hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模並列計算による弾性乱流の統計性及び物質混合特性の解明

遅い高分子溶液の流れに特有の乱流現象である"弾性乱流"の統計性及び物質混合特性を,高分子鎖を粒子モデルとして扱った大規模並列計算により調べた.定常な渦流れや角柱周りの遅い流れについて,高分子を添加すると流れ場は非定常化し,乱流状態に遷移することが見出された.この時の速度変動のスペクトルは弾性乱流に特有なべき減衰を示すことがわかった.また,2wayカップリング計算の高精度化と高速化に取り組み,計算コストを減じる方法を提案した.本研究課題は,高分子溶液の遅い流れで発生する弾性乱流の素過程及びその物質混合特性を,流体力学の基礎式と高分子鎖の離散モデルの集団を連結した大規模並列計算により調べることを目的とする.特に乱流特性が高分子鎖の性質にどう依存し,それがマクロな流動特性と物質混合特性にどのような影響を及ぼすのかを明らかにする.初年度は,弾性乱流を解析するための並列化コードの作成とチューニング,及び基礎データの収集に焦点をあてて研究を進めてきた.具体的には,テイラー・グリーン渦と呼ばれる渦流れに比例した外力により駆動される3次元定常流れにおいて,高分子を多数分散させた際に流れ場がどのような非定常運動を示すのか,について調べた.並列計算のためのコードは,MPI及びOpen MPを用いて実装し,計算コストの削減とコードの読みやすさのバランスに配慮して作成した.結果,高分子鎖の緩和時間を大きくするにつれて,規則的な渦構造が崩壊し流れ場は不規則な非定常運動を示すようになることを見出した.この時の高分子鎖が強く伸長する領域はシート状の構造を示し,それは比較的安定に存在することが分かった.さらにいくつかの観測点における速度成分の時間変動について,そのパワースペクトルの振るまいを調べた.その結果,パワースペクトルは低振動数側で特徴的なべき減衰を示すことがわかった.本年度得られた成果のいくつかは,学会や研究会等で発表を行った.また現在主な成果について雑誌論文に投稿するための準備を行っている.本研究課題の目的は、鎖状高分子によって引き起こされる低レイノルズ数の遅い流れの乱流化現象(弾性乱流)の基本性質およびその物質混合特性の解明を目指して、高分子鎖の粒子モデルと流体力学方程式を連結したハイブリッド数値計算を行うものである。本年度は、昨年度に開発したコードを用いて、テイラー・グリーン流れにおける弾性乱流の発生過程について解析を進めた。テイラー・グリーン流れに存在するよどみ点近傍において鎖状高分子は大きく伸長し、高分子ストレス場はカスプ状の特異構造を有するようになることがわかった。これは流れ場の計算精度に大きな影響を及ぼし、例えば流れ場のスペクトルの高波数領域での振舞に悪影響を及ぼすことがわかった。これを克服するためにストレス場の正則化法について検討を行った。また本年度は周期的に配置された物体周りの流れに関する実験で観測される弾性乱流を数値計算で再現することを試みた。周期角柱列周りの遅い流れに鎖状高分子を添加し、ワイゼンベルグ数を増加させることにより、流れ場は定常な層流から不規則な非定常運動に遷移することを見出した。揺らぎの増大やスペクトルは実験結果と定性的に一致することもわかった。テイラー・グリーン流れにおいては、高分子ストレス場に特異構造が出現し、これが流れ場の計算精度に大きく影響を及ぼすことがわかったので、これを克服する対策を講じる必要がでてきたため。本研究課題では、希薄な高分子溶液の遅い流れで観測される不規則流動現象"弾性乱流"の基本性質の解明およびその物質混合特性の評価を行うことにある。アプローチの方法としては、鎖状高分子を離散的な粒子モデルで扱い、これが流体力学の基礎式に従う溶媒中に多数分散した系の大規模数値解析を行うことでその性質を明らかにするものである。これまでテイラー・グリーン流れにおける弾性乱流の発生機構について研究を行ってきたが、その過程で高分子ストレス場に発生するカスプ状の特異構造の存在が明らかになった。これは流れ場の計算精度の低下を引き起こすため、例えばエネルギースペクトルの振る舞いを正確に予測するには注意が必要であることを意味している。この計算精度の向上の試みとして、本年度は離散的な高分子鎖からストレス場を構成する際に用いるデルタ関数の正則化法について検討を行った。まず近年提案された、非定常ストークス問題の厳密解に基づく正則化手法(P.Gualtieri et al. J.Fluid Mech. (2015) 773, 520-561)の本研究課題への応用可能性について検討し、その検証のためのコードを作成した。いくつかの予備的な計算を実施したが、計算が進むにつれて高分子鎖が異常に伸長して途中で計算が発散しやすくことがわかった。この発散の原因についてはよくわかっていないが、この正則化手法は遅延時間項を伴う偏微分方程式の数値積分になるため、その計算精度を保証する手法は通常の計算とは異なると予想される。これについて現在の申請者の知見が不足しているため、今後関連研究の調査を行う必要がある。予想に反して計算の発散が生じたため、デルタ関数の適切な正則化についての方針を定めることができなかった。そのために弾性乱流の計算を先に進めることが困難であった。本研究課題は、希薄高分子溶液の遅い流れにおいて発生する弾性乱流の基本性質を解明し、弾性乱流による物質混合特性を明らかにすることにある。これまでの研究では、鎖状高分子を離散粒子モデルで扱い、これを大多数溶媒中に分散した系に関するオイラー・ラグランジュ計算を実施して、弾性乱流の詳細について研究を進めてきた。

