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圧延桁端支点上の腐食過程における残留応力の再配分挙動と残存強度に関する研究

近年,鋼製の桁を用いた橋の端支点部で,腐食に伴う断面積の減少(断面欠損)が発生し,同橋の維持,補修計画を戦略的に進めるため,合理的な腐食後の強度予測方法の確立が求められている.これまでに,それに関する多くの研究が報告されているが,圧延H形鋼を桁に用いた圧延桁橋の端支点部に生じた断面欠損が強度に及ぼす影響は明らかにされていない.また,残留応力や初期たわみが鋼構造物の強度に及ぼす影響が大きいことはよく知られているが,圧延桁橋に限らず,桁端部に腐食に伴う断面欠損が進行する過程におけるそれらの変化についても明らかにされていない.本研究では,実際の圧延桁橋の桁端部に見立てて,支点上補剛材をH形鋼に溶接した供試体を製作した.昨年度までに,同供試体の桁端側の腹板下部や支点上補剛材下部に段階的に人工的な断面欠損を導入し,その過程で残留応力が変化するとともに付加的な面外変位の生ずることを把握した.また,支点上補剛材の下部に導入する断面欠損量を変化させた供試体に,支点反力に見立てた圧縮力を作用させて,破壊までの挙動や強度についても明らかにした.最終年度は,桁端側の腹板下部に断面欠損を導入した供試体に圧縮力を作用させて,破壊までの挙動や強度,断面欠損量の相違が強度特性に及ぼす影響についても明らかにした.また,断面欠損過程における残留応力の変化や面外変位が生ずるメカニズムを明らかにするため,有限要素法解析も実施した.その結果,断面欠損過程では,残留応力の解放によって付加的な面外変位が増大するため,その影響を無視すると危険側の強度評価につながる可能性や,断面欠損を持つ圧延桁端部の強度は,道路橋示方書において,支点上補剛材の設計に用いられる断面積から断面欠損分を控除し,支点上補剛材と腹板の低いほうの降伏応力を乗じて求められる初期降伏軸力を用いて安全側に評価できることが明らかとなった.平成27年度は,圧延桁端部支点上に腐食に伴う断面減少が生じた場合の残留応力の再配分挙動や変形特性について明確にするため,圧延桁端部に見立てた試験体を設計,製作した.また,同試験体の製作に用いた鋼板から試験片を採取して,引張試験を実施した.試験体の設計では,支間長20mクラスの圧延桁橋を対象に,その腹板,フランジの幅厚比,腹板とフランジの断面積比,桁高と全幅の比が実際の圧延桁断面とほぼ同じとなるように,熱間圧延H形鋼を選定した.支点上補剛材については,本研究では溶接部を除く,圧延桁腹板や支点上補剛材自身の強度に着目するため,支点上補剛材の破壊がそれと腹板間のすみ肉溶接の破壊に先行するように設計した.試験体は5つの実験ケース(残留応力計測ケース×2,断面減少過程の残留応力計測ケース×3)に対して,支点上補剛材,載荷点補剛材の枚数の異なる2種類を製作し,製作に際しては,圧延H形鋼の製造過程における残留応力分布等の初期不整に大きな差異が生じないように,長尺の圧延H形鋼を鋸切断し,溶接条件を統一することによって,残留応力分布や初期たわみにも極力大きな差異が生じないように,それらに支点上,載荷点補剛材を取り付けた.試験体の製作は外注業者にて実施した.業者から納入された試験片を用いて引張試験を実施したところ,支点上補剛材の製作に用いた鋼板が発注図面と異なる材質であったこと,同鋼板が圧延桁試験体の支点上補剛材として用いられていたことが判明した.業者側も製作ミスを認め,試験体を再度製作して,試験を行うこととなった.申請時の計画では,平成27年度中に圧延桁試験体を用いて,桁端部支点上における残留応力計測,断面減少過程における残留応力再配分挙動に関する実験を完了する予定であったが,試験体の発注から納入までに時間を要したことに加えて,納入された試験体の製作ミスも判明し,実験を遂行できない状況となった.結果的に,今年度は試験体の設計と製作,実験方法の決定までが終了し,実験結果は得られていない状況にあり,当初計画から1年程度遅れている.今年度は早期に試験体を発注し,年度内に昨年度実施予定の実験を完了し,支点部を対象とした強度試験にも着手することを目標に,研究を進める予定である.圧延H形鋼の両端に支点上補剛材と載荷点補剛材を取り付けたsp.2供試体と,圧延H形鋼の一端に支点上補剛材のみを溶接したsp.1供試体を製作した.さらに,材料特性値を把握するため,両試験体の製作に用いた鋼板の引張試験を実施した.同試験から,いずれもSS400の特性値を満足していることが確認された,sp.1供試体に関しては直ちに腹板,支点上補剛材の初期たわみと残留応力計測を実施し,sp.2供試体に関しては,初期たわみとひずみの初期値を計測後,板厚の39,72と100%と段階的に断面欠損を導入し,その過程のひずみと面外変位を計測した.各供試体とも,最終的にひずみゲージまわりを放電ワイヤ加工機によって小片に切断して解放ひずみを計測した.残留応力は桁高方向成分について計測した.初期たわみと面外変位は,腹板と支点上補剛材について計測した.断面欠損はsp.

