hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MHD発電用高温サイクロン型微粉炭燃焼炉に於ける燃焼機構とスラグの挙動

(1).サイクロン燃焼炉の建設とスラグ分離燃焼実験【i】).前年度におけるコールドモデルによる空気力学的実験の結果、石炭は中心軸送入、第一次酸化剤を炉上流部にほぼ接線方向に4方向より噴射送入して炉上流部にランキン渦を形成し炉下流部に第二次酸化剤を同じ方向に4個のノズルより高速噴流として送入することにより、下流部に剛体渦を形成し、長い炉内粒子滞留時間と高い灰粒子分離率及び短いガス平均滞留時間を同時に実現できる事を見いだした。その空気力学的条件を基礎として、炉の設計建設を行った。【ii】).まず、ガス燃焼により燃焼諸元の調整を行った後、微粉炭燃焼実験に入った。以下の諸点が明らかになった。イ).PSAによる酸素富化空気の第一次酸化剤旋回吹き込みにより火炎温度2000Kが実現できた。しかしながら、空気比1.0以下での同条件実現は今後の問題として残された。ロ).コールドモデル実験で予期されたごとく、上流強旋回吹き込みのみ(従来燃焼法)では高い灰分離率が得られるが、壁面にスラグが付着燃焼し、炭事基準燃焼効率は低かった。これに対し、本研究で開発した上流弱旋回下流強施回吹き込み方式の燃焼により約99%の灰分離率でかつ99.3%の高い燃焼効率が同時に得られることが明らかとなった。(佐賀井・定方担当)(2).負荷変動に伴う不安定燃焼の機構試作2号機による微粉炭燃焼シミュレーション実験を実施した。微粉炭の燃焼率の変動は燃料供給ノズルの使用本数(標準4本)をコントロールすることにより行っている。燃焼変動の評価は石英製光ファイバーと工業用TVカメラの組合せによる画像解析システムを構成、VTRに一且録画したのち、バッチ処理にて行;手法を確立した。これにより非定常燃焼時の燃焼率の定量的評価の可能性が得られたので変動機構の解析を実施中である。(中山担当)(1).サイクロン燃焼炉の建設とスラグ分離燃焼実験【i】).前年度におけるコールドモデルによる空気力学的実験の結果、石炭は中心軸送入、第一次酸化剤を炉上流部にほぼ接線方向に4方向より噴射送入して炉上流部にランキン渦を形成し炉下流部に第二次酸化剤を同じ方向に4個のノズルより高速噴流として送入することにより、下流部に剛体渦を形成し、長い炉内粒子滞留時間と高い灰粒子分離率及び短いガス平均滞留時間を同時に実現できる事を見いだした。(中山担当)
CYBB発現異常型慢性肉芽腫症における分子病態の解析

活性酸素産生系は膜成分であるgp91-phoxとp22-phox及び細胞質成分であるp47-phoxとp67-phoxから構成され、いづれの成分の異常によっても活性酸素の産生不全をきたし慢性肉芽腫症(CGD)を発症する。私共は最近、他のすべての活性酸素産性白血球(Bリンパ球、単球、好中球)ではその発現が欠失し活性酸素を産生できないにもかかわらず好酸球のみは正常レベルにpg91-phoxを発現し、かつ正常に活性酸素を産生しえるといったこれまでにない新しい病態を発見し、新奇な細胞種モザイク型バリアントCGDとして報告した(Kuribayashi et al,B.B.R.C.209,146,'95)。その患者のCYBBでは,-53にC→T置換が再現性よく確認できた.HELでのルシフェラーゼをリポーターとするトランスフェクションアッセイから,この変異がプロモーター活性を著しく低下させることが明かとなった.この部位には,抹消血の好中球・単球ではHAF-1は結合せず,他の未知の物質が結合した.この結合蛋白質は,PU.1結合エレメントや抗PU.1抗体で阻害されることから,Ets familyに属するPU.1であることが確認された.それ以外の蛋白質は今のところ見つかっていない.HAF-1の結合は,gp91-phox発現が低いか全く無いリンパ球系でのみ認められ,これはPU.1とは逆に転写抑制因子であろう.他のCGD患者の検索を進めているが,まだCYBBのプロモーター異常を認める患者は発見されていないが,この部位を含め約25kbの欠損を示した患者が見つかった.そのブレークポイントにL1配列が見つかり,CGD発症におけるL1の意義と遺伝子欠損の新たな機構への示唆を得つつある。
自閉症Mupp1変異による5-HT受容体複合体-スパイン形成の異常と分子病態解析

シナプス接着蛋白ニューロリギン(NLGN)はC末端のPDZ結合配列を介してPSD95に結合する。NLGNやPSD95の下流に位置するSHANK3の変異が自閉性障害の患者遺伝子に見出されており、ASDとNLGN-PSD95-SHANK3複合体の重要性が指摘されている。一方、申請者はシナプス接着蛋白(CADM1)とCNTNAP1はNLGNと異なりPSD95に結合しないが、MultiーPDZ蛋白MUPP1と結合し、機能性シナプスを形成すること、またNGLNと同様CADM1の変異を自閉性障害(ASD)患者に見出している。しかし、NLGN-PSD95-SHANK3複合体と異なり、ASDの分子病態との関係は依然不明である。申請者はこれまでの研究で複数のMUPP1変異1781T,E702Mを見出してきた。本年度はこれらの変異MUPP1をCOS細胞、神経芽細胞、P19EC細胞、神経細胞に導入することで、MUPP1複合体がスパインの形成に及ぼす影響の解析を試みた。正常MUPP1はCadm1,CNTNAP2やセレトニン受容体5HT2Rと結合し複合体を形成するが、変異MUPP1は形成できないことが明らかになった。そこで、変異マウスの作成を行う一方、今年度は正常および変異MUPP1を子宮内電気穿孔法を用いて、脳内に導入を試みているが、技術の未熟さや動物施設の汚染による飼育環境の変化により、十分に成果をえることができなかった。来年度も引き続き、神経細胞および個体を用いて、Cadm1-変異MUPP1-5HT2Rによる複合体形成不全について解析を行っていく予定である。今年度、神経細胞以外の細胞で、MUPP1複合体について解析をおこなったが、動物施設の汚染と消毒により、遺伝子改変マウスの動物施設内での移動、受精卵の作成などと、飼育が度々中断され、十分は実験成果をあげることができなかった。来年度は変異遺伝子を神経細胞やマウス脳に導入し、スパイン形成、とセレトニン誘導体(アゴニスト)がもたらす、スパイン形成について解析する予定です。今年度は、動物施設の汚染と消毒により、飼育スペースの移動のため、受精卵の作成と凍結受精卵を戻すなどで、十分は実験ができなかったので、来年度は本年度ど同様以下の2点について引き続き実験を検討している。子宮内電気穿孔法を用いて、変異MUPP1と正常MUPP1を胎児の脳に導入させる。神経細胞に変異MUPP1と正常MUPP1を導入させて、MUPP1複合体を免疫染色、免疫染色法により明らかにする。シナプス接着蛋白ニューロリギン(NLGN)はC末端のPDZ結合配列を介して、PSD95に結合する。NLGNやPSD95の下流に存在するSHANKの変異が自閉性障害(ASD)の患者遺伝子にみいだされており、ASDとNLGN-PSD95-SHANK複合体の重要性が指摘されている。一方、申請者は、シナプス接着蛋白CADM1とCNTNAPは、NLGNと異なりPSD95に結合しないが、multi-PDZ蛋白MUPP1と結合し機能性シナプスを形成すること、また、NLGN同様、CADM1遺伝子変異が自閉性障害(ASD)患者を見出している、しかし、NLGN-PSD95-SHANK複合体と異なり、ASDの分子病態との関係は依然不明である。本研究では、複数のMUPP1変異I781T,E702MをASD患者に見出した、これら変異MUPP1を神経細胞に導入することで、MUPP1複合体がスパイン形成に影響に関与することを明らかした。申請者が国際医療福祉大学から東京医科大学へ移動することになり、研究室の研究機器を移動したが、その際にディープフリーザーが故障し、研究費から新たな冷凍庫(再生)を購入する必要があり、研究を予定していたいくつかの実験ができなくなった。また、研究に用いる遺伝子改変マウスの動物施設への移動、受精卵の作製と飼育開始に約1年間を要したことで、神経細胞培養の実験を次年度に行うこととなった。次年度は遺伝子改変マウスの神経細胞を培養し、スパイン形成の異常とセレトニン誘導体(アゴニスト)がもたらす、スパイン形成について実験する計画である。正常MUPP1はCadm1,CNTNAP

