hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高度経済成長期の地方都市におけるスーパーマーケット進出と民俗文化の変容

1.地方都市におけるスーパーマーケット進出と商店街の対抗策と衰退昭和30年代初頭より、東京や大阪に本部を置くスーパーマーケットが四国の諸都市に進出し、戦前から存在した商店街の顧客の奪った。特に、高知県中村市での調査から、最初は商店街が地域独自のスーパーマーケットを設立して対抗したが、結局は全国展開する大手チェーンのスーパーマーケットに飲み込まれていくというプロセスが明らかとなった。これは全国の中小都市に共通する現象であると思われる。2.スーパーマーケット進出と民俗文化の変容当時の人々は、東京・大阪資本のスーパーマーケットの商品は「都会」、地元の店の商品は「田舎」と考え、「都会」の商品を好んで購入するようになった。このため、スーパーマーケットの商品に示された「都会」が、四国の各地に侵食し定着することとなった。最も好まれた「都会」は、子供の菓子類であった。そのため、子供の誕生日や子供の節供などの人生儀礼、年中行事を通じて「都会」が生活の中に侵入する様子が見て取れる。また、母親もまた惣菜や洋服、子供用品の購入を通じて「都会」化していくこととなった。こうしたことから、戦後の消費社会化は、子供母親父親の順で浸透し、伝統的な民俗文化が変容していったことが明らかとなった。このことは、現在の消費文化を考える際にも大いに参考になると思われる。1、地方都市におけるスーパーマーケット進出と商店街の衰退昭和30年代初頭より東京や大阪に本部をおくスーパーマーケットが四国の諸都市に進出し、戦前から存在した商店街は顧客の多くを奪われ衰退していった。最終的に、商店街は地域独自のスーパーマーケットを設立して対抗することを選んだことが、とくに、高知県高知市と中村市での聞き取り調査および図書館所蔵の資料から明らかになった。中村市の場合、東京・大阪資本のスーパーマーケットで販売されている商品は「都会のもの」と認識されたのに対し、地域独自のスーパーマーケットの商品は「田舎のもの」と受け取られたため、売り上げは伸びなかった。こうしたように、昭和30年代の高度経済成長期において、東京・大阪資本のスーパーマーケットが尖兵となり、地方都市住民の嗜好性を東京・大阪発の商品を好むように変化させることになったことを実証的に明らかにできた。2、スーパーマーケット進出と民俗文化の変容上記のように、東京・大阪資本のスーパーマーケットでの日用品の購入が好まれるようになると、生活そのものが「東京・大阪」化することとなった。たとえば、もっとも変化したのは、東京・大阪などで流行している衣服が安価に購入できるようになったため、まず衣文化から劇的に変容したことが、徳島市・高知市・中村市での聞き取り調査調査および図書館・文書館所蔵の資料から裏づけられる。また、人生儀礼では、子どもの誕生日祝いに、子どもが好む「都会」の菓子類を準備することが一般的となっていった。その他の、結婚式や葬式などの人生儀礼は、まだこの段階では伝統性を強く保持しており、高度経済成長期の民俗文化の変容が、子ども文化から生じたことが、徳島市・高知市・中村市での聞き取り調査より明らかとなった。1、地方都市におけるスーパーマーケット進出と商店街の対抗策・衰退昭和30年代初頭より、地元商店街が「黒船」と呼んだ東京や大阪に本部をおくスーパーマーケットが四国の諸都市に進出し、戦前から存在した商店街の顧客の多くを奪った。とくに、高知県中村市での調査から、商店街が地域独自のスーパーマーケットを設立して対抗したが、結局、商店街との競合を避けるため小規模で、しかも郊外に設立することしかできなかったため、地元スーパーも商店街も共倒れになっていくというプロセスが明らかとなった。これは、全国の中小都市に共通する現象であると思われる。2、スーパーマーケット進出と民俗文化の変容・戦後子供消費文化の成立東京・大阪資本のスーパーマーケットでの商品は「都会」、地元の店の商品は「田舎」という区別が定着することにより、東京から取り寄せた商品を販売している店自体も「田舎」と認識され、営業することが困難となっていった。このため、スーパーを発信基地とする「都会」が四国の中小都市にも蔓延することとなった。最も好まれた「都会」は、子どもが好む有名な会社の菓子類であった。

そのため、子供の誕生日祝いや子供の節句などの人生儀礼、年中行事を結接点として、当時の子供から「都会」が侵入する様子が見てとれる。そしてこれに引きずられるように、母親もまた商品購入を通して「都会」化して行くことになった。その逆に、結婚式や葬式などの人生儀礼、その他の年中行事は「父親」が指揮して行なわれていたため、伝統性を強く保持した形で行なわれていた。こうしたことから、戦後の消費社会化は、子ども母親父親の順で浸透し、伝統的な民俗文化が変容していったことが明らかとなった。このことは、現在の消費文化を考える際にも大いに参考になることであると思われる。
Osborne－Mendelラットの糸球体足細胞障害に関わる新規RAS分子の同定

