hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コール酸を基本構成単位とする機能性分子の創製

本研究の目的は、安価で容易に入手可能なステロイド分子であるコール酸を基本構成単位として用いて大環状カプセル分子や、開いた系であるトリポダント型誘導体を合成し、コール酸の特性をいかした機能性の高性能ホスト分子を創製することである。ターゲットとなるゲスト分子としてヌクレオシド、糖類等を選び研究をおこなった。カプセル状分子である2環性のビシクロコーラファンがヌクレオシド類(デオキシリボヌクレオシド系)、AZT、および特定の糖類に対して良い抽出能(液-液抽出法)を示すことを見出した。ヌクレオシド類については固-液抽出法、AZTについてはNMR滴定により錯体の結合定数を求めた。比較のため、この系の環を開いた系に相当するトリポダント型分子の認識能を検討した。トリメジン酸および剛直な環構造を有するシクロトリベンジレンに3個のコール酸分子がぶら下がったトリポダント分子を用いたが、比較の結果、閉環しているビシクロコーラファン系の方がホスト化合物として優れていることが判明した。これはトリポダント系ではコンフォメーションの自由度が大きすぎるため、ゲスト分子の取込みによるコンフォメーションの安定化が困難なためと思われる。しかしながら、単純なトリメジン酸を用いたトリポダント分子は固-液抽出において特定のヌクレオシド(dA)に対して高い認識能(K=5.3x10^5M^<-1>)を持つことを見出した。また、金属錯体型のビシクロコーラファンの合成も行なった。以上コール酸を基本構成単位としたビシクロコーラファンのホスト分子としての有用性を明らかにした。本研究の目的は安価で容易に入手可能なステロイド分子であるコール酸を基本構成単位として用いて大環状カプセル型分子であるビシクロコーラファンを合成し、機能性部位を付与し、ヌクレオシド等のゲスト分子の包接によるカプセル化を行うものであるまずコーラファンによる単糖類の抽出実験を行ったところ、キシロース、デオキシリボースに対し良い抽出能を示し、リボース、グルコース等に対してはほとんど抽出能を示さないという特異性を示す事が判明した。デオキシヌクレオシドに対する抽出能は水層のpHが9.0の時最大の値を示し、チミジン、デオキシアデノシンに対し高い抽出能を示した。またエイズの治療薬として用いられているAZTに対しても高い抽出能を示し、ヌクレオシド系抗HIV薬の輸送への応用の可能性が見いだされた。コーラファンに機能性を付与した系としてビピリジル基を配位子として末端に有するトリポダント型分子を合成し、ルテニウムを配位させ上部にアンテナ部位であるルテニウム錯体を有し、下部に包接空間を持つビシクロコーラファンの合成に成功し、ESIMS、紫外可視吸収スペクトルにより構造を同定した。よりがっちりとした構造を持つ系として上部にリジッドな環構造を持つカリックス[3]アレンを導入したビシクロコーラファンを合成した。また上部のリジッドな環構造より3個のコール酸分子をぶら下げたトリポダント型分子も合成した。コール酸分子はL字型構造をしているのでクレーンの爪のような形をした分子鉤爪を合成したことになる。今後これらホスト化合物の分子認識能を精査する。本研究の目的は、安価で容易に入手可能なステロイド分子であるコール酸を基本構成単位として用いて大環状カプセル分子や、開いた系であるトリポダント型誘導体を合成し、コール酸の特性をいかした機能性の高性能ホスト分子を創製することにある。前年度の研究で、カプセル状分子である2環性のビシクロコーラファンがヌクレオシド類、AZT、および特定の糖類に対して良い抽出能を示すことを液-液抽出によって見出している。更に単純な系でも高い認識能を発現すべく、この系の環を開いた系に相当するトリポダント型分子の認識能を検討しビシクロコーラファン系との比較を行った。

クレーンの爪のようにがっちりと固定された構造をとるように剛直な環構造を有するシクロトリベンジレンを用い、これに3個のコール酸分子がぶら下がったトリポダント分子を合成して検討した。しかしながら、このトリポダント分子は液(クロロホルム)-液(水)、固-液(クロロホルム)においてもヌクレオシド類に対して抽出能を示さなかった。そこでより単純なトリメジン酸を用いたトリポダント分子により同様の実験を行ったところ、固-液抽出において特定のヌクレオシド(dA)に対して高い認識能(K=5.3×10^5 M^<-1>)を持つことを見出した。比較の結果、閉環しているビシクロコーラファン系の方がホスト化合物として優れていることが判明したが、これはトリポダント系ではコンフォメーションの自由度がまだ大きすぎるため、ゲスト分子の取込みによるコンフォメーションの安定化が困難なためと思われる。またコール酸がクラスレートホストとして優れている点を鑑みて、コール酸分子の液晶相での配列制御への応用を試みたが、現在のところまだ液晶化には至っていない。
家族を巡るインフォーマルなネットワークの構造とその形成過程に関する研究

初年度に引き続き、育児期の母親のネットワークの構造や規定要因、形成過程について理論研究、実証研究を行った。具体的には、以下3つの研究を進めた。第1に、教育学としてどのようなアプローチでネットワークを捉えることが妥当かについて理論研究を行った。家族研究、都市社会学研究など、ネットワークに着目した先行研究を蒐集し、KJ法を用いてその知見を統合することで、適切なアプローチを導き出した。第2に、現在、地域に存在するネットワークの構造やその規定要因について実証研究を行った。まず、社会教育行政を中心として、ネットワークの構築が積極的に進められている長野県飯田市を対象としたアンケート調査の分析を行った(調査は2013年度内に実施)。さらに、類似した事例として石川県河北郡内灘町を対象とした質的調査も実施した。これらの調査では、1住民間で社会関係資本の多寡はどの程度あるのか、2社会関係資本の形成に社会教育行政はどの程度寄与できるか、を研究課題として設定した。その結果、所得や学歴、職業の有無、学齢期の地域活動の経験等の変数が社会関係資本の多寡を規定していること、しかし公民館や自治体を拠点とした社会教育への参加によって社会関係資本を育むことができ、所得や学歴、職業等の影響力を希釈する効果があることが分かった。第3に、ネットワークの形成過程について実証研究を行った。東京都渋谷区で活動する特定非営利活動法人シブヤ大学と対象とし、ネットワークが少なく孤立しがちな都市部で、シブヤ大学がいかなる手法でネットワークを築いているのかについて、インタビュー調査を行った。この研究から、都市部ではNPOが社会関係資本形成のための重要なアクターとなっていること、それらのNPOの多くは、単独で活動せず、行政、地縁団体、企業、など様々なステークホルダーと柔軟にパートナーシップを形成していることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。申請者の研究課題は、子育て期の女性が有しているネットワークに着目し、(1)どのような構造のネットワークが、育児ディストレスを軽減するサポート効果があるのか、というサポート・ネットワークの構造と効果、(2)1で明らかになったようなサポート・ネットワークを持っているのはどのような人か、というネットワークの規定要因、(3)サポート・ネットワークはどのように形成されるのかというネットワークの形成過程、の3つを明らかにすることで、子育て期の母親の孤立を防ぐ社会関係資本の構築を意図的に促す育児支援モデルを提示することにある。本年度は、上記3つの課題に対する基礎的作業を行った。1)について、連合総合生活開発研究所『生活時間に関するアンケート調査(2007年)』の2次分析を行い、日本、アメリカ、フランス、韓国のサポート・ネットワークの構造と効果についての比較を行い、日本の特徴を明らかにした。(2)について、どのような人が豊かなサポート・ネットワークを有しているのか、というリサーチ・クエスチョンをたて、長野県飯田市東野町・千代町の全世帯の世帯主を対象として、アンケート調査を実施した。2013年6月10月まで調査票の設計を行い、11月にプレテストを実施した後、12月に配布し3月末に回収を行った。(3)について、地域にある育児支援施設や教育施設を基盤として、どのようなサポート・ネットワークが築かれていくのかというリサーチ・クエスチョンをたて、石川県河北郡内灘町の教育施設職員と施設を利用している住民を対象として、半構造化インタビューの手法で調査を実施した。本年度は、調査の設計と実施が主であったが、次年度は得られたデータについて分析を行い、その成果を発表していく。

