hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コンパティビィリティ概念に基づく歩行者・自転車系交通の新しい交通共存計画論の構築

1. Bicycle Compatibility Checklistを用いた歩行者自転車系交通の新しい共存性評価手法を構築した。これは、問題発見型のチェックリストをべースに道路の総合的な最終評価点がわかるようになっており、時間帯別交通評価ができるようになっている。評価項目は92項目あり、その内訳は基本項目10項目、自転車道評価項目(道路構造、路面、段差・縁石、交差点・横断、バス停、駐車・駐輪、標識・標示、障害物、その他)、共存性評価項目(自転車のコンフリクト、歩行者のコンフリクト、自動車のコンフリクト)である。この評価手法を用いて自転車道の先行事例(西葛西、福島、世田谷、松本、宮崎、水戸)を評価した。満足度評価、項目別評価、目的別評価、主体別評価を行った結果、さまざまな道路の整備方策を、共存性という観点から評価することが可能となった。2.道路空間制約・交通量を組み込んだ道路断面決定図を作成した。まず自転車道・自転車レーン・自転車歩行車道について、通行方法・分離の度合いを考慮して、自転車通行帯を五タイプに分類した。次に自転車通行帯の断面決定図を作成した。ここでは、自転車歩行者分離軸を5分間交通量とし、自転車自動車分離軸を自動車制限速度とし、閾値を定めた。これにより自歩軸3ブロック、自車軸4ブロックの計12ブロックで断面決定図を構成し、各ブロックは交通状況(多車線、大型車交通量、道路横断、沿道店舗)に応じて道路タイプを決定できるようにした。3.道路空間制約・交通量変動・交通優先順位を組み込んだ新しい交通共存計画論を構築した。コンパティビリティ概念に基づく上記の「自転車通行帯の断面決定図」と「Bicycle Compatibility Checklist」から構成される歩行者・自転車系交通の新しい交通共存計画論を構築した。(1)様々な事例を調査分析することによって、歩行者・自転車系交通の交通特性と挙動特性を把握し、以降の分析の基礎データを収集・整理し、考察した。道路構造や路面状況、沿道条件、交通量によって、歩行者と自転し車の現実の通行状況は様々である。したがって、すれ違いや追越しに関しても、様々な場面が見られる。沿道に店舗がなく、通過交通のみで交通量がそれほど多くない場合には、歩行者と自転車の通行位置が左右どちらかの一方にそろっていれば、比較的スムーズな交通が確保されている。しかし、通行位置が左右に混在していると、交通量が少なくても自転車は蛇行するようになり、交通量が多い場合には錯綜するようになる。沿道に店舗があり沿道へ出入りする歩行者や自転車があると、通過交通とアクセス交通の錯綜が発生する。歩行者だけでも錯綜するが、これに走行する自転車が加わると接触する危険な状況が起こりうる。(2)収集・整理した既存研究・文献と上記で調査分析した交通・挙動特性から、四つの観点(道路形態・幅員、地区特性、利用者属性、交通変動特性)に留意し、歩行者・自転車系交通のタイプ分類を行う際の留意項目を整理した。また、歩行者や自転車のための道路の整備理念に関して、移動することの意味を考えることの重要性を指摘し、これとコンパティビリティに基づいた道路の新しい機能づけを提案した。(3)共存性の論点を再整理し、「交通手段・利用者」「道路空間」「交通制度」が連動した歩行者・自転車系交通共存方策の試案を作成した。今後の自転車通行帯整備として、〔自転車通行帯が設置された歩道〕、〔自転車道〕、〔自転車道に自転車通行可の歩道を併設〕の3タイプを提示した。〔自転車道に自転車通行可の歩道を併設〕は、自転車を強い自転車(速度が速い,健康な大人)と弱い自転車(子供、高齢者)に分け、強い自転車は自転車道又は車道とし、弱い自転車は歩道上に通行帯を置くものである。

1.Bicycle Compatibility Checklistを用いた歩行者目転車糸交通の新しい共存性評価手法を構築した。これは、問題発見型のチェックリストをベースに道路の総合的な最終評価点がわかるようになっており、時間帯別交通評価ができるようになっている。評価項自は92項目あり、その内訳は基本項目10項目、自転車道評価項目(道路構造、路面、段差・縁石、交差点・横断、バス停、駐車・駐輪、標識・標示、障害物、その他)、共存性評価項目(自転車のコンフリクト、歩行者のコンフリクト、自動車のコンフリクト)である。この評価手法を用いて自転車道の先行事例(西葛酉、福島、世田谷、松本、宮崎、水戸)を評価した。満足度評価、項目別評価、目的別評価、主体別評価を行った結果、さまざまな道路の整備方策を、共存性という観点から評価することが可能となった。2.道路空間制約・交通量を組み込んだ道路断面決定図を作成したまず自転車道・自転車レーン・自転車歩行車道について、通行方法・分離の度合いを考慮して、自転車通行帯を五タイプに分類した。次に自転車通行帯の断面決定図を作成した。ここでは、自転車歩行者分離軸を5分間交通量とし、自転車自動車分離軸を自動車制限速度とし、閾値を定めた。これにより目歩軸3ブロック、自車軸4ブロックの計12ブロックで断面決定図を構成し、各ブロックは交通状況(多車線、大型車交通量、道路横断、沿道店舗)に応じて道路タイプを決定できるようにした。3.道路空間制約・交通量変動・交通優先順位を組み込んだ新しい交通共存計画論を構築した。コンパティビリティ概念に基づく上記の「自転車通行帯の断面決定図」と「Bicycle Compatibility Checklist」から構成される歩行者・自転車系交通の新しい交通共存計画論を構染した。
視覚セルダイナミクスに基づくネットワーク分散型監視システムに関する研究