2供試体の桁尻の腹板下端部にフライス加工によって導入した.初期たわみと面外変位の計測結果から,その最大値は,sp.1,2供試体とも道路橋示方書に規定されている製作精度は満足していることが確認された.また,断面欠損過程では,桁尻の腹板に顕著な面外変位の変化が生じたものの,それ以外では殆ど変化は認められなかった.残留応力計測結果によれば,各試験体とも初期状態では,支点上補剛材等の溶接部では引張,それ以外では自己平衡系をなすような圧縮の残留応力分布形状を呈していた.sp.1供試体に関する計測結果から,支点上補剛材の溶接による残留応力は,径間側に引張残留応力分布幅の5倍の範囲でほぼ0に収れんした.sp.2供試体の計測結果から,腹板桁尻では断面欠損の導入によって残留応力が圧縮から引張側に顕著に推移し,支点上補剛材溶接部では僅かながら圧縮側に推移したことから,残留応力の再配分挙動が認められた.申請時の計画では,平成27年度は圧延桁端支点部に見立てた供試体を製作し,その残留応力と初期たわみの計測を行うとともに,同供試体を用いて腐食を模擬した断面欠損過程における残留応力再配分や変形挙動を把握するための実験を行い,平成28年度は圧延桁端支点部に腐食に伴う断面欠損を導入した供試体を製作して,載荷実験によって同部の残存強度について実験的に調べる予定であった.しかしながら,昨年度,供試体の製作ミスが判明したため,平成28度は,新たに供試体を製作し直して,平成27年度に実施予定であった実験を実施したため,概ね1年遅れで研究が進行している.断面欠損パターンとしては,当初は複数のパターンを設定していたが,放電ワイヤ加工機を用いた試験体の切断や,フライス加工に予想以上の時間を要したため,結果的には腹板の桁尻下端に断面欠損を与えた場合の1パターンの試験しか実施できていない.昨年度の実験では、圧延桁端の腹板の桁端側に腐食に伴う断面欠損が生じた場合を対象としたが、今年度は片側支点上補剛材下端に断面欠損が進行した場合について、昨年度製作した供試体を用いて、腹板、支点上補剛材の桁高方向の残留応力と面外変位計測を実施した。板厚減少量を元の板厚で除した板厚欠損率を定義し、断面欠損率0、30、60、100%について計測した。また、同桁端の残存強度を明らかとするため、圧延H形鋼に支点上補剛材と載荷用にソールプレートを溶接した供試体を製作して、全ての供試体に対して初期たわみ計測と圧縮載荷実験を実施した。板厚欠損量の相違が強度に及ぼす影響を明らかにするため、断面欠損のない供試体1体と、板厚欠損率を50、100%とした供試体をそれぞれ1体ずつ準備した。断面欠損の導入箇所は片側支点上補剛材の下端とした。また、供試体の製作に用いた鋼板の材料特性を把握するために引張試験も実施した。断面欠損過程の残留応力と面外変位の計測結果から、支点上補剛材下端に断面欠損が進行しても、桁端側の腹板や支点上補剛材において、断面欠損過程における比較的顕著な残留応力の再配分挙動や変形挙動が認められた。引張試験の結果、供試体の製作に用いた鋼板、形鋼はいずれもSS400相当の材料特性を有していること、初期たわみは道路橋示方書の製作精度を満たすものであることが確認できた。圧縮実験結果から、板厚欠損率の増大につれて最大荷重、剛性とも低下するが、いずれも初期降伏軸力を超える最大荷重を示した。また、最大荷重を断面欠損を控除しない降伏軸力で無次元化したパラメータで無次元化すると板厚欠損率との間にほぼ直線的な関係が認められた。また、板厚欠損率100%にあっても断面欠損部直上の支点上補剛材は最大荷重あたりまで荷重を分担していることが明らかとなった。申請時の計画では、平成27年度に圧延桁端支点部に見立てた供試体を製作し、その残留応力と初期たわみの計測を行うとともに、同供試体を用いて腐食を模擬した断面欠損過程における残留応力再配分や変形挙動を把握するための実験を行い、平成28年度は圧延桁端支点部に腐食に伴う断面欠損を導入した供試体を製作して、載荷実験によって同部の残存強度について調べる予定であった。
量子スピン渦理論による量子遷移の理論的研究

研究代表者は、素粒子代数の数学的下部構造を与えるアルファ振動子代数を発見し、これに基づき光子、電子および陽電子のアルファ振動子理論を構築した。次いで、アルファ振動子理論における時間依存繰り込みを定式化し、それを相対論的場の量子論のひとつである量子電磁力学(Quantum Electrodynamics、QED)に応用し、QEDの漸近場によらない非摂動論的定式化を与えた。これを用いて、従来の非相対論的量子力学ではありえなかった双対コーシー問題とその解法を定式化した。その結果、長年にわたり予知不能とされてきた二重スリット現象を時々刻々予言できる理論を構築し、『量子力学のミステリー(ファインマン曰く)』を解消した。双対コーシー問題を取り扱うことにより初めて、隠れた変数を議論することなく、初期条件を全く同じにそろえても違った結果が決定論的に導かれる。二重スリット現象で観測される干渉パターンは、双対コーシー問題の解として与えられる。それは、予想に反して量子力学の波動関数では再現できない。量子力学の波動関数で与えられる干渉パターンは、真の干渉パターンとは似て非なるものである。本理論をアインシュタインーポドルスキーローゼン(EPR)観測で知られるエンタングルメントに適用すると、全く新しい完全な形での決定論が予言される。以上要するにアルファ振動子理論は量子力学の根源に迫るものであり、当初の計画を大きく超える理論的進展をもたらした。スピン渦と電流の関係について研究を行った。グラフェン、シリセン、グラフェンナノリボンについて、数値計算を行いスピン渦の分布と電流の分布、バイアス電圧とこれらの量の関係について議論を行った。また、グラフェンナノリボン中に不純物を添加した際に、不純物元素のスピン軌道相互作用の大きさがこの関係にどのような影響を与えるかについて研究を行った。研究代表者は,素粒子代数の数学的下部構造を与えるアルファ振動子代数を発見し,これに基づき光子,電子および陽電子のアルファ振動子理論を構築した.次いで,アルファ振動子理論における時間依存繰り込みを定式化し,それを相対論的場の量子論のひとつである量子電磁力学(Quantum Electrodynamics, QED)に応用し,QEDの漸近場によらない非摂動論的定式化を与えた.これを用いて,従来の非相対論的量子力学ではありえなかった双対コーシー問題とその解法を定式化した.その結果,長年にわたり予知不能とされてきた二重スリット現象を時々刻々予言できる理論を構築し,『量子力学のミステリー(ファインマン曰く)』を解消した.双対コーシー問題を取り扱うことにより初めて,隠れた変数を議論することなく,初期波動関数を全く同じにそろえても違った結果が決定論的に導かれる.量子力学の根幹にかかわる二重スリット現象については,確率論的解釈の他に多世界解釈などもあるが,いずれも解釈問題でしかなく,量子力学による現象の記述の不完全さ,不可解さは現代科学に残された課題ともいえる.従って,本理論は,『ナノサイエンスにおける予知不能な力学観の終焉と新時代の到来』をもたらす画期的なものと言える.QEDに基づく量子遷移の計算コード開発では,2成分計算では計算対象を水素分子,HF分子,Liクラスターに拡大し,ストレステンソルと電子運動エネルギー密度の時間発展計算を行った.4成分計算では,光子の運動項や遅延ポテンシャルの影響を新たに加えた時間依存性を持つQEDハミルトニアンを用いて,電子及び光子からなる系の時間発展を計算した.電子スピン渦度の物性・化学における応用としては,スピンホール効果による分極が電流やスピントルクとどのような関係にあるか研究を行った.量子力学が誕生してからおよそ100年が経過した現在に至るまで,二重スリット現象の基礎的動力学過程,すなわち,電子や光子一粒ずつが検出器のどこにたどり着くかを量子力学により時々刻々予言することはできない.その解釈としては,ボーアが主唱するコペンハーゲン解釈(「波動関数の収縮」という仮説に基づく確率論的解釈)が良く知られている.二重スリット現象の縞模様は,水の波の干渉縞と似ており,電子は粒子ながら波動性をも示すとされている.ただし,この縞模様が量子力学の波動関数に付随する干渉縞と寸分たがわぬ縞模様であるかどうかはまだ誰も確かめたことがない.かかる状況の下で,研究代表者独自のアルファ振動子理論をQEDに応用することにより,二重スリット現象で観測される干渉パターンは,双対コーシー問題の解として与えられることが分かった.それは,予想に反して量子力学の波動関数では再現できない.量子力学の波動関数で与えられる干渉パターンは,真の干渉パターンとは似て非なるものである.これが,上に述べた双対コーシー問題の取り扱いに基づく全く新しい予言の一つである.これは,量子力学の根源に迫るものであり,当初の計画以上に大きな理論的進展である.本研究の目的は相対論的場の量子論、特に量子電磁力学(Quantum Electrodynamics、QED)を用いて化学結合・反応における電子スピンの本質をとらえるための理論「量子スピン渦理論」を深化・発展させ、化学結合を始めとする既知の化学現象を統一的に理論的に理解し、さらに進んで新しい化学現象を時々刻々予言するというものである。その予言を実利用するために計算プログラムコードを開発公開する。その計算アルゴリズムはアルファ振動子理論によって与えられる。アルファ振動子理論は、以下に示す相対論的場の量子論における基本的問題点(i)ー(iii)から開放されるという画期的な新理論である。(i)無限遠方で場がゼロと仮定すると、自由場の概念自体に矛盾が生じる。

