hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
扁桃体中心核におけるシナプス可塑性の可視化とその生理的意義

そこで本研究では、CeCを新たな連合の座と捉え、情動学習における活動を可視化し個体レベルで光操作することにより、その生理的役割を、神経回路から行動制御レベルまで一貫して解明することを目的とした。研究実績の概要としては、CeCが情動学習依存的に顕著なシナプス増強を示すことを見出した。さらに連合学習時にPBを可逆的に抑制すると、情動記憶が抑制されることも見出した。興味深いことに、PB-CeC経路を光遺伝学的に活性化すると、痛み信号を与えることなく人工的な恐怖記憶形成された。以上の結果は、PBからCeCへの入力が痛み負情動を生み出す経路であることを示唆する。痛みなどの無条件刺激と条件刺激との連合学習には、扁桃体基底外側核が連合の座とされてきた。一方、侵害受容信号は橋の腕傍核(lPB)から扁桃体外包中心核(CeC)に直接入力する。すなわち、CeCはlPBからの直接経路と、高次処理された間接経路との連合の座と捉えられる。我々は、直接経路・間接経路が情動学習依存的にシナプス増強を示すことを見出した。また、lPBの抑制は恐怖記憶の形成を顕著に減弱させた。さらに、lPBにチャネルロドプシンを発現させ投射先であるCeCを光刺激すると、人工的な恐怖記憶を作ることに成功した。以上の結果から、直接経路は忌避信号として機能することが示唆された。個体レベルにおける腕傍核の可逆的抑制実験は当初の計画通り進んだ。さらに、光遺伝学的手法による腕傍核-CeC経路の刺激実験は、当初の予定よりも大きく進展している。一方、脳切片レベルでの可塑性分子機構に関する研究は予定通り現在も進行している。恐怖記憶制御におけるCeC可塑性の生理的意義を解明するにはその分子メメカニズム解明が急務である。そのため、今後は急性脳切片を用いて、間接経路と直接経路の可塑性の分子機構をシナプスレベルで明らかにする。神経科学、神経行動学、神経生理学これまでの研究成果により、恐怖情動学習において腕傍核の活動が必要であること、さらに腕傍核-CeCシナプス入力が連合学習におけるUSシグナルとして十分であること、が示された。そこで今後はこれらの知見を発展させ、個体レベルにおいて腕傍核-CeCシナプスの可塑性が持つ生理的意義を検討する。具体的には光遺伝学的にCeC可塑性を個体レベルで制御する。さらに、可塑性誘導の分子機構をシナプスレベルで解明することにより、腕傍核からCeCへのシナプス入力の負情動制御における役割りを、分子レベルから個体レベルまで一貫して解き明かすことを目指す。当初の計画通り、個体レベルでの腕傍核の可逆的抑制実験は概ね順調に進展している。腕傍核へのガイドカニューレ留置手術は、腕傍核近傍に呼吸中枢などあり立ちあげ当初は困難を極め進捗の遅れが見られた。しかしながらその後手術法に様々な試行錯誤を加え、困難な手術も安定して行えるようになった。一方、脳切片を用いた可塑性制御の分子機構への着手もすでに初めており、予備的知見を得ている。前年度に計画していたマウス腕傍核への薬剤・ウイルス投与実験系の確立が、侵襲性をなるべく低くする試みなどの予定よりも時間がかかった。このため、以降の実験予定が本年度にずれ込んだ。しかしながら、その間にAAVの選定やCreリコンビナーゼを発現するマウスラインの交配などは予定よりも早く進んだ。初年度に計画していた腕傍核局所投与の実験系確立が本年度前半にずれこんだ。次年度は本年度に確立した光電気生理学的手法により、急性脳切片を用いて、間接経路と直接経路の可塑性の分子機構をシナプスレベルで明らかにする。
大きさの異なる交流電流を通電させた場合の高温超伝導体のクエンチ特性に関する研究

平成10年度においては,以下のことを行った。1.研究費で購入したパソコンによって大規模の電力系統についてシミュレーションを行った。その結果,現代の大規模の電力系統において,遮断器の遮断容量を超える短絡電流が有り得ることを明かにした。よって,超伝導体の実験に用いる電流を短絡電流を模擬して波高値が変化する交流電流にすることを決定できた。2.金属系低温超伝導体のクエンチ過程をシミュレーションすることにより,クエンチ発生・進展過程中の素線間の電流転流が超伝導撚線のクエンチ電流-時間特性の起因であることを明らかにした。3.高温超伝導体のクエンチ実験を行い,そのクエンチ電流-時間特性を実験的に検討した。但し,まだ実験データが少なく,クエンチ電流-時間特性及びそのメカニズムを解明するまでは及ばなかった。4.超伝導体のクエンチ電流-時間特性の影響を検討し,超伝導機器のクエンチ保護などに関して論文としてまとめた。現在は以上の研究結果のデータを整理し,論文としてまとめている。平成11年度は本年度の研究結果に基づいて,実験回路を改善し,高温超伝導のクエンチ特性の実験や,超伝導機器の設計及びクエンチ保護の指針を検討すると計画している。
磁気共鳴分子マイクロイメージング開発

