hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転移腫瘍微小環境における骨髄由来細胞の機能解明

3、OSC-19)をBALB/c Slc-nuマウス尾静脈から移植し、生着させるプロトコル確立までに至っていないため、やや遅れていると判断した。腫瘍間質は、単に腫瘍実質を栄養するのみならず、「腫瘍の性格をも規定する腫瘍微小環境を提供する組織」として近年注目を集めている。そこで、本申請課題では腫瘍微小環境の血球系細胞の動態に着目し、GFP骨髄移植モデルマウスを用いて、血球系細胞の動態を特異的に追跡、腫瘍浸潤や転移への関与の検討を行っている。本年度は、BALB/c-nu/nuマウスに放射線照射を行い、骨髄幹細胞を死滅させたマウスに、BALB/c-nu/nu (CAG-EGFP)マウスより採取した骨髄細胞を移植することで、骨髄由来細胞のみGFP陽性の、GFP骨髄移植ヌードマウスを作製した。さらに、背部皮下にヒト口腔扁平上皮癌の細胞株HSC-2を100万個の細胞数で、GFP骨髄移植ヌードマウスに移植した。4週間後に腫瘍を移植したマウスを屠殺して標本を作製し、HE染色にて組織学的に腫瘍細胞の生着の有無の確認を行った。背部皮下に腫瘍を移植したマウスでは、腫瘍組織内に多数のGFP陽性細胞が認められ、骨髄由来細胞が、多数腫瘍組織に浸潤していることが明らかとなった。また、骨髄由来細胞は、腫瘍の辺縁部に多数で多く確認され、それらの細胞は球形や樹状形をした多彩な細胞であった。蛍光免疫二重染色により、骨髄由来細胞の一部はCD11b陽性の細胞であることが明らかとなった。尾静脈より腫瘍細胞を移植し、転移モデルの作成を試みたが、遠隔臓器に腫瘍細胞は生着せず、転移モデルの作成は困難であった。しかし、腫瘍を背部皮下に移植したマウスでは、肺に多数の骨髄由来細胞の浸潤を認めた。これらのことから、転移niche形成には骨髄由来細胞が関与している可能性が考えられた。腫瘍組織は、腫瘍細胞からなる実質と、線維芽細胞や血管など非腫瘍細胞からなる腫瘍間質で構成されており、近年、腫瘍間質は、腫瘍の浸潤や転移に関与することが報告されている。本研究は、骨髄細胞のみGFPで標識されたマウスに腫瘍を移植し、腫瘍間質のGFP陽性細胞の局在を観察することで、腫瘍間質における骨髄由来細胞の役割を検討した。結果として、腫瘍間質には多様な骨髄由来細胞が存在し、腫瘍組織辺縁部で有意に骨髄由来細胞が増加していた。その一部は癌関連マクロファージや癌関連線維芽細胞と考えられ、骨髄由来細胞は腫瘍間質で様々な細胞に分化し腫瘍の浸潤を促進する可能性が示唆された。本年度研究ではGFPマウス骨髄細胞移植を野生種マウスに行い、GFPマウス由来骨髄細胞が、野生種マウスの各器官・臓器に移行する事を確認した。また、免疫組織化学的染色を用いて、原発腫瘍モデル、転移腫瘍モデルの腫瘍組織内にGFP陽性細胞が多数存在することを確認した。動物由来腫瘍細胞を用いた実験系において、現在までに報告されていない骨髄由来の細胞が腫瘍の進展に関わっている可能性が示唆され今後の研究展開が期待される。しかしながらヒト由来腫瘍細胞を用いた動物実験モデルの確立に遅れを生じたことから、実験の進行具合としては、これらを総じて「やや遅延している」と判断した。今後の研究推進方策としては、GFP骨髄マウス移植免疫不全ヌードマウス(C57BL/6-BALB/c-nu/nu-EGPF)にヒト口腔扁平上皮癌由来細胞株、ヒト胃癌由来細胞株等を移植し、腫瘍組織内に認められるGFP陽性細胞の性格について詳細な検討を加えるべく、特異的蛋白について免疫組織化学的解析を行う。
ボーズ・アインシュタイン凝縮における量子渦の理論的研究

フェルミ中性原子集団に磁場を加えフェッシュバッハ共鳴を誘起すると相互作用を自在にコントロールできる.この効果を用いて強い引力系を作り出しBCS超流動状態の実現にいくつかの実験グループが成功した.クーパー対を形成するスピン上向きと下向きの原子数を同数からずらしたときどのような超流動が出現するのか実験・理論の両方から興味がもたれている.当研究においてBogoliubov-de Gennes方程式をできるだけ現実に即して解くことによってこの課題を研究した.結論は絶対ゼロ度ではずれのいかんに依らずにギャップ関数が符号変化するFulde-Ferrell-Larkin-Ovehinnikov状態が実現する.この系の温度とずれの平面での相図を求めることに成功し,最近行われた二つのグループによる実験を説明することができた.フェルミ中性原子集団に磁場を加えフェッシュバッハ共鳴を誘起すると相互作用を自在にコントロールできる.この効果を用いて強い引力系を作り出しBCS超流動状態の実現にいくつかの実験グループが成功した.クーパー対を形成するスピン上向きと下向きの原子数を同数からずらしたときどのような超流動が出現するのか実験・理論の両方から興味がもたれている.当研究においてBogoliubov-de Gennes方程式をできるだけ現実に即して解くことによってこの課題を研究した.結論は絶対ゼロ度ではずれのいかんに依らずにギャップ関数が符号変化するFulde-Ferrell-Larkin-Ovehinnikov状態が実現する.この系の温度とずれの平面での相図を求めることに成功し,最近行われた二つのグループによる実験を説明することができた.今後3年間にわたる当該課題研究の初年度に当たり、準備となる基礎的課題に取り組んだ。まず第一に量子渦が一本存在する場合の集団励起について考察した。渦糸がタテ方向に振動するモードは古典的な渦でも存在しケルビン波として知られている。フランスの実験グループによって最適ボーズ・アインシュタイン凝縮(BEC)系に於いて四重極モードの崩壊プロセスの中でこのケルビン波を観測することに成功した。この実験を理論的に解析し、このモードの同定並びに分散を求め、観測データを説明した。更に渦が多数存在する渦格子状態に考察を進めた。この場合Tkachenkoモードとして知られる渦格子の振動モードが存在するが、このモードの分散を系の回転周波数の関数として求めた。特に回転周波数がBECが崩壊する臨界値に近づくに従ってソフト化することを見出した。この周波数依存性はコロラド大の実験グループの観測とよく合致し、我々の理論的なアプローチの正しさを証拠立てている。今後はこれらの考察を内部自由度を有するスピノールBEC系に拡張し実験の提案をする予定である。3年間にわたる研究期間の中間年に当る本年度において,初年度の準備的研究に引き続いて本格的に研究を実行し,幾つかの重要な成果をあげることが出来た.(1)回転下のボーズ・アインシュタイン凝縮体を対象にして量子渦格子の集団励起の研究を遂行した.特に米国コロラド大学での実験を念頭において,Tkachenkoモードに焦点をあてて,その励起エネルギーを外部回転周波数の関数として理論的に算出した.高回転になるに従ってそれがソフト化する実験データを再現することが出来た.(2)三成分スピナー凝縮体の渦について,回転周波数と磁化の平面での相図を求めた.回転数の増加と共にマーミン・ホー渦が格子を組む様子を調べた.フェルミ中性原子集団に磁場を加えフェッシュバッハ共鳴を誘起すると相互作用を自在にコントロールできる.この効果を用いて強い引力系を作り出しBCS超流動状態の実現にいくつかの実験グループが成功した.クーパー対を形成するスピン上向きと下向きの原子数を同数からずらしたときどのような超流動が出現するのか実験・理論の両方から興味がもたれている.当研究においてBogoliubov-deGennes方程式をできるだけ現実に即して解くことによってこの課題を研究した.結論は絶対ゼロ度ではずれのいかんに依らずにギャップ関数が符号変化するFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov状態が実現する.この系の温度とずれの平面での相図を求めることに成功し,最近行われた二つのグループによる実験を説明することができた.
ITQ制度におけるレントの配分と漁業参入制限への影響

