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分子夾雑の生命化学

1.第1期(平成3031年度)の公募研究を公募し、32件の公募班員が領域に参加することとなった。泊まり込みの第2回領域会議を開催し、総括班と公募班を含めた領域研究の位置付けと方向性を明確化して、研究目標を共有した。同時に総括班会議や班会議を行い、領域全体の運営方法を決定した。2.第18回日本蛋白質学会において公開ワークショップ「分子夾雑の蛋白質化学」を主催し、領域内で得られた最新の成果を報告した(浜地オーガナイザー)。加えて、国際学会を含む7件のシンポジウムやワークショップを共催し、本領域の成果をアピールした。さらに、本領域主催の地域ワークショップを若手・中堅研究者が企画・開催し、計画班と公募班員との親密な交流を図り、領域全体の研究の加速を促した。また、若手育成ワークショップの開催により、若手研究者の育成を行った。3.領域内だけでなく関連分野の研究者に向けた情報を領域ホームページを充実させて発信している。また、年2回のニュースレターの発行によって、領域の広報活動を行った。4.領域研究拠点として設置した「統合生命化学研究センター(CIBIC)」の本格的運営を開始した。現在、研究領域内で共同利用するための、質量分析やバイオイメージングに基づく生体分子網羅的解析施設として機能させている。また、領域内で相互利用可能な測定機器や実験技術に関する共同利用ネットワークを構築し、これを運営することによって領域内の連携研究を促進すると同時に、研究領域内で共用するための設備・装置運用、実験・資材の提供などの研究支援活動を行っている。5.国際活動支援においては、(1)日本人若手研究者の派遣、(2)レクチャーツアー、(3)著名海外研究者の招聘・招待等の取り組みを積極的に支援することで、国際共同研究の推進と国際性のある若手の育成し、将来のための継続的・発展的なネットワークの構築を行った。平成30年度に予定していた総括班事業計画のほとんどを実行することができ、順調に本領域の研究が進展しているものと判断している。これまでに、計画および公募班員による世界トップレベルの論文誌への掲載を始め、大変優れた研究成果が次々に報告され、複数のプレスリリースや多くの受賞もある(原著論文106件:解説・総説20件:書籍出版17件:学会招待講演106件:学会一般講演116件:学会ポスター発表162件:特許2件:プレスリリース10件:受賞19件)。また、多くの公開シンポジウムやワークショップを実施し、領域内で得られた最新の成果を報告することで、「分子夾雑の生命化学」という新しい学術領域をアピールすることに成功している(平成30年度:主催1回,共催7回)。さらに、若手研究者が地域ワークショップを企画・開催することで、計画班と公募班員との親密な交流を図ると同時に、若手研究者の育成を促進した。また、領域研究拠点であるCIBICに設置した測定機器共同利用により優れた研究成果が出てきており、トップジャーナルを含む論文誌に掲載されている。領域広報活動については、本領域のホームページを通じて関連分野の研究者に向けた情報を発信していることに加え、年2回のニュースレターの発行を行っている。出版事業としては、「現代化学(東京化学同人)」で連載を開始し、「化学と工業」誌で分子夾雑に関する特集を組んだ。国際活動支援においては、(1)日本人若手研究者の派遣、(2)レクチャーツアー、(3)著名海外研究者の招聘・招待等の取り組みを積極的に支援することで、本領域を「分子夾雑の生命化学」の中心的な国際拠点として発展させ、我が国の生命化学研究の国際的プレゼンスを大きく高めつつあると考えている。このような理由から、当初に計画した目的、計画・方法に対する達成度は高く、領域活動は概ね順調に進展していると判断できる。領域の研究戦略として、それぞれの研究グループの研究の進展により得られた研究成果をベースとした積極的な共同研究を総括班が中心となって推進し、公募班も交えた活発な共同研究体制を確立する。全体班会議を行い、領域研究の位置付けと方向性を明確化して、研究班だけでなく公募班も含めて研究目標を共有する。また、複数の公開シンポジウムを開催し、公募班も含めた領域全体の研究の進捗の把握と方向性を発信する。日本化学会と連携し、若手・中堅研究者を中心として当該分野の日英シンポジウムを企画している。令和2年度には、第2期(平成3233年度)の公募研究を公募するが、将来性の高い有望な研究テーマに関しては、2期目の募集において、重点研究として設定して研究遂行の促進を図る。領域内での連携と共に、海外の研究グループとの共同研究を推進し、我が国発の分子夾雑化学のグローバル展開を目指す。このようにして、新時代の生命化学研究を確立し、これを実践する人材の育成、人的交流を確立する。また、長期にわたり我が国の生命化学研究の発展を担う若手研究者の育成を重視した様々な取り組みを国際活動支援の中で積極的に実施していく。最終年度にあたる令和3年度には、国際シンポジウムを開催し、当領域研究の成果および本課題を通じて確立する「分子夾雑の生命化学」の世界における我が国の優位性、目覚ましい研究発展を海外に発信する。また、本領域研究で確立する新たな新学問領域である「分子夾雑の生命化学」に関する雑誌特集や企画を出版することで、広く社会に対しても成果を周知・還元する。

