hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遮蔽基の配座制御に基づく効率的不斉触媒の創製

独自に開発した耐久性キラルルイス酸触媒を用いて、従来不斉触媒化が困難とされた1,3-双極性環状付加反応(ニトロン環状付加、ジアゾ環状付加)およびアミンの共役付加反応の高効率的不斉触媒化に成功した。その概要を以下に示す。・ニトロン環状付加反応:R,R-DBFOX/Phのニッケル(II)アコ錯体は、2mol%の触媒量存在下で3-クロトノイル-2-オキサゾリジノンとのニトロン環状付加反応を触媒して、室温下で高いジアステレオ選択性とエナンチオ選択性でエンド環状付加体を与えた。・単座基質を用いたニトロン環状付加反応:単座基質であるブロモアクロレインを用いたニトロン環状付加反応は、さらに高い選択性で進行する。この反応は、ニトロンとアルデヒドが共にルイス酸触媒上に配位した3元錯体上で分子内デリバリー機構によって進行することを実証した。・ジアゾ環状付加反応:トリメチルシリルジアゾメタンと3-クロトノイル-2-オキサゾリジノンを用いたR,R-DBFOX/Phの過塩素酸亜鉛(II)錯体触媒下でのジアゾ環状付加反応において、高いエナンチオ選択性が発現した。これに対して、3-クロトノイル-4,4-ジメチル-2-オキサゾリジノンを用いた反応はマグネシウム錯体触媒によって初めて効果的に加速され、逆のエナンチオマーを率い選択性で与えることを見い出した。・アミン共役付加反応:遮蔽基の配座制御に基づいて反応の効率的不斉触媒化を行なえると期待して創製したR,R-BOX/ο-HOBnの銅(II)トリフラート錯体は、1-クロトノイル-3-イソプロピル-2-イミダゾリジノンとΟ-ベンジルヒドロキシルアミンとの共役付加反応を効果的に触媒し、高いエナンチオ選択性で共役付加体が生成することを見い出した。この反応も、ニトロン環状付加と類似の分子内デリバリー機構で進むことが判明した。高触媒活性、高不斉効率、反応・基質適用性などの触媒反応の重要課題を解決し、再使用可能な物理・化学的堅牢性を有する有用触媒を開発するための新しい概念を提唱することを本申請研究の目的とする。それには、基質分子と触媒分子の接近状態の解析、結合形成の遷移状態構造の分析、触媒からの生成物の離脱過程の制御などの動的立体化学制御をトータルに考察した、触媒構造設計の全く新しい指針を提案する必要がある。ここでは、触媒自身の会合を極力防ぎ、反応基質を取り込んで効率よく活性化するために、「トランス配位構造の導入」、「必要最小不飽和構造の提案」、「立体遮蔽基の配座制御による選択性向上」などの新しい触媒設計概念を提唱して、顕著な触媒活性を発現しつつ優れた物理・化学的堅牢性を有する有用触媒の開発を目差す。平成10年度は、遮蔽基の配座制御に基盤を置く新規配位子の創製を目差した。広い遮蔽壁をもたせるためにヒドロキシアリール基を遮蔽基として用いる分子構造設計を行って、トランス配位型の多座配位子として2種のキラル配位子(イソプロピリデン-2,2'-(4-o-ヒドロキシベンジルオキサゾリン)HBOXおよび2,2-ジヒドロキシ-3,3'-ビス(1-ヒドロキシ-2-ナフチル)-1,1'-ビナフチル)BH-BINOLを純粋なエナンチオマーとして合成した。これらと種々の金属塩とから錯体を調製した。

その結果、HBOXの銅(I),(II)塩はシクロペンタジエンと3-アクリロイル-2-オキサゾリジノンとのDiels-Alder反応およびジアゾ酢酸エチルとスチレンとのシクロプロパン化反応の優れた触媒として働くことを見い出した。一方、BH-BINOLの中性およびカチオン性のチタン錯体を調製したが、思いのほか会合性が高く触媒活性の低下が観察された。これらの錯体触媒は、遮蔽基のヒドロキシル基が金属イオン上に配位した構造を有するかについては疑問があり、今後、遊離のヒドロキシル基酸素上をアルキル化した配位子に誘導する。一方、DBFOX配位子の遷移金属錯体を触媒として用いる反応の展開として、α,β-不飽和カルボニル基質に対するアミン基質の共役付加反応およびヘテロDiels-Alder環状付加反応を検討し、いずれも満足できる反応加速とエナンチオ選択性を観察することができた。現在までジアゾ環状付加の不斉触媒化は未報告である。今回、4,6-ジベゾフランジイル-2,2'-ビス(4-フェニルオキサゾリン)の亜鉛(II)アクア錯体が、トリメチルシリルジアゾメタンと3-クロトノイル-2-オキサゾリジノンとの環状付加における優れたキラルルイス酸触媒であることを見い出した。-40°Cにおける無水酢酸とMS4A存在下でのジクロロメタン中での反応では、ほぼ完全なエナンチオ選択性(99%ee)で環状付加体が得られた。一方、オキサゾリン環の4位に2つのチメル基を導入した3-クロトノイル-4,4-ジメチル-2-オキサゾリジノンを反応基質として用いた反応では、亜鉛(II)錯体触媒およびニッケル(II)錯体触媒は触媒活性を示さなかったが、マグネシウム錯体触媒は反応を著しく加速し、-78°Cの低温においても反応はスムーズに進行し、97%eeのエナンチオ選択性を示した。β位の置換基がメチル、プロビル、イソプロピル基を問わず、同様に高いエナンチオ選択性が観察された(97-998%ee)。この反応で観察されたエナンチオ選択性のモードは、2-オキサゾリジノン基質を用いた時と逆であった。つまり、配位補助基の4位に2つのメチル基を導入するだけで、エナンチオ選択性がほぼ完全に逆転したことになる。このように、触媒的不斉反応において脇役を勤める配位補助基の軽微な構造変化だけで、反応のエナンチオ選択性が高いレベルでほぼ完全に逆転する現象は、反応の新しいキラリティー制御法として有望であり、これを"キラル配位子とアキラル補助基との協同効果"と呼称することを提案したい。独自に開発した耐久性キラルルイス酸触媒を用いて、従来不斉触媒化が困難とされた1,3-双極性環状付加反応(ニトロン環状付加、ジアゾ環状付加)およびアミンの共役付加反応の高効率的不斉触媒化に成功した。その概要を以下に示す。・ニトロン環状付加反応:R,R-DBFOX/Phのニッケル(II)アコ錯体は、2mol%の触媒量存在下で3-クロトノイル-2-オキサゾリジノンとのニトロン環状付加反応を触媒して、室温下で高いジアステレオ選択性とエナンチオ選択性でエンド環状付加体を与えた。・単座基質を用いたニトロン環状付加反応:単座基質であるブロモアクロレインを用いたニトロン環状付加反応は、さらに高い選択性で進行する。この反応は、ニトロンとアルデヒドが共にルイス酸触媒上に配位した3元錯体上で分子内デリバリー機構によって進行することを実証した。・ジアゾ環状付加反応:トリメチルシリルジアゾメタンと3-クロトノイル-2-オキサゾリジノンを用いたR,R-DBFOX/Phの過塩素酸亜鉛(II)錯体触媒下でのジアゾ環状付加反応において、高いエナンチオ選択性が発現した。
抑制的対応法が患児に及ぼす影響とその消去法について