【緒言】慢性腎不全の起点ともいえる足細胞障害の機序については不明な点が多く、その病理発生の解明が待たれている。Osborne-Mendel(OM)ラットは比較的早期に糸球体傷害を発症する系統で、病変形成の引き金として糸球体足細胞の障害が重要であると考えられるが、詳細な研究は行われていない。本研究ではこのOMラットの足細胞障害に関連する新規レニン・アンジオテンシン系(RAS)分子を同定し、足細胞障害と糸球体傷害の進行機序の解明に資することを目的として研究を行った。(1)降圧剤の投与によるOMラットの足細胞障害の修飾:OMラットにRAS阻害薬であるRAS阻害薬とRASに作用しない血管拡張薬Hydralazine(HYD)を投与した。その結果、いずれの投与群においても同程度の降圧作用が確認されたのにもかかわらず、HYD投与群ではRAS阻害群と比較して十分な足細胞障害抑制効果が認められなかったことから、OMラットの糸球体傷害は血圧非依存性であり、足細胞障害にRAS、特にアンジオテンシンII(Ang II)とその受容体(Ang IItype1受容体;ATIR)が足細胞障害の病理発生に関与していることが示唆された。(2)In vitroにおけるOMラットの足細胞の性状の検索:次にin vitroの系を用いて足細胞の組織RASに焦点を絞り、OMラットとF344ラットの足細胞を単離・培養し、その性状を比較した。その結果、OMラットの培養足細胞は他系統のそれと比べATIRの発言量が高く、Ang IIに対する感受性が高い可能性が示された。さらに、両系統の培養足細胞の培養液中にAng IIを添加し、nephrin mRNA発現量と足細胞のアクチン細胞骨格への影響を評価した。その結果、Ang II刺激によるnephrinmRNA量の発現低下は両系統の培養足細胞で誘導されたが、OMラットでより有意な低下がみられた。また、OMラットではアクチン細胞骨格に再編がみられた。なお、これらのAng II誘導性の作用はAng IIアンタゴニストを同時に添加することにより抑制された。(3)in vivoにおけるATIRの発現量の比較:OMラットの足細胞におけるATIRの発現量を免疫電顕を用いて他系統のそれと比較したところ、OMラットではATIRの発現量が高いことが示された。また糸球体中のAT1R mRNA発現量も他系統と比べ、有意に高いことが示された。【結語】OMラットの足細胞はAng IIに対するレセプター、ATIRの発現量が高く、細胞局所におけるRASの活性化により足細胞の細胞骨格の再編が生じ、足細胞障害とGBMからの剥離と減少、糸球体傷害と慢性腎不全が誘導されていることが示唆された。足細胞障害の進行機序には組織RASの活性化に対する足細胞の感受性と、その細胞骨格の変化が重要であり、これらを治療標的とすることが足細胞障害の抑制に有効であると考えられた。本研究では足細胞障害にかかわる新規のRAS分子を同定することを目的としたが、本ラットで示された足細胞障害に関わるRAS分子は既知のアンジオテンシIIとその受容体(アンジオテンシンII type1受容体)であった。そのため、実験の方向性を転換し、アンジオテンシンII誘導する足細胞障害のメカニズムをin vitroの系を用いて探索した。結果的にアンジオテンシンIIは足細胞骨格に作用して、足細胞の機能と足細胞関連タンパク質の発現量に影響を与えることが示唆されたが、アンジオテンシンIIが細胞骨格に作用を及ぼす過程の伝達経路の特定にまでは至らなかった。上述のとおり、アンジオテンシンIIが足細胞の細胞骨格の再編を誘導する過程で活性化される伝達経路の特定がされておらず、今後はその経路を解明することが重要となる。他の報告を参考とするとRhoタンパク質ファミリーが深く関与することが予想され、RnoA、Rac1、cdc42を中心にその発現量を解析していく必要がある。OMラットにおいてこの伝達経路の特定がなされれば、本研究の臨床応用の幅が広がることが予想される。本年度は以下の2つの実験を行うことにより、研究成果を挙げている。1)アンジオテンシンII受容体ブロッカー投与によるOsborne-Mendelラットの腎糸球体足細胞障害に対する効果これまでの研究によりOsborne-Mendel(OM)ラットの腎糸球体足細胞障害にはレニン・アンジオテンシン系(RAS)が関与することが示唆されており、アンジオテンシン変換酵素阻害薬(ACEi)の投与により、足細胞障害の抑制効果が確認されている。本実験ではOMラットの足細胞障害に関わるRAS分子をさらに特定していくことを目的に、ACEi以外のRAS阻害薬であるアンジオテンシンII(Ang II)受容体ブロッカー(ARB)をOMラットに投与した。その結果、ARBの投与によりOMラットの収縮期血圧の降下がみられ、同時にタンパク尿の発現抑制、糸球体傷害および糸球体硬化病変の形成の抑制、足細胞の形態学的な傷害の抑制、ならびに足細胞関連分子の発現低下の抑制が観察された。以上、ARBの投与により足細胞障害の抑制効果が得られたことから、OMラットの足細胞障害の病理発生においてAng IIが重要な役割を示すことが示唆された。1)の実験結果より、OMラットの足細胞障害にはRAS、特にAng IIが重要であることが示唆された。そのため、足細胞に対するRASの作用に焦点を絞り、OMラットの足細胞を初代培養し、その性状を検索した。

その結果、OMラットの培養足細胞では足細胞関連分子の発現と局在、mRNA発現量に異常はみられなかったが、Ang IIの受容体であるAng II type1受容体(AT1R)のmRNA発現量が高く、OMラットの足細胞はRASの活性化に対する感受性が高いことが示唆された。2-B)アンジオテンシンII添加による培養足細胞のアクチン細胞骨格への影響2-A)の結果よりAng IIによる足細胞への作用に着目し、培養足細胞の培養液中にAng IIを添加し、足細胞の細胞骨格への影響を評価した。その結果、Ang II刺激により培養足細胞のアクチン細胞骨格の再編が観察された。<まとめ>OMラットの足細胞はAng IIに対する受容体の発現量が高く、糸球体局所におけるRASの活性化により足細胞の細胞骨格の再編が生じ、足細胞障害と糸球体傷害が誘導されている可能性が示唆された。今後はAng II刺激の下流に存在する細胞骨格の制御機構に関わるタンパク質を解析をしていく方針である。【緒言】慢性腎不全の起点ともいえる足細胞障害の機序については不明な点が多く、その病理発生の解明が待たれている。Osborne-Mendel(OM)ラットは比較的早期に糸球体傷害を発症する系統で、病変形成の引き金として糸球体足細胞の障害が重要であると考えられるが、詳細な研究は行われていない。本研究ではこのOMラットの足細胞障害に関連する新規レニン・アンジオテンシン系(RAS)分子を同定し、足細胞障害と糸球体傷害の進行機序の解明に資することを目的として研究を行った。(1)降圧剤の投与によるOMラットの足細胞障害の修飾:OMラットにRAS阻害薬であるRAS阻害薬とRASに作用しない血管拡張薬Hydralazine(HYD)を投与した。その結果、いずれの投与群においても同程度の降圧作用が確認されたのにもかかわらず、HYD投与群ではRAS阻害群と比較して十分な足細胞障害抑制効果が認められなかったことから、OMラットの糸球体傷害は血圧非依存性であり、足細胞障害にRAS、特にアンジオテンシンII(Ang II)とその受容体(Ang IItype1受容体;ATIR)が足細胞障害の病理発生に関与していることが示唆された。(2)In vitroにおけるOMラットの足細胞の性状の検索:次にin vitroの系を用いて足細胞の組織RASに焦点を絞り、OMラットとF344ラットの足細胞を単離・培養し、その性状を比較した。その結果、OMラットの培養足細胞は他系統のそれと比べATIRの発言量が高く、Ang IIに対する感受性が高い可能性が示された。さらに、両系統の培養足細胞の培養液中にAng IIを添加し、nephrin mRNA発現量と足細胞のアクチン細胞骨格への影響を評価した。その結果、Ang II刺激によるnephrinmRNA量の発現低下は両系統の培養足細胞で誘導されたが、OMラットでより有意な低下がみられた。また、OMラットではアクチン細胞骨格に再編がみられた。なお、これらのAng II誘導性の作用はAng IIアンタゴニストを同時に添加することにより抑制された。(3)in vivoにおけるATIRの発現量の比較:OMラットの足細胞におけるATIRの発現量を免疫電顕を用いて他系統のそれと比較したところ、OMラットではATIRの発現量が高いことが示された。
延性破壊を考慮した土木鋼構造物の耐震照査法の開発に関する研究

