hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄ーポルフィリン錯体の物性に及ぼす軸配位子の配向性の効果

チトクロ-ム類のモデル化合物である低スピン鉄(III)ーポルフィリン錯体における軸配位子イミダゾ-ルの内部回転を束縛し、イミダゾ-ルがポルフィリン環に対して固定されているような錯体を分子設計するため、メソ-テトラキス(2,4,6ートリアルキフェニル)ポルフィリナト鉄(III)錯体を合成した。この錯体に種々のイミダゾ-ル系配位子を結合させ、それらの^1Hおよび^<13>CーNMRを測定した結果、以下のことが判明した。1.立体障害の大きな2ー置換イミダゾ-ルを軸配位子として持つビス(2ー置換イミダゾ-ル)錯体ではイミダゾ-ル環の回転が低温でNMR的に束縛され、二つのイミダゾ-ル環が互いに直交に近い配座に固定された。また、イミダゾ-ル環の内部回転の活性化自由エネルギ-は25°Cで11.312.9kcal/molの範囲にありアルキル基がMe,Et, ^iPrと変化するにつれて増加する傾向にあった。2.2位に置換基を持たないイミダゾ-ル錯体では、とのようなポルフィリンを用いてもイミダゾ-ル環の内部回転を止めることはできなかった。回転の活性化自由エネルギ-は8.8kcal/mol以下と予想された。3.ビス(2ー置換イミダゾ-ル)錯体の軸配位子の一つを立体障害の小さな配位子、例えば1ーメチルイミダゾ-ルやシアン化物イオン、で置換すると2ー置換イミダゾ-ル環の回転障壁が著しく低下(3kcal/mol以上)した。従って、この種の混合配位子錯体における配位子の固定は困難なことが判明した。4.ポルフィリン環のメソ-位に^<13>Cを導入した錯体を用いた研究から、極めて立体障害の大きな2ーメチルベンゾイミダゾ-ルを軸配位子に持つ錯体では、2つのイミダゾ-ル環が互いに平行に近い配座に固定されていることを示唆する結果を得た。これについては今後さらに検討する予定である。
家庭科教育において生活経営力の育成を評価するパフォーマンス課題の開発

家庭科教育において生活経営力を評価するパフォーマンス課題の開発を目的に研究を行った。生活経営力は「a他者とよい関係をつくる」と「b生活の在り方を社会との関係から多角的に省察し変革する」を設定し、中学校家庭科の学習内容を踏まえたパフォーマンス課題と授業及び教材を作成し、教育実践によって有効性を検討した。また、生活経営力と関連する生活資源について中学生の意識を調査した。生活経営力aは身近な他者とよい関係をつくるために必要な要素の有無による会話を体験させる学習活動が、生活経営力bは商品の購入における意思決定過程の可視化や商品の使用価値に気づかせる教材の工夫が、学習内容の永続的理解へとつながった。本研究における生活経営力、すなわち「a:他者とよりよい関係をつくるために、生活資源の充実・向上を図る」と「b:生活の在り方を社会との関係に基づいて多角的に省察し変革するために、生活資源の充実・活用を図る」について、研究協力校の年間指導計画に対応させながら、中学校家庭科の消費生活領域の一部と家庭科担当教員による総合的な学習の時間の中で、それぞれに題材を構想し、展開を計画した。この題材計画に基づいて学習指導案および教材を作成し、授業を実践した。題材計画および授業づくりにあたっては、パフォーマンス課題に取り組むための前提として、思考・判断した過程や結果を、言語活動等を通じて表現するような学習活動を設定することとした。中学校家庭科の消費生活領域の一部における題材計画・授業実践では、この領域の学習に対する「知の構造」を整理し、「永続的な理解」として「責任ある意思決定をするための思考の原理」を位置づけ、これを体験的に学ぶことができるよう工夫した。リアルな生活場面による学習課題に取り組む中で、課題を解決するための複数の方法について多角的に検討し、自己の価値を可視化することで最適な選択ができることに対する理解を深められる指導展開や教材などである。学習カードの分析を通して授業による生徒の学びを分析した結果、既習得事項や体験といった生活資源を活用して実践につなげようとしていたり、直感だけではなく根拠に基づいて説明していたり、他の生活場面においても本時の学びを活用できること、すなわち思考の原理を一般化させているような記述が認められた。家庭科担当教員による総合的な学習の時間における題材計画・授業実践では、題材全体を通して生徒が生活資源をどのように充実させることができたのかを検討するためのアンケート調査を実施した。家庭科教育において育成する「生活経営力」として設定した「b:生活の在り方を社会との関係に基づいて多角的に省察し変革するために、生活資源の充実・活用を図る」について、商品・サービスの選択や環境に配慮したライフスタイルを題材として消費生活の学習における「永続的理解」に対するパフォーマンス課題のシナリオを作成した。このパフォーマンス課題に取り組むための学習指導について構想するとともに教材を開発し、研究的実践としての授業を研究協力校において行った。パフォーマンス課題に取り組むための学習指導の構想および教材開発にあたっては、まず、活用を図る生活資源として、研究的実践としての授業に至るまでに行われた学校行事に向けて学習した事項であり、かつ本時の学習指導やパフォーマンス課題のシナリオに関連する「事実的知識」と「個別的スキル」をも含めて、本研究における「知の構造」を整理した。次に「転移可能な概念」と「複雑なプロセス」に位置づけた内容を中心に学習指導過程を組み立てるとともに、学習前からの生徒の変化を見取ることができるよう工夫した。生徒のパフォーマンスを分析したところ、商品・サービスの選択や環境に配慮したライフスタイルを題材とした消費生活の学習における「永続的理解」についての知識やスキルのうち、活用を図ることができた割合が7割に達した生活資源がある一方で、2割にとどまった生活資源も見出されたことから、生活の在り方を社会との関係に基づいて多角的に省察し変革する生活資源としての知識やスキルの意義を強調して題材計画や学習指導を改善する必要性が示唆された。これらの研究成果を学会等で報告するとともに論文にまとめ、関連する学会誌において公表した。本研究では「他者とよりよい関係をつくる」生活経営力aと、「生活の在り方を社会との関係に基づいて多角的に省察し変革する」生活経営力bを設定している。平成27年度は、まず前年度に実施した授業で取り組んだパフォーマンス課題(生活経営力b)に対する生徒の記述を詳細に分析した。消費生活場面で商品そのものの価値や自らの消費生活を問い直しながら多角的に考える学習指導過程と教材の成果として、商品の使用価値を見極めようとした記述が多く認められ、繰り返しての使用に必要な点を確認したことが将来にわたる使用価値に関する記述につながった。一方、社会や経済、環境に及ぼす影響を踏まえたうえで自らがどのような価値意識に基づいて判断したのかという思考の過程を表現できるよう、パフォーマンス課題のシナリオを精錬していく必要が見出された。次に生活経営力aを評価するパフォーマンス課題に取り組む授業を家族関係の場面で実施して生徒の記述を分析したところ、一定の学習効果が認められた一方で、学習指導過程において改善すべき点が明らかとなった。中学校家庭科担当教員へのインタビューからは、生活経営力bを育成する題材計画と学習指導案及び教材、生活経営力aを育成する学習指導案と教材について、各校の生徒に対応させながらの導入可能性は高いとの回答を得た。生活資源としての知識・技術と生活の質や社会参画との関連に対する中学生の意識について、生活の質を高めるために身に付けたい知識・技術を個人と他者の視点、生活の内部と外部の組み合わせで分析したところ、知識では「個人の視点/生活の外部」がやや少なく、技術では「個人の視点/生活の内部」が顕著に多かった。社会参画に必要な生活資源としては「情報」「社会的資源」が多く回答されていた。

