hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糸状菌コロニーのパターン選択則のモデル化の研究

非栄養拡散モデルにおいては、コロニーが成長しうる栄養レベルの範囲で、乱れが飽和した界面の自己アファイン性の同等性が確かめられた。これは基質栄養量一定の無限栄養量極限での結果ともほぼ一致した。しかし、界面の乱れの成長過程は、多層コロニーにおいて栄養量依存性を示した。これにより、有限栄養条件ではコロニー界面の乱れ成長がコロニー内部での菌糸生産頻度に依存するという基本性質が知られた。糸状菌は環境条件に依存したコロニー成長を示す。本研究では、栄養量と栄養拡散及び菌糸状成長率をパラメータとした単層及び多層菌糸体成長モデルを構築し、実際のと状菌の培養実験と対照することにより、菌糸体のコロニー形態の選択則を検討した。栄養拡散はコロニー形態の多様性をもたらす。特に栄養量・拡散係数を固定して成長率を下げていくと、成長は反応率速性が高まり凝集形態が生ずる。このとき、栄養量を低減すると、反応率速成長でありながら乱れが発展し、樹状形態が発生することが知られた。モデル形態と実際の菌を対照することを通じて、栄養拡散場での菌コロニーパターン選択則は、菌に固有の、栄養量と菌糸体成長率との関係に存することが知られた。コウジカビAspergillus nidulansの野生株および遺伝子変異株のコロニー形態を調べ、等方性を保つものと、低栄養で樹状化する2グループに分類した。コロニー拡大率の測定結果とモデルコロニーの形態相図とを対照して、この形態発生の違いが、遺伝子的変異にともなう栄養量と成長率との関係の変化に対応することが知られた。さらに、菌糸の加齢などの成長抑制効果を検討する目的で、A.nidulansその他について菌糸伸張率の時間的変化の長時間測定を開始した。菌糸伸張率はコロニー拡大とともに緩やかな減少または急落が見られ、この成長率変化の様式が環境の栄養量にも依存することが知られた。糸状菌は環境条件に依存したコロニー形態を示す。この形態変化を理解する目的で、コウジカビコロニー形態成長の栄養濃度及び培地硬度依存性を明らかにし、さらに、拡散する有限量の栄養を消費して、多層に広がるコロニーのモデルの構築を行った。培養実験では、低栄養条件でコンパクトからフラクタルな樹状形態への形態転化が見られ、フラクタルコロニーは成長に伴う基質条件の劣化とともに均一から断裂への成長形態の転化とともに発展することを見出してきており、これを論文にまとめた。さらに、2次元正方格子上に均等に配置された栄養粒子を吸収して、格子上に多層の菌糸系を成長させるコンピュータモデルを作成した。菌糸成長に伴う栄養消費・非消費(基質栄養を常に一定に保つ)系、栄養粒子の拡散・非拡散系などを比較検討を行った。モデルから、コンパクトからフラクタルへの転移が、低栄養下での栄養拡散の効果により生ずることが定性的に明らかになった。さらに、栄養拡散に対する菌糸成長の比率が高いほど、樹状形態が発展することが知られた。今後は成長率の異なる種々の実際の菌において、貧栄養条件下でのコロニー形態成長を実験的に比較検討し、成長率と、基質を開拓する成長戦略性との関連を明らかにする。形態解析の基準を確立する目的で、非拡散系モデルでのコンパクトコロニー界面の自己アファイン性を解析した。その結果、コロニーが成長しうる栄養濃度範囲では、栄養消費の有無と、コロニー形成が単層か多層かによらず、成長指数βと荒さ指数αとの組み合わせは、よく知られた普遍クラスα+α/β=2を共通的にほぼ満たすことが知られた。

これにより、モデル上はコロニー形態の転移は栄養拡散の効果が必要条件であることが結論された。この解析については投稿準備中である。今後は、栄養拡散による形態転移の解析とともに、菌糸系内栄養輸送による乱れの発展についての検討を行う。糸状菌は環境条件に依存したコロニー成長を示す。本研究では、栄養量と栄養拡散及び菌糸体成長率をパラメータとした単層及び多層菌糸体成長モデルを構築し、実際の糸状菌の培養実験と対照することにより、菌糸体のコロニー形態の選択則を検討した。非栄養拡散モデルにおいては、コロニーが成長しうる栄養レベルの範囲で、乱れが飽和した界面の自己アファイン性の同等性が確かめられた。これは基質栄養量一定の無限栄養量極限での結果ともほぼ一致した。しかし、界面の乱れの成長過程は、多層コロニーにおいて栄養量依存性を示した。これにより、有限栄養条件ではコロニー界面の乱れ成長がコロニー内部での菌糸生産頻度に依存するという基本性質が知られた。栄養拡散はコロニー形態の多様性をもたらす。特に栄養量・拡散係数を固定して成長率を下げていくと、成長は反応律速性が高まり凝集形態が生ずる。このとき、栄養量を低減すると、反応律速成長でありながら乱れが発展し、樹状形態が発生することが知られた。モデル形態と実際の菌を対照することを通じて、栄養拡散場での菌コロニーパターン選択則は、菌に固有の、栄養量と菌糸体成長率との関係に存することが知られた。コウジカビAspergillus nidulansの野生株および遺伝的変異株のコロニー形態を調べ、等方性を保つものと、低栄養で樹状化する2グループに分類した。コロニー拡大率の測定結果とモデルコロニーの形態相図とを対照して、この形態発生の違いが、遺伝的変異にともなう栄養量と成長率との関係の変化に対応することが知られた。さらに、菌糸の加齢などの成長抑制効果を検討する目的で、A.nidulansその他について菌糸伸張率の時間的変化の長期間測定を開始した。菌糸伸張率はコロニー拡大とともに緩やかな減少または急落が見られ、この成長率変化の様式が環境の栄養量にも依存することが知られた。
色覚の文脈処理に関する脳機能イメージング研究