本年度は事例調査やアンケート調査を実施することができ、研究活動はおおむね順調に進展した。ただし、調査対象者との日程調整に時間がかかり、データの分析や研究成果の発表には至らなかった。今後は、本年度実施したアンケート調査や事例研究の分析をすすめ、論文執筆、口頭発表を行う。また、研究成果を総括して、子育て期の母親の社会関係資本を基盤とした育児支援モデルを提示し、育児をめぐる現在の政策および実践レベルのサポートのあり方について検討を行う。
再生水造水とリン資源回収のためのハイブリッド下水処理システムの構築

1)膜ファウリング機構の解明および抑制実都市下水を用いた多系列の膜分離活性汚泥処理実験を行い、運転条件、前処理の有無が反応槽内汚泥の性状に及ぼす影響について検討した。反応槽内汚泥濃度の上昇に伴って槽内汚泥の粘度が上昇し、膜ろ過運転を困難にするが、特に汚泥濃度が10,000mg/Lを超過する際に粘度の上昇が顕著になる傾向が観察された。前凝集沈殿処理を行うことでこれらの粘度上昇は良好に抑制されうることを見いだした。2)ハイブリッドMBRでは窒素除去率が低いことを改善するために、PVDF製のMF平膜を用いたMBR内に仕切り板を入れて、MBRの水位を変化させて槽内に好気部と無酸素部を同時に形成する新たなMBRを開発した。このMBRでは処理水の全窒素濃度が5mg/l程度となった。また、MBR内の生物相の解析によって、MBR内には糸状細菌であるChloroflexiが活性汚泥ばっき槽内と比較して極めて高い存在割合を占めていることを明らかにした。Chloroflexiは死滅細菌由来の有機物のスカベンジャーとして機能し、溶解性有機物の蓄積による膜ファウリングの抑制に寄与していることが示唆された。3)処理水の再利用の観点から、Bacteroides属とPrevotella属を指標として、迅速かつ正確に人獣の糞便由来の病原性微生物の存在をチェックできる新たな分子生物学的手法を開発し、実河川の水質測定に適用した。その結果開発された手法によって、人、牛、豚の糞便汚染を区別できることが明らかになり、処理水の安全性の確認のみではなく、河川の糞便汚染の汚染源を特定できるようになった。4)新規吸着剤であるジルコニアメゾ構造体(ZS)をリン酸吸着に適用した結果、ZSに含まれるSO_4^<2->とOH^-がリン酸イオンと陰イオン交換することで、リン酸を選択的に吸着する機構を明らかにした。その最大吸着能約3500μM/gZSであり、既存の吸着剤の1.7倍に達した。ZSに吸着されたリン酸はクエン酸溶液(pH=4.5)やNaOH溶液に浸すことで容易に溶出した。今後はZSの再生方法と高濃度・高純度に濃縮されたリン酸溶液からの硝析脱リンによるリン回収技術の確立を計画している。1膜ファウリング機構の解明および制御千歳川表流水を原水として回転平膜装置による実験を行った。使用膜は分画分子量75万Daのポリスルホン膜である。連続運転終了後、ファウリングした膜のケーキ層を除去した後、様々な洗浄液によって膜を洗浄し、洗浄液に抽出されたファウリング成分を分析した。NaOHとNaClOによる洗浄効果か高く有機物によるファウリングが示唆された。原水とNaOH洗浄液SUVA値はそれぞれ3.75と0.82であったことから、原水中の多重結合性の低い有機物が選択的に膜に吸着されたことが分かった。

NaOH抽出液の三次元励起・蛍光スペクトル(EEM)の測定によって、ポリスルフォン膜では多糖類類似の有機物が可逆的ファウリングの主原因物質であると推測された。2膜分離活性汚泥法の微生物相の解析下水処理場の最初沈殿池流出水を直接膜分離活性汚泥処理した場合と凝集沈殿処理してから膜分離活性汚泥処理した場合の活性汚泥細菌相の安定性をPCR-DGGE法によって解析し,Dice index(Cs)によって比較した。その結果、前者と後者で、Csはそれぞれ0.50と0.78となり、F/M比を低く安定させて運転した後者の方が安定した細菌相が維持されていた。このことが、後者では処理水のBDOCがほとんど0の安定した生物処理が行えた理由の一つと考えられる。3下水処理水質の安全評価通常の活性汚泥法と膜分離活性汚泥法の処理水の環境ホルモン(17βエストラジオールとエストロゲン)濃度を測定した。その結果17βエストラジオール濃度は前者後者ではそれぞれ7.5ng/Lと2.0ng/Lであった。前凝集沈殿を行うことでTOC除去効率は上がったが、環境ホルモンの除去効率はほとんど変わらなかった。前凝集沈殿処理によって活性汚泥の粒径は大幅に小さくなったことから、環境ホルモンの生物吸着が示唆された。1)膜ファウリング機構の解明および抑制実都市下水を用いた多系列の膜分離活性汚泥処理実験を行い、運転条件、前処理の有無が反応槽内汚泥の性状に及ぼす影響について検討した。反応槽内汚泥濃度の上昇に伴って槽内汚泥の粘度が上昇し、膜ろ過運転を困難にするが、特に汚泥濃度が10,000mg/Lを超過する際に粘度の上昇が顕著になる傾向が観察された。前凝集沈殿処理を行うことでこれらの粘度上昇は良好に抑制されうることを見いだした。2)窒素除去の高度化浸漬型膜分離活性汚泥リアクターに仕切板を挿入し、仕切板外部において周期的に嫌気・好気条件を創出することにより高度な窒素除去を達成する新型の膜分離活性汚泥リアクターを考案し、実都市下水を用いた連続処理実験を行った。試行錯誤的に決定した最適運転条件にて運転を継続した結果、全窒素濃度5mg/L程度の処理水を外部有機源の添加を行うことなく達成した。また、本リアクターでは単一槽内において硝化・脱窒反応が進行することから、脱窒反応に伴って発生するアルカリ度によって硝化反応が安定するという副次的効果も確認された。3)リン回収に適した凝集剤の新規製造法の開発Y字管型2液混合装置を採用し、非加温で重合ケイ酸を製造するポリシリカト鉄凝集剤(PSI)製造装置を製作し、実都市下水処理場に設置してオンサイトでの製造実験および下水処理実験を行った。下水処理水質から判断して、本装置によって製造されたPSIは既存の製法によって製造されたPSIに遜色のない凝集性能を持つていることが示された。ハイブリッドMBRでは窒素除去率が低いことを改善するために、PVDF製のMF平膜を用いたMBR内に仕切り板を入れて、MBRの水位を変化させて槽内に好気部と無酸素部を同時に形成する新たなMBRを開発した。このMBRでは処理水の全窒素濃度が5mg/l程度となった。また、MBR内の生物相の解析によって、MBR内には糸状細菌であるChloroflexiが活性汚泥ばっき槽内と比較して極めて高い存在割合を占めていることを明らかにした。Chloroflexiは死滅細菌由来の有機物のスカベシジャーとして機能し、溶解性有機物の蓄積による膜ファウリングの抑制に寄与していることが示唆された。
高温超伝導マグネットの変動励磁時の発生磁界の測定と電磁界解析の比較