2やセレトニン受容体5HT2Rと結合し複合体を形成するが、変異MUPP1は形成できないことが明らかになった。そこで、変異マウスの作成を行う一方、今年度は正常および変異MUPP1を子宮内電気穿孔法を用いて、脳内に導入を試みているが、技術の未熟さや動物施設の汚染による飼育環境の変化により、十分に成果をえることができなかった。来年度も引き続き、神経細胞および個体を用いて、Cadm1-変異MUPP1-5HT2Rによる複合体形成不全について解析を行っていく予定である。今年度、神経細胞以外の細胞で、MUPP1複合体について解析をおこなったが、動物施設の汚染と消毒により、遺伝子改変マウスの動物施設内での移動、受精卵の作成などと、飼育が度々中断され、十分は実験成果をあげることができなかった。来年度は変異遺伝子を神経細胞やマウス脳に導入し、スパイン形成、とセレトニン誘導体(アゴニスト)がもたらす、スパイン形成について解析する予定です。2. Mupp1(T702M)変異マウスの作製が期限内に間に合わない可能性があることから、トランスフェクションによる神経細胞や電気穿孔法によるマウス脳に、Mupp1(T702M)変異を導入して、Mupp1変異がもたらす、Cadm1(CNTNAP2)-Mupp1-5HT2R複合体形成不全、およびスパイン形成異常との関係を解析する。今年度は、動物施設の汚染と消毒により、飼育スペースの移動のため、受精卵の作成と凍結受精卵を戻すなどで、十分は実験ができなかったので、来年度は本年度ど同様以下の2点について引き続き実験を検討している。申請者が国際医療福祉大学から東京医科大学へ移動することになり、研究室の研究機器を移動したが、その際にディープフリーザーが故障し、研究費から新たな冷凍庫(再生)を購入する必要があり、研究を予定していたいくつかの実験ができなくなった。また、研究に用いる遺伝子改変マウスの動物施設への移動、受精卵の作製と飼育開始に約1年間を要したことで、神経細胞培養の実験を次年度に行うこととなった。動物施設が汚染により利用することが困難となり、変異遺伝子を子宮内電気穿孔法にて、脳に導入する実験が十分に実行できなかった。来年度実験ができるように、一部実験用に研究費を残しておくことにした。次年度は遺伝子改変マウスの神経細胞を培養し、スパイン形成の異常とセレトニン誘導体(アゴニスト)がもたらす、スパイン形成について実験する計画である。子宮内電気穿孔法を用いて、変異MUPP1と正常MUPP1を胎児の脳に導入させる。神経細胞に変異MUPP1と正常MUPP1を導入させて、MUPP1複合体を免疫染色、免疫染色法により明らかにする。
野生アカネズミを生物指標に用いたダイオキシンによる内分泌撹乱作用の影響評価

