hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫抑制薬FK506の発毛促進作用に関する研究

FK506は放線菌が産生するマクロライドでT細胞に選択的に働く免疫抑制薬として知られ手いる。我々はFK506の局所塗布によりマウス皮膚における発毛が明らかに促進される事実を見い出した。本研究の目的はFK506の局所塗布による発毛促進作用のメカニズムを明らかにし、新しい発毛促進薬開発の可能性を検討するところにある。免疫抑制物質であるrapamycinおよびascomycinはFK506と部分的に良く似た構造を有し、FKBPとはFK506同様に結合し、そのロタマーゼ活性を抑制する。Ascomycin-FKBPはFK506-FKBP複合体同様calcineurin(ホスファターゼの一種)を阻害するが、rapamycin-FKBPはcalcineurinを阻害しないことが知られている。そこで、ascomycin並びにrapamycinに発毛促進作用があるか否か、またFK506の発毛促進作用をこれらの物質が抑制するか否かを検討した。その結果ascomycinには弱いながらもFK506同様の発毛促進作用が認められたが、rapamycinには発毛促進作用は認められず、且つFK506やascomycinによる発毛を抑制した。一方、FK506は毛嚢活動期を誘導すると共に、その指標であるγ-glutamyl transpeptidase(GGT)活性を誘導した。AscomycinもFK506同様にGGT活性を誘導したが、rapamycinにはその作用が認められず、且つFK506やascomycinによる誘導を抑制した。これらの結果はFK506による発毛促進作用にはFKBPとの結合が必須であり、且つFK506-FKBP複合体によるclacineurinの阻害が関与していることを示している。
母親の「母乳育児の意思」に基づいた母乳育児継続に向けた包括的支援プログラムの開発

本研究は産後1ヶ月の母乳育児中の母親を対象に、母乳育児を「続けたい」「やめたい」という『母乳育児の意思』に影響を及ぼす『母乳育児の理由』についてテキストマイニングの手法で分析し、母乳育児支援について検討した。無記名自記式質問紙調査の結果、母乳育児を『続けたい理由』13項目、『やめたい理由』14項目が抽出された。また、母親の感情に関連する『理由』が「母乳育児を続けたい」という『意思』に影響を及ぼしていた。そのため、母乳育児に関する教育やトラブルへの対応だけではなく母親の感情にも焦点を当て、児との愛着形成を支援することによって『母乳育児の意思』が高まり、母乳育児継続につながることが示唆された。今年度の計画:母乳育児に関する『肯定感』と『負担感』というアンビバレントでかつ多様な理由について質問紙調査を行い、『母乳育児の理由』と『母乳育児の意思』の関係とその関連要因について検討を行う。研究方法:平成25年4月12月、研究協力の同意が得られた9産科施設で、1ヶ月健診を受診した母親を対象に、自記式質問紙を産後1ヶ月健診で渡し、郵送回収した。調査内容は母乳育児を「したい、続けたい」「したくなくなる、やめたくなる」それぞれの理由についての自由記述、および母児の背景である。分析はIBM SPSS Text Analytics for Surveys 4及びIBM SPSS Statistics Ver22を使用し、テキストマイニングを行った。本研究は、所属大学の研究倫理審査委員会の承認を受けた後に行った。結果及び考察:2000名の母親に調査用紙を渡し、726名から調査用紙を回収した。うち、欠損値が多い2名を除いた724名を分析対象とした(最終有効回答率36.2%)。母乳育児における『肯定感』のコンセプト(語彙)数は1143で34カテゴリー、『負担感』のコンセプト数は1346で35カテゴリーが抽出された。また、『肯定感』『負担感』別に主成分分析し、主成分得点を説明変数、『母乳育児の意思』を目的変数として、「母乳育児群」と「毎回人工乳補足群」で重回帰分析した。その結果、母乳育児中の母親の「母乳育児を継続したい」という『母乳育児の意思』に正の影響を及ぼすのは、母乳育児の利点や利便性だけではなく、児とのふれあいや児への感情であることがわかった。一方「毎回人工乳補足群」は、母乳育児中の児の反応や表情を楽しんだり、児に応答したりする余裕がなく、母乳育児が「快いものだ」という実感を持てないことにより、「母乳育児を続けたい」という『母乳育児の意思』が高まらないことが示唆された。今年度の計画:平成25年度の調査結果をふまえ、現代の母親たちが母乳育児の開始や継続、中止や終了などの意思を決定する際、何を重要と考えて母乳育児に臨んでいるのか、母親自身で主観的に評価できる『母乳育児の理由』尺度を作成する。結果:724名の回答をテキストマイニングの手法を用いて『肯定感』『負担感』それぞれの『母乳育児の理由』を抽出した。また、『母乳育児の理由』やその他の要因による『母乳育児の意思』への影響について重回帰分析した結果、産後1ヶ月における母乳状況が良好であっても、1年以上継続したいという意思には影響を及ぼしていなかった。また前回の母乳育児の体験や自分の職場復帰など、今回の母乳育児を開始する以前にある程度自分の母乳育児を計画しており、それらが『母乳育児の意思』に影響を及ぼしていた。母乳育児の長期的な継続には母乳の回数やトラブルなど母乳育児の状況を評価するだけではなく、母子相互作用が促進できるような介入や、母乳育児をしている母親が社会的に受容されるような支援が必要であることが示唆された。本研究は、母親の母乳育児を「したい、続けたい」もしくは「したくない、やめたい」という『母乳育児の意思』に影響を及ぼす『母乳育児の理由』についてテキストマイニングの手法を用いて分析し、母乳育児継続支援について検討することを目的とした。産後1ヶ月の母乳育児中の母親を対象とした無記名自記式質問紙調査の結果、「母乳育児をしたい」という『肯定感の理由』は13項目、「母乳育児をしたくない」という『負担感の理由』は14項目が抽出された。また、「完全母乳群」「毎回人工乳補足群」の2群で比較すると、「完全母乳群」は「赤ちゃんとスキンシップができて快いから」(β= 0.219, p < .01)、「赤ちゃんがおっぱいを飲む姿がかわいいから」(β= 0.198, p < .05)のように、児との愛着や母親の感情に関連する『理由』が『母乳育児の意思』に影響を与えていた(調整済み決定係数はR2 = 0.152( p < .001 ))。一方「毎回人工乳補足群」は、「赤ちゃんとスキンシップができて快いから(β= -0.374, p < .01)」と「上の子も母乳育児をしたから」(β= -0.342, p < .01)は、『肯定感』に関する『母乳育児の理由』として抽出されたものであるが、「毎回人工乳補足群」においては負の影響を及ぼす因子であることが示された(調整済み決定係数はR2 = 0.376( p < .001 ))。