下記3種の研究を行った。(1)視覚野地図研究16名の視覚領野をfMRI(機能的共鳴画像化法)で同定した後、確率地図として統合した。(2)色選択的メタコントラスト研究色選択的メタコントラス事態の脳活動をfMRIで測定した結果、初期視覚野のレチノトピック活動が視覚的文脈に強く左右されること、また色の可視性と密接な関連を持つことがわかった。(3)色対比研究色の同時対比事態の脳活動をfMRIで測定した結果、低次から高次の多数の視覚野が関与が示された。色知覚の文脈処理の重要性を示唆する代表的な知覚現象として色対比現象が挙げられる。色対比とは、ある色刺激(テスト刺激)の見えが他の色刺激(遠隔刺激)によって変化する錯視である。古典的な色対比の例では、テスト刺激と遠隔刺激が隣接している場合が多いが、左右視野を跨るような遠く離れた2色間でも色対比が生じることが知られている(Wachtler, et. al., 2002)。本研究の目的は、機能的共鳴画像化法(fMRI)による脳機能イメージング法を用いて、色覚の文脈処理の脳過程に関する下記の3つの疑問に解答することである。Q1)色覚でも、低次視覚野において文脈処理が行われているのか?Q2)色覚の文脈処理に重要な役割を果たす高次視覚野はどこなのか?Q3)色覚の文脈処理に関与する低次野と高次野は機能的にどのように関係しているのか?初年度では、研究目的であげた2つの疑問(Q1とQ2)に答えるべく、色対比効果に関する心理実験およびfMRI実験を行った。心理実験で色対比効果の距離(テスト-遠隔刺激間)依存性を測定したのち、fMRI実験によって、同様の刺激事態における被験者の脳活動を測定した。予備的な解析の結果、1)初期視覚野に色対比機構が備わっていること、けれども、2)その機構は視野の比較的狭い範囲の色比較に限定されること、がわかった。したがって、上記の遠隔効果はより高次の視覚野が担っていると予想される。最終的な結論を得るためには、この予備的結果を基に、最終年度でさらに被験者および解析対象の視覚野を増やす必要がある。古典的な色対比の例では、テスト刺激と遠隔刺激が隣接している場合が多いが、左右視野を跨るような遠く離れた2色間でも色対比が生じることが知られている(Wachtler, et al., 2002)。Q1)色覚でも、低次視覚野において文脈処理が行われているのか?Q2)色覚の文脈処理に重要な役割を果たす高次視覚野はどこなのか?Q3)色覚の文脈処理に関与する低次野と高次野は機能的にどのように関係しているのか?初年度では、上記Q1に答えるべく、脳活動と色対比効果との関連を初期視覚野(1次視覚野、V1)を中心に調べた。本年度は、主としてQ2,Q3の問いに答えるために、解析対象を中次および高次の視覚野まで広げた。具体的には下記の研究を行った。1,中高次視覚野の同定と解析V1に加えて、中・高次視覚野(V2/3/4/5など)の位置をfMRI実験で多数の被験者(16名)について同定し、解析対象となる視覚野を計12個に増やした(現在、解析中)。また、同定結果は確率地図としてまとめ、論文投稿した(Human Brain Mapping誌,リバイス中)。2,fMRI実験被験者の増加新たな被験者を用いて初年度の実験を繰り返して被験者の増加を図った。3,心理実験結果の論文作成心理実験の結果を脳活動データとは独立に論文投稿する準備を進めた。
非タンパク主鎖骨格ペプチドを合成可能な改変型リボソームの創製

翻訳反応の中心的役割を果たすリボソームは、多くの非タンパク質性アミノ酸を許容できることが近年明らかになってきた。しかし一方で、D体アミノ酸、β-アミノ酸、N-メチルアミノ酸などの、特殊な主鎖骨格を持つ非タンパク質性アミノ酸については、導入に大きな制限が存在する。そこで本研究では、『主鎖骨格が特殊な非タンパク質性アミノ酸を自由に導入可能な改変型リボソームの開発』を目的とした。巨大分子であるリボソームは、構造を予測して改変を行うことが難しいため、活性中心の近傍にランダム変異を加えたリボソームのライブラリから実験操作によって目的のリボソームを選択するという方法を用いることを計画した。平成26年度には、変異リボソームのライブラリ作製を完了し、目的の改変リボソームのみを、選択的に回収する条件の探索を行った。さらに本年、平成27年度には、実際に非タンパク質性アミノ酸を導入可能な改変リボソームの選択を行い、得られたリボソームの配列解析を行った。その結果、得られたリボソームはほとんど野生型であることが明らかになった。現状の方法では、ライブラリから変異リボソームの選択と増幅を繰り返し行うため、増幅されやすい野生型リボソームの割合が徐々に増加してしまったと考えられる。そこで今後は、増幅の過程を経ないで配列解析を行うことにより、解決が可能であると考えている。また、野生型リボソームによるβ-アミノ酸の導入についての詳細な解析も並行して続けた。その結果、翻訳に利用可能な多くのβ-アミノ酸が同定された一方、導入できないアミノ酸の存在も明らかになった。さらに、複数個のβ-アミノ酸を連続的に導入できないという、大きな制限についても明らかにした(J. Am. Chem. Soc., 2016)。この結果は、改変リボソームを開発するという本研究の必要性を示すものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、『D体アミノ酸、β-アミノ酸などの、主鎖骨格が特殊な非タンパク質性アミノ酸を自由に導入できる改変型リボソームを開発すること』を目的とする。リボソームは巨大分子であるため、活性中心の構造を計算して改変するのが難しい。そこで、本研究では、活性中心付近の塩基にランダム変異を加えた変異リボソームライブラリを作製し、その中から実験操作により目的のリボソームを選択するという手法を用いることとした。当初の研究計画では、次のような段階的な目標を設定した。1.変異リボソームのライブラリ作製、2.非タンパク質性アミノ酸を導入可能な変異リボソームの選択、3.選択されたリボソームの性能評価、4.翻訳の正確性の低下した変異リボソームの除去、5.非タンパク質性アミノ酸の種類の拡張、の5段階である。1年目である本年度は、1.変異リボソームのライブラリ作製を完了することを目標として研究を行い、実際には1.に加え、2.非タンパク質性アミノ酸を導入可能な変異リボソームの選択における選択条件の決定までを完了した。1.変異リボソームのライブラリ作製:リボソームの活性中心付近の13塩基にランダム変異を加えたrDNAをプラスミドに組み込んだプラスミドライブラリを作製し、リボソームを発現・精製し、変異リボソームのライブラリを得た。2.非タンパク質性アミノ酸を導入可能な変異リボソームの選択:変異リボソームのライブラリから目的のリボソームを選択する過程は、リボソーム提示法を用いる。まずは、リボソーム提示法により、特定のアミノ酸配列(実際の選択においては、非タンパク質性アミノ酸をコードする部分)を翻訳することができた変異リボソームのみを選択的に回収する手法の確立を目指した。翻訳反応やリボソームの回収条件について検討を行い、翻訳が可能な場合と不可能な場合で、リボソームの回収率に充分な差が得られる条件を決定した。

