hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
弱い強磁性体及び強い常磁性体におけるスピン揺らぎの強磁場効果の研究

磁場によるスピン揺らぎの凍結が一連の弱い強磁性体及び強い常磁性体の低温での比熱と電気抵抗において観測された.弱い遍歴電子強磁性を示す. 24.1, 24.3, 24.4at%Im組成のSc_3Imにおいて,零磁場でのキュリー温度, Tc(0),での比熱のピークと抵抗のふくらみは,磁場の増加と共に小さくなり, 10Tでは磁気的エントロピーは零磁場値の1119%にすぎなくなる.スピン揺らぎの特性温度がTc(0)に等しいと仮定することによって, Sc_3Inの実験結果は磁場によるスピン揺らぎの凍結の考えから系統的に解析できる. Hfl: xZrxZm_2(0≦x≦1)とTiBe_<2-x>Cu_x(0≦x≦0.2)は,組成x=0で強い常磁性でXの増大と共に弱い強磁性へとその磁気的性質を変える典型的な遍歴電子磁性体である.これらのラーベス相化合物のスピン揺らぎの強磁場効果の研究は, 15T ODの強磁場の下で電気抵抗測定を,また10Tまでの磁場の下で低温比熱を測定することによって行なわれ, Sc_3In計と類似の結果を得た.例えばX=0.81.0の組成をもつHf_<1-x>Zn_2化合物では, 10Tの磁場の下では零磁場の場合と比較し, 2730%電子比熱係数が減少することが見い出された.更らに,このスピン揺らぎの磁場効果の現象は,高く励起された常磁性体の低温比熱においても見い出される. RCo_2(R=Sc, Y, Lu)化合物, 0.47及び0.97at%Ni組成の稀薄Pd-Nl合金,混合原子価eSn_3化合物において,電子比熱係数が磁場の増加と共に減少(10Tでは,それぞれ7%, 4%, 10%, 12%, 13%, 28%)する.以上の結果は,磁場によるピン揺らぎ励起の抑圧に原因するものと思われ,最近の理論的予見と一致している.磁場によるスピン揺らぎの凍結が一連の弱い強磁性体及び強い常磁性体の低温での比熱と電気抵抗において観測された.弱い遍歴電子強磁性を示す. 24.1, 24.3, 24.4at%Im組成のSc_3Imにおいて,零磁場でのキュリー温度, Tc(0),での比熱のピークと抵抗のふくらみは,磁場の増加と共に小さくなり, 10Tでは磁気的エントロピーは零磁場値の1119%にすぎなくなる.スピン揺らぎの特性温度がTc(0)に等しいと仮定することによって, Sc_3Inの実験結果は磁場によるスピン揺らぎの凍結の考えから系統的に解析できる. Hfl: xZrxZm_2(0≦x≦1)とTiBe_<2-x>Cu_x(0≦x≦0.2)は,組成x=0で強い常磁性でXの増大と共に弱い強磁性へとその磁気的性質を変える典型的な遍歴電子磁性体である.これらのラーベス相化合物のスピン揺らぎの強磁場効果の研究は, 15T ODの強磁場の下で電気抵抗測定を,また10Tまでの磁場の下で低温比熱を測定することによって行なわれ, Sc_3In計と類似の結果を得た.例えばX=0.81.0の組成をもつHf_<1-x>Zn_2化合物では, 10Tの磁場の下では零磁場の場合と比較し, 2730%電子比熱係数が減少することが見い出された.更らに,このスピン揺らぎの磁場効果の現象は,高く励起された常磁性体の低温比熱においても見い出される. RCo_2(R=Sc, Y, Lu)化合物, 0.47及び0.97at%Ni組成の稀薄Pd-Nl合金,混合原子価eSn_3化合物において,電子比熱係数が磁場の増加と共に減少(10Tでは,それぞれ7%, 4%, 10%, 12%, 13%, 28%)する.以上の結果は,磁場によるピン揺らぎ励起の抑圧に原因するものと思われ,最近の理論的予見と一致している.弱い強滋性体及び強い常磁性体におけるスピン揺らぎ効果は、電子比熱の増大や電気抵抗の異常など低温で顕著な寄与をするが、その特性温度Tsに相当する磁場の下では凍結される。研究代表者等は、これまでR【C_(o2)】(R=ScY,Lu)、Ce【S_(n3)】,【S_(c3)】Iu,Pd-Ni等に対する低温比熱と電気抵抗の強磁場効果の研究を行ってきたが、本年度は【Hf_(1-x)】,【Z_(rx)】,【Z_(n2)】(O≦χ≦1)とTi【B_(e2-x)】【C_(ux)】(0≦χ≦0.2)の試料を各々数個づつ作成し、電気抵抗と比熱の測定を行うための準備をしてきた。これらのラーベス相化合物は、構成元素が単体ではすべて非磁性のものであるが、組成χ=0で強い常磁性で、χの増大と共に弱い強磁性へとその磁気的性質を変える典型的な遍歴電子磁性体である。

しかし、こうした強磁性と常磁性の境界領域にある金属間化合物の電気的磁気的性質は複雑であり微量の不純物や欠陥によって大きな影響を受けることが多い。このため試料は作成後、走査型電子顕微鏡等で十分吟味されたが、若干の第2相の存在が認められるもののほぼ良質のラーベス相試料であることが確かめられた。そこで、零磁場で電気抵抗を測定したが、十分期待通りのデータを得ている。スピン揺らぎの強磁場効果の研究は、【Hf_(1-χ)】,【Z_(rχ)】,【Z_(n2)】系について行い、まだ初歩的データしか得られていないが、4K以下で約20%の電子比熱係数の減少が10Tで起こることを確認している。また、これら遍歴電子磁性体の物性と比較する目的で、一連のNi基合金の電気抵抗の測定も行い、興味ある結果を得ている。今後、低温比熱と電気抵抗の測定装置を完成させ、10Tまでのスピン揺らぎの磁場効果についての系統的なデータを得る予定である。
生菌・死菌の区別が可能な新しい定量的口腔細菌検出法の開発

