hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
連続反応を利用した生物活性天然物の網羅的合成

天然有機化合物を医薬、農薬や生物学研究のツール分子として利用しようとすると、常にその量的供給が問題となる。本研究では、顕著な生物活性を示すことが明らかになっているにも関わらず、天然からの供給と誘導体合成が困難なため有効利用が進まない天然物を、連続反応によって中心骨格を効率よく構築し、短工程による化学合成法を確立する事を目的とする。最終年度は、エンドファイト毒ペラミン、インドールアルカロイドセスペンドール、破骨細胞の形成阻害活性を示すチャキシンの合成を行い、以下の成果を得た。ペラミンの合成では、昨年度、この化合物に含まれるピロロピラジノン骨格の合成を新規なannulation反応を開発してペラミンを全合成した。しかし、副生成物の分離が困難で大量合成は現実的でなかった。そこで、今年度は、プロパルジルブロミドとピロールアミドからone-potでピロロピラジノン骨格を得る方法を開発した。この生成物を使ってグラムスケールのペラミン合成が可能になった。セスペンドールの合成では、鍵反応である連続環化反応の条件を確立した。Cu、Pd塩を除去できるシリカゲルを使って精製したモデル基質を無機塩基とともに加熱したところ、連続環化反応は進行せず、8員環環状アミンが高収率で得られた。一方、低温でCuあるいはPd触媒を使った場合、8員環環状アミンを副生することなく、期待した連続反応の生成物である4環性インドールが高収率で得られた。チャキシンの合成では、7-dehydrocholesterolを使ってD環側鎖構造に関する4種類の類縁体をした。また、チャキシンのエステル結合を加水分解し、A環部分は、エノン構造となった生成物が得られ、一方のCD環部分は、カルボン酸が分子内のケトンに付加したアセタール構造として得られてきた。これらは、現在活性評価中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。天然有機化合物(天然物)を医薬、農薬や生物学研究のツール分子として利用しようとすると、常にその量的供給が問題となる。初年度は、矢毒カエルの毒ゼテキトキシン(ZTX)、インドールアルカロイドセスペンドール、破骨細胞形成阻害活性を示すチャキシンの3つの天然物の合成ルートへの連続反応の組み込みを検討する計画であった。ZTXの合成では、海産毒サキシトキシン(STX)と同一の三環性骨格に含まれるspiro-アミナール構造を、グアニジノアセチレンのブロモカチオンを使った連続環化反応で一挙に合成する事に成功した。さらに、この生成物からSTXの天然類縁体であるdecarbamoyl-α-saxitoxinolの全合成に成功した。セスペンドールの合成では、イソプレニル側鎖を含んだインドールのベンゼン環部分(芳香環セグメント)の光学活性体の短段階合成に成功した。チャキシンの合成では、エルゴステロールから得られるフラン中間体のMCPBA酸化による酸化的連続反応を開発し、得られたエノールエステルのエポキシ化によって、チャキシンB、Cの合成に成功した。合わせて、報告されていたチャキシンB,Cと類縁体の天然物の構造を訂正した。矢毒カエルの毒ゼテキトキシン(ZTX)、インドールアルカロイドセスペンドール、破骨細胞形成阻害活性を示すチャキシンの3つの天然物の合成を検討した。ZTXの合成は、計画通り研究が進展している。まず、連続環化反応の前駆体の窒素求核基を検討した。様々な窒素求核基を検討した結果、グアニジンと合成的に等価なウレアとすると、連続反応が首尾よく進行し、さらにその後のSTX骨格への変換反応が可能になることが分かった。連続環化生成物から6員環グアニジン(A環)への変換のために、末端1,2-ジオール部分を酸化切断する必要があったが、A環形成後にニトリルを導入することで、STXの合成に必要なヒドロキシメチル基の導入に成功し、STXの天然類縁体であるdecarbamoyl-α-saxitoxinolの全合成にも成功した。セスペンドールの合成では、芳香環セグメントの光学活性体の合成に注力していたため、連続環化反応の検討に至らなかった。しかし、今期開発した芳香環セグメントの光学活性体合成は、ラセミ体合成を上回るきわめて効率のよいもので、グラムスケールの供給が可能である。本法は、両鏡像体、およびジアステレオマーも合成でき、将来の網羅的合成の基盤となるものである。チャキシンの合成は、予定を上回る進展をみせ、エルゴステロールから得られるフラン中間体を使った酸化的連続反応の開発と3つの天然物の合成、構造訂正をすべて完了した。エルゴステロールから、総工程数7段階の短段階合成法が確立した。

2年目は、エンドファイト毒ペラミン、インドールアルカロイドセスペンドール、破骨細胞形成阻害活性を示すチャキシンの3つの天然物の合成を行い、以下のような成果を得た。植物内生菌エンドファイトの生産するグアニジン系天然物ペラミンは、昆虫の摂食阻害を示す。この化合物に含まれるpyrrolopyrazinone骨格をハロアセチレンとピロールアミドとの銅触媒を使った新規なannulation反応を開発、合成し、ペラミンの全合成を達成した。セスペンドールの合成では、テルペンセグメントの新合成法を検討した。キラルなジエンと無水マレイン酸誘導体を使ったDiels-Alder反応によって2環性化合物を合成し、メチル基の立体選択的導入により、テルペンセグメントに含まれる全ての不斉中心を整えた中間体の合成に成功した。チャキシンの合成では、初年度合成したチャキシンの4つのアナログのキノコへの作用を調べたところ、このうち一つに難栽培キノコの菌糸成長の促進作用が観察された。そこでポット栽培試験を行うために、チャキシンの合成のスケールアップのための検討を行った。その結果、チャキシンを150 mg合成することに成功した。現在、これを用いたポット栽培試験が進行中である。ペラミンの合成では、銅・フェナントロリン錯体を使った1-ブロモアセチレンとピロールアミドの触媒的annulation反応を開発した。この反応は、ピロールのN-アルキニル化から始まる連続反応である。この反応によって、ペラミンに特有なpyrropyrazinoneを骨格1段階で合成でき、ペラミンの全合成を完了した。また、上記の基質を銅触媒を加えず、K3PO4で加熱すると5員環アミナールが形成され、AgOTfによって環拡大すると異なった置換様式のpyrropyrazinoneが生成し、新たなpyrropyrazinone骨格の合成法を開発できた。セスペンドールの合成では、前年度芳香環セグメントの光学活性体の短工程合成に成功した。そこで2年目は、テルペンセグメントの光学活性体合成を検討した。すでに、2011年にテルペンセグメントのラセミ体合成に成功しているが、今回全く異なるルートによる効率的合成に挑戦した。まず、Moriらによって報告されている大量合成可能な光学活性なジエンとブロモ無水マレイン酸とのDiels-Alder反応によってテルペンセグメントの2環性骨格を構築した。ジエステルに変換後、エノラートを発生させMeIで捕捉することで、メチル基を立体選択的に導入することに成功した。チャキシンの合成では、前年度合成したサンプルを使った生物活性試験で、難栽培キノコの菌糸成長促進活性が見られたため、ポット栽培試験のための大量合成を検討した。その結果、以下のように3つの工程のスケールアップに成功した。エルゴステロールの光開環反応の容器を変更し、LEDを光源都することで一重項酸素の発生試薬であるNEPの大量合成に成功し、グラムスケールでの変換が可能になった。最後のエノールエステルのエポキシ化は、従来の別途調製したDMDOを使う方法ではなく、系中で発生させる方法に切り替え、最終生成物を100 mgスケールで合成できるようになった。天然有機化合物を医薬、農薬や生物学研究のツール分子として利用しようとすると、常にその量的供給が問題となる。
細胞周期調節に関与するRNA結合蛋白質の解析

