hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい陽子線治療装置の照射精度の向上と評価に関する研究

本研究の目的は、新しい陽子線治療システムを利用する際の照射精度を評価するための手法を確立することである。本研究期間では、モンテカルロ法による陽子線ビームラインのシミュレーション、品質保証に使用する検出器やフィルムの特性の検証を行った。モンテカルロシミュレーションによる計算の結果、照射ポート部での吸収や散乱によって照射関心点に至るまでに陽子線エネルギーを損失することが分かった。また、放射線感受性ゲル線量計やラジオクロミックフィルムの陽子線に対する反応を調査し、これらは陽子線の計測のために有効であることを明らかにした。本研究の目的は新しいタイプの陽子線治療装置を用いた陽子線治療における品質管理手法を構築してその照射精度を向上させることであり、平成22年度から24年度までの3カ年での研究計画で本研究の成果を臨床に反映させることを目指す。平成22年度の到達目標は高度計算ワークステーションを構築して陽子線ビームのシミュレーションを行うことと、陽子線を計測するための検出器の特性を明らかにすることである。今年度はまだ陽子線システムが稼動していないため、研究環境を整備することと陽子線計測に使用するラジオクロミックフィルムおよび3次元ポリマージェル検出器にかんしてその特性を研究した。研究計画当初の予定であった8コアCPUのワークステーションは予算の関係で見送りとなったが、その代替としてメモリを増設した4コアCPUのワークステーションを購入し、陽子線シミュレーションコードGEANT4を計算可能にした。模擬計算を行ってその精度を確かめるべく既稼動施設で実測を行う予定であったが、東北太平洋大地震の影響で今年度の実施は見送り、来年度以降の課題とした。ラジオクロミックフィルムおよび3次元ジェルシステムに関しては、7月から8月までの間に米国(ミネソタ大学)において使用法および基礎特性について実験を重ねて一定の知見を得た。この研究成果についてはラジオクロミックフィルムについては今年度中に国内外の学会で発表を行った。3次元ジェルシステムについては平成23年度の米国医学物理学会において発表する予定である。今年度得られたこれらの結果を踏まえて来年度以降には実際の照射を想定した実験を行う予定である。今年度も前年度に引き続き陽子線システムが稼動していないため、陽子線計測に使用するラジオクロミックフィルムおよび3次元ポリマージェル検出器に関してその特性を調査した。次にワークステーションを用いて、陽子線シミュレーションコードGEANT4によってスノートに至るまでの陽子線の振る舞いを計算した。三次元ジェルシステムは前年度の研究結果で陽子線に関しても良好な反応を示すことが分かったが、陽子線治療装置が稼働していないことや、コストがかかることから今年度の詳細な評価は断念した。ラジオクロミックフィルムに関しては、陽子線に対する反応を調べたところ、光スペクトロスコピーにおいて緑色領域で陽子線ではX線と異なる振る舞いをすることが分かった。実際には緑色領域を利用する頻度は少ないため問題とならないが、三色成分を利用した解析法(Triple channel correction)法では問題となる場合があると推察される。この研究結果は米国医学物理学会、日本放射線腫瘍学会および日本医学物理学会において発表した。本年度は、1)モンテカルロシミュレーションの実施による陽子線ビームの挙動の模擬計測と実測、2)検出器の特性に関する研究の実施、3)定期的な品質保証(QA)・品質管理(QC)の手法を提案した。また、本年度は研究3カ年計画の最終年度にあたるため、研究成果の取りまとめとその発表にも重点を置いた。1)については、モンテカルロコードGEANT4を用いて回転型レンジ可変ホイール(RMW)の有無による陽子線の深部線量曲線の違いや、従来のワブラ電磁石を用いた陽子線装置とのビーム特性の違いを比較検討した。検討の結果、従来の側方拡大法と違い、新しい陽子線装置では二重散乱体法を採用しているために、RMWにおいて陽子線エネルギーの損失があることが明らかとなった。そのため照射ポートに入射する陽子線のエネルギーと深部線量の関係は従来と異なっていた。また、これらのデータをもとに、モニタユニット(MU)計算ソフトウェアを開発した。このソフトにより任意の深さにおける投与線量の計算を簡便に行うことが出来るようになったが、陽子線におけるMU計算は世界的にも発展途上であり、今後さらなる計測と検証によってその精度を向上する必要がある。2)については、QA/QCに使用するツールをピックアップし、実測によってその特性と計測精度について追究した。特に、ラジオクロミックフィルムについては陽子線エネルギーレンジの違いによってスキャナで読取時の吸光スペクロルの違いがあり、読取時に三色補正法を使用すると誤差が生まれることがわかった。このため、従来通り陽子線治療においては赤色スペクトルを重要視した方法で読取作業を行うことが望ましい。

これらの結果を基盤に3)の新しい陽子線治療装置における恒常的な品質保証項目の項立てとその推奨実施期間を明示した。これらの研究の結果は日本医学物理学会および日本放射線腫瘍学会において発表した。平成23年度の研究実施計画は陽子線モンテカルロシミュレーションの実施と実測、および検出器の特性に関する研究の実施と線量分布描写ソフトウェアの開発であり、それらの研究成果を国内外の学会で発表することであった。我々はワークステーションを用いてモンテカルロシミュレーションを実施した。設備が整っていないことや震災の影響もあって実測による検証は行えなかったが、検出器の特性に関する検証ではラジオクロミックフィルムの陽子線に対する応答を明らかにし、線量分布計算ソフトの開発に着手した。また、国内での発表として日本医学物理学会や日本放射線腫瘍学会、国際学会発表として米国医学物理学会においてその研究成果を発表した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後はこれまでのシミュレーションベースの検討から実測を行って具体的な線量特性に関する検討を行う。検出器の特性としてラジオクロミックフィルムが使えるであろうと推察されるが、依然として質量エネルギー係数比の不一致の問題は考えられる。しかしこれは視点を変えれば飛程を計測できる可能性もある。幅広い視野を持って他の検出器との相互比較を交えながらレンジモジュレーションホイールが搭載された陽子線治療装置の適正な品質管理の確立に向けて検討をする予定である。
バイオイメージング法を用いたマウス味蕾細胞情報処理ネットワークの解析