ストレスの評価として近年,全日のストレスを測定する指標として用いられている17-OHCSを短時間測定し,従来用いられてきたカテコールアミンによるストレス計測結果と比較検討することにより,一般臨床での短期間測定の有用性について検討した。また,ストレスの修復関連因子とされている17-KS-Sを計測し回復の推移についても検討をおこなった。今回の検討では,歯学部の学生7名を対象とし,全顎のスケーリングを行い,術前,術後に尿を採取し,17-OHCS,17-KS-S,カテコールアミン(アドレナリン,ノルアドレナリン,ドーパミン)およびカテコールアミン量の是正のためのクレアチニンを計測した。結果考察今回の検討により17-OHCSは,カテコールアミンと同様の変化を示すことが明確となった。また,修復関連因子である17-KS-Sは,17-OHCSやカテコールアミンを逆の変化を示した。これは17-KS-Sの健康時に高値を示し,健康を失うことにより低下する特性が明確に表出したものと考えられた。これにより17-OHCSおよび17-KS-Sの短期間測定が有用である可能性が認められた。患児に与える恐怖や苦痛がその後の歯科受診行動にどの様に影響を及ぼすかについて過去の歯科受診体験と現在の歯科診療に対して持っている恐怖の程度との関連性について比較検討を行うためアンケートを無作為に配布し、協力の得られた350名の内歯学部の学生87名と20,30歳代199名の回答から調査を行った。調査内容は、1.これまでの歯科受診経験の有無とその内容。2.歯科治療中の苦痛体験の有無とその内容と時期。3.幼少期における抑制および強制治療体験の有無。4.現在の歯科治療を受けるとした時の具体的なイメージとVisual Analog Scaleによる恐怖の程度です。結果[歯学部の学生]1.過去の歯科受診時において苦痛体験があるものは約50%でした。2.抑制治療の体験が「ある」「ある様な気がする」と回答したものは約9%存在していました。3.苦痛、抑制の両体験とも「体験群」が「非体験群」に比べ、現在の歯科治療に対して持っている恐怖の程度は高く、過去のこの様な体験が現在の歯科恐怖の形成に大きく関与していることが明らかとなりました。4.過去の苦痛体験において記憶が曖昧な「覚えていない」と回答したものが、「ない」「ない様な気がする」と答えたものに比べ、歯科治療に対し高い恐怖心を持っていた。[20,30歳代]1.苦痛・抑制体験とも「ある」と回答したものが「ない」と回答したものより現在の歯科治療に対して持っている恐怖の程度は高く、過去のこの様な体験が現在の歯科恐怖の形成に関与していると考えられました。2.過去の苦痛体験において「痛み」の有無に係らず、現在の歯科診療に対して持っている恐怖の程度に差は認められませんでした。3.苦痛体験時期による比較においても特に限定される時期は存在しませんでした。4.現在歯科診療に対して持っているイメージにおいて痛みに関連した事項をあげる者の歯科恐怖の程度が高いことが認められました。
IP_3結合蛋白質の分子デザインによる細胞内IP_3/Ca^<2+>シグナリングの解析

イノシトール三リン酸(IP3)は、細胞内セカンドメッセンジャーとして小胞体等、細胞内Ca2+プールからのCa2+動員を引き起こし、細胞外刺激に対する細胞内Ca2+動態調節に重要な役割を果たしている。IP3受容体は小胞体膜上で4量体を形成し、IP3が結合することによって開くCa2+チャンネルである。我々はIP3受容体の構造一機能相関を解析する過程で、IP3受容体単量体全長2749アミノ酸のうち、N末端側約数百アミノ酸部分がIP3結合に必要十分であることを見いだした。最近我々は、このN末端部分(IP3結合蛋白質)をcDNAから大量に調整する発現系を確立した(大腸菌、バキュロウイルス)。このIP3結合蛋白質が、IP3結合によってどのような構造変化をおこすのかをゲル濾過法、ショ糖密度勾配遠心法を用いて調べた。蛍光ラベルしたIP3結合蛋白質の構造変化を蛍光強度の変化で検出する技術を開発し、更に細胞内への導入によって細胞内IP3濃度をリアルタイムでモニターすることを計画している。GFP蛋白質は、何らcofactorを必要とせず蛍光を発し得る為、蛍光プローブの細胞内遺伝子導入を可能にする画期的なツールである。様々な改変GFP蛋白質をスクリーニングしたところ、異なる吸収、蛍光スペクトラムを示し、蛍光エネルギー転移を可能にする幾つかの組み合わせが見つかってきた。IP3結合蛋白質のN末端、C末端にGFP蛋白質を連結させたキメラ蛋白質を作製し、現在それらの、IP3指示薬としての機能評価を行っている。
単純ヘルペスウイルス1型再活性化による顔面神経麻痺の病態に関する研究

本研究では、HSV-1の耳介接種により、膝神経節(GG)にHSV-1を潜伏感染させたマウスに対し、再活性化誘導刺激として耳介擦過およびCD4+、CD8+T細胞の抑制を行い、HSV-1の再活性化、顔面神経麻痺を誘導した(以下CD4抑制モテルおよびCD8抑制モデル)。1)麻痺発症率CD4抑制モデル、CD8抑制モデルの麻痺率はそれぞれ44%、13%で、前者が有意に高率であった(P<0.05)。2) HSV-1再活性化の動態刺激前、刺激後10日目にGGを採取し、HSV-1 DNAの検出を行った結果、刺激前には検出されず、10日日には50%で検出された。またCD4抑制モデルを用いて、経時的にHSV-1 DNAと、潜伏感染関連遺伝子(以下LAT)の検討を行った結果、HSV-1 DNAは3日目までは0%、6日目に10%、10日目に50%のマウスから検出された。LATは3日目より減少し、6日日以降は消失した。3)病理組燈学的検討CD4抑制モデルの顔面神経を観察した結果、GGでは細胞浸潤像と神経細胞の脱落像、多数のウイルス粒子が確認された。以上の結果より再活性化の抑制には、CD4+とCD8+T細胞の両者が必要であるが、再活性化後のHSV-1排除には、CD4+T細胞が中心的役割を果たすと考察した。本方法により刺激後3日目までに再活性化し、ウイルス増殖と宿主の免疫応答が麻疸発症に関与すると推察された。
電子ビームリソグラフィによるCVDダイヤモンド薄膜の超微細パターン形成

