hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機・無機ハイブリッドフォトニック結晶の作製、評価及び機能応用に関する研究

本研究では、可視域あるいは近赤外域で三次元フォトニックバンドギャップを形成するような材料を設計していく上で基礎となる理論を展開するとともに、ハイブリッドフォトニック結晶を実現するのに適した要素材料の創製、新しいフォトニック結晶創製方法を確立し、さらに、これら新しいハイブリッドフォトニック結晶に特徴的な電子的、光学的性質を明らかにし、それらを用いた新しい応用の可能性を探求することを目的として研究を行い、以下のような成果を得た。(1)人工オパールに導電性高分子を浸透させ、温度変化や電気化学的ドーピングによりそのストップバンドを制御することに成功した。さらに、導電性高分子反転オパールの作製に成功し、その周期構造を確認するとともに、ストップバンドを温度変化や電気化学的ドーピングにより制御することに成功した。(2)オパールに液晶を浸透させることによりストップバンドのシフトを観測するとともに、ストップバンドの温度、電界による可逆的な制御を実現した。さらに、その過渡応答が数十マイクロ秒程度の高速応答を示すことを見出した。(3)液晶を浸透させた高分子反転オパールにおいても電界によるストップバンドのシフトを確認し、また、明確な閾値と閾値以上の電界に対するメモリー効果を見出した。(4)光重合性高分子から作製した高分子反転オパールが種々の溶媒を浸透させることによりゲル化し、ストップバンドのシフトが溶媒の屈折率の効果に比べて大きく、また、溶媒の種類に強く依存することを見出した。(5)短ピッチ強誘電性液晶に色素を添加し光励起することにより、ストップバンド端におけるレーザー発振を確認した。(6)オパール及び反転オパールにおけるフォトニックバンド計算を行い、液晶浸透によるフォトニックバンドギャップの制御、二重周期構造オパールにおけるバンド構造、二重シェル構造におけるバンド構造などを明らかにした。ナノメータースケールのSiO_2微小球を三次元周期で配列した人工オパールと、この人工オパールの空隙に高分子を充填した後にSiO_2を除去することによって得られるインバース・オパール、さらには、自己組織的にナノサイズ周期構造を形成するカイラルスメクチック液晶などからフォトニック結晶の作製を試み、さらに、これらと種々の機能性分子、高分子材料とを複合することにより、フォトニックバンドを外場によって制御するチューナブルフォトニック結晶の実現を検討し、本年度では以下の結果を得た。(1)人工オパールの空隙内にネマチック液晶を浸透させることにより、電界によってストップバンドの位置を制御する事に成功した。また、その電界応答がマイクロ秒と高速であることを明らかとした。(2)高分子インバース・オパールの空隙にネマチック液晶を浸透させ、ストップバンドの位置を電界により制御することに成功した。特に、この場合オパールに浸透した場合に比べてバンドのシフト量が大きいこと、応答が不連続でかつヒステリシスを有すること、さらに閾値以上の電界に対してメモリー効果を有することを明らかとした。(3)人工オパールに導電性高分子ポリアルキルチオフェンを溶融法により浸透させて、それより導電性高分子インバース・オパールの作製に成功し、ストップバンドの位置が温度、電気化学的ドーピングにより可逆的に制御可能であることを見いだした。(4)光重合性高分子から作製した高分子インバース・オパールが種々の溶媒を浸透させることによりゲル化し、ストップバンドの位置が溶媒に依存して変化する事を見いだした。
時系列データの季節調節のための統計的手法

この研究で扱われた問題は以下の通りである:1.譲歩量基準EICの利用:季節調整の問題におけるEIC(Extended Information Criterion)の利用が論じられ、提案されたリサンプリング法によると、外挿による予測に適したトレンドが選択されることが示された。2.多変量経済時系列解析:多次元時系列解析のための前処理としての季節調整の役割を研究した。相互に関連している時系列を個々に季節調整し、トレンドを除去すると相互の関係に関する情報が失われる危険があることが湿された。3.動的X11モデル:米国センサス局の開発した季節調整法であるX11法は手続きの総体として定義されている。これをモデルベースの現代的統計手法に再構成するためにその中味を分析するなかでそれが乗算的時系列のトレンド推定に関してユニークな特色を持っていることが明らかになり、その特色をモデルベースで実現する方法を考えた。一つの方法はlog変換した後で加算的モデルベース季節調整法を適用してトレンド推定し、その後バイアスを修正してやる方法で既にYoung.A.H(1968)の仕事があるがそれをさらに拡張した方法を導入しその有効さを実データを用いて示した。もう一つはX11的性質を持ったモデルを新たに導入し直接そのようなトレンドを推定することで、動的X11モデルとでもいえるモデルを開発し、その有効さを示した。4.モンテカルロ・フィルター:任意の密度関数を多数の粒子を用いて表現する方法を用いて、非線形・非ガウス型の状態空間モデルのフィルタリング・平滑化を行なうためのモンテカルロ・フィルタを呼ばれる新しいアルゴリズムを開発した。この方法は従来の非ガウス型フィルタと異なり数値積分を必要としないので高次元の状態空間モデルへの適用が可能となった。モンテカルロ・フィルターの開発により季節性を持つ時系列の解析においても自由に非線形・非ガウス型のモデルを利用することが可能となった。具体的には以下の問題への応用を行なった。1)トレンドや季節成分のステップ状の変化の検出2)異常値の処理3)積型・混合型モデルの推定4)システムノイズなどのハイパーパラメータのベイズ推定5.遺伝的アルゴリズム:パラメータ間に一次元的な特殊な構造をもつようなもの-例えば時系列-は、一般化された状態空間表現の枠組みで問題解決を行うのが、計算手続きの見通しが良く様々な点に於いて都合が良い。状態ベクトルの次元が比較的高い場合に提案されたモンテカルロフィルタは(以後MCF)、自然淘汰と発生のメカニズムを模倣する最適化の一手法の遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm、以後GA)とほぼ同じ構造をもつことが指摘されている。GAと対応づけることでMCFの理解は容易になるうえに、アルゴリズムに内在する本質的な問題点の認識も深まる。また、MCFの予測の操作にGAのCross-overやMutationの操作をとりこんだ手法が考えられる。実際にその試みを季節調整などの具体的な問題に適用した。6.DECOMPの改良:ベイズ型季節調整モデルDECOMPにおける定常自己回帰成分推定について、トレンド成分や季節成分とのデータの「食い合い」を避けるために、周波数領域で制約つきの最適化を行なうことで、business cycleに相当する成分の摘出を安定的に行なうような改善を行なった。一方、トレンドのジャンプやキンクのモデリングについては十分な検討を行なうことができなかった。7.共和分モデル:また、多変量時系列モデルで共通トレンド成分を考慮する共和分モデルについて、その代表的な推定法を取り上げ、状態空間表現を与えることでone-stepで推定する方法を提案した。8.X-12-REGARIMA:移動平均法を基礎としたセンサス局の季節調整プログラムX-11にAICを利用した回帰モデル選択による予測方式を組み込んだ。

