hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋菌バイオフィルム形成抑制を目的とした金属材料表面改質と抑制メカニズムの解明

各種金属の海洋中におけるバイオフィルム形成挙動を伊勢湾岸の海洋浸漬により明らかにした。また、遺伝子解析の手法を用い、形成されたバイオフィルム中の細菌の種類を明らかにし、これらの大部分が培養できない細菌群からなること、その種類は材料の種類により異なること、そして微生物腐食がバイオフィルムの幾何学形状により誘起される可能性が高いことを明らかにした。腐食による構造材料の劣化は,その補修・維持にかかる費用が先進国においてGDPの数パーセントに及ぶ重要な技術課題である.とりわけ海洋における微生物腐食は,その解析が遅れているため,基礎的研究による防食技術の進展が強く望まれている.近年微生物腐食はバイオフィルムの形成と強く関連づけられることがわかってきた.そこで本研究では,海洋環境における種々の微生物によるバイオフィルム形成と材料構成元素との相関を調査し,バイオフィルム形成抑制能を持つ元素を明らかにすると同時に海洋環境にて形成されるバイオフィルムを構成する細菌の種類を材料構成元素との関係で解明することを目的とする.また材料構成元素によるバイオフィルムにより引き起こされる腐食状況をトポグラフィカルに解析した.具体的には(1)バイオフィルム形成抑制能を持つ汎用元素の探索,(2)バイオフィルム形成メカニズムの検討,(3)海洋環境において形成されるバイオフィルムを構成する細菌の同定とバイオフィルム構造の解析,(4)微生物腐食のバイオフィルム形成との相関によるメカニズム解明,(5)バイオフィルム形成抑制を目的とした表面改質法の検討,以上4点を目的として検討を行った.その結果(1)バイオフィルム形成抑制能をもつ汎用元素としてのニッケル,クロムの効果,(2)コンディショニングフィルム-microfouling-macrofoulingの段階的形成を通してのバイオフィルム形成の役割を明らかにした.しかしながら,(4)については,段階的生物付着の中で腐食要因が数種類存在し,その主要因が複雑に変化すること,また(5)については,ニッケル,クロムの単独効果と複合効果についての効果が一応確認できたが,実際の表面改質法の適用については次年度の検討課題としたいと考える.海洋中(伊勢湾岸)に浸漬された金属基板の種類により,付着細菌の種類が異なることが遺伝子解析の結果明らかとなった.この知見は大きな意義を持つように思われる.従来バイオフィルムの形成は基板の種類によらず,表面あらさなどその他の物理的な要因が大きな影響を与えるとされてきたからである.バイオフィルム形成による材料劣化の一つに微生物腐食があるが,これについては従来の知見では,硫酸還元菌の新陳代謝に関係する化学反応に材料が関与することにより腐食劣化を起こすとされていたが,従来の考え方は,(1)単一の浮遊細菌の化学反応が材料の腐食劣化の主要因,(2)単一の細菌が普遍的であるが故に必ず材料表面に見られるはず,とした二つの基本的仮定が正しくなく,それの上に構築されたメカニズムが大きな意味を持たなくなることを示唆している点で,きわめて大きな研究結果であると考える.さらに、金属と細菌の親和性との検討において、緑膿菌をモデルとして様々な角度から検討した結果、シデロフォアーと呼ばれる鉄キレータが三価の鉄を補足して、二価の鉄イオンに変えて体内に取り込むことによって、鉄と細菌の強い親和性が出て、バイオフィルムの形態が大きな影響を与えることがわかった。これにより、最終年度のバイオフィルム抑制のためのメタリックコーティングは、環境負荷性がよく、他の機械的性質、色調、耐食性などの性質が良好で、かつ鉄イオンの抑制をいかに効率よく行える金属あるいはその化合物を用いて行うことであることが判明し、研究開発の方向性が明確となった。クロム、ニッケル、すず、銅、亜鉛、アルミに生むなどを鉄鋼材料表面に各種表面処理法により形成させ、海洋浸漬、実験室的な暴露試験により、そのバイオフィルム形成能抑制効果の違いを調べた。海洋浸漬は三重県津市にあるマリーナ河芸の浮き桟橋からつり下げて数週間から数ヶ月浸漬することにより生物付着挙動を見た。一方、実験室的には、ひとつは、一般的な水道水を満たした50mLの遠沈管中に試料を入れ、これを40°Cに保たれたインキュベーター中に入れて一週間浸漬し、その後取り出して観察を行った。この方法を本プロジェクトでは静置浸漬試験と呼ぶ。一方もう一つの方法は、作製した試料を流体に浸漬する試験法である。循環系を構成し、ポンプによって浄水を循環させ、ある箇所において大気中の雑菌を巻き込み、カラム中に固定した試料上にバイオフィルムを形成させるようにした。この方法を循環系浸漬試験と呼ぶ。これらの方法においてそれぞれ一定時間試料を水環境に暴露した後、試料の目視による観察、低真空SEMにより試料表面の観察を行なった。表面処理法としては、電気めっき、溶融亜鉛めっき、溶射等を行った。すべての手法において、亜鉛、亜鉛-アルミニウム合金膜、アルミニウム膜は生物付着が起こりにくく、バイオフィルムの形成も抑制された。クロム、ニッケルについては、鉄そのものが存在するときに比べてバイオフィルム抑制効果が現れたが、他の金属に比べると抑制効果は今ひとつであった。表面改質法としては、電気めっきは膜厚が薄く長期暴露になる環境下では適さない。溶射法あるいは亜鉛、アルミニウムに限っては、溶融浸漬めっきが有効である。

表面改質法としては、素地が鉄鋼材料の場合、鉄の水溶液への溶解を止めるコーティングが、バイオフィルム抑制のために最も重要である。そのためには膜厚、膜の質(欠陥の少ない膜)、素地との電位差などが重要なポイントとなると思われる。
微生物産生バイオフロキュラントに関する基礎及び応用研究

