hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マラリア原虫感染細胞における脂質リサイクリングと膜多様性構築機構の解析

この研究ではマラリア原虫感染赤血球における構造、化学的均衡(バランス)が保たれるメカニズムに関して、生化学的、生物物理的手法とオミックス解析を用いて解析している。これまで、赤内型マラリア原虫と性分化したガメトサイト期の脂質プロファイルを比較した実験を続け、ガメトサイト期には不飽和脂肪酸をもつリン脂質に特徴付けられる脂質プロファイルが維持されることを見つけてきた。また不飽和脂肪酸を持つリン脂質が少ない環境下では、外部より不飽和脂肪酸を補充してやることでガメトサイトへの分化が改善されることを確認した。このデータは、原虫ステージごとに最適な脂質プロファイルが存在することを示唆するものであり、生化学的にも構造(物理)的にも重要な情報である。結果はすでに投稿済みである。また、リン脂質プロファイル維持に必要と思われるリゾリン脂質アシル転移酵素に焦点をあて、ヒトの酵素と同じ機能ドメインを持つ原虫タンパク質を発見した。またその活性がパルミチン酸、オレイン酸、そしてDHAを導入できることは確認済みであり、ヒトの酵素に比べて特異性が低い可能性を示している。本年度はこの酵素を過剰発現した原虫を作成し、現在はこの過剰発現株でのリン脂質プロファイルの変化を確認中である。また蛍光タンパク質(Dendra)を結合した融合タンパク質を発現する株を作成しており、その局在が原虫内にとどまっていることが確認できた。一方、ガメトサイト期には細胞内膜構造状に局在が観察され、Asexual期とは異なっていた。この結果は、ヒトではERに局在しているタンパクが、マラリア原虫ではステージによって局在が変化し、原虫の生活環に合わせた脂質プロファイルの一端を担っている可能性が示唆された。このプロジェクトでは、目的タンパク質の過剰発現株とそれにともなう脂質解析に関しては順調に進んでいる。脂質代謝関連タンパク質に関していくつもの遺伝子改変原虫を作成する必要があるが、ノックアウト株の作成が技術的理由により遅れている。また構造解析では、電子顕微鏡解析も行っているが、要求されるデータ品質に到達させるために試料作成コンディションの改良に取り組んでいる。今後は、ノックアウト株の完成と目的遺伝子と同様の働きを持つ遺伝子の探索とその改変に注力する。また蛍光タンパク質融合酵素は作成できているため、その細胞内局在をよりダイナミックな系において行っていく。電子顕微鏡に関しては、試料作成プロトコル改良が終わり次第、高解像度電顕画像を取得する。またアシル転移酵素に関して、その基礎的酵素活性に関して論文を投稿する予定である。この研究は、ホストであるヒト赤血球に感染する熱帯熱マラリア原虫がどのようにして感染赤血球の3次元構造バランスを維持するかというテーマで主に脂質代謝と感染赤血球の生物物理的特徴を解析している。29年度は新たに発見したリン脂質に脂肪酸を導入する「アシル転移酵素」の候補遺伝子の発現・機能を解析した。この遺伝子は、ヒトのアシル転移酵素の一つであるLPCAT1(Lysophosphatidylcholineacyltransferase 1)が持つ4つの機能ドメインすべてを保存しており、コムギ胚を使用したセルフリー発現系で作成したリコンビナントタンパク質は、質量分析計のデータからフォスパチジルコリン、フォスファチジルエタノールアミンの両方に活性を持っていることがわかった。さらに、培養中に各種脂肪酸(重水素でラベルされている)を添加したところ、パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸、DHA(Docosahexaenoic acid)、EPA(eicosapentaenoic acid)などの複数の脂肪酸をリン脂質に導入することが明らかとなった。ただし、脂肪酸種によってその導入効率・時間的変化が異なっていることも示唆され、パラサイトがリン脂質の多様性を一部コントロールしている可能性がわかった。。脂肪酸特異性をより詳細に検証するため、過剰発現系を作成中である。また、感染細胞内の局在(原虫内のみ、または赤血球への輸送)はこの酵素の役割を明確に示すため、蛍光タンパク質との融合タンパク質を作成し、現在解析中である。これらの遺伝子導入株を使い、質量分析計にて脂質プロファイルの変化を検証する準備を進めている。今年度の結果は日本寄生虫学会にて発表した。三次元構造バランスの変化を脂質代謝系から見るには、その変異株の作成が重要である。現在まで、無細胞系での発現、培養系における変異株の作成ともにほぼ成功している。次年度はこの株を用い、各種のアッセイが可能になっている。

また蛍光タンパク質(Dendra)を結合した融合タンパク質を発現する株を作成しており、その局在が原虫内にとどまっていることが確認できた。一方、ガメトサイト期には細胞内膜構造状に局在が観察され、Asexual期とは異なっていた。この結果は、ヒトではERに局在しているタンパクが、マラリア原虫ではステージによって局在が変化し、原虫の生活環に合わせた脂質プロファイルの一端を担っている可能性が示唆された。このプロジェクトでは、目的タンパク質の過剰発現株とそれにともなう脂質解析に関しては順調に進んでいる。脂質代謝関連タンパク質に関していくつもの遺伝子改変原虫を作成する必要があるが、ノックアウト株の作成が技術的理由により遅れている。また構造解析では、電子顕微鏡解析も行っているが、要求されるデータ品質に到達させるために試料作成コンディションの改良に取り組んでいる。作成された変化株を用いて、生化学的・生物物理的観点の両方から各種のアッセイを予定しており、感染赤血球における脂質代謝と構造の関係を明らかにしていく。具体的には(1)質量分析計を用いたリン脂質プロファイルの決定、(2)Detergent-resistant membraneや高解像度蛍光顕微鏡を用いた感染赤血球のマイクロドメイン構造の検証、(3)アシル転移酵素の局在、(4)電子顕微鏡による構造変化の検証などを予定している。データの状況により、(1)(2)または(3)までを中間報告として論文投稿する予定である。今後は、ノックアウト株の完成と目的遺伝子と同様の働きを持つ遺伝子の探索とその改変に注力する。また蛍光タンパク質融合酵素は作成できているため、その細胞内局在をよりダイナミックな系において行っていく。電子顕微鏡に関しては、試料作成プロトコル改良が終わり次第、高解像度電顕画像を取得する。またアシル転移酵素に関して、その基礎的酵素活性に関して論文を投稿する予定である。当初計画していた高解像度電子顕微鏡など共通機器施設における高額使用料が次年度以降に移動したため使用料を消費しなかったこと、顕微鏡等に使用する部品や薬品に一部変更が生じたため。当初予定していた共同研究施設使用料、購入予定であった試料を次年度に使用、購入するように変更があったため。
共役多孔性高分子薄膜の分子設計と機能開拓