高温超伝導技術を粒子加速器用マグネットへ応用する上で課題となっている遮蔽電流磁界と呼ばれる付加的に発生する磁界成分の、発生磁界を変化させながら運転する変動励磁と呼ばれる運転においてどのような特性を示すかを、磁界測定及び電磁界解析の比較を通して明らかにする。様々な通電パターンで変動励磁した場合に高温超伝導線内部に誘導される遮蔽電流の振舞いを電磁界解析によって明らかにし、高温超伝導マグネット内部の電磁現象がマグネットの発生磁界に与える影響を実験的・解析的に解明する。
結合切断・生成を高度に含む触媒的分子変換手法の開発

アリールボロン酸エステルのロジウム触媒スピロ環化、1,4-エンインおよびo-アルキニルビフェニルのロジウム触媒アリール化/環化、シクロプロペノンのパラジウム触媒開環アルキニル化、シクロプロペノンとエンインの金触媒スピロ環化、ヒドラジンとアルキンを用いるロジウム触媒インドール生成反応、ベンゾヒドラジドのロジウム触媒フタラジノン生成反応、無水マレイン酸とアルキンを用いるロジウム触媒ピロン生成反応、無水マレイン酸をアルキン等価体とするロジウム触媒[2+2+2]環化付加、フェニルシクロブタンのロジウム触媒骨格転位、シクロブテンとアルキンのロジウム触媒分子間カップリングなどを開発した。複数回の炭素ー水素結合切断/炭素ー炭素結合生成プロセスを経る環状化合物合成法の開発を目的として研究を行った。(1)シクロプロペノンと1,6-エンインの金触媒スピロ環化反応:1,6-エンインと二置換シクロプロペノンを、金(I)触媒存在下、ジクロロメタン中、室温下で反応させたところ、系中の水の付加を伴うスピロ環化が進行し、スピロ骨格を有するシクロペンテノンを単一ジアステレオマーとして高収率で与えた。非対称二置換シクロプロペノンを用いた場合には、選択的に反応が進行し、単一生成物が得られた。(2)1-アルキリデン-2-アリールヒドラジンとアルキンの酸化的条件下でのロジウム触媒カップリング:1-プロピリデン-2-アリールヒドラジンと内部アルキンを5 mol%の[Cp*Rh(MeCN)3](SbF6)2、20mol%のテトラフェニルシクロペンタジエン、2当量の酢酸銅(II)存在下、DMF中、120 °Cで反応させたところ、C-H結合およびN-N結合の切断を伴うカップリング反応が進行し、インドールが生成することを見出した。7員環遷移状態を経由してニトリルが脱離する反応機構を提唱した。複数回の炭素ー水素結合、炭素ー炭素結合の切断を伴う環状骨格構築法の開発を行い、5つの新反応の開発に成功した。(1)置換基を有する無水マレイン酸と内部アルキンを、ロジウム(III)触媒および銅(II)塩存在下、t-アミルアルコール中、120°Cで反応させたところ、無水マレイン酸の脱カルボニル化を伴う形式的な[5 - 1 + 2]型環化付加が進行し、α-ピロンを与えた。(2)1,4-エンインとアリールボロン酸を、rac-BINAPを配位子として持つロジウム(I)触媒存在下、1,4-ジオキサン中、90°Cで反応させたところ、1,4-ロジウム移動を経由する環化反応が進行し、1-(アリールメチレン)インダンを与えた。本反応を(R)-MeO-BIPHEPを配位子として反応を行ったところ、ベンジル位に不斉四級炭素を有する生成物を最高92%eeで与えた。(3)オルト位にβ-アリール-α,β-不飽和エステル部位を有するフェニルボロン酸エステルを、DPPBZを配位子として持つロジウム(I)触媒存在下、p-キシレン還流下で反応させたところ、1,4-ロジウム移動を経由するスピロ環化反応が進行し、1,1'-スピロビ[インダン]-3-オンを与えた。(4)置換基を有する無水マレイン酸と1,6-ジインを、ロジウム(III)触媒および銅(II)塩存在下、DMF中、140°Cで反応させたところ、形式的[5 - 1 + 2]型環化付加によるα-ピロン生成の後に分子内Diels-Alder反応、続く脱炭酸が進行し、多置換ベンゼンを与えた。(5)1位にアリール基を有する3-(ピリジルメチレン)シクロブタンを、Wilkinson触媒存在下、p-キシレン中、150°Cで反応させたところ、炭素ー炭素結合および炭素ー水素結合の切断、およびその組み替え(メタセシス)が進行し、1-(ピリジルメチレン)インダンを与えた。(1)フタルアルデヒドをロジウム(III)触媒および銅(II)塩存在下、アルコールと反応させたところ、2回の連続的な炭素ー酸素結合生成による環化が進行しアルコキシフタリドを与えた。アルコールの代わりに1,3-ジカルボニル化合物を用いても同様に環化反応が進行し、対応するアルキルフタリドを与えた。(2)ベンゾスピロ[3.3]ヘプタノールをロジウム(I)触媒存在下加熱したところ、2回の連続的な炭素ー炭素結合の切断を経由する転移が起こり、最終的に脱水によりナフタレンを与えた。2-ピリジルメチレン置換ベンゾスピロ[3.3]ヘプタンをWilkinson触媒存在下加熱したところ、同様に2回の連続的な炭素ー炭素結合の切断を経由する転位により(2-ピリジルメチル)ナフタレンを与えた。2回目の炭素ー炭素結合切断位置が基質によって異なる理由について考察を行った。(3)N'-ベンジリデン-2-(フェニルエチニル)ベンゾヒドラジドをロジウム(I)触媒存在下加熱したところ、分子内カルボアミノ化による環化異性化が起こり、4-アルケニルフタラジノンを与えた。これは触媒的exo-カルボアミノ化の最初の例である。(4)3-(2-ピリジルメチレン)シクロブテンとアルキンをロジウム(I)