本研究は、「ITQ制度におけるレントの配分と漁業参入制限への影響」と題し、レントに焦点をあて、レントの回収と参入制限に対する理論と実態の乖離、レントの漁業管理費用に対する補填可能性、レントの裏付けとなる市場価値が資源保全性に与える影響、という三つの課題を設定した。その結果、政府による漁獲割当保有者からの徴収名目は、レントの回収のみならず、漁獲割当の権利内容に影響を受けていたこと、管理費用の補填可能性では市場価値の高い一部の魚種・ストックに依存していたこと、輸出単価に対する超過漁獲の罰金水準が低ければ、超過漁獲への抑制が低下したことがわかった。本研究の目的は、レントの扱いに焦点をあて、ITQ制度の理論と実際の制度設計の乖離を明らかにした上で、本制度の妥当性を経済的な観点から評価し、さらに本制度が異なる市場価値を持つ各魚種に対して実効性のある漁獲管理として機能しうるのか検証することである。本申請研究の特色は、これまで測定が困難とされてきたレントの推計金額を算出することで、ITQ制度における漁業管理費用と漁業便益を比較できる貨幣的根拠を提示できること、またこの成果から国民と漁業者間のレント配分に対する基礎的情報を提供できること、の2点にある。さらに、市場で取引されない魚種においても、レントの把握を通じて資源保全性への影響に迫ることが可能である。これを達成するために三つの個別課題を設定し、その個別課題にしたがって達成すべき作業計画を各年度で立案している。本研究で設定する個別課題は以下の三つである課題i.ITQ制度下の参入制限とレント回収比率における「理論段階」と「制度設計」との乖離課題ii.レント回収による漁獲管理費用の補填可能範囲課題iii.魚種別水域毎の漁獲制限の実効性に対する市場価値の影響本年度おいては、課題iiに関して、ITQ制度導入によって生じるレントによる漁業関連の行政費用の補填可能性を検証し、現在論文に投稿、審査中である。また、ニュージーランドの現地調査として水産省をはじめとする関係諸機関を訪問し、課題iとiiiに必要な基礎資料を収集するとともに、インタビュー調査を実施した。本研究では、レントの扱いに焦点を当て、ITQ制度の妥当性を経済的な観点から評価し、本制度が異なる市場価値を持つ各魚種に対して実効性のある漁獲管理として機能しうるのか検証した。これに、ITQ制度導入当初の経緯も併せて整理した。本目的を明らかにするために、3つの課題を設定した。まず、ITQ制度導入の経緯とその後の展開の整理である。ここでは、漁獲割当の初期配分の全体像を描きつつ、NZ国・水産省が本制度の導入に当たって、水産業者の特定化を推進し、マオリ族との兼合いでその後の制度設計が変更されたこと、等を示した。次にレントによる漁獲管理費用の補填可能性である。NZ国・ITQ制度下の漁業活動によるレント(地代)を推計したところ、同国・漁業省予算額を大幅に上回ることがわかった。その大半は、特定の市場性の高い魚種・ストックによって生み出されていたことがわかった。このことから生態系の保全の観点からは、市場性の低い魚種の管理がこれら市場性の高い魚種のレントに依存可能な範囲に限定されると示唆された。そして、獲制限の実効性に対する市場価値の影響である。分析の結果、まず超過漁獲の罰金水準である見倣評価額は漁獲抑制よりも水揚げ奨励として位置付けられていたこと、つぎに大半のストックでは漁獲割当の設定内で漁獲量が収まっていたこと、そして継続的に超過漁獲が発生している魚種において、単価に比べて一定以下の見倣評価額水準であれば、超過漁獲率が大幅に高くなるケースが生じていたこと、がわかった。
車椅子用褥瘡予防クッションの軽量化研究

