hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ジャイロトロンの高周波化によるテラヘルツ高出力光源の開発

本研究の目的は,1 THz領域において出力が10 W程度得られる高出力光源を実現することである。ハイパスフィルターを取り付けた焦電型検出器により,磁場強度19.3 Tにおいてジャイロトロンの発振を確認した。この出力は,磁場強度19.3 Tにおける二次高調波動作によるものであり,周波数1 THzを越え,充分な出力であることが分かった。高純度モード出力が得られる共振器とアップテーパーを設計製作し,テラヘルツ・ジャイロトロン装置を完成した。このジャイロトロン装置は高純度モード出力を得られるという特長を持ち,ガウスビームへの変換も見通せ,光源としての応用に適している。本研究の目的は,1 THz領域における出力が10W程度得られる高出力光源を実現することである。20 T超伝導マグネットを用いたジャイロトロンにおいて,1 THz領域の発振を得ることが重要な課題である。ジャイロトロン出力部と焦電型検出器の間に,電子サイクロトロン基本波動作出力の周波数の電磁波は通さないハイパスフィルターを挿入し,磁場強度19.3 Tにおいて発振を得ることができた。この発振は,サイクロトロン二次高調波動作による発振であり,周波数1 THz以上の発振であることが分かる。よって,本研究の今後の進展に明るい展望が得られた。光源としての確立では,発振周波数の精密測定と発振出力のガウスビームへの変換に向けた高純度モード出力を達成することが課題である。そこで,平成24年度は,1 THz以上の周波数を精密に測定できるシステムの実用化と高純度モード出力のための20 T超伝導マグネットを用いたジャイロトロンの共振器を散乱行列を用いて設計製作した非線形形状の共振器と交換しジャイロトロン装置を完成させた。ジャイロトロンの高純度モード出力の動作試験を予備的に行い,周波数は低いものの,いくつかの発振を得ることができた。周波数を精密に測定するため,局部発振器とミキサーよりなるヘテロダイン受信系の動作試験をBWOや分子レーザーを光源として用いて,詳細に行った。しかし,600 GHzまでの周波数測定は行えたが,1 THz以上の周波数測定は実現しなかった。1 THz以上のミキサーの特性を検討したところ,あまりにもミキサー変換損失が大きくて,現状のままでは,困難であることが判明した。変換損失の過大さを補うため,中間周波信号を増幅すると解決でき,測定が可能になることが分かった。本研究の目的は,1 THz領域における出力が10 W程度得られる高出力光源を実現することである。ジャイロトロンでは,他の光源と比べ格段に高出力の発振が得られるので,発振が得られた場合,出力としては充分なレベルになる。ジャイロトロンの磁場強度をスイープしながら,ジャイロトロン出力を焦電型検出器により観測したところ,磁場強度19.3 Tにおいて発振が起きた。ジャイロトロン出力部と焦電型検出器の間に,電子サイクロトロン基本波動作の電磁波を通さないハイパスフィルターを挿入しても,発振を確認することができた。このことは,ジャイロトロンの出力が,磁場強度19.3 Tのサイクロトロン二次高調波動作による発振であり,周波数1 THz以上であることが分かった。このジャイロトロンの発振を局部発振器とミキサーよりなるヘテロダイン受信系によって,測定を試みたが,残念ながら測定できなかった。1 THz以上の領域では,ミキサーのコンバージョンロスのが大きく,中間周波信号があまりにも微弱なためである。ノイズレベルを増やすことなく,中間周波信号を増幅するため,ローパスフィルターとアンプを用いた多段増幅により,問題を解決できることを確認した。ジャイロトロンの周波数の直接測定までは達成できなかったが,周波数の測定技術を前進できた。1 THz以領域の発振を得られたので,ジャイロトロン出力を利用しやすいガウスビームに変換することが重要な課題である。ジャイロトロン出力が高純度モードで得られると,ガウスビームへの変換が容易になる。そこで,高純度モード出力が得られる,ジャイロトロンの共振器とアップテーパーをドイツとの共同研究により製作した。設計は,散乱行列を用いた計算により行った。製作した,共振器とアップテーパーをジャイロトロン装置に組み込んだ。予備的なジャイロトロンの動作試験において,周波数は低いものの,いくつかの発振を得ることができた。そのためには,磁場強度が20 Tまで発生できるジャイロトロンの動作試験において,1 THz領域の発振を得るということが前提である。超伝導マグネットが発生する磁場強度を掃引しながら,動作試験を行ったところ,多くの磁場強度のところで,焦電型検出器により発振を観測することができた。

発振開始電流の磁場強度依存性のグラフと比較し,実験で得られた発振出力について動作モードの同定を行うことができた。周波数1 THz以上の発振を観測するとき,高出力で得られる低い周波数の発振を分離する必要がある。そこで,ジャイロトロン出力部と焦電型検出器との間に,低い周波数の電磁波を通さないハイパスフィルターを挿入し,再度動作試験を行った。その結果,磁場強度19.3 Tにおいて発振を得ることができた。電子サイクロトロン基本波動作による発振は,ハイパスフィルターのカットオフ周波数以上にならないので,この観測された発振はサイクロトロン二次高調波動作による発振ということになる。その場合,磁場強度と加速電圧を考慮に入れると,得られた発振の周波数は1 THz以上であるという結論に達し,本研究の今後の進展に明るい展望が得られた。1 THz領域における高出力光源として,ジャイロトロンを確立するためには,発振出力や発振周波数の測定や出力の高品位化を行うことが求められる。特に,周波数測定では,1 THz領域を対象としなければならないので,達成するには,高いハードルを越えなければならない。測定系としては,局部発振器とミキサーよりなるヘテロダイン受信系の整備を進めた。現在,光源としてBWOや分子レーザーを用いて,測定系の動作試験を進めている。間もなく,1 THz近傍までの測定が可能になる予定である。本研究の目的は,超高周波ジャイロトロンを実現し,その発振の特性改善により,1THz領域の高出力光源を開発することである。ジャイロトロンの動作試験において,1 THz領域の発振を得ることは達成しており,最初の難関な課題は突破している。次に,発振の周波数を精密に測定することが課題であり,1 THz以上の周波数を精密に測定できるシステムを実用化を目指した。まだ,この課題は達成できていないが,困難となっている原因を解明でき,この課題を突破する方策が判明した。よって,この課題も達成できる目処が見えてきた。高純度モード出力のための課題では,20 T超伝導マグネットを用いたジャイロトロンの共振器を散乱行列を用いて設計製作した非線形形状の共振器と交換しジャイロトロン装置を完成させた。予備的動作試験を行い,いくつかの発振を得ることができた。今後,詳細な実験を行うことで,この課題も達成できると考えている。ジャイロトロンの出力と発振周波数を安定化する課題は,本研究のジャイロトロンでは実施していないが,他のジャイロトロンで実施し,実績を積むことがてきている。今後,本研究のジャイロトロンに適用すれば達成できると考えている。本研究の目的として,超高周波ジャイロトロンを実現し,その発振の特性改善により,1THz領域の高出力光源を開発することを掲げた。そのためには,ジャイロトロンの動作試験において,1 THz領域の発振を得るということが前提である。光源としての確立のため,発振出力と周波数の安定化及び出力のガウスビームへの変換という課題を達成する予定である。
第8回国際ケイパビリティ・コンファレンスの開催に向けた国際研究集会