これらの研究成果を学会等で報告するとともに論文にまとめ、関連する学会誌において公表した。家庭科教育において生活経営力を評価するパフォーマンス課題の開発を目的に研究を行った。生活経営力は「a他者とよい関係をつくる」と「b生活の在り方を社会との関係から多角的に省察し変革する」を設定し、中学校家庭科の学習内容を踏まえたパフォーマンス課題と授業及び教材を作成し、教育実践によって有効性を検討した。また、生活経営力と関連する生活資源について中学生の意識を調査した。生活経営力aは身近な他者とよい関係をつくるために必要な要素の有無による会話を体験させる学習活動が、生活経営力bは商品の購入における意思決定過程の可視化や商品の使用価値に気づかせる教材の工夫が、学習内容の永続的理解へとつながった。生活経営力を評価するパフォーマンス課題の開発という本研究の目的を達成するためには教育現場の協力が不可欠であることから、研究協力校の年間指導計画や学校行事等に配慮するとともに、担当教員との打ち合わせを綿密に行う必要がある。したがって3年間の研究期間のうち、1年目と2年目はパフォーマンス課題に取り組むための題材計画の立案や学習指導展開の検討、教材開発を中心に研究的実践を行うことを優先して研究を進展させてきた。設定した二つの生活経営力のうちのひとつである「b:生活の在り方を社会との関係に基づいて多角的に省察し変革するために、生活資源の充実・活用を図る」については、中学校家庭科「D身近な消費生活と環境」領域において複数のパフォーマンス課題を作成するとともに、それぞれのパフォーマンス課題に取り組む研究的実践としての授業を行うことによって生徒の思考を分析することができた。もうひとつの生活経営力である「a:他者とよりよい関係をつくるために、生活資源の充実・向上を図る」については当初計画にやや遅れてはいたものの、「A家族・家庭と子どもの成長」領域において家族とのかかわりについての生活場面でパフォーマンス課題のシナリオやパフォーマンス課題に取り組むための学習指導について検討することができた。一方、生活経営力に関連する「生活資源」についての生徒の意識や実態を明らかにするため、複数回にわたって実施したアンケート調査で得られたデータは入力を済ませた段階であり、詳細な分析はこれからである。以上の進捗状況から、研究全体として現在までの達成度は「おおむね順調に進展している」に位置付けられると判断した。家庭科教育学今後の研究の推進方策として、研究の最終年度となる本年度はまず、これまでの研究的実践において取り組んできたパフォーマンス課題に対する生徒のパフォーマンスをさらに詳細に検討する。また、これまでの研究的実践から得られた知見を踏まえてパフォーマンス課題のシナリオおよびパフォーマンス課題に取り組むまでの学習指導の過程や題材計画の改善を図っていく。
マウスモデルを用いた早産児敗血症に対する臍帯由来間葉系幹細胞治療の開発

早産児敗血症は、全身性炎症反応に加え、複数の侵襲因子が関与する多因子疾患と考えられるが、有効な治療法はない。間葉系幹細胞(Mesenchymal Stem Cells、以下MSCs)は傷害組織に集積し、種々の因子を放出して治療効果を発揮する点において、早産児敗血症の新規治療法として期待できる。周産期においては、胎児付属物からMSCsが分離可能であり、患児自身のMSCsを用いた早産児敗血症の治療が想定できる。本研究では、ヒトの胎児付属物から分離・培養したMSCsを、我々が独自に確立した早産児マウス敗血症モデルに投与し、治療効果を検討することで、早産児敗血症に対する新規治療法の開発を目指す。
共鳴現象を用いた超高感度帯磁率測定装置の開発

本年度は、本研究で開発された高感度の帯磁率測定装置を用いて、光合成光化学型ll(PSll)におけるマンガン四量体の磁性を明らかにする試みを行っている。光合成において光エネルギーが化学エネルギーへと変換される過程はかなり解明されつつあるが、そのメカニズムには未知の部分が多く残されている。PSllの電子伝達系に存在するマンガン四量体は、水分解反応において周知的にその価数を変化させながら水素イオンと電子を放出して酸素を発生させているが、その価数変化の詳細及び四量体の実態そのものが明らかにされていない。これまでは、マンガンクラスターの示す磁性が小さいため実験的に解明することが困難と思われてきた。我々は、昨年度本研究を通じて開発した高感度帯磁率測定装置を用いる事により、PSllノンヘム鉄の帯磁率測定に初めて成功した。このことは、同程度の磁性であるマンガンクラスタの測定が可能であることを意味しており現在装置の改造を行っている。つまり、本測定のねらいは、光照射による磁性の変化をとらえることが望まれるため、試料近傍から光を照射する必要があり、装置全体のダウンサイジングを行っているのである。改良による装置の調整が終わり次第、測定結果が得られると思われる。本研究の目的は、ファラディ法を原理とした世界最高感度の測定装置を開発することにある。古典的な帯磁率測定法であるファラディ法でスクイドを上回る感度が実現できたのはパルス強磁場を用いたためである。なぜなら磁性体にかかる力は基本的にっは磁場の自乗に比例して大きくなるからである。さて、本研究の目的はこのパルス磁場の発生周期と試料の振動周期との同調による振幅の増幅で高感度を目指す事であったが、一方で発生磁場の上昇は高感度化にはより有効であることは明らかであり、今年度はその発生技術に大きな進歩があったので、これを報告する。帯磁率測定を高感度に行うために使うパルス磁場はロングパルスマグネットと呼ばれ、パルス幅が10ミリ秒から長いもので1秒近くである。そのためマグネットは銅あるいは銅合金線を巻いた多層ソレノイドである。このタイプのマグネットはこれまでの記録は73.4テスラであったが、今年度我々が開発した新しいマグネットでは80.3テスラを発生した。この開発のポイントは磁場発生時にかかる応力をコイル線材だけで抑えるのではなくて、マルエージング鋼を補強材として使いコイル全体の有効強度を上げる点にある。新しい記録を作ったマグネットは、一層のみの補強であり、二層以降を補強することによって得られる磁場の値は計り知れない。今後、この技術を帯磁率測定用マグネットに応用することで、感度が一桁以上は上昇することが期待される。本年度は、本研究で開発された高感度の帯磁率測定装置による研究で、光合成光化学系II(PSII)におけるノンヘム鉄の磁性に関する知見が得られた。PSIIの電子受容体の二つのキノン間にはノンヘム鉄(Ee^<2+>が存在する。このノンヘム鉄は光化学系に重要な働きをすると考えられているが、その詳細については未だ不明である。そこでノンヘム鉄の電子状態を知ることが望まれているが、PSIIの磁性が非常に小さいため、これまで実験が困難であった。一方、PSIIの電子受容体と類似の構造を持つ光合成バクテリアは、その結晶化に成功しているため、結晶構造は良く知られ、そのノンヘム鉄の結晶場定数なども帯磁率測定からButlerらによって求められている。本年度、我々の開発した高感度帯磁率測定装置を用いる事により、PSIIノンヘム鉄の帯磁率測定に初めて成功した。ポイントは、ノンヘム鉄を非磁性化処理したPSIIとの差分測定を行うことによってノンヘム鉄の帯磁率のみを測定することが可能となった点であり、これはたとえSQUIDが本装置と同程度の感度を有したとしても測定することが困難であることを意味している。温度変化の測定結果より結晶場定数はD=5.5±1.0cm^<-1>、E=1.5±0.5cm^<-1>と求められた。この値は、光合成バクテリアについての実験から求められた結晶場定数とほぼ一致しているとともに、最近、NugentらによってESR測定から求められたPSIIノンヘム鉄の結晶場定数とも良く一致している。
レドックスフロー電池を応用した間接型燃料電池

