hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ボルト締めストップホール法による疲労損傷の補修とその評価に関する研究

疲労損傷の補修方法の一つにストップホール法がある。これは、疲労亀裂先端に円孔をあけ亀裂先端の応力集中を緩和することにより疲労強度の向上を計る方法である。また、このストップホールをボルトで締め付けることにより応力集中はさらに緩和され、補修効果は高いとされている。ここでは、この疲労亀裂先端に円孔をあけ、それをボルト締めする補修方法をボルト締めストップホール法と呼ぶ。本研究では、ボルト締めストップホール法により補修した疲労損傷部材の疲労強度、およびその評価方法を明らかにすることを目的として本年度は面内ガセット継手を対象とした以下の検討を行なった。疲労損傷を受けていない溶接継手試験体、ストップホールで補修した試験体、さらにボルト締めした試験体の3種類の試験体を用意し、疲労試験を行なった。その結果、ボルト締め試験体の疲労強度は、ストップホール試験体と比べて60%程度高く、さらに残存断面が60%になっているにも関わらず未損傷試験体より疲労強度は高く、その差は長寿命域ほど顕著であることが明らかとなった。これらの試験体について、応力解析および疲労試験結果の再整理を行なうことにより、以下のような疲労強度評価式を導いた。Δσ_n^m・N=C{γ(α_0-1)}^m、ここでΔσ_nは公称応力範囲、Nは疲労寿命、Cとmは材料定数である。α_0はストップホールのみの応力集中係数であり、その値はこれまでに提案されている経験式等から求められる。γは応力緩和係数であり、種々の条件で応力解析を行なうことによりγ=1.00-0.0150(M^2/t)なる算定式を導いた。ここで、Mは円孔径、tは板厚である。この以上の疲労強度評価式の妥当性を試験結果との比較から確かめた。疲労亀裂の先端に円孔を明け、さらに円孔をボルト締めすることによる補修方法(ボルト締めストップホール法)を採り上げ、この方法により補修した疲労損傷部材の疲労強度を定量的に評価するための手法を構築すること、またその際の適切な補修条件を提示することを目的として、平板に一つの円孔を明けてそれをボルト締めした場合の円孔での応力集中係数について応力解析と応力測定試験から検討し、以下のことを明らかとした。(1)ボルトの締め付け力が高くなるにしたがって応力集中は緩和される。(2)平板の厚さが小さいほどボルト締めによる応力集中の緩和が顕著となる。(3)円孔径(ボルト径)が大きいほど応力集中の緩和が顕著となる。(4)ボルトワッシャーと母板は一体ではなく、微小な滑りが生じる。(5)応力解析においては、微小な滑りをヤング率の低い材料を挟むことにより、またそのヤング率は接触圧に比例するとすることにより、実験結果を再現することができる。(6)ワッシャーと母板の間に添え板を挟むことにより、さらにボルト締めによる応力集中の緩和は増大する。さらに、種々の条件下で行なった実験の結果と応力解析の結果を整理することにより、板厚・円孔径・ボルト軸力をパラメータとしたボルト締めストップホールの応力集中係数を求めるための数式を示した。面外ガセット溶接継手をモデル化した3種類の試験体(処女の継手、疲労亀裂をストップホール法で補修した継手、ボルト締めストップホール法で補修した継手)を製作し、疲労試験を行なった。その結果、ボルト締め試験体の疲労強度は、その実質の断面積が半分近くになっているにもかかわらず、処女継手よりも高いこと、またその差は長寿命域ほど顕著となることが明らかとなった。
ウルトラマイクロ電極を用いる高分子電解質/電極触媒界面の評価システムの構築

新規ウルトラマイクロ電極群を作製することにより,従来は困難であった高分子電解質/電極触媒界面の電気化学計測を簡便に行える電気化学計測システムを構築した。抵抗率の大きな固体高分子電解質においてマイクロ電極はiを小さくできるためiR降下の少ない電気化学計測を可能とした。また集合型のマイクロ電極を用いることで,電極触媒の関与する反応機構を明らかにした。結果的に本研究により,固体高分子形燃料電池(PEFC)の計測に資する技術が構築された。主な研究成果は,以下の通りである。まず,集積化マイクロ電極を創製し,ガスフェーズの電極反応を計測できるようにした。また,マイクロアレー電極を使用して,ナフィオン膜のイオン伝導性に及ぼす水および水とアルコール混合比の影響が明確にされた。これは,PEFCならびに直接メタノール形燃料電池(DMFC)の運転に際して基礎特性となるものである。またマイクロアレー電極を用いて,メタノール電極酸化反応の反応中間体を電気化学的に検出することに初めて成功した。このような計測には,通常回転リング-ディスク電極が使用されるが,中間体の検出の報告はなく,今回の検出によりDMFCの燃料極反応機構の理解が進展した。次に,多孔質マイクロディスク電極(電極先端をエッチングにより空洞を設けそこに粉体を充填する)を作製し,これまで単独で計測することが難しかったサブミクロン径の電極触媒の,簡便な電気化学計測が可能となった。さらに,多孔性マイクロリング電極を作製し,先端に高分子電解質/電極触媒の積層構造を形成できるようにし,膜電極構造体(MEA)の電気化学計測を可能にした。以上のように,複数の新規ウルトラマイクロ電極の設計と作製により,従来から困難とされてきた高分子電解質/電極触媒界面の電気化学研究が大きく進展した。固体高分子形燃料電池は燃料ガスを電極上で直接反応させ、電極触媒を必要としている。マイクロ電極は多様な反応系の解析に極めて有用であり、微小粒子触媒の電気化学測定、反応機構の解析に威力を発揮するだけでなく、実使用環境に近い条件下で使えるという特徴を有する。当該研究の目的は、ウルトラマイクロ電極の開発を通して学問的な固体高分子/電極触媒界面の電気化学体系を構築することにある。(1)ウルトラマイクロ電極による固体高分子/電極界面の電極反応の解析:各種形状のマイクロ電極を作製・使用した結果から,気相電極反応はイオン伝導が律速になっていることが明らかになった。固体高分子電解質(ナフィオン)の被覆の有無でメタノールガスの反応を観測した結果,電流値が200倍も向上した。また,ナフィオンのメタノールガス検出における形状変化の観測に新規購入したAFMが大きく貢献した。集積化マイクロ電極をナフィオン膜(約2μm)で被覆し、水素のガス系電極酸化を測定したところ,酸化反応を示す明瞭な電極ピークが観測された。この電流値は,水溶液中で観測される水素酸化電流の数十倍高い値を示した。次いで、メタノールの気相反応をメタノールと水の蒸発比を変えて測定した。水を供給しない場合は,明瞭なピークが観測されずメタノール酸化は水分子を必要とすることがストレートに観測できた。(2)ウルトラマイクロ電極を用いた電極触媒反応機構の解明:電極触媒単独の拳動を研究するため,先端部をエッチングし白金担持カーボン触媒を充填した多孔質マイクロ電極を作製して,電気化学測定を行った。メタノール酸化のボルタモグラムを測定した結果,非常に大きな電流値が観測され,触媒粒子の大きな比表面積の効果が観測される。同時に,触媒を用いた場合に,メタノール酸化のピークがカソード方向にシフトしているようすも観測され,この電極が電極触媒粒子を的確に評価できる手段となりうることを示した。

