hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＨＬＡクラスＩ／ＩＩ分子の高次構造解析

本申請課題において、HLA分子(HLA-DP5, HLA-DR53, HLA-DR4)に結合する抗原ペプチドとの複合体について、タンパク質の試料調製、結晶化を実施した。HLA-DP5に関しては、スギ花粉由来の抗原ペプチド(pCry j 1)との複合体の結晶構造の決定に成功した。この立体構造情報に基づいて、pCryj 1結合部位に対する阻害剤を設計した。最終的に、10個の化合物を結合親和性に対する評価試験の候補とした。さらに、HLA-DP5が隣接領域を含むpCryj 1を認識した結晶構造の決定にも成功した。前年度までに、HLA-DP5とスギ花粉症抗原ペプチドpCryj 1複合体の結晶構造を決定し、構造学的・進化学的解析から、HLA-DP5が進化の過程で獲得した酸性のP1ポケットが相関する抗原ペプチドの塩基性側鎖を高頻度で係留する点を明らかにした。本年度は、DP5の相同体であるDP2において、P4ポケットがDP5のP1ポケットと同様に酸性で塩基性側鎖を結合することを明らかにした。HLA-DPは進化過程でDP5とDP2の形質を有する2つのグループに分岐し、多種多様な抗原ペプチドを受容するために酸性ポケットと塩基性側鎖に関する多様性を獲得したことを結論付けた。また、上述の複合体構造に基づき、pCry j 1を上回る結合親和性を持つ阻害ペプチドの設計を行った。具体的には、pCry j 1の隣接領域に変異を導入した仮想ペプチドを作成し、結晶構造に基づいて初期配座を決め、分子動力学計算による結合親和性予測を行い、合成と評価の候補となるペプチドを提案した。更に、HLA-DP5とN末端側の隣接領域を含むpCryj 1との複合体構造を決定した。収容溝内におけるpCryj 1の認識機構は、上述の隣接領域を含まないpCryj 1との複合体構造と同じであったが、結晶中における2次元的な分子会合体が、隣接領域を含むpCryj 1による「留め金」作用により形成されるという驚くべき違いを見出した。この会合体の生理的な意義を検証するため、HLA-DP5陽性のスギ花粉症患者末梢血から隣接領域を含むpCryj 1を拘束するT細胞クローンを樹立しT細胞活性化実験を実施した。隣接領域が含まれる場合にはT細胞活性が著しく増強し、含まれない場合は減弱した。一方、会合体中において、DP5との相互作用に関与する隣接領域に反発変異を導入したところ、著しく減弱した。以上より、隣接領域を利用して構成される会合体形成は、全く新規の概念であり、かつ、機能的にも極めて重要であることが示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。構造生物化学26年度が最終年度であるため、記入しない。
強相関電子系酸化物のテラヘルツ科学と応用

強磁性または反強磁性が強誘電性と共存するマルチフェロイック材料は、電界による磁化の制御またはその逆の、磁界による電荷の制御が原理的には可能であるため、新規なメモリとして動作する可能性等など、新しい電子デバイス材料として期待されている。なかでもBiFeO3(BFO)は、強誘電転移温度が約1100K、ネール温度が約640Kと非常に高く、また大きな自発分極を持っているため、代表的なマルチフェロイック材料として研究が進められている。本年度はBFO薄膜からのテラヘルツ放射を観測することにより、以下のような結果を得た。1.(100),(110)配向膜からの放射特性では、強誘電特性を示すヒステリシスが観測された。2.(111)配向膜からの放射特性にヒステリシスが観測されなかった。テラヘルツ波発生は自発分極の光変調で説明されることを示した。3.BFOからのテラヘルツ波発生は、光励起による自発分極の直接変調伴う機構で説明され、新奇のテラヘルツ発生機構であるとするモデルを考案した。4.種々のデータから、自発分極の光変調に光誘起構造相転移が関係している可能性があることを示した。本年度、私はマルチフェロイック材料として近年非常精力的に研究が行われている、BiFeO_3薄膜を作製し、その結晶構造、磁気特性およびフェムト秒パルス照射によるテラヘルツ波放射の膜厚依存性を測定した。その結果、基板との格子歪に起因したバルクとは異なる性質を示す相の存在を確認した。(LaAlO_3)_<0.3>(Sr_2AlTaO_6)_<0.7>(001)[LSAT]基板上にパルスレーザー蒸着法を用いてBiFeO_3薄膜を作製し、その膜厚依存性を検証した。高分解能X線回折の逆格子マッピングの測定から、膜厚75nm以下では基板からの格子歪を伴った斜方晶の相、110nm以上では部分的に歪が緩和された菱面体相、そしてその中間の膜厚では両者の共存した領域が見られることが分かった。磁化率測定の結果、110nm以上の菱面体相では膜圧に依存せずバルクの結晶とほぼ同じ値であったが、斜方晶相では歪の影響と思われる磁化率のわずかな増加が見られたさらに私は、それぞれの膜厚のBiFeO_3薄膜にフェムト秒レーザーを照射し、そこから放射されるテラヘルツ波を観測した。この手法により薄膜の分極構造など強誘電特性を計測することが出来る。まず、各領域の薄膜のテラヘルツ波の放射効率を調べた結果、どの領域の薄膜からの放射される電磁波の強度にほとんど変化がなく、格子歪は放射効率にほとんど影響を与えないことが分かった。また、放射電磁波の強度(E_<TH>)のバイアス電界依存性から得られるP-Eヒシテリシス曲線から、膜厚膜厚75nm以下の斜方晶相および110nm以上の菱面体相ではその形状にほとんど違いは見られなかったが、両者の共存する領域ではリーク電流が増加していることを確認した。これは、この領域では格子欠陥等が多数存在することに起因すると思われる。これらの結果を総合すると、格子歪自体は強誘電体特性にほとんど影響を与えないことが分かった。これまでにマルチフェロイック材料BiFeO_3薄膜にフェムト秒レーザーを照射することにより、テラヘルツ電磁波が発生し、その放射強度が強誘電分極構造に依存していることを報告してきた。しかしながらこれまではその電磁波放射メカニズムは明らかになっていなかった。今年度はTHz放射の結晶方位依存性を調べるため、(100)、(110)、(111)配向した3種類のBiFeO_3薄膜を用いてテラヘルツ波放射実験を行った。その結果、(100)、(110)薄膜に関してはほぼ同様の結果が得られたが、自発分極方向がレーザーの電界に退位して次の二つの超高速電荷変調過程が協調して存在していることが示唆された。一つ目は、フェムト秒レーザー励起による瞬間的な強誘電秩序の揺動によるテラヘルツ放射過程である。このときの放射強度は自発分極の時間による2次微分に比例する。この過程によるテラヘルツ放射強度は電界変化に対してヒシテリシスを持つ。二つ目は、バイアス電圧に対してリニアに応答する成分で、光励起キャリアによる瞬時電流によるものである。以上の二つの過程は同時にほぼ同じ時間スケールで起こっていると考えられる。今回のテラヘルツ放射波形の計測において、超高速な強誘電分極構造の揺動とそれに続く起こる数ピコ秒での回復過程が観測された。この様に、非接触の外場による電荷秩序の変調が観測されたことは、BiFeO_3を用いた不揮発性メモリ等の応用に向けて、非常に重要な意味を持つ。