2種の酸化還元対溶液(アノライトとカソライト)を循環させて発電するレドックスフロー電池と、それら2種の溶液をそれぞれ燃料と空気との化学反応により再生する再生反応槽とを組み合わた「間接型燃料電池」を構築した。レドックスフロー電池としては、新規に提案した構造により、アノライトとカソライトが相互に拡散するクロスオーバーを阻止しながら定常運転することが可能になった。アノライト再生触媒として溶液状のロジウム錯体を用い、一酸化炭素を含む水素が燃料であっても発電可能であることを示した。カソライト再生触媒として炭素系の触媒を用いて非白金化を達成した。本研究は、2種の酸化還元対溶液を循環させて発電するレドックスフロー電池と、それら2種の溶液をそれぞれ燃料と空気との化学反応により再生する再生反応槽とを組み合わせることにより、間接型燃料電池と呼ぶべきシステムを完成させるとともに、そのシステムの優位性を示すためのキーとなるいくつかの課題を解決するためのものである。本年度の計画である新型構造のセル構築について、その構成要素である「ハーフセル」の製作については既に完了しており、そのノウハウを踏まえ、2つの「ハーフセル」を一体型し、内部的に直列に結合した「3重構造セル」の製作・運転を行なった。また、その特性を解釈するための基礎データとして、「ハーフセル」単独での電流-電圧関係や、供給水素ガスの湿度・流量の影響について調べた。長時間運転すると電流値が安定しないという問題点が抽出され、ガス拡散電極が液体水で満たされるいわゆるフラッディング現象が原因であるという推測の下、「ハーフセル」で特性が向上・安定する条件を探索しているところである。負極電解液の再生反応槽は、燃料の持つ還元能を負極活物質(本システムではその役割からレドックスメディエーターと称している)に渡す役割を持つが、これに使用する触媒の開発として、ロジウムポルフィリン2種を検討した。一酸化炭素とキノン類酸化体との反応、水素とキノン類酸化体との反応を触媒するポルフィリンをそれぞれ単独で再生反応槽に使用し、有効性を確認すると共に、両者を同時に入れ、燃料として水素・一酸化炭素混合ガスを用いた場合には、反応速度に加成性が見られることを確認した。このことは、本研究が目指している「多様な燃料からの電力生産」の実現性を示している。また、この知見を生かし、反応の他電子化に着手する予定である。本年度は、昨年度の到達点である「3重構造セル」を用い、レドックスフロー電池としての安定した繰り返し充放電運転を確立した。3重構造セルの特徴である中央の水素室に関し、常時供給しない運転方法においても、連続供給する従来の運転方法での性能と同等の充放電特性が持続することを確認した。また、メディエーターとして新たにヘテロポリ酸類を用いたところ、従来使用していた活物質に比べ、同等の濃度であっても著しく反応過電圧の小さいものを見いだした。また、レドックスフロー電池の電極はエネルギーデバイスの電極としては厚さが大きく、反応解析としてインピーダンス測定を用いる場合には伝送線モデルに基づく解釈が必要となるが、本研究で、伝送線モデルの理論を発展させ、界面の接触抵抗など境界条件が単純でない系に対する一般解を得た。燃料酸化反応に関し、導電性のない粉体に担持した触媒でメディエーター還元反応を触媒させることができた。また、水素酸化反応を触媒する新規な水溶性の錯体で、高濃度のCO存在下でも機能するものを開発した。酸素還元反応に関し、触媒反応槽および電気化学セルの温度をそれぞれ変化させ、定常的な間接型酸素還元反応電流への寄与を明らかにした。本研究は、2種の酸化還元対溶液(アノライトとカソライト)を循環させて発電するレドックスフロー電池と、それら2種の溶液をそれぞれ燃料と空気との化学反応により再生する再生反応槽とを組み合わせることにより、間接型燃料電池と呼ぶべきシステムを完成させるとともに、そのシステムの優位性を示すためのキーとなるいくつかの課題を解決するためのものである。本研究の特徴である「3重構造セル」を用い、蓄電池モードの運転において安定した充放電サイクルを可能にした点が昨年度の到達点であるが、本年度はそれを基に、本研究の目的である「間接型燃料電池」としての定常運転を行なった。アノライトに用いるメディエーターの候補として昨年度新たに検討したヘテロポリ酸の一種は、反応過電圧が著しく小さいという利点があったが、酸化・還元サイクルに伴い劣化してしまうことがわかった。しかしながら、蓄電池としてではなく間接型燃料電池として用いる場合には負極電位は水素電極電位を下まわらないと考えられることから、そのような電位範囲に限定して運転したところ、酸化・還元サイクルによる劣化が抑えられることがわかり、「間接型燃料電池」モードでの使用は可能であると結論した。カソライトのメディエーターを酸素で酸化するための触媒として、昨年度は金属白金を用いており、省貴金属化を実現するための燃料電池としてのデモンストレーションは実現できていなかったが、本年度は貴金属を含まないある種の炭素材料を固体触媒として用いることに成功し、アノライト側・カソライト側ともに省貴金属型の触媒を採用することが可能になった。

