hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市直下地震における地震基盤回折波を考慮した強震動予測手法の高度化

内陸浅発地震では,震源と堆積層-地震基盤境界面との位置関係により,地震基盤で回折する地震波が励起される可能性がある.本研究では,内陸浅発地震における地震基盤回折波を考慮した強震動予測手法の高度化を目的とし,内陸浅発地震を対象とした強震観測記録の解析と強震動シミュレーションにより,地震基盤回折波の励起について詳細に分析した.地震基盤回折波の生成メカニズムおよびその特徴を明らかにし,強震動予測結果に与える影響を示した.内陸浅発地震では,震源と堆積層-地震基盤境界面との位置関係により,地震基盤で回折する地震波が励起される可能性がある.本研究では,内陸浅発地震における地震基盤回折波を考慮した強震動予測手法の高度化を目的とし,内陸浅発地震を対象とした強震観測記録の解析と強震動シミュレーションにより,地震基盤回折波の励起について詳細に分析した.地震基盤回折波の生成メカニズムおよびその特徴を明らかにし,強震動予測結果に与える影響を示した.本研究では、都市直下で発生する内陸浅発地震において励起される地震基盤回折波を考慮した強震動予測手法の高度化を目的とする。本年度は、地震基盤回折波の励起メカニズムの解明、および震源パラメータと地下構造が励起効率に与える影響を把握することが課題である。(1)数値シミュレーションによる地震基盤回折波の励起メカニズムの解明まず、離散化波数法による数値シミュレーションを実施し、地震基盤回折波の励起メカニズムの解明を行った。伝播速度および距離減衰関係から地震基盤回折波の特徴を把握し、その特異性を指摘した。波線理論では説明できないことから、厳密解と波線理論に基づく計算波形を比較し、その励起効率は地震基盤上面と震源間の距離および周期に依存することを示した。また、地震基盤回折波の励起の有無が、強震動予測結果に影響すること示した。(2)強震記録に基づく地震基盤回折波の解析次に、札幌市直下で発生した2010年石狩地方中部の地震(Mw4.6)を対象として、産業技術総合研究所による3次元地盤構造モデルを用いた強震動シミュレーションを実施した。震源モデルは震源のほぼ直上に位置する近地観測記録を対象にして推定した。地震基盤回折波が顕著に見られる測線の強震観測記録とシミュレーション結果との整合性は概ね調和的であり、その特徴は地震基盤回折波のそれと一致する。地震基盤上面形状により励起効率が変化することがわかった。本研究では、内陸浅発地震において励起する地震基盤回折波を考慮した強震動予測手法の高度化を目的とする。昨年度は主に、数値シミュレーションからその生成メカニズムについて検討した。この波は地震基盤上面直下に震源が位置することで、堆積層への屈折角が臨界角となり励起する。本年度は、石狩平野をテストフィールドに、札幌市直下で発生した2010年石狩地方中部の地震の強震動シミュレーションを実施し、その結果と強震観測記録の検討から地震基盤回折波の励起と3次元深部地盤構造との関係、および強震動予測に与える影響について引き続き研究を行った。1.石狩地方中部の地震の強震動シミュレーションを実施し、堆積盆地内での地震波動伝播について検討した。まず、地下構造モデルの検証のため、平野北西部に位置する全観測点の強震記録を対象に、長周期帯域(0.1-0.4 Hz)でその再現性を検討した。計算波形は観測波形と概ね調和的であり、地下構造モデルの妥当性を確認した。次に、地震基盤回折波の卓越周期を考慮して周波数帯域(0.1-1.0 Hz)でその再現性を検討した。その結果、直達波の屈折角が臨界角となる測線では地震基盤回折波が励起し、その特徴が見られる強震観測点の測線と一致した。強震観測記録の地震基盤回折波は概ね再現されている。2.強震動シミュレーションにより地震基盤回折波が励起する測線において、その励起と深部地盤構造の関係を検討した。地震基盤上面が傾斜している場合、直達波は堆積層への屈折角が臨界角となり励起するが、反射波は臨界角では反射せず、励起しないことが分かった。地震基盤回折波の励起は深部地盤構造に大きく依存することを示した。以上の結果より、強震観測記録に見られる地震基盤回折波の存在を初めて明らかにし、地震基盤回折波の励起が強震動予測に与える影響について示した。これらの成果は、国際学術雑誌に投稿予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。地震工学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、(1)数値シミュレーションによる地震基盤回折波の励起メカニズムの解明、(2)強震記録に基づく地震基盤回折波の解析、(3)石狩平野をテストサイトとした地震基盤回折波の励起が強震動予測に与える影響の評価を実施する。(1)、(2)は順調に進展しており、これらの結果に基づき実施する(3)においても、強震動予測に用いる既存の3次元地盤構造モデルの検証を開始している。石狩平野をテストサイトとして強震動予測を行い、地震基盤回折波の励起が及ぼす影響を評価する。
フェムト秒時間分解STMによる光誘起ダイナミックスのナノスケール分光