クッションの軽量化のために、中綿の成分をポリ塩化ビニルの紛体の代わりにマイクロバルーンに置き換えた。この置き換えによって、クッションの重量は軽くなったが、クッションの硬さや液状化の大きさは失われた。これらを回復させるために、試験用の袋の中にラミネートシートやメッシュを用いた仕切りを設けた。また、試験用の袋や車椅子用のクッションの袋の内部に四角錘や直方体の形状を持つ小体をはりつけた。そして、機能回復の効果を確認するために人体モデルを作製し、そのモデルを使うことによりその機能の回復を確認した。車椅子用の褥瘡予防クッションを軽量化するために、塩化ビニール樹脂粉末の代わりにマイクロバルーンを用いてクッションを作製した。この変更の影響で、クッションの硬さが足りなくなり、また加振時の液状化も小さくなった。本研究目的は、この車椅子用のクッションにさらなる改良をくわえて、クッションを硬くして、加振時の液状化の大きさを大きくすることである。車椅子用クッションの硬さや加振時の液状化の大きさを評価するためには、人がクッションを利用したときに近い状態でこれらを評価する必要がある。クッションの評価には、いつも人体と同じような圧力を加えることができる人体モデルが必要と考え、これを作製した。この人体モデルは、人体の臀部を模した球状の玉にその玉の中心に向かって長い鉄棒を差し込んで、この鉄棒を鉛直下方向にのみ動くように固定したもので、この玉の上部に鉛製のプレート板を張り付けた重りを置くことにより、約58kgの静的な重量を常時クッションにかけることができる。この玉の沈み込み量を測定することにより、クッションの硬さや液状化の大きさを評価する。マイクロバルーンはいろいろな種類があるが、いずれの種類を用いても単にクッション用の袋にマイクロバルーンと水との混合物を詰めただけでは、十分な硬さと振動を加えた時の液状化は得られなかった。そこで、袋の内面にピラミッド状の四角錘を多数貼り付けたものや、同様に直方体を多数貼り付けたクッションを作製して、人体モデルを用いてクッションの硬さと加振時の液状化の大きさを評価した。この結果、単純に袋にマイクロバルーンと水との混合物を詰めただけのものと比較すると、同じ含水率では、袋の内部に四角錘や直方体を貼り付けたクッションは、硬くなりまた加振すると液状化の大きさが大きくなるという結果を得た。本研究開発を実施する前までは、塩化ビニルなどの樹脂粉末と水との混合物をクッションの中綿として利用していたが、クッションの重量が重く、尻が冷たくなるという欠点があった。この欠点を解消するため、樹脂粉末の代わりにマイクロバルーンを用いて軽量化をはかることが本研究の目標である。塩化ビニル樹脂が比重1.4程度であるのに対して、マイクロバルーンの比重は0.025と小さく、これを中綿の成分として用いたクッションは、大幅な軽量化が実現できる。また、マイクロバルーンは内部に気体を含んでいることから断熱性能も期待することができる。予備的な実験の結果、大部分のマイクロバルーンは、水と混合すると凝集性を発揮して固まり、振動を与えると液状化する性質が現れた。しかしながら、マイクロバルーンは、微小な風船からなっているために、マイクロバルーンと水との混合物は、比較的柔らかく変形しやすい性質を持っていて、振動を与えないときの固まりかたが十分でない場合がある。本研究では、クッションの硬さ(柔らかさ)や、液状化の大きさを定量的に評価するために、鉛直方向のみに`動き'を限定した棒状の重りを使って、その沈み込み量を測定した。具体的には、4種類のマイクロバルーンの水との混合物から作製した試験用のクッションについて、その硬さ(柔らかさ)と液状化の大きさを測定した。さらに、袋の中に仕切りをつくったものや、また、袋の中にピラミッド状の硬質ウレタンを貼り付けた袋を用いて、クッションの硬さ(柔らかさ)と液状化の大きさとを同様の方法で測定し、通常の袋で作製したクッションと比較した。また、内部に仕切りなどの特別な構造をつくった袋の袋詰め方法についても検討した。当初、人体に似せた重量を持つ簡易的な人体モデルを作成して、クッションの硬さや柔らかさをシートセンサーで評価する方法を試みたが、人体モデルが前後左右に傾くためか、どうしても再現性のあるデータを取ることが出来なかった。このように人体モデルを作製してクッションの性能評価を行うことが上手くいかなかったため、研究がやや遅れている。現在はこの方法を断念して、上下の鉛直方向のみに動きを限定した棒状の重りを使って、その沈み込みを測定する評価法を考案した。この方法は、再現性があり、これを利用して、現在クッションの硬さ(柔らかさ)や、液状化の大きさを評価することができている。袋の内側にピラミッド状のピースを多数張り付けることで袋の変形に幾何学的な制限を与える方法を新たに開発した。

これによりクッションは、見かけ上`硬く`なり、振動による流動性も維持できる見込みである。これは当初考えていなかった方法であり、研究期間を延長してこれを中心とした研究を実施し、良い結果を得て、改めて学会発表を行いたい。当初予定していた条件で作製したクッションを評価しているが、現在のところ当初期待していた性能が発揮できていない。このため、当初予定していた学会発表も行っておらず、この費用も未使用となっている。研究推進のための需要費や、技術調査用の旅費のほか、本研究を発表するための旅費としても、使用する予定。
神経ペプチドによる末梢血T細胞活性化の修飾

目的神経ペプチドがT細胞活性化に与える影響は,細菌に対する宿主応答性の変化をもたらし,歯周炎の病態を二次的に修飾する可能性がある。最近ヒトゲノムのほとんどが解読され,主要な疾患に関する一塩基置換(SNPs)の解析が着手されていることから,本研究では神経ペプチドのSNP解析を行うにあたって炎症歯周組織で特徴的な発現の見られる神経ペプチドをリストアップする事を目的とした。方法炎症歯周組織は,福岡歯科大学附属病院に来院した歯周病患者から得た。神経ペプチドならびに各種サイトカインに対して特異的なプライマーを用いた逆転写PCR法によって半定量的に発現を調べた。結果および考察炎症歯周組織における神経ペプチド産生は多種にわたった。さらに神経ペプチドのうち神経細胞成長因子など検体すべてから検出されるものと,限られた検体からしか検出されないものがあった。後者の発現は,タイプ1サイトカインの発現との間に弱い正の相関を示した。これらのことから,神経ペプチドの歯周組織での産生の個体差は,歯周炎の病態の個体差を反映しており,SNP解析によって分子レベルで個体差を追求できる可能性が考察された。神経ペプチドによる歯周炎病巣のメモリーT細胞活性化の制御の様態を知るために、申請者らが開発した細胞培養系を用い、Porphyromonas gingivalis菌体に対するメモリーT細胞活性化能が、共存する神経ペプチドによってどのように影響されるかを評価した。なお、神経ペプチドとしては、炎症歯周組織で個体差なくmRNAが産生されているβ神経成長因子(NGF)ならびにsubstance P前駆物質(β-preprotachykinin-A)を用いた。また、本メモリーT細胞活性化検定系では、増殖を伴わないT細胞フェノタイプ変化を伴う活性化を検定することができ、この活性化はHLA-DR拘束を受けていることが確認されている。得られた結果は以下の通り。1.P.gingivalis菌体に対するメモリーT細胞活性化能は、NGFあるいはsubstance P存在下に用量依存性に増強される傾向が見られた。この傾向は、本メモリーT細胞活性化能の個体差に拘らず見られた。2.この増強は、神経ペプチドが末梢血単球またはメモリーT細胞またはその両方に作用して生じたことを示唆する結果を得た。3.Interleukin-1遺伝子型などの、炎症・免疫応答の個体差を規定する別の因子と神経ペプチドとの相互作用についてさらに検索を行う必要があることを示す結果を得た。
固体音響窓を活用した生体組織のB/A測定とそのCモード画像化