触媒存在下加熱したところ、シクロブテン炭素ー炭素結合間へのアルキン挿入による1,4-シクロヘキサジエンの生成を経由して多置換ベンゼンを与えた。(5)N-ピバルオキシアミドとシクロプロペノンを塩基存在下反応させたところ、シクロプロペノン炭素ー炭素結合間への形式的なアシルナイトレンの挿入によるアゼトン生成、続く4π開環ー6π閉環による転位を経由して1,3-オキサジン-6-オンを良好な収率で与えた。本反応は芳香族、脂肪族アミドを含む様々なアミドに適用可能であった。アリールボロン酸エステルのロジウム触媒スピロ環化、1,4-エンインおよびo-アルキニルビフェニルのロジウム触媒アリール化/環化、シクロプロペノンのパラジウム触媒開環アルキニル化、シクロプロペノンとエンインの金触媒スピロ環化、ヒドラジンとアルキンを用いるロジウム触媒インドール生成反応、ベンゾヒドラジドのロジウム触媒フタラジノン生成反応、無水マレイン酸とアルキンを用いるロジウム触媒ピロン生成反応、無水マレイン酸をアルキン等価体とするロジウム触媒[2+2+2]環化付加、フェニルシクロブタンのロジウム触媒骨格転位、シクロブテンとアルキンのロジウム触媒分子間カップリングなどを開発した。研究は極めて順調に進展し、この1年間に7報の論文を発表することができた。またその内容も、1,4-ロジウム移動(炭素ー水素結合切断)を経由するもの、脱カルボニル化(炭素ー炭素結合切断)を伴うもの、小員環化合物(炭素ー炭素結合切断)を用いるものがあり、得られる生成物もピロン、多置換ベンゼン、インダン、スピロビインダンと多様性にも富んでいた。(1)の研究では、23種類のピロン、イソクマリンを得ることができた。(2)の研究では、17種類の1-(アリールメチレン)インダンを、うち7種類を光学活性な生成物として得ることができた。(3)の研究では、10種類のスピロビインダノンを得ることができた。(4)の研究では、23種類の多置換ベンゼンおよび1種類の1,3-シクロヘキサジエンを得ることができた。(5)の研究では、15種類の1-(ピリジルメチレン)インダン誘導体、1種類の1-(ピリジルメチレン)テトラリン、および類似反応による生成物(インダノン、1ーテトラロン)を8種類得ることができた。有機化学(1)1,4-ロジウム移動を経由する反応の開発過程で、1,5-ロジウム移動を伴う反応を見出したので、これについて研究を進める。(2)シクロプロペノンの反応に関しては、H26年度は中止していたため、H27年度に再開する予定である。(3)窒素ー窒素二重結合の切断を伴う興味深い環化反応を見出したので、これについて詳細に検討を行う。(4)シクロブタンの炭素ー炭素結合切断を伴う反応も複数見出しており、この分野の化学の発展がさらに期待できる。(5)これら以外にも新反応が見つけられるよう精力的に反応探索を行う。炭素ー炭素結合、炭素ー水素結合の切断を伴う反応の芽はいくつも見つけることができた。その中には、複雑な分子骨格を与えるもの、機構的に新奇なものもあった。(1)のシクロプロペノンと1,6-エンインの金触媒スピロ環化反応に関しては、適用できる基質に制限はあったものの、14種類の生成物を比較的良好な収率で得ることができた。X線結晶構造解析、生成物の誘導も行い、しっかりとした内容に仕上がった。(2)の1-アルキリデン-2-アリールヒドラジンとアルキンの酸化的条件下でのロジウム触媒カップリングに関しては、、14種類の生成物を良好な収率で得ることができた。非常に競争が激しい分野であるため、研究実施中にいくつもの類似論文を目にした。
匂いと食べ物の連合学習および食後睡眠時の記憶形成と固定化の神経メカニズム

1) 2種類の並列情報伝達経路(房飾細胞経路と僧帽細胞経路)が嗅球から嗅皮質へと呼吸サイクル内の異なった時間枠で情報を伝えることを見出した。2)嗅結節内に「摂食モチベーション:モジュール」と「危険警戒モチベーション・モジュール」を見出した。3)食後睡眠時に新生顆粒細胞の除去をともなう嗅球神経回路の再編が亢進すること、および、嗅皮質鋭波が嗅覚神経回路再編を制御することを見出した。4)食後の徐波睡眠時に、嗅皮質鋭波を介して嗅皮質と眼窩前頭皮質・無顆粒島皮質間で信号のやり取りが起こることを見出した。1.ラットにおける、食事に伴う嗅覚・味覚連合学習時の嗅皮質活動の記録麻酔下の手術により、ラットの鼻腔内にサーミスタ呼吸モニターを装着し、前梨状皮質(嗅皮質)および嗅結節に多点金属微小電極を刺入装着した。これらのラットを用いて、自由行動下の行動状態を呼吸パターンによりモニターしながら、食事前後および食後の休息・睡眠時での前梨状皮質ニューロン群および嗅結節ニューロン群から長時間連続スパイク活動記録をおこなう方法を確立した。また、匂いAを砂糖につけた「匂い-食事報酬連合学習」の行動実験アッセイ法および、匂いAのついた食事後の腹腔内LiCl注入による「匂い-食事嫌悪連合学習」の行動実験アッセイ法を確立した。2.嗅皮質鋭波は、食後の睡眠時に顕著に発生し、嗅球へトップダウンに伝わり、新生顆粒細胞の生死決定に関与する。食後の徐波睡眠時に特異的に、1)前梨状皮質を起源とする嗅皮質鋭波(OC-SPW)が発生すること、および2)嗅皮質鋭波に伴う前梨状皮質の錐体細胞の同期活動が、嗅球の顆粒細胞へとトップダウンに伝わることを見出した。また、新生顆粒細胞のアポトーシスによる嗅球神経回路からの除去が、食後の睡眠時に顕著に増大することを見出した。さらに、前梨状皮質へのムシモル注入により、嗅皮質鋭波の発生を抑制すると、食後睡眠時の顆粒細胞死の増加がなくなることより、前梨状皮質からのトップダウン信号が、食後睡眠時の新生顆粒細胞の除去に関与することが分かった。食物探索行動・摂食行動を伴う匂い食物連合学習時の嗅球ー嗅皮質ー嗅結節・神経経路の活動記録:ラットの呼吸パターンをモニターしながら、嗅球、嗅皮質、および嗅結節から局所電場電位(およびユニット活動)を記録し、匂いと食べ物の連合学習をしたラットにおいて、「食べ物の匂いキューを嗅いだ時」および「食べ物を摂食する時」の各領野の応答を解析した。この結果、「食べ物の匂いキューを嗅いでいる」吸気相で、嗅球から嗅皮質や嗅結節へ伝わるfast gamma oscillationが生じ、ひき続いて吸気相から呼気相への移行期にslow gamma oscillationが生じることを見出した。この吸気相fast gamma oscillationは嗅球の房飾細胞回路で生じ、房飾細胞軸索を介して嗅皮質や嗅結節へ伝わるのに対し、移行期slow gamma oscillationは僧帽細胞回路で生じ、その僧帽細胞軸索により嗅皮質や嗅結節へと伝わることを見出した。さらに、長い呼息相では、beta oscillationが生じることも見出した。徐波睡眠時に、前頭眼窩皮質や内側前頭皮質で広範囲に同期した徐波が生じることが知られている。本研究により我々は、食後の睡眠時において、嗅皮質のLIAおよび鋭派の出現が、前頭眼窩皮質の徐波のUp-state時におこり、Down-state時にはおこらないことを見出した。この結果は、徐波睡眠時において、嗅皮質と前頭眼窩皮質との情報交換は特定の時間枠内で限局しておこることを示す。1.食物探索行動・摂食行動を伴う匂い食物連合学習時の嗅球、嗅皮質、前頭眼窩皮質の活動の同時記録:平成24年度までの研究により、「匂い-食事連合学習」の行動実験アッセイ法を確立することと、自由行動下のラットの行動状態をモニターしながら、ラットの呼吸パターンおよび、嗅球、嗅皮質、前頭眼窩皮質、嗅結節のニューロン群の長時間スパイク活動および局所電場電位を記録する実験方法を確立した。平成24年度の実験結果より、ラットは食物探索時や摂食行動時に、それぞれの行動に特有の呼吸パターンを示し、この呼吸リズムと対応して、匂い情報が、嗅球から嗅皮質へと、さらには前頭眼窩皮質へと送られていくことを見出した。また、嗅球から嗅皮質および嗅結節へと送られる信号も見いだされた。さらに、これらの匂い情報の流れには2つの時間枠が存在し、まず呼吸の初期相に房飾細胞の活動による信号が送られ、少し遅れて僧帽細胞による信号が送られることを見出した。2.鼻閉により嗅覚入力を遮断した動物では、食後睡眠時におこる新生顆粒細胞の細胞死の増加が、より早く起こる。

