hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水溶性ホスフィンを用いる有機金属分子の触媒機能の二元化

水溶性ホスフィンを配位子に用いて,パラジウム触媒自体に相間移動機能と遷移金属による触媒機能を付与して,液-液二相系における触媒反応を検討した.本年度は,とくにギ酸塩を用いる反応を行った.1.ギ酸塩を水素供与対とするハロゲン化アリールのホルミル化反応を水-有機溶媒二相系で行った.ブロモベンゼンを用いると,有機相からベンズアルデヒドと安息香酸無水物が,水相から安息香酸が,いずれも同程度の収率で得られた.酸無水物が生成するのは,一旦生成したカルボン酸塩がホルミル化の中間体,すなわちアシル体と反応するためであろう.2.ハロゲン化ビニルの還元反応を,ギ酸水溶液/トリエチルアミン系で,水溶性ホスフィンを配位子にもつパラジウム触媒を用いて行った.β-ブロモスチレンの反応で,エチルベンゼン,スチレン,1,4-ジフェニルブタジエンをほぼ同程度の収率で得た.1,4-ジフェニルブタジエンが生成するのは,一旦生成したスチレンとβ-ブロモスチレンのHeck型反応によって生成するものと推定した.3.ジハロシクロプロパンの還元反応を2と同様,ギ酸水溶液とトリエチルアミン系で行った.2,2-ジブロモ-1-フェニルシクロプロパンの還元では,シス,トランスのモノブロモ体が生成し,これが徐々にプロペニルベンゼン,n-プロピルベンゼンに還元される.ジクロロ体では,反応が遅く,生成物として,プロペニルベンゼンとn-プロピルベンゼンのみが得られ,その他の中間生成物は得られなかった.ビシクロ[6,1,0]-9,9-ジブロモノナンから,モノブロモ体(シス,トランス)が得られた.以上の結果,ギ酸塩は水-有機溶媒二相系の反応においても,簡便な水素供与体となりうることがわかった.水溶性ホスフィンを配位子に用いて,パラジウム触媒自体に相間移動機能と遷移金属による触媒機能を付与して,液-液二相系における触媒反応を検討した.本年度は,とくにギ酸塩を用いる反応を行った.1.ギ酸塩を水素供与対とするハロゲン化アリールのホルミル化反応を水-有機溶媒二相系で行った.ブロモベンゼンを用いると,有機相からベンズアルデヒドと安息香酸無水物が,水相から安息香酸が,いずれも同程度の収率で得られた.酸無水物が生成するのは,一旦生成したカルボン酸塩がホルミル化の中間体,すなわちアシル体と反応するためであろう.2.ハロゲン化ビニルの還元反応を,ギ酸水溶液/トリエチルアミン系で,水溶性ホスフィンを配位子にもつパラジウム触媒を用いて行った.β-ブロモスチレンの反応で,エチルベンゼン,スチレン,1,4-ジフェニルブタジエンをほぼ同程度の収率で得た.1,4-ジフェニルブタジエンが生成するのは,一旦生成したスチレンとβ-ブロモスチレンのHeck型反応によって生成するものと推定した.3.ジハロシクロプロパンの還元反応を2と同様,ギ酸水溶液とトリエチルアミン系で行った.2,2-ジブロモ-1-フェニルシクロプロパンの還元では,シス,トランスのモノブロモ体が生成し,これが徐々にプロペニルベンゼン,n-プロピルベンゼンに還元される.ジクロロ体では,反応が遅く,生成物として,プロペニルベンゼンとn-プロピルベンゼンのみが得られ,その他の中間生成物は得られなかった.ビシクロ[6,1,0]-9,9-ジブロモノナンから,モノブロモ体(シス,トランス)が得られた.以上の結果,ギ酸塩は水-有機溶媒二相系の反応においても,簡便な水素供与体となりうることがわかった.
ゴナドトロピン放出ホルモン受容体(GnRH-R)の遺伝子発現に関する研究

マウス下垂体前葉よりRNAを抽出し、予め規定された200-300塩基対の領域をPCRを用いて増幅した後、これを電気泳動で分離精製し、プラスミドに組み込んでシークエンスを確認、cDNA probを作成した。ラットに除放性GnRHアゴニストであるTAP-1445SRを投与し、投与後6週間まで、1週間毎に下垂体を摘出してRNAを抽出した。(1)で作成したプローブを用いて、Northern blottingにより、各時期のGnRH-RmRNAを分析したところ、GnRH-RmRNAは投与2週後で50%、4週後で30%に減少した。(b)性成る熟過程におけるGnRH-RmRNAの変化生後から膣開口期までのラット下垂体からRNAを抽出した。
ブリルアン散乱の局在発生技術による光ファイバ歪分布センサの高分解能化・広レンジ化

本研究は、申請者らが独自に提案し研究成果を蓄積してきた「光ファイバ中での誘導ブリルアン散乱を光波コヒーレンスの制御によって局在発生させる」というユニークな技術により、ブリルアン散乱周波数シフトが光ファイバに加わる歪によって変化する現象を活用して、1cmを上回る空間分解能と数10mの測定レンジを有する光ファイバ型歪分布センシング技術を実現するための研究である。本センシング技術は、痛みの分かる材料・構造(スマートマテリアル・ストラクチャ)を実現するために注目されている独自技術であり、研究計画時に、既に従来技術の本質的限界である1mの空間分解能を一桁以上も凌ぐ6.5cmを達成することに成功している。本技術では、連続光波に周波数変調を施し、光ファイバ中を対向伝搬するポンプ・プローブ光間の相関を制御して、光ファイバに沿う一箇所でのみ誘導ブリルアン散乱を起こす。本年度は、この周波数変調を理想的に加えるための工夫を施した。光ファイバの狭い範囲に引張り歪を実際に加える機構を作成し、本測定システムで歪分布測定を実行した。その結果、1cmの空間分解能を達成することができた。これは、従来技術の原理的限界を2桁も上回る性能である。続いて、周期的にできる相関ピークの間隔で制限される測定範囲を拡大する方法も考案した。異なるブリルアン散乱周波数シフトを有する光ファイバを接続してセンシングヘッドとする方法と、2つの変調周波数を同時に加える方法の2つであり、従来5m程度であった測定範囲を、20mにまで拡大した。また、本測定法を直径15cmのパイプ周囲の歪測定に適用し、1cmの空間分解能と約30μεの歪感度での測定が実現された。これら成果により、本技術がスマートマテリアル用の神経系として有望であることが実証できた。
超塑性複合材料における応力と組織学的因子の動的相関の解明