本年度はBFO薄膜からのテラヘルツ放射を観測することにより、以下のような結果を得た。1.(100),(110)配向膜からの放射特性では、強誘電特性を示すヒステリシスが観測された。2.(111)配向膜からの放射特性にヒステリシスが観測されなかった。テラヘルツ波発生は自発分極の光変調で説明されることを示した。3.BFOからのテラヘルツ波発生は、光励起による自発分極の直接変調伴う機構で説明され、新奇のテラヘルツ発生機構であるとするモデルを考案した。4.種々のデータから、自発分極の光変調に光誘起構造相転移が関係している可能性があることを示した。
聴覚特性に基づくハンズフリー音声認識手法の開発

(1)メルLPCスペクトルへの一般化対数とフォワードマスキングの適用メルLPCスペクトルについて,一般化対数の冪数γ,マスキング係数,ケプストラム平均・分散正規化の有無の影響をAURORA2データベースを用いて検討を行った.その結果,メルLPC分析では,マスキングを行わず,γ=0.1の一般化ケプストラムと一般化デルタケプストラムの特徴量にケプストラム平均及び分散正規化を行った場合に最も高い認識精度を与えることを示した.(2)メル周波数軸上のウィナーフィルタの開発聴感特性を考慮したメルLPC分析における雑音低減処理として,メル周波数軸上のウィーナフィルタを,直線周波数軸上の入力波形から直接推定し,メル周波数軸上の自己相関領域でフィルタ処理を行う効率の良い方法を開発した.AURORA2データベースを用いて評価した結果,次数5という低次のウィーナフィルタで単語正解精度は平均30%改善された。これはSNRがOdBと-5dBの場合を除くと従来の2段ウィーナフィルタとMFCCによる認識精度を上回っている.(3)短時間スペクトルのパワートラジェクトリー領域における残響の除去MFCC分析におけるBPF出力のパワートラジェクトリーに対し,残響を表す指数的減衰係数,直接音対残響音比,初期反射によるカラーリング含むチャンネルゲインの3つのパラメータを含む音響伝送系の線形モデルを推定する方法を開発した.その結果、残響時間800ms程度まで,実残響音声に非常に近い短時間スペクトル系列を生成することが可能であり,またこの逆フィルタとフロアリング及び平滑化処理により,残響音声の残響を低減し,日本語数字音声の認識において単語正解精度を最大12%改善できることを明らかにした.(1)メルLPCスペクトルへの一般化対数とフォワードマスキングの適用メルLPCスペクトルについて,一般化対数の冪数γ,マスキング係数,ケプストラム平均・分散正規化の有無の影響をAURORA2データベースを用いて検討を行った.その結果,メルLPC分析では,マスキングを行わず,γ=0.1の一般化ケプストラムと一般化デルタケプストラムの特徴量にケプストラム平均及び分散正規化を行った場合に最も高い認識精度を与えることを示した.(2)メル周波数軸上のウィナーフィルタの開発聴感特性を考慮したメルLPC分析における雑音低減処理として,メル周波数軸上のウィーナフィルタを,直線周波数軸上の入力波形から直接推定し,メル周波数軸上の自己相関領域でフィルタ処理を行う効率の良い方法を開発した.AURORA2データベースを用いて評価した結果,次数5という低次のウィーナフィルタで単語正解精度は平均30%改善された。これはSNRがOdBと-5dBの場合を除くと従来の2段ウィーナフィルタとMFCCによる認識精度を上回っている.(3)短時間スペクトルのパワートラジェクトリー領域における残響の除去MFCC分析におけるBPF出力のパワートラジェクトリーに対し,残響を表す指数的減衰係数,直接音対残響音比,初期反射によるカラーリング含むチャンネルゲインの3つのパラメータを含む音響伝送系の線形モデルを推定する方法を開発した.その結果、残響時間800ms程度まで,実残響音声に非常に近い短時間スペクトル系列を生成することが可能であり,またこの逆フィルタとフロアリング及び平滑化処理により,残響音声の残響を低減し,日本語数字音声の認識において単語正解精度を最大12%改善できることを明らかにした.ハンズフリー音声認識を実現するため、本年度は次の項目について研究を行った。(1)般化動的ケプストラムの開発残響と付加雑音の影響を低減するため、メルフィルタバンクスペクトルを用いて、加法性と乗法性雑音に頑健な特徴パラメータとして、一般化対数スケール上での順行マスキングを模擬した一般化動的ケプストラムを開発した。特に、一般化対数の冪数を0.1に設定し、一般化動的ケプストラムの分散を正規化することにより、通常の対数よりも認識精度が向上することを明らかにした。また、音声のスペクトルに類似した雑音については、SNRの低い部分の挿入誤りがマスキング量を増すことにより減少することを見出し、低SNR部と高SNR部でマスキング量を切り替える手法を開発した。(2)短時間スペクトル領域における残響のモデル化の検討残響を与える室内音響伝送系の短時間スペクトル上での残響の影響を、短時間パワースペクトル時系列上での線形フィルタでどの程度残響を模擬することができるかを検討した。その結果、300msの残響に対し、実残響音声に非常に近い短時間スペクトル系列を生成することが可能なことを確かめた。(3)高精度音節HMMの開発大語彙の音声認識においては、音響モデルを雑音付加音声に適応する際、モデルの単位は長い方がHMMの各状態のSNRをより正確に表すことができると考えられる。そこで、音節及び音節連鎖をサブワードとするHMMを検討した。誤り頻度に基づき音節連鎖を構成することにより、通常のトライホンの1/3程度のモデルパラメータでトライホンと同等の認識精度が得られる音節・音節連鎖HMMを開発した。(1)メルLPCスペクトルへの一般化対数とフォワードマスキングの適用メルLPCスペクトルについて,一般化対数の冪数γ,マスキング係数ケプストラム平均・分散正規化の有無の影響をAURORA2データベースを用いて検討を行った。その結果,メルLPC分析では,マスキングを行わず,γ=0.1の一般化ケプストラムと一般化デルタケプストラムの特徴量にケプストラム平均及び分散正規化を行った場合に最も高い認識精度を与えることを示した.