(ii)「場の演算子力学が解ける条件」と、「物理的」と呼び習わされる「粒子描像」とが非分離であり、繰り込み定数をc-numberと仮定すると演算子の交換関係に矛盾が生ずる。(iii)従来の摂動論によるQEDの解法ではIn状態からOut状態への無限の時間経過が仮定されており、時々刻々の繰り込みに矛盾が生じる。具体的な研究目的は以下の二つである。(1) QEDに基づく量子遷移の計算(実時間シミュレーション)に向けての理論構築・コード開発。(2)電子スピン渦度の物性・化学における応用。代表者は、理論構築ならびに計算コード開発のグランドデザインを行う。分担者は、計算コード開発を行う。具体的には2電子積分計算を既存のコードの高速化手法を用いて高速化を行うことに成功した。電子スピン渦度の物性・化学における応用としては、スピンホール効果による分極が電流やスピン渦とどのような関係にあるか研究を行った。電気伝導現象の基礎研究として、テンション密度とローレンツ力の釣り合いから電気伝導体内部での局所的な抵抗を知る計算方法を開発した。量子力学が誕生してからおよそ100年が経過した現在に至るまで、二重スリット現象の基礎的動力学過程、すなわち、電子や光子一粒ずつが検出器のどこにたどり着くかを量子力学により時々刻々予言することはできない。その解釈としては、ボーアが主唱するコペンハーゲン解釈(「波動関数の収縮」という仮説に基づく確率論的解釈)が良く知られている。かかる状況の下で代表者は、素粒子代数の数学的下部構造を与えるアルファ振動子代数を発見し、これに基づき光子、電子および陽電子のアルファ振動子理論を構築した。次いで、アルファ振動子理論における時間依存繰り込みを定式化し、それを相対論的場の量子論のひとつである量子電磁力学(Quantum Electrodynamics、QED)に応用し、QEDの漸近場によらない非摂動論的定式化を与えた。これを用いて、従来の非相対論的量子力学ではありえなかった双対コーシー問題とその解法を定式化した。その結果、長年にわたり予知不能とされてきた二重スリット現象を時々刻々予言できる理論を構築し、『量子力学のミステリー(ファインマン曰く)』を解消した。双対コーシー問題を取り扱うことにより初めて、隠れた変数を議論することなく、初期条件を全く同じにそろえても違った結果が決定論的に導かれる。二重スリット現象で観測される干渉パターンは、双対コーシー問題の解として与えられる。それは、予想に反して量子力学の波動関数では再現できない。量子力学の波動関数で与えられる干渉パターンは、真の干渉パターンとは似て非なるものである。本理論をアインシュタインーポドルスキーローゼン(EPR)観測で知られるエンタングルメントに適用すると、全く新しい完全な形での決定論が予言される。以上要するにアルファ振動子理論は量子力学の根源に迫るものであり、当初の計画を大きく超える理論的進展をもたらした。研究代表者は、素粒子代数の数学的下部構造を与えるアルファ振動子代数を発見し、これに基づき光子、電子および陽電子のアルファ振動子理論を構築した。
市民主体型コミュニティ交通システムの計画過程に関する研究