最終年度では、昨年度に引き続き高分子鎖を構成する粒子群から流れ場へ作用する力の評価方法についての検討を進めた。粒子群から高分子によるストレス場を構成する際に用いるデルタ関数について、その平滑化の条件をいくつかテストし、ガウス関数を用いたデルタ関数の平滑化手法の有効性を確認した。またこれは計算コストがかかるため、ガウス関数を近似的に表現して高速な計算が実施可能な方法について新たに提案した。この手法を用いて、ランダム外力を付加したストークス近似方程式によって支配される速度場と高分子鎖集団の相互作用に関する数値計算を行い、理想的な条件下で発生する弾性乱流の性質について調査した。ワイセンベルグ数の増加に伴い、流れ場は特徴的な乱流状態に遷移することが確認された。またこの弾性乱流はエネルギースペクトルや速度の時間変動のパワースペクトルに特徴的な冪的減衰を示すことが明らかになった。得られた結果の一部は国内の学会や研究会において発表された。また平滑化の影響に関しては国際会議論文としてまとめられ、現在出版予定にある。遅い高分子溶液の流れに特有の乱流現象である"弾性乱流"の統計性及び物質混合特性を,高分子鎖を粒子モデルとして扱った大規模並列計算により調べた.定常な渦流れや角柱周りの遅い流れについて,高分子を添加すると流れ場は非定常化し,乱流状態に遷移することが見出された.この時の速度変動のスペクトルは弾性乱流に特有なべき減衰を示すことがわかった.また,2wayカップリング計算の高精度化と高速化に取り組み,計算コストを減じる方法を提案した.コードの作成および基礎データの収集はおおむね完了し,次年度に向けた本格的な研究の準備が整った。高分子ストレス場の正則化を行うための基礎理論の確立と計算コードへの実装を行い、再度弾性乱流の再現計算を実施する必要がある。もし問題が解決しない場合には、扱う基本流れ場の再設定も視野にいれて、研究を進めていく。弾性乱流が精度よく計算できれば、スカラー輸送の問題に応用する。高分子ストレス場の計算手法に関して改善が見られない場合は、これまでの研究で用いた手法に一旦戻し、計算条件を緩めて弾性乱流の計算を先に進めることを考えている。統計流体力学弾性乱流の発生する臨界的なパラメータの推定を行い,臨界点近傍での振舞を詳細に調べることがあげられる.さらに弾性乱流による物質混合の解析に取り掛かること,実験研究との対応を念頭においた流れ場の計算条件の設定があげられる.計算精度の検証の問題が発生して計算の進捗が遅れていることが挙げられる。当初予定していた大規模計算が計算手法の見直しに伴って思うように進捗しなかった。よって計算機使用料や論文発表にかかる経費の支出が当初の見込みよりもかなり少なかったために次年度使用額が生じた。スーパーコンピュータの使用に関して、名大HPCなどの公募で獲得した計算機資源(計算時間)を使わせていただくことで、スパコンの利用にかかる経費を削減することができたため。早期に本格的に計算が実施できるようになれば、計算機使用料や成果発表にかかる経費に繰り越した分の多くを割り当てることになると考えている。もし研究の進捗が思わしくない場合には、研究期間の延長も視野にいれている。
アサガオの組織分化に関する変異体の解析

本研究の目的は、高等植物の組織分化に関する易変性変異体を材料に、その原因遺伝子を機能解析することで、組織分化過程の一端を明らかにすることである。ここでは1)トランスポゾンが易変性変異だけでなくアサガオの多くの安定な変異座を誘発しているという仮説の検証、2)トランスポゾンにより誘発されたと思われる、アサガオの「松島(yellow-mutable)」とマルバアサガオの「黄緑葉(yellow leaf)」変異座の単離を試みた。これまでに解析した4つの易変性変異座の全てにTpn1ファミリーと命名したトランスポゾンの関与を証明しているが、新たにアサガオの花色に関わる6つの安定な変異座を解析したころ、3つの変異座はTpn1ファミリーに属する新規のトランスポゾンが変異の原因であることを見出した。さらに2つの変異座についてもTpn1ファミリーのトランスポゾンが脱離した際に生じたと思われる小さなDNA再編成の存在を確認した。これは、安定な変異座の多くもトランスポゾンにより誘発されているという仮説を支持する結果てある。さらにマルバアサガオにおいても、Tip100ファミリーに属するトランスポゾンが主要な変異原であることを明らかにしつつある。昨年度までにTpn1とTip100ファミリーの配列を利用した遺伝子同定法、TD(Transposon Display)法を開発ており、「松島」と「黄緑葉」変異座についても原因遺伝子中の単離・同定を試みている。
J-PARCニュートリノ実験用標的の開発

これまでの研究により、ニュートリノ生成標的は炭素素材を用い、その冷却にはヘリウムガスによる直接空冷を行うデザインとしたので、本年度はまずヘリウムガス冷却の試験装置を製作、実機に近い流速条件での冷却能力を測定した。その結果、理論および経験式から予測される値と矛盾ない値が得られ、必要とされる冷却能力を持つことがわかった。また、このような流速のヘリウム中に炭素標的を設置した場合に、標的が短時間で摩耗してしまうことがないこともプロトタイプを用いることで確認した。これらの実験結果に基づき、実機の標的形状ならびにヘリウム流路設計をシミュレーションし、形状の最適化を行った。尚、当初検討していた標的を水冷する場合についても、冷却能力を確認する試験を行い、こちらについても経験式とよく一致した冷却能力が得られることがわかった。標的をヘリウムによって冷却する場合には、炭素標的の温度は400700°C程度となる。このような環境においては、ヘリウム中の残存酸素が炭素標的を酸化することが懸念される。炭素酸化は形状変化・重量減少以外にも強度低下を引き起こすことが知られており、標的として利用する場合に、その影響を事前に評価しておくことが必須となる。このため、実際に利用予定の炭素素材を用いて酸化消耗試験を実施した。この測定結果をふまえ、特殊な加工を施した不純物の非常に少ない炭素素材を利用することとし、ヘリウム中の酸素許容濃度限界の決定、ヘリウム中の酸素低減手法、残留酸素濃度監視機器の選定など、ヘリウム循環装置の設計も行った。また、これらの結果をもとに、ヘリウム循環用ポンプの仕様を決定した。標的材料の炭素素材および標的冷却システムに用いる予定のチタン合金素材の放射線損傷を調べるための照射実験を米国BNL研究所において行うことができ、この照射資料の測定を開始した。強度や熱膨張率については測定を行い、未照射材との比較を行っている。炭素について、照射の影響がもっとも大きく出ると考えられる熱伝導率の測定は機材の関係からまだ行うことができていないが、これを17年度に行う予定となっている。標的の構造について、ビームが標的の中心を外れた場合の構造計算を開始、その影響の評価を開始した。標的支持がまったくない場合についての変形については、解析的な計算及びFEMによる評価がほぼ一致することが理解されたので、標的の冷却システム内での支持構造を考慮に入れたシミュレーション計算を開始している。冷却については、炭素を低温度(200度C以下)で中性子照射を行った場合に、何らかの理由で温度が上がった場合に標的が破壊する可能性が指摘されたため、水冷ではなく、ヘリウムによる冷却の可能性の検討およびデザインを開始した。必要なヘリウム流速・流量の評価綜完了し、ホーン内部に設置できるような冷却管の基本デザインまでが完了した。このデザインをもとに、ヘリウム流れのシミュレーションを行い、設計の詳細を開始している。また、当初作成していたヒータは、このヘリウム冷却系システムのためにも用いることが可能であるため、若干デザインをかえて製作しており、実際の冷却試験は17年度に行う予定である。
東アジア高等教育圏の形成と地域型プログラムのインパクトに関する研究

