflushingの指標とした本評価実験系は更年期ホットフラッシュの有用な実験モデルであり、薬物有害作用の評価ならびに治療方法の探索に有用であることが判明した。そこで本申請者は、簡便なin vivo flushing評価実験系の確立を計画した。更年期モデル動物として、マウスに卵巣摘出術(ovx)を施した。本マウスは、更年期に特徴的な体重増加を示し、エストラジオール補充療法(HRT)により抑制されたことから、更年期モデルとして有用であることが判った。Flushing評価には、赤外線サーモグラフィーを用い、尾部皮膚表面温度(TST)の測定を試みた。Flushing誘発薬物として、ニフェジピン投与を行った。Ovxマウスはニフェジピン投与により、偽手術群と比較し、有意なTST上昇が認められた。このTST上昇は、HRTで抑制された。また、ニフェジピン誘発flushingは、女性ホルモン様作用を示す大豆インフラボンによっても改善した。(J.Pharmacol.Sci.95:476-478,2004)以上、サーモグラフィーを用いたTSTによるflushing評価実験系は簡便であり、薬物有害作用の評価ならびに治療方法の探索に有用である。本実験系を用いたflushing発現機序の解明および易発症因子の検索を進行中である。
新規架橋多環式骨格構築法を基盤とするバークレージオン類の合成研究

様々な生物活性を持つメロテルペノイドとして知られるバークレーオン類の全合成に向け、ポリエン環化反応による架橋多環式骨格構築法の開発を行った。モデル化合物を用いた条件検討の結果、ビニル基を組み込んだエポキシアリルシランに塩化ジエチルアルミニウムを作用させると環化反応が協奏的に進行し、架橋多環式化合物が位置および立体選択的に得られることを見出した。C8位に酸素官能基を組み込んだ基質を用いて得た環化生成物に対し、閉環メタセシス反応等を行うことで、C3位が脱水したバークレートリオン前駆体を合成することができた。抗腫瘍性メロテルペノイドであるバークレージオン類の合成に向け、鍵となる架橋多環式骨格構築反応の検討を行った。はじめに、モデル化合物を用いてBCD環部に相当する三環性骨格構築反応の最適化を行った。基質C4位の置換基効果を調べたところ、ビニル基の場合に最もよい結果を与えることが分かった。そこで、反応条件を種々検討した結果、塩化メチレン中-98°Cで塩化ジエチルアルミニウムを作用させると、収率72%で目的とする化合物が単一異性体として得られることを見出した。なお、副生する二環性化合物を同条件下で反応させても目的化合物は得られないことから、協奏的ないす形ーいす形遷移状態を経て環化が進行している可能性が示唆された。以上の結果を踏まえ、次に四環性骨格の一段階構築を試みることにした。基質となるエポキシアリルシランは、パン酵母による不斉還元で得られる文献既知化合物を出発原料として用い、スルホンのアルキル化、熊田-玉尾-Corriuカップリング、Sharplessエポキシ化などの20工程を行うことで立体選択的に合成できた。この化合物に対して塩化ジエチルアルミニウムを作用させたところ、望みの反応が立体選択的に進行し、四環性化合物がやはり単一異性体として得られることが明らかになった。第四級のもの4つを含む、6つの不斉中心を一挙に構築することに成功し、プロトオースチノイドAの持つ全ての第四級不斉炭素および四環性骨格の構築を達成できたことになる。最後に、D環部官能基化の足掛かりとなるTBSオキシ基をC8位に導入したエポキシアリルシランを調製し、三環性骨格構築反応を行った。しかし、目的化合物の収率は40%に留まったことから、今後はD環上の置換基効果について検討する必要があると考えられる。昨年度までに、D環上に官能基化の足掛かりとなる置換基を持たないモデル基質を用いて検討を行い、架橋多環式化合物がポリエン環化反応により構築可能なことを明らかにした。その結果を踏まえ、本年度は全合成を見据えて、C8位にTBSオキシ基を持つ基質を用いて環化反応を試みた。モデル実験で良好な結果を与えた塩化ジエチルアルミニウムを反応剤とした場合、B環のみ形成された化合物の生成が主となり、反応温度を変えても目的とする三環性化合物の収率改善には結びつかなかった。そこで、反応剤のスクリーニングを改めて行ったところ、塩化鉄を用いると良好な収率で目的化合物が得られることを見出した。塩化ジエチルアルミニウムとは異なり、本反応剤存在下ではB環のみ形成された化合物から目的化合物への変換が進行した。