hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューセメントの創出と機能

(1)高導電性セメント材料の調製比抵抗値が10^<-2>OMEGAcm程度の高導電性のセメント材料の調製について検討した。高導電性の充填材(例えば黒鉛粉、炭素繊維、カーボンブラックなど)を添加し、硬化物を作製した。添加物の種類および量、セメントの配合条件などと機能との関係について検討した。得られた硬化物は、実用的な機械的強度を保持するとともに、静電気除去機能や電磁波遮蔽性を示し、ビルヂングの外壁材、OAルーム、発電所、変電所等の壁材、床材、天井板などとしての利用が考えられている。(2)生物親和性セメント材料の調製環境景観などに関する社会的要求度は、年々高まりつつある。中でも緑豊かなコンクリート構築物の開発は、急務となっている。本研究は、生物親和性の高い炭素材料と、セメント硬化物とを複合化させることによって、上記の目的を達成することにした。使用した炭素材料は、木炭、コークス、活性炭、炭素繊維等であった。バイオコンクリートと名付けられた、調製されたセメント硬化物は、実用的な機械的強度をもつだけでなく、汚水浄化機能も有していることがわかった。(3)ニューセメント硬化物の長期暴露試験の継続(4)ニューセメント材料の(作製条件)-(構造)-(性質)の三者関係を確立した。古代から現代まで使用されてきたセメント材料のもつ特徴は、生産量が大、安価、水工性、機械的強度大、成形時のエネルギー不要などであ。これら以外にも、セメントの水和反応を原子オーダーで制御、ナイスケールでの複合化によって、新しい機能性(光反射性、可撓性、高導電性、生物親和性など)について検討した。(1)高導電性セメント材料の調製比抵抗値が10^<-2>Ωcm程度の高導電性のセメント材料の開発を行った。高導電性の充填材(例えば黒銘粉、炭素繊維、カーボンブラックなど)を添加し、セメント硬化物を作製する際の添加物の種類および量,セメントの配合条件などと機能との関係について検討した。得られた硬化物は、実用的な機械的強度を保持するとともに、静電気除去機能や電磁波遮蔽性を示した。(2)バイオコンクリート材料の調製生物親和性の高い炭素材料と、セメント硬化物とを複合化させることによって、生物親和性を保持するバイオコンクリートの開発を行った。使用した炭素材料は、木炭、コ-クス、活性炭、炭素繊維等であった。調製されたセメント硬化物は、実用的な機械的強度をもつだけでなく、汚水浄化機能も有していることがわかった。さらに、調製したバイオコンクリートを学校内の沼内に沈め、藻や苔の付着状況を10月間にわたって観察したが、炭素材料を含まないコンクリートと比較して、顕著な違いは見られなかった。(3)光反射性、可撓性、高導電性、生物親和性などの新しい機能性をもつニューセメント材料の(作製条件)-(構造)-(性質)の三者関係を確立した。
希土類元素化合物を用いる複素環式化合物の環構築反応の開発

本重点領域研究では、硝酸セリウムアンモニウムの存在下、(a):アルケンから直接的に(反応A),(b):アルケンと一級ニトロアルカン(反応B)とから2-イソオキサゾリンの環構築が行われた。その初年度と次年度においては、その開発と反応の概要の解明、反応Bを有機合成という立場から眺めた場合の本反応の拡張、限界と展望の確立等に重点が置かれた。そして今最終年度は、前二年間の延長線上に立って以下の二点についての検討を行った。(1):フラーレン(C_<60>)は、60個の炭素からのみなる特異な構造の為に物理的及び化学的性質やその応用的可能性等の面から現在最も注目されている化合物の一つである。C_<60>とニトリルオキシドとの1,3-双極子付加環化は1993年、Mecee等による最初の報告があるが、著者も今回開発された系がC_<60>との1,3-双極子付加に適用出来るか否かに興味を持ち下記の反応を行った。反応は、1-ニトロー2-ヘキサノン、硝酸セリウム(III)アンモニウム、ギ酸、C_<60>およびo-ジクロルベンゼン(溶媒)の系で行われた。その結果、相当するmono-、di-adductが、それぞれC_<60>に対して26.2、3.2%の単離収率で得られた。それらの同定は、^1H-,^<13>C-NMR,UV-,IR-,FAB-MSの各スペクトルによって行われた。UVおよびMSスペクトルからは、付加はC_<60>の6,6-結合で起こっていることが明らかになった。(2):反応AはCeイオン影響下での窒素酸化物の化学というコンセプトからもデザインされたものであるが、それに成功することによって、アルケンと硝酸セリウムアンモニウムとギ酸とから直接イソオキサゾリン環を構築することが可能になった。この結果は既に報告済みであるが、ニトリルオキシド前駆体の特定と生成過程については未解決であった。そこで、この点に関し今回検討した結果、vic-ニトロソニトロ化合物とオキシム基を持つニトロ化合物とが重要な意味を有することが明らかになった。しかしこの考察には幾つかの推定が含まれるので、現在更に直接的な証拠を得る為の努力がなされている。
超音波の非線形変調を利用した液体の粘度測定

