hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者の食生活における危機管理能力に関する味とにおいの感覚の感度測定

われわれは保存した食物の安全性を確認したり、食べられるか否かの判断をする際に、しばしば味やにおいを手がかりにする。苦味および酸味はそれぞれタンパク質およびデンプンの腐敗のシグナルである。また、変敗臭やかすかな異臭も変質や腐敗のシグナルである。高齢者はこのような判断の機能がどの程度保持されているかについては、明確なデータは得られていない。そこで、65才以上の高齢者のべ248名の協力を得て、いくつかの味の閾値、ならびに腐敗のシグナルとなるにおいの閾値を官能検査によってしらべ、20才前後の若年者のべ127名と比較した。塩味についてはNaCl水溶液(8段階)、甘味についてはスクロース水溶液(7段階)、酸味についてはクエン酸水溶液(6段階)を用い水を対照として、濃度上昇法による2点比較法でしらべた。水と区別できる検知閾値を求めた後に、濃度を上昇させて何の味かわかる認知閾値の濃度を求めた。その結果、塩味の検知閾値と認知閾値、および甘味の検知閾値には、高齢者と若年者の間に有意の差(p<0.05)あり、高齢者は感度が低下していることがわかった。しかし、個人差が大きかった。においの閾値については、酢酸(10段階)、トリメチルアミン(11段階)、メチルメルカプタン(13段階)を用い、水を対照として官能検査を行った。いずれの試料についても高齢者は若年者より有意に閾値が高く、においにたいする感度が低下していることがわかった。しかし、高齢者の70%は自分のにおいに対する感度が低下しているという自覚がまったくなかった。以上のように高齢者は味にもにおいにも感度が低下しており、食物の腐敗や変質に対する直感的な識別能力が低下しているので、高齢者自身も自覚して注意を払う必要がある。苦味、および、酸味はそれぞれたんぱく質およびでんぷんの腐敗のシグナルである。また、変敗臭や幽かな異臭も変質や腐敗のシグナルである。そこで、65才以上の高齢者延べ248名の協力を得て、いくつかの味の閾値、ならびに腐敗のシグナルとなるにおいの閾値を官能検査によってしらべ、20才前後の若年者のべ127名と比較した。塩味についてはNaCl水溶液(0.584-31.70mM、8段階)、甘味についてはスクロース水溶液(1.78-56.40mM、7段階)、酸味についてはクエン酸水溶液(0.0178-0.3170mM、6段階)を用い水を対照として、濃度上昇法による、二点比較法でしらべた。官能検査は濃度を上昇あるいは下降させパネリストが3回正答するまでくりかえし、3回正答した濃度を検知閾値とした。さらに濃度を上昇させて、何の味か分かった濃度を認知閾値とした。その結果、塩味の検知閾値と認知閾値、および甘味の検知閾値には高齢者と若年者との間に有意の差(p<0.05)があり、高齢者は感度が低下していることがわかった。酸味の検知閾値と認知閾値には性差がみられ、女性の方が閾値が低かった。

においの閾値については、魚、野菜、飯の腐敗のシグナルと考えられる、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、酢酸の濃度を変化させて、水と区別出来る最小濃度を閾値とした。現在予備実験を終了したところである。われわれは保存した食物の安全性を確かめたり、食べられるか否かの判断をする際にしばしばにおいや味を手がかりにする。においや味がこれまでの経験に照らし合わせ,変敗あるいは腐敗したにおいを呈することがわかると、それを食べることをしない。しかし、もし味やにおいに対する感度が以前に比べ鈍感たなっているとしたら、以前なら時が劣化している、あるいは、劣化、変敗、腐敗臭である、と判断した食物に対する判断力ができなくなることになる。高齢者は一般に味やにおいに対する感覚が鈍くなっているといわれるが、実際に.どの程度であるかについては、くわしくは調べられていない。昨年度は味に対する感度を知るため、閾値の測定を行った。今年度はにおいの閾値の測定を行った。対象とした高齢者には昨年と同様に新潟県大和町の住民で、65才以上の高齢者137名のボランティアの協力を得た。同時に、比較のために20才前後の若年者105名の協力を得た。測定したにおい物質は、魚介類の腐敗のシグナルであるトリメチルアミン、デンプンの腐敗のシグナルである酢酸、野菜類の腐敗のシグナルとなるメチルメルカプタンを選んだ。トリメチルアミンは11段階に、酢酸は10段階、メチルメルカプタンは13段階に濃度の異なる水溶液を調整し、水に比べてにおいがある、または何のにおいかわかる最小濃度をそれぞれ検知閾値、認知閾値とした。その綾果、高齢者の検知閾値、認知閾値いずれも若年者の10倍程度であった。しかも、高齢者の70%は自分のにおいの感度がわるくなっていることを自覚していなかった。
放線菌染色体まるごと移動技術の確立

Streptomyces nigrifaciensより分離した伝達性プラスミドpSN22の伝達に関与するtra遺伝子群を宿主ゲノムに挿入することで、高頻度なゲノム組み換えを供与菌(この場合traを持つ株)と受容菌(traを持たない菌)間で起こせることを発見した。この高頻度ゲノム組換えを異種の放線菌間で引き起こせるか否かの検討を行った。その結果、S. lividansをゲノム供与体として、S. avermitilis、S. coelicolorへゲノム移動、ゲノム組換えを引き起こせる結果を得た。ただしこの結果は実験者を変更した場合に再現しておらず、さらなる検討が必要である。遺伝子水平移動は、細菌間でDNAを移動させる機構であり、有性生殖を持たない原核生物は、この機構を利用することによって遺伝子多様性を獲得してきたと考えられている。代表者は、Streptomyces nigrifacians由来自己伝達性プラスミドpSN22における接合伝達遺伝子の解析を勧めている。pSNの接合伝達には、4遺伝子座(traR, traA, traB, spdB)に依存しており、TraBタンパク質が接合伝達の中心であるDNA輸送チャネルであることが明らかになっている。さらに、traBの下流に位置するシス因子cis-acting locus of transfer (clt)が高効率な接合伝達に必須であることや、プラスミド伝達に伴った宿主染色体の可動化を確認してきた。我々はpSN22由来接合遺伝子であるtraR, traA, traBおよびcltをS.lividansの染色体内へ導入し、染色体移行の向上の可否を確認した。染色体への遺伝子導入には、acthinophage phiC31由来Integraseを用いた部位特異的組換えを利用した。染色体移行の評価は、移行後の受容菌染色体との組換え効率の定量化により行った。現在までに、pSN22由来のtra遺伝子群の導入により、先行研究よりもはるかに高い染色体移行効率を確認した。さらに、clt配列を欠損させることで染色体移行効率の大幅な欠損が見られ、必須領域であることを確認した。想定どおり順調に進んでいる。本質的に発見が真であったことは喜ばしい。遺伝子水平移動は、細菌間でDNAを移動させる機構で、有性生殖を持たない原核生物の遺伝的多様性増大の主たる原因であると考えられる。研究代表者はStreptomyces nigrifaciensより分離した伝達性プラスミドpSN22の伝達機構に着目し、解析を続けてきた。解析のなかでpSN22の伝達に関与するtra遺伝子群を宿主ゲノムに挿入することで、高頻度なゲノム組み換えを供与菌(この場合traを持つ株)と受容菌(traを持たない菌)間で起こせることを発見し、昨年度本補助を受けてその知見を確実なものとした。今年度は、この高頻度ゲノム組換えを異種の放線菌間で引き起こせるか否かの検討を行った。その結果、Streptomyces lividansをゲノム供与体として、Streptomyces parvulusやStreptomyces avermitilis、Streptomyces coelicolorへ抗生物質耐性マーカーを指標としてゲノム移動、ゲノム組換えを引き起こせることが明らかとなった。その頻度は同種間のゲノム組み換えよりも大幅に低く(<10-2)、ゲノムの配列相同性が影響すると考えられた。また、ゲノム操作にファージのatt-int系を用いていたため、pop-out, pop-inの可能性が疑われたが、ゲノムのatt部位を欠失した変異株を受容菌に用いてその可能性を除去した。これらの結果は、本系を用いることで放線菌ゲノムをベクター化できることを示しており、放線菌のゲノム工学に新しい道を拓くことになる。ゲノム移行の条件について検討すると共に、phage系以外の染色体組み込みによって同様のことが起こせることを証明する。また、必要な遺伝子因子を詳細に検討する。さらに異種の放線菌へのゲノム移行を試す。分子微生物学消耗品の購入ペースが想定よりも低かった。2年目がメインとなる研究計画であり、充分有効に前年度分と合算した基金で研究が推進できる。ほとんどが旅費と消耗品になる予定である。
農業環境政策に係わる『認識共同体』の役割に関する国際比較研究

