hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生涯学習における社会教育の木材加工教育に関する学習プログラムのシステム化

(1)施設・設備...不備、材料置場の不足、展示コーナーの不足(2)指導員...人数不足、処遇が不十分、指導力不足(3)運営...将来展望がない、企画力不足、他施設との連携。社会教育における、木を使った製作学習を中心とする木材加工教育が地域社会で広範囲に実施され、多くの学習者に支持される要因を分析すると、次に示す11要因となった。(1)活動の成果がモノ作りという具体的な形で表現できる。(2)快適な身体動作を伴う。(3)適度な巧緻性が要求される。(4)木工技術に関して初級者から上級者へと学習段階の多様な設定が可能。(5)生活実用品を作ることができる。(6)老若男女が気軽に楽しめる。(7)知的・頭脳的・文化的な活動である。(8)学習成果を公開展示できる。(9)個人でも楽しめる活動。(10)仲間づくりが容易。(11)社会活動への参加が可能。以上のように木を使った製作学習を中心とした木材加工教育には、社会教育としての学習条件が豊富に備わっていることが判明できた。今後、多種多様な木によるモノづくり学習のための学習プログラムを設計開発するための基本構成要素とその基本構造を明らかにすることができた。その第1としては、(1)学習目的の明確化。第2として、(2)学習対象者・学習者数・学習場所・設備などの学習条件。すなわち、学習目的を実践するための物理的条件の確認である。第3の要素として、(3)学習内容である。第4の要素は(4)製作題材の決定である。学習プログラム作成上最も重要な学習の動機付けとなるものである。学習者にとって魅カある題材であり、製作意欲と学習意欲を喚起させるものでなくてはならない。最後の第5の要素としては、(5)指導者と指導補助者である。豊かな理論と実技の指導カを有し、人間味豊かでサービス精神旺盛な指導者を準備すること。また、謙虚でユーモアに富み、明るい性格の指導補助者が必要とされる。
『兼松史料』による戦前期日本企業の賃金構造の分析

本課題では、1889年の創業から1941年における貿易商社兼松の賃金構造を分析した。その結果、創業期には年齢と賃金の相関関係は小さいものの、第一次大戦期には次第に相関が高まり、戦間期には年功序列型賃金が成立したことが判明した。また戦間期の賃金構造では学歴による賃金差は認められなかったほか、若年時の賃金はほぼ一律であるものの、40歳頃から格差が拡大する傾向があることを観察した。こうした変化の背景には、高齢中途採用者の減少と若年新卒者の増加という従業員の構成変化や終身雇用の実現があった。『兼松史料』には、明治22(1889)年の創業から第二次大戦直前までに在職した従業員総数約600名の膨大な個別人事データが含まれている。そこから採集できるデータは、入社年月、出身地、学歴、配属部署、月俸と賞与、昇進過程、退職理由、退職年月など極めて詳細であり、包括的な時系列の人事システムの解明が可能である。本課題では、そうした人事システムから賃金構造に焦点を絞り、貿易商社兼松を題材に戦前期企業の一端を分析する。ただし、それらの人事データは後年に執筆された社史の素稿である「兼松商店史料」を中心としつつも、重役書簡の「日豪間通信」や「辞令簿」など諸史料に分散して記録されており、諸史料からこまめにデータを採集しなければならない。とりわけ退職者の大部分をしめるのは入社数年の若年従業員であり、彼らに関する記述は僅少なので、その実態解明には相当の時間を要している。本年度は、そうした諸史料から人事データを拾い上げて、個別人員の記録をまとめた「個票」の作成作業を遂行した。また今後の研究方針を考察すべく、日本経営史学会で報告し、様々な批判や意見を頂戴して、本課題を完成するために進むべき方向性を探ることができた。賃金実態の分析は企業の人事管理の中心課題の一つではありながらも、従来の研究では史料的制約が大きいために、主に重工業系メーカーを対象に賃金構造のアウトラインを観察するに留まってきた。そこで本課題では、神戸に本店を置いていた貿易商社兼松の経営原資料『兼松史料』から、明治22(1889)年の創業から第二次大戦直前まで同社に在職した従業員総数約600名の膨大な個別人事データ-入社年月、出身地、学歴、配属部署、月俸と賞与、昇進過程、退職理由、退職年月-を抽出し、総合的に人事システムを解明することを目的にしており、特に人事情報の中から賃金支給に焦点を絞って分析を進めている。従来の研究史では、戦前期企業は学歴に基づく強固な身分制社会であり、同時に戦間期に年功序列型の賃金構造が成立したと言われており、実際に三井銀行や重工業系メーカーでは学歴集団ごとに内部が区分している状態が報告されている。それでは中小規模のホワイトカラー企業であった兼松ではどうか。本課題は、そうした問題意識に立脚して『兼松史料』に取り組んできた。現在は、そうした人事情報が記載された「兼松商店史料」「日豪間通信」「辞令簿」から丹念に関連記録を採集した結果、各員の個票の作成が終了した段階にある。しかし、そこから総合的に兼松の人事政策を把握するには、個票の情報を有機的に相互に関連づけつつ各員を統合する必要がある。具体的には創業年から昭和14年まで約50年間にわたる各員の情報を盛り込んだ年次別の名簿を作成しなければならない。昨年度は経営史学会大会で報告し、種々に有意義な意見を受けたのち、本年度は個別人員の記録をまとめた「個票」の作成作業を粛々と遂行しつつ、従業員全員の全貌把握という次の段階に到達できた。研究計画の最終年度にあたる本年度は、これまで進めてきた研究活動のまとめを行うと共に、今後の研究の展望につながる研究テーマの開拓に努めた。まず研究計画の主眼である賃金支給の実態に関しては明治22(1889)年昭和14(1939)年の50年間の長期間にわたり、兼松(現在の大手商社である兼松株式会社。明治期の創業では個人商店として出発し、大正半ばに株式会社に改組した)に在店したすべての人員の賃金を補足整理した。その人数は、短期就労の倉庫労働者や雑業夫といった非正規雇用を除いて、給仕から経営者まで男性は約600名、タイピストなどの女性の約100名を加えれば総計700名を越える。そのうち男性在店者については昨年度までに、氏名ー出身地ー学歴ー入店時の年齢ー配属部署を記載した個票を完成しており、それを踏まえた上で名簿類や様々な人事記録から、各年の賃金額支給額を追加した賃金データ・ベースの作成の見通しをつけ、これによってクロスセクション・データだけではなくパネル・データを組むことが可能になった。

