hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算科学的手法による非等方性乱流の動力学の解明及び情報縮約手法の開発

さらに、十分発達したのちに、スカラー場の非等方性の程度がほぼ保たれることを発見した。密度勾配による浮力を受けた一様成層乱流の減衰も調べた。比較的強い成層の場合に、理論的に予想されている減衰則を部分的に支持する結果が得られた。(2)直交ウェーブレット解析を応用して平行二平板間乱流の秩序渦度を抽出した。約数%の自由度から成る秩序場が、乱流場の統計や渦構造をよく再現することを示した。平成27年度に、残りの自由度から成る無秩序速度場の揺らぎがロジスティック写像によく従うこと、秩序渦の発散の影響は無視できるほど小さいことを示した。これらの結果は、乱流の普遍性を解明し、その知見に整合する情報縮約手法の開発に貢献すると期待される。直接数値計算を用いて3次元一様乱流の動力学、特に、(1)誤差場の発展、(2)小スケール渦の大スケールの統計への影響、(3)パッシブスカラー乱流の減衰、について調べた。(1)大スケール統計は、小スケールの渦構造に鈍感であること、(2)誤差場のエネルギーは低波数側で波数の4乗、時間の6乗に従って自己相似的に発展すること、大スケールの誤差場が主要な寄与をしていること、(3)スカラー場の大スケール不変量の存在を示した。平行二平板間乱流の直交ウェーブレット解析に基づく情報縮約手法を開発した。計算科学当初計画した、三次元一様乱流の誤差発展の動力学を解明したのに加え、ウェーブレット解析を用いた平行二平板間乱流の秩序渦度抽出の予備的研究、および、各種コード作成を実施できたから。また、低磁気レイノルズ数電磁流体一様乱流の非等方間欠性の研究が査読付き学術誌に採択された。名古屋大学スーパーコンピュータの更新による計算機使用料、とくにデータ保持料、の低減により、想定よりも安価に当該スーパーコンピュータを利用することができているため。ウェーブレット解析を用いた乱流の情報縮約手法の開発打ち合わせのためのマルセイユ滞在日程が当初予定よりも短くなったため。引き続きスーパーコンピュータを駆使して三次元一様乱流、特に、非等方乱流の動力学の解明を行うと共に、ウェーブレット解析を応用した情報縮約手法の開発を進める。前者では、特に、初期条件敏感さ、および、エネルギー減衰について検討する。後者では、海外共同研究者のSchneider, Farge両博士との連携をより密に行い、平行二平板間乱流の情報縮約手法の開発を進める。研究を一層効率的に進めるため、海外の共同研究者との連携をさらに深化する。未使用額はそのための渡航費・滞在費に充てることにしたい。平成25年度に、一様磁場下の低磁気レイノルズ数電磁流体乱流の誤差発展を調べ、その誤差発展の統計への非等方力の影響を分析するし、シンポジウムで発表予定であったが、誤差が主に等方的に発展していくことが分かった。そのため、主に、等方乱流での誤差発展の動力学に焦点を当てて研究を進めた。また、名古屋大学のスーパーコンピュータの更新により、追加の計算機使用料、特にデスク使用料が必要なくなった。以上より、未使用額が生じた。今後は、特に、平行二平板間乱流の秩序構造の抽出、ペナライズ手法の研究を進めるため、海外共同研究者のSchneider, Farge両博士とより密に連携をとるための渡航費、その成果の発表を行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。
高潮を伴う暴浪による砂丘-海浜系の侵食に関する現地観測と数値解析

本研究は、台風やハリケーン等による高潮と暴浪が同時に砂丘と海浜に来襲する場合の、侵食量や被害を定量的に評価・予測する事を目的としている。そのため、まず侵食海浜の測量や観測を通して集めたデータに基づき、地形データベースの作成と物理現象の解明に努めた。次いで、砂丘と海浜の複合断面の経時的な侵食状況を予測するための、不規則波を対象とした2次元不数値海浜変形モデルの開発を行った。その内容については、波に関する数値・物理モデルの国際シンポジウムにおいて発表した。また、砂丘と海浜侵食に生じる浜崖の現地観測と、数値モデルを用いた砂崖形成に関する考察について、第41回海岸工学会議で発表した。加えて、砂丘と海浜の侵食時には、砕波によるエネルギー散逸が低質移動の最も主要な駆動力になっているものと考え、エネルギー散逸を求めるのに必要な不規則波の砕波率を定量的に評価する試みを行い、その結果についても波に関する国際シポジウムにおいて発表した。砂丘-海浜侵食に関する地形データベースの作成では、ここで行った現地測量以外の既存のデータ収集も行った。さらに、鹿児島県東串良町柏原海岸における1947年から1992年までの11枚の航空写真を用いて、砂丘林の終点、始点、植生ライン、汀線位置のデータを読み取り、データベースに加えた。そして、砂丘林の面積、海浜面積等の経時的な変化について考察を加えた。また、ここで開発した2次元数値海浜変形モデルは、取り扱う現象が観測にとって条件の厳しい異常海象時に起きるため、キャリブレーションを行うのに必用な波浪、侵食地形のデータが十分得られなかった。そのため、モデルの汎用化については、今後更に検討を加える必用が残された。
原本系『玉篇』佚文の収集とその研究

井野口は、大治本『新華厳経音義』の注文の主典調査を行い、うずもれた原本系『玉篇』の佚文を160例以上確認した。その結果は「大治本『新華厳経音義』所引『玉篇』佚文(資料)其一・其二」(愛知大学「国文学」第32・33号)に発表した。この研究に際しては、大谷大学蔵『三教指帰成安注』・安澄撰『中観論疏記』・善珠撰『因明論疏明灯抄』などに見える『玉篇』佚文の収集の結果、ならびに森によって進められた慧琳撰『一切経音義』所引の『玉篇』佚文の調査を生かした。このような『玉篇』の佚文を収集するかたわら、『東宮切韻』今案部と『玉篇』との密接な関係を証明するために、井野口は「孫強「上元本玉篇」をめぐって-『東宮切韻』今案部と原本系『玉篇』覚書-」(愛知大学「国文学」第34号)を執筆した。これは、胡吉宣『玉篇校釈』が指摘した「上元本玉篇」佚文に検討を加えて確実な「上元本玉篇」の佚文を認定するとともに、『東宮切韻』今案部と「上元本玉篇」との関連(上田正説)を否定し、『東宮切韻』今案部は『玉篇』を引用していることに言及したもの。この論文の執筆にあたって、『和漢年号字抄』(尊経閣文庫蔵)『五行大義』(穂久邇文庫蔵)『浄土三部経音義集』所引の『東宮切韻』の佚文を収集するとともに、『新撰字鏡』にみえる「正音・借音」と表記された注文の用例を収集した。なお、『新撰字鏡』の「正・借音」と『東宮切韻』の「借音」との関連については、なお慎重に調査していきたい。また、『玉篇』の音韻については森『古代の音韻と日本書紀の成立』(大修館書店)外篇参照。井野口は、大治本『新華厳経音義』の注文の出典調査を行い、埋もれた『玉篇』の佚文を160例以上確認した。その研究結果は「大治本『新華厳経音義』所引『玉篇』佚文(資料)其一」(愛知大学「国文学」第32号)に発表した。この研究に際しては、大谷大学蔵『三教指帰成安注』・安澄撰『中観論疏記』所引の『玉篇』佚文の収集の結果、ならびに森によって進められている慧琳撰『一切経音義』所引の『玉篇』佚文の調査を生かした。なお、上記論文の続編は平成5年度に発表する予定である。このように、『新華厳経音義』・『三教指帰成安注』・『中観論疏記』・慧琳撰