本研究では、超塑性/非超塑性の組み合わせの複合材料において、超塑性変形中の粒界近傍における応力状態と粒界を構成する個々の結晶粒の組織学的因子(結晶粒径、形態、方位)の動的相関を明らかにすることを試みた。本年度は、複合材料として純Al/Mg合金クラッド材を用い、温度とひずみ速度を細かく変化させて、引張試験を行うことで超塑性変形中の変形挙動を明らかにした。特に、純Al被覆の変形挙動に着目し、純Alのみの引張試験も同条件で行った。単独での変形挙動と複合化した際の変形挙動を比較することで、超塑性材であるMg合金基材が非超塑性材であるAl被覆に及ぼす影響を明らかにすることを狙った。計画に挙げていた有限要素解析に関しては、超塑性材料の構成方程式をシミュレーションに適応させる作業が難航している。そのため、微小領域の変形を追跡するための手法として、画像相関(Digital Image Correlation, DIC)解析を用いた。DIC解析は横浜国立大学(現金沢大学)の古賀紀光助教の協力を得て行った。DIC解析では試料の変形前後の組織写真において、特徴的なパターンを変形前後で追跡することで、ひずみの算出を行うことができる。純Alには析出物等がないため特徴的なパターンが少なく、研磨したままの状態ではDIC解析が困難であるため、イオン集積ビーム(Focused Ion Beam, FIB)を用いて予め変形前の試料に格子模様を作成し、その格子模様を追跡することでDIC解析を行った。その結果、Mg合金基材部においては、板厚中心部ではひずみが引張方向に対して45度方向に分布している一般的な傾向が見られた。一方、Mg/Al界面近傍におけるMg合金では、やや不均一なひずみ分布が見られた。また、板厚方向のひずみは界面に集中している傾向が見られた。計画に挙げていた有限要素解析に関して、超塑性材料の構成方程式をシミュレーションに適応させる作業が難航しているため、進捗状況を「やや遅れている」とした。超塑性変形中の複合材料に関して、組織学的因子のEBSD解析による調査を引き続き行い、マルチスケールモデリング結果が得られた際に実験結果とモデリング結果の比較を行い、変形メカニズムの考察を行う。また、DIC解析による画像解析をさらに進め、Al部での微視的な変形を様々なひずみにおいて調査する。超塑性変形初期、中期、最終部それぞれにおいてAl被覆部、Mg合金部(板厚中心、界面近傍)それぞれでの変形挙動を明らかにする。さらに、研究協力者のLukasz Madej教授(ポーランド・AGH科学技術大学)と引き続き連携し、超塑性材料の構成方程式の適用を進め、有限要素解析および微細組織のマルチスケールモデリングを行う。

組織学的因子の調査のためのEBSD解析およびSEMおよびTEMの利用時間が計画よりも少なかったため、次年度使用額が生じた。次年度以降に本年度行わなかった分の解析・観察を行うことを計画している。
精密に制御された磁気力による薬剤配送システムの開発

本研究は,生体外部に配置された磁石の磁気力制御により,体内深部の目的臓器の局所部位に,強磁性粒子を結合させた薬剤を高濃度に蓄積させる手法を設計・開発することを目的としている.強磁性針と外部磁場を用いた低侵襲の薬剤の局所集積,および変動磁場を用いた非侵襲非接触な手法での薬剤動態の制御を試みた.その結果,生体内深部への強磁性薬剤の局所集積の可能性が示された.本研究は,生体外部に配置された磁石の磁気力制御により,体内深部の目的臓器の局所部位に,強磁性粒子を結合させた薬剤を高濃度に蓄積させる手法を設計・開発することを目的としている.強磁性針と外部磁場を用いた低侵襲の薬剤の局所集積,および変動磁場を用いた非侵襲非接触な手法での薬剤動態の制御を試みた.その結果,生体内深部への強磁性薬剤の局所集積の可能性が示された.本研究は,生体外部に配置された磁石による磁気力制御により,強磁性粒子を結合させた薬剤を患部局所に高濃度に蓄積させる装置を設計・開発することを目的としている.これは磁気力制御薬剤配送システム(MDDS)と考えられ,薬剤の副作用の低減や外科手術の困難な体内深部臓器の治療に貢献できると期待される.当該年度においては,特に直径5mm程度の初期がんに対する低侵襲治療を目的とし,強磁性針と外部磁場を用いた薬剤の局所集積を目指した.まず,外部印加磁場による模擬毛細血管内の強磁性粒子に作用する力を条件に組み込んだ集積シミュレーションを行い,対向型磁石と超電導バルク磁石を外部磁場中に強磁性針を配置した場合,強磁性針先端への強磁性粒子の局所集積が確認できた.この結果をもとに,強磁性針を挿入した模擬臓器を対向型磁石と超電導バルク磁石の磁場中に配置したモデル実験を行い,実験的にも強磁性針による局所集積が可能であることが示された.さらに,臨床応用に向けて,ラットを用いた動物実験により,強磁性針を用いた肝臓の局所部位への集積について検討した.その結果,ラット肝臓に挿入した強磁性針周辺部において強磁性粒子の集積が確認された,さらに,強磁場を発生させる超電導バルク磁石を用いた動物実験では,遠隔で強磁性粒子の局所的集積が確認できたことから,生体内深部の初期がんに対応したMDDSへの応用が期待できる.以上の結果から,強磁場と強磁性針により生体内深部の局所部位における磁性薬剤の集積の可能性が示唆された.本研究は,生体外部に配置された磁石による磁気力制御により,強磁性粒子を結合させた薬剤を患部局所に高濃度に蓄積させる装置を設計・開発することを目的としている.これは磁気力制御薬剤配送システム(MDDS)と考えられ,薬剤の副作用の低減や外科手術の困難な体内深部臓器の治療に貢献できると期待される当該年度においては,昨年度に引き続き,低侵襲の手法である強磁性針を用いた強磁性薬剤の局所集積の臨床応用に向けた検討を行い,さらにその次の段階として,非侵襲な手法による体外からの遠隔制御による体内深部への強磁性粒子の集積の検討を行ったまず,超電導バルク磁石と強磁性針を用いた手法では,模擬毛細血管モデルを用いた強磁性粒子の粒子軌跡計算,および集積実験の結果に基づいて動物実験を行い,実際の臓器の特定部位への局所集積の条件を検討した.その結果,ラット肝臓に挿入した強磁性針先端部において,強磁性粒子の集積が定量的に確認された.このことから,強磁場と強磁性針によって,生体内深部の局所部位に磁性薬剤を集積させることが可能であることが示唆された次に,非侵襲の手法による体内深部への強磁性薬剤の集積については,標的部位を軸として生体を超電導バルク磁石の磁場中で回転させる手法を用いた.このことにより,軸中心には一定の強い磁場が印加され,他の部分では生体に印加される磁場が変動することによって,体内深部の標的部位にのみ磁性薬剤を集積させることができると予想した.模擬臓器を用いて強磁性粒子の集積実験を行った結果,軸中心にある模擬臓器において,他と比較して高濃度の磁性粒子の集積が確認された本研究は,生体外部に配置された磁石による磁気力制御により,強磁性粒子を結合させた薬剤を患部局所に高濃度に蓄積させる装置を設計・開発することを目的としている.これは磁気力制御薬剤配送システム(MDDS)と考えられ,患者のQOLを維持した薬剤の副作用の低減や外科手術の困難な体内深部臓器の治療に貢献できると期待される.これまでの研究では,強磁性針と外部磁場を用いた薬剤の局所集積を行ってきたが,当該年度は,変動磁場を用いた非侵襲非接触な手法での薬剤動態の制御を試みた。これまでの研究で利用してきた強磁性針を用いず,非侵襲な手法で体内深部の患部に強磁性を付与した薬剤を集積させるには、磁石から離れた場所に強い外部磁場と高い磁場勾配を印加することが必要となる。しかし、一方向から静的な磁場の印加では,必然的に磁石近傍の磁場が高くなるため,生体表面における薬剤集積率が高くなる。そこで本研究では、標的部位を中心として超電導バルク磁石を回転させ、印加磁場を変動させることで、非侵襲な方法で体内深部の標的部位に高率で強磁性薬剤を集積させ、他の部位での集積を低減する手法を提案した。

