hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波応力測定法並びに劣化評価法の開発

この研究は,1)超音(弾性)波の伝播速度の応力依存性を利用して,非破壊的に構造物内及び表面付近の応力状態を求めると共に,2)伝播速度の低下と波動情報などを総合して劣化状態を推定する手法を開発することを目的とした基礎研究である.研究成果の概要は次のようである.1)高精度超音波測定システムの整備と調整:現有のシステム高出力パルス発生器を追加して、入射波動を強力なものに改良し,現有のレーザー・ドップラー速度計と組み合わせた高精度波動計測システムを構成した.2)ディジタルデータ集録・処理システムの開発:高速サンプリングのディジタル・オッシロスコープを用いて,波動データをディジタル化し,GPIBを介してコンピュータに集録し,LabVIEWを用いて演算処理,出力するシステムを整備した.3)高精度波動伝播速度計測システムの精微と調整:前述のレーザー・ドップラー速度計と超音波シングアラウンド周期測定器,あるいはディジタル・オッシロスコープと組み合わせた高精度波動伝播速度計測システムを整備した.4)音弾性特性の把握:岩石供試体について,圧縮繰り返し負荷-除荷下での応力履歴と負荷方向に垂直な方向の縦波および横波伝播速度変化との関係を求めた.これにより,地山初期応力を推定できることを示した.5)高力ボルトの軸力推定:超音波縦波および横波の伝播速度の変化を測定し,高力ボルトの稼働時の軸力が推定できることを示した.測定波動を用いた欠陥検出逆解析:上記1)のシステムにより測定された波動を用いて境界要素法逆解析により,内部欠陥を検出する方法を開発した。及び6)については,さらに詳細な研究が必要であるけれども,実用化できる可能性が示された.この研究は,1)超音(弾性)波の伝播速度の応力依存性を利用して,非破壊的に構造物内及び表面付近の応力状態を求めると共に,2)伝播速度の低下と波動情報などを総合して劣化状態を推定する手法を開発することを目的とした基礎研究である.研究成果の概要は次のようである.1)高精度超音波測定システムの整備と調整:現有のシステム高出力パルス発生器を追加して、入射波動を強力なものに改良し,現有のレーザー・ドップラー速度計と組み合わせた高精度波動計測システムを構成した.2)ディジタルデータ集録・処理システムの開発:高速サンプリングのディジタル・オッシロスコープを用いて,波動データをディジタル化し,GPIBを介してコンピュータに集録し,LabVIEWを用いて演算処理,出力するシステムを整備した.3)高精度波動伝播速度計測システムの精微と調整:前述のレーザー・ドップラー速度計と超音波シングアラウンド周期測定器,あるいはディジタル・オッシロスコープと組み合わせた高精度波動伝播速度計測システムを整備した.4)音弾性特性の把握:岩石供試体について,圧縮繰り返し負荷-除荷下での応力履歴と負荷方向に垂直な方向の縦波および横波伝播速度変化との関係を求めた.これにより,地山初期応力を推定できることを示した.5)高力ボルトの軸力推定:超音波縦波および横波の伝播速度の変化を測定し,高力ボルトの稼働時の軸力が推定できることを示した.測定波動を用いた欠陥検出逆解析:上記1)のシステムにより測定された波動を用いて境界要素法逆解析により,内部欠陥を検出する方法を開発した。及び6)については,さらに詳細な研究が必要であるけれども,実用化できる可能性が示された.この研究は,超音波を用いて非破壊的に応力状態を求めると共に,伝播速度の低下と波動情報を総合して劣化状態を推定する実用的な手法を開発することを目的としたものである.次の計画で研究を進めている.1)高精度超音波測定システムの整備と調整:現有のシステムを改良して高出力化すると共に,現有のレーザー速度(変位)計とディジタル・オッシロスコープを利用した高精度波動計測システムを構成する.2)ディジタルデータ収録及び処理システムの開発:高速サンプリングのディジタル・オッシロスコープを用いて,波動のデータをディジタル化して収録し,コンピューターを用いて処理するシステムを開発する.3)音弾性特性の把握:種々の材料について,弾性波(縦波,横波および表面波)の伝播速度を計測し,音弾性特性を調べる.4)数値シミュレーションによる波動伝播特性の解明:実験で構成したモデルのシミュレーション解析を行って,その波動伝播のメカズムを明かにする.得られた成果は次のようである.上記項目1)および2)は,ほぼ達成できた.レーザー振動計とディジタル・オッシロスコープを組み合わせて,1MHzの振動数の波では0.01nm程度の分解能が得られた.項目3)に関連しては,砂岩および安山岩について縦波の伝播速度の応力依存性を調べ,初期応力測定法を提案した.横波および表面波については実験の予定である.項目4)に関連して,内部欠陥を含むモデルについて実験結果と数値シミュレーション結果とを検討を試みている.なお,実験システムの精度と信頼性は十分高いようである.この研究は,1)超音(弾性)波の伝播速度の応力依存性を利用して,非破壊的に構造物内及び表面付近の応力状態を求めると共に,2)伝播速度の低下(劣化が対象となるような場合には伝播速度の低下は著しい)と波動情報などを総合して劣化状態を推定する手法を開発することを目的とした基礎研究である.本年度の研究成果の概要を以下に示す.2)高精度波動伝播速度計測システムの精微と調整:前述のレーザー・ドップラー速度計と超音波シングアラウンド周期測定器とを組み合わせた高背営度波動伝播速度計測システムを整備した.

3)データ収録と処理システム及び出力システムの整備:上記のオッシロスコープに記録したデータ,或はアナログ・データをLabVIEWによりコンピューターに収録,処理し,出力するシステムを整備した.4)音弾性特性の把握:岩石供試体について,圧縮繰り返し負荷-除荷下での応力履歴と負荷方向に垂直な方向の縦波及び横波電波速度変化との関係を求めた.これにより,地山初期応力を推定できることを示した.5)高力ボルトの軸力の軸力推定:超音波縦波と横波の伝播速度の変化を測定し,高力ボルトの稼働時の軸力が推定できることを示した.6)測定波動を用いた欠陥検出逆解析:上記1)のシステムにより測定された波動を用いて境界要素法逆解析により、内部欠陥を検出する方法を開発した.4),5)及び6)については,さらに詳細な研究が必要であるが,実用化できる可能性が示された.
抗炎症剤投与後の動脈管収縮による胎生期の鬱血性心不全と心肥大の研究

