hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
触媒トラップ法によるポリチオフェン末端への簡便で確実な官能基導入

横澤らにより、モノマー構造を見直し、高い頭尾結合含率に加え、所望の分子量と明確な末端構造をもつポリ(3-ヘキシルチオフェン)の合成法、いわゆる熊田触媒移動型重合(KCTP)が開拓され、同高分子の価値が一層高まった。一方、KCTPは非常に洗練された重合法であるが、今後ますます高まると予想されるニーズに応えるためには、簡便で確実な停止反応による官能基導入を開発することが喫緊の課題である。本研究では、3,4位に置換基を導入したチオフェン誘導体を合成し、ここから発生させたチオフェンGrignard試薬を停止剤、かつ官能基導入試薬として用いることにより、先に掲げた課題を解決する。最終年度に当たる平成28年度は、まずメトキシチオフェンによる停止反応について、前年度に立てた仮説を立証するため、モデル反応を新たに検討した。その結果、電子密度が高いビチオフェン誘導体がゼロ価ニッケル錯体を強く捕捉していることが示唆された。一方、3位にオキサゾリル基を有するチオフェン停止剤では、大きな立体障害から十分に末端停止反応が進行しなかった。停止剤の反応性を向上させるために、i-PrMgClのLiCl錯体を用いたところ、両末端にオキサゾリルチオフェンが導入されることが分かった。すなわち、末端への官能基導入は、立体因子のみならず、電子的要因も大きく影響することを明らかにした。一方、過去の報告に倣って、過剰量のスチレン存在下で停止反応を行った結果、ゼロ価ニッケル錯体がスチレンに捕捉され、生長末端にのみ官能基を導入することに成功した。本研究では、3,4位に置換基を導入したチオフェン誘導体を末端停止剤前駆体として合成し、熊田触媒移動型重合(KCTP)によって得られるポリ(3-ヘキシルチオフェン)の鎖末端を官能基修飾することを目的とした。メトキシチオフェンの場合、メトキシ基の置換位置によって末端修飾結果が大きく異なった。モデル反応から、電子豊富なチオフェンがゼロ価ニッケル錯体を捕捉していることが示唆された。一方、立体的に嵩高いオキサゾリルチオフェンの場合は、turboグリニャール試薬によって反応性を向上させ、過剰量のスチレンによってゼロ価ニッケル錯体を分子間捕捉することで、生長末端にのみ官能基を導入することに成功した。今年度行った実験により、ニッケル触媒のオルト位に置換基を有する重合生長末端は、クロロマグネシオ基のオルト位に置換基を有するGrignard試薬とも反応することを確認した。これまでに、5-ブロモ-3-ヘキシル-2-ヨードチオフェンから得られるGrignard試薬は、リチウムクロリドなどの活性化剤を添加しないと重合しないことが報告されている。一方、今回の実験では、活性化剤を添加せずとも立体障害を無視して末端への反応が起こった。以上のことから、重合により副生してくるマグネシウム塩がリチウムクロリドと同様に働き、Grignard試薬の反応を加速していることが示唆された。当該結果は、次年度から行う官能基導入において、重要な分子設計指針となるものである。まずは、メトキシチオフェンを停止剤とした場合のモデル化合物合成の詳細を明らかにする。既に行った2-クロロマグネシオ-3-ヘキシルチオフェンと2-ヨード-3(4)-メトキシチオフェンとの反応に加え、2-ブロモ-3-ヘキシルチオフェンと2-クロロマグネシオ-3(4)-ヨードチオフェンとのクロスカップリング反応を検討する。
ウィークボソン等に関する新現象の理論的研究

標準模型は,多くの理論的限界と困難を持っている.従って,標準模型を超える新しい理論の探求が必要である.標準模型を超える理論として有力な高次元の超弦模型では,低エネルギー有効理論は,コンパクト化される空間の位相構造で特徴付けられる可能性に注目し,これの解明に重点的に取組むと共に, TeV領域での新現象の可能性を検討した.この間の研究において,次の点で具体的成果が得られた.1.プランク・スケールからTeV領域までのゲージ階層とコンパクト化される多様体の位相構造との関係を系統的に明らかにした.2.くりこみ群を用いて,ゲージ結合定数を定量的に求めた.この際,超対称弦模型では大統一理論にはないゲージ場の混合項が現われ,これが低エネルギーの可換ゲージ結合定数に大きく影響することを明らかにした.3.こうして得られる低エネルギー有効理論では,標準模型に比べゲージ対称性が大きくなる.このゲージ対称性に伴う新ウィークボソンの存在を実験的に検証できる可能性があることを示した.4.ゲージ対称性だけでは決らない湯川相互作用も多様体のもつ性質と密接に関係している.4世代を導く多様体の場合について,多様体の形を決めるパラメーターで湯川結合定数を表わし,質量体系,陽子崩壊,フレーバー混合などについて分析した.5.標準模型を超える別の試みとしてテクニカラー模型がある.テクニカラーのゲージ相互作用が漸近的自由ではなく,固定点をもつ場合には,テクニデイラトンが存在し,従来のテクニカラー模型にはない特徴が低エネルギー領域に現われ,フレバー変化の中性相互作用についての実験事実とも矛盾がないものであることを明らかにした.標準模型は,多くの理論的限界と困難を持っている.従って,標準模型を超える新しい理論の探求が必要である.標準模型を超える理論として有力な高次元の超弦模型では,低エネルギー有効理論は,コンパクト化される空間の位相構造で特徴付けられる可能性に注目し,これの解明に重点的に取組むと共に, TeV領域での新現象の可能性を検討した.この間の研究において,次の点で具体的成果が得られた.1.プランク・スケールからTeV領域までのゲージ階層とコンパクト化される多様体の位相構造との関係を系統的に明らかにした.2.くりこみ群を用いて,ゲージ結合定数を定量的に求めた.この際,超対称弦模型では大統一理論にはないゲージ場の混合項が現われ,これが低エネルギーの可換ゲージ結合定数に大きく影響することを明らかにした.3.こうして得られる低エネルギー有効理論では,標準模型に比べゲージ対称性が大きくなる.このゲージ対称性に伴う新ウィークボソンの存在を実験的に検証できる可能性があることを示した.4.ゲージ対称性だけでは決らない湯川相互作用も多様体のもつ性質と密接に関係している.4世代を導く多様体の場合について,多様体の形を決めるパラメーターで湯川結合定数を表わし,質量体系,陽子崩壊,フレーバー混合などについて分析した.5.標準模型を超える別の試みとしてテクニカラー模型がある.テクニカラーのゲージ相互作用が漸近的自由ではなく,固定点をもつ場合には,テクニデイラトンが存在し,従来のテクニカラー模型にはない特徴が低エネルギー領域に現われ,フレバー変化の中性相互作用についての実験事実とも矛盾がないものであることを明らかにした.1.10次元時空【E_8】×【E_8】混成的超対称弦理論において、コンパクト化される6次元空間の位相構造に対応して、どのようなゲージ階層構造が得られるか、その関連を明らかにし、可能な低エネルギー有効理論を系統的に求めた。さらに、標準ゲージ対称性を含み、陽子の安定性、クォーク・レプトンの質量導出など実験事実に符号する現実的な低エネルギー有効理論を得るために必要なコンパクト6次元空間の位相構造への条件を求めた。2.上記により得られた低エネルギー有効理論は、いわゆる標準模型に比べ、少くともU(1)ゲージ対称性を1ケ余分に持つものであることを示した。その結果、百千GeVのエネルギー領域において、標準模型からは説明できない新現象が現われることになる。この追加的ウィークボソンの相互作用定数をくり込み群解析を用いて予測し、トリスタンを始め、いよいよ本格的に稼動する大加速器を用いた実験により、新現象がどのような過程で、どのような確率で起るかを具体的に求め、超対称弦理論の実験的検証が可能であることを明らかにした。3.素粒子の複合模型に基づく隠された局所対称性をもつ低エネルギー有効理論を発展させて、この理論におけるベクトルメゾンの導入と従来の方法との関連を明らかにした。さらに、軸性ベクトルメゾンを導入し、より一般的に理論形式を展開した。また、ベクトルメゾンが存在する場合のこの低エネルギー有効理論における、ソリトン解の安定性を詳細に分析した。
有機デバイス界面における波動関数の重なりと界面電荷移動に関する研究