現代社会において,安全の確保は様々な分野で期待されている課題のひとつであるが,従来,主に人の監視によっておこなわれてきた.しかし,作業削減や交通機関の発達による混雑の増加に伴って,機械システムによるサポートへの期待が高まってきている.人による監視を支援する事のひとつとして,カメラを用いたシステムが挙げられる.さらに近年では,従来のシステムに比べ複数のシステムを結合・統合することで構成される,より上位のシステムが期待されるようになってきている.監視システムにおける従来研究では,如何に正確に監視できるかが重要な課題と考えられ議論の対象となっていた.しかしながら,正確性を求めるとカメラから得られる情報を画像データとしてそのまま扱うため,取り扱う情報量が多くなりすぎる問題がり,できるだけ情報量を少なくし,かつ広域を監視できるシステムの提案が期待されていた.そこで本研究の目的は,できるだけシンプルなカメラシステム(視覚セルと呼ぶ)を多数,ネットワークで接続することで,広い空間を監視可能なシステム(ネットワーク分散型監視システムと呼ぶ)を提案することにあった.本研究では,それぞれの視覚セルから得られるベクトル情報のみを利用して,監視領域全体での監視対象物の運動を推定する方法を提案した.そして,三次元仮想空間を構築するためのプログラミング言語であるVRML(Virtual Reality Modeling Language)と計算用のソフトウェアであるMatlabとSimulinkを用いて,三次元シミュレータを作成した.このシミュレータでは,各視覚セルが人物を追従する際に発生させる電圧を利用してベクトル情報を作成することで,人物の動きが推定可能であることを確認した.また,人物の動きをカメラで撮影し,映像をソフトウェア的に視覚セルに分割することで,人物の動きが推定可能であることを実験的にも確認した.現代社会において,安全の確保は様々な分野で期待されている課題のひとつであるが,従来,主に人の監視によっておこなわれてきた.しかし,作業削減や交通機関の発達による混雑の増加に伴って,機械システムによるサポートへの期待が高まってきている.人による監視を支援する事のひとつとして,カメラを用いたシステムが挙げられる.さらに近年では,従来のシステムに比べ複数のシステムを結合・統合することで構成される,より上位のシステムが期待されるようになってきている.監視システムにおける従来研究では,如何に正確に監視できるかが重要な課題と考えられ議論の対象となっていた.しかしながら,正確性を求めるとカメラから得られる情報を画像データとしてそのまま扱うため,取り扱う情報量が多くなりすぎる問題がり,できるだけ情報量を少なくし,かつ広域を監視できるシステムの提案が期待されていた.そこで本研究の目的は,できるだけシンプルなカメラシステム(視覚セルと呼ぶ)を多数,ネットワークで接続することで,広い空間を監視可能なシステム(ネットワーク分散型監視システムと呼ぶ)を提案することにあった.本研究では,それぞれの視覚セルから得られるベクトル情報のみを利用して,監視領域全体での監視対象物の運動を推定する方法を提案した.そして,三次元仮想空間を構築するためのプログラミング言語であるVRML(Virtual Reality Modeling Language)と計算用のソフトウェアであるMatlabとSimulinkを用いて,三次元シミュレータを作成した.このシミュレータでは,各視覚セルが人物を追従する際に発生させる電圧を利用してベクトル情報を作成することで,人物の動きが推定可能であることを確認した.また,人物の動きをカメラで撮影し,映像をソフトウェア的に視覚セルに分割することで,人物の動きが推定可能であることを実験的にも確認した.現代社会において,安全の確保は様々な分野で期待されている課題のひとつであるが,従来,主に人の監視によっておこなわれてきた.しかし,作業削減や交通機関の発達による混雑の増加に伴って,機械システムによるサポートへの期待が高まってきている.人による監視を支援する事のひとつとして,カメラを用いたシステムが挙げられる.さらに近年では,従来のシステムに比べ複数のシステムを結合・統合することで構成される,より上位のシステムが期待されるようになってきている.そこで本研究の目的は,できるだけシンプルなカメラシステム(視覚セルと呼ぶ)を多数,ネットワークで接続することで,広い空間を監視可能なシステム(ネットワーク分散型監視システムと呼ぶ)を提案することにある.本年度はこの目的を達成するために,三次元仮想空間を構築するためのプログラミング言語であるVRML(Virtual Reality Modeling Language)と計算用のソフトウェアであるMatlabとSimulinkを用いて,三次元シミュレータを作成した.このシミュレータでは,パン・チルト・ズームの機能を有するカメラを視覚セルとし,人物の動きを個々の視覚セルから得られるベクトル情報から推定可能であることを確認した.また実験の準備として,まずは固定カメラで得られる画像情報を分割し,擬似的に視覚セルを構成した.この視覚セルから得られるベクトル情報を用いて,シミュレーションの際と同様に,人物の動きを推定する方法を検討した.また,カメラを複数台用いて視覚セルの数を増やすことで,異なるカメラから得られる画像を直接つなげることなく,監視する範囲を広げられる可能性が高いことを実験的に確認した.現代社会において,安全の確保は様々な分野で期待されている課題のひとつであるが,従来,主に人の監視によっておこなわれてきた.しかし,作業削減や交通機関の発達による混雑の増加に伴って,機械システムによるサポートへの期待が高まってきている.人による監視を支援する事のひとつとして,カメラを用いたシステムが挙げられる.さらに近年では,従来のシステムに比べ複数のシステムを結合・統合することで構成される,より上位のシステムが期待されるようになってきている.監視システムにおける従来研究では,如何に正確に監視できるかが重要な課題と考えられ議論の対象となっていた.しかしながら,正確性を求めるとカメラから得られる情報を画像データとしてそのまま扱うため,取り扱う情報量が多くなりすぎる問題があった.

そのため,できるだけ情報量を少なくし,かつ広域を監視できるシステムの提案が期待されていた.そこで本研究の目的は,できるだけシンプルなカメラシステム(視覚セルと呼ぶ)を多数,ネットワークで接続することで,広い空間を監視可能なシステム(ネットワーク分散型監視システムと呼ぶ)を提案することにあった.本研究では,それぞれの視覚セルから得られるベクトル情報のみを利用して,監視領域全体での監視対象物の運動を推定する方法を提案した.そして,三次元仮想空間を構築するためのプログラミング言語であるVRML (Virtual Reality Modeling Language)と計算用のソフトウェアであるMatlabとSimulinkを用いて,三次元シミュレータを作成した.このシミュレータでは,パン・チルト・ズームの機能を有するカメラを視覚セルとし,各視覚セルが人物を追従する際に発生させる電圧を利用してベクトル情報を作成することで,人物の動きが推定可能であることを確認した.また,人物の動きをカメラで撮影し,映像をソフトウェア的に視覚セルに分割することで,人物の動きが推定可能であることを実験的にも確認した.
ガウス写像の視点からの曲面の大域的性質に関する研究

