hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
栽培時のトマトとホウレンソウのSOD遺伝子およびAPX遺伝子の発現解析

1.紫外線がホウレンソウのアスコルビン酸濃度とSOD, APXおよびDHAR遺伝子の発現におよぼす影響(1)アスコルビン酸濃度2001および2002年の春季にホウレンソウを紫外線除去フィルム下(処理)とビニルフィルム下(対照)で栽培した.処理では,対照とくらべて,有意にアスコルビン酸濃度が低かった.3つの遺伝子とも,対照より処理のほうが発現は弱かった.以上の結果から,ホウレンソウでは紫外線を除去すると,スーパーヒドロアニオン,過酸化水素の生成が減少するため,アスコルビン酸合成が減少し,この結果としてビタミンCが減少すると考えた.2.低温がホウレンソウのアスコルビン酸濃度とSOD, APXおよびDHAR遺伝子の発現におよぼす影響(1)アスコルビン酸濃度2002および2003年にホウレンソウを雨よけトンネル(処理)および最低夜温を15°Cにしたガラス室(対照)で栽培した.処理では,対照とくらべて,有意にアスコルビン酸濃度が高かった3つの遺伝子とも,対照より処理のほうが発現は強かった.以上の結果から,ホウレンソウを低温下で栽培すると,過酸化水素が生成されるため,アスコルビン酸合成が増加すると考えた.1.紫外線がホウレンソウのアスコルビン酸濃度とSOD, APXおよびDHAR遺伝子の発現におよぼす影響(1)アスコルビン酸濃度2001および2002年の春季にホウレンソウを紫外線除去フィルム下(処理)とビニルフィルム下(対照)で栽培した.処理では,対照とくらべて,有意にアスコルビン酸濃度が低かった.3つの遺伝子とも,対照より処理のほうが発現は弱かった.以上の結果から,ホウレンソウでは紫外線を除去すると,スーパーヒドロアニオン,過酸化水素の生成が減少するため,アスコルビン酸合成が減少し,この結果としてビタミンCが減少すると考えた.2.低温がホウレンソウのアスコルビン酸濃度とSOD, APXおよびDHAR遺伝子の発現におよぼす影響(1)アスコルビン酸濃度2002および2003年にホウレンソウを雨よけトンネル(処理)および最低夜温を15°Cにしたガラス室(対照)で栽培した.処理では,対照とくらべて,有意にアスコルビン酸濃度が高かった3つの遺伝子とも,対照より処理のほうが発現は強かった.以上の結果から,ホウレンソウを低温下で栽培すると,過酸化水素が生成されるため,アスコルビン酸合成が増加すると考えた.1.本年度の実験紫外線除去フィルムで被覆した雨よけハウスでトマトおよびホウレンソウを栽培した.トマトについては,展開葉数と生体重を測定し,紫外線除去フィルムの有無によって生育に差異が生じるかどうかを調査した.ホウレンソウについては,生体重,乾物重,展開葉数,SODおよびAPX遺伝子の発現調査した.2.結果および考察(1)トマト育苗品種桃太郎8を7月から8月にかけて一ヶ月間栽培した.紫外線除去したのものでは,展開葉数が有意に大きかったが,生体重に差異は認められなかった.これは,差異の生じた1枚の展開葉の生体重が小さくため統計処理に反映されなかったためであると考えた.(2)トマト栽培品種桃太郎8を9月から11月にかけて3ヶ月間栽培した.紫外線除去したものでは展開葉数,草丈および生体重が有意に大きかった.栽培期間が短いと統計的に有意な差がはでないが,栽培期間が3ヶ月では生育に差異が生じると考えた.しかし,この生育さは農業上有利な差異ではなかった.(3)ホウレンソウ栽培品種オーライを10月から11月にかけて1月間栽培した.紫外線除去したものでは展開葉数,乾物重および生体重が有意に大きかった.また,紫外線除去したものではアスコルビン酸量が有意に低かった.さらに,紫外線除去したものでは,細胞質SOD遺伝子,葉緑体SOD遺伝子,葉緑体APX遺伝子の発現が弱かった.したがって,ホウレンソウは紫外線によって活性酸素が生じ,紫外線除去したものでは活性酸素の生成がすくないので,アルコルビン酸生成量がすくなくなる可能性があると考えた.1.本年度の実験紫外線除去フィルムで被覆した雨よけハウスでホウレンソウ品種オーライを10月から11月にかけて栽培した.また,雨よけハウスと加温ハウス(最低夜温10°C)でホウレンソウ品種オーライを2月から3月にかけて栽培した.これらの葉における,アスコルン酸濃度,スーパーオキシドジスムターゼ(SOD),アルコルビン酸ペルオキシダーゼAPXおよびデヒドロアスコルビン酸還元酵素(DHAR)の遺伝子発現を解析した.2.結果(1)アスコルピン酸濃度紫外線除去フィルム下のものおよび加温ハウスのものは,塩化ビニルフィルム下のものと雨よけハウスのものより,それぞれ有意にアスコルビン酸濃度が低かった.(2)遺伝子発現SOD, APXおよびDHAR遺伝子の発現は,紫外線除去フィルム下のものおよび加温ハウスのものが,塩化ビニルフィルム下のものと雨よけハウスのものより,それぞれ弱かった.3.考察(1)アスコルビン酸濃度に有意な差異が生じたのは,紫外線や低温によって生成された活性酸素を除去するためであると推察できる.この推察を確かめるため,来年度は葉中の過酸化水素を測定することにした.(2)DHAR遺伝子の発現に差異があったのは,紫外線や低温によってアスコルビン酸の合成が盛んになることによると考えた.

この推察を立証するため,来年度は,強紫外線下と低温下でホウレンソウを栽培し,アスコルビン酸を葉面散布して,遺伝子発現,過酸化水素,アスコルビン酸などを測定することにした.本年度はおもに低温がホウレンソウのSOD遺伝子およびAPX遺伝子の発現におよぼす影響を調査した.また,アルコルビン酸(ビタミンC)合成の指標として細胞質のデヒドロアスコルビン酸還元酵素(DHAR)遺伝子の発現についても解析した.1.紫外線がホウレンソウのアスコルビン酸濃度とSOD, APXおよびDHAR遺伝子の発現におよぼす影響(1)アスコルビン酸濃度2002年春季にホウレンソウを紫外線除去フィルム下(処理)とビニルフィルム下(対照)で栽培した.過去2年の結果と同様に,紫外線除去したものでは,対照とくらべて,有意にアスコルビン酸濃度が高かった.紫外線除去したホウレンソウでは,3つの遺伝子とも,対照より有意に発現が弱かった.以上の結果から,ホウレンソウでは紫外線を除去すると,スーパーヒドロアニオン,過酸化水素の生成が減少するため,アスコルビン酸合成が減少し,この結果としてアスコルビン酸が減少すると考えた.2.低温がホウレンソウのアスコルビン酸濃度とSOD, APXおよびDHAR遺伝子の発現におよぼす影響(1)アスコルビン酸濃度20022003年にかけてホウレンソウを雨よけトンネルおよび最低夜温15°Cとしたガラス室(対照)で栽培した.雨よけ栽培したものでは,昨年と同様に対照とくらべて,有意にアスコルビン酸濃度が高かった.処理と対照において,SOD遺伝子の発現に差異は認められなかった.APXおよびDHAR遺伝子では,処理のほうが対照より有意に発現が強かった.以上の結果から,ホウレンソウを低温下で栽培すると,過酸化水素が生成されるため,アスコルビン酸合成が増加すると考えた.