本研究で開発したダイヤモンドの微細パターンプロセスは、リフトオフ法に比べ、レジストとして用いるナフテン酸金属塩を直接マスクとして用いるので、金属膜を蒸着する工程を省くことができる。そのため金属膜の除去やスパッタリングによる残渣の影響が少なく、りん酸を用いることでパターン形成後のマスク除去が容易などの利点がある。しかしながら、ナフテン酸金属塩の露光感度は、一般に電子ビームレジストとして用いられているPMMAのそれよりも二桁小さく、選択比が10と小さいため、高感度と高選択比が見込まれるオクチル酸金属塩を提案し、酸素プラズマに対する耐性および露光特性について詳細に検討した。加工速度のガス流量依存性から、単体のナフテン酸金属塩膜および単体のオクチル酸金属塩膜の加工速度は、CVDダイヤモンド薄膜のそれと比べてほぼ等しく酸素プラズマに対して耐性がないことがわかった。そのため、単体のナフテン酸Y, Ba, Cuを1:2:3のモル比で調合し、複合のナフテン酸YBa_2Cu_3O_7を作製した。また同様に、単体のナフテン酸とオクチル酸のBaとTiおよび、BiとTiをそれぞれ1:1,4:3のモル比で調合し複合のナフテン酸およびオクチル酸のBaTiO_3,Bi_4Ti_3O_<12>を作製した。ナフテン酸YBa_2Cu_3O_7,BaTiO_3,Bi_4Ti_3O_<12>の選沢比は、それぞれ10.0,9.1,6.7が得られ、オクチル酸BiTiO_3,Bi_4Ti_3O_<12>膜の選択比は、それぞれ12.4,13.7が得られた。これらの中で、最も選択比の高いのはオクチル酸Bi_4Ti_3O_<12>膜であり、ナフテン酸金属塩膜の中では最も選択比の高かったナフテン酸YBa_2Cu_3O_7膜の約1.4倍になった。この結果から、オクチル酸Bi_4Ti_3O_<12>膜が最も選択比が高いことがわかり、これを用いてダイヤモンドの微細パターン形成を行うことにした。露光特性の結果から、オクチル酸金属塩膜の露光感度は、ナフテン酸金属塩膜よりも二桁高い値となり、またPMMAのそれとほぼ同じ感度が得られた。これよりオクチル酸金属塩とナフテン酸金属塩膜の最適露光条件をそれぞれ、5.4×10^<-4>C/cm^2、6.6×10^<-3>C/cm^2とした。ナフテン酸金属塩の中で最も選択比の高いナフテン酸YBa_2Cu_3O_7とオクチル酸金属塩の中で最も選択比の高いオクチル酸Bi_4Ti_3O_<12>をマスクとして、ナフテン酸金属塩とオクチル酸金属塩の最適露光条件、CVDダイヤモンドの最適加工条件(マイクロ波パワー,300W;酸素ガス流量;3sccm;バックグラウンドガス圧力,0.4Pa)でCVDダイヤモンド薄膜の微細パターン形成を行った。ナフテン酸YBa_2Cu_3O_7では線幅0.3imまでのパターンまでしか形成できなかったが、オクチル酸Bi__4Ti_3O_<12>では、線幅O.1imまでのパターンが形成できた。これは、オクチル酸金属塩の露光感度がナフテン酸金属塩のそれに比べ高く、γ値も高いためであると考えられる。ダイヤモンド電子デバイスやダイヤモンドを用いたマイクロデバイスの構造体を実現するためには、薄膜成長に加え、不純物ドーピング、徽細加工、電極形成技術などの技術課題を克服しなければならない。そこで、本研究では技術課題の1つである微細加工技術について注目した。得られたダイヤモンドの電子サイクロトロン共鳴(ECR)酸素プラズマの最適加工条件をもとに、電子ビームリソグラフィ技術を利用したダイヤモンドの超微細パターン形成プロセスについて検討した。この技術で最も重要なものがレジストであるが、一般にシリコンプロセスに用いられる電子ビームレジストはPMMA(poly-methyl methacrylate)のように炭素、水素、酸素の各元素の結合した有機物質は一般的に酸素プラズマ耐性がないため、酸素プラズマ耐性が見込まれるナフテン酸金属塩を初めて適用し、検討した。ナフテン酸金属塩は薄膜表面に薄い酸化膜を形成するため、酸素プラズマに対して耐性があると考えられる。そのため、マスクとして用いることにしたナフテン酸金属塩膜と人工合成単結晶ダイヤモンドおよび化学気相合成(CVD)ダイヤモンド薄膜とナフテン酸金属塩膜の高選択比の加工条件で加工を行い、ダイヤモンドの超微細パターン形成を試みた。まず、ナフテン酸Y、Ba、CuのECR酸素プラズマに対するエッチング耐性を検討した。この結果から、単体のナフテン酸金属塩膜は酸素プラズマに対するエッチング耐性が小さいことがわかった。そのために複合酸化物YBa_2CU_3O_7が得られるように前者らをモル比1:2:3で混合することで、酸素プラズマによって結晶化し、酸化膜を形成し耐性を持つことがわかった。したがって、ナフテン酸YBa_2CU_3O_7を微細パターン形成する際のマスク材料として用いることにした。バイアス電圧0、-200Vにおいて選択比10、13が得られ、最小線幅0.5μmのそれぞれ高さ1.2および3μmのラインパターンが形成でき、-200Vを印加した場合、先端0.1μmの三角錐形状になった。

微細パターン形成の応用として、線幅0.5μmで高さ1.2μmの櫛の歯形状の微細パターンが形成できた。今後は我々の開発したパターンプロスを用いてマイクロマシン用ダイヤモンドマイクロギア等の作製を目標としている。本研究で開発したダイヤモンドの微細パターンプロセスは、リフトオフ法に比べ、レジストとして用いるナフテン酸金属塩を直接マスクとして用いるので、金属膜を蒸着する工程を省くことができる。そのため金属膜の除去やスパッタリングによる残渣の影響が少なく、りん酸を用いることでパターン形成後のマスク除去が容易などの利点がある。しかしながら、ナフテン酸金属塩の露光感度は、一般に電子ビームレジストとして用いられているPMMAのそれよりも二桁小さく、選択比が10と小さいため、高感度と高選択比が見込まれるオクチル酸金属塩を提案し、酸素プラズマに対する耐性および露光特性について詳細に検討した。加工速度のガス流量依存性から、単体のナフテン酸金属塩膜および単体のオクチル酸金属塩膜の加工速度は、CVDダイヤモンド薄膜のそれと比べてほぼ等しく酸素プラズマに対して耐性がないことがわかった。そのため、単体のナフテン酸Y, Ba, Cuを1:2:3のモル比で調合し、複合のナフテン酸YBa_2Cu_3O_7を作製した。また同様に、単体のナフテン酸とオクチル酸のBaとTiおよび、BiとTiをそれぞれ1:1,4:3のモル比で調合し複合のナフテン酸およびオクチル酸のBaTiO_3,Bi_4Ti_3O_<12>を作製した。ナフテン酸YBa_2Cu_3O_7,BaTiO_3,Bi_4Ti_3O_<12>の選沢比は、それぞれ10.0,9.1,6.7が得られ、オクチル酸BiTiO_3,Bi_4Ti_3O_<12>膜の選択比は、それぞれ12.4,13.7が得られた。これらの中で、最も選択比の高いのはオクチル酸Bi_4Ti_3O_<12>膜であり、ナフテン酸金属塩膜の中では最も選択比の高かったナフテン酸YBa_2Cu_3O_7膜の約1.4倍になった。この結果から、オクチル酸Bi_4Ti_3O_<12>膜が最も選択比が高いことがわかり、これを用いてダイヤモンドの微細パターン形成を行うことにした。露光特性の結果から、オクチル酸金属塩膜の露光感度は、ナフテン酸金属塩膜よりも二桁高い値となり、またPMMAのそれとほぼ同じ感度が得られた。これよりオクチル酸金属塩とナフテン酸金属塩膜の最適露光条件をそれぞれ、5.4×10^<-4>C/cm^2、6.6×10^<-3>C/cm^2とした。ナフテン酸金属塩の中で最も選択比の高いナフテン酸YBa_2Cu_3O_7とオクチル酸金属塩の中で最も選択比の高いオクチル酸Bi_4Ti_3O_<12>をマスクとして、ナフテン酸金属塩とオクチル酸金属塩の最適露光条件、CVDダイヤモンドの最適加工条件(マイクロ波パワー,300W;酸素ガス流量;3sccm;バックグラウンドガス圧力,0.4Pa)でCVDダイヤモンド薄膜の微細パターン形成を行った。ナフテン酸YBa_2Cu_3O_7では線幅0.3imまでのパターンまでしか形成できなかったが、オクチル酸Bi__4Ti_3O_<12>では、線幅O.1imまでのパターンが形成できた。これは、オクチル酸金属塩の露光感度がナフテン酸金属塩のそれに比べ高く、γ値も高いためであると考えられる。
渦を用いたはばたき飛行の流体力学に基づく理論的・数値的手法による解明

