hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
平衡実現打ち切り法の拡張と電磁界解析への応用

この場合のコレスキー分解の基礎が提案されており,この方法を改良することによって,スパースなリカッチ方程式を得る方法について検討を行った。次に,リカッチ方程式の反復解法であるコレスキー要素QADI法を適用した。コレスキー要素QADI法は非常に効率的な手法であるが,状態方程式の出力変数が1つの場合のみしか適用できないことが欠点である。そこで,コレスキー要素QADI法における行列変形を見直し,コレスキー要素QADI法を多出力変数の場合にも適用できるように拡張を行った。次に,固有値分解を用いることで変換行列を計算し,低次元化モデル得る方法を検討した。本研究計画に関する学術論文を発表した。さらに,学術論文3件を投稿中である。28年度に開発を行ったQADIを用いた確率的平衡実現打ち切り法を論文にまとめ投稿したところ,査読者より有益な意見が得られた。QADIよりも高速なRADIが既に提案されており,開発した手法の一般性は必ずしも高くないとのことであった。そこで,28年度に提案した方法の再検討を行った。まず,RLC回路のシステムは最大指数2をもっている。しかしながら,28年度に提案を行った手法では,指数1のみに対応可能であり,改善を行う必要があった。そこで,RLC回路の回路方程式であるデスクリプタ・システムから,一般化代数リカッチ方程式及び代数リカッチ方程式を得る手法を提案し,それぞれに関して確率的平衡実現打ち切り法を提案した。提案手法は,回路の受動性だけでなく,双対性も保存できる手法であり,これらの本質は,インピーダンス,アドミタンス,ハイブリッド行列に対して保存されるものである。さらに,回路網のスパース性も考慮されるために,極めて効率の良い解析手法となった。さらに,一般化代数リカッチ方程式及び代数リカッチ方程式の解法として,RADIの適用を行った。RADIは現在,最も高速なリカッチソルバと言われているが,その導出は代数リカッチ方程式の解法に基づいていた。しかしながら,一般性の観点からは,一般化代数リカッチ方程式の解法に基づいてその理論が構築されている必要がある。そこで,RADIの論文に基づき,ここでの理論が一般化代数リカッチ方程式の解法についても適用できることを示した。次に,双方の解法に対して数値実験を行ったところ,効率が同等であることが分かった。現在のところ,適用回路に対する一般性,高い計算効率をもった手法は本手法以外には提案されておらず,論文誌への投稿を予定している。研究計画では,28年度で提案を行った確率的平衡実現打ち切り法の性能限界について評価を行う予定であった。また,低次元化した回路を回路シミュレータSPICEのネットリストで表現する方法についても検討を行うことになっていた。そこで,提案手法の性能限界の評価を行い,これらをまとめ学術論文の投稿を行ったが査読者より,現在最新の手法との比較が必要であるとの見解が得られたため,他手法との比較を行った。その結果,QADIに基づくよりも現在最速と言われるRADIを使用した方法の方が有効であることが分かり,この使用を前提した確率的平衡実現打ち切り法の検討を行った。
アーベル多様体の退化とlog幾何,点のない空間概念

当研究は代数log空間の概念の確立とそのアーベル多様体の退化理論への応用とを目ざすものであった。今年度の大きな成果は二つあり、一つは、解析的理論の第一論文を投稿できたこと、もう一つは、解析的なlobピカール多様体論の第二論文をまとめ、発表できる形に近づけられたことである。この二つの論文は、ともに、梶原健氏、加藤和也氏との共著である。このうち、第一論文については、昨年度にほぼまとまっていたが、今年度、特に、次の三つの点において、進展があったことが、決定的であった。1.サタケ・コンパクト化をlogのmoduliとしてとらえ、サタケ・コンパクト化のmoduli的意味を明らかにした。2.logアーベル多様体に射影模型がとれることを、テータ関数の退化を用いて、解析的に、すっきりと証明することができた。3.カッターニ-カプラン-シュミットによる、混合ホッジ構造の理論の応用として、logアーベル多様体の圏と重み-1の偏極付きlogホッジ構造の圏との同値性の証明を完結させることができた。次に、第二論文の内容は、以下の通りである。まず、第一論文の主定理の一つである、log複素輪体と重み-1のlogホッジ構造の圏との同値性を利用して、logピカール多様体やlogアルバネーゼ多様体を定義した。logピカール多様体とlog可逆層の群との関係が第二論文の主題である。まず前者が後者の部分であることを示した。また、逆に後者のうち、可逆層の群から来ている部分が前者に入ることを、基が1次元の場合に示した。これを高次元の場合にも示すことは、logアーベル-ヤコビ写像の定義という、大きな問題の特別な場合である。この大きな問題の他の特別な場合(双対な場合)が、logアルバネーゼ写像の定義であり、これについても考察した。当研究は代数log空間の概念の確立と応用とを目ざすものであった。今年度は梶原健氏、加藤和也氏と共同で、主にlogアーベル多様体に関する研究を重ね、以下のような成果を得た。1.代数log空間のいくつかの定義の関係についての認識が深まった。例えば代数log空間ではあるが、強代数log空間でないものが構成できた。2.logアーベル多様体の定義にも、自然なものが二種類あることがわかった。話題によってどちらを取るとよいかが異なり迷う所である。3.logアーベル多様体の局所理論、すなわち退化がconstantである場合に、当面必要なことを全て証明できた。特に、退化がconstantなlogアーベル多様体は代数log空間である。これは、logアーベル多様体の定義に代数log空間を使う発想を支持している。さらに、任意次元のbase上のアベロイドも代数log空間としてとらえられることも示せた。4.logアーベル多様体のmoduliの表現可能性という主結果の新しい証明方針を見いだした。従来のArtin基準とconical complexの空間の表現可能性とに問題をわけるという方針である。これによりArtin基準のlog化は必要なくなり、証明を大幅に短縮できることが期待される。5.上記の4のうち、conical complexの空間の表現可能性は、Ashの許容cane分解の理論の応用として示すことができた。次年度もひきつづきlogアーベル多様体の理論の細部をつめ、発表できる形に近づけることをめざす。当研究は代数log空間に概念の確立とそのアーベル多様体の退化理論への応用とを目ざすものであった。二年目となる今年度の大きな成果はすでに大部になりすぎている予稿の中から解析的な理論だけを分離し独立した論文として発表できる形に近付けられたことである。古典的な退化なしの場合と同様に、解析的な理論は多くの点で直感的であり、構想の要点が見やすい。また解析的な理論では偏極のない場合、すなわち複素輪体の退化やlogホッジ理論との等価性もともに扱うことが可能となる。梶原健氏、加藤和也氏との共著でまとめつつある上記論文の構成は次の通りである。1.log複素輪体と(解析的な)logアーベル多様体の導入。これらはlog解析空間の圏上の、一般には表現可能でない関手として定義され、古典的な複素輪体及至アーベル多様対の退化族のある意味での極限のようなものであり、logの哲学により、あたかも退化していないかのようにふるまう。2.臼井-加藤によるlogホッジ構造の混合版の導入。これは混合ホッジ構造の退化族とは何かというホッジ理論の基本問題に新しい答を提案しているとも見られる。3.log複素輪体及至logアーベル多様体の圏と、重み-1のlogホッジ構造及至偏極付きlogホッジ構造の圏との同値性。後者はpureであるが証明には本質的に混合版を使用する。4.古典的なアーベル多様体のモジュライのマンフォード・コンパクト化がlogアーベル多様体のfineモジュライであること、佐武コンパクト化がcourseモジュライであることの証明。前者は3により、加藤-臼井空間とも一致するので加藤-臼井の結果から出すことができる。5.log複素輪体には固有模型がとれ、logアーベル多様体には射影模型がとれることの証明。次年度は代数的な理論のまとめに進みたい。

