hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体基板上のナノパターンを鋳型とする金属酸化物ナノ中空構造の合成と形状デザイン

マイクロリアクターなどへ応用が期待されるナノサイズの中空構造体は、主に鋳型合成法により作成される。中空構造体の機能は、その形状・サイズに大きく依存するため、形状デザインは極めて重要な検討課題である。しかしながら従来法では、複雑な構造をもつナノ鋳型を、溶液中で直接作成することは困難であっため、形状設計に大きな制約があった。そこで本研究では鋳型として基板上に作成されたナノ構造に着目しそれを薄膜で被覆後(surface covering)、鋳型除去によって中空構造(構造のpositive copy)を作成するというアプローチを検討した。薄膜形成手法として、表面ゾルゲル法を採用した。その結果、基板上に配列したナノ粒子をチタニア超薄膜で被覆後、鋳型粒子の除去にナノ中空構造作成に成功した。固体基板上で2次元あるいは3次元的にヘキサゴナル配列した粒子を用いた場合でも、その配列を反映した、中空ナノ構造体が形成された。さらにリソグラフィーで作成された縦400nm,横200nm1.5μmの断面を持つ矩形ナノライン構造や、直径1.5μm500nm、高さ400nmの穴構造を鋳型とした場合でも、その外形を忠実に反映した、中空チタニア構造体に成功した。シェル材料として酸化シリコンを用いた場合でも、同じ結果であった。以上の結果より、固体基板上に形成されたナノ鋳型を利用することで、その外形に従った中空構造体の作成が可能となった。球対称以外のより対称性の低い構造体でも、鋳型構造を反映した中空構造体が作成された。これは金属酸化物ナノ薄膜の酸化物ネットワークの高い構造適合性と、中空構造体保持のための自己支持性によるものと考えられる。これらの結果を踏まえると、より幅広いナノ構造を鋳型として利用可能である。よって本研究で検討したアプローチは、一般的なナノ中空構造体の形状デザイン手法となることが明らかとなった。超薄膜の構造制御はナノテクノロジーにおける基盤技術要素のひとつである。ナノレベルで薄膜の立体構造デザインを目指し、"鋳型構造のナノコピー"を検討した。具体的には、固体基板上に形状デザインされた微細構造を鋳型とし、その構造表面を超薄膜で被覆、最終的に鋳型除去によって立体的なナノ薄膜を得るというアプローチである。研究初期段階では、基板表面上に2次元配列された球状ナノ粒子や円筒状ウィルスを鋳型とし、表面ゾルゲル法によってこれら鋳型表面を酸化チタン超薄膜で被覆した。最終的に鋳型粒子・ウィルスを除去によって、酸化チタン超薄膜かなるナノ中空構造作成に成功した。さらなる形状デザイン制御を目指し、フォトグラフィー法により鋳型構造を作成した。この鋳型表面を酸素プラズマにて表面活性化させ、次いで表面ゾルゲル法にてチタニア超薄膜で被覆した。この結果、幅200nm(高さ500nm)のライン構造からは、幅約160nm(高さ約330nm)、厚さ約10nmに矩形チューブが基板上に形成された。また直径400nmのホール型鋳型からは、その構造がそのままコピーされた支柱型屋根構造が基板上に形成された。さらに基板上に作成された、ナノサイズでの立体構造を持つ超薄膜を、基板から取り外すことを検討した。フォトリソグラフィーにより作成された有機鋳型構造を、交互吸着法によってカチオン性およびアニオン性ポリマーを20層積層した。次いで表面ゾルゲル法で酸化チタン超薄膜(厚さ:約20nm)を形成させ、酸素プラズマ処理によって有機鋳型を除去した。この基板をイオン交換水に浸漬し、バス型ソニケータで超音波照射したところ、鋳型構造をコピーした立体構造を持つ酸化チタン超薄膜が基板から溶液中に取り外すことに成功した。

これらの結果を踏まえると、より幅広いナノ構造を鋳型として利用可能である。よって本研究で検討したアプローチは、一般的なナノ中空構造体の形状デザイン手法となることが明らかとなった。
非相溶混合流体を用いた新しい電気粘性流体の研究

電場を印加すると顕著に粘性が増大する電気粘性効果(ER効果)を持つ非相溶高分子混合系におけるER効果発現機構を明らかにするための研究を行った.本研究以前には,粘度の低いジメチルシリコーン内にドロプレット状に分散した粘度の高い側鎖基を持った高分子が,電場下で電極間に架橋構造を作り粘度の増大が起こることがわかっていた.本研究では,ステップ電圧を印加したときの構造変化を科研費で購入した高速ビデオカメラを用いて観測すると同時に,ずり応力の測定も行った.その結果以下のことが明らかとなった.1.電場印加直後にまず急激なずり応力の増大があり,その後ゆっくりとした増大が観測され,応力応答が2段階で起きていることがわかった.2.電場印加直後に,ドロプレットは電場方向に伸び始める.この変形量は初期の段階では時間に比例し,その速度は印加電場の自乗に比例する.このようなドロプレットの変形に対応し,その剪断流下のずり応力も増大しており,第1段階がドロプレットの伸びに対応していることがわかった.3.さらに,長時間にわたって観察を続けると,伸びたドロプレットが電極間に繋がって架橋構造を形成することが観測された.つまり,第2段階は架橋構造の形成に対応していることが明らかとなった.電場を印加すると顕著に粘性が増大する電気粘性効果(ER効果)を持つ非相溶高分子混合系におけるER効果発現機構を明らかにするための研究を行った.本研究以前には,粘度の低いジメチルシリコーン内にドロプレット状に分散した粘度の高い側鎖基を持った高分子が,電場下で電極間に架橋構造を作り粘度の増大が起こることがわかっていた.本研究では,ステップ電圧を印加したときの構造変化を科研費で購入した高速ビデオカメラを用いて観測すると同時に,ずり応力の測定も行った.その結果以下のことが明らかとなった.1.電場印加直後にまず急激なずり応力の増大があり,その後ゆっくりとした増大が観測され,応力応答が2段階で起きていることがわかった.2.電場印加直後に,ドロプレットは電場方向に伸び始める.この変形量は初期の段階では時間に比例し,その速度は印加電場の自乗に比例する.このようなドロプレットの変形に対応し,その剪断流下のずり応力も増大しており,第1段階がドロプレットの伸びに対応していることがわかった.3.さらに,長時間にわたって観察を続けると,伸びたドロプレットが電極間に繋がって架橋構造を形成することが観測された.つまり,第2段階は架橋構造の形成に対応していることが明らかとなった.
結晶方位解析を活用した微視損傷形成モデルの構築とその応用

