hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原核細胞の細胞骨格による磁気感知オルガネラ配置の分子機構

本研究からMamK細胞骨格は、マグネトソームを直鎖状構造に固定することで,マグネトソームの単純拡散による分散や、磁気相互作用による凝集を防ぎ、棒磁石のような構造を細胞中央に維持することで、マグネトソームの磁気センサーとしての機能を支えていることが明らかになった。ATPase活性を持たない変異型MamK蛋白質をmamK欠損株で発現させ、マグネトソーム動態を調べた。変異型MamK蛋白質を発現させた細胞では、MamK細胞骨格とマグネトソームの結合効率の低下し、マグネトソームの直鎖状配置には、MamKのATPase活性を介した細胞骨格繊維の動態が関わっていることが示唆された。これらの成果を論文に報告した(mBio (2017))。2、全反射蛍光顕微鏡を用いたMamK in vitro重合解析蛍光標識した単量体MamKとBiotin標識した単量体MamKを用いて、カバーガラス上でATP依存的に重合するMamK繊維を全反射蛍光顕微鏡で観察することに成功した。全反射蛍光顕微鏡と高速原子間力顕微鏡を観察手法として、in vitroでMamKの重合反応や再構成実験を行うための実験系を確立した。本研究課題では、生化学、分子生物学的手法に加えて、高速原子間力顕微鏡と全反射蛍光顕微鏡による生細胞蛍光イメージングを、それぞれin vitroとin vivoからのアプローチとして用い、MamK細胞骨格がどのようにマグネトソームを形成し、磁気センサーとしての役割を支えているか、を明らかにする。平成29年度までに、生細胞蛍光イメージングを用いた観察により、MamKの生理的機能を明らかにしたほか、変異型MamK蛋白質を用いてマグネトソームの動態解析を行なった。研究成果を論文発表し、in vivoからのアプローチとしては当初計画の目標を達成した。一方、全反射蛍光顕微鏡を用いた、in vitroでのMamK細胞骨格の観察系を確立し、MamK細胞骨格の機能メカニズムの解明を目指した再構成実験への実験基盤が確立した。以上のように、研究計画に従い順調に進展しており(2)を選択した。磁性細菌は、マグネトソームとよばれるオルガネラにより地磁気を感知する。マグネトソームは、細胞内に直鎖上に配置されることで、細胞中央に棒磁石のような構造を形成し、磁気センサーとして機能する。本研究では、アクチン様蛋白質であるMamKによって構成される細胞骨格によるマグネトソームの配置機構を解明する。前年度までの研究では、生細胞蛍光イメージングにより、MamK細胞骨格は、マグネトソームを細胞中央に直鎖状につなぎとめ、拡散によるマグネトソームの分散を防ぎ、安定に固定された磁気センサーとして機能させていることを明らかにした。本年度は、このMamKの機能が、異なる分類群の磁性細菌で保存されているかを調べた。M. magneticum AMB-1のmamK欠損株に、アルファー、ガンマ及びデルタプロテオバクテリアの分類される5種の形態的、生理的に異なる磁性細菌のMamK蛋白質を発現させ、AMB-1のマグネトソームが固定できるかを検証した。その結果、すべての磁性細菌のMamKがマグネトソームを直鎖状に固定できたことから、MamKの機能が磁性細菌で保存されていることが明らかになった(論文発表準備中)。この結果は、MamKに保存的なアミノ酸残基が、マグネトソーム固定に重要な役割を果たすことを示唆している。一方、MamJ蛋白質は細胞内でMamK細胞骨格と相互作用すると考えられおり、マグネトソーム配置の分子機構を調べる上で重要な蛋白質である。
心臓冠動脈を保全する血管モータの開発

本研究の目的は,心筋梗塞の治療に使われるステントを応用して,血管の再狭窄を防止し,血管の保全を行う血管モータを開発することである.ステントロボットとして,血管内に挿入することが可能であり,かつ血流を妨げにくい形状のレシーバとして,短冊状の板を十字型に組み合わせたものを設計した.また,人体モデル内に模擬血管として,実際の血管と弾性係数が近い,エクシールコーポレーション社の"人肌のゲル"を用いて模擬血管ブロックを製作した.実験に用いる最適な模擬血管ブロックの内径を特定するため,11.3mmから11.7mmまで複数の内径のものを製作した.また,最適なコイルの巻数を特定するため,3巻きから7巻まで0.5巻単位で巻数を変更させたステントモータを製作した.これらについて全ての組み合わせについて,水中にて超音波の照射実験を1分間ずつ行った.その結果,1分間で最も回転したのは内径が11.6mmのときで6.16回転,最も回転しなかったものは内径が11.3mmのときで1.23回転であった.また,11.6mmの内径で実験を行った際,最も回転したのは巻数が4.5巻きのステータを有するステントモータであった.以降は,この最適条件での実験を行った.レシーバの長さを変更して実験を行ったところ,長さが20mmのレシーバを有するステントモータが最も回転することが分かった.超音波振動源をステントモータから遠ざけていくと,概ね,逆2乗の法則に従って回転数が下がることが分かった.20°Cから50°Cの間で水温を変化させて実験を行った結果,最大の回転数と最小の回転数の変化は約34%あり,他の条件の変更ほど大きな影響を与えないことが分かった.ステントロボットの基礎的な特性を明らかにすることが出来た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、超音波振動の技術を利用して、血管のステント能動化したロボットを開発する。初年度の研究では、中央部にコイル、両端に超音波を受信する振動体を付加したステントを試作し、実験を行った。まずは血液の代わりに水を用いて超音波エネルギーの伝搬を実験した。即ち、液中の超音波発信器より発生した超音波を、周波数を同じくするステントの受信板で受け、コイルに進行波を生成する。受信板は共振するように形状を設計した。しかしながら、水中では受信板とともに振動する近傍の水が付加質量の役割をしており、空気中の共振解析でもとめた周波数より少し低い値となる。さらに、振幅を大きくすると(超音波発信器のワットを上げる)、さらに共振周波数が下がる。このため、一般には加振用の超音波発信器の周波数は一定であるため、これに合わせてステントの共振板を作ることは大変難しい。超音波振動を受ける円筒型レシーバ部において,共振により10倍以上の振動増幅を得るためには非常に高い寸法精度が必要とされることが分かった。実験では寸法を少しずつ変えて(共振周波数が少しずつ変わる)、最適な形状を決定した。これより効率よくエネルギーの授受ができるようになった。しかしながら、このような共振現象を使ったエネルギーの授受は設計が難しく、実用的ではない。そこで、超音波の受信板を面積を大きくして(広域の周波数が受けられる)、超音波の衝撃エネルギーを受けるように改良した。このステントの過渡応答解析によりステータ部表面質点の楕円振動を確認した(進行波を発生し、駆動できる)。ステントを製作し水中での回転駆動実験を行った。レシーバとステータをSUS304、血管内壁に相当するものとして樹脂製のブロック(MCナイロン)を用いた。このステントは安定して回転することができた。これまで共振を使った超音波エネルギーの授受を行ってきたが、超音波の受信板を面積を大きくして(広域の周波数が受けられる)、超音波の衝撃エネルギーを受けるように改良した。その結果、設計上の形状の細かい制約もなく効率的にエネルギーを授受できるようになった。複雑な設計やシミュレーションも必要なく、安定して駆動できるようになった。50ワット程度の超音波を供給すると、血管を模した管内で数rpmの運動ができた。本研究の目的は,心筋梗塞の治療に使われるステントを応用して,血管の再狭窄を防止し,血管の保全を行う血管モータを開発することである.ステントロボットとして,血管内に挿入することが可能であり,かつ血流を妨げにくい形状のレシーバとして,短冊状の板を十字型に組み合わせたものを設計した.また,人体モデル内に模擬血管として,実際の血管と弾性係数が近い,エクシールコーポレーション社の"人肌のゲル"を用いて模擬血管ブロックを製作した.実験に用いる最適な模擬血管ブロックの内径を特定するため,11.3mmから11.7mmまで複数の内径のものを製作した.また,最適なコイルの巻数を特定するため,3巻きから7巻まで0.5巻単位で巻数を変更させたステントモータを製作した.これらについて全ての組み合わせについて,水中にて超音波の照射実験を1分間ずつ行った.その結果,1分間で最も回転したのは内径が11.6mmのときで6.16回転,最も回転しなかったものは内径が11.3mmのときで1.23回転であった.