今年度の大きな成果は二つあり、一つは、解析的理論の第一論文を投稿できたこと、もう一つは、解析的なlobピカール多様体論の第二論文をまとめ、発表できる形に近づけられたことである。この二つの論文は、ともに、梶原健氏、加藤和也氏との共著である。このうち、第一論文については、昨年度にほぼまとまっていたが、今年度、特に、次の三つの点において、進展があったことが、決定的であった。1.サタケ・コンパクト化をlogのmoduliとしてとらえ、サタケ・コンパクト化のmoduli的意味を明らかにした。2.logアーベル多様体に射影模型がとれることを、テータ関数の退化を用いて、解析的に、すっきりと証明することができた。3.カッターニ-カプラン-シュミットによる、混合ホッジ構造の理論の応用として、logアーベル多様体の圏と重み-1の偏極付きlogホッジ構造の圏との同値性の証明を完結させることができた。次に、第二論文の内容は、以下の通りである。まず、第一論文の主定理の一つである、log複素輪体と重み-1のlogホッジ構造の圏との同値性を利用して、logピカール多様体やlogアルバネーゼ多様体を定義した。logピカール多様体とlog可逆層の群との関係が第二論文の主題である。まず前者が後者の部分であることを示した。また、逆に後者のうち、可逆層の群から来ている部分が前者に入ることを、基が1次元の場合に示した。これを高次元の場合にも示すことは、logアーベル-ヤコビ写像の定義という、大きな問題の特別な場合である。この大きな問題の他の特別な場合(双対な場合)が、logアルバネーゼ写像の定義であり、これについても考察した。
言語音韻体系の獲得と喪失のメカニズム

本研究は、現代言語学の音韻論の立場に立って、人間の音韻獲得と音韻喪失の間の平行性と、それに関係するいくつかの問題を明らかにしようとしたものである。より具体的には、正常発達児と機能性構音障害をもつ幼児の音韻体系と、失語症などで音韻を喪失した成人の音韻体系を比較・対照することにより、前者の獲得のプロセスと、後者の喪失の状態、そしてリハビリテーションを受けた場合の再獲得のプロセスには、関連性が見られ、それを分析することにより、人間の音韻獲得のメカニズムに新たな角度から迫ることを目指したものである。幼児の音韻獲得に関しては、平成10-12年度「スピーチセラピスト用言語障害児音韻体系分析マニュアルの開発」および平成13-15年度「幼児の音韻障害の言語学に基づく臨床分析方法の確立」(両者とも基盤研究(C))の延長線上にあり、分節音の獲得順序についてさらに研究を深めることができ、また研究対象をプロソディーにも広げることができた。これらの成果は、個別の論文や国際学会での発表に反映されている。またこれらの研究成果を活かし、啓蒙的な業績として、アメリカ合衆国から出版された音韻獲得・障害のハンドブックの1章を担当し、日本語の音韻獲得と障害に関して、読者に鳥瞰図を与えることができるチャプターを執筆した。しかしながら、音韻喪失に関しては、大阪府内のリハビリテーション病院のご協力を得て、失語症患者のデータを相当数採取したものの、純然たる音韻だけの障害はほとんど無く、今後に課題を残すことになった。これを含め、音韻獲得や障害の分野は、研究者も少なく、まだまだ未解決の問題も多いので、幸いにも今年度交付内定をいただいた、「音韻障害と外国語訛りの平行性に関する言語学的研究」において、継続して取り組んでいく予定である。実施初年度に当たる本年度は、音韻獲得、音韻喪失ともに、データの収集に努めた。新しいプロジェクトである音韻喪失に関しては、わかくさ龍間リハビリテーション病院の言語治療室のご協力を得て、さまざまなタイプの失語症患者のリハビリテーションの過程を観察させていただき、またデータも得ることができた。データは、質・量ともに充分とはいいがたいので、来年度も引き続き、収集を続ける予定である。音韻獲得に関しては、昨年度までの研究課題(『幼児の音韻障害の言語学に基づく臨床分析方法の確立』課題番号:13610657)との連続性を保ちながら、幼児の音韻獲得の過程と機能性音韻障害を現代音韻理論から引き続き分析をおこない、Ueda and Davis(2004)として発表した。内容は、主として幼児のラ行音の獲得と誤構音に関するものである。ラ行音の獲得には、いくつかの獲得の「道筋」があり、それにともなって、一定のパターンの誤構音が観察される。これを最適性理論から論じ、この「道筋」は、音韻制約のランキングが、限られた数のリランキングプロセスを経ながら発達すると考えると、予測可能であると論じたものである。また音韻獲得・喪失などの漸次的な動的変化には、Anderson,Ewenらが提唱する、「依存音韻論」が有効であるので、この理論の応用可能性を、上田(2004)において、探っている。来年度も引き続き、音韻獲得や喪失を記述・分析するのに適したモデルを模索する予定である。2年目の今年度は、主として(1)音韻獲得に関して、音韻理論からの類型論的検討。(2)幼児の構音障害や失語症患者など音韻喪失に関して、わが国の臨床現場の現状の把握。以上の2点に関する研究を主としておこなった。(1)に関しては、正常発達児や機能性構音障害児の音韻獲得に関して、現在音韻理論でもっとも有力な「最適性理論(Optimality Theory)」から、音韻獲得の類型論的な考察をおこなった。