まず,粒子軌跡計算によって,回転磁場における血管内での強磁性粒子の挙動を調べた。また,本手法によって局所集積させた後の放出制御のため,温度感受性リポソームを用いた薬剤の放出制御の手法の確立を行った。以上の結果から,磁場を経時的に変動させることにより,非侵襲非接触の手法による生体内深部への強磁性薬剤の局所集積と,温度感受性リポソームを用いた放出制御の可能性が示された.本研究は,生体外部に配置された磁石の磁気力制御により,体内深部の目的臓器の局所部位に,強磁性粒子を結合させた薬剤を高濃度に蓄積させる手法を設計・開発することを目的としている.強磁性針と外部磁場を用いた低侵襲の薬剤の局所集積,および変動磁場を用いた非侵襲非接触手法での薬剤動態の制御を試みた.その結果,生体内深部への強磁性薬剤の局所集積の可能性が示された.具体的には次の二つの方針を立て研究を実施した.すなわち1生体を対象とし,強磁性細針を使用した薬剤局部集積の可能性の検討.2模擬動物を用いた変動磁場による非侵襲的強磁性薬剤の体内深部集積の検討.前者はラットを利用した低侵襲薬剤集積である.強磁性細針を標的部位(肝臓)に配置し,0.7Tの均一磁場下で,門脈より強磁性微粒子(マグネタイト:粒子径100nm)懸濁液(20mg/L)を500μL注入し,細針表面に強磁性粒子の集積を実現した.この強磁性粒子誘導は,計算および模擬動物実験シミュレーションにより設定した境界条件で行い,工学的設計が可能であることを実証した.後者は,体内深部への局所集積の可能性を実証した研究である.一方向からの静的磁場の印加では,体内の表面近傍における薬剤集積が多くなる.そこで,標的部位を中心として磁石を回転させ,非侵襲的に体内深部の標的部位に強磁性薬剤を集積させつつ他の部位での集積を低減する手法を提案した.複数の毛細血管を配置した模擬臓器を想定し粒子軌跡計算によって,回転磁場における血管内での強磁性粒子の挙動を検討した.回転軸上にある毛細血管内には蓄積するが,それ以外には蓄積しないことを見出した.さらに複数の毛細血管を配置した模擬臓器モデルを作製し,実験によって計算結果の妥当性を検証した.これらのことによって,磁石から離れた体内深部へ非侵襲的に薬剤の蓄積が可能であることを実証した.今年度の研究により,非侵襲な手法によって,初期がんを想定した半径10mm以内の局所集積の可能性が示された。当初の計画では強磁性針を用いた低侵襲な手法を用いる予定であったが,磁石を回転させることによる変動磁場を用いることによって,非侵襲な手法での局所集積が実現した点は画期的であるといえる。この手法について,計算機シミュレーションと模擬毛細血管モデルを用いた実験により,局所集積が可能であることが定量的に示された。複数臓器のモデルや動物実験には至っていないが,おおむね順調に進展しているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はこれらの結果に基づき,本年度は上記の非侵襲な磁場変動の手法について,実用に向けた検討を行う。現段階では,局所集積や放出制御の可能性は示されているが,実用に向けては大きく分けて,次の3つの課題がある。(1)生体モデル実験による局所集積の確認,(2)強磁性薬剤の表面修飾による血管内での付着性制御,(3)人体の末梢器官への適用を想定した体内深部での集積条件のシミュレーションによる検討,である。まず(1)に関しては,生体モデルに強磁性粒子を注入して変動磁場内に配置し,生体深部の標的部位への蓄積の可能性を調査する。この実験を行うに当たり,併せて(2)の検討を行い,実際の血管内壁の特性を考慮して,正常部位に取り込まれないように強磁性薬剤の表面特性の設計を行う。
ストレンジネス-2のハイパー核生成と弱崩壊過程の理論的分析