本研究では脆性破壊の第一段階に相当する延性き裂の発生に着目し,まず,延性亀裂の発生状況を把握するため,解析モデルとして切欠きを有する円筒形棒部材を用い延性き裂の発生をシミュレーションした.その際,大ひずみ領域における断面欠損を表す手法としてボイドを導入した.ボイド成長の考慮により,延性き裂発生過程を追うことができた.また,ボイドの体積分率から延性き裂発生の破壊基準を決定し,延性き裂発生条件式を提案した.さらに,局所ひずみと全体ひずみの相関を示し,延性き裂発生限界ひずみ(延性破壊ひずみ)を求めた.次に,鋼製橋脚の破壊実験を行い,次の現象を明らかにした.(1)全ての供試体について,鋼製橋脚基部に発生する脆性破壊現象を実験的に再現できた.(2)延性き裂は繰り返しひずみ硬化の影響による強度増加の段階で発生する.(3)延性き裂の発生後,ただちに供試体が強度低下を生じることはない.(4)延性き裂は供試体基部の溶接止端部から発生し,初期の段階は板厚方向に進展し,その後溶接線に沿って進展し,やがて母材へ進展する.(5)き裂が母材へ進展すると,供試体の強度が急激に低下する.さらに,既往の研究で提案されている延性き裂発生条件式の精度を検証し,解析的にき裂発生点近傍のひずみ挙動を追究した.さらに,ファイバーモデルによる解析では模擬できないひずみ集中現象をShell要素を用いた解析によりとらえ,構造ディテール係数を提案し,新しい照査法の枠組みを示した.構造ディテール係数を考慮した照査法により算定した終局変位は本実験結果とほぼ一致した.本研究では脆性破壊の第一段階に相当する延性き裂の発生に着目し,まず,延性亀裂の発生状況を把握するため,解析モデルとして切欠きを有する円筒形棒部材を用い延性き裂の発生をシミュレーションした.その際,大ひずみ領域における断面欠損を表す手法としてボイドを導入した.ボイド成長の考慮により,延性き裂発生過程を追うことができた.また,ボイドの体積分率から延性き裂発生の破壊基準を決定し,延性き裂発生条件式を提案した.さらに,局所ひずみと全体ひずみの相関を示し,延性き裂発生限界ひずみ(延性破壊ひずみ)を求めた.次に,鋼製橋脚の破壊実験を行い,次の現象を明らかにした.(1)全ての供試体について,鋼製橋脚基部に発生する脆性破壊現象を実験的に再現できた.(2)延性き裂は繰り返しひずみ硬化の影響による強度増加の段階で発生する.(3)延性き裂の発生後,ただちに供試体が強度低下を生じることはない.(4)延性き裂は供試体基部の溶接止端部から発生し,初期の段階は板厚方向に進展し,その後溶接線に沿って進展し,やがて母材へ進展する.(5)き裂が母材へ進展すると,供試体の強度が急激に低下する.さらに,既往の研究で提案されている延性き裂発生条件式の精度を検証し,解析的にき裂発生点近傍のひずみ挙動を追究した.さらに,ファイバーモデルによる解析では模擬できないひずみ集中現象をShell要素を用いた解析によりとらえ,構造ディテール係数を提案し,新しい照査法の枠組みを示した.構造ディテール係数を考慮した照査法により算定した終局変位は本実験結果とほぼ一致した.本研究は脆性破壊の第一段階に相当する延性き裂の発生に着目し,延性亀裂の発生状況を把握するために,解析モデルとして切欠きを有する円筒形棒部材を用い延性き裂の発生をシミュレーションした.その際,大ひずみ領域における断面欠損を表す手法としてVoidを導入した.Voidの考慮により,延性き裂発生過程を追うことができた.また,Voidの体積分率から延性き裂発生の破壊基準を決定し,延性き裂発生条件式を提案した.さらに,局所ひずみと全体ひずみの相関を示し,延性き裂発生限界ひずみ(延性破壊ひずみ)を求めた.本研究で得られた主な結論をまとめると以下のようである.(1)大ひずみ領域で生じる部材の断面欠損による荷重の低下を本解析モデルによって表現することができた.(2)Voidは,き裂底表面型の延性き裂とき裂内部型の延性き裂を捉えることにも有効な手段と言える.(3)既往の実験結果と比較することで,延性き裂発生の破壊点をVoidの体積分率と定めた.(4)切欠き底表面型において,切欠きが鋭いと切欠き底表面でVoidが最も大きく成長した.切欠きが鈍いと切欠き底表面から若干内部でVoidが最も成長した.(5)素材特性が相当塑性ひずみ-応力三軸度関係に及ぼす影響は小さい.(6)切欠き深さが相当塑性ひずみに及ぼす影響は,切欠きが深くなると相当塑性ひずみが小さくなる.また,同じ切欠き半径でも,切欠き深さによってき裂底表面型と亀裂内部型に分かれる.さらに,切欠き深さが大きいほど,また切欠き半径が小さいほど三軸応力拘束が強くなることがわかった.(7)切欠き形状が応力三軸度に及ぼす影響は,切欠き半径が大きくなると応力三軸度が小さくなる.(8)き裂底表面型とき裂内部型の境界は,切欠き形状と切欠き深さの両方によって変わってくる.

(9)延性き裂発生の破壊点から延性き裂発生条件式を提案した.(10)グローバルひずみ-相当塑性ひずみの相関を得た.(11)構造ディテールの3次元解析を実施する場合の延性き裂発生限界ひずみの算出法を示した.(12)はり要素を用いる解析を実施する場合の延性き裂発生限界ひずみを求めた.本研究では脆性破壊の第一段階に相当する延性き裂の発生に着目し,鋼製橋脚の破壊実験を行った.既往の研究で提案されている延性き裂発生条件式の精度を検証し,解析的にき裂発生点近傍のひずみ挙動を追究した.さらに,ファイバーモデルによる解析では模擬できないひずみ集中現象をShell要素を用いた解析によりとらえ,構造ディテール係数を提案し,新しい照査法の枠組みを示した.本研究で得られた主な知見を以下にまとめる.1)実験的検討(1)全ての供試体について,鋼製橋脚基部に発生する脆性破壊現象を実験的に再現できた.(2)延性き裂は繰り返しひずみ硬化の影響による強度増加の段階で発生する.(3)延性き裂の発生後,ただちに供試体が強度低下を生じることはない.(4)延性き裂は供試体基部の溶接止端部から発生し,初期の段階は板厚方向に進展し,その後溶接線に沿って進展し,やがて母材へ進展する.(5)き裂が母材へ進展すると,供試体の強度が急激に低下する.2)解析的検討(1)荷重-変位曲線は,き裂が発生するまでは精度良く一致している.(2)エネルギー吸収量について,実験値と解析値は非常に精度良く一致しているが,若干実験値の方が解析値を下回る傾向がある.(3)延性破壊点における累積エネルギー吸収量は厚肉構造であるほど大きくなる.(4)延性破壊点に至るまでの繰り返し数は3サイクルの方が小さい値となっているが,エネルギー吸収量に及ぼす載荷履歴による影響は少なく定量的な評価は困難である.(5)延性破壊点における有効ひずみ量は厚肉断面であるほど,大きくなるが,その値は7.511%程度であった.3)延性き裂照査法の提案(1)材料レベルにおける延性き裂発生の限界ひずみをそのまま適用すると,危険側の評価となる.(2)角部に集中するひずみとBeam要素の軸ひずみの比から,構造ディテール係数を提案した.(3)構造ディテール係数を考慮した照査法を提案し,それにより算定した終局変位は本実験結果とほぼ一致した.
有機膜直接蒸着法を用いた液体機能デバイスの研究