この結果は、改変リボソームを開発するという本研究の必要性を示すものである。本研究を進めるに当たり、次のような段階的な目標を設定した。1.変異リボソームのライブラリ作製、2.非タンパク質性アミノ酸を導入可能な変異リボソームの選択、3.選択されたリボソームの性能評価、4.翻訳の正確性の低下した変異リボソームの除去、5.非タンパク質性アミノ酸の種類の拡張、の5段階である。研究当初、1年目には、上記目標の1.変異リボソームのライブラリ作製までを完了する予定であった。しかし、実際には、本年度終了時点において、1.に加え、2.非タンパク質性アミノ酸を導入可能な変異リボソームの選択の途中段階である、選択に用いる条件の決定までを完了した。以上より、現在までの達成度としては、『概ね順調』(実際には少し予定よりも速く進行中)とした。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、次のような段階的な目標を設定した。本年度終了時点において、1.に加え、2.非タンパク質性アミノ酸を導入可能な変異リボソームの選択の途中段階である、選択に用いる条件の決定までを完了した。現在、当初の計画の通りに研究は進行しており、次年度以降は、上記の計画に引き続き基づいて、研究を遂行して行く予定である。具体的には、本年度中に先駆けて決定した、リボソーム提示法の条件で選択操作を繰り返すことで、2.非タンパク質性アミノ酸を導入可能なリボソームの選択を実施する。変異リボソームが得られた後には、3.リボソームの性能評価、4.翻訳正確性の低いリボソームの除去を目指す。
ＰＤＥの唾液タンパク質合成・分泌促進による新型インフルエンザの新治療方法開発

鳥インフルエンザウイルスは変異により爆発感染(パンデミック)する可能性がある。それゆえにphosphodiesterase (PDE)と抗ウイルス作用のある唾液タンパク質との関係を研究した。舌下腺はアドレナリン作動性神経の作用がないためPDE活性はほとんどないと考えていた。しかし、他の唾液腺と同様のPDE活性を示し、舌下腺特有のPDEの作用がある可能性が示唆された。顎下腺腺房細胞ではPDE3阻害剤でアミラーゼやアクアポリンの発現が増加した。ノックアウトマウスと野生型での更なる詳細な検討では変化を認めなかった。鳥インフルエンザウイルスなどのウイルスは変異によりヒトへ感染する能力を持つウイルスとなり(新型インフルエンザウイルス)、世界中で爆発感染(パンデミック)が警戒されている。しかも、抗ウイルス薬やワクチンを十分量確保することは困難で、また、耐性などの問題も指摘され、新しい予防や治療方法開発が急務である。唾液には抗ウイルス作用のある唾液タンパク質が含まれ、唾液タンパク質合成・分泌はセカンドメッセンジャーであるcAMPにより制御されている。そして、細胞内のcAMP濃度はアデニル酸シクラーゼによる合成とphosphodiesterase (PDE)の分解により調節されている。そこで本研究ではPDEにより抗ウイルス作用のある唾液タンパク質合成・分泌を促進し、新型インフルエンザウイルスの新しい予防や治療方法を確立するための道を切り開くことが目的である。分離細胞のマーカー発現により、分離の状態は良好であった。ラット舌下腺はadrenergic nervesの作用がほとんどないため全体のPDE活性はほとんどないと考えられたが、顎下腺や耳下腺と同程度のPDE活性を認めた。分離した腺房細胞ではPDE3AやPDE4Bの発現が多かったが、PDE1、PDE2、PDE3B、PDE7、PDE8、および、PDE9はほとんど認められなかった。導管細胞では各PDEは少なかった。また、週齢によるPDE発現の変化に大きな変化は認められなかった。鳥インフルエンザウイルスは遺伝子変異により哺乳類間でも感染することが報告され、パンデミックの可能性が高まっている。唾液には抗ウイルス作用のある唾液タンパク質が含まれ、唾液タンパク質合成・分泌はcAMPにより制御されている。また、唾液のほとんどは三大唾液腺(耳下腺、顎下腺、および、舌下腺)より分泌されており、構成細胞としては漿液細胞、粘液細胞、筋上皮細胞、導管細胞などである。しかし、それぞれの唾液腺の構造は異なっている。ラット舌下腺はadrenergic nervesの作用がほとんどないため全体のPDE活性はほとんどないと考えられたが、顎下腺や耳下腺と同程度のPDE活性を認めていたため、それぞれの唾液腺での各PDE発現を検討したところ、PDE発現がそれぞれの唾液腺で異なっていた。それゆえにそれぞれの唾液腺で特有のPDEが発現し唾液タンパク質合成や分泌を調整している可能性が考えられた。そこでノックアウトマウスの唾液腺を形態学的に更に検討したが野生型マウスとの差を認めなかった。次に、ノックアウトマウスと野生型マウスでの主な唾液タンパク質の発現を検討したが、特に大きな変化は認めなかった。医歯薬学研究実施計画の項目について、大幅な変更もなく、結果が出ており、おおむね順調に進展している。本年度の成果については、来年度に発表予定である。今年度の研究は順調に進んでおり、来年度も計画に従って進める予定である。ただし、ノックアウトマウスについての研究は、ノックアウトマウスを持っている研究所と共同して研究を進める未定である。平成25年度は分離細胞等でのPDE発現を計画していた。それまではほとんど不明であったため網羅的に確認する必要があったが、発現しているPDEが少なく、更に、詳細に検討するPDEが少なくなった。そのため、460,042円は未使用とした。前年度未使用分は唾液腺で発現しているPDEを更に詳細に検討する必要が出てきたためその為に、抗体やリアルタイムPCR等の関連試薬等を使用する予定である。
モータータンパク質ミオシンのATP結合ポケットのダイナミックス

筋収縮に関与するモータータンパク質のミオシンの頭部(S-1)にATPが結合すると、S-1内部に立体構造変化が誘起され、これが筋肉の滑り運動に連動すると考えられている。本研究では、ATP結合ポケットで生じた構造変化がS-1の他の部位にも伝播することを蛍光プローブを使って明らかにした。またこの蛍光変化を利用するとS-1のATPase活性を直接測定できることも示した。非共有結合性の蛍光プローブである6-プロピオニル-2-ジメチルアミノナフタレン(プロダン)は、S-1本来の生物活性をほとんど損なうことなくS-1の疎水性部位に1:1で結合した。プロダンが発する緑色の蛍光はS-1に結合すると青色に変化し、ATP加水分解中は青色蛍光の強度は約5倍に増大した。この蛍光変化を利用すると、Mg^<2+>、Ca^<2+>、アクチン存在下の各ATPase反応を追跡することができた。この方法を使ってS-1 ATPase活性の蛍光測定をさまざまな条件下で試みた。ATPの初濃度がS-1に対して少なくとも18倍以上であれば、プロダンの蛍光変化を利用して非常に簡単に短時間で好感度にS-1のATPase活性を測定できることが明らかになった。またS-1に結合したプロダンの発する蛍光の強度は、筋肉が発生する張力の大きさに対応していることも示唆された。以上の結果から、(1)S-1のATP結合ポケットの構造変化はS-1内部の他の部位にも伝播されること、(2)プロダンを蛍光プローブとしてS-1に使うと、疎水性部位に由来する構造変化を追跡するだけでATPase活性が簡単に直接測定できることの2点が明らかになった。
可変波長スペクトルカメラによるプラズマイメージング分光の開発とその応用