つまり、母乳育児による母児への恩恵などの一般的な利点について理解していても、母乳育児中の児の反応や表情を楽しんだり応答したりする余裕がなく、母乳育児中の「快い」という感情を持てずにいることが示唆された。そのため、母乳育児に関する教育やトラブルへの対応だけではなく、母親の感情にも目を向け、母子間の相互作用を実感し、母親としてのアイデンティティを獲得する体験ができるよう支援することによって「母乳育児を続けたい」という『意思』が高まり、母乳育児継続につながると考える。本研究は産後1ヶ月の母乳育児中の母親を対象に、母乳育児を「続けたい」「やめたい」という『母乳育児の意思』に影響を及ぼす『母乳育児の理由』についてテキストマイニングの手法で分析し、母乳育児支援について検討した。無記名自記式質問紙調査の結果、母乳育児を『続けたい理由』13項目、『やめたい理由』14項目が抽出された。また、母親の感情に関連する『理由』が「母乳育児を続けたい」という『意思』に影響を及ぼしていた。そのため、母乳育児に関する教育やトラブルへの対応だけではなく母親の感情にも焦点を当て、児との愛着形成を支援することによって『母乳育児の意思』が高まり、母乳育児継続につながることが示唆された。計画では昨年度中に尺度を作成して調査用紙を配布する予定であったが、下位項目を選定するのに予定よりも時間がかかっているため、作成途中の段階である。また、複数の施設と調査に協力していただけるよう交渉する必要がある。母性看護学平成25年度の調査結果をふまえ、現代の母親たちが母乳育児の開始や継続、中止や終了などの意思を決定する際、何を重要と考えて母乳育児に臨んでいるのか、母親自身で主観的に評価できる『母乳育児の理由』尺度を作成する。作成した尺度を使用して、500名の母親を対象とした調査を行い、結果を分析する。当初予定していたよりも多くの施設および母親の研究協力を得ることができ、分析に十分なデータを収集することができた。とりわけ、先行研究では収集することが困難であった母乳育児の『負担感』について広く母親たちの意見を聞くことができた。研究計画が遅れているため調査に使用する尺度が完成しておらず、調査票の印刷費、郵送費、調査協力者および調査協力施設への謝礼など、調査に関連する費用を使っていないため。平成25年度の調査結果を踏まえ、現代の母親たちが母乳育児の開始や継続、終了などの意思を決定する際、何を重要と考えて母乳育児に臨んでいるのか、母親自身で主観的に評価できる『母乳育児の理由』尺度を作成する。尺度を完成させ、全国500名の母親を対象とした調査を行う。調査協力施設への謝礼が済んでいないため。調査協力施設への謝礼に使用する。
在郷町橋本における問屋建築の研究

近世初期に町が開かれた和歌山県橋本市の橋本は、町を開いた高野山の僧応其が秀吉から塩市の独占的な権利を認められ、これが近世を通じて町の経済的に支えた。当時さして広くはない町中には20軒余の塩問屋が軒を並べ、併せて材木問屋等も見ることができた。つまり近世における橋本は問屋を中心とする在郷町として発展したことが明らかとなり、現在の町並みには、近世に建築されたこれら問屋の建築遺構も幾棟か現存することが一連の調査で明らかとなった。調査では問屋の遺構を中心に建築調査を実施し復原考察を行うとともに、その建築的特色を抽出した。その結果、古くから長期間問屋を勤めた住宅では土間を比較的広く占める2列2室の構成に復原されるという結論を導いた。比較研究として、一般の商店と考えられる住宅の建築調査も実施したが、1列2室の形式が多いが、問屋の期間が短い住宅ではこの形態も多く見られた。なお、隣接する、川原町、東家の町においても比較調査を実施した結果、2列2室形の住宅は少数で、多くが1列2室の形式に復原された。一方、江戸時代における特権を剥奪されて以後、現状の問屋建築において塩問屋を営むものは1軒に過ぎなかった。建物が現存するものの内、住宅とされるものが4棟、店舗に転用されるものが4棟あり、明治時代以後に建て替えを受けたものが7棟、撤去が3棟確認された。店舗に転用されたものの内、2棟は分割を受けており、良質な住宅が形を変えながら現存することも確認された。また、建替えられたものの多くは戦前期の早い時期で、小売店舗など、時代の要請を受けた建替であることが確認された。和歌山県橋本市中心市街地において以下の調査を実施した。1)橋本市橋本地区における中心市街地再開発事業により解体が実施された以下の4住宅について建築的調査を行なった。この内、高松家住宅主屋は18世紀中期、同土蔵は明治時代末、中崎家住宅は主屋、倉庫とも明治時代末、吉川家住宅主屋は明治43(1910)年頃、芋尾家住宅は主屋が19世紀初期、倉庫が18世紀中期の建築と推定することができた。2)橋本市東家地区において、町並みの概括的な調査と連続的な立面図の作成及び写真撮影を実施し、橋本地区の西側に連なる同地区が、橋本地区と同じく高い建築的質を有するとともに、この地区において18世紀以来の伝統的な町並みが連続的に連なることを明らかにした。また、同地区に所在し解体された堀田家住宅家について建築調査を実施し、これが江戸時代末期頃の建築であることを明らかにした。3)橋本市橋本・東家地区の紀ノ川を挟んだ対岸となる清水地区において、上記2調査の比較のため、楠本家住宅の建築調査を実施した。同家住宅は主屋が明治時代中期、離座敷が明治時代初期、土蔵は明治時代初期、納屋は江戸時代後期と推定された。4)これらに平行して、橋本における川船、塩仲間をはじめとする近世における問屋関連の史料や収集にあたった。また、近代における南海電車発行による観光案内の収集を行ない、近代の橋本における観光資源を実証的に示し、併せて高野山参詣における日帰行の実施開始時期を、大正5(1916)年の南海電車高野線の橋本開通以後と判断した。近世初期に町が開かれた和歌山県橋本市の橋本は、町を開いた高野山の僧応其が秀吉から塩市の独占的な権利を認められ、これが近世を通じて町を経済的に支えた。

つまり近世における橋本は問屋を中心とする在郷町として発展したことが明らかとなり、現在の町並みには、近世に建築されたこれら問屋の建築遺構も幾棟か現存することが一連の調査で明らかとなった。調査では問屋の遺構を中心に建築調査を実施し復原考察を行うとともに、その建築的特色を抽出した。その結果、古くから長期間問屋を勤めた住宅では土間を比較的広く占める2列2室の構成に復原されるという結論を導いた。比較研究として、一般の商店と考えられる住宅の建築調査も実施したが、1列2室の形式が多いが、問屋の期間が短い住宅ではこの形態も多く見られた。なお、隣接する、川原町、東家の町においても比較調査を実施した結果、2列2室形の住宅は少数で、多くが1列2室の形式に復原された。一方、江戸時代における特権を剥奪されて以後、現状の問屋建築において塩問屋を営むものは1軒に過ぎなかった。建物が現存するものの内、住宅とされるものが4棟、店舗に転用されるものが4棟あり、明治時代以後に建て替えを受けたものが7棟、撤去が3棟確認された。店舗に転用されたものの内、2棟は分割を受けており、良質な住宅が形を変えながら現存することも確認された。また、建替えられたものの多くは戦前期の早い時期で、小売店舗など、時代の要請を受けた建替であることが確認された。
土の塑性論に基づく地盤補強工法の設計原理の確立と試験施工の事例研究