平成30年度は,平成29年度で準備した超々臨界圧(USC),および次世代の700°C級超々臨界圧(A-USC)発電プラントを構成する材料であるW添加9-12%Cr鋼,Ni基超合金,Ni-Fe合金およびその溶接継手材を用いた高温クリープ試験を実施した.この試験は寿命比の10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%で途中止めし,結晶方位差(EBSD)解析を行い損傷形成挙動の解析を行った.EBSD解析は,平成29年度に検討した最適条件で,その微視損傷を把握することに成功している.ただし,寿命後半の寿命比である60%以上では,試験片のネッキングにより平成29年度で検討した方法による観察表面条件では良好な計測は行えず,再度,観察試料表面状態と取得データへの影響について検討してきた.以上の結果より,寿命初期から中期にかけて,母材の受入まま材の結晶粒分布とその方位解析と比較すると,損傷導入の前駆課程である結晶粒回転の現実と,その回転方向の傾向を明らかにすることができた.さらに,次世代の700°C級超々臨界圧発電プラントの主力材であるNi基超合金Alloy617の試験片作成に着手し,高温クリープ試験に供する準備を行っている.平成30年度は本実験と位置づけ,前年度に材料の調達と試験片の作成,および表面粗さ等の観察試料表面状態および解析範囲やステップサイズ等のEBSD解析条件が取得データへ与える影響から最適な解析条件を見出していたため順調に本実験を行うことができ,有益な試験データを取得できたと考えている.しかし,「おおむね」とした理由は,寿命後半の寿命比である60%以上では,試験片のネッキングにより平成29年度で検討した方法による観察表面条件では良好な計測は行えず,再度,観察試料表面状態と取得データへの影響について検討したため時間的ロスがあり,予定していた本試験の条件全てを完了することが出来なかったためである.一方で,本研究課題は「微視損傷モデルの構築」であるため,寿命初期の損傷形成挙動と結晶方位データは取得できていることから達成目標に影響を与えるものではないと考えている.最終年度では微視損傷形成指標の普遍性の検証実験を行う.具体的に,高温疲労条件,クリープと疲労の相互作用条件,高温衝撃条件,高温引張条件下での損傷誘発試験を実施し,これまでの研究で同定された損傷評価指標の適用範囲と,損傷形成挙動を予測するシミュレータの高精度化を行う.さらに,最終年度ではこれらの過程と結果から,高温微視損傷形成モデルを構築する.またその応用として,溶接継手材を用いた高温クリープ・疲労試験を実施し,多軸応力下で発現するTypeIV損傷をターゲットとしたミクロレベルでの劣化および損傷の定量的把握を試みる.平成29年度は,超々臨界圧(USC),および次世代の700°C級超々臨界圧(A-USC)発電プラントを構成する材料であるW添加9-12%Cr鋼,Ni基超合金,Ni-Fe合金およびその溶接継手材の準備と,これらの材料における極初期から寿命末期に至る損傷の連続追従観察と高温力学特性を把握することを目的とした実験システムの構築を目的とした.まずはこれらの材料を実機の主要配管溶接継手と同じ溶接施工条件および方法で作成した.当溶接継手材の作成は,研究協力者の協力を得て行った.さらに,この溶接継手材から,連続観察実験用の試験片を採取し,本実験へ向けた予備試験を実施し,従来観察が困難とされていた脆性材料の微視損傷の発生・形成および微視き裂成長挙動を局所的段階から経時的に追従観察システムを構築した.さらに,この実験によって損傷を与えた試験片に対して,FE-SEM/EBSD-OIMによる結晶方位解析の実施に向けて,まずは,表面粗さ等の観察試料表面状態および解析範囲やステップサイズ等のEBSD解析条件が取得データへ与える影響について調査し,解析における最適条件を検討した.本解析条件は,ミクロ構造のデジタル解析技術を走査型電子顕微鏡(SEM)観察へ応用するための重要な知見である.さらに,この解析結果と実験により得られる高温力学的挙動との対応関係について,予備実験結果から模索検討し,結晶方位解析に基づく新たな損傷評価指標の確立へ向けた調査を実施した.本研究において,試験材料の入手および実機と同じ施工方法で溶接継手材を作成することが緊要な課題であったが,研究協力者の支援により,試験材料の調達と試験片の作成を行うことができた.またこの試験片を使った微視損傷の連続追従観察実験の予備試験で,従来観察が困難とされていた脆性材料の微視損傷の発生・形成および微視き裂成長挙動を局所的段階から経時的に追従できる可能性を見出すことができた.さらに,ミクロ構造のデジタル解析技術を走査型電子顕微鏡(SEM)観察へ応用する本研究では,表面粗さ等の観察試料表面状態および解析範囲やステップサイズ等のEBSD解析条件が取得データへ与える影響が懸念されたが,予備試験を通して,最適な解析条件を見出すことができた.

このことは,ミクロ構造のデジタル解析技術を走査型電子顕微鏡(SEM)観察へ応用するための重要な知見である.以上,これらのことより本実験の実施へ向けた実験環境とその条件が整ったことから,概ね計画通りに研究を実施できていると考える.平成30年度は,平成29年度で準備した超々臨界圧(USC),および次世代の700°C級超々臨界圧(A-USC)発電プラントを構成する材料であるW添加9-12%Cr鋼,Ni基超合金,Ni-Fe合金およびその溶接継手材を用いた高温クリープ試験を実施した.この試験は寿命比の10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90%で途中止めし,結晶方位差(EBSD)解析を行い損傷形成挙動の解析を行った.EBSD解析は,平成29年度に検討した最適条件で,その微視損傷を把握することに成功している.ただし,寿命後半の寿命比である60%以上では,試験片のネッキングにより平成29年度で検討した方法による観察表面条件では良好な計測は行えず,再度,観察試料表面状態と取得データへの影響について検討してきた.以上の結果より,寿命初期から中期にかけて,母材の受入まま材の結晶粒分布とその方位解析と比較すると,損傷導入の前駆課程である結晶粒回転の現実と,その回転方向の傾向を明らかにすることができた.さらに,次世代の700°C級超々臨界圧発電プラントの主力材であるNi基超合金Alloy617の試験片作成に着手し,高温クリープ試験に供する準備を行っている.平成30年度は本実験と位置づけ,前年度に材料の調達と試験片の作成,および表面粗さ等の観察試料表面状態および解析範囲やステップサイズ等のEBSD解析条件が取得データへ与える影響から最適な解析条件を見出していたため順調に本実験を行うことができ,有益な試験データを取得できたと考えている.しかし,「おおむね」とした理由は,寿命後半の寿命比である60%以上では,試験片のネッキングにより平成29年度で検討した方法による観察表面条件では良好な計測は行えず,再度,観察試料表面状態と取得データへの影響について検討したため時間的ロスがあり,予定していた本試験の条件全てを完了することが出来なかったためである.一方で,本研究課題は「微視損傷モデルの構築」であるため,寿命初期の損傷形成挙動と結晶方位データは取得できていることから達成目標に影響を与えるものではないと考えている.平成30年度では,初年度で構築された実験システムを用いた微視損傷の連続追従観察試験を実施する.また損傷が与えられた試験片に対してEBSD/OIM解析を実施し,先の実験によって与えられたさまざまな損傷形態との定量的関係性から,微視損傷評価指標を確立する.またこの微視損傷評価指標の普遍性およびその適用範囲を明らかにするための検証実験を実施する予定である.さらに損傷同定指標から,転位の導入や高温拡散の結果として生じる結晶粒の格子回転を明らかにし,この特異な挙動を組み込んだ結晶粒異方性シミュレータを構築する予定である.最終年度ではこれらの過程と結果から,高温微視損傷形成モデルの構築とその応用として,高温構造健全性を支配する多軸応力場での局所的微視損傷発現機構を解明する予定である.これらのことは当初の研究計画通りである.最終年度では微視損傷形成指標の普遍性の検証実験を行う.具体的に,高温疲労条件,クリープと疲労の相互作用条件,高温衝撃条件,高温引張条件下での損傷誘発試験を実施し,これまでの研究で同定された損傷評価指標の適用範囲と,損傷形成挙動を予測するシミュレータの高精度化を行う.さらに,最終年度ではこれらの過程と結果から,高温微視損傷形成モデルを構築する.またその応用として,溶接継手材を用いた高温クリープ・疲労試験を実施し,多軸応力下で発現するTypeIV損傷をターゲットとしたミクロレベルでの劣化および損傷の定量的把握を試みる.平成29年度は設備備品としてデジタルマイクロスコープ(KEYENCE VHX-2000)を申請し,既存の設備である損傷観察試験機に導入することにより,局所段階からの経時的な損傷やき裂発生・成長等の観察を行うことを予定していた.
グルタミン酸伝達調節による難治性統合失調症状の新規治療法開発に関する研究

