hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エナメル基質中の生理的活性物質の同定と,その歯周組織再生への応用

本研究の目的は、エナメル基質中の生理的活性物質の分離、同定をおこなうことと、その生理的活性物質の歯周組織再生への応用を検討することの二点である。ブタのエナメル基質由来のEMDOGAIN(商品名、以下EMD)はマウス骨髄由来のKUSA細胞の細胞増殖を促進し、骨芽細胞表現型の発現を促進し、骨欠損部の再生を促進した。BMP2やTGF-βに対する抗体を用いた実験から、EMDの有効成分としてBMP2あるいはTGF-βを含む可能性が考えられるが、EMDを皮下に埋入しても異所性の骨形成を誘導しなかったためEMDのBMP様活性は弱いと考えられた。またEMD中の有効成分がアメロジェニンである可能性も考えられたが、アメロジェニンのリコンビナントタンパクを骨欠損部に埋入しても治癒を促進しなかった。したがって、EMDは多数の有効成分を含み、それらの複合的な作用によって歯周組織の再生を促進する可能性が高い。ブタのエナメル基質から生化学的に生理的活性物質を分離する試みは、エナメルタンパクの不溶性が障害となり進展しなかった。そこで、プラスミド発現ベクターを用いた新規の遺伝子導入法を考案した。また、マウス切歯歯胚部と皮下からRNAを抽出し、DNAチップを用いて遺伝子発現を網羅的に検討した。歯周組織の再生を検討する上で、セメント芽細胞に特異的に発現している遺伝子は、セメント芽細胞のマーカーとなる。セメント芽細胞に特異的に発現している遺伝子を同定するために、マウスの臼歯の凍結切片よりレーザーキャプチャー顕微鏡を用いるマイクロダイセクションによってセメント芽細胞と歯根膜細胞を切り出し、RNAを抽出した。回収可能なRNA量は極めて微量であるが、増幅することによって充分にDNAチップでの解析が可能であることを確認した。これらの研究を進展させることは、歯周組織の効果的な再生法へ繋がると考えられる。軽度の脱灰したエナメルを筋肉内に移植すると骨様の石灰化組織が誘導される(Urist, 1971)。またHertvig上皮鞘の細胞により、歯根象牙質表面に分泌されるエナメル気質が,セメント芽細胞の分化を誘導する可能性が提唱された(Slavkin, 1976)。さらに、ブタエナメル基質の酢酸による粗抽出物は、歯根膜細胞の増殖と分化を促進し、歯周組織の再生を促進することが報告されてた(Hammerstrom, 1997)。そして、ブタエナメル基質粗抽出物であるEMDOGAIN(商品名)の歯周組織再生への臨床応用が、現在おこなわれている。したがって、「エナメル基質中に何らかの硬組織誘導能を示す生理的活性物質があること」は明かである。しかし、その生理的活性物質の正体は明らかにされていない。本研究の目的は、「エナメル基質中の生理的活性物質の分離、同定をおこなうこと」、「その生理的活性物質の歯周組織再生への応用を検討すること」の2点である。EMDOGAINは、マウス骨髄由来のKUSA細胞の細胞増殖を促進し、アルカリフォスファタ活性を上昇させ、オステオカルシンやオステオポンチンの遺伝子発現を促進し、石灰化結節の形成を促進させた。この細胞はエナメル質中に存在する活性物質を同定するために有用な細胞であると考えられる。エナメルタンパクの一つであるアメロジェニンのリコンビナントタンパクを作製し、KUSA細胞に作用させたところ、石灰化結節の形成を促進した。したがって、EMDOGAIN中の有効成分がアメロジェニンである可能性が考えられるが、この点についてはさらに検討をおこなう必要がある。

EMDOGAINをウシのアテロコラーゲンをキャリアーとしてラットの皮下および、ラット頭蓋骨の骨欠損部に埋入した。皮下に埋入した場合は、異所性の骨形成を誘導しなかったことから、EMDOGAINにはBMP様の活性はないと考えられる。頭蓋部の骨欠損部に埋入したEMDOGAINは、欠損部の修復を促進したことから、EMDOGAINには骨組織再生を促進する作用があることが推測される。ブタエナメル基質粗抽出物であるEMDOGAIN(商品名)の歯周組織再生への臨床応用が、現在おこなわれている。「エナメル基質中に何らかの硬組織誘導能を示す生理的活性物質があること」は明らかであるが、その生理的活性物質の正体は明らかにされていない。本研究の目的は、「エナメル基質中の生理的活性物質の分離、同定をおこなうこと」、「その生理的活性物質の歯周組織再生への応用を検討すること」の2点である。EMDOGAINはマウス骨髄由来のKUSA細胞の細胞増殖を促進し、骨芽細胞表現型の発現を促進し、石灰化結節の形成を促進させた。同じマウス骨髄由来のST2細胞に対しては作用を示すものの、KUSA細胞に比較してあまり顕著な作用を示さなかった。またEMDOGAINは、マウス骨髄細胞培養系での破骨細胞形成をも促進した。KUSA細胞はエナメル質中に存在する活性物質を同定するために有用な細胞であると考えられる。EMDOGAINのKUSA細胞に対する作用は、培地にBMP2やTGF-βに対する抗体を添加すると抑制されたことから、EMDOGAINの有効成分としてBMP2あるいはTGF-βを含む可能性が考えられる。しかし、EMDOGAINを皮下に埋入した場合には異所性の骨形成が誘導されなかったことから、EMDOGAINのBMP様活性は弱いと考えられる。アメロジェニンのリコンビナントタンパクを作製しKUSA細胞に作用させたところ、石灰化結節の形成を促進したことから、EMDOGAIN中の有効成分がアメロジェニンである可能性が考えられた。EMDOGAINはラット頭蓋骨の欠損部の修復を促進したが、アメロジェニンのリコンビナントタンパクを骨欠損部に埋入しても治癒を促進しなかった。これらの結果を総合すると、EMDOGAINは多数の有効成分を含み、それらの複合的な作用によって歯周組織の再生を促進する可能性が高い。ブタエナメル基質抽出物であるEMDOGAIN(商品名)の歯周組織再生への臨床応用が、現在おこなわれている。エナメル基質中に何らかの硬組織誘導能を示す生理的活性物質が存在することは明らかであるが、その生理的活性物質の正体は明らかにされていない。本研究の目的は、エナメル基質中の生理的活性物質の分離、同定をおこなうこと、その生理的活性物質を歯周組織再生への応用を検討することの2点である。前年度までの培養細胞を用いた実験結果より、EMDOGAINは多数の有効成分を含み、それらの複合的な作用によって歯周組織の再生を促進する可能性が示唆された。しかし、エナメル基質からのタンパクの分離精製と、それを用いた細胞培養系での活性評価は容易ではない。また、セメント芽細胞が発現している特異的なマーカーが同定されていないことは、本研究の大きな障害となっている。そこで、以下の実験をおこなった。
進行性骨化性線維異形成症のモデルメダカの作製と発症機構の解明

