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初等音楽科教員養成のための知識ベ-ス型ピアノ演習訓練システムの開発

本研究は、音楽教育における技術的側面と情緒的側面を整理し、技術的な側面については、新しいテクノロジ-を駆使して、できるだけ多くの学生に演習の機会を与えられるようにし、かつ、音楽担当の教官から適切なアドバイスを得られるような環境の開発を目的としたものである。第1年次は、自学自習を支える環境としてのピアノネットワ-クシステムのハ-ドウェアを設計し、試作することに主眼をおいた。具体的には、20台のピアノプレ-ヤ-と中央機を光ケ-ブルで接続、中央機とホストコンピュ-タ(PC9801)をMIDIケ-ブルで結び、ネットワ-クを構成した。また、ネットワ-クシステムを制御する基本ソフトウェアを整備し、ピアノ端末とホストコンピュ-タの間で演奏情報がやりとりできるようにした。一方、音楽科の教官が中心となり、課題曲を決めて分析、評価の観点を定めてコンピュ-タ診断のてみのル-ル化の準備を進めた。第2年次は、上記の試作を実際に利用してみて問題点をリストアップし、改善した。また、音楽科の教官が中心となり、トンプソンの「モ-ツアルトの曲から」を課題曲に選択し、これを教材化し、さらに、ピアノネットワ-クシステムの端末機の利用の手引きと合わせた、自学自習用のテキストを開発した。この研究のそれぞれの成果は、関連の研究会にも発表したが、実用に供することが可能な製品を開発するという試験研究の目的は、成果を得たものと考える。2年間の成果は、報告書としてまとめ、公表した。本研究は、音楽教育における技術的側面と情緒的側面を整理し、技術的な部分については、新しいテクノロジーを駆使して、できるだけ多くの学生に、多くの時間、演習の機会を設けられるようにし、かつ音楽科担当の教官から適切なアドバイスを受けられるような環境の開発を目的としている。研究組織を(1)ネットワークハードウエアの試作と基本ソフトウエアの開発(主として、ヤマハ(株)のグループ)(2)教材の精選とカリキュラムの整備(主として、音楽科の担当教官グループ)(3)ピアノ指導に関する知識のデータベース化に関するソフトウエアの開発(教育工学のグループ)の3グループに分け、毎月1回のペースでそれぞれのグループで開発を進めながら全体の連絡会で問題点を検討した。このうち、今年度は、(1)を中心として次のように進めた。まず、教師用端末としてアップライトピアノ1台、ネットワーク制御装置一式、制御用コンピュータを購入し、既存のピアノプレーヤ20台を光ケーブルで接続してネットワーク化した。さらに、各ピアノ室での様子を指導室よりモニターしたり、アドバイスを与えたりできるような、双方向コミュニケーションを可能にするため、ネットワーク基本ソフトを完成させた。演奏データを分析し、個別指導を行うための知識ベースの構築とそのソフトウエア化のためには、音楽の教官グループが中心になって、課題曲の選定を行い、「トンプソン現代ピアノ教本より『モーツァルトの曲から』」に決定した。さらに、この課題曲を分析し、評価の観点を決め、具体的なルール化を進めている。また、1台の端末を接続した状態で制御用コンピュータに取り込んだデータを解析し楽譜化、これを診断ルールに基づいて課題曲とマッチングを行い、診断するソフトウエアを開発中である。昨年度導入されたピアノネットワ-クシステムのハ-ドウエアを実際の授業に利用できるように、ソフトウエアやカリキュラムを整備することが本年度の目的であった。まず、当初導入されたピアノネットワ-クシステムの制御ソフトウエアを改善し、パ-ソナルコンピュ-タによって制御もできるようにした。次に、音楽科の教官が中心となり、トンプソンの「モ-ツアルトの曲から」を課題曲に選択し、これを教材化し、さらに、ピアノネットワ-クシステムの端末機の利用の手引きと合わせた、自学自習用のテキストか開発された。同時に、音楽科の各教官の指導の様子をビデオに記録し、これを分析した。これにより、初級の指導における「指導の音図」を20に整理した。これらをさらに分析し、コンピュ-タによって表現可能なものとそれ以外に分類した。

これに基づき、基本的な診断を可能にする11の診断プログラムを開発した。これら診断プログラムは、音譜に基づくデ-タと、教師がピアノプレ-ヤ-で演奏した演奏デ-タに対して、学生の演奏デ-タがどのような関係になっているか、を診断するものであり、このシステムを利用する教官によって、重視する指導のポイントが異なっていても対処できるようになっている。この研究のそれぞれの成果は、関連の研究会にも発表し、また、2年間の成果を報告書としてまとめた。
細菌べん毛フックの自己構築と形態変換スイッチ機構の解明

