hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「不在の感覚」から生成される社会福祉実践－「中動相」の地平に着目して－

本研究では、ソーシャルワーカーがする自己変容の契機となった臨床体験の構造を捉えることを目的とし、精神保健福祉領域におけるソーシャルワーカーを対象としたインタビュー調査を実施し、事例研究法を用いて分析した。その結果、臨床体験は「中動相」で生起している事象であり、「巻き込まれー巻き込まれ続けている」ことを基底とし、「問われるー応答する」及び「教わる(「不在の感覚」の生起)」という構造を有していることが明らかとなった。本研究は、現象学を手かがりとしながら、ソーシャルワーカーの基盤を形成する「不在の感覚」によって生起する臨床体験の構造、及び体験前後における実践プロセスを「時間」及び「空間」の観点から、解釈・記述することを目的としている。今年度は、木村敏、國分浩一郎らによる「中動相」にかかわる基本的な文献を収集しながら、その概念等を比較検討し、さらにインタビュー調査の設計などを行った。このほかに、本研究の基盤となった科学研究費補助金基盤研究(C)、研究課題番号:23530775で得られたデータを今一度精査した結果、臨床経験10年未満であるソーシャルワーカーのデータ分析から、以下のことが明らかとなった。一つは、「不在の感覚」は、ソーシャルワーカーが「専門家としての自己がある」ことをゆらがされるような臨床体験を有した時に生じ、この感覚をもつことで、ソーシャルワーカーは「意図的に利用者と関与する」ことから解放されるという点である。二つは、意図的な利用者との関与から解放されたソーシャルワーカーは、「ワーカークライエント関係」とは異なる関係を形成し、こうした新たな関係がつくられることによって、樽味伸が言うところの「素の時間」が生成されてくることが明らかとなった。この研究成果は、改めて調査協力者に対し、本成果の発表にかかわる許諾を得た上で、現象学関連の研究会及び研究紀要に報告した。また、本研究課題のインタビュー調査を設計するにあたって、本成果は有益なものとなり、来年度に実施する調査協力者の臨床経験を当初は15年以上とする予定であったが、これを5年以上に変更することとなった。ソーシャルワーカーの自己生成プロセスにおける臨床体験の構造を明らかにすることを目的とし、今年度は、インタビュー調査を実施することが主たる研究計画であった。しかしながら、今一度、前調査で得られているナラティブ・テキストを詳細に分析してみたところ、以下の知見が新たに見出された。一つは、「節目」となる臨床体験は、「能動」と「受動」が反転したり、交差したりする「中動態」で生起する事象となっている点である。「節目」となる臨床体験は、状況に「巻き込まれる」ことを基点として生起していて、行為する人自身が、行為する過程の内側にいるといういわゆる「中動態」における事象であることが明らかとなった。もう一つは、「節目」となる臨床体験は、「問い」と「応答」の往還によって構成される円環構造の内で生じているという点である。具体的には、状況に「巻き込まれる」ことで、ソーシャルワーカーが「人としてのあり方」、すなわち「個人的自己」でも「専門的自己」でもない「自己のあり方」が、利用者によって問われ、自己に不足しているものの自覚が促されていた。このような「問われる」ことと「応答する」ことが往還する構造を中核としながら、「巻き込まれる」「教えられる」という要素が加わり、これら三者による円環構造が成立しているのである。以上の視点を加味しながら、今年度は調査設計を再考した。その結果、これまでは「臨床経験20年以上」を有するソーシャルワーカーに限定し、調査協力を依頼する予定であったが、本研究の普遍性を確保するために、「臨床経験20年未満」の者も加え、できるだけ多様な協力者に本調査へ参加してもらうこととした。前調査のナラティブ・テキストを精査することに傾注したことで、先述の通りに新たな知見を発見することができたのだが、そのために、今年度インタビュー調査を予定通りに実施することができなかった。しかしその一方で、調査設計自体を見直すことができたため、次年度に向けてさらに精度を高めた調査が可能な体制を整えることができた。平成27年度は、ソーシャルワーカー(以下、ワーカー)を対象とした前調査のナラティブ・テキストを精査することで、「節目」となる臨床体験は、1)「中動態」で生起する事象であること、2)「巻き込まれる」ことを基底とし、「教えられる」「問われる」という円環構造をなしていることを明らかにした。これらに加え平成28年度は、以下の三点が明らかとなった。一つは、「節目」となる臨床体験は、「大きな節目」及び「小さな節目」に大別され、前者には1「転機」となる体験、2「原点」となる体験、後者には、3これまでの実践が肯定・強化される体験、4これまでの実践等に問いが投げかけられる体験、5新たな価値や視座が与えられる体験、6新たなワーカーとしての役割が求められる体験、が含まれるという点である。二つには、「節目」となる臨床体験は、先に「巻き込まれる」という事象を基底に生起する現象であると指摘したが、ワーカーが「不在の感覚」を持ちながら「巻き込まれ続けること」が重要であり、すなわち「巻き込まれている」こと自体が中動態での事象であることを明らかにした。三つには、ワーカーが「巻き込まれている」状況をつくり出す装置として重要なのが、職場内のスーパービジョン体制を整備することは勿論のこと、個人的自己と専門的自己を結びつけられるような「実践共同体」を所属組織外で創りだすことであることを指摘した。