また,11.6mmの内径で実験を行った際,最も回転したのは巻数が4.5巻きのステータを有するステントモータであった.以降は,この最適条件での実験を行った.レシーバの長さを変更して実験を行ったところ,長さが20mmのレシーバを有するステントモータが最も回転することが分かった.超音波振動源をステントモータから遠ざけていくと,概ね,逆2乗の法則に従って回転数が下がることが分かった.20°Cから50°Cの間で水温を変化させて実験を行った結果,最大の回転数と最小の回転数の変化は約34%あり,他の条件の変更ほど大きな影響を与えないことが分かった.ステントロボットの基礎的な特性を明らかにすることが出来た。本研究の目的は,心筋梗塞の治療に使われるステントを応用して,血管の再狭窄を防止し,血管の保全を行う血管モータを開発することである.本年度はステントロボットの試作品として,回転軸に対して垂直なレシーバを有するステントモータを提案し,設計を行った.この際,レシーバが血流を妨げてしまうことや,血管内に挿入することが不可能な寸法であるといった問題点はここでは一旦度外視し実験を行った.レシーバの大きさによる回転速度への影響を調べるため,レシーバの対角線が11mmのもの,及び21mmのものを製作した.また,血流の確保の解決案としてレシーバの中心に穴を開けたものを製作し,比較対象とした.血管の代用として,回転方向以外の影響の排除,および接触面積の増加による摩擦力の確保を目指し,樹脂ブロックに雄ねじ形状の穴を設けた装置を製作し実験を行った.超音波振動の発生源としては超音波ホモジナイザを用いた.水中にて,製作した樹脂ブロックおよびステントモータを,超音波振動を受信しやすい,縦向きで設置し,超音波ホモジナイザの出力を100%として2分間照射する実感を行った.結果として,レシーバの対角線が11mmのものについては6.99rpm,21mmのものについては10.76rpmでることが分かった.また,穴を開けたレシーバを有するステントモータについてはそれぞれ4.05rpm, 8.10rpmとなった.これにより,レシーバの面積が大きいほど高い回転速度が得られることが分かった.ステントをモータ化していく上で、超音波の受信と血管内壁への接触に関するノウハウを得た。これより安定した駆動が可能になった。これからは、改良したステントモータをより実用に近い形状、即ち、血流を阻害しないこと、メッシュ状にすること、最適な超音波の印可、人体モデルでの実験にすすむ。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。さらに研究を進めるには、効率的なステントの形状とその詳細な特性を明らかにすべきと考えている。サイズを変えたステントモータを試作して、実際の効果を明らかにする。
レーザー光電子分光を用いたトポロジカル超伝導体の研究

トポロジカル物性研究は幅広い分野から注目を集めている。特に、量子コンピュータを通じて実社会への恩恵が期待されるマヨラナ粒子の創発は、宇宙に潜むダークマターとの関連や、その予言後すぐに消息を絶ったイタリアの物理学者に関する歴史的ドラマも後押しして、社会的インパクトは大きく、トポロジカル物性分野を主導する一大テーマだと言える。理論計算で予想される固体内素励起は、電子が持つ運動量とエネルギーの分散関係として表現させるため、物質の電子構造を直接観察し、その一対一対応を実験的に検証する必要がある。本研究ではARPESを用いた直接バンド観察からマヨラナ粒子物性研究に貢献する。
収縮の大幅な低減と化学的安定性を有した新しい耐硫酸塩耐塩害コンクリート部材の開発