(1)平成18年度の発表論文で提唱したフックの長さ制御機構のモデルの検証(i)テープメジャーモデルの検証in vitroで検出したFliKのN末領域(FliKN)とフック構造との相互作用がin vivoでテープメージャー機能を果たしてしているか確かめるために、N末領域に31残基欠損があるFliK変異体を解析した。この変異体が、物差しとして野生株レベルで機能するためには、大量発現の条件が必要であり、フックキャップとの相互作用は低下していなかったもののフックとの相互作用が著しく悪くなっていた。以上の結果から、FliK_N-フック間の相互作用はFliKが輸送過程でフック長を測定するのに重要であることが示唆された(論文準備中)。(ii)分子タイマーモデルの検証FlhBのC末側の細胞質ドメイン(FlhBc)の自動切断が、ロッド/フック型基質の輸送効率をFliKとは独立で自動的に下げるタイマーとして働いているかどうか検証するために、自動切断が最初から起きている状態をプラスミド上で作り出し、野生型FlhBとロッド/フック型基質の分(泌量を比較した。Minamino&Macnab(2000)で報告されたフックキャップ蛋白質だけでなく、FliKを含め他のロッド/フック型基質も、最初から切断が起きているFlhB変異体では分泌量が低下し、フックが完成するタイミングも遅れており、分子タイマーモデルを支持する結果を得た。(2)フック蛋白質の不安定領域の解析フック蛋白質の不安定領域の自己集合における働きと輸送シグナルの知見を得るために、フック蛋白質の両末にある構造的に不安定領域を10残基ずつ削った変異体を解析した。N末の一部の不安定領域以外は、フック蛋白質の重合に非常に重要であることが分かり、フックのらせん型の形態を作るのに大事な領域、フック蛋白質の輸送に必要な領域を同定した(論文準備中)。1.フックの形態変換スイッチ機構細菌べん毛フックはダイナミックな形態変換機構を備えた自在継ぎ手である。本研究室のSamateyらによりフックの原子モデルが構築され多型変換のしくみが提案されたが、実験的には検証されていない。そこでその検証を目指すため、DNA-shuffling法によりプラスミド上のflgEに変異を誘発し、運動能が低下した多数のフック変異体を得た。DNA塩基配列を解析し、flgE内に複数の変異を確認した。現在、得られた突然変異を一つずつ単離している。2.フックの長さ制御サルモネラのフックの長さは約55nmと比較的良く制御されている。フック長の異常は自在継ぎ手としての機能を損ない運動能を低下させる。その長さ制御機構には、フック長制御蛋白質FliKと輸送装置構成蛋白質FlhBが関わっているが、詳細なしくみは解明されていない。そこで、輸送基質でもあるFliKとフック構築に関わる蛋白質との相互作用をアフィニティーブロットにより調べた結果、FliKはフックキャップFlgDとは強く、FlgEとは弱く相互作用した。すなわち、FliKは構築中のフックと直接相互作用し、フックの構築状況を確認して輸送装置に伝えると考えられる。上の結果は、FlgEの変異がフックの長さ制御機構に影響を及ぼすことを示唆する。そこでべん毛繊維を持つが運動能の低いflgE変異株を単離したところ、フック長が野生株より短く、しかもFlgEの大量分泌が確認され、FlgEの重合能低下が示唆された。またFlgEの大量発現によりフック長の分布が長い方向へシフトした。これらの結果から、FliKのフック長計測能力がそれほど正確ではないこと、FlgEの重合速度やFliKの輸送頻度が長さ制御において重要な因子であることが示唆された。今後、FliKと相互作用するFlgEとFlgDの領域を同定する予定である。1.フックの長さ制御H17年度の研究結果から(H17年度研究実績報告書参照)、フック長制御蛋白質FliKが輸送中に柔軟なテープメジャーとしてロッド+フック長を計ること、FliKとは独立にFlhB(べん毛蛋白輸送装置の構成蛋白質の一つ)の自己分解がタイマーとしての役割を果たし、フック形成開始後の一定時間後にフック蛋白質FlgEの輸送速度を低下させて、FliKによる長さ計測と制御の精度向上を補助している可能性があることを、フックの長さ制御のモデルとして新しく提案し、J.Mol.Biolに論文発表した。2.フックの自己構築フックキャップFlgDはフック蛋白質FlgEの重合を助け、その機能発現にN末の86残基が必須であると考えられているが、C末領域FlgDcの役割は不明のままである。FlgDcのFlgE重合における役割を明らかにするために、FlgDのC末領域に大きな欠損のある2株のflgD変異株を解析したところ、FlgEの重合能が低く、フックの長さが野生株より短く、さらに繊維構成蛋白質FliCの発現が遅れていた。FlgEの大量発現により、一方のflgD変異株の運動が回復し、フックの長さ分布も野生株に近づいた。以上の結果より、FlgDのC末の欠損により、FlgEの重合効率が低下したことが示唆された。FlgEの重合能が著しく低いflgE変異株から偽復帰体を単離した。同一遺伝子外の抑制変異のうち大部分がFlgDcに存在した。

この結果からFlgDcとFlgEの相互作用が示唆された。また、これらの抑制変異の親株(flgE変異株)で変異型FlgEを大量発現すると運動能が回復したが、FlgDの大量発現では回復しなかった。上記の結果からFlgDのC末領域は、構造がほどけた状態でフックの先端に新しく送り込まれて来たFlgEを折り畳んで組み込む役割をしているのではないかと提案した(論文準備中)。(1)平成18年度の発表論文で提唱したフックの長さ制御機構のモデルの検証(i)テープメジャーモデルの検証in vitroで検出したFliKのN末領域(FliKN)とフック構造との相互作用がin vivoでテープメージャー機能を果たしてしているか確かめるために、N末領域に31残基欠損があるFliK変異体を解析した。この変異体が、物差しとして野生株レベルで機能するためには、大量発現の条件が必要であり、フックキャップとの相互作用は低下していなかったもののフックとの相互作用が著しく悪くなっていた。以上の結果から、FliK_N-フック間の相互作用はFliKが輸送過程でフック長を測定するのに重要であることが示唆された(論文準備中)。(ii)分子タイマーモデルの検証FlhBのC末側の細胞質ドメイン(FlhBc)の自動切断が、ロッド/フック型基質の輸送効率をFliKとは独立で自動的に下げるタイマーとして働いているかどうか検証するために、自動切断が最初から起きている状態をプラスミド上で作り出し、野生型FlhBとロッド/フック型基質の分(泌量を比較した。Minamino&Macnab(2000)で報告されたフックキャップ蛋白質だけでなく、FliKを含め他のロッド/フック型基質も、最初から切断が起きているFlhB変異体では分泌量が低下し、フックが完成するタイミングも遅れており、分子タイマーモデルを支持する結果を得た。(2)フック蛋白質の不安定領域の解析フック蛋白質の不安定領域の自己集合における働きと輸送シグナルの知見を得るために、フック蛋白質の両末にある構造的に不安定領域を10残基ずつ削った変異体を解析した。N末の一部の不安定領域以外は、フック蛋白質の重合に非常に重要であることが分かり、フックのらせん型の形態を作るのに大事な領域、フック蛋白質の輸送に必要な領域を同定した(論文準備中)。
1800年前後のドイツ文学における「感性的なもの」と言語をめぐる考察

