hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高圧力マイクロ波プラズマCVD法によるダイヤモンド微粒子の作製に関する研究

本研究では,目的とするダイヤモンド粒子を得るために,実施計画の内で,1.共振器・微粒子生成室の製作・改良及び周辺装置の開発,2.微粒子の作成および微粒子生成メカニズムの検討についておこなった。1.と2.は密接に関連しているので,総合的に記述する。30気圧の高圧までマイクロ波プラズマを発生させることのできる装置を開発した。そこでは,半同軸共振器をプラズマ生成室及び微粒子生成室として用い,共振器形状を最適化した。原料は,メタン及びヘリウムの混合ガスである。そこで得られたものは,直径50nm程度のピロカーボンという単結晶の超微粒子であり,同粒子の新しい生成法として注目される。この研究を通じ高圧力下においてもダイヤモンド粒子の生成には,水素ガスが必要であることが確認された。高圧力においてマイクロ波プラズマを発生させるには半同軸型が有利であることが確認されたが,上記の装置そのままでは,電極と水素ガスの反応が避けられないことより,プラズマと電極部が接しない構造の装置を開発した。ここで,計画にあるようにプラズマの状態を正確に把握し制御するための,装置を製作することができた。必然的に,装置を等価回路として定量的に捉えることも可能となった。これにより,プラズマの発生前後のインピーダンスの変化に対しても,最適な状態で整合できるようになった。そこで,メタン及び水素の混合ガスを投入することにより,250Torr下において,ダイヤモンド微粒子を生成することができた。まだ,自型よりの判断であり,詳しい分析は,直ちに行う。また,数分の1気圧であるが,その改良の指針を把握しており,直ちに改良を行う。今後,より高い気圧におけるダイヤモンド粒子または膜の生成を目標として,研究を続けるとともに,高圧力におけるマイクロ波プラズマの生成技術を利用し,ダイヤモンドよりもその性質が優れているというC_3N_4の生成を試みる。(1)共振器・微粒子生成室の設計高い圧力及び高い投入電力にすることにより結晶性が向上する知見が,これまでの研究より得られている。そこで,まず高圧力状態での生成を試みるために,共振器として共振度を高めることは勿論であるが,安全性を十分に考慮した高圧力対応の微粒子生成装置を設計・製作した。設計上は7MPa(70気圧)の圧力に耐えるように強度計算を行い,製作後,同圧力で耐圧試験を行った後,3MPa(30気圧)を常用の最高圧力とした。また,定在波測定器により導波管内を詳細にモニターし粒子生成室(半同軸型空洞共振器)に効率よく電力を投入する手法及びQ値高める方法を現在研究している。また,同室内においてプラズマ発生によるインピーダンスの変化に追従し,スリ-スタブ等の調整を行い,常に整合をとった状態でプラズマを発生させ,粒子生成を行う装置についても検討を行っている。(2)微粒子の作製及び微粒子生成メカニズムの検討まず,圧力が0.3MPa(3気圧)程度の圧力においてガスの種類として,CH_4+Heより他に,CO+He,CO_2+He,C_2H_6+He,CH_4+He+H_2等について行った結果,結晶性の観点からCH_4+He,C_2H_6+Heがいずれも良いことを確認できている。また,生成室のハイインピーダンス化においても電極をアルミナコーティングを行った結果,インピーダンスが高いほど,結晶性がよいことが分かった。また,高圧力における微粒子の生成は3MPa(30気圧)まで行った。投入電力を変化させず,圧力だけを上げた場合は,結晶性は悪くなることが分かった。また投入電力を,圧力に見合うだけ増加させると結晶性が向上し,微粒子の粒径が大きくなることが分かった。

その他結晶性の微粒子の同定や,生成メカニズムについても実験を通じ検討を行った。詳しくは最終年度に提出する研究成果報告書に記す。
Ｇタンパク質共役受容体キナーゼ応答型循環器疾患治療・診断システム

循環器疾患細胞に過剰発現しているGタンパク質共役受容体関連シグナルに応答するナノ分子システムの開発を目的とした。細胞内シグナルに選択的な新規ペプチドの探索に成功し、ペプチドを側鎖とし、水溶性高分子ポリマーを主鎖とするナノ分子システムを構築した。ナノ分子システムによる細胞内への遺伝子導入実験で、過剰発現している細胞内シグナルに応答して遺伝子が発現することを確認し、システムの有効性を明らかにした。循環器疾患細胞は、正常循環器細胞では見られない過剰発現されたGタンパク質共役受容体関連キナーゼ群を有している。過剰発現されたキナーゼに選択的に応答するシステムが構築できれば、循環器疾患選択的治療や診断が可能になる。本研究は、循環器疾患の診断および治療へ応用可能な循環器疾患細胞内シグナル対話型ナノ分子マシンの開発を目指している。本システムは、正常細胞へ導入されても応答せず、異常シグナルが過剰発現している循環器疾病細胞にのみ選択的に反応し、治療・診断するという概念である。この特徴は、より正確な診断技術の提供やより安全かつ正確な治療の実現に繋がり、治療効率の向上、副作用の防止にも貢献できる。本年度は、Gタンパク質共役受容体キナーゼ2(GRK-2)に対する高感度かつ選択的なペプチドの探索を行った。GRK-2に反応する天然のタンパク質由来のペプチドから12種類のペプチド配列を設計し、合成と精製を終了した。また、Gタンパク質共役受容体ファミリーキナーゼの一種であるRhoキナーゼに反応するペプチドの探索と評価も行った。136個の配列候補からRhoキナーゼに対する高感度かつ選択的なペプチドの探索に成功した。Rhoキナーゼ応答型循環器疾患診断・治療システムの開発のために、新規のペプチドを側鎖とし、中性のポリマーを主鎖とする高分子ポリマーの合成にも成功し、細胞導入実験により、その有効性を確認した。さらに、心筋炎動物モデル作製に必要なブタの心筋ミオシンの精製法を確立し、精製したブタのミオシンによる心筋炎動物モデル作製にも成功し、動物モデル作製の課題はクリアした。GRK-2に最適なコンセンサス配列を同定するために17種類のタンパク質のアミノ酸配列を調べ、GRK-2に最も適した三つのコンセンサス配列、(D/E)X(1ー3)(S/T)、(D/E)X(1ー3)(S/T)(D/E)、および(D/E)X(0ー2)(D/E)(S/T)を発見した。また、RESAペプチドよりもGRK-2に対する5倍以上高感度を示したチューブリンタンパク質由来のペプチドは、別のGRKグループであるGRK-5に対しては反応性が非常に低く、GRK-2に特異的なペプチドであることも分かった。さらに、このペプチドを改良した3種類のペプチドを用意し、リン酸化反応を行った結果、より高い反応性を示す新規ペプチドの同定に成功した。診断・治療用遺伝子との結合のために、Nー末端に八つのアルギニンを導入したペプチドを合成した。また、GRK-2シグナル応答型循環器疾患診断・治療システムの開発のために、八つのアルギニンを有するペプチド配列を側鎖とし、中性のポリマーを主鎖とする高分子ポリマーを創成した。高分子ポリマーはGRK-2酵素の存在下で、効率よくリン酸化されることを確認した。心肥大症動物モデルを用いた実験では、弱いながらも高分子ポリマーは組織内のGRK-2と反応することを確認した。今後、実用化に向けた更なる高分子ポリマーの改良と工夫により、GRK-2の過剰発現細胞や疾患の診断・治療に有効な材料として活用されることが期待できる。循環器疾患の診断および治療に応用可能な循環器疾患細胞内Gタンパク質共役受容体キナーゼ2(GRK-2)対話型ナノ分子マシンの開発のためには、GRK-2に対する高感度かつ選択的なペプチドの探索が不可欠である。前年度の12種類のペプチド配列に、新たに設計した天然のタンパク質由来の5種類のペプチド配列を加え、総17種類のペプチド配列をGRK-2酵素と反応し、リン酸化率(CPM)を算出した。17配列候補からGRK-2に対する特異的親和性を持つチューブリン(tubulin)由来ペプチドの探索に成功した。このペプチドはGRK-2の研究に汎用されている既存のペプチド配列(RRRREEEEESAAA)よりもリン酸化率が5倍以上高いことも確認した。GRK-2に対する高感度を示すペプチドは、酸性アミノ酸を含有しており、核酸医薬品の細胞内送達のためにC末端にリンカーアミノ酸(グリシン)と塩基性アミノ酸(アルギニン)を導入した高分子合成用のペプチド配列を設計し、GRK-2酵素とのリン酸化反応を行った。C末端に導入したリンカーアミノ酸と塩基性アミノ酸は、リン酸化反応に及ぼす影響は少なかった。GRK-2シグナル応答型循環器疾患診断・治療システムの開発のために、新規のペプチドを側鎖とし、中性のポリマーを主鎖とする高分子ポリマーの合成を行った。高分子ポリマーは側鎖となるペプチドのN末端にメタクリル酸を導入し、ラジカル重合により合成した。本年度は、GRK-2に対する高い親和性を持つ新規ペプチドの探索に成功し、新規ペプチド探索の課題はクリアした。

