hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ペルシャ文学・文化資料のデ-タベ-ス化ー女性の生活と思考を中心にー

本研究の目的は,ペルシャ文学・文化に関するデ-タベ-ス構築の試みである。デ-タ処理はパ-ソナル・コンピュ-タを利用した。この目的のために,11世紀に記された長編叙事詩『ヴィ-スとラ-ミ-ン』が選ばれた。この叙事詩はペルシャ文学作品であるだけではなく,イランにおける女性の生活,習慣,教育,信仰,思想などの分野の格好の資料でもある。テキストは8908行の対句で構成されている.各対句を1レコ-ドとしてアスキ-ファイルの形式で入力した。ペルシャ語のデ-タベ-スの構築とその目的別処理を可能にするために,パ-ソナル・コンピュ-タ用のプログラムが開発された。そのうち主なものは,ペルシャ文字を含むテキストの印字プログラム,印字プログラム用のペルシャ文字フォント作成プログラム,テキストから抜きだしたペルシャ語の単語をペルシャ文字のアルファベット順に並びかえるプログラム,異なり語とその頻度数をもとめるプログラムなどである。堤出される本研究の成果は3部からなり,各内容は以下のとおり。論文岡田恵美子:ペルシャ文学・文化のデ-タベ-ス化ー女性の生活と思考を中心にー町田和彦:特殊文字,特殊言語の機械処理ーペルシャ文字,ペルシャ語の場合ーペルシャ文字のアルファベットにならべた異なり語と頻度数のリスト頻度順にならべた異なり語リストPARTII異なり語のコンコ-ダンスPARTIIIテキスト『ヴィ-スとラ-ミン』成果であるペルシャ語デ-タベ-ス,開発された各種処理プログラムは著作権が侵害されない限りにおいて研究者の利用が可能である。〔資料について〕本研究課題であるペルシャ文学・文化資料のデ-タベ-ス化に基づき、本年はイラン人が伝統的教養として挙げているペルシャ古典文学の中から資料を選択してデ-タベ-ス化する作業にかかった。選択された資料は104050年にF.Gurganiによって記された長編叙事詩“Vis u Ramin"である。本作品はイスラム期に記されながらパルティア伝説に基づく内容であるため、イスラム以前のイラン人の生活、習慣、信仰、思想(殊に女性に関して)が如実に記された貴重な資料と判断した為である。なお資料分析と同時に本作品の和訳を行い近日中に出版される予定である。資料分析に伴い必要と思われる事項に関しては論文によって発表した。〔パソコンによる入力について〕ペルシャ語をパソコン入力するためのコ-ド体系を決めた。このコ-ド体系に従って上記のペルシャ語資料“Vis u Ramin"の入力を終了し、現在そのチェックと修正が進んでいる。アスキ-コ-ドを使用したペルシャ文字の表記は、現在統一された標準規格がないが、どの規格からも任意の規格に変換できる汎用のコンバ-タを開発した。これにより入力者は自分の最も慣れた規格に従い入力できる。また、すでに他で完成しているデ-タベ-スも、規格の違いを気にすることなく利用できることが可能になった。〔パソコンによる出力について〕標準テキストファイル(アスキ-ファイル形式)のペルシャ語デ-タを、本来のペルシャ文字で印字、表示するプログラムを完成させた。入力済みのデ-タのチェックは、このプログラムによって印字されたものを使用している。本研究の目的は、イランにおける女性の生活、習慣、教育、信仰、思想などに関する資料を収集し、テキストの中からいくつかを選んでデ-タベ-ス化して、広域的にイスラ-ム,イラン関係の研究者の利用に供することであった。したがって初年度はまず分析すべき資料について検討し、11世紀に記された長編叙事詩『ヴィ-スとラ-ミ-ン』を選出した。当資料はイラン女性の社会的地位や情況を比較的詳細に描写したものだからである。しかもイラン人が伝統的に教養とし、精神的支柱としているペルシア文学作品であるという点にも注目したからである。

テキストは8908対句すべてがテキストファイル形式で入力され、これによって次年度には、ペルシア文字の印字ソフト,各種処理ソフトの完成を見ることができた。デ-タベ-ス化された資料は1、語彙の頻度表、2、用語索引、3、全テキストのペルシア印字、などという結果を得ることができ、これらの資料はすでにペルシア関係の研究者、学生などに利用されている。なお、本研究の途中、合わせて本資料の全訳を完成し、1990年4月に平凡社より出版することができ、本資料の分析、研究にも資することができたことは望外の喜びである。本研究の機械処理の成果について言えば、限られた環境下で、機械処理はアマチュアの文科系研究者が、いたって低い物的、人的コストでまがりなりにも一つの成果を得たことに価値があるといえよう。猶、本研究の成果であるペルシア語デ-タベ-ス、各種プログラムは、すべて公開可能であり、著作権が侵害されない限りにおいてあらゆる対応が可能であることを付記しておきたい。
細胞質遊離糖転移酵素Alg13の分解機構の解明