3つの研究目的に対応した、1国際制度比較、2都道府県定量分析、3制度的枠組み構築、の3研究コンポーネントにより本研究を実施した。1の国際制度比較では、5つの国や地域で実施されている農業環境政策の企画立案における『認識共同体』の役割を詳細に比較分析するための予備的調査を豪州、台湾、世界農業遺産、EU,日本について実施した。豪州と台湾については現地研究者と意見交換をするとともに政策関係者等へのヒアリングを行った。世界農業遺産についても、制度創設時の責任者への詳細な経緯ヒアリングを行った。EUについては海外研究協力者と意見交換を行うとともに、政策概念拡散分析の方法論について検討を進めた。日本については政策概念分析の更なる精緻化を行うためのデータ収集を行った。2の都道府県定量分析では、準備作業として先進的な都道府県の農業環境政策の政策の全体像を把握した。3の制度的枠組み構築では、平成29年7月にオランダユトレヒト大学で開催されたコモンズ学会世界大会において、本研究に係る特別セッションを主催した。そこで海外研究協力者であるEU共通農業政策専門家、世界農業遺産制度の専門家、中国の農業環境専門家を招聘し、研究代表者及び分担者を交えての認識共同体の役割分析研究の基本的フレームについて議論を行った。中国については、本研究の分析対象国には含まれていないものの、本研究の適用可能性について合わせて議論を行った。研究目的に応じた3つの研究コンポーネントは全体的に順調に進捗している。とくに1の国際比較については海外研究協力者との連携のもとに本格的分析の準備が整い、また3についても海外研究協力者及び研究代表者、分担者の参画のもとで分析の枠組み確立する議論を完了できた。都道府県に関する定量的分析についてはやや進捗が遅れている。研究計画に従い2年目に予定する研究計画を推進する。具体的には以下の通り。(1)「国際制度比較コンポーネント」:分析対象の各政策の企画にあたった中心人物へのインタビュー等により、政策立案に際して同人物に影響を与えた者を特定し、それらの者に対して同様のインタビューを行うことにより、ネットワーク分析を通じて拡散において重要な役割を果たしたアクター(「認識共同体」の候補群)を見出す。さらに、「認識共同体」候補群に分類された主要アクターに対するインタビューを通じて、「共有」に対して効果的と彼らが考える制度的枠組みを分析する。(2)「都道府県定量分析」コンポーネント:農業環境政策強度指標を作成しそれを被説明変数としたパネルデータを作成し、計量分析を行う。この際、固定効果分析を行うことによって、地理的な条件など都道府県に固有な条件をコントロールする。考えられる説明変数は、一人当たり県民所得、農家世帯の平均所得、農業就業者の平均年齢、経済活動に占める農業の比率、県民に占める農家の比率、集落の活動水準(寄合いの回数など)、大規模経営体の面積シェア、公共水域の専有面積率などが想定される。(3)「制度的枠組み構築」コンポーネント: 30年度については、30年7月に調整会議を東京で開催する。

この際、固定効果分析を行うことによって、地理的な条件など都道府県に固有な条件をコントロールする。考えられる説明変数は、一人当たり県民所得、農家世帯の平均所得、農業就業者の平均年齢、経済活動に占める農業の比率、県民に占める農家の比率、集落の活動水準(寄合いの回数など)、大規模経営体の面積シェア、公共水域の専有面積率などが想定される。(3)「制度的枠組み構築」コンポーネント: 30年度については、30年7月に調整会議を東京で開催する。
次世代干渉計技術によるTAMA300重力波検出器の高感度化

