hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
健康および生態影響を考慮した都市系廃棄物由来のバイオ燃料の持続可能性評価

廃棄物由来のバイオ燃料として,重油代替の低炭素燃料であるバイオオイルを取り上げ,その生産・転換・利用システムの持続可能性/リスクを定量的に評価した.その結果,1)バイオオイル生成技術を下水処理プロセスに適用し,生成したバイオオイルを重油代替燃料として産業利用することによって,現状の下水処理システムに比して温室効果ガス排出量が半減しうること,2)5%混合までであれば,0.1mg/m^3を超えるNOx濃度に曝露される人口が生じないことが分かった.廃棄物由来のバイオ燃料として,重油代替の低炭素燃料であるバイオオイルを取り上げ,その生産・転換・利用システムの持続可能性/リスクを定量的に評価した.その結果,1)バイオオイル生成技術を下水処理プロセスに適用し,生成したバイオオイルを重油代替燃料として産業利用することによって,現状の下水処理システムに比して温室効果ガス排出量が半減しうること,2)5%混合までであれば,0.1mg/m^3を超えるNOx濃度に曝露される人口が生じないことが分かった.本研究課題は,都市系廃棄物由来のバイオ燃料として,重油代替の低炭素燃料であるバイオオイルを取り上げ,その生産・転換・利用システムの持続可能性/リスクを環境・健康・生態影響の側面から定量的に評価することを目的とするものである.本年度は,大阪府をケーススタディの対象として,2つの分析を実施した.まず,下水汚泥を原料にしてバイオオイルを生成する技術による低炭素効果を,LCAの手法を用いて定量的に評価した.その結果,バイオオイル生成技術を下水処理プロセスに適用し,生成したバイオオイルを重油代替燃料として産業利用することによって,現状の下水処理システムに比して温室効果ガス排出量が半減しうることが分かった.次に,バイオオイルを産業炉で燃焼利用することに伴う健康影響について,NO_xを指標にして大気環境濃度の推定,および曝露人口の推計をおこなった.ここでは,産業技術総合研究所が開発した曝露・リスク評価大気拡散モデル(ADMER)を用いて,A重油へのバイオオイル混合率を1,2,3,4,5,10,30%としたときの影響を分析した.その結果,5%混合までであれば0.1mg/m^3を超える濃度に曝露される人口はゼロだが,10%混合になると1.1万人強,30%混合であれば約59万人が高濃度に曝露されることが分かった.以上から,ヒト健康へのネガティブな影響を引き起こさずに,地域や産業システムの低炭素化に寄与しうるバイオ燃料生産・利用システムについて示唆を得ることができた.本研究課題は,都市系廃棄物由来のバイオ燃料として,重油代替の低炭素燃料であるバイオオイルを取り上げ,その生産・転換・利用システムの持続可能性/リスクを環境・健康・生態影響の側面から定量的に評価することを目的とするものである.本年度は,愛知県をケーススタディの対象として,バイオオイル生成・利用システムの持続可能性を評価した.具体的には,下水汚泥を原料にしてバイオオイルを生成する技術の生産,転換,貯蔵,燃焼利用などのシステム全体を対象として,LCAの手法を用いてその低炭素化や循環促進の効果を定量的に明らかにした.その際,当該地域におけるエネルギー需給の空間分布特性に応じて,LCAの手法を用いて定量的に評価した.その結果,バイオオイル生成技術を下水処理プロセスに適用し,生成したバイオオイルを重油代替燃料として産業利用することによって,現状の下水処理システムに比して温室効果ガス排出量が半減しうることが分かった.また,高温焼却やガス化,炭化を下水汚泥転換の技術代替案として設定し,各転換技術システムの全体を対象として持続可能性を定量化し,各技術システムの導入に適した需給のバランスや空間分布などの条件を明らかにすることができた.
青年期の自己の発達と社会文化的文脈に関する日米比較研究

本研究は、日本人・日系米国人・白人系米国人の中学生と大学生を対象として、青年期の自己の発達を社会文化的文脈から比較検討するものである。質問紙には、青年と両親の年齢や性別等の社会的属性をはじめとする多様な項目が含まれているが、主な項目として自己像とその重要度の評定・青年が認知する重要な他者・重要な他者からの心理的支援・青年が認知する期待の一致度・青年の親に対する感情を測定する尺度が含まれている。1.自己効力感に対する自己評定において、日本人中学生と大学生の自己評定値は、日系米国人・白人系米国人のそれより下回っていた。その傾向は、中学生とくに女性において顕著であった。2.青年の認知する重要な他者を検討したところ、いずれの群においても友人は重要な位置を占めていた。日本人・日系米国人では異性よりも同性の友人が、白人系米国人では同性より異性の友人の方が重要な対象として位置づけが高かった。白人系米国人・日本人、とくに女性において母親は友人と並んで重要な位置を占めていた。3.青年が認知する重要な他者からの心理的支援と自己効力感の指標との間には、一貫性のある結果はみいだされなかった。しかし、同性の友人からの心理的支援は、女性の場合には自己効力感に影響を及ぼす有意味な要因であることが示唆された。現在まで、以下の4点を実施している。1.集団面接日本の青年の日常生活における活動の場・行動・友人関係・親子関係などEcocultural nichesモデルにおける4構成成分をとらえるために、中学生・大学生それぞれ56人づつを1グループとする集団面接法(Cooper,Jackson.Azmitia,1992)を数グループ実施しビデオに記録した。これを米国で行なったものと比較した。2.調査項目の検討集団面接の結果から、日本の青年の自己の発達をとらえるのに最適な調査項目、ならびに米国の青年の発達にも共通する調査項目について検討した。それとこれまでの文献研究によってえられた本研究に有効と考えられる方法を考慮して、青年用・父親用・母親用の予備調査のための貸間紙を作成した。4.日米比較分析日本の予備調査の結果を日系米国人・米国人のものと比較分析している。本年度は、以下の4点を実施した。1.本調査質問紙の作成青年期の自己の発達を社会的文脈を反映してとらえるため、昨年度に実施した予備調査の分析と日米比較結果をもとに、中学生・大学生本人と父親・母親用の質問紙を作成した。2.本調査実施日本の中学生と大学生とその両親を対象にして、本調査を実施した。米国においても、中学生と大学生を対象にして同様の調査を実施した。3.調査結果分析Ecocultural nichesモデルの視点から、日本の青年における1.社会化の目標、2,日常生活の中での社会化の目標を伝える状況、3.社会化に参加する重要な人、4.コミュニケーションのスクリプトという4構成成分の分析を実施している。4.結果の発表分析がすすんでいる結果の一部について、日本発達心理学会第6回大会、米国で開催されたSRCDならびにSRA両大会において発表を行なった。
アジアにおける生物兵器開発および使用の歴史