マウスの茸状乳頭は、50個程度の味蕾細胞から構成され,それらの細胞集団は周辺細胞によって取り囲まれている。本研究では,味蕾構造を保存した剥離舌上皮膜標本を用い,細胞内カルシウムの光学測定と組み合わせることによって味蕾内のネットワークを調べた。1.塩味物質であるNaClと苦味物質であるデナトニウムを受容膜側に与えると多数の細胞が応答することから,味神経とシナプスを形成していない細胞においても細胞応答が引き起こされると考えた。2.電位依存性Ca^<2+>チャネル阻害剤であるCdCl_2を基底膜側に与えた結果より,NaCl応答は主として細胞外からのCa^<2+>の流入,デナトニウム応答は主として小胞体からのCa^<2+>の動員によると考えた。3.味蕾細胞基底膜へATP,グルタミン酸,アセチルコリン,セロトニンを与えると一過的な細胞内カルシウム濃度の上昇が引き起こされた。味蕾周辺細胞もATP,グルタミン酸,アセチルコリン,セロトニンに対する応答能を有していた。特に,ATPを与えた際に引き起こされる応答は味蕾細胞よりも味蕾周辺細胞に多く観察された。4.味蕾周辺細胞のATP応答は,スラミンとPPADSによって抑制され,DHEAによって増大したことより,味蕾周辺細胞には少なくともP2X受容体が発現していると考えた。5.ATPが味蕾周辺細胞に引き起こす応答は,刺激直後に応答する細胞から刺激10秒後に応答する細胞まで幅広く存在した。味蕾周辺細胞をいくつかの細胞集団に分けて解析すると,個々の細胞集団内で逐次的に応答が引き起こされていた。6.ギャップジャンクション阻害剤であるオクタノールを与えると,約半数の細胞においてATP応答は消失し,逐次的応答も阻害された。以上の結果より,味蕾内ネットワークは味蕾細胞間だけに存在するのではなく味蕾周辺細胞も関与している可能性があると考えた。マウス剥離舌上皮中の味蕾細胞に味物質を与えた時の膜電位変化と細胞内カルシウム濃度変化を光学的に測定した。膜電位変化と細胞内カルシウム濃度変化は、それぞれ膜電位感受性蛍光色素tetramethylrhodamine methyl ester(TMRM)とカルシウム結合性蛍光色素calcium green-1の蛍光強度変化でモニターした。0.2M NaClを味蕾細胞受容膜に与えると、単一味蕾中で形態が確認できた17細胞のうち7細胞で脱分極応答が、3細胞で過分極応答が観察された。また、細胞内カルシウム濃度の上昇は、2733%(29.7±2.5%)の味蕾細胞で観察された。代表的な苦味物質であるデナトニウムを与えるとカルシウム濃度の増大が観察されたが、応答した細胞は1779%(34.3±22.7%)と味蕾によって大きく異なっていた。以上の結果は、味神経とシナプスを形成すると報告されている細胞数(13個)よりも、はるかに多くの細胞が味物質に応答したことを示している。NaClが引き起こす細胞内カルシウム濃度の増大は、基底膜側にCdCl_2を与えると抑制された。したがって、NaClが引き起こす味蕾細胞内カルシウム濃度の上昇は、主として細胞外からのカルシウムの流入によるものと考えられる。さらに、基底膜に10μMアミロライドを与えると、この細胞内カルシウム濃度の上昇は抑制された。パッチクランプ法により観察されるNaClが引き起こす内向き電流も、0.11μMのアミロライドを受容膜あるいは基底膜に与えると抑制されることから、MaCl応答の発生には、受容膜と基底膜に存在するアミロライド感受性チャネルの関与することがわかった。

マウス味蕾細胞間にはギャップジャンクションが存在し、ある種のネットワークが存在することが明らかとなってきた。さらに味蕾細胞基底膜にセロトニン受容体が存在することも報告されている。本研究では、味蕾細胞基底膜にセロトニン以外の神経伝達物質の受容体が存在するか検索した。実験には剥離舌上皮を標本として用い、味蕾細胞の基底膜に神経伝達物質を与えたときに引き起こされる細胞内カルシウム濃度変化を光学的に測定した。細胞内カルシウム濃度変化の測定には、カルシウム結合性蛍光色素Fura-2を用いた。まず初めに剥離した上皮中の味蕾細胞にFura-2を効率良く取り込ませる条件を種々検討した。この結果、高濃度の1%Pluronic F-127を用いるとFura-2,AMが良好に細胞内へ取り込まれることがわかった。また、剥離上皮の作成には、従来用いていたコラゲナーゼよりもエラスターゼを用いた方が味蕾細胞中へのFuna-2の取り込みが良好であった。この味蕾細胞基底膜へATP、グルタミン酸、アセチルコリンを与えると、一過的な細胞内カルシウム濃度の上昇が引き起こされた。これに対し、1mMノルアドレナリンを与えても応答は観察されなかった。さらにATP、グルタミン酸、アセチルコリンに対する応答性細胞はいずれの場合も味蕾の周辺部に局在していた。これらの個々の受容体の未応答におよぼす役割は不明であるが、味蕾細胞基底膜には多種の神経伝達物質に対する受容体が存在し、傍分泌作用によるネットワークが存在するものと考えられる。マウス単一味蕾中の大多数の細胞は味神経とシナプスを形成していない。これらの味蕾細胞がネットワークを形成している可能性について、細胞間伝達物質の一つと考えられるATPを味蕾細胞基底膜に与えたときの応答性とギャップジャンクション阻害剤の効果を調べ検討した。試料には味蕾構造を保存した剥離舌上皮膜を用い、細胞の応答性は細胞内カルシウム濃度変化を指標とした。1μMATPを味蕾細胞基底膜側に与えると可逆的かつ一過的な細胞内カルシウム濃度の上昇が引き起こされた。この細胞内カルシウム濃度の上昇は、測定したすべての味蕾において味蕾の輪郭を構成する細胞群で顕著であった。さらに、これらの応答を細胞間で比較したところ、ATPを同時に各細胞の基底膜に与えているにも関わらず、応答発現のタイミングが異なっていた。マウス味蕾細胞間にはギャップジャンクションが存在することが報告されている。ATP刺激が味蕾の輪郭部の連続した細胞群で高い応答性を示すことから、これらの細胞間にギャップジャンクションが存在し、細胞内カルシウム濃度上昇が引き起こされている可能性がある。そこでギャップジャンクション阻害剤であるオクタノールを用いて電気的シナプスの関与について検討した。200μMオクタノールで5分間味蕾の基底膜側を処理すると、処理前後で一部の細胞において著しいATP応答の抑制が引き起こされた。以上より、味蕾細胞基底膜にはATP応答性細胞群が味蕾の輪郭部に局在していること、ギャップジャンクションがこのATPの受容に関与していることが明らかとなった。
網膜におけるP2X受容体の視覚情報伝達修飾機構の解明

P2X受容体はATPの受容体として、近年、痛みや味覚の受容、脳におけるシナプス伝達機構などに重要な役割を果たしていることが明らかになってきた。P2X受容体は網膜においても広く発現が認められることから、視覚においてもP2X受容体の関与が考えられる。従来より網膜では、光情報は主にグルタミン酸が神経伝達物質として情報伝達を担うと考えられてきた。しかしながら、もしP2X受容体がこれに関与するならば、ATPをリガンドとした新たな光情報の伝達機構が存在することとなる。本研究は、網膜における光情報の伝達に関わるP2X受容体サブタイプの種類とこれを有する細胞、及びその伝達機構を明らかにしようというものである。
ＦＲＥＴ法を用いたマウス初期胚発生過程における高次クロマチン構造の動態解析

