hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
確率最適制御と非線形推論の統一解法による出力FB型非線形確率モデル予測制御の開発

本研究では,以下の三点の課題に取り組んでいる.1観測出力から非線形フィルタによる状態推定値に基づき最適FB入力を求める,出力FB型確率最適制御問題の解法の構築2有限評価区間確率最適制御から,評価区間を後退させながらサンプル時刻毎に実時間で解く非線形確率モデル予測制御への拡張3実装上重要な実時間最適化の計算速度について,並列化と統計的重要度評価による計算速度高速化手法の開発,および非線形性,未知環境,通信の不確実性を伴う小型無人ヘリコプタの最適飛行制御による実機検証平成30年度は,非線形状態推定法の検討とモデル予測制御に関する基礎研究,および実機作成について取り組んだ.第一に,非線形状態推定として一般の非線形システムに対する非線形フィルタの導出は応用上の制約が大きいため,非線形システムのクラスを適切に限定し,実装可能な非線形フィルタの導出を目指した.平成30年度は,剛体の姿勢推定などにおいて非常に有用な3次元特殊直交群SO(3)に着目し,確率微分方程式で記述されるSO(3)上の確率キネマティクス方程式を導出し,システム・観測ノイズおよび未知バイアス存在下における非線形姿勢推定フィルタを新たに導出し,さらに確率システム理論に基づく誤差システムの安定性解析を行った.第二に,モデル予測制御に関する基礎研究として,既存研究の手法として知られる目標値整形機構つき線形モデル予測制御法をクアッドコプタモデルに適用し,数値実験による効果を確認した.第三に,実機検証を予定している小型無人ヘリコプタの飛行制御についてクアッドコプタ試験機の作成を行った.前述の研究課題13に関して,課題1においては,非線形システムの中の応用上重要なクラスであるSO(3)に関する具体的な非線形姿勢推定フィルタの導出および推定誤差の安定定理を得た.課題2に関して,有用な目標値整形機構つき線形モデル予測制御法をクアッドコプタモデルに適用し,数値実験により効果が確認できた.また課題3に関して,実機検証のためにクアッドコプタ試験機の作成を行った.これらのことから,本研究課題の進歩についておおむね順調に進展していると考えている.平成31年度(令和元年度)は,課題1については非線形確率システムにおける状態推定値を用いた出力FB安定化制御の検討から始め,確率最適制御へと進む.課題2については,後退有限時間評価区間による経路積分法の解法の導出を行う.課題3については,重点サンプリング法による解法の検討と,マルチコアCPUおよびGPGPUを活用した並列計算による高速計算法の開発を行う.本研究では,以下の三点の課題に取り組んでいる.1観測出力から非線形フィルタによる状態推定値に基づき最適FB入力を求める,出力FB型確率最適制御問題の解法の構築2有限評価区間確率最適制御から,評価区間を後退させながらサンプル時刻毎に実時間で解く非線形確率モデル予測制御への拡張3実装上重要な実時間最適化の計算速度について,並列化と統計的重要度評価による計算速度高速化手法の開発,および非線形性,未知環境,通信の不確実性を伴う小型無人ヘリコプタの最適飛行制御による実機検証平成30年度は,非線形状態推定法の検討とモデル予測制御に関する基礎研究,および実機作成について取り組んだ.第一に,非線形状態推定として一般の非線形システムに対する非線形フィルタの導出は応用上の制約が大きいため,非線形システムのクラスを適切に限定し,実装可能な非線形フィルタの導出を目指した.平成30年度は,剛体の姿勢推定などにおいて非常に有用な3次元特殊直交群SO(3)に着目し,確率微分方程式で記述されるSO(3)上の確率キネマティクス方程式を導出し,システム・観測ノイズおよび未知バイアス存在下における非線形姿勢推定フィルタを新たに導出し,さらに確率システム理論に基づく誤差システムの安定性解析を行った.第二に,モデル予測制御に関する基礎研究として,既存研究の手法として知られる目標値整形機構つき線形モデル予測制御法をクアッドコプタモデルに適用し,数値実験による効果を確認した.第三に,実機検証を予定している小型無人ヘリコプタの飛行制御についてクアッドコプタ試験機の作成を行った.前述の研究課題13に関して,課題1においては,非線形システムの中の応用上重要なクラスであるSO(3)に関する具体的な非線形姿勢推定フィルタの導出および推定誤差の安定定理を得た.課題2に関して,有用な目標値整形機構つき線形モデル予測制御法をクアッドコプタモデルに適用し,数値実験により効果が確認できた.また課題3に関して,実機検証のためにクアッドコプタ試験機の作成を行った.これらのことから,本研究課題の進歩についておおむね順調に進展していると考えている.平成31年度(令和元年度)は,課題1については非線形確率システムにおける状態推定値を用いた出力FB安定化制御の検討から始め,確率最適制御へと進む.課題2については,後退有限時間評価区間による経路積分法の解法の導出を行う.課題3については,重点サンプリング法による解法の検討と,マルチコアCPUおよびGPGPUを活用した並列計算による高速計算法の開発を行う.次年度使用額が生じた理由は,交付申請書作成時に想定していた計算機用PCと同等のスペックのPCが予算よりも安価に購入できたためである.この差額を利用し,交付額が申請額よりも低かったために購入を断念していたGPGPUの購入費用に充てる予定である.GPGPUの購入は研究課題の一つである並列計算に基づく高速計算法の開発の遂行に有用である.
慢性骨髄白血病の急性転化の分子生物学的診断と予知法の開発

※成果慢性骨髄性白血病(CML)では3年以内に約90%が急性転化で死亡する。この急性転化を分子生物学的に且つ早期に予知できればCMLの治療を一層効果的に遂行できる。本研究で着目したこの予知マーカーはアルギニノコハク酸シンテターゼ(ASS)という尿素サイクルの律速酵素であり、通常肝臓や腎臓で強く発現している酵素である。健常人およびCMLの患者ではその値(酵素活性および遺伝子発現)が検出感度以下であるのに対し、急性転化すると強く発現亢進するということ、更にこの変化を遺伝子増幅法(PCR法)によりきわめて明確に検出することができる点が特徴である。ASSが本予知法のマーカーとなる可能性を明らかにするため、本年度は16例のCML患者の末梢血リンパ球画分のASS遺伝子発現をPCRにより調べ、その臨床データと比較検討した。その結果、3例の急性転化例があり、うち1例で追跡調査できた。臨床例の少なさのため最終的な結論には至らないが、中間段階の結論は以下の通りである。1)CMLでは健常人と同様、ASS遺伝子発現は常にきわめて低い。2)CMLの急性転化例ではAML(急性骨髄性白血病)あるいはALL(急性リンパ球性白血病)のタイプにかかわらず、1030倍のASS遺伝子発現の亢進が認められる。3)1例の急性転化例の追跡調査では、ASSマーカの動態と臨床経過は一致した。※考察と今後の展望1)臨床的に急性転化は診断できる時期より、どの程度早期に予知できるのかという正確な時間的評価が不明確であり、これを結論するには多くの臨床例の詳細な追跡調査を計画実行する必要があると考えられる。2)抗ASS単クロン抗体の作製が遅れているため、ELSA法によるASSのアッセイ系はまだ確立されていない。本試験法では簡便性および迅速性が重要であり、PCR法からELSA作法への転換を検討する必要があると考えられる。
生物大量絶滅事変境界層の有機・同位体地球化学的研究

