hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛍光タンパク質ノックインによる上皮メカノセンサーの分子数計測

本年度の成果としては、細胞間接着を構成し、メカノセンシングの分子基盤となるカドヘリン複合体の遺伝子であるCdh1とCtnna1(タンパク質名はそれぞれE-cadherin, alpha-Catenin)、それらの遺伝子とアクチン細胞骨格を繋ぐVclやActn1/4(Vinculin, alpha-Actinin-1/4)、またタイトジャンクションを構成するTjp1/2(ZO-1/2)についてGFPノックイン細胞株の樹立に成功した。いくつかの遺伝子についてはRFPノックイン株も既に樹立している。成功した遺伝子の数は多くはないものの、現段階で得られた七種類の遺伝子に対するノックイン株を用いてタンパク質量を比較することができる。そこから得られる量の情報は全く新規の知見であり、上皮メカノセンシングの分子メカニズムの解明に資する重要な成果であると期待している。次年度以降の目標であったタンパク質存在量の決定についても既に着手している。まず細胞間接着の形成初期段階で形態的にも観察しやすいPunctate Adherens Junction (pAJ)に着目した。pAJでは細胞間接着複合体にアクチン細胞骨格を介した牽引力がかかっていると考えらておりメカノセンシングが働く代表的な細胞器官である。ノックインに成功した遺伝子群に対する解析ではpAJに存在するタンパク質の相対量比を決定することができた。この量比については後述の誤差を含み、値の正確性について詳細に検討を加える必要がある。しかし例えばZO-2はVinculinと同等の存在量があることが示唆されるなど、従来では全く知られていなかった量の情報が本研究によって明らかになりつつあることは大変意義深いと考えている。現段階ではGFPのみを用いて定量を行なっているが、RFPでも同様の解析を行うことで定量の正確性を担保することができると期待され、これについては進行中である。また、上述の解析は現在のところホルムアルデヒドによる固定を行なった細胞について行っている。固定に伴う誤差を生じる要素として、例えばタンパク質が正しい局在で保持されているか、や、固定によるGFPの蛍光効率の変化などが挙げられる。それらを含むいくつかの誤差要素については定量に与える影響を見積もることが課題として残っており、一つずつ解決していく必要がある。今回ノックインを試みたものの成功しなかった遺伝子としてはCtnnb1, Zyx, Lima1(beta-Catenin, Zyxin, EPLIN)があった。原因はいくつか考えられるが個々の遺伝子座によってノックイン効率が大きく変わること、C末端にタグを付加することでタンパク質が不安定化する場合があること、タンパク発現量が低く細胞クローニングの際に見落としていることなどが挙げられる。三つめの理由の場合は高感度・ハイスループットの顕微鏡を使うなど、技術的に改善可能であるため次年度も継続してノックイン株の種類を増やしていく予定である。メカノセンシングに関与するタンパク質の定量解析については、次年度以降は生細胞を用いてタンパク量の時間変化を追跡することを予定している。そのためにはライブイメージング中に生じるシステム的、あるいは人為的な蛍光誤差をできるだけ小さくするよう測定条件を最適化し、さらに誤差自体を見積もる必要もあるだろう。
前頭眼野における視覚空間情報のリマップによる到達運動制御

例えばテニスにおいて、テニスプレーヤーがボールを打とうとするとき、ボールを正確に打つためには手と眼の協調運動が必要であり、打った後にはそのボールが自分の意図したところに到達するかを確かめようとする。このような手と眼の協調到達運動における弓状溝周辺皮質の役割を明らかにするため、ディスプレイ上の視覚目標へ、眼と手のいずれか、またはその両方による到達運動課題を行うようサルを訓練した。前頭眼野を含む弓状溝周辺皮質の特に深部領域には、到達運動の開始直から終了までに眼あるいは手の運動にかかわらず同様の活動の変化を示すニューロン活動が存在し、到達運動の開始から終了までの一連の行動を管理しているものと考えられる。視覚目標情報が手あるいは眼による個別の到達運動、そしてこれらの協調運動に、これらの皮質領域がどのような役割を果たしているか、またそれら領域がどのような機能連関を有しているかを明らかにしようとした。この目標を実現させるため、ディスプレイ上に呈示した中心固視点に対し上下左右等距離にある4つの視覚目標へ、眼と手のいずれか、あるいはその両方による以下のような到達運動課題を行うようサルを訓練した。その際、眼球運動を赤外線眼球運動計測装置で、またマウスを用いたタブレットで手運動をモニターした。運動に先行する準備期間中に、次に行うべき運動が手・眼のいずれか、または両方を動かすかを示す指示信号、および4つの目標点のうちどの目標に到達すべきかを示す指示信号をランダムな順で与えた。その結果、前頭眼野を含む弓状溝周辺皮質の特に深部領域から興味深い単一ニューロン活動を記録した。その代表的な活動として、眼あるいは手の運動にかかわらず、到達運動の開始後から到達運動完遂までの間に持続的な発火を示すものが多数存在した。一方、大脳表面の前頭前野では眼球運動特異的に到達開始前に活動の変化を示すものが大半であった。これらの活動を三次元的および、弓状溝の皮質展開による二次元的分布を検討したところ、到達運動の開始と、終了・維持がこれらの領域で分担して行われていることが明確に示された。これらの到達運動の制御機構に関する極めて新規な知見である。手あるいは眼、および両者による視覚目標への到達運動に弓状溝周辺皮質が重要な役割を果たしていると考えられている。これら領域の機能特異性を明らかにするため、ディスプレイ上に呈示した中心固視点に対し上下左右等距離にある4つの視覚目標へ、眼と手のいずれか、あるいはその両方による以下のような到達運動課題を行うようサルを訓練した。前頭前野では眼球運動特異的に活動を示すものが大半であったが、弓状溝の底部から運動前野腹側部と背側部の深部には、手あるいは眼のみ、あるいは手と眼両方の運動モードのどれかに特異的に活動を示すニューロンを多数記録することができた。例えば手と眼両方の運動にのみ活動するニューロンは、行うべき運動のレパートリーのどれかを符号化している活動と考えられ、最終運動司令を形成する前のプログラム機構であると思われる。このような活動は最終運動司令そのものではなく、脊髄や脳幹の下位運動中枢に直接投射しているものとは考えにくい。また、昨年度報告した運動開始後の到達から試行の完遂までをモニターしていると考えられるニューロン活動は、上丘の固視領域に投射している可能性がある。研究期間の最終年度である今年度は、これら特異的活動を示すニューロンが下位運動中枢へ投射するかを検討する予定である。