有機半導体薄膜を用いた光電子デバイスでは、複数の有機ヘテロ界面における電荷移動がその機能化に重要である。報告者は、有機デバイスに関連した有機ヘテロ接合間の電荷移動と波動関数(φ)の重なりの関係を紫外光電子分光法(UPS)/準安定暦原子電子分光法(MAES)を用いて研究を行った。報告者はこれまでに、導電性高分子ポリ-3-アルキルチオフェン(PAT)の分子配向が薄膜表面で異なり、HOMOのφの膜表面外側への広がりの程度が変化することを明らかにしてきた。すなわち、(i)表面にアルキル基が露出することでHOMOのφの膜表面外側へ広がりが抑制され、一方、(ii)表面に主鎖のポリチオフェンが露出することでHOMOのφが膜表面外側に多く広がる。報告者は本年度の前半において、PAT薄膜の表面分子配向のより大きな変化が、(i)は浸漬法または高速回転のスピンコート法、(ii)は摩擦転写法で制御できることを一部国際学術雑誌において報告した。また、そのように作製した2種類のPAT薄膜上に有機半導体ペンタセン(PEN)を真空蒸着法によって積層し、PENの分子配向と電子状態の関係をUPSおよびMAESを用いて研究した。その結果、PENの分子配向は下地のPAT薄膜のHOMOのφの張り出し具合に依存せず、分子の長軸を基板に対して垂直にして配向し、またエネルギー位置やバンド分散などの電子状態の特徴的な違いも明らかには見られなかった。PAT薄膜表面には、(i)はもとより(ii)においても基板に対して平行になったアルキル基が主鎖と同様に存在する。このため、上地分子と下地分子のφの重なりと電子状態の関係をはっきりと見極めるには、光電子顕微鏡や走査型トンネン顕微鏡などによる空間的な電子状態の観察が重要であると考えられる。また、有機ヘテロ接合界面のφの重なりと電気特性の関係は、現在、産業技術総合研究所との共同で有機薄膜型太陽電池を作製して研究中である。
上皮間葉転換を基軸としたがん転移能獲得機構の解明

現在、がんは本邦において2人に1人が罹患し、3人に1人が死因となる疾患であり、その本態解明は急務である。特に、がんの悪性化の要因の一つであるがん転移は、複雑かつ多段階のステップによって成立する事象であり、これまでにも様々な分子機序が報告されてきた。しかし、従来のがん転移に関する研究では、有用なin vitro/in vivo解析モデル系が十分でなく、具体的な解析法には制約があり、転移に関与する分子やシグナル経路の同定は困難であった。本研究は、上皮間葉転換を基軸としたがん転移能獲得機構の解明を目的とし、独自の自然転移マウスモデルを確立して解析を行ってきた。同モデルを用いて、間葉系形質を持つ口腔扁平上皮がん細胞株(HOC313)を起源とした高転移性亜株(HOC313-LM)を樹立し、ゲノム・エピゲノム・遺伝子発現の網羅的解析にシステム生物学的手法を組み合わせた統合的オミックス解析から新規がん転移関連遺伝子の同定を試みてきた。その結果、親株には検出されない19番染色体の増幅を認め、同領域に座位する遺伝子に着目し、転移関連遺伝子の同定を行った。siRNAのスクリーニング系により、細胞形態に影響を与える遺伝子を抽出し、同遺伝子の解析を行った結果、RhoAの翻訳制御に関わる遺伝子であることが判明し、RhoAの活性化により移動能・浸潤能が亢進したことを見出した(投稿準備中)。また、EMT関連遺伝子のプロモーター活性を蛍光で検出可能なin vivo EMT imagingシステムの確立をも試みつつ、現在までにVIM (vimentin)プロモーター活性依存的に蛍光を発する細胞株の樹立が終了し、miRNAライブラリーを用いたEMT関連miRNAを同定する機能的スクリーニングを施行している。さらに、マウスへの移植実験を施行し、生体内でのEMT変化を解析する予定である。(抄録なし)本研究は、がん個別化医療の実現を目指して、独自に確立してきたがん自然転移マウスモデル実験系を用いて、がん転移の詳細なメカニズムを解明するべく、ゲノム・エピゲノム解析、遺伝子発現解析など多角的なアプローチを展開してきた。特にがん転移は、難治がんを規定する最も重要な因子の一つである。既に様々な分子メカニズムが明らかにされてきているが、実際のがん臨床において転移の分子診断法や標的治療法の確立は未だ充分ではない。そこで我々は、がん転移メカニズムの詳細を明らかにすべく、上記モデル系を用いて口腔扁平上皮がん細胞株(HOC313)から高転移性亜株を樹立してきた。これら樹立した細胞株を用いて統合的ゲノム解析アプローチにより親株と高転移性亜株の比較・検討を行い、ゲノム一次構造変化、遺伝子発現変化を見出している。特に、高転移性株に特異的に検出された19番染色体の増幅に着目し、様々な実験手法を用いて転移関連遺伝子候補の抽出をin vitro/in vivoにおいて施行している。さらに、これらの情報をシステム生物学的手法によって解析した際、あるシグナル経路の活性化を認め、現在、詳細な解析を行っている。また、EMT関連遺伝子のプロモーター活性を蛍光で検出可能なin vivo EMT imagingモデルの確立をも試みつつ、同モデルを用いたEMT関連microRNAなどの機能的スクリーニングにも参加し、その同定や詳細な解析に大きく寄与してきた(Harazono et al. PLOS ONE, in press)。これら独自の系の確立を基盤とした難治がん克服のための研究を遅滞なく進め、一部に関して既に成果を上げつつある。口腔扁平上皮がん細胞から独自の転移モデルを用いて高転移性亜株を樹立し、現在、統合的アプローチから転移関連遺伝子候補の抽出をほぼ完了している。