本研究では研究試料として大量生物絶滅事件(白亜紀/第三紀(K/T)境界)前後の地層を取り上げて、それら地層試料中の抽出性バイオマーカーおよび結合性バイオマーカーの分子組成および炭素同位体比の測定を行ない、生物生産活動、堆積環境条件、陸上環境の情報の解読を行うことである。K/T境界試料としては、スペインCaravaca地域で採取した試料を用いた。バイオマーカーとして、PAH(多環芳香族炭化水素)、脂肪酸、ホパノイド炭化水素、ポルフィリンを見出した。境界層直上では大量のPAH(多環芳香族炭化水素)が出現した。この事実は、大規模の森林火災発生の従来の見解を裏付けるものである。さらに、陸生有機分子(n-アルカン)の炭素同位体組成から、K/T境界におけるd13C値の軽い方向へのシフトがI確認された。この結果は、当時の大気二酸化炭素のd13C値が軽くなったことを示唆している。また、境界時には長鎖脂肪酸の濃度の増大が認められた。この増大は、おそらく当時の陸生物質の海洋への供給量の増加を反映しているのであろう。
超音波を併用した癌分子標的・血管新生阻害療法の臨床導入に向けての研究

新たな癌化学療法の治療戦略であるメトロノミック化学療法は少量の抗癌剤を持続的に使用する方法であり、腫瘍血管内皮細胞をターゲットとする。我々はヒト子宮肉腫を対象として本療法の治療効果の増強を図る目的で、メトロノミック化学療法に低出力超音波照射を併用し、その相乗効果について検討した。抗癌剤は塩酸イリノテカンを使用した。子宮肉腫は人体に発生する腫瘍のなかでも最も悪性度の高い腫瘍の一つであるため、本研究には我々が樹立したヒト子宮肉腫株であるFU-MMT-3株を用いた。血管新生阻害作用の評価にはcirculating endothelial progenitor cells (CEP)を測定した。その結果、FU-MMT-3株に対してin vitro及びin vivoにおいてもメトロノミック投与量の塩酸イリノテカンに低出力超音波照射(2.0 w/cm,1 MHz, 4分間週3回照射)を併用した治療群が最も腫瘍増殖抑制効果と血管新生阻害効果をもたらした。結論として、メトロノミック化学療法と低出力超音波照射の併用療法は新たな癌治療法として期待できうるものであることが示唆された。本課題は、超音波を併用した癌分子標的・血管新生阻害療法の臨床導入に向けての基礎的研究である。超音波エネルギーは放射線照射とは比較にならない程人体に優しく、悪性腫瘍を中心とした今後の治療手段としての適応拡大が推察される。本研究では、これまでの基礎研究における有用性を踏まえて、がん治療における超音波併用療法の臨床導入に向けての意義を早急に確立することを目的としたものと成る。超音波エネルギーのソノポレーション(細胞膜に一時的に亀裂が入り、それにより細胞膜の透過性が亢進する現象)作用が明らかになり、我々はその作用を基本的な超音波効果ととらえて基礎実験を行ってきた。今回の研究では、低出力超音波エネルギーを併用して、悪性度が高い腫瘍であるヒト子宮肉腫のヌードマウス移植モデルに対して血管新生阻害療法の併用実験を行った結果、薬剤投与単独群に比較して有意な腫瘍増殖抑制効果が認められた。更に、レボビスト、オプチゾンと第2世代の超音波造影剤であるソナゾイドを用い、癌血管新生阻害療法の評価をin vivoで行った結果、ソナゾイドはレボビストと比較して、腫瘍内の微細な血流動態の持続的な描出がリアルタイムにnon invasiveに可能であった。また、これらの造影剤はマウスに対する有害事象も認めなかった。血管新生阻害剤であるTNP-470や抗腫瘍剤である5-FU誘導体(5'-DFUR)及びCPT-11は低用量の頻回投与においても、ヒト子宮肉腫の血管新生に対して著明な抑制効果を示し、低出力超音波エネルギー併用において有意な相乗効果が認められ、マウスの生存日数にも延長がみられた。これらの結果は、HUVEC細胞を用いたin vitroの腫瘍血管新生モデルの定量的評価においても同様な効果が認められ、HUVEC細胞の増殖を有意に抑制した。抗がん剤を少量且つ頻回に使用するメトロミック療法が期待される現状を鑑み、本法は有用な治療戦略の一つと成りうると考えられる。超音波エネルギーのソノポレーション作用を応用した低出力超音波エネルギーを併用して、悪性度が高い腫瘍であるヒト子宮肉腫のヌードマウス移植モデルに対して血管新生阻害療法の併用実験を行った。その結果、薬剤投与単独群に比較して有意な腫瘍増殖抑制効果が認められた。特に、子宮がんや卵巣がん等の固形腫瘍で用いられるCPT-11の活性体であるSN-38において、その効果は有意に高かった。また、治療を受けたマウスに対する有害事象も認めなかった。血管新生阻害剤であるTNP-470との低用量の頻回投与においても、ヒト子宮肉腫の血管新生に対して著明な抑制効果を示し、低出力超音波エネルギー併用において有意な相乗効果が認められ、マウスの生存日数にも延長がみられた。マウスの移植腫瘍の腫瘍内血流も有意に減少した。マウスの低出力超音波エネルギーによる有害事象等もほとんど認めらなかった。In vitroでもHUVEC細胞の増殖を有意に抑制した。抗がん剤を少量且つ頻回に使用するメトロミック療法が期待される現状を鑑み、低出力超音波エネルギーを併用した新たな治療法は有用な治療戦略の一つと成りうると考えられる。これらの研究成果は第82回日本超音波医学会学術総会等で発表を行った。