アカネズミにおけるダイオキシン汚染の影響は、個体レベルではダイオキシンによる毒性発現が認められ、精子数の減少など繁殖機能の低下が起きていることが明らかとなった.一方、ダイオキシン汚染に有利なダイオキシン受容体のアリルを同定し、その頻度を指標とした個体群レベルでの評価を行ったところ、汚染範囲が小規模で周辺からの個体の移出入が頻繁に行われることにより、有利なアリルが集団に固定できないことが明らかになった.アカネズミにおけるダイオキシン汚染の影響は、個体レベルではダイオキシンによる毒性発現が認められ、精子数の減少など繁殖機能の低下が起きていることが明らかとなった.一方、ダイオキシン汚染に有利なダイオキシン受容体のアリルを同定し、その頻度を指標とした個体群レベルでの評価を行ったところ、汚染範囲が小規模で周辺からの個体の移出入が頻繁に行われることにより、有利なアリルが集団に固定できないことが明らかになった.1.アカネズミAhRの構造解析と機能解析アカネズミ64個体を用いて解析されたダイオキシン受容体(AhR)遺伝子は、塩基置換が71ヶ所、内27ヶ所の同義置換によって25ヶ所でアミノ酸置換が見られた。転写活性化領域のQリピートは8から23リピートと変異に富んでいた。機能評価では、転写活性化領域の799番目のアミノ酸QからRへの置換でタンパク質の活性が有意に低下した。799番目のアミノ酸をマーカーとして野外個体群の遺伝子頻度の調査へと展開するために、アカネズミの尾を用いた簡便な多型検出法を構築した。2.アカネズミ染色体構造に対するダイオキシン暴露の影響2005・2006年の長岡サンプル計27個体及び白神(Control)サンプル25個体の骨髄細胞での染色体分析から、50細胞当たりの染色体切断(Breaks)がそれぞれ0.588±0.173、0.120±0.067が検出され、長岡サンプルが有為に高い(P<0.05)切断頻度を示した。肺臓細胞の培養系では長岡サンプル12個体、白神サンプル15個体を用いてSister Chromatid Exchange(SCE)を分析できたが、1細胞当たりのSCE数はそれぞれ8.585±0.337、6.481±0.200でSCE頻度も長岡サンプルが有意に高い(P<0.001)値を示した。3.アカネズミに対するダイオキシンの暴露本実験を行うにあたり,TCDDに対するアカネズミの感受性を評価するため,6種の濃度のTCDDを経口投与した.投与期間中は,濃度を一定に保持するため,初回単回投与後,TCDDの半減期を考慮したうえで,その1/5量および2/5量のTCDDを精子形成期間である計6週にわたり維持投与した.投与期間中,体重の顕著な変化および行動異常はみられなかった.また,精巣,精巣上体および肝臓の相対重量にも有意な変化はみられなかった.しかし,最大投与濃度群(初回2000ng/kg,維持400ng/kg投与群)の肝臓HE染色像では,小葉中心性の肝細胞肥大および肝細胞質のエオジン染色性の低下が認められた.さらに,TCDDの感受性評価の指標として,薬物代謝酵素であるCYP1A1を用いて,肝臓の免疫染色を行ったところ,最大投与濃度群のみで顕著な陽性反応がみられた.今後は,この最大投与濃度のTCDDを投与し,本実験を進めていく予定である.1.アカネズミのダイオキシン受容体(AhR)遺伝子の解析から、in vitroレベルにおいて、799番目のアミノ酸がQからRへ置換することで転写活性化能が有意に低下した結果を基に、799番目のアミノ酸をハプロタイプごとに分類したアカネズミに対してダイオキシン投与実験を行い、in vivoレベルでの評価を行った。アカネズミはダイオキシンによる汚染履歴の無い新潟県内の山地において捕獲を行い、183個体を得た。799番目のアミノ酸を尾から抽出したゲノムDNAをテンプレートに、PCR-RFLP法を用いて同定し、捕獲されたアカネズミを低感受性ホモ個体(RR)、高感受性ホモ個体(QQ)、ヘテロ個体(RQ)に分類した。これらのうち、高感受性及び低感受性ホモ個体にダイオキシン投与を行った2. 19年3月の予備実験サンプルでは、gaps・breaks等の異常個数はT2000/400の2個体のうち1個体で10/100cells、無処理1個体で12/100cellsとControl及び他の処理群より高い値を示したが、必ずしもDyoxinとは関係づけられなかった。6月の本実験サンプルでは、Control(A群)とT2/0.4(B群)が高濃度処理群(C・D群)より高い値となってしまったが、これは前者の標本では分裂頻度が低く像も鮮明でなかったことが影響しているものと思われる。100細胞当りの平均で見る限り、Dyoxin投与濃度と染色体異常頻度には相関性はないものと判断された。前年度、in vitroで明らかとなったアカネズミにおけるダイオキシン受容体(AhR;Aryl hydrocarbon Receptor)のコドン799で検出されたアミノ酸多型R(アルギニン)とQ(グルタミン)の機能的な差異について、生体での反応を評価するためにそれぞれのアリルをホモ接合体で持つアカネズミ(QQ群,RR群)にダイオキシン投与を行い、AhR活性の指標となるCYPlA1のRNA発現量を測定した。

その結果、QQ群はRR群より高い発現量を示したことから、コドン799のアミノ酸置換によってAhRの機能に差異が生じ、生体はダイオキシンに対して高感受性(QQ)及び低感受性(RR)を示すことがin vivoで実証された。このことから、低感受性アリルであるコドン799のRはダイオキシン汚染に対して有利なアリルであることが明らかとなった。上記の結果を踏まえ、AhRのコドン799のアミノ酸多型をマーカーとして野生アカネズミ個体群がダイオキシン汚染によって受ける影響をコドン799のアリル頻度から評価を行った。ダイオキシン汚染地域、及び非汚染地域で捕獲されたアカネズミのコドン799のアリル頻度を比較したところ、両地域において違いは見られなかった。その理由として、自然環境下ではダイオキシンによる汚染範囲が小規模であるため、集団からの移出入が頻繁に行われることでアリルRが集団内に固定できないことが考えられた。
哺乳動物細胞におけるHSP70およびHSP40の分子シャペロン機能

平成7年度の研究成果1)われわれが見い出した哺乳動物細胞の40-kDa熱ショック蛋白質、HSP40、はバクテリアのDnaJの相同体である。HSP40は細胞質においてHSP70と複合体を形成していることが免疫沈降法により示された。熱ショックに伴ってHSP40は核・核小体へ移行するが、その動態はHSP70のそれとほぼ同じである。このことからHSP40とHSP70は熱ショックによって一緒に核内に移行し(contraslocation)、同じ核小体に局在(colocalization)することがいくつかの哺乳動物細胞で示された。またHSP40とHSP70(誘導型)の合成・減衰の時間経過が、温熱耐性の発現・減衰とよく相関する。このことはHSP70だけでなくHSP40も温熱耐性のマーカーになりうるとともに、この両者のHSPが温熱耐性の発現に関与することが示唆された。2)精製したHSP40とHSC70を用いて生化学的研究を行った。HSP40はHSC70のATPase活性を促進することができるが、この促進活性は45°Cというストレス条件下でもっとも高かった。またHSP40とHSP70は協調的に働いて、変性蛋白質の凝集を抑制することができる。これらの結果は哺乳動物細胞におけるHSP70-HSP40シャペロン系の存在を示している。3)ヒトHSP40遺伝子をクローニングした。HSP40遺伝子は3つのエキソンから構成されており、プロモーター領域には2つのheat shock element(HSE)が存在する。ルシフェラーゼをレポーター遺伝子としてプロモーター活性を調べたところ、HSP40の熱ショックによる発現はHSE依存的であった。このことはHSP40が真のHSPであることを示している。なおHSP40遺伝子はヒト染色体19p13.2に局在している。
MMP-10の腹膜線維化における役割とその細胞内シグナルの解明

長期間の腹膜透析により、腹膜の線維化が認められる。腹膜線維症マウスの網羅的遺伝子解析から、タンパク分解酵素であるmatrixmetalloproteinase-10 (MMP-10)に着目した。MMP-10ノックアウトマウスに腹膜線維症を惹起し、腹膜線維症に及ぼす影響を検討する。また、MMP-10誘導にp38MAPKが関与することから、p38MAPKもノックアウトマウスを用いて解析を行う。培養中皮細胞を用いてMMP-10の過剰発現や欠損状態が、線維化と血管新生に及ぼす影響について解析する。
塩分ストレス下において働く根のNa^+分離排除システムの構造機能学的解析