本研究は世界の研究者が過去30年間以上失敗し続けてきたリガンド型MRI分子イメージングの開発を行う極めて挑戦的なプロジェクトであった。その宣言通り期間内で不可能と思われていた夢の画像法開発に成功し、研究代表者によりJJ Vicinal Coupling Proton Exchange(JJVCPE)と名付けられた。具体的には、H2O17を用いた水分子と、O17-PiBを用いたアミロイド分子イメージングが施行され、アクアポリン4を介したVirchow-Robin腔の間質流がβ-amyloidのクリアランスに必須でありその機能不全がAlzheimer病の発症機序に強く関連していることを突き止めた。本研究は、疾患特異的な対象分子に特異的に結び付くリガンドを用いたリガンド型分子イメージングの開発により、対照とする微細組織に特異的な画像法を確立することを目的としている。プロジェクトは、リガンドの開発、MR測定技術の開発、信号補強アルゴリズムの開発、マイクロイメージング技術の開発の各々のサブプロジェクトからなる。本年度は昨年度導入した高強度傾斜磁場コイルの使用により、動物用7T-MRI装置おいて、実効解像度19μの空間分解能微細画像を獲得することに成功した。リガンド開発においては、^<17>O-PIBの合成に成功し、マウスにおける脳内動態・至適投与量の検討を開始した。アルツハイマー病モデルマウスの制作も完了し、来年度より、本格的な生体検索を開始する。Vicinal Coupling Proton Exchange (JJVCPE)法の最適化を進め、H2(17)Oを用いた水動態画像の実用化を行い、その応用として虚血性脳浮腫モデルマウスにおける脳浮腫水の動態解析に成功した。信号補強アルゴリズムの開発においては、^<13>C化合物を用いたhyperpolarization法の基礎的な検討を開始し、^<13>C-pyruvateを高能率にhyperpolarizeさせることに成功した。更に、確立した技術の生体測定への応用を行い、生きたラット脳における好気性解糖系の動態測定に成功した。本年度は開発、基礎検討を終えたJJ Vicinal Coupling Proton Exchange (JJVCPE)法の実践に向け、17-O化合物の動物への投与による検討を開始した。開発した手法をH_2^<17>Oを用いた水チャンネルAQP4ノックアウトマウスにおける脳内の水動態の評価に応用し、実行解像度19μの空間分解能において脳微小循環の評価画像を得、AQP4が髄液動態に及ぼす影響を評価することに成功した。更にここで培われた測定のノウハウを応用することにより、前年度合成に成功した^<17>O-PIBをアミロイド表現過多マウスに投与し、生体および脳組織内での動態を検討するとともに、測定条件の最適化、信号補強アルゴリズムの実践的測定における実用化を目的とした基礎検討を行い、アミロイド検出に目標を据えたMRI撮像システムの構築を進めた。また、信号補強アルゴリズムのもう一つの柱であるhyperpolarizationでは、昨年度実用化した生体観測システムをイメージングに応用するための測定法の開発を進めた。これらの測定法の応用の場となる7Tシステムに関しては高強度傾斜磁場コイルのデザインを開始し、それを基としたヒト7T MRIのさらなる高分解能化を目的とした改良に着手した。前者については、前年度方法論を確立したPIBイメージングの手法をさらに高空間分解能化し、信号補強アルゴリズムとして独自に開発したk-apace statisticsを画像再構成に用いることにより、世界で初めて老人班特異的ligandを用いた高空間分解能MRIを生きたアルツハイマー病モデルマウスにて撮像し、論文化している。後者については、前年度方法論を確立し、水チャンネル、アクアポリン4遺伝子を欠失させたアクアポリン4ノックアウトマウスを用いた17O-H2O-JJVCPEにより実証、論文化された脳水動態の生体における評価手法を発展させ、アルツハイマー病のアミロイドβおよびその凝集体である老人班蓄積の原因としてVirchow-Robin腔から髄液に流れ込む水動態の障害が関与していることをアルツハイマー病モデルマウスにて実証した。

同時にこの水動態の障害は脳における老人班が出現する前に既に観察されていることを突き止め、この手法を応用することにより、アルツハイマー病発症前診断をMRIにて行いえる可能性を示した。本研究は、疾患特異的な対象分子に特異的に結び付くリガンドを用いたリガンド型分子イメージングの開発により、対照とする微細組織に特異的な画像法を確立することを目的としている。プロジェクトは、リガンドの開発、MR測定技術の開発、信号補強アルゴリズムの開発、マイクロイメージング技術の開発の各々のサブプロジェクトからなる。本年度は開発、JJ Vicinal Coupling Proton Exchange(JJVCPE)法の実践として、17-O化合物の動物への投与を行った。具体的なターゲットは(1)アルツハイマー病のアミロイドを対象とした17O-PIB-JJVCPEと、(2)脳内での水分子の動態をとらえる17O-H2O-JJVCPEとに絞って行われている。前者については、世界に先駆けJJVPCE法を用いたアルツハイマー病モデルマウスの脳内アミロイドの可視化に成功した。後者については、近年、脳の高次機能、特に、意識の維持、記憶の保持に大きく関わっていることが明らかにされている脳における水分子の動態をコントロールする主役のひとつ、脳に豊富に存在する水チャンネル、アクアポリン4(AQP-4)をターゲットに研究を進めた。本研究では、その遺伝子を欠失させたアクアポリン4ノックアウトマウスを用いた17O-H2O-JJVCPEにより、脳における水動態が、astrocyteからVirchow-Robin間隙にAQP-4を通して流れ込む水分子に大きく依存することを初めて突き止めた。また、信号補強アルゴリズムのもう一つの柱であるhyperpolarizationでは、本研究にて実用化した生体観測システムをイメージングに応用するための測定法の開発を継続し、生体ラット脳より8秒間の時間分解能にて、解糖系およびTCA回路の状態を同時に評価することに成功した。研究は順調に進捗し、当初の予定通り^<17>O-PIBを用いたアミロイド検出の実用化を目的とした基礎検討に着手したとともに、当初継続研究に予定されていた高強度傾斜磁場コイルのデザインを開始し、ヒト7T MRIの改良に着手した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究者が開発した17O-H2O-JJVCPEによる生体における検索が施行可能となり、脳における水動態は、astrocyteからVirchow-Robin間隙にAQP-4を通して流れ込む水分子に依存することが世界で初めて明らかにされるという当初の目的以上の成果をあげた。また、他のサブプロジェクトも順調に推移している。研究は順調に推移しており、現時点においては研究進捗を阻害する問題点は認められない。一部の研究計画の早期進展に伴い、動物実験で培われたマイクロイメージングのノウハウの臨床応用をさらに推進する。
セルロース結晶構造特性解析を基盤とした新規セルロース関連材料の分子設計研究