まずは創業期から昭和14年までに在店した男性職員を対象に、明治半ばの創業期、大きく変質した第一次大戦期、現在まで続く年功序列賃金が確立した戦間期という3つの時期の賃金構造を考察し、本年はその成果を「戦前期兼松の賃金構造ー図像による概観の提示ー」で論文発表した。また男性在店者に比較するとデータに欠落が大きい女性職員に関しては、すでに前年(2011年)に「明治大戦期の兼松の女性従業員」で一端を扱っており、本年度は東京大学社会科学研究所の中林真幸准教授を共同報告者に迎えて2012年経営史学会全国大会「戦前期兼松における下級従業員の存在形態」を口頭発表し、研究計画の期間内に男女を含めた全従業員の賃金構造の分析を完遂した。今年度の作業は飛躍的に進展した。その最大の理由は、「アクセス」(マイクロソフト社)の活用である。従来は人員データの管理は紙媒体を使った個票に基づいて分析していたが、総員600名に達する戦前期兼松の従業員を総合的に把握するには不充分である。そこでパソコン・ソフトの専門業者に依頼して、「アクセス」をベースにした兼松従業員の専門ソフトを作成した。本ソフトで従業員の情報をエクセルに転換することが可能になり、各種情報の管理と共に統計学的な分析が容易になることを期待している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本課題は戦前期兼松に在籍した約600名の従業員に関して、賃金支給の実態把握を目指している。すでに紙媒体の個票の作成は終了しているので、平成24年度は従業員の基本的情報のエクセル入力に努めたい。まずは本年度は総員600名の従業員のうち、約60名の女性職員を対象に個票の作成とその整理を遂行し、その成果は「明治大正期の兼松における女性従業員」に結実した。ただし同論文は第一次大戦期までの期間に限定しているので、引き続いて戦間期の女性従業員の動向を観察する必要がある。そこでは前述の人員管理ソフト・アクセスを改良したデータベースが有効に働くものと期待している。もちろん女性従業員以外に、従業員全員の人事情報の整理と分析にも進める予定であり、それを通じて戦前期企業における企業組織や人事管理の実態の一端が明らかになると思われる。
日中近代哲学における仏教受容--京都学派と新儒家を中心として

日本においても中国においても、京都学派や新儒家など近代哲学の形成に当って仏教が大きな役割を果たしてきたが、その両方を視野に収めた研究は従来十分になされていない。本研究はその点に関して研究を進め、広くアジアの思想の近代化と仏教の関係を解明するために寄与することを目的とした。具体的には、平成15年度には数回の研究会を開いて、国内の関連する研究者の発表をもとに討論し、平成16年度には、海外の研究者ブライアン・ヴィクトリア氏と葛兆光氏を迎えてシンポジウムを開いて、討論を行なった。また、研究代表者の末木は、数回にわたり海外で研究発表を行なったが、特に平成16年11月に北京で行なわれた第1回中日仏学会議では、近年大きな問題となっている本覚思想や批判仏教を中心に、それが近代の中国・日本思想とどのように関係するかという点をめぐって、議論がなされた。このような成果をまとめて、研究成果報告書を編集した。これには、上記の研究会やシンポジウム、海外研究の成果を可能な限り盛り込んだ。即ち、研究代表者と分担者の論文だけでなく、上記の葛兆光氏の論文(和訳)やヴィクトリア博士の論文(英文)などを含め、全体で7本の論文を収めた。また、近代中国を代表する仏教雑誌『海潮音』(1920-49)は、2003年に復刻が出されて研究が可能となったので、本科学研究費によってその復刻版を購入した上、その目次データベースを学生の協力を得て作成した。これは今後の中国の近代仏教研究の基礎となるものである。この研究のテーマは、日本の京都学派と中国の新儒家を中心として、東アジアの近代哲学の形成に当たって、仏教がどのような役割を果たしたかという問題を、広い視点から解明することである。しかし、このような研究はいまだ方法的にも十分確立しておらず、また、資料も個別的には多いものの、その総体は明らかでない。本年度は、まず資料の収集とともに、4回の研究会を開いて、背景となる哲学的問題について、問題をあまり限定せずに、討論を行なった。研究代表者の末木は、広く日本近代思想の確立と仏教の関係について見通しをつけるとともに、主として京都学派の研究に従事し、昭和の戦争期に、京都学派の哲学者が「東洋的」かつ「日本的」なる哲学を確立するために、仏教に拠り所を求めたことを明らかにした。また、中国・アメリカの学会で発表し、近代日本と中国の仏教思想を通しての関係について見通しを論じた。研究分担者の中島は、主として中国近代哲学とアメリカプラグマティズムの関係について研究を深めた。中国近代の代表的哲学者胡適は、アメリカに留学してプラグマティズムの影響を大きく受けながら、中国哲学の再構築をめざし、また、敦煌出土の禅資料をめぐって鈴木大拙と論争するなど、重要な役割を果たした。重要な資料としては、中国現代仏教を代表する雑誌『海潮音』のバックナンバーの復刻が出版されたので購入し、その目次をもとに、記事のデータベースの作成を開始した。また、現代中国の代表的な研究者楼宇烈北京大学教授の論文「仏学と中国近代哲学」の下訳を作成し、それをもとに近代中国哲学と仏教についての見通しを得ることができた。研究会では、谷徹・新田義弘・中島隆博・麻生享志の各氏の発表により、近現代におけるアジアの哲学の可能性につて理解を深めた。(1)東京大学において、海外研究者を迎えて2回の研究会(シンポジウム)を行なった。1回は2004年6月にブライアン・ヴィクトリア博士(オーストラリア、アデレード大学)を迎えて、鈴木大拙と戦争責任の問題に関するシンポジウムを行い、内外の研究者多数の参加を得て、日本の近代仏教思想と社会倫理の問題に関して討論が交わされた。2回目は、2005年1月に葛兆光教授(中国、清華大学)を迎えて、東アジアの思想史の方法論をめぐる討論会を行ない、関連する日本の研究者を交えて、議論がなされた。

(2)研究代表者の末木は、海外で関連する発表を数回行なった。特に、2004年11月に北京の中国人民大学で行われた第1回中日仏学会議では、近年大きな問題となっている本覚思想や批判仏教を中心に、それが近代の中国・日本思想とどのように関係するかという点をめぐって、議論がなされた。(3)近代中国を代表する仏教雑誌『海潮音』は、2003年に復刻が出されて研究が可能となった。2004年度に本科学研究費によってその復刻版を購入したので、本年はその目次データベースを学生の協力を得て作成した。これは今後の研究の基礎となるものである。(4)研究分担者の中島は、中国の新儒家の主要な思想家と仏教の関係についての研究を進めた。(5)以上の成果をまとめて、研究成果報告書を編集した。これには、上記のシンポジウムや海外研究の成果を可能な限り盛り込んだ。即ち、研究代表者と分担者の論文だけでなく、上記の葛兆光氏の論文(和訳)やヴィクトリア博士の論文(英文)を収め、また、2003年度に行われた研究会の成果も盛り込んだ。『海潮音』の目次データベースは、電子データの形で希望者に配布することとした。
カシンベック病の病因の解明