γ-C_2Sを出発原料に用いてコンクリート部材を作製し,硫酸イオンの浸透抑制に関する検討を行った.その結果,(1)γ-C_2S置換率を80%とし,オートクレーブ養生および促進炭酸化養生を行うことで,硫酸イオンの浸透が著しく抑制されること,(2)抑制したメカニズムは,(a)γ-C_2Sの炭酸化によりバテライトが生成,また硫酸イオンの作用により遮蔽性に優れたシリカゲル等が生成しし,(b)細孔空隙を充填して硬化体表面部が緻密化したこと,という結論を得た.γ-C_2Sを出発原料に用いてコンクリート部材を作製し,硫酸イオンの浸透抑制に関する検討を行った.その結果,(1)γ-C_2S置換率を80%とし,オートクレーブ養生および促進炭酸化養生を行うことで,硫酸イオンの浸透が著しく抑制されること,(2)抑制したメカニズムは,(a)γ-C_2Sの炭酸化によりバテライトが生成,また硫酸イオンの作用により遮蔽性に優れたシリカゲル等が生成しし,(b)細孔空隙を充填して硬化体表面部が緻密化したこと,という結論を得た.本年度は以下の申請書目的(1)(5)のうち、主に目的(1)(3)の項目.(1)γ-C_2Sを出発原料に用いてコンクリート部材を作製する場合の,γ-C_2S混和量,配合および水セメント比を検討し,オートクレープ養生によって,結晶性トバモライトを含む鉄筋コンクリート供試体を作製すること.(2)上記(1)の材料を炭酸化させ,最適な炭酸化養生時間等の決定を行うこと.(3)上記(2)の材料に対し,炭酸化が外部劣化因子(SO_4^<2->,Cl^-,O_2など)の浸透性や拡散速度に及ぼす影響を定量的に明らかにし,上記(1)および通常の鉄筋コンクリートとの比較検討を行うこと.特に硫酸イオンの浸透抑制に関する検討を行った.その結果,(1)水粉体比を0.3,γ-C2S置換率を80%とし,オートクレープ養生および促進炭酸化養生を行うことで,硫酸イオン,炭酸イオンをはじめとしたイオンの浸透が著しく抑制されるとともに,硬化体内部のトバモライトの分解も抑制することが確認された.(2)本材料設計が,硫酸イオンの浸透を大きく抑制したメカニズムは,(a)γ-C2Sの炭酸化によりバテライトが生成し,(b)細孔空隙を充填して硬化体表面部が緻密化したことで,硫酸イオンの浸透を抑制したものと考察した.また,このような表面の緻密化は,硬化体内部のトバモライトの分解を抑制し,膨張性物質の生成を抑制するため,さらに高い耐硫酸塩性を示すものと考察した.(3)γ-C2S置換率を8O%とした場合には,促進炭酸化養生を行わなくても,硫酸イオンの浸透が大きく抑制される結果となった.これは各養生後に未反応で残存したγ-C2Sの溶解反応によって試料中のCa/Siモル比が大きく低下したことを考慮すると,γ-C2Sの溶解によって,遮蔽性に優れたシリカゲルや低Ca/Siモル比のC-S-Hが生成していることが推察されるが,今後詳細な検討が必要である.本年度は以下の申請書目的(1)(5)のうち、主に目的(3)(5)の項目について検討し,硫酸イオンの浸透抑制については(1)水粉体比を0.3,γ-C2S置換率を80%とし,オートクレーブ養生および促進炭酸化養生を行うことで,硫酸イオン,炭酸イオンをはじめとしたイオンの浸透が著しく抑制されるとともに,硬化体内部のトバモライトの分解も抑制することが確認された.(2)本材料設計が,硫酸イオンの浸透を大きく抑制したメカニズムは,(a)γ-C2Sの炭酸化によりバテライトが生成し,(b)細孔空隙を充填して硬化体表面部が緻密化したことで,硫酸イオンの浸透を抑制したものと考察した.また,このような表面の緻密化は,硬化体内部のトバモライトの分解を抑制し,膨張性物質の生成を抑制するため,さらに高い耐硫酸塩性を示すものと考察した.(3)γ-C2S置換率を80%とした場合には,促進炭酸化養生を行わなくても,硫酸イオンの浸透が大きく抑制される結果とたった.これは各養生後に未反応で残存したγ-C2Sの溶解反応によって試料中のCa/Siモル比が大きく低下したことを考慮すると,γ-C2Sの溶解によって,遮蔽性に優れたシリカゲルや低Ca/Siモル比のC-S-Hが生成していることが推察されるが,今後詳細な検討が必要である.という結果を得たまた,鉄筋腐食に関しては,普通ポルトランドセメント(OPC),γ-Ca2SiO4(γ-C2S),ケイ石微粉末(α-石英)を混和し高温高圧(オートクレーブ)養生および促進炭酸化養生した遠心成型鉄筋コンクリートを,実際の海洋環境(神奈川県横須賀市久里浜湾)に2年間暴露し,コンクリート中鉄筋の腐食性状を,形態観察,腐食減量,腐食電流密度,アノード分極(不動態調査),炭酸ガスと塩化物イオンの浸透および酸素拡散率を測定することで評価した.その結果,OPCをγ-C2Sで80%置換(OPC:γ-C2S:α-石英(質量比)=1:4:5)しオートクレーブ養生および促進炭酸化養生を行うことで,鉄筋腐食量は大幅に減少し,炭酸ガスおよび塩化物イオンの浸透や,酸素拡散率も大幅に減少した.

特に暴露2年後の腐食電流密度の値は,通常の遠心成型コンクリートと比較して1/100程度(通常の遠心成型コンクリートの100倍の耐久性)となった.またγ-C2Sを80%置換した場合には,実暴露2年後も不動態状態を良好に保つことが可能となり,γ-C2Sを混和し,オートクレーブ養生および促進炭酸化養生を行った本材料設計は,長期的に鉄筋腐食を抑制する可能性が示された.
インターロイキン類によるほ乳類ニューロンのレトロトランスポゾン制御

慢性炎症では、例え細胞死を逃れたとしても、ゲノムに内在するレトロトランスポゾン等のウイルス由来転移因子の持続的活性化が引き起こされてしまう。申請者は慢性炎症から神経細胞のゲノムを根本的に守る方法論の開発を発想し、最近、神経細胞自身が産生するインターロイキン系液性因子であるIL17Dがこのリスクに対処しうることを見出した。本研究では、単純な液性因子投与による慢性疾患の防止機構を解明し、動物病態制御の簡便化に繋げていく。
末梢性磁気刺激を併用した効果的な筋力トレーニング方法の開発

筋力トレーニングによる最大筋力向上や筋肥大効果を得るためには最大挙上重量の60%以上の高負荷が必要とされている.しかしながら疾患を有する患者や高齢者では大きな負荷のかかる運動は難しい場面も多いため,外部からの筋への刺激を利用したトレーニング方法の開発が必要である.そこで痛みが少なく筋の収縮を誘発することが可能な末梢性磁気刺激装置に着目した.本研究では末梢性磁気刺激がトレーニング効果に与える影響について検証し,効果的なトレーニング方法を提唱する.筋力トレーニングによる最大筋力向上や筋肥大効果を得るためには最大挙上重量の60%以上の高負荷が必要とされている.しかしながら疾患を有する患者や高齢者では大きな負荷のかかる運動は難しい場面も多いため,外部からの筋への刺激を利用したトレーニング方法の開発が必要である.そこで痛みが少なく筋の収縮を誘発することが可能な末梢性磁気刺激装置に着目した.本研究では末梢性磁気刺激がトレーニング効果に与える影響について検証し,効果的なトレーニング方法を提唱する.
ヘリウム2重膜における新しいタイプの超流動