この知見を活用すべく反応温度についても調べた結果、反応剤を低温で加え、原料消失後に昇温すると収率が10%程度改善されることがわかった。現在はA環の構築に向け、C15位への炭素鎖導入を検討中である。ところで、環化反応の基質はパン酵母による不斉還元で得られる文献既知化合物を出発原料としてこれまで調製していたが、18工程を要する点が問題であった。この問題を解決すべく、1,3-シクロヘキサンジオンにはじめからゲラニル単位を導入した基質を調製し、化学的な方法による非対称化を試みた。その結果、キラル塩基による不斉脱プロトン化を利用すると、目的とする合成中間体が短工程で得られることが明らかとなった。ただし、不斉収率は70%eeにとどまったことから、その改善は今後の課題である。実験を担当している大学院生が体調不良で欠席がちなため。C8位にTBSオキシ基を導入したエポキシアリルシランに塩化鉄を作用させると、B環のみ形成された化合物からの段階的な環化反応も進行し、架橋構造を持つ目的の三環性化合物が良好な収率で得られることを昨年度までに見出した。そこで全合成に向け、今年度はA環の構築およびD環の官能基化を試みた。環化生成物C15位のアルコールを酸化して得たケトンに対し種々の求核剤を反応させた結果、臭化アレニルマグネシウムを用いるとプロパルギル付加化合物が1.8:1の立体選択性で得られることが分かった。しかし、この生成物にAIBN存在下で水素化トリブチルすずを作用させた場合、主生成物からは目的の6-エンド環化が進行するものの、マイナー生成物からは5-エキソ環化が進行して望みとしない化合物のみが生じる結果に終わった。一方、C15位カルボニル基に塩化すず存在下で2-ビニルアリルすず試薬を付加させた後、第二世代Grubbs触媒を反応させて閉環メタセシスを行うと、望みの四環性化合物が位置選択的に得られることを見出した。

エキソメチレンは酸化的に開裂可能であり、C15位水酸基を脱離させた後、塩基性条件下でヨウ化メチルを作用させることでC16位に2つのメチル基を導入することができた。D環に関しては、まずTBSエーテルを脱保護し、DessーMartin酸化によりC8位をケトンとした後にアルキル化によりC9位にメチル基を導入した。エノールトリフラートに変換してアリル位を酸化し、エノールトリフラートの加水分解、C9位の酸化を行うことで脱水型バークレートリオンを得ることができた。様々な生物活性を持つメロテルペノイドとして知られるバークレーオン類の全合成に向け、ポリエン環化反応による架橋多環式骨格構築法の開発を行った。モデル化合物を用いた条件検討の結果、ビニル基を組み込んだエポキシアリルシランに塩化ジエチルアルミニウムを作用させると環化反応が協奏的に進行し、架橋多環式化合物が位置および立体選択的に得られることを見出した。C8位に酸素官能基を組み込んだ基質を用いて得た環化生成物に対し、閉環メタセシス反応等を行うことで、C3位が脱水したバークレートリオン前駆体を合成することができた。D環部官能基化の足掛かりとなるTBSオキシ基をC8位に導入した基質を用いると、C環が形成されていない二環性化合物が主生成物として得られ、新たにD環上の置換基効果を調べる必要が生じたため。A環部の構築法を確立し、D環部の官能基化を経てバークレートリオンおよびバークレージオンの全合成を達成する。有機合成化学D環上の置換基効果を調べ、高収率で目的とする環化生成物が得られる基質を見出す。その後A環部の構築、D環部の官能基化を経てバークレートリオンおよびバークレージオンの全合成を達成する。当初予定していた試薬・溶媒を購入する必要がなくなったため。研究の遂行に必要な試薬・溶媒等、消耗品の購入に充てる予定である。
極低温化学反応における量子効果

1.水素原子・分子反応の研究.極低温(4K)における固体素水(H_2,D_2,HD)中における水素原子(H)および重水素原子(D)の反応を実験的,理論的に研究した.ガンマ線照射によりHまたはD原子を生成させ,それらをESRで観測し,その量の時間的変化を追跡した.測定結果の解析から反応速度定数を求め,一次元モデル計算と比較し,極低温におけるこの反応が量子力学的トンネル効果によるものであることを実証した.更に,遷移状態理論を用いて速度定数を定式化し,極低温においてウィグナーしきい則が成り立つことを示した.また,この速度式を用いて固体水素中のHおよびDの減衰速度を計算し,実験結果をほぼ説明することができた.2.ラジカルイオンの研究.