強誘電体を用いた革新的太陽電池デバイスの開発

「我が国は,存亡の危機に瀕している.そればかりか,人類の文明の未来が脅かされている」.米国ゴア元副大統領は,危機に直面している地球の現状についてこう演説し,クリーンエネルギー源の開発が重要であると主張した.本研究では,可視光照射による光電変換特性の向上を目的として,強誘電体太陽電池デバイスを開発した.従来のバルク光起電力効果とは起源が異なる「ドメイン壁光起電力効果」を発見し,400-8000倍もの大きな光出力を示すことを明らかにした.また,可視光起電力効果を数百倍にまで増強可能な新しい材料設計「Gap-State Engineering」を提唱した.本研究の目的は,強誘電体を用いて革新的な太陽電池デバイスを開発し,既存の太陽電池を超える機能を創出することである.強誘電体太陽電池は,その活性層が半導体太陽電池に比べて約1/500と薄く高集積化が可能であること,および原理的には数百Vもの高い電圧を発生できるという特徴を持つ.本研究では,単結晶で得られた研究成果を基盤として,薄膜太陽電池デバイスを開発する.分極構造設計と電子状態制御の有機的な連携により,可視光照射による光電変換(可視光発電)特性の飛躍的な向上をねらう.ニオブ系試料を対象として試料の作製および物性を評価している過程で、光活性中心である鉄イオンを含む試料において、二価の鉄イオンおよび三価の鉄イオンの同時置換によって電荷中性条件を満足できるという、欠陥生成機構の解明に成功した。その結果、従来試料では1%程度にとどまっていた鉄置換量を10%程度にまで増大させることができ、10倍以上の吸光度を示す高品質試料の合成が可能となった.鉄置換ニオブ系試料の電子状態を第一原理計算により解析した.三価の鉄イオンは酸素から構成される価電子帯の直上に電子占有の欠陥準位を形成する.この欠陥準位から伝導帯への電子励起には大きなエネルギー(約3.5 eV)が必要であるため,三価の鉄イオンは可視光起電力には寄与しない.一方,二価の鉄イオンは,バンドギャップ(4 eV)の中心付近に電子占有の欠陥準位を形成する.この欠陥準位から伝導帯への電子励起(約1.6 eV)は,可視光のエネルギーでも誘起できるため,可視光起電力に決定的に重要な役割を果たすことが明らかになった.また,高濃度に鉄を置換したニオブ系薄膜は,40ボルトを超える大きな開放端電圧を示すことが示された.ニオブ系強誘電体を作製し、物性を評価している過程で、光活性中心である鉄イオンを含むニオブ系強誘電体について、二価の鉄イオンと三価の鉄イオンの置換によって電荷中性条件を満足できるという、欠陥生成機構の解明に成功した。その結果、従来試料では1%程度にとどまっていた鉄置換量を10%にまで増大させることができ、数十倍以上の吸光度を示す高品質ニオブ系強誘電体の合成が可能となった。鉄置換ニオブ系強誘電体薄膜を,パルスレーザー堆積法により成膜した.ベース圧力を下げて成膜することを目的として,酸化力の強いオゾンを供給ガスとして選択した.また,ターゲットの組成,基板温度,レーザーパルス周波数等を最適化することにより,高品質なエピタキシャル薄膜を作製することができた.その結果,鉄置換ニオブ系薄膜において,40ボルトを超える大きな開放端電圧を得ることに成功した.本研究の目的は,強誘電体を用いて革新的な太陽電池デバイスを開発し,既存の太陽電池を超える機能を創出することである.本研究では,単結晶で得られた研究成果を基盤として,薄膜太陽電池デバイスを開発する.分極構造設計と電子状態制御の有機的な連携により,可視光照射による光電変換(可視光発電)特性の飛躍的な向上をねらう.ニオブ系試料を対象として,光学活性中心としてマンガンイオンを選択し,試料の合成および構造解析を行った.二価のマンガンイオンおよび三価のマンガンイオンの同時置換によって電荷中性条件を満足できるという、欠陥生成機構を解明することができた。その結果、従来試料では1%程度にとどまっていたマンガン置換量を15%程度にまで増大させることができ、20倍以上の吸光度を示す高品質マンガン置換ニオブ系強誘電体の合成が可能となった.マンガン置換ニオブ系強誘電体の電子状態を第一原理計算により解析した.三価のマンガンイオンはバンドギャップ(4 eV)の中心付近に電子に半占有された欠陥準位を形成する.この欠陥準位にある電子は,約1.6eVのエネルギーをもつ光の照射により,ニオブのd軌道から構成される伝導帯に励起できる.また,二価のマンガンイオンは,伝導帯の下端から2.5eVの位置に電子に占有された欠陥準位を形成する.この欠陥準位に存在する電子も,可視光の照射により伝導帯に励起できる.加えて,2種類の価数を持つマンガンイオンは,ともに分極方向にイオン変位することにより,局所的に対称中心が破れた位置に存在しているため,光電変換活性を示す.以上の電子状態解析により,ニオブ系強誘電体において,マンガンイオンは光学活性中心として機能し,可視光電変換に決定的に重要な役割を果たすことが明らかになった.また,高濃度にマンガンを置換したニオブ系薄膜は,90ボルトを超える大きな開放端電圧を示すことが明らかになった.

