hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代半導体コンプトンカメラによるガンマ線偏光観測の実現

100keVを超えるガンマ線に対しても高い検出効率と優れた位置分解能を実現するために、テルル化カドミウム(CdTe)半導体ピクセル検出器を数段積層した検出器の開発を行った。この検出器は、0.5mm厚、2mmピクセルサイズ、2cm角大のCdTeピクセル検出器を、10mmの間隔で3段積層し、周囲に一つの同じピクセル検出器を配置したものである。各チャンネルからの信号は、低雑音アナログLSI、VA32TAを用いて、イベントごとに処理される。この検出器を動作させ、511keVのラインガンマ線に対して、全チャンネルのスペクトルを足し合わせたときに5.0keVのエネルギー分解能(半値全幅)を達成した。また、別のガンマ線源を用いて、低エネルギー側のエネルギー閾値が10keV付近と非常に低いことも確認している。積層することのもう一つの利点はコンプトンカメラとしても動作するようになることである。実際に、上記と同じデータを解析したところ、80keVから662keVのガンマ線のイメージとスペクトルの再構成に成功した。511keVのラインガンマ線で、得られた角度分解能は15度、エネルギー分解能は7.0keVであった。CdTeピクセル検出器でコンプトンカメラ動作に世界で初めて成功した。検出器の開発とともに、2005年に打ち上げられたすざく衛星搭載の硬X線検出器(HXD)の応答の理解のために、モンテカルロシミュレータを用いた角度応答関数の構築するためのソフトウェアを作成し、応答関数の構築をした。これは、非撮像型でコリメータを備えているHXDの性能を最大限発揮する上で不可欠なものである。これと並行して、銀河中心に対して行われた実際の観測データの解析も開始している。
非線形クライン-ゴルドン方程式とベンジャミン-オノ方程式の時間大域可解性の研究

当研究は相互作用という非線形項を持つ非線形クラインゴルドン方程式の小さいデータに対する時間大域可解性について考察することを主要な目的としている。特に非線形項の指数pが十分小さいところで可解性を示すことを目標としている。14年度はまずクラインゴルドン方程式の線形評価を再構成することにより、シュレディンガー方程式の共形冪に相当する指数に小さいところまで、2種の相互作用が入った非線形項を持つクラインゴルドン方程式の小さいデータに対する時間大域可解性を示すことが出来た。データはソボレフ空間H^s(sは非負実数)で与えるが、この解のクラスで扱え得る2種の臨界非線形項指数を同時に扱うことが出来た。この結果はシュレディンガー方程式、および波動方程式についての類似の結果と共に雑誌論文1において発表された。次にシュレディンガー方程式の平滑化効果がクラインゴルドン方程式にどのように影響するかを調べるために、それら2つの方程式を組み合わせ、Maxwell-Schroedinger方程式とし、その局所可解性を調べた。シュレディンガー方程式の平滑化効果により、クラインゴルドン方程式の解に要求される可微分可能性を2階下げることが出来、既知の結果と比べ非常に広範な範囲での可解性を一意性と共に示すことが出来た。この研究は大阪大学の和田助手との共同研究で、現在論文にまとめている。次にこれまでの研究では方程式に対する時間と空間変数に対する古典的な線形評価しか用いていなかったが、今度は空間変数内の角変数にも着目し、線形評価を再構成することを試みた。角変数を考えない場合の線形評価にはエンドポイントと呼ばれる線形評価が成り立たない臨界点が存在する。角変数を考え、その変数での可微分性を考えることにより、エンドポイントでの線形評価を角変数という補助指数を設けて構成することが出来た。応用として、波動方程式、クラインゴルドン方程式に対するエネルギークラスより若干弱いクラスでの小さいデータに対する時間大域可解性を示すことが出来た。この研究は北海道大学小澤教授、名古屋大学中西助教授、島根大学町原助手との共同研究であり、現在論文にまとめている。
虚血性心疾患における免疫学的機序の研究

本研究では炎症において中心的役割を果たすT細胞に注目し、虚血性心疾患患者における活性化について調べた。活性化されたT helpercellとしてTh1 cellとTh2 cellがある。Th1 cellが産生するinterferon-gammaとTh2 cellが産生するinterleukin-4といった細胞内サイトカインを染色することでT helpercellがTh1 cellまたはTh2 cellのいずれへ活性化しているのかがわかる。虚血性心疾患患者から採血を行い、そのhelper T cell内のinterferon-gammaとinterleukin-4を染色した。interferon-gammaとinterleukin-4の細胞内発現の程度を不安定狭心症患者、冠攣縮性狭心症患者、安定狭心症患者および健常者で比較した。その結果、不安定狭心症と冠攣縮性狭心症の患者のT細胞では健常者に比べinterleukin-4の産生亢進はなくinterferon-gammaの産生亢進が認められ、これらの患者ではT細胞のTh1 cellへの活性化が生じていることが分かった(Circulation 2003)。また、血清中のTh1系の蛋白質としてCD 40 ligandおよびinterleukin-18について調べた結果、不安定狭心症や冠攣縮性狭心症患者では血中蛋白質もTh1系の蛋白質が健常人に比べ多くなる傾向が認められた。また、膠原病患者ではリュウマチ性関節炎のようにTh1に活性化されているものとsystemic lupus erythematosusのようにTh2に活性化されているものとがあり注目して同様の検討をしてみた。その結果、膠原病患者で虚血性心疾患を有するものと有さないものとで比べてみると、虚血性心疾患を有する患者ではTh1へ活性化されやすく、虚血性心疾患のうちでは冠攣縮性狭心症患者が多いことが分かった(Circulation Journal 2004 in press)。さらに、経皮的冠動脈インターベンションにより患者のhelper T cellはTh1 cellへ活性化してしまうこと、事前にstatinを投与することでその活性化を抑制できることも分かった(American Joural of Cardiology 2004 in press)。本研究では炎症において中心的役割を旺たすT細胞に注目し、虚血性心疾患患者における活性化について調べた。虚血性心疾患患者から採血した検体を二つに分け一つは活性化したT helpercellをフローサイトメーターにかけて細胞内サイトカインのinterferon-gammaとinterleukin-4を染色した。検体の残り一方は円沈分離して血清を取り出し、血清中Th1系蛋白を測定した。Th1系蛋白としてはinterferon-gammaの他にCD 40 ligandおよびinterleukin-18などがあるが、その血清レベルを測定し前述の各患者群で比較した。その結果、虚血性心疾患のなかで不安定狭心症と冠攣縮性狭心症の患者のT細胞では健常者に比べinterleukin-4の産生亢進はなくinterferon-gammaの産生亢進が認められ、これらの患者ではT細胞のTh1 cellへの活性化があることが分かった(Circulation 2003 in press)。また有意狭窄を有する安定狭心症患者のT細胞では冠動脈病変の多少に関わらずTh1 cellへの活性化は認めなかった。これらにより不安定狭心症患者だけでなく冠攣縮性狭心症患者においてもT細胞のTh1 cellへの活性化があるということが証明されたことになる。