超音波パルスを用いて容器の外から内部液体の粘度を推定する手法の研究,開発を行った.パルスはその透過経路と液体の物性に基づく減衰を受け,周波数成分が変化する.これを利用して,送受信パルスの違いから粘度を同定する.実験,波動伝播シミュレーション,波動方程式の解析的考察から,粘度3001200 mPasの鉱油では誤差25%以内でこれを同定できた.提案手法では液体試料に直接触れないため,密封容器内や管内の液体も測定でき,潤滑油の評価や医薬品,食品の検査などに広く応用できると期待される.対象の液体から試料を抽出して行う従来の粘度測定では,容器封入後の液体製品や配管内の液体を検査できない.そこで本研究では容器壁の外から超音波を投射し,液体での反射波または透過波の非線形な変調に注目して粘度を同定する手法の開発を目指している.また,超音波には簡便かつ安価な装置で送受信可能なパルス波を用いる.本年度は粘度計校正用標準液を対象として実験的および理論的検討を行った.実験では,まず樹脂製容器の外から超音波を投射し容器壁-液体境界からの反射波を観察したが,同波からの粘度の同定は困難であった.これは容器壁が液体に対してきわめて剛であるためと考えられる.そこで液体を一定距離透過した波を用いることとし,実験用にごく短い透過経路をもつ液体容器を作成して透過超音波と粘度の関係を調べた.研究代表者の所属研究室で開発されている瞬時振動数算出法を用いたところ,瞬時振動数は液体の粘度上昇に従い低下することが確認された.この結果は粘度による減衰が高周波数の成分ほど大きくなるために生じる.この性質に基づく粘度の同定を継続して試みている.また,いわゆる粘度がせん断粘度と体積粘度の二つの物性値からなることに着目し,振幅の時間変化と瞬時振動数の時間変化を同じ時系列で評価することで,どちらか一方が既知ならばもう一方も算出できることを明らかにした.従来の回転式粘度計などではせん断粘度しか測定できないため,この結果は体積粘度を簡便に同定する方法の端緒になると期待される.理論的検討では,粘性を考慮した波動方程式から減衰の周波数依存性を導出し,実験と比較した.平面波を仮定した場合の理論解と実験結果とは傾向は似ているものの定量的には異なった.実験では平面波を仮定した理論解よりもせん断粘度の影響が強く現れたためと予想され,現在その詳細を検討している.本研究では,理論面でA.力学モデルとB.シミュレーションについて,実験面でC.粘度と非線形変調の量的関係とD.粘度以外の要素と非線形変調の量的関係,E.測定が試料に与える影響について検討する.本年度はこのうちA,B,C,Dについて,粘度測定に資する一定の知見を得る計画であった.現状では,それらに対して以下のような進捗がある.AおよびB:一次元集中系モデルを用いて,減衰における体積粘度とせん断粘度の影響を検討した.モデルの基礎支持減衰がせん断粘度と密接に関係していることに着目すると,せん断粘度,体積粘度と瞬時振動数との関係はそれぞれ異なっていると予想される.C:せん断粘度および体積粘度が高いほど瞬時振動数は低下する.それぞれの粘度に基づく減衰の周波数依存性は実験結果から求められたが,超音波を平面波として仮定すると各粘度を独立に求めることは難しいとわかった.しかし,どちらか一方が既知であれば実験結果から他方を同定することが可能なことは示された.D:現在は基礎検討の段階であるため,鉱油由来の粘度計校正用標準液を中心に検討を加えている.これと別の水溶液(砂糖水など)とを比較したところ,せん断粘度が同一であっても液体を透過した超音波は異なる減衰を示した.現在は,この差異を体積粘度の影響とそれ以外の影響とに分けて把握すべく実験を計画している.以上から、本研究ではせん断粘度と体積粘度という二つの物性値を両方とも求める方法が必要であり,多様な液体をサンプルとして粘度以外の物性の影響を本格的に調べる段階に至っていない.そこで現在は,特にせん断粘度に注目して体積粘度とは独立に観察できる実験条件を集中的に検討している.容器封入後の液体製品や配管内の液体を検査するために,容器壁の外から超音波を投射して液体の粘度を推定する手法の研究,開発を行っている.本年度は実験的検討と合わせて数値シミュレーションおよび解析解の導出を行い,これらを総合して液体のせん断粘度と体積粘度の同定を試みた.実験では前年度に引き続きせん断粘度の既知な粘度計校正用標準液を主な対象としたほか,グリセリン,ショ糖水溶液からもデータを取得した.いずれの試料を超音波が透過した場合でも,極端に低い,または高い振動数での減衰は信頼性に欠けたため,同一試料に対する複数データのコヒーレンスが一定以上となる振動数帯のデータを理論的検討に用いた.次に液体を一次元集中系モデルで表現し,質点と基礎をつなぐ減衰要素,質点を結合する減衰要素の2種の減衰を与えることでせん断粘度と体積粘度をそれぞれ反映した波動伝播シミュレーションを行った.これに実験結果を合わせて減衰要素を同定したところ,質点と基礎をつなぐ減衰要素がせん断粘度と強い相関を示した.この減衰要素とせん断粘度の量的関係を求めるには透過経路に関するより詳しい情報が要るものの,実験と一次元波動伝播シミュレーションからでも近似的に液体のせん断粘度を評価できることが示された.

これらを踏まえて液体透過中のパルスの圧力分布を仮定し,波動方程式を理論的に解いてせん断粘度と体積粘度の同定を試みた.理論解と実験結果を合わせて粘度を同定したところ,液体の真の粘度が301200 mPas程度をとるとき同定結果と真の粘度とが強く相関し,特に3001200 mPasの範囲では誤差25%以内であった.体積粘度の同定にはなお大きな誤差を伴う可能性があるものの,実用上重要なせん断粘度を容器の外から測定する基礎的な方法論が得られたと考えられる.超音波パルスを用いて容器の外から内部液体の粘度を推定する手法の研究,開発を行った.パルスはその透過経路と液体の物性に基づく減衰を受け,周波数成分が変化する.これを利用して,送受信パルスの違いから粘度を同定する.実験,波動伝播シミュレーション,波動方程式の解析的考察から,粘度3001200 mPasの鉱油では誤差25%以内でこれを同定できた.提案手法では液体試料に直接触れないため,密封容器内や管内の液体も測定でき,潤滑油の評価や医薬品,食品の検査などに広く応用できると期待される.現在の課題は,液体のせん断粘度と体積粘度の双方が未知である場合に両者を独立に求める手法の開発である.これについて,今後はまずせん断粘度に注目し,せん断粘度による減衰が受信波に現れやすくなる実験条件を工夫する.このような実験条件は探触子から送信された超音波が平面波の仮定からより大きく外れる部分で実現されると考えられる.実験条件の吟味には,実験のほかに当研究室の別の研究で導入した超音波伝播シミュレーション用有限要素解析ソフトも活用していく.また,従来よりやや複雑な実験系になると予想されるため,実験で安定した結果を得るために適当な治具を随時製作して用いる.粘度以外の物性の影響を調べるにあたっては,上述のシミュレーションソフトで物性値を種々与えて受信波への影響を計算機上で見積もる.また,本年度購入したインキュベータでサンプル液体の温度を適切に与えることができ,同様に本年度購入した回転式粘度計でサンプル液体のせん断粘度を測定できることにより,相異なる様々な物性値をもったサンプルを安定して作成できるようになっている.これらを利用してせん断粘度が同一,または体積粘度が同一なサンプル群を用意し,実験的に他の物性が減衰に与える影響を評価する.これらのほか,当初より今後行う計画であった研究も推進する.具体的には,サーモグラフィを導入して超音波投射によるサンプル液体の温度上昇を評価し,提案手法が対象に影響を及ぼしにくい手法であることを示す.また,液体が流動している場合について実験系を作成して検討する.これまでの知見から,超音波が液体を透過することが測定の必要条件であるため,当初の計画のように一つの探触子で送受信を行うのではなく,管を挟むように二つの探触子を配置すべきであると予想される.機械工学943299円の次年度使用額が生じた理由は,(1)国際学会旅費が予想より安く済んだこと,(2)サーモグラフィの選定に時間がかかっていることの二つである.特に(2)のサーモグラフィは定価880000円程度の製品を想定していたため,次年度使用額が膨らむ結果となった.超音波パルスを投射する提案手法が液体の温度に大きな影響を与えないことを示したい.そのため,本年度選定したサーモグラフィを次年度に購入する.また,サーモグラフィ購入後に残った額は実験治具の製作費用に充てる予定である.
血管内皮細胞における安定な遺伝子発現系の開発