『一切経音義』および善珠撰『因明論疏明灯抄』などに見える『玉篇』佚文を調査・収集してきたが、一方で平成5年度の研究計画を実現すべくその準備を開始した。これは徐々にではあるが、『新撰字鏡』にみえる「正音、借音」と表記された注文の用例の収集と『五行大義』所引の『東宮切韻』佚文の収集を井野口と森との共同作業で行いつつある。詳しいことは、平成5年度の本格的な調査をまつべきだが、『新撰字鏡』は『東宮切韻』を利用しているかも知れない。井野口は、平成4年度に引き続いて大治本『新華厳経音義』の注文の出典調査を行い、埋もれた『玉篇』の佚文を160例以上確認した。この調査の結果は「大治本『新華厳経音義』所引『玉篇』佚文(資料)其二」(愛知大学「国文学」第33号)として発表した。この論文の執筆にあたっては、平成5年度に調査を開始した、我が国の仏典注釈書である智光撰『浄名玄論略述』に見える『玉篇』佚文の発掘や『和漢年号字抄』(尊経閣文庫蔵)所引の『東宮切韻』今案部に見える『玉篇』佚文の調査、また森によって進められている慧琳撰『一切経音義』所引の『玉篇』佚文の調査の結果などを生かした。また、本年度は、佚書である『東宮切韻』の「今案部」と『玉篇』の関係の調査を行うため、まず『和漢年号字抄』(尊経閣文庫蔵)所引の『東宮切韻』佚文の調査を行い、その用例を全てカードに記録した。また穂久邇文庫蔵『五行大義』についても同様の調査を行った。『東宮切韻』の「今案部」が『玉篇』を引用しているかどうかの結論はまだ得ていないが、「今案部」に『玉篇』の著者である「顧野王」の名がしばしば見えていることから『玉篇』を引用していることはほぼ確実であるという感触をもった。ただし、「上元本玉篇」との関係も考慮せねばならず、成果の公表は平成6年度を俟つことにした。これと並行して、『新撰字鏡』において反切に「正音、借音」の表記をもつ用例を全て収集しカードに記録した。これは『東宮切韻』と『新撰字鏡』との関連を調査するために行ったものであるが、両者の関係についてはまだ見通しを得ていない。
内皮由来過分極因子関連遺伝子群の同定と機能解析

本研究は、血管内皮細胞から放出される第三の弛緩因子である内皮由来過分極因子(EDHF)に関与する分子群をクローニングし、EDHF反応の全容を分子生物学的手法を用いて解明することを目的とした。方法としては、まず、EDHFの標的イオンチャネルの候補として上がっているCa^<2+>-activated K^+ channel (KCa)、EDHF反応に重要な役割を果たすコネキシン、EDHF放出に必要なCa^<2+>流入を担うtrpチャネルをクローニングしEDHF反応にどの分子がどのように関与するかを検討した。まず、KCaはSK1,SK2,SK3,IK, BKに分類されているが、RT-PCRの結果、ラット脳には、SK1,SK2,SK3,BK、心臓にはSK3,IK、腸間膜動脈にはSK3,IK, BKの増幅を確認した。次に腸間膜動脈に発現するSK3,IK, BKをクローニングした。SK3に関しては、sequenceの結果、従来報告されている、SK3チャネルとアミノ酸が22個異なる新規チャネルもクローニングできた。現在このチャネルに関し投稿準備中である。各チャネルをアデノウイルスに組み込み腸間膜動脈に発現させて機能解析中である。また、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、K^+チャネルの局在を検討したところ、SK3は内皮細胞に局在していた。コネキシンはCX37,40,43,45が腸間膜動脈に存在していた。すべてクローニングしアデノウィルスに組み込んで腸間膜動脈に発現させて機能解析中である。CX40は内皮特異的に、CX43は内皮平滑筋ともに発現していた。Trpに関しては、現在、どの分子が発現しているのか検討中である。本研究でEDHF反応の全容を解明するには至らなかったが、かなり分子生物学的なアプローチが出来たものと考える。近年、第三の血管弛緩因子として内皮由来過分極因子(EDHF)の存在が指摘され注目されている。本研究の目的は、従来からの電気生理学的な解析に加えて、分子生物学的な視点から、EDHFの本体ならびにEDHF反応に関連した分子群を分離同定することである。薬理学的ならびに生理学的検討により、ラット腸管膜動脈においてはCa^2+-activated K^+ channel(KCa)およびギャップジャンクションの構成タンパク質であるコネキシン(CX)がEDHF反応に重要であることが判明した。RT-PCRの結果から、ラット腸管膜動脈には3種類のKCaならびに4種類のCXの存在が確認された。まず、これらの遺伝子をRT-PCRならびにライブラリーのスクリーニングによりクローニングした。これらの分子群がEDHF反応に関与するか否かを検討するために、以下の実験を施行しつつある。各チャネル分子を安定的に発現した系統動物細胞を作成し、パッチクランプ法、カルシウム測定法により、各チャネルがEDHFの標的イオンチャネルとして妥当か否かを検討している。このK^+チャネルを阻害するK^+チャネルのmutationを作成して、この分子をアデノウイルスに組み込んだ分子を作成した。この分子をラット腸管膜動脈に発現させてEDHF反応の変化を検討し、EDHFに関与するK^+チャネルを同定を試みている。同様にCXに関しても動物細胞に発現させて機能解析をすすめている。また、各CXの血管内分布を免疫染色ならびに共焦点レーザー顕微鏡により検討し、各CX分子の役割について検討している。現在、CX40は内皮細胞に、CX43は内皮並びに平滑筋細胞に広く分布していることを確認している。