2004年9月イタリア・パビアで開催されたHDCA(人間開発とケイパビリティ学会)の理事会会議(理事長アマルティア・セン)で、2008年9月、第8回国際ケイパビリティ・コンファレンスを日本で開催することが、本企画調査の申請者を通じて要請された。本企画調査の目的は、この要請を受けて、コンファレンスの開催準備に着手すること、具体的には、HDCAの理事会メンバー及び国内の他研究機関の協力者が一同に会する国際研究集会を、2006年10月28-30日に同大学で開催することにあった。国際研究集会では、合計14名の海外招聘者を迎えて、第8回コンファレンスの共通テーマの絞込み・論点整理、分科会の設定、招待講演者の選出に向けて、シンポジウム「倫理・法・経済:不正義に抗して」ならびに2つのテーマ別研究会が実施された。シンポジウムでは、アマルティア・センによる基調報告、マーサ・ヌスバウム,ジョン・ブルーム,フィリップ・ペティット,プレサンタ・パタナイク,マルセル・ヘナフ,デヴィット・エストルンド,後藤玲子による理論的な研究報告がなされ,テーマ別研究会では、HDCA(人間開発とケイパビリティ学会)の若手リーダーたちによる実証的な研究報告がなされた。ホームページ、京都新聞、経済セミナーなどを通じて、一般公開されたため、全国からおよそ述べ1000人の参加者が集い、不正義に抗するという観点から経済学の有効性を吟味し、その枠組みを広げるというテーマの重要性が広く共有された。成果の一部は、別表のとおり、報告書・学術雑誌などを通じて、公表されたが、現在、Cambridge University Pressならびに晃洋書房からそれぞれ英語と日本語で、成果を公表する準備を進めている。以上、本企画は、2008年に開催予定の国際ケイパビリティ・コンファレンスを内実ともに高めるうえで大きく貢献した。研究費補助に心から感謝したい。
人口制御機能性分子システムの研究

新プログラム「分子システム」の第四年次を完了した。今年度も、その経費の55%を設備費に投入し、分子機能学創成に最も必要な構想形成に努力を集中した。各班の研究指針は、第二年次から明確に打立てた旗印、即ち:A-1分子環境、A-2高機能性物質、A-3光デバイス構築、B-1分子複合系導電性高分子、B-2分子フォトニクスシステムをより鮮明に打出すことに力を結集した。その成果は、各班毎に下記に記載する。また平成6年度の研究集会は、“分子システム"の研究手法に焦点を合せてその課題を「分子システムと新研究手法」とし、平成6年12月12日から14日の間岡崎(分子科学研究所)に於いて開催した。1.溶媒和時間に制限されることのない新しいタイプの分子間電子移動の機構を研究し、反応経路における分子間座標と原子座標の役割を明らかにしつつある。異性化反応の研究において、はじめて「遷移状態の振動量子化状態」を分光学的に発見することができた。2.超臨界流体中のクラスターの動的挙動を実験的に求め、これと流体中の化学反応との関連を理論的に考察する事を目標とした。前者では一定個数の溶媒分子を持つクラスターのみを取り去った後、その回復時間を測定するホールバーニング法を用いた。種々の困難のため実験途上であるが、次年度に向けての問題点が整理できた。後者では、電子移動の速度についてモデルを立て、実験値と良い一致が得られた。3.ベンゼン及びその誘導体やナフタレン等のカチオンを2個から10個程度の中性同種分子に混合させた芳香族分子小集団系では、すべての系で電荷が常に2個の分子に局在し、これが近赤外光を高効率で吸収するエネルギー吸収中心となっていることを明らかにした。更に、常温液体のベンゼンでも同様の吸収中心が存在することが分かった。これらの系で電荷移動を利用したエネルギー変換を起こさせる可能性について調べている。4.ミセル溶液中のベンゾフェノン誘導体の光反応により生成する三重項ラジカル対や均一溶液中の三重項ビラジカルの寿命は、約2Tまで増加後2T-14Tの強磁場で顕著に減少する。この強磁場効果を理論的に説明した。5.白金表面上に吸着したメタンの光化学について、気相では真空紫外光によってのみメタンの解離が見られるのに対して、白金表面上でははるかに長波長の紫外光によって光解離が起きることを明らかにした。1.四角酸結晶の分子間一次元素結合系におけるプロトン移動とカップルした電荷ソリトンに基づくと思われる新規誘電特性を見出した。2.シリコンのクラスター、ポリマー及びオリゴマー系における光電レスポンス情報が、その構造の次元性に強く依存していることを明らかにした。3.金属(Au,Ag,Al,Cu,Mg:仕事関数が異なっている)とポルフィリンとの界面電子構造を系統的に調べ、光電レスポンス情報に重大な影響があることを示した。4.(BEDT-TTF)系の超伝導分子システムの特異的な電子構造(強い電子相関、反強磁性秩序、ジョセフソン接合性)をもつことを鮮明にした。5.C_<60>(TDAE)錯体の単結晶作製に成功し、強磁性発現に関する重要な知見を得た。A-3班は、光合成反応中心における光電荷分離反応のモデル系として、亜鉛ポルフィリンダイマーを電子供与体とし、フリーベースポルフィリンを経てピロメリトイミドに伝達する三成分系が、生体系に極めて近い反応速度とイオン対生成収量を与えることが分かった。バクテリアの光合成反応中心タンパク質複合体の235nm励起紫外共鳴ラマンスペクトルの測定に成功した。860nmの光を同時照射して電荷分解をさせた場合とさせない場合とで、トリプトファンとチロシンの分子振動に差が出ることが明らかになった。光制御を用いた高効率物質変換系として、電気化学的手法を用いた高効率炭酸ガス還元による有用物質への変換を試みた。またCO_2還元の新材料としてダイヤモンド薄膜電極を作製し、顕微ラマン法による構造評価を行った。1.単分子膜によるナノスケール構造構築と電子機能制御をめざし、両親媒性ポリチオフェン単分子膜のピコ秒蛍光分光により、共役高分子の励起子緩和過程を詳細に検討した。またδ共役をもつオリゴシラン単分子膜の、STMによる電界リソグラフをおこない、ナノスケールのエッチングを行うことに成功した。また、ポルフィリン2次元高分子超薄膜を金単結晶上に構築し、そのネットワーク構造をSTMにより明らかにした。2.ポリ(3-アルキルチオフェン)等の側鎖置換型導電性高分子-フラーレンシステムにおける顕著な蛍光の消光、光伝導の増強、光起電力効果が光誘起電荷移動で説明できることを光有機吸収において、C_<60>^<-1>を観測し確認した。同様のシステムにおいて長時間の継続するpersistent光伝導を発見した。さらに側鎖置換型導電性高分子と強誘電性液晶の複合体において特異な強誘電性と電気光学効果を、またフォトクロミック分子との複合体において光伝導記憶効果をそれぞれ発見し、その機構を解明した。3.カーボンナノチューブの磁気物性を調べ、その電子物性を明らかにし、この試料では常磁性が存在しないことが分かり、非常に"きれいな"半導体であることが明らかとなった。