FOPは筋肉や腱、靭帯、関節等が骨化する遺伝病である。本研究では患者と同じ変異を導入したトランスジェニック(Tg)メダカの作製を試みた。筋特異的プロモーター下流にIRES-GFPを含むバイシストロニックな発現コンストラクトを構築したが蛍光を示す胚は得られなかった。プロモーター直下にGFPを連結した場合には骨格筋において明瞭な蛍光を示したので、GFP融合タンパク質としてTgメダカを作製した結果、筋組織に顕著な表現型を示すTgメダカを得ることができた。FOPは200万人に1人の割合で見つかる稀な疾患であり、筋肉や腱、靭帯、関節等が骨化する常染色体優性の遺伝病である。非根治治療ですら極めて困難であるため、FOP発症の分子生物学的機構を詳細に調べることが治療につながる唯一の方法である。本年度は比較ゲノム解析の手法により、ヒト、メダカを含む10種類の生物で原因遺伝子であるACVR1/ALK2についてゲノム解析を行い、エキソン・イントロン構造の解析、およびプロモーター領域の推定を行った。さらに、同定したメダカACVR1オルソログ(01Acvr1)のノックダウン解析では発生初期に致死となることが確認できた。さらに、ヒトACVR1(HsACR1)およびひ01Acvr1のトランスジェニックメダカ(Tgメダカ)の作製を試みた。プロモーターとしてCMVまたはベーダアクチン(ActB)を選択し、HsACVR1、01Acvr1がGFPとの融合タンパク質として発現するベクター計4種類を構築した。CMVプロモーターを用いた場合ではHsACrR1,ひ01Acrrlともに嚢胚期で致死となった。一方、ActBプロモーターを用いてHsACVR1を発現させたTgメダカは孵化まで至ったが、成魚を得ることができなかった。そこで、CMV-01acvr1-GFP発現ベクターを直接稚魚の筋肉にインジェクションすることで限局的に融合タンパク質を発現する個体を得た。RT-PCRにより01Acvr1の発現が確認できたので、現在Tgメダカ表現型を検討している。本研究では原因遺伝子であるACVR1に患者型の変異を導入した変異型ACVR1を恒常的に発現するトランスジェニックメダカを作製することでFOPの発症機序についての検討を行った。本年度は昨年クローニングを行ったヒトACVR1(HsACVR1)およびメダカAcvr1(01Acvr1)にFOP患者と同じ変異を導入した変異型ACVR1トランスジェニックメダカ(Tgメダカ)と新たにクローニングしたメダカBmp4(01Bmp4)のTgメダカの作製を試みた。FOP患者で症状が現れる骨格筋に特異的なプロモーターとしてメダカミオシンプロモーターをクローニングした。まず、プロモーター下流にた変異型HsACVR1、01Acvr1または01Bmp4を連結し、さらにスクリーニング用マーカーとしてIRES-GFPを含むバイシストロニックな発現コンストラクトを構築した。プロモーター直下にGFPを連結したコントロール用発現コンストラクトの場合では骨格筋において明瞭な蛍光を示すTgメダカが得られたが、3種のIRESコンストラクトでは蛍光を示す胚は得られなかった。そこで、細胞外ドメインにGFPを融合させた変異型HsACVR1のTgメダカを作製した所、骨格筋の細胞膜上に蛍光を示し、かつ筋組織に顕著な表現型を示す個体を得ることができた。
多段階発がんの各段階に対するDNA修復の関与

発がんの各段階は遺伝子の突然変異あるいは発現の変化と考えられているが、その原因となるDNAの変化はDNA損傷あるいはDNA複製のミスによって生じる。DNA修復は、DNA損傷あるいは複製ミスを低減させる効果を有するが、時には修復のエラーも生じ得る。本研究は(1)DNA修復によって突然変異の型が変わるか、(2)複製エラーは自然突然変異に限られるか、(3)放射線によるアポトーシスに関与している遺伝子の働きとDNA修復、の3点の解明を主な目的とした。放射線および化学物質によって生じたDNA損傷のうち、アルキル化剤損傷以外では、DNA修復が存在すると、p53遺伝子、p21遺伝子などの突然変異は量的に減少するが、塩基変化の型などの質的な面では大きな違いはないことが明らかになった。p21遺伝子は突然変異が生じると、ヒトがん細胞のアポトーシスを阻止する能力が低下した。紫外線によって生じた皮膚がんと自然に生じたとみられる悪性黒色腫で複製エラーの有無を比較したが両者に差はなく(昨年度からの継続実験)、複製エラーの意義は解明できなかった。本研究は同一課題で3年間研究したが、紫外線による皮膚がんの発生を中心に、各段階の突然変異の中でp53遺伝子の突然変異が中心的役割を果たしていることが、p53遺伝子に紫外線特有のDNA変化がみられ、それが発がんの原因となっていることが高発がん性の色素性乾皮症患者の皮膚がんで明確に示された。
爆発物を画像検知する長方形スキャンとウェーブレット再構成に基づく多重MRIの原理

本研究では、対象物体に透過性RFビームを投射して得られる磁気信号から、複数の核種における磁気共鳴信号を分別し同時に複数画像再構成する多重MRI原理の基盤研究を行った。原理的な動作解析を行う観点からシミュレータを作成して、磁気共鳴信号から動作解析や共鳴分布画像再構成をすることによりその構成仕組を明らかにした。並列化構成仕組や実現化について、データ流れに着目したVLSI収容可能性の高い超並列アーキテクチャを明らかにした。本研究は,磁気共鳴現象と筆者らの産業用CT手法を組合せて,対象物の内部に仕掛けられた爆発物を,その物質に含まれる複数の原子に関する磁気共鳴現象の信号を計測して,計算により濃度分布を再構成して,対象物内部の物質分布を非破壊画像化する『多重MRI』と呼ぶ産業用非破壊検査装置を創造する基盤研究を行う.本研究では,多重MRIシステムのシミュレータを作成して,磁気共鳴信号から動作解析や共鳴分布再構成を行うことにより多重MRIシステムの基本構成を究明する.まず多重MRIシステムシミュレーションの理論的な体系化を図った.それに基づいて多重MRI実験環境のソフトウェア開発を進めた.磁気共鳴現象プログラムや,共鳴現象投影プログラム,分布再構成プログラムを作成した.同時に,化学シフトを識別するシステムの開発を進めた.対象化学結合の共鳴周波数と,基準物質の共鳴周波数との僅かな差分を拡大して検出するプログラムを作成した.複数官能基を含むNMR信号から特定官能基の磁化を抽出するシステムの開発準備をした.次に,新スキャン方式による画像再構成方法を検討して,ブロック毎に繰り返し画像再構成するプログラムの開発を行った.スキャン線源の調査をした.本研究は,磁気共鳴現象と筆者らの産業用CT手法を組合せて,対象物の内部に仕掛けられた爆発物を,その物質に含まれる複数の原子に関する磁気共鳴現象の信号を計測して,計算により濃度分布を再構成して,対象物内部の物質分布を画像化する『多重MRI』と呼ぶ新しい産業用非破壊検査装置の創造を目指している.本研究では,先ず多重MRIシステムのシミュレータを作成して,多重MRIシステムの基本的な構成仕組を検討した.最初に,理論的な拡張を図り,それに基づいた多重MRI実験環境のソフトウェア開発を行った.化学シフトを伴った磁気共鳴現象について追加プログラムを作成し,共鳴現象投影や分布再構成のプログラム改修を行った.そして,実験を繰り返して,想定するシステム動作を確認することができた.次に、多重MRIシステムの基本的構成仕組について,基本原理に基づいた構成方式の検討を行った.並列処理のアーキテクチャーについて,種々の並列化方式を創案しその概略設計を行った.その中の最良と思われる3方式について,詳細な具体的検討を行ってシステム構成の基本設計を明らかにした.その各部分について,データ流れに着目して構成可能な具体的仕組を考案した.大局的観点からどのような並列化仕組がうまく行くのか、吟味検討を行った.最良の選択の下で, VLSIへの収容可能性が高く,高速で安価な多重MRIの超並列アーキテクチャーについて考察を行った.なお,ビーム線源とセンサーの調査研究も行ない,現況における技術的な課題を明らかにした.
環状気液二相流における界面積濃度輸送機構解明に関する研究