現在、水処理分野で汎用されている無機系及び有機高分子系凝集剤にはいくつかの問題点が指摘されている。硫酸バンドで代表される無機系凝集剤には、アルミニウムが含まれており、水に溶解した際に生ずるアルミニウムイオンがアルツハイマー症を引き起こす可能性が指摘されている。一方、ポリアクリルアミドで代表される有機高分子系凝集剤では、凝集在中に溶存するモノマーが神経毒であり、強い発ガン性を有していることが問題視されている。これらの問題を克服・解消する新規凝集剤の開発が各方面より切望されていた。筆者は、微生物を培養した際にその培養液中に凝集能を有する物質(バイオフロキュラント)が生産されることを見いだしその基礎研究を行った。放線菌(Streptomyces vinaseus)を培養した際に、培養液側と菌体側に凝集能を有することがわかり、まず、培養液側に注目しその分離精製と基本的性質を明らかにすることとした。酵母エキス、KH_2PO_4、MgSO_4・7H_2Oからなる液体培地で3日間培養し、得られた培養液を粗標品とし以下の精製操作に使用した。粗標品にアセトンを加えて目的物質を析出沈殿させ、クロロホルム/メタノールの混合溶媒で洗浄しさらに、ゲル濾過クロマトグラフィー(セルロファインGCL2000m)により分離精製した。得られた試料を最終精製標品としてその基本的性質を測定した。また、懸濁物質としてカオリンを使用した。その結果、本凝集剤は酸性領域で凝集能を発揮し、特にpH3で最大凝集活性を示した。また、熱安定性試験では、本凝集剤は熱に対して不安定であり、沸騰水中4分の加熱でほとんど凝集活性を示さなくなった。さらに、添加量の影響について検討したところ懸濁物質より異なるがいづれも最適な添加量の存在することが明らかとなった。さらに、蛋白質を多く含んだモデル廃水に適用したところ比較的高い凝集活性が観察された。
腫瘍特異的増殖ウイルスを用いた婦人科癌細胞の生体内イメージングシステムの構築

我々は癌細胞に特異的に発現し不死化能を付与する酵素テロメレース(human telomerase reverse transcriptase(hTERT))のプロモーターをクローニングすることに成功した。このプロモーターはこれまで報告されてきたどのプロモーターよりも癌細胞特異性が高くかつ、強力であった。アデノウイルスの複製には自らのE1A,E1B遺伝子の発現を必要とするが、これらの遺伝子の上流にhTERTプロモーターを組み込むと、E1A,E1B遺伝子がテロメレース陽性の癌細胞でのみ発現し、癌細胞選択的にウイルスが複製する。このウイルスはTelomerase-specific Replication Adenovirus(TRAD)と呼ばれる。TRADの腫瘍特異性は治療や診断にも大いに利用できる可能性がある。我々はTRADにGFP遺伝子を組み込んだTRAD-GFPを開発した。このウイルスは癌細胞で複製した結果、GFP遺伝子が過剰発現することにより蛍光を発する。今回我々はマウスモデルを用いてTRAD-GFPを腫瘍に注入し、原発巣のみならず転移リンパ節、特にセンチネルリンパ節の癌細胞をvisualizeすること、さらには他の転移巣、播種病巣の蛍光の検出により術中の転移癌細胞の検出が可能であることを明らかにした。このプロモーターはこれまで報告されてきたどのプロモーターよりも癌細胞特異性が高くかつ,強力であった。アデノウイルスの複製には自らのEIA,E1B遺伝子の発現を必要とするが,これらの遺伝子の上流にhTERTプロモーターを組み込むと,E1A,E1B遺伝子がテロメレース陽性の癌細胞でのみ発現し,癌細胞選択的にウイルスが複製する。このウイルスは癌細胞で複製した結果,GFP遺伝子が過剰発現することにより蛍光を発する。今回我々はマウスモデルを用いてTRAD-GFPを腫瘍に注入し,原発巣のみならず転移リンパ節,特にセンチネルリンパ節の癌細胞をvisualizeすること,さらには他の転移巣,播種病巣の蛍光の検出により術中の転移癌細胞の検出が可能であることを明らかにした。
人工股関節置換術の合併症と耐用性をモニタリングする登録システムの企画調査:合併症防止と長期耐用性向上をめざして

人工股関節置換術(以下THA)の登録システムに関し、北欧諸国での運用状況調査、多施設共同研究、学会活動を行い、全国的THA登録システムの準備を行い、特定領域研究に応募した。【北欧諸国での運用状況調査】既に施行されTHAの全国的水準の向上に役立ってきている北欧諸国の全国的THA登録システムの運用状況を調査した。欧米と日本の間には、THAの対象患者、耐用性、合併症などに大差がある。新しい人工股関節が長期の臨床的エビデンスなしに、広く一般的に用いられる現在の医療制度では、全国的THA登録システムでそれらを監視し、成績不良のTHAを早期に同定することが必須である。わが国でも全国的THA登録システムを確立し、耐用性と合併症を監視し、それらの危険因子を同定し、THAの耐用性と安全性の向上を図ることが急務である。【多施設共同研究】多施設共同でTHAの術後成績調査を行った結果と、上記の北欧諸国での運用状況調査の結果より、全国的THA登録システムの原案を作成した。【学会活動】日本整形外科学会のインプラント委員会や日本人工関節学会事務局と、THA登録システムの全国的施行に関し検討してきた。【特定領域研究への発展】THA登録システムを全国的に施行するために、平成16年度発足特定領域研究に応募した。4つの計画研究アエを連携して推進する。THA登録システムを約50施設で試行した後に、日本整形外科学会と協力して全国実施する(計画研究アとイ)。その結果を、より詳細な多施設共同研究(計画研究ウ)や、再手術時摘出人工股関節の研究(計画研究エ)の結果と比較検討する。このシステムを確立しTHAの耐用性と合併症をモニタリングし、危険因子を解析同定することで、THAの耐用性と安全性が全国的に向上することが期待される。
高圧によるナノメータサイズ結晶核発生現象の解明とその新規生成法の開発