これまでに実施してきた、土骨格の速度場に「2点間距離不変」や「角度不変」の制約条件を適用した剛塑性有限要素解析法では若干荒削りで、対象とする土質条件や地下水位等の水理条件、補強材敷設位置やその本数,長さ、法面工の剛性等まだまだ考慮すべき事象は数多かった。そこで本年度は実際の施工例の種々の詳細な解析的検討のために、それらの定量的評価を可能にすることが主目的の一つであった。このため上記の制約条件を考慮に入れた解析が可能な、下負荷面カムクレイモデルを用いた水土連成の弾塑性有限変形計算プログラムを新たに開発し、特に次のような地盤補強工について検討した。なお、平面ひずみ条件下を仮定した。(1)掘削地盤補強のために設置する土留めに作用する力や地盤内の土要素挙動の経時変化、それらの立て込み時期の影響、有効切梁位置等の検討。(2)摩擦杭付きラフト基礎も杭や基礎が土骨格の挙動を拘束しているものと捉え、この杭・基礎に作用する力の経時変化、上部荷重の下方への荷重伝達メカニズム、また、特に沈下抑制に及ぼす杭の配置位置・杭長の影響等の検討。次に成果の一部を示す。(1)(1)掘削後土留めに作用する力は、時間とともに増加し一定値になる。(これは「土圧理論」や「剛塑性理論」からは計算できない。)(2)掘削壁面の変位を許してから土留めを設置した方が発生土圧は小さく、補強無しで自立してしまうような強い地盤ではその傾向が強い。(3)この値ならびにこの傾向は23m深さの掘削の場合には、経験と比べて妥当なものであった、等。(2)(1)杭基礎で囲まれた領域が一体化して下部に荷重を伝達するため、沈下も小さくなる。(2)地盤の透水係数によらず、杭長と沈下抑制効果にはほぼ一定の関係がある、等。速度場に「2点間距離不変」と「角度不変」条件等を導入した剛塑性有限要素解析法により、鉄筋やジオテキスタイル等の補強材が挿入された斜面等の補強土構造物の安定解析法の開発と平面ひずみ条件を過程した解析を行ってきた。これを背景に今年度の研究の主な目的の1つは、(補強材敷設位置や土鉄筋系の相互作用力である軸力から算定される補強材の本数などの定量的評価を含む)補強土構造物の設計システムの開発・構築であった。今年度は、次に示す理由からまず第一に3次元解析手法の開発等を行った。法面工を含む補強土構造物の場合は、破壊形態が平面ひずみ条件であることが多いため、設計も平面ひずみで十分対応できると考えていた。しかし、この理想化が実際をうまく近似するのは、実は斜面にジオテキスタイル等の平面的な補強材が挿入されている場合か、あるいは補強材が数多く挿入されている場合などで、鉄筋のような直線的で局所的に配置される補強土構造物に対しては、本計算手法は過大評価になることが幾つかの計算例を通じて明らかとなり、また補強材の敷設位置やその本数等の定量的評価にもまず、3次元の影響をできるだけ定量的に評価する必要に迫られた。このため、(1)速度場に上のような条件を与え、3次元の剛塑性プログラムを開発し成功した。しかし、(2)3次元解析は計算時間と容量の増大化を招き設計には向かないため、さらに平面ひずみ解析で補強材周りのMises定数(あるいは土の摩擦角)を減じることで3次元解析を模擬する方法を新たに考案した。

具体的には3次元解析の結果を踏まえ、約1/5以下に減ずればよいことがわかった。なお、2次元平面ひずみ解析用のプログラムは、市販のワークステーションに搭載すれば時間的に十分使用可能であることも確かめた。これまでに実施してきた、土骨格の速度場に「2点間距離不変」や「角度不変」の制約条件を適用した剛塑性有限要素解析法では若干荒削りで、対象とする土質条件や地下水位等の水理条件、補強材敷設位置やその本数,長さ、法面工の剛性等まだまだ考慮すべき事象は数多かった。そこで本音度は実際の施工例の種々の詳細な解析的検討のために、それらの定量的評価を可能にすることが主目的の一つであった。このため上記の制約条件を考慮に入れた解析が可能な、下負荷面カムクレイモデルを用いた水土連成の弾塑性有限変形計算プログラムを新たに開発し、特に次のような地盤補強工について検討した。なお、平面ひずみ条件下を仮定した。(1)掘削地盤補強のために設置する土留めに作用する力や地盤内の土要素挙動の経時変化、それらの立て込み時期の影響、有効切梁位置等の検討。(2)摩擦杭付きラフト基礎も杭や基礎が土骨格の挙動を拘束しているものと捉え、この杭・基礎に作用する力の経時変化、上部荷重の下方への荷重伝達メカニズム、また、特に沈下抑制に及ぼす杭の配置位置・杭長の影響等の検討。次に成果の一部を示す。(1)(1)掘削後土留めに作用する力は、時間とともに増加し一定値になる。(これは「土圧理論」や「剛塑性理論」からは計算できない。)(2)掘削壁面の変位を許してから土留めを設置した方が発生土圧は小さく、補強無しで自立してしまうような強い地盤ではその傾向が強い。(3)この値ならびにこの傾向は23mの深さの掘削の場合には、経験と比べて妥当なものであった、等。2.(1)杭基礎で囲まれた領域が一体化して下部に荷重を伝達するため、沈下も小さくなる。(2)地盤の透水係数によらず、杭長と沈下抑制効果にはほぼ一定の関係がある、等。
新世代抗体-ミニ抗体-の創製とその臨床分析化学システムへの応用

