hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RecQヘリカーゼ及び関連タンパク質の機能の解析と内因性ゲノム傷害因子の探索

何らかの原因により転写に問題が生じた場合に、RECQL5はRNAポリメラーゼを除去することによりゲノムの安定維持に寄与している可能性が示唆された。また、アルデヒドによるDNAの傷害の修復に関与することが明らかになった。一方、RecQヘリカーゼ関連タンパク質、WRNIP1の機能の解析では、WRNIP1は損傷乗り越え合成を行うDNAポリメラーゼη(Polη)の上流で機能し、UVによるDNA損傷があると損傷がPolηの経路で処理されるように制御しているが、両者が存在しない時にはPolδとPrimPolが機能する経路がある可能性を示し、WRNIP1がPrimPolの発現を制御することを明らかにした。本研究はRecQヘリカーゼ及び関連タンパク質の機能と内因性ゲノム傷害因子の探索を行おうとするもので、RecQヘリカーゼではRECQL5、関連タンパク質ではWRNIP1に焦点をあて解析を行った。1)RECQL5の機能の解析:これまでに、RECQL5がシスプラチンなどのDNA架橋剤によるDNAの傷害の修復過程で機能することを報告してきたが、DT40細胞のRECQL5欠損株はパラホルムアルデヒドに感受性になることが確認でき、RECQL5が細胞内で生じるアルデヒドによる傷害の修復に関与する可能性が示唆された。また、転写との関連で、トリコスタチンで脱アセチル化酵素を阻害するとRECQL5欠損株で組換えが増加するという以前の結果の再現が必ずしもうまくとれなかった。2)WRNIP1の機能の解析:DT40細胞を用いてWRNIP1とDNAポリメラーゼη二重遺伝子破壊株を作製し、損傷トレランス機構を誘導するUVに対する感受性を調べた。UVに対して感受性を示すDNAポリメラーゼη遺伝子破壊株に比べて、二重破壊株ではUVに対する感受性が軽減されており、WRNIP1がDNAポリメラーゼηの上流で機能し、その機能を制御する可能性を示唆する結果が得られた。また、この両者が欠損すると、これまで知られていなかった新規な経路が作動することが示唆された。さらに、WRNIP1のUBZドメイン、Waker A,Bドメイン、Leucine zipperドメインを欠損した各変異体を作製して二重破壊株に発現させ、UVに対する感受性を調べたところ、UV照射時に見られる二重破壊株の表現型にはLeucine zipperドメインが関わることがわかった。1)RECQL5の機能の解析:これまでに、RECQL5がシスプラチンなどのDNA架橋剤によるDNAの傷害の修復過程で機能することを報告してきたが、今年度は、細胞内でホルムアルデヒドに変換されるメタノールに対するRECQL5欠損株感受性を調べたところ、野生株に比べて若干高い感受性を示すことが判明した。2)WRNIP1の機能の解析: DT40細胞の遺伝子破壊株を用いたこれまでの解析から、WRNIP1がDNAポリメラーゼηの上流で機能し、その機能を制御する可能性を示唆する結果が得られ、また、この両者が欠損すると、これまで知られていなかった新規な経路が作動することが示唆された。今年度は、この両者が欠損したときに作動する経路として、DNAポリメラーゼδとPrimPolが関与する経路を想定し、WRNIP1とPrimPolの関係を解析した。その結果、WRNIP1はPrimPolに結合し、WRNIP1を過剰発現するとPrimPolの発現が減少し、WRNIP1の発現をsiRNAで低下させるとPrimPolの発現が増加することが判明した。また、DNAの組換えに関与するRAD52とWRNIP1の機能的関連についても解析を行った。RECQL5の機能の解析では、RECQL5遺伝子破壊株がメタノールに若干感受性になることから、RECQL5が細胞内で生じるホルムアルデヒドによる傷害の修復に関与する可能性が示唆された。しかし、RECQL5の機能の解析では大きな進展はみられなかった。一方、WRNIP1の機能の解析では、WRNIP1とDNAポリメラーゼηが欠損したときにRrimPolが機能する経路を想定し、WRNIP1とPrimPolの機能的関係を解析した。その結果、WRNIP1がPrimPolに結合すること、WRNIP1の発現を低下させるとPrimPolの発現が増加することが判明し、WRNIP1とDNAポリメラーゼηが欠損したときにRrimPolが機能する経路が作動するという仮説を支持する結果が得られた。以上のように、RECQL5の機能の解析は当初の予定より遅れているが、WRNIP1の機能の解析が進展し、両者を合わせると、おおむね順調に進展していると考えられる。本研究はRecQヘリカーゼ及び関連タンパク質の機能と内因性ゲノム傷害因子の探索を行おうとするもので、今年度はRecQヘリカーゼ関連タンパク質のWRNIP1に焦点をあて解析を行った。1)WRNIP1とPrimPolの機能的関連の解析: DT40細胞の遺伝子破壊株を用いたこれまでの解析から、WRNIP1とDNAポリメラーゼηの両者が欠損すると、新規な経路であるDNAポリメラーゼδとPrimPolが関与する経路が作動する可能性が示唆された。昨年度の研究により、WRNIP1がPrimPolに結合すること、及び、WRNIP1を過剰発現するとPrimPolの発現が減少し、WRNIP1の発現をsiRNAで低下させるとPrimPolの発現が増加することが示唆された。

