hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リエントリー性不整脈発生・停止機序解析のための不応期分布計測システム開発

1.目的:突然死の原因として不整脈が有力視されているが、その発生・停止には、興奮伝播の異常なre-entryが最も影響していることが分かってきた。更に、このre-entryの発生は心筋各部の不応期分布及び、通電により不応期が延長・短縮する現象によることも分かってきた。以上のことから、不応期発生・停止時における不応期分布の計測・解析が不整脈解析において重要であるといえる。本研究では、不応期の2次元的分布の計測・解析が可能なシステムの開発を目的とし、既に開発した心表面から不応期の計測が可能な装置の改良、及び解析ツールの開発を行うこととした。2.方法:本年度は、昨年度製作した心表面の48点の電位を計測する装置を基に、64点計測用のModified Bipola電極(関電極近傍に不関電極を置く双極電極)並びに、計測用アンプを製作した。電極は、拍動中の心臓の動きへの追従が可能なものと、心臓の組織の一部を切り出した標本上での電位計測が可能な2種の形状のものを試作した。また、パターン認識手法を用い、計測波形の自動認識を行うソフトウエアの試作を行った。3.結果:灌流を行った心臓にペーシングをした後、期外刺激を与え不整脈を誘発し、その前後の変化を本年度の研究で開発した計測装置により計測した。その結果、開発した装置を用い64点における電位並びに不応期の計測が可能となった。また不応期分布解析の結果、ペーシングによる波形では刺激局所周辺では120l40msと短いが、その辺遠部では160180msと長かった。期外刺激の波形では刺激局所周辺では80110msど短縮が見られ、辺遠部に向かうにつれ6075msとさらに短縮し、期外刺激により不応期分布が著しく変化することが分かった。突然死の原因として不整脈が有力視されているが、その発生・停止には、興奮伝播の異常なre-entryが最も影響していることが分かってきた。以上のことから、不整脈発生・停止時における不応期の分布の計測・解析が不整脈解析において重要であるといえる。本研究では、不応期の2次元的分布の計測・解析が可能なシステムの開発を目的とし、既に開発した心表面から不応期の計測が可能な装置の改良及び、解析ツールの開発を行う。本年度は平成8年度文部省科学研究費の補助により製作した心表面の16点の電位を計測する装置を基に、48点計測用のModified Bipolar電極(関電極の近傍に不関電極を置く双極電極)並びに、計測用アンプを製作した。電極形状は、拍動中の心臓の動きへの追従が可能なものとした。また計測された波形を基に、不応期分布の変化の解析が可能なツールの開発を行った。解析ツールは計測した波形及び、不応期分布の動的な変化の表示が可能なソフトウェアである。本年度の研究で開発したシステムを動物実験に応用し、その有効性を検討した。実験は灌流下の動物の心臓にペーシングした後、期外刺激を与え不整脈を誘発し、その前後の変化を計測した。その結果、48の計測点のほとんどで電位計測が可能となった。また、不応期の動的な変化を表示が可能となり、不応期の変化を視覚的に捉えることが容易となった。
高次元ブラックホールの安定性

本年度は、まず、超弦理論のような高次元理論のコンパクト化から導かれる様々な有質量ボソン場のブラックホール時空上のダイナミクスの理解、特に有質量ベクトル場やテンソル場が回転ブラックホールとの相互作用で引き起こす超放射不安定性の理解を目指し、その第一段階として、静的臨界ブラックホール上での有質量ベクトル場の波動方程式の簡略化を行った。本研究の大きな特徴は、(1)最大荷電(臨界)ブラックホールのホライズン近傍領域がスケール変換により拡大された対称性を持つこと、(2)スケール変換のパラメーターを摂動パラメーターと見なして、力学自由度を摂動展開すること、の2点に着目したことである。一般に、波動方程式を扱い易い常微分方程式系へと帰着するための課題は、(A)変数分離、(B)力学自由度の脱結合、である。本研究では、静的ブラックホールの場合を扱うことで、(A)については自明に遂行し、(B)の問題点は上述の(1)(2)の組み合わせにより解決できることを示した。最大荷電静的ブラックホールは、その厳密解として多体系を形成することができる。ブラックホール連星合体からの重力波を理解する動機のもと、ブラックホール連星のスナップショットとも見なせる最大荷電静的ブラックホール多体系における測地線の振舞いを調べた。また、量子重力の文脈で最近研究されている、量子的光的エネルギー条件(QNEC)の成立条件について、AdS-CFT対応を応用して議論した。特にQNECが破れるようなワームホール時空の例を構成して見せた。この研究結果の興味深い点として、ワームホール時空上でのエンタングルメントエントロピーを評価するさいに取る正則化として、紫外発散とともに赤外発散の正則化の仕方が、QNECの評価と関係することが分かった。今年度は、高次元理論から導かれ得る4次元有効理論におけるブラックホールと様々な有質量ボソン場の相互作用を解析するための基礎方程式導出の研究を進めることができた。ブラックホールが回転している場合に起こり得る「超放射不安定性」が宇宙物理の文脈で重要であるが、有質量ベクトル場・テンソル場については、力学自由度の結合のため波動方程式自体が複雑であり、解析的な研究は困難である。研究実績の概要欄で述べた通り、今年度は、回転しない静的なブラックホールが縮退したホライズンをもつ場合に制限することで、(A)の変数分離可能性の検討を回避して、(B)の力学自由度の脱結合の問題に焦点を絞り、それがどのように達成可能かについて理解することができた。今年度の研究成果では、研究実績の概要欄で述べた(A)変数分離(B)力学自由度の脱結合、の二つの問題の内(B)のみを静的臨界ブラックホールの場合に検討し、回転ブラックホールの場合への指針を得た。一方、(A)の変数分離可能性については、幸い、最近になって他の研究者による研究により、有質量ベクトル場の場合は可能であることが指摘された。つまり(A)の問題は原理的に解決することが分かったので、今後は今年度の(B)脱結合のために用いた(1)(2)の手法を回転ブラックホールに応用することになる。ただし、有質量テンソル場については(A)についても検討が必要であり、これを行って行く。(1)(2)を用いた摂動の定式化の回転ブラックホール上への一般化により、今後はブラックホール観測による一般相対論の検証および暗黒物質・暗黒エネルギー探査についてより実際的な予言が出来るようにしたい。また、既に波動方程式を脱結合常微分方程式系へ帰着させることに成功した、静的臨界ブラックホール上の有質量ベクトル場・有質量テンソル場についても、マスター方程式を導出したのみで、実際の具体的ダイナミクスの研究は未だ行っていない。しかし、静的臨界ブラックホール自体が、超弦理論のホログラフィー原理、AdSーCFT対応の文脈で重要な役割(例えばホログラフィック超伝導)を果たすことが分かっており、静的臨界ブラックホール上での有質量ベクトル場・有質量テンソル場の引き起こし得る不安定性についても解析を行う。本年度は、大きく分類して3つのクラスの高次元回転ブラックホールの安定性解析を行った。先ず、ホーキング温度がゼロの臨界ブラックホールについて、ホライズン近傍のスケール極限に現れるAdS部分時空に着目し、正準エネルギーおよびヘルツ・ポテンシャルの方法を用いて安定性条件を示した。次に、回転ブラックホール時空上の有質量ボソン場が引き起こす超放射不安定性を、ブラック・ブレーンと呼ばれる型の高次元ブラックホールに対して考えた。特に回転するカー・ブラック・ブレーン解は、その余剰次元方向をコンパクト化することで、宇宙に存在すると考えられるカー・ブラックホール時空を記述できるため、観測による高次元時空探査の観点からも興味深い。その重力波摂動は、実質的に4次元回転ブラックホール時空上で、コンパクト化のスケールに応じたKK質量をもつスカラー波、ベクトル波、重力波と考えることができる。そのような有質量波動が回転ブラックホール周りで起こす超放射不安定性の起こる条件を決定した。このような不安定性はこれまでスカラー的モードについては証明されていたが、本研究で初めてベクトル的重力波摂動による不安定性解析が示された。第3のクラスは、ゲージ・重力対応の研究で本質的である漸近的AdS時空の回転ブラックホールの超放射不安定性の条件を確立した。漸近AdS時空の回転ブラックホールが、ある臨界値を超える回転速度の場合に不安定となることは、多くの先行研究により示されていた。