昆虫の飛翔では、渦の生成や動力学を伴うはばたき飛行と考えられるが、その流体力学に基づく理論はまだ提案されていなかった。本課題では、今井(1974)により導かれた一般化されたブラジウスの公式を用いて渦を用いたはばたき飛行の理論を構築し、動力学の解析に有用であることを示した。またこの理論により2次元空中停止飛行についてのパラドックスを導いた。また重力を変えたときの臨界点に着目することではばたき方に依存する飛行性能の評価をおこなった。渦を用いたはばたき飛行の流体力学に基づく理論的・数値的研究を行った。具体的な実績は以下の通りである。1.Navier-Stokes方程式に従う流体中で運動する物体に働く力を記述する、2次元空間における拡張されたBlasiusの公式を用いて外力下でのはばたき飛行のモデルを解析し以下の結果を得た。1)はばたきを開始してから有限時間だけ経った場合の状態を解析し、渦度場の双極子成分の時間変化が力の生成に大きな寄与をしていることを明らかにした。2)また、申請者が開発、研究を続けている水平はばたきモデルにおいて、渦パターンを単純化した理論モデルを作り、発生する力を渦パターンの時間変化と結びつける式を導いた。3)外力下で定常飛行を行う昆虫に働く力を計算し、定常飛行の速度をゼロするように外力を増やしていった場合、はばたき運動により発生する力が特異性を示すことを理論的に志した。このことは水平はばたきモデルや、対称はばたきモデル等の数値モデルに見られる特徴的な分岐構造の理解につながる結果と考えられる。2.水平はばたきモデルの数値計算を行い、はばたき飛行のロバストネスに関して以下の結果を得た。1) Normal hoveringと呼ばれる飛行のロバストネスを調べるため、はばたき運動中の翼の迎角を制御する関数を変え、速度制御の可能性について調べた。その結果normal hoveringは広いパラメータ範囲で速度制御が可能であり、ロバストであることが分かった。なお本年度、はばたき飛行の流体力学の研究成果に対して第一回日本物理学会若手奨励賞を受賞し、受賞記念講演を行った。渦をいたはばたき飛行の流体力学に基づく理論的・数値的研究を行った。まず昨年度までに得られた2次元はばたき飛行の理論を拡張し、特に空中停止飛行がもつ理論的特異性をあるパラドックスの形で表現した。これは外力下で定常飛行を行う昆虫に働く力が、定常飛行の速度がゼロの場合にはばたき運動および発生する渦構造の詳細にかかわらずゼロになるというものである。この結果は、定常飛行がゼロになる極限でも,最初からゼロである場合でも同様に成り立つ。また、定常飛行速度をUとすると、昆虫に働く力の時間平FはF=C1/(In U+C2) (C1, C2は定数)のように見積もられることを示した。これはFがゼロに収束する「速度」は非常に遅いことを示す。実際の昆虫に適当な値を代入して計算すると、通常の場合はこのパラドックスは問題とならないが、非常に長い時間空中停止することが要求される場合にはこのような力の減衰が問題となりうることを示した。またこのパラドックスの妥当性について考察を行い、仮定である1)2次元性2)流れの時間周期性3)遠方での一様流の収束性のいずれかが実際の昆虫への適用を考る場合には不適当であることが示唆されるという結論が導かれた。これらの結果は論文にまとめられ、Journal of Fluid Mechanicsという専門誌に掲載された。また昨年度得た数値モデルによる飛行のロバストネスに関する結果と合わせて国内外で研究発表を行った
精子形成過程に於いて作動する細胞死の分子細胞学的解析

正常成熟マウス精巣並びにエストロゲン処理精巣について生殖細胞死の出現を電子顕微鏡とin situ nick translation及びTUNEL法により検討した結果、正常精巣では特に生殖上皮周期のstage XIIの精原細胞と精母細胞でアポトーシスによる細胞死が生じること、また-estradiol-3-benzoateを5日毎に投与(30μg/head)した精巣では60日辺りから顕著な生殖細胞死が認められ、それらもやはりアポートシス性であった。このアポートシスの誘導機構としてFas/Fasリガンド系の関与を検討するため、northern blot法や非放射性in situ hybridization並びにそれらの合成ペプチドに対する自作のポリクローナル抗体を用いた免疫組織化学によりそれぞれのmRNA並びに蛋白発現を調べたところ、正常精巣での生殖細胞アポトーシスにはFas/Fasリガンド系は関連しないがエストロゲン精巣での誘導されたアポートシスへの密接な関与が見い出された。この際、Fasは生殖細胞にFasリガンドはSertoli細胞に発現が誘導されていた。更に、種々の抗ガン剤で誘導される生殖細胞死もTUNEL陽性で、Fas系の関与が示唆された。一方、胎児期及び新生仔での生殖細胞死を検討したところ、胎生13日と生後10日に顕著なアポートシスが観察され、更に周産期あたりでネクローシスが観察されたが、Fas系の関与は明かでは無かった。またFasを遺伝的に欠損するlpr/lprマウスやFasリガンドを欠損するgld/gldマウスでも自然発生的な生殖細胞アポートシスが観察された。以上の結果は、生殖細胞のアポートシスは何らかの障害要因によって誘導され、その際にはFas/Fasリガンド系が関与する可能性を示している。1)正常成熟雄マウス精巣或いは潜伏睾丸マウス並びにβ-estradiol-3-benzoateを投与したマウス精巣、更にはlprとgldマウス精巣に関し、4%パラホルムアルデヒド固定及びZamboni固定パラフィンブロックを作製した。正常マウス精巣に関しては新鮮凍結切片並びに電顕用超薄切片も作製した。2)正常精巣の新鮮凍結切片をethanol/acetic acid固定後に、proteinase K (PK)で処理したものと無処理のものを用意し、in situ nick translation(ISNT)反応を行なってDNAの一本鎖部位を検出したところ、PK(-)ではelongated spermatidsの核のみが強染された。PK(+)ではelongated spermatidsに加えspermatogonia核の染色並びに散在性に種々の分化段階の生殖細胞核の染色が観察された。パラフィン切片でのin situ TdT反応の結果と併せ検討した結果、正常精巣では散在性にISNTで染色する細胞核がアポトーシス細胞であることが判明した。Spermatogoniaの染色はDNA合成に伴うもので、spermatidsの染色は終末分化の際に認められるものと同一であろうと考えられた。尚、正常精巣に於いて、アポトーシスは特定の分化段階で起こるのではなく、spermatogoniaからspermatidsに至る様々な段階で生じることが明かとなった。更に、lpr/lprやgld/gldでも同様な頻度のアポトーシスを観察した。種々の処理マウスではアポトーシスの出現頻度は処理後の時間経過に依存していた。3)正常精巣に於いて、アポトーシスの生化学的判定法である抽出DNAのアガロース電気泳動では、明瞭なladderを示す結果を得ていないが、超薄切片を用いての電顕観察により核内でのヘテロクロマチンの核膜周囲への偏在等の典型的なアポトーシス像を示す生殖細胞が散在性に観察された。