ニオブ系強誘電体に光活性中心を導入する欠陥制御指針を確立するために,マンガンイオンを欠陥種として選択して,物質合成,構造解析および物性評価を行った.二価のマンガンイオンと三価のマンガンイオンの置換によって電荷中性条件を満足できるという、欠陥生成機構の解明に成功した。その結果、従来試料では1%程度にとどまっていたマンガン置換量を15%にまで増大させることができ、20倍以上の吸光度を示す高品質試料の合成が可能となった。マンガン置換ニオブ系強誘電体薄膜を,パルスレーザー堆積法により成膜した.ベース圧力を下げて成膜することを目的として,酸化力の強いオゾンを供給ガスとして選択した.また,ターゲットの組成,基板温度,レーザーパルス周波数等を最適化することにより,高品質なエピタキシャル薄膜を作製することができた.その結果,マンガン置換ニオブ系薄膜において,強誘電体薄膜で最高の開放端電圧(90V)を得ることに成功した.さらに,カチオンを還元することにより,開放端電圧と短絡電流を制御できることが明らかになった.本研究の目的は,強誘電体を用いて革新的な太陽電池デバイスを開発し,既存の太陽電池を超える機能を創出することである.本研究では,単結晶で得られた研究成果を基盤として,薄膜太陽電池デバイスを開発する.分極構造設計と電子状態制御の有機的な連携により,可視光照射による光電変換(可視光発電)特性の飛躍的な向上をねらう.ニオブ系酸化物強誘電体を主な対象として、研究を遂行した。透過スペクトルから、低酸素分圧でのアニールにより、可視光透過率は減少し、酸素空孔の生成に伴うアンチサイトNbの還元を確認した。還元によって光電流が大幅に増強した。価電子帯上端はO-2pから、伝導帯下端はNb-4dから形成される。アンチサイト5価-Nbはバンドギャップ中に電子非占有の欠陥準位を形成する。しかし、価電子帯からのエネルギー差が大きいため、光応答には寄与しない。低酸素分圧アニールによる酸素空孔の生成に伴い、最終的には3価Nbへと還元されると、バンドギャップの中間近傍に電子占有の欠陥準位が形成される。ニオブ系母結晶において、3価Nb由来の欠陥準位を介した二段階の電子励起により、電子正孔対の生成と電荷分離が誘起され、可視光起電力が発現するメカニズムを解明した。製膜条件の最適化により、高品質な高濃度Mn置換ニオブ系薄膜を得た。X線吸収微細構造解析により、製膜後のas-deposited膜においてMnは4価が主であった。アニール時酸素分圧が低くなると、Mnは3価を経て2価へと還元された。as-deposited膜は、可視光照射により、バンドギャップよりも遥かに大きい80 Vもの開放端電圧を示した。低酸素分圧アニールにより光電流は大幅に増大し、赤外光においても明確な光応答が観測された。光活性中心となる低価数Mnの高濃度の導入が、ニオブ系強誘電体の可視光起電力特性の増強に有効であることを実証した。第一原理計算により得られたMn置換ニオブ系酸化物の電子状態密度において、Nbサイトの4価のMn(MnIVNb)は、バンドギャップEg中に欠陥準位を形成するが、電子非占有であるため光応答には寄与しない。一方、2価のMnIINbは、Egの中間近傍に電子占有の欠陥準位を形成し、可視光活性中心として働く。この電子占有欠陥準位を足場として、二段階の電子励起が起こり、電子正孔対の生成と電荷分離が誘起され、光起電力が増大する。実験およびDFT計算から、可視光活性中心として機能するMnIINbの導入が、可視光起電力の増強に有効であることを明らかにした。
生体イメージングを用いたグリオーマ幹細胞と血管新生・癌微小環境ダイナミズムの解明

幹細胞性の維持に必須の転写因子であるOct-3/4が膠芽腫を含む各種固形癌の悪性度と相関して発現が強まる事が知られてきた。膠芽腫は高度な腫瘍血管新生が病理的な特徴の1つであるものの、Oct-3/4との関係は不明である。本研究においてOct-3/4がAKT-HIF1αシグナリングを介してVEGFを誘導し、腫瘍血管新生を積極的に促進する事で腫瘍増大に関わっている事を明らかにした。したがってOct-3/4の発現を抑制することで、膠芽腫の治療効果の改善が予想され、今後さらに研究を発展させて行く必要がある。膠芽腫を含む各種固形腫瘍において幹細胞性の維持に必須の転写因子であるOct-3/4の発現上昇が確認されているが、腫瘍形成・増大過程また血管新生における役割については未だ不明な点が多い。前年度はヒト膠芽腫細胞株(U251MG)にOct-3/4遺伝子を過剰発現させた細胞株を樹立し、同細胞と親株細胞を用いて膠芽腫マウス皮下移植モデルを作成することで膠芽腫の腫瘍形成過程におけるOct-3/4の関与について検討した。Oct-3/4発現細胞株では、移植8週後の時点で親株細胞に比べて約4倍の体積を持つ腫瘍を形成した。また親株細胞由来の腫瘍で認められる広範囲な壊死領域に対し、Oct-3/4発現細胞由来の腫瘍では壊死領域はわずか20%程度であった。U251MG/Oct-3/4由来の腫瘍ではCD34陽性の新生血管が多数誘導されていた。この血管新生効果はOct-3/4による血管新生因子VEGF mRNAの発現および培養上清中への分泌亢進によることをRT-PCRやELISA法を用いて明らかにした。さらに、U251MG/Oct-3/4由来の培養上清を用いたin vitroラット腹部大動脈3次元コラーゲン培養法において多数の新生血管が誘導される様子も確認している。VEGFを誘導する因子としては低酸素誘導因子HIF1が知られている。そこで機能発現に重要なHIF1αの蛋白発現をWestern blotで確認するとOct-3/4発現細胞ではその発現が亢進していた。低酸素により分解が抑制されて、VEGFの転写を促進するとされている。血管新生は膠芽腫の増悪にとって重要な要因であり、Oct-3/4が関与していると考えられる。現在Oct-3/4によるHIF1αとVEGFを介した血管新生誘導機構の解明を目指し研究を進めている。ヒト膠芽腫細胞株(U251MG)にOct-3/4遺伝子を過剰発現させた細胞株を用い、同細胞と親株細胞を用いて膠芽腫マウス皮下移植モデルを作成することで膠芽腫の腫瘍形成過程におけるOct-3/4の関与について検討した。また酸素分圧10mmHg以下の細胞を検出する低酸素検出プローブ・ピモニダゾールをマウスに腹腔内投与し、低酸素領域を検出したところ、Oct-3/4発現細胞株由来の腫瘍では親株細胞由来の腫瘍に比べ低酸素領域の有意な縮小が認められた。Oct-3/4発現細胞由来の腫瘍ではCD34陽性の新生血管が多数誘導されており、Oct-3/4による血管新生能力はin vitroラット腹部大動脈3次元コラーゲン培養法、およびRT-PCRやELISA法により、VEGFの発現亢進に起因することを明らかにした。VEGFの誘導には低酸素誘導因子HIF1が知られている。またHIF1の発現はOct-3/4によるPI3K/AKTシグナルの活性化に依存している事を明らかにした。現在本研究成果をまとめた論文を国際誌に投稿しているとともに、制癌を念頭にOct-3/4の発現誘導機構の解明を目指し研究を進めている。膠芽腫を含む各種固形腫瘍において幹細胞性の維持に必須の転写因子であるOct-3/4の発現上昇が確認されているが、腫瘍形成・増大過程における役割については未だ不明な点が多い。H23年度は膠芽腫の腫瘍形成過程におけるOct-3/4の関与について検討した。