また、血清中のTh1系の蛋白質としてCD 40 ligandおよびinterleukin-18について調べた結果、不安定狭心症や冠攣縮性狭心症患者では血中蛋白質もTh1系の蛋白質が健常人に比べ多くなる傾向が認められた。また、膠原病患者ではリュウマチ性関節炎のようにTh1に活性化されているものとsystemic lupus erythematosusのようにTh2に活性化されているものとがあり注目して同様の検討をしてみた。その結果、膠原病患者で虚血性心疾患を有するものと有さないものとで比べてみると、虚血性心疾患を有する患者ではTh1へ活性化されやすく、虚血性心疾患のうちでは冠攣縮性狭心症患者が多いことが分かった(Circulation Journal 2004 in press)。さらに、経皮的冠動脈インターベンションにより患者のhelper T cellはTh1 cellへ活性化してしまうこと、事前にstatinを投与することでその活性化を抑制できることも分かった(American Joural of Cardiology 2004 in press)。
階層ベイズ法を用いた柔軟な学習モデルの開発と理論神経科学への応用

本年度の研究では,確率モデルと階層ベイズ手法を用い,個人ごとの異質性や時間的な変動など,データ生成の統計的性質が状況によって異なる場合に柔軟に対処しうる学習モデルの開発と応用を行った.応用として,とくに新規な工学問題への適用と,脳機能の計算論的モデル化を行った.1.異なる統計的構造をもつ複数の予測課題を協調的に解く手法を,ベイジアンネットワークを個々の予測モデルとし,モデル間の類似性をベイズ推定とその一般化に基づき評価することで実現した.提案手法は近年注目を集めるユーザモデリングと協調フィルタリングの2種類の実問題へと適用され,個々の課題が十分なサンプル数を持たない状況においても高精度の予測が実現されることが示された.これらの成果は現在2つの国際論文誌に投稿中である.2.確率モデルに基づく新たなハイブリッド型協調フィルタリング手法を提案した.提案手法は階層ベイズモデルとして定式化され,個人間の異質性に対処しつつ,ユーザやアイテムの特徴量を加味して協調フィルタリングが実現される.この結果は国際会議にて発表済みである.3.小脳が実現するとされる複数のモジュールに基づく運動学習の計算論的原理の解明を目指し,確率モデルによるモジュール切り替え型学習・予測制御モデル(確率型モザイク)を提案した.これは制御理論に基づく既存モデル(モザイク)に,統計的推定の視点を取り入れたものである.統計的定式化は,運動学習における不確かさを理論的に扱う上で意義が大きい.この成果は国際論文誌に受理された.本研究では,モデル構造を状況に応じて変化させうる階層的な学習モデルの開発を理論面での主な目的としている.我々は,昨年度までに確率モデルに基づく独立成分分析(ICA)において,隠れマルコフモデル(HMM)を用いたモデル構造の動的切り替え手法(Swi tching ICA)を提案していた.今年度は,1)Swi tching ICAの高度化,2)より一般的な枠組みであるベイジアンネットワークにおけるモデル構造の切り替え手法の提案,の2点を主な目標として研究を行った.当初の計画ではとくに2に重点を置いていたが,1の論文化の過程で新たな知見が得られたこともあり,両方に関する新たな成果を得ることができた.1に関する成果は次のようにまとめられる.昨年度に提案していたHMMに基づく切り替え手法は,現実的なデータ生成過程の性質をあまりよく反映しないことが今年度の研究において判明した.これに対し我々は隠れセミマルコフモデルと呼ばれる拡張モデルを用いた新たなSwitching ICAモデルを提案し,その有効性を実証した.これらの結果は論文にまとめられ,国際誌に受埋された.また,2に関する成果は次のようにまとめられる.複数の単純な構造をもつベイジアンネットワークを組み合わせ,それらの重みをベイズ推定により適応的に変化させることでより複雑な構造変動を実現するというのが当初の計画であった.とくに,個々の単純なネットワーク構造をも同時にデータから学習することをねらっていた.我々は,この前段階として,あらかじめ学習しておいた固定された構造をもつ複数のベイジアンネットワークを,ベイズ推定により適応的に混ぜ合わせる手法を開発し,実間題(ユーザモデリング)における有効性を示した.これに関して現在論文化を進めている.提案手法は目標とする手法の一部を構成するものとみなすことができ,来年度につながる重要な成果である.本年度の研究では,確率モデルと階層ベイズ手法を用い,個人ごとの異質性や時間的な変動など,データ生成の統計的性質が状況によって異なる場合に柔軟に対処しうる学習モデルの開発と応用を行った.応用として,とくに新規な工学問題への適用と,脳機能の計算論的モデル化を行った.1.異なる統計的構造をもつ複数の予測課題を協調的に解く手法を,ベイジアンネットワークを個々の予測モデルとし,モデル間の類似性をベイズ推定とその一般化に基づき評価することで実現した.提案手法は近年注目を集めるユーザモデリングと協調フィルタリングの2種類の実問題へと適用され,個々の課題が十分なサンプル数を持たない状況においても高精度の予測が実現されることが示された.これらの成果は現在2つの国際論文誌に投稿中である.2.確率モデルに基づく新たなハイブリッド型協調フィルタリング手法を提案した.提案手法は階層ベイズモデルとして定式化され,個人間の異質性に対処しつつ,ユーザやアイテムの特徴量を加味して協調フィルタリングが実現される.この結果は国際会議にて発表済みである.3.小脳が実現するとされる複数のモジュールに基づく運動学習の計算論的原理の解明を目指し,確率モデルによるモジュール切り替え型学習・予測制御モデル(確率型モザイク)を提案した.これは制御理論に基づく既存モデル(モザイク)に,統計的推定の視点を取り入れたものである.統計的定式化は,運動学習における不確かさを理論的に扱う上で意義が大きい.この成果は国際論文誌に受理された.
2次元液中液滴の融合:印象派物理学と次元クロスオーバーの観点から