様々な曲面のクラスのガウス写像の値分布論的性質を調べた。特に、非固有アファイン波面や3次元双曲型空間内の平坦波面といったある種の特異点を許容する曲面のクラスにおいて、弱完備な場合の除外値数の最良の上限を与え、大域的性質であるベルンシュタイン型定理の幾何学的に見通しの良い証明を与えることができた。本研究の目的は空間内の大域的性質を幾何的に理解しやすい状況で調べる方法であるガウス写像の像の様相と曲面の形状との関係を解明することである.今年度は主に3次元双曲型空間内の曲面の双曲的ガウス写像の値分布について調べ,次の2つのテーマについて一定の成果を得ることができた.1つは「平均曲率が1の曲面の双曲的ガウス写像の値分布」についてである.平均曲率が1の曲面(CMC-1曲面)の双曲的ガウス写像は正則写像となることから値分布論的性質が期待される.そこで研究代表者は非平坦か完備CMC-1曲面の双曲的ガウス写像の完全分岐値数の最良の上限は4であることや双曲的ガウス写像の次数が有限なクラス(代数岡CMC-1曲面)の完全分岐値数は幾何的意味をもつ上限により評価されることがわかった.また,代数的な場合について完全分岐値ラ数を'より詳細しく調べることで,代数的極小曲面のガウス写像の値分布とは異なる結果を発見し,以上の結果を論文にまとめ,今年度に学術雑誌に掲載することができた.もう1つは「平坦波面(フロント)の双曲的ガウス写像の値分布」についてである.ある種の特異点を許容したクラスである波面が平坦な場合,双曲的ガウス写像は有理型関数の対で表すことができる.そこで,完備な場合に対して,我々の分岐評価の結果と國分雅敏氏・梅原雅顕氏・山田光太郎氏によって得ることができたオッサーマン型不等式を組み合わせることで,この曲面のクラスでの双曲的ガウス写像の除外値数および完全分岐値数に対して幾何的量による評価式を得ることができた.また,これを応用することにより,幾つかの位相的条件において,より精密な除外値数の上限を与えることができた.そしてこれまで知られている例を値分布論的視点から見直すことで我々が得た評価式の意味を与え,また幾つかの新しい具体例を構成することができた.この結果も論文にまとめており,海外の学術雑誌に掲載が決定している.本研究の目的は,空間内の曲面の大域的性質を調べる方法として,ガウス写像の像の様相と曲面の形状との関係を解明し,その応用を与えることであった.今年度は主に空間内で特異点を許容する曲面の大域的性質をガウス写像の視点から調べ,以下に述べる結果を得ることができた.近年,特異点を許容する曲面の大域的性質が活発に研究されている.その中で研究代表者は,同じく九州大学大学院数理学研究院にいる中條大介博士研究員との共同研究で,弱完備性をもつ3次元アファイン空間内の非固有アファイン波面と呼ばれる特異点を許容するクラスでのラグランジアンガウス写像と呼ばれる有理型関数の除外値数の最良の評価を与えることができた.また,この結果を応用することで,「アファイン完備かつ特異点を持たない場合は楕円放物面に限る」というベルンシュタイン型の定理をラグランジアンガウス写像の有界性(リュービル性)から導くことができるという新しい証明を発見することができた.この証明により,これまであまり理解されていなかった,ベルンシュタイン型の定理の幾何学的背景を明らかにすることができ,特異点付き曲面の研究におけるガウス写像の値分布の研究の新しい応用を発見することができた.また同様の結果を,3次元双曲型空間内の平坦波面についても示すことができ,以上の結果をまとめた学術論文を作成し,専門雑誌に投稿中である,この結果は学会・シンポジウムで発表をし,国内外で高く評価され,幾つかの招待講演を受けた.本研究の目的は,空間内の曲面の大域的性質を調べる方法として,ガウス写像の像の様相と曲面の形状との関係を解明し,その応用を与えることであった,今年度は昨年度と同様に,ガウス写像の視点から,特異点を許容する曲面の大域的性質を調べることで以下に述べる結果を得ることができた.3次元双曲型空間内の平坦曲面のクラスは,波面と呼ばれる特異点を許容したクラスで考えると沢山の非自明な具体例が存在する,そのクラスの大域的性質を調べる上でこれまで双曲的ガウス写像の性質について調べてきたが,このクラスのベルンシュタイン型定理にあたる「特異点を持たない完備曲面場合はホロ球面と双曲型円柱に限る」といった,ガウス写像の値分布論的性質の応用として示されるべき幾つかの定理をこの視点では証明することができなかった.そこで研究代表者は九州大学大学院数理学研究院の中條大介博士研究員との共同研究で,平坦波面にワイエルシュトラス型表現公式を与えたときに生じる標準形式の比が有理型関数になることに着目し,弱完備性を仮定した場合のこの関数の除外値数の最良の上限を与えることができた.

またこの結果を応用することで,先ほど述べたベルンシュタイン型の定理の別証明を与えることができた.この結果は値分布論の立場からも非常に重要な結果となった,なぜなら,これまでガウス写像の除外値数の最良の上限の評価は,極小曲面で知られているように"4"であることが常識であったが,この関数においてはより小さい"3"で評価できたからである.そこで研究代表者は,その関数について,除外値数の精密化に当たる「完全分岐値数(欠除指数)」の評価について調べ,同じく"3"で評価できることを示した.また,その結果の応用として,像の空間で考える,関数の像の(アールフォースの意味での)島の数について結果を得ることができた.この結果により,値分布論で有名なアールフォルスの5島定理といった島の数についての定理の幾何学的背景を明らかにすることができた.以上の結果は学術雑誌にまとめ,現在専門誌に投稿中である.また,この結果が評価され,幾つかの国内外の研究集会の招待講演を受けることができた.
糖質酵素が示す糖転移反応を支配する新規な構造因子の分子機構の究明と応用