ヒト膠芽腫細胞株(U251MG)にOct-3/4遺伝子を過剰発現させた細胞株を樹立し、同細胞と親株細胞を用いて膠芽腫マウス皮下移植モデルを作成し、2ヶ月後に形成された腫瘍を摘出し病理的な解析を行った。腫瘍内の新生血管の状況は免疫組織学的に検討し、血管新生因子の発現についてはRT-PCRやELISA法により評価した。Oct-3/4発現細胞株では、移植8週後の時点で親株細胞に比べて約10倍の体積を持つ腫瘍を形成した。また親株細胞由来の腫瘍で認められる広範囲な壊死領域に対し、Oct-3/4発現細胞由来の腫瘍では壊死領域はわずか20%程度であった。U251MG/Oct-3/4由来の腫瘍ではCD34陽性の新生血管が多数誘導されており、血管新生因子であるVEGFやHGF mRNAの発現および培養上清中のVEGFやHGFの分泌も親株細胞に比べ亢進していた。さらに、Oct-3/4発現細胞の培養上清を用いたin vitroラット腹部大動脈3次元コラーゲン培養法において多数の新生血管が誘導される様子が確認できた。一方、Oct-3/4発現細胞の遊走能・浸潤能は親株細胞と比較して有意に亢進しており、インテグリンやマトリックスメタロプロテアーゼ-13(MMP-13)の発現および活性上昇が認められた。以上よりOct-3/4陽性の膠芽腫細胞は高い浸潤能により脳内を広範囲に浸潤し、さらには浸潤先において血管新生を積極的に誘導することで、膠芽腫の腫瘍増大に関与している可能性が考えられた。現在Oct-3/4による血管新生誘導機構の解明を目指し研究を進めている。H24年度はグリオーマの病態を増悪する腫瘍血管新生におけるOct-3/4の関与を明確にする事が主目的であった。実際に、Oct-3/4強制発現細胞ではVEGFの発現および分泌が亢進し、その発現誘導には低酸素誘導因子HIF1αが関与している事を明らかにすることが出来た。H23年度にはOct-3/4が細胞接着分子や細胞外マトリックス分解酵素の発現を誘導する事で、遊走能・浸潤能が亢進する事を国際誌に報告している(Kobayashi et al., J Cell Biochem. 113, 508-517, 2012)。血管新生と浸潤はグリオーマの病態を増悪する2大因子浸潤と血管新生であり、これらの現象にOct-3/4が積極的に関与する事を明らかにしたこととなる。この様にOct-3/4を治療の標的とする事で新規膠芽腫治療の開発に繋がる可能性を見いだした事から、おおむね順調に進展していると判断した。H23年度はグリオーマ浸潤におけるOct-3/4陽性細胞の動態を解析することが主目的であった。その点に関してはOct-3/4が細胞接着分子や細胞外マトリックス分解酵素の発現を誘導する事で、遊走能・浸潤能が亢進する事を明らかにすることができ、国際誌に報告した(Kobayashi et al., J Cell Biochem. 113, 508-517, 2012)。血管新生に対するOct-3/4の影響についても、血管新生因子(特にVEGF)の発現を亢進する事で、腫瘍血管新生に積極的に関与する事を明らかにする事が出来た。この様に、来年度以降のin vivoでのイメージング解析に向けた基礎的なデーターを得ることが出来たということから、おおむね順調に進展していると判断した。(1)今年度は皮下腫瘍での解析だったので脳内移植モデルを作成し、MRI(核磁気共鳴画像装置)を用いて腫瘍形成を観察するとともに、病理組織解析を行い、腫瘍組織内でのOct-3/4-GFP陽性細胞の局在や血管との関係を詳細に検討する。(2)血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の誘導は低酸素誘導因子(HIF-1)を介していると考えられる。
III-V族希薄磁性半導体の電子状態と磁性

(In_<1-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As不規則合金の電子状態をKKR-CPA法および密度汎関数法の局所近似にもとづいて第一原理的に計算した.ここでMn↑Mn↓はそれぞれ磁化にたいして平行および反平行な局所磁気モーメントを持ったマンガン原子,XはAsまたはSnで第一副格子に入った不純物原子である.Mnはこの系ではアクセプタとなりp型伝導を示すがドナー不純物によって補償される.ドナー不純物の濃度zを変えることによってキャリア濃度を計算上調製することができる.キャリア濃度の高い,すなわちzが小さいところではMn濃度の低いところから,系は強磁性を示す.キャリア濃度の低いところで不規則局所モーメントが生じスピングラス的になる可能性を調べるために,上向きモーメント,下向きモーメントを持つMn原子が不規則に合金を作る場合の計算も行い以下の結論を得た.・キャリア濃度の高いところでは強磁性が安定である.強磁性状態では多数スピンバンドのみがフェルミ面を作り,したがってハーフメタルである.・強磁性が生じるメカニズムは二重交換相互作用,あるいは強い原子内交換相互作用によって強められた長岡の強磁性機構といえる.RKKY相互作用とは離れたものである.・キャリア濃度の減少とともに,いったん強磁性はより安定化されるがキャリア濃度がゼロに近づくわずか手前で突然,強磁性が不安定化され,不規則局所モーメント状態(遍歴電子スピングラス)が安定化する.・不規則局所モーメント状態が安定化する理由は強磁性をささえるキャリアがなくなるとともに,超交換相互作用のみがMn間の磁気的相互作用として残るためである.・これらのことは,実験的に得られている,(In,Mn)Asのキャリア誘起強磁性の現象とよく符合している.(In_<1-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As不規則合金の電子状態をKKR-CPA法および密度汎関数法の局所近似にもとづいて第一原理的に計算した.ここでMn↑Mn↓はそれぞれ磁化にたいして平行および反平行な局所磁気モーメントを持ったマンガン原子,XはAsまたはSnで第一副格子に入った不純物原子である.Mnはこの系ではアクセプタとなりp型伝導を示すがドナー不純物によって補償される.ドナー不純物の濃度zを変えることによってキャリア濃度を計算上調製することができる.キャリア濃度の高い,すなわちzが小さいところではMn濃度の低いところから,系は強磁性を示す.キャリア濃度の低いところで不規則局所モーメントが生じスピングラス的になる可能性を調べるために,上向きモーメント,下向きモーメントを持つMn原子が不規則に合金を作る場合の計算も行い以下の結論を得た.・キャリア濃度の高いところでは強磁性が安定である.強磁性状態では多数スピンバンドのみがフェルミ面を作り,したがってハーフメタルである.・強磁性が生じるメカニズムは二重交換相互作用,あるいは強い原子内交換相互作用によって強められた長岡の強磁性機構といえる.RKKY相互作用とは離れたものである.・キャリア濃度の減少とともに,いったん強磁性はより安定化されるがキャリア濃度がゼロに近づくわずか手前で突然,強磁性が不安定化され,不規則局所モーメント状態(遍歴電子スピングラス)が安定化する.・不規則局所モーメント状態が安定化する理由は強磁性をささえるキャリアがなくなるとともに,超交換相互作用のみがMn間の磁気的相互作用として残るためである.・これらのことは,実験的に得られている,(In,Mn)Asのキャリア誘起強磁性の現象とよく符合している.