ヒトう蝕細菌であるStreptococcus mutansおよびStreptococcus sobrinusを標的とした生菌・死菌の区別が可能な定量検出系を開発・評価した。最初に、S. mutansおよびS. sobrinusに特異的な遺伝子領域を検索し、その領域よりS. mutansおよびS. sobrinusの特異プライマーを設計した。次に、そのプライマーの特異性を評価するため、各種口腔細菌の染色体DNAを精製、鋳型DNAとして設計したプライマーを用いたPCR法による特異性の評価を行った。次に、オートクレーブで加熱殺菌を行った死菌を生菌に加えたものおよび死菌非添加のサンプルについて、PCR阻害剤であるプロピジウムモノアザイド(PMA)を添加し、これら両群間におけるPCRによるDNA増幅に違いがみられないことを確認した。次に、唾液・歯垢に前述の死菌を加え、PMAで処理し、遺伝子増幅に差がみられないことを確認した。以上のことから、PMAはPCRにおいて死菌特異的に遺伝子増幅の阻害を行い、生菌特異的に遺伝子増幅を行うことおよび歯垢・唾液等の臨床検体中でもPCRによる増幅阻害が起こらないことが明らかになった。また、同じくPCR阻害剤であるエチジウムモノアザイド(EMA)を用いたところ、生菌への為害性があることが明らかになったこと、PMA添加/非添加のS. mutansおよびS. sobrinusを寒天培地に培養して、用いた濃度でPMAが同菌の生死に影響を与えないことが明らかになりPMAを使用することの優位性が確認された。また。これらの結果から、PMAは口腔内細菌の生死を区別した検出に応用可能であることが明らかになった。そこで、この系を用いてう蝕のない患者の歯垢と唾液中のS. mutansあるいはS. sobrinusの生菌数の相関を調べたところ、相関がみられたが、う蝕病巣である軟化象牙質と唾液の同菌の生菌数の相関を調べたところ、相関が認められなかった。以上の事から、う蝕の病巣の生菌数は唾液には反映されないことが明らかになった。また。本研究では生菌と死菌の区別が可能で、かつ口腔細菌の定量的検出が可能な口腔細菌の検出系をリアルタイムPCR法およびPCR阻害剤を用いて開発することを目的としているが、今回は根尖性歯周炎の根管内から頻繁に検出されるEnterococcus faecalisを標的とした生菌・死菌の区別が可能な定量検出系を開発・評価した。最初に、E. faecalisに特異的な遺伝子領域を検索し、その領域よりE. faecalisに特異的なオリゴヌクレオチドプライマーを設計した。

また、PMA添加/非添加のE. faecalfsを寒天培地に培養して、用いた濃度でPMAが同菌の生死に影響を与えないことを明らかにした。これらの結果から、PMAは口腔内細菌の生死を区別した検出に応用可能であることが明らかになった。以上のことより、歯根管内の生菌死菌の分布を調べることに応用したところ、生菌死菌を区別して検出することが可能であった。これらのことから、歯内疾患の診断に本法が応用可能であることが示唆された。本研究では生菌と死菌の区別が可能で、かつ口腔細菌の定量的検出が可能な口腔細菌の検出系をリアルタイムPCR法およびPCR阻害剤を用いて開発することを目的としているが、今回はう蝕に罹患した歯質から頻繁に検出されるStreptococcus mutansおよびStreptococcus sobrinusを標的とした生菌・死菌の区別が可能な定量検出系を開発・評価した。最初に、S.mutansおよびS.sobribnusに特異的な遺伝子領域を検索し、その領域よりそれぞれの菌種に特異的なオリゴヌクレオチドプライマーを設計した。次に、そのプライマーの特異性を評価するため、各種口腔細菌の染色体DNAを精製、鋳型DNAとして設計したプライマーを用いたPCR法による特異性の評価を行った。次に、オートクレーブで加熱殺菌を行った死菌を生菌に加えたものおよび死菌非添加のサンプルについて、PCR阻害剤であるプロピジウムモノアザイド(PMA)を添加し、これら両群間におけるPCRによるDNA増幅に違いがみられないことを確認した。次に、唾液・歯垢に前述の死菌を加え、PMAで処理し、遺伝子増幅に差がみられないことを確認した。以上のことから、PMAはPCRにおいて死菌特異的に遺伝子増幅の阻害を行い、生菌特異的に遺伝子増幅を行うことおよび歯垢・唾液等の臨床検体中でもPCRによる増幅阻害が起こらないことが明らかになった。また、PMA添加/非添加のS.mutansおよびS.sobribnusを寒天培地に培養して、用いた濃度でPMAが同菌の生死に影響を与えないことを明らかにした。さらに、これらの検出系を用いてin vivoバイオフィルムでの生菌・死菌の検出に使用したところ、応用可能であることが明らかになった。本研究は、バイオフィルム研究を遂行する上でも非常に有効なツールとなり得ることが明らかになった。今回はヒトう蝕細菌であるStreptococcus mutansおよびStreptococcus sobrinusを標的とした生菌・死菌の区別が可能な定量検出系を開発・評価した。遺伝子上の特異領域よりS. mutansおよびS. sobrinusの特異プライマーを設計した。
海綿動物を起源とする先導的医薬素材の探索

海綿動物は海底という特異な環境に生息するといわれる′′底生生物′′で,これといった物理的防御機能を持っていないため,進化の過程で,陸上生物とは著しく異なる代謝系あるいは生体防御系を発展させてきたものと考えられる。したがって,海綿動物の代謝する生物活性物質の中から,画期的な医薬リード化合物が見出される可能性が高いと考えられる。本研究では,沖繩サンゴ礁域で採集した海綿類を中心に,先導的医薬素材の探索研究を行ない,現在までに以下の成果を得た。1.沖繩県八重山列島のサンゴ礁域において海綿類を中心とする底生サンゴ礁生物の採集を行なった。2.採集した各種海綿試料の脂溶性におよび水溶性抽出分画について,brine shrimpに対する活性試験,抗菌活性試験,腫瘍細胞に対する細胞毒性試験等の活性スクリーニングを行なった。3.沖繩県座間味島で採集した海綿Theonellaswinhoeiから,2種の新規4-メチル-3-ケト-ステロイド類テオネラステロンおよびコニカステロンとそのDiels-Alder型環化二量体ビステオネラステロンを単離し,化学反応および物理データの解析からそれらの全化学構造を明らかにした。4.奄美大島産海綿Hyrtios erectaから,細胞毒性活性を指標に分離精製し,活性成分として既知5環性セスタテルペンのヘテロネミンと,マノアリド,セコマノアリド,(E)-および(Z)-ネオマノアリド等の鎖状セスタテルペン類を得,直接的な証明を欠いていたマノアリド等の絶対構造を明らかにした。5.沖繩県新城島で採取したAdocia属海綿から,抗菌活性を有する3活のポリアセチレン化合物を単離し,物理データの解析から,2種の新規化合物を含むそれらの全化学構造を明らかにした。海綿動物はサンゴ礁域において最も種類の多い底生生物群で、寿命の長いものも多く、他の生物に捕食されることが少ない。したがって、海綿動物は何らかの防御物質や、あるいは他の着生生物の付物を免れるような抗生物質(広義の)を産生していることが予想され、海綿動物の産生成分の化学的研究が、近年、世界的に極めて盛んに行われている。本研究においては、沖縄のサンゴ礁域で採集した海綿類を中心に、先導的医薬素材の探索研究を行い、現在までに以下の成果を得た。1.沖縄県八重山列島のサンゴ礁域において海綿類を中心とする底生サンゴ礁生物の採集を行った。2.採集した各種海綿試料の脂溶性および水溶性抽出分画について、brine shrimpを用いた活性試験、抗菌活性試験、細胞毒性試験等の活性スクリ-ニングを行った。3.採集した各種サンゴ礁生物試料から、真菌およびバクテリア等の微生物を分離培養し、菌体抽出エキスについてbrine shrimpを用いた活性試験、抗菌活性試験、細胞毒性試験等の活性スクリ-ニングを行った。4.沖縄県座間味島で採集した海綿Theonellaswinhoeiから、2種の新規4ーメチルー3ーケトーステロイド類テオネラステロンおよびコニカステロンとそのDielsーAlder型環化二量体ビステオネラステロンを単離し、化学反応および物理デ-タの解析からそれらの全化学構造を明らかにした。5.沖縄県座間味島で採集した海綿Xestospongia sapraから、細胞毒性活性を指標に分画精製し、活性成分として既知5環性セスタテルペンのヘテロネミンの他、12ーエピヘテロネミンの25位立体異性体である新規セスタテルペンを単離した。