その結果、弓状溝周辺皮質の深部から、眼あるいは手の運動にかかわらず、到達運動の開始から到達運動完遂までの間に同様の発火を示すものが多数存在しており、これらが運動指令のプロトタイプ(原型)であることが示唆された。前頭前野と運動前野の表層部には、手あるいは眼いずれかの最終運動司令を示す活動が記録された。さらに、注目すべきニューロン活動として、到達運動の遂行が完了するまでの自己運動のモニターをしていると考えられる活動が存在していた。これらの結果から、弓状溝周辺皮質は到達運動のプロトタイプとなる司令を深部皮質で生成し、それをもとに運動前野と前頭眼野のそれぞれが手あるいは眼の効果器を制御する信号へと行動の要求に応じて変換する系として機能していると考えられる。すなわち、弓状溝周辺皮質全体として到達運動の生成・開始から到達の成果までを制御するミッションコントロールセンター(運用管制室)として機能していることが考えられる。これらの成果をまとめた論文を現在投稿中である。研究開始から現在まで順調に推移しており、最終年度の今年度前半にすべてのデータを取り終える予定である。並行してデータの詳細な解析も行っており、最初の成果を今年度中に論文として発表すべく準備を進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はこれまでの研究成果のとりまとめを行い、論文発表をすべく最大限の努力をしている。その一方で、この研究で得られた新知見をもとに、特に大脳皮質から脳幹および脊髄への下行性制御がどのように行われているかを明らかにするため、同様の課題を用いながら、刺激電極を延髄錐体、および中脳に埋め込むことにより、下行性投射ニューロンの同定を電気生理学的に行うことで、下行性出力による運動制御の詳細を検討する予定である。
20世紀農村のダイナミズムに関する社会経済的研究

本研究の目的は、20世紀における日本農業・農村の変容を「20世紀システム」という視点から総括し、そこに貫流する農村のダイナミズムを解明して21世紀への新しい指針を提示することにある。「20世紀システム」とは分離と統合によって生み出された産業主義と市場、フォーディズム的な生産・消費過程の編成とその基礎にある「生産力主義」、機能主義的な社会編成に向けた動員体制の三者がひとつの動的システムとして統合された経済社会のあり方である。それを解明するポイントは、20世紀システムの駆動力と受容の論理を以下に把握するかにかかっている。日本農業・農村における現代的な危機状況は20世紀システムの成功に起因するというのがさしあたりの結論である。しかし、日本のフォーディズム農業への展開それ自身は、戦前期から準備されつつもさまざまの要因によって制約されざるを得ず、未完のプロジェクトに終わったという側面も無視できない。その限界を超える一つの道は農業のカスタマーゼイションにありそうである。さらにまた、20世紀システムを受け入れてきた受け手の論理に底流する「場の豊かさ」を求める「場の論理」に主体的な可能性を見出しうる。それは個別レベルでは、変革の主体として活躍し始めている女性農業者リーダーに具現されることもありうる。その自立は人間と自然、人間と人間との共生を実現できるかどうかにかかっている。このことは、翻って都市と農村、農村と山村といった空間レベルでの共生にも通じる。その際に、有益な視点は、農村や山村が社会的に構成される認識論的概念だということである。平成11年度は「20世紀システム」の理論的枠組みを検討するために、研究会といくつかの実態調査を行った。「20世紀システム」をどのように捉えるかについてはさまざまの論点がありうるが、私たちはとくに「特殊な生産力主義」とそれへの動員=システム化社会の2点に着目したい。「特殊な生産力主義」とは、均一商品の大量生産・大量流通・大量消費・大量廃棄を前提として編成され、生産力の効率的極大化こそを至上の命題とする経済社会の基本的なありかたを示している。このような意味における生産力主義的経済社会に社会システムや価値観、分化までが収歛されていく。そのメカニズムは市場・欲望に規定されるとともに、農民自身が主体的に選び取っていく調整過程(レギュラシオン)に特質がある。両者の総体をシステム化社会として特徴づけることができるのではないか。これがさしあたりの分析枠組みである。この枠組みのもとに、今年度は、日本農業におけるフォーディズムの現われ方とその展開方向、「日本のデンマーク」と呼称された安城市のモダニズムと暮らしに根拠をもつ「場の論理」のせめぎあい、農村における家族形態の変化と女性の自立過程、空間編成を「20世紀システム」に適合させていく動きとしての山村の「発明」を取り扱った。その中間的取りまとめとして、日本村落研究学会において口頭発表を行った。しかし、日本のフォーディズム農業への展開

それ自身は、戦前期から準備されつつもさまざまの要因によって制約されざるを得ず、未完のプロジェクトに終わったという側面も無視できない。その限界を超える一つの道は農業のカスタマーゼイションにありそうである。さらにまた、20世紀システムを受け入れてきた受け手の論理に底流する「場の豊かさ」を求める「場の論理」に主体的な可能性を見出しうる。それは個別レベルでは、変革の主体として活躍し始めている女性農業者リーダーに具現されることもありうる。その自立は人間と自然、人間と人間との共生を実現できるかどうかにかかっている。このことは、翻って都市と農村、農村と山村といった空間レベルでの共生にも通じる。その際に、有益な視点は、農村や山村が社会的に構成される認識論的概念だということである。
電子衝突によるメタンの超励起状態からの解離性イオン化

当初の計画にしたがい、まず、散乱電子用高分解能エネルギー分析器、および出入り口のレンズ系の設計を行い、エネルギー分析器用のビン電源(申請設備の一部)を設備備品費により購入した。同時に、現有設備であった電子衝突飛行時間型質量分析器の分解能の向上のために、高速前置増幅器一式を設備備品費により購入した。この結果、飛行時間を並進運動エネルギーに変換した場合のエネルギー分解能は向上し、数十meVのエネルギー分解能(水素原子イオンにおいて)を実現させた。続いて、校費および科研費の消耗品費によりステンレス鋼材と真空部品を購入し、エネルギー分析器および、出入り口のレンズ系の製作を行い、真空槽内に収納した。その後、水素、メタン、メタンd4を用いて、解離水素イオンの並進運動エネルギー分布の測定を行った。一方で、散乱電子の検出についての予備実験を行い、これに成功した。現在、同時測定時に問題となる信号数の減少に対処するために、検出システムの改良を行っている。これまでに、メタンの超励起状態から解離する水素原子イオンが大きな運動エネルギーを有している事が確認され、これが超励起状態を経由する事とどのように関連しているかを解析中である。結果の一部は、日本物理学会秋の分科会(静岡大学)、およびAtomic Collision Research in Japan誌上で、既に報告されている。また、最新の解析結果を来る3月に行われる日本物理学会年会(神奈川大学)で発表する。また、来る7月にカナダで開催される国際会議(ICPEAC)でもさらに解析を進めた上で発表する予定となっており、メタンおよびメタンd4の結果をまとめて論文にすべく、準備中である。
鉄筋コンクリート中空断面高橋脚の耐震安全性に関する基礎的研究