4)以上の結果は、正常精巣に於いてもアポトーシス型の生殖細胞死が生じていること、またその出現は特定の生殖細胞の分化段階に限局されることなく散在性に生じることを示していた。正常成熟雄マウス精巣、エストロゲン投与マウス精巣、lpr/lprマウスやgld/gldマウス精巣から凍結並びにパラフィン切片を作製し、Fas並びにFasリガンド発現をmRNA及び蛋白レベルで検討し、細胞死との時間的或いは空間的関連性について検討した。Fas mRNAの局在証明はマウスFas cDNAに、またFasリガンドmRNAの検出にはラットFasリガンドcDNAにそれぞれ紫外線照射を行いT-T dimer化してプローブとした。このT-T dimer法は我々が考案開発した方法で、高感度・高解像力でシグナルの検出が可能であった。一方Fas抗原並びにFasリガンド蛋白の検出は、マウスFasの細胞外ドメイン部位から選択して合成したペプチドをウサギに免疫して得られたポリクローナル抗体とラットFasリガンドの細胞内ドメイン部位のペプチドに対するウサギポリクローナル抗体を用いてそれぞれ免疫組織学化学的に行なった。その結果、正常マウス精巣ではNorthern blot法及びWestern blot法によりFas並びにFasリガンド発現が確認され、またin situ hybridization並びに免疫組織化学によりFasはLeydig cells並びに一部の生殖細胞に検出され、FasリガンドはSertoli cellsに発現していることが証明された。しかしながら、これら遺伝子発現とin situ TdT等によるアポトーシス細胞出現との直接的な因果関係は認められず、lpr/lprやgld/gldマウス精巣等のFas系に遺伝的な欠陥をもつ精巣でもアポトーシスが生じていることと一致していた。一方、エストロゲン投与マウス精巣では投与後60-90日で顕著なアポトーシス細胞の出現が観察され、その際にはFas並びにFasリガンド発現が時間的にも空間的にもアポトーシス細胞と密接な関係をもつことを見い出した。これらの結果は、Fas系は異常精巣に於ける生殖細胞アポトーシスの誘導に関与することを示していると考えられる。正常成熟マウス精巣並びにエストロゲン処理精巣について生殖細胞死の出現を電子顕微鏡とin situ nick translation及びTUNEL法により検討した結果、正常精巣では特に生殖上皮周期のstage XIIの精原細胞と精母細胞でアポトーシスによる細胞死が生じること、またβ-estradiol-3-benzoateを5日毎に投与(30g/head)した精巣では60日辺りから顕著な生殖細胞死が認められ、それらもやはりアポトーシス性であった。このアポトーシスの誘導機構としてFas/Fasリガンド系の関与を検討するため、northern blot法や非放射性in situ hybridization並びにそれらの合成ペプチドに対する自作のポリクローナル抗体を用いた免疫組織化学によりそれぞれのmRNA並びに蛋白表現を調べたところ、正常精巣での生殖細胞アポトーシスにはFas/Fasリガンド系は関連しないがエストロゲン精巣での誘導されたアポトーシスへの密接な関与が見い出された。
胆石形成過程におけるムチン過剰発現機序の解明-アラキドン酸代謝及びムチソ遺伝子から