海綿動物は海底という特異な環境に生息し、これといった物理的防御機能を持たないことから、進化の過程で、陸上生物とは著しく異なる代謝系あるいは生体防御系を発展させてきたものと考えられる。したがって、海綿動物の代謝産物からは画期的な医薬リード化合物が見出される可能性が高いと考えられる。本研究では、沖縄サンゴ礁域で採集した海綿類を中心に、先導的医薬素材の探索研究を行ない、現在までに以下の成果を得た。1.沖縄県八重山列島のサンゴ礁域において海綿類を中心とする底生サンゴ礁生物の採集を行なった。2.採集した各種海綿試料の脂溶性および水溶性抽出分画について、brine shrimpに対する活性試験、抗菌活性試験、腫瘍細胞に対する細胞毒性試験等の活性スクリーニングを行なった。3.沖縄県新城島で採取したAdocia属海綿から、抗菌活性を有する3種のポリアセチレン化合物を単離し、物理データの解析から、2種の新規化合物を含むそれらの全化学構造を明らかにした。4.沖縄県西表島で採取したHaliclona属海綿から、顕著な細胞毒性を示す既知アルカロイドのマンザミン類の他、新規炭素骨格のアルカロイドを単離し、現在、その構造解析を行なっている。5.鹿児島県奄美大島で採取した海綿Mycalececiliaより分離した不完全菌Trichoderma harzianumの代謝産物の化学的検討を行ない、trichoharzinと命名した特異なアシル基を有する新規ポリケチド化合物を単離し、その絶対構造を含む全化学構造を明らかにした。
役割語分析で英語のアカデミックライティングスキル向上を目指す地域貢献型PBL

本研究は英語力と学習意欲の低い非英語専攻の学生を対象に、漫画の言語分析を導入した協働型project based learningを実施し、大学英語教育に斬新で効果的な手法を確立することを目的とする。学習者は学術ライティングスキルに併せ、データ収集、法令遵守、コミュニケーション等のスキルを身につけ地域の国際化に貢献する。3年間のプロジェクトで学生たちは外国人に向けた日英バイリンガル漫画ガイドブックを作成する。その過程でご当地キャラの役割語を確立、意見交換による外国人のニーズの把握、法令遵守の上でウェブ配信を行う。テストと質問調査で本研究の成果を測定し、地域貢献を目指したPBLの効果を実証する。
サル扁桃核ニューロンにおける情動情報の再現機序

扁桃核は,サルやヒトを対象とした脳研究から,情動情報の認識やその価値判断に重要であることが知られている。扁桃核が情動情報をどのように処理し,再現し,どのように行動に結び付けているのかを理解するために情動刺激に対する扁桃核の応答性を調べた。3頭のサルの3種類の情動表出(スレヅト,クー,スクリーム)からなる9種類の情動刺激と2種類のヒト刺激,2種類の物刺激からなる合計13種類の刺激セットを用い,サルが注視点を注視しているときにこれらの刺激をランダムに提示し,サル扁桃核のニューロン活動を記録解析した。扁桃核の中でも他の脳部位へと情報を送り出している出力核である中心核のニューロンは他の亜核のニューロンと比べて,応答性に差があるか否かをニューロン群で比較した。クラスター分析の結果,中心核のニューロンの応答は,サル,ヒト,物体というカテゴリーに対応したクラスターをよりはっきりと示していた。また,昨年度までに報告した視覚要素と聴覚要素のいずれにも応答を示すニューロンがどのように中心核にできていくのかを調べるために,今年度はビデオ刺激の視覚要素と聴覚要素を同時に経験したことのないサル扁桃核からニューロン活動を記録し,その応答性を検討した。その結果,これまでのところ視覚要素と聴覚要素のいずれにも応答を示すニューロンは発見できなかった。こうした応答性は視覚要素と聴覚要素を同時に経験することによって獲得されていくものと考えられる。扁桃核は、多種多様な感覚情報を受けていて、扁桃核が損傷されたヒトでは、顔の表情から相手の情動が認識できなくなるだけではなく、声から相手の情動を認識することも障害されることが知られている。扁桃核が情動情報をどのように処理し、再現し、どのように行動に結び付けているのかを理解するためには、異種感覚情報をどのように処理しているのかを解明する必要がある。今回実験に用いた情動刺激は、1秒のビデオクリップである。3頭のサル(被写体)の3種類の情動表出(スレット、クー、スクリーム)からなる9種類の情動刺激と2種類のヒト刺激、2種類の物刺激からなる合計13種類の刺激セットを用いた。サルが注視点を注視しているときにこれらの刺激をランダムに提示し、各々の刺激に対するニューロンの応答性を解析した。オリジナルのビデオ刺激に対して強く応答したニューロンに関して、刺激の視覚要素(映像)のみ、聴覚要素(音声)のみを提示し、どの要素が扁桃核ニューロンに重要な情報かを検討した。調べることのできた79個の扁桃核ニューロンのうち、61個(77%)が視覚要素に強く応答し、聴覚要素には応答しなかった。サル扁桃核の大多数のニューロンが、おもに視覚要素に応答を示したと考えられる。一方で、およそ20%(16個)のニューロンは、視覚要素にも聴覚要素にもよく応答した。またこれらのニューロンは、刺激選択性(どの刺激に強く応答するかという性質)が、視覚要素に対するものと聴覚要素に対するもので、非常によく一致していた。また、こうした視覚要素と聴覚要素のいずれにも応答を示すニューロンは、扁桃核のなかでも視床下部など情動行動を直接引き起こす脳部位へと情報を送っている中心核に集まっていた。これらの扁桃核ニューロンは、視覚手がかりに対しても聴覚手がかりに対しても素早く適切な情動行動を起すことに有用であると考えられる。
TiAl基高クリープ強度DS(一方向凝固)合金の開発とその実証的クリープ試験

