hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間の実験美学：美と魅力が時間の感じ方に与える影響とその要因の解明

本研究では,芸術作品や顔画像を刺激として,美や魅力と時間の感じ方について非常に多くの心理学的実験を実施することで,網羅的に研究を行ってきた。絵画に感じる美しさによって変化する時間の認知:時間的二分法や時間再生課題等を用いて,絵画に感じる美の程度と,提示されている時間の感じられる長さとの関係を調べ,美的評価が高いと感じられる時間が短くなることが概ね示された。また刺激画像の覚醒度と情動価を操作した上で,同一刺激を「芸術写真」もしくは「実用写真」として観賞する文脈で,提示されている時間を再生する課題において,芸術写真の方が実用写真として観賞する場合よりも,より美しいと評価され,感じられた時間が縮小することが示された。また,時間研究で用いられる時間的二分法を空間視点獲得における空間感度のパラダイムとして空間的二分法へ発展させ,多視点からの景観学習の課題依存性を明らかにした。また,観賞の時間推移とともに評価値も鑑賞時間も低下するMuseum Fatigue効果を明らかにした。記憶の負荷をかけた場合でもかけない場合でも時間経過に伴う過鑑賞時間・評価値の推移の減衰の傾きは同じであり,負荷がかかる分,評価値も鑑賞時間も大きくなることが明らかになっている。さらに,脳刺激法による美しさの変容とその時間的持ち越し効果:絵画に感じる美の脳刺激法による評価変化およびその時間的持ち越し効果に関して,前頭葉と頭頂葉に対する経頭蓋直流刺激が美的評価を変化させ,かつ電流効果がない翌日にも評価変化の持ち越しが明らかになった。加えて,魅力認知の意識化過程の時間特性および恋人顔画像に対する知覚時間・意識化過程の時間特性について,高速継時刺激提示や連続フラッシュ抑制提示の手法を用いて検討し,個人にとって魅力のある顔が意識に長く止まるなどの注意の時間特性を明らかにし,魅力の潜在/顕在化過程を明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。絵画や写真は情景のなかに刻々と流れる一瞬を切り取った表現である一方,それらの表現が時間の感じ方に影響を与えることがある。楽しい時間は短く感じられ退屈な時間は長く感じられるように,情動や快は時間の感じ方に影響することはこれまで知られてきたが,芸術作品に感じる美や魅力がどのように時間の感じ方に影響を与えるかについてはよく分かっていない。しかし,近年,対象に感じる美や魅力の認知が時間知覚を変化させたり,その後の注意過程に影響を与えたりすることが示唆されている。本課題では,実験美学的手法により,刺激に対する美や魅力の評価が感じられる時間にどのように影響するかについて検討することで,作品を鑑賞するのに要する心理的時間と,芸術作品に固有の内在的時間の特徴を明らかにする。26年度は脳刺激法による美的評価変容の時間的持ち越し効果について,顔魅力が及ぼす注意過程や意識化過程の時間特性について,さらに美や魅力が時間認知そのものに与える影響について検討した。まず絵画画像に感じられる美しさの程度が時間認知に与える影響については,時間再生課題や時間的二分法課題を用いて検討し,美しさが時間認知に与える影響は比較的長い時間に限定的でありながらも存在することが分かった。しかし,文脈の効果など芸術素材に含まれるコンテンツベースでの分析までは至っておらず,今後の検討課題である。また,顔魅力認知が注意過程や意識過程に与える影響については,高速継時刺激提示(RSVP)や両眼視野闘争課題を用いて検討した。魅力のある顔が意識に比較的長く止まることなど注意特性や潜在認知過程について検討し,恋人画像の認知が時間認知に与える影響についても検討した。

絵画画像の画像統計学的研究については仮説に見合った結果を得ることができなかったが,絵画画像を用いた心理実験や顔魅力を用いた実験はたくさんの実験を実施することができ,充実した研究知見を得ることができつつある。27年度が最終年度であるため、記入しない。顔魅力が時間認知や注意の時間特性に与える影響を検討することについては,既に十分な知見を得ることができたため,27年度はそれらを論文として投稿し,論文とすることを急務としたい。絵画画像に感じられる美しさについては,時間認知に与える影響は限定的でありながらも,様々な観点から実験を行ってきたため,それらについても論文化を急ぐ予定である。27年度は26年度に行ってきた研究を継続しながらも,絵画鑑賞における評価の馴化過程について検討することで,時間が経過することによって変化する評価という,これまでの時間認知研究とは逆の論理での研究を行う予定である。
fMRIを用いた口腔内外への刺激に対する高次脳活動に関する研究