デ-タベ-スと人工知能を用いたRNAスプライス部位選択に関する研究

RNAスプライシングは、真核生物の遺伝子発現研究の分野だけではなく、ゲノム解析においても重要な位置を占めているが、後者にとって一番肝心なスプライス部位選択の機構については依然として不明な点が多い。そこで本研究では、実験.理論両面から基礎的なデ-タと知識を収集し、スプライス部位選択を支配する要因を探るとともに、最終的にはその成果をル-ルベ-スの予測法としてまとめあげることを目標とした。なお、今年度は2年計画の前半部分にあたる。まず、ヒトmRNA前駆体デ-タベ-スを構築し、そのエキソン.イントロン構造をスプライス部位やブランチ部位のコンセンサススコアとともに図示した。その結果、長大なイントロン中にはスプライス部位類似配列が数多く存在し、それだけでは根本的な解決が望めないことが改めて確認された。これはブランチ部位のコンセンサス配列を同時に考慮しても同様であった。また、知識ベ-スシステムのプロトタイプとして、与えられた前駆体配列から、コンセンサススコアと予測エキソン長の制限をもとにエキソン部分を予測するものを試作した。いわゆる「知識」の組み込みについては、現状では“if then"の形式に乗りやすいものとそうでないものがみられた。次に、スプライス部位選択に関与する因子の有力候補であるRNAの二次構造の影響を調べるために、予測二次構造とコンセンサススコア分布との相関を検討した。既存の方法をスプライス部位予測に組み入れるためには、いくつかの新たに考慮しなければならない点がみられた。最後に、文献検索から異常スプライシングに関するデ-タを収集して、そのデ-タベ-スを現在構築中である。点変異などに伴うスプライシングパタ-ンの変化は、今後の有力な手掛かりになるものと思われる。以上の結果は、第12回日本分子生物学会年会で発表した。
超解像時空間分解ドップラートモグラフィを用いた磁気再結合の微細構造形成過程の解明

本研究課題では、太陽フレア等の爆発現象で知られる、磁力線のつなぎかわり(磁気リコネクション、磁気再結合)に伴うエネルギー変換過程について、特にリコネクション平面に対して垂直成分の磁場が存在する際にX点近傍で観測される、微細構造形成過程に焦点を当てた研究に取り組んでいる。本研究で焦点をあてる微細構造とは、東京大学-MAST共同研究(H. Tanabe et al. Phys. Rev. Lett. 115, 215004, (2015))で近年報告されたような、磁気リコネクションの起点となるX点近傍に形成される加熱分布の微細構造である。同過程に類似した現象は、東京大学の室内実験でも高速度カメラ可視光画像等でも報告されてきたが、発光分布ではなく加熱をクリアに明らかにする研究はこれまで十分になされてこなかった。本研究は、若手研究B(15K20921)において、X点近傍に空間分解能を集中した実験でMAST共同研究成果に類似した傾向が得られ始めたことに着想経緯があり、本研究課題の補助を得てさらなる推進に着手した。マルチスリット分光法を応用した高スループット・高空間分解分光システム構築技術をさらに発展させ、3列スリット入射型96CH分光システムを本格的にリコネクション実験に投入して物理解明実験を推進するとともに、さらなる超解像化として5列スリット入射型320CH分光システムの開発に着手した。また垂直読み出し式のICCD検出器では時間分解測定ができないため、現象の再現性仮定が不要な新システムとして、高速度カメラと高繰り返し型イメージインテンシファイアを用いた時間分解イオンドップラートモグラフィ計測システムの開発にも着手、心臓部となる高速ゲートインテンシファイアについては複数社モデル(浜松・NAC等)製品のデモ機実験を実施し、最終的に最速500kfpsが可能なNAC社UViの調達を行った。研究初年度の2017年度は、基盤S(15H05750)で実施されるプラズマ合体・リコネクション実験装置TS-3のシャットダウン・新装置へのアップグレードのスケジュールを考慮し、同シャットダウンが行われる10月までは若手研究B(15K20921)で開発した96CHマルチスリット分光システムを本格運用する形で研究を推進し、さらなるアップグレードによる超解像分光システムの開発については年度後半にシフトさせる形で一部研究計画の変更を行った。イオンドップラートモグラフィ計測の時間分解化のための高速ゲートインテンシファイアの調達については、単体では本研究課題最大の予算投資となるため、年度前半にデモ機を用いた性能比較実験を集中的に行った後に発注を行い、アップグレード工事完了後に納品となる形で調達を行った。立ち上げ直後の新実験TS-3U(TS-6)のプラズマ性能については、年度終盤にファーストプラズマ生成のため最小-最大イオン温度レンジが想定から今後大きく変化する可能性があったため、年度内は既設設備の分光器の入射スリットを改造する形で超解像分光システムの立ち上げを行い、性能向上のための大型回折格子調達についてはTS-3U(TS-6)実験動向に合わせられるよう繰越制度を活用した。心臓部となる、コア径/クラッド系が200μm/240μmの光ファイバーを320本、25mm×7mmの微小構造の中に、列間隔1mmで5列×64本(ファイバー間300μmピッチ)で格納するマルチスリット型ファイバーバンドルの製作は容易ではなかったが、無事年度内での製作を完了した。新実験装置TS-3U(TS-6)は、2017年度内は電源系・ガス系配線・運転シナリオ開発中のため、年度内本格実験投入には至らなかったが、初年度目標である翌年度運用の要求性能を満たすシステム開発は完了したため、おおむね順調に進展していると評価する。本研究と別課題で行われていた実験装置本体のアップグレードTS-3U(TS-6)装置建設および、プラズマシナリオ開発については2017年度末で合体運転成功まで到達したため、2018年度より開発した超解像イオンドップラートモグラフィ計測を本格運用し、磁気リコネクションの微細構造形成過程を明らかにする実験を推進する。学内工作室で製作中の集光レンズ固定治具等については、2018年度よりTS-3U(TS-6装置)に取り付け可能となるため、2018年度より同特注治具が完成次第本格的に実験導入を開始する。同新実験のため、研究室内では別途並行して150CH磁気プローブ及び、浮遊電位分布測定系等の構築が進行しているため、イオンドップラートモグラフィ計測系で得られたデータに加えてそれらの測定データも参照し、随時X点・電流シート構造や、ガイド磁場リコネクションにおけるポテンシャル四重極構造等をを同定しながら実験を行う。磁気リコネクションのX点や電流シート近傍で観測される微細構造については、前年度までに実施した予備実験において、イオン種の質量数やリコネクション平面に垂直なガイド磁場成分の強度に依存した、ホール効果の極性効果の影響を示唆する興味深い可視光発光分布計測が既に得られているが、発光分布については温度・密度どちらの効果がより顕著に働いて同構造が形成されているのか不明瞭な問題があったため、開発したドップラートモグラフィで直接温度を明らかにすることにより、同微細構造形成の詳細を明らかにする。2018年度後半より、すでに査読を通過している第27回IAEA核融合エネルギー国際会議(FEC2018)をはじめとして、米国物理学会やプラズマ核融合学会等で研究成果の公表を開始し、年度末にかけて論文投稿を実施する(Nuclear Fusion等)。