ストレンジネス-2のダブルハイパー核を生成する方法については,(a)まず(K^-,K^+)反応によりΞ束縛状態を直接生成する確率は1%以下であると算定した。またΞ状態の転換幅についても理論的評価を行った。(b)他方,(K^-,K^+)反応でできる準弾性のΞ状態が99%以上であることに注目し,後者のプロセスからダブルハイパー核を大量に生成できる可能性について,有力な根拠となるシナリオを提起した。すなわち,Ξと核内核子との弾性散乱で核子をはじき飛ばして自分が減速することにより,核への吸収率が,束縛状態生成率より約10倍大きいことが計算により明らかとなった。(c)次にΞと陽子との相互作用でできる2個のλ粒子がそれぞれ核内にとどまる確率を算定することにより,どんな質量数のシングルハイパー核やダブルハイパー核がどのような割合でできるのかを予測した。統計的取り扱いによって複合核から各種の核破砕片が生成される分布を,標的が^9Be,^<10>B,^<11>B,^<12>Cの場合について一連の理論予測を与えた。(d)生成が予想されるシングル,タブルハイパー核の中間子型弱崩壊のスペクトルを計算し,生成物の同定に利用できることを示した。現在,米国ブルックヘヴン研究所で行われている実験の理論的根拠を与えるものとなっている。(e)非中間子的弱崩壊については,中重核のシングルハイパー核の寿命を計算し,実験と比較した。多くの崩壊チャネルがあり得るダブルハイパー核への応用は今後の課題である。(1995年度の研究実績概要)Aハイパー核の生成と構造については,とくに(π^+,K^+)反応で知られるようになった重いカイパ-核の励起関数と一粒子状態エネルギーを成功的に説明した。また軽いハイパー核のエネルギーレベルとあわせて,中間子論的AN相互作用の性質と構造的発現の関係について集中的に研究を行い,スピン-スピン相互作用やスピン-軌道相互作用などの特徴的な性質については,実験的測定との比較が有用であることを指摘して,文献1と3に発表されている。相互作用の各要素にスピンテンソル分解を行って比較をすることも含めて,これはひきつづき重要な課題であり,ストレンジネス-2の系にも視野を広げて検討している。構造解析での進展の他の1つは,質量数6と7という軽いハイパー核に対して,3体模型を適用する計算において再配置座標をすべて考慮することにより,精度の良い結果を得たことであり,我々の15年前の3体計算の改良を成し遂げたことである(文献4)。一方,弱相互作用によるハイパー核の崩壊については,これまでの崩壊確率の計算結果をまとめて文献2で報告するとともに,問題が残されている非中間子型崩壊について新しく2π/σ交換モデルを導入した計算を実行した。これによる理論的改善について吟味し,これまでの未解明のメカニズムとの関係を議論した(文献5)。非中間子型崩壊確率の計算はストレンジネス-2の系を含めるべく拡張中である。1.Λハイパー核については,構造に反映されるLS力やσ_Λ・σ_N成分などΛN相互作用の特徴的性質を議論する上で,定量的に信頼に足る構造計算が必要とされる段階に至っている。この点で,まず軽いΛハイパー核(A=6,7)に対して,従来のα+x+Λモデルをrefineした詳細な計算が実行されて信頼性を高めるとともに,Nハロ-やストレンジネス・ハロ-等の新しい興味ある様相の提起が行われた。2.ハイペロン核子間のLS力に着目した研究では,p殻や重いハイパー核において,従来より大きなLS-splittingsが予想され,OBEモデルとの関連付けが議論された。

3.ハイパー核の弱崩壊確率のうち,非中間子型崩壊過程では理論的にも不明確な要素が多く,各種の理論的試みが必要である。π中間子交換ポテンシャルのみ(V_π)では実験事実の定性的説明すらできないので,どのような拡張をすべきかが問題となる。そのうち,2π/ρ交換のテンソル力はV_πのものと逆符号で打ち消しあう,また中心力は弱いままで崩壊幅の理論値は実験値より小さくなる。さらに2π/σ交換を取り入れると、中距離領域で強い中心力を与え,和V_π+V_<2π/ρ>+V_<2π/σ>は,軽いs殻ハイパー核の崩壊幅Γ_<NM>はほぼ説明できるが,比Γ_n/Γ_pは実験値に近づいていくもののまだ不十分であること等が示された。本年度は,ダブルハイパー核を作る(K^-,K^+)反応プロセスのうち,束縛状態の直接生成率が0.5%程度であり,準弾性のΞ状態が99%以上であることに注目し,後者のプロセスからダブルハイパー核を大量に生成できる可能性について,有力な根拠となるシナリオを提起した。・(1)まず後者の核との再相互作用により吸収される確立をアイコナ-ル近似で評価した。Ξと核子の弾性散乱の割合が大きいので,核子をはじき飛ばして自分が減速することにより,核への吸収率が,束縛状態生成率より約10倍大きいことが計算により明らかとなった。・(2)次にΞと陽子との相互作用でできる2個のλ粒子がそれぞれ核内にとどまる確率を算定することにより,どんな質量数のシングルハイパー核やダブルハイパー核がどのような割合でできるのかを予測した。統計的取り扱いによって複合核から各種の核破砕片が生成される分布を,標的が^9Be,^<10>B,^<11>B,^<12>Cの場合について一連の理論予測を与えた。・(3)生成が予想されるシングル,ダブルハイパー核の中間子型弱崩壊のスペクトルを計算し,生成物の同定に利用できることを示した。現在,米国ブルックヘヴン研究所で行われている実験の理論的根拠を与えるものとなっている。
情報処理能力の制約が、円網性クモの造網行動と種間関係に及ぼす影響

クモは捕食者を認識すると、上下非対称性を示し餌捕獲効率が高いけれども情報処理の負荷のために造網時間の長い複雑な網を作らなくなった。また網の特定の領域に「注意を向けて」餌を採っている種がいる事が明らかになった。一方、シミュレーションでクモに情報処理能力の制約を組み込んでも、個体群動態への影響は見られなかった。これらから、クモの情報処理能力の制約は、種間関係には影響しないものの、採餌生態には強い影響を与えている事が示唆された。ギンメッキゴミグモに捕食者の翅音をまねた刺激の有無、および餌捕獲経験の有無の二つの操作を組み合わせた2x2要因の実験を行なった。網の総糸量は捕食者刺激と負の相関、餌捕獲経験とは正の相関が見られ、相互作用は見られなかった。このことから、本種は採餌に関する投資量を決定する際に、捕食者と餌の情報を独立に利用している事が示唆された。また本種は通常、上半分が下半分より大きい網を造るが、捕食者刺激に曝した後は、この上下非対称性の程度が小さい網を造った。このような反応がなぜ生じるのかを確かめるため、造網行動の全シークエンスをビデオ撮影し造網時間と網の非対称性との間の関係を解析したところ、両者には正の相関が見られた。すなわち非対称な網を張るにはより時間がかかっていた。このことから捕食者を認識したクモは捕食の危険が高まる造網時間を短くするため網の形状を変えている事が示唆された。非対称な網を張るためには、横糸の間隔を方向によって変える必要があるが、これに時間がかかると言う事は、クモが造網中の意思決定をリアルタイムで行なっているが、情報処理能力の制約から認知的に負荷のかかる作業を素早くこなせない事、そしてこの事がクモの採餌生態に影響を及ぼしている事を示唆している。ゴミグモを用いて、餌を待っている時の網の張力を調整する行動に、過去の経験がどのような影響を与えているかを調べる実験を行なったところ、明瞭な結果は得られなかった。本種の野外での採餌行動を1760分ビデオ観察したところ、餌が網に衝突する頻度が一時間あたり1.16回、そのうち捕食に成功する割合は44.4%であった。捕食者との接触は一回観察された。本データは、クモを中心とした三者系の動態モデル作成のパラメータ決定に用いる。ギンメッキゴミグモに捕食者の翅音をまねた刺激の有無と捕食を伴わない餌遭遇経験の有無の二つの操作を組み合わせた2x2要因の実験を行なった。その結果、餌遭遇経験を与えたクモはそうでないクモに比べて再造網までの期間が有意に短かった。このことは本種が餌遭遇経験を環境の状態を知るためのキューとして利用していることを示している。一方、餌遭遇経験の網の形態に対する効果は検出できなかった。20年度の結果との違いから、本種は餌環境の質に合わせて網形態を変えるためのキューとしては、捕食経験のみを利用していることが示唆された。また、本種の野外での採餌行動を2640分ビデオ観察したところ、餌が網に衝突する頻度が一時間あたり2.50回、そのうち捕食に成功する割合は54.5%であった。これは20年度に得られたゴミグモの結果と比べて餌衝突頻度、捕食成功率とも高いものであった。また捕食者との遭遇は1回観察され、これによりクモは捕食された。また、クモを中心とした三者系の動態モデルの作成の初期段階として餌とクモの二者系の動態モデルを作成し、上記データはモデルのパラメーター決定に利用した。ゴミグモの「注意を向ける」行動について、張力調整がクモの餌への応答性に影響しているかについて、張力を人為的に操作して餌刺激に対する反応速度を測定する実験を行なった。その結果、張力を増した網上ではクモは餌に対してより速く反応することが示された。このことはクモの網引っ張り行動が注意の制御と関わっていることを指示する証拠である。一方、この実験を行なったために、当初予定していた20年度の実験の再試行は翌年度に延期した。ゴミグモに見られる、待ち伏せ時の縦糸引っ張り行動について、網上の一定の場所で餌捕獲を繰り返す訓練をクモに施す実験を行なったところ、捕獲場所が異なると縦糸を引っ張る強さも異なるという結果を得た。このことは、縦糸引っ張り行動がクモの情報処理能力の制約に対応した能動的な知覚制御(「注意を向ける」行動)である事を示唆する。また、野外でのクモの捕食行動の観察結果を元に、クモの記憶力に制約があり、捕食者の存在を記憶すると採餌量を最適にする網糸量を実現するための餌環境情報が失われるという仮定を持つ個体ベースモデルによるシミュレーションを行ない、記憶に制約がない場合と比較した。その結果、記憶の制約の個体群動態への影響はわずかながら見られたものの、有意な結果ではなかった。