抗体は多岐にわたる標的抗原に対して高い特異性と親和力を示すため、臨床化学分析における機能性器材として利用価値が高い。しかし、天然の抗体には分子量が大きいこと(約15万)に起因する種々の制約がある。そこで、抗体工学の技術により天然型抗体の構造と機能を改変して、超高感度・高選択的な臨床化学分析システムの確立に有用な低分子量の抗体フラグメント(ミニ抗体)の創製を企てた。まず、臨床診断上重要なステロイド[11-デオキシコルチゾール(11-DC)コルチゾール、ジゴキシン、デオキシコール酸(DCA)、リトコール酸サルフェート(LCA-S)、ウルソデオキシコール酸3-サルフェート]及び光学活性薬物である(1R)-ブフラロール(BUF)に対するマウスモノクローナル抗体の可変部遺伝子(V_H、V_L)をクローニングし、塩基配列を解析した。ついで両遺伝子をリンカー配列を介して連結したscFv遺伝子(5'-V_H-linker-V_L-3')を構築し、大腸菌に発現させて可溶型scFvを調製した。これらのうち、11-DC、DCA、LCA-S、BUFに対するscFvは、由来する天然型抗体に遜色のない親和力と特異性を保有することが判明した。ScFvは単一の遺伝子にコードされているため酵素や蛍光タンパク質などとの融合タンパク質として調製することも可能で、各種臨床分析化学システムの構築に有用と期待される。そこで、抗体工学の技術により天然型抗体の構造と機能を改変して、超高感度・高選択的な臨床化学分析システムの確立に有用な低分子量の抗体模倣ペプチド(ミニ抗体)の創製を企てた。その一環として、副腎皮質ステロイドである11-デオキシコルチゾール(11-DC)及び光学活性薬物である(1R)-ブフラロールをモデル抗原に取り上げ、対応するマウスモノクローナル抗体H鎖及びL鎖の可変部(V_H, V_L)をリンカーペプチドで連結した一本鎖Fvフラグメント(scRv; MW約2.5万)を調製した。これらscFvは、いずれも由来する天然型抗体に遜色のない親和力と特異性を保有することが判明した。さらに、シクロデキストリン(CD)の水酸基を抗体の相補性決定部(CDR)に相当する低分子量のペプチドで修飾した、「合成ミニ抗体(MW<5,00)の創製を企てた。11-DCをモデルゲスト分子としてとりあげ、本化合物に十分な包接能を示すβ-CDの1級水酸基を足掛かりにマレイミド基を導入し、抗11-DCモノクローナル抗体H鎖のCDR3のアミノ酸配列を含む化学合成ペプチド(Biotin-GGGNVRVYAMDYGGC)をC末端のSH基を利用して結合させた。本合成ミニ抗体のトリチウム標識11-DCに対する反応性を調べた結果、β-CD(Ka=2.9x10^3M^<-1>)に比べ5倍程度大きな親和力を獲得したものと推測された。前年度に、副腎皮質ステロイドである11-デオキシコルチゾール(11-DC)及び光学活性薬物である(1R)-ブフラロールについて、臨床応用上、十分な親和力と特異性を有する一本鎖Fvフラグメント(scFv ; MW約2.5万)を調製することに成功した。

そこでこの知見を基盤として、臨床診断上重要な各種ステロイド[コルチゾール、ジゴキシン、デオキシコール酸(DCA)、リトコール酸サルフェート(LCA-S)、ウルソデオキシコール酸3-サルフェート]についてscFvの調製を試みた。これらハプテンに対するマウスモノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマからRNAを抽出し、RT-PCRによりH鎖及びL鎖の可変部遺伝子(V_H、V_L)をクローニングし、塩基配列を解析した。ついで、両者をリンカーペプチドを介して連結したscFv遺伝子(5'-V_H-linker-V_L-3')を構築し、大腸菌XLOLR株に発現させて可溶型scFvを調製した。これらのうち、DCA、LCA-sに対するscFvは、由来する天然型抗体に遜色のない親和力と特異性を保有することが判明した。これらscFvは酵素や蛍光タンパクなどとの融合タンパクとして調製することも可能で、各種臨床分析化学システムの構築に有用と期待される。
生体触媒で作動する生物燃料電池の構築と生物機能の高度利用

本年度は、酸素還元触媒であるビリルビンオキシダーゼの触媒機能解析を重点的に進めてきた。ビリルビンオキシダーゼ(BOD)は中性条件下で酸素4電子還元の優れた触媒活性を持つ。BODはビリルビン以外も電子供与体として利用でき、電極から電子伝達メディエータを介して電子を受け取り、酸素へと渡す。電池への応用、最適化を進める上で、電位および速度のロスをできるだけ小さくしたい。そのためには酵素の反応特性を見極め、触媒電流を制御している因子をより明確にし、どういったメディエータを選択するかが非常に重要になってくる。今回、電子供与体、酵素、電子受容体のそれぞれの電位に注目し、それらが酵素反応速度にどのような影響を与えるかについて検討を行った。電子供与体にはトータルチャージが等しく、電位の異なるシアノ金属錯体を用いた。電子受容体である酸素の電位については、pHを変化させることで検討した。得られたk_<cat>、K_mの対数を酸素/水と錯体の式量電位差(ΔE^o')に対してプロットすると、中心金属やpHといった要素を個々に考えるのではなく、ΔE^o'が速度定数の支配的因子になっていることが考えられる。今回得られた知見を基に、幅広いpH領域において、電位および速度において効率よく触媒機能を引き出す指針ができ、貴金属触媒にない特徴をいかしたバイオ電池カソードへの今後の応用が広がることが期待される。また,酵素-電極間における直接電子移動について,その熱力学,平衡論,速度論に基づき,その反応を制御しているメカニズムについて解析を行った.また、燃料酸化極(電池の負極)開発においては、幅広い燃料の利用を視野に入れた研究を進めてきた。燃料酸化系は、燃料、それぞれに対応するNAD依存性デヒドロゲナーゼ、NAD、そしてジアホラーゼと電子受容体から構成される。電子受容体は、電極とジアホラーゼ間で電子のやりとりを行うメディエータとして機能するものを選択する。対極には、上記のビリルビンオキシダーゼを用い、電子を電極から酸素に渡す。この2つの電極系から構成される電池について、メタノール、グルコースなどを燃料にした場合について、それらの出力特性について研究を進めてきた。本年度は、バイオ電池の基礎研究として、電極表面への酵素並びに電子伝達メディエータの固定化方法の検討を行った。電子伝達メディエータを高分子ポリマーに組み込む(レドックスポリマーと以下省略)ことで、電極表面での酵素並びにメディエータを高密度に固定化し、効率的に触媒機能を発揮させることが可能となる。合成したレドックスポリマーと酵素(グルコースデヒドロゲナーゼ、ビリルビンオキシダーゼ)を組み合わせグルコース・酸素バイオ電池を試作した(Electrochemistry,70(2002)940)。中性条件下で作動し、隔膜を必要とせず、またアノードは酸素の影響を受けないバイオ電池としては初めての報告であり、今後のバイオ電池の展開を考える上で非常に重要な知見をあたえるものである。電池としての実用化を考える上で、まだ十分な作動性能を発揮しておらず、出力(電圧と電流値の積で表される)の向上が次の課題となってくる。この問題解決に向けて酵素とメディエータ間の酸化還元電位差と酵素反応速度の関係を考慮にいれた最適なメディエータの作成を行った。アノードにおいては、ジアホラーゼによるNADH酸化反応の電池への利用を考え、酵素反応速度を落さずに電位を負の方向にシフトさせたレドックスポリマーを作成し報告した(Chem.Lett.,(2002)1022)。この系は、NADH依存性酵素全般への展開が可能であり、電池燃料の選択性は大いに広がるものと考えられる。酸素還元カソードについては、ビリルビンオキシダーゼとメディエータ間の反応特性を評価し、その固定化を検討した。用いたメディエータは、大きな負電荷をもつシアノ金属錯体に着目し、その電位と反応速度の関係を調べ(Electrochem.Comm.,5(2003)138)、さらには、カチオン性高分子ポリマーを用いることで電極上への静電相互作用による固定化を行い、酸素の拡散律速となる大きな触媒電流を引き出し、その解析を行った(Chem.Lett.,(2003)54)。