本研究の目的は、糖質酵素が示すオリゴ糖の合成反応(糖転移作用)を支配・向上できる新しい4つの現象を解析し、本反応の分子機構を知り、応用研究に結びつけることにある。以下に得られた成果を述べる。1)新奇なα-1,3-グルコシド転移酵素においてα-1,3転移を担う構造因子を確定した。2)触媒残基の変異酵素に見出された高転移活性に関して反応機構を調べ、強い転移能を有する変異体を取得した。3)活性部位にある細孔の分子解析を行い、触媒水の供給機能があることを推定した。4)多糖合成酵素が示すオリゴ糖合成に関与する構造因子を決定した。糖質酵素が示すオリゴ糖の合成反応を支配・向上できる新現象(以下の4項目)を見出した。本研究の目的は、これらの現象を解析し、糖転移反応の分子機構を知り、応用研究に結びつけることにある。研究は順調に進行している。1. α-1,3-グルコシド転移酵素:本酵素遺伝子の異種宿主発現に成功した。精製組換え酵素を用いた結晶化条件を現在検討中である。一方、本酵素の触媒残基は類縁酵素の構造情報から実験的に決定した。2.触媒残基の変異酵素:α-グルコシダーゼ(AGと略)の酸塩基触媒残基の置換酵素が転移効率を増加させたので、変異酵素を調製した(アミド型アミノ酸への置換(変異体A)および水酸基を有する小さな残基への置換(変異体B))。両置換体の加水分解活性は大きく低下した。転移反応に最適な供与体はフッ素基質であり、これを有機合成した。本供与体を用いて転移反応を調べた結果、初速度は変異体Aが高く、長時間反応による転移糖生成は変異体Bが大きいことが判明した。今後は、変異体Bを用いて解析を行い本現象の機構を究明する。3.触媒水の供給機構:AGの触媒水の供給孔を構築する2つのアミノ酸(塩基性と疎水性の残基)の変異で細孔の遮断を目的とした。まず、前者の変異酵素を作製し、触媒能力(加水分解力や転移能)の変化を観察した。触媒水供給の低下・停止による触媒能力変化に起因すると考えられたので、立体構造解析による細孔遮断を確認中である。4.多糖合成酵素のC末端削除体:多糖合成酵素のC末端領域の削除体に長鎖オリゴの合成増加と多糖合成の低下が認められたので、本機能を支配する構造因子の決定を目的とした。C末端から約400残基を徐々に削除した幾つかの変異酵素を作製した。それぞれの長鎖オリゴ糖や多糖の合成活性を測定し、構造因子が存在する領域の推定に成功した。次年度以降は、当該領域にある構造因子の決定作業を行う。糖質酵素が示すオリゴ糖の合成反応を支配・向上できる4つの新現象を見出した。すなわち、α-1,3-グルコシド転移酵素、触媒残基の変異酵素、触媒水の供給機構および多糖合成酵素のC末端削除体である。1. α-1,3-グルコシド転移酵素:本酵素のα-1,3-グルコシド結合特異性に関与するアミノ酸を類縁酵素の構造情報から推定し、点変異法を用いて検討を行った。その結果、複数の候補を認めたので詳細な解析を進めている。また、酵素結晶化条件の確立も進行中である。2.触媒残基の変異酵素:昨年度に調製したα-グルコシダーゼ(AGと略)の置換体(アミド型アミノ酸への置換および水酸基を有する小サイズ型残基への置換)の受容体特異性を調べた。前者は狭い特異性を示し、受容体基質の種類が少なかった。一方、後者は受容体基質の種類が多く、特異性が広いことが判明した。産業用AGの触媒残基変異酵素を構築し、本知見の活用を図った。転移能力が低いため、受容体基質の選択検討を行っている。3.触媒水の供給機構:本年度は、AGの触媒水の供給孔を構築する疎水性残基に焦点を当て、本アミノ酸の変異で細孔遮断を試みた。作製した変異酵素は、加水分解力の低下と転移能の上昇を示した。昨年に調べた塩基性残基の変異体より大きな転移速度を与えたので、当該置換はより温和な変異であると判断された。4.多糖合成酵素のC末端削除体:本酵素のC末端領域の削除体に長鎖オリゴの合成増加と多糖合成の低下が認められたので、本機能を支配する構造因子の決定を目的とした。昨年に得られた候補領域の削除をさらに進め、複数の構造因子が存在する可能性が得られた。複数箇所を対象にした点置換を行うことで構造因子の決定を急いでいる。本年は2年目であるが初年度に引き続き4項目の各課題に掲げた研究が順調に進められた。特に、複数の構造因子が存在する想定外の成果を取得できる可能性を得た(「α-1,3-グルコシド転移酵素」と「多糖合成酵素のC末端削除体」の研究項目が該当)。また「触媒残基の変異酵素」において、導入したアミノ酸が異なる受容体特異性を示す新規な現象を見出した。さらに、酵素分子の重要部位に対する変異導入は機能低下を招くことが一般的であるが、高い転移速度を保持したままで「触媒水の供給機構」を制御できる構造因子の発見は興味深い。

これらは当初計画を上回る優れた成果と判断される。糖質酵素が示すオリゴ糖の合成反応を支配・向上できる4つの新現象を見出した。すなわち、α-1,3-グルコシド転移酵素、触媒残基の変異酵素、触媒水の供給機構および多糖合成酵素のC末端削除体である。本研究の目的は、これらの現象を解析し、糖転移反応の分子機構を知り、応用研究に結びつけることにある。1. α-1,3-グルコシド転移酵素:昨年度に見出された複数候補(芳香族残基と酸性残基)を解析した。両者の置換は、α-1,3-グルコシド基質への親和性を親酵素より高めたが、前者の転移能は低下した。一方、後者は親酵素より高い転移活性を与えたので、当該アミノ酸が構造因子と推定した。酵素結晶は得られなかったが、類縁酵素の構造情報から両残基は糖転移の受容体サイトに存在した。2.触媒残基の変異酵素:昨年度に本手法を産業用の糖質酵素に活用し、触媒残基の変異体を構築した。弱い転移力を示したので、受容体基質を検討した。特定の受容体に対し転移活性が認められたが、充分な転移量が得られなかった。この理由は、置換した触媒残基が糖転移の受容体サイトを形成するためと考えられた。3.触媒水の供給機構:触媒水の供給孔を構築する疎水性残基(第3の候補である芳香族アミノ酸)の変異で細孔遮断を試みた。作製した置換酵素を解析すると、昨年度に行った疎水性残基(第2の候補)の変異とほぼ同等の加水分解力低下と転移能上昇を示し、かつ第1候補の塩基性残基(初年度結果)より高い転移活性を与えた。変異酵素の結晶は作製できたが、構造解析に不向きであった。しかし、親酵素の構造から上述の3アミノ酸は細孔内に存在する。4.多糖合成酵素のC末端削除体:ようやく得られた候補領域に残基置換を導入し、2アミノ酸からなる構造因子の存在を確認できた。さらに、末端部分にさらに最低1箇所以上の構造因子の存在を示唆する結果を得た。本研究の目的は、糖質酵素が示すオリゴ糖の合成反応(糖転移作用)を支配・向上できる新しい4つの現象を解析し、本反応の分子機構を知り、応用研究に結びつけることにある。以下に得られた成果を述べる。1)新奇なα-1,3-グルコシド転移酵素においてα-1,3転移を担う構造因子を確定した。2)触媒残基の変異酵素に見出された高転移活性に関して反応機構を調べ、強い転移能を有する変異体を取得した。3)活性部位にある細孔の分子解析を行い、触媒水の供給機能があることを推定した。4)多糖合成酵素が示すオリゴ糖合成に関与する構造因子を決定した。初年度ではあるが、4項目の各課題が順調に進められた。特に、触媒残基の変異酵素における転移機能の究明、触媒水供給孔の変異による触媒能力の変化、多糖合成酵素の生成物特異性に関わる領域の推定、などは当初計画を上回る優れた成果と判断される。研究計画に変更はない。すなわち、平成26年度(初年度)において立案した計画に従って研究を進め、4酵素が示すユニークな転移機能の分子機構を解析する。28年度が最終年度であるため、記入しない。応用生物化学研究計画に変更はない。
糖尿病患者の歯周疾患における臨床状態と歯肉組織中ヘパラレ硫酸の動向