本年度では、電解重合という手法を用いて様々な多孔性高分子薄膜を合成し、その光捕集機能、光エネルギー変換機能、およ電子機能について検討した。その結果、多孔性高分子は優れた光捕集機能を示し、細孔内に導入された色素分子に効率的に励起エネルギーを伝達することができることを見出した。また、2種類の色素を導入すれば、2段階のエネルギー伝達が可能となり、青、緑、赤という3原色を作ることが可能となった。また、色素の量をコントロールすれば白色の蛍光を出すことが可能となった。いずれの場合、高い発光量子収率を示す材料である。さらに、チオフェン誘導体からなる薄膜を活性層として用いて、太陽電池を組み立てた、その効率が5%以上を達成した。ホウ酸含有多孔性薄膜を合成し、その電子およびホール輸送能を検討した。薄膜の酸化還元状態によって半導体の仕事関数を調整することができるということを見出した。実際、太陽電池および発光素子に組み込んで検討したところ、優れたエネルギー変換能力を有することを実証した。これらの結果、いずれも、多孔性高分子薄膜の高い潜在性を示しており、機能性材料の開拓に新しい可能性を開いた。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度では、光機能性多孔薄膜を合成し、様々な蛍光素子を細孔内に内蔵させ、光エネルギー移動と光捕集システムを構築した。具体的、カバゾールユニットを電気重合のモノマーとして用いて、その中心部に蛍光素子を導入することで、蛍光発光性高分子薄膜の作製に成功した。薄膜は、高い表面積を有し、多孔であることを示した。さらに、これを用いて、他の発光素子を細孔内に導入し、蛍光挙動を検討した。その結果、これらの薄膜はエネルギー移動と共に、波長の異なる蛍光をシステム的に調整して作ることが可能となった。さらに、これらの薄膜を用いて、蛍光に基づいた蛍光センサーの作製に成功した。現在、薄膜合成の基本手法を確立することができましたので、同様な手法で様々な系に適用させ、種々の機能性薄膜の作製が可能となった。今後、様々なモノマーの合成を通じて、構造の異なる多孔性高分子薄膜を合成し、その多孔性を検討すると共に、薄膜を利用したエネルギー変換システムやエネルギー貯蔵システムの構築に展開していく。
抗リン脂質抗体-特にIgA型-の測定と臨床的意義

目的:抗リン脂質抗体のうち、特にIgA型抗カルジオリピン抗体(A型aCL)の測定法を確立して、その臨床的意義を解明し、G型やM型との異同を明らかにすること。また抗リン脂質抗体症候群(APS)にみられる血栓形成の機序に関してもA型aCLの面からの検討を試みる。方法:A型aCLの測定はG型及びM型aCL測定キットを応用して、ELISA法で行った。測定対象はLupus anticoaglant測定を依頼されたSLE患者及びAPSが疑われた症例,APSの臨床所見に関連する動脈系及び静脈系血栓症患者などについて全aCL抗体価を測定し、その中のaCL高値症例についてAG,M型の分画測定を行った。また同一患者について臨床経過と測定値の変動についても検討してみた。結果:異常高値症例のaCL分画測定ではG,M,Aいずれも高値,GとA高値,G単独高値,MとA高値,A単独高値の症例に分類された。従来G及びMの分画測定ではGとA高値はG単独高値症例に、MとA高値はM単独高値症例に分類され、A単独高値症例は乖離症例として解釈されていたと考えられる。GMA高値症例は殆どSLE患者であったが、MとA高値やA単独高値症例では下肢閉塞性動脈硬化症や深部静脈血栓症など血栓症状が顕著であった。血栓症群がG型aCLでは全症例cut off値以下であったのにA型aCLでは82%が異常高値であり、これらからA型aCLは血栓形成と密接な関連が示唆された。血栓形成の機序に関してaCL高値症例でNOの関与の如何をその代謝系である血清NO_3^-量を測定して調べてみた所,aCLの著名高値症例において極度に低値を示す例を認めた。しかし経過追跡でaCL値の高値は接続するもNO_3^-値は基準内となっており、さらに臨床経過で検討している。血小板数や血液凝固線溶因子の動態との関連についても検討しているが、相関する因子は現在明らかでない。2.検体測定。まず健常者およびLE検査測定依頼患者血清の全APA値を測定した。ついで患者のうち全APA高値症例についてIgA型APA値と共にIgG型およびIgM型APA値を測定した。結果はIgA型APA値が単独高値の症例、G,A型高値の症例、M,A型高値の症例、全ての型高値の症例などがあった。今後症例を増やし、各型の臨床的特徴や差異を分析する。3.血清NO_3^-値の測定。全APA高値症例について血清NO_3^-値を高速液体クロマトグラフィー法で測定したところ全APA値が最も高値を示した2症例においてNO_3^-値が極めて低値であった。血清NO_3^-は血管内皮細胞から放出されるNOの代謝産物としてNOの動態を反映する。従って血管内皮細胞からのNO放出低下は血圧を上昇させ、血小板凝集にも影響を与えるのでAPSの血栓形成への関与も考えられ、さらに検討を行う。1.IgA型、IgG型およびIgM型抗リン脂質抗体(APA)の測定。前年度にIgA型APAの測定を確立したので、全APA高値症例について3型のAPAを測定し、IgA(A)型測定の臨床的意義とIgG(G)型、IgM(M)型との異同を検討した。

対象検体はLE検査測定依頼患者血漿および比較的若年で原因が明らかでない血栓症患者血漿とした。その結果A、G、M全ての型高値症例(28.6%)、A、G、型高値症例(19.0%)A,M型高値症例(9.5%)、G型単独高値症例(9.5%)のほか、A型単独高値症例(28.6%)がかなりみられた。M型単独高値症例(4.8%)は少なく、G,M型症例は認められなかった。A型単独高値症例においては下肢深部静脈血栓症、閉塞性血栓性血管炎、閉塞性動脈硬化症が多くみられ、これらの症状との関連が強く示唆された。現在、一般にA型が測定されていないため、A,G,M型高値症例はG,M旗の、A,G型高値症例はG型の症状として認識されていることになる。また、従来からループスアンチコアグラントが陽性でG,M型APA陰性症例が多いが、この中には当然A型症例も含まれている。従って分画測定ではA型の測定が是非必要である。2。血栓形成の機序に関する検討。APA高値症例患者におけるフィブリノゲン量、FDP-E、TAT、PIC、Protein C、Protein Sなど凝固線溶系因子を調べてみたが、一部患者にTAT高値が認められたが一定の傾向がみられなかった。血清NO_3^-値は血管内皮細胞から放出されるNO代謝産物としてNoの動態を反映するので全APA高値症例について測定してみた。いくつかの症例でNO_3^-値が極めて低値を示す例があるので、現在さらに同様の症例を増やすべく検討している。
都市の高層化と高密度化に伴う都市温暖化と緑地の緩和効果