本研究では、液体上に有機膜を直接蒸着し封止する手法を用いて、液体を機能要素として持つマイクロデバイスの研究開発を行った。封止技術の確立に関して、有機膜の厚さにより物質の透過性を制御する手法、また振動場を用いて液体含浸ビーズ上に有機膜を蒸着する手法を開発した。また機能性デバイスとして、微小環境計測用機能性マイクロビーズ、イオン液体ゲートトランジスタガスセンサ、熱音響水中超音波発信デバイスの研究開発を行った。微小液体への有機膜蒸着による封止技術の確立に関して、液体としてシリコンオイルを用い、パリレン膜を蒸着する程における液滴形状の変化を観察した。重力により平坦だったシリコンオイルは、蒸着開始後12分付近で急に液滴中央部が盛り上がり、14分でほぼ球面状となった。12分の時点で、パリレン膜の生成が急速に進んだことを示している。終了時の液滴形状から計算されたパリレン膜の応力は700uN/mmとなり、これはシリコンオイルの表面張力34uN/mmの20倍以上であった。液体が周囲の界面を介して行なう力の伝達や発光・光伝搬の解析、機能性液体の探索およびデバイス適用に関し、液体をパリレンでカプセル化した機能性マイクロビーズを検討した。これはマイクロ化学や生化学分野において微小空間で計測を行うための機能性液体を、カプセル化するものである。微小液体を保持するために、多孔質シリカビーズを用いた。機能性液体は毛細管現象によって多孔質ビーズ内に吸着される。シリカとパリレンの密着性を向上させるため、ヘキサメチルジシラザンによる表面処理を行った。ビーズの全面にパリレン膜を蒸着し、かつ蒸着中にビーズがほかのビーズや壁と固着することを防ぐために、真空チャンバー内でビーズを500Hz程度で振動させながらCVDプロセスを行う手法を開発した。デバイス適用として、温度センサとpHセンサの実験を行った。温度センサは、機能液体としてイオン液体に蛍光物質(Rhodamine B)を溶かしたものを用いた。Rhodamine Bの蛍光強度が温度に依存するため、温度センサとして機能することを確認した。pHセンサは、機能液体としてイオン液体にプロモチモルブルー(BTB)粉末を溶解させたものを用いた。ビーズに蒸着するパリレンの厚さを0.2umと薄くすることでOH-イオンがパリレン膜を通過し、アルカリ溶液中では内部のBTB分子と反応して色が変化して、pHセンサとして機能することを確認した。微小液体への有機膜蒸着による封止技術の確立に関して、機能性液体を含浸したシリカビーズを用いて、パリレンの防御膜としての機能を評価した。機能性液体として、イオン液体に蛍光物質を溶解させたものを用いた。異なる厚さのパリレン膜を蒸着し、水及びエタノール溶媒中に入れ、40分間の蛍光強度観測を行った。蛍光強度の減少は、パリレンを蒸着していないビーズでは水18%、エタノール88%、パリレン膜圧0.3umでは水7%、エタノール11%、パリレン膜圧0.7umでは水、エタノールとも0%であった。以上から、膜厚を制御することで、物質透過量を制御できることがわかった。液体が周囲の界面を介して行なう力の伝達や発光・光伝搬の解析に関連し、液中の振動場の伝達を用い、液中用の超音波受信デバイスと超音波発信デバイスの研究開発を行った。超音波受信デバイスは、気液界面に長さ100um、幅70um、厚さ0.3umのピエゾ検出部付きカンチレバーを配置し、液体をパリレンで封止した構造である。機械的共振の影響を受けず、界面の振動を計測することができる。実験の結果、10 kHz1.2 MHz以上の帯域で、液中の超音波を受信できることがわかった。超音波発信デバイスは、薄膜ヒータ上にシリコンオイルの液滴を配し、パリレンで封止した構造である。熱によるシリコンオイルの膨張で振動を発生させる、熱誘起型の超音波発信デバイスである。50 kHz150 kHzの帯域で、液中に超音波を発信できることを確認した。機能性液体の探索およびデバイス適用に関し、前年度に引き続き、イオン液体をパリレンで封止したガスセンサを目指して、イオン液体によるガスの検出実験を行った。昨年のアンモニア、二酸化炭素に加え、本年度は過酸化水素、ヨウ素も用いて検出実験を行った。その結果、ガス間での選択性の違いが再現でき、ガスの識別が可能であることを確認した。微小液体への有機膜蒸着による封止技術の確立に関して、液滴上に蒸着されたパリレン膜のミクロ構造の評価を行い、生成プロセスを明らかにした。平面状に塗布した液体(シリコンオイル)の上に蒸着したパリレン膜を引き剥がし、SEM観察を行った。蒸着源側(液体と反対側)の表面はスムースで稠密であるが、液体側(液体と接触側)の表面はあれていて、ポーラス状になっていることが観察された。

さらに引き剥がしたパリレン膜を切断し、切断面のSEM観察を行った結果、液体側から厚さ1.2μm程度厚さのポーラス状のパリレンが生成し、その上に平坦で稠密な通常のパリレンが生成していることがわかった。液体が周囲の界面を介して行なう力の伝達や発光・光伝搬の解析に関連し、気体や液体の透過性の指針とするため、パリレンポーラス膜の粒度を評価した。液体として分子量の異なる3つのシリコンオイルやグリセリンを用いて、膜の生成の違いを調べた結果、分子量とポーラス面の粗さには、正の相関がみられ、ポーラス膜の粒度を制御できることがわかった。機能性液体の探索およびデバイス適用に関し、イオン液体をパリレンで封止したガスセンサを目指して、イオン液体によるガスの検出実験を行った。デバイスは、イオン液体とグラフェンチャネルによりFET(電界効果トランジスタ)を構成するものである。イオン液体はガスの種類による選択性をもつ。またグラフェンチャネルは周囲1nm程度の電気2重層に敏感に反応する。これらにより、低電圧で駆動が可能で、ガスの種類、濃度に反応して異なった特性を示す電界効果トランジスタを形成できる。実験により、1V以下のゲート電圧で、30ppmのNH2と4000ppmのCO2を検出できることが確認できた。またNH3とCO2では異なったI-V特性を示すため、選択的なガスの検出も可能であると思われる。特に微小液体への有機膜蒸着による封止技術の確立に関して、上記成膜過程の解析の他に、膜の液体との界面のミクロ構造の評価などを行い、順調に進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。特に微小液体への有機膜蒸着による封止技術の確立に関して、上記膜の液体との界面のミクロ構造の評価の他に、パリレン膜ミクロ構造の生成過程の評価も進めいている。また、実際にガスを用いた透過特性の評価も開始している。シリコンオイルやイオン液体に対するパリレン膜による封止技術は、ほぼ確立したものと考えている。液体が周囲の界面を介して行なう力や光の伝搬解析は、本年度の成果にあるような温度、イオンなども含め広い範囲での物質あるいは物理量の授受、伝搬について検討を行い、さらに機能性液体の探索やデバイス適用までをふまえて、広い範囲で応用まで見据えて探索していきたいと考えている。シリコンオイルやイオン液体に対するパリレン膜による封止技術は、確立したものと考えている。液体が周囲の界面を介して行なう力や光の伝搬解析は、本年度の成果にあるようなガスの他にイオンなども含め広い範囲での物質あるいは物理量の授受、伝搬について検討を行う。さらに機能性液体の探索やデバイス適用までをふまえて、広い範囲で応用まで見据えて探索してゆく。次年度が最終年度であるため、研究の総括も行う。
有史以新の堆積物の続成過程に於ける堆積環境記録保存性の忠実度と分解能