一方、強磁性体であるTDAE-C_<60>について、その強磁性転移に伴う比熱の変化を、断熱カロリメトリー法によって解析した。その結果、12.5Kで明確な強磁性転移を示すことを明らかにした。また、PTCDAのプラズマ重合物について、ESR解析を行い、その局在準位についての知見を得た。4.2つのフォトクロミック分子、ジアリルエテン及びスピロピランを含むLB多層膜を作製し、励起子伝達を光によりスイッチングする素子において、2つの異なる波長の光を入力信号とする2入力型論理素子をつくることに成功した。2つの入力信号に対する論理応答として、AND,OR,NAND,NORをはじめとする多くの論理演算が可能となり、このことは現在使用されている論理ゲート集積回路と等価な演算素子を、分子システムの光化学を応用してつくる可能性を見出した。1.光と熱の2つの刺激を受けて初めて消色するフォトクロミック分子システムとしてオリゴチオフェンをアリール基とするジアリールエテンを合成した。チオフェン環の数が3の場合、室温ではほとんど光消色しないが、温度を150度にまで上げると量子収率が33倍にも増大し、光消色することが認められた。また、本実験の過程において、液晶状態においてもフォトクロミック反応するジアリールエテンを見出した。2.狭いバンド幅の発光スペクトルを持つヨウロピウム錯体を発光材料に用い、微小共振器構造を持つ積層型エレクトロルミネッセンス素子を作製した。誘電体スタックミラーと金属電極で構成されるファブリーペロ-型共振器の共振器長を適切に調節することで、鋭い空間指向性を示す発光を取り出すことに成功し、微小共振器構造を有機エレクトロルミネッセンス素子に導入することで、自然放出光を制御できることを確認した。3.新規なπ電子系starburst分子群を設計・合成し、アモルファス分子材料創製のための分子設計指針を提出するとともに、カラス状態からの緩和過程を明らかにした。また、創出したアモルファス分子材料がエレクトロルミネッセンス素子の優れた正孔輸送材料として機能し、素子の寿命を飛躍的に向上させることを明らかにした。さらに、側鎖にオリゴチオフェンを含むビニル型高分子を合成し、優れたエレクトロクロミック材料となることを見出した。4.電子供与体(D)、色素(S)および電子受容体(A)の間を共有結合で連結し、その間の結合鎖の長さと電子移動速度との関連を明らかにした。LB膜の配向、膜の均一性をAFM、FFM(摩擦力顕微鏡)、SSPM(表面電位顕微鏡)で評価し、構造と機能との関連を調べた。SNOAM(近視野光学・原子間力顕微鏡)の試作とその微小領域の吸光度及び蛍光強度分布測定・スペクトル測定、及びその光記録への応用を検討した。新プログラム「分子システム」の第四年次を完了した。今年度も、その経費の55%を設備費に投入し、分子機能学創成に最も必要な構想形成に努力を集中した。各班の研究指針は、第二年次から明確に打立てた旗印、即ち:A-1分子環境、A-2高機能性物質、A-3光デバイス構築、B-1分子複合系導電性高分子、B-2分子フォトニクスシステムをより鮮明に打出すことに力を結集した。その成果は、各班毎に下記に記載する。また平成6年度の研究集会は、“分子システム"の研究手法に焦点を合せてその課題を「分子システムと新研究手法」とし、平成6年12月12日から14日の間岡崎(分子科学研究所)に於いて開催した。
フランスの近年の団地更新における共用部の改修手法に関する研究

近年、日本では環境的・経済的見地から建築ストック活用の重要性が高まっている。高度成長期に供給された、日本の老朽化した団地型集合住宅の更新に有用な知見を得るために、本研究は1970年代後半からこの問題に取り組んできたフランスの経験、とりわけ1990年代後半から広く実施されている共用部の改修手法であるレジデンシャリザシオンの概念・具体的手法・効果を現地調査などから明らかにした。H20年度は、(1)既往研究に関する知見をアップデートするための文献資料の収集、(2)現地調査(2009年3月18日-29日)、(3)研究者へのヒアリング調査を行った。(1)はインターネット(Amazon. fr、各種図書館、データベース)で情報収集し、フランスの建築専門書店で購入もしくはダウンロードにより入手した。共用部の改修では、レジデンシャリザシオンという近年の手法・概念がもっとも注目すべきものであるが、収集した文献よりこの手法へは賛否両論があることがわかった。さらに、この手法を採用した事業数は少なくないものの、住棟取壊+再建または新築というより大掛かりな団地改造の方が、フランスの近年の団地改修においては件数も多く予算規模も大きいことがわかった。(2)については、数年10年前にレジデンシャリザシオンで共用部が更新された3事例(1)Laresidencedes Jardins, Hellemmes, Lille、2)Les Jardins de Luxembourg, Vandoeuvre, Nancy、3)Lequartierdes Champvallons, Bethoncourt, Monbeliard)の現地調査および関係者』のヒアリング調査を行った。その結果、この3事例に関してはレジデンシャリザシオンによる共用部の改修は概ね成功と認識され、最初の事業の成功を受けて、手法を発展・改良しながら同種の改修を継続していることがわかった。また住民、自治体、社会住宅供給主体など立場を異にする人々と直接、レジデンシャリザシオン事業の成否の鍵、功罪について議論できたことによって、改修事業のインパクトについてより実態に迫ることができたと思う。(3)では、本研究について貴重なアドバイスを得ることができた。◇研究の目的と背景近年、日本では環境的・経済的見地から建築のストック活用の重要性が高まっている。現在、公営・公社・URの団地型集合住宅はおよそ500万戸あり、うちおよそ半数は築30年を超え更新が検討されている。住棟躯体や設備の更新技術はそれぞれ研究が進められているものの、団地全体の雰囲気に大きな影響を及ぼす団地住棟まわりや団地空間全体の共用部の改修はいまだ着手されていない。本研究は、1977年以降団地更新事業を継続しているフランスの経験を研究することによって、日本の団地更新に有用な知見を得ることを目的とし、特に1990年代半以降重視されているresidentialisationという手法の効果を調査した。◇研究の方法2009年9月および2010年1月に、residentialisation事業・団地更新事業が実施されたフランス各地の7団地にて現地調査・及び関係者へのヒアリング調査を実施した。さらに、このテーマに詳しい建築家・研究者・担当行政部局担当者25名以上ヘヒアリング調査を行った。関連する文献を収集、内容を分析した。◇調査結果residentialisation事業によって、団地空間の管理の責任の所在が明確になり、従前より管理は総じて容易になり、概ねよい効果が観察された。成功例では住民および事業関係者間のコミュニケーションが重視されていた。荒廃団地の改良・よい住環境の維持にはその後のNPOなどの粘り強い人的介入が一層重要である。residentialisationの概念は1990年代半ばには、unite residentielle(住居単位)というアメリカの近隣住区に影響された「住空間の公私の再定義」というものだったが、近年は住棟の安全化を意味するものと捉えられがちで、要塞化する団地も出現してきている。
ヒト1型糖尿病におけるT細胞機能異常の検討