〔研究の目的〕妊娠の末期の母親に非ステロイド性抗炎症例が流産防止の目的、或いは解熱・鎮痛の目的で投与される事がある。私達は既に1980年以来各種の非ステロイド性抗炎症剤が様々な程度に胎児の動脈管を収縮させる事を実験で証明して来た。この3年間の研究では、非ステロイド性抗炎症剤の代表的薬剤であるインドメサシンを用いて、胎生期の動脈管収縮の際の心不全と心肥大について、ラット用いて研究した。〔研究の方法〕妊娠満期(21日)のラットにインドメサシン10mg/kgを胃内注入し、1、4、8、24時間後の胎仔の心臓について、帝王切開と全身急速凍結法で調べた。心不全の定量的研究には、心嚢液量と右室・左室の容積を測定し、さらに心肥大の定量には右室と左室の筋量を測定した。ラット胎仔の心臓は20mg前後であり、これらの測定を正確に行う方法は従来無かったので、私達はこの測定の方法を新たに確立する事から始めた。〔研究の結果〕ラット胎仔の心臓の計測を正確に行う方法として、全身急速凍結法で固定した心臓を0.5mm毎に切り、その断面を実体顕微鏡でカラー写真に連続してとり、その写真から、心嚢液量、右室・左室の容積と筋量、右房と左房の容積を定量する方法を確立した。この方法で測定した容積は、重量と比重から求めた容積と良く一致し、この測定方法が正しい事が証明された。インドメサシンによる胎生期動脈管収縮により、胎仔は48時間後に明らかな心不全を生じた。この時右室と左室は拡張し、心嚢液量は増加した。24時間後にも心不全は続いていたが、右室の形態は内腔が縮小して壁が厚くなり、求心性肥大を示した。〔結論〕非ステロイド性抗炎症例による胎生期動脈管収縮により、心不全と心肥大が生じる事を世界で初めて証明した。妊娠末期の母親に抗炎症剤を投与すると胎児の動脈管が収縮する。この際の胎児の心臓に生じる心不全と心肥大を動物実験で解明することを目的として次の実験を行った。〔方法〕妊娠満期(21日)のWistar種ラットに10mg/kgのインドメサシンを胃内注入し、1,4,8,24時間後に胎仔を帝王切開で取り出し、直ちに-80°Cのドライアイスアセトンに投入して凍結した。凍結した胸部を矢状面で切り、右室長軸面の断面を実体顕微鏡で写真に撮り、右室の壁と内腔、心嚢液量を計測した。〔結果〕インドメタシン投与後1時間より24時間迄胎仔動脈管は強く収縮し内径は50%以下になった。1時間後には内腔が拡張して全体に大きくなり、縦横径とも15%増加した。心嚢液量は4時間後から増加して8-24時間後に最大になった。右室壁の肥大は24時間後に明らかになった。肥大した右室壁は血管が乏しく、白くみえた。24時間後の右室内腔は縮小し、極端な例では内腔がほとんど消失した。内腔縮小は漏斗部と心尖部で著しかった。〔考察〕この実験では胎生期の動脈管収縮によるうつ血性心不全と心肥大が24時間内の早期に出現するのが観察された。ヒトの場合、妊婦の抗炎症剤服用後の新生児に肺高血圧持続症(PPHN,PFC)の生じることが知られている。その場合の卵円孔からの右-左短絡は、強い右室肥大、右室内腔縮小により増強していると思われる。この場合の右室形態が純型肺動脈弁閉鎖の右室と類似することは、この疾患の右室低形成の成因解明上の動物モデルになる。〔目的〕妊娠末期の母親に抗炎症剤を投与すると胎児の動脈管が収縮する.その際の胎児の心臓に生じる心不全と心肥大を動物実験で解明することを目的とし,次の実験を行なった.〔方法〕妊娠21日目(満期)のラットに10mg/kgのインドメサシンを胃内注入し, 1,4,8,24時間後に胎仔を帝王切開で取り出し,直ちに-80°Cのドライアイスアセトンに投入して凍結した.凍結した胸部を短軸面で500umの厚さで切り,心尖部から心基部までの連続断面を実体顕微鏡で撮影した.この心臓断面写真上の左右心室内腟,心室筋,左右心房内腟の面積を測り,心尖部から心基部迄集計し,輪切りの厚さ(500um)を乗じて,各心室と心房の容積及び心室筋量を計算した.〔結果〕胎仔の動脈管がインドメサンシンにより収縮すると右室に圧負荷がかかり,はじめ(18時間後迄)は右室の内腟が拡張したが, 24時間後には右室内腟は縮小し,壁は厚くなり,求心性肥大が生じた.右室から大動脈への血流が減少した結果,より多くの血液が卵円孔を通して右房から左房へ流れ左室は内腟が拡大した.即ち左室には遠心性肥大が生じた.〔考察〕胎生期の心室に圧負荷が増大するとはじめに心不全を生じて拡張しその後代償的に求心性肥大が生じることが証明された.これはラット胎仔を用いての心肥大モデルとしては世界ではじめての研究である.ラット胎仔の心室筋量と内腟の測定方法としても,私達の研究方法はユニークな方法である.

〔研究の目的〕妊娠の末期の母親に非ステロイド性抗炎症例が流産防止の目的、或いは解熱・鎮痛の目的で投与される事がある。私達は既に1980年以来各種の非ステロイド性抗炎症剤が様々な程度に胎児の動脈管を収縮させる事を実験で証明して来た。この3年間の研究では、非ステロイド性抗炎症剤の代表的薬剤であるインドメサシンを用いて、胎生期の動脈管収縮の際の心不全と心肥大について、ラット用いて研究した。〔研究の方法〕妊娠満期(21日)のラットにインドメサシン10mg/kgを胃内注入し、1、4、8、24時間後の胎仔の心臓について、帝王切開と全身急速凍結法で調べた。心不全の定量的研究には、心嚢液量と右室・左室の容積を測定し、さらに心肥大の定量には右室と左室の筋量を測定した。ラット胎仔の心臓は20mg前後であり、これらの測定を正確に行う方法は従来無かったので、私達はこの測定の方法を新たに確立する事から始めた。〔研究の結果〕ラット胎仔の心臓の計測を正確に行う方法として、全身急速凍結法で固定した心臓を0.5mm毎に切り、その断面を実体顕微鏡でカラー写真に連続してとり、その写真から、心嚢液量、右室・左室の容積と筋量、右房と左房の容積を定量する方法を確立した。この方法で測定した容積は、重量と比重から求めた容積と良く一致し、この測定方法が正しい事が証明された。インドメサシンによる胎生期動脈管収縮により、胎仔は48時間後に明らかな心不全を生じた。この時右室と左室は拡張し、心嚢液量は増加した。24時間後にも心不全は続いていたが、右室の形態は内腔が縮小して壁が厚くなり、求心性肥大を示した。〔結論〕非ステロイド性抗炎症例による胎生期動脈管収縮により、心不全と心肥大が生じる事を世界で初めて証明した。
Japanese Children's Books as Intercultural Learning Resource

この三年間のプロジェクトを通して、日本を訪れる外国人のための異文化学習オンライン教材となるウェブサイトの作成を行ってきた。その作成にあたっては、まず福岡市内の小学校教師(1年生3年生担当)を対象に、彼等が自分達の児童に教訓的・道徳的価値観を学ばせるために読ませたい絵本は何かについて調査を行った。その結果を踏まえて選出した各絵本の概要をウェブサイトに載せ、その概要を通して日本文化の一端を紹介している。このウェブサイトは、日本を訪れる外国人にとって日本人の生活に目的や意味、秩序を与えている日本の中心的価値観とは何かを知る手がかりになるものと思われる。文化人類学
日本の土地利用変化のモデル化と将来予測