口腔内への冷熱刺激は嚥下困難患者に対して嚥下機能を改善する目的のリハビリテーションとして,臨床の現場で用いられている.しかしながら臨床的に効果があるもののその際の脳機能の賦活の程度はわかっていないことが現状である.本研究では口腔内冷却装置を作製し冷熱刺激時の脳機能の賦活を調べた.右利き健常な男性8名に対し口腔内冷熱刺激を行いその経時的変化をVASを用いて開発した口腔内冷熱刺激装置の効果を評価した.次に,同被験者8名に対しfMRIを用いて口腔内冷熱刺激時の脳機能の賦活の評価をした.被験者において冷熱刺激時に両側の帯状回、右側上側頭回、左側海馬傍回、舌状回、右側レンズ核の脳機能の賦活を認めた.神経疾患や精神疾患の既往のない右利きの健常ボランティア(健常有歯顎者)男性6名を収集した。うち3名には問診および口腔内診査行った。さらに模型をもちい各個に対して口腔内冷熱刺激装置の作製を行った。口腔内冷熱刺激装置は被験者の上顎の印象採得を行い石膏模型上で専用の液溜まり付与型冷却装置を作製した。冷却装置は歯列から口蓋までを覆うスプリント型とし、冷却部位に液溜まり作製し、同じ部位にアタッチメントを付与した。MRI装置内での口腔内冷熱刺激装置をもちいた実験を行うにあたり、事前にNIRS(近赤外線分光法)を用いての予備研究を行った。予備研究では、MRI装置内で行う実験プロトコールにしたがい、task(冷熱刺激)とrestを繰り返し行うブロックデザインを採用し、前頭葉の脳機能の賦活の確認を行った。NIRS(近赤外線分光法)を用いた予備研究では前頭葉にブロックデザインと同様の脳機能の賦活が認められた。このことから今回作製した口腔内冷熱刺激装置が適切に被験者の口腔内に対して冷熱刺激を与えることができることが実証された。今後はプロトコールにしたがい口腔内冷熱刺激時における脳機能の活動をMRIを用いて撮像を行う。個人解析は脳機能画像解析ソフトウェアSPM8を用いて前処理および統計解析を行った後、一般線形モデルを用いて冷熱刺激に対応するデザインマトリックスを作成する。また、各voxelのMR信号の変化の有無をみるためにt検定を行ったのちに、標準脳の解剖画像上に有意な信号変化が生じたvoxelの領域を重ね合わせて可視化する。その後得られた全被験者の個人解析データを用いて集団解析を行う。統計解析は前述の個人解析に準じて行い、脳機能の賦活部位の同定(領域・強度)を行う。被験者は神経疾患や精神疾患の既往のない、右利きの健常ボランティア(健常有歯顎者)17人(男性:14名、女性:3名)を収集し被験者の手(利き手:手のひら)、頚部、口腔内に対して5秒間ずつ氷水によって冷却した綿棒を使用して冷熱刺激を与えた。まずは予備実験としてのVASの測定およびNIRS(近赤外線分光法)を用いた被験者の前頭部のoxHb/dxHb/toHb/stO2を測定した。VASからのデータではそれぞれの部位への刺激に対しての差は認められなかったがNIRS(近赤外線分光法)を用いたデータでは手、頚部の冷熱刺激では冷熱刺激前後で変化は認められなかったものの口腔内に冷熱刺激を与えて場合はではoxHb(酸素化ヘモグロビン)が減る傾向にあった。予備実験の結果冷熱刺激を行うことにより脳機能の賦活を確認できたためにMRIを用いた機能的磁気共鳴画像(functional magnetic resonance imaging:fMRI)をもちいた測定を行った。その結果、脳活動(前頭頂葉・側頭葉)の多くが右側に認められ、帯状回のみ両側性の脳活動を認められた。口腔内への冷熱刺激は嚥下困難患者に対して嚥下機能を改善する目的のリハビリテーションとして,臨床の現場で用いられている.しかしながら臨床的に効果があるもののその際の脳機能の賦活の程度はわかっていないことが現状である.本研究では口腔内冷却装置を作製し冷熱刺激時の脳機能の賦活を調べた.右利き健常な男性8名に対し口腔内冷熱刺激を行いその経時的変化をVASを用いて開発した口腔内冷熱刺激装置の効果を評価した.次に,同被験者8名に対しfMRIを用いて口腔内冷熱刺激時の脳機能の賦活の評価をした.被験者において冷熱刺激時に両側の帯状回、右側上側頭回、左側海馬傍回、舌状回、右側レンズ核の脳機能の賦活を認めた.NIRS(近赤外線分光法)をもちいて今回作製した口腔内冷熱刺激装置が被験者に対して冷熱刺激を与えることが出来ていることを実証することができた。今後はこの装置をMRI装置内で使用し冷熱刺激時の脳の機能画像の観察を行う予定とする。歯科補綴学ドロップアウトやデータ収集困難な被験者も考慮にいれ計画より3名程度多めに被験者の募集を行う。本年度は被験者8名に対して冷熱刺激装置を作製予定であったが、予定分の装置の作製が出来なかったために次年度使用額が生じたと考えられる。次年度使用額の分については次年度の口腔内冷熱刺激装置の購入費用にあてる。
沸騰熱伝達における臨界熱流束メカニズムに対する波動仮説の検証

沸騰熱伝達における臨界熱流束を制御できると,発電プラントからエレクトロニクス集積回路に至る様々な熱伝達効率を格段に上げることが可能となる。しかし,相変化を伴う熱・物質輸送を扱う極めて複雑な流れ場ゆえ,臨界熱流束のメカニズムは未だに明らかにされていない。本応募課題の目的は,液滴衝突による加熱平板の冷却を対象として,核沸騰領域から膜沸騰領域へと遷移する過程における「液滴下部の波動現象こそが臨界熱流束メカニズムの鍵を握る」という新しい仮説を検証することである。今年度は,前年度に開発したFTIRイメージング法と従来のバックライト法を組み合わせた撮影法を用いて,加熱平面へ衝突する液滴内の沸騰現象を,より詳細に観察した。液体として,水に加えてフルオロカーボン液体を使用した。また,衝突液滴内の気泡の蒸発・凝縮による径変化の影響を調べるために,液滴初期温度を系統的に変化させて実験を行なった。その結果,水を用いた実験において,核沸騰によって加熱面上に形成された気泡が,凝縮によって収縮する際に,気泡頭部からマイクロバブルが形成されることを明らかにした。このマイクロバブルは,衝突液滴の液流に同伴して下流へ流れ,再度加熱面へ付着することで,新しいマイクロバブルを生成する。そのため,最終的には放射状にマイクロバブルが分布することを明らかにした。凝縮による気泡収縮がさらに激しい場合には,ドーナツ状の気泡リングが,膨張収縮運動を伴いながら,半径方向外側へと広がる現象を,私たちは初めて観察した。Bubble Waveと呼ぶこの現象では,個々の気泡の膨張収縮運動の周波数は1020kHz程度であり,気泡リングが広がる速度は数mm毎秒であることを,画像処理によって明らかにした。これら気泡運動は液体を激しく攪拌するため,本研究課題の目的である熱伝達効率の促進に直接関係する。本研究は,実験と数値シミュレーションの2手法によって現象解明を試みるものである。実験研究に関しては,上述の研究実績に示す通り,今年度は蒸気気泡の膨張収縮・並進運動に特徴付けられる新しい現象を観察した。このことは,当初計画には含まれていなかったが,沸騰熱伝達効率を著しく促進することに繋がる現象であり,本研究課題の最終的なゴールと直接関係する非常に重要な結果である。また,当初計画していた衝突液滴下部波動現象を定量的に評価するための画像処理については,概ね順調に進んでいる。対して,シミュレーション研究はやや遅れている。非圧縮性流体ソルバであるGerrisのセットアップは完了したが,本研究で対象とする液滴衝突のシミュレーションの実行までには至っていない。以上のことから,本研究課題の現在までの進捗状況はやや遅れていると判断する。実験研究においては,沸騰と凝縮を考慮した気泡の膨張収縮ならびに並進運動に関する理論モデルを構築し,上述のBubble Waveの発生メカニズムを解明し,沸騰熱伝達効率との関係性を明らかにする。また,今年度から開始したUniversity of Twente, Physics of Fluidsグループとの連携を密にし,引き続き討議を続けることで,現象の理解をさらに深める。数値シミュレーション研究においては,当初計画どおりに,衝突液滴底面の波動現象を再現することを目標として進める。具体的には,(1)常温固体への液滴衝突シミュレーション,(2)加熱固体への液滴衝突シミュレーション(フーリエの法則に基づいて蒸気発生量を与える) ,(3)液滴底部の波動現象物理の理解,という進め方である。沸騰熱伝達における臨界熱流束を制御できることは、発電プラントからエレクトロニクス集積回路に至る様々な熱伝達効率を格段に上げることへ繋がる。しかし、相変化を伴う熱・物質輸送を扱う極めて複雑な流れ場ゆえ、臨界熱流束のメカニズムは未だ明らかにされていない。本課題の目的は、液滴衝突による加熱平板の冷却を対象として、核沸騰領域から膜沸騰領域へと遷移する過程における「液滴下部の波動現象こそが臨界熱流束メカニズムの鍵を握る」という新しい仮説を検証することである。今年度は、液滴下部の沸騰現象を詳細に観察し定量的に評価するために、プリズム上面での全反射を利用した高速度FTIRイメージングを実現するための実験環境を構築した。まずは、常温における液滴衝突現象を効率良く計測するための実験系を構築した。この常温衝突実験において、液滴の最大広がり径から液滴粘度を求めることが可能であることを、研究代表者らは明らかにし、学会発表および学術論文発表するとともに、特許出願を行なった。次に、熱伝導率の高いサファイア製プリズムを用いたFTIRイメージング装置を製作した。ヒーター、熱電対、温度調節器を取り付けたアルミブロックで、同プリズムを固定・加熱した。この可視化法と、新規導入した高速度カメラによる顕微鏡拡大高速度イメージングと組み合わせることで、加熱固体へ衝突する際の液滴下部の沸騰現象を可視化・定量評価可能とした。実験ではまず、形状が既知である凸レンズを使用した検証を行い、FTIR法ではプリズム表面から約100 nmの範囲のみの気体(蒸気)膜厚を定量的に計測可能であることを実験的に示した。次に加熱平板およびプリズムへの液滴衝突実験により、核沸騰領域、繊維沸騰領域、ライデンフロスト領域における、蒸気泡やパッチの生成・成長と、それらの離脱・収縮過程を詳細に計測することに成功した。当初計画していた項目は以下の通りである。まず、実験装置の組み立てに関しては(1)サファイア製プリズムを加熱するための治具作製及びヒーター制御装置の取り付け、(2)レーザーエキスパンダ、ポラライザの組み付け、(3)入射角制御ならびに反射光計測を容易に行うためのミラー角度調整用ステージの導入、

