hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
樹木抽出成分を指標とする長期的変化としての心材形成機構への新規アプローチ

一般に心材成分量は樹幹等放射方向において、心材外方から髄に向かって減少する傾向がある。スギ心材成分のノルリグナンに係る本減少の一因として、その二次変化(重合)を検討した。ノルリグナン標品を試験管内酵素重合し、5種類の二量体を単離構造決定した。その構造をスギ心材抽出物高分子画分(天然ノルリグナン重合物)の部分構造として提出した。またスギ心材から数種類のノルリグナン二・三量体を単離構造決定した。さらにニ・三量体量は心材外方から中央部/内方部に向かい増加する傾向にあった。以上、心材形成機構に係る「心材中心部に向かう抽出物の減少」について、長期に渡る二次変化を一因として提案した。生物としての樹木の特性ならびに材料・素材としての木材の特性は、それらに含まれる化学成分に由来することがある。スギの場合その耐久性や色調といった特性は、スギが生産し樹体内に蓄積しているノルリグナンと呼ばれる化合物、そしてそれらが「二次的に」変化したものに左右されるとも言われる。これまでのところ、ノルリグナンの二次変化に関する知見は極めて少ない。本研究は、この二次変化としてノルリグナンの重合を想定し、スギ材中にノルリグナン重合物・オリゴマーが存在するかどうか、またそれらの化学構造はどのようであるか、を明らかにすることを目的としており、平成25年度、以下の知見を得た。1.我々の一連の研究により、スギ材中にノルリグナン重合物の存在が確認されている。この重合物中のさらなる部分構造の解析に向け、結合様式・位置等が異なるノルリグナン二量体モデル化合物の合成に取り組んだ。すなわち、過度の重合を避けるよう酵素量や反応時間を調節しながら、ノルリグナン単量体標品を酸化重合させ、次いでサイズ排除クロマトグラフィー、セミ分取高速液体クロマトグラフィーにより、主要酵素重合生成物を単離精製した。これらについてNMRや質量分析等により、5種類の二量体の化学構造を決定した。これらモデル二量体構造解析結果に照らし、スギ材由来の重合物についてその部分構造を提出した(論文投稿中)。2.上述1の手順・結果を基に、スギ材からノルリグナンオリゴマーの分離・構造解析に取り組んだ。質量分析により、16種類のノルリグナンオリゴマーの単離精製を確認した。これらのうちNMR分析により、1種類の二量体および2種類の三量体の化学構造を決定した。高速液体クロマトグラフィー質量分析により、上述16種オリゴマーに加え、さらに多種類の三量体が存在することを確認した。樹木・木材の特性は、それらに含まれる化学成分に由来することがある。スギの場合、その耐久性や色調といった特性は、スギが生産し樹体内に蓄積しているノルリグナンと呼ばれる化合物そしてそれらが「二次的に」変化したものに左右されるとも言われる。これまでのところ、ノルリグナンの二次変化に関する知見は少ない。本研究では、この二次変化としてノルリグナンの重合を想定し、スギ材中にノルリグナン重合物・オリゴマーが存在するかどうか、またそれらの化学構造はどのようであるか、を明らかにすることを目的としている。平成26年度、以下の知見を得た。1.我々の一連の研究により、スギ材中にノルリグナンオリゴマーの存在が確認されている。これらの構造解析に向け、ノルリグナンオリゴマーモデル化合物の合成・構造解析に取り組んだ。すなわち、ノルリグナン単量体を酵素酸化重合させ、次いでサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、セミ分取高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により、主要な重合生成物を単離精製した。天然界での種々環境(赤色正常材:中性、腐朽材:酸性、黒色異常材:アルカリ性)を再現するため、酵素反応の際のpHをpH 4,7,10の3とおりとした。その結果、合計3種類のノルリグナン二量体の単離構造決定を達成し、特にこの内の一つは、酸性条件で重合した時、優勢的に生成するものであった。したがって、pHに係るスギ材の性状がノルリグナン重合物の化学構造に影響を及ぼすことが示唆された。2.スギ赤色正常材および黒色変色材について、ノルリグナンオリゴマーの半定量分析を行った。先ず、ノルリグナンオリゴマー画分の調製およびHPLC分離手順の確立を目指した。さらにHPLC、SECおよび質量分析により、赤色正常材に比べ、黒色異常材においてより重合が進んだノルリグナンオリゴマーの存在が示された。したがって、ノルリグナンの重合度の違いがスギ黒色化に関連する可能性が示唆された。スギ心材ノルリグナンもこの傾向を示し、減少の一因として我々は、ノルリグナンの二次変化(重合)を想定している。本研究では、スギ心材におけるノルリグナンオリゴマーの質的・量的な挙動を調査し、スギ心材形成におけるノルリグナンの二次変化、特に重合について検討した。スギ赤心材、黒心材の心材から酢酸エチル可溶部を調製した。これらについてGPC-HPLC分析を行った。その結果、赤心材と比較して、黒心材にはより高分子化合物が含まれていることが分かった。また樹幹放射方向で比較すると、特に黒心材の場合、心材内方ほど高分子化合物の割合が増加する傾向にあった。次に、酢酸エチル可溶部についてLH-20カラムクロマトグラフィを行い、50、55、60、100%

