hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉛フリーはんだ材の動的構成式の導出とエリアアレイ実装部品の衝撃基本特性の解明

また、パッケージの衝撃解析を行うためには,高ひずみ速度域におけるはんだ材の構成式が必要となる。そこで本研究では多くの汎用FEM解析コードに標準的に採用されているCowper-Symondsの式について検討した.具体的には、3種類のひずみ速度で引張試験を行い、それらの結果からCowper-Symonds型構成式パラメータを同定する方法を提案した。さらに、本方法により得られた構成式を組み込んだFEM解析と実験結果とを比較することにより本構成式の妥当性について検証した。前年度開発した直接引張型ホプキンソン棒法を用いて、代表的な鉛フリーはんだ材であるSn-3.0Ag-0.5Cuはんだ材の高速引張試験を行い、ひずみ速度が破壊形態に及ぼす影響について詳細に調べた。なお、比較材として従来のSn-Pbはんだ材についても詳細に検討した。その結果、Sn-3.0Ag-0.5Cuはんだ材では準静的引張試験後の高倍率破面写真から破面全体に延性破壊の特長であるディンプルが粒内に確認でき,すべりによる空孔合体型の破壊が支配的であることがわかった。ただし,ひずみ速度1.2s^<-1>の準静的引張試験後の破面はひずみ速度1.2×10^<-2>s^<-1>の破面と比較してディンプルが小さくなっていた。したがって,同じ粒内延性破壊であってもディンプルの大きさはひずみ速度に依存するものと考えられる。また,高倍率破面写真からファセットの面にへき開段が多数確認できた。したがって衝撃破壊が一つのへき開面でだけでなく平行ないくつかのへき開面で同時に起こっているものと考えられる。一方、Sn-Pbの準静的引張試験後の破面写真からSn-3.0Ag-0.5Cuはんだ材と同様にディンプルが粒内に確認できたが,同時に粒界にも存在することがわかった。このため,Sn-3.0Ag-0.5Cuはんだ材と異なり,Sn-Pbはんだ材ではチゼル状の破断には至らなかったものと考えられる。また,高ひずみ速度域における破面ではほとんどが粒界延性破壊であり,準静的引張試験後の破面と比較して結晶粒界に現れているディンプルが小さく浅いことがわかった。以上のことより、Sn-3.0Ag-0.5Cuはんだ材は低ひずみ速度域で粒内延性破壊,高ひずみ速度域で粒内脆性破壊(へき開破壊)となる。一方,Sn-Pbはんだ材は低ひずみ速度域で粒内延性破壊と粒界延性破壊が混在しており,ひずみ速度の上昇に伴い粒界延性破壊の破面占有率が多くなる。そして,高ひずみ速度域では粒界延性破壊が支配的となることがわかった。
不活性リン化合物のバイオコンバージョンによる資源化技術の開発

ハイテク産業から生じる不活性リン化合物(亜リン酸とホスフォン酸)は他の用途がないため、海洋投棄などにより廃棄されている。不活性リン化合物の環境への放出は、貴重なリン資源の無駄使いであるばかりでなく、地球生態系におけるリンの健全なる生物循環を脅かすものである。そこで本研究では不活性リン化合物の再資源化システムの構築を目差し、不活性リン化合物をほとんどの生物が利用可能なリン酸化合物に効率良く変換する細菌の分子育種を試みた。まず、高い不活性リン化合物資化能を持つKlebsiella aerogenes ATCC9621株から不活性リン化合物資化に関与するphn遺伝子群をクローニングした。このphn遺伝子群とポリリン酸合成系の鍵酵素であるポリリン酸合成酵素遺伝子(ppk)をプラスミドを用いてATCC9621株に導入し、亜リン酸を唯一のリン源とした培地で培養した。その結果、phn遺伝子群とppk遺伝子をそれぞれ単独に増幅した形質転換株は親株と同程度のポリリン酸を蓄積した。それに対し、phn遺伝子群とppk遺伝子双方を同時に増幅した形質転換株は、親株の約30倍ものポリリン酸を細胞内に蓄積することが判明した。次に、グルコースを炭素源とした人工排水(亜リン酸濃度:0.5mM)を用いて培養試験を行い、排水中の亜リン酸濃度の経時変化を測定した。その結果、phn遺伝子群とppk遺伝子を増幅した株は約0.4mMの亜リン酸を取り込み、この形質転換株が亜リン酸取込み能においても親株の2倍高い性能を持つことがわかった。
ジベンゾシラボリンを基盤とする新規典型元素パイ電子系の構築

