hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属元素同位体トレーサーを用いた化石燃料燃焼由来重金属の環境負荷量の定量的把握

第一遷移金属元素及び軽金属元素において、確立した再現性の高い同位体分析法と迅速単離技術を主要な地質学的・環境学的試料に適用し、目的元素の天然での同位体比の変動幅を測定した。第一遷移金属元素のうち、ニッケルの同位体変動は銅や亜鉛に比べて小さく、また、ホウ素やリチウムには、大きな同位体比の変動幅が認められた。特にエアロゾル試料に含まれるこれらの元素は人為起源由来の割合が大きく、自然由来の試料の同位体比とは異なった値を取るため、人為的に放出された金属元素の環境への負荷量を定量的に把握する同位体指標としての可能性を提案した。人為起源的に大気に放出された重金属元素の、地球表層での空間的・時間的変化の把握のため、様々な地質学的・環境学的試料中の僅かな重元素同位体比の変動を指標として、その変化の詳細把握を目的としている。本研究では、とくに第一遷移金属に注目して、天然での同位体存在度の変動幅を決定することを目標としている。重元素の高精度同位体分析が可能になったのは、1995年以降であり、同位体分析法の確立と、化学分離法の確立を行う必要がある。まず上記元素群のひとつ、ニッケルに着目した。ニッケルの高精度同位体分析法については、2006年に研究代表者らにより報告済みであるが、ニッケルを微量にしか含まない試料への適用は困難であった。高精度同位体測定には、目的の元素をさまざまな試料から高純度で単離、および高回収率を達成することが必要である。現在主要な分離手法は、ニッケルとジメチルグリオキシムの間の選択的な結合を利用して有機化合物として抽出する方法であるが、新たに加わる有機化合物を分解するのに一週間以上の時間を要し、迅速な分析法ではない。本研究では、ニッケルと無機酸の間の錯形成に着目し、カラム分離につかう溶液の濃度およびpHの最適化を行った。結果として、従来のイオン交換分離では分離できなかったマグネシウムとニッケルの分離が達成され、新しい方法での分離法の確立に道筋ができた。また銅の高精度同位体分析については、2013年に報告したキレート樹脂を利用した脱塩処理法を海水に応用して、各海域での深度プロファイルの取得に成功した。銅同位体プロファイルはみかけの酸素利用量とよい相関があり、両者の関係について今後考察していく必要がある。ICP質量分析法による元素の高精度同位体分析を利用して、地球表層での重元素の循環を定量的に把握する試みが近年盛んに行われている。本研究では石油や石炭の燃焼に伴い大気に放出されている重元素のひとつであるニッケルに注目しており、本年度は岩石試料中のニッケルをカラム交換分離法により単離する手法を確立し、高精度Ni同位体測定を行った。昨年の段階では、イオン半径が類似しているマグネシウムとの相互分離のためにイオン交換分離に使う溶離液の種類とpHを最適化したが、これをケイ酸塩試料に適用するために、主要構成元素からのニッケル単離法の最適化を行った。その結果、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、およびキレート樹脂を用いて、岩石試料の主要構成元素である、Na・Fe・Ti・Al、Cu・Zn、Mg・Ca・K、をそれぞれの樹脂を用いたカラムにより除去した。結果として得られたNiの回収率は約95%であり、高分離能かつ高回収率のNi単離手法が確立できた。玄武岩の標準岩石試料について、化学分離により得られたニッケルの高精度同位体分析を行い、Ni同位体標準試料に対して、質量に依存した同位体分別を確認した。このことは、得られたNi画分中に残存する共存元素に起因した多原子分子イオンによるNi同位体への干渉が無視できるほど小さいことを意味している。本研究で確立した手法は、従来行われてきたジメチルグリオキシムとニッケルとの間の特異的な錯形成反応による沈殿生成除去による単離手法に代替できる可能性がある。従来法はニッケルの回収率が低く約80%であることや、チタンの除去率が悪いこと、またニッケル有機物沈殿の分解によるニッケルの再溶液化に数日を要するなどの問題を有しており、これらを克服することができる。研究代表者の異動にともない、新しい所属先で元素分析に利用する質量分析装置の導入が年度後半になったため、そのあいだ分離結果の確認が十分に行うことができなかったため。地球表層での金属元素の循環様式の詳細把握のために、さまざまな試料からの目的元素の単離法と、高精度同位体分析手法の確立を目的とした。これらの確立した技術を主要な地質学的試料に適用して、金属元素同位体比の地球表層での変動幅を把握し、人為的に放出された金属元素の環境への負荷量の定量的把握指標としての可能性を検討した。昨年度は、ニッケルの地質学的試料からの化学的単離法について、従来法の欠点を克服し、ジメチルグリオキシムを利用しない新たなニッケル単離法を確立したが、今年度は、イオン交換分離条件のさらなる最適化を行った。これにより、化学分離に必要な時間を約半分に、また化学分離操作中のニッケルの混入割合が従来法に比べて一桁以上低く抑えられており、微量なニッケルを含む環境試料の同位体分析への応用が期待される。確立したニッケル単離手法と同位体分析手法を用いて、岩石圏・水圏・大気圏に由来する試料の同位体比を分析した。

それぞれ複数の玄武岩、マンガン団塊、大気エアロゾル試料からのニッケルの化学分離と同位体比測定を行った。その結果、ニッケル同位体比には0.05%程度の変動が認められ、ニッケル同位体比の天然での変動幅は、報告されている銅や亜鉛のものと比べて小さいことがわかった。エアロゾル試料のニッケル同位体比は重い同位体に富んでおり、これは石油や石炭などの化石燃料の燃焼により人為起源的に大気に放出されたニッケルの同位体比を反映している可能性がある。これらの同位体変動を指標として、環境中へ排出された人為起源的ニッケルの割合の定量的評価を含めた、ニッケルの地球表層での循環様式の詳細把握への応用が期待される。第一遷移金属元素及び軽金属元素において、確立した再現性の高い同位体分析法と迅速単離技術を主要な地質学的・環境学的試料に適用し、目的元素の天然での同位体比の変動幅を測定した。第一遷移金属元素のうち、ニッケルの同位体変動は銅や亜鉛に比べて小さく、また、ホウ素やリチウムには、大きな同位体比の変動幅が認められた。特にエアロゾル試料に含まれるこれらの元素は人為起源由来の割合が大きく、自然由来の試料の同位体比とは異なった値を取るため、人為的に放出された金属元素の環境への負荷量を定量的に把握する同位体指標としての可能性を提案した。当初、分析試料採取を分担する予定であった研究者2名が、年度途中に同時に異動することになり、当初の予定で研究を進めることが困難になった。そのため、遷移金属の化学分離法に焦点を絞り、実験を進めた。化学分離法の確立は、当初の目標は達成された。本研究で新しく確立した化学分離法は、従来のNiグリオキシム沈殿による試料中のNi単離時の回収率の低さを回避できるため、より正確なNi同位体比が得られると期待される。今後はさまざまな種類の岩石試料についてNi同位体分析を進め、従来の報告値と比較し、さらに未分析の標準岩石試料のNi同位体分析を進める。とくに、従来法では分離がよくなかったケイ酸塩試料の主成分であるTiによるTiOのNi同位体への干渉が抑制されるため、正確な値が得られると期待される。また、環境中に放出される人為起源Niの主要排出起源は石油および石炭の燃焼であるため、これらの化石燃料試料からNiを単離し、同位体分析を行う。さらに、地球表層でのNi物質収支で重要な河川-海洋でのNi循環について、その物質収支を過去数千万年にわたり記憶しているマンガンクラストの分析を視野に入れ、対象試料の主成分であるMnの分離能を上げるために、キレート樹脂分離に使用する溶離液の最適化を行う。地球化学研究代表者の異動に伴い、平成26年度後半はほとんど実験ができない状況であったが、大学に異動したことにより、実験機器の立ち上げに時間がかかるものの、学生を重点的に配置することで、分析手法の確立を平成27年度前半に終了し、実試料の同位体分析に移る予定である。研究代表者の異動に伴い、元素濃度定量に利用する質量分析装置の設置が年度後半になったため、ニッケルの化学単離の手法最適化の進展が当初の予定通り進まなかったため。研究分担者2名の異動により分担者から外れ、当初予定していた分担金の金額が余剰金として発生した。化学分離手法のさらなる最適化を行う際に必要な、消耗品器具や試薬、分析装置の運転に使うアルゴンガスなどの購入に充てる。上記2名に分担者として再び参画していただき、分担金として配分する。
咬合記録材料の精度について