これまでに,スピンダイナミックスまで含めた時間分解STM測定を可能にしてきたが、トンネル電流として得られる信号は通常の光学的な測定に比べて非常に微弱であり、光強度が格段に弱くなる励起波長での測定は困難で、対象がGaAsを主とする材料に限られていた。そこで、多様な系を対象とした時間分解STM測定が可能になるよう新しい励起システムを構築し新しい物理を探索することを目的とした。初年度は、波長変換を行いながら時間分解測定が可能となる励起系の仕組みを完成させ、目的とする試料の準備について新しい結果を得るなどの成果を得た。次年度は、同システムを用いた実験を進め、トポロジカル絶縁体(Bi2Te2S3)やMoS2単層、2層構造、等を対象として時間分解測定を行う事に成功した。また、WS2上に形成したWS2/MoS2ヘテロ構造界面で、新しい準位が形成されることを見出し前年度に続きNature系の雑誌であるScientific Reportsに発表した。更に、測定をTHz領域に展開し、単一パルス内の位相(carrier envelope phase: CEP)を制御することで、STM探針に印加する電場(従ってトンネル電流)をサブサイクルでコヒーレントに制御することに成功した。同成果は、Nature Photonicsに掲載された。本年度は、1月弱の期間であったが、上記結果を基に実験を進め、現有多探針STMによるWSe2の時間分解測定に成功した。併せて、THz-STMにおいて、配線やチラーの振動によるノイズを抑えることで、10fA程度の微弱トンネル電流信号計測が可能となり、損傷を受けやすい有機系を含めた幅広い試料を対象とする路が拓けた。29年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに,スピンダイナミックスまで含めた時間分解STM測定を可能にしてきたが、トンネル電流として得られる信号は通常の光学的な測定に比べて非常に微弱であり、光強度が弱くなる励起波長での測定は困難で、これまで対象がGaAsを主とする材料に限られていた。そこで、多様な系を対象とした時間分解STM測定が可能になるよう新たな励起システムを構築し新しい物理を探索することを目的とした。まず,高強度レーザーを導入し,波長変換を行いながら時間分解測定が可能となる励起系の仕組みの開発を進めるとともに,時間分解STM測定に向けて,試料の電子構造の可視化などの予備実験を行った。研究対象の1つであるTMD(二次元遷移金属カルコゲナイド)について,合金であるMo1-xWxS2を試料とし,単層pn接合界面の内部電界の変調や,原子の置き換えによる電子状態の変化を原子レベルで可視化することに初めて成功した。同成果はNature系の雑誌であるScientific Reportsに掲載された。同実験を進める際,ポンプ光とプローブ光の両波長を制御することが極めて重要であることが明らかになった。これは他の系についても同様である。そこで次年度の計画としていた共振器内蔵型第二高調波発生器を前倒しで導入し,現有レーザーと組み合わせることで,新たな測定を可能にするシステムの構築を進めた。また,現有の多探針STMを整備し,時間分解測定を多探針で行う新しい試みの基礎データをとる為の準備を行った。初年度は,まず,高強度レーザーを導入し,波長変換を行いながら時間分解測定が可能となる励起系の仕組みの開発を進めるとともに,時間分解測定に向けて試料の電子構造の可視化などの予備実験を進めることとした。そうした中,研究対象の1つであるTMD(二次元遷移金属カルコゲナイド)試料に対し,ダイナミックス測定の為の準備が予定より速く進み,単層pn接合界面の内部電界の変調を原子レベルで可視化することに初めて成功した。また,同実験を進める際,ポンプ光とプローブ光の両波長を制御することが極めて重要であることが明らかになった。そこで次年度の計画としていた共振器内蔵型第二高調波発生器を前倒しで導入し,現有レーザーと組み合わせることで,新たな測定を可能にするシステムの開発が進んだ。前年度は、波長変換を行いながら時間分解測定が可能となる励起系の仕組みを完成させ、目的とする試料の準備について新しい結果を得るなどの成果を得た。

本年度は、同システムを用いた実験を進め、トポロジカル絶縁体(Bi2Te2S3)やMoS2単層、及び同試料上に2層目を島状に成長させた2層構造等を対象として時間分解測定を行う事に成功した。また、WS2上に形成したWS2/MoS2ヘテロ構造界面で、新しい準位が形成されることを見出し、前年度に続きNature系の雑誌であるScientific Reportsに発表した。更に、測定をTHz領域に展開し、単一パルス内の位相(carrier envelope phase: CEP)を制御することで、STM探針に印加する電場(従ってトンネル電流)をサブサイクルでコヒーレントに制御することに成功した。同成果は、Nature Photonicsに掲載された。その後、HOPGを試料としてTHz誘起電流で原子像を取ることにも成功している。初年度は,まず高強度レーザーのシステムを導入し,波長変換を行いながら時間分解測定が可能となる励起系の仕組みの開発を進めるとともに,時間分解測定に向けて試料の電子構造の可視化などの予備実験を進めた。そうした中,研究対象の1つであるTMD(二次元遷移金属カルコゲナイド)試料に対し,ダイナミックス測定の為の準備が予定より速く進み,単層pn接合界面の内部電界の変調を原子レベルで可視化することに初めて成功した。同成果はNature系の雑誌であるScientific Reportsに掲載された。本年度は、開発した時間分解システムを適用し、トポロジカル絶縁体(Bi2Te2S3)やTMDを対象として目的とする時間分解の信号を計測することに成功した。また、試料の準備としてはWS2上に形成したWS2/MoS2ヘテロ構造界面で新しい準位が形成されることを見出し、前年度に続きNature系の雑誌であるScientific Reportsに発表した。TMD系では、Reを加えた歪みよる電子状態の変調など、他にも新しい結果が得られ、時間分解の対象としての評価も終えている。更に、THz領域に展開する試みでは、単一パルス内の位相(carrier envelope phase: CEP)を制御することで、STM探針に印加する電場(従ってトンネル電流)をサブサイクルでコヒーレントに制御することに成功し、同成果は、Nature Photonicsに掲載された。その後、HOPGを試料としてTHz誘起電流で原子像も得られている。これにより、THzを用いた時間分解測定の道も拓け、測定対象も大きく広がった。これまでに,スピンダイナミックスまで含めた時間分解STM測定を可能にしてきたが、トンネル電流として得られる信号は通常の光学的な測定に比べて非常に微弱であり、光強度が格段に弱くなる励起波長での測定は困難で、対象がGaAsを主とする材料に限られていた。そこで、多様な系を対象とした時間分解STM測定が可能になるよう新しい励起システムを構築し新しい物理を探索することを目的とした。初年度は、波長変換を行いながら時間分解測定が可能となる励起系の仕組みを完成させ、目的とする試料の準備について新しい結果を得るなどの成果を得た。次年度は、同システムを用いた実験を進め、トポロジカル絶縁体(Bi2Te2S3)やMoS2単層、2層構造、等を対象として時間分解測定を行う事に成功した。また、WS2上に形成したWS2/MoS2ヘテロ構造界面で、新しい準位が形成されることを見出し前年度に続きNature系の雑誌であるScientific Reportsに発表した。
一酸化炭素を介したドーパミン放出機構の解明とその生物学的役割の同定

高度な分枝と多数の放出部位を持つDA神経細胞は、自身の神経活動に応じてDAを放出する拡散性伝達によりDAシグナルを伝えると考えられている。一方、我々はCOを逆行性シグナルとして産生・遊離する標的細胞に対して、局所的にDAを放出する新たなDAシグナルの伝達様式(オンデマンド伝達)をショウジョウバエで見出した。本研究では嫌悪性匂い連合学習を指標にオンデマンド伝達機構を解明し、拡散性伝達とオンデマンド伝達といった異なるDAシグナル伝達様式を駆使することで、DA神経細胞が学習強化、記憶情報保持、想起の各過程を巧妙に制御する仕組みを明らかにする。本研究では嗅覚学習中枢であるキノコ体におけるドーパミンの働きに注目することにより、連合学習のメカニズムを明らかにする。研究代表者らは匂い刺激と体性感覚刺激の同期入力を受けたキノコ体神経細胞がCOを遊離し、これが逆行性に働く事によって、局所的なドーパミンの放出が誘導されることを見出している。本課題ではこのオンデマンド伝達と名付けた現象のメカニズムを解明する。哺乳類では線条体に投射するドーパミン細胞はその軸索を広い領域に分布し、拡散性伝達を行うと考えられている。拡散性伝達とオンデマンド伝達といった異なるドーパミンシグナル伝達様式を駆使することで、少ない数のドーパミン細胞が学習強化、記憶情報保持、想起の各過程を巧妙に制御する普遍的な仕組みが明らかになると期待される。
ヒトの聴覚運動連関学習過程における脳内情報処理メカニズムの解明