2002年2月のバスの規制緩和を契機として様々なバス運営のスキーム構築の可能性が広がっている。市民が主体となって新しい交通システムを作り出していくことも可能である。また、あたらしいバス路線の可能性が広がれば、市民の利便性の向上など様々な便益がもたらされる。本研究では、規制緩和によって大きく可能性の開かれた市民主体型の新しいバス運営システムの意義と可能性を明らかにするとともに、そのようなシステムの実現による社会的な便益を定量的に示した。具体的には下記の分析を行った。1.規制緩和によって可能となる市民主体型コミュニティ交通システムの可能性と課題を明らかにした。2.規制緩和後に運行が開始された新しい市民主体型コミュニティ交通の概要と意義を整理した。3.市民主体型コミュニティ交通による市民の利便性向上を利用者便益によって定量的に明らかにした。4.市民主体型コミュニティ交通による社会的な便益を土地資産価値変化の計測によって明らかにした。5.バスネットワークの変化による利用者便益の変化を都市全体の道路ネットワークを用いたシミュレーションシステムによって計測した。対象としては、(1)大都市中心部の循環路線、(2)大都市郊外部におけるフィーダー的路線、(3)地方都市における市街地路線などに着目し、特に、京都市伏見区醍醐地区で規制緩和後に運行が開始された市民主体型のコミュニティバスについては詳しく分析した。本研究は、バスの規制緩和を契機として様々なバス運営スキーム構築の可能性が広がっていることを踏まえて、これまでのバス運営の仕組みを改善し、新たに可能となると考えられる運営スキームを明らかにするとともに、実践的な検証を通じてその細部の手法を具体的に示すものである。具体的な研究内容は下記の通りである。1.規制緩和によるバス交通に対する市民の責任意識の変化2.市民主体型コミュニティ交通のスキームの構築と、その利点・欠点の整理3.地域モビリティの状況調査(フィールド調査)4.実現までの合意形成プロセスの分析(フィールドにおける実証と調査)5.新しいスキームのシミュレーションと実証実験6.市民主体型コミュニティ交通成立のための条件の整理と、他地域への普及施策の提示(1)大都市中心部の循環路線、(2)大都市郊外部におけるフィーダー的路線、(3)地方都市における市街地路線のそれぞれのケースについて、運行形態・財源・既存交通システムとの連携などの面において工夫を凝らしたスキームを設計。また、それらを実際の地域において実践し、試行までの段階においては、行政や住民組織から出た意見や提案を収集・記録した。また、その新たなスキームを、運賃理論からみた妥当性・負担の公平性・制度的障害の内容などの視点から評価し、さらに、試行後においては、収支状況など実際のデータを収集し、計画・合意形成段階における知見と対比している。本研究では、バスの規制緩和を契機として、様々なバス運営スキーム構築の可能性が広がっていることを踏まえて、これまでのバス運営の仕組みを改善し、新たに可能となると考えられる運営スキームを明らかにした。また、実践的な検証を通じて、提案してきた運営スキームの有効性を検証し、その細部の手法を具体的に示した。主要な研究成果は下記の通りである。1.規制緩和によるバス交通に対する市民の責任意識の変化2.市民主体型コミュニティ交通のスキームの構築とその利点・欠点の整理3.地域モビリティの状況調査(フィールド調査)4.実現までの合意形成プロセスの分析(フィールドにおける実証と調査)5.新しいスキームのシミュレーションと実証実験6.市民主体型コミュニティ交通成立のための条件の整理と、他地域への普及施策の提示(1)大都市中心部の循環路線、(2)大都市郊外部におけるフィーダー的路線、(3)地方都市における市街地路線のそれぞれのケースについて、運行形態・財源・既存交通システムとの連携などの面において工夫を凝らしたスキームを設計した。また、その新たなスキームを、運賃理論からみた妥当性・負担の公平性・制度的障害の内容などの視点から評価し、さらに、試行後においては、収支状況など実際のデータを収集し、計画・合意形成段階における知見と対比した。
分子性金属酸化物を用いた高効率な水の酸化触媒の開発

太陽の光を使って水から水素の合成や二酸化炭素の還元を行う人工光合成において、効率のよい水の完全酸化触媒を開発することは最も重要な課題の1つです。私は、より効率の高い水の酸化触媒を開発するために、1複数のRuを分子骨格中に含んだ新しいポリオキソメタレート分子の合成、2新しいRu-W酸化物粒子の合成、3ポリオキソメタレート分子やRuW酸化物粒子のFTO電極上への修飾法の開発を行っています。初年度である平成30年度は、3ポリオキソメタレート分子やRuW酸化物粒子のFTO電極上への修飾法の開発を中心に行いました。その結果FTO電極の上に高い水の酸化触媒活性を示す酸化ルテニウムを修飾する方法を見出しました。原料となる塩化ルテニウムを水の中で1度水熱合成してできる酸化ルテニウム粒子をFTO上に塗布し乾燥させた後、適切な温度で加熱する事が高い水の酸化触媒活性(酸化剤としては電圧を利用)に重要であることを見出しました。これと平行して、インドのデリー大学のHussain教授とともに水の酸化触媒活性の高いコバルトを分子内に7つ含む新規ポリオキソメタレートの合成および構造解析(単結晶構造解析、元素分析、赤外分光、および高分解能質量分析)に成功しました。この化合物の水の酸化触媒活性(酸化剤として4価のセリウムを用いた)も測定しましたが、活性は同量のコバルトイオンだけを触媒として用いたときより低いという結果に終わりました。しかし、この化合物の合成および構造解析に成功したことは、今後ルテニウムを多数含んだ化合物の合成および構造解析のために役に立つと考えています。FTO電極の上に高い水の酸化触媒活性を示す酸化ルテニウムを修飾する方法を見出しました。原料となる塩化ルテニウムFTO電極上で酸化ルテニウムに変換するのではなく、塩化ルテニウムを水の中で1度水熱合成してできる酸化ルテニウム粒子合成し、その後FTO上に塗布し乾燥させた後、適切な温度で加熱する事で高い水の酸化触媒活性を示すFTO電極が作成できることを見出しています。更に、水の触媒活性は低かったが、コバルトを分子内に7つ含む新規ポリオキソメタレートの合成および構造解析に成功している。この化合物の合成手法は、ルテニウムを複数分子内に含有した新規ルテニウム含有ポリオキソメタレートの合成に今後つながると期待してます。今後は、まず昨年度に開発した酸化ルテニウム修飾FTO電極を粉末X線回折、ラマン分光、操作型電子顕微鏡、および透過型電子顕微鏡を用いて詳細な構造解析を行います。それに加えて、1複数のRuを分子骨格中に含んだ新しいポリオキソメタレート分子の合成および2新しいRu-W酸化物粒子の合成を行っていきます。1複数のRuを分子骨格中に含んだ新しいポリオキソメタレート分子の合成に関しては、Ruを2つ含んだ新規ポリオキソメタレートの合成、構造解析及び水の酸化触媒活性の検討を行います。それに加えてルテニウムを4つ含んだポリオキソメタレートのルテニウムを有機配位子で修飾した化合物の合成および水の酸化触媒活性の検討を行います。2新しいRu-W酸化物粒子の合成に関しては、これまでに用いていないポリオキソメタレートとルテニウム原料の組み合わせを検討します。