18世紀合理主義において、事実は、視覚的イメージによって表象することによって、認識されると考えられていた。しかし、18世紀後半になると、視覚化されない非合理なものが問題になる。機知は、アラベスク紋様と同様、自律美学の注目すべきモデルとされたが、無意識的なものの表出としては、事実上、18世紀的芸術観を超えていた。さらに、言葉に言い表しがたいものを表現しようとする試みを通して、表現されるものと言葉の関係の恣意性が意識されるようになった。(1)1800年前後のドイツ文学テクストにおいて、感覚、感性の言い表しがたさがどのように言語化されるのかを分析する。(2)感覚や感性の伝達不可能性、ないしは、共有不可能性が意識化されてくる歴史的状況を具体的に再現する。(3)調査にあたって、「感覚的なもの」、「難解さ」、「理解しえないもの」についての一般的な理論を参照する。(4)特に以下の観点を中心に研究を進める。(1)ジャン・パウルの比喩表現(2)ヘルダーのバウムガルテン研究と『カリゴーネ』(3)モーリッツの経験心理学(4)クライストの性格描写18世紀合理主義において、事実は、視覚的イメージによって表象することによって、認識されると考えられていた。1ジャン・パウルのテクストにおいて、感覚できない世界がどのように言語化されているのかを研究した。18世紀ドイツでは、啓蒙主義を背景とする世俗化のプロセスのなかで、死後の世界をどのようにイメージするかが大きなトピックとなっていた。従来のジャン・パウル研究でも超越的な世界はテーマの一つとなっているが、ジャン・パウル自身がヤーコビ哲学を理論的な拠所としたことから、ドイツ観念論のコンテクストで取り上げられることが多かった。しかし、文学テクストを調査すると、ジャン・パウルが経験論的なモデルを形而上学的なイメージに転用しているばあいが少なくないことが判った。本年度は、特に、死の視覚イメージをめぐる考察を論文にまとめた。そこでは、レッシングによる死のアレゴリーの更新、モリヌークス問題、18世紀の眼科医療といった観点から、「見える/見えない」という二項対立が死後のイメージに関連付けられてゆく過程を明らかにした。2同時代のアラベスク(あるいは、グロテスク)論と関連付けながら、ジャン・パウルの機知を考察した。アラベスクは、ジャン・パウルに対する同時代批評のなかでたびたび用いられたイメージであるばかりではなく、近代意識の象徴そのものだった。1800年前後のドイツにおいて、アラベスクは、古典主義的な規範から逸脱しているという点で批判される一方で、自律的な芸術のモデルとみなされるようになる。また、理性や合理性では捉えられない領域に隣接する幻想的な要素もさまざまな形で主題化されるようになった。文化ゼミナールにおける講演では、アラベスクを参照することによって、ジャン・パウルの大胆な比喩が、ことばの意味関連をことばそのものの反省へと転換する機能を担っていることを明らかにした。昨年度末にドイツ文化ゼミナールで口頭発表した原稿に基づいて、"Hybride Schnorkel oder rein asthetische Arabesken?Jean Paul in der Ornamentdebatte seiner Zeit"を執筆した(論文集は2011年刊行予定)。ジャン・パウルの同時代批評に現れるアラベスク文様の比喩を手掛かりに、1800年前後のドイツにおいて美的領域が拡大する一方、その周辺領域で生じたある種のオリエンタリズムを確認した。また、カントから初期ロマン派への流れの中で展開される芸術の自律性をめぐるディスクールに現れるアラベスク=イメージを、ジャン・パウルの機知論に接続することによって、ジャン・パウルのロマン派批判の射程と詩的表現としてのナンセンスの可能性を明らかにした。『死をどのように言い表すのか』(1774)については、昨年度の成果を敷衍するという見通しの下、ヘルダーのレッシング批判の検討に着手した。しかし、その作業の過程で、同時代のアレゴリーをめぐる論争に行き当たり、計画に若干変更が生じた。ヘルダーの『寓話論』(1787)、K・PH・モーリッツのアレゴリー批判(1789)、ゲーテの象徴論を参照することによって、ヘルダーのレッシング批判におけるアレゴリーの意味づけを考察する作業が進行中である(研究期間3年度に成果発表を予定している)。ヘルダーの『カリゴーネ』(1800)とバウムガルテン受容の研究も進行中である。当初計画では、ジャン・パウルの『フィヒテの鍵』(1800)との関連で『カリゴーネ』論をまとめる見通しだったが、同じカント批判とはいえ、背景にかなり大きな差異があるのではないかと考えるようになった。一年度に発表した『ジャン・パウルは死にどのような形をあたえたのか』を引継ぐ形で、第II報を発表した。今回は、レッシングの『古代の人びとは死にどのような形をあたえたのか』と、それに対するヘルダーの批判を中心に、死とアレゴリーの関係を考察した。

二人の議論は、古代の人びとは死をどのように考えていたのかという問いをめぐるものだったが、その根底には、本来感覚できないはずの死がどのように可視化されたのかという問題がある。レッシングは、「眠り」の兄弟としての「死」いう古代のイメージを発見して、死に対するキリスト教的な畏怖の念から同時代の人びとを解放した。ヘルダーは、それに対し、古代の人びともまた死に強烈な恐れを抱いていたと主張する。本論では、「眠り」のイメージが恐れを隠蔽しているのだというヘルダーの説が、後年フロイトが「検閲」と呼ぶ心的なメカニズムと類似していることを指摘した。次年度発表予定の『1800年前後のエクフラシスについて』では、K・Ph・モーリッツとH・v・クライストを中心に、レッシング以後、描写の理論と実践がどのようなに展開していったのかを考察した。レッシングは『ラオコーン』において、造形作品と詩をメディアの特性に注目して、それぞれに固有の表現形態を導いた。モーリッツは、芸術作品の自律性という視点から、レッシングのテーゼを敷衍する。造形芸術の美を再現するためには、言語そのものが自律的な美を生み出さなければならない、とモーリッツは主張する。その場合、言語はもはや対象をたんに映し出す透明無色の媒介物ではなく、それ自身がパフォーマーとして対象の前面に現われることになるだろう。フリードリヒの絵画に寄せたクライストの記事では、画面から生じるイルージョンに代わって、メディアとしての画材、それを見る目に焦点があてられる。ここでは、対象と言語の間の亀裂が明確に意識化されている。クライスト(Heinrich von Kleist)とモーリッツ(Karl Philipp Moritz)のテクストを手がかりにして、レッシングの『ラオコーン』論以来、視覚イメージと言語の懸隔が意識化されてゆく過程を追跡した。モーリッツは、『芸術作品はどの程度まで記述されうるか』(1788/89)の冒頭で、ピロメラ神話を参照しながら、言語による再現の可能性を考察している。舌を引き抜かれたピロメラは、織物を指し示すことによって、なにが起こったのかを再現した。再現は、言語による説明ではなく、再=創造によって可能になるというのがモーリッツのテーゼである。ところで、今、感覚という観点から、この論文を読むと、視覚イメージが決定的な役割を果たしていることが判る。モーリッツによれば、言語の美も「息の痕跡」にあると言われる。視覚イメージは、直裁で切実な経験であり、言語の読解に先立っている。クライストは、晩年に『フリードリヒの海の風景を前にした感想』(1810)という記事を書いているが、ここで問題になっているのは、フリードリヒの『海辺の僧侶』そのものではなく、絵とそれを観る記者の関係だった。第一に、記者は、前景に「枠」のほかなにも見えないと書くのだが、しかし、アウグスト・ランゲン(August Langen)によれば、「枠」こそは、18世紀の「直観形式」であった。つまり、記者の当惑は、視覚イメージに既存のシェーマが対応していないということに由来しているのである。第二に、この記事に書かれているのは、絵に描かれた情景ではなく、その情景を再現することができないという体験なのである。
次世代の生活習慣病予防を目指した妊娠期の糖質栄養状態の制御に関する研究

