hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鋼桁橋主桁・横桁交差部の疲労安全性照査法の構築

I断面桁式橋梁の主桁・横桁交差部の疲労損傷を防止することを目的とした疲労強度評価法について検討し,提案したものである.具体的には,純粋な2軸応力場を再現できる疲労試験システムを利用した交差部モデルの疲労試験を行い,多軸応力と方向が変化する応力を受ける溶接継手の疲労強度を明らかとしている.さらに,交差部構造の応力解析と疲労き裂進展解析を行うことにより,交差部の疲労安全性を精度よく評価するための照査方法を提案している.I断面桁式橋梁の主桁・横桁交差部の疲労損傷を防止することを目的とした疲労強度評価法について検討し,提案したものである.具体的には,純粋な2軸応力場を再現できる疲労試験システムを利用した交差部モデルの疲労試験を行い,多軸応力と方向が変化する応力を受ける溶接継手の疲労強度を明らかとしている.さらに,交差部構造の応力解析と疲労き裂進展解析を行うことにより,交差部の疲労安全性を精度よく評価するための照査方法を提案している.鋼橋の様々な箇所に数多くの疲労損傷事例が報告されている。その一つに主桁と横桁の交差部近傍に生じた疲労亀裂がある。通常,このような交差部の疲労強度は面外ガセット継手あるいは十字継手にモデル化した試験体の1軸疲労試験によって求められている。しかし,主桁・横桁交差部では,主桁の面内曲げに起因する主桁ウェブ応力と荷重分配作用による横桁フランジ応力が作用する2軸応力状態となることが多い。この部分の疲労破壊起点としては主桁ウェブ側溶接止端部と横桁フランジ溶接側止端部が考えられる。疲労強度の支配因子の一つとなる主桁ウェブ側溶接止端と横桁フランジ側溶接止端の応力集中係数の変化(応力増加係数)を求める経験式については,既に明らかとしている。しかし,この式は,as-weld(溶接のまま)を対象としたものである。最近では,疲労強度向上を目的として主桁・横桁端部を滑らかに仕上げるあるいはその部分にフィレットが設けることが多い。本年度は,溶接部を仕上げた場合あるいはフィレット設けた場合の主桁・横桁交差部の応力増加係数を明らかに合うる目的で,ソリッド要素を用いた3次元弾性有限要素応力解析を行った。また,塗装のために設けられる面取りが応力増加係数に及ぼす影響についても検討した。その結果,面取りは応力増加係数に影響しないこと,またフィレットを設けた場合には2軸荷重よる応力増加係数の変化は希薄となることを明らかとした。主桁・横桁交差部の疲労安全性評価手法を確立することを最終的な目的し、本年度は2軸荷重を受ける十字すみ肉溶接継手がルート破壊する場合の疲労強度評価法と疲労強度評価への有効切欠き応力概念の適用性に関する検討を行った。それらの結果は、土木学会論文集とInternational Journal of Steel Structureで公表している。モデル試験体の2軸荷重疲労試験を行い、中板に作用する引張荷重は疲労寿命を延ばし、圧縮荷重は短くするなどの結果を得た。その結果を疲労き裂進展解析で再現するすとともに、パラメトリックな進展解析を行い、疲労強度評価式を提示した。また、疲労試験と疲労き裂進展解析から、有効切欠き応力概念の適用性を明らかにした。主桁。横桁交差部の疲労損傷状況について実況調査を行った。そして、その亀裂の危険性を再認識するともに、その補修方法および応力測定結果についても検討した。補修は、き裂先端に円孔をあけ・そこをボルト締めする方法、さらに添え板を介してボルト締めする方法を想定している。この部位の応力解析も実施したが、まとめる段階には至っていない。主桁・横桁交差部は、車両の走行により主応力の方向が変化する応力場となる。このような応力場を再現するための試験体と試験方法について検討し、その内容を確定した。試験体については・既に製作を終えた。次年度には、疲労試験および応力測定試験を実施する予定である。主桁・横桁交差部の疲労安全性評価手法を確立することを最終的な目的し、本年度は板曲げを受ける十字すみ肉溶接継手がルート破壊する場合の疲労強度評価法と主応力変化する応力場での疲労強度と疲労き裂進展挙動に関する検討を行った。荷重伝達型の十字溶接継手の疲労破壊起点としては,溶接止端部と溶接ルート部が考えられる,溶接ルート部から発生したき裂を表面に現れるまでに検出することは難しいため,その防止のための疲労強度評価は鋼構造物を維持管理する上で特に重要である.十字溶接継手がルート破壊する場合の疲労き裂発生・進展性状や疲労強度については,既に数多くの検討がなされているが,その多くは軸方向荷重を受ける場合を対象としている.しかし,構造によっては,主板に板曲げ生じる場合も考えられる.ここでは,モデル試験体の疲労試験と板厚や溶接サイズなどをパラメータとした疲労き裂進展解析の結果を報告するとともに,板曲げを受ける十字溶接継手・ルート破壊の疲労強度評価式を提示した.その成果は、土木学会論文集で2010年度に条件付きではあるが掲載される。このような応力場を再現するための試験体と試験方法について検討した上で、疲労試験および応力測定試験を実施した。そして、主応力方向が変化しない応力場では,疲労き裂は主応力と直交する方向に進展する、主応力方向が変化する場合,疲労き裂はジグザグに進展し,その方向は主応力直交方向と一致しない、という結果を得た.
連帯の将来像に関する思想的・比較政治経済学的研究