糖尿病専門医によりインスリン非依存型糖尿病と診断され治療を受けている患者23名について口腔内診査を行った。probing depth(平均3.02mm,2.19-5.09mm),probing時の出血部位数の割合(平均34%,2-66%),O'Learyのplaque control record(平均90%,47-100%),歯槽骨残存量(平均74%,45-95%)であり、これらと糖尿病罹病期間(平均11年,1-25年),糖尿病コントロール状態:Hbalc(平均7.0%,4.5-9.3%),合併症の有無等の糖尿病の状態についてSpearmanの順位相関係数を用いて統計的に比較検討を行ったが,有意な相関は認められなかった。さらに,23名の糖尿病患者のうち歯周治療を行った患者から抜歯,歯周外科の際に得られた歯肉を用いてヘパラン硫酸の分布について免疫組織学的に検討を行った。また全身疾患をもたない患者からも同様にして歯肉を得,比較検討を行った。その結果,光顕レベルでは,上皮組織,結合組織,内皮細胞において,全身疾患の無い患者と糖尿病の合併症も無くコントロールの良好な患者では同様の弱い陽性所見を示したが,糖尿病の罹病期間も永くコントロールの不良な患者では,比較的強い陽性所見を内皮細胞に認める傾向があった。また糖尿病患者においては,炎症の存在により染色性に差があるようにおもわれた。
中国と周辺の多国間戦略-新たな均衡の形成-

中国と、東南アジアから南アジア・中央アジア・西アジアにかけての中国の周辺地域との関係構造と戦略に関する体系的な分析を行い、3年間の研究成果として、全メンバーの執筆による、天児慧・三船恵美編著『膨張する中国の対外関係-パクス・シニカと周辺国』頸草書房、2010年、を出版する。また、国際シンポジウムの成果として、Srikanth Kondapalli and Emi Mifune (eds.), China and its Neighbors, New Delhi : Pentagon Press, 2010)を出版し、本研究プロジェクトの成果を国内外に広く社会に公表した。本研究の目的は、東アジアから南アジア・中央アジア・西アジアにかけての帯状の地域を「中国の周辺」として位置づけ、中国と「周辺地域」との関係構造と戦略を体系的に分析すること、および、各地域戦略を比較研究することである。本年度の海外ワークショップは、2008年2月1013日に上海で行った。上海社会科学院亜太研究所における討論会、復旦大学の郭定平教授らとの研究懇談会、上海国際問題研究所の前所長で上海国際関係学会会長の兪新天氏らとの研究懇談会を行い、議論を闘わせた。研究会メンバーである天児慧早稲田大学大学院アジア太平洋研究科教授(東アジア)、堀本武功尚美学園大学総合政策学部教授(南アジア)、小笠原欣幸東京外国語大学地域文化研究科准教授(台湾)、三船恵美駒澤大学准教授(中央アジア)に加え、倉田秀也杏林大学教授(朝鮮半島)にも研究協力者として参加して頂き、東アジア、日中、中台、中韓朝、中印、中国・中央アジアの枠組みから、両国の研究者による意見交換と討論を行った。国内での国際ワークショップでは、インドのJawaharlal Nehru UniversityのCentre for East Asian Studies,School of International StudiesからDr Srikanth Kondapalliと中華人民共和国の社会科学院世界経済与政治研究所の王逸舟教授を招聘して、研究報告・討論を行った。国内研究会では、本研究メンバーの4名の研究報告・討論会に加え、倉田秀也杏林大学教授(対朝鮮半島、六者協議)と東海大学の野口和彦先生(対ASEAN)を招聘して、研究報告・討論を行った。以上の研究報告、討論、意見交換によって、各自の研究を体系的に拡げることに成功できた。本研究の目的は、東南アジアから南アジア・中央アジア・西アジアにかけての帯状の地域を「中国の周辺」として位置づけ、中国と「周辺地域」との関係構造と戦略を体系的に分析することと、各地域戦略を比較研究することです。交付申請書に、アジアを分かれた地域としてではなく、融合化が進むアジア全体としてとらえていく必要があると論じたように、個々の周辺地域のみならず、周辺全体を理解し、個々の地域の特徴を抽出しながらも、周辺全体に対する中国の外交戦略を理解する必要があります。また、個々の地域戦略を比較検討することで、特定の地域における周辺戦略の特殊性がみえてくることになります。本研究計画は、以上のような学術的関心から、中国と、東南アジアから南アジア・中央アジア・西アジアにかけての中国の周辺地域との関係構造と戦略に関する体系的な分析を計画しました。中国のグローバルな台頭が指摘されていながらも、その動向・戦略・影響について、中国と「各」地域・国との視点からのものが多く、その体系的な学術研究はこれまで極めて少ないと言えます。また、そのような体系的な研究を個々人によって行うことは、極めて難しいことです。本研究プロジェクトの本年度の活動では、こうした体系的な研究成果について、国内研究会で議論を深めました。また、インド・デリーにおける国際シンポジウムでその知見をさらに深めました。さらに、それらの成果を広く世界に問うために、本プロジェクトの全メンバーが2008年に英語で論文を執筆し、2009年3月現在、イギリスでの刊行のために交渉を進めています。2008年までの研究成果が2009年に公表されることで、日本のみならず、世界にその成果を問うことで、来年度以降の研究を更に深めることができます。また、中国外交ならびに国際関係の研究において、本プロジェクトの研究成果が貢献できることになります。本研究の目的は、東アジアから南アジア・中央アジア・西アジアにかけての帯状の地域を「中国の周辺」として位置づけ、中国と「周辺地域」との関係構造と戦略を体系的に分析すること、および、各地域戦略を比較研究することであった。「富強大国化する中国」を如何に理解し受け止めるか、ということは、現代の国際社会、そして日本にとって極めて重要な課題である。本プロジェクトは、中国と中国の周辺国・地域(インド、朝鮮半島、台湾、ASEAN)の研究者が包括的に、この課題に取り組んだ。

プロジェクト最終年度の2009年度は、プロジェクト・メンバー全員の最終成果を共著で刊行するため、各メンバーがそれぞれ出版を前提に、天児慧早稲田大学大学院アジア太平洋研究科教授(中国)、堀本武功尚美学園大学総合政策学部教授(インド)、小笠原欣幸東京外国語大学地域文化研究科准教授(台湾)、倉田秀也杏林大学教授(朝鮮半島)、野口和彦東海大学教養学部教授(ASEAN)、三船恵美駒澤大学教授(米国)のそれぞれの分担章について研究会で報告し、活発な意見交換と討論を行った。
新規フェルラ酸誘導体FAD012の虚血性脳障害抑制メカニズムに関する基礎的研究