本研究では、ホライズン上で光的なキリングベクトルが、回転速度が臨界値を超える場合には無限遠法で空間的となることに着目し、そのような無限遠近傍でのエルゴ領域が存在する場合には超放射不安定性が必ず起こることを、WKB近似と正準エネルギーの方法を用いることで、極めて一般的な場合に証明した。本年度の研究目標は、臨界ブラックホールのホライズン近傍のスケール極限と正準エネルギーを用いた安定性・不安定性の判定条件を確立するとともに、非臨界の有限温度系の場合の安定性条件についても示唆を得ることであった。これについて、臨界状況からの摂動を考察することで、臨界ブラックホールで不安定と判定できる場合から微小にずれた非臨界有限温度のブラックホールも不安定といえることを示すことができた。それにより当初計画目標を達成することに加えて、さらに次の目標に関わるカー・ブレーンというクラスの高次元ブラックホール、および漸近AdS回転ブラックホールに対する超放射不安定性基準を一般的に示すことに成功した。本年度は、(1)4次元および高次元の漸近平坦な時空における重力波の非振動的振る舞いと、(2)高次元の回転ブラックホール内部にあるコーシー地平面の量子的不安定性のホログラフィー原理による解析を行った。(1)重力波の非振動モードは波源天体の過去の運動状態に関する情報を含んでいる。例えば重力波干渉計の鏡を自由落下粒子とみなすと、重力波バーストが検出器を通過した後も、干渉計の腕のひずみ、鏡の相対位置のずれが、重力波バーストの到達する以前の配置と比べてずれた状態のままになる現象が起こる。これは「メモリー効果」と呼ばれ、LISAやDECIGOなどの将来の宇宙空間での重力波観測装置で検出できる可能性が指摘される物理現象である。近年このメモリー効果がBMS対称性と呼ばれる時空の漸近対称性と密接に関係すること、「ソフト重力子」と呼ばれるゼロ・エネルギー極限の重力の量子効果と関係していることが示され、さらに「ブラックホールの情報消失問題」の解明に、このBMS対称性を用いる方法論がA. Stromingerらにより提案された。本研究では、BMS対称性が4次元に特有であり高次元時空では一般に存在しない事実に基づき、高次元時空ではメモリー効果が起きないことを証明した。(2)では、AdSバルクとAdS境界面の両方に連結したホライズンがある「ブラック・ドロップレット解」を6次元において微分展開法で解析的に構成した。この解のAdS境界面に実現された5次元回転ブラックホールは、その内部にコーシー地平面を含む。そこでホログラフィー原理を用いることで、境界時空上での強結合スカラー場のエネルギー・運動量テンソルの量子的期待値を計算し、ブラックホール内部のコーシー地平面で発散すること示した。これにより強結合における量子効果によりコーシー地平面が不安定となり宇宙検閲官仮説が保たれることを強く示唆する結果を得た。(1)の重力波のメモリー効果の研究により、4次元と高次元における重力波の振る舞いの質的違いを端的に示すことができた。また、重力波メモリーとBMS漸近対称性の関係を明確にすることができ、ブラックホールの諸問題をBMS対称性の観点から論じる方法論にある課題を明らかにした。
骨軟部腫瘍の進展に関与する分子SSXを標的とした治療法の開発

滑膜肉腫に特異的な融合遺伝子SYT-SSXのfusionpartnerとして単離されたSSX遺伝子は、成人精巣と多種の臨床腫瘍例で発現が報告されており、Cancer testis antigenと考えられている。我々は、ヒト骨軟部腫瘍生検組織内のSSX mRNAをNucleic Acid Sequence-Based Amplification(NASBA)定量系を用いて解析、stageの進んだ浸潤・転移症例で高値を示すことを既に報告した。機能解析のために、ヒト骨肉腫細胞株Saos-2、ヒト線維芽肉腫細胞株HT1080にSSXを過剰発現させた安定株を樹立し、浸潤能の増加(親株の3-5倍)、軟寒天中のcolony formationの亢進を認めた。さらに、Saos-2のSSX transfectantsをnude miceに移植すると腫瘤を形成し、病理組織像ではosteoidの形成が観察された(Mockでは腫瘤形成を認めなかった)。またHT1080のSSX transfectantsはnude miceに移植すると親株(1/10)に比べ高率(8/10)に肺転移を認めた。SSXを内因性に発現しているSaos-2およびHT1080にSSX遺伝子をtargetとしたsiRNAを導入すると運動能、浸潤能の低下を観察した。現在、SSXに対するsiRNAを担がんマウスに投与し、その抗腫瘍効果の検討を行っている。さらに、HT1080とSSX導入過剰発現株、SSX siRNA導入抑制発現株を用いてマイクロアレイにて標的遺伝子の検索を行い、MMP-1を含む複数の候補を得ている。SSXは細胞増殖に殆ど影響を与えず浸潤能を制御していること、又腫瘍に限局して発現していることから、SSXの発現を低下させることにより、腫瘍の増殖や転移を抑制できる可能性があり、骨軟部腫瘍の新規分子標的治療の候補と考えている。滑膜肉腫に特異的な融合遺伝子SYT-SSXのfusionpartnerとして単離されたSSX遺伝子は、正常組織では精巣に、又多種の臨床腫瘍例で発現が報告されており、Cancer testis antigenと考えられている。我々は、ヒト骨軟部腫瘍生検組織内のSSX mRNAをNucleic Acid Sequence-Based Amplification (NASBA)定量系を用いて解析、stageの進んだ浸潤・転移症例で高値を示すことを既に報告した。機能解析のために、ヒト骨肉腫細胞株Saos-2、ヒト線維芽肉腫細胞株HT1080にSSXを過剰発現させた安定株を作成し、浸潤能の増加(親株の3-5倍)、軟寒天中のcolony formationの亢進を認めた。さらに、HT1080とSSX導入過剰発現株、SSX siRNA導入抑制発現株を用いてマイクロアレイにて標的遺伝子の検索を行っている。