Kaschin-Beck病(KBD)は、中華民国の東北地方から西安近郊の農村部にかけてのみ多発する軟骨代謝異常症である。この地方では、本症の患者数が200万人にも達すると言われているが、未だにその原因が解明されていない。代表研究者(鈴木不二男)らは、白求恩医科大学地方病研究所(吉林省長春市)の揚同書教授(生化学)らとともにこの病因を解明するべく国際共同研究(平成3,4年度)を実施したが、より新たな観点から本共同研究を継続して実施するべく計画を立てた。そこで今回は、同研究所の揚教授のほか、李広生教授(病理学)、顔群教授(生化学)および西安医科大学の張矢遠教授(生化学)、日本側からは、岩田久教授(整形外科学)にも参加を求めて、代表研究者らが確立した軟骨細胞培養系を利用する細胞レベルでのKBDモデル系を利用してKBDの病因解明を試みた。まず、代表研究者が白求恩医科大学地方病研究所および華西医科大学に赴き、軟骨代謝研究の最近の動向を紹介するとともに、共同研究の打ち合わせ、および病院を視察した。さらに分担研究者に加わって頂いた岩田久教授にも白求恩医科大学地方病研究所、北京積水潭医院、および天津中医学院にてKBDを含む変形性関節症の関節破壊の機構について情報交換および討論を行うとともにKBD患者の実態調査を行った。次いで、揚同書教授を大阪大学および東京慈恵会医科大学に招き、情報交換、共同研究のまとめを行った。以前の共同研究により軟骨細胞レベルでのKBDモデル系が確立されたので、今回は病区から採取した患者血清のウサギ肋軟骨細胞培養系に対する影響を検討した。その結果、患者血清を添加すると軟骨基質プロテオグリカンの遊離・分解が促進されること、とくにその促進は肥大軟骨細胞層で著明であることが分かった。また患者血清を添加すると培養液中にGelatinase活性が検出され、さらに培養を続けると正常血清を添加した系では、Matrix metallo proteinase-2(MMP-2)しか認められなかったが、患者血清を添加するとMMP-2のほかにMMP-9圧政も出現した。したがってKBD患者血清中にはMMP-9の産生を促進するサイトカインが存在することが明らかとなった。一方、中国側分担研究者も中国科学院昆明動物研究所より供与された若齢サルを用いて河南省のKBD病区より採取した飲料水および穀物を投与して18ケ月間飼育をしたところ、ヒトのKBDに類似の症状を呈することを明らかにした。なお河南省洛陽市の非KBD病区より採取した飲料水および穀物により飼育した若齢サルを対照とした。実験群は、次の4グループ(各グループ4頭ずつ)分けた。1)対照群;2)病区穀物投与群;3)病区飲料水投与群;4)病区穀物+病区飲料水+Se投与群軟骨標品は大腿骨頭、大腿関節、脛骨板、および肋軟骨を用いて、グリコサミノグリカン含量、^<35>SO_4^<2->のグリコサミノグリカンへの取り込み、およびプロテオグリカン・モノマーの分子サイズを比較検討した。その結果、KBDサルの各種軟骨組織のグリコサミノグリカン含量および^<35>SO_4^<2->のグリコサミノグリカンへの取り込みは、いずれも対照サルの値よりも有意に低値を示した。さらにプロテオグリカン・モノマーの分子サイズもSepharose CL-2B(1.0X80cm)カラムによる分析によりKBDサルの軟骨の方が小さくなっていた。またKBD様の症状を呈した群にSeを添加して飼育した群では、上記のすべての指標が改善の傾向を示した。したがって以上の結果は、従来から提唱されていたKBD発症に関するSe欠乏説を支持するものである。しかし、ウサギ関節軟骨細胞および成長軟骨細胞培養系の増殖およびプロテオグリカン合成に対しては、Seは何ら影響を与えないし、ヒトKBDにおいてもSeだけでは説明ができない症例もあるので、単純に結論を下すことはできない。今後一層の検討が必要である。

以前の共同研究により軟骨細胞レベルでのKBDモデル系が確立されたので、今回は病区から採取した患者血清のウサギ肋軟骨細胞培養系に対する影響を検討した。その結果、患者血清を添加すると軟骨基質プロテオグリカンの遊離・分解が促進されること、とくにその促進は肥大軟骨細胞層で著明であることが分かった。また患者血清を添加すると培養液中にGelatinase活性が検出され、さらに培養を続けると正常血清を添加した系では、Matrix metallo proteinase-2(MMP-2)しか認められなかったが、患者血清を添加するとMMP-2のほかにMMP-9圧政も出現した。したがってKBD患者血清中にはMMP-9の産生を促進するサイトカインが存在することが明らかとなった。一方、中国側分担研究者も中国科学院昆明動物研究所より供与された若齢サルを用いて河南省のKBD病区より採取した飲料水および穀物を投与して18ケ月間飼育をしたところ、ヒトのKBDに類似の症状を呈することを明らかにした。なお河南省洛陽市の非KBD病区より採取した飲料水および穀物により飼育した若齢サルを対照とした。実験群は、次の4グループ(各グループ4頭ずつ)分けた。1)対照群;2)病区穀物投与群;3)病区飲料水投与群;4)病区穀物+病区飲料水+Se投与群軟骨標品は大腿骨頭、大腿関節、脛骨板、および肋軟骨を用いて、グリコサミノグリカン含量、^<35>SO_4^<2->のグリコサミノグリカンへの取り込み、およびプロテオグリカン・モノマーの分子サイズを比較検討した。その結果、KBDサルの各種軟骨組織のグリコサミノグリカン含量および^<35>SO_4^<2->のグリコサミノグリカンへの取り込みは、いずれも対照サルの値よりも有意に低値を示した。さらにプロテオグリカン・モノマーの分子サイズもSepharose CL-2B(1.0X80cm)カラムによる分析によりKBDサルの軟骨の方が小さくなっていた。またKBD様の症状を呈した群にSeを添加して飼育した群では、上記のすべての指標が改善の傾向を示した。したがって以上の結果は、従来から提唱されていたKBD発症に関するSe欠乏説を支持するものである。しかし、ウサギ関節軟骨細胞および成長軟骨細胞培養系の増殖およびプロテオグリカン合成に対しては、Seは何ら影響を与えないし、ヒトKBDにおいてもSeだけでは説明ができない症例もあるので、単純に結論を下すことはできない。今後一層の検討が必要である。Kashin Beck病(KBD)は中華人民共和国の東北地方から西安近郊の農村部にかけてのみ多発する軟骨代謝異常症である。この地方では、本症の患者数が200万人にも達すると言われているが、未だにその病因が解明されていない。代表研究者(鈴木不二男)らは、白求恩医科大学地方病研究所(吉林省長春市)の楊同書教授(生化学)らとともにこの病因を解明するべく国際共同研究(平成3、4年度)を実施したが、より新たな観点から本共同研究を継続するよう依頼された。そこで今回は、同研究所の楊教授のほか、李広生教授(病理学)、顔い群教授(生化学)および張矢遠教授(生化学)にも参加を求めて、代表研究者らが確立した軟骨細胞培養系を利用する細胞レベルでのKBDモデル系を利用して、KBDの病因解明を試みた。
ナノ粒子をビルディングブロックとした"大きくて小さい"ケージ型キャリアの創製

