hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動の構成要素を含む記憶の意識的・無意識的な検索過程に関する研究

記憶とでも,結果のパターンに分離が見られたということである。これまで報告されていた以上に,行為の実演の効果の生起メカニズムは特異的であることが示唆された。今後は,テスト時に判断を求める情報源を様々に設定し,より体系的にソースモニタリングと再認記憶の違いについて検討することが必要であろう。SPTsとは,行為文(例:腕をなでろ)の内容を実演する課題であり,単に言語的に憶える文条件よりSPTs条件の方が,後の記憶成績が優れることをSPT効果という。被験者は行為内容を実演するSPTs条件か,実演を行わない,文条件のいずれかの下で行為文を偶発学習した。実験1では,各行為文に対して,過去のエピソードの参照が必要な意味処理を行わせた。実験2では,表面的な特徴のみで判断できる物理処理を行わせた。テスト段階では各行為文に対し,学習時に自分が「やった」か,「読んだ」か,学習時に呈示されなかった「新しい」ものなのかのソースモニタリング判断を求めた。その結果,ソースモニタリング正答率においてはSPT効果は有意にならず,実演してもソース判断が正確にはならないことが確認された。一方,通常の再認記憶においては,SPT効果は頑健に見られた。このパターンは昨年度の結果を追認している。また,実験1と2のデータを用いて処理水準効果についても検討したが,モニタリング正答率でも再認でも,処理水準効果は有意にならなかった。この点は,昨年度の結果と異なっていた。これまでの結果をまとめると,同じように学習エピソードの意識的な想起を求めるソースモニタリング課題と再認記憶とでも,結果のパターンは異なり,「分離」が見られたということである。本研究及び昨年度の研究のように,扱う変数を被験者間で操作するか被験者内で操作するか,という手続き上の差違によっても結果のパターンは異なるし,用いる記憶の測度が,同じ顕在記憶課題と見なせるものでも,得られるパターンが異なるということが分かった。さらには,行為の要素を含む記銘材料と,言語的な記銘材料とでも,記憶の性質は異なるといえる。今後,「記憶の理論」を一般化していく上で,記銘材料・検索意識・実験手続きについて,より体系的にデータを蓄積することが重要であることが示唆される。
新生児低酸素性虚血性脳障害における一酸化窒素合成酵素(NOS)免疫組織化学

新生児低酸素性虚血性脳症(NHIE)における一酸化窒素(NO)の関与をラットモデルを用いて検討した.方法としてまず,生後7日の新生仔ラットに片側頚動脈結紮と低酸素負荷により結紮側半球に梗塞病変を惹起させた.負荷開始後0,3,6,12,24時間で還流固定し,凍結切片を作製した.抗一酸化窒素合成酵素(NOS)抗体を用いたABC法による免疫組織染色と隣接切片のニッスル染色を行い,ニューロンの形態変化と一酸化窒素合成酵素含有ニューロン(NOSニューロン)数の変化を観察した.神経細胞形態の変性とNOSニューロンの増加は頚動脈結紮側でのみ観察された.負荷開始後3時間で神経細胞核は斑状に濃染性を示し,6時間後病変は拡大し一部は核濃縮を示した.1224時間では全体に核濃縮と断片化が観察された.NOSニューロン数は負荷開始後3時間より有意に(p<0.05)増加が見られ,6時間でも増加は有意であった.増加は線条体の背外側でもっとも著明であった.12時間後NOSニューロンは減少しはじめ24時間後では有意に減少した.本研究の結果よりNHIEのラットモデルにおいてNOSニューロンの増加が観察され,NHIEにおけるNOの関与が考えられた.われわれの前回の研究では,NOS阻害剤による脳障害の軽減が観察されており,これと併せるとNOがNHIEにおいて神経障害性に作用していると考えられる.今後検討を重ねることによりNHIEの治療進展が期待される.新生児低酸素性虚血性脳症(NHIE)における一酸化窒素(NO)の関与をラットモデルを用いて検討した.方法としてまず,生後7日の新生仔ラットに片側頚動脈結紮と低酸素負荷により結紮側半球に梗塞病変を惹起させた.負荷開始後0,3,6,12,24時間で還流固定し,凍結切片を作製した.抗一酸化窒素合成酵素(NOS)抗体を用いたABC法による免疫組織染色と隣接切片のニッスル染色を行い,ニューロンの形態変化と一酸化窒素合成酵素含有ニューロン(NOSニューロン)数の変化を観察した.神経細胞形態の変性とNOSニューロンの増加は頚動脈結紮側でのみ観察された.負荷開始後3時間で神経細胞核は斑状に濃染性を示し,6時間後病変は拡大し一部は核濃縮を示した.1224時間では全体に核濃縮と断片化が観察された.NOSニューロン数は負荷開始後3時間より有意に(p<0.05)増加が見られ,6時間でも増加は有意であった.増加は線条体の背外側でもっとも著明であった.12時間後NOSニューロンは減少しはじめ24時間後では有意に減少した.本研究の結果よりNHIEのラットモデルにおいてNOSニューロンの増加が観察され,NHIEにおけるNOの関与が考えられた.われわれの前回の研究では,NOS阻害剤による脳障害の軽減が観察されており,これと併せるとNOがNHIEにおいて神経障害性に作用していると考えられる.今後検討を重ねることによりNHIEの治療進展が期待される.
木構造データを対象とするデータマイニングツールの開発と応用