堆積物コア試料には,堆積した当時の堆積環境の記録が年代を追って保存されているはずである.所が有機物,無機物を問わず,湖底表面近傍での微生物活動,酸化還元環境の変化による堆積初期での速度の大きい続王作用や堆積層深部での脱水過程や鉱物化過程での速度の遅い続王作用の結果,化学組成あるいは化学物貭という形態での堆積環境の記録の忠実度と時間分解能を失うことになる.この問題は我々が堆積物コアーを分析し堆積環境を再構築する上で考慮しなければいけない重要な問題である.そこで,琵琶湖を中心として木崎湖,池田湖等を含めた日本の貧栄養湖,中栄養湖の既採取のコアサンプルにつき上記目的に適したものを選んで分析した.また比較のために,南半球において日本と気候,地貭条件が類似しているニュージーランドの代表的な湖であるタウポ湖とワイカレモアナ湖の既採取のコアについても分析した.無機イオンについては,湖底表面の酸化還元電位の急激な変化とともに濃度の大きな変化が生じるものはMnとAsである. Fe,C_0,Zn,Sb等についてもこの傾向が見られる.生体由来のステロール類も堆積後の比較的初期の段階で分解,特異吸着が起こる.堆積後脱水過程が進行するコア深部では,Asは特異的な凝集は起らないため偏析しないが,Mnは偏析する傾向があり堆積初期の忠実度と分解能を低下させる.しかし琵琶湖では千年程度の時間スケール内での平均値をとれば,Mn濃度は堆積環境の指標として用いられる.この例でも明らかな様に,化学物貭の濃度組成等から古環境を復元する場合には,現代の堆積環境において生じた現生の堆積物の研究がきわめて要重であることがあらためて確認された.同位体の研究等は残されたが,63年度以後もこの種の研究は可能なかぎり継続して行くつもりである.堆積物コア試料には,堆積した当時の堆積環境の記録が年代を追って保存されているはずである.所が有機物,無機物を問わず,湖底表面近傍での微生物活動,酸化還元環境の変化による堆積初期での速度の大きい続王作用や堆積層深部での脱水過程や鉱物化過程での速度の遅い続王作用の結果,化学組成あるいは化学物貭という形態での堆積環境の記録の忠実度と時間分解能を失うことになる.この問題は我々が堆積物コアーを分析し堆積環境を再構築する上で考慮しなければいけない重要な問題である.そこで,琵琶湖を中心として木崎湖,池田湖等を含めた日本の貧栄養湖,中栄養湖の既採取のコアサンプルにつき上記目的に適したものを選んで分析した.また比較のために,南半球において日本と気候,地貭条件が類似しているニュージーランドの代表的な湖であるタウポ湖とワイカレモアナ湖の既採取のコアについても分析した.無機イオンについては,湖底表面の酸化還元電位の急激な変化とともに濃度の大きな変化が生じるものはMnとAsである. Fe,C_0,Zn,Sb等についてもこの傾向が見られる.生体由来のステロール類も堆積後の比較的初期の段階で分解,特異吸着が起こる.堆積後脱水過程が進行するコア深部では,Asは特異的な凝集は起らないため偏析しないが,Mnは偏析する傾向があり堆積初期の忠実度と分解能を低下させる.しかし琵琶湖では千年程度の時間スケール内での平均値をとれば,Mn濃度は堆積環境の指標として用いられる.この例でも明らかな様に,化学物貭の濃度組成等から古環境を復元する場合には,現代の堆積環境において生じた現生の堆積物の研究がきわめて要重であることがあらためて確認された.同位体の研究等は残されたが,63年度以後もこの種の研究は可能なかぎり継続して行くつもりである.
胎盤特異的PFK-2/F2,6Paseのクローニングと発現

PFK-2/F2,6Pase(6-Phosphofructo-2-kinase/Fructose-2,6-bisphosphatase)は,解糖系の律速酵素の一つであるPhosphofructokinaseの最も強力な活性化因子であるFructose-2,6-bisphosphateの合成(PFK-2)および分解(F2,6Pase)を触媒する二機能性酵素である.哺乳動物の本二機能性酵素は各臓器で構造が異なり,肝・骨格筋型,心筋型,精巣型アイソザイムなどが報告されており,臓器特異的な遺伝子発現機構と連関した本酵素の糖代謝調節における役割の解明が期待されている.本研究では,極めて特異な臓器である胎盤の二機能性酵素はどのような構造と特性を有しているかを明らかにするため,ヒト胎盤から本酵素のクローニング,その発現ベクターの構築,発現酵素の精製および諸性質の解明を行った.ヒト胎盤cDNAライブラリーのスクリーニングおよび5'-RACE法により本酵素アイソザイムの全構造をコードするcDNAの塩基配列を決定した.推定アミノ酸配列から,このアイソザイムはこれまで報告のなかった新規アイソザイム(胎盤型アイソザイム:HP2Kと命名)であることが分かった.HP2K-cDNAを組み込んだ発現ベクター(pBSSK(^+)/HP2K)を構築し大腸菌BL21(DE3)にトランスフォームし過剰発現させる条件を確立し,発現タンパク質をSDS-PAGEで単一バンドに精製した.精製酵素は,分子量58000のサブユニットからなるホモダイマー構造を有し,他のアイソザイムと同様キナーゼ及びホスファターゼ活性を合わせ持つ二機能性酵素であったが,ホスファターゼ活性は,他のアイソザイムと比較すると極めて低いことが特徴的であった.発現酵素は,プロテインキナーゼAおよびCにリン酸化され,またFructose-2,6-bisphosphateにもリン酸化されることなども明らかとなった.これらの胎盤型アイソザイムの特性から,本酵素の胎盤における役割について考察した.PFK-2/F2,6Pase(6-Phosphofructo-2-kinase/Fructose-2,6-bisphosphatase)は,解糖系の律速酵素の一つであるPhosphofructokinaseの最も強力な活性化因子であるFructose-2,6-bisphosphateの合成(PFK-2)および分解(F2,6Pase)を触媒する二機能性酵素である.哺乳動物の本二機能性酵素は各臓器で構造が異なり,肝・骨格筋型,心筋型,精巣型アイソザイムなどが報告されており,臓器特異的な遺伝子発現機構と連関した本酵素の糖代謝調節における役割の解明が期待されている.本研究では,極めて特異な臓器である胎盤の二機能性酵素はどのような構造と特性を有しているかを明らかにするため,ヒト胎盤から本酵素のクローニング,その発現ベクターの構築,発現酵素の精製および諸性質の解明を行った.ヒト胎盤cDNAライブラリーのスクリーニングおよび5'-RACE法により本酵素アイソザイムの全構造をコードするcDNAの塩基配列を決定した.推定アミノ酸配列から,このアイソザイムはこれまで報告のなかった新規アイソザイム(胎盤型アイソザイム:HP2Kと命名)であることが分かった.HP2K-cDNAを組み込んだ発現ベクター(pBSSK(^+)/HP2K)を構築し大腸菌BL21(DE3)にトランスフォームし過剰発現させる条件を確立し,発現タンパク質をSDS-PAGEで単一バンドに精製した.精製酵素は,分子量58000のサブユニットからなるホモダイマー構造を有し,他のアイソザイムと同様キナーゼ及びホスファターゼ活性を合わせ持つ二機能性酵素であったが,ホスファターゼ活性は,他のアイソザイムと比較すると極めて低いことが特徴的であった.発現酵素は,プロテインキナーゼAおよびCにリン酸化され,またFructose-2,6-bisphosphateにもリン酸化されることなども明らかとなった.これらの胎盤型アイソザイムの特性から,本酵素の胎盤における役割について考察した.PFK-2/F2,6Pase(6-Phosphofructo-2-kinase/Fructose-2,6-bisphosphatase)は,解糖の律速酵素であるPhosphofructokinaseの最も強力な活性化因子であるFructose-2,6-bisphosphateの合成(PFK-2)および分解(F2,6Pase)を触媒する二機能性酵素である.哺乳動物の本二機能性酵素は各臓器で構造が異なり,肝・骨格筋型,心筋型,精巣型アイソザイムなどが報告されており,臓器特異的な遺伝子発現機構と連関した本酵素の糖代謝調節における役割の解明が期待されている.本研究では,極めて特異な臓器である胎盤の二機能性酵素はどのような構造と特性を有しているかを明らかにするため,ヒト胎盤から本酵素をクローニングすることを目的として行った.ヒト中絶胎盤よりポリ(A)-RNAを精製し作製したcDNAライブラリーをラット精巣及びカエル骨格筋のアイソザイムcDNA断片をプローブとしてスクリーニングした結果,2種のcDNAクローンを得ることができた.