細胞周期の進行には、特定の蛋白質の合成と分解が特定の時期に起きることが必要であることが知られている。本研究はその中でも蛋白質合成の調節に関わる因子に着目して、それらが細胞周期、細胞増殖に果たす機能を探ることを目的とした。細胞内でmRNAは特定の蛋白質との複合体であるmRNPとして存在するが、翻訳活性調節にはmRNPを構成する蛋白質が重要な役割を果たすと考えられる。そこで、カエル卵母細胞から卵成熟の段階、初期胚および培養細胞を材料として、mRNPを構成する蛋白質が細胞周期調節に果たす役割を検討した。1.まず、mRNPの主要構成因子であるY-ボックス蛋白質YB-1の遺伝子欠損株は細胞増殖の遅延と蛋白質合成の低下が認められるので、YB-1のターゲットとなる特定のmRNAの検索を行った。2.Y-ボックス蛋白質とRNAに依存して複合体を作るRNA結合蛋白質を見いだし、抗体を作製してこの蛋白質の卵成熟や初期発生に果たす役割を検討した。しかし現在までに、抗体の微小注入やこの蛋白質の高発現などによっても、卵成熟過程への効果は見られていない。この蛋白質のヒトホモログの培養細胞での発現をsiRNAによって抑制すると、細胞増殖の遅延がみとめられた。この蛋白質はmRNAに結合させるとそのmRNAの翻訳を抑制するので、特定のmRNAの翻訳調節に関与して細胞増殖に関与する可能性が考えられる。つぎに、免疫染色によってこの蛋白質の局在を観察した。この蛋白質は細胞質に存在し、細胞質にいくつかの点状に強い局在を示した。この点の数は細胞周期に伴って変化し、M期には点が減少した。これらの点はmRNA分解に関わる酵素の局在と一致し、この蛋白質のmRNA分解への関与が予想された。細胞周期の進行には、特定の蛋白質の合成と分解が特定の時期に起こることが必要である。本研究では、その中でも蛋白質の合成の調節に関わる因子に注目して、それらが細胞周期・細胞増殖に果たす役割を探ることを目的とした。高等真核細胞のmRNAは細胞内で常に特定の蛋白質との複合体mRNPとして存在する。Yボックス蛋白質は、mRNPの主要構成因子であり、poly(A)末端ではなくmRNAbodyの部分に結合してmRNAの翻訳を調節していると考えられている。培養細胞を用いてYボックス蛋白質の機能を明らかにするため、これまでにトリDT40細胞のYB-1遺伝子破壊株を作成し、細胞増殖が遅くなることを明らかにした。さらに、通常39.5°Cで培養する細胞を33°Cに移すと、この遺伝子破壊株は全く増殖できなくなることがわかった。この条件下で、蛋白合成能の顕著な低下が認められた。低温条件下ではmRNAの二次構造が安定化されるので、上記の結果から、YB-1はmRNAの二次構造をほどき、翻訳装置がmRNAにアクセスできるようにするのではないかと考えられる。また、この遺伝子破壊株にエピトープタグつきのYB1を発現させ、免疫沈降でYB-1を含む複合体を調製した。その結果、RNA非依存的にYB-1と結合する酸性蛋白質YBAP1を同定した。生化学的な解析によって、YBAP1はYB-1をmRNAから引きはがすことによって、YB-1によって抑制されたmRNAの翻訳を回復させることがわかった。
自己組織化マップを応用した診断補助システムの構築

矯正歯科臨床では、成長期にある個体の顎顔面形態の特徴を捉え、治療計画に反映する必要がある。本研究では、多次元情報の性質を学習により二次元マップ上で視覚的に評価できる自己組織化マップ(self-organizing map:SOM)を用い、上顎前突と診断された個体の顎顔面形態マップを作成し、成長前後の顎顔面形態の評価を行った。【方法】研究資料として、福岡歯科大学医科歯科総合病院の治験例から上顎前突と診断された女子55名を選択し、これらの成長前後の側面頭部X線規格写真を用いた。セファロ分析から得られた成長前の27計測項目と、成長後の35計測項目を入力データとし、SOMにより成長前後のマップをそれぞれ作成した。このマップに、クラスター分析で抽出された顎顔面パターンをあてはめ、各領域の特徴を検索した。【結果および考察】クラスター分析により分けられた各グループの平均形態の位置をマップ上で探索した結果、SOMで得られた成長前後のマップの各領域は前後的顎関係および下顎の回転について特徴的な分布を示していた。これにより、成長前後のマップにおいて各症例の対応を検索することで、成長期にある上顎前突の診断や治療方針の作成に応用できる可能性が示唆された。*上記内容は、第一回九州矯正歯科学会(平成18年2月19、20日開催)においてポスター発表を行なった。現在、平成17年度までに得た下顎前突の資料と今回発表の上顎前突のデータを合わせ、SOMにより成長前後で顎顔面形態マップを作成し、クラスター分析で各領域の評価を行なっている。今後、成長後に前後的・垂直的な形態に大きな異常を示す顎顔面形態を有する領域を成長後のマップで特定し、初診時のマップでの領域の対応を観察する。さらに、試験的な外部症例のスクリーニングを行なうことにより、有効性を確認していく。自己組織化マップ(SOM)を応用した診断補助システムの構築にあたり、マップの作成に用いる学習用データの選定を行った。選定した資料は、成長期における骨格性反対咬合者で長期にわたり顎整形力を用い、同一の術者により被蓋の改善と成長のコントロールを行った40症例である。用いた顎整形装置の種類は、上顎の成長を促進するのに用いる上顎前方牽引装置と下顎の成長を抑制するのに用いるチンキャップである。平均治療期間は約10年で長期に及び、外科的矯正治療が適用されたかもしれないケースが多く含まれる。現在行っている作業は、資料ごとの治療経過の整理と側面頭部X線規格写真分析のためのトレースである。これに平行して、平成16年度に行った反対咬合の治験例の資料を基にした自己組織化マップの臨床応用への研究により、治療効果を含む治療前後の顎顔面形態からSOMによりマップを作成し、スクリーニングを行う手法を検討した。この結果、将来的に上下顎関係の悪化が予想される領域が成長前の初診時のマップに示され、スクリーニングシステムヘの応用の可能性が示された。このように、SOMによるシミュレーションを効率よく行うため、申請した平成16年度科学研究費補助金によるものとして、側面頭部X線規格写真とそのトレース図全体を一度にスキャンできるA3対応のフラットベットスキャナー、独自の計測点を設定可能なセファロ分析用ソフト、自己組織化マップのデータ解析と視覚化を行うソフトウェア、統計処理ソフト、計算用コンピューターの周辺機器を購入し設置と調整を行った。また、分析の終了した一部のデータを用い、実際にSOMでの学習に用い運用試験を行っている。今後は、選定した資料の統計的分析を行いSOMへのスクリーニング用データとし、マップの有用性検討する予定である。
音声における感情-日本語と英語の対照研究