この化合物の合成手法は、ルテニウムを複数分子内に含有した新規ルテニウム含有ポリオキソメタレートの合成に今後つながると期待してます。今後は、まず昨年度に開発した酸化ルテニウム修飾FTO電極を粉末X線回折、ラマン分光、操作型電子顕微鏡、および透過型電子顕微鏡を用いて詳細な構造解析を行います。それに加えて、1複数のRuを分子骨格中に含んだ新しいポリオキソメタレート分子の合成および2新しいRu-W酸化物粒子の合成を行っていきます。1複数のRuを分子骨格中に含んだ新しいポリオキソメタレート分子の合成に関しては、Ruを2つ含んだ新規ポリオキソメタレートの合成、構造解析及び水の酸化触媒活性の検討を行います。それに加えてルテニウムを4つ含んだポリオキソメタレートのルテニウムを有機配位子で修飾した化合物の合成および水の酸化触媒活性の検討を行います。2新しいRu-W酸化物粒子の合成に関しては、これまでに用いていないポリオキソメタレートとルテニウム原料の組み合わせを検討します。
TORC1シグナル経路を介したミトコンドリア特異的オートファジーの制御機構の解明

選択的ミトコンドリア分解(マイトファジー)は、酵母からヒトまで保存された基本的な仕組みの一つであり、余剰または不良ミトコンドリアを隔離・除去することで、ミトコンドリアの量や質を適切に維持するために機能していると考えられている。マイトファジーを駆動するには、オートファジーの仕組みをミトコンドリアへ限定的に局在させることが必須である。本研究では、酵母細胞が非発酵性増殖の静止期において、どのような分子機構でマイトファジーを開始・誘導するのかを明らかにしてゆく。
擬似ランダム変調を用いた多目的マルチカラーレーザーレーダーの研究

大気環境の計測には、空間的にも時間的にも精度の高い多点多パラメーターの計測が必要となる。本研究の目的は、疑似ランダムコード変調された多波長同時連続発振のArレーザーを光源としたレーダーレーダーを完成し、連続発振レーザーのレーザーレーダーや測距計などのへの応用技術を確立し、合わせて今回試作したレーザーレーダーの有効性を実証することにある。59-61年度にかけて次のような構成のレーザーレーダーを完成させた。レーザー光は電気光学的変調器(EOM)によりランダムコードで強度変調され、光ファイバーケーブル(全長100m)により送信望遠鏡に導かれる。受信部は分光器、カセグレン型望遠鏡光電子倍増管が一体となって構成されている。散乱光は分光器により分光され、各レーザー波長に合わせたスリット(ポリクロメーター配置)上におかれた光電子倍増管により検出され、整形された光電子パルスはマルチチャンネルカウンターに導かれる。マルチチャンネルカウンターは、高速カウンター、加算器、メモリーから構成されている。系の最高動作速度は40MHz(25ns)である。加算されたデータと疑似ランダムコードとの相互相関は自作の相関計算器(4095のコード長の演算時間2秒)により計算される。パーソナルコンピュターは実験の制御、データ処理、表示に用いられる。本年度はハードウェア・ソフトヱアーにわたる各種の技術的困難を解決し、数分間隔でエアロゾル濃度の空間分布、視程を測定し、これをブラウン管上に階調表示し、数日連続計測できるシステムを完成し、ほぼ所定の目的を達成した。半導体レーザーを用いたシステムも試作し、高性能の小形可般型レーザーレーダーを完成できることを確認した。
古代ローマにおけるトリブスの社会的諸機能についての研究

古代ローマには、トリブスと呼ばれる市民団の下部単位が存在したが、トリブスは民会での投票単位にはじまり、戸口調査、徴兵・徴税、審判人の選出等々、古代ローマ人の社会生活・政治生活において実に様々な機能を果たしていた。本研究はこのようなトリブスに関して、もっぱらその社会的諸機能に考察の焦点を据えることにより、それが共和政期のローマ社会において担っていた役割を総合的に検討することを課題とした。ただし私は、すでに本研究課題に先だって、審判人の選出(徴税・徴兵を含む)および市民団の拡大とトリブスとのかかわりに関して考察を行い、その成果を公表してきた。そこで本研究では、トリブスの社会的諸機能のうち、まずは市民団の登録という最も基本的な機能との関連で都市トリブスの性格について、ついで帝政期に見られる穀物配給とトリブスとの関連についての2点を検討した。その結果、前者に関しては、それが一般的に考えられているような「社会的には劣格で政治的には不利な」トリブスではないことを明かにし、トリブスが従来考えられてきた以上にニュートラルな単位であったことを指摘して、通説を修正した。また後者については、穀物配給との関連で現れるトリブスが、全ローマ市民を包含する組織としてのそれではなく、あくまでも穀物供給に与ったローマ市居住のローマ市民の組織にすぎなかった点を明らかにし、帝政期におけるトリブスの衰退を展望した。当初平成13年度は、トリブスの社会的機能のうち、ローマ領の拡大に伴い新たにローマ市民となった人々がローマへと編入・統合されていく際にトリブスが果たした役割について考察する予定であったが、この点は、平成13年3月に公刊された拙稿「共和政期ローマにおける市民団の拡大とその編成原理-トリブス制の変遷を軸として-」『西洋史論集』<北大>4号において、ある程度解明することができた。そこで本年度は、平成14年度に予定されていた都市トリブスについての考察の中から、「トリブスから移す」(tribu movere)を取り上げた。従来、都市トリブスは、ローマ市民団の中でも社会的に劣格とされた人々が封じ込められていたトリブスと考えられており、その論拠のひとつをなしていたのが、監察官による「トリブスから移す」という譴責である。すなわちこの譴責により、ローマ市民の義務に悖るとされた人々が、従来の所属トリブスからより劣った都市トリブスへと転籍=左遷されたと考えられてきたのである。このような通説に対して本研究においては、関連史料の網羅的な検討から、「トリブスから移す」がそのような意味を持っておらず、それは監察官による単なる「不名誉」の烙印にすぎない可能性が高いことを明らかにした。とすれば、同じく都市トリブスに押し込められ都市トリブスが劣格であったことの論拠とされてきた、解放奴隷、役者、そして非嫡出子の都市トリブス登録に関しても、再考の必要性が生じてくるが、この点は、次年度の課題としたい。古代ローマにおけるトリブスの社会的機能として最も基本的なものは、ローマ市民の登録による<ローマ市民団>の編成であったが、このローマ市民の登録という機能とのかかわりで、都市トリブスのあり方が、重要な問題を提起してくる。というのも都市トリブスは、もっぱらローマ市民団の周縁に位置した人々を登録し、「社会的には劣格」で「政治的には不利」なトリブスであったと一般的には考えられているからである。このような都市トリブス像を再考すべく、平成13年度は、監察官による譴責「トリブスから移す」の実態を再検討したが、その成果を受けて平成14年度は、実際に都市トリブスへと登録され都市トリブスの劣格性をもたらしたと考えられている、解放奴隷、役者、そして非嫡出子の都市トリブス登録に関して、関連史料を駆使しながら具体的に検討した。