以上の結果を踏まえ、アノライト再生槽に一酸化炭素と水素の混合ガスを、カソライト再生槽に酸素ガスを供給しながら運転する間接型燃料電池を構築し、定常発電電流が得られることを実証した。2種の酸化還元対溶液(アノライトとカソライト)を循環させて発電するレドックスフロー電池と、それら2種の溶液をそれぞれ燃料と空気との化学反応により再生する再生反応槽とを組み合わた「間接型燃料電池」を構築した。レドックスフロー電池としては、新規に提案した構造により、アノライトとカソライトが相互に拡散するクロスオーバーを阻止しながら定常運転することが可能になった。アノライト再生触媒として溶液状のロジウム錯体を用い、一酸化炭素を含む水素が燃料であっても発電可能であることを示した。カソライト再生触媒として炭素系の触媒を用いて非白金化を達成した。[新規レドックスフロー電池開発]に関しては、過電圧の諸要因を明らかにすることを最終目標とするが、電極反応過電圧とその温度依存性を明らかにした。[負極電解液用再生触媒開発]では実用化に直接貢献しうるいくつかの要素技術が開発されつつある。[正極電解液用再生触媒開発]に関しては新たな触媒開発には至っていないが、既存の非白金触媒の適用を検討することのできる段階にある。27年度が最終年度であるため、記入しない。電気化学[新規レドックスフロー電池開発]に関しては、SOC(酸化還元の程度)の不一致を検出・修正し安定した定常運転ができるようにする。また、適切な電位のメディエーターを使用することにより、本研究の成果としてインパクトの高い電池系を提示できるようにする。[負極電解液用再生触媒開発]では計画通り多電子反応を進めることができる触媒を開発する。[正極電解液用再生触媒開発]に関しては計画通り非白金化した酸素還元触媒系を完成する。[新規レドックスフロー電池開発]に関しては、目標であるセルの定常運転は実現できたが、長時間運転時に原因未解明の電流不安定が見られ、解決中である。[負極電解液用再生触媒開発]ではアルコール類等の酸化触媒開発には至っていないが、複数の反応を同時進行させる成果を得た。[正極電解液用再生触媒開発]に関しては目標通り白金触媒を用いた予備実験に成功している。予定していたレドックスフロー電池用の電解液循環装置の整備において、腐食性の高い溶液の使用によりポンプ不調(故障)の原因となることが判明したため、使用するポンプの種類を検討中。[新規レドックスフロー電池開発]に関しては、構成要素であるハーフセルの挙動に立ち返って検討する。[負極電解液用再生触媒開発]ではアルコール酸化用電極触媒の可溶化などから着手する。[正極電解液用再生触媒開発]に関しては計画通り非貴金属化に進む。ポンプ選定次第、レドックスフロー電池評価系を2系統完成し、研究を加速する。当初予定していた「チャンネルフロー二重電極装置用電解液循環装置」はそれを必要とする状況には至らず購入しなかった。
病原大腸菌が産生する毒素CNFの基質特異性についての研究

病原性大腸菌のある種のものはCNFを産生することが知られている。CNFはその分子性状の違いからCNF1,CNF2の2種類が報告されており、両者はともに約115kDaの蛋白毒素で遺伝子クローニングの結果からアミノ酸レベルで83%の相同性、99%の類似性を示すことが明らかにされている。最近、私共、およびドイツ、フランスのグループによってCNFの作用メカニズムが明らかにされ、ともに低分子量G蛋白質のGTPase catalytic domainに存在するグルタミン残基を脱アミド化するデアミダーゼであることが示された。しかし、その基質特異性は両者で異なり、CNF1は低分子量G蛋白Rho,Cdc42を修飾し、CNF2はRho,Rac1を修飾することが明らかになっている。Rho,Rac,Cdc42は低分子量G蛋白質のなかでも構造が似ており、Rho familyに属するが個々の細胞内における機能は異なっていると考えられている。dnaQ変異を有する大腸菌株MKS148dnaQ49ompC-を用いて、cnf1およびcnf2遺伝子を有するプラスミドで形質転換し、非許容温度で菌を培養することによって変異を導入した。毒素遺伝子を含むプラスミドと和合性を示すプラスミドにrhoA,rac1,cdc42cDNAをそれぞれクローニング後、発現用の大腸菌を形質転換した。その形質転換株に得られた変異毒素遺伝子のライブラリーをさらに形質転換し、IPTG誘導によって変異毒素を発現させた。修飾されたrhoA,rac1,cdc42遺伝子産物を抗63E抗体を用いてスクリーニングを行ったが、コロニーハイブリダイゼーションではバックグラウンドが極めて高く、本方法によって変異毒素遺伝子をスクリーニングすることはできなかった。
連合学習における海馬の行動学的機能

シロネズミのオペラント反応を交互に強化,非強化とする単純交替課題において、(1)Go No-Go型の交替反応獲得の行動経過と、(2)先行試行の作動記憶に関する海馬の機能を検討した。出入可能なリトラクタブル・レバーによる予備訓練で、食物強化のレバー反応を習得した動物に、強化-非強化の交替訓練を行った。交替果題では試行の開始予告信号として純音刺激を呈示し、0.5秒後に動物にレバーを提供した。試行間間隔はVI-60Sで、奇数番目の試行を強化,偶数番目の試行を非強化とした。強化240試行と非強化240試行を1セッションとし、37日の訓練を行った。その期間中、各試行ごとに、信号音に対する動物の運動反応,レバー反応潜時,海馬のマルチユニット活動を記録した。実験第1部では主として行動学的検討を行い、信号音以外に他の機器の作動音が動物の反応に影響している可能性がみられたので、実験第2部で条件を改善し、海馬の作動記憶の役割を検討した。以上の実験の結果、交替課題において非強化試行でレバー反応潜時の増大を示す分化反応が形成された。レバー反応にみられる分化は、信号音に対する運動反応においても見出された。即ち、強化試行を告げる信号に運動の増大を、また非強化試行の信号に運動の減衰を生じ、レバー呈示前の信号への分化反応が明らかにされた。海馬ユニットの活動は、行動上の分化反応出現の初期段階において、信号刺激への分化応答を示した。先行試行の作動記憶について、信号刺激呈示前の発火レベルを比較した結果、強化と非強化試行間にレベル差が見出された。その特徴として、交替訓練の初期過程にレベル差を生じ、訓練の経過とともに消失する傾向があった。この結果から、先行試行の作動記憶に関する海馬活動について考察した。
CFDによる生物生産施接内空気分布の予測と制御に関する研究