(2)メル周波数軸上のウィナーフィルタの開発聴感特性を考慮したメルLPC分析における雑音低減処理として,メル周波数軸上のウィーナフィルタを,直線周波数軸上の入力波形から直接推定し,メル周波数軸上の自己相関領域でフィルタ処理を行う効率の良い方法を開発した.AURORA2データベースを用いて評価した結果,次数5という低次のウィーナフィルタで単語正解精度は平均30%改善された.これはSNRが0dBと-5dBの場合を除くと従来の2段ウィーナフィルタとMFCCによる認識精度を上回っている.(3)短時間スペクトルのパワートラジェクトリー領域における残響の除去MFCC分析におけるBPF出力のパワートラジェクトリーに対し,残響を表す指数的減退係数,直接音対残響音比,初期反射によるカラーリング含むチャンネルゲインの3つのパラメータを含む音響伝送系の線形モデルを推定する方法を開発した.その結果、残響時間800ms程度まで,実残響音声に非常に近い短時間スペクトル系列を生成することが可能であり,またこの逆フィルタとフロアリング及び平滑化処理により,残響音声の残響を低減し,日本語数字音声の認識において単語正解精度を最大12%改善できることを明らかにした.
メカノケミカル法を利用したフライアッシュからのゼオライト合成

研究概要は、Walek博士の持つ水熱法と受け入れ教員(齋藤文良、東北大多元研教授・所長)の持つメカノケミカル法を組み合わせ、火力発電所から大量に排出される廃棄物(フライアッシュ)から有価物であるゼオライトを合成する新しいプロセス開発を強力に進めることにある。平成19年度は、前年度の計画を具体化させた。すなわち、フライアッシュは東北電力(株)より提供いただき、その化学組成を蛍光X線で確認した。フライアッシュを水熱条件下でより効率良く溶解するため、ビーズミルを用いて粉砕(メカノケミカル処理)し、結晶性を無定型化した。水熱条件下で用いたアルカリはNaOHであり、その濃度は、0.54Mの範囲とした。フライアッシュとアルカリ溶液との固液比は4200g/dm^3の範囲とした。水熱条件下の温度は、60104°Cとし、保持時間を種々変化させた。その結果、固体濃度を低く、温度を高くするなどした場合、フライアッシュの溶解性は高くなり、ゼオライト結晶の生成率は高くなることが判明した。NaP1のゼオライトは有用であり、その結晶を得る最適条件を探索した結果、2MのNaOH溶液で、固液比が4g/dm^3とし、温度は比較的高い条件が結晶率80wt%という最も良い結果となった。以上の結果は、従来になく、したがって、フライアッシュを前処理(粉砕処理=メカノケミカル処理)し、その後マイルドな水熱条件下でNaP1型ゼオライトが合成できる最適条件を見出した。この結果は英文誌に投稿中であり、掲載される方向で審査が進行中である。また、実験結果の一部と周辺の研究状況をまとめて解説資料とし、素材工学研究彙報に制裁された研究の概要は、Walek博士の持つ水熱法と受け入れ教員(齋藤文良、東北大多元研教授・所長)の持つメカノケミカル法を組み合わせ、火力発電所から大量に排出される廃棄物(フライアッシュ)から有価物であるゼオライトを合成する新しいプロセス開発を強力に進めることである。研究の意義としては、Walek博士は、水熱法(ハイドロサーマル法)によりフライアッシュからゼオライトを合成するリサイクル環境工学的手法を持っている。ただ、この技術・手法も難点があり、それは、水熱法そのものが高温高圧条件を必要とすることであり、これではエネルギーコストが大になり、かつ、大量処理と装置の大型化が困難な点である。これに対して、受け入れ研究者(齋藤文良教授、東北大多元研)の研究室ではメカノケミカル法を活用した材料開発、廃棄物処理プロセス開発などの研究を推進している。メカノケミカル法では、粉砕を基本として粉体の機械的活性化を誘起することであり、これによって常温での固相反応も達成できる他、予備処理として活用する場合、処理後の化学的処理すなわち、常温合成の他、加熱処理や溶解処理での処理条件を温和にすることが出来る。常温合成の例では、TiO_2とCaOからCaTiO_3などの複合酸化物が得られるし、加熱処理条件の低減では、セラミックス合成における焼結温度の大幅低下がある。さらに、溶解処理の例では、従来加熱下でしか溶解できなかったものが、室温下で、しかも水あるいは低濃度酸/アルカリ溶液でも溶解できるようになるなど、多くの事例がある。したがって、フライアッシュを前処理(粉砕処理=メカノケミカル処理)し、その後水熱条件下でのゼオライト合成を行うと、高温高圧処理における温度と圧力を大幅に低減できる可能性が期待できる。これは、環境にやさしい処理プロセスの開発に繋がり、次世代環境技術のイノベーションである。この共同研究によって、多くの有益な情報、結果がもたらされ、わが国、ポーランドとの2国間のみならず世界的に困窮しているフライアッシュ排出に係わる汚染問題、環境負荷問題などが解消できる良い契機になるものと大いに期待している。
暑熱曝露下運動による熱中症発症および予防に対するβ酸化系脂質代謝の関与