フェンサイクリジンなどのNMDA型グルタミン酸受容体遮断薬が惹起する統合失調症様状態において、抗精神病薬反応性の陽性症状とともに難治性の陰性症状や認知障害と酷似した異常が見られる現象にもとづき、NMDA受容体機能を促進することにより双方の症状を改善する次世代の治療法の開発に関する研究を進めた。NMDA受容体機能を促進する内在性物質D-セリンの代謝について、(1)内側前頭葉皮質でD-サイクロセリンにより細胞外濃度が選択的に上昇することが確認された、(2) clozapineは細胞外L-グルタミン酸濃度を軽度増加させるがD-セリンには影響しない、(3)内側前頭葉皮質において神経細胞体またはグリア細胞の選択的破壊によってD-セリン濃度が減少する、(4)大脳新皮質のニューロンおよびグリアの初代培養系でD-セリンの免疫反応と細胞外への放出が見られる等の所見が得られ、D-セリンのシグナルは薬物によって制御できる可能性があるが、このためには、グルタミン酸シナプスーグリア系の分子細胞メカニズムをさらに検討し、新規治療薬の分子標的を明らかにする必要があると考えられた。その候補のひとつとして、研究代表者らがクローニングした、D-セリンの細胞内外の濃度に影響する遺伝子D-serinemodulator-1に着目し、欠失マウスの作出を行った。また、NMDA受容体のアロステリック部分作動薬であるD-サイクロセリンを、抗精神病薬服用中の統合失調症患者に併用投与する臨床試験を進めた。本研究では、フェンサイクリジンなどのNMDA型グルタミン酸受容体遮断薬が惹起する統合失調症様状態において、抗精神病薬反応性の陽性症状とともに難治性の陰性症状や認知障害と酷似した異常が見られる現象にもとづき、NMDA受容体機能を促進することにより双方の症状を改善する次世代の治療法開発をめざす。このため、グリシン調節部位の刺激を介して本受容体の機能を増強する既存薬物である、D-サイクロセリン(DCS)の臨床応用の改良と、新規薬物開発のための標的分子を見出すことを目的としている。そこで、脳の内在性D-セリンが、NMDA受容体のコアゴニストとして重要な役割を果たしていることから、その代謝・機能の分子機構を明らかにし、NMDA受容体機能促進薬の標的としての意義やD-サイクロセリンとの相互作用を検討する。抗精神病薬を服用中の統合失調症患者にDCSを二重盲検法で投与する臨床試験も行う。In vivoダイアリシスを用いた動物実験において、DCSは用量依存的に内側前頭葉皮質の細胞外液中D-セリン濃度を上昇させ、L-セリン、グリシンおよびその他の内在性アミノ酸には有意な影響を与えないことがわかった。こめ効果は、DCSがD-セリンの取り込み、分解などを示す分子を阻害する作用と関係する可能性がある。また、ラットの胎児または新生仔の大脳新皮質から調整した、初代培養アストロサイトおよびニューロンにおいて同程度の濃度のD-セリンが検出された。これらの実験系は、D-セリンの細胞外シグナル調節の機序や作用薬を調べるツールとして役立つと考えられる。一方、細胞内外のD-セリン濃度を変化させるD-serine modulator-1の遺伝子改変マウスの作出を行った。臨床試験では、主に外来の統合失調症患者を対象として協力をもとめた。

そこで、脳の内在性D-セリンが、NMDA受容体のコアゴニストとして重要な役割を果たしていることから、その代謝・機能の分子機構を明らかにし、NMDA受容体機能促進薬の標的としての意義やD-サイクロセリンとの相互作用を検討する。抗精神病薬を服用中の統合失調症患者にDCSを二重盲検法で投与する臨床試験も行う。キノリン酸によってニューロンの細胞体を選択的に破壊したラット内側前頭葉皮質において、D-セリン(-34%)とともにグルタミン酸(-58%)、GABA(-78%)等の神経伝達物質アミノ酸の濃度が著明に低下した。線条体では、グルタミン酸が減少したのに対し(-11%)、D-セリンとGABAの濃度には変化がなかった。グリア選択的毒素のα-アミノアジピン酸を注入した内側前頭葉皮質においても、D-セリン濃度が対照群の85%に減少した。以上の結果は、脳の内在性D-セリンが、ニューロンとグリアの双方に含まれていることを示しており、D-セリンがグリアーシナプス相互作用において重要な役割を果たす可能性を支持している。また、D-セリンはグルタミン酸とは異なり皮質-線条体投射路には含有されていないことが示唆された。前年度に続いて、D-serine modulator-1の遺伝子改変マウスの作出とDCSの臨床試験を進めた。
天然ハーブ・キャッツクローの抗酸化作用と歯周病予防に関する基礎的研究