プラズマからの輝線スペクトル強度比を用いた分光診断は,絶対感度較正を必要とせず(波長相対感度のみ),衝突輻射モデルと組み合わせることで電子密度および電子温度を推定する有用な方法である.その手法として,従来グレーティング分光器による空間有限点のスペクトルを得る発光分光法か,あるいは干渉フィルタによる単一波長のイメージング計測が用いられてきた.本研究では両者の欠点を補う計測法として可変波長液晶リオフィルタによるイメージング分光法を提案し,その適用可能性を検討した.測定可能なヘリウム原子輝線スペクトルの選定をおこない,その感受性(複数輝線の強度比から電子密度・電子温度を求めるための衝突輻射モデルへの収束特性)を調べ,本システムによるイメージング分光の実現が可能であることを示した.さらに,接写光学系を導入することで視野を拡大し,明るく,自由度が高いスペクトラカメラの光学配置を実現した.プラズマからの輝線スペクトル強度比を用いた分光診断は,絶対感度較正を必要とせず(波長相対感度のみ),衝突輻射モデルと組み合わせることで電子密度および電子温度を推定する有用な方法である.その手法として,従来グレーティング分光器による空間有限点のスペクトルを得る発光分光法か,あるいは干渉フィルタによる単一波長のイメージング計測が用いられてきた.本研究では両者の欠点を補う計測法として可変波長液晶リオフィルタによるイメージング分光法を提案し,その適用可能性を検討した.測定可能なヘリウム原子輝線スペクトルの選定をおこない,その感受性(複数輝線の強度比から電子密度・電子温度を求めるための衝突輻射モデルへの収束特性)を調べ,本システムによるイメージング分光の実現が可能であることを示した.さらに,接写光学系を導入することで視野を拡大し,明るく,自由度が高いスペクトラカメラの光学配置を実現した.プラズマからの輝線スペクトル強度比を用いた分光診断は,絶対感度較正を必要とせず(波長相対感度のみ),衝突輻射モデルと組み合わせることで電子密度および電子温度を推定する有用な方法である.その手法として,従来グレーティング分光器による空間有限点のスペクトルを得る発光分光法か,あるいは干渉フィルタによる単一波長のイメージング計測が用いられてきた.本研究では両者の欠点を補う計測法として可変波長液晶リオフィルタによる分光イメージング法を提案し,その適用可能性を検討している.主な開発要素は(i)多波長のイメージング計測を可能とするシステムの開発,(ii)原理検証として、線強度比の空間分布の高精度計測,及び(iii)輻射捕獲を考慮した衝突輻射モデルへの適用による自己完結型の定量的分光イメージング診断の実現である.適用に際し,干渉フィルタに比べ半値幅が広いため,近接する明るい輝線による対象輝線への混濁に注意を要する.さらに,ある設定波長時に別の波長が透過してくる「バンド外漏れ光(リークバンド)」が存在することが確認されており,広域の波長フィルタを組み合わせる,漏れ光が確認される領域を避ける等の対策が必要であることことを示した.原因は各ユニットの設置誤差によるものと推測している.本年度は,この制限下で,核融合生成物としてプラズマの周辺部に存在するヘリウム原子に着目し,測定可能な輝線の選定,およびその感受性(複数輝線の強度比から電子密度・電子温度を求めるための衝突輻射モデルへの収束特性)を調べた.これによって,液晶リオフィルタを用いたヘリウム含有プラズマのイメージング分光が可能であることが示された.プラズマからの輝線スペクトル強度比を用いた分光診断は,絶対感度較正を必要とせず(波長相対感度のみ),衝突輻射モデルと組み合わせることで電子密度および電子温度を推定する有用な方法である.その手法として,従来グレーティング分光器による空間有限点のスペクトルを得る発光分光法か,あるいは干渉フィルタによる単一波長のイメージング計測が用いられてきた.本研究では両者の欠点を補う計測法として可変波長液晶リオフィルタによる分光イメージング法を提案し,その適用可能性を検討している.本年度は,核融合生成物としてプラズマの周辺部に存在するため計測に適するヘリウム原子の光再吸収過程(輻射捕獲過程)に着目し,イメージング計測に組み込む試みを行った。測定可能な輝線の選定をおこない,その感受性(複数輝線の強度比から電子密度・電子温度を求めるための衝突輻射モデルへの収束特性)を調べた.これによって,光再吸収に鋭敏な輝線5本と他計測による電子密度を利用した高精度法,輝線5本から光再吸収割合,電子密度,電子温度の3パラメータを同時に決定する自己完結法,および光再吸収に鈍感な輝線3本と再吸収割合の概算値を利用する簡易法とを確立させ,それらを比較した.その結果,やや計算に時間のかかる自己完結法で,荒い空間間隔において輻射捕獲を推定し,その推定値を用いて簡易法を用いれば,計算時間と精度を最適化したイメージング計測の実現が可能であることを示した.プラズマからの輝線スペクトル強度比を用いた分光診断は,絶対感度較正を必要とせず(波長相対感度のみ),衝突輻射モデルと組み合わせることで電子密度および電子温度を推定する有用な方法である.その手法として,従来グレーティング分光器による空間有限点のスペクトルを得る発光分光法か,あるいは干渉フィルタによる単一波長のイメージング計測が用いられてきた.本研究では両者の欠点を補う計測法として可変波長液晶リオフィルタによる分光イメージング法を提案し,その適用可能性を検討している.前年度までにプラズマ中のヘリウム原子のイメージング分光計測への適用の見込みがついたため,本年度は計測システムの改善・確立を目標とした.

従来はCCD等の2次元検出器に対し,写真レンズを対物レンズとして用い,その先端に液晶リオフィルタを設置していた.その配置では,視野の多くがリオフィルタ筐体にケラレ,さらに,結象位置からずれたケラレ部分の境界がボケとなって軸外光の減衰を引き起こすため,絞り(F値)を大きくすることで被写界深度を深め,境界を鮮明にした状態で計測をおこなわざるをえなかった.ただし,著しい光量の損失を許容しなければならなかった.そこで,写真レンズを3本用い,接写(マクロ撮影)光学を導入した.1:1のマクロレンズ光学系の平行光部分にリオフィルタを挿入し,中間結像面へ対物レンズでプラズマの像を導くことで,視野が有意に拡大し,かつF値が小さい明るい光学系を実現した,本配置により,口径が小さいリオフィルタの利用価値が向上し,対物レンズの選択の自由度も高まった.これにより,計測法として確立された配置が得られたと言える.
重点領域研究「燃焼機構の解明と制御に関する基礎研究」研究成果のとりまとめ