今回得られた知見を基に、幅広いpH領域において、電位および速度において効率よく触媒機能を引き出す指針ができ、貴金属触媒にない特徴をいかしたバイオ電池カソードへの今後の応用が広がることが期待される。また,酵素-電極間における直接電子移動について,その熱力学,平衡論,速度論に基づき,その反応を制御しているメカニズムについて解析を行った.また、燃料酸化極(電池の負極)開発においては、幅広い燃料の利用を視野に入れた研究を進めてきた。燃料酸化系は、燃料、それぞれに対応するNAD依存性デヒドロゲナーゼ、NAD、そしてジアホラーゼと電子受容体から構成される。電子受容体は、電極とジアホラーゼ間で電子のやりとりを行うメディエータとして機能するものを選択する。対極には、上記のビリルビンオキシダーゼを用い、電子を電極から酸素に渡す。この2つの電極系から構成される電池について、メタノール、グルコースなどを燃料にした場合について、それらの出力特性について研究を進めてきた。
英語圏と非英語圏留学：異なる英語環境での英語伸長・使用量・学習意識の縦断的比較

本研究は、日本人大学生の短期英語留学について、英語圏にて留学を行った者と、非英語圏にて留学を行った者を縦断的に比較するものである。このため本研究では、カナダやイギリスに短期留学に出かけた者と、フィリピンやフィジーに短期留学に出かけた者を対象に、英語能力の伸長度と英語コミュニケーション量、加えて英語学習に関する学習者意識の変容を比較分析することで、両者の差異と特徴的要素を明確に抽出し、異なる英語環境での留学体験が英語学習にもたらす影響を明らかにする。加えて、非英語母語話者同士が共通言語として英語を使用する環境、つまり、English as a Lingua Francaの観点から、この言語環境での英語学習について探索的調査を行う。本研究は、混合研究法を用いることで、包括的な研究結果を導くものである。平成28年度は主に、英語圏留学者(カナダへの留学者)、および非英語圏留学者(フィリピンへの留学者)からデータを収集した。量的データとしては、出発前と帰国後の英語習熟度を、CASEC英語コミュニケーション能力判定テストにより測定した。留学中のコミュニケーション量は、ランゲージ・コンタクト・プロファイルを用いて測定した。学習者意識の変容としては、英語への自信、英語コミュニケーションへの積極性、英語の学習動機、英語学習への意識等を、質問紙にて調査した。質的データとしては、調査参加者全員に対し半構造インタビューを実施した。平成29年度は主に、非英語圏留学者から収集した量的データに対し、t検定や相関分析を用いて検証した。質的データは、文字お越しを行いインタビュー音声データを言語化してから分析した。得られた量的及び質的結果は統合し、混合型研究として包括的な研究結果を導いた。平成30年度は、不足していた英語圏留学者からのデータを追加で収集分析し、結果を発表した。平成30年度は、不足していた英語圏留学者(カナダへの留学者)からデータを追加で収集し分析を行った。加えて英語圏留学者に関する調査結果報告としては、量的データ分析結果を研究論文にまとめ報告した。一方で、英語圏留学者の質的データ分析結果に関しては研究論文に含められなかったために、これは今後報告する。今後の研究の推進方策は、論文発表等を通して研究結果の報告を続けることである。データ収集や分析は全て終了しており、これまで、報告可能な部分から随時論文発表を通して研究結果報告を行ってきた。この作業を今後も続け、最終的には研究目的である、英語圏にて留学を行った者と、非英語圏にて留学を行った者の縦断的な比較を通し、両者の差異と特徴的要素を明確に抽出することで、異なる英語環境での留学体験が英語学習にもたらす影響を明らかにする。質的データとしては、調査参加者全員に対して、2度に渡り半構造インタビューを実施した。加えて、希望者を対象とし留学中に4度に渡り、eメールにより自由筆記データを収集した。予定していた平成28年度のカナダへの留学者とフィリピンへの留学者からのデータ収集は完了することができた。ただし、英語圏への留学被験者数が、予定していたより少なくなった。理由は、昨年6月までにデータ収集を開始するための準備が整わなかったため、夏休みに留学に出かける者からデータを収集できなかったためである。平成29年度は主に、非英語圏留学者(フィリピンへの留学者)から収集したデータの分析とその結果報告を行った。

収集した量的データに対しては、t検定や相関分析を用いて検証し有意差や相関関係を求めた。質的データに対しては、文字お越しを行いインタビュー音声データを言語化してから分析した。得られた量的及び質的結果は統合して再分析することで、混合型研究として包括的な研究結果を導いた。フィリピンは、非英語母語話者同士が共通言語として英語を使用する環境、つまり、English as a Lingua Francaであるが、この言語環境での英語学習については研究の蓄積が少ない。そのため、現象学的視点を用いて探索的な分析も行った。フィリピンへの留学者を対象とした研究結果は、口頭発表と研究論文の形で報告した。予定していた非英語圏留学(フィリピンへの留学者)の研究については、結果をまとめて口頭発表と研究論文として報告した。一方で、英語圏留学の研究については、調査参加者が不足しているために、平成30年度、追加でデータ収集・分析をする必要がある。本研究は、日本人大学生の短期英語留学について、英語圏にて留学を行った者と、非英語圏にて留学を行った者を縦断的に比較するものである。このため本研究では、カナダやイギリスに短期留学に出かけた者と、フィリピンやフィジーに短期留学に出かけた者を対象に、英語能力の伸長度と英語コミュニケーション量、加えて英語学習に関する学習者意識の変容を比較分析することで、両者の差異と特徴的要素を明確に抽出し、異なる英語環境での留学体験が英語学習にもたらす影響を明らかにする。加えて、非英語母語話者同士が共通言語として英語を使用する環境、つまり、English as a Lingua Francaの観点から、この言語環境での英語学習について探索的調査を行う。本研究は、混合研究法を用いることで、包括的な研究結果を導くものである。平成28年度は主に、英語圏留学者(カナダへの留学者)、および非英語圏留学者(フィリピンへの留学者)からデータを収集した。量的データとしては、出発前と帰国後の英語習熟度を、CASEC英語コミュニケーション能力判定テストにより測定した。留学中のコミュニケーション量は、ランゲージ・コンタクト・プロファイルを用いて測定した。学習者意識の変容としては、英語への自信、英語コミュニケーションへの積極性、英語の学習動機、英語学習への意識等を、質問紙にて調査した。質的データとしては、調査参加者全員に対し半構造インタビューを実施した。平成29年度は主に、非英語圏留学者から収集した量的データに対し、t検定や相関分析を用いて検証した。質的データは、文字お越しを行いインタビュー音声データを言語化してから分析した。得られた量的及び質的結果は統合し、混合型研究として包括的な研究結果を導いた。平成30年度は、不足していた英語圏留学者からのデータを追加で収集分析し、結果を発表した。平成30年度は、不足していた英語圏留学者(カナダへの留学者)からデータを追加で収集し分析を行った。
気相成長炭素繊維を用いたリチウムイオン電池用高容量電極材料の開発