超音波エネルギーは放射線照射とは比較にならない程人体に優しく、悪性腫瘍を中心とした今後の治療手段としての適応拡大が推察される。本研究では、これまでの基礎研究における有用性を踏まえて、がん治療における超音波併用療法の臨床導入に向けての意義を早急に確立することを目的としたものと成る。低出力超音波エネルギーのソノポレーション作用を応用して、悪性度が高い腫瘍であるヒト子宮肉腫のヌードマウス移植モデルに対して血管新生阻害療法の併用実験を行ってきた。抗がん剤を少量且つ頻回に使用するメトロミック療法が期待される現状を鑑み、低出力超音波エネルギーを併用した新たな治療法は有用な治療戦略の一つと成りうると考えられた。血管新生阻害剤(フマジリン誘導体:TNP-470, thalidomide)もしくは制がん剤(5-FU誘導体、CPT-11の低容量頻回投与と低出力超音波照射の併用は安全性も高く、がん治療に明らかな相乗効果をもたらすことを報告した(Emoto M, CancerSci 2009, Choijamts B, Emoto M, etal.CancerSci 2011)。これの効果により、がん治療薬の総投与量が有意に減量できうると考えられ、QOLの改善による治癒又は延命効果がもたらされると推察される。また、低出力超音波照射の強度や頻度等についても条件提示が出来るところまで絞りこむことが出来た(Choijamts B, Emto M, et al. Cancer Sci 2011)。これらの研究成果は次頁に記載した科学雑誌等に掲載された。上記課題は、超音波を併用した癌分子標的・血管新生阻害療法の臨床導入に向けての基礎的研究である。血管新生阻害剤(フマジリン誘導体:TNP-470,thalidomide)もしくは制がん剤(5-FU誘導体、CPT-11)の低容量頻回投与と低出力超音波照射の併用は安全性も高く、がん治療に明らかな相乗効果をもたらすことを報告した(Emoto M, CancerSci 2009, Choijamts B, Emoto M, etal.CancerSci 2011)。
連続測定可能な樹液流測定装置の試作・性能向上とそれによる森林蒸発散量の季節変化計測

森林が根から水を吸収し葉から蒸散する過程で、幹の中を流れる樹液の流れが生ずる。この樹液流を連続的にモニタリングする樹液流計測について、計測の性能を向上させ、長期の連続記録を用いて樹木による蒸散の季節変化が検討できるようにすることが、本研究の課題である。1.茎熱収支法の樹木への適用について、幹直径が計測誤差に与える影響を、直径によって無次元化した移流拡散方程式を用いて解析した。直径が1cm以上になると、流速が大きいときに樹液流量が過小評価されることの他、樹液流速の日変化が測定値に与える影響が明らかにされた。樹木への適用では、枝など直径の細いところでの測定が推奨される。2.ヒートパルス測定について、データロガーと市販のヒータ、温度センサーを組み合わせて用いる装置を作成して、比較的安価で商用電源のない森林内でも長期間安定して計測が可能なことを示した。3.東京大学千葉演習林のスギとタイ国熱帯季節林の樹木について、それぞれ1年以上連続してヒートパルス法と茎熱収支法を並行しておこなう測定がなされた。これらにより、森林蒸散量の季節変化がとらえられた。特に、雨期と乾期の明瞭な熱帯季節林(丘陵性常緑樹林)の蒸散量季節変化を明らかにする上で、樹液流の計測結果の有効性が示された。林木が根から水を吸収し、葉から蒸散する過程で、幹の中を流れる樹液流の流動を計測する装置の性能を向上させ、容易に利用可能な装置にすることが本研究の目的である。樹液流の計測では、測定当初に「良好に測定できているか」の判断が難しいことが多く、時間をかけて経験を積んだ後で、はじめて測定の状況が理解されるという傾向がある。したがって、「容易に利用可能である」とは、測定機器が簡単で安定して稼動するということに加え、様々な樹種についてどのような測定値がえられるか、測定事例が豊富に蓄積され、これらが示された資料が整っていることが必要である。また、樹液流の日変化だけでなく季節変化も得るには、長期間にわたり連続運転する必要があるので、長期間稼働させたときの問題も明らかにしておく必要がある。このために、ヒートパルス方式と茎熱収支方式の樹液流計測装置を複数台作成し、東大千葉演習林のスギ林、愛知演習林のヒノキ、コナラ混交林、京大桐生試験地のヒノキ林、タイの熱帯季節林(丘陵常緑林)で、本年度7月以降、順次通年連続観測を開始した。また、マレーシア・サラワク州の熱帯雨林においても同様の装置を用いて1週間の観測が行われた。ヒートパルス方式と茎熱収支方式のどちらの装置とも、計測プログラムの調整などについて課題は解決し、各地の計測とも順調に推移している。計測地点には、電源が乏しい遠隔地も含まれるが、3ヶ月に1回の保守、点検作業で良好な計測結果が得られることがわかった。本装置を設置している各地点は、気象水文観測が詳細になされており、気象条件や土壌水分のデータとともに、樹液流流動のデータを解析中である。林木が根から水を吸収し、葉から蒸散する過程で、幹の中を流れる樹液流の流動を計測する装置の性能を向上させ、容易に利用可能な装置とすることが本研究の目的である。したがって、測定機器が簡単で安定して稼動するということに加え、様々な樹種についてどのような測定値がえられるかの測定事例の蓄積を茎熱収支法と、ヒートパルス法の2方法についておこなった。樹液流の日変化だけでなく季節変化も得るには、長期間にわたり連続観測する必要があるので、長期間稼動させたときの問題も検討した。樹液流計測装置を複数台用いて、東大千葉演習林のスギ林、愛知演習林のヒノキ、コナラ混交林、タイの熱帯季節林(丘陵常緑林)などにおける連続した観測記録より、ヒートパルス方式と茎熱収支方式のどちらの装置とも、容易に安定して樹液流が得られることが示される。

また、本装置を設置している各地点は、いずれも気象水文観測が詳細になされており、樹液流流動の計測によって推定された蒸散量に与える、気象条件と土壌水分の影響が明らかになった。特に、雨季と乾季が明瞭なタイの熱帯季節林(丘陵常緑林)においては、乾季の土壌水分減少に伴う蒸散量の低下が、定量的に解明された。
超高安定度連続波受信機によるハッブル定数の測定

