hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ブドウの香り生合成調節機構の解明とその応用：革新的ブドウ栽培技術への展開

すなわち、システニルグリシン抱合体がブドウ果実およびワイン中から検出されたという報告は無く、グルタチオン-S-トランスフェラーゼおよびγ-グルタミルトランスフェラーゼが3MH前駆体生合成反応を触媒するという科学的根拠もない。これらを解明することが当該年度の目標である。具体的には、3MH前駆体生合成系の中で未解明とされる経路のうち、1.システニルグリシン抱合体の同定および定量、2.ブドウ果実に含まれるシステニルグリシン抱合体の定量、3.in vitroにおけるグルタチオン-S-トランスフェラーゼおよびγ-グルタミルトランスフェラーゼの触媒活性および4.in vivoにおけるグルタチオン-S-トランスフェラーゼおよびγ-グルタミルトランスフェラーゼの触媒活性、を検討する。本研究は、醸造用白ブドウ品種で醸造されたワインで認められる柑橘系アロマの起因物質である3-メルカプトヘキサノール(3MH)について、ブドウ果実における3MH前駆体の生合成経路およびそれを調節する分子機構などの未だ解決されていない基礎学問的な課題を解決するとともに、それらの知見をもとに、ブドウ果実に前駆体を多く蓄積させるためのブドウ栽培技術を提案することを目的とした。最終年度の研究では、ブドウ果実に含有する3MH前駆体の蓄積量が収穫タイミングによってどのように変化するか検討した。シャルドネ果実における3MH前駆体蓄積量は早朝で最も多く、日中になると減少した。3MH前駆体蓄積量の日周性は品種に関わらず調査したすべての白ブドウ品種で確認された。ブドウ栽培にとって比較的温暖な地域では、収穫したブドウが熱くなり品質が低下することを防ぐため、ブドウを冷たい状態で収穫する「夜収穫(ナイトハーベスト)」が行われている。本研究結果は、ナイトハーベストは柑橘系の香りが高い果実を収穫できる利点を持つことを証明した。一方、3MH前駆体の生合成経路に関与する鍵酵素グルタチン-S-トランスフェラーゼおよびγ-グルタミルトランスフェラーゼの遺伝子発現は3MH前駆体蓄積と同様の日周性を示さず、朝方と夕方に遺伝子発現量が高くなる傾向を示した。以上の結果から、3MH前駆体蓄積の日周性に生合成系は関与せず、未知の分解系あるいは代謝経路により制御されると推察した。昨年度までの研究成果は、3MH前駆体の生合成経路はある種の環境ストレスにより活性化されることを明らかにしている。この4年間の研究成果を総合的に捉えることにより、本研究は柑橘系アロマの芳醇な白ワイン醸造を目的としたブドウ栽培技術および醸造技術の改良に結び付くものと確信する。園芸学グルタチオン-S-トランスフェラーゼの触媒活性によりグルタチオンと2-ヘキサナールから3MH前駆体が生合成されることなど、ブドウ果実における3MH前駆体の生合成経路の解明に関しては順調に進展している。加えて、3MH前駆体の生合成経路を調節する分子機構のひとつとして、日周性が関与する点を圃場レベルで明らかにした点も高く評価されると考える。3MH前駆体の生合成経路を調製する分子機構のひとつとして、日周性が関与する点を圃場レベルで明らかにし、その分子機構の解明を試みた。その結果として、3MH前駆体の生合成系には日周性を引き起こす未知の分解系あるいは代謝系が存在することを明らかにした点は評価されると考える。
吊り天井ならびに天井懐に設置された設備機器の耐震設計法に関する研究

地震時における吊り天井および設備機器の被害を軽減することを目的として、既存の典型的な仕様の力学的性状を把握するための実験的・数値解析的研究を行った。吊り天井に対しては応力・変位を算定するための精算法ならびに簡便法を提案し、その妥当性を実験結果と比較することで示した。また、天井ボード単体の落下を引き起こすビスの頭抜け耐力やせん断耐力を定量的に明らかにした。設備機器については重大な損傷形式として吊りボルトの破断が挙げられ、この破断条件について整理した。また、ブレースが取り付いた場合の地震時挙動について実験にて再現し、上記の破断現象が発生することならびに現状の仕様では不具合が生じうることを示した。平成25年度は、主として吊り下げられた設備機器の振動台実験および単体要素実験を行い、実際に観察されている被害状況を実験にて再現することを試みた。特に、2011年の東北地方太平洋沖地震で多数確認された吊りボルトの破断現象に至るプロセスや破断条件などについて検討を行った。具体的には、ブレースが設置された場合でもブレース取り付け部材のすべり挙動によりブレースによる揺れを抑制する効果が低減し、周期が長くなることにより応答加速度・変位がますます大きくなること、また、吊りボルトの破断現象は吊り荷重、揺れの振幅(部材角)および回数にて規定されることを明らかにした。天井については、周辺要素との間に恣意的な隙間を設けない場合でも不可避的な施工誤差から発生する隙間によって発生する天井面と周辺要素間の衝突現象をコンピュータにて再現する方法について一般化することを試みた。その結果、通常建築で用いられている復元力および減衰力モデルではなく、Herzモデルと呼ばれる非線形剛性モデルを採用することにより従来よりも高精度にて衝突現象を再現することが可能となることを示した。また、実際に福井市にある学校建築における天井について調査し、耐震設計を考える上でのアルゴリズムについて検討した。さらに、これまでは在来工法天井を主として対象としてきたが、所謂システム天井についても振動台実験を実施し、在来工法天井との相違点について検討を行った。これらの研究成果の速報については日本建築学会学術講演梗概集(計8編)に投稿している。また、アメリカ・ネバダ大学におけるワークショップにて発表している。平成24年度はこれまで研究代表者などが行ってきた天井の耐震性能に関する研究結果を踏まえて、それを実証するための振動台実験ならびに数値解析的検討を行った。特に、最も広く普及している鋼製下地在来工法天井を対象とした天井の固有周期の算定法ならびに耐力評価に注目して検討を行った。天井の耐震性能を議論する上で、天井と壁の隙間の有無によって議点が異なるため、両場合に対する検討を行った。天井と壁の隙間が十分にある場合、天井面は下地の変形を伴って水平に揺れる。そこで、野縁受け、ハンガー、吊りボルトで構成される吊り要素の水平剛性を既往の研究で提案されている手法を用いることで、天井試験体の固有周期および耐力を推定した。実験で観測された固有周期が推定値と精度よく一致していたことから、本手法の有効性が確認された。天井と壁の隙間がない場合、天井慣性力が壁へ伝達される際に天井面の座屈の可能性と、動的外乱で生じる不可避的な隙間によって衝突現象が発生する可能性が考えられる。前者では、天井面が全体的に座屈する耐力を静的載荷実験によって確認した。部材間の偏心を考慮した天井の解析モデルを用いることで座屈挙動を概ね再現できたとともに吊ボルトの間隔が座屈耐力に影響していることを示した。後者の衝突現象に対しては、事前に行った石膏ボードを用いた比較的単純な要素実験をもとに、衝突振動解析の手法の構築をするとともに、衝突問題を論じる上で必要な物性値を実験的に取得した。ここで得られた成果をもとに、実際の天井へ拡張した試験体を対象に衝突振動解析を行った結果が実験結果を概ね捉えていた。衝突現象を再現できる有効な手法および物性値を確認することができた。なお、これらの成果は日本・ニュージーランド・アメリカで行われた天井をはじめとする非構造材の耐震性能に関する国際会議、講演会およびワークショップにて発表している。鋼製下地在来工法天井に対する幾何学的非線形動的解析による検討により、吊りボルトに発生する不安定現象が地震時における大規模な天井落下被害の一原因になりえることを示した。また、鋼製下地材間の接合金物の開発が進む一方で、未だ不明な点が多い天井仕上げ材と鋼製下地材間のビスの頭抜け挙動について、ビス頭の直径をパラメータとした実験を行うことでビス接合部の耐力を定量的に明らかにした。