次世代の二次電池としてリチウムイオン電池が注目されているが、その普及には高いリチウムイオン容量、高い導電性そして高い機械的強度を併せもつ炭素材料の開発が必要不可欠である。いずれの点においても気相成長炭素繊維(以下VGCFと略す)は他の黒鉛系の炭素材料と比較して非常に優れている。従来の製造法では生産性が低かったが、研究代表者が開発した新規な製造法により、従来法と比較して数十数百倍の成長速度で繊維を製造することが可能となった。そこで、この方法で製造したVGCFのリチウムイオン電池の負極への適用を試みたのでその結果を報告する。(1)As-grown繊維:1100°Cで製造したVGCFで電極を作製し、リチウム金属を対極、参照極として、三電極法によりリチウムイオン容量を測定したところ、200mAh/gの容量を有することがわかった。これは比較的低温で作製したVGCFでも黒鉛構造が発達していおり、易黒鉛化性の材料であることを示している。(2)処理繊維:VGCFを不活性雰囲気で2800°Cの高温処理(サンプルA)、また二酸化炭素雰囲気で1000°Cで処理(サンプルB)を行い、それぞれの繊維のリチウムイオン容量を測定した。サンプルAは350mAh/gと、理論容量である372mAh/gに近い容量を有していることがわかった。またサンプルBは低温での処理にもかかわらず340mAh/gの容量を有することがわかった。これは、グラファイトライクなドメインを数多くもつVGCFの構造を反映しており、ドメイン間のアモルファス炭素を除去することで単位質量あたりの容量が向上することを示す。さらに、二酸化炭素処理後、すぐに水素雰囲気にして繊維の構造中に水素を取り込ませることで、380mAh/gと理論容量を越える容量をもたせることが可能となった。
虚血性神経細胞死を調節する細胞内情報伝達系は何か?

麻酔下に成熟ラットの海馬を摘出し、矢状断スライス標本(厚さ400μm)を作成、灌流槽内に固定し、正常人工脳脊髄液(95%O_2-5%CO_2飽和、36°C)で灌流した。海馬CA1錐体細胞から細胞内記録を行ない、酸素・グルコース除去液(95%N_2-5%CO_2飽和)を灌流し、実験的虚血負荷とした。虚血負荷後約6分で急峻脱分極電位が発生し、直ちに正常人工脳脊髄液を灌流しても脱分極は持続し膜電位、膜抵抗の回復は見られず、0mVに達する。アラキドン酸産生を抑制するPhospholipaseA2,C阻害薬で標本を前処置すると、膜電位回復が見られる一方、広域に作用するcyclooxygenase、あるいはlipoxigenase阻害薬には細胞膜保護作用が認められず。アラキドン酸ファミリーには虚血負荷終了後の神経細胞機能に対し保護効果を示すものと不可逆性変化を促進するものとが混在することが示唆されたため以下の実験を行った。1アラキドン酸カスケードの産物であるプロスタグランジン(PG)の内PGD_2,PGE_1,PGE_2,PGF_<2α>,あるいはPGI_2作動薬のCiprosteneを前処置して虚血負荷を与えると、約6分後に急峻脱分極電位が発生し、直ちに正常人工脳脊髄液を再灌流しても膜電位の回復は見られなかった。以上のことから、cyclooxygenaseおよびlipoxygenaseがアラキドン酸からPGおよびロコトリエンを生成する際に発生するfree radialが虚血負荷終了後の神経細胞機能の不可逆性変化に関与し、アラキドン酸カスケードの産物であるthromboxane A2が不可逆性変化を促進すると考えられた。麻酔下に成熟ラットの海馬を摘出し、矢状断スライス標本(厚さ400μM)を作成、灌流槽内に固定し、正常人工脳脊髄液(95%O_2-5%CO_2飽和、36°C)で灌流した。海馬CA1錐体細胞から細胞内記録を行い、酸素・グルコース除去液(95%N_2-5%CO_2飽和)を灌流し、実験的虚血負荷とした。虚血負荷に伴い発生する膜電位変化を記録し、以下の実験を行った。以上のことから、protein kinase Aによる蛋白質リン酸化が神経細胞機能の不可逆性変化に関与していると考えられた。また、protein kinase Cの活性化も不可逆性変化に関与するが、アラキドン酸ファミリーには保護効果を示すものと不可逆性変化を促進するものとが混在していることが示唆された。

1アラキドン酸カスケードの産物であるプロスタグランジン(PG)の内PGD_2,PGE_1,PGE_2,PGF_<2α>,あるいはPGI_2作動薬のCiprosteneを前処置して虚血負荷を与えると、約6分後に急峻脱分極電位が発生し、直ちに正常人工脳脊髄液を再灌流しても膜電位の回復は見られなかった。以上のことから、cyclooxygenaseおよびlipoxygenaseがアラキドン酸からPGおよびロコトリエンを生成する際に発生するfree radialが虚血負荷終了後の神経細胞機能の不可逆性変化に関与し、アラキドン酸カスケードの産物であるthromboxane A_2が不可逆性変化を促進すると考えられた。
消化器官の構築・維持におけるＷｎｔシグナル制御機構の解明