発症早期のヒト1型糖尿病患者の膵島には、T細胞を中心とするリンパ球浸潤を認め、液性免疫よりも細胞性免疫がその病因として考えられているが、T細胞の機能異常については、十分に検討されていないのが現状である。まず我々は、典型的な急性発症1型糖尿病患者(年齢20-40歳)を対象として、その発症直後で、かつインスリン治療前の血清を用いて、その血清中のIFNγ値(T-helper 1;Th1)とGAD(グルタミン酸脱炭酸酵素)65抗体価(IgG1;Th2)との関係を検討した。特に遺伝的な背景に着目することなく全体で検討した際には、両者に関係は認めなかったが、日本人1型糖尿病に多いHLA-DR4もしくはDR9に絞った場合、血清中のIFNγ値とGAD65抗体価とはきれいに逆相関した。すなわち、我々がこれまでに動物モデルにて提唱してきたpolyclonalなTh1反応と膵β細胞抗原特異的なTh2反応とがバランスをとり、発症を制御している可能性がヒト1型糖尿病でも示された。また、これまで我々は、初診時インスリン治療を必要としないGAD65抗体陽性糖尿病患者において、GAD65抗体高力価群(10u/ml以上)とGAD65抗体低力価群(1.5-9.9u/ml)とで比較した場合、高力価群で比較的早期(5年以内)にインスリンを必要とし、低力価群では長期にわたりインスリンを必要としない臨床像を報告してきた。そこで、GAD65抗体高力価群、低力価群における末梢血リンパ球の抗CD3抗体刺激に対するサイトカイン反応の差異について検討したところ、GAD65抗体価とIL-10値とは、GAD65抗体低力価群では相関を認めなかったが、GAD65抗体高力価群では有意な正の相関を認めた。(r=0.654,p<0.03)。以上の末梢血Tリンパ球のサイトカイン反応の検討から、初診時インスリン治療を必要としないGAD65抗体陽性糖尿病患者において、GAD65抗体高力価群と低力価群とでは異なる病態を呈し、この違いが両群の臨床像の違いに反映している可能性が示唆された。これまで、我々は、ヒト1型糖尿病の優れたモデル動物であるNODマウスにおけるサイトカインバランス異常の糖尿病発症に関わる重要性について報告してきた(Shimada et al,Diabetes,1996).そこで、今回、実際ヒト1型糖尿病に適応できるのかどうかを検討した.ヒト1型糖尿病のうち、インスリン依存状態で急激に発症するタイプの発症直後でインスリン使用前の血清を用いて血中IFNγ値と抗GAD抗体価(IgG1type)との関係を検討すると、日本人1型糖尿病に多いHLAのDR4もしくはDR9を有する場合に、両者は逆相関した(p<0.02).さらに、発症年齢と抗GAD抗体価は正相関した(p<0.02).すなわち、NODマウスと同様、polyclonalなTh1タイプの反応と膵β細胞抗原特異的なTh2タイプの反応とのバランスにより発症が規定される可能性が示唆された.また、1型糖尿病のうち、インスリンを必要としない状態で発症した抗CAD抗体陽性糖尿病において、抗GAD抗体高力価群(10u/ml以上)と低力価群(10u/ml未満)とに分けた場合、臨床的に5年以内にインスリンが必要となるのは、大部分が抗GAD抗体高力価群であることを見出した(大部分の抗GAD抗体低力価群では、発症後10-20年経過してもインスリンが不要)が、さらに、この両者間で、T細胞のサイトカイン反応に違いがあるのかどうかを検討したところ、40歳以上に絞ると高力価群は低力価群に比し、IL10産生能が低く、抗GAD抗体価とIL10値とは正相関した(p<0.03;低力価群ではこのような関係は認めない).つまり、抗GAD抗体高力価群は、インスリン依存状態で発症する典型的な1型糖尿病と同様の病態を有する可能性が示唆された(これに対し、低力価群は、臨床的にもサイトカイン反応もいわゆる"NIDDM"と同様の病態を有するのではないかと考えられる).現在、末梢血リンパ球の膵β細胞抗原特異的サイトカイン反応の検出を試みており、さらに詳細に検討中である.発症早期のヒト1型糖尿病患者の膵島には、T細胞を中心とするリンパ球浸潤を認め、液性免疫よりも細胞性免疫がその病因として考えられているが、T細胞の機能異常については、十分に検討されていないのが現状である。すなわち、我々がこれまでに動物モデルにて提唱してきたpolyclonalなTh1反応と膵β細胞抗原特異的なTh2反応とがバランスをとり、発症を制御している可能性がヒト

1型糖尿病でも示された。また、これまで我々は、初診時インスリン治療を必要としないGAD65抗体陽性糖尿病患者において、GAD65抗体高力価群(10u/ml以上)とGAD65抗体低力価群(1.5-9.9u/ml)とで比較した場合、高力価群で比較的早期(5年以内)にインスリンを必要とし、低力価群では長期にわたりインスリンを必要としない臨床像を報告してきた。そこで、GAD65抗体高力価群、低力価群における末梢血リンパ球の抗CD3抗体刺激に対するサイトカイン反応の差異について検討したところ、GAD65抗体価とIL-10値とは、GAD65抗体低力価群では相関を認めなかったが、GAD65抗体高力価群では有意な正の相関を認めた。(r=0.654,p<0.03)。以上の末梢血Tリンパ球のサイトカイン反応の検討から、初診時インスリン治療を必要としないGAD65抗体陽性糖尿病患者において、GAD65抗体高力価群と低力価群とでは異なる病態を呈し、この違いが両群の臨床像の違いに反映している可能性が示唆された。
セラミックス粒界の定量化と機能設計