加えて、研究成果を新聞社やテレビ局等のマスコミにリリースする等の他、アメリカ化学会、イギリス化学会および日本化学会などと協力して、海外の国際誌に「分子夾雑の生命化学」研究の特集を組み、我が国が本研究分野を先導していることを全世界に対して積極的に発信する。1.総括班会議、全体班会議を行い、本領域研究の位置付けと方向性を明確化するとともに、研究目標を計画班全体で共有した。また9月6日に東京大学でキックオフとなる公開シンポジウムを開催し、本領域の特徴や位置付けに関して参加者全員の前で発表し、次年度から始まる公募研究のための受け入れ環境の整備を進めた。2.キックオフとなる国際シンポジウム(CMCB2017)を12月12日、13日に神戸市ポートアイランドで開催し、欧米アジアから9名の第一線研究者を招待し講演を行っていただくとともに、本領域の班長(浜地、杉本、馬場教授)や計画班員(王子田教授、夏目教授)や評価委員(吉川教授)が講演を行い、当領域研究の重要性を海外研究者に発信するとともに、共同研究や相互交流の可能性に関して情報交換を行った。また関連分野である日本化学会生体機能関連部会が主催した国際シンポジウム(ISBC2017)を共催し、そこに本領域からも欧米の研究者を招待し、彼らとの交流を深めるとともに本領域の意義をアピールした。3.班会議の協議・議論を踏まえて、関連分野の研究者に向けたホームページ開設し随時更新するとともに、ニュースレターを発行し、領域活動の広報を開始した。4.領域研究拠点として、「統合生命化学研究センター(CIBIC)」を開設し、生体分子の網羅的な解析を可能とするnano-LCMS/MS装置を京都大学に導入した。また、CIBIC専属の特任助教を採用し、CIBICの活動を開始した。5.海外講演ツアーとして、計画班員が海外出張の機会を利用しシンポジウムや外国大学での講演において、本領域の設立をアピールした。また、大学院生2名がアメリカとオーストリアの研究室に短期留学する機会を得て、共同研究を推進した。上記実績から明らかな通り、領域採択/発足から半年間であったが、初年度に予定していた総括班事業計画のほとんどを実行することができ、順調に本領域の研究が開始されたと判断している。特に、分子夾雑化学に関する国際シンポジウム(CMCB2017)では、関連分野の世界トップレベルの招待講演者を集めて、活気のある国際会議を主催することができ、本領域を世界に向けてアピールする足がかりとなったと自負している。また、発足からあまり時間をおかずに本領域のホームページを開設したが、そこにはすでに計画班員の方からの世界トップレベルの論文誌への掲載を始め、大変優れた研究成果が次々に掲載され始めており、複数のプレスリリースもある。このような理由から、初年度は概ね順調に進展していると判断できる。1.第1期(平成3031年度)の公募研究を公募し、32件の公募班員が領域に参加することとなった。泊まり込みの第2回領域会議を開催し、総括班と公募班を含めた領域研究の位置付けと方向性を明確化して、研究目標を共有した。同時に総括班会議や班会議を行い、領域全体の運営方法を決定した。2.第18回日本蛋白質学会において公開ワークショップ「分子夾雑の蛋白質化学」を主催し、領域内で得られた最新の成果を報告した(浜地オーガナイザー)。加えて、国際学会を含む7件のシンポジウムやワークショップを共催し、本領域の成果をアピールした。
リチウム塩水溶液の高熱流束プール沸騰に関する研究

一般に、高熱流束域の核沸騰では蒸気塊の底部と伝熱面の間にマクロ液膜が存在することが知られている。これまで塩類水溶液の核沸騰では、液膜の消耗による不揮発性成分の濃縮がこの液膜内で起こり、伝熱抵抗の増加や腐食の促進が懸念されている。また、局所的に液膜が乾くドライアウトの発生により、核沸騰熱伝達に限界が生じることが観測されている。このため液膜の生成条件とその内部における濃縮過程を明らかにすることは不揮発性成分を含む二成分系溶液の沸騰熱伝達を系統的に予測するうえで重要である。そこで本研究は、リチウム系塩類水溶液を対象として、大気圧、飽和状態でのプール沸騰実験をおこない、低熱流束から高熱流束までの核沸騰域での沸騰特性曲線と沸騰様相の変化を把握したうえで、液膜形勢の詳細な機構を実験的・理論的に明らかにし次の知見を得た。(1)高熱流束域(合体気泡領域)での沸騰特性曲線は、熱流束の増加に対して過熱度の増加割合が急増する。(2)蒸気塊底部のマクロ液膜は、熱流束のマイナス二乗に比例してその厚さが小さくなる。(3)気泡通過頻度と熱流束の関係から遷移域における蒸気塊の生成機構を明らかにした。(4)マクロ液膜厚さおよび消耗液膜厚さと熱流束の関係からこれら相互の関係を明らかにした。(5)高熱流束域における蒸気塊の切断周期は熱流束の1/5乗に比例する。(6)一次気泡径と発生頻度には相関があり、両者の積で表せる特性値は蒸気換算速度に一致した。(7)気泡の縦方向の干渉割合は、水に比べて水溶液では小さく干渉しにくい。(8)濃度の増加と共に極大熱流束が低下する要因は、伝熱面上の気泡付着面積が増大するからである。一般に,高熱流束域の核沸騰では蒸気塊の底部と伝熱面との間にマクロ液膜が存在することが知られている。これまで塩類水溶液の核沸騰では,液膜の消耗による不揮発性成分の濃縮がこの液膜内で起こり、伝熱抵抗の増加や腐食の促進が懸念されている。また,局所的に膜液が乾くドライアウトの発生により,核沸騰熱伝達に限界が生じることが観測されている。そこで本研究は,リチウム系塩類水溶液を対象として,大気圧,飽和状態でのプール沸騰実験をおこない,低熱流束域から1.0MW/m^2までの核沸騰での沸騰特性曲線と沸騰様相の変化を把握したうえで,液膜形成の詳細な機構を実験的・理論的に明らかにし,液膜の形成モデルを提示した。またこれらに付随して伝熱面下の温度変動,伝熱面の極近傍のボイド率や気泡通過頻度分布などの特性からリチウム系塩類水溶液の沸騰特性に対して次の結果を得た。・高熱流束域(合体気泡領域)における沸騰特性曲線は,熱流束の増加に対して熱過度の増加割合が特に急増する。・蒸気塊とその底部に形成されるマクロ液膜を直接計測し,液膜厚さが熱流束のマイナス二乗に比例して小さくなる。・気泡通過頻度と熱流束の関係より蒸気塊の生成機構を明らかにした。マクロ液膜厚さと沸騰特性から消耗液膜厚さを算出し,熱流束の増加に伴うこれら相互の関係を明らかにした。

一般に,高熱流束域の核沸騰では蒸気塊の底部と伝熱面との間にマクロ液膜が存在することが知られている.これまで塩類水溶液の核沸騰では,液膜の消耗による不揮発性成分の濃縮がこの液膜内で起こり,伝熱抵抗の増加や腐食の促進が懸念されている.また,局所的に液膜が乾くドライアウトの発生により,核沸騰熱伝達に限界が生じることが観測されている.このため液膜の生成条件とその内部における濃縮過程を明らかにすることは不揮発性成分を含む二成分系溶液の沸騰熱伝達を系統的に予測するうえで重要である.そこで本研究は,リチウム系塩類水溶液を対象として,大気圧,飽和状態でのプール沸騰実験をおこない,高熱流束域における伝熱面上の気泡の挙動を測定し,気泡の状態から液膜形成の詳細な機構を実験的・理論的に明らかにし次の結果を得た.・高熱流束域(合体気泡領域)における蒸気塊の切断周期は熱流束の1/5乗に比例する.この関係は各種のリチウム塩系水溶液でも認められた.・伝熱面から発生する一次気泡の径と気泡通過頻度の間に一定の関係が存在することを明らかにした.また気泡通過頻度と一次気泡径の積で表される特性値は蒸気換算速度に一致している.すなわち高熱流束域では,熱量が気泡の成長する潜熱として消耗されることを示唆している.・気泡の縦方向の干渉割合を定義し,水溶液は水の特性に比べて干渉しにくいことを明らかにした.・伝熱面上のボイド率から気泡付着面積を算出し,この結果から伝熱面の乾き割合が大きくなるために極大熱流速が低くなることを明らかにした.
生活習慣病としての慢性萎縮性胃炎および胃がん発生におけるアディポネクチンの意義