大型温室などの生物生産施設での高効率生産のため,気流,温・湿度,ガス濃度など,いわゆる室内空気分布の的確な予測とそれに基づく高度な環境制御システムの開発が要望されている。他方,計算機数値解析技術の一つであるCFD (Computational Fluid Dynamics)による室内空気流れ環境の解析法が生物生産施設分野での環境予測にも導入されて来ている。本研究は,生物生産施設内の空気分布に関して,CFDシミュレーションと現場実測から検討を行い,生物生産施設の新たな環境設計法の確立を目的としたものである。得られた主な成果は以下の通りである。1.CFD法をパッドアンドファン冷房温室に導入し,温室内の3次元気流速分布および温度分布についての検討を行った。CFDによる温室内気流および温度解析結果を実測データによって検証した結果,両者はよく一致した。さらに非栽培条件下のパッド冷房温室内の3次元気流速分布および温度分布を予測し,室内気流の主流域と還流域の存在を定量的に明らかにし,また気流分布に密接に関係する温度分布に関して水平および垂直方向の不均一性を示した。さらに,還流の影響でパッドからの低温空気が一部屋根空間に入り込み,冷房効果が低減されることを示した。2.CFDシミュレーション検証データを得るため,中国北京市と上海市および愛知県所在の実際のパッドアンドファン冷房温室における環境計測実験結果について詳細な解析を加え,夏季,高温多湿地地域にいても本冷房方式が有効であること,しかしながら室内に比較的大きい水平・垂直方向温度分布が形成されることを示した。3.パッドアンドファン冷房システムを備える野菜栽培温室を対象として,CFD法を援用し,草丈の高い作物(トマト)の栽培を想定した条件下における室内の気流および温度分布に関する数値計算を試みた。栽培畝方向と気流方向を平行させ,また植栽層にある程度の流路率があれば,換気時間の経過に従って,植栽層内部にも冷却効果が得られる可能性を示した。大型温室などの生物生産施設での高効率的生産のため,気流,温・湿度,ガス濃度など,いわゆる室内空気分布の的確な予測とそれに基づく高度な環境制御システムの開発が強く要望されてきている。他方,計算機の性能向上に伴い急速な進展を遂げてきている解析技術であるCFD(Computational Fluid Dynamics)による室内空気流れ環境の予測法が,生物生産施設分野の環境予測にも導入されてきている。本研究は,生物生産施設内の空気分布に関して,CFDシミュレーションならびに実測から検討を行うことにより,生産施設の新たな環境設計法ならびに制御システムの確立を目的とするものである。平成16年度においては以下の研究を実施した。2.CFDシミュレーションの検証データを得るため,北京市郊外に設置された縦断換気方式の大型ウインドウレス鶏舎において詳細な環境計測実験を行った。鶏舎は,良好な断熱構造により屋根・壁体からの貫流熱が小さく,舎内温度・湿度分布は均一に近いものであった。

また,日中の高温時間帯におけるパッドアンドファン冷房システムの運転により,舎内温度は舎外より68°C低下しており,外気乾燥条件下での本冷房方式の有効性が顕著に示された。大型温室などの生物生産施設での高効率的生産のため,気流,温・湿度,ガス濃度など,いわゆる室内空気分布の的確な予測とそれに基づく高度な環境制御システムの開発が強く要望されてきている。他方,計算機の性能向上に伴い急速な進展を遂げてきている解析技術であるCFD (Computational Fluid Dynamics)による室内空気流れ環境の予測法が,生物生産施設分野の環境予測にも導入されてきている。本研究は,生物生産施設内の空気分布に関して,CFDシミュレーションならびに実測から検討を行うことにより,生産施設の新たな環境設計法ならびに制御システムの確立を目的とするものである。平成17年度においては以下の研究を実施した。1.大型温室における気流速・温度場のCFDシミュレーションの検証データとして実測を行った中国の北京市および上海市における環境計測実験結果について取りまとめ学会誌に発表した。2.CFDによる温室内気流および温度場解析結果と実測データとの検証結果について取りまとめ学会誌に発表した。3.前年度に引き続いて,CFDシミュレーションの検証データを得るため,北京市郊外に設置された縦断換気方式の大型ウインドウレス鶏舎において詳細な環境計測実験を行った。鶏舎は,換気量が多いこともあり,舎内温度・湿度分布は均一に近く,日中の高温時間帯におけるパッドアンドファン冷房システムの運転により,舎内温度は舎外より68°C低下した。冷房運転停止時に置いても舎内気温が舎外気温を下回る事例が示され,この点に関しては追実験を必要とした。大型温室などの生物生産施設での高効率的生産のため,気流,温・湿度,ガス濃度など,いわゆる室内空気分布の的確な予測とそれに基づく高度な環境制御システムの開発が要望されてきている。他方,計算機の性能向上に伴い急速な進展を遂げてきている数値解析技術であるCFD(Computational Fluid Dynamics)による室内空気流れ環境の解析法が,生物生産施設分野の環境予測にも導入されてきている。本研究は,生物生産施設内の空気分布に関して,CFDシミュレーションならびに実測から検討を行うことにより,生産施設の新たな環境設計法の確立を目的とするものである。平成18年度においては以下の研究を実施した。1.パッドアンドファン冷房システムを備える野菜栽培温室を対象として,CFD技術を援用し,草丈の高い作物(トマト)の栽培を想定した条件下における室内の気流および温度分布に関する数値計算を試みた。栽培畝方向と気流方向を平行させ,また植栽層にある程度の流路率があれば,換気時間の経過に従って,植栽層内部にも冷却効果が得られる可能性を示した。2.パッドアンドファン冷房システムを備えた実際の大型野菜(パプリカ)栽培温室において,夏季2か月間に渡り詳細な環境計測実験を行った。
垂直歯根破折歯の総合的修復法の検討

