hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベンザインの連続発生による多環式芳香族化合物の合成

本年度は、同補助金(基盤研究C)の2年目にあたり、ベンザインの反応によって多様なインドリン誘導体及びベンゾジアゼピン類を効率的に合成する手法を開発した。また、最近、比較的単純なフェノールやフェニルボロン酸誘導体からベンザインを発生させる手掛かりを得ており、次年度以降に問題なく研究が進められることを確信している。本研究では、ポリフェノール類から見かけ上、ベンゼン環上に三重結合を複数有する超高反応性活性種ベンズマルチインを発生させ、その連続する位置選択的付加環化反応により複雑な多環式複素環骨格を構築することを目的としている。申請者は、市販のボロン酸やフェノール類を前駆体とし、NfF(ノナフルオロブタンスルホニルフルオリド)と炭酸塩又はリン酸塩を組み合わせて用いる新たなベンザイン発生法を開発し、これを連続ベンザイン発生に利用することに成功した。ポリフェノール類からベンザインを発生させるために、申請者は、芳香環上のフェノール性水酸基をNfFによって反応系中で活性化し、別途、ホウ素をジオール類にて活性化することで、ベンゼン環上に連続的に三重結合を発生させた。生じたベンザインの反応位置は、反応後に消失する活性化基や脱離基及び一段階目のベンザイン反応にて生じた骨格を活用することによって制御することができた。本法によれば、比較的複雑な多環式芳香族化合物を迅速に合成することが可能である。また、本研究の過程で、かさ高い置換基を用いるベンザイン反応の新たな位置制御法を開発し、不斉を有するらせん状分子を合成することにも成功した。更に、本反応の理論的な解析を最新の計算化学を用いて行い、本反応が配向基となる嵩高い置換基の分散力(疎水性相互作用)によって発現する極めて珍しい反応である事を証明する事ができた。申請者は、本反応を連続ベンザイン発生に組み込むことで、新たな生物活性複素環化合物を合成する有力な手法として開発することができた。平成28年度は順調に実施計画が進行したので、平成29年度も継続して新しいベンザインの発生法の開発(1及び2)と、当初の計画通り34のポリフェノールからのベンザイン発生とその応用研究を推進する。1ベンズジインを含め幾つかの新しいベンザイン発生法を開発し、前駆体はフェノール誘導体から効率よく合成できることを見出した。2単純なフェノールからベンザインを発生させる手法を開発し、多様なベンザイン反応に予期可能である事を示す。3ポリフェノールから複数の三重結合を発生させ、その位置選択的付加環化反応により多環式芳香族化合物を合成する。43にて新たに開発した手法によって、生物活性物質の超短工程全合成を行う。平成2829年度の期間、順調に実施計画が進行したので、平成30年度は最終年度として、新しいベンザインの発生法の開発(1及び2)と、3ベンザインの連続発生の応用研究を推進する。1ベンズトリインの前駆体を開発し、ベンザインの3連続発生法を開発する。2単純なフェノールやフェニルボロン酸誘導体からベンザインを発生させる手法を開発し、多様なベンザイン反応に適用可能である事を示す。31,2を含め、過去に開発したベンザイン連続発生法や複素環合成法を利用し、生物活性物質の超短工程全合成を行う。平成28年度は、基盤となるベンズジイン等価体の開発を中心に研究してきた。特に、前駆体合成を中心に検討したため、在庫の試薬で合成検討が可能で、当初購入を予定していた高価な試薬を殆ど購入しなかった。
ベクトル合成法を用いたヒト脳波の味覚応答パターン

口腔顔面領域においては三叉神経系の誘発電位がよく報告されているが、味覚関連あるいは舌の触圧覚といった一般体性感覚に対する脳波は刺激のしにくさもあっていままでのところあまり報告されていない。本研究ではまず、光音、手首への電気刺激、といった基本的な刺激で脳構造の最も基本的なメカニズムを検討し、ついで舌上への電気刺激に対してどのような脳波が誘発されるかを波形と頭皮上の部位との観点からベクトル合成方も加えて解析し,味覚識別あるいは舌上体性感覚の大脳における中枢機序を研究した。光刺激の場合250msec以内に陽性波と陰性波が主に後頭部にそれぞれ4個生起することが、また音刺激に関しては200msec以内に5個の陽性波が主に頭頂部に生起することが報告されている。また四肢の体性感覚に関しては、側頭部に左右が逆転して投射することが知られている。本実験で得られた結果もだいたい以上のような既存の知見とほぼ一致していた。音刺激にたいする誘発脳波が頭頂部から大きく記録されるのは脳内構造における聴覚中枢の位置的な関連で細胞電流が中心部を通って流れやすいことが考えられる。一方舌上の味覚や体性感覚に関する一次感覚野は大脳皮質側頭部の内側に入り込んでいると考えられている。今回の舌上への電気刺激の実験では誘発脳波は主に頭頂部から得られそのベクトル波形は左右差があまり無いことを示していた。この場合も脳の内側に関連中枢が入り込んでいることと関係があると思われる。誘発脳波における各波形のピーク部分(主に陽性波の)はそれぞれの脳内におけるシナプス接続部での活動を反映したものと考えられる。短潜時の誘発脳波のピークは比較的振幅が小さいこともこれを支持している。またこの観点からは波形ピークの順序は脳内シナプス接続の順序と対応していると思われる。舌刺激において誘発電位が不安定な結果を示したことはシナプス連絡の不確実性を示唆している。これは舌からの味覚あるいは触覚といった感覚情報はどのような運動系に接続するかあいまいな点があることを示している。初年度(平成6年度)は、主に脳波記録の為の電子システム系を構築した。前置増幅器を自作してバッテリ-駆動によるロ-ノイズな記録が可能となったが、全16チャンネル分を製作するのは大変なので、実験内容によっては既成の脳波記録アンプも使うことにした。A/Dコンバータ-は変換時間が10μsecのものを用いてプログラムを組んだが、16チャンネル分の変換には時間がかかりすぎるので、これを変更して3μsec(同時サンプリング)のものにグレードアップした。その際、プログラムの仕様が大幅に変更必要となり、自作既成両方のものを比較検討しながら使用することにした。以上のシステムを脳波に適用するには平成7年度の予算が必要となる部分もあるので、まず基本的な筋電図記録に適用してみた。結果(Jpn.J.Oral Biol.36:203-221.1994.)はおおむね予想どうりで脳波記録での使用に充分耐え得るものであろうと予測された。平成7年度は刺激系機器とシールドルームを整え、実際の脳波記録でベクトル合成法を検討してみる予定。

