hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アジア太平洋地域における第３次フードレジームをめぐる地理学的研究

フードレジーム論を念頭に,世界の中でも大きな秩序変化の中心に位置づけられるアジア太平洋地域の農産物貿易を理論的,実証的に検討した。日本,中国,台湾を中心とした東アジア地域,オーストラリア,ニュージーランドを中心としたオセアニア地域,及びそれらを連結する複数の事例研究から,その実態を明らかにするとともに,フードチェーンを稼働させる背景にあるとされる食品企業の役割や「食の質」の検討をおこなった。当初計画において23年度は予備的調査の実施と位置づけており,個別の対象地域においてカウンターパートとの接触や基本的資料,情報の入手に努めた。また,それに先だって7月には研究参加者を集めた研究打合せを山口大学にて実施した。個別の対象とは具体的に,荒木は海外共同研究者である中国科学院の王と共に中国河北省の有機野菜栽培企業等を訪れ,基礎的な資料の収集を行った。梅田はニュージーランド南島を訪れ,乳用牛,肉用牛,羊,鹿などを飼養する農場,ワイン用ブドウ農場を含む果樹園やワイナリー等において地域農業の調査を行うとともに,オタゴ大学地理学部を訪問するなどカウンターパートとの調整を行った。大呂はオーストラリアにおけるWagyuの生産と消費拡大に関する調査を実施したほか,ニュージーランド及びトンガにおける対日輸出向けカボチャ産地の動向やそれをめぐる政府や企業などの対応の把握に努めた。古関は台湾のマンゴーに着目して,輸出業者の市場開拓の動きや,生産者と輸出業者の安全管理や品質への取り組みについての調査を実施した。また,農業経済学の立場から辻村はコーヒーの価格形成に着目して,第1次レジーム,第2次レジーム,第3次レジームを解釈し,価格形成の主体が多国籍企業や投機家となり,価格の低迷や変動が大きくなっていることを示した。いずれも当初計画の通り,24年度以降の本格的な調査に備えた予備的な調査と予察的な考察に取り組んだ。また,各調査地においても現地のカウンターパートとの良好な関係を築くことができており,24年度以降の本調査も円滑に実施できると考える。これまでの研究の成果に関しては,本科研参加者の連名で学会発表を行うとともに,荒木が国際会議1件を含む都合4件の,辻村が1件の学会発表を行った。論文に関しては荒木が4件,辻村が2件の成果を得たほか,辻村が編著書の中の1章としての成果を2件得た。前年度に引き続き,メンバーそれぞれの分担の研究を進めると共に成果の取りまとめを行った。具体的に,荒木は中国における食品企業を事例として品質概念がどのような影響を及ぼしているのかを検討するとともに,全体の取りまとめを行った。古関は台湾の伝統的な輸出農産物のバナナに着目し、輸出自由化以降のバナナの対日輸出の展開や、安全管理や品質への取り組み、輸入業者における台湾バナナの位置づけ等について調査を実施した。大呂は,豪州産wagyuがどのように世界的に流通し販売されているのか,それに対して日本の和牛肉はどのような位置づけを得ることができるのかを検討し,豪州wagyuがEU諸国やアジアの高所得者層にとっての衒示的消費の格好の対象となっており,日本の神秘的イメージが販売に巧みに活用されていることが明らかになった。また,日本の青果物の輸入のパターン変化をマクロ的に把握する作業を継続した。梅田はニュージーランドにおいて農業関係の資料蓄積が最も厚いMassey大学図書館等において資料収集を行うとともに,聞き取り調査,農産物産地における実態調査を実施した。辻村は倫理的消費者(消費者市民)を育てるための「共創」メカニズムの重要性を明らかにし,その過程において、アマルティア・センやジェフェリー・M・ホジソンの分析概念を取り組むかたちで導入した「混成性モデル」が今後の議論を促すための有力な分析枠組みになることを提起した。それぞれの研究対象地域において現地調査などに取り組んだ。具体的には以下の通りである。まず,東アジア地域に関しては,荒木が中国において調査を継続し,中国科学院の王研究員らと共同で中国における高付加価値野菜の生産とその問題点について検討した。加えて,国内での食の質に関わる分析に取り組むとともに,フードレジームに対する理論的検討および,本研究のインドに対する拡大にも取り組んだ。また,古関は台湾に焦点を当て,東アジアにおける農産物貿易体系について検討した。台湾にとって東アジアの農産物貿易の中で重要である伝統的な輸出農産物のバナナに着目し,輸出業者の市場開拓の動きや生産者および輸出業者の安全管理や品質への取り組みについて調査を実施した。オセアニア地域では,梅田が平成25年1月39日に,オーストラリアにおいて現地調査を実施し,Fonterra社のオーストラリア本社や環太平洋諸国への食品輸出に取り組んでいる企業を訪問,聞き取り調査等を行った。また,平成25年3月1622日には、ニュージーランドにおいて現地調査を実施した。農産物産地における実態調査のほか,Massey大学における資料収集等を行った。大呂も,日本の食料輸入に関わる海外の生産者,日本の輸入業者,消費者といった各主体に関する調査を行い,日本の食料調達の変化やそれに伴う地域の変化に関する分析を行った。

最後に学際的な立場から辻村は第3次フード・レジームの特徴の1つとして,農業・食料企業が環境保護,食品安全性,フェア・トレードなどの社会運動の要求を「サプライチェーンの品質検査」として選択的に受け入れることとらえその影響について分析した。23年度が初年度であり,当初予定通り資料の収集や予備調査を行った。その結果,次年度以降の本格的な調査に備えて,基本的な資料や文献,人脈を確保することができた。このため研究計画は概ね順調に進展していると判断できる。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していた荒木と古関による中国・台湾という東アジア地域,梅田と大呂によるオーストラリア・ニュージーランドというオセアニア地域の現地調査が概ね計画通りに進展しており,1,2年目の現地調査の成果発表も徐々に形を表している。また,それと並行した理論的な検討などについても成果が得られ始めている。例えば荒木の場合では,(1)中国河北省の調査から第3次レジームのひとつの鍵である良質農産物生産の中国における実態とその問題点,(2)アジア太平洋地域同様の秩序変化の中にあるインドの農村調査を踏まえたレジーム論の援用と研究地域の拡大,などの検討が進んでいる。同様に大呂の場合では,具体的に日本企業による海外での牛肉生産の撤退,国外でのWagyu生産・消費ブームの実態,日本企業の青果物輸入の動向等について調査から,日本のポスト・開発輸入というべき変動を包括的に理解するための情報を得ることができた。また,辻村の場合では,フェアトレードが途上国生産者の生産・生活におよぼす影響について,自身のタンザニア・キリマンジャロ山中の小農民による複合経営を事例として分析,そのフェアトレードコーヒーを日本において普及するための課題について検討し,特に「社会運動の要求」との妥協点をいかに見出すかが,フェアトレードや第3次フード・レジームを確立させる1要件であることを確認できつつある。また,梅田や古関らも平成25年度の早い時期の成果報告を行う予定である。こうした点から研究は予定通り概ね順調に進展している。23年度に実施した予備調査を中心とする成果を踏まえて,当初の計画通り本格的な調査を進める。具体的には荒木は中国,古関は台湾を中心とした東アジアを,梅田はニュージーランド,大呂はオーストラリアを中心としたオセアニア地域を主たる事例地域とする。その際,これらの当初設定した地域に加えて,東南アジア地域,さらにアジア・インド洋地域についても可能な範囲で検討を加えたい。本研究の目的とするアジア太平洋地域のフードレジームの理解の上で,極めて関連の深い地域だからである。また,辻村は引き続き学際的な立場からの検討を行うとともに,統計資料などをもちいた補完的な研究はそれぞれが実施する。また,調査に先立ち5月に研究打合せを行うとともに,成果の発表にもつとめる。以上,当初の研究計画を概ね踏襲しており,計画の変更や遂行上の問題点は特にない。最終年度である本年度は,それぞれの地域での研究を続け,前年度までに実施した調査を補完するとともに,研究の取りまとめを行う。
羊膜細胞のアクチビン産生 - FIRSの治療法開発への応用を目指した研究 -