N-グリカンの前駆体は、小胞体膜上において、14糖からなるドリコール中間体(DLO)の生合成から始まる。本研究は酵母のDLO生合成経路をモデルにN-結合型糖鎖生合成の調節機構の解明を目指した。研究期間中において、(1)DLO生合成初期に関与する糖転移酵素Alg7,Alg13とAlg14が複合体を形成し、その形成にAlg14蛋白中心的な役割を果たしていることを解明した。(2)DLO生合成経路11のAlg糖転移酵素が計4つの複合体を形成し、全体を調節していることを提唱した。1、マルチコピーサプレッサーのスクリニーグについて:遊離Alg13タンパク蓄積変異株のHygromycin B感受性を相補する多コピーサプレッサーの同定を試みた。結果として、Hygromycin B感受性回復するコロニーの多くがfalse positiveであることが判明し、薬剤耐性を用いたスクリニーングの難しさを体験した。もっと適切なHygromycin B濃度を検討し、false positiveコロニーの数を減らさないと、予算内でのスクリニーングの達成が難しいと感じた。現在、Hygromycin B濃度濃度の検討を行っている。Alg13C末端αヘリックス構造の機能解析を更に行ない、この構造の片側に集っている保存されたアミノ酸の疎水性を介してAlg14と結合していることが明らかとなった。結果は現在論文にまとめている。以上の結果から、Alg13C末端αヘリックス構造のみをBaitに用いることがfalse positiveを減らす要素であると考え、先ず、末端30アミノ酸を用いたBaitベクターの構築に着手しました。勿論、Alg13タンパク全体をBaitに用いるスクリニーグも同時に進行させており、両者の比較を計画している。現在では、酵母由来Alg13とヒト由来のAlg13C末端αヘリックス構造を用いて、それぞれ酵母と人のcDNAライブラリーから結合タンパクの同定を行なっている。1.研究計画の概要マルチコピーサプレッサーの同定と解析:前年度に続いて相補遺伝子の単離と同定を完成させ、その中から細胞質蛋白質の分解に関わると思われる遺伝子の変異株等を用いて更に解析を進め、遊離Alg13の分解との関係を検討し、遊離Alg13の分解に特異的な経路の存在を確かめる。形質転換体の取得、シングルコロニーの取得、プラスミドの回収、再現性の確認などの操作を経てスクリニーングを行ない、インサートDNAの配列を決定して結合因子遺伝子の単離を行う2.研究の進捗状況HygromycinB感受性を相補する多コピーサプレッサーの同定からは細胞質タンパク分解経路に関わる遺伝子の同定は出来ませんでした。Two Hybrid法によるスクリニーングで得られたAlg13C末端ペプチドと直接結合する遺伝子から、特にAlg13C末端αヘリックス構造との結合機構、プロテアソームとの関連性示す候補を数個発見し、現在その解析を進行中である。また、Alg14の構造機能解析を行った結果、我々はAlg13/14複合体酵素がAlg14のN端にある膜貫通領域を介してAlg7と結合し、UDP-GlcNAc転移酵素の複合体を更に形成し、細胞に置けるN型糖鎖修飾を調節していることを突き止めた。この結果を論文に纏めて近く投稿する予定である。3.現在までの達成度計画に照らし合わせて、マルチコピーサプレッサーの同定と解析で予想通りの遺伝子が得られなかったことからまだ目標の半分程度しか達成していない。しかし、構造や遺伝子発現等の解析で真核細胞は確実にAlg13/14複合体形成を利用し、細胞全体のN型糖鎖修飾を調節していることを証明でき、細胞質遊離Alg13を分解するメカニズムの存在を示唆することが出来た。今後の進展に期待が出来る。マルチコピーサプレッサーのスクリニーング:スクリニーングで同定されるサポレッサーは大体2種類に分類することができると考えられる。まず、(1)プロテアソームを含む細胞質蛋白質分解系に関わる因子である。但し、既に遊離Alg13はユビキチン化されずに分解されていることが証明されているので(Averbeck et al. Mol Biol Cell. , 19, 2169-2178 2008)、ユビキチン化経路の因子は単離されないと考えている。従って、遊離Alg13がどのように認識され、プロテアソームに輸送されて分解を受けるかが非常に興味深いところである。ユビキチン化に替わるシステムの存在などを示唆するサプレッサーの同定が期待される。次に、(2)スクリニーングにおいて、細胞質遊離Alg13の過剰存在が細胞の生育およびN結合型糖鎖修飾に悪影響を及ぼす直接な原因を示唆する多コピーサプレッサーの同定にも注目したい。スクリニーングはHygromycin B感受性を利用した系を考えているが、成功しない場合は、温度感受性などを利用したスクリニーングも可能である。

形質転換体の取得、シングルコロニーの取得、プラスミドの回収、再現性の確認などの操作を経てスクリニーングを行ない、インサートDNAの配列を決定して結合因子遺伝子の単離を行う。更に、単離した遺伝子がコードするタンパクの機能解析を行い、Alg13C末端αヘリックス構造との結合機構、プロテアソームとの関連性などについて解析して行く。Alg13C末端αヘリックス構造に結合する因子のスクリニーングであるので、多コピーサプレッサーに較べて遊離Alg13を認識する因子に特化したスクリーングで補助的な役割もある。2つにスクリニーンで同定したタンパクの比較検討も意味深いと考えている。このスクリニーングではこれまでに機能が解明されていない遺伝子を同定できる可能性がある。もしこれが成功しない場合には、プロテオミクスによるAlg13C末端ペプチドと直接結合するタンパク質の同定も考えられる。
東北アジア北方草原に於ける遊牧民の定住化―契丹民族を事例として―

本年度の研究の目的は、東北アジア遊牧民社会の変容のメルクマールとしての墓葬の出現、城郭都市の初現形態の在り方、更にそれ以降の変容過程に着目し、分析を進めることであった。その目的達成のため、本年は、中京大定府管轄下にあった現在の内蒙古東部に位置する赤峰市の遼代古城址について構造上の分析に努めるとともに、我が国の研究者の訪れることが極めて稀であると現地研究者の説明を受けた通遼市・興安盟の遼金代の諸遺跡を訪れ、多くの基礎データを収集することができた。先ず、前者については、中京建城後の開泰2年に管轄下の多くの州県城の整備、設置がなされ、特に外縁に配置された州城は、中京を中心とする半径約100kmの同心円上に位置することが理解されるに至った。過去、踏査を行い得た中京を支える松山州、武安州、恵州故城などの州城が当時の漢族の城郭の構造について記す『武経総要』の記述と重なることが多いことも注目すべき確認事項であった。統一された規格・構成要素の推測される極めて類似した構造のもと、形作られた中京を中心とするネットワークは、中京の造営そのものが奚に対する高い政治性を直接的に示すとする理解を改めて認識し得るものである。次に、通遼市・興安盟に所在する遼代の州城趾は、我が国の研究者が訪れたことのない粛州故城、静州故城をはじめとして、その構造・位置に関するいくつかの基礎的資料を収集することができた。また、それらの踏査を通じ、それら遼代の州城が後の金代にあっては、新たに築かれた界壕との関係上からその防衛線の一翼を担う機構の一環として再整備された可能性を、出土した陶磁器片、武具・馬具の遺物の共通性などから看取することができた。その他、調査報告自体が全く公刊されていない、同地域内の契丹の墓葬、山岳寺院、祭祀遺跡などの存在を確認できたが、それらは遊牧民族である契丹民族の具体的実相を考察するための貴重な資料的源泉を提供している。
機構・構造・制御系の進化的自動最適化設計シミュレーション法の開発