SSXは細胞増殖に殆ど影響を与えず浸潤能を制御していること、又腫瘍に限局して発現していることから、SSXの発現を低下させることにより、腫瘍の増殖や転移を抑制できる可能性があり、骨軟部腫瘍の新規分子標的治療の候補と考えている。滑膜肉腫に特異的な融合遺伝子SS18-SSXのfusionpartnerとして単離されたSSX遺伝子は、成人精巣と多種の臨床腫瘍例で発現が報告されており、Cancer testis antigenと考えられている。我々は、ヒト骨軟部腫瘍生検組織内のSSX mRNAをNucleic Acid Sequence-Based Amplificaion(NASBA)定量系を用いて解析、stageの進んだ浸潤・転移症例で高値を示すことを既に報告した。機能解析のために、ヒト骨肉腫細胞株Saos-2、ヒト線維芽肉腫細胞株HT1080にSSXを過剰発現させた安定株を樹立し、浸潤能の増加(親株の3-5倍)、軟寒天中のcolony formationの亢進を認めた。さらに、Saos-2のSSX transfectantsをnude miceに移植すると腫瘤を形成し、病理組織像ではosteoidの形成が観察された(Mockでは腫瘤形成を認めなかった)。またHT1080のSSX transfectantsはnude miceに移植すると親株(1/10)に比べ高率(8/10)に肺転移を認めた。SSXを内因性に発現しているSaos-2およびHT1080にSSX遺伝子をtargetとしたsiRNAを導入すると運動能、浸潤能の低下を観察した。現在、SSXに対するsiRNAを担がんマウスに投与し、その抗腫瘍効果の検討を行っている。さらに、HT1080とSSX導入過剰発現株、SSX siRNA導入抑制発現株を用いてマイクロアレイにて標的遺伝子の検索を行い、MMP-1を含む複数の候補を得ている。
日本前・中期旧石器時代の編年と地域性の解明-大分県早水台遺跡の発掘調査-

大分県国東半島南西部に位置する早水台遺跡は、1964年に東北大学の芹沢長介教授が発掘調査をおこない、下層の安山岩角礫層から石英粗面岩を中心とした石器群を検出した。芹沢教授は東アジア地域の前期旧石器時代の資料と比較検討し、この石器群を約10万年前まで遡るものとして位置づけた。私達は、37年後の2001年の3月と9月に再発掘し、同遺跡の別地点で芹沢教授が確認した同じ層から新たな資料を検出した。この資料に基づいて近年調査された日本列島内の3万年以前の石器群と早水台遺跡の石器群を比較し、当該期の編年と地域性の存在を解明した。(1)早水台遺跡の石器群は日本列島内で最古の石器群である。その年代観は、下末吉段丘の形成期以降、または九重下坂田テフラから、阿蘇4テフラまたは喜界葛原テフラ降下期前後の時期と推定される。その絶対年代は約911万年前に位置づけられよう。(2)次ぎに後出する石器群は、星野遺跡第712文化層、大野遺跡下層の石器群である。多様な小型のスクレイバー類を保持する石器群である。早水台遺跡のように礫や大形の剥片を素材とした石器が利器類の一定量を占めない。これらは、約67万年前後まで遡るものと推定される。(3)さらに後出する石器群は、沈目遺跡、後牟田遺跡第IIIb文化層、金取III・IV、平林遺跡の石器群等を代表する石器群である。三角形、台形状の剥片を素材とし、周縁に粗い加工を施した特徴的な石器が組成する。先行する石器群とはここに大きな画期がみとめられる。この時期を約5万年前後とする。(4)さらに新しい一群として、曲野遺跡VI層石器群が代表的な例に上げられる。台形様石器、刃部磨製石斧、基部加工したナイフ形石器が組成する。後期旧石器時代の始まりである。地域性が見られるのは、(2)と(3)の画期以降である。特に、(3)の時期以降になると、地元産の石材が各地で多用され、地域間の様相に違いが現れる。平成13年2月27日3月8日までの10日間、大分県速見郡日出町に所在する早水台遺跡の発掘調査をおこなった。この調査では、遺跡のほぼ中央に位置する平坦な台地を発掘区として選定し、3×9mの範囲を約1.2m深掘した。調査の結果、上位より、縄文時代早期の押型文土器を出土する文化層(土器片・石器片、約300点)、中位より後期旧石器時代の石器群の文化層(石器片、数点)、下位より前・中期旧石器時代の石器群の文化層(石器・砕片、約1500点)を層位的に検出した。特に、下位の安山岩角礫層より発見された石器群は、36年前に東北大学芹沢長介名誉教授が当時前期旧石器時代の石器群と指摘されたものに相当する。