本研究は、血管内皮細胞から放出される第三の弛緩因子である内皮由来過分極因子(EDHF)に関与する分子群をクローニングし、EDHF反応の全容を分子生物学的手法を用いて解明することを目的とした。方法としては、まず、EDHFの標的イオンチャネルの候補として上がっているCa^<2+>-activated K^+ channel(KCa)、EDHF反応に重要な役割を果たすコネキシン、EDHF放出に必要なCa^<2+>流入を担うtrpチャネルをクローニングしEDHF反応にどの分子がどのように関与するかを検討した。まず、KCaはSK1,SK2,SK3,IK, BKに分類されているが、RT-PCRの結果、ラット脳には、SK1,SK2,SK3,BK、心臓にはSK3,IK、腸間膜動脈にはSK3,IK, BKの増幅を確認した。次に腸間膜動脈に発現するSK3,IK, BKをクローニングした。SK3に関しては、sequenceの結果、従来報告されている、SK3チャネルとアミノ酸が22個異なる新規チャネルもクローニングできた。現在このチャネルに関し投稿準備中である。各チャネルをアデノウイルスに組み込み腸間膜動脈に発現させて機能解析中である。また、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、K^+チャネルの局在を検討したところ、SK3は内皮細胞に局在していた。コネキシンはCX37,40,43,45が腸間膜動脈に存在していた。すべてクローニングしアデノウイルスに組み込んで腸間膜動脈に発現させて機能解析中である。CX40は内皮特異的に、CX43は内皮平滑筋ともに発現していた。Trpに関しては、現在、どの分子が発現しているのか検討中である。本研究でEDHF反応の全容を解明するには至らなかったが、かなり分子生物学的なアプローチが出来たものと考える。
CTによる閉塞性血管病変の診断法の開発:非侵襲的診断法の確立を目指して

CTによる閉塞性血管病変の診断法に関し,造影CTによる横断像からの再構成画像によりボリュームレンダリング法にて造影剤が存在する特定のCT値の領域を選択的に表示する方法,およびグラディエントを利用して,最大値投影法で造影剤が存在する血管内腔を選択的に描出する方法を開発した.石灰化や金属ステントなど高吸収を示す構造物のパーシャルボリュームは造影剤のCT値と一部重なりがあるため,造影CT画像単独の処理ではこれらを完全に分離することは困難であった.本研究ではさらに単純CTを用い,造影CTとの差分を取ることで,上記の高吸収を示す構造物の影響を極力排除し,造影される血管内腔を選択的に描出することに成功した.本法は単純CTと造影CTの位置がずれることでアーチファクトを生じうるが,観察対象となる部位を絞り,そこに位置ずれの補正を加えることで,良好な結果を得ることができた.また,この位置補正を応用することで,心臓など動きを伴う臓器への応用の可能性も示唆された.CTによる閉塞性血管病変の診断法に関し,造影CTによる横断像からの再構成画像によりボリュームレンダリング法にて造影剤が存在する特定のCT値の領域を選択的に表示する方法,およびグラディエントを利用して,最大値投影法で造影剤が存在する血管内腔を選択的に描出する方法を開発した.石灰化や金属ステントなど高吸収を示す構造物のパーシャルボリュームは造影剤のCT値と一部重なりがあるため,造影CT画像単独の処理ではこれらを完全に分離することは困難であった.本研究ではさらに単純CTを用い,造影CTとの差分を取ることで,上記の高吸収を示す構造物の影響を極力排除し,造影される血管内腔を選択的に描出することに成功した.本法は単純CTと造影CTの位置がずれることでアーチファクトを生じうるが,観察対象となる部位を絞り,そこに位置ずれの補正を加えることで,良好な結果を得ることができた.また,この位置補正を応用することで,心臓など動きを伴う臓器への応用の可能性も示唆された.研究計画に基づき過去の検査データから撮影条件および画像処理条件の最適化を行った.下肢動脈における閉塞動脈疾患でCTを施行した症例は年間170例に及んだ.これらの症例は64列CTにおいて検査を行った.撮影条件と造影剤注入条件を最適化し,画像処理によるサブトラクション・非サブトラクション両者の手法により血管内腔描出を試みた.これらの症例のうち34例にて狭窄病変に対する血管内治療の適応が確認され,血管造影が施行された.血管造影を標準手技として比較検討した結果,90%程度の正診率を得られることが確認できた.一致が得られなかった症例においては血管造影時に多方向からの観察,病変前後の血圧測定,血管内超音波検査などで確認をしたが,通常の血管造影では見逃される恐れがある病変がCTでは正しく描出されていることが確認できた.これらの結果をもとに基礎的検討を開始したが,320列CTが導入され検査の移行が想定されることより,血管ファントムによる320列と64列CTの違いをまず検証した.血管ファントムには25%刻みの狭窄を持つモデルを作成し,閉塞性血管疾患の際に使用される血管ステント(冠動脈用,末梢血管用)も用意し,ステントの違いによる描出の違いの評価も行えるように準備した.ファントムの撮影は静止状態と拍動の影響を考えた拍動下モデルにより撮影を行った.また,動きの間隔が一定でないこともあるため,不整脈モデルも用意しデータ収集を行った.データの詳細な検討は引き続き次年度以降に行うが,64列と320列では同一撮影条件においても画像の信号ノイズ比とスライスプロファイルに若干の違いがあることが確認され,320列では検出器中心に近いほどより高精度な画像が得られている可能性が示唆された.ただし,ヘリカルでの撮影を行うと両者に違いは生じないことも確認された.前年度に引き続きCTデータの蓄積を行った.今年度は軌道同期を必要とする下肢動脈と心電図同期を必要とする冠動脈の両者においてデータの蓄積を行い,臓器の特性に応じた処理方法の適正化にも考慮した.下肢動脈においてはワークステーションを用いた半自動サブトラクション法に加え,手動の位置合わせによるサブトラクション用アプリケーションを用い,両者の描出能の違いについて,特に下腿末梢病変の描出の違いについて検証を開始した.腸骨動脈領域,大腿動脈領域においては血管内治療時に撮影された血管造影画像と比較することとし,血管内治療症例(31例)のさらなる蓄積も行った.サブトラクション法の傾向としては腸骨動脈領域の比較的口径が太い血管においては造影前後のデータの位置ずれによる狭窄の描出能への影響は少なかったが,下腿領域の細径動脈では半自動のサブトラクション法では狭窄を過大評価する傾向がみられ,手動の位置合わせによるサブトラグション法の有用性が示唆された.冠動脈では心電図同期下に撮影を行い,呼吸停止の違いによる位置ずれの影響も考慮されるため,サブトラクションに関してはpreliminaryな検討とした.撮影条件は被ばくの低減を考慮し,異なる管電圧および管電流で撮影された画像間でのサブトラクションを行い,画質に与える影響について検討した.また,前年度に施行した動態ファントムの結果の解析を進め,320列CTと64列ヘリカルCTにおける血管病変描出能の違いについて検討し,その結果をまとめ,欧州放射線学会にて研究成果を発表した.今年度は蓄積されたデータをもとに更なる解析を進めた.