また、in vivo EMT imagingではCDHI以外の遺伝子でも同様な細胞株を樹立しつつあるので、in vitroの評価を終えたのちin vivoに移行する準備が整いつつある。統合的アプローチから抽出した転移関連遺伝子候補については、siRNAやshRNAを用いてin vitro/in vivoにおいて、その生物学的意義を探索するとともに、東京医科歯科大学附属病院・食道がん切除症例を用いて候補遺伝子との臨床病理学的相関を検討していく。in vivo EMT imagingしすてむモデルの確立においては、in vitroで評価が終えたものから順にマウスに移植し、生体内におけるEMT変化を可視化し、その詳細なメカニズムを明らかにしていく。(抄録なし)
ソ連における歴史認識と政治

フルシチョフ期のソ連における自国史像の変遷を分析課題とした。なかでも歴史家の関心を集めた1)北カフカース史の描写をめぐる議論と、2)歴史家の論争の中心となった学術誌『歴史の諸問題』誌の活動を中心に検討を進めた。1)に関する研究成果まず、同時期の政治改革の過程では共産党史だけでなく自国史の解釈も大きな論争点となったこと、特に北カフカースを中心とする非ロシア人地域の歴史とロシア史との関係が歴史家の議論を集めたことを明らかにした。そのうえで、19世紀の北カフカースで起こった対ロシア蜂起であるシャミーリの反乱について、1953年のアゼルバイジャン共産党第一書記バギーロフの逮捕が歴史家の論争の始まりの契機となったこと、また1957年のチェチェン・イングーシ自治共和国の再建が、この史実に対する公式見解の方向性を決定づける重要な要因となったことを明らかにした。2)に関する研究成果『歴史の諸問題』誌の活動を、1953年に編集長となった歴史家パンクラートヴァの活動を中心に分析した。まず、1953年の編集部の改組が科学アカデミーの決定に基づくものであったことを指摘し、そのうえで同誌編集部が、読者会議の開催や討論用論文の掲載を通じて歴史家と社会の論争を促していった過程を分析した。これに加えて、共産党中央委員であり、最高会議代議員でもあったパンクラートヴァのもとには、スターリン時代に政治的抑圧を受けた多数の知識人の名誉回復と釈放を求める市民からの訴えが多数寄せられていたことを明らかにした。さらに、社会に対して公的歴史像の変遷を説明する役割を担った彼女が、スターリン期の歴史学の役割に対する社会からの批判と、政治指導部に対する市民の批判の高まりを警戒した党指導部による統制の狭間で苦悩するさまを跡付け、従来の研究が着目してこなかったソヴィエト体制下の知識人の一側面を指摘した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
在宅ケアにおける基本的な日常生活行動の自立支援のためのケアプランと評価方法

平成10年度12年度にかけて「在宅ケアにおける基本的な日常生活行動の自立支援のためのケアプランと評価方法」について研究を行った。平成10年度に日常生活行動の自立を可能にする条件を分析した。結果は2ヵ月で改善可能な内容は着替え、服薬行動、痛み、介護者の心身の疲労であった。同年にケアプランの実施の有無とプラン修正によるニーズ解決を分析した。その結果、ニーズ解決率の高い順位は(1)ケアプランを必要に応じて修正し実施、(2)ケアプラン実施、(3)実施しない、の順であること、ケアプランの修正要因は利用者条件、サービス提供条件、ケアマネージャーの順であった。平成11年度には日常生活行動変化のアウトカム項目をアメリカ合衆国のメディケア機関で義務化されていたOASIS(The Outcome Assessment Information Set)を中心に我々が開発していた日本版在宅ケアアセスメント用紙を組み合せて、在宅ケアの評価を行い、それに基づきケアプランを5機関で行った。平成12年度にはアウトカム項目を確定し、自立度変化とケアプロセスの内容、満足度を評価し、プランを立てて実施後に再度アウトカムとプランを評価する方法の開発、サービス提供者の能力開発と組織力向上の評価方法を開発し、マニュアル化した。なお、利用者アウトカムに関しては、フィンランドとの共同研究を行った。目的:在宅ケア対象者の基本的な日常生活自立度の向上をめざして、チームによるケアプラン作成とサービスを提供した成果を評価した。実施成果に影響を与えた要因を分析し評価指標を開発した。方法:1)対象は山梨県全域の市町村、訪問看護ステーションで新規にインテークされて3ヶ月間の在宅を継続的に受けた54事例である。2)方法は介護保険制度に基づいて、平成10年6月8月までに、初回アセスメント、ケアプラン作成、ケア会議実施、チームによるサービス実施、モニタリング実施によるニーズ解決状況と日常生活自立度の変化およびそれらの要因を分析した。結果:1) 54事例は、男23名(42.6%)、女31名(57.4%)、平均年齢は79.5歳2)主疾患は、脳血管疾患が、25名(46.3%)で最多3) 3ヶ月間に発生したニーズは病気・症状、痴呆行動、ADL/IADL、心理的問題、社会的問題、家計・経済、介護負担であり、ニーズ総数173であり1人平均3.14であった。4)ニーズの解決率は、解決改善69.5%、不変27.3%、悪化3.3%であり、一般の在宅ケアの全国平均よりも解決改善率が高い。5) 3ヶ月のケアプラン変更率は93.1%であり、この変更要因は、54事例を分母にした場合に複数回答で、事例要因84.5%、サービス提供側要因50.0%、ケアマネジメント要因27.6%であり、必要に応じてケアプランを修正して、サービスを提供すれば、ニーズ解決改善率は有意に上昇することが明らかになった。6)初回アセスメント時のFIM(機能的自立度評価)得点は、最小18点、最大121点、平均61.54、3ヶ月後は、最小、18点、最大1.23点、平均65.28であった。FIM得点は、ケア3ヶ月後に平均3.9点上昇した。最大上昇43点、最大下降-29点であった。結論:日常生活自立の向上は、さまざまなニーズ解決率が高くなれば有意に高くなっていた。ニーズに基づくケアプラン作成、サービス提供、モニタリングのプロセスを効果的に進める方法、ニーズ解決と日常生活自立度の向上に影響する要因が明らかになったので、評価指標としてこれらを利用できるといえる。11年度の研究目的は、在宅ケアにおける基本的な日常生活行動の自立促進ケアプランの実態を分析し自立度変化の評価方法を開発した。調査対象は平成11年10月1日現在の5機関の全利用者合計609名のうち、介護保険対象条件を有し、ターミナルを除く505名を対象とし、2ヶ月間在宅ケアを継続した者451名であった。今回の分析はこれを有効回答とした。データ収集方法は秋田県、山梨県、東京都、静岡県、高知県の中から設置本体の異なる5つの訪問看護ステーションを選び、訪問看護婦が各自機関の利用者調査を行った。