咬合器上での咬頭嵌合位の再現性から、咬合記録材料の精度を検討することを目的とし、咬頭嵌合位の安定したクラウン症例と、模型上では咬頭嵌合位が不安定となるブリッジ症例の2種類の石膏歯列模型を測定用模型とし、採得された咬合記録(付加型シリコーン・ラバー印象材のEXABITE, PRESIDENT JET BITE、ポリエーテル・ラバー印象材のRAMITEC、印象用石膏のXantano、酸化亜鉛ユ-ジノールのIMPRESSIONPASTE、硬石膏のNEW PLASTONE)を同一模型に戻したとの左右臼歯部、前歯部における、上顎歯列模型の浮き上がり量を咬頭嵌合位の再現性を示す指標として検討した。また、使用した咬合記録材料のうち弾性材料については、採得範囲を支台歯のみの他に1/3顎に広げた場合の影響についても検討し、以下の結論を得た。1.歯列模型の浮き上がり量は、クラウン症例、ブリッジ症例のいずれにおいても支台歯側臼歯部と前歯部で大きく、反対側臼歯部では小さかった。このことから、クラウンおよびブリッジ症例について上顎歯列模型が反対側臼歯部を支点として傾いていることが推察された。2.支台歯のみの咬合記録では、すべての咬合記録材料について、クラウン症例よりもブリッジ症例の方が浮き上がり量は大きくなった。3.弾性材料は非弾性材料に比べ浮き上がり量が小さく、咬頭嵌合位の再現性に優れていた。4.弾性材料の中でも、付加型シリコーン・ラバー印象材による咬合記録材料が最も咬頭嵌合位の再現性に優れていた。また、記録範囲はできるだけ小さい方が好ましいことが示唆された。
建材表面の水分子層を考慮に入れた有機物質の発生機構

本研究では室内材料から発生する有機物質と環境中の湿度の関係,すなわち表面における有機物質と水分の相互作用に関して考察することにより,湿度の要素を加味した発生機構について解明することを目的としている。まず,材料発生チャンバー内の環境中の湿度を制御しながら,ガスクロマトグラフィ(GC)によりその発生量・発生速度について測定を行った。環境中の水分による発生への影響は,表面上における水分子層の形成に大きな関係があるものと推定し,材料表面における水・および有機物質の挙動を追跡することが重要と考えている。これは表面から空間中に飛び出る有機物質を追うことにより,発生機構の解明へとつながるものである。発生ガス試験チャンバーを用いて,単一高分子材料から発生する有機物質の湿度による発生量の変化について検討を行い,湿度により発生量が増加し,またその挙動についても興味あるデータを取得することができた。また,有機物質の発生には材料表面における脱着が支配的であることから,材料表面上における水分子層についてFT-IRシステムにより,表面での物質の濃度変化をモニタリングし,発生ガス挙動と表面水分の挙動には空気中の湿度を変化させた場合に多くの類似する点が見られた。これより建材から発生する有機物質は、空気中の湿度上昇により長期的には建材内部の水分量が効いてくるものの、過渡的な現象については表面上の水分の挙動を考慮に入れることが重要であることが明らかとなった。そして,建材内部における有機物質の挙動を把握するために,建材中の有機物質の拡散係数を求めるシステムを製作し,材料中の水分濃度との関係について実験及び数値解析を行った。結果として,湿度・建材水分濃度の上昇と共に拡散係数の上昇が確認することができ,発生ガス量の推定も一部の物質を対象として可能となったが,材料表面の吸脱着に関する表面脱離率について親水性の物質に対して検討することが今後必要であることが明らかとなった。本研究では室内材料から発生する有機物質と環境中の湿度の関係、すなわち表面における有機物質と水分の相互作用に関して考察することにより、湿度の要素を加味した発生機構について解明することを目的としている。本年度は、実験的な検討を主に行った。まず、環境中の湿度を制御し、高湿度あるいは低湿度状態の際の発生量について測定を行った。この際に当年度計上したガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS)を用いて、ガス成分の定性・定量分析を行うとともに、その発生量・発生速度について測定を行った。条件を絞り込むために、建材として解析のしやすい塩ビシートを用いた。結果として、湿度が高い場合は、発生量が多くなる傾向にあることが明かとなった。次に、建材中に含まれる水分量について、水分計を用いて測定を行った。結果としては予想通り湿度の高い場合は水分量が多く、低い場合は少ない線形な関係が得られた。また、この際に材料中に含まれる水分の他に、材料表面に吸着している水分量が比較的大きいことが明かとなった。両者の実験から、環境中の湿度の変化によって、材料内部の水分量は緩やかに、表面は環境中に素早く反応して変化するものと考えられ、その傾向が発生ガスの経時変化にも現れる結果となった。来年度以降は、環境中湿度の変化による表面の水分量のモニタリングを行うことにより、有機物質の発生が表面上に吸着している水分に関係するのか、あるいは内部の水分が関係しているのかを解明していく予定である。まず、材料発生チャンバー内の環境中の湿度を制御しながら、ガスクロマトグラフィ(GC)によりその発生量・発生速度について測定を行った。