グローバル化の進展にもかかわらず、福祉国家の再編は一つの方向へと収斂しているわけではない。本研究は、現代フランスの最低所得保障、労働、連帯経済政策を事例として、歴史的に形成された規範や「社会」像が福祉国家の再編にいかなる影響を与えるのかを分析する枠組みを構築した。今日の政治的対立軸は「再商品化」と「脱商品化」の間で設定され、フランスでは「労働」への意味づけをめぐる対立に見いだされる。本年度の研究計画は、1福祉国家変容の分析枠組みを構築し、2 1980年以降のフランス福祉国家の再編過程を「脱商品化」という観点かち検討し、3他国との比較を行うことであった。1分析枠組みの構築1970年代以降の主要な福祉国家論を、批判理論、権力資源動員論、新制度論、言説政治論の順に検討し、次の点を明らかにした。(1)福祉国家研究の考察対象は、構造、制度、アクターの順に移行し、統治エリートの行為にますます焦点が当てられている。(2)一方、グローバル化にともなう福祉制度の大幅な変容は、構造への認識、規範的正統性の二点を枠組みに組み込み、政治的対抗軸をとらえなおす作業を要請している(研究成果の論文「現代福祉国家理論の再検討」および「現代福祉国家研究における「政治」」)。2フランス福祉国家の再編1990年代からのフランス福祉国家の再編過程を、「労働」の意味づけをめぐる言説の対抗と関連づけて考察した。今日のフランスでは、(1)「労働の中心性」を保持しつつ労働規制緩和を推進する勢力、(2)労使交渉と労働時間削減による「参入」およびワークシェアリング政策を推進する勢力、(3)「労働の中心性」を相対化し、賃労働以外の社会活動への給付を拡大しようとする勢力の間に、規範的・政治的対抗軸が生まれている(研究成果の論文「労働の再定義」)。また、二つのシンポジウムにおいて、フランス福祉国家の再編過程とその思想的背景を分析した報告を行った(研究成果の学会報告「社会的連帯の思想再訪」および「フランス福祉レジームの変容」)。3イギリスとの比較フランスとイギリスの社会的包摂政策の違いを、画国の歴史と「社会」観の相違から説明する報告を行い、論文を執筆した(研究成果の学会報告「社会的包摂の系譜と自由観念の転換」。平成21年度に公刊される共著に所収される予定)。本年度の研究計画は、(1)現代フランス福祉国家の再編過程を、労働・最低所得・連帯経済という三つの政策領域から検討すること、(2)国際比較の視点を踏まえ、20世紀フランス福祉国家史をまとめることであった。(1)フランス福祉国家の再編過程2010年9月から10月まで、フランス国立科学技術センター附属モーリス・アルヴァクス研究所に客員研究員として滞在し、近年の最低所得政策、連帯経済の動向について資料調査を行った。さらに2007年右派政権下での改革をフランスの学者はどう見ているのかについて、セルジュ・ポーガムやロベール・カステルといった代表的論者にインタビューし、今日の議論状況を整理した。1970年代から今日までの家族政策についても検討した。これらを踏まえ、エスピン=アンデルセンの用いた「脱商品化」という概念を彫琢し、今日の政策上の対抗軸を、新しい経済状況への適応手法ではなく、「再商品化」(自由化)と「脱商品化」(個人化)の対抗に見いだす視角を設定した。これらの成果は「フランス福祉レジームの変容-自由化と個人化」というタイトルで、新川敏光編『福祉国家の収斂と分岐』(ミネルヴァ書房、2010年刊行予定)にて公表される予定である。(2)20世紀フランス福祉国家史英仏の思想的差異を踏まえて近年までの政策動向をまとめた「社会的包摂と自由の系譜」(→研究成果)を発表した。上記の「脱商品化」「再商品化」という視角の設定に合わせ、20世紀フランス福祉国家史全体をまとめなおす作業を継続中である。
エストロゲン合成酵素の遺伝子多型が酵素活性および乳癌の発生率に及ぼす影響

乳癌およびその周囲の脂肪組織では健常組織に比較しエストロゲン合成酵素(アロマターゼ)が高発現しており、局所でのエストロゲンが産生が亢進している。このエストロゲンは乳癌の発育・進展に深く関わっている。本研究では、このアロマターゼ発現量を規定する遺伝因子の関与について検討した。5'-RACE法により乳癌粗織からアロマターゼの新規発現プロモーター(I.7)をクローニングした。RT-PCR法による半定量では、乳癌組織のアロマターゼcDNAの39-54%がこの新規promoterからの転写によるものと推定された。このプロモーターの発現は、乳癌の周囲の脂肪組織にもみられたがその発現量は乳癌に比して低かった。さらに、このプロモーターにあるGATA binding siteにGATA-2がおもに結合し、転写を正に調節していることを、各種のプロモーターコンストラクトを用いたtransfection、DNA footprintingおよびelectromobility shift assayにより確認した。従って、この新規プロモーターはおもに上皮細胞に発現する転写因子により調節されており、この新規プロモーターはがん周囲の間葉由来の細胞ではなく、上皮由来の乳癌細胞に特異的に発現するプロモーターと考えられた。がん細胞自身が合成したエストロゲンは、周囲の脂肪細胞で合成され拡散により運ばれてくるエストロゲンに比し効率よくがん細胞自身の発育を促進すると考えられることから、今後はこの新規プロモーターを中心にがん細胞自身のアロマターゼ発現について検討する必要があると考えられた。そこでこのプロモーター領域の再シークエンスを行いSNP侯補領域を同定した。現在、Light cyclerを用いてこれらの部位のSNPを検索するためのシステムを開発している。また、倫理委員会の承認を受けて、連結可能匿名化をおこなった乳癌患者および対照者の血液サンプル(おのおの100名をめざしている)を収集中である。この遺伝子多型と乳癌との関連について現在検討中である。さらに、遺伝的にアロマターゼ発現が亢進している家系の遺伝子解析を行い、アロマターゼ遺伝子近傍の染色体微少逆位によって本症が生じたものであることを明らかにした。
骨粗鬆症の原因としてのニトロ化ストレス機構とそれへの女性ホルモン様物質の作用

骨粗鬆症は、老化および閉経後に起こることが知られている。閉経に伴う骨粗鬆症においては、女性ホルモンであるエストロゲンの劇的な減少によって、骨形成-骨吸収ともに亢進されるが、そのバランスが破綻し、骨吸収優位の方向へ導かれる。閉経モデルマウスにおける骨組織でのニトロ化の亢進や炎症が関与する骨粗鬆症にNOが関与しているなどの報告から、骨粗鬆症にタンパク質ニトロ化による酸化傷害が関与し、それをエストロゲンが制御していると考えた。本研究では、イソフラボンやトリブチル錫などの女性ホルモン様物質の骨形成への影響について注目し、それらの骨芽細胞におけるニトロ化ストレスの制御について検討した。(1)女性ホルモン様物質のうち、トリブチル錫(TBT)に焦点を当て、骨芽細胞への作用について解析したところ、TBTは、骨芽細胞分化を促進し、それにp38 MAP kinase経路が関与していることがわかった。(2)内因性活性窒素種による6-ニトロトリプトファンの形成について、LPS/IFN-γ刺激RAW細胞中に検出した。また、LC-MS/MSによる解析で、いくつかのニトロ化タンパク質を同定した。(3) TNF-α刺激による内因性活性窒素種により、骨芽細胞におけるニトロ化が確認された。また、女性ホルモン様物質のうち、ダイゼイン、ゲニスティンにこの系におけるニトロ化抑制作用が見られた。TBTにはニトロ化抑制作用が見られなかった。(1)研究の学術的背景骨粗鬆症は、老化および閉経後に起こることが知られている。閉経に伴う骨粗鬆症においては、女性ホルモンであるエストロゲンの劇的な減少によって、骨形成一骨吸収ともに充進されるが、そのバランスが破綻し、骨吸収優位の方向へ導かれる。閉経モデルマウスにおける骨組織でのニトロ化の充進や炎症が関与する骨粗鬆症にNOが関与しているなどの報告から、骨粗鬆症にタンパク質ニトロ化による酸化傷害が関与し、それをエストロゲンが制御していると考えた。我々は既に、外因性活性窒素種により処理した神経様モデル細胞における、6-ニトロトリプトファン含有たんぱく質の同定を、独自の抗体と組み合わせたプロテオーム解析により行った。本年度は、女性ホルモン様物質のうち、トリブチル錫に焦点を当て、骨芽細胞への作用について解析し、p38MAP kinaseのリン酸化減少の抑制による骨形成促進を見だした。また、今まで不明であった内因性活性窒素種による6-ニトロトリプトファンの形成について、炎症のモデルとして多用されるLPS/IFN-γ刺激RAW細胞において検出することが出来、また、いくつかのニトロ化タンパク質を同定した。今後、TNFα刺激による内因性活性窒素種による骨芽細胞ニトロ化を確認し、女性ホルモン様物質による内因性活性窒素種発生抑制作用およびニトロ化の抑制作用について検討する。また、そのメカニズムについて、ニトロ化タンパク質の同定から解明する。昨年度は、女性ホルモン様物質のうち、トリブチル錫(TBT)に焦点を当て、骨芽細胞への作用について解析し、p38MAP kinaseのリン酸化が骨形成促進に関与していること、また、内因性活性窒素種による6-ニトロトリプトファンの形成について、LPS/IFN-γ刺激RAW細胞中に検出し、また、いくつかのニトロ化タンパク質を同定した。