本研究は、中空断面を有する鉄筋コンクリート高橋脚の耐震性に関する基本的諸特性を実験及びその解析により明らかにすることを目的としたものである。まず同断面寸法を有する中空・中実の梁模型を作製し、その載荷実験(二点載荷・変位制御方式)を行った。そして得られた結果を主として以下の3点に着目して検討した。第一に、中空断面構造の場合、曲げ剛性を合理的に確保できるが、厚さの薄いウェブに対するせん断力の影響が大きくなり、これによってせん断耐力及び変形性能が劣化する可能性があり、このことを中空・中実断面の比較を通じて検討すること。第二に、せん断スパン比・載荷の同一変位繰り返し回数・載荷履歴等の相違が耐力や破壊モードに及ぼす影響を検討すること。第三に、実験により得られたM-φ履歴関係を解析的に追跡するとともに、実験より得られた曲率を用いて、全変位に占める曲げ変形とせん断変形の割合に関する検討を行うこと。実験結果及びその解析から主として以下のことが明らかにされた。中実断面ではある程度靱性を保持しながら耐力が低下するのに対し、中空断面では耐力が低下し始めると、以後耐力が急激に減少する傾向にある。せん断スパン内において、中実断面では最初にほぼ鉛直に曲げひび割れが入り、これが曲げせん断ひび割れへと成長していくのに対して、中空断面ではどのスパン長においても、最初から斜めひび割れが発生する傾向にある。正負交番荷重下では、コンクリートの抵抗せん断力が低下するため、コンクリートのせん断抵抗値を一定値とする現行のコンクリート標準示方書の考え方の正負交番荷重下での適用に関しては今後検討の余地がある。
「天狗の麦飯」形成・維持機構の解明

平成22年度は,昨年度に新たに発見した産地の1つ(産地Y)から,地権者の許可を得て「天狗の麦飯」を採取し,これまで研究に用いてきた産地Kのサンプルと,1)光学顕微鏡による微生物の形態多様性と主たる微生物の形態の比較,および2)真正細菌の16S rRNA遺伝子を標的としたクローンライブラリ法によって得られる真正細菌群集構造の比較を行うことにより,両サンプルに共通する特徴を調べ,主要な微生物の代謝情報から形成・維持機構について考察した。その結果,どちらの産地のサンプルにも,カプセル状の莢膜をもつ細菌が,微生物塊を構造的に維持する細菌として観察された。細菌群集構造解析では,両産地のライブラリのそれぞれ87.0%,74.7%が4つの系統群(Ktedonobacteria綱Ktedonobacterales目,γ-proteobacteria綱Ellin307/WD2124, α-proteobacteria綱Beijerinckiaceae/Methylocystaceae, Acidobacteria門subdiv.1)の生物で占められていた。この群集構造は,産地周囲の土壌にみられたものと全く異なっていたことから,「天狗の麦飯」の共通の特徴と考えられた。さらに,両産地に共通して検出されたKtedonobacteriaとγ-proteobacteriaの総計が,各ライブラリの43.0%,27.3%を占めた。このことから,この両生物群が主たる微生物である可能性が高くなった。これまで「天狗の麦飯」は独立栄養的生育をしている細菌を中心に増殖する微生物塊であると考えられてきが,本研究によって検出された真正細菌はほぼすべて従属栄養生育するものと考えられた。今後,「天狗の麦飯」に供給される物質の情報や,下層を含めた周囲の微生物群集構造の特徴について精査しすることによって形成・維持機構の解明がはかれるものと期待できる。本研究では,特異な微生物塊「天狗の麦飯」の形成・維持のメカニズムを解明することを目的としている。これまで「天狗の麦飯」が,十数種のバクテリアによって形成される微生物塊であり,分子系統解析の結果からそれらが従属栄養生育をしているものと推察されている。「天狗の麦飯」産地には明確な有機物供給経路が無いことから,形成・維持には「天狗の麦飯」微生物塊の下部構造が重要であると考え,平成21年度は,許可を得て,1箇所の産地において岩盤にあたるまでの掘削可能な深さ38cmの縦穴を掘って採取した下層サンプルの解析を行った。まず断面の色調に基づき6層に識別してサンプルを採取し顕微鏡観察したところ,いずれの層も鉱物粒子や腐植物を含まない微生物群集であることがわかった。真正細菌,真核生物,古細菌のSSU rRNA遺伝子を標的としたPCR-DGGEを行い,各層のサンプルのバンド出現パターンを比較したところ,上層(第1層:0-7cm),中層(第2-4層:7-17cm),下層(第5-6層:17-38cm)の3つに大別できた。配列解析の結果,AcidobacteriaとKtedonobacteriaが全層に主要な細菌として検出され,上層にはα-proteobacteria,下層にはβ-proteobacteriaが特徴的に検出された。また,各層サンプルの炭素安定同位体比を測定したところ上・中層が-21.5-22.8‰,下層が-24.8-24.6‰であった。下層の値はRuBisCOによる炭酸固定の際の分別効果と考えて矛盾しないこと,さらに下層に特徴的に検出されたβ-proteobacteriaが既知の鉄酸化細菌に近縁であったことを考え合わせ,鉄酸化細菌の炭酸固定が炭素供給源として重要な役割を果たしているものと考えられた。さらに産地探索によって,研究報告例のない産地2箇所を新たに発見した。
床スラブ付き立体鋼構造柱梁部分架構の３次元弾塑性挙動と終局限界性能の解明