メタノール溶出画分に分画した。各画分のGPC-HPLC分析の結果、50%溶出部にはノルリグナンモノマー、55%にはモノマー二量体、60%には二三量体、100%には六十一量体に相当する分子量の化合物が主に検出され、したがって分子量に基づいて分画されていることが分かった。。上述の55、60%メタノール溶出画分についてLCMS分析を行った。その結果、数種類のノルリグナン二量体および三量体が検出された。これらの存在量を樹幹放射方向で比較すると、赤心材の場合、心材外方から中央部さらに内方に向かい増加する傾向にあった。一方、黒心材の場合、ニ・三量体量は心材外方から中央部に向かい増加し、次いで内方に向かい減少する傾向にあった。したがって、赤心材では樹木の成長に伴いノルリグナン重合が進行すること、一方黒心材では二・三量体がさらに重合等し、変化している可能性があること示された。一般に心材成分量は樹幹等放射方向において、心材外方から髄に向かって減少する傾向がある。スギ心材成分のノルリグナンに係る本減少の一因として、その二次変化(重合)を検討した。ノルリグナン標品を試験管内酵素重合し、5種類の二量体を単離構造決定した。その構造をスギ心材抽出物高分子画分(天然ノルリグナン重合物)の部分構造として提出した。またスギ心材から数種類のノルリグナン二・三量体を単離構造決定した。さらにニ・三量体量は心材外方から中央部/内方部に向かい増加する傾向にあった。以上、心材形成機構に係る「心材中心部に向かう抽出物の減少」について、長期に渡る二次変化を一因として提案した。平成25年度の実績に続き、26年度にも別のノルリグナンモデルオリゴマーが新たに単離構造決定され、ノルリグナンの二次変化の多様性が示された。特に、pH重合条件による生成物の違いの確認さらにその特徴的化合物の構造決定を達成できたことは、当初の目標を上回っている。本研究の応用的目標の一つとして、スギの材色(商品価値を左右する、赤:良、黒:悪)とノルリグナン二次変化との関連を明らかにすることを掲げている。平成26年度、林木育種センターよりスギ赤色正常材と黒色異常材それぞれ3個体ずつの提供を受け、これらを材料として実験を進めることができた。これは連携研究者との連携が機能した結果と言える。平成27年度に向けた予備実験として、次の2項目についても実施した。すなわち、(1)ノルリグナンのスギ材中での存在状態として炭水化物との結合を想定し、ノルリグナンをグルコース他2種類の単糖の存在下にて重合し重合物生成の挙動を調査した、(2)スギ材他数種類木材をDART(Direct Analysis in Real Time)ー質量(MS;マス)分析した結果、スギ材に特徴的なマススペクトルが得られた。したがって、(1)(2)について、平成27年度調査項目として見通しを立てることができた。樹木生理化学1.平成25年度に単離されたノルリグナン三量体のうち、構造解析途中のものについては、それらの化学構造を決定する。2.平成25、26年度の合成・単離手順に倣い、新規ノルリグナンオリゴマーの単離およびそれらの構造解析に取り組む。
指向性蛋白含有リポゾームとの結合によるアデノウィルスの細胞選択的導入法の開発-血小板膜糖蛋白GPIbを利用した傷害血管選択的遺伝子導入法の開発-

2.アデノウイルスとリピッドの結合に関して:リピッドの電荷を正、負、中性と準備しさらにリポソームの粒子径やウイルスとの混合時間、条件などを検討する予定であったが、各種リピッドの調製に手間取り現時点では十分な情報を得ることができていない。ミドリ十字血漿蛋白研究所の協力を得て研究開発の予定であったが同社の組織改変があり研究体制に空白が存在したことも遅れの一因となった。ようやくリピッドが準備できたので基礎検討を継続する。3.血小板膜糖蛋白1bを埋め込んだリピッド球とウイルスとの結合を計画していたが、基礎検討の遅れからまだ開始できていない。共同研究者の池田は血小板膜糖蛋白1bの一部を組換え蛋白として精製しリポゾームに埋め込むことにすでに成功しているので、上記の検討が終了しだい早期に計画の実行が可能と考えられる。以上、一部計画の予想外の遅れから本年度の研究は計画どおりには進まなかったが、研究計画は将来の遺伝子治療や新たな薬物デリバリーシステムの開発に向けて先駆的かつ重要であり、ひき続き検討を続けることで関係者の意志は統一されている。今後の基礎研究により必ずや一定の成果に繋がるものと期待できる。
南関東の前弧海盆における不整合と大規模な海底地すべりの関係の解明

本研究の目的は,南関東に分布する新生代の地層に記録された大規模な海底地すべりと,海盆の発達過程の関係を理解することにある.具体的には,1)海底地すべり堆積物の厚さや側方分布及び岩体の起源から,それを形成した海底地すべりの規模と様式を推定する.また2)周辺地層の年代層序を精度良く明らかにして,堆積速度の急激な上昇や不整合を形成した構造運動との前後関係を明らかにする.これにより,これまで十分に明らかにされてこなかった海底地すべりと海盆発達の関係を地質学的証拠に基づいて理解でき,活動的な前弧域における海底斜面の長期的な安定性評価につながる.本年度の計画は,1)昨年度に引き続き房総半島の更新統に挟在する海底地すべり堆積物について網羅的に調査を行い,層位と側方への広がり及びそれらの起源を調べることと,2)昨年度採取した大深度ボーリングコア試料の微化石・火山灰試料を分析することであった.1については,上総層群下部の海底地すべり堆積物を,その特徴から2種類ないし3種類に分類し,それらの形成過程を論文化した(印刷中).2については房総半島の更新統黄和田層から多数のガラス質テフラ層を記載し,その層序関係と岩石学的特徴及び主要・微量元素組成を共同研究者とともに明らかにした.また,千葉市のボーリングコアの深度2000 mから新たに発見されたガラス質火山灰層の岩石学的特徴と化学組成の分析を行い,石灰質ナノ化石層序を併用して房総半島の陸上に露出する上総層群中のテフラと対比を行った.以上の内容についてはカナダで開催された海底地すべりの国際シンポジウムはじめ国内外の学会で発表を行なうとともに,一部は論文として印刷中である.本年度の補助金は主に上記の研究を遂行するための火山灰分析と試料処理の人件費及び学会参加のための渡航費に充当された.本年度は房総半島更新統の海底地すべり堆積物の分類と形成過程に関して論文化することができた(印刷中).また房総半島の更新統黄和田層のテフラ層序を明らかにし,共同研究者とともに論文を準備中であるほか,千葉市のボーリングコアから層序の決め手となるガラス質火山灰層を見出すなど複数の成果が得られた.カナダで開催された海底地すべりの国際シンポジウムはじめ国内外の学会で成果発表を行なった.以上から,概ね順調に進展しているといえる.これまでの研究の進捗をふまえ,堆積速度の精密な見積りや不整合の認定のためには前弧域の複数の堆積盆でテフラと微化石層序による層序対比を行う必要があることがわかった.また,構造運動の時期を制約する断層のマッピングとその活動史を復元する必要もある.今後はこれらの研究課題に取り組むことで堆積盆の発達史の中に海底地すべりイベントを位置付けることを目指す.予算はテフラの分析と成果公表のための旅費等に重点的に当てることで,効果的に研究を遂行し成果発表を行う.本研究の目的は,南関東に分布する新生代の地層に記録された大規模な海底地すべりと,海盆の発達過程の関係を理解することにある.具体的には,1)海底地すべり堆積物の厚さや側方分布及び岩体の起源から,それを形成した海底地すべりの規模と様式を推定する.また2)周辺地層の年代層序を精度良く明らかにして,堆積速度の急激な上昇や不整合を形成した構造運動との前後関係を明らかにする.これにより,これまで十分に明らかにされてこなかった海底地すべりと海盆成長の関係を地質学的証拠に基づいて理解でき,活動的な前弧域における海底斜面の長期的な安定性評価につながる.本年度の計画は,1)更新世の前弧海盆堆積物の露出状況が良好な房総半島で海底地すべり堆積物の層位と側方への広がり及びそれらの起源を調べることと,2)これらの地下延長部を掘り抜いた大深度ボーリングコア試料の微化石・火山灰試料を採取することであった.1については,これまで層序学的検討が不十分であった上総層群下部で多数の鍵層(火山灰層)を認定し,海底地すべり堆積物の年代や堆積相との関係を明らかにすることが出来た.また深層すべりのすべり面形成にはこれらの火山灰層が密接に関わっていることや,すべり面における間隙水圧の上昇を示唆する岩脈の産状などについて詳細を明らかにすることが出来た.さらに岩体の起源を推定する上で石灰質ナノ化石や鍵層が活用できることを示し,それによって海底地すべりの様式を明らかにすることが出来た.以上の内容について国内外で学会発表を行なうとともに,国内誌と国際誌に公表した.また2については東京湾周辺の4本の大深度ボーリングコアから微化石試料と火山灰試料の採取を完了することが出来た.本年度の補助金は主に上記の研究を遂行するための火山灰分析と試料処理の人件費に充当された.本年度の計画は,1)更新世の前弧海盆堆積物の露出状況が良好な房総半島で海底地すべり堆積物の層位と側方への広がり及びそれらの起源を調べることと,2)これらの地下延長部を掘り抜いた大深度ボーリングコア試料の微化石・火山灰試料を採取することであった.1については,これまで報告が少なかった上総層群下部(勝浦層,浪花層,大原層及び黄和田層)で多数の鍵層(火山灰層)を認定し,共著論文として地質学雑誌に掲載予定である.これら鍵層によって海底地すべり堆積物の年代や堆積相との関係を明らかにすることが出来た.また深層すべりのすべり面形成にはこれらの火山灰層が密接に関わっていることや,すべり面における間隙水圧の上昇を示唆する岩脈の産状などについて詳細を明らかにすることが出来,Geological Society London Special Publicationsに公表した.