Packard(米国)のグループによって、超流動^3Heにおけるacジョセフソン効果が観測された。我々は、散逸を取り入れた凝縮体の運動方程式(Gross-Pitaevski方程式の拡張)を提案し、これに基づいてacジョセフソン効果を計算した。その結果、位相差の連続回転モードが減衰してやがて位相差0の周りの振動モードに減衰して行く様子を含め、実験データの主要な特徴を数値計算によって定量的に再現することに成功した。(物理学会第54回年会、LT22などで発表、Physica Bに出版が決定)BCS基底状態波動関数は、弱結合のBCS超伝導相から強結合のBose-Einstein凝縮相までの滑らかな変化を記述するというNozieres等の結果が広く受け入れられている。我々はこの点に疑問をもち、BCS波動関数にGut willerの方法で相互作用の効果を取り入れる変分波動関数を考案した。その結果、相互作用のあらゆる値に対し、BCS理論よりも低い基底状態エネルギーを得た。これはBCS理論の改良を意味する。更に、この波動関数を用いてhalf-fillingの近傍を調べたところ、弱結合から強結合への移りゆきは連続的ではなく、電荷密度波相への量子相転移が導かれた。また、超伝導と電荷密度波が共存する超固体相の存在が可能であることを理論的に示した。(物理学会第54回年会で発表、Physical Review Letter誌に投稿中)Beliaev理論を有限温度に拡張することにより、弱い斥力をもつ中性ボーズ気体の素励起スペクトルの計算を行った。その結果、MITやJILAの実験グループが最近測定した素励起のエネルギーと減衰率の温度依存性をよく説明する結果を得た。また、Bogoliubov理論では正の値をもっていた素励起スペクトルの曲率がグリーン関数を用いて多体補正を入れた結果、負の値になり、素励起の分解に対する安定性が回復することも分かった。(日本物理学会2000年春の分科会で発表予定、投稿論文準備中)^4He超流動薄膜上に浮かぶ^3Heの間には、^4膜厚の4乗に逆比例する引力が存在する事が、以前の我々の研究から分かっている。これは、^3He-^4He二重膜が、^3He原子間引力を広い範囲でコントロールできる魅力的な系であることを示している。今年度、我々は強い引力のもとでのフェルミ系に焦点を当て、次の二つのテーマを研究した。それぞれについて概要を記す。1)強い引力を持つFermi系の集団励起スペクトルフェルミオンの運動方程式に対し、拡張された乱雑位相近似(generalized RPA)を適用し、集団励起スペクトルを計算した。結果の長波長部分は、弱結合領域ではAndersonモードに、強結合領域ではBogoliubovモードにそれぞれ一致する音波的モードになることが分かった。ここまでは他の研究でも知られていることであるが、新たに、任意の次元、任意のフェルミオン濃度に対し、短波長部分のスペクトルを計算し、ロトン的な励起を得た。得られたロトンギャップはフェルミオン濃度の増加とともに減少する傾向を示し、^3Heの圧力印加による結晶化現象と辻褄の合う結果となっている。(日本物理学会1997年秋の分科会口頭発表6pK2)2)超流動と密度波の共存状態強い引力を持つフェルミ系には、超流動秩序と結晶もしくは密度波秩序という二つの長距離秩序が共存する可能性がある。非対角秩序と対角秩序の共存は、高温超伝導の本質を考える上でも非常に重要である。我々は引力ハバ-ド模型に対して、これら二種類の秩序をもつGutwiller型の変分波動関数を考案し、Metzner-Vollhardtらの無限次元技法を用いて基底状態を調べた。その結果、half-filling近傍に密度波と超伝導(超流動)の共存状態が存在することを見だした。超伝導ギャップは相互作用の増大とともに始めは増大し、やがて減少に転ずることも分かった。この結果は、BCS状態からBose-Einstein凝縮状態への移り変わりを表すと考えられ、興味深い。2次元超流体の平均場理論に対する補正を考えるとき、最も重要なのが低次元系特有の秩序パラメーターのゆらぎの効果である。本年度は秩序パラメーターの量子力学的ゆらぎに着目し、これによって引き起こされる位相の巨視的量子トンネリング(Macroscopic Quantum Tunneling,以下MQTと略記)とその帰結を研究した。1) Decay of Superflow Confined in Thin Torus:Quantum Nucleation of PhaseSlips非常に細いトーラス状の超流体の超流動は、絶対零度においてすら、真の永久流ではありえない。循遥の量子化は永久流を準安定にするものの、量子力学的トンネル効果によってより小さな循環量子状態に移ることが可能だからである。このような量子力学的過程は2次元系では超流動相・局在相間の量子相転移を引き起こすと予測される。我々は上記表題をもつ投稿中の論文において、経路積分法に基づき、位相のMQTによる超流動速度の減衰率を計算した。具体的には、1だけ異なる位相の巻数(winding number)をもつ、全エネルギーの二つの極小点と、その間にある鞍点を結ぶインスタントン階を数値的、解析的に求め、それを基に巻き数がひとつ減少するMQT過程の有効作用を求めた。その結果、位相場のMQTに現れる有効質量はトーラスの周の長さLに比例することを示した。

この結果は、永久流の熱的な減衰が、コヒーレンス長程度の局所的な領域で起こるのに対し、量子力学的トンネリングによる永久流の減衰が系全体の関与する真に集団的な運動によらざるを得ないことを明らかにしている。(投稿中、日本物理学会第54回年会発表)Packard(米国)のグループによって、超流動^3Heにおけるacジョセフソン効果が観測された。我々は、散逸を取り入れた凝縮体の運動方程式(Gross-Pitaevski方程式の拡張)を提案し、これに基づいてacジョセフソン効果を計算した。その結果、位相差の連続回転モードが減衰してやがて位相差0の周りの振動モードに減衰して行く様子を含め、実験データの主要な特徴を数値計算によって定量的に再現することに成功した。(物理学会第54回年会、LT22などで発表、Physica Bに出版が決定)BCS基底状態波動関数は、弱結合のBCS超伝導相から強結合のBose-Einstein凝縮相までの滑らかな変化を記述するというNozieres等の結果が広く受け入れられている。我々はこの点に疑問をもち、BCS波動関数にGut willerの方法で相互作用の効果を取り入れる変分波動関数を考案した。その結果、相互作用のあらゆる値に対し、BCS理論よりも低い基底状態エネルギーを得た。これはBCS理論の改良を意味する。更に、この波動関数を用いてhalf-fillingの近傍を調べたところ、弱結合から強結合への移りゆきは連続的ではなく、電荷密度波相への量子相転移が導かれた。また、超伝導と電荷密度波が共存する超固体相の存在が可能であることを理論的に示した。(物理学会第54回年会で発表、Physical Review Letter誌に投稿中)Beliaev理論を有限温度に拡張することにより、弱い斥力をもつ中性ボーズ気体の素励起スペクトルの計算を行った。その結果、MITやJILAの実験グループが最近測定した素励起のエネルギーと減衰率の温度依存性をよく説明する結果を得た。また、Bogoliubov理論では正の値をもっていた素励起スペクトルの曲率がグリーン関数を用いて多体補正を入れた結果、負の値になり、素励起の分解に対する安定性が回復することも分かった。(日本物理学会2000年春の分科会で発表予定、投稿論文準備中)
環境負荷低減型建築構造創生支援統合環境の構築に関する研究