植物細胞壁の主成分であるセルロースは、天然でほぼ単結晶に相当する高結晶繊維として生産され、それらを微細化したセルロースナノファイバーは複合材料のナノフィラーとして注目されている。本研究では、計算化学的手法により、セルロース結晶の構造特性に関する分子論的理解を深め、それら知見を基盤とした新規セルロース関連材料を提案した。今年度は、これまで計算化学研究により予測されたセルロースナノチューブ(CelNT)について、立体構造や熱力学特性および、それら特性に対する形状、サイズや溶媒の影響を解析した。量子化学計算により、予測されたCelNT構造に基づいて、任意に分子鎖配置やサイズをデザインしたCelNTモデルへと拡張し、様々な溶媒条件でのダイナミクス構造を検討した。シミュレーションの様々な時間帯で、局所構造に相当するヒドロキシメチル基の配座変換に伴って、分子鎖間水素結合様式の交換が観察された。このような高頻度のヒドロキシメチル基配向や分子鎖間水素結合の交換は、平面状分子鎖シートで構成されるセルロース結晶構造中では観察されず、CelNTの曲面分子鎖シートに起因する特徴と推定された。次に、チューブ表面における溶媒密度分布をマッピングする新たな解析手法を確立し、ナノチューブ表面で低誘電率の溶媒分子が集合している様子(構造化)を観察した。特に、シクロヘキサンやベンゼンなどといった低誘電率の無極性溶媒では、チューブ表面における溶媒分子の構造化が顕著であった。このような結果から、本研究で提案されたCelNTは、分子鎖シート両端の親水基が閉じることで疎水的性質が支配的となる新たなセルロース高次構造である可能性が示唆された。27年度が最終年度であるため、記入しない。セルロース多形の結晶構造データに基づいて、セルロース分子鎖が水素結合により連結された分子鎖シートモデルを構築し、密度汎関数理論(DFT)法により立体構造安定性を評価した。比較検討のために、結晶モデルの分子動力学(MD)計算を実施した。また、これらの研究を通して新規ナノ構造体の可能性を検討した。その結果、セルロースI型分子鎖シートは実際やナノ結晶モデルで観察されるような右巻きのねじれ変形を示した。工業的にも興味深いII型結晶構造については、隣接関係にある(010)面と(020)面に由来する分子鎖シートが互いに反対方向にねじれ変形した。II型結晶モデルのMD計算では、変形方向がモデル形状に依存し、結晶構造中で、隣接分子鎖シートがそれぞれ反対方向にねじれ変形しようとするストレスを内在していることが示唆された。一方、分子鎖が逆平行にパッキングしている(110)面由来シートはDFT計算で初期構造を大きく崩した。セルロースIIII型の結晶構造を構成する2種の分子鎖シートのDFT計算では、(1-10)シートはほぼ初期構造を維持した状態を維持し、(100)シートは完全に初期構造を崩した。これは、in situ結晶転移実験により提案されていた転移機構を支持する結果であった。これらの結果を総括すると、天然型結晶と同様に、II型やIIII型もまた、特定分子鎖シートの積層で特徴づけられることが明らかとなった。また、IIII型(100)分子鎖シートは初期構造を完全に崩したが、更に計算を進めると自発的に巻き始め、最終的にチューブ形態となった。このチューブ状構造は、シート両端の親水基が閉じることで、疎水的性質が支配的となり、新たなセルロース高次構造となる可能性を提案した。予測されたセルロースチューブの対称性に基づいて、重合度や分子鎖数を拡張し、コンピュータ上で任意にデザインすることに成功した。セルロース結晶構造を構成する分子鎖シートモデルのDFT計算により、結晶モデルの溶媒和MD計算だけでは顕在化しなかった分子鎖シートの形状変化を追跡することに成功し、セルロース結晶構造に関わる新たな解釈を提案した。

また、分子鎖シートから派生したセルロースナノチューブの分子設計研究も順調に進行しており、現在、非極性溶媒中での安定性を検討中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。アンモニアやアミン類処理によるI型⇒IIII型結晶転移は、途中にアンモニアまたはアミンーセルロース複合体を経ることが知られ、それら複合体結晶構造が報告されている。平成27年度は、I型→IIII型結晶転移プロセスの一部として、複合体を出発構造としたアンモニアまたはアミン分子の離脱挙動のシミュレーションを実施し、IIII型結晶構造形成を試みる。長時間MD計算では、実現が困難な場合は、マルチカノニカル法等の拡張アンサンブル計算の適用についても検討する。
中規模国立総合大学における初年次教育の在り方に関する研究

1研究目的・概要:大学全入時代を迎え、学生の基礎学力の低下と大学生生活への不適合が問題になっており、このため、高校から大学への円滑な移行を支援し、教育の質の保証及び全学共通の教養教育を重視した全学的初年次教育の実施と充実が課題になっている。本研究では、中規模国立総合大学を中心に、各大学の初年次教育に対する考え方、必要性、開講状況と大学のマネージメントについて調査・研究する。2研究方法:研究は、(1)中規模国立大学の現地調査、(2)全国大学初年次教育アンケート(752校の国、公、私立大学にアンケートを依頼し、257校(国立大学は44校)から回答)及び(3)その他、山形県内企業の聴取調査及び山形大学教養教育企画室会議における検討3研究成果:(1)全国大学では、85.7%で大学生の基礎学力の低下が、91.8%で大学生活への不適合が問題になっており、75.7%の大学で初年次教育を実施している。(2)国立大学では、79.5%で大学生の基礎学力の低下が、68.2%で大学生活への不適合が問題になっており、81.0%の大学で初年次教育を実施している。記述回答には、学部、学科等による開講が多く、大学のマネージメントとして、全学的に実施している大学はまだ少ない。(3)大学のマネージメントとして重要だと考えられる初年次教育導入の課程に職員が参画しているかという問では、全国大学では、39.6%が参画していると回答しているが、国立大学では、運営に参画している例も含め18%で、教職員両方の意見が反映されたとの回答は、7大学であった。(4)企業においては、学力のほか人間力のアップを望んでいる。(5)山形大学では、教職協働の教養教育企画室において検討し、平成22年度から、全学統一テキストを活用した初年次教育「スタートアップ・セミナー」を開講している。
スーパーミクロポーラスシリカの細孔径制御とその細孔を利用した新機能性材料の創成