さらに岩体の起源を推定する上で石灰質ナノ化石や鍵層が活用できることを示し,それによって海底地すべりの様式を明らかにすることが出来,Island Arc誌に掲載予定である.2については東京湾周辺の4本の大深度ボーリングコアから微化石試料と火山灰試料の採取を完了することが出来た.以上のように今年度の研究計画を十分に達成することが出来たことに加え,新知見が得られたこと,その成果を国際誌に公表出来たことから,当初の計画以上に進展していると言える.本研究の目的は,南関東に分布する新生代の地層に記録された大規模な海底地すべりと,海盆の発達過程の関係を理解することにある.具体的には,1)海底地すべり堆積物の厚さや側方分布及び岩体の起源から,それを形成した海底地すべりの規模と様式を推定する.また2)周辺地層の年代層序を精度良く明らかにして,堆積速度の急激な上昇や不整合を形成した構造運動との前後関係を明らかにする.これにより,これまで十分に明らかにされてこなかった海底地すべりと海盆発達の関係を地質学的証拠に基づいて理解でき,活動的な前弧域における海底斜面の長期的な安定性評価につながる.本年度の計画は,1)昨年度に引き続き房総半島の更新統に挟在する海底地すべり堆積物について網羅的に調査を行い,層位と側方への広がり及びそれらの起源を調べることと,2)昨年度採取した大深度ボーリングコア試料の微化石・火山灰試料を分析することであった.1については,上総層群下部の海底地すべり堆積物を,その特徴から2種類ないし3種類に分類し,それらの形成過程を論文化した(印刷中).2については房総半島の更新統黄和田層から多数のガラス質テフラ層を記載し,その層序関係と岩石学的特徴及び主要・微量元素組成を共同研究者とともに明らかにした.また,千葉市のボーリングコアの深度2000 mから新たに発見されたガラス質火山灰層の岩石学的特徴と化学組成の分析を行い,石灰質ナノ化石層序を併用して房総半島の陸上に露出する上総層群中のテフラと対比を行った.以上の内容についてはカナダで開催された海底地すべりの国際シンポジウムはじめ国内外の学会で発表を行なうとともに,一部は論文として印刷中である.本年度の補助金は主に上記の研究を遂行するための火山灰分析と試料処理の人件費及び学会参加のための渡航費に充当された.本年度は房総半島更新統の海底地すべり堆積物の分類と形成過程に関して論文化することができた(印刷中).また房総半島の更新統黄和田層のテフラ層序を明らかにし,共同研究者とともに論文を準備中であるほか,千葉市のボーリングコアから層序の決め手となるガラス質火山灰層を見出すなど複数の成果が得られた.カナダで開催された海底地すべりの国際シンポジウムはじめ国内外の学会で成果発表を行なった.以上から,概ね順調に進展しているといえる.平成30年度以降は,ボーリングコアを用いて年代層序を明らかにし,不整合層準を確定させる計画となっている.この当初の計画に加え,初年度に海底地すべり堆積物の層位と空間分布が明らかになったことで,その内部構造やすべり方向の側方変化を詳細に検討することが可能となり,新たな研究の進展が生まれている.石灰質ナノ化石と火山灰層は,地層の年代決定のみならずブロックの層序学的な起源に関する有効な指標になる可能性も示唆された.これらを用いて海底地すべりの規模と様式を推定する手法の確立を目指す.予算は前年度に得られた試料処理に必要な人件費と,成果公表のための旅費等に重点的に当てることで,効果的に研究及び成果発表を遂行する.
社会的ジレンマ場面における手続き的公正の共益的視点導入効果:札幌市廃棄物政策事例