胎児炎症反応症候群(FIRS)は、炎症が羊膜や臍帯に及んだ段階の絨毛膜羊膜炎で発症する。一方、動物実験では、アクチビンの作用を打ち消すアクチビン結合蛋白質の投与により敗血症における生存率が改善することが報告されているため、炎症性サイトカイン刺激時のヒト羊膜細胞におけるアクチビンとアクチビンの負の制御因子の合成を検討し、炎症性サイトカイン類により、アクチビンの負の制御因子に比べ、アクチビンの合成が優位となることと、この現象に関与するシグナル伝達系の一部を明らかにした。これらの結果より、羊膜細胞のおけるアクチビン合成の抑制や、負の制御因子の補充がFIRSの治療法開発に有用である可能性が考えられた。炎症により上昇することの報告されているactivin Aは、2つのinhibin/activin βA subunit(INHBA)から構成される二量体である。ヒト羊膜上皮細胞で、炎症性サイトカインTNF-α刺激によるINHBA発現亢進に関与シグナル伝達系の解析を行った。TNF-αによるp38 MAPKの活性化を認め、p38MAPKinhibitorはTNF-α刺激により亢進したINHBA mRNA発現を抑制したことより、TNF-αによるINHBA mRNA発現亢進にMAPKシグナル伝達系が関与している可能性が考えられた。また、TNF-αによりIκBαの分解とp65のリン酸化を認め、IKKβinhibitorはTNF-αにより亢進したINHBA mRNA発現を抑制したことから、羊膜上皮細胞におけるTNF-αによるINHBA mRNA発現亢進の少なくとも一部はNFκBシグナル伝達系を介した作用である可能性が考えられた。一方、INHBAの近位プロモーター領域を組み込んだvectorを用いたDual-Luciferase Reporter Assayでは、TNF-αによるINHBAの有意な転写活性亢進は見られなかったが、この結果はこの領域にNFκB応答配列が存在しないことと矛盾せず、発現亢進には別の領域が関与している可能性が考えられた。構築したELISAによる培養上清の測定で、一名の妊婦から得た羊膜上皮細胞で、TNF-α刺激による時間依存的なfreeactivin Aの増加がみられた。この反応が羊膜上皮細胞に普遍的にみられる現象であるか否かを、他の妊婦からの羊膜上皮培養細胞を用いて2016年度に明らかにする予定である。一方、羊膜間葉系培養細胞では対照群との差を認めず、羊膜上皮細胞と間葉系細胞ではactivin Aとactivin結合蛋白質の合成分泌機序が異なる可能性が考えられた。羊膜上皮細胞と間葉系細胞の相違についても、他の妊婦からの羊膜細胞を用いて2016年度に明らかにする予定である。平成27年度の研究実施計画1)ヒト羊膜細胞のactivin遺伝子発現・activin蛋白質の解析(1)転写活性とシグナル伝達系の解析、(2)ActivinA蛋白質の解析、について当初計画していた研究を実施した。(1)については、炎症性サイトカインTNF-αによるヒト羊膜上皮細胞におけるINHBA遺伝子発現亢進の少なくとも一部にMAPKシグナル伝達系が関与している可能性を明らかにした。また、平成28年度以降の解析を予定していたMAPK系以外のシグナル伝達系についても、TNF-αによるヒト羊膜上皮細胞におけるINHBA遺伝子発現亢進の少なくとも一部はNFκBシグナル伝達系を介した作用である可能性を明らかにした。また、INHBAの近位プロモーター領域を組み込んだvectorを用いた転写活性解析を行った。TNF-αによる転写活性亢進はみられず、発現亢進には別の領域が関与している可能性が考えられた。更に、平成28年度以降の実施を予定していたimmunocytochemistryによる解析も一部を開始することができた。(2)については、一名の妊婦から得た羊膜上皮細胞と羊膜間葉系細胞を用いて、構築したELISAにより培養上清中のfreeactivin A蛋白を測定した。TNF-α刺激により羊膜上皮細胞freeactivin A分泌が増加していた。一方、平成27年度の研究実施計画2)羊水中のactivinの解析、については、一部、実施できなかった研究がある。すなわち、抗inhibin-αsubunit抗体結合樹脂の準備はできたが、臨床研究に関する指針の変更に対応した申請書・実施計画書の作成と承諾の取得が年度内に行えず、ヒト羊水を用いた解析は、倫理委員会の承諾を得て平成28年度に行うこととした。以上より、2)は実施計画よりやや遅れているが、1)は実施計画より進んでおり、全体としてはおおむね順調に進展していると評価した。FIRSの主因である絨毛膜羊膜炎の大部分は上行性感染により生じる。組織学的絨毛膜羊膜炎の分類では、炎症が絨毛膜までに留まるステージ(Blanc分類stage III)に比べ、炎症が羊膜まで及んだステージ(Blanc分類stage III)では、臨床的にもより重篤で、治療も奏功し難いことが知られている。このため、本年度は、羊膜細胞の中でも、絨毛膜に近い羊膜間葉系細胞と、最内層に位置する羊膜上皮細胞の各々を対象としてactivin産生を解析した。絨毛