本研究では,角形鋼管柱とH形鋼梁で構成される鋼構造ラーメン構造について,多方向入力を受ける床スラブ付き立体柱梁部分架構を対象に,架構全体および柱・梁・パネル・床スラブそれぞれの3次元弾塑性挙動,柱梁接合部近傍における応力伝達機構,剛性ならびに耐力・塑性変形能力などの終局限界性能を解明することを目的としている.床スラブが取り付くと,梁およびパネルの曲げ耐力は合成効果により上昇する.また,柱およびパネルの曲げ耐力は0度方向入力時に比べて45度方向入力時の方が低下する.そのため中柱梁接合部では,45度方向入力を考慮すると純鉄骨の想定でも梁やパネルに比べて柱の曲げ耐力が相対的に小さくなり易い.これに床スラブの合成効果が及ぶと,梁とパネルの曲げ耐力が増加することで柱がさらに弱くなる上に,床スラブは曲げ圧縮側の柱面を押し込むため,柱の局部座屈が助長される可能性が考えられる.そこで1年目は,床スラブ付き中柱梁部分架構を対象として載荷実験を行った.実験パラメータは架構形状,載荷方向,部材間耐力比である.架構形状はト字形と十字形,載荷方向は0度方向と45度方向である.部材間耐力比は,架構形状と載荷方向で変化するものに加えて,柱・パネルの板厚で変えた試験体も用意した.床スラブはシングル配筋の等厚スラブで,スタッドは完全合成梁を満足する本数を確保した.実験結果から,次の知見が得られた.[1]架構形状が同じであっても,載荷方向が0度方向と45度方向の場合で架構全体の曲げ耐力,崩壊機構,終局状態が異なるケースがあることを実験的に確認した.[2]床スラブ表面のひび割れパターンは,実験パラメータによらず概ね共通しており,柱コーナー部近傍でコンクリートが引張側となる箇所から生じた後,主として梁フランジの縁に沿って進展した.今回の実験では,試験体に床スラブが取り付いており,通常の構造実験で用いられる接触式変位計を用いて立体十字架構試験体の仕口まわりの変位を実測するのは非常に困難であるため,モーションキャプチャによる3次元座標計測システムを整備した.しかし,研究資金の関係から,計測値の確認やその処理などを行うソフトウェアの仕様がオフライン時に限定されたものに留まった.そのため,実験は期間内に完了できたが,柱・梁・パネル各部材の弾塑性挙動に関するデータ整理は未完の状況である.また,当初計画では実験の前に有限要素法解析を実施して実験パラメータを決定する予定であったが,床スラブのモデル化に難航したため先に実験を行う計画に変更した.以上2点の理由から,年度計画に対してはやや遅れていると判断する.まずは1年目に完了する予定であった実験データの整理・分析と,実験を再現した有限要素法解析を実施して,研究計画の遅れを取り戻す.並行して,当初から2年目に計画していた床スラブ付き隅柱梁部分架構の検討を推進する.実験パラメータは,柱梁耐力比,床スラブの有無,載荷方向(0度方向,梁2本への作用モーメントが同方向の場合と異方向の場合の2種類の45度方向入力)を考えている.また,1年目に調達した3次元座標計測システムは,経費の制限によりデータ処理がオフライン時に限定されている.静的な載荷実験ではリアルタイムでの挙動のモニタリングが極めて重要であるため,別途現有しているデータ収録ソフトウェアを改良して上記の3次元座標計測システムとの連動化を検討し,半リアルタイム計測システムを構築する.得られた成果を取りまとめて,学会発表および論文投稿などを行う.本研究では,角形鋼管柱とH形鋼梁で構成される鋼構造ラーメン構造について,多方向入力を受ける床スラブ付き立体柱梁部分架構を対象に,架構全体および柱・梁・パネル・床スラブそれぞれの3次元弾塑性挙動,柱梁接合部近傍における応力伝達機構,剛性ならびに耐力・塑性変形能力などの終局限界性能を解明することを目的としている.床スラブが取り付くと,梁およびパネルの曲げ耐力は合成効果により上昇する.また,柱およびパネルの曲げ耐力は0度方向入力時に比べて45度方向入力時の方が低下する.そのため中柱梁接合部では,45度方向入力を考慮すると純鉄骨の想定でも梁やパネルに比べて柱の曲げ耐力が相対的に小さくなり易い.これに床スラブの合成効果が及ぶと,梁とパネルの曲げ耐力が増加することで柱がさらに弱くなる上に,床スラブは曲げ圧縮側の柱面を押し込むため,柱の局部座屈が助長される可能性が考えられる.そこで1年目は,床スラブ付き中柱梁部分架構を対象として載荷実験を行った.実験パラメータは架構形状,載荷方向,部材間耐力比である.架構形状はト字形と十字形,載荷方向は0度方向と45度方向である.部材間耐力比は,架構形状と載荷方向で変化するものに加えて,柱・パネルの板厚で変えた試験体も用意した.床スラブはシングル配筋の等厚スラブで,スタッドは完全合成梁を満足する本数を確保した.実験結果から,次の知見が得られた.[1]架構形状が同じであっても,載荷方向が0度方向と45度方向の場合で架構全体の曲げ耐力,崩壊機構,終局状態が異なるケースがあることを実験的に確認した.[2]床スラブ表面のひび割れパターンは,実験パラメータによらず概ね共通しており,柱コーナー部近傍でコンクリートが引張側となる箇所から生じた後,主として梁フランジの縁に沿って進展した.

今回の実験では,試験体に床スラブが取り付いており,通常の構造実験で用いられる接触式変位計を用いて立体十字架構試験体の仕口まわりの変位を実測するのは非常に困難であるため,モーションキャプチャによる3次元座標計測システムを整備した.しかし,研究資金の関係から,計測値の確認やその処理などを行うソフトウェアの仕様がオフライン時に限定されたものに留まった.そのため,実験は期間内に完了できたが,柱・梁・パネル各部材の弾塑性挙動に関するデータ整理は未完の状況である.また,当初計画では実験の前に有限要素法解析を実施して実験パラメータを決定する予定であったが,床スラブのモデル化に難航したため先に実験を行う計画に変更した.以上2点の理由から,年度計画に対してはやや遅れていると判断する.まずは1年目に完了する予定であった実験データの整理・分析と,実験を再現した有限要素法解析を実施して,研究計画の遅れを取り戻す.並行して,当初から2年目に計画していた床スラブ付き隅柱梁部分架構の検討を推進する.実験パラメータは,柱梁耐力比,床スラブの有無,載荷方向(0度方向,梁2本への作用モーメントが同方向の場合と異方向の場合の2種類の45度方向入力)を考えている.また,1年目に調達した3次元座標計測システムは,経費の制限によりデータ処理がオフライン時に限定されている.静的な載荷実験ではリアルタイムでの挙動のモニタリングが極めて重要であるため,別途現有しているデータ収録ソフトウェアを改良して上記の3次元座標計測システムとの連動化を検討し,半リアルタイム計測システムを構築する.得られた成果を取りまとめて,学会発表および論文投稿などを行う.
心理職養成課程の学生を対象にした専門職連携教育プログラムの開発