:我々の平成24年度までの研究により、「嗅球では、新生顆粒細胞の細胞死による神経回路からの除去が、嗅覚経験を伴う食事の後の睡眠時に顕著に増大すること」、および「この新生顆粒細胞の除去には、食後の睡眠時に起こり嗅球へとtop-downに伝わる嗅皮質鋭波が関与すること」を見出している。本年度の研究により、「鼻閉により嗅覚入力を遮断したラットでは、新生顆粒細胞の細胞死は5倍以上に増えるが、細胞死の開始時間が早くなり、食後の休息時に始まること」が見出された。1)食物の匂い情報を摂食モチベーション行動へと変換する神経回路の解析ある匂いと食物報酬(たとえば砂糖)とを連合学習させたマウスやラットに、その匂いを嗅がせると、その匂いへ接近し食物を探索する行動を引き起こす。このような匂い・食物連合学習後に、マウスが接近・探索行動を引き起こす際に、嗅結節内で活性化する部位を調べた。活性化マーカー分子c-fosの発現をin situ hybridization法でmappingすると、嗅結節の吻内側部が選択的に活性化することが判明した。さらに、匂いのついた食物へ接近・探索行動をするラットの嗅結節の吻内側部から、テトロードを用いてニューロンのスパイク活動記録を行うと、匂いへの接近・探索行動時にスパイク活動頻度が上昇するニューロン群が見出された。これらの結果より、嗅結節の吻内側部に「摂食モチベーション・モジュール」が配置されていることが判明した。2)食後の徐波睡眠時の前頭眼窩皮質と嗅皮質の相互作用食後の徐波睡眠時には、前頭眼窩皮質で徐波が出現し、嗅皮質ではlarge irregular amplitude(LIA)ポテンシャルが出現し、両者は同期する傾向をもつ。嗅皮質ではLIAにともなって多くのsharp wave(鋭波)が出現するが、本年度の解析により、嗅皮質鋭波の出現は、前頭眼窩皮質の徐波がDown-stateからUp-stateへと移行した直後と、Up-stateからDown-stateへと移行する直前におこる傾向があることが判明した。このことは徐波睡眠中の前頭眼窩皮質と嗅皮質の相互作用は、主として、新皮質のDown-stateからUp-stateへの移行直後とUp-stateからDown-stateへの移行直前に起こることを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学26年度が最終年度であるため、記入しない。「無麻酔自由行動下での嗅皮質および嗅結節からの記録技術」や「嗅覚・味覚連合学習の実験パラダイム」が確立できたこと、および「嗅結節や無顆粒島皮質で、嗅皮質鋭波と同期したニューロン活動が食後睡眠中に記録でき始めた」ことより、計画どおり順調に進展していると考えられる。以下の点の進歩から、本研究課題の研究はおおむね順調に進展していると考えられる。(1)食物探索行動および摂食行動をともなう匂い食物連合学習時の、嗅球ー嗅皮質ー嗅結節および、嗅球ー嗅皮質ー前頭眼窩皮質神経経路での、嗅覚情報の基本的流れが記録できた。(2)呼吸の吸息相で、嗅球から嗅皮質の浅層部への信号の流れが詳細にわかるようになり、さらに、呼息相では、嗅皮質の深層部神経回路の活動がおこることが判明した。(3)食後の徐波睡眠時では、嗅皮質のLIAポテンシャルと前頭眼窩皮質の徐波のUP-stateが同期することがわかり、睡眠時での嗅皮質と前頭眼窩皮質間の情報交換の手がかりが得られた。
森林環境教育における体験学習理論を背景とした構成主義的指導法による学習効果

これまでの研究成果より、環境教育において、生徒の学力を構成する要素のうち「体験」が最重要要素のひとつであることが示唆された。そこで、本研究は、勤務校の生徒を対象に自校演習林で実際に植林体験を伴う実験授業を行い、他方で異なる学科の生徒を対象に「体験」を伴わない自教室での授業を実施し、森林の持つ木材生産を含む多面的な機能について学習指導した結果を比較検討した。植林体験を伴う実験授業を平成22年6月17日に、伴わない授業を同18日に実施した。実験授業の前後で両者ともに、森林の持つ木材生産以外の多面的な機能について質問紙によるアンケート調査を行った。その結果、体験を伴う生徒では、国土保全機能・水源涵養機能・レクリエーション機能に対する興味・関心が、体験を伴わない生徒との比較において有意に高かった。これは、植林を体験することで、森林の多面的機能をより深く理解しようとする態度が育成されたことを示し、学力を構成する要素として「体験」は森林環境教育において重要であることが示唆された。次に、平成22年11月5日に勤務校生徒を対象に、最近の里山の現状を示す画像と生徒が以前経験したと推測される奈良県特産物(柿の葉寿司・吉野クズ)の「食」に関する画像を示し、森林の環境に果す機能と役割を学習する実験授業を行った。その時、奈良県特産物に関する概念地図を描かせ、考えるプロセスを大切にする構成主義的な指導を行った。その結果、過去の奈良県特産物に対する「食」体験を思い起こさせ、既有の知識を活性化させてから授業を行うことで、森林の木材生産のみならず、環境に果す機能と役割に対し強く意識を持たせることができた。この学習効果は、生徒が体験した「食」とその体験に関係する素材やつくり方を見たり思い出したりすることで意識が高まり、森林を単列的なつながりで理解するのではなく、多面的な視点で見ることができたことによると考えられた。
セイヨウナシ果実の追熟能力(ripening ability)を支配する要因