まず、マウス卵丘細胞へのeGFP-2A-Prm1 mRNAトランスフェクションにより、eGFPタンパク質及びプロタミンタンパク質を強制発現(プロタミン化)させることに成功した。プロタミン化した卵丘細胞をドナー細胞として作出したプロタミン化SCNT胚は、通常の卵丘細胞をドナーとして用いたSCNT胚と比べ胚盤胞形成率が70 %近くまで向上していた(通常は50 - 60 %程度)が、プロタミン化SCNT胚の産仔率は向上しなかった。その理由としてプロタミンがDNA損傷を引き起こ可能性が考えられた。核移植胚のDNA損傷を調べるために我々は蛍光タグをつけたヒストンタンパク質を核移植胚で発現させ、プロタミン化SCNT胚におけるクロマチン動態を観察した。その結果、プロタミン化SCNT胚ではControl SCNT胚では見られない大きな核の断片化が引き起こされていることから、プロタミン化によりドナー体細胞の核がDNA損傷により切断されている可能性が示唆された。今後、DNA損傷を伴わないプロタミン化の条件を確立することでSCNT胚の発生効率の向上が期待できる。また、プロタミン化がSCNT胚に及ぼす影響を解析することで、精子核のプロタミンが胚発生に必要なリプログラミングに与える影響の解明への貢献が期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、FRET法の解析手法について予備実験として用いた体細胞、マウス線維芽細胞でのFRET法の画像解析の改良と受精卵におけるクロマチンの凝集もしくは弛緩状態を示すクロマチン高次構造のFRET法による解析を試みた。まず、ダブルトランスジェニックマウス由来の繊維芽細胞を用いたライブセルイメージング装置によるFRET解析の結果から、クロマチンが凝縮していると知られている領域、核膜および核小体周辺領域ではFRET / eGFPシグナル比が高く、クロマチンが弛緩していることが知られている核内部の領域ではFRET / eGFPシグナル比が低くなっていること、クロマチン弛緩作用をもつヒストン脱アセチル化阻害剤を培地中に添加し24時間培養を行うとFRET / eGFPシグナル比が一様に低くなることがわかった。これらの結果から核内のクロマチン高次構造の状態をよく反映していたおり、FRET / eGFPシグナルを用い、クロマチン高次構造の動態の観察が可能であることを示唆している。次に、我々は体外受精胚でのFRET解析を行った。ダブルトランスジェニックマウス由来の卵母細胞および精子を体外受精に供し、受精後、ライブセルイメージング装置を用いてeGFPシグナルおよびFRETシグナルの検出を試みた。体外受精胚においてはFRETシグナルおよびGFPシグナルの強度が体細胞と比べ低いことが分かった。その上DNAの局在がみられない核小体内にGFPおよびmCherryが蓄積している様子が観察された。このことは初期発生過程においてGFPやmCherryタグのヒストンが内在性のヒストンと比較して相対的な発現量が低いこと、核小体に含まれるヌクレオプラスミン2(NPM2)がヒストン2量体と結合するため、NPM2が蛍光タグ付きヒストンも核小体へとリクルートしていることを示唆していると考えられる。研究計画と比較して本年度の進捗状況はやや遅れているものの、体細胞を用いたFRET解析の結果は非常に良好なものが得られていることから、FRET解析システムには問題がないと考えられるため。体外受精胚におけるFRET解析の問題点も明確になっているため、今後対策を十分に検討し、実行することで解決可能であると考えられるため。そして体外受精胚での解析が成功した後は、同様の方法でそのほかの体外作出(ICSI, ROSI, SCNT)胚について直ちに解析する予定であるため。GFPおよびmCherryタグ付きヒストンの発現量が低い問題を解決するために、観察前の初期発生胚の細胞質にmRNAを顕微注入することで、GFP、mCherryタグ付きのヒストンの発現量を増やす方法を検討している。それぞれの蛍光たんぱく質の発現量の調節を行いながら条件の検討を行っていく。

もう一つの方法として、GFPなど蛍光たんぱく質の発現量は変えずにFRET効率を上げる方法として、GFPとのFRET効率がよい蛍光たんぱく質(Kusabira-Orange)をmCherryの代わりとして用いることで良好なFRETシグナルを得られるよう対策していきたいと考えている。予備実験として、野生型卵母細胞にダブルトランスジェニックマウス由来の体細胞核を移植したところ、移植後1時間後の時点で移植した細胞からのmCherryシグナルが消失することがわかった。このことから体細胞核移植胚を作出する際、より作出効率のよいハイブリッド系統を使用することは困難であると考えられる。この対策としても移植前に蛍光タグ付きヒストンのmRNAを核移植前に注入することで回避できると考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
平板近傍後流における乱流構造の過渡的挙動に関する実験

初期条件が乱流境界層である二次元平板後流の近傍場における乱流構造の推移を実験的に調べた。流れ場の構造の流れ方向変化がとくに顕著に現れる内層域を比較的に拡大すること,およびこれまで測定例が少ないことを考慮して,レイノルズ数が低い範囲で実験を行った。測定にはもっぱら熱線風速計を用い,主に時空間相関法と条件抽出法によって,過渡状態,すなわち境界層型から自由流型へ移行する状態にある乱流の特徴を検討した。流れ方向の測定方向の測定範囲は後流の運動量厚さの約50までである。得られた結果の要約は以下のとおりである。〔1〕乱れエネルギ-k=(u^2^^ー+v^2^^ー+w^2^^ー)/2は初期境界層の壁変数で無次元化した(平板後縁からの)流れ方向距離x^+が約200付近で最大値に達したのち,徐々に減少する。実用的数値解析の際によく用いられるv^2^^ー【similar or equal】w^2^^ー,またはw^2^^ー【similar or equal】(u^2^^ー+w^2^^ー)/2は近傍後流においては良い近似とは言い難い。〔2〕時空間相関の測定によると,初期境界層の内層域にある乱流塊は平板後縁を離れると,一旦後流中心線側へ向う。平板両側から生ずるこのような乱流塊が互いに最も強く干渉し合う流れ方向位置は平均としてx^+=200付近であると推定された。したがって,これと前項の乱れ強さのオ-バ-・シュ-ト現象とは対応していると思われる。〔3〕後流中心線をはさむ二点のu変動の間には平板後縁直後から弱い負の相関が認められ,その垂直方向範囲は下流へ進むにつれて増大する。この負の相関とともに準周期的な速度変動が存在し,その中心周波数は速度分布の局所平均量によって尺度化されるようである。〔4〕乱流境界層中で観測されるものと同様の,流れ方向に傾いた速度フロントが近傍後流中にも存在する。後流中心線との成す傾斜角は下流へ進むにつれ増加し,平均速度歪の主軸の方向に近づく。(以上)初期条件が乱流境界層である二次元平板後流の近傍場における乱流構造の推移を実験的に調べた。(以上)
複数車両・複数道路橋を対象とした移動センシング技術の基盤的研究

車両・橋梁・路面の点検は、安全で快適な社会を維持する上で大切な業務です。しかし、今後予測される人手不足やシステム全般の老朽化によって、これらの業務が間に合わなくなる懸念があります。そこで、本研究では、一般車両に振動センサを搭載し、計測データを分析することで、車両の故障や橋梁の損傷、路面の劣化を検知する技術を開発します。ただし、車上から間接的に橋梁や路面を点検する技術なので精度には限界があります。そこで、本研究では、多くの車両から集められたデータを集約し、高精度化する方法を開発します。
電子・イオン混合超イオン導電体によるラフニング転移の実験的検証