平成30年度は、主にヒト歯肉線維芽細胞を用いてキャッツクロー抽出物の抗炎症作用の評価を行った。抗炎症作用の評価方法は, (1)歯周病原性細菌のLPS刺激により誘導された炎症性サイトカインの産生抑制効果を試験した。キャッツクロー抽出物を前処理し,その後LPSを伴って培養を行い,炎症性サイトカインのmRNA発現への影響をリアルタイムPCR法にて調べた。その結果,キャッツクロー抽出物で濃度依存的に炎症性サイトカインのmRNA発現を顕著に抑制することが示唆された。(2)当初の研究計画には含まれていないが,炎症抑制の観点から傷ついた組織を修復する創傷治癒の重要性から,創傷の修復に役割を果たす線維芽細胞において, in vitro系での培養細胞単層に一定の模擬的な創傷を作成し,そこに酸化ストレスを想定した過酸化水素存在下,キャッツクロー抽出物の添加による損傷領域の回復する様子を顕微鏡にて観察し創傷治癒効果を試験した。その結果,キャッツクロー抽出物の少量で損傷の回復が認められた。(1)(2)の結果からヒト歯肉線維芽細胞培養系においてキャッツクロー抽出物の抗炎症作用が示唆された。期間全体ではキャッツクロー抽出物における歯周病への予防・治療への応用にむけての有効な作用を評価してきた。一つに歯周病原菌に対する抗菌作用の評価では, P. gingivalis、P. intermedia菌で生育抑制効果を認めた。そしてヒト歯肉線維芽細胞における抗酸化作用の評価では,酸化ストレスを想定した過酸化水素添加での培養系で産生される活性酸素種がキャッツクロー抽出物の処理により抑制される傾向が認められた。研究期間において得られた結果からキャッツクロー抽出物における歯周病予防・治療への応用の有効性が示唆された。平成28年度は、天然植物キャッツクロー抽出物について、ヒト歯肉線維芽細胞(HGF)培養系を用いて、酸化ストレス抑制作用および抗炎症作用を評価するとともに、歯周病原関連細菌に対する抗菌作用を評価することを目的として行ってきた。これらの活性作用を調べる上で、実験系に用いるキャッツクローの適切な濃度を検索する必要があり、まず、予備実験として、キャッツクローの持つ細胞への影響を調べるため、HGFにおける細胞毒性試験を行った。その結果、細胞生存率50%を示す細胞毒性濃度を、把握することができた。そして用いる適切な濃度をおおむね検討できた。続いてキャッツクローの抗酸化作用を調べるにあたり、まずHGF培養系での酸化ストレスを誘導する実験系の確立を行った。酸化ストレスとして用いる過酸化水素の濃度の検討を行い、その結果、細胞生存率1%と極めて細胞毒性を示す濃度については、明らかとなった。適切な濃度について、ただいま検討中である。またキャッツクローの抗炎症作用においては、炎症を想定した実験系に歯周病原因子として知られている歯周病原菌のPorphyromonas gingivalis LPS刺激にて行うため、HGFを用いてLPSの細胞毒性試験を行い、適切な濃度をおおむね検討できた。次年度の研究実施の内容については、これらの検討した結果をもとに、キャッツクローの抗酸化作用および抗炎症作用、抗菌作用の本実験を行っていき、キャッツクローのこれらの活性作用の評価を行ってゆく予定である。交付決定の時期が後期10月末であった研究課題である。そのため通常より実験着手が遅れたことから、平成28年度に予定したキャッツクローの抗酸化作用および抗炎症作用、抗菌作用の評価については、予備的実験を行ったところである。本格的な実験は、平成29年度から実施し、速やかに遂行してゆく予定である。実験着手の時期が遅れてはいるが、実験については、順調に進んでいる。平成29年度は、天然植物キャッツクロー抽出物による歯周病原関連細菌に対する抗菌作用およびヒト歯肉線維芽細胞(HGF)の培養系における抗酸化作用・抗炎症作用について、本格的に評価することを目的として行ってきた。またキャッツクロー抽出物による抗動脈硬化作用の評価についても行ってきた。それらの結果について、抗菌作用の評価は、BHI broth培養系に、キャッツクロー抽出物を連続2倍段階希釈法で投与し歯周病原菌を24時間培養した後、菌の生育度への影響を調べた。生育度を濁度として吸光度計で測定したところ、P.g.とP.i.に対して、生育抑制が確認され、抗菌性が示された。HGFにおける抗酸化作用の評価は、キャッツクロー抽出物が過酸化水素の添加による酸化ストレスを抑制するかどうかを調べた。細胞内で酸化をうけて蛍光発色するプローブを用いて、共焦点レーザー顕微鏡にて検出を行ったところ、キャッツクロー抽出物の添加によって、蛍光発色が抑制されてくることがわかり、HGFでのキャッツクローの抗酸化作用が示唆された。次年度では、再現性を確認してゆく。また抗炎症作用の評価は、P.g.LPS刺激による炎症性サイトカインの発現増強を抑制するかどうかを調べるために、条件の検討を行っており、次年度引き続き行ってゆく。マクロファージ培養系を用いたキャッツクロー抽出物による抗動脈硬化作用の評価は、その前に、酸化ストレスで産生した酸化型LDLによるマクロファージの泡沫化促進モデルを構築することができた。次年度は、平成29年度で構築したマクロファージ培養系を用いて、キャッツクローによる泡沫化抑制効果を調べてゆく予定である。本年度までの検討から、キャッツクロー抽出物の歯周病予防および治癒への利用にむけての有用な基礎研究の結果が認められはじめてきている。

キャッツクロー抽出物による抗炎症作用の評価を行うための実験系の確立について、歯周病原菌P.g.LPS刺激で発現してくる炎症性サイトカインが増強してくる条件の決定がまだすんでおらず、抗炎症作用の評価が少し遅れている。抗酸化作用の評価については、順調にすすんでおり、再現性を見てゆく予定である。平成30年度は先に、以上の内容を実施しすみやかに遂行してゆく予定である。平成30年度は、主にヒト歯肉線維芽細胞を用いてキャッツクロー抽出物の抗炎症作用の評価を行った。抗炎症作用の評価方法は, (1)歯周病原性細菌のLPS刺激により誘導された炎症性サイトカインの産生抑制効果を試験した。キャッツクロー抽出物を前処理し,その後LPSを伴って培養を行い,炎症性サイトカインのmRNA発現への影響をリアルタイムPCR法にて調べた。その結果,キャッツクロー抽出物で濃度依存的に炎症性サイトカインのmRNA発現を顕著に抑制することが示唆された。(2)当初の研究計画には含まれていないが,炎症抑制の観点から傷ついた組織を修復する創傷治癒の重要性から,創傷の修復に役割を果たす線維芽細胞において, in vitro系での培養細胞単層に一定の模擬的な創傷を作成し,そこに酸化ストレスを想定した過酸化水素存在下,キャッツクロー抽出物の添加による損傷領域の回復する様子を顕微鏡にて観察し創傷治癒効果を試験した。その結果,キャッツクロー抽出物の少量で損傷の回復が認められた。(1)(2)の結果からヒト歯肉線維芽細胞培養系においてキャッツクロー抽出物の抗炎症作用が示唆された。期間全体ではキャッツクロー抽出物における歯周病への予防・治療への応用にむけての有効な作用を評価してきた。一つに歯周病原菌に対する抗菌作用の評価では, P. gingivalis、P. intermedia菌で生育抑制効果を認めた。そしてヒト歯肉線維芽細胞における抗酸化作用の評価では,酸化ストレスを想定した過酸化水素添加での培養系で産生される活性酸素種がキャッツクロー抽出物の処理により抑制される傾向が認められた。研究期間において得られた結果からキャッツクロー抽出物における歯周病予防・治療への応用の有効性が示唆された。平成29年度には、平成28年度で実施予定だったキャッツクローのHGFにおける抗酸化作用、抗炎症作用の評価を本格的に行ってゆく予定である。さらに歯周病原性細菌に対する抗菌作用を評価してゆく予定である。そして、平成29年度の研究実施計画にそって実施する前に、キャッツクロー抽出物による抗動脈硬化作用を調べるために必要となるマウスのマクロファージ培養系において、LDLから酸化ストレスにて産生した酸化型LDLによる泡沫化の実験系を確立することである。その後、その実験系を用いて、キャッツクロー添加によるマクロファージ泡沫化抑制効果を試験する予定である。またキャッツクロー抽出物によるマクロファージ培養系におけるアテローム性動脈硬化症関連遺伝子群の発現変化の解析も行ってゆく予定である。
空間反転対称性の破れた3ｄ遷移金属モノシリサイドの電子状態・スピン構造の解明