(4)液滴落下位置(衝突速度)を容易に調節可能とする垂直レールの取り付け、(5)液滴衝突検出用レーザーセンサの取り付け、(6)凸レンズを使用したFTIR法のキャリブレーションである。これら実験装置の構築に関する項目は全て完了した。次に、衝突液滴を用いた実験に関しては(1)高速度FTIRイメージングによる液滴底部波動現象の観察、(2)画像解析による波動現象の定量評価を計画していた。これらについては、(1)のみ完了している。また、当初計画に含まれていなかった成果として、常温固体へ衝突する液滴の最大広がり径から、液体物性である粘度を不確かさ10%程度で計測できることを明らかにした。以上のことから、本研究課題の現在までの進捗状況はやや遅れていると考える。沸騰熱伝達における臨界熱流束を制御できると,発電プラントからエレクトロニクス集積回路に至る様々な熱伝達効率を格段に上げることが可能となる。しかし,相変化を伴う熱・物質輸送を扱う極めて複雑な流れ場ゆえ,臨界熱流束のメカニズムは未だに明らかにされていない。本応募課題の目的は,液滴衝突による加熱平板の冷却を対象として,核沸騰領域から膜沸騰領域へと遷移する過程における「液滴下部の波動現象こそが臨界熱流束メカニズムの鍵を握る」という新しい仮説を検証することである。今年度は,前年度に開発したFTIRイメージング法と従来のバックライト法を組み合わせた撮影法を用いて,加熱平面へ衝突する液滴内の沸騰現象を,より詳細に観察した。液体として,水に加えてフルオロカーボン液体を使用した。また,衝突液滴内の気泡の蒸発・凝縮による径変化の影響を調べるために,液滴初期温度を系統的に変化させて実験を行なった。その結果,水を用いた実験において,核沸騰によって加熱面上に形成された気泡が,凝縮によって収縮する際に,気泡頭部からマイクロバブルが形成されることを明らかにした。このマイクロバブルは,衝突液滴の液流に同伴して下流へ流れ,再度加熱面へ付着することで,新しいマイクロバブルを生成する。そのため,最終的には放射状にマイクロバブルが分布することを明らかにした。凝縮による気泡収縮がさらに激しい場合には,ドーナツ状の気泡リングが,膨張収縮運動を伴いながら,半径方向外側へと広がる現象を,私たちは初めて観察した。Bubble Waveと呼ぶこの現象では,個々の気泡の膨張収縮運動の周波数は1020kHz程度であり,気泡リングが広がる速度は数mm毎秒であることを,画像処理によって明らかにした。これら気泡運動は液体を激しく攪拌するため,本研究課題の目的である熱伝達効率の促進に直接関係する。本研究は,実験と数値シミュレーションの2手法によって現象解明を試みるものである。実験研究に関しては,上述の研究実績に示す通り,今年度は蒸気気泡の膨張収縮・並進運動に特徴付けられる新しい現象を観察した。
新規口腔がん関連長鎖non-coding RNAの機能解析と臨床応用

ヒトゲノムが解読され、いわゆる遺伝子と呼ばれるタンパク質をコードする領域は全ゲノムの2%以下しか存在しないことが明らかとなった。一方で精力的なトランスクリプトーム解析により、ゲノム領域の約60%からは何らかのRNAが転写されていることが示され(Dunham, Nature,2012)、その大半は長鎖非コードRNA(long non-coding lncRNA,以下lncRNA)であると考えられている。LncRNAの代表的な作用機序として、核に局在して転写因子やクロマチン修飾因子の足場として機能する場合と、細胞質に局在してマイクロRNA(以下miRNA)に対するデコイ、すなわちmiRNAスポンジとして機能する場合が知られている。miRNAは、標的となるメッセンジャーRNAに結合して翻訳を抑制することで、遺伝子発現を制御することが知られている。miRNAスポンジとして機能するlncRNAもmiRNAが結合する配列を有しており、lncRNAがmiRNAを消費することで本来の標的メッセンジャーRNAの翻訳抑制が解除されるという仕組みで、遺伝子発現制御に関わるとされている。近年この概念が拡大され、competing endogenous RNA (ceRNA)というコンセプトが提唱された(Salmena, Cell, 2011)。口腔がん細胞株において、DLEU1に対する2種類のsiRNAを用いてDLEU1をノックダウンした後に発現上昇するmiRNAを、TaqManアレイ(Applied Biosystems)で網羅的に解析し、DLEU1を標的とするmiRNAをリストアップすることでDLEU1と相互作用するmiRNA候補の抽出を試みた。口腔がん細胞株においてDLEU1をノックダウンした後に発現上昇するmiRNAを、TaqManアレイ(Applied Biosystems)で網羅的に解析しその結果を定量RT-PCRで確認した。その結果はTaqManアレイとは矛盾する結果であり、原因としては抽出したmiRNAの発現量が極めて低く、定量RT-PCRでテクニカルエラーが発生したためと考えられた。miRNAとの相互作用はlncRNAの作用機序の一部であり、当初予定していた転写因子等の機能性タンパクとの相互作用についての検証を進める。今年度研究で使用したTaqManマイクロアレイキットは既存のものを使用して使用したため次年度使用額が生じた。これらは次年度実験計画に従い、タンパク結合解析等の実験キットに使用する。
機能的圏域の重層化による縮退地方自治体マネジメントの適正化