これらのクローンの完全塩基配列を5'-RACE法を用いて決定し,一つのクローンは他アイソザイムとはホモロジーは高いが明らかに異なり,胎盤特異的なもの(胎盤型アイソザイム)であることを明らかとした.推定アミノ酸配列から,胎盤型アイソザイムは,肝型アイソザイムのようにN-末端部位にはPKAのリン酸化サイトを持たず,むしろ心筋型アイソザイムがそうであるようなC-末端部位にPKCのリン酸化サイトが推定された.現在,この胎盤型アイソザイムを大腸菌で発現し酵素化学的諸性質を明らかにすべく研究を進めている.PFK-2/F2,6Pase(6-Phosphofructo-2-kinase/Fructose-2,6-bisphosphatase)は,解糖系の律速酵素の一つであるPhosphofructokinaseの最も強力な活性化因子であるFructose-2,6-bisphosphateの合成(PFK-2)および分解(F2,6Pase)を触媒する二機能性酵素である.哺乳動物の本二機能性酵素は各臓器で構造が異なり,肝,骨格筋型,心筋型,精巣型アイソザイムなどが報告されており,臓器特異的な遺伝子発現機構と連関した本酵素の糖代謝調節における役割の解明が期待されている.本研究では,極めて特異な臓器である胎盤の二機能性酵素はどのような構造と特性を有しているかを明らかにするため,平成7年度にはヒト胎盤から本酵素のクローニングを行った.平成8年度は発現ベクターを構築し,本酵素の発現と精製法の確立し,さらに精製酵素の諸性質を明らかにした.胎盤型アイソザイムの全構造をコードするcDNAを組み込んだ発現ベクター(pBSSK(+)/HP2K)を大腸菌BL21(DE3)にトランスフォームし過剰発現させる条件を確立し,発現タンパク質の精製を行った.大腸菌中抽出液から,DE52及びSephadex G-100クロマトグラフィーによりSDS-PAGEで単一バンドに精製した.精製酵素は,分子量58000のサブユニットからなるホモダイマー構造を有し,他のアイソザイムと同様キナーゼ及びホスファターゼ活性を合わせ持つ二機能性酵素であったが,ホスファターゼ活性は,他のアイソザイムと比較すると極めて低いことが特徴的であった.発現酵素は,プロテイインキナーゼAおよびCにリン酸化され,またFructose-2,6-bisphosphateにもリン酸化されることなども明らかとなった.これらの胎盤型アイソザイムの特性から,本酵素の胎盤における役割を考察することができた.
地方公共団体の財源配分と固定資産税改革

1.固定資産税および都市計画税の実態分析バブル経済時に高騰した地価により固定資産税がどの地域で、どの程度増加したかの実態分析を行った。この結果バブルの当初では東京における地価上昇が著しかったのが、徐々に京都・大阪等の東京圏以外の都市圏に波及したプロセスが確認された。2.固定資産税制度変更のシミュレーション固定資産税を現状に固定したままではかなりの増税になるため、自治省が既に公表している各種の軽減措置の効果を都道府県別に計測した。これらの措置のうち、固定資産税評価額の引き上げはどちらかといえばこれまで評価の低かった都市圏の税収を相対的に増加させ、一方地価急騰時の軽減措置やいわゆる四分の一特例の拡充などは都市圏の税収を減少させるが、これらの効果を総合するとやはり都市圏の固定資産税収の伸びの方が地方圏のそれよりも大きいことが分かった。また、これまでに公表されている措置のみではかなりの増税になることが分かった。3.固定資産税増税と住民税減税のシミュレーションそこで、これらの増税分を地方住民税減税の財源に当てるシミュレーションを行ったが、それでも現状以上の税収格差が生じることが明らかにされた。
高分子系の緩和のシミュレーションによる解析