環境中の水分による発生への影響は、表面上における水分子層の形成に大きな関係があるものと推定し、材料表面における水・および有機物質の挙動を追跡することが重要と考えている。これは表面から空間中に飛び出る有機物質を追うことにより、発生機構の解明へとつながるものである。昨年度までは発生ガス試験チャンバーを用いて、単高分子材料から発生する有機物質の湿度による発生量の変化について検討を行い、湿度により何らかの影響が見られ、発生量が増加し、またその挙動についても興味あるデータを取得することができた。本年度は、材料表面上における水分子層と有機物質の定量的な把握を目的とした。有機物質の発生には、材料表面における脱着が支配的であることが、筆者らの研究で解明している。そして、湿度の変化は周囲空間中の水分子が関与していることから、表面上での水分量について本年度購入したFT-IRシステムにより、表面での物質の濃度変化をモニタリングした。結果として、発生ガス挙動と表面水分の挙動には、空気中の湿度を変化させた場合に多くの類似する点が見られた。これより建材から発生する有機物質は、空気中の湿度上昇により長期的には建材内部の水分量が効いてくるものの、過渡的な現象については表面上の水分の挙動を考慮に入れることが重要であることが明らかとなった。今後は、材料中の水分および表面における水分の濃度による有機物質の建材内部拡散係数および表面脱離率について検討することが重要であると考えている。本研究では室内材料から発生する有機物質と環境中の湿度の関係,すなわち表面における有機物質と水分の相互作用に関して考察することにより,湿度の要素を加味した発生機構について解明することを目的としている。まず,材料発生チャンバー内の環境中の湿度を制御しながら,ガスクロマトグラフィ(GC)によりその発生量・発生速度について測定を行った。環境中の水分による発生への影響は,表面上における水分子層の形成に大きな関係があるものと推定し,材料表面における水・および有機物質の挙動を追跡することが重要と考えている。これは表面から空間中に飛び出る有機物質を追うことにより,発生機構の解明へとつながるものである。発生ガス試験チャンバーを用いて,単一高分子材料から発生する有機物質の湿度による発生量の変化について検討を行い,湿度により発生量が増加し,またその挙動についても興味あるデータを取得することができた。また,有機物質の発生には材料表面における脱着が支配的であることから,材料表面上における水分子層についてFT-IRシステムにより,表面での物質の濃度変化をモニタリングし,発生ガス挙動と表面水分の挙動には空気中の湿度を変化させた場合に多くの類似する点が見られた。
マクロファージの刺激応答および活性化における分子機序の解析

LPS刺激によるマウスマクロファージからのTNF,IL-1産生でのProtein Kinase阻害剤の影響を検討したところ、強力なPKC阻害剤として知られるStaurosporineが両サイトカインの産生を強く抑制すること、またカルモジュリン阻害剤W-7はIL-1産生のみが抑制され、PKCはTNF,IL-1両者の産生に関与するが、それぞれの産生に到るシグナルには別の経路が働いている可能性が示唆された。しかし、より特異性の高いPKC阻害剤であるCalphostin Cでは、IL-1産生およびIL-1mRNA発現は強く抑制されるもののTNF産生に及ぼす抑制効果は弱く、またTNFmRNA発現は抑制されなかった。これはIL-1産生系はPKC依存性が高いが、それに比してTNF産生系のPKC依存性は極めて低いと考えられる。StaurosporineはPKCの強力な阻害剤であると同時にAkinaseやtyrosine kinaseへの阻害作用も指摘されておりStaurosporineによるTNF産生の抑制効果は種々のkinase阻害作用が複合して現れた可能性がある。一方、LPSにより誘導される65kDaタンバク質のリン酸化はStaurosporine存在下で強く抑制され、H-7,Calphostin C,ならびにW-7により部分的に抑制された。これらの結果は、Staurosporine感受性のカイネースが65kDaタンバク質のリン酸化をひきおこし、さらにこのカイネースの活性がPKCにより調節される可能性を示唆する。IL-1mRNA発現と比較すると65kDaタンバク質リン酸化の阻害剤に対する感受性は低く、LPSシグナル伝達における65kDaタンバク質のIL-1,TNF産生系への関与は明らかでない。Salmonella生菌感染により72kDaおよび85kDaタンパク質をはじめとする数種類のマクロファージ細胞内タンパク質のリン酸化が認められた。これらのタンパク質の意義についてはこれからの検討課題である。残念ながら、本年度はリン酸化タンパク質の精製およびクローニングによる詳細な解析には到らなかった。
中東欧諸国の農業・農村発展と政策・制度に関する比較研究

中東欧諸国の農業部門においては、個別の取組みをCAPに従ったものへと集約して行く一方で、競争力を持つ農業と活動力に富む農村を築くための特色を持った独自の政策や制度の確立も同時に求められている。本研究では、中東欧諸国の農業分野に焦点を絞り、生産・流通組織の構造変化、生産性、効率性の変化を比較分析・理解し、その結果をもとに政策分析を行い、この地域の農業・農村部門が持続可能な経済成長をとげるための政策や制度に関する包括的な政策的含意の導入を図った。第1年度(平成19年度)は、文献のサーベイ、郵便による予備資料の収集、電子メールを通じた海外共同研究者からの情報・データ提供を受け、データベースをつくる作業から始めた。研究代表者は、その後補完的に中東欧から収集するデータをリストにして、質問状を作成した。また、現地の統計書からも必要部分に関してデータベース化をはかった。その上で、九月には研究代表者が現地に渡り、現地の共同研究者と共に、補完的に収集するデータの詳細について打ち合わせを行い、ポーランドとハンガリーとにおいてそれぞれパイロット調査を実施した。この際には、すでに存在する先進的なデータベースの利用可能性を探るためにイギリスにおいて情報収集を行った。その後、海外共同研究者であるコバルスキー教授と研究代表者の弦間は、ポーランド農業農村省農業・農村経済社会研究所所長のコバルスキー教授のネットワークを使い、FADNに準拠したデータの入手をした。そして、研究代表者は、既存のデータを整理したデータベースができた段階で、Fare,Grosskopf,Norris and Zhang(American Economic Review,1994)が使ったアプローチを参考に、収集したデータを分析する枠組みを構築し、リニアプログラミングの手法を用い、農家ごとの生産効率性の差を、生産性、規模の経済、技術効率性、資源配分効率性に分解して説明する実証分析を行った。中東欧諸国の農業部門においては、マクロ経済の安定を基礎にして、各国において生産・流通部門において経済活動の担い手となる近代的経営組織の発展と、それらの活動を保障・支援する新しい制度の確立を含む経済・社会政策の導入が重要視されてきたが、今後においては個別の取組みをCAPに従ったものへと集約して行く一方で、競争力を持つ農業と活動力に富む農村を築くための特色を持った独自の政策や制度の確立も同時に求められている。本研究は、中東欧諸国の農業分野に焦点を絞り、生産・流通組織の構造変化、生産性、効率性の変化を比較分析・理解し、その結果をもとに政策分析を行い、この地域の農業・農村部門が持続可能な経済成長をとげるための政策や制度に関する包括的な政策的含意の導入を図ることを目的とする。本年度には、リニアプログラミングの手法を用い、農家ごとの生産効率性の差を、生産性、規模の経済、技術効率性、資源配分効率性に分けて分析する手法の精緻化を行った。その上で、初年度で明らかになった調査対象各農家における生産性、規模の経済、技術効率性、資源配分効率性の違いを、政策・制度、社会・経済的背景の違いに関連付けて理解する作業を実施した。そこでは農業政策・制度の効果、管理組織の違いによる生産効率・経営効率の違いとその違いが発生する理由を分析・考察した。さらに、初年度で収集できなかったポーランドのデータを縦続して収集し、実証研究の精度を改善させた。本研究は、中東欧諸国の農業分野に焦点を絞り、生産・流通組織の構造変化、生産性、効率性の変化を比較分析・理解し、その結果をもとに政策分析を行い、この地域の農業・農村部門が持続可能な経済成長をとげるための政策や制度に関する包括的な政策的含意の導入を図ることを目的とした。第3年度(平成21年度)には、研究代表者はFADNに準拠したデータをポーランドとハンガリーにおいて、前年度までにデータベース化されている農家・農場について、最新の情報を入手して、パネルデータの構築をした。そして効率性の違い以外に、生産性の違いとその発生した理由について実証分析を再度行った。また初年度で収集できなかったポーランドのデータや他の中東欧諸国のデータも現地調査の機会を利用して、ポーランド農業農村経済研究所から補完的に継続して収集し、実証研究の精度を改善させた。その上で、プロジェクト全体の総括を行い、これまでの研究および分析の結果をふまえ、報告論文のまとめにあたった。そして、明示化された政策・制度の違いによる生産性や効率性の違いにつき細部にわたり問題検討を行い、それを踏まえて持続可能な農業発展を図るために必要な制度・政策について考察を加えた。さらにこの研究結果をポーランドとハンガリーにおける研究報告ワークショップで報告した。
Ｅ－Ｄｅｆｅｎｓｅを利用した鋼構造骨組の残余耐力の実験的・解析的評価