本年度は、TNF-α刺激による内因性活性窒素種による骨芽細胞ニトロ化の確認と、女性ホルモン様物質によるニトロ化抑制作用について検討した。MC3T3-E1細胞に対し、ダイゼイン、ゲニスティンおよびTBTの存在下においてTNF-αを作用させた。細胞中のタンパク質を抽出し、ウェスタンブロットを行ったところ、TNF-α刺激により多くのバンドでタンパク質中のニトロチロシン量が増えていることがわかった。それに対し、植物エストロゲンであるダイゼインおよびゲニスティンを加えると、刺激によるニトロチロシン量の増加が見られなかったことから、ダイゼイン、ゲニスティンには、この系におけるニトロ化ストレス抑制の機能があることがわかった。また、TBTによるニトロ化抑制は見られなかった。現在、この作用機序の違いについては、シグナル伝達などの面から検討中である。
結晶配向調節により成長因子群の吸着を再構成し得る生体活性OCP骨再生材料の開発

合成のリン酸オクタカルシウム(OCP)は,骨の欠損部で骨再生を促進し,また,骨再生に先だって血清由来タンパク質を吸着する.本研究ではプロテオミクスの手法により,in vitroにおいてラット血清からOCP結晶に吸着するタンパク質の種類をLC-MS/MSで分析した.細胞成分と細胞外成分の100種類を超えるタンパク質が同定され,Protein ANalysis THrough Evolutionary Relationships分類法により,細胞外成分に関し分子機能,生物学的プロセス,細胞内構成要素の3つに分類できた.合成のリン酸オクタカルシウム(OCP)は,骨の欠損部で骨再生を促進し,また,骨再生に先だって血清由来タンパク質を吸着する.本研究ではプロテオミクスの手法により,in vitroにおいてラット血清からOCP結晶に吸着するタンパク質の種類をLC-MS/MSで分析した.細胞成分と細胞外成分の100種類を超えるタンパク質が同定され,Protein ANalysis THrough Evolutionary Relationships分類法により,細胞外成分に関し分子機能,生物学的プロセス,細胞内構成要素の3つに分類できた.平成19年度は、当初計画に基づき下記を検討して所定の成果を得た。(1)OCP調整とキャラクタリゼーションOCPおよびHAに関して過飽和度を調節し、温水中でOCPがHAに比べ優位に成長する調製条件を見出した。このOCPを回収してX線回折およびFTIRにて純粋な結晶が得られていることを確認した。次にOCP結晶を再度、種々のアミン酸存在下、温水中に分散し、HAへ強制的に加水分解させた。アミノ酸の種類により異方性の結晶成長が生じることを明らかにした(鈴木)。(2)結晶成長調節OCPによる骨再生能評価確立済みのラットの頭蓋冠規格化骨欠損モデルを参考にして、実験のN数の増大、低コスト化、簡便化のため、マウスによる頭蓋冠規格化骨欠損モデルを作製した。OCP顆粒を一定期間埋入し終了後に頭蓋冠を摘出し、X線学的・組織学的・組織形態学的検討を開始した。また、導入設備である軟X線検査装置にて骨再生の評価に着手した。再生骨の骨質を評価するために小型卓上試験機(強度試験機)も設備導入し、再生骨の強度測定のプロトコール作製にも着手した(鎌倉、穴田、鈴木)。(3)結晶成長調節OCPによる細胞培養評価OCPの結晶成長が骨芽細胞の増殖・分化に与える影響を調べる準備として、培養プレートにOCPのスラリーをコーティングした培養皿を準備した。OCPは水中に再分散させ、プレートに培養期間中、OCPがプレート上に十分接着する条件を確立した。今後、培養検討を開始する(穴田、鈴木)。(4)OCPに集積する生体成分の抽出OCPへの吸着成分の検討としてマウス血清内でOCPに吸着されるタンパク質を検討した。回収タンパク質をLC-MS-MSにて定性的に解析し、HAとの比較でOCPに特異的に吸着するタンパク質のライブラリー作製まで行った。再現性を確認中である(上家、穴田、鈴木)。平成20年度は、異方向性を高めるOCPの結晶成長条件の確立の試み、およびHAへ吸着するラット血清中成分のタンパク質のLC-MS-MSによる定性的同定を行った。OCPの合成条件(反応速度、Caおよびリン酸の母液濃度、すなわちOCPに関する過飽和度)を幅広い条件で検討し、OCPの結晶のC軸方向に長大に成長する過飽和領域を絞り込んだ。また、これらの異なる長さを持つOCPをマウス頭蓋冠の自己修復しない臨界骨欠損に埋入し、一部、骨再生能の検討を開始した。次に、従来のOCPと医療材料HAセラミックスとの間で、ラット血清中成分のタンパク質吸着を検討したところ、定性的に血清中成分から特異的に吸着してくるタンパク質群が存在すること、また、タンパク質の機能のカタログ化から、OCPの骨再生に関与する可能性のあるタンパク質群の絞込みを行った。しかしながら、吸着タンパク質の定量解析は検討中であり、OCPとHAとの問で定性的に認められた吸着タンパク質群の違いに生物学的な意義(骨芽細胞等に影響を及ぼす因子となり得るのか否か)については確立できていない。以上の検討を通じ、次年度は、結晶のC軸方向へ長大に成長したOCP結晶へ吸着するタンパク質のLC-MS-MSによる定量解析、また、他の代表的な骨代替材料であり吸収性セラミックスであるB-リン酸三カルシウム(B-TCP)へのタンパク質吸着も比較で検討する。また、培養骨芽細胞による発現タンパク質のRT-PCRによる検討と照らし合わせ、OCPに吸着するタンパク質とOCPの骨再生能のメカニズム、特に骨のリモデリングに関わる因子の解析を行う。研究の最終年度である本年度はOCPの骨伝導能と吸着タンパク質との関連性の解明を目的として,ラット血清を用いてOCPおよびHAに吸着するタンパク質を網羅的に定性分析しカタログ化を試みた.OCPは既報(Suzuki O et al., Tohoku J Exp Med 1991)に準じて湿式法にて合成し,X線回折,FTIRおよび化学分析にて同定した.HAは市販の医療用セラミックス焼結体を用いた.OCPとHAを32-48メッシュに整粒した(300500μm).BET法による比表面積を参考にし,表面積を一定となるようにラット血清に懸濁し37°C,24時間撹拌させた後,Fisherらの方法にて4M