また、システム天井の典型的な仕様であるシングルライン天井において、水平方向の慣性力により天井を支持するCチャンネルが周辺壁面を貫通する破壊が生じる可能性があるため、振動台実験によりフロアレスポンスとCチャンネルの軸力の関係を調べ、軸力が壁面との衝突等の影響で床加速度から算定する慣性力より増幅されることを明らかにした。また、配管振れ止め金物の静的繰り返し載荷実験を行い、振れ止めの支持点と配管の重心位置とが離れている場合に、配管に大きな水平力が加わると、吊りバンドと振れ止め支持点の間の吊りボルトに大きな力が集中し、吊りボルトが破断する現象を再現した。このことから、配管の耐震性能を検討する上で、配管吊りバンドおよび振れ止め金物接続部の構造も重要であることを示した。さらに、建築設備に用いられる天吊り機器とそれに接続されるダクト、配管の地震時挙動への応答を把握するため振動台実験を行い、天吊り機器と支持する吊りボルトが衝突現象による剛性の低下、機器へのブレース非設置時おける共振による吊りボルト破断が実験的に再現されるとともに、機器類の崩落や破断に至る過程を評価するためのデータ収集が成された。26年度が最終年度であるため、記入しない。建築構造26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度はおおよそ目標としていた項目について実験的・解析的検討を行うことができた。前年度、遅れていた設備機器についても要素実験および複合実験を行い、これまで曖昧であった設備機器の地震時の損傷についてひとつの過程を見出した。ただし、2014年4月施行の告示などに関する解説書作成作業にも関与したこと、および、振動台に不具合が発生し数か月間使用できなかったこともあり、多角的な実験の実施ならびに実験データの整理など十分とは言えない点も挙げられる。平成24年度は、天井の耐震性に関わる法令化の作業が急務となり、主に天井を対象とした研究に重点を置いて天井の力学的な特性について優先してまとめを行った。ここでは、天井の固有周期の簡易推定法の有効性、部材偏心を考慮した天井解析モデルを用いた座屈耐力の評価の有効性、衝突現象を論じる上で重要な基本的物性値および振動応答解析の構築に関する成果を実験的および解析的に実証した。本研究では、天井だけでなく天井懐に設置される空調用ダクト等の設備機器対象として、これらの耐震設計を行う過程で必要となる設計用地震力の設定、応力・変位の算定、応力の許容値の設定に関する具体的な方策の構築を目的としている。しかし、設備機器等に対する実験および解析的検討も視野に入れてきたが、先述を理由に具体的な実験等は行わなかった。次年度において、設備機器等に対する研究活動を重点的に行っていく予定である。平成26年度は最終年度であり、振動台実験不具合によって実施できなかった天井・設備機器の動的実験を行うとともに、これまで行ってきた実験のデータ整理を重点的に行うことで、天井の耐震設計法に関する知見を整理する。特に、天井と周辺要素間に隙間がない場合の天井の耐震設計法の考え方についてまとめる。また、設備機器の耐震設計法については、実際に近い状態での振動台実験を行い、吊りボルトの破断被害発生メカニズムについて明らかにする。さらに、天井と設備機器の相互作用についても実験的・解析的検討を通して明らかにする。平成24年度に行うことが実施できなかった設備機器に関係した実験および解析的検討を重点的に行っていく。
半導体マイクロ・クラスタを添加した有機薄膜の光学的性質

ポリイミド・モノマ-とCdS又はCdSeを希ガス中で同時蒸発させることにより、ポリイミド・ポリマ-を形成しながら、その重合体中にCdS又はCdSeマイクロクラスタ-を埋込む方法の開発を行なった。クラスタ-の生成量、サイズ及びサイズ分布と蒸発条件との相関の詳細を見るためモノマ-とCdSやCdSeを交互に蒸着し、ポリマ-でクラスタ-をサンドイッチした形の試料を製作し、電子顕微鏡により観察を行なった結果、挿入希ガスの比熱が小さい程、又圧力が低い程、蒸発源と収集基板との距離が大きい程、クラスタ-の粒径が小さくなることが分り、粒径と蒸発条件との相関関係を、ほぼ定量的に求めることができた。又その関係から、交互蒸発の時には、ガス圧が低い時には原子の飛行中のクラスタ-成長よりも、基板上でのクラスタ-成長(粒径の増大)の方が著しい事も分った。但しこの効果は、同時蒸発の時にはかなり抑制されるようである。更に試料の熱処理の結果、この方法で製作したクラスタ-は、ガラス中に分散させた場合と異なり、熱処理によって粒径が増大しない。但し有機体なのであまり高温に出来ないので、この膜中には独立したCdやSイオンが存在しないためサイズが増大しないのか、温度が低いためイオンの拡散が充分おこらないことによるのか、原因は断定できない。製作せる試料についての、光吸収、光音響効果、ホトルミネッセンスの測定結果は、ガラス中にクラスタ-を分散させた場合の測定結果と同じで、励起子及び欠陥電子準位のサイズ量子効果で説明できた。ただ、まだ定量的には言えないが、粒径の小さい所では、ガラスの中のそれと較べて量子効果が小さいようで、溶媒の誘電率の差によるものと思われる。以上最初の目的であった製作条件はほぼ確定されたが、物理的性質特に光反応の動的性質の解明は充分であるとは言えず、今後も研究が必要である。種々の形状を持ったマイクロ・クラスタ-・ビ-ム発生源用ヒ-タ-の試作及び有機材料ガス発生用の炉を製作した後、クラスタ-材料としてはCdS及びCdSe、マトリックス材料としてポリアミドを選び試料の製作を行なった。その結果直径78nmの比較的サイズのそろった試料の製作に成功した。その試料の熱処理の結果、ガラス中のクラスタ-と異なりクラスタ-のサイズは不変で、熱処理に対して安定である事が分った。又吸収・光音響・発光スペクトルの測定の結果、吸収端・発光ピ-クの高エネルギ-側へのシフト、真性発光帯強度の減少及び欠陥発光強度の増強が観測された。これらの結果の一部は、1989年の秋の応用物理学会で発表した。その後より小さなサイズのクラスタ-の製作ならびにクラスタ-形状の正確な測定、クラスタ-密度の増大を目的として、クラスタ-ビ-ムとマトリックス材料の交互蒸着法を採用して、より詳細な試料製作条件の検討を行なった。その結果、クラスタ-の形状は球形である事が分った。又顕微X線回析の結果、微小クラスタ-は六方晶形でなく立方晶形であるらしい事が判明した。又この方法で密度を増加させることが可能な見通しが持てた。しかしながら、大面積に渡って一様な密度を有する様にするのはかなり困難である事も分かった。これらの結果は次の応用物理学会で発表する予定である。尚参考の為同時に行なっているグラスマトリックスcdS及びcdSeクラスタ-の発光の緩和過程測定によれば、幾種類かの緩和機構が存在し、速い過程は十数ピコ秒、遅い過程は数百ピコ秒の緩和時間を持つ。又それらはサイズの減少と共に早くなる。又欠陥発光のピ-ク波長ははじめは温度の低下と共に短波長側にシフトするが、ある温度以下では長波長側に移動しはじめる。このシフトが逆転する温度は、クラスタ-サイズが減少すると高温側にシフトする事等を発見した。