近年我が国においてはライフスタイルの欧米化とともに食生活の変化が生じ,コレステロール胆石症の増加を引き起こしている.本研究では,コレステロール胆石症における胆嚢上皮の炎症病態ならびにムチン過剰分泌の病態を解明する目的で,胆嚢ホスホリパーゼA_2(PLA_2)の一連の酵素群に関する発現異常について解析し,また胆石形成に関わるムチンの遺伝子の発現異常の解析を行った.さらに厚生省より難病に指定されている肝内結石症についても同様に解析を行った.胆嚢胆汁におけるII型PLA_2の酵素蛋白の胆汁濃度は,多発コレステロール石では対照ならびに単発コレステロール石に比して有意に高値であった.また胆汁中におけるII型PLA_2の酵素活性を予測する目的で胆嚢胆汁におけるLsoPCならびに遊離アラキドン酸濃度を測定したところ,酵素蛋白量に平行して多発コレステロール石例で両者は高値を示していた.さらにII型PLA_2の胆汁に与える生化-物理学的変化について検討する目的で,胆汁中総蛋白濃度,粘液糖蛋白ならびに胆汁粘度を測定したところ,II型PLA_2の酵素蛋白量が増加している多発コレステロール石では対照に比して有意に高値を示した.多発コレステロール胆石症における胆嚢上皮の炎症ならびに粘液糖蛋白の過剰分泌の病態には,胆汁中II型PLA_2の増加が重要であると考えられた.ウルソデオキシコール酸は胆石溶解剤として日常の臨床の場において使用されているが,その有用性には胆石溶解のみならず,II型PLA_2の発現を抑制することが明らかとなり,アラキドン酸代謝の活性化を介した胆嚢上皮の炎症ならびにムチン過剰分泌の病態を軽減することで,胆石症の有症状化とその進展を抑制することにあると考えられた.肝内結石症は東南アジアに多発する難病である.本症の成因には,慢性増殖性胆管炎ならびにそれに関連した胆道上皮からのムチン過分泌が重要な役割を演じていると考えられる.本症の結石存在部位の胆管ではIIA型に加えて,V型,X型PLA_2のmRNA発現量が著しく増加していた.それらの発現増加に伴い胆汁中の総ムチン濃度ならびにリゾホスファチジルコリンも増加していた.結石存在部位の胆管において,ムチン産生にかかわるムチンコア蛋白遺伝子では,分泌型ムチン分子であるMUC2,MUC3,MUC5AC,MUC5B,MUC6の発現が増加していた.これらの変化は肝内胆管における結石形成の重要な成因と考えられた.近年我が国においてはライフスタイルの欧米化とともに食生活の変化が生じ,コレステロール胆石症の増加を引き起こしている.本研究では,コレステロール胆石症における胆嚢上皮の炎症病態ならびにムチン過剰分泌の病態を解明する目的で,胆嚢ホスホリパーゼA_2(PLA_2)の一連の酵素群に関する発現異常について解析し,また胆石形成に関わるムチンの遺伝子の発現異常の解析を行った.さらに厚生省より難病に指定されている肝内結石症についても同様に解析を行った.胆嚢胆汁におけるII型PLA_2の酵素蛋白の胆汁濃度は,多発コレステロール石では対照ならびに単発コレステロール石に比して有意に高値であった.また胆汁中におけるII型PLA_2の酵素活性を予測する目的で胆嚢胆汁におけるLsoPCならびに遊離アラキドン酸濃度を測定したところ,酵素蛋白量に平行して多発コレステロール石例で両者は高値を示していた.さらにII型PLA_2の胆汁に与える生化-物理学的変化について検討する目的で,胆汁中総蛋白濃度,粘液糖蛋白ならびに胆汁粘度を測定したところ,II型PLA_2の酵素蛋白量が増加している多発コレステロール石では対照に比して有意に高値を示した.多発コレステロール胆石症における胆嚢上皮の炎症ならびに粘液糖蛋白の過剰分泌の病態には,胆汁中II型PLA_2の増加が重要であると考えられた.ウルソデオキシコール酸は胆石溶解剤として日常の臨床の場において使用されているが,その有用性には胆石溶解のみならず,II型PLA_2の発現を抑制することが明らかとなり,アラキドン酸代謝の活性化を介した胆嚢上皮の炎症ならびにムチン過剰分泌の病態を軽減することで,胆石症の有症状化とその進展を抑制することにあると考えられた.肝内結石症は東南アジアに多発する難病である.本症の成因には,慢性増殖性胆管炎ならびにそれに関連した胆道上皮からのムチン過分泌が重要な役割を演じていると考えられる.本症の結石存在部位の胆管ではIIA型に加えて,V型,X型PLA_2のmRNA発現量が著しく増加していた.それらの発現増加に伴い胆汁中の総ムチン濃度ならびにリゾホスファチジルコリンも増加していた.結石存在部位の胆管において,ムチン産生にかかわるムチンコア蛋白遺伝子では,分泌型ムチン分子であるMUC2,MUC3,MUC5AC,MUC5B,MUC6の発現が増加していた.これらの変化は肝内胆管における結石形成の重要な成因と考えられた.肝内結石症は難治性疾患の一つであり,その発生,進展の病態因子として,胆管炎ならびにムチン過分泌の重要性が従来より示唆されている.分泌型低分子ホスホリパーゼA_2(以下PLA_2)は炎症の進展に関与する可能性が指摘されており,我々は低分子PLA_2であるII型PLA_2が胆嚢結石症における胆嚢炎の増悪因子の一つであることを見出した.一方,胆嚢結石の形成に係わるムチン遺伝子も最近報告されている.

今回は肝内結石症の成因解明のため,本症の胆管における低分子PLA_2およびムチン遺伝子の発現を解析し,さらに本症における胆汁組成の異常と対比することで,これら遺伝子発現とその変動の意義を検討した.胆管における低分子PLA_2mRNA発現量は,IIA型は本症の結石存在部位の胆管で対照に比して有意に増加していた.ムチン遺伝子の発現量は結石部位の胆管では対照と比較して,MUC1よりMUC6まですべての発現が増加していたが,特にMUC5B,MUC6が有意に増加していた.胆汁組成においてはIIA型PLA_2濃度は,本症の結石側および非結石側胆汁で有意に増加しており,結石側で顕著であった.リゾレシチンならびに総ムチン濃度はII型PLA_2濃度に比例して,本症で有意に増加していた.結石側胆汁では硫酸ムチンの増加が顕著であった.肝内結石症の胆管では胆管炎の増悪因子と考えられる分泌型低分子PLA_2の発現が著増しており,ムチン遺伝子ではゲル形成能の高いMUC5B,MUC6の発現が亢進していた.またこれらの異常は本症の発生,進展に深く関与する硫酸ムチンの発現増加の病態因子として重要であると考えられた.慢性増殖性胆管炎ならびにそれに関連した胆道上皮からのムチン過分泌は,肝内結石症の成因に重要な役割を演じていると考えられる.肝内結石症の胆管胆汁ではアラキドン酸代謝の活性化により炎症の進展に重要な役割を演じていると考えられている分泌型低分子ホスホリパーゼA_2(PLA_2)であるIIA型PLA_2濃度が増加しており,結石存在部位の胆管ではIIA型.さらにV型,X型PLA_2のmRNA発現量が著しく増加していた.PLA_2受容体のmRNA発現も検出された.それらの発現増加に伴い胆汁中の総ムチン濃度ならびにリゾホスファチジルコリンも増加していた.胆汁中ムチンでは硫酸ムチンならびにシアリル酸ムチンの酸性ムチンが特に増加していた.同部位の胆管においてムチン産生にかかわるムチンコア蛋白遺伝子では,分泌型ムチン分子であるMUC2,MUC3,MUC5AC,MUC5B,MUC6の発現が増加していた.またムチン分泌にかかわるCFTRの発現も増加していた.分泌型低分子PLA_2の発現増加による,慢性増殖性胆管炎に代表される慢性炎症は胆管上皮の細胞トランスフォメーションを促進し,酸性ムチンの発現増加をきたすムチンコア蛋白遺伝子の発現異常を生じさせている可能性が推測された.肝内結石症は東南アジアに多発する難病である.本症における慢性増殖性胆管炎ならびにそれに関連した胆道上皮からのムチン過分泌は,肝内結石症の成因に重要な役割を演じていると考えられる.肝内結石症の胆管胆汁においては,アラキドン酸代謝の活性化により炎症の進展に重要な役割を演じていると考えられている分泌型低分子ホスホリパーゼA_2(PLA_2)であるIIA型PLA_2濃度が増加しており,結石存在部位の胆管ではIIA型に加えて,V型,X型PLA_2のmRNA発現量が著しく増加していた.さらにPLA_2受容体のmRNA発現も検出された.それらの発現増加に伴い胆汁中の総ムチン濃度ならびにリゾホスファチジルコリンも増加していた.胆汁中ムチンの分子種では硫酸ムチンならびにシアリル酸ムチンの酸性ムチンが特に増加していた.結石存在部位の胆管において,ムチン産生にかかわるムチンコア蛋白遺伝子では,分泌型ムチン分子であるMUC2,MUC3,MUC5AC,MUC5B,MUC6の発現が増加していた.またムチン分泌機構にかかわるCFTRの発現も増加していることが確認された.
人体通信用ウェアラブルデバイスの電力伝送効率の最大化