マウスの妊娠期における糖質のみの制限(糖質制限)が、摂取量の制限によるすべてのエネルギー源の制限(総エネルギー制限)とは異なり、出生仔において高脂肪食負荷による糖・脂質代謝不全を増悪化しないメカニズムの検討を行った。その結果、糖質制限は肝臓における脂肪酸合成系遺伝子発現には影響を及ぼさず、また白色脂肪細胞の小型化を促進することでインスリン感受性を亢進している可能性が示唆された。また、胎生期低栄養と出生後の精神疾患発症に関しても検討を行ったところ、総エネルギー制限群の仔マウスはストレス感受性が高く不安様行動を示すのに対して、糖質制限群の仔マウスではその傾向が緩和されていることが示された。我々はこれまでに、マウスの妊娠後期に糖質のみの制限による40%の摂取エネルギー制限(糖質制限)を行った場合、すべての栄養成分の制限による同レベルの摂取エネルギー制限(総エネルギー制限)とは異なり、出生仔において高脂肪食誘導性の糖・脂質代謝異常の増悪化が認められないことを見出していた。そこで本研究では、このような同じ40%の摂取エネルギー制限でも出生仔において異なる影響がもたらされるメカニズムの解明を試みた。まず、出生仔における脂質代謝に関して検討を行うため、肝臓における脂肪酸合成系遺伝子の発現を検討したところ、総エネルギー制限群ではこれらの遺伝子発現が亢進していたのに対して糖質制限群では変化しないことが見出された。そこで脂肪酸合成の上流因子であるLXRαに着目し、胎仔の肝臓におけるLXRαプロモーター部位のメチル化について検討したが、妊娠期の栄養による影響は認められなかった。また、出生仔におけるインスリン感受性(糖代謝)に関して検討を行うため、インスリン感受性臓器である骨格筋と白色脂肪組織における関連遺伝子の発現解析を行ったところ、骨格筋における糖取り込み関連遺伝子の発現に影響は認められなかったものの、白色脂肪組織における糖取り込み関連遺伝子の発現が総エネルギー制限群では低下する傾向が認められた一方で、糖質制限群では変化しないことが示された。さらに糖質制限群の白色脂肪組織においては脂肪細胞分化に重要な転写因子であるPPARγの発現が亢進していた。そこで白色脂肪組織切片を作成し、脂肪細胞サイズの計測を行ったところ、糖質制限群では脂肪細胞の小型化が観察された。以上のことから、マウスの妊娠後期における糖質制限は、総エネルギー制限で認められる脂肪酸合成の促進やインスリン感受性の低下を誘発せず、むしろ白色脂肪細胞の小型化を介してインスリン感受性を亢進させる可能性が示唆された。我々はこれまでに、マウスの妊娠後期に糖質のみの制限による40%の摂取エネルギー制限(糖質制限)を行った場合、すべての栄養成分の制限による同レベルの摂取エネルギー制限(総エネルギー制限)とは異なり、出生仔において脂肪酸合成の促進やインスリン感受性低下は誘発されず、むしろ白色脂肪細胞の小型化を介してインスリン感受性が亢進され肥満体質獲得には繋がらないことを見出してきた。また、げっ歯類では、新生仔期に血中レプチン濃度が一過的に上昇するレプチンサージと呼ばれる現象が認められており、胎生期低栄養状態による肥満体質獲得はこのレプチンサージの早期化に関与している可能性が報告されている。そこで本年度の研究では、妊娠期に制限するエネルギー源の違いによって出生仔の肥満体質獲得に差が生じるメカニズムについて、このレプチンサージに着目して検討を行った。その結果、妊娠後期に総エネルギー制限または糖質制限を行った母マウスから出生した仔マウスはいずれも新生仔期におけるレプチンサージが早期化しており、皮下脂肪組織におけるレプチンmRNA発現の結果とも一致していた。このことから、レプチンサージの早期化は、制限する餌中のエネルギー源によらず低エネルギー状態によって生じること、またレプチンサージの早期化のみではその後の肥満体質獲得には繋がらないことが示唆された。そこで次に、レプチンサージ早期化のメカニズムについて検討を行うため、脂肪組織においてレプチン発現の制御に関わる上流遺伝子群の発現を測定したが、総エネルギー制限、糖質制限ともに、いずれの遺伝子の発現にも影響を与えていなかった。このことから、レプチンサージの早期化は、転写因子のmRNA発現の亢進ではなくレプチンプロモーターのエピジェネティック修飾など他の要因によるものである可能性が考えられた。これまでの我々の研究により、マウスの妊娠期における40%の糖質摂取制限は、たんぱく質などを含むすべての栄養成分の制限とは異なり、出生仔において脂質代謝の増悪化は誘発せず逆に糖代謝は改善傾向を示すといった正の影響のみが観察されていた。しかしながら、成人における糖質制限食の摂取が脳においてセロトン分泌を抑制することや、げっ歯類の妊娠期における総エネルギーおよびたんぱく質摂取の欠乏が出生仔においてうつ・不安様行動を誘発することが報告されていることから、妊娠期における糖質制限も後者の報告のような精神疾患の発症と関連する可能性が考えられた。そこで本研究では、糖質制限下で出生した仔マウスにうつ・不安様行動を評価する行動実験(オープンフィールド試験、高架式十字迷路試験、強制水泳試験)を実施するとともに、ストレス耐性の生化学的な評価として、拘束ストレス負荷後の血中コルチコステロン濃度の測定を行った。その結果、高架式十字迷路試験では群間で差は観察されなかったものの、オープンフィールド試験では、総エネルギー制限下で出生した仔マウス(Restriction : R群)でcenter area滞在時間の有意な減少が認められた一方で、糖質制限下で出生した仔マウス(Carbohydrate restriction:CHR群)では対照群と比較して減少傾向が認められた程度であった。

また拘束ストレス負荷後の血中コルチコステロンレベルは、オスに比べてメスの方が高値を示し、メスの場合、R群はピークに達する時間が対照群よりも早かったが、CHR群では対照群と同程度であった。以上の結果より、総エネルギー制限下で出生した仔マウスはストレス感受性が高く不安様行動を示すのに対して、糖質制限下で出生した仔マウスではその傾向が緩和されていることが示唆された。マウスの妊娠期における糖質のみの制限(糖質制限)が、摂取量の制限によるすべてのエネルギー源の制限(総エネルギー制限)とは異なり、出生仔において高脂肪食負荷による糖・脂質代謝不全を増悪化しないメカニズムの検討を行った。その結果、糖質制限は肝臓における脂肪酸合成系遺伝子発現には影響を及ぼさず、また白色脂肪細胞の小型化を促進することでインスリン感受性を亢進している可能性が示唆された。また、胎生期低栄養と出生後の精神疾患発症に関しても検討を行ったところ、総エネルギー制限群の仔マウスはストレス感受性が高く不安様行動を示すのに対して、糖質制限群の仔マウスではその傾向が緩和されていることが示された。これまでの研究では、マウスの妊娠期における糖質のみの制限による摂取エネルギー制限は、摂取量の制限によるすべての栄養成分の制限とは異なり、出生仔において肥満や糖・脂質代謝異常の増悪化を誘発しないが、これは肝臓における脂肪酸合成や白色脂肪組織におけるインスリン感受性に異なる影響を与えたためであることが判明していた。本年度は、このような差異が生じるメカニズムについて検討するため、新生仔期のレプチンサージについて検討を行った。当初はレプチンサージへの影響のみを検討することを予定していたが、その誘導メカニズムの解明には至らなかったため、新生仔期のインスリン濃度の変動に関しても検討を行い、興味深い結果を得た。以上のことより、本年度の研究はおおむね予定通り順調に進展したと評価できる。栄養生化学これまでの研究では、マウスの妊娠期における糖質制限食の摂取は、出生仔において、脂質代謝の増悪化は誘発せず逆に糖代謝は改善する傾向があるといった正の影響のみが観察されている。しかしながら、胎生期低栄養ラットにおいては、脳におけるストレス耐性シグナルの低下によりうつ様行動を示すことや、ヒトにおいても出生時体重とその後の学力に正の相関があることなどが報告されており、胎生期の低栄養状態が出生後の発達障害を含む精神疾患に関与する可能性が示唆されている。そこで今後は、妊娠期に糖質制限を行った仔マウスにおけるうつ様行動および脳(海馬および視床下部など)における関連遺伝子発現について検討を行う。これまでの我々の研究では、妊娠期における摂取量の制限によるすべての栄養成分の制限とは異なり、糖質のみの制限による摂取エネルギー制限では、出生仔に肥満や糖・脂質代謝異常の増悪化が誘発されないことが見出されていた。本年度は、このメカニズムについて検討するため、出生仔から採取した糖・脂質代謝関連臓器の解析を行った。
下水処理水中有機物の構成成分とその起源に関する研究