札幌市における廃棄物政策を題材として、手続き的公正が社会的受容に及ぼす影響と、環境配慮行動変容の長期的な追跡調査を行った。市民参加機会の手続き的公正が社会的受容に及ぼす効果に関しては、新ルール導入前も後もそれぞれ重要だが、一時点での効果は長続きしないことが明らかになった。計画づくりの段階だけでなく、施行段階、施行後と継続的な参加とコミュニケーション機会の必要性が示唆された。本研究の目的は、大規模社会における社会的ジレンマの解決という問題に対して、札幌市における廃棄物政策及びごみ減量行動を取り上げた事例調査を通じて、手続き的公正と社会的受容の意義を明らかにすることである。札幌市では市民参加による家庭ごみ減量化施策を計画・実施した。これまでの研究から、計画策定時、導入直前の調査から、市民参加のプロセスにおいて、情報開示だけでなく、市民意見反映や発言の機会、行政の誠実さ評価などの手続き的公正の要件を満たすことが、負担増を伴う施策であってもその施策の受容に繋がることを示してきた。本年度は、その効果が導入後にも継続的に維持されるかどうかを調べるために、社会調査を実施した。その結果、以前に行われた市民参加や行政とのコミュニケーションは、導入後の社会的受容に弱い影響しかなかった。一方、施策導入時に行われた行政と市民による協働の活動が手続き的公正感に関連しており、社会的受容に繋がっていた。以上から、計画策定時の市民参加が手続き的公正感を高める効果はあまり長続きせず、継続的な対話と協働活動への参加が施策をスムーズに運用する上で重要なことが示唆された。次に、実際に市民がどのように協力行動を行うようになり、それを継続するのかを明らかにするため、調査及びアクションリサーチを実施した。調査結果から、習慣的行動の変容には日頃からの地域活動の参加や町内外のネットワークが重要であることが示された。しかし、それだけでは近所づきあいの少ないとされる賃貸住宅に住む若年単身世帯には有効な手立てが打てない。そこで、これらの世帯をターゲットとしたアクションリサーチを実施した。清掃事務所職員の巡回や不動産会社から住居者へのプロンプト(情報提示とフィードバック)が短期的には有効であることが示されたが、それらがなくなったときのリアクタンスなど効果の持続性に課題が見られた。本研究の目的は、札幌市における廃棄物政策を題材として、手続き的公正が社会的受容に及ぼす影響と、環境配慮行動変容の長期的な追跡調査を行うことである。昨年度調査結果から、市民参加機会の手続き的公正が社会的受容に及ぼす効果に関しては、新ルール導入前も後もそれぞれ重要だが、一時点での効果は長続きしないことが明らかになった。つまり、計画づくりの段階だけでなく、施行段階、施行後と継続的な参加機会の必要性が示唆された。以上の成果を、国際環境心理学会や日本社会心理学会などで報告した。また、行動変容のアクションリサーチからは、部外者の介入も適切なごみ分別排出行動を促進するが、介入がなくなるとリバウンドが起こることが示された。同じ居住者が行っているという情報がフィードバックされることの重要性が示唆された。以上の結果は、査読付論文として掲載された。さらに、当事者性に関する問題に踏み込んだ実験を行った。当事者性が高い場合には利害か必ずしも一致しなくても、異なる利害も熟慮の上施策の内容を評価するが、当事者性が低い場合には内容を深く吟味しない可能性が示された。例えば、ごみ有料化に賛成か反対かといった単純な二分法ではなく、複合的に様々な要件を盛り込んだ制度導入に際しては、当事者性を高めることの必要性が議論された。しかし現実には、熱心に活動をする人は少数で、ごみステーション管理をはじめ地域の活動に参加できない人も多い。そこで、地域活動が不活発でごみステーションも適切に管理されていないような地域を対象とした調査が必要とされる。800以上のごみステーションの観察調査から、23の特徴的な地域を有意抽出し、その地域在住者を対象とした疑似実験的調査を行った。その結果、ごみステーション管理の適正度と個人の人付き合いの程度、また地域の人の賑わいなどの指標との関連があることが明らかにされた。前年度調査結果から、市民参加機会の手続き的公正が社会的受容に及ぼす効果に関しては、新ルール導入前も後もそれぞれ重要だが、一時点での効果は長続きしないことが明らかになった。本年度は、こうした札幌市における事例が、欧州の先進事例と比較して、どのような特徴があるかについて検討した。札幌市における市民参加の特徴は、単に、様々な時期に継続的に市民参加の機会を提供しただけでなく、多様な市民の層にアプローチをし、全市レベルからコミュニティレベルまで多層的な市民を想定して実践に結びつけていた点にあり、類例がほとんどないユニークなものと位置づけられる。

とくに、いくら参加機会があっても興味・関心のある住民しか参加せず、欧州でも低関心・無関心層を巻き込んで成功した例はほとんどない。日本固有のごみステーションによる収集制度は、低・無関心層でも最低限の協力をする必要性を生じさせる場として機能している。同時に、日常生活と自治体レベルの制度とを結びつけて考えやすくさせている。日本では日常的で当たり前のことだが、すべての住民が参加・実践できる窓口をつくることを制度的に実現させている点でユニークであることから再評価されるべきであること明らかになりつつある。これらの知見は、国際的な会議や研究集会における成果報告とそこでの議論から得られたものである。なお、前年度に実施した、地域活動が不活発でごみステーションも適切に管理されていない地域を対象とした調査結果をさらに分析し、国際人間環境学会で成果報告をすると共に、国際誌へ投稿し現在審査中となっている。アクションリサーチの一部は最終年度に実施する予定だったが、二年目の本年度に完了し、結果の一部は査読付論文として掲載された。また、無作為抽出による調査だけでなく、綿密に時間をかけて地域の特徴を捉えた上で大規模な疑似実験的調査を行うことができた。この調査では3200戸以上訪問し600近くの有効回答を得ており、地域コミュニティのあり方、社会関係資本論やコモンズ論など多くの分野に一石を投じ得る実証データを集めたことは研究上も実践的にも大きな前進である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、得られた調査や実験のデータを統計的に詳細に分析し、その成果を国内外の学会や論文誌に報告していく。本研究課題の範囲と年限では、札幌市における廃棄物政策の事例調査以上のことはできないが、廃棄物政策以外の環境政策や環境配慮行動への適用可能性は極めて高く、その展開が求められる。さらに、環境問題を超えて、市民参加のあり方と地域活動を結ぶための方略を検討していくための基礎データを蓄積していくことが重要である。
破壊力学に基づくトンネル覆土の設計法の提案