実地震動に対して,鋼構造建物の残余耐震性能を評価することを目的に,1/3縮小モデルを用いた振動台実験およびソリッド要素による三次元詳細有限要素解析を実施した.解析精度を確保するための解析条件の基礎検討,モデルの簡易構築手法の開発を行った.作成した解析モデルによる事前解析結果を実験計画の立案に活用した.加振実験を実施し解析モデル検証のための実験データを取得した.今後,試験体の補強を実施し損傷状態の再現および損傷後の応答の変化を確認するための追加実験を実施する.本研究では,本震および余震を想定した2回の加振実験と防災科学技術研究所が開発を進めているE-Simulatorを活用して鋼構造骨組の残余体力の評価を行う.H25年度はEーディフェンスにおいて加振実験を実施する計画であったが,前年度に長周期・長時間化改修工事が実施されたことから,長周期・長時間地震動による被害解明と被害軽減技術の研究開発といった課題の実験研究を優先することとなり,本研究での加振実験の日程を確保することができなかった.また,H26年度においても震動台の改修工事が実施されることになったため,利用する実験施設をEーディフェンスから大型耐震実験施設に変更し,H26年度に加振実験を実施することとなった.そこで,当初予定していた短辺6000mm長辺12000mmの4層の鋼構造骨組の試験体についてスケールの変更の検討を行い,1/3スケールの試験体とすることを決定した.また,加振内容や計測の項目および点数について検討し大型耐震実験施設の利用計画を立てた.本実験において用いるひずみ場の画像計測については,H25年度のEーディフェンスで実施された鋼構造骨組実験で試用し,加振後の柱梁接合部近傍の梁下フランジの歪場を計測することに成功した.また,本研究では,本実験のデータを活用して,E-Simulatorの精度向上も進められる.E-Simulatorの解析モデルは詳細有限要素モデルであるためモデル構築に多大な労力を要するため,本年度は,今後の活用展開を見据えて,鋼構造骨組解析モデルを容易に構築することが可能となるプリ処理モジュールのプロトタイプ開発も実施した.実地震動に対して,鋼構造建物の残余耐震性能を評価することを目的に,1/3縮小モデルを用いた振動台実験およびソリッド要素による三次元詳細有限要素解析を実施した.解析精度を確保するための解析条件の基礎検討,モデルの簡易構築手法の開発を行った.作成した解析モデルによる事前解析結果を実験計画の立案に活用した.加振実験を実施し解析モデル検証のための実験データを取得した.今後,試験体の補強を実施し損傷状態の再現および損傷後の応答の変化を確認するための追加実験を実施する.本研究では,本震および余震を想定した2回の加振実験を実施し,鋼構造骨組の残余体力の評価を行う.鋼構造骨組の実験モデルおよび加振計画を決定するために,本年度は事前解析のための解析モデルの作成を行った.解析モデルとして,短辺6000mm長辺12000mmの4層の鋼構造骨組を採用し,柱には□-400x400x16,大梁にはH-600x300x12x20,小梁にはH375x175x7x11断面の部材を用い,各フロアに厚さ130mmのスラブを設置した.柱梁接合部は通しダイヤフラム形式とした.柱脚は露出型柱脚とした.モデル作成に先立ち,角形鋼管柱の弾塑性座屈解析を対象として,様々な要素サイズ,要素形状,要素分割パターン,時間刻みで解析を実施し,適切な解析条件の設定のための知見を得た.この知見をもとに,鋼構造骨組の解析モデルの作成を行った.6面体ソリッド要素により要素分割し,モデルの規模は要素数1,882,416,自由度数8,779,968となった.なお,本モデルのスケールでは3体の試験体を同時に震動台に載せることができないため,モデルを縮小することを検討することにした.そのため,1/2縮小モデルも作成した.また,試験体のコストを抑えるために簡易にモデル化できないか検討するため,3層4層を質量とバネで模擬した上層模擬モデルを作成した.なお,骨組の1層をプッシュオーバー解析することにより変位ー反力関係を求め,それをバネに反映させた.上層模擬モデルが4層モデルをどの程度模擬できているか確認するために,それぞれのモデルで固有値解析およびsine波入力による時刻歴解析を実施した.また,縮小モデルの妥当性を確認するために,縮小モデルでもsine波を用いた時刻歴解析を実施した.現在,解析結果を整理し,モデル化の妥当性を検証中である.実験施設の変更に伴い,平面が短辺6m,長辺12m高さが14m(各層3.5m)の4層実大モデルから縮小模型モデルに試験体の変更を行った.