旧日本軍の生物兵器部隊である満州第731部隊の活動と、その部隊の医学研究上の成果が戦後どのようにアメリカに渡ったかを、文献に基づいて立証することが本研究の目的である。本年度においては1945年から1950年までの間の、アメリカ人研究者の論文およびアメリカの公文書の収集を主に行なった。アメリカ人研究者の多くはアメリカの生物兵器研究機関、キャンプ・デトリックの所属であり、そのピック・アップの作業に意外に時間を取られてしまった。他方、公文書の収集については、ある程度までは近年、アメリカ公文書館から日本の国会図書館に移されたマイクロフィルムおよびマイクロフィルムにより効果的に資料収集を行なうことができた。戦犯負責と引き換えによる「取り引き」後、アメリカ側に渡り、発展した研究として、現在「流行性出血熱」の研究について分析を加えている。この分析を通じて、朝鮮戦争における生物兵器史用の有無について結論を出せるのではないかと考えている。今度から初めたこの研究の成果は、1988年にカリフォルニア大学で開催される、第5回国際中国科学史会議における招待講演として発表される予定である。なお本年度については特に記すべき成果は公表していない。
損傷を受けたCFRP積層実構造の残存強度解明に関する研究

本研究では,実物大のCFRP積層構造が衝撃負荷を受けてその構造内部に損傷が生じた場合に,構造の振動特性(減衰量や固有振動数)の変化から構造内部の損傷を同定し,その損傷と構造の残存強度の関係を明らかにすることで,実物大CFRP積層構造の継続使用の可否を判定する技術を確立することを目的としているが,本研究の初年度は次の成果を得ることができた。1.CFRP積層板に衝撃負荷により損傷を与えて,損傷の有無,大きさ,その位置の違いと積層材の固有振動数と減衰量の変化をインパルス加振実験により明らかにし,さらに曲げ実験も行い,損傷と振動特性の関係,損傷と残存強度の関係を明らかにした。2.CFRPの実部大構造として,圧縮天然ガス(CNG)や高圧水素貯蔵容器として用いられているCFRP圧力容器の取り上げ,容器の平行部内面にCFRP製のアイソグリット円筒を容器と一体で成形して補強する技術を確立し,その強度が容器及び補強アイシグリッド円筒単独の場合の和よりも31%大きくなることを明らかにし,補強効果が示された。さらに圧力容器の外面にアイソグリッド円筒で補強することで,実用化につながる成形技術の簡便性を示し,容器本体とグリット円筒のクリアランスをある値以下に抑えることで,一体成形と変わらない性能を示した。3.表面材はCFRP,心材はウレタンからなるCFRPサンドイッチ構造で現在稼働中の風力発電用ブレード3体を企業から譲り受け,このCFRPサンドイッチブレードの振動特性をインパルス加振実験で明らかにできることを示し,この加振実験と有限要素法の結果が境界条件を変えてもよく一致することを明らかにした。本研究では、実物大のCFRP積層構造が衝撃負荷を受けてその構造内部に損傷が生じた場合に、構造の振動特性(減衰量や固有振動数)の変化から構造内部の損傷を同定し、その損傷と構造の残存強度の関係を明らかにすることで、実物大CFRP積層構造の継続使用の可否を判定する技術を確立することを目的としているが、本研究の初年度は次の成果を得ることができた。1.CFRP積層板に衝撃負荷により損傷を与えて、損傷の有無、大きさ、その位置の違いと積層材の固有振動数と減衰量の変化をインパルス加振実験により明らかにし、さらに曲げ実験も行い、損傷と振動特性の関係、損傷と残存強度の関係を明らかにした。2.CFRPの実部大構造として、圧縮天然ガス(CNG)や高圧水素貯蔵容器として用いられているCFRP圧力容器の取り上げ、容器の平行部内面にCFRP製のアイソグリット円筒を容器と一体で成形して補強する技術を確立し、その強度が容器及び補強アイシグリッド円筒単独の場合の和よりも31%大きくなることを明らかにし、補強効果が示された。さらに圧力容器の外面にアイソグリッド円筒で補強することで、実用化につながる成形技術の簡便性を示し、容器本体とグリット円筒のクリアランスをある値以下に抑えることで、一体成形と変わらない性能を示した。3.表面材はCFRP、心材はウレタンからなるCFRPサンドイッチ構造で現在稼働中の風力発電用ブレード3体を企業から譲り受け、このCFRPサンドイッチブレードの振動特性をインパルス加振実験で明らかにできることを示し、この加振実験と有限要素法の結果が境界条件を変えてもよく一致することを明らかにした。平成23年度にCFRP積層材における損傷量と固有振動数の関係、損傷量と減衰量の関係、損傷量と曲げ強度の関係は実験的に求め、これらの物理量の因果関係を実験的に明らかにしたが、解析的にこれらの関係を明らかにする点が残されている。一方で実物大構造として、平成23年度実施予定のアイソグリッド補強有するCFRP製圧力容器の成形は開発は終了し、より軽量で高強度の新しい構造形態のCFRP圧力容器の製造法を示した。今後は実験と解析を残すのみである。さらに、平成25年度実施予定の風力発電用

CFRP製3次元形状のブレードは企業から寄贈を受け、すでに固有振動数解析を実施している点を考慮すると、おおむね順調に進展している。当初の予定では、実物大構造として平成24年度に車載用CFRP製圧力容器、平成25年度に風力発電用CFRP製ブレードの損傷同定と残存強度を明らかにする予定であったが、平成23年度に振動特性を既に明らかにしたCFRP製ブレードを平成24年度に行い、CFRP製圧力容器を25年度に行う。平成24年度はCFRP製ブレードの損傷同定だけでなく、最適設計についても理論解析を行い、平成25年度の圧力容器につなげる。平成23年度と24年度の研究成果を国外及び国内の学会で公表するための費用と解析及び実験結果を整理し、最終報告書を纏めて作成するために、学生アルバイトの謝金を使用する。さらに追加実験が生じた場合の消耗品を使用する。
低周波音の家屋内外伝搬特性の解明及び遮音対策の効果検証