下肢閉塞性動脈硬化症においては2010年に施行した下肢サブトラクションCTAの111症例を解析し,その中で特にMonkeberg型石灰化を下腿動脈に認めた12症例69動脈(一例は片足の切断後)についてサブトラクションCTAの有用性について評価した.サブトラクションでは片足のみのボリュームサブトラクションで剛性位置合わせの他,新たに開発した非剛性位置合わせの手法も応用した.非サブトラクションの従来手法では全例,全動脈で内腔の評価が困難であったのに対し,サブトラクションCTAでは35/69(50.7%)の動脈で狭窄を伴わない開存が確認され,16/69(23.2%)の動脈で狭窄を,14/69(20.3%)の動脈で閉塞を確認し得た.これらの動脈の中で血流が遅く,造影効果が不良でありサブトラクションCTAで評価できなかったものは僅かに4動脈のみであった.また,心臓の動脈硬化性病変の評価にも応用し,特に石灰化を伴う病変では非剛性位置合わせによるサブトラクションが有用であることが確認された.
水媒体不均一系における新規な制御/リビングラジカル重合の確立と機能性微粒子の創製

制御リビングラジカル重合(CLRP)の発展により,これまでに様々な構造を持った高分子や,様々な機能を持った高分子材料が生み出されている。しかしながら,CLRPにおいて未だ克服困難な課題の一つとして,作製するポリマーの高分子量化が挙げられる。CLRPでは通常のラジカル重合に比べて分子数が多いことから高分子量化(数平均分子量100万以上)することは困難であった。これまで高分子量化の方法として,6000barといった高圧下で原子移動ラジカル重合を行うことにより高分子量化を達成しているが,過酷な条件のため工業化困難である。そのような中当研究室では,有機テルル化合物を制御剤として用いる新規な制御/リビングラジカル重合であるTERPを,重合中に疎水性モノマーの付加により両親媒性となる水溶性制御剤の自己組織化ミセル形成を利用することで,無乳化剤乳化重合系への適用に成功し(emulsion TERP),分子量分布の狭いポリアクリル酸ブチル,ポリスチレン(PS),ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子の作製に成功している。さらにこの粒子径が20nm程度と非常に微小な粒子が得られることを明らかにしている。本年度は,このemulsion TERPにより作製できるナノ粒子を反応場として用いることで,物理的にラジカル停止反応を抑制し(Segregation effect),これまでに常温・常圧下では作製困難であった高分子量ポリマーの作製を試みた。モノマー/制御剤比を10,000以上となるように理論分子量を設定し,スチレンのemulsion TERPを行った。その結果重合率は24時間で90%に達し,凝集もほとんど観察されなかった。さらに,得られたポリマーの分子量分布を測定すると,重合率と共に数平均分子量は増大し,最終的には約100万程度のPSが得られた。同条件の反応を塊状重合系で行うと,24時間で重合は10%程度に留まり,分子量も5000程度の値であった。このことから,emulsion TERPにより作製できる微小反応場を利用した高分子量ポリマーの合成に成功した。有機テルル化合物をcontrol agentとして用いるTERPを,克服課題とされてきた乳化重合系へ適用し,分子量分布の狭い高分子微粒子の合成に成功した(無乳化剤TERP乳化重合)。しかしながら,60°Cにおいて得られた粒子は単分散ではなく,サブミクロンサイズとナノサイズの粒子が含まれるバイモーダルな分布を有していた。このサブミクロンサイズの粒子の発生は,開始剤由来のオリゴマーに起因する均相核形成によるのではないかと考え,重合温度を変化させることによる開始剤の分解速度が粒子形成に与える影響について検討を行った。さらにその結果から,無乳化剤TERP乳化重合における粒子形成機構の解明を試みた。得られた各粒子のTEM観察より,70°Cではサブミクロンサイズの粒子,50°Cではナノサイズの粒子が主に得られ,60°Cにおいてはそれらが混在した二峰性の分布が得られたことから,開始剤の分解が遅い低温ほどサブミクロンサイズの粒子の割合が少ないことがわかった。次に,このサブミクロンサイズ及びナノサイズの粒子間の重合制御の違いについて明らかにするために,得られた粒子を遠心分離し,GPCにより分子量分布を測定した。その結果,ナノサイズの粒子に比べてサブミクロンサイズの粒子では分子量分布が広く重合制御が悪いことがわかった。以上の結果から,ナノサイズの粒子はcontrol agentが適切に導入される自己組織化核形成により生じ,サブミクロンサイズの粒子は開始剤からの均相核形成により生じたと考えられた。この考え方を確認するため,粒子形成段階である重合初期のみを重合温度50°Cで重合し,14時間後(重合率:約25%)60°C昇温したところ,重合を通して50°Cで重合を行ったものと同様の粒子径分布及び分子量分布を有した粒子が得られた。以上のことから,無乳化剤TFRP乳化重合には上記二つの粒子形成機構が存在し,この粒子形成段階が重合制御に大きな影響を与えることを明らかにした。有機テルル化合物を制御剤として用いる新規な制御/リビングラジカル重合であるTERPを,重合中に疎水性モノマーの付加により両親媒性となる水溶性制御剤の自己組織化ミセル形成を利用することで,無乳化剤乳化重合系への適用に成功し,分子量分布の狭いポリアクリル酸ブチル及びポリスチレン粒子の作製に成功している。ところで,均一系においてTERPでポリメタクリル酸メチル(PMMA)を合成する際,生長反応に対して連鎖移動反応が遅いことから,重合制御が困難であり,連鎖移動反応を触媒する(TeBu)_2や(TeMe)_2と言ったジテルリドを加えることで,分子量分布の制御されたPMMAを作製できることが明らかになっている。本研究では,重合触媒としてジテルリドを加えることで,無乳化剤TERP乳化重合により分子量分布の狭いPMMA粒子の合成を試みた。また,ジテルリドの添加量が重合の制御に与える影響について検討を行った。まず初めに,ジテルリドを用いずにメタクリル酸メチル(MMA)の無乳化剤TERP乳化重合を行ったところ,予想通り重合の進行に伴う分子量分布の高分子量側へのシフトが観察されず,重合がリビング的に進行していなかった。その際,分子量分布曲線から制御剤が未反応の状態で存在することも観察された。次に,触媒として(TeBu)_2を加えて重合を行ったが,予想に反してこの系においても重合制御は成り立たっていないことがわかった。