ラフニング転移(Roughening Transition)は固体表面の相転移の問題として,1951年Bucton Cabrena and Frankによって理論的に予想されて知られるようになってから,実験的に検証が多く試みられ固体物性の基本的な研究の一つに挙げられているものである.ラフニング転移に関した統計力学的理論計算が進み,結晶の表面自由エネルギー密度(表面張力),結晶の平衡形のファセット転移との対応がつけられてき,実験的検証が可能になってきた.一方,電子・イオン混合超イオン導電体α-Ag_2Sとα-Ag_2Seは銀原子化学拡散係数が大きく,実験的に数mmの大きい結晶の熱平衡形に近い単結晶を得ることができることが出来る.〔LLO〕,〔LOO〕ファセット面積の熱平衡の温度変化を観測することによってラフニング転移温度の決定,熱平衡形のファセット近傍の形より表面自由エネルギー密度の方位依存性の決定を実験的に行うことを目的として研究を行った.研究は熱平衡条件が実現する条件の検討ファセット面積変化の測定ファセット近傍の形状の観察と解析の3つに分けて行った.熱平衡条件からのずれの第一原因は炉の温度分布の不均一にあり,将来の問題として実験系を小さくすることによって改良できる見通しが出ている.ファセット面積の温度変化よりラフニング温度を求めたが,温度以外に平衡にある硫黄蒸気によって変化することが明らかとなり,今後の実験条件の改良が必要である.ファセット近傍の形状より表面自由エネルギー密度の方位依存性を求める方式は確立することができ,今後の実験条件の変化に対応した平衡形に対して利用できよう.ラフニング転移(Roughening Transition)は固体表面の相転移の問題として, 1951年Bucton Cabrena and Frankによって理論的に予想されて知られるようになってから,実験的に検証が多く試みられ固体物性の基本的な研究の一つに挙げられているものである.ラフニング転移に関した統計力学的理論計算が進み,結晶の表面自由エネルギー密度(表面張力),結晶の平衡形のファセット転移との対応がつけられてき,実験的検証が可能になってきた.一方,電子・イオン混合超イオン導電体α-Ag_2Sとα-Ag_2Seは銀原子化学拡散係数が大きく,実験的に数mmの大きい結晶の熱平衡形に近い単結晶を得ることができることが出来る.〔LLO〕,〔LOO〕ファセット面積の熱平衡の温度変化を観測することによってラフニング転移温度の決定,熱平衡形のファセット近傍の形より表面自由エネルギー密度の方位依存性の決定を実験的に行うことを目的として研究を行った.研究は熱平衡条件が実現する条件の検討ファセット面積変化の測定ファセット近傍の形状の観察と解析の3つに分けて行った.熱平衡条件からのずれの第一原因は炉の温度分布の不均一にあり,将来の問題として実験系を小さくすることによって改良できる見通しが出ている.ファセット面積の温度変化よりラフニング温度を求めたが,温度以外に平衡にある硫黄蒸気によって変化することが明らかとなり,今後の実験条件の改良が必要である.ファセット近傍の形状より表面自由エネルギー密度の方位依存性を求める方式は確立することができ,今後の実験条件の変化に対応した平衡形に対して利用できよう.ラフニング転移がファセット転移と同じ現象にもとずくことが近年明らかとなり、ファセット面積変化、消滅温度の決定よりラフニング転移を実験的に検討することを計画した。初年度において結晶成長過程及び平衡形への過渡状態の観察系を整備し、平衡形を得る条件の確立を行った。次の3点にまとめられる。1.テレビのCRT拡大画面で結晶外形をモニタし、コマ撮りビデオ(タイムラプスカセットレコーダー)により記録した。2.銀原子の化学ポテンシャルを一定にする目的で、結晶面を液体硫黄が覆う条件にて平衡形の観察を行った。3.電気炉の改良により、成長結晶を成長管の回転軸上に置くことができるようにした。得られた結果としてまとめると次のようになる。1.結晶表面での硫黄蒸気圧によってα-【Ag_2】S中の銀原子化学ポテンシャルが変化し、{110}{100}面のラフニング温度が異なることが明らかとなり、表面を液体硫黄で覆った条件での再現性のあるデータが得られるようになった。2.電気炉中の温度分布の不均一が熱平衡条件成立に重要な障害となることが明らかとなり、回転軸上での結晶の回転は軸対称の結晶を得ることには適しており、炉の上下方向の温度分布を一様にする必要があると判明した。3.温度上昇にともなうファセット面績の減少が確認できた。4.ファセット近傍の結晶の形より、ラフニング転移に関連した理論の検証には平衡形の結晶が必要であり、対称性の良い結晶を成長させる必要がある。
自由主義伝統の新たな局面としての１９９０年代以降イギリス政治に関する政治史的研究