既に開発済みのコンクリートにおけるひびわれ進展解析プログラムを用いて、曲げ試験の解析を行い、実験と結果を比較することにより、解析手法の妥当性を検証した。特にノッチ無しの梁における、分散したひびわれが一本に局所化する過程を再現しうるかどうかに焦点を当てた。鋼繊維補強コンクリートの一軸引張試験と曲げ試験を行った。曲げ試験についてはノッチのある場合とない場合について行う。供試体表面の変位をレーザースペックル法によって計測した。レーザースペックル法において観察される干渉縞を画像解析することにより、ひびわれの分布と開口変位を求める。開口変位と引張軟化曲線よりひびわれ面で伝達される応力を推定した。この情報は数値解析の妥当性を検証し、設計法における仮定を設ける上で重要である。一軸引張試験の結果と曲げ試験の結果より、既に開発済みの逆解析法を用いて引張軟化曲線を求めた。両者から求まる引張軟化曲線はほぼ一致しており、引張軟化曲線が試験法によらない材料の特性であることが示された。その引張軟化曲線を設計法確立のために必要な有限要素解析の入力データとしてもちいた。実験・解析の成果を踏まえ、設計法の提案を行った。断面の耐力を算定する方法、その入力データである鋼繊維が受け持つ引張強度の試験法を提案した。その妥当性を示すために、既存の実験結果を整理し、新しい設計法を適用した場合の断面耐力の算定値と実際の耐力との比較を行った。
デザイン問題でのサイクリックアブダクションの高度化：質的・生体データに基づく研究

所与の正解が無いデザイン問題を解く過程の特徴は、試行錯誤を経ることでゴールの概念と実体を明確化していくことすなわちサイクリックアブダクションである。ここでは「失敗してこれを有効に活かすプロセス」こそが重要である。このプロセスを高度(合目的的で創造的な結論を合理的な試行錯誤で得る)に行うための要素を探索し、その条件を解明し検証することによって、デザイン問題におけるサイクリックアブダクションを高度化する方法について研究する。
ROC解析を応用した知識獲得アルゴリズムの客観的性能評価手法の研究

知識獲得に用いる上述の高速アルゴリズムでは,アルゴリズムで用いられるパラメータを予め設定する必要があるが,それらは経験的に与えているのが現状である.アルゴリズムの評価においても,同じパラメータに対して異なるアルゴリズムによる導出結果に対する比較評価に主眼が置かれており,獲得された知識に対する客観的な評価方法は,まだ完全には確立していない.本研究では,獲得された知識を客観的に評価する判断基準を確立し,それを基にパラメータの設定により獲得される知識の性能評価を行い,各種アルゴリズムにおいて最良の知識獲得が行えるパラメータの設定判断基準を与えることを目的とし研究を行った.制御分野の信号処理で「警告漏れ」と「誤警告」のような警告エラーにおける閾値に関する研究としてROC(Receiver Operating Characteristics)解析があるが,この手法を,Web文書や文献情報などの半構造データからの知識獲得を行う各種アルゴリズムに対して「検索漏れ」と「誤検索」に着目して適用し,経験的な判断基準の設定を必要としない知識獲得アルゴリズムの研究開発を行った.研究開発した手法を実際的なデータに基づいて定量的に評価するため,Webデータおよび文献二次情報データに対しての性能評価を行い,適用手法が様々なタイプのデータに適用可能となるように一般化を行った.その結果,知識として有用であるかの判断基準を設定することが可能となり,その判断基準を基にして最も知識として有用と考えられるルール導出が可能なアルゴリズムの開発が確認された.また,開発したアルゴリズムが効率よくノイズを自動的に除去可能であることが確認され,未知の情報に対しての情報フィルタリングとして機能することも併せて確認することができた.これまで,HTMLやXMLで記述されたWeb文書やSGMLで記述された文献情報のように明確な構造をもたない大量の半構造データに対して,テキストマイニング技術を適用して得られたルールが,検索ユーザに対する検索支援を可能とする知識として提供できることを検証実験などを通じて確認してきた.現在,その成果をWeb検索エンジンや文献情報検索などの各種情報検索システムに適用した検索支援の実験システムの実装を行なっており,知識獲得の基礎的なアルゴリズムの研究開発を行うと共に,検索ユーザに対して獲得知識を与えるインターフェースとなる知識表現に関する研究開発を行っている.一般的に,知識獲得アルゴリズムは非常に時間を要するため,大量データに対しては処理に数日かかってしまうなど実用的な時間内にルールを導出することが難しい.そこで,高速な処理が可能な相関ルール導出アルゴリズムを基にしたアルゴリズムの開発を行っている.相関ルール導出アルゴリズムはナレッジマネジメントにおける代表的手法であり,大量データから短時間でルール導出が可能であるが,導出ルールはアルゴリズム中で用いられる閾値などのパラメータ設定に依存する性質を持っており,しかも,それらのパラメータは経験的に与えているのが現状である.アルゴリズムの評価においても,同じパラメータを用いた,異なるアルゴリズムによる導出結果に対する比較評価に主眼が置かれており,獲得された知識に対する客観的な評価方法は,まだ完全には確立していない.本研究では,制御分野の信号処理で「警告漏れ」と「誤警告」のような警告エラーにおける閾値に関する研究としてROC(Receiver Operating Characteristics)解析があるが,この手法を半構造データからの知識獲得アルゴリズムに対して,「検索漏れ」と「誤検索」に対応付けすることにより,ROC解析での評価方法をルール導出アルゴリズムに導入し,獲得された知識である導出ルールのパフォーマンスを計る指針として与えた.また,このパフォーマンスを基づいたパラメータをアルゴリズムに導入することにより,より効果的なルール導出が可能なアルゴリズムを開発した.知識獲得に用いる上述の高速アルゴリズムでは,アルゴリズムで用いられるパラメータを予め設定する必要があるが,それらは経験的に与えているのが現状である.アルゴリズムの評価においても,同じパラメータに対して異なるアルゴリズムによる導出結果に対する比較評価に主眼が置かれており,獲得された知識に対する客観的な評価方法は,まだ完全には確立していない.本研究では,獲得された知識を客観的に評価する判断基準を確立し,それを基にパラメータの設定により獲得される知識の性能評価を行い,各種アルゴリズムにおいて最良の知識獲得が行えるパラメータの設定判断基準を与えることを目的とし研究を行った.制御分野の信号処理で「警告漏れ」と「誤警告」のような警告エラーにおける閾値に関する研究としてROC(Receiver Operating Characteristics)解析があるが,この手法を,Web文書や文献情報などの半構造データからの知識獲得を行う各種アルゴリズムに対して「検索漏れ」と「誤検索」に着目して適用し,経験的な判断基準の設定を必要としない知識獲得アルゴリズムの研究開発を行った.研究開発した手法を実際的なデータに基づいて定量的に評価するため,Webデータおよび文献二次情報データに対しての性能評価を行い,適用手法が様々なタイプのデータに適用可能となるように一般化を行った.その結果,知識として有用であるかの判断基準を設定することが可能となり,その判断基準を基にして最も知識として有用と考えられるルール導出が可能なアルゴリズムの開発が確認された.また,開発したアルゴリズムが効率よくノイズを自動的に除去可能であることが確認され,未知の情報に対しての情報フィルタリングとして機能することも併せて確認することができた.
小児腫瘍におけるエピゲノム変異:ポリコームによるクロマチン修飾のダイナミック解析