本研究では、重点領域研究「燃焼機構の解明と制御に関する基礎研究(略称、燃焼機構)」を構成する5つの研究項目の研究分担者間で、密接な連絡をとりつつ、本重点領域の3年間の研究成果の取りまとめを行った。1.総括班代表、総括班幹事、各研究項目代表により構成される本研究分担者の他に、重点領域「燃焼機構」の各研究項目幹事を含めた幹事会等を、合計8回開催し、専門書刊行、シンポジウム開催等の、成果取りまとめ方針について検討した。2.ニュ-スレタ-を1回発行し、幹事会にて決定した成果取りまとめ方針を、研究分担者に周知徹底した。3.研究成果報告書(冊子体)としての専門書「ADVANCED COMBUSTION SCIENCE」の内容、構成を検討した。各章の和文タイトルは次の通り。第1章「乱流拡散火炎の構造」、第2章「乱流拡散火炎のモデリング」、第3章「噴霧の生成および噴霧火炎」、第4章「燃焼の反応動力学」、第5章「すす生成の基礎」、第6章「燃焼システムにおける有害成分のエミッションと熱伝達」、第7章「燃焼システムにおける燃料の影響」、第8章「燃焼制御の新しい方法」。また章責任者、著者を決定し、執筆、編集作業を進めた。4.研究成果を公表し、普及をはかるため、公開シンポジウム(平成4年3月24日及び25日)を開催した。各研究項目に対応した5つのセッション「定常燃焼の機構解明」、「非定常燃焼の機構解明」、「燃焼の制御に関する基礎研究」、「燃焼生成物の発生・消滅機構の解明」、「燃料性状と燃焼に関する基礎研究」において、38件の講演発表、討論を行った。
脳磁図（MEG）を用いた第2言語語彙処理プロセスの研究

外国語としての英語学習において、日本人学習者の語彙処理速度と習熟度の関係について考察した。MEGにより測定されたデータの解析を進めると共に、多読学習による偶発的語彙学習の習得と多読語数が英文処理に対してどのような影響を与えるかについて多角的に検証した。これまでの研究により、習熟度の差は主に文字認識の処理に関わるものであることと、多読学習は読解力だけではなくリスニング力も統計的に有意に向上させることが確認された。科研基盤研究C課題番号2252065では、課題の反応時間に加えて、50ms-150ms、100ms-300ms、300ms-500msのタイムウィンドウで信号強度と習熟度テストMETの得点との相関を分析し、語彙判断課題・意味判断課題のそれぞれで、初級学習者が上級学習者より多くのエネルギーを使用して、しかも刺激提示からかなり早い時間帯で第2言語語彙処理を行っていることを明らかにした。しかしながら、MEGの信号源解析を行い、習熟度と賦活部位の関係を解明するには至らなかった。本年は、この信号源解析の方法を探った。言語処理の信号源解析に関する先行研究で使用されるBESAなど非常に高額なソフトを使用することができないため、本研究ではMATLABとSPM8の組み合わせなど汎用性が高くかつ容易に入手可能なソフトでの信号源解析手順の確立に取り組んだ。具体的には、(1)解析ソフト、FieldTripを使用してのICAによる眼球ノイズの除去方法を模索した。(2)BrainStormによる信号源解析のためのデータ処理方法について研究した。また、最大の研究課題である第2言語語彙処理における母語使用プロセスを解明するための翻訳課題実験のデザイン構築に取り組んだ。先行研究では、反応時間による翻訳プロセスのモデルが存在するのみであり、神経言語学的にそれを証明する実験デザインはまだ組み立てられていない。そのため、EEGやfMRIなどを使用した関連する先行研究を更に精査し、脳機能画像法を用いた研究としての実験ロジック、デザインの構築を目指す必要がある。前年に引き続き、MEGデータの信号源解析について研究を進めた。前年まではBESAなどに変わる安価で入手可能なソフトとしてMATLABおよびSPM8による解析方法を模索していたが、Brainstormというソフトウェアによる解析が可能となり、その操作手順の確認を行った。また、Brainstorm用にデータを書き出す作業が必要となり、東北大学加齢医学研究所にて必要なデータの書き出し作業を行った。残念ながら解析を完了するには至らず、データの下準備の段階に留まっている。継続的な課題として、第2言語語彙処理における母語使用プロセスを解明するための翻訳課題実験のデザイン構築のために、多くの文献に当たり、そのロジックの構築に努めている。単なる翻訳課題実験では、母語想起後のマッチング反応しか観察出来ないというハードルを越えるために様々な角度から検討した。また、これまでに得られた行動データの分析による知見を援用し、多読学習によるリスニング力の向上の要因を考察した。多読学習では、平易な英文を大量に読むことにより語彙処理に於ける音韻処理プロセスが加速すると考えられる。当該研究においてもCASECスコアによる分析(n=27)でリーディング/リスニングスコア共に多読前後で有意な差が確認され(p<.01)、脳内における音韻処理のスピードアップがリスニングプロセスに於いても効果を発揮したと推察された。読解による語彙処理の訓練が聴解力の向上にどのように貢献するかが、神経言語学的考察を加えることで明らかにされたことは、1つの成果であった。MATLAB上で動作する画像解析のためのBrainstormというソフトウエアを使用しての信号源解析に取り組んだ。実験により取得したMEGデータの下処理に際して、様々な問題が生じ、その克服に大きな時間を要している。MEGの元データ(con file)からBrainstorm用にデータを変換し解析を行うが、データ変換を行う途中で原因不明の文字化けにより変換が進まないケースが複数現れ、現在も解決していない。MEGの時間分解能と空間分解能の高さという2つの長所を生かすために、なるべく多くのデータから加算平均を取る必要があり、課題修了後もこの問題の解決に努めたい。言語処理に対するMEGによる分析は、まだ多くはなく、解析と分析の方向性が定められたことだけでも今後の言語処理研究に貢献できると考えられ、時間を要しても第2言語処理語彙習得の神経言語学的プロセスを明らかにする必要性が確認された。また、英語の多読学習によるリスニング力向上の要因を昨年に引き続き検証を続けた。平易な英文を大量に読むことで、語彙処理における音韻処理プロセスが加速すると考えられる。そのプロセスはリスニングにおける音声情報の入力後に起きるプロセスと同じであると推察され、その神経言語学的な理論基盤を整えることに取り組み、論文化出来たことは成果の一つとしてあげられる。また、今後の課題として、多読学習者に対する読解処理速度の分析に加えて、音声刺激を与えた場合の脳賦活量の分析を行う事で多読学習とリスニング力向上のメカニズムを明らかにする実験デザインに大きな示唆を引き出すことが出来た。