更には,制御剤のピークが重合後も残存していることから,制御剤が自己会合できていないことが明らかになった。これはジテルリドが水相中で重合に関与できていないことを示唆していたので,次の検討として,より水溶性の大きい(TeMe)_2を用いて重合を行った。その結果,分子量分布の高分子量側へのシフト及び数平均分子量の直線的な増大が観察され重合はリビング的に進行した。以上の結果から,MMAの無乳化剤TERP乳化重合に成功し,その際の触媒の水への溶解度が非常に重要であることを明らかにすることができた。制御リビングラジカル重合(CLRP)の発展により,これまでに様々な構造を持った高分子や,様々な機能を持った高分子材料が生み出されている。しかしながら,CLRPにおいて未だ克服困難な課題の一つとして,作製するポリマーの高分子量化が挙げられる。CLRPでは通常のラジカル重合に比べて分子数が多いことから高分子量化(数平均分子量100万以上)することは困難であった。これまで高分子量化の方法として,6000barといった高圧下で原子移動ラジカル重合を行うことにより高分子量化を達成しているが,過酷な条件のため工業化困難である。そのような中当研究室では,有機テルル化合物を制御剤として用いる新規な制御/リビングラジカル重合であるTERPを,重合中に疎水性モノマーの付加により両親媒性となる水溶性制御剤の自己組織化ミセル形成を利用することで,無乳化剤乳化重合系への適用に成功し(emulsion TERP),分子量分布の狭いポリアクリル酸ブチル,ポリスチレン(PS),ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子の作製に成功している。さらにこの粒子径が20nm程度と非常に微小な粒子が得られることを明らかにしている。本年度は,このemulsion TERPにより作製できるナノ粒子を反応場として用いることで,物理的にラジカル停止反応を抑制し(Segregation effect),これまでに常温・常圧下では作製困難であった高分子量ポリマーの作製を試みた。モノマー/制御剤比を10,000以上となるように理論分子量を設定し,スチレンのemulsion TERPを行った。その結果重合率は24時間で90%に達し,凝集もほとんど観察されなかった。さらに,得られたポリマーの分子量分布を測定すると,重合率と共に数平均分子量は増大し,最終的には約100万程度のPSが得られた。同条件の反応を塊状重合系で行うと,24時間で重合は10%程度に留まり,分子量も5000程度の値であった。このことから,emulsion TERPにより作製できる微小反応場を利用した高分子量ポリマーの合成に成功した。本申請者が交付申請書に記載した研究目的である「これまでに明らかにされていない無乳化剤TERP乳化重合における粒子形成機構について明らかにする」点については既に達成しております。更には,次の目標である「基礎的知見を生かした機能性微粒子合成」についてもスチレン,アクリレート及びメタクリレートの汎用性ポリマーについては既に合成に成功しており,無乳化剤乳化重合系でのブロックコポリマーの合成についても成功していることから,当初の計画以上に進展している。
ロボット教示のための無拘束ポータブルインタフェース

本研究では,手の運動を含む全身運動を計測・認識し,日常作業を行う際の動作をヒューマノイドロボットに直感的に教示できるポータブルインタフェースの実現を目的として,(1)身に付けたカメラと慣性センサのみで,手の動きと身体移動を高速・高精度に推定する手法,(2)作業の手順を状態遷移モデルで表現し,身体運動認識と合わせてロボットに移動を含む作業を行わせる手法を研究し,実験によってその有効性を検証した.さらに,将来的な,遠隔地のロボットへの動作教示やロボットと人間の共同作業を目指して基礎的な研究を行った.超高齢社会の到来に伴い,生活の質を維持するためのサービスロボットへの期待が高まっている.ロボットがさまざまな作業を行うための知識をすべて与えておくことは困難なので,現場での教示が不可欠である.本研究では,日常作業を行う際の動作を簡便かつ直観的に教示できる無拘束ポータブルインタフェースの実現を目的としている.今年度は以下の研究を行った.1.手の動きと開閉状態を信頼性高く推定する手法を開発した.指部のエッジ特徴と肌色特徴を併用して手候補領域を抽出し,画像と慣性センサからの情報を拡張カルマンフィルタで統合し手の位置を追跡するとともに,手領域の形状から手の開閉を識別する.2.遠隔地でのロボット動作教示を想定し,ロボット頭部に設置したステレオカメラの映像を操作者のヘッドマウントディスプレイに表示してロボットの作業状態を把握できるシステムを構築した.3.動作教示と自律動作を組み合わせて,操作者の意図を伝えつつロボット動作の高速化・安全性向上を図る方法を研究した.教示と自律動作の融合には,作業実行中に,作業がどこまで進み,どのような自律動作が必要かをロボットが判断できる必要がある.そこで,作業を,対象物の位置,ロボットと作業台の位置関係,あるいは手の開閉状態などを状態とする有限状態機械としてモデル化し,作業の進行状況を逐次推定しながら適切な自律動作を実行する枠組みを構築し,実験によってその有効性を示した.4.前項の作業モデルを人とロボットの共同作業へ応用し,その有効性を検証した.複数の操作者(人あるいはロボット)が協力する必要のあるテーブルの組立作業を取り上げ,有限状態機械でモデル化した.そして,作業モデルを参照しながら,距離センサやカメラを用いて,人の動作の意図や作業の進行状況を推定するシステムを実装し,人とロボットによる共同作業を実現した.本研究では,手の運動を含む全身運動を計測・認識し,日常作業を行う際の動作をヒューマノイドロボットに直感的に教示できるポータブルインタフェースの実現を目的として,(1)身に付けたカメラと慣性センサのみで,手の動きと身体移動を高速・高精度に推定する手法,(2)作業の手順を状態遷移モデルで表現し,身体運動認識と合わせてロボットに移動を含む作業を行わせる手法を研究し,実験によってその有効性を検証した.さらに,将来的な,遠隔地のロボットへの動作教示やロボットと人間の共同作業を目指して基礎的な研究を行った.超高齢社会の到来に伴い,生活の質を維持するためのサービスロボットへの期待が高まっている.ロボットが様々な作業を行うための知識をすべて与えておくことは困難なので,現場での教示が不可欠である.本研究では,日常作業を行う際の動作を簡便かつ直観的に教示できる無拘束ポータブルインタフェースの実現を目的とし,今年度は以下の研究を行った.(1)体の動きと手の動きの同時推定:ユーザの装着したカメラと慣性センサのデータを用いて,体の動きと手の動きを拡張カルマンフィルタで同時推定する手法を開発した.また,アルゴリズムの高速化を図り,40点程度の画像特徴点を43ms程度の周期で追跡し,運動推定することが可能となった.(2)物体認識アルゴリズムの開発:作業の認識には,手の動きの認識とともに対象物体の認識が必要である.そこで,距離センサおよびカメラを用いて机上の物体の識別と位置推定を行うプログラムを開発した.物体表面上の模様を用いる場合には,隠蔽によって部分的に隠されていても安定して認識および位置姿勢推定ができることを確かめた.(3)ロボット制御基礎実験:推定した体と手の動きをロボットの動作命令に変換することにより,車輪移動型ヒューマノイドロボットを人間と同じように動作させることができた.6自由度の腕を2つ持ち,全方向移動型メカニズムにより自由に移動できるヒューマノイドロボットシステムを構築し,腕の動作,物体の把持や運搬,任意の方向への移動を実現するためのソフトウェアを整備し,命令を送るだけで簡単に動作できるようにした.今年度の達成度について,個々の項目に対する状況は以下のとおりである.・運動推定については,片手の推定ではあるが,体の動きと手の動きの同時推定(次年度項目)を実現した.両手の推定は現在遂行中である.・対象物と手の状態認識について,対象物の認識および位置姿勢推定については十分な能力を持つ手法が実現した.手の状態認識は現在遂行中である.・ロボット制御基礎実験について,ヒューマノイドロボットへの体や手の動作の直接教示は実現した.物体操作を含む作業の教示については,作業用双腕ヒューマノイドロボットシステムにおいて基本操作スキルや動作指示のためのソフトウェアは完成し,現在基礎的な教示実験を行っている.今年度は以下の項目で研究を推進する.(1)作業における手の動作の認識:対象物の認識結果や手の動きの情報から,手の動作を認識する手法を開発する.そのために,典型的な動作のモデルを構築し,動作認識に利用する.ピックアンドプレース動作や簡単な機器操作(ボタンを押す,など)を対象としてモデル化と実験を行う.(2)教示動作のモデル化による意図