人口減少により地方自治体の提供する公共サービスの維持が難しくなりつつある。そのため、より効率的な公共サービスの提供方策について検討する必要がある。特に、本研究では、自治体が公共サービスを共同で行う一部事務組合のしくみに着目し、今後の自治体経営を効率化し持続可能な公共サービスの提供につながる可能性を定量的に分析する。また、人口減少によって、空き家や空き地の増加が、居住快適性にどのように影響を与えるかについても、分析する必要がある。このように、人口減少に伴う地方自治体における持続的な経営の可能性や居住者の居住性を分析するために、自治体サービスの効率化の可能性の検討、および、建物取り壊しによる居住快適性の変化の分析を行った。前者については、廃棄物処理事業を例として、一部事務組合によって経費が削減されるかどうかを分析した。その結果、規模の経済があること、最適なサービス規模人口は84万人程度であること、ほとんどの自治体で共同事業を行うことで経費削減の可能性があることが示された。後者については、ベルリンの住宅団地において建物取り壊し後の土地の再利用により生活質が改善されているかを調べた。現地調査の結果、建物取り壊しおよび土地の再利用の影響を可視化することができた。また、ベルリンの住宅団地を対象として、街区レベルでの居住快適性評価指標に基づき,土地利用変化のシナリオ分析を試みた。自己組織化マップを用いて居住快適性を求めた結果、小規模な土地利用変化による居住快適性の変化を求めることができた。これらの研究の他、中高年世代の歩行傾向の分析や民泊に関する包括的な考察なども行った。本研究の目的である人口減少下における施策の方向性を検討するために、一部事務組合による公共サービスの効率化の可能性および土地利用変化による居住快適性の変化の両面から定量的に分析ができ、研究目的に合った成果が得られているため。一部事務組合に関して、廃棄物処理だけでなく、他の事業についても検討するとともに、単一事業だけでなく、複合事業の可能性についても検討を進めたい。さらに、人口減少下における地域の生活質についてもさらに分析を進めたい。日本では都市の縮退化現象が広がっている。日本の都市縮退化を理解する上では、その都市における空き家数は重要な指標となる。そこで、空き家率の地域的な差異をもたらす社会経済的要因を分析した。都市雇用圏を3大都市圏、大規模中核都市雇用圏、小規模中核都市雇用圏、独立都市雇用圏の4つに分類し、若年人口比率、木造住宅評価額、4m未満道路接道率、木造建物比率、住宅平均床面積、デイケア施設から500m以内にある住宅比率など社会経済的要因指標および市街地環境指標を用いて、一般化線形混合モデルにより分析した。その結果、3大都市圏では若年人口比率、木造住宅評価額、デイケア施設から500m以内にある住宅比率が高いと空き家率が低い傾向が統計的に有意に見られた。大規模中核都市雇用圏では4m未満道路接道率が高いと空き家率が高くなる傾向が見られ、他の変数では空き家率を減らす傾向がみられた。このように、それぞれの分類ごとに空き家率を高める要因を同定した。その結果をもとに、都市縮退地域を求めた。また、高齢者の社会参加を通して、介護状態の改善予測を行い、それによる自治体財政への効果をもとめた。また、居住環境と利便性を考慮した居住者の用途混在への評価を分析し、今後の都市のコンパクト化の可能性を土地利用混合の強化の可能性の観点から分析した。さらに、東京大都市圏郊外部の中古住宅市場を対象として、その需給バランスを定量的に分析した。距離帯による市場特性の違いが明らかになった。都市財政に大きな影響を与える都市の縮退化傾向の把握と介護費用に関して知見を高めることができたため。

今後、事務組合などの自治体の協調による財政削減効果を定量的に分析を進めていく。一部事務組合に関して、廃棄物処理だけでなく、他の事業についても検討するとともに、単一事業だけでなく、複合事業の可能性についても検討を進めたい。さらに、人口減少下における地域の生活質についてもさらに分析を進めたい。本格的な分析を次年度に行うために、今年度は使用額を節約した。次年度は、複数の都市を対象に詳細な都市財政データを収集し、その分析を行う。本年度の研究成果を、学会において発表してさらに討論を重ねた上で、審査論文として投稿することが有効であると思われ、そのための経費を次年度にまわすことで、研究費の有効利用が図れると判断したため。次年度に、それらの経費として使用する。
磁性ガ-ネット膜による低損失な導波路製作及び光増幅に関する研究

光アイソレータ等の非相反素子を製作するために必要な材料である磁性ガ-ネット膜は、スパッタエッチングを施してリブ導波路を製作すると極めて大きな損失を有し、光の導波が困難となる。導波路形素子実現のため、膜の特性を損なわない三次元加工プロセスを一刻も早く確立することが望まれる。本年度は、磁性ガ-ネット膜の損失増加の機構を調べること、及び損失増加を抑制するための導波路製作方法の確立を目的として研究を行ったので、以下にその成果を述べる。1.損失増加の機構の分析磁性ガ-ネット膜に金属マスク上からスパッタエッチングを施し、膜表面に存在する構成元素の結合状態の変化を共同利用のX線光電子分光装置により分析した。結果より、エッチング時のイオン衝撃により金属マスク下部において生じた酸素欠損が構成元素である鉄イオンの化学状態を変化させ、鉄イオンの価数を三価から二価に還元して光伝搬損失を増加させることが判明した。この変化は二種類の組成の希土類鉄ガ-ネットについて確かめられ、鉄イオンをもつ全てのガ-ネット材料について現れる効果であると推察される。2.損失増加を抑制するための製作過程の確立金属マスクの代わりに、SiO_2をマスクとしてガ-ネット膜をスパッタエッチングするように製作過程を改良した。この過程により製作した直線リブ導波路は金属マスクを用いた場合より大幅に損失が低減し、実際の素子製作に応用できることが判明した。
日常対話コーパスにおける述語項構造アノテーションの作成と分析

本研究では、近年公開された大規模日常会話コーパス『日本語日常会話コーパス(CEJC)』に、述語項構造の情報を付与した『「話し言葉」の述語項構造コーパス』のアノテーションデータを開発及び分析に取り組む。従来、文の意味理解のために「述語項構造」の研究が活発に進められてきたが、これらの研究は主に「書き言葉」が主眼であった。「話し言葉」特有の言語現象を分析するためにも、このCEJCに述語項構造の情報を付与したコーパスは重要である。アノテーションを作成し「話し言葉」の述語項構造コーパスの開発および分析を実現する。
自然事象の数理モデルと感性に基づく自然印象テクスチャ・形状の創発システムの開発