本研究では、収穫時期の異なるセイヨウナシ3品種(`マルゲリット・マリ-ラ'、`ラ・フランス'および`パス・クラサン')の果実を用いて、果実のエチレン生成能と追熟との関係を調査した。まず、樹上における成熟特性をみるために、各品種の収穫適期日を満開日から予想し、それぞれの収穫適期日の56日前から28日後まで14日ごとに果実を採取して、採取直後のエチレン発生量、果実内エチレン濃度、ACC含量および果肉硬度を調査した。その結果、`マルゲリット・マリ-ラ'では、すべての収穫時期を通して、エチレン発生量、果実内エチレン濃度およびACC含量は、ほぼ一定の値で推移した。これに対して、`ラ・フランス'と`パス・クラサン'では、果実内エチレン濃度、エチレン発生量およびACC含量が収穫適期日の28日後に急激に増加した。果肉硬度は成熟が進むにつれてすべての品種で減少するものの、果実は樹上では可食状態に達しなかった。次に、収穫後の果実のエチレン生成能と追熟との関係をみるために、収穫した果実を20°Cで追熟させ、可食状態に達するかどうかを検討した。その結果、いずれの品種の果実でも収穫適期日と収穫適期前に収穫した果実では、エチレン発生量が増大したものは可食状態に達した。これに対して、収穫適期を過ぎた果実では、エチレン発生量が増大しても果実の追熟は正常に進行しなかった。これらの実験結果から、セイヨウナシ果実はいわゆる収穫適期前に採取して追熟させても品種によっては可食状態に達すること、また、樹上でも品種によっては果実の成熟に伴ってエチレンの発生が増大することが判明した。さらに、セイヨウナシ果実が可食状態に達するには、エチレンの発生が必ず必要であるが、エチレンが発生しても可食状態に達しない場合があることが判明した。
イオン液体ならしめているものは?

イオン液体をイオン液体ならしめている要因を、多角的な観点から解明することがテーマである。代表的な研究成果を2つまとめる。1)凝固・融解過程の解明:超高感度熱分析とラマン散乱を併用し、熱物性と構造を関連づけながらイオン液体の特異性について解明した。相変化はすべてイオンの立体配座の変化とリンクしており、立体配座の多様性がイオン液体の熱物性に本質的な効果を及ぼしていると結論した。また、相変化に伴うダイナミクスをNMRの緩和時間で検討し、グループの運動性の違いが複雑な熱挙動の一原因であることを明らかにした。2)イオン液体中に生成する金ナノ粒子の構造研究:標記の金ナノ粒子について、粒径サイズを決める要因と生成したナノ粒子の構造について検討した。イオン液体の種類と粘度が最も強い因子であることを明らかにした。イオン液体は様々な特異的な性質を示し、中には液体の概念の転換を迫るものもある。イオン液体をイオン液体ならしめている要因は何かを、凝固・融解過程およびイオン液体の水溶液化学の観点から明らかにする試みを開始し、今年度は、以下の結果を得た。<イオン液体の凝固・融解過程>nJの感度と安定性を有し、0.01mK/s程度までの非常に遅い温度変化(多くの変化で準静的と近似可能)の実験も可能な示差熱分析(DSC)を用いて、イオン液体のプロトタイプである[bmim]^+のCl塩、Br塩、およびFeCl_4塩を試料として実験を行った。Cl塩、Br塩の結果を纏めると、[bmim]^+のbutyl基の立体配座の協同的変化が凝固・融解過程と連動して、複雑なpremelting現象や熱履歴現象を引き起こしていることが明らかになった。また、[bmim]Br塩の融解過程で、0.02mK/sの非常にゆっくりした昇温速度の実験を行った。数百分子が協同的に数分の時間スケールでリズム的構造変化する(Zhabotinskii化学反応と類似?)スローダイナミックスを観測した。わずかに生じた熱の不均一さに一部のカチオンがGT⇔TTのリズム的構造変化をしているものと思われる。フーリエ変換すると、数分の周期的変化であることが明らかになった。磁石に付く磁性イオン液体[bmim]FeCl_4を試料として、磁場が凝固・融解過程に及ぼす効果を解明する実験を行った。磁場がない場合、結晶化しようとする構造と磁場効果でイオンが並ぼうとする構造が異なっており、双方の拮抗で凝固点・融解点が決まっているものと思われる。<イオン液体の水溶液化学>イオン液体[bmim]BF_4および[bmim]I水溶液の部分モルエントロピー及び部分モルエンタルピーを求めた。水溶液にイオン液体を1単位ごと加えていくとエントロピー的およびエンタルピー的にどのような利得があるか、微視的な熱力学量を求めて、水とイオンの相互作用を議論した。陰イオンが水の構造化に及ぼす影響の方が陽イオンより、多様で複雑であることが明らかになったので、陰イオンを系統的に変え、エンタルピー・エンタルピー相互作用を求めることにした。現在、ハロゲンイオンと代表的な陰イオンについての実験を終了し、イオン液体を構成する代表的な陰イオンへと実験を進めている。イオン液体をイオン液体ならしめている要因は何かを、凝固・融解過程、イオン液体の水溶液化学、構造の観点から明らかにする試みをしており、今年度は以下の結果を得た。<イオン液体の凝固・融解過程>nJの感度と安定性を有し、0.01mK/s程度までの非常に遅い温度変化(多くの変化で準静的と近似可能)の実験も可能な手作りの示差熱分析(DSC)で、種々のイミダゾリウム系のハロゲン塩を試料として実験を行った。[bmim]^+の場合、butyl基の立体配座の協同的変化が凝固・融解過程と連動して、複雑なpremelting現象や熱履歴現象を引き起こしていることが明らかになった。また、[bmim]Br塩の融解過程で、0.02mK/sの昇温速度の実験では、多くの分子が協同的に数分の時間スケールでリズム的構造変化する(Zhabotinskii化学反応と類似)スローダイナミックスを観測した。わずかに生じた熱の不均一さに一部のカチオンが立体配座のリズム的構造変化を引き起こしているものと思われる。リズム的相変化は、[bmim]