近年社会問題化している低周波音問題に関して、住宅地内の設備機器等の近傍音源および風車・飛行場・基地等施設の遠方音源を対象として、住宅地内の騒音伝搬性状および家屋内外の音響透過現象の解明、さらに、家屋周辺の音源対策および家屋の遮音対策の効果検証を、伝搬解析班、遮音解析班、模型実験班、野外実験班の4班に分かれて実施する。初年度は、当初5月に東大にて初回全体会合を開催し、研究の全体計画と各班の検討内容を協議し、以降各班で以下の作業を進めた。1)伝搬解析班:有限要素法により戸建住宅周辺の屋外音場のモデル化を行い、家庭用ヒートポンプを想定した近傍音源からの騒音伝搬解析を実施した。家屋周辺の外構塀および隣戸の影響を検討し、音源の放射効率および家屋外壁面上の音圧分布の変化を明らかにした。2)遮音解析班:音響系・振動系有限要素法のソースコードを家屋内外の音場と建物振動場の連成解析用にカスタマイズし、解析プログラムの開発を概ね完了した。予備解析として、模型実験用の縮尺模型のモデル化を行い、解析を実施してプログラムの妥当性を確認した。3)模型実験班:1/4縮尺模型家屋の製作を完了し、半無響室内で遮音実験を実施した。特に室内外の多点計測システムを構築し、室内音圧分布の把握を行うとともに、模型の外壁・窓・床下構造を改造して実験を行い、各部の影響を検討した。4)野外実験班:初年度は実大木造模擬家屋の設計検討を進め、二室からなる家屋の外壁・屋根・天井・床構造、窓・扉仕様を決定し、次年度の実施設計の準備を完了した。初年度は、1)伝搬解析班および3)模型実験班の作業が順調に進み、前者については概ね検討が完了し、後者についても実験は終了し、得られたデータの追加分析を残すのみとなった。2)遮音解析班については、現在プログラム開発は終了し、単純な家屋モデルの解析を実施した段階であるが、次年度に向けて概ね計画通りに進んでいる。4)野外実験班については、当初初年度内に実大模擬家屋の建設を予定していたが、設計検討の中で敷地条件や測定システムの見直しが必要となり、建設は次年度に持ち越すこととなった。初年度にほぼ検討が完了した1)伝搬解析班および3)模型実験班の成果については、学会発表・論文執筆を進める。なお、次年度は模型実験により得られた詳細データを用いて、低周波音の遮音性能測定法の検証を行う予定である。2)遮音解析班は、音響・連成解析の更なる応用として、実施設計に入る実大模擬家屋の詳細なモデル化に取り組む。4)野外実験班は、早急に実施設計を完了し、実大模擬家屋の建設を進め、次年度後半には竣工し、年度内に基本仕様における遮音性能測定を実施する。

4)野外実験班は、早急に実施設計を完了し、実大模擬家屋の建設を進め、次年度後半には竣工し、年度内に基本仕様における遮音性能測定を実施する。
超臨界二酸化炭素を利用した新規ポリイミド微細加工技術の基盤構築

超臨界二酸化炭素を利用した新しい蒸着重合技術の基板構築に取り組んだ。その結果、フッ素系モノマーである2,2-bis(3,4-anhydrodicarboxyphenyl)-hexafluoropropane(6FDA)と2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl(TFDB)よりなるフッ素系ポリイミドならびにpyromellitic dianhydride(PMDA)とTFDBの組み合わせであるカプトン系ーフッ素系ポリイミドを、モノマー供給濃度を高くすることでSiウエハ上に形成したマイクロスケールのトレンチ内部に充填することができた。26年度はフッ素系モノマーとカプトン系モノマーを組み合わせた場合の微細空間内への超臨界蒸着重合について検討した。まず、可視窓付き高圧重合装置で中間体であるポリアミド酸生成時の相挙動観察を行った。その結果、ジアミンならびにテトラカルボン酸二無水物ともフッ素系モノマー(ジアミン: TFDB、テトラカルボン酸二無水物: 6FDA)の場合は、カプトン系同士(ジアミン: ODA、テトラカルボン酸二無水物: PMDA)に比べ重合速度は小さく、重合開始からポリアミド酸の析出までの反応器内が均一相に保たれる時間はカプトン系同士に比べて長かった。また、TFDBーPMDAの組み合わせの場合もカプトン系同士に比べ均一相を長時間保持できたが、ODAー6FDAの場合にはカプトン系同士の場合と同様に重合開始直後にポリアミド酸が析出し相分離状態となった。さらに、フッ素系モノマーTFDB、6FDAを用いて微細なトレンチ(幅5マイクロメートル、深さ30マイクロメートル)を付したシリコンウエハへの蒸着重合を行った結果、微細孔深部までポリイミドを埋め込むことができた。実験においては、さらに、反応速度ならびに蒸着速度の詳細な解析のためのマイクロチャネル型反応器の設計を行い、モノマーを溶解させたCO2の流速を限られたポンプ吐出量の中でも大きく変化させることが可能とするものとした。また、蒸着されたポリイミドの絶縁性を評価するため、誘電率を測定するシステムを現在構築中である。シミュレーションにおいては、市販の流体・伝熱シミュレーションソフトウェアを用いて、まず現在蒸着に使用しているcold-wall型反応器内の温度分布ならびに速度分布の検討を試み、現在シミュレーション結果の妥当性について評価を行っている。27年度はフッ素系ポリイミド(ジアミン: TFDB、テトラカルボン酸二無水物: 6FDA)の微細な空間への蒸着について、幅5マイクロメートル、深さ30マイクロメートルのレール状トレンチを付したシリコン基板上への蒸着によって、供給モノマー濃度と蒸着温度の影響を検討した。その結果、供給モノマー濃度が低い場合、トレンチ内が埋め込まれる前に、トレンチ入口部が閉塞され、十分な埋め込みが達成されなかったのに対し、供給モノマー濃度が高い場合には、フッ素系ポリイミドを完全に埋め込むことが可能であった。また、モノマー濃度の増加とともに充填率は増加した。蒸着温度については、温度にかかわらずトレンチ内部への充填率は高かったが、温度が低い場合にはポリアミド酸・ポリイミド中に残留した二酸化炭素や助溶媒の分だけ最終的な充填率は若干低かった。また、TFDBーPMDA(フッ素系ジアミンーカプトン系テトラカルボン酸二無水物)からなるポリイミドについてもマイクロスケールのトレンチ内への蒸着を試みた。その結果、モノマー濃度の影響については、TFDBー6FDAから成るフッ素系ポリイミド同様、モノマー濃度が高い方が充填率は高くなった。一方、蒸着温度の影響については、低温の場合において、底部まで密に充填しやすいことが分かった。さらに、大面積への均質な薄膜形成、埋め込みの実現へ向け、マイクロチャネルを模した管型超臨界蒸着反応器によるODAーPMDAから成るカプトン系ポリイミドの蒸着を試み、モノマー供給流速の影響について検討した。蒸着実験については順調に進み、TFDBー6FDA(フッ素系ジアミンーフッ素系テトラカルボン酸二無水物)、TFDBーPMDA(フッ素系ジアミンーカプトン系テトラカルボン酸二無水物)について、操作条件と微細な空間への蒸着量の関係を明らかにすることができ、埋め込みが可能となる条件を提示した。また、これらの成果について学会発表3件、論文発表1件を行った。管型蒸着反応器を利用した実験については、現状ではモノマー供給速度の影響についてのみの検討であるが、順調に遂行され、現在までに、実験前に予測された通り、総モノマー供給量を同じとした場合、流速を高くするにつれ膜厚は薄くなった。一方で、流速が高い場合は基板上の薄膜のバラツキは小さくなった。今後、雰囲気温度と基板温度を操作パラメータとし、蒸着される薄膜の膜厚と膜形状の基板設置場所依存性を明らかにする。さらに、微細なスケールのトレンチを付したシリコンウエハを用いても検討を行い、平板だけではなく、微細な空間内部への蒸着挙動を明らかにする。28年度は、微細構造中へのPMDAーTFDB(カプトン系テトラカルボン酸二無水物ーフッ素系ジアミン)系ポリイミドの埋め込みについて、マイクロスケールのトレンチを付したシリコンウエハを用い、操作条件とトレンチ内へのポリイミドの充填量の関係について詳細に検討した。その結果、基板温度が下がるにつれ、また、モノマーの供給濃度が高いほどトレンチ内のポリイミドの充填量が上昇した。特に基板温度が50100°Cにおいては、トレンチ底部から基板表面まで埋め込むことに成功した。