本研究は、19901992年度に実施された文部省重点領域研究「近代化による環境変化の地理情報システム」において研究代表者らが行った我国の土地利用・被覆変化に関する研究を発展させ、過去の土地利用・被覆変化の実態とメカニズムに対する理解を深め、将来の変化を予測し、関連する環境・社会上の問題を検討するために実施したものである。成果の概要は次の通りである。1)LUIS(氷見山が作成し、GRID-Tsukubaより公開)の中の1900年頃、1950年頃、1985年頃の全国の土地利用2キロメッシュデータを、汎用GISソフトArc Viewで利用しやすいように改変し、土地利用・被覆変化の分析とモデリングへの活用を図った。2)土地利用・被覆変化研究のフレームワークを提示し、GISその他の分析手法を改善した。3)既存の上地利用・被覆変化モデルの手法を整理検討し、長短を明らかにし、新しい手法を開発した。4)現地調査、LUISその他のデータベースを用いた分析、歴史的統計や文献の分析などにより、過去150年間の我国の土地利用・被覆変化の実態とメカニズムに対する理解を深めた。5)4)の成果に基づき、我国の過去150年間の土地利用・被覆変化の説明モデルを作成した。7)我国の2020年代の土地利用・被覆概況図をシミュレーションにより作成した。またそのような土地利用・被覆変化が環境や社会に与える影響を検討した。8)以上の成果に基づき、a)今後2030年の我国の土地利用・被覆変化の中で最も顕著なのは市街地の拡大であるが、その勢いは徐々に鈍化する、b)市街地拡大の主たる要因は市街地への人口の一層の集中である、c)市街地拡大の結果最も減少する土地利用は水田であり、それは都市の水文環境に影響を与える可能性がある、などの点を示した。本研究の目的は、近世末から現代までのわが国の土地利用変化とそれに関わる諸要因を、既に作成済みの土地利用データファイルと新規に作成する要因データファイルを用いて時空間的に詳細に分析し、その成果の上に土地利用変化モデルを構築し、2020年代のわが国の土地利用を予測することである。今年度の主な研究実績は次の通りである:(1)申請者らが既に作成し所有する土地利用変化データファイル(2kmおよび500mメッシュ)を用い、各種の地図、面積集計(全国、都道府県別等)、グラフなどを作成した。(2)各分担者毎に必要なデータファイルの整備(新規作成・編集加工・編入)と初期的な分析を行なった。なお国土数値情報等の官製データの使用に際しては、国土庁の協力を得た。(3)関連の文献および(1)、(2)の成果に基づき、近世末期から現代までの全国の土地利用変化の実態とメカニズムを検討した。(4)(3)で得た知見を基に、特徴的地域ないし問題地域(沖縄、北海道、他)を抽出し、現地調査を実施した。(5)既存の土地利用変化モデルの検索・検討を行った。(6)全体の検討会を6月(学士会館、東京)、10月(高崎経済大学、高崎)、1月(立命館大学、京都)に実施した。(7)1月の検討会において、GISのワークショップを実施した。(8)グループ共通のGISソフトとして、ArcViewを選定し、使用法習得に努めた。

今年度は6月、9月、1月の3回研究グループ検討会を開催し、最新の研究成果についての情報・意見交換、全体の調整・とりまとめを行なった。主な研究実績は次の通りである:ア)地図化と時空間分析へのArcView GISの適用に努め、相当の進展をみた。イ)土地利用情報システムLUISをArcView GISで扱える形にバージョンアップした。ウ)土地利用変化シミュレーションに使用するための社会経済条件・自然条件データベースの整備を進めた。エ)既存のモデル化手法の本研究への適用の可能性について広範且つ集中的な検討を行ない、それぞれの手法の長短を明らかにした。オ)土地利用分布パターンの変化をシミュレートするための新しい基本モデルを開発した。カ)過去の土地利用変化の詳しい実態を知るため、特に近世末の「荒地」の実態の解明、中心-縁辺関係を軸としたマクロな土地利用変化ダイナミズムの解明、政策が果した役割の解明、戦争・天災の影響の解明を行なった。本研究の目的は、近世末から現代までのわが国の土地利用変化とそれに関わる諸要因を、既に作成済みの土地利用データファイルと新規に作成した各種データファイルを用い、現地調査の成果も踏まえて時空間的に詳細に分析し、それに基づき土地利用変化モデルを構築し、2020年代のわが国の土地利用を予測することである。今年度は5月、11月、1月の3回グループ検討会を開催し、最新の研究成果についての情報・意見交換、全体の調整・とりまとめを行なった。主な研究実績は次の通りである:ア)地図化と時空間分析へのArcView GISの適用に努め、所期の成果をあげた。イ)既存の分析手法とモデル化手法の本研究への適用の可能性について広範且つ集中的な検討を行ない、それぞれの手法の長短を明らかにした。ウ)土地利用変化の詳細な説明モデルとシナリオを作成した。エ)上の成果に基づきわが国の将来の土地利用分布を予測し、それに関連する諸問題を論じた。オ)3ヵ年の研究の集大成となる研究成果報告書を刊行した。これには多くのオリジナルな多色コンピュータ地図を掲載した。
ミオシンレールとしてのアクチン高次構造複合体 : その役割を探る

生体内ではアクチン線維は種々のアクチン結合蛋白質と高次構造を形成している。この高次構造とミオシンとの相互作用を探る事を目的とし、種々のアクチン結合蛋白質を結合させたアクチンレール上でのミオシン滑り運動解析を行った。従来のin vitro motilityアッセイ法に(1)非標識アクチン線維を混合し、(2)全反射蛍光顕微鏡を利用する事でバックグラウンドを大幅に改善し、高濃度アクチン線維/アクチン結合蛋白質下でアクチンミオシン相互作用を直接観察できるよう工夫した。筋織維蛋白質であるトロポミオシンを飽合させた場合、ミオシン上の滑り速度は裸のアクチン上の1.3倍に上昇、また同じく筋繊維蛋白質カルデスモンを飽和結合させた場合は1/3の速度となった。ミオシンと相互作用するアクチン線維の数に差はみられなかったことから、トロポミオシン、カルデスモンはミオシンとアクチンとの結合に影響を与えるのではなく、滑り運動速度そのものに影響を与える可能性が示唆される。一方、アクチン脱重合促進因子のコフィリン、脳特異的アクチン結合蛋白質ドレブリンを飽和結合したアクチン線維においては、ミオシンに結合るアクチン線維の数が大幅に減少したことから、コフィリンとドレブリンはアクチンとミオシンとの結合を阻害する可能性が示唆される。ちなみに、この観察条件と同一条件下において、トロポミオシンはアクチン活性化ミオシシATPase活性を促進、カルデスモン、コフィリン、ドレブリンはともに減衰させたが、上記理由により減衰の中身は異なると考えられる。以上、裸のアクチンとミオシンとの相互作用様式と、実際の生体で起っているであろうアクチンとミオシンとの相互作用様式は、かなり異なっている事が示唆される。今後、より生体に近いアクチンレールを作成し、同様の解析を行って行きたい。ミオシンは主要なモーター蛋白質であり、アクチンをレールとした滑り運動により、種々の細胞運動を誘起する。アクチンミオシンの滑り運動解析は、裸のアクチン線維とミオシンで行われており、生体に近い形、すなわち多くのアクチン結合蛋白質を結合させた高次複合体とミオシンとの相互作用解析は殆どなされていない。本研究では、アクチン高次複合体とミオシンの解析を行い、より生体に近い形での解析を行うことを目的とする。本年度は系の確立に主眼をおいた。蛍光標識G-アクチン、ビオチン標識G-アクチンを共重合させ、両者が混在したF-アクチンを作成した。抗ビオチン抗体を塗布したフローセル中にこのF-アクチンを流し込み、ガラス表面への保持・観察に成功した。これにラメリポディアに局在するコフィリンを作用させたところ、切断・脱重合が観察されたことから、このアクチンは生来のアクチン活性を有しており、レールとして利用できると考えられる(Ishikawa, et. al.、投稿中)。また、フィロポディアの架橋蛋白質ファシン、及び接着斑架橋蛋白質αアクチニンでこのF-アクチンを架橋後、同様の操作を行い、フィロポディア様アクチン線維束、接着斑様アクチン線維束をカバーグラス上に保持する事が出来た。Qドットミオシンの作成は、バキュロウイルスベクターの構築まで終了した。来年度は、これを完成し、本年度確立した再構成系アクチンレール上のミオシン運動の解析を行いたい。
Dual energyと超遅延相造影CTによる4次元CT血管造影エンドリーク診断