以上の新たな知見を加えた上で、本研究の一部をまとめ、博士論文として完成させ、審査で受理された。なお、昨年度新たに実施することを計画した「臨床経験20年未満」のワーカーを対象とした調査については、平成28年度も実査には至らなかったが、調査依頼の内諾を得ることはできた。博士論文の執筆と親の介護が重なり、平成28年度に実施予定であった調査に取り組むことができなかった。そこで研究期間の延長を申請し、承認されている。昨年度は、前調査で得られた臨床経験20年以上を有するベテランのソーシャルワーカー(以下、ワーカー)を中心としたナラティヴ・テキストを再分析した結果、「不在の感覚」を伴う臨床体験におけるによる自己生成は、「巻き込まれ続いている」という中動相の地平において生起する事象であるという新たな知見を導き出した。この結果を踏まえ今年度は、同様の臨床体験の構造が臨床経験の長くないワーカーにも適用可能であるかを明らかにすることを目的にし、本来予定していた調査協力者を大幅に変更することとした。具体的には、ベテランではなく一人前から中堅にあたる「臨床経験10年未満」のワーカー9名に調査協力を依頼し、インタビューを実施した。調査にあたっては、筆者が所属する組織の倫理委員会にて承認を得た。インタビューは、一人あたり原則として2回、6090分の非構造化面接で実施した。得られた音声データはすべてテキスト化し、これまでと同様、現象学の知見を手がかりとしながら事例研究法を用いて分析した。まずは、インタビューで一つのまとまりとして語られた臨床体験を「節目」のエピソードとして分類した。具体的には、「大きな節目」及び「小さな節目」として大別した後、さらに内容を分類した。次に、調査協力者による語り全てを事例として捉え、その語り口の特徴などに注目しながら、浮かび上がってきたデータのまとまりを全体の文脈の中で捉えなおし、記述した。以上の本研究の成果については、2018年度『聖隷社会福祉研究』または『聖隷クリストファー大学社会福祉学部紀要』などへ投稿する予定である。本研究では、ソーシャルワーカーがする自己変容の契機となった臨床体験の構造を捉えることを目的とし、精神保健福祉領域におけるソーシャルワーカーを対象としたインタビュー調査を実施し、事例研究法を用いて分析した。その結果、臨床体験は「中動相」で生起している事象であり、「巻き込まれー巻き込まれ続けている」ことを基底とし、「問われるー応答する」及び「教わる(「不在の感覚」の生起)」という構造を有していることが明らかとなった。今年度の研究計画は、先行研究の検討、及びインタビュー調査の設計であった。先行研究の検討については、検討結果のみをまとめ、論文を作成することはできなかったものの、そこから得られた知見を活用し、紀要論文を作成することができた。また、調査の設計については、調査を依頼することが可能な地域を選定し、調査協力者の人数や質問項目などを設定したが、実際に協力者に依頼をすることはできなかった。調査の実施が1年遅れたため、研究期間を当初の3年から4年へと変更し、来年度に調査の実施と調査結果の分析、再来年度には調査結果の分析と報告書の作成に取り組む予定である。
K中間子重水素原子のX線分光

本研究ではK中間子重水素原子X線分光によって1s準位の強い相互作用シフト及び幅を世界で初めて測定することにより、閾値での反K中間子-核子間相互作用におけるアイソスピン0と1の複素散乱長を独立に決定することを目指す。K中間子重水素原子の2p->1s遷移X線収量は極端に少なく、原子核吸収による線幅も広いことが予想されているため従来の実験では測定出来ていない。本研究ではJ-PARCの大強度ビームと大立体角のシリコンドリフトX線検出器(SDD)アレイを用い、更には標的を囲む円筒型検出器群を利用して大幅な背景事象の低減を行うことで世界初の測定を実現する。平成30年度においてはまず、6月にデータ取得を行ったK中間子ヘリウムX線分光実験においてメインの超伝導X線検出器に加えて本研究に使用するSDDを4ユニット設置して、本実験の環境に近い状況で検出器試験を行い、問題なく動作することを確認した。その後本実験用の検出器セットアップを進めた。低温高圧(30K,0.35Mpa)の気体標的システムについては(重)水素使用のための安全対策を含めた開発を完了させた。その上で半数程度のSDD(全48ユニット中24ユニット以上)を標的真空槽中にインストールし、動作を確立する。また、円筒型検出器についてはデータ取得システムのの改良を行いFPGAベースのTDCモジュールを導入した。それに伴いオンラインオフラインのデータ取得・解析ソフトウェアの更新も行った。2019年3月には約1週間のビームタイムを得て、検出器群の調整およびK中間子水素原子X線データの取得を行った。これはK中間子重水素X線の測定に先立ってバックグラウンドの確認のために重要なデータである。当初計画通りK中間子ヘリウムX線分光及びK中間子水素分光実験の2つのビームタイムを順調にこなすことができている。K中間子重水素の測定に向けても今の所準備が順調に進んでいる。令和元年度においてはまず、K中間子重水素の測定に先立ってテスト実験として行ったK中間子水素のX線測定のデータ解析を進める。特にシリコンドリフトX線検出器(SDD)のマルチピクセル解析や円筒型飛跡検出器を利用したバックグラウンド低減の解析手法の開発を行う。暫定的な解析結果を元にK中間子重水素実験でのビームタイム要求を7月に予定されているJ-PARCの実験審査会で行う。夏以降、K中間子重水素測定に向けた検出器群の構築・調整を行う。特にメインのX線検出器については小型冷凍機を用いたテストシステムを構築することによって温度依存性の測定等を可能とし、使用する全48ユニット384チャンネルの検出器の性能評価を系統的に行う。SDD用の信号増幅およびトリガー回路にも改良を加え、データ取得効率を向上させる。K中間子重水素実験のビームタイムは早ければ2020年3月にも開始する予定であり、2020年初頭に実験準備が完了することを目指す。

特にメインのX線検出器については小型冷凍機を用いたテストシステムを構築することによって温度依存性の測定等を可能とし、使用する全48ユニット384チャンネルの検出器の性能評価を系統的に行う。SDD用の信号増幅およびトリガー回路にも改良を加え、データ取得効率を向上させる。K中間子重水素実験のビームタイムは早ければ2020年3月にも開始する予定であり、2020年初頭に実験準備が完了することを目指す。
羊膜上培養自己口腔粘膜上皮シートの多様な臨床応用に関する研究