この石器群は今回の調査の層序の検討結果から近年九州地方で確認されている姶良Tn火山灰(AT)〈約2.42.5万年前〉や「黒色帯」(BB)よりも下位にあることが判明し、確実に3万年前を遡る石器群であることが確認できた。さらに今回の調査では、この石器群の年代観を絞り込むために、検出された層に対する光励起ルミネッセンス(OSL)による年代測定と、同層に含まれるテフラの同定を依頼した。また、石器の原石についての産地同定をおこなうため、岩石学・地質学等の両研究者にも参加していただき、遺跡周辺のゼネラル・サアベイをかけた。今後、これらの調査結果については各分野からまとめられるが、今年度の発掘で早水台遺跡最下層の石器群の検出と層位確認作業をできたことが大きな調査成果となった。また、理化学的年代測定法やテフロクロノロジー(火山灰編年学)等を導入し、石器群の年代観を知ろうとする試みも実施することができた。まずは、早水台遺跡最下層の石器群の年代観を明らかにし、それを踏まえて日本列島内の当該期の地域性の有無やその特徴を言及したい。平成13年9月15日9月26日までの11日間、昨年度に引き継いで大分県速見郡日出町に所在する早水台遺跡の発掘調査をおこなった。この調査では、昨年度発掘したグリッドの東側を6×6mの範囲で拡張し、表土から約1.6mを深堀した。調査の結果、上位より、縄文時代早期の押型文士器を出土する文化層(土器片・石器片、約300点)、中位より後期旧石器時代の石器群の文化層(石器片、数点)、下位より前・中期旧石器時代の石器群の文化層(石器・砕片、約600点)を層位的に検出した。特に、今年度と昨年度に発掘された資料を合わせると、その点数は約1000点にのばる。今年度の発掘成果によって、本石器群の全体像を理解するために必要な資料点数を確保することができ、定量的な分析が可能となった。昨年度からの2回に渡る発掘調査で得られた本道跡の安山岩角礫層より出土した石器群は、37年前に東北大学芹沢長介名誉教授が当時前期旧石器時代の石器群として指摘したものに相当しよう。この石器群は層序の検討結果から近年九州地方で確認されている姶良Tn火山灰(AT)<約2.42,5万年前>や「黒色帯」(BB)よりも下位にあることが判明し、確実に3万年前を遡る石器群であることが確認できた。今後、早水台遺跡最下層の石器群が年代的にさらにどこまで遡るかを明らかにし、その位置づけを明らかにしたい。また、資料の分析をすすめるにあたって、早水台遺跡最下層の石器群の様相について技術型式学的方法を駆使し、日本列島並びに周辺地域の当該期石器群との比較をおこない、その特徴について言及したい。平成14年度において柳田は、日本列島・.韓半島の3万年前後の石器群資料を中心に調査した。平成14年11月には、長崎県の島原市で開催された第28回九州旧石器研究会に出席し、大韓民国朝鮮大学校・李起吉教授の「韓国西南部の旧石器文化-代表遺跡と編年-」を聞きも討論に参加する。またこの研究会で資料提示された、九州地方の古い様相と考えられる石器群を観察する。研究会終了後、宮崎県埋蔵文化財センターへ出張し、大分県早水台遺跡に隣接する宮崎県の古い様相の石器群を観察する。平成15年2月前半には石川と京都へ出張する。石川県埋蔵文化財センターでは灯台笹遺跡の石器群の調査観察、京都では京都大学研究博物館主催の「フランス旧石器研究集会」に参加し、フランス国立科学研究所研究員ピェール・ボデュ博士からパリ盆地パンスヴァン遺跡での後期旧石器時代初頭の石器群様相について聞く。日本との比較上、ヨーロッパでの中・後期への移行期の様相を知ることは重要である。平成15年2月後半には、大韓民国へ訪韓し、李起吉教授の朝鮮大学校博物館所有の順天市竹内里(チュネリ)遺跡、同市月坪(ウォルピョン)遺跡、和順郡道山(ドサン)遺跡の資料を見学し、観察する。これらの遺跡の資料は、韓半島南西部の中・後期の旧石器時代の石器群である。
ミトコンドリア機能維持のための創薬スクリーニング

若年性パーキンソン病原因遺伝子ParkinとPINK1は、それぞれユビキチンリガーゼとミトコンドリア局在性キナーゼをコードする。PINK1とParkinは協働してミトコンドリアの品質管理に関与すること、その活性の喪失でドーパミン神経変性が起こることが明らかになってきた。本研究ではPINK1-Parkinシグナルを活性化しミトコンドリアの機能を高める創薬を目的として実施した。PINK1-Parkinシグナルをモニターする細胞ベースのレポーターアッセイ系を開発し、約31万の化合物ライブラリーをスクリーニングした。次にミトコンドリア膜電位や細胞生存性への影響を評価し、3つの化合物候補を得た。若年性パーキンソン病原因遺伝子産物Parkinは、ミトコンドリアの品質管理に関与するユビキチンリガーゼである。定常状態では不活性であるが、別の若年性パーキンソン病原因遺伝子産物PINK1によるParkinおよびユビキチンのリン酸化が、Parkinの活性化に関わる。PINK1, Parkinともに機能喪失が起こると、若年性のパーキンソン病を発症することから、Parkinの活性化によるミトコンドリアの健全化が、ドーパミン神経の生存性に重要であると考えられる。明らかとなったParkin活性化メカニズムに基づいて、Parkinを活性化させる創薬候補化合物の探索を企てた。まず、ルシフェラーゼ活性を指標としてParkinの活性状態をモニターできる細胞スクリーニング系を樹立した。スクリーニングは2通りを計画した。1つめは、20万あまりの化合物ライブラリーから、すでに明らかとなっているParkinの3次元構造に基づくin silicoによるスクリーニング(理化学研究所、東京大学創薬機構との共同研究)を行った。得られた300あまりの候補化合物は、さらに細胞スクリーニング系でスクリーニングを実施した。2つ目は、10万化合物のアンバイアスなスクリーニング(製薬会社との共同研究)を行った。候補化合物の二次スクリーニングとしては、in vitroユビキチンリガーゼアッセイ、Parkinのミトコンドリア移行効率、Parkin基質のユビキチン化、ミトコンドリア膜電位低下の有無を指標とした。その結果、2つの候補化合物を得た。また、化合物の個体での毒性、脳血液関門への透過性の評価のため、ショウジョウバエ内でParkinの活性化をモニターできる化合物評価系の確立と最適化を実施した。総計30万あまりの化合物スクリーニングを、1年で首尾良く実施できたことから、概ね計画通りである。本年度は、化合物ライブラリーより3つに絞りこんだParkin活性化化合物(A, B, Cとする)に関して、ヒト培養細胞であるHeLa細胞、SH-SY5Y細胞、iPS細胞から分化させたドパミン神経を用いてその効果を評価した。化合物Aは、HeLa細胞、ドパミン神経にて、ParkinおよびPINK1の下流と考えられるマイトファジー関連キナーゼTBK1のリン酸化、Parkinのミトコンドリア移行・ユビキチンリガーゼの活性化とParkinのミトコンドリア外膜基質、オートファジーレセプターの分解が認められた。PINK1の活性化に繋がるミトコンドリア膜電位への影響が認められたが、既知のミトコンドリア膜電位脱共役剤に比して軽微であり、PINK1の蓄積は検出されなかった。しかし、PINK1ノックアウト細胞ではその効果が認められなかったことから、化合物Aの分子標的はPINK1の上流であることが示唆された。一方、SH-SY5Y細胞では細胞毒性が認められ、細胞種依存性があることが明らかとなった。化合物Bは、HeLa細胞、SH-SY5Y細胞、ドパミン神経において有意な効果は認められなかった。化合物Cは、数十マイクロモルのオーダーにて、in vitroでParkinのユビキチンリガーゼ活性を活性化することが示唆された。今後、化合物AはSH-SY5Y細胞において毒性が見られる原因の解明と、in vivoモデルとしてPINK1ノックアウトハエでのミトコンドリア機能への影響を評価していく予定である。化合物Cはその効果が弱く官能基の最適化が必要と判断され、in silicoにて誘導体の探索を進めている。前年度、化合物の追加入手に時間を要し、中途となっていたショウジョウバエでの化合物評価を引き続き行う。また、Parkin, PINK1遺伝子に変異のあるiPS細胞からドーパミン神経に分化させ、化合物によるミトコンドリア機能の改善を評価する。これらの解析から候補化合物が有用であると認められた場合、化合物の最適化を行う。具体的には、東京大学創薬機構と相談の上、有機合成拠点の協力を得て、経口投与可能でかつ高活性なParkin活性化剤の開発と論文発表に進める。並行して臨床研究へと繋げる準備、もしくはスクリーニング規模の拡大の準備を行う。