最後に、ギンメッキゴミグモを用いて網の中において方向によって餌定位失敗率に違いがあるかどうかを観察したところ、ゴミグモでは見られた餌定位失敗がギンメッキゴミグモではほとんど見られなかった。このことからギンメッキゴミグモにおいては「注意を向ける」行動が無い事が示唆された。一方、網形態には二種で違いが見られ、ゴミグモと比べてギンメッキゴミグモの網は上半分が大きく長円性が強かった。しかし、これは「注意を向ける」行動が網形態に影響しているときに予想されるゴミグモでより長円性が強いと言う事とは逆であった。以上から、円網性クモでは情報処理能力の制約が一部の種で存在し、網形態及びクモの個体群動態と捕食者との種間関係にはその影響は見られないものの、採餌行動には影響が見られるという結論が得られた。
拡張された重力理論における宇宙の加速膨張機構と三大物質組成の起源の研究

初期宇宙での急速な加速膨張であるインフレーションと現在の宇宙の加速膨張機構、及び現在の宇宙の三大物質組成である暗黒エネルギー・暗黒物質・バリオンの起源を拡張重力理論において統一的に解明することを目的として研究を行った。結果として、一般相対性理論と比較して長距離スケールで重力を拡張する様々な拡張重力理論のうち、特にその拡張の仕方と付加的な仮定が小さい重力理論において、宇宙の加速膨張が実現され得ることを明らかにした。本年度は、F(R)重力理論においてインフレーションと現在の宇宙の加速膨張を統一的に説明することを目的として、F(R)重力理論に加え、捩れ率Tによって作用が記述される拡張テレパラレル重力理論(F(T)重力理論)や、互いに相互作用する二つの計量で作用が記述されるbi-metric重力理論での宇宙論を考察した。これらの研究はF(R)重力理論の研究と相補的であり、重要な意義を持つと考えられる。本年度の主な研究内容は次の三項目にまとめられる。(1)宇宙の始まりにバウンスが起こることによってビッグバン特異点が回避され、かつ現在の宇宙の加速膨張が実現されるF(R)重力理論モデルを再構築し、このバウンス解の安定性を解析した。またワイル変換に対して不変な二つのスカラー場の存在するスカラー場理論と同等なF(R)重力理論モデルを構築した。(2)我々は5次元時空理論であるカルツァ=クライン理論並びにランドール=サンドラム模型から4次元の実効的なF(T)重力理論を導出し、インフレーションと現在の宇宙の加速膨張の双方が実現されることを示した。さらに、拡張テレパラレル重力理論における共形変換の定式化を行い、宇宙の加速膨張解を導出した。加えて、拡張テレパラレル重力理論での重力波を考察し、一般相対性理論でのものと同じ性質を持つことを示した。(3)アインシュタイン=ヒルベルト作用にトレースアノマリーと呼ばれる量子異常に起因したRの2乗項が加わった理論でのインフレーション模型(スタロビンスキーモデル)は、Planck衛星の観測をよく再現する。我々は、テレパラレル重力理論やbi-metric重力理論でのトレースアノマリー起因のインフレーションを考察し、インフレーション解が存在すること、そしてその解が不安定であり、宇宙がインフレーション期から脱っし得ることを示した。本年度はBICEP2実験の原始重力波に関する解析結果並びにPlanck衛星の観測結果と整合するF(R)重力理論について詳しく考察した。主な研究内容は次の三項目にまとめられる。(1)インフレーションに関する三つの観測量:曲率揺らぎのスペクトル指数、その波数依存性を表すランニング、及び初期密度揺らぎのテンソル型揺らぎ(原始重力波)のスカラー型揺らぎに対する振幅比(テンソル/スカラー比)を用いて、宇宙の加速膨張を説明するスカラー場理論理、想流体模型、そしてF(R)重力理論がどのように記述され得るかを明らかにした。またトレースアノマリーと呼ばれる量子異常項を取り入れた重力理論において、スタロビンスキーモデルの拡張に相当するインフレーションモデルを構築した。加えてジョルダン系とアインシュタイン系という二つの共形系では、F(R)重力理論は1-ループの量子補正のレベルで同等であることを示した。(2)素粒子理論における強い相互作用のCP対称性の破れを解決するために導入されるアクシオンという擬スカラー場とスカラー場の双方が電磁場と結合する場合を考察し、電磁場の共形不変性の破れに伴って生成される大域的磁場、さらに曲率揺らぎの非ガウス性、そしてテンソル/スカラー比、これら三つの観測量がPlanck衛星から得られた最新の精密な観測結果と整合し得ることを示した。(3)弦理論から示唆されるガウス=ボンネ項という重力の2次の量子補正項を含む理論での宇宙の初期特異点を回避するシナリオ、弦理論における非可換空間での流体力学の定式化、高次元時空理論の一つであるカルーザ=クライン理論でのニュートリノと暗黒物質の関連性等、初期宇宙論に関する様々な研究を行った。これらの研究はF(R)重力理論でのインフレーション機構や暗黒物質の生成と進化の研究と密接に関連しており、重要な意義があると考えられる。本年度はF(R)重力理論の一つと考えられるスカラー曲率の自乗項を含んだ複数スカラー場の理論並びに流体モデルにおける宇宙論を考察した。1最新のプランク衛星の観測結果とよく整合するスタロビンスキーモデルは、一般相対性理論を記述するアインシュタイン=ヒルベルト作用にスカラー曲率の自乗項が加わった理論によって記述される。そこで我々は、この理論に非最小結合する二つのスカラー場が存在する場合でのインフレーションを考察した。結果として、曲率揺らぎのスペクトル指数、並びに初期密度揺らぎのテンソル/スカラー比に関するPlanckの観測結果を説明し得ることを明らかにした。2インフレーションモデルと宇宙マイクロ波背景輻射の観測を比較する場合、次の三つの量が用いられる:(a)曲率揺らぎのスペクトル指数、(b)曲率揺らぎに対する原始重力波の振幅比(テンソル/スカラー比)、(c)曲率揺らぎのスペクトル指数のランニング(波数依存性)。我々は、プランク衛星による観測結果と整合する曲率揺らぎのスペクトル指数から、流体の状態方程式を構築した。これらの流体モデルでは、テンソル/スカラー比及びスペクトル指数のランニングも観測からの制限を満たし得ることが示された。さらに、インフレーションを記述するド・ジッター解の不安定性を解析し、インフレーションが終了し得ることを明らかにした。