縮小模型モデルでは3,4層と床スラブは重量だけを考慮し,縮尺を1/3とした.相似則および3,4層と床スラブの重量を考慮するためにおもりを設置することとした.鋼板を重ねたものをおもりとし,2階床小梁に2.86t,3階床小梁に2.86t,柱上端に層目には6.57tのおもりを,治具を介して設置することとした.柱梁接合部は,スカラップありの通しダイヤフラム形式とした.通しダイヤフラムと柱フランジ,通しダイヤフラムと梁フランジは完全溶け込み溶接とした.柱フランジと梁ウェブは両面隅肉溶接とした.スカラップは旧型スカラップとした.治具およびおもりも含めた1/3縮小模型モデルの詳細有限要素解析モデルを作成し,事前解析を実施した.事前解析より,倒壊防止対策および梁の回転角などの計測方法を検討した.加振波として,時間軸を√(1/3)として0.5Hz,100Hzのバンドパスフィルタを掛けたBCJ-L2を基本波形とし,加振毎に入力レベルを上げて試験体が損傷する入力レベルを調べることとした.更に,三次元有限要素法解析の妥当性確認にとって貴重な情報となるひずみ場を計測する試みとして,柱梁接合部パネル部を対象として画像計測によるひずみ場計測を行った.建築構造Eーディフェンスを用いた加振実験が難しくなったため実験計画を再考することになり研究に遅れが生じたが,実験施設をEーディフェンスから大型耐震実験施設に変更し実験計画の見直しを行うことで研究期間を1年延長して加振実験を実施できる見通しとなった.また,本実験で用いるひずみ場計測装置を,H25年度にEーディフェンスで実施された鋼構造骨組実験において試用することができ,ひずみ場の計測が可能であること確認することができた.本年度は,ソリッド要素を用いた薄板構造物の有限要素解析で高精度かつ収束性の高い結果を得るための解析条件を整理した上で,4層鋼構造骨組の詳細有限要素モデルの構築に成功し,実験試験体および加振計画を決定するための解析の準備を整えた.しかし,解析結果については現在整理中であり,地震波検討のための連続加振の解析についてはこれから実施する予定である.そのため本年度中に予定していた,実験試験体の決定,本震を想定した第一加振波と余震を想定した第二加振波の決定には至っていないため,速やかに解析結果をとりまとめ,実験試験体及び加振波を決定し,実験準備を進める必要がある.H27年2月7日から3月1日までの間,防災科学技術研究所大型耐震実験施設を活用して鋼構造骨組の残余耐力評価のための加振実験を実施する.加振までの間に,試験体を製作し,E-Simulatorを用いた事前解析を実施し詳細な計測計画を立案する.実験終了後は実験データを活用し,E-Simulatorの高度化を図る.その後,加振実験結果およびE-Simulatorによる解析結果から,鋼構造骨組の残余耐力の評価を試みる.本震,余震による鋼構造骨組の連続解析を行い,本震で適度に損傷し,余震で崩壊に至る解析結果を得ることができる解析モデルと加振波を把握し,実験モデルおよび加振計画を決定する.この事前検討をもとに,3体の試験体の製作を行い,まず,本震を想定した第一加振を実施して3体の損傷モデルを得る.解析と第一加振実験の結果を比較し,解析の妥当性検証と解析モデルの精度向上を試みる.必要に応じて,修正した解析モデルの解析結果を用いて第二加振実験で用いる地震波の強さを修正する.続いて,余震を想定した第二加振実験を実施する.3体の損傷モデル毎に,解析により決定した加振波,10%程度地震動の強さを増加させた加振波,10%程度地震動の強さを減少させた加振波の異なる加振波で加振して,倒壊に至る地震動の強さを絞り込んで,鋼構造骨組の残余耐力を評価する.最後に,解析と第二加振実験の結果を比較することにより,解析の妥当性検証と解析モデルの精度向上を試みる.この改良された解析モデルを用いて数値シミュレーションを行い,実験より狭い範囲で崩壊に至る地震動の強さを絞り込み,より高い精度での残余耐力の評価を解析的に試みる.当初計画ではH25年度にEーディフェンスにおいて加振実験を実施する予定であったが,前年度に長周期・長時間化改修工事が実施されたことから,長周期・長時間地震動による被害解明と被害軽減技術の研究開発といった課題の実験研究が優先されることになり,本研究での加振実験を遂行できなかった.
NF-KB活性化による粘液産生及び繊毛運動の変化を介した中耳炎遷延化機構の解明

他の呼吸上皮と違い正常時には無菌状態にある中耳腔は独特な上皮免疫機構が存在することが予想されるが、その分子生物学的機構は明らかにされていない。中耳炎の代表的な起炎菌であり、上皮における炎症性転写因子NF-κB活性化機構が感染の本体であることが明かとなったインフルエンザ菌に焦点を絞り、炎症刺激のトリガーより始まり中耳炎で滲出液貯留するまでの一連の過程を分子生物学的に説明できることを目的として一連の研究を行ってきた。平成14年度はインフルエンザ菌の菌毒と非常に類似した構造を持つSalmonella typhimurium由来のLPSを経鼓膜的にラット鼓室内投与し、中耳粘膜上皮細胞における変化を検討した。その結果、中耳粘膜には粘膜肥厚、炎症細胞の集積、粘液貯留を認め、安定した中耳炎モデルとして使用可能であることを確認した。平成15年度はこれらの機序を分子生物学的に説明可能とするため、これまで不可能であったマウスの中耳粘膜のair-liquid interfaceによる初代培養法を確立した。これに炎症性サイトカインを投与することで繊毛上皮細胞数の減少、繊毛上皮細胞の粘液分泌細胞へのトランスフォーメーション等の所見を確認した。従来の細胞培養法による中耳粘膜の検討では、上皮細胞が培養液中に存在するため、それ自体が中耳炎の状態と同等であるため、中耳炎に伴い発現する遺伝子などを正確に把握できない状態であったが、この成功によりそれが可能となった。また、マウスにおける成功は遺伝子欠損及び過剰発現種の豊富さより中耳炎の病態の分子生物学的解明に貢献できるものと思われる。中耳炎の代表的な起炎菌であり、上皮における炎症性転写因子NF-κB活性化機構が感染の本体であることが明かとなったインフルエンザ菌に焦点を絞り、炎症刺激のトリガーより始まり中耳炎で滲出液貯留するまでの一連の過程を分子生物学的に説明できることを目的として一連の研究を遂行中である。インフルエンザ菌の菌毒と非常に類似した構造を持つSalmonellatyphimurium由来のLPSを経鼓膜的にラット鼓室内投与し、中耳粘膜上皮細胞における変化を検討した。このモデルを使用して以下の項目を検討中である。1)NF-κB核移行の有無、時期を免疫組織科学的方法で調べる2)NOS各サブタイプmRNA発現量の変化を定量的PCR法にて比較3)NOS各サブタイプ活性の変化をradioenzymeasssayにて比較4)iNOS発現の有無を免疫組織科学的方法で調べる5)Mucin各サブタイプmRNA発現量の変化を定量的PCR法にて比較6)Mucinタンパク発現の有無を免疫組織科学的方法で調べる7)中耳粘膜繊毛上皮の繊毛運動の変化を微分干渉顕微鏡および走査型電子顕微鏡にて観察するこれらのデータをもとに、次年度は培養細胞を用いたシグナル伝達の経路の解明も行う予定である。
ベーチェット病患者のインフリキシマブ離脱のための無作為化非盲検並行群間対照研究