下水処理水中には生物分解されにくいさまざまな有機物が残存している。それらの組成や起源をあきらかにすることは、下水処理場から排出される有機物負荷を削減するために有効である。本研究は、特に、下水処理水中に含まれる活性汚泥中微生物由来の有機物について基礎的な検討を行ったものである。研究の前半では、実験室内において人工下水を用いて活性汚泥プロセスを運転し、水理学的滞留時間が処理水中の溶存有機物濃度に及ぼす影響について検討を行った。処理水中に存在する溶存有機化合物について、ジクロロメタンを用いた液液抽出を行い濃縮した後、ガスクロマトグラフ・質量分析法により一斉分離・同定を試みた。50種以上の化合物が同定された。検出された化合物の種類や量は同じ系列でも試料採取日により異なっていた。検出された化合物の多くは脂肪酸であり、また、安息香酸やアニリンの誘導体、イソシアン酸フェニル誘導体、フタル酸ジアルキルエステルといった芳香族環をもつ化合物も検出された。研究の後半においては、実験室内において有機酸のみを有機成分として含む人工下水を用いて活性汚泥プロセスを運転し、処理水の有機成分組成について特にタンパク質と糖類に焦点を絞って検討した。流入水中の有機物は完全に処理され、処理された有機物の8.6%に相当する有機物が活性汚泥中微生物により生産された。処理水中のDOCのうち、タンパク質は22%、糖類は46%をしめた。処理水中のDOCは日によって変化したが、糖類の変動はその変化ともっとも高い相関を示した。実際の下水処理水中有機成分の半分弱は活性汚泥に由来することになるとの結果となった。実験室内において人工下水を用いて活性汚泥プロセスを運転し、水理学的滞留時間が処理水中の溶存有機物濃度に及ぼす影響について検討を行った。また、処理水中の有機成分の濃度およびそこに含まれる脂溶性揮発性成分の組成について検討を行った。活性汚泥プロセスは、水理学的滞留時間を通常の下水処理システムと同じ6時間に設定した系(SHRT系)と48時間に設定した系(LHRT系)とを運転した。処理水中の溶存有機態炭素濃度はSHRT系では平均7.7mgC/L、LHRT系では平均19.3mgC/Lであり、LHRT系の方が高かった。SHRT系とLHRT系ではLHRT系の方がより多くの種類の化合物が検出され、また、双方で検出された化合物はLHRT系の方が高濃度検出されることが多かった。しかし、SHRT系でのみ検出された化合物もあった。また、検出された化合物の種類や量は同じ系列でも試料採取日により異なっていた。検出された化合物の多くは脂肪酸であり、これは細菌の細胞膜のリン脂質が分解されることによって生成されたものと考えられる。また、安息香酸やアニリンの誘導体、イソシアン酸フェニル誘導体、フタル酸ジアルキルエステルといった芳香族環をもつ化合物も検出された。フタル酸エステル類は環境中にも多く存在し、実験室内の大気にも存在するので、試料の汚染により混入した可能性は否定できない。しかし、LHRT系のみで検出される場合もあったので、LHRT系の微生物群集がこの化合物を合成していた可能性は否定できない。実験室内において有機酸のみを有機成分として含む人工下水を用いて活性汚泥プロセスを運転し、処理水の有機成分組成について検討した。

処理水中の全溶存有機態炭素(DOC)、タンパク質、糖類、およびタンニン・リグニンの濃度を、活性汚泥プロセスの60日こわたる運転期間について経日的に追跡した。流入水中のTOCは106mgC/Lであり、処理水の平均DOCは9.1mgC/Lであった。流入水中の成分である有機酸は、処理水にはまったく含まれていなかった。すなわち、流入水中の有機物は完全に処理され、処理された有機物の8.6%に相当する有機物が活性汚泥中の微生物により生産され、処理水に出てきたことになる。処理水中のDOCのうち、タンパク質は22%、糖類は46%、タンニン・リグニンは3%をしめた。流入人工下水中にはプロピオン酸のみが含まれるので、これら成分は活性汚泥処理の過程で生成されたことは明らかである。さらに、処理水中のDOCは日によって変化したが、糖類の変動はその変化ともっとも高い相関を示した。実下水処理場について調査した結果、流入水のTOCが50mgC/L程度であるのに対し、処理水のDOCは10mgC/L程度であった。仮に流入水中の有機成分が全て活性汚泥によって処理され、その結果、活性汚泥由来の有機成分が処理水に現れるとすると、処理水のDOCは45mgC/L程度になるはずであるが、これは、実際の処理水のDOCの4割5割程度に相当する。すなわち、下水処理水中有機成分の半分弱は活性汚泥に由来することになる。
ゲーミング・シミュレーション「裁判員裁判」の開発-法曹三者と連携した法教育実践-