まず,進化型構造最適化アルゴリズムの構造動力学的最適化への理論拡張を行った.その妥当性を検証するために,プログラムシステムを構築して,いくつかの基礎的適用対象物に加えて,あるエンジンのクランクシャフト・コンロッド・ピストン機構の中のコンロッドについて最適設計を行った.強度,剛性および共振回避のための高固有振動数をすべて適切に確保しながら軽量化設計を行う最適化解を得た.研究上作成したプログラムの発展を図ることで第三者使用に耐え得る汎用プログラム開発の見通しもつけられた.宇宙空間構造物設計への示唆などを与えられることなどを工学的動機としてのトンボの羽の構造動力学的研究については,実際の羽(アキアカネ)の精密観察を行い,その観察と計測と昨年度のモデル化研究で得られた知見とを利用して,さらに精密なモデル作成を行った.具体的には網脈座標と寸法の精密化および羽のそりもモデル化に組み込むことで,実験によって得られる実際の羽の動特性と良く一致する特性を有するモデルが構築できた.網脈の模様についての最適化視点からの考察も行ったが,この点については明確な解釈を得る結果は得られなかった.制御に関する研究としては,制御理論の整理は騒音制御理論も含めて行い,騒音低減化のための構造最適化としての薄板構造の折り曲げや押し出し変形による構造最適化と制振静粛制御法の研究を行った.最新の成果についての公表は平成16年度に開催の国際会議での発表も含めて計画立てている.まず,進化型構造最適化アルゴリズムの構造動力学的最適化への理論拡張を行った.その妥当性を検証するために,プログラムシステムを構築して,いくつかの基礎的適用対象物に加えて,あるエンジンのクランクシャフト・コンロッド・ピストン機構の中のコンロッドについて最適設計を行った.強度,剛性および共振回避のための高固有振動数をすべて適切に確保しながら軽量化設計を行う最適化解を得た.研究上作成したプログラムの発展を図ることで第三者使用に耐え得る汎用プログラム開発の見通しもつけられた.宇宙空間構造物設計への示唆などを与えられることなどを工学的動機としてのトンボの羽の構造動力学的研究については,実際の羽(アキアカネ)の精密観察を行い,その観察と計測と昨年度のモデル化研究で得られた知見とを利用して,さらに精密なモデル作成を行った.具体的には網脈座標と寸法の精密化および羽のそりもモデル化に組み込むことで,実験によって得られる実際の羽の動特性と良く一致する特性を有するモデルが構築できた.網脈の模様についての最適化視点からの考察も行ったが,この点については明確な解釈を得る結果は得られなかった.制御に関する研究としては,制御理論の整理は騒音制御理論も含めて行い,騒音低減化のための構造最適化としての薄板構造の折り曲げや押し出し変形による構造最適化と制振静粛制御法の研究を行った.最新の成果についての公表は平成16年度に開催の国際会議での発表も含めて計画立てている.平成13年度は本研究プロジェクトの初年目であり、平成15年度の最終的研究目標を実現するための基盤的研究段階としての活動を行った。すなわち、平成13年度は当初の計画案に従って下記のように研究を遂行した。(1)基本的には開発済みの進化的構造最適化法の理論を改良することを基盤研究として、既存のロボットシステム(階段昇降ロボットと自重補償機構多自由度マニピュレータロボット)の構造機構最適化に適用して実用化の問題点を洗い出し、理論とシステムの改良を行った。(2)昆虫(トンボ)の飛翔を既存の高速度カメラシステムで観察し、それに基づいた構造動力学的観点から羽の特徴考察とモデル化の研究を実施した。(3)羽の構造の詳細を、本申請のデジタルマイクロスコープ、利用した観察・実験から明らかにする。そして、工学的(構造動力学的)視点からの昆虫の羽の最適化を考察した。なお、予定していた外部機関所有の真空チャンバーを利用しての真空中での羽の特性同定試験は、計測システムの一部機器であるレーザー振動計(英国オメトロン社製)の故障のために本年度は実施できなかった。修理の上で来年度に同定試験を実施したいと考えている。(4)トンボの羽の精密有限要素モデルを構築して、シミュレーションを実施した。(5)制御理論の整理を行い、複合領域統合化のための理論展開法の基礎的考察を行った。本年度の研究成果内容については、第1段の研究成果として裏面記載の通りの発表を行い、トンボの羽に関する研究成果と進化型構造最適化の研究成果は平成14年9月開催予定の日本機械学会機械力学計測制御部門講演会および10月開催予定の最適化シンポジウムで講演発表する予定としている。本年度は研究計画に基づいて下記の通りの研究活動を行い,それぞれの成果と研究展開の方向性を得た.まず,固有振動数を希望の目標値にできるだけ一致させることを目的とする進化的生長変形最適化法の新しい理論の開発を行い,検証用の基礎的適用対象モデルの最適化を実行して考察した結果,その新しいアルゴリズムを確立でき,学術的視点の優位性と実用性があることを確認できた.次に,その手法の実用化のためには,有限要素法で初期構造を精度良く,かつ,効率的に作成できなければならないことを認識され,3次元デジタイザーでの表面形状計測から半自動的に有限要素モデルを構築し,別途振動試験で得られた固有振動数情報を参照することで,有限要素モデルの精度を向上させる新しいモデル化法の開発を行った.そのシステムを利用して,実際の多気筒エンジンのクランクシャフト,コンロッド,ピストンのモデル化を行い,実用性があり、研究目標がほぼ達成できていることを確認した.

またトンボの羽の構造動力学的基礎研究を継続し,昨年度よりも精密な有限要素モデルの構築を行った.脈配置ネットワークや質量特性などについては非常に精度良いモデルを構築できたが,脈各部の断面形状については計測装置の性能限界により満足する精度を得ることができなかった.高精密な直接計測は研究予算的などの諸理由により大幅な改善は望めないので,動特性計測と数理計画の最適化法などを駆使してこの問題を解決する研究を平成15年度行うことを検討している.振動制御および騒音制御の制御理論については,適用目的による手法の優劣性等に関する考察と調査を行った.構造最適化による振動騒音の低減についてはシェル構造に関して折り曲げによる最適化法について基礎研究を行った.本年度の研究計画に沿って研究活動を行い,次のような成果を得た.まず,進化型構造最適化アルゴリズムの構造動力学的最適化への理論拡張を行った.その妥当性を検証するために,プログラムシステムを構築して,いくつかの基礎的適用対象物に加えて,あるエンジンのクランクシャフト・コンロッド・ピストン機構の中のコンロッドについて最適設計を行った.強度,剛性および共振回避のための高固有振動数をすべて適切に確保しながら軽量化設計を行う最適化解を得た.研究上作成したプログラムの発展を図ることで第三者使用に耐え得る汎用プログラム開発の見通しもっけられた.宇宙空間構造物設計への示唆などを与えられることなどを工学的動機としてのトンボの羽の構造動力学的研究については,実際の羽(アキアカネ)の精密観察を行い,その観察と計測と昨年度のモデル化研究で得られた知見とを利用して,さらに精密なモデル作成を行った.具体的には網脈座標と寸法の精密化および羽のそりもモデル化に組み込むことで,実験によって得られる実際の羽の動特性と良く一致する特性を有するモデルが構築できた.細脈の模様についての最適化視点からの考察も行ったが,この点については明確な解釈を得る結果は得られなかった.制御に関する研究としては,制御理論の整理は騒音制御理論も含めて行い,騒音低減化のための構造最適化としての薄板構造の折り曲げや押し出し変形による構造最適化と制振静粛制御法の研究を行った.最新の成果についての公表は平成16年度に開催の国際会議での発表も含めて計画立てている.
ナノグラファイトの作成とその電子構造評価