これまでの研究によって、神経芽腫におけるMYCNの新規ターゲット検索を行った結果、遺伝子発現の抑制を介して発がん起序に深く関与するポリコーム複合体の構成分子BMI1を見出した。MYCNによってBMI1の転写が調節され、In vivoにおけるMYCNのBMI1プロモーターへの結合をChIPアッセイで検証した。BMI1の発現は神経芽腫細胞の増殖を促進した。また神経芽腫細胞の分化誘導においてBMI1が分化を抑制していることが示された。さらに、BMI1のノックダウン系および過剰発現系の実験を行った結果、神経芽腫細胞の増殖・分化に関るBMI1の発現調節標的分子として、がん抑制遺伝子p14ARFとp16INK4a以外の重要な分子の存在が推定された。このBMI1標的遺伝子のスクリーニングをBMI1ノックダウン細胞での発現チップ解析にて行った結果、当研究所でこれまで神経芽腫で予後を左右する因子であり、がん抑制遺伝子であると報告していた分子が標的である可能性を見出した。本研究は小児腫瘍特に神経芽腫の新たな治療法開発に向けて、ポリコーム複合体蛋白Bmi1をターゲット分子とし、エピゲノミック変異の影響をダイナミックに解析する系を確立することを目的とするものである。ポリコーム遺伝子産物のなかでも発がん過程に深く関与することが知られているBmi1とがん抑制遺伝子ARFおよびp16INK4aの発現解析の相関を検討したところ、両者の間には強い相関は見られなかった。しかしMYCN増幅神経芽腫株では、Bmi1のmRNAおよび蛋白質の発現が高いことを見出した。また、Bmi1のプロモーター部分をゲノムから増幅し、このゲノムフラグメントにプロモーター活性があることをルシフェラーゼアッセイで確認した。このゲノムフラグメントにはMYCN結合配列(E-box)が存在しており、この部分へのMYCNの直接結合の確認を次年度にChIPアッセイにて行う。SH-SY5YとTet21/N(MYCN誘導株)にてのBmi1強制発現によって、Bmi1が神経芽腫細胞の増殖を促進できることを見出した。この際にもp16/ARFの発現変化は見られず、神経芽腫ではp16/ARF以外のエフェクターの存在が示唆された。Bmi1ノックダウン系では強制発現系と相反するデータが取得されると期待され、次年度はこの実験をレンチウイルスを用いたshRNAにて行ってフェノタイプを確認する。これらの分子の定量的リアルタイムPCR解析、ChIP法によるプロモーターへの結合を解析中である。
骨格性下顎前突症の原因遺伝子の追求

骨格性下顎前突症の原因遺伝子の追求をマイクロサテライトマーカーを用いたゲノムワイド関連解析という手法で行ってきた。すでに23465個のマーカーから第1、第2スクリーニングを経て、36個の候補マーカーに絞り込んでいた。その中で第一染色体の5つのマーカーはindividual typingが終了しており、1p22.3、1p32.2が関連を認めている。今年度は、第一染色体以外のIndividual typingを行い、3q23(9.24E-04)、6q23.2(6.61E-04)、D7S0133i(8.45E-04)、D15S0154i(5.71E-05)という結果が得られ、4つの領域で新たに関連が示唆された。このうち第3染色体と第6染色体については過去の報告と近い領域を示した。骨格性不正咬合の重篤なものは顎変形症(日本人約1/80人)と分類される。そのなかでも多くを占めるのが下顎骨の過大による骨格性反対咬合である。学童期に骨格性下顎前突症(反対咬合)を呈した患者を一度歯科矯正単独治療(健康保険適応外で自費診療、約50万円)で数年にわたり長期間、成長のコントロールを行うという治療をしても、その後の思春期成長後期で下顎が過大に成長することで、再発し顎変形症となる患者も多く、手術を伴う矯正治療(保険適応)で再治療となってしまうこともある。学童期および思春期に患者が苦痛に耐え、長期間協力的に治療に参加してさえもそうなることが起こりえるのである。この不必要な成長のコントロールや外科手術を回避するというカスタムメード医療を可能とするためには、原因遺伝子の簡便な遺伝子診断の開発が必要と考えられるが、今回の結果がその一助になる可能性があると考えられる。
速度論的ヘリシティー制御によるらせん超分子ポリマーの精密合成

本研究では、杉安・竹内らが確立したリビング超分子重合に、タイムスケールを組み込んだ速度論的ヘリシティー制御として「キラル源の発達」を組み込み、らせんピッチとポリマー鎖長を精密に制御可能な超分子ポリマー精密合成技術の開発を目指し、研究を遂行してきた。本研究は、杉安・竹内らの従来研究を核とする挑戦であるため、これまでの実験データの把握なしには遂行不可能である。よって、今年度は、まず、これまでの実験データの整理を行い、学術論文として公開されていないデータも含め、改めてリビング超分子重合という現象の把握を行なった。所属グループに管理されている化合物データ、吸収スペクトル、AFM像などを取りまとめ、総合的な視野から考察を行なったところ、非常に複雑な現象である事実を目の当たりにした。セレンディピティ無しには、本研究を発展させる事は不可能であるため、より戦略的にセレンディピティを得るための手法として、データサイエンスに着目した。データサイエンスは、コンピューターのサポートを活用しながら、データを駆動として帰納的に切り開くサイエンスであり、これまで不可能とされてきた複雑な現象の解明が期待され、非常に注目されている。海外では実験的な背景を持つ研究者が積極的にデータサイエンスを学び応用している一方で、国内では人材育成段階であるが、所属研究機関は、組織的にデータサイエンスに尽力している国内有数の研究機関である。今年度、当該研究員は、所属研究機関のデータサイエンティストの協力を得ながらPythonプログラミングを習得し、scikit-learnによる機械学習、TensorFlowによる深層学習を学んだ。また、実際のリビング超分子重合の吸収スペクトルデータに機械学習を適用し、回帰、分類、クラスタリング、次元削減などを実践し、従来研究への考察を深めた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
コナガの摂食と産卵を阻害する熱帯植物成分の分離・精製