今年度は、WRNIP1によるPrimPolの制御機構の解析を行い、共発現した細胞ではPrimPolの細胞内局在が変化し、核に多く存在するようになることを観察した。また、WRNIP1によるPrimPolの発現量の低下にプロテアソームが関与することが明らかになった。2)WRNIP1とRAD52との機能的関連の解析: WRNIP1過剰発現細胞を用いて免疫沈降法を行い、WRNIP1とRAD52の結合を調べたところ、両者が結合することがわかった。次に、WRNIP1/RAD52遺伝子二重破壊株を作製して細胞増殖能を調べると、二重破壊株では若干の細胞増殖の低下が観察され、WRNIP1とRAD52が正常な細胞増殖に必要であることが示唆された。RAD52破壊株は過酸化水素に対して感受性を示すことが報告されていたので、過酸化水素に対する感受性を調べたところ、WRNIP1破壊株も感受性であったが、二重破壊株ではその感受性が若干抑制されていた。したがって、過酸化水素による傷害では両者が欠損すると、他の修復ルートが作動する可能性が示唆された。何らかの原因により転写に問題が生じた場合に、RECQL5はRNAポリメラーゼを除去することによりゲノムの安定維持に寄与している可能性が示唆された。また、アルデヒドによるDNAの傷害の修復に関与することが明らかになった。一方、RecQヘリカーゼ関連タンパク質、WRNIP1の機能の解析では、WRNIP1は損傷乗り越え合成を行うDNAポリメラーゼη(Polη)の上流で機能し、UVによるDNA損傷があると損傷がPolηの経路で処理されるように制御しているが、両者が存在しない時にはPolδとPrimPolが機能する経路がある可能性を示し、WRNIP1がPrimPolの発現を制御することを明らかにした。RECQL5の機能の解析では、転写との関連で、トリコスタチンで脱アセチル化酵素を阻害するとRECQL5欠損株で組換えが増加するという以前の結果の再現がとれていないが、欠損株がパラホルムアルデヒドに感受性になることが確認でき、RECQL5が細胞内で生じるアルデヒドによる傷害の修復に関与する可能性が示唆された。また、WRNIP1の機能の解析では、WRNIP1がDNAポリメラーゼηの上流で機能し、この両者が欠損すると、これまで知られていなかった新規な経路が作動することが示唆された。以上のように、RECQL5の機能の解析は当初の予定より遅れているが、WRNIP1の機能の解析が進展し、両者を合わせると、おおむね順調に進展していると考えられる。WRNIP1の機能の解析が進んだことから、今後は、WRNIP1の機能の解析に重点を移し、PrimPolに結合するWRNIP1の領域の決定や、WRNIP1がどのようにしてPrimPolの発現を制御するか、そのメカニズムの解明を行う。また、RAD52と機能的関連の解析では、DNA2本鎖切断を生じるエトポシドに対するRAD52欠損株の感受性がWRNIP1の欠損により抑制されるという結果が得られたことから、DNA2本鎖の修復おけるWRNIP1の機能の解析も進める。
曲がり管内混相流のカオス化による混合促進と渦構造の解明

研究成果の概要(和文):管路流れの中で物質を混合し,化学反応を促進させることは重要なテーマであるが,対象となる流れでは,管路幅が狭く流速の遅い低レイノルズ数流れが多いが,低レイノルズ数の故に乱流混合は期待できない.壁面が移動する矩形曲がり管を用いれば,低いレイノルズ数においても流れがカオス化して物質混合および熱伝達率が増加することが確認された.本研究によって,極めて小さなレイノルズ数流れにおけるカオス化の実態がラグランジュアンカオスであると確認され,矩形管の管断面の縦横比を変化させた場合の渦構造の変化と混合促進との対応が明らかとなり,実用的なマイクロタス開発への道が切り開かれた.矩形曲り管内流による物質混合の実験と数値計算を実行し,両者の比較を行った.今日,マイクロ流路による化学反応を伴う物質混合の実用的な装置の開発が望まれている.本研究では,矩形曲り管の2辺を一定速度で回転移動させると,低レイノルズ数状態では非常によい混合が実現されることが示された.その際,流れのディーン数は回転に伴うテイラー数の約10分の1以下である必要性が示された.実験では,曲がり管入口で着色した流体と着色しない流体が混合する様子をLIFにより観測した.一方数値計算はOpenFOAMを用いて行い,物質混合が発生する物理的原理が,ラグランジュアンカオスが生じるためであることが明らかとなった.流跡線を追うと,流体粒子が曲がり管内を管軸方向に何度も往復しながら混合していくことが示された.結果は混合率を計算することによりさらに定量的に明確化された.一方,矩形管の1辺を移動させた場合は,2辺を移動させた場合と比べ混合効率が低下することも調べられた.従って,現実的なモデルとしては,2辺を移動させる方法が最も効率的であることが予想される.今年度は,より理論的な研究として,壁の移動を伴わない矩形曲り管内流を管軸方向に周期的であると仮定し,定常解,周期解,進行波解などを求め,それらの線形安定性を調べる解析を行った.その結果,多くの流れは3次元攪乱に対して不安定となり,周期的進行波解などが出現することが分かった.この研究においてはニュートン・ラフソン法にポアンカレ断面上の解析を組み合わせることにより,極めて効率的かつ包括的な計算が可能となった.本研究を基にして曲り管内流の乱流状態の解析を行うことが容易となった.矩形断面の曲がり管内流の発達流を計算するための計算スキームをOpenFOAMを用いて作成し,完全発達流を計算するためのコードをスペクトル法にニュートン・クリロフ方を組み合わせて完成した.次にこれらの計算法を用いて低レイノルズ数から高レイノルズ数に至る曲がり管内層流の計算を実行した.その結果,発達流ではレイノルズ数が600に達すると,付加渦が発生し,4渦解となることが示され,過去の実験・数値解析との矛盾のない結果が得られた.また4壁中2壁を流れ方向に移動させる配置での計算結果から,流線が複雑に絡み合う流れが発生していることが分かり,このためラグランジュカオスが生じていることが示された.この結果は,当研究グループで過去に実施した実験結果と完全に合致し,効率的な流体混合のメカニズムが明らかにされ,超小型化学反応装置への応用が期待される.興味深いことに,壁の移動方向が流れと同方向の時に混合効率が高く,逆方向では混合効率向上はあるが,それ程大きくないことが示された.一方,スペクトル法を用いた計算では,これまでのようなポアンカレ断面法から一歩進め,ニュートン・ラフソン法の補正ベクトルの方向をポアンカレ断面と垂直に取る方法により,数値計算の大きな効率化を図ることに成功した.結果,3次元定常流,周期流,進行波解,進行・周期波解など多くの新しい解が得られ,それらの線形安定性も同時に調べた.曲がり管内流の3次元解に対するこのような解析はこれまでに行われたことがなく,極めて斬新な試みである.また,数値計算との比較のための,新しい実験装置の作成を進めた.2壁を回転させる,矩形曲り管内の縦横比を様々に変えて,管内の流れの変化を調べた.特に,混合の効率を調査した結果,縦長さが横長さより大きい場合に,活発な混合が発生することがわかった.逆に,縦長さが横長さよりも小さい場合,混合は不活発となることが示された.研究は,ローダミンBを色素として注入し,LIFによって観測する方法を用いる実験と,OpenFOAMによる計算を並行して進め,両者は大変良い一致を示した.混合効率を定量的に調べるため,混合率を数値計算結果から求めた.混合率が1に近づくとき,最も高い効率が達成されるが,管の圧力勾配と,回転速度が適当な値を取った場合に,0.8を超える高い効率となることが示された.前年度から引き続いて行っているラグランジアンカオスとしての解析も進められ,縦横比を変更した場合も,縦横比が1の場合と同様のラグランジアンカオスが発生している様子が認められた.また,レイノルズ数の点においても,同様に非常に低いレイノルズ数でラグランジアンカオスが発生していることが明らかとなった.一方,電気分解法によりマイクロバブルを発生させ,陰極から発生する水素マイクロバブルを用いて,その性質を調べる実験も行った.今年度注目した点は,マイクロバブルの表面電位とその疎水性汚れに対する洗浄効果であった.