2つのベンゼン環をケイ素原子とホウ素原子とで架橋したジベンゾシラボリンを合成した。新規π電子系であるジベンゾシラボリンの分子構造および電子構造を明らかにした。X線結晶構造解析の結果,ジベンゾシラボリンは平面構造をとっていることがわかった。また,DFT計算によれば,ジベンゾシラボリンにおいては,ベンゼン環上のpπ軌道とホウ素原子上の空のp軌道およびケイ素原子上のσ*軌道とが相互作用することで,LUMOが低下していることが明らかとなった。(1)ケイ素原子上の立体的かさ高さを軽減するために,メシチル基のかわりにフェニル基を有するジベンゾシラボリンの合成を検討した。まず,1,2-ジブロモベンゼンをn-BuLiを用いてリチオ化し,PhSiHCl2と反応させることで前駆体を合成した。これをEt2O中でtert-BuLiを用いてジリチオ化した後,MesB(OMe)2と反応させることで,ジベンゾシラボリン1を合成することができた。塩化メチレン中で1を[Ph3C+][BF4-]と反応させることでフッ素化体を得た。PdCl2存在下で1とCCl4を反応させることで塩素化体を得た。また,トルエン中,RhCl(PPh3)3を用いた1とp-トルエンチオールとの脱水素縮合により,チオシランを得た。塩素化体とリチウムアセチリドとの反応により,エチニルシランを得た。(2)合成したケイ素官能性ジベンゾシラボリンの紫外可視吸収スペクトルは,300 nm付近に強い吸収(ε>1000)が観測され,340 nm付近に弱い吸収(ε>100)が観測された。TD-DFT計算(B3LYP/6-31+G(d))から,強い吸収は,ジヒドロアントラセン骨格のベンゼン環のπ軌道から,ホウ素の空軌道とフェニレンのπ*軌道とからなるLUMOへの遷移と帰属された。弱い吸収はケイ素上のメシチル基のベンゼン環のπ軌道からLUMOへの遷移と帰属できた。蛍光スペクトルは,いずれの化合物でも430 nm付近に観測され,量子収率は0.10であった。本年度は,ジベンゾシラボリンの類縁体である,ジシラジヒドロアントラセン化合物の合成と構造・物性評価をおこなった。含ケイ素ラダー型ポリマーは,特徴的なはしご型構造により高い熱的安定性や電気伝導性などの物性が期待できるものの,その合成例は限られていた。当研究室では,オルト位にフルオロシリル基を有するアリールリチウムの二量化により,9,10-ジシラ-9,10-ジヒドロアントラセンが生成することをすでに報告している。本研究ではこの知見をもとに,官能性ケイ素置換ジリチオアレーンを新たに開発し,これを多量化させることで,新規含ケイ素ラダー型ポリマーを合成することを計画した。モデル反応として,モノリチオアレーンの生成とその二量化反応を検討した。ベンゼン環の両側にフルオロシリル部位を有する前駆体の合成を検討した。まず,1,4-ジブロモベンゼンにリチウムジイソプロピルアミドとクロロシランを反応させることで,1,4-ジブロモ-2,5-ビス(ヒドロシリル)ベンゼンを得た。ケイ素原子上の水素原子をフッ化銀を用いてフッ素原子へと変換することで,1,4-ジブロモ-2,5-ビス(フルオロシリル)ベンゼンを合成した。次にこれを低温下で1当量のtert-ブチルリチウムと反応させてモノリチオアレーンを生成させた。続いて室温へ昇温したところ,目的物である二量体を得ることに成功した。末端ケイ素上のフッ素原子をメチルリチウムを用いてメチル基に変換した。X線結晶構造解析の結果,分子は平面構造をとることがわかった。紫外可視吸収スペクトルの測定をおこなった。ヒドロシリル基とジアリールボリル基をo-フェニレン骨格で連結した化合物1をトルエン中で加熱すると,ホウ素原子によるSi-H結合の分子内活性化が起こり,ケイ素原子上の水素原子とホウ素原子上のアリール基が交換を起こしたヒドロボラン中間体が生成する。今回,この熱による交換反応を水素ガス雰囲気下でおこなうと,ヒドロボラン中間体による水素分子の活性化が進行することを見出したので報告する。基質としてケイ素上の水素原子を重水素で置換した重水素化体1-Dを用いて,反応容器としてYoung tubeを用い,D-H交換反応の検討を行った。1-Dとシクロヘキサン(内部標準)をtoluene-d8に溶解させた後,混合溶液の凍結脱気を行い,水素ガス雰囲気下で150度に加熱した。6時間ごとに1H NMRを測定し,内部標準を用いて1の収率を算出した。再現性を確認するために,同様の実験を3回繰り返した。その結果,1の収率は30時間で約40%に達し,その後は増加することはなかった。1を単離するため,バルブ付きシュレンク管を用い,実験スケールを上げてD-H交換反応を行った。1-Dのtoluene溶液を凍結脱気した後,水素ガス雰囲気下で110度で加熱撹拌した。反応混合物をヘキサンから再結晶することで1を収率52%で得ることができた。単離した1について1H NMR,29Si NMR,IRを測定した。1H NMR

スペクトルでは,1-Dでは見られなかったSi-Hのピークが4.5 ppmに七重線として観測された。29Si NMRスペクトルでは,1-Dで三重線であったシグナルが一重線となった。IRスペクトルではSi-Hの伸縮振動(VSi-H = 2150 cm-1)が観測された。2つのベンゼン環をケイ素原子とホウ素原子とで架橋したジベンゾシラボリンを合成した。新規π電子系であるジベンゾシラボリンの分子構造および電子構造を明らかにした。X線結晶構造解析の結果,ジベンゾシラボリンは平面構造をとっていることがわかった。また,DFT計算によれば,ジベンゾシラボリンにおいては,ベンゼン環上のpπ軌道とホウ素原子上の空のp軌道およびケイ素原子上のσ*軌道とが相互作用することで,LUMOが低下していることが明らかとなった。(1)官能性シリル基が結合したジシラジヒドロアントラセンの合成に成功した。(2)X線結晶構造解析により,分子の平面性を明らかにした。(3)紫外ー可視吸収スペクトル測定およびDFT計算により,化合物の電子構造を明らかにした。(4)目的物の収率の向上が望まれる。有機典型元素化学(1)これまでに合成したジベンゾシラボリンとジシラジヒドロアントラセンの電子構造の違いとそれに基づく光物性の違いを比較検討する。(2)蛍光スペクトルの測定・解析と,それに基づいた光物性向上のための構造修飾を検討をする。(3)全体的に収率の向上を目指す。(1)立体混雑を緩和したジベンゾシラボリンの合成に成功した。(2)ヘテロ原子置換ジベンゾシラボリン化合物群を合成した。(3)上記の合成体に対して,紫外ー可視スペクトルを測定した。また,DFT計算により電子構造を明らかにした。ホウ素部位のアニオン受容体としての機能評価合成したジベンゾシラボリン化合物群について,フッ化物イオンとの錯形成をおこない,アニオンセンサーとしての機能を評価する。錯形成にともなう構造変化を多核NMRおよびX線結晶構造解析により調査する。また,光物性の変化を紫外ー可視吸収スペクトルおよび量子化学計算によって明らかにする。
電子ビームによる短寿命不安定核の光吸収断面積測定新手法の開発

