hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
SF6ガス中部分放電パルスの周波数解析によるGISの外部診断

ガス絶縁変電所における異常放電験検出に関する基礎特性を明らかにするため、空気中およびSF6ガス中の短ギャップ放電電流波形と放射電磁波の周波数スペクトル分布を調べた。その主な結果は次のごとくである。1.短ギャップにおける火花型放電では、放電電流パルス幅は数ナノ秒、波高値は数アンペアであり、その放電に伴う放射電磁波の周波数スペクトル成分は1GHz以上にまで伸び、アンテナにより放電検出ができる。一方、電界不平等性の強い短ギャップではコロナ放電が生じるが、その電流波高値は数ミリアンペアで小さく、それに伴う放射電磁波レベルは周囲雑音と同程度以下で低く、火花型放電に比しその検出は容易でない。2.SF6ガス中のコロナ放電電流波形は空気中のそれとはかなり異なり、その波尾長は空気中では数+ナノ秒、SF6ガス中では約2ナノ秒である。この相違の原因を確かめるため、単一電子なだれモデルの試算を行った。その結果ガSF6ガス中では負イオン雲は負針電極の近傍に高密度で生じるのに対し、空気中では負針先端から少し離れた点に比較的低密度の負イオン雲が生じることが解った。これは、空気中では放電を抑制するためには、多くの電子なだれ繰返しが必要であり、その結果放電電流波形が長くなることを意味していると言える。3.測定した周波数スペクトル分布のディジタル処理により、コロナ型放電の検出を効果的に行うことができ、放電電荷量数+ピコクーロンの正コロナ放電の検出も可能であることを見出した。しかし負コロナ放電の検出は、電荷量がさらに小さいため、ディジタル処理をほどこしても困難であった。したがって、その検出データ処理方法について今後さらに検討することが必要である。広帯域アンテナ,スペクトラムアナライザー,パーソナルコンピュータなどを含む電磁波のディジタル計測・処理システムを構成し, SF_6ガス中および空気中の短ギャップ部分放電電流波形および,その放電に伴う放射電磁波の周波数スペクトル分布を測定した.その結果,次の事項が明らかとなった.1.1.6mm直径の棒対平板電極系で棒先端半球の場合2mm以下,先端円錐形では0.5mm以下の短ギャップでは,放電はSF_6ガス,空気いずれも火花型となり波頭長2ns以下,波尾長35nsの電流波形が生じる.2.ギャップがより広くなると放電はコロナ型へ移行し,電流波高値は火花型の場合の1%以下に低下する.一方・その波尾長は,空気では1520nsにまで長くなる.しかしSF6ガス中では波尾長は23nsで短い.3.単一電子なだれモデルによる試算では, SF6ガス中では,空気の場合よりも多量の負イオン群が棒先端近傍に集中して短時間で生じる.これは, SF6ガスが大きな電子付着係数を持つことによる現象であり,これが短いコロナ放電パルスを生じる原因になるといえる.4.火花型放電に伴って生じる放射電磁波を測定すると, 1GHz以上の広い周波数範囲にわたるスペクトル分布を示す. SF6ガス中コロナ放電波形をフーリエ級数展開すると,火花型に似たスペクトル分布となるが,そのレベルが低いため測定では背後雑音レベルと大差なく,その判別は容易ではない.しかし,ディジタル処理によりコロナ放電による成分の検出も可能となる.5.今後は,さらに種々の放電条件についての放電波形や電磁波のスペクトル分布の測定を続け,また,絶縁物沿面の放電への影響なども調べ, GIS内部放電有無についての外部診断を的確に行うためのデーターベースを充実させて行きたい.ガス絶縁変電所における異常放電検出に関する基礎特性を明らかにするため、空気中およびSF6ガス中の短ギャップ放電波形と放射電磁波の周波数スペクトル分布を調べた。1.短ギャップにおける火花型放電では、放電電流パルス幅は数ナノ秒波高値は数アンペアであり、その放電に伴う放射電磁波の周波数スペクトル成分はIGHz以上にまで伸び、アンタテナにより放電検出ができる。

一方、電界不平等性の強い短ギャップではコロナ放電が生じるが、その電流波高値は数ミリアンペアで小さく、それに伴う放射電磁波レベルは周囲雑音と同程度以下で低く、火花型放電に比しその検出は容易でない。2.SF6ガス中のコロナ放電波形は空気中のそれとはかなり異なり、その波尾長は空気中では数十ナノ秒であるのに対しSF6ガス中では約2ナノ秒である。この相違の原因を確かめるため、単一電子なだれモデルの試算を行った。その結果、SF6ガス中では負イオン雲は負針電極の近傍に高密度で生じるのに対し、空気中では負針先端から少し離れた点に比較的低密度の負イオン雲が生じることが解った。これは、空気中では放電を抑制するためには、多くの電子なだれ繰返しが必要であり、その結果放電電流波形が長くなることを意味していると言える。3.測定した周波数スペクトル分布のディジタル処理により、コロナ型放電の検出を効果的に行うことができ、放電電荷量数十ピコクーロンの正コロナ放電の検出も可能となる。しかし負コロナ放電の検出は、電荷量がさらに小さいため、ディジタル処理をほどこしても困難であった。したがって、その検出データ処理方法について今後さらに検討することが必要である。
位相シフト法による走査型Nano-Haptic（ナノ触覚）顕微鏡の開発

本研究で実現を目指す「走査型Nano Haptic(ナノ触覚)顕微鏡」は、従来の形態的な観察を目的とした顕微鏡と全く異なる。触診のようなセンサプローブで細胞組織表面を1050ナノの分解能でスキャンして、タンパク質や細胞の表面特性と物性をセンシングして、物理的な特性をイメージングする顕微鏡システムとして実現を目指している。初年度では、先に開発した0.1ミクロン制御システムを改良し、サブナノレベルでも動作する機構を地元企業と共同で基本設計を構築した。兵庫県立大学の前中/神田グループはMEMS技術によって新しい圧電型バイモルフを試作してナノプローブの開発を目的とした。デバイスの基本設計と試作については従来手法を踏襲して、デバイスの基本構成を下に試作する事に成功した。特に、MEMSによる圧電バイモルフの位相振幅特性と位相シフト補正回路のマッチングに関する課題について共同で実施した。前中/神田グループによる圧電バイモルフ素子の試作により数mV数10mVの発生電圧が可能となり、圧電セラミック素子の共振特性は約4kHzで動作できる事を確認した。更に本研究では、このデバイスをデジタル制御できる新しい計測システムの開発に成功した。本研究では、ナノハプティックプローブによるセンシング特性の検証実験も重要となるので、中山研究室(大阪国立循環器病センター)と共同で、先に開発した顕微鏡装置(SHM)で細胞レベルの組織について硬さ・軟らかさ測定のイメージングを評価検証した。ナノレベルに高機能化する為には、組織物性とセンシング特性における問題点や改善点について検証し、3次元画像表示についてのイメージングも確認した。特に本研究課題の中で、ハプティック型触診プローブを試作開発し、臨床レベルに適用できる新しい手法の提案も行い、モデル実験により基礎的な実験を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。
外傷性脳損傷に対する髄膜リンパ管の役割