熱帯アジア産植物Andrographis paniculalaの成分がコナガ幼虫の摂食、産卵阻害効果がることに着目し、この活性成分の単離、同定を試みた。平成6年度には植物成分をヘキサンとアセトンで抽出し、その画分ごとの幼虫の摂食、成虫の産卵阻害効果を調べたところ、アセトン抽出の2画分に強い活性がみられ、4齢幼虫では粗抽出液の20倍に当たる500ppm成虫の産卵抑制は125ppmで活性がみられた。平成7年度にはメタノール抽出液をヘキサン、酢酸エチル、プタノール、水で段階的に分離したところ、ヘキサン相に強い活性がみられた。この相をオープンカラムクロマトグラフィで3度にわたって分離し、最終的に活性画分Hfr526を得た。この画分はリ-フディスク当り5μgで摂食阻害活性を示した。現在この資料を増量し、NMRスペクトル分析等によって化学構造の確定を行っている。この物質はコナガ以外の害虫に対しても摂食、産卵阻害効果を持つことが予想され、広く害虫防除に利用できることが期待される。熱帯アジア地域に自生するキツネノマゴ科植物Andrographis paniculataの粗抽出液を処理したキャベツ葉にコナガPlutella xylostella4齢幼虫を接種すると、5,000ppm程度で摂食阻害効果がみられた。この粗抽出物は幼虫に対する殺虫効果は無い。次に、植物成分をヘキサンとアセトンでそれぞれ抽出し、分画ごとに幼虫の摂食阻害効果をみたところ、アセトンの2つの分画で活性がみられ、有効濃度は500ppmまで低下した。コナガのふ化幼虫に対する摂食阻害は最低60ppmまでみられた。さらにこれらアセトンの2つの分画をキャベツ苗に散布し、コナガ雌成虫の産卵への影響を調べたところ、125ppm以上の濃度で産卵阻害効果もあることが分かった。以上の実験より、この熱帯植物は、コナガ幼虫の摂食と成虫の産卵の両方を抑制する生理活性物質を含むことが明らかになった。今後はこれら活性成分の分離・精製を行い、物質の本体をつきとめる実験を行う。熱帯アジア地域に自生するキツネノマゴ科植物Andrographis paniculataのメタノール抽出液をヘキサン、酢酸エチル、ブタノール、水で段階的に分離した。強い活性成分はヘキサン相に含まれていたため、オープンカラムクロマトグラフィで分離したところ、強い活性が画分5(Hfr5)にみられた。さらにこの画分をカラムクロマトグラフィで分離し、活性の強いHfr5-2を得た。この画分を再度カラムクロマトグラフィにかけ、ヘキサン、酢酸エチル混合溶液で溶解し、TLCで精製し活性画分(Hfr5-2-6)を得た。この成分はリ-フディスク当り5μgで摂食阻害活性を示した。この活性画分をNMRスペクトル分析を行うなどして化学構造の確定を試みている。予備的研究ではこの物資は例えばアズキゾウムシの産卵抑制効果がある事も知られており、おそらくコナガ以外の害虫に対しても広く摂食、産卵抑制活性を持つものと予想され、物資が単離、合成されれば害虫防除に広く利用できることが期待される。
離島における専門職の力量形成・向上とその政策に関する研究