モンテカルロ・フィルターの開発により季節性を持つ時系列の解析においても自由に非線形・非ガウス型のモデルを利用することが可能となった。具体的には以下の問題への応用を行なった。1)トレンドや季節成分のステップ状の変化の検出2)異常値の処理3)積型・混合型モデルの推定4)システムノイズなどのハイパーパラメータのベイズ推定5.遺伝的アルゴリズム:パラメータ間に一次元的な特殊な構造をもつようなもの-例えば時系列-は、一般化された状態空間表現の枠組みで問題解決を行うのが、計算手続きの見通しが良く様々な点に於いて都合が良い。状態ベクトルの次元が比較的高い場合に提案されたモンテカルロフィルタは(以後MCF)、自然淘汰と発生のメカニズムを模倣する最適化の一手法の遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm、以後GA)とほぼ同じ構造をもつことが指摘されている。GAと対応づけることでMCFの理解は容易になるうえに、アルゴリズムに内在する本質的な問題点の認識も深まる。また、MCFの予測の操作にGAのCross-overやMutationの操作をとりこんだ手法が考えられる。実際にその試みを季節調整などの具体的な問題に適用した。6.DECOMPの改良:ベイズ型季節調整モデルDECOMPにおける定常自己回帰成分推定について、トレンド成分や季節成分とのデータの「食い合い」を避けるために、周波数領域で制約つきの最適化を行なうことで、business cycleに相当する成分の摘出を安定的に行なうような改善を行なった。一方、トレンドのジャンプやキンクのモデリングについては十分な検討を行なうことができなかった。7.共和分モデル:また、多変量時系列モデルで共通トレンド成分を考慮する共和分モデルについて、その代表的な推定法を取り上げ、状態空間表現を与えることでone-stepで推定する方法を提案した。8.X-12-REGARIMA:移動平均法を基礎としたセンサス局の季節調整プログラムX-11にAICを利用した回帰モデル選択による予測方式を組み込んだ。ワシントンでアメリカ合衆国センサス局によって開催された「季節調整法とその評価法に関する国際ワークショップ」に参加し、統計数理研究所において研究が進められている時系列モデルと情報量規準による季節調整法の研究の現状を報告した。研究代表者および分担者による発表のタイトルは次の通りである。又、この渡来を機会に、日米間でデータを共有し、有機的に研究を進めていく環境を整備する事にも努め、最新の通信テクノロジーの有効な利用を図った。なお、ワシントンでのワークショップに先だってテネシー州ノックスビルで開催された「統計的モデリングの最前線に関する第1回日米会議」に参加し、有益な情報交換を行なうことが出来た。年度後半における研究は以下の通り。1.新しいデータの追加にともなう調整値の変化に注目し、安定性のある実用的なモデルを推定することを目的とし、センサス局研究者に典型的な時系列の提供を求め、トレンド項目体を低次の自己回帰モデルによって表現することの有効性の検討を始めた。
浮体式沖合風力発電ファームの可能性に関する研究

風力発電は現在自然エネルギーの内で最も有望視されており、我が国でも、ここ数年急速に風力発電の導入が進んできているが、風力発電に適した平野部が少ないため、洋上風力発電が注目されている。特に遠浅海岸の少ない我が国では、水深に影響されない浮体式洋上風力発電が有力なものと考えられている。本研究では浮体式洋上風力発電を対象とし、発電コストの支配的要素である浮体・係留装置のコストを詳細に検討した。また浮体上に搭載する風車間の遮蔽影響を実験によって詳細に検討することで、浮体上のスペースを最大限に利用できる風車配置を求め、発電コストの低減可能性を考察した。さらに、発電コストに影響を及ぼすと考えられる各種パラメータを変化させた感度解析を行って、発電コストに対する支配的パラメータの影響を定量的に明らかにした。これらの結果として、係留装置の建造・設置に関わるコストは、設置海域の水深が増加しても、従来考えられていたほどにはコストが増加しないことがわかった。また、風車列が風に正対している場合には、隣り合う風車のブレードがほとんど接するまで近づけても、風車間影響による発電量低下は生じないことが明らかになり、各風車でなく風車群を搭載している浮体自身をヨー制御することで、浮体に搭載する風車の数を増加させることができることがわかった。また、感度解析の結果、浮体の建造費や平均風速以外に設置海域の離岸距離も発電コストに大きく影響することがわかった。1.日本近海において沖合風力発電ファームを展開した場合の発電コストについて詳細な検討を行った。日本近海は遠浅な海岸が少ないことから、浮体式風力発電ファームが有望なこと、あるいは大都市(東京、名古屋、大阪)近傍に風況の良い場所が存在することがわかった。発電コストは、単純な箱形浮体上に発電ファームを上載する場合は、最も条件の良い場所でも1kWhあたり20円程度となり、既存の化石燃料発電や原子力発電と比べると、まだかなり大きな差があることがわかった。2.発電コスト低減のための浮体(風力発電装置を上載するための浮体式人工地盤)の形状について検討した。上記結果を受けて、1コスト低減策について検討し、浮体及び係留部の建設コストが全発電コストの2/3程度を占めることから、コスト低減のための浮体形状の最適化につき検討し、いくつかの試計算を行った。3.水槽試験模型・係留装置を設計・製作し、予備的な水槽試験を行った。1,2で想定しているシステムが、実際の波浪・風の中で予想通りの性能を発揮するかについて、水槽試験により予備的な検証を行った。風力発電は現在自然エネルギーの内で最も有望視されており、欧州では既に相当な規模の風力発電装置が導入されている。我が国でも、ここ数年急速に風力発電の導入が進んできているが、風力発電に適した平野部の少ないため、洋上風力発電が注目されている。また浮体上に搭載する風車間の遮蔽影響を水槽試験によって詳細に検討することで、浮体スペースを最大限に利用できる風車配置を求め、発電コストの低減可能性を考察した。これらの結果として、係留装置のコストは、設置海域の水深が増加しても、従来考えられていたほどにはコストが増加しないことがわかった。また、風車列が風に正対している場合には、隣り合う風車がほとんど接するまで近づけても、風車間影響による発電量低下は生じないことが明らかになり、各風車でなく風車群を搭載している浮体自身をヨー制御することで、浮体に搭載する風車の数を増加させることができることがわかった。