まずは加算合成波形とリアルタイムの波形のどちらかが刺激に対する応答を的確に反映しているかを光や音刺激で観察し、最後に実際の電気味覚及び化学味覚刺激に対するベクトル応答波形を記録検討してみる。前年度に構築した記録システムを用い本年度は実際の脳波記録を行ってみた。電位は最も基本的な前頭部、後頭部、左右側頭部、頭頂部、の計5カ所より導出された。刺激として光(フラッシュ)、音(クリック)、手首の電気刺激を行い基本的な応答様式を確認した後、舌上への電気刺激に対する脳波応答を検証した。最も安定した応答は光刺激に対する脳波で後頭部より4コの長潜時の陽性波(最大は110msec)が全被検者で観察された。左右の刺激で脳波波形に大きな差は観られなかった。左右の音刺激では主に頭頂部と左側頭部に3個程の長潜時の陽性電位が現れたが、10msec以内の短潜時の波形に関してピークはあまりハッキリ識別できなかった。手首の電気刺激では4個程の長潜時の陽性波形が誘発されたが波形はかなり複雑で個人差も大きかった。部位的には後頭部以外に広く出現した。舌背への電気刺激に対する応答は被検者により大きく異なったが、長潜時の陽性波が300msec以内に3-4個誘発された。部位的には後頭部以外に広く誘発され、その内頭頂部のものが最も大きかった。これらの波形をベクトル合成すると特徴がよりハッキリし、合成波形は片側の刺激に対しても脳の左右で誘発電位に余り差はないことを示していた。舌背刺激での頭頂部への誘発は内側に関連中枢が入り込んでいることと関係があると思われる。以上の実験において各波形のピーク部分はそれぞれの脳内におけるシナプス接続部の違いを表現していると思われるが舌上への電気刺激では、光や音刺激にくらべてシナプス連絡が非常に複雑なことを示唆している。
腸内細菌に由来する匂いは昆虫の社会を司るか？－アリを題材に－

近年、腸内細菌に由来する匂いがホスト生物の社会行動に影響を及ぼす可能性について高い関心が持たれている。昆虫においても、ケミカルコミュニケーションをベースとした社会行動に腸内細菌が関与する可能性がある。社会性昆虫であるアリではケミカルコミュニケーションによる同巣認識が社会生活の維持に不可欠である。そこで本研究ではアリを題材として、飼育実験、匂い物質の分析および腸内細菌叢の解析を通して、同巣認識と腸内細菌叢との関係解明を目指す。
ペルーを中心としたラテンアメリカ型大統領制をめぐる比較憲法史研究

ペルーの憲法史における大統領制の特徴的傾向を把握し、そこではまず、他の国家権力(司法権)との関わりにおいて、大統領制が常に国家機関の中心的地位を占めてきた点が明らかになった。そしてそうした大統領中心型の統治形態を支える社会構造が、歴史的には「共和国=公共性」としての実体をつくり出せなかったこと、さらには「共和国」を体現するはずの「共和国大統領」のありよう(大統領制)は、今日の「グローバリゼーション」との関わりから見れば、途上国一般がそうであるように、強い国際的経済社会的な文脈に規定されている点を明らかにした。【具体的内容】二度にわたる現地での資料収集によって,限定的ではあれ入手できた資料にもとづき,ペルーを中心とするラテンアメリカ型大統領制を規範一実態の枠組みで捉える研究の一部として,ペルーの刑事手続の変容とフジモリ政権下での「司法改革」を素材にして,まずは「大統領中心主義」型の憲法統治構造の現代的ありようを探る試みを行った(論文)。くわえて「比較憲法史」的見地からペルーおよびラテンアメリカ固有の憲法統治構造を析出するという本研究の課題に関わり,現在の「グローバリゼーション」という世界的現象のなかでのペルーおよびラテンアメリカ諸国という「低開発国(途上国)」における統治(国家)とそれを支える社会の実態構造の関連についての研究成果の一部を公表した(学会・研究会発表)。資料の入手状況との関わりで,今年度は「比較憲法史」のいわば縦軸(歴史・時間的側面)を基軸にしつつ,現代的事象において,ペルーおよびラテンアメリカという「低開発国」において,具体的に「どのような大統領制」が現象するのか,という点を重視した研究成果となっている。【意義,重要性等】「グローバリゼーション」という現代的事象と「統治(規範)-社会構造」との関わりについての研究は少ない現状に鑑みれば,「低開発国(途上国)」研究としての問題提起を行った点は,今日的意義および重要性を有していると考えられる。こうした作業は,今後,研究課題の具体的内容を「ラテンアメリカ型大統領制」の史的展開と位置づける本研究にとって,現代的事象からより鮮明な歴史的意味と意義を解明し,「比較憲法史的研究」としてまとめていく際の必要不可欠の作業である。【具体的内容】2008年5月には本研究課題の成果の一部を報告する機会を得たが(学会発表)、これは研究の進捗作業を確認し、その不備を明確にする上で重要な機会となった。これまで憲法制度としての大統領制をペルーの憲法史的文脈で析出し、そこで得照れる手がかりをもとにラテンアメリカ型の大統領制の特質を明らかにする作業を行なってきたものの、ペルーおよびラテンアメリカ固有の憲法統治構造を総体として把握するためには、当該大統領制が立脚する基盤となる社会構造をこそ射程に含まなければ本研究課題の目的は達成できないということである。そこには、同時に、ラテンアメリカにとっては、名称自体は新しさを含みつつも、現象としては古い「グロ-バリゼーション」の視点が必要であることが痛感された。11月に行なった現地調査においては、以上の点を踏まえた文献収集を行い、大統領制を手がかりにした社会と統治の構造的連関を、「グローバリゼーション」という対外的視点も組み込んだかたちでの試論2本を公表した(雑誌論文)。【意義、重要性等】とりわけ低開発国における国内法たる憲法に対しては、対外的なアプローチも織り込んだ研究の必要性を認識させた本研究課題への取組みは、大統領という統治制度とそれを支える社会構造としての公共空間をどのように描くのかという、今後の課題設定へと接合するものとなった。その意味で、本研究課題は今後の新たな研究課題と併せて、はじめて本格的な「ラテンアメリカ型大統領制の比較憲法史的研究」と結実するともいえる。
BDNFによる抑制性細胞を介した体性感覚野臨界期可塑性の制御メカニズム