本研究の最終的な目的は、電磁プローブである電子ビームを使用した短寿命不安定核の光(γ線)吸収断面積の測定である。電子弾性散乱による不安定核研究の実現のために発明したSCRIT法を利用すれば、不安定核の光吸収反応測定も可能になる着想を得、その実験手法の研究を行った。電子散乱用ルミノシティー、10**27 /cm2/s、のもとで、超前方に散乱された電子を加速器内で検出し、仮想光子理論を用いて散乱断面積を光吸収断面積に焼き直す手法である。本研究は、200 mAの周回電子ビーム近傍でも原子核励起でエネルギーを非弾性散乱起源の電子を検出可能であることを示し、この新手法が利用可能であることを確認した。本研究の最終的な目的は、最もクリーンな電磁プローブである電子ビームを使用した短寿命不安定核のγ線吸収全断面積を双極子巨大共鳴を含む広いγ線のエネルギー領域にわたり測定し、断面積のエネルギー依存性から不安定核の形状を決定することにある。本萌芽研究では、この前例のない研究を行うための新測定手法の開発である。短寿命不安定核のγ線吸収断面積は、電子ビームやγ線による測定が不可能だったために反応メカニズムに問題を含む重イオン衝突クーロン散乱過程を利用した測定のみが行われてきた。この重イオンビームによる測定の場合、高エネルギーγ線に相当するクーロン散乱確率は非常に小さく、巨大共鳴領域を覆うことは不可能であった。私はこの壁を破りクリーンな電磁プローブである電子ビームを利用した測定法の開発を進めている。これは不安定核の電子散乱実験を実現するために、科研費(S)(代表者:須田利美、H2226年度)で進めているSCRIT法の応用で可能になる。大角度に散乱される電子散乱と違い、不安定核標的を励起し超前方(0度)に散乱する電子を加速器内部で測定することで、γ線吸収断面積を決定しようとするものである。本年度は、科研費(S)の研究と平行して、SCRITによる不安定核標的生成の高度化作業を行った。高効率化を目指し、SCRIT電極の製作と設置を行った。新測定法開発のために使用を検討しているXeガス(安定核)であれば、十分な収量が期待できるルミノシティー、10^27 /cm2/s、が達成出来ると考えている。到達ルミノシティーテストは平成27年度中に実施予定である。平行して、開発実験のための信号処理系を含む測定系を準備を進めた。加速器の偏向電磁石内でエネルギーを失い超前方に散乱した電子の測定するためのファイバーシンチレータ並びにマルチアノード(4x4)光電子増倍管からなる検出器の製作を進めた。本研究の目的は、最もクリーンな電磁プローブである電子ビームを利用した短寿命不安定核の光吸収断面積の双極子巨大共鳴を含む広いγ線のエネルギー領域に渡って測定する手法の開発である。安定核ではγ線ビームや電子ビームによる数多くの測定があり外場に対する原子核の応答を含め詳細な研究が行われたが、短寿命不安定核では従来電子線やγ線を使った測定が不可能だったことも有り測定例がないばかりか、測定法そのものも確立していない状況である。本研究はこの壁を打ち破る測定手法の開発を目指し、我々が発明した電子散乱による不安定核構造研究を可能にするSCRIT法(科研費基盤S、代表者:須田利美、H2226年度)を応用するものである。原子核励起によりエネルギーを失った電子を検出するための検出器(ファイバーシンチレータ+マルチアノード(4x4)光電子増倍管)2台を設置し、周回大電流環境下でもエネルギーを失った電子を問題なく計測できることを確認した。本事象同定上、深刻なバックグランドとなるのは発生確率が約1000倍大きい標的原子核での制動輻射γ線過程である。進行方向に制動輻射γ線を放出した電子と原子核を励起した電子を弁別するには、超前方に放出された制動輻射γ線を測定する以外に方法はない。超前方に放出されたγ線を測定する電磁カロリーメータを利用して、エネルギー損出電子と制動輻射γ線との同時計数も試みた。その結果、問題なく制動輻射事象は同定できることを確認した。制動輻射γ線の検出効率は、γ線通過開口部など加速器側の制限より現在約50%にとどまっており、完全に制動輻射γ線事象を除去出来ないが、大電流が周回している電子蓄積リング内でエネルギーの低い電子を問題なく検出できたこと、並びに制動輻射γ線の同時計数により光吸収事象測定上バックグランドとなる制動輻射過程の同定が可能であることを示すことができた。検出器の動作環境の調査やバックグランド制動輻射過程の同定確認などの懸案事項については概ね順調に進み、SCRIT法と超前方散乱電子検出器により、電子線を利用した短寿命不安定核の光吸収断面積測定が可能であることを確認することができた。また、光吸収実験遂行上、最大のバックグランドである制動輻射事象を、超前方散乱電子検出器と0°方向に放出される制動輻射γ線の同時計数をとることも確認できた。即ち、原理的にはバックグランドである制動輻射γ線事象は、測定可能、従って除去出来ることを確かめることができた。さて当初、電子線と標的原子核の衝突ルミノシティーとして10**27 /cm2/sを予定したが、そこまでルミノシティーが届かず測定は10**26 /cm2/sで行った。

その後のSCRIT装置の高度化で、現在では10**27 /cm2/sが達成されており、平成28年度に再度測定を行う予定としている。このように当初の予定より1年遅れることにはなったが、本挑戦的萌芽研究で設定していた実験研究可能性を判断するに必要なデータは既に取得できている。本研究の最終的な目的は、電子ビームによる短寿命不安定核の光(γ線)吸収断面積の測定であり、本研究の目標はこの前例のない研究を実現するための新手法の開発である。前年度までで原子核励起によりエネルギーを失った電子を超前方で検出するための検出器(fiber+multi-anode PMT)を加速器内に設置し、200mA強の大電流の周回電子ビーム近傍でこの検出器は正常に動作し、周回軌道を外れた電子検出は可能であることを確認している。本研究でもっとも深刻なバックグランドは、目的の光核反応に比べ1000倍の断面積を有する標的原子核での制動輻射γ線過程であり、この過程も終状態で超前方に低エネルギー電子を生成する。我々は超前方にγ線検出器(大体積CsI結晶検出器)を設置し、制動輻射過程起源のγ線を検出し電子検出器との同時計数で制動輻射過程事象の同定を試みた。加速器真空容器の制限もあり、100%の効率で制動輻射起源のγ線を検出することはできないが、電子検出器との同時計数は可能で、原理的には加速器内に設置した電子検出器と標的下流に設置したγ線検出器との同時計数で、バックグランドとなる制動輻射事象の同定、除去が可能であることを確認した。そして、安定核である132XeをSCRIT装置で捕獲し、目標である10**27 /cm2/sを超えるルミノシティーのもと、γ線検出器は十分動作することを確認し、当初、本研究で予定した測定時の環境下で検出器が動作するか、制動輻射バックグランドの同定は出来るか、など目標は達成できた。また将来の本測定に向け、光核反応事象確定のためオプションとして検討を予定していた原子核励起状態から放出される低エネルギー中性子検出にむけ、粒子弁別可能なプラスチックシンチレータや6Li(n,α)t反応を利用した検出器の検討も進めた。本研究の最終的な目的は、電磁プローブである電子ビームを使用した短寿命不安定核の光(γ線)吸収断面積の測定である。電子弾性散乱による不安定核研究の実現のために発明したSCRIT法を利用すれば、不安定核の光吸収反応測定も可能になる着想を得、その実験手法の研究を行った。電子散乱用ルミノシティー、10**27 /cm2/s、のもとで、超前方に散乱された電子を加速器内で検出し、仮想光子理論を用いて散乱断面積を光吸収断面積に焼き直す手法である。本研究は、200 mAの周回電子ビーム近傍でも原子核励起でエネルギーを非弾性散乱起源の電子を検出可能であることを示し、この新手法が利用可能であることを確認した。この開発研究には、電子ビームと標的となる不安定核の衝突ルミノシティー、10^27 /cm2/s、が必要である。SCRIT法による不安定核の電子散乱実験を行う施設はすでに稼働を開始しており、予備的な実験の結果、このルミノシティーは達成可能であることは示されている。より高いルミノシティー達成を目指し、いままでの研究で明らかになった課題を解決すべくSCRIT装置の一部(標的イオンを捕獲するための電極)を再設計し設置した。設置後、すでに数ヶ月に及ぶ加速器の焼きだしや枯らし運転を行い実験を再開するに必要な超高真空度は達成している。平成27年度には安定なXeガスイオンを利用した実験を開始できる状況である。
元素選択性をもつラジオグラフ開発のため試験研究