本研究の目的は、心理職養成課程の学生を対象にした専門職連携教育(Interprofessional Education:IPE)プログラムを開発し、そのプログラムの実施可能性、安全性、有効性を検討することである。平成30年度は、わが国でIPEおよび関連する教育プログラムを先駆的に進めている施設を訪問し、IPEプログラムの内容、運営、評価方法に関して意見交換を行いプログラム開発に資する情報を収集した。さらに、IPEに関する国内外の先行研究や公開されている資料を収集し、国や機関ごとの専門職連携コンピテンシーの概念の整理、先行研究の研究デザインやアウトカム評価方法などに関する限界点の整理を進めた。加えて、系統的レビューの手法を用いて、医療領域で心理職が他職種と協働する際に必要とされる知識やスキルを探索した先行研究を抽出し、心理職に求められるエッセンスを整理した。そして、収集した情報を基に本研究で開発するIPEプログラムは、医療専門職の養成課程に在籍する学生で構成するプログラムとすること、既存のIPEプログラムの短縮化を試みることとした。さらに本年度は、次年度にIPEプログラムのパイロット試験を実施するための体制構築を進めた。具体的には、パイロット試験の対象者(心理学専攻の学生、医学生、看護学生、薬学部生など)のリクルートをスムーズに行えるように、医学部などで学生教育に従事している研究者に本研究の趣旨を伝えて協力体制を構築した。加えて、最終年度で実施予定のコントロール試験に向けて、対照群のプログラム作成に着手した。初年度は、当初の研究計画通りにIPEプログラム開発の要となる専門職連携コンピテンシーの概念を検討し、さらにIPEプログラム開発に資する情報を収集した後にプログラム暫定版を生成した。そして、次年度にパイロット試験を実施するための基盤を整えた。本研究で開発した短期型IPEプログラムのパイロット試験を行い、実施可能性と安全性を検討する予定である。また、本パイロット試験を実施するための倫理委員会申請や教材準備を並行して進めることとする。研究対象者は、心理職養成課程に在籍し将来医療領域での勤務を希望している学生に加え、医学生、看護学生、薬学部生などとし、スムーズに対象者のリクルートを実施できるように本年度築いた研究協力体制を維持していく予定である。当初、IPEプログラム実施およびデータ収集のために持ち運びが容易なパソコンを初年度に購入予定であったが、プログラム実施およびデータ収集は2年度目に行う計画であったため、パソコンは2年度目に購入することとした。そのため、次年度使用額が生じた。
Ia型超新星の進化経路の総合的理解

Ia型超新星の進化経路に関しては、二重白色矮星合体モデルと連星系中の単独白色矮星成長モデルの二つがあり、どちらがより重要かについていまだ未解明のまま推移している。この問題を解明するには、単独白色矮星が連星系中の相手の星からガスを受け取り、どのように成長するかを解明しなければならない。これは、白色矮星がチャンドラセカール限界質量近くまで到達したときに中心の炭素の不安定核燃焼が始まることで、Ia型超新星爆発に至るからである。特に、相手の星からの質量移動率が下がってきた場合に、白色矮星上に積もった水素ガスは、間欠的に水素核燃焼爆発を起こす。さらに、白色矮星質量が増加し、チャンドラセカール限界質量に近づいた場合には、この水素爆発の間隔が短くなり、1年以内となることが私たちにより理論的に明らかにされている。アンドロメダ銀河に出現した1年周期の回帰新星は、まさにそのような例であり、観測と理論的モデルの詳細な比較により、白色矮星がどのようにその質量を増やしていくかの調べる格好の天体である。今回、理論モデルと観測の対比から、相手の星から移動してきたガスのうち、約60%は新星爆発時に連星系の外に放出され、残りの約40%がヘリウムとなり、白色矮星に積もることが明らかにできた。さらに、この天体は、白色矮星質量が1.38倍の太陽質量と見積もられ、Ia型超新星として爆発する質量に非常に近いことが判明した。このことは、実際に連星系中の単独の白色矮星成長モデルにまさに対応する天体が存在し、その白色矮星質量が現在増加中であることを明確に示した。これにより、定量的に白色矮星質量の増加量が見積もることができたので、それをもとにして、Ia型超新星の発生率をより正確に推定できるようになった。Ia型超新星の進化経路を理解する上で鍵となる天体、アンドロメダ銀河の1年周期の回帰新星M31N 2008-12aの詳細な爆発モデルを構築し、古典新星の距離決定に重要な役割を果たす、古典新星の色-等級図の理論的モデルを作成した。Ia型超新星爆発直前の親星がどのような天体であるかは未だに特定されていない。大きく分けて、白色矮星と通常の星の連星系(SDと略)か、二つの白色矮星の合体(DDと略)か、といわれている。このSDの代表的な天体が、10年から100年程度の周期で爆発する回帰新星である。周期が短いほど、白色矮星の質量が大きい。1年周期は、Ia型超新星として爆発すると考えられている質量、1.38倍の太陽質量に近い。1年周期は、今まで発見されたものの中では最短周期であり、Ia型超新星爆発直前の天体と考えられている。この天体の理論的モデルを構築し、白色矮星質量がほぼ1.38倍太陽質量であること、新星爆発のたびに、伴星から供給されて積もったガスの約40%が放出されるが、残りの60%は水素核融合の結果、ヘリウムとなり積もることを示すことができた。したがって、この天体は、1年ごとの新星爆発により、伴星から供給されたガスのうち、60%を保持することができ、白色矮星の質量は確実に増加すること、白色矮星が炭素酸素型である場合には、近い将来、Ia型超新星として爆発することを明確に示すことができた。古典新星の色-等級図を作成し、その距離を推定する方法を確立できたことにより、古典新星の各種の物理量を正確に求めることができるようになった。これは、Ia型超新星の親星であると考えられる白色矮星の質量等を特定する上で、非常に役に立つ。Ia型超新星直前の天体の候補として、10年程度の周期で爆発する回帰新星がある。このような天体がIa型超新星になれるかどうかは、白色矮星の質量が増加できるかどうかによって決まる。新星爆発のたびにガスが放出されるので、積もったガスより、放出されるガスの質量が大きいと、白色矮星は太らず、逆にやせてしまう。アンドロメダ銀河の1年周期の回帰新星は、Ia型超新星爆発直前のモデルとしては最適で、この天体について、どの程度のガスが新星爆発のたびに放出され、あるいは白色矮星上に残されるかを調べることは、Ia型超新星爆発への連星系進化を調べる上で、鍵となる物理過程である。今回、詳細な理論モデルを構築できたことにより、この問題への回答が達成された。

アンドロメダ銀河に出現した1年周期の回帰新星は、まさにそのような例であり、観測と理論的モデルの詳細な比較により、白色矮星がどのようにその質量を増やしていくかの調べる格好の天体である。今回、理論モデルと観測の対比から、相手の星から移動してきたガスのうち、約60%は新星爆発時に連星系の外に放出され、残りの約40%がヘリウムとなり、白色矮星に積もることが明らかにできた。さらに、この天体は、白色矮星質量が1.38倍の太陽質量と見積もられ、Ia型超新星として爆発する質量に非常に近いことが判明した。このことは、実際に連星系中の単独の白色矮星成長モデルにまさに対応する天体が存在し、その白色矮星質量が現在増加中であることを明確に示した。これにより、定量的に白色矮星質量の増加量が見積もることができたので、それをもとにして、Ia型超新星の発生率をより正確に推定できるようになった。次の問題として、このような新星爆発が繰り返されると、白色矮星上にヘリウム層が形成され、その質量が次第に増えていく。ある程度のヘリウムがたまると、ヘリウム層の下部のヘリウムに着火し、ヘリウム・シェル・フラッシュが起こる。もし、これが起こると、通常の水素核融合反応の新星ではなく、ヘリウム核融合型の新星(ヘリウム新星)が起こる。この場合に、どの程度のガスが放出されるのかの精確な見積もりは、まだない。2年度、あるいは、継続して、3年度の課題として、取り組みたい。研究課題の重要な項目のひとつに、暗いタイプのIa型超新星の起源を理論的に明らかにすることがある。その候補として、ヘリウム・デトネーション(ヘリウム爆轟)モデルがあるが、白色矮星上に、ある程度のヘリウム層がたまる必要がある。水素核融合反応による新星爆発の結果、どの程度のヘリウム層がたまっていくのかを詳細に調べることで、このタイプの暗いIa型超新星の頻度をできるだけ正確に見積もりたい。
トランスジェニックラットによるALSモデルの病態解析と新規治療法の開発