羊膜上培養自己口腔粘膜上皮シートを作成し、多様な口腔外科手術後(9例:粘液嚢胞、口腔白板症、多形性腺腫、口唇腫瘤、頬粘膜線維腫)の口腔粘膜欠損へ自己移植を行った。内7症例は、移植部位の異常所見なく生着し、新しい口腔粘膜が獲得され、移植術は一定の成功を収めた。しかし、病変切除の実質欠損が大きい症例(2例)は、移植術が施行できず、症例の選択ならびに移植術における外科術式の検討が今後の課題と考えられた。羊膜は、胎盤の最表層を覆う薄膜で抗炎症、血管新生抑制、瘢痕抑制作用などを有し、様々な上皮細胞の培養基質として適していることが知られている。われわれはこの羊膜を基質として口腔粘膜上皮シートを作成し、多様な口腔外科手術後における口腔粘膜欠損への自家移植を行い、新たな再生医療を用いた手術療法の確立を目指すべく、その有用性および有効性について検討を行っている。当該研究に文書による同意が得られた口腔外科手術予定患者に対して、手術約2週間前に口腔粘膜上皮細胞の採取を行った。なお、細胞培養に添加する血清は、あらかじめ該当患者より採血を行い、得られた自己血より分離・精製した自己血清を用いている。上記より作成された羊膜上培養自己口腔粘膜上皮シートを、7例の口腔外科症例に対して自己移植を行い、慎重な術後経過観察処置を行っている。全症例にて、口腔粘膜上皮採取、および自己血採血時における患者トラブル等なく、自己培養上皮シート作成においても、問題なく施行されている。移植においても、術中における培養上皮シートの強度や操作性に問題なく、術後において移植部位における拒絶反応や感染など異常所見なく生着し、新しい粘膜上皮が獲得されている。なお術後1年以上経過した症例として、粘液嚢胞3例、多形性腺腫1例、口腔白板症1例については、病変の再発や組織拘縮を認めず経過は極めて良好である。現在、術後の長期経過観察、およびさらなる症例の拡大を行っていく予定である。上記より作成された羊膜上培養自己口腔粘膜上皮シートを、各種口腔外科症例に対して自己移植を行い、慎重な術後経過観察処置を行っている。なお、口腔粘膜上皮採取、および自己血採血時における患者トラブル等なく、自己培養上皮シート作成においても、問題なく施行されている。これまでの症例に加え口唇腫瘤1例、頬粘膜線維種1例に対して移植術を行っており、術後1年以上経過にて移植部位における拒絶反応や感染など異常所見なく生着し、新しい粘膜上皮が獲得されている。現在、術後のさらなる長期経過観察、およびさらなる症例の拡大を行っている。われわれはこの羊膜を基質として口腔粘膜上皮細胞シートを作成し、多様な口腔外科手術後における口腔粘膜欠損への自家移植を行い、新たな再生医療を用いた手術療法の確立を目指すべく、その有用性および有効性について検討を行った。なお、細胞培養に添加する血清は、あらかじめ該当患者より採血を行い、得られた自己血より分離・精製した自己血清を用いた。上記より作成された羊膜上培養自己口腔粘膜上皮シートを、各種口腔外科症例に対して自己移植を行い、慎重な術後経過観察処置を行った。自己口腔粘膜上皮細胞培養シートの臨床応用を実施した全症例にて、口腔粘膜上皮の採取および自己血採血時におけるトラブル等なく、自己口腔粘膜上皮細胞培養シート作成においても、問題なく施行することができた。自己口腔粘膜上皮細胞培養シートの移植術を実施した臨床症例の内訳については、粘液嚢胞3例、口腔白板症3例、多形性腺腫1例、口唇腫瘤1例、頬粘膜線維腫1例の9症例であった。内、口腔白板症の2症例については、病変切除後の実質欠損が大きく、培養シートの縫着固定が困難であったため移植術が施行出来なかった。

他、7症例については、術後14年の経過観察にて移植部位における拒絶反応や感染、培養シートの脱落などの異常所見なく生着した。さらに肉眼的に創部の瘢痕を抑制しており、新しい口腔粘膜が獲得され、自己口腔粘膜上皮細胞培養シートによる口腔粘膜の再建は新たな再生医療的治療法として可能であることが示された。以上より、様々な外科症例への自己口腔粘膜上皮細胞培養シートの口腔粘膜の再建は一定の成功を収めたが、移植術の術前の慎重な症例の選択が重要であることが示された。
Interacting Brownian motionsの自己拡散行列

2次元以上の空間の場合、どんなに粒子の密度が高くても粒子が凸の核をもてば自己拡散係数が正になるという結果についての論文を完成し発表した。この結果の面白い点は粒子の密度がどんなに高くてもいいと言う点である。証明には自己拡散係数についての変分表現、及び向き付けられたサイトパーコレーションの結果をもちいたギブス測度にたいする精密な評価を用いた。Interacting Brownian motionとは互いに干渉しあう無限個の粒子の運動だが、このダイナミックスを構成することは無限次元の拡散過程を作ることになり様々な困難さを抱える。この問題について、係数が可測関数という緩やかな条件の下での場合に解決し論文を発表した。これは従来は上半連続の場合に行われていたが、この結果では係数が局所的に上半連続な関数によって上と下から押さえられるだけでよいという形で証明した。これによって満足のいくまで一般化できたとおもう。1次元のInteracting Brownian motionの自己拡散係数の正値性について、2つ以上の粒子と粒子が全く同じ位置にいるという事象に到達する確率が正であることが必要であるということを示した。あとこれが十分条件でもあると言うことを示せれば面白い結果になるのだが、この点については今後の課題になった。このテーマを研究するうちに、これに関係するひとつの新しい方向性として、パス空間でもギブズ測度を考えそのダイナミックスを構成し、大局的な構造を調べるという課題に至り今盛んに研究している。log Sobolev不等式などまた違った重要な問題が現れ興味深くまた重要な新しいテーマになると思う。これは従来はupper semicontinuousの場合に行われていたが、この結果では係数が局所的にupper semicontinuousな関数によって上と下から押さえられるだけでよいという形で証明した。なお、対応するDiriclet formの間に一様な不等式が成立するわけではないのでこの結果は自明なものではない。この結果はある意味でAronson Moser Nash達による一様楕円かつ有界な係数を持つ熱方程式の話の無限次元での対応物だが、対応するDiriclet formの間に一様な不等式が成立するわけではないという点が根本的に違っている。拡散過程の構成に話を絞れば、条件を非常に局所化できるというのが要点である。あとこれが十分条件でもあると言うことを示せば面白い結果になるのだが、まだうまく行かない。非対称なInteracting Brownian motionの流体力学極限については、(対称な)interacting potentialがないときには、非対称の効果が現れない、と言うことに気がついた。全く意外な結果で面白いと思うと同じに戸惑っている。流体力学極限の研究そのものについてはまだあまり伸展せず次年度にがんばりたいと思う。2次元以上の場合、どんなに粒子の密度が高くても粒子が凸のhard coreをもてば自己拡散係数の正になるという結果についての論文を書き上げた。

これによって満足のいくまで一般化できたとおもう。1次元のInteracting Brownian motionの自己拡散係数の正値性について、2つ以上の粒子と粒子が全く同じ位置にいるという事象に到達する確率が正であることが必要であるということを示した。あとこれが十分条件でもあると言うことを示せれば面白い結果になるのだが、この点については今後の課題になった。このテーマを研究するうちに、これに関係するひとつの新しい方向性として、パス空間でもギブズ測度を考えそのダイナミックスを構成し、大局的な構造を調べるという課題に至り今盛んに研究している。Iog Sobolev不等式などまた違った重要な問題が現れ興味深くまた重要な新しいテーマになると思う。
マグネシウム沈殿電解法による飲料水や温泉排水からのヒ素とフッ素の除去