神経科学一次スクリーニングで、想定以上に候補分子が絞り込まれたため、二次スクリーニング以降にかかる試薬、消耗品費、人件費の削減ができた。今年度は、化合物評価系にiPS細胞を用いるが、iPS細胞から神経分化にかかるコストが高価であること、培養の実験補助が必要であることから、これらの試薬、人件費に充てる。
東アジアの社会的リスクとソーシャルワーク理論と実践に関する研究

多文化共生社会となった東アジア地域(中国・韓国・日本・台湾)の社会的リスク問題として、国際結婚移民女性と人権問題、児童虐待、介護問題、そしてこれらの問題解決・改善に対応する社会福祉専門職者養成問題などを取り上げた。研究成果としては、韓国・台湾での外国人花嫁の育児ストレス問題・精神的健康問題、夫から妻への虐待問題、また夫のストレス問題等について面接調査を実施し、有効なデータを得た。児童虐待では虐待防止プログラム開発に取り組んだ。介護では家族介護者負担感と抑鬱の変化、QOL関連要因について研究した。結果、社会福祉専門職者が効果的・効率的に解決・改善するためのソーシャルワーク理論モデル構築の手がかりとなった。本研究では東アジア(日本・韓国・中国)地域の社会的リスクにソーシャルワーク理論と実践がどのように対応していくべきかの研究を目的としている。共同研究会は1度しか開催できなかった。しかし、常にE-mailで連絡を取り合いながら研究グループ間、連携研究者間で研究に取り組むことができた。合同研究会の開催についても現地調査実施中に必要に応じた研究会をそれぞれのグループで開催することとなった。まず国際結婚と人権問題に関する研究では、「外国人花嫁」に関連した社会問題を社会的リスクとして位置づけ、韓国のデータベースを利用した文献研究、日本語翻訳作業をおこなった。ならびに韓国の「外国人花嫁」の人権ならび社会福祉制度等に関連した面接(インタビュー)調査を実施した。韓国では研究協力者との活発な研究を実施した。児童の人権問題を実証研究する研究では、児童虐待を社会的リスクと位置づけ、韓国における児童虐待の現状と児童虐待をした親に対する教育プログラムについて面接(インタビュー)調査を実施した。高齢者問題を社会的リスクと位置づけた研究では、介護観に関する実証研究を実施した。介護観に関する実証研究を実施した。介護観との関係から、インフォーマルサポート、QOL、社会的支援に関する選好等についての実証研究を行った。これらの社会的リスクを生活問題としてとらえ、その解決・改善のために取り組む社会福祉専門職者がどのような視点や援助技術を活用して支援していくべきかについて研究した。予定していた国際セミナーは招聘講師が来日できず、中止した。調査研究に関しては、連携研究者第Iグループは、社会的リスクとしての国際結婚と人権問題について研究した。具体的には韓国での国際結婚移民女性の生活に関連したストレス問題と精神的健康との関係についての研究である。援助専門家への聞き取り調査も行った。第IIグループは社会的リスクとして児童虐待をとりあげた。具体的には、韓国における児童虐待をした親に対する教育プログラム、ならびに児童虐待の予防策としての「健康家族の育成」(問題発生時に家庭内でその解決が図れる家庭)に向けた親支援プログラムについての情報提供をうけ、さらにインタビュー調査を実施した。健康家族支援センターでの親教育プログラム、育児不安を抱える親への相談体制などについて詳細な情報提供を受けた。また実際にわが国における虐待をした親の回復支援プログラム「My Treeペアレンツ・プログラム」にも参加し、効果と課題についての情報収集を行った。第IIIグループは、社会的リスクとして介護観や女性の意識問題を取り上げて研究した。具体的には韓国における老人長期療養制度の効果性を取り上げ、家族介護者の介護負担感と抑鬱の変化について、女性高齢者のQOL関連要因について研究した。第IVグループは、社会的リスクに援助・対応する社会福祉専門職者養成教育についての研究である。具体的には、アジア太平洋地域国際会議に参加し、東アジア各国の社会福祉専門職者養成教育システムなどについて情報収集を行った。本年度も東アジア地域の社会的リスク問題にソーシャルワーク理論と実践がどのように対処していくかの研究に取り組んだ。共同研究会1回、国際シンポジウム(セミナー)を1回開催した。本年度も調査研究は4研究グループで実施した。第1グループは多文化家族における育児ストレス、虐待についての研究である。前年度は妻に対する調査を行ったが、本年は台湾での夫が妻からうける虐待問題、夫の日常生活に関するストレス問題についてのデータを分析し、研究成果を出すことができた。また東アジア地域用老親扶養意識測定尺度の交差妥当性を中国でのデータからも明らかにすることができた。第2グループは東アジア地域の高齢者介護観、介護サービス利用の決定要因に関する研究である。韓国の療護保護士や在宅サービス高齢者調査、中国での老人ホーム調査を実施することができた。第3グループは児童虐待問題に取り組んだ。虐待する親へのプログラムの比較検討とプログラム開発である。韓国、日本のプログラムを中心に取り組んだ。第4グループは社会福祉専門職者の養成教育問題とともに、どのような視点や意識から援助・支援を継続的にできるかについて取り組んだ。特に高齢者福祉施設の生活相談員の職務満足度が与える影響について研究した。

多文化社会研究に関する情報収集のために第34回国際社会福祉会議(香港)への参加、また多文化社会における社会福祉専門職養成教育では歴史があるアメリカ合衆国の学会に参加して、現状の理解と情報収集を実施することができた。
リーシュマニア症の血清診断抗原の分析と新規蛋白合成系を用いた迅速診断キットの開発