結果はケアプラン作成率は100%であった。専門職が利用者本人・家族と「相談し、承認を得ている」が38.9%、「相談したが、承認はない」34.0%を合わせると、約7割は何らかの形でケアプラン作成にあたり、利用者と相談する機会を持っている。「相談せず、承認もない」事例は、27.1%と、3割近い数値を示し、改善の余地を残していることを示している。特に日常生活行動の自立支援を目指す場合は、本人の動機づけが重要で、本人がケアプランに十分に参加し、プランにおける目標と内容を専門職と共有すべきである。利用者の日常生活行動の自立度の変化指標は、わが国の厚生省で用いている寝たきり度(J1C2の8段階)、NMスケールによる痴呆度(痴呆なしMの10段階)を用い、全米においてアウトカム測定項目として使用を義務化されているOASIS(The Outcome Assessement Information Set)簡易項目14版のうち自立度関連の10項目を用いてアウトカムを評価した。その結果、改善が比較的多くみられた項目は寝たきり度、整容、洗身、移乗、移動であり、これらは自立促進のケアプランを立て利用者の動機づけを図りながらていねいに実施することにより改善しやすい内容であることが明らかになった。平成10年度12年度にかけて「在宅ケアにおける基本的な日常生活行動の自立支援のためのケアプランと評価方法」について研究を行った。平成10年度に日常生活行動の自立を可能にする条件を分析した。結果は2ヵ月で改善可能な内容は着替え、服薬行動、痛み、介護者の心身の疲労であった。同年にケアプランの実施の有無とプラン修正によるニーズ解決を分析した。その結果、ニーズ解決率の高い順位は(1)ケアプランを必要に応じて修正し実施、(2)ケアプラン実施、(3)実施しない、の順であること、ケアプランの修正要因は利用者条件、サービス提供条件、ケアマネージャーの順であった。平成11年度には日常生活行動変化のアウトカム項目をアメリカ合衆国のメディケア機関で義務化されていたOASIS(The Outcome Assessment Information Set)を中心に我々が開発していた日本版在宅ケアアセスメント用紙を組み合せて、在宅ケアの評価を行い、それに基づきケアプランを5機関で行った。平成12年度にはアウトカム項目を確定し、自立度変化とケアプロセスの内容、満足度を評価し、プランを立てて実施後に再度アウトカムとプランを評価する方法の開発、サービス提供者の能力開発と組織力向上の評価方法を開発し、マニュアル化した。なお、利用者アウトカムに関しては、フィンランドとの共同研究を行った。
抗ベロ毒素IgA抗体の構築を目指したMHC結合性ペプチド含有ワクチンの開発

免疫原性が低く抗原性を示さない抗原に対しても、粘膜免疫を効果的に誘導するワクチンおよび経口投与可能な治療用分泌型IgAの開発を目的とした。腸管出血性大腸菌O157:H7が産生するベロ毒素の糖鎖認識サブユニット(Stx1B)は、宿主細胞との結合を担っている。Stx1Bを抗原として用い、特異的抗体が誘導できればベロ毒素による傷害を防ぐことが出来る。しかしながら、抗原提示細胞の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスIIへStx1B由来のペプチドが提示されにくいため、特異的抗体産生の誘導は困難である。そこで、MHCクラスIIに提示され、さらにT細胞エピトープを含むペプチド(T細胞エピトープ含有MHCクラスII結合性ペプチド、TMB-peptide)とStx1Bを共存させたワクチンを開発し、効率的な免疫賦活化を目指した。T細胞受容体が認識するエピトープを考慮して選択したTMB-petideをリポソームに内封し、表面にStx1Bを修飾したリポソームワクチンを開発した。またOvalbumin (OVA)をStx1Bと化学的に架橋したワクチンを作製し効果を検討した。TMB-peptide、OVAの共存により抗体産生が誘導される可能性が示唆されたが、さらに効率的な抗体産生誘導法の検討が必要であった。また、Stx1Bで免疫したマウス由来のB細胞を用いて作製したハイブリドーマからIgAを構成する遺伝子を獲得し、in vitroでの分泌型IgAの構築を目指した。その結果、Stx1Bを経鼻免疫したマウスの鼻咽頭関連リンパ組織を用いてIgA産生ハイブリドーマを作製し抗体遺伝子を得ることが出来た。この抗体遺伝子をCHO-K1細胞に導入することでIgAの獲得、さらに二量体IgAを構成するJ鎖、分泌型IgAを構成する分泌片の遺伝子をCHO-K1細胞に導入し、分泌型IgAの構築を可能とした。免疫原性が低く抗原性を示さない抗原に対しても、効果的な粘膜免疫ワクチンおよび経口投与可能な治療用分泌型IgAの開発を目的とする。腸管出血性大腸菌O157:H7が産生するベロ毒素の糖鎖認識サブユニット(Stx1B)は免疫原性が低い抗原である。これは抗原提示細胞の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスIIへ抗原ペプチドが提示されにくいためである。そこで、Stx1Bと、T細胞エピトープを有しMHCクラスIIに提示され得るペプチド(T細胞エピトープ含有MHCクラスII結合性ペプチド、TMB-peptide)の2種類の物質を組み込んだリポソームワクチンを開発し、効率的な免疫賦活化の誘導を目指す。さらに、免疫されたマウスからハイブリドーマを作製し、IgAを構成する遺伝子を獲得し、動物細胞に導入することで分泌型IgAの構築を目指す。リポソームに内封するTMB-peptideはMHCクラスIIのハプロタイプ、T細胞受容体が認識するエピトープを考慮して選択する必要があり、免疫したマウスの抗体価を指標に、効果的なTMB-peptideを選択している。またTMB-peptideの代わりにOVAをリポソームに内封し、MHCクラスIIのハプロタイプに拘わらず免疫応答が誘導可能か検討している。2、IgAを構成する遺伝子の獲得これまでにStx1Bを抗原としてマウスに経鼻免疫を行い、鼻咽頭関連リンパ組織を用いてIgAを産生するハイブリドーマを作製し、IgAを構成する遺伝子を獲得している。しかしながら、これまでに得られたIgAは抗原親和性が低いことから、よりアフィニティー成熟を経たリンパ組織を用いて抗体遺伝子の獲得を目指して検討中である。リポソームワクチンを作製し、実験動物であるマウスに経鼻免疫することにより粘膜免疫の賦活を目指している。ワクチンの作製時に、リポソーム表面に結合した抗原を検出、測定する手段にBIACOREを用いているが、機械に不具合が生じた時期がありワクチンの調製の確認に時間を要した事があった。現在は、順調に進展している。免疫原性が低く抗原性を示さない抗原に対しても、粘膜免疫を効果的に誘導するワクチンおよび経口投与可能な治療用分泌型IgAの開発を目的としている。腸管出血性大腸菌O157:H7が産生するベロ毒素を構成する糖鎖認識サブユニット(Stx1B)は宿主細胞との結合を担っている。Stx1Bをワクチンとして用い、特異的抗体が誘導できればベロ毒素による障害を防ぐことが出来る。しかしながら、Stx1Bに対する抗体産生誘導は困難であることが知られている。これは抗原提示細胞の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスIIへ抗原由来のペプチドが提示されにくいためである。そこで、T細胞エピトープを有し、さらにMHCクラスIIに提示されるペプチド(T細胞エピトープ含有MHCクラスII結合性ペプチド、TMB-peptide)に着目した。Stx1BとTMB-peptideを共存させたリポソームワクチンを開発し、効率的な免疫賦活化を目指している。さらに、免疫されたマウスからハイブリドーマを作製してIgAを構成する遺伝子を獲得し、動物細胞に導入することで分泌型IgAの構築を目指している。T細胞受容体が認識するエピトープを考慮して選択したTMB-petideあるいはOvalbumin (OVA)をリポソームに内封し、表面にStx1Bを修飾し、MHCクラスIIのハプロタイプの異なるマウスに免疫して、その効果を検討している。