様々な工学分野における二相流解析手法として一般的な二流体モデルを閉じるには、二相の相互作用の強さを表す界面輸送項の適切なモデル化が必要である。現在、米国・原子力規制委員会を主導機関として、二流体モデルに基づく原子炉安全解析シミュレーションコードの予測性能の飛躍的な改善を目指し、界面積濃度輸送モデルの開発研究が進められている。本研究は、環状気液二相流動構造・界面積濃度輸送機構の解明に関して、その総合的・系統的理解を目的と、実験的(広範な流動条件下における環状二相流動特性値データベースの構築)・解析的研究(環状気液二相流界面積濃度輸送方程式等の開発)を行うことを目的としており、実験装置の作成、計測機器の準備を行うとともに、流れ方向の液膜厚さに関するデータベースを構築し、既存の実験式・理論式との比較を行った。具体的な実績の概要は以下のとおりである。(1)実験装置の作成環状気液二相流実験用流動ループ、試験部の作成を行った。(2)計測機器の準備膜厚計測、波速度・液膜界面積濃度計測、高速度ビデオ撮影、管内圧力計測と液滴流量計測手法の開発・整備を行った。(3)データベース構築・既存モデルとの比較発達域における液膜のデータベースを構築し、主として平均液膜厚さ、界面せん断力、液滴飛散量に関する既存の実験式、理論式との比較を行い、流動パラメータを整理した。(4)界面積濃度輸送方程式の開発環状気液二相流の界面積濃度輸送方程式に関しては、液相を二群(液膜、飛散液滴)で扱う三群界面積濃度輸送方程式の開発を行った。本研究は、環状気液二相流動構造・界面積濃度輸送機構の解明に関して、その総合的・系統的理解を目的とし、実験的(広範な流動条件下における環状二相流動特性値データベースの構築)・解析的研究(環状気液二相流界面積濃度輸送方程式等の開発)を行うことを目的としている。平成17年度は、実験装置の作成、計測機器の準備を行うとともに、流れ方向の液膜厚さに関するデータベースを構築し、既存の実験式・理論式との比較を行った。
被覆群上の保型表現の内視理論の構築

本研究課題ではシンプレクティック群またはメタプレクティック群上の保型形式の典型的な例であるジーゲル・アイゼンシュタイン級数を考察し,そのフーリエ係数の局所因子であるジーゲル級数を深く研究した.とくにジーゲル級数の一般的な関数等式を証明した.また室蘭工業大学の桂田英典氏との共同研究により,局所体上の2次形式のグロス・キーティング不変量の一般的性質を解明し,その結果を用いてジーゲル級数の明示公式を得た.また,京都大学の山名俊介氏との共同研究によりジーゲル保型形式またはエルミート保型形式のリフティングの理論を保型表現論的な方法により総実代数体上に拡張し、その数値計算例を与えた.被覆群の中でもっとも基本的と思われるトーラスの被覆群と特殊線形群の被覆群を考察した。また被覆群の保型形式と深い関連のあるジーゲル・アイゼンシュタイン級数のフーリエ係数などを考察した。4月にはドイツのオーバーヴォルファッハで開かれた研究集会にオーガナイザーとして参加した。オーバーヴォルファッハでは室蘭工科大学の桂田英典との二次形式のグロスキーティング不変量に関する討論を行い、このテーマに関する共同研究を開始した。8月に韓国で開かれた整数論の国際研究集会(PANT)にオーガナイザーとして参加した。また東京で開かれた代数学シンポジウムなども参加して半整数保型形式に関する概説講演を行った。また、9月には立教大学で開かれた研究集会に参加し、概均質ベクトル空間のゼータ関数の関数等式について研究発表を行った。11月には長野県白馬村で開催された整数論の研究集会にも参加し、室蘭工科大学の桂田英典らと二次形式の理論に関する討論を行った。これらの研究集会に参加する研究者の旅費の支援も行った。さらに平成27年2月に数理解析研究所で開かれた保型形式シンポジウムに参加し、二次形式のグロス・キーティング不変量に関する研究(桂田英典との共同研究)の成果を発表した。多変数のジーゲル・アイゼンシュタイン級数のフーリエ係数の局所因子に現れるジーゲル級数は二次形式のグロス・キーティング不変量を用いて表すことができると考えられるのでグロス・キーティング不変量に関する研究成果は今後多変数の保型形式の理論、さらには数論幾何への応用などにつながる重要な成果であると考えられる。平成27年度は局所体上の2次形式のグロス・キーティング不変量に関して研究を行った。これは室蘭工業大学の桂田英典との共同研究である。この研究を発展させ、2次形式のジーゲル級数がグロス・キーティング不変量とそれに関連する不変量で記述できることを示した。この研究に関しては2編の論文にまとめ、1編は現在学術雑誌に投稿中であり、もう1編もプレプリントとしてアーカイブで公開している。また、平成28年2月に数理解析研究所で開かれた保型形式シンポジウムで口頭発表を行った(桂田英典との共同発表)。一方で平成27年度は教室の専攻長を務めたため、教室の仕事が多忙であり、出張を要する研究集会にはあまり出席できなかった。しかし、学生・共同研究者が研究集会に参加するための旅費は支給している。また、2次の特殊線形群の被覆群の跡公式については平賀郁との共同研究でユニポテント元の寄与も含めて研究が進んでいて、現在論文を執筆中である。また、リフティングの問題に関して山名俊介との共同研究でシンプレクティック群のリフティングを一般化のエルミート型の管状対称空間を持つ古典群に一般化する研究を行っており、現在論文を執筆中である。平成27年度は教室の専攻長の仕事で多忙ではあったが、グロス・キーティング不変量、ジーゲル級数、被覆群の跡公式、リフティングの問題などで研究は進展している。グロスとキーティングがグロス・キーティング不変量を導入し、志村多様体のサイクルの交点数などの数論幾何への応用があることが示されたのは約20年前であるが、その後この問題はあまり進展してこなかった。今回の桂田英典との共同研究によりグロス・キーティング不変量の基本的な性質が確立し、さらに一般的な問題に応用が可能になったものと考えられる。実際ジーゲル級数についてはグロス・キーティング不変量で記述できることが明らかになった。さらに局所密度との関連も考えられる。このようにグロス・キーティング不変量の研究は大きく進展し、研究成果があったと思っている。今年度は、被覆群を含む古典群のSiegel-Eisenstein級数の研究に端を発したGross-Keating不変量の研究が進展した。とくに、2次形式に対して定義されていたGross-Keating不変量はエルミート形式に対しても定義することができ、さらにエルミート形式に関する簡約定理を証明することができた。一方、エルミート形式のGross-Keating不変量に関しては、Gross-Keating不変量が0のエルミート形式が常に極大になるなど,2次形式のものと異なる様相を呈することが明らかになりつつある。これは室蘭工業大学の桂田英典氏との共同研究であり、この研究成果については現在共著論文を執筆中である。また、2次形式のGross-Keating不変量とSiegel級数に関する結果を2016年7月11日15日に台湾で開催された国際研究集会「Pan Asian Number Theory Conference 2016」で発表した。この国際会議にはオーガナイザーとして開催にもかかわった。このほか、Gross-Keating不変量については2月に早稲田大学で、佐藤文文氏、広中由美子氏らを交えて桂田氏と討論を行うなど、現在でも活発に研究活動を行っている。