BDNF欠損マウスにおいて、spike timing-dependent potentiation(STDP)誘導に対するBDNFによるCa調節の効果を検討するため、まず、野生型マウス体性感覚野より作製した標本を用いて、バレル皮質第4層刺激により誘発される第2/3層の細胞からパッチ電極を用いて電流固定化に細胞内記録を行った。奮性特有の発火特性であることを確認し、STDPが誘導できるかどうかを確認し、生後1週間前後から3週間までの野生型マウスに対してSTDPの出やすさを評価した。大脳皮質には様々なsensory mapが存在するが、このような機能マップは活動依存的に形成することが知られている。脳由来栄養因子(BDNF)は、体性感覚野の発達期可塑性に重要な役割が示されているが、我々はこれまでに、BDNFノックアウトマウスをもちいて、体性感覚野第4層に存在するGABA作動性抑制性細胞のサブタイプのひとつであるパルブアルブミン陽性細胞の電気生理学的性質が正常に発達しないことを示してきた。GABA抑制性細胞の機能発達に関与する分子、すなわちBDNFの下流シグナルを明らかにするため、DNAチップをもちいて遺伝子発現解析を行った。抑制性細胞のマーカーであるGAD67遺伝子部位にGFPをノックインしたマウス(GAD67-GFP)より体性感覚野を切り分け、セルソーターによりGFP陽性GABA抑制性細胞を分離し、Gene Chip解析を行った。まず、電気生理学的性質の発達に寄与する分子を明らかにするため、臨界期(P1O-15)でダイナミックに発現が変化するイオンチャネルに注目した。P4-9と比較すると、P10-15ではGluRδ2、GluRδ1、Kir5.1、Kir4.1,Kv1.1、IP3R-IIの発現が減少していたが、Trpm3、L-Ca^<2+>Rα2、GABAα2の発現は増加していた。次に、BDNF欠損マウスとGAD67-GFPマウスを交配し、BDNF欠損マウスの抑制性細胞を可視化し、同様の解析を行った。BDNF欠損マウス(P1O-15)では、同時期の野生型において発現が増加する遺伝子、数種類のconnexin、GluR6、Kv7.5、Kv4.3、Kv1.1の発現に減少傾向が見られた。このようなGeneChipの発現解析結果を確かめるため、P1O-15の野生型マウスにおいて、有意に発現が増加していたconnexin43(Cx43)をウエスタンブロッティングと免疫組織染色により確認した。免疫組織化学染色により、P14のマウス体性感覚野第4層においてCx43の発現が認められ、ウエスタンブロッティングにより、Cx43の発達に伴った発現増加が示された。脳由来神経栄養因子(BDNF)は、体性感覚野の発達期可塑性に重要な役割をはたすことが示されており、我々はこれまでに、体性感覚野第4層に存在するGABA作動性抑制性細胞のサブタイプのひとつであるパルブアルブミン陽性fast spiking細胞の電気生理学的性質にはBDNFが必要であることをBDNFノックアウトマウスをもちいて示してきた。また、4層から213層錐体細胞への興奮性シナプス結合の可塑的変化は、大脳皮質の受容野マップ可塑性に重要であると考えられているが、4-2/3層間シナプス可塑性は、スパイクタイミング依存性であり、シナプス前細胞-シナプス後細胞の順に発火するとシナプス増強(t-LTP)になるが、この順序が逆になるとシナプス抑制(t-LTD)になることが示されており、発火順序を制御するためにPV-FS細胞が重要な役割を果たしている可能性がある。さらに、4-2/3層におけるスパイクタイミング依存可塑性(STDP)とPV-FSの機能発現の時期はほぼ一致している。そこで本実験は、PV-FS細胞の発達前後でSTDPがどのように変化するかを検討した。実験は、野生型マウスから1次体性感覚野を含むスライス標本を作製し、4-213層シナプス結合におけるt-LTP及びt-LTDの誘導条件を臨界期前後で比較した。その結果、臨界期(P13以降)以前では、スパイクタイミングに関係なくシナプス前-後でもシナプス後-前の順でもLTPが誘導された。臨界期後の4-2/3層シナプス結合におけるt-LTPには、NMDA受容体を介した細胞内Ca2+上昇が必要であることが示されている。そこで、臨界期以前に観察されたt-LTPのNMDA受容体依存性を検討する目的でNMDA受容体の阻害剤D-AP5を投与すると、15例中10例においてt-LTPは阻害され、NMDA受容体に依存することがわかった。次に、Ca2+キレート剤であるBAPrAを細胞内投与することにより細胞内Ca^<2+>上昇を抑えると、13例中10例においてLTPは阻害され細胞内Ca上昇が必要であることが示唆された。

次に、CaMKHのinhibitorの投与したが、t-LTPを阻害することができず、P13以前のt-LTPはCaMKII-非依存性であることがわかった。以上より、臨界前には、GABA細胞により発火順序を制御される必要のないt-LTPが存在する可能性が示された。
多次元メディアを媒介にした合意努力に基づく学習支援システム

学習者が,学習支援システムの助けを借りて,新しい概念や知識を問題解決能力として手続き化するためには,既得の概念手続きや知識手続きを含んだ構造化を達成する必要があり,理想的には、学習者と教師と協力者からなるグループが,システムを媒介としたコミュニケーションによって,社会的に合意された構造と,学習者の持つ構造の間の合意を図るためのネゴシエーションを行う必要がある.この際,当該の問題分野の支援においてシステムが内部で用いる記号体系が,当該問題分野の概念を獲得していない学習者において、学習者自身がもつ現実世界との相互作用における差異の体系と対応しなければならないが,この対応は,有縁的表現手段と恣意的記号表現手段を含むマルチメディアの有機的組合せを利用したコミュニケーション媒体としての多次元メディア表現を通じた学習者とシステムとの間での対話によってのみ,達せられる.さて,われわれは,このような学習支援システムのあるべき形として,学習者自らが問題を記述し,問題解決のための試行錯誤を伴う作業を行うことができる反応的な作業場を提供し,多次元メディア表現によるネゴシエーションの手段と,方略を含む汎化知識によって,この作業を支援することにより,知識の使い方を獲得させるという機能を前提として,学習支援システムの多様な支援方法を、試作による比較評価に基づいて進化させて行くための開発環境CAFEKS(Computer-Assisted Free Exploration of Knowledge Structures)を開発してきたが、今回、発想の転換によって,支援方法を容易に記述し,試作による試行錯誤を行うことができる自然な構成が見いだされ,開発環境としての試作がほぼ完了したので,これを報告する.また,間接的な問題解決支援の仕組みとして,例題や既決問題,そのほかの教材をメディア表現したデータベースを検索して,比較対照というネゴシエーションによる差異の認識という学習にとって本質的な活動を支援する仕組みShareMediaを開発してきたが,試作としては、完成の域に達した.当面の問題と、あるいは検索された教材と比較する価値のある教材を検索するために,教材にインデックスをつけるのであるが,水準と分野区分ごとに教材を共有するグループが、プリミティブな意味フレームレパートリを合意し,その組み合わせでインデックスをつけ,グループでそれを検索に利用するもので,これについても報告する.学習者が,学習支援システムの助けを借りて,新しい概念や知識を問題解決能力として手続き化するためには,既得の概念手続きや知識手続きを含んだ構造化を達成する必要があり,理想的には、学習者と教師と協力者からなるグループが,システムを媒介としたコミュニケーションによって,社会的に合意された構造と,学習者の持つ構造の間の合意を図るためのネゴシエーションを行う必要がある.この際,当該の問題分野の支援においてシステムが内部で用いる記号体系が,当該問題分野の概念を獲得していない学習者において、学習者自身がもつ現実世界との相互作用における差異の体系と対応しなければならないが,この対応は,有縁的表現手段と恣意的記号表現手段を含むマルチメディアの有機的組合せを利用したコミュニケーション媒体としての多次元メディア表現を通じた学習者とシステムとの間での対話によってのみ,達せられる.さて,われわれは,このような学習支援システムのあるべき形として,学習者自らが問題を記述し,問題解決のための試行錯誤を伴う作業を行うことができる反応的な作業場を提供し,多次元メディア表現によるネゴシエーションの手段と,方略を含む汎化知識によって,この作業を支援することにより,知識の使い方を獲得させるという機能を前提として,学習支援システムの多様な支援方法を、試作による比較評価に基づいて進化させて行くための開発環境CAFEKS(Computer-Assisted Free Exploration of Knowledge Structures)を開発してきたが、今回、発想の転換によって,支援方法を容易に記述し,試作による試行錯誤を行うことができる自然な構成が見いだされ,開発環境としての試作がほぼ完了したので,これを報告する.また,間接的な問題解決支援の仕組みとして,例題や既決問題,そのほかの教材をメディア表現したデータベースを検索して,比較対照というネゴシエーションによる差異の認識という学習にとって本質的な活動を支援する仕組みShareMediaを開発してきたが,試作としては、完成の域に達した.当面の問題と、あるいは検索された教材と比較する価値のある教材を検索するために,教材にインデックスをつけるのであるが,水準と分野区分ごとに教材を共有するグループが、プリミティブな意味フレームレパートリを合意し,その組み合わせでインデックスをつけ,グループでそれを検索に利用するもので,これについても報告する.本年度においては,多次元のメディアチャネルを媒介にした対話により,学習者の意図と,システムが作り出せるオプションとの間に最大限の合意を見出すことができるような汎用な仕組みとして、カスタム化が容易なオブジェクト指向による構想(1)(2)が得られ,(1)につていは,基本的な部分の試作を行なうことができた.(1)メディア表現の型を組合せて問題と解決過程を記述させ,理解と吟味の為にそれを操作させるとき,その意味について合意をとる為に,汎用性が高くて有用な上位意味フレームとメディア表現型の間に緊密な連結を付けておく.これにより,上位のフレームの具体化と組合せで作られる下位フレームとその具体的表現については,これら上位のフレームの連絡を継承することで対応をつけることができる.