高精度・高感度の連続波観測における受信観測システムについて、最終的な調整および総合的なシステム検討を行なった。また、従来のタイプの受信機が45m鏡で定常的に使用されており、これと比較して本研究で製作した受信機システムの有効性が、本研究の様な場合、すなわち広い周波数の同調幅を必要とせず決められた周波数で高感度・高性能を要求される場合、実証された。これらは以下のようにまとめられる。1.受信機の性能は雑音温度100Kという、周波数92GHzでは世界的なレベルに到達した。2.上記性能を断熱膨張ピストンを用いない冷凍機で達成したため全く機械的な振動がなく、特に本研究のように安定性が要求される場合には実効的な性能はさらに大幅に向上する。3.ミリ波帯においては、大気のゆるぎによる雑音が観測の精度を決定する大きな要因である。さらに望遠鏡の仰角により光学系の特性が微妙に変化する。観測はこの2点に特に注意が重要である。4.空間的なゆらぎに対しても、1分角以下でも大気の雑温レベルは直線的ではない。従ってビ-ムスイッチングは目的の観測点の両側になるべく近く取ることが望ましい。観測性能を極限まで追及する本研究のような観測は、その成果は上記のように天候に大きく左右される。共同利用観測が行なわれている間の間隙に観測時間が割り当てられるが、残念ながら天候に恵まれず現在までに検討に足るデ-タは得られていない。実際、いわゆる「測光観測」の条件にあう天候は1年のうちの冬期の非常に限られた時期しかない。さらに高性能化の改良を行ない、次の冬の観測に是非期待したい。将来は、外国の気象条件のよいミリ波望遠鏡に本受信機を取付けて観測することも検討課題であろう。受信システムと観測法および学問的意義の詳細な検討を各方面から行なった。1.受信システム大気の変動を取り除くためには、目的天域の両側のスイッチを行なうことが非常に有効であること、即ち、変動成分は一次の傾きをもつものが数分角のスケールでは大きいことが明らかになった。また、受信機ではボロメトリック、ヘテロダイン両方式の比較・検討をおこなった。その結果、それぞれ一長一短があり、学問的意義等を含め、総合的に判断をする必要がある。2.観測法45m鏡では、ビームスイッチの離角をどの程度まで大きく取れるかが問題である。これは大気や風の状態で変わるので、引き続き調査が必要である。3.学問的意義期待される観測精度と対象天体の性質、また関連する宇宙論的観測の検討を行なった。この12年で明らかになってきた最大の問題は、バックグラウンドの赤外超過放射で、SZ効果との関連や、また検討している観測装置との関連を検討した。SZ効果のミリ波帯の高帯域スペクトル観測は、SZ効果の有無を明らかにするうえでは非常に興味があり、また赤外超過放射の観測にも利用が可能であろうと検討を進めたが、大気の影響の除去に大きな困難が予測されることが明らかになった。SZ効果と関連して、われわれはクラスター中のホットガスと強く関連する電波銀河の特異な性質を発見し、観測を行なっている。これはSZ効果を示すガスの性質を新たな視点から明らかにするものと期待される。短波長の電波観測は天候の状況に大きく影響される。これは主に、大気圏の水蒸気が影響し、特に電波強度を測定する、いわゆる連続波観測の場合、影響が大きい。従って、目的とする高精度の観測を行なうには、高安定度受信機の他に、大気の影響を除くような観測システムの作製、および観測のノウハウの蓄積が重要である。受信機の完成を待たず、現存の短波長受信機を使い、いくつかの連続波観測が行なわれた。非常に短波長の短ミリ波では、(1)ビ-ムスイッチシステムの、スイッチするそれぞれの光路にある鏡の枚数の差が、出力のオフセットとして残り、それが仰角の変化で微妙に変化すること、(2)スイッチの移行部分で、散乱により高い温度を示し、これも仰角の変化等で変化する、という2点が大きな問題となった。(1)についてはビ-ムスイッチの改良が行なわれ、波長1.3mmおよび2.4mmで興味のある結果を得た。(2)についてはデ-タ取得系を現在新たに作製し、調整中で、スイッチングノイズを大幅に軽減できるものと期待される。銀河団の性質については、最近ク-リングフロ-の大きなものがわれわれの偏波観測から見つかり、銀河団のホットガスの新たな問題として注目をあびている。これはクラスタ-のガスの性質および、クラスタ-中心の銀河との関係を明らかにするのに大いに役立つ。このような銀河団の性質の解明により、よりSーZ効果の理解が深まっていくものと期待される。

3.ミリ波帯においては、大気のゆるぎによる雑音が観測の精度を決定する大きな要因である。さらに望遠鏡の仰角により光学系の特性が微妙に変化する。観測はこの2点に特に注意が重要である。4.空間的なゆらぎに対しても、1分角以下でも大気の雑温レベルは直線的ではない。従ってビ-ムスイッチングは目的の観測点の両側になるべく近く取ることが望ましい。観測性能を極限まで追及する本研究のような観測は、その成果は上記のように天候に大きく左右される。共同利用観測が行なわれている間の間隙に観測時間が割り当てられるが、残念ながら天候に恵まれず現在までに検討に足るデ-タは得られていない。実際、いわゆる「測光観測」の条件にあう天候は1年のうちの冬期の非常に限られた時期しかない。さらに高性能化の改良を行ない、次の冬の観測に是非期待したい。将来は、外国の気象条件のよいミリ波望遠鏡に本受信機を取付けて観測することも検討課題であろう。
物性論における代数的、幾何学的構造の効果

周期場及び磁場とが共存する系における電子系の問題に関する、代数的構造として、量子群の構造を深く研究した。この系は、代数的構造と、幾何学的構造がいり組み合い、そして現実の物質系において実現するという、理論的にも、そして実験的にさえ非常に興味深い系である。この研究の結果、完全に解析的に得られたエネルギーゼロの状態の他に、一般の状態に関してもベ-テ方程式を数値的に解くことにより、その根を全て得ることが出来た。その際、ベ-テ方程式の特殊な解析的性質を巧妙に用いた。この解析により、系のマルチフラクタルとしての構造に関しており深い知見が得られた。その結果は、3つの論文としてまとめることが出来た。一方で、格子系での金属一絶縁体転移に対する代数的研究に関しては、以前格子上で厳密にとけるモデルを考察したが、それを振り返り、代数的視点として、最近話題になっている。排他的分数統計としての視点から系を捕らえなおした。この研究により、金属一絶縁体転移に関して、排他的に分数統計としての見方が確立できたと考えている。更に系の特殊な代数的構造に起因して可解である、新しいタイプの2バンド系の超伝導のモデルを考察した。通常の超伝導の理論は、BCS理論に始まるように、平均場近似にその基礎をおいているが、このモデルは、完全に可解であり、平均場近似が必要ない。そのため平均場近似の妥当性を始め紛れのない研究ができ、超伝導に対する理解が深まった。
甲状腺ホルモンによる細胞の分化誘導とその分子機構の解析