さらに、これまでStx1Bを抗原として経鼻免疫したマウスの鼻咽頭関連リンパ組織を用いてIgAを産生するハイブリドーマを作製し、IgAを構成する遺伝子を獲得してきた。しかしながら得られたIgAはStx1Bとの結合性が低いことから、免疫回数やリポソームワクチンの投与量などを増やすことで、アフィニティー成熟を経たリンパ組織から抗体遺伝子の獲得を検討している。リポソームワクチンを調製し、MHCクラスIIのハプロタイプの異なる種のマウスに免疫して免疫応答の賦活化を目指している。さらには、免疫したマウスのリンパ組織を用いて抗体遺伝子を獲得し、in vitroでの抗体の構築を検討している。おおむね順調に進展している。免疫原性が低く抗原性を示さない抗原に対しても、粘膜免疫を効果的に誘導するワクチンおよび経口投与可能な治療用分泌型IgAの開発を目的とした。腸管出血性大腸菌O157:H7が産生するベロ毒素の糖鎖認識サブユニット(Stx1B)は、宿主細胞との結合を担っている。Stx1Bを抗原として用い、特異的抗体が誘導できればベロ毒素による傷害を防ぐことが出来る。しかしながら、抗原提示細胞の主要組織適合遺伝子複合体(MHC)クラスIIへStx1B由来のペプチドが提示されにくいため、特異的抗体産生の誘導は困難である。そこで、MHCクラスIIに提示され、さらにT細胞エピトープを含むペプチド(T細胞エピトープ含有MHCクラスII結合性ペプチド、TMB-peptide)とStx1Bを共存させたワクチンを開発し、効率的な免疫賦活化を目指した。T細胞受容体が認識するエピトープを考慮して選択したTMB-petideをリポソームに内封し、表面にStx1Bを修飾したリポソームワクチンを開発した。またOvalbumin (OVA)をStx1Bと化学的に架橋したワクチンを作製し効果を検討した。TMB-peptide、OVAの共存により抗体産生が誘導される可能性が示唆されたが、さらに効率的な抗体産生誘導法の検討が必要であった。また、Stx1Bで免疫したマウス由来のB細胞を用いて作製したハイブリドーマからIgAを構成する遺伝子を獲得し、in vitroでの分泌型IgAの構築を目指した。その結果、Stx1Bを経鼻免疫したマウスの鼻咽頭関連リンパ組織を用いてIgA産生ハイブリドーマを作製し抗体遺伝子を得ることが出来た。この抗体遺伝子をCHO-K1細胞に導入することでIgAの獲得、さらに二量体IgAを構成するJ鎖、分泌型IgAを構成する分泌片の遺伝子をCHO-K1細胞に導入し、分泌型IgAの構築を可能とした。リポソームワクチンの調製、免疫方法については確立している。免疫されたマウスから鼻咽頭関連リンパ組織を回収してMagnetic Cell Sorterを用いて細胞表面にIgAを発現したB細胞を回収し、ハイブリドーマを作製する。これまで当研究室で得た抗体遺伝子を用いて構築した抗Stx1B-IgAは抗原親和性が低いことが明らかとなっている。より高い抗原親和性を持つIgA抗体を得るために、リポソームワクチンにより免疫応答を効率よく誘導したマウスのリンパ組織を用いてハイブリドーマを作製する。よりアフィニティー成熟したリンパ組織を用いる事で、IgAの抗原親和性が改善されるか検討する。
超高温用複合材料のマトリックスとしてのニオブ固溶体合金の評価

Nb基in-situ複合材料を開発するための基礎研究として,Nb固溶体の高温変形挙動を単結晶を使って調査した.固溶強化を調べるための代表的固溶体合金として選んだのは,Nb-TaとNb-Moで,その理由は,Nbに対してTaはサイズミスフィットおよび剛性率効果が小さいこと,Moはサイズミスフィットおよび剛性率効果が大きいこと,さらに,Ta,Moともに不純物元素に対する清浄化作用がないため,固溶強化の本質を明らかにできることである.Nb固溶体の固溶強化は,Nb-Ta,Nb-Moともに,室温から中温域ではサイズミスフィットとi-s interaction(侵入型元素-置換型元素相互作用)によって支配される.電子顕微鏡観察結果によると,変形組織には直線的に長く伸びたらせん転位が支配的であり,酸素(Ta-Oまたは陽Mo-O)とらせん転位の相互作用が存在することを意味する.この相互作用は,降伏応力およびすべり面の方位依存性において,酸素濃度に依存した顕著な異方性が現れることからも確認された.一方,中温域以上では,Nb-Ta-Oの強度は温度上昇とともに急激に減少するのに対し,Nb-Mo-Oでは1500K付近まで高強度が保たれる.Nb-Mo-Oの変形組織には刃状転位が支配的に観察され,酸素(Mo-O)と刃状転位との相互作用が存在する.内部摩擦測定により,室温から中温域では,i-s効果によるTa-OまたはMo-OのSneok雰囲気とらせん転位との相互作用が,高温域では刃状転位とMo-OのCottrell雰囲気との相互作用があることが実証された.Nb基in-situ複合材料を開発するための基礎研究として,Nb固溶体の高温変形挙動を単結晶を使って調査した.固溶強化を調べるための代表的固溶体合金として選んだのは,Nb-TaとNb-Moで,その理由は,Nbに対してTaはサイズミスフィットおよび剛性率効果が小さいこと,Moはサイズミスフィットおよび剛性率効果が大きいこと,さらに,Ta,Moともに不純物元素に対する清浄化作用がないため,固溶強化の本質を明らかにできることである.Nb固溶体の固溶強化は,Nb-Ta,Nb-Moともに,室温から中温域ではサイズミスフィットとi-s interaction(侵入型元素-置換型元素相互作用)によって支配される.電子顕微鏡観察結果によると,変形組織には直線的に長く伸びたらせん転位が支配的であり,酸素(Ta-Oまたは陽Mo-O)とらせん転位の相互作用が存在することを意味する.この相互作用は,降伏応力およびすべり面の方位依存性において,酸素濃度に依存した顕著な異方性が現れることからも確認された.一方,中温域以上では,Nb-Ta-Oの強度は温度上昇とともに急激に減少するのに対し,Nb-Mo-Oでは1500K付近まで高強度が保たれる.Nb-Mo-Oの変形組織には刃状転位が支配的に観察され,酸素(Mo-O)と刃状転位との相互作用が存在する.内部摩擦測定により,室温から中温域では,i-s効果によるTa-OまたはMo-OのSneok雰囲気とらせん転位との相互作用が,高温域では刃状転位とMo-OのCottrell雰囲気との相互作用があることが実証された.本研究では、超高温用複合材料のマトリックスとして可能性の高いNb-xMoおよびNb-xTa(x=0,20,40mol%)2元系固溶体合金の単結晶を作製し、77から1773Kまでの温度範囲で圧縮変形挙動を調べた。本研究によって得られた結果は以下のようにまとめられる。(1)Nb-Mo合金は全温度域で固溶強化を示すが、Nb-Ta合金は約1100K以下ではTaによる固溶強化を示さない。Nb-Mo合金およびNb-Ta合金の格子定数の精密測定の結果、このような固溶強化の違いはNbとMoまたはTaとのサイズミスフィットによって、矛盾なく説明される。(2)Nb-Ta合金の約1100K以下での降伏応力は、侵入型元素濃度、特に酸素濃度の増加にともない著しく上昇する。(3)Nb-20Mo合金では、酸素濃度の増加による降伏応力の増加は高温まで保たれ、1473Kにおいても顕著な降伏応力の増加が見られる。(4)Nb-Mo合金では、中間温度域で変形応力の負のひずみ速度依存性が現れ、PL効果によるセレーションが観察される。このセレーションの発現は、Mo組成と酸素濃度に影響される。一方、変形応力の負のひずみ速度依存性およびセレーションは、Nb-Ta合金には現れない。以上の結果から、Nb合金の高温変形には、侵入型不純物原子と置換型溶質原子の相互作用が深く関与していることが示唆される。1.クリープ試験1)1573-1773Kでは、Nb-20Mo-10WはNb-20Moよりも高いクリープ強度を示す.2)Nb-20Moの定常せん断ひずみ速度における応力指数nは、低規格化応力域においてn=3,高規格化せん断応力域ではn=5を示す.また,Nb-20Mo-10Wでは,n=5を示す.3)Nb-20Moの1573-1773Kにおけるクリープ之拡散係数Qは,Q=555kJ/molである。この値はNb中のMoの拡散の活性化エネルギーに近い.一方,Nb-20Mo-10Wでは,Q=65kKJ/molであり,この値はNb中のWの拡散の活性化エネルギーに近い.2.クリープ変形試料の電子顕微鏡観察