アルカンチオール及びTTF置換アルカンチオールの自己組織化膜を有する白金ナノ粒子の作成と電子、磁気物性の解析を行った。オクタデカンチオール(C_<18>H_<37>SH)膜を有する白金ナノ粒子については、0から100%の表面被服率の増加に伴って粒径が2.2から0.9nmへと減少することが明らかとなった。温度に依存しないパウリスピン常磁性は粒径の減少に伴って減少し、量子サイズ効果により説明できることが明らかとなった。低温ではキュリースピンが被服のない白金ナノ粒子に比べて一桁大きく、各粒子が0か1個のスピンを有する値となり、偶数電子系である白金の電子状態と一見矛盾する結果となった。X線光電子分光スペクトルからは、白金の原子価は正の値を持ち、ナノ粒子が電子不足状態にあることが示唆される。これらのことから、アルカンチオールで被覆された白金ナノ粒子においては、粒子内部からチオール側に電荷移動が起こり、結果として偶数電子系からのずれが生じているものと思われる。ESRでは、被服率の増加に伴って、線幅とg値の増加が観測された。このことは、被服率の増加により、スピン-軌道相互作用が大きく増加することを示唆している。白金ナノ粒子では、アルカンチオールとの界面において不連続なポテンシャルの変化が存在する。このとき、フェルミ準位付近のナノ粒子の波動関数は界面付近に染み出し、スピン-軌道相互作用が増大するものと思われる。このように自己組織化膜を有する白金ナノ粒子には、量子サイズ効果に加え、界面での電子状態変化が大きく電子物性に影響することが明らかとなった。白金ナノ粒子上へのTTF置換基を有するアミノプロピルチオールの自己組織化膜の形成も試みた。さらに、これに臭素を加え、界面での電荷移動錯体の形成も試みた。現在、磁化率、ESR、電子顕微鏡観察により、構造と電子状態の相関を解明している。また、白金ナノ粒子表面の自己組織化膜を800°Cで熱分解してグラファイト化することを試みた。その結果、負の磁化率が観測され、白金ナノ粒子表面にグラファイトが形成されることが示唆された。現在、再現性と物性の詳細を調べている。
低次元系に見られる量子相転移現象および多様な相構造の探求

一次元電子系、量子スピン系、および二次元古典格子系など、極めて多彩な物理系が普遍的に示す臨界固定点として二次元ガウス型模型が注目を集めている。我々は本研究活動において、当固定点により支配された相転移現象を数多く、統一的手法を用いて解析すると共に数値計算法を併用することにより、高精度で系の相構造を解明することができた。また特殊な対称性を持つ多体相互作用スピン模型に対して、系の示す新奇な臨界固定点の性質の特定にも成功した。平成17年度は、1)1次元強相関電子系に関する相構造の研究、および2)2次元古典格子模型の相転移に関する研究を行った。共に相転移現象を記述する臨界固定点がガウシアン型であることより、同じ数値的手法(レベルスペクトロスコピー法、現象論的くりこみ群の方法)を用いることにより系の大域的相構造を決定することが出来た。以下にその概要を、本年度発表された研究論文ごとに纏める。正方格子上反強磁性3状態ポッツ模型は基底状態においてガウシアン臨界性を持つことが知られている。この模型に次近接強磁性カップリングを加えた模型は、所謂6状態クロック模型と同じユニバーサリティークラスに属すると考えられる。我々はレベルスペクトロスコピー法を用いることで、BKT転移点を正確に求め相境界を精密に決定し、さらに相境界上での理論的予想を数値的に検証した。強相関電子系に対する交替ポテンシャルの効果はモット絶縁体に対するイオン性の影響を調べる目的で議論されて来た。1次元イオン性ハバード模型はπ共役電子有機物質などのモデルであるが、電子相関により分離していたスピンと電荷の再結合がおこる為、その解析は困難であった。我々は場の理論に基づく数値解析を通してその大域的相構造を解明し相転移のユニバーサリティークラスを決定した。その結果、Fabrizioらによって予想されていた通り、モット絶縁相とバンド絶縁相の間にいわゆるボンドオーター波相が安定化されることを確認できた。平成17年度に引き続き1)1次元強相関電子系にみられる相転移に関する研究、および2)2次元古典格子模型の相構造に関する研究を行った。1次元量子臨界系を記述するガウス型固定点は同時に多くの2次元古典スピン系の臨界性をも記述する。従って例えば1次元量子スピン系に見られる現象と本質的に同等な振る舞いを2次元古典系に対しても見出すことができる。以下にその概要を研究論文2編に沿って纏める。三角格子上反強磁性イジング模型の基底状態は臨界的であり、それに対する様々な摂動効果が論じられてきた。我々は一様磁場の効果および空間的異方性の効果を定量的に取り扱った。一様磁場により系はBKT転移を起し秩序相へと変化する。我々はまずその転移磁場をレベルスペクトロスコピー法により正確に求めた。秩序相は所謂ストリング表示におけるストリング密度が2/3で非圧縮になっていることに対応している。一方、有効理論より空間的異方性はその密度を制御する化学ポテンシャルであることが分かる。我々は密度行列くりこみ群を用い非圧縮領域を求め系の大域的相構造を明らかにした。さらに1次元量子スピン系に見られる磁化過程との対応関係について議論した。1次元強相関電子系の中には競合する相互作用の為、2次元イジング模型の臨界性を示すものが幾つか知られている。π共役電子有機物質などに対するイオン性ハバード模型や電荷秩序系の(TMTTF)2Xなどに対する遷移積分交替をもつ1/4フィリング拡張ハバード模型などがその例であり、共にその電荷部分においてイジング転移を起すことが予言されていた。有効理論としては所謂double-frequencysine-Gordon場の理論が対応するが、我々はこれらの模型の低エネルギー励起を数値的に取り扱うことで転移点を求め、系の相構造を定めた。平成19年度は主に2次元古典スピン系の示す臨界現象についての研究を行った。1次元量子臨界系を記述するガウス型固定点は、一方で多くの2次元古典スピン系の臨界性をも記述する。例えば1次元量子スピン系に見られる現象と本質的に同等な振る舞いを2次元古典系に対しても見出すことができる。以下の文献ではサザーランドらにより詳しく調べられているSU(3)量子格子ガス模型と同じ(所謂central charge c=2の)臨界性を示す、三角格子上に定義された三体相互作用をもつ模型についての考察を行っている。格子点上にはZpクロック変数が定義されているが、我々はまず模型の持つ対称性より、この系の有効理論が所謂ベクトル双対サインゴルドン場の理論により与えられることを結論した。状態数p≧4では低温秩序相と高温無秩序相との間に臨界相を持つことが理論的に予測されるが、我々はまず系の転送行列の固有値解析を行うことで、上記臨界的中間相の存在と共にその臨界性(c=2)を確かめた。