本研究では、分裂していない血管内皮細胞に遺伝子を効率よく導入し、遺伝子を長期間安定に発現させるシステムの開発を目的とし、DNAを核の内部に効率よく導入して環状DNAレプリコンとして染色体外で安定に存在させる技術の開発と、細胞質で安定に遺伝子発現を続けるRNAレプリコンの開発を行った。本年度の研究では、まず巨大分子を核にターゲットする活性をもったシグナルとしてSV40・T抗原由来のペプチドを同定し、次にこのNLSシグナルを頭部(直径50nm)に発現しているラムダファージを作成することに成功した。このファージを細胞質に導入すると60分以内に核内に集積することが観察され、DNAを核内にターゲッティングできることがわかった。さらに1週間後に染色体外DNAを抽出し解析することにより、ファージDNAは環状DNAとして複製していることが明らかになった。このようにDNAを使った遺伝子発現はかならず核まで到達させなければ機能しないのでどうしても複雑なデリバリーシステムを作成する必要があるが、発現調節をそれほど要しないのであればセンダイウイルスのように細胞質で安定に遺伝子発現する系を使う工夫をしたほうが賢明である。我々は既に、世界で初めてcDNAを使って組み換えセンダイウイルスを作ることに成功しているが、本研究ではさらにこのシステムを改良し、ワクチニアウイルスを使わずに組み換えRNAレプリコンを作成してルシフェラーゼ遺伝子を発現させることに成功した。さらに現在、センダイウイルスの構造遺伝子をマーカー遺伝子に置き換えた組換えゲノムを作成がほぼ終了しており、これを使って自ら複製しながら細胞質で安定に遺伝子発現するRNAレプリコンの開発を進める予定である。
分散人工知能における自己組織化戦略のメタレベルでの分割記述方式の研究

本研究は分散人工知能の実現に必要なエージェント間の協調アルゴリズムを問題記述から分割して記述する枠組を提案するものであった.分散探索問題の代表的例題である巡回セールスマン問題の並列解法アルゴリズムを対象に,その計画時に挙げていたCLOS(Common Lisp Object System)MOP(Meta Object Protocol)を用いて分割記述方法を検討したところ,その方針を決定することができ,シミュレータ上でのプログラミングにより,その妥当性を検証することができた.ネットワークシミュレータ上に行ったこの実装により,(1)プログラミングが問題によらない部分が大きな通信戦略を実現するプログラミングの作成と,個々の問題に依存した解法アルゴリズムの記述という2段階の処理に分割できること,(2)これによりプログラミング時の記述複雑度を減少させることができること,を確かめることができた.この分割記述方針およびこれより得られた成果に関しては平成7年3月の電子情報通信学会全国大会にて発表する.現在実装された分割記述方針で記述可能な通信戦略は1変数の更新履歴を基にしたものに限定されるが,この問題についてはより一般的なメタ計算を可能にする枠組の導入の検討が進んでおり,ほぼ方針を固めることができた.この,より一般的な通信戦略の記述を可能にする拡張を施した分割記述法は平成7年度中の研究会にて報告する予定である.本研究は分散人工知能の実現に必要なエージェント間の協調アルゴリズムを問題記述から分割して記述する枠組を提案するものであった.分散探索問題の代表的例題である巡回セールスマン問題の並列解法アルゴリズムを対象に,その計画時に挙げていたCLOS(Common Lisp Object System)MOP(Meta Object Protocol)を用いて分割記述方法を検討したところ,その方針を決定することができ,シミュレータ上でのプログラミングにより,その妥当性を検証することができた.ネットワークシミュレータ上に行ったこの実装により,(1)プログラミングが問題によらない部分が大きな通信戦略を実現するプログラミングの作成と,個々の問題に依存した解法アルゴリズムの記述という2段階の処理に分割できること,(2)これによりプログラミング時の記述複雑度を減少させることができること,を確かめることができた.この分割記述方針およびこれより得られた成果に関しては平成7年3月の電子情報通信学会全国大会にて発表する.現在実装された分割記述方針で記述可能な通信戦略は1変数の更新履歴を基にしたものに限定されるが,この問題についてはより一般的なメタ計算を可能にする枠組の導入の検討が進んでおり,ほぼ方針を固めることができた.この,より一般的な通信戦略の記述を可能にする拡張を施した分割記述法は平成7年度中の研究会にて報告する予定である.
協力教授を含む指導形態の多様化がもたらす教育効果に関する研究