1990年代以降のイギリス政治では、ネオリベラルとしての経済的自由とともに、市民的自由が強調される傾向が強まった。本課題は、1990年代半ばから2007年の経済危機直前の時期までのイギリス政治が、とりわけ市民的自由へのその強調において、同国政治史の固有性である「自由主義の伝統」のなかに独自の局面を構築したとの問題意識に立ち、その特徴を多角的な実証により確定するものである。初年度の本年は、研究全体の手順を細部まで確定すべく、イギリス政治における自由主義の新たな様相を解明する手かがりとなる多様な情報を幅広く分析した。4月の段階で、研究全体を通じての方針と作業手順を研究組織内で再確認、その上で、現地協力者と連絡をとり調査資料の最新状況を確認し、5月以降、設定した5つのアプローチに沿って検討作業に着手、その過程で、イギリスとその近隣諸国で集中的に資料収集を実施した。年度後半には、各分析についての意見を研究組織内で交換し、自由主義の新側面としての総合的な特徴を次年度以降に知見として提示する上で適切な方向性を検討した。主たる成果とその意義、重要性を本研究のアプローチに沿う形で示すと以下のとおりである。【思想史】19世紀末から20世紀前半にかけての自由主義者・社会主義者の思想を分析し、それらが1990年代以降のイギリス政治思想に与えている影響を確認した。【国家構造】政府に対する新たなコントロールのメカニズムの成立という視点から1990年代後半以降の国家構造にかかわる諸改革を分析し、その意図と正当化を自由主義の観点に照らし確認した。【福祉国家】自由主義レジームにおける福祉国家再編期の政党の党派性に着目し、1990年代初頭から2010年の政権交代にいたるまでのイギリスにおける二大政党の党内改革と社会・雇用政策の政策形成過程を分析した。【分権政治】スコットランドにおける保守党の歴史的動向を考察し、同党の凋落の原因をサッチャリズムに限定することは適切ではなく、むしろスコットランド・ナショナリズムに対応できない近時の同党のユニオニズム概念にこそ問題があることを明らかにした。【政治社会】「自由」を称する政党の台頭と政党制の再編を、イギリスと対比しうる動きが近年顕著なフィンランドの動向を含め、支持基盤の地方レベルにおける時系列的変化を検討し、支持の多様化が顕著であることを明らかにした。第二年度の本年は、各アプローチの分析を細部に掘り下げる方向性において進めた。4月に本年度以降の研究方針と作業手順を組織内で確認した上で検討作業に着手、アプローチごとに資料収集と分析を実施した。その間、夏前に前年度の作業に基づく中間報告書をまとめ、9月には、来日した海外研究協力者1名を交え最新の関連研究動向について意見交換を行なった。年度後半には、各分析について研究組織内で議論するとともに、自由主義の新側面としての総合的な特徴を次年度以降に知見として提示する上で適切な方向性を検討した。主たる成果とその意義、重要性を各アプローチに沿う形で示すと以下のとおりである。【思想史】19世紀末から20世紀前半にかけての政治的多元主義・ニューリベラリズムが、D.マーカンド、B.クリック、P.ハーストら中道左派とされる思想家の言説に与えている影響を検討した。【国家構造】司法改革、中央地方関係改革、人権法の制定を主たる事例として、政治エリートに対する不信感と国家構造の改革の関係を検討した。【福祉国家】2007/08年の金融危機、2011年の暴動という「危機」に着目し、1990年代以降に主要政党が行った社会政策全般にかかわる自由主義の再規定が、イギリス社会にいかなる変化をもたらしているのかを明らかにするとともに、そこから明らかになる主要政党間の政策デザインの収斂と分岐を分析した。【分権政治】不均一な権限が移譲されている「領域」と連合王国の特質を理解するために、ユニオンという概念の複数性を歴史的に理解するとともに、ユニオニズムとナショナリズムの多様性と共通性に留意する必要性を明らかにした。【政治社会】イングランドにおける政党支持再編の特徴を、地方政治を中心に拡大する新興政党の動向を中心に、その支持基盤、ならびに時系列的な変化に注目して分析した。最終年度の本年は、過年度の作業を踏まえ、年度の後半にかけ総合的な分析を進めることを基本とした。4月に第二年度の成果を検証し、本年度の研究戦略の細部を確定した上で、まず年度の序盤から中盤にかけ、5つのアプローチに沿って以下の作業を実施した。【思想史】中道左派の思想的源流としてA.D.リンゼイなど20世紀前半の自由主義・社会主義と、M.オークショットなど「保守主義者」の現代の中道左派・右派への影響との関連を検討した。【国家構造】伝統的な国家構造のなかの従来型の政策決定のパターンの変更に注目し、特にブレア政権下における執政府中枢への集権化の状況を検討した。

また権限委譲、1998年人権法、欧州共同体/欧州連合の深化を司法の積極化と捉え、これらの国家構造改革を庶民院・貴族院の議会改革とともに、権力分立制的改革と位置づける視点から検討した。【福祉国家】労働党の生活保障政策をめぐるアジェンダ設定から政策化までの過程を、1990年代以降の主要政党による自由主義の再措定のイギリスの福祉政治史上、特筆すべきものとして検討した。【分権政治】2014年9月に行われたスコットランド住民投票をめぐる政治議論に注目し、スコットランドの経済的自立と社会的公正をめぐる争点を検討した。【政治社会】政党支持再編の特徴について、地方ごとの相違に注目し、2014年の欧州議会・地方議会選及び2013年の地方議会選の結果を、従来の傾向と対照する形で検討した。年度を通じ、アプローチごとのここまでの成果を積極的に公表するとともに、年度の中盤から終盤にかけて、研究組織全体で各アプローチの分析結果を検討した。そこから、1990年代以降のイギリス政治においては、とくに個人主義的な市民性の強調が、同国政治の自由主義伝統の新たな特徴と位置付けられうるとの見方が暫定的に得られている。26年度が最終年度であるため、記入しない。政治学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究作業自体に特記すべき遅れはなく順調に進展している。申請時に助言を期待していた現地研究者に異動があり、今年度、現地関係者へのコンタクトが想定したとおりの形ではできなかったものの、メール等を通じた協力で影響は最小限にとどめられた。年度途中に、メンバーの各大学での学務担当責任者への就任が複数生じ、現地での直接の聴き取り・文献の探索に時間的な制約が生じたものの、関係作業については資料を日本に直接取り寄せる形で実施するオプションも検討していたため、年度途中からその形で作業を代替し、影響は最小限にとどめられた。また、年度後半にメンバーのなかから所属先派遣による海外長期出張が生じたが、出張先がイギリスであるため、長期の現地滞在によって、むしろ関係の作業については集中的な実施が可能となった。今年度の研究成果を前提に、同じ視角からの分析を深める方向性をとる。年度内に現時点での分析状況を中間報告してまとめる予定である。なお、協力をお願いしている海外研究者の一人が学会出席で来日するため、その機会に本研究に関する密な協議を実施する。最終年度の次年度は、本年度までの分析を前提に、それらを補完、深化させる方向性をとる。年度前半は前年までの作業を継続し、後半に三年間のとりまとめを行う。1.最初に(4月)、過年度の作業に基づき分析の考察を深める。研究代表者の統括により、本年度の成果を検証した上で、第三年度の研究戦略の細部を確定する。2.上記の作業を経た上で、5つのアプローチに沿った検討作業を、年度の序盤から中盤にかけて実施する。アプローチごとの担当は本年度と同じである。各作業は3年間の総合的な分析を念頭に、本年度までの作業を補完する形とする。作業過程では過年度同様、イギリスならびにその周辺諸国で文書資料の収集や聞き取りを行う。
弱測定理論の精密分光学への応用可能性の探究

量子測定理論は量子情報理論の骨格を為す非常に重要な道具であるが、他の研究分野への応用は皆無である。また、量子測定理論の中に位置づけることが出来る「弱測定理論」においても弱値増幅と呼ばれる概念により、小さい信号を大きく出来ると考えられたため応用可能性が示唆されたが、限定的な文脈でしかないことが示されてきた。そのため、弱測定理論の新しい応用可能性を模索するために、本研究において、弱測定理論と「分光学」との対応関係を明確に示し、新規分光法の開拓に向けた道標になることを目標とする。
副腎髄質におけるムスカリン受容体生理機能のノックアウトマウスを用いた解明