28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は特別研究員(PD)としての一年目であり、当初の研究予定を進める中で、適時必要な軌道修正を行った。本研究の目的は大きく2つあり、第一に、東アジア全域のEMIDP形態分析と類型化の提示である。東アジア地域におけるEMIDPの形態や特色を明らかにすると同時に、今後非英語圏でのEMIDP分析の指標となるような類型化(EMIDPの"東アジアモデル")とその特徴の整理を行うことである。第二に、上記のEMIDP分析の中から地域的な教育協カプログラムに注目し、これまでの研究の理論的枠組と分析フレームワークを基盤によりミクロな視点で包括的かつ教育学的な実証研究を行う。これらの目的を果たすため、本年度は前年度まで調査を行ってきた日韓のEMIDPに関するデータを更に精緻化し、必要な部分をアップデートした上で、日韓のEMIDPを中心にその分析フレームワークに関する考察を深めるとともに、データを使用した論文を執筆した。他にも、中国政府の文献や中国国内での英語に関する文献分析を行うと同時に、日中韓におけるEMIDPの比較分析、北東アジアにおけるEMIDPの一般的・例外的プログラムの確認の作業を8月から3月にかけて行い、2014年3月には韓国へ研究調査訪問を行った。さらに、博士論文の書籍化準備に関しては2014年度の申請を目指して、本年度に更新した新しいデータをもとにした書籍原稿の執筆を進めている。また、2013年7月世界比較教育学会、10月には台湾で、2014年3月には香港の比較教育学会において発表を行い、特に台湾、香港を含めた中国圏の研究者との議論とネットワーキングを行った。成果として、論文「何故、英語プログラムに留学するのか?-日韓高等教育留学におけるプッシュ・プル要因の質的分析を通して」が『教育社会学研究』に掲載予定となっている(査読有、最終原稿入稿済み)。本年度は3回の海外研究出張、4本の論文発表(うち3本は査読有り)、3回の学会発表を行った。5月には韓国で高麗大学校国際大学院訪問、インフォーマントと会合、済州島でシンポジウムに参加し、6月には欧州3カ国で欧州・東アジアから各国の研究者を集めて拓かれた国際会議EPRIEに参加し、会議終了後にはCollege of Europe訪問および資料収集、ライデン大学訪問を行った。8月には、23日間に渡り訪問研究員としてハワイ大学East West Centerに滞在し、論文執筆に従事。受け入れ研究者であるJohnHawkins名誉教授との定期的な会合、図書館での資料収集などを行った。ここでの研究成果は英文ジャーナルに投稿中(査読待機中)である。その他研究成果である、「なぜ英語プログラムに留学するのか?日韓高等教育留学におけるプッシュ・プル要因の質的分析を通して」(査読有、『教育社会学研究』日本教育社会学会第94集)、「非英語圏における英語による高等教育プログラムとその課題日韓旗艦大学の留学生に対する質的調査から」(査読有、『アジア教育』第8巻)、「韓国高等教育の国際化と英語による学位プログラムに関する一考察国際大学院における質的分析を中心として」(査読有、防衛大学校紀要(人文社会科学編))の3本の論文では、日本と韓国における英語による国際的な学位プログラムに注目した質的調査をもとにした実証研究成果を発表した。年間予定のほとんどの部分については予定通りの進行である。ただし、海外出張および国際学会での発表については、妊娠出産と重なったため、中断期間を経て再開後、調査および国際学会での研究成果の発表を行う予定である。フィールドワークを予定している機関とのコンタクトの効率性を考えて多少の調査予定変更はあったが、研究成果を着実に論文化し発表することが出来たという点で、概ね順調に進展していると言える。妊娠・出産またその後の育児のため、最終年度の2ヶ月間を中断しているが、再開後は海外調査およびPDとしての研究成果の発表を国際学会で行う予定であり、そのための準備や発表応募などを行っている。再開後には日本比較教育学会全国大会への参加、国際学会での研究成果の発表を予定している他、再開後すぐに海外調査を行うため(韓国およびタイの大学を予定)、調査対象の選定および訪問先とのコンタクトを進めて行く方針である。平成27年度から所属大学の海外オフィスがタイに設置され、またSEAMEO(東南アジア教育大臣機構)との連携も出来たことから、ASEANでのフィールドワークを最終年度に移行した。そのため最終年度は4月から6月にかけて日本国内の英語による国際プログラムにおける訪問調査を予定しているほか、8月から12月にかけてASEAN諸国における地域型プログラムの調査を遂行し、これまでの研究成果と合わせて高等教育プログラムと地域アイデンティティの形成に関する論文を執筆する予定である。ほとんどの研究調査を当初の予定通り行った他、予定していた学会発表をすべて行い、さらに最初の半年で進めた文献調査を含めて査読誌に投稿し、2014年度内に発行される運びとなった、(『教育社会学研究』)。当初予定していた中国の調査に関しては、必要な文献調査やネットワーキングを今年度中に行ったので、2014年度の課題とする。来年度は2013年度に行っていた文献調査をもとに、中国、韓国、および東南アジア地域での現地調査を実行する。

また7月の比較教育学会、2015年2月の香港比較教育学会および3月の米国比較教育学会において、調査の結果を含めた研究報告を行う。初年度から取り組んでいる単著の出版に関しては、博士論文に加え、現在までの研究成果を含めた上での出版化を目標に取り組む予定である。
蛋白質チロシンキナーゼp72^<Syk>を介する細胞内情報伝達とG蛋白質

本年度はまず新たにポリクローナル抗Syk抗体を作成し、Sykの細胞内情報伝達機構における位置付けを検討した。7回膜貫通型受容体はGTP結合蛋白質(G蛋白)とカップリングしていることが知られているが、これらの受容体を刺激するとSykは活性化することから、それらの活性化機構におけるG蛋白の関与が示唆された。多核白血球を用いた研究よりfMLP刺激によるSykの活性化には百日咳毒素感受性のG蛋白が介在しており、A kinase系の阻害剤によりSykの活性化が抑制されることを明らかにした。その一方で血小板ではG蛋白阻害剤存在下のcell freeの条件でもSykの活性化を検出したため、より複雑な機構により制御されているものと考えている。続いて低分子量G蛋白の1つであるRas活性化pathwayにおけるSykの関与を明らかにした。アゴニスト刺激によりSykはチロシンリン酸化されるが、血小板を用いた研究により、リン酸化チロシンと親和性のあるSH2を持つGTPase活性化蛋白質(GAP)がSykの基質となりうること、またphosphatidylinositol 3-kinase(PI3-kinase)とSykがassociationすることを見出した。特に後者はSyk免疫沈降物中に活性化型で存在し、その後Sykと共に細胞骨格系へ移行することを検出した。また黒崎らと我々のグループはSyk欠損株を含むB細胞の様々な変異株を作成し、B細胞抗原受容体からのシグナリングにおけるSykのRas pathwayへの関与を調べた。その結果、アダプター分子の一つであるShcはSykとassociateしており、刺激後に活性化されたSykによりチロシンリン酸化されることを見出した。さらにShcは別のアダプター分子であるGrb2と刺激依存性に結合することが確認され、Rasを介した核へのシグナル伝達経路にSykが一定の役割を持つことが示唆された。
超高張力鋼の適用による高品質軽量化船の開発に関する研究