また、外国人特別研究員のSungmun Cho氏も研究に加わり、数論幾何への応用などについて研究を進めている。本研究課題ではシンプレクティック群またはメタプレクティック群上の保型形式の典型的な例であるジーゲル・アイゼンシュタイン級数を考察し,そのフーリエ係数の局所因子であるジーゲル級数を深く研究した.とくにジーゲル級数の一般的な関数等式を証明した.また室蘭工業大学の桂田英典氏との共同研究により,局所体上の2次形式のグロス・キーティング不変量の一般的性質を解明し,その結果を用いてジーゲル級数の明示公式を得た.また,京都大学の山名俊介氏との共同研究によりジーゲル保型形式またはエルミート保型形式のリフティングの理論を保型表現論的な方法により総実代数体上に拡張し、その数値計算例を与えた.平成26年度の交付申請書に記入したようにオーバーヴォルファッハで開催された研究集会に参加し、関連分野の研究者と討論を行った。また代数学シンポジウム、保型形式シンポジウムなどの研究集会に参加して、そこで研究発表を行った。また、交付申請の記入したように上記の研究集会などに参加した研究者の旅費の支援を行い、研究うち合わせを行った。室蘭公開大学の桂田英典とグロス・キーティング不変量に関する共同研究を開始し、得られた成果について研究集会で口頭発表を行った。このように研究はおおむね順調に進展しているといってよいと思う。平成28年度以降もグロス・キーティング不変量、被覆群の跡公式、リフティングの問題などの研究に取り組む予定である。とくに2次形式のグロス・キーティング不変量と局所密度の関連について研究を進めてみたい。また、被覆群の跡公式についても共同研究者の平賀郁などと連絡を密に取りながら研究を進める予定である。このような研究計画を遂行するため、秋に開催される白馬整数論オータムワークショップ、2月に数理解析研究所で開催される保型形式シンポジウムなどの研究集会に参加する予定である。また、5月にフランスで開かれる保型形式の周期と相対跡公式に関する研究集会、7月に台湾で開かれる汎アジア数論研究集会(PANT)などにも参加する予定である。また、余裕があれば関連する研究集会に参加する学生・共同研究者の旅費を支援する。使い勝手の良いPCなどを購入して研究環境を整えることも必要である。整数論今後の研究においては、桂田英典とのグロス・キーティング不変量に関する共同研究の成果を論文にまとめて発表することを目標にする。また被覆群、とくにトーラスの被覆群の内視理論の構築を目指して関連分野の研究者と討論を行いたい。今年度は教室の専攻長を務めているという事情によりあまり出張できないので、旅費はもっぱら関連分野の研究者が研究集会等に参加するための支援に使用する。たとえば8月には整数論サマースクール、10月には白馬整数論オータムワークショップが開催されるので、これらに参加する研究者の旅費の支援を行う。また関連分野の研究者に京都に来てもらい、小研究集会を開催することも計画している。年度末に少額の残が発生したが、消耗品などで使い切ることはせず、次年度に繰り越すことにした。
ω3脂肪酸代謝物の小児喘息に対する能動的消炎機構の解明