六フッ化水素,フレオン等の極低温マトリックス中では,アルカンのラジカルカチオンにおいて特定のヤーン・テラー歪み構造のみが安定であることをESR測定により示した.更に,部分重水素化したエタン,シクロプロパンのラジカルカチオンにおいて,歪み方に同位体位置選択性が現われることを見出した. 4Kおよび77Kにおいてヘキサトリエン,オクタテトラエン等の共役ポリエンラジカルカチオンが蛍光を発することを観測し,無輻射緩和,電荷移動を含む分子内および分子間エネルギー移動過程を明らかにした.3.溶媒和電子およびイオンの研究. 77Kにおいて,塩化ベンジルを含むエタノール溶液にガンマ線と近赤外光を同時照射すると,ガンマ線のみの照射に比ベて溶媒和電子の生成量が増加することを見出した. 4Kでは極性および無極性マトリックス中で, 77Kでは無極性マトリックス中でビフェニルアニオンは全吸収スペクトル領域で光ブリーチされた.2ーメチルテトラヒドロフラン中では500nm以下の光でのみブリーチされたが,これをアニオンの溶媒和により説明した.1.水素原子・分子反応の研究.極低温(4K)における固体素水(H_2,D_2,HD)中における水素原子(H)および重水素原子(D)の反応を実験的,理論的に研究した.ガンマ線照射によりHまたはD原子を生成させ,それらをESRで観測し,その量の時間的変化を追跡した.測定結果の解析から反応速度定数を求め,一次元モデル計算と比較し,極低温におけるこの反応が量子力学的トンネル効果によるものであることを実証した.更に,遷移状態理論を用いて速度定数を定式化し,極低温においてウィグナーしきい則が成り立つことを示した.また,この速度式を用いて固体水素中のHおよびDの減衰速度を計算し,実験結果をほぼ説明することができた.2.ラジカルイオンの研究.六フッ化水素,フレオン等の極低温マトリックス中では,アルカンのラジカルカチオンにおいて特定のヤーン・テラー歪み構造のみが安定であることをESR測定により示した.更に,部分重水素化したエタン,シクロプロパンのラジカルカチオンにおいて,歪み方に同位体位置選択性が現われることを見出した. 4Kおよび77Kにおいてヘキサトリエン,オクタテトラエン等の共役ポリエンラジカルカチオンが蛍光を発することを観測し,無輻射緩和,電荷移動を含む分子内および分子間エネルギー移動過程を明らかにした.3.溶媒和電子およびイオンの研究. 77Kにおいて,塩化ベンジルを含むエタノール溶液にガンマ線と近赤外光を同時照射すると,ガンマ線のみの照射に比ベて溶媒和電子の生成量が増加することを見出した. 4Kでは極性および無極性マトリックス中で, 77Kでは無極性マトリックス中でビフェニルアニオンは全吸収スペクトル領域で光ブリーチされた.2ーメチルテトラヒドロフラン中では500nm以下の光でのみブリーチされたが,これをアニオンの溶媒和により説明した.
咀嚼筋への局所的遺伝子導入法を用いた筋機能改善とそれに伴う骨格性開咬の阻止

本研究は、成長期開咬モデルラット咬筋への各サイトカイン遺伝子導入を行い筋発達を促すことで垂直的顔面パターンの増悪が抑制できるのではないかとの仮説の元、実験動物への局所的遺伝子導入実験を行い、仮説の検証を行った。はじめにLoss of function実験系として成長期ラット(6週齢)に対し、片側咬筋に反復的IGF-1receptor siRNA発現プラスミド局所的遺伝子導入をHVJ-エンベロープベクター法を用いて行った。反対側にはempty vectorを導入した。導入側での咬筋成長・発育に関する影響ならびに下顎骨形態への影響を検索すべく、6週後に通法に従い屠殺し、咬筋重量測定、マイクロCT撮影装置を用いて下顎骨形態計測を行った。咬筋重量は、反復的IGF-1receptor siRNA導入側において、コントロール側に比較して優位に低値を示し、肉眼的にも頬舌的厚みが減少していた。マイクロCTを用いた下顎骨形態計測では、反復的IGF-1receptor siRNA導入側において下顎切痕後方部の下方への隆起量が減少しており、ヒトでの下顎角開大に類似した形態的特徴を示した。組織学的検索は現在まだ行っていないが、上記の垂直的顎間関係に影響を与えるデータが出ていることからIGF-1受容体の発現ノックダウンと、それに伴う筋芽細胞増殖・分化抑制が生じていることが予想される。次に、Gain of function実験系として反復的IGF-1発現プラスミド局所的遺伝子導入をHVJ-エンベロープベクター法を用いて行った。