脂肪組織から分泌される生理活性物質(アディポサイトカイン)のひとつであるアディポネクチンは抗糖尿病作用、抗動脈硬化作用の他に抗炎症作用や抗がん作用を有することが報告されている。本研究では、Helicobacter pylori(H.pylori)感染によって引き起こされる胃炎に対するアディポネクチンの意義を検討する目的で基礎的検討を行い以下に示すような知見を得た。1.Globular-typeアディポネクチンはH.pylori菌体水分画可溶成分によるヒト単球系細胞株(THP-1)のTNF-・の産生を低下させる。2.レプチンは血管新生促進作用を介して潰瘍治癒を促進させる。3.IL-17AはH.pylori胃炎に対してはTh1細胞の分化を抑えて抗炎症的に働く。4.胆汁酸は核内受容体であるfarnesoid X receptor(FXR)の活性を介して腸上皮化生を誘導する可能性が示唆された。脂肪組織から分泌される生理活性物質(アディポサイトカイン)のうちのひとつであるアデイポネクチンは抗糖尿病作用、抗動脈硬化作用の他に抗炎症作用や抗がん作用を有することが報告されている。本研究ではヘリコバクター・ピロリ(H.pylori)による胃粘膜炎症に対するアディポネクチンの効果を検討するために以下の検討を行い、次のような結果を得た。1.ヒト胃粘膜組織におけるアディポネクチン受容体(adipoR1 and R2)の発現とその局在について検討した。その結果、H.pylori感染・非感染にかかわらずadipoR1とR2共に胃粘膜の種々の細胞に発現が認められた。2.ヒト胃上皮細胞株(AGS)およびヒト単球系細胞株(THP-1)をアディポネクチンの存在下あるいは非存在下で3時間培養した後H.pylori菌体水分画可溶成分(Hp water ektract)を添加し、炎症性サイトカインであるtumornecrosis factor-α(TNF-α)およびinterleukin-8(IL-8)の産生に対するアディポネクチンの効果について検討した。その結果、研究計画立案時の作業仮説に反して、アディポネクチンはHp water extractによるTNF-αおよびIL-8の産生を亢進させた。最近ではアディポネクチンはある条件化や病態では炎症をむしろ亢進させる可能性を示唆する研究結果が報告されており、本研究でもアディポネクチンはH.pylori誘発胃炎を増悪させる可能性が示唆された。来年度は今年度に見出されたアディポネクチンのHp water extract刺激によるTNF-aおよびIL-8の産生亢進作用について、その機序を細胞内シグナル伝達機構の点から明らかにし、ヒトにおけるH.pyori胃炎の病態解釈を試みる予定である。脂肪組織から分泌される生理活性物質(アディポサイトカイン)のうちのひとつであるアディポネクチンは抗糖尿病作用、抗動脈硬化作用の他に抗炎症作用や抗がん作用を有することが報告されている。本研究では、Helicobacter pylori (H. pylori)感染によって引き起こされる胃炎に対するアディポネクチンの意義を検討する目的で以下の検討を行った。ヒト胃上皮細胞株(AGS)およびヒト単球系細胞株(THP-1)をアディポネクチンの存在下あるいは非存在下で3時間培養した後H. pylori菌体水分画可溶成分(Hp water extract)を添加し、炎症性サイトカインであるtumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha)およびinterleuk in-8 (IL-8)の産生に対するアディポネクチンの効果について検討した。その結果、アディポネクチンはHp water extractによるTNF-alphaおよびIL-8の産生を若干ながら亢進させる結果が得られた。最近ではアディポネクチンはある条件化や病態では炎症をむしろ亢進させる可能性を示唆する研究結果が報告されているが、H. pylori菌体成分により誘発される炎症性細胞内シグナル伝達の活性化と炎症性サイトカインの産生をアディポネクチンが増強させるのかどうかについては、再検討を要するものと考える。来年度は今回得られた結果の再検討とその結果の分子生物学的機序の裏づけを細胞内シグナル伝達機構の点から明らかにし、ヒトにおけるH. pylori胃炎の病態解釈を試みる予定である。

本研究では、Helicobacter pylori (Hp)感染によって引き起こされる胃炎に対するアディポネクチンの意義を検討する目的で以下の検討を行った。1.ヒト単球系細胞株(THP-1)をglobularアディポネクチンの存在下あるいは非存在下で培養した後Hp菌体水分画可溶成分を添加したところ、アディポネクチンはHp菌体水分画可溶成分によるTNF-αおよびIL-8の産生を低下させた。2.Hp感染は胃潰瘍と密接な関連がある。一方、糖尿病は胃潰瘍の発症リスクであることが報告されている。本研究ではアディポネクチンと同様に脂肪組織から分泌され摂食やエネルギー代謝を調節するホルモンであるレプチンに注目し胃潰瘍治癒過程におけるレプチンの意義について検討した。結果、レプチンは血管新生促進作用を介して潰瘍治癒を促進している可能性が示唆された。3.アディポネクチンは免疫機構に重要な意義を有している。Hp感染胃粘膜炎症におけるアディポネクチンの免疫調節・制御機構を検討するための予備研究としてHp感染胃炎におけるIL-17の意義について検討した。その結果、IL-17はHp胃炎に対してはTh1細胞の分化を抑えて抗炎症的に働いている可能性が示唆された。4.Hp感染による腸上皮化生の発症機序の解明のため、胃上皮細胞に対する胆汁酸による腸上皮化生誘導に関する検討を行った。その結果、胆汁酸が核内受容体であるfarnesoid X receptorの活性を介して腸上皮化生誘導のための転写因子であるCdx2遺伝子発現を誘導している可能性が示唆された。
スピン流による磁気構造のナノスケール制御