また、感度解析の結果、浮体式洋上発電のコストを大きく左右する項目は浮体建造および離岸距離であることが分かった。いずれにしても、我が国の沖合で浮体式の洋上風力発電ファームを展開する場合、その発電コストは2050円/kWh程度であり、石油火力発電の9円/kWhあるいは現在の一般的な風力発電の買電価格である11.50/kWhに及ばないため、より抜本的なコスト削減策が必要であることがわかった。
酸素産生ナノ粒子を用いた革新的細胞組織移植法の確立

現在、細胞を体内へ移植する事で治療を行なう再生医療が新たな治療法として注目を集めている。特に、生体外で細胞の凝集塊(スフェロイド)や、シート状の細胞シートなどの細胞組織を生体外で作製し、移植を行なう治療法が効果的な治療法として用いられている。しかし、活性の高い心臓の筋肉の細胞や、肝臓の細胞を用いて細胞組織を作製して移植する場合、移植した細胞組織への酸素供給が不十分となるため、虚血(ネクローシス)を起こす場合がある。そこで本研究では、生体内に移植すると酸素を発生するナノ粒子の開発をおこなう。このナノ粒子の開発により、生体内に細胞組織を効率良く移植できるようになる事が期待できる。初年度では、生分解性高分子であるポリカプロラクトン(PCL)、ポリ乳酸ーポリグリコール酸共重合体(PLGA)を材料として用いてナノ粒子の作製条件の検討を行った。現在までに、エレクトロスピニング(電界紡糸)装置により、ナノメートルの直径を有する生分解性高分子の繊維を作製できることがわかっている。そこで、エレクトロスピニング(電界紡糸)の条件を最適化し、ナノ粒子を作製する条件の検討を行った。生分解性高分子を溶解する溶媒の選定や、生分解性高分子の濃度、高分子溶液の送液条件、印加する電圧などの条件を最適化する事で比較的粒子径の小さいナノ粒子を作製する事に成功した。二年目以降は、酸素を発生させる化学物質のナノ粒子への担持を行なう。また、作製した酸素産生ナノ粒子の生体外での酸素の産生速度を測定する。これにより、酸素産生ナノ粒子の最適な粒子径や化学物質の担持条件を検討する。平成30年度の検討により、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸ーポリグリコール酸共重合体(PLGA)などの生分解性高分子を原料とし、電界紡糸(エレクトロスピ二ング)法の使用溶媒、高分子濃度、送液速度、印加電圧、シリンジとコレクターの距離などの諸条件を検討した。これにより、生分解性高分子を原料としたナノ粒子を作製する条件を確立できた。平成30年度までに、生分解性高分子を材料としたナノ粒子の作製を行なう事ができた。そこで、平成31年度はナノ粒子に酸素を酸素を産生させる化学物質を導入する検討を中心に行う。また、作製したナノ粒子の分解速度、酸素産生速度などの評価を行なう。当初、購入予定の機器であった高電圧印加装置を、所有していた電界紡糸装置にて代替することができた。これにより、平成30年度の使用額が少なくなった。平成31年度は繰り越しになった額を試薬購入費として使用する予定である。
アドリアマイシン心筋症におけるアポトーシスとそのシグナル伝達機構に関する研究

ラットを用いてAdriamycin心筋症モデルの作製を試み,ヒトAdriamycin心筋症とほぼ組織学的に一致するモデルを再現性をもって作製することができた.このモデルの心機能を心エコーを用いて経時的観察するとAdriamycin投与後8週以降より心機能の低下がみられ,組織学的変化と一致し,さらに同時に行った分子学的解析においても,心筋細胞のapoptosisの出現及び増加やFas抗原の過剰発現,心筋細胞膜上のFas-ligandの出現がみられた.これらの変化はAdriamycin投与後8週以降,9週,10週と経時的に増悪が見られた.Apoptotic cellの増加と共に心機能の低下がみられた.さらに心機能の悪化する前にanti-Fas ligand antibodyを投与し,Fasを中和化を試みたところ心筋細胞のapoptosisが減少し,心機能の低下も押さえることができた.このことよりAdriamycinによる心筋のApoptosisにFas-Fas ligandの経路が関与していることが証明され,臨床的にもAdriamycin心筋症の予防の可能性が出てきた.さらに,Anthracycline系薬剤の新しい誘導体であるPirarubicinの慢性心毒性の程度を知る目的でAdriamycinにかえてPirarubicinを同様のプロトコールにて注射した.さらにanti-Fas ligand antibodyの抑制作用とも比較した.方法は前回同様まず組織学的変化を比較し,さらに心筋のapoptotic cellの出現頻度,Fas antigenの発現,心機能の推移についても比較検討した.Pirarubicin投与群ではAdriamycin群に比し有意にapoptotic cellの数が少なく,Fas antigenの過剰発現もみられなかった.また,心機能の低下もみられず,以上よりpirarubicinはAdriamycinより明らかに慢性心毒性は少なく,apoptotic indexより判断すると約1/4と考えられる.また,anti-Fas ligand antibodyによりFas/Fas interactionはblockでき,Adriamycin単独群にくらべapoptotic indexは少なかったがPirarubicin群に比べると大きく,その効果には限界があると思われた.ラットを用いてAdriamycin心筋症モデルの作製を試み,ヒトAdriamycin心筋症とほぼ組織学的に一致するモデルを再現性をもって作製することができた.このモデルの心機能を心エコーを用いて経時的観察するとAdriamycin投与後8週以降より心機能の低下がみられ,組織学的変化と一致し,さらに同時に行った分子学的解析においても,心筋細胞のapoptosisの出現及び増加やFas抗原の過剰発現,心筋細胞膜上のFas-ligandの出現がみられた.これらの変化はAdriamycin投与後8週以降,9週,10週と経時的に増悪が見られた.Apoptotic cellの増加と共に心機能の低下がみられた.さらに心機能の悪化する前にanti-Fas ligand antibodyを投与し,Fasを中和化を試みたところ心筋細胞のapoptosisが減少し,心機能の低下も押さえることができた.このことよりAdriamycinによる心筋のApoptosisにFas-Fas ligandの経路が関与していることが証明され,臨床的にもAdriamycin心筋症の予防の可能性が出てきた.さらに,Anthracycline系薬剤の新しい誘導体であるPirarubicinの慢性心毒性の程度を知る目的でAdriamycinにかえてPirarubicinを同様のプロトコールにて注射した.さらにanti-Fas ligand antibodyの抑制作用とも比較した.方法は前回同様まず組織学的変化を比較し,さらに心筋のapoptotic cellの出現頻度,Fas antigenの発現,心機能の推移についても比較検討した.Pirarubicin投与群ではAdriamycin群に比し有意にapoptotic cellの数が少なく,Fas antigenの過剰発現もみられなかった.また,心機能の低下もみられず,以上よりpirarubicinはAdriamycinより明らかに慢性心毒性は少なく,apoptotic indexより判断すると約1/4と考えられる.また,anti-Fas ligand antibodyによりFas/Fas interactionはblockでき,Adriamycin単独群にくらべapoptotic indexは少なかったがPirarubicin群に比べると大きく,その効果には限界があると思われた.ラットを用いてアドリアマイシン心筋症モデルの作製を試み,ヒトアドリアマイシン心筋症とほぼ組織学的に一致するモデルを再現性をもって作製することができた。このモデルの心機能を心エコーを用いて経時的観察するとアドリアマイシン投与後8週以降より心機能の低下がみられ、組織学的変化と一致し,さらに同時に行った分子学的解析においても,心筋細胞のアポトーシスの出現及び増加やFas抗原の過剰発現,心筋細胞膜上のFas-ligandの出現がみられた。これらの変化はアドリアマイシン投与後8週以降、9週、10週と経時的に増悪が見られた。アポトーシス細胞数の増加と共に心機能の低下がみられた。さらに心機能の悪化する前にanti-Fasligand antibodyを投与し,Fasを中和化を試みたところ心筋細胞のアポトーシスが減少し,心機能の低下も押さえることができた。このことよりアドリアマイシンによる心筋のアポトーシスにFas-Fas ligandの経路が関与していることが証明され,臨床的にもアドリアマイシン心筋症の予防の可能性が出てきた。ラットによるアドリアマイシン心筋症モデルの作製に成功し,さらに以下の実験を行った.Anthracycline系薬剤の新しい誘導体であるPirarubicinはAdriamycinに比べ,制癌作用作用は同等だが,心毒性は少ないとされているが,慢性心毒性に関しては正確な情報が少ない.