バングラデシュでは、Rajishahi管区Loknathpur村において、パイロットスケール(150 L/day)のヒ素除去プラントを現地NGOの協力を得て運転した。現地ではヒ素濃度が約1000 ug/Lと非常に高く、鉄電極を陽極に用いた電解装置を運転した。鉄を電極に用いることの複雑さを解消するために、電解槽の隔膜には多孔板を用いた。多孔板は厚さ5mmの板に1.2mm径の穴を多数明けたものである。厚みがあるため乱流拡散が抑制され、流れが無いと陽極と陰極の溶液は混ざらない。一方、溶液は孔を通過することができる。陽極側に鉄電極を設置し、原液を通じると、溶液中に鉄が溶解し、多孔板の孔を抜けて陰極に達する。陰極では鉄の沈殿の熟成が進行し、ヒ素が除去される。処理水には鉄の沈殿が含まれるが数時間置いておくと沈殿は沈降し、ろ過しなくとも飲用可能である。処理水のヒ素濃度は5 ug/L以下であった。III価とV価のヒ素をIC-ICP-MS法で分離定量した。上記装置では、処理水に毒性の高いIII価のヒ素は含まれていなかった。温泉排水の処理に関しても同様の多孔板を用いた装置を、下呂温泉組合の協力を得て運転した。ただし、陽極の電極には白金を用いた。処理量は100 L/dayである。また、下呂温泉はマグネシウムを含まないため、マグネシウム源として炭酸マグネシウムスラリーを添加した。以前は溶解のしやすさから塩化マグネシウムを用いていたが、塩化マグネシウムを用いると、陰極においてマグネシウムを沈殿させるために必要なpH10以上が得られない場合があったため炭酸マグネシウムに変更した。このことにより、フッ素は原水の約17 mg/Lから、一律排水基準の8 mg/L以下にまで低下させることができた。また、ヒ素も110 ug/Lから10 ug/L以下にまで低下させることができた。バングラデシュのRajishahi大学においてバッチ式の電解装置を用いて現地の複数の井戸水中のヒ素を除去する実験を行った。その結果、ヒ素濃度がおおよそ400 ug/L以下のものについてはWHOの飲料水基準である10 ug/L以下にすることができた。しかしながら、Rajishahi周辺(バングラデシュ西部のインドとの国境に近い地域)には1000 ug/Lを超えるようなヒ素を含む井戸が存在し、そのような井戸に対しては完全に除去できないことが判明した。そこで、電解当初に陽極に鉄電極を用いて鉄を溶解させた後、陽極と陰極を入れ替えて電解を実施する方法を考案した。マグネシウムに加えて鉄との共沈を期待したものである。その結果、1000 ug/Lを超えるヒ素も1ug/L程度にまで除去することができた。ただし、運転に複雑さが加わるため、実際のプラントに関しては現在、現地と協議中である。温泉排水に関しては、岐阜県の下呂温泉において、温泉組合の協力を得て、温泉の源泉をモデル排水とし連続式の装置を稼働した。隔膜には素焼板を用い、原水は5%が陽極を通過し、混合曝気槽に導かれる。原水の95%は混合曝気槽に流入し、陽極を通過した酸性の溶液と混合してアルカリ度が除去される。その後溶液は陰極に導かれ、pHの上昇と共にフッ素とヒ素とが水酸化マグネシウムと共沈除去される。処理能力は20 L/dayである。下呂温泉はマグネシウムをほとんど含まないため、マグネシウムは塩化マグネシウムの形で100mg/Lを添加した。源泉のフッ素濃度は17mg/L程度、ヒ素は120ug/L程度であるが、フッ素はおおよそ7mg/Lと一律排水基準である8mg/L以下にすることができ、ヒ素も10ug/L以下にすることができた。今後はより運転を簡単にするために、隔膜に陽イオン交換膜を用い、陽極側には河川水などを用いた装置を運転する。バングラデシュの井戸のヒ素濃度が予想以上に高く、鉄電極を用いた新たな手法を考案せざるを得なかったことと、そうした場合の運転の可能性について地元との協議が難航していることからやや遅れている。イオンクロマトグラフとICP-MSの接続により、三価と五価のヒ素を分離定量する手法はイオンクロマトグラフ側の溶離液とカラムの選択に時間を要しやや遅れているが、すでにシステムの構成は確立できている。温泉排水のフッ素とヒ素との同時除去は順調に進行している。

処理水には鉄の沈殿が含まれるが数時間置いておくと沈殿は沈降し、ろ過しなくとも飲用可能である。処理水のヒ素濃度は5 ug/L以下であった。III価とV価のヒ素をIC-ICP-MS法で分離定量した。上記装置では、処理水に毒性の高いIII価のヒ素は含まれていなかった。温泉排水の処理に関しても同様の多孔板を用いた装置を、下呂温泉組合の協力を得て運転した。ただし、陽極の電極には白金を用いた。処理量は100 L/dayである。また、下呂温泉はマグネシウムを含まないため、マグネシウム源として炭酸マグネシウムスラリーを添加した。以前は溶解のしやすさから塩化マグネシウムを用いていたが、塩化マグネシウムを用いると、陰極においてマグネシウムを沈殿させるために必要なpH10以上が得られない場合があったため炭酸マグネシウムに変更した。このことにより、フッ素は原水の約17 mg/Lから、一律排水基準の8 mg/L以下にまで低下させることができた。また、ヒ素も110 ug/Lから10 ug/L以下にまで低下させることができた。バングラデシュでは地元NGOの協力を得て、コミュニティ井戸において連続式のパイロットプラントを運転する。井戸水の水質に応じて鉄を溶解させるかどうかを決定するが、できるだけ鉄を溶解させないでもヒ素の除去が可能な井戸を選択する。その処理水の安全性を確認したうえで、NGOと運転の継続性について議論する。住民に安価に処理水を販売し、その収益で運転要員の雇用やメンテナンスを実施する手法について住民を交えて議論する。その後コミュニティレベルのプラントを実装し、運転を開始する。温泉排水については、陽イオン交換膜を隔膜に用いた装置を作成し、下呂温泉において運転を行う。その性能を素焼板の隔膜を用いた場合と比較評価したうえで、スケールアップを図る。また、下呂温泉委はマグネシウムが含まれないため、現状は塩化マグネシウムを添加しているが、沈殿に含まれるマグネシウムの再利用を検討する。ヒ素(III)とヒ素(V)との分離測定に係る装置(イオンクロマトグラフとICP-MSとの接続装置計上額900千円)が未完成であるのが理由である。イオンクロマトグラフにより両者の分離を行い、ICP-MSで検出を行う予定であるが、イオンクロマトグラフのサプレッサーをヒ素(V)が通過することがわかり当初計画通りには分離測定できないことが判明した。そのためサプレッサーを通さずにICP-MSにかけることになるが、イオンクロマトグラフの水酸化カリウム溶離液がICP-MSのネブライザーに悪影響を及ぼすので、炭酸系の溶離液を用いたシステムを設計している。従って、使用時期が翌年度にずれ込んだが、当初計画通りに接続装置を購入、使用する予定である。
酸化的リン酸化－活性酸素の同時可視化及びミトコンドリアの自己組織化機構の解明