小児喘息は気道の慢性炎症であることが知られている.気道の炎症・消炎症の機構を解明するために脂肪酸代謝産物を含む種々の内因的・外因的活性物の気道上皮に対する作用を検討した.(1) leukotrieneB4(LTB4)は気道上皮のICAM-1発現を誘導し,ウイルス感染時に炎症・消炎症に関与していることが示唆された.(2)ウイルス感染のモデルであるPolyIC刺激により気道上皮にセマフォリン(sema3A)分子の発現が誘導されることを明らかにした.またsema3Aは好中球に作用してその貪食能を増強することを見いだした.(3) IL-13はマウスの気道上皮を増殖させることをair-liquid interface assay法を用いて確認した.この作用はepidermal growth factor receptor(EGFR)のリガンドのひとつであるepigenの発現を誘導することによって生ずることを解明した.小児喘息は気道の慢性炎症であることが知られている.気道の炎症・消炎症の機構を解明するために脂肪酸代謝産物を含む種々の内因的・外因的活性物の気道上皮に対する作用を検討した.(1) leukotrieneB4(LTB4)は気道上皮のICAM-1発現を誘導し,ウイルス感染時に炎症・消炎症に関与していることが示唆された.(2)ウイルス感染のモデルであるPolyIC刺激により気道上皮にセマフォリン(sema3A)分子の発現が誘導されることを明らかにした.またsema3Aは好中球に作用してその貪食能を増強することを見いだした.(3) IL-13はマウスの気道上皮を増殖させることをair-liquid interface assay法を用いて確認した.この作用はepidermal growth factor receptor(EGFR)のリガンドのひとつであるepigenの発現を誘導することによって生ずることを解明した.気道のアレルギー性炎症であると考えられている小児喘息病態に.resolution(消炎)が重要な役割をはたしているとの仮説に基づき研究を進めた.消炎に関与した活性物質として,アラキドン酸代謝物のlipoxin(LX)やω-3脂肪酸(EPA,DHA)の代謝産物であるProtectinおよび,Resolvin(Rv)が重要であると考えられる.今年度は,気道の培養細胞を用いてその作用を検討した.まず,BEAS-2B,16HBTE(培養系細胞)とヒト正常気道上皮細胞((NHBTE)を培養し,ChemR23,BLT1,ALX受容体,PGs/TX受容体(EP1-4,,CRTh2),LTs受容体(cysLTR1-2,BLT)等の受容体発現を検討した.その結果,気道上皮細胞は,BLT1,ALX受容体,PGs/TX受容体(EP1-4,,CRTh2),LTs受容体(cysLTR1-2,BLT)を発現していることが確認できた.これらの受容体は種々のサイトカインにより(IL-4,IL-13等)発現が誘導されることも確認された.現在,lipoxin(LX)やProtectinおよびResolvin(Rv)等の気道上皮に対する作用について検討を進めている.同時に,小児喘息のモデルとしての感作マウスの作成を準備している.目的:今年度は気道上皮培養細胞をもちいて,これらの細胞が脂肪酸由来活性物質に関連したいかなる受容体が発現しているかを検討した方法:ヒト培養気道上皮細胞株BEAS-2B、およびヒト正常気道上皮細胞NHBEを用いて実験を行った.培養液はそれぞれLHC-9、およびBEBMを使用し、2日置きに培養液の交換を行った。これらの細胞におけるLTB4受容体、すなわちBLT1、BLT2、および接着分子ICAM-1のmRNA発現を、定量的および半定量的RT-PCR法で、蛋白発現を、Western blotting法、免疫組織染色法およびflowcytometry法で検討した結果:これらの細胞はペプチドLTsの受容体であるCysLT1、CysLT2は発現せず,LTB4受容体のひとつであるBLT1 mRNA発現および蛋白を恒常的に発現していた.しかし,BLT2の発現は認めなかった.そこでLTB4のこれらの細胞に対する作用を検討した.LTB4はICAM-1 mRNA発現を濃度依存的に増強し、蛋白レベルでも気道上皮細胞上の恒常的なICAM-1発現を増強することが判明した.以前より、IFN-γが気道上皮細胞のICAM-1発現を増強することが報告されているが,IFN-γで誘導されたICAM-1 mRNA発現および蛋白発現は、LTB4により相加的に増強されることが新たに判明した目的:気道炎症に対する脂肪酸代謝物の影響を調べるために,引き続き気道上皮培養細胞を用いた研究を中心に遂行した.気道上皮から産生される活性物質であるsemaphorin 3Aの発現調節の機序と,気道上皮から産生されるsemaphorin 3Aの好中球に対する作用について解析を進め,アラキドン酸代謝物がその作用をどのように修飾し気道炎症の制御に関与しているかを検討した.今年度は気道上皮細胞をより生理的な状態で培養する方法についても検討した.
情緒的印象の記述ー騒音問題の場合ー

日常体験、特に情緒的印象を表現するのに、いかなる記述法を用いるかについて騒音問題を例として検討した。即ち、騒音を表現する用語に関して、先にわれわれが提案した音源記述選択法を用いて、日本、スウェーデン、西ドイツ、中国で同じ音源を用いて実験を行い、様々な音の印象がどのような言葉で表現されるかについて比較検討を行った。刺激として、航空機騒音、鉄道騒音、自動車交通騒音、音声、音楽、建設騒音の6種、各4レベル、計24種の音を用いた。各国の被験者にはこれらの音を聞いてその印象を表現するのに適切だと思われる形容詞を32の形容詞リストの中から順位をつけて3種選ぶように求めた。その結果、"大きい"は、日本、スウェーデンとも主として音楽と音声に、西ドイツでは多くの音源に用いられ、一方、中国では音の表現にほとんど用いられていないことがわかった。"やかましい"、"うるさい"についても各国でかなり相違が認められた。特に日本では2つの用語の選択比率は類似しており、音源のレベルが高いほどこれらの言葉が選ばれる比率も上昇している。一方、他の国では音声に"やかましい"を選択していない。スウェーデン、中国では交通騒音に"やかましい"、建設騒音に"うるさい"がより多く選択され、かつ日本を除く各国において"うるさい"は音源があるレベルを越えると、レベルに関係なく選択されている。このことは、日本を除く各国において、"やかましい"という用語はレベルの高い音、音質の悪い音に用いられ、"うるさい"は音源から受ける迷惑感を表現する言葉として区別されていることを示唆している。この様に、"うるさい"には音の物理的条件以外の心理的要因が関与することが予想される。別途実施した実験で、人工音では"うるささ"判断と"大きさ"判断には差がみられなかったが、現実音の判断においては大きな差がみられたことはこの解釈を支持する根拠の1つとなっている。当初計画に従い,現実音(航空機騒音,新幹線騒音,鉄道騒音,自動車交通騒音,建設騒音,音楽,音声など)を収集し,磁気テープに録音した.また,「リアルタイム刺激反応計測装置」を用いて種々のレベル変化パタン,周波数成分を持った音を作成した.これらの音源の内5種類の音源,各4レベル,計20刺激を用いて,日本人学生93名を対象に予備実験を行った. 32の形容詞を選び,被験者に配布し,各音源を聞いて,その印象を表現するのにふさわしいと思われる形容詞をリストの中から3つ選択し,その順位をつけて記入するように求めた.これらの結果,(1)"大きい"は"やかましい", "うるさい"とは異なる音の属性を表す用語であり,昔のnegativeな側面を表現するには適切な用語ではない, (2)"やかましい", "うるさい"は同義語として用いられる場合が多いが,音質が悪い音には"やかましい",敵意レベルを越えた音声などには"うるさい"といったように使い分けられていることなどが示唆された.この予備実験の結果をふまえ,本実験に使用する音源24種(6音源×4レベル)を決定した.これらの音源を相手国の設備に合わせたテープ(PCM, DAT,など)にダビングし,西ドイツ(Oldenburg大学Schick教授),アメリカ(Northeatern大学Florentine準教授),スウェーデン(Stockholm大学Berglund教授),中国(中国科学院鄭副教授)に実験を依頼した.スウェーデンの対応は早く, 120人の学生を対象に実験を行い, 1987年10月上旬にはデータを入手することができた.予備的な分析の結果,スウェーデンでは"大きい", "堂々とした", "きたない"などの形容詞の使用に日本と異なる傾向がみられた.