より具体的には、最適性理論の基盤をなす概念である「入力」、「出力」、「制約のランキング」の3者が、それぞれ正常か逸脱かどちらかである可能性があり、それらの組み合わせにより、構音障害は7つのタイプに類型化できることを、Ueda(2005)において主張した。これによって、従来は典型的なパターンの構音障害の陰で、例外とされてきた症例が説明できることとなった。またこれまで音韻獲得では、訓練期間の長短、一般化学習の有無、教えられない音(類)の自然獲得の有無、などによって、質的に良い学習者とそうでない学習者の存在が認められてきたが、このような機能的な発達上の違いも、上記の類型化で説明することが可能になった。この最適性理論は、未公刊論文であるPrince and Smolensky (1993)により誕生した理論であるが、これが2004年に出版されたのを機会に、書評をおこなったものが、上田(2005)である。これまで数年にわたる研究テーマは、科学研究助成費の研究テーマに合わせて、幼児の音韻の獲得と成人の(脳障害などに起因する)音韻の喪失(あるいはリハビリテーションによる再獲得)のプロセスの差異を明らかにし、普遍性に迫ろうとするものであった。喪失に関しては、純然たる構音に問題がある失語症患者が、昨年度もほとんど見つからなかったので、さしたる進捗は見ていない。また関連したトピックである、成人の第2言語における外国語訛りに関しては、3月に台湾で開催されたLinguistic Symposiumで基調講演をおこなった。本年度は、まず昨年度から継続した研究対象として、プロソディーの獲得を主としておこなった。まず、音節の獲得に関しては、言語障害児や失語症患者と比較・対照すべく、日本語母語話者の英語音節の獲得を調べてきているが、このデータをさらに詳細に分析し、獲得はランダムではなく、いくつかの過程を経るということが判明し、従来から主張している、「音韻獲得の背後には、精緻な規則性が存在する」という作業仮説を強化することになった。ちなみにこの結果は、Ueda(2007)で発表している。またプロソディーの獲得に関しては、句や文レベルの強勢の配置にも興味深い問題を発見し、これを調査した。日本語を母語とする英語学習者は、例えば、形容詞+名詞の場合、形容詞に、WH疑問文の場合、疑問詞に、また否定文の場合、否定辞に、いずれも誤った句/文強勢を置く場合が多い。これは非常に上級の学習者にも共通して観察される事実である。この事象を説明するために、日本語からの音韻面での干渉であるという仮説を立て、まず母語の方言差異に注目した。具体的には、形容詞+名詞の場合、東京方言では形容詞にアクセントの下がり目がきて、大阪方言ならば逆に名詞にアクセントの下がり目がくる場合がある。このような文例の英訳を、被験者に英語で発音してもらい、誤りの差を量的に分析した。結果は予想通り、東京方言話者の方が誤りは多く、仮説を支持することになったが(Saito and Ueda 2007)、まだ予備的な段階なので、実験や考察に問題を含み、今後も継続して行いたい研究である。最後に。本年度はこの補助金による研究の最終年度にあたるため、研究課題をふくんだ、日本語の音韻獲得と障害を簡便にまとめて、海外にも発信したものが、Ota and Ueda (2007)として、出版された。
環化付加反応を用いたベルト状ナノカーボン分子の合成

ベルト状ナノカーボン分子は次世代材料と期待される均一径のカーボンナノチューブ合成の鍵分子として、また特異な有機材料や超分子ホストとして世界的に注目されている。しかし、その合成の難しさからこれまでに合成達成されたナノカーボン分子は非常に限られている。応募者は、これまでに合成がされたことのない合成困難な種々のナノカーボン分子群を短工程の検討のみで合成達成することを目指す。
日米欧主要大学の研究教育水準とその基盤についてのベンチマーキング

本研究は、各国において主要な研究教育拠点とされている大学について、その組織、物的施設、管理運営形態、教育研究のありかたなどの点において詳細な比較を試みようとするものである。期間中に、以下のことを中心に研究をおこなった。1)いわゆる拠点大学(Center of Excellence)と呼ばれる大学についての、歴史的、理論的な研究について概観し、とくにアメリカにおける拠点大学の形成について共同研究者のロジャー・ガイガー氏と議論を行いつつ、基礎的な理論研究を行った。2)14年度に行った英国における大学調査(オックスフォード大学、シェフィールド大学、イングランド高等教育財政審議会)をもとに、日英大学の置かれた制度的・財政的環境の相違と、東京大学と英国二大学との相違をとくにガバナンス、財政の側面に重点をおいて分析し、それを報告書(『日英大学のベンチマーキング』)にまとめた。3)アメリカのいわゆる拠点大学(Center of Excellence)と呼ばれる大学から、2校(ミシガン大学、カリフォルニア大学バークレー校)について訪問調査を行った。この調査においいては、(1)日本の大学と米国の大学の両方を知る教員を対象に、両大学の研究研究・教育環境の特徴と日本の大学との相違点について聞き取りをおこない、(2)それを支える、組織、管理、ガバナンスと財政システムを調査するとともに、(3)とくにカリフォルニア大学バークレー校の高等教育専門家と、日米大学の相違について討論をおこなった。本研究は、各国において主要な研究教育拠点とされている大学について、その組織、物的施設、管理運営形態、その他の点において詳細な比較を試みようとするものである。第一年度の今年は、以下のことを中心に研究をおこなった。(1)いわゆる拠点大学(Center of Excellence)と呼ばれる大学についての、歴史的、理論的な研究について概観し、とくにアメリカにおける拠点大学の形成について共同研究者のロジャー・ガイガー氏と議論を行いつつ、基礎的な理論研究を行った。(2)大学に関する、様々な記述的、数量的な情報が、国際的にどのような形で所在しているのかを幅広くサーベイし、それぞれの形態と問題点、またそれらが提供される社会的な背景などについて検討し、大学情報についての知識科学的な分析を行うとともに、今後の作業の基礎とした。(3)またさらに、次年度以降において、調査の対象として、各国からどのような大学を取り上げるかを検討するとともに、大学の教育研究面での生産性にかかわる指標として何が重要であるかについての予備的な検討をおこなった。また本研究は基本的には日米欧を分析対象とするのであるが、近年にとくに政策的な強化策がとられている中国の主要大学を対照群として分析した。本年度は主に三つの分野で活動を行った。第一は第一年度目から行ってきた大学に関する情報源の収集とその整理である。IAU(国際大学協会)などの国際機関、各国の政府機関が発行する大学一覧、商業的に発行されている大学一覧・データベース、大学自身の作成するホームページ、そしていわゆる大学ランキング、などについて批判的に見当を加えた。またいわゆる大学ランキング類については、どのような方法を用いているのかについて分析した。これについては報告書を編集し、発表する準備を行った。第二に上記の情報源から、」(1)大学の基本的な組織形態、教員・学生数などの形態的特質、(2)設置形態、ガバナンス、(3)収入・支出構造などの財政構造、(4)教育組織、教育課程、入学者の選抜、(5)研究上のアウトプット、(6)卒業生の雇用、(7)社会とのインタフェース、(8)社会からの大学に対する評価、などの点について入手できる指標を収集し、それぞれの比較可能性を検討した。教員数、学生数といった基本的な指標についても、情報源によってきわめて多様なものが提供されていることがわかった。これについてはさらに作業を進める予定である。第三に、オックスフォード大学、シェフィールド大学と東京大学について、上記の点について詳細な比較をおこなった。