各種ウルトラマイクロ電極を新規に創出することを通して,これまで困難であった高分子電解質/電極触媒界面の電気化学計測を簡便に行うことが可能となった。すなわち固体高分子電解質のように電気化学計測はiR降下を生じ易いが,マイクロ電極はiを小さくでき,また集合型のマイクロ電極は電極触媒機構を明らかにした。本研究の結果,固体高分子形燃料電池(PEFC)の計測に資する技術が構築された。今年度の主要な研究実績は,以下の通りである。まずマイクロアレー電極を使用して,ナフィオン膜のイオン伝導性に及ぼす水および水とアルコール混合比の影響が明確にされた。これは、PEFCならびに直接メタノール形燃料電池(DMFC)の運転に際して基礎特性となるものである。またマイクロアレー電極を用いて,メタノール電極酸化反応の反応中間体を電気化学的に検出することに初めて成功した。このような計測には,通常回転リング-ディスク電極が使用されるが,中間体の検出の報告はなく,今回の検出によりDMFCの燃料極反応機構の理解が進展した。次に,多孔質マイクロディスク電極を作製し,従来より単独で計測することが難しかったサブミクロン径の電極触媒の,簡便な電気化学計測が可能となった。これは,マイクロ電極先端をエッチングにより空洞を設けそこに粉体を充填するものであり,マイクロ電極ゆえに粉体間のiR降下をも無視できることが明らかになった。さらに,多孔性マイクロリング電極を作製し,先端に高分子電解質/電極触媒の積層構造を形成できるようにし,膜電極構造体(MEA)の電気化学計測を可能にした。以上のように,複数の新規ウルトラマイクロ電極の設計と作製により,従来から困難とされてきた高分子電解質/電極触媒界面の電気化学研究が進展を見せた。
がん関連遺伝子変異の検出および機能評価法の開発

がん抑制遺伝子やDNA修復遺伝子などのがん関連遺伝子の変異を検出し、その変異が遺伝子産物の機能へ及ぼす影響を評価するためのアッセイ系開発とそれを応用することを目的とし平成16年度に下記の成果を得た。1.家族性乳癌遺伝子BRCA1遺伝子産物の機能解析を行いN末近傍のRINGドメインのBARD1結合、ユビキチン化能、細胞増殖抑制能について明らかにし、その部位のミスセンス変異がBRCA1機能に及ぼす影響を解析した。この中でH41RはBIRD1との結合とユビキチン化能障害があり病的変異であった。2.網羅的p53ミスセンス変異ライブラリー(2314種類)を作成し、その中から野生型p53よりもアポトーシス誘導能が強い変異p53(super p53)を多数同定した。3.遺伝性非ポリポーシス大腸癌で報告されているミスマッチ修復遺伝子MLH1のアミノ酸置換型100SNPsについて出芽酵母発現系とヒト細胞発現系で機能解析し、病的変異型、機能野生型に分類した。4.塩基除去修復遺伝子の一つである多発性大腸腺腫の原因遺伝子MYHについて、APC遺伝子変異陰性の家族性大腸腺腫症例について変異解析を行い、1症例に病的変異を認めた。さらに大腸菌のmutY遺伝子変異株にヒトMYH発現を発現し、その機能相補性を利用した変異機能診断法を作成した。なおヒト遺伝子解析研究は東北大学医学系研究科倫理委員会の承認を得た研究計画に従って実施した。がん抑制遺伝子やDNA修復遺伝子などの腫瘍関連遺伝子の変異を検出し、その変異が遺伝子産物機能へどのように影響するか評価を行うための出芽酵母を用いたアッセイ系の開発とその応用について研究する。本研究は、申請者らが独自に開発中の遺伝子機能解析システムを改良し、腫瘍関連遺伝子の変異を迅速かつ簡便に検出し、さらにその機能に及ぼす影響を評価できる診断システムを系統的に作製し、また、既知の変異の機能評価結果をデータベース化しようとする独創的なアプローチである。臨床検体から目的とする腫瘍関連遺伝子変異を迅速・簡便かつ系統的に検出または機能評価することが可能になれば、がんの治療感受性(または抵抗性)の予測、がん患者の予後の予測、家族性腫瘍ににおける発癌リスクの予測等に幅広く応用が可能である。日本人の家族性乳癌におけるBRCA1遺伝子とBRCA2遺伝子のスクリーニング法としてストップコドンアッセイ(SC assay)を導入しDNAシークエンス法と比較した結果、感度・精度や労力・コストの点でのその有用性が示されつつある。ヒトDNAミスマッチ修復遺伝子hMLH1の機能診断系を用いて、hMLH1のミスセンス変異の病的意義について検討した結果、その大部分が正常hMLH1と判別できたが、評価できないミスセンス変異が一部あることが判明した。PTEN遺伝子のミスセンス変異42種類のPTENタンパク質の機能へ及ぼす影響を野生型PTENが有するin vitroのphosphoinositide phosphatase活性を指標に機能解析した結果、大部分(42種類中38種類、90%)の変異は正常PTEN機能を障害しており、がん抑制に重要なPTENの機能はphosphoinositide phosphatase活性であることが明らかになった。ミスセンス変異を有する変異PTENタンパク質の膜結合機能を調べたが、調べたすべてのミスセンス変異は膜結合能には影響がなかった。がん関連遺伝子変異の検出と機能評価のための手法を開発するために、基礎的・臨床的検討を行った。家族性乳癌患者40人を対象にBRCA1遺伝子とBRCA2遺伝子の変異を調べ、8例(20%)に病的意義のある変異を見出した。ストップコドンアッセイ(SC assay)で検出可能なタンパク質切断型変異が7例、ミスセンス変異が1例見られ、このミスセンス変異(BRCA1)は発現タンパク質の機能解析で評価した。網羅的ミスセンス変異導入法を開発、1塩基置換によって生じうるp53ミスセンス変異を全てを構築し個々の変異についてp53の特異的DNA結合による転写活性化能について評価した。その結果、変異、変異報告頻度、アミノ酸残基の保存性の3者には強い相関を確認したほか、多数の温度感受性変異、転写活性化能に関するプロモーター志向性が異なる変異を同定、一部のp53変異については哺乳動物細胞発現系に展開し、細胞周期やアポトーシスへの影響を評価した。PTEN遺伝子の機能を出芽酵母でアッセイする方法を検討するために、酵母PTENホモログとされるTEP1遺伝子2倍体変異株を2株作成し、ヒトPTENの発現系を作成した。グリオーマにおいてミスセンス変異を含むPTEN変異の存在は髄液播種と相関することが明らかになり、検出したPTENミスセンス変異の病的意義を支持する結果であった。遺伝性大腸癌由来のヒトMLH1のミスセンス変異を新たに40種類構築し機能評価し病的意義を明らかにした。がん関連遺伝子変異の検出と機能評価のための手法を開発するために、各種がん関連遺伝子のミスセンス変異と、その遺伝子産物に焦点を当てて基礎的・臨床的検討を行った。遺伝性大腸癌由来のヒトMLH1のミスセンス変異を100種類構築し複数のアッセイ系で機能評価し病的意義を検討した。家族性乳癌患者50家系を対象にBRCA1遺伝子とBRCA2遺伝子の変異を調べ、機能異常を伴うミスセンス変異を1例含む10例に病的意義のある変異を見出した。また、両遺伝子に未報告のSNAsを含む46種類のSNPsを同定した。BRCA1遺伝子のミスセンス変異H41Rは、BIRD1タンパク質との結合障害とユビキチン化能