圧力晶析の特徴は,結晶核のみを生成させてその成長を抑制することにある.さらに,圧力により溶解度も効果的に変化する場合もある.圧力は,溶液内への過飽和の伝播が伝熱や拡散に比べて非常に速くなる(瞬時に起こる)ことから理論的には不均一な領域が生じないため,均一なナノメータサイズ結晶核が得られることが期待できる.本研究では,圧力操作による結晶核生成のユニバーサルな現象を明らかにして,その操作方法を開発すること目的とする.これまでの4年間の成果としては,4000気圧までのフリーピストンタイプの超高圧装置を完成でき,カメラによる内部観察,レーザーによる高圧下の標準粒子を使った粒径測定もできるようにした.そして,2種類のアンモニウム塩の水溶液中の核発生挙動を高圧下で観察し,アンモニウム塩は圧力とともに溶解度が減少し,高圧により結晶化することが分かった.さらに,エタノール水溶液で2種類のアンモニウム塩の核発生挙動では,冷却晶析と同様の準安定領域が存在し,溶解度の小さな溶液ほど準安定領域が大きくなることがわかった.また,核の成長に影響すると思われるエタノール水溶液の粘度を標準粒子を使って測定した結果,圧力を高くすると急激に高くなり,核の成長を抑制する効果が期待できた.また,新たに,電極を装着した高圧セルの開発し,電解質溶液の高圧の電気伝導度も測定できるようにした.本研究成果より,高圧による高速結晶核発生を利用した新しいバッテリー充電技術が期待できるようになったため,新たにこの研究を発展させる計画である.圧力晶析のポイントは,結晶核のみを生成させてその成長を抑制することにある.本研究の特徴である圧力による溶解度変化は,溶液内への過飽和の伝播が伝熱や拡散に比べて非常に速くなる(瞬時に起こる)ことから理論的には不均一な領域が生じないため,均一なナノメータサイズ結晶核が得られることが期待できる.本研究では,圧力操作による結晶核生成のユニバーサルな現象を明らかにして,その操作方法を開発すること目的とする.圧力晶析の特徴は,結晶核のみを生成させてその成長を抑制することにある.さらに,圧力により溶解度も効果的に変化する場合もある.圧力は,溶液内への過飽和の伝播が伝熱や拡散に比べて非常に速くなる(瞬時に起こる)ことから理論的には不均一な領域が生じないため,均一なナノメータサイズ結晶核が得られることが期待できる.本研究では,圧力操作による結晶核生成のユニバーサルな現象を明らかにして,その操作方法を開発すること目的とする.これまでの4年間の成果としては,4000気圧までのフリーピストンタイプの超高圧装置を完成でき,カメラによる内部観察,レーザーによる高圧下の標準粒子を使った粒径測定もできるようにした.そして,2種類のアンモニウム塩の水溶液中の核発生挙動を高圧下で観察し,アンモニウム塩は圧力とともに溶解度が減少し,高圧により結晶化することが分かった.さらに,エタノール水溶液で2種類のアンモニウム塩の核発生挙動では,冷却晶析と同様の準安定領域が存在し,溶解度の小さな溶液ほど準安定領域が大きくなることがわかった.また,核の成長に影響すると思われるエタノール水溶液の粘度を標準粒子を使って測定した結果,圧力を高くすると急激に高くなり,核の成長を抑制する効果が期待できた.また,新たに,電極を装着した高圧セルの開発し,電解質溶液の高圧の電気伝導度も測定できるようにした.本研究成果より,高圧による高速結晶核発生を利用した新しいバッテリー充電技術が期待できるようになったため,新たにこの研究を発展させる計画である.今年度の予定は、第1に高圧の結晶化操作のための高圧装置を開発することであったが、超高圧下(4000気圧)で結晶化現象が観察できる新規実験装置を完成させることができた。さらに、この装置は、さまざまな溶液試料に対応しやすい、フリーピストンタイプの高圧セルが利用できるため、効率的に溶解度の測定や結晶化の観察ができることになっている。さらに、光学的手法によりセル内の微粒子を観察できるシステムが開発され、いくつかの標準粒子で粒度分布測定を行い、装置全体の健全性を検証した。次に、溶液試料であるエタノール水溶液の高圧下に粘度を測定し、文献値と比較して、実験データの検証を行った。そして、希薄KClのエタノール水溶液に対して、加圧・減圧を繰り返し、KClが結晶化することを確かめた。今後、電解質溶液の系を選定し、系統的に高圧下の溶解度、結晶化現象を観察していく。本研究は,非常に均一性の高い圧力操作により無機結晶の結晶核生成のみのプロセスを4年間で完成させることを目標とする.本研究の独創性でもある圧力により物質の溶解度を変化させることにより,溶液内への過飽和の伝播が伝熱や拡散に比べて非常に速くなる(瞬時に起こる)ことから理論的には不均一な領域が生じないため,均一なナノメータサイズ結晶核が得られることが期待できる.昨年度の光子相関法を組み込んだ超高圧装置を完成させて,ナノメータサイズ粒子の分布まで測定できることを確かめた.今年度は,2種類のアンモニウム塩の水溶液中の溶解度と核発生挙動を高圧下で観察した.その結果,アンモニウム塩は圧力とともに溶解度が減少し,高圧により結晶化することが分かった.また,圧力操作によっても冷却操作と同様に準安定域が存在することがわかった.今後は,溶解度の定量的な測定ができるような新しい高圧装置を開発し,正確な核発生挙動を把握できるようにする.圧力晶析のポイントは,結晶核のみを生成させてその成長を抑制することにある.

本研究の特徴である圧力による溶解度変化は,溶液内への過飽和の伝播が伝熱や拡散に比べて非常に速くなる(瞬時に起こる)ことから理論的には不均一な領域が生じないため,均一なナノメータサイズ結晶核が得られることが期待できる.本研究では,圧力操作による結晶核生成のユニバーサルな現象を明らかにして,その操作方法を開発すること目的とする.昨年度までの成果では,4000気圧までのフリーピストンタイプの超高圧装置を完成でき,カメラによる内部観察,レーザによる高圧下の標準粒子を使った粒径測定もできるようにした.そして,2種類のアンモニウム塩の水溶液中の核発生挙動を高圧下で観察し,アンモニヴム塩は圧力とともに溶解度が減少し,高圧により結晶化することが分かった.本年度での成果は,エタノール水溶液で2種類のアンモニウム塩の核発生挙動を観察し,またエタノール水溶液の粘度を標準粒子を使って測定した.また,新たに,電極を装着した高圧セルの開発を行った.圧力晶析の特徴は,結晶核のみを生成させてその成長を抑制することにある.さらに,圧力により溶解度も効果的に変化する場合もある.圧力は,溶液内への過飽和の伝播が伝熱や拡散に比べて非常に速くなる(瞬時に起こる)ことから理論的には不均一な領域が生じないため,均一なナノメータサイズ結晶核が得られることが期待できる.本研究では,圧力操作による結晶核生成のユニバーサルな現象を明らかにして,その操作方法を開発すること目的とする.これまでの4年間の成果としては,4000気圧までのフリーピストンタイプの超高圧装置を完成でき,カメラによる内部観察,レーザによる高圧下の標準粒子を使った粒径測定もできるようにした.そして,2種類のアンモニウム塩の水溶液中の核発生挙動を高圧下で観察し,アンモニウム塩は圧力とともに溶解度が減少し,高圧により結晶化することが分かった.さらに,エタノール水溶液で2種類のアンモニウム塩の核発生挙動では,冷却晶析と同様の準安定領域が存在し,溶解度の小さな溶液ほど準安定領域が大きくなることがわかった.また,核の成長に影響すると思われるエタノール水溶液の粘度を標準粒子を使って測定した結果,圧力を高くすると急激に高くなり,核の成長を抑制する効果が期待できた.また,新たに,電極を装着した高圧セルの開発し,電解質溶液の高圧の電気伝導度も測定できるようにした.本研究成果より,高圧による高速結晶核発生を利用した新しいバッテリー充電技術が期待できるようになったため,新たにこの研究を発展させる計画である.
関節軟骨細胞に対するアデノシンの効果-変形性関節症の病態進行に関連して-

