hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
一流体モデルによる掃流砂・浮遊砂・土石流の遷移域の評価と河床変動解析への適用

河床近傍に層流域,その上に乱流域を有する二層流による土石流・泥流(および掃流砂・浮遊砂)の流動形態を考え,泥流の抵抗則と泥流を伴う土石流(および浮遊砂を伴う掃流砂)の流動層厚の式を提案し,一般座標系による平面二次元の河床変動解析モデルに提案した式を導入した.さらに,開発した河床変動解析モデルを伊豆大島で発生した泥流現象及び広島市安佐南区八木三丁目で発生した土石流現象の数値シミュレーションを実施した.流砂の形態には,掃流砂・浮遊砂・ウォッシュロード・土石流・泥流が存在する.ウォッシュロードの定義は非常に曖昧であり,輸送形態は浮遊砂と同様と考えられるため,これらをまとめて浮遊砂とする.掃流砂と浮遊砂の関係は,土石流・泥流の関係と同一であり,流砂の層がすべて層流で形成されているのが掃流砂と土石流であり,流砂の層が層流と乱流で形成されているときの乱流域の流砂形態が浮遊砂と泥流である.掃流砂と土石流の力学機構の違いは無く,掃流砂の方が緩勾配域で形成され,流砂が流れていない清水域が多い.浮遊砂と泥流の力学機構の違いも無く,浮遊砂の方が緩勾配域で形成されて土砂濃度が低い.このような取り扱いのもと,河床近傍に層流域,その上に乱流域を有する二層流による泥流の流動形態を考え,泥流の抵抗則と泥流を伴う土石流(層流域)の流動層厚の式を提案し,昨年度作成した一般座標系による平面二次元の河床変動解析モデルに導入し,2013年10月に伊豆大島で発生した泥流現象の数値シミュレーションを行った.泥流現象の再現性は良好であるが,提案した土石流(層流域)の流動層厚の式の適用領域が現時点ではあまり広くないと思われるため,より普遍性のある式への展開が必要な状況である.河床近傍に層流域,その上に乱流域を有する二層流による土石流・泥流(および掃流砂・浮遊砂)の流動形態を考え,泥流の抵抗則と泥流を伴う土石流(および浮遊砂を伴う掃流砂)の流動層厚の式を提案し,一般座標系による平面二次元の河床変動解析モデルに提案した式を導入した.さらに,開発した河床変動解析モデルを伊豆大島で発生した泥流現象及び広島市安佐南区八木三丁目で発生した土石流現象の数値シミュレーションを実施した.当初の研究計画の順番を一部入れ換えた.当初は,2012年度に既存の流砂の構成側を用いてDNSを行い,浮遊砂と掃流砂の遷移領域の現象を明らかにし,鉛直平均モデルのための基礎的な知見を得る計画であったが,先に,2014年度に予定していた鉛直平均モデル(平面二次元河床変動解析モデル)を既存の流砂の構成側を用いて構築した.これにより,2013年度は,流砂の構成側を用いてDNSを行うとともに,当初予定の2013年度の研究内容の一部を行う.まず,2012年度は,既存のデカルト座標系で記述された一流体モデルによる基礎方程式を複雑な河川地形を適切に表現できるように,一般座標系による基礎方程式として表現した.さらに,これら基礎式を用いた境界適合型の平面二次元河床変動解析モデルを構築した.これにより,これまで流動域とメッシュ形状の不適合により,流動深を高く,流速を遅く評価されていた土石流の流動解析において,適切な流動深と流速による土石流の流動解析が可能となった.次に,構築した解析モデルを用いて掃流砂・浮遊砂・土石流の遷移域を有する場における河床変動解析を行い,既存モデルによる掃流砂・浮遊砂・土石流の遷移域の問題点を定量的に評価した.既存モデルでは,土石流から掃流砂への遷移は連続的に評価できるが,掃流砂と浮遊砂の遷移プロセスには多くの問題点が定量的に示された.特に,浮遊砂濃度分布が掃流砂層の厚さに強く依存するため,河床近傍の濃度の変化が大きい場合の浮遊砂濃度分布の評価は適切に評価できていないことが明らかとなった。また,流砂の構成側を用いたDNS解析の解析プログラムの開発も行っており,2013年度の早い段階で完成する予定である.流砂の形態には,掃流砂・浮遊砂・ウォッシュロード・土石流・泥流が存在する.ウォッシュロードの定義は非常に曖昧であり,輸送形態は浮遊砂と同様と考えられるため,これらをまとめて浮遊砂とする.掃流砂と浮遊砂の関係は,土石流・泥流の関係と同一であり,流砂の層がすべて層流で形成されているのが掃流砂と土石流であり,流砂の層が層流と乱流で形成されているときの乱流域の流砂形態が浮遊砂と泥流である.掃流砂と土石流の力学機構の違いは無く,掃流砂の方が緩勾配域で形成され,流砂が流れていない清水域が多い.

浮遊砂と泥流の力学機構の違いも無く,浮遊砂の方が緩勾配域で形成されて土砂濃度が低い.このような取り扱いのもと,河床近傍に層流域,その上に乱流域を有する二層流による泥流の流動形態を考え,泥流の抵抗則と泥流を伴う土石流(層流域)の流動層厚の式を提案し,昨年度作成した一般座標系による平面二次元の河床変動解析モデルに導入し,2013年10月に伊豆大島で発生した泥流現象の数値シミュレーションを行い,泥流現象の再現性が良好であることを確認した.さらに,2014年8月に広島で発生した土石流の数値シミュレーションを行い,土石流現象の再現性も良好であることを確認した.つまり,これまで現象の再現が非常に困難であった土砂濃度の高い土砂と水の混合物の流動現象に対して,土石流から泥流に及ぶ広い範囲の物理条件における現象を同一の支配方程式で表現可能となった.その結果,出来ることが可能となり,土石流現象,泥流現象,土石流と泥流が共存している現象,斜面勾配の変化による泥流から土石流への遷移現象を連続的に評価できるようになった.河川工学研究計画を一部入れ換えたが,研究はおおむね順調に進展している.当初予定通り,2014年度末までには,当初の研究目的に到達するものと考えている.研究計画を一部入れ換えたが,研究はおおむね順調に進展している.当初予定通り,2014年度末までには,当初の研究目的に到達するものと考えている.当初の研究計画の順番を一部入れ換えた.当初は,2012年度に既存の流砂の構成側を用いてDNSを行い,浮遊砂と掃流砂の遷移領域の現象を明らかにし,鉛直平均モデルのための基礎的な知見を得る計画であったが,先に,2014年度に予定していた鉛直平均モデル(平面二次元河床変動解析モデル)を構築した.これにより,2014年度は,流砂の構成側を用いてDNSを行って土石流と泥流の遷移域の減少を明らかにし,土石流(層流域)の流動層厚の評価を行う.2013年度:土砂および水の混合物の一流体モデルを用いたDNSによる掃流砂・浮遊砂の数値シミュレーション,粒子・流体モデルによる限界掃流力近傍における流砂機構の解明と一流体モデルの構成則の改良2014年度:土砂および水の混合物の鉛直流速分布の変曲点不安定による河床形態の発生機構の解明,土砂および水の混合物の一流体モデルを用いた河床変動解析解析の一部を2014年度に実施することとしたため,解析に必要な経費を次年度使用額とした.解析に用いる物品や情報収集に使用する.研究打合せ、実流砂現象の把握、学会発表、研究会参加などのための旅費解析に関する周辺機器(計算機は購入しない)など
一酸化窒素によるカルシウム放出が誘導する神経細胞死の分子機構解析