本研究は,皮膚型,粘膜・皮膚型,内臓型の各リーシュマニア症に特異的な診断用抗原を同定し,とくに皮膚リーシュマニア症の簡易診断キットを開発することを目的として計画された。まず,モデルマウスを用いて,感染マウス血清のウエスタンブロット解析を行った。その結果,抗体産生パターンは,接種したリーシュマニアの種類によって異なっていたが,リーシュマニア属に共通な抗原に対しても抗体産生が起こることが明らかになった。次に,エクアドルの皮膚リーシュマニア症患者血清を材料として,ウエスタンブロット法による抗原分析を行った。Leishmania(L.)amazonensis(La)とL.(V.)panamensis(Lp)のpromastigote型虫体の可溶性抗原を用いて,各流行地の患者血清についてイムノブロットを行った結果,L.(V.)panamensis流行地の患者血清は,とくに,分子量約120,95,85および75kDaの抗原を高頻度に認識した。これらの抗原蛋白を特定するために,質量分析装置(Maldi TOF-MS)を用いて得られたペプチド情報をリーシュマニアのゲノム情報と照らし合わせて解析した結果,elongation factor 2(94 kDa), heat shock protein 83(80 kDa),ならびにheat shock protein 70(72 kDa)が診断用抗原候補蛋白して検出された。一方,旧世界のパキスタン南部で新たに発生している皮膚リーシュマニア症の原因虫種はL.(L.)majorが中心であるが,L.(L.)tropicaも一部混在していることを明らかにした。今後は,120 kDaの蛋白を特定するとともに,レコンビナント蛋白を作成し,さらに研究を進めていく予定である。本研究は,皮膚型,粘膜・皮膚型,内臓型の各リーシュマニア症に共通の血清診断抗原,および各病型に特異的な診断抗原を同定し,ヒトおよび保虫宿主の皮膚リーシュマニア症と内臓リーシュマニア症を迅速に診断できるワンステップ免疫クロマト法(Dipstick)を開発することを目的として計画された。今年度は,まず,皮膚および内臓リーシュマニア症モデルマウスの血清についてウエスタンブロット解析を行った。その結果,感染マウスの抗体産生パターンは,接種したリーシュマニアの種類によって異なっていたが,リーシュマニア属に、共通な抗原に対しても抗体産生が起こることが明らかになった。エクアドルに分布しているL.amazonensis(La)とL.panamensis(Lp)のpromastigote型虫体の可溶性抗原を5-20%SDS-PAGEミニゲルで展開し,各流行地の患者血清についてイムノブロットを行った。その結果,L.panamensis流行地の患者血清は,La抗原よりはLp抗原と強く反応した。とくに,分子量約120,95,85および75kDaの抗原は検出感度が60-90%と高く,診断用抗原の候補と認定した。今後は,これらの蛋白質の遺伝子を同定し,レコンビナント蛋白を作製する予定である。一方,L.mexicana流行地の患者血清では,Lp抗原やL.mexicanaに近縁のLa抗原に対して明瞭なバンドが観察されず,小さい皮膚病変を形成し早期自然治癒の病型を示すL.mexicana感染に対しては,抗体産生が活発でないことが示唆された。本研究は,皮膚型,粘膜・皮膚型,内臓型の各リーシュマニア症に特異的な診断抗原を同定し,とくに皮膚リーシュマニア症を迅速に診断できるワンステップ免疫クロマト法を開発することを目的として計画された。

昨年度の結果から,エクアドルにおいては,L.(V.)panamensis(Lp)が分布する皮膚リーシュマニア症流行地の患者血清がLp抗原の分子量約120,95,85および75kDaの抗原と強く反応することが明らかになった。そこで,今年度はこれらの抗原蛋白を特定するために,質量分析装置(Maldi TOF-MS)を用いて得られたペプチド情報をリーシュマニアのゲノム情報と照らし合わせて解析した。その結果,これまでのところ,elongation factor 2(94kDa),heat shock protein 83(80kDa),ならびにheats hock protein 70(72kDa)が候補として検出された。今後は,さらにTOF-MS解析を継続して120kDaの蛋白を特定するとともに,上記3つの蛋白についてレコンビナント蛋白を作成し,患者血清との反応性について検討していきたい。一方,パキスタン南部のインダス川流域で新たに発生している皮膚リーシュマニア症の調査結果から,原因虫種はL.(L.)majorが中心で,L.(L.)tropicaも一部混在していることを明らかにした。今後は,同流行地の患者血清が認識する抗原について,同様にTOF-MS解析を行い,旧世界と新世界の皮膚リーシュマニア症の診断用抗原の相違について明らかにしていきたい。
自己組織化金属ナノワイヤ面ファスナーの創製と電子輸送・ナノ力学機構の解明