本研究では日本が進めている次世代型重力波検出器LCGTで使用予定の次世代干渉計方式「Resonant Sideband Extraction(RSE)」を開発することにより、1kHz以上の周波数帯域で重力波に対する感度向上を目指してきた。3年間の研究により、(1)ミラーのデジタル制御、(2)パワーリサイクリング制御、(3)変調・復調システム開発、(4)アライメント縮退問題の回避、(5)重力波観測帯域の可変化、と言ったLCGTに向けた着実な進展を果たした。本研究では国立天文台のレーザー干渉計型重力波検出器TAMA300に日本の次世代重力波検出器LCGTで使用予定の次世代干渉計方式「Resonant Sideband Extraction (RSE)」を適用し、1kHz以上の周波数帯域で重力波に対する感度の向上を目指す。初年度としてはRSE導入準備として干渉計の既存システムの再構築を進めた。具体的には次のような作業を行った。・干渉計システムの再構築:干渉計システムのデジタルシステムへの移行を推進し、これを用いた制御系の改良や干渉計の動作の自動化を行った。特にデジタルシステムを用いた鏡アラインメント制御方法の導入より、干渉計の動作がこれまでより安定になったため、TAMA 300の重力波検出器としての感度を100Hz付近で約1桁改善することに成功した。・RSE光学構成へ移行する一段階として、リサイクリング鏡を高反射率のものに交換し、その状態での干渉計制御の動作に成功した。・次年度以降でRSE鏡を設置するための真空槽を増設し、RSE鏡の振り子懸架系・光学系の準備を進めた。RSE光学系に対応する変調・復調システムのための光学位相変調器・光検出器の準備をすすめた。2年目の研究内容としては、以下の項目を中心に開発研究を行った。(1)建設予定の次世代LCGTでのRSE干渉計におけるアライメント制御の問題の洗い出しと検討。特に重力波信号の観測帯域を100Hz以下の低周波まで拡張すると、アライメント制御雑音の影響が深刻となる問題について防振性能とアライメント制御の2つの観点よりその実現性の検討を行った。(2)RSE干渉計制御に必要なクロック信号(15.235MHzクロックとその3倍、5倍、7倍の周波数クロックが必要)の仕様検討および試験性能テスト。RSE構成では最適な重力波感度を維持するために必要な制御自由度が増加する。これに対応するための方策として2重変調方式を採用する。ただしMode Cleanerと呼ぶ共振器をこの変調光が透過することが条件であるので、既存の15.235MHzの奇数倍の周波数信号が必要である。(3)RSE干渉計で必要となる光検出器の仕様検討および試験性能テスト。(4)RSE干渉計制御のための光変調システムのアップグレード作業。これらの作業により3年目のRSE技術導入の準備が完了した。本研究では日本の重力波望遠鏡(LCGT)で使用予定の次世代干渉計方式「Resonant Sideband Extraction (RSE)」を開発することにより、1 kHz以上の周波数帯域で重力波に対する感度向上を目指していたが、LCGT計画が当初の予定と違った3年間の研究計画として始まったため、その設計に研究の主眼を変更した。3年目の研究内容としては、以下の項目を中心に開発研究を行った。(1)建設予定の次世代LCGTでのRSE干渉計におけるアライメント制御の問題の洗い出しと検討を行ったところ、共振器設計を再検討する必要があることが分かった。そこでレンズ系を共振器内に設置することで共振器の不安定性という問題が解決できるか検討を行った。結果として、レンズ曲率の製作精度を1%以下とし、且つレンズ間距離をミリ単位で調整すれば共振器不安定性を回避でき、且つアライメント制御も可能となる設計を示した。これを受けてLCGT検出器の設計に上記変更を施すことが決定された。(2)RSE技術による感度向上と言っても、以下に挙げる2つの相反する設計方針を取りうる。1つは最高感度では劣るものの50-300Hz帯域で広く感度が向上する設計、もう1つは100Hz付近で最高感度を追求する設計である。後者は一番有力な重力波源とされる中性子連星合体からの重力波探査に特化した設計を採用することで"世界初の重力波検出"の可能性を高めることが出来る。一方でその他の重力波信号に対して感度を損なうデメリットを持つ。そこで干渉計を構成する鏡の位置を大きく変更せずとも、上記2つの干渉計設計が実現可能な構成について技術検討を行った。その結果を研究グループ外部の審査委員会に提案し、"帯域可変型RSE構成"を採用することが決まった。
実行機能と模倣抑制訓練による個人的苦痛と共感過覚醒低減効果の検討

本研究では、心理臨床場面において問題となる共感過覚醒や共感疲労と模倣傾向や実行機能との関連を検証し、共感過覚醒や共感疲労の低減のための訓練に関して検討することを目的としている。平成30年度では、平成29年度に作成した模倣(抑制)傾向を測定するための実験課題を用いて、研究を実施した。この研究では、共感過覚醒との関連が予測される模倣傾向と共感性の個人的苦痛との関連を検証した。模倣傾向が高いほど他者の負感情に対して苦痛を感じる傾向である個人的苦痛得点が高くなると仮定した。49名の大学生を対象として、まずInterpersonal. Reactivity Index (IRI:桜井, 1988)に記入を求め、その後、模倣抑制課題を行った。その結果、模倣傾向が高いと個人的苦痛得点が低くなるという結果となった。自己と他者表象の共有によって起こる模倣は個人的苦痛を高めるものと推測されたが,逆の結果となった。鈴木・木野(2008)によれば,IRIにおける個人的苦痛項目のほとんどが緊急の事故や突発の出来事に対する反応傾向をたずねており,必ずしも他者の苦痛を想起させるものではないと指摘している。IRIの個人的苦痛が目の前の他者の苦痛の表出に対して苦痛が喚起される傾向を測定していないことから関連がみられなかったとも考えられた。共感性の尺度に関して再度検討する必要がある。この研究の結果は平成31年3月に開催された第30回日本発達心理学会で公表した。また、認知的共感をもたらす他者の視点取得を測定するための課題を選定し、Freundilieb, Kovacs & Sebanz(2016)を参考に,空間的視点取得課題を作成し、この課題の成績と共感性尺度の認知的共感との関連について検証するための実験を実施した。平成31年度に公表する予定である。模倣抑制や視点取得課題の作成とそれら課題を使用し、共感性との関連を検証する研究に時間がかかってしまった。実験協力者の募集と実験時間の確保が困難であった。そのために、平成30年度に実施する予定であった模倣抑制および実行機能訓練の開始が遅れている。平成31年度は本研究の最終年度にあたる。実行機能や模倣抑制が情動的共感を調節し,他者の視点に立ち,心情を理解する認知的共感を促すように機能するのかどうか、一連の研究から検証していくことが今年度の目標となる。まず、平成30年に実施した視点取得と認知的共感との関連に関する研究をまとめ、6月の国内学会にて公表する。研究結果より空間的視点取得課題の妥当性を検討し、必要とあれば新しい課題の作成を行う。次に平成30年度に実施する予定であった模倣抑制訓練と実行機能訓練を開始する。その後、当初より本年度に実施を計画していた模倣抑制訓練,実行機能訓練による個人的苦痛と共感過覚醒低減の効果検証を行う。具体的には模倣抑制課題を用いた訓練(Brass et al.,2001)とSiegle et al(2007)を参考とした実行機能訓練を行い、その後効果検証として自己報告による効果検証と認知的共感に関連する脳部位の活動を測定する。その結果を平成32年度の国内学会で公表していく予定である。共感は向社会的行動を動機づけたり,共感によって他者情動理解が進むと考えられている。しかし,臨床場面においてはクライアントの情動表出の知覚によって自動的に起こる共感は逆転移による行動化や共感過覚醒による共感疲労をもたらす危険性があると考えられる。近年の研究の知見から,実行機能によるトップダウン処理や模倣抑制による視点取得能力の向上が共感過覚醒や個人的苦痛を調節することが示唆されている。それらによって共感疲労や逆転移による行動化を防止することができると考え,これらを検討することが本研究の目的である。共感には情動性などの遺伝的要因による個人差も示唆されており,共感の個入内要因が調節効果に影響を及ぼす点を考慮する必要もある。そこで,平成28年度では共感性に関わる特性について検討した。特性に関しては,否定的情動性と感覚感受性を取り上げた。共感性の中でも個人的苦痛,被影響性といった傾向は否定的情動性に重なるとの指摘もある。他者の痛みを観察している間,情動伝染が強いと自己報告した人にものまね(motor mimicry)をもたらす脳領域の活動や自己の主観的な痛みに関わる領域の活動の増加も認められている(Lamm et al.,2006)。また,被影響性は他者の情動に対する並行的所産として位置付けられており,他者情動の伝染の意味合いが強いという(鈴木・木野,2008)。他者の感情に影響を受けやすい人ほど,模倣傾向や身体感覚への敏感さとの特徴との関連も示唆されている(Hatfield et al.,1994)。そこで共感性に関する特性として感覚感受性と否定的情動性をとりあげ,情動伝染および共感性との関連を検証した。平成28年では,共感疲労・個人的苦痛を含む共感性,情動性などの特性に関する測定尺度の選定を行い,選定した尺度を用いて、質問紙調査を実施した。共感性尺度は,鈴木・木野(2008)よって作成された多次元共感性尺度(MES)を使用することとした。また,他者の感情に影響を受けやすい人ほど模倣傾向や身体感覚への敏感さとの関連も示唆されていることから(Hatfield et al.,1994),高橋(2016)によるHigh sensitive person scale日本語版を使用し,感覚過敏性を測定することとした。