本研究で開発したデータマイニングツールとその応用は以下の通りである。1.データマイニングツールの開発:(1)導出されるルールの表示を簡明にする目的で、コーパスデータを相対インデックス化データにし、意味距離と方向性の属性を加えたデータ変換ソフトの改良をLISP言語で作成した。(2)Intelligent Minerの作動と意味距離を含むデータの実験を行った。所属機関がデータマイニング関係の研究用に既に設置しているRX600(IBM)上のIntelligent Minerを用いるため、IBM PC710とネットワーク接続を行って実験を行った。(3)命題論理レベルで柔軟なデータマイニングを可能とすることを目的としてカスケードモデルを提案し、これを実現するデータマイニングシステムDISCASを開発した。(4)ビジュアルマイニングを目的とする、星座グラフを使ったデータマイニングツールの開発を行い多変量データの2次元平面での表示やデータ判別のためのグループ化を可能にした。2.データマイニングツールの応用:(1)英語、日本語のコーパスデータを使って、相対節点インデックス化を行った数千件のコーパスデータを使って相関ルール探索(英語と日本語の動詞を中心に)を行った。(2)文学作品の特徴抽出を行い新たな知見を得た。(3)グラフ構造を持つ化学構造データへの応用を行い、構造と化学特性との関係で新たな知見を得た。(4)心理データへの応用として、日中間の大学生や、親の養育モデルについて、新たな知見を得た。文の構文木データベースからの知識発見を目的として、下記の各項目につき研究を行った。(1)命題論理レベルで柔軟なデータマイニングを可能とすることを目的として、カスケードモデルを提案した。(2)カスケードモデルにおけるルール選択の基準として、カテゴリーデータに対する平方和の利用が可能であることを示し、郡内および群間への分解法を提案した。(3)上記カスケードモデルに従ってマイニングを行うシステムをCommon Lisp言語により開発し、DISCASソフトウェアとして完成させた。(4)構文木構造データにおいて、視点となる単語と他の単語群との関連性をアイテムとして表現するための相対節点インデックス化法を提案し、実際にEDRコーパスからアイテムを生成するためのソフトウェアEDRitemを開発した。(5)英語の動詞thinkには、自動詞と他動詞双方の用法が存在する。EDRコーパス中の文例からこれらの用法毎にアイテム群を生成し、自動詞と他動詞を識別する特徴的な構造パターン有無に関するマイニングを行った。カスケードモデルおよびインテリジェントマイナーによる相関ルール解析を実行したところ、特徴的なパターンが発見された。次年度以降、発見パターンにつき言語理論的な解析を行うとともに、より効率的なマイニングが行えるように理論、ソフトウェアを発展させ、言語学的に新規な知識の発見を目指して研究を継続する予定である。文の構文木データベースからの知識発見を目的として下記の項目について研究をおこなった。分析ツールとして命題論理レベルで柔軟なデータマイニングを可能とするカスケードモデルDISCASとDLXの開発を行った。(1)既にEDRコーパスから構文木データを取り出すソフトをCommon Lisp言語で開発してきた。これを使って言語分析のターゲットとして設定した、英語の動詞thinkについて他動詞の使い方と自動詞の使い方に構造上の違いがみられないかの分析を行う計画を立てた。(2)文構造を調べるためEDRコーパスに含まれる、文の係り受け関係を示すカッコ付データを用いた。さらに、目的とする単語(think)の位置を中心として、周辺の単語の位置関係を相対インデックス法で表現し、それぞれの単語を相対インデックスのアイテムとして取り出す手法を考案した。(3)EDRコーパス(16万文例)からthinkを含む1001文例を使って、自動詞182文例、他動詞300文例を取り出した。さらに、データマイニング用に構造分析するために相対インデックス法表示のアイテムを取り出した。アイテムの数は自動詞3606件他動詞6607件であった。(4)(3)のデータを使って最初に、IBMのデータマイニングソフトIntelligent Minerの相関

ルール探索法による分析を試みた。これによって、自動詞の特徴的構造パターン9例、他動詞の特徴的構造パターン5例を発見した。(5)相関ルール探索法の検証と本研究で作成したカスケードモデルによる分析法DISCASをつかって同じデータを使って分析を行った。同様な結果が得られ、DISCASの検証も同時に行うことができた。分析の中間データの整理にはJMPを用いた。(6)論文を作成と発表を行った。(7)構造を持つコーパス以外のデータにも適用した。(8)コーパスデータについては意味構造についての分析に今後は発展させたい。英語・日本語等、木構造を持つコーパスデータに着目し、木構造と構造自体に付随する単語と品詞を含めて何らかの構造上のルールを見つけ出し、新たな言語の知見を求めるために、以下の研究を行ってきた。研究の実績を以下に示す。1.導出されるルールの表示を簡明にする目的で、コーパスデータを相対インデックス化データにするとともに、意味距離と方向性の属性を加えたデータ変換ソフトの改良をLISP言語で作成した。(研究分担者:岡田)3.データマイニング手法の1つである相関ルール探索法について実験をおこなった。(研究代表者:雄山、研究分担者:岡田)4.相対節点インデックス化データを使ってデータベースの構築を行った。(研究代表者:雄山、研究分担者:岡田)5.相対節点インデックス化を行った数千件のコーパスデータを使って相関ルール探索(英語と日本語の動詞を中心に)を行った。(研究代表者:雄山、研究分担者:岡田)6.導出されたルールの最適化を行うためのパラメータやフィルタリング。作図化を行った。(研究代表者:雄山)7.発見パターンにつき言語理論的な解析を行うと共に、より効果的なマイニングが行えるように理論を深め、図式化のためのソフトの開発をおこなった。(研究代表者:雄山)本研究で開発したデータマイニングツールとその応用は以下の通りである。1.データマイニングツールの開発:(1)導出されるルールの表示を簡明にする目的で、コーパスデータを相対インデックス化データにし、意味距離と方向性の属性を加えたデータ変換ソフトの改良をLISP言語で作成した。(2)Intelligent Minerの作動と意味距離を含むデータの実験を行った。所属機関がデータマイニング関係の研究用に既に設置しているRX600(IBM)上のIntelligent Minerを用いるため、IBM PC710とネットワーク接続を行って実験を行った。(3)命題論理レベルで柔軟なデータマイニングを可能とすることを目的としてカスケードモデルを提案し、これを実現するデータマイニングシステムDISCASを開発した。
水災害多発時代における重層的環境ガバナンスの社会学的研究

日本を含めアジアモンスーン地域の環境問題を考える際に、川や湖沼、海といった水環境は重要な対象である。経済活動や生活排水による水環境の汚染問題や自然災害による被害の防止や軽減も、日本のみならず国際的なレベルでも取り組むべき社会的課題となっている。本研究では1990年代後半以降を主要な対象とし、国家および地方レベルの政策・法制度といった政治的機会構造の変化と、市民活動やNPOなどの市民セクターの動向を、フィールドワークおよび公的資料や雑誌記事等の内容分析を通して通時的に探究する。さらに、関係者へのインタビュー調査と参与観察を通して水災害多発時代における環境ガバナンスの可能性と課題を抽出する。
機能性ホロチン分子に着目した新規ハイブリッド型抗菌剤創製研究