ヒトの聴覚運動連関学習に関わる脳内情報処理メカニズムの一端を解明することを目的として,以下の研究を実施した.まず,音楽という聴覚情報に対する,生後3-4ヶ月児の自発的な四肢運動及び発声運動について調査し,音楽ビートに同期した四肢リズム運動と,発声フォルマントの変動性の増大が観測されることを明らかにした(Fujii et al., 2012).これは,聴覚運動連関の脳内情報処理機構の発達的起源に迫る上で,重要な知見と考えられる.さらに,ハーバード大学と共同で,上肢関節協調パターンの状態を,聴覚情報としてリアルタイムにフィードバックするシステムを開発し,半側上肢運動機能に疾患のある脳卒中患者の運動機能回復に,このシステムが有効であるかを検討した.その結果として,疾患の程度が比較的小さい患者に対しては,聴覚フィードバックのある状況において,体幹部の補償動作が減少し,代わりに,肘や肩の関節可動域が増大していることが明らかとなった(Chen, Fujii, & Schlaug, 2013).この成果は,脳卒中患者のための新たなリハビリテーション支援システムを開発する上で重要な知見といえる.さらに,1分間に1,247回両手でドラムを叩くことができる世界最速ドラマーの表面筋電図活動についてスパイク分析を行い,世界最速ドラマーは,筋電図のスパイク頻度が極めて高く,1スパイクあたりのピーク数が少ないことを示した(Fujii & Moritani, 2012).これらの知見を踏まえ,音楽リズム運動の生成と同期をテーマとした総説を発表し(藤井,2012),同テーマについてのシンポジウムにて発表を行った(藤井,2012).これらは,トップレベルの運動パフォーマンスを発揮する熟練音楽者の筋生理学的特徴を明らかにし,得られた知見を一般向けに解説したという意義がある.ヒトの脳がどのようにして「音」と「運動」の関連性を学習・制御しているのかについて解明することを目的として,本年度は,プロドラム奏者,一般健常成人,および乳児を対象とした研究を進めた.プロドラム奏者を対象とした研究では,1)感覚運動同期能力に関する研究,2)両手協調動作に関する研究,および,3)音圧制御と上肢多関節運動の関連性に関する研究を実施した.これらの研究の結果として,1)プロドラム奏者のドラムセット演奏中の感覚運動同期誤差は平均10ミリ秒以下であること(Fujii et al.,2011),2)プロドラム奏者の両手協調運動パターンは非線形力学系モデルにおける非対称項のパラメータ値の減少として数理的に記述できること(Fujii et al.,2010),そして,3)プロドラム奏者は音圧制御のために近位関節運動の動員ストラテジを用いていること(Fujii et al.,2010)を明らかにした.一般健常成人を対象とした研究では,腕の運動に応じてヘッドホンから聞える音の高さや定位が変化する実験環境を構築し,音情報をもとに上肢運動を即時的に修正する能力が,学習に伴い変化していく様子を調査した.実験の結果として,聴覚情報に基づく即時的な運動修正能力の向上の程度は,個人の音楽経歴および音情報の違いによって異なる可能性が示された(Fujii et al.,2010,2011).乳児を対象とした研究では,ダンス音楽が流れている状態と音が何も流れていない状態で,生後34か月の乳児の四肢運動を3次元モーションキャプチャシステム用いて計測した.音が流れている場合と流れていない場合の乳児の四肢運動を解析・比較したところ,ある乳児に関しては,音楽が流れている場合に,音楽ビートのテンポ成分に類似した周波数帯域の運動が増大していることが明らかとなった(Fujii et al.,2011).当該年度は,ハーバード大学医学部との共同研究体制で,手の位置や腕の関節角度に応じて,リアルタイムに音の周波数,定位,ハーモニーを変化させるリアルタイム聴覚フィードバックシステムを開発し,このシステムをベス・イスラエル・ディコーネス・メディカルセンターの運動セラピー現場に設置することに成功した.この共同研究は,脳内の聴覚情報処理系から運動情報処理系への神経伝達経路を積極的に刺激することで,脳卒中患者の運動機能回復を促すことを目的としており,リハビリテーション現場への臨床応用が期待されるという点で,意義深い研究プロジェクトと考えられる.また,音楽再生時・非再生時の生後3,4ヶ月の幼児の自発的な発声運動と四肢運動を調査し,非音楽再生時に比べて,音楽再生時では,幼児の発声フォルマントの変動性が増大し,音楽ビートに同期した四肢リズム運動が観測されることを明らかにした(Fujii et al., 2012).これは,聴覚運動連関の脳内情報処理機構の発達的起源に迫る上で重要な知見と考えられる.さらに,1分間に1,247回両手でドラムを叩くことができる世界最速ドラマーの表面筋電図活動について調査を行い,世界最速ドラマーは,筋活動の立ち上がり速度が大きく,活動タイミングが安定しており,さらに筋電図スパイク頻度が高く,1スパイクあたりのピーク数が少ないことを示した(Fujii&Moritani,2012ab).またこれらの知見を踏まえ,熟練音楽家の音楽リズム運動の生成と同期をテーマとした総説を発表した(藤井,2012).これらは,トップレベルの運動パフォーマンスを発揮する熟練者の筋生理学的特徴を明らかにし,得られた知見を一般向けに解説したという点で,意義ある研究成果と考えられる」ヒトの聴覚運動連関学習に関わる脳内情報処理メカニズムの一端を解明することを目的として,以下の研究を実施した.

まず,音楽という聴覚情報に対する,生後3-4ヶ月児の自発的な四肢運動及び発声運動について調査し,音楽ビートに同期した四肢リズム運動と,発声フォルマントの変動性の増大が観測されることを明らかにした(Fujii et al., 2012).これは,聴覚運動連関の脳内情報処理機構の発達的起源に迫る上で,重要な知見と考えられる.さらに,ハーバード大学と共同で,上肢関節協調パターンの状態を,聴覚情報としてリアルタイムにフィードバックするシステムを開発し,半側上肢運動機能に疾患のある脳卒中患者の運動機能回復に,このシステムが有効であるかを検討した.その結果として,疾患の程度が比較的小さい患者に対しては,聴覚フィードバックのある状況において,体幹部の補償動作が減少し,代わりに,肘や肩の関節可動域が増大していることが明らかとなった(Chen, Fujii, & Schlaug, 2013).この成果は,脳卒中患者のための新たなリハビリテーション支援システムを開発する上で重要な知見といえる.さらに,1分間に1,247回両手でドラムを叩くことができる世界最速ドラマーの表面筋電図活動についてスパイク分析を行い,世界最速ドラマーは,筋電図のスパイク頻度が極めて高く,1スパイクあたりのピーク数が少ないことを示した(Fujii & Moritani, 2012).これらの知見を踏まえ,音楽リズム運動の生成と同期をテーマとした総説を発表し(藤井,2012),同テーマについてのシンポジウムにて発表を行った(藤井,2012).これらは,トップレベルの運動パフォーマンスを発揮する熟練音楽者の筋生理学的特徴を明らかにし,得られた知見を一般向けに解説したという意義がある.現在までに,リアルタイム聴覚フィードバックシステムの開発と臨床現場への設置を達成しており,脳卒中患者への臨床応用に向け,研究が順調に進展している.また,聴覚運動連関の脳内情報処理機構の発達学的研究に関しては,既に実験データの取得が完了しており,学術論文としての成果発表が近いと考えられる.また,熟練音楽家の筋生理学的特徴を明らかにした研究は,既に論文として成果が発表されている.以上の経過を踏まえ,おおむね順調に研究が進展していると評価した.リアルタイム聴覚フィードバソクシステムを用いた研究に関しては,半側上肢運動機能に疾患にある脳卒中患者の到達運動を対象とした臨床応用研究,及び,一般健常成人の聴覚運動連関学習に焦点を当てた基礎的研究を推進していく方策である.生後3,4か月の幼児を対象とした聴覚運動連関情報処理の発達学的研究に関しては,データの追加解析を行うと共に,得られた結果を学術論文として発表することを推進していく方策である.
シロアリ体内における木材の挙動に関する研究