更に系の持つ自己双対点における低エネルギー励起の性質を調べ、それが上記場の理論の予言と一致することを明らかにした。またcentral chargeの振る舞いから2つの転移温度の大ざっぱな見積もりを与え、2つの連続転移の性質について議論した。本模型に関連する研究については現在継続中である。平成20年度は、三体相互作用を持つスピン模型の有効理論を用いた研究、および反強磁性3状態ポッツ模型の交替分極場による臨界性のクロスオーバー現象の研究を行った。成果を論文ごとに纏める。三体相互作用模型の有効理論であるベクトル双対サインゴルドン模型の性質を詳細に調べることで、中間相の臨界性や高温無秩序相および低温秩序相への転移を記述するくりこみ群方程式を導き出した。また相転移の際のマージナル演算子の持つ性質について詳しい解析を与えた。上の研究を引き継いで、特に高温無秩序相への連続転移について詳しく調べた。具体的には系の持つU(1)xU(1)対称性に適したスピンの長波長ツイストを導入することでヘリシティーモジュラスを定義し、更にMC法によるデータを有限サイズスケーリング法で解析することにより予想を確かめた。上記にて議論された連続転移の起源となるトポロジカル励起の様子をモンテカルロ法を用いて調べ、さらにスピン相関関数の漸近的振る舞いなどと比較することで理論を検証した。所謂Wang-Landau法に基づくMC法が最近注目されている。この研究では交替分極場中の反強磁性3状態ポッツ模型の相構造について、各層を特徴づける秩序変数を用いて相構造を精密に決定し、更に相境界の形状を決めるクロスオーバー指数を高い精度で求め、理論的予想との比較を行った。
白血病幹細胞の増殖因子の解析と白血病細胞増殖機構の解明に関する研究

急性骨髄性白血病(AML)は、白血病細胞の無制限の増殖と正常造血能の障害を主徴とする。白血病細胞の増殖は一部の白血病幹細胞によって維持されている。従って白血病細胞の増殖機構を解明するには、白血病幹細胞の増殖機構を十分に解析する必要がある。本研究では、メチルセルロース培養法と液体培養法を用いて白血病幹細胞の培養を行い、白血病幹細胞の増殖に必要な細胞増殖因子の検討を行った。この結果、正常の顆粒球系造血調節因子であるG-CSF、GM-CSF、M-CSF、IL-3などが白血病幹細胞の増殖に関与していることが明らかにされた。さらに、白血病細胞の表面にGM-CSFのレセプターが発現していることも確認された。今後は、これらの細胞増殖因子が受容体を介しいかに情報伝達されているかを研究し、白血病細胞の増殖機構を明らかにする必要があると考える。白血病幹細胞は、幹細胞の生物学的特徴としての自己再生能と分化増殖能を兼ねそなえている。自己再生能は患者に固有の特徴であり、自己再生能の旺盛な白血病幹細胞を有する患者ほど治療成績の悪いことが証明された。したがって白血病細胞を根絶し、AMLを治癒に導くには、白血病幹細胞の自己再生能を抑制するとが前提といえる。この観点から、白血病幹細胞の自己再生能に対する各種制癌剤・サイトカイン類の効果を調べた。この結果、サイトシンアラビノサイド・インターフェロン・Tumor Necrosis Factor・Transforming Groweh Factor-βは自己再生能を抑制することが明らかになった。これらを応用することでAMLの治療成績の向上が期待されると考えられる。今後は、白血病幹細胞の増殖に関する情報伝達系・癌遺伝子の役割ならびについて詳細に検討し、白血病細胞の増殖機構をより明らかにする予定である。1.白血病幹細胞の増殖動態・増殖因子に関する研究急性骨髄性白血病患者(AMZ)から白血病幹細胞を分離し,液体培養法とメチルセルローズ培養法で増殖動態を研究し,患者予後との相関を検討した.この結果,白血病幹細胞の生物学的特徴である自己再生能の強弱が予後と有意に相関することが明からになった.次に,顆粒球コロニー刺激因子(CSF)の白血病幹細胞の増殖に対する効果を研究した.この目的には遺伝子組み換えIL-3, GM-CSF, G-CSF, M-CSFの4種類を検討した.この結果, IL-3, GM-CSF, G-CSFは正常の顆粒球糸前駆細胞のみならず,白血病幹細胞の増殖をも刺激することが明らかにされた.患者間で程度の差異があるが, IL-3, GM-CSF, G-CSFは白血病幹細胞の自己再生能を刺激しうることも明らかにされた.さらに,白血病幹細胞を選択的に刺激する増殖因子の存在の有意を研究した.ヒト膀胱癌細胞株5637の培養上清(5637-CM)は,白血病幹細胞の増殖を強く刺激する.そこで5637-CMを解析したところ, 5637-CMにはGM-CSF, G-CSF, IL-1などが含まれていることが明らかになった.これらはいずれも正常の造血系にも作用する増殖因子であり,特異的な白血病幹細胞増殖因子に関する研究は現在進行中である.2.白血病幹細胞の増殖の抑制に関する研究白血病幹細胞の増殖を抑制し, AML患者を治癒に導くことを目的として,各種抗癌剤の白血病幹細胞に対する増殖抑制効果を検討した.

この結果, cytosine arabinosideは白血病幹細胞の増殖能のみならず,自己再生能にも作用するが, anthracycline系抗生剤・4-hydroperoxycyclophosphamide・Vinka alkaloidsは自己再生能に対する効果は劣ることが明らかになった.現在これ以外の抗癌剤・BRMについても検討中である.1.白血病幹細胞の増殖因子・レセプターの解析急性骨髄性白血病(AML)患者から分離した白血病幹細胞をメチルセルロース培養と液体培養法で培養し,その増殖に必要な細胞増殖因子の検討を行った。この結果,正常の夥粒球系造血調節因子であるG-CSF,GM-CSF,IL-3,M-CSFが白血病幹細胞の増殖を支持することが明らかにされた。さらにG-CSFにGM-CSFの間には相乗作用の認められることも明らかにされた。一方,インターロイキン1(IL-1)は多くの種類の細胞に多彩な作用を示すサイトカインであるが,IL-1の白血病幹細胞に対する作用を検討したところ,IL-1同伴には白血病幹細胞を直接刺激して増殖させる作用はない,間接的に白血病細胞からのGM-CSFの産生を促進して,その結果白血病細胞の増殖を支持することが見出された。レセプターの解析は,本年度においてGM-CSFとIL-1βに対する白血病細胞のレセプターの発現を調べた。この結果,白血病細胞表面にはGM-CSFに対する高親和状と低親和状のレセプターの存在が証明され,GM-CSFによる増殖刺激の伝達機構に重要であることが示唆された。2.白血病幹細胞の自己再生を統御する機構の解析白血病幹細胞の自己再生能は幹細胞に固有な生物学的特徴で,患者の予後とも強く相関する。従って自己再生を抑制する薬剤を白血病治療に作用する必要がある。研究者は種々の制癌剤,サイトカイン類について白血病幹細胞の自己再生能に対する効果を検討してきたが,これまでの研究で,cytosine arabinoside,interteron,tumbr necrosis tactor,transforming growthfactor-βが自己再生能を抑制する事実を明らかにした。これらを応用することでAMLの治療成績の向上が期待される。
切削プロセスの実時間シミュレーションによるモードカップリング型自励振動の解析