第一年次は、(1)先行研究についての研究、および、(2)研究協力校(小学校25校,中学校14校)で「学力テスト」および二種類のアンケート調査を行った。これらテストとアンケートは小学校4年と5年の算数、および、中学校1年と2年の数学と中学校1年の英語の7つの単元で行った。第二年次は、(1)先行研究についての研究の継続、および、(2)第一年次に行った学力テストとアンケートの採点、コーディング、集計を行った。第三年次は、(1)これらテストとアンケートの集計結果について分析し、(2)報告書にまとめた。研究の結果として、次のような結論を得ることができた。1)学力テストの分析の結果として、(A)小学校5年の算数単元「百分率」を除いて、他のすべての単元で2人教師による協力教授(ティーム・ティーチング)を行った実験群の方が、素点の平均点において、1人の教師によって指導された対照群より高かった。(B)また、t検定の結果「有意差あり」となった単元は7つの単元の内5つの単元であった。(C)さらに、上位、中位および下位グループに分けて分析した結果では、上位グループでは5つの単元で、中位および下位グループでは、それぞれ、3つの単元で「有意差」があった。これらのことから協力教授はきわめて有効な指導体制である、と言える。2)アンケートは、(A)「学習態度・価値の形成」、および、(B)「学習目標の認知」に関して行ったが、両者ともに、実験群と対照群の間に顕著な差は認められなかった。理由としては、協力教授による指導が日常的に行われてはいないことが考えられる。今後、協力教授が一般化された段階で研究を行いたい。本年度は主に,研究協力校(小学校13校,中学校10校)において,テストおよびアンケ-ト調査を行い,集計作業を行いつつある。(1)対象学年および教科(単元)は次の通りである。・小学校4年(995名),算数(二学期「面積」三学期「直方体と立方体」)・小学校5年(731名),算数(二学期「分数のたし算引き算」三学期「百分率」)・中学校1年(1290名),英語(二学期「時刻・年令をたずねる」)・中学校2年(726名),英語(三学期「不定詞・動名詞」)・中学校2年(726名),数学(二学期「一次関数」三学期「平行四辺形」)(2)研究は実験群(二名の教師による協力教授クラス)と統制群(一名の教師が指導するクラス)を比較検討することである。ただし,指導展開は「完全習得学習」とし,実験群も統制群も同じ指導展開をするものとした。(3)目下,一部集計作業中であるとともに,三学期単元についてはテストおよびアンケ-トの回収中である。昨年度は、研究協力校(小学校13校,中学校10校)において,テストおよびアンケート調査を行なった。本年度はその集計作業を行なった。・小学校4年(995名),算数(二学期「面積」,三学期「直方体と立方体」)・小学校5年(731名),算数(二学期「分教のたし算,ひき算」,三学期「百分率」)・中学校1年(1290名),英語(二学期「時刻・年令をたずねる」)・中学校2年(726名),英語(三学期「不定詞・動名詞」)・中学校2年(726名),数学(二学期「一次関数」,三学期「平行四辺形」)(2)研究は実験群(二名の教師による協力教授クラス)と対照群(一名の教師が指導するクラス)を比較検討することである。ただし、指導展開は「完全習得学習」とし,実験群も鉄照群も同じ指導展開をするものとした。(3)以上のテストおよびアンケート調査の集計結果が得られた。テスト結果に関しては、実験群がほぼすべての単元において対照群より良いことがわかった。アンケート結果に関しては必ずしも明確な成果が得られなかった。(4)また、本年度、加配教師が配当された文部省の研究協力校(26校)に対して、加配教師の活用のあり方および評価についてアンケート調査を行なった。本年度は、1.第一年次に実施し、第二年次に集計したテストとアンケート(小学校4年と5年の算数、中学校1年と2年の数学及び、中学校1年の英語での7つの単元)の集計結果について分析し、2.報告書にまとめた。研究の成果として、次のような結論を得ることができた。(1)学力テストの分析の結果として、(A)小学校5年の算数単元「百分率」を除いて、他のすべての単元で2人教師による協力教授(テイームテイーチング)を行なった実験群の方が、素点の平均点において、一人の教師によって指導された対照群より高かった。(C)さらに、上位、中位および下位グループに分けて分析した結果では、それぞれ、3つの単元で「有意差」があった。これらのことから協力教授は、きわめて有効な指導体制である。と言える。(2)アンケートは、(A)

「学習態度価値の形成」、及び(B)「学習目標の認知」に関して行なったが両者ともに、実験群と対照群の間に顕著な差は認められなかった。理由としては、協力教授による指導が日常的に行なわれては、いないことが考えられる。今後、協力教授が一般化された段階で研究を行ないたい。第一年次は、(1)先行研究についての研究、および、(2)研究協力校(小学校25校,中学校14校)で「学力テスト」および二種類のアンケート調査を行った。これらテストとアンケートは小学校4年と5年の算数、および、中学校1年と2年の数学と中学校1年の英語の7つの単元で行った。第二年次は、(1)先行研究についての研究の継続、および、(2)第一年次に行った学力テストとアンケートの採点、コーディング、集計を行った。第三年次は、(1)これらテストとアンケートの集計結果について分析し、(2)報告書にまとめた。研究の結果として、次のような結論を得ることができた。1)学力テストの分析の結果として、(A)小学校5年の算数単元「百分率」を除いて、他のすべての単元で2人教師による協力教授(ティーム・ティーチング)を行った実験群の方が、素点の平均点において、1人の教師によって指導された対照群より高かった。(B)また、t検定の結果「有意差あり」となった単元は7つの単元の内5つの単元であった。(C)さらに、上位、中位および下位グループに分けて分析した結果では、上位グループでは5つの単元で、中位および下位グループでは、それぞれ、3つの単元で「有意差」があった。これらのことから協力教授はきわめて有効な指導体制である、と言える。2)アンケートは、(A)「学習態度・価値の形成」、および、(B)「学習目標の認知」に関して行ったが、両者ともに、実験群と対照群の間に顕著な差は認められなかった。理由としては、協力教授による指導が日常的に行われてはいないことが考えられる。今後、協力教授が一般化された段階で研究を行いたい。
分泌蛋白質の品質管理機構としての小胞体内蛋白分解メカニズムの解析