金属や半導体など、非生分解性のナノ粒子を生体内で用いる際、粒子が体外に腎排泄されるためには粒径がシングルナノメートルであることが必要だが、腫瘍組織への集積には100 nm程度が望ましい。このようなサイズの矛盾を解消するため、本研究ではシングルナノメートルの粒子をビルディングブロックとし、これらをリンカー分子によって組み上げることで、100 nm程度のケージ状構造体を作製する。リンカーに環境応答性の分解部位を導入することで、標的に集積するまでは100 nm程度の集合体構造を保ち、その後リンカーの分解によって一次粒子の状態に戻り腎排泄される、新規のキャリアを開発することを目指す。今年度は、リンカーを昨年度検討したペプチドからゼラチンに変更し、これまでに合成法を確立した有機半導体ポリマー蛍光ナノ粒子と金ナノ粒子をビルディングブロックとして用いた、粒子集合体を作製した。TEM観察により、蛍光ナノ粒子の周囲を金ナノ粒子が取り囲んだ80 nm程度のケージ状構造体の形成が確認された。さらに、腫瘍で過剰発現しているMMPとインキュベートすることでゼラチンリンカーが分解され、集合体が一次粒子の状態に戻ることを示した。これに加え、光照射によって細胞障害性の高い一重項酸素を生成する光増感剤を蛍光ナノ粒子中に封入することで、集合体状態では金ナノ粒子のクエンチ効果で光反応が起こらず、分解後にのみ光照射によって一重項酸素を生成させられることを明らかとした。これを利用し、ヒト子宮頸がん由来細胞株であるHelaを用いて、MMPの存在下で光照射をした際の粒子のがん細胞障害性が有意に上昇することを示した。以上より、今回開発されたケージ状ナノ粒子集合体は、腫瘍に集積した後に腎排泄に有効な一次粒子の状態に戻り、さらにこれによって腫瘍環境特異的に細胞障害性を発現する、新規の薬物キャリアとなる可能性が示された。昨年度は、ビルディングブロックとなる金ナノ粒子の合成と、粒子表面へのリンカー分子への修飾、そして薬理効果を有するペプチドの修飾を行った。金ナノ粒子は塩化金酸のクエン酸及びタンニン酸による還元で合成し、金表面とチオールとの反応を利用してリンカーとなるポリエチレングリコールを修飾した。また、神経再生を促進する効果のあるペプチドの末端にシステインを導入し、システインのチオールと金表面との反応によりこのペプチドを粒子表面に修飾することに成功した。ペプチドの種類を変えることで、これを環境応答性の分解部位として使うことも可能になると期待される。またこれに加え、もう一種類のビルディングブロックとして、有機半導体ポリマーの蛍光ナノ粒子の合成を行った。疎水性の有機半導体ポリマーを有機溶媒に溶解し、これを純水に滴下することで、nano precipitationによりナノ粒子を合成した。得られた粒子は540 nm付近に蛍光を示し、イメージング機能を持ったビルディングブロックとして有用であることが示唆された。昨年度の検討で、集合体構造を作るためのビルディングブロックとなるナノ粒子の合成と、リンカー分子の修飾までは完了した。これらを用いた集合体構造の作製にまでは至らなかったが、その分、粒子表面への薬理効果を持ったペプチドの修飾や、蛍光を示すビルディングブロックナノ粒子の合成を行い、ビルディングブロックに機能性を持たせることができた。そのため、全体としての進捗状況は、おおむね順調であると考えている。今年度は、昨年度に合成法を確立したペプチド修飾金ナノ粒子と有機半導体ポリマー蛍光ナノ粒子をビルディングブロックとして用いた、粒子集合体の作製を検討した。まず、金表面とチオールとの反応を利用して、C末端にシステインを有するMMP分解性ペプチドを金ナノ粒子表面に修飾した。また、有機半導体ポリマー蛍光ナノ粒子の合成の際にpoly(styrene-co-maleic anhydride)を安定化剤として用いることで、粒子表面にマレイン酸を導入した。これらを用い、カルボジイミドによって金ナノ粒子表面のペプチドのN末端と有機半導体ナノ粒子表面のカルボキシ基とを結合させることで、金ナノ粒子の周囲を有機半導体ポリマーナノ粒子が取り囲んだケージ状構造体の作製に成功した。