X線透過強度は、物質固有の量である線吸収係数と、厚さに依存して変化する。その結果、X線透過像にコントラストが生じ、物質の内部構造を知ることができる。この技術はX線ラジオグラフと呼ばれ、様々な分野で使われている。しかし、このコントラストは、上記の2つのパラメータに依存して変化するため、厚さの影響か、吸収係数の影響か区別できない場合、透過像から内部構造の詳細を理解するのが、困難な場合が発生する。本申請では、この問題点を解決するために、線吸収係数が入射X線波長の関数であり、物質固有の吸収端で不連続的に変化することを利用して、吸収端前後の波長で測定した透過X線像の画像差から、吸収端に対応する元素の透過X線像だけを取出す元素選択性ラジオグラフ技術開発のための基礎的な研究を行った。この技術開発では、特に、以下の点に工夫を必要とした。(1)イメージングプレートによる画像測定、画像処理用ソフトの開発により、測定した透過X線画像を定量的に数値化するための技術を確立した。(2)数値化された画像データの規格化のための技術は、試行錯誤の結果、入射X線強度を適当な金属箔からの弾性散乱X線により規格化することにより実現した。(3)測定画像データの差を取る場合に、原点を正確に決めておくことが重要であることも実際に測定をしてみて明らかになった。この問題解決には、全く透過しないような物質でできた基準点を用いて克服した。今後の課題としては、本測定は測定する対象物質によって入射X線のエネルギーが決まってしまうため、軽い金属元素の場合は、透過能自体が小さくなり試料厚さが厚い場合には、得られるコントラストの差が極めて小さくなり、測定精度が低下することであった。これに対しては、強度を十分に稼ぐ方法を用いるなどの工夫が必要であると考える。X線の透過強度は、物質固有の吸収係数と物質の厚さで決まり、透過強度の違いによって生じる透過像の濃淡から物質内部の構造を知ることができる。この技術はラジオグラフと呼ばれ、医療や産業の非破壊検査など様々な分野で利用されてきた。このラジオグラフ技術に、物質固有のX線吸収端での吸収係数の不連続ジャンプに起因する透過強度の差を利用し、吸収端前後での透過像の差を実験的に決定することによって、ある特定の元素を含む組織だけのラジオグラフを得る技術を開発するための試験研究を行うことが本研究の目的である。初年度である平成10年度は、まず、通常のX線透過写真では透過像にほとんど差が見られない吸収端の近いFe、Ni、Cuなどの金属箔を用いて、イメージングプレート上に観察されたそれぞれの吸収端前後での透過像を測定し、予想される元素選択的な透過像が得られるかどうかを検証した。この研究では、特に、吸収端前後の異なる入射エネルギーで測定された像の規格化の方法、強度差解析に必要な測定データの統計精度の見積、解析方法の確立に主眼をおいて研究を進めた。その結果、まず規格化の方法としては、入射強度のモニターカウンター強度による規格化が有効であることが分かった。次に、測定データの統計精度は、イメージングプレートによる測定が許す限り、できるだけよい精度で測定を行うことが必要であることが分かった。最後に解析方法であるが、既存のデータ解析プログラムで解析できることを確認したが、画像データが非常に大きいために、使用するコンピュータは十分なメモリーを搭載したできるだけ解析能力の高いコンピュータを用いることが望ましいことが分かった。これらの結果を基に、次年度は、実際的な試料での測定に拡張していく予定である。

この技術はX線ラジオグラフと呼ばれ、様々な分野で使われている。しかし、このコントラストは、上記の2つのパラメータに依存して変化するすため、厚さの影響か、吸収係数の影響か区別できない場合、透過像から内部構造の詳細を理解するのが、困難な場合が発生する。本申請では、この問題点を解決するために、線吸収係数が入射X線波長の関数であり、物質固有の吸収端で不連続的に変化することを利用して、吸収端前後の波長で測定した透過X線像の画像差から、吸収端に対応する元素の透過X線像だけを取出す元素選択性ラジオグラフ技術開発のための基礎的な研究を行った。この技術開発では、特に、以下の点に工夫を必要とした。(1)イメージングプレートによる画像測定、画像処理用ソフトの開発により、測定した透過X線画像を定量的に数値化するための技術を確立した。(2)数値化された画像データの規格化のための技術は、試行錯誤の結果、入射X線強度を適当な金属箔からの弾性散乱X線により規格化することにより実現した。(3)測定画像データの差を取る場合に、原点を正確に決めておくことが重要であることも実際に測定をしてみて明らかになった。この問題解決には、全く透過しないような物質でできた基準点を用いて克服した。今後の課題としては、本測定は測定する対象物質によって入射X線のエネルギーが決まってしまうため、軽い金属元素の場合は、透過能自体が小さくなり試料厚さが厚い場合には、得られる紺トラスの差が極めて小さくなり、測定精度が低下することであった。これに対しては、強度を十分に稼ぐ方法を用いるなどの工夫が必要であると考える。
高次元小標本における正準相関に基づく多群判別