本研究では,自然な印象を呈する(a)シボ(皮皺)模様,(b)木目模様,(c)水玉・抽象柄模様,(d)美的曲線模様を創発するとともに,これらの模様を感性(印象)により感覚的にデザインするシステムを開発した.システム開発において,次の13の手法を導入した.1自然界の事象・状態を数理モデルとして構築し,その特徴パラメータの操作により模様(デザイン)を創発した.2特徴パラメータと感性(印象)の相関を数理モデル化するための感性情報を収集した.3パラメータと感性(印象)の相関を数理モデル化し,感性(印象)から自然印象模様をデザインした.本研究では,自然な印象を呈する(a)シボ(皮皺)模様,(b)木目模様,(c)水玉・抽象柄模様,(d)美的曲線模様を創発するとともに,これらの模様を感性(印象)により感覚的にデザインするシステムを開発した.システム開発において,次の13の手法を導入した.1自然界の事象・状態を数理モデルとして構築し,その特徴パラメータの操作により模様(デザイン)を創発した.2特徴パラメータと感性(印象)の相関を数理モデル化するための感性情報を収集した.3パラメータと感性(印象)の相関を数理モデル化し,感性(印象)から自然印象模様をデザインした.平成24年度の研究において,次の(1)(4)のシステムを開発した.(1)自然事象の数理モデル化に基づくシボ(皮皺)模様の創発システム(a)自然事象内在する"フラクタル性"と"ゆらぎ性"の数理モデルを組合せ,シボ(皮皺)模様数理モデルを構築し,多様なシボ(皮皺)模様を創発するシステムを開発した.(2)自然事象の数理モデル化に基づく木目模様の創発システム(a)線分状の電荷(線電荷)ポテンシャルモデルを用いて,樹幹の数理モデルを構築した.(b)樹木生長を各年の体積の等差数列としてモデル化し,デジタル樹木モデルを構築した.(c)光合成速度を光量,水量,温度の関数としてモデル化し,樹木の各年の生長体積を光合成速度から求めた.(d)生育地,生育年,樹木種類を入力し,デジタル樹木を生長(構築)させるシステムを開発した.(3)自然事象の数理モデル化に基づく水玉・抽象柄模様の創発システムの開発(a)水玉模様を構成する水玉直径とその個数の関係が両対数図において直線になるように水玉直径と個数を決定した.(b)水玉を平たい容器に入れ,振動・揺動運動を与え,水玉の衝突運動を繰り返し,配置を決定する水玉模様創発システムを開発した.(c)格子モデル内に金属凝固の結晶核を発生させ,各格子に凝固情報を組み込み,凝固則に基づく凝固成長の数理モデルを構築した.(d)金属の種類に基づき金属凝固環境を定めるインタフェースを構築し,環境により異なる多様な抽象柄模様を創発するシステムを開発した.(4)自然事象の数理モデル化に基づく美的曲線の創発システム(a)曲率とその出現頻度の関係を表す両対数図直線の傾きより,美的曲線を生成する数理モデルを開発した.(b)上記(a)の数理モデルを基に,美的曲線を創発するシステムを開発した.平成25年度では,次の56のシステムを開発した.5感性によるシボ(皮皺)模様デザインシステムを次の手順で開発した.シボ(皮皺)模様特徴パラメータを2次元FFTより抽出した.シボ(皮皺)模様の感性(印象)とシボ模様特徴パラメータの関係をニューラルネットワークによりモデル化し,感性(印象)を入力することにより,その印象を呈する特徴パラメータを導出した.同特徴パラメータを基に逆2次元FFTにより,要求する印象を呈するシボ(皮皺)模様をデザインするシステムを開発した.6感性による木目模様デザインシステムを次の手順で開発した.木目模様の特徴パラメータを2次元FFTより抽出した.木目模様の感性(印象)と木目模様特徴パラメータの関係を回帰式によりモデル化し,感性(印象)を入力することにより,その印象を呈する特徴パラメータを導出した.同特徴パラメータを基に逆2次元FFTにより,要求する印象を呈する木目模様をデザインするシステムを開発した.7感性による水玉・抽象柄模様デザインシステムを次の手順で開発した.水玉模様を構成する水玉直径とその個数は両対数図において直線関化した.その両対数図直線の傾きと水玉模様に対する感性(印象)の関係をモデル化し,水玉模様の印象より同模様をデザインするシステムを開発した.抽象柄模様の大きさとそれぞれの個数を両対数図において直線関係化した.その両対数図直線の傾きと抽象柄模様に対する感性(印象)の関係をモデル化し,抽象柄模様の印象より同模様をデザインするシステムを開発した.8感性による美的曲線デザインシステムを次の手順で開発した.曲線について,曲率とその出現頻度の関係を両対数図で表したとき,両対数図の傾きと曲線に対する感性(印象)の関係をモデル化した.同モデル式を基に,印象から美的曲線をデザインするシステムを開発した.本研究は,自然な印象を呈する(a)シボ(皮皺)模様,(b)木目模様,(c)水玉・抽象柄模様,(d)美的曲線の多様解を創発するとともに,これらの模様を感性(印象)により感覚的にデザインするシステムを開発することを目的としている.

同目的は,1自然界の事象・状態を数理モデルとして構築する,2数理モデルの特徴パラメータの操作により多様解(多様なデザイン)を創発するシステムを開発する,3自然界の事象・状態から構築された数理モデルの特徴パラメータと感性(印象)の相関を数理モデル化するための感性情報をアンケート収集する,4アンケート情報を基に自然事象・状態の数理モデル特徴パラメータと感性(印象)の相関を数理モデル化し,感性(印象)から自然印象模様をデザインするシステムを開発すること,により達成される.同目的を達成するため,平成24年度において,自然事象の数理モデル化に基づき,シボ(皮皺)模様,木目模様,水玉・抽象柄模様,美的曲線を創発するシステムを開発した.平成25年度において,感性に基づいてシボ(皮皺)模様をデザインするシステム,木目模様をデザインするシステム,水玉・抽象柄模様をデザインするシステム,美的曲線をデザインするシステムを開発した.平成26年度では,平成24,25年度の成果を統合するインタフェースを開発することにより,(a)シボ(皮皺)模様デザイン創発システム,(b)木目模様デザイン創発システム,(c)水玉・抽象模様デザイン創発システム,(d)美的曲線デザイン創発システムを開発し,これらのシステムを統合し,最終目標とする自然印象模様・美的曲線デザイン創発システムを開発した.26年度が最終年度であるため、記入しない。デジタルデザイン,デジタルマニュファクチュアリング,CAD/CAM,意匠デザイン,生産システム,金型26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画が詳細・具体的に練られていたため,おおよそ計画どおりに研究を遂行できたため.本研究は,研究計画調書に記載の研成果が計画どおりに得られている.26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度では,自然事象の数理モデル化に基づき,(1)シボ(皮鐵)模様,(2)木目模様,(3)水玉・抽象柄模様,(4)美的曲線の創発システムを構築した.平成25年度では,感性に基づく同様の創発システムを構築し,平成26年度では,それらのシステムを統合する.平成26年度は,本研究の最終年度であり,研究計画調書に記載のとおりに研究を推進する.26年度が最終年度であるため、記入しない。システム開発補助費が当初計画していた予算をオーバーすることが予想されたため(実際,当初予算よりもオーバーした),当初購入を計画していたコンピュータの購入を控え,既存設備で対応した.結果として,当該助成金が発生した.翌年(平成25年)においても,システム開発補助費が予算をオーバーすることが予想されるため,当該助成金は,そのための支出として計画している.次年度使用額が生じた理由は,成果発表のための旅費が当初予定額より下回ったためである.次年度使用額268,503円は,当初予定の使用経費に加えて,成果発表用の経費として使用する予定である.次年度使用額268,503円は,国内学会にて成果の公表において使用する.
FFPE標本を活用した電顕高分解能CLEM法の確立　新たな腎移植病理診断の探求