その結果、a)学生数などでは大きな相違はないものの、組織については大きな相違があり、東大が十一の附置研究所をもち、さらに附属病院を大学の一部局としてもつことなどによって、複雑な組織であること、b)ガバナンスについては、オックスフォードとシェフィールドの間にも大きな違いがあって、前者が参加的が意思決定の点で東大との共通点が多いこと、c)財政構造の上ではオックスフォード、シェフィールドが財源の多様性が高いこと、などが明らかとなった。本研究は、各国において主要な研究教育拠点とされている大学について、その組織、物的施設、管理運営形態、教育研究のありかたなどの点において詳細な比較を試みようとするものである。第三年度の今年は、以下のことを中心に研究をおこなった。1)前年度に実施した英国における大学調査(オックスフォード大学、シェフィールド大学、イングランド高等教育財政審議会)をもとに、日英大学の置かれた制度的・財政的環境の相違と、東京大学と英国二大学との相違をとくにガバナンス、財政の側面に重点をおいて分析し、それを報告書(『日英大学のベンチマーキング』)にまとめた。2)アメリカのいわゆる拠点大学(Center of Excellence)と呼ばれる大学から、2校(ミシガン大学、カリフォルニア大学バークレー校)について訪問調査を行った。この調査においいては、(1)日本の大学と米国の大学の両方を知る教員を対象に、両大学の研究研究・教育環境の特徴と日本の大学との相違点について聞き取りをおこない、(2)それを支える、組織、管理、ガバナンスと財政システムを調査するとともに、(3)とくにカリフォルニア大学バークレー校の高等教育専門家と、日米大学の相違について討論をおこなった。3)以上の分析をつうじて、日米欧の主要大学の研究教育水準と、それを支える組織、管理運営、財政、エトス、等の基盤について総合的な分析をおこない、またそれをふまえて法人化後の日本の大学の課題について分析をおこなった。日米大学との比較とともに報告書を作成する予定である。
グラファイト材料の多軸ワイブル統計に基づく熱防御部材設計手法の確立

グラファイトはその高い耐熱性から超高温域で耐熱材として使われることが多い.しかし,グラファイトは脆性材料であり,製造過程の段階で多くの微小な欠陥が存在し,その破壊強度は潜在する微小き裂の最大のものに依存する.それゆえ,破壊強度はある程度の分布を持ち,その分布は破壊統計論に基づくワイブル分布によって表される.また,実際に使われる上で部材にかかる応力が純粋な単軸であることは殆んどない.そこで,安全に設計するためには多軸破壊統計論による予測が必要となってくる.本研究の目的の第一は,二軸試験を用いて多軸破壊統計論を等方性グラファイトにおいて実験的に証明することである.第二は,多軸応力状態での破壊のパラメーターである,モードIとモードIIの破壊靭性値比K_<IIc>/K_<Ic>の値をこの等方性グラファイトに関して決定することである.それぞれについて,以下のような結論を得た.1)二軸応力破壊試験によって,破壊曲面を作成し,多軸破壊統計論を検証した.σ_3>-28σ_0のき裂にかかる応力が引張応力が主な条件では,K_<IIc>/K_<Ic>=12にしたときの多軸の破壊統計論の理論線によく一致した.σ_3<-28σ_0の圧縮応力が主な条件ではミーゼスの理論線によく一致した.2)多軸状態下での破壊のパラメーターとなるK_<IIc>/K_<Ic>を混合モード破壊靱性試験から得ることが出来た.円盤圧縮試験,円周き裂引張/ねじり試験から得られた臨界破壊靭性値比K_<IIc>/K_<Ic>は破壊曲面のフィッティングによる12という値と近い値となった.グラファイトはその高い耐熱性から超高温域で耐熱材として使われることが多い.しかし,グラファイトは脆性材料であり,製造過程の段階で多くの微小な欠陥が存在し,その破壊強度は潜在する微小き裂の最大のものに依存する.それゆえ,破壊強度はある程度の分布を持ち,その分布は破壊統計論に基づくワイブル分布によって表される.また,実際に使われる上で部材にかかる応力が純粋な単軸であることは殆んどない.そこで,安全に設計するためには多軸破壊統計論による予測が必要となってくる.本研究の目的の第一は,二軸試験を用いて多軸破壊統計論を等方性グラファイトにおいて実験的に証明することである.第二は,多軸応力状態での破壊のパラメーターである,モードIとモードIIの破壊靭性値比K_<IIc>/K_<Ic>の値をこの等方性グラファイトに関して決定することである.それぞれについて,以下のような結論を得た.1)二軸応力破壊試験によって,破壊曲面を作成し,多軸破壊統計論を検証した.σ_3>-28σ_0のき裂にかかる応力が引張応力が主な条件では,K_<IIc>/K_<Ic>=12にしたときの多軸の破壊統計論の理論線によく一致した.σ_3<-28σ_0の圧縮応力が主な条件ではミーゼスの理論線によく一致した.2)多軸状態下での破壊のパラメーターとなるK_<IIc>/K_<Ic>を混合モード破壊靱性試験から得ることが出来た.円盤圧縮試験,円周き裂引張/ねじり試験から得られた臨界破壊靭性値比K_<IIc>/K_<Ic>は破壊曲面のフィッティングによる12という値と近い値となった.宇宙科学研究所M-Vロケット4号機打上げ失敗は、グラファイト製ノズルスロートインサートの破壊が原因とされている。グラファイトのような脆性材料を重要部品に使用するにあたっては破壊統計論に基づいた設計が必要であるということが、M-V4号機から学んだことの一つである。ここでの状況は、従来の金属材料を基とした硬化則、破壊則は成立しないが、グラファイト材料に対するそれは未だ学問的にも確立していない。本研究では、引張(圧縮)-ねじり試験機を試作し、等方性グラファイトIG-12の平面応力2軸破壊挙動の実験、すなわち一定圧縮応力負荷でのねじり試験および一定トルク負荷での圧縮試験を行った。最小主応力σ_3が圧縮側に大きくなるにつれ、破壊時の最大主応力σ_1が徐々に小さくなることが確認された。すなわち、本テーマの発端である「脆性材料の破壊応力は多軸応力状態では低下する」現象が実際に確認された。圧縮応力が引張破壊応力の2.5倍以下のときは、実験的に得られた破壊曲面は、K_<llc>/K_<lc>=1.2としたときの破壊統計論に基づく破壊曲面とよく一致していた。これによりグラファイトではじめて多軸破壊統計論の実験的検証が得られた。また、圧縮応力が引張破壊応力の2.5倍以上になると、延性材料と同様のMises則に従う挙動が観察された。なお、脆性材料であるグラファイトも圧縮・ねじり試験では大きな見かけの加工硬化を示すが、この挙動は相当応力-相当ひずみによる整理では記述できないことが実験的に確認された。今後は、見かけのポアソン比の測定を含んだ圧縮・ねじり試験を行い、等方性グラファイトの多軸硬化則の定式化を行う。グラファイトはその高い耐熱性から超高温域で耐熱材として使われることが多い.