障害を有することを生化学的に明らかにした。網羅的ミスセンス変異導入法により1塩基置換によって生じうるp53ミスセンス変異を全て構築し個々の変異についでp53の特異的DNA結合による転写活性化能について評価した。その結果、変異、変異報告頻度、アミノ酸残基の保存性の3者には強い相関を確認したほか、多数の温度感受性変異、転写活性化能に関するプロモーター志向性が異なる'多様性'変異を同定した。また、一部のp53変異については哺乳動物細胞発現系に展開し、細胞周期やアポトーシスへの影響を評価した。その結果、野生型p53よりもアポトーシス誘導能が強い変異や、変異p53に機能を回復させる2nd-site suppressor mutationを複数同定した。がん抑制遺伝子やDNA修復遺伝子などのがん関連遺伝子の変異を検出し、その変異が遺伝子産物の機能へ及ぼす影響を評価するためのアッセイ系開発とそれを応用することを目的とし平成16年度に下記の成果を得た。1.家族性乳癌遺伝子BRCA1遺伝子産物の機能解析を行いN末近傍のRINGドメインのBARD1結合、ユビキチン化能、細胞増殖抑制能について明らかにし、その部位のミスセンス変異がBRCA1機能に及ぼす影響を解析した。この中でH41RはBIRD1との結合とユビキチン化能障害があり病的変異であった。2.網羅的p53ミスセンス変異ライブラリー(2314種類)を作成し、その中から野生型p53よりもアポトーシス誘導能が強い変異p53(super p53)を多数同定した。3.遺伝性非ポリポーシス大腸癌で報告されているミスマッチ修復遺伝子MLH1のアミノ酸置換型100SNPsについて出芽酵母発現系とヒト細胞発現系で機能解析し、病的変異型、機能野生型に分類した。4.塩基除去修復遺伝子の一つである多発性大腸腺腫の原因遺伝子MYHについて、APC遺伝子変異陰性の家族性大腸腺腫症例について変異解析を行い、1症例に病的変異を認めた。さらに大腸菌のmutY遺伝子変異株にヒトMYH発現を発現し、その機能相補性を利用した変異機能診断法を作成した。なおヒト遺伝子解析研究は東北大学医学系研究科倫理委員会の承認を得た研究計画に従って実施した。
吸収源クリーン開発メカニズム(CDM)ガバナンスの現状と課題-持続可能な森林経営の達成を目指して-

当該年度における研究活動としては、各理論の文献レビューを通じ博士論文の分析枠組みを構築し、これを援用して吸収源CDMの政策分析、政策評価を行い、博士論文を執筆、完成させた。さらに、海外調査結果をもとした学会での口頭発表、英語論文の作成・投稿を行った。分析枠組みは環境ガバナンス論、レジーム論、CSR論、政策評価論を援用し、構築した。博士論文では、関係アクターの参加・協働、レジーム形成過程、事業実施におけるCSRの意義などについて政策分析し、有効性、持続性、衡平性などを指標として政策評価を行った。この結果、結論として「現行ルールにおける吸収源CDMの実施・推進の限界」が導かれた。さらに、この限界を踏まえた上で吸収源CDM推進の方向性について考察、提言を行った。次に、フィジー・ケニア調査結果から、以下の内容で国際開発学会にて口頭発表により公表した。ケニア調査結果からは調査地における在来果樹の減少メカニズム及び植栽樹種に対する地域住民の選好を、フィジー調査結果からは2004年頃より調査地に相次いで導入された植林、エコツーリズム、塩作りの各事業について、その地域定着状況について、5資本(金融、人的、物的、自然、社会関係)に着目し、内発的発展の観点から分析した。英語論文については、吸収源CDMについて気候政策、開発政策、ビジネスの観点から見た吸収源CDMの利点・問題点を明らかにした論文、ならびに企業を対象として特に森林関連活動に関するCSR質問票調査結果から、日本企業のCSR活動は「本業を通じた活動」に留まらないことを指摘した論文をそれぞれ作成、投稿した。また、アウトリーチ活動として、「吸収源CDM人材育成研修」(グリーン航業、09年9月、10年2月)にて講師・コメンテーターを務め、発表・情報提供を行った。このように、研究者の少ない当分野において第一線で活躍の場を広げている。当該年度における研究活動としては、吸収源CDMの政策評価のための各理論の文献レビュー及びこれらを通じた博士論文の分析枠組みの構築、企業の森林関連活動に関するCSR質問票調査の実施、フィジー現地調査、英語論文の作成及び投稿、を主に実施した。分析枠組みについで、環境ガバナンス論、レジーム論、CSR論、政策評価論を分析理論として選定し、有効性、持続性、衡平性などを指標として政策評価を行うこととした。当分析枠組みは、今後政策における事業実施者としてますます企業への期待が高まる中、他の国際森林関連政策へも適用が可能なものとして発展性が高いものである。CSR調査については、CSRランキング上位の178社を対象とした質問票調査を実施し、CSRの観点からは企業の森林関連活動やカーボンオフセット活動が推進されることが期待されるが、一方で、吸収源CDMは採算性の低さや不確実性の高さといったハードルがあるため、CSRがその推進のインセンティブとしては不十分であることを明らかにした。同調査結果は日本森林学会にて口頭発表にて公表した。フィジー調査は博士論文の最終調査としての位置づけで、調査を通じて行政関係者、事業者、地域住民などに関する情報を収集し、英語論文では、吸収源CDMについて気候政策、開発政策、ビジネスとアクターによって異なる認識が存在することを指摘し、それぞれの観点から見た吸収源CDMの利点・問題点を明らかにした。これらはいずれも博士論文執筆のための重要な活動であり、今後の予定としては、これらの研究成果を基に2009年度内に博士号を取得する予定である。また、アウトリーチ活動として、「吸収源CDM人材育成研修」(国際緑化推進センター、08年10月、09年1月)にて講師・コメンテーターを務め、発表・情報提供を行った。
エピジェネティクス機構による薬物代謝動態の変動要因の解明と個別化薬物治療への応用