本年度は,研究の焦点をナイーブ正準相関係数の漸近正規性に着目し,理論展開することを試みた.一般に,誤判別確率の漸近上界は,ナイーブ正準相関係数の表現で与えることができる.ナイーブ正準相関係数の漸近正規性を示すことができれば信頼区間を構成することができ,特徴選択の改善にも繋がるため,導出することは非常に重要である.そこで,まずは2クラスの場合に着目をし,いくつかの適当な仮定のもとで理論展開を行うことにした.本年度得られた結果として,2点挙げられる.1つ目は漸近同等性を用いることによるナイーブ正準相関係数の表現である.2クラスの場合のナイーブ正準相関係数は,陽に書き表すことができるが,標本分散の逆数の含んだ式となってしまうため,理論展開するのが困難である.そこで,標本分散の逆数を用いない表現で漸近同等性を与えることができないかを議論し,適当な仮定のもとでナイーブ正準相関係数を2つの分布の和で書き表せることを示した.実際にシミュレーションを通じて,2つの分布は共に漸近的に消えない分布であること,そして,その和の分布はナイーブ正準相関係数の分布に近づいていく様子も見ることができた.2つ目は,マルチンゲール差分列を用いた中心極限定理を適用することにより,ナイーブ正準相関係数の漸近正規性を示すことである.本研究では,観測値ベクトルをマルチンゲール差分列に持ち込み,中心極限定理を適用できるための条件を満たすかどうかを精査・議論し,いくつかの適当な仮定のもとでナイーブ正準相関係数の漸近正規性を示すことができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,多クラスにおける正準相関に基づく特徴選択手法の研究に従事した.その際,本研究では,正準相関ベクトル,判別方向ベクトルの漸近挙動,多クラス判別関数の誤判別確率の漸近上界を導出をし,得られた理論結果から,1.複数本の正準相関ベクトル(判別方向ベクトル)を用いたランキング法2.誤判別確率の漸近上界を用いた選択個数の基準を新たに提案した.多クラスにおける特徴選択手法は, 2クラスの場合と違い判別に必要なベクトルが複数本出てくるため,それらをどのように用いれば良いかが一つの課題となる.1については,いくつか考えられる手法を提案し,性能の優劣を評価した.主なランキング法として,各ベクトルの成分に対して絶対値の総和を取り,得られた特徴量を降順に並べ替える手法,各ベクトルの成分に対して絶対値の最大値を取る手法等を考案した.結果として,後者の方が前者の手法と同等,または,それ以上の判別性能を得た.2については,多クラスでは複数個の漸近上界が出てくるため,それらをどのように用いるかが一つの課題となる.ここでは,年次計画で与えていた複数個の誤判別確率の上界の総和が最小となる個数を選択する手法の他に,複数個の誤判別確率の上界のうち最小値を満たす個数を選択する手法等を基準として与えた.これらの基準については,前者の方が判別性能として優れていることを,いくつかのシミュレーションを通して得た.そして,正準相関ベクトルをベースに1と2を組み合わせた特徴選択手法をM-FAIRとし,判別方向ベクトルをベースにした特徴選択手法をM-NACCとして,実データへの適用を行った.その際,特徴選択を行わない従来の判別手法,そして,多クラスの特徴選択手法の先行研究を加えて比較を行った.本年度は,研究の焦点をナイーブ正準相関係数の漸近正規性に着目し,理論展開することを試みた.一般に,誤判別確率の漸近上界は,ナイーブ正準相関係数の表現で与えることができる.ナイーブ正準相関係数の漸近正規性を示すことができれば信頼区間を構成することができ,特徴選択の改善にも繋がるため,導出することは非常に重要である.そこで,まずは2クラスの場合に着目をし,いくつかの適当な仮定のもとで理論展開を行うことにした.本年度得られた結果として,2点挙げられる.1つ目は漸近同等性を用いることによるナイーブ正準相関係数の表現である.2クラスの場合のナイーブ正準相関係数は,陽に書き表すことができるが,標本分散の逆数の含んだ式となってしまうため,理論展開するのが困難である.そこで,標本分散の逆数を用いない表現で漸近同等性を与えることができないかを議論し,適当な仮定のもとでナイーブ正準相関係数を2つの分布の和で書き表せることを示した.実際にシミュレーションを通じて,2つの分布は共に漸近的に消えない分布であること,そして,その和の分布はナイーブ正準相関係数の分布に近づいていく様子も見ることができた.2つ目は,マルチンゲール差分列を用いた中心極限定理を適用することにより,ナイーブ正準相関係数の漸近正規性を示すことである.本研究では,観測値ベクトルをマルチンゲール差分列に持ち込み,中心極限定理を適用できるための条件を満たすかどうかを精査・議論し,いくつかの適当な仮定のもとでナイーブ正準相関係数の漸近正規性を示すことができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。研究の目的の1つである多群かっ高次元小標本データに対する特徴選択手法については,計画通りに進展し,それらの結果をまとめた論文を投稿し,採択された.また,新たな判別関数構築の取り組みについても,現在取り組んでいる段階であることから,順調に進展しているものと判断した.

これまで従事していた研究は,次元が標本数よりも大きくなると標本分散共分散行列が特異になるのを回避するために,対角成分(分散)のみを用いた行列を用いて判別関数を構築していたが,今後は,その手法を更に拡張した判別関数を提案及び理論展開する予定である.そこで得られた理論結果とこれまでの手法との差異を,まずは2クラスから議論し,多クラスへと拡張を与える予定である.
受精様式の変化に伴う雌雄配偶子由来セントロゾームの機能分化の解析

申請者は昨年度,褐藻植物の有性生殖,すなわち同形配偶子接合,異形配偶子接合,卵生殖において中心子(セントリオール)は動物細胞と同様に父性遺伝を行うと結論した。今年度は同形配偶子接合を行う褐藻カヤモノリを材料に,受精後の中心子の挙動について電子顕微鏡による連続切片の観察,抗セントリン抗体による間接蛍光抗体法による観察を行い,昨年度明らかにした卵生殖を行うヒバマタ・エゾイシゲの場合との核分裂におけるセントロゾームの活性化について比較した。カヤモノリの場合,接合子を高温で培養することにより,核融合が顕著に阻害されることが明らかになったので,雄核と雌核を融合させることなく,接合子を発生させ,それぞれの核において形成される紡錘体について比較検討ができた。その結果,雄核,雌核ともにDNA合成をへた後に,染色体凝縮が起こった。その際,雄核側では正常な紡錘体が形成されたが,雌核側ではまったく紡錘体は形成されなかった。また,紡錘体の極は常に中心子の位置と一致した。この結果は卵生殖を行うヒバマタ・エゾイシゲの結果とは大きく異なる。ヒバマタ・エゾイシゲの場合には卵核と精核の融合を阻害させた場合,両核において染色体凝縮が起こるが,卵核側ではDNA合成が行われているのに対して,精核はDNA合成を行わなかった。また,卵核側では中心子が存在しなくとも単極あるいは2極の紡錘体が形成された。同形配偶子接合と卵生殖では雄核と雌核のクロマチン凝縮の程度が大きく異なるが,それに伴い接合子の核分裂に向けてのセントロゾームの機能分化に違いがあることが示された。異型配偶子接合を行う褐藻ムチモを材料に,受精後の中心子の挙動について電子顕微鏡による連続切片の観察,抗セントリン抗体による間接蛍光抗体法による観察を行った。その結果,ムチモにおいても,中心子は雌配偶子由来の中心子が選択的に消失し,雄配偶子由来のものが残る父性遺伝の機構をとることが確かめられた。その結果,申請者による同型配偶子接合,卵生殖の結果に今回の異型配偶子接合の結果を加え,褐藻植物では種々の有性生殖パターンにおいて中心子は動物細胞と同様に父性遺伝を行うと結論した。受精後の紡錘体形成については,当初の予定通り褐藻ヒバマタ・エゾイシゲ(卵生殖)を材料として,I)多精受精をさせた場合,II)複数の核を有する卵が受精した場合,III)核を有さない卵細胞が受精した場合,IV)卵核と精核の核融合を阻害させた場合について,抗チューブリン抗体による微小管の観察,並びに抗セントリン抗体を用いのて中心子の観察を併用して行った。その結果,a)中心子は受精後接合子内で新しく形成されることは無くすべて精子由来である,b)中心子は精核近傍から移動することができる,c)染色体凝縮並びに紡錘体形成は精核のみでは起こらない,d)多精受精では多極の紡錘体が形成され,その極の数は基本的には取り込まれた精子の数の2倍である,e)多核卵が受精した場合も多極化した紡錘体が形成されるが,そのうちの2つの極にのみ中心子が存在する,ことなどが明らかになった。