環境と調和したシロアリ防除法の確率の基礎的研究として、シロアリによる木材の分解機構の検討は非常に重要な課題である。本研究では、これまでに研究例のない木材そのもののシロアリ体内での挙動を観察し、以下の様な知見を得ることができた。1)シロアリ消化管中での木材片の形態学的変化-イエシロアリ職蟻消化管各部位(前腸、中腸、後腸)より取り出した木材片を走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果、(a)前略では木材の分解は生じないこと、(b)中腸部分では木材の表面に部分的な分解の徴候が認められること、および(c)後腸末端部の内容物はそのほとんどが不定形の代謝廃物であったが、一部未消化の木片も含まれていること、が明らかになった。この事から、シロアリにおける木材の分解は主として後腸において生じる事が確かめられたが、中腸部分での部分的分解もまた推察された。2)以上の結果より、後腸中に共生している原生動物3種の役割が重要視されたため、これら原生動物の木材などセルロース系物質の取り込みおよびその体内での形態変化について検討を行った。偏光顕微鏡による観察から、セルロース系物質はその大半が、3種の内より大型である2種に取り込まれ、最小型種にはほとんど取り込まれない事が明らかになった。この事実は、我々がこれまでに行ってきた実験結果-イエシロアリ腸内共生原生動物種で、木材の分解においてそれぞれ役割分担がある-を支持するものであった。これら大型2種原生動物体内での木材の形態について現在観察を行っているところである。
膜透過ペプチドと対イオンを用いた準安定状態を探るセンサー分子の効率的な細胞内導入

近年、HIV-1 Tat (48-60)ペプチドをはじめとした膜透過性アルギニンペプチドが細胞内へ効率的に移行する性質を利用し、これらをキャリアーとして細胞内へのタンパク質や薬物を導入する手法が広く利用されている。我々は、さらに疎水性の対イオンを共存させることでアルギニンペプチドの細胞内移行量が数倍から数十倍に向上することを見出しているが、本手法におけるアルギニンペプチドの細胞内移行機序に関しては不明な部分が多い。そこで本研究では、アルギニンペプチドの膜への集積と直接透過に寄与する細胞膜側の要因や、ペプチドとの相互作用様式について、モデル膜(LUV、GUV)と分光学的手法を用いて検討した。酸性脂質を含まないGUVにおいて、疎水性対アニオンのピレンブチレート(PyB)の添加の有無にかかわらず、蛍光標識したオクタアルギニンペプチドのGUV膜への顕著な集積及びGUV内移行は観察されなかった。これに対し、DOPSを含むDOPC/DOPS/SM/Chol (1:1:2:1)のGUVでは、PyBを添加した場合、速やかなGUV膜への吸着とベシクル内へのペプチドの移行が観察された。次にアルギニンペプチドの蛍光異方性減衰について、BODIPY標識したR8ペプチドの回転相関時間を調べた結果、DOPC/DOPS (4:1)LUVの添加によって回転相関時間が明らかに上昇した。また、PyBを添加することで、長い回転相関時間を示す成分が出現し、平均回転相関時間が増加することが初めて明らかとなった。これらの結果は、ペプチドの集積が起きやすい負電荷の脂質膜表面において、PyBとペプチドが強く相互作用することを示唆する。PyBそのものの膜障害性は低いものの、脂質組成特異的に膜流動化を起こすことも示唆され、生細胞において、PyBのこのような性質がペプチドの直接膜透過に寄与している可能性が考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。近年、タンパク質や核酸などの生体分子の認識能を活かした様々なバイオセンサーが開発され、細胞内の環境や相互作用の可視化への応用の期待が高まっている。しかし、センサー分子を細胞内へ導入する方法が無いために、その適用に制約がでる場合も多い。一方で、HIV-1Tat(48-60)ペプチドをはじめとしたアルギニンペプチドが細胞内へ効率的に移行する性質を利用し、これらをキャリアとして用いた細胞導入法が広く応用されている。近年我々は、さらに疎水性の対イオンを共存させることでペプチドの移行量が数倍から数十倍に向上することを見出した。この手法は、バイオセンサーの細胞内導入に威力を発揮し、細胞内可視化のための新しい検出系創出に非常に有用な方法であると考えられる。しかし、本手法において、カーゴが本来送達されるべき特定オルガネラへの送達効率が悪い場合が多い。そこで、改善方法として、キャリアペプチド自体が形質膜を通過後に特異的に目的オルガネラに集積する性質をもたせることができれば、カーゴ分子が細胞内で働くべき場所に到達させることが可能になる。我々は抗菌活性を有する人工ペプチドのアミノ酸置換体が、高効率に形質膜を通過し、サイトゾル移行後にミトコンドリアに著しく集積する性質をもつペプチド(MTD)を新たに見出した。MTDペプチドは、比較的低濃度(数microM)で形質膜通過及びミトコンドリアに集積し、細胞毒性も低いことが明らかとなった。さらに、上記の対イオンを用いた細胞内移行への影響を調べた結果、疎水性対イオンを用いることでMTDペプチドの細胞内移行効率が格段に上昇し、数百nM程度の低濃度において数分といった短時間でペプチドが形質膜を効率的に通過し、ミトコンドリアに集積することも明らかとなった。現在、MTDペプチド/対イオンによるミトコンドリア送達法に関して、その機能性及びバイオセンサー運搬体としての応用性に関して研究を進めている。

これらの結果は、ペプチドの集積が起きやすい負電荷の脂質膜表面において、PyBとペプチドが強く相互作用することを示唆する。PyBそのものの膜障害性は低いものの、脂質組成特異的に膜流動化を起こすことも示唆され、生細胞において、PyBのこのような性質がペプチドの直接膜透過に寄与している可能性が考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ゲノムグラフを用いた新規ゲノム解析アルゴリズム