-本研究は、2009年(平成21)5月に始まった裁判員裁判について、学習者(児童生徒、学生等)が理解するための「ゲーミング・シミュレーション教材『裁判員裁判』を開発した。この教材開発は、筆者の提案する「役割体験学習論」に基づいているが、学生は刑事裁判の傍聴、法曹三者による講義の受講などを通じて、模擬裁判シナリオの作成を行い、法曹三者と合同で模擬裁判を実施した。こうした多様な学習活動を通して「ゲーミング・シミュレーション『裁判員裁判』」が完成した。学生はこの教材を使って、最終的に公立中学校で授業を実施し、本-本研究は、2009年(平成21)5月に始まった裁判員裁判について、学習者(児童生徒、学生等)が理解するための「ゲーミング・シミュレーション教材『裁判員裁判』を開発した。学生はこの教材を使って、最終的に公立中学校で授業を実施し、本本年(2009年)、5月に始まる裁判員制度の下では、国民の法的リテラシーが求められている。しかし、法的リテラシーは知識のみならず運用能力が含まれるため、これまでの知識伝達型の教育ではそうした力を育成することはできない。本研究は、筆者の提案する役割体験学習論を基づいて、法曹三者との連携を図り、ゲーミング・シミュレーション「裁判員裁判」を開発し実践して、将来裁判員になりうる学習者に対して、知識と行為の統一的な学習による社会的実践力(法的リテラシーや公民的資質等)を育成しようとする試みである。平成20年度22年度までの3年間の計画である。平成20年度は裁判員裁判に関する文献及び実地調査を実施すると共に、法曹三者の協力を得てゲーミング・シミュレーション「裁判員裁判」を開発し実践した。すでに、平成18年度採択の秋田大学の特色ある大学教育支援プログラム「ゲーミング・シミュレーション型授業の構築」において、平成18年に実施した「法曹三者と学制による裁判員制度の模擬裁判」を礎として、特に、20年度では、学生が作成したシナリオに基づき、法曹三者と共に裁判員模擬裁判を実施するというオリジナリティをもたせて実施した。以下、実施内容を略記しておきたい。前期法教育及び裁判員裁判に関する講義、刑事裁判の傍聴、弁護士・検察官による講義模擬裁判シナリオ作成、ネット裁判員模擬裁判、検察庁における検察官との面談・討議等後期日本社会科教育学会における学会発表、シナリオ完成、模擬裁判の実施、事後討議秋田市立外旭川中学校における模擬裁判授業の実践、教員と学生による研究のまとめホームページによる研究成果の公開、法教育DVDの取材とコンテンツの作成等昨年(2009年)5月から裁判員制度が開始し、ほぼ1年が経過した。本制度下では、国民の法的リテラシーが求められている。平成21年度は裁判員裁判の実施に関する報道(テレビ、新聞、インターネット等)の資料を収集し、また文献収集を行うと共に、法曹三者と連携して開発し実践したゲーミング・シミュレーション「裁判員裁判」の分析と考察を行った。これらの研究・実践の成果については、学会発表(日本社会科教育学会、全国社会科教育学会)やシンポジウム(「法教育におけるゲーミング・シミュレーションの可能性」)の招待講演等で紹介すると共に、「法教育の窓」というホームページを作成して、広く研究成果を公開すると共に、「ネット裁判員模擬裁判」を活用した法教育実践ができるようにした。本研究は、2009年(平成21)5月に開始した裁判員裁判について、学習者が理解するためのゲーミング・シミュレーション教材「裁判員裁判」を開発することを目的とした。本研究は、筆者の提案する「役割体験学習論」に基づき、学習者に役割体験を通して知識と行為の統一を達成させ、社会的実践力を培う教材開発と実践を試みた。まず、2008(平成20)年度には、法曹三者と連携し、刑事裁判の傍聴、検察官や弁護士による講義、秋田地方検察庁への訪問、殺人未遂事件シナリオ作成、ネット裁判員模擬裁判の実践、秋田大での法曹三者との模擬裁判実施、検察官や弁護士を招いた事後討議、弁護士と学生による公立中学校での裁判員裁判の授業実践等を行った。学生達は、現場での傍聴人の体験、法曹三者との交流体験、模擬裁判での裁判員や被告人等の擬似体験など、現実や仮想の場での様々な役割体験を通して、裁判員裁判を体得的に理解し知識と行為の統一を図り、社会的実践力を身に付けた。その上で、教師という役割になって公立中での授業も実践し、指導力の基礎・基本も身に付けた。さらには、学びの過程で、裁判員裁判の持つ制度的な問題点や実施上の懸念事項についても提示することができた。2009年以降は、前年度の成果に基づき、ホームページ上に構築したネット裁判員模擬裁判システムの充実を図り、多くの閲覧者が裁判員裁判を理解し、裁判の模擬体験ができるようにした。

2010年度は、筆者の学習理論に基づく法教育実践についてDVDを作成すると共に、『役割体験学習論に基づく法教育実践-裁判員裁判を体感する授業-』(現代人文社、2011年1月)を刊行し、研究の成果を公開した。
対話シミュレータの構築と談話分析への応用