膜羊膜炎の羊水中では、IL-6やIL-8などの炎症性サイトカインが増加することが知られているが、一次性炎症性サイトカインでは、TNF-αとともにIL-1が上昇することが報告されている。これまで、TNF-α刺激によりINHBA mRNA発現とactivin A蛋白合成・分泌が羊膜上皮細胞で増加することを明らかにしてきたが、この現象がTNF-αに特異的な現象では無く羊膜の炎症において普遍的にみられる現象であることが推測されたため、IL-1刺激時のINHBA mRNA発現、activinの作用を負に制御するinhibin, follistatin、FSTL3のmRNA発現、およびactivin A蛋白合成・分泌について解析した。一方、昨年度までactivin A産生の解析に用いてきたELISAでは、固相化抗体としてinhibin Aを免疫したヤギ血清からimmunoaffinity purificationにより得たポリクローナル抗体を用いていたが抗体量が限られていた。このため、本年度は、新たに抗ペプチド抗体を作製し、これを固相化抗体とするELISAを構築してactivin A合成・分泌の解析に用いた。この結果、羊膜細胞は、上皮細胞、間葉系細胞ともにTNF-αのみならずIL-1β刺激によりINHBA mRNA発現とactivin A蛋白合成・分泌を増加させるが、両細胞のIL-1β刺激に対する反応パターンは異なることを明らかにした。平成28年度の研究では、絨毛膜羊膜炎で羊水中の濃度が上昇することの報告されているTNF-α以外の炎症性サイトカインについても、ヒト羊膜培養細胞におけるINHBA mRNA発現に対する作用を解析することが計画されていた。このため、羊水中の濃度上昇が報告されており、かつ、TNF-αと同様、一次性炎症性サイトカインであるIL-1βについてINHBA mRNA発現に対する作用を解析し、IL-1βがヒト羊膜上皮細胞とヒト羊膜間葉系細胞のいずれの細胞においてもINHBA mRNA発現を促進するが、その発現促進パターンは両細胞で異なることを明らかにした。更に、activin結合蛋白質follistatin、FSTL3のmRNA発現についても解析し、両細胞において、TNF-α刺激、IL-1β刺激ともに、INHBA mRNA発現の上昇に比べてfollistatin、FSTL3のmRNA発現の変化はわずかであることを明らかにした。一方、昨年度の「今後の研究の推進方策」では、activin A ELISAの改良が計画されており、これについて以下の研究を行った。すなわち、これまで用いてきたELISAでは、固相化抗体はinhibin Aを免疫したヤギ血清からimmunoaffinity purificationにより得たポリクローナル抗体であり、抗体量が限られていた。このため、本年度は、新たに抗ペプチド抗体を作製し、これを固相化抗体とするELISAを構築した。また、ELISAによる羊水中のactivinの解析については、倫理委員会申請用の申請書・実施計画書を作成したが、現在、産科側の担当医と臨床の現実に即した計画書に修正中で、近日中に修正、申請し、倫理委員会の承認を得て羊水中のactivin解析を行う予定である。
サッカーボール・バレーボールが無回転で飛翔する際にゆらゆら揺れる魔球の研究

サッカーボールがほぼ無回転で飛翔する場合にしばしば観察されている不規則な軌道変化の不思議を扱ったものである。ボール後方の渦を可視化撮影し、変動する揚力・横力を測定し、お互いの対応関係を明らかにした。サッカーボールの無回転発射装置を作成し、激しい変化の様子を観察できるようになった。平成19年度は,九州大学応用力学研究所との共同研究によって,大型風洞を借用して実験的研究を行った。1.実験内容(1)一様流中に静止したサッカーボールに加わる定常抗力,非定常揚力、横力を精度良く調べた。(2)同じく風洞気流中に置かれたサッカーボールの背後にタフトを配置し,後流渦の挙動を高速度カメラで撮影した。渦の挙動と非定常流体力の対応関係が求められた。2.実験の意義(1)サッカーボールの定常抗力は,新旧2種類のボールについて調べ,両者とも滑面球よりも低いレイノルズ数で超臨界領域の流れになる。サッカーボールの魔球的変化は滑面球の超臨界領域の流れで発生している。(2)非定常揚力、横力はランダムに変化し,その振幅から,ボールがどの程度変位するか,ということが求められた。その結果は,実際のボールの変位を定量的に説明できた。(3)タフト法による流れの高速度カメラ撮影から,Taneda(1976)が述べた,球面背後の馬蹄形渦と2列の縦渦のうちの,2列の縦渦による流れが捉えられた。そして,この渦が球の幾何学的中心線の周りにまったくランダムに回転する様子が撮影できた。(4)2列の縦渦の位置変化の様子と,揚力、横力の方向の対応関係が付いた。(5)従って,サッカーボールのゆらゆら揺れる空気力学的なメカニズムは,この渦の発生がランダムに位置変化することによる。3.重要性(1)超臨界レイノルズ数における馬蹄形渦と2列の縦渦による,自己励起型のパフェッテング現象である,と結論できる。(2)これらの成果は,2008.7.14-16に英国サリー大学で開催される,英国風工学会で発表する。この研究はスポーツボールの変化球の中でも魔球中の魔球であるサッカーボールやバレーボールをゲーム中にほぼ無回転で飛翔させる場合にしばしば観察されている不規則な軌道変化の不思議を扱ったものである。滑面球の超臨界流域における球背後のΩ渦とそれに続く2列の縦渦のランダムな流れはTaneda(1976)の研究で定性的には知られていた。我々の研究ではサッカーボールでその流れの変化による揚力と横力のランダムな様相を定量的に測定し、これがボールを魔球的に変化させる流体力であることを数値的に説明することが出来た。ボール背後のこれらの流れがランダムにその発生位置を変化させることを、タフト法と煙法で高速度カメラを使って可視化撮影し、非定常揚力・横力との対応を付けることができた。これらにより、この現象の解明ができたと考える。この研究資金を使ってサッカーボールの無回転発射装置を作成し、この装置で無回転サッカーボール・バレーボールの魔球を確実に発生させることができることになった。その結果をハイビジョンカメラや高速度カメラで撮影してストロボ映像化してボール位置の3次元位置座標で表現することに成功し、魔球の変位挙動などの様相を定量的に表すことができた。激しい変化の様子を数値的に表わすことができた。これらの激しい変化の様子は、今後は、青少年科学の祭典や大学のオープンキャンパスなどの社会貢献にも、子供達の興味を引き、おおいに利用できることになった。
液体クロマトグラフィーのための汎用的な定性型検出器に関する研究