従来検査にて診断が困難であったエンドリークの低侵襲診断法を確立するために、dual energy CTによる金属除去、心電図同期下4次元CT angiogram (4D-CTA)撮影と超遅延相造影CTとを組みあわせた基盤研究を行う。研究方法は以下の3つである。2)超遅延相CTAによるtype IIIbエンドリーク描出能の検証を行う。3)金属除去心電図同期下4D-CTAの臨床例でのエンドリーク診断能を検証する。
脊髄損傷者の運動時循環応答特性に関する研究

心臓を支配する交感神経前ニューロンの細胞体はTh1からTh5の分節に存在することが知られている。したがって、このレベルの脊髄を損傷すると心臓の調節に何らかの影響があることが予想される。そこで、本研究では心臓交感神経支配が遮断されているTh5以上の脊髄損傷者(脊損者)の運動時循環応答を明らかにするために、このレベル以下の脊損者及び健常者との比較を行った。被験者は脊損者11名(Th3L1)及び健常者5名であった。脊損者のうち4名は脊損レベルがTh3とTh4であった。運動は腕回転エルゴメータを用いて行い、運動強度は各被験者の最大酸素摂取量の20、40及び60%とした。各運動強度において10分間の腕回転運動を行わせ、その間の心電図R-R間隔をMacLab/4eを用いて連続測定した。また、心拍数が定常状態になったときに、二酸化炭素再呼吸法から心拍出量を求めた。各作業負荷における定常状態では、脊損者の心拍数は健常者よりも高かったが、心拍出量は両群で似たような値を示した。さらに、脊損者間での比較では、脊損レベルが高いほど心拍数が高い傾向にあった。これらの結果は、脊損レベルが高いほど一回拍出量が低いことを意味しており、一回拍出量の低下を補償するために心拍数が増加したものと考えられる。運動開始直後から定常状態に達するまでのR-R間隔の変動比較すると、定常状態に達するまでの時間は脊損レベルの影響は認められなかった。安静時からすでに脊損レベル上位者の方がR-R間隔は短く、運動中においても同じような現象が認められた。Th5以上の脊損レベル者の運動時循環応答の特徴として、一回拍出量が少ないのに対し、頻脈であることが示された。
ペプチドレベルでの実験的自己免疫性ぶどう膜炎の免疫学的制御機構の解明

ヒトの内因性ぶどう膜炎の動物モデルである,実験的自己免疫性ぶどう膜炎(EAU)が、眼特異抗原を免疫することにより、抗原提示細胞上の主要組織適合抗原(MHC)と結合した抗原が、特定のT細胞レセプターを持つヘルパーT細胞を活性化し、眼の網膜ぶどう膜に炎症を惹起するものである。これまでは,1個のペプチドは,1種類のMHCのクラスII分子にのみ結合すると考えられてきた(MHC拘束性).本研究では,MHCへの結合部位が1個しかないと考えられるような,小さなペプチドを用いて,異なる免疫遺伝学的背景を持つラットで,EAUあるいは免疫反応が惹起されるか検討した.眼特異抗原であるIRBPとその合成ペプチドR16を免疫したところ,IRBPは,ラットのLEW(RT1^l),WKAH(RT1^k),W/M(RT1^k),SDJ(RT1^u),LEJ(RT1^j),BUF(RT1^b)にEAUを発症し,TO(RT1^u)に発症しなかった.また,R16はLEW,WKAH,W/M,LEJ,BUFにEAUを発症し,SDJ,TOに発症せず,MCH拘束性を越えた,MHCへの結合性を有するペプチドが存在することがわかった.さらに,ラットのMCHに対するRT1-BおよびRT1-Dに対するモノクローナル抗体を用い,免疫反応の抑制を調べたところ,抗RT1-B抗体により抑制され,異なるRT1-b分子に同じ抗原が結合できることがわかった.今後は,アミノ酸を置換したアナログペプチドを用い,さらに詳細に検討したい.ヒトの内因性ぶどう膜炎の動物モデルである,実験的自己免疫性ぶどう膜炎(EAU)が、眼特異抗原を免疫することにより、抗原提示細胞上の主要組織適合抗原(MHC)と結合した抗原が、特定のT細胞レセプターを持つヘルパーT細胞を活性化し、眼の網膜ぶどう膜に炎症を惹起するものである。これまでは,1個のペプチドは,1種類のMHCのクラスII分子にのみ結合すると考えられてきた(MHC拘束性).本研究では,MHCへの結合部位が1個しかないと考えられるような,小さなペプチドを用いて,異なる免疫遺伝学的背景を持つラットで,EAUあるいは免疫反応が惹起されるか検討した.眼特異抗原であるIRBPとその合成ペプチドR16を免疫したところ,IRBPは,ラットのLEW(RT1^l),WKAH(RT1^k),W/M(RT1^k),SDJ(RT1^u),LEJ(RT1^j),BUF(RT1^b)にEAUを発症し,TO(RT1^u)に発症しなかった.また,R16はLEW,WKAH,W/M,LEJ,BUFにEAUを発症し,SDJ,TOに発症せず,MCH拘束性を越えた,MHCへの結合性を有するペプチドが存在することがわかった.さらに,ラットのMCHに対するRT1-BおよびRT1-Dに対するモノクローナル抗体を用い,免疫反応の抑制を調べたところ,抗RT1-B抗体により抑制され,異なるRT1-b分子に同じ抗原が結合できることがわかった.今後は,アミノ酸を置換したアナログペプチドを用い,さらに詳細に検討したい.
進化論受容の比較科学史的研究