本研究では、自己組織化によりパターン状の3次元金属ナノワイヤ配列の多チャンネル電子輸送機能とナノワイヤ間の接合機能を有機に融合した電気伝導ナノワイヤ面ファスナー(ECNSF)を世界に先駆けて開発した。これにより、電子パッケージの高温環境下での使用やフレキシブル基板への接続などを可能にする次世代エレクトロニクス実装技術を提案した。また、金属ナノワイヤの多チャンネル電子輸送機構の解明やナノワイヤ間に働くファンデルワールス力及びナノワイヤのフック&ループ構造の力学現象の解明を実現した。これにより、従来の延長線上に存在しない革新的な常温実装技術を世界で初めて創成した。(Iー1)高空間秩序ポーラスアルミナの開発空間的にナノレベルの超高精度に制御された陽極酸化ポーラスアルミナを開発した。また、陽極酸化に、細孔を制御するための独創的なプロセスを新たに開発し、陽極酸化においてくぼみ形成の前処理を行うことによって細孔の直径、配列のコントロールを実現した。さらに、ポア密度を従来の1/4以下を達成し、従来では存在しなかった低密度ポーラス材料の創製を実現した。(Iー2)3次元金属ナノワイヤ配列の作製開発したポーラスアルミナをテンプレートとして用い、電着プロセスによりシリコン基板上に3次元Cuナノワイヤ配列作製に成功した。また、電圧や電流、温度、時間、水溶液濃度といった電着条件などを基に高品質単結晶3次元Cuナノワイヤ配列の作製プロセスの最適化を行った。(IIー1)金属ナノワイヤの導電率のその場計測独自に開発したマイクロ波原子間力顕微鏡を用いて、金属ナノワイヤの導電率のその場計測を実現した。また、作製した各寸法の単結晶金属ナノワイヤのキャリア濃度及び移動度を解析することにより、ナノワイヤ表面の電子散乱や表面の熱放出効果などが自由電子の輸送機構に及ぼす影響を明らかにした。(IIIー1)金属ナノワイヤ間のナノ力学特性の解析ナノワイヤ間のファンデルワールス力を解析するために、1本のナノワイヤと平表面間の凝集エネルギーを計測した。また、ナノワイヤのフック&ループ構造の力学特性の解析には、基板上に生成したナノワイヤに原子間力顕微鏡用シリコンカンチレバーの先端を近づけて曲げ変形させ、変形したナノワイヤとAFM探針間に形成したフック&ループの引張応力を、AFMカンチレバーのたわみにより計測した。(Iー3)パターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製アルミニウムの陽極酸化プロセス、電着プロセス、微細加工プロセスによりパターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製を実現した。まずシリコン基板上にスパッタ蒸着法によりパターン状のクロム薄膜を形成し、その後同様にしてパターン状のCu薄膜を形成した。ここでクロムはCu薄膜の定着のために用いた。次にシリコン基板上にレジストを塗布し、レジスト上にCu薄膜を形成した。このCu薄膜は陽極酸化プロセス及び電着プロセスで電極として用いた。続いてレジスト及びCu薄膜上に絶縁膜をコーティングし、電着プロセスでの絶縁性をもたせた。そしてCu薄膜上にパターン状のアルミニウムを蒸着し、陽極酸化プロセスによりポーラスアルミナを形成した。また、電着プロセスにより、作製したポーラスアルミナ内へCuを充填した。さらに、レジストを除去し、水酸化ナトリウム水溶液を用いたエッチングプロセスによりポーラスアルミナを除去することによって、ECNSFの創製を実現した。(IIー2)ECNSFの多チャンネル電子輸送機構の解明作成したECNSFを用いて、Cu薄膜をコーティングした導電性基板に接続させ、単一ECNSFの多チャンネル電子輸送機能を評価した。また、ナノワイヤの直径、密度などによるECNSFの多チャンネル電子輸送機能に及ぼす影響を明らかにした。(IIIー2)ECNSFのナノ力学特性の解析作成したECNSFを用いて、Cu薄膜を有する基板に接着させ、ECNSFへの予荷重とECNSFの電気抵抗との関係を計測した。また、電気抵抗と接触表面積の関係からECNSFのファンデルワールス力の評価モデルを構築した。さらに、ファンデルワールス力を分離したECNSFのフック&ループ構造のナノ力学特性の評価モデルを構築した。当初予定されていた本年度の研究計画が順調に実施されており、64ピンのパターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製を実現し、その電気的および力学的特性評価にも成功した。(Iー4)パターン状ECNSFの最適化ECNSFの多チャンネル電子輸送機能及び金属ナノワイヤ間に働く接合力に関する知見を反映させ、アルミニウムの陽極酸、電着、微細加工プロセスにおける溶液の選定や、溶液濃度、電圧、電流、温度、時間など各パラメータの調整を行い、パターン状ECNSFの最適化を実現した。(IIー3)ECNSF接着試験体の多チャンネル電子輸送機能の解析二つのECNSFを接着させ、ECNSFの面積やナノワイヤの直径、長さ、配列密度などに支配されるECNSFの多チャンネル電子輸送機能の評価モデルを構築した。さらに、パターン状ECNSFの面積や、個数、周期などとECNSFの電気伝導特性との関係を実験と理論の両面で明らかにした。(IIIー3)ECNSF接着試験体の機械的強度特性の解析二つのECNSFを接着させ、ECNSF接着試験体の引張強度、せん断強度について試験を行った。SEMやTEMなどの電子顕微鏡観察によりECNSFの破壊形態を明らかにした。また、ナノワイヤ性状やナノワイヤ密度、ナノワイヤ面ファスナー構造がECNSF接着の機械的強度特性に及ぼす影響を明らかにした。(IVー1)ECNSFによる電子パッケージの表面実装の実現

電子パッケージ及び配線基板上のECNSF作製を行った。また、ECNSFによる電子パッケージと配線基板との接合を実現した。さらに、電子パッケージの繰り返し装着についても評価を行った。(IVー2)ECNSFの電流伝導特性の制御ECNSF接着試験体の多チャンネル電子輸送機能の解析で得られた知見を利用して、ECNSFの寸法、周期、ピン数の最適化を行い、ECNSFの電流伝導特性の制御を実現した。(IVー3)ECNSFの機械的強度特性の制御ECNSF接着試験体の機械的強度特性の解析で得られた知見を利用して、ECNSFの寸法、周期、ピン数の最適化を行い、ECNSFの機械的強度特性の制御を実現した。本研究では、自己組織化によりパターン状の3次元金属ナノワイヤ配列の多チャンネル電子輸送機能とナノワイヤ間の接合機能を有機に融合した電気伝導ナノワイヤ面ファスナー(ECNSF)を世界に先駆けて開発した。これにより、電子パッケージの高温環境下での使用やフレキシブル基板への接続などを可能にする次世代エレクトロニクス実装技術を提案した。また、金属ナノワイヤの多チャンネル電子輸送機構の解明やナノワイヤ間に働くファンデルワールス力及びナノワイヤのフック&ループ構造の力学現象の解明を実現した。これにより、従来の延長線上に存在しない革新的な常温実装技術を世界で初めて創成した。当初予定されていた本年度の研究計画を順調に実施した上、ポア密度を従来の1/4以下を達成し、従来では存在しなかった低密度ポーラス材料の創製を実現した。(Iー4)パターン状ECNSFの最適化前年度で得られたECNSFの多チャンネル電子輸送機能及び金属ナノワイヤ間に働く接合力に関する知見を反映させ、アルミニウムの陽極酸、電着、微細加工プロセスにおける溶液の選定や、溶液濃度、電圧、電流、温度、時間など各パラメータの調整を行い、パターン状ECNSFの最適化を実現する。(IIー3)ECNSF接着試験体の多チャンネル電子輸送機能の解析二つのECNSFを接着させ、ECNSFの面積やナノワイヤの直径、長さ、配列密度などに支配されるECNSFの多チャンネル電子輸送機能の理論評価モデルを構築する。さらに、パターン状ECNSFの面積や、個数、周期などとECNSFの電気伝導特性との関係を実験と理論の両面で明らかにする。(IIIー3)ECNSF接着試験体の機械的強度特性の解析二つのECNSFを接着させ、ECNSF接着試験体の引張強度、せん断強度、衝撃強度などについて試験を行う。SEMやTEMなどの電子顕微鏡観察によりECNSFの破壊形態を明らかにした上で、ナノワイヤ性状やナノワイヤ密度、ナノワイヤ面ファスナー構造がECNSF接着の機械的強度特性に及ぼす影響を解明する。(IVー1)ECNSFによる電子パッケージの表面実装の実現これまでの研究成果を踏まえ、電子パッケージ及び配線基板上のECNSF作製を実現する。
特異積分方程式の援用による接触移動荷重を受ける表面の損傷機構の解明とその知的検出