塩に限らず、立体配座の変化と相変化が協同的に起こるイオン液体に特有の現象であり、初めて発見された興味深い現象である。イオン液体の液体中または結晶中には、ドメイン構造があるとされてきたが、凝固・融解に係わるドメイン構造は、分子数にして10^<13>10^<15>個程度のイオンであることが、初めて明らかになった。<イオン液体の水溶液化学>イオン液体を構成するイオンの特異性を、部分モル量測定とNMRによる拡散定数や緩和時間の立場から調べている。水溶液にイオン液体を1単位ごと加えていくとエントロピー的およびエンタルピー的にどのような利得があるか、微視的な熱力学量を求めて、水とイオンの相互作用(特に疎水性および親水性)を議論した。また、NMR測定からは、イオンの周りのcage構造の存在が明らかになった。<結晶構造>結晶化しにくいと言われているイオン液体のいくつかの結晶を得ることに成功し、構造解析を行った。結晶中で複数の立体配座を採る結晶もあり、立体配座の多様性がイオン液体の特異な性質と深く関係することは類推されていたが、結晶構造からもその仮説が確かめられた。いくつかの研究成果を得たが,ホットな話題あるいは顕著な成果である以下の2つを報告する。◇メゾスケール構造研究:イオン液体には、ドメイン構造が存在すると言われ、イオン液体の構造研究において重要なテーマである。筆者も、いくつかの手法でドメイン構造の存在を裏付けるようなデータを得ている。しかし、小角X線散乱で検知できるような構造は存在しない。すなわち、1-100nmの大きさで、分子またはイオン集合体による電子密度の疎密ができるようなドメイン構造は存在しないと結論される。◇凝固・融解過程の解明:熱流速としてnWの感度と安定性(市販の装置より23桁、高感度)を有し、かつ準静的と近似できる熱変化を可能にした手作りの示差熱分析(DSC)装置を用いて、イミダゾリウム塩(Rmim:alkyl-methylimidazolium)について結晶⇔液体の相転移における詳細な熱物性の実験を行った。試料すべてで、10K以上にわたるpremelting現象が存在することを見出した。このpremeltingはalkyl基の回転異性体間の構造変化を伴い、しかも、多くのカチオンが協同的に構造変化をしているため相転移はミリ秒秒オーダーのslow dynamicsで支配されていることを明らかにした。イオン液体の凝固・融解過程は、協同的な内部構造の変化を伴っており、これがイオン液体を凝固しにくくしている一因であると結論した。[C_4mim]Brにおいて、準静的と言えるほどの非常に遅い昇温速度(0.02mK/s)で、premelting領域の詳細なDSC実験を行ったところ、凝固・融解が行きつ戻りつするリズム的な相変化を、世界に先駆けて観測することに成功した。リズム的な凝固・融解に関わるドメインの大きさは、10^<12>-10^<13>程度の[C_4mim】Br unitsが関わっていることが明らかにされた。イオン液体は様々な特異的な性質を示し、中には液体の概念の転換を迫るものもある。本研究では、イオン液体をイオン液体ならしめている要因を、多角的な観点から解明することを目的としている。本年度の研究成果のうち、代表的なものを4つまとめる。
高温環境下における酸化物分散強化鋼の機械的特性と微細組織変化の相関

【背景】酸化物分散強化鋼(ODS鋼)は923-973Kでの高温強度やクリープ特性に優れ、また照射耐性も良好であることから、核融合炉ブランケット構造材料の候補材料として研究が盛んに進められている材料である。本研究では、9Cr-ODS鋼の長期供用を見据えて、高温環境における機械強度および組織安定性、増殖材および冷却材となる液体Liとの共存性、ならびに強化因子である酸化物ナノ粒子の照射下安定性に関する実験的研究を行った。【実験方法】9Cr-ODS鋼に対し、核融合炉ブランケット構造材の設計上限温度とされている973Kにおいて真空中最大10000時間の焼鈍実験を行った。熱処理後、試料は室温にてナノ硬度、ビッカース硬度を測定し、973Kにて引張試験とクリープ試験を行った。機械試験前後には微細構造観察として走査電顕(SEM)、特性X線分析(EDS)、後方散乱電子回析(EBSD)、X線回折(XRD)および透過電顕(TEM)を用いて観察、分析を行った。バッチ式腐食試験では液体Li中で873K×250時間の試験を行った。さらに照射試験は阪大超高圧電子顕微鏡を用いて0.752MeVの電子照射を673873Kで実施した。【結果および考察】機械強度測定から9Cr-ODS鋼では熱処理に伴う若干の軟化が観察された。このとき粒径は僅かに上昇したものの、粒界関係や粒界密度には影響が見られず、微細組織は安定であり酸化物ナノ粒子による分散強化の効果が確認された。一方でM_<23>C_6析出物は粗大化し、脆化因子であるM _6Cの形成も観察された。腐食試験後の測定により、わずかな重量減少と表面近傍の硬度低下が観察された。表面観察から不均一腐食が見られ、結晶粒界の優先的腐食が観察された。電子照射実験では、既往研究とは異なり、実験範囲内の全ての電子エネルギー条件で酸化物ナノ粒子の不安定化が確認された。1MeV程度以下のエネルギーでは酸化物の構成原子のはじき出しは生じず、0.75MeV以下では母相でもはじき出しが生じない条件である。この結果は、はじき出しエネルギー以下のエネルギー付与による酸化物粒子の不安定化、または酸化物粒子と母相界面の原子ミキシングを示唆している。(抄録なし)【背景】酸化物分散強化鋼(ODS鋼)は923-973Kでの高温強度やクリープ特性に優れ、また照射耐性も良好であることから、核融合炉ブランケット構造材料の候補材料として研究が盛んに進められている材料である。熱処理後、試料は室温にてナノ硬度、ビッカース碑度を測定し、g73Kにて引張試験とクリープ試験を行った。機械試験前後には微細構造観察として走査電顕(SEM)、特性X線分析(EDS)、後方散乱電子回析(EBSD)、x線回折(xRD)および透過電顕(TEM)を用いて観察、分析を行った。一方でM_<23>C_6析出物は粗大化し、脆化因子であるM_6Cの形成も観察された。

熱処理後、試料は室温にてナノ硬度、ビッカース硬度を測定し、973Kにて引張試験とクリープ試験を行った。機械試験前後には微細構造観察として走査電顕(SEM)、特性X線分析(EDS)、後方散乱電子回析(EBSD)、X線回折(XRD)および透過電顕(TEM)を用いて観察、分析を行った。バッチ式腐食試験では液体Li中で873K×250時間の試験を行った。さらに照射試験は阪大超高圧電子顕微鏡を用いて0.752MeVの電子照射を673873Kで実施した。【結果および考察】機械強度測定から9Cr-ODS鋼では熱処理に伴う若干の軟化が観察された。このとき粒径は僅かに上昇したものの、粒界関係や粒界密度には影響が見られず、微細組織は安定であり酸化物ナノ粒子による分散強化の効果が確認された。一方でM_<23>C_6析出物は粗大化し、脆化因子であるM _6Cの形成も観察された。腐食試験後の測定により、わずかな重量減少と表面近傍の硬度低下が観察された。表面観察から不均一腐食が見られ、結晶粒界の優先的腐食が観察された。電子照射実験では、既往研究とは異なり、実験範囲内の全ての電子エネルギー条件で酸化物ナノ粒子の不安定化が確認された。1MeV程度以下のエネルギーでは酸化物の構成原子のはじき出しは生じず、0.75MeV以下では母相でもはじき出しが生じない条件である。この結果は、はじき出しエネルギー以下のエネルギー付与による酸化物粒子の不安定化、または酸化物粒子と母相界面の原子ミキシングを示唆している。本研究提案に係る実験は全て当初計画に従って行われ、研究員の産休期間を除き順調に進行した。当該研究員は本分野において長い経験と知見、技術ノウハウを有しており研究遂行には支障はない。研究に使用する核種装置は、研究室にて使用可能であり、あるいは阪大や核融合研において共同利用や共同研究として使用することができる。平成25年度は本事業の最終年度であり、最終的な実験を行うと共に、研究の取りまとめを行う。第一に、現在進行中の1万時間クリープ試験を完了させる。試験片は微細構造分析を各種分析、観察装置を用いて行い、主に結晶粒界の転位蓄積や酸化物ナノ粒子の安定性などに関する情報を取得する。クリープ破壊データはLarson-Miller係数を用いて整理し、これから核融合炉ブランケットの設計条件内での同材料の安定性を確認する。また阪大における電子照射その場観察試験を継続する。取得された知見は、日本原子力学会、核融合炉材料国際会議(ICFRM-16)等において発表すると共に、論文化する。(抄録なし)
大型海洋構造物の動的安全性に関する基礎的研究