高張力鋼を適用した場合の溶接変形・残留応力を研究しその特性を明確にすると共に、それらの推定法を提案した。特にこれらの発生源である固有歪については、影響因子が極めて少なく、それによる推定法は極めて一般性に富んでいることを明らかにした。TMCP鋼においては、溶接による軟化部が生じるため、座屈、最終強度に対する影響についても理論的に究明し、溶接の位置、周辺条件などによる影響の程度も明確にした。高張力鋼溶接継手の疲労強度は、非常に重要な問題の一つである。特に、最も危険なかどまきすみ肉溶接部については、その形状の複雑さから不明なところも多い。これに対して最も信頼性の高い仮定をおきながら、疲労強度照査の合理的な方法を具体的に提案した。高張力鋼を適用する方法の一つは、多少の局部座屈を許容する設計をすることである。高張力鋼および軟鋼に対する座屈許容設計論を展開し、局部座屈の許容による疲労強度の照査も並行して実施し、この設計法の可能性と特徴、更に具体的な設計用チャ-トも作成した。船体構造の安全性を評価するためには、局部座屈、塑性化などの損傷の発生後に致達する最終強度を推定する必要がある。そのための改良理想化矩形板要素を開発すると共に、塑性関節法を用いて、矩形板の座屈、塑性挙動を解析できる高効率な理論解析法を新しく開発した。これによると、有限要素法による計算時間の1/100程度で計算できることを示した。また、船体中央断面における最大曲げモ-メントの高精度な計算法を提案した。船体の寸法、外力等には多くの不確定要因がある。これを考慮して構造信頼性評価法を提案した。当初計画に従って研究を実施し、下記の成果を得た。1現在就航している高張力船に関する資料収集既存の高張力船を対象に、設計思想および設計基準と高張力鋼が使用されている部位との対応等を調査した。2高張力鋼材が有する素材特性の従来鋼との比較および評価実験および文献調査により降伏強度、疲労強度、靱性について高張力鋼材の素材特性を検討した。3溶接性および継手強度の比較・評価局部的に軟化部を含む溶接継手の強度特性を多面的に検討した。4構造部材の強度特性評価圧縮強度に対する、降伏応力、降伏比等の影響を検討した。5塑性、座屈、疲労に対するHT係数塑性、座屈、疲労のそれぞれについて個別にHT係数を検討した。6信頼性理論の適用性と限界船体を骨組みとして理想化し、構造の冗長性を考慮した信頼性評価を試みた。7対象船の選定、設計計画の作成Double Bottom船に関心度は高いが、船種選定は次年度に行なう。8最終強度解析法の適用性と精度の検討既に大型板構造物の最終強度解析手法として開発されている理想化構造要素法を、塑性および大変形の取扱等に関する新しい考え方も取り入れた形で整備・拡充した。高張力鋼を用いた場合に、必然的に薄板構造になり、大きい外力の作用下では、座屈することも考えられる。したがって、高張力鋼を用いて設計する場合の設計概念として、許容応力設計・座屈許容設計・最終強度設計がある。これらを用いた場合の甲板の寸法と生じる現象を検討した。高張力鋼の有効性を、甲板パネルの圧壊強度を対象として検討した。(1)甲板パネル圧壊強度に対するHT係数を定義し、その計算手順を確立した。(2)降状応力σ_Yが、24kgf/mm^2,32kgf/mm^2,36kgf/mm^2のHT係数を求めた。

繰り返し荷重のもとでパネルが示す座屈・塑性崩壊挙動について、有限要素法による弾塑性大たわみ解析を行ない、パネルに対して座屈許容設計を適用する場合の許容応力として、初期降状強度を採れば、変形は完全に可逆的であり、合理的であることが明らかになった。また、定ひずみ振幅下では、座屈・塑性崩壊が生じても、繰り返し数の増加と共に平均応力ー平均ひずみの関係はある一定のヒステリシスル-プに収束していく傾向のあることが明らかになった。すみ肉溶接止端部から発生・伝播する疲労亀裂の挙動を基礎的に明確にするため、切欠半径Pを有するCT試験片に繰り返しを与え、亀裂開口応力・亀裂閉口応力・引張塑性域が生じだす荷重(RPG荷重)を高精度コンプライアンス法を用いて計測した。その結果、亀裂が成長しだすと亀裂開口荷重及び閉口荷重は上昇し、ステ-ジIIの領域ではほぼ一定値となり、亀裂開口荷重〈RPG荷重)亀裂閉口荷重となることが確認された。前年度から継続している、超高張力鋼製コンテナ船の試設計と船底外板パネルの圧壊強度とその信頼性評価法の検討を、静水荷重及び疲浪荷重の確立分布特性を考慮して行なった。高張力鋼を適用した場合の溶接変形・残留応力を研究しその特性を明確にすると共に、それらの推定法を提案した。特にこれらの発生源である固有歪については、影響因子が極めて少なく、それによる推定法は極めて一般性に富んでいることを明らかにした。TMCP鋼においては、溶接による軟化部が生じるため、座屈、最終強度に対する影響についても理論的に究明し、溶接の位置、周辺条件などによる影響の程度も明確にした。高張力鋼溶接継手の疲労強度は、非常に重要な問題の一つである。特に、最も危険なかどまきすみ肉溶接部については、その形状の複雑さから不明なところも多い。これに対して最も信頼性の高い仮定をおきながら、疲労強度照査の合理的な方法を具体的に提案した。高張力鋼を適用する方法の一つは、多少の局部座屈を許容する設計をすることである。高張力鋼および軟鋼に対する座屈許容設計論を展開し、局部座屈の許容による疲労強度の照査も並行して実施し、この設計法の可能性と特徴、更に具体的な設計用チャ-トも作成した。船体構造の安全性を評価するためには、局部座屈、塑性化などの損傷の発生後に到達する最終強度を推定する必要がある。そのための改良理想化矩形板要素を開発すると共に、塑性関節法を用いて、矩形板の座屈、塑性挙動を解析できる高効率な理論解析法を新しく開発した。これによると、有限要素法による計算時間の1/100程度で計算できることを示した。また、船体中央断面における最大曲げモ-メントの高精度な計算法を提案した。船体の寸法、外力等には多くの不確定要因がある。これを考慮して構造信頼性評価法を提案した。
低酸素刺激を併用した心筋幹細胞シート移植による重症心不全治療法の開発