この構造体は金ナノ粒子によるクエンチ効果によって励起光を照射しても蛍光を発しないが、腫瘍に存在するMMPによってリンカーのペプチドが分解されることで集合体構造が解裂し、蛍光を発することが期待される。しかし、粒子集合体をMMPの一つであるコラゲナーゼとインキュベートした結果、有意な蛍光強度の増加は認められず、さらなる材料設計改善の必要性が示唆された。今年度の検討により、金ナノ粒子と有機半導体ポリマーナノ粒子をビルディングブロックとしたケージ状粒子集合体の作製に成功した。今後粒子設計をさらに改良することで、腫瘍環境で特異的に解裂し、それに伴い蛍光を発現する、新規のキャリア粒子を作製できると期待される。そのため、全体としての進捗状況は、おおむね順調であると考えている。金属や半導体など、非生分解性のナノ粒子を生体内で用いる際、粒子が体外に腎排泄されるためには粒径がシングルナノメートルであることが必要だが、腫瘍組織への集積には100 nm程度が望ましい。このようなサイズの矛盾を解消するため、本研究ではシングルナノメートルの粒子をビルディングブロックとし、これらをリンカー分子によって組み上げることで、100 nm程度のケージ状構造体を作製する。リンカーに環境応答性の分解部位を導入することで、標的に集積するまでは100 nm程度の集合体構造を保ち、その後リンカーの分解によって一次粒子の状態に戻り腎排泄される、新規のキャリアを開発することを目指す。今年度は、リンカーを昨年度検討したペプチドからゼラチンに変更し、これまでに合成法を確立した有機半導体ポリマー蛍光ナノ粒子と金ナノ粒子をビルディングブロックとして用いた、粒子集合体を作製した。TEM観察により、蛍光ナノ粒子の周囲を金ナノ粒子が取り囲んだ80 nm程度のケージ状構造体の形成が確認された。さらに、腫瘍で過剰発現しているMMPとインキュベートすることでゼラチンリンカーが分解され、集合体が一次粒子の状態に戻ることを示した。これに加え、光照射によって細胞障害性の高い一重項酸素を生成する光増感剤を蛍光ナノ粒子中に封入することで、集合体状態では金ナノ粒子のクエンチ効果で光反応が起こらず、分解後にのみ光照射によって一重項酸素を生成させられることを明らかとした。これを利用し、ヒト子宮頸がん由来細胞株であるHelaを用いて、MMPの存在下で光照射をした際の粒子のがん細胞障害性が有意に上昇することを示した。以上より、今回開発されたケージ状ナノ粒子集合体は、腫瘍に集積した後に腎排泄に有効な一次粒子の状態に戻り、さらにこれによって腫瘍環境特異的に細胞障害性を発現する、新規の薬物キャリアとなる可能性が示された。今後は、今年度合成したビルディングブロックナノ粒子をリンカーを介して結合させ、ケージ状の集合体を作製していく。一方のナノ粒子に修飾されたポリエチレングリコール鎖の末端をアミン化し、これをもう一方のナノ粒子に修飾されたペプチドのC末端とカルボジイミドを使用して結合させることで、集合体化を行う。また、リンカーとして用いるペプチドに環境応答性の分解能を持つものを使用することで、特定の刺激に応答して組みあがった集合体が一次粒子に戻るよう設計を行う。
形状記憶超弾性合金を用いた低侵襲僧房弁輪形成術の開発

心臓弁膜症,特に僧房弁形成術における弁輪形成において,通常手術だけではなく内視鏡下手術あるいはロボット支援下の手術においても容易かつ短時間で施行可能な僧房弁輪形成術の確立を目指すものである材質は形状記憶超弾性合金(Ni-Ti合金)で僧房弁輪組織内に埋め込むタイプの人工弁輪の開発を目的とした.1.人工弁輪の形状の検討:豚の心臓を用い,ステンレス製の針金を用い有効な弁輪形成を行うための埋め込み式人工弁輪の形状について検討し,C型とO型の2つのタイプを検討した,C型は固定力が弱く弁輪の形状を保持できないことが理由となりO型を採用した.2.縫着方法の検討:プロトタイプを作製し,豚の心臓に対し埋め込み術を施行し,有用性を検討した.実際にロボットを用いブタ心臓への縫着実験を行った.ロボット鉗子(EndoWrist)を用い金属部から糸を介し接続された針を把持,僧房弁輪内組織に埋め込むように縫着し,針の縫着を進めることで金属部分は遅れて僧房弁輪内を進むものであり,ロボット鉗子を用いることで容易に行い得えることがわかった.針-糸-針金の構造を持つプロトタイプを作製の作成が難しく難渋したが,糸部分も針金を用いることで解決した.3.埋め込み後の固定方法の検討:人工弁輪装着後の弁輪固定方法について現在検討中である.試行錯誤を繰り返している情況であり,現在はナイチノール性クリップを用いた固定方法と,手術用の糸を用いた固定方法で検討した結果ナイチノール性クリップでの固定が有用であることが分かった.4.形状記憶合金を人工弁輪となりうるような大きさに加工し,合金-細径ワイヤー-針となる新しい人工弁輪を作成.ブタ心臓にロボット鉗子を用い上記2のごとく縫着.O型として端々はナイチノール性クリップにて固定した.十分に人工弁輪となりうるものとなった.心臓弁膜症,特に僧房弁形成術における弁輪形成において,通常の胸骨正中切開による手術だけではなく内視鏡下手術あるいはロボット支援下の手術においても容易かつ短時間で施行可能な僧房弁輪形成術の確立を目指すものである。従来の僧房弁形成術は通常,僧帽弁の形成とともに,弁周囲の拡大を防ぐために人工弁輪を装着するが,材質は形状記憶超弾性合金(Ni-Ti合金)で僧房弁輪組織内に埋め込むタイプの人工弁輪の開発を目的とする。1.人工弁輪の形状の検討:豚の心臓を用い,ステンレス製の針金を用い有効な弁輪形成を行うための埋め込み式人工弁輪の形状について検討し,C型とO型の2つのタイプを検討した,C型は固定力が弱く弁輪の形状を保持できないことが理由となりO型を採用した。2.縫着方法の検討:プロトタイプを作製し,豚の心臓に対し埋め込み術を施行し,有用性を検討した。実際にロボットを用いブタ心臓への縫着実験を行った。ロボット鉗子(EndoWrist)を用い金属部から糸を介し接続された針を把持,僧房弁輪内組織に埋め込むように縫着し,針の縫着を進めることで金属部分は遅れて僧房弁輪内を進むものであり,ロボット鉗子を用いることで容易に行い得えることがわかった。針-糸-針金の構造を持つプロトタイプを作製の作成が難しく難渋したが,糸部分も針金を用いることで解決した。3.埋め込み後の固定方法の検討:人工弁輪装着後の弁輪固定方法について現在検討中である。試行錯誤を繰り返している情況であり,現在はナイチノール性クリップを用いた固定方法と,手術用の糸を用いた固定方法でどちらの方がが固定力があるかを検討中。心臓弁膜症,特に僧房弁形成術における弁輪形成において,通常手術だけではなく内視鏡下手術あるいはロボット支援下の手術においても容易かつ短時間で施行可能な僧房弁輪形成術の確立を目指すものである材質は形状記憶超弾性合金(Ni-Ti合金)で僧房弁輪組織内に埋め込むタイプの人工弁輪の開発を目的とした.1.人工弁輪の形状の検討:豚の心臓を用い,ステンレス製の針金を用い有効な弁輪形成を行うための埋め込み式人工弁輪の形状について検討し,C型とO型の2つのタイプを検討した,C型は固定力が弱く弁輪の形状を保持できないことが理由となりO型を採用した.2.縫着方法の検討:プロトタイプを作製し,豚の心臓に対し埋め込み術を施行し,有用性を検討した.実際にロボットを用いブタ心臓への縫着実験を行った.ロボット鉗子(EndoWrist)を用い金属部から糸を介し接続された針を把持,僧房弁輪内組織に埋め込むように縫着し,針の縫着を進めることで金属部分は遅れて僧房弁輪内を進むものであり,ロボット鉗子を用いることで容易に行い得えることがわかった.針-糸-針金の構造を持つプロトタイプを作製の作成が難しく難渋したが,糸部分も針金を用いることで解決した.3.埋め込み後の固定方法の検討:人工弁輪装着後の弁輪固定方法について現在検討中である.試行錯誤を繰り返している情況であり,現在はナイチノール性クリップを用いた固定方法と,手術用の糸を用いた固定方法で検討した結果ナイチノール性クリップでの固定が有用であることが分かった.4.形状記憶合金を人工弁輪となりうるような大きさに加工し,合金-細径ワイヤー-針となる新しい人工弁輪を作成.