三年間にわたる本研究では、これまで欧米の研究者たちによって行われた進化論受容の比較研究と重なる部分もあるが、欧米研究者たちが見すごしている東洋での受容の状況をも加え、本格的な比較研究をめざした。そこで、中国,イギリス,ドイツ,フランス,ロシア(ソビエト),スペインにおける進化論、とりわけダーウィニズムへの反応を日本の反応と比較しながら、それぞれの特徴を分析した。日本に関しては、これまでの研究でぬけていた視点(日本とアメリカでの社会ダーウィニズムの比較,高等教育への科学概論なる講義の導入と進化論の関係,科学界の形成と進化論の関係など)を加えることができた。中国については宣教師の役割を中心にして進化論受容の過程を分析し、日本での反キリスト教者の外国人による進化論導入とのちがいを明確にした。なお、ゲストとして招いた中国の科学史家による分析も加わり、掘り下げが深まった。欧米に関しては、神学者たちが進化論に対し、どのような態度を示したかを新資料で分析する研究も含めて、先駆的研究のトーマス・グリックのものに新知見をもたらすことができた。本研究を通して、進化論受容のパターンの多様性がうきぼりになったが、このような多様性を整理する枠組が必要となる。それに関して文化人類学者M.ダグラスによって提唱されたグリッド・グループ理論を適用することを試みた。全体としては、比較研究に一定の役割を果たす新知見を得ることができたが、今回着手できなかった中国以外のアジア諸国での動向を今後調査することによって、さらに充実したものにしていく予定である。研究の第一年目として,各分担者において,分担テ-マに関連する研究状況を調査し,文献リストを作成した。各分野とも第二年度へ向けての基礎資料となる文献の収集がなし得たが,今後はその分析が作業として残された。文献リストの具体例をあげれば,分担者八耳の「進化論と宣教師」関係のものがあり,100点以上のものの中で新知見に結びつく可能性のものも含まれている。日本への受容に関連しては鵜浦が昨年12月の班会議でキリスト教者の進化論への反応が報告され,参加者の関心を得ることができた。欧米関係の研究では,松尾がイギリスに渡り,新資料の入手に努め,とくにイギリスでの反ダ-ウィンの動きを見せたキリスト教者に関して新知見を得て帰国した。ソビエトを分担された江上はロシアへのダ-ウィニズム受容に重要な役割を果たした人物の中から植物生理学者チミリャ-ゼフを取りあげ,さらにその延長としてバッハ,オパ-リンに言及し,植物生理学分野への進化論受容を検討した。比較科学史的立場からすると,中国やアジア諸国での状況を知ることが重要であるが,中国からの研究論文を鈴木が入手し,目下検討中である。また,これまであまり取りあげられていないスペイン語圏について蛭田が資料の入手を行い,これまでの研究状況を和訳などを行い整理された。その他,各分担者間での意見交換,情報交流などを隨時行い,来年度の課題とすべきものを整理した。進化論受容をめぐる個別の研究史として欧米,オ-ストラリアのものがすでに存在するが,文化史,文明史,社会史的観点での分析が必ずしも十分とは言えない。来年度はこの点に視点をあて,分担者間での比較検討を行うという点が確認された。研究の第二年目として,昨年度と同様,各分担者において各分担テ-マに関連する文献の収集,検討が行われた。また,東京,筑波において班会議を2回開催し,各分担者間の意見・情報・資料の交換が行われた。研究の途中経過として以下にいくつかのものを紹介する。松永俊男は19世紀イギリスの一地方紙上の進化論論争をとりあげ,当時のイギリスにおけるダ-ウィニズム是非の論争を紹介,また溝口元と協力してビ-グル号来日神話の成立と伝播を検討。その溝口は日本の動物学界での進化論受容を渡瀬庄三郎,谷津直秀,駒井卓の著作を通して分析。

時に実験生物学の導入と分類学・系統学の衰退,進化研究の低調さの関係を考察した。松尾幸季は英国教の牧師T.S.バ-クスの科学と宗教,特に進化論への反応を研究,彼の進化論への本格的言及の時期と,それがスペンサ-の著作に対してのものであることを明らかにした。江上生子はロシアの植物形態学,細胞学研究者V.I.ベリャ-エフについて研究し,彼が1890年代に行った始原的な生物に関する見解を1920年代のオパ-リンによる生命の起源論との関連で考察した。成定薫は文化人類学者M.ダグラスの提唱しているグリッド・グル-プ理論を用いて,各国のダ-ウィニズム受容パタ-ンを分析した。蛭田庸代はスペインにおけるダ-ウィニズムの紹介書のほん訳を行い,彼の地における進化論受容パタ-ンを分析。このように,各分担者において,個々のテ-マでの研究に一定の成果が得られ,昨年度の成果とあわせ,主テ-マである比較研究への基礎が得られた。来年度は最終年にあたるので,それらをふまえて総合考察を行う予定である。本年度は本研究の最終年度にあたるので、各分担者,協力者においては各自のテーマに関する研究成果のまとめを行い、2回にわたる全体討論で「比較研究」という視点で成果を評価した。以下がそのまとめである。ダーウィニズムへの反応は国によって異なっている。本研究では中国,イギリス,ドイツ,フランス,ロシア(ソビエト),スペインでのダーウィニズム(広くは進化論)に対する反応を日本のそれと比較しながら検討した。トーマス・グリックの『ダーウィニズムに対する反応の比較研究』では日本および中国に関しての言及はない(1988年の第2版でも同じ)が非西欧諸国での反応の様子は比較研究で不可欠である。本研究では、日本でのダーウィニズムへの反応に関して新しい視点(日本とアメリカでの社会ダーウィニズムの比較,高等教育への科学概論なる請義の導入と進化論の関係,科学界の形成と進化論の関係など)の分析が行われた。中国に関しては宣教師の役割を中心にした分析が試みられたが、ゲストとして大連から研究者を招き,中国での動向を聴き、参考とした。また,イギリス,ドイツ,フランス,スペインで進化論が神学者や一般市民にどのように受けとめられたか、さらにロシア(ソビエト時代を中心に)での反応も各分担者によって従来とりあげられなかった視点で調査された。なお、比較研究を行うにあたっては、いくつかの枠阻をもうけることが必要であり、それに関する試乗や“グリッド・グループ理論"の適用の可否も検討した。全体としては、まだ十分な比較研究には至っていないが、今後の研究に一定の役割を果たし得たと考えている。
有限温度変分法による核物質状態方程式の構築と超新星爆発計算への適用