本研究の目的は歯根縦破折をした歯にたいして、根管内の感染源を除去し、各種材料を用いて破折した歯の修復が可能かを検討した。まず、根管内から歯根縦破折に対する拡大形成処置について検討をした。根管内に感染がある場合、破折線にも感染は広がっているため、感染源の除去が必要である。その後、各種材料を根管内に適切に充填する方法を検討した。次にファイバー製のポストおよびメッシュの根管内への設置方法を検討し、最終的な実験を行うところである。研究計画に基づき、実験1,2を行った。今回ヒト抜去歯での実験前に根管模型を用いた手技および、充填剤のフローの確認を行うため、実体顕微鏡および根管長測定器付超音波発生装置を用いて破折間隙拡大方法の評価を行った。超音波チップの設定はメーカー推奨のパワーでは強いため、設定を低くして使用する必要があることが判明した。また、実験の際は、人工歯をアルジネート印象材中に埋入し、口腔内と同様の通電性のある環境を再現した。根管超測定器付超音波発生装置のオートストップ機能を使用し、設定は0.5にして使用した。しかし、破折線上部、下部でわずかに拡大が不足する傾向が認められた。実験2では、スーパーボンドの適切なフローを得るため、幾つかの粉液比を試した。物性を考え、メーカーの推奨する粉液比で根管内に移送可能なシリンジ径を模索した。結果的にiNP NEEDLEの先端径が0.4mmの物が適していた。Mineral Trioxide Aggregate(MTA)は、根管内への移送の際にMAPシステムを用いることで、推奨されている粉液比で根管内および破折線への移送は可能であった。プラガーはNi-Ti製の物を使い、実体顕微鏡下で破折間隙にMTAが入るように操作を行う事によりMTAは問題なく充填された。Isometで人工歯を切断し、破折間隙へのスーパーボンドおよびMTAの充填を実体顕微鏡を用いて評価し、問題がないことを確認した。研究計画に基づき実験3を行った。研究に必要な抜去歯の確保がうまくいっていないため人工歯での実験を行った。Isometで人工歯にスリットを入れ、根管長測定器付超音波チップを用いて破折線を模した部位の拡大形成を行った。その際にはアルジネートを用いて通電できる状態にし、根管長波測定器付超音波チップのオートストップ機能を使った。その後、根管内にグラスファイバーメッシュの配置方法について検討している。現在根管内への配置が難しく、どのようにすれば良いか試行錯誤している状態である。天然歯の確保がうまくいかず、人工歯での研究にせざるを得ない状況になったことと、グラスファイバーメッシュの根管内への配置が予想以上に難しいことが原因となっている。本研究の目的は歯科用実体顕微鏡と根管長測定器付き超音波発生装置を用いて、垂直歯根破折の間隙の感染を除去し、各種材料(ケイ酸カルシウム系セメント・レジンセメント・レジンシーラー)および根管内にグラスファイバーメッシュ、ファイバーポストを使用した歯根縦破折修復法を検討することである。歯根破折歯における問題点として、1破折間隙の感染、2歯の強度、3歯根膜の損傷、4セメント質の感染などが挙げられる。本研究ではまず、根管内から歯根縦破折に対する拡大形成処置について検討をした。根管長測定器付き超音波発生装置を用いることにより、根管壁をセメント質近傍まで拡大形成ができるようにした。この際、超音波チップはサイズ径が様々であり、チップはなるべく細いものを選択したが、本来であればさらに細いものが必要であった。根管内に感染がある場合、破折線にも感染は広がっているため、感染源の除去が原則である根管治療においてまず最初の段階である。その後、次の実験へと移行した。各種材料を根管内において適正に充填するためには、特殊な機材や方法を検討する必要がある。また、各種材料の適正な粉液比ではうまく充填できない事もあり、粉液比の検討等も必要であった。歯根破折間隙に対する材料の充填までは検討が終了し、次に各種ファイバーを用いた研究に移行した。当初予定していたケイ酸カルシウム系セメントとファイバーポストの併用はファイバーポストとセメントが接着しないため除外し、検討を行うこととした。ファイバーポストおよびファイバーメッシュの設置方法を考察し、最終的な実験を行うところである。適切な超音波チップのパワー設定および、充填剤のフローを決定するのに期間を要した。また、天然歯の確保が時間がかかっている。グラスファイバーメッシュの設置方法の確立を急ぎ、他のファイバーポストとの比較検討へ持っていく必要がある。そのために研究にさく時間を確保し、研究を進めなければならない。歯内療法学グラスファイバーメッシュの使用方法を早急に検討し、天然歯での実験を開始する。購入予定だったインストロン試験機用アタッチメントが購入まで至らなかったため。

研究の遅れに伴い、購入予定だったレジンコア材料などの購入に至らなかったためイスンとロン試験機のアタッチメントが必要不可欠なので購入を検討している。その他研究機関を通じた消耗品類、特にファイバーポスト等の購入が必要不可欠となるため、その費用を計上する必要がある。インストロン試験機のアタッチメントが必要不可欠なので購入を検討している。その他2年間の研究期間を通じ、根管超測定器付超音波発生装置と共に使用する超音波チップ、根管内破折の修復に用いる各種材料などの消耗品、動画の記録媒体や画像解析用消耗品なども必要不可欠となるのでその費用も計上する必要がある。
金属と小員環化合物間の相互作用を制御因子とする反応系の研究

研究目的.本研究は化合物の複合的な性質の中から特定の性質を取り出して研究し,さらにこれを反応の高次制御に応用するために置換シクロプロペノン誘導体に注目と研究を行なった。本年度の研究の結果(1)シクロプロペノン誘導体の効率的合成法およびシクロプロペノン抗生物質の合成への応用,(2)高度の不斉誘起を伴う歪んだ二重結合へのカルボメタル化反応の中心とする新しい有機反応を開発できたので報告する.研究成果.(1)シクロプロペノン誘導体の効率的合成法.三員環の極度の歪みによりシクロプロペンのビニル炭素がアセチレンに近い性質を示し、ビニル位のCーH結合がかなり高い酸性を示すという事実に注目し,シクロプロペノンの置換体の極めて効率的な合成法を開発した.新法によって特異なシクロプロペノン抗生物質であるペニトリシンおよびその類縁体を各種合成しその抗菌活性,細胞毒性およびその構造活性相関を検討した.(2)不斉カルボメタル化反応.オレフインのカルボメタル化は有機合成,特に不斉合成の手法として大きな潜在能力を持った反応であるが,これまで極めて限られた反応例が知られるのみであり,エナンチオ選択的な反応の例は皆無であった.本研究でははホモキラルなC2対称性を持つジオ-ルに由来するケタ-ル化合物を上述の方法で合成し,これに有機銅化合物を付加されることにより94%d.e.から98%d.eにわたる選択性で不斉誘起が起きることを発見した.こうして生じたシクロプロピル銅試薬と求電子反応剤の反応を利用して有機合成的に利用価値の高い1,4ージカルボニル化合物の不斉合成法を開発することができた。
時間遅れを持つ力学系の周期解の存在と安定性に関する研究