本研究は浮力部材を有する大型海洋構造物の動的安全性に関する基礎的な検討を加えたものである。国土の狭いわが国では海洋空間の有効で積極的な利用開発を進めることが、社会的にも経済的にも非常に重要な問題となる。本研究では回流水槽実験による基礎的な検討及びコンピュータによるシミュレーション解析を行なった。本研究で得られた結果を要約すると次のようになる。1)脚柱部材の間隔によって各脚柱での渦励振は影響される。脚柱の間隔が狭くなると渦励振による応答は単脚柱の場合より増加する傾向が見られた。また、前後の脚柱の渦励振の発生する振動数の相違により構造全体としては、ねじり振動が生じることが分った。2)波力と地震力をそれぞれ受ける構造物の応答を比較すると、曲げ応力においてはこれらの外力の作用位置が異なるため大きな相違が見られた。しかし、構造物を大型化する時連結部材によって結合した構造モデルでは類似した応答を示すことが分かった。3)信頼性指標を用いて設計レベルの応答に対する波力と地震力の比較を行なった。波力は平均波高、平均周期及び継続時間が主要なパラメータであり、地震力の場合は加速度及び表層地盤の卓越振動数が主なパラメータとなる。信頼性指標を用いることにより、動的特性の全く異なる外力に対する応答評価を行なうことができ、それぞれの外力の影響を評価する上で有用であることが分かった。4)波力を受ける場合の海洋構造物の最大応答は構造物の復元力特性が線形と非線形とによって大きく異なっている。特に継続時間が長い波力に対する最大応答は非線形特性の影響が大きいため、設計レベルの応答の評価においては、その影響を明らかにしておく事が重要になる。本研究は浮力部材を有する大型海洋構造物の動的安全性に関する基礎的な検討を行なうものである。海洋空間の開発においては浮力部材を用いることで大型の海洋構造物を実現できると考えられるが、その環境は陸上に比べて一段と厳しいものとなるため動的特性の把握が重要な役割を果たすことになる。本研究では回流水槽実験による基礎的な検討及びコンピュータによるシミュレーション解析により研究を進めており、以下のような結果だ得らた。(1)回流水槽実験により一定流速下における2本の浮力脚柱部材を有する構造物の動的特性について検討を加えた。その結果単柱の場合に生じる渦振動だけでなくねじり振動による渦振動が生じており、部材の間隔によりその特性は大きく影響されることが分った。(2)波力だけでなく潮流力を受ける大型海洋構造物の動的応答解析を行なった。その結果、波力だけが作用する場合に比べて、潮流力が作用するとき一般に応答は増大する。信頼性指標を用いて応答特性を表すとき、潮流力の影響を明確にしておくことが重要であることが分った。(3)大型海洋構造物-地盤系の定式化を行い、不規則外力である波力及び地震力を受ける場合の動的応答特性について検討を加えた。その結果、作用時間の全く異なるこれらの外力に対する応答特性は大きな相違を示すが、信頼性指標を用いることで応答評価が明確になることを示した。大型の海洋構造物を実現するためには、その環境が陸上に比べて一段と厳しいものとなるため動的特性の把握が重要な役割を果たすことになる。本研究では回流水槽実験による基礎的な検討及びコンピュータによるシミュレーション解析を昨年に引き続き行なった。現在までの結果を要約すると次のようになる。

(1) 8本の脚柱部材を有する構造物模型を作成し、回流水槽実験により一定流速下における構造物の動的特性について検討を加えた。その結果、渦振動による構造物全体のねじり振動が生じており、構造物に対する入力方向によりその特性は大きく影響されることが分った。(2)波力だけでなく潮流力を受ける大型海洋構造物の動的応答解析を行なった。その結果、波力だけが作用する場合に比べて、潮流力が作用するとき一般に応答は増大する。信頼性指標を用いて応答特性を表すとき、潮流力の影響を明確にしておくことが重要であることが分った。(3)構造物の動的安全性を明らかにするためには、構造物の応答が非線形特性を示す場合についても検討することが必要になる。構造物の非線形特性を考慮した動的解析を行い、その応答特性について検討を加えた。現在動的安全性の評価法について検討を加えている。本研究は浮力部材を有する大型海洋構造物の動的安全性に関する基礎的な検討を加えたものである。国土の狭いわが国では海洋空間の有効で積極的な利用開発を進めることが、社会的にも経済的にも非常に重要な問題となる。本研究では回流水槽実験による基礎的な検討及びコンピュータによるシミュレーション解析を行なった。本研究で得られた結果を要約すると次のようになる。1)脚柱部材の間隔によって各脚柱での渦励振は影響される。脚柱の間隔が狭くなると渦励振による応答は単脚柱の場合より増加する傾向が見られた。また、前後の脚柱の渦励振の発生する振動数の相違により構造全体としては、ねじり振動が生じることが分った。2)波力と地震力をそれぞれ受ける構造物の応答を比較すると、曲げ応力においてはこれらの外力の作用位置が異なるため大きな相違が見られた。しかし、構造物を大型化する時連結部材によって結合した構造モデルでは類似した応答を示すことが分かった。3)信頼性指標を用いて設計レベルの応答に対する波力と地震力の比較を行なった。波力は平均波高、平均周期及び継続時間が主要なパラメータであり、地震力の場合は加速度及び表層地盤の卓越振動数が主なパラメータとなる。信頼性指標を用いることにより、動的特性の全く異なる外力に対する応答評価を行なうことができ、それぞれの外力の影響を評価する上で有用であることが分かった。4)波力を受ける場合の海洋構造物の最大応答は構造物の復元力特性が線形と非線形とによって大きく異なっている。特に継続時間が長い波力に対する最大応答は非線形特性の影響が大きいため、設計レベルの応答の評価においては、その影響を明らかにしておく事が重要になる。