そこでPirarubicinの慢性心毒性の程度を知る目的でAdriamycinにかえてPirarubicinを同様のプロトコールにて注射した.さらにanti-Fas ligand antibodyの抑制作用とも比較した.方法としてはまず組織学的変化を比較し,さらに心筋のapoptotic cellの出現頻度,Fas antigenの発現,心機能の推移についても比較検討した.Pirarubicin投与群ではAdriamycin群に比し有意にapoptotic cellの数が少なく,Fas antigenの過剰発現もみられなかった.また,心機能の低下もみられず,以上よりpirarubicinはAdriamycinより明らかに慢性心毒性は少なく,apoptotic indexより判断すると約1/4と考えられる.また,anti-Fas ligand antibodyによりFas/Fas interactionはblockでき,Adriamycin単独群にくらべapoptotic indexは少なかったがPirarubicin群に比べると大きく,その効果には限界があると思われた.
酒石酸エステルを活用する二核キラル反応場の構築と光学活性化合物合成への応用

有用な生理活性を有する光学活性化合物の合成には任意の立体化学を有する光学活性化合物の合成法の確立が必要である。本研究では、両鏡像体共に入手容易な酒石酸エステルより調製される二核キラル反応場を設計し、種々の反応に対応できる触媒的不斉合成反応系の確立を試みた。γ位にエステル置換基を持つE体のアリルアルコールへのニトリルオキシド不斉1,3-双極付加環化反応を試みたところ、高い光学純度でtrans体の3,4,5-三置換-2-イソオキサゾリンを得ることができた。このtrans体の2-イソオキサゾリンは電子吸引性のエステル置換基の特徴を生かして、少量のDBUを作用させることによりcis体の2-イソオキサゾリンへ変換できることを見出した。従って、酒石酸エステルが両鏡像体ともに入手容易であることを考え合わせると、単一の出発物質から、簡便な方法で任意の立体化学を有する3,4,5-三置換-2-イソオキサゾリンが合成できる。一方、イミン類への不斉求核付加反応の開発にも取り組み、ジエチル亜鉛とヨード酢酸エステルから調製されたReformatsky型試薬のイソキノリン骨格を有するニトロンへの不斉求核付加反応がエナンチオ選択的に進行することを見出した。さらに、基質としてo-アミノフェノールとアルデヒドから得られる非環状イミンを選び、Reformatsky型試薬による不斉求核付加反応を試みたところ、対応するβ-アミノ酸誘導体が高い光学純度で得られた。この反応では、水の添加が再現性の良い高光学純度の達成に必須である、という大変興味深い事実を見出した。本研究は立体化学を任意に制御して各種光学活性化合物を合成できる画期的なものであり、有機合成化学に留まらず、医学、薬学、農学などの関連諸分野の21世紀に向けての飛躍的発展に大きく貢献できるものと考えられる。有用な生理活性を有する光学活性化合物の合成、構造活性相関の探究、更に新規医薬、農薬の創製のためには任意の立体化学を有する光学活性化合物の合成法の確立が必要不可欠である。本研究では、両鏡像体共に入手容易な酒石酸エステルより調製される二核キラル反応場を設計し、種々の形式の反応に対応できる触媒的不斉合成反応系の確立を試みた。これまでに、イソキノリン骨格を有するニトロンへの有機亜鉛試薬の不斉求核付加反応において、酒石酸エステルの亜鉛マグネシウムジアルコキシドが有効な触媒になることを見出している。今回、求核試剤としてジアルキル亜鉛にかえ、エステルエノラートを用い反応を試みた。その結果、ジエチル亜鉛とヨード酢酸エステルからReformatsky型反応によって調製されるエノラートを求核試剤として用いた時にエナンチオ選択的に反応が進行し、対応するβ-アミノ酸誘導体が高い光学純度で得られた。この反応では、基質のニトロンを反応系内にゆっくり滴下することが光学純度向上の鍵となった。一方、基質としてo-アミノフェノールとアルデヒドから得られる非環状イミンを選び不斉求核付加反応を試みたところ、この場合は酒石酸エステルのジマグネシウムアルコキシドが不斉源として有効であることが明かとなった。従来、ジアルキル亜鉛のような有機金属試薬の反応に水を添加するようなことは考えられなかったが、今回の発見は従来の常識を覆すものであり、次世代の合成反応を開発する端緒になると期待できる。