重力崩壊型超新星爆発現象の数値シミュレーションに適用可能な、現実的核力から出発した一様核物質の状態方程式を、変分法により作成した。そしてこの状態方程式を用いて熱い原始中性子星の構造計算を行い、さらに、超新星爆発シミュレーションのテスト計算を行った。またこの一様核物質の状態方程式を用いて、非一様核物質の状態方程式の計算に取り組み、α粒子の混合も考慮して、典型的な温度おける、幅広い密度と陽子混在度に対し、核物質の相図を作成した。超新星爆発シミュレーションへの適用を目指した変分法による核物質状態方程式(EOS)構築に向け、以下の研究を行なった。まず有限温度一様非対称核物質の自由エネルギーを変分法により求めた。ここで用いる変分法は、有限温度の一様な中性子物質および対称核物質に対して用いられたSchmidt-Pandharipandeの方法の拡張であり、任意の陽子混在度xに対する、陽子と中性子の平均占有確率(実際にはその関数形に含まれる単一粒子エネルギースペクトルを特徴付ける有効質量)について、自由エネルギーを最小化する方法である。これまでのテスト計算で得られたように、自由エネルギーの陽子混在度x依存性が、xの2次関数的振舞いからずれる傾向が、今回の系統的計算で確認された。その原因はエントロピーのx依存性にあると考えられる。さらに内部エネルギーやエントロピーも系統的に計算し、本変分法の解が自己無矛盾であることが確認された。また自由エネルギーより圧力を求め、臨界温度Tcのx依存性を調べたところ、対称核物質の場合にTc=18MeVであったが、xの減少とともにTcも減少し、およそx=0.08でTc=0MeVとなることが分かった。ただし最終的なTcの決定には、後述のような非一様核物質に対するThomas-Fermi(TF)計算が必要となる。非一様核物質に対しては、これまでの研究成果である中性子星クラスト(絶対零度β安定な非一様物質)における原子核のTF計算を拡張し、任意のxに対するエネルギー計算により、一様相と非一様相の境界を定めるテスト計算を行なった。その結果、本研究によるEOSの場合、ShenらのEOSに比べてわずかに高密度側で非一様相から一様相へ転移することがわかった。現実的核力から出発して超新星爆発計算に適用可能な核物質状態方程式を作成する研究を進めた。今年度は昨年度までで確立した有限温度非対称核物質に対するクラスター変分法(Schmidt-Pandharipande(SP)の方法)による自由エネルギーの数値計算コードの改良を行った。改良の目的は、超新星爆発計算用の数値データとして耐えうる計算精度を保証することである。超新星爆発計算用の数値データは、密度・温度・陽子混在度の細かいポイントに対して滑らかに変化する必要がある。また圧力やエントロピーなどの熱力学量を自由エネルギーデータの数値微分で求めることからも、この改良は不可欠である。また、SPの方法の妥当性を検証するために、自由エネルギーのfull minimization(FM)の研究を行った。SPの方法では核物質内部エネルギーを求める際に、有限温度のJastrow波動関数によるHamiltonian期待値を計算するが、ここでJastrow波動関数に含まれる2核子間相関関数は、密度と陽子混在度がその状態と等しい絶対零度の場合に変分計算で決定し、この相関関数は温度変化しないと仮定する。そして単一粒子状態の平均占有確率を支配する核子の有効質量について、自由エネルギーを最小化する。しかし本来は各温度状態において相関関数の自由度に関しても変分を行い、自由エネルギーを最小化しなければならない。そこで、自由エネルギーを相関関数と有効質量の両者について最小化するFMの計算を行い、従来のSPの方法との比較を行った。その結果、SPの方法による自由エネルギーはFMでの結果と非常に良く一致することが確認された。現実的核力(AV18+UIX)から出発した超新星爆発(SN)計算用核物質状態方程式(EOS)の作成を進めた。クラスター変分法(CVM)を用いた一様相の核物質EOSは、SN計算に必要な密度・温度・陽子混在度に対してほぼ完成した。このEOSの特微を知るために,有限温度レプトンガスの混在を考えた原始中性子星(PNS)の構造を計算した。ただしニュートリノがトラップされている状態を扱うため、電子混在度を固定し、断熱近似と等温近似の2種類の近似で検討したところ、得られたPNSの振る舞いは妥当であることを確認した。また非一様核物質に対するEOSはThomas-Fermi(TF)近似により計算を行うが、その際に用いる一様核物質EOSのデータは、非常に低密度な領域から必要である。ところが低密度核物質に対するCVMを実行したところ、triplet-even状態で中心力型及びテンソル型相関関数が大きな振幅を示し、一核子当たりの結合エネルギーも1MeVに近い値に漸近した。これは明らかに重陽子束縛状態を形成しようとしている振る舞いであり、現実的核力から出発しているからこそ見られる現象である。しかし非一様相はTF計算で取り扱う予定であるため、一様相のEOSがクラスター構造の影響を含んではならない。

そこでhealind distance条件を改良することで、一様相における重陽子クラスター形成を形成したEOSを作成した。さらに非一様相のTF計算を進め、絶対零度核物質の相図を作成した。現実的核力(AV18+UIX)から出発したクラスター変分法に基づく核物質状態方程式(EOS)を作成し、超新星爆発シミュレーションへ適用する研究を行った。まず、本研究で求めた有限温度の一様非対称核物質について、その熱力学量の特性を調べて論文発表し、さらに超新星爆発シミュレーションへ適用可能なように、古いShen-EOSとほぼ同じ密度、温度、陽子混在度に対して熱力学量を完備する状態方程式テーブルを完成させた。また非一様相のEOSをThomas-Fermi近似で作成するために必要な、更に細かい密度と陽子混在度に対する自由エネルギーを、KEK大型シミュレーション研究におけるIBMのBlue Gene/Qを用いた並列計算により完備した。さらに、α粒子の混合を考慮した。ここでα粒子は相互作用をしないBoltzmannガスとして記述し、非一様相と一様相それぞれでのα粒子の混合を計算した。最終的に得られた相図での原子核存在領域およびα粒子混在領域は、Shen-EOSのそれと大きくは異ならないが、形成される原子核の大きさがShen-EOSと異なり、また大きな原子核が現れる領域も異なる事が判明した。そして、本研究で作成した一様核物質EOSを用いて、超新星爆発の一般相対論的球対称断熱流体数値シミュレーションを実行した。このテスト計算では、非一様相EOSとしてShen-EOSを用いた。その結果、断熱計算で用いられる陽子混在度の大きい領域でのEOSは、Shen-EOSより柔らかい傾向にあることが判明した。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ランダムウォークの脱乱択化