本研究の目的は、擬2次元系における液滴の融合現象の物理を、実験的かつ系統的に明らかにすることである。特に、我々の取った次元解析的アプローチは、当分野において液体の表面張力が関わる多くの現象解明に大きく貢献しており、本研究においても明確な物理法則を与えている。また本研究の特徴の一つである、擬2次元系と呼ばれる奥行方向に狭い系での流体の振る舞いの理解は、工業分野においても非常に重要である。擬2次元系における液滴の融合進行ダイナミクスについては、理論的・実験的に明確に捉えることができ、その内容は前年度及び前々年度においてそれぞれProc.Nat.Acad.Sci.及びJ.Phys.Soc.Jpn.Supp1.で発表した。そこで本年度は、核生成を含む融合初期に注目し、特に電場の存在と融合・日融合また界面の自己相似性について研究を行った。電場と界面の研究は、1964年のTaylorの研究を筆頭に基礎研究は現在も盛んに行われており、NatureやScienceといった雑誌にこの分野の論文が多数掲載され、重要課題として注目されている。その理由には、インクジェットプリンタ技術や塗装など、工業技術に対しても貢献度が高いことが挙げられる。本年度に行った内容は、以下の通りである。高圧電源装置を用いて電場の値に対する挙動変化を観測した。その結果、これまでに知られていた界面と電場の関係の再現に成功し、定量評価により電場と界面の挙動に法則性があることを見出した。この内容については国内外の学会等において発表し、多くの研究者の注目を集めた。擬2次元系に対する静電場の効果というものを、世界で初めて目に見える形で捉えることに成功し、高圧電源装置を用いてその再現に成功した。非常にシンプルなセットアップにも関わらず、かなり再現性よくデータが得られており、実験事実の定量評価も着実に進んでいる。今後近いうちに、電場と界面に関する理論に一石を投じる可能性を十分に備えている。電場と界面形状の、系の次元性に対する依存性をまず実験的に示し、それに基づいて理論を検討する。その後、初期界面形状と融合ダイナミクスとの関連を調べる。また、ある値以上の電場をかけたときに観測される、液滴が界面に接触後再び液滴に引きちぎられるという現象では、融合と分裂が同時に見られているが、そのヒステリシスにも注目したい。本年度の研究計画における最重要課題は、ヘレショウ容器内の擬2次元系での異種液中での液滴融合現象における初期および後期のスケーリング法則を論文にまとめることであったが、米一般科学雑誌Proc. Nat. Acad. Sci.で発表し、国内外からの高い評価を得るに至った。その中で、液滴融合に伴うトポロジー転移における自己相似性が観測されていることを確認することにも成功し、同論文にて発表した。また、ヘレショウ容器の厚みを系統的に増加させた液滴融合の研究に関しても、計画通り着手し始めたところであるが、既に新たなスケーリング法則を発見しつつある。続いて、本年度の研究計画におけるもう一つの重要課題である、微小重力下における濡れ現象の研究に関しては、平成23年3月11目に発生した東日本大震災の影響により、同年3月下旬に予定されていた実験を実施することができなかった。しかし平成23年10月下旬に実施されることが決定し、現在その準備を行っているところである。また、平成23年9月30日に博士号を取得した。これにより、今後より一層研究に専念できることと思われる。特に、我々の取った次元解析的アプローチは、これまでに液体の表面張力が関わる多くの現象の物理を説明しつつあり、本研究においても明確な物理法則を与えている。そのようにして得られた実験データおよび物理法則は、前年度に米一般科学雑誌Proc. Nat. Acad. Sci.で発表した通りだが、本年度、その理論が3つの物理的観点からそれぞれ導出できることを記述した論文をまとめ、Journal of the Physical Society of Japan Supplementにてアクセプトされた。また本年度は計7回の発表の機会を得て、そのうちの3回は口頭発表を行なった。中でも平成23年11月20-22日にボルチモアで開催されたアメリカ物理学会(American Physical Society, 64^<th> Annual Meeting Division of Fluid Dynamics)における口頭発表では、海外のトップレベルの研究者に本研究内容を聞いてもらうことができ、非常に有意義であった。さらに平成23年10月19-27日の日程で、前年度東日本大震災の影響により延期となった航空機実験を実施した。そこでは毛管上昇の重力依存性および微小重力下のプラトーの実験(楔状に合わせられた2枚の板に対する液体の濡れ現象)を行い、今後解析を行う予定である。

擬2次元系における液滴の融合進行ダイナミクスについては、理論的・実験的に明確に捉えることができ、その内容は前年度及び前々年度においてそれぞれProc.Nat.Acad.Sci.及びJ.Phys.Soc.Jpn.Supp1.で発表した。そこで本年度は、核生成を含む融合初期に注目し、特に電場の存在と融合・日融合また界面の自己相似性について研究を行った。電場と界面の研究は、1964年のTaylorの研究を筆頭に基礎研究は現在も盛んに行われており、NatureやScienceといった雑誌にこの分野の論文が多数掲載され、重要課題として注目されている。その理由には、インクジェットプリンタ技術や塗装など、工業技術に対しても貢献度が高いことが挙げられる。本年度に行った内容は、以下の通りである。高圧電源装置を用いて電場の値に対する挙動変化を観測した。その結果、これまでに知られていた界面と電場の関係の再現に成功し、定量評価により電場と界面の挙動に法則性があることを見出した。この内容については国内外の学会等において発表し、多くの研究者の注目を集めた。前年度に米一般科学雑誌Proc. Nat. Acad. Sci.で発表した研究内容の、理論部分を補完する論文を本年度執筆し、Journal of the Physical Society of Japan Supplementにてアクセプトされた。さらに、両論文の内容を博士論文にまとめ、平成23年9月30日に通常より1年6カ月早く博士号を取得した。擬2次元系に対する静電場の効果というものを、世界で初めて目に見える形で捉えることに成功し、高圧電源装置を用いてその再現に成功した。非常にシンプルなセットアップにも関わらず、かなり再現性よくデータが得られており、実験事実の定量評価も着実に進んでいる。今後近いうちに、電場と界面に関する理論に一石を投じる可能性を十分に備えている。ヘレ・ショウ容器の厚みDを増大させることによるスケーリング法則の変化を捉える実験を開始した。しかし、容器の厚みDを増大させると重力の効果が大きくなるため、液滴のサイズが以前よりも小さくなってしまう、という問題が発生した。そこで、セルを傾けることでこの問題解決を図り、そのための装置をアルミフレームを用いて自作した。スケーリング法則のD依存性についてはまだ定量的な説明ができるまでに至ってはいないが、新しい法則発見の可能性が捉えられつつある。電場と界面形状の、系の次元性に対する依存性をまず実験的に示し、それに基づいて理論を検討する。その後、初期界面形状と融合ダイナミクスとの関連を調べる。また、ある値以上の電場をかけたときに観測される、液滴が界面に接触後再び液滴に引きちぎられるという現象では、融合と分裂が同時に見られているが、そのヒステリシスにも注目したい。
3次元多重格子法を用いた磁気雲から星への進化の研究