本年度は当該研究の最終年であり、一昨年度、昨年度の研究成果を踏まえて以下の2項目を実施した。1)並列計算システムの構築と遺伝的アルゴリズムのプログラム開発初年度本研究助成によって導入した並列計算システムにより、遺伝的アルゴリズムの最適化過程を実行させるために開発されたプログラムにさらにチューニングをおこない高速計算が実行できる環境を構築した。これにより、並列化計算の効率が実際にどの程度まで可能なのかを直接検討するとともに、並列計算のための特殊なプログラミングの技法と効率化の方法を学習し、今後の研究に向けての基礎データを採取した。2)確率論の導入による不確定要因の最適化過程への適用設計荷重の内、地震荷重や風荷重は時空間的に不確定な要素を持つ。建築物の環境負荷低減設計をそのライフサイクルを視野に入れて行うためには、建築物の供用期間中におけるこれらの荷重が建築物に与える影響を評価に入れることが必要となる。今年度は、すでに昨年度、理論的検討を開始している不確定な要因に対応できる構造形態創生過程を構築するための基礎的な研究を遂行し、開発中の構造形態創生のシステムへ導入し、前項目にある並列計算システムに載せることで高効率の計算過程を構築した。平成17年度の計画実績の概要は下記の通りである。(1)遺伝的アルゴリズムによる構造形態創生法へのLCA評価項目の追加1)遺伝的アルゴリズムによる多目的最適化法の改良:LCA(ライフサイクルアセスメント)には主として、LCCO2(生涯排出二酸化炭素)、LCC(生涯コスト)、LCE(生涯エネルギー)などのほかに、LCW(最終廃棄物)、LCNOx(生涯排出窒素酸化物)、LCSOx(生涯排出硫黄酸化物)などがあり、これらをそれぞれできるだけ抑えることが要求される。これらは互いにトレードオフの関係にあることが予想されるたため、これらの最適化の過程には多目的最適化理論の適用が必要とされた。ここでは、多目的遺伝的アルゴリズムの手法として近年注目を集めているSPEA2を導入し、この過程を完成させた。2)維持保全シナリオの最適化理論と遺伝的アルゴリズムによる最適化過程の構築:建築物が竣工した後、外装、内装、構造躯体の修理改修をどのような順序とタイミングで行えば、建築物の寿命を延ばし、生涯運用コストや生涯消費エネルギーなどを効果的に抑止することができるのか、その時間的戦略をここでは維持保全シナリオと呼んでおり、これを1)の多目的遺伝的アルゴリズムの理論により求めようとするのがここで目指す維持保全シナリオの最適化過程である。ここでは、この過程の構築を行った。(2)ネットワークコンピューティングの構築(分散型遺伝的アルゴリズムの開発)(1)の最適化の過程に分散型遺伝的アルゴリズムを導入した。これにより理論的には個体数だけの分散処理過程があればひとつの個体の計算処理にかかる時間ですべての処理を終了することができることになるが、実際にはコンピュター間のデータの転送などのオーバーヘッドがあり、効率は低下することが予想された。今年度研究の終了段階で、並列型計算機の導入による実証計算を開始した。今後、この並列化の効果の実測を行う予定である。平成18年度の計画実績の概要は下記の通りである。(1)多目的遺伝的アルゴリズムによるLCA戦略的構造形態創生法の改良1)多目的遺伝的アルゴリズムによる多目的最適化法の改良:LCA(ライフサイクルアセスメント)には主として、LCCO2(生涯排出二酸化炭素)、LCC(生涯コスト)、LCE(生涯エネルギー)などのほかに、LCW(最終廃棄物)、LCNOx(生涯排出窒素酸化物)、LCSOx(生涯排出硫黄酸化物)などがあり、これらをそれぞれできるだけ抑えることが要求される。一般的にはこれらは互いにトレードオフの関係にあるため、その最適化の過程には多目的最適化理論の適用が必要であった。ここでは、その手法として離散変数を容易に扱うことができる多目的遺伝的アルゴリズムの手法として近年注目を集めているSPEA2を導入し、従来の単目的過程に改良を加え完成させた。

2)維持保全シナリオの最適化理論と遺伝的アルゴリズムによる最適化過程の構築:建築物が竣工した後、外装、内装、構造躯体の修理改修をどのような順序とタイミングで行えば、建築物の寿命を延ばし、生涯運用コストや生涯消費エネルギーなどを効果的に抑止することができるのか、その時間的戦略をここでは維持保全シナリオと呼んでおり、これを1)の多目的遺伝的アルゴリズムの理論により求めようとするのがここで目指す維持保全シナリオの最適化過程である。ここではこれを完成させ、次のステップである確率変数としての扱いをするための理論的基礎の検討を行った。(2)ネットワークコンピューティングの構築(分散型遺伝的アルゴリズムの開発)(1)の最適化の過程を本研究費で購入、導入した8CPUデュアルモード対応の並列型計算機を用いることで高効率に処理する過程を実現した。並列計算による遺伝的アルゴリズムの処理過程の効率化は予想を上回る効果が得られることが確認され、今後、さらにプログラムの改良を行うことで、高自由度の計算処理が現実的な計算時間内で処理できることが明らかにされた。建物構造の真の品質は、設計・施工・維持管理・修理保全・解体・再利用・廃棄といった建築の寿命全般にわたる長期的性能を確保して初めて達成される。コストに関しては、初期投資のみならず維持管理や廃棄の各段階でのコストを検討の対象とすべきであり、施工・維持管理・修理保全・解体・再利用・廃棄に関してはそれらの容易性や効率性を視野に入れた戦略的な建築構造設計が求められる。ここでは、ライフサイクルデザインの思想に基づき、建築構造の「優良化設計」を設計者が容易に実現するために、申請者が開発した構造形態創生手法を有機的に統合することにより実現できる新しい建築構造創生支援環境の構築を目的としている。本年度は一昨年度、昨年度の研究成果を踏まえて以下の項目を実施した。(1)並列計算システムの構築と専用の遺伝的アルゴリズムのプログラムの開発:昨年度本研究助成によって導入した並列計算システムにより、遺伝的アルゴリズムの最適化過程を実行させるために開発されたプログラムを用い、並列化計算の効率が実際にどの程度まで可能か直接検討するとともに、並列計算のためのプログラミングの技法と効率化の方法を学習し、今後の研究に向けての基礎データを採取した。(2)確率論の導入による不確定要因の最適化過程への適用:建築物の環境負荷低減設計をそのライフサイクルを視野に入れて行うためには、これらの荷重が建築物の供用期間中における影響を評価に入れることが必要となる。ここでは、すでに昨年度、理論的検討を開始している不確定な要因に対応できる構造形態創生過程を構築するための基礎的な研究を遂行し、開発中の構造形態創生のシステムへ導入し、前項目にある並列計算システムに載せることで高効率の計算プログラムを作成、その効果を実証的に明らかにした。
血糖値が体温調節性シバリングに与える影響についての研究