低血糖時の副腎髄質からのカテコールアミン分泌におけるムスカリン受容体の役割を調べるために、ムスカリン受容体ノックアウトマウスを用い実験を行った。24時間絶食させたマウスにインスリンを投与し血糖値を下げ、血中のカテコールアミン量の継時変化を野生型マウスと比較した。しかしながら、両者に有意な差はみられなかった。モルモット副腎髄質細胞やPC12細胞を用いた実験により、ムスカリン受容体によるカテコールアミン分泌に非選択的陽イオンチャネル(TRPCチャネル)がSTIM1分子と共に関わっていることがわかり、ムスカリン刺激にTRPCチャネルの細胞内局在が変化することを見いだした。血中の糖が減少すると副腎髄質細胞からカテコールアミンが分泌されるが、インスリンにより誘発される低血糖は血中のアドレナリンは増加させるがノルアドレナリンは変化しないことが知られている。この低血糖時のアドレナリン分泌はニコチン受容体ではなくムスカリン受容体を介して行われている可能性がある。本研究では、低血糖時のアドレナリン分泌におけるムスカリン受容体の生理的役割を明らかにするために、ムスカリン受容体ノックアウトマウスを用いこれらの分子レベルから個体レベルまでの解析を行うことを目的としている。平成25年度は野生型および2種のムスカリン受容体KOマウス(M1M4KOマウス、M1M2M4KOマウス)を用い、インスリン投与実験を行った。インスリン投与O、1、2、4時間後にサンプリングを行い、血糖値を測定した。また血漿中および副腎髄質内のカテコールアミンをHPLCにより測定した。野生型マウスにおいて、血糖値はインスリン投与1時間後にすみやかに減少(正常値の約一割程度の値)した。しかし4時間後には若干回復した。血漿アドレナリンは隣スリン投与12時間後に劇的に増加した。ノックアウトマウスを用いても同様な実験を行ったが野生型マウスとの明確な差は得られなかった。これは実験に用いたマウスの個体数が少ないためにそれぞれのマウスにおける傾向が得られなかったと考えられる。平成25年度に引き続きムスカリン受容体KOマウス(M1M4KO、M1M2M4KO)のカテコールアミン分泌に対する低血糖の影響をインスリン投与実験により行った。インスリン投与0、2、4時間後に血液サンプリングを行い血糖値およびカテコールアミン濃度を測定した。また同時に副腎の摘出も行い含有カテコールアミンの測定も行った。平成25年度で同様の実験を行ったが野生型マウスとKOマウスの測定値の間に明確な差が見られず、これは実験に用いたマウスの個体数が少なかったためと判断した。しかしながら、今回個体数を増やしてもやはり明確な差はみられなかった。理由として考えられることは、個体ごとの血糖値を揃えるためにインスリン投与前に24時間絶食させるのだが0時間の血糖値にそれでもバラつきがあり、絶食時間中の貯蔵グリコーゲンの分解の個体差が大きいことが示唆される。上記の実験で用いたKOマウスは多重KOマウスで、ムスカリン受容体のより詳細な生理機能について調べるため、これら多重マウスから単一遺伝子KOマウスを作製した(M1KO、M4KO)。マウス、モルモット、ラットにおいてM1、M4、M5受容体の発現を遺伝子およびタンパクレベルで確認している。また薬理学的手法により、マウスではM1受容体がムスカリン刺激によるカテコールアミン分泌に関わっていることも見出した。プロトコールを改良し、平成25年度・26年度と同様にムスカリン受容体KOマウス(M1M4KO、M1M2M4KO)のカテコールアミン分泌に対する低血糖の影響をインスリン投与実験によって行った。また同時に副腎の摘出も行い含有カテコールアミンの測定行った。これらの値について野生型マウスとKOマウスとの間に差は観られなかった。またインスリン投与後24時間の生存率についても野生型とKOマウスにおいて、差は観られなかった。副腎髄質のムスカリン受容体刺激におけるカテコールアミン分泌の詳細な分子機序解明のために、モルモット副腎髄質細胞におけるムスカリン刺激後の細胞内カルシウム濃度上昇の分子機序についても調べた。同細胞においてムスカリン刺激-分泌連関には非選択性陽イオンチャネルであるTRPC1およびTRPC4が関わっていることが分かった。ラット副腎髄質褐色細胞腫由来のPC12細胞を用いこれらの分子の詳細な役割を調べるた。TRPC1と4はヘテロマーを形成し、休止時は主に細胞質に局在するが、ムスカリン刺激により細胞辺縁にその局在が移動することがわかった。また、TRPC1・4ヘテロマー形成と刺激による局在移動にはSTIM1分子の存在が必須であることがわかった。

多重KOマウスから単一KOマウスを作成する際に、KOマウスと野生型マウスを掛け合わせヘテロKOマウスを作りそこからホモKOマウスを作成するのだが、生まれた仔にホモKOマウスの割合が少なく時間がかかってしまった。また研究実績の概要で書いたように野生型マウスとKOマウスの測定値に明確な差が出ず、そのため実験プロトコールの改良を行っている。分子生理学KOマウスと野生型マウスの測定値の差を得るために絶食時間を従来の24時間から48時間に延ばし実験を行う。また血中カテコールアミン濃度の測定とともに神経活動のマーカーであるc-fosの発現レベルの測定を行う。よりストレスのかかる状態ではc-fosの発現が促進されるので、KOマウスは野生型マウスに比べ低血糖によるc-fos発現量の増加が大きいことが予想される。安定なインスリン投与実験を行うためのプロトコール作成に時間がかかり、実験回数がこなせなかった。マウスを絶食状態において実験をスタートするのだが、個々のマウスにより摂食時間がことなり、コントロール(インスリン投与0時間後)の血糖値のばらつきが大きかった。これを克服するために摂食時間の調整を行った。具体的に、まず24時間絶食しその後2時間摂食させる。更に24時間絶食させた後インスリン投与実験を行った。また、少量のマウスの血液中のカテコールアミン測定が難しく、実験当初は正確な値が得られなかった。特殊なフィルターを用いることで微量血液中のカテコールアミンも感度よく測定できるよう改良を行い、現在は測定の精度が格段に増した。平成26年度の直接経費の実支出額については概ね当該年度の支払請求額と一致するが、前年度未使用額があり、そのため次年度使用額が0にならなかった。実験プロトコールおよび測定方法が確立できたので、今後は計画通り実験を遂行できると考えられる。平成25年度に予算の都合上購入できなかったHPLC用ポンプ・ナノスペースSI-2イナートポンプ/3001(資生堂)及びHPLC用データ解析機・クロマトコーダー21(SIC)(計1300000円)を購入予定するである。申請時に、交付一年目に老朽化したHPLCのポンプおよびデータ解析機を購入する予定で予算計上を行った。しかし、実際交付された金額ではポンプを購入することができず、その分余剰が生じた。マウスの飼育費が予定よりかかっており、2年目以降この繰越金により賄う。HPLCを更新することが出来なかったため、メンテナンスを行う予定である(約10万円)。概ねこれらで繰越金が消費される。
藻類の有性生殖で機能する走化性フェロモンの検出・単離と生化学的解析