情動性を測定するにあたっては,ATQ(成人用気質尺度)の中で取り上げられている否定的情動性を使用することとした。選定した尺度を用いて質問紙を作成し,青年を対象として調査を実施し,データを解析し,日本発達心理学会において公表した。また,情動的共感と模倣傾向との関連や認知的共感と目や視線といった非言語的情報の理解との関連を検証するために,実験および質問紙調査の準備を行っている。平成29年度に実施する実験に必要となる脳活動測定機器NIRSを購入し,操作方法の確認とテスト試行に着手している。加えて,本研究における人権の保護及び法令等の遵守への対応をするために平成29年度より実施する予定の実験について人権保護の観点から吟味し,所属機関の倫理委員会に申請した。近年の共感に関する神経基盤研究の知見から,実行機能によるトップダウン処理や模倣抑制による視点取得能力の向上が共感過覚醒や個人的苦痛を調節し,結果として共感疲労や逆転移による行動化を防止することができると考えられる。カウンセリング場面では,クライアントの姿勢や動きをカウンセラーが知覚することによってクライアントと同じ情動を共有体験し,刻々と変化するクライアントの情動をモニターしながら,よりクライアントの理解が深まっていく。しかし,Vyskocilova et al.(2011)によれば,共有体験がクライアントの情動理解の助けともなるが,逆転移による行動化をもたらす危険性があるという。これらの先行研究の知見より、平成29年度では二つの研究を実施した。Santiestereban et al.(2012)は,自己と他者表象の共有によって起こる模倣を抑制することによって,物理的視点取得能力が向上することを示している。このことから,模倣抑制傾向が高いほど共感性の要素である他者視点取得能力が高くなり,自分自身の不安や苦痛といった自己指向的反応よりも他者に対する思いやりなどの他者指向的反応が高まる可能性が推察される。一方,模倣傾向が高いほど,周囲の感情の影響を受けやすく,個人的苦痛が高まり,自己指向的反応は強くなると考えられる。そこで、共感性の各要素と模倣傾向との関連を検討した。その結果,共感性の被影響性が強いほど模倣傾向が強いことが示唆された。また,他者の表情を正確に認知し,自己と他者を区別し,他者の視点に立つことが可能となると考えられており,先行研究でも検討されている。共感疲労や共感過覚醒の低減のために,表情認知訓練の可能性も考えられた。そこで,共感性と他者の表情認知の正確性について検証した結果,ポジティブ表情において共感性得点が高いほど正答率が有意に高いことが示された。先行研究を参考に模倣課題を作成し,それを使用して実験を行い,結果を公表した。これらの点は当初の計画通りに進んでいる。一方,平成30年度実施する予定のNIRS(近赤外光イメージング脳機能測定)による実験に関しては,呈示する刺激映像の作成途中にあり,この点に関しては当初の計画より遅れている。しかし,完成の目途もたっており,実験協力者の募集も始めている。全体としてはおおむね順調に進展しているといえる。
単結晶タングステン針上に電界により形成された微小液体リチウムコーンのFEM観察

液体リチウムでコーティングしたタングステン電界放出陰極上では、電界の印加により微小な液体リチウムコーンが形成されることが我々の研究で明らかになっている。本研究では、このコーンの形成サイトが何に起因して決まるのかを、電界放出顕微鏡(FEM)を用いて調べた。実験では下地タングステンに<100>方位単結晶を用い、{310}、{411}および{111}面をそれぞれリモルディングした後にリチウムを25nm蒸着してFEM観察を行った。その結果、コーンの形成サイトはリモルディングした面に正確に対応しており、また優れた再現性を示した。このことから、リチウムは陰極面上の最も電界が強いサイトに表面拡散で集まり、コーンを形成するものと考えられる。また今回の研究結果から、リチウムコーンの形成サイトは、下地タングステン表面をリモルディング法で修飾することにより、積極的にまた再現性よく制御できることが判った。
イオン液体による木質バイオマスからの有用フラン化合物生成プロセスの構築