PC12細胞はnerve growthfactor(NGF)の存在下でneuriteを伸ばし、神経細胞様の形態をとると同時に増殖停止に至ることが知られているが、この細胞に甲状腺ホルモン受容体応答エレメントを組み込んだアデノウイルス(Ad5PALx3tkLuc)を感染させたところ、甲状腺ホルモン濃度およびウイルス量に依存してluciferase activityの増加が認められ、この細胞でアデノウィルスを用いた実験系が機能することを確認した。ウイルス量は100MOIを超えると細胞毒性があらわれ、luciferase activityも低下する傾向にあったため、主な実験は50MOIのウイルス量で行い、甲状腺ホルモン(T3)の濃度が100nMの時に最大の反応が得られた。PC12細胞をウシ血清1%という低栄養の培養環境で維持すると、3日後に細胞数は約5倍となる。T3を培養液に添加しても細胞増殖には影響がない。一方50ng/mlのNGFを添加すると細胞の増殖は停止し、長いneuriteが出現してくる。これらを確認したのち、甲状腺ホルモンβ1受容体cDNAを組み込んだアデノウィルス(Ad5TRβ1-W)を感染させたPC12細胞で同様の実験を行うと、T3非存在下でNGFによる細胞分化が強く抑制された。T3を加えることによりこの抑制は解除された。甲状腺ホルモン不応症患者で同定された変異甲状腺ホルモンβ1受容体cDNAを組み込んだアデノウイルスではT3の効果は認められなかった。以上からPC12細胞のNGFによる分化に対してリガンド非結合甲状腺ホルモン受容体が負に作用していることが明らかになった。神経細胞は胎生末期から新生児期に急速に分化することが知られているが、甲状腺ホルモン受容体はこうした分化が適切な時期に起きるよう(早期におきすぎないよう)調節する役割を担っている可能性が考えられる。今後は胎生期とそれ以外の時期で受容体の機能を別個に調節している核内転写因子の同定と機能解析をめざしている。中枢神経系の分化過程における甲状腺ホルモン受容体とそのリガンドの作用を明らかにするために、培養細胞系を用いて実験を行った。PC12細胞はnerve growthfactor(NGF)の存在下でneuriteを伸ばし、神経細胞様の形態をとると同時に増殖停止に至ることが知られている。まずこの細胞に甲状腺ホルモン受容体応答エレメントを組み込んだアデノウイルス(Ad5PALx3tkLuc)を感染させたところ、甲状腺ホルモン濃度およびウイルス量に依存してluciferase activityの増加が認められ、この細胞でアデノウイルスを用いた実験系が機能することを確認した。これらを確認したのち、甲状腺ホルモンβ1受容体cDNAを組み込んだアデノウイルス(Ad5TRβ1-W)を感染させたPC12細胞で同様の実験を行うと、T3非存在下でNGFによる細胞分化が強く抑制された。

神経細胞は胎生末期から新生児期に急速に分化することが知られているが、甲状腺ホルモン受容体はこうした分化が適切な時期に起きるよう(早期におきすぎないよう)調節する役割を担っている可能性が考えられる。今後は胎生期とそれ以外の時期で受容体の機能を別個に調節している核内転写因子の同定と機能解析をめざしている。
結晶と界面の分子構造制御によるソフトアクティブ複合材料の創成

ソフトアクティブマテリアルを繊維と複合化するソフトアクティブ複合材料の創成のため,変形機能の物理的基礎をマルチフィジックスの立場から検討した.具体的には,ポリウレタン系形状記憶ポリマーの機能を特徴づけるガラス転移過程について分子シミュレーションにより検討するとともに,形状記憶ポリマーの機能劣化と内部の構造変化との関連を,蛍光分光法により明らかとした.自由体積変化や分子運動性変化から機能特性の制御を議論することが有効であることが分かった.本研究では,ソフトアクティブマテリアル(Soft Active Materials, SAM)を繊維と複合化するソフトアクティブ複合材料の創成を目的とする.特に,これらポリマー材料の変形の原理である相転移とその空間的な分布構造を分子レベルで把握することにより,変形機能の物理的基礎をマルチフィジックスの立場から検討した.1.形状記憶ポリマーフィルムを対象とし,ガラス転移温度以上でのアニーリングによる寸法変化効果と,熱力学的負荷サイクルによる形状回復効果について詳細に検討した.その結果,寸法変化をもたらす両者の要因は本質的に同じメカニズムと実験的に確認され,負荷量と温度履歴の制御による内部ひずみ制御の可能性が示唆された.2.蛍光分光法により,形状記憶ポリマーフィルムの内部構造変化と機能特性の劣化挙動の関係について定量的に評価した.その結果,ポリマー内部構造変化に起因して蛍光浸透量に変化が見られ,形状記憶特性の変化と良い相関を示した.つまり,熱力学的負荷サイクル下での機能特性変化の支配的な要因は,ポリマー内部の自由体積変化であると示唆された.3.本研究の総括として,ソフトアクティブマテリアルの機能特性発現は,そのガラス転移過程近傍の変形挙動の特徴にあるが,上記の通り,ポリマー内部の自由体積変化に密接に関係していることが実験的に検証された.また,ポリマーの自由体積変化は分子運動性変化の指標とも言えるので,分子力学モデルを用いた緩和時間を指標とした評価方法により,定性的傾向としてガラス転移過程に対する複合化の効果について理論的な検討を行うことは有効であることが分かった.これにより,ポリマー内部のひずみや複合化の効果を把握しながら,機能特性の制御へ活用するための実験的・理論的手法を構築した.ソフトアクティブマテリアルを繊維と複合化するソフトアクティブ複合材料の創成のため,変形機能の物理的基礎をマルチフィジックスの立場から検討した.具体的には,ポリウレタン系形状記憶ポリマーの機能を特徴づけるガラス転移過程について分子シミュレーションにより検討するとともに,形状記憶ポリマーの機能劣化と内部の構造変化との関連を,蛍光分光法により明らかとした.自由体積変化や分子運動性変化から機能特性の制御を議論することが有効であることが分かった.本研究では,ソフトアクティブマテリアル(Soft Active Materials, SAM)を繊維と複合化するソフトアクティブ複合材料の創成を目的とする.ソフトアクティブマテリアルとは,熱や光により励起され大きな変形を示すポリマー材料であり,ポリウレタン系形状記憶樹脂などが知られている.これらポリマー材料の変形の原理である相転移とその空間的な分布構造を分子レベルで把握することにより,変形機能の物理的基礎をマルチフィジックスの立場から検討した.1.ポリウレタン系形状記憶ポリマーの機能を特徴づけるガラス転移過程について,ナノフィラーによる複合化および密度の不均一性がもたらす影響を分子動力学法シミュレーションにより検討した.一軸引張シミュレーションにより,緩和時間に明確な温度依存性を再現することができた.2.分子シミュレーションにより,フィラーを含む場合,フィラーと分子の相互作用により,フィラー近傍の分子が密となることで分子間力の影響が強まり,緩和時間は長くなった.この傾向は,分子運動が活発ではない,低温において顕著に現れていた.一方,ボイドを含む場合,ボイド表面付近で分子間力の影響が弱まり,緩和時間が短くなった.この傾向は,分子運動の活発な高温において早く拡散することから,高温ほど顕著であった.これらにより,ガラス転移過程がフィラーの付加によって高温側に,ボイドを含む場合は低温側に移動することが示唆された.3.蛍光分光法により,形状記憶ポリマーフィルムのガラス転移過程を評価する手法を検討した.蛍光試料含浸温度を変化させたフィルムの蛍光スペクトル強度を測定した結果,ガラス転移点前後でポリマー構造変化に起因する強度変化を検出することが可能となり,ガラス転移過程を評価できる可能性が示唆された.ガラス転移過程を評価するための分子力学手法の構築を行い,ソフトアクティブマテリアルの機能にとって重要な粘弾性特性を評価することが可能となった.この結果,材料内の幾何学的構造や分子運動性とマクロな粘弾性特性との関係性に関する知見を得ることができた.また蛍光試料を利用した蛍光分光法により,ガラス転移点近傍で有意な変化が見られており,材料内のメゾスケールの内部構造変化とマクロな機能特性評価との関係について評価するための手法となる可能性が高く,研究が前進したと言える.本年度,ガラス転移過程を評価するための実験・解析手法を構築し,材料内のメゾスケールの内部構造変化とマクロな機能特性評価の関係についての評価が実施可能な段階まで到達した.ただし,現状ではあくまで理想化されたモデルでの実験・解析であるため,より現実の材料の評価に近づける必要がある.そこで,次年度はさらに,ソフトアクティブ材料内のハードセグメント・ソフトセグメント構造とそのマクロな機能特性との関係について検討を進める.