また、探索したペプチドを側鎖とする核酸医薬品送達システムの開発に関する課題もクリアした。Gタンパク質共役受容体ファミリーキナーゼであるGRK-2とRhoキナーゼに対する高感度かつ選択的なペプチドの探索を行い、Rhoキナーゼにおいては治療・診断用のシステムの開発に成功し、細胞実験でその有効性を確認した。25年度が最終年度であるため、記入しない。Gタンパク質共役受容体ファミリーキナーゼ(GRKー2)に対する高感度かつ選択的なペプチドの探索に成功し、探索したペプチドを側鎖とするGRKー2対話型ナノ分子システムも構築した。今後の研究は、申請書に記載した計画通りに行う予定である。
遺伝的プログラミングを用いたハードウェアの進化的設計に関する研究

広範囲のハードウェアに適用可能な進化型設計パラダイムの構築を目的として、本研究ではGPを以下のように拡張し、進化的デザインシステムを実現するための学習の枠組を提案した。1.遺伝的探索に適したプログラミング言語「進化型線形言語:LGPC(linear GPinClanguage)」を設計し、効率的な進化型システムを実現した。さらに構築されたGPシステムの効率を検証するために、様々なベンチマーク問題に対して空間/時間計算量を従来のシステムと比較し、その有効性を示した。このシステムLGPCは現在研究室のHPからダウンロード可能なシステムとして公開されている。2.構築したシステムをさらに発展させ、マルチエージェントのロボット学習や実データ時系列予測などに適用した。とくに、実世界応用の可能性を探るため、複数要素からなる系を任意の形の連立微分方程式でモデル化し、与えられた時系列データからこれを遺伝的プログラミングにより推定することを試みた。この推定手法では、探索を向上させるため最小二乗法も併用している。本手法により、制御ネットワークをはじめさまざまな系を表す方程式系の推定を行った結果、与えられた時系列に極めて近い時系列を持つ方程式系の獲得、要素間因果関係の推定に成功した。3.さらに、進化するアナログ回路の実現のため、可変長遺伝子に基づくアナログ回路進化システムを構築し、回路合成シミュレシミュレーションによりその有効性の検証を行った。具体的には、以下の手法を用いて遺伝的アルゴリズムのシステムを実装し、シミュレーションによる実験で有効性を検証した。(1)素子リスト型の染色体表現,(2)進化の段階化,(3)回路規模に対する淘汰圧力の導入。これによって、進化するアナログ回路の有用性と実現性が確認された。遺伝的探索に適したプログラミング言語「進化型線形言語:LGPC(linear GP in Clanguage)」を設計し、効率的な進化型システムを実現した。構築したシステムをさらに発展させ、マルチエージェントのロボット学習や実データ時系列予測などに適用した。さらに、進化するアナログ回路の実現のため、可変長遺伝子に基づくアナログ回路進化システムを構築し、回路合成シミュレシュミレーションによりその有効性の検証を行った。これによって、進化するアナログ回路の有効性と実現性が確認された。実問題への応用可能性を探るために、・バイオインフォーマティックス・進化型ロボットへの適用を行った。前者の応用としては、DNAマイクロアレイによって得られる遺伝子の発現時系列データを用いて、遺伝子制御ネットワークを対話的に推定するアプローチを提案した。このシステム(Ginger)では、与えられた発現データをもとにネットワーク構造を推定し、複数の解候補の対応するパラメタを比較することで、制御関係が曖昧な特定の遺伝子間についてユーザにデータあるいは探索制約を要求する。ユーザはそれに基づいて新しいデータあるいは仮定の下での制約を与えて再び推定を行う。これを繰り返すことで出来る限り少ないデータ量で正確なネットワークを推定するというものである。

実験の結果、提案手法によってヒューリスティクスの導入や戦略的なデータ取得が可能になり、従来手法と比較して、より柔軟で効率的な推定が実現された。また進化型ロボットへの応用としては、数台のプログラム可能な小型移動ロボット(KTeam S.L, Kheparaなど)の実験環境を実現し、実ロボットへの応用を試みた。具体的には、多数のロボットの間の協調行動の共進化型学習を実現した。構築した進化型設計言語(LGPC)は十分汎用性があり、当該のロボットのプログラムはそのままの形でシステムの遺伝子型として扱えるようになっている。そのため実機での実験に対しての負担はほとんどないことが分かった。ロボットの強調学習の研究はいくつかなされているが、本研究では共進化ということに焦点をあて、分業の達成、寄生行動、競争などの振る舞いに関してその実現と工学的観点から見た制御可能性に関して研究を行った。
東日本大震災被災者における災害公営住宅の居住環境が心身の健康状態に及ぼす影響