ただ、まだ定量的には言えないが、粒径の小さい所では、ガラスの中のそれと較べて量子効果が小さいようで、溶媒の誘電率の差によるものと思われる。以上最初の目的であった製作条件はほぼ確定されたが、物理的性質特に光反応の動的性質の解明は充分であるとは言えず、今後も研究が必要である。ポリイミド・モノマ-とCdS又はCdSeを希ガス中で同時蒸発させることにより、ポリイミド・ポリマ-を形成しながら、その重合体中にCdS又はCdSeマイクロクラスタ-を埋込む方法の開発を行なった。クラスタ-の生成量、サイズ及びサイズ分布と蒸発条件との相関の詳細を見るため、モノマ-とCdSやCdSeを交互に蒸着し、ポリマ-でクラスタ-をサンドイッチした形の試料を製作し、電子顕微鏡により観察を行なった結果、挿入希ガスの比熱が小さい程、又圧力が低い程、蒸発源と収集基板との距離が大きい程、クラスタ-の粒径が小さくなることが分り、粒径と蒸発条件との相関関係を、ほぼ定量的に求めることができた。又その関係から、交互蒸発の時には、ガス圧が低い時には原子の飛行中のクラスタ-成長よりも、基板上でのクラスタ-成長(粒径の増大)の方が著しい事も分った。但しこの効果は、同時蒸発の時にはかなり抑制されるようである。更に試料の熱処理の結果、この方法で製作したクラスタ-は、ガラス中に分散させた場合と異なり、熱処理によって粒径が増大しない。但し有機体なのであまり高温に出来ないので、この膜中には独立したCdやSイオンが存在しないためサイズが増大しないのか、温度が低いためイオンの拡散が充分おこらないことによるのか、原因は断定できない。製作せる試料についての、光吸収、光音響効果、ホトルミネッセンスの測定結果は、ガラス中にクラスタ-を分散させた場合の測定結果と同じで、励起子及び欠陥電子準位のサイズ量子効果で説明できた。ただ、まだ定量的には言えないが、粒径の小さい所では、ガラス中のそれと較べて量子効果が小さいようで、溶媒の誘電率の差によるものと思われる。
波・流れ共存場における底泥の輸送機構に関する研究

底泥の輸送現象は、港内埋没やヘドロによる水質変化の問題に大きな影響を及ぼす。底泥の輸送は特に波浪と潮流・河口流が重なった場合に顕著であり、従って、波と流れの共存場における底泥の輸送機構の解明とその定量的評価が必要となる。本研究においては、波・流れ共存場における底泥の輸送に関連して、濃度計および粘弾性度計の開発を行い、それらを用いた実験を行った。濃度計については、底泥の濃度変化による容量および抵抗の変化を調べたところ、容量の変化は有為でなく、抵抗変化が有為であったため、これを利用した測定装置を開発した。底泥にはカオリナイトを用い、電気分解と精度低下を防ぐために5kHzの交流を用いて、電極間の抵抗を測定する操置を製作したところ、濃度と電気抵抗との間に1対1の関係が得られた。これにより、実験水槽内において濃度分布の時間変化を測定することができるようになり、実測結果から拡散係数の測定も行った。粘弾性度計については、2重円筒の内側部分をステッピングモ-タ-により任意に動かすことにより、波・流れ作用下での底泥に対する応力状態を実現し、その場合のひずみ・ひずみ速度と応力との関係を明らかにすることとした。ステッピングモ-タ-はパ-ソナルコンピュ-タにより任意に抑制し、また応力はひずみゲ-ジによりモ-メントを間接的に測定することによって得た。ステッピングモ-タ-の振動によるノイズの混入が若干問題となるものの、底泥の力学的性質をある程度明らかにすることができた。以上の知見に基づき、波・流れ作用時の底泥の運動のモデル化を行い、数値計算によって運動をシミュレ-トした。
プラズマの大規模量子シミュレーション

1.プラズマを構成する電子は,本来,量子力学・量子統計に従う。十分に高温・低密度の場合のように電子の量子論的性質が顕著には現れない領域もあるが,例えば,慣性核融合において燃料標的を爆縮する過程で生ずる相互作用の強い状態などでは,電子を量子論的に取り扱うことが重要である。2.プラズマには結晶固体のような秩序がないから,量子論に基づく理論的な取り扱いは困難であり,計算機シミュレーションが重要な研究手段となるが,一般に量子論的シミュレーションは取り扱える系の大きさに限界がある。また,プラズマでは,電荷の間の相互作用が長距離におよぶことに起因する大規模化の困難が同時に存在する。この研究ではこれらの困難を解決することを目的とした。3.プラズマの量子シミュレーションの大規模化は,電子密度そのものを変数として扱う密度汎関数分子動力学法を用いることによって可能であることを示した。密度汎関数分子動力学法は第一原理に基づく量子シミュレーションに比べ,粗い近似であるが,可能な範囲で,第一原理シミュレーションの結果と比較し,その精度を確認した。具体的な対象として,液体金属領域にある水素プラズマをとりあげ,1000個程度の電子を含む系に対しては,シミュレーションは容易であり,多数のCPUによる並列計算を用いれば,この10-100倍の系に対して実用的なシミュレーションが可能であることを確かめた。4.電荷間相互作用の長距離性による大規模化の困難は,高速多重極展開法により解決できることを,計算コードを開発して具体的に適用することによって示した。この結果,クーロンクラスターの構造相転移に対して,新たな知見を加えた。また,電子を最も粗い近似で取り扱う場合にあたる湯川系についてもダストプラズマへの応用を考慮してシミュレーションコードを適用した。1.プラズマ中の電子を量子力学・量子統計に従って記述し,かつ,薄膜などにも応用できるだけの規模をもつシミュレーションが可能な方法として,電子液体の密度を力学的自由度として取り扱う密度汎関数法に基づく分子動力学計算を行った。結果として,液体金属水素における陽子の2体分布関数,陽子・電子相関関数,圧力,陽子の拡散係数などが求められた。2.密度汎関数の形として,単純なThomas-Fermiによるものから,固体電子論において標準的に用いられている近似までを適用し,物理量にどの程度の影響があるかを調べた。この結果は密度汎関数法の精度の一つの目安となる。3.第一原理に基づくシミュレーションにより,密度汎関数分子動力学法の結果を較正するために,分子の形成を記述するのに適したタイトバインディング法による分子動力学を実行した。4.電子系の存在がイオン系に与える効果の簡単で有用な近似として,イオン間相互作用を湯川相互作用とする方法がある。この近似に基づく分子動力学シミュレーションのコードを整備した。5.Pentium等のPCに用いられているCPUの性能の向上を利用し,これらのCPU複数(PCクラスター)による並列計算で大規模シミュレーションが可能であることを検証した。量子シミュレーションの基礎となる古典シミュレーションでは,高速多重極展開法を並列ライブラリーMPIの上で用い,粒子数が10^510^6規模の計算が実用的な時間内に可能であることを確かめた。また,液体金属水素に対しては,10^4規模のシミュレーションが可能なことを示した。さまざまな条件の下のプラズマの振る舞いを理論的な予測には限界がある。原因の一つは非線形性・複雑性であるが,より微視的な原因は,高温・高密度における圧力電離などの物性の知見の不足である。後者はプラズマ物理に残された大きな課題であるとともに,最近,発展の著しい超高強度・超短パルスレーザーの加工・粒子源・光子源への応用において鍵となる情報である。本研究は不均一や界面を扱うことのできる規模の計算機シミュレーションを量子的に行う方法を展開して,この課題の解明を行うことを目的としている。