具体的には,本年度構築した手法を利用して,異なる内部構造を有する材料の粘弾性特性の周波数依存性について検討し,緩和スペクトルを用いて最適な材料内部構造について検討を進める.ハードセグメント・ソフトセグメント構造は材料内の結晶性と深い関わりがあり,この物理的基礎を与えることは,工学的な結晶構造制御につながる可能性がある.また,材料内の残留ひずみが熱サイクル負荷下で蓄積する過程について,このようなメゾスケールでの評価が重要であると考えられるので,本年度構築した手法を応用することを検討する.次年度は,ソフトアクティブ材料の粘弾性特性を分子力学的に詳細に定量化することを目的とするため,実験的検証のため,粘弾性試験による評価法の構築を行う.そのための試験用材料費や実験消耗品の購入を検討している.また分子力学法による理論構築のため,数値計算研究を推進するため,数値計算用消耗品等にも使用する.また,最終年度となるため,成果報告のための旅費にも使用する.
情報変換機能をもつ有機薄膜

1)第5回全体会議を昭和61年7月17日に山形大学工学部(米沢市)で開催した。計画研究班員と公募採択者の中から11名が、各自の研究目的、経過及び研究計画について発表し、協議を行った。また、班会議と総括班会議を行ない今後の日程について話し合った。2)第6回全体会議を昭和61年12月11日に福岡サンパレス(福岡市)で開催した。11名の研究分担者より研究成果の報告があり、討論を行った。出席者は研究協力者及び一般参加者も含めて約220名であった。また、班会議と総括班会議を行ない研究成果報告書と経理報告書の作製に関する注意を行った。3)特定研究「有機薄膜」の公開シンポジウムを昭和61年12月12日に、福岡サンパレスで行った。研究分担者と研究協力者の中から6名が「有機薄膜」に関するレビュー講演をし、討論を行った。参加者は約230名であった。4)「有機薄膜」に関する国内外の研究内容や成果に関する情報を集積し各班員に情報を伝達するために「有機薄膜ニュース」を2回各300部発行し、分担者及び関係者に配布した。5)計画研究分担者と公募採択者の昭和61年度研究成果をとりまとめ、和文報告書を各300部印刷し、分担者、関係者に配布した。6)本特定研究による研究成果を整理、集積すると共にその評価を行なうために、総括班会議を、また、各班長を構成メンバーとする幹事会を各々4回づつ山形,東京,大阪,福岡で開催した。7)本特定研究は学際領域に属するため、学問領域の異なる情報工学、情報処理工学等の研究者を積極的に加えた小規模の研究会を山形,東京,筑波,京都,福岡で開催し、学際領域の研究者との意見の交換を行うと共に、研究計画の推進法について協議した。
分子クラウディング環境下で核酸が形成する構造と相互作用エネルギー因子の解明

本研究は、細胞内環境を模倣した分子クラウディング実験系を構築することで、in vitroとin cellの橋渡しとなるような核酸構造と熱力学的安定性のデータベースを構築し、細胞内の核酸の機能に関する知見を得ること目的としている。昨年度に得られた核酸構造と塩基対の熱安定性に対する分子クラウディング効果の知見を基に、平成18年度は二次構造形成速度とリボザイム反応に対する効果を調べた。温度ジャンプ法を用いてワトソン-クリック塩基対の形成速度と解離速度に対する分子クラウディング効果を定量的に明らかにし(Nucleic Acids Symp.Ser.2006,50,205-206)、さらに活性化エネルギーを算出することで、二次構造形成において核となる塩基対形成に関する重要な知見を得ることができた(Chem.Commun.2007,in press)。さらに、塩濃度変化に応答して二次構造が変化する核酸配列を用いることで、分子クラウディングは核酸の二次構造変化や実効塩濃度にはほとんど影響がないことも見出した(Nucleic Acids Res.,2007,35,486-494)。また、分子クラウディングはハンマーヘッド型リボザイムの活性を大きく向上させ(Nucleic Acids Symp.Ser.2006,50,81-82)、さらに興味深いことに、リボザイムのターンオーバーや活性構造のフォールディングまでもを促進させるという結果が得られた。この知見は、細胞内における高いリボザイム活性を説明するものと考えている。昨年度と今年度に得られた核酸構造やその熱力学的安定性、そして構造形成に関する相互作用データベースを考慮すると、核酸の構造安定性とその形成速度は水の活量の影響を大きく受け、分子クラウディングによってリボザイム活性構造のフォールディングが促進されるものと推察された。本研究では、細胞内環境を模倣した分子クラウディング実験系を構築し、in vitroとin cellの橋渡しとなるような核酸構造と熱力学的安定性のデータベースを構築すること目的としている。本年度は、分子クラウディング中での核酸構造と、二重鎖構造の熱力学的安定性に対する金属イオン濃度効果を調べた。その結果、ポリエチレングリコールやグリセロール等の共存分子(クラウディング分子)はDNAやRNAの一本鎖領域構造を変化させるが、二重鎖構造は変化させないことが見出された。さらに、DNA二重鎖の熱力学的安定性を様々な金属イオン濃度で測定した結果、クラウディング分子が存在すると二重鎖構造の熱安定性は金属イオン濃度の影響をあまり受けなくなることがわかった。一方で、金ナノ粒子上で形成されるDNA二重鎖の安定性に対する金属イオン濃度の影響は非常に顕著であるという現象も見出した。平成18年度は、RNAの加水分解反応に対する影響に重点を置いて研究を遂行する。本年度すでに、分子クラウディング実験系を用いてリボザイム(RNA酵素)による基質RNA切断実験を試み、分子クラウディングはリボザイム活性を大きく向上させることを見出している。今後は、この加水分解速度の測定からクラウディング溶液中の実効金属イオンの濃度と実効pHを決定する予定である。さらに、我々が開発した擬塩基対ヌクレオシドによるRNA加水分解反応も試みる。この擬塩基対ヌクレオシドが形成する構造とRNA切断活性に関する研究成果は本年度に論文として発表している(J.Am.Chem.Soc.127,pp.518-519.Nucleic Acids Res.,33,pp.7111-7119)。この人工ヌクレオシドが有するRNA切断活性を利用することで、分子クラウディング環境下におけるRNA加水分解反応の追跡が可能になると考えている。
メルトダウンが起こりえない受動的放射冷却を用いた原子炉圧力容器の革新的冷却設備