表面電位に関しては-30-40mV程度であった.実験の結果,疎水性インクの洗浄量は,発生したマイクロバブルの数と正の相関があることが示された.観察の結果,マイクロバブルが疎水性インクの表面に吸着し,溶存気体が吸着したマイクロバブルに移動することや,他のマイクロバブルとの吸着によってその半径が増大することがわかった.今年度は,研究実績としては曲り矩形管内流において,管断面の縦横比を変化させたときの混合過程を,LIFを用いた実験およびOpenFOAMによる数値計算によって調べた.その結果両者は非常によい一致を見せたため,結果の正しさは保障された.さらにディーン数が,テイラー数の0.1倍よりも小さい場合,よい混合が実現されていることが確認された.またこの混合がラグランジュアンカオスによるものであることも確かめられた.管断面の縦横比を(1)正方形,(2)横長長方形(縦横比2.25),(3)縦長長方形(縦横比2.25)の3つの場合について調べた.その結果混合効率は,(3)が最も高く,次いで(1),(2)が最も低いことが実験・数値計算両面から示された.また,この混合には断面の2次渦の構造が大きく影響していることが特に数値計算結果を基にして明らかとなった.これを利用することにより化学反応に汎用に利用可能なマイクロタスの実現性が非常に高くなった.一方,マイクロバブルの影響を調べるための研究も進展した.断面が数ミリの管内への注入はまだ実現していないものの,その物理的・化学的性質はさまざまな研究によりかなり明らかとなり,特に疎水性物質の洗浄に対して非常に効率的であることが実験的に示された.また,現在この知見について特許を申請中である.今後は,これらの知見を基にして物質混合に対するマイクロバブルの影響,特に2次流れへのマイクロバブルまたはナノバブルの影響を調査することが緊急の課題となっている.以上の成果は,いくつかの国際会議で既に報告されている.さらに,これらの現象の数学的基礎となる確率過程に関する教科書を出版した.これが多くの研究者の便宜となることを願っている.今後は,まず,実用的なマイクロタスの開発を積極的に進める予定である.研究成果の概要(和文):管路流れの中で物質を混合し,化学反応を促進させることは重要なテーマであるが,対象となる流れでは,管路幅が狭く流速の遅い低レイノルズ数流れが多いが,低レイノルズ数の故に乱流混合は期待できない.壁面が移動する矩形曲がり管を用いれば,低いレイノルズ数においても流れがカオス化して物質混合および熱伝達率が増加することが確認された.本研究によって,極めて小さなレイノルズ数流れにおけるカオス化の実態がラグランジュアンカオスであると確認され,矩形管の管断面の縦横比を変化させた場合の渦構造の変化と混合促進との対応が明らかとなり,実用的なマイクロタス開発への道が切り開かれた.矩形曲り管内流中の混合の様子が,実験的,計算結果,理論的にほぼ解明された.この意味では非常に大きな成果であると考える.特に計算面で,OpenFOAMの利用が極めて容易となり,精度の点でも検討を行い,その結果,高い精度が得られたことが検証できた点は満足すべき内容である.さらに,マイクロバブルの物理的・化学的性質もかなり明らかにすることができたのも,研究の進展と言える.工学今後の研究の進展としては2方向を考えている.一つは,実用的なマイクロミキサの開発である.前年度までの研究結果を踏まえ,装置のさらなる小型化を計画し,実用化につなげる予定である.
励起電子・エネルギー移動を用いたリグニン誘導体中の局在化共役系の解析

リグニンの利用の難しさの一部は,高分子構造中に不規則に独立して局在化している共役・縮合構造に由来するが,その特定や検出は困難であった。本研究ではこれらの構造に依存した選択的な光励起/緩和過程を利用し検出を試みた。縮合度の異なるリグニン試料として針葉樹・広葉樹由来のそれぞれ5種類のリグニン誘導体と化学修飾試料を調製し,UV-Vis,蛍光分光,消光解析,光電変換デバイスによる光電流値の検出から評価した。共役・縮合構造の相違と緩和挙動の関係を評価した。天然リグニン誘導体の縮合構造の光化学的影響を評価するため針葉樹ヒノキ(HC, Chamaecyparis obtusa)ならびに広葉樹マカンバ(BI, Betula maximowicziana)の脱脂済60 mesh pass木粉を原料とし,硫酸リグニン,ジオキサンリグニン,アルカリリグニン,リグニンスルホン酸そしてリグノフェノール(p-cresol type)をそれぞれ調製した。得られたリグニン誘導体を原料にアセチル化をピリジン・無水酢酸法(常温,48時間)により行い,アセチル化誘導体を調製した。リグニン誘導体ならびにアセチル化誘導体(LOAc)はFT-IRにより構造解析をおこなった。さらに,これらのリグニンの可溶化ならびに共役系に関わる構造相関評価のためにヒドロキシメチル化,カルボキシメチル化ならびにジアゾ化をそれぞれ行い,合成条件の策定を行ったが一部の誘導体の収率が不十分であり,誘導条件の策定を継続した。得られた10種のリグニン誘導体ならびに10種のLOAcを精留したテトラヒドロフラン(THF)に常温で投入し(50 mg / 5.0 mL),可溶区分を0.45 &#61549;m PTFEメンブレンフィルターでろ過後UV-Vis測定(日立製作所(株)U-2010)ならびに蛍光分光測定(日本分光(株)FP-8200iRM)を行い,吸収ならびに発光挙動を測定し,光化学挙動のうち基礎的な解析を行った。リグニン試料の吸収波長は樹種差が小さかったが,発光挙動では差が認められた。総じてBIの溶解度が高い反面発光強度は低下し,さらに調製法により挙動に差が認められた。LOAcでは吸収スペクトルがブロード化し,蛍光発光が長波長シフトした。また,各試料で濃度消光が観察されたが,種類によりその消光挙動に差が認められた。またLOAcでは消光が抑制され,発光挙動に構造による差が認められた。【リグニンの光電子移動の検証】針葉樹ヒノキから縮合度合いの異なる3種類のリグニン誘導体(アルカリリグニン,ジオキサンリグニン,リグノフェノール・p-クレゾール)調製し,FT-IRによる構造解析を行った。これらのリグニン誘導体のTHF可溶区分のリグニン誘導体を吸着させた酸化チタンナノ多孔質電極(酸化チタンP25より調製)をもちいた光励起電子移動の挙動をXeランプ全光と可視光領域の光照射による光電流として検出した。Xeランプ全光照射下では縮合度が高いリグニン誘導体が高い光電流を示す傾向が見られた。また可視光照射したでも同様の傾向が観察されたことから酸化チタンとリグニン誘導体が形成する錯体様の複合体も光電子移動に寄与すると考えられる。【リグニンの励起緩和過程解析】針葉樹より縮合度の低い広葉樹ポプラ材からアルカリリグニンを異なる温度(140°C,170°C)のパルピングで調製しTHF溶液(0.45μmフィルター透過)の紫外・可視吸収ならびに蛍光スペクトルの測定を行った。低温反応で得られたリグニンはより縮合度が低く色も淡いものであったが,FTIRによる構造解析では大きな差はカルボニル基(140°Cが多い)のピーク以外では見られなかった。いずれも250-400 nmの紫外領域の吸収のより比較的大きな蛍光発光(Stokesシフトは70-100 nm)を示し,濃度消光が見られた。これらの傾向は縮合度が高い170°C試料がより高い強度をしめした。これらにアセトンを濃度を変えて加えた結果明確な濃度依存性のある消光挙動を示し、かつ新たな発光は認められなかった。また低縮合度の140°Cの試料では短波長領域に濃度の減少ととも検出された新ピークが認められた。【縮合構造付近への化学修飾】ヒノキアルカリリグニンからヒドロキシメチル化を行ったいFTIRで解析を行った。反応サイトが乏しいなか,少量の導入が示唆された。昨年度の遅れを意識し,光電子移動,光エネルギー移動の両面での研究を実施し,おおむね予定通りの進捗状況を維持している。当初予定していた硫酸リグニンの溶解度が低いが化学修飾したことで挙動が大きく変化したことから対象外とした。またリグニンスルホン酸も液性でリグニンの吸収が大きく変化するためこちらも一時的に除外した。アルカリリグニン,ジオキサンリグニン,リグノフェノールでの縮合度比較の条件が定まったのちにリトライする予定とした。天然リグニン誘導体高分子の分子鎖中の縮合・共役構造の光化学挙動を解析するために針葉樹ヒノキ(Chamaecyparis obtusa),広葉樹マカンバ(Betula maximowicziana)ならびにポプラ(Populus nigra var. italica)の脱脂済み60メッシュパス木粉を原料に,