本研究では、イオン液体を用いた木質バイオマスの化学変換法の確立を目指し、未だ解明されていない木質バイオマスの各種フラン化合物への変換における基礎的な反応機構の解明を行うと同時に、フラン化合物のイオン液体からの抽出について検討を行い、それらの知見をベースとしたフラン化合物の高収率生成プロセスの構築を研究目的としている。その中で、本年度(平成30年度)は、イオン液体中に生成したフラン化合物の蒸留法による抽出に関する検討とイオン液体中でのフラン化合物生成反応におけるリグニンの反応挙動や残渣として得られるリグニンの性状に関する検討を行い、下記のような研究成果を得た。昨年度までに、5-ヒドロキシメチルフルフラール(5-HMF)やフルフラールなどのフラン化合物を木質バイオマスから得るためには、イミダゾリウム系イオン液体が適していることを明らかにしたが、このイオン液体反応系に、減圧水蒸気蒸留法を組み合わせることで、イオン液体中に生成したフラン化合物を抽出することが可能であることを明らかにした。減圧度や水蒸気量を変化させることで、抽出されるフラン化合物の量も変化することも明らかにした。この反応系において、リグニンの一部は分解を受け、イオン液体に可溶化したが、大部分は残渣として回収された。この残渣リグニンを分析したところ、イオン液体と部分的に反応していること、原料木材中のリグニンにはない官能基が含まれていること、さらにニトロベンゼン酸化分解で得れれるバニリン類の収率も原料木材とは大きく異なるなど、原料木材中のリグニンとは異なる性状を示すことが分かった。したがって、本研究で用いたイミダゾリウム系イオン液体は、セルロース、ヘミセルロースからフラン化合物を生成するだけでなく、リグニンを変性しうることも見出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。その中で、本年度(平成28年度)は、各種イオン液体中での木材からのフラン化合物生成反応挙動の解明およびイオン液体中における木材高分子の溶解状態と低分子化反応挙動の解明に関する検討を行い、下記のような研究成果が得られた。イオン液体としてイミダゾリウム系イオン液体処理によるスギからフラン化合物である5-ヒドロキシメチルフルフラール(5-HMF)の生成挙動について検討を行った。120°Cから140°Cでの反応を行った結果、140°C、4時間の反応条件で、最大27wt%の収率が得られた。反応温度が高くなるにつれて、最大収率に達する時間は短くなった。また、反応温度は最大収率後の5-HMFの減少速度にも影響し、反応温度が高いほど5-HMFの減少速度が大きくなることが分かった。一方、イオン液体に溶解した木質バイオマスの特性を探る目的で、セルロースのイオン液体溶液からフィルムの調製を試みた。その結果、適度に疎水性を付与したフィルムを調製することが可能となり、従来のセルロースフィルム(すなわちセロハン)が持っていた吸湿による変形および溶媒の有害性という欠点が改善できる可能性が示唆された。本年度(平成28年度)の研究計画では、1)各種イオン液体中での木材からのフラン化合物生成反応挙動の解明と2)イオン液体中における木材高分子の溶解状態と低分子化反応挙動の解明を課題としていたが、両課題とも成果が得られており、学会での成果発表にも結び付いていることから、順調に進展していると判断した。その中で、本年度(平成29年度)は、イオン液体中におけるセルロースおよびヘミセルロースからのフラン化合物生成メカニズムの解明およびリグニン由来化合物のフラン生成反応への影響に関する検討を行い、下記のような研究成果が得られた。イミダゾリウム系イオン液体を用いた処理により、5-ヒドロキシメチルフルフラール(5-HMF)は主にセルロースから、フルフラールは主にヘミセルロースから得られることが明らかとなった。さらに、セルロースを試料とした反応系からのフラン化合物収率と、木材を試料とした反応系からのフラン化合物収率を比較した場合、セルロースを試料とした場合の方がフラン化合物収率が若干高いことが分かった。したがって、リグニンが存在することにより、フラン化合物の収率が低下したと考えられた。一方、イオン液体中に溶解しているセルロースの有効利用を目的として、セルロース/イオン液体溶液からの製膜を行った。グリセリンを柔軟剤として添加し、酢酸セルロースとのブレンドを行った結果、良好に製膜できることが分かった。本年度(平成29年度)の研究計画では、1)イオン液体中におけるセルロースおよびヘミセルロースからのフラン化合物生成メカニズムの解明と2)リグニン由来化合物のフラン生成反応への影響を課題としていたが、両課題とも成果が得られており、学会での成果発表にも結び付いていることから、順調に進展していると判断した。

本研究では、イオン液体を用いた木質バイオマスの化学変換法の確立を目指し、未だ解明されていない木質バイオマスの各種フラン化合物への変換における基礎的な反応機構の解明を行うと同時に、フラン化合物のイオン液体からの抽出について検討を行い、それらの知見をベースとしたフラン化合物の高収率生成プロセスの構築を研究目的としている。その中で、本年度(平成30年度)は、イオン液体中に生成したフラン化合物の蒸留法による抽出に関する検討とイオン液体中でのフラン化合物生成反応におけるリグニンの反応挙動や残渣として得られるリグニンの性状に関する検討を行い、下記のような研究成果を得た。昨年度までに、5-ヒドロキシメチルフルフラール(5-HMF)やフルフラールなどのフラン化合物を木質バイオマスから得るためには、イミダゾリウム系イオン液体が適していることを明らかにしたが、このイオン液体反応系に、減圧水蒸気蒸留法を組み合わせることで、イオン液体中に生成したフラン化合物を抽出することが可能であることを明らかにした。減圧度や水蒸気量を変化させることで、抽出されるフラン化合物の量も変化することも明らかにした。この反応系において、リグニンの一部は分解を受け、イオン液体に可溶化したが、大部分は残渣として回収された。この残渣リグニンを分析したところ、イオン液体と部分的に反応していること、原料木材中のリグニンにはない官能基が含まれていること、さらにニトロベンゼン酸化分解で得れれるバニリン類の収率も原料木材とは大きく異なるなど、原料木材中のリグニンとは異なる性状を示すことが分かった。したがって、本研究で用いたイミダゾリウム系イオン液体は、セルロース、ヘミセルロースからフラン化合物を生成するだけでなく、リグニンを変性しうることも見出した。本年度の研究成果を受けて、今後(平成29年度)は当初の研究計画に従って、下記のような研究を推進していく。1)イオン液体中におけるセルロースおよびヘミセルロースからのフラン化合物生成メカニズムの解明まず多糖類であるセルロースおよびヘミセルロースについて、それぞれをイオン液体中で処理した時のフラン生成反応について検討していく。単糖類やさらに分子量の低い化合物の分析を行い、イオン液体中でのセルロースおよびヘミセルロースからのフラン化合物生成のメカニズムの解明を試みる。2)リグニン由来化合物のフラン生成反応への影響リグニンの低分子化により生じた各種リグニンモノマーのフラン化合物生成反応に対する影響について検討を行う。フラン化合物生成反応系にリグニンモノマーを共存させることで生じるフラン化合物への収率の変化について明らかにしていく。さらにこの反応系での静的光散乱分析も行うことで、イオン液体中に可溶化している高分子の存在状態に対してリグニンモノマーが及ぼす影響についても明らかにしていく。本年度の研究成果を受けて、今後(平成30年度)は当初の研究計画に従って、下記のような研究を推進していく。1)イオン液体中におけるリグニンの低分子化メカニズムの解明リグニンはフラン化合物を生成できる原料物質ではないが、多糖とともにイオン液体中に溶解しながら低分子化し、各種のリグニンモノマーを生成すると考えらえる。したがって、リグニンの存在が、多糖からのフラン化合物生成反応に何らかの影響を及ぼすことが想像できる。
特異な立体化学を有する分子の設計とその新反応並びに新規機能性分子の開発への応用