1型リアノジン受容体(RyR1)は、ガスメディエータのひとつである一酸化窒素(NO)によってS-ニトロシル化修飾を受けて活性化し、小胞体から細胞質にカルシウムイオン(Ca2+)を放出する。この現象を「nitric oxide-induced calcium release(NICR)」という(Kakizawa et al., 2012)。S-ニトロシル化修飾を受けるシステイン残基は、マウスRyR1の3636番目に該当し、この部位をアラニンに置換したノックインマウスを用いて解析を進めた。本研究では、NICRと神経細胞死の関係を明らかにし、神経疾患の治療に向けて有効な戦略を見出すことを目的としている。本年度は、以下の成果を得た。1.カイニン酸誘発てんかんモデルマウスを作製し、海馬CA3領域における神経変性を野生型マウスとノックインマウスの間で比較した。いずれのマウスでもてんかん発作は同様に起こるが、カイニン酸投与24時間後の海馬CA3領域の神経変性は、ノックインマウスにおいて有意に軽減していた。2.NO放出ドナー化合物NOC7を初代培養神経細胞に作用させることによって誘導される神経細胞死が、RyR1阻害薬ダントロレンによって軽減した。3.カイニン酸誘発てんかんモデルマウスにおいて、ダントロレン投与により、海馬における神経変性が軽減した。以上の結果は、RyR1-Cys3636のS-ニトロシル化によるNICRとてんかんに伴う神経細胞死の関係を明らかにしたものである。さらに、RyR1がてんかん重積に伴う海馬硬化症の治療標的になりうることを示唆する。この成果を日本神経科学学会、日本薬理学会年会、日本生理学会大会にて発表した。これらの結果をまとめ、論文投稿中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。一酸化窒素(NO)は、生体内で産生されるガス状生理活性物質である。NOが1型リアノジン受容体(RyRl)3636番目のシステイン残基(C3636プに結合(S-ニトロシル化)するとRyRlは活性化し、小胞体から細胞質にカルシウムを放出する。この現象を「NO誘導カルシウム放出(NICR)」という。本研究では、RyRlのS-ニトロシル化が実際に神経細胞で起こり、神経細胞死に至る過程に直接的に関与していること明らかにしていく。最終的に、神経変性疾患や脳損傷などによって起こる神経細胞へのダメージを軽減するためにNOによるRyRlを介したカルシウム放出経路を治療・創薬のターゲットとして活用することを目指す。本年度は以下の成果を得た。1、生化学的手法により、大脳皮質や海馬にRyRlが発現していることを確認した。さらに、S-ニトロシル化を受けたタンパク質を同定するビオチンスイッチ法にて、実際に脳でRyRlがS-ニトロシル化修飾を受けることを確認した。また、免疫染色法により、大脳皮質初代培養神経細胞にRyRlが局在することも示した。2、マウス大脳皮質より神経細胞の初代培養を作製し、カルシウムインジケータを用いて、細胞内カルシウムイオン濃度を計測した。野生型マウスでは、NOのドナー化合物を加えると細胞質のカルシウム濃度が上昇し、NICRが観察された。一方、RyRlの3636番目のシステインをアラニンに置換したノックインマウスではNICRが起きなかった。3、野生型マウスから得られた初代培養神経細胞にNOドナー化合物を作用すると、神経細胞の突起の縮退や形態異常が見られた。一方、ノックインマウス由来の神経細胞では異常が軽減された。また、JC-1染色でも、ノックインマウス由来の神経細胞では細胞死が軽減していた。今回得られた結果は、神経細胞においてもRyRl-C3636のS-ニトロシル化がNICRを引き起こし、続いて神経細胞死が起こることを明らかにしたものである。生体内で産生されるガス状生理活性物質のひとつ一酸化窒素(NO)は1型リアノジン受容体(RyR1)の3636番目のシステイン残基を修飾(S-ニトロシル化)し活性化する。その結果、細胞内カルシウムストアである小胞体から細胞質にカルシウムが放出される「NO誘導カルシウム放出(NICR)」が引き起こされる。NICRが細胞死を引き起こすこと、マウス中大脳動脈閉塞術モデルにおいてRyR1を抑制する薬物が脳梗塞領域を縮小することが2012年に柿澤らにより報告された(EMBO J. 31, 417-428, 2012)。本研究では、RyR1のS-ニトロシル化とNICRが実際に生体内で起こり、神経細胞死に至る過程に関与することを明らかにする。1、てんかん誘発刺激により細胞内カルシウム濃度が上昇し、NO合成酵素の活性化を通してNO産生が増加する。初代培養神経細胞にNOインジケーターDAR-4Mを導入し、NMDA誘発てんかん刺激に伴うNO産生を捉えることに成功した。2、てんかん誘発刺激に伴うRyR1のS-ニトロシル化修飾を検証した。ビオチンスイッチ法によりマウス海馬におけるRyR1のS-ニトロシル化を示す結果を得た。3、RyR1の3636番目のシステインをアラニンに置換したノックインマウスを用いて、カイニン酸誘発てんかんモデルマウスを作製した。