薬物代謝酵素(DME)の発現変動におけるDNAメチル化の役割を網羅解析により探索した。その結果、DNAメチル化と発現量が関係するDME遺伝子が、正常肝組織において7種、肝癌細胞において5種、同定された。またUDP-グルクロノシルトランスフェラーゼ1Aアイソザイムの組織特異的・年齢依存的なスプライシングがDNAメチル化と関係することも明らかになった。一部のDMEでは、DNAメチル化模様の特徴から癌抑制またはハウスキーピング遺伝子と同様の役割が推測された。網羅解析に基づくDNAメチル化模様の詳細な解析により、DME遺伝子の発現制御に関わるDNAメチル化の多様な役割を明らかにすることができた。上記の研究成果は、平成25年10月に開催された日本薬物動態学会第28回年会(東京)において発表した。本研究は、ヒト肝臓組織における薬物代謝酵素の発現・活性が変動する要因を明らかにし、薬物治療に応用することを目的とする。従来の遺伝子多型による要因の他に、エピジェネティクス機構(DNAメチル化)が関与することを証明するため、研究を進めている。本年度は、ヒト肝臓癌細胞3種(HepG2、HuH7、JHH1)およびヒト正常肝組織(胎児または成人)由来のゲノムDNAを対象に、全45万箇所のCpG部位におけるDNAメチル化状態を網羅解析により調べた(HumanMethylation450ビーズアレイ解析)。まず、シトクロムP450(CYP)薬物代謝酵素に着目し、クラスター解析(Cluster3.0)を行い、1)正常肝組織と比べ肝臓癌細胞で過剰メチル化状態となる18種のCYP分子種、2)成人肝組織と比べ胎児肝組織において過剰メチル化状態となる9種のCYP分子種、を同定した。これらのCYP分子種では、肝細胞の癌化・進展過程あるいは成熟の過程において、DNAのメチル化状態が変化することがわかり、薬物代謝酵素の発現や活性がDNAメチル化状態により制御されている可能性が示唆された。有効で安全な薬物治療を実施するためには、個体間あるいは個体内の薬物動態の変動のメカニズムを解明することが重要である。本研究ではエピジェネティクス機構に着目し、薬物代謝酵素の発現変動に関わるDNAメチル化の役割を探索した。すなわち、ヒト組織(肝臓、小腸)および肝臓癌細胞(HepG2、HuH7、JHH1)を対象としたDNAメチル化およびmRNA発現の網羅解析の結果をGEO(Gene Expression Omnibus)に登録された既存のデータセットと統合することにより、薬物代謝酵素(シトクロムP450および第II相薬物代謝酵素)のDNAメチル化プロファイルの詳細を明らかにした。その結果、肝臓組織での個体間発現変動、および肝臓・小腸間での組織特異的な発現変動をDNAメチル化状態により説明可能な薬物代謝酵素遺伝子が同定された。また、DNAメチル化模様の特徴から、一部の薬物多使者酵素では、癌抑制遺伝子様あるいはハウスキーピング遺伝子様のはたらきが推測された。(本研究成果は学術雑誌に投稿中)人体病理学正常肝臓・腸管組織の入手が遅れているが、企業から購入した組織を用いて対応している。肝臓癌細胞を対象としたDNAメチル化と遺伝子発現の網羅解析の統合は成功しており、今後の正常組織における解析にも有用であることが確かめられた。研究計画では病理解剖例を対象にヒト組織を用いた解析を予定していたが、本年度は解析に適した症例がなく、組織のサンプリングができなかった。予想されたことであったので、市販されているヒト正常肝組織由来のDNAおよびRNAを購入して対処した。次年度は引き続き、症例の集積を行う予定である。その他の研究は計画書通りにおおむね達成されている。網羅解析により同定されたCYP分子種の発現がDNAメチル化により制御されることを証明するため、3種の肝臓癌細胞にDNA脱メチル化剤DACまたはヒストン脱アセチル化阻害剤TSAを添加し、mRNA発現量の変化をリアルタイムPCR法により解析する。また、病理解剖症例を対象に、小腸・大腸組織、肝組織を採取する。小腸・大腸組織については、腺管分離法を用いて、腺管と間質に分けてゲノムDNAを回収する。同一個体内でのCYP遺伝子のDNAメチル化状態の差異を評価し、薬物代謝の変動要因を解明するための基礎的知見を得る。該当年度の研究遂行に必要な研究試薬・消耗品が、33,747円の範囲内ではないため、次年度の物品購入費用として繰り越しを考えているため。網羅解析の費用などに加える予定。本年度の残額479円は、この金額の範囲内で必要な物品を購入することができなかったために生じた。特に研究計画、物品の購入の予定に大きな変更はない。
キネシン-1カーゴのオルガネラゾーン選択的な形成と輸送分子機構の解明