都市キャノピー及び郊外の地表面の基礎的な熱力学的性質は、アルベド、スタントン数及び有効熱慣性値(定義はcρλ:c、ρ、λは、都市キャノピーや郊外地表面の有効比熱、有効密度及び有効熱伝導率)によって決まる。これらのパラメータは、都市域では、建造物の高さ、単位面積あたりの建造物の数及び建蔽率で決められる(肥塚と安田、2005)。これらの数値と余偉明が開発した非静力学モデルを用い、最下層の水平格子間隔を1kmとして、宮城県全域に対して海風の三次元時間発展の数値計算を行った。風速と気温は全体的に観測値と一致し、海風がない場合より内陸の気温が下がっていたが、都市域の緑地の影響を数値計算に見出すことは出来なかった。この事は格子間隔が大きすぎることを意味しており、格子間隔を100m以下、出来れば1m程度にしなければならないことを意味している。現状の計算機資源ではそれは無理であり、鉛直方向に積分した水平二次元モデルを用いた。結果として非常に小さい水平格子間隔を用いても計算が可能になった。その結果都市域の緑地の効果を詳細に見ることが出来るようになった。緑地の葉からの蒸発散に依る葉温の低下が効果的にヒートアイランドを緩和する事がはっきり分かった。又、樹林の本数が同じで、葉面積示数が同じである場合、樹林を纏めて大きな少ない数の森林に纏めるより、樹林面積を適切に小さくし、建造物の間に散在させる方が効果的にヒート・アイランドを緩和した。しかし、格子間隔を小さくすると、乱流輸送モデルの欠点が如実に表れ、再検討が必要となった。そこで接地気層の観測データを再解析し、同時に圧縮流体のプリミティブ方程式に戻り、乱流構造の再検討を始めた。乱流エネルギー方程式における気圧変動項は、不安定成層の場合には、乱流エネルギーの和を大きくし、安定成層の場合には小さくすることが分かった(石田と安田、2005)。ヒート・アイランドの現実的緩和法の為に乱流輸送モデルの再検討を進める計画である。余偉明が既に開発していた大気の非静力学メソモデルを,仙台平野と大崎平野を含むほぼ宮城県全域に適用した。海水面温度の日変化はないとし,陸面では、下向き放射量、上向き放射量、顕熱フラックス、潜熱フラックス、地中への伝導熱がバランスするとして、地表面温度及び上記各種熱フラックスを計算した。地表面は都市域、住宅地、森林域、水田・草地等に分けパラメータ化して計算した。顕熱フラックスと潜熱フラックスはボーエン比を与えて計算した。地表面の分解能、従って地表面パラメータは1km毎に与えた。地中伝導熱は,地中の熱伝導率を与えて計算した。海陸風が再現され、更に昼間は都市域の気温が高く、郊外が低く計算され,都市の温暖化が再現された。この計算における問題点としては、高速並列計算機を用いても気圧の計算に長時間を必要し、新たに計算手法を解決しなければならないことが分かった。また、安田を中心に、地中伝導熱の計算方式と都市の高層建築物をパラメータ化する方法,ボーエン比を与えずに、顕熱フラックスと潜熱フラックスを,大気境界層の理論から計算する方法を検討・開発した。

ボーエン比で与えると,都市内外の気温差がボーエン比の値に直接的に依存し,客観的に正しい都市温暖化を表現できないので、改良を行ったものである。また,地中伝導熱は、地中の熱伝導率に直接影響されるので、従来開発してきた大気境界層理論に基づいて,地表状態と,大気陸面間と地中の熱平衡から計算する方法に変えた。更に,都市内の緑地が都市温暖化を防ぐことを,計算によって再現する為には,地表面の水平分解能を100200m程度に小さくしなければならないこともはっきりした。都市の人工廃熱については,下向き短波長放射と類似して形式で計算式に入れればよいことが分かったので、仙台市に於ける人工廃熱の分布図の作成にとりかかった。前年度に引き続き大気の非静力学メソモデルを仙台平野と大崎平野を含む宮城県ほぼ全域に適用した。海水面温度の日変化はないとし、陸面では、正味放射量、顕熱フラックス、潜熱フラックス、地中への伝導熱が釣り合うとし、地表面温度と各種の熱フラックスを計算した。地中の深い所で地温は一定とし、数値としては気温の気候値を与えた。地中熱伝導は地表面温度と地中の温度差に比例するとした。これらの簡単化は、前年度に高速並列計算機によっても非常に長い計算時間を要するため行った措置である。大気の水平分解能は1kmで、地表面状態に対応するパラメータも1km毎に与えた。これらの簡略化を行っても、結果は前年度のモデルと大きくは変わらず、昼間に都市域が郊外より高温になり都市温暖化を示した。パラメータを変えた実験的計算により、その原因は郊外では都市域より草地や森林が多いので潜熱が大きく、潜熱フラックスと顕熱フラックスを加えたフラックスも、都市域より郊外の方が大きい事に依る事が明白となった。前年度に既に明らかになっていた非静力学モデルに基づく大気の日変化に長い時間を要する問題については、以上のような地中熱伝導量の計算方法やパラメータの与え方の簡略化によって幾分解消されたが、本質的な改善には至らなかった。主要な原因は気圧の陰解法計算に長時間を要する為であり、気圧の計算を陽解法的にする必要に迫られた。さらに、仙台市のような、巨大都市ではない中都市の場合、都市内の植生の影響を調べるためには、地表面近くだけでも200m程度の分解能を持つよう、ネスティングも必要とされる事が示唆された。これらの問題に加えて、地中熱伝導を支配するパラメータに任意性が出やすいので、大気と異なり土壌は動かない事に基づいた解析解の併用を行う事にし、改善に着手した。別な解析により、仙台市中心部の人工廃熱は数十W/m^2であることが分かった。平成17年度は研究の最終年度であり目的を完遂する必要があった。その為ネスティング手法等の当初計画を遂行したが幾つかの困難が生じ方法を一部変更して目的を達成した。ネスティングを大きく進めると誤差が大きくなる事である。又何れの方法でも水平格子間隔が数十m以下になると従来の乱流モデルでは不都合が生ずる事である。従来の乱流輸送モデルは観測・実験に合うような実験公式を非定常・非一様場に拡大してきた物で格子間隔が小さくなると、運動エネルギー等の正の量が負になったりする等破綻する。格子間隔については水平二次元モデルを用いてネスティングを行わない方法を同時に試みた。これにより現在の大型計算機でも十分に格子間隔を小さくできた。乱流モデルについては、流体力学の方程式に戻り本研究のような局地域を小さな格子モデルで解析するのに適する関係式を導き、従来の方法と組み合わせて使用した。
近赤外線高精度位置天文観測のための新手法の研究