(1)硫酸リグニン(SL),(2)リグニンスルホン酸(LS),(3)アシドリシスリグニン(DL),(4)アルカリリグニン(AL),ならびに(5)リグノフェノール(LP)をそれぞれ調製し,FT-IR,SECを用いて構造特性を評価した。さらに誘導体化として(A)アセチル(OAc)化,(B)ジアゾ化(スルファニル酸とのジアゾカップリング),(C)ヒドロキシメチル(HM)化を行った。これらの試料のテトラヒドロフラン(THF)可溶区分のUV-Vis測定,蛍光測定を行った。SLならびにLS,ジアゾ誘導体は不溶であり,HM化は進行しなかった。UV-Visでは300-450 nmに吸収の差が見られ,蛍光発光は多段ピークで量子収率が低く,多段階で複数のIC経路を含むことが示唆された。また,酸素による消光,濃度消光を評価し,acetoneならびにacetophenoneによる消光解析をStern-Volmerプロットを用いて行った。その結果リグニン誘導体の励起一重項からケトン類一重項間へのエネルギー移動であり,拡散律速であった。OAcでは濃度消光が低下し分子間/内相互作用の影響が示唆された。またTHF可溶区分を酸化チタンナノ多孔質電極に浸漬して吸着させ光電変換デバイスを構築し,光励起電子移動の程度と縮合・共役構造の関連をL41 UVカットフィルターを介した150W Xeランプ光照射下の光電流値から評価した。その結果より縮合が多い針葉樹,DL>AL>LPの順で光電流が増加し影響が認められた。リグニンの利用の難しさの一部は,高分子構造中に不規則に独立して局在化している共役・縮合構造に由来するが,その特定や検出は困難であった。本研究ではこれらの構造に依存した選択的な光励起/緩和過程を利用し検出を試みた。縮合度の異なるリグニン試料として針葉樹・広葉樹由来のそれぞれ5種類のリグニン誘導体と化学修飾試料を調製し,UV-Vis,蛍光分光,消光解析,光電変換デバイスによる光電流値の検出から評価した。共役・縮合構造の相違と緩和挙動の関係を評価した。平成26年度は所属変更1年目と重なり,申請時に使用を想定していた複数の装置が手元にない状態からのスタートとなった。したがって,本研究の起点となる試料調製ならびに誘導体の構造解析の段階で1ー2か月の遅れが生じた。具体的にはリグノセルロース粉砕装置,乾燥装置ならびに分光装置の入手に時間がかかり,連動して誘導体調製ならびにその構造解析において想定スケジュールに対し遅れが生じた。また,不活性ガスの入手においても同様に時間のロスが生じ着手が遅れていた。リグノセルロースからの調製ならびに構造解析の一部に関しては完了することができたが,以下の2つの点で課題が生じスケジュールが1ー2か月分程度遅れた。試料調製,解析と続き光化学的な基礎評価ののち,アクセプター分子共存したでのエネルギー移動,電子移動の評価には到達できなかったため,次年度のスケジュールに修正として組み込むこととした。加えて,想定していた合成スキームでは十分な反応が生じない系(硫酸リグニン,リグニンスルホン酸)では十分な収率が得られなかったため,複数の方法を実施し再現性を評価している段階で昨年度が終了した。これらの状況を含め,リグノセルロースの調製法の確立,サンプルの入手,官能基評価(FT-IR)の完了,誘導体化,基礎的な光化学的評価を実施
メソポーラスシリカを用いるメタロセン共触媒の構造解析