ラメラ組織を凝固方向に揃えたTi-47Al(以後組成はすべてat.%)合金インゴットをTi-43Al-3Si合金の種結晶を用いた一方向凝固法によって製造することができる。Ti-47Al合金の凝固はβ相を初晶として始まるが、種結晶の一部を溶解し、Ti-47Al合金に接続して溶融帯を形成するとき、溶融帯のSi+Al量が、β相の晶出を抑え、種結晶からα相が連続的に成長できる程度に大きくなるためである。同様の凝固過程を経れば、Ti-47Al合金をベースに合金元素を添加した多元合金でも一方向凝固法によりラメラ組織の制御が可能となるはずである。ただし、合金元素の添加によって、液相/固相線の位置が、Ti-47Al合金のそれと著しく変っていないことが条件となる。したがって、一方向凝固法によってラメラ組織が制御できるよう、組成を設計する必要がある。我々は、「Al当量」という独自に開発した概念を用いてこの問題を解決した。合金元素X,Y,Z...の添加量とAl当量を、それぞれa,b,c...,Xeq,Yeq,Zeq...とすれば、次式にしたがって多元合金のAl量を決めれば、その合金の液相/固相線の位置はTi-47Al合金のそれと同じになる。このAl量が46<C_<Al><48であれば、10mm/hの凝固速度でラメラ組織が凝固方向に揃ってインゴットが得られる。凝固がβ相初晶のデンドライトあるいはセル状成長によって起こる合金の場合には、TiAl-Mo-Si系およびTiAl-Mo-C系の種結晶を用いてラメラ組織を制御できる。Ti-46Al-1.5Mo-1.01.5Si合金の一方向凝固に、ほぼ同じ組成の種結晶を用いて成功している。このような凝固過程を経る一方向凝固インゴットの特徴は、もとのβ相初晶のデンドライトあるいはセルの中核部にB2相を残していることである。一方向凝固インゴットの機械的性質上、B2相の存在が特に問題となる訳ではないが、B2相からクラックが形成されることも多く、望ましいことではない。以上のような一方向凝固インゴットからゲージ長さ30mm、ゲージ部直径6mmのクリープ試験片を切りだし、クリープ試験を行った。TiAl基合金は、Ni基スパーアロイの重さの弱点を補完し、Ni基スパーアロイと並立し得る軽量高温材料として注目される新合金である。航空機エンジンの低圧タービンへの応用が進みつつあるGE-Alloy(米国GE社のTi-48Al-2Cr-2Nb(at%)合金)がよく知られているが、クリープ強度が低く(0.5%creep/800°C/l80MPa≒5時間)、高融点遷移金属を添加した高クリープ強度合金の開発が行なわれている。

最近ONERA(仏)で、開発された約2%Reを含む高クリープ強度TiAl基合金(0.5%creep/800°C/l80MPa≒140時間)が注目されているが、両合金共に室温延性は2%以下で、比強度的にも朱だNi基スーパーアロイを遥かに凌駕するとは言い難い。我々は、ただ闇雲に合金元素を添加するのではなく、合金固有の強度を最大限活用して十分な延性を確保しつつ、この合金に特有のラメラ組織を一方向凝固プロセスによって制御することによって、すでに報告されているTiAl基合金のクリープ強度を遥かに凌駕し、580MPa以上の降伏応力(室温)、17%以上の室温引張延性、25MPa√m以上の室温破壊靭性を併せ持つTiAl基一方向凝固合金の開発を試みている。まずラメラ組織を一方向凝固によって凝固方向に揃えることが必要であるが、すでに、TiAl-Si系、TiAl-Si-Nb系、TiAl-MO-Si系、およびTiAl-MO-C系TiAl基合金でラメラ組織の制御に成功し、特に、TiAl一MO-Si系の一部合金では、種結晶(seeding)を用いない、より一般的な一方向凝固法によってラメラ組織の制御が可能となった。次年度以降にもこのseedingを用いない方式による一方向凝固プロセスについて研究を進め、TiAl基合金の一方向凝固の基礎技術として完成させる。TiAl-Si系のTi-43Al-3Si(at.%)合金では、非常に優れたクリープ強度が得られているが、粗大なシリサイドが存在するため、目標の室温引張延性を達成することができなかった。しかし、本年度末に、TiAl-MO-C系のTi-46Al-1.5MO-0.2C(at%)合金一方向凝固材のクリープ特性と引張特性が明らかになり、この合金の一方向凝固材が極めて優れたクリープ特性と室温引張特性を示すことが明らかになった。次年度以降、この合金の破壊靭性の測定を含め、できるだけ広範な合金の一方向凝固と力学的特性の研究を進め、目標の力学的特性を有するTiAl基一方向凝固合金を開発する。TiAl/Ti_3Al二相ラメラ組織を有するTiAl合金の力学特性における異方性、特にラメラ界面と荷重軸とが平行になるとき強度・延性・靭性のバランスが最も優れることを積極的に利用するため、ラメラ界面が結晶育成方向に平行に整列した組織を実現する一方向凝固プロセスの研究を行った。その成果に基づき種結晶を用いて整列ラメラ組繊を有するTi-43Al-3Si(at.%)合金の作製に成功し、750°C,240MPaにおいて最小クリープ速度8.5×10^<-10>s^<-1>という、従来のTiAl合金を遥かに凌駕する結果を得た。本年、整列ラメラ組織を保ったまま、脆弱な粗大シリサイド粒子の発生を抑制するなどの組織改善に加え、合金元素を添加することにより、高温強度、室温延性、耐酸化性のすべてに優れる一方向凝固用TiAl基合金を開発することを試みた。得られた結果を以下に要約する。(2) Si添加量を0.5%まで低減したTi-46Al-0.5Si-0.5X(X=Re,W,Mo)合金の一方向擬固組織には、粗大シリサイド粒子は存在せず、高温強度および室温延性が大幅に向上する。Re,W,Mo添加合金の、750°C,240MPaにおける最小クリープ速度はそれぞれ1.3×,2.0×,3.4×10^<-10>s^<-1>であり、室温における引張伸びはそれぞれ3.8,20,24%であった。(3)これらのTi-46Al-0.5Si-0.5X(X-Re,W,Mo)合金の900°Cにおける耐酸化性は不十分であり、Nb添加による耐酸化性の増強を必要とする。
葉序のパターン形成を理解するための数理モデリングとその幾何学的研究