我々は、JASMINEと呼ばれる高精度位置天文測定を遂行する赤外線位置天文観測衛星を計画しているが、本研究の目的は、JASMINEシミュレーターと呼ばれる、現実をできるだけ忠実にモデル化した、観測システム全体のシミュレーションシステムを構築しながら、それを用いて、JASMINEの観測手法、衛星仕様などの検討課題を研究することである。具体的な成果として,JASMINEシミュレータでは、オブジェクト指向技術、統一モデリング言語によるコードデザインなど、最新のソフトウエア工学の技術を全て集めて、統合シミュレーションシステムを構築した。そして、シミュレーションすべき対象を「衛星システム」「光学系」「検出器」「観測対象である宇宙」などのコンポーネントに分類し、それぞれがもつ属性同士の依存性をグラフィカルに容易に構築できる枠組みの作成を完成させた。さらに各コンポーネントの開発を行いつつ、シミュレーターを用いて、観測手法や望遠鏡、検出器等の仕様検討を衛星サイズやコスト等の観点も考慮して何度も見直しながら行った。その結果、基本仕様は固まり、システム検討に関わる工学の専門家も交えながら、詳細な検討が進みつつある。さらに、シミュレータの枠組み等が完成したため、早期打ち上げを想定している現実の衛星開発への応用を試みた。我々は、JASMINE衛星の一部の技術実証等を目的として、超小型衛星を用いた実際の宇宙軌道上での実験(Nano-JASMINE計画)の早期実現を考えているが、その衛星の開発にこのシミュレータの応用を行い、Nano-JASMINE衛星の詳細な仕様の検討が進んだ。また、モデル化すべき、Nano-JASMINE望遠鏡の性能、衛星の姿勢制御、望遠鏡や衛星の熱変動等の解析を必要な装置開発、実験も行いながら進めた。これによって、Nano-JASMINE計画は早期の打ち上げを目指して更なる開発が行われている段階である。近赤外線高精度位置天文衛星観測(JASMINE)計画では、観測対象、観測装置、衛星システムまでの個別の要素が観測精度に与える影響に関する検討と、これら個別の要素の持つ誤差・擾乱などを取り入れて実際の観測を総合的にシミュレーションする統合シミュレーションシステム「JASMINE Simulator」の開発を、平行して進めている。個別要素の検討状況は以下の通りである。衛星システムなどに関してはJAXAや東大などの協力者とともに定期的な会合を持ち、鏡の口径や配置、必要な姿勢安定度等の全体設計が進んだ。光学系に関しては、日本の天文観測では初めて3枚鏡光学系を採用し、この光学系を位置天文観測の要求に合わせて最適化した。シミュレーションシステムの進展状況は、以下の通りである。本年は、JASMINE仕様の計算を行うためのプログラムを実装した。これをもとに、より汎用的な観測手法検討プログラムの全体の設計を行った。ここで構築されるソフトウエアは、10年以上にわたる衛星計画をサポートし続けるため、拡張性や保守性に優れている必要があり、近年発展している情報関連技術(オブジェクト指向技術等)を適用した。我々の設計は、処理を行う箱型モデル、複数の処理の依存性を表す線型モデル、線の中を流れるデータモデルの三種類のモデルに抽象化されている。箱型モデルは観測対象である「宇宙」、「検出器」、「衛星」などのパーツが共通に持つべき性質を考慮した抽象化を行い、これらを組み合わせるためのデータフローをグラフィカルに編集するプログラムの開発を行った。この抽象化レベルに基づいて、グラフィカルな編集機能によって依存性が図的に構築できること、この図が示す依存性に適切にしたがって必要なデータの更新が行われること、分散処理など適切な拡張性が残されていることを重視した。これに関しては、まもなく国立天文台報に投稿予定である。赤外線位置天文観測衛星(JASMINE)計画の検討・開発を昨年度に引き続き行っている。本研究課題では、「JASMINE Simulator」の開発およびそれを用いたJASMINEの観測手法ならびにシステム仕様の検討を行っている。JASMINE

Simulatorとは、JASMINEの観測対象、観測装置、衛星システムなどの個別の要素の持つ誤差・擾乱などを取り入れて、実際の観測を総合的にシミュレーションする統合シミュレーションシステムである。開発には、オブジェクト指向やcvsなどに代表される共同開発のための技術を導入している。現段階では、JASMINEにおける検討上の要求を考慮しながら、シミュレーターシステムの枠組みを昨年度に引き続き改良を加えながら構築した。先ず、シミュレーションすべき対象を「衛星システム」「光学系」「検出器」「観測対象である宇宙」などのコンポーネントに分類し、コンポーネントのもつ属性同士の依存性をグラフィカルに容易に構築できる枠組みの作成を完成させた。ここまでの成果は、国立天文台台報に掲載された。さらに、各コンポーネントの開発を行いつつ、このシミュレーターを用いてJASMINEの観測手法や望遠鏡、検出器等の仕様検討を行い、その結果、基本仕様は固まってきた。また、望遠鏡の熱的変動に関してもモデル化して解析を行った。さらに、望遠鏡の形状変動をモニターする実験装置の開発も始めた。また、衛星のサイズやコストをさらにダウンすることが可能か、という観点から、観測手法や手段の見直しを行い、仕様の新しいオプションの検討も開始した。システム検討に関わる工学の専門家も交えながら、詳細な検討が進みつつある。赤外線位置天文観測衛星(JASMINE)計画の検討・開発を昨年度に引き続き行った。本研究課題では、「JASMINE Simulator」の開発およびそれを用いたJASMINEの観測手法ならびにシステム仕様の検討、さらにはシミュレーションの対象となるものをモデル化するために必要な装置のプロトタイプの開発も行った。JASMINESimulatorとは、JASMINEの観測対象、観測装置、衛星システムなどの個別の要素の持つ誤差・擾乱などを取り入れて、実際の観測を総合的にシミュレーションする統合シミュレーションシステムである。シミュレータの枠組みなどは完成し、現実の衛星開発への応用を試みた。JASMINE衛星の一部の技術実証ならびに観測手法のデモンストレーションを目的として、超小型衛星を用いた実際の宇宙軌道上での実験(Nano-JASMINE計画)の早期実現を考えているが、そのための衛星の開発にこのシミュレータの応用を行った。現段階では、先ず、シミュレーションすべき対象である「衛星システム」「光学系」「検出器」「観測対象である宇宙」などのコンポーネントに分類し、コンポーネント毎の開発を進めるとともに、コンポーネント毎のインターフェイスの構築を行った。
延髄孤束核の脳・脊髄代謝への役割