本研究では、東日本大震災被災地における災害公営住宅の居住形態および地域コミュニティの形成状況が心身の健康に及ぼす影響について明らかにすることを目的とした。平成30年度には、災害公営住宅住民を対象とした質問票調査を実施した。住民調査は上半期に実施する計画としていたが、災害公営住宅の整備の遅れがあり、下半期の平成30年10月および平成31年3月に実施した。質問票調査の詳細は、1調査対象:大槌町災害公営住宅住民、2調査項目:現在の通院状況、日中活動、喫煙・飲酒の状況、主観的健康感、精神健康度(K6)、睡眠状態(アテネ睡眠尺度など)、経済状況、援助希求行動、社会経済資本、居住形態(集合住宅・長屋・戸建)、地域コミュニティ(自治会やサロン活動、支援員など)など、3調査方法:訪問調査員による個別面接、である。なお、質問票調査と同時に健診データの利用についてインフォームドコンセントを実施しており、健診データの請求を今後行って、身長、体重、血圧、尿検査所見、コレステロール(Total、LDL、HDL)、HbA1cなどのデータも得る予定としている。また、災害公営住宅の整備の遅れのため、計画よりも遅らせる方針とした支援団体への聞き取り調査も今年度に実施した。聞き取り調査の詳細は、1調査対象:大槌町、同町社会福祉協議会、その他支援団体(認定NPO法人など)、2調査項目:災害公営住宅の整備状況とその居住形態・入居状況(主に町)、災害公営住宅におけるコミュニティ形成の状況(全ての団体)、3調査方法:訪問による担当者への面接である。災害公営住宅の整備の遅れにより、平成30年度上半期に行う予定であった住民調査を、平成30年度下半期である平成30年10月および平成31年3月に実施した。このため、平成30年度に予定していた健診データの請求、データベースの作成、予備的解析、データクリーニングがまだ終了していない。また、支援団体調査も平成30年度以降に実施することにし、平成30年度下半期にほとんど実施した。上述の通り住民調査および支援団体調査が遅れたため、研究全体の進捗もやや遅れている。健診データの請求を行った上で、支援団体調査および住民調査のデータベースを平成31年度中に作成し、得られたデータを基に居住形態および地域コミュニティが心身の健康状態に及ぼす影響をマルチレベル分析で検討する。また、得られた研究結果を専門家のみならず住民自身に広く周知して結果を還元することで、今後の健康管理に貢献できるようにする。平成29年度には大槌町の災害公営住宅の一部のみ整備されている状況であったため、研究倫理申請承認後に、早期に整備された住宅およびそのコミュニティ形成の状況に関して自治体や各種支援団体に聞き取り調査および行政資料の収集を行う計画とした。まず、町の行政資料を出来る限り収集し、災害公営住宅の整備状況とその居住形態・入居状況、災害公営住宅におけるコミュニティ形成の状況について自治体に聞き取り調査を行う方針とした。町の担当者に研究への協力を依頼した上で、同町のコミュニティ形成の状況を確認するため、小地域ケア会議、地域ケア会議、コミュニティ事業報告会にそれぞれ参加し、支援団体(社会福祉協議会、地域コーディネーター、NPO法人など)の状況把握、資料の収集を行った。また、同町訪問の際に、住民調査実施に向けての研究打ち合わせも併せて行った。また、災害あるいは健康管理における関連した研究に関する情報収集並びに学会発表も行った。研究打ち合わせの際、町の担当者より災害公営住宅の整備状況が不十分であることから支援団体への聞き取り調査は平成30年度以降に行った方が良いとのことであったため、計画よりも支援団体調査を遅らせる方針とした。平成30年度には災害公営住宅の整備状況を随時確認しながら支援団体調査を行って、その内容をデータベース化するとともに、町や各種支援団体の協力を得ながら住民調査も実施していく予定としている。災害公営住宅が十分整備されておらず、支援状況も不十分と判断され、平成29年度に計画していた支援団体調査をまだ実施していない。従って、研究の進捗は当初の計画よりやや遅れている。今後も災害公営住宅の整備状況を随時確認し、町や各種支援団体の協力を得ながら支援団体調査および住民調査を行う予定である。しかし、研究実施に当たっては整備状況や支援団体等の状況をみながら丁寧に調整する必要があるため、今後も状況により調査の遅延が起こる可能性が高いと考える。

また、災害公営住宅の整備の遅れのため、計画よりも遅らせる方針とした支援団体への聞き取り調査も今年度に実施した。聞き取り調査の詳細は、1調査対象:大槌町、同町社会福祉協議会、その他支援団体(認定NPO法人など)、2調査項目:災害公営住宅の整備状況とその居住形態・入居状況(主に町)、災害公営住宅におけるコミュニティ形成の状況(全ての団体)、3調査方法:訪問による担当者への面接である。災害公営住宅の整備の遅れにより、平成30年度上半期に行う予定であった住民調査を、平成30年度下半期である平成30年10月および平成31年3月に実施した。このため、平成30年度に予定していた健診データの請求、データベースの作成、予備的解析、データクリーニングがまだ終了していない。また、支援団体調査も平成30年度以降に実施することにし、平成30年度下半期にほとんど実施した。上述の通り住民調査および支援団体調査が遅れたため、研究全体の進捗もやや遅れている。災害公営住宅の整備状況を随時確認し、町や各種支援団体の協力を得ながら、平成30年度中に支援団体調査(訪問による担当者への面接)を実施する。また、平成30年度中に住民調査(質問票調査、健診データの利用)を行う予定である。整備状況を確認しながら丁寧に調整し、時期や規模を随時検討しながら調査にあたる。健診データの請求を行った上で、支援団体調査および住民調査のデータベースを平成31年度中に作成し、得られたデータを基に居住形態および地域コミュニティが心身の健康状態に及ぼす影響をマルチレベル分析で検討する。また、得られた研究結果を専門家のみならず住民自身に広く周知して結果を還元することで、今後の健康管理に貢献できるようにする。支援団体調査の実施を計画より遅らせて平成30年度に実施することになった。この調査は各支援団体を訪問して聞き取り調査を行うものであるため、訪問に係る交通費、宿泊費、印刷費などが必要になる。この調査を平成29年度に行うことが出来なかったことから、次年度使用額が生じたものである。平成30年度には平成29年度に実施できなかった支援団体調査を実施し、更に当初より予定していた災害公営住宅住民調査(質問票調査、健診データ利用)を行う。これに伴い研究打ち合わせを密に行う必要が生ずる。また、情報収集や学会発表も随時行い、研究成果が得られるよう努めていく。研究の進捗の遅れにより、平成30年度に予定していた健診データの請求、データベースの作成、予備的解析、データクリーニングがまだ終了していないため、次年度使用額が生じた。次年度は健診データの請求を行った上で、支援団体調査および住民調査のデータベースを平成31年度中に作成し、得られたデータを基に居住形態および地域コミュニティが心身の健康状態に及ぼす影響をマルチレベル分析で検討する。
多変数保型形式の整数論