グアニジン塩酸,0.5M EDTAによるミネラル結合タンパク質を抽出し,また,血清主要タンパク質を除去した.試料をトリプシン消化後,LC-MS/MSを用いて分析し,IPI Databaseを用いてデータ解析を行なった.OCPおよびHAでそれぞれ100種類を超えるタンパク質を同定し,共通タンパク質は40種類であった.さらに,c軸方向に長大に結晶成長させたOCPを合成し(Honda Y et al., Tissue Eng 2009),同様の検討を行ったところ,従来OCPと異なる吸着傾向が認められた.以上から,OCPとHAあるいはOCPの結晶調節により,吸着するタンパク質の吸着傾向が異なることがわかった.今回のカタログ化はOCPの骨伝導能の機序に新たな示唆を与えるものである.
コバルト系酸化物による酸化物超伝導体超格子の開発と物性研究

本年度はMBE法による銅酸化物超伝導体と絶縁体コバルト酸化物とのヘテロエピシキャル成長技術を確立し、超格子作製と三層構造によるジョセフソン接合の作製にいどんできた。その成果はほぼ達成して、銅酸化物超伝導体の研究に新しい側面を開いたと考える。その基本技術は論文として掲載済である。まずBi_2Sr_2Ca_<N-1>Cu_nO_<2n+4+σ>(n=1,2,3,)とBi_2Sr_<m+1>Co_mO_y(m=1,2)との積層構造でCuとCoの置換効果を詳細に調べ、高温超伝導体であるn=2,3相ではほぼ置換が抑制され良質な蓄積構造作製が可能であることを見出した。また接合評価を行なうための電流電圧特性およびそれの微分特性を測定する装置系をくみ上げた。この組合せによるジョセフソン結合の作製は現在なお続行中であるが、現段階で良好な接合特性を得るにはいたっていない。また当初は危惧された置換効果を回避するべく低温で成長可能なSrCuO_2とSrCoO_yの組合せによる超格子の作製を試みた結果、X線回折の評価では設計道りのブラッグ反射に加え結晶全体の平坦度を示す完全なまでのラウエ振動が観測された。これは世界的に見ても銅酸化物を中心とした超格子における結晶性の良さでは、最右翼に位置するもので、コバルト酸化物の相性の良さが実証された。更にはこの超格子を輸送特性の評価からCuO_2面積層構造を、その厚みを薄くみするにつれて低温でホールの易動度が異常に増大する事を発見し、次元性との関連を明らかにした。
心筋介在板イノシトール三燐酸受容体の精製およびキャラクタリゼイション

心筋介在板IP_3受容体は界面活性剤による可溶化に抵抗性である犬心筋介在板を含む膜分画の〔^3H〕IP_3結合活性は2.16pmol/mg proteinであった。この膜分画よりIP_3受容体を精製するため、種々の界面活性剤で〔^3H〕IP_3結合能の可溶化を試みた。Triton X-100、CHAPS、C_<12>E_8では、ほとんどのIP_3結合能が沈殿物に残り、上清への可溶化はできなかった。一方、犬脳ミクロソームのIP_3受容体はTritonX100により可溶化され、その97%が上清に回収された。心筋介在板膜分画を電子顕微鏡で観察すると、介在板に特有なfascia adherens様の構造体とともにミトコンドリア膜が混在する。この分画をTriton X-100で抽出し、超遠心法で残った沈殿物の微細構造を観察した(図1B)。この沈殿物の主成分は介在板であり、ミトコンドリア膜はTriton X-100で上清に抽出された。このことは〔^3H〕IP_3結合能がミトコンドリア膜ではなく、介在板膜に帰する可能性を強く示唆している。心筋介在板は小脳型IP_3受容体に類似する心筋介在板のIP_3結合蛋白質は、従来の細胞内Ca遊離チャンネルであるIP_3受容体と類似しているのだろうか?そこで小脳に大量に存在するtype I受容体(IP_3R-I)に対する抗体を用いてWesternブロットを行った(図2)。平滑筋・脳ミクロソームでは分子量約260kDaのバンドに免疫反応性を認めた。一方、Triton X-100で抽出後の心筋介在板膜では、分子量約250kDaのバンドが検出された。これらの結果は、心筋介在板膜に従来のIP_3受容体類似の蛋白質が含まれていることを示している。
海洋プランクトン相の広域的な動態評価に資する自然選択モデルの開発