ディラック半金属やワイル半金属など、ある種の対称性を有する系やその対称性が破れた系で発現する特異な電子・スピン構造に注目が集まっている。3d遷移金属モノシリサイドMSi (M=Mn、Fe、Co)は、様々な物性を示すことでも知られており、長年、物性研究がなされている。本研究では、MSiの電子・スピン構造を位相や次元性、また対称性、表面といった新しい観点から詳細に調べ、これまでの物性研究の結果と比較することで、この物質系での新しい物理的知見を得ることを目的とし、研究実績のあるFeSiに注目して実験を始めている。破断面では清浄表面を得ることが難しいFeSiを機械研磨により表面を出し、角度分解光電子分光(ARPES)実験を行ったところ、明瞭なエネルギー分散スペクトルを得ることができた。破断面に対する測定との比較を行ったところ、同様なエネルギー分散構造が得られた。スペクトル線幅においては、より幅の狭い構造が得られたことから、研磨面のほうがより広いオーダーした清浄表面が得られていることが分かり、この物質系において研磨法による表面の清浄化の手法が確立できた。FeSiは、低温でエネルギーギャップが開く近藤絶縁体である。FeSiの破断(111)面においてバルク敏感な励起光エネルギー8.4eVを用いてARPES測定を行ったところ、低温でフェルミ準位にギャップが開き、ギャップ端にピーク構造が成長する様子が観測された。研磨(111)面において、同様な測定を行ったところ、低温で明瞭な分散形状を得ることができ、価電子帯頂上に鋭いピーク構造を得ることができた。フェルミ準位上にはほとんどスペクトル強度がなく、バルクの電子構造は残留電子状態の無いことが分かった。さらに、ARPESスペクトルは円二色性も得られ、軌道角運動量に構造があることが分かり、スピン状態も運動量に対し何らかの構造を持つことが予測される。薄膜作成については、当初の予定通りに進んでいないが、同等な測定ができる手法としてバルクサンプルにおいて、機械研磨による試料準備を行なった。FeSiの(001)、(110)、(111)面について、1°以内で方位を合わせ、研磨紙によって機械研磨を行った。金属顕微鏡400倍の微分干渉像において視野内程度の範囲では、研磨傷等がない平坦な面が得られていることを確認できた。その後、超高真空中へ導入し、Arイオンスパッタとアニールによりオーダーした清浄表面を得ることを試み、温度や時間の最適化を行ったところ、それぞれ明瞭な1x1のLEED像を得ることに成功した。また、角度分解光電子分光(ARPES)測定では、明瞭なエネルギー分散スペクトルも得ることができた。このことからこの物質系において、研磨法による表面の清浄化手法が確立できたといえる。FeSiの研磨(111)面において、ARPES測定を行い、これまで破断面での研究結果を再現する結果を得られた。励起光エネルギー依存性測定を行いkz分散の測定を行ったが、15eV以上においてフェルミ準位上に強い金属的なスペクトル強度と複雑な強度の変調があらわれ、明瞭な分散構造は得ることができなかった。しかしながら、これらは残留する表面状態と考えられ、本質的に存在するものかなど、現在、解析やバンド計算などを進めている。明瞭な分散構造が観測されるエネルギーにおいて、円偏光依存性も測定し、ARPESスペクトルの円二色性を得ることができた。このことは、スピン構造の予測や今後スピン分解光電子分光を進める場合の指標とできる。(001)面に関しては、破断面と研磨面のARPES測定結果の比較を行ったところ、研磨面での測定が可能であり、現在測定を進めている。薄膜の製作の為、Si基盤の(111)面の清浄化、蒸着源の整備を行っている。これらから、上記のように判断した。FeSiは、研磨(100)面のARPES測定を中心に行う。30年度の測定・研究より、FeSiのギャップ構造や表面状態については、フェルミ準位が価電子帯頂上に位置する為、明瞭に観測できなかった。また、研磨(111)面の温度変化測定結果とこれまでの破断面での測定では、ギャップの形状は異なる。このことから、微量のK蒸着により測定表面に電子ドープを行いエネルギーギャップの形状やギャップ内状態の観測を試みる。これにより、表面電子状態についての知見を得られると考えている。CoSiのARPESによる研究の報告が平成30年にされているが、2回対称のフェルミ面が観測され、これをフェルミアークと帰属している。FeSiについてもバンドの対称性に注目して測定を行う。また、価電子帯全体で分散を測定し、自己エネルギー解析を行い、相関効果を調べる。また、これまでのARPES測定より、強い円二色性スペクトルが観測されることからスピン成分も運動量に対して構造をもつことが期待される。また、スピン軌道相互作用を考慮したバンド計算からはスピン分裂すると予測される為、スピン分解ARPES測定も進める。CoSiで理論予測されたような特異なスピン構造をもつバンドが存在するかなど、同じ結晶構造を持つFeSiについて測定を行う。特に、ワイルフェルミオンの存在が予測されるR点近傍やカイラルフェルミオンの存在が予測されるΓ点近傍に注目する。薄膜製作については、MnSi、CoSiについて製作を開始する。基盤Si (111)面と(001)面について準備を行った。CoとFe蒸着源、蒸着用の真空装置等の環境整備は完了している。評価については取り付けられているLEED、RHEED、AESで行う。

これらについては、価電子帯全体のバンドをARPES測定し、バンド計算と比較し自己エネルギー解析を行い、強相関系であるFeSiとの比較を行う。ディラック半金属やワイル半金属など、ある種の対称性を有する系やその対称性が破れた系で発現する特異な電子・スピン構造に注目が集まっている。3d遷移金属モノシリサイドMSi (M=Mn、Fe、Co)は、様々な物性を示すことでも知られており、長年、物性研究がなされている。本研究では、MSiの電子・スピン構造を位相や次元性、また対称性、表面といった新しい観点から詳細に調べ、これまでの物性研究の結果と比較することで、この物質系での新しい物理的知見を得ることを目的とし、研究実績のあるFeSiに注目して実験を始めている。破断面では清浄表面を得ることが難しいFeSiを機械研磨により表面を出し、角度分解光電子分光(ARPES)実験を行ったところ、明瞭なエネルギー分散スペクトルを得ることができた。破断面に対する測定との比較を行ったところ、同様なエネルギー分散構造が得られた。スペクトル線幅においては、より幅の狭い構造が得られたことから、研磨面のほうがより広いオーダーした清浄表面が得られていることが分かり、この物質系において研磨法による表面の清浄化の手法が確立できた。FeSiは、低温でエネルギーギャップが開く近藤絶縁体である。FeSiの破断(111)面においてバルク敏感な励起光エネルギー8.4eVを用いてARPES測定を行ったところ、低温でフェルミ準位にギャップが開き、ギャップ端にピーク構造が成長する様子が観測された。研磨(111)面において、同様な測定を行ったところ、低温で明瞭な分散形状を得ることができ、価電子帯頂上に鋭いピーク構造を得ることができた。フェルミ準位上にはほとんどスペクトル強度がなく、バルクの電子構造は残留電子状態の無いことが分かった。さらに、ARPESスペクトルは円二色性も得られ、軌道角運動量に構造があることが分かり、スピン状態も運動量に対し何らかの構造を持つことが予測される。薄膜作成については、当初の予定通りに進んでいないが、同等な測定ができる手法としてバルクサンプルにおいて、機械研磨による試料準備を行なった。FeSiの(001)、(110)、(111)面について、1°以内で方位を合わせ、研磨紙によって機械研磨を行った。金属顕微鏡400倍の微分干渉像において視野内程度の範囲では、研磨傷等がない平坦な面が得られていることを確認できた。その後、超高真空中へ導入し、Arイオンスパッタとアニールによりオーダーした清浄表面を得ることを試み、温度や時間の最適化を行ったところ、それぞれ明瞭な1x1のLEED像を得ることに成功した。また、角度分解光電子分光(ARPES)測定では、明瞭なエネルギー分散スペクトルも得ることができた。このことからこの物質系において、研磨法による表面の清浄化手法が確立できたといえる。FeSiの研磨(111)面において、ARPES測定を行い、これまで破断面での研究結果を再現する結果を得られた。
食品産業廃棄物コンポストの腐熟度判定法の確立