小胞体(ER)に局在し、新生タンパク質の品質管理機構に関与する可能性のあるプロテアーゼを単離することを目的として、ラット肝ミクロソーム画分の0.0125%および2.5%コール酸ナトリウム可溶化画分より、合成基質Suc-Leu-Leu-Val-Tyr-MCA(LLVY)水解活性を指標として、R2プロテアーゼ(R2)およびDE3プロテアーゼ(DE3)を精製した。両プロテアーゼ共に、SDS-PAGE上では、20Sプロテアソーム(20S)のパターンときわめて類似する多数のサブユニットが検出された。しかし、2次元PAGEでは、3者のサブユニットのスポットの一部に相違が認められた。次に、両プロテアーゼの酵素化学的性質を細胞質20Sプロテアソーム(20S)との比較で検討した。各種の合成ぺプチド基質を用いて検討した結果、R2とDE3は20Sと同様の基質特異性を有していた。20Sに特徴的なSDSによるLLVY水解活性の増強については、R2とDE3は増強の程度が20Sのそれよりも強いことが認められ、ER膜のリン脂質組成を模倣したリン脂質混合物存在下でもR2、DE3のLLVY水解活性が20Sのそれよりも上昇した。また、検討した4種の合成基質の水解活性すべてにおいて、R2とDE3はプロテアソームの特異的阻害剤に対して20Sと同様の阻害剤感受性を示したが、TPCKやキモスタチンに対しては特定の合成基質の水解活性の阻害で若干の相違も認められた。しかし一方で、TPCKはBoc-Leu-Arg-Arg-MCA水解活性を増強するという興味深い現象が認められ、この場合の活性化倍率は、20SがR2、DE3よりも高かった。タンパク質基質を用いた検討では、R2とDE3は20Sと同様にintactなBSAやリゾチームはほとんど分解しなかったが、DE3は、一定の3次元構造を持たないといわれているβ-カゼインをよく分解した。また、還元カルボキシメチル化リゾチーム(RCM-Lz)に対しては、DE3は20Sよりはるかに分解活性が高く、これらプロテアーゼ間のタンパク質分解特性に差異が認められた。このように、R2とDE3は20Sと局在部位が異なることに加えて、酵素化学的特性においても幾つかの点で異なることが明らかとなった。
能力開発の費用対効果に関する研究

評価の困難な分野である短期研修等の能力開発プロジェクトに関して、具体的な事例に沿って、効率性を明らかにする評価手法を開発した。事例分析対象として、地域国際機関の研究プロジェクトへの22カ国からの参加者404名からデ-タを得た。分析結果からは、研修で得られた能力や技術は職場での生産性を高め、参加者の所得向上に寄与すると共に、知識や技術を職場の同僚に伝達することにより、職場全体の生産性向上にも寄与し、さらに、新しいプロジェクトも生み出すことを明らかにした。これらから内部収益率を計算すると、知識や技術が個人に留まっている場合より、社会に拡大した場合の方が大きい事が分かった。研修効果のインパクトを大きくするためには、知識や技術の伝播が重要である。また研修そのものの直接効果の重要性と同時に、どの様にして知識や技術を伝播するか、またそもそも、伝播可能性の高い者を研修する必要性、などを示した。研修評価モデルには、研修の効果を(1)反応、(2)学習、(3)行動変容、(4)結果と4つのレベルで捉えるKirkpatrickのモデルがある。研修の効果として、"行動変容""結果"を発現させるには、先ず、それらの前段階の効果である"学習"のレベルでの効果が発現すべく、研修実施者は研修者の学習理解を深めるべく適切な指導を行う、また、習得した知識・技術を活用すべく適切な研修内容を提供する、さらに、研修者は研修実施側が提供する知識・技術を十分に習得することが重要である。AOTSは産業技術者育成支援研修事業を行っている。受入研修事業の技術研修では、研修生はAOTSでの研修を受講した後に、受入企業で技術研修を受ける。AOTS研修は、研修生が受入企業での実地研修を円滑に進めることができ、日本で質の高い生活を送ることができる適応力をつけることを目標とした、日本社会の理解についての一般研修および日本語研修である。本研究は研修の効果として"学習"のレベルを取り上げ、研修の効果を研修実施側への研修者の反応と研修生の能力・知識の習得について分析した。2004年度から2008年度までの時系列データを再分析を行った。その結果、研修の効果を発現させるにはカリキュラム構成、講師の指導力、が天きく影響する、また、研修者のモティベーションも影響を与えることが明らかになった。さらに、研修の効果は2004年度に比べ、2006年度以降が高いことが明らかになり、研修評価のフィードバックが有効に機能していることが明らかになった。本研究は広義の能力開発(キャパシティ・ディベロップメント)に関する効率性指標の理論的、実践的開発研究を行うものであり、わが国の政府開発援助(ODA)における各種教育・研修プロジェクトを具体的な研究対象とする。効率性は費用と有効性とが明確に把握できればかなりな程度測定可能である。ほとんどの技術協力プロジェクトは個人や個人が属する組織の能力開発を目的としている。そこで、プロジェクトによって誰の能力がどれだけ開発されたか、及び、開発された能力によって、どのような社会的改善が図れたかを明らかにすることが必要になる。実務において研修の効果を測定する場合、研修終了直後に研修内容や指導方法に関する研修参加者からの評価、研修で与えた知識・能力についての研修参加者の理解度など研修のアウトプットの測定が行われることが多いが、その知識・技術の組織での活用や研修の効果としての組織の生産性の向上など研修のアウトカムについての測定、また研修効果の金銭的評価はこれまであまり多く行われていない。本研究では、アジア生産性機構が実施している短期研修プログラムの研修参加者を対象として、個人の年収の増加、研修参加者が研修で習得した知識・技術を他者に伝達することによって生じる波及効果、さらに、研修参加者が研修で習得した知識・技術を用いて実施した自国における開発プロジェクトという研修のアウトカムを測定し、個人の年収増加、波及効果、開発プロジェクトの実施についてそれぞれの収益率を算出することによって、研修の社会的効果を明らかにした。
知識ベース・コンパイルによる新しい高速推論技術