3次元多重格子法に基づく磁気流体力学シミュレーションによって重力収縮する星間雲の進化を10桁以上の密度範囲において追跡し、その進化の道筋を明らかにすることを目標とした。1.原始星に近い高密度領域に細かな、周辺部に荒い格子を配置した入れ子状多重格子を用いて星間雲の収縮の磁気流体力学シミュレーションを行うプログラムを完成させた。自己重力解法として多重格子反復法を入れ子状多重格子に適用する方法を見出した。2.軸対称2次元シミュレーションから、磁場と回転に垂直方向に伸びた円盤が形成され、断熱分子コアが形成されるや、磁場による角運動量輸送によって、円盤から垂直方向に流れるアウトフローが形成されることがわかった。(1)円盤内に渦状腕を生じ、この腕内部に生じた高密度部分が収縮を続けて原始星連星に成長する。(2)断熱コア形成前の等温収縮で成長した非軸対称性が棒状構造を生じ、この棒内部に生じた高密度部分が収縮を続けて原始星に成長する。(3)断熱コアは分裂せずそのまま単一の原始星に成長する。4.分裂の条件は星間雲の回転角速度と磁束密度の比で決まり、その比が3x10^<-7> yr^<-1>μG^<-1>より大きいことが分裂の条件である。5.回転ベクトルと磁場ベクトルが平行でない初期状態から出発しても、多くの場合、断熱コア形成中にほぼ平行となり、その磁場に垂直方向に伸びた円盤が形成される。星間磁気雲が重力収縮し星形成に至る過程を3次元磁気流体力学多重格子法を用いて詳細に研究した。重力収縮過程では1/1000以下のスケールの原始星コアが形成される。解適合格子の一種である多重格子法を用いることにより、はじめてこの大きなダイナミック・レンジにわたって正確に数値シミュレーションを行うことができた。平衡状態にある軸対称な星間雲に、軸対称と非軸対称な揺らぎを加えその時間発展を追跡したところ、(1)軸対称揺らぎが成長し断熱的な原始星コアが形成される前の等温的な進化段階で、収縮するディスクが形成されるが、それが、およそ軸比1:4の平たいディスクとなって初めて、非軸対称の揺らぎが成長し、棒(バー)状の構造を形成する。(2)軸比が1:4に満たない厚いデイスクのままでは、非軸対称の揺らぎは成長しない。(3)原始星コアは以下の場合に分裂することがわかった。(a)(1)によって形成された棒(バー)状の構造が原始星コア形成後2っまたはそれ以上に分裂する(バー分裂モード)。(b)軸比1:4の平たいディスクが形成されたが、等温的な進化段階では非軸対称の揺らぎが成長し切れなかった場合は、原始星コア形成後に平たいディスクがリングを経て分裂する(リング分裂モード)。磁場をもって回転している球対称な星間雲を考え、磁場の方向と回転軸の方向が異なる場合に、収縮の過程でこれらの関係がどのように進化するのかを調べた。(1)磁場の方向と回転軸の方向が一致する場合、軸対称揺らぎが成長し断熱的な原始星コアが形成される前の等温的な進化段階で、収縮するディスクが形成される。それが、およそ軸比1:4の平たいディスクとなって初めて、非軸対称の揺らぎが成長する。軸比が1:4に満たない厚いディスクのままでは、非軸対称の揺らぎは成長しない。原始星形成後にアウトフローが出現する。(2)初期の磁場と回転軸のなす角がおよそ80°以下の場合、進化に従ってグローバルな磁場にほぼ沿った、ローカルな磁場の方向に、ローカルな角運動量方向が一致するように回転円盤とそれを垂直に貫く磁場の系が形成される。ローカルに見れば、(1)の場合と同じ形状が形成され、原始星形成にアウトフローが出現する。このときのアウトフローの方向はグローバルな磁場と30°以内で一致する。(3)磁場と回転軸のなす角がおよそ80°以上の場合、

(1)、(2)の場合と異なり、回転軸と垂直な磁場形状がそのまま維持される。磁気遠心力加速される太陽風と向じ機構によって回転軸と垂直なアウトフローが観測された。3次元多重格子法に基づく磁気流体力学シミュレーションによって重力収縮する星間雲の進化を10桁以上の密度範囲において追跡し、その進化の道筋を明らかにすることを目標とした。1.原始星に近い高密度領域に細かな、周辺部に荒い格子を配置した入れ子状多重格子を用いて星間雲の収縮の磁気流体力学シミュレーションを行うプログラムを完成させた。自己重力解法として多重格子反復法を入れ子状多重格子に適用する方法を見出した。2.軸対称2次元シミュレーションから、磁場と回転に垂直方向に伸びた円盤が形成され、断熱分子コアが形成されるや、磁場による角運動量輸送によって、円盤から垂直方向に流れるアウトフローが形成されることがわかった。3.非軸対称3次元シミュレーションから、断熱分子コア形成後の代表的な3種類の進化が明らかとなった。(1)円盤内に渦状腕を生じ、この腕内部に生じた高密度部分が収縮を続けて原始星連星に成長する。(2)断熱コア形成前の等温収縮で成長した非軸対称性が棒状構造を生じ、この棒内部に生じた高密度部分が収縮を続けて原始星に成長する。(3)断熱コアは分裂せずそのまま単一の原始星に成長する。4.分裂の条件は星間雲の回転角速度と磁束密度の比で決まり、その比が3x10^<-7> yr^<-1> μG^<-1>より大きいことが分裂の条件である。5.回転ベクトルと磁場ベクトルが平行でない初期状態から出発しても、多くの場合、断熱コア形成中にほぼ平行となり、その磁場に垂直方向に伸びた円盤が形成される。
骨系細胞のサーカディアンリズム発現機構の分子生物学的解析