ブタ心臓にロボット鉗子を用い上記2のごとく縫着.O型として端々はナイチノール性クリップにて固定した.十分に人工弁輪となりうるものとなった.
直接数値シミュレ-ションによる乱流輸送現象のデ-タベ-ス構築に関する研究

本総合研究では,5つの研究グル-プが密接な連携の下で研究計画の遂行に勤め,DNSデ-タベ-スの構築を中心とした以下のような研究成果を得ることができた.空気,液体金属のチャネル乱流の熱伝達,種々のプラントル数に対する一様減衰乱流中の熱輸送,クエット・ポアズイユ乱流のDNSを行い,デ-タベ-スを構築した.これらのデ-タベ-スの解析から,乱流熱輸送機構や秩序構造の役割についての詳細な知見を得た.(笠木)波状流路溝乱流,正方形断面管内乱流,軸対称乱流噴流のDNSコ-ドを作製した.いずれも流れ方向には周期性を仮定し,主にスペクトル法を用いたが,流れの横断面内では差分法を用いた.先行してLESコ-ドを開発し,DNSコ-ドの参考に供するとともに,DNSデ-タベ-スの有効な利用のための検討を行った.(三宅)DNSの標準手法である各種スペクトル法(ガラ-キン,タウ,選点法)の精度比較およびエイリアス誤差除去法の検討を行なった.その知見を基に一様剪断乱流のDNSを行い,初期等方場から一様剪断の影響によって変遷する乱流統計量を求めてデ-タベ-ス化した.(長野)温度,濃度をパッシブスカラ-として取り扱った反応性及び非反応性一様等乱流のDNSを行い,乱流統計量およびそれらの輸送方程式の収支などに関するデ-タベ-スの作成を行った.さらに,濃度をパッシブスカラ-として取り扱った反応性混合層のDNSを行い,同様のデ-タベ-スの作成を行った.(宮内,長崎)KleiserーSchumann(KS)法の二次元チャネル流,矩形管内流への適用を検討した.チャネル乱流DNSにおいて,従来方法との整合性を検証し,温度場も含めたデ-タベ-スを生成した.さらに,KS法を矩形管内流へ適用し,Helmholtz方程式の2次元Chebyshev多項式展開による解法とし,行列対角化法の採用と精度低下の防止法,ス-パ-コンピュ-タ向きアルゴリズムを検討した.(堀内)本総合研究では,5つの研究グル-プが密接な連携の下で研究計画の遂行に勤め,DNSデ-タベ-スの構築を中心とした以下のような研究成果を得ることができた.空気,液体金属のチャネル乱流の熱伝達,種々のプラントル数に対する一様減衰乱流中の熱輸送,クエット・ポアズイユ乱流のDNSを行い,デ-タベ-スを構築した.これらのデ-タベ-スの解析から,乱流熱輸送機構や秩序構造の役割についての詳細な知見を得た.(笠木)波状流路溝乱流,正方形断面管内乱流,軸対称乱流噴流のDNSコ-ドを作製した.いずれも流れ方向には周期性を仮定し,主にスペクトル法を用いたが,流れの横断面内では差分法を用いた.先行してLESコ-ドを開発し,DNSコ-ドの参考に供するとともに,DNSデ-タベ-スの有効な利用のための検討を行った.(三宅)DNSの標準手法である各種スペクトル法(ガラ-キン,タウ,選点法)の精度比較およびエイリアス誤差除去法の検討を行なった.その知見を基に一様剪断乱流のDNSを行い,初期等方場から一様剪断の影響によって変遷する乱流統計量を求めてデ-タベ-ス化した.(長野)温度,濃度をパッシブスカラ-として取り扱った反応性及び非反応性一様等乱流のDNSを行い,乱流統計量およびそれらの輸送方程式の収支などに関するデ-タベ-スの作成を行った.さらに,濃度をパッシブスカラ-として取り扱った反応性混合層のDNSを行い,同様のデ-タベ-スの作成を行った.(宮内,長崎)KleiserーSchumann(KS)法の二次元チャネル流,矩形管内流への適用を検討した.チャネル乱流DNSにおいて,従来方法との整合性を検証し,温度場も含めたデ-タベ-スを生成した.さらに,KS法を矩形管内流へ適用し,Helmholtz方程式の2次元Chebyshev多項式展開による解法とし,行列対角化法の採用と精度低下の防止法,ス-パ-コンピュ-タ向きアルゴリズムを検討した.(堀内)1.平行平板間のクエット・ポアズイユ乱流のDNSを行なって,壁乱流に対する平均剪断の影響を調べた.また,プラントル数が0.71および0.025の2次元ポアズイユ乱流の温度場のDNSを行ない,各種乱流統計量,それらの輸送方程式に基づく収支などのデ-タベ-スを構築し,さらに乱流の構造解析を行なった.(笠木)2.平板境界層の既存のDNSの結果を,計算スキ-ムと共に詳細に検討した.その結果,多くの非線形項が省略されていて,厳密なDNSではないことを明らかにした.また,各種スペクトル法(ガラ-キン,タウ,選点法)の特徴と計算誤差を,バ-ガ-ス方程式を基にして調べ,デ-タベ-ス構築の基礎的指針を得た.(長野)3.壁乱流のDNSのより汎用的な方法として,Influence Matrix(IM)法の2次元チャネル乱流および矩形管内流への適用を検討した.後者については,ポアッソン方程式の解法に,半導体拡張記憶を併用した行列対角化法を採用することにし,アルゴリズムの検討と基本的なプログラムの作成を行なった.(堀内)4.一様等方性乱流中のパッシブ温度場のDNSとして,スペクトル法により直接数値計算を行なった.