我々は、分子の立体化学や反応を、電子的要請によって制御する新しいシステムの開発研究を展開している。その一環として、環内にC=0、S(0)_2などの強力な電子吸引基を有する4位アルコキシ及びシリロキシ置換(以下両置換基をRO基と略)無水グルタル酸及びそのイミド体、シクロヘキサン誘導体、チアンー1、1ージオキシド体などのダイナミック^1Hー及び^<13>CーNMR分析によるコンホメ-ション解析を試みたところ、いずれの化合物の場合もRO置換基がアキシアル(axと略)配置を有する椅子型コンホメ-ションの優先性(7098%)が明らかにされた。このaxコンホ-マ優先性は6員環内の強力な電子吸引性基の存在のみならず、RO置換基の酸素原子の電子密度にも影響されていることが明らかにされた。シクロヘキサノン誘導体、トランス型チアンー1ーオキシド体、チアンー1、1ージオキシド体は結晶状態でもRO置換基ax配置を有する椅子型コンホ-マを採用していることが、それらのX線結晶解析から明らかにされた。4位RO置換ジヒドロチイン及びその1、1ージオキシド体はチアン類の場合と異なり、いずれも溶液中でRO基シュ-ドaxコンホ-マが有利に存在している。上述の現象を支持する要因として、我々は、RO基隣接炭素原子axCーHσ軌道とCーORのCーOσ^*軌道との相互作用によるaxコンホ-マの安定化という仮説を提唱した。ジヒドロチイン類の場合は、C=CπとCーOσ^*軌道相互作用によると考えている。また、トリアゾ-ル誘導体と各種炭素環状芳香環を適当な長さのスルホン酸エステルにて架橋すると両芳香環が積層した屈折型コンホメ-ションを優先的に採用することを各種デ-タより詳細に明らかにした。その情報を基盤として、ナフタレンと2つのベンゼン環及び複素環を2箇所でスルホン酸エステルにより架橋すると、芳香環積層シグモイド型コンホメ-ションを採用するという興味ある知見を見出した。特異な立体化学を有する分子の設計とその高選択的な新反応並びに新規な機能性分子の開発への応用研究の一環として、以下に示す新知見の発見と解明に成功した。すなわち、椅子型シクロヘキサンの4位並びに、グルタル酸無水物及びグルタルイミドの3位に付いたベンジロキシ基、トリフェニルメチロキシ基、シリロキシ(TBDMSオキシ及びTBDPSオキシ)基、pーブロモフェニルオキシ基、pーブロモベンゾイロキシ基は重クロロホルム溶液中室温下で〉71%の存在確率でアキシアル配置優先性であることが200MHzの^1HーNMR分析より明らかとなった。また、4種の4ーアルコキシ及び4ーシリロキシシクロヘキサノンは結晶状態で、アキシアルコンホ-マを採用していることも、それらのX線結晶解析より明らかとなった。興味あることに、各種4ーアルコキシ及び4ーシリロキシシクロヘキサノンのLiAlH_4、DIBAH及びLーセレクトリドによる還元反応は、優先的にアキシアル攻撃で進行する、いわゆるCieplakモ-ドに従うことが判明した。特にDIBAHによる還元反応における立体選択性は、EtAlCl_2の存在下4位のOH基上の置換基を適当に変えることにより任意に制御可能である。

新規な放射線増感剤の開発研究の過程で合成した3ーニトロー1,2,4ートリアゾ-ル誘導体のなかで、スルホン酸エステル(pートルエンスルホン酸等)は結晶状態において両芳香環が分子内で積層した屈折型コンホメ-ションを採用することが明らかとなった。一連の誘導体について、NMR等を駆使し溶液中でのコンホメ-ションをも含めて検討を加えた結果、芳香環分子内積層屈折型コンホメ-ションを有するビスアロマチック系分子の設計にはスルホン酸エスエルによる結合形式が望ましことが判明した。以上の検討結果をもとに、S_2対称シグモイド型コンホメ-ションを有する新規な化合物の合成に成功した。本年度は、4ーシリロキシー及び4ーベンジロキシーチアン、ーチアンー1ーオキシド、ーチアンー1、1ージオキシド、並びにージヒドロチイン類のダイナミック^1H-及び^<13>CーNMR分析によるコンホメ-ション解析について詳細に研究した。その結果、チアン誘導体においては、ー80ー90°Cで4位RO置換基エカトリアル(eqと略)配置コンホ-マの優先性(4789%)が観察された。その優先性には、RO基の酸素原子上の電子密度が大きく寄与していることがあきらかにされ、R基がSiMe_3>CH_2Ph>TBDMS>TBDPSの順位でRO基eq配置コンホ-マの存在率が減少している。4位RO置換チアンー1ーオキシド体におけるeqコンホ-マ:アキシアル(axと略)コンホ-マ比は、シス型とトランス型で全く異なり、トランス型の場合はRO基の種類にかかわらず、11:892:98という圧倒的なaxコンホ-マ優先性を示した。シス型におけるeq:ax比は55:4533:67の値を示した。4位RO置換チアンー1,1ージオキシド体ではトランス型チアンー1ーオキシド体の場合と同様に9598%のaxコンホ-マ優先性を採用していることが明らかとなった。ジヒドロチイン誘導体の場合は、チアン類の場合と異なり、チインー1,1ージオキシド体と同様にシュ-ドaxコンホ-マが極めて有利(98%)に存在していることが明らかとなった。上述のごとき、各種含硫黄6員環上の4位RO置換基axコンホ-マ優先性に対する合理的な解釈として、我々は、6員環内の電子吸引基(SO、SO_2)によって惹起された、3、5位axCーHσ軌道と4位CーO軌道との相互作用による4位RO基axコンホ-マの安定化という新しい仮設を提唱した。但し、ジヒドロチイン誘導体におけるRO基axコンホ-マ優先性は、C=CπとCーOσ^*軌道相互作用による安定化と理解している。
医療従事者の睡眠状態と脳高次機能についての生理学的研究