作物の塩害回避を図る上では、耐塩性に係わる具体的形質を明確にし、育種的、栽培的手法によって人為的に強化することが重要である。相対的に強い耐塩性を示すイネ品種では、茎葉へのNa^+の吸収移行程度が小さいが、その理由となる具体的、構造的形質は明確になっていない。本研究では、1本の根に塩溶液を加圧した場合のイオン分離排除の機作と構造的形質との関係、およびその機能を簡便に評価する方法について検討した。その結果、供給圧力、培養液温度、pH、溶存気体量、イオン組成の違い、代謝阻害剤等がイオン排除に及ぼす影響の解析から、塩分ストレス下において働く根のNa^+分離排除システムが、蒸散による木部負圧を駆動力とし逆浸透現象を原理とするイオン排除機能であることが一層強く示唆された。そして、出液の採取方法を変えてイオン流入の障壁部位を調査した結果からは、外皮および内皮部分の細胞層が逆浸透現象の膜部分として機能していることが推定された。また、イネ10品種、オオムギ4品種、トウモロコシ、キビ、ジュズダマ、シバおよびオヒシバの根を用いた測定からは、Na^+排除率に植物間差異、品種間差異を認めた。また、イネとオオムギの根の横断面内部形態の光学顕微鏡観察の比較からは、Na^+排除率にセルロース含量の差異が関与していることが推定され、イネについては、低濃度NaCl前処理や珪酸処理によってイオン排除機能が高まり、セルロース含量あるいはリグニン含量が増加していることを認めた。さらに、根のイオン分離排除機能を簡便に評価する方法として、塩溶液中で根の応力弛緩曲線を測定することが、有意義であることを明らかにした。NaCl溶液(20mmol l^<-1>)を根に加圧してNa^+分離排除効率を測定する際の主要な条件である処理液の温度、pH、圧力および根の部位の違いと排除効率との関係を検討するとともに、イネ10品種およびトウモロコシ、ソルガムの排除効率を比較測定した。その結果、排除効率は、トウモロコシ>ソルガム>イネの順に高く、そしてイネでは品種間差異が認められ、高圧下の排除効率は根のリグニン含有率と正の相関関係にあることが認められた。また、中心柱からの出液を得ると排除効率が著しく高まること、根の先端部を接着剤で覆った根で排除効率が高いこと、さらに、約40μの孔をイネの根の外皮および厚壁組織部分に開けた場合には排除効率が低下することを認め、イオン排除が根の成熟帯でも起こり、外皮および厚壁組織部分と内皮部分が排除機能に重要な役割を果たしていることを明確にした。また、NaCl濃度を40mmol l^<-1>に高めた場合にも高い排除機能が認められ、さらに、排除効率は高圧下で高いことを明確にした。また、処理液の温度、pH、および溶存気体量を異にした場合にも、根に変性が認められない程度であれば、排除に影響がほとんど認められないこと、蒸留水でNaCl水溶液を調整し加圧した場合にも、排除効率は培養液の場合と同様に高いことを認めた。さらに、排除効率は、Mg^<2+>>Ca^<2+>>Na^+>Cl^->K^+の順に高く、水和半径の大小によって効率が変化する傾向を認めた。また、代謝阻害剤処理では、排除効率の低下とともに、出液量の増大と、Na^+/Cl^-濃度比が1に近づくことを認め、代謝阻害剤処理による実験ではイオン通過の障壁部位が傷害を受けている可能性を指摘した。

現在は、塩溶液中でのストレス・リラクゼーション・カーブの測定と、外皮および内皮細胞層の厚壁化の程度に注目した根内部形態の観察によるイオン透過特性の迅速評価法の確立を目指している。本年度は、ジュズダマ、キビ、シバ、オヒシバおよびムギを対象に、加圧装置を用いて根の断面全体あるいは中心柱部分から出液を得た場合のイオン排除率を測定し、前年度測定したイネ、トウモロコシ、ソルガムと比較した。イネについては、細胞壁化学組成の品種間差異と排除率の関係、および低濃度NaC1前処理や珪酸処理による細胞壁化学組成の変化と排除率の関係を調査した。さらに、塩ストレス下における根の反応特性、すなわち根のイオン分離能力等の差異を検出する方法の確立を目指して、塩溶液中における根の微細な変化を迅速かつ簡易に検出する簡単な装置を制作した。本装置では、支持台に固定したノギスの可動部分の一端に取り付けた根を、天秤上に置いたサンプル瓶中の塩溶液に挿入して、若干湾曲する程度に一定の力で押し付け、その後の応力の経時的減少(ストレス・リラクゼーション・カーブ)を測定した。その結果、根のイオン排除率は、ムギで最も高く、次いで、キビ、トウモロコシ、ソルガムで高く、そしてジュズダマ、イネでは比較的低いことが明らかになった。また、シバおよびオヒシバでは、さらに排除率が低いことが窺われた。また、細胞壁組成との関係の解析からは、リグニンおよびセルロース含量が高いことが、イオン排除効率の向上に関連していることがほぼ明確になった。また、水和半径の異なるイオンを用い、塩溶液の水ポテンシャルを揃えて測定したストレス・リラクゼーション・カーブの結果からは、この方法で根のイオン透過性を簡便に評価できることが概ね明確になった。しかし、イオン排除機能と内部形態との関係については、外皮および内皮細胞層の重要性を指摘することはできたが、イオン排除効率と定量的関係にある形態的特徴を十分に明確にするには至っておらず、さらに調査を継続している。
戦前の大阪におけるラジオ放送と音楽趣味の形成

研究開始年度であった本年度は、オーケストラを中心に戦前の大阪放送局(JOBK)の音楽番組を調査し、新聞や雑誌の記事の収集を行ったが、特にオーストリアの指揮者で作曲家のヨーゼフ・ラスカと宝塚交響楽団が出演した番組に絞って、それらを番組編成および大阪の音楽文化の中に位置づけた。具体的な内容および意義を以下に列挙する。1、1923年に来日したラスカは1935年8月まで滞在し、宝塚交響楽団の指揮者としてだけではなくピアニストとしても関西を中心に活動していた。彼の日本での活動のなかで、ラジオ放送の出演はこれまで明らかになっていなかったが、1925年に放送を開始したJOBKの音楽番組に、ラスカは宝塚交響楽団を指揮して1931年から1933年に出演していたが、それ以外に大阪放送交響楽団や合唱の指揮者として、さらにピアニストとしても声楽の伴奏や室内楽に出演していたことが明らかになった。なおその中には、室内楽曲でラジオ放送で日本初演された曲も含まれていた。2、ラスカがラジオ番組に出演していた時期に、1928年11月8日に全国中継網が完成し、1934年5月には日本放送協会は機構改革を行っていくなかで、彼が出演した洋楽番組の位置づけが変化していったことが確認できた。さらにラスカ指揮のオーケストラ出演した洋楽番組が、東京放送局(JOAK)からの中継による日本放送交響楽団(新交響楽団)の演奏や朝日会館での新交響楽団での演奏会との関係のなかで受容されていたことが明らかになった。NHK放送博物館で『番組確定表』の調査を、番組に関する新聞や雑誌の資料調査を国会図書館で行っている。いずれも授業期間外に集中的に行っているが、おおむね順調に進展している。初年度の研究成果を踏まえて、今年度は以下の推進方策を行う。1、初年度に引き続き、オーケストラを中心にJOBKの音楽番組を調査し、その新聞記事や雑誌の記事を収集する。2、当時の人々のラジオ放送に対する見方が新聞の投書欄などに載っているため、それらを収集していく。(理由)調査のなかで研究協力者よりも研究代表者自らが確認する必要があると判断したことに加え、東京に多くの資料があったため旅費が増えたが、人件費を抑えることができたため。(使用計画)東京での調査のための旅費にあてる。
ベルベリン生合成系におけるシトクロームP450遺伝子の構造と機能