平成30年度は、FAD012の虚血時脳血流維持作用の分子生物学的メカニズムおよびFAD012の脳保護(細胞死抑制)に関わる分子生物学的メカニズムの検討を行った。当研究グループはこれまでに、FAD012は両側総頚動脈結紮(2VO)ラットおよび中大脳動脈閉塞再灌流(MCAO/Re)ラットの大脳皮質における血流の低下を顕著に抑制して脳障害を軽減することを見出している。今回、この効果のメカニズムについて免疫組織学的手法を用いて詳細に検討したところ、FAD012を投与したラットの中大脳動脈終末枝の血管内皮細胞において、リン酸化eNOSの発現が上昇することが明らかになった。したがってFAD012は虚血時に脳血管内皮細胞のeNOS活性化を亢進し、脳血流量低下の抑制を介して虚血性障害を軽減することが示された。また、別の実験系からFAD012がRhoキナーゼ阻害活性を有する知見を得た。2VOによって誘発されたラット大脳皮質におけるアポトーシスに対するFAD012の抑制効果およびそのメカニズムを明らかにするために、JNK、p38およびERKの各アポトーシス関連シグナル伝達経路の主要タンパク質の発現について、Western blot法を用いて検討したところ、FAD012はp-ERK発現およびアポトーシス抑制の指標であるBcl-2/Baxを増大させ、cleaved caspase-3発現を抑制した。一方、JNKおよびp38経路に対しては影響しなかった。これらの結果から、FAD012は、主にERK経路の活性化を介して抗アポトーシス作用を示すことが明らかになった。脳梗塞に代表される虚血性脳血管障害の治療は、主として発症後の血栓溶解療法に限られている。当研究グループは、フェルラ酸誘導体FAD012の慢性経口投与が両側総頚動脈結紮脳虚血(2VO)ラットの大脳皮質における血流の低下を顕著に抑制して脳障害を軽減し、ラットの生存率を上昇させることを見出している。平成28年度は、FAD012の脳障害の予防・軽減のメカニズムを解明することを目的とし、FAD012の虚血時の脳血流維持作用とそのメカニズムの薬理学的手法による検討を行った。当初の計画に沿い、(1) 2VO処置時の脳血流低下に対するFAD012の影響を経時的に測定したところ、FAD012は2VO処置直後から持続的かつ用量依存的に脳血流維持作用を示すことが明らかになった。また、(2) FAD012の脳血流維持メカニズムを解明する目的で、血管拡張因子である一酸化窒素(NO)および硫化水素(H2S)系の関与について検討を行った結果、NO合成酵素阻害薬であるL-NAME、H2S合成酵素のシスタチオニンβ合成酵素(CSE)阻害薬であるdl-propargyl glycineのいずれの投与によってもFAD012の脳血流維持作用は減弱することが明らかになった。これらの結果から、FAD012はNOおよびH2Sを介して脳血管を拡張し、虚血時の脳血流の低下を抑制することが示唆された。FAD012の脳血流維持効果は、FAD012を慢性的に経口投与した場合にのみ見られ、FAD012を2VO直前に単回静脈内投与した場合には高用量においても確認されず、血圧や心拍数等の循環器系に対する影響も見られなかった。当該研究のこれまでの成果を総合し、FAD012を虚血性脳血管障害の発症前から予防的に経口服用しておくことにより、安全に虚血発作時の脳障害を軽減できる可能性が示された。実験は当初の計画以上に進展しており、今年度実施予定の局所脳虚血・再灌流(中大脳動脈閉塞・再灌流:MCAO/Re)モデルラットを用いた検討をすでに始めている。MCAO/Reは2VOよりもヒトの脳梗塞に近いモデルとして汎用されているが、FAD012はMCAOによる脳血流低下に対しても有意な抑制効果を示すことが確認できた。再灌流時の過度の脳血管拡張は脳出血の危険性を高めるが、FAD012は再灌流時の脳血流に対しては影響を示さないこともわかった。今後は、MCAO/Reによる脳浮腫や梗塞の形成に対するFAD012の効果について定量的データを取得する予定である。また、FAD012の脳血流維持に関わるメカニズムの検討を行う。平成29年度は、動物実験において脳梗塞急性期モデルとして汎用されているラット中大脳動脈閉塞/再灌流(MCAO/Re)モデルを用い、脳血流量や神経症状、脳梗塞巣の形成に対するFAD012の予防投与による脳保護効果を検討した。FAD012(30 mg/kg)を一週間予防投与した群では、MCAO処置直後の脳血流は、対照群と比較して高く維持され、MCAOによる脳血流量の減少が抑制された。またFAD012の脳血流量低下抑制作用は、2時間のMCAO処置中、持続した。また、FAD012は、MCAO/Reによる脳梗塞巣の形成を有意に抑制し、神経症状の改善作用を示した。

さらにFAD012の脳血流量維持作用について、2次元レーザー血流画像装置を用いて詳細に検証したところ、FAD012は、正常時の血流量には影響せず、MCAO時のMCA主幹動脈およびその周辺の細動脈灌流領域の血流量を維持することが明らかになった。血管拡張ガスメディエーターであるNOは、虚血時の血流量を維持するとの報告があることから、FAD012の脳血流量維持作用がみられた大脳皮質における内皮型NO合成酵素(eNOS)の発現量を組織学的に検討した。その結果、FAD012は、MCAO処置後に血管内皮細胞において低下するeNOS発現量を維持することが明らかになった。これらのことから、FAD012の予防投与は、内皮細胞のeNOS発現量の維持を介してMCA主幹動脈およびその周辺の細動脈の血流量を維持し、虚血障害から脳組織を保護することが示唆された。研究は、おおむねに順調に進展している。平成29年度は、局所脳虚血・再灌流(中大脳動脈閉塞・再灌流:MCAO/Re)モデルラットを用いた検討を予定通りに完了した。特に、FAD012の脳血流低下抑制作用について、2次元レーザー血流画像装置を用いた詳細な検証を行い、FAD012が正常時の血流量には影響せず、MCAO時のMCA主幹動脈およびその周辺の細動脈灌流領域の血流量を維持する様子を可視化できたことは、本研究成果において意義が大きいと考える。FAD012による脳血流維持メカニズムの検討についても、部分的ではあるが、進めることができた。平成30年度は、FAD012の虚血時脳血流維持作用の分子生物学的メカニズムおよびFAD012の脳保護(細胞死抑制)に関わる分子生物学的メカニズムの検討を行った。当研究グループはこれまでに、FAD012は両側総頚動脈結紮(2VO)ラットおよび中大脳動脈閉塞再灌流(MCAO/Re)ラットの大脳皮質における血流の低下を顕著に抑制して脳障害を軽減することを見出している。今回、この効果のメカニズムについて免疫組織学的手法を用いて詳細に検討したところ、FAD012を投与したラットの中大脳動脈終末枝の血管内皮細胞において、リン酸化eNOSの発現が上昇することが明らかになった。したがってFAD012は虚血時に脳血管内皮細胞のeNOS活性化を亢進し、脳血流量低下の抑制を介して虚血性障害を軽減することが示された。また、別の実験系からFAD012がRhoキナーゼ阻害活性を有する知見を得た。2VOによって誘発されたラット大脳皮質におけるアポトーシスに対するFAD012の抑制効果およびそのメカニズムを明らかにするために、JNK、p38およびERKの各アポトーシス関連シグナル伝達経路の主要タンパク質の発現について、Western blot法を用いて検討したところ、FAD012はp-ERK発現およびアポトーシス抑制の指標であるBcl-2/Baxを増大させ、cleaved caspase-3発現を抑制した。一方、JNKおよびp38経路に対しては影響しなかった。これらの結果から、FAD012は、主にERK経路の活性化を介して抗アポトーシス作用を示すことが明らかになった。FAD012による虚血時脳血管拡張および脳保護作用の分子生物学的メカニズムの解明を目的として、(1) FAD012の虚血時脳血流維持作用の分子生物学的メカニズムの検討を行う。平成28年度の薬理学的検討の結果を踏まえ、脳サンプルを採取し、血管拡張反応のシグナル経路の機能性蛋白質や血管平滑筋の収縮蛋白質について、遺伝子発現解析やWestern Blot解析、免疫染色を行う。
厳環境動作SiCハイブリッド集積回路の開発