充填されたポリマーのイミド化の程度をFTーIRにより分析した結果、5075°Cではイミド化はほとんど進行しておらず、大部分がポリイミド前駆体のポリアミド酸であり、充填後にイミド化の必要があることが分かった。この結果を参考に、これまでの研究において、埋め込むことが困難であったカプトン系ポリイミドであるPMDAーODA系ポリイミドの埋め込みについて詳細に検討した。その結果PMDAーTFDB系の場合と同様に、基板温度5075°Cにおいて、モノマー供給濃度を高くすることによってPMDAーODA系のポリアミド酸を埋め込むことができた。これにより、PMDAーTFDB系ならびにPMDAーODA系ポリイミドともに、埋め込み後のイミド化操作の必要があるものの、先にポリイミドの状態での埋め込みに成功している6FDAーTFDBフッ素系ポリイミドと同様、微細な空間へ充填することを可能とし、カプトン系ポリイミド、フッ素系ポリイミドならびにカプトンーフッ素系ポリイミドいずれにおいても超臨界二酸化炭素を利用した埋め込みが適用できることを示した。超臨界二酸化炭素を利用した新しい蒸着重合技術の基板構築に取り組んだ。その結果、フッ素系モノマーである2,2-bis(3,4-anhydrodicarboxyphenyl)-hexafluoropropane(6FDA)と2,2'-bis(trifluoromethyl)-4,4'-diaminobiphenyl(TFDB)よりなるフッ素系ポリイミドならびにpyromellitic dianhydride(PMDA)とTFDBの組み合わせであるカプトン系ーフッ素系ポリイミドを、モノマー供給濃度を高くすることでSiウエハ上に形成したマイクロスケールのトレンチ内部に充填することができた。実験においては、モノマー種による超臨界二酸化炭素中での反応性の違い、ならびに微細な空間への埋め込み性の違いを明らかにすることができた。この結果より、フッ素系モノマー(特にジアミンであるTFDB)の反応性がカプトン系モノマーの反応性に比べ超臨界二酸化炭素中においても小さいため、基板表面のみを高温で加熱するcold-wall型反応器で蒸着を行った場合、フッ素系モノマーの方が、よりモノマーの状態で基板表面に到達しやすいことが予想された。これに基づき、フッ素系モノマーによる超臨界蒸着重合を行った結果、微細な空間へのポリイミド充填量はカプトン系モノマーを使用した場合に比べ大きく増加し、また、モノマー種により蒸着挙動が大きく異なることが明らかとなり、当初の目標に比べ多くの知見を得ることができた。今後は蒸着挙動の操作条件ならびにモノマー種依存性について詳細に検討する予定である。一方、シミュレーションによる蒸着挙動の解析や薄膜の誘電率測定法の開発については、高い精度を確保するため、手法の妥当性評価を次年度以降も継続して行う必要がある。したがって、課題全体として、おおむね順調に遂行できていると考える。28年度は、実験的検討については、引き続き蒸着条件と微細な空間へのポリイミドの埋め込み性について検討する。さらに、大面積を均質に蒸着する蒸着方法、操作条件について詳細に検討する。
自然事象の理解を促すITを活用した新しい初等・中等理科学習支援システムの開発

子どもたちに自然事象の振る舞いを理解させるために,単に観察・実験を行うだけではなく,対象となる自然事象のモデルを自ら生成し,修正し,再構成する過程をモニタリングすることができる学習支援ツールとして,3D CGモデル・電子黒板等を開発した。実証的授業を実施した結果,これらの学習ツールは,子どもたちの知的好奇心を引き出して,自らの学習状況を実感しながら,自然事象を理解させていく効果があることが確認された。本研究は、将来の科学技術の発展を担うべき我が国の子どもたちの「理科離れ」や「学習意欲の低下」を克服する一手段として、初等・中等理科教育カリキュラムの中で、子どもたちに身近な自然事象を取り上げ、子どもたちの「知的好奇心」や「科学的思考」を引き出す学習支援システムを開発することを目的としている。平成17年度は、子どもたちに自然事象の振る舞いを理解させるために、単に観察・実験を行うだけではなく、対象となる自然事象の『仮説モデル』を自ら生成し、修正し、再構成する過程をモニタリングできる学習ツールを作成し、学習状況を実感しながら理解させていく教授法を考案することを目指した。そのための研究組織として、理科教育の研究者(清水)が科学的カリキュラムを開発し、認知心理学の研究者(高垣・田爪)が学習ツールの開発、及び科学的知識を構築していく過程の数量的かつ質的分析を行った。領域を超えて各々の専門的視点から共同して初めて成し得る、新たな研究の創造を行うことが可能となった。研究は三者の協議の基に進め、この協議会の下に協力小・中学校を位置づけ、実態調査を進めた。実態調査の結果に基づき学習ツールを作成し、子どもの実態を熟知している現場教員を研究協力者として加え、学習ツールは子どもの理解の促進に有効か、指導内容との統合性が図られているか否かに関して、検討してもらった。検討の結果に基づき再度学習ツールを改良し、小学校4年生を対象に、理科「水のすがたとゆくえ」の研究授業を実施した。研究授業の結果、作成した学習ツールは、子どもたちの知的好奇心を引き出し、自らの学習状況を実感しながら、自然事象を理解させていく効果があるこが確認された。本研究は,将来の科学技術の発展を担うべき我が国の子どもたちの「理科離れ」や「学習意欲の低下」を克服する一手段として,初等・中等理科教育カリキュラムの中で,子どもたちに身近な自然事象を取り上げ,子どもたちの「知的好奇心」や「科学的思想」を引き出す学習支援システムを開発することを目的としている。平成18年度は,平成17年度に引き続き,研究協力校を対象に,新たに2つの理科単元における実践授業を実施した。研究組織として,理科教育の研究者(清水)が科学的カリキュラムを開発し,認知心理学の研究者(高垣,田爪)が学習ツールの開発,及び科学的知識を構築していく過程の数量的かつ質的分析を行った。本研究は,理科教育と教育心理学の学問領域を理論的背景とした「学際的研究(interdisciplinary study)」の視座から検討を行う点に特徴がある。研究は三者の協議の基に進め,この協議会の下に研究協力校を位置づけた。子どもたちに現実世界の事象の振る舞いを理解させるために,単に観察・実験を行うだけではなく,対象となる自然事象の『仮説モデル』を自ら生成し,修正し,再構成する過程をモニタリングできる学習ツール(振り子センサー,電子黒板等を使った授業)を作成・導入し,学習状況を実感しながら理解させていく教授法を考案した。さらに,子どもの実態を熟知している現職教員を研究協力者として加え,学習ツールは子どもの理解の促進に有効か,指導内容との統合性が図られているか否かに関して検討してもらった。検討の結果に基づき再度学習ツールを改良した上で,小学校5年生を対象に,理科単元「ものの溶け方」及び「おもりの動きと働き」の2つの理科単元の授業を実施し,実証的検討を行った。研究授業の結果,考案した教授法及び作成した学習ツールは,子どもたちの知的好奇心を引き出し,自らの学習状況を実感しながら,自然事象の理解を深化していく効果があることが確認された。平成19年度は,平成18年度に引き続き,研究協力校を対象に学際的アプローチを行い,理科教育の研究者(清水)が科学的カリキュラムを開発し,認知心理学の研究者(高垣,田爪)が学習ツールの開発,及び科学的知識を構築していく過程の数量的かつ質的分析を実施した。新規なカリキュラムとして,小学理科5年「ものの溶け方」の単元を取り上げ,子どもたちの「溶解現象における質量保存の概念」の獲得を促すために,心理学的教授枠組みを導入し『相互教授』と『概念変容教授』を関連づけた学習環境を考案した。これらの学習環境下で生成された,特定の個人の一連の発話と行為を追跡し,認知的及び社会的側面における要因の観点から微視的に分析した結果,以下のようなプロセスを経て,子どもたちの自然事象の理解が深められ,概念変化が促されていくことが確認された。