本研究では、微細加工を用いて作り出した磁壁や磁気渦などのモデル系におけるスピン流励起ナノスピンダイナミクスを研究することで、スピン流による磁気構造のナノスケール制御を確立することを目的として研究を行い、電流誘起磁気コア共鳴運動の実時間実空間観察、ナノ秒電流パルスによる磁気コア反転、磁気コアメモリーの読み取り実証などの成果を得た。電流を運ぶ伝導電子と磁化を担う磁気モーメントとの直接相互作用(スピントランスファー効果)を利用して磁化状態を制御することを目指す研究が世界的に研究されている。本研究では、微細加工を用いて作り出した磁壁や磁気渦などのモデル系におけるスピン流励起ナノスピンダイナミクスを研究することで、スピン流による磁気構造のナノスケール制御を確立することを目的とする。さらに、逆効果と考えられるナノスピン構造励起によるスピン流創出を目指す。本研究では、微細加工を用いて作り出した磁壁や磁気渦などのモデル系におけるスピン流励起ナノスピンダイナミクスを研究することで、スピン流による磁気構造のナノスケール制御を確立し、さらに、この逆効果であるナノスピン構造励起によるスピン流創出を目指す。本年度は、磁気コアの電流誘起共鳴現象を定量的に研究することでスピントランスファー効果の物理を明らかにするために、試料サイズを系統的に変えた研究を行った。強磁性体を円盤状に加工すると、スピンが試料面内で渦のように回転方向に整列する磁気渦構造が安定化され、その中心には、直径数ナノメートルの磁気コアが存在する(Science, 289(2000)930)。この渦状態に適切な周波数を持つ交流電流を印加すると、電流と磁気コアの相互作用によって磁気コアがドットの中で回り始めることをシミュレーションによって見出し、強磁性円盤の電気抵抗の交流電流周波数依存性測定を行うことで、この磁気コアの共鳴励起現象を実験的に捉える事に成功した(Phys. Rev. Lett., 97(2006)107204)。さらに、励起電流を大きくすると、磁気コアの向きが反転する現象を見出した(Nature Materials, 6, (2007)269)。円盤中に閉じこめられた磁気コアの運動は、電流駆磁壁移動に比べて試料端の影響が少ないために、スピントランスファー効果を研究するためのより良いモデル系と考えられる。本年度は、スピントランスファー効果の物理を明らかにするために磁気コアの電流誘起共鳴現象を定量的に研究した。バークレイのシンクロトロン施設のX線顕微鏡によって電流によって誘起された磁気コアの旋回運動を実空間・実時間で観測することに成功し、実験結果からパーマロイを流れる電流のスピン分極率を見積もった(Phys. Rev. Lett., 101(2006)237203)。さらに、磁気コアの向きをナノ秒電流パルスの印加によって制御することが可能であることを実験的に示した(Appl. Phys. Lett. 93, (2008) 152502)。本年度の研究実績は以下の通りである。・電流によるスピン波の制御電流との相互作用によってスピン波の速度・振幅を制御できることを理論的に示した。電子の流れとスピン波の進行方向が平行(反平行)な場合は、スピン波の速度が増大(減少)し振幅が増大(減少)することがわかった。さらに重要な点は、速度変化は電流のスピン分極率に依存し、振幅変化はベータ項に依存することを明らかにしたことである。すなわち、電流印加下のスピン波の速度・振幅測定から、スピントロニクスで重要な材料定数であるスピン分極率とベータ項の大きさを定量的に評価することが可能であることを示した。・磁気コア運動によるスピン起電力検出磁気コアの共鳴運動によって生み出されると理論的に示唆されていたスピン起電力の検出に成功した。・電流によるスピン波の制御昨年、理論的に示した電流との相互作用によってスピン波の速度・振幅の制御に関する実験的研究を行った。スピン波の速度変化が電流のスピン分極率に依存することを利用してパーマロイ合金のスピン分極率を見積もった。・磁気コア運動によるスピン起電力検出磁気コアの共鳴運動によって生み出されるスピン起電力について詳細な実験を行い、理論およびシミュレーションとの整合性を検討した。
エンド型グリコシダーゼを用いた糖鎖の再構築とその再構築糖鎖のタンパク質の導入

1.研究の目的:遺伝子工学に産生されるリコンビナントのタンパク質の糖鎖欠損を補うために、プロテオグリカンをモデルに、エンド型グリコシダーゼの糖転移活性を利用し、天然の糖鎖から生物活性を有する糖鎖に組み換えて、これをリコンビナントのタンパク質に導入する方法を確立する。2.現在までの研究の実績:1)エンド型グリコシダーゼとしてのヒアルロニダーゼの糖転移反応を機序の解明と、その至適条件下での糖鎖の組み換え法が当研究のグループによって確立されている。3.研究の成果:そこで、任意にデザインされた糖鎖配列を、天然糖鎖から組み換えにより作製する方法を検討した。そのために、1)その糖鎖の組み換えに用いられる糖鎖、すなわち糖鎖の受容体と糖鎖の供与体の組み合わせの良否について検討した。その結果、ヒアルロン酸、コンドロイチン、コンドロイチン4-硫酸、及び6-硫酸、脱硫酸化デルマタンを構成する二糖単位(ヘキスウロン酸-N-アセチンヘキソサミン)の、任意の組み換えが可能となった。2)この組み換え技術を用いて、約30種類の糖鎖を作製し、これを基質としてヒアルロニダーゼSDの基質特異性を検討し、同酵素の新しい基質特異性が発見された。3)糖鎖をタンパク質に導入するために有効な酵素、エンド-β-キシロシダーゼは、新しい調整法を工夫し、得られた酵素により、合成ペプチドを用いた糖鎖の導入法の検討が進められ、一部成功した。4.今後の課題:糖鎖の持つ様々な生物活性が知られているが、これらの高分子の糖鎖を化学合成することは不可能なので、グリコシダーゼの糖転移反応を用いた糖鎖合法が脚光をあびつつある。そこで、糖鎖の組み換え技術の様々な糖鎖への適用拡大が必要となる。更に、遺伝子工学の一つの欠点である糖鎖欠落リコンビナントのタンパク質への、糖鎖の導入法の検討が急務である。
マルチホームネットワーク環境下でのピアツーピア・マルチキャスト通信に関する研究