薄肉ワーク振動系の解析のために設計・製作した接触型負荷装置を用いて加振試験を行い,対象の動特性が正しく測定できるかを調査した.まず,振動糸と負荷系に接触剛性を考慮したカップリング系のモデルを作成し,加振から加振力,加振から振動応答までの伝達関数を理論的に求めた.接触型負荷装置によって周波数掃引実験を行い,振動系単体の動特性ならびに負荷系とカップリングした振動系の動特性を同時に同定する方法を考案し,試験結果で確認した.薄肉ワーク加工実験により,実加工において加振実験と同様にカップリングによる動特性の変化が起こっていることを明らかにした.また実時間シミレーションにおいて,特定の周波数で不安定な振動が発生すること,そのときの振動が薄肉ワーク加工での非線形振動のパターンと似ていることを確認した.回転主軸振動系の解析のために設計・製作した2軸非接触負荷装置について,疑似工具とコイル間のギャップ変化の影響を低減した疑似工具を製作し実験を行った.主軸回転数を変化させて加振を行い,主軸の振動が著しく増加する回転数があること,また,このときにダイレクト,クロス方向の両方の振動が増加することを周波数応答で確認した.この現象を説明するために,回転する主軸の動力学モデルを構築して,オフラインシミュレーションでの解析の準備を開始した.同時に,実時間シミュレーションのための加振パターンを決定するためにエンドミル切削の実加工結果を用いて振動に影響する負荷パターンを調査した.薄肉ワーク振動系の実験では,実加工条件から極端に異なった状態となったため,支持機構を追加して,加振時と加工時の評価を行った.実加工の解析に時間を費やしたため,やや進行が遅れたが実験結果の解析が終わり,実時間シミュレーションとの整合をとる目処が付いた.回転主軸振動系においてはクロス周波数応答が増加する原因がわかなかったため,解析に時間を費やした.薄肉ワーク振動系では,非線形振動と工具ー工作物カップリングの影響の調査に方針を変更している.回転主軸振動系においては,力学モデルを構築して振動解析を行うとともに,切削負荷パターンを決めて実時間シミュレーションを行う予定である.切削加工において,自励びびりにおけるモードカップリング機構を調査するための実時間シミュレーションシステムを構築する.調査の対象とするのは,薄肉ワーク振動系と回転主軸振動系である.具体的に実施した研究の成果は以下の通りである.薄肉ワーク振動系の動特性を機械上で測定し,切削加工の実時間シミュレーションを行うために,接触型負荷装置と薄肉ワーク系を製作した.製作した負荷装置の帯域は2kHzであり,負荷装置にエンドミル加工の切削力を模擬した負荷指令を与えて,断続切削をシミュレートできることを検証した.振動振幅が大きくなると振動子がワークが離れる現象が起こることがわかった.回転主軸振動系の解析を目的として,電磁力を用いた2軸非接触負荷装置を設計製作した.負荷装置は8極のコイルを持ち,主軸に装着した疑似工具を2軸2方向に加振できる.負荷系のコイル電圧-電流-負荷応答について測定した結果,帯域は2kHzであり,切削加工を実時間でシミュレートできることがわかった.実験装置評価のための,テスト主軸を準備し,実際に周波数掃引法を用いて動的な負荷実験を行った.負荷方向(ダイレクト方向)ならびに負荷と直角方向(クロス方向)のコンプライアンス(負荷ー変位の応答)を測定した結果,クロス方向コンプライアンスは主軸回転に伴って共振ピークが顕著になることがわかった.共振周波数付近で切削を模擬した負荷を発生させ,負荷による回転主軸の振動運動(リサージュ)を測定できることを確認した.一方,疑似工具とコイルのギャップが影響して負荷が一定に保てないことがわかった.薄肉ワーク振動系の切削加工の実時間シミュレーションでは,振動振幅が大きくなると負荷装置の振動子がワークが離れる現象が起こり対策が必要であるが,振動現象をシミュレートできることがわかった.ただし,装置負荷系の特性の影響については確認しなければならない.回転主軸振動系の切削加工の実時間シミュレーションでは,疑似工具とコイルのギャップが影響して負荷が一定に保てないことがわかったが,主軸系の動特性は正確に測定できている.薄肉ワーク振動系の解析のために設計・製作した接触型負荷装置を用いて加振試験を行い,対象の動特性が正しく測定できるかを調査した.まず,振動糸と負荷系に接触剛性を考慮したカップリング系のモデルを作成し,加振から加振力,加振から振動応答までの伝達関数を理論的に求めた.接触型負荷装置によって周波数掃引実験を行い,振動系単体の動特性ならびに負荷系とカップリングした振動系の動特性を同時に同定する方法を考案し,試験結果で確認した.薄肉ワーク加工実験により,実加工において加振実験と同様にカップリングによる動特性の変化が起こっていることを明らかにした.また実時間シミレーションにおいて,特定の周波数で不安定な振動が発生すること,そのときの振動が薄肉ワーク加工での非線形振動のパターンと似ていることを確認した.回転主軸振動系の解析のために設計・製作した2軸非接触負荷装置について,疑似工具とコイル間のギャップ変化の影響を低減した疑似工具を製作し実験を行った.主軸回転数を変化させて加振を行い,主軸の振動が著しく増加する回転数があること,また,このときにダイレクト,クロス方向の両方の振動が増加することを周波数応答で確認した.

この現象を説明するために,回転する主軸の動力学モデルを構築して,オフラインシミュレーションでの解析の準備を開始した.同時に,実時間シミュレーションのための加振パターンを決定するためにエンドミル切削の実加工結果を用いて振動に影響する負荷パターンを調査した.薄肉ワーク振動系の実験では,実加工条件から極端に異なった状態となったため,支持機構を追加して,加振時と加工時の評価を行った.実加工の解析に時間を費やしたため,やや進行が遅れたが実験結果の解析が終わり,実時間シミュレーションとの整合をとる目処が付いた.回転主軸振動系においてはクロス周波数応答が増加する原因がわかなかったため,解析に時間を費やした.工具-ワークの変位に起因する力発生は自励振動の基礎メカニズムであり,各装置にも似たメカニズムが存在する点は,研究の発展性と関係しているので調査を行う.薄肉ワーク振動系について装置負荷系の動特性,回転主軸振動系については疑似工具とコイルのギャップの影響について調査し,実時間シミュレーションを実際の切削加工現象との比較を行う.今後は,振動の発生・成長メカニズムの説明を行っていく.薄肉ワーク振動系では,非線形振動と工具ー工作物カップリングの影響の調査に方針を変更している.回転主軸振動系においては,力学モデルを構築して振動解析を行うとともに,切削負荷パターンを決めて実時間シミュレーションを行う予定である.
電気化学的ドーピングによるレドックスMOFsの連続的キャリア制御

集積型金属錯体の一種である金属有機構造体(Metal-Organic frameworks: MOFs)は、精密に構造(=空間)を設計可能であるため、従来の多孔性材料にはない機能が期待されるが、金属錯体の特徴である酸化還元機能に関してはこれまでほとんど注目されてこなかった。本研究では、MOFsが有する空間に起因する機能に加えて酸化還元機能(=電子機能)を付与し、同錯体に対して電気化学的にキャリアドーピングを行う。それによりエネルギー貯蔵や変換において既存の材料を凌駕する機能の発現や全く新しい機能の発現を目指す。
マクロアレイを用いた植物の大気汚染ストレス応答遺伝子の解析