本研究では、光顕のホルマリン固定パラフィン試料(FFPE)や凍結切片から得られる情報を電子顕微鏡の高い分解能で相関観察する方法を以下の3つの方法で確立する。1光顕染色色素や免疫染色マーカーを電子顕微鏡で可視化する描出方法の確立2ミクロトームやクリオスタット薄切面を高分解能観察に適するよう平滑化する加工技術の確立3得られたすべての画像データを相関させて表示する画像処理方法の確立これにより、光顕・蛍光試料の広い観察部位から病変部を見つけ、その目的部位を電顕的に高分解能で可視化して相関観察をすることで、移植腎生検診断の精度の向上と高い次元の病変観察に基づく移植医学研究の発展を目指す。
身障者の避難行動特性に基づく空間の安全化手法の開発に関する研究

1.阪神間に在住する下肢障害者団体の協力を得て,建物からの避難に対する意識についてアンケート調査を実施した。その結果,これらの人々が日常利用している施設に対する避難上の不安,避難行動能力,火災時の対応,火災時に有効と思われる避難施設などを明らかにした。2.アンケート調査終了直後に阪神・淡路大震災が起こったが,アンケート対象者の大半が被災地に住んでいたので,地震後の火災時の避難に対する意識の変化を調べることを主目的に,再度同じ人を対象にアンケートを行った。結果を以下に要約する。(1)地震直後の行動は,日常の移動能力や体験震度が関係する。(2)火災時の避難に不安を感じない階の回答比率は地下1階,地上2,3階を中心に低下し,地下2階,地上4階になると全員が火災時の避難が不安と回答するなど,地震の影響が明確にみられる。3.不特定多数の利用者が見込まれる大規模建築における身障者の避難対策を防災計画書をもとに分析し,その問題点を指摘した。4.病院,老人ホーム,養護学校などにおける建築上の避難安全対策の実例の収集・分析を行った。5.身障者し健常者を区別しない避難・安全計画手法のうちデザイン的にすぐれた事例を収集・分析し,避難・安全計画におけるノーマライゼーションの可能性と将来像を検討した。初年度は車椅子1台を備品として購入し,研究室備品の車椅子1台とともに,車椅子2台分の待機スペースの検討を行う予定であったが,避難に対する身障者の方々の意識調査を行う機械を得たため予定を急遽変更し,車椅子の購入費をアンケート調査費に回した。以下に今年度の結果をまとめる。1.病院,老人ホーム,養護学校,身障者用施設などの,主として避難行動能力が小さい人が利用する施設における建築上の避難安全対策の実例を収集・分析し,手法を類型化した。2.米国障害者法(ADA法)に規定された身障者の避難安全対策を検討し,日本の「福祉のまちづくり条例」の内容との比較検討を行った。3.不特定多数の利用者が見込まれる大規模建築における身障者の避難対策を防災計画書をもとに分析した。その結果,多くの施設でエレベータ-を使わないと避難できず,問題があることが明らかになった。4.自力歩行が不可能または困難な身障者の方々の協力を得て,建物からの避難に対する意識をたずねるアンケート調査を実施した。その結果,これらの人々が日常利用している施設に対する避難上の不安,避難行動能力,火災時の対応,火災時に有効と思われる避難施設などの貴重なデータを得た。なお,このアンケートは主として阪神間に在住している方々に回答していただいたが,その直後に阪神大震災が発生し,安否が気遣われる。震災による被災状況やボランティアの救援活動,避難生活などを可能な限り追跡していく予定である。初年度(平成6年度)は,主に阪神間に住む身障者を対象に、アンケートにより建物内で火災に遭った時の避難に対する意識調査を行い,平成6年末にほぼ回収を終えたが,その直後に阪神・淡路大震災が起こった。初年度のアンケート対象者の大半が被災地に住んでいたので,平成7年度は,地震後の火災時の避難に対する意識の変化を調べることを主目的に,再度同じ人を対象にアンケートを実施した。なお地震関連の設問は,日本建築学会が行った地震時の避難行動アンケートの設問にできるだけそろえ,一般健常者との比較ができるようにした。今年度の主要な研究成果を以下にまとめる。1.日常の移動能力と,地震直後の行動に明らかな関係がみられる。日常の行動能力が低い人ほど,地震後に屋外に出るのに苦労しており,また屋外に出るのを助けてもらった人が多くなっている。2.避難場所に避難した人は全体の36%であるが,推定震度7の地域に限ると,その割合が70%に上がる。3.地震直後の避難先は,日本建築学会アンケートと比較して小学校の割合が低く,親戚・知人宅が高いこと,選択理由では「居場所から近い」,移動方法では「自動車」が多いことが顕著な違いである。

4.火災時の避難に不安を感じない階の回答比率は,地震後のアンケートでは1階が地震前・後とも100%で変化がないが,それ以外の階では地下1階,地上2,3階を中心に低下し,地下2階,地上4階になると全員が火災時の避難が不安と回答しており,地震の影響が明確に見られる。5.新聞記事等から,震災による身障者の生活上の問題点を抽出・整理した。1.阪神間に存在する下肢障害者団体の協力を得て,建物からの避難に対する意識についてアンケート調査を実施した。その結果,これらの人々が日常利用している施設に対する避難上の不安,避難行動能力,火災時の対応,火災時に有効と思われる避難施設などを明らかにした。2.アンケート調査終了直後に阪神・淡路大震災が起こったが,アンケート対象者の大半が被災地に住んでいたので,地震後の火災時の避難に対する意識の変化を調べることを主目的に,再度同じ人を対象にアンケートを行った。結果を以下に要約する。(1)地震直後の行動は,日常の移動能力や体験震度が関係する。(2)火災時の避難に不安を感じない階の回答比率は地下1階,地上2,3階を中心に低下し,地下2階,地上4階になると全員が火災時の避難が不安と回答するなど,地震の影響が明確に見られる。3.不特定多数の利用者が見込まれる大規模建築における身障者の避難対策を防災計画書をもとに分析し,その問題点を指摘した。4.病院,老人ホーム,養護学校などにおける建築上の避難安全対策の実例の収集・分析を行った。5.身障者と健常者を区別しない避難・安全計画手法のうちデザイン的にすぐれた事例を収集・分析し,避難・安全計画におけるノーマライゼーションの可能性と将来像を検討した。
非小細胞肺癌のEGFR阻害剤に対する感受性予測法QUEENアッセイの臨床開発