筋萎縮性側索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis以下ALS)は神経疾患のなかで最も過酷な疾患とされており、早期に病因の解明と有効な治療法の確立が求められている。本研究ではALSの新しい動物モデルとして確立したヒト変異Cu/Zn SOD遺伝子導入ラット(以下Tgラット)を用いて、再生医療の開発を念頭に内在性神経前駆細胞の解析を開始した。これまでにTgラットにブロモデオキシウリジン(BrdU)を投与して脊髄の増殖性細胞を標識、病態下における脊髄神経前駆細胞の増殖と分化を検討した。その結果,Tgラットでは運動ニューロン脱落前より有意に脊髄神経前駆細胞が増殖していたが、その多くはグリア系細胞に分化していることが示された。本年度は、増殖している脊髄神経前駆細胞の挙動をさらに明らかにするため、(1)増殖した神経前駆細胞の局在の検討、(2)神経幹細胞に近い、より幼若で未分化な細胞のマーカーを共発現するBrdU陽性増殖性細胞の検索、(3)外来性の再生因子投与による内在性神経細胞の賦活の試みを行っていた。これまでの結果では、Tgラットでは前角を含めた灰白質・白質にGFAP陽性、APC陽性のアストログリア、OX42陽性のマイクログリアが広汎に増殖していた。またnestin陽性細胞が中心管上衣層と白質に認め、BrdU/nestin二重陽性細胞も確認され、より未分化な段階の細胞の存在が示唆された。このような未分化な細胞をうまく分化誘導し、組織修復に役立てる方法を探っていくことが新規治療法につながる可能性がある。
連続変数を用いる量子暗号の高度化に関する研究

連続変数の量子暗号について、安全性に関する理論的な研究、および実用化を目指した実験な研究を2つの方式について行った。2つの方式というのは、光ファイバーを量子通信路とするプラグアンドプレイ方式と、昨年特許出願を行った自由空間を通信路とする同軸光学方式である。連続変数の量子暗号の場合に、プラグアンドプレイ方式を実現するためには、信号光と局部発振光の間に大きな強度差をつける仕組みを導入する必要がある。我々は音響光学素子を利用して、通信路の光損失を時間的に切り替える方式を考案し、この方法を用いたプラグアンドプレイ実装の実証実験を行った。プラグアンドプレイ機能は、安定的に鍵を生成するためには必要な機能である。実験的には、音響光学素子を使って、きちんと信号光と局部発振光の強度を制御できるここと、種々の反射光の影響などを知る必要がある。我々の実験で用いたプラグアンドプレイ方式の伝送距離は10kmである。実験の結果、音響光学素子を使った強度の制御が可能であることが分かり、量子鍵配送を実現することができた。しかし、平均パワーの増加と共に過剰雑音が増加する傾向が見られた。自由空間の伝送は見通しのきくビル問の鍵配送のほか、地上と人工衛星間で鍵配送を実現できれば、量子鍵配送可能な距離を大幅に延長できるので、各国で活発に研究されている。自由空間量子鍵配送を実現する上での重要な課題の一つは、太陽光などの余分な光がある環境下で微弱な光の送受信を行うことである。この観点からすると、単一光子検出よりも迷光に強いホモダイン検出を使う連続変数方式は有利であると期待される。しかし、連続変数方式は、長距離にわたる安定した干渉計を必要とするという課題があった。我々は電気光学結晶の異方性を利用する同軸光学方式を考案し、昨年度特許出願を行った。今年度は本方式の実証実験を行い、伝送距離50cmと5mで、量子鍵配送を行うことができた。但し、この場合も距離が長い方が揺らぎが増加する傾向が見られたので、この原因を明らかにするなどさらに研究を進める必要がある。ホモダイン検出を用いる量子暗号について、これまで原理検証実験や安全性に関する理論的な研究を行ってきたが、今年度は、"plug&play"システムの実験に注力し、一光子レベルでもシグナル光の強度を制御し、直交位相振幅を測定することができた。これにより、連続変数を用いる量子暗号も実用的なシステムを構築できることを世界で初めて示すことができた。通常"Plug&play"方式と呼ばれている手法を連続変数の量子暗号に導入することができれば、光ファイバーで生じる偏光状態や光路長などの乱れを自動的に補正することができ、従来技術では必要であった種々の乱れの制御が不要になり、受信装置と発信装置を光ファイバーで接続するだけで、量子暗号による秘密鍵の生成が可能となる。但し、従来のPlug&play方式では,時間的に離れた2つのパルスの強度が等しくなってしまうので、微弱な信号光と比較的強いLO光という2つのパルスを用いる連続変数の量子暗号へは、そのままの形では導入することはできない。そこで我々は、時間応答速度の速いファイバーピッグテールタイプの音響光学素子を導入し、音響光学素子の透過率を時間的に制御することにより、連続変数を用いた量子暗号でもplug&play方式が可能であることを実証する実験を行った。実験に使用した音響光学素子の立ち上がり・立ち下がり時間は60ナノ秒である。