ウサギ関節軟骨由来の培養細胞を用いて、アデノシンが細胞増殖能、細胞障害(アポトーシス)に与える影響を調べた。non-selectiveなアデノシンレセプターアゴニストある2-chloroadenosine(Sigma)を軟骨細胞に投与して,[^3H]thymidineの取り込み活性で細胞増殖能を評価した。2-chloroadenosineを軟骨細胞に12時間曝露したところ濃度依存的に細胞増殖能を抑制し,EC50 valueは約5μMであった。また2-chloroadenosineを軟骨細胞に48時間曝露して,生細胞数を反映するMTT assayにて細胞傷害作用を評価したところ,濃度依存的に細胞傷害作用を示し,EC50 valueは30μMであった。アデノシンによる軟骨細胞の細胞増殖能抑制と,細胞傷害作用はどのアデノシンレセプターサブタイプを介して作用するのかを調べるため,現在までに報告され,且つ入手可能なアデノシンレセプターサブタイプのアゴニスト、アンタゴニストを用いて、[^3H]thymidineの取り込み活性とMTT assayで検討したが,レセプターの同定には至らなかった。更に細胞核の変化を,DNA結合性蛍光色素アミノベンズイミド(Hoechst33342)で染色して観察したところ、2-chloroadenosineを100μMの濃度で投与後,ほぼ全ての細胞において細胞核の濃縮と断片化,アポトーシス小体の形成等アポトーシスの形態的変化を確認した。2-chloroadenosineを投与した軟骨細胞からDNAを抽出して,アガロースゲル中で電気泳動した。軟骨細胞では180から200塩基対の整数倍の長さでDNAが切断されており,アポトーシスの特徴であるDNA ladder formationを確認した。日本白色家兎関節より培養した軟骨細胞を用いてin vitroの関節軟骨変性モデル作成を試みた。まず、細胞増殖能を[^3H]-Thymidine取り込み能を測定することによって評価した。アデノシンレセプターアゴニストの2Cl-adenosineを培養細胞に加えると、細胞増殖能が加えた2Cl-adenosineの濃度に依存して抑制された。次に、細胞傷害作用をMTT assayを用いて測定した。2Cl-adenosineは濃度依存性に培養軟骨細胞に傷害を与えた。これらのことよりアデノシンレセプターアゴニストは細胞増殖を抑制し、かつ細胞傷害作用を示すことが明らかとなった。続いてアデノシンレセプターのどのサブタイプがこの反応を引き起こしているかを調べるために各種アデノシンレセプターのアゴニスト(A1,A2a,A2b,A3)、及びアンタゴニストを用いて細胞増殖能や細胞傷害性を調べたが、どのSelective Agonistも2Cl-adenosineほどの強い効果は示さず、またどのアンタゴニストも2Cl-adenosineの作用を完全に押さえるには至らなかった。現在は次の段階であるアデノシンによる細胞傷害性のタイプ、即ち、この細胞傷害がアポトーシスである可能性を調べる研究を開始している。アデノシンレセプターのアゴニストを培養溶液中に加え、時間経過を追って細胞のアポトーシスを示すクロマチンの凝集を形態的に観察するとともに、ベーリンガー社の細胞アポトーシス検出キットを用い、DNAのfragmentationの程度を定量評価する。

また2-chloroadenosineを軟骨細胞に48時間曝露して,生細胞数を反映するMTT assayにて細胞傷害作用を評価したところ,濃度依存的に細胞傷害作用を示し,EC50 valueは30μMであった。アデノシンによる軟骨細胞の細胞増殖能抑制と,細胞傷害作用はどのアデノシンレセプターサブタイプを介して作用するのかを調べるため,現在までに報告され,且つ入手可能なアデノシンレセプターサブタイプのアゴニスト、アンタゴニストを用いて、[^3H]thymidineの取り込み活性とMTT assayで検討したが,レセプターの同定には至らなかった。更に細胞核の変化を,DNA結合性蛍光色素アミノベンズイミド(Hoechst 33342)で染色して観察したところ、2-chloroadenosineを100μMの濃度で投与後,ほぼ全ての細胞において細胞核の濃縮と断片化,アポトーシス小体の形成等アポトーシスの形態的変化を確認した。2-chloroadenosineを投与した軟骨細胞からDNAを抽出して,アガロースゲル中で電気泳動した。軟骨細胞では180から200塩基対の整数倍の長さでDNAが切断されており,アポトーシスの特徴であるDNA ladder formationを確認した。
中山間地水利組合等による小規模水力利用システム開発の可能性

現在の化石燃料依存の経済は、資源的制約ではなく環境汚染の故に永続性を持たない。浪費を構造化し価値観を一様化する集中的大量生産社会はこれによって支えられている。人間が豊かな生活を取り戻し文明を維持するにはこれを転換する必要がある。そのため自然エネルギー利用が試みられているが、小規模水力利用(マイクロ水力)はもっとも経済的で技術的にも容易である。水力利用は大規模でないと引き合わずまた必ず土木工事を必要とするというのは誤解である。本研究では、水利組合・農民などが既設の農業用水路に何ら土木工事を施さずに簡単に設置できて維持の手間もかからない小型水車発電装置の構造を考察し、それを確認するための模型による実験をおこなった。それに基づき実用的装置の性能・経済性を検討した結果、マイクロ水力利用は他の自然エネルギー利用よりも有利であり、十分に実現性があることが明らかにされた。他の農業施設に対すると同様、これにも補助金が与えられるならばその経済性はさらに顕著となり、とくに山間地の農村生活改善に貢献する。太陽光発電の場合と同様に、大量生産によって水車発電装置の価格が低落するならばその経済性が改善され、それによって利用可能な水路条件が拡大され、経済的に引き合う地点の数も増大し、マイクロ水力によって供給される電力量は増加する。電力業界は自然エネルギーへの依存を拡大しその活用を援助するため、太陽光発電における場合と同様、マイクロ水力発電からも合理的な価格で電力を買取るべきである。標記研究について本年度は主として以下のような課題について調査・研究を行った。1.マイクロ水力利用と比較した各種代替エネルギー・自然エネルギー・非在来エネルギーの利用の特質2.農業用潅漑水路または小規模河川の利用上の法制的・行政的・実害的諸問題3.小規模発電事業実施上の法制的・実際的制約4.水利組合(土地改良組合)の経済的・財政的状況と小水力利用との関連5.低落差/小水量水路における発電用水車の形式および設置の方法6.発電々力の自家利用と系統連系との組合せに関する技術的経済的可能性7.在来の電力供給組織の代替エネルギー利用発電の系統連系に対する取扱いその中でマイクロ水力発電の占める位置8.岩手大学近傍の潅漑用水路のマイクロ水力利用を仮定した場合の技術的・経済的諸問題9.発電機材形式・2次電池使用・整流変圧位相合わせ・制御様式その他電気回路現在の化石燃料依存の経済は、資源的制約ではなく環境汚染の故に永続性を持たない。本研究では、水利組合・農民などが既設の農業用水路に何ら土木工事を施さずに簡単に設置できて維持の手間もかからない小型水車発電装置の構造を考察し、これを確認するための模型による実験をおこなった。
次世代ネットワークにおける新しい通信品質評価法とその応用