本研究は,まず,熱中症発症モデルラットを作製し,熱中症の発症時の組織代謝について検討した.次に,そのモデルラットを用いて,熱中症予防法について検討して.その結果,熱中症発症時には,骨格筋,小腸,心筋,腎臓,肝臓の順に熱ストレスが負荷され,さらに,β酸化系脂質代謝の酵素活性が低下することがわかった.また,熱中症の発症を抑制するため,暑熱曝露下運動前に,αリノレイン酸を豊富に含む食品を投与すると,組織熱ストレスが軽減され,組織における脂質代謝の低下が抑制されることが明らかとなった.暑熱暴露下運動により熱中症を発症した場合,組織のおけるβ酸化系脂質代謝活性および組織ストレスはどのような状態なるかについて検討することである.また,β酸化脂質代謝酵素活性を促進するとされるサチャインチオイルを事前投与により,熱中症既往状態に変化があるかどうか検討した.暑熱環境(気温35°C,相対湿度40%)の動物用人工気象室を作成し,ラットにラインニングスピード20m/min(相対運動強度60%)において,オールアウトまで持久的運動を継続し,深部体温を測定すると,確実に熱中症と想定される体温42°Cを超えており,熱中症既往ラットが作成された.そのラットにおける肝臓および骨格筋のβ酸化脂質酵素活性および熱ストレスタンパク質の解析をした.さらに,そのラットに事前にβ酸化系脂質代謝酵素の活性を促進するサチャインチオイルを投与しておくと,体温上昇の抑制と熱ストレスタンパク質発現の抑制が確認された.本研究は,まず,熱中症発症モデルラットを作製し,熱中症の発症時の組織代謝について検討した.次に,そのモデルラットを用いて,熱中症予防法について検討して.その結果,熱中症発症時には,骨格筋,小腸,心筋,腎臓,肝臓の順に熱ストレスが負荷され,さらに,β酸化系脂質代謝の酵素活性が低下することがわかった.また,熱中症の発症を抑制するため,暑熱曝露下運動前に,αリノレイン酸を豊富に含む食品を投与すると,組織熱ストレスが軽減され,組織における脂質代謝の低下が抑制されることが明らかとなった.ラットを用い,暑熱曝露のみと暑熱曝露下運動による熱中症発症において,各組織の熱ストレスタンパク質発現,β酸化系脂質代謝および血中逸脱酵素を比較検討した.実験動物としてSDラットを用いた.ラットは,各曝露には,小動物用人工気候室を用い,気温を23°Cから41°Cまでに調節した.運動は,小動物用トレッドミルを用い相対運動強度50%に相当するランニングスピード20m/minで実施した.曝露前および終了直後の直腸温は,ラット肛門から直腸温測定用サーミスタ-を約4cm挿入し測定した.また,曝露終了後の測定後,麻酔下で脱血採血死させ,直ちに脳幹,右心室壁と左心室壁,肺,腎,肝,腓腹筋を摘出し液体窒素にて凍結し-80°Cで保存した.脱血した血液は,直ちに血球測定装置(セルタック,日本光電)においてヘマトクリット等を測定した.凍結保存した組織は,ホモジネート後遠心分離し上澄み液を抽出し,β酸化系脂質代謝に関与する酵素反応および血中逸脱酵素は分光光度計(340412nm)を用いて測定し,組織熱ストレスタンパク発現は,Western blot法(電気泳動装置,アトー)で解析した.安静時において,暑熱曝露温度の上昇にともなう直腸温の上昇により,骨格筋Hsp72発現は増大した.これは,骨格筋が熱放散にともなう血流量増加および直接的な暑熱曝露の影響を受けるためと考える.さらに,この熱ストレスの増大により,筋損傷も徐々に増大する傾向がみられた.一方,小腸や心筋におけるHsp72発現は,骨格筋に比較して熱中症が発生している可能性のある高い直腸温で増大していることから,臓器により熱ストレスや組織損傷の閾値に違いがみられた.運動時においては,23°C曝露に比較して暑熱曝露下で骨格筋における熱ストレスタンパク質発現が指数関数的に増大するとともに,血中クレアチニンキナーゼも同じように増大し熱中症発症の危険性が増した.今年度は,熱中症モデルラットを用い,β酸化系脂質代謝を亢進するとされるαーリノレイン酸を多く含むサチャインチオイルを投与し,熱ストレスタンパク質72および組織脂質代謝酵素活性ならびに糖質代謝酵素活性の改善を明らかにし,熱中症予防対策に効果があるかどうかを検証した.その結果,オイルの投与により,特に骨格筋におけるHAD酵素活性および熱ショックタンパク質72の低下が抑制または亢進し,熱中症の重症化を予防することが確認された.運動生理学上記の結果により,本年度の研究はおおむね順調に進行した.しかし,一部脂質代謝酵素活性の分析が,まだ実施されておらず,分析は進行中であり今年度中に学会発表等ができる状況である.平成24年度の計画では,暑熱曝露のみと暑熱曝露下運動時における組織ストレスタンパク質発現およびβ酸化系脂質代謝について検討する予定であったが,それに加えて,血中逸脱酵素の分析まで行うことができた.しかし,組織における熱ショックタンパク質発現の分析がすべて終了していない.この分析を早急に実施する必要がある.この分析により,熱中症発症時の熱ショックタンパク質の発現と組織損傷との関連を各組織ごとに把握できると思われる.平成26年度は,事前に暑熱環境において持久的運動トレーニングをラットに実施させ,熱中症の発症が抑制されるかどうか,その際のβ酸化系脂質代謝の活性状態と熱ストレスタンパク質の状態について検討する計画である.

一度熱中症を発症した後,暑熱曝露下運動時の検討をし,熱中症既往者の再発・重症化防止対策に役立てる.そのために,熱中症既往モデルラットを作製した後,再び暑熱曝露下運動後に各組織におけるβ酸化系脂質代謝およびそれに関連する組織損傷を検討する.また,一度熱中症を発症した後,暑熱曝露下運動による組織β酸化系脂質代謝および組織損傷の検討する.平成25年度の実験がほぼ順調に消化されたが,一部組織の酵素活性の分析が残ってしまった.この分析を平成26年度に持ち越して実施するために,26万円余りの残金がでた.平成26年度は,平成25年度の持ち越し金を使用し,25年度に実施した実験における骨格筋および肝臓の脂質および糖質代謝酵素活性の分析を実施する.実験動物としてSDラット,12週齢40匹を用いる.ラットは,あらかじめ小動物用トレッドミル(シナノ製作所)において,1日15分間ランニング練習を1週間実施し慣れさせる.その後,ラットは,無作為に20匹ずつ2群に分ける.1熱中症既往群:気温38°C曝露下60分間運動により熱中症既往モデルラットを作製(我々の先行研究により,直腸温が40°Cを超え,体血圧が25mmHg低下することを確認)し,その後,気温22°Cで1週間飼育する(ラットの体調を完全に回復させる).2非既往群(対照群):気温22°C曝露下で終日飼育する.飼育終了後,下記の2条件に分け,熱中症既往群と非既往群各10匹で実験を行う.各条件曝露には,小動物用人工気候室を用い,相対湿度は約30%に調節し,気温はそれぞれ22°Cおよび38°Cに調節する.運動は,先行研究より相対運動強度50%に相当するランニングスピード20m/minで小動物用トレッドミルを用い実施する.1気温22°C曝露60分間(熱中症既往群と非既往群各10匹)2気温38°C曝露下運動約30分間(我々の先行研究より直腸温がほぼ40°Cになる条件,既往群と非既往群で異なる可能性がある)(熱中症既往群と非既往群各10匹)曝露前および終了直後の直腸温は,肛門から直腸温測定用サーミスタ-を約4cm挿入し測定する.また,曝露終了後の測定後,麻酔下で脱血採血死させ,直ちに脳幹,右心室壁と左心室壁,肺,腎,肝,腓腹筋を摘出し液体窒素にて凍結し-80°Cで保存する.組織は,ホモジネート後,β酸化系脂質代謝に関与する酵素反応および血中逸脱酵素は分光光度計を用いて測定し,熱ストレスタンパク発現は,Western blot法で解析する.
先天性鉄芽球性貧血の原因遺伝子の同定及びin vitroでの鉄芽球の解析