髄膜リンパ機能の障害は、脳への巨大分子の血管内流入および間質液からの巨大分子の流出を遅らせ、マウスにおける認知障害を誘発すると最近報告されている。脳損傷歴のある者は認知症やアルツハイマー病が罹患しやすいと知られている。脳損傷と細胞老化を特徴とする晩年の認知症やアルツハイマー病と直接結びつくのに限界がある。ここで、脳損傷は髄膜リンパ機能に悪影響を与え、晩年の認知症やアルツハイマー病に結びつくと考える。本研究は硬膜と脳細胞の解析を行い、脳損傷後髄膜リンパ管経時的に早期から晩年期までどのように変化しているかと髄膜リンパ管の障害は脳損傷後認知機能に対しどのように関与しているかを解析する。
ヘテロコア光ファイバセンサを応用した低周波振動モニタリングの研究

屋外環境下で長期的に行われる構造ヘルスモニタリングのための新たなセンシング技術として、任意箇所の曲げ量を光強度変化として測れるヘテロコア光ファイバセンサを用いた振動に基づく構造ヘルスモニタリングシステムの構築を目的とする。具体的には、検査対象の固有振動や非定常な振動パターン、構造物の発する振動音に応答するセンサ方式を開発し、周波数特性の最適化方法を調査する。本方式は計測原理上センサ部における温度依存性がなく、LED光源を用いた低コストの計測システムが確立しているため、これまでの光ファイバセンサで実現しなかった、ロバスト性とコスト効率に優れた光ファイバ式振動計測デバイスが実現できる。
認知症疾患におけるRho-ROCKシグナルの機能解明

Rho-kinase (ROCK)は血管平滑筋の収縮弛緩、白血球の遊走、細胞接着などに関連する酵素で、脳虚血やアルツハイマー病を含む多くの神経疾患との関連が報告されている。本研究では、血管性認知症モデル動物およびアルツハイマー病モデル動物の解析によりRho-Rockシグナルの認知症における役割の解明を行った。血管性認知症モデル動物はラットの両側総頚動脈永久閉塞モデルおよびマウスの片側総頚動脈の閉塞モデルを用いた。アルツハイマー病モデル動物はAβの脳内蓄積を認めるTg2576マウスを用いた。平成28年度、29年度はRho-ROCKシグナルの認知症モデル動物脳における時間的・空間的プロファイリングを明らかにした。血管性認知症モデル動物では虚血性白質病変を生じる部位にROCK1、RhoB、LIM-kinase2陽性血管が増加していることを明らかにした。アルツハイマー病モデルマウスのTg2576マウスでは主要なAβ蓄積部位の海馬にROCK1、RhoB陽性血管、海馬周囲にLIM-kinase2陽性血管が増加することを明らかにした。平成30年度は、ROCK阻害剤のFasudilを血管性認知症モデル動物に投与し、脳病変に与える影響を検討した。ラットの両側総頚動脈永久閉塞モデルの腹腔内にFasudilを投与し、虚血性大脳白質病変を生じる脳梁病変について検討した。Fasudilは、虚血性白質病変に対する保護効果を持つことを明らかにした。また、Fasudil投与にて白質病変内のROCK1、RhoB陽性血管数が減少することも明らかにした。Rho-ROCKシグナルが虚血性白質病変の成立機転に関与していることを明らかにした。また、アルツハイマー病モデルマウスの脳表にもROCK1陽性血管を認めることを明らかにし、アミロイド排出機序と、Rho-ROCKシグナルの関連を明らかにした。本研究では、アルツハイマー病および血管性認知症モデル動物の解析によりRho-ROCKシグナルの認知症における役割の解明を行う。平成28年度は血管性認知症モデル動物脳およびアルツハイマー病モデル動物脳について免疫組織化学、ウエスタンブロットを用いてRhoB、ROCK1などのRho-ROCKシグナルの各構成分子の発現量の時間変化、発現部位を解析し、Rho-ROCKシグナルの発現の時間的・空間的プロファイリングを行なった。血管性認知症の実験モデル動物として、ラットの両側総頚動脈永久閉塞モデルをおよびマウスの片側総頚動脈の閉塞モデルを用いた。免疫組織化学、ウエスタンブロットを用いてRhoB、ROCK1などのRho-ROCKシグナルの各構成分子の発現量の時間変化、発現部位を解析した。ラットモデルの免疫組織化学の解析結果より、虚血導入後7日目より視索、内包、線条体、脳梁、海馬などでROCK1陽性血管が増加し、30日後まで増加は持続した。RhoBでは虚血導入後1日目より視索、内包、線条体、脳梁、海馬、大脳皮質などで陽性血管が増加し、30日後まで増加は持続した。視索、内包、線条体、脳梁、海馬は本モデルで組織障害を示す部位であり、Rho-ROCKシグナルが組織障害機序に関与している可能性が示された。アルツハイマー病モデルは、Aβの脳内蓄積を示すアルツハイマー病モデルマウスのTg2576マウスを検討した。2歳齢のTg2576マウスの海馬でRhoB陽性血管、ROCK1陽性血管を認めた。海馬はAβの蓄積を示す部位であり、Aβの脳内蓄積にRho-ROCKシグナルが関与している可能性が示された。平成28年度は血管性認知症モデル動物脳およびアルツハイマー病モデル動物脳について免疫組織化学、ウエスタンブロット、、RT-PCRを用いてRhoB、ROCK1などのRho-ROCKシグナルの各構成分子の発現量の時間変化、発現部位を解析し、Rho-ROCKシグナルの発現の時間的・空間的プロファイリングを行なう計画であった。RT-PCRは行わなかったが、免疫組織化学、ウエスタンブロットにより、血管性認知症モデル動物脳およびアルツハイマー病モデル動物脳についてRhoB、ROCK1の発現量の時間変化、発現部位を解析し、Rho-ROCKシグナルの発現の時間的・空間的プロファイリングが得られた。本研究では、アルツハイマー病モデル動物、血管性認知症モデル動物の解析によりRho-Rockシグナルの認知症における役割の解明を行う。平成28年度に解明したRhoB、ROCK1のアルツハイマー病モデルマウス、血管性認知症モデルラットの脳での増加をもとに、平成29年度はRho-ROCKシグナルの下流のエフェクター分子のLIM-kinase1およびLIM-kinase2の時間的・空間的プロファイリングを明らかにした。また、アルツハイマー病モデルマウスではアミロイド沈着部位とRho-ROCKシグナルの空間的関係について、蛍光2重標識による顕微鏡観察を行った。さらに、RhoA、ROCK2の病態への関与について検討を行った。