延髄孤束核の神経細胞は脳及び髄液血管収縮機能を持っているが、それが1次的な神経性調節であるのか局所の代謝を介した2次的な変化なのか不明であった。そこで、新しく開発された酵素電極法によるバイオセンサーを用い、代謝の指標としての乳酸値の変化を孤束核化学刺激中に脊髄内でリアルタイムに観察した。1)in vitroで、lactateの濃度(X)と導出されるcurrentの変化分(Y)より回帰直線を作ると、Y=0.004+0.013Xの直線で、lactateの濃度と導出されるcurrentの変化分はP<0.01で有意に相関する。1μMの単位のlactateの濃度の測定が可能だと判明した。2)人工呼吸を止め無呼吸にすると、導出されるcurrentは14+2sより上昇し、最終的に1.457+0.308nA(112+24μMのlactateの濃度)へと上昇した。in vivoでバイオセンター電極がlactateの濃度に反応していることが明らかとなった。3)孤束核化学刺激による血圧低下が脊髄循環の自動調節の下限(60mmHg)の範囲内に保たれていた時(group1)、孤束核化学刺激中の脊髄内lactate濃度は有意な変化を示さなかった(n=21)。血圧低下が自動調節の下限以下に低下した時(group2)、孤束核化学刺激中の脊髄内lactate濃度は有意に(P<0.01)上昇した(3+3μM,n=18)。4)脱血により人為的に低血圧をもたらし、血圧低下が脊髄循環の自動調節の下限の範囲以内に保つように行なった時(group3)、脊髄内lactate濃度は有意な変化を示さなかった(n=3)。血圧低下が脊髄循環の自動調節の下限以下に低下するように行なった時、脊髄内lactate濃度は有意に(P<0.01)上昇した(14+3μM,n=11)。5)刺激部位の組織学的確認を行なった。以上より、酵素電極法によるバイオセンサーはlactate濃度の急速な変化を十分とらえ、孤束核化学刺激による脊髄血流の低下(自動調節の下限の範囲以内で実験されていた)は代謝の変化によるものではない事が示唆された。
異常プリオン分解酵素の機能解明と改変

本研究は、放線菌の産生する異常プリオン分解酵素(NAPase、E77)の機能解明および食の安全への適応について研究を行い、以下の4つの結果を得た。1)異常プリオン分解酵素の発現系を構築し、変異体酵素の特異性解析を基に、機能発現部位を推定した。2)異常プリオン分解酵素の立体構造を明らかにし、作用機序モデルを提唱した。NAPaseの化学修飾を行い、難分解性基質(ケラチン、異常プリオンタンパク質)に対する特異性の変化を解析した結果、塩基性アミノ酸の修飾により分解能や吸着能が低下することが明らかとなった。NAPaseの立体構造の情報をもとに部位特異的変異の導入を行い、それら変異体の難分解性基質に対する特異性の変化を解析した結果、異常プリオン分解酵素は、活性部位とは独立した難分解性タンパク質結合部位を有している可能性が示唆され、難分解性タンパク質結合部位による分解能発現モデルを提唱した。3)異常プリオン分解酵素阻害剤のスクリーニングを行い、安全かつ新規な阻害剤を発見した。異常プリオン分解酵素の食の安全への適応検討を行い、異常プリオン酵素は羊腸のケージング混入異常プリオンを速やかに分解するが、長時間の反応によりケージングを劣化させることが明らかになった。新規かつ安全な異常プリオン分解酵素阻害剤のスクリーニングを行った結果、ゴーヤおよびニンニクの抽出液に新規阻害剤存在を認め、精製を行った。更に、構造機能解析を目的に、それら阻害剤の部分構造を明らかにした。4)異常プリオン分解酵素生産微生物の同定を行い、新規種であることを明らかにした。異常プリオン分解能を有する好アルカリ性放線菌TOA-1株の同定を、形態学的・生理学的特性および遺伝子解析を行った結果、Nocardiopsisに属する新規種であることを明らかにした。1.異常プリオン分解酵素(NAPase)の発現系の検討を行った結果、mature領域を用いた発現系では不活性型の酵素の発現は認められたものの、in vitroリフォールディングを行っても活性型への変換は出来なかった。今後は、異常プリオン分解酵素のpro領域とのシス・トランス発現による活性型酵素の取得検討を行い、解明の解明と改変を行う予定である。2.異常プリオン分解酵素(NAPase)のX線構造解析を行い、共同研究者とともに立体構造を明らかにした。3.新規異常プリオン分解酵素のスクリーニングを行い、新たに土壌より分離したBacillus属細菌2株の産生する中性プロテアーゼに異常プリオンモデルタンパク質である過塩素酸可溶性タンパク質(PSP)の分解能を認めた。今後は、それらの酵素の精製および異常プリオン分解能の解析を行う予定である。4.異常プリオン分解酵素の食の安全への適応検討を行い、異常プリオン酵素は羊腸のケージング混入異常プリオンを速やかに分解するが、長時間の反応によりケージングを劣化させることが明らかになった。新規かつ安全な異常プリオン分解酵素阻害剤のスクリーニングを行った結果、2種の植物抽出液に新規阻害剤存在の可能性を認めた。今後はこれら阻害剤の精製を行い、特性および構造解析を行う予定である。本研究は,放線菌の産生する異常プリオン分解酵素(NAPase,E77)の機能解明および食の安全への適応について研究を行い,以下の2つの結果を得た。1.NAPaseの化学修飾を行い,難分解性基質(ケラチン,異常プリオンタンパク質)に対する特異性の変化を解析した結果,塩基性アミノ酸の修飾により分解能や吸着能が低下することが明らかとなった。

NAPaseの立体構造の情報をもとに部位特異的変異の導入を行い,それら変異体の難分解性基質に対する特異性の変化を解析した結果,異常プリオン分解酵素は,活性部位とは独立した難分解性タンパク質結合部位を有している可能性が示唆され,結合部位による分解能発現モデルを提唱した。今後は,異常プリオンタンパク質へのさらなる特異性の向上を目指し,遺伝子シャッフリングなどに代表される新規タンパク質工学、進化分子学工学的手法を用いて,酵素の改変を行うことを目標とする。2.牛異常プリオンが羊にも感染しうることが明らかとなり,羊腸から作られているソーセージのケージングへのヒト感染型異常プリオン混入の可能性が示唆されている。異常プリオン感染ケージングの清浄化検討を行った結果,これらの酵素は異常プリオンを完全に分解する一方,ケージングのコラーゲン層までも分解してしまうことが明らかとなった。そこで,異常プリオン分解酵素を効果的かつ特異的に阻害する食品成分由来の異常プリオン分解酵素阻害剤のスクリーニングを行い,ニンニクおよびゴーヤ種子に新規な阻害剤を見出し,電気泳動的に単一になるまで精製を行った。今後は,それら阻害剤の構造を決定するとともに食肉の清浄化剤としての応用検討を行う予定である。
20nm技術LSI用Cu配線材料の研究