研究実績の概要を申請時の項目毎に示す。(1) DiffServ網におけるend-to-endの確定的遅延上界入力パケットがエッジルータにおいてトークンバケット等のアルゴリズムで確定的にパケットの整形が行われていると仮定して,従来の研究では考慮することができなかった入力のレートおよび出力のバースト性の弱まりを考慮した精度の良い上界を開発した。(2)パケットサンプリングによる実効帯域の推定高速ネットワークでは大量のパケットが送信されるので,デバイス速度の限界から全てのパケットの情報を取得することは困難である。パケットサンプリングを行って少ないデータから実効帯域を推定する方法を検討した。(3)モデル化によらない高速シミュレーション法ルーターのパケットスケジューリングで,公平性を達成するアルゴリズムとしてもっとも優れた特性をもつDRR(Deficit Rounf Robin)のパケット廃棄率推定に対してIS法を適用した。モデルヒによらない方法を検討する前段階として,DRRを完全にはモデル化せずに分散最小のパラメータを決定する方法を討した。その結果,理論的に分散最小のパラメータを決定することができた。そのパラメータを使ってシミュレーションを実行し,従来のモンテカルロシミュレーションと比較して推定値を高速に得ることができた。(4)無線アドホックネットワークの特性評価への応用無線アドホックネットワークにおけるスループットの公平性の向上やリンク利用率の向上に関する研究を進めた。本研究では,あるノートが他ノードからのパケットを転送する場合,現在のMAC層のアルゴリズムでは,どうしても他ノードのスループットが自ノードのスループットより低くなってしまうという問題を,我々が既に提案したPCRQをさらに改良して,新たなクロスレイヤ方式を提案した。提案方式の特性を評価して,従来方式よりも優れた特性が得られることを確認した。
蛋白質立体構造のコード化と経験的予測法の可能性追求

蛋白質立体構造はアナログ情報であるが、種々の情報処理的目的のためには、コード化してデジタル情報として扱えるようにすることが望ましい。コードの古典的な例としては、αヘリックスやβストランド等の2次構造がある。2次構造だけでなく、より詳細な主鎖や側鎖の構造、およびそれらが3次元構造中で接触する様子もコード化する。このコードは、それから立体構造が復元できるものであるように選ぶ。コード化すべき立体構造の諸側面とアミノ酸配列との関係は、その空間的広がりによって異なっている。空間的広がりのある立体構造の特徴は、アミノ酸配列の詳細に敏感に依存しない。従って、構造の出現頻度から経験的評価関数を決める際に用いるべき立体構造のサンプルは、アミノ酸配列の相同性の高いものを除かなければならない。一方、空間的広がりの小さい立体構造の特徴は、アミノ酸配列の特徴に敏感に依存する。従って、そのような特徴に関する経験的評価関数構築のためには、アミノ酸配列の相同性の高いものを除く必要はない。以上の考察に基づき、サンプルとして用いるべきPDB中の立体構造の選び方を検討した。そのようにして選んだコードから、詳細な立体構造を再構築できるかを検証するための計算ソフトの整備も行なっている。採用した詳細なコードをPBDのデータではなくリゾチームの立体構造のダイナミックス・シミュレーションの結果に適用している。これによってnative stateの構造の揺らぎの幅をコードによって表現できる。これはまた、アミノ酸配列がコードしている立体構造情報とは何かに関する解答を、操作しやすい形で与えるものである。
先端的生成モデルのための学習アルゴリズム基盤の構築