推定:教示行動を,動作を直接的に指定するものと,対象物を指さすなど間接的に指示するものとに分類し,一連の作業の教示でどちらがどのような状況で利用されるかのモデルを作り,それを用いて信頼性高く教示動作の意図を推定する手法を開発する.手の動きだけでなく移動も教示できることから,複数個所で動作を行うような作業も対象とする.(3)安全な教示のため,画像情報や接触情報をフィードバックする機器および手法を検討する.ロボットに設置したカメラ情報を装着型ディスプレイに表示する方法や,物体への接近情報を手首等に装着した接触感ディスプレイへ表示する方法などを検討する.(4)自由にロボットに作業や動作を教示する実験を行い,手法の評価・改良を行う.機械・電子部品約450千円センサ情報処理用PC約200千円調査研究・成果発表旅費約500千円
弱毒リステリアをキャリアとした抗結核菌DNAワクチンの研究

細胞内寄生細菌であるリステリアListeria monocytogenes弱毒株Δ(デルタ)2をキャリアとした抗結核DNAワクチンを作製し、その免疫誘導効果、感染防御効果をマウスを用いて検討した。ワクチンの標的分子として、BCG菌と結核菌の共通した主要分泌タンパクであるAntigen 85A (Ag85A),Antigen 85B (Ag85B)分子及びそれらと構造的に類似しているMPB/MPT51分子(BCG菌ではMPB51,結核菌ではMPT51)を用いた。平成14年度にこれらの分子をコードしているDNAを用いDNAワクチン、p3L118R-Ag85A, p3L118R-Ag85B, p3L118R-MPB51を作製し、さらにそれらをリステリアΔ2株に導入した。平成15年度はこれらをC57BL/6及びBALB/cマウスに免疫し、その免疫誘導効果、感染防御効果をマウスを用いて検討し、以下のことが明らかとなった。(1)Δ2/p3L118R-MPB51(MPB51 DNAワクチン保持弱毒リステリアΔ2株)を、C57BL/6マウスに腹腔免疫、BALB/cマウスに静脈免疫し、DNAワクチンが脾臓、肝臓内に移行しているか否かを、PCRでMPB51 DNAを検出することにより検討した。その結果、臓器細胞内にDNAワクチンが移行していることを確認した。(3)免疫C57BL/6マウスから脾細胞を調製し、PPDでin vitro刺激を加えたところ、PPD特異的に細胞増殖、IFN-γmRNAの発現、IFN-γタンパクの産生を認めた。なお、IL-4,IL-5タンパクの産生も検討したが、有意な量の産生を認めなかった。(4)BALB/cマウスにこれらの弱毒リステリアキャリアDNAワクチンを投与した後、結核菌H37Rv株(強毒株)を感染させ、10ヶ月後に脾臓、肝臓、肺中の結核菌数を計数したところ、Ag85A, Ag85B, MPB51 DNAワクチン投与群でそれぞれ有意な菌数の減少を認め、これらDNAワクチンの結核菌感染防御能を確認できた。Ag85A, Ag85B DNAワクチンの感染防御能はこれまでに報告されているが、MPB51分子ワクチンの感染防御能は報告がない。本研究の目的は、DNAワクチンのキャリアとして細胞内寄生性の弱毒非病原性細菌である弱毒リステリアをキャリアとして用いた抗結核菌DNAワクチンを作製し、その効果を検討することである。そのため、以下のことを行なった。(1)DNAワクチン用プラスミドの構築:BCGのAg85A, Ag85B, MPB51遺伝子(BCG菌と結核菌で相同な遺伝子)をPCRにより増幅し、リステリア、大腸菌両方にて増幅するプラスミドp3L118Rのサイトメガロウイルスプロモーター/エンハンサーの下流にサブクローニングし、DNAワクチン用プラスミドp3L118R-Ag85A, p3L118R-Ag85B, p3L118