本研究では、シングルサブナノサイズの細孔を有する多孔質シリカを作製し、その細孔内で遷移金属酸化物量子ドットの合成を行うとともに、顕著な量子サイズ効果による特有の性質を追究した。0.63.0 nmの細孔は遷移金属酸化物の量子ドットの合成場として効果的に機能すること、および、1 nm以下の酸化物ドットでは量子サイズ効果が顕著に発現し、バンドギャップが大幅に増大することを確認した。酸化タングステンでは、光触媒反応における還元力が向上することが明らかになり、酸化銅や酸化コバルト量子ドットでは顕著なサーモクロミズムが観測され、シングルサブナノ領域における特異的な機能性の発現が見いだされた。本年度は、量子ドット(QD)の鋳型として機能する、0.72.Onmの範囲で細孔径制御が可能なスーパーミクロポーラスシリカ(SMPS)の開発を試みた。無溶媒合成系を構築することで炭素鎖6以下の界面活性剤を用いたSMPS合成を達成し、反応温度、pH、界面活性剤添加量、等を制御し、0.53.0nmの範囲でÅ刻みの平均細孔径制御を可能にした。次に、このSMPS細孔をQD合成の鋳型に、種々の遷移金属酸化物のサブナノQDの合成を試みた。本年度は光触媒であるWO_3とCuOをモデル物質とした。WO_3の場合には、粒径を1.0nm以下にすることで量子サイズ効果が極めて顕著になることを明らかにした。バルクやナノ粒子のWO_3の場合、伝導帯準位が酸素分子の還元準位よりも低いため、電子を効率的に消費できず、触媒活性の低下の原因となる。一方、本研究で得られたサブナノWO_3の場合には酸素の還元が円滑に進行することが明らかになった。これは、1.0nm以下の粒径で現れる顕著な量子サイズ効果の結果である。このことは、サブナノメートルオーダーの粒子サイズ制御が、触媒効率や反応性の制御に有効であることを示している。CuOについても同様にシングルサブナノ領域においてサイズ選択的なQD合成を達成した。また、CuO-QDは顕著なサーモクロミズムを示し、室温500°Cの温度範囲で、青、緑、黄色、茶色へと可逆的な色変化を示した。これは、CuO-QDの間接遷移型バンドギャップが温度の影響を強く受けることに起因する。本年度は、シングルサブナノサイズのQDのサイズ選択的な合成に成功し、サブナノ領域で特異な性質が発現することを明らかにした。また、本年度確立したQD合成法は基本的に水溶液プロセスを応用したものであり、極めて広範囲の物質群に適応可能である。次年度ではさらに対象物質群を拡大し、研究を続けていく。本年度は、多様な遷移金属酸化物(二酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化タングステン)のナノサブナノメートルサイズの量子ドットのサイズ選択的合成を系統的に行い、各ドットの機能性を探究した。二酸化チタンの量子ドットでは、バンドギャップはバルクの3.0 eVから3.6 eVまで増大し、伝導帯準位シフトのサイズ依存性および有効質量近似による解析から、ルチル型構造が形成されていることが明らかになった。酸化コバルトの場合は、ナノ粒子特有のウルツ鉱型CoOが生成することが明らかになった。ウルツ鉱型のナノ粒子では200300°Cで相転移や価数変化が生じるが、多孔質シリカに内包された量子ドットは熱安定性に優れており600°C以上でも変化しなかった。また、酸化クロム、酸化コバルトの量子ドットは揮発性有機化合物の酸化触媒としての機能性が確認され、酸化タングステン量子ドットに関しては、酸素の一電子還元反応活性と伝導帯準位の関係を解明した。酸化タングステン量子ドットでは、単電子還元反応は円滑に進行するが、プロトンの還元などの多電子過程の反応は進行しにくいことも明らかになった。以上のように、本研究によって、種々の遷移金属酸化物において1 nm以下のサブナノ量子ドットの合成が可能になり、サブナノ領域特有の新たな機能性も見出された。一方で、バンドギャップは3 eV以上に増大するため、可視光を活用出来ないという問題点が残った。また、多電子還元効率の低さも問題である。本研究の量子ドットは表面が露出した状態で存在するため、異種ドットや有機物との複合化が容易であるという利点をもつ。今後は、サブナノ量子ドットの反応性の向上を図るために、複合化による高度な触媒系の設計をおこなう予定である。本年度は、昨年度合成したCuO量子ドットに対して、バンドギャップ(Eg)の温度依存性を調査した。室温600°Cまでの範囲では温度上昇に伴うEgの低下が観測され、電子-フォノンカップリングの尺度であるHuang-Rhysファクターが粒子サイズ低下に伴い増大する傾向を確認した。

一方、低温領域、特に-100°C付近での顕著な変化は見られなかったことから、CuOのサーモクロミズムは熱膨張の寄与よりも電子-フォノンカップリングの寄与が支配的であるとの見解を得た。本年度はさらに、量子ドット合成のターゲットとして新たに酸化コバルトを選択した。バルクでは、Co3O4選択的に生成するが、サブナノ細孔内では、2価のCoOが選択的に生成することが分かった。CoOはバルクでは900°C以上の高温下でのみ生成するが。我々の反応条件では450°Cの低温領域からCoOが安定に生成した。CoO量子ドットは他の酸化物と同様にサブナノ領域で顕著な量子サイズ効果を示した。また、Cr, Co, Cuの酸化物ドットを還元し、金属クラスター化する試みも行った。新たに還元剤を用いた溶液反応を試みた結果、XPSによって0価のクラスターの生成が確認された。生成した0価クラスターは空気中で徐々に酸化し、ほぼ元のEgを有する酸化物ドットに戻ることから、溶液反応を用いた還元法は粒子の凝集・粗大化を伴わない還元法として有効である。有機物の内包効果についてはモデル物質としてピレンを選択し、細孔径と蛍光量子効率の関係性を調査した。サブナノ細孔では、ほぼすべてのピレン分子がモノマーで存在し、希薄溶液に比肩しうる量子効率で発光した。有機物内包の第一の効果として、有機分子を集積しつつ孤立化させる媒体として本研究のシリカが有効であることを見出した。多孔質シリカ合成に関しては、当初の計画の0.72.0nmの細孔径よりさらに小さな0.5nmまでの範囲でÅ単位の平均細孔径制御を可能にした。さらに、その細孔内で生成する量子ドットに関しても細孔径に対応したサイズのものが得られており、これまでになく高いサイズ選択性でのサブナノドットの作成が達成された。さらに、2年目以降の検討事項であった新規機能性発現についての知見もいくつか得られており、対象化合物群の拡大と、さらなる機能性の探究に向けた指針を得ることができたため、当初の計画以上に進展していると言える。25年度が最終年度であるため、記入しない。多孔質シリカの細孔を利用した量子ドットの合成法について、酸化物・金属に関してほぼ確立した。また、バルクでは合成困難な化合物や熱的に不安定な化合物も細孔内では安定に存在できる事例もあり、サブナノ細孔の特異性を生かした材料開発に向けて大きく進展している。機能性評価として、現在は蛍光量子収率と有機物の熱分解反応への触媒活性評価系の構築をした。現在は、より顕著な機能発現が期待される光触媒反応について系構築を進めており、遷移金属酸化物量子ドットの高機能性の立証を試みようとしている。今後は、対象化合物を遷移金属およびその酸化物全域に拡大し、サブナノドットの特異的機能性を探究する。今年度得られたWO_3とCuOについては、その触媒活性やサーモクロミズム等のサイズ依存性の詳細な検討を行う。CuOに関してはナノ粒子化により-100°C以下で負の膨張率を示すことが報告されている。そこで、我々の合成したサブナノCuOに関して、バンドギャップの低温領域での温度依存性を詳細に検討し、電子-フォノンカップリングと粒子熱膨張とが競合する系についての新たな知見を得る。
膵臓癌特異ネオ抗原の同定と対応自己抗体スクリーニングの検査診断学的有用性の検証

膵臓癌は、悪性新生物による死亡数の第4位を占め、発見時には既に浸潤・転移を伴う進行癌で極めて予後不良である。高折(分担者)は、Hruban教授と共にPancreatic intraepithelial neoplasia(PanIN)分類による膵臓癌早期発見・診断を目指し、臨床経験や学術的研究を重ねて来ている。そこで、PanIN病変から膵臓癌へ移行する分子機構の解明と精度の高い分子マーカーを見出すことが出来れば、膵臓癌の早期診断・根治療法の確立への道が開けてくる。今回、同手法を用いた膵臓癌特異トリオースリン酸イソメラーゼ由来ネオ抗原ペプチドの同定と対応自己抗体スクリーニング法を確立し、その検査診断学的有用性を検証する。
癌を光らせる内視鏡(画像処理ハードウェア)の開発