今年度は,深層学習における敵対的学習に関する研究およびベイズニューラルネットのノンパラメトリックな逐次学習について研究を行い.機械学習の難関会議であるNeurIPSおよび人工知能の難関会議であるAAAIで発表を行った.深層ニューラルネットは高い識別能力を有するが,敵対的ノイズに弱いという特徴があることが知られている.これに対して敵対的学習を用いる方法が提案されているが,計算量が非常に大きい.これまで,敵対的ノイズに頑健なアルゴリズムは数多く提案されているものの理論的な背景はなく,そのためアルゴリズムの提案後すぐにそのアルゴリズムでは対応できない敵対的ノイズが発見されている.我々の研究では,深層ニューラルネットワークを関数と見たときのリプシッツ定数と敵対的ノイズの関係を明らかにし,敵対的ノイズのサイズが与えられたもとでノイズに頑健なリプシッツ定数を持つニューラルネットワークの学習を可能にするアルゴリズムを提案することでこの問題を解決した.ベイズニューラルネットワークは,ニューラルネットワークのパラメータの事後分布を用いて予測分布を構築することで予測の不確実性を考慮することができる.しかし,この事後分布は解析的に求めることができず近似的に求める必要がある.変分推論に代表される近似手法では事後分布としてパラメトリックなモデルを仮定するため単純な分布に限定されてしまう.またモンテカルロ法に代表される近似手法ではサンプリング回数が非常に多くなるため計算量が大きく収束性に関する決定的な議論が難しい.我々の研究では,事後分布をノンパラメトリックに構成するパーティクルを決定的かつ逐次的に構成することでこれらの問題を解決した.逐次的に構成することで必要な精度と時間のトレードオフを簡単に取ることができる.また,収束に関する理論保証も与えられている.近年の先端的生成モデルではニューラルネットワークに基づくモデリングが基本的に行われており,ニューラルネットワークの学習における問題解決は先端的生成モデルの研究に重要な役割を果たす.これまで,逆誤差伝搬法で重要な確率的勾配の分散低減、敵対的ノイズの問題,ベイズニューラルネットワークの効率的な学習に関して,世界トップレベルの研究成果が出ている.また,敵対的ネットワークに関する密度比による理論解析も順調に進んでおり今後は希少データへの応用を行う予定である.先端生成モデルの希少データ解析への応用を視野に入れた生成モデルの研究を進める予定である.近年,フロー型と呼ばれる生成モデルが注目を集めているため,場合によっては敵対的ネットワークではなくフロー型生成モデルによる希少データ解析へ研究をシフトする可能性がある.離散潜在構造を持つ深層生成モデルの効率的な学習手法の開発および理論解析を行った.連続潜在変数では,解析的に解くことが困難な積分計算を,再パラメータ化を用いた潜在変数のサンプリング近似により誤差逆伝搬法での勾配を計算できる.しかし,離散潜在変数の場合,近似した目的関数は微分不可能となるため同じ方法が使えない.本研究では,「局所期待勾配」と再パラメータ化を組み合わせることでこの問題を解決した.具体的には,以下の2つの重要な問題を解決した.【問題1】局所的な期待値計算には近似分布に独立性を仮定する必要があるが,2層以上の隠れ層をもつモデルでは,上下の層との依存関係が否応なしに発生してしまうため,適用できない.【問題2】連続潜在変数とは異なり,離散変数の再パラメータ化サンプリング近似は,その離散性から勾配の分散が格段に大きくなってしまい学習が進まない.【解決策】上記の問題は「局所期待値勾配を計算する際の微分と積分の順序交換をいかに正確に近似できるか」という問題に帰着できる.これは再パラメータ化サンプリング近似を微分と積分の順序交換手法の1つとした新たな見方を与えることで改善する道筋が見えてくる.この新たな視点により共通乱数法を用いることで,局所期待勾配の分散が最小になるという理論保証を与えることもできる.これらの解決策により得られた理論保証付き学習アルゴリズムを深層信念ネットワークと呼ばれる深層生成モデルの教師無し学習として画像データに適用したところ従来手法よりも効率的に高い汎化能力を得ることを実験的に示した.研究計画のうちの1つの課題に関して問題を解決した。また、得られた成果は機械学習の最難関国際会議のICMLへ採択されているため、順調に進展していると考えられる。今年度は,深層学習における敵対的学習に関する研究およびベイズニューラルネットのノンパラメトリックな逐次学習について研究を行い.機械学習の難関会議であるNeurIPSおよび人工知能の難関会議であるAAAIで発表を行った.深層ニューラルネットは高い識別能力を有するが,敵対的ノイズに弱いという特徴があることが知られている.これに対して敵対的学習を用いる方法が提案されているが,計算量が非常に大きい.これまで,敵対的ノイズに頑健なアルゴリズムは数多く提案されているものの理論的な背景はなく,そのためアルゴリズムの提案後すぐにそのアルゴリズムでは対応できない敵対的ノイズが発見されている.我々の研究では,深層ニューラルネットワークを関数と見たときのリプシッツ定数と敵対的ノイズの関係を明らかにし,敵対的ノイズのサイズが与えられたもとでノイズに頑健なリプシッツ定数を持つニューラルネットワークの学習を可能にするアルゴリズムを提案することでこの問題を解決した.ベイズニューラルネットワークは,ニューラルネットワークのパラメータの事後分布を用いて予測分布を構築することで予測の不確実性を考慮することができる.しかし,この事後分布は解析的に求めることができず近似的に求める必要がある.変分推論に代表される近似手法では事後分布としてパラメトリックなモデルを仮定するため単純な分布に限定されてしまう.

またモンテカルロ法に代表される近似手法ではサンプリング回数が非常に多くなるため計算量が大きく収束性に関する決定的な議論が難しい.我々の研究では,事後分布をノンパラメトリックに構成するパーティクルを決定的かつ逐次的に構成することでこれらの問題を解決した.逐次的に構成することで必要な精度と時間のトレードオフを簡単に取ることができる.また,収束に関する理論保証も与えられている.近年の先端的生成モデルではニューラルネットワークに基づくモデリングが基本的に行われており,ニューラルネットワークの学習における問題解決は先端的生成モデルの研究に重要な役割を果たす.これまで,逆誤差伝搬法で重要な確率的勾配の分散低減、敵対的ノイズの問題,ベイズニューラルネットワークの効率的な学習に関して,世界トップレベルの研究成果が出ている.また,敵対的ネットワークに関する密度比による理論解析も順調に進んでおり今後は希少データへの応用を行う予定である.研究計画にある通り敵対的学習に関する理論解析を引き続き行い、医療分野での応用を視野に入れて研究を行う予定である。先端生成モデルの希少データ解析への応用を視野に入れた生成モデルの研究を進める予定である.近年,フロー型と呼ばれる生成モデルが注目を集めているため,場合によっては敵対的ネットワークではなくフロー型生成モデルによる希少データ解析へ研究をシフトする可能性がある.
動脈硬化の危険因子であるIV・V型高脂血症の病因解析

【目的】動脈硬化症への高い危険因子として認識されはじめた高トリグリセリド(TG)血症の中でも頻度の高い原発性IV・V型高脂血症(IV・V型)の成因を解明することを目的とした。予備的実験結果から、IV・V型の病因はリポ蛋白リパーゼ(LPL)欠損ヘテロに二次的に血清TG合成系を上昇させる因子が合併したものではないかという仮説をたてた。これを証明するため遺伝背景が不明であるIV・V型患者の中にLPL欠損症ヘテロ接合体者がどれくらい存在するかを調べることを目的とする。【実績1】遺伝背景が不明であるIV・V型患者の中にLPL欠損症ヘテロ接合体者がどれくらい存在するかを、調べるためのシステムを作った。研究実施計画に示すように、原発性IV・V型患者のポストヘパリン血漿を採血し、我々の開発したLPL活性及び蛋白量測定系を用い、正常値の半分以下のLPL蛋白値を示す者や、LPL蛋白は正常量存在するが活性の低下したLPL機能異常者を第一次スクリーニングする。対象者のDNAを血液から調製し、single strand conformation polymorphism法と直接塩基配列決定法(直接塩基配列決定法の改善について論文投稿準備中)により、遺伝子レベルでLPL欠損ヘテロを証明するシステムである(システムづくりに関して論文投稿中)。【実績2】このシステムを用いて、IV・V型患者32名を対象に調べたところ24名(75%)においてLPL蛋白値が正常の2分の1以下であり、LPL欠損ヘテロと推定された。このうちDNAが入手可能であった18名について現在までに8名の遺伝子解析を行ったところ、我々が既にLPL欠損ホモ接合体として報告しているLPLarita変異(Takagi,A.,et al.,J.Clin.Invest.,89:581-591(1992))のヘテロ接合体者が4名と、それぞれ新たな変異を持つLPL欠損ヘテロ接合体者が4名見いだされた(論文投稿準備中)。【結論】以上より、IV・V型の病因は遺伝的背景にLPL欠損ヘテロを持ち、ここに二次的に血清TG合成系を上昇させる因子が合併したものであると考えられた。残りの者の遺伝子解析も現在進行中である。
新規ジアジリン化脂肪酸誘導体による光反応性基導入法の比較検討