福島第一原子力発電所事故(以下、福島事故)後、炉心溶融が生じない高温ガス炉や新型炉への期待が高まっており、事故時に炉心から崩壊熱を間接的に除去できる受動的冷却設備の役割が重要となった。本研究では、動的機器および非常用電源等を必要とせず、福島事故のようにヒートシンクを喪失することもなく、通常運転時の放熱を最小限にして、事故時の崩壊熱を受動的に除去できる新しい冷却設備(以下、冷却設備)を提案する。また、自然対流よりも、できるだけ放射冷却を用いた信頼性の高い冷却設備を開発する。本冷却設備の概念の成立性を解析的および実験的に示し、原子炉圧力容器(以下、RPV)表面から放出される熱を除去可能であることを明らかにする。【解析】平成29年度までは最も厳しく温度を高めに見積もるよう、圧力容器室から除熱ができないような断熱境界条件を設定した。平成30年度は、断熱境界条件を変更し、圧力容器室からの放熱効果も考慮した。その結果、高温工学試験研究炉(HTTR)で要求されるRPV表面からの除熱量1.22.5kW/m2を上回るだけでなく、実用高温ガス炉で要求されるRPV表面からの除熱量3kW/m2を大きく上回り、約2.3倍の除熱量7kW/m2を解析的に達成することができた。【実験】平成30年度は、輻射率を変更するパラメータサーベイ実験を行った結果、実用高温ガス炉で求められるRPV表面からの除熱量3kW/m2を大幅に上回り、約2.7倍の除熱量8.2kW/m2を実験的に達成することができた。このように、本冷却設備の成立性および有用性を解析的にも実験的にも実証することができた。本冷却設備は、全く新しい形状を採用しているため、受動的安全性の研究分野に対し、新たな事故時崩壊熱除去方法を提案するものとなる。学会発表については今後も積極的に報告する予定である。平成30年度の研究実施計画に沿って研究を実施した結果、本冷却設備の成立性および有用性を解析的にも実験的にも実証することができた。平成30年度、解析については、断熱境界条件を変更し、圧力容器室からの放熱効果も考慮した。また、実験については、輻射率を変更するパラメータサーベイ実験を行った結果、実用高温ガス炉で求められるRPV表面からの除熱量3kW/m2を大幅に上回り、約2.7倍の除熱量8.2kW/m2を実験的に達成することができた。さらに、それらの成果の一部を、Annals of Nuclear Energy、The 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS11)および日本原子力学会で発表した。平成30年度に実施した詳細解析および実験を参考に、今後もスケールモデル(伝熱試験装置)を用いた実験をさらに進め、実用高温ガス炉で求められるRPV表面からの除熱量を大幅に上回る除熱量を達成できることを示す。また、冷却室の表面だけではなく、RPVおよびセーフティベッセルの表面も、μmオーダーの多数の微細加工にすることで、高温ガス炉のみならず、新型炉および国内外に多数存在する他の炉型へも応用可能であることを証明する。一方、空気がよどまない曲線形状を採用した結果、本冷却設備内の空気の速度分布は最大約1.2 m/sであった。つまり、ダクト(煙突)等による煙突(チムニー)効果を用いて、自然対流を促進させる必要がないこともわかっている。反対に、自然対流を促進させると、除熱能力を高めることができることを証明する。さらに、除熱量を保ちながら、本冷却設備の高さを低くする方法も検討する。なお、冷却設備の安全性に係る耐震性の問題については、別途検討しており、一般的な耐震・免震・制震技術を用いれば、耐震性は十分にあり、問題ないことを証明する。学会発表については、令和元年も積極的に報告する予定である。

その結果、高温工学試験研究炉(HTTR)で要求されるRPV表面からの除熱量1.22.5kW/m2を上回るだけでなく、実用高温ガス炉で要求されるRPV表面からの除熱量3kW/m2を大きく上回り、約2.3倍の除熱量7kW/m2を解析的に達成することができた。【実験】平成30年度は、輻射率を変更するパラメータサーベイ実験を行った結果、実用高温ガス炉で求められるRPV表面からの除熱量3kW/m2を大幅に上回り、約2.7倍の除熱量8.2kW/m2を実験的に達成することができた。このように、本冷却設備の成立性および有用性を解析的にも実験的にも実証することができた。本冷却設備は、全く新しい形状を採用しているため、受動的安全性の研究分野に対し、新たな事故時崩壊熱除去方法を提案するものとなる。学会発表については今後も積極的に報告する予定である。平成30年度の研究実施計画に沿って研究を実施した結果、本冷却設備の成立性および有用性を解析的にも実験的にも実証することができた。平成30年度、解析については、断熱境界条件を変更し、圧力容器室からの放熱効果も考慮した。また、実験については、輻射率を変更するパラメータサーベイ実験を行った結果、実用高温ガス炉で求められるRPV表面からの除熱量3kW/m2を大幅に上回り、約2.7倍の除熱量8.2kW/m2を実験的に達成することができた。さらに、それらの成果の一部を、Annals of Nuclear Energy、The 11th Korea-Japan Symposium on Nuclear Thermal Hydraulics and Safety (NTHAS11)および日本原子力学会で発表した。平成30年度に実施した詳細解析および実験を参考に、今後もスケールモデル(伝熱試験装置)を用いた実験をさらに進め、実用高温ガス炉で求められるRPV表面からの除熱量を大幅に上回る除熱量を達成できることを示す。また、冷却室の表面だけではなく、RPVおよびセーフティベッセルの表面も、μmオーダーの多数の微細加工にすることで、高温ガス炉のみならず、新型炉および国内外に多数存在する他の炉型へも応用可能であることを証明する。一方、空気がよどまない曲線形状を採用した結果、本冷却設備内の空気の速度分布は最大約1.2 m/sであった。つまり、ダクト(煙突)等による煙突(チムニー)効果を用いて、自然対流を促進させる必要がないこともわかっている。反対に、自然対流を促進させると、除熱能力を高めることができることを証明する。さらに、除熱量を保ちながら、本冷却設備の高さを低くする方法も検討する。なお、冷却設備の安全性に係る耐震性の問題については、別途検討しており、一般的な耐震・免震・制震技術を用いれば、耐震性は十分にあり、問題ないことを証明する。学会発表については、令和元年も積極的に報告する予定である。(理由)平成30年度において見積り合わせによる物品購入を行った結果、想定金額より安価で購入できたため、次年度の使用額が生じることとなった。(使用計画)令和元年の旅費の一部として使用する。
低転位密度化によるフェライト耐熱鋼の長寿命化