今年度は1948年にF. J. Richardsが提案したフェルマー螺旋上の格子点列を含む一般アルキメデス螺旋格子を母点集合とするボロノイタイリングの数理構造に関する研究に取り組んだ。一般アルキメデス螺旋は、回転角と螺旋の間隔に関するパラメータαの2つをもつ点列である。α=1/2であるとき、フェルマー螺旋格子である。フェルマー螺旋格子と同様に、一般アルキメデス螺旋格子のボロノイタイリングにおいても、隣接するボロノイ領域で定義される斜列係数の分岐過程において、結晶粒界と呼ばれる七角形・六角形・五角形で構成される円環状のパターンが出現する。はじめに、連続パラメータを導入した一般アルキメデス螺旋格子を扱うことで、結晶粒界を作る多角形の集合を位相幾何学的手法を用いて整理した。次に、J-F. Sadocらによる先行研究を参考にして、一般アルキメデス螺旋格子において、結晶粒界を構成するボロノイ多角形の連続変形を考えた時に出現するドロネー四角形の面積を考えた。結果として、フェルマー螺旋格子の場合にドロネー四角形の面積がπに収束し、α>1/2のときは発散、α<1/2のときは0に収束することを示した。また、ドロネー四角形の形状については、回転角が二次無理数であるとき極限形状が長方形であり、縦横比の極限集合が有限集合であることを示した。また、回転角が黄金比に対等な無理数であるときに極限形状が正方形であることを示した。最後に、ドロネー四角形を作るパラメータの集合をパラメータαと斜列対ごとに分類し、パラメータの集合を単位円板内で考えた場合、すべてのαに対するパラメータ集合の和集合が単位円板の稠密部分集合であることを示した。一般アルキメデス螺旋格子のボロノイタイリングに関して、結晶粒界を含む諸性質の数学的な証明をまとめて、日本数学会や日本応用数理学会などの主な学会や研究集会等で報告したが、成果をまとめた論文執筆および投稿には至っていないため、予定していた進度よりも遅れている。一方で、黄金比収束に関する数学的な証明を与える研究に関しては、Levitovらによる先行研究で示されたポテンシャルエネルギーを用いた最適点配置の数値計算結果を追うことができているため、次年度以降に、数学的な手法を用いて最もエネルギーが低い配置が黄金比に関連するものであることを示す研究に取り組む。次年度は、今年度得られた一般アルキメデス螺旋格子のボロノイタイリングの諸性質に関する数学的証明をまとめた論文の執筆を行う。今年度の成果として一般アルキメデス螺旋格子のボロノイタイリングにおけるドロネー四角形の面積の収束や発散に関する数学的な成果は得られたが、ボロノイ多角形の面積については成果が得られていないため、ボロノイ多角形の面積に関する数学的な証明を与える研究に取り組む。ポテンシャルエネルギーを用いた最適点配置問題については、Levitovらによって示された数値計算結果を再現することはできているため、次年度以降に、パイナップルなどを対象にした線形格子においてエネルギーが最も低い点配置が黄金比と関連することを証明する研究に取り組む。さらに、対数螺旋格子や一般アルキメデス螺旋格子などの非線形の問題に関しても最適点配置の問題に取り組む。葉序の数理モデリングの研究として、実際の植物の葉序に見られる点配置の形成過程を理解するための数理モデルに関して、先行研究の調査および再現を行う。その上で、原基(葉や種などの元になる細胞)の生成箇所や運動に注目した新しい巨視的な微分方程式モデルを考え、幾何学モデルで考えられてきた理想的な点配置(対数螺旋格子や一般アルキメデス螺旋格子など)との関わりを調査する研究に取り組む。一般アルキメデス

螺旋格子のボロノイタイリングに関して、結晶粒界を含む諸性質の数学的な証明をまとめて、日本数学会や日本応用数理学会などの主な学会や研究集会等で報告したが、成果をまとめた論文執筆および投稿には至っていないため、予定していた進度よりも遅れている。一方で、黄金比収束に関する数学的な証明を与える研究に関しては、Levitovらによる先行研究で示されたポテンシャルエネルギーを用いた最適点配置の数値計算結果を追うことができているため、次年度以降に、数学的な手法を用いて最もエネルギーが低い配置が黄金比に関連するものであることを示す研究に取り組む。次年度は、今年度得られた一般アルキメデス螺旋格子のボロノイタイリングの諸性質に関する数学的証明をまとめた論文の執筆を行う。今年度の成果として一般アルキメデス螺旋格子のボロノイタイリングにおけるドロネー四角形の面積の収束や発散に関する数学的な成果は得られたが、ボロノイ多角形の面積については成果が得られていないため、ボロノイ多角形の面積に関する数学的な証明を与える研究に取り組む。ポテンシャルエネルギーを用いた最適点配置問題については、Levitovらによって示された数値計算結果を再現することはできているため、次年度以降に、パイナップルなどを対象にした線形格子においてエネルギーが最も低い点配置が黄金比と関連することを証明する研究に取り組む。さらに、対数螺旋格子や一般アルキメデス螺旋格子などの非線形の問題に関しても最適点配置の問題に取り組む。葉序の数理モデリングの研究として、実際の植物の葉序に見られる点配置の形成過程を理解するための数理モデルに関して、先行研究の調査および再現を行う。その上で、原基(葉や種などの元になる細胞)の生成箇所や運動に注目した新しい巨視的な微分方程式モデルを考え、幾何学モデルで考えられてきた理想的な点配置(対数螺旋格子や一般アルキメデス螺旋格子など)との関わりを調査する研究に取り組む。今年度の研究では、計算機を用いた数理モデルの数値計算よりも、一般アルキメデス螺旋格子のボロノイタイリングの数学的な証明の研究に重点を置いたため、計算機を購入するための費用として予定よりも少ない金額を充てることとした。次年度以降の研究では、数理モデルの構築および数値計算を行うので、数値計算の効率化を図るため、残額を計算機の購入費用に充てる予定である。
リン酸化および硫酸化多糖類およびポリフェノール類の調製と生理活性

慢性炎症の発症、進展、さらには癌の転移にはヘパラナーゼ(ヘパラン硫酸プロテオグリカン分解酵素)および繊維芽細胞増殖因子(FGF)などが深く関与することが明らかにされつつある。したがって、これらの阻害剤であるヘパラナーゼ阻害剤およびFGF不活性剤が慢性炎症や癌治療剤となる可能性が十分考えらる。昨年度は硫酸化法ならびにヘパラナーゼ阻害活性の測定法を確立した。本年度はさらに血液凝固活性および肺転移阻害活性の測定法を確立し、それらの活性の測定結果を得た。(ヘパラナーゼ阻害活性測定)数多くの多糖類、ポリフェノール、およびリグナンの硫酸化物をヘパラナーゼ阻害活性測定に供した。多種化合物をスクリーニングした結果、阻害活性向上のためには基質がある程度の高分子であること、糖類であることが必須であり、合成多糖フラナン系の硫酸化多糖、天然多糖キシランの硫酸化物、カードランの硫酸化物の活性が高いことがわかった。(血液凝固活性測定)ヘパラナーゼ阻害活性のあった硫酸化多糖の血液凝固活性を測定した結果、いずれの硫酸化多糖も対照として測定したヘパリン、デキストラン硫酸より低いという結果を得た。(肺転移阻害活性測定)マウスのB16BL6メラノーマ細胞の肺転移阻害活性を測定した結果、カードラン硫酸は活性を促進したものの、合成多糖フラナン系の硫酸化多糖、天然多糖キシランの硫酸化物はメラノーマ細胞の肺転移を阻害した。慢性炎症の発症、進展、憎悪さらには癌の転移にはヘパラナーゼ(ヘパラン硫酸プロテオグリカン分解酵素)および繊維芽細胞増殖因子(FGF)などが深く関与することが明らかにされつつある。したがって、これらの阻害剤であるヘパラナーゼ阻害剤およびFGF不活性剤が慢性炎症や癌治療剤となる可能性が十分考えられる。(1)硫酸化法本年度は、まず硫酸化法を確立した。ジメチルホルムアミド溶媒中、SO_3-ピリジン複合体を用い硫酸化した。反応完了後、水酸化ナトリウム水溶液で一旦塩基性にし、透析により塩を除去、基盤研究B(2)展開研究により購入した凍結乾燥機により凍結乾燥し硫酸化誘導体を得た。(2)ヘパラナーゼ阻害活性測定次いで、数多くの多糖類、ポリフェノール、およびリグナンの硫酸化物をヘパラナーゼ阻害活性測定に供した。多種化合物をスクリーニングした結果、阻害活性向上のためには気質がある程度の高分子であること、糖類であることが必須であり、数種の糖化合物の活性が高いことがわかった。来年度は硫酸化の位置がヘパラナーゼ阻害活性に与える影響を詳細に検討し、構造-活性相関を明らかにする。さらに、リン酸化化合物を合成し、ヘパラナーゼ阻害活性を測定する。また、これまでに活性があるとされてきた化合物の再検討を行う予定である。(肺転移阻害活性測定)