研究期間中(2002年度2004年度)、日本語及びアメリカ英語の感情音声表現について、音響的、調日的、知覚的特徴を様々な実験によって観察した。それらの結果は、総計25の雑誌・予稿集論文として公表した。主な研究結果は下記の通りである。(1)自発的感情音声を対象とした調音的・音響的観察によれば(実験は厚木のNTT研究所で実施)、日本語、アメリカ英語とも、"悲しみ"と"模倣された悲しみ"の表現が、a)朗読音声の場合となること、b)類似した音響的特徴(高いF0とF1及び音質の変化)を有すること、c)しかし唇、顎、舌などに関する調音活動には差異がみられること、が明らかになった。また聞き手によって"悲しみ"と評価される発話は、高いF0と音質の変化を伴う。これらの結果については、200年9月(沖縄L)、2004年9月(東京)、2004年10月(韓国)で報告をおこなった。(2)ある文を異なったスタイルによって発話した時の感情表現は、リズムパターンとピッチの双方が変化し、ストレスパターン(音節と境界のマグニチュードによって表現される)はしばしばイントネーションとは関係なく実現される。これらの結果については、2004年9月(沖縄)で報告をおこなった。(3)日本語のパラ言語情報について、日本人と米国人を被験者とした知覚実験を実施した。日本語母語話者はパラ言語情報のタイプを三次元の知覚空間内に位置づけて正しく同定していた。一方、非母語話者のうち日本語を学習したことのある被験者群は、母語話者に酷似した三次元知覚空間を構成しているが、学習暦のない被験者群の知覚空間は二次元であることが判明した。また母語話者の知覚空間内における刺激の散布を従属へ変数、各刺激音の音響分析結果(ピッチ、持続時間、スペクトルなど)を独立変数とした重回帰分析をおこなうと、両者間の重回帰係数は0.8以上に達することが判明した。本年度は日本語および米語において音声によって感情がいかに伝達されるかについて、以下に述べる実験を実施した。(1)日本語を知らない米国人に自然な日本語音声を提示し、そこに含まれる種々のパラ言語情報判断させる実験(サウスダコタ州ブラックヒルズ州立大学にて実施)。実験結果は、日本人にとっては音性のぴっち情報が重要であるのに対し、米国人には性質(声のかすれぐあい等)の方が重要である可能性を示唆していた。(2)種々のパラ言語情報(関心、落胆、疑い、等)を意図して日本語話者3名が発話した音声資料をA)日本語を全く知らない米国人、B)日本語を多少勉強したことのある米国人、C)日本語が流暢な日本人の3グループに聴取させ、パラ言語情報を同定させた実験(サウスダコタ州ブラックヒルズ州立大学にて実施)。実験結果は、パラ言語情報の知覚にも、言語情報と同様に外国語学習の効果が観察されることを示していた。(3)米国人話者による感情を含む自然な英語発話の調音運動データの収録(NTT基礎研究所のEMA観測装置を利用して実施)。この実験は2002年9月に実施したが、2003年2月には、先の実験で収録された音声のテキストを、同一の被験者が、先の実験で観察された感情を模倣して朗読した発話の調音運動データも収録した。

これらの実験データは現在分析中であるが、予備的分析の結果は、話者が泣きながら話している発話では、通常の発話に比べて下顎がより大きく運動し、狭母音の調音が調音空間中でより周辺的な位置をとることを示していた。これらの結果については、2003年3月に米国オハイオ州立大学行動科学部音声聴覚学科で非公式の報告をおこなった。本年度は日本語および米語において音声によって感情がいかに伝達されるかについて、以下に述べる実験を実施した。(アメリカ知覚試験はサウスダコタ州ブラックヒルズ州立大学にて実施)(1)種々のパラ言語情報(関心、落胆、疑い、等)を意図して日本語話者3名が発話した音声資料を米国人と日本人に聴取させ、パラ言語情報を同定させた実験。実験結果は、パラ言語情報の知覚にも、言語情報と同様に外国語学習の効果が観察されることを示していた(SP2004国際会議で発表)。(2)米国人に自然な日本語音声を提示し、そこに含まれる種々のパラ言語情報判断させた実験実験結果は、パラ言語情報のラベルは言語によって違っているが、主成分分析すると大体同じグループにクラスターすることを示していた。これに対する一つの説明は会話的なパラ言語であれば、日本人とアメリカ人の聞き取りはよく似ているという説明である。(3)演劇のような日本語音声を米国人に提示した。実験結果は、母国語とジェンダーによって違いがあり、特に女性のほうが男性より声にこめられた怒りの感情を聞き取ることが出来るということがわかった。これに対する一つの説明は、感情的な声であれば、ジェンダーの影響があるというものである。(4)今年米国人話者による感情を含む自然な英語発話の調音運動データの収録(NTT基礎研究所のEMA観測装置を利用して実施)。この実験は2002年9月に実施したが、2003年2月には、先の実験で収録された音声のテキストを、同一の被験者が、先の実験で観察された感情を模倣して朗読した発話の調音運動データも収録した。これらの結果については、2003年6月(京都)、7月(奈良)、12月(オストラリヤ)に報告をおこなった。(1)一定の文を種々の感情ないし発話スタイルで発話した音声(以下、感情音声)の音響特徴ないし調音運動を分析したところ、リズムパタンとピッチ曲線の双方がともに変動していることがわかった。また、ストレス・パタン(音節および音節境界の強さで表現される)は、しばしばイントネーションとは独立に感情音声に寄与していることがわかった。例えば「疑い」の発話においては、もっともプロミネンスの大きい音節においてピッチは最も低い値をとっている。これらの結果については、2004年9月(沖縄)に報告をおこなった。(2)さまざまな感情をこめて発話された音節「エ」を、日・韓・米の被験者に聴取させ、その聴覚上の印象に従って、刺激音を分類して命名させる実験を実施した。主成分分析の結果は、被験者の母語によらず、同様の意味グループが抽出されることを示していた。この結果は日本音声学会の学会誌『音声研究』に投稿し、受理掲載された。(3)米語および日本語話者による自発的感情音声生成時の調音運動データをNTT基礎研究所(厚木)の強力によって収録した。話者が自分の人生の思い出(悲しい思い出など)を知人と、自由に対話しているデータである。
児童期の自然活動原体験による成長後の価値観形成とそれに基づくカリキュラム開発