我々は、以前より、内視鏡画像における癌の特徴抽出、その組織背景である癌の血管新生に関する研究を継続してきた。その結果、1)癌には、血管新生が伴うので、ヘモグロビン濃度(吸収値)が組織の深部においても高いこと、2)光の波長が長いほど、消化管組織深部までのヘモグロビン濃度を測定できることが分った。そこで、異なる波長の光のヘモグロビン吸収値から、ヘモグロビンの深さの分布を表示する画像解析ソフトを開発した。その結果、癌においては、消化管浅層から深層までヘモグロビン濃度が高いのに対し、炎症では深部ヘモグロビン濃度が低値を示す傾向が認められた。この違いを強調することにより、癌組織を光らせる画像解析ソフトウェアを開発した。このアルゴリズムをVHDL(VHSIC Hardware Description Language)により、定型プリント基盤上に実装した。これにより、ソフトウェアによる画像処理のフレームレート5Hzを30Hzに向上させることに成功した。今後、標準品位画像のみならず、高品位画像に対応した画像処理基盤をFPGA(Field Programmable Gate Array)の導入により実現する予定である。
キリスト紀年の世界共通紀年化に関する思想史的研究

本年度は、キリスト紀年を受容する側が、どのようにしてキリスト紀年を脱宗教化した上で受容してきたかを調査研究した。1脱宗教化によるキリスト紀年の導入で最も注目すべきは、明治日本が基督紀元・西洋紀年・西洋紀元・西暦という名称でキリスト紀年を導入したことである。この導入は、いくつか名称表記を変えた後、西暦として定着するのだが、この定着過程を調査研究した。2旧共産主義国によるキリスト紀年の受容プロセス:共産主義国家といえどもキリスト紀年を否定して別の紀年を使うことが出来ず、最終的にキリスト紀年を「我らの時代=ナシャエイリ」という表記にすることで、キリスト教色を排除して使用した。この旧共産主義国家型紀年法は、中国では「公元」として導入され1949年に公式に採用された。これらの経緯に関する研究を行った。3現在、中国と日本・韓国でキリスト紀年の呼称が異なるのは、そのキリスト紀年導入のルートが異なることを、国会図書館所蔵の新聞の調査により解明した。4年表記に関して様々な方法が考案されてきたが、現時点では、キリスト紀年から抜け出すことは不可能である。なぜ抜け出せないのかに関して、特に、17世紀のヨーロッパで出版された種々の歴史年表におけるキリスト教紀年の重要度の変遷を通して、思想史的な視点から研究考察を行った。5上記の研究成果の一部を、スエーデン、エストニア、ポズナンで開催された3件の国際歴史研究集会で研究発表した。平成27年度は、地質学の発達と世界創造年という概念自体の崩壊がキリスト紀年を如何に変容させたかについて研究した。117世紀以降、キリスト紀年そのものが変容し宗教的根拠を喪失したことで非キリスト教圏においても受け入れられる受容基盤が形成されたことに関する研究を、Roy PorterのThe Making of Geology等に始まるイギリス地質学史の研究成果を活用しながら遂行した。2Venerable Bedeが8世紀にHistoria ecclesiastica gentis Anglorumで初めて提案した紀元前という概念(ante uero incarnationis dominicae tempus)は、紀元前4004年と計算された世界創造の日からキリスト生誕までを逆算して数えるためだけに考案されたものが、その後どのように受容され、同時に拡大解釈されてきたのかに関する研究を行った。本年度の研究に関する18世紀以前の研究史料の幾つかが、インターネット公開されるようになったため、入手が容易となり、研究自体が当初の計画以上に進展した。本年度は、アラビア数字が、紀年表記にいつ頃から導入され始めたのかの特定と、その社会文化的・紀年表記的背景に関する調査研究を行った。2.次に、なぜローマ数字からアラビア数字への数表記(numerical notation)の変更が行われたのかの研究を行った。その研究結果として言えることは、16世紀以前まで使用されていたのはローマ数字であるが、この数字は、ゼロという概念表記手段を欠いていた。ところがアラビア数字はゼロ概念とその表記符号を持つので、年表記にはただ4つの数字を羅列するだけという画期的な数表記法を提出したことが挙げられる。3.アラビア数字の採用は近世ヨーロッパにおける科学革命を可能にさせた重要な背景のひとつである。このことを、ケンブリッジ大学図書館が所蔵するIssac Newtonの自筆ノートを中心に調査研究した。4.アラビア数字の使用とキリスト紀年の世界伝播の関係を調査研究するために、19世紀以降の非キリスト圏におけるキリスト紀年の使用に関して、関連資料の蒐集と調査研究を行った。当初の計画通りに進展している。この導入は、いくつか名称表記を変えた後、西暦として定着するのだが、この定着過程を調査研究する。この公元がいつ頃導入され、どのような形で広く使われるようになったのかの研究を行う。3現在、中国と日本・韓国でキリスト紀年の呼称が異なるのは、そのキリスト紀年導入のルートが異なるためではないかというのが、研究代表者の仮説である。本年度は、慶應義塾大学図書館が所蔵する当時の日本と中国で出版された新聞の年月日表記を調査し、併せて当時の中国知識人の書簡(例えば郭沫若)に見る年月日表記を精査することで、この調査研究を行う。なぜ抜け出せないのかに関して、思想史的な視点から考察研究する。最後に、本研究の成果を、日本語および英語による論文として公刊する。脱宗教化によるキリスト紀年の導入で最も注目すべきは、明治日本が基督紀元・西洋紀年・西洋紀元・西暦という名称でキリスト紀年を導入したことである。この導入は、いくつか名称表記を変えた後、西暦として定着する。この過程の調査研究に関して、想定以上の時間を要したため、本年度は、キリスト紀年を受容する側が、どのようにしてキリスト紀年を脱宗教化した上で受容してきたかを調査研究した。

この導入は、いくつか名称表記を変えた後、西暦として定着するのだが、この定着過程を調査研究した。2旧共産主義国によるキリスト紀年の受容プロセス:共産主義国家といえどもキリスト紀年を否定して別の紀年を使うことが出来ず、最終的にキリスト紀年を「我らの時代=ナシャエイリ」という表記にすることで、キリスト教色を排除して使用した。この旧共産主義国家型紀年法は、中国では「公元」として導入され1949年に公式に採用された。これらの経緯に関する研究を行った。3現在、中国と日本・韓国でキリスト紀年の呼称が異なるのは、そのキリスト紀年導入のルートが異なることを、国会図書館所蔵の新聞の調査により解明した。4年表記に関して様々な方法が考案されてきたが、現時点では、キリスト紀年から抜け出すことは不可能である。なぜ抜け出せないのかに関して、特に、17世紀のヨーロッパで出版された種々の歴史年表におけるキリスト教紀年の重要度の変遷を通して、思想史的な視点から研究考察を行った。5上記の研究成果の一部を、スエーデン、エストニア、ポズナンで開催された3件の国際歴史研究集会で研究発表した。当初の研究計画に基づき、今後の研究を遂行する。補助事業期間を一年延長し、研究を完成させる。平成29年度中に研究データの収集分析を行い、その結果を基に、国際研究集会において発表する予定であった。しかし、アジア関連の研究データの収集分析に想定以上の時間を要した。そのため研究成果のとりまとめを次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。第1年度に予定していた海外研究調査が相手方の不都合のため実施できなかった。そのため、第2年度に繰越して初期の海外調査研究を実施する。2016年9月に予定していたトルコでの国際会議が、国際情勢急変のため延期となった。そのため、国際会議の前後に予定していた調査研究も含めて、中止せざるを得なかったため。そのため研究成果の発表を次年度に行うこととした。併せて、次年度は、紀年法の資料が豊富な欧州の大学図書館を拠点にして、総括的研究と報告書の作成をおこなうための経費に、未使用額を充てることとしたい。当初の予定通り、近世の蔵書を直接閲覧研究できるケンブリッジ大学図書館稀覯書室で、近世キリスト紀年関係の諸資料を研究する。2016年9月に予定していた国際会議が、2017年度に開催される場合、前年度予定していた国際会議への出席及び調査研究を行う。
密度不均質を伴う乱流の数値予測に関する研究