酸化亜鉛およびチタン酸ストロンチウムセラミックスについて,結晶粒界に起因する電気的特性の起源となる界面原子・電子構造を定量化し機能の設計を行うため,経験的分子動力学法と第一原理法を併用して界面の原子配列および電子状態の最適化計算を行った.また,計算により得られた界面原子・電子構造を検証するため,透過型電子顕微鏡法による高分解能像観察とエネルギー分散型x線分光法および電子線エネルギー損失分光法による界面局所化学組成・結合状態の評価を行い,電気的特性と関連づけて評価した.特に,酸化亜鉛双結晶および薄膜試料について中心的に電子顕微鏡観察を行い,粒界の原子構造を系統的に調べた.その結果,[0001]方向を回転軸とする酸化亜鉛傾角粒界は刃状転位列として一般的に記述できることがわかった.観察された原子構造を理論計算の結果と照らし合わせて解釈することにより,このような界面には高密度の結合欠損が存在することが判明した.しかしながら,双結晶中に人工的に作製した同種の界面は,結合欠損を含有するにもかかわらずオーミックな電気的特性を示した.これは,酸化亜鉛中において結合欠損が電気的に不活性であることを示しており,理論計算の結果とも合致する.また,添加物の役割を調べるため,プラセオジウムとコバルトを添加した双結晶を作製し,粒界付近の不純物の分布と電気的特性との関係を調べた結果,粒界の電気的活性化は主に界面近傍に存在する空孔に起因すると結論づけられた.また,セラミックス異相界面の原子・電子構造についても電子顕微鏡法と第一原理法による評価を行った結果,界面の局所原子配列・化学組成は界面形成時の化学環境に依存して変化することがわかった.さらに,界面エネルギーと原子構造の詳細な検討から,理想的な界面構造を意図的に形成するための理論的指針を得た.結晶粒界に特有な機能を示す酸化亜鉛を中心とした酸化物セラミックスについて,その機能発現メカニズムを原子・電子レベルで定量化するため,第一年度に引き続いてモデル実験とそれに対応する理論計算を行った.まず,[0001]軸配向組織を持つ酸化亜鉛薄膜試料について透過型電子顕微鏡観察を行い,どのような性格の傾角粒界が存在するかを調べた.その結果,転位列で記述される小角粒界,安定表面を粒界面としたファセット構造をもつ非対称粒界,そして,対称的な構造ユニットを持つ対応粒界の3種類の構造が主に存在することがわかった.特に対応粒界を取り上げ,その原子構造について理論計算を併用することにより詳細に検討した.理論計算からはダングリングボンドを持つ構造と持たない構造の2タイプが予測されたが,観察された構造は前者と良く一致し,実際の界面にはダングリングボンドが高密度に存在することが判明した.しかし,第一原理法による電子構造計算を行った結果,ダングリングボンドに起因する電子状態はバンドギャップ中には形成されないことがわかり,粒界での原子配列の乱れによって形成される電子状態は,電気的特性に直接関係しないということが示唆された.これを実験的に検証するため,様々な性格のねじり粒界を含む無添加酸化亜鉛双結晶を単結晶の拡散接合により作製し,電気的特性を測定した.その結果,どのような性格の粒界についても単結晶と同様なオーミック特性が得られ,理論計算の結果が支持された.一方で,界面にCoを添加した双結晶試料について電気的特性の測定を行った場合,原子配列の乱れがほとんどないような粒界においても非直線的な特性が見られることがわかった.また,この非直線特性は冷却条件に大きく依存することから,不純物だけでなくZnOに固有な点欠陥の効果が重要であることが判明した.酸化亜鉛およびチタン酸ストロンチウムセラミックスについて,結晶粒界に起因する電気的特性の起源となる界面原子・電子構造を定量化し機能の設計を行うため,経験的分子動力学法と第一原理法を併用して界面の原子配列および電子状態の最適化計算を行った.また,計算により得られた界面原子・電子構造を検証するため,透過型電子顕微鏡法による高分解能像観察とエネルギー分散型x線分光法および電子線エネルギー損失分光法による界面局所化学組成・結合状態の評価を行い,電気的特性と関連づけて評価した.特に,酸化亜鉛双結晶および薄膜試料について中心的に電子顕微鏡観察を行い,粒界の原子構造を系統的に調べた.その結果,[0001]方向を回転軸とする酸化亜鉛傾角粒界は刃状転位列として一般的に記述できることがわかった.観察された原子構造を理論計算の結果と照らし合わせて解釈することにより,このような界面には高密度の結合欠損が存在することが判明した.しかしながら,双結晶中に人工的に作製した同種の界面は,結合欠損を含有するにもかかわらずオーミックな電気的特性を示した.これは,酸化亜鉛中において結合欠損が電気的に不活性であることを示しており,理論計算の結果とも合致する.また,添加物の役割を調べるため,プラセオジウムとコバルトを添加した双結晶を作製し,粒界付近の不純物の分布と電気的特性との関係を調べた結果,粒界の電気的活性化は主に界面近傍に存在する空孔に起因すると結論づけられた.また,セラミックス異相界面の原子・電子構造についても電子顕微鏡法と第一原理法による評価を行った結果,界面の局所原子配列・化学組成は界面形成時の化学環境に依存して変化することがわかった.さらに,界面エネルギーと原子構造の詳細な検討から,理想的な界面構造を意図的に形成するための理論的指針を得た.
UMLモデリングによる人と共存するロボットの安全設計と評価方法の研究