食品産業の製造工程から発生する産業廃棄物(汚泥、植物性残渣、動物性残渣、廃プラスチック、ガラスくず、金属くず廃油及び焼却灰・もえがら)並びに事業系一般廃棄物(可燃性及び不燃性容器包装、可燃性及び不燃性一般廃棄物)の発生量について調査した。1事業場の平均廃棄物発生量は、年間約13,750トンでその構成は、汚泥が約78%を占めていた。食品産業廃棄物の再資源化率は、全廃棄物平均で11.4%で、汚泥を始め未利用有機資源の再資源化の主流はコンポスト製造である。次に、食品コンビナートの汚泥を主原料とするコンポストを用いて、食品産業廃棄物コンポストの腐熟度判定法の確立するための実験を実施した。分析試料として、ほぼS日間の間隔でスクープ型コンポスト装置の一次発酵側で投入口から4カ所、二次発酵側から5カ所、計9カ所において発酵日数を異にする試料を採取、常法に従って化学分析を実施した。同一試料の汚泥1(重量比)に対して1:5、l:10及び1:20の倍率で抽出した液の濾液にコマツナを用いて発芽試験を実施すると同時に水抽出液中の発芽抑制物質の分析を実施した。コンポスト化製品のC/N比は、60日の発酵期間を過ぎても78前後で投入当初とほとんど変化しなかった。また、陽イオン交換容量(CEC)、他の無機成分は顕著な変化は見られず腐熟度判定の指標にはなり得なかった。水抽出液によるバイオアッセイでは、水抽出倍率1:5において発芽(発芽歩合、発芽勢、平均発芽日数及び発芽係数)に顕著な抑制が認められた。水抽出液中の分析結果から発芽抑制時点での有機酸(C1C6)量の総計が6,000mg/L以上で発芽抑制が現れ、抽出倍率1:5では全期間中高濃度で推移した。以上の結果から、バイオアッセイによる腐熟度判定の水抽出倍率1:5を用いることを提案する。
不均質材料の繰り返し塑性変形に伴う表面形状変化の3次元解析

本研究では塑性加工品の自由表面あれの問題に関し、工業用純鉄を用いて繰り返し塑性ひずみ試験を実施し、触針式粗さ計と走査型電子顕微鏡によって表面あれと微視的変形機構の関係を3次元的に解析した結果、以下のことを明らかにした。(1)表面粗さは繰返し変形に伴って増減を繰返し、繰返し変形1/2サイクルで表面粗さの増減の1周期を形成する。(2)表面あれは繰返しに伴って徐々に累積する。(3)結晶粒との関係でみると、表面あれば変形に対して弱い特定の結晶粒を中心にして、優先的に変形し、凹凸を繰返す。(4)微視的な表面あれ形状の凹凸は、繰返しの初期においては負荷ひずみの反転に伴ってかなり正確に反転する。しかし、繰返し数に伴って反転の度合いは徐々に低下する。さらに、このような塑性変形に伴う表面あれは、微視的不均一変形に起因することが明らかにされており、本研究では微視的不均一変形の一因として結晶方位に注目し、個々の結晶粒の方位と表面あれの関係についても検討した。その結果、(5)繰返し変形に伴って優先的に凹凸の反転を繰返すのは、シュミット因子が大きく変形し易い結晶粒であったが、繰返し変形を受けてもあまり表面あれの生じな結晶粒は、シュミット因子が大きい場合と小さい場合の2通りがあり、個々の結晶粒の変形し易さと表面あれの大小には必ずしも対応関係がなかった。この結果は、微視的不均一変形と表面あれの関係を検討する場合、隣接結晶粒の影響も併せて検討すべきことを示唆するものである。今後このような観点からのデータも集積し、論文にまとめて公表する予定である。なお、これらの結果は、平成6年3月、日本機械学会中国四国支部総会・講演会で報告した。
日本人から見た上海表象ー１９２０～１９４５年