来年度は日本でも同じ音源を用いて,本実験を実施するとともに,各国のデータの分析と比較,並びに,音源の物理的性質を精密に測定し,音の情緒的印象との関係を検討する.昨年度より、日常体験、特に情緒的印象を表現するのに、いかなる記述法を用いるかについて騒音問題を例として検討してきたが、本年度は日本で本実験を行うとともに、あらたに西ドイツ、中国の結果が得られたので、先に得られたスウェーデンの結果とあわせて分析を行い、比較検討した。即ち、騒音を表現する用語に関して、先にわれわれが提案した音源記述選択法を用いて、様々な音の印象がどのような言葉で表現されるかについて比較検討を行った。その結果、"大きい"は、日本、スウェーデンとも主として音楽と音声に、西ドイツでは多くの音源に用いられ、一方、中国では音の表現にほとんど用いられていないことがわかった。"やかましい"、"うるさい"についても各国でかなり相違が認められた。特に日本では2つの用語の選択比率は類似しており、音源のレベルが高いほどこれらの言葉が選ばれる比率も上昇している。一方、他の国では音声に"やかましい"を選択していない。スウェーデン、中国では交通騒音に"やかましい"、建設騒音に"うるさい"がより多く選択され、かつ日本を除く各国において"うるさい"は音源があるレベルを越えると、レベルに関係なく選択されている。このことは、日本を除く各国において、"やかましい"という用語はレベルの高い音、音質の悪い音に用いられ、"うるさい"は音源から受ける迷惑度を表現する言葉として区別されていることを示唆している。別途、日本と西ドイツで実施した実験で、人工音では"うるささ"判断と"大きさ"判断には差がみられなかったが、現実音の判断においては両者の間に大きな差がみられたことはこの解釈を支持する根拠の1つとなっている。現在大きさの測定法の国際標準としてISO532、やかましさの測定法としてISO/R507があるが、その適用に際しては、各国における用語の意味の相違について考察する必要があろう。
ナノメータ分極制御デバイスとコヒーレント検出

本研究では、以下のような研究成果が得られた。1)電子ビーム描画法による電荷分布の観察:結晶表面に蓄積した電荷分布と結晶に注入した電荷分布の様相をSEMを用いて測定することができた。これより「砂時計型電荷分布モデル」を証明できた。また、電荷分布形成機構の新たな知見を得た。2)クーロン相互作用の定量化:コントロールリング(内径50μm、幅10μm)とその中央に描画した微小四角形パターン間に働くクーロン相互作用を定量的に検討した。まず、理論式を導出してから実験を行った。その結果、クーロン力一定の条件下では反転サイズがほぼ等しくなり、リング幅やドーズ量を変化させた場合にはクーロン力が大きくなり、計算から予想される定量的関係を満足することが証明できた。3)FCE(Full Cover Electrode)法の実験的検討:提案した微小周期分極反転-FCE法を用いてパルス電界印加実験を行った。電極とレジスト直下の電界強度比E/ERが大きいほど分極反転は有利であること、周期4μmおよび1μm径の分極反転実験を試み良好な結果を得た。4)AFMによるPZT薄膜の観察:(011)配向PZTを作製し、AFMを用いて100nm程度の分極反転を作製できた。コヒーレント検出測定を行い反転観察ができた。5)超広帯域光変調器:2.8Vの駆動電圧で40Gbit/sの伝送速度をもつ超広帯域光変調器を世界で初めて開発した。変調帯域は50GHz、消光比25dB、20年間の安定寿命が見込める。共同開発中のNGK(株)が今後商品化を進める予定。本年度は、電子ビーム描画装置を用いて微少反転ドットを作成した。分極反転制御を行う場合、注入された電子間には強いクーロン相互作用が働くことが予想され、ナノメートル分極制御に大きな影響を与える可能性がある。そこで、微小パターンを描画する前にその周辺に電子濃度の異なるガードリングを形成し、クーロン相互作用が分極反転に与える影響を調べた。同一の大きさの微小領域に描画を行って比較した結果、リングなしでは分極反転は得られなかったが、リングを形成した試料では分極反転が見られ、リングの電子密度を増加すると反転領域の大きさも増加した。これより、クーロン相互作用の存在を実証した。これまでに、電子照射量と分極反転部分の面積が必ずしも比例しない原因は、分極反転に「核形成しきい値」と「広がりしきい値」の二つのしきい値が存在するためであることを明らかにしてきた。リングなしで微小領域と描画した場合には、蓄積電荷が「核形成しきい値」に達しないため反転しない。ガードリングの作用は、描画した微小領域の電荷がリングとのクーロン相互作用によって中央部に吹き寄せられ、「核形成しきい値」を越えるためであると説明できる。このとき、反転領域の大きさは、電界の強さが「広がりしきい値」を越える領域に決定される。ガードリングの電荷を増すと、相互作用が強くなることにより、「広がりしきい値」を越える領域が増加したと考えられる。電子ビームをライン上に走査した場合、クーロン相互作用によってお互いに反発し合うモデルを用いて、形成される反転パターン形状を説明してきたが、今回の結果によってこれを実証できた。ナノメータサイズの分極反転を実現するために、東北大学金属材料研究所との共同研究(変調構造材料)によってMBE(分子線エピタキシ)およびイオン打ち込み法を用い、AFMを用いたナノメータ分極構造の実現に向けて研究を進めている。本年度は、LiTaO_3結晶に電子ビームを照射し、分極反転の様相を詳細に検討することによって反転機構に関する重要な知見を得た。

1)電荷分布モデル加速電圧が10kVを越えると、加速電子は結晶中に注入可能となり、結晶の抵抗率が高い(10E1416Ωcm)ので、描画領域に電荷が蓄積される。新たに打ち込まれた電子は既存電荷により強いクーロン相互作用を受けて反発し照射領域から逃げて広がり、砂時計において砂が降り積もり"一定の頂角をもった円錐"が形成されるように、"円錐電荷分布(砂時計電荷分布)"を形成する。2)電荷分布の観測低加速SEMにより初めて撮影に成功した。電荷分布と経時変化の様相は、"SEM電荷分布観測"から容易に判断できることが分かった。3)分極反転のしきい値電子照射量と分極反転領域の大きさの測定結果に、砂時計電荷分布モデルを適用して解析を行った結果、分極反転には反転核形成のための「核形成しきい値hn」と、反転領域を広げる「領域拡張反転しきい値hth」の2つが存在することが判明した。4)各しきい値の定量化このために外部印加電界法により、同じ結晶のP-Eヒステリシスカーブを測定した。その結果、hn=204kV/cm,hth=120kV/cmなる値が得られた。この値は「調和組成の結晶」に対して得られた値である。5)クーロン相互作用コントロールリングを用いたクーロン相互作用の詳細な検討により、従来不明であった電子ビームの連続走査による不連続な点列分極反転形状、nm針状分極反転ドメイン構造発生機構などを合理的に説明が可能となった。今年度は以下のような研究成果が得られた。1)電子ビーム描画法による電荷分布の観察:結晶表面に蓄積した電荷分布と結晶に注入した電荷分布の様相をSEMを用いて測定することができた。これより「砂時計型電荷分布モデル」を証明できた。また、電荷分布形成機構の新たな知見を得た。2)クーロン相互作用の定量化:コントロールリング(内径50μm、幅10μm)とその中央に描画した微小四角形パターン間に働くクーロン相互作用を定量的に検討した。まず、理論式を導出してから実験を行った。その結果、クーロン力一定の条件下では反転サイズがほぼ等しくなり、リング幅やドーズ量を変化させた場合にはクーロン力が大きくなり、計算から予想される定量的関係を満足することが証明できた。3)FCE法の実験的検討:提案した微小周期分極反転-FCE法を用いてパルス電界印加実験を行った。電極とレジスト直下の電界強度比E/E_Rが大きいほど分極反転は有利であること、周期4μmおよび1μm径の分極反転実験を試み良好な結果を得た。4)AFMによるPZT薄膜の観察: (011)配向PZT薄膜を作製し、AFMを用いて100nm程度の分極反転を作製できた。コヒーレント検出測定を行い反転観察ができた。5)超広帯域光変調器: 2.8Vの駆動電圧で40Gbit/sの伝送速度をもつ超広帯域光変調器を世界で初めて開発した。変調帯域は50GHz、消光比25dB、20年間の安定寿命が見込める。共同開発中のNGK(株)が今後商品化を進める予定。
超重力場を用いた粒界組織制御とその原理解明