1.水素プラズマ(陽子・電子混合系)において電子系を密度汎関数で表し,Car-Parinello法により陽子の運動を追いながら電子も緩和させる密度汎関数分子動力学法に基づき静的・動的物性を解析した。陽子の2体分布関数,拡散係数,速度自己相関関数,密度揺動スペクトルなどを求め,第1原理による結果と大部分は良く一致することを示した。2.1の方法で,大規模化が可能であることを,本研究費で購入した要素から構成したPCクラスターを用いて実証した。1000から10000粒子の系に対しては十分実用的なCPU時間でシミュレーションが可能であることが示された。3.大規模化のためには,量子論とは別の困難である,クーロン相互作用の長距離性の処理が必須である。このため,高速多重極展開法を具体的にコード化し,量子系を模擬する古典荷電粒子系として湯川系を対象として,その有効性を確認した。4.開発したコードを応用して,湯川系,古典一成分系などの大規模シミュレーションを行った。これらは実在の系であり,コードの最適化に役立つだけでなく,量子系の一つの極限として量子系に対する解析の境界条件を与える。理論およびシミュレーションによるプラズマの振る舞いの予測はさまざまな条件下での実験結果の予測やプラズマプロセスなどへの応用において役立っているが,予測可能な場合には限界がある。主な制約は高温・高密度における圧力電離などの,量子論が関係する物性についての知見の不足である。これはプラズマ物理の大きな課題であり,発展の著しい超高強度・超短パルスレーザーの加工・粒子源・光子源への応用においても重要な情報である。本研究は不均一や界面を扱うことのできる規模の計算機シミュレーションを量子的を考慮して行う方法を展開して,この課題を解決することを目的としている。1.水素プラズマ(陽子・電子混合系)に対して,電子系の自由度を局所密度として,Car-Parinello法により陽子の運動を追いながら電子も緩和させる密度汎関数分子動力学法の計算コードを開発した。これに基づいて静的・動的物性を解析し,陽子の2体分布関数,拡散係数,速度自己相関関数,密度揺動スペクトルなどが第1原理による結果と良く一致することを確かめ,この計算法の有効性を示した。2.1の方法で,大規模化が可能であることを,PCクラスターを用いて実証した。3.電子を量子論に基づいて扱う方法で1.と相補的なものとして,電子が原子に束縛された状態を出発点とするタイトバインディング法があり,低電離の場合をシミュレートするのに有効であると期待される。タイトバインディング法による分子動力学シミュレーションのコードを開発し,具体例に適用した。4.さらに大規模化するには,量子論とは別の困難である,クーロン相互作用の長距離性の処理が必須である。このために,高速多重極展開法をPCクラスター向けに並列化した計算コードを開発した。
水平2方向及び上下方向強地震動を受ける鋼構造立体骨組の動的崩壊挙動の高精度予測

本研究の最終目的は,水平2方向及び上下方向の過大入力地震動を受ける鋼構造立体骨組の動的崩壊挙動を高精度に予測し,構造物の終局限界性能を明確にすることである。研究は大きく二つの項目で進めている。一つは、これまでの設計では陽には考慮されていない上下地動の影響を明確にすることである。平成8年度には,まずモデル鋼小骨組の振動台実験結果に対して解析プログラムFERT-PDの精度検証を行い,骨組モデル,特に質量のモデル化,減衰のモデル化による応答の比較を行った。平成9年度は、FERT-PDを用いて,兵庫県南部地震の水平および上下地動の神戸海洋気象台観測波形などを増幅した地動に対して,いくつかの多層鋼骨組の動的応答解析を行った。層の水平変位応答には上下地動の影響は顕著には見られないが,上下方向地動特性と骨組特性によっては梁端部のひずみが大きくなり,部材設計レベルで無視できないことを示した。もう一つは,研究開発している弾塑性立体骨組解析法FERT3-Pを動的応答解析法に変換し,水平2方向及び上下方向の過大入力地震動を受ける構造物の応答解析を行うことである。平成8年度に,部材レベルから骨組レベルへの構築を行い,プログラムを作成した。平成9年度はその幾何非線形挙動予測性能の検証を小型模型骨組の大たわみ実験を通して行った。その結果,開発したプログラムが崩壊に至るような大たわみ域まで十分な性能を有していることを確認した。さらに,FERT3-Pの有限要素を構成する1軸材料線要素に弾塑性構成則を適用するために,プログラム改良を行っており,立体鋼骨組実験を対象とした精度検証を行いつつある。本研究の主目的は,水平2方向及び上下方向の過大入力地震動を受ける鋼構造立体骨組の挙動を,崩壊過程までも含めて予測する高精度動的解析法ならびに解析プログラムを開発提案することである。本年度は,まず本研究者らが研究開発してきた梁-柱有限要素法による平面骨組用の高精度動的解析法FERT-PDを用いて,京都大学から提供されたモデル鋼小骨組の振動台実験結果のシミュレーションを行い,この解析法が十分な精度を有し,この解析法を基礎として本研究目的の解析法を開発していくことを確認した。さらに,FERT-PDを用いて兵庫県南部地震の水平および上下地動の神戸海洋気象台観測波形を入力として,多層鋼骨組の動的応答解析を行い,質量のモデル化,減衰のモデル化による応答の比較を行った。層の水平変位応答には上下地動の影響は顕著には見られなかったが,質量のモデル化によっては梁端部のひずみに差が見られた。また,これまで本研究者らが研究開発している弾塑性立体骨組解析法FERT3-Pについて,部材レベルから骨組レベルへの構築を行い,さまざまな弾性立体骨組の臨界挙動解析を通じて解析法理論の検証,プログラムのデバッグを行った。この成果は,現在発表準備中である。なお,このFERT3-Pでは回転順を決めた有限回転角の扱いを採用しているが,その方法では大たわみ剛性行列が非対称となることから,併行して半接線回転角を利用した解析法の定式化にも取り組み,この場合には大たわみ剛性行列が対称となることを確認した。半接線回転角を用いた解析プログラムは,現在デバッグ中である。今後,FERT3-Pの有限要素を構成する1軸材料線要素に弾塑性構成則を適用するために,プログラム改良を行うとともに,動的解析版FERT3-PDの開発を行う予定である。本研究の最終目的は、水平2方向及び上下方向の過大入力地震動を受ける鋼構造立体骨組の動的崩壊挙動を高精度に予測し、構造物の終局限界性能を明確にすることである。