LSIの高速化・高集積化は、トランジスタの微細化と配線寸法の微細化によりはじめて実現できる。しかし、配線寸法(配線幅・厚さ)が数100nm以下に微細化されると、配線抵抗Rと配線容量Cの積で表される配線遅延がトランジスタ遅延に比較して無視できなくなり、微細化によるLSIの性能向上を阻害する。これは、Cu配線の抵抗率が、線幅が100nm以下の領域では、微細化とともに抵抗率が著しく増大することによる。これは、が微細・不均一化することおよびCu配線/バリアメタル界面の密着性が低下することによって粒界および界面における伝導電子散乱が顕著になるためである。本研究では、まず、幅50nmCu配線の抵抗率、微細構造および信頼性を評価するための模擬デバイス(TEG)の設計・製作を行った。次に、上記TEGを用い、Cu配線を形成する際の、アノード電極、硫酸銅等のめっき材料に着目し、Cu配線の純度を向上させることによりCu配線中の結晶粒径を均一・大粒径化して抵抗率を低減しようと考えた。そこで、公称純度9Nのアノード電極および公称純度6Nの硫酸銅を用い幅50nmのCu配線を形成して、抵抗率を現状プロセス(公称純度4Nアノード、公称純度3N硫酸銅)で形成したCu配線のそれと比較した結果、21%低減できることを明らかにした。また、透過電子顕微鏡を用いた幅50nm配線の長さ方向の断面構造評価技術も確立し、上記高純度プロセスで形成したCu配線の長さ方向における結晶粒径は現状プロセスのそれよりも約10%大きく、ばらつきは約30%小さいことを明らかにした。さらに、Cu配線中の酸素も現状プロセス配線に比べ、約1/10に減少することも分かった。本研究のH17年度における課題と成果を以下に示す。1.TEG作製およびCu配線形成:最小線幅30nmの模擬デバイス(TEG)の設計を行い、EB描画とドライエッチング条件の最適化により配線の微細組織、抵抗および耐エレクトロマイグレーション(EM)性を評価できる幅30200nm,深さ50,100nmのTEGを作製した。超微細溝へ電気めっきにより、Cuを完全に埋込むことができた。配線抵抗率の配線幅依存性については評価中。2.配線の低抵抗化技術:配線長さ方向の断面TEM観察用サンプル作製の高度化を行い、技術ノード35nmに相当するCu配線の長さ方向における微細組織のTEM観察技術を確立した。さらに、微細配線溝中のCu配線の大粒径化を目的としてDCめっき液の成分およびめっき後の熱処理条件の最適化の検討を行い、Cu配線の抵抗率を従来プロセスで作製したCu配線のそれに比べ約10%低くできた。3.配線の密着性の向上:基板/バリア膜上のAlおよびCu極薄膜について、分子動力学法によるスクラッチ試験のシミュレーションを行った。薄膜スケールがnmオーダーになると、スクラッチの臨界荷重は剥離強度の大きさを定量的には反映しない。しかし、基板が同じ場合、動摩擦係数の時間変動の標準偏差が、剥離強度の大きさを定量的に反映することを見いだした。これにより、分子動力学法によるスクラッチ試験のシミュレーションを用いて、基板との密着性の高い薄膜物質を探索する道を開いた。4.配線の耐EM性:20試料の耐EM性を同時に評価できる装置に改造した。本装置は、試料温度を150300°C、電流密度を10^610^7A/cm^2の範囲で変化させ、抵抗の変化を温度、配線幅および電流密度の関数として連続的に評価できる。

一例として、Cu配線を温度300°Cに保持し、密度6x10^6A/cm^2の電流を600時間印加し、耐EM性を抵抗の時間的変化として評価し、平均断線時間を求めた。本研究のH18年度における課題と成果を以下に示す。配線幅3050mmTEG作製プロセスの検討を行うとともに第一次TEGを作製した。2.微細溝中におけるCuシード層の結晶粒径制御技術と配線幅3050nm溝中へのめっきによるCu膜のボトムアップ成長技術の開発熱処理により、Cuシード層の結晶粒径を制御しようとしたが、熱処理条件の如何に関わらずボールアップしたため、シード層の粒径制御は困難であるとの結論に至った。しかし、DCめっき法により幅50mm,深さ200nm溝へのCu膜のボトムアップ成長には成功した。30nm溝中へのCu配線形成については検討中。3.幅3050nm配線の長さ方向の縦および横断面におけるCu膜の結晶構造のTEMおよびEBSPによる解析技術の検討幅50nm配線の長さ方向のTEM観察に成功し、めっき浴条件による平均結晶粒径の変化および粒径の標準偏差を明らかにした。硫酸銅めっき浴を3Nから6Nに高純度化することにより、平均粒径は約6%増加し、標準偏差は28%少なくなることを明らかにした。さらに、配線抵抗率は14%低減することも分かった。4.分子動力学によるTEG中のCu膜/バリアの引っかき試験のシュミレーション技術の開発基板上の薄膜のナノスクラッチ試験を分子動力学によりシミュレートし、摩擦係数の最大値が薄膜の剥離を検出できることを実証した。摩擦係数の最大値は異種界面の接合強度と対応した。ナノスクラッチ試験における摩擦係数の最大値を界面の密着強度の評価に利用できることを明らかにした。5.エレクトロマイグレーション(EM)評価装置の改造と幅80nmCu配線を用いた耐EM性の最適評価条件の確率および幅30nmCu配線の耐EM性の検討EM評価装置の改造を行い、幅80nm,100nm,140nm配線の耐EM性を評価した。EMの活性化エネルギーはそれぞれ0.64,0.68および0.71eVである。幅3050nm配線のEM耐性を評価中である。本研究のH19年度における課題と成果を以下に示す。1.Cu配線の大粒径化プロセスの開発高純度めっき材料(アノード公称純度9N、硫酸銅公称純度6N)を用いて作製した幅50nmCu配線(技術ノード32nmLSIに対応)の結晶粒径は、現状純度めっき材料(アノード公称純度4N,硫酸銅公称純度3N)を用いて作製したCu配線よりも均一・大粒径化することが分かった。また、抵抗率も現状めっき配線よりも約20%低減できることを明らかにした。2.密着性向上プロセス高純度めっき材料を用いたCu配線形成および高速アニール技術(加熱速度約1°C/s)により、幅50nmCu配線におけるCu/バリアメタル界面の酸素濃度を現状めっき材料を用いて形成したCu配線のそれよりも約1/10に低減できることが分かった。この結果は、上記開発プロセスにより、Cu/バリアメタル界面の密着性が向上することを示唆している。さらに、分子動力学シミュレーションにより、密着性に優れた配線構造(幅、高さ等)を明らかにした。3.配線抵抗・耐EM性の評価高純度めっき材料を用いて作製した幅50nmCu配線の抵抗率は、現状純度めっき材料を用いて作製したCu配線の抵抗率よりも約20%低いことを明らかにした。
海の彼方の大アイルランド：現代大飢饉小説の環大西洋的越境性を政治的に読み解く