HF帯の高周波集束超音波を用いて、液体および生体軟組織における微小部分の音響非線形パラメータB/A値を測定する方法を提案した。本研究では、音源に2倍周波数も同時に送受できる分極反転型圧電板、ガウスビームを実現する星型電極を採用し、また固体音響窓で試料厚保を一定にできるようにして計測を簡易化している。さらに測定を自動化・高速化し、試料上で測定点をずらしながら連続的に測定して、B/A値のCモード画像化を達成できる見通しを得た。本研究は、HF帯の高周波集束超音波を用いて、生体関連物質の音響非線形パラメータB/A値を測定する方法を確立すると共に、これを自動化・高速化することによって、従来成功していないB/A値のCモード画像化を達成するのが目的である。本年度は、まず、既に構築されている20MHz集束超音波非線形測定系において、試料を水カプラントから隔離する音響窓に高分子膜を用いてB/A値を測定できることを示した。その改良として、試料厚を一定にし易い固体音響窓を採用するため、各種高分子板の音響特性の評価を行った。その結果、使用周波数で減衰と速度分散性が最も小さいポリスチレンが適しているという結論を得た。またポリスチレンのB/A値も測定できた。そこで、ポリスチレン板を音響窓に採用して試料のB/A値を測定する方法を検討した。本実験装置は本研究者らが独自に開発したガウス音源を用いており、ビーム音圧の径方向分布があらゆる軸方向距離でガウス分布をとる。そのため、極めて簡便に計算できる解析解が求められ、それが測定の際のB/A値算出に供された。ただひとつの問題点として、固体音響窓では集束ビームの斜め入射成分に対し横波へのモード変換が起こり、それが予期せぬ大きな誤差要因となることがわかった。本研究では、その対処法を確立でき、意義のある成果となった。また、HF帯での測定のため試料の速度分散性も問題となったが、その対処もできた。その結果、B/A値が既知の液体・生体試料について実験し、B/Aの真値が得られることを確認できた。さらに、このようにして確定された測定法を、LabVIEWを用いて自動化した。手動では馴れていても試料設置後に15分くらいかかる測定が14秒で完了した。次年度はさらなる高速化、高精度化を目指し、Cモード画像化を行う。前年度にf=20MHz集束超音波非線形測定系で、試料厚を一定にし易いポリスチレン板で試料を水カプラントから隔離し、この音響窓とタングステン反射棒の端面とに挟まれた厚さ約1mmのギャップ内の液体試料のB/A値を測定する方法を開発した。試料の透過に要する時間から音速を、試料-音響窓境界からの反射波振幅から密度を、試料の透過音波の振幅低下率から減衰を、f、2fの2周波送波時の受波信号の位相差から速度分散を求めた後、試料透過音波の第2高調波振幅値と上で得た線形特性を総合してB/A超値を求めた。また、その自動化に着手した。本年度は、前年度に引き続き自動化の高速化と高精度化を行った。高速化のため、反射集束音波の検出時に、反射面を計算した焦点距離に直ちにメカニカルステージで移動させる方法を採った。また、f、2fでの減衰測定を速度分散の測定と同時に行うこととした。一方、高精度化のために、音響部分全体を低温インキュベータ内に収納することによって一定温度化を徹底した。また、速度分散の測定時には、バースト波全体をフーリエ変換して、ノイズの影響を低減できるようにした。さらに、トランスデューサの駆動電圧やオシロスコープの測定レンジを、小振幅範囲で十分なS/N比を確保できるように設定した。その結果、5秒間でB/Aを自動測定でき、それを繰り返して行ったとき測定値の標準偏差を1%以下に抑えることができた。次いで、生体試料を±2mmの範囲で横移動させてB/Aを連続的に自動測定する実験を行い、Cモード画像の取得が可能である見通しを得た。
過冷却液体からの凝固過程における原子ダイナミクスの解明

金属や半導体材料を融解したのちに冷却すると、ある条件では融点以下に冷却された過冷却液体状態が実現する。この過冷却液体状態を経由して材料を凝固させることにより、アモルファス相など通常の凝固プロセスでは見られない特異な凝固相が現れる。本研究は、静電場レビテーション法、放射光による高エネルギーX線回折等を組み合わせることにより、過冷却液体状態における原子のダイナミクスの特徴を明らかにした。X線散乱法に組み合わせるための静電場レビテーション装置を改良し、浮遊試料の位置や温度の安定性を向上させた。また、物性計測用の静電浮遊装置を新たに立ち上げ、位置制御系,温度計測系,真空系を準備した。なお、本補助金にてターボ分子ポンプ,測定試料の合成に使用するグローブボソクス,温度計測のための放射温度計を準備した。これまでに測定したシリコンの静的構造因子S(Q)からMHNC近似などを用いて原子問有効二体ポテンシャルu(r)を決定した、そのポテンシャル関数を用いた計算機シミュレーション(分子動力学計算およびモンテカルロ計算)から実験の.体構造や融体物性などが良く再現できることを確認した。さらに液体内の三次元的な原子配置を調べた。遷移金属元素のZr,Nb,Hfについて、過去に代表者らが測定した静的構造因子S(Q)リもとに同様の解析を行い、物性や構造の再現性を確認した。粘性係数や表面張力については、本年度は実験装置の準備と予備的な測定の段階であり、次年度に測定を試みる。本研究の対象のひとつであるシリコンに類似した性質を示すゲルマニウムについて、液体状態の原子ダイナミクスを第一原理MDから調べ、フォノンの分散関係から原子ダイナミクスの特徴を議論した。本年度は、以下に示す研究を行った。1)二成分混合系の融体物性の測定と融体構造の解明静電浮遊法と液滴振動法を組み合わせることにより、ジルコニウム-ニオブ合金液体およびシリコン-ゲルマニウム合金液体の粘性・表面張力・密度を測定し、液体合金内の化学結合の有無や液体構造との関連を調べた。ジルコニウム-ニオブ合金の場合、合金組成に対して、粘性・表面張力・密度はほぼ直線的に変化し、純粋状態の物性の線形則により物性がよく表されることが明らかになった。また、シリコン-ゲルマニウムに関しても同様に純粋状態の物性からの線形則により物性が表されることが明らかになった。しかしながら、シリコン系の合金においては、静電浮遊法により加熱溶融した場合に蒸発の影響が強く現れることから、今後その対策を考慮する必要があることが判明した。2)過冷却液体シリコンの原子ダイナミクスの解析SPring-8の高分解能X線非弾性散乱装置により測定した過冷却液体シリコンの動的構造因子を元に、古典分子動力学をもちいて原子ダイナミクスの解析を行った。単純な二体近似の原子間ポテンシャルを用いた分子動力学計算では、液体シリコンの動的構造をうまく表せないことが明らかになった。今後、多体のポテンシャルや第一原理計算などを併用し、その特徴を詳細に調べる。本年度は、以下に示す研究を行い、過冷却液体状態の構造・物性について明らかにした。1)過冷却液体状態の二元合金系の熱物性計測静電浮遊法と液滴振動法を組み合わせることにより、ジルコニウム-ニオブ合金液体の全組成範囲の粘性・表面張力・密度を測定し、液体合金内の化学結合の有無や液体構造との関連を調べた。ジルコニウム-ニオブ合金の場合、密度の組成依存性については純粋成分の線形則よりも正に偏倚するが、粘性・表面張力はほぼ直線的に変化することが明らかになった。これらより、この合金系の特徴が剛体球の混合により近似的にあらわしうることが推察された。また最大過冷却度は液相線下約200Kに分布し、その組成依存性はほぼ一定であることが明らかになった。2)放射光を用いた過冷却液体金属の構造測定と原子間ポテンシャルの導出Spring-8の放射光を用いた高温液体金属の構造解析を試みた。ハフニウム,ニオブ,ジルコニウムなど高融点金属液体の静的構造因子の測定に成功した。また、得られた構造因子から液体論の方法により原子間ポテンシャルを求め、それを用いた古典分子動力学法により粘性係数などの物性を計算した。ジルコニウムの粘性係数については、実験結果と非常に良い一致を示した。3)過冷却液体シリコンの原子ダイナミクスの解析SPring-8の高分解能X線非弾性散乱装置により測定した過冷却液体シリコンの動的構造因子に対して、DHOモデルや粘弾性理論による解析を試みた。シリコンの過冷却液体状態では、S(Q)の第一ピーク近傍に於いて動的構造因子の半値幅が小さくなる傾向を示すことが明らかになった。
非定常乱流「レイリー・テイラー乱流」の時空間スケーリング則