メタロセン触媒を用いたオレフィン重合の活性は、助触媒としてメチルアルモキサン(MAO)を加えることによって発現する。しかし、MAOは、水とトリメチルアルミニウム(TMA)の縮合生成物であるため単一物質でなく類似の化学構造を持つ分子の混合物であり、その構造の詳細は依然として明らかにされていない。そこで本年度は、まず細孔径の異なる種々の多孔体(シリカライト、MCM-41、BA-15,シリカ)をふるいに用いてMAOの吸着分離の可能性について検討した。なお、吸着分離に用いたMCM-41,SBA-15,シリカライト及びシリカ多孔体表面のシラノール基はMAOと容易に反応するため、これらの多孔体は500°C・5h焼成した後(CH_3)_3SiClを用いシリル化することにより不活性化した。細孔径が約25ÅのMCM-41がMAOに対して高い吸着能を示すことを見出した。^1HNMRスペクトルから求めた吸着分離後の溶液中のMAOのCH_3/Al比の増大から、低分子量のMAO種の存在が示唆された。また、MAOの共触媒性能に及ぼす吸着分離の影響を明らかにするため、吸着分離後のMAOを用いてエチレンおよびプロピレン重合を行った。その結果、メタロセン化合物としてCp_2ZrCl_2を用いたエチレン重合においては、有効なMAO種の大きさは約25Åであることが明らかとなった。一方、rac-Et(Ind)_2ZrCl_2を用いたプロピレン重合においては、立体特異性の異なる重合活性種が少なくとも2種類存在すること、および立体特異性の低い重合活性種の形成に関与するMAO種は、吸着分離に用いた多孔体の細孔径の増大とともに減少することが明らかとなった。メタセロン触媒を用いたオレフィン重合の活性は、助触媒としてメチルアルモキサン(MAO)を加えることによって発現する。しかし、MAOは、水とトリメチルアルミニウム(TMA)縮合生成物であるため単一物質でなく類似の化学構造を持つ分子の混合物であり、その構造の詳細は依然として明らかにされていない。そこで本年度は、まず細孔径の異なる種々の多孔体(シリカライト、MCMー41、シリカ)をふるいに用いてMAOの吸着分離の可能性について検討した。吸着分離に用いたMCMー41,シリカライト及びシリカライ多孔体表面のシラノール基はMAOと容易に反応するため、これらの多孔体は500°C・5h焼成した後(CH_3)_3SiClを用いシリル化することにより不活性化した。MAOの吸着分離は、MAOのトルエン溶液中にシリル化した多孔体を室温で5h接触させることにより行った。次に、吸着分離後の溶液中に残存するMAO種を助触媒に用いてエチレン重合を行った。重合活性は吸着分離に用いた多孔体の細孔径に大きく依存し、細孔径約25ÅのMCMー41を用いた場合にその値は最も小さかった。また、多孔体の細孔内に存在するMAO種を用いてもエチレンの重合を行った。溶液中に残存するMAO種を用いた場合とは異なり、重合活性と多孔体の細孔径の間には逆の相関関係が得られた。なお、多孔体中に取り込まれたMAO種は重合中溶液中にはほとんど溶出しなかった。これらの結果は、エチレン重合に有効なMAO種の大きさが約25Åであることを示唆している。以上のことより、MAOの吸着分離が可能であることがわかった。メタロセン触媒を用いたオレフイン重合の活性は、助触媒としてメチルアルモキサン(MAO)を加えることによって発現する。

しかし、MAOは、水とトリメチルアルミニウム(TMA)の縮合生成物であるため単一物質でなく類似の化学構造を持つ分子の混合物であり〓その構造の詳細は依然として明らかにされていない。そこで本年度は、まず細孔径の異な〓重々の多孔体(シリカライト、MCM-41、BA-15,シリカ)をふるいに用いてMAOの吸着分離の可能性について検討した。なお、吸着分離に用いたMCM-41,SBA-15,シリカライト及びシリカ多孔体表面のシラノール基はMAOと容易に反応するため、これらの多孔体は500°C・5h焼成した後(CH_3)_3SiClを用いシリル化することにより不活性化した。細孔径が約25ÅのMCM-41がMAOに対して高い吸着能を示すことを見出した。^1HNMRスペクトルから求めた吸着分離後の溶液中のMAOのCH_3/Al比の増大から、低分子量のMAO種の存在が示唆された。また、MAOの共触媒性能に及ぼす吸着分離の影響を明らかにするため、吸着分離後のMAOを用いてエチレンおよびプロピレン重合を行った。その結果、メタロセン化合物としてCp_2ZrCl_2を用いたエチレン重合においては、有効なMAO種の大きさは約25Åであることが明らかとなった。一方、rac-Et(Ind)_2ZrCl_2を用いたプロピレン重合においては、立体特異性の異なる重合活性種が少なくとも2種類存在すること、および立体特異性の低い重合活性種の形成に関与するMAO種は、吸着分離に用いた多孔体の細孔径の増大とともに減少することが明らかとなった。
加熱食品中の発癌性ヘテロサイクリックアミンによる実験的口腔腫瘍に関する研究

加熱食品には変異原物質であるヘテロサイクリックアミンであるTrpーPー2、GluーPー1、MeIQ、MeIQx、IQなどが含まれていることが知られている。本研究では、4つの実験を行い、下記のような研究成果(1)ー(4)を得た。1.研究成果.(1)創傷を形成しないハムスタ-の舌にTrpーPー2やGluーPー1を16週間塗布した後、舌に創傷を形成して、さらに15日間それらの物質を塗布しても、舌には著明な上皮性異形の生じないことが分かった。2.研究成果(2)創傷を形成したハムスタ-の舌にTrpーPー2あるいはMeIQを4週間塗布した後、舌に再度創傷を形成して、さらに15日間その物質を塗布すると、ほとんどの舌には上皮性異形成の発生することが判明した。また、それらの上皮細胞にはウイルス様粒子の存在することが分かった。3.研究成果(3)創傷を形成したハムスタ-の舌にTrPーPー2やMeIQxあるいはIQを4週間塗布した後、舌に再度創傷を形成して、さらに15日間それらの物質を塗布すると、多くの舌には上皮性異形成の生じることが分かった。4.研究成果(4)創傷を形成したラットの歯肉にGluーPー1を塗布した後、4日では創傷部の上皮と結合組織の境界部には超微細構造のベ-サル・ラミナに複雑な変化の生じていたことが判明した。加熱食品には変異原物質であるTrpーPー2(3ーaminoー1ーmethylー5Hpyiod[4,3ーb]indole)やGluーPー1(2ーaminoー6ーmethyldipyrido[1,2ーa:3',2'ーd]imidazole)が含まれていることが知られている。本研究では、動物の舌にTrpーPー2とGluーPー1を16週間塗布した後、舌に創傷(舌尖切除)を形成し、その舌の創傷治癒過程における上皮の変化を病理組織学的に検索した。実験動物にはハムスタ-を用い、それらを処置の相違によって次のような各群に分けた。なお、塗布溶液にはDistilled Water(DW),1%TrpーPー2DW,および1%GluーPー1DWを用いた。第1群:DWー創傷ーDW、第2群:TrpーPー2ー創傷ーTrpーPー2、第3群:TrpーPー2ー創傷ー無塗布、第4群:GluーPー1ー創傷ーGluーPー1、第5群:GluーPー1ー創傷ー無塗布。第6、7、8、9、10群は創傷を加えずに無創傷とし、それ以外はそれぞれ第1、2、3、4、5群と同様な処置を行った。各群の動物は創傷(あるいは無創傷)後、15日目に屠殺し、舌組織を光顕的に観察した。本実験の結果、第1、3、4群の5匹と第2群の4匹と第5群の3匹の動物の舌には、過角化や過錯角化が見られた。第2群の1匹と第5群の2匹には、軽度の上皮性異形成がみられた。第6、7、8、9、10群の動物の舌は正常であった。本実験の結果から、創傷を形成していないハムスタ-の舌にTrpーPー2やGluーPー1を週3回、16週塗布した後、舌に創傷を形成して、その部位にさらに15日間連日TrpーPー2やGluーPー1を塗布した場合は、舌には軽度の上皮性異形成の変化の生じることが判明した。