平成24年度は昨年度からの継続研究として、機能性ホロチン分子とのハイブリッド型誘導体、即ち、チオマリノール誘導体とミキソピロニン誘導体の化合物ライブラリー構築を行った。得られた新規誘導体においてペーパーディスク法による抗菌活性定性試験を行ったところ、新たな抗菌活性化合物を見出すことができた。また、本化合物において8種の菌株を用いた高次抗菌活性試験を実施したところ、グラム陽性菌選択的な阻害活性を示すことが明らかとなった。さらに、細菌性RNAポリメラーゼに対する阻害活性試験を試みたところ、所望の阻害作用を有することも示された。一方、効率的な化合物ライブラリーの構築を目的としピロン体およびヒドロキシクマリン体に対する直截的官能基化反応の検討を行った結果、パラジウム触媒を用いた新規官能基化反応を確立することができた。本化合物群においても現在抗菌活性定性試験の実施を試みており、新規ハブリッド型化合物群の獲得に向けた基盤を築くことができた。また、ミキソピロニンと同様に細菌性RNAポリメラーゼ阻害作用を有することが報告されている抗菌性天然物リポスタチンの合成については、その逆合成解析を行い、フラグメント合成に着手した。すでに全合成が3例報告されているが、より効率的な合成ルートの検討を行い骨格合成を試みるとともに、機能性分子ホロチンとのハイブリッド型化合物の構築へとつなげていく予定である。24年度は、昨年度構築した化合物ライブラリーの拡充を行い、新規ハイブリッド型抗菌性化合物を見出すことができた。また、本化合物は大腸菌由来RNAポリメラーゼに対して阻害活性を示したことから、分子モデリングを用いたドッキングスタディーを行った。その結果、新規抗菌性化合物はミキソピロニン結合部位に結合することで阻害作用を示すことが示唆された。一方、より効率的な抗菌性化合物ライブラリーの構築を試みるべく、ピロン環およびヒドロキシクマリンに対する直截的官能基化反応を検討したところ、パラジウム触媒を用いることでC3位選択的官能基化が進行することを見出した。さらに、機能性ホロチン分子のオキソンを用いた酸化反応を計算化学的手法を用いて考察することで、硫黄原子における選択的酸化反応の反応機構を検討した。24年度は機能性分子ホロチンとのハイブリッド型化合物の合成、構造活性相関に留まらず、派生したテーマであるピロン環およびヒドロキシクマリンに対する直截的官能基化の検討や、ホロチン部の酸化反応における反応機構の検討も行い、本研究内容を深めることができた。一方、24年度の研究計画であるリポスタチンの合成研究では、主要骨格の合成には至らなかったもののフラグメント合成に着手していることから、今後は派生テーマとともにリポスタチンの合成、誘導体構築に力を入れ、研究を進めていく予定である。25年度は、作年度に引続き、抗菌性天然物リポスタチンとホロチン部のハイブリッド型誘導体設計及び合成を行う。リポスタチンの全合成は3例報告されているが、より効率的な合成法の確立と、ハイブリッド型化合物への誘導化、さらに簡素化を目指す。まずは、前年度に構築しているフラグメントを用いて、リポスタチン骨格の形成を行う。さらに、合成ルート確立後は、誘導可能な合成中間体と機能性分子ホロチンを縮合させることで、リポスタチン型合成ハイブリッド化合物のライブラリーを構築する。リポスタチンでは、細菌性RNAポリメラーゼとのX線結晶構造解析が報告されていないことから、ミキソピロニンのモデルを参考にドッキングスタディーを試みる。本検討をもとに、官能基変換や部分異性体への誘導を繰り返すことで活性向上を目指し、分子構造の最適化を図る。24年度における次年度使用額は、予定していた学会への参加を見送ったため生じたものである。これより平成25年度は、次年度使用額を合わせCIMAREC社製TLC用ホットプレートHP131224の導入を検討している。また、本研究の遂行において、ハイブリッド型誘導体の合成研究を行い化合物ライブラリーを構築するには相当量の合成実験が必要であることから、有機・無機試薬、有機溶媒、ガラス器具を消耗品として計上している。一方、学会参加による国内、海外旅費は、研究成果の発表および有意義な討議により得られる情報収集のためには欠かせない。さらに、研究打合わせや、学会発表、英文校閲、論文投稿では、複写費や通信費、論文校閲費、投稿費等が必要であり、本研究の進展を支えるものとして使用計画に加えている。

すでに全合成が3例報告されているが、より効率的な合成ルートの検討を行い骨格合成を試みるとともに、機能性分子ホロチンとのハイブリッド型化合物の構築へとつなげていく予定である。平成23年度は、チオマリノール誘導体の分子設計及び合成を行い、化合物ライブラリーの構築を試みた。即ち、申請者が以前開発した全合成ルートをもとに誘導可能である合成中間体を用いてホロチン部とのハイブリッド型化合物を設計・合成し、誘導体群の構築を行った。また、細菌性RNAポリメラーゼ阻害剤であるミキソピロニンの化合物ライブラリーを構築すべく、ミキソピロニンとRNAポリメラーゼとの共結晶によるX線構造解析をもとに、以下2種のアプローチによるハイブリッド型分子設計を計画した。1)ミキソピロニン右翼カーバメート部位が関与する水分子を介したタンパク部位との水素結合を基に、右側鎖末端にホロチン部を導入し、相互作用を見出す。2)ミキソピロニン左翼C20位炭素鎖方向に広がる空間を基に、左側鎖末端にホロチン部を導入し、蝶番部位との相互作用を見出す。上記計画に基づき合成研究を行った結果、現在14種のハイブリッド型化合物を合成することができた。本化合物群を枯草菌を用いたペーパーディスク法による抗菌活性試験に付したところ、左側鎖にホロチン部を有するハイブリッド型分子に関して阻止円が観察され、抗菌活性を有することが明らかとなった。また、グラム陽性菌、陰性菌、真菌を用いて最小発育阻止濃度を測定したところ、グラム陽性菌であるM.luteusに対し、特に強い活性を示すことを明らかにした。さらに、E. coliの細菌性RNAポリメラーゼを用いたin vitroでの阻害活性試験において、阻害作用を有することを確認することができた。以上、自身で設計、合成したハイブリッド型化合物が所望の活性を示した点は特筆すべきであり、更なる構造活性相関研究を展開する上で、大変重要な知見を得ることができた。本研究では、機能性ホロチン分子に着目したハイブリッド型抗菌活性剤の創製を軸に研究を展開した。まず、ホロチン分子とのハイブリッド型抗菌性天然物であるチオマリノール類の誘導体合成を行った。報告者が以前確立した全合成ルートをもとに誘導体を設計、合成することで、化合物ライブラリーの構築を行った。続いて、細菌性RNAポリメラーゼ阻害作用を有する抗菌性天然物ミキソピロニンとのハイブリッド型誘導体を設計、合成し、同様に化合物ライブラリーの構築を行った。次に、得られたハイブリッド型化合物群および合成中間体に対し、ペーパーディスク法による抗菌活性定性試験を実施した。本定性試験では、ミキソピロニン型ハイブリッド化合物において大きな阻止円を観察することができた。そこで、最小発育阻止濃度を観察したところ、グラム陽性菌選択的阻害活性を有する化合物を見出すことができた。さらに、細菌性RNAポリメラーゼに対する阻害活性試験を行ったところ、in vitroにおいて阻害活性を有することが明らかになった。本化合物を用いてドッキングスタディーを試みた結果、ミキソピロニン結合サイトに結合し阻害作用を発現することが示唆された。
回路化の際に生じる制約を積極活用するニューラルネットワークの高性能化