人と共存するロボットの実用化には,安全について十分に配慮する必要があり,リスクアセスメントを行って適切な保護方策をとることが重要である.本研究ではリスクアセスメントについての国際安全規格ISO 14121-1:2007を参照し,モデル化方法としてオブジェクト指向に基づくUMLモデルの利用を提案してリスクアセスメントデータベースを開発した.これにより,複雑かつ膨大な量のリスクアセスメントを効率よく網羅的に行い,統一したモデルデータのもとに分析と管理が可能となった.人と共存するロボットの実用化には,安全について十分に配慮する必要があり,リスクアセスメントを行って適切な保護方策をとることが重要である.本研究ではリスクアセスメントについての国際安全規格ISO 14121-1:2007を参照し,モデル化方法としてオブジェクト指向に基づくUMLモデルの利用を提案してリスクアセスメントデータベースを開発した.これにより,複雑かつ膨大な量のリスクアセスメントを効率よく網羅的に行い,統一したモデルデータのもとに分析と管理が可能となった.1.提案済みの安全カテゴリのUMLモデルを,安全規格認証済みの製品に適用し,モデルの妥当性を検証した.2.安全カテゴリなどの要求仕様に対する整合性を,形式検証ツールで数学的に検証した.4.決定論的なUMLモデルと確率的なリスク解析を統合したモデル化手に基づいて,国際規格のISO機械安全規格とIEC機能安全規格のどちらにも整合したモデルを作成した.5.安全関連系の開発プロセス全体について,開発モデルとしてモデル化,パターン化を行い,IEC機能安全規格で定める製品ライフサイクルの考え方や,ISO機械類の安全性で示される3ステップ法との整合性を確認した.6.上記のように開発したモデルを,Object Management Groupにて国際標準化提案を行った.1.つくばチャレンジ2009プロジェクトにて開発した自律移動型ロボットについて,SysMLモデルを用いてモデル化を行った.2.センサの信頼度と精度について,確率的リスク解析手法への適用方法を検討した.3.システムのコンポーネントの危険側故障確率を,確率的リスク解析手法に適用する方法を検討した.4.決定論的なUMLモデルと確率的なリスク解析を統合したモデル化手法に基づいて,国際規格のISO機械安全規格とIEC機能安全規格のどちらにも整合したモデルを作成した.5.上記の規格整合モデルに対して,規格適合製品を例としてモデル化し,妥当性を検証した.6.安全仕様開発ツールとMATLAB,Eclipseなどのプログラム開発ツールを用い,上記の,決定論的,確率的統合モデルに対する,ツールを用いたロボットシステム開発環境を構築した.7.別プロジェクトで抽出される自律移動型ロボットのリスクアセスメント結果を,本モデルにおける外部要求仕様に変換する方法を検討し,仕様を開発した.1.ISO機械安全規格およびIEC機能安全規格で規定されるリスクアセスメントの方法について,ロボットシステムモデルと開発プロセスの両方を含む肌メタモデルを開発した2.つくばチャレンジ2010プロジェクトにおける人共存自律移動型ロボットの開発に際し,1のリスクアセスメントメタモデルの適用を試み,モデルベースシステム開発の重要性を明らかにした3.1のモデルにつき,OMGでの標準策定作業を開始した.研究代表者が主担当となり,機械安全のみならず,広く一般的な様々な分野でのリスクのアセスメントについて,リスクのモデルとそのアセスメントプロセスのモデル化を行うこととなった4.3の標準策定作業において,機械安全以外に,鉄道安全,自動車安全等の他の安全分野,およびセキュリティリスクなどの安全以外の分野からのリスク同定に関する情報収集を行った5.2で明らかにしたモデルベース開発について,従来の工場や産業分野むけではなく,消費者向けの安全をキーワードにリスクアセスメントの重要性を明らかにし,そこでベースとなる本研究結果のUMRメタモデルの重要性を明らかにした.これをIPA主催のセミナー等で提案し,普及につとめた
人工現実感を応用した自由曲面CAD/CAMシステムの開発

本研究は、金型自由曲面CAD/CAMシステムのヒューマンインターフェース部に人工現実感生成技術を導入し、仮想空間内の自由曲面モデル形状や工具モデルを直接操作しながらCAD/CAMシステムへ指示を与えることのできる「仮想クレイモデリングシステム」ならびに「仮想倣い加工システム」の試作と開発を行ない,その応答性およひ操作性を実験的に評価することを目的としている.本年度の研究実績は,以下のようにまとめられる.1.「仮想クレイモデリングシステム」の開発においては,自由曲面の切削による造形作業を仮想空間内で模擬するため,切削工具の運動を認識し,形状モデルからの疑似的な切削抵抗を操作者へ提示可能な,受動形力提示デバイスを用いたシステムを試作した.まず,実験に基づいた切削抵抗予測式の構築法,切削による形状変化をリアルタイムに計算するZ-mapデータに基づく切削シミュレーションアルゴリズム,Z-mapデータから曲面形状モデルへの変換手法を明らかにした.次いで,力提示デバイスを電磁パウダーブレーキを用いて実現し,自由曲面形状モデルの造形が可能であることを実験的に確認した.さらに,仮想空間における工具の位置決め実験を行うことにより,切削抵抗の力フィードバックを与えた場合,形状モデルに対する切削工具モデルの位置決め精度,操作時間を共に向上できることを実験的に検証した.2.「仮想倣い加工システム」の開発においては,仮想空間内において曲面形状モデル表面を倣うことのできる能動形力覚提示デバイスを用いて,曲面切削用の工具経路データを直接操作で能率良く教示できるシステムを試作した.まず、リニアサーボモータユニット3台に力帰還形制御を適用し,高い応答性と剛性を有する能動形力覚提示デバイスを作成した.また,自由曲面形状モデルに対するプローブモデルの高速干渉チェックアルゴリズム,ならびにプローブモデルをモデル上へ高精度に位置決めするための補正アルゴリズムを明らかにした.さらに仮想空間内での倣い作業実験を行い,本システムが制御周期3ms以内,工具経路生成精度±0.1μmなる性能を有しており,曲面切削用NCプログラミングへ十分利用可能であることを確認した.本研究は、金型自由曲面CAD/CAMシステムのヒューマンインターフェース部に人工現実感生成技術を導入し、仮想空間内の自由曲面モデル形状や工具モデルを直接操作しながらCAD/CAMシステムへ指示を与えることのできる「仮想クレイモデリングシステム」ならびに「仮想倣い加工システム」の試作と開発を行ない,その応答性およひ操作性を実験的に評価することを目的としている.本年度の研究実績は,以下のようにまとめられる.1.「仮想クレイモデリングシステム」の開発においては,自由曲面の切削による造形作業を仮想空間内で模擬するため,切削工具の運動を認識し,形状モデルからの疑似的な切削抵抗を操作者へ提示可能な,受動形力提示デバイスを用いたシステムを試作した.まず,実験に基づいた切削抵抗予測式の構築法,切削による形状変化をリアルタイムに計算するZ-mapデータに基づく切削シミュレーションアルゴリズム,Z-mapデータから曲面形状モデルへの変換手法を明らかにした.次いで,力提示デバイスを電磁パウダーブレーキを用いて実現し,自由曲面形状モデルの造形が可能であることを実験的に確認した.さらに,仮想空間における工具の位置決め実験を行うことにより,切削抵抗の力フィードバックを与えた場合,形状モデルに対する切削工具モデルの位置決め精度,操作時間を共に向上できることを実験的に検証した.2.「仮想倣い加工システム」の開発においては,仮想空間内において曲面形状モデル表面を倣うことのできる能動形力覚提示デバイスを用いて,曲面切削用の工具経路データを直接操作で能率良く教示できるシステムを試作した.まず、リニアサーボモータユニット3台に力帰還形制御を適用し,高い応答性と剛性を有する能動形力覚提示デバイスを作成した.また,自由曲面形状モデルに対するプローブモデルの高速干渉チェックアルゴリズム,ならびにプローブモデルをモデル上へ高精度に位置決めするための補正アルゴリズムを明らかにした.さらに仮想空間内での倣い作業実験を行い,本システムが制御周期3ms以内,工具経路生成精度±0.1μmなる性能を有しており,曲面切削用NCプログラミングへ十分利用可能であることを確認した.
中世初期スペインの農村構造と領主制の展開過程をめぐる比較総合研究