超高齢社会である我が国の心不全は(潜在的な患者を含めると)160万人にのぼり、うち半数は虚血性心疾患によるとされる。重症心不全に対する心移植はドナー不足などの問題から普及には至らず、幹細胞を用いた細胞移植療法が期待されてきた。細胞を移植部位に留まらせる方法として細胞シート技術が確立され、現在はiPS細胞由来心筋細胞や骨格筋芽細胞を用いた細胞シート移植が積極的に研究されている。一方で、移植細胞による腫瘍形成、細胞の準備にかかる費用と時間などは課題であり、これらに対する解決策が必要である。また、近年の研究から移植した幹細胞が心臓組織へ生着することは稀であり、これらが心筋細胞へ分化することよりもむしろ、分泌される成長因子やエクソソームが心機能改善効果の主因であることが明らかとなった。当研究室は心筋幹細胞(cardiosphere-derived cell(CDC))の研究において長年の実績があり、CDCシート移植が小型動物の陳旧性心筋梗塞モデルにおいて心機能を有意に改善することを報告してきた。低酸素プレコンディショニングなど、幹細胞の機能賦活化に関する研究においても実績がある。また、CDCは成長因子やエクソソームの分泌能に優れることが知られている。そこで本研究では、中型動物であるラビットの陳旧性心筋梗塞モデルにおいてCDCシートが心機能改善効果を示すか否かを検証する。小型動物では困難であった詳細な検討を、CDCの機能賦活化を併用して行う予定である。平成30年度研究計画に記載した通り、ウサギ心筋幹細胞(rCDC)を心臓組織片から採取し、精製度をFACS解析によるCD105およびCD90の発現で確認し、rCDCシートを作製した。続いて低酸素プレコンディショニングによる積層化rCDCシートの機能賦活化を検証した。培養上清中のVEGF濃度をELISA法で測定したところ、低酸素刺激により有意な上昇を認めた。TUNEL染色による細胞死の評価では、低酸素刺激による有害事象を認めなかった。積層化rCDCシートの培養上清をHuvec細胞に添加し、血管新生能を評価したところ、低酸素刺激により有意に高い形成能を認めた。総じて、期待された結果が予定通りのスピードで得られている。平成31年度研究計画に記載した通り、ウサギ陳旧性心筋梗塞モデルを作成し、機能賦活化したrCDCシートを梗塞部を中心に貼付して、心機能改善効果を評価する。平成30年度に行った研究では期待通りに、rCDCシートの機能賦活化が観察された。よって、ウサギ陳旧性心筋梗塞モデルに対する高い治療効果を得られると期待している。細胞シートの作成・評価が順調に進み、予想より経費を抑制でき、結果的に次年度使用額が生じた。次年度計画は動物実験が主であり、均一なモデルの作成など難しい課題に直面し、計画以上の出費が必要となる可能性がある。その場合は次年度使用額を使用し、新たな動物購入費に充てる予定である。
乾燥地における灌漑農地の二次的塩類集積による土地劣化の広域対処に関する総合的研究

乾燥地域で宿命的な二次的塩類集積(ソーダ質化も含む)問題の解決には、その形成プロセスの解明と、それを防ぐための綿密で精緻な水管理システムの構築が不可欠である。このような背景を踏まえて、塩類集積を回避し持続可能な農業を展開していく上で必要な水管理面での要件を明らかにすることを目的とした。本研究では、モデル地域として、中国内陸部の黄土高原地域の最下流部に位置する洛恵渠灌区を対象とした。対象地区内に散在する井戸約70井の水位観測、水質観測、圃場土壌の塩類濃度等の定期的(一部は連続的)観測から得られる直接計測データに、衛星画像など隔測データを活用して、二次的塩類集積の危険度を面的に評価する指標を開発するとともに、在地の技術・知識にも着目し、流域内の地形連鎖・物質循環機能を活用して、劣化農地を修復する技術の発掘と改良にも焦点を当てた。研究実施の概要は、以下のとおりである。(1)洛恵渠灌区を対象にした研究成果をベースに、沙漠研究のVol.18,No.4(2009.3)に「中国・洛恵渠灌区における農地の塩類化とその対策の効果に関する考察」と題して、論文を発表した。(2)洛恵渠灌区を対象に、灌漑による涵養過程を組み込んだ分布型の二次元不圧地下水流動モデルを構築した。これを用いて数値実験を行い、潅漑による地下水挙動の評価を行った。このモデルでは、農地・水利用に関する実態データを基に、灌漑スケジュールと地下水揚水利用の実状をモデルに反映させることにより、より高精度での解析が可能である。(3)二次的塩類集積の危険度を面的に評価する指標を開発し、提案した。(4)塩類集積農地の改良法として現地で行われている「流水客土」法は黄土高原からの流下侵食土砂を圃場に送流し、客土する方法で、流域の物質循環系を活用した効果の高い改良法であることが分かった。本研究は、黄土高原下流域の洛恵渠灌区洛東地区(32,000ha)において実施することとした。本地区は、綿花栽培を目的に72年前に灌漑整備された地区であるが、灌漑の開始以来、絶えず塩類集積に悩まされてきた。そのため、塩類集積の防止と塩性化した農地の修復に主眼をおいた対策が強く求められてきた。本研究では、対象地区の塩性化・ソーダ質化の状況を分析し、土壌劣化に対する適切な対策を開発し、提案することにある。本年度における研究実績の概要は、以下のとおりである。対象地域の観測井80点の地下水挙動を継続してモニタリングし、地下水位、電気伝導度(EC)、各イオン濃度、観測井周辺土壌の飽和抽出液のEC等に関するデータを分析した。その結果、以下の点が明らかになった。(1)対象地域の地下水のイオン分析の結果、対象地域の地下水組成はNa_2SO_4/NaCl型およびNaHCO_3型と判断された。(2)これらの地下水を灌漑水として使用する際には、次の危惧点があることが明らかとなった。(a)地下水位が高い(地下水面が地表に近い)場合、地下水はECが高く、土壌の塩性化の危険性を持つ。(b)地下水位が低い(地下水面が地表から遠い)場合、地下水のECは低いが、HCO_3^-の割合が大きく残留炭酸ナトリウム(RSC)が高い傾向を有し、土壌のアルカリ性化が危惧される。(c)陽イオンの主体がNa^+であり、全体的にナトリウム吸着比(SAR)が高いため、土壌のソーダ質化の危険性を持つ。(3)黄土高原からの流出土砂を塩害農地の修復に活用する技術(流水客土)の効果を、流水客土実施後数年の圃場において物理化学的に評価した。(4)対象地域に存在する地下水質についてクラスター分析を行い、EC値とSAR値をベースに4グループに類型化した。また、各クラスターグループの空間分布を分析した。モデル地域として、中国内陸部の黄土高原地域を対象とする。そこでの持続可能な乾燥地灌漑農業体系の確立と、地域環境への負荷を軽減するための広域水・土壌管理技術の確立を目指す。また、この研究では在地の技術・知識にも着目し、流域内の地形連鎖・物質循環機能を活用して、劣化農地を修復する技術の発掘と改良にも焦点を当てて行く。本研究の対象地域は、黄土高原下流域の洛恵渠灌区洛東地区(32,000ha)と、黄土高原中央部の韮園溝流域(流域面積:70.7km^2)である。19年度における研究実績の概要は、以下のとおりである。(1)洛恵渠灌区を対象にした研究成果をベースに、図書「乾燥地科学シリーズ5,黄土高原の砂漠化とその対策」の中で、「2-4黄土高原における灌漑農業と塩類集積」および「3-3-1二次的塩類集積の防止にむけて」と題して、執筆した。これを用いて数値実験を行い,灌漑による地下水挙動の評価を行った。(3)洛恵渠灌区における地下水特性とその分布をクラスター分析により明らかにした。