2次斜交群GSp(2)上の尖点保型表現IIに付随する保型L関数の解析的性質についての研究を行った。GSp(2)上には4次のオイラー積を持つスピノールL関数と5次のオイラー積を持つスタンダードL関数があり、それぞれに対していくつかの積分表示式(ゼータ積分)が知られている。しかしその(局所)ゼータ積分の計算はほとんどの場合、不分岐な有限素点に限られているためL関数の解析接続、関数等式など基本的性質すら満足に述べられていない。その溝を埋めるべく我々の周辺ではここ数年、実リー群Sp(2,R)上のWhittaker関数などの一般化された球関数の研究を進めその明示的な形を与えてきた。スピノールL関数に対しては、森山知則氏(上智大学)と共同でNovodvorskyによるゼータ積分の計算を実行しIIがWhittaker模型を持ち、IIの無限成分が主系列表現を生成している場合に4次のガンマ因子を決定し、さらにL関数が整関数になることが証明できた。スタンダードL関数についても同様の設定で5次のガンマ因子の決定、L関数の解析的延長について示した。これらの計算ではSp(2,R)の主系列表現に付随するWhittaker関数のMellin-Barnes型の積分表示式を用いている。また織田孝幸氏(東京大学)、平野幹氏(愛媛大学)と共同でSp(2,R)上の一般化された主系列表現に対する球関数(2変数の特殊関数とみなせる)の間の相互の関係を調べた。さらに織田孝幸氏と共同でSL(3,R)の退化主系列表現に属する球関数について調べた。球関数の満たす偏微分方程式系を解析し重複度なし定理および球関数の明示公式を与え、3次のEpsteinゼータ関数のFourier展開の実態を明らかにした。これは3次体のHecke L関数の特殊値の研究を進めるための第一歩であると考えられる。
in vitro分化誘導した長期生存形質細胞を用いた革新的薬剤投与法の開発

末梢血中のナイーブB細胞をゲノム編集により元々の抗体産生機能を欠失させ、抗体医薬を産生できる長期生存形質細胞に分化誘導する。自己由来の細胞であり自己への移植が可能である。長期生存形質細胞は極めて長寿命であり、生着したのち長期間抗体薬を産生し続けるため、繰り返し薬剤を投与する必要がなくなると考えられる。抗体医薬品の開発費や特許料など知的財産権については、使用する抗体医薬の遺伝子配列に対してライセンス料を支払うことで保証される。また発現細胞・発現ベクターのライセンス料や精製・製品のバリデーションなどの諸費用を削減することができ、医療費の抑制につながると考える。
発蛍光プローブが拓く生体分子ダイナミクスイメージング

生体分子を可視化することは、生きた細胞内で生命現象を解明する有用な方法となる。これまで、蛍光蛋白質を用いた方法で蛋白質の生細胞イメージングが行われてきた。本研究では、生体分子と結合して蛍光を発する発蛍光プローブを開発して、既存技術では限界のあった生命現象を可視化した。この発蛍光プローブを用いることで、蛋白質の動態、糖鎖の機能、及び核酸の化学修飾を生細胞で解析することに成功した。合成蛍光プローブを用いた蛋白質標識法は、蛍光蛋白質に代わる新たな蛋白質イメージング技術として近年注目を集めている。これまでに、我々は、PYPタグと発蛍光プローブを用いた蛋白質標識技術の開発を行ってきた。PYPタグは、紅色硫黄細菌由来の125アミノ酸からなる小蛋白質であり、発蛍光プローブとは、標識反応に伴い蛍光強度を上昇させる蛋白質標識剤のことである。以前の研究より、PYPタグと共有結合する発蛍光プローブとしてジメチルアミノクマリン誘導体CMBDMA2を開発している。本年度の研究では、標識反応後の蛍光強度上昇に加え、蛋白質分解後に蛍光強度が減少するOFF-ON-OFFスイッチングを利用して、NFkBシグナル経路を制御するRNA加水分解酵素であるRegnase-1の発現及び分解を可視化する研究に取り組んだ。Regnase-1は、IL-6のmRNAを加水分解することでNFkBシグナル経路を抑制制御しているが、LPS刺激時にRegnase-1がプロテアソームにより分解されることが知られている。そこで、我々は、PYPタグとRegnase-1を融合させ、CMBDMA2により標識し発現を蛍光検出するとともに、LPS刺激により蛋白質分解が起こり蛍光強度が減少するかを検討した。実験を行うにあたり、CMBDMA2標識複合体を安定化するPYP変異体を用いた。また、Regnase-1が自身のmRNAを分解し蛋白質発現量が極めて低下したことから、発現量を増加させるためにRNA活性を喪失させたReg D141N変異体を用いた。PYP-Reg D141Nは、標識反応を行うと核の外側から蛍光が観測されることが分かった。更に、LPSを添加すると蛍光強度が有意に減少することが分かった。以上の結果から、本システムを用いることで、蛋白質の発現・分解をリアルタイムで追跡することに成功した。DNAのメチル化は、遺伝子発現抑制のための重要な化学修飾であり、その異常は、様々な疾患の原因となることから、DNAメチル化検出技術の開発は、生命科学や医学の分野で重要な課題である。生細胞のままDNAメチル化を検出する技術は、蛍光蛋白質を用いた方法に限られており、メチル化DNAに結合するMBDという蛋白質ドメインを蛍光蛋白質に融合させ、その局在を観察するものである。しかしながら、遊離の融合蛋白質からも蛍光が観測されることが問題であった。本研究では、この問題を解決するために、PYPタグラベル化技術を応用し、メチル化DNAに結合した時に初めて蛍光強度を増大させる革新的な化学プローブの開発に取り組んだ。まず、DNAに結合すると蛍光性となる色素でMBDをラベル化する。この際に、PYPタグをMBDに融合させ、PYPタグラベル化技術によりMBDをDNA結合色素でラベル化する。DNA結合色素としては、オキサゾールイエロー(YO)を選んだ。MBDがメチル化DNAに結合すると、YOがDNA近傍に配置される。YOは、その近接効果により、DNAに結合し蛍光強度を上昇させる。YOは、元来DNA結合親和性が低いため、MBDによる近接効果がなければ、非特異的にDNAに結合することはないと考えた。実際に、YOを持つラベル化分子を合成した。このラベル化分子とPYPタグ融合MBDのラベル化反応を行ったところ、複合体形成を示す吸収スペクトルが得られた。更に、このラベル化体とDNAを反応させ、ゲルシフトアッセイを行ったところ、選択的にメチル化DNAに結合することが示された。更に、蛍光測定を行った結果、ラベル化体は、メチル化DNAに結合すると蛍光強度を上昇させることが示された。以上の結果から、PYPタグラベル化技術を応用し、メチル化DNAに結合し蛍光強度を上昇させる化学プローブの開発に成功した。メチル化DNAを検出する技術として、メチル化DNAに結合すると蛍光強度が上昇するプローブを開発することが当初の目的であった。前年度までに取り組んだ蛋白質ラベル化技術を応用することで、当初の目的が達成された。生化学・分光学実験も実施し、メチル化DNAを検出することができることが明らかとなった。このように、本研究計画は、概ね順調に達成されているといえる。生細胞でDNAメチル化を解析する方法の開発は、DNAメチル化のダイナミクスを明らかにするうえで極めて有用であるものの、その方法は蛍光蛋白質を用いた方法に限られている。この方法では、メチル化DNAに特異的に結合するMBDと蛍光蛋白質を融合させ、その局在を解析する。しかしながら、メチル化DNAに結合していない融合蛋白質からも蛍光が観測されるため、厳密にメチル化DNAの局在を解析するうえで大きな問題となっている。そこで、本研究では、この問題を解決するために、PYPタグ標識技術を応用することで、生細胞内でメチル化DNAに結合した部位のみ蛍光が観測されるプローブを開発した。前年度までの研究で、PYPタグに融合したMBDをDNA結合色素で標識し、メチル化DNAに結合すると蛍光強度を上昇させるハイブリッドプローブを開発した。本年度では、プローブを生細胞内で構築した。