平成19年度は,スペインおよびフランス出張時に蒐集した文書群の翻刻と読解・分析を進めながら,それに基づいた地域専門研究を手がけてきた。具体的な成果は以下のとおりである。1.中世西欧封建社会の基礎細胞をなすとされる城主支配圏(シャテルニー)とそれを地誌的に肉付けする城塞化(インカステラメント)の本格的な形成が,古代的な社会構造から中世的なものへの変動を画する最大の現象の一つとみなされているなかで,征服と入植による高い空間的・社会的流動性を特徴とするスペイン農村がそれをいかなる形で経験したかを,ムスリムやキリスト教徒が混然一体となって争奪を繰り広げたエブロ川支流のシンカ川中流域を地理的枠組みとして具体的に検討し,論文を執筆した。2.都市=農村関係と一般に呼ばれる研究分野が西欧中世史研究の一領域として認知されて久しいとはいえ,スペイン史研究では都市を農村史の主要な要素の一つとして扱う地域専門研究が不足している現状に鑑み,都市ウエスカ近傍の農地編成と所有関係の錯綜度を,現地で蒐集した約1500点の文書史料に記録された土地とその隣接物の質的・数量的分析により考察し,論文を準備しつつある。本年度は,国内外で史料の蒐集とデータベース化を進めながら,これに基づいた個別地域の専門研究と,比較・総合の準備段階として中世初期スペイン農村史の研究動向の整理を行った。具体的な成果は下記のとおりである。1.中世西欧封建社会の基礎細胞をなす城主支配圏(シャテルニー)の本格的な形成が古代的社会構造から中世的社会構造への最大の転換点にあたるとされる紀元千年頃の社会変動に帰せられるのが通例であるなかで,スペインの北東部リバゴルサ地方に伝来する文書史料を実証的素材として,城塞を軸とする空間組織の編成が,同地域では紀元千年頃を待たずして比較的早期に芽吹いていたことを具体的に明らかにし,紀元千年頃のシャテルニー形成,さらには城塞化現象(インカステラメント)がいずれも長期的な変動課程の最終局面に相当するものと結論した。2.アラゴン以西のスペイン北西部研究と,カタルーニャ以東のスペイン北東部および南フランス研究とでは,中世初期の社会構造,わけてもローマ=西ゴート的国家統治機構の存続をめぐる理解にきわめて大きな懸隔がある。すなわち,前者では公的な国家統治機構の存在を認めないために封建社会の形成をより早期に位置づけるのに対して,後者ではその存続を長く見積もることで紀元千年以降の急激な封建化を想定しており,互いに実態論と系譜論が整除されないまま絡み合った状態となっている。本年度は,これらの問題点を個別地域研究ごとに具体的に整理したうえで,比較・総合の参照軸となりうるような発展モデルの構築を模索する機会を得た。平成18年度は,スペイン滞在時に蒐集した文書群の翻刻と読解・分析を進めながら,それに基づいた地域専門研究を手がけると同時に,リェイダ大学(スペイン)を母体とした新たな国際雑誌の創刊に協力を依頼され,本研究の基礎をなす文書史料の作成・保管とその機能をめぐる問題を検討する機会をも得た。1.紀元千年頃を画期とした領主制的支配の伸張という認識を再検討するにあたり,土地や権利をめぐって繰り広げられた紛争を内容とする文書を例にとって,聖俗領主,とりわけ文書の作成と保管に主導的な役割を果たした教会が,自らの文書を通じて国王法廷の権威の失墜や農村共同体の抑圧といったよく知られるイメージを作り出していたことを明らかにするとともに,文書史料がいかに受益者の側に立った視点で作成されていたか,それが研究の遂行上いかなる障害となるのかを論じ,すでに海外誌での掲載が決定している。2.中世西欧封建社会の基礎細胞をなすとされる城主支配圏(シャテルニー)とそれを地誌的に肉付けする城塞化(インカステラメント)の本格的な形成が,古代的な社会構造から中世的なそれへの変動を画する最大の現象の一つとみなされているなかで,征服と入植による高い空間的・社会的流動性を特徴とするスペイン農村がそれらをいかなる形で経験したかを,ムスリムやキリスト教徒が混然一体となって争奪を繰り広げたエブロ川流域を地理的枠組みとして具体的に検討した論考を執筆した。それは近く投稿される予定である。3.都市=農村関係と一般に呼ばれる研究領域が西欧中世史研究の一分野として認知されて久しいとはいえ,スペイン史研究ではなお専門的な地域研究が充実しているとはいいがたい現状に鑑み,都市ウエスカ近郊の農地編成と領主制的支配の浸透度を,約1000点の文書史料に記録された土地とその隣接物の数量的分析により具体的に考察している。

2.都市=農村関係と一般に呼ばれる研究分野が西欧中世史研究の一領域として認知されて久しいとはいえ,スペイン史研究では都市を農村史の主要な要素の一つとして扱う地域専門研究が不足している現状に鑑み,都市ウエスカ近傍の農地編成と所有関係の錯綜度を,現地で蒐集した約1500点の文書史料に記録された土地とその隣接物の質的・数量的分析により考察し,論文を準備しつつある。
マンガン酸化物の異常金属相における輸送現象

巨大磁気抵抗(CMR)効果を示すペロブスカイト型マンガン酸化物の単結晶を作成し、異常金属相における輸送現象および光学的測定を行った。1.La1-xCaxMnO3単結晶の絶縁体-金属転移を、電気抵抗率、磁化率、比熱の測定を通してxの関数として詳細に調べ、典型的なCMR系であるLal-SrxMoO3と比較検討した。(La, Ca)系は(La, Sr)系に比べて強磁性金属相への転移が1次転移的であり、結晶格子系と伝導電子系の結合がより強く、したがって、そのCMR効果の振舞いも単純な2重交換模型だけでは説明できない。絶縁体-金属転移近傍の臨界現象は、(La, Sr)系に比べて電子の有効質量の増大はほとんど同じであるにもかかわらず、電気抵抗率の上昇は顕著である。また、静水圧を加えることによって絶縁体-金属転移近傍の絶縁体試料を金属化することに成功したが、このとき低温金属相領域で電気抵抗率に特異な上昇が見られることから軌道の自由度がマンガン酸化物の金属相における重要な散乱機構であると予想されることを示した。2.La1-xSrxMnO3系の絶縁体金属転移近傍において光学電気伝導率を測定し、金属側でドルーデ的な振舞いからMI境界に近づくにつれてインコヒーレント成分が増大する顕著なspectral weightの変化を得た。スペクトル変化の解析から、MI転移近傍では0.1eV程度のエネルギースケールの変化が顕著であり、絶縁体相へ近づくにつれてコヒーレント成分の減少が著しい事を明らかにした。MI転移近傍ではランダムネスや軌道の自由度との結合によって電荷が局在しやすい状況になっていることを明らかにした。3.La0.7(Cal-ySry)0.3Mn03系において磁気輸送現象と磁場構造転移現象を調べた。伝道電子系と格子形の結合が極めて強い事を明らかにした。1.研究内容・マグネリ相バナジウム酸化物の単結晶作成と物性評価,V_nO_<2n-1>の組成を持つマグネリ相バナジウム酸化物の単結晶作成を封管固相反応法により作製し(n=4,5,7)、磁性ならびに輸送特性の測定を行った。とくに、高圧下(8Gpa)での輸送現象の測定を行った。・極低温走査トンネル顕微鏡(STM)の設計と作製ペロブスカイト酸化物のナノスケール領域の電子状態を観測するために、既存クライオスタットに脱着可能な約0.5Kまでの極低温STM装置を開発した。2.研究経過および成果マグネリ相バナジウム酸化物(n=5)において、およそ3.6Gpaで電荷整列相転移が抑制され、圧力誘起絶縁体-金属転移を観測した。さらに金属相低温側でコヒーレント伝導を示唆する急激な電気抵抗率の減少が観測されており、新しいexoticな金属状態が実現している可能性がある。STM装置は現在試験段階中で、極低温領域(主に1K以下)での動作確認および温度安定性の向上を図っているところである。
ヒンジゾーンの横拘束効果がRC曲げ破壊部材の靭性能に与える影響に関する研究