1)Nb-20Moでは,n=3のべき乗則に従う領域において、転位の回復による組織が観察される.n=5の領域では,サブバウンダリ-が形成されており,転位の回復と均一に分布する転位組織が観察される.2)Nb-20Mo-10Wでは,n=5の領域で,主すべり面上に均一に分布した転位組織が観察される.3)n=5の領域では,均一に分布する転位のバーガースベクトルbは,主にb=1/2<111>,b=<001>と決定される.また,これらの転位は刃状転位成分が支配的である.さらに,その他のbをもつ転位も観察される.4)以上の結果から,Nb-20Mo-10Wのn=3の領域では転位の上昇運動,n=5の領域では転位の上昇運動と粘性すべりがクリープ変形を律速している.一方,Nb-20Moのn=5の領域では,刃状転位の粘性すべりがクリープ変形を律速している.5)上記1),2)の結果から,Nb-20Mo-10Wのクリープ強度の上昇は,Wの拡散に支配されて転位の粘性すべり抵抗が上昇するためであると考えられる.Nb-TaとNb-Mo単結晶の降伏応力の温度依存性を酸素(O)濃度の関数として調査したところ,低酸素濃度の合金においては,Ta添加では全く固溶強化しないが,MO添加では著しく強化することが分かった.これは,Nb-TaとNb-Moのサイズミスフィットの違いで説明される.一方,酸素添加したNb-TaとNb-Moはいずれも著しく強化されるが,Ta+OまたはMO+Oの複合添加により,それぞれを単独に添加するよりさらに強化することが見出された.この結果は,置換型元素(substitutional,TaまたはMO)と侵入型元素(interstitial,O)の相互作用(i-s interaction)で説明される.電子顕微鏡観察結果によれば,室温から中温度域での変形組織においては,Nb-Ta-O,Nb-Mo-Oいづれにおいても,直線的に長く伸びたらせん転位が支配的であり,酸素とらせん転位の相互作用の存在が示唆される.降伏応力とすべり面の方位依存性に及ぼす酸素濃度の影響を調べることにより,酸素がらせん転位芯と相互作用することを明らかにした.Nb-Moの高温域での変形組織においては,刃状転位が支配的であり,刃状転位と酸素との相互作用が変形を律速している.内部摩擦測定による酸素の拡散の活性化エネルギーの測定および微少塑性領域での変形挙動の調査から,酸素とMoのi-sinteractionが実証された.
口腔粘膜上皮の角化過程でのEGFの役割とケラチン分子種の動態に関する免疫組織化学

1.ラット・マウス胎児(ラット:胎齢12日、16日;マウス:胎齢15日)、出生直後、生後7、14、21日目の舌について形態形成過程を走査電顕・光顕・透過電顕によって観察した。当初、もっと早期の胎児についても試料採取、観察を予定していたが、胎児舌試料があまりに小さく、識別が難しいため、前述の胎齢のものについて観察した。光顕での観察は、全てエポン樹脂包埋の準超薄切片を用いた。2. 1と同種、同時期の舌試料において、EGFに対する免疫組織学的検討をPolyclonal抗体(2種類;抗ヒトEGF、抗マウスEGF)とMonolonal抗体(2種類;抗マウスEGF E5、抗マウスEGF F5)を用いて光顕レベルで継続中である。今回用いたEGFおよびKeratinの免疫組織化学染色に関しては、予備的な観察から、Paraffin包埋試料とエポン包埋試料の間で、若干の染色性の強弱はあるものの、本質的な差異は認められていない。3. 1、2と同種、同時期の舌試料において、各種のKeratin蛋白に対する免疫組織学的検討をPolyclonal抗体(1種類;抗ヒト上皮Keratinと)Monoclonal抗体(6種類;抗ヒトKeratin 8、10、13、14、18、19)を用いて光顕レベルで行った。2、3とも試料の固定、免疫組織化学染色は、当初の計画通り4%paraformaldehyde固定とABC法を用いたが、検出感度は良好であった。4.結果については、現在解析を行っているが、現時点での印象としてはラットとマウスではEGF免疫染色の染色性に差異があるように思われる。EGFの出現が確認されるラットでは、EGFの出現は胎齢によって異なる可能性が大きい。また、それに伴って、上皮におけるKeratin subunitの分布状態も変化するように思われる。詳細については、電顕レベルでの免疫組織化学的検討を考え合わせて判断する必要がある。1.ラット・マウス胎児(ラット:胎齢8日,12日,16日;マウス:胎齢7日,11日,15日),出生直後,生後7日目の舌について形態形成過程を走査電顕・光顕・透過電顕によって観察した.当初,1,2,3とも光顕観察はパラフィン包埋も行う予定でいたが,胎児舌試料はあまりにも小さいため,全ての準超薄切切片を用いて実施した.2.1と同種,同時期の舌試料において,EGF,に対する免疫組織学的検討をポリクローナル抗体(2種類;抗ヒトEGF,抗マウスEGF)とモノクローナル抗体(2種類;抗マウスEGF E5,抗マウスEGF F5)を用いて光顕レベルで試みた.尚,今回用いたEGFおよびケラチンの免疫組織化学染色に関しては,予備的な観察から,パラフィン包埋試料とエポン包埋試料の間で,若干の染色性の強弱はあるものの,本質的な差異は認められていない.3.1,2と同種,同時期の舌試料において,各種のケラチン蛋白に対する免疫組織学的検討をポリクローナル抗体(1種類;抗ヒト上皮ケラチン)とモノクローナル抗体(6種類;抗ヒトケラチン8,10,13,14,18,19)を用いて光顕レベルで行った.2,3とも試料の固定,免疫組織