本研究課題では、太陽フレア等の爆発現象で知られる、磁力線のつなぎかわり(磁気リコネクション、磁気再結合)に伴うエネルギー変換過程について、特にリコネクション平面に対して垂直成分の磁場が存在する際にX点近傍で観測される、微細構造形成過程に焦点を当てた研究に取り組んでいる。本研究で焦点をあてる微細構造とは、東京大学-MAST共同研究(H. Tanabe et al. Phys. Rev. Lett. 115, 215004, (2015))で近年報告されたような、磁気リコネクションの起点となるX点近傍に形成される加熱分布の微細構造である。同過程に類似した現象は、東京大学の室内実験でも高速度カメラ可視光画像等でも報告されてきたが、発光分布ではなく加熱をクリアに明らかにする研究はこれまで十分になされてこなかった。本研究は、若手研究B(15K20921)において、X点近傍に空間分解能を集中した実験でMAST共同研究成果に類似した傾向が得られ始めたことに着想経緯があり、本研究課題の補助を得てさらなる推進に着手した。マルチスリット分光法を応用した高スループット・高空間分解分光システム構築技術をさらに発展させ、3列スリット入射型96CH分光システムを本格的にリコネクション実験に投入して物理解明実験を推進するとともに、さらなる超解像化として5列スリット入射型320CH分光システムの開発に着手した。また垂直読み出し式のICCD検出器では時間分解測定ができないため、現象の再現性仮定が不要な新システムとして、高速度カメラと高繰り返し型イメージインテンシファイアを用いた時間分解イオンドップラートモグラフィ計測システムの開発にも着手、心臓部となる高速ゲートインテンシファイアについては複数社モデル(浜松・NAC等)製品のデモ機実験を実施し、最終的に最速500kfpsが可能なNAC社UViの調達を行った。研究初年度の2017年度は、基盤S(15H05750)で実施されるプラズマ合体・リコネクション実験装置TS-3のシャットダウン・新装置へのアップグレードのスケジュールを考慮し、同シャットダウンが行われる10月までは若手研究B(15K20921)で開発した96CHマルチスリット分光システムを本格運用する形で研究を推進し、さらなるアップグレードによる超解像分光システムの開発については年度後半にシフトさせる形で一部研究計画の変更を行った。イオンドップラートモグラフィ計測の時間分解化のための高速ゲートインテンシファイアの調達については、単体では本研究課題最大の予算投資となるため、年度前半にデモ機を用いた性能比較実験を集中的に行った後に発注を行い、アップグレード工事完了後に納品となる形で調達を行った。立ち上げ直後の新実験TS-3U(TS-6)のプラズマ性能については、年度終盤にファーストプラズマ生成のため最小-最大イオン温度レンジが想定から今後大きく変化する可能性があったため、年度内は既設設備の分光器の入射スリットを改造する形で超解像分光システムの立ち上げを行い、性能向上のための大型回折格子調達についてはTS-3U(TS-6)実験動向に合わせられるよう繰越制度を活用した。心臓部となる、コア径/クラッド系が200μm/240μmの光ファイバーを320本、25mm×7mmの微小構造の中に、列間隔1mmで5列×64本(ファイバー間300μmピッチ)で格納するマルチスリット型ファイバーバンドルの製作は容易ではなかったが、無事年度内での製作を完了した。
GキナーゼによるRho/Rhoキナーゼ系抑制の血管統御・病態における意義の解析

1.Gキナーゼ,RhoA発現アデノウイルスの構築と培養血管平滑筋・内皮細胞への遺伝子導入本年度は、野生型Gキナーゼ、さらにGキナーゼによりリン酸化されない変異型RhoA(A188RhoA)についてCMV promoterのもとに組み込んだアデノウイルス発現ベクターの構築を試みた。今後これらの高力価アデノウイルスを調製し、培養細胞および生体内への遺伝子導入実験へ発展させる予定である。2.Gキナーゼ,RhoA遺伝子改変動物の開発ナトリウム利尿ペプチド/cGMP/Gキナーゼ系の遺伝子改変動物として、我々は既にBNPトランスジェニックマウス、ナトリウム利尿ペプチドB型受容体ノックアウトマウス[テキサス大学Garbers教授との共同研究]、およびGキナーゼノックアウトマウス[ミュンヘン工科大学Hofmann教授との共同研究]を開発・保有している。本年度はさらにCAGプロモーターを用いてGキナーゼのトランスジェニックマウスの開発に成功した。これらのマウスについて、無負荷時およびRhoAアゴニスト(アンギオテンシンII)負荷後における血管組織中のRhoA活性およびGキナーゼによるRhoAのリン酸化量について検討した。その結果、Gキナーゼ活性はRhoAのSer188におけるリン酸化レベルと相関する一方、RhoA活性とは負の相関を示すことが見出された。この結果から、GキナーゼによるRhoAのリン酸化を介した活性抑制のメカニズムが生体内でも存在することが明らかになった。今年度はさらに、SM22αプロモーターを利用した野生型RhoAおよびリン酸化抵抗型A188RhoAの血管平滑筋特異的トランスジェニックマウスの開発を試み、成功した。今後このマウスを用いてGキナーゼによるRhoAのリン酸化・抑制機序が血圧・血管リモデリング・血管新生などの血管機能制御において果たす役割を明らかにしていく予定である。