重力があるとき、上に重い流体を置き、下に軽い流体を静かに配置すると、いずれ二つの流体は乱れながら混ざり合う。この乱流がレイリー・テイラー乱流であり、日常的に自然発生する乱流のひとつである。そのため、この乱流の性質の理解や混合の様子を把握することの意義は大きい。本研究では、レイリー・テイラー乱流の速度や密度の乱れが時間や空間に対してどのような関数になっているか(スケーリング則)を計算機実験を通じて明らかにした。レイリー・テイラー乱流(Rayleigh-Taylor turbulence、以下RT乱流)とは、重力の影響下で上に重い流体を置き、下に軽い流体を置いたのちに発達する乱流で、日常にありふれた機構でおこされる乱流である。しかし、RT乱流は時間とともに大きく変化する非定常性と、重力という空間的非等方性が特徴である。この特徴は標準的な乱流理論の枠組を越えるもので、RT乱流の理解を通じてこの突破を目指す。特に本研究では、上下流体の密度差が小さくない場合(アトウッド数0.5)のRT乱流の時空間スケーリング則の数値解析を主眼とする。スケーリング則に注目したRT乱流の先行研究では上下流体の密度差が小さい場合を対象として、その場合に成立するブシネスク近似方程式系を扱うものが殆どである。現実に生じているRT乱流は、この仮定が常に満足されているわけではない。そこで、本研究ではこの近似を使わずに、可混合非圧縮密度変動乱流の枠組を用いて数値シミュレーションのプログラムを作成した。ここでは、上部流体の密度が下部の2倍に相当する系についての大規模数値シミュレーションを大阪大学のスーパーコンピュータSX-9を用いてを行い、RT乱流の時空間スケーリング則を同定した。本研究では、このRT乱流のスケーリング則がブシネスク近似をもちいた低密度差の場合とは異なることが観測された。これは、高密度差二流体の混合(RT乱流もその一形態)についての最近の先行研究とも同様である。この場合のRT乱流場では非等方性が持続され、統計量は強くこの影響を受ける。特に2地点間の密度と速度の差のモーメント量の時空間スケーリング指数が従来予想とは異なる値となった。低次モーメント量からの解釈は、標準乱流理論によるスケーリング則(コルモゴロフ則)と成層乱流で予想されているスケーリング則(ボルジャーノ・オブコフ則)の混在である。この混在の詳細、および高次モーメントの異常スケーリングは従来とは異なる知見を与え、熱対流や混合層乱流などの他系への応用も考えられる。本年度は、(ア)上下流体の密度差が大きい場合(アトウッド数0.5)のRT乱流のスーパーコンピュータを用いた大規模数値シミュレーション(イ)乱流可解モデルによるRT乱流の密度場の解析を行った。(ア)の結果:高密度差二流体の混合(RT乱流もその一形態)は低密度差の場合とは質的に異なることが近年指摘されている。本研究でも高密度差RT乱流の統計量が低密度差とは異なることが観測された。場には非等方性が持続され、統計量が強くこの影響を受ける。(イ)の結果:低密度差RT乱流の密度揺らぎの時空間スケーリング則の物理機構を探るため、定常乱流で輸送されるスカラー量の可解モデルをRT乱流を模擬する非定常乱流へと拡張した。次に流体粒子描像(ラグランジュ描像)を通して密度揺らぎのスケーリング則を外力特徴スケールの関数として確率シミュレーションする標準的な方法を、このモデルに適用した。結果はRT乱流の結果を再現し異常スケーリングについて既知の受動スカラーの機構と類似であることが示唆された。
骨折治癒評価に関する非侵襲的モニタリング法の開発と応用

骨折の治癒過程において仮骨の強度が非侵襲的かつ定量的に測定できれば、骨折後の治療時期に応じた負荷安全域を個々の症例に対して決定でき、最適なリハビリテーションを行なうための補助診断として有用である。実験的に仮骨の最終破断応力の約60%からアコースティックエミッション(AE)信号が発生することから、AE信号の発生し始める荷重(AE開始荷重)を測定することで骨折部の破断強度を推定できる。AE信号は仮骨の微視的破壊に伴って発生する音響パルスである。本研究では、創外固定で治療を行なっている患者のリハビリテーションにAE法を応用した。その結果AE開始荷重値は創外固定術施工後の期間に依存して増加したが、X線像とは必ずしも相関していないことが判明し、X線像の読影による荷重値の決定の不確実性を明らかにした。荷重値の決定はAE開始荷重値までに設定した。これはマイクロクラックの進展による疲労骨折を危惧したためである。再骨折を起こした症例は1例も認めず、個々の症例について最適なリハビリテーションが施行できた。また創外固定の抜去時期についてもAE開始荷重値が症例の体重以上となった時点に設定することで、定量的データから決定することができ、治療期間の短縮に有用であった。以上のことは、日本機械学会第4回バイオエンジニアリングシンポジウムで発表し論文とした。創外固定に使用しているピンを信号の導出子として利用したが、この場合ピンと骨との接合部から生ずる雑音を除去することが必要となる。雑音の除去はAE信号の位置評定を行なうことで可能となるため、位置評定の精度についての研究を行なった。その結果信号発生位置の決定精度はセンサー間の距離に依存することが判明し、同時に雑音と仮骨部からの信号が区別できない限界の距離が存在することがわかった。以上のことは日本臨床バイオメカニクス学会誌に発表した。
対連合課題の記憶表象固定メカニズムの検証:fMRIによるプロスペクティブスタディ