生物は遺伝情報であるゲノムを、塩基配列の形で保持しているが、同じ生物種でも個体ごとで塩基配列に違いがある。DNA読み取り技術の進歩に伴い、個体間のゲノム配列の違いがより明らかになった。例えば大規模な構造変異により遺伝子が重複・欠損・融合している場合などである。このような複雑な現象を研究するため、ゲノムを1本の線ではなく、情報科学におけるグラフ構造を用いて分岐やループなど様々なパターンを表現可能にする「ゲノムグラフ」を用いた解析手法を開発する。
高次元のゲージ理論とHiggsの起源

素粒子の標準模型ではHiggs粒子による自発的対称性の破れの機構が本質的に重要であり,いまだ未確認のHiggs粒子が模型の最終的確立の鍵を握っていると言っても過言ではない。それ故,このHiggs粒子の起源を探る事によって標準模型を越えるより基本的な理論("新しい物理")への手がかりが得られる可能性が高い。実際,このHiggs粒子が内包するいわゆる(ゲージ)階層性問題の解決の試みから超対称性理論といった新しい物理の理論が考案された事は良く知られている。本研究の主目的は,ゲージ階層性問題を解決する今まで知られていなかった候補の1つとして,高次元ヤング・ミルズ理論から出発してHiggs粒子を生成する模型を提唱し,その模型の性質を調べる事であった。我々の考案した模型では,Higgs粒子は高次元理論のゲージ場を起源とするため,ゲージ対称性の帰結としてHiggs質量の古典値がゼロであるばかりでなく,1ループ補正による2次発散も消えることを示した。この意味で階層性問題は解決する。なお、我々が指摘した高次元理論で階層性問題が解決しうる,という可能性は,最近,N.Arkani-Hamed,S.Dimopoulos and G.Dvali等によっても指摘されており,最近のいわゆるLarge Extra Dimensionの活発な研究につながっている。更に,ループ補正は有限ではあるが,コンパクト化する空間の大きさに逆比例したHiggs質量を生成する事がわかり,空間の大きさが小さい時にはこの補正は潜在的に危険であるため,これを回避するいろいろな可能性についても考察した。今年度の本研究では、素粒子理論の大きな問題であるゲージ階層性問題の解として高次元のゲージ理論についての研究を行った。まず簡単な模型として5次元QEDを用いてHiggs質量(の二乗)を計算し、期待通り2次発散の問題が解決される事を確かめた。更に発散の相殺の後の残る有限質量が場の境界条件に強く依存する事、その境界条件をAharonov-Bohm効果の帰結と見なすことによって、有効ポテンシャルの最小化から境界条件がダイナミカルに決定される事を示した。更に、Aharonov-Bohm効果の存在しない2次元球面をコンパクト空間として持つ時空では有限のHiggs質量さえも消える事も示し、現在論文にまとめている。また関連する分野として、quaternionicな質量行列におけるCPの破れをえ議論して学術雑誌にこの論文が掲載された。論文では、2次発散の問題は高次元ゲージ対称性によって解決されその意味の階層性問題はただちに解決される事を示した。一方でヒッグス粒子に対する有限の質量補正が残るが、これを回避するいくつかの方法が論じられた。簡単なものとしてコンパクト化のサイズを比較的大きく(たとえば1/TeV程度に)とる方法を論じたが、これは最近アメリカ等で急速に注目を集め始めている、“large scale compactification"のシナリオと密接に関連していてその意味でも興味の持てる結果だと思われる。そうしたコンテキストでの引用が既に6件程度ある。また、単連結空間である2次元球面にコンパクト化すると有限質量を消す事が出来る事、有限質量に影響を与える物質場の境界条件をダイナミカルに決定できる事を示した。又、関連する分野の研究としては、超対称大統一理論におけるミュー中間子のレプトン・フレーバーを破る崩壊についての論文をまとめ、学術雑誌に投稿した。以前の結果とは質的に大きく異なる結果が得られた。今年度は、いわゆるLarge Extra Dimensionの素粒子物理に与える影響につき研究した。特に、Extra Dimensionの境界条件によって超対称性が壊れる事が知られているが、この境界条件を手で与えるのではなく力学的に(dynamicalに)決める可能性について考察した。結果的には、超対称性のために境界条件は一意的に決まらない、というnegativeな結果となり、論文は作成しなかったが、今後の研究に役立つ知見が得られ有用であった。この他に、関連する以下の2つの研究につき論文を公表した:(1)大統一理論におけるレプトンフレーバーの破れ
個別化教育の現状分析とそれを支えるメディア・システムに関する研究

(1)中学校における教科内選択学習、教科間選択学習および総合学習という三つの異なる学習場面をとって、それぞれの授業設計、教授ストラテジ-、生徒の個人差の現れ方や学習成果、などを分析してきた。それと共に、上記した三つの学習を成立させるメディア・システムの開発研究をしてきた。デ-タベ-スやハイパ-的な機能を生かしたコンピュ-タ・ソフトと、ビデオとを組み合わせ、新しいメディア・ミックスを実現する方向で。愛媛大学附属中学校、滋賀大学附属中学校、北海道音更中学校などを中心に。(2)小学校では、前年度に引き続いて、オ-プンスク-ルと低学年生活科の授業分析、個に応じた指導のあり方、メディア支援システムの構築とその効果、などについて研究してきた。愛知県緒川小学校、富山県福光中部小学校、神戸市立湊小学校、岐阜県柳津小学校などを中心に。(3)前年度からの継続で「チュ-タシリ-ズCALシステム」の構築と評価を継続研究した。バギ-、ゲ-ムのアイディアに基いて構築したコンピュ-タとの対話を通して、小学校2年生の多桁減算を学習していくというシステム。約5年かけて各地で実施してきた実証研究の総決算をした。(4)小学校4年生に対して交通安全教育の実証研究をした。映像教材を中心に、コンピュ-タのハイパ-機能を生かした自作プログラムと組み合わせ、印刷教材や外部人材(警察官など)も活用した多メディアにより、教材パッケ-ジの開発研究を主眼とした。こうした一連の研究を持ちより、3年間の研究成果とつなげて、個別化教育とメディア・システムのあるべき姿を討議した。その成果はB5版100ペ-ジ強の報告書にまとめて提出する。(1)オープンシステムにおける児童の学習活動を比較研究するために,富山県福光町から3つの小学校(福光中部小,福光東部小,福光南部小)を選び,1週間にわたって児童の動きを追跡した.また3校の教師にインタビュ調査もかけた.(2)多様な選択学習によって,基礎基本の徹底と個性の伸長をはかっている学校を全国区でいくつか選び,学校視察,授業分析,そして自己学習力について生徒の調査も行なった.中学校では香川大学教育学部附属坂出中学校,愛媛大学教育学部附属中学校,埼玉県広島中学校,滋賀県鏡岡中学校,滋賀大学教育学部附属中学校などである.選択をとり入れた柔軟な学校カリキュラムとそれを支えるメディアシステムの関係をも考察した.高校では埼玉県立伊奈学園総合高校,大宮光陵高校,大宮南高校を視察し,普通科高校において,履習の多様化がいかに進んでいるか,個別化教育がどんな特徴をもって実行されているかをみた.(3)放送教育では,京都市立生祥小学校6年生社会科「天下統一」で,メディア・ミックスの手法をとり入れた授業を設計・実施した.それを放送教育開発センターのスタッフが全部収録した.この授業ビテオを神戸大学,岡山大学,金沢大学の学生に,そして広島県教育センターの現職教師に視職してもらい,授業の評価と合わせて,メディア・ミックスによる歴史の授業のあり方も評価してもらった.その後金沢市の小学校3校で,5年生対象に総合学習番組を中心としたメディア・ミックスの授業を行ない,現在分析中である.またコンピュータ利用については,金沢市立此花町小学校,奈良県新在中学校,兵庫県山崎西中学校で,コンピュータリテラシー教育を調査した.また自作の認知型CAIプログラム(小学校算数)で,山口県下の小学校で実験し,その効果を分析した.1.個別化教育の課題ーカリキュラム開発と展開、教授=学習ストラテジーのあり方ーを解明するために、次のような研究枠組を想定した。横軸には「量的個人差」と「質的個人差」をとり、たて軸には「閉じた目標」と「開いた目標」をとる。こうしてできた四象限の中、各地の小中学校の実践を位置づけていった。