植物は二酸化窒素を吸収し、アミノ酸やタンパク質に同化する能力を持っている。その能力は植物種間で異なり、最大約600倍異なることをこれまでに明らかにしている。本研究では、二酸化窒素暴露時に応答する遺伝子、タンパク質を網羅的に解析し、二酸化窒素吸収退社を律速する過程を解明することを目的とする。二酸化窒素は生体に取り込まれると生体物質を直接酸化したり、ペルオキシナイトライトや一酸化窒素を経てニトロ化、ニトロソ化することが考えられる。そこで本年度はまず二酸化窒素の影響を受けるタンパク質について抗ニトロチロシン抗体を用いて網羅的に調査した。植物材料として、私たちのこれまでの研究で二酸化窒素によりタンパク質がニトロ化されるいることが示唆されているタバコ植物を用いた。二酸化窒素暴露した植物葉から抽出したタンパク質をSDS PAGEで分離し、抗ニトロチロシン抗体を用いてウェスタンブロットを行い二酸化窒素暴露前後で比較した。その結果、暴露時に特異的なバンドが観察された。さらに、タバコ植物葉から抽出したタンパク質を二次元電気泳動で分離後、抗ニトロチロシン抗体を用いてウェスタンブロットを行った。その結果、暴露時に特異的に検出されるスポットが8個あった。それら全ての同定を試みた。ゲルからスポットを切り出し、ゲル内消化後、Q-TOF MSにより同定した。その結果、6個について同定することができた。残り2個については蓄積量が少ないために同定することが出来なかった。同定できた6個のスポットタンパク質は全て、Pathogenesis related(PR)タンパク質ファミリーに属するものでPR-1、PR-3とPR-5であった。これらはいずれも酸性PRで細胞外に属するものであり、二酸化窒素により植物葉タンパク質は細胞外でニトロ化される即ち二酸化窒素は植物細胞に溶け込む前にニトロ化に関与することが示された。本研究では、二酸化窒素暴露時に応答する遺伝子、タンパク質を網羅的に解析し、二酸化窒素吸収代謝を律速する過程を解明することを目的とする。植物材料としてこれまでの研究で二酸化窒素吸収同化能力が高いことを示しているタバコとダンドボロギク、モデル植物のシロイヌナズナの3種を用いた。また、ダンドボロギクやシロイヌナズナでは2,3本のバンドが観察されたのに対し、タバコでは6本以上のバンドが観察された。そこで、タバコ植物葉から抽出したタンパク質を二次元電気泳動で分離後、抗ニトロチロシン抗体を用いてウェスタンブロットを行った。その結果、暴露時に特異的に検出されるスポットが6個あった。その内CBB染色で検出されるスポット4個のタンパク質について部分アミノ酸配列を決定した。その結果、それらは酸性Pathogenesis related(PR)タンパク質のPR-1とPR-5(thaumatin-like proteins)であった。
VEO-IBD・免疫不全症の診断病態とメタゲノム解析の確立

VEO-IBD(very early onset inflammatory bowel disease)は炎症性腸疾患のうち、8歳未満で発症するものを指す。成人に比べ後天的要素の少ない小児での発症には、免疫不全症の遺伝要因を中心に、何らかの決定的な病因が関与すると考えられる。今日において炎症性腸疾患の治療は患者非特異的な免疫抑制療法が選択されることが多いが、個々の患者の病因解明によって病態に即した治療を行うことが可能になる。研究代表者らはVEO-IBDにおける生殖細胞系列での遺伝子変異を検出し、VEO-IBD患者の約14%で病因遺伝子変異を同定した。しかしながら多くのVEO-IBD患者では未だに病因遺伝子が同定されておらず、より適切な遺伝子パネルを適応させることや遺伝子変異以外の後天的要因を解明する必要がある。そこで本研究では、更に症例を蓄積しより適切な遺伝子パネルを適応させるとともに、遺伝子変異以外の後天的要因を解明することを試みる。今年度はVEO-IBDの症例の更なる蓄積を行い、エクソーム解析を進めた。合計108人のエクソーム解析を行い、VEO-IBDの原因遺伝子として新たに報告された遺伝子をパネルに組み込み病因遺伝子変異を絞り込んだ。その結果、新しく10症例で変異遺伝子を同定し、機能解析等で病的変異と確定した。新たな遺伝子パネルで対象遺伝子を拡張させることで従来の解析で病的遺伝子変異を検出できなかった症例で変異を検出したり、変異遺伝子に応じて治療方法を提案したりすることが可能となり、エクソーム解析の有用性を確認できた。蓄積された症例の中には、親子で同じ遺伝子変異を持ちながら、異なる免疫異常症をきたした家系例が含まれる。親子のDNAメチル化や腸内細菌叢の違いを調べることで、両者の表現型の違いを説明しうる後天的な影響を明らかにする予定である。VEO-IBD症例の蓄積については、国内の共同研究者の協力を得て、多くのエクソーム解析を行え、新たな家族症例を得ることが出来た。DNAメチル化解析や腸内細菌叢のメタゲノム解析についてはまだ行えていないが、患者リンパ球や生検組織を得ることが出来た。VEO-IBD症例の蓄積については、共同研究者らを通じて継続する。同一遺伝子変異を有する家系例については、遺伝子発現のパターンやDNAメチル化の違いを比較し、有意な違いを見いだす。合計110人のエクソーム解析を行い、VEO-IBDの原因遺伝子として新たに報告された遺伝子をパネルに組み込み病因遺伝子変異を絞り込んだ。その結果、新しく6症例で変異遺伝子を同定し、機能解析等で病的変異と確定した。

その結果、新しく10症例で変異遺伝子を同定し、機能解析等で病的変異と確定した。新たな遺伝子パネルで対象遺伝子を拡張させることで従来の解析で病的遺伝子変異を検出できなかった症例で変異を検出したり、変異遺伝子に応じて治療方法を提案したりすることが可能となり、エクソーム解析の有用性を確認できた。蓄積された症例の中には、親子で同じ遺伝子変異を持ちながら、異なる免疫異常症をきたした家系例が含まれる。親子のDNAメチル化や腸内細菌叢の違いを調べることで、両者の表現型の違いを説明しうる後天的な影響を明らかにする予定である。VEO-IBD症例の蓄積については、国内の共同研究者の協力を得て、多くのエクソーム解析を行え、新たな家族症例を得ることが出来た。DNAメチル化解析や腸内細菌叢のメタゲノム解析についてはまだ行えていないが、患者リンパ球や生検組織を得ることが出来た。VEO-IBD症例の蓄積については、共同研究者らを通じて継続する。同一遺伝子変異を有する家系例については、遺伝子発現のパターンやDNAメチル化の違いを比較し、有意な違いを見いだす。(理由)実験試薬の効率的使用に努めた結果、次年度使用額が生じた。(使用計画)引き続き消耗品・試薬の使用は効率的になるよう心がけるが、実験の信頼度を高めるために必要に応じて試行回数や条件検討を増やす。次年度使用額は翌年度分と合わせて上記の目的に用いる計画である。
環境→ヒト伝播に必要なMycobacterium ulcerans病原因子の解明