上記の反復的IGF-1receptor siRNA導入とはちょうど逆の結果が得られ、IGF-1が咬筋筋量の制御に大きな役割を果たしていることが観察された。さらに、咬筋筋量を人為的に制御することで、垂直的顎間関係の制御も行える可能性が示唆された。本研究は、成長期開咬モデルラット咬筋への各サイトカイン遺伝子導入を行い筋発達を促すことで垂直的顔面パターンの増悪が抑制できるのではないかとの仮説の元、実験動物への遺伝子導入実験を行うことを目的としていた。はじめにInsulin like growthfactor (IGF)-1発現プラスミドならびにIGF-1receptor siRNA発現プラスミドを構築した。in vitroにおいて各プラスミドのfunctional assayを行い、有効性の確認を行った。IGF-1発現プラスミド構築においては、開始コドン直前の6塩基配列(Kozak配列)を考慮し、発現効率の向上を図った。functional assayは、primary chondrocyteならびにprimary muscle cellsを用い、(1)RT-PCRによるtransfect効率確認、(2)western blot法による各タンパク質の産生確認、(3)培養上清を用いて、他の細胞の増殖促進活性確認[IGF-1発現プラスミド]、外来性にIGF-1蛋白添加による増殖促進活性確認[IGF-1 receptor siRNA発現プラスミド]を行った。つぎに実験動物(ラット)へ上記発現プラスミドをtransfectするにあたり、高効率遺伝子導入の条件を比較検討した。本研究では、局所的遺伝子導入法としてHVJ-エンベロープベクター法とJet-PEI法を比較検討した。この局所的遺伝子導入法の効率に関するデータの1部は、第64回日本矯正歯科学会大会にて発表している。比較検討した上、HVJ-エンベロープベクター法をその後の局所的遺伝子導入法として選択した。つぎに成長期ラットに対し、片側咬筋に反復的IGF-1receptor siRNA発現プラスミド局所的遺伝子導入を行った。導入側での咬筋成長・発育に関する影響ならびに下顎骨形態へどの程度影響されるかを現在検索中である。
空間周波数・時間混成領域処理による移動物体監視システムの設計に関する研究

本研究では,時系列画像信号をその周波数特性を利用して処理を行うシステム設計に関し,特に空間周波数と時間により構成される3次元混成領域において移動物体を検出・追跡する新たなモデルを提案し,これによる移動物体監視システムを設計することが目的である.昨年度の成果として,速度変化を伴う移動物体は,空間周波数・時間混成領域において時間周波数が変化する擬似周期信号(1次元複素信号)の束となることから,この擬似周期信号を推定する拡張複素カルマンフィルタを設計し,プロトタイプのシステムを構築した.本年度は,このプロトタイプモデルを基礎にして,より実際的なシステムヘ発展させて,その有効性を実際の画像列の処理を行うことで検証した.特に実際の場面に利用可能な監視システムに発展させることに重点をおいて展開した.得られた知見は次のとおりである.1.混成領域における疑似周期信号の時間周波数と空間周波数の関係,移動物体・背景・雑音のスペクトル特性から,速度推定を空間周波数の低域に限定して行い,良好な結果を得た.2.移動物体の加速度が変化する場合など,より実際的な人工画像に対しシミュレーションを行しい良好な速度推定,物体抽出が行えることを確認した.また実画像を用い,移動物体が複数存在する状況下での正確な推定・検出の実現を試み,物体それぞれを分離して良好に速度推定・抽出できることを確かめた.3.移動物体の速度ベクトルの推定結果からパン制御を行うカメラのトラッキングシステムを開発した.以上本研究により,従来手法(速度ベクトル一定の移動物体をモデルとするフィルタの適応処理)とは異なり,直接的設計により速度ベクトルが時々刻々変化する移動物体の速度推定および物体抽出を行うシステムを新規に提案し,また,実際的なシミュレーションにより本手法の有効性を明らかにした.本年度の研究実績は以下のとおりである.とくに,空間周波数・時間混成領域処理において,従来困難であった2次元速度ベクトルが時々刻々変化する場合の移動物体抽出を可能にした.提案する移動物体監視システムは次のように構成される.(a)空間変数についてフーリエ変換し,入力画像を時間と空間周波数から構成される混成領域に変換する.(b)複素拡張カルマンフィルタを用いて各周波数点での,フーリエ係数,空間周波数・速度ベクトルを推定する.