まず、PYPタグの変異体をMBDに融合させた蛋白質を生細胞内に発現させ、DNA結合色素を持つラベル化分子を添加した。その後、共焦点蛍光顕微鏡により観測した。その結果、細胞核内から蛍光性の輝点が複数観測された。融合蛋白質を発現していない細胞や、MBDを融合していないPYPタグ変異体のみ発現している細胞にラベル化分子を添加しても、同様の蛍光は観測されなかった。また、この輝点は、Hoechstの蛍光と重なった。Hoechstは、メチル化DNAが豊富に存在するヘテロクロマチン領域を染色する。以上の結果から、ハイブリッドプローブ由来の蛍光輝点は、メチル化DNAに由来すると示唆された。更に、この確証を得るために、DNAメチル化阻害剤5-AzadCで細胞を処置し同様の実験を行ったところ、阻害剤未処置細胞で見られた蛍光輝点は観測されなかった。以上の結果から、ハイブリッドプローブにより、生細胞核内のメチル化DNAの可視化に成功した。生細胞のメチル化DNAを検出することが当初の目的であった。前年度までに取り組んだハイブリッドプローブ構築技術を生細胞に応用することで、当初の目的が達成された。顕微鏡観測実験に加え、DNAメチル化阻害剤を用いた解析実験も実施し、本技術を用いて、メチル化DNAを検出することができることが明らかとなった。このように、本研究計画は、概ね順調に達成されているといえる。DNAのメチル化は、遺伝子発現をエピジェネティックに制御する重要な機構であり、その異常は癌などの疾病を誘発することが知られている。このため、DNAメチル化の解析技術は、生命科学・医学の分野で大きなニーズがある。一方、DNAメチル化の生細胞解析技術は、蛍光蛋白質を用いた手法に限られていた。この手法では、メチル化DNAに結合するMBDと呼ぶ蛋白質を蛍光蛋白質に融合させ、その局在を解析する。しかしながら、メチル化DNAに結合していない蛋白質から蛍光が観測されることが問題であった。この問題を解決すべく、昨年度、生細胞中において、PYPタグラベル化技術を用いてMBDをDNA結合色素でラベル化した合成分子/蛋白質ハイブリッドプローブを開発した。今年度は、このハイブリッドプローブを応用して、メチル化DNAの定量及び細胞周期におけるメチル化DNAの動態を観測した。ハイブリッドプローブは、遊離状態における蛍光は抑制されていて、メチル化DNAと結合すると蛍光強度を上昇させる。そこで、生細胞中のメチル化DNAをハイブリッドプローブにより定量解析できるかを検証した。まず、異なる濃度のDNAメチル化阻害剤で細胞を処理し、細胞を破砕し、メチル化DNAの量を抗体をベースにした市販のキットで定量した。この結果と、ハイブリッドプローブを用いたイメージングから得られた蛍光強度のデータを比較すると、良好な相関が見られた。以上のことから、ハイブリッドプローブは、イメージングによるメチル化DNAの定量を可能にしたといえる。また、蛍光蛋白質プローブとの比較をしたところ、蛍光蛋白質プローブは、DNAメチル化阻害剤処理にもかかわらず、核内から蛍光が観測された。
代謝異常進行過程での脂肪組織の炎症と異所性脂肪蓄積の関連に関する臨床研究