(2)学習者の解決過程における意図について合意をとる為に,メニューに基づいて,随時,学習者に階層的に解決計画を入力させ,その計画の各ステップに対して,結果を入力させる.システムは,自らのもつ方略のオプションを接続して解決を実行しつつ,学習者の計画および結果との照合をとり,必要に応じて問い合せる.一方,平成8年度において,(2)の対話に関する研究を「オズの魔法使い」の手法によって行なうために,ワークステーションを購入し,学習者と魔法使いのワークステーションを接続して,両者におかれるオブジェクトの間で高速な連絡をとるための基本的機構を開発した.本年度においては、実際上2つの課題があった。一つは、学習者に問題解決のための作業場を与え、作業を通して学習を支援するシステムCAFEKSにおいて、分野独立なワークベンチを、従来の手続き駆動から、イベント駆動にして、学習者が、複数の方略や問題を比較しながら、如何様な順序でも解き進めることができるようにし、学習者とシステムが対等に問題解決作業を行ないながら、互いに合意をとる仕組みの基本部分を完成させること、もう一つは、教師によるカスタム化と、学習者による表現の自由を広げるために、上位における知識ベースと多次元メディア表現型との連絡を下位クラスが継承する仕組みを完成させることであった。前者については、抵抗回路の問題と、方程式の解法を分野依存の例題として、学習者が、自分の解決過程の記述をシステムの提供する解決過程の展開のオプションに関係づけ、そのずれと、方略の善し悪しついて、システムのガイダンスを受ける仕組みがほぼ完成した。後者については、まず、3次元操作環境において、認知的に把握の容易な3次元カ-ソルを、3軸方向に絞られた垂体状の光線をだす表現方法によって実現し、電流によって作られた磁場のカ-ソル位置での大きさと方向をアニメーションで表現することができた。音場を組み合わせることについても検討を進めている。また、特定の方程式で記述される運動とその図表現を、一般に運動とその図表現という上位の関係を継承して、実現する方法を試みた。なお、UNIXコマンドを例として、初期状態からゴール状態に至らしめることのできる操作の時間順序例を探索する方法として、閉世界における矛盾検査を利用した効率の良い方式を見い出した。これは、時間的な状態変化に着目する設計、操作、説明など、さまざまなタイプの問題に対する問題解決手順の生成に役立つ。対話進行の認知的研究は、今後の課題とした。
複合材料を用いた高出力CO_2レーザーによるAl表面の合金化技術

基板材料と高い結合力をもち、硬い合金化層を形成するためにレーザ光の吸収による温度上昇、溶融、合金化反応、凝固過程のレーザによる合金化のメカニズムを重視した研究を行った。具体的には合金化添加材料としてCO_2レーザ光の吸収率が高く、Al基板材料と反応性が高く、かつ、熱伝導率の良いTiO_2にNiを重量比50%コーティングした複合粉末を開発した。粉末をAl基板表面に厚さ約0.2mm塗布して、レーザ出力2.4kW、ビームの操作速度1m/minの条件で合金化層を形成した。その結果、厚さは最大0.7mm、表面粗さは約0.065mmのポロシティやクラックのない厚さ、組成、組織の均一な合金化層の形成に成功した。この合金化層の微小硬さは約500であり、すべり摩耗試験では高負荷荷重条件下では焼入れした炭素鋼より耐摩耗性が高いことが明らかとなった。合金化層はAlがマトリックスとなってAl_3Ni、Al_3Ti等の金属間化合物が晶出した組織であり、一度溶融したAlの中にはAl_2O_3分子が分散しているものと考えられる。これらの金属間化合物が形成されるときに発生する反応熱によってAlの溶融時間が長くなり、結果的に溶融金属中の粒子拡散を促進して、合金化層に均質化に効果があることを明らかにした。レーザ光の吸収特性と基板材料との反応性から適当な金属、セラミックスの組合わせを選択することでレーザによる合金化が実用化できる見通しを得た。現在設置しているCW発振、出力3kWのCO_2レーザを用いて合金層形成実験を行った。平均粒径16.6μmのTiO_2にNiをコーティングした複合粉末を製造し、Al基板表面に一定厚さで塗布、乾燥した後にレーザ光を各種パワー密度、エネルギ密度で線状に照射・走査し、帯状の合金層形成実験を行った。形成した層の表面あらさの測定、長手方向の断面(縦断面)とそれに直角方向の断面(横断面)から、合金層層厚さ、微小硬さ測定を行って、Ni添加の効果を検討した。その結果、TiO2やNi粉末をそれぞれ単独で塗布して合金層を形成した場合に比較して、(1)表面あらさが減少し、(2)合金層厚さが一様になり、(3)合金層の組織が一様、(4)構成元素の分布が均質になる効果が明らかとなった。示差熱分析により金属間化合物の反応過程を検討した。マイクロX線回折や電子顕微鏡による組織分析、EDAXによる組成分析を継続している。1.合金層形成の研究Niの添加量の効果、塗布膜厚さなどが金属間化学反応と合金層形成に及ぼす効果を検討した。その結果、レーザ出力2kW、ビーム走査速度1m/min、粉末塗布層厚さ0.2mnの条件で厚さ約0.4mmの一様な合金層を形成できた。熱伝導を絶縁したAlブロックを用いて合金層形成時の温度上昇と温度分布を測定した。合金層は基材内部の温度が上昇するまでの短時間で形成されている。合金層の縦断面と横断面の組織はデンドライとであり、A13Ti、Ti3Al、Al3Niなどの金属間化合物が生成されており、マイクロビッカース硬度で200400程度であった。織、組成分布、微小硬さ硬さ分布などの測定、分析を行う。2.合金層物性の研究形成層形成時の温度・温度変化と断面性状から固液界面における金属間反応過程、溶融プールの局所的マラゴンニ対流、Al-Ni間の反応時の発熱が均質な合金層形成に効果的であると考えられる。
発明者・研究者レベルのデータを用いた研究生産性の決定要因に関する研究