しかし,グラファイトは脆性材料であり,製造過程の段階で多くの微小な欠陥が存在し,その破壊強度は潜在する微小き裂の最大のものに依存する.それゆえ,破壊強度はある程度の分布を持ち,その分布は破壊統計論に基づくワイブル分布によって表される.また,実際に使われる上で部材にかかる応力が純粋な単軸であることは殆んどない.そこで,安全に設計するためには多軸破壊統計論による予測が必要となってくる.本研究の目的の第一は,二軸試験を用いて多軸破壊統計論を等方性グラファイトにおいて実験的に証明することである.第二は,多軸応力状態での破壊のパラメーターである,モードIとモードIIの破壊靱性値比Κ_<IIc>/Κ_<Ic>の値をこの等方性グラファイトに関して決定することである.それぞれについて,以下のような結論を得た.1)二軸応力破壊試験によって,破壊曲面を作成し,多軸破壊統計論を検証した。σ_3>-2.8σ_0のき裂にかかる応力が引張応力が主な条件では,Κ_<IIc>/Κ_<Ic>=1.2にしたときの多軸の破壊統計論の理論線によく一致した.σ_3<-2.8σ_0の圧縮応力が主な条件ではミーゼスの理論線によく一致した。2)多軸状態下での破壊のパラメーターとなるΚ_<IIc>/Κ_<Ic>を混合モード破壊靱性試験から得ることが出来た.円盤圧縮試験,円周き裂引張/ねじり試験から得られた臨界破壊靱性値比Κ_<IIc>/Κ_<Ic>は破壊曲面のフィッティングによる1.2という値と近い値となった.
戦時統制経済と物流問題

第一に、平成12年度から都立大で預かることになった閉鎖機関関係資料の整理、分析を行った。当該資料は、配給統制、植民地開発に関わった重要政策実施機関であり、戦後は独占禁止法、民主化政策に抵触するなどの理由によって、GHQから閉鎖命令を受けた閉鎖機関の経営内部文書である。この中には大東亜圏貿易を一手に担った交易営団、植民地開発会社である南満州鉄道、満州重工業、東洋柘植会社等、米穀の一元的配給機関である食糧営団、水産加工品の統制を担った中央水産業会、石炭の一手買取配給機関の日本石炭、軍需関係金融を担った戦時金融金庫、企業整備を担当した国民更生金庫などが含まれている。その分量は木箱4,000箱に上る膨大であるため全体像の解明には今後相当の時間が要するが、重要国策機関でありながら、研究史もほとんどない重要研究対象に関して新たな実証水準を築く足がかりをつかむことができた。第一着手として国民更生金庫を選び、民需関連中小商業の企業整理実態を分析した。太平洋戦争期の原材料、労働力不足等から経営の継続が困難となり企業資産を処分した70数万件の企業整備の実態を、企業整備の対象産業の変化、企業整備進捗状況、資産買上げ・処分・清算に至る一連の手続、転業支援の資金貸出態等の観点から明らかにした。これらは平成13年度秋に学会での報告を予定している。第二に、太平洋戦争後半期に海上輸送力を基礎に組み立てられていた経済総動員諸計画に関する未公表一次資料を収集・整理・分析し、解説論文を付けて資料集を編纂した。第三に、戦後復興期の資源配分政策の展開を戦後の統制解除期まで分析した。戦時総動員政策として開発された資源配分政策とその下で配給機構が、経済の民主化、独占禁止・分権化政策に沿って改編され、短期間ではあるが、戦後的配給統制機構に転換したうえで機能していたことを明らかにした。本年度は、第一に太平洋戦争開戦前後の物資輸送力の確保が、物資動員計画・生産力拡充計画など総動員諸計画立案の根幹となっていたことを、資料集の編纂及びその解説論文(「11.研究発表」参照)を通じて明らかにした。特に1939年の欧州大戦勃発後、アジア市場からの欧米船舶の引き揚げによって海上輸送力は決定的に不足し、原油・ボーキサイト・鉄鉱石・石炭・塩など日本が海外に依存した重要資源の輸送力計画が、鉄鋼、軽金属、航空機・造船等機械工業、化学工業の生産計画立案に先だって確保される必要があったこと、従って41年夏の開戦準備による民間船舶微傭に始まる海運力の破綻がわが国の戦時経済の崩壊につながったことを示した。第二に、不足する輸送力の運用のため海運業界で進められた統制と企業再編と造船業に対する徹底的な資源動員がどのように展開したかを明らかにした(「11.研究発表」参照)。この中でまず37年5月の海運政策委員会、7月の海運自治連盟以来、欧州大戦勃発、太平洋戦争と大量船舶微傭などの段階を経て、国家管理による船舶共同運航(船舶運営会方式)が定着したことを明らかにし、そして日中戦争期に一旦重点化から外れた造船業に関しては、40年後半以降徹底的な資源動員が図られ、大型建造設備の建設、厚板鋼板・鋼管の大増産が始まったこと、海運造船業界の混乱を避けるため戦時標準船への建造切り替えに手間取ったこと、43年の大量建造が機械金属工業の大規模な動員の成果であるとともに粗製濫造であったことなどを明らかにした。