Closterium pslcが接合相手とペアを形成するためには、それに先立ち栄養細胞から配偶子嚢細胞への分化をすることが必要である。これまでに、有性生殖特異的細胞分裂(有性分裂)による配偶子嚢細胞への分化を確認しており、実際にその過程を誘起する生理活性物質の検出・特性解析にも成功した。これらをふまえ、今年度は以下の解析を行った。1)有性分裂を誘導する活性物質の分子生物学的解析有性分裂を誘起する生理活性物質について精製を試みたところ、既知の性フェロモン(PR-IP inducer)と熱安定性、作用に対する光要求性、フェロモン産生条件、分子量などの点において高い類似性が見られたことから、両者の関係を検討するため、酵母を用いて組換え型PR-IP inducerを産生した。組換え型性フェロモンは、PR-IP産生誘導、有性分裂誘起の二つの生理活性を示したが、活性の誘導に必要な時間は異なっており、一つのフェロモンが、異なる誘導機構で複数の生理活性を担っていることが明らかになった。2)不溶性多糖物質の分泌を誘起する性フェロモンの解析+型と-型の細胞を混合すると、細胞の周囲に粘液多糖物質が多量に分泌され、ペア形成促進に働くことがこれまでに示唆されているが、この多糖分泌に関わる生理活性物質を、接合相手の細胞の培養液中に検出し、粗精製を行った。異系接合型のミカヅキモ(Closterium pslc)では、+型、-型と呼ばれる遺伝的に決定された性(接合型)を持ち、両者を適切な環境条件下で混合することにより、有性生殖(接合)が誘起されるが、接合の前提となる細胞のペア形成に関わる細胞間情報伝達物質(走化性フェロモン)についてはその正体が全く不明であった。昨年までに、有性生殖特異的細胞分裂(有性分裂)による配偶子嚢細胞への分化を確認しており、実際にその過程を誘起する生理活性物質の検出にも成功した。1)有性分裂を誘導する活性物質の特性解析有性分裂を誘起する生理活性物質について精製を試みたところ、既知の性フェロモン(PR-IP, PR-IP inducer)と熱安定性、作用に対する光要求性、フェロモン産生条件、分子量などの点において高い類似性が見られた。有性分裂については、本物質を接合誘導活性を示すより希釈しても十分誘起可能であった。これらから、二種の性フェロモンが濃度によってそれぞれ二種類の生理活性を使い分けていることが示唆された。2)不溶性多糖物質の分泌を誘起する性フェロモンの解析+型と-型の細胞を混合すると、細胞の周囲に粘液多糖物質を多量に分泌することが判明した。この多糖は、ペアを形成した細胞の接着部分に多く存在し、後におこるプロトプラスト放出、融合の過程で、プロトプラスト及び接合子を取り囲むように分泌され、ペア形成、浸透圧からの保護に関わっていることが示唆された。さらに、この多糖を分泌させる生理活性物質を、接合相手の細胞の培養液中に検出した。
鋼アーチ橋の耐震性能照査法の開発に関する解析的研究

本年度は,履歴型の制震ダンパーの一つである座屈拘束ブレース(BRB)による鋼アーチ橋の橋軸直角方向の耐震性能向上を検討した.BRB設置前の鋼アーチ橋の橋軸直角方向の地震応答解析(地震動は,JR鷹取駅スペクトル適合地震波EW成分)で大きな応答塑性ひずみが生じた主構造は,端柱基部およびアーチリブ基部であったので,それらの損傷を軽減するため,a)端柱対傾構にBRBを設置したモデル(端柱モデル),b)端柱対傾構と下横構の一部にBRBを設置したモデル(下横構・端柱モデル)の2モデルを考え,動的複合非線形解析を実施して,元の構造物(基本モデル)の応答との比較によってBRB設置の効果を調べた.さらに,他の地震波に対しても同様な効果があるかどうかを検討した.本研究で得られた結論を要約すると,以下のようである.1.固有周期は,橋軸方向に振動するモードでは変化が見られなかったが,橋軸直角方向の振動周期が多少長周期化している.これは,BRBの断面積が,元の構造物の該当部材の断面積の1/32/3程度で,アーチ橋の橋軸直角方向の剛性が多少減少したためである.2.端柱モデルでは,端柱基部の最大発生軸力は,基本モデルでの降伏軸力に近い値から0.5Nyと半分近くに小さくなった.3.基本モデルでは,端柱基部に非常に大きな軸ひずみ(29εy)が発生し,安全性照査を満足しなかったが,端柱モデルおよび下横構・端柱モデルでは,それぞれ2.8εyおよび1.4εy程度に減少し,安全性照査を満足した.4.端柱モデルでは,アーチリブの応答軸力および応答ひずみを減少させることができなかったが,下横構・端柱モデルではアーチリブ基部の軸力を半分近くに抑えることができ,また応答ひずみも弾性域にとどまるまで減少させることが出来た.5.BRBに発生する軸ひずみの最大値は高々8εy程度であり,BRBの長さが部材長の半分であるとして2倍の軸ひずみを仮定しても,BRBの軸方向ひずみの限界値(20εy)に対して十分余裕があった.また,低サイクル疲労に対する照査(式(2))も満足した.6.JRT-EW-Mの地震波以外に,タイプ1とタイプ2,I種地盤とII種地盤の各地震波に対して同様な検討を行った結果,地震波特性によるばらつきがあるものの,本研究で示した耐震性向上モデルの有効性を確認できた.本研究の主な目的は鋼アーチ橋の耐震性能向上策の検討であり,そのためにまず,現行の終局ひずみ算定式の適用範囲を拡げ,アーチ橋のような地震時に大軸力が発生する構造形式への適用を図った.次に,上路式鋼アーチ橋を対象に,固有値解析,地震応答解析を行い,その振動特性を知るとともに,耐震性能評価を行った.その結果,得られた結論を以下にまとめる.(1)終局ひずみ算定式について:現行の終局ひずみ算定式は,軸力が大きくなると解析結果よりも非常に低めの値を示したので新たに提案式を作成した.新提案式は無補剛箱形断面,補剛箱形断面では解析結果は軸力が大きくなるにしたがって,板要素を用いた純圧縮の算定式に近づいている.無補剛箱形断面の提案式は現行式と比べ,少し低めの評価となっているが,これは軸力比が1.0において提案式の曲線を純圧縮の終局ひずみ算定式に近づくように作成したためである.パイプ断面の場合は,大軸力下で曲げモーメントが生じると,最大耐力を過ぎてからの強度低下が大きく純圧縮を受ける場合の変形能を下回ってしまう.よって軸力部材に新提案式を適用すると過小に評価してしまうため,純圧縮そのものの式を用いる必要がある.(2)固有値解析について:橋軸方向に振動する1次モードの固有周期は1.32秒であった.有効質量比は5次モードが最も大きく74%,1次モードが26%と,この二つのモードが卓越して現れていた.橋軸直角方向に振動する第1モードは2次モードであり,有効質量比も88%と高く,このモードが卓越していると考えられる.(3)地震応答解析について:橋軸方向に対する地震応答解析では部材の塑性化は補剛桁のみに現れたが,その最大ひずみは圧縮側で1.03εyと非常に小さく,また引張側も同様に1.2εyと小さな値で,橋軸方向の耐震性能は優れていることがわかった.橋軸直角方向地震応答解析では,アーチリブ基部と端柱基部に大きな軸力が発生した.アーチリブ基部は支承がビボット支承のため曲げモーメントを受けず,塑性化は生じなかったが,端柱基部はピン支承で橋軸直角方向の回転は拘束していたので,大きな曲げモーメントがかかり,外側のフランジにおいて終局ひずみに達した.橋軸直角方向