本研究では,生物学に関する現象を記述する常微分方程式系・時間遅れを持つ微分方程式系に対して,周期解の存在と安定性,および時間遅れが解のダイナミクスに与える影響について研究した.本研究期間で得られた主な成果は次の2つである:(i)アリー効果と呼ばれる非線形性を持つ多種競争系に時間遅れを導入し,その解の安定性とパーマネンスについて解析した.(ii)あるHIV力学系の分岐解析を通して,多変数モデルに汎用なHopf分岐定理の新しい証明方法を確立した.本研究では,生物学に関する現象を記述する常微分方程式系・時間遅れを持つ微分方程式系に対して,周期解の存在と安定性,および時間遅れが解のダイナミクスに与える影響について研究した.本研究期間で得られた主な成果は次の2つである:(i)アリー効果と呼ばれる非線形性を持つ多種競争系に時間遅れを導入し,その解の安定性とパーマネンスについて解析した.(ii)あるHIV力学系の分岐解析を通して,多変数モデルに汎用なHopf分岐定理の新しい証明方法を確立した.本研究では、時間遅れをもつ力学系の定性的解析において、周期解の存在や安定性を調べるための汎用的な位相幾何学的手法の確立を目標としている。特に、写像度の理論の新しい応用に重点を置いている。具体的な研究対象として、Lotka-Volterra型方程式系、Lienard型方程式系、Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応系にと代表される非線形援動系を想定している。これらのモデルは自然科学一般の枠を超え、経済学をはじめとする社会科学の観点からも広く応用が期待される。初年度得られた成果を下記に示す1.時間遅れを持つvan der Pol型N結合振動子系のLimit cycleの存在問題に対して、Hirano & Rybicki(2003)によって考案されたS^1 degreeを用いた手法を足掛りに研究を進めている。2.周期的な係数を持つ非自励BZ反応系の引き込み現象の証明を進めている。MawhinによるCoincidencedegree theoryを用いて周期解の存在定理を確立した。次段階として、安定性と写像度の値を関連けるため位相縮約法の適用を検討している。3.数理生物学の分野において長い期間にわたり解析的な証明が与えられていなかったNowak & Bangham(1995)による免疫応答モデルのHopf分岐存在問題に対して、その証明を完成した。この内容については論文にまとめ投稿し、目下審査中である。4.時間遅れとアリー効果を持つ非自励多種競争系の周期解め存在と安定性に関して得られた結果についてAIMS国際会議で発表した。さらに関連するモデルめ結果と合わせてプロシーディングとして投稿し、現在審査中である。本研究では、時間遅れを持つ力学系の周期解の存在や安定性を調べるため、写像度理論や分岐理論を組み合わせた新しい解析手法の開発を目的としている。具体的にはLotka-Volterra型方程式系、Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応系、HIV力学モデルが研究対象である。1. Nowak&Bangham(1995)によって構築された免疫応答モデルのHopf分岐存在問題に対して、その証明を完成した。ウイルスの基本再生産数はモデルの中の6つのパラメータによって表現されるが、このいずれのパラメータを変化させてもHopf分岐が起こり非自明な周期解が現れることを示した。証明の手法はこれまでに前例のないもので、他の生物モデルにも広く有効である。本研究成果は国際学会Equadiff12にて発表した。2.時間遅れとアリー効果を持つ多種競争系に対して、系のパーマネンスと正値平衡解の大域的安定性に関する定理を与えた。3.周期的な係数を持つ非自励BZ反応系の引き込み現象の解析を進めている。これまでに係数が定数である場合の自励系に対するHopf分岐の存在と分岐の方向性に関する定理が得られた。また、Coincidence degree theoryを用いて非自励系に対する周期解存在定理を確立した。次段階として、解の安定性と写像度の値を関連付けるため位相縮約法による位相方程式を導出し、この解析を進めている。
リン酸基を有する生体分子の金属酸化物基板上での配向集積化と超構造形成への展開

本研究では、リン酸基を有する生体機能分子のアナタ-ス型酸化チタン表面における配向吸着現象に着目し、新しい分子アセンブリー法の開発へ展開し、機能性分子膜界面の作製へ応用することを目指して研究を進めた。そして平成9年度には次のような成果を得た。(1)フラビン補酵素を吸着させた酸化チタン基板の高感度反射FT-IRスペクトル測定を行い、リン酸基部位による配向吸着を分光法からも確認した。(2)ヌクレオチドやアルキルリン酸を酸化チタン電極基板上に集積化させ、その単分子膜の液中に存在する酸化還元物質に対する電子移動バリア機能について電気化学的に検討し、長鎖のアルキルリン酸がバリア機能を発現することを明らかにした。(3)フラビン補酵素とヌクレオチドの酸化チタン表面にける混合吸着特性を検討し、集積単分子膜中のレドックスサイトとしての補酵素密度を混合吸着により制御できることを示した。(4)フラビン補酵素を配向吸着集積化した酸化チタン電極が、NADHの電気化学触媒酸化能を有することを利用して、NADH依存性のデヒドロゲナーゼを測定電解液中に添加して基質添加時のNADH触媒酸化電流を測定することによって、酵素基質のアンペロメトリックバイオセンシングを実現することに成功した。(5)酸化チタン電極基板上にフラビン補酵素を混合集積化した後、補酵素へのアポ酵素の再構成を行わせて生体分子の超構造形成を行い、酵素触媒反応の電子移動制御を試み、期待される良好な結果を得た。以上のように本年度は、フラビン補酵素、ヌクレオチド、アルキルリン酸など多様なリン酸基化合物の酸化チタン基板上での配向吸着特性および混合吸着による機能制御の可能性を明らかにし、酵素蛋白質との組織化による界面機能化まで実現できた。
共鳴媒質中でのパルス伝播と新しい群速度の定義

本研究の目的は、従来の群速度が破綻する領域において意味を持つ新しい群速度の定義の有効性を光学領域での実験的によって検証することである。これまでに開発したマイケルソン干渉計とチタンサファイアレーザーを用いた高精度パルス透過時間測定装置を使用し、平成17年度は、研究計画に従って以下の研究を行った。1. 16年度までに、新しい群速度の定義の有効性を強い分散媒質(ZnSe)で確認したが、17年度は、光導波の群速度分散に対しても、同様の原理が成立することを実証した。2.具体的には、回折格子対からなる4f型のパルス整形ユニットによって、チタンサファイアレーザーからのフェムト秒光パルスを任意の波形に変換し不規則なパルス(インコヒーレントパルス)を作りだし、フォトニック結晶ファイバー中を、この不規則なパルスを伝播させた。3.フォトニック結晶の強い群速度分散によって、不規則なパルスはその形を著しく変化させ、従来の群速度乗艇儀はその意味を失う。しかし、その「重心」は一定の規則によって伝播し、コヒーレントパルスの重心と2フェムト(10^<-15>)秒の精度で一意することを実験的に示した。4.これらの実験結果は、フォトニック結晶ファイバーなど光導波の分散に対しても、従来の群速度の定義が破綻する領域でも、パルスの「重心」に基づいて記述した新しい群速度は意味を失わないことを示している。マイケルソン干渉計とチタンサファイアレーザーを用い2フェムト(10^<-15>)秒の精度でパルスの透過時間を測定可能な実験システム(平成15年度に完成)を使用し、平成16年度は、新しい群速度の定義の有効性をさまざま実験条件下で実証するために、具体的に以下の研究を行った。(1)回折格子対からなる4f型のパルス整形ユニットを新たに開発し、チタンサファイアレーザーからのフェムト秒光パルスを任意の波形に変換する実験を進めた。特に、パルス整形ユニット中に位相マスクと振幅マスクを挿入し不規則なパルス(インコヒーレントパルス)を作りだした。(2)この実験装置からの任意のパルスを強い分散媒質(ZnSe)中を伝播させ、伝播時間を調べる実験を行った。(3)この結果、インコヒーレントな光パルスは強い群速度分散によってその形を著しく変化させるが、その「重心」は一定の規則によって伝播し、コヒーレントパルスの重心と2フェムト(10^<-15>)秒の精度で一意することを実験的に示した。(4)これらの実験結果は、強い分散媒質中で従来の群速度の定義が破綻する領域でも、パルスの「重心」に基づいて記述した新しい群速度は意味を失わないことを示している。平成17年度は、引き続きフォトニック結晶などを対象に、新しい群速度の定義の有効性を実証する実験を進めていく予定である。
経管栄養患者に食の感覚と満足を付与する方法の開発