今年度の研究では,まず,本研究で採用しているピアツーピア通信専用のミドルウェアソフトであるPeerCastでの通信経路の問題点として,経路木が通常は最適なものとならないのに対して,それを動的に改善する機能がないことが知られている.今回,この問題に対し,通信中に経路木の一部を動的に変更するために,データロスなく,コネクションを繋ぎ替える機能の実装とその評価を行った.次に,専用のピアツーピア通信ソフトを用いた動画配信システムにおけるセキュリティホール,高通信負荷,リアルタイム制約,専用ソフトのインストールに伴うユーザ利便性の低下などの問題を解決するために,遠隔講義・テレビ会議などでの各シーンを,静止画と音声の組合せで再構成するデジタル紙芝居に着目し,そのWEB技術を用いた配信システムの研究を進めた.今回,本補助金の最終年に当たり,本システムのためのデータ入力・編集・配信の各プログラムを実装し,本学における実際の講義を用いて,評価を行った.その結果,デジタル紙芝居による講義シーンの再構成は実用的であり,学習への利用に有効であることが明らかとなった.更に,ピアツーピア技術の応用として,WEBキャッシュを信頼の置ける中継ホスト上や無線ルータ上に設けることで,無線メッシュネットワーク環境でもレスポンス性に優れた配信システムを実現した.この無線メッシュネットワークでは,デジタル紙芝居などのユビキタス環境での配信を目指して,高価な高性能ルータと安価な市販ルータで構成される二階層構造を提案した.前者には,信頼できるホストが随時その役割を担うこと,マルチホーム環境対応とすることで,柔軟性,拡張性,アクセス性を実現する.今回,そのためのホスト認証機能,複数チャネル機能,アドレス付与機能などを実現した.今年度の研究では,まず,本研究で採用しているピアツーピア通信専用のミドルウェアソフトであるPeerCastでの通信経路の問題点として,経路木が通常は最適なものとならないのに対して,それを動的に改善する機能がないことが知られている.今回,この問題に対し,通信中に経路木の一部を動的に変更するために,データロスなく,コネクションを繋ぎ替える機能の実装とその評価を行った.次に,専用のピアツーピア通信ソフトを用いた動画配信システムにおけるセキュリティホール,高通信負荷,リアルタイム制約,専用ソフトのインストールに伴うユーザ利便性の低下などの問題を解決するために,遠隔講義・テレビ会議などでの各シーンを,静止画と音声の組合せで再構成するデジタル紙芝居に着目し,そのWEB技術を用いた配信システムの研究を進めた.今回,本補助金の最終年に当たり,本システムのためのデータ入力・編集・配信の各プログラムを実装し,本学における実際の講義を用いて,評価を行った.その結果,デジタル紙芝居による講義シーンの再構成は実用的であり,学習への利用に有効であることが明らかとなった.更に,ピアツーピア技術の応用として,WEBキャッシュを信頼の置ける中継ホスト上や無線ルータ上に設けることで,無線メッシュネットワーク環境でもレスポンス性に優れた配信システムを実現した.この無線メッシュネットワークでは,デジタル紙芝居などのユビキタス環境での配信を目指して,高価な高性能ルータと安価な市販ルータで構成される二階層構造を提案した.前者には,信頼できるホストが随時その役割を担うこと,マルチホーム環境対応とすることで,柔軟性,拡張性,アクセス性を実現する.今回,そのためのホスト認証機能,複数チャネル機能,アドレス付与機能などを実現した.1.遅延観測プログラムの実装と評価本項目では,2種類の遅延時間の定義と観測プログラムの実装・評価を行った.ホスト遅延はOSがパケットを通信デバイスドライバから受信し,アプリケーションで複製した上でデバイスドライバに送信するまでの時間とした.リンク遅延は送信ホストのデバイスドライバがパケット送信後,受信ホストのOSが受信するまでの時間とした.OSにLinux,通信デバイスにRealTek社8139を対象にプログラムを実装し,観測結果,ホスト遅延=(A×複製数+B)×レート,リンク遅延=C×レート+D(複製数に無関係)となることがわかった.また,リンク遅延がホスト遅延の数100倍であった.2.マルチキャスト経路木アルゴリズムCT+法の提案本項目では,ホストでパケット複製を行うアプリケーションレベルマルチキャスト通信の代表的アルゴリズムCT法の改良であるCT+法を提案した.解構築段階のみのCT法に,ランダムに選んだ経路木の1辺をそれ以外の辺の中で次数制約を充たし評価関数を最小とする辺に必ず置き換えることで,局所解に陥ることを防止する状態遷移法を追加した.3.マルチホームシミュレーション環境MINETの構築本項目では,CT+法評価のためにマルチISP環境のネットワークシミュレーションモデルMINETを構築した.トポロジは,Waxman法による複数ISPとISP間接続完全グラフで構成される.各リンクの遅延時間は,信号伝搬遅延,パケットスイッチング遅延,出力バッファ滞留時間の和で与えられる.負荷は,M/M/1待ち行列モデルに従って与えている.4.パノラマ画像生成アルゴリズムの提案本項目では,通信アプリケーションとしての複数カメラからのパノラマ画像生成アルゴリズムを提案した.概略校正,詳細校正の2段階で座標変換・色濃度変換を行い,各パラメータ値を最適化手法で算出することで,高精度なパノラマ画像生成を実現した.1:マルチホーム化ホスト選択アルゴリズムの提案本項目では,マルチキャスト通信での実用的なマルチホーム環境の生成を狙いとして,マルチホーム化コストと追加契約可能ISPに関する制約を設けた上で,通信遅延時間を最小化するためにマルチホーム化すべきホストとそのISP選択を行うアルゴリズムの提案を行った.

その際,追加契約を行うISP経由での遅延時間は事前に計測できないものとすることで,より実際の状況に近いものとしている.昨年度の研究で構築したマルチISP環境のネットワークシミュレーションモデルMINETを用いた本アルゴリズムの評価により,任意のISP経由での遅延時間が事前に計測可能な場合に比べては遅延時間が大きくなるものの,ランダムにマルチホーム化選択を行う場合に比べ,812%程度,遅延時間の短縮が行えることを示した.2.マルチメディア配信システムPeer Streamの構築本項目では,ホストでパケット複製を行うアプリケーションレベルマルチキャスト通信(ALM)のプラットフォームとして,動画・音声のマルチキャスト配信システムPeer Streamを構築し,学内LANを用いたその評価実験を行った.Peer Streamは,オープンソースのALM配信プラットフォームであるPeer Castをベースに,PCカメラからの動画圧縮を行うNSV Capture Tool,動画再生のためのWinampの組合せで実現している.また,Linux, Windowsなどマルチプラットフォーム対応である.3.マルチホームシミュレーション環境MINETの高精度化本項目では,昨年度開発したマルテISP環境のネツトワークシミュレーションモデルMINETの高精度化を行った.具体的には,複数のALMアプリケーションの同時実行,アプリケーション実行途中での参加ホストに対する経路木構成や遅延時間測定の対応である.1.マルチメディア配信システムPeerStreamの改良本研究では,ホストでパケット複製を行う,アプリケーションレベルマルチキャスト通信(ALM)のプラットフォームとして,動画・音声のマルチキャスト配信システムPeerStreamを構築している.PeerStreamは,オープンソースのALM配信プラットフォームであるPeerCastをベースに実現しているが,これまで動的にシームレスに通信経路を変更する機能が実装されていなかった.そこで今回,経路変更時に新しい送信ホストからのデータ受信専用のプロクシを立てることで,データ損失が無く,経路変更が可能となる機能の実装を行った.2.デジタル紙芝居システムの開発本研究では,ALMによる動画配信システムの開発を行ってきたが,それを大学での講義・講演に実際に使用するには,通信帯域,カメラ解像度,受講者PC性能などで,難点があることが明らかとなった.そこで,黒板の文字が明瞭となる解像度を有する高精度デジタルカメラによる静止画と,講師音声を講義シーン毎に編集したデジタル紙芝居を作成し,WEB技術を用いて配信する,デジタル紙芝居システムの開発も行っている.今回,そのためのデータ入力,デジタル紙芝居編集,WEBサーバの各機能を実装した.3.無線メッシュネットワークとの連携本研究で開発するPeerStreamは,デパート・商店街などでの歩行中に,商品・特売と言った商用情報の提供手段にも利用可能である.
口腔由来Bacteroides intermediusが保育する抗食菌性因子