液体クロマトグラフィは、その検出器が、屈折率、紫外吸収など基本的に定量型であり、ガスクロマトグラフィーでの質量分析計のような汎用的に定性的かつ高感度の検出器を持たないことが大きな制約になっている。本研究は、有機化合物が極紫外に吸収を持つことに注目し、極紫外パルスレーザ励起の共鳴ラマン分光法によって、水溶液系で紫外法なみの高感度、かつフロー系に適した時間分解で、定性同定情報として赤外スペクトルなみの振動スペクトルを獲得しようとするものである。まず、励起光源として当面、Ar-Fエキシマレーザ(193nm)に注目し、その安定発振の条件、エタロンを用いた狭帯域化の条件について種々検討し、1発レーザパルスによるラマンスペクトルの多重波長計測が可能なパルス出力と波長純度のレーザ光を得ることが出来た。一方、ダブプリズム型、Wall-lles型などフローセル、短波長ゆえの高い分解能の分光法、パルス・面光源適応の3角光路干渉法、レーリー散乱に基づく迷光除去技術としてのアセトンフィルタや酸素・炭素原子吸収線利用、など、関連技術を種々検討し、スペクトル積算回、濃度感度、質量感度、レーザ時間分解など十分流動系で使用可能な性能が達成出来ることを明らかにした。しかし、現状では、レーザの狭帯域化に用いた高価なエタロンが長期連続使用に耐えない。これに用いる合成石英の材質の一層の向上が待たれる。一方、より短波長のレーザを透過する新素材の開発も進んでいる。将来σ-σ遷移を叩く、真に汎用的な共鳴ラマン法の開発も現実のものとなってきた。200nm台での共鳴ラマンスペクトルのパルス計測に関する測定条件の基本的な検討を終え,現在はAr-F(193nm)エキシマレーザーの狭帯域化の実験を行っている. 62年度の経過は次の通り.(1)コンピューター(LSI-11, DEC社)制御によるKr-F(248nm)エキシマレーザー/分光器/極紫外用イメージインテンシファイア(1830K,ハママツホトニクス)/LCの装置を整備し,ソフトウェアを開発した.(2)テストサンプルとしてアント,ラセン,ピリジン,ビフェニルなどの,水およびアセトニトリルの希薄溶液を対象に,流動ジェット状態で測定し,パルス強度, SN比,ジェットの形状などを検討し,最適の条件で以下の結果が得られた.(3)わずか5mJのたった一発のパルス(パルス幅16ns)で十分に強い共鳴ラマンスペクトルを取得出来ることが明らかになった.347nm励起の場合と比べた結果,散乱強度が,励起波長の逆4乗に比例する法則が有効に作用していることを確認出来た.Ar-F(193nm)エキシマレーザーによる励起では散乱強度自身は一層増大することが期待出来る.(4)ケイ光は,そのスペクトルの出現波長域が散乱スペクトルの観測域から充分長波長測に遠のき,ラマンスペクトルの測定の妨害にならなかった.短波長励起においては,振動緩和に加えて溶媒和再配向緩和の増大が作用したためと考えられる.(5)濃厚溶液では励起光および散乱光の,溶質による自己吸収の効果が著しく,広い範囲で濃度比例性を保つためには,後方散乱方式で集光を行なう必要がある.(6)Kr-FやXe-Clの場合と異なってAr-Fの場合は,アークを避け,安定で広い面積のグロー放電を実現するのは必ずしも容易でなく,種々の形状の放電電極を検討し18×7mmのレーザービーム断面を実現した.(7)現在エタロンによるAr-Fの狭帯域化の実験を行なっている.1.励起用光源Ar-Fエキシマ

レーザ(193nm)の整備:種々の形状の放電電極を試作して発振実験を繰り返し、検討した結果Ar-Fエキシマレーザにおいて安定なグロウ放電と高効率の発振を生じさせるため最終的にチャン型電極の採用とその最適パラメータを決定した。この電極によってラマン測定に十分な200mjのレーザ出力(狭帯域化による損失を見込む。単発パルスによる測定には1020mjあればよい)を達成した。2.多重波長検出システムの整備:一発のパルスでスペクトルを得るため、ハママツホトニクス社製造の16.0nmから実効感度をもつ極紫外用イメージインテンシファイヤを採用し、1024チャンネルのダイオードアレーをインタフェースとするコンピュータ制御の検出システムを整備した。エキシマレーザシステムからの強い静電、電滋誘導ノイズを避けるため、自作の制御ロジックおよび16ビットコンピュータはすべて耐ノイズ構造にする必要があった。3.単一パルスによるラマンスペクトルの測定:アセトニトリル、メタノール等のラマンスペクトルを液滴の自由落下の状態で連続多重波長測定し、これらが単一パルスレーザによって期待した強度で得られることを実証した。4.狭帯域化実験:Ar-Fエキシマレーザのケイ光とレーザ光の高分解能スペクトルを測定して半値幅を求めこのデータに基づいてエタロンのフリースペクトルレンジ(FSR)とフィネスを決定し、高純度合成石英製のエヤギャップエタロンを作成し狭帯域化実験を行っている。
リアルタイム測定によるタンパク質折りたたみ機構の高空間分解能解析

1、タンパク質の同位体標識とその低温での構造標的タンパク質である、Streptomyces subtilisin inhibitor(SSI)の同位体標識を、15Nを含む硫酸アンモニウムを唯一の窒素源として含む培地で大腸菌を培養することによって得た。これについて、15Nと1H即ち主鎖のペプチド結合に関する相関を、2次元NMRで温度を変化させ測定した。この結果、SSIは0°Cという氷温付近に於いて、pH2.7以上では低温変性し構造を失っていること、しかしながら、pHをこれより下げるとnative構造とは異なった特異な構造体となることを、原子レベルの分解能で明らかにした。2、重水素ラベル法を用いた構造解析上記の低温時の特異な構造を決定する際、問題となったのは、シグナルの重複であった。実際、直接決定は不可能であったので、間接的な重水素ラベル法を考案して適用した。これは、低温時に溶媒を重水から軽水(または、軽水から重水)へ変化させ、次にpHと温度をnative条件までジャンプし、測定容易な条件で、タンパク質中の交換不可能な水素、即ち内部に埋もれ構造を取っているアミノ酸残基を特定するものである。この結果、native構造に存在していた強固なβ鎖の内の1本は完全に失われていることなどを見い出した。3、リアルタイム測定による折りたたみ機構折りたたみをpHジャンプまたは温度ジャンプで引き起こし、その後の過程をNMR法または、CD、蛍光法でリアルタイムに測定した。この結果、2段階以上の過程を見い出し、プロリン残基のシス-トランス異性化反応がどの段階に相当するか、また、それより遅い段階で3次構造が形成されることなどを明らかにした。4、他のタンパク質への適用SSI以外のタンパク質(myoglobin,SNase,OspAなど)にも、上記手法の適用を試み、または適用のための基礎的データを得た。これより、タンパク質折りたたみ機構の一般的解明を現在も目指している。タンパク質の立体構造変化をリアルタイムに測定するためには、溶液条件をジャンプさせて、これによって誘発される変化を速度論的に追うことが必要である。このジャンプ前後の条件を確立することがまず必要である。このため、CD測定を用いて詳細な平衡論的測定を行い、厳密な熱力学的解析を経て、pH及び温度を縦横軸とする相図を確立した。また、核磁気共鳴法による測定に必要であるため、重水中に於いての同様の相図を確立した。この際、最も問題となる点は、このタンパク質が二量体であるということである。この二量体解離(会合)に伴うエントロピー変化を精確に求めることは今まで不可能であったが、超高精度熱測定によって、世界に先駆け成功した。この結果より、このタンパク質の平衡論的な安定性に関する詳細が明らかになった。2、遺伝子操作によるアミノ酸置換体の準備一般に、アミノ酸置換によって安定性を変化させることが可能であるが、低温変性に対する効果の報告例は皆無といってよい。今回、いくつかのアミノ酸置換による低温変性に対する効果は高温変性よりも遙かに小さいことを明らかにした。3、pHジャンプ法とCDによるリアルタイム測定野性型に加えて、このタンパク質内で唯一シス型のプロリン残基をグリシンに置換した変異体について、pHジャンプによる構造転移をCD法によってリアルタイムで測定した結果、プロリン残基のシス-トランス異性化が律速になっている遅い過程に加えて、さらに遅い過程、速い過程があることを発見した。
臨地実習指導者のキャリアアップに向けた看護継続教育支援システムの開発