神経細胞死について解析を進めており、NICRと神経細胞死の関連を示す結果を得ている。これらの結果はNICRの病態生理学的な意義を明らかにするものであり、RyR1が神経疾患の治療標的となりうることを示唆する。研究成果は日本薬理学会関東部会(2014年7月)、日本薬理学会年会(2015年3月)で発表した。1型リアノジン受容体(RyR1)は、ガスメディエータのひとつである一酸化窒素(NO)によってS-ニトロシル化修飾を受けて活性化し、小胞体から細胞質にカルシウムイオン(Ca2+)を放出する。この現象を「nitric oxide-induced calcium release(NICR)」という(Kakizawa et al., 2012)。S-ニトロシル化修飾を受けるシステイン残基は、マウスRyR1の3636番目に該当し、この部位をアラニンに置換したノックインマウスを用いて解析を進めた。本研究では、NICRと神経細胞死の関係を明らかにし、神経疾患の治療に向けて有効な戦略を見出すことを目的としている。本年度は、以下の成果を得た。1.カイニン酸誘発てんかんモデルマウスを作製し、海馬CA3領域における神経変性を野生型マウスとノックインマウスの間で比較した。いずれのマウスでもてんかん発作は同様に起こるが、カイニン酸投与24時間後の海馬CA3領域の神経変性は、ノックインマウスにおいて有意に軽減していた。2.NO放出ドナー化合物NOC7を初代培養神経細胞に作用させることによって誘導される神経細胞死が、RyR1阻害薬ダントロレンによって軽減した。3.カイニン酸誘発てんかんモデルマウスにおいて、ダントロレン投与により、海馬における神経変性が軽減した。以上の結果は、RyR1-Cys3636のS-ニトロシル化によるNICRとてんかんに伴う神経細胞死の関係を明らかにしたものである。さらに、RyR1がてんかん重積に伴う海馬硬化症の治療標的になりうることを示唆する。この成果を日本神経科学学会、日本薬理学会年会、日本生理学会大会にて発表した。これらの結果をまとめ、論文投稿中である。当初の計画では、本年度はノックインマウスを用いて初代培養神経細胞を使った細胞レベルでの解析を行うと共に、野生型マウスを用いて病態モデルマウスの解析系を立ち上げる予定であった。実際には、ノックインマウスの繁殖が順調に進み、実験への使用が可能となったことから、細胞レベルから個体レベルまで幅広く解析を行っている。NOとの関わりが示唆される病態モデルマウスを用いた研究を進めており、最終年度に向けておおむね順調に進展していると評価した。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在進行中の疾患モデルマウスを用いた解析を中心に研究を進める。神経疾患によって起こる神経細胞死とNICRの関係を明らかにした上で、RyR1を治療・創薬のターゲットとして活用することを念頭に置き、RyR1阻害薬の治療効果を検証していく。同時に、初代培養神経細胞を用いたカルシウムイメージングや細胞死アッセイなどの細胞レベルでのデータを補強していく。最終的に論文を作成し、結果を公表する。当初の計画では、本年度は分子レベル・細胞レベルでの解析を中心に行うと位置づけていた。マウスの脳初代培養神経細胞を用いた神経細胞死の評価、および、RyRlの3636番目のシステインをアラニンに置換したノックインマウスの繁殖を予定としていた。
β-アクチニンの作用と本態

アクチン調節タンパク質No.1のβ-アクチニン(1965)は,本申請者によって発見されたものであるが,アクチンフィラメントの自由端(即矢じり端)に結合すると1977年に報告した.ところが,ジョンズ,ポプキンス大学のグループは, β-アクチニンと同じサブユニットからなるタンパク質をニワトリ筋肉から純化し,反対の反矢じり端に結合して,しかもZ線に存在することを示し,キャップZと命名した(1986-87).本研究は,この違いを解明するためにおこなわれたものである.本研究において,まず明らかになったのは,ジョンズ・ホプキンスグループの方法で純化したキャップZは,たしかにアクチンフィラメントの矢じり端ではなく反矢じり端に結合すること, 35Kと32Kのサブユニットからなることである.後者は, β-アクチニンのサブユニット(βIとβII)と同じサイズであり,しかも抗β-アクチニン抗体と反応することから,同一とみなされる.すなわち,キャップZとβ-アクチニンは同じタンパク質にほかならない.すると,どうしてアクチンフィラメントの異なる末端に結合するのかが問題となる.ウサギやニワトリの筋肉からβ-アクチニンを調整すると,アクチンフィラメントの両端に結合しうることがわかった.その結合の方向性がぎのようにしてきまるのかは,なお不明である.また,抗β-アクチニン抗体は,筋原線維の2点ならびにM線ふきんに結合することが蛍光抗体法によって示された.抗βII抗体はZ線にのみ局在するタンパク質と反応し,抗βI抗体はM線近く)すなわちアクチンフィラメントの自由端)を染色した.そこで, β-アクチニンは, βIとβIIのなんらかの相互作用によって,アクチンフィラメントのどちらの端にも結合しうるのではないかと思われる.この点は,さらに研究を進めていきたい.アクチン調節タンパク質No.1のβ-アクチニン(1965)は,本申請者によって発見されたものであるが,アクチンフィラメントの自由端(即矢じり端)に結合すると1977年に報告した.ところが,ジョンズ,ポプキンス大学のグループは, β-アクチニンと同じサブユニットからなるタンパク質をニワトリ筋肉から純化し,反対の反矢じり端に結合して,しかもZ線に存在することを示し,キャップZと命名した(1986-87).本研究は,この違いを解明するためにおこなわれたものである.本研究において,まず明らかになったのは,ジョンズ・ホプキンスグループの方法で純化したキャップZは,たしかにアクチンフィラメントの矢じり端ではなく反矢じり端に結合すること, 35Kと32Kのサブユニットからなることである.後者は, β-アクチニンのサブユニット(βIとβII)と同じサイズであり,しかも抗β-アクチニン抗体と反応することから,同一とみなされる.すなわち,キャップZとβ-アクチニンは同じタンパク質にほかならない.すると,どうしてアクチンフィラメントの異なる末端に結合するのかが問題となる.ウサギやニワトリの筋肉からβ-アクチニンを調整すると,アクチンフィラメントの両端に結合しうることがわかった.その結合の方向性がぎのようにしてきまるのかは,なお不明である.また,抗β-アクチニン抗体は,筋原線維の2点ならびにM線ふきんに結合することが蛍光抗体法によって示された.抗βII抗体はZ線にのみ局在するタンパク質と反応し,抗βI抗体はM線近く)すなわちアクチンフィラメントの自由端)を染色した.そこで, β-アクチニンは, βIとβIIのなんらかの相互作用によって,アクチンフィラメントのどちらの端にも結合しうるのではないかと思われる.この点は,さらに研究を進めていきたい.
自在なアニオン導入に基づく特異な孤立金属サイトを有する高活性ゼオライト触媒の創出