1.斥力的壁でスリット内に閉じ込められた高分子鎖の緩和率、緩和モードを調べた。壁に平行な方向に関しては、スリットの間隔程度の大きさのブロッブの連なった2次元排除体積鎖の挙動として理解できた。壁に垂直な方向に関しては、隣り合うブロッブの垂直方向の変位の間に斥力的相互作用があるとして理解できた。2.複数の高分子鎖の一端が共通の中心で結合された星型高分子の緩和率、緩和モードを調べた。枝の数と1本の枝あたりのセグメント数を変えたときの変化を調べ、全体の形の変化に対応した緩和モードと2本の枝の交換に対応する緩和モードを見い出した。前者は理論的に予想されていたが、後者はされていなかった。3.斥力的壁で作られた管の2、3次元のネットワーク内に閉じ込められた高分子鎖の緩和率、緩和モードを調べた。2次元の場合、排除体積相互作用の影響で、緩和率分布のセグメント数依存性の翼が変化していた。また最小緩和率が他の緩和率と異なる挙動を示していた。3次元では排除体積相互作用の影響は小さかった。4.濃厚高分子系中の1本の高分子鎖の緩和率、緩和モードを調べた。最小緩和率がセグメント数Nの何乗に反比例するかの見かけの指数がNとともに大きくなり、理論の予想値3を超えることを見い出した。扱った最大のNに対して見かけの指数は実験値に近い3.5となった。p番目に小さい緩和率のp依存性の冪は理論値2よりわずかに小さかった。緩和モードの挙動はp=1、2に対しては理論の予想にほぼ合っていた。5.排除体積相互作用と流体力学的相互作用を取り入れて、希薄溶液中の孤立高分子鎖の緩和率、緩和モードを調べた。流体力学的相互作用の強さを変化させたときに緩和率分布がどのように変化するかを記述する理論式を提案し、それが成立していることを確認した。いくつかの高分子系に対してシミュレーションを行い、その緩和について次のような結果を得た。1.排除体積相互作用と流体力学的相互作用を取り入れて、溶液中の孤立高分子鎖のブラウン運動のシミュレーションを行い、その緩和率、緩和モードを調べた。流体力学的相互作用が強い場合の緩和率の挙動が、理論的な予想と合致することを示した。さらに、流体力学的相互作用の強さを変化させることにより、流体力学的相互作用がない場合の緩和率の挙動から、ある場合の挙動への移り変わりの様子を明らかにした。2.斥力的壁でスリット内に閉じ込められた高分子鎖のモンテカルロ・シミュレーションを行い、その緩和率、緩和モードを調べた。壁に平行な方向に関する緩和率、緩和モードの挙動は、スリットの間隔程度の大きさのブロッブの連なった2次元の排除体積鎖の挙動として理解できることを示した。壁に垂直な方向に関する挙動は、隣り合うブロッブの垂直方向の変位の間に斥力的な相互作用があるとして理解できることを明らかにした。3.斥力的壁で作られた管の2次元ネットワーク内に閉じ込められた高分子鎖のモンテカルロ・シミュレーションを行い、その緩和率、緩和モードを調べた。緩和率、緩和モードの挙動が、レプテーション理論の予想とほぼ一致することを明らかにした。緩和率のセグメント数依存性の指数が排除体積効果のために変化している可能性について、検討を続けている。4.斥力的壁で作られた管の3次元ネットワーク内に閉じ込められた高分子鎖のモンテカルロ・シミュレーションを行い、その緩和率、緩和モードを調べた。

以下の高分子系に対して計算機シミュレーションを行い、高分子の緩和モードと緩和率分布を調べ、以下のような結果を得た。いずれの場合も、排除体積相互作用を取り入れ、流体力学的相互作用は無視して扱った。1.複数の高分子鎖の一端が共通の中心で結合された星型高分子の緩和を調べた。星型高分子の枝の数と1本の枝あたりのセグメント数を変化させて緩和率と緩和モードの変化を調べ、2種類の緩和モードがあることを明らかにした。一つは星型高分子全体の形の変化に対応し、もう一つは2本の枝の位置の交換に対応すると考えられる。前者は理論で予想されていたが、後者は予想されていない。また、緩和モードの振幅が、排除体積相互作用のない場合に比べ、中心部分で小さくなっていることを見い出した。2.斥力的壁で作られた管の2、3次元のネットワーク内に閉じ込められた高分子鎖の緩和を調べた。2次元の場合、排除体積相互作用の影響で、緩和率分布のセグメント数依存性の冪が変化していること、最小緩和率が他の緩和率と異なる挙動を示すことを見い出した。3次元の場合、排除体積相互作用の影響は小さく、緩和率分布の振る舞いに関して、排除体積相互作用のない場合の理論の予想からのずれは見い出せなかった。3.濃厚高分子系中の1本の高分子鎖の緩和を調べた。セグメント数Nの高分子鎖のp番目に小さい緩和率の振る舞いが、Nのpに対する比がある値より大きい場合に、緩和率がNの3乗に反比例しpの2乗に比例するという、レプテーション理論の予想に合っていることを見い出した。また、緩和モードの振る舞いがレプテーション理論の予想に合っていることを見い出した。現在、この結果の確認のために、さらに大きなセグメント数の高分子鎖の系に対して計算機シミュレーションを行っている。以下の高分子系に対して計算機シミュレーションを行い、高分子鎖の緩和モードと緩和率分布を調べ、以下のような結果を得た。排除体積相互作用のみ取り入れ、流体力学的相互作用は無視した。星型高分子の枝の数を従来より多くして、緩和率と緩和モードの枝の数依存性を調べた。少ない枝の数で見い出された2種類の緩和モード(全体の形の変化と2本の枝の位置の交換に対応)が、枝の数が多い場合にも確認された。緩和率の枝の数依存性の指数をより正確に評価することができた。枝の数が多いほど中心部分の緩和モードの振幅が小さくなっていることを見い出した。2.排除体積相互作用と流体力学的相互作用を取り入れて、溶液中の孤立高分子鎖の緩和を調べた。流体力学的相互作用の強さを変化させたときに緩和率分布がどのように変化するかを記述する理論式を提案し、それが成立していることを確認した。高分子鎖のセグメント数、本数、シミュレーションの長さに関し世界最大規模のシミュレーションを行った。セグメント数Nの高分子鎖の最も小さい緩和率がNの何乗に反比例するかを記述する見かけの指数が、Nを大きくしていくと大きくなっていき、レプテーション理論の予想値3を超えることを見い出した。扱った最大のNに対しては見かけの指数は3.5になり、実験で見い出されている値に近かった。
ゴム中ナノ粒子のネットワーク構造の離散幾何解析と構造機能相関解明