その結果,プラントル数が0.71と0.20の場合について,乱流運動エネルギ-,スカラ-変動強度,エネルギ-スペクトル,各種長さスケ-ル等に関するデ-タベ-スを作成した.化学反応を伴う一様等方性乱流のDNSに関しては,M^2展開を用いた圧縮性乱流のスペクトル法による解析手法の開発を終了した.(宮内)5.正方形管内のDNSについて差分法による計算を実施している.これまで,SGSモデルを用いたLESによって2次流れの発生機構を解明し,DNSの全段階としての検討が終了した.2次元チャネル乱流のDNSについては,差分法による低レイノルズ数流れコ-ドを作成中である.(三宅)前年度に引き続いて,5つの研究グル-プが密接な連携の下でDNSデ-タベ-スの構築のために研究を行った。具体的な研究成果は以下の通りである。空気,液体金属のチャネル乱流の熱伝達および種々のプラントル数波に対する一様減衰乱流中の熱輸送のDNSを行い,各々のデ-タベ-スを構築した。これらのデ-タベ-スの解析から,乱流熱輸送機構や秩序構造の役割についての詳細な知見を得た。(笠木)(1)正方形断面管内乱流,(2)内状路をもつ溝乱流,(3)円形乱流噴流のデ-タベ-ス構築のためのコ-ド作成を行った。(1)は差分法とスペクトル法の併用,(2)は直角座標系から変形した斜交曲線座標系による差分法,(3)は完全一般斜交曲線座標系によっている。(1),(2)はなお検討中であるが,(3)はほぼ完成に至り,現在検定作業を行っている。(三宅)DNSの標準手法である各種スペクトル法(ガラ-キ-ン,タウ,選点法)の精度比較およびエイリアス誤差除去法の検討を行なった。その知見を基に一様剪断乱流のDNSを行い,初期等方場から一様剪断の影響によって変遷する乱流統計量を求めてデ-タベ-ス化した。(長野)反応発熱が無視できる場合を対象として,濃度をパッシブスカラ-として取り扱った反応性一様等方乱流および反応性乱流混合層のDNSを行い,前者については平均濃度,変動濃度の輸送方程式の収支など,後者については乱流強度,生成物濃度分布,変動濃度などのデ-タベ-スの作成を行った。(長崎) Influence Matrix(IM)法の適用を検討した。チャネル流DNSにおいて,従来用いられてきた方法との合性を検証し,伝熱も含めたデ-タベ-スを生成した。さらに,IM法を矩形管内流DNSへ適用し,ヘルムホルツ方程式の2次元チェビシェフ多項式展開による解法として,行列対角化法を採用し,丸め誤法の累積を防止する方法,ス-パ-コンピュ-タ向きアルゴリズムを検討した。(堀内)
非線形線路を用いたテラヘルツ帯パルス光源の研究開発

本研究は共鳴トンネルダイオード(Resonant Tunneling Diode, RTD)を周期装荷した伝送線路における非定常的波動伝播において、パルス幅が極端に圧縮される現象の発見に端を発している。この2年においては、研究成果は、J. Appl. Phys.をはじめとする学術誌に採録され、RTDの研究者から打診を受けるなど,研究活動の広がりを予感させる段階にまで至ってきた。この過程では、極短電気パルス生成に加えて、興味深い波動の往復伝播を新たに見出すに至った。RTD線路にステップ状電気パルスが入力されると、RTDのピーク電圧を境にして、指数関数および正弦関数モードの波動がそれぞれ誘起される。RTDのコンダクタンスと配線抵抗によって前進パルス・エッジは減衰し、パルス振幅に依存して定まる距離を伝播すると消失する。この点において、新たにすべての電圧領域で指数関数モードが誘起される。この新しく生じた伝播モードは電圧レベルの大きい領域に向かってしか伝播しないという性質をもつため、パルス・エッジは逆進をはじめる。すなわち、RTD線路にステップ状パルスが入力されると、線路途上でパルス・エッジが折り返して入力端に回帰するという現象が生ずる。入力端での反射制御を適正に行うと、この往復伝播は定常的に生ずることになり、従来類例のない発振機構を提供することができる。波動伝播によるため、動作帯域が広範にわたるという性質、そして発振周波数がパルス振幅に強く依存するという性質は、RTDの高速性とあいまって、ミリ波帯あるいはテラヘルツ帯にまでいたる超広帯域電圧制御発振器という無類の高機能回路の実現への道を新たに切り開くこととなった。研究期間内には、数理的検証の実際的応用を念頭において,具体的な線路構造を与えての検証を進めている。このためにFDTD法に能動・非線形素子を導入する新しい手法を考案した。通常、能動・非線形素子の表現にはニュートン法を代表とする求解ルーチンを時間発展させるごとに使用する必要があり、計算時間のボトルネックになっていた。区分的線形関数で素子の電流-電圧特性を近似する手法を開発し、精度よく短時間に解析が進むように改善された。これを用いて、RTD線路のFDTD解析によって極短パルス生成ならびに往復伝播のそれぞれを表現することに成功した。本研究は非線形線路を用いた信号処理によってピコ秒以下程度の幅の電気パルス信号を生成することを目的としている。唯一のしきい値電圧を持つ仮想的なスイッチを装荷した伝送線路においては、入カパルスはその電圧レベルがスイッチのON状態にあるとき指数関数モードに、OFF状態にあるとき正弦関数モードによって伝搬される。両モードの速度整合条件からパルスエッジはその波長がきわめて短いものに成長することが要請される。この線路の分散のみよる性質によって著しいパルス圧縮を実現し極短電気パルス信号を生成することを原理としている。当期においては、スイッチを具現化する電子デバイスとして共鳴トンネルダイオード(RTD)を考え実践性の可否を判断することを念頭に議論した。汎用回路シミュレータにおいてInGaAs/InP系RTD(電流密度1.4×10^5A/cm^2)の等価回路モデルを作成の上用い、パルス幅5ns入力に対して出力パルス幅2psを設計上確認するに至った。来年度に向けての試作の用談を進め、また測定に際して必要となる備品購入も終了した。これは、電気光学サンプリングにおいて電気信号源を生成する目的でフォトダイオード(ニューフォーカス社製25GHz帯域)、ICへの信号印加用のフローブヘッド(カスケード社製40GHz帯域)を代表とする。当初計画の着実な遂行に向けた事前準備を十分に果たしたものと理解している。さらに、研究の過程で同一の非線形線路において興味深い波動伝搬現象が確認された。ステップ状パルスの入力によってそのエッジが線路上を往復伝搬するというものである。入カステップパルス振幅を変化させると往復周期が変化するため広義の電圧制御発振器として動作することを基本原理、実践設計において確認することに成功した。研究の副産物であるが非常に有意義と認められるため学術誌、会議などを通じて積極的にアピールを行った。試作に際しては提案している非線形線路の連続光源としての価値も確認する予定である。