海洋の低次栄養段階に関する数値モデルは、海洋の物理的動態を再現する海洋循環モデルと結合し、一次生産の季節変動・空間分布等の再現性を向上させてきた。一方、高次栄養段階を包含する上で不可欠な食物網については、代表的なモデルの多くが、少数の植物プランクトン(生産者)と動物プランクトン(消費者)からなる系を想定しており、単一のモデルで広域的な動態を包括的に再現することや、また魚類等の「餌の種類」をフィールド知見と照合することは困難であった。本研究では、現場で採集された動植物プランクトンの分析結果を考慮し、海洋プランクトン相の広域的な動態評価に資する自然選択モデルの開発を行なった。現在用いられている海洋生態系モデルの多くは、プランクトン相を少数のコンパートメントで代表しており、環境の大きく異なる海域の生態系を統一的に扱うことは難しかった。本研究では、海洋プランクトン相の広域的な分布・動態を再現可能な新しい自然選択モデルの開発を目的とした。自然選択モデルは、潜在的に多様な生物相のうち環境に適合したものが自然選択的に卓越するという考えに基づいており、本研究では多様なパラメータのコンパートメントを多数与えることでモデル化を計画している。平成26年度は、既取得の動物プランクトンデータの分析、動物プランクトンの生活史に関する文献の整理、自然選択モデルのベースとなるNPZDタイプのモデルパラメータのチューニングと解析に関連し、下記の取り組みを実施した。1、ベンチトップ型ビデオプランクトンレコーダを用い、動物プランクトンのホルマリン固定資料の分析を行った。主にカイアシ類を対象とし、サイズ別に個体数を計測し、フローセルにサンプルを流すことで画像として記録した。2、分析した動物プランクトン群集組成の解釈を進めるため、群集構造の解析を進めると同時に、カラヌス目・キクロプス目を中心とした各種の生物学的特性および生活史情報を文献から整理した。3、自然選択モデルの構築はNPZDタイプのモデルで種数を拡張することによって行う計画である。そのベースとなるNPZDタイプモデルを北太平洋の渦解像海洋循環モデルと結合して駆動、パラメータのチューニングを行った。現在用いられている海洋生態系モデルの多くは、プランクトン相を少数のコンパートメントで代表しており、環境の大きく異なる生態系を統一的に扱うことは難しかった。本研究では、海洋プランクトン相の広域的な分布・動態を表現可能なモデルを構築することを目的とした。基本となるアイデアは、「潜在的には無数に存在するプランクトン相から環境に適応したが出現する」というものであり、この「適応」度をフィールドの知見から得、多くのプランクトン機能群、もしくは適応度を有するプランクトン群集の動態を高解像度大循環モデルの出力を用いて駆動することにより、最適なモデルアルゴリズムを得ることとした。平成26年度までに、黒潮域、東北沖海域におけるメソ動物プランクトンの群集構造とその季節的変動を明らかにし、生態的機能に関わる基本的特性であるサイズに注目した分類を行った。また、植物および動物プランクトン機能群を多数含む1次元生態系モデルのプロトタイプを改良し、栄養段階を経るエネルギー(栄養塩)転送効率について精査した。生態系モデルにおける「自然選択」の表現には、休眠状態からの爆発的増加の再現が鍵となるが、その休眠状態の表現が今までは十分に検討されていないという問題もあった。平成27年度には、沿岸、外洋の渦鞭毛藻類や珪藻類の休眠状態に関する文献調査を行い、モデル化の基礎データとした。研究はおおむね順調に推移している。プランクトンデータの分析、文献の整理、モデリング(物理データの精査と生態系コードの改良)の3つの取り組みを分担者と協力して進め、それぞれ成果を得ている。研究分担者および協力者とは直接の打ち合わせのほか、学会やシンポジウム等の各種機会およびメールにて積極的に打ち合わせを行い、モデリングの鍵となる生態的特性の反映の方法について検討を行っている。平成28年度は、日本近海におけるノルパックネットの歴史的データの解析から、カイアシ類等のメソ動物プランクトンの多様性が空間的、また季節的に大きく変動していることが明らかとし、動物プランクトンの餌料となる植物プランクトン種組成データの整備、遺伝子解析を用いた多様性の評価のための環境整備を行ったほか、黒潮・親潮域との比較解析のため研究協力者である米国スクリプス海洋研究所Daniel Rudnick教授を訪問し、水中グライダーによるカリフォルニア海流域のモニタリングデータの解析を行った。水中グライダーの解析は、カリフォルニア海流の影響を受けて沖合に分布する低温・低塩分の亜寒帯系水と、カリフォルニア潜流により沿岸を極向きに輸送される高温・高塩分の水塊の間に形成される前線およびそれに伴う渦活動に焦点を当てた。モントレー湾沖、Pt. Conception沖、Dana Pt.沖の3つのラインの観測結果を解析した結果、1020 kmスケールの前線とそれに伴う擾乱が夏季に強化され、秋季から冬季にかけて伝播していく様子を捉えた。空間スケールの小さい現象の変動は上層で高く、ポテンシャル密度26.3σθ付近で最小となっていた。前線の沿岸側と沖合側、また前線帯では植物プランクトンから高次捕食者まで幅広い栄養段階で生物相が異なっていることが知られていることから、今後は解析で捉えられた物理環境の変動が生物生産や食物網動態にどのように影響しているか、解析を進めていく予定である。

平成28年度までの物理環境データ解析、プランクトン資料整理、文献調査およびモデリングに関する取り組みから、モデル化で想定していた海洋のプランクトン多様性の種・栄養段階レベルでの実態のほか、群集の機能に影響する重要な要因として種内で大きく体サイズ・形態を変化させる生活史の考慮が必要であることが明らかとなってきた。また、群集の多様性を生じさせる根本原因としての物理的な輸送・混合過程についても、従来の観測データから把握されてきた規模よりもさらに小さいスケールで空間的な非一様性と時間的な非定常性が重要な役割を果たしていることも示唆されている。このような知見のもと、当初予定を変更し、物理観測およびプランクトン資料を精査した上で、生物相の海域間差異・成長段階の違いによる生態的地位を検証するモデルの開発を進めている。最終年度である平成29年度は、データ解析とモデリングの結果を集約して、成果の取りまとめを進めた。データ解析に関しては、既往資料の集中的な解析から、日本近海の珪藻を中心とした植物プランクトン群集、カイアシ類を中心とした動物プランクトン群集組成の空間分布及び季節変動を記載した。モデリングについては、これらのデータ解析結果を参照しつつ、亜熱帯・亜寒帯域におけるプランクトン群集の季節的変化を検討した。データ解析及び文献調査から、カイアシ類等のメソ動物プランクトンについては、成体間のサイズ差だけではなく、生活史を通したサイズ変化が重要であることが示唆されたため、異なる細胞サイズの植物プランクトン及びマイクロ動物プランクトンを複数グループ含むことに加え、カイアシ類を想定したメソ動物プランクトンの生活史に伴うサイズ変化を考慮したモデルを構築した。植物プランクトンの増殖に関わるサイズ依存性については、理想的な条件下で導出された理論的推定とは異なる特性が実験条件下で見出されており、これらの条件の感度実験も行った。理論的推定に比べ、実験条件で推定された定式を用いると中庸サイズが季節的に卓越しやすいことが示された。このモデルを亜熱帯・亜寒帯の環境下でそれぞれ駆動したところ、同じモデル設定からそれぞれの環境に適応した群集の発現を再現した。また、カイアシ類の生活史を組み込んだことで、小型サイズから大型サイズへのエネルギー転送効率が高まることが示唆された。海洋の低次栄養段階に関する数値モデルは、海洋の物理的動態を再現する海洋循環モデルと結合し、一次生産の季節変動・空間分布等の再現性を向上させてきた。一方、高次栄養段階を包含する上で不可欠な食物網については、代表的なモデルの多くが、少数の植物プランクトン(生産者)と動物プランクトン(消費者)からなる系を想定しており、単一のモデルで広域的な動態を包括的に再現することや、また魚類等の「餌の種類」をフィールド知見と照合することは困難であった。本研究では、現場で採集された動植物プランクトンの分析結果を考慮し、海洋プランクトン相の広域的な動態評価に資する自然選択モデルの開発を行なった。研究はおおむね順調に推移している。プランクトンデータの分析、文献整理、モデリングの3つの取り組みを進め、それぞれ一定の成果を得ている。また、研究分担者および協力者と2回の打ち合わせを行い、得られた結果に関して集中的に議論を行い、研究の進捗・方針に関して適切に対応することができている。
現代日本における情報通信分野の産官連携とイノベーションモデルに関する研究