本研究では、特許の書誌情報を用いて3つの分析を実施した。第一に、発明報奨制度の導入・改訂が企業の研究生産性に与える影響を分析した。第二に、発明者レベルの発明履歴データを用いることにより、企業内研究者の学歴と発明生産性の違いを見ることで、課程博士教育の効果について検証した。第三に、燃料電池分野における企業間・産学官の共同研究の実施状況および成果の権利配分の状況について分析した。企業所属研究者に対する成果に応じた金銭的報酬が日米欧でどのように用いられているのかや、彼らの内発的動機を通じて、彼らの研究の方向性や研究成果にいかなる影響を与えているのかを実証的に研究している。本年度中はこの分野で先行研究のサーベイやデータ構築、若干の分析を行った。現段階では、先行研究及び発明者サーベイの調査結果の両方で、発明活動においては内発的動機が重要なモチベーションとなっていること、そして、そのような内発的動機が優れた発明を生む原動力となっている可能性を示す結果を得ている。一方で、現在までの実証研究では、発明者に対する成果に応じて金銭的報酬も、支払い対象となる成果を増加させていることを示唆する結果も得た。ただし、後者の結果は「対象となる成果」が増加することのみを意味しており、内発的動機のクラウド・アウト効果やマルチタスキングの問題が起きている可能性は否定できない。実際、追加で進めている内発的動機と金銭的報酬の関係の分析では、成果自体にはマイナスの影響を及ぼさない一方で、研究の方向性をサイエンスベースの基礎的な研究からより実現可能性が高い研究のゆがめる可能性を示唆する結果を得ている。企業内研究者のライフサイクルでの発明生産性の決定要因に関する研究を進めた。以前から進めている研究から、企業内研究者においては、課程博士出身者の生産性が総じて高く、論文博士取得者、修士号取得者、学士号取得者の順に生産性が低いという傾向が明らかとなっている。その上で、論文博士号取得者はもともと修士・学士号取得後に民間企業に就職し、その後に改めて博士論文を提出しているケースが多いと思われるが、論文博士号論文取得前後で発明生産性に顕著な差は見られないという研究結果を得た。この結果は、博士号取得を持って処遇や配置転換等に非連続的な転換が行われるというわけではなく、むしろ取得以前から能力に基づいて評価されていることを示唆していると言える。学歴と発明継続期間の関係について分析した結果、論文博士号取得者、課程博士出身者、修士号取得者、学士号取得者の順に発明継続期間が長い傾向を持つことが示唆された。このことは、就職後に論文博士号を取得することが、その後の研究キャリアパスに何らかの影響を及ぼしていることがわかる一方、高学歴取得による発明開始期間の遅れを、発明期間の延長によって補っている面があることも明らかとなった。特許データの名寄せ作業については、以前に作成した上場企業に関する名寄せデータを2010年末のデータにアップデートする作業を行った。また、その過程で、合併や社名変更等に伴う企業名の変遷毎に固有の番号を付与し、その取り扱いを明示的に行えるように仕様を変更し、名寄せデータの利便性の向上に努めた。本データベースはインターネット上で公開している。先行研究では、出願人情報から特許毎に産学連携の実態を把握し、その効果を分析しているケースが多い。しかし、日本の産学連携では、古くから大学の研究者は発明者としてのみに記載され、特許の出願人にはならない可能性が多く見られることが指摘されている。実際に金間他(2008)は東北大学等の事例を用いて、そのようなケースが多数見られることを示している。したがって、上記先行研究は、産学連携の範囲を過小に評価している可能性がある。そこで本研究では、燃料電池分野に焦点を絞り、特許書誌情報に記載されている発明者情報を用いて発明者の所属先を明らかにすることにより、中小企業での単独/共同発明特許の質的側面を分析することで同分野での企業間・産学連携の有効性を議論するとともに、共同発明の権利関係の解析を通じて、最適な権利配分が行われているのかどうかを検討した。分析結果では、まず研究成果との関連において、大企業単独特許と比較して、1中小企業単独発明特許は同程度の被引用件数を有しているが、2中小企業の産学連携の成果は統計的に有意に被引用件数が少ないという結果を得た。それ以外に、3大企業同士の共同研究の成果も被引用件数が有意に少ないこと、4産学連携での成果は全般的にIPC分類数が多く、技術範囲の広いユニークな発明が生み出される傾向が強いことを示す結果を得た。権利配分の分析では、5大企業と中小企業の共同研究において、権利が共有されずに大企業側単独で出願・権利化されるケースが多いこと、6産学連携では企業規模に関係なく企業側単独で権利化される傾向があることを示す結果を得た。産業組織論現在のところ論文2件掲載済み、1本が投稿中、2本分析・執筆中でありこれらも今年度中には投稿可能と思われる。これら論文によって当初予定していた研究計画通りに進んでいると言える。

研究者のライフサイクル生産性の研究が順調に進み、無事ディスカッションペーパーにまとめることができている。また、発明者の名寄せ作業の前提となる出願人の名寄せをほぼ終了させることができた。今後は、分析・執筆中の論文である内発的動機付けと金銭的報酬の関係に関する分析、及び研究者の研究費の受領と生産性の研究を仕上げ、査読付き雑誌に投稿する予定である。出願人の名寄せデータベースを基にして、発明者の名寄せ作業を段階的に行っていく。前回までは、単一企業に所属した発明者のみを使って分析していたが、企業間の異動を含めた分析を行えるように、発明者の異動を考慮した名寄せ作業を行っていく予定である。その上で、発明者の異動や報奨制度等がどのように研究者の行動に影響を与えているのかを明らかにしていく予定である。海外出張費用が予想よりも安価であったために生じた。本差額と次年度の助成金を合わせて共著者との打ち合わせのための旅費、論文執筆後のネイティブチェック及び投稿費用に使用する予定である。企業の財務データベースが想定していたよりも安価で購入可能であったことが、繰越が生じた主な要因である。次年度の研究費の使用計画として、来年度以降の分析のために財務データのアカウントの延長、台湾等で開催される国際学会や国内学会での研究成果の発表のための旅費、研究関連の書籍購入等を予定である。
アフリカ農村における技術の内部化プロセスの解明と循環型資源利用モデルの構築