研究成果は以下のように要約される:(i)発光細菌由来蛍光タンパク質(Y1-Yellow及びY1-Blue)の蛍光能を調べた結果、ミトコンドリアシグナル配列が蛍光特性に影響しないことを示した。(ii)発光細菌ルシフェラーゼコード遺伝子及びホタルルシフェラーゼコード遺伝子大腸菌発現系の改善を進めると共にそれらを融合した。(iii)過酸化水素に対して感受性を有する生物発光及び蛍光関連遺伝子を構築し大腸菌発現系を構築すると共に過酸化水素の生細胞可視化に有用であることを示した。(iv)形質転換発光大腸菌コロニーの発光を詳しく調べ、細胞集団における呼吸活性の可視化に生物発光が有効であることを示した。初年度以下の計画研究(1)と(2)を進めた。計画(1):ミトコンドリア(MT)シグナル配列を付加した発光細菌由来レドックス蛍光タンパク質(Y1-YellowおよびY1-Blue)をプローブとして、MTにおける酸化的リン酸化過程より生じる活性酸素種(ROS)の生細胞蛍光可視化法の高度化を進めた。これまでの実績を踏まえ酵母細胞などを用いて実験を進め、生細胞内MTにおけるROSの可視化プローブとして特にY1-Yellowが好適であることを実証した。計画(2):酸化的リン酸化と密接にリンクする生物発光に基づいて酸化的リン酸化を調べる手法について、遺伝子組換え生物発光大腸菌をMTモデルとして研究を進めた。青緑色生物発光大腸菌は発光細菌由来のlux operonを有する発現ベクターを用いて作製した。発光コロニーに対して酸素あるいはアルゴン負荷条件下、時間対生物発光画像データを収集した。画像データは明度を画素値とする数値解析と共に、明度画素値データを離散フーリエ変換し、得られた結果を元の画素位置にもどすことによって正規化周波数における振幅および位相画像を構築した。特筆すべき結果は、高酸素張力条件下、発光大腸菌コロニーはコロニー外周近傍に発光リングを出現させた後、次にコロニーの中央に向かって光が集束するように伝播(数十秒間)することを見出したことである。他方、フーリエ画像解析から動的発光リング内の発光はほぼ位相をそろえて振動していることを示した。総括すると、高酸素濃度条件下、酸化的リン酸化とリンクする生物発光反応が活性化されるだけでなく、同期的な生物発光を誘発することが示唆された。このことはまた生物発光が酸化的リン酸化の解析において有用なシグナルになることを示唆している。2014年度研究計画において、酸化的リン酸化阻害(呼吸阻害)により生物発光あるいは蛍光発光が増大する大腸菌発現系を構築した。前年度に引き続き大腸菌は真核細胞ミトコンドリア(MT)モデルとして使用した。生物発光系では、Photobacterium属の発光細菌発光関連タンパク質コード遺伝子(bmFPluxオペロン)の上流に過酸化水素感受性プロモーター(カタラーゼコード遺伝子プロモーター、kat')を結合した(kat'-bmFPlux)。他方、蛍光発光系の場合、発光細菌(Aliivibrio sifiae Y1)青色蛍光タンパク質(Y1-Blue)コード遺伝子の上流にkat'遺伝子を結合した(kat'-Y1-Blue)。これらの遺伝子はプラスミドベクターにクローニングした後、大腸菌の形質転換に供した(E.coli-kat'-bmFPluxおよびE.coli-kat'-Y1-Blue)。kat'を融合した理由は、一般に呼吸阻害では活性酸素種(ROS)が一時的に多量に発生し、主要な最終生成物が過酸化水素であることによる。過酸化水素を細胞外から供給して生物発光および蛍光発光挙動を測定した結果、μMレベルの添加により、kat'プロモーターが機能し、それぞれ遺伝子が発現することを確認した。一連の実験から酸化的リン酸化阻害時に生じるROSを、これまでに構築したY1-Yellow系だけでなく生物発光およびY1-Blue蛍光により可視化できることを示した。今回構築した系は、ROSが生じた時にのみ遺伝子が機能するよう工夫したものであり、ROSとの直接的相互作用による光強度の変化と組み合わせると、酸化的リン酸化の可視化および考察の幅が広がるものと期待できる。他方、MT自己組織化と関連して生物発光大腸菌カルチャーやコロニーの発光解析から、細胞集団で見られる特徴を可視化できることを示した。酸化的リン酸化並びに高酸素濃度条件下などの酸化的リン酸化において過渡的且つ局所的に大量に発生する活性酸素種の可視化について検討を進めた。観測では発光細菌の発光関連遺伝子(lux遺伝子)で形質転換して得た生物発光大腸菌(以下BL大腸菌)を真核細胞ミトコンドリアモデルとして2015年度も使用した。これまでの実験系を改善して検討した結果、BL大腸菌コロニーに対して、酸素刺激を付加した時に同心円的に中心に向かって伝播する特異的な動的発光の観測に成功し、時間を変数として動的パターンを解析した。解析結果より高濃度酸素条件下、酸化的リン酸化反応が細胞間で同期することの可能性が発光挙動より示唆された。この結果はまた生物発光が酸化的リン酸化のシグナルとして有用であることも実証するものである。液体培地の系においてもBL大腸菌の発光挙動を酸素濃度及び時間を変数として詳しく調べ、発光パターン形成の分子メカニズムを酸化的リン酸化反応と関連付けて提案した。成果は論文にし、投稿中(Photochem. Photobiol. Sci.)である。過酸化水素感受性遺伝子katG'遺伝子を融合したlux遺伝子で形質転換したBL大腸菌系において、活性酸素に誘導される生物発光挙動を詳しく調べた。