化学染色は,当初の計画通り4%paraformaldhyde固定とABC法を用いたが,検出感度は良好であった.4.1-3の方法で得られた結果については,現在解析を行っているが,EGFの出現は胎齢によって異なる可能性が大きい.また,それに伴って,上皮におけるケラチンサブユニットの分布状態も変化するように思われる.しかし,詳細については,電顕レベルでの免疫組織化学的検討を考え合わせた上で,判断する必要がある.1.ラット・マウス胎児(ラット:胎齢12日、16日;マウス:胎齢15日)、出生直後、生後7、14、21日目の舌について形態形成過程を走査電顕・光顕・透過電顕によって観察した。当初、もっと早期の胎児についても試料採取、観察を予定していたが、胎児舌試料があまりに小さく、識別が難しいため、前述の胎齢のものについて観察した。光顕での観察は、全てエポン樹脂包埋の準超薄切片を用いた。2.1と同種、同時期の舌試料において、EGF、に対する免疫組織学的検討をPolyclonal抗体(2種類;抗ヒトEGF、抗マウスEGF)とMonoclnal抗体(2種類;抗マウスEGF E5、抗マウスEGF F5)を用いて光顕レベルで継続中である。今回用いたEGFおよびKeratinの免疫組織化学染色に関しては、予備的な観察から、Paraffin包埋試料とエポン包埋試料の間で、若干の染色性の強弱はあるものの、本質的な差異は認められていない。3.1、2と同種、同時期の舌試料において、各種のKeratin蛋白に対する免疫組織学的検討をPolyclonal抗体(1種類;抗ヒト上皮Keratin)とMonoclonal抗体(6種類;抗ヒトKeratin 8、10、13、14、18、19)を用いて光顕レベルで行った。2、3とも試料の固定、免疫組織化学染色は、当初の計画通り4%paraformaldehyde固定とABC法を用いたが、検出感度は良好であった。4.得られた結果については、現在解析を行っているが、現時点での印象としてはラットとマウスではEGF免疫染色の染色性に差異があるように思われる。EGFの出現が確認されるラットでは、EGFの出現は胎齢によって異なる可能性が大きい。また、それに伴って、上皮におけるKeratin subunitの分布状態も変化するように思われる。しかし、詳細については、電顕レベルの免疫組織化学的検討を考え合わせた上で判断する必要がある。
高校生の専攻分野選択のメカニズムに関する実証的研究

本研究の目的は、高校生の進路選択・専攻分野選択のメカニズムを解明することにある。そのため本年度は、全日制高校に在籍する高校1年生から高校3年生とその母親を対象とした郵送法を併用したインターネット調査を実施し、親子データの収集を行った【研究実績1】。さらに、データ収集と並行して、主として社会階層と社会移動全国調査(SSM調査)データを用いた分析から、学歴・出身大学(学校歴)・出身学部(専攻分野)が人びとのキャリアにどのような影響をもたらしているのかを検証した【研究実績2】。こうした本年度の研究成果は、4つの学会発表と、2本の査読論文を通じて発表している。進路選択に関する既存研究では、進路選択の主体として子どもを想定してきた。けれども親子ペアを対象に進路選択・専攻分野選択を調査した本年度の調査の結果、実際には子どもだけではなく親も進路選択に大きく関わっており、そのことが専攻分野選択や進路選択の出身階層差の原因になっていることが明らかになった【研究実績1】。この点は学会発表・論文執筆には至っていないが、次年度には成果を公表する予定である。その一方で進路選択・専攻分野選択のメカニズムを議論する前段階として、高学歴化が進展する中で学歴・出身大学(学校歴)・出身学部(専攻分野)が人びとのキャリアにどのような影響をもたらしているのかの検証も行った。その結果、大卒学歴が社会経済的地位にもたらす影響は高学歴化が進む中でも依然として大きく、しかも出身大学の違いだけではなく、出身学部の違いも重要な役割を果たしていることが明らかになった。これらはすでに国内外の学会にて成果報告を行い、査読論文として発表している【研究実績2】。本年度は、日本社会学会の機関誌『社会学評論』と日本教育社会学会の機関誌『教育社会学研究』に論文を掲載することができた。さらに本研究の研究成果を教育社会学会・数理社会学会で報告するとともに、Asia Pasific Sociological Associationでも成果を報告することで国内外の研究者から有益な助言を得た。本研究の遂行上で最も重要なデータの収集についても、高校1年生から高校3年生とその母親から回答を得ることができ、大きな偏りもないことを確認している。けれども、質問紙調査のデータクリーニングに予想以上に時間を要したために、データの基礎集計作業・分析が若干遅れている。また次年度実施する親子インタビュー調査の打診作業も調査会社との協議が進展している最中であり、具体的なインタビュー調査の内容もさらに検討する必要がある。以上、当初の計画以上に進展した部分と、当初の計画より若干遅れている部分が両方あるという点から、「おおむね順調に進展している」との判断に至った本年度は親子調査データの収集を問題なく完了することができ、大きな偏りがないことを確認できているが、本格的な分析・論文執筆には取り組めていない。したがって今後の課題は、収集した親子ペアデータの分析を進め、本研究の研究成果を国内外に広く発信することが第一である。また、2019年度は調査データに回答した親子の個票データに基づいて20ペアほどピックアップし、親子インタビュー調査を実施する予定である。こうしたインタビュー調査対象者の選定・打診を実施し、進路選択・専攻分野選択のメカニズムを子どもだけではなくその親も含めて明らかにしていくことが第二の課題となる。