生体の様々な生理過程にサーカディアンリズム(概日性リズム、日周リズム)が存在することが報告されている。動物やヒトにおける歯や骨の形成、骨吸収機構にも明瞭なサーカディアンリズムが存在する。我々は、これまでの研究から硬組織系細胞には、Per, BMAL, Clockなどの時計遺伝子の発現が見られ、Clockに変異を起こしたマウス(Clock mouse)の硬組織形成リズム(象牙質形成リズム)にはサーカディアンリズムの破綻が生じていること、サーカディアンリズムの主時計とみなされる視交叉上核の完全破壊は、行動のサーカディアンリズムのみならず硬組織形成(象牙質形成)のサーカディアンリズムを完全に消失させること等について示してきた。本報告においては、ラットやマウスの硬組織形成細胞(象牙芽細胞、骨芽細胞、エナメル芽細胞、軟骨細胞)や破骨細胞機能には、明期(動物の睡眠期)に高く暗期(動物の活動期)に低い振幅の大きなサーカディアンリズムが観察できること、破骨細胞機能のサーカディアンリズム発現には、血清中の液性因子が重要な役割を果していること等を、ラットを用いた研究から実験的に示し、それらの臨床的、基礎的な意義について考察した。一方、生理的な状態において硬組織の代謝系にサーカディアンリズムが存在することを薬理学的に解釈すると、硬組織の代謝系を標的とする薬物の効果にも、サーカディアンリズムの位相(投与時刻)に依存した量的・質的な違いが生じる可能性が予測できる。本報告では、ビスホスホネート連続投与による破骨細胞機能の持続的な抑制は、暗期に比べ明期において明瞭に観察できること、破骨細胞を標的とするカルシトニンの効果が、骨吸収系が活発となる明期において最も高く暗期には低いこと(未発表)等を示し、時間薬理学な観点から、薬物投与時刻や観察時刻の重要性について報告した。平成14年度の実験として、骨芽細胞と破骨細胞の機能面での、サーカディアンリズムの時間構造を確定する目的で、ラットとマウスを用いた実験を行い、以下の結果を得た。(1)ラット血清中の骨形成マーカー、骨吸収マーカーは、いずれも明期(睡眠期)に高値を示し、暗期(活動期)には低値となる有意のサーカディアンリズムを示した。破骨細胞機能を抑制するエチドロネートの投与は、骨吸収マーカーのサーカディアンリズムの振幅を著しぐ減少させた(血清中のオステオカルシン、アルカリホスファターニゼ活性、酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性、ピリジノリン、副甲状腺ホルモン、カルシトニンの測定)。(2)骨芽細胞、象牙芽細胞、軟骨細胞のコラーゲン合成・分泌活性は、血清中骨形成マーカーの時間構造と同様、明期に高値を、暗期には低値となる明瞭なサーカディアンリズムを示した(^3H-プロリンの骨芽細胞、象牙芽細胞、軟骨細胞内への取込みと基質中への分泌を指標としたラジオオートグラフィーの観察、RT-PCR法、ノーザンブロット法によるタイプIコラーゲン、アルカリホスファターゼの骨組織、軟骨組織、歯髄組織における遺伝子発現の観察)。(3)時計遺伝子Clockに変異を有するClockマウスでは、ワイルドタイプのマウスで見られる象牙質形成のサーカディアンリズムが観察されず、ウルトラディアンリズムが主に観察された(Clockマウス切歯象牙質の組織学的観察)。以上の実験結果を基礎に、骨系細胞のサーカディアンリズム発現機構のメカニズムについてさらに基礎的な解析を進めている。平成15年度において得られた研究成果(1)骨代謝サーカディアンリズムの時間構造の決定

ラットを用いた実験から、ピリジノリンや酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ活性などの骨吸収マーカーの値は明期に高く、またアルカリホスファターゼ活性やオステオカルシンなどの骨形成マーカーも同じ時期に高いことから、骨の代謝回転はこの動物の睡眠期に高いことが明らかになった。(2)骨吸収抑制薬ビスホスホネートが、骨代謝系のサーカディアンリズムに与える影響エチドロネートを10日間ラットに投与し、骨代謝系のサーカディアンリズムに与える効果を観察したところ、骨形成系マーカーのサーカディアンリズムのパターンには影響を与えることなく、骨吸収系マーカーのサーカディアンリズムの振幅を減少させた。また、その効果は、ラットの睡眠期において最も顕著であった。(3)エナメル芽細胞の基質合成・分泌活性のサーカデイアンリズム時間構造の決定エナメル質基質(アメロゲニン)の主要な構成アミノ酸の一つである^3H-プロリンを一日の様々な時間にラットに投与し、一定時間(1時間)内にエナメル芽細胞に取りこまれる量と、質基質中に分泌される量をオートラジオグラフィーによって観察した。その結果、エナメル芽細胞の基質合成・分泌活性は、この動物の睡眠期において最も高く、活動期に最低となるサーカディアンリズムを示すことが明らかとなった。また、エナメル器に発現するアメロゲニンmRNAの発現にも睡眠期において最も高く、活動期に最低となるサーカディアンリズムが見られた。さらに、エナメル器中には、PerやBmalなどの時計遺伝子の日周期性の発現が観察された。(4)破骨細胞形成のサーカディアンリズム一日の様々な時間帯に採取した血清を破骨細胞形成系(RANKLとM-CSF存在下での、骨髄細胞からの破骨細胞の形成)に添加した(15%の割合で血清を培養液中に添加)。形成される破骨細胞の数は血清の採取時刻に大きく依存し、破骨細胞の形成のサーカディアンリズムに何らかの液性因子が重要な役割を果していることが示された。
日本・タイ両国における市民性教育のカリキュラム開発に関する実証的比較研究

1研究会の開催当該年度の初めに日本側チームは,東京,名古屋,大分で研究会を開催し,各年度の調査研究計画を確認した。2ワークショップの開催日本側チームとタイ側チームが当該年度の調査研究及び調査結果について協議するため,平成17年度と平成19年度にワークショップを開催した。3学会発表日本比較教育学会(平成18年6月及び平成19年6月),アジア比較教育学会(平成17年5月及び平成19年1月),世界比較教育学会(平成19年1月)において調査研究の結果について報告した。4デルファイ調査平成17年度及び18年度に日本とタイ両国においてデルファイ調査(ラウンド1,ラウンド2)を実施し,今後両国で取り組むべき市民性の資質を絞り込む作業を行った。その結果,日本では21の資質,タイでは22の資質を抽出した。5タイ現地調査各年度共にタイを訪問し,タイ文部省,大学,カリキュラムセンター,小学校等において市民性教育に関する資料を収集し,同時にタイ側の共同研究者と協議した。また,平成19年度にはタイのピサヌローク県の私立小学校において「人権」「充足経済」「科学技術と科学」という3つの学習単元の授業を各5時間合計15時間分の実験授業を実施し,その結果学習単元の目標が達成されていることを確認し,事前・事後調査でも学習効果の検証を行った。(1)研究打ち合わせ日本側の分担者,研究協力者が7月15-17日に大分大学で研究会を開催し,研究計画の概要,各年度の予算使用計画,調査計画,各分担者の調査項目などについて協議した。さらに2006年3月4日には,東京において,デルファイ調査について,来年度の調査計画について打ち合わせた。(2)タイ現地調査平田(7月31日-8月11日)と森下(7月31日-8月12日)がタイを訪問し,タイ文部省,大学,カリキュラムセンター等において,市民性教育に関する基礎データを収集するとともに、タイ側の共同研究者と協議し,本調査研究に関する共通理解をもち,共同研究体制の確認をした。(3)ワークショップの開催11月2-3日に,名古屋大学において,日本側の研究分担者と研究協力者,及びタイ側の共同研究者3名が一堂に会し,本研究の目的を再確認すると共に,デルファイ調査のための質問票について集中的に協議し,市民性教育を構築する上で必要な要素として12要素,市民性の資質として45の資質を確定させ,質問票「日本・タイ両国における市民性教育に関する意識調査」を完成させた。(4)デルファイ調査に関する講演会8月20日に,桑原輝隆氏(文科省科学技術政策研究所)を招聘し,デルファイ調査の調査法に関する学習会を開催した。(5)デルファイ調査の実施2006年1月に全国の教育委員会の社会科教育主事,小・中学校社会科担当者,社会科教育担当の大学教員,PTA会長(大分県のみ)計500名を対象に,デルフアイ調査を実施した。結果は現在集計中である。(6)学会発表5月30-31日にマレーシアで開催されたアジア比較教育学会において,平田,森下,スネートが市民性教育に関する発表を行った。1研究打ち合わせ日本側の分担者,研究協力者が平成18年7月8-9日に東京海洋大学において研究会を開催し,研究計画の概要,予算の使用計画,調査計画,各分担者の調査項目などについて協議した。2タイ現地調査平田(平成18年7月30日8月6日),森下(平成18年7月30日8月6日),渋谷(平成19年2月10日2月18日),カンピラパーブスネート(平成18年12月26日平成19年1月12日),圓入(平成19年2月22日2月28日)がタイを訪問し,タイ文部省,大学,カリキュラムセンター等において,市民性教育に関するデータを収集するとともに,タイ側の共同研究者と協議し,学校調査にあたった。3第2次デルファイ調査平成18年8月に第1次回答者(151人)に対し2回目のデルファイ調査を実施し,73人から回答を得た。4学会発表(1)日本比較教育学会