特に呼吸阻害を惹起する物質の摂取と発光の影響を調べた結果、一部の有害物質では添加後十数分で生物発光の惹起が認められ、lux遺伝子に起因する生物発光が呼吸作用と密接に分子リンクしていることがより詳しく示唆された。また一連の実験結果より、増殖時の呼吸活性の増大と関連して活性酸素種が多量に生じていることが生物発光をシグナルとして示唆された。さらにkatG'を融合した発光細菌由来青色蛍光タンパク質(Y1-Blue)コード遺伝子で形質転換した大腸菌を用いた観測の結果、呼吸活性あるいは酸化的リン酸化活性の変動との関連が予想される活性酸素種を細胞レベルで可視化できる可能性が示唆された。研究成果は以下のように要約される:(i)発光細菌由来蛍光タンパク質(Y1-Yellow及びY1-Blue)の蛍光能を調べた結果、ミトコンドリアシグナル配列が蛍光特性に影響しないことを示した。(ii)発光細菌ルシフェラーゼコード遺伝子及びホタルルシフェラーゼコード遺伝子大腸菌発現系の改善を進めると共にそれらを融合した。(iii)過酸化水素に対して感受性を有する生物発光及び蛍光関連遺伝子を構築し大腸菌発現系を構築すると共に過酸化水素の生細胞可視化に有用であることを示した。(iv)形質転換発光大腸菌コロニーの発光を詳しく調べ、細胞集団における呼吸活性の可視化に生物発光が有効であることを示した。過酸化水素応答性の生物発光タンパク質コード遺伝子(kat'-bmFPlux)および蛍光発光コード遺伝子(kat'-Y1-Blue)を構築したことによる。さらにこれらの遺伝子発現系が、酸化的リン酸化阻害により大量発生するROSの主要な最終生成物として予想される過酸化水素に応答して発現/可視化することを確認した。これらは、酸化的リン酸化の可視化研究において要素技術と見なし得る。得られた成果は重要であり、最終年度において改善を加えながら、MTにおける酸化的リン酸化の可視化に活かす。bmFPluxオペロンについて、これまで自己発光系を実現する遺伝子系として構築してきた。上述の通り、今回さらに過酸化水素に応答する系を構築した。しかしながら、2014年度の課題としたホタルルシフェラーゼコード遺伝子(luc遺伝子)とbmFPluxオペロンとの融合実験では、まだ発現にいたっていない。要因として、プラスミドベクターに比べてbmFPluxオペロンサイズが大きいことが考えられた。またMT生物発光の実現に至らなかった。しかしながら、実験から多くの有益な知見を得ており最終年度に生かせるものと期待できる。生物分子科学酸化的リン酸化の可視化の実現を目指して、発光細菌ルシフェラーゼ及びホタルルシフェラーゼを共にコードする共発現融合遺伝子の構築を行う。これまでに得られた知見に基づいて、bmFPluxオペロンに含まれる発光に関わる最小遺伝子部分(luxAB)に焦点を置き、luc遺伝子との融合遺伝子(bmFPluxAB-luc遺伝子)を構築する。
東アジア福祉国家システム比較のための基盤研究

目的本研究の目的は、これまでの社会政策研究において議論されてきたアジアの福祉国家比較研究の課題と問題点を明らかにするとともに、現地の研究者のネットワークとの共同作業を通じて、研究成果におけるタイムラグを減らし、急速な経済発展と少子高齢化などの社会的変動が起きている東アジア諸国め福祉政策について最新め情報を収集し・分析し、今後の東アジア諸国を含めた比較研究のための基本的な資料を整え、今後の国際比較研究に貢献することにあった。成果(1)東アジア諸国における福祉システムの確立・変容渦程に関する文献研究を進め、東アジア福祉国家比較のフレームワークを確定した。東アジア福祉国家比較のレジーム研究については、従来のエスピン・アンデルセシら西欧ベースのアプローチをそのまま当てはめるのではなく、近代化の時間差の概念を導入することが有益であること、インフォーマル、ボランタリーセクターなども含めた福祉多元主義に焦点を当てたアプローチが有益であること、福祉国家の規制面について分析することが必要であることなどの重要性が確認された。(2)今後の東アジア福祉国家の比較研究には脱商品化などに代わる指標が必要となっている。そこで、オルタナティブのーつとして、近年、ヨーロッパにおいて注目されている「ソーシャル・クオリティ・アプローチ」の可能性を検討した。「ソーシャル・クオリティ・アプローチ」は、「個人の生活の質」に加えて、「社会の質」と「社会権」の2つにも着眼し、「指標化した社会の質」を比較研究に導入するものである。給付面や制度面だけでなく「社会的包摂」や「社会的エンパワーメント」の状況を比較する上で有益であることが、各国研究者との協議作業等によって確認することができた。東アジアを包括するSQの指標化作業等は、今後の福祉国家比較研究にとって重要な研究および政策課題となっている。平成18年度は、主に(1)文献の収集・整理とフレームワークの検討、(2)内外研究者との意見交換と情報収集、(3)海外での研究状況調査の3つの領域で研究をおこなった。(1)東アジア各国の福祉政策に関する日本および海外の文献を収集し検討を行い、各国の福祉国家の発展過程や家族の変化等を踏まえた複線的な比較研究の構築作業が必要となっていることを確認し、高齢、児童を中心に現時点での福祉政策の課題と比較のためのフレームワークのあり方を整理することとした。3名の個別作業とは別に、全体で検討した主要な点は下記の2つである。1.東アジアの福祉国家分析に必要なツールについてこれまでの論点整理(福祉レジーム論、産業化理論、政治過程分析、福祉多元論、文化論など)とその組み合わせの可能性について検討した。2.高齢者分野における国連等による取組やQOL研究へのアプローチの現状についてわが国の研究機関の現状と対比させつつ議論を行った。(2)海外の研究者とのネットワークを構築し、本プロジェクトへのコメントと意見交換を行うため、10月には、国際比較研究の第一人者である韓国のhuck-ju, Kwon教授(Sung Kyun Kwan大学)を招き、東アジア比較のフレームワークのあり方について議論した。また、わが国の各学会でも、東アジア研究は注目を集めており、社会政策学会等において、資料の収集とその現状と課題について議論を整理し、本プロジェクトへのフィードバックを行った。(3)共同研究者2名が韓国に出張し、Kwon教授と意見交換をするとともに、現地における国際比較研究の状況を調査した。目的本研究は、かねてから議論されてきたアジアの福祉国家比較研究の課題と問題点を明らかにするとともに、現地の研究者のネットワークとの共同作業を通じて、研究成果におけるタイムラグを減らし、急速な経済発展と少子高齢化などの社会的変動が起きている東アジア諸国の福祉政策について最新の情報を収集し・分析し、今後の東アジア諸国を含めた比較研究のための基本的な資料を整え、今後の国際比較研究に貢献することを目的とした。成果

(1)東アジア諸国における福祉システムの確立・変容過程に関する文献研究を進め、東アジア福祉国家比較のフレームワークを確定した。東アジア福祉国家比較のレジーム研究については、従来のアプローチをそのまま当てはめるのではなく、近代化の時間差の概念を導入することが益であること、インフォーマル、ボランターセクターなども含めた福祉多元主義に焦点を当てたアプローチが有益であること、福祉国家の規制面について今析することが必要であること、また、規制面で国家官僚の果たす役割などを分析することの重要性が確認された。(2)これまでの国際比較研究で用いられた脱商品化、脱家族化といった指標では東アジア福祉国家の比較研究には不十分である。そこで、オルタナティブの一つとして、近年、ヨーロッパにおいて注目されている「ソーシャル・クオリティー・アプローチ」の可能性を検討した。「ソーシャル・クオリティー・アプローチ」は、「個人の生活の質」に加えて、「社会の質」と「社会権」の2つにも着眼し、「指標化した社会の質」を比較研究に道入するものである。給付面や制度面だけでなく「社会的包摂」や「社会的エンパワーメント」の状況を比較する上で有益であることが、各国研究者との協議作業等によって確認することができた。東アジアを包括するSQの指標化作業等は、今後の福祉国家比較研究にとって重要な研究および政策課題となっている。
非発光再結合検出による非破壊三次元評価法の開発と量子ナノ太陽電池の効率向上