対象者を減量を含む強力な治療介入を行った2型糖尿病患者に絞り、介入前と6か月後の内臓脂肪面積、四肢除脂肪量(筋肉量)を測定して体組成の変化を観察した。68名を対象とした多変量解析では、体重の変化は内臓脂肪面積、四肢除脂肪量と強い正の相関を示した。また、介入前の内臓脂肪面積は他のパラメータによる補正後も筋肉量の変化に対して有意な正の相関を示した。本研究の結果、内臓脂肪蓄積のある2型糖尿病の減量介入では、内臓脂肪優位に減少し、筋肉量は保持される傾向が確認された。本研究の目的は、肥満者の余分なエネルギーの蓄積装置としての皮下脂肪組織の限界が、本来蓄積しない場所への脂肪蓄積(異所性脂肪蓄積)の引き金となるという仮説をヒトで検証すること、さらには脂肪組織の慢性炎症が異所性脂肪蓄積に至るまでの機構を解明することにある。この目的を達成するために、初年度は、メタボリックシンドローム発症患者30名に対してdual energy X-ray absorptiometry (DXA)による全身脂肪分布の定量及びバイオインピーダンス法による臍部内臓脂肪面積の測定を実施した(dual scan)。これらの患者に対して、同時に血液検体を採取し、代謝異常関連のパラメータを測定した。これらの検査に加えて、骨密度測定や血管内皮機能検査(FMD)を同時に行い、脂肪分布の異常が間接的に与える影響も含めて評価できるようにした。これらの検査を治療介入前及び6か月後で行い、その変化を評価できるようにするとともに、その際使用した治療薬の違いと各パラメータの変化量の関係を比較した。筋肉内の異所性脂肪の定量については、当施設の3Tの超伝導MR装置(GE社製Signa HDxt ver.16)を使用して採取した元データを、科研費を使用して購入した専用の解析ソフト(Stephen Provenchar社製LCModel)を用いた結果、測定誤差10%以下の精度で評価可能であることを確認した。なお、これらの臨床データを採取するために、東京医科歯科大学医学部倫理委員会に研究計画書を提出し、平成25年7月23日に承認を受けている(第1573番)。この目的を達成するために、まず、東京医科歯科大学医学部倫理委員会に研究計画書を提出し、平成25年7月23日に承認を受けた(第1573番)。これに基づき、メタボリックシンドローム発症患者に対して、dual energy X-ray absorptiometry (DXA)による全身脂肪・筋肉の分布の定量及びバイオインピーダンス法(DUALSCAN)による臍部内臓脂肪面積の測定を実施した。同時に血液検体を採取し、代謝異常関連のパラメータを測定した。2015年3月までに98名がエントリーし、42名が6か月後の評価まで終了している。筋肉内の異所性脂肪の定量については、当施設の3Tの超伝導MR装置(GE社製Signa HDxt ver.16)を使用して採取した元データを、科研費を使用して購入した専用の解析ソフト(Stephen Provenchar社製LCModel)を用いて解析した。また、肝臓内の異所性脂肪の定量は、超音波画像診断法(インターメディカル社製フィブロスキャンタッチ(502))を使用して測定可能にした。筋肉内異所性脂肪については12名、肝臓内異所性脂肪については2名において定量されている。本研究の目的は、肥満者の余分なエネルギー装置としての皮下脂肪組織の限界が、本来蓄積しない場所への脂肪蓄積の引き金となるという仮説をヒトで検証すること、さらには脂肪組織の慢性炎症が体内脂肪分布に与える影響を解明することである。この目的を達成するために、糖尿病患者に対してdual energy X-ray absorptiometry (DXA)による全身脂肪・筋肉の分布の定量、バイオインピーダンス法による細部内臓脂肪面積の測定、MRIを使用した筋肉内異所性脂肪の定量を実施し、同時に血液検体を採取した。これらの評価を治療介入前お呼び6か月後で行い、その変化量の関係を比較した。2016年3月までに累計133名がエントリーした。当初想定していた筋肉などへの異所性脂肪蓄積に影響を与えるパラメータの同定には至らなかった。一方、2型糖尿病患者68名の検討では、多変量解析において、内臓脂肪面積の変化量に影響を与える因子として体重変化幅の他、内臓脂肪面積基礎値、BMI基礎値、HbA1c変化量が抽出された。また、四肢筋肉量の変化に影響を与える因子として、体重変化幅、内臓脂肪面積基礎値、観察終了時のHbA1cが同定された。特に介入前の内臓脂肪面積が大きい方が、体重減少による四肢筋肉量の減少を免れる傾向があることが観察されたことは特記に値する。以上の我々の研究成果は、減量が望まれる2型糖尿病患者において、減量による体組成変化パターンの予測に役立てられるものと考えられる。

68名を対象とした多変量解析では、体重の変化は内臓脂肪面積、四肢除脂肪量と強い正の相関を示した。また、介入前の内臓脂肪面積は他のパラメータによる補正後も筋肉量の変化に対して有意な正の相関を示した。本研究の結果、内臓脂肪蓄積のある2型糖尿病の減量介入では、内臓脂肪優位に減少し、筋肉量は保持される傾向が確認された。1)筋肉内異所性脂肪を測定するためにMR spectrographyを使用しているが、メタボリックシンドロームでは測定に必要な最小の筋肉量を下回る対象が多く、60歳以下の男性でないとうまく測定できないことが多かった。2)肝臓内異所性脂肪を測定するために超音波画像法を採用したが、高度肥満者では安定した結果が得られなかったため、やはり対象を絞らざるを得なかった。内分泌・代謝内科筋肉・肝臓の異所性脂肪の評価は限られた症例の中で評価していく。一方、どのような症例でも比較的安定した結果が得られるDXAのデータを詳細に解析した結果、減量による部位別の脂肪・筋肉の量の変化には大きな個人差があることが判明した。これらの変化と血液パラメータを比較し、体格に変化を与える因子の抽出も同時に検討していく。1)筋肉内異所性脂肪を測定するためにMR spectrographyを実施する予定だったが、健常ボランティアと比較して、メタボリックシンドローム患者の筋肉量は少ないことが多く、測定条件の調整に追加の検討を要した。2)ヒトの脂肪組織の線維化を病理学的に捉えるためには、軽中程度の肥満者では困難であることが判明した。3)内臓脂肪量の経時的な変化をみるために、その都度腹部CT検査を行うことについて、放射線被ばく面での倫理的配慮の必要性を指摘された。1) MR spectrographyの条件検討を行った結果、測定の目途は立った。2)本年より肥満減量手術が保険収載されたことを受けて、その手術の際に脂肪組織検体を入手する計画に切り替えた。3)腹部CTによる内臓脂肪測定に変えて、バイオインピーダンス法による測定法を採用した。
ガンスフェロマク閉じ込めにおける開口部の磁気チョーキング