3関連する研究として、宇宙磁場の存在による宇宙マイクロ波背景輻射の円偏光の偏光面の回転に関する研究、拡張重力理論の一つであるスカラー・テンソル理論に関する研究、重力のエネルギー・運動量テンソルに関する研究、そして拡張重力理論における重力収縮に関する研究を行った。これらの研究は、F(R)重力理論での加速膨張機構の研究を推進する上で参考になる相補的な研究であり、重要な意義があると考えられる。本年度の研究では、インフレーションに関する観測量に関して、最新のPlanck衛星による観測結果と整合するF(R)重力理論モデル及び流体モデルを構築した。また、構築したこれらのモデルにおいて、インフレーションが実現し、そしてそのインフレーションを記述するド・ジッター解が不安定になり、インフレーションが終了して再加熱過程に接続する可能性を示した。さらに、拡張重力理論の関連研究として、2つのスカラー場が存在するスカラー・テンソル理論での宇宙論の研究、重力のエネルギー・運動量テンソルの構築に向けた研究、そしてスカラー曲率と物質のエネルギー・運動量テンソルのトレースによって記述される拡張重力理論での重力収縮に関する論文を発表した。加えて、拡張重力理論における重力と熱力学との関係並びに熱力学第一法則・第二法則に関する近年の我々の研究の主要な成果を解説したレビュー論文を発表した。これらの研究成果から、本年度の研究目的である「F(R)重力理論での初期宇宙と現在の宇宙における加速膨張機構の解明」を概ね達成できたと考えられる。本年度は、F(R)重力理論、F(T)重力理論、F(R、T)重力理論における宇宙論及び宇宙物理学を考察した。主な研究内容は次の三項目にまとめられる。1プランク衛星等による近年の宇宙マイクロ波背景輻射の超精密観測結果から、宇宙創生直後において、インフレーションと呼ばれる加速的宇宙膨張が起こったことが示唆されている。一方、非常に明るい超新星の観測から、初期宇宙のみならず、現在の宇宙も加速的に膨張していることが明らかになり、その要因として反発力を生じる未知の暗黒エネルギーが存在することが示されている。暗黒エネルギー問題の研究方法は、大きく二つに分類される。一つは、一般相対性理論の枠内で、宇宙項に代表される暗黒エネルギーと呼ばれる負の圧力を持った未知の新物質を導入する方法である。もう一つは、長いスケールで重力理論を拡張する方法である。後者の代表例としては、一般相対論を拡張し、スカラー曲率Rの適当な関数F(R)を作用とするF(R)重力理論がある。このF(R)重力理論において、コンパクト天体に関する宇宙物理学的考察を行った。2拡張された重力理論の一つに、F(T)重力理論がある。ここでTとは、捩れ率を表す。このF(T)重力理論におけるインフレーション宇宙論及びバウンス宇宙論を考察した。3加えて、拡張された重力理論の一つに、F(R、T)重力理論がある。ここでTとは、物質のエネルギー・運動量テンソルを表す。このF(R、T)重力理論におけるエネルギー密度に関する解析を行った。
大規模構造データに対する確率モデル推定に基づく知識の創出と活用