本研究は、臨地実習指導者のロールモデル行動および学習ニードを質的帰納的に解明し、これを基盤に教育ニードと学習ニードを測定できるアセスメントツールを開発した。また、実習指導者が直面する問題を網羅するカテゴリシステムを開発し、これらを統合して看護継続教育支援システム(臨地実習指導者用)を開発した。このシステムは、実習指導者が現実に直面している問題に着眼した教育プログラム立案を支援し、指導者の問題克服とキャリア発達を促進する。平成22年度は、臨地実習指導者のキャリア開発に向けた看護継続教育支援システム開発に不可欠な2種類のアセスメントツール開発に向けて、その基盤となる実習指導者の「ロールモデル行動」および「学習ニード」の解明を目的とする研究を実施した。1.臨地実習指導者を対象とした質問紙調査の実施研究者らのネットワークを活用し、実習指導者講習会の責任者や病院の看護管理責任者に調査協力を依頼し、合計809部の質問紙を配布、390部を回収(回収率48.2%)した。2.臨地実習指導者の「ロールモデル行動」および「学習ニード」の解明(1)臨地実習指導者のロールモデル行動解明:自由回答式質問への191名の回答は498記録単位に分割でき、このうち340記録単位を分析対象とした。質的帰納的方法を用いて分析し、臨地実習指導者のロールモデル行動28種類を解明した。(2)臨地実習指導者の学習ニード解明:自由回答式質問への333名の記述は1272記録単位に分割でき、このうち897記録単位を分析対象とした。質的帰納的方法を用いて分析し、臨地実習指導者の学習ニード22種類を解明した。3.臨地実習指導者の「ロールモデル行動」および「学習ニード」の現実適合性・活用可能性の聞き取り臨地実習指導者が就業する病院や関連施設を訪問し、解明した「ロールモデル行動」および「学習ニード」の現実適合性について検討するとともに、活用可能性や活用方法に関する示唆を得た。平成23年度は、今年度の成果を看護学系学会において発表するとともに、これを基盤とした尺度の作成および尺度の信頼性・妥当性検証に向けて全国調査を実施する予定である。平成23年度は、平成22年度の質的帰納的研究成果に基づき、臨地実習指導者のキャリア発達を推進する看護継続教育支援システム開発に不可欠な実習指導者の「教育ニードアセスメントツール」および「学習ニードアセスメントツール」を作成した。1.「教育ニードアセスメントツールー実習指導者用一」の作成質的帰納的に解明した実習指導者の望ましい状態7側面を基盤に質問項目を作成、尺度化し、7下位尺度49質問項目から成るアセスメントツールを作成した。2.「学習ニードアセスメントツールー実習指導者用-」の作成質的帰納的に解明した実習指導者の学習ニード22種類を基盤に質問項目を作成、尺度化し、30質問項目から成るアセスメントツールを作成した。3.作成したアセスメントツールの内容的妥当性検討のための専門家会議とパイロットスタディの実施(1)専門家会議の開催:質問項目の内容の妥当性、表現の適切性検討を目的とし、3病院に所属する実習指導者3名を対象に専門家会議を開催した。会議の結果に基づき質問項目の表現を一部修正した。(2)パイロットスタディの実施:4病院に所属する実習指導者50名を対象にパイロットスタディを実施し、その結果に基づき質問項目の表現、選択肢等の適切性を検討した。4.作成したアセスメントツールの現実適合性・活用可能性の聞き取り実習指導者が就業する病院や関連施設を訪問し、作成した「教育ニードアセスメントツール」および「学習ニードアセスメントツール」の現実適合性について検討するとともに、活用可能性、活用方法に関する示唆を得た。平成25年度は、臨地実習指導者が直面する問題を網羅するカテゴリシステムを開発するとともに、カテゴリシステムを用いて教育ニード・学習ニードとの関連を解明した。また、これらの結果を統合し、実習指導者のキャリア発達を促す看護継続教育支援システムを開発した。1.臨地実習指導者が直面する問題を網羅するカテゴリシステムの開発:実習指導者が直面する問題を問う自由回答式質問に回答した542名の記述をBerelson,B.の方法論を参考にした看護教育学における内容分析を用いて分析した。542名の記述は798記録単位、542文脈単位に分割できた。このうち、実習指導者自身の問題として明確に記述された374記録単位を意味内容の類似性に基づき分類した。その結果、実習指導者が指導上直面する問題を表す35カテゴリ、すなわち実習指導者が学生を指導する際に直面する問題35種類が明らかになった。35種類の問題のうち、最も多くの実習指導者が直面する問題は、<学生の個別状況に応じた指導>であり、続いて、<教授技術の効果的な活用方法>、<業務との並行による指導時間の確保>、<教員と話し合う機会の確保と統一した方針に基づく指導>などであった。