本実験では、加熱食品中に含まれている変異原物質のヘテロサイクリックアミンのTrpーPー2およびMeIQを動物の舌の創傷部(2m舌尖切除)に4週間塗布した後、舌に再度創傷を形成し、その舌の創傷治癒過程における上皮の変化を病理組織学的に検索した。実験動物にはハムスタ-を用い、それらを処置の違いによって次のような各群に分けた。なお、塗布溶液には蒸留水(D)、1%TrpーPー2(T)・D、1%MeIQ(M)・Dの3種類を用いた。第1群:切除ーDー切除ーD、第2群:切除ーTー切除ーT、第3群:切除ーTー切除ー無塗布、第4群:切除ーMー切除ーM、第5群:切除ーMー切除ー無塗布、第6群:切除ーDー無切除ーD、第7群:切除ーTー無切除ーT、第8群:切除ーTー無切除ー無塗布、第9群:切除ーMー無切除ーM、第10群:切除ーMー無切除ー無塗布。各群の動物は2度目の創傷後(あるいは無創傷)後、15日目に屠殺して、舌組織を光顕的に観察した。本実験の結果、第2、3、4、5群では、それぞれ5、4、5、4匹の動物の舌に軽度から中等度の上皮性異形成が認められた。本実験の結果から、動物の口腔粘膜において複数の創傷の形成と少量のヘテロサイクリックアミンのTrpーPーPおよびMeIQの塗布を行うと、その口腔粘膜には上皮性異形成の生じることが判明した。したがって、これらのことから、創傷が生じやすく、また、加熱食品中のヘテロサイクリックアミンに常にさらされているヒトの口腔粘膜でも、同様な機序で、前癌病変である上皮性異形成のできる可能性のあることが示唆された。
演算遅れ時間最小化を指向したロボット制御VLSIプロセッサの開発

知能ロボットシステムでは、センサフィードバックや環境の動的変化のため、高速応答性を有する高集積プロセッサのアーキテクチャの最適化やその系統的設計法が望まれていた。このためには、種々のレベルの高並列化が有用であるが、本研究では特に、アーキテクチャ上位レベルの並列化に着目した種々の新しい構成法を提案している。以下に本研究で開発したいくつかの最高性能並列構造VLSIプロセッサについて列挙する。これらの成果は、ロボット応用のみならず、実世界環境を自律的に制御する知能集積システム一般に広く実用化できる。(1)演算遅れ時間最小形リニアーアレーVLSIプロセッサ隣接プロセッサ要素間のみのデータ転送により規則性に優れる構造であるが、瞬時出力応答という概念に基づき、データ依存グラフを利用した演算遅れ時間最小化のための系統的スケジューリング法を考案している。これにより、逆動力学演算用VLSIプロセッサ、ロボットビジョン用FFTプロセッサの構成法を開発している。これらは、従来の性能を少なくても23桁向上できる。(2)再構成可能並列構造VLSIプロセッサ空間的並列構造プロセッサにおいて問題となる処理要素間の通信ボトルネックを解決するため、所望の多入力多出力演算器を再構成できる新しいアーキテクチャのVLSIプロセッサの構成法を考案し、その有用性を明らかにした。冗長マニピュレータの動的制御に応用し、DSPによる並列処理と比較して総合的に2桁程度の演算遅れ時間の減少できることを示した。(3)バス結合形空間的並列構造VLSIプロセッサ超微細集積技術に基づく並列構造VLSIプロセッサの実現のためには、チップ内部のデータ転送時間をできるだけ小さくすることが重要であることに着目し、データ依存グラフを利用した系統的スケージューリング法及びアロケーション法を考案し、その有用性を明らかにした。自律的動作を目指した知能ロボット実現のためには、多種多様な処理が必要とされるとともに、センサフィードバックが多い。したがって、実時間処理を可能とするためにはロボットシステムの各処理を演算遅れ時間をできるだけ小さくすることが重要である。本研究では、以上の様な観点から演算遅れ時間最小化を指向したリニアアレー構造VLSIプロセッサアーキテクチャについて考察し、種々の実例を通してその有用性を明らかにすることができた。さらに、実際にVLSIプロセッサの開発を開始しており、以下に主な成果を列挙する。1.[演算遅れ時間最小化の理論的考察]データ依存グラフの並列性を最大限利用するため、リニアアレー構造VLSIプロセッサにおけるロボット制御アルゴリズムの新しいスケジューリング法を提案した。さらに、共有バス結合方式並列VLSIプロセッサにおける要素プロセッサ(PE)間通信時間を減少するため、最適スケジューリングに基づく通信時間の最小化アルゴリズムを提案した。2.[高並列処理アーキテクチャ]演算遅れ時間最小化を達成するリニアアレー構造VLSIプロセッサアーキテクチャとして、ディジタル制御多値VLSIプロセッサ、種々のロボット制御アルゴリズムの実行に広く応用できる、再構成可能並列VLSIプロセッサなどの高並列処理アーキテクチャを具体的に提案した。3.[VLSIプロセッサの仕様化]ロボット制御アルゴリズムで多用される行列演算について検討し、PE間通信に必要となるI/Oポート数や、PE内の乗算器、加算器の個数等を決定するとともに、アーキテクチャレベルでの設計を行った。また、現在のゲートアレイ技術でPEチップを開発するための仕様化を行った。4.[プロセッサ設計計画の再検討]現在VLSI設計CADシステムの導入作業がほぼ完了している。今後は、CADを用いた論理回路レベルでの設計を行う予定である。自律的動作を目指した知能ロボット実現のためには,多種多様な処理が必要とされるとともに,センサフィードバックが多い.したがって,実時間処理を可能とするためにはロボットシステムの各処理を演算遅れ時間をできるだけ小さくすることが重要である.