ハナビシソウ培養細胞cDNAから単離していたCYP719A2、CYP719A3の機能解析を詳細に行った。これまでに、CYP719A2、CYP719A3は(R, S)-cheilanthifolineと(S)-scoulerineを基質とする事、CYP719A3は(S)-tetrahydrocolumbamineをも基質とする事が示されていた。今回CYP719A2、CYP719A3の基質特異性について、より多種(8種類)のイソキノリンアルカロイドを用いて解析を行った結果、いずれの化合物も基質とはならないことが示され、CYP719A2、CYP719A3の基質特異性は比較的高い事が明らかとなった。また、CYP719A2、CYP719A3のP450としての性質を調べた所、これらのP450が行うメチレンジオキシ環形成反応は酸素要求性である事が明らかとなった。これまでに、cheilanthifolineとscoulerineを等濃度混合してCYP719A2、CYP719A3反応を行った結果から、CYP719A2はcheilanthifoline特異的である一方で、CYP719A3は両者をほぼ同程度基質とする事が明らかとなっていた。そこで今回、これらのP450のscoulerineに対するKm値を測定した所、CYP719A2のKm値は32.3μMであり、CYP719A3のKm値は0.54μMと大きな違いが認められ、この違いが基質特異性に反映されていると考えられた。CYP719A2、CYP719A3はアミノ酸配列の相同性が84.6%と高いが、基質特異性ならびにscoulerineに対する基質親和性において違いを示したことから、一次構造と基質特異性の関係を解析する良い材料であると考えられた。また、上記以外の新規なP450遺伝子(C-C結合活性を有していた)の機能解析を進めた。1.ベルベリン、コプチシン高生産能を有するオウレン培養細胞を用いて、イソキノリンアルカロイド生合成経路上に存在する新規なメチレンジオキシ環形成P450(cheilanthifoline合成酵素、stylopine合成酵素)の全長cDNAの単離、同定を試みた。目的とするメチレンジオキシ環形成P450はCYP719と類似した一次構造を有していると考え、CYP719のアミノ酸配列を元に作成したディジェネレートプライマーを用い、オウレン培養細胞ゲノムを鋳型としてPCRを行った。その結果、CYP719と非常に類似した2種の新規なP450遺伝子断片の単離に成功した。その後、RACE法やTAIL PCR法によりこれら2種の新規なP450遺伝子のcDNA全長配列を単離した。これらの遺伝子はCYP719と高い相同性を有し、CYP719同様、メチレンジオキシ環形成反応を触媒する可能性が高いと考えられた。そこで、これらのP450を、酵母発現系を用いて発現させ、(S)-scoulerineを基質とした酵素活性の測定を試みたが反応産物の生成を確認するには至っていない。2.CYP719の多様性を検討する事を目的にベンゾフェナンスリジンアルカロイドを生産するハナビシソウ培養細胞を用いて、CYP719と類似した一次構造を有するメチレンジオキシ環形成P450遺伝子の単離、同定を試みた。ハナビシソウ培養細胞ゲノムを鋳型として、上記と同様のディジェネレートプライマーを用いてPCRを行い、CYP719と類似した2種の新規なP450遺伝子断片の単離に成功した。その後、TAIL PCR法によりこれらのcDNA全長配列を単離した結果、これらはCYP719と高い相同性を示すことが明らかとなった。ハナビシソウ培養細胞cDNAから単離していたCYP719A2、CYP719A3の解析を、酵母発現系を用いて行った。以前の解析から、これらのCYP719酵素は、cheilanthifoline合成活性を示さない事が明らかであったが、今回stylopine合成酵素の基質となるcheilanthifolineが少量ではあるが入手できた事より、CYP719A2、CYP719A3のstylopine合成活性の測定を行った。その結果、これらの遺伝子産物は共に(R,S)-cheilanthifolineを基質としてstylopineを生成する事がLC-MS解析により明らかとなった。また、その基質特異性を明らかとする為、(S)-scoulerineと(R,S)-cheilanthifolineを等濃度混ぜて競合反応を行った所、CYP719A2はほぼ(R,S)-cheilanthifolineのみを基質とする事が明らかとなった。一方、CYP719A3は(S)-scoulerineと(R,S)-cheilanthifolineを同程度基質とし、加えて、(S)-tetrahydrocolumbamineと(R,S)-cheilanthifolineに対しても同程度基質とする事が明らかとなった。一方、CYP719A2は(S)-tetrahydrocolumbamineを基質としなかった。以上、CYP719A2とCYP719A3の基質特異性は異なっている事が明らかとなった。なお、オウレンのCYP719A1は、(R,S)-cheilanthifolineを基質としなかった。

今後、CYP719A2、CYP719A3の基質特異性に関してさらに解析を進める予定である。ハナビシソウ培養細胞cDNAから単離していたCYP719A2、CYP719A3の機能解析を詳細に行った。これまでに、CYP719A2、CYP719A3は(R, S)-cheilanthifolineと(S)-scoulerineを基質とする事、CYP719A3は(S)-tetrahydrocolumbamineをも基質とする事が示されていた。今回CYP719A2、CYP719A3の基質特異性について、より多種(8種類)のイソキノリンアルカロイドを用いて解析を行った結果、いずれの化合物も基質とはならないことが示され、CYP719A2、CYP719A3の基質特異性は比較的高い事が明らかとなった。また、CYP719A2、CYP719A3のP450としての性質を調べた所、これらのP450が行うメチレンジオキシ環形成反応は酸素要求性である事が明らかとなった。これまでに、cheilanthifolineとscoulerineを等濃度混合してCYP719A2、CYP719A3反応を行った結果から、CYP719A2はcheilanthifoline特異的である一方で、CYP719A3は両者をほぼ同程度基質とする事が明らかとなっていた。そこで今回、これらのP450のscoulerineに対するKm値を測定した所、CYP719A2のKm値は32.3μMであり、CYP719A3のKm値は0.54μMと大きな違いが認められ、この違いが基質特異性に反映されていると考えられた。CYP719A2、CYP719A3はアミノ酸配列の相同性が84.6%と高いが、基質特異性ならびにscoulerineに対する基質親和性において違いを示したことから、一次構造と基質特異性の関係を解析する良い材料であると考えられた。また、上記以外の新規なP450遺伝子(C-C結合活性を有していた)の機能解析を進めた。
非線形複合システムの自己組織化機能とカオス