多結晶材料の機能を最大限に引き出すために、近年では、電場や磁場といった「外場」を積極的に材料プロセスに取り入れる動きが加速している。申請者は重力場を、とりわけその極限状態である“超重力場"を新規物質プロセスに応用する研究を行ってきた。超重力場の物質に及ぼす効果の一つに“超重力誘起拡散"がある。通常の熱処理より効率よく原子拡散を誘起し、なかでも粒界拡散への効果が顕著であることを明らかにした。この事実を応用すれば、熱処理温度を低く抑えられ、粒成長を抑制した粒界の制御が可能となる。本研究は重力誘起拡散現象を用いた低温熱処理粒界制御を目指した研究である。
エコ・エレクトロニクス材料β―FeSi_2バルク単結晶の育成とその応用

昨年度までに半導体鉄シリサイド,β-FeSi_2,単結晶をGa溶液から成長することに成功し,その育成条件,電気的特性,化学的特性について明らかにした。これに加えて本年度新たに得られた主な成果は下記の通りである。1.β-FeSi_2,単結晶をGa溶媒の他にZn溶媒,Sn溶媒からも成長できることを見いだした。またこうした実験から,数多くの金属溶媒からβ-FeSi_2,単結晶が成長できることがわかった。2.成長溶媒によって結晶中の不純物が異なり,伝導型,キャリア濃度の制御が可能であることが判った。Ga溶媒を用いるとp型で0.03Ωcm程度の低抵抗の結晶,Zn溶媒を用いるとp型で10Ωcm程度の結晶,さらにSn溶媒を用いるとn型で数Ωcm程度の結晶が再現性良く成長できることが判った。3.低抵抗のβ-FeSi_2,単結晶は室温から100K程度まで高い導電率を示すことから,高いゼーベック係数と併せて,新たに低温度領域での熱電変換素子としての利用が期待できることが判った。β-FeSi_2,は毒性が無く豊富な材料を用いているため汎用に用いる場合に非常に有用な材料と考えられる。4.β-FeSi_2,の結晶をカーボン面に成長させることで大型の結晶が成長できることを明らかにした。実験では内径10mmのアンプルを用いているため,最大の結晶サイズは10mmφである。5.β-FeSi_2,単結晶の硬度をビッカース硬度計で測定し,Si単結晶とほぼ同じ硬さを持つことを初めて明らかにした。6.β-FeSi_2,単結晶を薄膜化する技術を開発し,単結晶を用いた光透過測定を初めて行った,その結果,これまで薄膜結晶で報告されている多くの実験結果と異なり,β-FeSi_2,は間接遷移型半導体であることを明らかにした。本研究によって得られた主な成果は下記の通りである。1.半導体鉄シリサイド,β-FeSi_2,単結晶を溶液から成長することに初めて成功した。2.溶液から成長した結晶は化学気相法によって成長されている針状結晶とは異り,粒状の多面体であった。このことは,β-FeSi_2,結晶は針状結晶しかできないとの従来の考えが誤りであり,β-FeSi_2,結晶においても大型の結晶が育成可能であることを明らかにした。3.Ga溶媒を用いたβ-FeSi_2,単結晶の成長において,成長温度を900°C以下にすることでβ-FeSi_2,単結晶が再現性良く成長できること,また成長温度を910°C以上にするとα-FeSi_2,ε-FeSi相が成長することを明らかにした。4.Ga溶媒に対するFeSi_2の溶解度を測定し,Ga溶媒が溶液成長に十分な溶解度を有することを明らかにした。5.β-FeSi_2,単結晶の酸,アルカリに対する腐食耐性を評価した結果,室温では塩酸,硝酸,王水,硫酸,水酸化ナトリウムには腐食せず強い耐性を持つことが明らかになった。6.β-FeSi_2,結晶が弗化水素酸に腐食されやすいことを見いだし,希釈弗化水素酸に対するβ-FeSi_2,結晶のエッチング速度を調べた。7.希釈弗化水素酸がβ-FeSi_2,結晶のエッチピット観察用エッチング液として適していることを見いだし,面方位によるエッチング速度の異方性が存在すること,さらにそのエッチピット形状から結晶の面方位が観察できることを示した。
繊維補強低品質再生骨材コンクリートを用いた場所打ち鉄筋コンクリート杭のせん断耐力