一つは、これまでの設計では陽には考慮されていない上下地動の影響を明確にすることである。本年度は昨年度に引き続き、一次元有限要素法による平面骨組用の高精度動的解析法FERT-PDを用いて、兵庫県南部地震の水平および上下地震の神戸海洋気象台観測波形などを増幅した地動に対して、いくつかの多層鋼骨組の動的応答解析を行った。層の水平変位応答には上下地動の影響は顕著には見られないが、上下方向地動特性と骨組特性によっては梁端部のひずみが大きくなり、部材設計レベルで無視できないことを示した。もう一つは、研究開発している弾塑性立体骨組解析法FERT3-Pを動的応答解析法に変換し、水平2方向及び上下方向の過大入力地震動を受ける構造物の応答解析を行うことである。昨年度、部材レベルから骨組レベルへの構築を行い、プログラムを作成したが、今年度はその幾何非線形挙動予測性能の検証を小型模型骨組の大たわみ実験を通して行った。その結果、開発したプログラムが崩壊に至るような大たわみ域まで十分な性能を有していることを確認した。さらに、FERT3-Pの有限要素を構成する1軸材料線要素に弾塑性構成則を適用するために、プログラム改良を行っており、立体鋼骨組実験を対象とした精度検証を行いつつある。
多様体論における一意化定理の一般化

任意のリーマン多様体は次の3つの類のただ1つに属する。(P)正のスカラー曲率のリーマン計量を持つ多様体;(Z)非負スカラー曲率の計量は持つが,正のスカラー曲率の計量を持たない多様体;(N)非負スカラー曲率の計量を持たない多様体。まず(Z)に属する多様体の非負スカラー曲率の計量は必然的にスカラー曲率が恒等的に0となる計量である。また(N)に属する多様体はスカラー曲率が負になる計量を持つ。よって上の三種により多様体を分類することは一意化定理の一般化である。多様体が正のスカラー曲率を持つスピン多様体なら,α-不変量と呼ばれる位相的不変量が0となる。逆に多様体が非スピンか,又はα-不変量が0となるスピン多様体なら正のスカラー曲率を持つ。(Z)の類はRicci-flat Kahler多様体とSpin(7)をホロノミーにもつ多様体でα-不変量が0となるものの積となる。
小員環および中員環のひずみを活用した生物機能性分子の設計と評価

環ひずみによる特徴ある反応性や三次元構造を示す分子は、創薬や材料科学分野で新たなケミカルスペースを拓く分子骨格になりうるかを明確にする。1環ひずみの解消を駆動力とした小員環の反応を拡張し、刺激(環境)に応答して生体高分子と選択的に化学反応して機能発現できる化合物のde novo創製を検討する。2高ひずみ二重結合のbioorthogonalなクリック反応特性に着目して抗原ー薬物複合体の合成とその作用を検討する。3小員環や中員環などのひずみ分子が新たな構造素子になりうるかを検証する。4ひずみ化合物を実践的に合成供給する基盤を確立する。
個人の代謝特性と食事摂取パターンが基質酸化量に及ぼす影響

本研究の目的は,1)身体の生理的特性と2)食事摂取パターンがそれぞれ基質利用に及ぼす影響を明らかにし,最終的にはそれらの影響を包括的に検討することで,個人の特性にあわせた肥満・糖尿病予防のための食事摂取法の可能性を探ることであり,以下の研究課題を設けた.課題1:家族に糖尿病既往歴を持つ対象者,もしくは一般成人男性において,基質利用量に違いがあるか,一過性(1食)の食事負荷試験や1日中(3食)摂取した時の1日の基質利用バランスに影響を及ぼすか検討する.課題2:1食毎に変化する栄養素組成および朝食の栄養素組成が1日の基質利用量に及ぼす影響を調査する.課題3:研究課題1で推定した個人の代謝特性と食事の摂取パターンの包括的検討をおこなう.本研究では,健康な若年男性計14名(脱落者2名を含まず)において,13食普通食試行2高糖質朝食・高脂質昼食・高糖質夕食(高糖質朝食)試行,3高脂質朝食・高糖質昼食・高糖質夕食(高脂質朝食)試行,の3試行における基質利用量を,ヒューマンカロリメーターを用いたランダム化クロスオーバー試験にて評価した.各研究課題の検討結果概要は次の通り.基質利用量はRQで示した.課題1:3食普通食試行において,家族に糖尿病既往歴をもつ対象者と一般対象者における1日のRQに有意な差が見られ,一般対象者が低値を示した.課題2:3試行の1日のRQには,有意な差が見られず,1食毎に変化する栄養素組成が1日のRQに及ぼす影響は少ない可能性が示唆された.一方,朝食の栄養素組成は,1日のRQと有意ではないが正の弱い関係が見られ(危険率=0.07),朝食に脂質を多く摂ると1日当たりでも脂質を多く利用する可能性が窺えた.課題3:3食普通食試行では,1日のRQに有意な差が見られたが,高脂質朝食施行においては,1日のRQは有意な差が見られなくなったため,群間の影響が減弱したと考えられる.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,身体の生理的特性と食事摂取パターン(1食毎の栄養素の変化や朝食の栄養素組成)がそれぞれ基質利用に及ぼす影響を調査することであった.この研究目的達成のため,検討課題を1)基質利用の代謝特性の個人差とその要因とは?、2)食事パターンが1日の基質利用や食欲変化に及ぼす影響は?3)個人の代謝特性を打ち消す,あるいは助長する食事パターンとは?,の3つを用意した.実際の実験は,1つの大きな実験をおこなうことでこれら全ての検討課題が達成出来るプロトコルを作成し,対象者は,対象者特性として糖負荷試験や有酸素性能力を評価する事前測定と,ヒューマンカロリメーター内で食事を摂取し基質利用等の評価する測定を別日に3試行おこなった.ヒューマンカロリメーター測定の食事摂取パターンは,3食普通食試行,朝高糖質食試行,朝高脂質食試行の3試行を用意した.研究計画上,初年度は15名の測定を予定し,研究課題2の食事パターンが1日の基質利用や食欲変化に及ぼす影響について結論を出す予定であった.実際には,7名の同意書をとり,6名について実験を完遂することが出来た.同様のプロトコルでおこなった他の対象者のデータと合わせると,10名の対象者において実験が完遂しており,研究課題2について統計上耐えうると考えていた15名に足りていないが,予備的な統計処理をおこなうと,朝高糖質食試行と朝高脂質食試行の基質利用量に統計的に有意な差が検出されている.したがって,次年度は数名対象者を増やし統計上の安定性を高め,検討課題2について結論を出すとともに,検討課題1・3の検討をおこないたい.本研究の目的は,1)身体の生理的特性と2)食事摂取パターンがそれぞれ基質利用に及ぼす影響を明らかにし,最終的にはそれらの影響を包括的に検討することで,個人の特性にあわせた肥満・糖尿病予防のための食事摂取法の可能性を探ることであり,以下の研究課題を設けた.課題1:家族に糖尿病既往歴を持つ対象者,もしくは一般成人男性において,基質利用量に違いがあるか,一過性(1食)の食事負荷試験や1日中(3食)摂取した時の1日の基質利用バランスに影響を及ぼすか検討する.課題2:1食毎に変化する栄養素組成および朝食の栄養素組成が1日の基質利用量に及ぼす影響を調査する.課題3:研究課題1で推定した個人の代謝特性と食事の摂取パターンの包括的検討をおこなう.本研究では,健康な若年男性計14名(脱落者2名を含まず)において,13食普通食試行2高糖質朝食・高脂質昼食・高糖質夕食(高糖質朝食)試行,3高脂質朝食・高糖質昼食・高糖質夕食(高脂質朝食)試行,の3試行における基質利用量を,ヒューマンカロリメーターを用いたランダム化クロスオーバー試験にて評価した.各研究課題の検討結果概要は次の通り.基質利用量はRQで示した.課題1:3食普通食試行において,家族に糖尿病既往歴をもつ対象者と一般対象者における1日のRQに有意な差が見られ,一般対象者が低値を示した.課題2:3試行の1日のRQには,有意な差が見られず,1食毎に変化する栄養素組成が1日のRQに及ぼす影響は少ない可能性が示唆された.