日本には300以上もの有人離島があり、学校教育と医療は必要不可欠な社会資本であるが、そこに勤務する教員と医師という専門職を適切に確保し配置することは困難を極めており、特に専門的力量の維持・形成・向上に欠かすことができない研修は、物理的な条件により充分に行い得ない状況にあることが看取された。従って、国・地方自治体には、教員と医師という職業の特性を充分に踏まえ、その職責を全うできる環境作りが求められており、そのための政策立案が喫緊の課題であることが明らかとなった。2014年度の研究成果は、次の2点である。1教師と医師の専門的資質の核を形成する要素の一つである省察能力に関して、教師教育と医師養成教育における重要性と位置、果たす役割、その向上を志向する方法について、イギリスにおける実践を中心に文献から調査・分析し、その全体像を把握した。東日本の離島調査(北海道(焼尻島・天売島)・山形県(飛島)・新潟県(粟島)・東京都(青ヶ島・御蔵島・父島・母島)の合計8島)を実施し、学校教員と診療所医師に対するアンケート調査(専門的力量の維持・形成・研修に関わる内容)、並びに学校長と診療所長への聞き取り調査(教育と医療の実情等)を行い、以下の重要な点が明らかとなった。「離島の専門職が有する利点」として、「1クラス当たりの児童・生徒数及び1日当たりの患者数が少ないことから、研修に割く時間を確保しやすい環境がある」反面、「離島の専門職が直面する課題」として、「教師と医師の安定的な確保が難しい」、「一定の経験を積んだ教師と医師の赴任が難しい」、「研修の機会が物理的に制約されてしまう」、「多種多様な実践や事例を経験することが難しい」ことが見出された。「政策的検討課題」として、「離島の教員と医師のために充分な研修予算を確保し、島外での研修を受けやすくすること」、「インターネットやテレビ会議システムを利用した研修を開発する」必要性が捉えられた。また、前年度のイギリススコットランドの離島の医師の現職教育(研修)に関わる調査結果を踏まえ、2015年9月にスコットランドオークニー諸島の学校・診療所を訪問し、実情及び教員・医師の研修等に関する聞き取り調査を行い、日本の離島と類似の状況が捉えられた。その結果を踏まえ、同諸島教育省の関係者及び離島の医師と共同で、日本とイギリスの離島の教育と医療に関する調査研究を行うこととなり、2015年11月にグレイトブリテン・ササカワ財団による助成金を獲得し、2016年度に調査研究を相互に行うことになっている。2015年度の計画は、「1.日本の離島の教育と医療全般に関わる文献調査を行い、その全体像を捉える。2.東日本に位置する離島の教師と医師の実態把握のためのアンケート調査(郵送)を行い、併せてアンケート用紙送付先の学校・診療所を訪れ、省察能力の育成を中心とする専門的力量の形成・向上の実情と課題について、教師(校長1名・教頭1名・教員2名。但し、父島は小・中学校が独立しているため、各校につき校長1名・教頭1名・教員2名)と医師(診療所長1名・医師2名)にインタヴュー調査を行う。3.東日本の離島調査の結果をまとめる。」であった。これらは、基本的に総て終了しており、特にアンケート調査については、調査先の学校の全教員から回答を得ることができた。また、本研究に密接に関わる新しい研究課題が捉えられ、イギリスの離島における専門職の専門的力量形成・維持・向上に関わる予備現地調査を行うこともでき、かつ新たな基礎研究資金も獲得できており、当初の計画以上の成果を上げていると言える。1前年度の成果を踏まえ、西日本の離島調査を実施し、愛知県(佐久島)・山口県(平郡島)・長崎県(平島・江島)・鹿児島県(悪石島・諏訪之瀬島・中之島)・沖縄県(南大東島・黒島・西表島・慶留間島・阿嘉島・粟国島)を訪問し、阿嘉島・粟国島を除く上記離島の学校の全教員並びに医師不在の江島・慶留間島を除く診療所の全医師に対するアンケート調査(教員と医師の専門的力量の維持・形成・研修に関わる内容)、及び学校長と診療所長への聞き取り調査(各島における教育と医療の実情等)を行った。2調査結果から、島の人口・高齢化率・本土からの距離・交通アクセスの利便性・産業等により、学校教育・医療・教師と医師の研修の状況が異なっていることが捉えられ、<離島の専門職が有する利点>・1クラス当たりの児童・生徒数及び1日当たりの患者数が少ないことから、研修に割く時間を確保しやすい環境にあること。<離島の専門職が直面する課題>・教師と医師の安定的な確保が難しいこと。・一定の経験を積んだ教師と医師の赴任が乏しいこと。・研修の機会が天候や地理的条件、交通手段等により大きく制約されてしまうこと。・多種多様な実践や事例を経験することが難しいこと。<政策的検討課題>・離島の教員と医師の専門的力量の維持・向上ために充分な研修予算を確保し、島外での研修を受けやすくすること。・インターネットやテレビ会議システムを利用した研修の開発あるいは運用を促進すること。・教師と医師の派遣システムを見直し、一定期間継続的に教育と医療に関わる仕組みを構築すること、が見出された。

3研究成果は、国際学会における発表1件と、本研究を基盤としたスコットランドオークニー諸島学校教育関係者・医師との共同で行ったグレイト・ブリテンササカワ財団助成金による調査(長崎県平島・江島)について、2016年12月に報告書を公表している。第1の理由は、天候による交通手段(船)の欠航が挙げられる。当初11月に予定していた粟国島の訪問調査は、訪問当日海上シケにより船舶が欠航し、3月末の再訪問となった。第2の理由は、追加調査を行う必要性がある離島が見出されたことである。これは、西日本の離島をできる限り地理的に均一に調査する必要性から生じたことである。本年度の追加調査先として訪問した離島は、愛知県佐久島と山口県平郡島であったが、これ以外にも高知県沖ノ島も訪問先として相応しいことが見出されており、平成29年度中に訪問することになる。第3の理由は、当初調査を予定していた日程を変更せざるを得ない事態が突発的に発生したことによる。本来、山口県見島と鹿児島県三島村黒島・硫黄島・竹島は、平成28年度中に訪問する予定であったが、大学管理職であることによる本務多忙並びに緊急入院、母親の介護と逝去等が総て重なったため調査が延期になり、平成29年度中の調査になった。<2017年度の研究成果>調査対象である西日本の離島の中で、山口県(見島)並びに鹿児島県(黒島・硫黄島・竹島)を訪問し、学校の管理職及び診療所の医師に対する聞き取り調査並びにアンケート調査を実施した。以下の点を含む研究成果の全体は、9月に開催された第27回日本教師教育学会において発表した。<離島の専門職が有する利点>1クラス当たりの児童・生徒数及び1日当たりの患者数が少ないことから、研修に割く時間を確保しやすい環境にあること。<離島の専門職が直面する課題>1.教師と医師の安定的確保が難しいこと。2.一定の経験を積んだ教師と医師の赴任が少ないこと。3.研修の機会が天候や地理的条件、交通手段等により大きく制約されること。4.多種多様な実践や事例を経験することが難しいこと。<政策的検討課題>(1)離島の教員と医師の専門的力量の維持・向上ために充分な研修予算を確保し、島外研修を受けやすくすること。(2)インターネットやテレビ会議システムを利用した研修の開発と運用を促進すること。(3)教師と医師の派遣システムを見直し、一定期間継続的に教育と医療に関わる仕組みを構築すること。<研究期間全体を通じた研究成果>本研究は、離島の学校・教師と診療所・医師の実情と専門職が直面する課題を明らかにし、政策的方向性を捉えることを目的としていた。これまで全く行われていなかった調査・研究であり、国内・海外において研究成果の発表を行い、高い関心が捉えられたことから、研究の意義は非常に大きかったと言える。特に本研究を端緒として、イギリスの離島の学校・教師と診療所・医師に関する共同研究・調査に発展したことは、同様の課題を抱えている離島が海外にも存在していることを顕著に示しており、本研究の重要性と意味の大きさを物語っている。日本には300以上もの有人離島があり、学校教育と医療は必要不可欠な社会資本であるが、そこに勤務する教員と医師という専門職を適切に確保し配置することは困難を極めており、特に専門的力量の維持・形成・向上に欠かすことができない研修は、物理的な条件により充分に行い得ない状況にあることが看取された。従って、国・地方自治体には、教員と医師という職業の特性を充分に踏まえ、その職責を全うできる環境作りが求められており、そのための政策立案が喫緊の課題であることが明らかとなった。