本研究は,ハードウェア指向ニューラルネットワークの構築を目指すものである.ハードウェア化の際に生じる,一般的には不利に働く誤差や通信遅延等を積極活用することで,その性能向上に挑戦するものである.まず,ハードウェア指向Restricted Boltzmann machine (RBM)として,乱数生成を用いずにRBMをハードウェア実装する手法を提案した.これは固定小数点演算時に生じる小数部の切り捨てbitを乱数の代替として利用するものである.MNISTを提案手法で学習させた場合,切り捨てビットの値に偏りが存在することがわかり,確率サンプリングに敏感なRBMの学習に切り捨てビットを用いる方式の学習能力は,入力データや重み初期値の条件によってかなりばらつくことが分かった.次に,乱数生成器が不要なハードウェア指向Dropoutを提案した.Dropoutは,ニューラルネットワークの学習中にランダムにニューロンやシナプスを欠損させることでその性能向上を狙うものである.提案手法を多層パーセプトロンと回帰型ニューラルネットワークへと適用,事前定義したビットマスクを極めて単純なルールで適用するだけで,ランダムサンプリングと同等の性能が得られた.Dropoutのような確率サンプリングに鈍感な方法では,提案手法の有効性が高いことが分かった.さらに,書き換え可能Field Programmable Gate Array(FPGA)を二つ用い,シリアル通信部に位相振動子を置き,パルスタイミングで情報伝達する方式を提案し,通信遅延が存在する場合でも振動子の同期現象が再現できるという,基礎的な結果を得た.本研究計画では,回路化の際に生じる,一般的なアルゴリズムでは性能に悪影響を与える制約を積極的に活用することで,ニューラルネットワークの高性能化を目指す.回路化の視点から理論を改良すると共に,その回路アーキテクチャを提案することで,ニューラルネットワークの高性能化を目指す.回路化の際に生じる制限のひとつである演算精度の低下を積極活用することでニューラルネットワークの性能向上へと挑戦する.Restricted Boltzmann Machines(RBM)を固定小数演算で学習する際に演算過程で現れる誤差を乱数の代わりとして用いるアルゴリズムについて,手書き文字認識のデータセットであるMNISTを用いた実験を行った.その結果,演算誤差の現れ方に大きな偏りがあることが分かり,RBMの学習が上手く進まないことが分かった.事前の研究で用いていたSIDBAデータセットではRBMの学習が正常に進んでいた.よってこれは,MNISTが殆ど2値の画像であるため,中間値を取りにくいなどといったデータセット固有の原因があるのではないかと考えられる.従って,入力のデータセットによって,演算過程に現れる数値に様々な性質が現れるのではないかと考えられる.引き続き,様々なデータセットでの検証を進める予定である.Deep Learningで良く用いられるDropoutについて,RBMと同じアナロジーで乱数不要のアルゴリズムを構築することを試みた.その結果,初期設定しておいたランダムな数値列を規則的に操作するのみでDropoutと同様の効果が得られることが分かった.RBMのように演算誤差を参照する必要すらない,極めて簡略化された構造での回路化が可能であることが分かった.本成果は国際学会ICONIPで発表した.振動子を用いたFPGAチップ間通信の基礎的な実験を完了した.RBMでMNISTを学習したケースでは現状思い通りの成果は得られていない.一方で,行列演算ライブラリを活用した実験用プログラムの作成や,自前の固定小数点化ライブラリ,誤差ヒストグラムの生成ライブラリ等を順調に整備出来ており,今後,様々なデータセットでの実験環境が整ってきた.Dropoutでは当初の予想以上の簡略化が可能となった.以上を総合的に勘案して,本研究計画はおおむね順調に進展していると言える.本研究は,ハードウェア指向ニューラルネットワークの構築を目指すものである.ハードウェア化の際に生じる,一般的には不利に働く誤差や通信遅延等を積極活用することで,その性能向上に挑戦するものである.まず,ハードウェア指向Restricted Boltzmann machine (RBM)として,乱数生成を用いずにRBMをハードウェア実装する手法を提案した.これは固定小数点演算時に生じる小数部の切り捨てbitを乱数の代替として利用するものである.MNISTを提案手法で学習させた場合,切り捨てビットの値に偏りが存在することがわかり,確率サンプリングに敏感なRBMの学習に切り捨てビットを用いる方式の学習能力は,入力データや重み初期値の条件によってかなりばらつくことが分かった.次に,乱数生成器が不要なハードウェア指向Dropoutを提案した.Dropoutは,ニューラルネットワークの学習中にランダムにニューロンやシナプスを欠損させることでその性能向上を狙うものである.提案手法を多層パーセプトロンと回帰型ニューラルネットワークへと適用,事前定義したビットマスクを極めて単純なルールで適用するだけで,ランダムサンプリングと同等の性能が得られた.Dropoutのような確率サンプリングに鈍感な方法では,提案手法の有効性が高いことが分かった.さらに,書き換え可能Field Programmable Gate Array(FPGA)を二つ用い,シリアル通信部に位相振動子を置き,パルスタイミングで情報伝達する方式を提案し,通信遅延が存在する場合でも振動子の同期現象が再現できるという,基礎的な結果を得た.これまでに整備してきたプログラム群を用いて,演算誤差を活用するニューラルネットワークアルゴリズムに関する更なる検証を進める.Cifer10等のいくつかのデータセットを用いて演算過程に現れる数値の性質を検証してRBMへと生かせないかを検討する.

上記のアルゴリズム検証に一定の目途が付いた段階で,ハードウェアアーキテクチャの検討を行う.位相振動子やパルスタイミングを用いた新たなFPGA回路間通信方法について検討し,ニューラルネットワーク回路を接続する新たなネットワーク構造の実現を目指す.物品費で大きな割合を占めていたGPUワークステーションについて,新型のVoltaアーキテクチャのGPUが出回る前の段階であったため,旧型のPascalアーキテクチャのGPUを揃えるのは効率的では無く,次年度の早期に予算を回す方が良いと考えて次年度使用額が生じた.なお,現有のGPUワークステーション資産を有効活用することが出来たため,研究の進捗としては問題なかった.人件費,旅費に関しては,雇用を予定していた学生が別プロジェクトとの兼ね合いで雇用が出来なかったこともあり,当該予算は次年度使用に回す方が良いと考えて次年度使用額が生じた.
転位を含む多結晶体の弾性・非弾性の研究：マントル地震波構造の理解を目指して