本年度は、林業振興を本格化するのに先立って、木材サプライチェーンの実態について調査した。ここで対象としたのはセンダン科の外来樹木CedrelaodorataとToona ciliataの2種である。これらの樹種はドイツ植民地期にタンザニアに持ち込まれたのち、キリスト教の宣教師が教会建設にあたって各地に植林していったが、当時は天然林がまだ豊富にあったため木材用の植林は地域に浸透しなかった。調査村では数世帯がT. ciliataを植えていたので、その樹木を使って、育林・伐採・製材・運搬・加工・家具製作・販売までの工程を実践し、そこに潜む課題を明らかにしていった。調べてみると、T. ciliataは乾いた環境煮も適し、木材は強度とシロアリ耐性を有し、軽軟で加工しやすいことから家具材や建材に向いていることがわかってきた。生産量が少ないため市場では知名度が低いが、材木商は都市部では家具用のハードウッドが慢性的に不足していて、センダン科木材の潜在的な需要に気づいていた。木材の供給量を増やすためには、植林に対する農家のモチベーションを高める必要がある。2018年度に実践した試行は、木材を町で売ることによる大幅な増収を示し、それが林業へのインセンティブを高めた。また、木挽き製材に多くの時間と経費がかかっていることもわかった。その他、安定的な木材生産には、植林地の確保、家畜食害の防御、強すぎる市場からの保護が課題になる。アクションリサーチのあと、調査村でセミナーを開催し、その成果を全村民で共有するとともに、林業への取り組みについて協議した。調査に参加した住民グループは、C. odorataとT. ciliataの苗を合計2,000株用意し、公用地をもつ村政府、小学校、診療所に配布し、残りを村人に販売していた。当初は、a)農業の集約化、b)自然エネルギーの活用、c)林産資源の利用という枠組みのなかで生業を多様化し、生業間の連繋を高めることで農村の経済基盤を整え、それらの生業を統合して環境の持続的な利用と保全を実現する循環型資源利用モデルを構築しようと考えていた。ところが、2016年に調査村で牛肺疫が流行して多くのウシが病死し、翌2017年にはアフリカ豚コレラがタンザニア中・南部地域を襲って養豚は壊滅状態に陥った。さらに2018年は当該地域で牛炭疽が発生し、ウシだけでなく人にも多くの犠牲が出て、アフリカにおける潜在的な感染症のリスクを改めて思い知らされた。こうした惨劇を目の当たりにして、生業間の連携を高めるという本モデルの基本方針は変更を余儀なくされた。これまでの家畜の飼育・管理方法を早急に見直す必要に迫られるともに、畜力への強い依存から脱却して、小さい畑の生産性を高める農業の集約化や多角化をより積極的にモデルに組み込むことにした。その結果、経済基盤としての林業を根付かせるという目標がより明確になった。植林するT. ciliata樹木から木材を切り出したあと、端材は畜舎などの建材として、葉はヤギとウシの飼料として、細い枝は挿し木用の種茎、太い枝は燃料として多用途に活用することができる。一方、籾殻用に開発したコンロは、インゲンマメの莢など、他の作物残渣の燃焼にも応用できることがわかった。家畜の舎飼いを徹底し、家畜糞尿と灰などを畑に施用することも農業集約化への一助になるだろう。生業構造の中軸に林業をおき、そこから放射状に他の生業を配置するという循環型資源利用モデルの骨組みができあがりつつある。2019年度は、循環型資源利用モデルの中枢を担う林業を地域にしっかりと根づかせるために、センダン科の樹木C. odorataとT. ciliataの生産基盤を整えていく。この2つの樹木は、種子が劣化しやすく発芽率がすぐに低下してしまうが、切り株や根からは新梢が旺盛に萌芽し、南米では枝や再生枝を挿し木して増殖するのが一般的だという。こうした栄養繁殖をうまく使えば苗の生育を早めて家畜の食害を減らすことができるだろう。枝打ちや剪定によって幹を太くまっすぐに育て、また樹冠投影面積を小さく仕立てることでて作物との混作も可能になる。この地域におけるセンダン科樹木の栽培方法を確立することで、植林経験のない農家も林業に参入しやすくなるであろう。2018年度に実施したアクションリサーチで、樹木の伐採から木工家具の販売までの工程のなかでもっとも時間と経費を要したのが製材作業であることがわかった。無電化村では木挽き製材されるが、これが重労働なのである。本年度は、製材の動力化と丸太の運搬方法を確立して、大量出荷を可能にする体制を整えていく。さらに、保有する土地の多寡に関係なく誰でも林業に参加することで、地域全体で家畜や野火を監視し林を保全することができると考えている。広域調査で、T. ciliataの木材出荷したことのあるという地域を訪ねた。そこも独立前後にキリスト教の宣教師によってこの外来樹が持ち込まれた地域で、かつては立木が散在していた。ところが2010年代に、都市の材木商がやってきて成木をすべて買い取って伐採してしまったため、今ではほぼ完全に姿を消してしまった。経済成長を続けるタンザニアでは、地方都市の近郊に住宅地が広がり、家具材の需要が急速に高まっていて、市場の強すぎる要求から樹木を守る方策を検討することも、持続的な経済基盤を維持するためには重要である。

本研究の目的は、深刻な環境劣化に直面しているタンザニアの農村において、自然資源の新たな活用方法を見出し、地域住民の生存基盤(食や経済)に繋がる新たな循環型資源利用モデルを構築することにある。研究の対象とした地域は、土地が痩せている上に気候が不安定で、安定した現金収入源もない、国内でも最も貧しい地域の1つである。この農村では無秩序な林産資源の販売や農地の拡大が横行し、生態系は著しく荒廃して乾季には水源も干上がるようになっていた。そこで、平成24年頃から彼らの強いニーズでもあった電気を河川の水力でつくりだし、河川水位の季節変動を可視化しながら水源涵養の重要性を説いていった。26年頃には天候不順に左右されにくい商業林を経済基盤に据えることの意義がようやく理解されはじめ、保全と利用を目的とした植林事業がスタートした。ところが、当該村では家畜を村内に放し飼いする習慣があったため、植林した苗はことごとく柵を破って食べられてしまった。そこで全村民会議を開き、放牧エリアの設置と牧夫による徹底した監視など、放牧システムを抜本的に改変していった。これによって、それまで栽培できなかったキャッサバ、食用バナナ、タロなど、多年生デンプン作物も栽培できるようになり、主食であるトウモロコシの不作を補えるようになった。また、産業革命以前に開発された『水撃ポンプ』という簡単な機械を模作し、川から村の中心にまで揚水することにも成功した。これは、植林用の育苗所への灌漑を意図していたが、近年盛んになってきた乾季の野菜栽培にも利用するようになっていった。活動の相互の関係性をつねに意識しながら諸活動を並行して実施することで、生態環境ー水ー食料ー経済というリンクが住民に強く印象づけられていった。活動はおおむね順調に進んでいる。活動を進める上でいくつかの弊害はあるが、それらは、研究上はむしろ非常に重要な課題でもある。1つは、住民の自然観との協調であり、もう1つは平等性である。自然環境に関わる場合、必ずと言ってよいほど地域の慣習と抵触するので、時間をかけて住民と協議を続けていかなければならない。たとえば、水撃ポンプで河川水を村の中心にまで揚水する際、河岸を少しだけセメントで加工し取水しやすくした。その工事をした日の夜、乾季であるにもかかわらず大雨が降り、翌朝には村人が工事現場の近くで巨大なニシキヘビを発見して大騒ぎになった。現地の人びとにとってニシキヘビはチーフの祖霊の化身であり、それは雨や河川水など水全般を司っていて、雨乞いの対象となっている。ニシキヘビの出現は悪いことの予兆のように思われたのである。当然、工事は中止し、祖霊の怒りを鎮める儀式に1週間を要したが、そのときの議論をとおして彼らの世界観を深く知ることができた。もう1つは平等性の問題である。この事業は、事前に組織された住民グループが主導する形で実施されたが、アフリカ農村での実践的な活動で注意しなければならないのは、一部のグループ(住民)に富が集中して平等性が損なわれることである。試験的に実施した水撃ポンプは、揚水には成功したものの水量が少ないために使用制限をかけていた。ところがある日、揚水用のパイプが何者かによって山刀で切断されるという事件が起こった。一部の者だけが川の水を独占することへの不満がその原因であろうと想像するが、産物を住民に広く還元しながら根気よく修理をくり消していくしかないのか、今後の推移を見守らなければならない。
変動二軸曲げを受ける鉄筋コンクリート柱の耐震性能向上に関する研究