ベーチェット病は、口腔内アフタ、皮膚症状(結節性紅斑など)、眼症状(網膜ぶどう膜炎)および外陰部潰瘍を4主症状とする多臓器侵襲性の炎症性疾患であり、急性の眼炎症発作を繰り返すことにより失明の危険性もある難病である。インフリキシマブは2007年にベーチェット病の難治性ぶどう膜炎に対しての投与が承認され、既存の治療に抵抗性の重篤な眼発作に対して著明な発作抑制効果が示されている。しかしながら、インフリキシマブは本病を根治しているのではなく、病勢を抑制しているだけであり、投与を中止すると眼発作が再発することも示唆されており、インフリキシマブの離脱の基準に関しては全くわかっていない。したがって、本研究では、患者の背景や臨床経過およびインフリキシマブ血中濃度、インフリキシマブの中和抗体、感受性(リスク)遺伝子の有無を解析した上で、無作為にインフリキシマブを離脱してシクロスポリン内服へ変更する群とインフリキシマブを継続投与する群の2群に割り付けして、非盲検並行群間比較試験(RCT)を実施する。本RCTにより、患者背景やバイオマーカー、遺伝素因をもとにしたIFXの離脱基準を策定する。本研究へのエントリー基準は、インフリキシマブ治療にて過去2年間に眼炎症発作が起きていない臨床的寛解患者で20歳以上の成人とした。平成30年度は、平成29年度に引き続き、候補となる患者群で、エントリー前に定期的にインフリキシマブ血中濃度(トラフ値)およびインフリキシマブ中和抗体の測定、さらに感受性(リスク)遺伝子解析などを行い、患者背景情報や臨床データ、検査データを網羅的に収集した。その後、エントリー基準を満たす患者において、無作為にインフリキシマブ離脱してシクロスポリンへ変更する群とインフリキシマブを継続投与する群の2群に割り付けして、非盲検並行群間比較試験を実施した。現在までに、候補となるベーチェット病患者群で、エントリー前に定期的にインフリキシマブ血中濃度(トラフ値)およびインフリキシマブ中和抗体の測定、さらに感受性(リスク)遺伝子解析などを行い、患者背景情報や臨床データ、検査データを網羅的に収集している。さらに、エントリー基準を満たす患者において、無作為にインフリキシマブ離脱してシクロスポリンへ変更する群とインフリキシマブを継続投与する群の2群に割り付けして、非盲検並行群間比較試験を開始している。したしたがって、本研究は当初の研究計画のとおり、「おおむね順調に進展している。」といえる。今後引き続き研究を進めることで、当初の目標を達成できると考えている。今後、インフリキシマブ治療中のベーチェット病患者を対象としたインフリキシマブ離脱の無作為化非盲検並行群間比較試験を完了し、ベーチェット病患者におけるインフリキシマブ離脱基準の検討、策定を行う。平成29年度は、候補となる患者群で、エントリー前に定期的にインフリキシマブ血中濃度(トラフ値)およびインフリキシマブ中和抗体の測定、さらに感受性(リスク)遺伝子解析などを行い、患者背景情報や臨床データ、検査データを網羅的に収集した。したがって、本研究は当初の研究計画のとおり、「おおむね順調に進展している。」といえる。

しかしながら、インフリキシマブは本病を根治しているのではなく、病勢を抑制しているだけであり、投与を中止すると眼発作が再発することも示唆されており、インフリキシマブの離脱の基準に関しては全くわかっていない。したがって、本研究では、患者の背景や臨床経過およびインフリキシマブ血中濃度、インフリキシマブの中和抗体、感受性(リスク)遺伝子の有無を解析した上で、無作為にインフリキシマブを離脱してシクロスポリン内服へ変更する群とインフリキシマブを継続投与する群の2群に割り付けして、非盲検並行群間比較試験(RCT)を実施する。本RCTにより、患者背景やバイオマーカー、遺伝素因をもとにしたIFXの離脱基準を策定する。本研究へのエントリー基準は、インフリキシマブ治療にて過去2年間に眼炎症発作が起きていない臨床的寛解患者で20歳以上の成人とした。平成30年度は、平成29年度に引き続き、候補となる患者群で、エントリー前に定期的にインフリキシマブ血中濃度(トラフ値)およびインフリキシマブ中和抗体の測定、さらに感受性(リスク)遺伝子解析などを行い、患者背景情報や臨床データ、検査データを網羅的に収集した。その後、エントリー基準を満たす患者において、無作為にインフリキシマブ離脱してシクロスポリンへ変更する群とインフリキシマブを継続投与する群の2群に割り付けして、非盲検並行群間比較試験を実施した。現在までに、候補となるベーチェット病患者群で、エントリー前に定期的にインフリキシマブ血中濃度(トラフ値)およびインフリキシマブ中和抗体の測定、さらに感受性(リスク)遺伝子解析などを行い、患者背景情報や臨床データ、検査データを網羅的に収集している。さらに、エントリー基準を満たす患者において、無作為にインフリキシマブ離脱してシクロスポリンへ変更する群とインフリキシマブを継続投与する群の2群に割り付けして、非盲検並行群間比較試験を開始している。したしたがって、本研究は当初の研究計画のとおり、「おおむね順調に進展している。」といえる。今後引き続き研究を進めることで、当初の目標を達成できると考えている。今後、基準を満たした患者背景情報を収集した患者群をエントリーする。無作為にインフリキシマブ離脱してシクロスポリンへ変更する群とインフリキシマブを継続投与する群の2群に割り付けして、非盲検並行群間比較試験を実施する。その後、エントリーされた患者群を観察しインフリキシマブ離脱基準を検討する。今後、インフリキシマブ治療中のベーチェット病患者を対象としたインフリキシマブ離脱の無作為化非盲検並行群間比較試験を完了し、ベーチェット病患者におけるインフリキシマブ離脱基準の検討、策定を行う。
視覚運動情報と身体運動情報の統合過程