(目的および背景)鉄芽球性貧血はミトコンドリアに鉄が沈着する一連の貧血の総称である。先天性鉄芽球性貧血のうち性染色体遺伝を呈するX-linked sideroblastic anemiaではヘム合成系の律速酵素である赤血球型Oアミノレブリン酸合成酵素(ALAS-E)遺伝子の変異が本疾患の発現に関与していると考えられているが直接的な証明はない。本研究では、申請者が樹立したALAS-E欠損ES細胞をin vitroにて赤血球へと分化誘導し、本遺伝子の欠損と鉄芽球という異常赤血球発現との因果関係を証明し、分化誘導された鉄芽球についてその特性を検討し、鉄芽球蓄積から貧血発症にいたるメカニズムを解明することを目的とした。(結果および考案)ALAS-E欠損ES細胞をマウスストローマ細胞OP9,と共にSCF, EPO添加培地にて赤芽球へと分化させたところ、形態上は野生型と変わらない赤芽球が得られた。この赤芽球は形態だけでなく、赤血球特異的遺伝子の発現レベルも野生型と変化がなかった。但し、ヘム合成がなされないため、白い赤芽球であった。また、ALAS-E欠損赤芽球では、ヘム合成系のイソフォームであるALAS-Nの発現は低下している一方で、ヘム代謝系の律速酵素であるHO-lの発現は亢進しており、さらに細胞内の鉄含量は野生型に比べ2倍以上も増加していた。また、細胞内の鉄含量の増加を反映して過酸化脂質の増加も認められ、酸化ストレス亢進状態にあることが示唆された。これらの結果から、ALAS-E欠損により赤血球分化は障害されないものの鉄代謝異常が惹起され、結果として酸化ストレス負荷による細胞傷害がもたらされる可能性が考えられた。この結果はALAS-E遺伝子の変異によるX-linked sideroblastic anemiaでの鉄芽球蓄積から貧血発症にいたるメカニズムを反映していると考えられ極めて興味深い。99年度にX染色体連鎖性鉄芽球性貧血(XLSA)2症例の遺伝子解析を行い,それぞれ新たな赤血球型δ-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS-E)の変異を同定した.第一例ではALAS-E遺伝子の第5エクソンに塩基変異が認められ,この変異によりS568Gのアミノ酸置換がもたらされることが明らかとなった.この変異を有するALAS-E蛋白を大腸菌内にて発現させ,その酵素活性を測定したところ,正常の19.5%に低下しており同定された変異がXLSA発症の責任変異と考えられた.この実験系にALAS-Eの補酵素であるVitB6を添加したところ,酵素活性が正常の31.6%まで回復した.本例は臨床上VitB6の投与が行われていないが,この結果からはその有用性が予想された.第2例ではALAS-E遺伝子の第5エクソンに塩基変異が認められ,この変異によりR204Qのアミノ酸置換がもたらされることが明らかとなった.1例目と同様にこの変異を有するALAS-E蛋白を大腸菌内にて発現させ,その酵素活性を測定したところ,正常の15.1%に低下していた.同様にALAS-Eの補酵素であるVitB6を添加したところ,酵素活性は正常の34.5%まで回復した.本例は臨床上VitB6が有効でありこの実験結果はこれを支持するものであった.遺伝性について検討したところ,第1例では母親は患者が有する変異のヘテロ接合体であることが確認されたが,第2例では家族内での変異が確認されなかった.

但し本例では他の体細胞(頬粘膜)でも同じ変異が認められているため,今後本例を発端として変異が遺伝する可能性が示唆された.alas2はヘム合成系における赤血球特異的初発酵素であり,臨床解析がらX染色体連鎖性鉄芽球性貧血の原因遺伝子であることが強く示唆されている.本遺伝子を欠損するマウスは子宮内で貧血のために死亡し,これらのマウスでは胎児型赤芽球において鉄の異常沈着が観察されるが,成体型赤芽球の形質は明らかではない.本年度は申請者が樹立したalas2欠損マウス胚性幹細胞(ES細胞)をin vitroにて分化誘導し,alas2欠損成体型赤芽球の特性を検討した.(方法)alas2欠損ES細胞をEPO,SCF添加培地にてマウスストローマ細胞OP9と共培養し,得られたalas2欠損成体型赤芽球における赤血球特異的及び鉄代謝関連遺伝子の発現をFACS,RT-PCR法にて解析した.(結果)alas2欠損成体型赤芽球の形態は野生型と同様であったが,ヘモグロビン合成がなされないために細胞集塊は完全に白色であった.in vitroにおいては得られたalas2欠損赤芽球での鉄の沈着は,通常の鉄染色のレベルでは認められなかった.赤血球特異的抗原であるTER119及びtransferrin receptorの発現は,胎児型赤芽球と異なりalas2欠損成体型赤芽球では野生型と同等であった.また,非特異型アミノレブリン酸合成酵素であるalas1の発現は野生型では認められす,alas2欠損赤芽球のみで認められた.(今後の検討課題)本年度の研究結果から,alas2遺伝子欠損により実際にヘモグロビン合成が障害されるものの,成体型赤血球分化は,他の検討し得た赤血球特異的遺伝子発現の面からは,野生型と大差なく達成されることが示唆された.alas2欠損赤芽球における鉄沈着については,現時点では明らかではなく,今後原子吸光度計を用いた鉄含有量の測定を予定している.(目的および背景)鉄芽球性貧血はミトコンドリアに鉄が沈着する一連の貧血の総称である。先天性鉄芽球性貧血のうち性染色体遺伝を呈するX-linked sideroblastic anemiaではヘム合成系の律速酵素である赤血球型бアミノレブリン酸合成酵素(ALAS-E)遺伝子の変異が本疾患の発現に関与していると考えられているが直接的な証明はない。本研究では、申請者が樹立したALAS-E欠損ES細胞をin vitroにて赤血球へと分化誘導し、本遺伝子の欠損と鉄芽球という異常赤血球発現との因果関係を証明し、分化誘導された鉄芽球についてその特性を検討し、鉄芽球蓄積から貧血発症にいたるメカニズムを解明することを目的とした。(結果および考案)ALAS-E欠損ES細胞をマウスストローマ細胞OP9と共にSCF, EPO添加培地にて赤芽球へと分化させたところ、形態上は野生型と変わらない赤芽球が得られた。この赤芽球は形態だけでなく、赤血球特異的遺伝子の発現レベルも野生型と変化がなかった。但し、ヘム合成がなされないため、白い赤芽球であった。また、ALAS-E欠損赤芽球では、ヘム合成系のイソフォームであるALAS-Nの発現は低下している一方で、ヘム代謝系の律速酵素であるHO-1の発現は亢進しており、さらに細胞内の鉄含量は野生型に比べ2倍以上も増加していた。また、細胞内の鉄含量の増加を反映して過酸化脂質の増加も認められ、酸化ストレス亢進状態にあることが示唆された。
張作霖政権時期(1916-28年)を中心とする中国東北地方の近代史