密度不均質のある乱流場で、密度変動が重要な影響をもつ場合にも適用しうる運動量およびスカラー量の乱流輸送モデルを構成するため、密度加重平均した輸送方程式を導入した。特に旋回乱流場においては、旋回により生じる圧力勾配と密度変動の相関項が影響をもつようになり、スカラー量の乱流輸送を抑制したり促進したりする作用があることがわかった。このような項を含めた運動量やスカラー量の輸送流束に関する輸送方程式を解くことにより乱流輸送流束を算出し、流動と混合の数値計算を行い、実験と比較し、密度変動の効果とその原因が明らかになった。(1)旋回空気中にHeまたはCO2を同軸に噴出させた場合の2成分系ガスの乱流混合について、密度差のちがいにより、Heの場合は混合が抑制され、CO2の場合は促進されるといった混合特性が異なること、このような実験で得られた傾向が数値予測できること、密度変動の影響を考慮しない場合には予測できないこと、等がわかった。また、これらの原因が明確になった。(2)次に、燃焼を伴う旋回乱流の数値シミュレーションを行い、実験と比較した。燃焼を伴う場合は密度の不均質が著しく、密度変動が旋回によって誘起される圧力勾配と干渉して混合の抑制現象が生じることがわかった。このことにより、実験で観測された場合の抑制や火災の伸長の現象が解明され、その予測のための方程式のモデリングの指針が得られた。
ヒト消化管上皮細胞における薬物輸送担体・代謝酵素発現量のリアルタイムPCR解析

本研究では、Caco-2細胞とヒト消化管上皮細胞における薬物輸送担体(MDR1、MRP1、MRP2)と薬物代謝酵素(CYP3A)のmRNA発現量をリアルタイムPCR法によって評価した。また、MDR1 C3435T遺伝子型のMDR1 mRNA発現量に対する影響をヒト十二指腸上皮細胞を用いて検討した。以下にその研究結果を示す。3.MDR1遺伝子にC3435T変異をホモに有する者では、変異を持たない者に比べてMDR1 mRNAの発現量は増加していた,また、MDR1 mRNA発現量とCYP3A4 mRNA発現量との間に有意な正の相関関係が認められた。以上の結果より、Caco-2細胞は、薬物の消化管吸収に関わる薬物輸送担体や薬物代謝酵素の発現プロファイルが、ヒト十二指腸よりもむしろ大腸正常組織や大腸癌に近いことが明らかとなった。また、MDR1遺伝子C3435T変異は、十二指腸における高いMDR1 mRNA発現量と関連すること、C3435T変異を有する者では血中CYP3A4基質濃度がCM3435T変異を有さない者に比べて低く推移することが示唆された。本研究では、薬物経口吸収性の迅速評価に汎用されているCaco-2細胞における各種薬物輸送担体と薬物代謝酵素のmRNAレベルをリアルタイムPCR法により定量し、ヒト十二指腸上皮細胞およびヒト大腸組識・大腸癌と比較することにより、経口吸収性評価モデルとしてのCaco-2細胞の妥当性を評価する。平成13年度では、Caco-2細胞およびヒト十二指腸上皮細胞における薬物輸送担体と薬物代謝酵素の発現量評価を行った。最初に、Caco-2細胞および健常人ボランティアより採取したヒト十二指腸上皮細胞よりmRNAを抽出し、リアルタイムPCR法により、薬物輸送担体と薬物代謝酵素のmRNAレベルを定量的に評価する方法を確立した。本研究では、薬物輸送担体としては、薬物経口吸収性の障壁と考えられている排出タンパクP-glycoproteim(MDR1)、MDR1と同様の機能を有するmultidrug resistance associated protein1(MRP1)、等を、一方、薬物代謝酵素としては、P-gpとともに薬物経口吸収性の障壁と考えられているcytochrome P450(CYP)、などを解析対象とした。また、Caco-2細胞を用いた消化管上皮細胞膜透過性評価においては、継代を繰り返すことによる細胞の変化が問題となっているので、国内の5つの研究室よりCaco-2細胞を入手した。その結果、ヒト十二指腸上皮細胞におけるMDR1、MRPl、MRP2、CYP3AのmRNA発現量は、Caco-2細胞の各々約12倍、3倍、7倍、8000倍であることが明らかとなった。平成13年度では、Caco-2細胞とヒト十二指腸上皮細胞における薬物輸送担体(MDR1、MRP1、MRP2)と薬物代謝酵素(CYP3A)のmRNA発現量の比較を行った。そこで本年度では、Caco-2細胞とヒト大腸組織・大腸癌におけるMDR1、MRP1、MRP2、CYP3AのmRNA発現量の比較を行い、さらに近年報告されているMDR1遺伝子型によるMDR1mRNA発現量の違いをヒト十二指腸上皮細胞を用いて検討した。1.Caco-2細胞とヒト大腸組織・大腸癌におけるMDR1、MRP1、MRP2、CYP3AのmRNA発現量は、MRP2を除く薬物輸送担体発現量は同程度であったが、CYP3Aの発現量はCaco-2細胞において顕著に低かった。また、Caco-2細胞ではMRP2の発現が認められたがヒト大腸組織・大腸癌においてMRP2の発現量はわずかであった。2.MDR1遺伝子型によるMDR1の発現量の違いを健常人から得られた十二指腸上皮細胞を用いて比較を行ったところ、MDR1遺伝子3435位のCがTに変異している者では、MDR1mRNAの発現量は増加していた。また、MDR1mRNAの発現量とCYP3AmRNAの発現量との間に正の相関関係が認められた。