本研究では、1920年から1945年までの上海表象を軸に、当時の日本人が体験した異文化表象と文学との関わりについて調査し、横光利一「上海」の典拠となる幾つかの資料を発掘、収集することが出来た。これらの研究を踏まえて、2012年9月にシンポジウム「戦間期東アジアの日本語文学19201945年」を開催し、当時の東アジアで日本人が体験した異文化表象と、それを描いた日本語文学について共同討議を行った。さらに2013年8月に、このシンポジウムの成果を論集としてまとめた『アジア遊学167戦間期東アジアの日本語文学』を刊行した。本研究は、様々な分野の資料と表象との間に展開される関係性を明らかにしたうえで、1920年代から1940年代の日本人の見た上海を含む海外表象を横断的に分析・検証していくことを目的とするとともに、出版のデジタル化が進む中、本文校訂や典拠研究、注釈といった伝統的な文学研究を、表象文化研究に基づくデジタルデータの構築に接続することで、新たな文学研究の方向性を提示したいと考え、始めた研究である。平成24年度は1920年代から1945年までに発表された文学テクストや、その他のテクストおける上海表象文化の実態を明らかにするために、横光利一『上海』を中心に、村松梢風、井東憲、前田河広一郎等の文学テクストに描かれた社会、経済状況や外国人表象の典拠となった様々な分野の資料を横断的に発掘・収集し、それらのインターテクスチュアリティについての分析を、研究代表者ならびに研究分担者が相互協力して行った。邦字資料だけにとどまらず、諸外国の資料を参照することで、日本人の見た上海表象の実態を明らかにするとともに、当時の文献資料とテクスト表象との間に展開される関係性についても分析・検討を行った。また、この時期の上海を舞台にした日本、中国やアメリカなどの映画作品を中心とした映像資料に関する表象の検証を研究分担者中沢弥が中心になって行い、研究の相対化を図った。9月8日、9日に龍谷大学において行った「国際シンポジウム戦間期東アジアにおける日本語文学19201945年」では、歴史学、メディア研究もふまえ、学際的研究の観点も取り入れたたさまざまな方法論の研究者の講演、発表、共同討議を通して、この研究の意義を明らかにした。研究状況ならびに研究成果について確認を行うために、5月26日、9月7日、1月5日、2月23日に研究打ち合わせならびに研究検討会をおこなった。本研究は、1920年代から1940年代の日本人の見た上海を含む海外表象を、様々な分野の資料と表象との間に展開される関係性を明らかにしたうえで、横断的に分析・検証していくことを目的としている。この時期に発表された文学テクストに描かれた社会、経済状況や外国人表象の典拠となった様々な分野の資料を発掘・収集し、分析・検証を行うとともに、映像資料における上海表象の検証を行い、研究対象の相対化を図った。また国内外の研究者に参加を呼びかけシンポジウムを行い、様々な角度からの考察と議論を行った。平成23年5月、研究分担者によるパネル発表「上海表象文化研究の試みー戦間期の上海を中心に」(日本近代文学会春季大会)を行うとともに、10月には、研究分担者が上海で開催されたシンポジウム「近代百年日本文学における上海」に参加し、日中両国の上海研究について意見交換を行った。平成24年9月に龍谷大学で開催したシンポジウム「戦間期東アジアの日本語文学19201945年」では、国内のみならず中国や台湾からも参加者を得、当時の日本語文学における中国(上海、長春、大連)、台湾、朝鮮(平城)、日本(東京)などの都市表象と人間・経済・国家について議論し、本研究の重層化をはかった。平成25年8月に研究代表者、研究分担者が編者となって、『アジア遊学』に「戦間期東アジアの日本語文学19201945年」という特集を組み刊行した。これは前年度に行ったシンポジウムを発展させ、本研究の意義と重要性を多方面に向けて発信したものである。上海文化表象だけではなく、南方・台湾や北方の文化表象をもとに当時の日本語文学に言及する論文が集まったことにより、本研究はより横断的・重層的なものになった。平成26年3月の研究成果報告会では、研究成果を検証したうえで改めて問題提起を行い、今後の研究の方向性について議論した。本研究は、当時の様々な分野の資料と表象との間に展開される関係性を明らかにしたうえで、1920年代から1940年代の日本人の見た上海を含む海外表象を横断的に分析・検証していくことを目的にしている。

平成23年度は横光利一『上海』を中心に、1920年代から1945年までに発表された文学テクストや、その他のメディアにおける上海表象文化の実態を明らかにするために、文学テクストに描かれた社会、経済状況や外国人表象の典拠となった様々な分野の資料を横断的に発掘・収集し、それらのインターテクスチュアリティについての分析を研究代表者ならびに研究分担者が相互協力して行った。邦字資料だけにとどまらず、諸外国の資料を参照することで、日本人の見た上海表象の実態を明らかにするとともに、当時の様々な分野の資料と表象との間に展開される関係性についても分析・検討を行った。また、この時期の上海を舞台にした日本、中国やアメリカなどの映画作品を中心とした映像資料に関する表象の検証を研究分担者中沢弥が中心になって行い、研究の相対化を図った。5月29日の日本近代文学会春季大会で研究分担者石田仁志、田口律男、中沢弥がパネル発表「上海表象文化研究の試みー戦間期の上海を中心に」を行い、本研究の中間報告を行った。また、10月21日から24日まで、研究分担者石田仁志、松村良、掛野剛史、中沢弥の4名が上海で必要資料の調査、収集を行い、シンポジウム「近代百年日本文学における上海」に参加し、研究発表を行った。日中両国の上海研究について意見交換を行うことで、日中相互の上海表象文化研究についての理解を深めた。研究状況ならびに成果について確認を行うために、8月28日、12月4日、3月2日に研究打ち合わせをおこなった。平成24年度は、平成23年度と同様、1920年代から1945年までに発表された日本語の文学テクストや、その他のメディアにおける上海の表象文化の実態を明らかにした。特に、横光利一『上海』については、テクストに描かれた社会、経済状況や外国人表象の典拠となった様々な分野の資料を横断的に発掘・収集し、それらのインターテクスチュアリティについての分析を行った。この作品については典拠と思われる重要資料を数多く発掘することができ、綿密な分析を行った結果、この作品を多元的に読み解くことができ、相応の成果をあげてきたといえよう。しかし、典拠となるべき資料の発掘がすすんでいるものの、より多くの資料が必要という認識も得た。村松梢風、井東憲、前田河広一郎等、この時代に活躍した作家の作品からの上海表象についても、調査を進めている。9月8日、9日に龍谷大学で行った「国際シンポジウム戦間期東アジアにおける日本語文学19201945年」というシンポジウムにおいて、歴史学、メディア研究もふまえ、学際的研究の観点も取り入れたたさまざまな方法論の研究者の発表ならびに、共同討議を通して、この研究の意義を明らかにした。しかし、表象文化研究に基づくデジタルデータの構築に接続するという点については、研究成果を報告する段階まで、研究がすすんでいない。この点から、計画よりはやや遅れていると言わざるを得ない。本研究は、様々な分野の資料と表象との間に展開される関係性を明らかにしたうえで、1920年代から1940年代の日本人の見た上海を含む海外表象を横断的に分析・検証していくことを目的とするとともに、出版のデジタル化が進む中、本文校訂や典拠研究、注釈といった伝統的な文学研究を、表象文化研究に基づくデジタルデータの構築に接続することで、新たな文学研究の方向性を提示したいと考え、始めた研究である。
鋼構造柱部材の座屈理論に基づく新規幅厚比尺度の提案と耐力・変形能力の体系的評価