私たちのグループでは、現在工業的に主流であるクロール法(マグネシウム還元法)の反応メカニズムを解明してきた。本研究では、その経験を活かしハンター法(ナトリム還元法)とクロール法では生成チタンの形状ならびに生成部位が違うことの理由を探り、その上で、新しい発想による新プロセスの提案を行う。具体的な課題は以下の2点である。課題1ハンター法によるチタンの還元反応のメカニズムの解明課題2クロール法ならびにハンター法の反応メカニズムの解明を基にした革新的なプロセスの提案まずは、反応のその場観察による反応メカニズムの解明を第一目的として実験を行った。実験の開始に当たって、マイクロフォーカスX線装置用に金属箔を照射窓として有する反応容器セルを作製し、X線透過による最適なX線強度の調査を行った。また、ドラフト内で、X線透過実験に用いる反応容器と同じ反応容器を用いて、予備的にTiCl4のNa還元を実施した。最初の実験では、外側の反応容器に用いている石英が割れるトラブルもあったが、Na蒸気と石英との接触を極力防止できる工夫を行うことで、清浄な状態を保ったまま実験を行うことに成功し、文献で報告されているように、Mg還元と異なり、100ミクロン以下の粒径の粉状のチタンを確認できた。また、金属ナトリウムを用いた還元実験は、私たちにとって今回が初めての経験であり、次年度以降の研究にとって、貴重なノウハウを修得することができた。関連する技術課題を解決し、その場観察の準備が整った。現在までの進捗状況は、具体的には下記のようである。X線の透過窓を有する容器として、5 mm厚のSUS430製のコの字型鋼材に厚さ0.03 mmのSUS430箔を挟み込むことで反応容器を作製した。この反応容器に角状の金属Naを充填し、石英製の密閉容器内に設置した後、内部をアルゴンで置換した。この密閉容器を電気炉で780 °Cまで昇温してNaを溶融させた後、SUS304製の鋼管を通して溶融Na上にTiCl4液体を滴下供給した。予備実験の結果、還元中に石英の密閉容器が割れるというトラブルが発生した。割れた石英容器の内側は激しく腐食しており、割れ付近に付着していたサンプルをXRDで分析した結果、TiO2やNaClが検出され、NaやTiCl4の蒸気が石英容器壁面まで到達していたことが確認された。このことからNaが容器と反応することで割れにつながったものと推定された。そこで本研究ではNa蒸気と石英との接触を防止するため、石英容器の内側をX線が透過可能な厚さのSUS430箔で内張りすることを考案した。この手法を取り入れたことにより、石英との反応が抑制され清浄な状態を保ったまま実験を行うことに成功した。EDXの分析結果から液面付近に堆積しているものは還元で生成したTiと副生成物のNaClであると確認された。また、文献で報告されているようにNa還元ではMg還元と異なり<100 μmの粉末状Tiが多く生成されていることが確認できた。この予備実験で得られた反応容器に様々な加速電圧・電流値でのX線を照射することで、X線透過像におけるTi、NaおよびNaClによるコントラストが明瞭となるX線の条件を得た。本研究で用いているW線ターゲットの封入型X線管球では、加速電圧90 kV電流値600 μAで明瞭なコントラストを得た。H30年度の知見を活用し、本年度は、X線装置内において、溶融金属Naを設置した反応容器セルに、液送ポンプを用いTiCl4を供給し、Na還元によってTiCl4が還元される様子をマイクロフォーカスX線透過観察法で観察する。各種反応温度で実験を行い、金属Tiが生成する様子を確認する。なお、TiCl4は、大気中に漏洩すると、水分と反応し、HClガスが生成する。よって、万が一、漏洩が起こったとしても、HClガスを強制排出するシステムを用意済みである。さらに、そのような漏洩が起こらないような、緊急リーク経路の確保も既に行っており、ただちに実験を行う体制が既に整っている。その場観察実験後は、反応容器全体を樹脂埋めし、反応部位の把握、反応で生成したチタンの形態をEPMAなどで観察する。その後、マグネシウム還元によるその場観察実験の結果などと比較し、粉末チタン形成のメカニズムを突き止める。さらには、TiCl2を経由する2段還元法のその場観察実験も行い、最終的には、マグネシウム還元とナトリウム還元を組み合わせた新プロセスの模索を行っていく。
最初の実験では、外側の反応容器に用いている石英が割れるトラブルもあったが、Na蒸気と石英との接触を極力防止できる工夫を行うことで、清浄な状態を保ったまま実験を行うことに成功し、文献で報告されているように、Mg還元と異なり、100ミクロン以下の粒径の粉状のチタンを確認できた。また、金属ナトリウムを用いた還元実験は、私たちにとって今回が初めての経験であり、次年度以降の研究にとって、貴重なノウハウを修得することができた。関連する技術課題を解決し、その場観察の準備が整った。現在までの進捗状況は、具体的には下記のようである。X線の透過窓を有する容器として、5 mm厚のSUS430製のコの字型鋼材に厚さ0.03 mmのSUS430箔を挟み込むことで反応容器を作製した。この反応容器に角状の金属Naを充填し、石英製の密閉容器内に設置した後、内部をアルゴンで置換した。この密閉容器を電気炉で780 °Cまで昇温してNaを溶融させた後、SUS304製の鋼管を通して溶融Na上にTiCl4液体を滴下供給した。予備実験の結果、還元中に石英の密閉容器が割れるというトラブルが発生した。割れた石英容器の内側は激しく腐食しており、割れ付近に付着していたサンプルをXRDで分析した結果、TiO2やNaClが検出され、NaやTiCl4の蒸気が石英容器壁面まで到達していたことが確認された。このことからNaが容器と反応することで割れにつながったものと推定された。そこで本研究ではNa蒸気と石英との接触を防止するため、石英容器の内側をX線が透過可能な厚さのSUS430箔で内張りすることを考案した。この手法を取り入れたことにより、石英との反応が抑制され清浄な状態を保ったまま実験を行うことに成功した。EDXの分析結果から液面付近に堆積しているものは還元で生成したTiと副生成物のNaClであると確認された。また、文献で報告されているようにNa還元ではMg還元と異なり<100 μmの粉末状Tiが多く生成されていることが確認できた。この予備実験で得られた反応容器に様々な加速電圧・電流値でのX線を照射することで、X線透過像におけるTi、NaおよびNaClによるコントラストが明瞭となるX線の条件を得た。本研究で用いているW線ターゲットの封入型X線管球では、加速電圧90 kV電流値600 μAで明瞭なコントラストを得た。H30年度の知見を活用し、本年度は、X線装置内において、溶融金属Naを設置した反応容器セルに、液送ポンプを用いTiCl4を供給し、Na還元によってTiCl4が還元される様子をマイクロフォーカスX線透過観察法で観察する。各種反応温度で実験を行い、金属Tiが生成する様子を確認する。なお、TiCl4は、大気中に漏洩すると、水分と反応し、HClガスが生成する。よって、万が一、漏洩が起こったとしても、HClガスを強制排出するシステムを用意済みである。さらに、そのような漏洩が起こらないような、緊急リーク経路の確保も既に行っており、ただちに実験を行う体制が既に整っている。その場観察実験後は、反応容器全体を樹脂埋めし、反応部位の把握、反応で生成したチタンの形態をEPMAなどで観察する。その後、マグネシウム還元によるその場観察実験の結果などと比較し、粉末チタン形成のメカニズムを突き止める。