R-MPB51を構築した。(2)DNAワクチン用プラスミドの弱毒リステリアヘの導入:上記DNAワクチン用プラスミドを弱毒リステリアΔ2株に電気穿孔法を用いて導入した。この組換えプラズミド導入弱毒リステリアをマクロファージ細胞株に感染させた後、細胞内でのAg85遺伝子の発現をRT-PCRで確認した。(3)マウスへの接種とワクチンの効果判定:組換えプラスミド導入弱毒リステリアをC57BL/6マウスに1週間隔で3回腹腔注射した。最終免疫から1ケ月以上経った後、PPD特異的遅延型足蹠反応、脾細胞の細胞増殖反応、サイトカイン産生量を検討した。その結果、次のことが判明した。(1)最終免疫から1ケ月後にPPDを用いて足蹠反応を検討したところ、免疫マウスでPPDに反応して有意な腫脹を認めた。(2)免疫マウス脾細胞を分離しPPDによる刺激後、細胞増殖試験を行ったところ、免疫マウスでPPDに反応して有意な細胞増殖を認めた。3)さらにPPD刺激後の脾細胞培養上清中のサイトカイン量(IFN-γ,IL-2,IL-4,IL-5)を検討したところ、IFN-γ量が有意に増加していた。細胞内寄生細菌であるリステリアListeria monocytogenesの弱毒株Δ(デルタ)2をキャリアとした抗結核DNAワクチンを作製し、その免疫誘導効果、感染防御効果をマウスを用いて検討した。ワクチンの標的分子として、BCG菌と結核菌の共通した主要分泌タンパクであるAntigen 85A (Ag85A),Antigen 85B (Ag85B)分子及びそれらと構造的に類似しているMPB/MPT51分子(BCG菌ではMPB51,結核菌ではMPT51)を用いた。平成14年度にこれらの分子をコードしているDNAを用いDNAワクチン、p3L118R-Ag85A,p3L118R-Ag85B, p3L118R-MPB51を作製し、さらにそれらをリステリアΔ2株に導入した。平成15年度はこれらをC57BL/6及びBALB/cマウスに免疫し、その免疫誘導効果、感染防御効果をマウスを用いて検討し、以下のことが明らかとなった。(1)Δ2/p3L118R-MPB51 (MPB51 DNAワクチン保持弱毒リステリアΔ2株)を、C57BL/6マウスに腹腔免疫、BALB/cマウスに静脈免疫し、DNAワクチンが脾臓、肝臓内に移行しているか否かを、PCRでMPB51 DNAを検出することにより検討した。その結果、臓器細胞内にDNAワクチンが移行していることを確認した。(3)免疫C57BL/6マウスから脾細胞を調製し、PPDでin vitro刺激を加えたところ、PPD特異的に細胞増殖、IFN-γmRNAの発現、IFN-γタンパクの産生を認めた。なお、IL-4,IL-5タンパクの産生も検討したが、有意な量の産生を認めなかった。(4)BALB/cマウスにこれらの弱毒リステリアキャリアDNAワクチンを投与した後、結核菌H37Rv株(強毒株)を感染させ、10ヶ月後に脾臓、肝臓、肺中の結核菌数を計数したところ、Ag85A,Ag85B,MPB51 DNAワクチン投与群でそれぞれ有意な菌数の減少を認め、これらDNAワクチンの結核菌感染防御能を確認できた。Ag85A,Ag85B DNAワクチンの感染防御能はこれまでに報告されているが、MPB51分子ワクチンの感染防御能は報告がない。本研究により、MPB/MPT51分子がAg85A, Ag85B分子に匹敵する感染防御抗原であることが明らかとなった。
DNAの多様性と共通性に関する実験開発とその発展

1.研究目的:新学習指導要領に即し、身近な生き物を用いた実験によりDNAの多様性と共通性及び遺伝子の発現について可視化し、遺伝子から生命現象を理解できるような教材の開発を目指した。2.研究方法:(1)DNAの多様性と共通性に関する実験ー:ヒトとゼブラフィッシュから、キットを用いずにDNAを抽出し、sox2遺伝子配列をPCRで増幅後、電気泳動にて検出した。DNAの観察は安全性の高い試薬と自作の照明装置及びデジタルカメラ等を用いて行った。さらに、発展的な実験として同遺伝子のDNAをPCR後に2種類の制限酵素で処理し、断片の違いを電気泳動結果から比較した。(2)βアクチンの可視化ー:カバーガラスにHeLa細胞を培養、接着し、パラホルムアルデヒドにて固定した。その後、蛍光色素で標識されたファロイジンとβアクチンを反応させ蛍光顕微鏡で観察した。さらに、比較対照としてDAPIを用いて核を観察した。3.研究成果:(1)両者の生物で共通の配列部分から設計したプライマーを用い、DNAがPCRで増幅されたことでDNAの共通性を、一方、電気泳動により検出されるDNA長が異なることでDNAの多様性を確認した。また、制限酵素処理後の解析は、NcoI処理では両者のDNAは共にほぼ同じ大きさで検出されたが、HincII処理ではDNAの大きさが異なった。ヒトとゼブラフィッシュのように種を越えた生物のDNAでも共通の配列と多様な配列が存在することがわかった。本実験を共に高校の授業で実践したところ実験後は生徒の遺伝子に対する理解度及び関心が深まった。(2)蛍光顕微鏡ではβアクチンのフィラメントが細胞質において伸展している様子が観察できた。今後はヒトとゼブラフィッシュのβアクチン遺伝子を細胞内で発現させ、DNAの共通性と多様性から遺伝子の発現に至るまでの一連の教材について、開発していきたい。
ナノ多層化超伝導複合材料の負荷応力下での層識別応力状態評価と超伝導臨界電流解析