本研究の目的は鋼構造建築物の柱材として広く使用され,耐震性能に大きな影響を及ぼす角形鋼管や箱形断面といった正方形中空断面部材を対象とし,局部座屈で決定される最大耐力と塑性変形能力を従来の幅厚比だけでなく辺長比や曲げモーメント勾配,二軸曲げ加力角度,軸力比などにも応じた形で体系的に評価することである.2年目の2018年度では引き続き,一定軸圧縮力と単調曲げせん断力を受ける片持ち柱の耐力上昇率と塑性変形倍率を有限要素法大変形解析により検討した.耐力上昇率と塑性変形倍率を弾性局部座屈耐力と全塑性耐力に基づく新規幅厚比尺度SHにより評価した.パラメータは材料特性,幅厚比,せん断スパン比,二軸曲げ加力角度,軸力比である.2017年度の検討では材料データが限定されており,特に新規幅厚比尺度SHでは考慮されていない降伏比の影響を検討した.その結果,耐力上昇率と塑性変形倍率は新規幅厚比尺度SHが小さい範囲において降伏比が低いと大きく,降伏比が高いと小さくなることを確認した.一方,この範囲を除けば降伏比の影響は大きくないことも確認した.耐力上昇率と塑性変形倍率を新規幅厚比尺度SHにより従来の幅厚比だけでなく辺長比や曲げモーメント勾配,二軸曲げ加力角度,軸力比などの影響も統一的に考慮して予測できることを示した.また,耐力上昇率と塑性変形倍率を新規幅厚比尺度SHを用いた評価式により従来よりも合理的に予測できることも示した.現在までに,正方形中空断面柱の部材形状や荷重条件などを考慮した弾性局部座屈耐力と全塑性耐力に基づく新規幅厚比尺度SHを提案している.また一定軸圧縮力と単調曲げせん断力を受ける片持ち柱の局部座屈挙動を有限要素法大変形解析により検討している.さらに最大耐力と塑性変形能力を新規幅厚比尺度SHにより従来の幅厚比だけでなく辺長比や曲げモーメント勾配,二軸曲げ加力角度,軸力比などにも応じた形で評価している.今後は引き続き一定軸圧縮力と単調曲げせん断力を受ける片持ち柱の局部座屈挙動を材料特性,幅厚比,せん断スパン比,二軸曲げ加力角度,軸力比をパラメータとして有限要素法大変形解析により検討する.最大耐力と塑性変形能力の新規幅厚比尺度SHによる評価式の精度を高める.また冷間成形角形鋼管や溶接組立箱形断面といった実部材の局部座屈挙動を載荷実験により検討したい.本研究の目的は,鋼構造建築物の耐震性能に大きな影響を及ぼす角形鋼管柱部材や箱形断面柱部材といった正方形中空断面柱部材を対象として,局部座屈で決定される最大耐力と塑性変形能力を,従来の幅厚比のみならず,辺長比と曲げモーメント勾配・加力角度(二軸曲げ)・軸力比にも応じた形で合理的に評価することである.初年度の2017年度では,次の研究を行った.1.部材形状と荷重条件に応じた新規幅厚比尺度SHの提案曲げせん断力と軸圧縮力を受ける場合の最大耐力と塑性変形能力を,幅厚比・辺長比と曲げモーメント勾配・加力角度(二軸曲げ)・軸力比を考慮して評価するために,これらの部材形状と荷重条件に応じた新規幅厚比尺度SHを提案した.このSHは,弾性局部座屈耐力と全塑性耐力に基づいており,既往研究の曲げせん断力を受ける場合のSHを軸圧縮力の影響も考慮して発展させたものである.2.曲げせん断力と軸圧縮力を受ける部材の数値解析最大耐力と塑性変形能力を調べるために,有限要素法大変形解析を行った.片持ち柱形式の大変形解析を行い,一定の軸圧縮力と単調の曲げせん断力を受ける場合の局部座屈挙動を検討した.解析パラメータを幅厚比・せん断スパン比と加力角度(二軸曲げ)・軸力比および材料データとして,これらの影響を検討した.3.新規幅厚比尺度SHによる最大耐力・塑性変形能力評価法の提案大変形挙動に及ぼす軸圧縮力の影響を理解した上で,最大耐力・塑性変形能力と新規幅厚比尺度SHとの関係を検討し,既往研究の曲げせん断力を受ける場合の評価式をもとに,曲げせん断力と軸圧縮力を受ける場合の評価式を提案した.これにより,最大耐力と塑性変形能力を幅厚比・辺長比と曲げモーメント勾配・加力角度(二軸曲げ)・軸力比に応じた形で予測することが可能になった.本年度は,正方形中空断面柱部材のエネルギー法による座屈理論解析結果に基づく新規幅厚比尺度SHを提案し,一定の軸圧縮力と単調の曲げせん断力を受ける場合の局部座屈挙動を有限要素法大変形解析により検討し,最大耐力と塑性変形能力をSHにより部材形状と荷重条件に応じた形で評価することができた.おおむね計画通りに研究が進んだ.本研究の目的は鋼構造建築物の柱材として広く使用され,耐震性能に大きな影響を及ぼす角形鋼管や箱形断面といった正方形中空断面部材を対象とし,局部座屈で決定される最大耐力と塑性変形能力を従来の幅厚比だけでなく辺長比や曲げモーメント勾配,二軸曲げ加力角度,軸力比などにも応じた形で体系的に評価することである.

2年目の2018年度では引き続き,一定軸圧縮力と単調曲げせん断力を受ける片持ち柱の耐力上昇率と塑性変形倍率を有限要素法大変形解析により検討した.耐力上昇率と塑性変形倍率を弾性局部座屈耐力と全塑性耐力に基づく新規幅厚比尺度SHにより評価した.パラメータは材料特性,幅厚比,せん断スパン比,二軸曲げ加力角度,軸力比である.2017年度の検討では材料データが限定されており,特に新規幅厚比尺度SHでは考慮されていない降伏比の影響を検討した.その結果,耐力上昇率と塑性変形倍率は新規幅厚比尺度SHが小さい範囲において降伏比が低いと大きく,降伏比が高いと小さくなることを確認した.一方,この範囲を除けば降伏比の影響は大きくないことも確認した.耐力上昇率と塑性変形倍率を新規幅厚比尺度SHにより従来の幅厚比だけでなく辺長比や曲げモーメント勾配,二軸曲げ加力角度,軸力比などの影響も統一的に考慮して予測できることを示した.また,耐力上昇率と塑性変形倍率を新規幅厚比尺度SHを用いた評価式により従来よりも合理的に予測できることも示した.現在までに,正方形中空断面柱の部材形状や荷重条件などを考慮した弾性局部座屈耐力と全塑性耐力に基づく新規幅厚比尺度SHを提案している.また一定軸圧縮力と単調曲げせん断力を受ける片持ち柱の局部座屈挙動を有限要素法大変形解析により検討している.さらに最大耐力と塑性変形能力を新規幅厚比尺度SHにより従来の幅厚比だけでなく辺長比や曲げモーメント勾配,二軸曲げ加力角度,軸力比などにも応じた形で評価している.これまでは正方形中空断面柱部材の数値解析で材料特性が限定されていたため,これからは異なる材料データを用いて一定の軸圧縮力と単調の曲げせん断力を受ける場合の局部座屈挙動を調べ,新規幅厚比尺度SHによる最大耐力・塑性変形能力の評価式を検討する.また,一定の軸圧縮力と単調の曲げせん断力を受ける実部材の局部座屈挙動と最大耐力・塑性変形能力を構造実験によっても検討したい.今後は引き続き一定軸圧縮力と単調曲げせん断力を受ける片持ち柱の局部座屈挙動を材料特性,幅厚比,せん断スパン比,二軸曲げ加力角度,軸力比をパラメータとして有限要素法大変形解析により検討する.最大耐力と塑性変形能力の新規幅厚比尺度SHによる評価式の精度を高める.また冷間成形角形鋼管や溶接組立箱形断面といった実部材の局部座屈挙動を載荷実験により検討したい.本年度は,正方形中空断面柱部材の局部座屈挙動を数値解析で検討し,構造実験は行わなかった.次年度は,曲げせん断力と軸圧縮力を受ける実部材の最大耐力と塑性変形能力を構造実験で検討し,助成金を試験体や載荷治具に使用する計画である.本年度では正方形中空断面柱の局部座屈挙動を数値解析により検討し,構造実験は行わなかった.次年度では軸圧縮力と曲げせん断力を受ける実部材の最大耐力と塑性変形能力を構造実験により検討し,助成金を試験体や載荷治具に使用する計画である.