本研究では,以上の様な観点から演算遅れ時間最小化を指向したロボット制御用VLSIプロセッサアーキテクチャについて考察し,種々の実例を通してその有用性を明らかにすることができた.さらに,実際にVLSIプロセッサの開発を開始しており,以下に主な成果を列挙する.1.[リニアアレーアーキテクチャの拡張]PEの稼働効率を最大にし,演算遅れ時間を最小とするため,リニアアレー構造VLSIプロセッサにおける瞬時入力到来・瞬時出力発生スケジューリング法を考案した.また,知能ロボット制御等に必要となるFFTに本スケジューリング法を適用するとともに,新たにダブルリニアアレーアーキテクチャを提案し,FFTの演算遅れ時間を大幅に減少できることを明らかにした.2.[高並列処理アーキテクチャ]瞬時入力到来・瞬時出力発生スケジューリング法に基づくロボット制御用3次元計測・物体認識VLSIプロセッサ,ロボット動作時の衝突を回避するための干渉チェックVLSIプロセッサなどを新たに提案している.3.[FPGAによるプロセッサ設計]ゲートアレイと比較して開発期間が短く開発コストの低いFPGAを用いたリニアアレープロセッサの設計を,CADを用いて行った.FPGAの使用可能ゲート数及びI/Oピン数の制約により,規模の大きいハードウェアはマルチチップ構成にせざるを得ず,チップ間配線が制限されるという問題に対し,要素プロセッサ(PE)内のチップ間通信の稼働効率がほぼ100パーセントとなるようにPEを設計する事により,与えられたFPGAの性能を最大限引き出したリニアアレープロセッサを設計している.4.[ソフトウェア開発システム]リニアアレープロセッサのプログラムを開発するため,ロボット制御に必要となる種々の積和演算のデータ依存関係等を調べる開発ツールを作成した.本開発ツールをスケジューリングプログラムと統合することにより,演算遅れ時間最小化を指向した種々のロボット制御VLSIプロセッサを実用化可能となる.ロボットマニピュレータのモデルベースト制御などにおいては、実世界からのセンサフィードバックや高速応答性という観点から演算遅れ時間の少ない超高速VLSIプロセッサの開発が望まれている.このため、本研究では演算遅れ時間の少ないリニアアレー並列構造に基づく高集積プロセッサの設計・開発を推進している.そこで,ロボット制御において必要となる種々の入力数の多入力積和演算を効率的に実行できる再構成可能並列プロセッサの設計・開発を行っており、以下に主な成果を列挙する.1.[FPGAによるプロセッサの動作テスト]
先導的薬剤師の養成に関する研究―危険予知トレーニングによる問題解決力の開発―

問題認識力をもった先導的薬剤師を養成するため、新たな6年制の薬剤師教育において、実務実習の事前学習から病院実習で危険予知トレーニング(以下KYTと略)を導入した。調剤、服薬指導、注射剤の無菌調製など、項目ごとに臨床に則したKYT課題を用いて、薬物療法上の毒性発現やヒューマンエラーについてのKYTを実施した。その結果KYTが学生の「危険予知の大切さ」への意識付けに有効であることが明らかになった。一方実務のイメージが乏しい段階の学生にはKYTが難しく、限界もあることが示唆された。今日の医療において患者の安全確保のために薬剤師の一層の活躍が求められている。それに対応して平成18年度の入学者から、薬剤師国家試験受験資格としての薬学教育年限が4年から6年に延長された。しかし、6年制薬剤師教育は緒についたばかりで、未だ発展途上にある。一方、医学は日進月歩であり、臨床現場では日々新たな問題が生じている。安全で質の高い医療を提供するには、(1)薬物療法上の問題を的確に把握し、(2)その問題を医療チームの中で解決する能力が必要であり、(3)科学的な「根拠に基づく医療(Evidence based medicine : EBM)」のための新なevidenceを創成する基本的態度と技能を身につけることが必要となる。さらに(4)これら薬物療法に潜む危険を予知することができれば、治療の安全性は格段に向上する。しかし現状の薬学実務実習は、既存の学術情報や技術習得に重点が置かれ、見学型に留まりがちで、上記の(1)(4)の要素を涵養する体制にはない。そこで6年制薬剤師教育において、問題解決と新たな医療の創生に力を発揮できる薬剤師の育成を目指し、カリキュラム開発を行う。問題解決のためにはその前提として問題を問題と認識できる能力、危険を危険と認識できる能力の開発が重要であると考えるが、従来この点はほとんど考慮されてこなかった。本研究では危険認知力と問題解決力の開発のため、医療安全の分野で用いられてきた「危険予知トレーニング」(以下、KYTと略)の手法を新たに薬剤師養成カリキュラムに導入することを試みる。あわせて、開発したカリキュラムの効果を検証する。従来の4年制薬系大学における卒前実習は、既存の学術情報や技術の習得に重点が置かれており、病院実習についても体験型より見学型に留まっていた。そこで問題解決と新たな医療の創生に力を発揮できる薬剤師の育成を目指し、新たな6年制薬剤師教育への応用を念頭にカリキュラム開発を行った。本研究では危険認知力と問題解決力の開発のため、医療安全の分野で用いられてきた「危険予知トレーニング」の手法を新たに薬剤師養成カリキュラムに導入することを試みた。4年計画の初年度にあたる今年度は、まず基礎研究として、薬学生のコミュニケーションの現状とその問題点を明らかにするための調査を行った。その結果、薬学生は、将来問題解決にあたるべき対象である患者や、高齢者、幼児・小児などと接する機会が非常に少ないことが明らかになった。この事は薬学生が幅広い危険認知をできるようになるために、考慮すべき点であると考えられた。次に調剤プログラムへの危険予知トレーニングの応用を試みた。調剤経験のない者が危険予知トレーニングを行うのは難しいが、かわりに経験者が危険予知トレーニングを行い、その中で作成された「危険ストーリー」を新人教育のロールプレイのシナリオに用いることで、新人でも危険予知の体験が可能になることが示された。引き続き、危険予知トレーニングを組み込んで、無菌調製や薬物動態解析などに関わる実習プログラムを開発する。本年度は、研究期間4年のうちの2年目にあたる。新カリキュラム:薬学6年制の第1期生は、学部4年生となり、次年度の長期実務実習を控えて、その事前実習が開始された。そこで、昨年度の研究成果をふまえ、本研究助成により、危険認知力と問題解決力の開発のため、医療安全の分野で用いられてきた「危険予知トレーニング」(以下、KYTと略)の手法について、新たに6年制薬剤師養成カリキュラムへの導入を試みた:1.前年度までの病院実習におけるKYTの成果をまとめるとともに、今後、新カリキュラムに導入する際の課題を明らかにした(卒前薬剤師教育への危険予知トレーニングの導入、村井ほか、薬学雑誌、129:1367-1373(2009))。2.実務実習やその後のカリキュラムを考慮のうえ、事前学習へのKYT導入を図り、事前学習シラバス及びテキスト作成、プログラムの作成を行った。調剤、服薬指導、注射剤の無菌調製など実習項目ごとに、臨床に則した教材を用い、薬物療法上の毒性発現やヒューマンエラーについての危険予知トレーニングを組み入れた。単に技術や知識の習得に留まらないように配慮した。