本研究では,「横拘束筋間隔」,「軸方向鉄筋とコンクリート間の付着の有無(ボンド型・アンボンド型)」,「載荷経路」および「材料特性」を要因とした鉄筋コンクリート(RC)柱の二方向繰り返し載荷実験を実施し,軸方向鉄筋とコンクリート間の付着の有無が軸方向鉄筋の座屈・破断性状および内部コンクリートの破壊進展に与える影響について検証した.この結果,1)アンボンド型鋼繊維補強コンクリート(SFRC)柱とすることにより,軸方向鉄筋の破断が少なくなる,2)軸方向鉄筋に伸び率の高いSUS304鉄筋を使用したアンボンド型SFRC柱は横拘束筋間隔に関係なく高い耐力を大変位領域まで発揮する,など多くの知見を得た.平成25年度の課題は,【コンクリートの材料的特性および軸方向鉄筋の構造的特性を考慮した鉄筋コンクリート(RC)柱の耐震性能向上に関する検討】である.詳細な研究内容および実績は以下のようである.1.材料的・構造的な補強を施したRC柱の変動二軸曲げ載荷実験「鋼繊維コンクリート」,「中間補強筋」または「軸方向鉄筋の構造的な補強」などを施したRC柱の耐震性能の向上を検証するために,中部大学所有の実験設備を利用して,一定軸力下で変動二軸曲げを受けるRC柱の載荷実験を行った.ここでは,「載荷経路」および「横拘束筋間隔」を水準とした.実験には,断面200×200 mm,柱有効高さ1000 mm,せん断スパン比5を有するRC柱を用いた.RC柱は曲げ破壊先行型となるように,軸方向鉄筋にはD10(SD295A)を8本,横拘束筋にはD6(SD295A)を柱基部からおよそ3D区間(D:柱幅)まで間隔s = 65, 90, 105および120 mm(4水準)でそれぞれ配筋した.これに加え,構造的な補強として,柱基部塑性ヒンジ化領域の軸方向鉄筋の座屈・破断が生じないような構造的な工夫(例えば,中間補強筋の配筋または軸方向鉄筋に対する補強など)を施すことにより,RC柱を作製した.さらに材料的な補強として,設計基準圧縮強度60 MPaおよび40 MPaを有する鋼繊維コンクリートを用いたRC柱を作製した.2.RC柱の変動二軸曲げ解析変動二軸曲げを受けるRC柱の有限要素解析(軸方向鉄筋の座屈を考慮しない解析)を実施した.上記1.の載荷実験結果と「座屈を考慮しない解析結果」とをポストピーク大変位領域にて比較・検討することにより,耐震性能向上の有無を確認した.実験結果とファイバー解析結果(座屈の考慮も含む)とを比較し,耐震性能向上の効果を評価した.本評価については,引き続き平成26年度に検討する予定である.平成26年度の課題は,【異なるコンクリート・軸方向鉄筋の材料特性および軸方向鉄筋の構造的特性を考慮した鉄筋コンクリート(RC)柱の耐震性能の向上に関する検討】である.詳細な研究内容および実績は以下のようである.1.材料的・構造的な補強を施したアンボンド型鋼繊維補強コンクリート(SFRC)柱の変動二軸曲げ実験材料特性の異なる「鋼繊維コンクリート」および「軸方向鉄筋」を用いて「軸方向鉄筋」に構造的な破断防止策を施したアンボンド型SFRC柱の耐震性能の向上を検証するために,一定軸力下で変動二軸曲げを受けるRC柱の載荷実験を行った.ここでは,「載荷経路」および「横拘束筋間隔」を水準とした.実験には,断面200×200 mm,柱有効高さ1000 mm,せん断スパン比5を有するRC柱を用いた.RC柱は曲げ破壊先行型となるように,軸方向筋にはD10(SD345またはSUS304)を8本,横拘束筋にはD6(SD345)を柱基部からおよそ3D区間(D:柱幅)まで間隔s = 65, 90, 105および120 mm(4水準)でそれぞれ配筋した.これに加え,構造的な補強として,柱基部塑性ヒンジ化領域の軸方向筋の座屈・破断が生じないような構造的な工夫(例えば,軸方向鉄筋とコンクリートとの間の付着を切る工夫)を施すことにより,さらに材料的な補強として,設計基準圧縮強度50 MPa70 MPaを有する靱性率の異なる鋼繊維コンクリートを用いたアンボンド型SFRC柱を作製した.2.繰り返し曲げを受けるRC柱の座屈解析モデルの構築軸方向鉄筋の座屈ならびにコンクリートの繰り返し劣化を考慮することにより,繰り返し曲げを受けるRC柱の有限要素解析を実施した.ポストピーク大変位領域にて,実験結果と比較・検討することにより,RC柱の耐震性能を評価するための有限要素解析モデルの構築を目指した.本研究(3年間)では,これまでの研究成果も踏まえながら,地震などによる多方向からの繰り返し力,例えば,変動二軸曲げを受ける鉄筋コンクリート柱(RC柱)のポストピーク大変位領域にまで及ぶ耐震性能の向上(または,高性能化)について実験的ならびに解析的な観点から検討することを目的とした.主に,以下の課題について研究した.(1)「載荷経路」,「コンクリートおよび軸方向鉄筋の材料特性」,「横拘束筋間隔」,「中間補強筋形状」,「軸方向鉄筋の構造特性」など各種要因の違いが,変動二軸曲げを受けるRC柱のポストピーク大変位領域までの耐荷特性ならびに耐震性能に及ぼす影響に関する研究(2)上記(1)の実験的ならびに解析的な研究結果に基づいて,地震などによる多方向からの繰り返し力を受けるRC柱の高性能化を図るための「軸方向鉄筋の座屈・破断を効率良く抑制する合理的な補強法」に関する研究