本研究は対連合課題を用いて,複数回の学習後event-related fMRI撮像を施行することで,経時的な連合学習の記憶痕跡生成過程の変化を検討するものである.昨年度には名詞を用いて,暴露量を等しくした遠隔記憶表象と近時記憶表象を比較することで,経時的な記憶表象の変化を機能的MRIで観測した.近時記憶表象は海馬に形成されることを予想していたが,これを確認することはできなかった.この結果をもとに今年度はデザインを改良して実験を行った.まず記憶表象を作らせる刺激を名詞から図形へと変更した.また遠隔記憶と近時記憶の学習時の刺激暴露量を等しくしていたものを,遠隔記憶に相当する図形の学習量を,近時記憶に相当する図形に比して過剰にすることとした.これにより想起時(MRI撮像時)の遠隔/近時記憶の成績が等しくなることが期待された.最終的に30人の被験者での実験が終了し,MRI撮像中の遠隔/近時記憶の想起成績に有意差は認めなかった.機能画像では,遠隔記憶/近時記憶ともに有意なMRI信号を得ることができた.具体的には近時記憶表象は海馬に形成され,逆に遠隔記憶表象は外側側頭葉皮質優位に形成されることが判明した.本実験により記憶表象は,時間があまり経過していない時は海馬を含む内側側頭葉に形成されるが,時間が経過した表象は外側側頭葉皮質に形成されることが本実験にて明らかになった.これは動物での海馬破壊実験や,内側側頭葉が損傷された臨床例の逆行性健忘から推定される記憶のconsolidation theoryに合致する所見である.遠隔記憶表象を外側側頭葉に認め,同時に近時記憶表象を海馬に認めるという結果は機能的MRI研究においては初めての知見である.現在解析結果を論文にまとめ海外雑誌への投稿中である.本研究は、名詞の対連合課題を用いて、event-related fMRI撮像を複数回施行することで、経時的な連合学習の記憶痕跡生成過程の変化を検討するものである。初年次の研究進行度を以下に説明する、まず実験の準備として視覚刺激作成ソフトであるpresentationにて実験に使用するプログラムを作成し、また対連合課題に使用する名刺をデータベースより抽出した。準備に引き続き少人数での予備実験を施行した。経時的な実験により有意な記憶痕跡を確認する事ができた。またこの予備実験にて本実験での機能的MRIの撮像条件を最適化するパラメーターを得る事ができた。さらに複数通りの解析を試行して本実験での解析方針を決定した。予備実験終了後、最適化した条件下で本実験を開始した。最終的に52人の被験者での実験が終了し、予備実験と同様の結果が得ることができ、現象の再現性が確認された。具体的には形成された対連合課題の名詞の記憶表象は、時間を経ることで海馬を含む内側側頭葉ではなく、外側側頭葉皮質に形成されることが複数回撮像による経時的実験にて明らかになった、これは動物実験や臨床例の逆行性健忘から推定される記憶のconsolidation thoryに合致する所見である。また形成された記憶表象を外側側頭葉に認めるという結果は前向きの機能的MRI研究においては初めての知見である。現在解析結果を論文にまとめ海外雑誌に投稿中である。本研究は対連合課題を用いて,複数回の学習後event-related fMRI撮像を施行することで,経時的な連合学習の記憶痕跡生成過程の変化を検討するものである.昨年度には名詞を用いて,暴露量を等しくした遠隔記憶表象と近時記憶表象を比較することで,経時的な記憶表象の変化を機能的MRIで観測した.近時記憶表象は海馬に形成されることを予想していたが,これを確認することはできなかった.この結果をもとに今年度はデザインを改良して実験を行った.まず記憶表象を作らせる刺激を名詞から図形へと変更した.また遠隔記憶と近時記憶の学習時の刺激暴露量を等しくしていたものを,遠隔記憶に相当する図形の学習量を,近時記憶に相当する図形に比して過剰にすることとした.これにより想起時(MRI撮像時)の遠隔/近時記憶の成績が等しくなることが期待された.最終的に30人の被験者での実験が終了し,MRI撮像中の遠隔/近時記憶の想起成績に有意差は認めなかった.機能画像では,遠隔記憶/近時記憶ともに有意なMRI信号を得ることができた.具体的には近時記憶表象は海馬に形成され,逆に遠隔記憶表象は外側側頭葉皮質優位に形成されることが判明した.本実験により記憶表象は,時間があまり経過していない時は海馬を含む内側側頭葉に形成されるが,時間が経過した表象は外側側頭葉皮質に形成されることが本実験にて明らかになった.これは動物での海馬破壊実験や,内側側頭葉が損傷された臨床例の逆行性健忘から推定される記憶のconsolidation theoryに合致する所見である.遠隔記憶表象を外側側頭葉に認め,同時に近時記憶表象を海馬に認めるという結果は機能的MRI研究においては初めての知見である.現在解析結果を論文にまとめ海外雑誌への投稿中である.
ブロック共重合高分子系のからみあい分子ダイナミクスシミュレーション

共重合高分子のダイナミクスはミクロ相分離構造形成に重要であるが,十分理解されていない.そこで本研究では,申請者独自の,からみあいに基づく高分子モデルを共重合高分子に拡張し,シミュレーションで分子ダイナミクスが相分離ダイナミクスに及ぼす効果を検討する.モデルとしては申請者が独自に開発しているからみあいに基づく高分子モデル,Primitive Chain Networkモデルを共重合高分子へ拡張することを試みた.本モデルは,高分子の運動を,からみあい点の運動と,からみあい点間のモノマーの輸送で記述する.共重合高分子の場合,考えるべきは以下の点である.A)化学ポテンシャル場で表す分子間相互作用,B)異種成分間のからみあい形成機構,C)異種モノマーが混在するセグメントの張力,である.A)の相互作用場としてはブレンドと同じものを用いた.B)については,当初ホモポリマー系と同じようにランダムに形成していたが,それでは相図の鎖長に対するユニバーサリティが失われる事がわかったため,新たにχパラメーターに依存したモンテカルロ手法を導入した.C)についてはコネクティビティーを無視してモノマー比のみによる単純な仮定を用いた.本年度は昨年度に引き続きシミュレーションによるモデルの検証を行った.ダイナミクスについて,系のサイズが不十分で有効な結果を得る事ができておらず,今後の検討が必要である.また分岐ブロックやそれらのブレンドへの拡張も行ったが,定量的な検証には至らなかった.共重合高分子のダイナミクスはミクロ相分離構造形成に重要であるが,十分理解されていない.そこで本研究では,申請者独自の,からみあいに基づく高分子モデルを共重合高分子に拡張し,シミュレーションで分子ダイナミクスが相分離ダイナミクスに及ぼす効果を検討する.本年度は,申請者が独自に開発しているからみあいに基づく高分子モデル,Primitive Chain Networkモデルを共重合高分子へ拡張することを試みた.本モデルは,高分子の運動を,からみあい点の運動と,からみあい点間のモノマーの輸送で記述する.共重合高分子の場合,考えるべきは以下の点である.A)化学ポテンシャル場で表す分子間相互作用,B)異種成分間のからみあい形成機構,C)異種モノマーが混在するセグメントの張力,である.A)の相互作用場としてはブレンドと同じものを用いた.B)については,当初ホモポリマー系と同じようにランダムに形成していたが,それでは相図の鎖長に対するユニバーサリティが失われる事がわかったため,新たにχパラメーターに依存したモンテカルロ手法を導入した.C)についてはコネクティビティーを無視してモノマー比のみによる単純な仮定を用いた.以上をプログラムとして実装し計算したところ,相図についてSCF計算と同じ結果を得た.ダイナミクスの検討は実施中である.なおダイナミクスの検証のために必要なレオロジー測定を行う際,系の緩和を促進するために超臨界二酸化炭素を導入する方法を試みており,そのためのシリンジポンプコントローラーを本補助金により購入した.共重合高分子のダイナミクスはミクロ相分離構造形成に重要であるが,十分理解されていない.そこで本研究では,申請者独自の,からみあいに基づく高分子モデルを共重合高分子に拡張し,シミュレーションで分子ダイナミクスが相分離ダイナミクスに及ぼす効果を検討する.モデルとしては申請者が独自に開発しているからみあいに基づく高分子モデル,Primitive Chain Networkモデルを共重合高分子へ拡張することを試みた.本モデルは,高分子の運動を,からみあい点の運動と,からみあい点間のモノマーの輸送で記述する.共重合高分子の場合,考えるべきは以下の点である.A)化学ポテンシャル場で表す分子間相互作用,B)異種成分間のからみあい形成機構,C)異種モノマーが混在するセグメントの張力,である.A)の相互作用場としてはブレンドと同じものを用いた.B)については,当初ホモポリマー系と同じようにランダムに形成していたが,それでは相図の鎖長に対するユニバーサリティが失われる事がわかったため,新たにχパラメーターに依存したモンテカルロ手法を導入した.C)についてはコネクティビティーを無視してモノマー比のみによる単純な仮定を用いた.本年度は昨年度に引き続きシミュレーションによるモデルの検証を行った.ダイナミクスについて,系のサイズが不十分で有効な結果を得る事ができておらず,今後の検討が必要である.また分岐ブロックやそれらのブレンドへの拡張も行ったが,定量的な検証には至らなかった.
マラウィがもつ持続的森林利用の可能性―地域社会から見た考察―