今年度も引き続き、張作霖政権の財政基盤と軍隊・警察制度との関連性について研究する一方、張学良政権(1928-31年)に関する初歩的研究に着手した.前者については購入した『泰系軍閥档案資料彙編』などの読解を進め、また東京の外務省外交史料館などでの調査の結果、清末新政期における各為政者の地方財政創出の努力と、日本やロシアに対抗しうる治安維持能力の再編が不可分の関係にあり、清朝全体で東北地方に改革の優先権があったため、新設の東三省総督に大きな権限があり、それが張作霖政権を生む土壌になっていることが判明した.清末民初に多発する抗損の動きも、警察と税捐局が一体になった強制的で無秩序な徴税への反発であり、末端では官民の間で新たな徴税ルールが模索されていたこともわかってきた.これらについては、「清末民初期における奉天省の財政問題」(仮題)として論考を準備している.張学良政権に関しては、日本と対立を深める要因の一つとなる朝鮮問題を中心に研究を始めた.一つは従来封禁地であった間島地域に対して、封禁の緩んだ清末・光緒年間から、中国・朝鮮・日本・ロシアがその帰属を争って決着がつかず、一種の無法地帯と化し、朝鮮での抵抗運動家が逃げ込んで、その取締を求める紛争が日中間で起ったのを、購入した『外務省警察史』などで年代順におっている.もう一つは、間島問題にも関連するが、中国人と朝鮮人の農民間の紛争に日本が介入して、張学良政権との決裂を決定的にした万宝山事件についてである.張作霖政権との関係は、間島問題の継続性や警察の性質などを通じて明らかにできると考えている.この角度からの研究は、管見の限りなかったので、中国東北地方の近代史に新たな展望を開けるものと思われる.今年度は主に、張作霖政権成立の背景について研究した。具体的には、該政権の人脈、組織、理念、政策に関わる問題-治安維持と財政-についてである。既発表の論文では、清末から辛亥革命への奉天省での治安維持の在り方から、該政権の性格を照射した。現在は、同時期の財政問題についての論文を投稿準備中である。二篇は相互に関連しているので、以下に内容を要約する。まず清末に、ロシア・日本両国の侵略の危険が東北地方に迫り、従来の清朝の東北地方行財政システム(満州族統治を念頭においた将軍制と、北京の朝廷を真似た盛京五部制、皇室財産管理と定住漢族からの税徴収管理の分割などにより、権限を集中させない)では、緊急事態に対処できないことが露呈したため、盛京(奉天)将軍(1907年に各省の将軍を廃止。東三省総督と各省巡撫という、一般的制度へ移行)への軍事・財政権集中という改革が始まった。その過程で、張作霖ら「馬賊」は当局側の新たな軍事力に加えられる機会を得たし、民間自衛集団「郷団」の指導者・袁金鎧と、その人脈に連なる王永江らは、近代警察の創設に関わった。後者は地方当局の徴税活動にも動員され、末端の行財政を担った。一方、「馬賊」から軍隊に編入された張作霖らには安定した軍事費の支給はなく、駐屯地での一部強制的な金銭徴収や、統領の個人資産からの支出で賄うという、「馬賊」的特徴が残った。しかし清朝が創設した近代軍(新軍)の東北駐屯軍は、辛亥革命において革命派に合流する恐れがあったため、旧式の軍隊として傍流扱いされてきた張作霖らが、総督の掌握する中心的軍事力となり、袁金鎧らと協力して東北の共和政府成立を阻止した。結局は清朝が崩壊し、民国北京政府が奉天都督(1914年から将軍)を派遣するが、民国の政治的動揺のため強権を行使することはできず、張作霖が16年にこれを追放して、袁金鎧・王永江らと共に自らの政権を発足させるのである。今年度も引き続き、張作霖政権の財政基盤と軍隊・警察制度との関連性について研究する一方、張学良政権(1928-31年)に関する初歩的研究に着手した.前者については購入した『泰系軍閥档案資料彙編』などの読解を進め、また東京の外務省外交史料館などでの調査の結果、清末新政期における各為政者の地方財政創出の努力と、日本やロシアに対抗しうる治安維持能力の再編が不可分の関係にあり、清朝全体で東北地方に改革の優先権があったため、新設の東三省総督に大きな権限があり、それが張作霖政権を生む土壌になっていることが判明した.清末民初に多発する抗損の動きも、警察と税捐局が一体になった強制的で無秩序な徴税への反発であり、末端では官民の間で新たな徴税ルールが模索されていたこともわかってきた.これらについては、「清末民初期における奉天省の財政問題」(仮題)として論考を準備している.張学良政権に関しては、日本と対立を深める要因の一つとなる朝鮮問題を中心に研究を始めた.

一つは従来封禁地であった間島地域に対して、封禁の緩んだ清末・光緒年間から、中国・朝鮮・日本・ロシアがその帰属を争って決着がつかず、一種の無法地帯と化し、朝鮮での抵抗運動家が逃げ込んで、その取締を求める紛争が日中間で起ったのを、購入した『外務省警察史』などで年代順におっている.もう一つは、間島問題にも関連するが、中国人と朝鮮人の農民間の紛争に日本が介入して、張学良政権との決裂を決定的にした万宝山事件についてである.張作霖政権との関係は、間島問題の継続性や警察の性質などを通じて明らかにできると考えている.この角度からの研究は、管見の限りなかったので、中国東北地方の近代史に新たな展望を開けるものと思われる.
コピュラを用いた生存時間データと順序データの分析手法の開発

従来のparametricなcopulaは非対称性と裾依存性の値域に制約がある。本研究では、従来のcopulaと比較して、非対称性と裾依存性の柔軟性が大きなcopulaを開発し、単一のcopulaだけで、すべての状況を表現することを可能とし、非対称性と裾依存性の変化を考慮した生存分析、格付け、VaRやExpected Shortfallなどの計算を可能とした。競合リスクモデル定式化テストの一般的なものについては前年度開発し、すでに学会発表を幾つかおこない、discussion paperとして公開しているが、観測打ち切りへの対応が可能でないなどの問題点があきらかになった。このため、本年度は、モデルの制約を強くするかわりに、統計量の形をより単純にし、打ち切りなどの複雑な状況への対応が可能な検定を開発した。さらに、実際の潜在的生存時間分布が2変量ワイブル分布以外の場合、我々の検定統計量が持つ検出力についても検討を加えた。これら結果についてはすでに、中国数量経済学会(2013年10月)において大学院生の一人が発表を行い、現在、国際的学術誌に投稿準備中である。これらの問題を時系列相関構造を持つ状態空間モデルに拡張することを計画中である。この問題の統計量計算には多重積分による条件付き期待値計算を必要とし、伝統的な数値計算では精度の低下が甚だしい。このため粒子フィルターの利用が、この方法では考えられる。ただし、粒子フィルターによるsmoothingを用いたFisher情報量、スコアの伝統的な導出方法にはサンプルサイズと同じ回数の繰り返し計算を必要とし、その計算量は莫大(サンプルサイズの自乗)なものとなり、必ずしも実用的なものとはいえない。このため、filteringだけによる条件付き期待値を開発した。同様の方法がすでに数年前に発表されていることが判明したため、この方法は必ずしも世界初の革新的なものとはいえないが、技術的には最新のものであり、生存分析に限定せず、さまざまな非線形モデルに利用できると考えられる。競合リスクモデルの定式化テストの通常の生存分析モデルに対する検定に一般的なものについては、解析的な検定統計量の導出、モンテカルロ実験による検出力、水準のチェックも終わり、ほぼ完成にいたった。これは台湾の国立精華大学(2012年9月)、日本統計学会(北海道大学、2012年9月)、関西計量経済学研究会(一橋大学、2013年1月)において学会発表を行い、SSRN(Social Science Research Network)からDiscussion Paperとして公表中である。しかし、研究発表の過程で、想定する仮説が必要以上に一般的であり、実用に供するにはあまりにも煩雑な手法であるということが問題点としてうかびあがってきた。そこで、より単純な対立仮説を想定した上で、より単純で使いやすいものに改良することを行っており、2013年前半には学術誌への投稿を予定している。実証的な応用として考えている格付け評価等の順序モデルについては、データの入手の手続きは終了し、そのデータをもとに多変量の最適化を効率的に行うためのEMアルゴリズムの開発を行っており、第一年目には基礎的な研究ほぼおえている。しかし、ある程度の長さの期間と数千の調査対象という実際のデータをもちいて推定を行うまでには効率性が上昇しておらず、別種の技術の導入が必要と考えられる。現在、もっとも有望と思われるものは、粒子フィルターによる状態空間モデルであり、現在この手法の研究おこなっている。副産物として、粒子フィルターによる状態空間モデルの仮説検定モデルについて研究テーマが浮かび上がっている。このテーマも十分に期待できるものである。金融収益の相関構造は多変量正規分布では表現できないことが、知られており、そのためcopula(周辺分布に一様分布の周辺ぷ分布を持つ同時分布)を用い、周辺分布と相関構造を分離したモデリングが有効と考えられ、正規、クレイトンなど様々なcopulaが提案され、そのパフォーマンスが研究をおこなったところ、(1)平常時と危機時での相互依存性の強度の変化は大きく、(2)単一のcopulaでは十分にその変化を表現することはできないことがわかってきた。(3)危機時、好況期には分布の形状はきわめて非対称的であり、非対称性を無視した推定では相互依存性の推定に偏りが発生すること、の以上の三つが確認できた。以上の結果に基づき、多変量分布の非対称性、相互依存性の変化を持つ、柔軟なcopulaの開発を行った。この際、R上にパッケージとして公開された様々な数値計算アルゴリズムを利用することにより、きわめて効率的に研究を遂行できた。2000年以後の各国(USA,UK,日本)の株式市場のindexによる日次収益率の依存関係をempiricalな下側裾依存性によって計測し、それを最尤推定による複数のモデルによる下側裾依存性の予測パフォーマンスとの比較検討を行った。ただし、相互依存関係の推定に注意を集中するため、周辺分布は共通したt分布を利用した。その結果、われわれの開発したcopulaと比較したところ、下側5パーセント点における下側裾依存性において、比較対象よりも優れていることが示された。