マウスのB16BL6メラノーマ細胞の肺転移阻害活性を測定した結果、カードラン硫酸は活性を促進したものの、合成多糖フラナン系の硫酸化多糖、天然多糖キシランの硫酸化物はメラノーマ細胞の肺転移を阻害した。
日本古代における「文書主義」の導入と、その展開過程

今年度は、昨年度までに引き続き、日本古代における「文書主義(文字の連続体によって情報伝達・保管を行う政治・社会システム)」の実態追求を目的として、これまで本格的な研究が進んでいなかった点に関して、現存する文字資料の詳細な検討から、実態の解明を進めた。また、特に今年度は日本古代の史料を中心としながら、諸外国(たとえば古代中国)の事例などまで視野に入れつつ、精力的な検討を進めた。そのため、昨年度に引き続き、中国への調査旅行などを行い、文字資料の実見や事例の収集に努めた。また従来通り、国内の諸遺跡・資料所蔵機関における調査・研究も、精力的に行った。なお、以上の活動に加え、本年度は古代史料(典籍・文書)の現物を、主に国立歴史民俗博物館の館蔵品を中心として、紙質調査の専門家などと共同で子細に調査し、その特質をより明確に解明することに努めた。その成果は、今後、複数の論文や著書などによって順次公表していく予定であるが、内容は従来の古文書・古典籍に関する研究レベルを大きく凌駕するもので、研究史上、特筆して良いものと自負している。本年度は、国立歴史民俗博物館(研究拠点)に所蔵される古代資料を中心に、その調査・検討を進めた。全体では膨大な量にのぼるとはいえ、古代史に関連する館蔵資料のうち、本年度中に全体の7割に当たる資料の調査を終了させた。こうした資料調査の過程で、学会未紹介の貴重な資料を幾つか確認することができた。次年度以降、機会を得て逐次公表していきたい。残部の調査に関しては、遅くとも来年度中に終了させる予定である。また、今後は資料が群・層をなして現存するという歴史的特質も踏まえ、中世以降の時期における関係資料との有機的な連関をも視野に入れた資料調査を進めていきたい。具体的な研究成果としては、以上の調査結果などに基づき、日本古代の「文字」・「文書」をキーワードとする前掲の4論文を発表することができた。これらの論文は、単に日本史学の分野に止まるものではなく、隣接諸分野における最新の研究動向を踏まえた斬新な視角に基づく研究成果である。今後もこの様な研究姿勢は、発展的に維持していく必要があると考えている。本年度は、主たる研究課題である「日本古代の文書主義」に関して、とくに精力的な検討を進めてきた。その結果、来年度早々には明治大学文学部に対して博士論文を提出し、審査を申請できる状況にまで至った。この博士論文は、これまで発表してきた各論文に新稿を加えた上で全面的な改定を行うなど、かなりの労力を投下して完成させたものである。勿論、その内容には、日本学術振興会特別研究員として従事した各種の史料調査の成果が、大きく反映している。なお、こうした研究を展開する過程において、「文書主義」のみを対象とする研究範囲に止まらず、関連する諸研究を並行して進めることで、より厚みのある研究成果を提示するように努めた点も、予想通り、良い効果を生んだ。具体的にいえば、個々の文字資料を扱う際、文書行政のあり方を根底で規定する『令集解』に関してあつかった(1)論文、平安後期の貴族社会の実態を記した儀式書の成立に関する論文(3)や、日本社会への漢字・漢文の導入に関して検討した(2)論文・(4)発表などを平行して進めることで、より複眼的な視点から考察を進めることが可能となり、従来にないユニークな成果を生み出せた。以上の研究により、日本古代における文字利用の実態に関して、多角的な検討をすすめ、様々な成果を提示することができた。特に、研究課題として設定した、音声言語と書記言語の双方が、どの様な役割を果たしたのかという点に関して、明らかにできたところは多い。こうした成果は、来年度における研究に、発展的に継承していくつもりである。
コミュニティを基盤とした農業知識の共有・継承システム構築に関する研究

農業生産において経験に裏打ちされた生産者固有の知識は、経営成果を左右する重要な資源であるが、従来の親子間での共同作業を基盤とした共有・継承の仕組みは弱体化しつつある。そうしたなか本研究は、兵庫県篠山市の黒大豆生産を事例に、一般経営学で理論蓄積の進むナレッジマネジメントを援用して現在の社会システムに適合した知識管理の仕組みを再構築することを目的とした。本年度は質的研究を通してこれまで仮説的に明らかにした知見を、篠山市の黒大豆生産者を対象とした質問票調査に基づき定量的に検証するとともに、研究成果を統合し地域農業の知識管理モデルを示した。分析の結果、まず黒大豆生産知識の特性として、生産者固有の知識は熟達生産者に存在していること、また年代間では70代以上の生産者に多く、喪失の危機にあることが改めて明らかになった。そして、地域レベルの知識管理構造を検証した結果、JA・普及センターは生産者の日常的な知識獲得先として機能していること、地縁レベルコミュニティは、熟達者間や熟達者一未熟者間で知識を共有する場として機能していること、そして地域レベルコミュニティは、熟達者のなかでも特に高齢者の知識共有の場として機能していることが明らかになった。こうした結果から、一部のコミュニティや熟達生産者によって創造された知識は、地縁レベル、地域レベルのコミュニティを通して共有されるとともに、普及センターによっても表出化、普及される知識管理の仕組みが構築されていることが示された。そして、今後の知識管理の方策としては、地域レベルの知識管理の基盤であり弱体化しつつある地縁レベル、地域レベルコミュティの機能を維持、発展させる必要があること、そのためには普及センターが従来の機能である知識普及のみでなく、ナレッジマネージャーとして知識共有、創造の「場」の維持や創造を担う必要性があることが示された。農業生産において経験に裏打ちされた生産者固有の知識は、経営成果を左右する重要な資源であるが、従来の親子間での共同作業を基盤とした共有・継承の仕組みが弱体化しつつある。本研究では、現在の社会システムに適合した共有・継承の仕組みを再構築することを目的として兵庫県篠山市の黒大豆生産を事例に研究を進めている。そのためには、まず現在の仕組みを明らかにすることが必要であるが、本年度はそのコアを担っているとこれまで代表者らによって示されてきたコミュニティの機能を明らかにするため2つの課題に取り組んだ。なお、地域全体のナレッジマネジメントの仕組みを構築することは、その重要性にも関わらずこれまで軽視されがちであった地域で培われた固有の知識の喪失という社会的損失を防ぎ、農村地域の持続可能な発展を図る上で重要と考える。1生産者の知識獲得におけるコミュニティの機能集落などの地縁コミュニティ、地域レベルの農業コミュニティの機能を明らかにするため、熟達生産者の知識獲得プロセスを調査した。結果、地縁レベル、地域レベルのコミュニティではJAや普及センターからは得られない高度な知識が共有されており、高品質の黒大豆生産には不可欠な機能を有していることが明らかになった。2営農組合における知識管理の機能と仕組み主要な地縁レベルコミュニティの1つである営農組合が地域レベルの知識管理に果たす役割を明らかにするため、篠山市の4つの営農組合を調査した。結果、営農組合の知識管理の機能として生産者の有する知識の共有や、普及センターや資材メーカーといった外部組織から知識を獲得し共有する機能が中心であったが、一部の営農組合では知識の創造もおこなわれていた。また、営農組合で創造された知識は、普及センターを通して地域全体に普及されており、地域全体の知識創造の場として機能していることが明らかになった。本研究の主要な研究課題である「コミュニティにおけるナレッジマネジメント機能」がある程度解明されつつあるため、おおむね順調に進展していると評価した。