16年度は14、15年度の結果に基づき、小・中・高校における総合的な学習、小学校生活科や小・中・高校の理科、中学校技術科の栽培分野などにおける長期的展望のある教育効果を期待できる自然体験活動のカリキュラムを開発した。すなわち、まずこれらの教科または時間について、文科省学習指導要領における自然体験活動の位置づけを明確にし、短期、中期、長期それぞれの体験活動が学校現場で実践可能な場面を把握した。この各場面において、14、15両年度の結果を踏まえてもっとも効果的に学習者が体験結果を生かすことのできるカリキュラムを、各教科・時間別に考察した。その際その実践の目標が、短期間に体験の効果の出やすいものは短期の体験活動、逆に体験者にとって変化の生じるのに時間のかかるものは長期の体験活動になるよう工夫した。また自然体験活動による学習効果の大きいことが期待されるものを重要視し、その逆の性質を有するものについては体験内容にできるだけ含めないよう、内容を峻別した。こうした手続きを経て、教育効果が十分に期待できるカリキュラムを開発するに至った。しかしながらこの作業が予想外に手間取ったため、当初予定していた、附属学校などの協力のもとに学習計画を実践し、当初の教育目標の達成度を事前・事後評価法などにより確認する段階には至らなかった。むろん長期的効果についても、今回確認することは不可能であった。一方、これまでに他の場所で過去に実践されてきた同様の体験学習のデータを数種類、収集・分析し、本研究の結果と比較することにより、結果の妥当性について検討した。14年度は全国を対象に短期,中期,長期的自然体験活動の実態に関する予備的現地調査を実施して,調査紙法および聞き取り法による本調査のための準備をした。体験活動を行っている個人および団体に関して、団体(個人)名,活動内容,活動期間,過去および現在の活動参加者数などの項目についてのリストを,インターネット情報などを利用して作成した。短期・中期的活動は自然体験教室など,自治体やJAなどが事業主体の場合が多く,長期的活動では農山村留学として,自治体や(財)育てる会などの民間団体が主体となる事業展開の多いことが確認された。これらの中から,10年程度より長い期間,事業を継続しているものについて,電話等により事実確認および調査への協力を依頼してそれに応じた団体を現地訪問し,調査のための打ち合わせを行った。これらの団体数は現在,10余であるが,今後も継続して調査可能な団体を増大・確保する予定である。現地での打ち合わせ内容をもとに,体験活動の事業主体者および,活動に現在参加している子ども達とすでに活動を終了した者を調査対象とする調査紙を現在作成中である。主な調査内容は,事業主体者には現在および過去の活動理念や方針,参加者の年齢構成や居住地の環境など体験活動参加者の特徴,実施する体験活動の内容や方法,それに体験活動の指導内容や方法,などの体験活動事業の実態であり,活動参加者に対しては参加回数や参加の動機,興味・関心,参加後に自らが変化したことなど,参加者の実態や活動の教育的効果などである。調査方法は,事業の実態については郵送による調査紙法,子ども達の実態については郵送および一部は現地に赴いて本人との対面による聞き取り調査を予定している。さらに,過去に活動体験のある者とない者とを比較する目的で,大学生を対象とする同様の調査を数百人の規模で併せて実施するための準備をしている。本年度は、児童期に1年以上山村留学し、そこで自然活動を体験した61名とその体験が全くないか短期の体験がある177名の、現在平均年齢20歳の若者を対象に、過去の体験活動歴と内容、体験後の変化とその現在までの持続度、現在の体験活動の状況、自然・農業的体験度、自然観や自然体験活動への理解・関心について質問紙にて調査した。また長期自然活動の実施場所について現地調査した。調査結果は因子分析法と分散分析法により整理した。その結果、児童期の自然体験活動の長期持続的な教育効果を認め、児童期の自然体験活動は体験者の成長後の価値認識まで影響を及ぼすことが統計的に証明された。その成果をまとめると、以下の5つに集約される。1.自然体験を通して生命を大切にし、生き物や他人を思いやるやさしい心を育てることが可能である。また自然活動の直接体験によって人との触れ合いの大切さを知り、良い人間関係が形成される。こうした心はいずれも成人まで保たれる。2.自立心、忍耐力、良い生活習慣などは自然体験を通して一時的に身につけることができるが、成人まで保つにはその後の本人の努力が必要となる。3.家族との関係や食べ物の嗜好は自然体験によって変化が生じにくいが、この変化が生じた場合は成人まで保持される傾向にある。4.計画性、集中力、学業への意欲や成績の直接的な上昇及びその継続性については、自然活動の体験を通してはあまり期待できない。5.児童期に自然活動を体験した人は、自然体験活動の精神的効果やその理解が強まる。次年度はこの結果を基に、学校での総合的な学習、生活科や技術科における長期的展望のある教育効果を期待できる自然体験活動のカリキュラムを開発する予定である。

この各場面において、14、15両年度の結果を踏まえてもっとも効果的に学習者が体験結果を生かすことのできるカリキュラムを、各教科・時間別に考察した。その際その実践の目標が、短期間に体験の効果の出やすいものは短期の体験活動、逆に体験者にとって変化の生じるのに時間のかかるものは長期の体験活動になるよう工夫した。また自然体験活動による学習効果の大きいことが期待されるものを重要視し、その逆の性質を有するものについては体験内容にできるだけ含めないよう、内容を峻別した。こうした手続きを経て、教育効果が十分に期待できるカリキュラムを開発するに至った。しかしながらこの作業が予想外に手間取ったため、当初予定していた、附属学校などの協力のもとに学習計画を実践し、当初の教育目標の達成度を事前・事後評価法などにより確認する段階には至らなかった。むろん長期的効果についても、今回確認することは不可能であった。一方、これまでに他の場所で過去に実践されてきた同様の体験学習のデータを数種類、収集・分析し、本研究の結果と比較することにより、結果の妥当性について検討した。
内戦における反政府武装集団の行動―組織内政治の観点から―