2018年度は、Hf含有ゼオライトにフッ化物イオンを導入する手法の開発を目的に研究を開始した。始めに、脱アルミニウムしたゼオライトBetaに対して、Hf源およびフッ素源としてそれぞれ塩化ハフニウムとフッ化アンモニウムを導入する方法を検討した。含浸担持法、固相混練法および水溶液中でのグラフト法を行なったが、含浸担持法によってハフニウムおよびフッ素が多く導入された。含浸担持法によって得られたゼオライトHf-Betaは異動水素化反応に対して極めて高い触媒活性を示した。次にフッ化アンモニウムの仕込み量を変更して含浸担持法による合成を行ない、導入フッ素量の異なるHf-Betaを調製した。仕込み量の増加に伴ってサンプル中への導入量も増加した。仕込みF/Hf = 1まではフッ素量の増加によって触媒活性が急激に上昇し、F/Hf = 1で合成したゼオライトはF/Hf = 0で合成したものの10倍程高い触媒活性を示した。重水素化アセトニトリルをプローブ分子に用いて、導入フッ素量の異なるHf-Betaのキャラクタリゼーションを行なった。ゼオライト骨格内ハフニウム種と骨格外ハフニウム種の二種類のハフニウム種がいずれのサンプルにも共通して観測されたが、導入フッ素量が増加すると骨格内ハフニウム種が増加し、骨格外ハフニウム種は減少する傾向がみられた。フッ素の導入によって、骨格内ハフニウム種の形成が促進されることが明らかとなった。フッ素の添加によってゼオライト骨格内へテロ原子サイトの形成が促進されることを見出した。これまでに類似の現象は報告されておらず、メタロシリケートゼオライトの合成に関するまったく新規な知見が得られた。本研究は、1フッ化物イオンなどアニオンの添加による高活性メタロシリケートゼオライトの合成法の確立、2添加アニオンがヘテロ原子の構造、電子状態に及ぼす効果の解明、を目的としている。2018年度の研究を通して、塩化ハフニウムとフッ化アンモニウムの共含浸担持法による高活性なハフニウム含有ゼオライトの合成を達成した。また、フッ素の添加によって骨格内ハフニウム種の形成が促進されることも見出した。すなわち、当初目標のうち、フッ化物イオンに関して1の目標と、2の目標の一部をすでに達成し、おおむね順調に進展している。複数の分析手法によって、フッ素を導入した直後のHf-Beta内でフッ素はハフニウムと結合して導入されていることがわかった。このゼオライトを600度以上の高温で焼成するとフッ素が除去され、高い触媒活性が発現することがわかった。したがって、フッ素は高活性ハフニウム原子サイトの形成を促進する作用をしており、触媒活性には直接関与していない。研究計画申請の段階では、フッ化物イオンと結合したハフニウム種が高活性を示すと考えていたが、このハフニウム種は高活性サイトの中間体であった。ただし、2の目標を含めた当初の研究目的に大きな変更の必要はない。12018年度で確立したアニオン共含浸担持法を用いて、Hf-Betaへのフッ化物イオン以外のアニオンの導入を試みる。最初に、フッ化物イオン以外のハロゲン化物イオンの導入を行い、その後にさまざまアニオンの導入を検討する。ハロゲン化物イオンの種類によってHf原子の構造や電子状態、触媒作用がどのように変化するかを系統的に調査する。さまざまなアニオンを添加して合成したHf-Betaのうち代表的なものについては、XPSとXANESなどによってハフニウム原子の状態を詳細に解析し、アニオンが与える効果について究明する。Hf原子のルイス酸性、触媒作用とハロゲン化物イオンの電子親和力や電気陰性度と関連付けて解析することを計画している。触媒反応はケトンの移動水素化反応に加えて、ルイス酸によって促進されるさまざまな触媒反応を実施し、ハロゲン化物イオン導入が触媒作用に与える効果を総合的に評価する。2Hf以外のヘテロ金属を含むゼオライトBetaへのフッ化物イオンの導入を検討する。ヘテロ金属の候補として、Hfと同じく+4価をとり、移動水素化反応を促進することが知られているTi, Zr, Snを想定している。金属種ごとに導入方法を適宜最適化しながら検討を進める。これらのゼオライトを用いて移動水素化反応を実施し、反応速度論解析によってフッ化物イオン導入による効果をヘテロ金属ごとに定量的に評価する。異なるヘテロ金属に対するフッ化物イオン導入の効果を、各金属とフッ素原子の相互作用(例えば、金属イオンとフッ化物イオンの硬さなど)と関連付けて考察し、導入効果の傾向に一般性があるか検討する。

仕込みF/Hf = 1まではフッ素量の増加によって触媒活性が急激に上昇し、F/Hf = 1で合成したゼオライトはF/Hf = 0で合成したものの10倍程高い触媒活性を示した。重水素化アセトニトリルをプローブ分子に用いて、導入フッ素量の異なるHf-Betaのキャラクタリゼーションを行なった。ゼオライト骨格内ハフニウム種と骨格外ハフニウム種の二種類のハフニウム種がいずれのサンプルにも共通して観測されたが、導入フッ素量が増加すると骨格内ハフニウム種が増加し、骨格外ハフニウム種は減少する傾向がみられた。フッ素の導入によって、骨格内ハフニウム種の形成が促進されることが明らかとなった。フッ素の添加によってゼオライト骨格内へテロ原子サイトの形成が促進されることを見出した。これまでに類似の現象は報告されておらず、メタロシリケートゼオライトの合成に関するまったく新規な知見が得られた。本研究は、1フッ化物イオンなどアニオンの添加による高活性メタロシリケートゼオライトの合成法の確立、2添加アニオンがヘテロ原子の構造、電子状態に及ぼす効果の解明、を目的としている。2018年度の研究を通して、塩化ハフニウムとフッ化アンモニウムの共含浸担持法による高活性なハフニウム含有ゼオライトの合成を達成した。また、フッ素の添加によって骨格内ハフニウム種の形成が促進されることも見出した。すなわち、当初目標のうち、フッ化物イオンに関して1の目標と、2の目標の一部をすでに達成し、おおむね順調に進展している。複数の分析手法によって、フッ素を導入した直後のHf-Beta内でフッ素はハフニウムと結合して導入されていることがわかった。このゼオライトを600度以上の高温で焼成するとフッ素が除去され、高い触媒活性が発現することがわかった。したがって、フッ素は高活性ハフニウム原子サイトの形成を促進する作用をしており、触媒活性には直接関与していない。研究計画申請の段階では、フッ化物イオンと結合したハフニウム種が高活性を示すと考えていたが、このハフニウム種は高活性サイトの中間体であった。ただし、2の目標を含めた当初の研究目的に大きな変更の必要はない。12018年度で確立したアニオン共含浸担持法を用いて、Hf-Betaへのフッ化物イオン以外のアニオンの導入を試みる。最初に、フッ化物イオン以外のハロゲン化物イオンの導入を行い、その後にさまざまアニオンの導入を検討する。ハロゲン化物イオンの種類によってHf原子の構造や電子状態、触媒作用がどのように変化するかを系統的に調査する。さまざまなアニオンを添加して合成したHf-Betaのうち代表的なものについては、XPSとXANESなどによってハフニウム原子の状態を詳細に解析し、アニオンが与える効果について究明する。Hf原子のルイス酸性、触媒作用とハロゲン化物イオンの電子親和力や電気陰性度と関連付けて解析することを計画している。触媒反応はケトンの移動水素化反応に加えて、ルイス酸によって促進されるさまざまな触媒反応を実施し、ハロゲン化物イオン導入が触媒作用に与える効果を総合的に評価する。2Hf以外のヘテロ金属を含むゼオライトBetaへのフッ化物イオンの導入を検討する。ヘテロ金属の候補として、Hfと同じく+4価をとり、移動水素化反応を促進することが知られているTi, Zr, Snを想定している。金属種ごとに導入方法を適宜最適化しながら検討を進める。
4D-CTによる口唇口蓋裂患者の鼻咽腔閉鎖機能評価法の開発