引き続きコミュニティのナレッジマネジメントの機能を明らかにするとともに量的調査をおこない、これまで得た知見の検証をおこなう予定である。また、知見を統合し、現在の社会情勢に対応した知職共有・継承モデルを構築する予定である。
オンチップ・セル・ソーティング法による間葉系幹細胞の予見的表面マーカーの同定

歯科および整形外科の領域では、間葉系幹細胞(MSC)移植による骨組織の再生治療が盛んに研究されている。そのような治療をいっそう効果的に行うには、不均質なMSC集団の中から骨分化能の高い細胞をその表面マーカーを利用して予め選別し、細胞品質を管理することが治療に有効であると考える。そこで本研究では、未分化状態のMSCに発現する表面マーカーと、分化培養を行なった後の骨分化の程度との相関を調べ、それによってMSCの予見的表面マーカーを同定することで、MSCの品質管理に応用するための方法として、オンチップ・セル・ソーティング法および、MSCの予見的マーカーとして候補となる表面マーカー/抗体を多数選び出し、これらの可能性を調査した。マイクロアレイの作製には、アルカンチオール自己組織化単分子膜のプラズマパターニング法を用いた。10種類程度の抗体を1種類ずつスポットに固定した。多種類の表面マーカーに対する多種類の抗体を配列固定した小さな抗体チップ(チップ)を作製した。そのチップ上に細胞を播種することによって、それぞれの表面マーカーを発現する細胞を抗体を固定化したスポット上に播種しソーティングを行った。抗体に対応した表面マーカーを発現した分化前のMSCの表面抗原発現パターンを簡便に分析評価することができた。また、文献を調査することでMSCに特異的に発現する予見的表面マーカーの候補が明らかになった。スポットに捉えられた細胞の数を数えることで、定量的な評価が可能であることが示唆された。抗体チップを用いることで、細胞表面に発現する各種マーカーをチップの使用により迅速に分析することが可能になった。この手法によって、再生医療におけるMSCの品質管理に関する研究が加速されるものと期待される。なお、代表者は文部科学省の専任義務のポジションに変わったため規則上科研の研究継続が出来なかった。
建物の冗長性・ロバスト性向上のための最悪シナリオを考慮した最適制震構造設計法

本研究では,建物の構造性能に影響する種々の物性値のばらつき(例えば,施工誤差や経年変化,材料レベルのばらつき等を想定)が存在した場合であっても,地震時の建物の揺れを抑制することを目的とした制振建物の設計法を提案した。本研究で提案する設計手法を用いることで,通常の建物の設計時では想定し得なかったシナリオに対しても所定の性能を発揮するように建物の設計を行うことが可能となり,設計時に不確定性を考慮することで建物の構造安全性に対して信頼性の向上につながる。本研究では,多次元入力地震動における成分間の相関性が構造物の弾塑性応答に及ぼす影響を分析し,弾塑性構造物における入力地震動の成分間の最悪な位相差特性を定量的に把握することが可能な極限外乱法(=構造物にとって最悪な入力外乱)の枠組を構築する。本課題に対する本年度の成果は,弾塑性領域を考慮した建物モデルを対象として,地震動の多次元性における位相差を考慮した極限外乱法の特性を分析し,多次元入力地震動の成分間の位相特性が弾塑性応答に及ぼす影響を数値シミュレーションにより定性的に評価している。また,小型の2軸振動台を利用した,非線形の復元力特性を有する建物模型を製作し,水平2方向同時入力における最悪な位相特性を検証する振動実験を計画した。但し,振動実験に関しては,特定の位相差を再現するための振動制御は極めて困難であるため実験手法については,再考する必要がある。さらに本研究では,入力外乱の不確定性のみではなく,構造物の不確定性を考慮した際の地震時応答の上限値(=種々の不確定性を想定したうえでの建物にとっての地震時極限応答)を見出す不確定性解析手法と制振性能の最適化問題とを組み合わせたロバスト最適設計法の構築を目指しており。ロバスト最適設計手法において入力外乱の不確定性を考慮することで,最悪なシナリオを効率よく低減することが可能になる。本課題に対する本年度の成果としては,入力外乱及び構造物特性の不確定性を考慮した不確定性解析手法の理論を,遺伝的アルゴリズムに基づく多目的最適化によりパラメター間の相関性が極限応答に及ぼす影響について検証を行っている。本研究では,種々のばらつきに対する建物の頑強さ(=ロバスト性)の定量的な指標であるロバストネス関数の評価に基づいた制振建物に対するロバスト最適設計手法を提案した。本手法は,種々のばらつきに対するロバスト性を向上することを目的としており,種々のばらつきに起因する想定外の最悪な事態を建物の設計時に考慮することを目指すものである。具体的には,指定された性能値におけるロバストネス関数の最大化を目的として,建物の剛性分布やダンパーの配置等の設計に対する意思決定を補うものである。ロバストネス関数の定量的な評価を行うために,従来の不確定性解析法では,種々のばらつきを考慮した際の建物の地震時応答上限値を時刻歴応答解析により評価する場合には,ノミナル値(=現在の設計モデルのパラメター)の近傍のみの感度情報から,不確定パラメター(例えば,建物の減衰係数や,剛性などの物理パラメター)の変動による全体の応答変動を推定する従来の不確定性解析では推定精度に問題がある事例が存在することを明らかにした。そこで本研究では,変動を考慮する不確定パラメターに対する大域的な目的関数の変動を,変数の変動区間の上限及び下限(=区間変数)において変動区間の端点における応答値を参照することで,変動区間全体の大域的な応答変動を評価した。本手法では,計算負荷を抑制しつつ応答上限値を高精度に推定することが可能であるため,本手法によるロバストネス関数の評価値を,最適化の目的関数に組み込むことが可能となった。ロバストネス関数の評価に基づくロバスト最適設計法を適用したロバスト最適ダンパー配置問題の一例では,ばらつきを考慮しない通常最適配置と比較して,ノミナルでの応答値に大きな違いはないものの,ある程度ばらつきを許容した場合にはロバストネス関数値が2割程度増加し,ロバスト性の向上が見られることを明らかにしている。建築構造応用力学研究実績の概要で述べた地震動の成分間の位相特性が弾塑性応答に及ぼす影響の定性的な分析は,極限外乱法を構築する上の知見として重要であり,本研究課題の進捗に貢献する成果である。また,本年度において導入した遺伝的アルゴリズムに基づく多目的最適化ツール(modeFRONTIER)を用いて,種々の変動パラメター間の多次元性解析を運用することができるようになった。これにより,入力地震動及び構造物特性の種々の不確定性が地震時応答の上限値に及ぼす影響を定量的に把握することができるようになると考えられ,本研究課題で構築するロバスト最適設計法の検証につながる。多次元入力地震動における位相差が弾塑性応答を考慮した構造物に及ぼす影響の定性的解析結果に基づいて,弾塑性構造物を対象とした極限外乱法の理論を構築する。