依然としてMEGを使った第2言語処理研究は極めて少なく、その解析方法も確定しているとは言いがたい状況にある。そのため信号源解析の方法については、使用するソフトウェアもいろいろと試行する必要があった。また、神経言語学の知見を第2言語習得理論へ援用するために、多くの先行研究から考察する必要があり、上述したように当該テーマに関する先行研究がほとんどないことから研究遂行に遅れを生じる最大の原因となっている。追加の実験を計画するに当たっても、MEGによる分析では、fMRI画像と合わせてデータを取る必要があるが、研究協力を得ている東北大学加齢医学研究所でのMRI実験が立て込み、実験施設利用日を確保することが困難であった為。第2言語習得(1)信号源解析にしようするソフトウェア(Brainstorm)のマニュアルの全文を翻訳することも含め、正しい解析方法の習熟と迅速なデータ分析の手順を確立する。(2)刺激語提示と同時に翻訳処理を行わせる実験のデザインを確立する。現段階では訳語提示語の正誤判断の域を出ておらず、母語想起後のマッチング反応しか観察出来ない。この問題を解決できれば、第2言語語彙処理において初級学習者が母語を介して意味理解を行っているという仮説を証明するとともに、新たな実験デザインを提案することで今後の神経言語学研究に大きく寄与できる。(3)翻訳課題による予備実験を行い、データ解析の精緻化と今後の実験デザイン構築を図る。MEGを使用する研究は医療分野が中心であり、第2言語処理研究への応用は黎明期にあって、当該テーマの先行研究はLeonard (2011)など数例しかない。機器と解析ソフトも開発途上である。そのため、データの切り出し方法の改善や信号ノイズの除去方法など、データ処理にまつわる困難を1つ1つ克服しながら進める必要があった。第2言語習得理論と神経言語学の融合を図るために、広範囲な先行研究のレビューが必要となったことと、上述した当該テーマの先行研究がないことが、大きな課題となり進行の遅れを招いた。第1言語の介在を証明するための翻訳課題実験のデザインが確立できないこともマイナスの要因である。研究の遅れと研究協力を得ている東北大学加齢医学研究所での実験施設利用日を確保することができなかったために、予定していた実験ができず刺激提示用PC、被験者謝金、および実験経費の支払いが起きなかったため。(1)今年度は、これまでに得られたデータを用いて信号源解析の方法を確立する。具体的にはBrainstormによる解析を試し、これまでの実験デザインによるデータで賦活部位の特定が可能かどうかの検証を行う。(2)刺激語提示と同時に翻訳処理を行わせる実験ロジックを確立する。現段階では、訳語提示後の正誤判断でしかなく、脳内想起した訳語と刺激語のマッチングしか観察出来ていない。この問題を解決することで、第2言語語彙処理において初級学習者が母語を介して意味理解を行っているという仮説を証明できる。
準線形退化型ケラー・シーゲル系と複素ギンツブルク・ランダウ型方程式の研究

本研究では、「準線形退化型ケラー・シーゲル系の時間大域的可解性及び解の漸近挙動」と「複素ギンツブルク・ランダウ型方程式の時間大域的可解性と及び解の漸近挙動」の2つを主なテーマとして数学解析を行った。これら2つのテーマで扱う方程式は形式的には異なるが放物型方程式という点で共通点がある。前者については、課題として残されていた解の有界性を示すことに成功しただけでなく、関連する方程式についても同様の成果が得られた。後者については、解の爆発や消滅に関する精密な結果を得ることに成功した。平成25年度は、以下のA1、A2、B1、B2の研究を実施した。A1.べき乗型の場合の準線形退化型ケラー・シーゲル系の大域的弱解の存在のために必要な初期値に対する仮定を弱める。A2.放物・楕円型ケラー・シーゲル系の解の有界性について考察する。B1.空間周期的な初期値に対する複素ギンツブルク・ランダウ方程式の時間大域的可解性を示す。B2.p乗可積分な関数空間における複素ギンツブルク・ランダウ方程式の時間局所的可解性を示す。A1については、Tao-Winkler (J. Differential Equations, 2012)による研究を参考にして、助教の石田祥子氏、大学院生の関清隆氏との共同研究として、新しい結果を導くことに成功した。A2については、Paderborn大学のWinkler教授、大学院生の藤江健太郎氏と共同で研究を行い、第2方程式の解の下からの評価に着目して、未解決問題に解答を与えることに成功した。また、その成果を、国際会議「The Equadiff 13 conference」(Prague, August 26-30, 2013)や国内の研究集会等で発表した。B1については、先行結果で仮定されていた条件を改良することに成功し、論文としてまとめ投稿準備中である。B2については、助教の吉井健太郎氏、大学院生の下妻大輔氏等との共同研究により、精密かつ一般的な結果を得ることを成功した。平成26年度は、主に以下のA3、B3の研究を実施した。A3.準線形退化型ケラー・シーゲル系の解の有界性B3.複素ギンツブルク・ランダウ方程式の解の爆発平成27年度は、主に以下のA4、B4の研究を実施した。A4.より一般の準線形退化型ケラー・シーゲル系の解の有界性B4.複素ギンツブルク・ランダウ方程式の解の消滅A4については、拡散項と凝集項がともに一般的で退化する場合に、石田祥子氏との共同研究として、新しい結果を導くことに成功した。その結果は、国際会議「Equadiff 2015」(Lyon, France, July 6-10, 2015)及び「8th International Congress on Industrial and Applied Mathematics」(Beijing, China, August 10-14, 2015)において報告した。また、大学院生の吉野徳晃氏との共同研究として、同様の問題に対する作用素論的なアプローチを構築することに成功した。さらに、大学院生の水上雅昭氏との共同研究として、2種走化性モデルに対する解の挙動に関する先行研究を改良することにも成功した。これらの結果は、日本数学会等の国内学会で報告し、論文としても専門誌に投稿した。また、関連する研究として、退化型拡散項をもつ癌浸潤走化性モデルの時間大域的可解性と解の漸近挙動に関する結果を得ることも成功した。B4については、ポストドクトラル研究員の側島基宏氏、大学院生の森口真至氏との共同研究として、複素ギンツブルク・ランダウ方程式の解の消滅に関する新しい結果を得ることに成功した。研究目的にあげた、ほぼ全ての項目に対して、研究成果をあげた。関数解析・発展方程式研究計画の変更等の必要はなく、計画に沿って今後の研究を進める予定である。外部研究者との交流を通して、研究の推進を図る。研究目的にあげた具体的な4項目全てに対して、研究成果をあげた。旅費のうち、航空券が予定より安かったため。研究計画の変更等の必要はなく、計画に沿って今後の研究を進める予定である。次年度の旅費に充てる。旅費のうち、航空券代が予定より安かったため。航空券代が値上がりしているため、主に旅費に充てる予定である。
CRISPR/Cas9系を用いた大腸炎自然発症マウスの原因遺伝子領域の同定と解析