(c)移動物体のもつスペクトルの性質を利用して,(b)で得た結果を統合処理し唯一の空間周波数・速度を求める.また本手法ではスペクトルのエネルギーの大きさに応じた統合処理のため,ウェーブレット変換を用いた.(d)統合処理した推定結果を各カルマンフィルタにフィードバックし,フーリエ係数を求める.(e)(d)の結果に対し空間変数について逆フーリエ変換し,移動物体の抽出画像を出力する.速度変化を伴う移動物体は,空間周波数・時間混成領域において時間周波数が変化する擬似周期信号(1次元複素信号)の束となる.この擬似周期信号を推定する複素拡張カルマンフィルタを設計し,提案システム(プロトタイプ)を構築した.また任意の軌道を有する移動物体(コンピュータ画像)を対象にシミュレーションを行い,本システムにより,速度変化を伴う場合にも良好な速度推定,物体抽出が行えることを確認した.次年度においてはこの成果を基礎に,より実際的なシステムへ発展させる.本研究では,時系列画像信号をその周波数特性を利用して処理を行うシステム設計に関し,特に空間周波数と時間により構成される3次元混成領域において移動物体を検出・追跡する新たなモデルを提案し,これによる移動物体監視システムを設計することが目的である.昨年度の成果として,速度変化を伴う移動物体は,空間周波数・時間混成領域において時間周波数が変化する擬似周期信号(1次元複素信号)の束となることから,この擬似周期信号を推定する拡張複素カルマンフィルタを設計し,プロトタイプのシステムを構築した.本年度は,このプロトタイプモデルを基礎にして,より実際的なシステムヘ発展させて,その有効性を実際の画像列の処理を行うことで検証した.特に実際の場面に利用可能な監視システムに発展させることに重点をおいて展開した.得られた知見は次のとおりである.1.混成領域における疑似周期信号の時間周波数と空間周波数の関係,移動物体・背景・雑音のスペクトル特性から,速度推定を空間周波数の低域に限定して行い,良好な結果を得た.2.移動物体の加速度が変化する場合など,より実際的な人工画像に対しシミュレーションを行しい良好な速度推定,物体抽出が行えることを確認した.また実画像を用い,移動物体が複数存在する状況下での正確な推定・検出の実現を試み,物体それぞれを分離して良好に速度推定・抽出できることを確かめた.3.移動物体の速度ベクトルの推定結果からパン制御を行うカメラのトラッキングシステムを開発した.以上本研究により,従来手法(速度ベクトル一定の移動物体をモデルとするフィルタの適応処理)とは異なり,直接的設計により速度ベクトルが時々刻々変化する移動物体の速度推定および物体抽出を行うシステムを新規に提案し,また,実際的なシミュレーションにより本手法の有効性を明らかにした.
敗血症に伴う心筋障害におけるIL18の関与と治療戦略の開発

IL-18欠損マウスではLPS投与後の心収縮力低下や心拡大が抑制されており、IL-18は敗血症における心筋障害に関与することが示唆された。IL-18欠損マウスにおいて、LPS投与後のSERCA2aの発現低下、PLNやAktのリン酸化の低下が抑制されており、それらを調節するPP2A活性の増加も抑制されていた。ラット心筋細胞における検討では、IL-18刺激により同様の結果がみられた。以上の結果から、IL-18はPP2Aを介してSERCA2a/PLNやAktを調節することにより、敗血症における心筋障害の進展に重要な役割を果たしているものと結論した。敗血症性ショックにおいてはしばしば心筋障害が観察され、心機能障害が敗血症における予後の規定因子の一つとして知られている。その機序として、炎症性サイトカインと心筋細胞カルシウムハンドリング障害が重要な役割を果たす。敗血症による心筋障害が生じる時相に一致したサイトカインであるインターロイキン18 (IL 18)とカルシウムハンドリング障害の関連については不明であった。今回、敗血症により心筋障害の病態形成における、IL 18とカルシウムハンドリングとの関連について検討した。野生型マウスの心筋を用いたIn vivoの実験において、LPSの投与後6時間で明らかな心収縮能低下を認め、血清IL18はその時相に一致して増加していた。心筋小胞体Ca2+-ATPase(SERCA2a)のmRNA、タンパク発現はLPS投与により低下しており、serca2aの抑制タンパクであるPhospholamban(PLB)のリン酸化もLPS投与により低下していた。