その結果、解放奴隷、役者、非嫡出子のうち、文献史料あるいは法史料をもとに原則的に都市トリブスへ登録されたことが確認できるのは解放奴隷のみであること、またその解放奴隷にしても碑文史料からすれば、少なくとも帝政期においては都市トリブス登録の原則がかなり崩れていた可能性があること、さらには都市トリブスのうちスブラナ区とエスクィリナ区とは確かに劣位・劣格であった可能性は残るものの、しかしそれも解放奴隷や役者や非嫡出子の登録とは必ずしも対応関係を持たないことを指摘した。つまり、古代ローマ社会において、上記の人々に対するなんらかの社会的差別が生じていたのは確かであるが、トリブスという単位はそのような差異化・差別化と直結しておらず、従来考えられてきた以上に「ニュートラルな単位」であったと結論づけることができよう。古代ローマのトリブスは、共和政期においては、民会での投票単位にはじまり、徴兵・徴税、審判人の選出等、ローマ人の社会・政治生活において多様な機能を果たしていたが、体制が共和政から帝政へと移るにともないその機能をほとんど失っていく。その中で帝政期に入っても唯一残された機能と考えられてきたのが、穀物の無償配給との関わりである。本研究の最終年度にあたる平成15年度は、この穀物配給とトリブス制との関連を考察した。その結果、第一に、決定的な史料が存在しないため、穀物配給の単位となっていたのがトリブスではなく、ローマ市の地縁的組織をなすウィクスであったとする説が存在するものの、関連史料の検討からは、それを従来どおりトリブス単位と考えて不都合のないことを指摘した。とはいえ、穀物配給の対象となっていたのがあくまでもローマ市居住のローマ市民であった以上、<35トリブス>として現れる組織は、ローマ市民全体を包含する本来のトリブスではなく、ローマ市居住者の組織としてのトリブスにすぎなかったと考えられる。すなわち、いまやトリブスに二重の意味が生じていたことになるが、それはおそらくカエサル以降であった。このトリブスの二重性と関連して、第二に、帝政期の碑文におけるトリブスの内部構造を示す記述が、本来のトリブスのそれではなく、この穀物配給のための組織に関連していた可能性を指摘した。碑文において詳細に語られたトリブスの内部構造も、トリブスが確固たる組織を保持し続けていたことを実証するものではないのである。このように見てくるならば、帝政期に入っての民会の衰退とともに、トリブスの社会的機能も大きく失われていったと結論づけることができよう。
光増感反応による高分子の光電気的機能の傾斜化

光学的、電気的機能を有する導電性高分子は様々な光・電子デバイスへ応用可能な新しい機能性分子材料として注目されている。無機半導体テクノロジーの分野でそうであったように、これら有機半導体の分野においても、その新展開のために有効なp-nホモ接合技術、ポテンシャル傾斜法の開発が待望されている。このような背景のもとに本研究では金属錯体の光増感酸化・還元反応により生成する中間体の持つ強い酸化・還元力に着目し、高分子膜を酸化又は還元すると同時にアニオン又はカチオンをドープする光ド-ピング法の開発を検討した。光増感剤としてトリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム(II)([Ru(bpy)_3]^<2+>)を用い、酸化消光剤と還元消光剤としてペルオキソ二硫酸イオンとトリエタノールアミンを用い調べた結果、それぞれルテニウム(II)錯体の光励起種の酸化消光反応および還元消光反応により[Ru(bpy)_3]^<3+>および[Ru(bpy)_3]^+が反応中間体として生成することが確認された。これら中間体によりポリ(3-メチルチオフェン)膜の酸化アニオン(p-)ド-ピングおよびアニオンをドープしたp-ポリ(ピロール)膜の還元脱ド-ピングが可能であること、また高分子膜の面(横)方向および深さ方向にポテンシャル傾斜化ができることが明らかになった。光ド-ピング法は光技術の特徴を生かすことにより化学的あるいは電気化学的方法では困難である微細加工が可能になると期待される。さらに光ド-ピング法と電気化学的方法の長所を取り入れたポテンシャル傾斜化の方法、電位規則光ド-ピング法について検討した結果、高分子膜の深さ方向のポテンシャル傾斜化が、より容易に定量的に行えることが判明した。
ビッグデータを用いた非がん終末期の医療と療養場所に関する疫学研究

医療ビッグデータを活用した疫学研究により、全国の非がん患者の終末期の療養生活の実態を終末期医療(研究1)と療養場所(研究2)の側面から明らかにする。研究計画1年目である2018年度は、先行研究のレビューと研究者での討議により研究計画を策定し、倫理委員会の審査を受け承認を得た。研究計画に基づき厚生労働省に対してNDBサンプリングデータの提供を申請し、承認を得た。取得可能なすべてのNDBサンプリングデータ(2011年2015年1・4・7・10月のレセプト情報)を取得した。年度末時点でNDBサンプリングデータの分析を行っている。おおむね当初の計画通りに進捗しているため研究計画に基づき、1)NDBサンプリングデータの分析により、実施可能性を検討する、2)サンプリングデータの分析に基づき、NDB特別抽出データの提供を厚生労働省に申請する、3)NDB特別抽出データの分析により研究目的を達成する。以上が今後の研究計画の骨子であり、1)班会議を定期的に持ち、研究スケジュール進行の目安とする、2)研究分担者間の役割分担を効率的に行う、により研究推進を図る。
血液細胞分化の不可逆性の分子基盤の解明