2019年度は、前年度までの研究成果を踏まえ、Colum McCannの小説TransAtlanticに関する考察を、国際学会Interenational Association for theStudies of Irish Literatures (IASIL)の年次大会において口頭発表した。この小説は、1919年の大西洋無着陸飛行と、1948年のアイルランド大飢饉、および1998年の北アイルランド和平という3つの歴史的事件が絡み合う歴史改変小説で、大飢饉のパートでは大飢饉初期に実際にアイルランドを訪問した解放奴隷Frederick Douglassが登場する。そこで、小説中でDouglassが見せる大飢饉への見解と、彼自身が現実に出版した手記におけるそれを比較して、両者の差異を検討した。その結果、奴隷制廃止運動にイギリス系アイルランド人からの支援を取りつけるために、イギリス支配下で飢餓に苦しむアイルランド人のことを無視するしかないというDouglassのジレンマが、TransAtlanticという物語においては強調されていることを指摘した。また、今年度は、これまでの大飢饉に関する研究成果の代表例という位置づけで、『ジョイスへの扉ー『若き日の芸術家の肖像』を開く十二の鍵』という論集に論文を発表した。平成27年度は、本研究の理論的土台の確立を目指して、カナダとアメリカに流入したアイリッシュ・ディアスポラに関する先行研究を収集し分析した。特に、カナダが移民先として選ばれた歴史的理由とともに、高度な多元文化主義社会となっている現代カナダにおけるアイルランド系カナダ人の歴史的・社会的状況を精査した。特に、平成28年3月にアイルランド国立図書館で行った資料収集は、本研究の遂行上、非常に有益なものとなった。この際、大飢饉当時の有望な移民先として、アメリカとカナダが別々にではなく、同じ「北米」として宣伝されていることが明らかになった。また、本年度10月より、アイルランド系カナダ人作家Janes Urquhartの小説Away (1997)について考察を続けている。アイルランドとカナダの両国を舞台とし、主人公の一族にまつわる秘密が、祖国への遡行と並行して開示されていくという本小説の構造自体に、アイルランドとカナダの歴史的な関係が反映されている。それは、単に大飢饉当時の移民元と移民先という関係にとどまらない。「自治領」のとして成功するカナダと自治権獲得を目指すアイルランド、そしてカナダ独自のアイデンティティを再構成する際に、独立アイルランドを参照するカナダといった関係である。このように歴史的なナショナリズムの文脈においてアイルランドとカナダは相互参照を続けており、Awayにおける「アイルランドへの帰郷」もひとまずはこの文脈において読むことができると仮説している。大飢饉と移民と記憶をめぐる先行研究の収集と分析は、本研究の理論的土台を確立するうえでは十分に実施できた。また、本研究課題の第1対象であるJane Urquhartについても、上記のように一定の分析・考察が進んでいる。しかしながら、平成27年度の研究実施計画の中で進捗が遅れいる部分がある。たとえば、Uquhartに関しては、出生国カナダで執筆を続けているという固定性が「アイルランドへの帰郷」というテーマ設定にいかなる影響を及ぼしているかという点について伝記的側面から検討する予定であったが、彼女の伝記的背景に関する先行研究が想定外に少なかったため、いまだ本格的に検討できていない。また、カナダのオタワにあるLibrary and Archive Canadaにおけるアイルランド系カナダ人に関する資料調査も、他の業務のスケジュールの影響で実施できなかった。このように、平成27年度研究実施計画のうち、実施できていないものが残っているため、進捗状況はやや遅れていると評価せざるを得ない。平成28年度は、前年度に取り組んだJane Urquahrtの小説Awayに関する研究をさらに深化させ、日本英文学会中国四国支部第69回大会にて口頭発表した。この発表では、主人公の母方4世代の来歴を遡行していくという小説の体裁自体が、アイルランド大飢饉の記憶を辿りなおすことと構造的な相同性を保持していることを指摘し、祖国への想像上の帰郷が、アイルランド系カナダ人のアイデンティティ形成にとって重要な意味を持っていることを明らかにした。また、本年度は、イングランド生まれのアメリカ在住作家であるAnn MooreのGracelin O'Mally Trilogyの研究も進めた。イングランド人として、アイルランド大飢饉の加害者側に連なるMooreが、21世紀になってもなお、アイルランドからアメリカへの脱出という正統的な離散物語を書いているという点に、歴史修正主義的な動機を見出そうとしてみたが、現在のところMooreの3部作において、アイルランド大飢饉は歴史的背景としてのみ扱われていると言わざるを得ない。今後は、アイリッシュ・ディアスポラ研究を参照して、研究内容をブラッシュアップしていく予定である。さらに、アイルランドからの脱出というモチーフを扱うにあたって、イングランド人作家とアイルランド人作家のあいだに違いがあるかどうかを考えるため、James JoyceのA Portrait of the Artist as a Young Manにおけるジャガイモの象徴性を再考し、これをIASILにおいて口頭発表した。ポスト大飢饉世代のアイルランド人青年が自己実現のためにアイルランドを脱出するとき、大飢饉の記憶が前面に出てきていないという興味深い事実が、イングランド人作家との違いとして明確になった。アイルランドからの脱出というモチーフを扱うイングランド人作家とアイルランド人作家のあいだの差異を検討するために、JoyceのA Portrait of the Artistas a Young Manを考察したことは、Ann Moore研究の副産物であったが、国際学会で発表できた点で本研究課題の深化につながったと言える。このような当初予期していなかった展開もあったものの、平成28年度の進捗状況は、以下の3つの理由で、「やや遅れている」と評価せざるを得ない。第1に、Jane Urquhartに関する研究はほぼ完了しているが、それがまだ論文という形に結実していないこと。

第2に、Anne Mooreに関する研究については、小説の精読は完了したものの、それらに関する先行研究がほぼ皆無に等しいため、先行研究の調査と収集を継続せざるを得ない状況であること。そして第3に、昨年度からの計画であったカナダ・オタワでの一次資料調査が本年度も実施できなかったこと。以上のように、平成28年度研究実施計画のうち、未了のものが残っているため、進捗状況はやや遅れている。平成29年度は、これまでの研究成果を、「文芸共和国の会」におけるシンポジウム「天/人/災」にて発表した。本会は有志によって運営されており、学術団体ではないが、研究者だけでなく、広く一般市民にも門戸を開いており、定期的に「異分野遭遇型・市民参加型学術イベント」を開催している。この意味で、科研費による研究成果を国民に還元するという点については、一定の貢献ができたと考えている。また、本年度は、研究実施計画に即して、Colum McCannのTransAtlanticの研究を進めた。1919年の大西洋無着陸飛行と、1848年のアイルランド大飢饉、および1998年の北アイルランド和平という3つの物語が絡み合う歴史改変小説である本作品が、大飢饉をアイルランドとイングランドの2国間関係においてではなく、環大西洋的な関係性からとらえなおそうとしている点を明らかにした。なお、TransAtlanticに関する考察は、平成30年7月に開催される国際学会IASIL 2018において口頭発表することが決定している。平成29年度の研究実施計画どおり、Colum McCannに関する研究を進めることはできた。しかし、以下の2点を理由に全体的な進捗状況は「やや遅れている」と評価せざるを得ない。第1には、Jane Urquhartに関する論文の掲載が果たせていないこと。第2には、カナダにおける資料収集が本年度もできなかったことである。以上のように平成28年度の研究実施計画のなかで未了のものが残っているため、現在までの進捗状況は「やや遅れている」と評価する。2019年度は、前年度までの研究成果を踏まえ、Colum McCannの小説TransAtlanticに関する考察を、国際学会Interenational Association for theStudies of Irish Literatures (IASIL)の年次大会において口頭発表した。
凸面形状工具を用いた自由鍛造における変形挙動と延性限界