また次年度実施する親子インタビュー調査の打診作業も調査会社との協議が進展している最中であり、具体的なインタビュー調査の内容もさらに検討する必要がある。以上、当初の計画以上に進展した部分と、当初の計画より若干遅れている部分が両方あるという点から、「おおむね順調に進展している」との判断に至った本年度は親子調査データの収集を問題なく完了することができ、大きな偏りがないことを確認できているが、本格的な分析・論文執筆には取り組めていない。したがって今後の課題は、収集した親子ペアデータの分析を進め、本研究の研究成果を国内外に広く発信することが第一である。また、2019年度は調査データに回答した親子の個票データに基づいて20ペアほどピックアップし、親子インタビュー調査を実施する予定である。こうしたインタビュー調査対象者の選定・打診を実施し、進路選択・専攻分野選択のメカニズムを子どもだけではなくその親も含めて明らかにしていくことが第二の課題となる。
精密・複雑機器の微振動抑制のための構造設計

本研究では,振動伝達を抑制するように構造物を設計する方法論を確立することを目標とし,全体の質量が一定という制約のもとで最も振動の伝達を抑制する最適構造を求める方法や,振動伝達の抑制と質量の減少2目的を実現するような構造を求める方法を開発した.周波数の異なる振動源が多数存在する場合や,可動部の動作開始時や終了時のように広帯域の周波数成分をもつ過渡的状態の振動抑制のために,振動伝達の指標として,制御理論における周波数応答の評価であるH_∞ノルムを採用した.設計変数は,構造物の部材の断面積や長さである.これら設計変数は,精密機器を積載するなどの構造物の目的に従って,制約された変化しか許されない.設計変数である部材の断面積や長さは,評価項目の一つである質量と線形の関係にあるが,もう一つの評価項目であるH_∞ノルムとは複雑な非線形関係になっている.そのため,一般に高次元である構造物に対しては,H_∞ノルムの計算時間は非常に長い.そこで,モデルの低次元化が必要となるが,本研究ではモード分解により周波数応答のピークを簡単に求める方法を提案し,大幅な低次元化を実現している.最適化に関しては,種々の方法を試み,数値的な微分計算を工夫して,勾配法や逐次2次計画法が有用であるという結論に至った.低次元化との組み合わせにより,設計変数が12程度,構造体の振動モードが120程度の最適化問題を30分以内(たとえば,ワークステーション東芝Ultra SPARC II, AS7000,U60使用)で解くことが可能となった.そうして設計された構造物を試作し,その振動伝達特性を実験によって測定することにより,本研究の構造設計法の有効性を確認した.機器の可動部のうち,高速かつ高精度で運動する部分の性能の向上を目指す上で,他の可動部からの振動伝達を構造的に抑制することは必要不可欠である.一方,生産コストや運搬コストの削減のために機器の軽量化という要求もなされる.ところで,構造物の軽量化は振動抑制特性の悪化を伴う.それゆえ,振動を抑制しながら,機器の軽量化も図るという相反する要求を満たす構造設計が高性能な製品を開発するための重要な課題となっている.このような観点から,本研究では,構造部材の断面積や厚さを設計変数として,総質量に上限制約を設けた上での振動伝達の最小化や,振動伝達の許容上限を設けた上での総質量の最小化,または振動伝達と総質量の多目的最小化等の問題を考える.振動伝達の評価量としては,制御理論で使われるH∞ノルムを用いる.H∞ノルムは振動伝達の周波数特性のなかの最悪値を表し,不確かなまたは広帯域の振動源が存在する場合に特に有効な評価量である.平成12年度は,特に総質量に上限制約を設けた上でのH∞ノルム最小化問題を考え,適応トラス構造物,平板構造物,骨組み構造物などを対象に最適設計法の開発を行った.最適化法としては,遺伝的アルゴリズムやシミュレーティッド・アニーリング法などの組み合わせ最適化法,数値計算による感度解析に基づく勾配法などを適用した.いずれにおいても対象構造物の次元が高くなると,H∞ノルムの計算に時間を要するため,構造物の特性に整合した低次元化法を適用した.以上の研究成果により,各最適化法の特徴,各対象構造物のモデリング法について有益な知識が得られた.機器の可動部のうち,高速かっ高精度で運動する部分の性能の向上を目指す上で,他の可動部からの振動伝達を構造的に抑制する必要がある.一方,生産コストや運搬コストの削減のために機器の軽量化という要求もなされる.ところで,構造物の軽量化は振動抑制特性の悪化を伴う.それゆえ,振動を抑制しながら,機器の軽量化も図るという相反する要求を満たす構造設計が高性能な製品を開発するための重要な課題である.このような観点から,本研究では,構造部材の断面積や厚さを設計変数として,総質量に上限制約を設けた上での振動伝達の最小化や,振動伝達の許容上限を設けた上での総質量の最小化,または振動伝達と総質量の多目的最小化等の問題を考える.振動伝達の評価量としては,制御理論で使われるH∞ノルムを用いる.H∞ノルムは振動伝達の周波数特性のなかの最悪値を表し,不確かなまたは広帯域の振動源が存在する場合に特に有効な評価量である.平成13年度は,総質量に上限制約を設けた上でのH∞ノルム最小化問題を考え,適応トラス構造物,平板構造物,骨組み構造物などを対象に最適設計法の開発を行った.最適化法としては,遺伝的アルゴリズムやシミュレーティッド・アニーリング法などの組み合わせ最適化法,数値計算による感度解析に基づく拘束付き勾配法、2次計画法などを適用した.いずれにおいても対象構造物の次元が高くなると,H∞ノルムの計算に時間を要するため,構造物のモード特性に注目した低次元化法を開発し、適用した.以上の研究により,各最適化法の特徴について有益な知識が得られた.また,骨組み構造物の模型を制作し,実験によって,設計計算通りの振動伝達抑制が実現できることを確かめた.

本研究では,振動伝達を抑制するように構造物を設計する方法論を確立することを目標とし,全体の質量が一定という制約のもとで最も振動の伝達を抑制する最適構造を求める方法や,振動伝達の抑制と質量の減少2目的を実現するような構造を求める方法を開発した.周波数の異なる振動源が多数存在する場合や,可動部の動作開始時や終了時のように広帯域の周波数成分をもつ過渡的状態の振動抑制のために,振動伝達の指標として,制御理論における周波数応答の評価であるH_∞ノルムを採用した.設計変数は,構造物の部材の断面積や長さである.これら設計変数は,精密機器を積載するなどの構造物の目的に従って,制約された変化しか許されない.設計変数である部材の断面積や長さは,評価項目の一つである質量と線形の関係にあるが,もう一つの評価項目であるH_∞ノルムとは複雑な非線形関係になっている.そのため,一般に高次元である構造物に対しては,H_∞ノルムの計算時間は非常に長い.そこで,モデルの低次元化が必要となるが,本研究ではモード分解により周波数応答のピークを簡単に求める方法を提案し,大幅な低次元化を実現している.最適化に関しては,種々の方法を試み,数値的な微分計算を工夫して,勾配法や逐次2次計画法が有用であるという結論に至った.低次元化との組み合わせにより,設計変数が12程度,構造体の振動モードが120程度の最適化問題を30分以内(たとえば,ワークステーション東芝Ultra SPARC II, AS7000,U60使用)で解くことが可能となった.そうして設計された構造物を試作し,その振動伝達特性を実験によって測定することにより,本研究の構造設計法の有効性を確認した.