一方,朝食の栄養素組成は,1日のRQと有意ではないが正の弱い関係が見られ(危険率=0.07),朝食に脂質を多く摂ると1日当たりでも脂質を多く利用する可能性が窺えた.課題3:3食普通食試行では,1日のRQに有意な差が見られたが,高脂質朝食施行においては,1日のRQは有意な差が見られなくなったため,群間の影響が減弱したと考えられる.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度,最大15名の対象者において測定を予定していた.実際には,7名の同意書を取り,6名の対象者について測定を完遂できた.同様のプロトコルでおこなった他の結果と合わせると,検討課題2はの目的は達成しており概ね順調であると判断している.次年度は,数名対象者を増やすことで検討課題2に結論を出すことをまず初めにおこなう予定である.また,検討課題1を検討するための対象者数を再検討し,必要な人数について順次測定を進める予定である.
前肢運動調節における皮質脊髄路の発達と機能分化の制御機構

ネコとラットを用いて皮質脊髄路の運動効果について調べ、以下の結果を得た。(1)ネコ前肢歩行運動時における錐体路刺激の効果について歩行中における錐体路の刺激効果を除脳ネコを用い、前肢筋の筋電図記録及び運動ニューロンの細胞内記録によって検討した。錐体路の刺激によって誘発される筋活動は屈筋でのみ観察されること、この効果は歩行周期の位相によって変化し、屈筋活動相に最大になること、細胞内記録からこの興奮性作用は皮質脊髄路から2シナプス性に運動ニューロンに伝達されることを明らかにした。さらに、脊髄の破壊実験から皮質脊髄路から運動ニューロンへの伝達経路が、遠位筋と近位筋の場合では異なることを明らかにした。(2)皮質脊髄路から運動ニューロンへの脊髄内伝達機構について幼若ラット頚髄のスライス標本を用いて皮質脊髄路から運動ニューロンへのシナプス伝達機序について薬理学的に調べた。その結果、皮質脊髄路はスライス標本において後索の腹側部の微小刺激によって選択的に刺激できること、当該伝達路はNMDAとnonNMDA両受容体が関与していこと、さらにグリシン性の抑制路が皮質脊髄路効果を修飾していることを明らかにした。(3)脳脊髄の移植に関する研究について新生ラットの大脳皮質あるいは脊髄を除去し、そこに胎生ラットの大脳皮質あるいは脊髄をそれぞれ移植した。歩行運動の変化をフットプリントを記録し、脊髄移植標本に出現する歩行パタンの変化についての予備的な結果を得た。本年度は、対照実験として、成ラット、成ネコにおける皮質脊髄路の前肢運動調節を検討した。その中で、特に、歩行運動調節に興味ある発見があった。非動化除脳ネコの中脳歩行野を連続電流刺激すると前肢筋神経に歩行様神経活動(Fictive Locomotion)が誘発される。この時の皮質脊髄路刺激の効果を運動ニューロンの細胞内記録から解析した。肘屈筋運動ニューロンは、対側延髄錐体(皮質脊髄路)の電気刺激に2シナプス性興奮で応じた。静止時には、この反応は弱く、それを記録するには、2-3発の連発刺激による時間加重を必要とした。中脳歩行野に連続電流刺激(30-50Hz、10-20秒)を与えると、Fictive Locomotionが誘発される以前から、2シナプス性興奮は徐々に促通を受け、Fictive Locomotionの誘発と同時にそれはリズミックな修飾を受けた。最も促通を受けたのはFictive Locomotionの屈筋活動相で、その時には2シナプス性興奮は単発刺激でも誘発される程であった。伸筋運動ニューロンは、静止時には、皮質脊髄路刺激に多シナプス性の興奮で応じたが、Fictive Locomotion時にはそれは消失した。そのかわり、2シナプス性抑制が屈筋活動相で見られた。円回内筋運動ニューロンには、皮質脊髄路刺激は屈筋相で2シナプス性抑制、伸筋相で2シナプス性興奮を引き起こした。以上の結果は、成ネコ皮質脊髄路の最終介在ニューロンが前肢歩行運動の脊髄機構と極めて密接な関係があることを示唆している。現在、成ラットではどうか検討中である。前年度は、成ネコ皮質脊髄路刺激により誘発される前肢屈筋運動ニューロンの2シナプス性興奮が、歩行様神経活動(Fictive Locomotion)の発現時に、リズミックな促通を受けることを示しその詳細を明らかにした。今年度はその経路について検討した。皮質脊髄路から前肢屈筋運動ニューロンに至る2シナプス性興奮路には少なくとも2つの経路があることが知られている。1つはC3・C4脊髄固有ニューロンを介する経路(経路I)、もう1つは頸膨大部の介在ニューロンを介する経路(経路II)である。Fictive Locomotion時に、リズミックな促通を受ける2シナプス性興奮が何れの経路を介して誘発されるのか?これを明らかにするために脊髄の破壊実験を行った。