ブルーリ潰瘍は、「顧みられない熱帯感染症(Neglected Tropical Diseases)」のひとつとして世界保健機関WHOが重点的に疾病対策を展開している細菌感染症である。本疾患の起因菌は抗酸菌の一種Mycobacterium ulceransであるが、環境における感染源やヒトへの感染経路はわかっていない。本研究では環境中に生息するM. ulceransの中で病原性に関わる因子を有している菌のみヒトへの感染性を有するという新たな仮説を立て、西アフリカの流行国において環境および患者由来の菌から病原因子の同定とその検証を行い、本感染症の感染経路の解明を目指す。
セメントおよびコンクリートの衝撃破壊挙動の解明と耐衝撃特性の向上

実用衝撃負荷速度域において、建物が衝突による衝撃負荷を受けることを想定した研究を行い、繊維の荷重保持力(強度×断面積の大きな繊維)が大きいほど耐衝撃抵抗性が高いこと、マトリックスが延性であるほど破片が大きくなること、破壊靱性値が大きいほど欠損体積が小さくなること、を明らかにした。さらに、繊維の機械的特性によっても破壊現象が大きく変わることを明らかにした。高強度コンクリート、繊維とモルタルの密着性制御、ならびに高強度繊維を組み合わせることで、飛翔体の衝突で材料中に大きな欠損が生じさせない、あるいは、飛翔体の運動エネルギー吸収能が高い、新たな繊維強化モルタルあるいはセメントの作製に有効な設計指針を明らかにした。衝撃負荷速度100km/h(=27.8m/s)から2,500kmh(=694m/s)の実用衝撃負荷速度域において、建物が衝突による衝撃負荷を受けることを想定した設計が必要である。本研究では、実用衝撃負荷速度域で異物が衝突した際のセメント硬化体等の破壊挙動をその構成要素をパラメータ(材料パラメータ)として解析し、衝撃破壊挙動と材料パラメータとの関係を複合材料力学ならびに破壊力学にもとづき解明することを第一の目的としている。さらに、耐衝撃抵抗性が高く、不測の場合には制御された破壊を起こす新たな繊維強化セメントおよびコンクリートを創製するための基礎的知見を与えることを目指している。上述の目的に合致する様に、二段式軽ガス銃の試料チャンバー部を共通化した、ヘリウムガスを用いた衝撃装置を作製し、改良前の性能とあわせて30m/s以上2000m/sまでの負荷速度で衝撃が可能な装置を構築した。一般的な普通ポルトランドセメントを用いて試料を作製し、改良した衝撃試験装置を用いて衝撃実験を行い、その破壊様式を詳細に観察した。衝撃試験と並行して材料試験機を用いた準静的試験を行い、材料パラメータとこれら特性との関係について考察した。実験の過程で、界面の影響がマトリックスと呼ぶべき材料の靱性(あるいは延性.・脆性)に大きく影響されていることが分かったため、複合材料モデル物質を作製して界面あるいはマトリックスが破壊に及ぼす影響について検討し、エネルギー吸収能あるいは飛散に対する影響を明らかにした。また、炭素繊維(VGCF)を強化材として用いるため、セメントとの親和性を考慮して酸化によるその表面改質を検討した。さらに、PVA樹脂繊維の混練方法について検討を行い、PVA樹脂繊維強化モルタルを作製した。実用衝撃負荷速度域において、耐衝撃抵抗性が高く、不測の場合には制御された破壊を起こす新たな繊維強化セメントおよびコンクリートを創製するための基礎的知見を与えることを目指している。昨年度の結果から、材料の靱性が衝撃特性に大きな影響を与えることが明らかとなったため、強度のみならず、靱性(破断伸び)を向上させることをも考慮して、PVA繊維、鋼繊維、CNFを用いた繊維強化モルタルを作製し、衝撃試験を行ない、その破壊様式を詳細に観察・計測した。CNF繊維については、表面処理の効果についても検討を加えた。繊維強化することで、試料を貫通するのに必要な飛翔体速度は増加した。CNFに表面処理を施すことで、曲げ強度が2割程度上昇した。しかし、裏面の剥離寸法に大きな違いは認められなかった。CNFの様に繊維が短い場合には、衝撃に伴う剥離をおさえる効果は小さいと考えられる。これに対して、PVAあるいは鋼強化では、衝撃に伴う裏面剥離の直径が半分程度に低減した。本研究で用いたPVA繊維と鋼繊維とは、長さは同じであるが径が異なる。さらに、物性も大きく異なる。これらのことを考えあわせると、裏面剥離の寸法には強化繊維の長さが関係していることが推察される。PVA繊維強化では、繊維量を増加しても曲げ強度の向上は認められなかった。加えて、僅かではあるが圧縮強度は低下した。しかし、貫通に必要な飛翔体速度は、増加する傾向が認められたことから、材料の靱性が大きく関係していることが分かった。繊維添加による、裏面から飛散する破片の速度の低下は認められなかったが、破片寸法が小さくなる傾向が認められた。繊維強化によって貫通速度の向上のみならず、飛散するモルタル・セメントの破片による損傷を低減できる可能性が示唆された。一昨年・昨年度の結果から、材料の靱性が衝撃特性に大きな影響を与えることが明らかとなったため、強度のみならず、靱性(破断伸び)を向上させることをも考慮して、PE繊維強化モルタルを作製し、衝撃試験を行ない、その破壊様式を詳細に観察・計測した。モルタルを複合材料あるいはセラミックスの一つと考えて、CFRPならびにセラミックにおける衝撃特性と機械的物性との関係についても実験ならびに考察を行った。

その結果、繊維の荷重保持力(強度×断面積の大きな繊維)が大きいほど耐衝撃抵抗性が高いこと、マトリックスが延性であるほど破片が大きくなる傾向にあること、破壊靱性値が大きいほど欠損体積が小さくなること、材料の硬さや圧縮特性の影響は小さいこと、が分かった。モルタルやセメントは構造物中で主として、圧縮応力に抵抗するように設計されているため、圧縮強度を重要視して作製されてきた。しかしながら、本研究の結果より、飛翔体の衝突問題については、引張強さ及び靱性値が重要な特性であることが明らかになった。また、コーンクラック部の破断面を観察すると、ポリエチレン繊維部分で破断が発生していたため、繊維の機械的特性によっても破壊現象が大きく異なることが示唆された。高強度コンクリート、繊維とモルタルの密着性制御、ならびに高強度繊維を組み合わせることで、飛翔体の衝突で材料中に大きな欠損が生じさせない、耐衝撃抵抗性が高く、不測の場合には制御された破壊を起こす新たな繊維強化モルタルあるいはセメントが作製できることが示唆された。