灌漑利用の観点から、EC<3、SAR<9のクラスターを「適している」、EC<3、SAR≧9のクラスターを「やや難あり」、3≦EC<5、SAR≧9のクラスターを「不向き」、EC≧5、SAR≧9のクラスターを「極めて不向き」の4段階に分類した。韮園溝流域(流域面積:70.7km^2)におけるチェックダム群の形成過程について、分析を行った。チェックダム群の形成過程はチェックダムの土砂流出防止効果とダム農地利用のバランスを考える必要があり、その際に滞砂面積率が次のダムを建設するタイミングを判断する上で重要であることが分かった。乾燥地域で宿命的な二次的塩類集積(ソーダ質化も含む)問題の解決には、その形成プロセスの解明と、それを防ぐための綿密で精緻な水管理システムの構築が不可欠である。このような背景を踏まえて、塩類集積を回避し持続可能な農業を展開していく上で必要な水管理面での要件を明らかにすることを目的とした。本研究では、モデル地域として、中国内陸部の黄土高原地域の最下流部に位置する洛恵渠灌区を対象とした。対象地区内に散在する井戸約70井の水位観測、水質観測、圃場土壌の塩類濃度等の定期的(一部は連続的)観測から得られる直接計測データに、衛星画像など隔測データを活用して、二次的塩類集積の危険度を面的に評価する指標を開発するとともに、在地の技術・知識にも着目し、流域内の地形連鎖・物質循環機能を活用して、劣化農地を修復する技術の発掘と改良にも焦点を当てた。研究実施の概要は、以下のとおりである。(1)洛恵渠灌区を対象にした研究成果をベースに、沙漠研究のVol.18,No.4(2009.3)に「中国・洛恵渠灌区における農地の塩類化とその対策の効果に関する考察」と題して、論文を発表した。(2)洛恵渠灌区を対象に、灌漑による涵養過程を組み込んだ分布型の二次元不圧地下水流動モデルを構築した。これを用いて数値実験を行い、潅漑による地下水挙動の評価を行った。このモデルでは、農地・水利用に関する実態データを基に、灌漑スケジュールと地下水揚水利用の実状をモデルに反映させることにより、より高精度での解析が可能である。(3)二次的塩類集積の危険度を面的に評価する指標を開発し、提案した。(4)塩類集積農地の改良法として現地で行われている「流水客土」法は黄土高原からの流下侵食土砂を圃場に送流し、客土する方法で、流域の物質循環系を活用した効果の高い改良法であることが分かった。
コロニー刺激因子ならびに抗アポトーシス療法による大型梗塞後心不全治療法の開発

大型梗塞後心不全に対する抗アポトーシス治療と顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)治療の併用療法を行った。1)無治療群、2)抗アポトーシス(sFas遺伝子大腿筋投与)単独治療群、3)G-CSF(梗塞作製1日後よりG-CSF 100microg/kg/dayを5日間連日皮下注射)単独治療群、4)併用療法群の4群でマウス心筋梗塞慢性期(4週後)の心機能と心室リモデリングを比較したところ、心機能悪化ならびに心室リモデリングの改善は併用療法群で最も顕著にみとめられ、次いで抗アポトーシス治療群、G-CSF治療群で同程度に改善が認められ、併用療法の有効性が立証された。G-CSF投与にて心筋細胞の肥大(代償性肥大を上回る)が生じ、かつ心筋線維化が抑制されたが、骨髄由来細胞による心筋細胞の再生は認められなかった。一方、sFas遺伝子治療では梗塞巣肉芽組織細胞のアポトーシスが抑制されその結果慢性期瘢痕組織の残存間質細胞が、増加、梗塞壁厚の増大がみられた。これにより壁ストレスが減少し、リモデリングが抑制され心機能の改善がもたらされたと考えられた。併用療法では両者の組織学的特徴がみられたため、相加作用的に梗塞後心機能の改善がもたらされたものと考えられる。分子生物学的機序については、G-CSFによるJak/Stat,PI3K/Aktの活性化ならびにG-CSF受容体の発現亢進、sFasによるFas受容体以下のシグナル伝達の抑制が確認された。今年度は、大型梗塞後心不全に対する顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)治療と抗アポトーシス治療の併用療法を行う前段階として、併用療法のコントロールとしてG-CSF単独療法ならびに抗アポトーシス可溶性Fas(sFas)遺伝子単独療法をマウス心筋梗塞モデルにて行った。1)G-CSF単独療法:マウスを開胸し左冠動脈結紮により心筋梗塞モデルを作製、梗塞作製1日後よりG-CSF 100microg/kg/dayを5日間連日投与した。無治療コントロール群には同量の生食を同様に投与した。梗塞4週後の心エコーならびに心臓カテーテルによる検討では、対照群に比しG-CSF治療群で左室リモデリングならびに心機能の有意な改善が認められた。2)抗アポトーシスsFas遺伝子単独療法:マウスを開胸し左冠動脈結紮により心筋梗塞モデルを作製した。まず梗塞1週間後の肉芽組織においてFasならびにFasリガンドが強発現していることが見いだされ、肉芽組織細胞のアポトーシスにFas-Fasリガンド系が関与することが示唆された。次に、同モデルで梗塞3日目にアデノウィルスをベクターとしてsFas遺伝子を大腿筋に投与した。これによりsFasの血中濃度の上昇が投与後1週目をピークに見られた。対照はLacZ遺伝子を用いた。梗塞1週目の肉芽組織ではsFas群において有意な非心筋細胞のアボトーシスがみとめられた。梗塞4週後の検討では、対照群に比しsFas群で左室リモデリングならびに心機能の有意な改善が認められた。
教科書が役に立たない障害児「性教育」の進め方についての研究

1.養護学校での実践調査養護学校における性教育は重要な問題として83%の学校で実施されていた。実践方法については現場で試行錯誤をしている様子が明らかになった。さらに現場で困惑している背景はどのように教えたら良いかではなく、性教育として何を教えたら良いかについての統一した見解がないことであった。2.性教育における指導者の性意識と指導内容養護学校における性教育担当の性への関心がその学校で取り組む性教育の内容や、児童・生徒の理解度に影響を与えていることがわかった。障害児の性教育では適切なキーパーソンの存在が必要なことがわかった。3.成人知的障害者援護施設の性の問題成人知的障害者援護施設の85%で何らかの性の問題を感じていた。問題の内容は(1)男女交際、(2)マスターベーション、(3)過剰なスキンシップ(4)性嗜好異常的興味に集約できた。80%の施設で養護学校での性教育の必要性を感じており、その内容として「異性への接し方」が最も要望が高かった。4.知的障害者に対する育児支援の実態調査全国の生活支援センターを対象として知的障害者の育児支援の実態について調査した。知的障害を持つことが母性・父性の育ちには影響しないことがわかった。母性・父性は的確な支援がないと持続し得ない可能性がある。特に妊娠の導入部分の精神的支援が円滑な分娩に繋がることが明らかになった。5.知的障害者の両親の性意識調査障害のある我が子の性に関する悩みについて半数があまり困っておらず、2割が困っていた。女子より男子の方が、年齢は低い程、性の悩みが大きかった。異性交際、結婚、妊娠・出産に対する親の意見は概して否定的で、多くの親が結婚、妊娠・出産に対して「考えたことがない」と答えた。結婚や育児・出産を認める割合が極端に少なかった。女子の親が男子よりも厳しい回答をしていた。(1)養護学校での実態調査特殊教育の中でどのような性教育が行われているかについて、全国の養護学校を対象に実態調査を行った。各養護学校では発達障害児に対する性教育の必要性は感じながらも、実際に何をどのように伝えたらよいのが試行錯誤の状態だった。実際の現場の教員が必要と考えている指導内容と教育委員会などで開催される研修会の課題内容にズレがあり、障害児向けの性教育指導のテキストも少ないことから、特殊教育の現場では独自の工夫により性教育プログラムが作成されていた。(2)指導者の性認識と指導内容性教育の担当者の性に関する意識・関心と指導内容との相関について検討した。性教育担当者が「性への関心」が高いことが性教育実施の機会や指導内容、児童・生徒の理解度に影響を与えていた。学校全体の性教育に取り組む姿勢についても、性教育担当者の「性に関する意識や関心」が影響を与えていた。(3)成人知的障害者援護施設の性の問題の調査発達障害者の性に関する実状を把握するために知的障害者援護施設(成人)での性に関する問題と職員の意識、施設から特殊教育に求める性教育の内容について調査した。成人の入所施設では性被害・性虐待に繋がりかねない過剰な性的スキンシップ、TPOに合わない自慰行為など様々な性に関する問題が発生していた。