RC部材の曲げ降伏後の繰り返し載荷時に特有の破壊である「正負繰返し履歴破壊」の提案を行った。ヒンジ領域のせん断抵抗機構は載荷の方向を変えたことによるひび割れ開閉によって一時的消滅と再構築を繰り返している。「正負繰返し履歴破壊」は、載荷の方向を変えたことによって一時的に消滅したせん断抵抗機構を再び構築することが困難となり破壊に至るものである。この破壊はこれまで、繰り返しによるコンクリートの強度低下が原因で発生するせん断圧縮破壊の一種であるとされてきた。本研究は、せん断破壊および正負繰り返し履歴破壊を起こす試験体の繰り返し載荷実験を行い、両破壊モード発生時の変形挙動およびヒンジ領域の横方向歪蓄積挙動の比較・考察を詳細に行うことにより、ヒンジ領域の拘束効果および繰り返し載荷下の耐力低下発生メカニズムについて論じたものである。本研究の成果を以下にまとめる。1.せん断破壊時には、載荷荷重の増加によるせん断抵抗機構の破壊の発生を示す、載荷過程におけるせん断変形成分の増加が確認された。この載荷過程におけるせん断変形成分の増加は正負繰り返し履歴破壊の発生時には観察されず、正負繰り返し履歴破壊の発生メカニズムはせん断破壊とは異なったものとなっていることが確認できた。2.拘束効果には次の2種がある。(1)拘束される側からの拡がろうとする力に対して拘束する効果、(2)拘束される側の剛性が低下する、あるいはひび割れが多数はいり自由度が増すことに対して逃がさないで拘束する効果。正負繰り返し履歴破壊は、載荷履歴の違いに関わらずヒンジ領域の横方向歪の値が45%に達したときに発生する。このときの横補強筋には降伏が観察されず横方向歪の増加は、(2)の拘束効果の劣化が原因で発生すると考えられる。RC曲げ破壊部材の繰り返し荷実験を行い、破壊の集中する部材脚部(ヒンジ領域)の挙動を詳細に計測を行った。実験パラメータは、横補強筋量、繰り返し荷履歴、試験体寸法である。実験は梁部材と軸力比0.15の柱部材とについて行い、柱部材では繰り返し載荷履歴をパラメータに4体、梁部材では横補強筋量をパラメータに8体とした。なお、この試験体数には試験体および鉄筋の寸法を相似形に1.5倍としたものが、柱部材に1体、梁部材に2体含まれている。柱および梁の繰り返し載荷実験を行った結果、せん断破壊に対して十分な横補強筋を配してあるにも係わらず、繰り返しにより徐々にヒンジ領域の横方向歪が増加し、この横方向歪がある一定の値に達したとき耐力低下が発生し破壊に至っることが観察された。この横方向歪の増加は載荷に平行な面の横補強筋の軸伸びが原因ではなく、載荷に垂直な面の横補強筋の外への曲げはらみ出しが原因で発生したものと推察される。現在、このようにして起こるヒンジ領域の横方向歪蓄積のメカニズムおよび、これが曲げ降伏後の繰り返し破壊にどの様な結びついているか検討中である。以下に、これまでに得られた知見をまとめる。【.encircled1.】梁部材の曲げ降伏後の繰り返し破壊はヒンジ領域の横方向歪蓄積が45%に達したときに始まる。【.encircled2.】横補強筋量を変化させても、また、部材寸法を変化させてもこの値は変わらない。【.encircled3.】横方向歪の蓄積増加にはある一定のルールが存在する。【.encircled4.】柱部材も梁部材と同様に、曲げ降伏後の繰り返し破壊はヒンジ領域の横方向歪がある値に達したときに発生する。【.encircled5.】

本研究の柱および梁実験で観察された繰り返し耐力低下は単調載荷時には起こらない繰り返し載荷時に特有の破壊メカニズムによって発生している可能性がある。RC部材の曲げ降伏後の繰り返し載荷時に特有の破壊である「正負繰返し履歴破壊」の提案を行った。ヒンジ領域のせん断抵抗機構は載荷の方向を変えたことによるひび割れ開閉によって一時的消滅と再構築を繰り返している。「正負繰返し履歴破壊」は、載荷の方向を変えたことによって一時的に消滅したせん断抵抗機構を再び構築することが困難となり破壊に至るものである。この破壊はこれまで、繰り返しによるコンクリートの強度低下が原因で発生するせん断圧縮破壊の一種であるとされてきた。本研究は、せん断破壊および正負繰り返し履歴破壊を起こす試験体の繰り返し載荷実験を行い、両破壊モード発生時の変形挙動およびヒンジ領域の横方向歪蓄積挙動の比較・考察を詳細に行うことにより、ヒンジ領域の拘束効果および繰り返し載荷下の耐力低下発生メカニズムについて論じたものである。本研究の成果を以下にまとめる。1.せん断破壊時には、載荷荷重の増加によるせん断抵抗機構の破壊の発生を示す、載荷過程におけるせん断変形成分の増加が確認された。この載荷過程におけるせん断変形成分の増加は正負繰り返し履歴破壊の発生時には観察されず、正負繰り返し履歴破壊の発生メカニズムはせん断破壊とは異なったものとなっていることが確認できた。2.拘束効果には次の2種がある。(1)拘束される側からの拡がろうとする力に対して拘束する効果、(2)拘束される側の剛性が低下する、あるいはひび割れが多数はいり自由度が増すことに対して逃がさないで拘束する効果。正負繰り返し履歴破壊は、載荷履歴の違いに関わらずヒンジ領域の横方向歪の値が45%に達したときに発生する。このときの横補強筋には降伏が観察されず横方向歪の増加は、(2)の拘束効果の劣化が原因で発生すると考えられる。