遺伝子組み換えヒトインスリン(ヒューマリンR注100単位/mL)とブドウ糖液を用いてウサギの血糖値を調節し、シバリング閾値温度(Shivering Threshold : ST)の変化を比較検討したところ、ウサギにおいて、高血糖はSTを上昇させ、低血糖はSTを低下させた。グルコース負荷による一過性の高血糖状態がサイトカインの産生を促進させPGE2の産生を促進し体温のセットポイントを上昇させシバリング閾値温度を上昇させたのではないかと推察された。また、低血糖状態が体温調節ニューロンの活動を調節し、シバリング閾値温度を低下させたものと推測された。手術中の体温は低下することが多く、その結果、術後の患者でシバリングが認められることがある。その結果、患者にとって重大な合併症が起こりうる。一方、糖尿病に代表される耐糖能異常はよくある合併症である。また、周術期は、手術侵襲や術前の絶食・脱水により耐糖能異常が起こりやすい。しかし、低血糖・正常血糖・高血糖とシバリングの閾値温度の関係は現在まで明らかにされていない。実験方法は研究実施計画の通りに行った。まず、平成23年度は、ウサギを以下の3群に分け、シバリング閾値温度の比較検討を行った。C群:生食を持続投与し血糖値の調節は行わない。IIT群(強化インスリン療法群):インスリンを持続投与し血糖値を60100mg/dLとした。H群(高血糖群):ブドウ糖を持続投与し血糖値を200350mg/dLとした。結果、IIT群ではシバリング閾値温度の低下を認め、H群ではシバリング閾値温度の上昇を認めた。以上の内容に考察を加え、日本麻酔科学会第58回学術集会において報告した。次に、平成24年度は、以下の3群において、シバリング閾値温度の比較検討を行った。C群:上記と同様とした。インスリン・ブドウ糖を持続投与することで、IIT群:血糖値を75100mg/dLとし、L群(低血糖群):血糖値を5075mg/dLとした。検出力検定の結果、各群は各13羽とした。結果は分散分析とStudent-Newman-Keuls testで統計処理した。シバリング閾値温度は、C群:37.8±1.0°C、IIT群:37.0±0.7°C、L群:35.7±1.1°Cと三群間で有意差を認めた。つまり、ウサギは低血糖状態ではシバリング閾値温度が低下した。低血糖状態が体温調節ニューロンの活動を調節し,シバリング閾値温度を低下させたものと推測された。日本麻酔科学科関東甲信越・東京支部第52回合同学術集会において報告した。まず、ウサギを以下の3群に分け、シバリング閾値温度の比較検討を行った。IIT群(強化インスリン療法群):インスリンを持続投与し血糖値を60100mg/dL以下とする。H群(高血糖群):ブドウ糖を持続投与し血糖値を200350mg/dLとする。検出力検定の結果、各群は各9羽とした。シバリング閾値温度は、C群:37.2±0.5°C、IIT群:36.3±1.1°C、H群:38.0±0.6°Cと三群間で有意差を認めた。つまり、IIT群ではシバリング閾値温度の低下を認めた。一方、H群ではシバリング閾値温度の上昇を認めた。H群では、グルコース負荷による一過性の高血糖状態がサイトカインの産生を促進させPGE2の産生を促進し体温のセットポイントを上昇させシバリング閾値温度を上昇させたのではないかと推察された。以上の内容を日本麻酔科学会第58回学術集会において報告した。次に、以下の3群において、シバリング閾値温度の比較検討を行うため実験中である。

IIT群(強化インスリン療法群):インスリンを持続投与し血糖値を75100mg/dL以下とする。L群(低血糖群):ブドウ糖を持続投与し血糖値を5075mg/dLとする。交付申請書に記載した研究実施計画通りにおおむね研究が進み、一度日本麻酔科学会において発表しているので、おおむね順調に進展している。現在、以下の3群において、シバリング閾値温度の比較検討を行うため実験中である。C群:生食を持続投与し血糖値の調節は行わない。実験終了後、学会において発表の予定の予定である。昨年日本麻酔科学会にて発表した内容は現在論文作成中である。研究に必要な老朽化している設備を新しくする。まず、ウサギを入れるシバリング観察用の箱が破損しているので新しくする。また、ウサギの体温をコントロールするための、直腸内に挿入したカテーテルに温度の異なる水を注入する機器を買い換える予定である。消耗品としては、血糖値調節のための薬品(インスリン、ブドウ糖液)、実験動物(ウサギ)、麻酔を行うための麻酔薬やボンベ類、ウサギを手術するための物品、各種測定に用いるキット類等が研究遂行のため必要で、それに使用する。
戦後日本の「都市型」中小零細企業における経営者・労働者のキャリアの歴史的展開

現代日本における雇用不安の原因として、非正規雇用の増加が指摘されて久しい。しかし、戦後日本の就業構造においては、正規/非正規という二項対立では捉えられない中小零細企業や自営業層が一定割合を占め、雇用の受け皿としても機能してきたという事実がある。こうした中小・自営セクターにおける経営・雇用・キャリアの歴史的変化を明らかにすることは、今日の就業構造の変化を理解する上でも重要な研究課題となっている。本研究ではこうした問題関心から、東京都城東地区における金属・機械工業とニット産業を対象として、戦後における経営の営み・従業員の採用やキャリア・地域労働市場の状況等の歴史的変化について、約20社から聞き取り調査を行った。全体的な傾向としては、昭和20年代/30年代/40年代という入職時期の違いによって、従業員のその後のキャリアがかなり異なっていた。各業界の事情にもよるが、昭和20年代入職者の方が、30年代入職者(集団就職世代)よりは、独立に至るケースが多かった。また昭和40年代以降は、地方からの都市流入者が減少して都市部の人手不足が深刻化したため、事例企業の多くは新卒採用を諦め、それ以前に入職した限られた世代・人員で、大都市の立地を活かした経営による生き残りを図ってきた。とくに技術力と営業力のバランスをもった小規模経営の堅調ぶりが目立っている。ただし、長年にわたる若年層の不補充によって従業員の高齢化が進んでおり、結果的に多くの事例企業は、次世代の担い手を育ててきていない。そこで「断絶」してしまうのは、モノづくりの技術というよりはむしろ人々の雇用やキャリアのあり方に関する文化である。それは「制度化」と「排除」をモチーフとする現代日本における支配的な雇用のあり方とは対極的な性格をもっている。全体として、事例地の産業集積が衰退・縮小局面にあることはもはや疑いがない。とはいえ、後継者を確保している一部の事例企業では、深刻な不況下でも未経験者を採用する意欲をもっており、モノづくりを志向する若者がそこに飛び込みはじめるなど、都市労働市場の新たな局面も見えてきている。その可能性と社会的な位置づけが今後注目される。
スポーツ組織の支援をめぐる諸様相と社会システムの形成・再編成・進化プロセスの解明