血液細胞の分化は不可逆的であり、細胞系列の運命付けにより、他の細胞系列への分化能力を恒久的に失う。この運命付けの分子基盤の研究を進めた結果、従来、転写活性化を担うとされてきた転写因子が、DNAメチル化などのエピジェネティック修飾を制御することにより不可逆的な遺伝子発現変化を誘導していることが明らかとなった。このことから、細胞分化の不可逆性の分子基盤には、転写因子によるエピジェネティック修飾の制御が関与しているものと考えられた。造血システムにおいて、特定の血液細胞系列に特異的に発現している転写因子の発現をコントロールすることにより、ある細胞系列の血液細胞から他の細胞系列の血液細胞へ分化させることができる例が報告されている。このような細胞の分化をコントロールする技術の開発は、再生医療で必要とされる細胞を、生体内に豊富に存在する細胞から自在に供給できるシステムの開発へと繋がるものである。そこで、我々は、赤血球の分化に必須な転写因子GATA-1、及び造血幹・前駆細胞の自己複製・生存に関与している転写因子GATA-2の血液細胞分化における機能解析を行い、細胞分化の制御技術の確立を目指した研究を行っている。その結果、マウス胚性幹細胞からアレルギー反応などに関与する血液細胞であるマスト細胞への試験管内分化誘導において、GATA-1・GATA-2と結合するFriend of GATA-1(FOG-1)を異所性発現させることによって、マスト細胞への分化を生体防御に関与する好中球への分化へとリプログラミングできることが明らかとなった。また、GATA-2の異所性発現は、ES細胞からマクロファージへの分化を巨核球(血小板産生細胞)へとリプログラミングできることを報告している。GATA-1を欠損した血液細胞(赤血球系前駆細胞)では、GATA-2の発現が亢進していることから、この細胞を利用し、GATA-2の標的遺伝子の探索を現在行っており、予備的成果であるが、クロマチン免疫沈降法により、GATA-2が結合している可能性の高い遺伝子を見出している。今後、FOG-1、GATA-2による分化系列決定のリプログラミングのメカニズムに関して、DNAのメチル化・ヒストンのアセチル化・メチル化など、エピジェネティックな変化をこれらの因子が誘導することによるものなのか、明らかにする予定である。マウス胚性幹細胞(ES細胞)は,試験管内において血液細胞へ分化誘導することができる.われわれは,赤血球の最終分化に必須な転写因子GATA-1を欠損したES細胞に外来性GATA-1遺伝子を導入し,GATA-1遺伝子の発現を薬剤により誘導・抑制することができるES細胞を樹立した.このES細胞を,本来,GATA-1の発現が認められない好中球・マクロファージ細胞へ試験管内分化誘導し,ES細胞から好中球・マクロファージまでの各分化段階で,GATA-1遺伝子の発現を開始し,好中球・マクロファージの分化に対するGATA-1の影響を解析した.ES細胞は,中胚葉・造血前駆細胞を経て,好中球・マクロファージへ分化する.GATA-1はES細胞では発現しておらず,中胚葉付近において発現が開始され,好中球・マクロファージ系列の細胞への分化に伴い減少する.GATA-1欠損中胚葉系細胞において,GATA-1の発現を過剰発現させた場合,好中球の産生増加が認められた。一方,野生型中胚葉系細胞では認められ1なかった.このことからGATA-1は,野生型中胚葉系細胞において,細胞の形質に不可逆的な変化を与え,その結果,好中球系細胞へ分化後のGATA-1に対する反応性が消失するものと考えられ,GATA-1欠損と野生型中胚葉系細胞において,DNAマイクロアレイ・RT-PCRによる遺伝子発現の比較,エピジェネティックパターンの比較を行った.その結果,GATA-1欠損によりDNAのメチル化パターンが変化していること,いくつかの遺伝子発現が異なることを見出した.以上の結果から,GATA-1は中胚葉付近の細胞において,エピジェネティック修飾の制御を行っていること,および中胚葉期におけるエピジェネティックパターンの成立がその後の血液細胞の増殖・分化に影響を与えることが判明した.
地中海におけるフェニキア・カルタゴ文化の発展と変容