B.intermediusは繊維状の物質で覆われる(Fibrous)型もしくは均一な薄い電子密度で覆われる(Amerphous)型の莢膜が存在する事を我々は見出した。今回の実験では、fibrous株およびamorphous株のPMNの貧食に対する感受性の差異、および貧食に強く抵抗性を示す成分を抽出し、いかなる化学成分であるか、またいかなる機序によって抗食菌性を与えているかを解明することを目的とした。Fibrous typeとしてはI-4株,Amorphous typeとしてはI-7株を用いた。2日間Todd-Hewitt液体培地で培養した。2つの菌液をPolytron blenderで撹拌後超音波処理を行い、次に遠心によって菌体を除去後その上清液を更に超遠心する事によってR1を得た。R1の水懸濁液に酢酸ソーダと酢酸を各々10%,1%に加え、次に等量のエタノールを加えてR2を得た。このR2に10%のTCAを加え除蛋白し、その後上記のエタノール沈殿法を繰返してPSを得た。またR2は70%に硫安を飽和させ、遠心後R3を得た。以上の各画分を水で透析後、試料とした。Fibrous株は、Amorphous株とは異なり白血球の貧食作用に著しく抵抗性を示す事を見出した。そこでそのI-4株から試料を抽出した。R1とR3は大部分が多糖体から成り立っていたが蛋白質も含まれていた。一方、PSは多糖体のみから成り立っていて、ガスクロマト分析によって、D-galaclose-D-mannoglycan(1:7)である事が解った。次にR1,P3,PSをbeadsに結合させ貧食実験を行ったところ、I-4のPSが最も貧食に抵抗性を有していた。I-7のR1は容易に貧食された。I-4の貧食阻害はPSがもっているhydrophobicityに依るものではなく、IgGや【C_3】成分によって誘導される貧食を阻害している事が解った。PMN表面に存在するIgGや【C_3】receptorへの結合を阻害しているものと思われる。またPMN表面に存在するmannose特異性receptorをPSのmannose成分が付着するために阻害しているものと考えられる。
ネットワークトポロジーの発見およびその表示に関する研究

ネットワーク構成情報を把握することは,ネットワーク管理をする上で重要なことである.ネットワークの構成を正確に把握しておくことによって,ネットワークの障害時に管理者は問題に的確に対処し,あるいは防止するこどができる.port VLANにより複数のポートを1つのVLANとして扱ったり,tag VLANにより,1つのポートに複数のVLANを多重化したりすることができる.このため,IP層でのネットワークトポロジとデータリンク層でのネットワークトポロジとば1対1に対応しない.物理層でのネットワークトポロジを反映しているデータリンク層のネットワークトポロジを把握することが,ネットワークの障害監視では重要である.しかしながら,データリンク層のネットワークトポロジを抽出するための情報は、LANスイッチのFDB(Forwarding Database)だけであるため,ネットワークの物理的構成を把握することは困難である.このFDBの情報をもとにして,複数のVLANが混在するネットワークのトポロジーを決定するアルゴリズムを構成することが目的である.我々はLANスイッチから収集したFDBからLANスイッチ間の接続関係を推測するアルゴリズムを提案し,LANスイッチのFDBからスイッチ間の接続関係を推測・表示するシステムを作成し利用してきた.本年度は、複数のVLANが混在するネットワークのトポロジーを決定するアルゴリズムの構成に取り組み,tagVLANによって誤ったトポロジーを発見する問題、LANスイッチ間でネットワークトラフィックを分散させるため複数の回線で結び、それぞれ別のVLANを割り当てた場合にできるループ構造の問題を解決した。
少子高齢化社会における旧河川緑道等の微地形の活用と建築アクティビティの研究

本研究は少子高齢化社会におけるユニバーサルアクセスの観点から、建築およびランドスケープ・外構・広場・歩道設計などさまざまな歩行空間について、快適でかつ都市の活発なアクティビティに対応する屋外空間の勾配分布と施設機能配置について実例の分析を行った。平行して、都市部・山間部・沿岸部の旧河川型微地形や旧河川型緑道についても実地調査を行い、バリアフリー歩行空間として活用する微地形の表記方法の提案の他、各敷地の条件に対応した新しい都市歩行空間を提案している。少子高齢化社会におけるユニバーサルアクセスの向上への一視点として、本年度は、歩行移動空間における微地形の概要を把握し、旧河川型微地形との関係について考察を進めた。関東の都市河川数地点について、地形地図と実地調査によって周辺地域のアクティビティと旧河川型緑道の利用状態について調査し、旧河川緑道部分の活用について、周辺地域と関連を持たせるなど部分的に改善提案を行った。(「デザイン塾」2007年に部分掲載)また国外の事例として、珠江デルタに近接した現在建設が進む都市として深セン(中国)を取り上げ、都市計画図・実地調査によって新市街・旧市街の歩行空間を比較した。そのまとめとして、新市街中心部の公園に隣接して計画される都市計画・現代美術センターについて、パブリックな立体歩行空間を中心とした立体的群島型の約3haの屋外広場・屋内広場・建築が一体となった地形型の建築計画提案を行った。(http://www. mocapesz. org/に掲載)その他の海外都市の事例については、ヨーロッパを中心としてロッテルダム・アムステルダム・ユトレヒト(オランダ)・リヨン(フランス)・クール(スイス)などの沿岸型・山岳型都市について基礎的な資料を収集し、地形と河川の関係および旧河川の存在について分析を進める。微地形の表記ツールについては、勾配をブロック表示とし明度差とテクステャーの荒さによって高度と傾斜を同時に表現する方法を開発検討中であるが、ブロック範囲の設定・表示の自動化において困難があるため、さらに汎用性の広い方法を検討中である。本年度は、都心部における旧河川緑道の調査・考察を中心に行ったが、その過程で農村・山間部に河川活用の原型があり、現代都市ではそれらが徐々に減り残存し変形する過程であるという考察を得たため、旧河川緑道・道路の更新拡幅頻度を視野に入れた調査が必要であるという指針を得た。本年度は、少子高齢化社会におけるユニバーサルアクセスと既存地形の風景としての活用を目標として、昨年度河川活用の原型と分析した海岸沿岸部と山間部について、可能な場合実地調査を元に、地形とアクティビティの分析および設計提案を行い、発表した。山間部は、第一に、長野県上伊那郡において天竜川支流について数回の周辺調査によって、谷筋の地形と集落の関係を「上る」言葉からまとめ、古い寺社を新しいコミュニティ施設として計画する提案を行い、5.月に現地において、周辺住民・社会学者・建築専門家を交えた発表・議論を行った。(「建築ノートEXTRA UNITED01」2008年に部分掲載)第二に、新潟県十目町において、集落の心理的中心であるブナ林を、越後妻有トリエンナーレ期間に活用する提案を6月に行い、11月に現地調査と住民へのヒアリングを行った。アクセシビリティが課題であり、2009年度も引き続き提案・設計を行う予定である。また国外の沿岸部として、スウェーデン・スンツバル市の河口を対象として、慶應義塾大学・妹島研と協力し、設計提案を行った。既存建物を活用した市民施設・劇場を都市の中に分散配置し透明度の高いホワイエで連結し、新たなランドスケープとしてアクセシビリティを高めた計画は、市から高く評価された。(http://www.arkitekt.se/s45773に掲載)本年度は、風景としての既存地形の活用を中心として、実際的な分析提案と発表・議論を多く行ったが、取り組んだ数地域においても状況は様々であり、旧河川緑道等の微地形の活用と建築アクティビティについては、各状況に応じた詳細分析と平行して、住民とともにより容易に概略を理解する類型および体系化が望ましいと考える。
温暖化ガス削減をめざしたC1微生物の生存戦略と細胞機能の解明