現状の知識処理の大きな課題である知識獲得のボトルネックを克服するために学習機能や知識獲得支援の研究が行われているが、これらとは異なり、本研究では宣言的知識表現に対する知識ベース・コンパイルによる高速推論技術が重要であるという観点から研究を行った。本研究では宣言的知識表現として最も形式が整った論理表現、及びその実用的部分集合であるホーン節論理を対象としたが、この場合の知識ベース・コンパイルは一般に冗長部分を切り捨てた主項(Prime Implicants)への展開となる。しかし、すべての主項に展開すると必要なメモリ空間が膨大となることから、重要な枠組みであり他と矛盾する可能性を有する知識を仮説として含む仮説推論の知識ベースについて、矛盾関係を表す制約知識のかかり方の解析に基づき、推論速度の向上に有効な部分のみを展開する部分コンパイルの技術を考案、開発した。また、論理回路の多段化による簡単化で開発されてきた手法を上記の知識ベース・コンパイルに結合して、効率化を図る手法を明らかにした。この知識コンパイル法は推論高速化への計算アルゴリズム的アプローチであり、これまでの学習や類推等による人工知能的アプローチによる高速化よりも実用性が高いと考えられる。更に仮説推論の高速化に関しては、1)変数を含む述語論理表現の仮説推論システムに対する高速推論法、2)経験に基づく学習による仮説推論の高速化手法、3)0-1整数計画法の近似解法を適用することにより準最適解を多項式時間で求める非常に実用的な手法を考案した。通常の推論はゴールが与えられてから開始される形態だが、ゴールが与えらえる以前に可能な推論を行ってしまおうという知識ベース・コンパイルによる新しい高速推論技術について研究を進めた。特に、有用な知識処理の枠組みであるが低い推論が大きな問題点であった仮説推論システムを具体的な対象にして研究を進め、成果を得た。論理に基づく知識ベースのコンパイルは一般に冗長部分を捨てた主項(Prime Implicates)への展開となるが、知識ベースのすべてを主項に展開すると必要なメモリが膨大となり実用的でない。そこで、仮説推論システムにおいて推論速度の向上に有効な部分のみを抽出して、その部分のみを部分コンパイルする手法を考案、開発した。また、このようにして生成された知識をそのまま推論に用いると冗長な推論動作を招き非効率となる問題に対し、多段論理回路の最小化手法と類似の手法により、効率的な知識の集合に変形する手法を考案、開発した。このような知識ベースの変形(リフォメーション)により得た知識ベースを、我々の開発した最適解計算の仮説推論システムと結合して高速化の効果を実証した。仮説推論の計算複雑度はNP完全であり、通常の意味での推論によったのでは指数的に増大する推論時間の壁を克服できない。この壁を克服する1手法として、本研究に先行して、論理表現の知識を線形不等式に変換して、0-1整数計画法の近似解法の適用により準最適解を多項式時間で求める手法を創案した。この手法は知識処理の観点からみると知識構造を利用した改善が図りにくい面があったが、本研究期間中に、知識をネットワーク化し、その状態を動的に変化させることで、同様に準最適解を多項式時間で求めるネットワーク化バブル伝播法と称する有用な手法を創案した。しかし、すべての主項に展開すると必要なメモリ空間が膨大となることから、重要な枠組みであり他と矛盾する可能性を有する知識を仮説として含む仮説推論の知識ベースについて、推論速度の向上に有効な部分のみを展開する部分コンパイルの技術を考案、開発した。
炎症性腸疾患モデルマウスを用いたTreg移入療法の検証（根本的治療の確立へ）

当研究は、機能保全されたTregをSAMP1に移入することにより、腸炎の発症ならびに病勢への影響を検証することを目的としていたが、移植したTregの移入だけでは小腸炎の改善、過剰免疫の抑制に明らかな影響を与えることはできなかった。そこで、Tregの機能改善に注目し、無菌マウス(GF)と通常環境下マウス(SPF)にDSS溶液を内服させる実験を行った。DSSはGFマウスに有意に激しい荘園を起こすが、GFマウスにSPFマウスの腸内細菌を移入したのちDSSを投与すると6日後には腸炎が抑制された。これは腸内細菌がGFマウスのTreg機能の回復に関わり、炎症性の過剰免疫を抑制した示唆するものであった。平成25年度は実験動物SAMP1/yit(SAMP1)のsetupから開始したが、環境面、人員の問題もあったが、予想に反してにSAMP1の繁殖が軌道に乗らなかった。当研究においては安定した数の6週齢SAMP1マウスが必要であり、ヤクルト研究所に協力していただき、健康な繁殖能力のあるSAMP1を再度供与していただいて、現在当施設にて繁殖中である。現段階では、AKRマウスを使い、MLNcellの取り出しや、制御性リンパ球(Treg)への培養等事前実験を行っている。情報交換として、2013粘膜免疫学会、2014ヨーロッパ炎症性腸疾患学会において今まで解明したSAMP1のTreg機能について学会発表し、特に今後のTregの実験、臨床的応用について情報交換を行った。当研究のテーマであるTregに注目した動物実験に関しては当初69週齢の若いSAMPマウスに対してTregを移入する実験を試みたが、繁殖が非常に難しくsetすることが難航した。そこで、潰瘍性大腸炎患者に対して腸内細菌に注目した糞便移植療法(FMT)と抗菌剤療法の臨床研究を行っており、その際腸内細菌叢の改善によりTregをはじめとする制御性免疫が活性化することがわかったため、Tregを直接投与するのではなく、間接的にTreg機能を活性化する方法に注目した実験を進めた。また、無菌のSAMPマウスを使った実験をアメリカ、オハイオ州のケースウェスタンリザーブ大学と共同で行っており、7月に訪米し実験を進めて、その後連絡を取りながら情報交換を続けている。その実験の中で無菌マウスのTreg機能の低下と腸内細菌を移植することのよりTregが活性化することを認めた。現在、論文投稿中である。またTreg関連の実験内容についてイタリア、ミラノ大学で講演する機会をいただき、6月20日に行った。我々はクローン病自然発症マウスであるSAMP1/yitマウス(SAMP1)において、異常な炎症性免疫をコントロールする機能を持つTregの機能低下と腸管炎症の病勢に関与していることを報告してきた。Mucosal Immunol. 2012 Jul 11.doi: 10.1038/mi.当研究はIBDに対する新たな治療法としてTregを用いた細胞免疫療法の確立に寄与することを目的とし機能保全されたTregをSAMP1に移入することにより、腸炎の発症ならびに病勢への影響を検証した。細胞移入治療経過中は体重変化、内視鏡検査で評価し、実験後は小腸炎を病理組織学的評価、各種サイトカインの分析などから治療効果を多角的に検証した。研究成果:当研究はSAMP1を用いた多くの研究報告、実績を有するCase Western Reserve University digestive Research Centerと共同で遂行した。結果として、移植したTregの移入では小腸炎の改善、過剰免疫の抑制に明らかな影響を与えることはできなかった。そこで、SAMP1マウスのTregの機能改善に注目し、実験を継続した。無菌SAMP1マウス(GF)と通常環境下SAMP1マウス(SPF)に腸炎を誘発させるDSS溶液を内服させるとGFマウスが明らかに症状増悪し体重減少する。この結果は、無菌状態ではTreg機能不全により、DSSによって誘発された腸炎による過剰な炎症性免疫を抑制できないことを示唆したのであった。そこで、GFマウスにSPFマウスの腸内細菌を移入したのちDSSを投与する実験を行った。初めは急激に腸炎が進行するも6日後には体重減少や症状スコアが抑制されることがわかった。これは腸内細菌がGFマウスのTreg機能の回復に関わり、炎症性免疫を抑制できたことを示唆するものであり、UC患者へのFMT療法という臨床研究の発想に至った。これについては平成28年度基盤Cで採択され、引き続き研究を続けていく。SAMP1/yitマウスの繁殖は非常に難しい現状であり、実験開始のsetupに苦慮したが、同時に当初の予定以外の実験で、他方向からのアプローチにより研究成果が得られると思われる。