成人施設が特殊教育に求める教育内容として、ずば抜けて1位を占めたのは「異性への接し方」で、2位は「男女の性の役割」であり、「清潔教育」、「自慰行為への対処」と続いた。施設側の望む性教育の内容は、性の知識・技術よりも、対人関係の基本や他人への思いやりに通じる情操教育だった。(4)知的障害者についての子育て支援知的障害者に対する妊娠出産・育児支援の支援方法について検討し、事例を通じた実践の報告と併せて支援マニュアルとしてまとめた。1成人知的障害者援護施設の性の問題成人知的障害者援護施設の85%で何らかの性の問題を感じていた。問題の内容は(1)男女交際、(2)マスターベーション、(3)過剰なスキンシップ(4)性嗜好異常的興味に集約できた。80%の施設で養護学校での性教育の必要性を感じており、その内容として「異性への接し方」が最も要望が高かった。2知的障害者に対する育児支援の実態調査全国の生活支援センターを対象として知的障害者の育児支援の実態について調査した。知的障害を持つことが母性・父性の育ちには影響しないことがわかった。母性・父性は的確な支援がないと持続し得ない可能性がある。特に妊娠の導入部分の精神的支援が円滑な分娩に繋がることが明らかになった。3知的障害者の両親の性意識調査障害のある我が子の性に関する悩みについて半数があまり困っておらず、2割が困っていた。女子より男子の方が、年齢は低い程、性の悩みが大きかった。異性交際、結婚、妊娠・出産にj対する親の意見は概して否定的で、多くの親が結婚、妊娠・出産に対して「考えたことがない」と答えた。結婚や育児・出産を認める割合が極端に少なかった。女子の親が男子よりも厳しい回答をしていた。
ヘテロエピタキシャル結晶SiO_2/Si(001)の原子レベルのトンネル障壁

SiO2/Si超格子構造を用いて密度汎関数第一原理計算を行い、エネルギー分散関係とブロッホ関数の空間分布より、価電子帯バンドオフセットの新たな評価法を提案した。従来の評価法は層厚が十分暑い場合にしか適用できないが、本方法は層暑が薄い場合にも適用でき、厚い場合には従来の評価方法による値に一致する。下記の結果が得られ、現在、論文執筆中である。(1)SiO2層厚が薄い場合の価電子帯バンドオフセットのSiO2層厚依存性と、ホールの侵入長評価:SiO2層厚が減少すると価電子帯のバンドオフセットは減少する。これはSiO2層のエネルギーギャップの減少による。ホールの侵入長と価電子帯のバンドオフセットの結果は、コンシステントな結果を与える。(2)Si層厚が薄い場合の、エネルギーギャップと価電子帯のバンドオフセットの、Si層厚依存性:Si層厚が減少するとエネルギーギャップは増加し、価電子帯のバンドオフセットは減少する。これは、Si層での量子閉じ込め効果による。(3)価電子帯のバンドオフセットの、電子・正孔注入濃度依存性:電子注入により価電子帯のバンドオフセットは増加し、正孔注入により価電子帯のバンドオフセットは減少する。これは、Si層内のキャリア注入により静電ポテンシャルが変化することによる。本研究の目的は、SiO2/Si(001)超格子構造の第一原理計算を用いて、ヘテロエピタキシャルSiO2/Si(001)界面の最適原子構造と電子状態の第一原理計算を行ない、原子レベルでのトンネル障壁形成機構を解明することである。界面原子構造として、β-石英型構造と圧縮されたクリストバライト型構造とトリディマイト構造の場合の計算を行なう。エネルギー分散関係とバンド端ブロッホ関数確率密度の界面平行方向、垂直方向の異方性を用いて、Si層とSiO2層に起因したバンドの同定を行ない、トンネル障壁の高さを評価する。Si層の価電子帯頂と伝導帯底のブロッホ関数確率密度のSiO2層内への侵入長の評価も行なう。現在、SiとSiO2バルク構造を実現するSiとO原子の擬ポテンシャルの計算を終了し、超格子構造での計算に取り掛かっている。Siと他結晶との界面原子構造と電荷移動についての物理を明らかにするため、Si(100)表面の再構成原子構造と相転移、A_u/Si(111)の原子配置と電荷移動、G_e/Si(113)の界面原子配置について調べた。界面でのダングリングボンド終端と電荷移動の重要性を指摘し、各々論文にまとめた。ホールの進入長と価電子帯のバンドオフセットの結果は、コンシステントな結果を与える。
強加工された鉄系合金結晶中のメゾスケール・テクスチャーの透過電顕解析