今年度は同形配偶子接合を行う褐藻カヤモノリを材料に,受精後の中心子の挙動について電子顕微鏡による連続切片の観察,抗セントリン抗体による間接蛍光抗体法による観察を行い,昨年度明らかにした卵生殖を行うヒバマタ・エゾイシゲの場合との核分裂におけるセントロゾームの活性化について比較した。カヤモノリの場合,接合子を高温で培養することにより,核融合が顕著に阻害されることが明らかになったので,雄核と雌核を融合させることなく,接合子を発生させ,それぞれの核において形成される紡錘体について比較検討ができた。その結果,雛核,雌核ともにDNA合成をへた後に,染色体凝縮が起こった。その際,雄核側では正常な紡錘体が形成されたが,雌核側ではまったく紡錘体は形成されなかった。また,紡錘体の極は常に中心子の位置と一致した。この結果は卵生殖を行うヒバマタ・エゾイシゲの結果とは大きく異なる。ヒバマタ・エゾイシゲの場合には卵核と精核の融合を阻害させた場合,両核において染色体凝縮が起こるが,卵核側ではDNA合成が行われているのに対して,精核はDNA合成を行わなかった。また,卵核側では中心子が存在しなくとも単極あるいは2極の紡錘体が形成された。同形配偶子接合と卵生殖では雄核と雌核のクロマチン凝縮の程度が大きく異なるが,それに伴い接合子の核分裂に向けてのセントロゾームの機能分化に違いがあることが示された。
生体運動モデル配向系の開発

生体運動の分子メカニズムの研究が、新しい局面を迎えている。そこで大きな役割を演じているのは、ミオシン分子を吸着させたガラス表面上でアクチンフィラメントの滑り運動を起こさせるという、in vitro運動系である。ところがこの系は、ミオシン分子がランダムに分散したもので、筋線維のような配向系のモデルとしては不十分である。そこで我々は、分子配向したin vitro運動系の開発を試みた。まず第一に、(1)アクチン切断タンパク質ゲルゾリンによって筋原線維からアクチンフィラメントを選択的に除去し、残ったA帯を、ミオシンフィラメントが配向したモデル配向系として用いた。その結果、蛍光標識したアクチンファラメントは、A帯(ミオシンフィラメント)表面の一端から他端へとほぼ等速度で運動することが分かった。ミオシン分子の配列はA帯中央部を境にして逆向きだが、アクチンフィラメントの運動性は、このミオシン分子の配列の違いによって影響を受けないことになる。用いた筋原線維は、A帯の短いウサギの腸腰筋とA帯の長いアメリカザリガニ爪の筋肉であり、ともに骨格筋である。今後は、一本のアクチンフィラメントがA帯内部を滑り運動できるようにし、より一層生体系に近いモデル系にしたい。つぎに、(2)滑り運動するアクチンフィラメントが回転運動するか否かを検証する目的で、通常のガラス表面上でのin vitro運動系を工夫した。すなわち、アクチンフィラメント先端部がガラス表面に付着するようにし、さらに後端部がHMM(ミオシン分子の活性断片)トラック(Toyo shimaらの開発)の上を滑り運動するようにした。すると、フィラメントの中間部が弛んだ後、左巻ラセンを経て、DNAで見られるような多重ねじれが形成された。この事実はin vitro運動に際して右巻トルクがフィラメントに作用することを示している。これによって、力発生機構を理解する上での一つの手がかりが得られた。
原始活動銀河核の物理とブラックホールの宇宙論的成長

1、活動銀河核の輝線プロファイルと光度-中心ブラックホール質量比に相関を発見。活動銀河核の中心ブラックホール(BH)質量は、銀河核が放射する輝線の周波数方向の広がり(幅)を用いて推定される。重いBHの周りは重力ポテンシャルが深いため、そこに束縛されたガス雲がより高速で運動し広い輝線幅を示すからである。我々は、輝線プロファイルが活動銀河核のEddington比(天体の光度とBH質量の比に比例)と相関関係にある事を始めて明らかにした。つまり、Eddington比が大きい(小さい)天体ほど、中心周波数から離れた周波数まで裾が長く引いた(中心周波数の周りに放射強度の集まった)プロファイルを見せる。これまでのBH質量推定値を真の(より確からしい)BH質量に焼きなおす補正式を導出した。この結果は、Astronomy & Astrophysics誌に2006年3月に掲載受理され、現在印刷準備中。2、超高光度X線源の放射スペクトルを超臨界ガス降着円盤モデルで再現。軽めのBHへたくさんガスが落ちているという、超臨界ガス降着モデルを用いて、現在も謎の天体であり続ける超高光度X線源のスペクトルを再現できることを示した。従来はこれらの天体のスペクトルは中間質量を示唆するものと推察されてきたが、我々が示したように太陽質量の数十倍のBHでスペクトルを説明しうるということは、ブラックホールの成長史の観点からも意義深い。この解析で用いた申請者のスペクトルモデルを、X線解析汎用ソフト(XSPEC)を用いれば世界中の誰でも使えるように準備中である。3、原始活動銀河核の母銀河の電波観測を開始。原始活動銀河核では、巨大BHだけでなく、母銀河も今現在進化中である可能性が高い。この予想を確かめるべく、野辺山電波干渉計(長野県)を用いて、これらの母銀河における分子ガス(銀河の成長の燃料となる)の量と分布を探査する観測を世界に先駆けて開始した(2006年1月)。1、原子活動銀河核における中心ブラックホール質量の成長率の推定を初めて行った。中心ブラックホール(BH)が比較的軽く、質量降着率の大きい活動銀河核(AGN)である狭輝線1型セイファート銀河(NLS1)は、誕生中のクェーサー、或いは原子AGNとして重要な天体である。大降着率はBH質量の急速な成長を意味するが、定量的にどれだけ成長するかは大降着率が続く期間の仮定次第である為、これまでまったく不明であった。今回、AGNの寿命中の大降着率期間の割合が、1型AGN中のNLS1の相対的な割合に比例していると仮定する事で、BH質量はNLS1期間中に平均的に1桁から3桁増加する事が分かった。一方、クェーサー等のNLS1以外の1型AGNでは、BH質量はせいぜい2倍弱にしかならない。つまりガス降着によるBH成長は、1型AGNの多数派であるクェーサーやセイファート1型銀河では無く、NLS1の間に独占的に行われた事になる。2、銀河中心へのガス流入量を決める要因解明への足がかりを得た。活動銀河核のガス降着率を決める物理的要因はいったい何であろうか?ガス流入量は、(i)BH周辺からの輻射圧によって制御されているかもしれない。あるいは逆に、(ii)角運動量抜き取り機構の効率と銀河中心部に存在する星間ガスの量だけで決まるかもしれない。最新の降着円盤モデルを介した降着率の推定を近傍の数百天体について行ったところ、約4桁にわたるBH質量について、最大ガス降着率がほぼ一定(1年に太陽質量の数倍)であった。これは、ガス流入が、(i)内的な要因で決まっているのではなく、むしろ(ii)外的要因でコントロールされている事を意味する。

原始活動銀河核では、巨大BHだけでなく、母銀河も今現在進化中である可能性が高い。この予想を確かめるべく、野辺山電波干渉計(長野県)を用いて、これらの母銀河における分子ガス(銀河の成長の燃料となる)の量と分布を探査する観測を世界に先駆けて開始した(2006年1月)。
情報流解析と型エラースライシングに基づくソフトウェアの安全性検証と開発支援