分泌タンパク質や膜タンパク質は、ゴルジ体の出芽ゾーンで形成された膜輸送小胞に搭載され細胞の周辺部に輸送される。kinesin-1は順行性の長距離輸送を担う主要モーターであり、神経軸索で膜輸送小胞や細胞内オルガネラの輸送で重要な機能を果たしている。これまでに、kinesin-1の輸送膜小胞の受容体としてアミロイド前駆体タンパク質(APP)とアルカデインα(Alcα)を同定し解析を進めてきた。APPとAlcαは同じモーターで輸送されるが輸送速度が異なる特徴を示し、また、内容物のプロテオミクス解析からも独立性の高い輸送小胞である可能性が示されていた。2018年度までの解析から、APP小胞とAlcα小胞はそれぞれ独立した小胞として輸送されているが、kinesin-1と結合できない変異体Alcαを神経細胞に発現させるとAPP小胞にヒッチハイクして輸送される事が明らかになった。これは、ゴルジ体のAPP輸送小胞形成ゾーンとAlcα輸送小胞形成ゾーンが隣接している事を示唆し、通常は何らかの選択機構が働いてそれぞれ独自の輸送小胞を形成している可能性を示唆した。しかしながら、それぞれの輸送小胞に搭載される特徴的なカーゴ(積荷タンパク質)もヒッチハイクによる補償輸送を受けているかどうかは明らかではない。特徴的に搭載される分子の輸送とその分子が担う神経末端での機能の変化を解析することで、輸送小胞形成ゾーンが機能的に独立したゾーンとして存在するのかを明らかにする研究を進めている。次年度に向けてAlcαが特徴的に輸送する受容体の機能を輸送先の神経末端で解析することで、輸送小胞形成ゾーンの機能不全が神経機能変化に及ぼす影響を調べる.ゴルジ体での輸送小胞形成ゾーンに関しては、これまで解析がほとんどなされて来なかった。本研究では積荷が異なるが同じモーター分子が接続する2つの輸送小胞(APPとAlcα)に着目し、ゾーンの解析に取り組んだ。その結果、一つのカーゴ受容体をモーターに接続不能にすると、他のカーゴにヒッチハイクする事が明らかになり、それぞれの輸送小胞のゴルジにおける小胞形成ゾーンが近接している可能性が始めて示された。kinesin-1に接続出来ないAlcα輸送小胞を作成すると、APP輸送小胞にヒッチハイクする事が明らかになり、それぞれの輸送小胞のゴルジにおける小胞形成ゾーンが近接している可能性が始めて示された。しかし、神経末端で機能発現する積荷もヒッチハイクされ機能補償を受けているかh明らかではない。H31年度は、Alcα輸送小胞に特徴的な受容体の機能を解析し、ゴルジ体における輸送小胞形成ゾーンの不全が機能発現に及ぼす影響を解明する。機能障害が認められる場合は、輸送小胞形成ゾーンは近接してはいるが機能的に分かれていると考え、より直接的なエビデンスを得るように努める。

H31年度は、Alcα輸送小胞に特徴的な受容体の機能を解析し、ゴルジ体における輸送小胞形成ゾーンの不全が機能発現に及ぼす影響を解明する。機能障害が認められる場合は、輸送小胞形成ゾーンは近接してはいるが機能的に分かれていると考え、より直接的なエビデンスを得るように努める。
生体膜脂質に関した新規薬力学的相互作用による麻酔薬の効果減弱・増強

麻酔効果の変化に関し、新規薬力学的相互作用を実験的に検討するとともにその臨床的意義を考察した。受容体やイオンチャネルという従来とは異なる作用点:生体膜脂質に着目し、局所・全身麻酔薬の脂質二重層に対する作用と、麻酔薬の膜作用が膜活性成分を含む飲食物で影響される可能性を検証した。その結果、両麻酔薬は構造特異的に臨床効果と相関する強度で膜流動性を修飾し、この機序的膜作用は植物性飲食物に含まれるフラボノイドやアルカロイドにより減弱あるいは増強された。以上の結果から、生体膜に関する麻酔機序を提唱し、「ハーブやサプリメントによる周術期の麻酔効果減弱・増強」へと研究を発展させる理論的コンセプトを構築した。作用部位としての生体膜脂質に着目し、歯科用麻酔薬が新規薬力学的相互作用を示し得る可能性を追究することが本研究の目的である。平成24年度の研究においては、平成23年度に確立した膜作用解析法を活用して一連の応用実験を行った。その結果、以下のような成果を得た。1.膜作用の立体選択性:生体膜脂質に対する作用が麻酔薬の効果と密接に関係するとの観点から、薬物立体構造に選択的な作用機序仮説を提唱するとともに、キラルな脂質二重層をもつ心筋細胞モデル膜に臨床濃度のブピバカイン立体異性体を作用させた後、膜流動性変化を測定して膜作用強度の立体選択性を実験的に検証した(成果発表雑誌:Medical Hypotheses; Anesthesia and Analgesia)。3.植物成分と麻酔薬の薬物相互作用:平成23年度の検索結果に基づき、植物成分と麻酔薬の薬力学的相互作用に関する予備的研究を行った。膜活性を示すフラボノイドとアルカロイドを特定し、それらが局所麻酔薬ならびに全身麻酔薬による膜流動化に対して協力・増強作用あるいは拮抗・抑制作用を示す可能性を検討した(成果発表雑誌:Pharmacognosy Communications; International Journal of Pharmacology)。薬物作用部位としての生体膜脂質に焦点を当て、歯科用麻酔薬に関する新規薬力学的相互作用を検討してその有用・有害効果への影響と臨床的意義の解明が本研究の目的である。平成2324年度の研究結果に基づき、局所/全身麻酔薬ならびに麻酔関連薬の膜脂質二重層に対する作用の検証実験を行った。また、膜作用を薬理学的背景とする、局所麻酔薬の効果ならびに他種薬物との相互作用について研究概要を考察した。2.膜作用の機序的・臨床的意義:リン脂質/コレステロールから成る生体膜ならびにリポソーム人工膜に対する局所麻酔薬の作用に基づき、麻酔効果や心毒性の発現、植物成分との相互作用によりそれらが変化する可能性を考察し、研究を次の段階(メディカルハーブや植物性サプリメントと麻酔薬の薬力学的相互作用)へと発展させるための理論的コンセプトを構築した(成果発表:Anesthesiology Research and Practice)。作用部位としての生体膜脂質に着目し、歯科用麻酔薬の新規薬力学的相互作用を追究することが本研究の目的である。平成23年度の予備的研究では、膜作用解析法の開発、その応用として各種麻酔薬の膜作用機序の検討、薬物相互作用を起こす可能性を秘めた膜活性物質の検索を行った。1.方法論的確立と応用:リン脂質とコレステロールの組成を検討すべき細胞膜の脂質組成に相当するように調節したリポソームを作成し、種々のプローブで標識した。麻酔薬あるいは検索対象物質をリポソーム膜に作用させた後に蛍光偏光を測定し、脂質二重層膜の物理化学的性質(膜流動性)変化を定量的に解析できる方法を確立した。膜脂質組成を変化させることにより、特定膜成分の効果を検討することが可能になった。また、プローブの選択によって、膜脂質二重層内の作用部位を特定することも可能になった。さらに、応用実験によって、本解析法の有用性も実証された(成果発表雑誌:Bioorganic and Medicinal Chemistry)。2.食物成分の検索:飲食物中の多数の成分に関してその膜活性を検索した結果、麻酔薬と同様に膜流動性を修飾する種々のフラボノイドをワイン等の中に見出した。これらフラボノイド成分は、麻酔薬との相互作用を検討するための研究対象となり得ると考えられる(成果発表雑誌:International Journal of Wine Research)。3.生体内物質の検索:飲食物だけでなく生体内にも存在する膜活性物質を検索した結果、麻酔薬と拮抗する膜作用を有する数種のβーカルボリンアルカロイドを特定した。これらアルカロイドは、麻酔薬との相互作用を検討すべき対象となり得ると考えられる(成果発表雑誌:Journal of Toxicology)。医歯薬学1.平成23年度に確立した膜作用解析法が応用性に優れていたため、計画した一連の実験を予想以上に円滑に進めることができた。