本研究は、我が国のスポーツ振興において、重要な役割を担う総合型地域スポーツクラブやスポーツNPOといった非営利組織に焦点を当て、その組織特性を把握した上で、スポーツ組織への支援をめぐる様相を捉える。具体的には、支援される側の被支援者を主体として捉え、支援の考え方から支援がもたらす成果に至るまでの一連のプロセスに着目した。スポーツ組織に対するヒアリングの結果から「支援」や「援助」という言葉には、「与えられる」という受け身のイメージが抱かれ、組織化のプロセスにおいて、行政の介入があった場合は、組織のビジョンや仕組みづくりに対して、受動的な態度に留まらず、組織への参画パターンによっては、ある意味、「被害者意識」のような感情を抱くことがわかった。しかもそれは、比較的、組織運営が軌道に乗った場合であっても、「負の感情」が比較的弱まらず、組織への主体的な関与が強まらない傾向にあった。その一方で、組織への参画パターンが主体的ではない場合でも、組織の発展や進化にかかわる貢献が「可視化」された場合、組織運営に対して主体的に関与する傾向が高まることもわかった。研究課題の1つである組織特性と支援パターンにおける適合性の検討と、支援が招く組織的危機とその要因を解明する論理が明らかになったので、次年度は、定量的なデータを収集し、実証的研究を試みたい。またソシオダイナミクス・ネットワークと相互浸透がもたらす支援システムの形成・再編成プロセスの解明にも手掛けたい。調査対象者の選定や調査方法といった方法論上の課題を抱えており、定量的調査が実施できていない。想定している定量的調査が実施できない場合は、定性的研究のケースを増やして、グラウンテッドセオリーアプローチを中心とした研究を進めることも検討する。本研究は、わが国のスポーツ振興において、重要な役割を担う非営利組織に焦点を当て、その組織特性を把握した上で、スポーツ組織への支援をめぐる様相を捉えることを目的としている。本年度は、営利を目的としないスポーツ組織の支援をめぐる現状把握のための定量調査を実施する予定であったが、「支援」の概念整理について、特に支援される側の被支援者を主体に捉え、支援の考え方から支援がもたらす成果に至るまでの一連のプロセスに着眼するため、定性調査による現状分析を進めた。中でも「支援」と、それにともなう「自律」と「自立」に対する考え方について、非営利組織の運営担当者にインタビューを行った。その結果、個別ケースではあるものの、組織の存在意義や存続に対する価値意識の違いが支援に対する考え方や組織にもたらす効果に対する認識に影響することが明らかになった。具体的には、支援に対する考え方やあり方については、組織の成り立ちが影響している様子がうかがえ、例えば、組織のミッションが明確であり、そのミッションを遂行することに対する組織成員の信念が強い場合は、支援を「依存」と捉えたり、支援されることを「当たり前」と考えたりはしない傾向にあった。また支援の形態についても、単に金銭的だけに留まらず、支援が組織に何をもたらすのかという、組織の将来像と重ね合わせて、支援について考えている様子がうかがえた。また障がい者をめぐる支援に関する現状も把握し、被支援者だけでなく、被支援者を取り巻く多様なステークホルダーとの関係を考慮し、「自立」に留まらない支援のあり方についても検討する必要があることが明らかになった。「支援」という概念をめぐる認識と、支援が組織にもたらす影響に対する現状把握に時間を要し、本年度実施する予定であった定量調査が実施できなかったため。本研究は、わが国のスポーツ振興において重要な役割を担う非営利組織に焦点を当て、その組織特性を把握した上で、スポーツ組織への支援をめぐる様相を捉えることを目的としている。本年度は、非営利組織の中でもわが国が20年以上もスポーツ政策を推進する中心的な存在として位置づけてきた総合型地域スポーツクラブに焦点を当て、会費や自己財源率の推移、またこのクラブの設立の経緯やこれまで設立されたクラブのうち、86ものクラブが組織の廃止に至っている(文部科学省, 2015)ことなどを鑑みながら、支援の在り方と支援が失敗するパターンを先行研究や有意抽出によるケーススタディなどに基づき、分析した。その結果、(1)支援方策が受容されない、(2)何が変わり、何が役立ったのかという評価方法が明示されない、(3)支援方策が受容され、それを実行しても期待される効果がなかなか現れない、(4)画期的な方策が時間の経過とともに劣化し、有効でなくなる、あるいは、新たな方策を転じるような新しいエネルギーが生まれない、(5)組織間のコンフリクトが生じて、新たな困難や課題が生まれてしまうといったことがスポーツ組織の支援を機能させていないことが明らかになった。中でも「組織の自律性」を阻むような事態につながるケースも見受けられた。これまでの研究の経過を踏まえて、明らかになり始めた支援をめぐる様相とその要因間の関係性について、条件設定を考えた上で、非営利組織に対する質問紙調査を実施し、定量的に実態の把握、分析を試みる。ケーススタディは、幾つか進んでいるものの、定量調査を実施するためのサンプリングの困難性などにより、定量調査が実施できていないため。本研究の目的は、支援される側の内実を明らかにするために、総合型クラブやスポーツNPOといった非営利組織の特性を把握した上で、スポーツ組織への支援をめぐる様相を捉えることにある。具体的には、支援のされる側の被支援者を主体として捉え、支援の考え方から支援がもたらす成果に至るまでの一連のプロセスに着目し、支援と支援システムに要請される条件や支援が招く失敗の類型化とその要因といった観点からスポーツ組織への支援の様相を明らかにする。

本年度は、総合型クラブやスポーツNPOといったスポーツ組織が有する組織特性と支援パターンの適合性について、複数のクラブに対するヒアリング調査に基づき、検討を試みた。その結果、総合型地域スポーツクラブの場合は、クラブの成り立ちが関係しており、とりわけ、行政主導や複数のチームや団体による連合体のクラブにおいては、助成金や運営サポートなどの公的支援を受けることがあたかも当然であるかのような認識をしているようであった。つまり、公共性の高いスポーツサービスに取り組むという自負が、「公共機関が果たすべき役割を肩代わりしている」という認識につながっており、運営が比較的円滑に進んでいるクラブは、組織マネジメント上の問題が顕在化しないが、運営上に問題を抱えているクラブは、組織を主体的に運営したり、問題を積極的に解決しようとしたりする意識が低いようであった。共通点は、組織経営に必要な資源確保に窮していることであるが、中小企業における同様のケーススタディと異なる点は、「組織の成り立ち」にあるということが理解できる。「支援パターン」の多様性を理解したいものの、類似する点が多く、「支援」という発想から異なる組織間の「相互浸透」という視点から次年度、組織の様相を捉えたい。「支援パターン」の多様性を捉えることが難しく、「支援」という言葉を画一的に捉える傾向にあり、「してもらう側」と「してあげる側」という主従の関係が存在している。ただ、「支援される側」が卑屈というよりは、「支援されて当たり前」という状況が多く、「支援」という一面性を捉えるのではなく、組織の多様な様相を捉える必要があるため、定量的調査を実施するよりも、定性的調査によって組織の様相を丁寧に捉える必要があると考える。本研究は、我が国のスポーツ振興において、重要な役割を担う総合型地域スポーツクラブやスポーツNPOといった非営利組織に焦点を当て、その組織特性を把握した上で、スポーツ組織への支援をめぐる様相を捉える。具体的には、支援される側の被支援者を主体として捉え、支援の考え方から支援がもたらす成果に至るまでの一連のプロセスに着目した。スポーツ組織に対するヒアリングの結果から「支援」や「援助」という言葉には、「与えられる」という受け身のイメージが抱かれ、組織化のプロセスにおいて、行政の介入があった場合は、組織のビジョンや仕組みづくりに対して、受動的な態度に留まらず、組織への参画パターンによっては、ある意味、「被害者意識」のような感情を抱くことがわかった。しかもそれは、比較的、組織運営が軌道に乗った場合であっても、「負の感情」が比較的弱まらず、組織への主体的な関与が強まらない傾向にあった。その一方で、組織への参画パターンが主体的ではない場合でも、組織の発展や進化にかかわる貢献が「可視化」された場合、組織運営に対して主体的に関与する傾向が高まることもわかった。研究課題の1つである組織特性と支援パターンにおける適合性の検討と、支援が招く組織的危機とその要因を解明する論理が明らかになったので、次年度は、定量的なデータを収集し、実証的研究を試みたい。またソシオダイナミクス・ネットワークと相互浸透がもたらす支援システムの形成・再編成プロセスの解明にも手掛けたい。
超高速変形時の微小ひずみ計測を可能とするCCDモアレ法の開発