本研究では、情報流解析を対象とする型エラースライシングの正当性を証明した。加えて、非機密化プリミティブの配置手法を提案した。型エラースライシングと非機密化プリミティブはいずれも機密情報を漏洩しないソフトウェアの開発支援手法である。さらに、開発者が統合開発環境上で行った操作履歴に基づいてコード補完を改善して開発作業を支援する手法を提案した。本年度は、例外処理付きオブジェクト指向言語向けの情報流解析のための型システムを対象として、式を単位とする細粒度な型エラースライシング手法の構築を進めた。前年度までは手続き型言語向けの情報流解析と型エラースライシングを扱っていたが、これを例外処理付きオブジェクト指向言語向けに拡張することにより、実際のソフトウェア開発に用いられているプログラミング言語に対して情報流解析と型エラースライシングの実現を可能とする。また、情報流解析によって機密データを漏洩する可能性のあることが判明したプログラムは修正しなければならないが、一般的に修正方法は自明ではない。そこで、可能な修正方法を求めて列挙する手法を提案した。この手法により、開発者が修正方法を一から考える必要はなくなり、列挙された修正方法を比較して適切な修正方法を選択し、その方法に従ってプログラムを修正すればよい。プログラムの修正方法の列挙については本来の研究計画には含まれていなかったが、本研究の目的である機密データを漏洩しない安全なソフトウェアの開発支援の実現に寄与する重要な結果である。昨年度に開始した、提案手法を実現するツールの開発に向けたプログラム解析の基盤環境の構築はおおよそ完了した。提案手法についてはまだツールとして実装できる状態ではないが、プログラム解析基盤環境の性能や使い勝手をテストするために基盤環境上にコーディング検査器などの実装を進めている。既に提案済みである手続き型言語向け情報流解析を対象とする型エラースライシング手法の正当性の証明を行った。ここで、正当であるとは型エラースライシングの適用前後で情報流解析の結果が変化しないことを表している。これにより、提案する型エラースライシング手法が情報流解析に対して望ましくない影響を与えないことが保証され、安心して手法を活用することができる。本研究の目的である機密データを漏洩しない安全なソフトウェアの開発支援を実現するためには、適用する手法が異常な結果を生成して開発者を混乱させることがないようにする必要があり、今回得られた結果は重要である。提案手法を実現するツールの開発に向けて、プログラム解析の基盤環境の構築を開始した。本研究では、将来的にJava言語のフルセットを対象とすることを目指しているため、プログラム解析基盤についてもJava言語のフルセットが扱えるように設計を行った。プログラム解析の一般的な基礎である字句解析、構文解析、意味解析の結果を中間データとして保存することで、本研究の主要な技術である情報流解析と型エラースライシングの実装を行いやすくしている。また、開発者がソフトウェア開発環境上で行った操作の履歴も有用な情報である。そのため、蓄積された操作履歴を加工して情報を抽出するための基盤環境の構築も進め、操作履歴のフィルタリング、編集操作の融合、操作履歴のグループ化などの技術を実現し評価を行った。本年度は、例外処理付きオブジェクト指向言語向けの情報流解析のための型システムを対象とする細粒度な型エラースライシング手法の洗練化および正当性の証明に取り組んだ。これにより、実際のソフトウェア開発に用いられているプログラミング言語に対して情報流解析と型エラースライシングを実現し、安全なソフトウェアの開発支援を可能とする。情報流解析によって機密データを漏洩する可能性が存在することが判明したプログラムは修正する必要がある。このようなプログラムに対して可能な修正方法を列挙する手法を昨年度に提案したが、今年度はその手法を拡張した新しい手法を提案した。既存手法では実応用を難しくさせる制約が存在していたが、新手法では制約を取り除くことに成功し手法の有用性を向上させた。本提案が実現するプログラムの修正方法の列挙については本来の研究計画には含まれていなかったが、本研究の目的である機密データを漏洩しない安全なソフトウェアの開発支援の実現に寄与する重要な結果である。本研究で対象とする情報流解析と型エラースライシングは偽陽性が存在しないように検査能力に制限を課している。しかし今後、検査能力を向上させることを考えると偽陽性の取り扱いを検討する必要が生じる。そこで本年度は、一般的な静的検査ツールにおける偽陽性を版間追跡を用いて開発者から隠蔽する手法を提案し、検査能力の向上に向けた準備を行った。提案手法を実現するツールの開発と統合開発環境への組み込みに向けて、昨年度までに構築したプログラム解析基盤環境のテストを進めた。基盤環境を用いたツールの開発や統合開発環境への組み込みにも着手しているが、公開できる状態ではなく今後も開発を進めていく。ソフトウェア工学提案手法の正当性を数学的に証明することが本研究の一つの特徴であるが、予想していた通り困難な点が多く長期間を要しており、計画していた他の項目の進捗に対して影響が出ている。一方で、本来の計画には含まれていなかったが研究目的の実現には寄与する進捗も得られたため、全体を鑑みてやや遅れていると判断した。進捗が極端に遅れているわけではなく、遅れている分の回復は可能であると考えている。

提案手法の正当性に対して数学的な証明を与える必要があった。証明を与えることには成功したが、予想していた通り困難であり長期間を要した。証明に注力した結果として、計画していた他の項目の進捗がやや遅れることになった。しかし、進捗が極端に送れているわけではなく、遅れている分を回復することは可能であると判断している。研究課題は明確であるため、実施計画に基づいて研究を推進する。その際、進捗状況に及ぶ影響を軽減するために、必要となる数学的証明を概略のみにとどめ他の研究項目に注力するといった対応を検討する。提案手法をソフトウェア開発者が使える形として具体化することが重要であるため、ツールの開発にも注力することを考えている。課題ははっきりしているため、研究実施計画に沿って研究を推進する。ただし、研究の中で数学的な証明を行う必要があり、その点が研究の進捗状況に大きな影響を与える可能性が高いことがわかった。そのため、場合によっては、証明は概略のみにとどめて他の研究項目に注力する、定理証明器などの証明を支援する手法を取り入れる、などの対応を取ることを検討する。研究打ち合わせのために計画していた出張の中で、スケジュールの都合からキャンセルされたものがあった。そのため次年度使用額が発生した。次年度使用額を含む研究費については、主に研究発表あるいは研究打ち合わせのための出張旅費および関連書籍などの物品費に充てる計画である。研究打ち合わせのために予定していた出張があったが、スケジュールが調整できず一度キャンセルになった。そのために次年度使用額が発生した。当該研究費を含む研究費については、主に研究発表あるいは研究打ち合わせのための出張旅費および物品費に充てる計画である。特に物品費について、本研究では提案手法に基づくソフトウェア開発環境の開発を目的の一つとしており、その開発を推進するための高性能計算機の購入を予定している。
革新的ガン治療に向けた遺伝子シナジー解明のための国際共同研究ネットワーク