本研究は人口増加が懸念されるアフリカ大陸東南部マラウイ共和国のミオンボ林において、森林の持続的利用の可能性を探ることを目的としている。これには森林へのインパクトである地域住民による森林利用の実態と、森林の動態を詳細に明らかにする必要がある。今年度前半は平成21・22年度に実施した調査結果をもとに投稿論文を執筆し(投稿中)、これまでの研究成果の発表を行ってきた。後半は1月上旬から3月下旬にかけて約3カ月の現地調査を実施した。現地調査ではミオンボ林への人為的影響として大きなインパクトが推測されるタバコ栽培に焦点を当て、聞き取り・参与観察を実施した。その結果、本調査地ではこれまで重要な換金作物であった葉タバコ栽培をやめ、他の作物に転換する世帯が多くみられた。このような傾向は前年度調査からも明らかになっていたが、今年度はさらに多くの世帯が葉タバコ栽培を放棄していた。この主な理由として葉タバコの国際価格の大幅な下落が推測される。前年度に比較するとその価格はおよそ5分の1程度となっていた。今後、さらに葉タバコ栽培世帯は減少することが予想されるがこれがミオンボ林に与える影響については現在のところ不明である。これについてはこれまでの葉タバコ栽培面積の変化と森林面積の変化を分析することで明らかにし、論文として発表したい。また、本年度調査ではミオンボ林への人為的影響を明らかにするために、人為的影響の異なる植生において植生調査を実施した。これによると人為的影響により種組成・植生構造が異なることがわかった。さらに人為的な影響の小さい植生では山地雨林種の定着を確認することができ、そしてその定着にはイチジク科の樹木が種子散布、発芽・生存環境の提供という点で重要な役割を果たしていることが明らかになった。本研究は人口増加が懸念されるアフリカ大陸東南部マラウィ共和国のミオンボ林において、森林の持続的利用の可能性を探ることを目的としている。今年度調査では、博士予備論文(修士論文に相当)で対象としたマラウィ北部N村において約5カ月間の調査を実施した。この調査では森林利用の実態、利用の変化、樹木の更新などに関し補足調査を行った。とりわけ、森林利用の実態として火入れの実態について詳細に調査を実施したと同時に、その影響について樹種の違いに注目し調査を実施した。今後、次回調査までに論文執筆等をすすめていく予定である。来年度は現在のところ、2回の調査を実施する予定でおり、昨年からの継続調査に加え、森林利用の違いによる土壌の性質の差異やなどについて調査を実施していく。後半は10月末から3月中旬にかけて約5カ月の現地調査を実施した。その結果、本調査地ではこれまで現金収入手段の重要な手段となっていたタバコ栽培を放棄し、マメ栽培などに転換している世帯が多数現れてきたことがわかった。さらに人為的な影響の小さい植生では山地雨林種の定着を確認することができた。これについては今後さらに調査を実施し、定着を可能とする要因等を明らかにしていきたいと考えている。
2方向加力を受ける鋼構造柱梁接合部パネルの弾塑性挙動の解明

立体骨組中の鋼管柱梁接合部パネルの地震時における弾塑性挙動を明らかにするために,以下に示す立体部分骨組試験体および平面部分骨組試験体を用いた載荷実験および弾塑性有限要素数値解析を行った。1.立体載荷形式角形鋼管柱梁接合部パネル:計5体(アスペクト比=1.0,1.5,2.0,軸力比=0,0.25,0.5)2.平面載荷形式角形鋼管柱梁接合部パネル:計3体(アスペクト比=1.0,1.5,2.0,軸力比=0)3.立体載荷形式円形鋼管柱梁接合部パネル:計2体(アスペクト比=1.5,軸力比=0,0.5)得られた成果は以下のとおりである。1.角形鋼管の場合および円形鋼管の場合ともに,接合部パネルのせん断耐力は,1方向加力時に比べて2方向加力時が上回る。2.1方向加力時の角形鋼管接合部パネルでは,パネルせん断耐力はアスペクト比の影響を受けないが,2方向加力時のパネルせん断耐力は,アスペクト比が大きくなるにしたがい低下する。すなわち,2方向加力時では,アスペクト比が1.0から2.0に変化すると,全塑性せん断耐力が20%程度低下する。せん断耐力の低下の原因は,パネルに作用する曲げモーメントがパネルの塑性化に影響を与えるためである。3.円形鋼管接合部パネルの場合,1方向加力時および2方向加力時ともにアスペクトの影響を受けるが,低下の割合は,2方向加力時の角形鋼管接合部パネルに比べて小さい。すなわち,円形鋼管接合部パネルでは,アスペクト比が1.0から2.0に変化しても,全塑性せん断耐力の低下は10%程度に留まる。4.接合部パネルに作用する軸力は,梁ウェブが取り付くことにより軽減される。梁ウェブの軸力負担の効果は,弾性域では小さく,パネルの塑性化が進むに従い顕著になる。特に,2方向加力時では梁ウェブの軸力負担割合が大きい。すなわち,全塑性せん断耐力時において1方向加力時の接合部パネルでは,梁ウェブの軸力負担割合は10%程度であるが,2方向加力時では30%程度となる。本年度では,まず,実験計画に先立って,弾塑性有限要素法を用いた予備解析を行った。予備解析は,本実験で用いる試験体の実験因子を決定することと,2方向加力を受ける接合部パネルの応力状態を検討するために行った。予備解析の解析変数は,加力方向(1方向と2方向),断面形状(角形鋼管と円形鋼管),パネルアスペクト比,モデル形状(骨組モデルとパネル部分モデル),である。予備解析により以下のことが明らかとなった。1)1方向加力の場合,パネルアスペクト比が2程度であっても,曲げによる影響を無視して接合部パネルの全塑性せん断耐力を算定することができる。2)2方向加力の場合,アスペクト比が大きくなると,曲げの影響によりパネル全塑性せん断耐力は低下する。アスペクト比が2の場合,パネル全塑性せん断耐力は,曲げの影響を無視した計算値の84%になる。