本研究では、主に反乱軍の組織的特徴や組織内政治が内戦の動態に与える影響を分析した。ウガンダの神の抵抗軍の事例分析では、反乱軍組織の改革の成否を説明する際、組織内政治の視点が有用であるかを分析した。また、南スーダンやスリランカの事例分析によって反乱軍の組織的特徴が戦後の平和構築に影響を与える可能性を確認した上で、内戦終了後の和平の持続期間について計量分析を行い、その効果を検証した。更に、計量分析では、和平合意に政治的権力分有条項や、同条項と軍事的権力分有条項の双方が含まれる場合、短期的に内戦再発リスクが上昇することを指摘した。本研究の目的は、反政府武装組織(以下、武装組織)の行動について組織内政治の観点から理論の構築とデータの収集、分析を行うことである。研究を進める中で既存の平和構築研究に内戦研究の成果や含意が十分反映されていないことを認識し、武装組織の組織と平和構築との関係についても研究対象を広げることとした。平成24年度中には、以下のような作業を行った。(1)スーダンでの現地調査データの分析と論文の執筆:平成23年度に行ったスーダンでの調査結果を元に、論文を執筆し、学術雑誌上にて発表した。(2)データの計量分析:当初、既存のアンケート調査の結果を中心に分析を行う予定であったが、データの収集の困難などもあり、反政府武装組織の組織的特徴とその戦後和平への影響について分析を行った。(3)中間論文執筆:上記のスーダンでの現地調査やデータの計量分析の結果を元に、論文を執筆し、学術雑誌に投稿した。投稿論文は、平成25年度中に発表される予定である。(4)ウガンダでの現地調査:平成23年度末の報告書で指摘したように、予算の問題があることが判明したため、ウガンダでの現地調査は今年度は断念した。但し、文献のレビュー等を元に、研究を進めた。(5)スリランカでの現地調査:当初平成25年度に予定していたスリランカでの現地調査を今年度に前倒しして行った。(6)研究者との交流:オスロ国際平和研究所の内戦研究センター(CSCW)を訪問し、研究内容についてコメントを頂いた。また、早稲田大学にて研究発表を行い、コメントを頂いた。内戦時の反乱軍の組織と内戦終了後の和平期間について分析した論文を『国際政治』で発表した。平和構築や内戦後の和平期間に関する既存の計量分析は、国際連合等の国外アクターの役割や内戦当事国の構造的特徴、戦後の国内制度等が内戦終了後の和平期間に影響を与えると指摘する。それに対して、終了した内戦の一方の当事者であった反乱軍の組織的特徴が戦後和平に与える影響については、あまり研究がおこなわれていない。しかし、平和構築のプロセスにおいて、反乱軍はその成否の鍵を握る重要なアクターである。反乱軍は、平和構築の成功のカギとなるローカルな情報や社会ネットワークを保持している場合が多い。また、反乱軍は武装しているため、平和構築プロセスを妨げる効果的なスポイラーとなるリスクもある。そこでこの論文では、内戦終了時の反乱軍の組織的特徴が平和構築の成否に影響を与える、との仮説を立てた。その上で、仮説の妥当性を検証するために、1950年から2004年の間の内戦の終了事例をサンプルとして、計量分析を行った。また、International Studies Association(ISA)の年次総会で研究報告を行った。欧州の内戦研究の進捗状況の確認や欧州の研究者との連携のため、International Studies Association (ISA)とPeace Science Society (International)の合同学会への参加等を行った。本研究の目的は、内戦中の反政府武装組織(以下、武装組織)の行動について組織内政治の観点から理論の構築とデータの収集、分析を行うことである。初年度となる平成23年度は、主に仮説の構築とデータ収集のための現地調査の下見、そして既存のアンケート調査の分析を進めた。以下、これら3点について順に述べる。1.理論の構築:武装組織内部の対立の原因について既存文献は、民族、イデオロギー、国家の操作、権力闘争などを指摘する。既存文献は、これらの要因を対抗仮説と捉える傾向にある。これに対して本研究では、これらの要因の間の相互作用とその組織内対立の激化や分裂への影響に注目して、理論化を進めた。2.南スーダンでの事前調査:平成23年9月に首都のジュバで事前調査を行った。現地機関や国際機関、外国政府機関と協議し、調査への協力を依頼した。また、反乱軍の組織内対立の戦後復興への影響という観点から、内戦中にスーダン人民解放軍(SPLA)内部で生じた対立が、南スーダン独立後の新生国軍への不信感に繋がっていることを確認した。この不信感は、独立した南スーダンと北のスーダン政府、南スーダンと国内勢力、そして国内勢力間ー例えば部族間ーの対立にも影響を与えているとの暫定的な結論を得た。

この点については、調査結果を草稿に纏めており、平成24年度中に学術雑誌に投稿予定である。3.アンケート調査文献の分析:内戦経験国において、元反乱軍兵士や住民へのアンケートを行った既存研究のレビューやデータの分析を開始した。平成25年度に出版した研究論文の中で、研究代表者は反乱軍の組織と平和構築の成否に関する分析を行った。この研究を進める中で、研究代表者は和平合意の内容と平和構築との関係が十分に研究されていないことに気づき、この点について計量分析を進めた。そしてこの分析の結果を元に執筆した論文を日本国際政治学会で報告した。論文では、特に和平合意の中の権力分有条項が内戦後の和平期間に与える影響について、分析した。先行研究において、権力分有条項は主に紛争当事者間の情報の非対称性やコミットメント問題を解決するための手段として捉えられており、平和構築に貢献すると考えられてきた。しかし、これらの研究は、政治・領土・軍事の各面における権力分有条項が、紛争当事者の間に異なる利益の分配効果を生み出すことを考慮に入れてこなかった。また、各種権力分有条項(を含む和平協定)の締結と実施についても、区別する必要がある。この論文では、各種権力分有協定の生み出す平和構築への影響の違いに着目すると共に、特に政治的権力分有条項と軍事的権力分有条項を組み合わせた和平協定の締結が、内戦の再発リスクを高めることを指摘した。また、この研究に関連して、複数の権力分有条項を含む和平協定が締結・実施されたボスニア・ヘルツェゴヴィナで、権力分有協定の戦後和平への影響について調査を行った。権力分有協定と平和構築との関係に関する研究の成果は、最終的に事例研究なども加えて、英文学術誌に投稿した。政治学当初の予定から研究テーマの重心は変化したものの、反乱軍の組織に焦点を置いて、研究を進めた。具体的な成果としては、(1)平成23年度のスーダンでの現地調査に基づいた論文の発表、(2)反乱軍の組織と平和構築に関するデータの収集と分析とその暫定的結果の学術誌への投稿(平成25年度中に掲載予定)、(3)オスロ国際平和研究所の内戦研究センター(CSCW)研究者との交流、(4)早稲田大学における研究発表(招聘)、そして(5)当初平成25年度に予定していたスリランカでの現地調査の前倒し実施、が挙げられる。平成25年度は、南スーダン共和国での現地調査、内戦関連定量データの計量分析、研究成果の学会での報告、そして研究成果の学術雑誌での発表を予定していた。このうち、定量データの分析と研究成果の学会での報告、研究成果論文1本の学術雑誌での発表は完了した。しかし、南スーダンでの現地調査については、現地の治安状況が悪化し、渡航を見合わせざるを得なくなった。平成25年度が事業最終年度であったため、研究の遅れについては、科学研究費助成事業(学術研究助成基金)補助事業期間承認申請書を提出し、1年間の期間延長が認められた。当初の予定通り、内戦・組織論文献のレビューや仮説の構築、南スーダンでの事前調査を行った。また、アンケート調査文献の分析を開始した。
軽量弾性車体設計における人体・車体系の連成振動に関する研究