タンパク質リン酸化酵素NLKは、大腸がんや肝がんにおいてWntシグナルを増強し、がん細胞の増殖生存に寄与する。このため、NLKの活性阻害化合物は、がん治療に貢献しうると期待できるが、まだそのような化合物は見つかっていない。そこで、NLKのキナーゼ活性(リン酸化酵素活性)あるいはNLKによる基質リン酸化を直接的に阻害する化合物を同定するために、in vitroにおけるNLKによるTCF/LEFタンパク質(Wntシグナルの転写因子でNLKの基質)のリン酸化を阻害する化合物のスクリーニングを行っている。本年度は、昨年度までのin vitroスクリーニングで同定した候補化合物群について、ヒト細胞における評価を行った。その結果、細胞内でNLKの活性を特異的に阻害する化合物を6つ同定することが出来た。現在、肝がん細胞の増殖生存活性に対するNLK阻害剤の効果を評価しており、preliminaryなデータではあるが、肝がん細胞の増殖生存を阻害する効果が確認された。一方、Wntシグナルの新たな制御機構も見いだしつつある。まず、ヒトHEK293細胞やHeLa細胞をディッシュ上で低密度で培養した際にはWntシグナルが効果的に伝達されるが、高密度で培養した際にはWntシグナルの伝達が抑制されることを発見した。詳細な解析の結果、高密度培養下では、Wntシグナルの転写因子Tcf/Lefの一種が分解されており、このためシグナル伝達が低下したことがわかった。また、大腸がん細胞株では、この培養密度依存的なTcf/Lefの分化機機構が破綻しており、高密度培養でもシグナルが強く伝達された。おそらくこのシステムは組織の恒常性維持に重要な役割を果たしており、その破綻はがん発生の一因となる可能性が考えられる。細胞内でNLKのキナーゼ活性を特異的に阻害する化合物を6つ同定することが出来た。また、preliminaryなデータではあるが、同定したNLK阻害剤に、肝がん細胞の増殖生存を阻害する効果が認められた。また、組織の恒常性維持とがん発生に関わると考えられる、新たなWntシグナル制御機構も見いだした。このようなことから、計画は概ね順調に進展していると考えている。産休育休から復帰後、NLK阻害剤の評価実験を迅速に行い、論文としてまとめる。産休育休の間は、実験ができないが、その間も論文を読んだり、本研究に関する論文執筆の準備を進めるなど、研究復帰をスムーズに行うための準備をすすめる。Wnt/βカテニンシグナル(以下Wntシグナルと略)は、幹・前駆細胞の未分化性の維持や分化誘導を制御するシグナル伝達経路である。消化器官では、その構築だけでなく恒常性維持の過程においても幹細胞・前駆細胞の増殖・分化が活発に起きており、Wntシグナルが生涯を通じて動的かつ多様な機能を果たしている。そこで本研究では消化器官に特に注目して、Wntシグナルの活性制御機構の分子基盤の解明を目指す。本年度は、まず、九州大学病院の大腸がん患者から採取したサンプルを解析し、大腸がんにおいて発現が大きく変化する因子としてタンパク質リン酸化酵素Hipk2を見出した。続いて、ヒト細胞株を用いた解析を行い、Hipk2が特定の種類の大腸がん細胞株においてはWntシグナルを正に制御し、一方で、その他の種類の大腸がん細胞株ではWntシグナルを負に制御することを見出した。さらにヒト細胞株、およびゼブラフィッシュを用いた解析を行い、Hipk2がDvlタンパク質(Wntシグナルの主要因子)の安定性を制御することでWntシグナルを正に制御することを発見した(論文投稿中)。一方、負の制御機構にっいては現在解析中である。このようにヒト大腸がんサンプルを起点とした研究により、新たなWntシグナル制御機構を見出しつつある。加えて、既知のWntシグナル制御因子であるNLKの活性制御化合物の探索も開始した。現時点で、大規模スクリーニング実験系の構築と、それを用いた代表化合物ライブラリーに対する一次スクリーニングを完了し、複数の候補化合物を得た。NL, Kを特異的に制御する化合物を用いた研究が、Wntシグナル制御機構のより深い理解とWntシグナルに関連する疾患の治療につながることを期待している。Wntシグナルは、多種多様な機能を果たすシグナル伝達経路である。例えば、Wntシグナルは、幹細胞・前駆細胞の増殖をコントロールし、これにより脳や肺、肝臓、腎臓など様々な臓器のサイズを制御する。また、Wntシグナルは幹細胞・前駆細胞の“未分化性の維持“と“分化誘導"の双方に必須の役割を果たす。しかしながら、Wntシグナルの多機能性を支える分子基盤の実体はほとんど未解明である。本研究では、Wntシグナル制御因子である二つのタンパク質リン酸化酵素、HIPK2とNLKに特に注目して、「消化器官の構築と維持の過程におけるWntシグナル活性制御の分子基盤の解明」を目指している。本年度はまず、ヒト細胞株を用いた生化学的解析によりタンパク質リン酸化酵素HIPK2と脱リン酸化酵素PP1cを介した新規のWntシグナル制御機構を見いだし、その成果をCell Reports誌に第二著者として発表した。また、熱ショックプロモーター依存的にNLKを過剰発現するゼブラフィッシュ系統を作製しこれを用いることで、NLKを過剰発現した腸組織では、正常な腸組織に比べてWntシグナルと細胞増殖の亢進が起き、一方で、enterocyteなどの分化細胞の数が減少することを見出した。これらの結果は、NLKが腸においてWntシグナルの促進を介して細胞増殖を正に制御し、細胞分化を負に制することを示唆する。

さらに、昨年度開始したNLKの活性制御化合物の探索も継続して行い、現在までに、16000種の代表化合物群から、in vitroにおいてNLKの活性を低濃度で特異的に制御する化合物を複数得ている。タンパク質リン酸化酵素NLKは、大腸がんや肝がんにおいてWntシグナルを増強し、がん細胞の増殖生存に寄与する。このため、NLKの活性阻害化合物は、がん治療に貢献しうると期待できるが、まだそのような化合物は見つかっていない。そこで、NLKのキナーゼ活性(リン酸化酵素活性)あるいはNLKによる基質リン酸化を直接的に阻害する化合物を同定するために、in vitroにおけるNLKによるTCF/LEFタンパク質(Wntシグナルの転写因子でNLKの基質)のリン酸化を阻害する化合物のスクリーニングを行っている。本年度は、昨年度までのin vitroスクリーニングで同定した候補化合物群について、ヒト細胞における評価を行った。その結果、細胞内でNLKの活性を特異的に阻害する化合物を6つ同定することが出来た。現在、肝がん細胞の増殖生存活性に対するNLK阻害剤の効果を評価しており、preliminaryなデータではあるが、肝がん細胞の増殖生存を阻害する効果が確認された。一方、Wntシグナルの新たな制御機構も見いだしつつある。まず、ヒトHEK293細胞やHeLa細胞をディッシュ上で低密度で培養した際にはWntシグナルが効果的に伝達されるが、高密度で培養した際にはWntシグナルの伝達が抑制されることを発見した。詳細な解析の結果、高密度培養下では、Wntシグナルの転写因子Tcf/Lefの一種が分解されており、このためシグナル伝達が低下したことがわかった。また、大腸がん細胞株では、この培養密度依存的なTcf/Lefの分化機機構が破綻しており、高密度培養でもシグナルが強く伝達された。おそらくこのシステムは組織の恒常性維持に重要な役割を果たしており、その破綻はがん発生の一因となる可能性が考えられる。細胞内でNLKのキナーゼ活性を特異的に阻害する化合物を6つ同定することが出来た。また、preliminaryなデータではあるが、同定したNLK阻害剤に、肝がん細胞の増殖生存を阻害する効果が認められた。また、組織の恒常性維持とがん発生に関わると考えられる、新たなWntシグナル制御機構も見いだした。このようなことから、計画は概ね順調に進展していると考えている。まず、HIPK2によるWntシグナル促進機構の詳細を生化学的解析により突き止め、この成果をCell Reports誌に第二著者として発表した。また、NLKについては、NLKを時期部位特異的に過剰発現する新規のゼブラフィッシュ系統の作製に成功し、これを用いることで、腸におけるNLKのWntシグナル制御を介した新規細胞運命決定機構を見いだした。加えて、TALEN法によるNLK遺伝子を破壊したゼブラフィッシュ系統の作出やGal4-UASシステムによりNLKを組織特異的に発現するゼブラフィッシュ系統の作出にも成功した。
スペックル干渉法による塑性変形過程の時空間観察