血管性認知症モデルラット脳において、LIM-kinase2陽性血管が視索、内包などのRhoB、ROCK1陽性血管が増加している部位に、虚血導入1日後から30日後まで持続的に増加していることを解明した。一方、LIM-kinase1は血管性認知症モデルラット脳での増加は認められなかった。また、RhoA、ROCK2は血管性認知症モデルラット脳での増加は認められなかった。虚血性白質病変を生じる部位にLIM-kinase2陽性血管とRhoB、ROCK1陽性血管が増加していることより、血管性認知症モデル動物脳でのRho-ROCKシグナルにおいては、LIM-kinase2が主なエフェクター分子として機能していることを明らかにした。アルツハイマー病モデルマウスのTg2576マウスの海馬周囲においてもLIM-kinase2陽性血管の増加を認めた。アルツハイマー病モデルマウス脳の蛍光2重標識による顕微鏡観察は、至適条件の決定を行っている。条件が決定次第、Perivascular drainageにおけるRho-ROCKシグナルの役割を解明する予定である。本研究では、アルツハイマー病モデル動物、血管性認知症モデル動物の解析によりRho-Rockシグナルの認知症における役割の解明を行う。血管性認知症モデルラット脳において、虚血性白質病変を生じる視索、内包などの部位にRhoB、ROCK1、LIM-kinase2陽性血管が虚血導入1日後から30日後まで持続的に増加していることを解明した。血管性認知症モデル動物脳でのRho-ROCKシグナルにおいては、LIM-kinase2が主なエフェクター分子として機能していることを明らかにした。アルツハイマー病モデルマウスのTg2576マウスの海馬周囲においてもLIM-kinase2陽性血管の増加を認め、LIM-kinase2が主なエフェクター分子として機能している可能性を明らかにした。本成果により、認知症疾患におけるRhoーROCKシグナルの主要メカニズムを絞り込むことができ、研究は予定通りに進捗した。アルツハイマー病モデルマウスでのアミロイド沈着部位とRho-ROCKシグナルの蛍光2重標識による顕微鏡観察は、至適条件の決定を行っている。至適条件が決定次第、Perivascular drainageにおけるRho-ROCKシグナルの役割を検討し、平成30年度の前半までで解明する予定である。Rho-kinase (ROCK)は血管平滑筋の収縮弛緩、白血球の遊走、細胞接着などに関連する酵素で、脳虚血やアルツハイマー病を含む多くの神経疾患との関連が報告されている。本研究では、血管性認知症モデル動物およびアルツハイマー病モデル動物の解析によりRho-Rockシグナルの認知症における役割の解明を行った。血管性認知症モデル動物はラットの両側総頚動脈永久閉塞モデルおよびマウスの片側総頚動脈の閉塞モデルを用いた。アルツハイマー病モデル動物はAβの脳内蓄積を認めるTg2576マウスを用いた。平成28年度、29年度はRho-ROCKシグナルの認知症モデル動物脳における時間的・空間的プロファイリングを明らかにした。血管性認知症モデル
分子運動量子状態のデザインと再構築

本研究は、分子特有の運動自由度である振動と回転に着目して、最も基本的な物理学的実存である波動関数を実験的に決定する方法を確立し、さらに、量子状態をデザイン通りに作り出す制御技術の獲得を目的とした。本研究を通じて、1)新しい配置のイオンイメージング測定システムを構築し、右もしくは左に回転する波動関数の実時間発展の追跡に成功、2)コヒーレント状態分布移動の新手法としてチャープパルスを利用した非共鳴誘導ラマン分光を提案、当分光法を実現しうる新奇コヒーレント光源を制作、3)ベンゼンと水素よりなるクラスターについて高分解能電子スペクトルにより大規模な内部運動の詳細を解明、という一連の成果を得た。本研究は、分子特有の運動自由度である振動と回転に着目して、最も基本的な物理学的実存である波動関数を実験的に決定する方法を確立し、さらに、量子状態をデザインどおりに作り出す制御技術の獲得を目的としている。研究初年度である平成22年度は、下記4点の成果があった。1)分子運動の状態確率分布の時間発展を追跡する「時空間4次元イメージング」のための装置の設計と製作を行った。極低温(<1K)のパルス分子ビームを高繰り返し(1kHz)で生成するノズルソース部、極短パルス光を短焦点で集光可能な相互作用部、および、解離イオンの速度ベクトルを3次元的に計測する検出部から構成される真空チャンバーの組み上げを終了した。2)当研究グループは、高強度極短パルス光によって生成した回転量子波束の実験的決定法として、パルス対による励起とナノ秒レーザーによる状態選択的検出を組み合わせた方法論を提案し、ベンゼンについて実験的な検証を行っている。本年度は、高繰り返しデータ取得が可能な新計測システムを利用してNO分子について測定を行い、縮重電子状態におけるコヒーレント励起過程に特有な波動関数の位相関係を明らかにした。3)当研究グループは、偏光面と遅延間隔を適切に設定した高強度極短パルス対を利用すると、右もしくは左回りに回転する波動関数を生成しうることを理論・実験の両面から明らかにしている。この研究の理論的な発展としてイスラエルのグループと共同研究を行い、古典力学的解析が厳密な量子力学的記述を良く再現することを明らかにした。4)振動量子波束の制御に関しては、高強度極短パルス光によって分子クラスターの分子間振動をコヒーレントに励起することに既に成功している。本年度は、NO-Arクラスターについて理論的な解析を進め、高精度量子化学計算による分子間ポテンシャル上での波束発展を厳密に計算し、実測データを良く再現することを確認した。本研究は、分子特有の運動自由度である振動と回転に着目しで、最も基本的な物理学的実存である波動関数を実験的に決定する方法を確立し、さらに、量子状態をデザインどおりに作り出す制御技術の獲得を目的としている。本年度は、下記4点の成果があった。1)分子運動の状態確率分布の時間発展を追跡する「時空間4次元イメージング」のための装置立ち上げを行った。ノズルソース部、相互作用部、および、検出部から構成される真空チャンバーを組み上げ、TOF質量スペクトルを測定した。クーロン爆発による多価イオンの生成が確認されており、現在、イメージング検出の調整を行っている。2)高強度の極短パルス光と分子との相互作用によって量子状態分布を非断熱的に移動する方法論の開拓の一環として、状態選択的プローブを利用した独自の実験的方法論により、ベンゼンにおける回転運動に関する励起プロセスの詳細な追跡を実現した。3)振動量子波束の制御に関しては、高強度極短パルス光によって分子クラスターの分子間振動をコヒーレントに励起することに既に成功している。特にNO-Arについて2次元振動量子波束の時間発展を厳密に解くためのプログラム整備を行ない、実測データを良く再現することを確認した。4)ナノ秒コヒーレント光源の活用も進めており、ベンゼンを含む分子クラスターに関して、高分解能電子スペクトルの測定を行った。最も結合の弱いベンゼン-He系については,分子間振動励起状態への振電遷移を初めて観測することに成功し、特に、He原子が1個ついた系では大規模な構造変形運動によるトンネル分裂を見出した。H_2とのクラスターでは、H_2の2つの水素が入れ替わる運動が存在することを明らかにし、クラスター内でのH_2分子の平均的な配向が振動状態によって大きく異なることを示唆する結果を得た。研究最終年度である本年度は、下記3点の成果があった。1)分子運動の状態確率分布の時間発展を追跡する「時空間4次元イメージング」のための装置の製作を完了した。