本研究の目的は、高速化と軽量化によって発生しやすい車体固有の振動問題を解明し、動力学的見地から振動抑制に有効な新しい車両設計法を提案することである。ここで軽量化の進展により、近年クローズアップされてきた固有の振動問題として、(1)車体と人体との質量比が接近してきた事による連成振動問題を明らかにする事であり、(2)その連成振動問題を踏まえた軽量車体の設計法を明らかにすることが主要な研究目的である。さらに、その車体の弾性振動を低減化するためには、軌道から車体へと伝播される振動を絶縁するためのサスペンション設計のみでは不十分であり、(3)車体にセンサ・アクチュエータを組み込み直接振動制御する方法を明らかにする事である。大学で製作した乗り心地評価実験装置による評価実験を実施し、車体と人体・座席との連成振動の相似関係を評価・解析し、人体・車体連成系の基本的な評価方法の妥当性の検討を行った。具体的に上下振動系の解析を行うために、車体振動制御系の解析モデルと人体車体系の解析モデルを構築した。また,鉄道総合技術研究所が所有する試験車体を用いて、車体と人体の連成振動実験を行い,人体・車体連成系の評価を行った。これらの解析と実験により以下の知見を得た。・人体の振動特性をモデル化することにより、人体と車体との連成振動を理論的に説明できることを示した。この理論解析結果は、本学における室内での模型実験装置により有効性が示された。・また鉄道総研が所有する試験車体を用いた連成振動実験を実施した結果、本学で実施した実験結果は、実車における人体振動特性をよく再現できることを確認し、本学で提案した人体モデルの有効性を検証できたといえる。・このようにして得られた連成振動の解析モデルを用いることにより、曲げ振動(弾性振動)の制御系を搭載した車両の車体設計に人体の振動特性を考慮する新しい設計法を提案した。これにより,制振性能の大幅な向上をシミュレーション解析により示した。本年平成16年度「軽量弾性車体設計における人体・車体系の連成振動に関する研究」では下記の通り研究実施をした。(1)体・車体連成系の連成振動実験装置の設計・製作・実験乗員である人体と鉄道車体との間で生じる連成振動問題の解明と理論モデル構築のため、実車で使用する2人掛けのシート付きの1人乗り模擬車体の振動実験装置を設計・製作した。(2)乗員ダイナミクスと車体マルチボディ・ダイナミクスの理論解析本年度は、(1)の基礎実験において,27名の被験者実験により人体各部位から得られる振動データを解析する事により、座位状態での乗員のダイナミクスをモデル化した。この場合、乗員のダイナミクスだけではなく、車体の剛体振動モードと曲げ振動モードを考慮した連成振動の理論解析モデルを検討した。(3)乗員ダイナミクスを考慮した軽量車体の設計法の検討(1)の基礎実験と(2)の理論解析から得られる乗員ダイナミクスモデルを使って、実車規模の計算機シミュレーションを行った。ここでは(2)の解析と異なり、実規模車両におけるシートと乗客が車両の進行方向に分布している事を考慮した大規模な解析を行った。初年度は、乗員が座席に座っている場合のみを扱った。(4)実車への適応性の検討以上の実施した実験と理論解析において、各々の場合の実験パラメータや解析モデルの妥当性の検討や、得られた結果の客観的評価を行った。これらにより軽量弾性車体設計における人体・車体系の連成振動を実車設計への適応する検討を開始した。

平成17年度「軽量弾性車体設計における人体・車体系の連成振動に関する研究」では、下記の通り研究を実施した。(1)人体・車体連成系の連成振動実験装置の設計・製作・実験乗員である人体と鉄道車体との間で生じる連成振動問題の解明と理論モデルの構築のため、平成16年度に設計・製作した実車両用シート付きの1人乗り模擬車体の振動実験装置を用いて、これまで実施した座位姿勢に加え、立位姿勢の場合の人体・車体系の連成振動を検討した。(2)乗員ダイナミクスと車体マルチボディ・ダイナミクスの理論解析平成16年度に実施した(1)の基礎実験により得られた27名の被験者実験データにより、人体各部位から得られる振動データを本年度も引き続き解析した。また、乗員のダイナミクスだけではなく、車体の剛体振動モードと曲げ振動モードを考慮した連成振動の理論解析モデルを構築した。本年度は、座位姿勢での乗員ダイナミクスが立位姿勢でも適用可能かを検討し、パラメータの変更のみで有効であることを確認した。(3)乗員ダイナミクスを考慮した軽量車体の設計法の検討(1)の基礎実験と(2)の理論解析から得られる乗員ダイナミクスモデルを使って、実車規模の計算機シミュレーションを行った。その結果、車体の弾性振動への乗客の制振効果を確認した。(4)実車への適応性の検討本学で製作した人体・車体系の連成振動評価実験装置による連成振動解析に加え、鉄道総研における車体鋼体を用いた人体・車体系の連成振動実験による検証を実施した。以上の実験と理論解析において、各々の場合の実験パラメータや解析モデルの妥当性の検討や、得られた結果の客観的評価を行った。これらにより軽量弾性車体設計における人体・車体系の連成振動問題を実車の問題として適用する場合の設計指針をまとめた。
発作性夜間血色素尿症(PNH) クローンの腫瘍性増殖機構

発作性夜間血色素尿症(PNH)は造血幹細胞の変異に起因し,溶血、造血障害、感染など多彩な病態を呈する。さらに特徴の一つとして、白血病を発生しやすく、臨床的に前白血病状態ともいわれている。実際に、我々はPNHクローンの内因性増殖異常やアポトーシス耐性を検出している。そこで、この増殖異常の責任遺伝子の同定を目的に、まずPNH患者および健常人由来の培養細胞を末梢血リンパ球より調整し、これらの培養細胞間で発現差を示す遺伝子をDifferential display法にてスクリーニングし、PNH細胞に特有の発現また欠損する遺伝子の検出を試みた。これまでのところ発現差が明瞭な遺伝子断片を2個単離した。これらの全長cDNAの塩基配列およびノーザン発現解析を参考にすると、発現差遺伝子の一つは、PNH培養細胞にのみ発現する約700bPの遺伝子で、ロイシンジッパーなど転写因子様のモチーフを有し、インターフェロンにて誘導される遺伝子ファミリーに属するが機能不明の遺伝子とほぼ一致していた。他にも、やはりPNH培養細胞に発現が高く、ポリアミン代謝関連酵素の一つであるSpermidine/spermineN1-acetyltransferaseとホモロジーの高い遺伝子が単離された。二つの遺伝子はいずれも細胞増殖との関連に関心が持たれるが今のところ詳細は不明である。現在、これらの遺伝子の発現変化の病的意義を知る目的で、PNH細胞における遺伝子構造、発現亢進による細胞への影響、発現調節機構などの検索を進めている。
ダウン症候群における造血異常の発症メカニズムの解明