平成18年6月24日25日に開催された日本比較教育学会第42回大会(広島大学)において,デルファイ調査第1次調査の結果について調査結果及び結果分析について報告した。(平田,森下,鈴木,カンピラパーブ,チャンタナ)(2)アジア比較教育学会の発表平成19年1月8-10日に香港で開催されたアジア比較教育学会において,本研究テーマに関する調査結果の一部について報告を行った。日本側とタイ側の共同発表を行った(日本側:平田,森下,鈴木,カンピラパーブ。タイ側:チャンタナ,スモンディップ,サムリ)。発表内容は,市民性教育に関するカリキュラムの分析,デルファイ第2次調査の結果,課題と展望についてであった。1ワークショップの開催平成19年4月24日及び25日の2日間にわたり,日本側の分担者,タイからの研究協力者が名古屋大学において,デルファイ調査の結果から,日本とタイの市民性の資質を絞り込む作業を行った。作業の結果,日本の場合は21の資質を,タイの場合は22の資質を最終的に抽出した。2日本比較教育学会発表平成19年6月30日7月1日に開催された日本比較教育学会第43回大会(筑波大学)において,デルファイ調査第2次調査の結果,及び絞り込まれた市民性の資質について研究発表した。3タイ現地調査平田がタイを訪問し(平成19年7月29日8月4日),ピサヌローク県の私立小学校において市民性教育の実験授業を実施し,授業観察を行った。合わせて共同研究者と実験授業に関する協議を行い,関係資料の収集に当たった。4カリキュラム開発及び実験授業タイにおいては私立小学校において平成19年8月に3つの学習単元の実験授業を実施した。実験授業では「人権」・「充足経済」・「科学技術と科学」単元の授業をそれぞれ5時間計15時間分の授業を実施し,単元目標の達成が確認され,事前・事後調査により学習効果の検証を行った。また,日本においては,求められる資質の絞り込みを行い,小学校段階のカリキュラムを開発した。5研究成果報告書の刊行3年間の研究結果を研究成果報告書として刊行した。
水素と格子欠陥の相互作用が鋼材の破壊挙動に及ぼす影響の実験的・解析的研究

水素が材料の強度を劣化させる水素脆化はよく知られた現象である.水素エネルギーを安全に利用するためには,水素脆化のメカニズムの解明は非常に重要である.本研究では,水素と格子欠陥との相互作用に着目することで鋼材中での水素の役割に関する研究を行った.様々なシミュレーション手法を駆使した解析の結果,水素が格子欠陥を増殖し易くさせたり,運動性を大きく変化させることが明らかになった.水素が材料の強度を劣化させる水素脆化はよく知られた現象である.水素エネルギーを安全に利用するためには,水素脆化のメカニズムの解明は非常に重要である.本研究では,水素と格子欠陥との相互作用に着目することで鋼材中での水素の役割に関する研究を行った.様々なシミュレーション手法を駆使した解析の結果,水素が格子欠陥を増殖し易くさせたり,運動性を大きく変化させることが明らかになった.燃料電池システムにおいては,燃料である水素を高いエネルギー状態で取り扱う必要が生じるため,容器に用いる材料,特に鋼材の強度信頼性の確保は最も重要な課題の一つになっている.水素脆化機構に関する研究はその重要性から継続的に行われているが,そのメカニズムは解明されておらず,水素利用機会が増加すれば水素脆化による破壊事故の割合がさらに増加することが懸念される.水素脆化メカニズムを解明するためには基礎的知見として,材料中の各種の格子欠陥への水素の配位状態と配位量,拡散性の水素の量を明らかにし,現実的な水素量のもとで様々な格子欠陥やき裂がどのように振る舞うのかを知る必要がある.本研究では,シンプルであるが重要な材料として鉄を取り上げ,水素と格子欠陥との相互作用に着目して,実験的・解析的に水素脆化メカニズムに関する知見を得ることが目的である.初年度は,(1)原子レベルシミュレーションを用いた研究として,鉄への水素の溶解熱に与えるひずみ効果の第一原理計算,刃状転位と水素の相互作用挙動の解析を行った.また,(2)き裂先端まわりの変位・ひずみ分布を直接的に観察するための基礎的検討として,原子間力顕微鏡(AFM)画像へのデジタル画像相関法の適用における課題について検討した.まず,(1)の解析によって,鉄中の水素の挙動にはせん断応力が静水圧応力と同程度の影響を持つことを示し,それが転位まわりの水素分布やトラップ量,拡散挙動に大きな影響を及ぼすこと等を明らかにした.また,(2)の実験においては,異なる環境下や解像度下でAFM画像にデジタル画像相関法を適用することで,AFM画像に含まれる画像の歪みを分類し,それぞれの歪みの影響が支配的に現れる解像度を明らかにした.鋼材の水素脆化メカニズムはその重要性にも関わらず,まだ十分に明らかにされていない.この原因は,金属材料中の水素の複雑な挙動に起因していると考えられる.多くの金属材料において,材料全体の平均的な水素濃度はppmのオーダーであるが,格子欠陥のまわりには遥かに高濃度の水素が存在することが指摘されており,それらの水素が格子欠陥の安定性や運動挙動に強い影響を及ぼしていると考えられる.したがって,水素脆化メカニズムを解明するためには,材料中の各種の格子欠陥への水素の配位状態と配位量,拡散性の水素の量を明らかにし,現実的な水素量のもとで様々な格子欠陥やき裂がどのように振る舞うのかを知る必要がある.本年度は, (1)原子レベルシミュレーションを用いた研究として,鉄中の様々な格子欠陥(原子空孔,刃状転位,らせん転位,対称傾角粒界,ねじり粒界,積層欠陥,自由表面)への水素のトラップエネルギーを評価した.また, (2)き裂先端まわりの変位・ひずみ分布を高解像度で直接的に観察するために,原子間力顕微鏡(AFM)画像へデジタル画像相関法を適用する際に生じる誤差を大幅に減らす手法について検討した.(1)の解析により,自由表面,高エネルギー粒界,刃状・らせん転位芯が,実際的な高圧水素環境で高濃度に水素をトラップするトラップエネルギーを有することが明らかになった.これらの領域では,鉄原子と同程度の比率で水素が存在する.(2)の検討の結果, AFM画像を取得する際に二種類のスキャン方向を組み合わせることで,低周波数の外乱である熱ドリフトによって発生する誤差を大幅に減らす手法を開発した.また,試験環境の温度制御やスキャン速度の調整による精度向上も行った.水素脆化機構に関する研究はその重要性から継続的に行われているが,そのメカニズムは解明されていない.水素脆化メカニズムを解明するためには基礎的知見として,材料中の各種の格子欠陥への水素の配位状態と配位量,拡散性の水素の量を明らかにし,現実的な水素量のもとで様々な格子欠陥やき裂がどのように振る舞うのかを知る必要がある.このような背景から本年度は以下の研究を実施した.1.前年度までに明らかにした鉄中の格子欠陥の水素トラップエネルギーを用いて,現実的な高圧水素ガス環境において様々な格子欠陥に配位する水素の量を評価した.その結果,原子空孔,高エネルギー粒界,転位芯が多くの水素をトラップすることがわかった.2. 1の解析に基づき,水素をトラップした原子空孔の挙動について解析を行った.原子空孔の熱平衡濃度は水素によって大きく変化しないが,拡散係数が極端に低下することがわかった.このことから,塑性変形によって過飽和に生成した原子空孔が長時間残存すると言える.3. 1の解析に基づき,水素を導入した粒界の凝集エネルギーを評価した.その結果,低エネルギー粒界に比べて,高エネルギー粒界は水素によって凝集エネルギーが低下する傾向が強いが,その低下割合は小さいものであった.