ランダムウォークの脱乱択化とは,ランダムウォークという確率過程を,同等の決定的過程で模倣しようという試みである.本課題は,乱択アルゴリズムの脱乱択化に対する新しい汎用手法の構築を将来の目標に据え,ロータールーターモデルの解析技法の開発に取り組んだ.ロータールーターモデルに関する従来研究が規則的なグラフ上の単純ランダムウォークを対象としていたのに対し,本研究では前述の動機の下,一般の推移確率行列を取り扱えるようにモデルを拡張し,分布の誤差に関する解析手法を構築した.ランダムウォークの脱乱択化とは,ランダムウォークという確率過程を,同等の決定的過程で模倣しようという試みである.ロータールーターモデルはJames Proppにより2000年ごろ提唱された決定的過程で,deterministic random walkともよばれ,マルコフ連鎖の研究者の関心を集めている.ロータールーターに関する従来研究のほとんどが,数学的興味から無限グラフ上の単純ランダムウォークを対象とするものであった.これに対し本課題では,ロータールーターを確率的アルゴリズムの脱乱択化に応用する研究に取り組んだ.アイデアは,マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法への応用を意識し,モデルを有限の有向多重グラフ上に拡張するという素朴なものであったが,MCMC法の脱乱択化という目的を明確にすることで大胆な仮定を置くことができ,分布の誤差の上界を得ることに成功した.さらにこの結果を精査・洗練することで,既約なマルコフ連鎖一般について,推移確率行列の固有値で記述される上界も与えている.解析の改良は今後の課題である.一方で,多重グラフを用いたモデルでは,枝数が推移確率の値に依存して増える,あるいは無理数の推移確率を扱えないなどの限界もあった.この点を克服するために,無理数の推移確率をも扱える新しい(ロータールータに似た)モデルを開発した.このモデルの解析は今後の課題である.計算における乱数の働きの解明に向け,本課題ではランダムウォークの脱乱択化という新しい技法の開発に挑戦し,新技法に関する萌芽的成果を得ることができたと言える.ランダムウォークの脱乱択化とは,ランダムウォークという確率過程を,同等の決定的過程で模倣しようという試みである.本課題は,乱択アルゴリズムの脱乱択化に対する新しい汎用手法の構築を将来の目標に据え,ロータールーターモデルの解析技法の開発に取り組んだ.ロータールーターモデルに関する従来研究が規則的なグラフ上の単純ランダムウォークを対象としていたのに対し,本研究では前述の動機の下,一般の推移確率行列を取り扱えるようにモデルを拡張し,分布の誤差に関する解析手法を構築した.マルコフ連鎖モンテカルロ(MCMC)法などの確率的アルゴリズムの脱乱択化を目指し,決定的過程であるロータールーターモデルの解析に取り組んだ.ロータールーターモデルではグラフの各点に多数の"チップ"がばらまかれ,各時刻において,各頂点は今あるチップ全てを隣接頂点に順々に決定的にばらまく.各頂点上のチップの個数(正確には,各頂点のチップ数/全体のチップ数)がグラフ上のランダムウォークの"分布"を模倣する.大きな関心は,チップが1か所に固まることなく,ランダムウォークの分布をよく模倣できるかという点である.従来のロータールーターモデルでは,単純ランダムウォークの脱乱択化しか扱うことができなかったが,本研究では多重グラフを利用したモデルを設計し,より一般のランダムウォークを扱うことができるようになった.特にMCMC法で仮定される有限グラフ上の可逆なランダムウォークに対しては,対応するロータールータモデルとの分布の誤差がチップの総数に依存しないことを示した.このことはすなわち,ロータールーターモデルのチップの総数を増やすことによりランダムウォークの分布をよりよく模倣できることを保証する.この成果の速報版を国際会議ANALCO 2012で報告した.この他,多重グラフを利用しないロータールーターモデルを新たに提案し,無理数を含む推移確率行列をもつランダムウォークを扱えるようになった.この成果について,第一報を国内の会議で報告した.速報版が国際会議ANALCO 2012に採択され報告を行った.現在,完全版を雑誌に投稿中である.この点に関しては,概ね計画通りである.上下界ギャップの改善については現在解析途中であり,やや計画より遅れている.一方で,実数値を含む推移確率行列をもつランダムウォークにも適用可能な拡張モデルの設計に成功し,すでに一部の解析にも成功している.現在,より詳細な解析に取り組んでいるが,新モデルの提案に関しては計画した内容より進んでいる.以上を総合して,概ね計画通りといえる.引き続き,ロータールーターモデルの解析に取り組む.特に上下界のギャップの改善に関しては,上界が下がるものと予想しており,より精密な解析を行うことで上界の改善を目指す.また,実数値をとる推移確率行列に対しても適応可能な提案モデルについて,より精細な解析に取り組む.具体的には,ランダムウォークと提案モデルの単一頂点に着目したチップ数の誤差の上下界の算定を行う.従来モデルでは周期性に着目した解析を行っていたのに対し,提案モデルには周期性が無いため,新たな解析手法の設計を行う必要がある.確率論,計算量理論,アルゴリズム理論などで培われた技法を応用することで,この問題の克服を図る.得られた研究成果は国際会議,学術雑誌等にて発表する.本研究は理論研究が中心であるため,大半の経費を旅費に割り当てる.精度の高い議論を行うため,代表者と分担者が顔を会わせてのディスカッションを少なくとも年2回程度行う.この際の旅費に使用する.また国内外の会議に出席し,研究成果の報告ならびに最新の研究動向の調査を行う.この際の旅費,参加費に使用する.

そのほか,提案モデルの解析手法の設計に必要となる確率論,計算量理論,アルゴリズム論に関する書籍の購入や,計算機実験に必要なソフト,外部メモリなどの周辺機器の購入にも使用する.
めっきプロセスによる物質循環と資源化によるゼロエミッション化

【研究目的】めっきプロセスの中でもっともエミッションの大きな無電解めっきプロセスを主眼におき,これまでにめっきプロセスの物質およびエネルギーバランスの解析(平成9年度),めっき工場内で行われている種々のめっきプロセスを複合化させることによるゼロエミッション化の提案(平成1011年度)を行ってきた。本年度はこれまでの研究を発展させ,めっき老化液中に含まれる未利用物質を他産業の資源として転換する要素技術の開発を試みた。【研究成果の概要】1)無電解めっきプロセスにおける未利用資源:1987年の統計では,我が国で無電解めっき法で生産されるニッケルめっき被膜の生産量は300トンである。しかしながら,それに伴い年間125千トンもの老化めっき液が廃棄される。これはめっき浴が不安定でその寿命が極めて短いことによる。この老化めっき液にはニッケルなどの金属と亜りん酸に含まれるりんが未利用資源として大量に含まれており,この未利用資源を資源化して循環利用できればめっきプロセスのゼロエミッション化が計れるものと結論づけた。2)老化めっき浴中のりんの変換:老化めっき浴中のりんは亜りん酸の形態で存在している。資源化のためには亜りん酸をりん酸に酸化する操作が必要であるが,アルカリ性溶液中の溶存酸素による酸化反応により,亜りん酸をりん酸に変換できることを見いだした。3)水産業廃棄物によるりんの資源化:りんをアパタイトとして資源化するためには,りんの他にカルシウム源が必要である。本研究ではカルシウム源に貝殻などの水産業廃棄物を用いることとした。水産業において,貝殻は大量に発生する未利用資源であり,かきに関する一昨年の統計によると,全生産量20万トンのうち,食用のむき身として出荷されるのはわずかに3万トンであり,残りの17万トンはかき殻として廃棄されている。このかき殻の主成分は炭酸カルシウムであり,これを原料に,りんの資源化に用いる材料の合成を試みた。かき殻に豚骨を加えて加熱処理を施して合成したセラミックスをりん酸塩溶液中に添加して25°Cで72時間反応させた結果,液中のりんをほぼ100%除去できることが明らかとなった。このセラミックスの主成分のリン酸四カルシウム(TTCP,Ca_4(PO_4)_2O)が溶液中のリン酸イオンと反応して,水酸アパタイト(Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2)を形成したことによりリンを固定できたものと考えられる(Fig.1(4))。水酸アパタイトはリン鉱石の主成分であるフッ素アパタイトと組成,構造とも類似しており,リン生産に転用できることから,この方法によりリンを資源化できると考えられる。
柔軟な発光団を基盤とした張力プローブ分子群の開発と可視化技術への展開