平成30年度は2件の学会発表(うち一つは国際学会)と1件の公開報告会を行った。以下、簡潔にその概要を述べる。まず7月には第25回ヘレニズムイスラーム考古学研究会において、これまでの海外調査の成果の一端として、特に地中海周辺におけるフェニキア・カルタゴ関連遺跡に関する総括的な発表を行った。10月には、スペイン・メリダで開催された第9回フェニキア・カルタゴ国際学会に参加し、国内の学会等でこれまで発表してきた女神の宗教的変容に関する問題をさらに発展させて発表した。なお、学会終了後、研究協力者である宮嵜麻子氏(東洋大学)とともに、10月27日から11月4日にかけてスペイン南西部(アンダルシア・エストレマドゥーラ地方)およびポルトガル・アルガルヴェ地方を中心に、フェニキア・カルタゴ・ローマ期にわたる遺跡の現地調査および博物館資料の実地調査を行った。年度末の3月には、昨年度に引き続き、フェニキア・カルタゴ研究会第5回公開報告会を開催した。今回は、5月に予定されている第69回日本西洋史学会大会での小シンポジウムの準備も兼ねて行った。「古代地中海世界における人々の移動とネットワーク」と題して、長谷川岳男氏(鎌倉女子大学)、宮嵜麻子氏(東洋大学)、青木真兵氏(神戸山手大学)、師尾晶子氏(千葉商科大学)らとともに、自身は、フェニキア人の海外発展にともなうアイデンティティとネットワークの変容という観点から報告を行った。2013年10月以来5年ぶりに開催された第9回フェニキア・カルタゴ国際学会で、自身も発表し、また海外の研究者の発表から最新の考古学の成果も含めて研究に関する貴重な情報を得ることができた。学会後のスペインおよびポルトガル沿岸部の調査で、これまで日本では先行研究のない現地状況の確認をできたことは非常に有益であった。これらをきっかけとして、海外の研究者との交流やネットワークの構築がよりスムーズに行えるようになってきたことを実感する。さらに、フェニキア・カルタゴのみらず地中海全域をカヴァーした人の移動にともなう文化変容に関して、年度末の報告会で2019年5月のシンポジウムの開催につなげる準備ができたことも大きな収穫である。今年度も引き続き、国内での数件の学会発表と年度末の研究会の公開報告会を予定している。昨年度企画した研究雑誌『フェニキア・カルタゴと古代地中海世界』は、これまでの公開報告会での発表をまとめたものになる。他の発表者の論考も含めて広く研究成果の一部として公表すべく、最終年度内の発刊を目指したい。平成28年度は3件の学会発表(口頭発表およびポスター発表)と1件の公開報告会および2か所の海外調査を行った。また、国際学会に出席し、研究課題に関する最新の情報を得ることが出来た。以下、簡潔にその内容を述べる。まず5月の第66回日本西洋学会大会では、フェニキア人の海外発展について、これまで調査した地中海各地の事例をより視覚的効果も考慮し、ポスター発表として掲示した。特に関心のある女神に関する宗教的変容については、11月の第58回日本オリエント学会大会で、石碑等の銘文や図像を提示しつつ、再度ポスター発表を行った。一方、近年再燃するカルタゴの「幼児犠牲」に関しては、7月の第23回ヘレニズムイスラーム考古学研究会で、これまでの研究史とともに最新の学会動向を紹介しつつ、問題を提起した。11月のASOR(アメリカ・オリエント学会)年次大会では、シチリア島のモティアやキプロス島のイダリオンの発掘報告の最新情報に触れることができ、当該研究に関する国際レベルでの知見をアップデートすることができた。12月25日から1月9日にかけて、スペイン(カタルーニャ・バレンシア)地方の博物館を中心に出土遺物等を調査し、またイビサ島では現地の考古学者の案内のもと、フェニキア関連の遺跡の現地調査を行った。在地の文化とのちに入植するフェニキア人およびギリシア人のもたらした文化との関係について、本科研の目的でもある文化的発展と変容の観点から、改めて考察するきっかけを得た。なお、このスペインでの成果の一部は、3月のフェニキア・カルタゴ研究会第3回公開報告会において発表した。3月13日から28日にかけて行ったギリシア本土・クレタ方面の調査では、東方のフェニキア文化と西方のフェニキア・カルタゴ文化との類似性・相違性に着目しつつ、地中海を広く東から西にかけて俯瞰することができ、今後の研究の進展に非常に有益であった。研究実績の概要で述べたように、予定していた国内での3つの学会発表と研究会の公開報告会を無事に終えることができた。海外調査も当初予定していたギリシア本土・クレタ方面に加え、スペイン(カタルーニャ・バレンシア地方)およびイビサ島(2014年3月に続いて二度目)を訪れることができ、現地の研究者から直接最新の情報を得ることができた。秋のASOR(アメリカ・オリエント学会)の年次大会では、実際に考古学のフィールドを持つ海外の研究者の発表を通して、フェニキア考古学の最前線に触れることができ、今後の研究に大きな示唆を得た。平成29年度は2件の学会発表と1件のシンポジウム報告および1件の公開報告会を行った。7月には第24回ヘレニズムイスラーム考古学研究会で、1月のスペイン、3月のエーゲ海方面の調査の経過報告を兼ねて、特に関心のあるテーマである地中海域出土の女神像について発表した。

10月の第59回日本オリエント学会大会では、企画セッション「文化変容の中のアイデンティティーフェニキアの事例を中心にー(企画代表:国士舘大学・江添誠)」で、主に女神の図像表現に焦点を当て、フェニキアの宗教の発展と変容について考察した。大会に先立ち研究会の例会を開催し、小方登氏(京都大学)よりフェニキアの地形の特徴など、氏の夏のシチリア調査の成果も踏まえて話をうかがった。11月のシンポジウム「古代ギリシア・地中海世界の都市発展と経済繁栄」(企画代表:東京大学・加藤耕一、早稲田大学・小岩正樹)では、古代地中海の多様な文明におけるフェニキアの海外発展の特質をその宗教的観点に着目して報告した。年度末3月のフェニキア・カルタゴ研究会第4回公開報告会では、日本オリエント学会での発表を発展させて、地中海東方と西方では、フェニキアの文化的アイデンティティがいかに保持されあるいは変容していったかについて、江添誠氏、青木真兵氏(神戸山手大学)らの報告も交えて考察した。会場後方においてポスター発表も同時に行い、関心をもつ多くの聴衆の参加を得て社会的な発信もできたと考えている。また、平成28年度に続きアメリカでのアメリカ・オリエント学会の年次大会に出席し、研究課題に関連する最新の情報を得ることができた。平成29年度は海外調査を行わなかったが、国内での学会発表や公開報告会でこれまでの研究成果の一端を発信することができた。またOxford大学のメーリングリストに参加・登録できたことで、フェニキア・カルタゴ研究の海外の学会動向についてより詳しい情報が得られるようになり、今後の研究に役立てることが出来ると考える。平成30年度は2件の学会発表(うち一つは国際学会)と1件の公開報告会を行った。以下、簡潔にその概要を述べる。まず7月には第25回ヘレニズムイスラーム考古学研究会において、これまでの海外調査の成果の一端として、特に地中海周辺におけるフェニキア・カルタゴ関連遺跡に関する総括的な発表を行った。10月には、スペイン・メリダで開催された第9回フェニキア・カルタゴ国際学会に参加し、国内の学会等でこれまで発表してきた女神の宗教的変容に関する問題をさらに発展させて発表した。なお、学会終了後、研究協力者である宮嵜麻子氏(東洋大学)とともに、10月27日から11月4日にかけてスペイン南西部(アンダルシア・エストレマドゥーラ地方)およびポルトガル・アルガルヴェ地方を中心に、フェニキア・カルタゴ・ローマ期にわたる遺跡の現地調査および博物館資料の実地調査を行った。年度末の3月には、昨年度に引き続き、フェニキア・カルタゴ研究会第5回公開報告会を開催した。今回は、5月に予定されている第69回日本西洋史学会大会での小シンポジウムの準備も兼ねて行った。「古代地中海世界における人々の移動とネットワーク」と題して、長谷川岳男氏(鎌倉女子大学)、宮嵜麻子氏(東洋大学)、青木真兵氏(神戸山手大学)、師尾晶子氏(千葉商科大学)らとともに、自身は、フェニキア人の海外発展にともなうアイデンティティとネットワークの変容という観点から報告を行った。2013年10月以来5年ぶりに開催された第9回フェニキア・カルタゴ国際学会で、自身も発表し、また海外の研究者の発表から最新の考古学の成果も含めて研究に関する貴重な情報を得ることができた。学会後のスペインおよびポルトガル沿岸部の調査で、これまで日本では先行研究のない現地状況の確認をできたことは非常に有益であった。