固体材料の劣化研究の手段として、金属材料の引張り試験における塑性変形過程を時空間で動的に観索することができるスペックル干渉計(DESPI)を構築し、以下のような結果を得た。(1)1フレーム/秒でスペックル画像収集を行う粗サンプルシステムでは、ひずみ集中帯が試験片を掃引する様子をin situ観察することができた。(1)焼きなまし鋼材観察された帯パターンは、降伏棚で試験片を1回掃引するLuders Bandである。(2)アルミ合金では試験片中を何回も掃引し、伝播方向や帯の傾き角、伝播速度などの変化を動画として観察できた。(2)アルミ合金の実験で、30フレーム/秒で画像収集を行う細サンプルシステムでは、帯内で局在するひずみの一定周波数(1Hzのオーダー)の脈動が観察された。これは今までに知られていない新しい現象の発見である。(3)塑性変形の進展につれ、帯の伝播速度と、脈動の周波数は徐々に減少していくことが見出された。塑性変形は、へテロジニアスな構造要素系間の連続的な応力集中と緩和過程と考えることができる。本実験の興味ある結果は、構造要素系を一つの振動系としてとらえることができること、塑性変形の進展に伴って要素系の固有周波数が減少していくことを示唆している。(4)刻々変化する局在ひずみ場のESPI計測において、定量的位相解析は重要である。本研究では、位相シフト法のような付加位相画像を必要とせず、刻々変化する干渉スペックル像のみのから位相を求めることができる和差法のアルゴリズムを確立した。この方法により、動的変形場を、10nm程度の高い分解能で解析することができた。機械構造材料の非破壊検査および劣化診断には、基本的な現象として塑性変形の基礎過程の解明が急務であり、そのためには時空間における塑性変形の進展挙動の観察と計測が必要になる。本研究はまさにこのことを実現するための基礎的研究である。初年度は主として既存の装置を使い、データ処理法に改良を加え、炭素鋼、低合金鋼、アルミ合金など代表的な構造材の塑性変形の進展過程の観察を行った。焼き入れ焼き戻し、または焼きなまし処理を施したこれら材料の引っ張り試験において、降伏点を越えて塑性域に入る段階から非常に特徴的なすべり帯が明瞭に観察できた。すべり帯の発生、試験片内の掃引と回転、欠陥や介在物によると思われるひずみの集中などの現象を動的に捉えることができた。これらの結果により、塑性変形過程においてはひずみがすべり帯に局在しかつすべり帯が材料内部をある規則にしたがって運動することによって塑性変形が進展していくことが実験的に明白に捉えられた。このことにより、材料の劣化診断および破壊予知を実時間で行なうことの可能性が拓けた。これらの成果はすでに内外で注目され、本年6月にハンガリーで開催される応用光計測に関する国際会議において招待講演として発表する。2年度以降は、(l)データ圧縮法とパターン認識のアルゴリズムを導入した特徴抽出とMPEGによる動画作成、(2)位相解析アルゴリズムを導入した高精度定量化、(3)新規に購入した固体レーザを導入した移動可能な計測システムの構築、(4)メゾカ学に基づく塑性変形波動理論の検証、(5)実用的は非破壊検査法または材料劣化診断法の確立、などを進めていく予定である。初年度に基本的な手法を確立したのに引き続き、今年度は本研究でひずみ局在部に観察された白色帯の挙動とその微視的構造変化との関係を明らかにするための検討が行われた。●低合金鋼A533Bの引張り試験における塑性変形から破壊にいたる過程をスペックル干渉法で観察すると同時に、ホールセンサによる漏洩磁束密度測定およびバルクハウゼンノイズ(BHN)の測定結果との比較を行った。

その結果、スペックル干渉法による白色帯と漏洩磁束分布の位置が完全に一致し、結果が材料内部の微視的構造変化を反映していることが確かめられた。●ひずみ局在帯の挙動は鋼材ではリューダース帯として知られ、降伏棚で試験片を掃引し、材料は硬化過程に入る。それに対して、アルミ合金ではPortevin-Le Chatelier効果として知られている負荷曲線のジグザグ挙動に対応したひずみ局在帯の複雑な動きを伴う繰り返し掃引が観察された。●切り欠き部および溶接部を持つ試験片について引張り試験を行い、非一様部の周辺に局在しながら変形が進展し、降伏から破壊にいたる過程を観察した。その結果、提案する方法により、早期に欠陥の位置を推定する可能性がうかがわれた。これらの成果は、平成10年6月にハンガリーで開催された「応用光計測国際会議」において招待講演として報告し、SPIE Proceedings Vol.3407に論文として掲載された。来年度(最終)の課題は、精密定量解析法とシステム化であり、これまでの結果をあわせて研究成果を総合的にまとめる。スペックル干渉法によれば、金属材料の引張り試験における変形の局在とその移動を時空間で観察することができることが、前年度までの研究により明らかになった。今年度は、AI合金の実験において(1)観察の時間分解能をあげることにより、局在変形が一様に進展するのではなく、脈動(1Hzのオーダー)を伴って進展する、という非常に興味深い現象を発見した。さらに、局在変形の伝播速度と、脈動の周波数は、材料劣化の進展に伴って減少していくことが明らかになった。このような挙動は、これまでに知られている現象に新しい事項を付け加えるものであり、実験的に更なる検証が必要である。同時に、近年新たに提唱されているメゾ力学的な解析などの今後の展開が待たれる。(2)これまでの観察方法では、変形局在部に密集した干渉縞の位置のみに注目してきたが、変形の大きさを定量的に解析するためには、何らかの相解析法の開発が待たれていた。本年度の研究においては、この問題を解決する方法として、和差法を提案し、刻々変化する塑性変形の2次元的な分布を分解能10nmという非常に高い精度で定量解析することに成功した。今後、前項であらたに発見した塑性変形に伴なう脈動現象の定量解析において、強力な研究手段を提供することが期待される。