(1)認知的側面:目に見えない物質の溶解現象を可視化する『自己生成アナロジーモデル(微視的モデル)』を認知的道具立てとして用いながら,「関係べース」から「モデルベース」へと推論活動が移行していく過程において,『概念変容教授』で提示された「分かり易い」「多くの反証事例に一貫している」という特徴を持った新情報(科学的概念)が受容されていく。(2)社会的側面:参加者相互の理論構築のプロセスを集積した『理論チャート』を文化的道具立て(議論ツール)として用いながら,『相互教授』の「参加者の構造の役割」で責任を担う文脈において,「説得力のある言葉」を巡る「権力」の駆け引きが生じ,表層的ではない真の概念理解が達成されていく。本研究は,将来の科学技術の発展を担うべき我が国の子どもたちの「理科離れ」や「学習意欲の低下」を克服する一手段として,初等・中等理科教育カリキュラムの中で,子どもたちに身近な自然事象を取り上げ,子どもたちの「知的好奇心」や「科学的思考」を引き出す学習支援システムを開発することを目的とした。研究組織は,理科教育の研究者(清水)が科学的カリキュラムを開発し,心理学の研究者(高垣,田爪)が学習支援ツールの開発,及び科学的知識を構築していく過程の数量的かつ質的分析を行った。これより,領域を越えて各々の専門的視点から共同して初めて成し得る新たな研究の創造を行うことが可能となった。研究は三者の協議の基に進められ,この協議会の下に協力小・中学校を位置づけた。平成1720年度にかけて,子どもの実態を熟知している現職教員を研究協力者として加え,子どもたちに自然事象の振る舞いを理解させるために,単に観察・実験を行うだけではなく,対象となる自然事象のモデルを自ら生成し,修正し,再構成する過程をモニタリングすることができる学習支援ツールとして,振り子センサー・3DCGモデル・電子黒板等を作成し,学習状況を実感しながら理解させていく教授法を考案した。実証的授業を実施した結果,本研究で開発した学習ツールは,学校教育現場に適用可能であり,かつ子どもたちの知的好奇心を引き出して,自らの学習状況を実感しながら,自然事象を理解させていく効果があることが確認された。
心臓形成におけるNotchシグナリングの機能解析

Notchシグナル伝達系はショウジョウバエの遺伝学的解析より側方抑制に関わるシグナルとして認識され、さらに種をこえて保存され、細胞の増殖・分化に関与することが明らかとなってきた。細胞間の直接的な接触を介する情報伝達で中心的な役割をするNotchシグナルは、神経発生と分化、筋形成、体節形成、内耳形成、肢芽形成、左右軸制御などに重要な役割を果たすことがこれまでに示されている。心臓血管形成においてもNotchシグナル伝達系のNotch1,2,4,Delta4やJag1などの関与が示唆されてきた。我々は、Notchシグナル伝達系の標的遺伝子であり転写因子であるhairy and E(spl)-related (hesr) 1,2,3を単離命名した。この遺伝子群の機能を解析するため、全てのノックアウトマウスを作製した。hesr1及び3のノックアウトホモマウスは生存し生殖可能で、異常は認められなかった。hesr2ノックアウトホモマウスは、その多くが生後210日の間に体重の増加を伴わずに死亡し心臓に異常を認めた。左心機能は低下し、三尖弁および僧帽弁の逆流とVSDが確認された。剖検で三尖弁および僧帽弁の形成が不全で、心室中隔欠損及び心房中隔2次孔欠損を認めた。これらの結果よりhesr2遺伝子が、心臓形成に重要な役割を果たすことが示唆された。さらにhesr1とhesr2のダブル変異体では約10.5日で胎生致死となり、心室中隔の形成が認められず1心室であった。胎生9.5日には緻密層と肉柱層から形成される心室筋が、胎生10.5日では緻密層は正常なものの肉柱層が細胞死をおこし非薄化していた。また、房室心内膜床には上皮間葉転換が全く認められず細胞外基質のみであった。以上の結果より、hesr1およびhesr2は心臓形態形成に重要な因子であることが明らかとなった。Notchシグナル伝達系は細胞間相互作用の重要な構成要素の一つで、多くの組織や器官形成に重要な役割を果たすことが示され、心臓血管形成においてもNotch1,2,4,Delta4やJag1などの関与が示唆されてきた。我々は、Notchシグナル伝達系の標的遺伝子であり転写因子であるHairy and Enhancer of splitに注目して新たな遺伝子群をクローニングし、hairy and E(sp1)-related (hesr)1,2,3と命名した。この遺伝子群の機能を解析するため、全てのノックアウトマウスを作出したが、hesr1及び3のノックアウトホモマウスは生存、生殖可能で、発生過程における異常は認められなかった。これに対してhesr2ノックアウトホモマウスは、その多くが生後210日の間に、体重の増加をほとんど伴わずに死亡した。生体内での心機能を判定するため超音波診断装置(HITACHI/PMS HDI-5000 Sono CT XRES・PMS CL15-7 high frequency linear probe)を用いて解析した。M-モードでは、fractional shorteningの著しい低下が認められた。カラーおよびパルスドップラーで観察すると、三尖弁および僧帽弁の逆流と、VSDを経由した右心室から左心室への血流が確認された。解剖の結果、その心臓が著しく拡大し、三尖弁および僧帽弁の形成が不全で、心室中隔欠損及び心房中隔2次孔欠損がみられた。