高収縮コンクリート部材の耐久性力学

実構造物で生じた過去にないひび割れの原因となった過大収縮コンクリートの収縮特性、鉄筋コンクリート棒材のかぶり部の透気性および鉄筋コンクリートはりのせん断強度に及ぼす収縮の影響を検討した。その結果、コンクリートの乾燥収縮は骨材の乾燥収縮とヤング係数に強く依存すること、持続引張荷重下で収縮の増大により透気係数が増大すること、鉄筋比が1%程度の場合収縮によりせん断強度が低下する、等の成果が得られた。骨材の低品質化や骨材自身の収縮によるコンクリートの高収縮化が大きな問題となっているが、自然環境の保護や骨材の枯渇を考えると、この種低品質骨材の利用は今後避けられない可能性がある。そのため、従来に比べて格段に大きな収縮、それによってもたらされる構造性能低下、耐久性低下の解明と収縮低減の方法は不可欠な技術課題である。本研究は、広範囲の強度範囲(30130N/mm2)のコンクリートを対象とし、高収縮骨材に起因する高収縮コンクリートの収縮特性、高収縮の鉄筋拘束に起因するであろうかぶりコンクリートの腐食に対する鉄筋保護性能の低下、高収縮によるRCはりのせん断強度に関わる構造性能低下とその解析的評価、収縮低減方法を通じて、コンクリートの高収縮による構造性能、耐久性能の体系的評価すなわち耐久性力学の構築に資することを目的とする。検討の結果、W/C=0.5、引張鉄筋比p=1.06%の鉄筋コンクリート(RC)はりのせん断強度は、収縮の影響により、有効高さd1000mmで15%低下し、寸法効果も有効高さも-1/4乗(収縮が小さい場合)から-1/3乗と寸法依存性が卓越した。また、W/C=0.23の高強度コンクリートを用いた場合は、RCはりのせん断強度は、収縮の影響により、有効高さd1000mmで20%低下し、寸法効果も有効高さの-2/5乗(収縮が小さい場合)から-1/2乗と寸法依存性が卓越した。これらの収縮依存性は、収縮により生じた鉄筋の圧縮ひずみが曲げひび割れの発生時に解放され、このひずみが荷重により生じる鉄筋ひずみに加算される、すなわち同一の荷重であっても鉄筋変化ひずみが収縮により増大し、機能的には鉄筋比が低下することと等価であるとする等価鉄筋比の概念により収縮の大小に拘わらず、統一的にせん断強度を評価できることを示した。さらに、収縮を低減する方法として、破砕値約20%、吸水率9%の廃瓦を粗骨材と置換し、この廃瓦による内部養生効果により収縮量を大幅に低減する方法を提案した。検討の結果、W/C=0.5であっても材齢7日までの自己収縮は200×10^<-6>に達する場合があり、また同一の供試体幅であっても乾燥後の収縮に寸法依存性があることが認められた。引張鉄筋比p=1.06%および1.59%の鉄筋コンクリート(RC)はりの鉄筋ひずみはいずれも250×10^<-6>に達した。鉄筋コンクリート(RC)はりのせん断強度は、収縮の影響により、p=1.06%および1.59%の場合ともに低下するが、有効高さd1000mmで前者の場合15%、後者の場合8%低下した。さらに後者の寸法効果は、前者に比べて高くなった。代表者らにより収縮の影響を統一的に評価できると提案された等価鉄筋比の概念に基づけば、寸法依存性は、p=1.06%の場合有効高さも-1/4乗、1.59%の場合-1/3乗と、鉄筋比が増大すれば高くなることが明らかになった。さらに、収縮を低減する方法として、破砕値約20%、吸水率9%の廃瓦を粗骨材と置換し、この廃瓦による内部養生効果と膨張材、収縮低減材の併用により収縮量を大幅に低減する方法を提案した。本年度は、コンクリートの収縮特性、収縮によるかぶりコンクリートの損傷、コンクリートの破壊エネルギーに及ぼす収縮の影響、水セメント比が0.35の場合の斜めひび割れ発生強度に及ぼす収縮の影響を主に検討し、併せて前研究機関の総括を行った。検討の結果、(1)コンクリートの乾燥収縮は、骨材の乾燥収縮およびヤング係数を主要因とする式により正確に予測できることを示した、

(2)乾燥収縮の異なるRC棒材持続引張載荷試験から収縮量が大きくなれば内部ひび割れ幅が持続的に大きくなり透気係数も増大することを見出した。また。両引き試験であらかじめ内部ひび割れを発生させ、塩水による乾湿繰り返しを行った場合には鉄筋腐食開始時期が早くなり腐食速度も速くなった。(3)いわゆる骨材自身が乾燥し大きな収縮が生じたコンクリートであっても破壊エネルギーGfはW/C=0.5、0.35、乾燥暴露、封緘の2養生条件の範囲では、0.15-0.24N/mmの範囲にあり、通常のコンクリートと大きくことなることはなかった。またGfは乾燥暴露される場合が封緘より大きかった。(4)ヤング係数の小さい高収縮コンクリートであっても、W/C=0.5、断面300mm×1130mm、V/S=119mm、鉄筋比1.06%では材齢200日で自由収縮が600μ、鉄筋ひずみが250マイクロ生じ、自由収縮のおよそ40%のひずみが鉄筋に導入された。同一諸元でW/C=0.35の場合には、材齢260日で自由収縮が500μ、鉄筋ひずみが325マイクロ生じ、自由収縮のおよそ65%のひずみが鉄筋に導入され、収縮により無視し得ない鉄筋ひずみが生じ併せてひび割れ抵抗性が低下することを示した。(5)収縮の影響によるRCはりの斜めひび割れ発生強度低下は、鉄筋比=1.06%の場合有効高さ1000mmで明確に認められたが、鉄筋比=1.59%の場合は、収縮の大きい方の強度が大きい結果となった。これまでの成果も含め総括し、特にせん断強度では、収縮によるせん断強度低下は鉄筋比が1.06%の場合は、W/C=0.5、0.35に拘わらず認められ、鉄筋比が1.59%の場合はW/Cに拘わらず認められないことを示した。