2008年度、私は、博士論文を本として出版するため、主として博士論文の全面的な加筆修正及び編集作業を行った。これには、独立行政法人や会社への取材や、その他の研究、情報の更新などが含まれる。この加筆修正作業は、技術革新のためのより効率的な組織造りとそこでの「インキュベーション・ビークル」の役割に関する私の理解がさらに深まったという点で、大変実りあるものとなった。さらに、この加筆修正作業の結果、私の研究の対象の重心は産業複合体というより広範な分野に移行することとなった。産業複合体に関する私の研究は、統合された技術システムとシステムの諸構成要素の建設の重要性に光を当てるものであり、また、日本の技術革新システムを強化する方法に関する研究でもある。私の研究は、現在、情報通信研究機構NICTを取り込んだ複合的な技術システムであるインキュベーション・ビークルと、技術システムのMETIの新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)との比較を行う、という次の段階へと移行している。産業複合体アプローチは、また、技術革新のイデオロギー的な側面をよりよく写しだし、日本は「消費者商品」産業複合体であるという私の自説を証拠立ててくれる。この点について、私は、日本社会情報学会JASI2008年度大会と、イタリアで行われたヨーロッパ日本研究学会の大会において、発表を行った。JASIでのペーパーは大会会報に発表されたが、現在これを基にした論文をThe Asian Journal of Technology Innovationの査読論文として投稿するため執筆中である。また、千葉大学と情報学環ITアジアコースにおいても、これらの研究を客員講師として発表している。加えて、私のWiMax基準に関する研究を前に進めるために、ICT技術システムに関する視点にも変更が加えられた。日本や他国におけるWiMaxの発展過程に関する研究の結果、長期的、戦略的な視点から見ると、WiMaxといった情報運搬層の発達よりも、IPv6といったネットワーク層における技術システムの開発が、より重要であるということが明らかになった。これは私が予測していた結果ではなかったが、ICT開発の位相の中で、資金と資源を費やすのに何処が戦略的に最も重要であるのか、に関する研究方法の精緻化という視点から非常に重要なプロジェクトであったと考える。今年度は約半年の研究期間であったが、Jarvis氏が博士論文でうちたてた「インキュベーション・ビークル」モデルの更なる発展に向けての準備作業を中心に取り組んだ。具体的には、大規模なワイヤレス・ブロードバンド・インターネット基準である「WiMax」を伴ったICTシステムレベル基準の刷新に関する検討を加えた。これは前述の博士論文の研究を補完するものであり、その議論を4GとIPv6ベースのユビキタス・インターネソトに関するものへと発展させるものでもある。WiMaxに関して論じることで、ICTシステムにおける世代交代と技術力の国際的なバランスについ研究を深めつつある。また、WiMaxは「破壊的な」技術として、携帯インターネット技術における現在の日本のもつ強みを損なう可能性を持つことに着目して研究を進めている。WiMaxに関するこうした技術的側面は政府においても産業ICT発展プロジェクトにおいても強調されていないことを踏まえ、前述の「インキュベーション・ビークル」アプローチの適合可能性を計るテストケースとして研究を進めている。ICTインキュベーションの国際的な比較分析とアジア地域の技術的な基準の拡散をテーマとして、台湾で現地調査を行った。この調査では、政府系R&D財団法人や民間産業の指導的なアクターとのインタビューを行った。当該調査等に基づき、日本と台湾におけるWiMaxの発展過程とICT基準への自由なアクセスに基づいたICTシステムを実現しようとする国家的「技術ミッション」の重要性に関する研究を進めている。

これは私が予測していた結果ではなかったが、ICT開発の位相の中で、資金と資源を費やすのに何処が戦略的に最も重要であるのか、に関する研究方法の精緻化という視点から非常に重要なプロジェクトであったと考える。
システムウイルス学的手法によるウイルスと宿主の共進化・進化的軍拡競争の原理の解明

「システムウイルス学(実験ウイルス学と他分野の学際)研究」という本研究の独創的なフレームワークは、既存のウイルス学に留まらず、「(宿主and/orウイルスの)進化」という地球史における生命現象の謎の根幹にアプローチできる研究体系であり、領域内で協同することで相互発展的な進展を期待できる点が、本申請最大の特色である。
大脳皮質のニューロン機構に基づく機能状態の解析

大脳皮質が示す多彩な生理的機能状態をニューロン集合体の働きとして解明する研究の一環として、浅睡眠時に皮質運動野に生ずる紡錘波のニューロン機構を解析した。適当な保護措置を施してネコの下位離断脳標本を無痛の条件下で半慢性的に維持し、以下の知見を得た。(1)自発性紡錘波と皮質第5-6層ニューロン(錐体路細胞を含む)の細胞内電位を同時記録し、両者の関係を定量的に解析した。紡錘波中の第1型リズム性陽性波(P)と第2型陰性波(N)は各々に対応するリズム性脱分極電位(RDPs)と、振幅で正の相関関係を保ちつつ紡錘波の全期間を通じて特有の時間的消長を示した。この結果から、2種類の皮質下性入力が深層ニューロンに引き起こす興奮性反応がPとNの主な発生源であることが示唆された。(2)この仮説を証明するためにRDPsの性質を調べた。いずれの型のRDPsも自発的な膜電位変動に対してきわめて敏感に変化したが、微小電極から通電して細胞体部の膜電位を変えても殆ど変化しなかった。これらの特徴は細胞体部から離れた樹状突起上のシプナスから生ずるEPSPs(興奮性シプナス後電位)の性質と解釈することができる。皮質表面や視床腹外側核の電気刺激によって引き起こした単シプナス性のEPSPsもまた同様な樹状突起性起源の特徴を示すことを確認した。これらの結果から、第1型RDPsは皮質中層、第2型RDPsは皮質残層に興奮性sinkを形成する樹状突起性EPSPsであることが明らかになった。(3)皮質浅・中層(第1-3層)のニューロンについてもRDPsの有無と振幅を調べ、RDPsを欠くか、有ってもその振幅が比較的小さく、かつ樹状突起性起源の特徴が希少なEPSPsを発生することを明らかにした。このことから紡錘波のリズム成分に関しては深層ニューロンの関与が最大であることが示された。脳波上で睡眠パターンを示すネコ下位離断脳標本の大脳皮質運動野から紡錘波とそれに対応するニューロン活動を記録し,以下の知見を得た.1)紡錘波と皮質ニューロンの細胞内電位を同時記録して両者の対応関係を定量する方法を決定した.即ち,紡錘波に関してはリズム波の陽性成分と陰性成分の振幅,細胞内電位についてはリズム波に対応する膜電位変化を計測した.さらに,細胞内電位でリズム性因子を除去した後の背景的膜電位変化を計測した.このような計測を紡錘波の全経過にわたって行い,各パラメーター間の関係を調べることとした.2)以上の方法によって,まず紡錘波と皮質第5・6層ニューロン(速および遅錐体路細胞を含む)の記録から両者の関係を定量的に解析した.第1に,主に陰性波から成る第2型の紡錘波に対して生ずる脱分極性電位リズムの性質を検討した.即ち,自発性または細胞内通電による膜電位レベルの変化がこの脱分極性電位に及ぼす効果を調べ,それが皮質表面刺激によって引き起こされる樹状突起性シナプス電位に類似した性質を示すことを確かめた.この結果から,陰性波に対応する脱分極性電位は興奮性シナプス後電位であり,樹状突起上のシナプス入力に由来すると結論した.