Notchシグナル伝達系はショウジョウバエの遺伝学的解析より側方抑制に関わるシグナルとして認識され、種をこえて保存され細胞の増殖・分化に関与することが明らかとなってきた。細胞間の直接的な接触を介する情報伝達で中心的な役割をするNotchシグナルは、神経発生と分化、筋形成、体節形成、内耳形成、肢芽形成、左右軸制御などに重要な役割を果たすことが示されている。心臓血管形成においてもNotchシグナル伝達系のNotch1,2,4,Delta4やJag1などの関与が示唆されてきた。我々は、Notchシグナル伝達系の標的遺伝子であり転写因子である、hairy and E(spl)-related (hesr)1,2,3を単離命名した。この遺伝子群の機能を解析するため、全てのノックアウトマウスを作製したが、hesr1及び3のノックアウトホモマウスでは異常を認めなかった。これに対してhesr2ノックアウトホモマウスを解析したところ、心臓に異常を認めた。異常は、心機能の低下、三尖弁および僧帽弁の逆流と低形成、心室中隔欠損及び心房中隔2次孔欠損であった。これらの結果よりhesr2が、房室弁形成と心筋形成に重要な役割を果たすことが示唆された。今年度は、hesr1とhesr2のダブル変異体を作製解析した。この変異体は約10.5日で胎生致死で、心臓に異常を認めた。心室中隔の形成が認められず1心室であった。胎生9.5日には緻密層と肉柱層から形成されていた心室筋が、胎生10.5日では緻密層は正常であったが、肉柱層の非薄化を認め、これは細胞死によることが確認された。また、房室心内膜床では上皮間葉転換が全く認められず細胞外基質のみであった。以上の結果より、hesr1およびhesr2は心臓形態形成に重要な因子であることが明らかとなった。
機能性糖質甘味料の歯がためクッキーへの応用

パラチノースは非う蝕性で、甘さ控えめの機能性糖質甘味料である。パラチノースと砂糖の配合比を代えて焼菓子を調製し、品質と嗜好性を検討した。パラチノースクッキーの形状は横広がりがなく、大きく膨張した。パラチノースクッキーは破断試験や官能評価でかたいと評価された。パラチノースクッキーは咀嚼時間、咀嚼回数、筋活動量が他に比べて有意に大きく、歯がため菓子として利用できると考えられる。非う蝕性の糖質甘味料パラチノース(ICP)は血糖上昇の抑制・内臓脂肪の蓄積抑制・満腹感の高揚などの機能がうたわれているが、焼菓子応用への研究は少ない。パラチノースのクッキーへの添加は砂糖添加と同様、でんぷんの糊化を抑制し、焼成品の砕けやすい物性発現に寄与している。パラチノースはグルテンの溶媒作用を有せず、その結果固い生地となり焼菓子も固めで、甘さも控えめであり幼児の歯がためクッキーとして適していると考える。平成22年度は小麦粉・糖質・無塩バター・卵の適正配合比について、パラチノースと砂糖の配合比を変えて調製した焼菓子の品質評価および嗜好性の特徴を検討した。パラチノースは砂糖に比してクッキーの生地を固くして伸展性の少ない状態にし、焼成時には横広がりを生ぜず、垂直方向への膨張を大きくした。パラチノースクッキーは破断応力値・破断エネルギー値が大きく、官能評価においても固いと評価された。パラチノースと砂糖の配合比3:2は砂糖クッキーと似た外観を呈し、味・嗜好性の両面からパラチノースクッキーより高い評価を得た。咀嚼時の筋電位測定では、パラチノースクッキーの筋活動量総和、咀嚼回数、咀嚼時間は他に比べ有意に大きく、定速圧縮破断試験や官能評価の結果と一致し、脆さの指標となる咀嚼周期には有意差がなかった。このことより3:2クッキーは、砂糖クッキーと同じようなサクサクした食感を有することが示唆された。クッキーで実施した咀嚼筋の筋電位計測では、パラチノースと上白糖の差異を明確にすることが出来なかった。そこで、小麦粉、B.P.、糖、卵を用い、二度焼きして作られる焼菓子のビスコッティを調製し試料とした。ビスコッティはバターを使わないので硬く、飲み物に浸して食す習慣の焼菓子である。50人の女子学生を被験者として実施したシェッフェの一対比較法による官能評価において、パラチノースビスコッティは食感や総合評価が上白糖ビスコッティに比べて好ましくないと評価された。一方、噛んだ時に硬い、噛み砕きにくい、溶けてドロドロにならない、噛んでいる時間が長い、飲み込みにくい、砕ける大きさが大きいという評価は、歯がため用の焼菓子として適していると推察された。咀嚼筋の筋電位計測は、咀嚼時間、咀嚼回数、咀嚼サイクル、筋活動量において20人の平均値では差異が見いだせなかった。そこで、焼菓子を人工唾液に一定時間浸漬させ、人工唾液の吸着量測定と定速圧縮破断試験を試みた。上白糖ビスコッティは吸水が早く進行し、5分で平衡状態に近く、パラチノースビスコッティは上白糖の吸水量の約50%であり、定速圧縮破断試験により口腔内での硬さの持続が確認出来た。ビスコッティを製品化した後の吸湿保存後の吸着水分量と水分活性の変化を調べた。保存時の湿度が同一の場合、パラチノースビスコッティは上白糖ビスコッティより吸着水分量が高く湿気やすいと考えられたが、吸着水分量が同値の場合は、パラチノースビスコソティは水分活性が低く保存性が高い事がわかった。咀嚼筋の筋電位計測は食習慣の影響など個人差が大きいので、被験者ひとりびとりで糖による差異があるかどうか検討する必要があると考えている。小麦粉が材料として大量に使われる焼菓子は、砂糖の使用量も多い。砂糖は甘味の付与のみならず、製品の焼き色や膨化、テクスチャーにも関与する。子供のおやつは栄養の補給に加え、安らぎの効果ももたらす。近年、子供の食事は消化のよい軟らかい傾向にあり、この事は顎などの骨格形成に影響を及ぼし、子供の乳歯が永久歯に生え変わる時、抜歯しなければならない場合が多くなっている。本研究で用いるパラチノースは、非う喰性で、甘さも控えめであり、幼児の歯ぐきを鍛えるための歯がためクッキーに適していると考えられる。パラチノースと上白糖を使ったクッキーの定速圧縮破断試験は、破断応力、破断エネルギー、破断歪率に有意差はなく、クッキーのかたさ、もろさ、割れ方は同程度であった。食べる時の咀嚼筋の筋電位測定は、2123歳の女子学生被験者