イオンイメージングについて、生成物分布が軸対象でない場合にも適用できる新しい配置を考案し、測定システムを構築した。本システムを用いて、フェムト秒ポンプ・プローブ法クーロン爆発イオンイメージにより、2原子分子の非断熱回転励起による時間依存空間配向分布の計測を行った。右もしくは左回りに回転する波動関数の実時間発展の追跡に成功した。また、3次元空間分布を直接計測可能なシステムの構築も独立に行った。2)コヒーレント状態分布移動の新手法としてチャープパルスを利用した非共鳴誘導ラマン分光を提案してきているが、その展開として、マイクロ波との2重共鳴によって光学異性体の選別が可能なことを理論的に明らかにした。3)ベンゼンを含む分子クラスターに関して、単一縦モードナノ秒パルス光源を利用した高分解能電子スペクトルの測定を行った。H2とのクラスターでは、H2がほぼ自由に回転していることを明らかにし、同位体種であるD2とのクラスターの測定も行うことにより、内部回転に対するポテンシャル障壁の値を決定した。本研究は、分子特有の運動自由度である振動と回転に着目して、最も基本的な物理学的実存である波動関数を実験的に決定する方法を確立し、さらに、量子状態をデザインどおりに作り出す制御技術の獲得を目的としている。本年度は、下記4点の成果があった。1)高強度な極短パルス光と分子との相互作用によって量子状態分布を非断熱的に移動する手法の開発を行なってきているが、NO分子を対象とした研究において、量子波束の位相・振幅情報の実験的決定、パルス対励起による回転状態分布の高速制御を実現し、縮重状態におけるコヒーレント励起過程に特有な波動関数の位相関係を明らかにする等の結果を得た。2)ベンゼンを含む分子クラスターに関して、単一縦モードナノ秒パルス光源を利用した高分解能電子スペクトルの測定を行った。特にH2とのクラスターについて、H2がほぼ自由に回転していることを明らかにし、内部回転に対するポテンシャル障壁の値を推定した。また,励起状態における緩和速度をスペクトル線幅から定量的に見積もった。3)コヒーレント状態分布移動の新手法としてチャープパルスを利用した非共鳴誘導ラマン分光を提案した。さらに、当分光法を実現しうる新奇なコヒーレント光源として、単一縦モード半導体レーザーからの出力を位相変調し、ファイバーアンプにて適当な強度まで前置増幅した後、パラメトリック増幅にて周波数チャープした高強度ナノ秒パルス光を出力するシステムを製作した。4)分子運動の状態確率分布の時間発展を追跡する「時空間4次元イメージング」のための装置の設計と製作を行った。装置の組み上げは完了し、イオンイメージの取得が可能な状況となっている。現在、データ取得ならびに画像解析のためのプログラム整備を進めている。さらに、2次元イオンイメージングに関して新しい配置を考案し、回転量子波束運動の時間発展を実時間実空間で観測することができた。当初の計画では、本年度中に分子運動の状態確率分布の時間発展の観測を行う予定であった。イメージング検出系の調整に予想以上に時間が掛かっているために、若干、研究の進捗が遅れている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
制御性T細胞の量的・機能的抑制による肝細胞癌ワクチン療法の効果増強

【目的】制御性T細胞はエフェクターT細胞によるウイルス排除、移植片拒絶反応、癌免疫反応などを制御・抑制していることが明らかとなっている。我々は、制御性T細胞の量的・機能的抑制を行うことで、肝細胞癌に対する抗腫瘍免疫が増強されるか否かをマウス皮下移植肝癌モデルを用いて検討した。【方法】C3H/HeNマウスに同系肝癌細胞株MH129、MH134を皮下接種し腫瘍を形成した。抗CD25抗体(PC61)は腫瘍接種前後に投与した。低用量サイクロフォスファミド(CTX)が制御性T細胞(CD4^+CD25^+T細胞)を選択的に除去することが確認されたため、皮下腫瘍モデルにおいてその抗腫瘍効果を検討した。さらにエフェクターT細胞増強の目的でGITRL発現アデノウイルスを作成し、in vitroで感染させた肝癌細胞をマウス皮下に接種するか、皮下腫瘍形成後に腫瘍内に注射しその効果を検討した。PC61とGITRL発現アデノウイルスの併用治療効果も検討した。非治療群のみであるが、皮下腫瘍増大に伴うCD4^+CD25^+T細胞数の推移を検討した。【結果】PC61ないし低容量CTXを用いた制御性T細胞の除去による抗腫瘍効果はMH134に比してMH129において顕著であった。逆に、GITRL発現による抗腫瘍効果はMH129よりもMH134において明らかであった。PC61とGITRL発現アデノウイルスの併用療法はMH134細胞でのみ相加的な効果がみられた。非治療群の皮下腫瘍モデルにおけるCD4^+CD25^+T細胞数に経時的変化を認めなかった。【考察】MH129とMH134における抗腫瘍効果の違いは、MH129とMH134による制御性T細胞とエフェクターT細胞の誘導能の相対的な違いによるものと考えられた。このことは各々の腫瘍が持つ免疫回避の特性に合わせた腫瘍免疫療法が必要であることを示唆している。制御性T細胞はエフェクターT細胞によるウイルス排除、移植片拒絶反応、癌免疫反応などを制御・抑制していることが明らかとなっている。本年度は、抗CD25抗体(PC61)あるいは低用量サイクロフォスファミド(CTX)による制御性T細胞(CD4^+CD25^+T細胞)の除去効果とGITRLによるエフェクターT細胞の増強効果を、C3H/HeNマウスに同系肝癌細胞株MH129、MH134を皮下接種する腫瘍モデルを用いて検討した。(1)PC61(0.5mg)を腫瘍接種前後に投与し、その効果を比較したところ、PC61はMH129において腫瘍接種前投与により腫瘍の増殖を完全に阻害したが、接種後投与では一過性の腫瘍増殖抑制にとどまった。一方、MH123では明らかな抗腫瘍効果を認めなかった。(2)CTXの低用量(20mg/kg)と高用量(200mg/kg)投与でT細胞サブセットの変化を検討した。その結果、低用量CTX投与により、CD4^+CD25^+T細胞がほぼ選択的に減少することが確認された。