本研究は、戦時の物流統制問題に関する一次資料の収集整理と分析を目的にしていたが、本年度末には新たに交易営団・食糧営団等の戦時配給統制機関の資料を入手し、その整理に着手した。第一に、平成12年度から都立大で預かることになった閉鎖機関関係資料の整理、分析を行った。当該資料は、配給統制、植民地開発に関わった重要政策実施機関であり、戦後は独占禁止法、民主化政策に抵触するなどの理由によって、GHQから閉鎖命令を受けた閉鎖機関の経営内部文書である。この中には大東亜圏貿易を一手に担った交易営団、植民地開発会社である南満州鉄道、満州重工業、東洋拓殖会社等、米穀の一元的配給機関である食糧営団、水産加工品の統制を担った中央水産業会、石炭の一手買取配給機関の日本石炭、軍需関係金融を担った戦時金融金庫、企業整備を担当した国民更生金庫などが含まれている。その分量は木箱4,000箱に上る膨大であるため全体像の解明には今後相当の時間が要するが、重要国策機関でありながら、研究史もほとんどない重要研究対象に関して新たな実証水準を築く足がかりをつかむことができた。第一着手として国民更生金庫を選び、民需関連中小商業の企業整理実態を分析した。太平洋戦争期の原材料、労働力不足等から経営の継続が困難となり企業資産を処分した70数万件の企業整備の実態を、企業整備の対象産業の変化、企業整備進捗状況、資産買上げ・処分・精算に至る一連の手続、転業支援の資金貸出態等の観点から明らかにした。これらは平成13年度秋に学会での報告を予定している。第二に、太平洋戦争後半期に海上輸送力を基礎に組み立てられていた経済総動員諸計画に関する未公表一次資料を収集・整理・分析し、解説論文を付して資料集を編纂した。第三に、戦後復興期の資源配分政策の展開を戦後の統制解除期まで分析した。戦時総動員政策として開発された資源配分政策とその下で配給機構が、経済の民主化、独占禁止・分権化政策に沿って改編され、短期間ではあるが、戦後的配給統制機構に転換したうえで機能していたことを明らかにした。
椎間板変性におけるNOの役割とアンチセンスオリゴヌクレオチドによる変性の抑制

腰痛発症の首座である椎間板変性には多くの因子が関与していることが示唆されているが、そのメカニズムは未だ明らかにはされていない。Nitric Oxide(NO)は血管内皮拡張因子として初めて報告されたが、その後の研究により広範な生命現象に深く関わっていることが明らかとなってきた。我々はin vitro培養系においてヒト変性椎間板のNO産生が亢進していること、NOが濃度依存的に椎間板プロテオグリカン合成抑制作用を持つことを明らかにした。このことより、椎間板におけるNO産生を効果的に抑制することが出来れば、変性の抑制へとつながる。家兎の腰椎椎間板にメスにて線維輪切開を加え変性モデルを作成した。切開3週目より腰椎レントゲン上、椎間板腔狭小化、骨棘形成が起こり、またアイソトープの取り込み、ELISA法でみた経時的なプロテオグリカン合成の低下、MMP-3産生の亢進が認められ、組織学的にも3ヶ月の時点でサフラニン-0染色性の低下、繊維輪の亀裂形成が明らかとなった。i-NOSmRNAのAUG initiation codonに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドを椎間板内に直接注入すると、RT-PCR法によりi-NOSm-RNAが約30%にまで減少した。そして、経時的なプロテオグリカン合成の低下、MMP-3産生の亢進が、コントロールと比べ有意に抑制できた。また、3ヶ月の時点でレントゲン上の変性所見、組織学的なサフラニン-0染色性の低下が明らかに抑制され、繊維輪の亀裂形成も抑制された。腰痛発症の主座である椎間板変性の促進には力学的負荷が大きな役割を演じていると考えられる。しかし、なぜ力学的負荷が椎間板変性を促進させるのかについて、そのメカニズムは未だ明らかにされていない。Nitric oxidc(NO)は1986年にFurchgott,Ignarroらのグループにより血管内皮産生血管拡張因子として初めて報告されたが、その後の研究により広範な生命現象に深く関わっていることが明らかとなってきた。我々はin vitro培養系においてヒト変性椎間板のNO産生が亢進していること、NOが濃度依存的に椎間板プロテオグリカン合成抑制作用を持ち、静水圧の持つ椎間板代謝変調作用(プロテオグリカン合成、MMP-3産生)の一つの重要な仲介物質であることを解明した。さらに、家兎椎間板変性モデルにおいて、椎間板外層線維輪切開後のプロテオグリカン合成の低下、MMP-3産生の亢進、そしてプロテオグリカン含量の減少が特異的i-NOS合成酵素阻害剤であるONO-1714の投与により抑制出来ることが明らかとなった。今後、さらにアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いた椎間板細胞におけるi-NOSの抑制、椎間板変性抑制へ向けて研究を遂行したい。腰痛発症の主座である椎間板変性には多くの因子が関与していることが示唆されているが、そのメカニズムは未だ明らかにされていない。Nitric oxide(NO)は1986年にFurchgott, Ignarroらのグループにより血管内皮産生血管拡張因子として初めて報告されたが、その後の研究により広範な生命現象に深く関わっていることが明らかとなってきた。このことより、椎間板におけるNO産生を効果的に抑制することが出来れば、変性の抑制へと続がる。家兎の腰椎椎間板線維輪に外科的切開を加えると、椎間板は経時的に変性していく。この椎間板変性モデルを用いて、特異的i-NOS合成酵素阻害剤であるONO-1714が、椎間板外層線維輪切開後のプロテオグリカン合成の低下、MMP-

3産生の亢進が抑制できることを、アイソトープの取り込み、ELISA法、さらにRT-PCRによりm-RNAレベルでも証明した。その結果、組織学的にもi-NOS合成酵素阻害剤により椎間板変性は明らかに抑制されている。さらにi-NOSアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いることにより、より効果的に椎間板におけるNO合成を抑制できると考え、現在研究を続行中である。腰痛発症の首座である椎間板変性には多くの因子が関与していることが示唆されているが、そのメカニズムは未だ明らかにはされていない.Nitric Oxide(NO)は血管内皮拡張因子として初めて報告されたが、その後の研究により広範な生命現象に深く関わっていることが明らかとなってきた。我々はin vitro培養系においてヒト変性椎間板のNO産生が亢進していること、NOが濃度依存的に椎間板プロテオグリカン合成抑制作用を持つことを明らかにした。このことより、椎間板におけるNO産生を効果的に抑制することが出来れば、変性の抑制へとつながる。家兎の腰椎椎間板変性モデルにおいて、アイソトープの取り込み、ELISA法でみた経時的なプロテオグリカン合成の低下、MMP-3産生の亢進がアンチセンスオリゴヌクレオチドを用いたi-NOS産生阻害により、コントロールと比べ有意に抑制できた。また、RT-PCR法によりこのことが、m-RNAレベルでも証明された。組織学的には、3ヶ月の時点でサフラニン-O染色性の低下が明らかに抑制され、繊維輪の亀裂形成も抑制された。
脳梁欠損マウスの遺伝学的開発と行動生理学的特性の解明