ダウン症候群では白血病を高率に発症する。血球でのGATA-1突然変異と21染色体のトリソミーの相互作用によると思われるがそのメカニズムは不明である。そこで本研究では、ダウン症患者からのヒトiPS細胞とTALEN、さらにはCRISPR/Cas9システムなどのゲノム編集技術をもちいた遺伝子組換えにより、GATA-1変異と21番染色体への領域欠失を導入することにより、ダウン症候群における病態責任領域および責任遺伝子の同定と、病態メカニズムの解明を行った。さらにトリソミーiPS細胞から3本の21番染色体のうち1本をアレル特異的に除去する方法を確立し、21番染色体の核内配置ならびに遺伝子発現に対する作用を明らかにすることに成功した。21トリソミーは染色体の由来に依存して核内配置に違いがあり、母由来の21番染色体のペアは近接し父由来の1本は離れた特徴的な配置をとることが分かった。また核膜からの距離に関しても、母由来の2本の21番染色体は父由来と比べてより核膜より遠い位置にあることも明らかになった。これらの細胞について遺伝子発現パターンを解析すると、50個の遺伝子のうち15個において、母親由来染色体において有意に発現量が上昇していることが分かってきた。健常児のiPS細胞上では21番染色体の核内配置に母・父の違いによる影響はみられないことから、不分離によって生じた2本の染色体は、なんらかのメカニズムでその相互作用を維持しており、核内配置ならびに遺伝子発現パターンに影響を及ぼしていることを明らかにすることでできた。28年度が最終年度であるため、記入しない。21トリソミー(ダウン症候群)は700人に1人という小児遺伝性疾患において最も高い頻度で発症し、多彩な合併症を呈する。とくに白血病のリスクが高いことが知られており、ダウン症新生児の約10%が一過性骨髄増殖症(TAM)とよばれる類白血病状態を呈するが、その発症に21トリソミーがどう関わっているのかはまだ明らかになっていない。本研究では21番染色体のトリソミーが造血異常を呈するメカニズムを明らかにすることを目指しており、ダウン症患児から作製したヒトiPS細胞と新規の遺伝子改変技術である人工ヌクレアーゼ(TALEN)を用いて、以下の2点に注目して解析を行っている。1.部分ディプロイド化21トリソミーiPS細胞の樹立と病態責任遺伝子の同定21トリソミーiPS細胞を分化させた血球では著しく発現量の高い遺伝子群が存在しそれらは21番染色体上の約4Mbの領域に限局していることが分かってきた。そこでこの4Mbの領域にについて3本の染色体のうち1本分だけ領域を欠失させることを目指し、SNP/STR解析によるアレル評価とTALENによるゲノム編集技術、さらに染色体工学を組み合わせることで目的の部分トリソミーiPS細胞の樹立に成功した。2.アレル特異的染色体除去の誘導3本のアレルが等価であるのか、それとも遺伝子発現量に違いが見られるのか、を調べるために、3本の染色体を欠失させた特異的染色体除去の導入を目指した。染色体除去カセットを挿入することにより、3本の染色体をそれぞれ欠失したダイソミーiPS細胞を樹立することに成功した。ダウン症候群では造血異常(一過性骨髄異常増殖小異;TAM)を高率に発症する。血球でのGATA1突然変異と21染色体のトリソミーの相互作用によると思われるがそのメカニズムは不明である。本研究ではダウン症患者からのヒトiPS細胞をもとに、TALENをもちいた遺伝子組換え技術を用いてGATA-1変異と21番染色体への領域欠失を導入し、その病態責任領域および責任遺伝子の同定と、病態メカニズムの解明を目指している。また一方で、3本のアレルが等価であるのか、それとも染色体ごとに異なる作用をもっているのかを明らかにするために、特異的染色体除去の技術を確立し、各染色体を除去した状態での細胞内での作用を明らかにすることを目指している。これまでの研究により、ヒトiPS細胞への遺伝子変異導入技術を確立し、複数種類の遺伝子改変株を樹立することで造血異常のモデル細胞を作成することができた。またそれらの血球分化誘導を行うことで、表現型の解析を行うこともできた。さらに領域欠失を導入することで、部分トリソミーiPS細胞の樹立にも成功し、責任領域も同定した。一方、3本のアレルについて、父親由来・母親由来の21番染色体を1本ずつ除去した選択的21ダイソミーiPS細胞の作成にも成功し、それらの遺伝子発現量を解析したところ、父親由来染色体の発現量が母親由来のものよりも低いことが分かってきた。ゲノム編集技術をもちいた造血異常の解析はほぼ完成した。第1著者のひとりとして論文発表も行うことができた。さらに3本の21番染色体において、特異的に染色体除去を行う系についても成功しているのみならず、その発現量が異なることも証明しつつある。