音響光学素子および位相変調に用いる電気光学素子、測定結果の読み出し等のタイミングはデジタル・ディレイジェネレータとアナログスイッチを組み合わせることで制御を行った。ホモダイン検出器についても、ファイバー入力の検出器を新たに作成し、等価入力電子数雑音が400個程度で、LO光の光子数が107個までショット雑音限界で動作することを確認した。信号光の光子数を、1個から100個程度までになるように設定し、送信者または受信者の位相変調器に印可する電圧を変えながら、直交位相振幅の確率分布を測定した。その結果、直交振幅の期待値については理論通りの、分散については量子雑音の1.6倍という結果を得た。連続変数の量子暗号について、安全性に関する理論的な研究、および実用化を目指した実験な研究を2つの方式について行った。2つの方式というのは、光ファイバーを量子通信路とするプラグアンドプレイ方式と、昨年特許出願を行った自由空間を通信路とする同軸光学方式である。連続変数の量子暗号の場合に、プラグアンドプレイ方式を実現するためには、信号光と局部発振光の間に大きな強度差をつける仕組みを導入する必要がある。我々は音響光学素子を利用して、通信路の光損失を時間的に切り替える方式を考案し、この方法を用いたプラグアンドプレイ実装の実証実験を行った。プラグアンドプレイ機能は、安定的に鍵を生成するためには必要な機能である。実験的には、音響光学素子を使って、きちんと信号光と局部発振光の強度を制御できるここと、種々の反射光の影響などを知る必要がある。我々の実験で用いたプラグアンドプレイ方式の伝送距離は10kmである。実験の結果、音響光学素子を使った強度の制御が可能であることが分かり、量子鍵配送を実現することができた。しかし、平均パワーの増加と共に過剰雑音が増加する傾向が見られた。自由空間の伝送は見通しのきくビル間の鍵配送のほか、地上と人工衛星間で鍵配送を実現できれば、量子鍵配送可能な距離を大幅に延長できるので、各国で活発に研究されている。自由空間量子鍵配送を実現する上での重要な課題の一つは、太陽光などの余分な光がある環境下で微弱な光の送受信を行うことである。この観点からすると、単一光子検出よりも迷光に強いホモダイン検出を使う連続変数方式は有利であると期待される。しかし、連続変数方式は、長距離にわたる安定した干渉計を必要とするという課題があった。我々は電気光学結晶の異方性を利用する同軸光学方式を考案し、昨年度特許出願を行った。今年度は本方式の実証実験を行い、伝送距離50cmと5mで、量子鍵配送を行うことができた。但し、この場合も距離が長い方が揺らぎが増加する傾向が見られたので、この原因を明らかにするなどさらに研究を進める必要がある。
資源開発と社会紛争に関する長期データの実証研究

2018年度には、6月23日に日本ラテンアメリカ学会に参加し、研究成果の一部を発表した。ボリビアのFundacion UNIRから入手した社会紛争のデータ、UNDPの公開情報などから得られた社会経済指標、ボリビア経済財務省から得られた地方自治体レベルの財政データ、そしてLAPOPサーベイの公開データを用いて、ボリビアの地方自治体レベルでどの程度本研究の仮説が当てはまるかを検証した。定量的分析だけでなく、それまでにボリビアの現地調査で得られたインタビューデータも複合的に用いた。その結果を踏まえて、2018年8月823日には、ペルーとボリビアにて追加の事例調査と情報収集を行った。さらに、2018年8月2019年1月には、九州大学および東北大学の研究者とともに、「天然資源開発と社会的受容」との共通テーマにて計3回のワークショップを開催した。実際に鉱山開発に関わる地元住民との関わりについて研究を行ってきた社会科学者や自然科学者(鉱山学、地球科学など)と意見交換することで、本研究の成果を発表するとともに、さらなる研究の進め方を検討することができた。本研究の開始後2016年に、ボリビアにて社会紛争のイベントカウント・データの提供を求めたが、データを保有するCERES/CIUDADANIAのデータ保存状態が悪く、データ提供には長期間の整理作業が必要とされた。そのため、実質的には当初予定されたボリビアの長期データは入手困難となり、別の代替案を探る必要が生まれた。そこで、本研究は4つの代替案を立て、それぞれについて研究成果をあげた。2018年度には、そのうちボリビアの地方自治体レベルのLarge-N比較研究について具体的な研究成果をあげ、日本ラテンアメリカ学会において成果を発表したほか、2018年末に国際ジャーナルに投稿した。その他の研究成果についても随時発表するよう準備を進めた。平成28年度は、予定通りに進展した。平成28年8月16日9月2日にボリビアに出張し、データ提供について複数の関係者にコンタクトを取ったほか、現地の識者や政府関係者ともコンタクトし、分析に必要なデータセット作成に向けた調整を進めることができた。また本年度には、様々な国際レベルでの交流に参加することで、有益な情報収集と意見交換の機会を得ることができた。平成28年6月末には、東京大学に日本学術振興会外国人研究員として滞在していた研究者を名古屋大学に招へいし、科研課題に関連したセミナーを開催した。平成28年7月2日4日には北京大学で開催された国際シンポジウムに参加し、科研テーマに関連した発表を行ったほか、意見交換をすることができた。さらには、平成29年1月7日9日に神戸大学と京都大学にて開催された2件の国際シンポジウムに参加し、科研課題に関連した発表を行って、意見交換をすることができた。これらは次年度以降の研究課題の進展に資するネットワーク形成の機会となったほか、研究課題を将来的に国際的舞台で発表するための第一歩となったと言える。さらには、科研課題について有益な文献資料を集めることができた。これらをもとに文献読解を勧め、データ分析の方向性やイメージされる因果メカニズムについて一定の見通しを得ることができた。また資源開発に関連する現況やラテンアメリカの資源開発国の事例についてこれまでの知見をまとめたものとして、平成28年9月11月にかけて図書1件と論文2件を発表した。これらは日本だけでなく研究対象国であるボリビアでも発表されたものであるため、次年度以降の研究課題の遂行にあたって有益な参照点になるものと期待される。当初予定されていたボリビアでの長期的な社会紛争に関する個票データの提供については、データを保有するCERES/CIUDADANIAとの間では直ちに進めることが難しいことがわかり、今後の研究課題の進捗に影響することが予想される。しかし、ボリビアの現地機関と早期にコンタクトを取ったことで、既に同データの大要をまとめた出版物が公刊されているとのことであった。そこでこの出版物を入手し、分析を進めることとした。他方で、CERES/CIUDADANIAに代わる別のデータ提供元として同じくボリビアのFundacion UNIRともコンタクトをとった。こちらからはより短期間ではあるものの、公開されていない詳細なデータについて有償での提供を受けることができた。こうした代替的手段を模索したことで、データセット作成と分析手法について早期に練り直すことができ、概ね順調に進めることができている。他方で、当初の予定では研究課題に関して必要となる重要文献や資料の収集が平成28年度の課題であった。これについては、既に得られている資料に加えて、経済財務省から詳細な地方レベルを含めた予算分配状況についてのデータを入手できた他、スペイン語・英語・日本語での主要な専門資料を入手することができた。総じて、理論枠組みと仮説構築に必要な資料を得ることができ、順調に進めることが出来ている。さらには、複数の国際会議や学術交流の機会を積極的に利用してきたことで、関連研究や類似テーマについての知見を大いに増やすことができ、研究成果をさらに進める上で重要となるネットワークの形成や意見交換を行うことができた。以上より、一定の予想外の事態は生じたが、それへの十分な対応を取ることができ、おおむね順調に進展している。本年度は予定通りに進んだ。当初予定していた社会紛争データが入手困難であることが昨年度中に明らかとなったが、別のデータを用いた分析と研究成果の発表を行うことができた。本年度は総じて、今後の論文発表に向けて国際・国内の学会で研究成果を議論する機会が得られ、さらに研究データの分析を進める指針が得られた。