本研究の目的は、人間の言語理解における推論機構を計算機によりシミュレートし、談話分析へ応用することである。24年度は、推論機構のベースとなる「仮説推論」について、1.仮説選択の高速化、2.学習手法の提案、3.言語処理タスクに基づく評価に取り組んだ。1.仮説選択の高速化:仮説推論とは、与えられた観測に対する最良の仮説を求める論理推論であり、初年度に考案した推論機構の基礎技術である。最良仮説の選択問題はNP-hardであるため、効率化は大変重要な課題である。そこで、23年度に開発した整数線形計画法にもとづく高速化法を更に拡張し、整数線形計画問題の生成と求解を相互に行い、徐々に最適解にたどり着く仮説選択手法を提案した。大規模データ上での評価実験より、既存システムに比べ大幅な高速化を達成できたことがわかった。2.学習手法の提案:仮説選択では、複数の説明候補の中から最良の説明を選択する問題を、「説明の評価関数を最大化する説明を選択する問題」として定式化する。このため、説明の評価関数を適切に設計することが重要になるが、これを人手で成し遂げるのは容易ではない。そこで我々は、Passive Aggressiveアルゴリズム[Crammer06]を用いて、仮説推論の学習を実現する方法を提案し、実験により正しく学習が行えることを示した。3.言語処理タスクに基づく評価:1.と2.で開発した推論エンジン・学習手法を用いて、仮説推論に基づく共参照解析モデルを作成・評価した。具体的には、複数の世界知識を組み合わせて用いることにより、文章に潜在する情報を推論し、それを解析の手がかりとする、新しい学習ベースの共参照解析モデルを提案した。性能評価の結果、現段階では期待されるほど大きな効果を得られておらず、引き続き知識ベースの大規模化や評価タスクの検討など、課題の洗い出しと改善が必要であることがわかった。本研究の目的は,人間の言語理解における推論機構を計算機により実現し,談話分析へ応用することである。我々はこの目標に向けて,まずは文章に潜在する書き手の意図・信念(プラン)を推定する課題を設定し,研究を実施した。まず第一に,我々はプラン推定を「観測された事象を,それがなぜ起きたのか,世界知識(因果関係や,同義語の知識)を使って説明する推論」と考え,仮説推論を用いたプラン推定モデルを考案した。仮説推論では,一般的には世界知識を用いて一つの観測に対し複数の説明を生成できるため,それらの候補の中から最良の説明を選択する。したがって,世界知識の存在は大変重要であり,そもそも最良な説明が候補として生成できなければ,最適な説明を返すことができない。そこで我々は第二に,領域にほとんど依存しない質問応答コミュニティの文章に対して,既存の世界知識のデータベースが,その文章の書き手のプランに関する説明を生成できるほど十分な規模であるかを実験により確認した。その結果,説明候補の生成は十分に行なうことができ,以後は,どのようにして最良の説明を選ぶかという「説明選択」の問題に注力できることがわかった。ここまでの2つの成果は,後述する学会で発表を行なった。しかしながら,説明選択の問題は計算コストが大きく,実行方法を工夫する必要があることも同時に明らかになった。そこで第三に,我々は仮説推論の問題を整数線形計画問題に変換し,効率的に合理的な説明を求める手法を考案した。手法の評価実験結果からは,対象となる問題の規模がある程度大きくても,効率的に最適解を求められることがわかった。現在はこの成果を国際会議で発表するため,論文を執筆中である。次年度の計画としては,仮説推論を現実的な時間で実行できる準備が整ったため,大規模な世界知識を利用して,実際に意図推定を行うモデルの構築に焦点を当てて研究を進めていく予定である。今年度は1.推論機構のコア技術である仮説推論エンジンの開発,2.推論機構の言語処理への適用を通じた評価,の2種類に取り組んだ。それぞれの取り組みの成果について具体的な内容を述べる:1.仮説推論エンジンの開発仮説推論(Abduction)を高速に実行するための推論エンジンを開発した。仮説推論とは,与えられた観測に対して尤もらしい説明を求める論理推論の一種であり,昨年度考案した推論機構のベースとなる基礎技術である。仮説推論はNP-hard問題であるため,推論には効率的なエンジンを必要とするが,これまで提案されてきた枠組みは大規模な知識に適用できるだけの性能がなかった。そこで我々は仮説推論の問題を整数線形計画問題に変換し,Operations Researchの研究分野で開発された最新のソルバーを利用し,仮説推論を高速に実行する方法を開発した。開発した推論エンジンは公開中であり,今後も機能拡張を続けて随時更新を行なっていく予定である。2.言語処理への適用を通じた評価昨年度考案した推論機構を,自然言語処理の一タスクである含意関係認識に適用し,評価した。推論には,代表的な語彙資源であるWordNet,FrameNetから約37万の推論規則を抽出して用いた。評価の結果,最新の含意関係認識手法の性能に到達するにはまだ工夫が必要であり,様々な問題に対処する必要があることがわかった。対応優先度の高い問題としては,単一化の問題がある。これは,仮説推論において最小の説明を求めようとする際に,できるだけリテラルを単一化しようとすることにより,多くの談話要素が誤って共参照関係だと認識されてしまう問題である(単一化は,言語処理では共参照関係の認定にあたるため)。

この評価から得られた知見は,これまでに言語処理において大規模語彙知識を用いた仮説推論を行った事例がなかったため,今後の方向性を決めるために大変有用であった。本研究の目的は、人間の言語理解における推論機構を計算機によりシミュレートし、談話分析へ応用することである。24年度は、推論機構のベースとなる「仮説推論」について、1.仮説選択の高速化、2.学習手法の提案、3.言語処理タスクに基づく評価に取り組んだ。1.仮説選択の高速化:仮説推論とは、与えられた観測に対する最良の仮説を求める論理推論であり、初年度に考案した推論機構の基礎技術である。最良仮説の選択問題はNP-hardであるため、効率化は大変重要な課題である。そこで、23年度に開発した整数線形計画法にもとづく高速化法を更に拡張し、整数線形計画問題の生成と求解を相互に行い、徐々に最適解にたどり着く仮説選択手法を提案した。大規模データ上での評価実験より、既存システムに比べ大幅な高速化を達成できたことがわかった。2.学習手法の提案:仮説選択では、複数の説明候補の中から最良の説明を選択する問題を、「説明の評価関数を最大化する説明を選択する問題」として定式化する。このため、説明の評価関数を適切に設計することが重要になるが、これを人手で成し遂げるのは容易ではない。そこで我々は、Passive Aggressiveアルゴリズム[Crammer06]を用いて、仮説推論の学習を実現する方法を提案し、実験により正しく学習が行えることを示した。3.言語処理タスクに基づく評価:1.と2.で開発した推論エンジン・学習手法を用いて、仮説推論に基づく共参照解析モデルを作成・評価した。具体的には、複数の世界知識を組み合わせて用いることにより、文章に潜在する情報を推論し、それを解析の手がかりとする、新しい学習ベースの共参照解析モデルを提案した。性能評価の結果、現段階では期待されるほど大きな効果を得られておらず、引き続き知識ベースの大規模化や評価タスクの検討など、課題の洗い出しと改善が必要であることがわかった。昨年度のうちに考案した推論機構を,自然言語処理の一タスクである含意関係認識に適用し,評価することができたから。含意関係認識は,自然言語処理のなかでも様々な語彙知識を必要とするタスクであり,推論機構を評価するのに適したタスクである。「おおむね」としているのは,含意関係認識の性能としては悪くはないものの,最新の技術と対等に闘うためには,もう少し推論機構の拡張が必要だからである。今後は,(i)さまざまな自然言語処理タスクへの適用を通して推論機構を拡張する,(ii)推論機構の性能評価を行う,の2点に焦点を置く予定である。拡張の方向性としては2つを考えている。ひとつは,推論の良さを評価する関数の要素として,推論に含まれる共参照関係の予測の尤度を考慮できるようにすることである。例えば,「彼」が「太郎」を指示しているという予測の良さを,既存の共参照解析の技術を使って推定し,評価関数に反映できるようにする。ふたつめに,評価関数を訓練事例から自動的に学習可能にすることである。
植物成長促進化合物PPGの機能発現機構の解明