酒石酸エステルは両鏡像体ともに入手容易であり、β-アミノ酸誘導体はβ-ラクタムを初めとする含窒素化合物の重要な合成中間体であることから、本法は、各種光学含窒素活性化合物合成のための有用な手法を提供することになる。有用な生理活性を有する光学活性化合物の合成には任意の立体化学を有する光学活性化合物の合成法の確立が必要不可欠である。本研究では、両鏡像体共に入手容易な酒石酸エステルより調製される二核キラル反応場を設計し、種々の形式の反応に対応できる触媒的不斉合成反応系の確立を試みた。これまでに、ジエチル亜鉛とヨード酢酸エステルから調製されたReformatsky型試薬のイソキノリン骨格を有するニトロンへの不斉求核付加反応を見出している。今回、基質としてσアミノフェノールとアルデヒドから得られる非環状イミンを選び、Reformatsky型試薬による不斉求核付加反応を試みたところ、エナンチオ選択的に反応が進行し、対応するβ-アミノ酸誘導体が高い光学純度で得られた。この反応では、酒石酸エステルのジマグネシウムアルコキシドが不斉源として有効であることが明らかとなった。また、水の添加が再現性の良い高光学純度の達成に必須である、という大変興味深い事実を見出した。水の添加効果を調べるためにNMR測定を行なったところ、水の添加よにり、特にイミンのアルデヒド由来の部分のシグナルがよりシャープになることが明らかとなった。この現象が観察された原因としては、水の添加により生成した亜鉛オキシド誘導体が高次の会合体を解離し、有効な不斉誘起が可能なモノマーあるいは低次の会合体を生成していることが考えられる。酒石酸エステルは両鏡像体ともに入手容易であり、β-アミノ酸誘導体は重要な合成中間体であることから、本法は、各種光学含窒素活性化合物合成のための有用な手法を提供することになる。
大規模経済ネットワークの構造とダイナミクス

ノード数が百万個程度の大規模複雑ネットワークに対してもその構造とダイナミクスを解析できる手法(コミュニティ抽出、可視化)を開発した。得られた手法の応用として、経済系ネットワーク(企業間取引によって形成された生産ネットワーク、銀行・企業間貸借関係に基づく信用ネットワーク、株価間の相関ネットワークなど)の解析を行った。このような経済現象を実証的に明らかにする試みから、いくつかの新しい知見を得た。本年度は,リンクの重みや情報流の向きを無視した基本ネットワークを主な対象として次の研究を進めた.1)ばね電気モデルに基づく分子動力学法を利用した大規模ネットワークの可視化手法を整備した.加えて,重み付きの多重ネットワークならびに有向ネットワークの可視化についても当初計画を先行して予備的な検討を行った.2)ネットワークに内在するコミュニティ(リンクが密の部分)を抽出する手法を整備した.また,コミュニティ間の関係強度を計測する評価関数を考案し,企業間取引ネットワークを具体例としてその有効性を検証した.これはコミュニティ間の関係性を定量的に議論することを可能にする新しい試みである.3)大規模並列計算を占有的に実行するためのPCクラスターを新潟大に構築した.この設備の充実によって,ノード数が百万規模のネットワークの解析にも十分対応できるようになった.4)金融機関別借入金データを購入し,研究用データベースを準備した.このデータベースによって構築される金融機関・企業間信用ネットワークは,時間的に変化する重み付き多重ネットワークであり,本研究にとって格好の研究題材となる.5)代表者と分担者は,日本経済新聞「やさしい経済学」や財政金融ビジネス誌(時事通信社)の連載を通じて,本研究を含めて経済物理学に関する知識普及活動を行った.来年度は,研究対象を一般化ネットワーク(重み付きリンク,ノード種の多重性,リンクの有向性)へ拡大し,必要な研究手法の開発を行っていくとともに具体的なネットワークを解析する.今年度は本研究を次のように進めた:●研究対象を一般化ネットワーク(重み付きリンク,ノード種の多重性,リンクの有向性)へ拡大し,必要な解析手法(可視化,コミュニティ抽出)の開発を行った.●前年度導入した並列計算システムを利用することにより,我が国における企業間取引ネットワーク(約80万社,約300万取引)に対して,企業間取引の有向性を考慮した可視化とコミュニティ解析を行った.●すでに整備済みの銀行・企業間貸借データベースから信用ネットワークを構築した.さらに融資金額をリンクの重みとして,コミュニティ抽出を行い,過去30年間のコミュニティ構造の時間的変遷を調べた。また,ノードの重複を許すコミュニティ抽出法の開発に着手した。●東京市場における株価相関行列(ランダム行列理論を使って統計ノイズを除去)から得られたネットワークについてコミュニティ抽出を行い,市場にフラストレーション構造が内在することを発見した.●東日本大震災後の連鎖倒産を調べ,地震のショックが長期間にわたって生産ネットワークに影響を与える可能性(大地震後の余震に関する大森則と類似)を指摘した.●景気循環を相互作用する振動子のネットワーク・モデルで理解することを開始し,鉱工業指数データの解析から得られた業種間の位相差を再現する相互作用パラメターの決定に成功した.●研究成果を,論文・報文として報告するとともに,日本物理学会,京大基研研究会,統数研共同研究集会,WEHIA2011, Econophysics-Kolkata VIなどで発表した.昨年度に引き続き、我が国の上場企業の金融機関別借入金データを基に構築した信用ネットワークについて、コミュニティを抽出し、その構造の変遷を追跡した。そのようなコミュニティはリスクが高まりやすい銀行・企業集団とみなすことができる。今年度は、企業と金融機関との依存性が一般に非対称である点を考慮し、信用関係を双方向ネットワークとして捉えた。都市銀行に着目すると、銀行側からみた信用ネットワークでは都市銀行は過去30年にわたって1つの大きなコミュニティを形成しているのに対し、企業側からみた信用ネットワークでは都市銀行が個々に独自のコミュニティを率いていることを示した。また、金融ビッグバンの前後での都市銀行の振る舞いを信用ネットワークの視点から明らかにした。合わせて「DebtRank」の概念を拡張することにより、信用関係に対して各銀行がもたらすリスクを評価する新しい指標を考案し、具体的に前述の信用ネットワーク上でのリスクを評価した。すでに東京市場において発見した株価相関ネットワークにおけるフラストレーション構造(互いに反相関関係にある3極の銘柄グループ)が米国市場にも内在することを確認し、そのような構造が成熟した市場において普遍的なものであるとの示唆を得た。さらにヒルベルト変換を利用することによって時系列の位相情報を取り出し、フラストレーション構造の起源を動的相関の観点から明らかにするための予備的研究を行った。加えて、東日本大震災が与えた生産ネットワークに対するショックの緩和過程の解析とモデル構築、特許の共同出願関係を利用したイノベーションの創発に関するネットワーク的解析、景気循環を相互作用する振動子のネットワーク・モデルで理解する試みなどについても研究を進めた。当初目指した,リンクの向き,リンクの重み,ノードの多重性を考慮したネットワークの可視化手法ならびにコミュニティ抽出法の開発については,ほぼ目処がついた.