1.脳梁欠損マウスの遺伝学的開発。回避学習用の実験動物として、回避学習が成立し易く、かつ繁殖力も強いddn系マウスを用いて、1972年から近交系の育成を続けている内、第30代から、時として顔面偏平マウスが出現し始めた。この顔面偏平マウスは今迄調べた38例中、全て完全に脳梁が欠損していることが組織学的検査によって明らかとなった。この顔面偏平マウスを親として、兄妹交配をすると、顔面偏平マウスは約0.5%,又,顔面は正常で、脳梁の完全欠損、及び脳梁の幹部は存在するが、膝部編め或いは膨大部を欠く部分欠損マウスを含めると約10%の出現率を示した。現在、顔面偏平の雌で4代、雄で1代を経ている。顔面偏平マウスは依然として約0.5%の出現率であるが、顔面正常で脳梁完全欠損、部分欠損を含めると、約35%へと向上した。2.行動生理学的特性(1)脳梁欠損マウスは繁殖力、移動活性度、回避学習能はいずれも正常マウスと差が認められない。(2)脳梁欠損マウスは組織学的には-側の大脳半球から対側の大脳半球へ投射する脳梁線維が、対側に行かずUタ-ンをして大脳の吻側部に異常な神経縦束を形成している。(3)脳梁欠損マウスの大脳、皮質脳波は左右非同期性を示す。部分欠損マウスは、正常と差がなく、皮質脳波は左右同期性を示した。(4)脳梁欠損マウスは、電気刺激法やペニシリンによるてんかん発作発現が、正常マウスに比べ有意に発作が起こり易い。(5)脳梁完全欠損マウスの光誘発電位は、対側の視覚野に投射し、同側には達しない。体性感覚誘発電位、音刺激誘発電位も同じ傾向を示した。更に、視交叉をも欠いた奇形が2例見られた。脳梁欠損マウスは,脳梁の完全欠損と部分欠損(脳梁の幹部は存在し,膝部或は膨大部を欠損している)に分けることができる.戻り交配を二回に互って行った現在までの結果では,完全欠損マウスの出現率は約2%8%の間にあるが,部分欠損マウスの出現率は向上し,両者を合わせて約35%に定着しつつある.左右の前頭部及び頭頂部の大脳皮質と小脳皮質に計5極のステンレス線の電極を慢性的に植え込み,左右の前頭と頭頂部,左右の大脳半球間,左の前頭部と右の頭頂部,或いは右の前頭部と左の頭頂部の交叉,更には左右の前頭部と小脳皮質,左右の頭頂部と小脳皮質の計10の組合せによる皮質脳波の相関をコンピューター分析したところ,脳梁欠損マウスでは,左右の前頭と頭頂部,左右の大脳半球間,及び左右の頭頂部と小脳皮質間の相関が,正常マウスと比べて著明に減少しており,或る場合には負の相関が認められる場合もあった.又,光刺激,音刺激,体性感覚刺激を与えると,いづれの刺激に対しても相関は大となり,より興奮の状態になったためと考えられる.

これに対し,脳梁部分欠損マウスは,対照の正常マウスとの間に皮質脳波に差が認めされなかった.脳梁の欠損,或いは正常は,いづれも,実験終了後,脳を摘出し, 10%のホルマリンで固定の後,正中断を行い実体顕微鏡の下で観察し判定したものである.又,一部は組織学的標本とし,パラフィン切片を作り,染色の後観察に回している.ヒトでテンカン様発作が重度の場合,脳梁切断を行えば発作が止まる事は良く知られている.しかし,発作を生じる患者のCT像から脳梁欠損が発見される例が報告されている.このddN系マウスも生後数ケ月して床変えの時ケイレン発作を生じる例が見付かり,しかも脳梁欠損を併っている例がある. Elマウスのケンレンも床変え時の発作発生から発見されたものであり,今後解明していく予定である.脳梁欠損マウスは脳梁の完全欠損と部分欠損に分けられる。又、顔面の偏平なマウスは脳梁が完全に欠損している。顔面は正常でも脳梁を完全に欠損しているマウスもある。もし顔面偏平マウスが出現すれば生前から脳梁欠損マウスとして実験に供することが可能なので、顔面偏平マウスを親として兄妹交配や、戻り交配を行えば顔面偏平マウスや、脳梁欠損マウスの出現率が向上するのではないかと考え、遺伝学的開発を続行している。顔面偏平マウスは昭和63年度は計5匹出生し、雌4、雄1であった。出現率は2.5%で昨年度より0.5%向上した。遺伝学的開発は、継続は力也で、長期の開発が必要である事がわかる。また、脳梁の完全欠損と部分欠損を合計すると出現率は約35%に定着している。昨年度で大脳半球の皮質脳波が脳梁完全欠損マウスでは左右非対称であり、部分欠損マウスは正常と差があく、左右対称である事が判明したので、本年度は光刺激及び体性感覚刺激による誘発電位に脳梁が如何に関与しているかを調べた。先ず光誘発電位は、脳波計に附属している閃光刺激装置からガラスファイバーで光を誘導し、ネンブタール麻酔下のマウスを脳定位固定装置に固定し、左眼に閃光を与え、右半球の視覚野から誘発電位をコンピューター加算装置を用いて200回加算して記録した。解剖学的にはマウスは視神経は半交叉であると報告されているが、ddN計マウスは電気生理学的には完全交叉であることが判明した。所で、左半球に入った情報は脳梁を介して右半球に転移するはずである。結果は、脳梁欠損マウスは正常マウスに比べ、著名な振幅の減少と、潜時の遅延が認められた。従って、脳梁以外の交連線維で情報が伝達されている事が考えられる。体性感覚刺激による誘発電位の場合も同様の結果を得た。又、脳梁の部分欠損マウスでは、正常マウスとの間に差が認められない。次年度は音刺激について同様の実験を試みる予定である。1.脳梁欠損マウスの遺伝学的開発回避学習用の実験動物として、回避学習が成立し易く、かつ繁殖力も強いddN系マウスを用いて、1972年から近交系の育成を続けている内、第30代から、時として顔面偏平マウスが出現し始めた。この顔面偏平マウスは今迄調べた38例中、全て完全に脳梁が欠損していることが組織学的検査によって明らかとなった。この顔面偏平マウスを親として、兄妹交配をすると、顔面偏平マウスは約0.5%、又、顔面は正常で、脳梁の完全欠損、及び脳梁の幹部は存在するが、膝部或は膨大部を欠く部分欠損マウスを含めると約10%の出現率を示した。現在、顔面偏平の雌で4代、雄で1代を経ている。顔面偏平マウスは依然として約0.5%の出現率であるが、顔面正常で脳梁完全欠損、部分欠損を含めると、約35%へと向上した。2.行動生理学的特性(1).脳梁欠損マウスは、繁殖力、移動活性度、回避学習能はいずれも正常マウスと差が認められない。(2).脳梁欠損マウスは組織学的には-側の大脳半球から対側の大脳半球へ投射する脳梁線維が、対側に行かずUタ-ンをして大脳の吻側部に異常な神経縦束を形成している。(3).脳梁欠損マウスの大脳皮質脳波は、左右非同期性を示す。部分欠損マウスは、正常と差がなく、皮質脳波は左右同期性を示した。(4).脳梁欠損マウスは、電気刺激法やペニシリンによるてんかん発作発現が、正常マウスに比べ有意に発作が起こり易い。(5).脳梁
極限環境における水素燃料インジェクター用材料システムの圧電メゾ破壊・疲労特性解明