3)次に紡錘波中の陽性波(P)および陰性波(N)の両者についてそれらの振幅と,それぞれに対応する第5・6層ニューロンの興奮性シナプス後電位(EPSPs)の振幅との間には,正の比例関係がみられることを確かめた.また,紡錘波の全期間を通じてPとNは,対応するEPSPsとともに,それぞれれに特有の時間的消長を示した.これらの結果に基づいて,紡錘波のPとNは2種類の皮質下性入力に由来し,それぞれに対する皮質ニューロンの興奮性反応を主な発生源とすることを示唆した.ネコ下位離断脳標本の大脳皮質運動野から脳波と皮質ニューロンの細胞内電位活動を記録し、紡錘波の発生機構に関して以下の知見を得た。(1)第2型紡鐘波の陰性に対応する第5-6層ニューロンのリズム性脱分極電位(RDPs)が樹状突起上のシナプスに由来する興奮性シナプス後電位であることは既に昨年度に明らかにしているが、本年度は第1型紡錘波の陽性波に対応する深層ニューロンのRDPsについても解析した。まず視床腹外側核の刺激に反応し単シナプス性の興奮性シナプス後電位(EPSPs)を生ずる第5-6層ニューロンを選び、このEPSPsと比較しつつ、第1型紡錘波に対応するRDPsの性質を調べた。おそらく樹状突起への自発的な興奮性入力によって引き起こされるニューロン膜電位の変動に対して、RDPsの振幅はきわめて敏感に増減の変化を示した。しかし、記録用ガラス管微小電極を介して通電レニューロン体部の膜電位を変えてもRDPsの振幅は殆ど変化しなかった。これらの特徴はニューロン体部から離れた樹状突起上にあるシナプスから生ずるEPSPsの性質と解釈することができる。一方、視床刺激によって引き起こされた誘発電位の陽性波に対応する細胞内電位反応も樹状突起EPSPsの本体は表面陽性波に対して皮質中層に興奮性sinkを形成する皮質下性投射入力によって生じた樹状突起性EPSPsであることが示された。(2)さらに、皮質浅・中層(第1-3層)のニューロンに関してのRDPsの解析を進めた。全層から総数417個のニューロンをサンプルっしてRDPsの有無と振幅を調べ、浅・中層ニューロンはRDPsを欠くか、有ってもその振幅が比較的小さく、かつ樹状突起性起源の特徴が希少なEPSPsであることから、紡錘波のリズム成分に関しては深層ニューロンの関与が最大であることを示した。
生木樹皮に発生する粘菌の分布と環境評価

本研究では、スギの生木樹皮生粘菌の地理的分布と地域環境との関係を検討した。大気中の浮遊飛散物質は立木の樹皮に沈着しやすいと考え、東北から九州北部の地域で粘菌の分布を調査した。調査は、九州北部(熊本、平戸-有田)、山陰(山ロ-松江、大山)、北陸(福井県-新潟県)、東北(仙台-弘前)、山陽(岡山、姫路)、および都市域(大阪、名古屋)で行い、社叢や公園のスギ立木から脱落前の樹皮を手で採取した。これらの樹皮の湿室培養から粘菌の出現種と発生量を観察し記録した。環境要因として調査場所の緯経度、標高、環境傾度(市街地森林域)、樹皮pH、樹皮Ca量を記録した。106本の調査木の環境要因を主成分分析したところ、それぞれの立木は第1軸の環境傾度・樹皮pHからなる成分(寄与率34.2%)と第2軸の経緯度からなる成分(寄与率27.8%)によって配置された。樹皮pHはpH4.9pH3.0の範囲にあり、pH階級で粘菌群集を5グループに分けると、pHは樹皮Ca量に弱い正の相関(r=0.779)、環境傾度(r=-0.982)や標高(r=-0.972)、樹幹直径(r=-0.973)に有意な負の相関を示した。粘菌の出現種数は、全体で24種、樹皮pH3.7段階で最多の18種が出現した。pH階級ごとの粘菌群集を正準相関分析(CCA)したところ、粘菌群集はpHにより序列化され、低pH群集は森林域の太い樹幹に、高pH群集は低地の市街化域に分布した。pHは樹幹直径に負の相関を示した。粘菌群集は、大陸からの地理的な隔たりではなく、森林域から市街化域における樹皮pHに影響をあたえる環境要因に対応して分布した。樹皮pHに応答する種には、出現頻度が有意な負の相関を示すカタエダホコリ、フサホコリ、逆に有意な正の相関を示すシロモジホコリ、シロウツボホコリが抽出された。これらの種群は、スギ樹皮の化学環境を指標する生物と考えられる。大陸に起因する大気汚染の影響は粘菌の地理的な分布に影響を与えると考えたが、それは明らかではなかった。しかし、森林域から市街地に到る地域的な環境傾度の中で、樹皮pHに影響する環境要因が粘菌の分布にも影響していた。
並列コンピュータによる大変形弾塑性破壊のき裂進展経路予測数値シミュレーション