ヴェクション知覚を切り口として,自己の身体的な運動感覚と視覚情報としての運動知覚の関係を明らかにすることを試みた.実験としては,自転車漕ぎを行わせながら大型スクリーン上に運動刺激を提示し,定常的な運動,運動の変化に関する様々な知覚の特性をヴェクション知覚の生起との関連に於いて検討した.そうした検討の結果,自己運動の有無はは運動知覚にもヴェクション知覚にもあまり大きな効果を持たないことが明らかになった.ヴェクション知覚を切り口として,自己の身体的な運動感覚と視覚情報としての運動知覚の関係を明らかにすることを試みた.実験としては,自転車漕ぎを行わせながら大型スクリーン上に運動刺激を提示し,定常的な運動,運動の変化に関する様々な知覚の特性をヴェクション知覚の生起との関連に於いて検討した.そうした検討の結果,自己運動の有無はは運動知覚にもヴェクション知覚にもあまり大きな効果を持たないことが明らかになった.本研究は、網膜運動,身体運動,複数の座標系の関係を,身体静止時に生じるヴェクションの解析,身体運動時の運動知覚の特性を切り口として以下の書店に関し実験的な検討を行い,モデルを構築することを目的とする.21年度は、装置の実装、静止時実験実施用プログラムの作成を行い、超大型ディスプレーに提示したオプティカルフロー(光学流勅)刺激の流動測度を、身体運動(自転中のペグル漕ぎ)に対してリアルタイムで制御し、移動連度の変化に即応する刺激を提示するシステムを構築した。その上で、主として静止状態における,ヴェクション,重心動揺,運動知覚特性の計測を行い、基礎的なデータを得ることが出来た。さらに、上記,静止状態(1)の刺激と同じ刺激布置において自己運動を行わせた時のヴェクション,重心動揺を評価.視覚刺激は自己運動と一定ゲインで連動させた場合の運動感の評価、また、そのゲインを実験中に突然変化させた場合の変化の検出感度に関する検討を進めた。実験の結果、自己運動中のゲイン変化に対する感度は、静止時のゲイン変化に対する感度とほぼ等しく、自己運動を導入の効果はさほど大きなものではないことが明らかになった。今後、さらにタスクを中心に実験事態の検討を進めたい。自己運動の客観的な測定に関しては、想定していた装置の納入が21年度中には間に合わなかったため、その分の予算を繰越したが、その装置導入も22年度中に完了し、予備的な実験を開始した。本研究は、網膜運動,身体運動,複数の座標系の関係を,身体静止時に生じるヴェクションの解析,身体運動時の運動知覚の特性を切り口として以下の諸点に関し実験的な検討を行い,モデルを構築することを目的とする.22年度は、昨年度に引き続き、身体静止時、運動時のヴェクションの基本特性を刺激提示部位ごとに測定し、従来研究で示されている周辺視野の優位性が、身体運動時においても生起することを確認した。また、ベクション生起時の視野各部の部分的な運動視特性を検討するためのプログラムを作成し、予備実験を実施した。さらに、昨年度装置の供給が間に合わず積み残された動作会席系の装置、ソフトウエアを調達し、実際の実験環境へのチューンアップ、実装作業を進めた。実験を実施した結果、タスクが困難であり、データの信頼性に疑問が生じてきたため、タスク改良を試行錯誤的に行い、今後の実験推進への見通しを得ることが出来た。今後、前庭系,体性感覚系に擾乱を与えた場合のヴェクション特性の検討を進めたい。また、身体運動以外の自己運動としての眼球運動、ベクション以外の新しいタスクとして眼球運動中に提示された視覚的な運動刺激に対する眼視野闘争を導入し、眼球運動中の視覚運動刺激に対する両眼視野闘争における網膜、世界、オブジェクト中心座標系、それぞれによって定義された運動の相互関係に関する検討を進めた。その結果、視野闘争がこれまで言われていた網膜座標系の運動以外に、世界座標系、オブジェクト中心座標系によって定義された運動にも依存することを見いだした。この結果は、自己運動としての身体全体、頭部、眼球運動のそれぞれを検討する必要があることを示すものである。本研究は、網膜運動,身体運動,複数の座標系の関係を,身体静止時に生じるヴェクションの解析,身体運動時の運動知覚の特性を切り口として,人間の自己運動と知覚の関係を,具体的には自転車を漕いでいるときの自己運動の変化とオプティカルフローの変化の検出との関係について以下の諸点に関し実験的な検討を行い,モデルを構築することを目的とする.昨年までにテストを繰り返した装置および刺激に改良を加え,超大型ディスプレーに提示したオプティカルフロー刺激の流動測度を、ダイナミックに変動する身体運動(自転車のペダル漕ぎ)に対してリアルタイムで制御する装置を本格的に実装し,実験を実施した.その上で、ダイナミックな自己運動の変化に追従するオプティカルフローに突発的な変化成分を導入した際のヴェクション知覚,重心動揺,運動知覚特性の計測を行った.実験の結果、自己運動中ダイナミックなゲイン変化に対する感度は、静止時のゲイン変化に対する感度とほぼ等しく、これまでの結果と動揺に,自己運動を導入の効果として大きなものは得られなかった.様々な形でのタスクを試みたが,大きな違いを見いだすことは出来なかった.こうした結果から,自己運動中のダイナミックなフロー変化に対して,少なくとも視覚入力の処理による効果は限的的なものであることが明らかになったと言えよう,従って,そうした変化には,視覚変化に加えて,前庭系,筋肉系の入力が必須であると考えられる.前庭系,筋肉系の入力が単独で効果を持つのか,それとも,視覚入力との交互作用として効果を持つかを明らかにすることが,今後の課題として明確になった.

さらに,今年度は,こうした提示の運動以外に,より大規模な空間に於ける運動しげき,自動車運転中のビデオ刺激からの移動経路の知覚に関する検討も,本研究の発展的課題として検討を進めた.
窒化物半導体極性制御特異構造の形成技術の深化と物性・機能の制御

深紫外帯域で発光する材料の導電性制御は困難であり、電流注入とは原理の異なる深紫外光の発生方法の開発が急務である。かたや情報分野においては、現在提案されている光量子計算機は依然として系が巨大で調整困難なうえ安定性が乏しく、その小型化が求められる。上記背景を踏まえ本研究では、窒化物半導体の「極性反転」という特異構造の更なる理解と制御技術の確立を行い、深紫外第二高調波発生と量子もつれ光子対発生の実証を行う。これにより、結晶工学的な学術的知見の掘り下げ、工業・医療分野への応用や、室温動作・高安定な光導波路型量子計算機の実用化などの各分野への貢献を目指す。
極限環境下物質合成によるシンクロ型ＬＰＳＯ構造物質群の拡大