1.複合システムの協調動作複合システムを構成する各要素又はサブシステムが、全体システムの動作に協調するとき、どのような過渡状態を経て協調動作に移行するかという問題を研究した。このため、複数個の倒立振子を並行して倒立させるシステムを考え、倒立まで各振子の動作を検討した。はじめはばらばらな動きをしていた振子が、一番不安定な振子(短かい振子)が、一番安定な振子(長い振子)の動きにあわせる形で、全体が協調動作に移行していることが明らかになった。2.複合システムの分岐現象一般に高次元システムでは、平衡曲面が高次元となり、分岐集合を求めることが困難である。本研究は複合システムの平衡曲面の次元を,構成しているサブシステムの数にまで次元をおとす方法を研究し,これを利用して複合システムの分岐集合を求める方法を明らかにした。この結果、結合の大きさによってカオスが発生することがわかった。3.複合システムのカオス一次元非線形離散時間システムが複数個結合した複合システムにおいて,結合の大きさによって、各種周期点やカオスなど、システムに種々な振動が起ることを明らかにし,結合の大きさが強いほど,パラメ-タ平面における安定領域と振動領域の区分がはっきりしてくることを明らかにした。これは自己組織化機能とパラメ-タ結合の関係を研究するための基礎概念を明らかにしたことになる。4.離散事象システムに対する自律分散制御離散事象システムにおいて、のぞましい事象のみを制起させるためのス-パ-バイザ-制御があるが,これを自律分散型とし,システムを構成するそれぞれの有限機械に対して適用することによって全体がのぞましい動作をする方法を研究した。
多剤耐性緑膿菌のアミノ配糖体耐性阻害剤の作用機序に関する分子基盤研究

多剤耐性緑膿菌のアミノ配糖体耐性をRND型多剤排出系MexXY依存的に阻害するベルベリンの作用機構を解析し、さらにベルベリンの作用を増強するベルベリン誘導体を構築した。ベルベリンは、1)MexXY系の基質であること、2)MexXY系依存的にアミノ配糖体と相乗的に作用すること、3)アミノ配糖体とベルベリンのMexYに対する推定結合部位は近接していることが示唆された。ベルベリン誘導体XとYが、ベルベリンと比較して4から16倍低濃度で多剤耐性緑膿菌のアミカシン耐性を阻害した。化合物XのMexXY系阻害活性はベルベリンと同程度であり、化合物YのMexXY系阻害活性はベルベリンの約16倍であった。緑膿菌の主要なアミノ配糖体耐性系の1つであるresistance nodulation cell division(RND)型多剤排出系MexXYの発現プラスミドを構築した。構築したプラスミド上で基質特異性に関与する内膜の輸送体成分であるMexYからアミノ末端にヒスチジンヘキサマー(6個のヒスチジンからなるペプチド)を付加した融合タンパク質MexYhis6に改変した。その結果ウェスタンブロット法によりMexYの産生量を測定できるようになった。MexXYhis6の機能はMexXYと同様であることを緑膿菌形質転換株の各種抗菌薬に対する薬剤耐性能により確認した。こうして出来たプラスミドDNAに突然変異処理を施したものをmexXY遺伝子の欠損した緑膿菌変異株に導入した。ネガティブ選択によりアミノ配糖体耐性能の消失した変異株を約350株得た。そのうち他の抗菌薬耐性能を保持しているものを10株得た。アミノ配糖体の基質認識に関与するMexY変異体を構築できたかもしれない。MexXY阻害剤としてスクリーニングされた天然物ベルベリンをシード化合物とし、ベルベリンの13位にベンジル基を導入した誘導体をデザインした。合成は、市販のベルベリン塩酸塩を水素化ホウ素ナトリウムによって還元することでジヒドロベルベリンへと誘導し、これを共通の出発原料とし各種ベンジルブロマイドと加熱還流することで、新規化合物4種類を含む10種の化合物を得た。得られた化合物のMexXY阻害活性を薬剤感受性試験により調べた。ベンジル基のオルト位に置換基を持つ化合物はより高い阻害活性を持つことが分かった。緑膿菌PAO1から主要な5つのRND多剤排出系遺伝子(mexAB, mexXY, mexCD-oprJ, mexEF-opN, mexVW)を欠損した株と、5つのうちmexXY/oprM遺伝子のみ保持する株、さらに両株にアミノ配糖体アセチル化酵素遺伝子aacC1を導入した株を構築し、それら4株を用いてベルベリンとアミノ配糖体系薬ゲンタマイシンの相乗効果判定(FIC)を算出した。その結果ベルベリンとゲンタマイシンは、AaaC1ではなくMexXY系を保有する株のみ相乗作用することが分かった。さらに大腸菌の主要な多剤排出系遺伝子acrBを欠損した株にプラスミド性のmexXYを導入した形質転換株と空ベクターを導入した形質転換株を構築した。両株のベルベリン細胞内蓄積量を比較することでMexXYのベルベリン排出活性を測定したところ、MexXYのベルベリン排出活性はアミノ配糖体系薬アミカシンによって阻害された。これはアミカシン濃度依存的であった。最後にMexXYのRNDファミリーの内膜成分MexYと同一性が51%、類似性が70%である大腸菌のAcrBの結晶構造を参考にしたMexYのホモロジーモデルでは、アミカシンとベルベリンの推定結合部位は近接していた。以上の結果からベルベリンは基質認識部位の競合によりMexYのアミカシン排出を阻害していると考えられた。ベルベリンの誘導体XのMexXY阻害活性は、ゲンタマイシンに高度耐性を示す緑膿菌を用いることでベルベリンより薬剤感受性(MIC)で8倍程度上昇することが分かった。またベルベリンと同様、濃度依存的なMexXY阻害活性を示し、MexXY系を保有する株のみ相乗作用することが分かった。MexYのホモロジーモデルでは、誘導体Xは、ベルベリンに付加した部分がMexYに強くフィットしていた。それが誘導体Xがベルベリンより強いMexXY阻害活性を示す原因であると考えられた。この研究の目的は、緑膿菌の主要なアミノ配糖体耐性系である多剤排出系MexXYの阻害剤開発に向けた分子基盤の確立である。今年度MexXY阻害剤のシード化合物であるベルベリンが基質認識部位の競合によりMexYのアミカシン排出を阻害することを示唆する結果が得られた。さらに競合阻害に関与するMexYのアミノ酸残基も分子モデルから推定された。さらにその近辺にベルベリンよりも強く結合すると予想されるMexXY阻害活性の亢進したベルベリン誘導体も得られた。以上のことからこの研究の目的を達成するために必要なデータが得られているので、本研究課題は順調に進展していると判断した。ただし他のグループがMexYのアミノ配糖体耐性に関与するアミノ酸残基をいくつか報告した。これは本研究課題の目的の1つであり、この点で我々が世界をリードする機会を失ったのは残念である。