口蓋裂に伴う鼻咽腔閉鎖機能不全を評価する際、障害の原因となっている解剖学的異常の位置や程度を正確に診査するため、鼻咽腔内視鏡検査が広く用いられている。しかし、同検査法は強い違和感のために、特に小児口蓋裂患児が対象の場合、しばしば検査拒否に遭遇する。320列面検出器CT(320-ADCT)は、同一部位を連続的に撮影することで三次元データに時相を持たせ、四次元画像(動画)、すなわち4D-CTの表示が可能な機器である。本機による鼻咽腔閉鎖機能の評価に関する報告はきわめて少ない。本研究課題では、初年度に健常成人ボランティアおよび成人患者を対象とした予備的検討を行い、安全性および信頼性の確認および評価を行った。今年度は前年度中の成果の発表(国内・国際学会での発表、英文雑誌への論文投稿)を行った。投稿論文は現在査読中である。また、小児患者を対象とした撮影を開始した。対象は(1)口蓋裂初回手術を施行後も鼻咽腔閉鎖機能不全が遺残し追加手術を行う者、(2)非協力などが原因で既存検査(鼻咽腔内視鏡検査)での評価が行えなかった者である。初年度の結果等をふまえて安全性評価を行ったのちに、小児患者に関する研究倫理申請を行ったため、小児患者のデータ採取の開始が当初予定より大幅に遅延した。そのため、1年間の期間延長を申請した。現時点で数名の術前データの採取が完了しており、引き続き症例の追加と、術後データの採取を行う予定である。統計学的に検討するに十分な人数の小児患者のデータが集まっていないため、期間延長を申請した。引き続き、小児患者のデータ採取を行う。小児患者の研究参加へのリクルートを積極的に行う。今年度は研究初年度として、健常ボランティアおよび口唇口蓋裂術後の成人患者を対象とし、320-ADCTによる短時間撮影画像を用いた鼻咽腔閉鎖機能の新規検査法の妥当性について、予備的検討を行なった。対象は聴覚判定で開鼻声を認めなかった健常ボランティアおよび口唇口蓋裂術後の成人患者各5名の計10名とした。各対象者に吸気→ブローイングを課題として実施させ、その際の鼻咽腔の運動状態を320-ADCT撮影および鼻咽腔内視鏡検査によりそれぞれ記録した。320-ADCTでは鼻咽腔領域を3.3秒間連続撮影し、撮影画像を画像処理ワークステーションZio-station2に転送し、バーチャル内視鏡画像および多断面再構成像を構築した。構築した画像から、鼻咽腔閉鎖機能不全の有無および鼻咽腔閉鎖様式を評価した。当初の予定では各10名の計20名を被検者とする予定をしていたが、良好な結果が得られたため、治療を目的としない侵襲的検査を用いた予備的検討という特性から、中途でデータ採取を中断した。結果については解析が終了し、次年度中の学会発表および論文投稿を予定している。当初予定していた線量評価については、同一領域の被曝線量を評価した先行研究を引用した理論値で代用した。初年度に予定していた健常成人ボランティアおよび成人患者を対象とした予備的検討を行うことができた。当初の予定では20名を被検者とする予定としていたが、良好な結果が得られたため、治療を目的としない侵襲的検査を用いた予備的検討という特性から、中途でデータ採取を中断した。次年度より小児患者を対象としたデータ採取を開始する予定であるが、本年度のデータ採取の中で、撮影プロトコルの見直し(撮影時間の短縮および撮影範囲の縮小)が必要と判断しており、線量評価のために追加の予備実験が必要と考えている。そのため、当初計画より若干の遅れが生じるものと予測される。対象は(1)口蓋裂初回手術を施行後も鼻咽腔閉鎖機能不全が遺残し追加手術を行う者、

(2)非協力などが原因で既存検査(鼻咽腔内視鏡検査)での評価が行えなかった者である。初年度の結果等をふまえて安全性評価を行ったのちに、小児患者に関する研究倫理申請を行ったため、小児患者のデータ採取の開始が当初予定より大幅に遅延した。そのため、1年間の期間延長を申請した。現時点で数名の術前データの採取が完了しており、引き続き症例の追加と、術後データの採取を行う予定である。統計学的に検討するに十分な人数の小児患者のデータが集まっていないため、期間延長を申請した。小児患者を対象としたデータ採取に関する倫理申請は完了している。次年度初頭に線量評価のための予備実験を行い、安全性に問題がないことを確認した上で小児患者のデータ採取を開始する予定である。また、本年度に実施した研究の成果について、国内外の関連学会で積極的に発表する予定である。引き続き、小児患者のデータ採取を行う。小児患者の研究参加へのリクルートを積極的に行う。健常ボランティアおよび成人患者のデータ採取が完了したのが年度終盤であったため、研究成果を報告するための学会参加や論文投稿が予定に満たなかったためと考えられた。次年度に繰り越し、積極的な発表を行うことで、予定の請求に見合った支出が予測される。予定よりも研究進捗が遅延し、追加のデータ採取、論文投稿費などを拠出する必要が出たため。データ採取や論文作成・投稿料などに使用する予定である。
比喩における創発の認知メカニズムの検討－比喩理解支援システム構築を目指して

「AはBだ」・「BのようなA」という形式で表現される名詞が名詞を喩える比喩に関し、喩えられる語(A)・喩える語(B)のどちらに対しても関連の弱い特徴が、比喩の解釈として創発される現象(特徴創発)の認知メカニズムを明らかにすることを目的として、実験を実施した。その結果、特徴創発のメカニズムとして喩える語・喩えられる語それぞれの特徴に関する広範な意味探索が行われている可能性が示唆された。また、上記結果を踏まえ、比喩理解支援システムの構築を行った。本研究では、「AのようなB」という形式で表される比喩において喩える語,喩えられる語どちらに対しても関連の弱い特徴が,比喩の表す特徴として創発される現象(特徴創発)の認知メカニズムを明らかにすることを目的としている。特徴創発を特徴間の影響関係によって説明している計算モデル(Terai, Nakagawa 2012)の妥当性を検証すべく、心理実験を用いた実験を実施した。実験では、創発特徴が比喩の解釈としてみなされる過程において、プライミングとして別の特徴を提示した場合の影響を検討した。その結果、喩える語かつ喩えられる語のどちらにも由来する共有特徴をプライミングとして提示することで、創発特徴の比喩の解釈としての認識は促進されるが、喩える語または喩えられる語のどちらかに由来する特徴の提示は、認識を阻害することが分かった。このことから、「喩える語」「喩えられる語」に共有する特徴が発見された後、その特徴(共有特徴)との関連により創発特徴が比喩の解釈として見なされるという過程が示唆された。また、昨年度実施した、比喩理解における創発特徴の処理過程における脳内メカニズムを解明することを目的とした、fMRI実験により得られたデータの詳細な分析を実施した。その結果、非創発特徴処理と比較し、創発特徴処理において右脳におけるより強い賦活が見られる事が明らかとなった。本研究では、「AはBだ」「BのようなA」という名詞が名詞を修飾する比喩に関し、喩えられる語(A)、喩える語(B)のどちらに対しても関連の弱い特徴が比喩の解釈として創発される現象(特徴創発)の認知メカニズムを明らかにすることを目的としている。既に、コーパスを用いて構築した比喩理解の計算モデルによるシミュレーション・心理実験により、喩える語と喩えられる語のインタラクションにより創造的な解釈が創発することが示唆されている(Terai & Nakagawa 2012)。しかし、喩える語と喩えられる語のインタラクションに関して詳細な検討は行われていない。そこで、本年度は比喩理解解釈時における眼球運動測定を実施し、喩えられる語・喩える語に対するアテンションの変遷を確認することで、特徴創発プロセスを詳細に検討した。その結果、新規比喩において創造的解釈を生成する際、喩えられる語・喩える語への注視時間が多く、また解釈生成の約10秒前程度において喩えられる語に対する注視が増加していることが明らかとなった。類包含理論(Glucksberg & Keysar 2001)では、比喩解釈は、喩える語の持つ性質から比喩を解釈するために(喩えられる語に適応可能な)アド・ホックカテゴリが形成され、喩えられる語をそのメンバーと見なす事により解釈が成立する、と説明されている。本研究の結果は、アド・ホックカテゴリ形成において喩える語の特性探索と共に喩えられる語への適応可能性の確認が同時に行われていることを示唆している。さらに、上記の脳内メカニズムを確認すべく、同様の実験デザインにてfMRIを用いた実験を実施した。また、比喩理解支援システムの構築の一環として、文章作成支援システム生成を目的としたコーパスに基づくモデル構築を実施した。本研究では「AのようなB」という形式で表される比喩において喩える語,喩えられる語どちらに対しても関連の弱い特徴が,比喩の表す特徴として創発される現象(特徴創発)の認知メカニズムを明らかにすることを目的としている。比喩理解の計算モデル(内海2000, Terai, Nakagawa 2008他)では、特徴創発を特徴間の影響関係によって説明している。しかし,これらのモデルでは,創発のメカニズムをシミュレーションにより検討しているだけであり,心理実験を用いた認知メカニズムの検討はなされていない。そこで、比喩理解における特徴間の相互作用と特徴創発との関連について、比喩理解時間の観点から検討を行った。比喩理解過程において創発特徴が特徴間の相互作用により顕現化するのであれば、創発特徴は非創発特徴と比較して、比喩の解釈として認識されるためにより長い時間が必要となると考えられる。そこで、比喩理解時間を変化させた実験を実施した。まず、先行研究の実験結果に基づき、創発特徴と,非創発特徴を抽出した.次に、参加者に対し比喩、ついで特徴を提示し,提示された特徴が直前に提示された比喩の表す解釈であるか否かを回答させる実験を行った.実験においては,比喩の提示時間が短い短時間条件と十分に比喩の解釈を行うことができる長時間条件を設け、これらの条件間での回答傾向の違いを検討した。