2.生体膜相互作用に着目して提唱した麻酔機序仮説が、研究を展開・促進する上で極めて有用な理論的基盤・道標となった。3.研究分担者:溝上真樹が、平成25年度に米国へ留学する可能性がでた。そこで、平成24年度内に可及的大量のデータを採取・蓄積すべく実験の効率と実施速度を高めた。その結果、交付申請書に記載した研究実施計画のうち、平成24年度の応用実験Iが終了しただけでなく、平成2526年度に予定した応用実験IIならびに応用実験IIIも先行して予備的に実施できた。4.上記13の理由から、立案当初の計画より研究が著しく進展した。1.次年度以降の研究において薬力学的相互作用の解析を本格的に進めるには、実施すべき一連の実験に適した実験系ならびに定量的解析法が必要となる。平成23年度の研究によって、それを確立することができた。2.開発した解析法は、膜作用機序に基づいた局所麻酔薬の構造特異的心毒性の検討に利用できた。また、その有用性も応用実験によって確かめられた。3.局所麻酔薬(ブピバカイン、リドカイン)や全身麻酔薬(プロポフォール)との薬物相互作用の追究へと発展させるため、膜流動性変化に基づいて特定のフラボノイドとアルカロイドを検討候補として絞り込むことができた。これらの研究成果により、平成2426年度の応用実験IIIIへの道筋がついた。1.平成2324年度研究成果に基づき、局所麻酔薬ならびに全身麻酔薬の薬力学的相互作用に関する研究をより発展させる。リドカイン、ブピバカイン、プロポフォールと植物成分の薬物相互作用については、平成24年度に先行して一連の実験を進めた。したがって、それらの追試を行って実験結果に確証を得る。2.平成25年度以降は先行実験の再検証とともに、研究を完成させるための道筋をつける。同時に、国内外の学会において研究発表を行い、実験結果を総括してテキストを編集し、専門雑誌へ論文を投稿する。予備的研究成果を公表するための旅費(200,000円)を平成23年度に申請したが、研究代表者所属機関の研究費に応募していた出張費が採択されたため、次年度使用額(192,562円)が生じた。この研究費は、平成24年度以降の研究成果公表に関する経費として使用する。今後の研究推進方策として、平成23年度に確立した実験系と解析法を活用し、局所麻酔薬ならびに全身麻酔薬の薬力学的相互作用に関する一連の応用実験を実施して新規相互作用の可能性を探る。平成24年度は、方法論的開発に基づいて様々な研究成果が得られるものと期待される。したがって、国内外の学会での発表や専門雑誌への論文投稿等、これらの研究時間ならびに研究経費に占める割合が高まると予想される。また、今後の研究をより発展させるために、基礎的実験に加えて次年度以降の研究の方向性を探るパイロット実験も必要となろう。1.【現在までの達成度】に記述したように短期間に集中して応用実験を実施する必要が生じたため、試薬や器具をより経済的に使用することができた。
機能性食品成分フラボノイド類の生体内動態

昨年度は、フラボノイド類のうち、構造が最も簡単なアピゲニンを用いて、この代謝に関与するP450分子種を明らかにすることを目的とし、ラット・モルモット及びハムスター肝ミクロゾーム(Ms)によるin vitro代謝を調べた。その結果、いずれの動物肝Msにおいてもルテオリンが主代謝物であること、またハムスター肝MsではCYP1A2が最も重要であることなどを明らかにした。そこで本年度は、アピゲニンと構造が類似したナリンゲニン、ゲニステイン及びポリメトキシフラボノイド類のタンゲレチンにつき、昨年同様の検討を加えた。まずナリンゲニンは、すべての動物肝において、代謝物が1種類(M-1)生成され、これは3-メチルコラントレン(MC)前処理により35倍に増強された。この結果は、ナリンゲニンがアピゲニンと同じP450分子種によって代謝されることを示唆している。次にゲニステインは、アピゲニンとナリンゲニンに比べ、代謝されにくいものの、3種類の代謝物へと代謝された。そのうち最も多いM-1については、ラットとモルモットではMC前処理で、ハムスターではPB前処理で最も増強された。一方、タンゲレチンは、4'位の脱メチル化および3'位の水酸化が報告されているが、今回、すべての動物肝Msによって4種類の代謝物が生成された。このうち、M-3とM-4はすべての動物肝MsでMC前処理により、M-1はPB前処理により著しく増加した。フラボノイド類は、柑橘類や日常に私達が飲用している緑茶などに多く含まれている植物成分の1つで、抗酸化作用や抗ガン作用をはじめとした多くの生理作用を有するポリフェノール化合物である。最近では、ある種のフラボノイド類が、肝臓で生体異物の酸化酵素であるチトクロムP450(P450)の活性を増強したり、逆に著しく阻害するといった報告が数多くなされている。しかしながら、フラボノイド類が経口的に摂取されてからの生体内動態(吸収、分布、代謝、排泄)に関してはあまり報告がなく、上記生理活性が母化合物と代謝物のどちらによるものか不明である。そこで本年度は、フラボノイド類の代謝に関するP450分子種を明らかにすることを目的とし、フラボン類のアピゲニンのラット、モルモット及びハムスター肝ミクロゾーム(Ms)による代謝を調べた。HPLCによる分析の結果、ラット、モルモットおよびハムスター肝Msはいずれも、1種類の代謝物(M-1:ルテオリン)を生成した。次に、ルテオリンの生成に及ぼすP450誘導剤の影響を調べたところ、フェノバルビタール(PB)前処理肝Msでは、すべての動物で未処理Msとあまりかわらなかったが、MC前処理でいずれも増強され、ラットでは未処理の1.7倍、モルモットでは2.9倍、ハムスターでは16.2倍であった。さらに各種P450に対する抗血清による代謝阻害を試みたところ、ラットMC-Msを含む系への抗CYP1A1抗血清の添加により、ルデオリンの生成は34%が阻害された。また、モルモットPB-Msを含む系への抗CYP2B18抗血清の添加により、約50%が阻害された。一方、ハムスターP450(CYPIA2、CYP2A8、HPB-1)に対する抗血清の添加では、ハムスターMC-Msにおいて、抗CYPIA2抗血清のみが、ルテオリンの生成を約10%まで強く阻害した。以上の結果より、特にハムスターMC-Msでは、CYP1A2が最も重要であることが明らかになった。また、ラットやモルモット肝MsでもそれぞれCYP1A1とCYP2B18が一部関与しているものの、別のP450分子種の関与も示唆された。
シリコンゲルマニウムによる歪みシリコン中のキャリア移動度向上に関する理論的解析