超伝導テープは力学的・電磁気学的応力が一定以上になると、損傷が生じ、超伝導特性が低下する。そのため、特性評価および信頼性設計には、応力状態が超伝導特性や破壊特性に及ぼす影響を定量的に記述する必要がある。本研究では、応力を負荷されたコーテッド系およびフィラメント系コンダクターについて、X線異常分散を利用した構成各層の力学応答の非破壊評価手法、および、超伝導特性の負荷応力依存性シミュレーション手法の開発を行った。超伝導テープは力学的・電磁気学的応力が一定以上になると、損傷が生じ、臨界電流・臨界温度・上部臨界磁場などの超伝導特性が低下する。そのため、特性および信頼性設計に向けた高弾性金属を積層した多層構造のコーテッド系およびフィラメント系コンダクターについて、(A)X線異常分散を利用した構成各層の力学応答の非破壊評価手法の実現、(B)実験データを利用した高信頼性複合体モデルの考案と機能・最適設計シミュレーション手法の開拓を行っている。(A)では、多層化コーテッドコンダクターの多岐にわたる熱履歴・応力種別(引張・曲げ)・応力レベルに対して、層を識別して、系統的に内部応力状態を定量評価できる、その場応力状態測定システムを構築中である。設計・組み立ては京都大学で行い、測定実験は放射光(SPring8)で行っている。一部データが出始めた。計算と装置を応用して深さ方向の微細構造変化を調べられるよう、また、特殊な元素で吸収される異常散乱を利用して層識別できるよう、工夫を重ね、目的とする多層識別ひずみ測定に大きく前進した。その成果は国際会議で発表した。(B)では、(A)で得られた応力状態が臨界電流に及ぼす影響に関する実測データを得つつ、申請者らが提唱しているメゾメカニックスによるモデリングを発展的に応用している。X線で測定した残留ひずみと応力-ひずみ曲線解析から、どの程度の曲げや引張ひずみを加えるといつ、どの程度臨界電流が変化するかのモデル化に成功した。また、固有破壊ひずみと残留ひずみを組み合わせた"損傷パラメータ"を導入して、不可逆ひずみ近傍での臨界電流の変化を予測する方法を構築した。これらの成果は、これまで重要にもかかわらず研究が進んでいない超伝導テープ使用時の安全・信頼評価に貢献するものとして高く評価されている。このように計画は順調に進んでいる。超伝導複合テープは作製・使用時に熱的・機械的・電磁気学的応力が負荷されるため、工業材料としての信頼性設計には、応力場における力学応答特性と、応力状態が超伝導特性や破壊特性に及ぼす影響を定量的に解明する必要がある。本年度は前年度の成果を基に、(A)コーテッド系およびフィラメント系の両コンダクターテープ応用可能な装置へと改善し、実験データの充実を図るとともに、(B)メゾメカニカルモデルによる超伝導テープの力学応答記述法の精緻化とそれを応用した臨界電流の応力依存性の記述・予測法の開発を進めた。(A)では、材料種別に応じた治具・部品を工夫して装着することによりコーテッド系・フィラメント系の両方が測定できるようにし、興味深いデータを収集できた。DyBCOコーテッドコンダクターテープでは、負荷応力下でDyのL3吸収端近くで強力X線による回折実験を行った。異常分散効果は層識別に用いた。DyBCO層のひずみは初期段階ではテープ全体の弾性域における平均ひずみと一致すること、さらに負荷ひずみを増加させると、構成層であるハステロイ合金がリュウダース変形し、DyBCO相はその後はほぼ一定値を示すこと、この原因はDyBCO層の多重クラッキングによるものであることを明らかにした。またBi2223フィラメントテープでは、測定で得た残留ひずみを基に臨界電流および超伝導から常伝導への遷移の鋭さを示すn値と曲げ負荷ひずみとの関係を明らかにした。(B)では、損傷進展およびその超伝導特性に及ぼす影響について、放射光実験結果とつき合わせながら、クラックの成長とクラック部での電流迂回を組み合わせたモデルを作成した。これにより、負荷ひずみ増加に伴う臨界電流、n値の変化をかなり精度よく記述できた。またこのモデルを発展させ、クラックが局所に形成された場合の臨界電流やn値の試料長さ依存性を明らかにすることができた。超伝導テープには、冷却時の構成材間の線膨張率差に起因する残留応力、超伝導磁石作製時にコイルに捲く際の曲げ応力、作動時の電流・磁場で誘起されるローレンツ力などさまざまな応力がかかる。応力が高くなると超伝導相に損傷が生じ、臨界電流・臨界温度・上部臨界磁場などの超伝導特性が低下する。そのため、超伝導複合テープを汎用工業材料として実用化するための特性および信頼性設計には、各要素の応力場における力学応答特性と、応力状態が超伝導特性や破壊特性に及ぼす影響を定量的に解明する必要があり、その手法の開発が要望されている。今年度は、X線異常分散を利用した構成各層の力学応答の非破壊評価手法の構築、および、変形・破壊挙動と超伝導特性の相関を記述できるモデリング・シミュレーション手法の開発を行った。

層識別X線回折法による超伝導層のひずみ測定研究では、SPring8のビームライン46XUに材料種別に応じた治具・部品を工夫して装着し、異常散乱を利用して層識別することで、コーテッド系・フィラメント系の両方を測定できるようにした。この手法をDyBCOコーテッドコンダクターに適用し、DyBCO層のひずみは初期段階ではテープ全体のひずみに対応して増加すること、さらに負荷ひずみを増加させると、DyBCO層は多重クラッキングによりほぼ一定値を示すこと、この現象は複合材の破壊研究で見出された多重破壊理論で説明できることを明らかにした。変形・破壊挙動と超伝導特性の相関のモデリング・シミュレーション手法の開発研究では、引張負荷応力下のフィラメント型・コーテッド型の両コンダクターにおける集合クラックが臨界電流およびn値に及ぼす影響のモデル化し実証した。また、臨界電流の不可逆ひずみ分布関数の導出し検証した。さらに、引張変形と曲げ変形におけるn値と臨界電流の関係をモデル化して定量的に実験結果を再現した。今年度の目標としたコーテッド系・フィラメント系の両方のひずみ状態を測定する装置への改善と実験データの充実、および力学応答とその超伝導特性に及ぼす影響のモデリングの精緻化はほぼ予定通りに進んだ。これらの成果は、論文や国内外の会議で発表し、重要にもかかわらずこれまでデータ取得・モデル化がそれほど進んでいない超伝導テープ使用時の信頼性・安全性評価や設計に貢献するものとして、高い評価を得ている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまで本研究で構築してきた装置・システムをさらに改善して、新たなX線を利用した構成要素の応力下における応力状態情報を、Spring8での実験と当研究室での解析により、さらに蓄積すると共に、負荷応力下での応力状態・損傷挙動とV(発生電圧)-I(電流)カーブ、臨界電流、n値などの超伝導特性との相関モデルを進展させる。これまでほぼ順調に進んできた経過から大きな障害・問題は無いと考えている。特に後者では、本年度の研究で局所的にクラックが形成された場合の超伝導特性のテープ長さ依存性の雛形を作ることができたので、精緻化するとともに、テープ材の長さ全体に不均一にクラックが形成される場合についてもモデル化を行い、力学的見地からの長尺テープ材信頼性担保のための条件についても考察する。
昭和60年度にランダム指令信号を試験機の動特性を補償し、目的の荷重過程を試験片に負荷する為のマイクロコンピュータ用プログラムの開発とそれにともなうハードウェアの製作を行ったが本年度はこれを使用して実際に試験を行なって実働荷重試験の検討と疲労信頼性保証に関する研究を行なった。要約すると次のようになる。1)マイクロコンピュータを利用することにより、ランダム荷重を受ける構造物の合理的疲受設計のための試験システムが容易になり、計算精度、速度の限界などを考慮して、荷重制御、あるいは応力拡大係数制御試験の行えるシステムを構成した。2)簡単なパワースペクトルの定常ガウス過程を用いて幾通りかの基礎的試験を行なった結果、本法が実用に耐えることがわかった。3)ランダム荷重が比較的広帯域の場合は高速フーリェ変換(FFT)等を利用しなければならないがマイクロコンピュータのメモリの制約のためにPatch longthが短くなるという問題を生じるが、短いランダム過程の継ぎ合わせによる影響を実験によって確かめた結果、マイクロコンピュータを利用した小規模ディジタルシステムでも充分可能で有ることが判った。