実験方法や内容を一部変更することにより、Tregに注目した潰瘍性大腸炎の治療の確立について進展していけていると思う。消化器内科今後は、腸内細菌とTregの活性化に注目した実験を進めていきながら、アメリカ、オハイオ州のケースウェスタンリザーブ大学との共同研究については論文acceptを目指していく。また、動物実験も継続しTreg機能と腸内細菌の関連についても引き続き研究を続けていく。責任者である私が、実験動物を扱える施設に異動になり、責任をもって管理できるようになったのが1月でありそこからは順調に実験動物のset upがなされている。予想以上にSAMP1の繁殖が難しかったことも一因である。ほぼ予定通りの使用額であるが、マウスのsetupに苦慮したため、実験が予定通り進まなかったことが理由として挙げられる。本研究については既にSAMP1繁殖は軌道に乗っており、6月初めに第一回目のTreg移入実験を予定している。また、Case Western Reserve University digestive Research Center(CWRU)ではSAMP1を用いた多くの研究実績を有しており、教授のFabio Cominelliとは緊密に情報交換を行っている。現在、無菌状態で飼育されたSAMP1のTregの機能について共同研究を続けている。無菌状態のSAMP1のTreg機能は明らかに低下しており、糞便移植(FMT)することで、Treg機能の改善、強化につながることがわかってきている。(論文作成中)この機序を本研究に応用できないか検討しているところである。FMTについては、オランダ、アムステルダム大学やイタリア、ミラノ大学が積極的に推し進めており、研修のため訪問を検討している。7月にこの実験の追加実験を行うためにCWRUに短期間訪問する予定であり、さらにTregについて実験を進めると同時に本研究においても問題点、改善点など積極的に意見を交換していく。今年度は実験がさらに進むことが予想され、実験器具等の購入に充てる予定である。また、研究成果を発表、論文化するための旅費や投稿費用に使用する予定である。本研究において、前述のように実験の遅れが生じており、それに伴い実験器具の購入がされていないため、予算が余った状態にある。今後実験器具、フローサイトメトリー用の抗体等物品費がかかることが予想されている。余った物品費については今年度使用予定である。
芳香環へのマイケル型共役付加反応の開拓と6員環化合物合成への応用

先に我々はエステル基がオルト位アルコキシル基を芳香族求核置換反応に対して著しく活性化することを見いだし、ビアリール誘導体の合成に有用であることを報告してきた。本研究では、求核試薬の種類や反応条件によってはベンゼン環への1,6-または1,4-共役付加が起こることを見いだし、新規な芳香族合成反応への応用を目的として2-メトキシ安息香酸エステルに対する種々のグリニヤール試薬、有機リチウム試薬との反応を詳細に検討した。結果の概要は以下のようである。1.電子供与性の高いカルバニオン種との反応では基質エステルへの一電子移動が優先し、ラジカルカップリングにより共役付加生成物を与える。カルバニオン種による共役付加/求核置換の割合は、ベンジル>アリル>>tert-ブチル>イソプロピル>n-ブチル>フェニル、の順であり、一般に認められているカルバニオン種の酸化-還元電位の順位に一致する。また、金属に関しては、Li>Mgであった。2.HMPAやTHFなどのカチオン配位性溶媒は共役付加を助長するのに対して、ベンゼンは求核置換を助長する。3.生成ラジカルが高反応性の場合、ラジカル再結合が溶媒ケージ内で起こり、1,4-付加物を、また、安定ラジカルの場合はケージ外での再結合により1,6-付加物が優先する。4.共役付加にはオルト位アルコキシル基の存在を必要としない。共役付加生成物のシクロヘキサジエン骨格は穏和な条件で容易に芳香環へ変換できる。従って、本反応は全体として、カルボキシル基のオルト、パラ位に置換基を導入する方法を開拓したことに相当する。以上、新規な芳香族合成反応において所期の目的をほぼ達成する成果が得られた。
工業晶析装置内の撹拌翼形状と溶液状態を考慮した汎用的な有効核発生モデルの開発