岩石非弾性は地震波の分散と減衰を引き起こすため重要であるが,転位が非弾性に与える影響はよく分かっていない.我々はボルネオール多結晶体を岩石アナログ物質として用い,転位による非弾性を室温近傍で実験的に調べた.その結果(1)ボルネオール多結晶体は差応力1MPa付近で拡散クリープから転位クリープへと遷移すること、(2)転位クリープさせた試料のヤング率は顕著に小さいこと、(3)転位による非弾性緩和の特性周波数は1MHzと100Hzの間にあること、(4)非弾性の測定中に転位が回復してヤング率も回復すること、がわかった。また(5)転位クリープ下で試料のヤング率をその場測定できる実験システムを開発した。今年度はまず,アナログ多結晶体試料の1軸圧縮クリープ実験を行ない,差応力を0.27ー2.3 MPaの範囲で系統的に変えて各差応力での定常歪速度を測定し,流動則を求めた。50°C、封圧0.8 MPaの条件下でクリープ実験を行ない、0.90 MPa以下の差応力下では応力指数が1の線形クリープ, 2.0 MPa以上では応力指数が5のベキ乗則クリープが支配的となる流動則を得た。ベキ乗則クリープ領域で約30%の歪を与えた試料の微細構造には,粒界の屈曲や非一様な粒径分布が観察された.これらは転位が関与した粒界移動によるものと見られ,転位クリープによって多結晶体中に転位が導入されたと考えられる.上記で得られた流動則に基づき,同一の試料を,拡散クリープ,中間的なクリープ,転位クリープが支配的となる3つの差応力(0.27, 1.4, 2.1 MPa)で順に変形し,差応力下で室温まで冷却した試料を強制振動実験装置に取り付け,大気圧下,10°Cー40°Cの範囲でヤング率Eと減衰Qを測定した.粘性は,同時に加えている一定のオフセット応力(0.27 MPa)に対する変形から測定した.実験の結果は以下のようにまとめられる.(1)拡散クリープ下での変形(歪0.7%)後は,同じ条件での先行研究と非常に調和的なヤング率と減衰スペクトルを得た.(2)中間的なクリープおよび転位クリープ下での変形(歪3.6%, 12%)後は,ヤング率の低下と減衰の増大が有意にとらえられ,その変化量は予変形の差応力が高いほど大きかった.(3)更に,時間の経過とともにヤング率と減衰は回復し,最終的には拡散クリープ後に得られたヤング率と減衰スペクトルに収束した.これらの結果から,転位による非弾性への影響がとらえられたと考えている.岩石アナログ試料の転位クリープが既存の装置で実現できるかどうかがネックであったが、既存の装置の上限下の0.8MPaの封圧で実現できることがわかり、実験のめどが立った。また、実際に変形後の試料の非弾性を測定することもでき、転位の影響を有意に捉えることができたのは、予想以上の成果であった。当初の計画では、複数の試料をそれぞれ異なるな差応力下で変形して、その違いを見る予定であった。しかし、サンプルを真空シールで保護することで取り付け時のダメージを小さくし、同一試料の繰り返し使用によって差応力振幅の影響を調べることができ、転位の影響を非常に高精度で抽出できたことも良い成果を得られた一因である。昨年度、転位クリープ下で変形させた試料のヤング率が変形前に比べて有意に低下するという結果を強制振動実験から得た。強制振動実験の最高周波数は100Hzであるが、この周波数でも有意なヤング率の低下があり、それ以下の周波数にはあまり大きな減衰の増大が見られなかった。このことから、非弾性の影響は100Hz以上に卓越することがわかる。そこで、転位による非弾性緩和の時間スケールを制約するため、超音波帯域での実験を行った。転位クリープ条件下(温度50度C、封圧0.8MPa,差応力1.9MPa)で変形させた試料のヤング率を中心周波数が1MHzの超音波を用いて測定した.また、比較のため、変形前の資料のヤング率も同様の方法で測定した。その結果,1MHzでは変形前後でヤング率が変化せず,どちらも既存の研究で測定されている非緩和ヤング率に一致することが分かった.この結果から,本研究の多結晶体試料では,転位が引き起こす非弾性緩和の大部分は100-1MHzの間の帯域に存在していることが明らかとなった.この時間スケールは粒界による非弾性に比べて有意に短かい.この実験から、転位による非弾性のタイムスケールを制約でき、そのメカニズム解明に一歩近づけたと言える。また、昨年度のデータで、実験中に転位の緩和が見られることから、非弾性測定中の非弾性は転位クリープ下のものとは必ずしも言えないことがわかった。そこで今年度は、転位クリープ下でヤング率を測定する実験の計画を新たに練り、来年度実験を実施すべく設計等の準備を行った。これまでに、本試料が転位クリープすることを確認できたことと、転位クリープ後の試料は非弾性が促進されていることを確認できたことは大きな成果である。しかし、転位が非弾性に与える影響については、ヤング率による確認のみであり、ヤング率測定の難しさを考慮すると、本当に実体のある変化を捉えているのか、全く不安がないわけではない。

そこで、超音波帯域の独立な実験から減衰の増大を捉えることを試みたが、超音波帯域は時定数が短すぎるという結果であった。また、転位の回復が予想外に早く、それを捕まえたこと自体大きな成果ではあるものの、回復前の物性を測定するためには転位クリープ下でのその場測定が重要であることを認識する結果となった。そこで、これら二つの懸案を解決出来る新たな方向性として、転位クリープ下でのヤング率のその場測定を行って転位クリープの影響を直接観察するという新たな実験アイディアが生まれ、現在その実験を準備中である。このように、計画が進んだことで気づいた問題点から、新たな方向性も生まれており、概ね順調と言える。岩石の非弾性は地震波の分散と減衰を引き起こすため,その解明は地震学的にも重要である.しかし,転位が非弾性に与える影響については,実験上の難しさから,わずかな研究しかなく,よくわかっていない.そこで我々は,ボルネオール(有機物結晶)の多結晶体を用いて,転位由来の非弾性の振る舞いを実験的に解明することを目指している.ボルネオール多結晶体の流動則は,差応力1MPa付近で拡散クリープから転位クリープへと遷移し,転位クリープ後の試料には,転位による粒界移動が認められる.そこで,転位クリープさせた試料の非弾性を測定したところ,転位クリープさせていないものに比べて100Hz以下のヤング率が顕著に減少することがわかった.減衰スペクトルにも若干の増大が認められたが,転位による非弾性緩和の主要部分は,強制振動実験の上限周波数である100Hzと超音波周波数10MHzの間にあることもわかり,減衰スペクトルの顕著な変化を直接捉えることはできていない.また,非弾性測定中に転位の消滅が生じていると思われるヤング率の回復を観測した.これまでの実験では,非弾性測定をクリープ実験とは別の装置で行う必要があったため,非弾性測定の前に試料の除荷や冷却が必要で,その際に転位の回復などが生じる可能性があった.そこで,今年度は,転位クリープ中にその場で非弾性測定を行う新しい実験システムの開発を行った.試料を高差応力下で転位クリープさせることのできる変形実験装置に,微小な振動応力を加えるための圧電アクチュエータを取り付けた.また,微小振動の変位を高精度で測定できるレーザー変位計を取り付けた.ブランクテストによってこの装置の動作を確認した.また,非弾性のその場測定実験のデータを解析するための下準備として、すでに得られているクリープカーブを用いて、転位クリープ中の転位密度の時間変化の推定手法を開発した.岩石非弾性は地震波の分散と減衰を引き起こすため重要であるが,転位が非弾性に与える影響はよく分かっていない.我々はボルネオール多結晶体を岩石アナログ物質として用い,転位による非弾性を室温近傍で実験的に調べた.その結果(1)ボルネオール多結晶体は差応力1MPa付近で拡散クリープから転位クリープへと遷移すること、(2)転位クリープさせた試料のヤング率は顕著に小さいこと、(3)転位による非弾性緩和の特性周波数は1MHzと100Hzの間にあること、(4)非弾性の測定中に転位が回復してヤング率も回復すること、がわかった。また(5)転位クリープ下で試料のヤング率をその場測定できる実験システムを開発した。今回得られた転位の効果は、かなり高周波数側にあり、緩和時定数の短い現象であると予想される。このため、超音波帯域でこの影響が捉えられるかどうかをテストする計画である。また、予想以上に転位回復の効果が見られるため、サンプルを冷却して非弾性装置へ移動している最中にも回復が生じている可能性がある。そこで、超音波でも転位による非弾性を捉えることが可能であるなら、超音波による非破壊モニターを用いて、転位クリープ下での非弾性その場測定実験の可能性を検討する。
食道癌におけるMAGE癌退縮抗原遺伝子発現とその臨床応用