2.研究成果の統合による看護継続教育支援システム(臨地実習指導者用)の開発:実習指導者が直面する問題の種類と教育ニード・学習ニードの関連を統計学的に解明し、これらの結果を反映した教育プログラム事例の提示とプログラム立案方法の文章化を行い、それらをシステムとして統合した。3.研究成果の公表:平成24年度に開発した2種類の尺度「教育ニードアセスメントツールー実習指導者用ー」および「学習ニードアセスメントツールー実習指導者用ー」を看護学系学会に発表した。平成24年度は、平成23年度に作成した臨地実習指導者の「教育ニードアセスメントツール」および「学習ニードアセスメントツール」の信頼性・妥当性検証に向け、全国の143病院に就業する実習指導者1,309名を対象に郵送法による質問紙調査を実施した。質問紙回収数は753(回収率57.5%)であった。このデータを分析し、臨地実習指導者のキャリアアップに向けた看護継続教育支援システムに不可欠な以下の1.2.に示す2種類のアセスメントツールを開発した。1.「教育ニードアセスメントツールー実習指導者用ー」の信頼性・妥当性の検証:有効回答726を分析対象とした。クロンバックα信頼性係数と総得点の相関係数の算出、因子分析を行い、尺度が内的整合性と安定性による信頼性、構成概念妥当性を概ね確保していることを確認した。2.「学習ニードアセスメントツールー実習指導者用ー」の信頼性・妥当性の検証:有効回答698を分析対象とした。クロンバックα信頼性係数と総得点の相関係数を算出し、尺度が内的整合性と安定性による信頼性とともに、既知グループ技法による構成概念妥当性を確保していることを確認した。3.臨地実習指導者が直面する問題を網羅するカテゴリシステムの開発:臨地実習指導者がどのような問題に直面しているのかを問う自由回答式質問に回答した558名の記述をBerelson,B.の方法論を参考にした看護教育学における内容分析を用いて分析した。558名の記述は785記録単位、558文脈単位に分割できた。このうち、実習指導者自身の問題として明確に記述された401記録単位の基礎分析を終了した。4.研究成果の公表:開発を目ざす尺度「教育ニードアセスメントツールー実習指導者用ー」の基盤となる「実習指導者のロールモデル行動」を看護学系学会に発表した。平成23年度は、前年度、産出した質的帰納的研究成果を基盤にしたアセスメントツールの作成と、その信頼性・妥当性検討に向けた調査の実施を計画していた。現在、専門家会議とパイロットスタディを通してアセスメントツールの内容的妥当性を確認し、全国調査に向けて準備を整えた。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、尺度の完成に向けたデータ分析および臨地実習指導者が直面する問題の質的帰納的解明を計画していた。計画通り、実習指導者の学習ニードおよび教育ニードを測定する両アセスメントツールを開発し、現在、実習指導者が直面する問題を明らかにするため基礎分析を終了し、本分析に向けて準備を整えた。平成24年度は、まず、今年度作成したアセスメントツールの信頼性・妥当性検証に向けて、全国の実習指導者、合計1,000名(回収率約40%の見込み)を対象に質問紙調査を実施する予定である。また、当初の予定通り、実習指導者が直面する問題を網羅するカテゴリシステムの開発に向け、研究を推進する。
オートファジーを支える膜動態の解析に基づく細胞内膜形成機構の解明

第一の課題であるオートファジーの分子機構の解明については、大きな進展があった。一つは、オートファゴソーム形成に関わるAtgタンパク質の集積する場であるPAS形成における、各因子間の関係に関する詳細な解析が進み、基部をなすオートファジーに特異的なAtg17-Atg29-Atg31複合体、Atg1キナーゼの役割を明らかにした。オートファジーに必須な2つのユビキチン様結合反応系に関するin vitro再構成系による解析を進め、Atg8-PEがリポソーム膜の繋ぎ止めと半融合活性を持つことを示すことに成功した。また、Atg12-Atg5結合体がAtg8のPE化を促進するE3様の活性を持つことを明らかにした。第二の課題であるオートファジーの多様性に関しても、予想以上に新しい展開を見せており、今後の展開が期待できる。第一に酵母における構成的な分解系路として、非醗酵性炭素源で培養された酵母の示す、選択的なタンパク質分解、液胞膜の陥入に伴う新規のミクロオーフォファジー系路による脂肪体(Lipid particle)の分解を解析し、新たな知見を得ることに成功した。それらの成果は、現在投稿中、もしくは投稿準備中である。ミトコンドリアのオートファジーによる特異的な分解に関わる因子の網羅的な探索を進め、興味深い候補を得ることに成功した。さらに、北海道大学稲垣研究室との共同研究により、植物の2つの結合反応系の再構成系を確立するとともに、結合反応系の各因子の発現、構造決定に顕著な成果が見られた。Atg5/Atg16, Atg3, LC3-Atg4B複合体の構造が明らかとなった。本研究課題の第1年次にあたり、得られた主な成果は以下の通りである。主として今後の展開のための準備に多くの労力を割いた。1.Atg12と、Atg5の結合体はさらにAtg16と大きな複合体を形成して初めて機能を発揮する。データベース上には哺乳類等にはAtg16のホモログが存在しないが、複合体の解析からWD repeatを有する遙かに大きなタンパク質がAtg16と同等の機能をしていることが明らかになりAtg16Lと命名した。恐らく他のAtg因子も高等動植物にも機能的に保存されているものと思われる。2.精製したAtg8ΔR, Atg7,Atg3とPEを含むリポソームにより、極めて効率よくAtg8-PEを形成する反応系を確立した。この系を用いて基質となるPEの存在状態等に関する新たな知見が得られた。3.Atg12に種々の変異を導入し、ユビキチンフォールドが機能に必須であること、結合体形成は正常でありながら、オートファジーの活性を失う変異体があることが明らかとなった。4.オートファジーによって選択的に分解を受けるタンパク質のスクリーンの結果、細胞質アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼが24時間後にはオートファジーによって分解を受けることが明らかとなった。その機構の解明を進めている。5.オートファゴソーム形成過程を可視化し、Atg因子間の相互作用ネットワークを明らかにする目的で、全Atgタンパク質のGFP融合タンパク質を本来の染色体から全てのatg変異株で発現させ、その局在の網羅的な解析を開始し、今後短期間に完了する目途が立った。6.PASを構造体として電子顕微鏡で捉えるために全Atgタンパク質のHA-タッギングを開始し、免疫電顕による解析に着手した。さらにAtgタンパクを精製し全Atgタンパク質に対する抗体の作製を進めた。今年度に得られた主な成果は以下の通りである。1.分解の選択性に関する解析を行い、細胞質アセトアルデヒド脱水素酵素が選択的にオートファジーによって分解されることを明らかにした。選択的な分解の可能性を拓いた点で注目される。2.2つのユビキチン様結合反応系の解析を進めた。