C5の高さで側索腹側部を切断し経路Iを遮断すると肘屈筋の興奮は消失し、手根・手指の屈筋への興奮は維持された。この維持された遠位屈筋の興奮は、中脳歩行野刺激で誘発された歩行運動時に、破壊前と同様のリズミックな促通を受けた。一方、C5の高さで側索背側部を切断し経路IIを遮断すると手根・手指の屈筋への興奮は消失し、肘屈筋の興奮は概ね維持された。歩行時に、この興奮は、屈筋活動相に促通された。以上の結果、近位と遠位の前肢運動ニューロンに対して、皮質脊髄路効果が弁別的に調節されていることが明らかにされた。最近の免疫組織化学的手法を用いた解析から皮質脊髄路線維の伝達物質としてグルタミン酸が示唆されているが、直接の証明はない。また、抑制性伝達機構についても調べられていない。そこで本研究では以下を明らかにすることを目的とし実験を行った。1、薬理学的検索が容易な脊髄スライス標本において皮質脊髄路効果を観察できるか:皮質脊髄路が頸髄灰白質に投射する生後5-9日のラットを用いて頸髄スライス標本を作成した。脊髄内の後索を中心に微小刺激を行い、その応答を頸髄前根より記録した。ラットでは、皮質脊髄路線維は後索の最腹側部を下行するが、その部位の刺激に限局した応答が観察された。これは、一次求心性線維の上行する後索の背側部刺激による応答とは潜時と波形から明確に区別されることを明らかにし、頸髄スライス標本で皮質脊髄路効果を観察する手法を確立した。2、グルタミン受容体は皮質脊髄路の伝達に関与しているか:グルタミン受容体のサブタイプであるNMDA受容体とnonNMDA受容体の関与についてそれぞれの拮抗薬を用いて皮質脊髄路効果の伝達様式について薬理学的に解析した。その結果、両者の受容体とも皮質脊髄路から運動ニューロンへの伝達経路に関与していること、nonNMDA受容体の関与がより大きいことが明らかになった。3、抑制性伝達路は関与しているか:皮質脊髄路-運動ニューロン間の伝達に抑制性効果がどの様に関与しているかを調べるために抑制性伝達物質であるグリシンの拮抗薬を潅流投与し、皮質脊髄路の刺激効果への影響を観察した。多シナプス性に誘発される応答は抑制路の遮断によって著明に増大した。これらの実験から皮質脊髄路効果の伝達路は抑制性の制御を受けていることを明らかにした。
「限界集落」の再生に関する実践研究～勝山市小原集落の家屋調査と修復を通して

(1)民家の修復、活用:小原ECOプロジェクト事業は、平成18年に始まり、すでに5年を経過。このうち後半の3年間は科研の助成を受けて実施した。この間に5棟の民家を修復、このうち3棟はすでに各種イベントにおいて、宿泊や休憩所として活用されている。また、別添付の新聞記事やテレビ放映資料にもみるように、この活動を通して小原集落の存在をより広く知らしめることができ、訪れる人も年々増加、徐々にではあるが、小原集落の再生、活性化が進行している。(2)限界集落の再生方法の提案:集落の再生とは、住民を呼び戻し、往時の村落共同体組織を取り戻すのが本来の姿であろうが、小原集落のように住民も少なく、廃村の危機が迫っているような状況においては集落機能の再生は無理である。我々の活動は、集落の施設や景観を活かし、イベントなどを行いながら人を呼び込みながら限界集落の再生、活性化の方向性を目指す、新たな実践事例として評価できる。(3)建築の実践教育:この活動は学生たちが直に建築に触れ、大工棟梁の指導を受けながらの体験学習の面でも大きな成果を得られた。また、長期間の合宿生活を通して学生間の親睦が深まり、地元民やボランティアらとの交流などを通して、キャンパスでは得られない貴重な体験もでき、学生の人間教育においても大きな成果を得ることができる。◆平成20年8月9月にかけて約30日間、学生10数名とともに小原集落の一家屋に泊り込み、20数年来空き家となっていた北山保夫家住宅の調査および修復作業を行った。調査は修復前および修復作業と平行しながら実施、修復作業は中間真佐博氏の指導・協力を得て実施された。その結果、北山家住宅は切妻造、大壁造、総二階建ての小原の家屋に共通する建築形態を有しているが、建設に際し、もとは茅葺の民家で使われていた柱や桁を再利用し、長さが足りない場合は継ぎ足して小原特有の家屋として造られていることなどが明らかになった。一方、修復に関しては、屋根回り、外壁の板壁張り、西面から南面にかけて下屋の復元など外回りはほぼ整備できたが、内部は柱の根元の補修や大引・床束の補強は終えたものの内壁の板張りは仕上げることができなかった。したがって、未だ活用は無理であるが、本年度は冬場の雪に対処できる状態まで終えることができた。◆廃村の危機が迫る小原集落の再生、活性化を目指す「小原ECOプロジェクト」事業は、平成18年度に始まり、地元の活動家の方々と連携しながらこれまでに3棟の家屋を修復・整備し、これらの家屋はイベント会場や宿泊所として活用されている。現住の村人は今や2戸・2人だけであるが、この事業を始めて以来、小原を訪れる人は年々増加の傾向にある。本年度修復を手がけた北山家住宅も内部の整備が完了すれば、こうしたイベント会場、あるいは休憩・宿泊施設としての活用でき、事業のより活発化につながるものと期待される。◆この活動は学生たちが直に建築に触れ、大工棟梁の指導を受けながらの体験学習にも大きな効果があり、かつ長期間の合宿生活を通して学生間の親睦が深まり、地元民やボランティアらとの交流などを通して、キャンパスでは得られない貴重な体験ができ、建築の実践教育の場としても大きな効果を挙げている。本研究は、廃村が迫る勝山市小原集落の再生、活性化を目指す実践研究である。平成21年度は、北山家住宅内部の修復作業を中心に、平成18年度と19年度に遣り残した岩本豊家住宅のウデギ取り付け、岩本了蔵家住宅の内部修復および岩山信子家住宅の実測調査を行なった。作業は8月6日から8月31日まで約25日間で、参加者は吉田・多米に加えて本学建築学専攻の学生11名、これまで同様、大工棟梁中間真佐博氏(東洋建匠)の指導、協力を得た。北山家住宅の修復は、内部の2階と1階の壁板張りが主で、合わせて行った床の修復では大引きの入れ替えや床束の補填も行った。