計量経済学前年度開発の一般的な検定は、打ち切りデータなどの重要な状況に対応できるものではなかったため、当初の目的とする応用可能性は達成できなかったが、今回の検定は、モデルの構造には強い制約をおいているものの、実用性は高い。さらに、粒子フィルターにおいてフィルタリングだけでスコア関数を計算できるアルゴリズムを開発できており、大きな進展が期待できる。実証分析においては、格付けデータの整理が遅れており、十分な実証分析が行われておらず、申請書において計画した結果は得られておらず、最終年度にその分析を持ち越さざるを得ない。生存分析の理論展開については予想通りの進展が見られた。残念ながら、一般的な形の検定統計量は煩雑であり、実用に適しないものであると思われ、より簡潔なものへの改良が必要となり、完成が遅れたものの、2013年度の前半には最終的な論文の完成と発表が得られると思われる。順序モデルへの生存分析手法の応用については、理論的な研究および実証的な研究ともに予想よりも進行が遅れている。これはGHKシミュレーターなどの従来の数値計算技法がこの問題には非効率的であることによるものであり、日本での研究が盛んな粒子フィルターなどの新しい計算技法の導入により十分解決できると思われる。理論的な研究の進展の遅れにともない、データ分析についても、データ整理の入手のみが完了し、十分な整理が行われて折らず、発表できるような研究結果が得られるまでには、かなりの作業が必要となる恐れがある。生存時間分析については一定の成果をおさめているので、今後は時系列構造を考えた多変量の質的変量モデルの仮説検定やモデル選択問題を考えてく。重要な分析ツールとして、粒子フィルターにおいてフィルタリングだけでスコア関数を計算できるアルゴリズムを開発できたことから、非線形の状態空間モデルの枠組みで時系列構造を考えた質的変量モデルや順序モデルへの拡張が可能である。これらの問題では計算量と計算時間が問題解決の鍵になるために、並列計算を行うためのハードウェアの導入と行列計算ソフトウエアの導入を考慮する必要がある。近年、パーソナルコンピュータ用画像処理用演算プロセッサGPU)に注目し、これを並列計算に用いる試みが行われており、この方法を今回の研究に利用することを考えている。生存分析の理論的な検定については、最終段階にはいっており、シミュレーションの実施とプレゼンテーションの細かな改良に専念可能と思われる。また、できるだけ高い評価を受ける形での公表、高い評価のある学術誌での公表のためには、海外の国際学会に数多く発表をおこない、どのような定式化ならば実務家や専門家に受け入れ可能であるかを探る事が必要である。順序モデルへの生存分析手法の応用については、粒子フィルターなどの新しい計算技法の導入により十分解決できると思われる。しかし、粒子フィルターが比較的新しい分野ということもなり、いくつかの解決しなければならない問題がいくつか残っているが、2013年度の前半には理論的な枠組みを作り上げ、年度の後半にはシミュレーションによる推定を行い、2014年度までには学会報告を可能とする程度には完成度を上げたい。データの整理と解析もプログラムの作成に合わせて進行が可能になるように工夫したい。
衛星ミリ波画像を用いたオホーツク海の流氷流動解析における流体工学的計測技術の応用