本研究は申請者らが作製したHLA-DR4トランスジェニックマウスのホモ接合体が発症する潰瘍性大腸炎の原因を突き止めることを目的とする。HLA-DR4トランスジーンは第3染色体のテロメア側に、約39kb塩基長の欠落を伴い挿入されていることがわかっていた。ホモ接合体のみが大腸炎を発症するため、当該領域の両染色体からの欠落か、HLA-DR4分子の過剰な発現が本疾患発症の原因に関係すると考えられた。前者の可能性を検討するため、CRISPR/Cas9システムを用いて同領域を欠損するマウスを作製したがこれらは大腸炎を発症しなかった。いっぽうHLA-DR4の高発現が大腸炎発症に関与することが示された。本研究は申請者らが作製したHLA-DR4トランスジェニックマウスのホモ接合体が、重篤な潰瘍性大腸炎様の症状を呈し、生後34ヶ月以内に死亡する原因を突き止めることを目的とする。これまでにHLA-DR4トランスジーンは第3染色体のテロメア側に、約39kb塩基長の欠落を伴い挿入されていることを明らかにしている。本マウスに見られる大腸炎発症がトランスジーンのホモ接合体のみに認められることから、この病因は、第3染色体の39kb塩基領域の欠損か、あるいはHLA-DR4分子の過剰発現か、あるいはその両方であることが考えられた。39kb塩基領域の欠損が病因である可能性を検討するため、CRISPR/Cas9システムを用いて人為的に同領域をノックアウトしたマウスを作製し、本トランスジェニックマウスと同様の症状を呈するか否かを確認する。いっぽう、HLA-DR4分子の過剰発現が病因である可能性は、導入したトランスジーンによるHLA-DR4分子の発現に不可欠なMHCクラスIIトランスアクチベーター(CIITA)を欠損するマウスと本トランスジェニックマウスを交配することにより、CIITA欠損背景のホモ接合体マウスを作製し、二倍体量のトランスジーンと39kb塩基領域の欠損は保持するがHLA-DR4分子を発現しないマウスを作製し、本トランスジェニックマウスと同様の症状を呈するか否かで確認する。本年度は、上記第3染色体約39kbを欠損するマウスの作製、およびCIITA欠損マウスと本トランスジェニックマウスとの交配を開始し、前者については5系統のキメラマウスを作製し、第3染色体約39kbを欠損が安定して子孫に伝わることを確認した。後者については、現在CIITA欠損およびトランスジーンの両ホモ接合体マウスを作製中である。本研究は申請者らが作製したHLA-DR4トランスジェニックマウスのホモ接合体が、重篤な潰瘍性大腸炎の症状を呈し、生後34か月以内に死亡する原因を突き止めることを目的とする。いっぽう、HLA-DR4分子の過剰発現が病因である可能性は、導入したトランスジーンによるHLA-DR4分子の発現に不可欠なMHCクラスIIトランスアクチベーター(CIITA)を欠損するマウスと本トランスジェニックマウスを交配することにより、CIITA欠損背景のHLA-DR4トランスジーンホモ接合体マウスを作製し、二倍体量のトランスジーンと39kb塩基領域の欠損は保持するがHLA-DR4分子を発現しないマウスを作製し、HLA-DR4ホモ接合体マウスと同様の症状を呈するか否かで確認する。本年度は上記第3染色体約39kbを欠損するマウス、およびCIITA欠損マウスと本トランスジェニックマウスとの交配によりCIITA欠損背景のHLA-DR4ホモ接合体マウスを作製した。これらのマウスの解析から、本トランスジェニックマウスのホモ接合体に発症する大腸炎の原因は、第3染色体約39kb領域の欠損ではなく、遺伝子量効果によるHLA-DR4分子の過剰発現であることが示された。本トランスジェニックマウスのホモ接合体に発症する大腸炎の原因が、HLA-DR4トランスジーンの挿入に伴う第3染色体約39kb塩基長領域の欠落によるものであるか、あるいは、遺伝子量効果によるHLA-DR4の過剰発現が原因であるかを検討するために、まず前者について、第3染色体に当該欠損と同等の欠損を有するマウスを、CRISPR/Cas9システムを用いて作製した。この遺伝子改変マウスと本トランスジェニックマウスを交配し、両アリルについて第3染色体約39kb塩基長領域を欠損し、かつHLA-DR4トランスジーンをヘテロで持ちこれを発現するマウスを樹立した。これらのマウスは生後23か月を経過しても大腸炎を発症せず、正常であった。一方、HLA-DRを含むMHCクラスII分子の発現に必須のCIITAを欠損するマウスと本トランスジェニックマウスを交配し、CIITA欠損アリルをホモで持ち、かつHLA-DR4トランスジーンをホモで持つマウスを樹立した。

これらのマウスでは、末梢血および大腸組織におけるHLA-DR4の発現は認められなかった。これらのマウスについても生後23か月を経過しても大腸炎は発症せず、正常であった。以上より、当初の計画通りの遺伝子改変マウスを樹立し、これにより本トランスジェニックマウスのホモ接合体に発症する大腸炎の原因が、第3染色体約39kb塩基長領域の欠落によるものではなく、遺伝子量効果によるHLA-DR4分子の過剰発現である可能性に絞られ、研究計画は順調に進展していると判断した。本研究は申請者らが作製したHLA-DR4トランスジェニックマウスのホモ接合体が、重篤な潰瘍性大腸炎の症状を呈し、生後34ヶ月以内に死亡する原因を突き止めることを目的とする。これまでにHLA-DR4トランスジーンは第3染色体のテロメア側に、約39kb塩基長の欠落を伴い挿入されていることを明らかにしている。昨年度までにCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集法により、同領域をノックアウトしたマウスを作製したが、本トランスジェニックマウスと同様の症状を呈さず、本マウスの大腸炎の発症はHLA-DR4分子の過剰発現が原因と考えられた。MHCクラスIIトランスアクチベーター(CIITA)を欠損するマウスとの交配により、CIITA欠損背景のHLA-DR4トランスジーンホモ接合体マウスを作製し、二倍体量のトランスジーンと39kb領域の欠損は保持するがHLA-DR4分子を発現しないマウスを作製した。このマウスは大腸炎を発症せず、HLA-DR4の発現が大腸炎発症に必要であることが示唆された。これと符合して、大腸炎発症マウスの大腸上皮細胞にはHLA-DR4分子の過剰な発現が認められた。HLA-DR4分子の過剰発現に伴い、当該大腸上皮組織では盃細胞の異形と細胞数の減少、粘液量の減少、および小胞体ストレスマーカー分子BiPの発現が観察された。さらに、蛍光(FITC)標識デキストランを経口投与すると、健常マウスと比較して大腸炎マウスでは有意に血中蛍光量の増加が認められた。胎仔期よりタウロウルソデオキシコール酸を投与し続けたマウスでは、この血中蛍光量の増加は抑制された。以上より本マウスのホモ接合体が呈する大腸炎は、何らかの原因によるHLA-DR4分子の大腸上皮細胞における過剰発現が同細胞に小胞体ストレスを誘導し、粘液の減少、バリア機能の低下による腸内細菌等の侵入が原因と考えられた。本研究は申請者らが作製したHLA-DR4トランスジェニックマウスのホモ接合体が発症する潰瘍性大腸炎の原因を突き止めることを目的とする。HLA-DR4トランスジーンは第3染色体のテロメア側に、約39kb塩基長の欠落を伴い挿入されていることがわかっていた。ホモ接合体のみが大腸炎を発症するため、当該領域の両染色体からの欠落か、HLA-DR4分子の過剰な発現が本疾患発症の原因に関係すると考えられた。前者の可能性を検討するため、CRISPR/Cas9システムを用いて同領域を欠損するマウスを作製したがこれらは大腸炎を発症しなかった。いっぽうHLA-DR4の高発現が大腸炎発症に関与することが示された。本年度は、HLA-DR4トランスジーンの挿入により生じた第3染色体の約39kbの欠損を人為的に再現するため、同領域をネオマイシン耐性遺伝子と置換する相同組換ベクターを作製し、CRISPR/Cas9システムを用いて従来法よりも置換効率を高めることにより相同組換体を樹立する研究計画であった。
メンテナンスフリーRC構造物を実現する自己修復FRCCの開発と適用