ただし,曲げの影響を考慮した計算値では,パネル全塑性せん断耐力を18%過小評価する。3)1方向加力では骨組モデルとパネル部分モデルの弾塑性挙動に差は無いが,2方向加力では両モデルの間に差が生じ,骨組モデルの全塑性せん断耐力はパネル部分モデルのそれを9%上回る。その理由として,2方向加力では,梁ウェブが接合部パネルの曲げを拘束するため,パネル幅中央位置のせん断応力が降伏せん断応力に達することができるためと考えられる。次に,2方向加力実験を行うために必要となる載荷治具の設計および製作を行うとともに,本実験のための試験体を製作した。実験変数は,(1)柱断面形状,(2)パネルアスペクト比,(3)柱軸力比,(4)載荷方向,であり,現在,実験を継続中である。本年度では,まず,2方向加力実験を行うために必要となる載荷治具の製作を行い,直交する2方向より逆対称荷重を受ける角形鋼管柱梁接合部パネルの載荷実験を行った。柱は□-300x300x16,梁はH-300x200x9x19,H-450x200x9x19,H-600x200x9x19であり,接合部パネルのアスペクト比をパラメータとしている。比較のため1方向だけに梁が接合された平面架構の場合についても実験を行っている。実験結果により以下のことが明らかとなった。1)1方向1方向加力の場合,パネルアスペクト比が2程度であっても,曲げによる影響を無視して接合部パネルの全塑性せん断耐力を算定することができる。2)2方向加力の場合,アスペクト比が大きくなると,曲げの影響によりパネル全塑性せん断耐力は低下する。アスペクト比1,1.5および2に対して,2パネル全塑性せん断耐力は,曲げの影響を無視した計算値のそれぞれ,99%,86%および78%になる。3)1方向加力に比べて2方向加力では,パネル全塑性せん断耐力は上昇するが,アスペクト比の増大に伴い上昇率(2方向/1方向)は低下する。次に,接合部パネル近傍における応力状態を調べるために,弾塑性有限要素法を用いた数値解析を行っている。また,次年度の載荷実験に供するために,試験体を製作した。実験変数は,(1)柱軸力比,(2)載荷方向,であり,現在,実験準備を継続中である。立体骨組中の鋼管柱梁接合部パネルの地震時における弾塑性挙動を明らかにするために,以下に示す立体部分骨組試験体を用いた載荷実験および弾塑性有限要素数値解析を行った。1.立体載荷形式角形鋼管柱梁接合部パネル:計5体(アスペクト比=1.0,1.5,2.0,軸力比=0,0.25,0.5)2.平面載荷形式角形鋼管柱梁接合部パネル:計3体(アスペクト比=1.0,1.5,2.0)3.立体載荷形式円形鋼管柱梁接合部パネル:計2体(軸力比=0,0.5)得られた成果は以下のとおりである。1.角形鋼管の場合および円形鋼管の場合ともに,接合部パネルのせん断耐力は,1方向加力時に比べて2方向加力時が上回る。2.1方向加力時の角形鋼管接合部パネルでは,パネルせん断耐力はアスペクト比の影響を受けないが,2方向加力時のパネルせん断耐力は,アスペクト比が大きくなるにしたがい低下する。すなわち,2方向加力時では,アスペクト比が1.0から2.0に変化すると,全塑性せん断耐力が20%程度低下する。せん断耐力の低下の原因は,パネルに作用する曲げモーメントが,パネルの塑性化に影響を与えるためである。3.円形鋼管接合部パネルの場合,1方向加力時および2方向加力時ともにアスペクトの影響を受けるが,低下の割合は,2方向加力時の角形鋼管接合部パネルに比べて小さい。すなわち,円形鋼管接合部パネルでは,アスペクト比が1.0から2.0に変化しても,全塑性せん断耐力の低下は10%程度に留まる。4.接合部パネルに作用する軸力は,梁ウェブが取り付くことにより軽減される。
光水素移動反応による有機磁性の可逆的スイッチ

10年度、ニトロキシド基とピリジニウム基が水素結合した電荷移動塩を合成し、固相状態での光水素移動に関する研究を行ったが、再現性のある結果が得られなかった。これは粉末状態での試料の光透過性などに原因があると考えられる。この光水素移動反応は水素結合が存在する限り、溶液中や剛体溶液中のおいても進行すると考えられるため、光透過性の高いグラス溶媒中での光反応について検討を行った。まずSQUIDキャビティー中でのグラス溶液の光反応および磁気測定、データ解析などの方法を確立する必要があるため、ESR等の研究から光反応生成物が単純かつ発生率が高く、また磁気的性質の変化が大きくなると予想されるジアゾ基とニトロキシド基を分子内に併せ持つジフェニルアセチレン誘導体を合成し、SQUIDキャビティー中でのグラス溶媒中での光反応を検討した。この結果、SQUIDキャビティー中への光の導入は、市販のシリケート系ファイバーを用いることによって効率的に行うことができることがわかった。また、一般的にSQUIDによる溶液測定は溶媒の反磁性成分の寄与が大きくなるため、磁気的性質の解析に充分な精度を得ることはできないが、キャビティー中での光反応に関しては、光照射前後の磁化を差し引くことにより、溶媒及び試料の反磁性成分を完全に排除することができるため、充分な精度のあるデータが得られることがわかった。さらに、これらの測定の結果、実際に光反応によるS=1/2からS=2への磁気的性質のスイッチを実現することができた。そこで、この方法論をニトロキシド基とピリジニウム基が水素結合した電荷移動塩に応用することにより、光による可逆的な磁気的性質のスイッチを実現できると考えられる。分子内の近い位置にニトロキシドラジカルを持つアンモニウムカチオンと有機アクセプターのラジカルアニオンとの塩は、光水素移動反応により磁気的性質の光スイッチが可能であると考えられる。これを実現するため、まずo-オキシアミノアニリニウム誘導体の合成を検討したが、前駆体の安定性が低く合成が困難であることが分かった。そこで、アンモニウム部位とニトロキシド部位をエチレンで分離したcis-オキシアミノフェニルビニルピリジニウム誘導体の前駆体であるヒドロキシルアミン体をWittig反応を用いて合成した。これをテトラフルオロテトラシアノキノジメタンを用いて酸化を行ったところ、目的とするオキシアミノピリジニウム体とアクセプターとの1:2の塩を得た。得られた塩の2-MTHFマトリックスにESRキャビティー中、極低温で高圧水銀ランプを用いて光照射を行ったところ、光照射の前後でシグナル強度の大きな変化は見られなかった。一方、得られた塩の結晶粉末にSQUIDキャビティー中、温度変化あるいはアルゴンイオンレーザー及び光ファイバーを用いて光照射を行ったところ、非可逆及び可逆な磁気的性質の変化が観測された。しかしこれに関し、変化量及び変化の生ずる温度等の再現性について問題があり、今後さらなる検討が必要である。また、結晶構造と光及び熱反応の相関を検討するため、X線結晶構造解析を行う予定である。さらにこれらの知見から各種置換基を導入した化合物を合成し、さらなる物性の向上を目指す。