以上の結果と平成13年度との結果より、Caco-2細胞における薬物輸送担体の発現量はMRP2を除いてヒト十二指腸上皮細胞よりもむしろ大腸組織・大腸癌に近いことが分かった。また、MDR1遺伝子の3435位のCがTに変異している者では、十二指腸におけるMDR1の発現量が増加することと、MDR1の発現量とCYP3A4の発現量が相関することが明らかとなった。
サテライトモデルを用いた、線虫の重力認識機構および長期生存機構の解明

昆虫に便乗(乗り物として利用)する線虫Caenorhabditis japonicaは、宿主探索時に重力認識行動を示し、昆虫付着時に長期生存する。本研究では、線虫の重力認識機構および長期生存機構の解明を目的としている。平成25、26年度は、線虫C. japonicaの重力認識時、昆虫付着時、の生理状態を明らかにするために、RNAseq法およびRNAi法を用いて、それぞれの状態で発現している遺伝子の同定および機能解析を試みた。しかし、C.japonicaは雌雄異体であり、データベースのゲノムの質も悪いため、これらの解析に困難をきたした。そこで、平成27年度は、C.japonicaのゲノムを自身で再解読し、良質なゲノム配列を得て、遺伝子機能の解析に使用できるようにすることを試みた。その結果、10世代系統選抜により作出した遺伝的に均一なC. japonicaの複数株を得た。その中から宿主探索等の形質を維持した株を選び出し、現在全ゲノム情報を解析中である。全ゲノム情報は解析中であるが、ミトコンドリアのゲノム配列解析については完了し、同属の線虫と遺伝子配置の類似性が高いことが明らかとなった。本課題は、本年度で終了となったが、線虫の重力認識および長期生存の「機構の解明」という点では未完である。しかし、本研究でこれまで得られた情報をもとに、完成は可能であると考えられる。また、本研究の進行時に、本研究の目的とは異なるものの、学術的に重要な線虫Caenorhabditis sp.34が発見された。この線虫はC. elegansの最近縁種にも関わらず、イチジクで増殖し、イチジクコバチに運ばれるというC. japonicaと類似した生活史を持っていることが明らかとなった。現在この線虫の全ゲノム情報の取得および生態の詳細を調査中である。今後は本研究課題を発展、完成させるとともに、発見された線虫の解析を進めていく。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では線虫の重力認識機構および長期生存機構の解明を目的としている。本年度は主に以下の実験を行った。1線虫C. japonicaの短命時、長期生存時、の発現遺伝子を次世代シーケンサーを用いてRNA seq法により解析。2C. japonicaの重力認識時、非認識時の発現遺伝子を1と同様に解析。3C. japonicaにおける遺伝子の機能解析(RNAi法など)の有用性の確認。4重力認識機構に関連すると考えられるタッチセンサーの機能調査(線虫の振動への反応調査)。5有用な他種線虫材料の探索。その結果、1C. japonicaの短命時、長期生存時で1000以上の遺伝子に発現の差異が見られた。既知の遺伝子として、短命時には代謝活性化、行動制御、に関与すると考えられている遺伝子の高発現が見られた。一方、長期生存時には、代謝抑制、抗酸化、脂質貯蔵、に関与すると考えられている遺伝子の高発現が見られた。また、短命時および長期生存時に高発現している遺伝子のうち、機能不明の遺伝子およびC. japonicaのゲノムデータベースに合致しないものが50%以上存在した。2C. japonicaの重力認識遺伝子の解析では、重力認識時、非認識時の発現遺伝子を次世代シーケンサーで解析した。現在出力されたデータを解析中である。3C. japonicaは雌雄異体であること、および、近交弱性が起こりやすいことから、RNAi法による遺伝子の発現抑制や系統選抜株の維持などが困難であった。4線虫はタッチセンサーにより、特定の周波数の振動を感知していることが明らかとなった。5C. japonicaの近縁種およびその他の複数種の線虫において、C. japonicaのような重力認識反応は見られなかった。前年度(平成25年度)は、線虫C. japonicaの重力認識時、昆虫付着時(長期生存時)、の生理状態を明らかにするために、RNAseq法およびRNAi法を用いて、それぞれの状態で発現している遺伝子の同定および機能解析を試みた。そこで、本年度は、昆虫に便乗する線虫では最もゲノムの質がよく、RNAi法やCRISPR法の有用性が確認されているPristionchus pacificusを用いて、重力認識機構および長期生存機構の解明を試みた。はじめに、P. pacificusの104種類の株について、重力認識機構の有無および宿主昆虫への便乗の詳細を調べた。その結果、重力認識機構については、C. japonicaのような機構を持たないことが明らかとなった。また、宿主昆虫への人為的な便乗を試みたところ、1頭の宿主昆虫に20,000頭のP. pacificusを接種しても、0から10頭程度しか便乗しなかった。この要因を明らかにするため、P. pacificusの宿主への化学走性を調べたところ、P. pacificusは宿主への化学走性を示さなかった。これらのことから、P. pacificusは、昆虫便乗に特化したC.japonicaとは異なり、野外では偶発的に昆虫に便乗するような生活史も持っていることが示唆された。これは、特異的、積極的にカメムシに便乗するC.japonicaとは大きく異なる点である。

しかし、0-10頭程度と少ないものの人為的に昆虫に便乗させることができたため、大量の宿主に大量のP. pacificusを便乗させれば、RNAseq法による発現遺伝子の解析は可能であると考えられる。昆虫に便乗(乗り物として利用)する線虫Caenorhabditis japonicaは、宿主探索時に重力認識行動を示し、昆虫付着時に長期生存する。本研究では、線虫の重力認識機構および長期生存機構の解明を目的としている。平成25、26年度は、線虫C. japonicaの重力認識時、昆虫付着時、の生理状態を明らかにするために、RNAseq法およびRNAi法を用いて、それぞれの状態で発現している遺伝子の同定および機能解析を試みた。しかし、C.japonicaは雌雄異体であり、データベースのゲノムの質も悪いため、これらの解析に困難をきたした。そこで、平成27年度は、C.japonicaのゲノムを自身で再解読し、良質なゲノム配列を得て、遺伝子機能の解析に使用できるようにすることを試みた。その結果、10世代系統選抜により作出した遺伝的に均一なC. japonicaの複数株を得た。その中から宿主探索等の形質を維持した株を選び出し、現在全ゲノム情報を解析中である。全ゲノム情報は解析中であるが、ミトコンドリアのゲノム配列解析については完了し、同属の線虫と遺伝子配置の類似性が高いことが明らかとなった。本課題は、本年度で終了となったが、線虫の重力認識および長期生存の「機構の解明」という点では未完である。しかし、本研究でこれまで得られた情報をもとに、完成は可能であると考えられる。また、本研究の進行時に、本研究の目的とは異なるものの、学術的に重要な線虫Caenorhabditis sp.34が発見された。この線虫はC. elegansの最近縁種にも関わらず、イチジクで増殖し、イチジクコバチに運ばれるというC. japonicaと類似した生活史を持っていることが明らかとなった。現在この線虫の全ゲノム情報の取得および生態の詳細を調査中である。今後は本研究課題を発展、完成させるとともに、発見された線虫の解析を進めていく。本研究では、昆虫に便乗する線虫が、宿主昆虫探索時に重力認識行動を示し、宿主昆虫に便乗後は長期生存することを利用し、線虫の重力認識機構および長期生存機構の解明を目的としている。これまでに、C. japonicaの長期生存時、重力認識時の発現遺伝子のデータを得ることができた。一方、C. japonicaのゲノムデータベースの質が悪いことにより、これらのデータを十分に活用できていない。そこで、C. japonicaのゲノムデータベースの質を向上し研究を進めていくことが、今後の主な方針である。この点については当初予想していたよりも若干研究の進行が遅れている。本研究では、昆虫便乗時(長期生存時)の生理状態を明らかにするための新たな材料として、P. pacificusに可能性を見出した。P.pacificusはゲノムデータベースの質が良く、遺伝子改変技術(CRISPAR法など)の有用性が示されている線虫である。P.pacificusにおいても、効率は悪いものの、C. japonicaのように人為的に昆虫に便乗させることができた。
ＲＣ造建築物における網目状ひび割れの制御技術の開発