本研究では、遺伝子ー遺伝子間のシナジー効果を「遺伝子シナジー」と定義し、ゲノム維持における遺伝子シナジーの分子レベルでの包括的理解を目指し研究する。首都大及び広島大からなる国内研究グループは、包括的スクリーニングによって新規の遺伝子シナジーの抽出を行う。イタリアIFOM研究所は、ゲノム構造異常を電子顕微鏡を用いて調査する独自の技術を持つ。米国NIH研究所は、世界最大の化合物ライブラリーを持ち、スクリーニング用ロボットを用いたハイスループットスクリーニング法を確立している。本研究で抽出した遺伝子シナジーの分子レベルでの作動機構の理解のためにイタリアIFOM研究所と共同研究を推進する。
非工業材料を主材料としたハイブリットソイルブロックの研究開発と構造システムの提案

工業生産材料や先進国型建設技術の導入が難しい地域における現地調達可能な構造材料と技術による構造システムの研究と開発・提案を目的として、特に東南アジアを中心とした発展途上国の人々の住環境整備に必要な構造技術に重点をおき、地球上どこでも入手可能な土(砂)を化学的に固結させたハイブリットソイルブロックの開発とそれを使用した構造システムの調査・研究・開発を行った。平成12年度は、東南アジア(ラオス南部)でのソイルブロックを利用した小学校建設を通して現地材料・技術の調査を行うとともに、中国内モンゴル地域とシルクロード(敦煌、トルファン)の土の利用と伝統的な建築及び現地建築技術の調査を行い、並行して文献による構造材料としての土および煉瓦の研究をおこなった。平成13年度は、タイから輸入したソイルブロック製造装置の性能評価、山形および東北地方産出のソイルブロックに使用可能な土の調査を行い、サンプルを取り寄せてテストピースの作成と強度実験をおこなった。また、中国南西部の少数民族の伝統建築技術及び版築による客家土楼建築の調査を行い、ソイルブロックによる建築システムへの応用を研究した。平成14年度は、山形県で産出する粘土を主材料としたソイルブロックの強度実験を固化材、砂、水の量を変えて行い、山形県でのソイルブロックの実用化の可能性を探るとともに、これまでに建てられたラオスの小学校のソイルブロックの経年変化を現地調査し、建設現場でラテライトソイルブロックのテストピースを作成し強度実験をおこなった。また、ラテライト土の成分分析を依頼し、セメントにかえて消石灰や籾殻灰を固化材として使用し補強材を混入したソイルブロックテストピースの強度実験を実施して、ソイルブロックの改良の可能性を調査した。「非工業材料を主材料としたハイブリットソイルブロックの研究開発と構造システムの提案」の初年度の研究は、次の4つの内容についてに研究活動をおこなった。1)研究目的、内容、スケジュールの作成1.1)ハイブリットソイルブロックを「現地調達型材料」のひとつと位置付け、「現地調達型材料」の定義を行うと共に、従来のレンガや土壁との相違を整理した。1.2)ソイルブロックの満たすべきスペックを決めるための他の類似材料を調査した。1.3)来年度及び再来年度の実験調査計画を作成した。2)アジア地域における土を主原料とした構造部材と構造システムの現地調査2.1)日干しレンガや焼成レンガを主材料に建築を作っている内モンゴル及び西中国の現地調査を行い、ソイルブロックの可能性を調査した。2.2)唐、元,明の時代の土による建造物の状況を視察し、文献を検索した。2.3)各地域のレンガ製造工場、民家に視察を行った。3)ソイルブロック製造機(タイ製)の導入と実験準備3.1)タイよりラオスの小学校建設に使用しているソイルブロック製造機を入手し、サンプルを作成しFEM解折用のモデルを作成するとともに、製造機の機構図を作成した。4)山形地域のソイルブロック材料の調査4.1)日本全国の窯業用材料を調査し、ソイルブロックに使用可能な土を整理した。4,2)山形地域で入手可能な材料調査を行い、特に圭砂製造過程で出る、廃棄物としての土の利用の可能性を調べるべく、各地のサンプルを収集中。4,3)焼成によらないソイルブロックの製造をめざし、セメントを硬化材として想定しているが、他の硬化方法についても情報が入手できそうなものについて、再整理中。2年度目の研究は、次の3つの内容についてに研究調査活動をおこなった。1ハイブリットソイルブロックの研究、開発(1)土を主材料とした従来のレンガや土壁について、施工法、形状、強度、耐久性などを文献調査し、それぞれの特徴、問題点を整理した。(2)セメントを含めた土の固化材、固化方法について可能性にある方法を調査、研究した。

(3)セメントを固化材としたソイルブロックの土、セメント、水の配合を換えた試験体を作成し、試験体の目視調査、強度試験をおこなった(4)来年度及の実験・調査計画を作成した。2アジア地域における非工業材料を主材料とした現地構造・架構技術の調査(1)京都、奈良の土壁を中心に版築工法による土を主材料とした構築物の調査を行った。(2)貴州省、広西省の少数民族民家を中心に現地調査を行い、現地調達できる材料、技術による架構技術の調査を行った。(3)福建省客家土楼を調査し、土を主材料とした大規模建築物の建築・構造調査を行った。3ソイルブロック製造機(タイ製)の改良研究と新ソイルブロックの開発(1)前年度入手したタイのソイルブロック製造機の、ブロック形状や機構の調査を行い、問題点、改良点を整理した。(2)より多様な対応が可能な新タイプのソイルブロックを研究・開発を行い、対応出来る構造的バリエーションを研究した。工業生産材料や先進国型建設技術の導入が難しい地域における現地調達可能な構造材料と技術による構造システムの研究と開発・提案を目的として、特に東南アジアを中心とした発展途上国の人々の住環境整備に必要な構造技術に重点をおき、地球上どこでも入手可能な土(砂)を化学的に固結させたハイブリットソイルブロックの開発とそれを使用した構造システムの調査・研究・開発を行った。平成14年度前半は、山形県で産出する粘土を主材料としたソイルブロックの強度実験を行った。具体的には(1)藁口粘土(ドライヤー粘土)の単位水量の違いによるテストピースによる強度実験(2)藁口粘土(ドライヤー粘土)に混ぜる細骨材量の違いによるテストピースによる強度実験(3)藁口粘土(ドライヤー粘土)に固化材としてセメントを混入した場合の単位セメント量の違いによる強度実験を行い、ラテライト土との比較データーを作成した。夏季休暇を利用してラオスの小学校の現地調査を行い、竣工ずみ建物の構造的問題箇所の調査、建設現場のソイルブロックテストピース採取、ラテライト土の調達をおこなった。平成14年度後半は、ラオス現場より送ったラテライト土の成分分析を依頼し、以下の強度実験を行った。(1)ラテライト土の単位水量を変えた強度実験(2)ラテライト土と細骨材率、単位水量を変えた強度実験(3)固化材にセメントと消石灰を使用したテストピースの強度実験を行った。また、熊本城の現場の見学を行い、伝統的日本壁の壁土の採取、各工程の土壁強度の測定を行った。