ラテンアメリカ地域の研究者だけでなく、本研究と関心を共にする欧米の研究者の間でも関心が強いテーマであることから、英語あるいはスペイン語での研究成果発表を期することにしたい。4月28日5月8日にペルーはリマで開催されたLatin American Studies Association (LASA)の年次大会に参加し、本研究課題に関連する多くの研究パネルにて発表者や他の参加者と有意義な意見交換を行うことができた。またその後に同国内カハマルカ市を訪問し、国立カハマルカ大学と私立アントニオ・ギジェルモ・ウレロ大学にて研究発表を行った。カハマルカ市は鉱山開発に関連した抗議運動が多く発生してきたことで有名であり、現地で研究者や大学生と意見交換できたことは本研究を完遂する上で意義深い成果となった。6月2日4日は東京大学で開催された日本ラテンアメリカ学会に、6月17日18日は成蹊大学で開催された日本比較政治学会に参加した。後者では「資源レントの分配と抗議運動:ラテンアメリカ地域の再検証」と題する研究報告を行い、活発な意見交換を行った。また6月25日には早稲田大学で開催された研究会に出席し、同様の研究成果を英語にて報告した。いずれにおいても、分析結果について様々な専門家と意見交換をすることができた。今後、これらの研究成果は英語もしくは日本語で論文発表する予定である。本年度は、国際・国内の学会にて研究成果について議論する機会が多く与えられ、実りがあった。本年度半ばから英語論文を仕上げて投稿を開始したが、未だ採択されるには至っていない。そのため最善の進展とは言い難いが、課題点も明らかになってきているため、次年度以降には分析をさらに推し進め、研究成果の発表を完遂することにしたい。2018年度には、6月23日に日本ラテンアメリカ学会に参加し、研究成果の一部を発表した。
分子間引力に支配された反応場としての超臨界流体中での化学反応の研究

1.超臨界用光学セル内において、反応物を超臨界溶媒中に23分で迅速に溶解、混合させ、光学的(吸収)に反応の速度定数、平衡定数を広い密度範囲で決定するためのシステムを開発した。この新しい装置を第27回高圧討論会(札幌)などの学会で発表し、関連分野の人々の注目を集めた。2.新しいシステムを利用して研究した反応系は、二酸化炭素中でのニトロソ化合物(2-methyl-2-nitrosoropane)の二量化反応である。この反応に対して、我々はこれまでに斥力支配の反応場でのデータを豊富に蓄積してきたが、今回初めて引力支配の反応場での情報を得ることに成功した。このことは今後様々なタイプの化学反応への応用が期待される超臨界流体中で反応の研究に明るい展望を切り開いたことを意味する。分子間引力に支配された反応場で求められた反応の体積変化と活性化体積は、斥力支配の条件下でこれまで知られていたものとは全く異なることがわかった。3.これまでに我々が築いてきた、化学反応の体積変化に対する分子論的アプローチを駆使して、従来の方法によって説明することの出来ない、新しいタイプのデータの解析を進めている。そして超臨界条件下での物質の反応性、反応の特異性、反応の選択性の増大に対する分子間引力の役割を明らかにしつつある。研究成果の一部は速報としてChemistry Letters誌に印刷中である。4.化合物の構造と反応性との相関を明らかにするために計画された、ラマンスペクトルの超臨界条件下での測定は上記の研究に集中したので、あまり進行していない。これは残された今後の重要課題であろう。
非膨潤性層状珪酸塩ナノシートのハイブリッド化

本研究では、主としてこれまで高分子ナノコンポジットに使われることのなかった天然マイカ(非膨潤性層状珪酸塩)を層剥離させることで新規なナノコンポジットを調製することを目的とした。天然マイカとしてはK型セリサイト(K-SE,絹雲母)を使用した。K-SEの粉末試料は空気分級によってD_<50>:13.6μm(メディアン径),D_<10>:7.9μm,D_<90>:23.7μmの粒子径分布に調製し、使用した。アルキルアンモニウム修飾SEは高濃度(層間K^+量に対して10倍当量)のアルキルアンモニウム水溶液で90°C、4日間の処理することによって調製できた。熱硬化性高分子の検討では、ビスフェノールA型エポキシに有機修飾SEを混合し、硬化剤として無水メチルナジン酸(NMA)、硬化触媒としてベンジルジメチルアミン(BDMA)を使用して、120180°Cで加熱処理してコンポジットを調製した。有機修飾SEは180°Cで硬化させたときに高度な層剥離状態に達した。そのナノコンポジット中の珪酸塩ナノシートは従来のナノコンポジットの数十数百倍高いアスペクト比を示した。更に熱可塑性高分子の検討では、二軸混練機を使った溶融混練法によりポリアミド6(ナイロン6)/SEナノコンポジットの調製を行い、機械的特性への影響を調べた。SE添加量が2.5wt%のとき、曲げ弾性率と熱変形温度は、従来のナノコンポジットを上回る性能を示したが、十分な物性改善を示すものではなかった。それは溶融混練等のポリマープロセッシングで発生するせん断応力が、剥離するSEナノシートを不均一に破壊するため、分散の不均一化が生じたことが原因であった。高性能ポリマーナノコンポジットの創製のため、3つの因子:剥離度、アスペクト比、そして粒子分散の均一性の重要性を指摘した。本年度は下記の検討項目に取り組んだ。1.非膨潤性層状珪酸塩の有機修飾化非膨潤性層状珪酸塩には、雲母粘土鉱物のセリサイト(層間陽イオンはK)を使用した。はじめに天然セリサイト粉末を空気分級によって粒度分布が制御された試料に調製した。そしてセリサイトへのドデシルアンモニウム(C12)イオンのインターカレーション挙動を調べるため、C12濃度と反応時間の関係について調べた。得られた層間化合物を粉末X線回折、赤外分光分析、熱重量測定、化学組成分析、蛍光X線分析によって評価した。比較試料には膨潤性層状珪酸塩のモンモリロナイトとNa型フッ素四珪素雲母を使用した。実験の結果、セリサイト層間のKイオンとC12イオンのイオン交換は、C12水溶液のイオン強度の増加に伴って交換比率と交換速度が増加することが明らかになった。このイオン交換挙動は、層間イオンがNaの膨潤性層状珪酸塩と比べると極めてゆっくりとした反応である。セリサイト系の最終生成物は、膨潤性層状珪酸塩の場合と異なり(擬似三分子層構造)、パラフィン型構造の層間化合物が得られた。2.非膨潤性層状珪酸塩を用いたナノコンポジットの調製上記の層間化合物とポリアミド6(PA6)とを溶融混練法により複合化してコンポジットを調製した。PA6中での珪酸塩層の分散状態はX線回折および透過型電子顕微鏡観察により調べた。