量子ナノ構造でのミニバンド形成やキャリア発生、再結合、輸送といった基礎物性評価を目的として、キャリアの非発光再結合過程に着目する。光ヘテロダイン微小振動測定技術を申請者らがこれまで開発してきた光熱変換分光法に導入しすることで非破壊非接触且つ高感度な非発光再結合検出技術を新たに実現する事が本研究の要旨である。平成30年度は、構築したヘテロダイン型表面変位検出システムの性能確認および自動化のための表面変位量算出ソフトウエアの開発を行った。前年度において、周囲ノイズ(実験台の振動や人の動き)の影響によって干渉信号が得られないケースも時々みられたため、プリアンプ等の導入によりノイズ軽減を図り、その結果安定した信号を得るに至った。表面変位量の算出は、当初エクセルによるカーブフィッティングを採用した。具体的には励起レーザーON/OFF時のヘテロダイン信号(ビート信号)それぞれで波形をフィッティングし、ON/OFFによる位相変化量を計算する。エクセルを用いたカーブフィッティングの場合、励起レーザーの1周期分しか手動フィッティングが行えない。表面変位量が小さくなりノイズレベルに近くなってしまうと、数十周期に渡って平均値を算出する必要性がある。そのため、ソフトウエアに求める仕様書を作成し、ソフトウエア業者に作成を依頼した。表面変位量算出ソフトウエアの完成を待って、ヘテロダイン型表面変位検出システムの測定感度の確認を行った。参照としてナノメートルの移動精度をもつピエゾステージを用意し、その上部に全反射ミラーを設置した。それを150 nmの設定で変位させてヘテロダイン型表面変位検出システムで測定しソフトウエアにて表面変位量を算出した。その結果、ピエゾステージ設定量と算出した表面変位量の間に相関が得られ、1 nmの変位量でも測定できるシステムであることが確認された。光ヘテロダイン型表面検出は複雑な光軸調整が必要なため、まずは光軸レイアウトがシンプルなモノダイン型光学系を導入した。その結果、システムとして23 nmの検出精度があることを確認できた。次にIII-V族半導体GaAsウエハ表面に波長800 nmのレーザー光を励起光源として照射した際の表面変位検出を試みた。励起レーザーはGaAsのバンドギャップ以上のエネルギーであるため表面近傍で吸収され電子ー正孔対を形成する。形成された電子ー正孔対の非発光再結合によって放出された熱が試料表面を膨張させる。励起レーザー光をチョッパー等で断続化すれば、表面も同一周波数で振動する。この表面振動が本研究で検出すべき光熱変換信号である。より高感度化を目指して二つの周波数を用いたヘテロダイン光学系に改良した。周波数シフターやプリアンプ等を導入して仮組みによる確認を経て、ヘテロダイン型PPT信号が得られる見込みが得られた。システムの測定感度の確認は、ナノメートルの移動精度をもつピエゾステージを用意して行ったところ、1 nmの変位量でも測定できるシステムであることが確認された。今回の構築で大幅に検出感度を向上できることが示されたことから「おおむね順調に進展している」と判断した。平成30年度に、ヘテロダイン型表面変位検出システムの根幹部分が完成したと判断している。今後は様々なパラメータ変化時のデータを取得し、得られた結果と非発光再結合信号との関係性を明確にする。具体的には以下の作業を行う。(1)GaAsやSi等、既に光熱変換信号のデータ蓄積が済んでいる標準サンプルを用いて、励起レーザーの波長や励起強度を変化させながら表面変位量を測定する。(2)表面変位量算出はソフトウエア化できたが、現時点ではビート信号をデータロガー経由で制御PCに読み込んで算出ソフトウエアを実行させるといった手順が存在する。将来的にマッピングも視野にいれているため、自動でデータロガーにアクセスし得られたビート信号から表面変位量を計算する必要がある。今後は関連するソフトを作製可能な業者に依頼し自動化を試みる。(3)平行して理論計算も行い、計算値と上記実験値の比較から定量評価に関わる諸問題を明確にする。具体的には検出光チョッピング周波数や照射レーザー波長、照射レーザー強度とビート信号出力電位差の相関関係の明確化である。この結果、これまで取得できなかった、光励起キャリアの非発光再結合による発熱量(表面変位量)の定量評価が可能となる。(4)信号解析について問題等が発生した場合には、光熱変換法の理論的解析を精力的に実施しているトロント大学機械工学科のMandelis教授やパリデカルト大学のTessier教授と電子メールを中心とした継続的な議論を行い、問題点をクリアにする。平成28年度は、光ヘテロダイン型PPT測定システムの基礎構築を行った。光ヘテロダイン微小振動測定技術は異なる周波数をもつ二つのレーザーのドップラー効果を利用して微弱な信号を非接触かつ高感度に測定する技術であるが、複雑な光軸調整が必要でPPT信号が得られるかどうか未確定である。そこでまずは光軸レイアウトがシンプルなモノダイン型光学系を導入する。

ただしこれら光学システムは市販されていないため、当該光学システムを設計・作製可能な業者の実験室において、基礎的なシステムを構築して実際にどの程度の表面変位を検出できるかの確認実験を行った。その結果、23 nmの検出精度があることを確認できた。次にIII-V族半導体GaAsウエハ表面に波長800 nmのレーザー光を励起光源として照射した。照射されたレーザーはGaAs表面近傍で吸収され電子ー正孔対を形成する。電子ー正孔対が非発光的に再結合すればフォノン(熱)を放出するため試料表面が膨張する。励起レーザー光をチョッパー等で断続化すれば、表面も同一周波数で振動する。この表面振動を先のモノダイン振動検出できればよい。今回の測定条件下ではGaAs表面に5 nm程度の変位が生じていることが実験的に確かめられた。システムの有効性が確認できたことから表面変位検出システムの見積・発注を行った。納品後に改めてGaAs試料の表面変位検出が可能かどうかを確認したところ、20 mW/cm-2のレーザー照射時に1 nmの表面変位が測定できることを確認できた。光ヘテロダイン型表面検出は複雑な光軸調整が必要なため、まずは光軸レイアウトがシンプルなモノダイン型光学系を導入した。その結果、システムとして23 nmの検出精度があることを確認できた。次にIII-V族半導体GaAsウエハ表面に波長800 nmのレーザー光を励起光源として照射した際の表面変位検出を試みた。励起レーザーはGaAsのバンドギャップ以上のエネルギーであるため表面近傍で吸収され電子ー正孔対を形成する。形成された電子ー正孔対の非発光再結合によって放出された熱が試料表面を膨張させる。この表面振動が本研究で検出すべき光熱変換信号である。システム納品後の実験環境にて表面変位を検出したところ、モノダイン型光熱変換信号を感度よく検出でき、基準データとの比較から、今回の測定条件では20 mW/cm-2のレーザー照射時に1 nmの表面変位が測定できることを確認できた。従来法としては表面変位を光反射や表面の屈折率変化によって検出していたが、検出分解能は数十ミクロンが限界であった。今回の構築で大幅に検出感度を向上できることが示されたことから「おおむね順調に進展している」と判断した。量子ナノ構造でのミニバンド形成やキャリア発生、再結合、輸送といった基礎物性評価を目的として、キャリアの非発光再結合過程に着目する。光ヘテロダイン微小振動測定技術を申請者らがこれまで開発してきた光熱変換分光法に導入しすることで非破壊非接触且つ高感度な非発光再結合検出技術を新たに実現する事が本研究の要旨である。平成29年度は、前年度に構築したモノダイン型PPT測定システムの調整と、より高感度化を目指したヘテロダイン型PPT測定システムへの改良を行うための準備等を行った。前年度までの構築で、一つの周波数を用いたレーザー干渉を利用したモノダイン型光学系の導入により20 mW/cm-2のレーザー照射時に数nmの表面変位が測定できることを確認できた。ただし、周囲ノイズ(実験台の振動や人の動き)も大きく、干渉信号が得られないケースも時々みられた。
局所不安定性解析を用いた欠陥を有する多層カーボンナノチューブの座屈特性評価