小学校でいえば、愛知県緒川小学校、福岡県久原小学校などのオープン・スクールに典型的なのだが、上記の四象限の全てにまたがるような質のちがったカリキュラム、学習指導が同一の学校において実施されている。また中学校では、群馬大学教育学部附属中学校、滋賀大学教育学部附属中学校、長崎大学教育学部附属中学校などで、同様に複象限にまたがるカリキュラムの開発と展開がみられる。こうした実態を実際に学校を訪門して、インタビューや資料の収集で調査した。2.「一斉授業における指導の個別化」については、岐阜県柳津小学校を中心に、また「学熟度に応じた指導のあり方」では、長野県駒ケ根東中学校を中心に、「コンピュータ等の教育利用」については、奈良県新庄中学校と兵庫県山崎西中学校を中心に、そして「教科内選択学習」では、兵庫県西宮市立苦楽園小学校と愛媛大学附属中学校、「教科間選択学習」では、香川大学坂出附属中学校で、「総合学習」では滋賀大学附属中学校でというように、個別化教育の手だてに応じて、それを最も中心的に研究している学校の授業をビデオに収め、分析してきた。3.全国の附属中学校と、公立校では千葉県を中心にして、選択学習と教育メディア利用の実態について、質問紙調査を実施した。その結果を既版の各種研究報告書等を比較しながら分析し考察した。また、その中から三つの中学校を選び、学校訪門をしてより詳細に実態を調べた。(1)中学校における教科内選択学習、教科間選択学習および総合学習という三つの異なる学習場面をとって、それぞれの授業設計、教授ストラテジ-、生徒の個人差の現れ方や学習成果、などを分析してきた。それと共に、上記した三つの学習を成立させるメディア・システムの開発研究をしてきた。デ-タベ-スやハイパ-的な機能を生かしたコンピュ-タ・ソフトと、ビデオとを組み合わせ、新しいメディア・ミックスを実現する方向で。愛媛大学附属中学校、滋賀大学附属中学校、北海道音更中学校などを中心に。(2)小学校では、前年度に引き続いて、オ-プンスク-ルと低学年生活科の授業分析、個に応じた指導のあり方、メディア支援システムの構築とその効果、などについて研究してきた。愛知県緒川小学校、富山県福光中部小学校、神戸市立湊小学校、岐阜県柳津小学校などを中心に。(3)前年度からの継続で「チュ-タシリ-ズCALシステム」の構築と評価を継続研究した。バギ-、ゲ-ムのアイディアに基いて構築したコンピュ-タとの対話を通して、小学校2年生の多桁減算を学習していくというシステム。約5年かけて各地で実施してきた実証研究の総決算をした。(4)小学校4年生に対して交通安全教育の実証研究をした。映像教材を中心に、コンピュ-タのハイパ-機能を生かした自作プログラムと組み合わせ、印刷教材や外部人材(警察官など)も活用した多メディアにより、教材パッケ-ジの開発研究を主眼とした。こうした一連の研究を持ちより、3年間の研究成果とつなげて、個別化教育とメディア・システムのあるべき姿を討議した。その成果はB5版100ペ-ジ強の報告書にまとめて提出する。
毛髪維持に必須なVII型コラーゲンの構造的特徴の解明

平成29年度の計画で十分な成果が得られなかった項目については引き続き検討を行った。1.基底膜を構成するタンパクの構造的変化および発現の変化の解析:1コラーゲン領域、NC2領域をKOしたマウス背部皮膚を電子顕微鏡で観察、表皮下水疱の存在の有無、毛包周囲のAFの構造的違いを検討。2AFと接着する基底膜タンパクであるBP180、ラミニン332などのタンパク発現を、皮膚から回収したRNA、タンパクを用い、RT-PCR、ウエスタン法で確認。2.NC2領域欠損VII型コラーゲンの機能的役割の解析:コラーゲン領域KOマウスとNC2領域KOマウスをかけ合せて、ホモ接合マウスを作製。水疱形成、脱毛・白毛化を経時的に観察、組織学的に検討、蛍光抗体法にて確認。1.基底膜を構成するタンパクの構造的変化および発現の変化の解析:1コラーゲン領域、NC2領域をKOしたマウス背部皮膚を電子顕微鏡で観察、表皮下水疱の存在の有無、毛包周囲のAFの構造的違いを検討した。2AFと接着する基底膜タンパクであるBP180、ラミニン332などのタンパク発現を、皮膚から回収したRNA、タンパクを用い、RT-PCR、ウエスタン法で確認した。水疱形成、脱毛・白毛化を経時的に観察、組織学的に検討、蛍光抗体法にて確認中である。平成30年度計画で十分な成果が得られなかった項目については引き続き検討を行う。・間葉系幹細胞のKOマウスの脱毛に与える影響VII型コラーゲンの補充ならびに脱毛の改善度を解明する。1C57BL/6マウス鼠径より脂肪を採取、コラゲナーゼ処理後細胞を回収、培養。2FCM・ソーティングでCD31、CD45陰性、CD90、CD105、Sca1陽性の細胞を回収、脂肪組織由来間葉系幹細胞として培養する。3KOマウス脱毛部に局所投与、または尾静脈から投与。4表皮、毛包周囲のVII型コラーゲン再生の確認。5毛包メラノサイト、毛包幹細胞の再生を確認。我々は、すでにVII型コラーゲンノックアウト(KO)マウスを所有している。コラーゲン領域をKOした場合、生下時から水疱形成が手足を中心にみられ、多くの場合生後12週間しか生存しない。しかし、非コラーゲン(non-collagen: NC)領域であるC末端側をKOしても、生下時には水疱はなく順調に成長することを確認した。三重らせん構造を呈するVII型コラーゲンは、NC2領域でお互いに結合する。その後NC2領域の末端側は切断され、係留線維(anchoring fibril: AF)として表皮真皮をつなぎ止める役割を果たしている。NC2領域をKOしても生下時の水疱、びらん形成はなく、皮膚の脆弱性には問題は生じなかったが、成長とともに毛髪が疎にあり、白毛化現象が現れることを我々は国内外で初めて証明した。そこで我々は、VII型コラーゲンNC2領域の毛髪維持における重要性に着目し、毛包構造や発毛への影響を解明するため、KOマウスを用いた研究を立案した。また、NC2領域はVII型コラーゲンが重合するうえで極めて重要な存在であるが、KOした場合でも表皮水疱症は発症しなかった。NC2領域不在の中で、VII型コラーゲンがどのように高次構造を形成し、皮膚の恒常性を維持できるのかを解明する。VII型コラーゲン欠損による脱毛、白毛化の詳細な解析は、毛包周囲の環境が毛包幹細胞、メラノサイトの維持に重要な要因であることを証明する。また、間葉系幹細胞の治療効果を確立することは、脱毛に悩む患者を救済する新規治療法に導く研究になると考える。VII型コラーゲンNC2領域の表皮、毛包構造維持における役割の解明については十分な成果が得られていないが、おおむね計画に沿った一定の成果が得られているため。