ポリマー材料の延伸に伴う力学負荷の可視化を行うために、引っ張りに応答する蛍光分子の設計・合成を行なった。当該年度において、V字型と平面型の間を可逆にコンフォメーション変化し、それに伴って蛍光変化を示す独自の分子群(FLAP)を合成し、それらをポリマーに導入することで、ポリマーの力学的負荷に伴う蛍光変化について調査した。その際、蛍光分子FLAPをポリマーに導入させる位置、つまりポリマーの主鎖(ポリマーを形成する鎖)か架橋点(ポリマー鎖をつなぐ結合点)のいずれかに導入することで、延伸に伴う力学的負荷の違いを評価した。実際にポリマーの引っ張りに伴う力学試験と蛍光スペクトル変化を同時測定することで、当初の狙い通り、蛍光分子FLAPがV字から平面形へと変化した時の蛍光変化に対応するスペクトル変化を示した。この時の変化量からポリマーの延伸に伴う力学的負荷は、架橋点により多く集中することを実験的に始めて実証することに成功し、当該研究独自の蛍光分子FLAPの有用性を示したと言える。また当該年度において、蛍光分子FLAPのライブラリ化にも取り組んだ。現在上記FLAP分子はV字型で青色、平面型で緑色の蛍光色を示すが、今後様々な環境下における光・力学応答を志向すべく、新たなFLAP分子群の合成を行なった。従来までのFLAP分子はその骨格に炭素8個の八員環からなる柔軟な部位を有しているが、これを炭素6個、酸素1個の七員環へと変換し、それに伴う分子の吸収・蛍光(分子の色)特性を明らかにした。今回合成した7員環を含む分子は従来のFLAPの基本骨格となるだけでなく、合成の容易さから一連の研究をさらに加速させるものになると考えている。研究実績にも示したように、我々が独自に開発した、V字型と平面型の間を可逆にコンフォメーション変化し、それに伴って蛍光変化を示す分子群(FLAP)を用いることで、ポリマー材料の延伸に伴う負荷を定量化することができたため、当初の研究計画以上に進展したと評価している。特に、ポリマーの構造の違いに着目して力学負荷の違いを実験的に評価できたことは当該研究における分子の有用性を実証できたと考えられる。現在得られている力学応答分子FLAPは青色と緑色との間で蛍光変化を示し、その時の変化に要するエネルギーは一意に決まっている。このことから分子設計をさらに見直し、様々な環境下に適応したFLAP分子群の合成に着手した。上記研究業績にも示したように、新規七員環を含む化合物群はその合成の容易さ、環境応答性などの観点から優れた機能性材料のプラットフォームとして期待される。このような七員環新規FLAP分子群は力学応答性だけでなく、吸収・蛍光(分子の色)特性や、芳香族性(特定の分子がもつ安定化効果)の観点から研究を展開し、計算化学や理論のアプローチから、その基礎化学的な物性を評価することができた。このように、一連のFLAP分子群を用いることで、光化学が関与する芳香族性のような基礎化学の面だけでなく、ポリマーの力学負荷の可視化といった材料(応用)化学の観点からも研究を遂行でき、計画が大いに進展した結果といえる。これまで、ポリマーの力学負荷に伴う力の可視化を独自に開発した蛍光分子FLAPを用いることで達成できた。しかし、計算化学や理論の観点からのサポートが不可欠である。これについては、既に共同研究を開始しており、FLAP分子を組み込んだポリマーの延伸シミュレーションを行なっている。一方で、ポリマーのバルク(マクロ)の視点だけでなく、量子化学計算(1分子の計算)を行い、これらを組み合わせることで、ポリマーの力学負荷におけるミクロとマクロとをつなぐ化学の解明に取り掛かる。新規FLAP分子群の設計・合成に関しては、上述した七員環FLAP分子を中心にさらなる合成検討を重ねることで、従来のFLAP分子の新たなプラットフォームとしての機能を見出す。また芳香族性の観点からも注目を集めている一連の分子群について量子化学計算、光化学特性(吸収・蛍光)、理論を含め、包括的に研究を進めていく予定である。特に理論、計算化学については、海外研究者との共同研究を開始している。従来までのFLAP分子はその骨格に炭素8個の八員環からなる柔軟な部位を有しているが、これを炭素6個、酸素1個の七員環へと変換し、それに伴う分子の吸収・蛍光(分子の色)

特性を明らかにした。今回合成した7員環を含む分子は従来のFLAPの基本骨格となるだけでなく、合成の容易さから一連の研究をさらに加速させるものになると考えている。研究実績にも示したように、我々が独自に開発した、V字型と平面型の間を可逆にコンフォメーション変化し、それに伴って蛍光変化を示す分子群(FLAP)を用いることで、ポリマー材料の延伸に伴う負荷を定量化することができたため、当初の研究計画以上に進展したと評価している。特に、ポリマーの構造の違いに着目して力学負荷の違いを実験的に評価できたことは当該研究における分子の有用性を実証できたと考えられる。現在得られている力学応答分子FLAPは青色と緑色との間で蛍光変化を示し、その時の変化に要するエネルギーは一意に決まっている。このことから分子設計をさらに見直し、様々な環境下に適応したFLAP分子群の合成に着手した。上記研究業績にも示したように、新規七員環を含む化合物群はその合成の容易さ、環境応答性などの観点から優れた機能性材料のプラットフォームとして期待される。このような七員環新規FLAP分子群は力学応答性だけでなく、吸収・蛍光(分子の色)特性や、芳香族性(特定の分子がもつ安定化効果)の観点から研究を展開し、計算化学や理論のアプローチから、その基礎化学的な物性を評価することができた。このように、一連のFLAP分子群を用いることで、光化学が関与する芳香族性のような基礎化学の面だけでなく、ポリマーの力学負荷の可視化といった材料(応用)化学の観点からも研究を遂行でき、計画が大いに進展した結果といえる。これまで、ポリマーの力学負荷に伴う力の可視化を独自に開発した蛍光分子FLAPを用いることで達成できた。しかし、計算化学や理論の観点からのサポートが不可欠である。これについては、既に共同研究を開始しており、FLAP分子を組み込んだポリマーの延伸シミュレーションを行なっている。一方で、ポリマーのバルク(マクロ)の視点だけでなく、量子化学計算(1分子の計算)を行い、これらを組み合わせることで、ポリマーの力学負荷におけるミクロとマクロとをつなぐ化学の解明に取り掛かる。新規FLAP分子群の設計・合成に関しては、上述した七員環FLAP分子を中心にさらなる合成検討を重ねることで、従来のFLAP分子の新たなプラットフォームとしての機能を見出す。また芳香族性の観点からも注目を集めている一連の分子群について量子化学計算、光化学特性(吸収・蛍光)、理論を含め、包括的に研究を進めていく予定である。特に理論、計算化学については、海外研究者との共同研究を開始している。