また,本年度で計画した水平2方向同時入力による振動実験を実施し,位相差入力が構造物に及ぼす影響について実験的知見を得たうえで,本理論の妥当性を検証する。また,入力地震動の特性や構造物特性のバラつきを考慮したうえで,構造物が機能性や安全性を保持することを目的として,建築構造物の地震時応答に関するロバスト性を向上するために,入力および構造物特性の不確定性を考慮した際の冗長性・ロバスト性の定量的な評価法について検討を行う。本年度実施する計画であった2方向同時入力による位相差を考慮した振動実験に関して,予備実験段階において振動台の制御が困難であることが判明したため,本格的な実施を行うことができなかった。当該の実験計画を見直す必要が生じたため,物品費が申請額を下回った。2方向同時入力による位相差を考慮した振動実験を実施するにあたって,新たに建物模型の製作を行い,当該の振動実験を本年度中に実施する。
永久凍土の変動がアムール川流域の溶存鉄流出に果たす影響の解明

1990年代後半にアムール川で生じた河川水中の溶存鉄濃度の上昇の原因を解明するため、平成27年29年度の3年間に合計5回、アムール川の支流ティルマ川流域において現地調査を実施した。その結果、この流域には、"mari"と呼ばれるカラマツとミズゴケからなる植生景観が存在し、その下層に永久凍土を伴っていること、および"mari"を有する流域で河川水中の溶存鉄濃度が高いことを見いだした。衛星データの解析によれば、"mari"は平坦な河畔域に発達していることもわかった。近年の気温上昇が"mari"の点在的永久土を融解させ、還元的な環境が広がることにより、溶存鉄の溶出を促進している可能性がある。平成27年度は、観測対象であるロシア連邦極東管区のブレヤ川を研究対象として、その支流のひとつであるティルマ川の源流域と中流域を対象に調査を実施した。調査参加者は、白岩孝行・楊宗興・大西健夫の研究代表者・研究分担者3名と、研究協力者の田代悠人(東京農工大学4年生)の4名の日本人、ならびにロシア科学アカデミー極東支部水生態問題研究所のAlexander Antonov博士、Vladimir Kim博士、Vladimir Shesterkin博士(いずれも研究協力者)の3名のロシア人を加えた合計7名である。この他、現地で2名のロシア人ガイドの協力を得、総勢9名で調査を実施した。現地調査は9月16日から21日にかけて実施した。ティルマ川本流、支流のヤカグリン川、ケビティ川、グジャル川、マリー・ジョグダナ川、ターランジャン川、ジョグダナ川、シャンリボ川、カリアチ川、ヤオリン川などにおいて河川水のサンプリングを実施した。また、河川水サンプリング地点の近傍で土中にピットを掘り、土層構造の観察と地中温度プロファイルの測定を行った。採取した河川水は、ロシア科学アカデミー極東支部水生態問題研究所において以下の項目の分析を行った。溶存鉄濃度、主要栄養塩濃度(全窒素、全リン)、溶存有機炭素。分析の結果、永久凍土の存在する流域では、永久凍土の存在しない流域に比べて溶存鉄濃度が高い傾向があることが判明した。また、永久凍土の存在とカラマツ・ミズゴケ植生の親和性が高いことを発見したものの、永久凍土の存在条件については未解決である。年度末の3月末に本調査結果をとりまとめ、次年度の計画を練るための会合を東京農工大学で実施した。平成27年度はほぼ当初計画の通りに実行されたが、1点だけ当初計画とは異なることとなった。当初計画では平成27年度の調査地点をゼーヤ川とブレヤ川の2河川とする予定であったが、人員と機材をより効率良く運用するため、調査地をブレヤ川支流のティルマ川流域に集中させることになった。その結果、ゼーヤ川の調査は平成28年度に延期することになったが、その分、ブレヤ川支流のティルマ川の調査に十分時間を割くことができ、最源流域から中流域までの広大な範囲で調査とサンプリングを実施できた。ゼーヤ川については、平成28年度に調査予定であるため、大きな問題はない。平成28年度は2回の野外調査・観測を実施した。第1回調査は、7月3日7月16日にかけてブレヤ川支流のティルマ川流域において広域採水ならび凍土分布調査を行い、実験流域(ソフロン川流域)を設定して、地温センサーや土壌間隙水調査を実施した。調査には、白岩と大西、ならびに研究協力者2名の大学院生が参加し、ロシア側からは水・生態問題研究所の研究者4名が参加した。これに加え、現地でガイド2名の支援を受けた。第2回目の調査は、二班に分かれて実施した。広域採水班(白岩・大西)は、ブレヤ川本流の最上流域にあるブレインスキー自然保護区内の各支流において広域の採水を行い、溶存鉄・DOC・栄養塩の各濃度分布を知るための調査を9月21日9月28日にかけて実施した。また、集中観測班(楊・研究協力者2名)は、7月に設定したソフロン川とその周辺流域において河川水採取・土壌間隙水採取・凍土分布調査・植生調査を実施した。2回の現地調査により、平成27年度の調査で抱いた以下の仮説はほぼ確認できた。すなわち、ブレヤ川上流および支流のティルマ川上流域には点在的永久凍土が分布し、永久凍土が分布する流域の河川は、永久凍土が分布しない流域を流れる河川に比べ、より濃度の高い河川水を有している。点在的永久凍土は目視で確認することはできないが、点在的永久凍土帯には"マリ"と現地で呼ばれる林床にミズゴケ類を有するカラマツの疎林が発達するため、航空写真や衛星写真で点在的永久凍土帯の分布を間接的に探知できる可能性がある。ランドサットTMデータを使用した予察的な研究では、可視・近赤外データを使用して研究地域のマリの分布を掌握することができた。その分布は、河川の周囲に広がる河間低地と一致していた。平成27年度に引き続き、本年もゼーヤ川流域の調査を実施することができなかった。その最大の理由は、ブレヤ川の調査地域が当初予定していたよりも広大であり、また、その流域の調査のほとんどがオフロードや河川沿いであるため、極めて調査効率が悪いことによる。ブレヤ川流域では平成27年度と28年度の調査によって着実にデータの収集が進んだが、ゼーヤ川の調査は平成29年度に持ち越すこととなった。平成29年度は2回の現地調査を実施した。