ヒト食道扁平上皮癌培養細胞株におけるMAGE遺伝子ファミリーの発現は、MAGE-1,67%;MAGE-2,22%;MAGE-3,33%;MAGE-3/6,78%;MAGE-4/41,44%であり、また食道扁平上皮癌65例では各々19%、26%、'2%、5%、8%であった。一方、転移リンパ節での発現をみると、MAGE-1とMAGE-2のみに発現がみられ、その頻度は各々46%と18%であった。MAGE遺伝子ファミリーの発現と病理組織因子との関連性を検討すると、癌深達度ではa0が16.7%であったのに対しa1-3は40.4%と後者が有意に高率であった。しかし、リンパ節転移の有無別では、転移陰性例の陽性率は30.0%、転移陽性例では35.6%と差はなかった。進行度では、stage0-IIが9.1%、stageII-IVでは38.9%と後者で高率の傾向を認めた。なお、分化度別の比較では高・中・低分化型の3者間に差を認めなかった。MAGE遺伝子発現の有無と予後との関係を根治切除例を対象として術後生存曲線で検討すると、両者間に有意差を認めなかった。抗MAGE-1と抗MAGE-4モノクローナル抗体を作製し、ヒ卜食道癌培養細胞と新鮮凍結組織切片を用いて免疫組織染色で発現性を検討した。その結果、抗MAGE-1抗体を用いたWesternb1otでは良好な反応性を示したものの組織染色では反応が不安定で、陽性反応を明確に識別することは困難であった。一方、抗MAGE-4モノクローナル抗体は、Westernbot及び免疫組織染色ともに癌細胞に良好な反応性を認めた。そこで、抗MAGE-4モノ及びポリクローナル抗体によるサンドイッチ法によりELISA kitを作製し、食道扁平上皮癌患者血清中のMAGE-4発現について検討した。非癌患者の大半は1.0ng/ml以下の値で、cutt offはMean±2SDとなる1.15ng/mlに仮設定した。食道癌組織におけるMAGE-4蛋白濃度測定では、陽性例は8/38例(21.1%)であった。食道癌患者の術前後のMAGE-4蛋白濃度変化では、殆どの患者は術後にcutt off値以下にまで低下したが、術後再発を認めた1例はさらに高値を示した。リコンビナントMAGE蛋白を抗原とし、食道癌患者の末梢血より採取したリンパ球をエフェクターとして自家癌特異的キラーT細胞を誘導実験を施行した。しかし今回の実験では何れも誘導樹立できなかった。食道扁平上皮癌においてMAGE遺伝子の発現をmRNAレベルで検索し、その臨床的意義について検討した。

摘出食道より癌部および非癌部上皮を採取し、液体窒素内で凍結保存し、それよりtRNAを抽出した。5種類のMAGE遺伝子-1, -2, -3, -3/-6, -4a/-4bに特異的なprimerを用いてRT-PC法Rで解析した。食道癌組織でのMAGE遺伝子の発現頻度をみると少なくとも一つ以上のMAGE遺伝子の発現を認めたものは65例中22例、34%であった。一方、非癌部健常食道上皮5例でも同様にその発現を認めなかった。さらに、femily別に発現頻度を見るとMAGE-1は18%、MAGE-2は26%、MAGE-3は2%、MAGE-3/-6は5%、MAGE-4a/-4bは8%であった。食道癌組織でのMAGE遺伝子familyの発現はMAGE-2が26%と最も高値あり、次にMAGE-1の18%であった。MAGE-3/-6/-4a/-6bの発現頻度はいずれも低値であった。次に今回対象症例中リンパ節転移を認めた45症例中転移リンパ節巣11例についても検討を行なった。転移リンパ節巣でのMEGE FAMILY別発現頻度をみますとMAGE-1が45%と最も高く、MAGE-2が18%に認めたが、一方その他は発現を認めなかった。原発巣とリンパ節巣のMAGE-1の発現について比較検討すると、原発巣が陽性の2症例中1例に転移リンパ節で陰性となり、また原発巣が陰性であった9症例中4例は転移リンパ節では陽性を示した。MAGE遺伝子の発現を食道扁平上皮癌において蛋白レベルで検索し、その臨床的意義について検討を加えた。蛋白レベルでの検索は、サンドイッチELISA法で蛋白濃度を測定した。非癌患者69例の血清中、MAGE蛋白濃度をELISA法で測定した結果、平均値は0.25±0.39ng/mlであり平均値+2SD (1.03ng/ml)をCUT OFF値とした。次に、MAGE-4蛋白の発現を4種のヒト食道癌培養株を用いて測定した。MAGE-4mRNAの陽性の2株は細胞内蛋白及び培養上清中ともにMAGE-4蛋白が陽性を示し、mRNA発現が陰性の2株はいずれも陰性であった。次に、食道扁平上皮癌13例の癌組織片の蛋白濃度を測定し、その陽性発現頻度は3例(23%)であった。食道癌患者62例の血清では、22例(35%)にMAGE-4蛋白の発現を認め、切除術を試行した34腫瘍のMAGE-4蛋白発現と病理組織学的因子との関係に有意な関係を認めなかったが、a0例で20%、またstage I-IIでも13%と比較的早期の癌腫の血清中にMAGE-4蛋白発現が認められた。さらに、術前に血清中MAGE-4蛋白が陽性であった3例は術後の陰性化した再発が認められなかったが、術後に陽性であった1例は再発が認められた。ELISA法による血清中MAGE-4蛋白濃度の検索は、簡便で精度も高いことが示唆された。また、MAGE-4蛋白は食道癌患者血清中35%に発現し新たな腫瘍マーカーとしての可能性が示唆された。リコンビナントMAGE蛋白を抗原とし、食道癌患者の末梢血より採取したリンパ球をエフエクターとして自家癌特異的killer T細胞の誘導とそのMHC拘束性を明らかにすることを目的に以下の実験を施行した。MAGE-1geneのl038bpのcDNAは、K562細胞株よりRT-PCR法で特異的Primerを用いて増幅したMAGE遺伝子をTA cloning法でMAGE-1遺伝子をcloningした後、DNA自動解析装置で遺伝子配列を確認した。これをpGEX-2T vectorにsubcloningした後、E.Co1iにtransfectしてその発現を確認し凍結保存した。
血栓症の危険因子、アポリポプロテイン(a)遺伝子の発現調節機構の研究