2.NC2領域欠損VII型コラーゲンの機能的役割の解析:コラーゲン領域KOマウスとNC2領域KOマウスをかけ合せて、ホモ接合マウスを作製。水疱形成、脱毛・白毛化を経時的に観察、組織学的に検討、蛍光抗体法にて確認中である。平成29年度の計画で十分な成果が得られなかった項目については引き続き検討を行う。1.基底膜を構成するタンパクの構造的変化および発現の変化の解析:1コラーゲン領域、NC2領域をKOしたマウス背部皮膚を電子顕微鏡で観察、表皮下水疱の存在の有無、毛包周囲のAFの構造的違いを検討する。2AFと接着する基底膜タンパクであるBP180、ラミニン332などのタンパク発現を、皮膚から回収したRNA、タンパクを用い、RT-PCR、ウエスタン法で確認。2.NC2領域欠損VII型コラーゲンの機能的役割の解析:コラーゲン領域KOマウスとNC2領域KOマウスをかけ合せて、ホモ接合マウスを作製する。水疱形成、脱毛・白毛化を経時的に観察、組織学的に検討、蛍光抗体法にて確認する。平成30年度計画で十分な成果が得られなかった項目については引き続き検討を行う。・間葉系幹細胞のKOマウスの脱毛に与える影響VII型コラーゲンの補充ならびに脱毛の改善度を解明する。1C57BL/6マウス鼠径より脂肪を採取、コラゲナーゼ処理後細胞を回収、培養。2FCM・ソーティングでCD31、CD45陰性、CD90、CD105、Sca1陽性の細胞を回収、脂肪組織由来間葉系幹細胞として培養する。3KOマウス脱毛部に局所投与、または尾静脈から投与。4表皮、毛包周囲のVII型コラーゲン再生の確認。5毛包メラノサイト、毛包幹細胞の再生を確認。
流通VANの情報経済学的分析

本研究では、高度情報経済社会において重要になってきた流通VANに注目し、単に企業の利益だけではなく、消費者の利益をも考慮に入れた社会全体として望ましい流通VANとは何かを多角的に検討することを主目的とした。以下に記述されるようなモデルを情報経済学とゲーム理論において近年発達してきた手法を用いて分析した。いま、ある財が一つの独占企業によって生産されているものとする。その財を実際に消費者に販売している小売り業者は2社存在する。消費者の財に対する需要は、生産者と小売り業者は完全にはわかっていない。しかし、各小売業者は、消費者の需要についての個人情報(private information)を持っている。このモデルでは、彼らの持っている個人情報を収集し、公開する役割を果たす機関をVANと定義する。本研究では、生産者主導によって構築される垂直型VANと小売業者主導によって構築される水平型VANの2種類のVANを比較検討する。いま、生産者余剰、小売業者の利益の総和と消費者余剰の合計を社会的余剰を表すものとして定義する。その時、水平型VANの方が垂直型VANよりも社会的余剰が大きくなる、つまり水平型VANの方が社会的に望ましいという結果を得た。上記の結果は、単純なモデルに関して導き出されたものである。需要関数は線形で、財を生産する企業は一つであり、小売業者の数も二つであると仮定されていた。より一般的なモデルの下で、社会的に望ましいVANの設計についてどのような結論が得られるかを今後の研究課題としたい。また、データを用いたモデルのシュミレーション分析も今後の課題としたい。
PMMA材を用いた残留応力場における3次元疲労き裂の伝ぱ寿命推定法に関する研究

本報告者らが定案した3次元に拡張された残留応力場における疲労き裂の寿命推定法を,PMMA材を用いて以下のようにして検証した。(1)残留応力のないPMMA材を用いて, 3次元のU予測による寿命推定法に必要となる2次元の基礎データ, da/dN-△Keff関係およびU-R関係を求めた。(2)荷重負荷中にき裂面にニュートンリングを発生させることは,実験装置の複雑さから出来なかった。代わりに,本報告者らが新しく開発したき裂面でのナトリウム光の全反射を利用した方法によりき裂開閉口挙動の観察を行った。但し,き裂面の変形状態は原理上捉えられないが,き裂が前縁から閉じていく様相を明瞭に捉えることができた。(3)(2)と同じ実験を残留応力試験片に対して行い,き裂が圧縮残留応力場から閉じていく様相が明瞭に観察された。また,無負荷状態では,き裂面にニュートンリングを発生させることに成功した。その結果,引張残留応力場で,き裂面が湾曲しているのが確認された。以上より3次元き裂の開閉口挙動に対する知見を得た。(4)K値の計算には,主に白鳥らの影響係数法とNewman-Rajuの式を用いた。当初予定したF.E.M.による方法は,非常に大きな労力を要することがわかったため上2つの方法の確認にとどめた。また,当初の予定にはなかったが寿命推定法をこのPMMA材にも適用し良い結果を得た。次に,これらの知見をもとに,残留応力を持った金属材料に対して寿命推定法を適用し,実験結果と比較した。残留応力場としては, SM41B材(当初HT80の予定であったが入手困難のため変更)の電子ビーム溶接による残留応力場(突合せ溶接とほぼ同じ)およびSUSとSPVのクラッド鋼における残留応力場の2通りである。手順はPMMA材のときと同様に(1)(2)(3)(4)と行った。その結果,筆者らが提案した3次元に拡張された残留応力場における疲労き裂の寿命推定法が,有効であることが確証された。本年度は,残留応力を導入したPMMAに対して三次元表面疲労き裂の伝ぱ実験を中心に行い,拡張された三次元き裂に対する寿命推定法を検証し,さらに,PMMAの透光性を利用してき裂開閉口の観察を行ったので,主にこれらについて以下に報告する.計画(1)は,基礎デ-タの収集である.計画(2)および(3)は,PMMAに対する三次元表面疲労き裂の伝ぱ実験である.計画(4)は,応力拡大係数Kの算出である.これらは,いずれもほぼ終了し,寿命推定法の検証が行えた.寿命推定法の検証には,PMMAを3枚貼り合わせた試験片を用いた.すなわち,前後面圧縮中央部引張の試験片(CTC試験片)および前後面引張中央部圧縮の試験片(TCT試験片)を作製し,半楕円表面き裂の伝ぱ実験を行った。個々の実験結果に対して,残留応力場における三次元き裂に対する拡張された寿命推定法を適用し,その寿命推定結果と実験結果を比較した.その結果,CTC試験片およびTCT試験片のどちらの場合にも,推定結果と実験結果はよく一致し,拡張された三次元き裂の寿命推定法が,PMMAに対しても有効であることが確認された.