地震応答解析から,端柱基部では外側フランジの応答ひずみに比べ,内側フランジの応答ひずみは非常に小さくなる.次年度は耐震向上策を重点的に検討する.板厚を厚くしたケースや対傾構に替えて,座屈拘束ブレースを取り付けたケースの解析を行う予定である.本年度は,履歴型の制震ダンパーの一つである座屈拘束ブレース(BRB)による鋼アーチ橋の橋軸直角方向の耐震性能向上を検討した.BRB設置前の鋼アーチ橋の橋軸直角方向の地震応答解析(地震動は,JR鷹取駅スペクトル適合地震波EW成分)で大きな応答塑性ひずみが生じた主構造は,端柱基部およびアーチリブ基部であったので,それらの損傷を軽減するため,a)端柱対傾構にBRBを設置したモデル(端柱モデル),b)端柱対傾構と下横構の一部にBRBを設置したモデル(下横構・端柱モデル)の2モデルを考え,動的複合非線形解析を実施して,元の構造物(基本モデル)の応答との比較によってBRB設置の効果を調べた.さらに,他の地震波に対しても同様な効果があるかどうかを検討した.本研究で得られた結論を要約すると,以下のようである.1.固有周期は,橋軸方向に振動するモードでは変化が見られなかったが,橋軸直角方向の振動周期が多少長周期化している.これは,BRBの断面積が,元の構造物の該当部材の断面積の1/32/3程度で,アーチ橋の橋軸直角方向の剛性が多少減少したためである.2.端柱モデルでは,端柱基部の最大発生軸力は,基本モデルでの降伏軸力に近い値から0.5Nyと半分近くに小さくなった.3.基本モデルでは,端柱基部に非常に大きな軸ひずみ(29εy)が発生し,安全性照査を満足しなかったが,端柱モデルおよび下横構・端柱モデルでは,それぞれ2.8εyおよび1.4εy程度に減少し,安全性照査を満足した.4.端柱モデルでは,アーチリブの応答軸力および応答ひずみを減少させることができなかったが,下横構・端柱モデルではアーチリブ基部の軸力を半分近くに抑えることができ,また応答ひずみも弾性域にとどまるまで減少させることが出来た.5.BRBに発生する軸ひずみの最大値は高々8εy程度であり,BRBの長さが部材長の半分であるとして2倍の軸ひずみを仮定しても,BRBの軸方向ひずみの限界値(20εy)に対して十分余裕があった.また,低サイクル疲労に対する照査(式(2))も満足した.6.JRT-EW-Mの地震波以外に,タイプ1とタイプ2,I種地盤とII種地盤の各地震波に対して同様な検討を行った結果,地震波特性によるばらつきがあるものの,本研究で示した耐震性向上モデルの有効性を確認できた.
沿面放電の制御と新規面発光・表示デバイスの可能性に関する研究

本研究の目的は,照明やディスプレーなどの発光・表示デバイスへの応用展開に有利と考えられる均一な面状沿面放電を安定に発生させうる放電の制御技術を確立すべく,沿面放電における上記要因を詳細に検討することにある。前年度の研究において,明らかとなった事実を踏まえて,本年度も前年度に引き続いて固体誘電体沿面における荷電粒子の振る舞いを検討し,乾燥空気中,Ne中およびXe中での沿面放電の発生と進展過程の解析を進めた。具体的には,以下の項目について取り組んだ。(1)発光測定による放電発光過程,電離気体と固体誘電体の相互作用検討(2)沿面放電における放電電流等電気的手法による荷電粒子計測これらの実験的手法により固体誘電体沿面における荷電粒子の振る舞いを検討し,沿面ストリーマの発生と進展との相関について調べた。また,沿面発生と進展に及ぼす影響が大きいと考えられる背後電極の効果や固体誘電体界面における荷電粒子の影響について検討を行った。そのなかで,沿面放電の様相を高速ゲートイメージインテンシファイア内臓のCCDカメラで時間分解撮影を行い,正の電圧印加時と負の電圧印加時における沿面放電形態が全く異なることを明らかにした。また,前年度において,放電形態には,誘電体表面を進展する沿面放電とガス空間に拡がる放電の2種類存在することを示したが,今年度は,そのガス空間に拡がる放電の発生メカニズムの検討を進めた。その結果,沿面放電における放電発光による光電離過程が関与している可能性を示した。また,上述の2形態の放電により蛍光体を励起することによって,可視面状発光デバイスを試作した。その結果,目視では全く放電発光を捉えることができない条件においても,背後電極が存在する電極間全面に可視発光をうることに成功した。以上より,面状沿面放電の発生とその制御の実現,ならびに面発光とそれを利用した発光・表示デバイスの可能性について重要な知見を得た。沿面放電は,一方の電極から,樹枝状・放射状に細い放電路を形成し,他方の電極に進展していく。この沿面放電の発生と進展は,印加電圧(種類,電圧値),電極構成(配置,背後電極の有無・形状),ガス誘電体(種類,圧力),固体誘電体(物性,形状),固体誘電体上の残留電荷など非常に多くの要因に影響される。本研究の目的は,照明やディスプレーなどの発光・表示デバイスにへの応用展開に有利と考えられる均一な面状沿面放電を安定に発生させうる放電の制御技術を確立すべく,沿面放電における上記要因を詳細に検討することにある。放電空間を満たすガスやその圧力によって,沿面放電の進展形態が大きく変化する。また,背後電極の形状や配置の影響も大きい。今年度は,固体誘電体上に逆極性の残留電荷により沿面放電が進展しやすいと考えられる交流電圧下で,乾燥空気中の固体誘電体板上に配置された二つの電極間の放電において,放電の発生と進展に及ぼす背後電極形状とガス圧の影響に焦点を絞って検討を行った。フレキシブルフラットケーブル(導体幅0.8mm,導体ピッチ1.0mm)を背後電極として用い,その背後電極幅,ガス圧を変えて,放電開始電圧,放電電流,放電時の消費電力等の電気的測定,放電の発生と進展の光学的観測を実施し,以下の結果を得た。(1)放電形態には,誘電体表面を進展する沿面放電とガス空間に拡がる放電の2種類存在する。(2)ガス圧を低くすることにより,ガス空間の放電から沿面放電に放電形態は変化する。(3)背後電極幅を狭くすることにより.ガス空間の放電から沿面放電に放電形態は変化する。これらの結果は,ガス圧力,背後電極の配置・形状によって,放電形態を制御できることを示唆している。すなわち,均一な面状沿面放電を安定に発生させる沿面放電制御技術の確立に重要な結果であり,これらの放電形態と放電電流,消費電力等の測定結果との相関についても検討を行った。

また,上述の2形態の放電により蛍光体を励起することによって,可視面状発光デバイスを試作した。その結果,目視では全く放電発光を捉えることができない条件においても,背後電極が存在する電極間全面に可視発光をうることに成功した。以上より,面状沿面放電の発生とその制御の実現,ならびに面発光とそれを利用した発光・表示デバイスの可能性について重要な知見を得た。