ベルベリンは、1)MexXY系の基質であること、2)MexXY依存的にアミノ配糖体と相乗的に作用すること、3)アミカシンとベルベリンのMexYに対する推定結合部位は近接していることが示唆された。以上の結果からベルベリンは基質認識部位の競合によりMexYのアミカシン排出を阻害すると考えられた。現在部位特異的変異導入によりMexYの変異体を構築し、さらに詳細な解析を進めている。ベルベリンは、親水性の極めて高いアミノ配糖体の排出活性を阻害するという点で既知の緑膿菌多剤排出系阻害剤(phenylalanine-arginine-β-naphthylamideやピペドピリミジン誘導体ABI-PP)とは異なる新規のタイプの排出系阻害剤である。ベルベリン誘導体XとYが、ベルベリンと比較して4から16倍低濃度で多剤耐性緑膿菌のアミカシン耐性を阻害した。化合物XのMexXY系阻害活性はベルベリンと同程度であり、化合物YのMexXY系阻害活性はベルベリンの約16倍であった(化合物Yの位置異性体のMexXY系阻害活性はベルベリンと同程度である)。化合物Xは、MexXY系阻害に加え、別の耐性系を阻害するまたは抗菌活性を増強させることで多剤耐性緑膿菌のアミカシン耐性を軽減すると考えられた。さらに化合物XとYは、MRSAを含む黄色ブドウ球菌にも抗MRSA薬と同程度の抗菌活性を示した。現在さらにMexXY阻害作用の増強したベルベリン誘導体の合成を試みている。多剤耐性緑膿菌のアミノ配糖体耐性をRND型多剤排出系MexXY依存的に阻害するベルベリンの作用機構を解析し、さらにベルベリンの作用を増強するベルベリン誘導体を構築した。ベルベリンは、1)MexXY系の基質であること、2)MexXY系依存的にアミノ配糖体と相乗的に作用すること、3)アミノ配糖体とベルベリンのMexYに対する推定結合部位は近接していることが示唆された。化合物XのMexXY系阻害活性はベルベリンと同程度であり、化合物YのMexXY系阻害活性はベルベリンの約16倍であった。この研究の目的は緑膿菌の主要なアミノ配糖体耐性系の1つである多剤排出系MexXYの阻害剤開発に向けた分子基盤の確立である。アミノ配糖体耐性能の消失しているが他のいくつかの抗菌薬に対するMexY変異体候補がいくつか得られつつあること、及びMexXY阻害剤のリード化合物より活性の上昇した化合物が得られたことを考えると初年度としてはおおむね順調に進展しているといえる。分子モデルで推定されたベルベリンとアミノ配糖体の競合に関与するMexYのアミノ酸残基やベルベリン誘導体XがベルベリンよりMexYに強くフィットするMexYアミノ酸残基が妥当であるか否か生化学的実験及び遺伝学的実験により確認する。以上により緑膿菌のMexXY依存的なアミノ配糖体耐性阻害剤の最適構造を提案する。その化合物を、可能であれば構築あるいは入手し、その化合物のMexXY阻害活性を測定する。また新たなベルベリン誘導体及びベルベリン誘導体Xの誘導体を構築し、MexXY阻害活性を測定する。さらにアミノ配糖体耐性に関与するMexYの新規アミノ酸残基を同定する。
現代ドイツの中等社会科カリキュラム改革に関する教科教育学的研究

本研究は、近年のドイツ諸州における前期中等社会系教科目カリキュラムの改革動向を明らかにしようとするものである。1980年代以後の新旧のカリキュラムを三つの系統に大別して近年の改革課題を検討した昨年度につづき、さらに今年度は三系統を細分化して各類型事例を分析・検討した。第一系統の無批判的政治的判断形成は、自国家の理解の教育(バイエルン州の1985年版「地理科」「歴史科」「ゾチアルクンデ」など)である。第二系統の間接的な批判的政治的判断形成は、自他社会の研究の教育であり、二つの類型に分かれる。自他社会の存在の研究の教育(バイエルン州の1997年版「歴史科/ゾチアルクンデ/地理科」など)、自他社会の形成の研究の教育(ノルトライン・ヴェストファーレン州の1989年版「ゲゼルシャフツレーレ」など)である。第三系統の直接的な批判的政治的判断形成は、自社会の遂行の教育であり、三つの類型に分かれる。自社会の研究的遂行の教育(ヘッセン州の1995年版「地理科」「歴史科」「ゾチアルクンデ」など)、自社会の研究的討議的遂行の教育(ニーダーザクセン州の1995年版「歴史的社会的世界科」など)、自社会の討議的遂行の教育(ヘッセン州の1995年版「ゲゼルシャフツレーレ」など)である。現在のところ、ドイツ諸州の前期中等教育段階における社会系教科目カリキュラムには以上の三系統六類型を見出せる。そして、第一系統の自国家の理解の教育に留まる事例も少なくはないが、近年は第二系統の自他社会の研究の教育や第三系統の自社会の遂行の教育へと移行を図っている事例が増えつつある傾向を読みとれる。同国の場合、無批判的政治的判断形成から批判的政治的判断形成への実質転換が社会系教科目カリキュラムの改革理念となっていると捉えることができる。現代ドイツにおける中等社会系教科教育改革め論理構造を明らかにしようとする本研究では今年度、諸州の中等社会系教科教育を政治的陶冶すなわち政治的判断形成と捉え、無批判的政治的判断形成、間接的な批判的政治的判断形成、直接的な批判的政治的判断形成という三つの系統を見出し、代表事例を分析検討した。無批判的政治的判断形成の事例は、バィエルン州ハオプトシューレの1985年版カリキュラムなどである。この第一系統は、国家適応教育という自国の理解・承認の教育と性格づけられる。間接的な批判的政治的判断形成の事例は、バイエルン州ハオプトシューレの1997年版カリキュラムなどである。この第二系統は、杜会認識教育という自他社会の研究の教育と性格づけられる。直接的な批判的政治的判断形成の事例は、ヘッセン州前期中等教育段階の1995年版カリキュラムなどである。この第三系統は、社会形成教育という自社会の遂行の教育と性格づけられる。このようにドイツ諸州の中等社会系教科教育には三つの系統を見出すことができるが、それらは無批判的政治的判断形成か批判的政治的判断形成かで大きく分かれる。無批判的政治的判断形成の国家適応教育が地理科・歴史科・公民科であり、間接的な批判的政治的判断形成の社会認識教育からが広義の社会科であり、そのなかでも直接的な批判的政治的判断形成の社会形成教育が狭義の社会科であるとすれば、地理科・歴史科・公民科から広義・狭義の社会科への変革が進められつつあるといえる。これら今年度の成果を踏まえて次年度は、第一系統からの脱却を図る第二系統と第三系統のそれぞれを下位類型に分類して事例の更なる分析検討を進め、ドイツ社会系教科教育改革の論理構造を具体的に探ることによって我が国の社会科改革への示唆を得たい。
GAGG結晶を用いたガンマ線と中性子を分離可能な電磁カロリメーターの開発