そこでIL18との関連を調べる為にIL18欠損マウスを用い同様の検討を行ったところ、IL18欠損マウスではLPS投与後の心収縮能低下が抑制されており、serca2aのmRNA、タンパク発現の低下、PLBのリン酸化の低下は抑制されていた。PLBのリン酸化の調節因子として脱リン酸化酵素であるPP2A活性が重要な役割を果たすことが分かっている。そこで心筋のPP2A活性を測定したところ、野生型のマウスではLPS投与によりPP2A活性が増加するのに対して、IL18欠損マウスではその増加を認めなかった。これらの結果はIL18がPP2Aの活性を増加させ、カルシウムハンドリングの抑制をもたらすことを示唆しており、IL18の抑制が敗血症における心筋障害の病態改善に寄与するものと期待される。敗血症性ショックにおける心機能障害は予後の規定因子の一つとして知られている。その機序として、炎症性サイトカインが重要な役割を果たしているが、心筋障害との関連について広く研究されているTNF-αは、敗血症発症早期にピークアウトし、心筋障害が生じる時相とは一致しない。そこで心筋障害の時相に一致したサイトカインであるインターロイキン18(IL-18)と、敗血症における心筋障害を検討した。野生型マウスの心筋を用いた検討では、Lipoporysaccharid(LPS)投与後6時間で明らかな心収縮低下、心拡大を認め、血清、心筋におけるIL-18はその時相に一致して増加していた。SERCA2aのmRNA、タンパク発現はLPS投与により低下しており、SERCA2aの抑制タンパクであるPhospholamban(PLN)のリン酸化もLPSにより低下していた。IL-18との関連を調べる為にIL-18欠損マウスを用い同様の検討を行ったところ、IL-18欠損マウスではLPS投与後の心収縮低下や心拡大が抑制されており、SERCA2aの発現低下、PLNのリン酸化の低下も抑制されていた。IL-18は心筋細胞においてPP2Aの活性化を通してPLNのリン酸化を調節することが知られているが、敗血症モデルにおける検討はない。そこで、PP2Aの活性を測定したところ、野生型マウスではLPS投与によりPP2A活性が増加するのに対して、IL-18欠損マウスではその増加は抑制されていた。さらにPP2AはSERCA2aの調節シグナルの一つであるAKTのリン酸化を調節しており、AKTのリン酸化について検討したところ、野生型マウスではLPS投与により、心臓でのAKTのリン酸化は低下するのに対して、IL-18欠損マウスではその低下は抑制されていた。このことは、IL18はPP2Aの活性化を通してPLNやAKTのリン酸化を調節し、またAKTのリン酸化の変化がSERCA2aの調節につながっているいるものと考えらえれた。これらの結果はIL-18の抑制が敗血症における心筋障害の病態改善に寄与するものと期待される。IL18欠損マウスにおける検討が概ね仮説通りであった。しかし、高用量LPS投与後6時間ではコンダクタンスカテーテルでの検討はマウスにとって大きな負担となり、結果が安定していない。

循環器内科学今後はカルシウムハンドリングに関与する因子を網羅的に調べる予定である。また、コンダクタンスカテーテルでの結果が安定しないことから、LPS量の再検討、カルシウムトランジェントの測定などを行う予定である。研究初年度ということがあり、研究成果が学会発表の水準にまでは達しなかった部分があり、学会などへの出張を行わなかったため、旅費が発生しなかったことがあげられる。これらの金額の使用計画としては、国際学会を含めた学会への参加のための旅費に使用することで翌年度に完了する見込みである。
ECRHプラズマを利用したスパッタリングの応用

ECRHの特徴を生かして、他の放電形式では生成が困難な低ガス圧、高電離プラズマ中でのスパッタリング反応を利用した、高効率で不純物の影響の少ない薄膜の生成を試みることが本研究の目的である。その第一段階として本年度は、小型装置を用いた基礎的実験を通じて、本装置の製作とそれを用いての研究遂行に必要なデータの収集と各種技術の習得を目標にして実験を行ない、次の装置の設計、製作を行なってきた。実験装置の特徴の一つは、マイクロ波(2.45GHz)電力のアンテナに簡便なリジタノ・コイルを用いていることで、これはガラス製の円筒真空容器に外接して配置され、プラズマには接していない。最初の装置は容器直径40mm、マイクロ波は市販の電子レンジから同軸ケーブルでアンテナに供給される。作動ガスはアルゴンを主に用いたが、一般に磁界強度がECR条件(875G)からずれるとプラズマ密度が減少し、低ガス圧程プラズマが生成される磁界の範囲は狭くなり、0.2Pa以下では点火しにくい。