ナノ粒子が充填されたゴム材料で、バウンドラバーやナノ粒子凝集構造の特徴や機能との相関を分子シミュレーションで明らかにするために、粗視化MD解析法の検討を確立させた。これは本研究で用いる教師データの質を高めることに対応する。延伸下のゴム中ナノ粒子の構造に関する2次元散乱パターンの挙動と、分子レベルでの挙動を結びつける検討を行い、7本の論文を出版した。ゴム材料中の充填剤のシリカナノ粒子の体積分率を系統的に変えたサンプル(4%, 8%, 12%, 16%, 20%, 24%)を作成し、NIMS微細構造プラットフォームのFIB-SEMを用いた3次元ナノ構造の計測や、SPring-8のBL19B2, BL08B2, BL24XUを用いた小角散乱データの観察を行った。開始当初に、ゴム中ナノ粒子の3次元構造を2nmの高解像度でFIB-SEM計測する手法を確立させるとともに、切削方向のディープラーニング超解像化の可能性を検討し論文出版した。また、3次元構造をVR観察する技術の検討を行い、論文出版した。粗視化MDをさらに簡素化したFN-toyモデルにおいて、ボンド切断を考慮した模型の検討を行った。粗視化MDを教師データとして、FN-toyモデルへの学習・フィッティングを改良し、構造の数学的特徴と物性値の相関をAI(機械学習・ディープラーニング)で見いだす作業を進めている。新たに取得した散乱スペクトルに対する逆モンテカルロ(RMC)解析で「京」コンピュータの有償利用し、約3千万粒子の大規模系の途中結果を迅速に得た。現在、RMC解析の継続と詳細な解析を進めている。延伸中の異方的な2次元散乱パターンからナノ粒子配置を逆問題推定する2次元散乱パターンRMC法について、3D-FFTを用いて散乱を計算する新しい計算法のコードを開発し、ゲル中のナノ粒子で実証検証を実施した。この成果は、論文投稿中である。ナノ粒子が充填されたゴム材料に関して、バウンドラバー/ナノ粒子のネットワーク構造の数学的特徴付けと機能との相関解明を検討するためのシミュレーション研究を順調に進めた。特に、数学的特徴と物性推定値との広範な相関を、構造と応力のデータから、AI(機械学習・ディープラーニング)的判別の可能性検討のために、シミュレーションデータを取得した。簡易粗視化模型のFN-toyモデルは、延伸過程の2次元散乱パターンを再現するようにパラメータを設定するため、教師データとなる粗視化MD法による研究を進めた。また、高分子ネットワークの特徴が2次元散乱パターンの挙動に大きく影響を与えることを新たに明らかにした。高分子ネットワークが、グラフとしてはパーコレーションしていないが、entanglementにより力を伝える状態では、パターンの変化が顕著になった。高分子ネットワークの特徴付けについて、領域内の研究者と議論を行い、関連する研究の発展を検討した。ゴム材料中の充填剤のシリカナノ粒子の体積分率を系統的に変えたサンプル(4%, 8%, 12%, 16%, 20%, 24%)を作成し、NIMS微細構造プラットフォームのFIB-SEMを用いた3次元ナノ構造の計測や、SPring-8のBL19B2, BL08B2, BL24XUを用いた小角散乱データの取得を概ね順調(一部が未実施)に進めた。BL19B2の小角データに対する52万粒子系のRMC解析は実施した。BL24XUの極小角データに対する400万粒子系の解析を順調に進めた。並行して、比較確認のために、すでに出版した論文と同じ3000万粒子の大規模系の解析を京コンピュータを実施し、迅速に途中経過を得た。ゴム中ナノ粒子の3次元凝集構造を直感的に把握するため、没入型VR観察の環境を整備し、研究協力者や領域内研究者および講演を通じての一般への理解周知を行った。フィラー充填ゴム材料系の粗視化MDシミュレーションで得た2次元散乱パターンに対するAI的解析や、FN-toyモデルによる大量データでの解析について、引き続き検討を進める。また、ABAブロックコポリマーの粗視化MDによる相分離構造の形成や変形に対する2次元散乱パターン挙動に関する研究も、フィラーが作る相対的に硬い構造体の挙動解析と関係することから、並行して進める。さらに、ボイド形成などの破壊挙動については、2次元散乱パターン挙動が実験とシミュレーションの対応関係を明らかにできたことから、高分子とナノ粒子の間の相互作用の影響を詳細に検討するため、物性値の再現精度が高いユナイテッドアトム模型TraPPE-UAや反応力場ReaxFFを用いた高分子材料系のシミュレーション研究も進める予定である。これらのデータの特徴について、機械学習やディープラーニングなどのAI的解析での分析を進め、構造の数学的特徴と物性の相関を解明し、材料物性の予測などを実現させる。本研究課題で作成したゴム材料のナノ構造観察については、一部未実施であったFIB-SEM観察やSPring-8 BL24XUの極小角散乱データの取得を引き続き進める。FIB-SEMで取得したナノ粒子の凝集構造についての数学的特徴付けについての分析を引き続き進める。極小角散乱データのRMC解析については、解析対象とする系の規模の見極めを行い、解析を完了させる。FIB-SEMの3次元構造に対する解析の知見を基にして、RMC解析で得た単分散ナノ粒子の3次元凝集構造の特徴分析を行う。延伸させたゴム中のナノ粒子の2次元散乱パターン挙動に対するRMC解析を、論文投稿中のPM-2DpRMCコードで実施し、特徴的な挙動を明らかにする。

加えて、PM-2DpRMCコードについて、研究協力者等も利用できるようにしてコード公開の準備を進める。ナノ粒子が充填されたゴム材料で、バウンドラバーやナノ粒子凝集構造の特徴や機能との相関を分子シミュレーションで明らかにするために、粗視化MD解析法の検討を確立させた。これは本研究で用いる教師データの質を高めることに対応する。延伸下のゴム中ナノ粒子の構造に関する2次元散乱パターンの挙動と、分子レベルでの挙動を結びつける検討を行い、7本の論文を出版した。ゴム材料中の充填剤のシリカナノ粒子の体積分率を系統的に変えたサンプル(4%, 8%, 12%, 16%, 20%, 24%)を作成し、NIMS微細構造プラットフォームのFIB-SEMを用いた3次元ナノ構造の計測や、SPring-8のBL19B2, BL08B2, BL24XUを用いた小角散乱データの観察を行った。開始当初に、ゴム中ナノ粒子の3次元構造を2nmの高解像度でFIB-SEM計測する手法を確立させるとともに、切削方向のディープラーニング超解像化の可能性を検討し論文出版した。また、3次元構造をVR観察する技術の検討を行い、論文出版した。粗視化MDをさらに簡素化したFN-toyモデルにおいて、ボンド切断を考慮した模型の検討を行った。粗視化MDを教師データとして、FN-toyモデルへの学習・フィッティングを改良し、構造の数学的特徴と物性値の相関をAI(機械学習・ディープラーニング)で見いだす作業を進めている。新たに取得した散乱スペクトルに対する逆モンテカルロ(RMC)解析で「京」コンピュータの有償利用し、約3千万粒子の大規模系の途中結果を迅速に得た。現在、RMC解析の継続と詳細な解析を進めている。延伸中の異方的な2次元散乱パターンからナノ粒子配置を逆問題推定する2次元散乱パターンRMC法について、3D-FFTを用いて散乱を計算する新しい計算法のコードを開発し、ゲル中のナノ粒子で実証検証を実施した。この成果は、論文投稿中である。ナノ粒子が充填されたゴム材料に関して、バウンドラバー/ナノ粒子のネットワーク構造の数学的特徴付けと機能との相関解明を検討するためのシミュレーション研究を順調に進めた。特に、数学的特徴と物性推定値との広範な相関を、構造と応力のデータから、AI(機械学習・ディープラーニング)的判別の可能性検討のために、シミュレーションデータを取得した。簡易粗視化模型のFN-toyモデルは、延伸過程の2次元散乱パターンを再現するようにパラメータを設定するため、教師データとなる粗視化MD法による研究を進めた。また、高分子ネットワークの特徴が2次元散乱パターンの挙動に大きく影響を与えることを新たに明らかにした。高分子ネットワークが、グラフとしてはパーコレーションしていないが、entanglementにより力を伝える状態では、パターンの変化が顕著になった。高分子ネットワークの特徴付けについて、領域内の研究者と議論を行い、関連する研究の発展を検討した。ゴム材料中の充填剤のシリカナノ粒子の体積分率を系統的に変えたサンプル(4%, 8%, 12%, 16%, 20%, 24%)を作成し、NIMS