植物表層におけるメタンやメタノール資化性微生物の分布や生理生態を明らかにするとともに、温室効果ガス排出削減やこれらの炭素源を資源化するために必要な応用微生物学研究を行った。植物試料を分離源にメタンおよびメタノール資化性微生物のスクリーニングを行い、多くの分離源からメタン資化性細菌とメタノール資化性細菌を含む微生物コンソーシアムを取得した。また、葉上でのメタノール資化性酵母の生育にはメタノール代謝経路が重要であること、植物葉上には大量の微生物が利用可能なメタノールが存在することが明らかとなってきた。1)植物表層におけるC1微生物の生態・生理植物試料を分離源にメタンおよびメタノール資化性微生物のスクリーニングを行い、多くの分離源からメタン資化性細菌とメタノール資化性細菌を含む微生物コンソーシアムを取得した。メタンモノオキシゲナーゼ遺伝子(pmoA)、メタノールデヒドロゲナーゼ遺伝子(mxaF)、16S rDNA配列の解析を行ったところ、多様なC1微生物が植物表層に棲息していることがわかった。このうちメタン資化性のMethylocystis属性細菌(MC)とメタノール資化性のMethylobacterium属細菌(MB)が共生関係にあり、MBはメタンを炭素源として単独では生育できないものの、コンソーシアム中では生育できること、MCはメタノールによって生育が阻害されるが、コンソーシアム中ではMBがメタノールを消費することでMCが生育できるようになることがわかった。2)植物において発現されるC1微生物細胞機能の解明と利用メタノール資化性酵母を用い、メタノール代謝経路遺伝子やペルオキシソーム関連遺伝子の破壊株や、GFP発現株を植物(シロイヌナズナ)葉上に接種して、その生育を観察したところ、葉上でのメタノール資化性酵母の生育にはメタノール代謝経路が重要であること、また植物葉上には微生物が利用可能なC1化合物が存在することが示唆された。一方、メチロトローフ細菌のホルムアルデヒド固定系路酵素HPSとPHIの融合酵素の創製に成功した。今後植物に導入し、ホルムアルデヒド耐性や生育促進効果について検討して行く。3)揮発性有機化合物(VOC)とガス状アルカンの微生物代謝と環境保全技術への利用ガソリンへの添加が開始されたt-Ethylbutylether(ETBE)を分解する菌株を取得し、P450モノオキシゲナーゼを初発反応とする分解経路を推定し、当該酵素遺伝子を取得した。今後実際の土壌中でのETBE分解能について検討して行く。1)植物表層におけるC1微生物の生態・生理前年度に引き続き、植物試料を分離源にメタン資化性微生物コンソーシアムのスクリーニングを行い、多くの分離源からメタン資化性細菌とメタノール資化性細菌を含む微生物コンソーシアムを取得した。いくつかのコンソーシアムからメタン資化性菌、メタノール資化性菌、その他の細菌を単離し、それぞれを混合した培養系でメタン消費能を評価した。いくつかの組合せでは、元のコンソーシアムよりも高いメタン消費能が認められ、メタン資化性コンソーシアムをin vitroで再構築することに成功した。2)植物において発現されるC1微生物細胞機能の解明と利用メタノール資化性酵CandidaboidiniiとPichia pastorisを用い、メタノール代謝やペルオキシソーム形成・分解に関わるタンパク質の遺伝子破壊株を植物表層に接種した場合の生育を評価した。メタノール代謝に加え、オートファジー経路が植物表層での生存時に機能している可能性が示唆された。一方、メチロトローフ細菌のホルムアルデヒド固定系路酵素HPSとPHIの融合酵素を植物に導入したところ、細胞質で発現させるよりも葉緑体で発現させた方が、ホルムアルデヒド耐性が高いことがわかった。3)揮発性有機化合物(VOC)とガス状アルカンの微生物代謝と環境保全技術への利用ガソリンへの添加が開始されているt-ETBEの微生物分解について、実際の土壌サンプルを用いることにより、分解菌の添加により分解が促進されることが確認された。
ガスタービン用先端ＮＩ基単結晶超合金翼の高温多軸クリープ疲労設計手法の開発