Atg8系の試験管内脂質結合反応の再構成系を確立し、これにより反応系の解析が進んだ。この系を用いてAtg98がPE化することにより、N-末端近傍で構造変化をすることを見いだした。またAtg12の機能ドメイン解析および構造解析が進んだ。また2つの経路の相互作用に関して重要な手がかりが得られた。3.酵母の全Atgタンパク質の細胞内局在解析を系統的に進め、PAS形成への関わりを全atg変異の影響を調べることにより、ネットワークの構築を行った。4.Atg17の解析を行い、Atg13とともにAtg1キナーゼの活性制御に重要な役割を持っていることを示した。Atg17は多くのAtgタンパク質の局在性を変化させる点でも重要な位置にあることが判った。6.哺乳動物細胞のAtg8ホモログの解析により酵母と同様な修飾を受けることを明らかにした。LC3-GFPを発現するトランスジェニックマウスにより、個体の各器官におけるオートファジーの可視化に成功した。この系により広くオートファジーの実時間観察が可能となり、飢餓応答性が異なることが明らかとなった。7.Atg5のノックアウトマウスを作成に成功し、発生はほぼ正常におこるものの生後24時間以内に死に至ることを明らかにした。8.高等植物のAtg8,Atg4ホモログのノックアウト個体を作成し、植物における機能解析を行い、オートファジーの可視化に初めて成功した。Atg12系が植物のオートファジーにも必須であることを証明し、構造解析を稲垣グループと共同で進めた。1.オートファゴソーム(AP)の膜の起源は大きな課題である。ERからの輸送がAP形成に関わるかについて検討した。様々なERからの輸送小胞形成に関わる変異体の解析から何らかのERからの膜の流れが必要である。すべてのAPにERの断片が認められる。2.オートファジーに特異的な因子であるAtg17の解析を進め、Atg13と複合体を形成し、Atg1キナーゼ活性を促進する。また大きな多量体として存在する。3.北大・稲垣教授と共同で、多くのAtgタンパク質の構造解析が飛躍的に進展した。UBL、シロイヌナズナのホモログのAtg12の構造を決定した。またAtg12、Atg8のE2酵素Atg3,Atg4に関してもほぼ完了した。4.atg変異株は飢餓条件下に生存できず、飢餓誘導タンパク質の誘導が顕著に低下する。飢餓により野生株ではアミノ酸のプールが急激に低下するが、3時間後から回復し、一定レベルを維持するが、atg株ではアミノ酸がさらに低下し、ほとんど欠乏状態となる。このアミノ酸の低下がタンパク質合成能の低下の原因であり、飢餓下のアミノ酸プールの維持にオートファジーが最も主要に働く系である。5.新規のatg遺伝子としてATG29を同定した。AP形成に関わる因子で、PASに局在し、Atg1 kinaseによってリン酸化を受ける。Atg17など多くのAtgタンパク質と相互作用することでAP形成に関わる。6.すべてのAtgとGFPを融合したタンパク質を本来の遺伝子座から発現するすべてのatg欠損株を構築した。網羅的な細胞内局在の解析によってAtgタンパク質の階層構造が明らかとなった。
自己組織化したポーラスアルミナ薄膜による機能材料の作製

本研究は陽極酸化法という電気化学的手法で,ナノメートルスケールの細孔が規則的に配列した酸化アルミニウム薄膜(ポーラスアルミナ薄膜)を作製し,その細孔を利用して新たな機能材料を作製することを目的に,その作製条件と構造,光学特性の関連性を調べた。基となるポーラスアルミナ薄膜については,陽極酸化の際の電解液や電圧,酸化時間,液温を変えて種々作製し,電子顕微鏡により形成された孔の大きさや間隔,孔の分布の規則度を観察して作製条件と形成組織間の対応関係を確立した。作製したポーラスアルミナ薄膜を利用した新たな機能材料の作製は,ポーラスアルミナ薄膜を,チタンを含むフッ化物錯体溶液中に浸漬し,酸化チタンを成長させて行った。フッ化物錯体溶液の濃度や浸漬時間を変えた試料を作製して,透過型電子顕微鏡により組織・構造の観察を行った。その結果,成長した酸化チタンはアルミナ細孔中に沿って円筒状に成長していること,その大きさは鋳型となるアルミナ細孔のサイズに依存して,直径約200nm,長さ数μmであり,アルミナ細孔の配列の規則性を受け継いで,蜂の巣上に規則正しく整列していることが明らかとなった。また,作製直後の酸化チタンチューブの構造はアモルファスであったが,500°C,1時間ほどの熱処理によってアナターゼ型に結晶化することが分かった。成長する酸化チタンは鋳型となるポーラスアルミナを侵食するように成長しており,酸化チタンチューブ作製の最適な時間や溶液濃度について検討を行った。また,酸化チタンチューブが成長したポーラスアルミナ薄膜の発光特性を測定したところ,その構造に由来すると考えられるスパイク状の発光線を持つスペクトルが得られた。構造と光学特性との関係,および光触媒能などの機能特性については今後の課題となった。本研究は陽極酸化法という電気化学的方法で,ナノメートルスケールの細孔が規則的に配列した酸化アルミニウム薄膜(ポーラスアルミナ薄膜)を作製し,その孔に色素や他の物質を充填した複合材料に用いたり,ポーラスアルミナ膜を蒸着マスクとして利用し,2次元的に規則配列したナノメートルサイズの表面構造を作製したりして,新しい機能を持つ材料作製法の研究を目的として実施している。初年度は,設備備品として購入した高電圧直流電源により,試料作製時の電圧や電解液の種類,組成を種々に設定してアルミナ薄膜を作製し,形成された孔の大きさや孔と孔との間隔,孔の分布の規則度を走査電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡によって観察し,ポーラスアルミナ薄膜の作製条件を確立した。作製したポーラスアルミナ薄膜は,直接機能材料として利用する場合と蒸着マスクとして間接的に利用する場合を検討している。直接利用としては,色素を細孔に充填する方法と電気化学的に析出させる方法により,評価試料を作製し,光学的な測定を行って結果を検討している。ポーラスアルミナ薄膜を蒸着マスクとして利用し,半導体基板上にナノスケールの表面構造を作る方法については,蒸着物が基板表面にうまく付かず,ポーラスアルミナ薄膜の膜厚や孔径について修正を行っている。また,ポーラスアルミナ薄膜を鋳型として樹脂を埋め込み,樹脂表面にナノスケールの表面構造を作製することには成功しており,新たな機能付与への展開を計画中である。
毛髪を用いた睡眠薬摂取歴の証明に係る染毛処理の影響に関する研究

分析試料の1つとして挙げられる毛髪は、被害申告が遅れたケースでは薬物検出が可能な唯一の試料であるほか、摂取時期の証明にも有用な試料である。これまでに、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI-MS)によるイメージング分析を行い、毛髪中から睡眠薬ゾルピデムを検出し、その画像化に成功している。高感度液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析(LC-MS/MS)による定量結果と併せて、以下のような知見を見出していた。1.薬剤摂取(単回摂取)24時間後において、ゾルピデムは毛根全域(皮下部分約45mm)に渡って分布する。また、濃度のピークが2箇所(毛球部位と頭皮近接部位)で観察されたことから、毛髪への取り込み経路は2箇所あることが示唆された。2.毛球からの薬剤の取込みは摂取後2週間程度続くことが示唆され、摂取後2週間における薬剤の分布幅は、単回摂取にもかかわらず約10mmにまで拡張する。なお、濃度のピークは変わらず2箇所観察される。薬物の摂取歴の推定はこの2箇所を特定することにより行う。本研究では、性犯罪被害者が事件後に染毛してしまうことを想定し、染毛処理(特に酸化染毛:美容院等で行う一般的な染毛方法)が薬物分布に与える影響について検証した。酸化染毛後のゾルピデムの分布を観察したところ、ゾルピデムはわずかに検出されるのみで、濃度のピーク2箇所を特定することは困難であった。従って、染毛処理を受けた毛髪では、摂取薬物の特定が可能なケースはあるが、摂取歴の証明(摂取時期の特定、単回/複数回摂取の識別)については困難であることが示唆された。これは、酸化染毛の過程でメラニン色素(毛髪の黒色色素)が毛髪から除去されることが原因で、親和性の高い薬物がその際に一緒に毛髪から脱落するものと考えられた。本研究で得られた結果は、性犯罪捜査のための貴重な知見になるものと考えられる。
滑りと摩擦の物理