Sphigolipid ceramide N-deacylaseは糖脂質の脂質部分を認識し長鎖塩基と脂肪酸に分解する酵素であり、その疎水部分の認識メカニズムは、非常に興味深い。申請者は、昨年度この酵素の機能解析用試薬の開発として、フェノール性水酸基のアルキル化を鍵反応とした、同一条件により種々の炭素鎖が導入できる光反応性脂肪酸誘導体の合成法を確立した。この方法では酸素原子が脂肪酸末端部分に入ってしまうことから、今年度は、酸素原子を介さない導入法検討を行った。大量合成(0.5モルスケール)可能な光反応性基ジアジリンのベンゼン環上に直接Friedel-Craftアシル化を行い、生成したアリールケトンの還元を種々の試薬を用いて検討したところ、トリエチルシランートリフルオロ酢酸系による還元で酸素原子を介さない新規光反応性脂肪酸誘導体の合成に成功した。光反応性ジアジリン誘導体においてカルボニル基の炭化水素への還元の成功は初めての例である。また、昨年合成に成功した光反応性ビオチン化セラミドをSphigolipid ceramide N-deacylaseの光アフィニティーラベルに適用した。その結果光照射により標的蛋白質へのビオチン化に成功し、天然基質であるガングリオシドの存在により阻害された。このことから、この試薬が酵素活性中心に天然基質と同様に特異的な認識をうけていることが明かとなった。このラベル蛋白の酵素消化を行い断片化することで8000前後のペプチドへとすることができた。セラミダーゼは複合糖質代謝系で、糖鎖部分よりもセラミド部分を強く認識するもので、その疎水部分の認識メカニズムは、非常に興味深い。申請者は、今年度この酵素の機能解析用試薬の開発として、種々の光反応性セラミド誘導体の合成を検討した。大量合成(0.5モルスケール)可能なジアジリンのフェノール誘導体から、ハロゲン化脂肪酸メチルエステルを反応させた後、加水分解することで、容易に光反応性脂肪酸誘導体の合成に成功した。この光反応性脂肪酸誘導体をセラミダーゼの逆反応の縮合反応条件に供したところ、サイコシン(リゾガラクトシルセラミド)との酵素的縮合で、光反応性ガラクトシルセラミドを合成することに成功した。この光反応性ガラクトシルセラミドは、抗ガラクトシルセラミド抗体による認識を受け、それは、光反応性基を光反応させた化合物でも有効であった。これにより、合成した光反応性ガラクトシルセラミド誘導体が、標的とするセラミダーゼの基質となることが示唆され、更に光反応性糖脂質誘導体を用いた光アフィニティーラベルにおいて、ラベル部位解析に抗体を利用することが可能となり、機能解析簡便化の道を開いた。また、セラミドを構成する脂肪酸と長鎖塩基それぞれに有用官能基を導入する手法を有機化学的に検討した。L-セリン誘導体を出発原料とし、Horner-Emmous反応により長鎖塩基末端部分を修飾可能とし、それを修飾脂肪酸誘導体とすることで2価修飾セラミド合成に成功した。この2価修飾セラミドは、異なる蛍光団を導入することで、今まで未知であった細胞内での長鎖塩基と脂肪酸代謝の観察や、光アフィニティービオチン化試薬の合成に適用可能である。Sphigolipidceramide N-deacylaseは糖脂質の脂質部分を認識し長鎖塩基と脂肪酸に分解する酵素であり、その疎水部分の認識メカニズムは、非常に興味深い。
原腸陥入時にトロポニンが担う細胞形態変化の仕組み

これまでの研究で、筋収縮制御因子であるトロポニン複合体の一部が、陥入中の原腸細胞に発現しているという新たな事象を発見していた。そこで、本研究では、原腸陥入中のトロポニンの働きを詳細に調べ、非筋細胞の形態変化を担うアクチンーミオシンの収縮制御機構に、トロポニンを軸とした全く新しい知見を提供することを目的とする。今回は、トロポニン機能阻害下での原腸細胞形態を定量的に検出するとともに、トロポニン複合体の構成成分を質量分析によって解析することで、細胞形態変化におけるトロポニンの作用機序を明らかにする。
知的処理機構の研究

推論、学習および自然言語理解を主として、知的機能に関する基礎的理論の確立と、これらの知的機能をコンピュータシステムに組込んで、知的システムを構築するためのアルゴリズムの開発を目的として研究を進めて来た。この目的に沿って、種々のアプローチをとりつつ、多面的に知的機能について、考察を行なった。推論は、広く情報の処理を行うに重要な役割をはたす機能であり、特に類推、定性的推論などのいわゆる高次推論について、その考察を行った。類推は人間が通常用いている高度の機能であって、本研究においては、類似した事象における対応に基づく推論を形式化し、その基礎的理論を確立するとともに定性的推論についても、電子回路に応用するための手法を開発した。また、推論機構をシステムに組込むための対話型の推論システムを開発した。自然言語の処理は知的システムにおいては、不可欠の要素であり、従来統語的な立場からの研究が主であったが、ここでは自然言語の文脈処理手法について考察を行うとともに、自立語の概念把握についても研究を行い、意味的な解釈を可能とする手法を提案した。また自然言語を用いたシステムとして算術および物理の問題解決システムを構築し、その学習方法について新しい提案を行い、与えられた問題の理解について機能面からの解明を試みた。一方、知的システムを構築する為のソフトウェアについても研究を進め、代数的仕様に基ずく自動プログラミングシステム、プロログプログラムの変換システム、属性文法記述言語処理系、言語処理系の生成系などを開発し、実際のシステムを構築する際の効率的な支援ソフトウエアを作成した。購入備品類は主としてワークステーションおよび専用マシンなどであり、これらは得られた理論を実証する為のシミュレーションおよびシステム構築用アルゴリズムの開発に使用された。
再帰反射型建物外皮の開発