また,本研究で導入した並列計算システムは順調に稼働中であるとともに,対象とする経済ネットワーク・データの整備は完了している.最終年度は,さらなる解析手法の高度化とそれらの具体的なネットワークへの応用を図る.24年度が最終年度であるため、記入しない。銀行・企業間信用ネットワークと並んで,株価相関ネットワークを本研究の中軸対象として積極的に研究を推進する.株価相関ネットワークは,負の重みをもったリンクを含み,可視化やコミュニティ抽出において新しい課題を提供する.また,銀行・企業間信用ネットワークの解析にあたっては,多数のリンクを集めるハブ・ノードが複数のコミュニティに対して重要な位置を占める可能性を考慮する必要がある.しかしながら,これまでのコミュニティ抽出においては,1つのノードが複数のコミュニティに所属することは許されていない.その問題に対しては,ノードの重複を許すコミュニティ抽出法を新たに開発することによって対処する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
TRPV1チャネルを介した鎮痒と鎮痛の役割を明らかにする

Transient receptor potential cation channel subfamily V member1(TRPV1)拮抗薬の全身投与は体温上昇の副作用ため臨床応用がなされていない。今回、痒みを抑制する少量のTRPV1拮抗薬の脊髄くも膜下腔投与が体温とモルヒネによる鎮痛効果に及ぼす影響を検討した。C57BL / 6系雄マウス各群6-8匹を用いた。実験1:マウスの体温を薬剤投与前、投与後10、20、30、40、50、60分で各々2回ずつ測定し、その平均値を解析した。体温は、赤外線温度計を用い、背部で測定した。薬剤はモルヒネ0.3 nmol、TRPV1拮抗薬としてSB366791(SB) 0.1 nmol、モルヒネ0.3 nmolとSB 0.1nmol混合液、生理食塩液(生食)、生食とエタノール混合液(溶解液)を脊髄くも膜下投与した。実験2:鎮痛効果はTail Immersion Testを用い、投与前、投与後5、15、30、60、90、120、150分で2回測定し、その平均値を解析した。薬剤はモルヒネ0.1,0.3,1.0 nmol、SB 0.01,0.1 nmol、モルヒネ0.3 nmolとSB 0.1nmol混合液、生食、溶解液を脊髄くも膜下投与した。統計解析は、分散分析を行い、群間比較はScheffe's法を用いた。P<0.05を有意差ありとした。体温に関しては、全群が経過中35.8-36.2°Cの範囲内であり、SB単独群、モルヒネとSBの混合群はともにコントロールと比べて体温上昇は生じなかった。鎮痛効果は、モルヒネ群では用量依存性に得られた。SB単独群では鎮痛効果を生じなかった。モルヒネとSBの混合群では鎮痛効果の相互作用を生じなかった。痒みを抑制する少量のTRPV1拮抗薬の脊髄くも膜下腔投与では体温の上昇は認めず、モルヒネの鎮痛効果を減弱することもなかった。オピオイドにより生じる痒みに対して脊髄くも膜下腔に投与した少量のTRPV1拮抗薬が体温上昇を生じることなく、また、モルヒネの鎮痛効果を減弱させなったことを明らかとし、TRPV1拮抗薬の脊髄くも膜投与が副作用の少ない鎮痒薬として有用である可能性が示されたため。術後痛モデルにおいて、TRPV1拮抗薬単独での鎮痛効果とTRPV1拮抗薬がモルヒネの鎮痛効果に及ぼす影響を検討する。オピオイドの脊髄くも膜下腔(i.t.)投与により強力な鎮痛効果が得られる。一方、オピオイドのi.t.による副作用として30-90%の患者に痒みが生じる。臨床においてオピオイドによる痒みの有効な治療法は確立されていない。われわれはTransient Receptor Potential Vanilloid 1(TRPV1)がヒスタミンによる末梢性の痒みに関与していることを明らかにした。しかし、TRPV1がオピオイドによる中枢性の痒みに及ぼす影響は不明である。今回、少量のTRPV1拮抗薬のi.t.投与がモルヒネによる痒みを抑制するかを検討した。C57BL / 6系雄マウス各群6匹を用いた。実験1:モルヒネ0.1,0.3,1.0 nmol、TRPV1拮抗薬としてSB366791 0.1 nmol、モルヒネ0.3 nmol+SB366791 0.01,0.03,0.1 nmol、生理食塩液(生食)、緩衝液(生理食塩液+エタノール)5μlをi.t.後60分間ビデオ撮影し、経時変化と総引っ掻き回数を解析した。実験2:マウスの鎮静レベルについて実験1のビデオを用い、10分毎に、0=ふらつきなし、1=ややふらつく、2=ふらつく、の3段階で評価を行った。統計解析は、分散分析を行い、群間比較はScheffe's法、Kruskal-Wallis検定を用いた。実験1:生食群と比較し、モルヒネ群では0.3 nmol群で有意に引っ掻き行動が観察された。SB366791は引っ掻き行動を誘発しなかった。モルヒネ+ SB366791群では全群で有意に引っ掻き行動を抑制した。実験2:モルヒネ0.3,1.0 nmol群は生食群に比べ有意に鎮静された。SB366791により鎮静は生じなかった。モルヒネ単独群と比べモルヒネ+SB366791の混合群は鎮静レベルの変化を認めなかった。i.t.投与したTRPV1拮抗薬は鎮静度を増悪させることなくモルヒネによる痒みを抑制した。脊髄くも膜下投与した少量のTRPV1拮抗薬であるSB366791がモルヒネにより生じる鎮静度を増悪させることなく痒みを抑制することを明らかとし、鎮痒薬として有用であることが示されたため。今回、痒みを抑制する少量のTRPV1拮抗薬の脊髄