(i)撹拌型晶析槽内での槽底からの粒子の浮遊挙動と流動状態との関連性について、結晶粒子のラグラジアン解析を組み込んだ数値流動解析により明らかにした。また、撹拌羽根への粒子の衝突現象を定量化した。(ii)小さな結晶粒子によるレーザー光線の散乱現象を利用した一次核発生速度の非侵襲かつオンラインの計測方法を開発した。(iii)結晶粒子の摩耗による微粒子の発生現象を考慮した晶析現象のポピュレーションバランス解析方法について検討した。本研究では、化学・製薬・食品工業での代表的な反応・分離操作の一つである晶析操作について、結晶製品の高度な品質予測・制御方法の構築、ならびに生産性の向上を目指して、数値流動解析とモデル実験を行った。平成24年度に得られたおもな知見は以下の通りである。1.晶析操作における核発生(二次核発生)の主要な因子とされる結晶粒子と撹拌羽根の衝突現象に関して、撹拌羽根の形状(パドル翼とディスクタービン翼)、羽根幅、回転数、ならびに翼設置高さが異なる条件において、撹拌羽根の前面ならびに背面に対する結晶粒子の衝突速度と衝突頻度の定量化を試みた。その結果、羽根前面に対する粒子の衝突は、羽根の形状や回転数などの条件にかかわらず、羽根の縁に沿って羽根面に対して法線方向に速い速度の衝突が発生し、衝突頻度は羽根が設置されている高さの領域に浮遊する粒子の個数で相関できることを明らかにした。一方、羽根背面に対する衝突は、羽根面に対して接線方向、とくに撹拌軸から槽壁方向に向かう衝突速度が顕著に大きくなることを明らかにした。このような粒子の衝突速度の傾向は、羽根近傍の液流速の影響を強く受けており、流速分布と強い相関性があることを明らかにした。2.カリミョウバンの冷却晶析をモデルケースとして、結晶個数の収支式と溶質成分の物質収支式を連成させたポピュレーションバランス解析手法を構築した。同手法は、(i)従来の手法では十分に考慮することのできなかった個々の結晶粒子の運動の影響について、上述の結晶粒子のラグラジアン解析により得られる固体粒子と撹拌羽根の衝突に関する統計データとして定量化することで、結晶粒子の衝突により結晶が摩耗するさいに発生する微粒子量を算出し、(ii)溶液の温度と電気伝導度の同時連続測定により算出される溶液の過飽和度の経時変化を考慮した結晶成長・溶解モデルを組み合わせたものである。本研究では、化学・製薬・食品工業での代表的な反応・分離操作の一つである晶析操作について、結晶製品の高度な品質予測・制御方法の構築、ならびに生産性の向上を目指して、数値流動解析およびモデル実験を行った。得られた知見は以下の通りである。1.晶析操作における最適な撹拌条件を決定するには、槽底近傍での結晶粒子の浮遊状態を流動状態と関連づけて詳細に把握し、その浮遊メカニズムを解明することが重要である。H23年度は、撹拌槽内の粒子挙動のラグラジアン解析にもとづき、粒子の浮遊メカニズムについて検討した。その結果、撹拌翼設置高さ(液深の1 / 3または1 / 10)や、邪魔板の有無の違いにより、槽内のフローパターンは大きく変化するものの、槽底に沈降した粒子が槽全体に浮遊するまでのプロセスは共通することを明らかにした。2.晶析操作における核発生の主要な因子と考えられる、結晶粒子と撹拌羽根の衝突現象に関して、撹拌羽根の形状(パドル翼とディスクタービン翼)、羽根幅、回転数が異なる条件において結晶粒子と撹拌羽根の衝突速度と衝突頻度の定量化を試みた。その結果、撹拌羽根の形状などの条件にかかわらず、羽根前面での粒子の衝突頻度は羽根の設置高さに浮遊する粒子の個数で相関できることを明らかにした。3.カリミョウバンの冷却晶析をモデルケースとして、結晶粒子と撹拌翼の衝突により発生する微粒子量を考慮したポピュレーションバランスの解析手法を構築した。4.撹拌槽内での有効核のその場検出手法への適用を想定して、微粒子によるレーザー光線の散乱現象を活用した非接触計測法について検討した。その結果、ポリスチレン微粒子を用いた検定実験データをもとに、溶液中から一次核が逐次的に発生する現象を装置外部から非接触で定量化する手法を構築した。平成23年度は、(a)数種の撹拌翼形状を対象にした結晶粒子の衝突現象の定量化とそのメカニズムの解明、ならびに(b)異なる溶液条件下における微小結晶粒子の有効核化率の定量化を目的とした。(a)については、まず槽底から槽全体に粒子が浮遊する過程について、異なる撹拌翼形状における共通するメカニズムを明らかにし、国際会議(ISMIP 7、APCChE 2012)、ならびに国内学会(化学工学会第43回秋季大会、化学工学会第77年会、日本海水学会若手会第3回学生研究発表会)にて成果を発表した。

さらに結晶粒子と撹拌羽根前面の衝突頻度が、羽根の形状にかかわらず羽根の設置高さに浮遊する粒子の個数で相関されることを明らかにし、学会(APCChE 2012、化学工学会第14回学生発表会、化学工学会第44回秋季大会(2012年9月発表予定))にて発表し、当初の計画に従いおおむね順調に進展している。(b)については、微小粒子の有効核化率(残存率)の計測に際して必要となる、微粒子のその場計測手法の開発を過去の科研費研究課題(Nos. 16760121, 19760112)から継続して実施し、査読論文(J. Chem. Eng, Japan)として成果を発表した。さらに、当初の計画では平成24年度の課題と位置づけていた(c)結晶粒子の生成・成長・消失を考慮したPopulation BalanceとMass Balanceの錬成解析についても一部を先行して実施し、学会(化学工学会第77年会)にて成果を発表した。以上のように、おおむね当初の計画通りに順調に研究は進捗している。平成23年度に引き続き、(a)数種の撹拌翼形状を対象にした結晶粒子の衝突現象の定量化とそのメカニズムの解明、ならびに(b)異なる溶液条件下における微小結晶粒子の有効核化率の定量化に関する検討を進めるとともに、(c)回分式または連続式冷却晶析操作をモデルケースとして、結晶粒子の生成・成長・消失を考慮したPopulation BalanceとMass Balanceの錬成解析手法の構築を目指す。平成24年度の研究費のおもな使途は、(i)回分式ならびに連続式晶析装置の作製費と、(ii)研究成果発表のための学会参加のための経費となる。(i)本研究課題の目的である有効核発生モデルの有用性を検証するためのモデルケースとして、カリミョウバンの冷却晶析操作を取り上げ、モデル実験のための回分式ならびに連続式の晶析装置の作製費の支出を計画している。(ii)学会参加は、(1) 14th European Conference on Mixing (2012年9月、ワルシャワ開催、発表タイトル「Relation Between Particle RisingBehaviorand Liquid Flow Around the Bottom of a Stirred Vessel」)と、(2)日本海水学会第63年会(2012年6月、千葉開催、発表タイトル「撹拌型晶析槽内における槽底からの粒子浮遊メカニズム」)、(3)化学工学会第44回秋季大会(2012年9月、仙台開催、発表タイトル「数値流動解析を用いた固液撹拌槽内における撹拌羽根への粒子衝突現象の定量化の検討」)の3件を予定しており、関連する旅費、学会参加費、論文投稿料の支出を計画している