また、棟通りで2室に分けられていたニワを、後補の間仕切りを取り払って方3間(18畳大)の一室に復し、2階南面にウデキと呼ばれるベランダを復旧した。岩本了蔵家住宅も、内部1階のニワとザシキ回りに板張りを施して整備し、岩本豊家住宅については、2階南面のウデギを再生し、2階内部の妻面にも板を張った。実測調査を行った岩山信子家住宅は、集落内の通りから少し滝波川に向って下ったところにあり、大正年間の火災でも被災を免れたと伝わる家である。切妻造、2階建て、外壁が土壁の大壁であること、通し柱が多く用いられている点などは小原の他の家屋と同じ形式であるが、玄関や炊事場・便所などが下屋にならず、主屋部に含まれること、ウデキがつかないこと、上屋梁を側柱が受けず、中柱を立てて受けている構法などが相違点として確認できた。間取りに関しても、奥のザシキとブツマが後の増築で、当初の規模は小さいことが明らかになった。つまり、岩山家住宅の間取り形式や小屋組構法は、大正・昭和期の他の家屋よりも古式であり、小原における家屋の発展過程を探ることができる格好の事例であることを指摘できた。本年度は科学研究費助成の最終年の3年目で、おもな活動は以下の3つであった。(1)岩山信子家の増築部の撤去作業:岩山信子家住宅は、江戸末期から明治初期に遡る集落内でも古い古民家である。実測調査は昨年度実施したが、背後に取り付くブツマとザシキは後世の増築部で、痛みが激しく、雨漏りの危険もあることからこの部分を撤去し、創建当初の状態に留めることにした。(2)道場誓家住宅の実測調査:道場家は平成23年度修復を予定している民家で、改修に備えて詳細な実測調査を行った。この成果は平成23年度日本建築学会全国大会にて発表する予定である(投稿済み)。(3)休憩所の建設:一昨年、我々の活動に賛同した材木屋から不要材を譲り受けていたが、ECOの観点からこの材を活用して休憩所の建設を行った。梁間1間、桁行3間、平屋建ての小規模な建築である。集落のほぼ中央に位置し、畑作業に通ってくる村人の休憩場所としてあるいはイベントにおけるバーベキューなどの施設としても活用できる。*平成18年に始まったこの活動も5年を経過し、これまでに5棟の民家を修復、このうち3棟はすでにECOプロジェクトの各種イベントにおいて、宿泊や休憩所として活用されている。また、この活動を通して小原集落の存在をより広く知らしめることもできた。*限界集落の再生とは、住民を呼び戻し、往時の村落共同体組織を取り戻すのが本来の姿であろうが、小原集落のように住民も数人だけで、廃村の危機が迫っている場合には、集落機能の再生は無理であり、我々の活動のように、集落の施設や景観を活かし、イベントなどを行いながら人を呼び込むなどの方策を考えていかねばならない。我々の活動はこうした「限界集落」の再生、活性化の一方策を提示した点で評価できるであろう。
ガン温熱化学療法に有効なナノキャリアの開発（国際共同研究強化）

ガン温熱化学療法に適したナノキャリアの開発を一対の正負の荷電性基を側鎖に有したスルホベタインを主成分としたポリマーの精密設計により行った。ポリマーへの抗ガン剤の修飾部位を検討したところ、重合のω末端への導入が最も効率が良く、一方のα端にはカルボキシ基の存在が有効であった。またこれらのポリマーは正常神経・グリア細胞へも効率的に導入しえることを見いだすとともに、ミトコンドリアへの選択性が付与でき、かつその代謝活性を損なわないことを明らかとし、今後のナノキャリアの設計指針を示した。内定年度:2015来日中であったモントリール大学のウイニック教授と面談し、渡航期間の確認を行った。共著論文のアクセプトを受け、今後の展開についてスルホベタインポリマーと細胞との相互作用、特に細胞膜透過メカニズムについてのより詳細な解析が必要であること、ポリマー構造に加えポリマーへの蛍光色素の修飾法についても検討の余地があることを確認した。加えて、次年度早々の渡航に向けてスルホベタインをベースとした新規ポリマーの設計方向について議論し、またその合成方法についても意見を交換した。ウイニック教授との議論を受け、蛍光分子のスルホベタインポリマーへの修飾について検討するため、調製済みポリマーへの蛍光修飾について検討を行った。フルオレセインの修飾においては、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合による連鎖移動剤由来のカルボキシル基を用いた修飾よりも、アミノリシス反応によるポリマー重合末端の官能基化、続いて付加反応を行う修飾方法を用いることで細胞内への導入がより効果的であることを見いだした。またこの手法はランダムコポリマーのみならず、本研究のスタートとなっているスルホベタインーPEGブロックコポリマーに対して利用することが可能であること、細胞内への効果的取込に寄与し得ることを見いだした。一方でマギル大学のメイシンガー教授ともコンタクトを取り、渡航後のなるべく早いタイミングで面談し、研究の展開方向について議論することで合意した。渡航後の実験計画として、新規ポリマーの設計を行いその合成手順について検討していること、in vitro細胞との相互作用評価の時期を分けて行うことなど渡航前準備として十分な議論ができていること、また、渡航後の研究が円滑に進むよう実験条件検討を行うことができたことから、概ね順調に進展しているといえる。ガン温熱化学療法に適用すべく、スルホベタインポリマーをベースとしたナノキャリアの設計合成、また細胞の生化学的な評価・知見を得るためカナダ・モントリオールに所在する2つの大学に渡航し、研究の展開を図った。ガン細胞へ主に透過で導入されると考えられるスルホベタイン-ポリエチレングリコールランダムコポリマーは、ガン細胞のみならずマウス大脳皮質より採取した正常神経細胞およびグリア細胞においてもポリマーの取込が可能であった。またミトコンドリア指向性分子の修飾により、ミトコンドリアへの迅速な導入にも成功した。さらに脳内の免疫を司るミクログリア細胞へも導入され、リポ多糖により刺激したマウスミクログリア細胞株を用いた評価では、ポリマー自身がミトコンドリアの代謝活性に影響を与えることなく炎症に関与する一酸化窒素の産生を有意に抑制しうることを示した。これらの知見はミトコンドリア病へのキャリアとして展開が期待できる一方、ガン細胞に対しても今後免疫細胞の抑制化制御の知見に基づく新規概念を有したナノキャリアの設計につながると期待できる。一方でこのポリマー自体は末端構造が細胞内導入効果に影響を与えうること、また生理条件下で熱応答を示さないことから、分子間の相互作用を強化したスルホベタインポリマーの合成を行った。このポリマーのナノサイズの会合体形成に成功するとともに、処理温度および溶液の塩強度を精密に制御することで温熱療法に用いる磁性粒子、また抗ガン剤の内包にも成功し、この抗ガン剤が生理条件下の薬物放出特性を熱応答により変化しうることを明らかとした。これまでの研究成果より、スルホベタインポリマーがナノ会合体を形成するが非常に弱い会合体であることが示されている。その一方で末端構造が細胞内取込に影響を与えうることが示唆されている。この様な背景から、(1)両末端に疎水基を導入し、ナノキャリアとして安定な会合体を形成しうるテレケリック型スルホベタインポリマー、および(2)細胞内導入しうるペプチドを環状化することでその効率が増大させうることが示されており、また末端を排除するという観点から環状スルホベタインポリマー、をそれぞれ合成し、その細胞内取込み効果について検討したい。またスルホベタインポリマーの免疫効果について評価を行う。高分子合成についてはモントリオール大学で、生化学的評価はマギル大学で行う。近距離であるとはいえ、高分子合成と生化学評価という性格の異なった研究を当初より両立して行うことは困難であるとの観点から、最初の3ヶ月間は期間を半分に分けてそれぞれを集中して進めていくことを考えている。これらの研究の合間にモントリオール近隣の大学での化学系の研究会やカナダ化学会の学術集会などへ積極的に参加し、国際ネットワークの形成を図っていきたい。