本研究ではひずみSi pMOSFETにおける反転層移動度の増大機構を探るために,非局所経験的擬ポテンシャル法を用いてホールの2次元状態を詳細に調べた。計算の結果,ひずみによるホール移動度の増大には2つの要素が関係していることが分かった。まず1つは基底状態と第1励起状態の間隔がひずみによって増大する点である。これによりサブバンド間での散乱が抑制され移動度が増大する。もう1つは状態密度の減少である。これによりサブバンド間およびサブバンド内で散乱が減少し,移動度が増大すると考えられる。また本研究では移動度増大率の垂直電界依存性についても調べた。ホール移動度増大率が垂直電界に依存するのは,サブバンド間隔,およびひずみによる状態密度の減少率にあることを明らかにした。本研究では反転層ホールの移動度増大機構と電界依存生を数値計算により定性的に示すことができたが、定量的には実験結果と計算結果には未だ差が認められた。その理由の1つとして,輸送解析に用いた散乱モデルに問題があると考えられる。ひずみSiのホールの2次元状態は精度の高い計算で求めたが,散乱確率の計算では重なり積分の波数依存性を無視し、Γ点のみの波動関数を用いた。しかしながら実際には散乱後の終状態を正確に考慮した重なり積分の計算が必要である。このような近似の下で行った重なり積分の値は、近似を行わない計算値と比べてその値がひずみ印加時には小さいことが分かった。即ち散乱確率は、今回用いたモデルによる計算結果よりも大きくなり、移動度の増大が抑制される。したがって移動度増大率の実験値と計算値の差は改善される。しかしながら、我々の計算法では計算時間およびディスク容量を膨大に消費し、これらの効果を正確に取り入れた輸送解析を行うことは不可能であった。今後は、アルゴリズムの見直しによるシミュレータの効率化を図ることが必要であり、計算機のさらなる進化も必須条件である。まずはじめに我々はホールの輸送解析に必要なシミュレータの開発に取り組み、Si p-MOSFETの反転層内ホールサブバンド構造を数値解析するプログラムを完成させた。ひずみの効果を正確に取り入れるためには、バンド計算を含めた精密な輸送現象の解析が必要であるため、バンド計算に関しては経験的擬ポテンシャル法により、二次元量子化状態のバンド計算を行った。さらに二次元フルバンドモンテカルロシミュレータも完成させ、二次元ボールの複雑なバンド構造を忠実に反映した低電界移動度および高電界非定常輸送解析が可能となった。ホールの輸送解析に当たっては、既出文献で実績のあるひずみSn-MOSFETのシミュレーションと同じ手法で行った。すなわち移動度のひずみによる変調の原因は、すべてバンド構造の変化によるもので、散乱結合定数、フォノン分散等はひずみに無依存である、と仮定した。上記のシミュレータによりホール移動度の計算を行った結果、基板のGe濃度が10%のとき、移動度増大率は非常に小さくなった。これは他の研究グループによる実験でも得られている。基板のGe濃度が10%40%ではひずみの増大と伴に移動度増大率も増加する。さらにGe濃度が増加すると、移動度増大率は飽和する傾向にあることが今回の計算の結果で示すことができた。これまでのシミュレーションにより移動度増大率の定性的な性質を示すことができたが、定量的にはまだ実験結果と計算結果の間には相当な開きがあるため、今後物理モデルの再検討を行う予定である。特に散乱モデルの再検討を行う予定である。
CFRP雷損傷における衝撃波の影響解明と解析手法の検討