本課題では、内部構造や外部構造を持つテキストデータとネットワークデータに対して確率的に表現された潜在構造を推定する技術を開発する。ここでいう内部構造とは、たとえば、テキストデータにおいてトークン(単語)が属性で特徴づけられたものを指し、ネットワークデータにおいては各頂点または辺が属性で特徴づけられたものを指す。また、外部構造とは、たとえば、所与のネットワーク構造における各頂点にテキストデータ群が関連付けられた状況を指す。このような複雑な構造をもつ大規模なデータから低次元の潜在構造を推定することで、様々な実問題に利用可能な「知識」を抽出する。情報の検索、推薦、予測と、時系列解析などに応用する。本研究課題は、内部構造または外部構造を持つテキストデータやネットワークデータに対して潜在的な構造を発見する技術を開発することを目的とする。ここでいう内部構造とは、テキストデータについては各単語トークンが離散属性で特徴づけられたものを指し、ネットワークデータについては各辺または頂点が離散属性で特徴づけられたものを指す。また、外部構造の例としては、木やグラフで表現されたカテゴリ構造における各頂点にテキストデータが割り当てられたものが挙げられる。以上に述べたような複雑な構造をもつ大規模データから低次元の潜在変数表現を推定することで、情報検索、リンク予測などの様々な問題に利用可能な「知識」を抽出することを目指す。平成23年度は主として下記の項目の研究を実施した。1.Wikipedieaを典型とする多言語間で比較可能なデータを対象とし、言語を横断したトピック構造を発見する問題に取り組んだ。特定の事物や人物に関する複数言語にわたる説明記事群を1つの文書と見なし、各言語を属性と見なして、属性間の依存性を考慮した潜在変数モデルを仮定することにより、言語横断的なトピック構造を推定することに成功した。2.ネットワークデータに対して、各頂点の潜在グループを確率分布で表現して辺の生成過程をモデル化する混合メンバシップ・ブロックモデルを、補助情報が与えられた状況下での情報推薦の問題に適用し、従来手法と比較して統計的に有意な精度改善を実現した。3.カテゴリ木構造における各頂点に文書群が割り当てられたデータコレクションから、潜在トピックを発見する問題に取り組んだ。それに適した潜在変数モデルの未知パラメータをマルコフ連鎖モンテカルロ法によって推定する過程で、カテゴリの粒度(部分木の高さ)に関するモデル選択を導入した。予備実験により、提案方法を用いることで推定精度が改善することを示した。本年度は主として下記の項目の研究成果を達成した。1.潜在変数を用いたデータ解析手法である潜在的ディリクレ配分法(LDA)および階層ディリクレ過程(HDP)に関して、大規模データのための高速な推定を実現する分散並列アルゴリズムを開発し、対称型マルチプロセッシング(SMP)クラスタを用いた評価実験を行った。評価実験の一部はクラウド環境を利用して行った。評価実験を通して、提案した推定手法により、精度を維持しつつ高い効率性が実現することを明らかにした。2.映像データを構成するキーフレーム画像における視覚単語とそれに対応する発話単語に着目し、それらを統合する潜在トピックモデルを提案した。特に、各トピックに関して同一映像中では同じ視覚単語や発話単語による表現が頻出する傾向を考慮した。インターネット映像データを用いたジャンル分類に関して提案モデルが有効であることを示した。3.大規模で時間的変化を伴うネットワーク表現の潜在構造を推定し、未知の関係を予測するため、混合メンバーシップ・ブロックモデルと呼ばれる潜在変数モデルを高速かつ的確に推定する忘却型パーティクルフィルタを提案した。提案手法は、ネットワークにおいて時間経過にともなってノード(頂点)やリンク(辺)の追加が頻繁に起こり得ることと、ネットワークの潜在的な構造に関して時間変化が起こり得ることを考慮している。社会的ネットワークデータを用いた実験により、提案手法の有効性を示す結果を得た。4.複数種類のノードまたはリンクで構成されたネットワークの潜在構造をモデル化した。また、それを用いて、ユーザのアイテム利用履歴に基づいて構成された二部グラフと社会的ネットワークなどを合成して得られた異種ネットワークに適用し、上位N推薦問題における提案モデルの有効性を示した。平成25年度は主として下記の項目の研究成果を達成した。1.複数の表現からなるデータに着目し、データ表現間の依存性を的確に捉えつつ次元削減を実現するSymmetric Correspondence TopicModelsなる潜在変数モデルを提案した。本提案モデルの主な特徴の一つは、各データを構成する複数のデータ表現から主軸となる表現を予め特定する必要性がない点にあり、その適用範囲は広い。提案モデルを言語間比較可能テキストデータから言語を横断して潜在トピック構造を推定する問題に適用し、その有効性を示した。モデルの未知パラメータと潜在変数は周辺化ギブスサンプリング法で推定した。2.各辺または頂点に離散ラベルが付与されたネットワーク表現に対して、頂点ごとに確率分布で表現された潜在グループを仮定して辺とラベルの生成過程をモデル化した。

例として、利用行動履歴と補助情報によるネットワーク表現に適用し、情報推薦問題における提案モデルの有効性を評価した。モデルの未知パラメータと潜在変数は周辺化ギブスサンプリング法で推定した。3.グループ化された離散データのための潜在変数モデルとして広く受け入れられている潜在的ディリクレ配分法(LDA)および階層ディリクレ過程(HDP)の高速推定を目的とした並列化アルゴリズムを開発した。現在広く普及している対称型マルチプロセッシング・クラスタを想定して、計算ノード内でマルチコア・プロセッサで行う並列処理の結果を集約し、その上でMPIと呼ばれる通信ライブラリを用いて計算ノード間で通信する方法を用いた。この条件のもとで周辺化ギブスサンプリング法を並列化し、推定処理の効率化を実現した。本年度は主として下記の項目の研究成果を達成した。1.ノンパラメトリックベイズモデルと呼ばれるデータ解析手法の一つである階層ディリクレ過程(HDP)に関して、大規模データのための高速な推定を実現する分散並列アルゴリズムを開発し、クラウド環境を用いた評価実験を行った。その結果、提案した推定手法により、予測性能を維持しつつ高い効率性が実現することを明らかにした。2.映像データを構成するキーフレーム画像における視覚単語とそれに対応する発話単語に着目し、それらを統合する潜在トピックモデルを提案した。特に、各トピックに関して同一映像中では同じ視覚単語や発話単語による表現が頻出する傾向を考慮した。インタネット映像データのジャンル分類に関する評価実験により、提案モデルの有効性を示した。3.大規模で時間的変化を伴うネットワーク表現の潜在構造を推定し、未知の関係を予測することを目的として、混合メンバシップ・ブロックモデル(MMSB)と呼ばれる潜在変数モデルを高速かつ高精度に推定する忘却型パーティクルフィルタを提案した。社会ネットワークデータを用いた評価実験により、提案手法の有効性を示す結果を得た。4.多言語比較可能データなどのマルチモーダルデータを想定して、潜在トピックに基づいてモード間の関係をモデル化するマルチモーダル関係トピックモデルを開発し、リンク予測性能ならびに単語予測性能に関する評価実験を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。情報学26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記載した研究計画にそって研究が進展したため。交付申請書に記載した研究計画にそって、おおむね計画通りの進展がみられた。おおむね平成24年度交付申請書に記載した研究計画にそって研究が進展したため。今年度は本研究課題の関連領域において実績のある米国カーネギーメロン大学の研究グループと議論を行った。
反射電子像の画像解析による内部組織定量評価とコンクリートの物性評価システムの構築