11名の咀嚼時間、咀嚼回数、咀嚼サイクル、筋活動量、総最大振幅量など、その平均値また個人の場合においても有意差はなく、パラチノースクッキーと上白糖クッキーは同程度の食感であった。一方、人工唾液に浸漬したクッキーの破断曲線には違いがみられ、パラチノースクッキーは上白糖クッキーよりかたい状態を保っていた。ビスケット生地のDSC曲線は、パラチノースが生地の段階では溶解していないことを示していた。薄力粉に代えて強力粉で調製したクッキーの定速圧縮破断試験では有意差があり、パラチノースはグルテンに影響を及ぼし、クッキーを固くすることがわかった。パラチノースクッキーは、市販されている6ケ月以降の乳幼児用クッキーと比べて人工唾液が浸透しにくく、乳幼児が噛むことで歯茎に刺激を与え、歯茎を固める歯固めの機能を持った菓子として製品化することが可能であると考える。咀嚼筋の筋電位計測を行ったが、咀嚼は食習慣の影響があり個人差が大きい。咬合力の大きい人が咀嚼時間が短いとはかぎらず、20人の被験者ではパラチノースの効果が判断しにくい。問題点がないかデータを見直す必要を感じている。24年度が最終年度であるため、記入しない。官能評価で有意差があるのに咀嚼筋の筋電位計測では差が出ない。被験者各入について、パラチノースビスコッティと上白糖ビスコッティ間に何らかの傾向が見られないか筋電位計測データを検討し、以下の事を進める予定である。(1)咀嚼周期と筋活動量に関して、咀嚼初めの5ストロークの値が全ストロークより大きい傾向にあり、咀嚼の初期に差異が出てくる可能性が高い。(2)ビスコッティの構造はクッキーと比較すると粗であるので、試料の厚さをさらに正確に仕上げる。また、示差走査熱量測定(DSC)の吸熱曲線により、糖による差異を確認する。時間が許せば小麦粉の一部を米粉やアーモンド粉末に代替し、食感と風味の改良を目指す。
脳損傷修復に関する反応性グリア細胞の役割の解明

#ステロイド投与によりTGFαを過剰発現するTgマウス(B6D2-TgN MMTVTGFA29Rj)にて,脳損傷におけるグリア細胞の発現の再検討を行った.#まず,コントロールにて組み込まれたTGFαの遺伝子の脳内での発現を免疫染色,PCRにて確認した.この結果,dexamethasone投与例では,優位に脳内でのTGFαの発現が亢進しており,特に皮質神経細胞での発現が認められた.#損傷モデルでは,受傷後3日目,7日後にはアストロサイトの細胞増大,突起進展の増加が認められ,IL-6の発現亢進が認められた.OX42染色でマイクログリアの反応性を検討したが,dexamethasone投与例でその発現優位な変化は認められなかった.#dexamethasoneを外傷に前に投与した例では,前記の例に比べ,アストロサイトの形態には差がなかったが,マイクログリアの発現はむしろ亢進していた.#これらのモデルで,BrDU投与によりアストロサイトの新生の有無を検討した.非損傷のコントロールでは,ステロイド投与例では非投与例より,若干のBrDU陽性細胞,すなわち新生細胞が海馬を中心に認められたが,損傷後の所見では皮質には優位な差はみられなかった.これらの結果より,TGFαはアストロサイトの過成熟を誘導するが,新たな細胞新生への関与は低いものと考えられた.#ステロイド投与によりTGFαを過剰発現するTgマウス(B6D2-TgN MMTVTGFA29Rj)にて,脳損傷におけるグリア細胞の発現の再検討を行った.#まず,コントロールにて組み込まれたTGFαの遺伝子の脳内での発現を免疫染色,PCRにて確認した.この結果,dexamethasone投与例では,優位に脳内でのTGFαの発現が亢進しており,特に皮質神経細胞での発現が認められた.#損傷モデルでは,受傷後3日目,7日後にはアストロサイトの細胞増大,突起進展の増加が認められ,IL-6の発現亢進が認められた.OX42染色でマイクログリアの反応性を検討したが,dexamethasone投与例でその発現優位な変化は認められなかった.#dexamethasoneを外傷に前に投与した例では,前記の例に比べ,アストロサイトの形態には差がなかったが,マイクログリアの発現はむしろ亢進していた.#これらのモデルで,BrDU投与によりアストロサイトの新生の有無を検討した.非損傷のコントロールでは,ステロイド投与例では非投与例より,若干のBrDU陽性細胞,すなわち新生細胞が海馬を中心に認められたが,損傷後の所見では皮質には優位な差はみられなかった.これらの結果より,TGFαはアストロサイトの過成熟を誘導するが,新たな細胞新生への関与は低いものと考えられた.#ステロイ投与によりTGFαを過剰発現するTgマウス(B6D2-TgN MMTVTGFA29Rj)にて,ステロイドの投与量,期間によるアストロサイトの発現の状況を検討した.その結果,dexamethasone 25mg/KGの1週間腹腔内投与が至適と考えられた.この状態では,アストロサイトは組織学的に,胞体の拡大,突起の肥厚,伸張など,hypertrophicな変化を示した.これはdexamethasone投与終了後も持続した.#stab woundによる脳損傷における検討.dexamethasone投与例では,受傷後3日目では,コントロールに比べ,アストロサイトの反応性変化は有意に増強されていた.しかし,7日後にはGFAPの発現には明らかな差はみられなかった.また,受傷前のpreconditioningによる効果は認められなかった.これらの結果は,TGFαはアストロサイトの損傷後早期の反応に対しては,増強効果は有するが,それ以降のastrogliosisに対する作用は少ないものと考えられた.OX42染色では,dexamethasone投与例ではむしろ反応が抑制されていた.更にIL-6はdexamethasone投与例では発現が亢進していた.#今後は,TGFβとの関連も含め,更に詳細な機序を検討予定である.#まず,前年度から引き続き,ステロイド投与によりTGFαを過剰発現するTgマウス(B6D2-TgNMMTVTGFA29Rj)にて,脳損傷におけるグリア細胞の発現の再検討を行った.再度,コントロールにて組み込まれたTGFαの遺伝子の脳内での発現を免疫染色,PCRにて確認した.この詰果,dexamethasome投与例では,優位に脳内でのTGFαの発現が亢進しており,特に皮質神経細胞での発現が認められた.#損傷モデルでは,受傷後3日目,7日後にはGFAPの細胞増大,突起進展の増加が認められ,IL-6の発現が亢進してが認められた.OX42染色でマイクログリアの反応性を検討したが,dexamethasone投与例でその発現に優位な変化は認められなかった.#これらのモデルで,BrDU投与によりアストロサイトの新生の有無を検討した.非損傷のコントロールでは,ステロイド投与例では非投与例より,若干のBrDU陽性細胞,すなわち新生細胞が海馬を中心に認められたが,損傷後の所見では皮質には優位な差はみられなかった.これらの結果より,TGFαはアストロサイトの過成熟を誘導するが,新たな細胞新生への関与はうすいものと考えられた.#現在,ステロイド投与によりTGFαを過剰発現するTgマウス(MMTVTGFB31Rj)を用い同様の検討を行っている.
界面活性剤修飾法による非水媒体中における酵素機能の変換