アポリポプロテイン(a)[アポ(a)]の分子量や血中レベルは各個人によって大きく異なり、共優性遺伝する。そこで、アポ(a)アイソタイプと血中レベル、血栓傾向を予測することを目標に、アポ(a)遺伝子の5′転写調節領域やクリングル4領域の相違を検索してきた。まず、米国人と日本人の健常人、及び日本人の脳梗塞と心筋梗塞症例の末梢血からゲノムDNAを抽出して、個人のアポ(a)遺伝し5′領域をタイピングした。また、4つの5′領域タイプの転写活性をCAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)ベクターを用いて直接比較し、次の結果を得た。(1)健常の白人66名のアポ(a)遺伝子の5′発現調節領域は、A、B、C、Dの4つのタイプに分類された。これに対して日本人の正常者58名のアポ(a)遺伝子の5′発現調節領域には、上記の4つのタイプのうち3つしか見られず、Bタイプを欠いていた。日本人の脳梗塞68例のアポ(a)遺伝子の5′発現調節領域は正常人のそれとほぼ同様に頻度分布しており、有意差がなかった。また、日本人の心筋梗塞50例では、Dタイプが有意に少なかった。(2)CATアッセイの結果、Aタイプの転写活性を100%として他のタイプの活性と比較すると、Bタイプはほぼ100%、C、Dタイプはそれぞれ200%、70%であった。従って、最も転写活性の高いCタイプと最も低いDタイプの間には約3倍の差があった。従って、心筋梗塞症例でリポ(a)血中濃度が高いことの一部は個人のアポ(a)遺伝子の5′領域の転写効率の違いで説明できる。5′発現調節領域の多型性は個人のリポ(a)血中濃度の高脂血症薬に対する反応や各種疾患での変動に関与している可能性があるので、臨床例の検体とこのCATアッセイ系を用いて検討する予定である。そこで、アポ(a)アイソタイプと血中レベル、血栓傾向を予測することを目標に、アポ(a)遺伝子の5'転写調節領域やクリングル4領域の相違を検索している。平成5年度は、米国人の健常人66例と日本人の脳梗塞68症例の末梢血からゲノムDNAを抽出して、(1)個人のアポ(a)遺伝子の増幅と塩基配列決定、(2)個人のアポ(a)遺伝子5'領域のタイピング、(3)個人のアポ(a)遺伝子のクリングル4領域の検出などを実施し、次の結果を得た。1. 10名のアポ(a)遺伝子の5'領域の塩基配列に4か所の点変異が発見され、遺伝的多型性があることが確認された。2. 4か所の点変異は制限酵素による切断部位を新たに出現させたり、破壊したりするので、切断の有無の組み合わせにより分類法を確立した。米国人のアポ(a)遺伝子の5'領域はA、B、C、Dの4つのタイプに分類されたが、日本人には、A、C、Dの3つしか見られず、それぞれのタイプの比率も大きく異なっていた。3.パルスフィールド電気泳動を用いて計測した個人のアポ(a)遺伝子のサイズは、抗ヒトアポ(a)抗体を用いたウェスタンブロッティングによって計測したアポ(a)蛋白質の分子量と完全に対応していた。

また、それぞれのクリングル4領域に特異的なプライマーを用いてPCR反応により個人のゲノムDNAを増幅したところ、増幅を試みた全ての種類のクリングル4領域を保持していることが判明した。次年度は、11種類のクリングル4を個人のmRNAを用いてRT-PCRで検出し、4つの5'領域タイプの転写活性はCAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)ベクターを用いて直接比較する予定である。アポリポプロテイン(a)[アポ(a)]の分子量や血中レベルは各個人によって大きく異なり、共優性遺伝する。そこで、アポ(a)アイソタイプと血中レベル、血栓傾向を予測することを目標に、アポ(a)遺伝子の5'転写調節領域やクリングル4領域の相違を検索している。平成6年度は、米国人と日本人の健常人、及び日本人の脳梗塞と心筋梗塞症例の末梢血からゲノムDNAを抽出して、個人のアポ(a)遺伝し5'領域をタイピングした。また、4つの5'領域タイプの転写活性をCAT(クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ)ベクターを用いて直接比較し、次の結果を得た。(1)健常の白人66名のアポ(a)遺伝子の5'発現調節領域は、A、B、C、Dの4つのタイプに分類された。これに対して日本人の正常者58名のアポ(a)遺伝子の5'発現調節領域には、上記の4つのタイプのうち3つしか見られず、Bタイプを欠いていた。日本人の脳梗塞68例のアポ(a)遺伝子の5'発現調節領域は正常人のそれとほぼ同様に頻度分布しており、有意差がなかった。また、日本人の心筋梗塞50例では、Dタイプが少なかった。(2)CATアッセイの結果、Aタイプの転写活性を100%として他のタイプの活性と比較すると、Bタイプはほぼ100%、C、Dタイプはそれぞれ200%、70%であった。従って、最も転写活性の高いCタイプと最も低いDタイプの間には約3倍の差があった。従って、心筋梗塞症例でリポ(a)血中濃度が高いことの一部は個人のアポ(a)遺伝子の5'領域の転写効率の違いで説明できる。5'発現調節領域の多型性は個人のリポ(a)血中濃度の高脂血症薬に対する反応や各種疾患での変動に関与している可能性があるので、臨床例の検体とこのCATアッセイ系を用いて検討する予定である。
硬X線領域における偏向度検出器の開発