経管栄養患者はその療養上の方針から自ら味わうことなく食事を行うが、食に対する拒絶感、絶望感を抱きやすく、食の満足とはほど遠い位置にある。本研究では患者と共に意見を交えながら食事に対するニードを調査し、残存する機能を利用して食のQOLを向上する方法を開発してきた。平成15年度には視覚に訴える目的で写真製の食事カタログを作成し、同時に口腔内に用いて食事の匂いと味覚を与える食感ピースの原型を開発した。食感ピースは燕下することなく破棄されるものであり、味覚を付与するものである。材料について選定した結果、発泡マンナンが、これに適していることが明らかになった。すなわち、万が一の燕下の際でも無毒であること。燕下しにくい素材であること。多孔質であり、通気性を有することなどが評価の要因となった。平成17年度には視覚や味覚的に食感を付与する"場"として経管栄養患者のための食事会を企画し試行した。この際の患者インタビューの結果より、食感ピースについての微調整をおこない、大きさ、堅さ、味の濃さなどを調整する工夫をおこなった。さらに患者の意見により嗅覚成分について着目する必要が明らかになった。これは流動性を有するミキサー食が食材の混合であるため独特の臭気を有し、不快感につながるとの意見による。したがって香料による香りの調整が必要であることが明らかになった。嗅覚刺激の有用性については食の観点だけでなく、気分や感覚についての有用性が次第に明確化されつつあり、食のにおいと環境臭の関係についても今後明らかにしたい。現在まで食事会を行ってきた患者のアンケートの精細な分析によれば、経管栄養単独の場合と比較して、食満足度の向上を示す結果が示されたものの、経管栄養時の不快感、不安感には効果を有しないことが判明した。これらの結果については順次公表予定である。経管栄養患者はその療養上の方針かち自ら味あうことなく、嚥下することなく食事を行うが、食に対する拒絶感、絶望感を抱きやすく食の満足とは遠い位置にある。そこで残存する機能を利用して少しでも通常食に近い食を提供すべく研究を行ってきた。具体的には口腔内に用いて食事の"匂いと味"を与える食感ピースを開発した。まず遠心分離器(既存)による味覚成分、嗅覚成分の抽出をおこない、発泡グルコマンナンによる抽出物の吸着をおこなった。感覚ピースは嘆下されることなく破棄されるものであるが、口腔内に付与したときに、食品として正しく認知されるか否かの、官能性試験をおこなった。その結果によれば米飯のような主食の認知は難しく、今後の改善が必要であることが判った。パンのようなものは独特のイースト臭が認知をたすけることが明らかになった。味覚、嗅覚を付与するものの他に、視覚に訴える目的で写真製の食事カタログを作成し、これを併用した官能性試験を行うと認知に対する結果は飛躍的に向上した。これらを試行する場として健常者を経管栄養患者に見立てた上で、経管栄養患者のための食事会のシュミレーションを実行した。その結果、口腔内にいれたものを、再び取り出す際に羞恥があること、口を漱ぎたい欲求があることなどが明らかになった。また技術的問題点として味覚を元にもどすためと、唾液を吸収するための"口ぬぐいピース"を開発する必要性が明らかになった。
複雑ネットワークモデルを用いた世界都市圏別人口の長期推計手法に関する研究

本研究では、長期的都市戦略の検討において最も基本的な情報である世界の各都市圏の人口推計方法を構築することが目標である。既往研究では、その理論的、経験的妥当性が十分検証されていないが、本研究はRandom Growth Networkモデルを活用し、都市規模の経験分布を保証する理論モデルを開発し、それを用いた将来人口推計を行う点に特徴がある。この目的を達成するため1)都市人口データ、地理情報データの更新、整備2)都市圏の空間的成長機構の解明・モデル化3)地理情報データに基づく適合性指標の構築4)世界都市圏別人口推計モデルの再現性の検証5)SRESシナリオに基づく2100年までの都市圏別人口の推計を行ったその結果、都市規模分布の経験則を満たす都市圏人口が推計された。想定したSRESシナリオの下では、今後、途上国を中心に人口巨大都市が数多く出現することが見込まれるが、それはシナリオによって大きく異なることが示された。人口1千万人以上のメガシティの数は、総人口が120億人を超えるA2シナリオでは今世紀末には134都市となるのに対して、今世紀半ばに人口がピークアウトするB1シナリオでは、メガシティの数はA2シナリオの半分程度にとどまる。ただし、いずれのシナリオにおいても、南アジアやアフリカといった途上国で巨大都市が数多く出現するとの結果を得ており、今後、こうした地域での都市整備の重要性が高まることが示唆された。この目的を達成するため、1)都市人口データ、地理情報データの更新、整備、2)都市圏の空間的成長機構の解明・モデル化、3)地理情報データに基づく適合性指標の構築、4)世界都市圏別人口推計モデルの再現性の検証、5)SRESシナリオに基づく2100年までの都市圏別人口の推計を行った。その結果、都市規模分布の経験則を満たす都市圏人口が推計された。想定したSRESシナリオの下では、今後、途上国を中心に巨大都市が数多く出現することが見込まれるが、それはシナリオによって大きく異なることが示された。平成23年度は、都市圏の空間的成長機構をモデル化するとともに、人口・地理情報に関する基礎データを最新のデータに全面更新した。まず、都市圏の空間的成長機構のモデル化では、従来モデルでは十分に説明できなかった、パレート係数が1を下回る都市規模分布の生成メカニズムをモデル化し、仮想的なデータを用いたシミュレーション分析を行った。具体的には、従来モデルでは都市が発生する場合、確定的にその都市が成長することを仮定していたが、新たなモデルでは、その都市が成長するかどうかは確率的に定まるものとし、その成長確率が低い場合、パレート係数が1を下回り、一極集中型の都市規模分布が得られることを理論的に説明した。こうしたマクロな関係を導くシンプルなミクロモデルは既往研究には見られず、都市地理学における新たな知見である。その成果はPhysica Aに投稿中である。また、都市圏空間の拡大モデルについては基礎分析が完了しているが、現状では現況再現性に課題が残っている。都市のアクセシビリティを一人あたりGDPの関数として設定しているが、都市の個別的要因を反映していないことが原因と考えられる。このためには、交通基盤データの導入など、新たな変数の導入が必要である。