繊維補強低品質再生骨材コンクリートを用いた場所打ち鉄筋コンクリート杭のせん断耐力を検討するにあたり,本年度は試験体の作製を行った。試験体は,まず場所打ちコンクリート杭が軸方向力に対してどの位の耐荷力を有するのか検討を行うため中心圧縮実験試験体の作製を行った。次に場所打ちコンクリート杭のせん断耐力を検討するため逆対称加力を作用させるせん断耐力実験試験体の作製を行った。繊維については,繊維補強コンクリートを建築構造物の場所打ち鉄筋コンクリート杭へ適用するため,その基礎的性状を把握することを目的として強度特性(圧縮強度,曲げ強度,引張強度)の向上に効果のある繊維を選択した。繊維の種類としては,近年建築構造物への適用が顕著なビニロン繊維を採用し,直径660μm,標準長30mm,引張強度900MPa,ヤング率23GPaとなる物性のものとし,ビニロン繊維の混入率を1.0%とした。低品質再生骨材コンクリートについては,日本建築学会から発行されている,再生骨材を用いるコンクリートの設計・製造・施工指針(案)の『第11章鉄筋コンクリートに用いる再生骨材コンクリートL』に示される再生骨材Lの置換率の上限値を使用することとした。使用する置換率は再生細骨材の有効利用を考慮して,再生粗骨材と再生細骨材を併用した場合の置換率として,再生粗骨材を30 %と再生細骨材を15 %とした。置換率を上限値とすることで乾燥収縮率が大きくなると考えられる厳しい条件下の低品質再生骨材コンクリートを用いる設定とした。中心圧縮実験試験体とせん断耐力実験試験体ともにコンクリート打設後56週で載荷する試験体と再生骨材コンクリートを使用した際に乾燥収縮率が大きくなるという特徴から乾燥収縮ひび割れの発生の有無について確認するためコンクリート打設後半年1年間保存する試験体を作製した。実験計画における使用材料の検討に対してビニロン繊維メーカー,低品質再生骨材コンクリートの製造工場などとの打合せおよび調整に時間が掛かってしまった。平成30年5月には低品質再生骨材コンクリートの製造工場において工場見学を行い,再生骨材と天然骨材との併用について,天然骨材の調達方法,低品質再生骨材のストック状況,製造工場の出荷実績によるスランプ値および圧縮強度発現について協議を行った。その結果,平成30年5月中に場所打ち鉄筋コンクリート杭試験体の製作会社に試験体作製を発注することができた。しかし試験体の作製について製作会社の協力を得ることはできたが,製作会社の試験体を設置するストックヤードが他の研究機関からの試験体作製依頼により平成30年度は大変混んでいて当面開いていないことなどの理由で具体的な試験体の作製計画の段取りが遅れてしまった。実際には平成30年10月末にコンクリート打設の日程調整を製作会社と行い,コンクリートの打設は平成30年12月に試験体の試験部分と補強部分(スタブ部分)の2回に分けて行った。試験部分のコンクリート打設後,コンクリートの養生期間を5週ほど確保し,試験体の大学への搬入が平成31年1月上旬となった。そのため本年度は試験体の作製のみが主な研究実績となった。コンクリート打設後56週で載荷する試験体の実験は平成31年1月中旬以降の実施となり,実験後のデーター整理を現在行っているところで,今後はさらに急いで実験データを分析してまとめる予定である。低品質再生骨材コンクリートを用いた場所打ち鉄筋コンクリート杭は乾燥収縮ひひ割れが発生すると予想されるため,材齢56週での実験用と材齢半年1年での実験用の2シリーズについて同時に作製した。平成30年12月にコンクリートを打設後,材齢が若く乾燥収縮ひび割れがまだ発生していない材齢56週での実験用の試験体の実験が終了し,現在実験後のデーター整理を行っている。平成31年度はビニロン繊維で補強した低品質再生骨材コンクリートを用いたコンクリート角柱供試体を恒温恒湿室に保存して,乾燥収縮率を定期的に計測するとともに,杭試験体の乾燥収縮ひび割れの発生状況を材齢半年1年までの予定で長期的に観察している。これらの乾燥収縮率の測定と乾燥収縮ひび割れの観察ののち,コンクリート打設後材齢半年1年間保存した試験体を載荷して耐荷力に及ぼす乾燥収縮率および乾燥収縮ひび割れの影響について検討を行う予定としている。繊維補強低品質再生骨材コンクリートを用いた場所打ち鉄筋コンクリート杭のせん断耐力を検討するにあたり,まず実験計画を行った。繊維については,繊維補強コンクリートを建築構造物の場所打ち鉄筋コンクリート杭へ適用するため,その基礎的性状を把握することを目的として文献調査を行った。調査した内容は,繊維補強コンクリートのフレッシュ性状,強度特性(圧縮強度,曲げ強度,引張強度),耐久性(乾燥収縮率,乾燥収縮ひび割れ,中性化,耐凍害性)などに関する項目である。繊維の種類,径および長さなどの形状,繊維の添加率の違いにより各種性状に及ぼす影響を文献により調べた。繊維の種類としては,近年建築構造物への適用が顕著なビニロン繊維を採用することとした。低品質再生骨材コンクリートについては,平成26年10月20日に日本建築学会から発行された,再生骨材を用いるコンクリートの設計・製造・施工指針(案)の『第11章鉄筋コンクリートに用いる再生骨材コンクリートL』に示される再生骨材Lの置換率の上限値を使用することとした。

置換率の上限値とすることで乾燥収縮率が大きくなると考えられる厳しい条件下の低品質再生骨材コンクリートを用いる設定とした。主筋については,場所打ち鉄筋コンクリート杭のせん断耐力を検討するための中心圧縮実験試験体とせん断耐力実験試験体の主筋の長さなどの配筋計画,ひずみゲージ貼付け位置の検討を行った。また,横補強筋については,横補強筋の径,リングの形状および継手位置,ひずみゲージ貼付け位置の検討を行った。実験計画における使用材料の検討に対して構造ヘルスモニタリング装置の製作企業,ビニロン繊維メーカー,低品質再生骨材コンクリートの製造工場などとの打合せおよび調整に時間が掛かってしまった。また,場所打ち鉄筋コンクリート杭試験体の製作会社の試験体を設置するストックヤードが他の研究機関からの試験体作製依頼により混んでいて当面開いていないことなどの理由で具体的な試験体の作製計画の段取りが遅れてしまった。構造ヘルスモニタリング装置の製造企業との打合せでは,試験体に設置する光ファイバーセンサの種類や形状などを設計図で確認し,光ファイバーセンサの本体を受注生産しているドイツから輸入した。またビニロン繊維メーカーとの打合せでは,乾燥収縮率あるいは構造耐力のどちらを優先させて改善させるのかによって使用する繊維の種類や形状の選択,添加量の違いについて協議した。低品質再生骨材コンクリートの製造工場との打合せでは,再生骨材と天然骨材との併用について,天然骨材の調達方法や製造工場の出荷実績によるスランプ値および圧縮強度発現の協議に時間を費やした。現在は,実験計画が完了し,試験体の作製に取り掛かっている。まず試験体内部の鉄筋を購入し,ひずみ測定用のひずみゲージの貼付け作業を先行させている。主筋については,場所打ち鉄筋コンクリート杭のせん断耐力を検討するための中心圧縮実験試験体とせん断耐力実験試験体に分けて,異なる主筋の長さごとにひずみゲージの貼付け作業を行った。並行して,横補強筋については,横補強筋のリングの内側にひずみゲージの貼付け作業を行った。低品質再生骨材ンクリートの打設は,平成30年9月に予定しており,平成30年10月にコンクリートの材齢が5週時における載荷実験を行う予定である。実験後は早急に実験データを分析してまとめる方針である。繊維補強低品質再生骨材コンクリートを用いた場所打ち鉄筋コンクリート杭のせん断耐力を検討するにあたり,本年度は試験体の作製を行った。試験体は,まず場所打ちコンクリート杭が軸方向力に対してどの位の耐荷力を有するのか検討を行うため中心圧縮実験試験体の作製を行った。次に場所打ちコンクリート杭のせん断耐力を検討するため逆対称加力を作用させるせん断耐力実験試験体の作製を行った。繊維については,繊維補強コンクリートを建築構造物の場所打ち鉄筋コンクリート杭へ適用するため,その基礎的性状を把握することを目的として強度特性(圧縮強度,曲げ強度,引張強度)の向上に効果のある繊維を選択した。繊維の種類としては,近年建築構造物への適用が顕著なビニロン繊維を採用し,直径660μm,標準長30mm,引張強度900MPa,ヤング率23GPaとなる物性のものとし,ビニロン繊維の混入率を1.0%とした。