また,実験の際に行ったき裂開閉口挙動の観察には,著者らが開発した新しい方法を主に用いた.それは,破面で全反射している光が,その破面の接触により透過することを用いて,開閉口挙動を観察する方法である.この方法で,破面が接触あるいは分離していく様子が観察され,き裂開閉口点をはっきりと判断することができた.ただし,破面の変形状態は定性的にしか調べることはできない。本方法によりき裂の開閉口挙動およびき裂形状に対する残留応力の影響を確認できた.なお,ニュ-トンリングを用いる方法も,来年度,再度行うことを検討中である.また,来年度予定の金属材料に対する場合も今年度に若干行ったが,報告は紙面の関係で来年度にまとめて行う.本年度は,最終年度に当たる.本年度は,前年度に行えなかったPMMA材に対するニュートンリングによるき裂開閉口挙動の観察を行った.その結果,ニュートンリングの観察に成功し,半楕円表面き裂を持った張り合わせ材に対して,そのき裂が引張残留応力場にある場合は開口し,圧縮残留応力場にある場合は,閉じているのが縞次数から明瞭に判断され,き裂およびき裂面の開閉口状態を把握できた.これにともなって,筆者らが提案した二次元から三次元に拡張された残留応力場における疲労き裂の寿命推定法を,隅き裂(1/4コーナーき裂:前年度は半楕円表面き裂のみ)を持ったこのPMMA残留応力材に対して適用した.この結果,TCTおよびCTC材ともに推定結果と実験結果に多少の差は認められたものの,著者らが提案する三次元疲労き裂に対する寿命推定法は,隅き裂を持ったPMMA残留応力材に対しても十分有効であることが示された.さらに,ニュートンリングの観察もこの隅き裂に対して行い,半楕円表面き裂に対する結果と同様の結果を得た.また,この残留応力場における三次元疲労き裂に対する寿命推定法を金属に対して適用した.残留応力分布としては,試験片の板幅方向に残留応力分布が変化する突合せ溶接材,および板厚方向に残留応力分布が変化する爆接クラッド鋼を用いた.突合せ溶接材に対しては,半楕円表面き裂を導入し,クラッド材に対しては,半楕円表面き裂および隅き裂の二通りのき裂を導入し,寿命推定法を適用した.その結果,突合せ溶接材に対して,推定結果と実験結果は非常によく一致した.また,クラッド材に対しても,半楕円表面き裂および隅き裂ともに推定結果と実験結果のあいだには,多少の差が認められるものの,よく一致し著者らが提案する三次元疲労き裂に対する寿命推定法は,十分有効であることが確認された.
液相レーザープロセスにより調製したナノペーストを利用したマイクロパターン作製

本研究では、今後ますます重要性が増してくるミクロン以下の精度の室温・大気圧環境下でのリソグラフィーを使わない直接パターン形成技術の開発を目指した研究に取り組んできた。外国人特別研究員が、これまで取り組んできたレーザーマイクロクラッディング法では、従来法と比較して、パターン精度や生成速度でメリットがある。本手法による更なるパターン精度向上には、ペースト中に含まれる原料粒子のサイズが最も重要な要素であり、現状の数μm以下の粒子が入ったペーストのナノサイズ分散粒子化が喫緊の課題であった。そこで、受入研究者のグループで開発してきた液相レーザーアブレーション法(液相中に設置した、固体あるいは粉体ターゲットにレーザー光を照射してナノ粒子を生成させる手法)に取り組み、ナノペーストとして期待される安定化剤フリーの金ナノ粒子などのナノペースト作製に必要となる技術を検討してきた。その結果、Au、Ag、Cu、Ptなどの貴金属やCなどのナノペーストの作製が可能であることはわかってきたが、その過程で、炭素のナノ粒子が蛍光特性を示すことが明らかになってきた。その基本特性を明らかにするとともに、その最適化を図った。また、シリコンのサブミクロンサイズ球状粒子を生成する手法を新規に見いだした。これについては、その応用展開を図るために必要となる、大量合成法についても検討し、実用的な量の作成が可能であることがわかった。本研究では、今後ますます重要性が増してくるミクロン以下の精度の室温・大気圧環境下でのリソグラフィーを使わない直接パターン形成技術の開発を目指した研究に取り組んでいく。外国人特別研究員がこれまで取り組んできたレーザーマイクロクラッディング法では、従来法と比較して、パターン精度や生成速度でメリットがある。本手法による更なるパターン精度向上には、ペースト中に含まれる原料粒子のサイズが最も重要な要素であり、現状の数μm以下の粒子が入ったペーストのナノサイズ分散粒子化が喫緊の課題である。そこで、受入研究者のグループで開発してきた液相レーザーアブレーション法(液相中に設置した固体あるいは粉体ターゲットにレーザー光を照射してナノ粒子を生成させる手法)に取り組み、ナノペーストとして期待される安定化剤フリーの金ナノ粒子などのナノペースト作製に必要となる技術を開発してきた。具体的には、生成速度の向上、使用分散安定化剤量の低減、サイズ分布の単分散化を目指して、レーザー光学系や生成方法の最適化、作製装置のシステム化などに取り組んだ。初年度は、ペーストとしての需要が大きい配線用材料であるAu、Ag、Cu、Ptなどの貴金属やCなどのナノペーストの作製が可能かどうかを、液相レーザーアブレーション法により検討した。その結果、照射レーザー光のエネルギーを小さくすることでサブミクロンサイズ球状粒子が生成することを見出した。特にCuに関しては、原料に酸化銅を用いて有機溶媒中でレーザー光を照射することにより、還元反応が起こり銅のサブミクロン粒子が生成することが明らかになった。