皮下腫瘍モデルでは、低用量CTX投与は、PC61と同様、MH129においてのみ顕著な抗腫瘍効果を示した。(3)エフェクターT細胞増強の目的で、GITRL発現アデノウイルスを作成し皮下腫瘍にin vivoで注射し、抗腫瘍効果を検討しところ、抗腫瘍効果増強作用はMH134において顕著であり、MH129では軽微であった。(1)(3)の結果、MH129、MH134細胞で異なる結果が得られたことから、今後はその相違点に着目しつつ、制御性T細胞の量的・機能的抑制とエフェクター細胞増強の併用による抗腫瘍免疫増強作用、肝癌ワクチン増強作用について検討を進める予定である。【目的】制御性T細胞はエフェクターT細胞によるウイルス排除、移植片拒絶反応、癌免疫反応などを制御・抑制していることが明らかとなっている。我々は、制御性T細胞の量的・機能的抑制を行うことで、肝細胞癌に対する抗腫瘍免疫が増強されるか否かをマウス皮下移植肝癌モデルを用いて検討した。【方法】C3H/HeNマウスに同系肝癌細胞株MH129、MH134を皮下接種し腫瘍を形成した。抗CD25抗体(PC61)は腫瘍接種前後に投与した。低用量サイクロフォスファミド(CTX)が制御性T細胞(CD4^+CD25^+T細胞)を選択的に除去することが確認されたため、皮下腫瘍モデルにおいてその抗腫瘍効果を検討した。さらにエフェクターT細胞増強の目的でGITRL発現アデノウイルスを作成し、in vitroで感染させた肝癌細胞をマウス皮下に接種するか、皮下腫瘍形成後に腫瘍内に注射しその効果を検討した。PC61とGITRL発現アデノウイルスの併用治療効果も検討した。非治療群のみであるが、皮下腫瘍増大に伴うCD4^+CD25^+T細胞数の推移を検討した。【結果】PC61ないし低容量CTXを用いた制御性T細胞の除去による抗腫瘍効果はMH134に比してMH129において顕著であった。逆に、GITRL発現による抗腫瘍効果はMH129よりもMH134において明らかであった。PC61とGITRL発現アデノウイルスの併用療法はMH134細胞でのみ相加的な効果がみられた。非治療群の皮下腫瘍モデルにおけるCD4^+CD25^+T細胞数に経時的変化を認めなかった。【考察】MH129とMH134における抗腫瘍効果の違いは、MH129とMH134による制御性T細胞とエフェクターT細胞の誘導能の相対的な違いによるものと考えられた。このことは各々の腫瘍が持つ免疫回避の特性に合わせた腫瘍免疫療法が必要であることを示唆している。
尿路上皮癌の放射線感受性を規定する遺伝子の発現パターンの解析とその臨床応用

本研究から以下の成果を得た。1.膀胱癌細胞株4株をマウス皮下に移植したモデルを用い、放射線感受性試験を施行。このモデルを用い、放射線照射条件の設定を行った結果、5Gy単回照射を行うことで、腫瘍増殖遅延反応をエンドポイントとすると放射線感受性を評価できることが確認された。2.Xenogarft modelの樹立:臨床的に得られた患者組織をSCIDマウス皮下に移植することで、Xenotransplant modelの作成が可能となった。初代移植では30例中、15例の組織の移植が可能であり、組織学的評価の結果、初代移植腫瘍は患者腫瘍の特徴をよく保存していた。初代移植に成功した15検体中11検体が継代維持が可能であった。継代を経ても細胞形態,組織構築パターンは非常によく保持されていた。p53遺伝子解析の結果,すべての検体は継代を重ねてもオリジナルの患者腫瘍のp53遺伝子を保持していた。Ki67LIに関してはXenograftではオリジナルの患者腫瘍にくらべ若干増加する傾向があった。3.Xenograftを用いた放射線単回照射による治療シミュレーション:患者由来の移植腫瘍4系を用いて5Gy単回照射を施行し,腫瘍増殖遅延反応をエンドポイントに放射線治療のシミュレーションを施行、その反応と各モデルの生物学的パラメーターとの関係を検討。検体はすべて移行上皮癌より樹立されたモデルであるがその反応は大きく異なり、Absolute growthdelayは20.3±2.4日から76.4±7.4日に分布した。p53変異を有する腫瘍は、放射線に最も耐性であることが示された。平成15年度の実験計画に従って、実験を実施中である。以下に研究の実績につき報告する。1.膀胱癌細胞株マウス皮下移植モデルの作成と放射線感受性試験:膀胱癌細胞株(UMUC-2,T24,KU-1)をSCIDマウスの皮下に移植した後に、放射線照射施行。放射線照射線量として、低用量線量として5Gy、高用量線量として15Gyを選択。経時的に腫瘍径を測定し、腫瘍増殖カーブを作成。未治療群の間でtumor growth delayを算出。In vivoでの放射線感受性試験の方法を樹立。2.腫瘍細胞の遺伝子発現パターンのDNAアレイ解析:膀胱癌細胞株を用いたDNAアレイ解析は行ったが、特徴的な遺伝子異常はみられなかった。臨床検体のマウス皮下移植モデルの作成と放射線感受性試験:経尿道的膀胱腫瘍切除術施有例20例、膀胱全摘術等外科的切除例10例から得られた組織を3-5mm大に細切、SCIDマウスの皮下に移植し腫瘍を形成させるXeno-transplant modelの樹立にかかった。結局、30例中15例〔50%〕でSCIDマウス皮下への腫瘍移植に成功。これら細胞のうち11例でSCIDマウス上での継代に成功。11例中、5例は固形腫瘍パターンの増殖を、また残り6例は嚢胞パターンの増殖を示した。またp53のmutationの有無につき、解析した結果、11例中4例でmutationを確認したが、このmutation継代によっても維持された。Ki67のlabelingindexは8.6%-65.6%であったが、これらの数字は継代後、若干上昇した。現在、4例の固形腫瘍パターン(p53陽性1例、陰性3例)を示した移植腫瘍モデルを用い、tumor growth delayをパラメーターとした放射線感受性試験を実施した。2.Xenogarft modelの樹立:

臨床的に得られた患者組織をSCIDマウス皮下に移植することで、Xenotransplant modelの作成が可能となった。初代移植では30例中、15例の組織の移植が可能であり、組織学的評価の結果、初代移植腫瘍は患者腫瘍の特徴をよく保存していた。初代移植に成功した15検体中11検体が継代維持が可能であった。継代を経ても細胞形態,組織構築パターンは非常によく保持されていた。p53遺伝子解析の結果,すべての検体は継代を重ねてもオリジナルの患者腫瘍のp53遺伝子を保持していた。Ki67LIに関してはXenograftではオリジナルの患者腫瘍にくらべ若干増加する傾向があった。3.Xenograftを用いた放射線単回照射による治療シミュレーション:患者由来の移植腫瘍4系を用いて5Gy単回照射を施行し,腫瘍増殖遅延反応をエンドポイントに放射線治療のシミュレーションを施行、その反応と各モデルの生物学的パラメーターとの関係を検討。検体はすべて移行上皮癌より樹立されたモデルであるがその反応は大きく異なり、Absolute growthdelayは20.3±2.4日から76.4±7.4日に分布した。p53変異を有する腫瘍は、放射線に最も耐性であることが示された。
腸管出血性大腸菌感染症動物実験モデルの作成

腸管出血性大腸菌感染症研究のための動物モデルとして利用できる感受性の高い小動物がいないため、本感染症の発症機構の解明や、治療法、予防法の開発のために、無菌動物や薬剤あるいは栄養調整により感受性を高めた動物を用いているのが現状である。このような特殊な状態のモデルではなく、なるべく自然に近い状態の小動物を用いたモデルを開発することを目的として本研究を開始した。マウスのnormal gutが産生する揮発性脂肪酸による外来細菌の定着阻害を減弱させるために、揮発性脂肪酸産生の場と考えられる盲腸の外科的切除法の確立をした。さらに腸内細菌叢の中で、揮発性脂肪酸を産生する嫌気性細菌が減少したことを知る簡易な手段として、coliform bacteriaのCFUの推移(嫌気性細菌数の減少の結果、coliform bacteriaが増える)を測定した。術前術後のマウス糞便を採取し、糞便重量測定後、1ml PBSに懸濁し、希釈してマッコンキー寒天あるいはDHL寒天上でCFUを測定した。対照マウス群やシャムマウス群ではcoliform bacteriaのCFUに変化は見られなかったが、盲腸除去マウス群では、術後1週間でcoliform bacteriaのCFUが増加し始め、記述後2週間でプラトーに達し、術前、糞便1g当り10^5個であったのに比して、およそ10^7個になり、嫌気性細菌が減少したことが確認できたので腸管出血性大腸菌O157の投与を試みた。coliform bacteriaが増加し、O157の定着阻害が減弱することを期待したのであるが、糞便中のO157菌数は減少し4日目には検出されなかった。マウスのnormal gutが産生する揮発性脂肪酸による外来細菌の定着阻害を減弱させるために、揮発性脂肪酸産生の場と考えられる盲腸の外科的切除法の確立を試みた。10週齢の雌ddyマウスを用いて、盲腸除去手術を施し、術中や術後の手術による死亡あるいは手術による感染が原因で起こる死亡例数が減少するまで、手技の修練を行った。腸内細菌叢の中で、揮発性脂肪酸を産生する嫌気性細菌が減少したことを知る簡易な手段として、coliform bacteriaのCFUの推移(嫌気性細菌数の減少の結果、coliform bacteriaが増える)を測定した。対照マウス群やシャムマウス群ではcoliform bacteriaのCFUに変化は見られなかったが、盲腸除去マウス群では、術後1週間でcoliform bacteriaのCFUが増加し始め、術後2週間でプラトーに達し、術前、糞便1g当り10^5個であったのに比して、およそ10^7個になり、腸管出血性大腸感染実験の準備が整った。

さらに腸内細菌叢の中で、揮発性脂肪酸を産生する嫌気性細菌が減少したことを知る簡易な手段として、coliform bacteriaのCFUの推移(嫌気性細菌数の減少の結果、coliform bacteriaが増える)を測定した。術前術後のマウス糞便を採取し、糞便重量測定後、1ml PBSに懸濁し、希釈してマッコンキー寒天あるいはDHL寒天上でCFUを測定した。対照マウス群やシャムマウス群ではcoliform bacteriaのCFUに変化は見られなかったが、盲腸除去マウス群では、術後1週間でcoliform bacteriaのCFUが増加し始め、記述後2週間でプラトーに達し、術前、糞便1g当り10^5個であったのに比して、およそ10^7個になり、嫌気性細菌が減少したことが確認できたので腸管出血性大腸菌O157の投与を試みた。coliform bacteriaが増加し、O157の定着阻害が減弱することを期待したのであるが、糞便中のO157菌数は減少し4日目には検出されなかった。
学校教育におけるハイテクノロジーの効果的利用の方法と手段についての日米比較研究