本研究は,環境にやさしい高性能クリーン燃料噴射装置(インジェクター)の設計法及び信頼性・耐久性評価法開発を目的に,クリーンエネルギー車・ロケット等に用いられる水素エンジンの燃料インジェクター用材料システム(多層圧電アクチュエータ等))を取り上げ,微視構造や局所分極回転・分域壁移動等の影響を考慮して,極限環境における圧電力学特性やメゾ破壊・疲労特性を理論・実験両面から解明したものである.本研究は,環境にやさしい高性能クリーン燃料噴射装置(インジェクター)の設計法及び信頼性・耐久性評価法開発を目的に,クリーンエネルギー車・ロケット等に用いられる水素エンジンの燃料インジェクター用材料システム(多層圧電アクチュエータ等))を取り上げ,微視構造や局所分極回転・分域壁移動等の影響を考慮して,極限環境における圧電力学特性やメゾ破壊・疲労特性を理論・実験両面から解明したものである.本研究は,クリーンエネルギー車・ロケット等に用いられる水素エンジンの燃料噴射装置(インジェクター)用材料システムを取り上げ,微視構造の影響を考慮して,極限環境(極低温・高温・水素雰囲気)における圧電メゾ破壊・疲労挙動を理論・実験両面から解明するものである.本年度は,インジェクター用材料システム(多層圧電薄膜アクチュエータ等)の極低温における電気破壊・疲労挙動に影響を及ぼすと考えられる相転移をモデル化し,PZT結晶相境界状態図の解析を進めている.また,インジェクター用材料システムの極低温圧電メゾ破壊・疲労挙動に関する数値シミュレーション手法の開発も進めている.さらに,極低温におけるインジェクター用材料システムの電気破壊・変形に関する予備実験を行い,極低温破壊・変形挙動に及ぼす電場の影響についても検討を加えている.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.極低温における多層圧電アクチュエータのひずみ-電場曲線を理論・実験両面から明らかにした.実験は,クライオスタット内の圧電試験片にヘリウムガスを供給して行い,電場による試験片表面の伸びひずみを計測した.また,有限要素解析は,圧電定数の温度依存性(PZTの相転移に関する熱力学モデルを拡張)を考慮して行い,ひずみ計測結果に理論的検討を加えた.さらに,電場誘起ストークの温度依存性について解明・考察中である.2.直流・交流電場下におけるインジェクター用材料システムの三点曲げ破壊・静疲労試験を行い,破壊荷重・破断時間に及ぼす電場・周波数の影響を解明して,興味ある結果を得ている.また,圧電破壊・疲労挙動の温度依存性解明を目指し,基礎的研究を進めている.本研究は,クリーンエネルギー車・ロケット等に用いられる水素エンジンの燃料噴射装置(インジェクター)用材料システムを取り上げ,微視構造の影響を考慮して,極限環境(極低温・高温・水素雰囲気)における圧電メゾ破壊・疲労挙動を理論・実験両面から解明するものである.本年度は,昨年度までの理論的・実験的検討結果を踏まえ,解析モデル及び試験方法の妥当性を詳細に検討し,新たな解析・実験を行った.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.極低温におけるインジェクター用多層圧電アクチュエータの電気力学的挙動を理論・実験両面から解明した.実験は,クライオスタット内の圧電試験片にヘリウムガスを供給して行い,電場による試験片表面の伸びひずみを計測した.また,有限要素解析は,圧電特性の温度依存性(PZTの相転移に関する熱力学モデルを拡張)を考慮して行い,ひずみ計測結果,に理論的検討を加えた.さらに,温度依存性を考慮して電場誘起ストークや電極端近傍電気力学場集中を解明・考察した.2.電場下における縁き裂を有するインジェクター用材料システムの三点曲げ遅れ破壊試験を行い,破壊荷重・破断時間に及ぼす電場・局所分極回転の影響を解明した.また,圧電破壊・疲労挙動の温度依存性解明を目指し,基礎的研究を進めている.3.極低温における圧電破壊力学パラメータ解明を目指し,縁き裂を有する圧電セラミックスの引張問題を取り上げ,非線形有限要素解析を行って,エネルギー解放率に及ぼす電場及び局所分極回転・絶縁破壊の影響について検討中である.また,エネルギー解放率の温度依存性について,基礎的研究を進めている.本研究は,クリーンエネルギー車・ロケット等に用いられる水素エンジンの燃料噴射装置(インジェクター)用材料システムを取り上げ,微視構造の影響を考慮して,極限環境における圧電メゾ破壊・疲労特性を理論・実験両面から解明するものである.得られた成果を要約すると以下の通りである.1.(a)電場下における多層圧電アクチュエータの極低温電気力学応答を理論・実験両面から解明した.実験は,クライオスタット内の圧電試験片にヘリウムガスを連続的に供給して行い,電場による試験片表面の伸びひずみを計測した.また,圧電定数・抗電場の温度依存性をPZTの自由エネルギー・分域壁エネルギーを利用して求め,電場誘起ひずみに関する有限要素解析を行って,ひずみ計測結果に理論的検討を加えた.さらに,極低温における電極端近傍の電気力学場集中および局所分極回転を解明・考察し,電極構造設計に関する有用な結果を得た.(b)交流電場下における多層圧電アクチュエータの極低温動的電気力学応答を解明した.実験は,クライオスタット内の極低温下で行い,交流電場誘起ひずみを計測した.また,有限要素解析は,圧電定数・抗電場の温度依存性および分域壁移動を考慮して行い,交流電場誘起ひずみを求めて,実験結果に理論的検討を加えた.

さらに,電極端近傍における極低温動的電気力学場集中を解明・考察し,インジェクター設計上有益な結果を得た.2.(a)電場下における片側縁き裂を有するPZT系圧電セラミックスを取り上げ,極低温における3点曲げ破壊試験を行って,破壊荷重・き裂進展量を測定した.圧電分極・電場は,き裂面に垂直な試験片長さ方向の場合を考えた.また,走査型電子顕微鏡による破面観察およびエネルギー解放率の有限要素解析(圧電定数・抗電場の温度依存性考慮)を行い,理論・実験両面から検討・考察を加えた.(b)片側縁き裂を有するPZT系圧電セラミックスの極低温破壊・疲労特性に及ぼす交流電場の影響に関する基礎的検討を行い,興味ある結果を得た.