磁化同軸ガンでプラズマを生成し金属導体(FC)に閉じ込めを行うCTCC-IIスフェロマク実験において, FCの入射口部の磁場配位の不整を軽減するために付加的な外部磁場による配位整形実験をおこない,現在のところ以下の結果を得ている.プラズマの抵抗性減衰過程において傾斜型不安定性を生じる事なくFC内で安全に閉じた配位を実現した.また,外部磁場用コイルのケーシング(SUS)のリミター作用によると考えられるフラックスホールが幾何学中心部に形成されており,外部磁場印加条件によってその生成に変化があることが分かった.スフェロマクプラズマでは磁気シアーとFC壁のみがプラズマの安定性に寄与しているため,従来幾何学中心に導体を挿入してこのシアーの強化を図ってきたが,フラックスホールの形成によって導体を挿入せずともシアーを強化出来る可能性が出てきた.プラズマ生成以前に外部磁場を印加した場合(Bias mode)にはフラックスホールが形成されず,そのとき生成されたプラズマの電子密度はかなり高く,比較的プラズマ生成初期において粒子閉じ込めが向上している事が分かった.プラズマ生成後に外部磁場を印加した場合(Delayed mode)にはフラックスホールは形成されるが,粒子閉じ込めに関してはBias modeと同様な傾向がみられた.しかし,特にBias modeではフラックスホールが形成されないためプラズマとFC壁との相互作用が増し,そのために不純物の流入も増加する傾向にあり,外部磁場印加によるプラズマ閉じ込めに与える影響は現在のところ明確とは言えない.今後の課題として今回の実験で得られたフラックスホールの特性を十分生かすため, Bias modeにおいてもフラックスホールを形成しうるようリミター形状等を工夫することが挙げられる.それにより外部磁場印加によるプラズマ閉じ込め特性に与える影響が今後より顕著になることが期待できる.磁化同軸ガンでプラズマを生成し金属導体(FC)に閉じ込めを行うCTCC-IIスフェロマク実験において, FCの入射口部の磁場配位の不整を軽減するために付加的な外部磁場による配位整形実験をおこない,現在のところ以下の結果を得ている.プラズマの抵抗性減衰過程において傾斜型不安定性を生じる事なくFC内で安全に閉じた配位を実現した.また,外部磁場用コイルのケーシング(SUS)のリミター作用によると考えられるフラックスホールが幾何学中心部に形成されており,外部磁場印加条件によってその生成に変化があることが分かった.スフェロマクプラズマでは磁気シアーとFC壁のみがプラズマの安定性に寄与しているため,従来幾何学中心に導体を挿入してこのシアーの強化を図ってきたが,フラックスホールの形成によって導体を挿入せずともシアーを強化出来る可能性が出てきた.プラズマ生成以前に外部磁場を印加した場合(Bias mode)にはフラックスホールが形成されず,そのとき生成されたプラズマの電子密度はかなり高く,比較的プラズマ生成初期において粒子閉じ込めが向上している事が分かった.プラズマ生成後に外部磁場を印加した場合(Delayed mode)にはフラックスホールは形成されるが,粒子閉じ込めに関してはBias modeと同様な傾向がみられた.しかし,特にBias modeではフラックスホールが形成されないためプラズマとFC壁との相互作用が増し,そのために不純物の流入も増加する傾向にあり,外部磁場印加によるプラズマ閉じ込めに与える影響は現在のところ明確とは言えない.今後の課題として今回の実験で得られたフラックスホールの特性を十分生かすため, Bias modeにおいてもフラックスホールを形成しうるようリミター形状等を工夫することが挙げられる.それにより外部磁場印加によるプラズマ閉じ込め特性に与える影響が今後より顕著になることが期待できる.
新しい圧縮原理に基づく超高効率ライトフィールド符号化

本研究の目的は、ライトフィールドの高効率な圧縮手法の検討であり、国際標準符号化方式(HEVC等)の原理である「予測符号化、変換符号化」とは全く異なる原理に基づく手法を開拓することである。一つ目に着目した手法はテンソルディスプレイを応用した手法である。テンソルディスプレイとはバックライトの前に透過型液晶ディスプレイを複数配置した構造を持つものであり、例えば数百枚の視差画像に相当するライトフィールドを3枚のレイヤパターンから生成できるものである。圧縮伝送という観点から、ライトフィールドをそのままHEVCで圧縮する手法と、送信側で数枚のレイヤパターンに変換してその後にHEVC伝送する手法の比較検討を行った。その結果、両者のレート歪み特性に大きな違いはないという知見が得られた。二つ目に着目した手法は符号化開口カメラによるライトフィールドの取得である。深層学習を用いることにより、符号化開口カメラにより撮影した数枚の撮影パターンから25枚のライトフィールド画像を再構成することに成功した。1枚のみでは再構成画像の品質がよくないものの、最低2枚用いることにより十分な性能が出ることを確認した。このほか、数枚-十数枚の2値画像と視点に依存する重み係数によってライトフィールドを再構成する新たな手法を検討し、重み係数を可逆符号化をすることによってJPEGと同等の性能が得られることを確認した。テンソルディスプレイ、符号化開口カメラ、2値画像表現のいずれも従来の符号化性能を大きく上回るものではないものの、予測符号化、変換符号化とは全く異なる原理に基づいて従来と同等の性能が得られることを実験的に確認できた。初年度の目標であったテンソルディスプレイと符号化開口カメラのそれぞれの特性評価について、実際のライトフィールドの再構成実験を行って確認することができた。また、2値画像と重み係数を用いた新しいライトフィールドの表現手法についても実験的に性能を評価することができた。今年度に得られた知見を元にして、ライトフィールドがもつ本質的な情報へと迫っていく。テンソルディスプレイのレイヤパターンが従来の画像符号化方式では性能が出ない理由について深く追求していく。また符号化開口カメラにより得られたパターンの圧縮符号化についても検討を進めていく。
散逸エネルギ計測に基づく疲労き裂発生予知保全スキームの構築