自己修復機能を有するUHP-FRCC(超高強度・高靭性繊維補強セメント系複合材料)に関する材料設計と、この材料の劣化環境下における耐久性および自己修復性能の評価、また、構造部材への適用を検討した。その結果、PVA繊維の併用によって力学性能と自己修復性を両立可能であること、劣化環境下においても自己修復性能機能の発現を期待できることを確認した。また、パネル形状としてRC部材の表面に用いることを提案し、力学性能の確保と、特にFAを大量使用したUHP-FRCCとすることで、環境負荷低減効果を得られることを確認した。これらの結果から、RC構造物のメンテナンスフリー化への基礎的な知見を得ることができた。平成26年度には、主に自己修復FRCCの材料設計と、凍害環境下における自己修復効果ついての検討を行った。本研究課題に先立って行っている合成繊維を主体としたFRCCについては、フライアッシュや高炉スラグなどの混和材を用いた調合について検討を行ったほか、超高強度と高靭性を実現するUHP-FRCC(Ultra High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composite)についても自己修復の効果を確認した。UHP-FRCCの材料設計の検討では、超高強度マトリックスに対して異なる形状・サイズの補強繊維の使用することにより、極めて微細なひび割れから、これらが集積したメゾ・マクロレベルのひび割れまでをシームレスに補強することで、極めて高い強度と靭性が両立可能であることを確認した。引張載荷試験によりひび割れを導入した場合に、水中にて養生を行うことで透気性の自己修復が得られることを確認した。これに加えて、これまでに効果が確認されているPVAをはじめとした合成繊維を添加した試験体を作製しており、試験を継続中である。また、塩害と凍害の複合劣化を想定し、RILEM・CDF法による凍結融解試験を行った。その結果、予めひび割れを導入しない試験体に於いては、試験体表面部分に露出した鋼繊維の点錆は確認できたものの、可視レベルのひび割れは確認されず、自己修復の効果を確認できるレベルの劣化は生じなかった。また、鉄筋を埋設した試験体を作製し、ひび割れを予め導入した上での塩水への浸漬・乾燥の繰り返し試験を現在継続している。ここでは、持続的な荷重によるクリープの影響についても計測を行っている。UHP-FRCCを用いたパネル部材などによる、構造的な利用に関しての検討について、平成26年度は実験方法に関する文献調査を中心に検討を進めた。平成27年度には、大別して[1]FRCCおよびUHP-FRCCの調合設計に関する検討、[2]複合劣化環境での自己修復効果に関する検討、[3]構造部材への適用に関する検討の3項目を検討した。調合設計に関しては、新たにナイロン66繊維の適用を検討した。また、UHP-FRCCにPVA繊維を付加することで、より大きな自己修復効果を得られることを確認した。複合劣化環境における自己修復効果の検討については、JIS A 1148をベースとして塩分環境下での凍結融解サイクルによる促進試験を行い、凍結融解サイクルによる劣化が、その後の水中暴露によって回復可能であることを確認した。加えて、持続荷重下において塩分浸透試験を行い、内部鉄筋の腐食を抑制できることを確認したほか、クリープ挙動自体についても確認し、UHP-FRCCはひび割れが生じた状態でも、クリープ変形を抑制できることを示した。劣化環境での暴露試験については、暴露場所の調整が難航したため着手できなかった。構造部材への適用に関しては、UHP-FRCCを埋設型枠パネルとした縮小サイズの梁供試体を作製し、載荷試験を行って構造的な補強効果を確認した。パネルにはコンクリート部分と一体化させるためのリブを設けたものも準備し、力学性能に与える影響を確認した。パネル設置により梁の曲げ耐力は向上したものの、リブがない場合にはパネルの剥離が、リブがある場合にはコンクリート部分にせん断破壊の先行が認められたため、一体化の方法について更に検討が必要である。ただし、パネルには微細な複数ひび割れが生じ、高いエネルギー吸収性能が確認されたことから、提案する自己修復FRCCの躯体表層への適用自体の有効性は確認できたと考えている。また、これらの実験結果をファイバーモデルによる数値解析によって検討を行い、概ね良好に評価することができた。計画当初に想定していた平成27年度の研究課題は、研究実績の概要にも記載の通り、[1]FRCCおよびUHP-FRCCの調合設計に関する検討、[2]複合劣化環境での自己修復効果に関する検討、[3]構造部材への適用に関する検討の3項目と相違ない。[1]については、特にUHP-FRCCとPVA繊維の併用によって高い自己修復効果を得られることを、気密性の回復によって確認できており、概ね期待した通りの結果が得られつつある。[2]については、塩分環境下における凍結融解サイクルによる促進試験の結果から、FRCCの性能低下と自己修復によるその回復を確認できた。加えて、UHP-FRCC試験体を用いて、ひび割れを導入した上でのクリープ試験を実施し、クリープ変形の抑制が可能であることを確認しており、この点は計画時点よりも多くの成果が得られたものと考えている。ただし、複合劣化環境への屋外暴露試験については、設置場所の調整などが難航して実施できておらず、平成28年度の優先課題としたい。[3]については、計画通りに埋設型枠パネルとした梁供試体を作製し、曲げ載荷試験によって基礎的な検討を行うことができた。ファイバーモデルによる数値解析との比較も行い、概ね妥当な結果を得ている。