その結果、非創発特徴と比較して、創発特徴が比喩の特徴として想起されるためにはより長い時間を要することがわかった。対照的に、非創発特徴は短時間条件と比較し、長時間条件において比喩の特徴とみなされる割合が減少した。従って、比喩理解過程における特徴間の相互作用の存在を示唆する結果を得ることができた。また、平成24年度以降の研究として計画していた比喩理解における脳内メカニズムに関する検討を、fMRIを用いる実験として開始した。当初の計画では、平成23年度において比喩理解における特徴創発の処理過程に関する脳内メカニズムを明らかにするためのNIRSをもちいた実験のみを行う予定であった。しかし、NIRSによる検討・fMRIを用いた検討の両者を同じ課題を用いて実施したところ、fMRI実験においてより詳細な結果を得る事が可能であることが明らかとなった。そのため、今年度より本格的にfMRIを用いた実験を行う予定であったが、所属機関(東京工業大学)のfMRIが設置されている建物の補修工事のため、使用ができない状態が続いたため(平成25年4月現在も工事中のため使用不可)、予定していた実験を実施することができなかった。平成25年度には、工事が終了しfMRIが使用可能となる予定であるため、実験を再開し、研究を進めていきたいと考えている。上記の理由により、研究に若干の遅れが発生したが、今年度は実施予定であった実験計画を再度見直しを行い、計画の改良を行った。そのため平成25年度からは、改良した実験計画でのfMRIを用いた実験の実施を予定している。当初の計画では、平成23年度において以下2点に関する研究を実施することを予定していた:1)心理実験を実施し、比喩理解時間と特徴創発の関連を検討することで比喩理解過程における特徴間の相互作用の有無について明らかにする。2)すでに構築された比喩理解の計算モデル(Terai, Nakagawa 2008)と、実験で得られた結果との関連を検討する。計画1)については、実験を実施し比喩理解過程における相互作用の存在を示唆する結果を得ることができたが、2)については今後本格的な実施を予定しているfMRIを用いた実験結果を含めた形で、モデルと実験結果の関連について検討する予定である。計画2)に代わり、平成24年度以降の研究として計画していた比喩理解における特徴創発の脳内メカニズムに関する検討として、比喩理解における特徴創発に関わる神経基盤の解明を目的としたfMRIを用いた実験を開始した。所属機関においてfMRIの利用が可能となったため、当初の予定ではNIRSを用いた実験のみを行う予定であったが、NIRSと併せてfMRIを用いた実験での検討を行うこととした。実験では、参加者に比喩と創発特徴または非創発特徴を提示し、特徴が比喩の解釈としてみなせるか否かを、ボタンを押すことで回答してもらった。非創発特徴に対して、創発特徴の処理において活性化する脳の部位を明らかにすることで、特徴創発に関わる神経基盤を明らかにすることを目的としている。平成23年度でのfMRIを用いた実験は、予備的なものであったため、平成24年度から本格的に実験を実施する予定である。
電子励起一重項酸素の緩和と反応およびそれを利用したケミカルレ-ザ-に関する研究

電子励起一重項酸素分子は寿命が長く、衝突失活の効率が低い励起化学種であり、しかもマイクロ波放電または化学反応により容易にかつ高効率で生成することができる。本研究では、室温および高温における一重項酸素の緩和と反応性を検討し、さらに、一重項酸素をエネルギ-供与体とする新しい可視光化学レ-ザ-発振の可能性を探索することを目的とする。電子励起一重項酸素分子の生成法としては、1)塩素ガスをアルカリ性過酸化水素水中に通じる化学的方法、2)酸素中のマイクロ波放電流通法を用い、これを高速流通装置に接続し、反応部において一重項酸素中にヨウ素その他の化学種を混合反応させ、可視発光のスペクトルを分光器と光電子増倍管またはマルチチャンネルアナライザ-(SMA)を用い、赤外発光スペクトルを赤外分光器と赤外線検出器、ロックインアンプを用いて測定した。この時、反応系の1torr前後の圧力をバラトロン圧力計で測定し、反応温度と共に記録計に描かせた。一重項酸素とヨウ素との反応性を検討する過程で見いだされた、一重項酸素と銅化合物との反応による非常に強い赤色発光の解明に研究テ-マがしぼられた。1)この反応は一重項酸素の他に塩素を含む必要があることが明確になり、種々検討の結果、この発光が塩化第二銅によること、2)SMAによる高分解スペクトルのシミュレ-ションを行ったこと、3)この発光は一重項酸素から多段階励起によること、4)塩化第一銅、また他のハロゲン化銅との反応でも一重項酸素中に塩素が存在すると塩化第二銅による同じ発光が観察されることが見いだされた。今後、衝撃波管と組み合わせた実験を行い、高温における一重項酸素の緩和と反応の測定を行い、さらに一重項酸素をエネルギ-供与体とするヨウ素化学レ-ザ-の反応のシミュレ-ションを追加する予定である。
コーパス駆動型研究に基づく学習用ドイツ語語彙