本研究では,機械部品として多用される軸受や歯車の損傷,磁気ディスク等のトラブルなど接触移動荷重を受ける表面層の破壊やその力学的挙動に関係した諸問題に対し,破壊力学を適用してその損傷機構の解明を試みた.以下得られた成果を示す.(1)特異積分方程式による三次元表面き裂の解析破壊力学をこのような表面層の破壊の問題に適用するには、三次元表面き裂の応力拡大係数を正確に求めることが必要となる.本研究では,三次元表面き裂の問題を体積力法の特異積分方程式を用いて厳密に解析する方法について検討した.未知関数である体積力対密度を基本密度関数と多項式の積で近似することにより高精度の解析が可能となり,き裂の全面において高い境界条件の満足度が得られた.また,従来の解析手法では困難であったき裂前縁の応力拡大係数の滑らかな分布が得られた.(2)逆解析を援用した三次元表面き裂の知的検出上記の解析法を援用して,き裂周辺のひずみ情報から逆問題解析により三次元表面き裂の位置・形状を同定する解析を行った.開発した手法はき裂周辺のひずみ場を高精度で解析できるため,精度の高いき裂の検出ができることが,数値実験を通して確認された.(3)傾斜した三次元表面き裂の内部形状の同定解析接触荷重を受けるき裂問題への適用を考慮して,き裂近くの物体表面に作用する集中力によって生じるひずみ分布を基に,斜めに入った三次元表面き裂の内部情報,すなわちき裂深さと傾斜角を推定する問題を取扱った.(2)で得られたき裂周囲のひずみ場は主としてき裂面積に支配されるという表面き裂に対する知見に基づいて,傾斜き裂の内部形状を精度良く同定するアルゴリズムを開発した.集中力の位置やひずみデータの数などについて検討を行った結果,き裂を挟む2点のみの測定データからでも高精度の同定が可能であるなどの知見が得られた.本研究では,機械部品として多用される軸受や歯車の損傷,磁気ディスク等のトラブルなど接触移動荷重を受ける表面層の破壊やその力学的挙動に関係した諸問題に対し,破壊力学を適用してその損傷機構の解明を試みた.以下得られた成果を示す.(1)特異積分方程式による三次元表面き裂の解析破壊力学をこのような表面層の破壊の問題に適用するには、三次元表面き裂の応力拡大係数を正確に求めることが必要となる.本研究では,三次元表面き裂の問題を体積力法の特異積分方程式を用いて厳密に解析する方法について検討した.未知関数である体積力対密度を基本密度関数と多項式の積で近似することにより高精度の解析が可能となり,き裂の全面において高い境界条件の満足度が得られた.また,従来の解析手法では困難であったき裂前縁の応力拡大係数の滑らかな分布が得られた.(2)逆解析を援用した三次元表面き裂の知的検出上記の解析法を援用して,き裂周辺のひずみ情報から逆問題解析により三次元表面き裂の位置・形状を同定する解析を行った.開発した手法はき裂周辺のひずみ場を高精度で解析できるため,精度の高いき裂の検出ができることが,数値実験を通して確認された.(3)傾斜した三次元表面き裂の内部形状の同定解析接触荷重を受けるき裂問題への適用を考慮して,き裂近くの物体表面に作用する集中力によって生じるひずみ分布を基に,斜めに入った三次元表面き裂の内部情報,すなわちき裂深さと傾斜角を推定する問題を取扱った.(2)で得られたき裂周囲のひずみ場は主としてき裂面積に支配されるという表面き裂に対する知見に基づいて,傾斜き裂の内部形状を精度良く同定するアルゴリズムを開発した.集中力の位置やひずみデータの数などについて検討を行った結果,き裂を挟む2点のみの測定データからでも高精度の同定が可能であるなどの知見が得られた.本年度では,特異積分方程式を援用した接触移動荷重を受ける表面の損傷機構の解明とその知的検出について,以下のような成果が得られた.(1)特異積分方程式による表面に垂直な三次元表面き裂の解析三次元表面き裂問題を体積力法の特異積分方程式を厳密に解くことにより解析する方法について検討した.未知関数である体積力対密度を基本密度関数と多項式の積で近似することにより高精度の解析が可能となり,き裂の全面において高い境界条件の満足度が得られた.また,従来の解析手法では困難であったき裂前縁の応力拡大係数の滑らかな分布が得られ,その分布は,き裂形状比が1.0,0.75の場合に自由表面から3°の位置で最大値を示した.(2)傾斜した三次元表面き裂の内部形状の同定解析き裂周辺のひずみ情報から,物体表面に斜めに入った三次元表面き裂の内部情報,すなわちき裂深さと傾斜角を推定する問題を取扱った.その際,き裂の位置および表面き裂長さは既知であるものとした.また,接触荷重を受けるき裂問題への適用を考慮して,き裂近くの物体表面に集中力を負荷しそれによって生じるひずみ分布を基に,き裂内部情報の推定を行った.き裂周囲のひずみ場は主としてき裂面積に支配されるという表面き裂に対する知見に基づいて,傾斜き裂の内部形状を精度良く同定するアルゴリズムを開発した.また,高精度な同定を行うために,最適な集中力を負荷する位置やひずみデータの数などについて検討を行った.その結果,き裂を挟む2点のみの測定データからでも高精度の同定が可能であることが明らかとなった.

本研究では,機械部品として多用される軸受や歯車の損傷,磁気ディスク等のトラブルなど接触移動荷重を受ける表面層の破壊やその力学的挙動に関係した諸問題に対し,破壊力学を適用してその損傷機構の解明を試みた.以下得られた成果を示す.(1)特異積分方程式による三次元表面き裂の解析破壊力学をこのような表面層の破壊の問題に適用するには,三次元表面き裂の応力拡大係数を正確に求めることが必要となる.本研究では,三次元表面き裂の問題を体積力法の特異積分方程式を用いて厳密に解析する方法について検討した.未知関数である体積力対密度を基本密度関数と多項式の積で近似することにより高精度の解析が可能となり,き裂の全面において高い境界条件の満足度が得られた.また,従来の解析手法では困難であったき裂前縁の応力拡大係数の滑らかな分布が得られた.(2)逆解析を援用した三次元表面き裂の知的検出上記の解析法を援用して,き裂周辺のひずみ情報から逆問題解析により三次元表面き裂の位置・形状を同定する解析を行った.開発した手法はき裂周辺のひずみ場を高精度で解析できるため,精度の高いき裂の検出ができることが,数値実験を通して確認された.(3)傾斜した三次元表面き裂の内部形状の同定解析接触荷重を受けるき裂問題への適用を考慮して,き裂近くの物体表面に作用する集中力によって生じるひずみ分布を基に,斜めに入った三次元表面き裂の内部情報,すなわちき裂深さと傾斜角を推定する問題を取扱った.(2)で得られたき裂周囲のひずみ場は主としてき裂面積に支配されるという表面き裂に対する知見に基づいて,傾斜き裂の内部形状を精度良く同定するアルゴリズムを開発した.集中力の位置やひずみデータの数などについて検討を行った結果,き裂を挟む2点のみの測定データからでも高精度の同定が可能であるなどの知見が得られた.