気球搭載用偏向度硬X線検出器の開発を行うために,NaI(Tl)シンチレーター(1×7×10cm^3)とCsI(Na)シンチレーター(1×7×23cm^3)を光学的に接合したフォスウイッチ結晶を購入し,基礎的な実験を行った。現在デザインを進めている検出器は散乱体としてプラスチックシンチレーターを,吸収体としてNaI(Tl)シンチレーターを,そしてコリメーターとしてCsI(Na)シンチレーターを使用している。そしてこれらのシンチレーターからの信号を光電子増倍管で読み出す。NaI(Tl)とCsI(Na)は,光学的に接合されたフォスウイッチ結晶であるため,光電子増倍管は2つのシンチレーターにそれぞれ接合する必要はなく,どちらか片方に接合すればよい。そのため検出器をコンパクトに製作する事ができる。以上の様なメリットが存在する一方で,シンチレーター中で発生した光を光電子倍増管に集光する事は,別々に光電子倍増管を接合した場合よりも一般に難しくなる。特に今回の様な細長い結晶では光の集光が難しいと考えられるため,どの程度低いエネルギーまで読みだす事ができるかを実験的に調べた。NaI(Tl)とCsI(Na)にそれぞれ60keVのX線を照射し,その波高分布を調べた所,ノイズと完全に分離して信号を読みだす事はできなかったが,信号のピークチャンネルは明らかに観測する事ができた。また設計中の検出器では,NaI(Tl)からの信号とプラスチックシンチレーターからの信号のコインシデンスで最終的にトリガーをかけるため,よりノイズを落とす事ができると考えられる。そのためプラスチックシンチレーターとのコインシデンスを取って,同様の実験を行う事を計画している。さらに検出器の1つのユニットを組み上げ,計画中の偏向度検出器でどの程度の性能が得られるかを実験的に調べる事を計画している。
ナノシリカ粒子を充填したシリコーンゴム複合材料の力学的特性に及ぼす中間層の影響

ナノシリカ粒子を充填したシリコーンゴム複合材料の変形特性,強度特性,破壊特性などの力学的特性について,充填ナノシリカ粒子表面に特有に形成される中間層が及ぼす効果を明らかにすることを目的としている.変形特性,強度特性,破壊特性に生じる充填粒子の粒径依存性の相違を利用して,ナノシリカ粒子充填によりシリコーンゴム複合材料の力学的特性を独立に制御することが可能となる材料設計方法を提案することを目的とした.作製した複合材料についてガラス状態からゴム状態に至る温度範囲である-100から200°Cにおける粘弾性特性に対して温度・時間換算則を適用してシフトファクタより得られる活性化エネルギが粒子充填の影響を受けないことから,粒子充填により母材ゴムの組成に影響を及ぼさず母材ゴムの分子と絡み合うことでガラス状態にあり中間層が形成されることを確認した.シリカ粒子充填シリコーンゴム複合材料の破壊試験を実施した.このとき測定される荷重ー変位線図は線形関係を示し予き裂からき裂進展し試験片が破断した.同時にき裂開口変位を測定しき裂先端の距離の平方根に開口変位が比例することが明らかにあり線形破壊力学を適用して臨界応力拡大係数を破壊靭性して結果を整理した.粒子充填率が上昇するとともに破壊靭性が増加することを確認した.さらに粒径200 nmのナノシリカ粒子を充填した破壊靭性が粒径1.5 μmのシリカ粒子を充填した材料より破壊靭性がむしろ低くなることが判明した.これはナノ粒子の周囲に形成される中間層が強固でありき裂進展抵抗に及ぼす影響が少なく,マイクロ粒子と母材分子の絡み合いをき裂がはがすことにより破壊靭性が増加するものと判断された.このため,粒子の表面を表面処理により母材との結合強度を大きくしすぎるとき裂進展抵抗が減少することを示唆している.前年度においてナノシリカ粒子表面に形成される中間層がガラス転移温度によりガラス状態にあることを確認したが,2018年度において熱粘弾性特性に対する温度・時間換算則におけるシフトファクタより得られる活性化エネルギによっても確認されたことは重要である.さらに,充填粒子の粒径および粒子充填率が異なるシリカ粒子充填シリコーンゴム複合材料の破壊試験を実施し,線形破壊力学が適用できるとことを確認した上で,臨界応力拡大係数を破壊靭性として求めた.体積充填率が増加するとともに破壊靭性が増加することを本研究で取り扱っている複合材料においても確認した.さらにナノシリカ粒子を充填した複合材料がマイクロ粒子を充填した場合よりも低い破壊靭性となることが明らかになったことは重要な結果である.ガラス状態にある母材の場合,多くの複合材料では充填粒子が小さいほど破壊靭性と逆の結果となることが判明した.このことは中間層がガラス状態にあり母材がゴム状態にあることを起因し,粒子の表面処理により粒子表面に強固な層を形成することは母材がゴム状態にある複合材料では破壊靭性を低下することを示唆しており,工業上も重要な結果が得られたものと考えている.なお,この結果について第50回応力・ひずみ測定と強度評価シンポジウムにて研究室の大学院学生が研究発表を行い,これに対して平成30年度日本非破壊検査協会新進賞が与えられている.2019年度,実施する引張変形特性について準備を行っている.ゴム材料は低弾性係数であることが重要な特性であり,この領域を越えると急激に応力ーひずみ線図の勾配が増加する.そこで低弾性係数の領域を予測する方法に検討を行っている.また,ゴム材料は気体の容器に使用されることが多くあり,小形の飛翔体が衝突したときの貫通強度も重要な特性のひとつである.このための実験装置の準備を行っている.2019年度も引き続き,引張変形特性,貫通強度などの力学的特性について測定を実施する予定である.特に動的な変形挙動について,さらに測定を行い,力学的特性の時間依存性について明らかにすることとしている.最終的に測定された結果に対してシリカ粒子充填効果,中間層の影響等の考察を行い,相互の特性の関係をまとめ,シリカ粒子充填シリコーンゴム複合材料の材料設計の方法を提案する.2017年度,2018年度の2年間にわたりの多くの研究成果が得られている.本年度はこれらの成果をまとめて,国内学会,国際会議にて発表するとともに論文として国際的学術誌に投稿する予定となっている.ナノシリカ粒子を充填したシリコーンゴム複合材料の変形特性,強度特性,破壊特性などの力学的特性について,充填ナノシリカ粒子表面に特有に形成される中間層が及ぼす効果を明らかにすることを目的としている.変形特性,強度特性,破壊特性に生じる充填粒子の粒径依存性の相違を利用して,ナノシリカ粒子充填によりシリコーンゴム複合材料の力学的特性を独立に制御することが可能となる材料設計方法を提案することを目的とした.作製した複合材料についてガラス状態からゴム状態に至る温度範囲である-100から200°Cにおける粘弾性特性を測定した.その結果,ガラス転移温度は充填粒子の粒径には依存しないことを確認した.ゴム領域においてナノ粒子のまわりには中間層が形成されることを電子顕微鏡により確認した.さらにガラス領域の粘弾性特性には粒径依存性がなく,ゴム領域ではナノ粒子を充填することにより貯蔵弾性係数が増加することがわかった.以上のことから,ナノ粒子の周囲に形成される中間層は母材がガラス状態にあるような粒子と母材分子が絡み合った状態にあり,ガラス転移温度以上でもガラス状態にあることが判明した.中間層によりナノ粒子がより大きい粒子としてゴム状態で挙動すること仮定して,貯蔵弾性係数がGuth-Goldの複合則で説明できると見かけの粒子充填率を逆算することにより中間層厚さを同定した.