医療従事者の疲労・睡眠不足は、医療事故の温床である。本研究では研修医を対象に、当直前後での採血手技中の脳血液量変化を比較検討した。当直前後において、採血練習用の模擬血管を協力者に装着し、被験者に採血手技を行わせた。被験者にはウェアラブル光トポグラフィを装着し、関心領域を前額部付近として採血手技中の脳血液量変化を記録し解析を行った。当直後における2回の採血手技で比較したところ、2回目は1回目に比較して、右前頭前皮質領域の有意な血流量変化の減少が認められた。ヒヤリ・ハットに通じるイージーミスを発生しやすい神経学的証拠であると考えられた。今年度は、医療従事者の睡眠状態と脳高次機能についての予備実験を実施した。今年度の補助金は、主に上記の実験を試行するための機材(パソコンなど)およびソフトウェアの購入費に当てられた。データ保存や参考文献の購入も、併せて行った。1.医療手技実験を行う練習機器を購入し、実験デザインを準備した。すでに配備している簡易光トポグラフィでの実験のため、刺激提示およびデータ解析用のパソコン、ソフトウェアを、補助金を用いて購入した。2.データを保存するためのデータ保存機器(ハードディスクドライブなど)を、補助金を用いて購入した。3.睡眠と認知遂行機能、精神状態についての神経的基盤に関する知見を得る目的にて、関連書籍を、補助金を用いて購入した。今年度は、医療従事者の睡眠状態と脳高次機能についての本実験を実施した。今年度の補助金は、主に上記の実験を実行するための被験者への謝金、およびソフトウェアおよび参考文献の購入費に当てられた。実験の具体的概要は、以下の通りである。6名の大学病院後期研修医(平均年齢31.8±4.2SD,男性4名)を対象に実験を行った。被験者は、精神科研修中に実験に参加している。ピッツバーグ睡眠評価尺度(PSQI)、うつ病自己評価尺度(CES-D)にて、睡眠状態及び抑うつ症状の評価を行った。精神科当直中に、被験者に行動計(ライフコーダFS750、エステラ社製)を装着し、日中行動量と総睡眠時間、睡眠効率、中途覚醒時間を記録した。当直前後にて血圧、脈拍、疲労尺度として視覚的評価スケールVAS(Visual Analog Scale)、エップワース眠気尺度(ESS)を記録した。手技時間は3分間とし、時間内は繰り返し採血手技を行ってもらった。被験者にはウェアラブル光トポグラフィ(WOT-100,日立製作所製)を装着し、関心領域を前額部付近として採血手技中の脳血液量変化を記録した。各当直前、当直後における採血手技中の酸素化ヘモグロビン波形(oxy-Hb)を、バンドパスフィルター処理後Z変換を行った。これらの波形の採血手技区間の積分値を脳血液量変化の指標とした。結果は鋭意解析中であり、医療従事者のメンタルヘルス改善につながる結果が得られることを期待している。【目的】当直・夜勤などによる医療従事者の疲労・睡眠不足は、医療事故の温床である。本研究では研修医を対象に、当直前後での疲労、睡眠状態の確認だけでなく、採血手技中の脳血液量変化を比較検討した。【方法】6名の大学病院後期研修医を対象に実験を行った。当直中に、被験者に活動量計(ライフコーダFS750、エステラ社製)を装着し、日中行動量と総睡眠時間、睡眠効率、中途覚醒時間を記録した。被験者にはウェアラブル光トポグラフィ(WOT-100,日立製作所製)を装着し、関心領域を前額部付近として採血手技中の脳血液量変化を記録し解析を行った。【結果】採血手技中の脳血液量変化をoxy-Hbを指標にして比較したところ、当直後の方が当直前に比べて高いoxy-Hb積分値を示したものの、統計的有意差は認められなかった。しかし当直後における2回の採血手技で比較したところ、2回目は1回目に比較して、右前頭前皮質領域いのけるoxy-Hb積分値の有意な減少が認められた(p=0.046)。【考察】本実験で用いたタスクは採血手技という容易な手技であるにもかかわらず、当直翌日の採血手技中では、脳血液量維持が困難になっていることを意味している。巧緻な医療技術だけでなく、ヒヤリ・ハットに通じるようなルーチンワークのイージーミスを発生しやすい神経学的証拠であるとも解釈できる。医療従事者の健康および患者の安全のためにも、負荷の強弱に関係なく、労務環境の整備・充実が望まれる。

当直前後において、採血練習用の模擬血管を協力者に装着し、被験者に採血手技を行わせた。被験者にはウェアラブル光トポグラフィを装着し、関心領域を前額部付近として採血手技中の脳血液量変化を記録し解析を行った。当直後における2回の採血手技で比較したところ、2回目は1回目に比較して、右前頭前皮質領域の有意な血流量変化の減少が認められた。ヒヤリ・ハットに通じるイージーミスを発生しやすい神経学的証拠であると考えられた。本研究の実験例を6例実施した。しかし、地域での介入研究は見通しが立っていない。応用健康科学平成27年度の日本産業衛生学会、日本睡眠学会にて発表予定である。実験計画のもう一つの骨子である地域医療従事者の調査については、マンパワーから難しい状況になっており、計画の廃止を検討している。実験計画については、本学倫理審査委員会の承認を得ることができた。予備研究を重ね、本研究の実験例を2例実施したところである。初年度に必要な物品のほとんどを購入できたことと、地方医療機関との共同研究ができなかったため症例数を増やし、来年初年度での学術集会にて成果を発表する予定である。実験デザインについては修正を求められる可能性もあるため、実験を修正しながら行っていく。実験計画のもう一つの骨子である地域医療従事者の調査については、マンパワーから難しい状況になりつつある。現実的に実施可能かどうかを本年度中に見極めたい。地方医療機関との研究が不調に終わった場合、不必要な経費は返還を検討している。脳機能研究では予測よりも実験・解析部品に費やす費用が少なかったこと、地域医療従事者の睡眠状況調査が進まなかったことが原因として考えられる。次年度は実験データの解析作業を進めていく。その上で解析ソフトなど、今後出費が必要となる物品も発生する。予定よりも遅延している地域医療従事者の睡眠状況調査も、簡易睡眠記録装置などの導入を検討している。
ケイ素多重結合化合物を活用した炭素π電子系化合物の構築

申請者らが単離可能なケイ素-ケイ素三重結合を持つ化合物「ジシリン」の合成・単離に成功し、その分子構造を決定した。炭素-炭素三重結合化合物アセチレンが直線構造を持つのとは対照的にジシリンはトランス折れ曲がり構造を持ち、三重結合を形成する二つのπ結合は非等価であり、そのπ軌道準位はアセチレンのそれと比較すると著しく高いなどの特徴を有することを明らかにしている。本研究では、ジシリンと炭素一炭素多重結合化合物(オレフィン類、アセチレン類)との反応性について検討した。ジシリンはオレフィン類に対し容易に[2+2]環化付加反応が進行し、特にcis-及びtrans-2-ブテンとの反応では用いたオレフィンの立体を保持した立体選択的付加が起こることが分かった。本反応については理論計算を行い、二つのspケイ素原子に対し競争的に二つのSi-C結合形成を起こすのではなく、一つのspケイ素に対してオレフィン炭素が接近してシラシクロプロパン環を形成し、次いでもう一方のspケイ素原子の挿入による環拡大反応が進行して形式的な[2+2]環化付加反応が起こっていると推定された。また、フェニルアセチレンとの反応で1:2付加体として1,2-ジシラベンゼンが生成することも明らかとなった。各種NMRデータ及びX線構造解析に成功した誘導体の分子構造から、1,2-ジシラベンゼンが十分な芳香族性を持つことも示唆された。ジシリンとアセチレン2分子の形式的[2+2+2]環化付加反応についても理論計算を行い、1分子目のアセチレンの付加はオレフィンと同様な機構で進行してジシラシクロブタジエン中間体を与え、次いで2分子目のアセチレンの[4+2]環化付加により1,2-ジシラデュワーベンゼン、続く原子化異性により最終的に1,2-ジシラベンゼンを生じているものと推定された。
ATL腫瘍細胞の高カルシウム血症因子(PTHγP)過剰発現の分子機構の解明