典型的なプラズマ諸量は、密度【10^(11)】【cm^(-3)】、電子温度5-10eVで、スパッタリングを行なうためには適切な値と考えられる。マイクロ波電力のとり出し方法等を変えて試しているが、実際にアンテナからの放射電力等は不明であり、特に低ガス圧での完全電離に近いプラズマを得るという目標は果されていないが、プラズマの空間分布等の細かい測定がしにくい等の小型装置の不便があるのでこの装置での実験は打切った。現在、直径90mmの放電管の系を組立て中で、この装置ではプラズマの特性の測定等と共に、電極(ターゲット,基板)を挿入して実際にスパッタリングの実験を行なう。
翼の層流化制御に関する基礎的研究

翼の摩擦抵抗の大幅な低減を目指すNFL(自然層流)翼やLFC(層流制御)翼の開発・発展は境界層遷移機構に関する知識の蓄積に依存する。本研究は,この翼の層流化制御に必須の遷移機構に関する基礎研究である,弱い外乱環境での遷移予測の基礎となるT-S波動(不安定波動)の励起過程,および,後退翼における境界層のアタッチメントライン・コンタミネーションの理解に不可欠な,上流から流下する強い渦(翼根から伝わる乱流変動を模擬)に対する境界層の応答の2つを調べている。まず,T-S波動の励起に関しては,波動の励起条件やカップリング係数についての知識が得られ,また外乱の周波数fが線形安定性理論の中立曲線の下分枝の十分下方にあり高調周波数2fが増幅周波数範囲あるいはそれに近い場合には,周波数fの急減衰T-S波動に加え,2f周波数のT-S波動が同時に励起されるという非常に興味深い結果を得た。この非線形励起過程は,気流中の乱れが一般に減衰の遅い低周波変動からなることを考えると,境界層遷移の予測にとって重要な結果であると思われる。次に強い渦による遷移では,臨界レイノルズ数以下(Rx=3.8×10^4付近)で次々とヘアピン渦が生成され乱流遷移が始まることやそのための臨界条件などが見いだされた。また,この亜臨界遷移に対する壁面リブレットの影響を調べ乱流構造の発達に導く壁近くの縦渦がスパン間隔を7%程度増し,かつ壁近くの変動強さも同程度抑制するなどの効果が観察された。ただし,その場合でも遷移の進行は遅れない。本研究は,超音速機の主翼のように大きな後退角を持つ翼の層流化制御にとって重要な,外乱に対する境界層の応答に関する基礎的な研究である。即ち,後退翼上の環界層遷移がどのように起きているかについてはまだ十分な理解がなされておらず,それは,後退翼における撹乱の起源即ち,翼根から伝幡する種々の強さ・スケ-ルの乱れによる前緑(アタッチメントライン)境界層のコンタミネ-ションの機構そのものが十分に明らかにされていないことによる。初年度はこの点を踏まえ,上流から流下する強い渦(翼根から伝わる乱流変動を模擬)に対する境界層の応答を境界層遷移を支配する撹乱構造およびそれが生まれる機構についての知識の獲得に重点を置き,実験と数値シミュレ-ションにより詳細に調べた。実験結果から判断すると,乱流への遷移に導く乱れ構造は,上流から流下する渦(ヘアピン形状の渦)により壁近くの流れが撹乱された結果発達する縦渦であり,その縦渦の発達は剪断層を壁から浮上させ,新たなへアピン渦の生成に導くように見える。また,このヘアピン渦の連続的な生成過程の詳細を理解するため,渦(ヘアピン状に変形)と境界層の干渉に関する数値シミュレ-ションを行っている。現在,導入した渦が境界層内で3次元変形(ヘアピン状)及び分裂していくプロセスやその結果生じる縦渦構造と壁から浮上する剪断層の関係など重要な結果が得られている。計算は進行中であり,上記ヘアピン渦のリジェネレ-ション過程の中身が明らかにされつつある。本研究は、翼の層流化制御にとって重要な、外乱に対する境界層の応答に関する基礎的な研究である。前年度は、後退翼における前縁(アタッチメントライン)境界層のコンタミネーションの機構の理解に不可欠な、上流から流下する強い渦(翼根から伝わる乱流変動を模擬)に対する境界層の応答を実験と数値シミュレーションにより詳細に調べた。本年度は、この問題に加えさらに、弱い外乱環境において境界層遷移の始まりを支配するT-S波動の励起に関する数値実験を行った。以下に得られた主な知見を述べる。まず、強い撹乱による境界層遷移については、壁面リブレットが遷移に与える影響を調べ、乱流構造の発達に導く壁近くの縦渦がスパン間隔を7%程度増し、かつ壁近くの変動強さも同程度抑制するなどの効果が観察された。