これまでに,人体通信のメカニズムは,大地を帰路として体表を伝送していることが明らかになっている.しかしながら,なぜ表面波として伝送するのかは未だに不明瞭である.そこで,表面波を伝送することが既知である八木・宇田アンテナの導波器列を応用した表面波計測装置を製作し,どのように電磁波が人体を伝搬しているかを明らかにした.また,人体通信に有利な周波数帯を解析と実験両面から明らかにした.また,Arduinoと呼ばれるマイクロコンピュータを用いて各種生体情報を取り扱うウェアラブルデバイスを試作し,伝送特性の評価を行った.使用周波数帯に対応した生体等価ファントムを開発し,伝送実験を行った.近年,身に着けた情報端末同士を,個人内の領域でネットワーク化する「Personal Area Network (PAN)」の研究開発が盛んに行われています.そして,PANの通信方式として,人体を伝送路として利用する概念がMITのZimmerman氏によって提案されています.人体そのものを伝送路とすることにより,伝送線の必要がなく人間の自然の動きの中で通信が可能であるうえ,外乱や障害物の影響を受けにくく,外部への漏洩も少ないことから他の近距離無線通信技術よりも優位性を持つことが期待できます.また,我が国の少子高齢化にともない,生体情報をモニタリングし,PANを医療情報ネットワークへ応用しようという期待が高まっています.しかしながら,医工学連携の潮流のもと,アプリケーションの開発報告に主眼が置かれ,伝送メカニズムに関して不透明な部分が多いのが現状です.これまでに,人体通信のメカニズムは,大地を帰路として体表を伝送していることが明らかになっています(Fujii et al. International Journal of Antennas and Propagation, 2012).しかしながら,なぜ表面波として伝送するのかは未だに不明瞭でした.そこで,表面波を伝送することが既知である八木・宇田アンテナの導波器列を応用した表面波計測装置を独自製作し,どのように電磁波が人体を伝搬しているかを明らかにしました.また,人体通信に有利な周波数帯を解析と実験両面から明らかにし,査読付き国際会議に採択されました(Fujii, Okumura, AMTA 2014).今後は得られた知見を元に,人体通信に最適な電極(アンテナ)構造を定めるため,研究を継続していきます.近年,身に着けた情報端末同士を,個人内の領域でネットワーク化する「Personal Area Network (PAN)」の研究開発が盛んに行われています.そして,PANの通信方式として,人体を伝送路として利用する概念がMITのZimmerman氏によって提案されています(Zimmerman, M. S. Thesis, MIT Media Laboratory, 1995).人体そのものを伝送路とすることにより,伝送線の必要がなく人間の自然の動きの中で通信が可能であるうえ,外乱や障害物の影響を受けにくく,外部への漏洩も少ないことから他の近距離無線通信技術よりも優位性を持つことが期待できます.また,我が国の少子高齢化にともない,生体情報をモニタリングし,PANを医療情報ネットワークへ応用しようという期待が高まっています.しかしながら,医工学連携の潮流のもと,アプリケーションの開発報告に主眼が置かれ,伝送メカニズムに関して不透明な部分が多いのが現状です.今年度の成果は,マイクロコンピュータを用いて各種生体情報を取り扱うウェアラブルデバイスを試作し,伝送特性の評価を行いました.生体情報を扱う端緒として,サーミスタを用いた体温を常時モニタリング可能なウェアラブルデバイスを開発しました.通信方式には最も基本的なベースバンド方式を採用しました.ベースバンドを用いた人体通信では,数百Hzの極超長波を用いるため,そのような帯域のインピーダンス特性を明らかにしました.また,ベースバンド方式に対応した生体等価ファントムを開発し,伝送実験を行いました.これまでに,人体通信のメカニズムは,大地を帰路として体表を伝送していることが明らかになっている.しかしながら,なぜ表面波として伝送するのかは未だに不明瞭である.そこで,表面波を伝送することが既知である八木・宇田アンテナの導波器列を応用した表面波計測装置を製作し,どのように電磁波が人体を伝搬しているかを明らかにした.また,人体通信に有利な周波数帯を解析と実験両面から明らかにした.また,Arduinoと呼ばれるマイクロコンピュータを用いて各種生体情報を取り扱うウェアラブルデバイスを試作し,伝送特性の評価を行った.使用周波数帯に対応した生体等価ファントムを開発し,伝送実験を行った.人体通信用デバイスの最適設計手法確立の端緒として,まずは人体をどのように電磁波が伝搬するのかを明らかにし,査読付き国際会議に採択されました(Fujii, Okumura, AMTA 2014).その結果を基に,所望のモードを励振させるための最適電極(アンテナ)構造を定めるため,電磁界解析シミュレータを前倒し支払請求で導入しました.電磁界解析シミュレータを導入することにより,送受信デバイスの電極(アンテナ)と人体を等価回路で表現し,システムの設計パラメータと電力伝送効率最大化の条件を定式化することが可能となります.以上より,現在までの達成度はおおむね順調に進展していると考えております.人体通信の最適設計手法を構築することを目的とします.具体的には人体とデバイスを抽象化した等価回路モデルを確立し,デバイス間の電力伝送効率を最大化する条件を定式化します.そして,その伝送モデルに基づき,電磁界シミュレーションから人体通信用デバイスの最適設計を行います.

また,人体と電気定数を等しく調整した「生体等価固体ファントム」を用いた伝送実験により,構築した最適設計手法の有効性を証明します.国際会議で発表するための旅費,学会参加費に充当する予定でしたが,本学で支給される旅費でまかなう事ができたため,次年度使用額が生じました.電磁界解析シミュレータのライセンス保守費用に使用する予定です.
あと施行アンカーの局所ひび割れ進展解析モデルの構築