最近,酵素を界面活性剤分子で被覆した界面活性剤被覆酵素が開発され、新しい酵素材料として注目されている.しかしながら、界面活性剤被覆酵素の調製に関しては、これまでに酵素の種類が限られており,様々な酵素に対しての調製法は確立されているとは言い難い状況にあった。そこで本研究では、"いかなる酵素に対しても応用できるような界面活性剤-酵素複合体の調製法"を開発し,様々な非水系の酵素反応に応用することを目的として研究を展開した.本研究で開発したエマルション調製法は、酵素水溶液と界面活性剤を溶解した有機溶媒を、ホモジナイザー等で高速撹拌してエマルションを作成し、凍結乾燥により酵素複合体を得るという簡単な手法である。本法を用いることによって、水に可溶化する全ての酵素に対して被覆酵素の調製が可能となった。特に界面活性剤修飾プロテアーゼに関する研究はこれまで発表されておらず、プロテアーゼ類と界面活性剤との複合化は非常に困難であることが示唆されてきた。しかしながら、新規調製法により得られた界面活性剤-キモトリプシン複合体は、酢酸エチル中でのペプチド合成並びにイソオクタン中でのエステル交換反応において、native酵素に比べ最大260倍の触媒活性が得られ、本調製法はプロテアーゼ類の複合化に非常に適していることが示された。本研究は、界面活性剤の修飾によって、非水媒体中でも高活性を発現するような酵素複合体を創製することを目的として研究を展開した.酵素は本来生体内触媒であるために、一般に水相中では安定に存在するが、有機溶媒中では急速に変性失活してしまうことが知られている。しかしながら、酵素を有機溶媒中で用いることができれば、疎水性の基質が使用でき、さらに加水分解酵素を逆反応(エステル合成やペプチド合成)の触媒として利用することが可能となる。また、酵素は非常に高い基質特異性を有しているため、特に生理活性物質の選択的な合成に対して大きな威力を発揮する。そこで本研究では、′′非水媒体中で高活性を発現できるような界面活性剤-酵素複合体の調製法′′を開発し、本酵素複合材料を利用した工学的応用技術を検討した。具体的には、3種類の全く異なる機能を有する酵素(リパーゼ、プロテアーゼ、ペルオキシダーゼ)を取り上げ、それぞれの酵素について界面活性剤との複合化を試みた。調製条件の最適化を行った後、適当なモデル反応系を選定し、非水媒体への可溶化、並びに酵素活性の保持について評価を行った。本研究では、酵素複合体を用いた有用物質の光学分割としてメントールの不斉エステル化に着目した。Candida cylindracea由来の被覆リパーゼを用いることによって、(-)ーメントールが非常に高い転化率でエステル化されることが明らかとなった。また、(-)体と(+)体に対する酵素活性の比較から100倍程度の速度差が得られ、非常に高い選択性で反応が進行することが明らかとなった。さらに、薬物のイブプロフェンの光学分割に被覆リパーゼを応用した結果、高効率で分割できることが示された。また、本研究で開発した酵素複合体を用いることにより、ステロイド類の位置特異的変換反応が可能であることも明らかとなった。
高度技術と基礎科学の相互連関性に関する実証的分析

我が国の経済社会を支える高度技術はどのようにして成立したか。本研究は,特に我が国企業の技術開発が,一方で国際的な連関において,また他方で国内他研究機関なかでも大学との連関において,さらには企業内組織間の連関において,いかにして成立したか,その実像を実証的に明らかにすることをめざす。今年度は,解析法を確立するための試行的な分析を行った。対象技術領域としては,大型輸出商品でもあったVTR,および次世代ハイテク技術と目されるSOR等を中心に取り挙げた。解析法としては,特許情報と学術情報から成る知的デ-タベ-スを研究者レベルで分析し,特許情報と学術情報を照合することにより,高度技術と基礎科学の相互連関性の構造化を試みた。知的デ-タベ-スの解析は,従来機関レベルまでの数量分析にとどまっていて,上記のような試みはまだ例をみない。特許の共同発明者および学術文献の共同研究者を手掛りとして研究グル-プを同定しその展開過程を構造化すると,そのパタ-ンから次の諸点が明確になった。VTRでは,研究開発は各企業毎にほぼ独自に行われていて,その内部構造としては,例えば日本ビクタ-の場合,(1)同一研究グル-プ内に学術情報を主に発表する研究者と,もっぱら特許申請にのみ関わる研究者とが混在していて,「開発研究」型の組織である。(2)同一研究者に関し特許と学術情報の出理順序を監理すると,全て一連の特許出願が行われた後学術情報が発表されるニ-ズプル型である。(3)研究開発の動的機構としては,ノンリニア-な「細織成長」型である。また,SORは,電総研とNTTをそれぞれ中心とする2研究機関グル-プに分かれて進められていて,この内分析を行ったNTTと日立の各最大研究グル-プでは,VTRと同様のパタ-ンであることが判明した。このように,ここで試みた分析手法はきわめて有効である。
自閉スペクトラム症における遂行機能障害のメカニズムと神経学的基盤の解明

神経発達障害のひとつである自閉スペクトラム症(ASD)で生じる遂行機能障害のメカニズムを解明するためASD者7名と神経定型発達者(NT)14名から種々の遂行機能検査と脳構造画像のデータを取得した。これまでに得られたデータを分析したところ、遂行機能検査データの比較では、各検査の遂行成績はASD群とNT群で差がなかったものの、検査の回答に要する時間(遂行時間)はASD群で有意に遅延していた。脳構造画像データでは、NT群と比較してASD群では左側下前頭回眼窩部及び右側中前頭回前方部・後方部の灰白質体積と右側中前頭回前方部の白質体積が有意に低い値を示した。その一方で、右側上前頭回の白質はASD者で有意に高い値を示した。さらに、遂行機能検査の遂行時間と灰白質・白質体積の関連を検討した結果、認知的抑制課題における遂行時間と右側下前頭回眼窩部と右側中前頭回前方部の灰白質体積および右側中前頭回前方部の白質体積が負の相関を、プランニング課題の遂行時間と右側上前頭回の白質体積と正の相関の値を示した。これらの結果からは、ASD者における脳構造の特徴が、遂行機能課題の回答の遅延と関連していることが示唆された。当成果の内容については国内の学会で発表した。これまでのところ計画通り概ね順調に進展している。次年度は引き続き対象者をリクルートをしながらデータ解析を行っていく。引き続き、目標症例に達するまでASD群とコントロール群のリクルートを進めていく。また、MRIデータに関してこれまではT1強調画像のみ解析を行っていたが、併せて撮像している拡散テンソル画像についても解析を進めていく。平成30年度のみでは目標症例に至らず、それに伴い謝金など支出を見送ることとなった。次年度以降の謝金の支払いや施設(MRI)使用料へ充当させること予定している。
場の集積に基づく金属錯体複合反応場の開発

プラスミドDNAは金属イオン(例えばCu^<2+>)の存在下、化合物1により容易な開裂をうける。この反応には、金属イオン、イミタゾ-ル基および水酸基対が必須であり、参照化合物2、3は不活性である。また、この反応はSOD、カタラ-ゼ,DMSOのような活性酸素種の捕捉剤により阻善される。一方,Cu^<2+>は1のイミダゾ-ル基に配位し、ビスレゾルシンの水酸基対により自動還元されることが示される。このような知見から、本反応はラジカル機構で進行していることが強く示唆される。すなわち、還元により生じたCu^+と酸素との反応により発生した酸素ラジカル種が核酸を酸化的に開裂するものである。ところで、酸化還元性を示さないLa^<3+>なZn^<2+>もこの反応に弱いながらも活性を示す。この場合にはリン酸ジエステル結合の加水分解機構が示唆されるが、この確認は今後の重要課題である。