ただし、その場合でも遷移の進行は遅れない。次に、T-S波動の励起に関しては、外乱の周波数fが線形安定性理論の中立曲線の下分枝の十分下方にあり高調周波数2fが増幅周波数範囲あるいはそれに近い場合には、周波数fの急減衰T-S波動に加え、2f周波数のT-S波動が同時に励起されるという非常に興味深い結果を得た。これは、気流中の乱れが一般に減衰の遅い低周波変動からなることを考えると、境界層遷移の予測にとって重要な結果であると思われる。
材料情報分野におけるインターオペラビリティの検討

国内外の代表的な材料データベースについて調査を行い、材料分類、特性分類、応用分野別分類を行い、材料データベース閲覧のためのホームページを作成した。個々のデータモデルについては、ASTM、NIST、日本材料学会等のデータベースのデータモデルについてのXMLによる記述を検討し、より専門的かつ本格的なデータベースであるLPF(Linus Pauling File)についてのデータモデルとの比較結果を加えて、材料設計、材料開発のための材料データモデルの検討を行った。(1)検討に当たっては、以下の4つの視点を導入した。すなわち、同位体比、電子構造、分子構造、結晶構造、ミクロ組織、欠陥構造、非均質性、マクロ組織、形状といった材料の構造的な階層性、(2)物性理論、熱統計力学、構造力学、品質管理等の理論モデル、原データ、(データログ、議事メモ他)、加工データ(評価、標準、規格)、情報知識に至るデータ・情報の加工、(3)機械、建物、原子炉、コンピュータ等々、使用環境、応用分野、(4)数値、テキスト、図、写真、動画、プログラムと情報表現の違いを反映した情報モデルである。(1)にかんしてはマルチスケールモデリング、(2)に関してはマルチプリンシプルモデリングとして近年の成果を組み込み、(3)に関しては原子炉材料を基軸にした整理を行った。(4)に関しては情報、圧縮技術、知的所有権管理技術に関する最近の研究動向の調整を行い、インターオペラビリティとは逆の方向の動きについての検討を行った。材料情報のナイーブな取扱いは、その複雑な挙動の簡略かつ代表的な断面を静的に把え、関係モデルで表現する方法であるが、より適切な材料活用を達成するためには、その本性に迫るデータ表現が求められるため、表現能力の高いデータモデルの導入が必要であることを指摘し、その延長に人工物を介した学問領域の融合があることを議論して、報告書としてまとめた。今年度は、材料分野で用いられている計算手法を収集し、一部実装を行った。実装したプログラムをマクロ特性およびイオン照射損傷によるカスケードの挙動とを対象としてまとめ、個々の計算モデルの間での情報交換について検討を加えると共に、ネットワーク上での材料情報のリソース間での情報交換のためのフレームワークについての検討を加えた。1.有限要素法・転位動力学法・組織成長のシミュレーションプログラムを既知のアルゴリズムに基づいて実装した。これらの間で交換可能なミクロ組織、応力分布、組成といった情報セットを記述し、画像情報・実験データ等との連携についての検討を加えた。2.上記の結果に基づいて、インターネットで標準的に用いられるデータ表現形式であるXML/RDFをベースとして材料情報を交換するための中立的な情報表記形式、それぞれの手法に対するメタデータの記述のためのボキャブラリを定義し、モジュール型シミュレーション技法の確立へ向けての検討を行った。3.分子動力学法・モンテカルロ法によるシミュレーションと実験との対比。イオン照射による損傷のカスケードの挙動について、生成初期については分子動力学法を用い、この結果に基づいてその後の挙動についてモンテカルロ法によってシミュレーションを行った。得られた結果に関してSTMによる観察との対比・計算モデルの検証を行った。今年度は、昨年度から継続して材料分野で用いられている計算手法を収集し、実装を行った。また、これらの計算プログラムの連携によるシミュレーションの実例を作成すると共に、照射損傷を例にモデルによる計算結果と実験との比較を行った。これらの間で交換可能なミクロ組織、応力分布、組成といったデータ形式を設定し、画像情報・実験データ等と数値計算との連携による計算例を作成した。2.上記の結果に基づいて、インターネットで標準的に用いられるデータ表現形式であるXML/RDFをベースとして材料情報を交換するための中立的な情報表記形式を作成し、モジュール型シミュレーションのためのソフトウェア環境を整備した。