弾性体の数値実験およびに解析計算により,静摩擦係数がアモントンの法則に従わず荷重とともに減少し,見かけの接触面積にも依存すること、この原因は最大静摩擦力以下で起こる局所的前駆滑りによるものであることを明らかにした。この結果は実験と矛盾しない。基盤間に挟まれた粉体の摩擦を離散要素法により調べ,そのスリップサイズの分布がある場合にはべき乗則に従うことなどを示した。また実験でも同様の結果を得た。数分子層の高分子潤滑剤の振る舞いを分子動力学法により調べ,潤滑剤分子集団の構造と摩擦の関係を明らかにした。バイオリンの弦と弓の摩擦と発する音の関係を実験および数値計算により明らかにした。固体間の滑り摩擦は古くから調べられてきたが、多くの基本的な問題が未解決である。本研究は、現代物質科学・技術の成果をもとに新しい視点から、様々な分野における多様な系・スケールの摩擦機構の研究を有機的に繋げ、ナノスケールからマクロスケールにわたる現象の階層性を正しく取り込み、摩擦の普遍性と多様性の機構を明かにすることによって、摩擦の基礎白生・統一的描像を確立することを目的としている。この目的を達成するため、平成22年度は主に1.粉体の摩擦の実験的・理論的研究、2.弾性体の摩擦の数値実験をおこなった。1.粉体の摩擦の実験的・理論的研究2つの物質問に、潤滑剤などの介在物がある場合の摩擦はナノからマクロまで様々なスケールの舞台で現れ、スティック・スリップ現象など多様な振るまいを示す。この介在物を含んだ摩擦現象のある側面は、固体表面間に粉体を挟んだ系でモデル化することが可能である。アルミナボールを用いた実験を行い、駆動バネが固く、駆動速度が遅い場合、スリップのサイズ分布が地震と同じ冪乗則に従うことを明らかにした。また、2次元モデルの数値計算も行い、やはりスリップサイズのサイズ分布が同じ冪乗則に従うことを示した。実験・理論とも冪乗則の冪の値は駆動速度に依存する。2.弾性体の摩擦の数値実験基板上の物体に外力を加えたとき、外力が最大静摩擦力に達すると物体は滑り出す。この最大静摩擦力はなにで決まるのか、滑り出すときはどのように動くのか、は摩擦の基本的な問題である。我々は後ろから外力でおした弾性体の数値実験を行い、外力の増加とともに、後ろから複数のスリップパルスが走り、この到達点が次第に前進し、これが前方の端に達したとき、系全体が滑ること、系全体の摩擦係数は局所的な摩擦係数より小さくなることを明らかにした。1.介在物のある摩擦の研究2つの物質間に、潤滑剤などの介在物がある場合の摩擦はナノからマクロまで様々なスケールの舞台で現れ、スティック・スリップ現象など多様な振るまいを示す。地震は断層が起こすスリップであり摩擦現象のひとつであるが、断層にガウジと呼ばれる岩くずがあることが知られており、介在物のある摩擦系の一例となっている。この介在物を含む系の摩擦については既に多くの研究があるが、そのスリップの頻度分布については、地震の場合のように冪乗則に従う場合と、そうでない場合が報告されており、そのような違いの原因は明かではない。これらの問題を解明するため以下の研究を行った。(1)粉体摩擦の実験的研究介在物を含んだ摩擦現象のある側面は、固体表面間に粉体を挟んだ系でモデル化することが可能である。アルミナボールを粉体としてもちいる実験を進めた。そして、スリップのサイズ分布が、大きなスリップ領域、小さなスリップ領域で異なる冪をもつ、冪分布に従う事を明らかにした。(2)理論的数値的研究粉体の挙動を扱うモデルとして離散要素法モデルがある。このモデルによる大規模計算機実験により、粉体のレオロジー特性とスティック・スリップ運動との関係の解明をはかった。2.マクロ摩擦の理論的数値的研究局所的にはアモントンの法則に従う摩擦を持つ弾性体ブロックの挙動を有限要素法により調べ、ブロック全体としては、アモントンの法則が破れ、摩擦係数は圧力、およびブロックの長さとともに減少することを示した。これは、ブロックの最大静摩擦力以下の外力下において前駆現象として現れる局所滑りによって引き起こされる。一次元有効モデルに基づく解析で、このアモントンの法則の破れの機構を明らかにした。1)介在物のある摩擦の研究2つの物質間に潤滑剤などの介在物がある場合の摩擦は、ナノからマクロまで様々なスケールの舞台で現れ、スティック・スリップ現象など多様な振るまいを示す。地震は断層が起こすスリップであり摩擦現象のひとつであるが、介在物のある摩擦系の一例となっている。

これらの問題を解明するため以下の研究を行った。(i)粉体摩擦の実験的研究介在物を含んだ摩擦現象のある側面は、固体表面間に粉体を挟んだ系でモデル化することが可能である。アルミナボールを粉体として用いた回転型の新たな実験装置による実験を進め、一回のスリップイベント後の振動と次のスリップイベントの分離に成功した。(ii)理論的数値的研究粉体の挙動を扱うモデルとして離散要素法モデルがある。これまでの研究により、スリップサイズの分布はある場合には冪乗則が現れること、さらにそこからのずれがスケーリングにのることを明らかにした。この研究についても一回のスリップイベント後の振動と次のスリップイベントの分離に成功し、また、粉体粒子のサイズ依存性を調べた。(2)マクロ摩擦の理論的数値的研究我々は、剪断された弾性体の振る舞いを2次元有限要素法および1次元有効モデルに基づき調べ、局所的な滑りの結果、局所的にはアモントンの法則に従う摩擦を有する弾性体も、全体としてはアモントンの法則からずれた振る舞いをすることを見いだした。この研究をすすめ、局所的な摩擦則の違い、粘弾性の振る舞いの違いは、定性的な結果を変えないことを明らかにした。さらにこれらの結果を実験により検証することに成功した。(1)介在物のある摩擦の研究2つの物質間に潤滑剤などの介在物がある場合の摩擦は、ナノからマクロまで様々なスケールの舞台で現れ、スティック・スリップ現象など多様な振るまいを示す。地震は断層が起こすスリップであり摩擦現象のひとつであるが、断層にガウジと呼ばれる岩くずがあることが知られており、介在物のある摩擦系の一例となっている。この介在物を含む系の摩擦については既に多くの研究があるが、そのスリップの頻度分布については、地震の場合のように冪乗則に従う場合と、そうでない場合が報告されており、そのような違いの原因は明かではない。これらの成果を国内・国際会議で発表した。介在物のある摩擦の実験、数値計算は一部、当初目的より遅れている点もある。