また,添加元素(C,N)の影響について評価し,これらの元素によって粒界に配位する水素量が大幅に減少することがわかった.4. 1の解析に基づき,水素を配位させた転位の運動速度の評価を行った.水素が転位の易動度に及ぼす影響は,負荷応力,温度,水素量によって複雑に変化(上昇/低下)することがわかった.5.前年度までに開発を行ったAFMを用いた高空間解像度かつ高精度な変位・ひずみ計測システムと,ズームレンズによる計測とを組み合わせることで,鋼材の破壊過程を様々なスケールで計測した.
超ポルフィリン化学の新展開―新規π電子系の開拓

本期間内の主要な成果としては、1)完全共役ポルフィリンーヘキサフィリンハイブリッドテープの合成、2)サブポルフィリンの合成手法の改良、3)大きく湾曲したサブポルフィリンテープの合成、4)世界最大のヒュッケル芳香族化合物の発見、5)メビウス芳香族分子の開拓、6)周辺部修飾ポルフィリンの合成、そして、7)ポルフィリンに基づく安定ラジカルの開拓、が挙げられる。こうした成果により、「超ポルフィリンの化学」が一層具体化されると共に、近赤外吸収材料への応用や励起状態芳香族性の理解、安定ラジカル分子の飛躍的な展開に繋がることが期待される。[26]ヘキサフィリンとポルフィリンがメゾーメゾ結合したハイブリッド分子を合成し、酸化してそのハイブリッドテープに変換した。亜鉛ポルフィリンーヘキサフィリンー亜鉛ポルフィリンのハイブリッド3量体分子の多量化反応をさまざまな反応条件で試みたところ、室温において、DDQとSc(OTf)3、で酸化することにより中程度の収率で、亜鉛ポルフィリンのメゾーメゾ結合反応が進行することがわかった。現在、12量体までの単離に成功している。更に、伸長限界に挑戦する予定である。上記ハイブリッド3量体分子の酸化的縮合により、完全共役平面型ハイブリッドテープを合成したところ、1750 nmにシャープな吸収帯を示し、有望であることがわかった。ハイブリッドテープの単結晶構造解析にも成功し、極めて平面性の高い構造を有していることを明らかにした。1,3-フェニレンやチオフェンやピロールで内部架橋した[26]ヘキサフィリンを合成した。予想通り、[18]ポルフィリン電子系と[26]ヘキサフィリン電子系のデュアルな芳香族系を持つ分子であることがわかった。これらの分子は、アヌレノアヌレンのポルフィリン版とも言える全く斬新な芳香族性分子といえる。メゾフリーサブポルフィリンは、NBS臭素化によりメゾブロモサブポルフィリンに定量的に変換でき、これを基に様々な置換基導入が可能である。メゾブロモサブポルフィリンの還元的カップリングにより、メゾーメゾ結合サブポルフィリン2量体を合成したところ、室温ではメゾーメゾ結合周りで自由回転しているが、低温では回転が遅くなることがわかった。また、サブポルフィリンとグリニャール試薬の反応によるBーC結合を持ったサブポルフィリンの合成を行った。サブポルフィリンの基本的な物性であるアキシャル交換反応の反応機構の解明も行う。環拡張ポルフィリンは大きな環状共役分子であるが、これらを用いて、芳香族性や反芳香族性の発現限界に挑戦する研究を展開中である。40πノナフィリンニッケルロジウム複核錯体を合成し、これが世界最大の二重捩じれヒュッケル反芳香族分子であることがわかった。次に、44πデカフィリンに還元的にパラジウムを配位させることにより、46πデカフィリンパラジウム錯体を当時世界最大のヒュッケル芳香族分子として合成した。この錯体を酸化すると44πデカフィリンパラジウム錯体が得られるが、最初に速度論的生成物としてヒュッケル反芳香族分子が生成し、長時間放置すると世界最大のメビウス芳香族分子に変化することがわかった。ルビリン型の50πドデカフィリンのプロトン化体の合成とその結晶構造に成功し、世界最大のヒュッケル芳香族分子であることを明らかにした。環縮小ポルフィリンであるサブポルフィリンの化学でも大きな進展が見られた。サブポルフィリンのβ位にスルホキシドを導入することにより、ボウルキラリティとスルホキシドのキラリティにより、2個のジアステレオマーが存在すると予想され、実際にB-メトキシ体とB-フェニル体でジアステレオマーの単離に成功した。これらの化合物のジアステレオマー間の相互変換を詳しく調べたところ、B-フェニル体では、相互変換は全く進行せず、B-メトキシ体ではアルコール中で相互変換が進行することが分かった。これらの結果から、B-メトキシ体のボウル反転は、SN1型の機構で進行することが強く示唆された。サブポルフィリンB-ハイドライドの合成に成功し、適当なルイス酸存在下で、ベンズアルデヒドを還元する能力があることがわかった。また、サブポルフィリンメゾオキシラジカルが非常に安定な中性ラジカルである事を発見した。サブポルフィリンを有機色素とした有機太陽電池の光電変換効率が非常に高いことを発見した。i)完全共役したポルフィリン-ヘキサフィリン-ポルフィリンの亜鉛およびニッケル錯体の励起状態の超高速レーザー分光を行い、詳しい励起状態ダイナミクスの解明に成功した。ii)巨大環拡張ポルフィリンの1つである[50]ドデカフィリン(1.1.0.1.1.0.1.1.0.1.1.0)をMSAによってプロトン化することで、明確な50π芳香族性を示すことがわかった。この分子は、構造の明確なヒュッケル芳香族性を示す世界最大の有機化合物と認定され、権威あるアメリカ化学会発刊のChemistry & Engineering Newsにおいて、“Molecules Of The Year 2015"に選ばれた。さらなる構造固定化手法の開発や、分子内架橋型環拡張ポルフィリンの開発を継続中である。iii)サブポルフィリンメゾオキシラジカル種およびメゾ-アリール置換メゾオキシポルフィリンラジカルが化学的に安定なラジカルであることを発見した。