くも膜下腔投与が体温とモルヒネによる鎮痛効果に及ぼす影響を検討した。C57BL / 6系雄マウス各群6-8匹を用いた。実験1:マウスの体温を薬剤投与前、投与後10、20、30、40、50、60分で各々2回ずつ測定し、その平均値を解析した。体温は、赤外線温度計を用い、背部で測定した。薬剤はモルヒネ0.3 nmol、TRPV1拮抗薬としてSB366791(SB) 0.1 nmol、モルヒネ0.3 nmolとSB 0.1nmol混合液、生理食塩液(生食)、生食とエタノール混合液(溶解液)を脊髄くも膜下投与した。実験2:鎮痛効果はTail Immersion Testを用い、投与前、投与後5、15、30、60、90、120、150分で2回測定し、その平均値を解析した。薬剤はモルヒネ0.1,0.3,1.0 nmol、SB 0.01,0.1 nmol、モルヒネ0.3 nmolとSB 0.1nmol混合液、生食、溶解液を脊髄くも膜下投与した。統計解析は、分散分析を行い、群間比較はScheffe's法を用いた。P<0.05を有意差ありとした。体温に関しては、全群が経過中35.8-36.2°Cの範囲内であり、SB単独群、モルヒネとSBの混合群はともにコントロールと比べて体温上昇は生じなかった。鎮痛効果は、モルヒネ群では用量依存性に得られた。SB単独群では鎮痛効果を生じなかった。モルヒネとSBの混合群では鎮痛効果の相互作用を生じなかった。痒みを抑制する少量のTRPV1拮抗薬の脊髄くも膜下腔投与では体温の上昇は認めず、モルヒネの鎮痛効果を減弱することもなかった。オピオイドにより生じる痒みに対して脊髄くも膜下腔に投与した少量のTRPV1拮抗薬が体温上昇を生じることなく、また、モルヒネの鎮痛効果を減弱させなったことを明らかとし、TRPV1拮抗薬の脊髄くも膜投与が副作用の少ない鎮痒薬として有用である可能性が示されたため。TRPV1拮抗薬の最大の問題点である体温に及ぼす影響とモルヒネの鎮痛効果に及ぼす影響をマウスを用いて検討する。術後痛モデルにおいて、TRPV1拮抗薬単独での鎮痛効果とTRPV1拮抗薬がモルヒネの鎮痛効果に及ぼす影響を検討する。解析用のコンピューターを購入予定としていたが、次年度以降に変更したため。使用計画として動物実験の継続、コンピューターの購入、情報収集や成果発表のための旅費等に使用予定である。謝金等に支払いが生じなかっため、次年度使用額が生じた。使用計画として動物実験の継続、成果発表、情報収集のための旅費、論文作成等のため使用予定である。
脂肪組織由来幹細胞を用いた周産期脳障害の新規治療開発

新生児低酸素性虚血性脳症は未だ脳性麻痺の原因であり治療が困難である。今回我々は脂肪由来間葉系幹細胞(ASC)を用いた新規治療法の開発に取り組んだ。ラット新生児低酸素性虚血性脳症モデルを作成し、静脈内に細胞投与を行ったところ、低酸素による脳受傷から早いタイミング(受傷後4時間)での細胞投与では、有意に死亡率が高かった。このため静脈内投与した細胞の動態を調べたところ、受傷から早いタイミングでの投与では肺塞栓・肺出血のリスクが高いことが判明した。また、肺障害を起こしにくいタイミング(受傷から24時間後)で投与を行っても、脳細胞の受傷所見から血清学的な効果も含めて治療効果が確認できなかった。我々の研究対象である脂肪由来間葉系幹細胞(ASC)は成人例の静脈内投与で肺塞栓の事例もあり、細胞投与に関する安全性の検討が不可欠である。同じ間葉系幹細胞である骨髄由来間葉系幹細胞(BM-MSC)は他の疾患で臨床応用されており安全性が確立しているため、これら細胞の静脈内投与後の体内動態について検討を行い安全性についての評価を行った。同系成獣ラットより調製、培養したBM-MSC、ASCを、生後7日齢に作成した新生児低酸素性虚血性モデルラットに対して、受傷24時間後に蛍光色素DiRで標識したBM-MSCまたはASCを1×10^5個、右外頸静脈から投与した。その後の体内動態をin/ex vivoでIVIS Imaging Systemにより4週間経時的に評価した。そうしたところ、投与1時間後ではどちらの細胞種においても全身、特に肺・肝への集積を多く認めた。集積速度にASCとBM-MSCで差を認めなかった。また、観察期間において死亡したラットはいなかった。つまり、ASCはBM-MSCと比べて特定臓器への急な集積は無く、死亡例もないことから、静脈内投与による細胞療法の可能性が示唆された。肺塞栓への危険性も同程度であろうと考えられた。実際の効果について、現在検討中である。低酸素虚血受傷から24時間後に投与した上記モデルでは、短期的には組織学的に改善を認めなかった。このため受傷から4時間後の投与としたり、細胞数を増減させるなど条件を変えて検討中である。間葉系幹細胞を用いた細胞療法は様々な分野で臨床応用されつつあるが、新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)に関しては未だ知見が乏しい。本研究では、新生児HIEモデルラットを用い、同種脂肪由来間葉系幹細胞(ASC)投与による、脳受傷マーカーへの影響について検討した。ASCは、生後4-5週の同系GFP-Tgラットより採取・培養した。日齢7のWistar/STラットの左総頸動脈を結紮切離後、8%低酸素負荷を行って新生児HIEモデルを作製し(Rice-Vannucciモデル)、低酸素負荷24時間後にPBSまたはASCを右外頸静脈から投与した。低酸素負荷48時間後の時点で、脳切片を作成し、免疫組織学的にアポトーシスマーカーのactive caspase-3を評価した。受傷側の海馬歯状回におけるactive caspase-3の総陽性細胞数がコントロール群(n=7)24700±12800個、ASC群(n=6)28200±16700個であり、統計学的に有意差を認めず、急性期には効果が見られないとの結果であった。またこれは、低酸素負荷4時間後および24時間後にASCの腹腔内投与したモデルでも同様の結果であった。次にASC投与後の各臓器への影響について検討した。各臓器への影響を検討するため、投与後死亡や呼吸障害などの症状が出やすい低酸素負荷4時間後にASCを投与し、投与15分後に安楽死させたのち肺・肝・腎の切片を作製して病理学的に検討した。ASC投与群の肺において、大血管における投与細胞の血栓を免疫染色で確認した。また血管内にフィブリン析出を認め、肺実質出血を強く認めた。ASCは静脈内投与により肺血管内で残存し炎症反応性変化および肺出血を惹起すると考えられた。我々は新生児低酸素性虚血性脳症(HIE)モデルラットを用い、同種脂肪由来間葉系幹細胞(ASC)投与の安全性と効果について、骨髄由来間葉系幹細胞(BMSC)と比較し検討を行ってきた。平成26年度・27年度の成果において、1ASC投与は腹腔内投与・静脈内投与のいずれにおいても、短期的な脳障害改善効果を認めず、2BMSCと比べて投与後7日を超えても肺にとどまり、3特に低酸素刺激による受傷から4時間後と早期に投与した場合、病理学的に肺塞栓・肺出血を惹起する可能性があると報告した。今回は、慢性期評価として、投与後死亡することなく静脈内投与を行える脳受傷後24時間後の細胞投与による脳軟化改善効果について検討を行った。新生児HIEモデルを作成し、低酸素受傷から24時間後にASSC、BMSCをそれぞれ1×10^5個を吸入麻酔下に静脈内投与し、受傷から14日後にMRIを用いてその梗塞体積を計測し評価を行った。結果は、ASC(n=7)119±84mm3、BMSC(n=6)73±28mm3、PBS(n=6)84±92mm3で、全ての群間で有意差を認めなかったものの、ASC投与群はむしろ梗塞体積が大きくなるとの傾向があった。