我々は本年度、HTLV-1の転写活性化因子Tax1によって活性化されるPTHRP遺伝子の、ATL腫瘍細胞における過剰発現機構を解析する目的で、PTHRPのプロモーター領域の機能の解析と関与する転写因子のを行った。1.プロモーター領域の解析;CATアッセイを用いた詳細なプロモーター機能解析を行った結果、以下のようなことが明らかになった。上流領域の欠失にともないプロモーターの基礎活性が上昇することから、negative regulatory elementの存在が示唆された。しかし、この抑制効果はプロモーター領域の長さに反比例し、特定の領域に限定することが困難であったがGCrichな配列の関与が示唆された。。また、上流域に存在する幾つかのenhancer element(AP1、AP2、CREBP、EGR-1 bindingmotif、NFkB-like sequence)が、何れもTax1に対する反応性をもつことが明らかになった。以上から、2.7kbpのプロモーター領域において認められた非常に強い転写活性化は、上流域に存在するsuppressive elementの機能の解除と、先に述べた幾つかのenhancer elementによるポジティブな活性化との総和の効果であると考えられた(渡邉他、投稿準備中)。これらの結果に基づき、この様な調節に関与する転写因子について、上記のenhancer elementを用いたGel shift assayにより解析を進めている。2.ATL腫瘍細胞およびHTLV-1感染T細胞株における核内癌遺伝子/転写因子の解析;c-jun、JunB、junD、c-fos、EGR-1、-2、-3などの発現をNorthern blotで解析したところ、これらはHTLV-1産生細胞では発現が見られるのに対し、新鮮白血病細胞では殆ど検出されず、細胞株と新鮮白血病細胞とでは全く発現パターンが異なることが明らかになった。この結果は一方で、PTHRPの構成的過剰発現には上記以外の転写因子が関与していることを示唆していると考えられ、現在解析中である。。
PC斜張橋の耐風性に関する総合的研究

本研究の目的はPC斜張橋の耐風特性に関して様々な面から検討を加え、今後数多く架設が予定されるPC斜張橋に対して有用な耐風設計指針を提案することにある。2年度に亘る研究で以下のことが明らかになった。1)台風時の強風特性について1991年9月に北部九州を通過した台風17号と19号に関する九州管内の気象官署の風速記録計を検討したところ、以下の所見が得られた。1.両台風ともに大きな突風率が観測され、多くの官署で突風率が2を越えた。2.この乱れの強さは耐風設計で通常想定される値よりかなり大きく、風荷重算定時での新たな配慮を必要とする場合が生じると考えられる。2)PC斜張橋の最適主桁断面の選定PC斜張橋の最適主桁断面の選定に関し、2種類の2次元部分模型を製作し、一様流中で風洞実験を行った。その結果、PC斜張橋はその重量が大きいため、鋼斜張橋に比べ耐風性能は格段に良いが、やはり主桁断面形状として、予想される周囲流れのパターンを十分考慮して設計する必要がある。3)主桁断面の耐風性能を向上させるための空気力学的手法の開発橋梁断面に生じる空力弾性振動は、構造物の上流部隅角部からはがれた流れが流下するときに生じるはく離渦が引き起こす現象であるとの考えに立ち、フェアリング上に複数のはく離点を設けてはく離流の相互干渉作用を利用することによって空力弾性振動を制御する方法を見い出した。この方法はPC斜張橋の開断面、閉断面の両方に有効であり、死荷重を減少させ、空力安定性が増加した。本研究の目的はPC斜張橋の耐風特性に関して様々な面から検討を加え、今後数多く架設が予定されるPC斜張橋に対して耐風設計指針を提言することにある。本年度はPC斜張橋の最適主桁断面の選定に関し、2種類の2次元部分模型を製作し、一様流中で風洞実験を行った。2種類の模型の主桁断面は多くの採用が予想される偏平箱型断面である。一つはモデルAと称し、弦長Bと桁高Hの比が約8.8のかなり偏平な断面を有し、他のモデルBはB/H=5.3の標準的な偏平度である。ともにPCであることを相似させて重量は大きい。これらに関してねじり・曲げの2自由度連成、曲げ1自由度、ねじり1自由度の自由振動実験を行った結果、以下の特徴的な耐風性能が明かになった。i)モデルAに関し、3種の自由振動実験に対して風によるモデルの振動応答は実橋風速80m/s以下では全く問題にならなかった。この理由は重量の大きさに加えて、偏平な断面では物体周囲に強い渦が生成されないことによる。ii)モデルBに関しては、風に対する迎角が+5゚の時、やや大きな曲げの渦励振が発生した。重量はモデルAと同程度であるが、B/Hが小さいことによる形状としてのブラフネスが効き、周囲に明確なはくり渦が形成されているためである。iii)モデルA、Bに関して、実橋で予想される重量との相似を無視してかなり小さなスクル-トン数で上記の振動実験を行った場合、曲げ、ねじりの顕著な渦励振、およびねじりフラッタが発生した。以上より、PC斜張橋はその重量が大きいため、鋼斜張橋に比べ耐風性能は格段に良いが、やはり主桁断面形状として、予想される周囲流れのパタ-ンを十分考慮して設計する必要がある。今後、更に断面形状の耐風特性を検討し、その他、架設系にも検討を加えたい。

本研究の目的はPC斜張橋の耐風特性に関して様々な面から検討を加え,今後数多く架設が予定されるPC斜張橋に対して有用な耐風設計指針を提案することにある。本年度はつぎの二つのテーマに対し集中的研究を行った。1)台風時の強風特性,2)主桁断面の耐風性能を向上させるための空気力学的手法の開発,である。それぞれ以下の成果が得られた。1)台風時の強風特性について1991年9月に北部九州を通過した台風17号と19号に関する九州管内の気象官署の風速記録計を巻討したところ,以下の所見が得られた。1.両台風ともに大きな突風率が観測され,多くの官署で突風率が2を越えた。2.この突風率から,両台風による九州管内各地の乱れの強さを試算してみると,30%前後を示し,40%を越える地点もかなり見られた。3.この乱れの強さは耐風設計で通常想定される値よりかなり大きく,風荷重算定時での新たな配慮を必要とする場合が生じると考えられる。2)主桁断面の耐風性能を向上させるための空気力学的手法の開発橋梁断面に生じる空力弾性振動は,構造物の上流部隅角部からはがれた流れが流下するときに生じるはく離渦が引き起こす現象であるとの考えに立ち,フェアリング上に複数のはく離点を設けてはく離流の相互干渉作用を利用することによって空力弾性振動を制御する方法を見い出した。この方法はPC斜張橋の開断面,閉断面の両方に有効であり,死荷重を減少させ,空力安定性が増加した。また,ローターを隅角部に設置し,境界増を加速させて流れのはく離を制御する方法も検討し,ある条件が整えば構造物周囲に滑らかな流れをつくり空力安定性が増加することも見い出した。