既存の高強度フェライト耐熱鋼はクリープ変形を担う転位を多量に含むため,転位密度の低いフェライト組織鋼について,高強度フェライト耐熱鋼の耐用温度を超える700及び750°Cにおけるクリープ強度向上の可能性を検討した。その結果,700及び750°Cにおいて既存の高強度フェライト耐熱鋼よりも高いクリープ強度を得ることが可能であることを明らかにするとともに,強化因子である第二相の析出を明らかにした。火力発電プラントの一層のエネルギー効率向上を目指して,蒸気温度を700°C以上に高めるための技術開発が世界中で活発に行われているが,700°C以上の蒸気温度を実現するためには,高強度フェライト耐熱鋼の代わりにNi基超合金,あるいはオーステナイト耐熱鋼の使用が必要不可欠と考えられている。しかし,Ni基超合金やオーステナイト耐熱鋼は極めて高価であるばかりでなく,熱伝導度が小さく,熱膨張係数が大きいため耐熱疲労特性に劣る。したがって,安価で耐熱疲労特性に優れたフェライト耐熱鋼のクリープ強度と耐酸化性を飛躍的に向上させることができれば,火力発電プラントのエネルギー効率を容易に向上させることができる。そこで,転位密度の高い焼戻しマルテンサイト組織を有する既存の高強度フェライト耐熱鋼とは異なり,転位密度の低いフェライト組織を有するフェライト鋼について検討を行った結果,650°Cで既存の高強度フェライト耐熱鋼よりも優れたクリープ強度を発現可能な新しい強化機構を見出している。本研究課題の目的は,フェライト組織とした15Cr耐熱鋼の700および750°Cにおけるクリープ強度特性を調べ,フェライト耐熱鋼を用いた火力発電プラントの蒸気温度上昇の可能性を明らかにすることである。当該年度の成果は以下の通りである。(1)これまでの検討結果を基にして,クリープ強度と衝撃特性のバランスに優れた供試鋼3鋼種を成分設計し,各鋼種50kgのインゴットを溶製した。インゴットは熱間圧延により厚さ約15mmの板に成形し,鋳造及び加工による欠陥がないことを超音波探傷により確認した。(2)上記供試材から丸棒引張クリープ試験片とシャルピー衝撃試験片を作成し,最長約20,000時間目標のクリープ試験を開始した。(3)新規材料の規格化や,700°C超級火力発電プラント等の新しい発電プラント技術の規格化に関する動向調査を目的として,ASME(米国機械学会)ボイラ圧力容器規格委員会に2回出席した。したかって,安価で耐熱疲労特性に優れたフェライト耐熱鋼のクリープ強度と耐酸化性を飛躍的に向上させることができれば,火力発電プラントのエネルギー効率を容易に向上させることができる。(1)昨年度に作成したNi添加量の異なる供試鋼3鋼種について,最長20,000時間目標のクリープ試験を継続実施した。(2)最高800°Cまでの温度域で高温引張試験を行い,高温強度特性に及ぼすNi添加量の影響は小さいことを明らかにした。(3)室温から約100°Cまでの温度域でシャルピー衝撃試験を行い,Ni添加による衝撃特性改善の効果を明らかにした。(4)新規材料や新しい発電プラント技術の規格化に関する動向調査を目的として,ASME(米国機械学会)ボイラ圧力容器規格委員会に2回出席した。火力発電プラントのエネルギー効率向上を目指して,蒸気温度を700°C以上に高めるための技術開発が世界中で活発に行われているが,700°C以上の蒸気温度を実現するためには,高強度フェライト耐熱鋼の代わりにNi基超合金,あるいはオーステナイト耐熱鋼の使用が必要不可欠と考えられている。しかし,Ni基超合金やオーステナイト耐熱鋼は高価であるだけでなく,熱伝導度が小さく,熱膨張係数が大きいため耐熱疲労特性に劣る。

そこで,転位密度の高い焼戻しマルテンサイト組織を有する既存の高強度フェライト耐熱鋼とは異なり,転位密度の低いフェライト組織を有するフェライト鋼について検討を行った結果,650°Cで既存の高強度フェライト耐熱鋼よりも優れたクリープ強度を発現可能な新しい強化機構を見出しでいる。本研究課題の目的は,フェライト組織とした15Cr耐熱鋼の700及び750°Cにおけるクリープ強度特性を調べ,フェライト耐熱鋼を用いた火力発電プラントの蒸気温度上昇の可能性を明らかにすることである。当該年度の成果は以下の通りである。(1)Ni添加量の異なる供試材3鋼種についてクリープ試験を継続実施して,650°Cだけでなく700°C及び750°Cにおいても焼戻しマルテンサイ組織のフェライト鋼よりも高いクリープ強度を有することを明らかにするとともに,強化因子である第二相の析出挙動を明らかにした。(2)先進火力発電プラント技術に関する主要な国際会議であるLiege国際会議に出席し,成果を公表した。(3)新規材料や新しい発電プラント技術の規格化に関する動向調査を目的として,ASME(米国機械学会)ボイラ圧力容器規格委員会に出席した。
乱用が危惧されるトリプタミン化合物の分析法および代謝に関する研究

研究目的本研究では、麻薬5-MeO-DIPTと化学構造が類似した、いわゆる「脱法ドラッグ」である5-メトキシ-N-メチル-N-イソプロピルトリプタミン(5-MeO-MIPT)について、生体試料中代謝物を含めた分析法を確立することを目的とした。研究方法本研究では、5-MeO-MIPTや代謝物は市販されていないため、それらと化学構造が類似した市販の試薬を用いて、目的の5-MeO-MIPTおよび予想される代謝物を化学合成する。(2)化学合成した5-MeO-MIPTおよび代謝物の機器分析化学合成した標準品を、ガスクロマトグラフ-質量分析計や液体クロマトグラフ-質量分析計を用いて分析し、保持時間や得られる各質量スペクトルのデータを集める。(3)生体試料中5-MeO-MIPTおよび代謝物の分析尿や血液といった生体試料の実検体から、5-MeO-MIPTおよび代謝物が検出されることを確認する。また、生体試料からの5-MeO-MIPTおよび代謝物の効率的な抽出法を検討し、抽出から機器分析までの一連の操作を含む、包括的な分析法を確立する。という方法で研究を進めた。研究成果標準品として、5-MeO-MIPTのほか、O-脱メチル体、N-脱イソプロピル体、N-脱メチル体およびインドール環6位の水酸化体を合成し、各種機器分析を行った。5-MeO-MIPT摂取者の尿および血液試料の抽出物を同様に分析し、標準品について得られた結果と比較したところ、いずれの試料からも、未変化体5-MeO-MIPTのほか、O-脱メチル体、N-脱メチル体および6位水酸化体が検出された。