我々はDNAマイクロアレイによる遺伝子発現解析によって非小細胞肺癌の上皮成長因子受容体チロシンキナーゼ阻害剤ゲフィチニブに対する感受性予測の可能性を報告している(S kakiuchi, et al, Hum Mol Genet. 2004)。さらに臨床応用を目指してRealtime RT-PCRをもちいたより簡便なシステム(Quantitative RT-PCR evaluating EGFR-TKIefficacy of NSCLC : QUEEN)を開発中である。本システムはレトロスペクティブな検討で高い正確性が認められ、無増悪期間、全生存期間とも相関が認められており、患者選択に資するバイオマーカーとして有用性が示唆されている。しかし、2008年同効薬であるエルロチニブが本邦で新たに承認され、再発非小細胞肺癌の標準的治療薬として使用されるようになった。本研究では、エルロチニブの感受性予測における本システムの有用性を評価することを目的とする。現時点では症例集積中であるがエルロチニブで治療された非小細胞肺癌の85.7%(12/14)の症例でBest overall responseを正しく予測され、本システムの有用性が示唆された。現在も症例の集積を継続するとともに、無増悪期間、全生存期間との関連を検証している。本研究では、エルロチニブの感受性予測における本システムの有用性を前向き臨床試験で評価することを目的とする。そこで昨年度は本法にてエルロチニブの感受性予測が可能であるかPilot studyを行い検証した。感受性予測を行った症例のうち5例にて実際にエルロチニブの投与がなされ全例にて感受性が正しく判定された。この結果を踏まえて本年度は前向き臨床試験、前向き臨床試験"QUEEN score陽性非小細胞肺癌を対象とした上皮成長因子受容体阻害剤エルロチニブのプロスペクティブ試験"を開始する。現時点では85.7%(12/14)の症例でBest overall responseを正しく予測され、本システムの有用性が示唆ざれた。
好熱菌由来アルドラーゼの探索と糖類関連化合物合成への利用

高温環境から直接取り出したDNAから、超好熱菌の2-デオキシリボース-5-リン酸アルドラーゼ(DERA)遺伝子をPCRにより増幅した。得られた断片を、既存の超好熱菌DERAの発現ベクターの相当配列とスワップし、キメラ酵素の発現系を作成した。大腸菌で発現させた結果、野生型の約2倍の高い比活性を持つキメラ酵素の創製に成功した。さらに、超好熱菌由来の2-ケト-3-デオキシ-D-グルコン酸アルドラーゼのX線結晶構造解析に成功し、全体構造を明らかにした。アルドラーゼは、様々な抗ウイルス剤や抗がん剤、抗高脂血症剤のビルディングブロックや抗菌剤などの合成への利用が期待されている。しかしながら、これまで検討されてきた常温生物由来の酵素は、その不安定性から実用化は達成されていない。一方、高温環境に好んで成育する好熱菌の酵素は、一般に耐熱性が高いだけでなく、有機溶媒や種々の薬品処理などに対しても高い安定性を示すため、好熱菌に安定なアルドラーゼが存在すれば、その応用開発の進展が期待できる。本研究では、好熱菌の有用なアルドラーゼを探索し、機能・構造解析を行った。抗高脂血症剤の合成に利用できる2-デオキシリボース-5-リン酸アルドラーゼ(DERA)については、ゲノム情報からだけでは探索に限界があるため、高温環境から直接取り出したDNA(eDNA)より新規DERA遺伝子の獲得を行った。eDNAを鋳型とし、DERA遺伝子増幅用縮重プライマーを用いてPCRを行い、断片をクローニングし、塩基配列を解析した結果、超好熱細菌Thermotoga(97%)、超好熱アーキアStaphylothermus(65%)およびThermococcus(56%)と高い同一性を示すことが判明した。一方、Sulfolobustokodaiiに高度に安定な2-ケト-3-デオキシ-D-グルコン酸アルドラーゼ(KDGA)を見出し、その大量生産系を構築した。KDGAが生産するアラビノースとピルビン酸の縮合産物は2-ケト-3-デオキシ-D-オクトネート(KDO)であり、グラム陰性菌の細胞壁外層構成成分のリポ多糖(LPS)にのみ存在する特殊な糖であるため、KDOアナログはLPSの生合成を阻害し、グラム陰性菌に特異的に作用する抗菌剤として利用できる。本酵素には2種類のアイソザイムが存在するが、このうち一つのX線結晶構造解析に成功した。抗高脂血症剤の合成に利用できる2-デオキシリボース-5-リン酸アルドラーゼ(DERA)は、ゲノム情報からだけでは探索に限界がある。そこで、高温環境から直接取り出したDNA(eDNA)より新規DERA遺伝子の獲得を行った。eDNAを鋳型とし、DERA遺伝子増幅用縮重プライマーを用いてPCRを行い、断片をクローニングし、塩基配列を解析した結果、Staphylothermus marinusやThermococcus onnurineus、Anoxybacillus flavithermusなど、超好熱菌や好熱菌と高い同一性を示すことが判明した。取得した遺伝子はDERAの部分配列であるため、すでに構築している複数の超好熱菌由来DNAの発現ベクターの相当配列とスワップし、キメラ酵素を作成することで新たに取得した配列の産物を評価する系を構築した。得られた13種類の新規配列のうち3種類を選び、PCRスワッピング法を用いてキメラDERA発現ベクターの構築を行った。作製した3種類のキメラDERA発現ベクターで大腸菌を形質転換して得られた発現産物は、全てにおいてDERA活性を示すことを確認した。キメラ酵素の熱安定性は野生型に比べ劣っているが、基質に対する親和性は、野生型と同程度であることが明らかになった。今回、キメラ酵素を作製することによりeDNAから取得した新規DERA遺伝子の評価系を確立できた。アルドラーゼは、様々な抗ウイルス剤や抗がん剤、抗高脂血症剤のビルディングブロック合成への利用が期待されている。しかし、常温生物由来の酵素は、その不安定性から応用研究が遅れている。一方、高温環境に成育する好熱菌の酵素は、耐熱性が高いだけでなく、有機溶媒などに対しても高い安定性を示すため、好熱菌のアルドラーゼを用いれば、実用化に向けての研究の進展が期待できる。