経過は第64回医薬品相互作用研究会シンポジウム(シンポジスト、平成21年5月)等で公表した。3.新カリキュラムの事前学習期間、薬学部4年生を対象にKYTを3回実施した。題材はそれぞれ調剤、無菌調製、服薬指導に関することとし、これにより、学生たちに、種々の場面における薬剤師の役割として「危険予知」が重要であることの意識を促した(村井ほか、薬学教育協議会フォーラムで成果発表,平成22年2月)。スモールグループによる討論形式のKYTを複数回実施したことにより、コミュニケーションのトレーニングも図れたものと考える。次年度は、引き続きプログラムや教材のブラッシュアップ等を行う。本年度は、研究期間4年のうちの3年目にあたる。1.新カリキュラム、すなわち薬学6年制の第1期生は、5年生となり、長期実務実習が開始された。そこで、昨年度の研究成果をふまえ、危険認知力と問題解決力の開発のため、医療安全の分野で用いられてきた「危険予知トレーニング」(以下、KYTと略)を、新たな病院実習へと導入を試みた。KYTの課題は、病院での実際の処方箋に基づく調剤、服薬指導に関することについて作成した。臨床に則した教材を用いることにより、学生たちに、種々の場面における薬剤師の役割として薬物療法上の毒性発現やヒューマンエラーについての「危険予知」が重要であることの意識を促した。今年度の研究から、病院実習において、KYTが実習の省察やまとめのプログラムとして有用であることが明らかになった。成果は第20回日本医療薬学会年会や薬学教育協議会フォーラム2011等で公表した。2.昨年度の実務実習事前学習でのKYTの実績をふまえ、今年度、第2期生(4年生)の事前学習でもKYTを行った。シラバス及びテキスト、プログラムのブラッシュアップを行った。3.KYTの一定の有用性が明らかになったので、今後はKYTについてのワークショップ等でこの手法を広め、種々の状況下でのKYTの有用性を明らかにしていきたいと考える。その準備として、今年度は指導者向けの研修資料の作成を行った。新任教員や大学院生(Teaching Assistant)を対象にしたFaculty Development用のテキストを作成した際に、演習課題としてKYTを組み入れた。来年度は、引き続きプログラムや教材のブラッシュアップ等を行い、最終的に研究成果を総括する。
膨張コンクリートのひび割れ予測最適化手法の開発

本研究では、膨張材の化学反応モデルに着目し、膨張材の水和による膨張機構を明らかにした。膨張水和物の構造や生成速度、膨張材とセメントの水和反応における相互依存性や温度依存性などを考慮した水和反応モデルについて検討した。また、膨張材の水和反応に基づいて圧縮強度を予測するモデルを新たに構成した。これらの結果をまとめ、汎用性のあるモデルの提案とともに、膨張コンクリートの膨張収縮挙動やクリープ挙動などより広い範囲の実験データを蓄積し、予測モデルに取り入れることで推定精度が高い膨張コンクリートのひび割れ予測最適化手法を構築した。本研究では、膨張材の収縮低減効果や膨張材の化学反応に着目して膨張材を混和したセメントの水和反応について検討するため微視的な観点からアプローチし、以下について検討を行った。1.膨張材の収縮低減およびひび割れ抑制効果検討:膨張コンクリートを対象とし、拘束条件下での収縮低減やひび割れ抑制効果について検討した。実験は膨張コンクリートの温度依存性を確認するため、5°C, 20°Cの養生条件で、圧縮強度などの基本特性を含め、自由膨張収縮実験および拘束収縮実験によって膨張材の効果を実験的に検討した。2.膨張材を混和したセメントの水和反応モデル化:膨張材の反応はセメントとは異なり、膨張材の水和によって硬化初期において膨張力を発揮するため、セメントとは生成される水和物の量や密度が異なる。このような特性を含め、既往のセメントの水和反応との差別を考慮し、その特性に合うモデルの構築について検討した。水和初期段階での反応速度および水和後期の水和生成物の増加による組織の緻密化および拡散係数の減少などそれぞれの段階に影響を及ぼすパラメーターに対する検討を行った。それらに基づいて、セメントや膨張材の水和反応において、化学成分や鉱物造成特性のみによって、水和反応モデルの各係数を算定することで膨張材の水和反応をモデル化した。3.水和反応モデルの検証:水和の進行によって発生する熱量をマルチマイクロ熱量計によって測定し、水和反応モデルから算出した発熱量の予測値とマルチマイクロ熱量計から測定した発熱量の実験値を比べることで水和反応モデルの妥当性を検証した。最初の計画のとおり研究は、順調に進行され、膨張材を混和したセメントの水和反応についてモデル化を行った。また、得られた研究成果をまとめ、論文を投稿するなど概ね順調に進展していると判断される。本研究では、膨張材の化学反応に着目して膨張材を混和したセメントの水和反応について検討するために微視的な観点からアプローチして検討を行った。膨張材の化学反応において、膨張材の水和反応や空隙構造の形成および空隙内の水分状態など原子・分子レベルでの現象をモデル化した。また、ミクロレベルから得られた予測値などを確認するための実験プロセスによる検証を行った。研究結果、先行して行ったモデルに基づいて水和反応モデルにおいて、膨張材の反応特徴や水和反応の温度依存性を考慮して膨張材を混和したセメントの水和反応をシミュレーションできるモデルを構成した。一方、膨張材の水和反応モデルを基に圧縮強度を予測するモデルを新たに構成した。また、このような水和反応モデルを先行構成された弾性係数、体積変化およびクリープモデルに導入することで、より推定精度が高い汎用性のあるモデルを構築した。本研究で構築したモデルを適用して、膨張材を混和したコンクリートの初期物性発現と、それに基づく応力の予測および予測した応力とコンクリートの引張強度の大小関係から、膨張コンクリートのひび割れ予測手法を提案した。本研究から得られた結果をまとめ、1編の査読論文、2編の学会発表を行った。年次計画のとおり研究を行い、以下について検討する。膨張材を混和したセメントの水和反応モデルを基に、強度や体積変化、クリープ現象などについてモデル化を行い、検証することで汎用性のあるモデルを提案する。また、実験およびモデル化によって得られた結果に基づいて予測シミュレーションを行い、モデルに用いるパラメータの設定およびモデルの適合性を確認する。一方、本研究で構築したモデルを適用し、膨張材を混和したコンクリートの初期物性発現と、それに基づく応力の予測および予測した応力とコンクリートの強度の関係から、膨張材によるコンクリートの収縮低減およびひび割れ抑制効果を検討し、最終的には、膨張コンクリートのひび割れ予測最適化手法を提案する。また、得られた研究成果は、国内・外に論文として発信する。建築学