反射電子像の画像解析法を用いて,内部構成相の割合の変化から,セメントの水和反応過程,コンクリートの強度発現機構および耐久性に関して検討を行った.また,実構造物への適用も視野に入れて,水セメント比を推定する方法の開発を試みた.本研究により得られた主な結果は以下の通りである.1.画像解析法により求めた水和度はPowersのモデルと矛盾しない.また,このモデルと水和度を組み合わせることにより,内部組織構成相割合(体積率)の計算が可能である.2.水セメント比の低減およびシリカフュームの混入により,微細毛細管空隙の少ない不連続な細孔構造が形成される.3.画像解析により求めた粗大毛細管空隙率と圧縮強度の間には良好な相関性がある.4.若材齢にて既に微細毛細管空隙が多いことが,シリカフューム混入系の自己収縮の増大に関係する.5.ゲル・スペース比により混和材を含む系の強度発現は説明できるが,限界の強度は低く推定される.これは,粗大毛細管空隙の割合が無混入に比べて,相対的大きくなることが原因と考えられる.6.画像解析による残存セメントおよび骨材量の評価と,結合水量法により求めた水和度を組み合わせると,硬化コンクリートの水セメント比を精度良く推定することが可能である.7.硬化コンクリートの断面に現れたセメント粒子の粒度分布にステレオロジーの方法を適用すれば,3次元空間における未水和セメント粒子の粒度分布を評価することが可能である.8.3次元の未水和粒度分布の平均粒子径は水和度のパラメーターとして有効である.9.平均粒子径と残存セメント量から,水和度および水セメント比を推定する方法を提案した.この方法により,コンクリートの水セメント比も精度よく推定が可能であり,画像演算だけで水セメント比の決定も可能である.10.セメントペーストの拡散係数は,粗大毛細管空隙構造における特性径(しきい径)と良好な相関を有する.2Dの特性径は細孔構造の連続性を反映すると考えられる.11.高強度コンクリートの内部養生法による組織変化を画像解析法により明らかにした.反射電子像の画像解析法を用いて,内部構成相の割合の変化から,セメントの水和反応過程,コンクリートの強度発現機構および耐久性に関して検討を行った.また,実構造物への適用も視野に入れて,水セメント比を推定する方法の開発を試みた.本研究により得られた主な結果は以下の通りである.1.画像解析法により求めた水和度はPowersのモデルと矛盾しない.また,このモデルと水和度を組み合わせることにより,内部組織構成相割合(体積率)の計算が可能である.2.水セメント比の低減およびシリカフュームの混入により,微細毛細管空隙の少ない不連続な細孔構造が形成される.3.画像解析により求めた粗大毛細管空隙率と圧縮強度の間には良好な相関性がある.4.若材齢にて既に微細毛細管空隙が多いことが,シリカフューム混入系の自己収縮の増大に関係する.5.ゲル・スペース比により混和材を含む系の強度発現は説明できるが,限界の強度は低く推定される.これは,粗大毛細管空隙の割合が無混入に比べて,相対的大きくなることが原因と考えられる.6.画像解析による残存セメントおよび骨材量の評価と,結合水量法により求めた水和度を組み合わせると,硬化コンクリートの水セメント比を精度良く推定することが可能である.7.硬化コンクリートの断面に現れたセメント粒子の粒度分布にステレオロジーの方法を適用すれば,3次元空間における未水和セメント粒子の粒度分布を評価することが可能である.8.3次元の未水和粒度分布の平均粒子径は水和度のパラメーターとして有効である.9.平均粒子径と残存セメント量から,水和度および水セメント比を推定する方法を提案した.この方法により,コンクリートの水セメント比も精度よく推定が可能であり,画像演算だけで水セメント比の決定も可能である.10.セメントペーストの拡散係数は,粗大毛細管空隙構造における特性径(しきい径)と良好な相関を有する.2Dの特性径は細孔構造の連続性を反映すると考えられる.11.高強度コンクリートの内部養生法による組織変化を画像解析法により明らかにした.使用材料,配合,養生条件を変化させたセメントペーストおよびコンクリートの反射電子像を取得し,その画像解析によって,粗大な毛細管空隙構造の変化を明らかにした.また,画像解析により測定された水和度とPowersモデルと組み合わせることによって,内部構成相の材齢の進行にともなう変化を明らかにした.本研究で得られた主な結果は以下の通りである.1.初期に高温養生を受けることによる毛細管空隙の粗径化の傾向は,粗大毛細管空隙領域に現れる.しかし,その程度は水セメント比により異なる.2.練混ぜ型枠打ち込みコンクリートと吹付けコンクリートの内部組織の特徴の相違は,粗大毛細管空隙構造にも現れる.3.未水和セメントの幾何学的特徴として3次元の中位径を求め,これから水和度を推定することが可能であった.また,水和度と残存未水和セメント量の評価から,既存コンクリートの配合(水セメント比)を精度良く推定することが可能である.4.自己収縮抑制のための一方策として,飽水した軽量骨材を使用した場合,界面領域の画像解析結果から水分到達距離はあまり大きくはならないことが明らかとなった.

5.画像解析により求められた水和度は,Powersのモデルと矛盾しない.また,構成相,特に粗大毛細管空隙量と微細毛細管空隙量の関係から,低水セメント比では不連続な細孔構造(gap graded)が形成されることが明らかとなった.6.また,鉱物質混和材の反応度と不溶残分試験により評価し,これとPowersモデルを組み合わせることにより,ポゾラン反応を含む場合の構成相の計算も可能であった.また,そのような混和材を含む場合も,ゲル空隙比に則った関係が成り立つことが明らかとなった.これまでの研究において,反射電子像の画像解析法により評価された内部組織は,既往のセメント水和反応モデルとも矛盾なく整合し,画像解析手法の有効性が確認された.本年度においては,これを耐久性に関わる評価へ適用し,画像解析で明らかにされた内部構造と物質透過性の関係を明らかにした.さらに,実コンクリートにおいて遭遇しうる不適切な施工に関わる問題にも画像解析法の適用を試みた.今年度に得られた主な研究成果は以下の通りである.1.画像解析により推定された水和度は,低水セメント比の若材齢において若干差が大きくなる傾向があるが,長期材齢では他の方法により測定した水和度とよく一致した.2.溶媒置換法により求めたセメント硬化体の拡散係数は,画像解析により求めた粗大毛細管空隙率と良い相関を示した3.画像解析により求めた粗大毛細管空隙径分布における特性径(従来のMIP法におけるしきい径に相当)は,拡散係数と良い相関を示し,連続した粗大空隙が物質透過性に重大な影響を及ぼすことが画像解析からも示された.4.未水和セメント粒子の表面積は,セメント粒子を球仮定してSaltykovの方法で求めた3次元粒度分布の表面積とよく一致し,球仮定の妥当性が示された.しかし,低水セメント比では,その差が大きくなる傾向が認められ,セメント粒子の凝集の影響によると考えられる.5.高水セメント比のセメントペーストにおいて,ブリージングによるセメント粒子の沈降が画像解析からも明らかにされた.6.ブリージング抑制のために継続して練混ぜを行うことにより,材料組織は大きく変化する,よって,そのような組織を高水セメント比の構造を代表すると考える場合には,注意が必要である.