インターネットの大規模なテクスト情報を利用し、ドイツ語の基本語彙を方法論的に客観的に確定し記述するために、約8億5千万語からなる十分大規模なコーパスを構築した。見出し語の出現頻度、安定性、生産性の3基準をコーパスに適用し基本語彙のランキングリストを作り、基本語彙に属する語の語形の記述、意味の記述、さらに学習用基本語彙のための適切な例文を選び、その訳等をつけている。現在は1000語までその記述が完成していてhttp://basic-german.com/beta/で検索可能である。本研究における初年度の最大の目標は、インターネットの大規模なテクスト情報を使い、厳密なコーパス言語学の方法(データ駆動型、大規模情報の処理)を用いることにより、ドイツ語の基本語彙を確定するための大規模コーパスを構築するための理論的、実践的な基礎を作り、実際にコーパス構築に取りかかることであった。理論的には学習用ドイツ語基本語彙を算出するための3つの基準(語の出現の頻度、語の出現の安定性、語の造語能力)に関し、カリフォルニア大学サンタバーバラ校Gries教授、およびドイツ語研究所(マンハイム)のBubenhofer博士の考えも取り入れ、より信頼性の高い基準とすることができた。他方、学習用ドイツ語基本語彙(および分野別ドイツ語語彙)を選び出すために必要となる十分大規模なコーパスの構築も行ってきている。このコーパスは、広域的なプリントメディアおよびインターネット・議論フォーラムのテクストもとにして、少なくとも10年以上の長期にわたり、幅広い専門分野を含み、十分大規模なものである。現在このコーパスを構築中であり、種々の大規模コーパスをインターネットからダウンロードし、不必要なコードを取り去り、他方著者、日付、分野・テーマに関するメタ情報を付与し、このようにして得られたコーパスを、ネットの種々の書き方に対応できるように最適化したタグ付けプログラムによって見出し語化する作業を行っている.なお2011年10月の日本独文学会ではBubenhofer博士を招いてドイツ語基本語彙策定についてシンポジウムを行い、2012年3月にはGries教授を招いてコーパス言語学ワークショップも行い重要な理論的な刺激を受けた。なおシンポジウムに関しては2012年10月に日本独文学会から論文集を刊行する予定でその準備をしている段階である。これまでにドイツ語のプリントメディア(新聞及び週刊誌)、並びにインターネットフォーラム等のコーパスをもとにして、学習用ドイツ語基本語彙を選び出すために必要となる約200万語からなる十分大規模なコーパス構築は完了している。このコーパスの中から基本語彙および分野別ドイツ語語彙を選び出す基準(頻度、安定性、生産性を3:4:4の割合で配分する)も確定し、それを得られたコーパスに適用している。その結果は部分的にすでにネット上で提供している。(http://www.basic-german.com/)さらに基本語彙に関し、適切な例文を選び出すための統計的な手法として共起(Kookkurrenz)および例文の困難度(例文の中にこれまで得られた基本語彙が現れる度合い)を基準とすることを決定し、そのプログラムを行い、既に例文の難易度に合わせ3段階の区別を付け、ドイツ語基本語彙にふさわしい例文を選出し、例文のリストを完成した。これらのデータは全て、既にオンラインデータバンクに入力されている。それをもとにし学習用基本語彙編纂のための適切な例文を選び、それに日本語の訳を付け基本語彙辞典編纂の作業を始めた。なお7月末に北イタリアのBozen大学で開かれたIDT (国際ドイツ語教員連盟総会)および、9月末に北ドイツKiel大学で開かれたDeutscher Germanistentag (ドイツ・ゲルマニスト会議)に参加し、我々の研究プロジェクトについて報告し活発な議論を行い、我々の基本語彙をよりよいものにするための建設的な提言や刺激を得ることができた。インターネット上の種々のコーパスを利用した、学習用ドイツ語基本語彙を選び出すために必要となる十分大規模なコーパス構築は今年度でほぼ完了した。これらダウンロードした大量のデータから不必要なコードを取り去り、他方著者、日付、分野・テーマに関するメタ情報を付与する作業も完了した。さらにこのようにして得られたコーパスを、ネットの種々の書き方に対応できるように最適化するプログラムも完成した。他方、得られたコーパスの中から基本語彙および分野別ドイツ語語彙を選び出す基準(頻度、安定性、生産性)も確定し、それを得られたコーパスに適用している。(http://www.basic-german.com/)さらに両語彙に関し、適切な例文を選び出すための統計的な手法として共起(Kookkurrenz)および例文の困難度(例文の中にこれまで得られた基本語彙が現れる度合い)を基準とすることを決定し、そのプログラムを行った。これにより基本語彙および分野別ドイツ語語彙にふさわしい例文を選出することが可能になった。

なお研究分担者のシャルロート、ヨアヒム(Joachim Scharloth)がドレスデン工科大学教授就任のため平成24年10月に研究分担者としての役割を離れたが、同じくドレスデンに移ったNoah Bubenhoferとともに引き続き研究協力者として本研究に参加しており、平成25年2月にはドレスデンで全員参加の研究会を行い、研究の進め方について合意することが出来た。さらに研究成果発表の一環として日本独文学会2011年秋期研究発表会で行ったシンポジウム「Grundwortschatz Deutsch(ドイツ語基本語彙)」での発表および新しい研究成果を「日本独文学会研究叢書」の一冊として刊行した。本研究はインターネットの大規模なテクスト情報を利用し、ドイツ語の基本語彙を方法論的に客観的に確定し記述することを目的とする。その研究結果はドイツ語の学習及び教育の役に立つ。研究結果はインターネット上に公表し、多くの人が利用できるようにする。研究手法としては厳密なコーパス言語学の方法(データ駆動型、大規模情報の処理)を使い、基準コーパスの科学的な信頼性を高いものにする。ドイツ語のプリントメディア並びにインターネットフォーラム等のコーパスを使い、約8億5千万語からなる十分大規模なコーパスを構築した。方法的な客観性と透明性を保証するために、見出し語の出現頻度、安定性、生産性の3基準をコーパスに適用し基本語彙のランキングリストを作り、結果は部分的にすでにネット上で提供している(http://www.basic-german.com/)。さらに基本語彙に関し適切な例文を選び出すために、共起および例文の困難度(例文の中にこれまで得られた基本語彙が現れる度合い)を基準とし、基本語彙にふさわしい例文を選出し、例文のリストを完成した。これらのデータは全て、既にオンラインデータバンクに入力されている。それを元に学習用基本語彙のための適切な例文を選び、それに日本語の訳を付け基本語彙辞典編纂の作業を行っている。我々はとりあえず上位数千語までに、その語の基本語彙ランキング、語形の記述、意味のドイツ語、日本語での記述、コーパスから選んだ例文、そしてその訳等をつけるつもりである。現在は1000語まで記述が完成し、さらに暗記用のフラッシュカードもhttp://basic-german.com/beta/で検索可能な状態にある。なおコーパス駆動型研究のもたらした興味深い知見(とりわけ既存の基本語彙との差異について)も含めこれまでの成果全体について報告するために共同で論文を執筆した。26年度が最終年度であるため、記入しない。人文学26年度が最終年度であるため、記入しない。学習用ドイツ語基本語彙を算出するための3つの基準(語の出現の頻度、語の出現の安定性、語の造語能力)に関し理論的な基準を確定することができ、それらをコーパスに適用できる状態になった。コーパスに関しては、種々のコーパスのダウンロードおよびその見出し語化がほぼ順調に進行中である。学習用ドイツ語基本語彙を選び出すために必要となる約200万語からなる十分大規模なコーパス構築は完了している。この中からドイツ語基本語彙を選び出す基準を確定し、それを得られたコーパスに適用している。
触らないアフォーダンス知覚: モダリティ変換を伴う歩行時環境知覚の検証と応用