波動伝播によるため、動作帯域が広範にわたるという性質、そして発振周波数がパルス振幅に強く依存するという性質は、RTDの高速性とあいまって、ミリ波帯あるいはテラヘルツ帯にまでいたる超広帯域電圧制御発振器という無類の高機能回路の実現への道を新たに切り開くこととなった。研究期間内には、数理的検証の実際的応用を念頭において,具体的な線路構造を与えての検証を進めている。このためにFDTD法に能動・非線形素子を導入する新しい手法を考案した。通常、能動・非線形素子の表現にはニュートン法を代表とする求解ルーチンを時間発展させるごとに使用する必要があり、計算時間のボトルネックになっていた。区分的線形関数で素子の電流-電圧特性を近似する手法を開発し、精度よく短時間に解析が進むように改善された。これを用いて、RTD線路のFDTD解析によって極短パルス生成ならびに往復伝播のそれぞれを表現することに成功した。
合理的な地盤の補強機構の解明と補強地盤の解析・設計法の開発

地盤の補強法としては、セメントと攪拌して軟弱地盤を固める固化地盤、サンドドレイン工法・サンドコンパクション工法に代表される複合地盤、ジオテキスタイル等の補強材を挿入する補強土地盤がある。本年度は、複合地盤の問題では、ドレイン材の配置が地盤の圧密促進効果に与える影響について解析的な面から検討した。つまり、杭状改良と格子状改良を取り上げ両者を比較検討した。その結果、低置換率では格子状改良の方が杭状改良よりも早く圧密が進行するが、高置換率では逆になる。また、格子状に改良した地盤の圧密沈下量は同じ置換率であっても杭状改良した地盤より沈下量が小さい等の解析結果が得られた。これらの解析結果は前年度行った実験結果ともよく対応した。次に補強土地盤については、アルミ棒積層体を用いたモデル実験を行った。実験は、前年度の解析に対応するアンカー付き補強基礎の引き上げ抵抗の解析に対応させた。すなわち、アンカーの剛性、挿入本数、挿入角度を変えて実験を行っている。その結果、アンカーの剛性、挿入本数に関わらずアンカーを斜め下方に挿入するときがもっとも効果的に補強材として働くことが解った。さらに、補強材の表面摩擦を変えた実験も併せて行ったが、ここでも表面の粗度に関係なく斜め下方が最も有効であった。これらの結果も、実験と解析の順序が逆であるが、実験結果と解析結果にはよい対応関係が見られた。以上の、複合地盤および補強土地盤の補強機構の実験と解析から、これら地盤の補強機構を明確にし、今後の補強地盤の補強効果の評価法を提案した。合理的な地盤の補強法について検討するため、今年度は複合地盤(サンドドレーン工法あるいはサンドコンパクションパイル工法で改良した地盤)の最適な改良形式について実験・解析の両面から検討した。まず、通常の杭状改良した地盤要素と格子状改良した地盤要素の1次元圧密試験を砂の置換率を変えて実施した。その結果、低置換率では同じ改良率でも格子状改良の方が杭状改良よりも沈下が早く進み圧密速度が速いことが分かった。一方、サンドコンパクションパイルのように砂の置換率が大きい時はむしろ杭状改良の方が格子状改良よりも早く沈下が終了することが示された。このような改良形式および置換率のちがいによる地盤の圧密特性の差異を説明するために、粘土のモデルとしてt_<ij>-clay model、砂のモデルとしてt_<ij>-sand modelを用いた上述の標準圧密試験の土・水連成有限要素解析を行った。解析結果は改良形式と置換率の違いによる圧密速度の差を定量的によく説明した。次に、多次元圧密問題に適用するためマルチリンクエレメントを導入した多次元圧密解析を行ったが、結果は1次元圧密問題同様置換率が小さいときは格子状が、置換率が大きい時は杭状改良が有効であることが解析的に示された。最近では改良材(砂)の確保が困難であるため低置換の改良が多用される。格子状改良は杭状改良より少ない置換率で同等の圧密速度得られるので、資源的活用の面からも有効な改良形式であるといえる。今後は、セメント等に固化地盤、補強地盤についても最適な改良方法、改良形式を実験・解析の両面から検討する予定である。前年度の成果に続き、セメント固化地盤、複合地盤、補強土地盤の最適な改良方法と改良形式について検討した。即ち、サンドコンパクションパイルによる複合地盤、セメント混合による固化地盤、ジオテキスタイルや鉄筋棒の挿入による補強土地盤を対象に、これらの補強地盤の補強メカニズムを定性的、定量的に明らかにした。まず、補強地盤を原地盤と改良部あるいは補強材の相互作用としてとらえ原地盤、改良部、補強材の境界面の力学特性を評価した有限要素解析により、基本的な補強機構を物性的な観点から明らかにした。また、改良部あるいは補強材と原地盤を1つの要素で代表できる等価集合要素を開発し、その適用性を有限要素解析結果や補強土あるいは複合地盤要素のせん断試験結果で検討した。特に本年度は、アンカー付きの補強基礎の引上げ抵抗について解析的に検討した。まず、アンカーの挿入角度を水平、斜め下方、斜め上方と変えた3つのケースについて有限要素解析を行い、最適な挿入角度について検討した。補強材(アンカー)の引っ張り剛性や曲げ剛性を変えて解析を行ったが、補強材は斜め下方に挿入したときは引っ張り補強材として働き、水平方向や斜め上方に挿入したときはむしろ曲げ補強材として働くことを示した。また、補強材は曲げ補強材としてよりも引っ張り補強材としての方が効果的であることも示した。来年度は各種補強土地盤の補強効果の総合的評価を現場レベルの解析結果と実測値の比較から行う予定である。

次に補強土地盤については、アルミ棒積層体を用いたモデル実験を行った。実験は、前年度の解析に対応するアンカー付き補強基礎の引き上げ抵抗の解析に対応させた。すなわち、アンカーの剛性、挿入本数、挿入角度を変えて実験を行っている。その結果、アンカーの剛性、挿入本数に関わらずアンカーを斜め下方に挿入するときがもっとも効果的に補強材として働くことが解った。さらに、補強材の表面摩擦を変えた実験も併せて行ったが、ここでも表面の粗度に関係なく斜め下方が最も有効であった。これらの結果も、実験と解析の順序が逆であるが、実験結果と解析結果にはよい対応関係が見られた。以上の、複合地盤および補強土地盤の補強機構の実験と解析から、これら地盤の補強機構を明確にし、今後の補強地盤の補強効果の評価法を提案した。