材料の力学的特性について,従来より種々の尺度での研究が展開されているが,特に近年の微視的構造解析手法や大容量高速計算手法の発達に伴う原子レベルでの議論の活性化には目覚ましいものがある.しかし一方で,このことは,それら微視的研究成果が,巨視的に捉えられる種々の現象やパラメータとどのように結びづけられるかという「スケール問題」を新たに際立たせることになった.このため,両者を関連づける多くの努力がなされてきているが,なおそれは極めて不十分な状況にある.その要因の一つには,力学物性研究の対象が一般に非常に「不均質」な「中間(メゾ)構造」を有し,両者の連結が,他の物性に比べ容易でないことにある.本研究では,強加工された鉄系合金結晶中のメゾスケール・テクスチャーの解明を目指し,数100μmにわたる観察視野での転位集団分布の変化とその結晶方位変化の様相を,透過電子顕微鏡法等を用いて解析している.本研究では強加工された鉄系合金結晶(310Sステンレス鋼並びにFe-Si合金結晶)の中で発達したメゾスケール・テクスチャー(数10数100μmに及ぶ転位集団組織の変化とそれに伴う結晶方位変化)に焦点をあて,研究を行った.研究実績の具体的概要は以下の通りである.(1)310Sステンレス鋼において特に剪断帯,変形双晶等の不均質なメゾ構造の形成過程を透過電顕法で明らかにした.その結果,結晶粒内には剪断帯と呼ばれる不均質変形組織が多く形成され,その内部にはサブミクロンの微細粒組織が形成されている,また,結晶粒界に沿っても同様の微細粒組織の形成を新たに見い出した.加工とともにこれら微細粒組織が拡張していき,材料の全体的な微細粒構造が形成されていく.(2){111}<112>並びに{001}<110>初期方位を有する2種類のFe-Si合金結晶試片に強加工(真歪2.0)を施し,これによって形成された転位集団構造とそれに伴う方位分布変化を,透過電顕法を用いて比較観察した.{111}<112>結晶ではラメラー構造を有する加工硬化の著しい組織が発達し,さらに剪断帯の形成も見られる.それに対し,{001}<110>では,比較的転位密度の低い転位セルの形成が見られるだけで,加工硬化は小さい.これら転位構造の違いは,その後の再結晶挙動の相違と直接関連することを指摘した.材料の力学的特性について,従来より種々の尺度での研究が展開されているが,特に近年の微視的構造解析手法や大容量高速計算手法の発達に伴う原子レベルでの議論の活性化には目覚ましいものがある.しかし一方で,このことは,それら微視的研究成果が,巨視的に捉えられる種々の現象やパラメータとどのように結びづけられるかという「スケール問題」を新たに際立たせることになった.このため,両者を関連づける多くの努力がなされてきているが,なおそれは極めて不十分な状況にある.その要因の一つには,力学物性研究の対象が一般に非常に「不均質」な「中間(メゾ)構造」を有し,両者の連結が,他の物性に比べ容易でないことにある.本研究では,強加工された鉄系合金結晶中のメゾスケール・テクスチャーの解明を目指し,数100μmにわたる観察視野での転位集団分布の変化とその結晶方位変化の様相を,透過電子顕微鏡法等を用いて解析している.本研究では強加工された鉄系合金結晶(310Sステンレス鋼並びにFe-Si合金結晶)の中で発達したメゾスケール・テクスチャー(数10数100μmに及ぶ転位集団組織の変化とそれに伴う結晶方位変化)に焦点をあて,研究を行った.研究実績の具体的概要は以下の通りである.(1)310Sステンレス鋼において特に剪断帯,変形双晶等の不均質なメゾ構造の形成過程を透過電顕法で明らかにした.その結果,結晶粒内には剪断帯と呼ばれる不均質変形組織が多く形成され,その内部にはサブミクロンの微細粒組織が形成されている,また,結晶粒界に沿っても同様の微細粒組織の形成を新たに見い出した.加工とともにこれら微細粒組織が拡張していき,材料の全体的な微細粒構造が形成されていく.(2){111}<112>並びに{001}<110>初期方位を有する2種類のFe-Si合金結晶試片に強加工(真歪2.0)を施し,これによって形成された転位集団構造とそれに伴う方位分布変化を,透過電顕法を用いて比較観察した.{111}<112>結晶ではラメラー構造を有する加工硬化の著しい組織が発達し,さらに剪断帯の形成も見られる.それに対し,{001}<110>では,比較的転位密度の低い転位セルの形成が見られるだけで,加工硬化は小さい.これら転位構造の違いは,その後の再結晶挙動の相違と直接関連することを指摘した.

材料の力学的特性について,従来より種々の尺度(スケール)での研究が展開されているが,特に近年の微視的構造解析手法や大容量高速計算手法の発達に伴う原子レベルでの議論の活性化には目覚ましいものがある.しかし一方で,このことは,それら微視的研究成果が,巨視的に捉えられる種々の現象やパラメータとどのように結びづけられるかという「スケール問題」を新たに際立たせることになった.このため,両者を関連づける多くの努力がなされてきているが,なおそれは極めて不十分な状況にある.その要因の一つには,力学物性研究の対象が一般に非常に「不均質」な「中間(メゾ)構造」を有し,両者の連結が,他の物性に比べ容易でないことにある.本研究では,強加工された鉄系合金結晶中のメゾスケール・テクスチャーの解明を目指し,数100μmにわたる観察視野での転位集団分布の変化とその結晶方位変化の様相を,透過電子顕微鏡法等を用いて解析している.本研究では強加工された鉄系合金結晶(310Sステンレス鋼並びにFe-Si合金結晶)の中で発達したメゾスケール・テクスチャー(数10数100μmに及ぶ転位集団組織の変化とそれに伴う結晶方位変化)に焦点をあて,研究をた.現在の研究実績の具体的概要は以下の通りである.(1)310Sステンレス鋼において特に剪断帯,変形双晶等の不均質なメゾ構造の形成に着目し,その内外の方位分布変化を測定し,極点図で示される圧延集合組織と微視的転位集団構造との関係を検討した.観測に際しては,転位構造,方位変化の最も顕在化する面(圧延方向,板面法線方向の両方向を含む面)で,主として暗視野法を用いて,微視的分解能をできるだけ維持しつつ巨視的な組織・方位分布の解明を行った.(2){111}<112>初期方位のFe-Si合金結晶試片に強加工(真歪2.0)を施し,これによって形成された転位集団構造とそれに伴う方位分布変化を,透過電顕法を用いて観察した.本研究では,強加工された鉄系合金結晶中のメゾスケール・テクスチャーの解明を目指し,広い観察視野での転位集団分布の変化とその結晶方位変化の様相を,透過電子顕微鏡法等を用いて解析した.とくにここでは強加工された鉄系合金結晶(310Sステンレス鋼並びにFe-Si合金結晶)の中で発達したメゾスケール・テクスチャー(数10数100μmに及ぶ転位集団組織の変化とそれに伴う結晶方位変化)に焦点をあて,研究を行った.研究実績の具体的概要は以下の通りである.(1)310Sステンレス鋼において特に剪断帯,変形双晶等の不均質なメゾ構造の形成過程を透過電顕法で明らかにした.結晶粒内には剪断帯と呼ばれる不均質変形組織が多く形成され,その内部にはサブミクロンの微細粒組織が形成されている.また,結晶粒界に沿っても同様の微細粒組織の形成を新たに見い出された.これらは,暗視野法を用いることによっても確認された.以上のような微細粒組織は加工とともに拡張・発達していき,材料の全体的な微細粒構造が形成されていく.(2){111}<112>並びに{001}<110>初期方位を有する2種類のFe-Si合金結晶試片に強加工を施し,形成された転位集団構造とそれに伴う方位分布変化を,透過電顕法を用いて比較観察した{111}<112>結晶ではラメラー構造を有する加工硬化の著しい組織が発達し,さらに剪断帯の形成も見られる.それに対し,{001}<110>では,比較的転位密度の低い転位セルの形成が見られるだけで,加工硬化は小さい.これら転位構造の違いは,その後の再結晶挙動の相違と直接関連することも新たに指摘した.