視覚健常者が環境中を自由に歩行できるのは,包囲光配列の光学的流動(オプティカルフロー)として視覚的な変化・差分情報から移動可能な空間情報を取得しているからである.本研究では,光学的流動を模擬した触覚的情報により空間の変化・差分情報を提供することで,視覚障がいを持つ人の歩行を支援することを最終的な目的とする.触覚・振動刺激変換後の知覚の仕組み,変換方法や提示方法の適切性を明らかにするため,(A)理論提案(モデル化),(B)振動刺激への変換・提示方法の検証,(C)システム開発のフェーズをサイクル的に実施して学術的知見の理論検証及び工学的手法確立を行う.視覚健常者が環境中を自由に歩行できるのは,包囲光配列の光学的流動(オプティカルフロー)として視覚的な変化・差分情報から移動可能な空間情報を取得しているからである.本研究では,光学的流動を模擬した触覚的情報により空間の変化・差分情報を提供することで,視覚障がいを持つ人の歩行を支援することを最終的な目的とする.触覚・振動刺激変換後の知覚の仕組み,変換方法や提示方法の適切性を明らかにするため,(A)理論提案(モデル化),(B)振動刺激への変換・提示方法の検証,(C)システム開発のフェーズをサイクル的に実施して学術的知見の理論検証及び工学的手法確立を行う.
複素環N-オキシドを用いる高効率水酸ラジカル発生法の開発とその応用

本研究者等は、特異な構造環境を有する複素環N-オキシドPyrimido【5,4-g】pteridinetetroneN-Oxide(1)(R=CH_2OMe)が水に可溶であり、長波長光(>355nm)照射により極めて効率良く水酸ラジカルを発生することを認めている。しかし、このN-オキシドの場合はR側鎖が光照射下で痕跡程度加水分解されるために反応解析を複雑にした。本研究において、より適切なR側鎖を探索した結果、R=CH_2CONH_2の場合は、光反応条件下で、その側鎖が非常に安定であることを見い出し、(1)(R=CH_2CONH_2)を用いる高効率水酸ラジカル発生法を確立した。尚、本反応系における水酸ラジカルの発生はESRスピントラッピング法により確認した。(1)(R=CH_2CONH_2)は、水溶液中での光照射により効率良くスーパーコイル環状DNA鎖切断を惹起(N-オキシド2muM濃度、10分間光照射後にFormlDNAからForm〓DNAへ完全に変換)した。また、その効率はR側鎖にリンカーを介してインターカレーター(例えば、6-Chloro-2-methoxyacridin-10-yl)を結合することにより約十倍向上した。(1)(R=CH_2CONH_2)の光分解による水酸ラジカルの発生は、ヌクレオシド類の存在により著しく促進され、その効率はヌクレオシド類の酸化電位に依存し、グアノシンの場合が最も有効であった。この事実は、本水酸ラジカル発生系に電子移動過程が含まれることを暗示する。この光反応におけるヌクレオシドの消費は特徴的であり、シチジンが最も消費され、シトシンを効率良く与えた。また、(1)はトリプトファンやメチオニンを高効率に光酸化分解した。
液中レーザ加熱によるマイクロ凸構造形成技術に関する基礎的検討

研究代表者は,レーザ加熱によって,液中に配置したパラフィン・プラスチックなどの熱可塑性材料表面に微小突起を作り出す加工技術を見いだした.本研究は,この加工技術の基礎的なメカニズムの理解を目的として行った.この液中レーザ加熱による凸構造の微細加工技術は,融解や蒸発などの除去加工とは異なる方式であり,ピラーや二次元の壁構造などを短時間で作製することが可能である.構造形成には様々な要因が絡んでいることが考えられ,例えば,温度、密度、表面張力、熱伝導率、レーザパワー、照射時間などの影響が想定される.そこで,これらの要因が本現象にどのように関わっているのか,様々な条件下において凸構造形成実験を繰り返すことで,加工要因の推定と安定性の向上を行った.具体的には,液温・材料温度の制御により,加工の安定性を向上させ,高いアスペクト比のピラーを均一に製作することに成功した.また,純水・シリコンオイル・フロリナートなど,特性の異なる液体中においてパラフィンの加工を行い,その加工形状を定量化した.そこから得られたデータを用いて材料から液体への熱伝達量との関係を検証した結果,加工された構造物の高さと熱伝達係数との間に高い線形関係を見いだした.これにより,液体の性質,具体的には,熱伝導率・密度・比熱が本加工法に与える影響を明らかとした.また,材料に関わる性質,例えば厚み・粘度などのパラメータが本加工法に与える影響も実験を通して検討した.研究代表者は,レーザ加熱によって,液中に配置したパラフィン・プラスチックなどの熱可塑性材料表面に微小突起を作り出す加工技術を見いだした.本研究は,この加工技術の基礎的なメカニズムの理解を目的として行った.この液中レーザ加熱による凸構造の微細加工技術は,融解や蒸発などの除去加工とは異なる方式であり,ピラーや二次元の壁構造などを短時間で作製することが可能である.構造形成には様々な要因が絡んでいることが考えられ,例えば,温度、密度、表面張力、熱伝導率、レーザパワー、照射時間などの影響が想定される.そこで,これらの要因が本現象にどのように関わっているのか,様々な条件下において凸構造形成実験を繰り返すことで,加工要因の推定と安定性の向上を行った.具体的には,液温・材料温度の制御により,加工の安定性を向上させ,高いアスペクト比のピラーを均一に製作することに成功した.また,純水・シリコンオイル・フロリナートなど,特性の異なる液体中においてパラフィンの加工を行い,その加工形状を定量化した.そこから得られたデータを用いて材料から液体への熱伝達量との関係を検証した結果,加工された構造物の高さと熱伝達係数との間に高い線形関係を見いだした.これにより,液体の性質,具体的には,熱伝導率・密度・比熱が本加工法に与える影響を明らかとした.また,材料に関わる性質,例えば厚み・粘度などのパラメータが本加工法に与える影響も実験を通して検討した.