本研究は,収縮変形に起因する網目状のプラスチック収縮ひび割れと,膨張変形に起因する凍害やアルカリシリカ反応に顕著な網目状ひび割れのパターン形成の制御技術を開発することを目的とし,弾性バネ要素のネットワークモデルで表現する解析手法を検討した。すべての弾性バネ要素数のうち一定数を乱数で抽出し,バネ弾性係数を0にして,材料不均一性を与えることで,収縮変形と膨張変形それぞれでの網目状ひび割れのパターン形成を表現することができた。品確法施行や国際規格化の動向に派生してRC造建築物の各種性能表示が重要視されている現在,長期的に建物的健全かつ人的健康を保ったRC造建築物の維持管理技術に関する評価手法の確立が望まれている。本研究は,サスティナブルなRC造建築物の実現に向けて,プラスチック収縮ひび割れ,アルカリシリカ反応による網目状ひび割れ,凍害に生じる網目状ひび割れの現象に着目し,実際の網目状ひび割れを,ひび割れ抽出システムの活用により分析し,様々な環境条件下における網目状ひび割れパターンの大きさとひび割れ幅の関係を明らかにすることを目的としている。平成25年度は,プラスチック収縮ひび割れによる網目状ひび割れについて,実験により,若材齢時の平板を作製し,試験体に網目状ひび割れを発生させ,網目状ひび割れパターンの大きさやひび割れ幅を実測し,試験体の表面性状を検討した。その結果,ブリーディングによる表面水が蒸発してからでないと,助成金で購入したデジタル画像相関法を用いた画像分析装置によるひび割れ発生に至る歪み等の表面性状が解析できないことがわかった。このため,プラスチック収縮ひび割れ実験とは別に,モルタルやコンクリートの水分蒸発に関する水分拡散解析手法を検討し,日本コンクリート工学会の査読論文としてまとめた。また,モルタル試験体によるプラスチック収縮ひび割れ実験においては,ブリーディング水蒸発後からの画像分析より,ひび割れ発生前兆の歪みを捉えることができたことと,砂混入率を変えた結果から,砂は,ひび割れ発生させやすい拘束体の役割にあることがわかった。これらの結果は,日本建築学会学術講演会や日本学術会議材料工学連合講演会の研究口頭発表としてまとめた。本研究は,サスティナブルなRC造建築物の実現に向けて,プラスチック収縮ひび割れ,アルカリシリカ反応,凍害に生じる網目状ひび割れ現象に着目し,網目状ひび割れパターンの大きさとひび割れ幅の関係を明らかにすることを目的としている。平成26年度は,凍害による網目状ひび割れについて,破壊基準となる水圧作用モデルを解析的に検討した。また,前年度の平成25年度から継続実施しているプラスチック収縮ひび割れについて,モルタルの水分蒸発に関する水分拡散解析手法を解析的および実験的に検討した。凍害による網目状ひび割れの破壊基準として,凍結時の水圧作用を取り上げることとし,平井モデル,岩崎モデル,パワーズモデルを検討した結果,平井モデルと岩崎モデルの両方とも,凍結度fが大きくなると,飽水度sが小さくても,水圧P'が大きくなること,一方,パワーズの水圧モデルの水圧Pは,飽水度sが氷密度ρI/水密度ρWよりも大きいと水圧Pが作用し,気泡半径rbからLmax離れたrmで最大値Pmaxになり,気泡中心からの距離rに対して水圧分布が凸型の曲線分布になること,空気量と係数Lmax/rbが一定でも,気泡半径rbが大きくなるとLmaxが大きくなり,水圧Pが大きくなること,等がわかった。また,プラスチック収縮ひび割れ時の水分蒸発について,前年度に適用したコンクリートの平衡含水率曲線式での水分蒸発量の定常値が,実験値よりも1.5wt%程度大きくなったため,新たな平衡含水率曲線式を構築して,水分蒸発量の定常値が実験結果とほぼ同じ挙動を得ることができた。凍害の研究成果は,現在,まとめているところである。また,プラスチック収縮ひび割れでの水分蒸発の研究成果は,本研究と別の研究テーマとなる中性化と絡めて,日本建築学会にて,近畿支部材料施工部会の技術資料や学術講演会の研究口頭発表としてまとめた。本研究は,サスティナブルなRC造建築物の実現に向けて,プラスチック収縮ひび割れ,凍害,アルカリシリカ反応に生じる網目状ひび割れ現象に着目し,これらの現象下における網目状ひび割れのパターン形成を検討することを目的としている。平成25年度は,プラスチック収縮ひび割れ発生実験から収縮拘束特性を検討し,平成26年度は,凍害における水分凍結膨張やアルカリシリカ反応における骨材膨張に起因する膨張圧力の定量化を検討した。平成27年度は,弾性バネで要素構成し,材料内部空隙を弾性係数0のバネ要素で表現した材料不均一性モデルを組み込んだ3次元の立体トラス格子の変形解析に,バネ要素の仮想切断に伴うバネ要素内の作用軸力の再配分繰り返しによるひび割れパターンの形成解析を連成させた解析手法を構築し,乾燥収縮等の収縮系とともに,凍害時の水分凍結膨張やアルカリシリカ反応時の骨材膨張等の膨張系における網目状ひび割れパターンの形成に対する解析手法を検討した。RC造表層部分を直方体平板でバネ要素モデル化し,直方体平板の表面以外の5面拘束条件下での収縮系においては,バネ要素の仮想切断に伴って,破壊局所化が顕著になり,本研究のプラスチック収縮ひび割れ発生実験で観察された網目状ひび割れと同じ網目状ひび割れパターンが解析表現できた。