オホーツク海の流氷の動きをDMSP衛星に搭載されたSSM/Iセンサーによるミリ波レーダー画像に画像相関PIV法を用いて解析した。冬のオホーツク海は雲に覆われ可視光での観測が難しいが、ミリ波レーダー画像では厚い雲を通して流氷を観測できる。米国雪氷データセンターから入手した37GHzおよび85GHzの画像データに対して、ピンホールノイズ除去や画像の平滑化処理を施し、さらには37GHzと85GHzの画像を複合して開水域に残った雲の画像を除去した。こうして得られた鮮明な画像を元に、まず数年間の流氷の動きを調べ、流氷の多い年と少ない年の特徴を比較した。次に、画像相関PIV法を用いて流氷帯内部の流氷の動きと流氷境界部の動きを比較検討し、流氷が生成される領域を推定した。また、PIVによる解析に先立ち、解析マトリックスの形状等に関する検討を行い、94年に行われたGPSビーコンの追跡データとPIVの解析結果を比較して本研究でのPIV手法の信頼性を確認した。解析の結果、1)北西の季節風の強さによって年ごとのオホーツク海の流氷の量が決まること、2)北海道近海では毎年流氷が渦を形成する領域が発生すること、3)北西からの強くて極寒の季節風よって流氷がロシア東海岸から離れて海岸付近に開水域が現れ、その海面が凍って流氷が生成されることが分かった。冬のオホーツク海は流氷に覆われるため、流氷の動きを速やかに把握して予測することは、海難防止において大変重要である。北海道のオホーツク海沿岸にはレーダーサイトが敷設されているが、観測範囲が100キロ程度と短く、漁業や海運における作業計画を立てる上では不十分である。また、人工衛生による可視光画像は観測範囲が広く画像の解像度も高いが、オホーツク海が雲で覆われることが非常に多いため、連続的な観測や解析が難しい。本研究では観測範囲が広く雲の影響を受けにくいノア衛星からのミリ波画像を用いて以下のような流氷の流動解析結果を得た。1.北極付近を含む37GHz水平および85GHz水平画像からオホーツク海周辺画像の切り出しを行い、放射宇宙線等による欠落画素などのノイズ除去を行い、最小自乗法に基づく面的平滑化処理および輝度分布調整を行って鮮明な画像を得た。2.雲の影響を受けない37GHz画像(解像度25Km)をマスキングとして用い、雲の影響を受けやすい85GHz画像(解像度12.5Km)から雲の画像を除去することができた。3.1999年の冬の画像を用いて、一冬の流氷の動きを日を追って調べた結果、オホーツク海にはカムチャッカ半島から西へ向かい、サハリンに沿って南下し、北海道近海で千島列島に沿って北東方向へ向かう大きな反時計回りの流れがあることが分かった。4.オホーツク海周辺の拡大画像を調べた結果、流氷が半径100キロ程度の幾つもの渦を巻いて動いていることが分かった。5.画像相関法によって流氷の動きを調べた結果、流氷帯の広がりは新たな氷の生成によるものではなく、主に流動によるものであることが分かった。また、流氷は北西からの季節風でロシア沿岸を離れて海岸付近に開水域が形成され、そこで新たな氷が生成されることが分かった。冬期間の多くを雲で覆われ衛星からの可視光による連続観測が困難なオホーツク海の流氷の動きを、DMSP衛星からのミリ波レーダー画像を用いて解析した。研究初年度である平成13年度は、解像度は高いが雲の影響を受けやすい85GHz画像と、解像度は低いが雲の影響をほとんど受けない37GHz画像を組み合わせるとともに、画像のノイズ除去を行うことによって、冬期間連続して流氷を観測できる環境を構築した。最終年度である平成14年度の研究成果は以下のとおりである。1.研究初年度まではアメリカ雪氷データセンターからCD-ROMによって1年分をまとめた画像の配給を受けていたため、実質的な解析は1年前までのデータを用いており、リアルタイム的な解析はできなかった。今年度は同センターからインターネットを介して1日前までのデータを入手する方法を確立した準リアルタイム的な解析環境を構築した。

2.PIVにおける一般的な正方形解析マトリクスを見直し、流氷帯の回転や変形の影響を受けやすいマトリクスのコーナー部を切り落として円形に近い解析領域の切り出しを行い、PIVの追跡精度を向上させた。3.1994年に北海道大学とNKHが共同でサハリン北部から流したGPSビーコンの追跡データを入手し、同年の流氷のミリ波レーダー画像を用いたPIV追跡の結果と比較し、両者が良く一致する事を確認した。ただし、サハリンのテルペニア半島など流氷が陸地と干渉する領域では流氷体の回転や変形が強く、PIVの追跡精度が低下することが分かった。4.サハリン以北の流氷帯の動きをPIVによって詳しく調べた結果、流氷帯東側境界の動きと流氷帯内部の動きはほぼ一致しており、ロシア東海岸で強い季節風によって流氷が離岸して開水域が現れ、極寒の風で海面がただちに凍って新たな流氷が生成されることが分かった。
活性化電子集積体・欠損体の有機化学

研究組織としては、総括班のA班と、電子集積体・欠損体の活性化の方法および活性化の対象材料の相違により、研究実行班B-Dの3班より構成された。それぞれの研究班においては、種々の研究集会を利用して随時に研究成果や情報を交換・討論すると共に、年1回の全体会議により各班間の情報交流や研究全体の方向や流れについて討論や意見交換を行い、企画調査を進めた。A班(総括班):研究全体の総括、調整と重点領域研究申請への準備を進めた。B班(化学的活性化班):種々の科学的方法(イオン結合処理、共有結合カップリング処理、ルイス酸処理、結晶マトリックス取り込み、電解処理など)を用い、種々の材料の表面改質や、加工を施す事により活性化した活性化金属、活性化固体液体触媒、有機活性体(等の活性化電子集積体を創製し、固体-固体、固体-液体での界面における従来とは全く異なる特異な反応場における、有機化学反応の未踏領域の開拓を目指す。例えば、特異な手法で活性化した高密度金属電子集積体をもちいる不斉合成反応や高選択的炭素-炭素結合形成反応などを検討した。C班(物理的活性化班):多重結晶相改質、高分子固体電解質や金属との複合化による有機高分子材料の活性化や、有機分子材料へのフォトクロミック性や光・電子線活性の付与による電子集積体を設計・創製を検討した。また、外部から種々の材料に光や超音波又は、プラズマ波等の物理エネルギーを単独付与または、電気エネルギーと複合的に付与させることにより、活性化電子集積体や欠損体を創製し、これらを用いて有機化学反応において従来とは全く異なる反応活性種を生成させると共に精緻な反応制御を行い、高選択的酸化還元変換や、諸材料への特異機能付加を行い、反応や機能化の機構の解明を検討した。D班(生物的活性化班):ポルフィリンの分子修飾や水素結合による活性化、微生物細胞や金属蛋白質の電気化学的活性化、マイクロ電極システムによる生体分子の活性化、などの方法により種々の生体材料から生物的電子集積体・欠損体を分子設計・創製し、それぞれの有機化学的および生物化学的な機能と反応性についての考察を行った。
エコパイプでじぶんのいえづくり体験! ワークショップのプログラム及び教材開発の実践

研究目的本研究では,建築学科の学生のサポートにより児童が“じぶんのいえづくり"を体験できるワークショップの教材開発とプログラムの提案を行う。身近な素材である「広告」を使ったワークショップを通して学生と児童が,からだ全体をつかって想像・創造する力を育み,構想した空間を実体化できるものづくり体験の機会を与えることを目的とする。研究方法2ワークショップで使用する材料や準備物の検討,説明資料を作成し,教材を開発。ワークショップでは、広告紙で作られたエコパイプを主材料に児童が入れる大きなドームを製作する。3平成27年6月5日,本校で実施されている中学生の職業体験「トライやるウィーク」を利用し、中学生に対してプレワークショップを実施。中学2年生14名に、グループで紙パイプを使ったドームづくりを体験してもらった。4平成27年7月18日公開講座「新聞紙や広告紙で巨大ドームを作ってみよう」を実施。小学生12名、本校学生7名が参加し、児童が入れる大きさのドームを本校学生の協力の下、製作した。5広告や新聞紙を使ったものづくりについて調査するため、ワークショップ「チラシを使った行燈づくり」の教材を開発し平成27年8月29日, 30日に開催されたワークショップコレクションに参加した。参加者の保護者に対して「家庭でもものづくり」に関するアンケートを実施した。研究成果ワークショップ「新聞紙や広告紙で巨大ドームを作ってみよう」教材開発身近なもので、空間を作れるワークショップの教材を開発した。ワークショップ「チラシをつかった行燈づくり」教材開発・家庭でのものづくりに関する調査を実施家庭でも実施できるものづくりワークショップの教材を開発し、保護者に対してアンケート調査を実施した。調査より、家庭でのものづくりでは「作り方」「道具」「時間」「材料」が問題になっている事が分かった。