近年,薄板の冷間鍛造により,加工部の降伏強度を増加させる加工がなされ,これによりばね特性の向上が図られている.そこでは,加工部とその周辺部分との間で極端な強度の不連続を避けるために,凸面形状の型工具が使用されている.この種の自由鍛造の一例として,円筒状工具を用いた板の鍛造をここでは考察した.変形解析の結果,工具の素板拘束域は加工過程の中期から減少に転じ,従来の自由鍛造のそれと大きく様相を異にしていた.スラブ法による応力解析の結果と有限要素法による結果とを比較することで,この種の板鍛造の応力解析にスラブ法は第一近似として十分高い信頼度を備えていることが分かった.加工の終期における変形状態は,とくに素板中心部において,初期,中期のそれと大きく傾向を異にしていることから,加工の終期に遭遇する延性破壊の危険性を回避するには注意深い考察が必要である.延性破壊に関して,著者らはこれまで変形論の立場から独自の規準を提唱してきた.これは薄板の塑性不安定に関する,Swiftの拡散くびれの規準とStoren & Riceの局所くびれの規準を修正し,一般化したものである.ここではこの規準を,本研究の自由鍛造の加工限界予測に適用した.ばね特性の高い金属材料として,高力アルミニウム,燐青銅,ステンレス鋼を採用したが,本解析で用いた応力解析の適用範囲内と考えられる状態で延性破壊が発生したのは高力アルミニウムのみであった.スラブ法による応力解析と有限要素法によるそれを用いて,解析的に予測した破壊ひずみは互いに良い一致を見た.これに対して,実験では幾分高めの破壊ひずみが実測されたが,これは破壊発生後にもたらされた付加変形を受けたことによる影響であると考えられる.近年,薄板の冷間鍛造により,加工部の降伏強度を増加させる加工がなされ,これによりばね特性の向上が図られている.そこでは,加工部とその周辺部分との間で極端な強度の不連続を避けるために,凸面形状の型工具が使用されている.この種の自由鍛造の一例として,円筒状工具を用いた板の鍛造をここでは考察した.変形解析の結果,工具の素板拘束域は加工過程の中期から減少に転じ,従来の自由鍛造のそれと大きく様相を異にしていた.スラブ法による応力解析の結果と有限要素法による結果とを比較することで,この種の板鍛造の応力解析にスラブ法は第一近似として十分高い信頼度を備えていることが分かった.加工の終期における変形状態は,とくに素板中心部において,初期,中期のそれと大きく傾向を異にしていることから,加工の終期に遭遇する延性破壊の危険性を回避するには注意深い考察が必要である.延性破壊に関して,著者らはこれまで変形論の立場から独自の規準を提唱してきた.これは薄板の塑性不安定に関する,Swiftの拡散くびれの規準とStoren & Riceの局所くびれの規準を修正し,一般化したものである.ここではこの規準を,本研究の自由鍛造の加工限界予測に適用した.ばね特性の高い金属材料として,高力アルミニウム,燐青銅,ステンレス鋼を採用したが,本解析で用いた応力解析の適用範囲内と考えられる状態で延性破壊が発生したのは高力アルミニウムのみであった.スラブ法による応力解析と有限要素法によるそれを用いて,解析的に予測した破壊ひずみは互いに良い一致を見た.これに対して,実験では幾分高めの破壊ひずみが実測されたが,これは破壊発生後にもたらされた付加変形を受けたことによる影響であると考えられる.薄板の降伏強度の増加と加工部分のばね特性の向上を目的に,凸面工具を用いた板の冷間鍛造を行った.素材は,板幅は15mm,板厚は0.8mmから1.5mmの範囲にある各種金属板を用いた.鍛造工具は直径6mmから12mmの円柱形状とした.この鍛造はよる変形は,近似的な平面ひずみ変形である.この鍛造加工における変形挙動と亀裂発生による加工の限界を調べ,この加工に適用可能な破壊規準についての知見を得ることを目的としている。1.凸面形状工具による自由鍛造では,初期の過程においては,鍛造工程の進行に伴い,工具・素材間の接触角度は増大するが,ある過程からは,減少が始まる.この遷移過程を境にして変形挙動の相違を実験,解析両面から考察した.スラブ法による解析から,板厚,工具半径に関するこの遷移過程の依存性が求められた.2.厳しい加工においては,板厚が最小となる中央部分で亀裂が発生し,製品としての価値を失う.この亀裂発生は,素材の変形特性,工具,板厚の幾何学的形状比に依存する.これについて詳細な実験観察を試みた.亀裂発生時期を的確に認知することは非常に困難であることが分かった.これについては,次年度にさらに検討することが必要である.3.亀裂は延性破壊によるものである.破壊規準に拡散規準と停留規準が考えられるが,本研究における変形機構では亀裂発生時に塑性解が多価でなければならないことから,拡散規準の適用が望ましい.破壊規準の適用には,亀裂発生場所における応力状態を知ることが必要である.手始めに,スラブ法による解析を行い,これを算出し,解析的な予測を試みたが,実験値との間に良い相関は得られなかった.次年度では応力解析の精度向上を,構成式,解析手法両面から検討する予定である.近年,薄板の冷間鍛造により,加工部の降伏強度を増加させる加工がなされ,これによりばね特性の向上が図られている.

そこでは,加工部とその周辺部分との間で極端な強度の不連続を避けるために,凸面形状の型工具が使用されている.この種の自由鍛造の一例として,円筒状工具を用いた板の鍛造をここでは考察した.変形解析の結果,工具の素板拘束域は加工過程の中期から減少に転じ,従来の自由鍛造のそれと大きく様相を異にしていた.スラブ法による応力解析の結果と有限要素法による結果とを比較することで,この種の板鍛造の応力解析にスラブ法は第一近似として十分高い信頼度を備えていることが分かった.加工の終期における変形状態は,とくに素板中心部において,初期,中期のそれと大きく傾向を異にしていることから,加工の終期に遭遇する延性破壊の危険性を回避するには注意深い考察が必要である.延性破壊に関して,著者らはこれまで変形論の立場から独自の規準を提唱してきた.これは薄板の塑性不安定に関する,Swiftの拡散くびれの規準とStoren&Riceの局所くびれの規準を修正し,一般化したものである.ここではこの規準を,本研究の自由鍛造の加工限界予測に適用した.ばね特性の高い金属材料として,高力アルミニウム,燐青銅,ステンレス鋼を採用したが,本解析で用いた応力解析の適用範囲内と考えられる状態で延性破壊が発生したのは高力アルミニウムのみであった.スラブ法による応力解析と有限要素法によるそれを用いて,解析的に予測した破壊ひずみは互いに良い一致を見た.これに対して,実験では幾分高めの破壊ひずみが実測されたが,これは破壊発生後にもたらされた付加変形を受けたことによる影響であると考えられる.