平成23年度において本計画研究「極限環境下物質合成によるシンクロ型LPSO構造物質群の拡大」では、(1)常圧場プロセスによるLPSO構造物質群の探索、(2)超急冷場プロセスを利用したLPSO構造物質群の探索のための雰囲気制御急速凝固薄帯固化成形プロセスの整備と実際の組成探索、(3)高圧場プロセスを利用した超高圧LPSO構造物質合成のための装置微調整と物質探索を目的に研究を行い、以下の結果を得た。(1)常圧場プロセスによるLPSO構造物質群の探索:新規LPSO構造物質の探索をMg-Al-RE系を対象に行ない、Mg-Al-Gd、Mg-Al-Erなど数種類の合金系で18R構造を発見した。Mg-Zn-RE系の18R構造がシンクロ型LPSO構造であるのに対して、Mg-Al-RE系で見られる18R構造はorder/disorder型化合物であることが明らかになりつつある。(2)超急冷場プロセスによるLPSO構造物質群の探索のためのシステム構築:Mg基合金およびTi基合金を対象とした超急冷場を利用したLPSO構造物質探索を行なうための高周波誘導溶解装置の導入と急速凝固薄帯固化成形プロセスの立ち上げを行ない、探索を開始した。(3)超高圧場プロセスによるLPSO構造物質群の探索:高圧セル設計を行い、高圧場プロセス装置を立ち上げるとともに、キャピラリー-Imaging Plateを利用したX線回折測定をSPring-8の粉末回折用ビームラインと研究室のX線回折装置で実施し、高圧場合成試料のX線回折によるLPSO構造の測定手法の確立を行なった。また、高温高圧下で保持した急速凝固材Mg87Zn5Y8合金の構造変化を調査し、室温・等方圧力下で18Rの構造は15GPaまで安定であるという基礎的知見を得た。本計画研究「極限環境下物質合成によるシンクロ型LPSO構造物質群の拡大」では、(1)常圧場プロセスによるLPSO構造物質群の探索、(2)超急冷場プロセスを利用したLPSO構造物質群の探索、(3)高圧場プロセスを利用した超高圧LPSO構造物質合成を目的に研究を行い以下の結果を得た。(1)常圧場プロセスでの探索では、(1-1) Mg-RE系合金を対象としたLPSO構造物質探索、(1-2) RE-freeMg合金を対象としたLPSO構造物質探索、(1-3) Zr系, Co系合金を対象としたLPSO構造物質探索を行った。その結果、RE-free Mg合金およびZr基,Co基合金を対象とした探索ではLPSO構造物質の発見に至らなかったものの、Mg75Zn10Y15合金においてシンクロ型10H構造の形成を確認し、さらに500°C熱処理によりOD化することを確認した。(2)超急冷場プロセスによる探索では、(2-1)超急冷プロセスによる低固溶REのMg金属における固溶限拡大幅の精密化と、(2-2)超急冷場を用いたMg-RE系新規シンクロ型LPSO構造の探索を行った。固溶限拡大効果の精査の結果、SmおよびYb添加合金において大きな固溶限の拡大が確認されたため、これら元素とGdを添加したMg-(Sm, Gd, Yb)-Co系において探索を行なったところ、Mg-Co-(Sm, Gd)系合金において底面内クラスター配置に新規性を持つ新奇相の発見に至った。(3)超高圧場プロセスによる新物質探索では、(3-1)常圧での高温下その場X線回折実験、(3-2) Mg85Zn6Y9系LPSO相の高温高圧処理からの回収試料の構造解析と組織観察を行った。その結果、3GPaでは400°C付近からLPSO相は崩壊するのに対して、7-15GPaでは500°Cまで安定であることがわかった。本研究計画「極限環境下物質合成によるシンクロ型LPSO構造物質群の拡大」では、(1)常圧場プロセスでのシンクロ型LPSO構造物質群探索、(2)超急冷場プロセスでのシンクロ型LPSO構造物質群探索、(3)超高圧場プロセスによるシンクロ型LPSO構造物質群探索を目的に実験を行い、以下の結果を得た。(1)常圧場プロセスでの物質群探索では、Mg-Sn-X系、Mg-Ca-X系合金を対象に調査した。新たなLPSO構造物質を発見するには至らなかったものの、上記合金系において形成する相を明らかにすることができた。(2)超急冷場プロセスでの物質群探索では、Mg-Co-Zn, Mg-Ni-Zn, Mg-Ca-Ga, Mg-Cu-Ca, Mg-Zn-Ca系を対象に調査を行なったが、新たなLPSO構造物質の発見には至らなかった。しかしながら、Mg-Zn-Ca系及びMg-Co-Zn系において急速凝固後の熱処理により単相固溶体を形成することが明らかになり、LPSO構造物質を形成する可能性を持った系を見出すことができた。また、LPSO相単相組成であるMg85Zn6Y9合金アモファス相からのLPSO相析出挙動が、二段析出であることを明らかにした。(3)超高圧場プロセスによる物質群探索では、Mg-Zn-Yb系合金を5GPa, 400°Cの超高圧熱処理することで新奇なシンクロ型LPSO構造が形成することを明らかにした。

この新奇相はhcp構造を基本として6層周期で濃度変調が生じていると考えられるX線回折を示しているものの、hcp-Mgの基本反射も保持しており、従来のLPSO構造物質とは大きく異なると考えられる。本研究計画「極限環境下物質合成によるシンクロ型LPSO構造物質群の拡大」では,(1)常圧場プロセスでのシンクロ型LPSO構造物質群探索,(2)超急冷場プロセスでのシンクロ型LPSO構造物質群探索,(3)超高圧場プロセスによるシンクロ型LPSO構造物質群探索を目的に実験を行い,以下の結果を得た。(1)常圧場プロセスでの物質群探索では,H26年度に引き続きMg-Sn-X系、Mg-Ca-X系合金を対象に調査した。新たなLPSO構造物質を発見するには至らなかったものの,上記合金系において形成する相を明らかした。平成24年度において本計画研究「極限環境下物質合成によるシンクロ型LPSO構造物質群の拡大」では、(1)常圧場プロセスによるLPSO構造物質群の探索、(2)超急冷場プロセスを利用したLPSO構造物質群の探索、(3)高圧場プロセスを利用した超高圧LPSO構造物質合成を目的に研究を行い、以下の結果を得た。(1)常圧場プロセスでの探索では、(1-1) Mg-RE系合金を対象としたLPSO構造物質探索、(1-2) REフリーMg合金を対象としたLPSO構造物質探索、(1-3) Ti合金系を対象としたLPSO構造物質探索、を行なった。その結果、Mg-Ni-Sm合金鋳造材で18R構造を確認し、LPSO構造物質を形成する元素のクライテリアの拡張を行なった。(2)超急冷場プロセスによる探索では、(2-1)超急冷プロセスによる低固溶REのMg金属における固溶限拡大幅の精密化、(3-2)超急冷場を用いたMg-RE-X系新規LPSO構造の探索、を行なった。Mg-RE二元系希釈合金急速凝固材を用いた超急冷プロセスによる固溶限拡大効果の精査においては、SmおよびYb添加合金において大きな固溶限拡大幅(TSSE)が得られた。LPSO構造物質探査においてはMg97Co1Sm2合金中にこれまでに報告の無い底面内クラスター配置を持つ新規相の発見に至った。(3)超高圧場プロセスによる研究では、(3-1) Mg-Zn-Y系LPSO相の温度-圧力平面内での安定性調査、(3-2) Mg-Zn-Y系LPSO相の安定性の組成依存性調査、を行なった。高温高圧下でのX線回折実験をSPring-8にて実施し、溶解までの過程をその場観察したところ、高圧下ではLPSO相は不安定化し、常圧下よりも低い温度で崩壊すること、高圧高温下から急冷されたサンプルはLPSO構造を持たないことなどが明らかになった。(1)(1)常圧場プロセスでのシンクロ型LPSO構造物質群探索:REフリーMg合金およびTi基合金を対象とした探索ではLPSO構造物質の発見に至らなかったものの、Mg-RE系合金においてMg-Ni-Sm合金鋳造材で18R構造を確認し、LPSO構造物質を形成する元素のクライテリアの拡張を行うことができた。(2)超急冷場プロセスでのシンクロ型LPSO構造物質群探索:Mg-RE二元系希釈合金急速凝固材を用いた超急冷プロセスによる固溶限拡大効果の精査をすることで、SmおよびYb添加合金において大きな固溶限拡大幅(TSSE)が得られることを明らかにした。また、急速凝固Mg97Co1Sm2系合金において、これまでに報告の無い底面内クラスター配置を持つ新規相を発見した。(3)超高圧場プロセスによるシンクロ型LPSO構造の安定性についての調査を進め、高圧下での構造変化についての知見を得た。また、3.5GPaでの高温高圧下からの試料回収実験に成功し、X線回折による構造同定作業が順調に進んでいる。