CFRPの避雷時に発生する衝撃波によって加わる機械的荷重による材料の変形を実験的に取得し,その雷撃損傷に与える影響を明らかにすることを目的として,インパルス電流発生装置を用いた模擬雷撃試験を実施し,避雷するCFRPの面外変形挙の高速DIC (Digital Image Correlation:画像相関法)による測定法を確立した.昨年度実施した予備試験では,特にピーク電流値の高い高エネルギーの雷電流をCFRPに印加した際,供試体のボルト締結部からのアークが発生することにより,それが有害光となってDIC計測が適切に行えない課題があった.これに対し,供試体を固定する治具の改良と,高輝度なプラズマ照明の導入,暗室などを用いた試験セットアップの最適化により,有害光の影響を受けない模擬雷撃時のDIC計測法を確立した.これにより,SAE ARP5412Bに定められるComponent A波形の波高値を40kAから200kAの範囲で変化させた場合の,CFRP供試体,LPS(雷撃保護の金属メッシュ)を適用したCFRP供試体,および航空機用AL合金供試体の3種類の供試材における高速DICによる面外変形応答の取得に成功した.その結果,AL合金とCFRPで面外変形挙動が大きく異なり,AL合金の場合は高次と低次の振動モードが重ね合わされた複雑な振動応答を示すことが明らかとなった.またCFRP供試体の場合は,材料自体の持つ高い減衰特性に起因して,早い振動収束性を示すことを示した.昨年度に引き続き,部署異動の影響により年度前半における研究活動を十分に行うことができなかったことから,必要な実験データを蓄積するだけの試験回数を重ねることができず,昨年度の遅延を完全に回復できていない.高速度カメラを用いた高速DICによる雷撃損傷時の面外変形挙動の取得については,計測方法の確立を完了しており,最終年度には十分なデータを取得できる見込みである.高速度カメラを用いた高速DICによる雷撃損傷時の面外変形挙動の取得について,追加実験の実施により,雷電流の強度による影響,および供試材料による影響の比較検討に必要となる実験データの取得を行う.また,面外変形の詳細な解析を行うことによって,衝撃波の圧力の影響する範囲の時刻歴変化を明らかにする.また,一昨年度にシャドウグラフ法を用いて実験的に取得した衝撃波の伝搬挙動との相関を明らかにする.衝撃波電波挙動の可視化については,必要に応じて追加実験を実施予定である.更に,衝撃波により供試材料に加わる荷重履歴を,衝撃波の伝播速度と圧力の2変数で表される数値モデル化を用いることにより,FEMによる逆解析によって同定する.CFRPの雷撃損傷時に発生する衝撃波の伝播挙動の解明を目的とし、インパルス電流試験装置を用いた模擬雷撃試験を実施し、可視化手法(シャドウグラフ法)による観察を実施した。雷電流印加プロセスに伴う強い自発光に対応するため、光源として非コヒーレントな高出力レーザー照明を用いた光学計測系を考案し、最大電流値40kAまでの模擬雷撃試験において鮮明な衝撃波の可視化に成功した。構築した実験系を用い、材料に対してCFRP(LPS無し、LPS有り)とAL合金の3水準、放電電極に関し、突針電極、絶縁球電極(電極間距離25mm, 75mm)の3水準の計9条件における可視化試験行った結果、材料の種類および電極条件のいずれもが衝撃波伝播挙動に影響を与え、特に材料表面の電気伝導度の低下とともに衝撃波の伝播速度が高くなることを明らかとした。また、絶縁球電極を用いた可視化試験において、衝撃波の内側に生じる高温ガスの発生挙動が、AL合金、CFRPの供試材料の違いによって異なる事を明らかにした。これは、先行研究によって解析的に予測されていた、被雷材料の導電率と比較して、プラズマ化した雷放電路の導電率が低かった場合に生じるラプラス力によって放電路が材料近傍で絞られるPinch Effectを視覚的に最初に捉えたことを示唆しており、今後のより詳細な検討が必要である。更に、雷撃損傷時に加わる衝撃波による機械的荷重による材料の変形を実験的に取得する事を目的とし、高速度カメラを用いたDIC(画像相関)法による計測法の構築を実施した。複数の種類の高速-高解像度カメラによるDIC計測を実施し、雷撃時の材料変形取得に適した機種を選定し、計測の実現に目処を得た。本研究では、CFRPの雷損傷における衝撃波の影響を明らかにした上で、その効果を評価可能な数値解析手法の確率を目指す。今年度は衝撃波の影響を明らかにする方策として、可視化による衝撃波伝播挙動の解明および、高速DIC法を用いた衝撃波による供試材料の変形挙動を計測に取り組んだ。衝撃波伝播挙動の可視化については、高出力レーザー光源を用いた実験系の構築により、供試材料の導電率の違いや放電電極条件の違いによって衝撃波伝播速度や挙動に差異が出ることを明らかにするなど、順調に進捗している。高速DIC法による供試材料の変形挙動取得に関しては、適切な実験系を構築し、DIC法による変位計測に目処を得た。ただし、研究開始直後に部署異動を受けたことに起因し、十分な研究時間を確保する事ができず、変形挙動の解析には着手出来おらず、多少の研究計画からの遅延が発生した。

CFRPの避雷時に発生する衝撃波によって加わる機械的荷重による材料の変形を実験的に取得し,その雷撃損傷に与える影響を明らかにすることを目的として,インパルス電流発生装置を用いた模擬雷撃試験を実施し,避雷するCFRPの面外変形挙の高速DIC (Digital Image Correlation:画像相関法)による測定法を確立した.昨年度実施した予備試験では,特にピーク電流値の高い高エネルギーの雷電流をCFRPに印加した際,供試体のボルト締結部からのアークが発生することにより,それが有害光となってDIC計測が適切に行えない課題があった.これに対し,供試体を固定する治具の改良と,高輝度なプラズマ照明の導入,暗室などを用いた試験セットアップの最適化により,有害光の影響を受けない模擬雷撃時のDIC計測法を確立した.これにより,SAE ARP5412Bに定められるComponent A波形の波高値を40kAから200kAの範囲で変化させた場合の,CFRP供試体,LPS(雷撃保護の金属メッシュ)を適用したCFRP供試体,および航空機用AL合金供試体の3種類の供試材における高速DICによる面外変形応答の取得に成功した.その結果,AL合金とCFRPで面外変形挙動が大きく異なり,AL合金の場合は高次と低次の振動モードが重ね合わされた複雑な振動応答を示すことが明らかとなった.またCFRP供試体の場合は,材料自体の持つ高い減衰特性に起因して,早い振動収束性を示すことを示した.昨年度に引き続き,部署異動の影響により年度前半における研究活動を十分に行うことができなかったことから,必要な実験データを蓄積するだけの試験回数を重ねることができず,昨年度の遅延を完全に回復できていない.高速度カメラを用いた高速DICによる雷撃損傷時の面外変形挙動の取得については,計測方法の確立を完了しており,最終年度には十分なデータを取得できる見込みである.本研究の最終目標である、CFRPの雷損傷における衝撃波の影響を評価可能な数値解析手法の確立のためには、衝撃波によって加わる機械的な荷重を定量化し、熱-電気連成の有限要素法解析に、衝撃波による圧力変動が加わった際の変位及び、材料内部における力学損傷を評価可能とする必要がある。そのため、次年度ではまず今年度未着手であるDIC法による計測結果の変形挙動解析を実施し、衝撃波挙動と材料の変形挙動との対応関係を明らかにする。更に、実験的に得られた衝撃波の伝播挙動と、衝撃波による材料の変形計測結果を用い、衝撃波によって供試材料が受ける荷重履歴を定量化する。衝撃波による荷重変化を、衝撃波の伝播速度と荷重(圧力)の2変数による数値モデル化を行い、FEMを用いて圧力変動を与えた際の材料の変形挙動を求め、数値モデル化した圧力変動とのフィッティグを取ることで、衝撃波荷重の定量化を実現する。高速度カメラを用いた高速DICによる雷撃損傷時の面外変形挙動の取得について,追加実験の実施により,雷電流の強度による影響,および供試材料による影響の比較検討に必要となる実験データの取得を行う.また,面外変形の詳細な解析を行うことによって,衝撃波の圧力の影響する範囲の時刻歴変化を明らかにする.また,一昨年度にシャドウグラフ法を用いて実験的に取得した衝撃波の伝搬挙動との相関を明らかにする.衝撃波電波挙動の可視化については,必要に応じて追加実験を実施予定である.更に,衝撃波により供試材料に加わる荷重履歴を,衝撃波の伝播速度と圧力の2変数で表される数値モデル化を用いることにより,FEMによる逆解析によって同定する.本研究の研究期間開始直後に人事異動があり、経営管理部門との兼務の立場となった。