最終年度(平成27年度)の課題は,【変動二軸曲げを受ける鉄筋コンクリート(RC)柱の耐震性能向上の評価】である.平成25年度平成26年度までの研究成果を基に,材料的および構造的な観点より,RC柱にとって最適と考えられる補強法を考案した.続いて,これら補強法を施したRC柱の変動二軸曲げの追加実験を実施し,これまでのRC柱の変動二軸曲げ実験結果と比較し,耐震性能の向上に関して再評価を行った.また,解析的な観点からも,平成26年度までの研究成果を基に,塑性ヒンジ部分でのコンクリートの劣化および軸方向鉄筋の座屈を再現可能な構成モデルを提案し,変動曲げを受けるRC柱の数値解析シミュレーション,特に,有限要素解析の実施を通して,コンクリートの劣化および軸方向鉄筋の座屈がポストピーク領域での耐荷特性に与える影響について実験結果と比較・検討した.本研究では,「横拘束筋間隔」,「軸方向鉄筋とコンクリート間の付着の有無(ボンド型・アンボンド型)」,「載荷経路」および「材料特性」を要因とした鉄筋コンクリート(RC)柱の二方向繰り返し載荷実験を実施し,軸方向鉄筋とコンクリート間の付着の有無が軸方向鉄筋の座屈・破断性状および内部コンクリートの破壊進展に与える影響について検証した.この結果,1)アンボンド型鋼繊維補強コンクリート(SFRC)柱とすることにより,軸方向鉄筋の破断が少なくなる,2)軸方向鉄筋に伸び率の高いSUS304鉄筋を使用したアンボンド型SFRC柱は横拘束筋間隔に関係なく高い耐力を大変位領域まで発揮する,など多くの知見を得た.平成26年度に実施した実験的および解析的研究に関する達成度は以下のようである.1.実験的研究:構造的ならびに材料的な観点から,(1)材料特性の異なる鋼繊維コンクリートならびに軸方向鉄筋を配置し,また(2)軸方向鉄筋と鋼繊維コンクリートとの間の付着を切ったアンボンド型鋼繊維補強コンクリート(SFRC)柱の耐震補強効果を検討するための実験を実施した.平成26年度の実験を実施するにあたって,ひずみを分散させるための構造的観点からの準備と高強度な軸方向鉄筋ならびに高強度な鋼繊維コンクリートを使用した材料的観点からの準備を進めた.前年度と同様,平成26年度も,二方向繰り返し載荷(斜め載荷および矩形載荷)下で,上記の耐震補強を施した計16体のRC柱に対して大変位域に至るまでの変形挙動を実験的に考察し,耐震性能の検討を行った.この結果,(1)軸方向鉄筋の座屈防止に対しては,鋼繊維コンクリートの使用が効果を発揮する,(2)軸方向鉄筋の破断防止に対しては,軸方向鉄筋と鋼繊維補強コンクリートとの間の付着を切った構造的な工夫(アンボンド化)が重要であるとの有意義な知見を得るに至った.よって,実験的研究としては満足のゆく達成度となった.2.解析的研究:有限要素解析プログラムFEAPなどによるファイバー解析結果と実験結果とを比較し,軸方向鉄筋の座屈抑制および破断防止効果について検討した.軸方向鉄筋の座屈およびコンクリートの繰り返し劣化を考慮することができる有限要素ファイバー解析モデルを構築した.引き続き,解析的研究は平成27年度も実施する予定である.よって,解析的研究としてもおおむね満足のゆく達成度となった.土木工学研究の最終年度(平成27年度)では, 3年間を通した研究課題【変動二軸曲げを受ける鉄筋コンクリート(RC)柱の耐震性能向上】のまとめを,以下の内容に対して行う.
フグ毒テトロドトキシンおよび類縁体の全合成研究

o-キノンモノアセタールの分子内Diels-Alder反応で構築したビシクロ[2.2.2]骨格の立体的特性を利用し、テトロドトキシンの中心骨格である多置換シクロヘキサンを、その立体化学を制御し合成することに成功した。これまでの研究成果を引き継ぎ、テトロドトキシンの全合成法の確立を目指した。まずこれまでの検討で明らかになった問題点、即ち簡便な基質の不斉合成法の検討を行った。これまでの合成研究では、イソバニリンを原料として用いた大量合成可能な合成経路が確立されているが、ビシクロ[2.2.2]骨格の構築までに16工程を要していた。また途中不斉ジヒドロキシル化を用いた不斉合成の研究も行っていたが、不斉収率が高々70%eeにとどまっている。これらの問題を抜本的に解決可能な方法として、不飽和ラクトンと3-メトキシフランのDiels-Alder反応を用いた合成法を発案した。不飽和ラクトンは、光学活性体の入手が容易なエピクロロヒドリンを原料とし、短工程での合成が可能であった。しかしながら3-メトキシフランは比較的単純な構造を有しているにもかかわらず、これまで効率的な合成法は報告されていなかった。そこでシロキシジエンの酸化反応を鍵反応とした方法を含め、各種検討を行ったが、3-メトキシフランを得るにはいたらなかった。そこで別法の検討を行った。その結果、芳香環上に適切な置換基をゆうしたスチレンの不斉ジヒドロキシ化反応および金属交換を足がかりとするラクトン合成を用いた方法、およびリパーゼによる光学分割を含む方法の2種類の方法を見出すに至った。大量合成を考えたとき、後者の方が効率的であり、来年度以降は、本方法を用いて合成研究を継続する。申請者はこれまで、現在までにテトロドトキシン基本炭素骨格に必要な官能基を備えたシクロヘキサン化合物を得ることに成功している。本合成経路では、分子内Diels-Alder反応を用いて必要な炭素原子をすべて有するビシクロ[2.2.2]骨格を構築した後、その骨格の立体的特性を利用して各官能基の立体化学を制御することが可能である。また別の検討により、環状エノールエーテル部位を酸化的に解裂しカルボン酸とした後、転位反応を経てアミノ基が導入可能であることを確認している。しかしながら、原料のイソバニリンからビシクロ[2.2.2]骨格までの変換に多段階を要すること、不斉合成において満足のいく不斉収率を得ることができていないなど、解決すべき問題も明らかになった。昨年度の研究にて原料の不斉合成には目処が立ったので、先の合成研究を行った。これまで炭素-炭素結合解裂の足がかりとなる1.2-ジオールの導入において、近傍にカルボニル基が存在していると、レトロアルドールーアルドール反応が進行し、望みのシスジオールではなくトランスジオールが得られることが明らかとなっており、その解決策としてカルボニル基をあらかじめ還元しておくこととした。しかしながらカルボニル基の還元の立体選択性に問題が有ったため、カルボニル基存在下ジオール化する方法を検討した。種々検討した結果、フェニルボロン酸存在下ジオール化することにより、異性化が進行するよりも前に環状ボロン酸エステルとしてジオールが捕捉できることが明らかとなった。このボロン酸エステルを足がかりとして、各官能基を立体制御して導入する検討を行った。