高速撮影が可能なCCDカメラ等のデジタルカメラを用いて、高速変形を計測可能とする高速モアレ法を開発した。従来のモアレ法は、2つの(変形する試料上に作るモデル格子と基準となるマスター格子)を重ね合わせることにより生じる濃淡の縞(モアレ縞)より変形量を求める手法である。このマスター格子をデジタルカメラの撮像素子の配列に変えることにより、計測に必要な画素数を極端に減らして、より高速での変形を計測できるようにした。衝撃荷重が作用した場合等,高速で変形する材料中の変形の様子を観察・計測することは衝撃吸収の様子を理解するうえで重要なことである.このために本研究では,CCDやCMOS撮像素子を有する高速度デジタルカメラと画像処理ソフトおよびメタルハライドランプ等の高輝度照明装置を用いて,高速で材料の変形量を計測するためのモアレ縞を観察する装置を開発した.モアレ法とは試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し,これに基準となるマスターグリッドを重ね合わせ,重なった部分と重なり合わない部分とでできる濃淡の縞(モアレ縞)より変形量を測定する手法である.本手法では試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し,マスターグリッドに代わるものとしてはCCDやCMOS等の撮像素子(ピクセル)の並びを用いる.モデルグリッド間隔とマスターグリッド間隔がわずかに異なるときモアレ縞が生成する.高速度デジタルカメラを用いることにより,そのモアレ縞を数千分の1秒の間隔で観察することができた.本手法は直接グリッドを観察するよりもはるかに少ないピクセル数で観察できるので2桁以上も高速でひずみを観察することができる.この装置および技術を用いて,発泡スチロールの試料に間隔50ミクロンのモデルグリッドを作製し,重錘を試料に落下させる落錘試験時のモアレ縞の変化を数千分の1秒の間隔で撮影し,このモアレ縞の変化より,数千分の1秒の間隔での変形(ひずみ)をとらえることができた.生じたひずみは,均一ではなく落錘直下の領域のひずみが大きく,数倍の違いがあること,また,高速変形のモアレ縞を観察するためには露光時間が大きく影響することを明らかにした.高速撮影が可能なCCDカメラ等のデジタルカメラを用いて、高速変形を計測可能とする高速モアレ法を開発した。衝撃荷重が作用した場合等,高速で変形する材料中の変形の様子を観察・計測することは衝撃吸収の様子を理解するうえで重要なことである,このために本研究では,CCDやCMOS撮像素子を有する高速度デジタルカメラと画像処理ソフトおよびメタルハライドランプ等の高輝度照明装置を用いて,高速で材料の変形量を計測するためのモアレ縞を観察する装置を開発した.モアレ法とは試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し,これに基準となるマスターグリッドを重ね合わせ,重なった部分と重なり合わない部分とでできる濃淡の縞(モアレ縞)より変形量を測定する手法である.本手法では試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し,マスターグリッドに代わるものとしてはCCDやCMOS等の撮像素子(ピクセル)の並びを用いる.モデルグリッド間隔とマスターグリッド間隔がわずかに異なるときモアレ縞が生成する.高速度デジタルカメラを用いることにより,そのモアレ縞を数千分の1秒の間隔で観察することができた.本手法は直接グリッドを観察するよりもはるかに少ないピクセル数で観察できるので2桁以上も高速でひずみを観察することができる.この装置および技術を用いて、発泡スチロールの試料に間隔50ミクロンのモデルグリッドを作製し,重錘を試料に落下させる落錘試験時のモアレ縞の変化を数千分の1秒の間隔で撮影し、このモアレ縞の変化より,数千分の1秒の間隔での変形(ひずみ)をとらえることができた.生じたひずみは,均一ではなく落錘直下の領域のひずみが大きいく,数倍の違いがあることを明らかにした.試料に変形させるためのモデルグリッドを作製し,マスターグリッドに代わるものとしては高速デジタルカメラのCCDやCMOS等の撮像素子(ピクセル)の並びを用い,画像処理ソフトや高輝度メタルハライドランプを用いて、高速でモアレ縞を観察できるシステムを開発し、それを用いて数千分の1秒の間隔でモアレ縞を観察することができた.さらに,このモアレ縞の変化より,数千分の1秒の間隔での変形(ひずみ)をとらえることができた.よって,本研究テーマの70%ほど達成したと思われる。数千分の1秒の間隔でモアレ縞を観察することができたので、本研究テーマの70%ほど達成したと思われる。今後は10000分の1秒から数万分の1秒の間隔でモアレ縞を観察できるようにする。さらには得られたモアレ縞を画像処理等によりコントラストをはっきりさせ、鮮明なモアレ縞を得られるようにし、さらにX方向,Y方向2軸方向のひずみを測定できるように直交グリッドを用いた高速モアレ法を開発し、高速で生じるひずみを2軸方向で計測できるようにする。また、落錘試験中の荷重の伝播の様子を調査するため、衝突用荷重センサーを用い、底面部での荷重を計測する。

落錘試験用の衝撃荷重用センサーを用いて試料表面の荷重を計測するセンサーを購入する.試料に変形させるためのモデルグリッドを作製するために使用する,電子線リソグラフィー用品やフォトリソグラフィー用品を購入する.研究成果を国内(2回)国外(1回)で発表する参加費や旅費に充てる.観察したモアレ縞を画像処理するソフトの購入にあてる。