我々は超好熱菌に高度に安定な2-デオキシリボース-5-リン酸アルドラーゼ(DERA)を見出し、抗高脂血症剤スタチンの前駆体合成では大腸菌DERAより優れた生産性を示すなど、応用面で高い潜在性を持つことを明らかにしてきた。本研究では、高温環境から直接取り出したDNA(eDNA)から好熱菌由来の新規DERA遺伝子の獲得を行った。eDNAを鋳型とし、DERA遺伝子増幅用縮重プライマーを用いてPCRを行い、断片をクローニングし、塩基配列を解析した結果、好熱菌由来と思われる3種類のDERA遺伝子を獲得できた。取得した遺伝子はDERAの部分配列であるため、すでに構築している超好熱菌DERAの発現ベクターの相当配列とスワップし、キメラDERAの発現ベクターを構築した。作製したベクターで大腸菌を形質転換して得られたキメラ酵素は、すべてDERA活性を示したが、熱安定性は野生型に比べて劣っていた。しかしながら、作成したキメラ酵素のなかで最も高い安定性を示したchimera#40は、野生型の約2倍の高い比活性を持つことが明らかになった。今回、eDNAを利用することにより、野生型DERAより高い活性を持つ酵素の創製に成功した。一方、Sulfolobus tokodaii由来の2-ケト-3-デオキシ-D-グルコン酸アルドラーゼについては、3.05Åの分解能でX線結晶構造解析に成功し、全体構造を明らかにした。
高密度反応性官能基含有温度感応性高分子を用いる排水浄化処理の効率化

キトサン及びポリアリルアミン結合温度感応性高分子を調製した。高分子は約33°C以上で水に不溶となって凝集し、定量的に回収された。酸化酵素としてチロシナーゼやペルオキシダーゼを加えるとフェノール類はキノンに変換され、高分子のアミノ基に結合し、水から除去された。最適化の結果、300mg/lのフェノールの完全除去が達成された。また、様々なフェノール誘導体やフェノール構造を持つエストロゲンもほぼ完全に除去された。モデル排水を用いて本法の排水処理への適用性を確認した。フェノール類は水溶性が高くかつ毒性が高いこともあり、従来の排水処理技術によっては有効に除去されない。汎用水処理技術である水酸化アルミニウム凝集沈殿法によってはほとんど除去されず、生物分解処理ではしばしばバクテリアの死滅を招く。これに対し、フェノール酸化酵素によってフェノールを酸化し、キトサン等のアミノ基含有高分子と結合させることにより、水中からフェノール類を除去する手法が提案されていた。しかし、キトサンは水に不溶であり、ビーズやシートにして使用する必要があるため、捕集に時間を要していた。本研究では、キトサン等のアミノ基含有高分子を温度感応性高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)と結合させた高分子を調製した。その結果、フェノール酸化反応が進行する際には、捕集媒体が均一に水溶液中に可溶化された状態であるため、酸化生成物を迅速に捕集媒体に結合させることができた。さらに、高分子はわずかな加温により、含水率の少ないコンパクトな塊となって水面に浮上したため、汚染物質を捕捉した分離媒体を容易に回収し、水中から除去することができた。キトサンビーズを用いては24時間を要していた条件においても、フェノールを2時間以内に完全に水中から除去することができた。また、キトサンを結合していない温度感応性高分子のみによっては、フェノールもその酸化生成物もほとんど除去することができなかった。除去捕集の際には均一水溶液中で行い、除去の際にはコンパクトな塊をすることによって、従来の手法では効果的に除去できなかったフェノールを迅速かつ高効率で水中から除去することが可能となった。フェノール類は水溶性が高く、汎用的な排水処理技術である水酸化アルミニウム凝集沈殿法に代表される従来の方法では効果的に除去されない。また、その毒性のため、生物分解処理時にはしばしばバクテリアの死滅を招く。このため、排水中フェノール除去のための有効な対策が急務とされていた。本研究では、キトサンを結合させた温度感応性高分子を調製し、チロシナーゼによって酸化されたフェノールを均一水溶液中において高分子に結合させ、加温による高分子の凝集現象を利用することによって水中から迅速に除去する方法を考案した。今年度は、フェノール除去率をさらに向上させるために、高分子調製時の反応条件を検討するとともに、キトサンよりも高いフェノール除去能が得られるアミノ基含有高分子を探索した。その結果、キトサンについては高分子全体の30%を結合させることができた。また、キトサン同様の手法を用いていくつかのアミノ基含有高分子を温度感応性高分子に結合させることができた。現在までに得られた最適条件下において、活性汚泥法の限界である300ppmを超える濃度のフェノールを除去することができた。本法をクレゾール、メトキシフェノールおよびクロロフェノールなどの置換フェノールの除去に適用したところ、いずれについても想定初濃度20ppmを30分以内に排水基準である5ppm以下に低減させることができ、2時間処理後には検出下限(10ppb)以下となった。本法を凝集沈殿処理の後段に配置したところ、現実の排水についてもフェノール除去の有効性が示された。近年の排水処理技術の進歩は著しく、以前では有効な対策が限られていた汚染物質も効果的に除去できるようになった。しかし、フェノール等いくつかの有機汚染物質の除去は未だに不十分であった。これは、これらの物質が高い水溶性を持ち、微生物に対する毒性が極めて高いためである。本研究では、有機汚染物質に含まれる置換基と強固な化学結合を形成する反応性官能基を高密度に配置した温度感応性高分子を調製し、有機汚染物質の除去に用いた。今年度は、前年度までに除去が達成されたフェノール系化合物の範囲をさらに拡げるとともに、除去時間の大幅な短縮について検討した。アミノ基含有高分子としてキトサンの代わりに、ポリアリルアミン等の高分子をグラフト化させた温度感応性高分子を調製し、300ppmのフェノールの除去を達成した。また、フェノール酸化酵素として、チロシナーゼとペルオキシダーゼー過酸化水素系を比較したところ、後者が広範なフェノール系化合物の迅速除去に有効であることを明らかにした。排水中にフェノール系化合物を添加したモデル排水を用いた検討では、置換基の種類や位置によらず、多くのフェノール系化合物が除去された。

さらに、エストロゲンやフェノール系薬物などフェノール構造を有する成分の除去にも適用できた。また、調製された高分子はアルデヒドの除去にも有効であり、医療器具の消毒剤に含まれる高濃度オルトフタルアルデヒドを完全に不活性化し、除去することができた。併行して、反応性官能基含有温度感応性高分子媒体中の金ナノコロイドとの凝集制御によるチオールをはじめとする有機汚染物質の新規センシング技術を創案し、対象化学物質の動向をリアルタイムで把握することができるようになった。