構造部材を対象に実働力学状態の実測結果をもとに,疲労き裂の発生・進展を評価する予知保全スキームの開発について検討した.散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知の学術的基盤となる疲労損傷過程での散逸エネルギ放出メカニズムの解明を行った.また,き裂発生後重要となる,き裂先端近傍の熱弾性応力分布計測に基づくき裂進展評価,き裂進展抑制対策後の応力軽減,き裂進展抑制効果の実証を行った.2014年度には,「散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知保全」の基盤となる散逸エネルギ放出メカニズムに関する学術的検討を重点課題とし,実験室レベルでの検討を中心に,散逸エネルギ計測制度の向上,疲労損傷過程における散逸エネルギ放出メカニズムの解明,およびき裂先端近傍の応力分布その場計測に基づくき裂進展性評価に取り組んだ.散逸エネルギ計測制度の向上については,負荷周波数の2倍周波数をもつ散逸エネルギ放出に起因する温度変動を高精度に抽出するため,温度変動信号の位相に着目して実験的検討を行った.低応力振幅では,位相が測定毎に変動したのに対して,比較的大きな散逸エネルギが計測された試験条件では,負荷応力や測定タイミングによらず,ある特定の位相差を示すことが分かった.特定位相差は材料の微視構造変化,すなわち疲労損傷に起因した信号成分であることを示していると考えられ,位相情報を用いることで,試験機の高調波ノイズ等を除去して,疲労損傷に起因する温度信号成分のみを散逸エネルギとして評価できる可能性があることが分かった.き裂先端近傍の応力分布その場計測に基づくき裂進展評価に関しては,橋梁溶接部の実寸試験体を用いて,溶接部における応力分布とき裂進展の関係について実験的検討を行った.実寸試験体において溶接部のき裂発生の検出ならびにき裂先端近傍の応力変動のその場計測結果からのき裂進展挙動の予測が可能であることを明らかにした.平成27年度においては,昨年度に引き続き「散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知保全」の学術的基盤となる疲労損傷過程での散逸エネルギ放出メカニズムの解明およびき裂先端近傍の応力分布計測に基づくき裂進展評価を重点課題として研究を行った.疲労損傷過程での散逸エネルギ放出メカニズムの解明においては,昨年度開発した位相ロックイン計測法による高精度な散逸エネルギ評価を可能とし,これを散逸エネルギの発生の抑制効果があると考えられる,ショットピーニングなどの表面処理材や,塑性加工材あるいは溶接試験体に対する散逸エネルギに基づく疲労強度評価に適用した.また,赤外線サーモグラフィによる散逸エネルギの顕微計測法を確立し,試験材料の粗大結晶粒化と相まって,すべり帯の形成・運動による散逸エネルギ放出メカニズムをより高い精度で検証できる可能性が証明された.また,散逸エネルギの顕微赤外線計測に必要な,放射率補正,位置補正に関するノウハウを蓄積することができた.き裂先端近傍の応力分布計測に基づくき裂進展評価においては,溶接構造試験体の疲労き裂進展試験を行い,き裂先端近傍で計測された応力分布およびこれにより算出された応力拡大係数をもとに,き裂進展速度を推定できることを明らかにした.さらに,疲労き裂の進展抑制対策が行われた実橋梁部材を対象に,対策の前後における応力分布をその場計測し,き裂進展対策効果による実働応力軽減を実証できた.さらに,疲労損傷過程での熱弾性応力計測および散逸エネルギ計測を,炭素繊維強化複合材料(CFRP)に適用した.CFRPにおいては,繊維配向角により熱弾性温度変動の位相が大きく変化することが確認でき,これにより疲労損傷の早期検出ができる可能性が示された.平成27年度の研究では,新たに赤外線サーモグラフィによる熱弾性応力計測および散逸エネルギの顕微計測法を確立した.これにより,粗大結晶粒試験片による疲労試験時の散逸エネルギを微小視野でその場計測できることが可能となり,すべり帯の形成・運動による散逸エネルギ放出メカニズムをより高い精度で検証できる可能性が証明され,実構造物への散逸エネルギに基づく疲労損傷評価適用の有効性を実証する手がかりを得た.また,き裂先端近傍で計測された応力分布およびこれにより算出された応力拡大係数をもとに,き裂進展速度を推定できることを明らかにするとともに,疲労き裂に対する進展抑制対策の効果を検証できることを示した.さらに,炭素繊維強化複合材料に対しても疲労損傷過程での熱弾性応力計測および散逸エネルギ計測を行った.最終年度である平成28年度においては,「散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知保全」の学術的基盤となる疲労損傷過程での散逸エネルギ放出メカニズムの解明,およびき裂先端近傍の熱弾性応力分布計測に基づくき裂進展評価について,適用範囲をさらに拡張した実験的検討を行った.疲労損傷過程での散逸エネルギ放出メカニズムの解明においては,散逸エネルギ計測による溶接部の疲労強度評価の適用性検討のため,ビードオンプレート溶接部を中央に有する試験片に対して疲労試験および散逸エネルギ計測を行った.その結果,溶接部の止端部において局所的に散逸エネルギが高い箇所がみられ,この箇所からき裂が発生することが明らかとなった.さらに疲労限度推定法を適用したところ,S-N曲線から得られた疲労限度と近い疲労限度推定値が得られることから,散逸エネルギに基づいて溶接部における疲労き裂の発生位置の予測や疲労限度を推定できることが分かった.

き裂先端近傍の熱弾性応力分布計測に基づくき裂進展評価においては,溶接構造試験体を用いた疲労き裂進展試験を行い,き裂先端近傍で計測された応力分布およびこれをもとに算出される応力拡大係数と,き裂進展速度との関係について,詳細な実験的検討を行った.その結果,き裂進展速度と熱弾性応力分布計測結果から算出した応力拡大係数範囲の間にはParis則が成立し,熱弾性応力分布計測により求まる応力拡大係数範囲からき裂進展速度を評価できることを実証した.さらに,この結果を,疲労き裂の進展抑制対策が行われた実橋梁部材に適用し,き裂進展抑制対策補修の前後におけるき裂周りの応力分布の熱弾性計測結果から応力拡大係数を求め,これをもとにき裂進展対策補修による応力低減,応力拡大係数範囲の低減が行われたことを実証した.以上のように,本研究課題では,当初の目標として掲げた研究目的を達成することができた.構造部材を対象に実働力学状態の実測結果をもとに,疲労き裂の発生・進展を評価する予知保全スキームの開発について検討した.散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知の学術的基盤となる疲労損傷過程での散逸エネルギ放出メカニズムの解明を行った.また,き裂発生後重要となる,き裂先端近傍の熱弾性応力分布計測に基づくき裂進展評価,き裂進展抑制対策後の応力軽減,き裂進展抑制効果の実証を行った.2014年度の研究では,新たに位相情報を用いることで散逸エネルギ測定の高精度化が可能であることが明らかとなった.測定の高精度化は,実機での評価において非常に重要であり,実構造物への散逸エネルギに基づく疲労損傷評価の適用が大きく前進した.また位相差は新たに測定装置を組み込むことなく計測が可能なパラメータであるため,適用性は大きい.また,橋梁溶接部の実寸法試験体の疲労試験が可能となったことから,橋梁において評価が重要となる溶接部について散逸エネルギ計測に基づいた保全スキーム構築に向けた実験が可能となった.最終年である平成28年度には,これまでに得られた熱弾性応力計測および散逸エネルギ計測の高精度化に関する種々の研究成果を基礎に以下の研究を実施する.溶接試験片および溶接構造試験体の疲労試験を行い,散逸エネルギ計測に基づく溶接部からのき裂発生予測精度を検証する.また,疲労き裂発生後には,き裂先端近傍で計測された実働応力分布に基づくき裂進展性評価の高精度化について検討を重ねる.さらに,疲労き裂進展後には,疲労き裂進展抑制対策あるいは補修を行い,疲労き裂進展抑制対策については応力低減によるき裂進展性低下,補修については散逸エネルギ計測による疲労き裂再発生評価を行う.これらの検討を通じて,鋼構造物に対するライフサイクルでの非破壊評価法の確立を目指す.研究成果は,国内国外で開催される機械工学,土木工学に関連する諸学会において発表する.28年度が最終年度であるため、記入しない。実験力学2014年度には,「散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知保全」の基盤となる散逸エネルギ放出メカニズムに関する学術的検討を重点課題とし,実験室レベルでの検討を中心に,散逸エネルギ計測精度向上および疲労損傷過程における散逸エネルギ放出メカニズムの解明に取り組んだ.また,き裂進展評価については,橋梁溶接部の実寸試験体を用いて実験的検討を行った.本年度はこれらの検討をさらに高度化させる.散逸エネルギ計測精度向上においては,温度変動信号の位相に着目し,位相情報を用いた散逸エネルギ解析プログラムを構築する.