これらはπ共役系へのスピン非局在化により安定化されており、また金属錯体の種類によってポルフィリン環の歪みが異なり、分子間での磁気的相互作用も大きく異なることが磁化率測定により明らかになった。これら一連の研究により、ポルフィリノイド骨格における安定ラジカル種の合成という新たなコンセプトを確立することができた。iv)ポルフィリニルグリニャール反応剤やポルフィリニルリチウム反応剤を世界に先駆けて開発した。これらの反応剤を利用して、ポルフィリンに直接、窒素やホウ素やケイ素やリンを縮合させたヘテロ原子縮環ポルフィリン類の合成に成功した。ポルフィリノイドのπ電子系は非常に柔軟であり、外部摂動に対し敏感に応答し、新しい物性や反応性を示す。こうした点に着目して、我々は世界に先駆けて新規なポルフィリノイドの開発を行ってきた。申請者のポルフィリノイド開発は世界のトップレベルにあり、これまでに、ポルフィリンのメゾーメゾ結合反応やそれを利用した世界最長単分散分子、世界最小のHOMO-LUMO Gapを持つ中性分子、環拡張ポルフィリン、メビウス芳香族分子、サブポルフィリン、ポルフィリンピンサー分子などを次々に開発してきた。これらの研究の学問的意義や独創性の高さは国際的に高く認知、注目されており、国際誌ACIEのHighlightで7度も取り上げられている。近年、われわれの研究に刺激されて、共役、縮環、変形、環拡張ポルフィリノイドの化学が世界的に急速に広がりつつあるため、我が国での関連研究を戦略的に推進する必要がある。また、最近では空気中で安定に取り扱える開核系分子の開発も精力的におこなっている。これらもポルフィリノイドのπ電子系の柔軟さを反映した分子群であるといえ、ポルフィリン化学に留まらず、有機ラジカル化学にも大きな波及効果をもたらしつつある。i)完全共役したポルフィリンテープにカルボニルを導入することで、分子全体に広がった共役を切断することなく、分子を曲げることに成功した。曲がった分子構造は結晶構造解析により明らかにした。これらのカルボニル基は還元してアルコールやメチレンにすることができ、曲がったパイ平面を生かしたフラーレン類の捕捉に成功した。。ii)ヘキサフィリンのケイ素錯体が捩れた分子構造を持つメビウス芳香族分子であることは以前報告したが、ゲルマニウムやスズ錯体も同じように捩れた構造を持つメビウス芳香族分子になることがわかった。スズ錯体では、スズの重原子効果により、系間交差が促進され、三重項励起状態が効率よく生成することがわかった。この三重項励起状態の過渡吸収スペクトラを測定したところ、反芳香族ポルフィリノイド特有のスペクトルを示すことがわかった。iii)サブポルフィリンの一つのピロールを除去したサブクロロピンの合成に成功し、その構造をあきらかにした。サブクロロピンの吸収スペクトルは、サブクロリンに似ていることがわかった。この手法を幅広く展開することにより、ピロールを様々な複素環に置換した化合物の合成を行った。iv)ポルフィリンの隣に窒素やホー素やリンを導入し、縮環して平面化した分子を合成した。窒素を導入したポルフィリンのカチオンラジカルは非常に安定で、水にも酸素にも反応しないことを明らかにした。リンを導入した分子でのリンの反転障壁のエネルギーが異様に低いことを発見した。
地震や台風で損傷を受けた送電施設の修繕シミュレーション：健全性回復程度の定量評価

社会経済活動が安定的な電力供給に強く依存している現在,送電鉄塔は電力インフラの基盤施設であり,高い信頼性が求められる.しかし,地盤変状や強風に起因する送電鉄塔の損傷・崩壊事故が頻繁に発生している.この現状に鑑み,本研究では過酷な自然ハザード事象における過大荷重作用下での送電鉄塔の損傷・崩壊機構を解明し,耐災害性を評価する.さらに損傷後の部材交換などを模擬した修繕シミュレーション解析を行い,修繕による性能回復程度を定量的に明確化する.その結果に基づいて,災害後の点検業務に適用しうる健全性判定基準,ならびに修繕効果を定量保証した形で修繕方法の策定を支援する実用性の高い手法の構築を試みる.社会経済活動が安定的な電力供給に強く依存している現在,送電鉄塔は電力インフラの基盤施設であり,高い信頼性が求められる.しかし,地盤変状や強風に起因する送電鉄塔の損傷・崩壊事故が頻繁に発生している.この現状に鑑み,本研究では過酷な自然ハザード事象における過大荷重作用下での送電鉄塔の損傷・崩壊機構を解明し,耐災害性を評価する.さらに損傷後の部材交換などを模擬した修繕シミュレーション解析を行い,修繕による性能回復程度を定量的に明確化する.その結果に基づいて,災害後の点検業務に適用しうる健全性判定基準,ならびに修繕効果を定量保証した形で修繕方法の策定を支援する実用性の高い手法の構築を試みる.