高温・高圧・高放射線環境下などの厳環境で動作する集積回路は石油・ガスの掘削作業、惑星探索、エンジン燃焼室の燃費向上など様々な応用先が存在する。本研究では、集積回路の構成デバイスとして接合型トランジスタ(JFET)を使用することでCMOSが抱える信頼性の問題を回避し、厳環境動作可能なSiC集積回路の開発を目指す。さらに、JFET構造の全てをイオン注入で作製するという特徴を活かし、横型パワーMOSFETを兼ね備えるハイブリッド集積回路開発へと展開する。
1999年台湾集集地震による社会基盤施設の被害要因分析と国際比較

台湾は、地形的にも日本と類似点が多く、また過去にも地震被害を数多く経験してきている世界でも有数の地震国である。このことから、活断層の調査や強震計の配置密度、さらには構造物に対する耐震設計の高度化などにおいても、世界でもトップクラスに近い水準を有している。にもかかわらず、1999年の集集地震では広範囲にわたる甚大な被害が報告されている。本研究では、集集地震被害の主要因である地震動の全貌を捕らえるために、記録された主要動のみならず余震の地震記録の収集を図った。さらに、1999年トルココジャエリ地震の被害発生過程についても詳細な調査を行なった。収集した台湾集集地震の地震記録を用いて、耐震設計のための使用する地震動の位相特性のモデル化をおこなった。モデル化された位相を用いて、地震動が観測されていない地点での位相を予想するための方法論を開発し、設計スペクトル準拠の地震動を模擬するための方法論を確立した。つぎに、トルココジャエリ地震の強震域での地震動を推定するために、アダパザル地域の地下構造の3次元モデルを重力探査結果、微動観測結果、浅層弾性波探査結果などをもとにして構築し、有限差分方を用いて、コジャエリ地震の強震動シミュレーションを実施した。結果として、1995年の兵庫県南部地震の際にも観測された、盆地端部でのエッジ効果による影響が大きく現れ、盆地周辺部で大きな地震動増幅が発生することが確認された。また、地表面で観測された地震記録を用いて、基盤の入力地震動を推定するための方法論の開発を行なった。アジア・太平洋地域を中心に確率論的な見地から地震危険度解析を行って、主要都市の地震ハザード曲線を求めた。地震危険度解析を行うことにより、都市基盤施設の危険度が明らかにされた場合に、その危険度を減少するには、計画的に既存構造物の耐震補強を行わなければならない。しかし公共事業に対する予算は年々削減されている。そのため限られた予算のもとで、補強を要する対象構造物を適切に選定していくことが重要である。ここでは供用期間や重要度の異なる構造物に対し、ライフサイクルコストに基づいた耐震補強優先順位の設定法を提案した。本研究では、集集地震被害の全容を現地調査するとともに、ほぼ同じような地震危険度の地域に発生したと考えられる1994年米国ノースリッジ地震、1995年兵庫県南部地震、1999年トルココジャエリ地震の被害発生過程についても詳細な調査を行う.その結果を相互比較することにより、将来発生すると予測されている東海地震や首都圏直下地震による地震防災対策に貢献することを目的としている.本年度の研究成果は以下のとおりである.1)地震動の生成・伝播・増幅特性メカニズムの解明:台湾、トルコ、日本、米国における最近の都市直下地震について強震動、震源および被害地での地質構造、震源断層の位置および震源断層パラメータ,被害の特徴の関連資料を、現地の関連研究機関・行政機関を訪問し、収集・整理しデータベースを作成した.2)断層変位に基づく構造物被害の推定法の確立と構造物の設計法の開発:4ヶ国において地表面の現れた断層変位に関する資料収集を行なうとともに、現地の関連機関を訪問し、断層変位に基づく構造物の被害事例の調査と資料収集を行った.

3)震源近傍における設計用地震動を設定するために,収集した地震動を用い,震源近傍における応答スペクトルの特性ならびに地震動位相特性のモデル化を行った.モデル化した位相特性を用いて,位相情報から震源近傍の地震動をシュミレートする方法諭を確立した.4)台湾国立地震工程研究所から,柴駿甫氏を招へいし,防災研究所研究所に34時間滞在してもらうことにより,1999年台湾収集地震で観測された地震断層近傍での地震記録を用いて,応答スペクトル準拠地震動を模擬するための方法諭を確立した.台湾は、地形的にも日本と類似点が多く、また過去にも地震被害を数多く経験してきている世界でも有数の地震国である。このことから、活断層の調査や強震計の配置密度、さらには構造物に対する耐震設計の高度化などに声いても、世界でもトップクラスに近い水準を有している。したがって本研究では、集集地震被害の全容を現地調査するとともに、将来発生すると予測されている東海地震や首都圏直下地震による地震防災対策に貢献することを目的としている。本年度に得られた成果を要約すると以下のようになる。1)地震動の生成・伝播・増幅特性メカニズムの解明:台湾集集地震の被害地域を対象として,基盤形状および表層地質解明・特にS波速度構造の推定のための微動調査を現地で実施した。不均質地盤構造における地震動に関する高性能数値シミュレーション手法を開発した。数値シミュレーション手法としては,有限差分法(FDM),有限要素法(FEM),境界要素法(BEM),離散化波数法(DWNM),波線法など,およびそれらの方法を組み合わせたハイブリッド手法の比較検討し,構造物設計用の強震動評価に最適な手法を検証した。2)断層変位に基づく構造物被害の推定法の確立と構造物の設計法の開発:地表面に現われた断層変位量と地震の規模との関連を明らかにするため、起震断層面でのスリップ量と地表面での断層変位量との相関性に検討を加えた。検討項目は震源パラメータである断層面積、スリップベクトルの方向と量、地殼の剛性、断層のタイプ(正、逆、ストライク等)、基盤岩の上の地層構造とその厚さと剛性などである。収集されたデータに基づく相関解析だけでなく、数値解析的な方法による断層変位量の地表面における推定精度についても検討を加えた。台湾は、地形的にも日本と類似点が多く、また過去にも地震被害を数多く経験してきている世界でも有数の地震国である。このことから、活断層の調査や強震計の配置密度、さらには構造物に対する耐震設計の高度化などにおいても、世界でもトップクラスに近い水準を有している。にもかかわらず、1999年の集集地震では広範囲にわたる甚大な被害が報告されている。本研究では、集集地震被害の全容を現地調査するとともに、ほぼ同じような地震危険度の地域に発生したと考えられる1994年米国ノースリッジ地震、1995年兵庫県南部地震、1999年トルココジャエリ地震の被害発生過程についても詳細な調査を行う。その結果を相互比較することにより、将来発生すると予測されている東海地震や首都圏直下地震による地震防災対策に貢献することを目的としている。具体的には以下の3項目について研究を実施した。(1)活断層と発震機構(2)地盤震動の分布(3)各種構造物の破壊とその機能低下15年度に得られた成果は以下のようである。1)地震動の生成・伝播・増幅メカニズムの解明:
オレフィン分離機能を有する銀イオン安定化有機-無機ハイブリッド材料の創製