作成した基材の反射性能は、既存2種類の再帰反射系材料と光学特性を比較することで対比した再帰反射基板作成法について、当初計画では、スプレーガンによるビーズ吹付け施工が有力と考えていたが、実際に噴霧し対象基材へ塗布したところ、周囲へのビーズ飛散量が大量となり、かつ基材表面へのビーズ付着も密度が低い状況であった。圧力や塗布塗料などを変えてみたが、周囲へのビーズ飛散量が大きく改善することはできなかった。そこで、自然落下や水中固定など各種方法を試したところ、フルイを模した道具を作成し、そこからビーズを上方より自由落下させ、塗料に自然接着したビーズのみを残しながら、積もったビーズを払い落として多重層化を防ぐ方法が飛散量を大きく減らすだけでなく、もっとも簡易に単層化に近づけた。なお、使用したビーズは屈折率1.9ならびに1.5とした。これは、光学数値解析や実測から前者がもっとも高い再帰性を示すが比較的高価なため、やや低反射でも再帰性が望める後者も建材として候補になると考えたからである。上記作成法に基づく再帰反射素材について、反射率の基本性能を計測した。対照となる再帰反射素材には、これまでの研究で高性能な反射性能を有する市販のカプセルレンズ型とプリズムレンズ型を用い、これと対比させた。光源は本来は太陽光波長全域での反射特性が必要となるが、試作段階のため、可視光域を中心に反射性能を比べたところ、屈折率1.9で、白が入射角依存も少なく、ほぼ28%の再帰反射率を保持した。建材として期待した灰色では、入射角に依存して27%から20%となり、再帰分が小さいことがわかった。白色と黄色は前者が27%程度、後者が22%程度と比較的入射角依存度に対しても安定した再帰反射率を維持した。比較的容易な自由落下での付着によるビーズ散布固定であっても、再帰反射率がそこそこ得られたことは、大きい成果である。当初の計画で予定したスプレーガンによる吹付け型塗布では、ビーズが大量に無駄になり、効率的に基材表面に塗布できない事態となった。そこで、ビーズ径よりやや大きめの目のこを用いたフルイによる自由落下型のふりかけ塗布を行ったところ、形成された反射層を単層化に近づけられたこと、かつ無駄なビーズ飛散も最小限度の抑えられることがわかった。むろん、作成法は計画通り比較的良好に行えたが、同時にその反射率も、ある程度の値を有していることが望まれる。そこで、高価ではあるが既存のガラスビーズ型ならびにプリズムレンズ型を対照に、今回の簡易施工素材と再帰反射率で対比したところ、建材とした多く用いられている灰色の場合でも、再帰反射率は27%から20%は保持していることがわかった。もちろんこの値は入射角に依存しているが、ここまで簡易な施工素材であっても、最低限度20%の再帰反射率を確保できたことは、確かな成果と判断している。ただし、今回の簡易施工法では、単層に近くはなるが、複数層になるものもあった。なお、このような数層になる場合がミじっていたとしても、再帰反射率そのものは、大きく落ちることもないことが測定から判明した。スプレーガンによる吹付け型ではなく、自由落下型のふりかけ方式による塗布麺への固着製法が施工性が高く、くわえて再帰反射率も機能を損なわない程度の値で推移したことから、この施工法を改良し、塗布層の単層化をどう実現するかを試行することになる。また、再帰反射率は入射角依存のため、再帰反射分布特性を計測し、層厚みとの関係を把握する。なお、今年度夏季における大阪来襲の台風21号の被害により、測定機器の大半が破損する事態となった。自然光に対しての反射率を継続して測定するため、棟屋上に実験装置を設定していたが、台風による飛来物で機器の入った実験小屋が大きく破損し、内部機器も故障してしまった。このため、主に熱特性を含む肝心の遠赤外域特性の測定機器がなく、可視光のみしか計測できていない。もちろん、可視光域でも反射率が高いことは望ましいが、可視域は建物そのものの外観に関わることが多く、望ましい反射率を有した色を選択したくとも、施主の意向と違えば、選択できなくなる可能性が高い。そこで、可視域ではなく遠赤外域でこそ、再帰反射率の高い素材開発が求められ、これであれば、色の自由度は増すことから、市場への導入も容易になると考えられる。こうした背景から、自然災害での機器破損を考慮し、次年度、当初計画になかった遠赤外分光器の講習を許容していただきたい。

これは、光学数値解析や実測から前者がもっとも高い再帰性を示すが比較的高価なため、やや低反射でも再帰性が望める後者も建材として候補になると考えたからである。上記作成法に基づく再帰反射素材について、反射率の基本性能を計測した。対照となる再帰反射素材には、これまでの研究で高性能な反射性能を有する市販のカプセルレンズ型とプリズムレンズ型を用い、これと対比させた。光源は本来は太陽光波長全域での反射特性が必要となるが、試作段階のため、可視光域を中心に反射性能を比べたところ、屈折率1.9で、白が入射角依存も少なく、ほぼ28%の再帰反射率を保持した。建材として期待した灰色では、入射角に依存して27%から20%となり、再帰分が小さいことがわかった。白色と黄色は前者が27%程度、後者が22%程度と比較的入射角依存度に対しても安定した再帰反射率を維持した。比較的容易な自由落下での付着によるビーズ散布固定であっても、再帰反射率がそこそこ得られたことは、大きい成果である。当初の計画で予定したスプレーガンによる吹付け型塗布では、ビーズが大量に無駄になり、効率的に基材表面に塗布できない事態となった。そこで、ビーズ径よりやや大きめの目のこを用いたフルイによる自由落下型のふりかけ塗布を行ったところ、形成された反射層を単層化に近づけられたこと、かつ無駄なビーズ飛散も最小限度の抑えられることがわかった。むろん、作成法は計画通り比較的良好に行えたが、同時にその反射率も、ある程度の値を有していることが望まれる。そこで、高価ではあるが既存のガラスビーズ型ならびにプリズムレンズ型を対照に、今回の簡易施工素材と再帰反射率で対比したところ、建材とした多く用いられている灰色の場合でも、再帰反射率は27%から20%は保持していることがわかった。もちろんこの値は入射角に依存しているが、ここまで簡易な施工素材であっても、最低限度20%の再帰反射率を確保できたことは、確かな成果と判断している。ただし、今回の簡易施工法では、単層に近くはなるが、複数層になるものもあった。なお、このような数層になる場合がミじっていたとしても、再帰反射率そのものは、大きく落ちることもないことが測定から判明した。スプレーガンによる吹付け型ではなく、自由落下型のふりかけ方式による塗布麺への固着製法が施工性が高く、くわえて再帰反射率も機能を損なわない程度の値で推移したことから、この施工法を改良し、塗布層の単層化をどう実現するかを試行することになる。また、再帰反射率は入射角依存のため、再帰反射分布特性を計測し、層厚みとの関係を把握する。なお、今年度夏季における大阪来襲の台風21号の被害により、測定機器の大半が破損する事態となった。自然光に対しての反射率を継続して測定するため、棟屋上に実験装置を設定していたが、台風による飛来物で機器の入った実験小屋が大きく破損し、内部機器も故障してしまった。このため、主に熱特性を含む肝心の遠赤外域特性の測定機器がなく、可視光のみしか計測できていない。もちろん、可視光域でも反射率が高いことは望ましいが、可視域は建物そのものの外観に関わることが多く、望ましい反射率を有した色を選択したくとも、施主の意向と違えば、選択できなくなる可能性が高い。そこで、可視域ではなく遠赤外域でこそ、再帰反射率の高い素材開発が求められ、これであれば、色の自由度は増すことから、市場への導入も容易になると考えられる。こうした背景から、自然災害での機器破損を考慮し、次年度、当初計画になかった遠赤外分光器の講習を許容していただきたい。