研究者相互の交流により、学校の教育活動の中にハイテクノロジーがかなり位置づき、特にアメリカの教師や児童生徒のテクノロジーへの抵抗感が和らいてきたこと、技術の開発と実用化に関して、日米の格差がまだ大きいこと、等が明らかにされた。そして、学校でのハイテク利用を進めるためには、まず、技術の開発と実用化には社会全体で取り組む必要があることが双方の研究者から指摘された。また、日本とアメリカ両国における先進事例を分析し、科学技術の進歩と社会の情報化の進展の今後の方向を見定め、学校教育におけるハイテク利用の可能性や、その具体的方法を探ることができた。アメリカの学校教育ではネットワークやマルチメディアの利用が我が国より進んでいるのであるが、その実態を調査することにより、情報通信技術の教育における利用の可能性とその実現の方法を予見することができた。また、教育におけるハイテク利用の人的、物的、制度的な側面を浮き彫りにすることもできた。教室における学習場面の観察と分析により、教育場面におけるハードとソフトの最良の利用法、教育場面の特性とソフトの特性との関係、教育データベースの活用の方法、学習の特性に適したメディアの利用法、マルチメディアの機能と教育における利用法等を探究することができた。科学技術の進歩が学校教育にどのような影響を与えるか、教育の担い手である教師はそれにどのように対応すべきか、情報化時代の教師教育の内容と方法はどうあるべきか、学習の主体である児童生徒はどのような知識技術を習得しなければならないか等に関して、日米双方の実態を踏まえつつ、将来の方向を予見することができた。日米の共同研究者の相互訪問と研究討議、およびe-mailやFaxなどによる資料の交換などを通して行った共同研究の成果を次のような諸点にまとめることができる。1アメリカのパソコン利用法の最近の傾向:・授業に於けるパソコン利用法の低学年化、・エデュテインメント、ゲームなどの遊びの要素、・インターネットのwwwによるデータ収集、メール交信、グラフィック、ワープロとしての利用、・ドリルよりシミュレーション、問題解決的利用、・衛星送受信による遠隔授業、・自作ソフトより市販ソフトに依存、など。2日米の教育環境の違いとメディア利用の特質:教育の地方分権が徹底しているため、アメリカでは地域の経済的、文化的な特性がそのまま教育の実践に反映され、地域格差が大きい。3日本の学校教育に於けるメディア利用の可能性:一斉学習ではなく、個性、能力と進度の個人差、個人の興味、学習の内容と質、などに柔軟に対応した指導と学習にする上で、メディア利用は効果的。4コンピュータリデラシーの日米比較:アメリカの現在の学校教育で特徴的なのは、キーボ-ディング学習の低学年化と児童生徒のコンピュータリテラシーの向上である。5情報化教育を推進する任を負うアメリカの教師に特徴的なことは、メディアリテラシーの高度化、複雑化、技術開発の進歩に伴う研修の高度化、一般教員の技術援助をするメディアスペシャリストの専門職化、などである。6ネットワーク環境境の相違:アメリカでは学区単位のネットワークと、学校ごとにサテライトディッシュなどの衛星受信施設を所有し、e-mailによる教育情報交換を行っている。7インターネットの教育利用に付随する問題:児童生徒の情報アクセスの許容限度、プライバシー保護、著作権など。8学校教育への期待の高まりがメディア利用の基盤整備を促している。<進展状況・経過>・招へいと派遣の機会に、共同研究グループの双方の国のメンバーが合同で研究会を持ったり、学校などの訪問を行い、互いに相手国の実態を把握することができた。・インターネットの利点を生かして、e-mailにより連絡を取り合っている。・行政や研究の機関のホームページなどが、豊富な情報源となっているので、ここから得られた最新の資料を共同研究の討議に役立てることができた。・アメリカで開かれた学会にも共同研究者が参加し、情報交換を行った。<新たな知見>・インターネットの利用形態としては、e-mailよりwwwの利用が近年さかんになってきた。文字中心の活字メディアとしてのe-mailから、映像、音声、グラフィックスを多用したマルチメディアへの移行が顕著である。

・wwwへのこのような移行は、低学年段階における教育利用を容易にさせている。・情報通信技術は、遠隔教育の発達と普及をもたらしている。それは、文化的、地理的格差の縮小ももたらし、職業準備教育や生涯学習の充実などの面でも貢献しつつある。・社会におけるメディア利用の急速な進展のおかげで、教師を含めた教育関係者のメディアリテラシーは高くなっている。しかし、新たなメディアが今後とも登場することが予想されるので、リテラシー育成の教育は今後とも不可欠である。・新しい情報通信技術の開発を日米両国とも進めているが、それらの実用に関しては格差がきわめて大きい。これは教育分野だけで解決できる問題ではなく、情報基盤整備というような、社会全体の取り組みに関わる問題である。研究者相互の交流により、学校の教育活動の中にハイテクノロジーがかなり位置づき、特にアメリカの教師や児童生徒のテクノロジーへの抵抗感が和らいできたこと、技術の開発と実用化に関して、日米の格差がまだ大きいこと、などが明らかにされた。そして、学校でのハイテク利用を進めるためには、まず、技術の開発と実用化には社会全体で取り組む必要があることが双方の研究者から指摘された。また、日本とアメリカ両国における先進事例を分析し、科学技術の進歩と社会の情報化の進展の今後の方向を見定め、学校教育におけるハイテク利用の可能性や、その具体的方法を探ることができた。アメリカの学校教育ではネットワークやマルチメディアの利用が我が国より進んでいるのであるが、その実態を調査することにより、情報通信技術の教育における利用の可能性とその実現の方法を予見することができた。また、教育におけるハイテク利用の人的、物的、制度的な側面を浮き彫りにすることもできた。教室における学習場面の観察と分析により、教育場面におけるハードとソフトの最良の利用法、教育場面の特性とソフトの特性との関係、教育データベースの活用の方法、学習の特性に適したメディアの利用法、マルチメディアの機能と教育における利用法などを探求することができた。科学技術の進歩が学校教育にどのような影響を与えるか、教育の担い手である教師はそれにどのように対応すべきか、情報化時代の教師教育の内容と方法はどうあるべきか、学習の主体である児童生徒はどのような知識技術を習得しなければならないかなどに関して、日米双方の実態を踏まえつつ、将来の方向を予見することができた。
損傷を考慮した異方性弾塑性構成式とその発泡金属材料の変形過程への適用