本研究では,ガスタービン動翼に使用されているニッケル基単結晶超合金の多軸応力下におけるクリープ疲労寿命評価法について検討した.等二軸引張・圧縮および繰返しねじり負荷の下でクリープ疲労寿命を求め,ニッケル基単結晶超合金の多軸負荷の下でのクリープ疲労寿命評価法を提案した.この手法を用いて,実ガスタービン翼の信頼性評価法についての一提案を行った.具体的には,有限要素法解析を用いて実働状態でのガスタービン動翼のミーゼス型相当応力の時間履歴を求める.求めた相当労力振幅および周波数から疲労損傷およびクリープ損傷を評価するものである.1.ニッケル基単結晶超合金YH-61の十字型試験片を用いて,900°Cにおいて最大圧縮ひずみ時に保持時間を有するクリープ疲労試験を実施した.試験条件は,y方向の最大主ひずみを0.6%および0.8%で一定とし,主ひずみ比を-1,-0.5,0,0.5,1,と変化させた実験である.なお,ひずみ波形には最大圧縮ひずみ時に10分ひずみ保持時間を伴う台形波を用いた.この試験を通して,先行研究として実施した圧縮保持時間のない試験結果と併せて,保持時間が0分,10それぞれについて,クリープ疲労寿命の主ひずみ比依存性の関係を得た.2.次いで,試験片軸方向が<110>方位の中実丸棒試験片を用いて単軸応力下での引張・圧縮低サイクル疲労験を900°Cで実施し,低サイクル破損寿命の全ひずみ範囲依存性を求めた.具体的には,主ひずみ比が一定の下での破損寿命のひずみ範囲依存性の関係を通して,全ひずみ範囲や主ひずみ比が変化した場合の低サイクル破損寿命の評価式を作成した.この式による予測精度を確認するため,実験結果と同式で予測された破損寿命とを比較・検討した.3.1および2で得た結果を統合し,圧縮保持時間が単結晶超合金の低サイクル疲労寿命に及ぼす影響を定量化した.1.引張・圧縮ー繰返しねじり多軸低サイクル疲労寿命を支配する因子としてひずみ振幅と応力振幅とが考えられるが,それらがどのように関与しているのかを検討した.ミーゼス型相当ひずみ振幅が一定の下では,異方性を有する一方向凝固超合金と単結晶超合金の同相当応力振幅は大きく主ひずみ比に依存していた.しかし,多結晶超合金では同相当応力振幅は主ひずみ比に対してほぼ一定であった.これらのミーゼス型の相当応力振幅の主ひずみ非依存性と多軸低サイクル疲労の主ひずみ非依存性とは良く対応していた.このことは,単結晶超合金のひずみ基準の寿命評価パラメーターを開発の際には,応力振幅の主ひずみ比依存性を考慮する必要があることを示しており,単結晶超合金の多軸低サイクル疲労寿命評価法の基本方針の一つを明らかにすることができた.2.YH-61単結晶超合金を用いて,900°Cにおいて引張・圧縮ー繰返しねじりの高温低サイクル疲労の中断試験を実施し,き裂発生方位の特定とき裂進展寿命を求めた.試験片軸方向の方位が,<001>と<011>について実施した.両方位についての結果は得られたが,中断試験での破損寿命と非中断材による破損寿命との間に大きな差があり,今後,この差の要因を検討する必要があることが明らかになった.3.十字型試験片用多軸低サイクル疲労用の試験装置の制御に不具合が生じ,その対策と調整に時間を要した.制御プログラムと油圧系統の調整を行った.今後,予備試験を実施し,試験装置の動作性を確認した上で,単結晶超合金の試験を実施する予定である.1.多結晶超合金の中空円筒試験片を用いた中断試験では,非中断試験に比べて寿命が著しく低下した.この要因として,1中断試験によって単結晶超合金の低サイクル疲労寿命が大きく低下する.とくに,中断試験では数回温度を高温から常温に戻すことになることから,それが低サイクル疲労寿命に影響した可能性がある.2試験技術に問題があり,中断試験後の再負荷時に過大な荷重が負荷された可能性がある.これらの2点についての解明が必要であるため,研究の進行にやや遅れが生じた.2.十字型試験片用の多軸低サイクル疲労試験装置の動作に不良があり,原因究明を行った.プログラムの一部に問題があることおよび試験装置の油圧アクチュエーターおよび配管の一部にも問題点が見つかった.これらの試験装置の不具合から,十字型試験片を用いた試験にやや遅れが生じた.1.ガスタービン動翼に使用されている単結晶超合金は遠心力,高温ガスによる曲げ力および翼内外面での温度差による熱負荷を受ける.これらの負荷の重畳により,ガスタービン動翼での最もクリープ疲労損傷の大きい場所は動翼外面となる.動翼外面では多軸応力の圧縮ひずみ保持を伴う熱応力損傷を受ける.圧縮ひずみ保持を伴う熱応力損傷を受ける動翼外面のクリープ疲労損傷評価が実用上の課題となる.2.圧縮ひずみ保持を伴う熱応力損傷量を実験室での基礎データから評価するため,保持を伴わない一定温度での低サイクル疲労試験データをまず蓄積した.単結晶超合金のひずみ制御下での多軸低サイクル疲労寿命は結晶方位の影響を大きく受けるが,ミーゼス型の相当応力を用いれば,結晶方位や多軸応力の影響を受けずに統一的に整理できるとの当申請の研究成果を利用する.3.圧縮保持期間中のクリープ損傷を評価するため,多軸応力下で圧縮保持を伴うクリープ疲労データを蓄積した.

蓄積したクリープ疲労データを分析し,圧縮保持期間中の多軸クリープ損傷は負荷ひずみ波形の周波数低下を考慮することで評価できることを当申請の研究成果で明らかにした.4.1で設定した実ガスタービン動翼の信頼性評価は,2および3の成果と有限要素法解析とを用いることによって可能となる.すなわち,実ガスタービンでの負荷形態を模擬した有限要素法解析を実施し,最も損傷の大きい部分のミーゼスの相当応力および繰返し周波数を求める.それらを,蓄積したクリープ疲労寿命線図に適用すれば,実ガスタービン動翼の一定のき裂長さに対応するクリープ疲労寿命を求めることができる.本研究では,ガスタービン動翼に使用されているニッケル基単結晶超合金の多軸応力下におけるクリープ疲労寿命評価法について検討した.等二軸引張・圧縮および繰返しねじり負荷の下でクリープ疲労寿命を求め,ニッケル基単結晶超合金の多軸負荷の下でのクリープ疲労寿命評価法を提案した.この手法を用いて,実ガスタービン翼の信頼性評価法についての一提案を行った.具体的には,有限要素法解析を用いて実働状態でのガスタービン動翼のミーゼス型相当応力の時間履歴を求める.求めた相当労力振幅および周波数から疲労損傷およびクリープ損傷を評価するものである.十字型試験片を用いたクリープ疲労試験や中実試験片を用いた単軸試験は当初の計画通り実施することが出来た.しかし,保持時間が30分および60分の実験は試験時間が長時間となるため,実施出来なかった.研究の効率化に関する課題であるので,今後,保持時間が長時間の試験が本当に必要かどうかも含めて検討する.1.中空円筒試験片を用いた中断試験での低寿命問題については,今後,原因究明を進めるが,上述した1の原因の場合には,中実円筒試験片を用いて中断試験を実施する方向も検討する.2.十字型試験片用の試験装置は動作確認の予備試験が実施できる段階にあり,次年度は単結晶超合金の十字型試験装置を用いて試験を実施できる状況にある.材料力学本年度の研究はほぼ順調に進んだので,とくに今後の研究の推進方策を考える必要はないかと思う.しかし,実験研究は時として,実験装置の不具合等が起こり,修理に長時間かかることもあるので,その点に留意して研究を進めたい.円筒中空試験片および十字型試験片を用いた試験が当初計画よりも遅れたために,それらの試験用に準備していた予算の一部が不必要になり次年度に繰り越した.前年度実施できなかった,中空円筒試験片および十字型試験片の試験片加工費の一部にあてる予定である.