分子動力学法により,欠陥を有する多層CNTを対象として圧縮変形と曲げ変形シミュレーションを実施して,座屈特性について検討した.さらに,各原子位置におけるエネルギーの2次導関数に相当する原子弾性剛性係数を評価することで,局所の変形抵抗と座屈挙動との関係について検討した.その結果,いずれのモデルでも,局部座屈が生じる領域において,原子弾性剛性係数の第2固有値が負となっている原子が出現しており,モデル構造の違いに関わらず,同一の指標で座屈開始を評価できることが示唆された.本研究では,欠陥構造がカーボンナノチューブ(CNT)の座屈特性に与える影響について検討するために,分子動力学法を用いて欠陥を有する多層CNTの圧縮および曲げ変形シミュレーションを実施する.さらに,原子レベルでの変形抵抗を議論する局所不安定性解析により,欠陥付近で生じる局部座屈について評価することで,欠陥を有する多層CNTの座屈メカニズムを原子レベルから明らかにする.平成26年度は,軸方向圧縮変形下におけるCNTの座屈特性の評価を中心に研究を進めて,以下の結果を得た.欠陥を有する多層CNTを軸方向に圧縮すると,欠陥付近からCNTの筒形状が崩れる局部座屈が発生しており,多層構造の内側の層に欠陥を導入した場合でも,同様に欠陥位置からの局部座屈の発生が確認できた.座屈発生時の欠陥周辺においては,欠陥の導入されていない層においても,不均一な応力状態となっており,これにより局部座屈が生じたことが示唆された.原子弾性剛性係数であるBマトリクスの正値性によって,各原子位置における局所不安定性について評価したところ,局部座屈が生じるよりも小さなひずみ時点ですべての原子位置におけるBマトリクスの行列式が負となっており,局所不安定と評価された.そのときの各Bマトリクスを固有値解析したところ,負となる固有値に対応する固有ベクトルはチューブの層間をせん断するような方向へのひずみに対応していることが示された.さらに,Bマトリクスの第2最小固有値について評価したところ,局部座屈が発生する直前から欠陥周辺の原子位置において負となることが明らかになった.これにより,各原子位置における原子弾性剛性係数の第2固有値までを評価することで,CNTの局部座屈について把握できる可能性が示された.本研究では,欠陥構造がカーボンナノチューブ(CNT)の座屈特性に与える影響について検討するために,分子動力学法を用いて欠陥を有する多層CNTの圧縮および曲げ変形シミュレーションを実施する.さらに,原子レベルでの変形抵抗を議論する局所不安定性解析により,欠陥付近で生じる局部座屈について評価することで,欠陥を有する多層CNTの座屈メカニズムを原子レベルから明らかにする.H27年度は,前年度に圧縮挙動を検討した種々の欠陥を有する多層CNTモデルを対象として,曲げ変形を実施し,局所不安定性解析を適用することで,曲げ変形下における座屈特性について検討し,以下の結果を得た.曲げ変形を与えることによって,曲げ応力が圧縮応力となる側において,波状の局部座屈が生じた後で,全体が折れ曲がるような座屈変形が生じた.一方で,圧縮応力となる側に空孔欠陥を含んだ場合は,波状の局部座屈の発生傾向に変化が見られたものの,それ以外の位置の欠陥は座屈挙動に大きな影響を与えないことが示唆された.続いて,軸方向圧縮における検討と同様に,曲げ変形時における原子弾性剛性係数Bマトリクスの第2最小固有値を評価したところ,波状の局部座屈が生じるのに対応して,負となっていることがわかり,全体の折れ曲がりが生じる部分では,内部の層においても第2最小固有値が負となる原子が観察された.以上により,H26年度に実施した軸方向圧縮とH27年度に実施した曲げ変形のいずれの変形においても,原子弾性剛性係数Bマトリクスの第2最小固有値の正値性の変化と局部座屈の発生とが対応することが明らかになった.分子動力学法により,欠陥を有する多層CNTを対象として圧縮変形と曲げ変形シミュレーションを実施して,座屈特性について検討した.さらに,各原子位置におけるエネルギーの2次導関数に相当する原子弾性剛性係数を評価することで,局所の変形抵抗と座屈挙動との関係について検討した.その結果,いずれのモデルでも,局部座屈が生じる領域において,原子弾性剛性係数の第2固有値が負となっている原子が出現しており,モデル構造の違いに関わらず,同一の指標で座屈開始を評価できることが示唆された.当初の計画通り,平成26年度は軸方向の圧縮変形下における多層CNTの座屈特性について,原子弾性剛性係数を用いた局所不安定性に関する知見を得ることができた.また,周期境界条件下における曲げ変形シミュレーションについても実装して,いくつか研究発表も行っており,次年度から新たな検討に取り組める状態である.計算固体力学平成26年度に実施した軸方向の圧縮シミュレーションに加えて,曲げ変形下で生じる局部座屈についても検討する.当初の計画通り,周期境界条件下におけるCNTの曲げシミュレーションはすでに実装済みであるので,欠陥構造や多層構成を変化させた種々の多層CNTを対象として,曲げ変形シミュレーションを実施するとともに,原子弾性剛性係数による局所不安定性の検討により,局部座屈と欠陥周辺部における力学特性との関係性について明らかにする.当初計画で見込んでいたよりもわずかに安価に研究が進んだため,次年度使用額が生じた.次年度使用額は,平成27年度請求額と合わせて,消耗品費や論文投稿費として使用する予定である.