近年開発されたGd3Al2Ga3012(Ce)結晶(GAGG結晶)の大型化の研究とともに、中性子とγ線の分離が可能なカロリメーターの開発を行う。GAGG結晶は添加物の濃度により時定数を調整できるという特徴があり、時定数の異なる2つの結晶を継いで使用し、波形データを記録することで中性子とγ線を分離できる可能性がある。その実証のために、Mgの添加していない10cmの円柱型結晶とMgを1%添加した10cm長の円柱型結晶を光学接着したものを作製し、電子及び中性子に対する応答を調べた。本年度は平成29年に行なった電子ビーム照射実験の解析を進めた。その結果、ビームの入射位置により、波形が変化していることが確認出来た。そして、記録された波形の積分値と波形のピークの割合を調べることで、どちらの結晶で反応が起きたかを区別出来ることがわかった。秋には大阪大学核物理研究センターで中性子の照射試験を行い、中性子に対する応答を調べた。その結果、Mgを添加していない結晶では電子と中性子で出力波形に違いが見られることがわかった。一方で、Mgを添加していない結晶では電子と中性子に出力波形の違いは見られなかった。結晶長手方向にビームを照射したビームデータを電子と中性子の場合で比較したところ、記録された波形の積分値と波形のピークの割合を変数として使用することで、電子の検出効率94%に保ちつつ95%の中性子事象を排除できることを示し、中性子と電子が区別可能であることを実証した。本年度は中性子ビームの照射実験を行った。そして、平成29年に行なった電子ビームのデータとの比較を行い、電子の検出効率94%に対し95%の中性子事象を排除できることを示し、中性子と電子の分離が可能であることを実証した。これは本研究の目標の一つであった。また、中性子ビーム照射実験から、Mgを添加していない結晶では電子と中性子で出力波形が違うという新たな知見を得ることが出来た。この特徴は中性子とガンマ線の分離をする上で有効であり、この特徴も活かして中性子とガンマ線の分離能力の向上を目指す。これまでの研究で中性子とガンマ線の分離能力は実証できたので、今後は中性子及び電子ビームの照射データを基に時定数の異なる2つの結晶のそれぞれの長さの最適化を行い、中性子とガンマ線の分離能力の向上を目指す。また、小型カロリメーターの制作に向けて、長方形型の結晶を制作して、光量や長手方向の光量依存性の測定を行う。また、10cm長以上の結晶の作成の実現性について企業と協議を行い、可能ならばより長い結晶(15-20cm)も作成し、同様の測定を行う。

本年度は中性子ビームの照射実験に及び、中性子と電子の分離能力の実証を行うことに専念したために、費用が当初予定より少くなった。次年度使用額は長方形型の結晶や、10cmより長い大型のGAGG結晶の作製のために使用し、GAGG結晶の大型化に関する研究を進める。
壁土の圧縮強度を混練時に推定する調合設計法の確立

壁土に使用する各種材料特性から混練時に圧縮強度特性を推定する調合設計法を確立することを目的とした。各種地域の壁土の分析を行い,粗粒分含有率,含水比,スサ含有率をパラメータとした壁土の一軸圧縮実験を行った。それらの結果を回帰分析した結果,単位体積重量,含水比,粗粒分含有率を用いて圧縮強度を推定する場合が最も相関係数が高い回帰式となり,十分な精度で材料特性から圧縮強度を推定することが可能となった。土塗壁に使用されている壁土の材料特性の分析と圧縮実験を実施した。材料特性の分析として,これまでの自身の既往研究で圧縮強度を把握している壁土(実際に耐震改修等で用いられたもの)の材料特性の分析を実施した。分析項目は気乾含水率、スサ含有率、ふるい分け試験および沈降分析による粒径分布等の把握を行った。並行して左官業者に協力を仰ぎ現場で利用されている壁土の提供を受けた。提供いただいた壁土は兵庫県淡路産,山口県産,埼玉県産の粘土をベースとした壁土である。なお,砂質土は川砂である。壁土の調合や混練は左官職人が通常通りの作業手順と分量で行っていただいた。提供をいただいた壁土は材料特性分析用と圧縮実験用の試験体に分けて乾燥させた。乾燥後に各種材料分析と圧縮実験を実施した。材料特性の分析の結果,次のことが分かった。(1)スサ含有率は約0.2%0.7%程度である。(2)粒度分布測定の結果,全体の土に占める細粒分含有率(粒径0.075mm未満)は30%45%が多いことが分かった。ただし埼玉県産の粘土による試験体の場合は70%80%であった。細粒分含有率において,埼玉県産の場合のみ含有率が高くなった理由は今後の検討課題である。提供を受けた壁土による圧縮実験を行った結果,これまでに確認できていた結果の傾向(単位体積質量の高い試験体ほど最大圧縮応力度は高くなる)が再度確認できた。これらの結果を用いて種々の材料特性と乾燥後の単位体積重量の因子分析を実施する予定であったが,材料特性の分析に遅れが生じたため次年度に実施することとした。年度当初に計画していた材料特性の分析や圧縮実験はすべて実施できた。これらの豊富な情報があれば平成28年度に予定している各種材料をパラメトリックに調合して作成する壁土試験体の実験計画を構築できる。ただし,各種材料特性と圧縮強度特性との因子分析の実施ができていないため,これらは早急に進める必要がある。この因子分析結果を基に平成28年度の各種材料をパラメトリックに組み合わせた試験体作成計画を構築し,圧縮実験を実施する予定である。前年度の実験結果による壁土の圧縮強度と材料特性の相関関係を分析した。その結果,圧縮強度は壁土の乾燥後の単位体積重量と高い相関があることが分かった。また,乾燥後の単位体積重量は,壁土混練時の粗粒分含有率,含水比,スサ含有率の影響を強く受けることも分かった。これらより,粗粒分含有率,含水比,スサ含有率をパラメータとした16種類の合計80体の試験体を作成した。圧縮実験を実施し,得られた実験データから圧縮応力度ーひずみ度関係を算出し,圧縮剛性や圧縮強度等を求め,分析を実施した。その結果得られた知見の概要は次の通りである。(1)粗粒分含有率に関係なく,含水比やスサ含有率が低いと単位体積質量は高く,単位体積質量が高いほど最大圧縮応力度も高くなる傾向にある。また,粗粒分含有率が同じ試験体種類で比較すると,おおよそ比例関係にある。(2)含水比またはスサ含有率が同じ場合,粗粒分含有率が30%から40%に増えると最大圧縮応力度は高くなるが,粗粒分含有率が40%より増えると,最大圧縮応力度は低下する。(3)粗粒分含有率が同じの場合,含水比やスサ含有率が低い方が最大圧縮応力度は高い傾向にある。これまでに得られた壁土の情報を用いて,各種材料特性から圧縮強度を推定する回帰分析を行った。材料特性である単位体積重量,含水比,粗粒分含有率を用いて圧縮強度を推定する場合が最も相関係数が高い回帰式となった。この回帰式を用いて,次年度の壁試験体に用いる壁土を決定することとした。平成27年度以前に圧縮実験を行った壁土試験体の材料特性の分析が完了した。また,平成28年度に実施した壁土の粗粒分含有率,含水比,スサ含有率等をパラメトリックに変化させた壁土試験体の材料特性の把握と圧縮強度特性の把握も完了している。これらを合わせると各種材料特性が異なる約130体程度の壁土試験体の材料特性と圧縮強度特性を把握することができた。これらは当初想定していた試験体数よりも多く情報を入手できている。これらの結果を用いて回帰分析を行った結果,各種材料特性から圧縮強度を精度良く(相関係数0.80程度)推定できる回帰式を求めることができた。また,平成29年度に土塗壁試験体を作製して面内せん断実験を実施するが,その試験体の形状や実験実施のスケジュール等も決定している。平成29年度に得られた成果は次の通りである。