申請者らは接着系アンカーとコンクリートの境界面において極小ひび割れの生成・伸展の様子やマイクロメータで観測されるレベルのコンクリート表面の3次元変形が計測可能な高性能Electronic Speckle Pattern Interferometerを用いた非接触・非破壊計測装置を開発し,疲労破壊の荷重レベルにおける接着系アンカーの挙動やアンカー周りのコンクリートのせん断応力分布などの破壊メカニズムについて解析的および実験的研究を行ってきた.本研究では,申請者らのこれまでの研究成果に基づき,日本のあと施工アンカーを用いた耐震改修について安全かつ長期使用に耐えうるアンカーの開発を目的に,その第1段階として日本の鉄筋コンクリート建築物のあと施工アンカーに関する基準を調査,ヨーロッパの基準と比較し,日本の基準の改善点を見出した.その結果を以下に示す.接着系アンカーの破壊モードは両基準ともに,(1)アンカーの降伏および破断(Steel Failure),(2)コンクリートのコーン状破壊(Concrete Cone Failure)および(3)付着破壊(Pull-out Failure)の3つに分けられている.しかしながら,付着破壊の算定において,ヨーロッパの基準ではアンカーシステムごとに接着強度値が定めているが,日本の基準の接着強度はコンクリートの圧縮強度から求めているため,正確な接着強度値の反映が困難な評価式となっている.従って,接着系アンカーの支配的な破壊モードを正確に評価するためには,実際使用するアンカーシステムの接着強度値を反映する必要があると考えられる.以上の検討結果を踏まえ,現在,日本で使用しているアンカーシステムごとの接着強度を調べるとともに日本に適したアンカーシステムの開発に取り組んでいる状況である.なお,これらの研究の一部はUSMCA等で発表した.申請者らは接着系アンカーとコンクリートの境界面において極小ひび割れの生成・伸展の様子やマイクロメータで観測されるレベルのコンクリート表面の3次元変形が計測可能な高性能Electronic Speckle Pattern Interferometerを用いた非接触・非破壊計測装置を開発し,疲労破壊の荷重レベルにおける接着系アンカーの挙動やアンカー周りのコンクリートのせん断応力分布などの破壊メカニズムについて解析的および実験的研究を行ってきた.本研究では,申請者らのこれまでの研究成果に基づき,日本のあと施工アンカーを用いた耐震改修について安全かつ長期使用に耐えうるアンカーの開発を目的に,その第1段階として日本の鉄筋コンクリート建築物のあと施工アンカーに関する基準を調査,ヨーロッパの基準と比較し,日本の基準の改善点を見出した.その結果を以下に示す.接着系アンカーの破壊モードは両基準ともに,(1)アンカーの降伏および破断(Steel Failure),(2)コンクリートのコーン状破壊(Concrete Cone Failure)および(3)付着破壊(Pull-out Failure)の3つに分けられている.しかしながら,付着破壊の算定において,ヨーロッパの基準ではアンカーシステムごとに接着強度値が定めているが,日本の基準の接着強度はコンクリートの圧縮強度から求めているため,正確な接着強度値の反映が困難な評価式となっている.従って,接着系アンカーの支配的な破壊モードを正確に評価するためには,実際使用するアンカーシステムの接着強度値を反映する必要があると考えられる.以上の検討結果を踏まえ,現在,日本で使用しているアンカーシステムごとの接着強度を調べるとともに日本に適したアンカーシステムの開発に取り組んでいる状況である.なお,これらの研究の一部はUSMCA等で発表した.
構造系の境界条件・結合条件の時間領域同定法の開発

実験的同定の難問の一つに,構造系の境界条件あるいは結合条件の実験的同定がある.現在,構造設計に広く用いられている有限要素法などの数値解析法が,特に動的問題において精度が得られない原因として,境界条件の正確な指定が困難であることが挙げられる.このように,境界条件・結合条件の実験的同定の問題は,設計手法を生かすための最後の関門であり,企業の設計現場で大きな関心が持たれている.この研究では,構造系の境界条件・結合条件に対して,任意の構造系に適用できる汎用的な同定法の開発に取り組んだ.平成13年度では,まず基礎的な検討を目的として,はりを対象に,境界条件が非線形の場合にも適用可能な同定法を提案した.数値シミュレーションおよび実験により提案した同定法の有効性を確かめた.次に2次元的な構造物である板への拡張を試みた.ここでは円板を対象として取り上げ,境界条件が非線形軸対称である場合を考えた.同定法の基本的な考え方ははりの場合と同じであるが,理論解析による解の形がはりに比べ複雑なものとなっている.数値シミュレーションにより提案した同定法の有効性を確かめた.平成14年度では,時刻歴データを直接用いて境界条件を同定する手法について検討した.時刻歴データを直接用いることにより,平成13年度に提案した方法に比較して,加える外力や測定する応答に対する制約の大幅な緩和をはかることができる.ここでは検討を目的として,はりを対象としてとりあげ,同定法の提案を行った.数値シミュレーションにより提案した同定法の有効性を確かめた.実験的同定の難問の一つに,構造系の境界条件あるいは結合条件の実験的同定がある.現在,構造設計に広く用いられている有限要素法などの数値解析法が,特に動的問題において精度が得られない原因として,境界条件の正確な指定が困難であることが挙げられる.このように,境界条件・結合条件の実験的同定の問題は,設計手法を生かすための最後の関門であり,企業の設計現場で大きな関心が持たれている.この研究では,構造系の境界条件・結合条件に対して,任意の構造系に適用できる汎用的な同定法の開発に取り組んだ.平成13年度では,まず基礎的な検討を目的として,はりを対象に,境界条件が非線形の場合にも適用可能な同定法を提案した.数値シミュレーションおよび実験により提案した同定法の有効性を確かめた.次に2次元的な構造物である板への拡張を試みた.ここでは円板を対象として取り上げ,境界条件が非線形軸対称である場合を考えた.同定法の基本的な考え方ははりの場合と同じであるが,理論解析による解の形がはりに比べ複雑なものとなっている.数値シミュレーションにより提案した同定法の有効性を確かめた.平成14年度では,時刻歴データを直接用いて境界条件を同定する手法について検討した.時刻歴データを直接用いることにより,平成13年度に提案した方法に比較して,加える外力や測定する応答に対する制約の大幅な緩和をはかることができる.ここでは検討を目的として,はりを対象としてとりあげ,同定法の提案を行った.数値シミュレーションにより提案した同定法の有効性を確かめた.実験的同定の難問の一つに,構造系の境界条件あるいは結合条件の実験的同定がある.現在,構造設計に広く用いられている有限要素法などの数値解析法が,特に動的問題において精度が得られない原因として,境界条件の正確な指定が困難であることが挙げられる.このように,境界条件・結合条件の実験的同定の問題は,設計手法を生かすための最後の関門であり,企業の設計現場で大きな関心が持たれている.この研究では,構造系の境界条件・結合条件に対して,線形あるいは非線形にかかわらず,任意の構造系に適用できる汎用的な同定法の開発に取り組んでいる.平成13年度では,まず基礎的な検討を目的として,はりを対象に,境界条件が非線形の場合にも適用可能な同定法について検討した.対象としたはりは一様とは限定せず,一般的な形状のものとした.同定法の基本的な考え方は,理論解析による応答と,実験による応答ができるだけ一致するように,境界のパラメータを推定するものである.数値シミュレーションおよび実験により提案した同定法の有効性を確かめた.次に2次元的な構造物である板への拡張を試みた.ここでは円板を対象として取り上げ,境界条件が非線形軸対称である場合を考えた.同定法の基本的な考え方ははりの場合と同じであるが,理論解析による解の形がはりに比べ複雑なものとなっている.数値シミュレーションにより提案した同定法の有効性を確かめた.実験的同定の難問の一つに,構造系の境界条件あるいは結合条件の実験的同定がある.現在,構造設計に広く用いられている有限要素法などの数値解析法が,特に動的問題において精度が得られない原因として,境界条件の正確な指定が困難であることが挙げられる.このように,境界条件・結合条件の実験的同定の問題は,設計手法を生かすための最後の関門であり,企業の設計現場で大きな関心が持たれている.この研究では,構造系の境界条件・結合条件に対して,任意の構造系に適用できる汎用的な同定法の開発に取り組んだ.平成14年度では,時刻歴データを直接用いて境界条件を同定する手法について検討した.時刻歴データを直接用いることにより,昨年度提案した方法に比較して,加える外力や測定する応答に対する制約の大幅な緩和をはかることができる.