内部に多数の空孔を有する発泡金属は,衝撃緩衝材としての用途や軽量化を目指して構造材料として用いること等が検討されているが,実用化に際してはその変形過程のシミュレーションを正確に行う必要がある.しかしながら実材料の内部に非常に多数存在する個々の空孔を直接考慮した変形解析を行うことは,計算コストの点で実用的ではない.本研究では個々の空孔の分布を損傷テンソルと呼ぶ連続変数の分布に置き換えて表現し,空孔が成長していく過程を損傷テンソルの発展式として記述する手法を開発し,より実用的な発泡金属の変形過程のシミュレーションを行うことを目的としている.発泡金属材(ADC12アルミニウム合金ダイカスト)の空孔の分布状態をX線CT装置用いて同定したCT画像から損傷テンソルをより簡単に求める方法について検討し,得られた損傷テンソルの分布を用いて内部に多数の空孔が存在する引張り試験片の3次元弾塑性有限要素解析を行った.その結果,従来法(空孔の存在を直接考慮した有限要素法解析)に比べて本手法でははるかに少ない要素数で試験片内部の応力集中などを計算できる可能性を確認した.また,空孔の成長挙動に関しては,2次元的なモデルを策定して実験と理論の検討を進めた.具体的には不規則に多数の空孔を分布させたSUS304薄板の引張試験を行い,変形の進展と空孔の変形状態,つまり損傷の発展状況について詳しく観察し,有限要素法の計算結果と比較検討を試みた.内部に多数の空孔を有する発泡金属は,衝撃緩衝材としての用途や軽量化を目指して構造材料として用いること等が検討されているが,実用化に際してはその変形過程のシミュレーションを正確に行う必要がある.しかしながら実材料の内部に非常に多数存在する個々の空孔を直接考慮した変形解析を行うことは,計算コストの点で実用的ではない.本研究では個々の空孔の分布を損傷テンソルと呼ぶ連続変数の分布に置き換えて表現し,空孔が成長していく過程を損傷テンソルの発展式として記述する手法を開発し,より実用的な発泡金属の変形過程のシミュレーションを行うことを目的としている.従来より研究代表者らは損傷テンソルを導入した異方性Gursonの降伏関数を用いた変形解析手法を提案しているが,本年度はこの手法を発泡金属に適用することを試みた.すなわち発泡金属材(ADC12アルミニウム合金)の空孔の分布状態をX線CT装置用いて同定し,CT画像から損傷テンソルを求める方法を新たに構築した.得られた損傷テンソルの分布を用いて,内部に多数の空孔が存在する引張り試験片の3次元弾塑性有限要素解析を行った.その結果,従来法(空孔の存在を直接考慮した有限要素法解析)に比べて本手法でははるかに少ない要素数で試験片内部の応力集中などを計算できる可能性を確認した.また,空孔の成長挙動に関しては,アルミニウム合金材を用いた穴あき薄板の引張り試験を行って2次元的な空孔の成長挙動を観察した.これより変形に伴う損傷テンソルの変化は異方性Gursonの降伏関数をもとにした発展式によって表すことができ,この傾向は材料によって大きな差が無いこが示された.本年度は理論面では損傷テンソルの発展則の導出・改良を行い,実験面では発泡金属試験片の試作と引張り試験による空孔の変形状態の観測を行う計画であった.しかし,発泡金属材料の引張試験と変形中の内部の観察については,使用予定であったCT装置が組み込まれた引張り試験装置(東京大学生産技術研究所所有)が故障して使用不能となったことから実施できず,これらに関しては次年度以降に繰り延べることとした.それに代わり本年度ではH28年度実施予定であった3次元有限要素解析手法の開発を前倒して実施した.具体的には,研究協力者である芝浦工業大学の宇都宮教授,群馬大学の半谷准教授から発泡金属材料のCT画像の提供を受け,それをもとに発泡材の変形手法の構築を試みた.提供を受けた発泡金属素材はアルミニウムダイキャスト,純アルミニウムの2種類で,それぞれ直径15mm,長さ50mm程度の円柱状材のCT画像である.まずCT画像から材料内部の空孔の形状を抽出する手法,ならびに損傷テンソルを計算する手法を構築した.さらに市販の有限要素法アプリケーションにユーザーサブルーチンを付加することによって3次元の等方損傷発展則を組み込み,CT画像から得られた損傷テンソルの分布を用いて,空孔の存在を損傷テンソルに置き換えた有限要素法解析手法を構築した.この手法によって得られた損傷テンソルの分布を用いて,引張り試験片の3次元弾塑性有限要素解析を行った.さらに,損傷テンソルの発展則に関しては,アルミニウム合金材を用いた穴あき薄板の引張り試験を行って2次元的な空孔の成長挙動を観察した.得られたた実験結果と以前に実施したSUS304材に関する同様な実験結果から,変形に伴う損傷テンソルの変化は異方性Gursonの降伏関数から得られる発展式によって表すことができ,この傾向は材料によって大きな差が無いこが示された.内部に多数の空孔を有する発泡金属は,衝撃緩衝材としての用途や軽量化を目指して構造材料として用いること等が検討されているが,実用化に際してはその変形過程のシミュレーションを正確に行う必要がある.しかしながら実材料の内部に非常に多数存在する個々の空孔を直接考慮した変形解析を行うことは,計算コストの点で実用的ではない.本研究では個々の空孔の分布を損傷テンソルと呼ぶ連続変数の分布に置き換えて表現し,空孔が成長していく過程を損傷テンソルの発展式として記述する手法を開発し,より実用的な発泡金属の変形過程のシミュレーションを行うことを目的としている.

発泡金属材(ADC12アルミニウム合金ダイカスト)の空孔の分布状態をX線CT装置を用いて同定したCT画像から損傷テンソルをより簡単に求める方法について検討し,得られた損傷テンソルの分布を用いて内部に多数の空孔が存在する引張り試験片の3次元弾塑性有限要素解析を行った.その結果,従来法(空孔の存在を直接考慮した有限要素法解析)に比べて本手法でははるかに少ない要素数で試験片内部の応力集中などを計算できる可能性を確認した.また,空孔の成長挙動に関しては,昨年度は単一の空孔を有する単位セルについて検討したが,今年度は不規則に多数の穴をあけたSUS304薄板の引張り試験を行って,不規則分布する空孔の成長挙動を2次元的に詳しく観察した.またこの多孔平板の異方性Gursonの降伏関数を用いた2次元弾塑性有限要素解析を行い,実験結果と比較検討を行った.昨年度に引き続き,発砲金属材料の3次元変形解析手法の構築を試みた.提供を受けた発泡金属のCT画像から材料内部に分布する空孔の形状を抽出しする手法の改良を試み,昨年度は手作業で行っていた空孔の同定部分などの自動化などについて検討した.一方,3次元における多孔質材の異方性降伏関数そのものについて新たな考察を試み,降伏関数の形や損傷発展則と降伏関数の関係について理論的な考察を進めた.空孔の成長挙動に関しては,今年度は不規則に多数の穴をあけたSUS304薄板の引張り試験を行って,不規則分布する空孔の成長挙動を詳しく観察した.またこの多孔平板の異方性Gursonの降伏関数を用いた2次元弾塑性有限要素解析を行い,空孔の成長と損傷テンソルの発展に関して実験結果と比較検討を行った.現時点では有限要素法による計算に異方発展則を組み込めておらず,計算結果にはまだ十分に実験結果を表現するまでに至っていない.内部に多数の空孔を有する発泡金属は,衝撃緩衝材としての用途や軽量化を目指して構造材料として用いること等が検討されているが,実用化に際してはその変形過程のシミュレーションを正確に行う必要がある.しかしながら実材料の内部に非常に多数存在する個々の空孔を直接考慮した変形解析を行うことは,計算コストの点で実用的ではない.本研究では個々の空孔の分布を損傷テンソルと呼ぶ連続変数の分布に置き換えて表現し,空孔が成長していく過程を損傷テンソルの発展式として記述する手法を開発し,より実用的な発泡金属の変形過程のシミュレーションを行うことを目的としている.発泡金属材(ADC12アルミニウム合金ダイカスト)の空孔の分布状態をX線CT装置用いて同定したCT画像から損傷テンソルをより簡単に求める方法について検討し,得られた損傷テンソルの分布を用いて内部に多数の空孔が存在する引張り試験片の3次元弾塑性有限要素解析を行った.その結果,従来法(空孔の存在を直接考慮した有限要素法解析)に比べて本手法でははるかに少ない要素数で試験片内部の応力集中などを計算できる可能性を確認した.また,空孔の成長挙動に関しては,2次元的なモデルを策定して実験と理論の検討を進めた.