ゾル-ゲル法を用いて銀イオンを安定化した有機-無機ハイブリッド膜を作製した。作製した膜は、オレフィンの一つであるエチレンに対して高い選択性を示した。また、実用上重要となるエチレン選択性の寿命についても検討した。本研究で作製した高いエチレン選択性を示す膜の寿命は長く、測定時間内においては選択性の劣化は見られなかった。これらの結果より、作製した膜は、実際のエチレン分離に適用できる可能性が高いことがわかった。本研究では、無機材料の耐化学薬品性、耐熱性にオレフィン選択性の機能を付加することを目的として有機-無機ハイブリッド材料を選択し、オレフィン分離機能を有する有機-無機ハイブリッド膜の創製を目指しているが、今年度は、主に新規なオレフィン分離膜の作製について取り組んだ。この中で(1)有機高分子の探索では、有機高分子として-COO^-基を有するポリアクリル酸ナトリウムに注目し、(2)有機-無機ハイブリッド化では、この有機高分子をゾルーゲル法を用いてシリカマトリックス中に担持することに成功した。具体的には、シリカ源としてテトラエトキシシラン、溶媒として精製水、触媒として硝酸、有機高分子としてポリアクリル酸ナトリウムを所定の組成で秤量し、撹拌することにより均質なゾルを作製した。作製したゾルを多孔質アルミナ管状膜上にディップコーティングすることにより有機-無機ハイブリッド膜を作製した。作製した膜をテトラフルオロホウ酸銀水溶液中に浸漬しイオン交換することにより銀イオン担持膜とし、エチレン、エタンの透過特性を評価した。作製した膜は、室温においてエタンに対するエチレンの透過率比(分離比C_2H_4/C_2H_6)が70と非常に高いエチレン選択性を示した。これは、イオン交換によりポリアクリル酸ナトリウムのナトリウムイオンが銀イオンに交換され膜中に担持されたためであると考えられた。作製した膜は、このように高いエチレン選択性を示したが、経時変化により銀イオンの還元のためかわずかに着色が見られた。次年度以降は、この銀イオンの安定性を高める手法、透過機構の解明について検討し、さらに高いオレフィン選択性を有する膜の作製を目指す。本研究では、無機材料の耐化学薬品性、耐熱性にオレヤフィン選択性の機能を付加することを目的として有機-無機ハイブリッド材料を選択し、オレフィン分離機能を有する有機-無機ハイブリッド膜の創製を目指しているが、今年度は、昨年度に引き続き新規なオレフィン分離膜の作製に取り組むと共に作製したオレフィン分離膜の気体透過機構の解明にも取り組んだ。新規なオレフィン分離膜の作製については、銀イオン(Ag^+)を担持する官能基としてメルカプト基に着目し、メルカプトプロピルトリメトキシシランとテトラメトキシシランをAg^+存在まで加水分解、重縮合させることによりゾルを調製し、多孔質ガラス膜にディップコーティングすることにより有機-無機ハイブリッド膜を作製した。作製した膜は、エタン(C_2H_6)に対するエチレン(C_2H_4)の透過率比(分離比C_2H_4/C_2H_6)が2程度であったが、エチレン選択性を示すことを確認した。また、前年度に作製した高いエチレン選択性を有するシリカ-ポリアクリル酸-Ag^+有機-無機ハイブリッド膜についてその透過機構解明のため、ヘリウム(He)、窒素(N_2)及び50%C_2H_4-50%C_2H_6混合ガスを用いてその気体透過性の評価を行った。作製した膜のN_2に対するHeの透過率比(分離比He/N_2)はKnudsen流による理論値(He/N_2=2.6)よりも大きく、その膜構造は緻密であることが推察された。また、混合ガスによる透過試験からも作製した膜は単一ガスを用いた結果と同様に高いエチレン選択性を示すことが明らかとなつた。これらの結果より、エチレンの分離は有機高分子に担持されたAg^+による促進輸送の効果であることが示唆された。本研究では、無機材料の耐化学薬品性、耐熱性にオレフィン選択性の機能を付加することを目的として有機-無機ハイブリッド材料を選択し、オレフィン分離機能を有する有機-無機ハイブリッド膜の創製を目指しているが、今年度は、昨年度に引き続き新規なオレフィン分離膜の作製に取り組むと共に作製したオレフィン分離膜の気体透過機構の解明にも取り組んだ。新規なオレフィン分離膜の作製については、昨年度に作製したメルカプト基を有する有機-無機ハイブリッド膜についてメルカプト基の導入量を変化させることでオレフィン選択性の向上を目指した。メルカブト基の導入量を変化させて作製した膜の中で最もオレフィン選択性を示した膜は、エタン(C_2H_6)に対するエチレン(C_2H_4)の透過率比(分離比C_2H_4/C_2H_6)が2程度であり、エチレン選択性を示すことを確認した。また、これまでに作製した高いエチレン選択性を有するシリカーポリアクリル酸-Ag有機-無機ハイブリッド膜についてその透過機構解明のため、ヘリウム(He)、窒素(N_2)及び50%C_2H_4-50%C_2H_6混合ガスを用いて、前年度に引き続きその気体透過性の評価を行った。

作製した膜は緻密であり、混合ガスによる透過試験では、エタンが全く検出されず作製した膜は、非常に高いエチレン選択性を示すことが明らかとなった。また、実用上重要となるエチレン選択性の寿命についても検討した。本研究で作製した高いエチレン選択性を示す膜の寿命は長く、測定時間内においては選択性の劣化は見られなかった。これらの結果より、作製した膜は、実際のエチレン分離に適用できる可能性が高いことがわかった。