新生児HIRモデルラットの系において、ASC投与は脳障害を改善しなかった。新生児低酸素性虚血性脳症は未だ脳性麻痺の原因であり治療が困難である。今回我々は脂肪由来間葉系幹細胞(ASC)を用いた新規治療法の開発に取り組んだ。ラット新生児低酸素性虚血性脳症モデルを作成し、静脈内に細胞投与を行ったところ、低酸素による脳受傷から早いタイミング(受傷後4時間)での細胞投与では、有意に死亡率が高かった。このため静脈内投与した細胞の動態を調べたところ、受傷から早いタイミングでの投与では肺塞栓・肺出血のリスクが高いことが判明した。また、肺障害を起こしにくいタイミング(受傷から24時間後)で投与を行っても、脳細胞の受傷所見から血清学的な効果も含めて治療効果が確認できなかった。研究計画書に示した「効果の確認」「安全性の確認」は、投与後の体内動態まで確認しており多くの部分で達成している。「作用機序の解明」に関しても既に着手している。新生児ASC投与は、少なくとも新生児HIEには効果が乏しいと考えられた。また静脈内投与については安全性に問題がある可能性があり、投与後の炎症反応などの生体反応をさらに解明していく方針である。研究計画書に示した「最適な投与法について」「安全性の確認」は、静脈内投与方法を確立し、その投与後の体内動態まで確認しており多くの部分で達成している。「効果の確認」「作用機序の解明」に関しても既に着手している。比較的順調に実験は進んだが、安全性確認等の実験を優先したため、抗体購入等の予算が余ったため。引き続き、新生児低酸素性虚血性脳症モデルラットにASC投与を行い、脳切片の解析を行うことで効果を確認し、作用機序の解明のための研究を行う。また、受傷後の血清の解析も追加し、作用機序の検討を行う予定である。前年度行えなかった抗体等の購入に使用する。治療効果の判定に引き続き、作用機序の解明のためにサイトカインやホルモンを始めとする多項目のタンパクを測定可能なMultiplexを用いて血清学的な解析を行う予定であったが、動物実験施設の微生物汚染により実験時期が26年度にずれ込み、Multiplex用のキットを購入するための予算が未使用となったため。血清学的解析のためのMultiplexキット購入に予算を使用する。
構法別に見た建築材料のライフサイクル評価について

人口の増大と建築の大規模化によって建築の地球環境に与える影響はますます大きくなってきている。この様な観点に立つと建築材料の性能評価は、その使用時・建設時だけでなくライフサイクルを通して総合的に評価することが重要になってくる。この研究では、建築材料のライフサイクルを材料採取、製造、建設、供用、維持保全、解体、廃棄処理、回収再生、輸送、保管の各段階に分け、各段階ごとの資源採取量、エネルギー使用量、CO_2使用量などを調査し、ライフサイクル性能を構法別に比較しその評価方法と構法別評価を得ることを目的とする。平成6年度に、木材、コンクリート、金属、プラスチック等の主要建築材料がそのライフサイクルを通して、地球環境に与える影響について調査を行い、その結果を概略まとめ、材料によってライフサイクル性能を評価する上で特に重要な段階に違いがあること等を明らかにした。また、複合建築材料である石膏ボードについて調査を行いその特徴について考察した。平成7年度は、ライフサイクルの各段階の内、特に廃棄段階についての調査を行ない、また、廃棄物を減らすために必要なリサイクルの問題を取りあげ、主要建築材料の再加工工程における環境負荷の度合いを調べ、それによって構法別に評価を行いその特徴を明らかにした。このために、再生加工工程のモデルをつくり、解体廃棄物の回収率、副資材投入量、副産物排出量、再生加工性能、エネルギー消費量により評価するものとした。この結果、主要建築材料の再生加工時の環境負荷を構法別に概略明らかにできた。最終的に、昨年度までの調査結果と本年度の研究結果をまとめ整理した。建築材料のライフサイクルを生産、供用、廃棄という3つの段階及び10種類の採取、製造、建設、供用、維持管理、解体、回収・再生、廃棄、保管、輸送という行為に分類して図式化した。木材、コンクリート、鉄鋼、アルミニウム、プラスチック、石膏ボードなど主要な建築材料のライフサイクルについて検討し、特に採取、製造、解体段階の文献調査を行いその環境に及ぼす影響を考察し評価方法決定のための根拠となる項目の検討を行った。木材では熱帯雨林の資源枯渇が問題になっているがCO_2換算における木材評価の高さなどを考慮して、森林資源と木材需要のバランスが一つの評価の目安になる。コンクリートにおいては骨材の確保や原石山の問題があり、建物の耐久性と廃棄について両面から評価しなければならないため、その評価項目を関連させ整理した。鉄鋼とアルミニウムについては、採取、素材の製造の段階よりも、廃棄を考慮した部材化・部品化の時点での配慮が建築と特に強く関わるため、廃棄・再生産の現状に的を絞り調査を行った。プラスチックについては、混合状態で排出されることにより廃棄処理を難しくしているので、製造段階に主眼をおいた総合評価が必要であることが明らかになった。石膏ボードは安価な材料のため再利用が難しく、建築的な解決方法だけでは処理できない部分が大きい。各種建築材料のライフサイクルを評価する場合、材料によってその要点が表面上大きく違うことが明らかになったが、一貫した評価方法になるようまとめ作業を現在行っている。昨年度調査を行った石膏ボードの資料について解析を行い複合材料の特徴と、再生材料としての可能性を検討を加えた。次ぎに、ライフサイクルの各段階の中で特に廃棄段階に注目し、廃棄物の定義と分類を行い、建設廃棄物の産業廃棄物中の比率を求め、建築の新築・除却床面積より構法別に建設廃棄物の発生量を換算し、建設廃棄物の再利用率・減量化率・処分率を求めた。また、新築工事、解体工事における廃棄物を比較し各工事における特徴を明らかにした。分別解体と無差別解体の現場をビデオにより撮影し実測調査、文献調査の結果と合わせて、それぞれの解体方法による混合廃棄物の発生抑制について、可能性と問題点を整理した。総合的に建設廃棄物の処理・処分の現状と今後の問題点を示した。廃棄物を減らすためのひとつの重要な方法として、リサイクルがあるが、その建築における現状と効果を明らかにするために主要建築材料の再加工工程における環境負荷の度合いを調査した。

また、構法別にその特徴を明らかにし評価を行うために、再生加工工程のモデルをつくり、解体廃棄物の回収率、副資材投入量、副産物排出量、再生加工性能、エネルギー消費量の項目別に評価を行った。この結果、主要建築材料の再生加工時の環境負荷を構法別に概略明らかにできた。また、鋼材の再生加工時の環境負荷に与える影響が大きいことが分かった。最後に、昨年度までの構法別ライフサイクル性能の調査結果と本年度の研究結果をまとめ整理した。