本年度は,1.材料内の熱発生・温度上昇を考慮した大変形破壊の数値シミュレーション,2.アルミ合金中央貫通き裂試験片の混合モード破壊実験,3.同実験の生成系数値シミュレーション・き裂進展経路数値予測シミュレーション,4.変形体表面の変位分布計測用のデジタル画像相関法の高精度・効率化,5.き裂進展予測プログラムの計算並列化に取り組んだ.1については,塑性仕事が熱変換するものと仮定し,材料構成式の温度依存性を考慮して高速き裂進展挙動をシミュレートした.その結果から,熱発生を考慮した場合,準展き裂先端近傍局所では顕著な温度上昇がみられるものの,この温度上昇は巨視的な破壊現象にはあまり影響を及ぼさないことが明らかになった.2では,中央貫通き裂試験片の混合モード破壊実験を行った.その結果,破壊開始直後き裂は若干不安定な進展履歴を示すこともある・大局的にはモードI支配型破壊が生じる方向にき裂が進展することが明らかになった.さらに本実験に対する生成形数値シミュレーション{項目3}では,破壊力学パラメータの推移を明らかにし,T^*積分による破壊経路予測が妥当であることを明らかにできた.さらにき裂進展経路予測数値シミュレーションを行い,実験とよく一致したき裂進展経路を数値的に予測することに成功している.4のデジタル画像相関法では,実際の破壊実験のランダムパターン像を用いて変位分布を評価し,画像相関法-有限要素解析ハイブリッド法を開発・適用することにより,き裂先端近傍応力特異場を高精度で評価することに成功した.さらに画像相関プログラムの演算短縮化にも成功している.5については並列計算プログラムのプロトタイプを作成している.その演算効率については今後,学会にて講演,論文を投稿する予定である.本年度は,(1)大変形弾塑性破壊のき裂進展経路予測数値シミュレーション法の精度向上,(2)アルミ製破壊試験片による混合モードき裂進展実験観察,(3)実験において試験片面内変位の高精度計測を目的とした表面ランダムパターン画像相関法の開発に取り組んだ.(1)については,混合モード下のき裂非直進に対しても適用可能な大変形移動有限要素法を発展させ,き裂先端近傍のみの要素分割を移動・更新する解析プログラムを完成させた.このプログラムを用いて,T^<*0>_2=0クライテリオン(局所対称理論)に基づいてき裂進展経路予測を行う混合形数値シミュレーションを行った.特に準静的破壊については他研究者らが行った実験結果に基づく生成形数値シミュレーション,力学的な理論・仮説に基づき破壊の様相を予測・再現する応用形シミュレーションに成功しつつある.(2)については,様々なモードI, II組み合わせ負荷を与えることのできる荷重装置を用いて,純モードI,混合モード下の弾塑性き裂進展観察を行っている.各ケースにおける破壊開始条件,き裂進展経路の相違点に関するデータを得ることができた.本実験では,試験片面内における変位分布の高精度な計測方法が必要となった.そのため,本研究では次の(3)に示す試験片表面に形成したランダムパターンから微小変位を計測する方法を開発することとした.(3)の画像相関法の開発においては,き裂問題に適用できる画像相関処理が必要である.本年度は特にその相関処理のアルゴリズムを幾例か考案し,解析解のあるき裂先端近傍場でランダムパターン解析を行い,手法の精度を検証している.これらの検証の結果,サブピクセルレベルに輝度分布を補間して約3.2%以内の誤差で変位分布を評価できる手法を開発できている.次年度は更にこれを高精度化し,この変位分布に基づくき裂進展数値解析を並列計算環境下で行う予定である.以上の本年度の研究実績は次項に示すプロシーディング,講演予稿集等に発表・掲載されている.本年度は,1.材料内の熱発生・温度上昇を考慮した大変形破壊の数値シミュレーション,2.アルミ合金中央貫通き裂試験片の混合モード破壊実験,3.同実験の生成系数値シミュレーション・き裂進展経路数値予測シミュレーション,4.変形体表面の変位分布計測用のデジタル画像相関法の高精度・効率化,5.き裂進展予測プログラムの計算並列化に取り組んだ.1については,塑性仕事が熱変換するものと仮定し,材料構成式の温度依存性を考慮して高速き裂進展挙動をシミュレートした.その結果から,熱発生を考慮した場合,準展き裂先端近傍局所では顕著な温度上昇がみられるものの,この温度上昇は巨視的な破壊現象にはあまり影響を及ぼさないことが明らかになった.2では,中央貫通き裂試験片の混合モード破壊実験を行った.その結果,破壊開始直後き裂は若干不安定な進展履歴を示すこともある・大局的にはモードI支配型破壊が生じる方向にき裂が進展することが明らかになった.さらに本実験に対する生成形数値シミュレーション{項目3}では,破壊力学パラメータの推移を明らかにし,T^*積分による破壊経路予測が妥当であることを明らかにできた.さらにき裂進展経路予測数値シミュレーションを行い,実験とよく一致したき裂進展経路を数値的に予測することに成功している.4のデジタル画像相関法では,実際の破壊実験のランダムパターン像を用いて変位分布を評価し,画像相関法-有限要素解析ハイブリッド法を開発・適用することにより,き裂先端近傍応力特異場を高精度で評価することに成功した.さらに画像相関プログラムの演算短縮化にも成功している.5については並列計算プログラムのプロトタイプを作成している.その演算効率については今後,学会にて講演,論文を投稿する予定である.
大動脈峡部低形成と大動脈縮窄の成因に関する基礎的研究

大動脈峡部の胎生期の発達に及ぼす血流量の影響を次の如く研究した。私達の従来の研究により妊娠満期のラットにインドメサシンを投与すると胎仔の動脈管が収縮し,右室-肺動脈-動脈管-下行大動脈の血流が低下し,代償性に左室-上行大動脈-大動脈峡部の血流が増加する事が判明している(Momma etal:Circulation Research 64:1137,1989).また従来私達の用いている全身急速凍結法では胎生期の大動脈の内径を正確に測定できることが判明している。そこで次の如く実験を行った。インドメサシン10mg/kgを妊娠21日のラット5頭に胃内注入し,24時間後に胎仔を帝王切開で取り出し,直ちに-80度Cのドライアイス・アセトンに投入して固定した。インドメサシンを投与しないラット2頭の胎仔を対照群とした。大動脈峡部の内径は峡部と直角方向の断面を切り,その断面を実体顕微鏡でカラー写真に撮影して測定した。
海水移行時の低水温と栄養状態に着目したサケ稚魚の減耗機構に関する実験的検証

異なる栄養状態と水温条件が海水移行時のサケ稚魚の初期減耗に与える影響を調べるため,2018年,水温条件と給餌・絶食の条件を変えた以下の試験群を設定してサケ稚魚の飼育試験を行った。給餌率をそれぞれ0%(絶食),1%,および3%で5日間飼育した後,それぞれの群を低水温区(4°C),中水温区(7°C),高水温区(10°C)の試験水槽に収容し,3日間の馴致期間を経て5日間の海水飼育を行った。これらの試験群について,栄養状態の指標として筋肉中のトリグリセリド(TG)含量と肝臓中のグリコーゲン含量を測定した。成長率の指標として血中のインスリン様成長因子-I(IGF-I)量を測定した。海水飼育後のTG含量はいずれの水温区でも淡水飼育時の給餌率が高い群でTG量は高く,肝臓中グリコーゲン含量は高水温・絶食群で高い傾向がみられた。血中IGF-I量は淡水での絶食には差は無かったが,海水馴致時にはいずれの水温でも絶食群でIGF-I濃度が低かった。海水飼育後は絶食による違いはなく,高水温群でIGF-Iが高くなった。遊泳力の指標として臨界遊泳速度(Ucrit)を測定した。海水飼育後には,低水温試験群の遊泳速度は高水温試験群より有意に低かった。サケ稚魚の海水移行後の遊泳速度は水温に大きく影響を受け,低水温では遊泳速度が低下することが示された。また,淡水生活期の絶食が海水移行後の遊泳速度低下につながることも示されたが,水温が高い場合はその影響が軽減される可能性がある。平成30年度に計画した研究内容をほぼ達成しており,順調に本研究を遂行できていると判断した。ほぼ計画通り進捗しており,一部平成30年度のデータ追加解析を進めるとともに,令和元年度に計画した内容を実施する。飼育試験が順調に進み,飼育用物品の経費が若干少なくて済んだ。その分については次年度の生理的分析試薬等に使用する予定である。