植物の成長や形態を制御する新規化合物の探索を目的とした植物ケミカルバイオロジー研究によって、発芽種子に植物カルス(細胞塊)誘導を生じるFPXを発見した。さらに、植物細胞内でFPXから代謝されて生じる化合物PPGが、植物の葉・茎・根について、形態を異常にすることなく、成長を促進させる活性を持つことを発見した。植物成長制御を行う生理活性化合物としては、植物ホルモン類が知られるが、PPGの化学構造は、既知の天然および合成植物ホルモンのいずれとも全く異なっている。さらに、PPGのターゲットタンパク質の探索の結果、有力候補として3種類のタンパク質を同定に成功した。植物の形態変化を指標として化合物探索を行う植物ケミカルバイオロジー研究を遂行する過程で、植物の葉・茎・根について、形態を異常にすることなく、成長を促進させる新規化合物PPGを発見した。PPGは、植物への適用の報告例は全く無い人工合成化合物であり、動物や微生物での生理作用ターゲット等の分子メカニズムも明らかになっていない。本申請は、分子生物学手法、生化学的手法などによってPPGの植物成長における分子機構を明らかにすることにより、植物の未知の成長制御システムを明らかにすると共に、植物バイオマスの増産・食糧増産に向けた新しい基盤技術を開発することを目指し、開始した。平成27年度は、PPGと細胞伸長や細胞分裂との関わりについて、主にロゼッタ葉の表皮細胞形態の詳細な解析を行った。その結果、PPGは、表皮の細胞伸長には影響がなく、細胞数を促進していた。また、細胞分裂期に発現応答するCYCB1遺伝子のプロモーターGUS遺伝子を用いた解析によって、このCYC遺伝子発現をPPGが活性化していることも明らかとなった。これらの結果は、PPGが細胞分裂を活性化していることを示唆すると考えられた。細胞分裂関連遺伝子の高発現化などによって、植物葉の分裂を活性化した場合、植物葉の全体形態は逆に小さくなる傾向があることが知られている。このPPGの場合は、分裂を促進したうえで、植物葉の全体が拡大しており、植物葉器官成長の未知の分子機構を刺激することによって、生理機能が発現している可能性を示唆すると考えられた。平成27年度の成果は、PPGが、細胞分裂を活性化する機能を持つことを示唆すると考えられた。PPGの作用機作を知ることによって、植物成長の新しい制御機構を知ることが出来る可能性を示していると考えられ、非常に重要な進展が得られたと考えられた。その結果、PPGは、表皮の細胞伸長には影響がなく、細胞数を促進していることが明らかとなった。最終平成28年度は、マイクロアレイ解析を用いたPPG応答性遺伝子の発現解析を行った。その結果、植物ホルモン関連遺伝子においては、ほぼPPGによる発現影響を受けないことが明らかとなった。PPGは外部投与により、形態に変化を与える生理活性を持つが、この結果は、既存の植物ホルモンとは関係性が低いことを示しており、非常に興味深いと考えられた。PPGの生理作用の特異性より、PPGターゲットタンパク質の同定は、植物成長の新たなメカニズムを明らかにする上において非常に重要であると考えられる。そこで、光官能基を融合させたアガロースビーズにPPGが強固に結合したケミカルビーズ(PPGビーズ)の作製を行い、このPPGビーズに結合するアラビドプシスのタンパク質の探索を行った。最終年度終了時点までに、3種の候補タンパク質にまで絞り込むことに成功した。今後、結合タンパク質の確定を進める予定である。PPGの生理作用は、PPGのターゲットタンパク質への結合による活性化、もしくは阻害、のどちらかによって生じると考察される。

PPGの生理作用の特異性より、このPPGターゲットタンパク質の同定は、植物成長の新たなメカニズムを明らかにする上において非常に重要であると考えられる。平成27年度は、光官能基を融合させたアガロースビーズにPPGが強固に結合したケミカルビーズ(PPGビーズ)の作製を開始した。このPPGビーズに結合するアラビドプシスのタンパク質群を、ビーズ画分に捕捉する実験条件についての検討を進める。平成28年度は、さらに特異性の高い結合タンパク質の探索を進める予定である。植物化学生物学物品費として申請した分子生物学試薬について、平成27年度は計画よりも若干額少量で、成果が得られたため。PPG応答性遺伝子の解析など、分子生物学実験を平成28年度も進めることによって、使用する予定としている。
低層建物に加わる非定常空気力の解明と耐風設計用風荷重の予測手法に関する研究

本研究では低層建物に加わる非定常空気力の解明と耐風設計用風荷重の予測手法の開発を目的に,1:市街地における低層建物に加わる地面付近の自然風の乱流性状の解明,2:近年の強風による建物の被害メカニズムの解明,3:強風時の市街地における乱流性状の正確な予測手法の研究を行った。市街地における低層建物に加わる地面付近の自然風の乱流性状に関しては,大阪市舞州における観測結果をもとに,非定常空気力と接近流との関係を解析することにより,建物に加わる変動風圧力は建物の上流側・建物の高さと同程度の距離における接近風の変動特性と相関が高いことがわかった。一方,研究期間中に接近した台風の強風による被害調査も行い,低層建物の強風災害特性を明らかにした。それによると,建物が全壊するような重大な被害は減少する傾向にあるが,屋根や外壁材などは依然として被害を受けており,また,飛散物による建物の二次被害や,人的被害も少なくないことが明らかとなった。これらの結果は,低層建物では,接近流の乱流特性の正確な予測と,瓦などの外装材が飛散しないような耐風設計を行うことが重要であること。また,市街地などにおける気流性状を正確に予測することが重要であることを意味する。そこで,強風時,特に台風接近時の地面付近の強風の乱流特性に関して,メソスケールの気象解析・予測のために開発されたPSU/NCAR MM5モデルを用いて,実際の台風時の広域的な風況場のシミュレーション手法に関する検討を行い,台風時の観測結果との比較により,ある程度の予測が可能であることを確かめた。また,市街地における接地境界層内の乱流特性を左右する地表面粗度形状の影響を取り込めるk-ε乱流モデルや,地表面粗度をモデル化したLESによる数値シミュレーション手法を新しく提案し,平均風速プロフィルだけでなく非定常乱流場の再現が可能であることを風洞実験により確かめた。平成14年度の設備備品費により風洞実験において計測を行う際に用いるレーザ光学系を購入した.これにより,建物まわりの乱流性状をPIV(粒子画像流速測定法)およびLDV(レーザードップラー流速計)計測により計測が可能となった.実験の実施に先立ち,簡単な形状をもった低層建物模型を制作し,風速および風圧測定のための計測装置の調整を行って,風速変動および壁面の風圧変動が問題なく測定できることを確かめた。非定常乱流場の数値計算に関しては,風上側の市街地の粗度形状に応じてラフネスパラメータを変化させた計算をk-ε乱流モデルを用いて行い,地表面粗度形状が市街地上空の乱流境界層に及ぼす影響を調べ,流入境界面に与える気流性状の検討を行った.さらに,簡単な形状をもった物体周りの乱流場に関してLESを用いた非定常乱流場のテスト計算を行い,計算手法,乱流モデル等の検証を行い本計算のための準備を行った.一方,過去の実験・観測データに関する資料の収集を進めると同時に,大阪湾の舞洲における観測データを解析し,自然風のもつ乱流特性,とくに風向・風速の変化に対する性質を調べ,接近流の乱流特性を検討し,風洞実験および数値計算に必要となる各種統計値を明らかにした。また,同時に測定された建物模型に加わる変動風圧力の解析も行い,自然風中での接近流の風速変動と風圧変動特性を明らかにし,両者の相関を調べ接近流の風速変動が建物壁面の風圧変動に及ぼす影響を検討した.まず,平成14年度に検討した自然風中での観測データに関しては,接近流の気流性状を建物付近の乱流特性を中心に解析した.