さらにトリソミーiPS細胞から3本の21番染色体のうち1本をアレル特異的に除去する方法を確立し、21番染色体の核内配置ならびに遺伝子発現に対する作用を明らかにすることに成功した。21トリソミーは染色体の由来に依存して核内配置に違いがあり、母由来の21番染色体のペアは近接し父由来の1本は離れた特徴的な配置をとることが分かった。また核膜からの距離に関しても、母由来の2本の21番染色体は父由来と比べてより核膜より遠い位置にあることも明らかになった。これらの細胞について遺伝子発現パターンを解析すると、50個の遺伝子のうち15個において、母親由来染色体において有意に発現量が上昇していることが分かってきた。健常児のiPS細胞上では21番染色体の核内配置に母・父の違いによる影響はみられないことから、不分離によって生じた2本の染色体は、なんらかのメカニズムでその相互作用を維持しており、核内配置ならびに遺伝子発現パターンに影響を及ぼしていることを明らかにすることでできた。1. 21番染色体のアレル3本のうちの1本に対する4Mbの領域欠失導入(部分ディプロイド化)に関しては、当初は1年目で部分ディプロイド化のiPS細胞を樹立し、2年目以降で血球分化・表現型解析を行う予定であった。しかし採用1年目の始めに部分ディプロイド化iPS細胞を樹立することができた。その後、当研究室の共同研究者による血球分化・表現型解析の結果、この領域がダウン症候群の造血異常に関わっているという非常に興味深い結果を得ることができている。2. 3本の各アレルを選択的に1本除去するアレル特異的染色体除去に関しては、1年目の目標であった染色体除去技術の確立に成功しており、染色体除去により正常核型になったiPS細胞を各21番染色体について3種類、樹立することができている。得られた染色体除去iPS細胞に関しては、現在2年目に行う予定であった遺伝子発現解析を進めているところである。以上のことより、いずれの研究においても当初の計画を上回る成果が出ていると考えている。3本の染色体がどのようなメカニズムで異なっているのか、3D-FISHをもちいた系で解析を進めていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。1.部分ディプロイド化に関しては、標的とした4Mbの領域がダウン症候群における造血異常に重要であるという結果を得ることができており、現在この領域にある22個の遺伝子のうちどの遺伝子が造血異常に関わるかの特定を行っている。この遺伝子群が特定でき次第、論文投稿予定である。2.アレル特異的染色体除去に関しては、現在得られた染色体除去iPS細胞について遺伝子発現解析を行っているが、今後は血球分化やFibroblastへの分化誘導を行い、表現型が正常に戻るかや、除去した21番染色体の違いで何か表現型に差があるか等について詳細に解析する予定である。
亜臨界水処理によるカニ殻からの新規高純度キチン連続生産法の開発

亜臨界水処理によるカニ殻からのキチン連続生産法の開発を目的として、バッチ反応器によるキチンおよび各種有用物質の生産における最適条件の探索、生産した各種有用物質の連続分離法の確立、連続亜臨界水処理パイロットプラントによるキチンの連続生産法について検討を行い、キチンを含む有機性廃棄物であるカニ殻から、従来よりも少ないプロセス、短時間処理で、しかも格段に低いコストで、高純度のキチンを生産する全く新しいキチン生産法を確立した。カニ殻やエビ殻などのキチンを含む有機性廃棄物が大量に排出されており、その処理方法が課題となっている。本研究では亜臨界酢酸水を用いたカニ殻からのキチン生産、キチンの低分子化による有用物質の生産および脱アセチル化によるキトサン生産法について検討を行った。1)亜臨界水処理した後、常温塩酸処理するという2段階の方法を用いることで、高純度のキチンとタンパク質の分解物であるアラニン、アルギニン等の各アミノ酸、ピログルタミン酸、酢酸等の各有機酸を得ることができ、カニ殻からの有用物質の生産にはこの方法が非常に有効であることを明らかにした。2)亜臨界水処理法として、弱酸である酢酸を用いることで、強酸、強塩基を使わずにほぼ100%近い高純度のキチンを生産することが可能であり、従来の大量の薬剤を使用し10日間必要とした脱タンパク、脱炭酸カルシウム、脱脂、脱色工程といったプロセスをたった1段のプロセスで、110分間という短い処理時間でかつ低コスト化を図ることができることを明らかにした。3)キチンを亜臨界水処理し、低分子化することで酢酸、ギ酸、リン酸、グリコール酸、糖であるグルコサミン、エリトロース等の高付加価値物質を生成することが可能であることを明らかにした。4)キチンを水酸化ナトリウムを含む亜臨界水で処理することで、数日かけて、しかも脱アセチル化度も約70%と低かった従来法より、493K、4分という短時間で脱アセチル化度96.8%という高純度のキトサンを生産できることを明らかにした。5)亜臨界水処理液に含まれるリン酸、有機酸、アミノ酸は基礎実験でOH型強塩基性陰イオン交換樹脂や超多孔性のPEIキトサン樹脂を用いたカラム操作によってうまく分離することが可能であった。カニ殻などのキチンを含む有機性廃棄物が大量に排出されており、その処理方法が課題となっている。本研究では亜臨界水処理によるカニ殻からのキチン連続生産法の開発を目的として、バッチ反応器によるキチンおよび各種有用物質の生産における最適条件の探索、生産した各種有用物質の連続分離法の確立、連続亜臨界水処理パイロットプラントによるキチン及び多糖類の連続生産法について検討を行う。本年度は以下のことが明らかになった。1.キチンを亜臨界水処理し、低分子化することでオリゴ糖、グルコサミン、セルビオース、エリトロースなどの低分子糖、各種有機酸、各種アミノ酸などの高付加価値物質を生産できることを明らかにした。2.従来法では非常に高濃度の水酸化ナトリウムを用い、長時間の処理で脱アセチル度6070%のキトサンが得られるが、亜臨界状態の水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合では493Kで4minという短時間の反応でほぼ脱アセチル化100%のキトサンを生産できることを明らかにした。また、同時にキトサンの低分子化が起こり、条件を選択することで分子量が数万のキトサンを得ることも可能であることがわかった。3.カニ殻の亜臨界水処理実験を連続式亜臨界水処理パイロットで行うにあたり、連続式亜臨界水処理パイロットプラントにおけるプロセス流動解析を行ったところ、プラント内の流動を槽列モデルを用いて定量化することができた。4.OH型強塩基性陰イオン交換繊維を布状にしたベルト式連続分離装置を新規に開発した。この装置を用いれば、カラム操作では必要であった前処理を必要とせずに、亜臨界水処理液に含まれるリン酸と有機酸の混合溶液からリン酸を完全分離・回収することが可能であることを明らかにした。本研究では亜臨界水処理によるカニ殻からのキチン連続生産法の開発を目的として、バッチ反応器によるキチンおよび各種有用物質の生産における最適条件の探索、生産した各種有用物質の連続分離法の確立、連続亜臨界水処理パイロットプラントによるキチン及び多糖類の連続生産法について検討を行った。本年度は以下の3点を明らかにした。1.キチンを水のみの亜臨界水および水酸化ナトリウムを含む亜臨界水で処理し、低分子化することで、グルコサミン、セルビオース、エリトロースなどの低分子糖および分子量数万の低分子キトサンを生産できることがわかった。グルコサミンを生産するための最適条件の検討を行ったが、明確な定量にまでは至らなかった。

2.昨年開発したベルト状のイオン交換不織布を用いたベルト式連続分離装置を用いてリン酸+有機酸の二成分系水溶液の半回分連続分離実験を行ったところ、イオン交換不織布へのリン酸及び有機酸の吸着選択性の違いから、リン酸と有機酸の完全分離及びリン酸の濃縮回収に成功した。3.市販のカニ殻をパイロットスケールの連続亜臨界水処理プラント(平成15年度に21COEプログラムにて完成)を用いて脱たんぱく処理し、その後、塩酸で脱炭酸カルシウム処理を行う2段階法によって、キチンの連続生産を試みた。回分式実験で得られた最適温度、処理時間ではサンプルに含まれる不純物や着色の影響により、試薬レベルのキチンを得ることは難しかった.