hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血清中の疾患特異的なタンパク質変異の探索法開発とその可能性の実証

疾患特異的な翻訳後修飾やプロテアーゼによる切断、スプライシング異常等のタンパク質の状態変化(ここでは「変異」と記述する)が様々な点で疾患に関与していることは明らかである。本研究では、独自の前処理技術と最先端の質量分析技術を組み合わせて、血清中の任意のタンパク質の変異を網羅的に分析する方法を開発した。そこで、本研究では、独自の前処理技術と最先端の質量分析技術を組み合わせて、血清中の任意のタンパク質の変異を網羅的に分析する方法の開発を目指した。定量分析用質量分析計(三連四重極質量分析計)を用いたSRM (Selected Reaction Monitoring)法によって、当初目的としていたアポリポプロテインA-Iとトランスサイレチンについて、全配列の中で分析可能なアミノ酸の90%以上の酵素消化ペプチドの存在量を定量分析する方法の確立に成功した。この方法を用いて健常者血清中の両タンパク質の分析を行った結果、各部分が定量解析できていることを確認した。ただ、この方法では長期間安定した分析を行うためには安定同位体標識タンパク質が必要であるが、この安定同位体標識タンパク質の調製は費用と期間の両面から全てのタンパク質に利用することは困難である。そこで、本研究目的であるタンパク質の状態変異をさらに幅広いタンパク質に応用するため、新たな方法として、安定同位体標識法(ジメチル標識法)を用いた方法の確立を試みた。当研究室で開発した血清タンパク質の分画抽出法(Serum Fraction法:SF法)による血清タンパク分画物SF1, SF2に対してジメチル標識法を適応して、腎細胞癌患者血清中のタンパク質の状態変化の分析を試みた。その結果、同じタンパク質にもかかわらずSF1, SF2の両方で現れているタンパク質の中の5種類のタンパク質が手術に伴って異なる変動をしていることがわかった。しかし、現状ではリン酸化や糖化などの特定の翻訳後修飾についてはその分析が行われているが、それ以外のタンパク質の変異に関しては幅広く探索する方法がない。また、上記のリン酸化や糖化においても複合的な変異やヘテロジニティーの大きい糖鎖に関しては十分とは言えない。そこで、本研究では、独自の前処理技術と最先端の質量分析技術を組み合わせて、血清中の任意のタンパク質の変異を網羅的に分析する方法を開発し、さらに、その変異の各種疾患との相関を解析する。本年度は2種類のタンパク質の変異を分析するための(1)血清の前処理法と(2)SRM法(Selected Reaction Monitoring法)による同時分析法の確立を行った。詳細を以下に記載する。(1)血清の前処理法:ここでは簡便に目的とするタンパク質を簡便に濃縮することが理想的である。そこで市販のアルブミン/IgG除去カラムの使用を試みたが、操作に1時間以上を要すること、さらに、今後の多検体分析を考えると1検体約3000円ではコストが高いため別の方法として独自に開発した前処理法を試みた。その結果、この方法で2つのタンパク質を簡便にかつ比較的迅速に濃縮することが出来た。そこで、この方法で処理した血清に対して効率の良いトリプシン消化法を確立した。(2) SRM分析法の確立:連携研究者の五島(産総研)によってコムギの発現システムを用いて調製した上記2種類の目的タンパク質をトリプシン消化し、これに対してSRM分析条件の確立を行った。その結果、両方のタンパク質において80%以上のトリプシン消化ペプチド断片を定量分析するためのパラメターを決定することが出来た。本研究では質量分析計を使った定量分析法(SRM法)を用いて目的タンパク質の酵素消化断片を出来るだけ網羅的に定量分析し、個々の断片の存在量を比較することにより部位特異的な修飾や切断の情報を得ることを目的としている。本年度は2つの目的タンパク質に対してアミノ酸配列の80%以上を網羅する定量分析計を構築できたことは当初の計画どおりである。当初の研究計画に変更はない。今後は確立した定量分析法を実際の血清試料に応用して、個々のペプチド断片の分析が妥当に行われているかを評価し、その後、膀胱癌患者血清、腎細胞癌患者血清、または、肝癌患者血清に応用する。(1)分析精度と信頼性の確認(健常者血清を対象として):健常者血清数例を対象に分析し、平成23年度に決定したパラメターで目的タンパク質由来のペプチド断片を確実に分析できていることを確認する。上記の通り、血清は非常に複雑であるためSRM分析する成分以外のタンパク質由来の成分を重複して検出している可能性がある。これに関しては、様々な実サンプルを測定して確認する必要がある。したがって、まずは健常者血清を5例程度分析して、確実に目的タンパク質由来のペプチドが分析できていることを確認する。また、安定同位体標識タンパク質を内部標準にした各ペプチド分析の再現性、定量性についても確認を行う。(2)疾患特異的なタンパク質変異状態の探索:

(1)で確認できた分析方法で、各種疾患の患者血清を分析する。疾患としては連携研究者の野村(千葉大学医学部附属病院疾患プロテオミクスセンター・センター長)の研究対象である肝疾患(肝癌手術前後、肝硬変、肝炎、アルコール依存症、健常者各20例)と、北里大学医学部泌尿器科の協力のもと膀胱癌ならびに腎細胞癌患者血清を対象に行う。研究分担方法の開発はほぼ全てを研究代表者と博士課程3年の大学院生(斎藤達也)と研究支援者(加藤利佳)で行う。また、以下の点において3名の連携研究者の支援を受ける。前田忠計(北里大学・名誉教授):データの解析、情報収集のための学会、研究会参加。野村文夫(千葉大学医学部・教授):血清試料の収集、選択。分析データの解釈。岩村正嗣(北里大学医学部・講師):血清試料の収集、選択。分析データの解釈。
日仏の中等後教育における職業専門化と文化資本伝達の変容過程に関する研究

本研究は、日仏両国の中等後教育において、特に人文系分野が社会経済的要求に対応させた職業専門化に着目し、長期キャリア形成に及ぼす文化資本伝達が多様化する変容過程を分析した。行政資料・統計と編年史等に基づく時系列データベースを作成し、また現地聞き取り調査を実施した結果、(1)フランスでは開放入学制の大学が停滞する一方で、短期高等教育機関が発展する日本とは逆の傾向がみられること、(2)大学では1968年以降設立された新構想大学による先導を経て、1980年代末以降に伝統的大学が職業専門化を進展させたことを明らかにした。1970年代以降に日本とフランスで展開した中等後・高等教育の職業専門化(仏語:professionnalisation)について、本年度は両国の人文系大学学部ごとに年次変化の時系列データベースを作成し、変容過程の比較を試みた。人文系学部は、文学、言語、人文科学(心理・社会・国際・教養等)、芸術、教育の諸分野を範囲とした。行政資料・統計のほか、高等教育機関の編年史等の文献資料を入手し、各機関のホームページ等も参照しながら、学部の新設・改編等の沿革に関わる情報を入力し、職業専門化された学部の拡大進展状況を分析するための基盤データを構築した。分析の視点は、フランスの社会学者ピエール・ブルデューが展開した高等教育を通じての文化資本伝達に着目し、それが職業専門化に伴ってどれだけ多様化し、伝達される人文系教育の内容が変化したかを比較することにある。現在の分析段階では、日仏両国とも職業専門化を導入した人文系の学部やコースが増加し、時代に適応した教育内容の変化が認められるが、日本では当初から実用性・学際性を銘打った学部名称が多い中、近年は拡散状況が認められるのに対し、フランスでは基幹となるディシプリンを共有した上で、普通教育と職業教育が分岐していくことによって職業専門化を拡大させていることが明らかになっている。教員・学生数やカリキュラム等の補完情報を加えたり、短期高等教育機関や大学院修士課程とのつながりを考慮したりすることで、分析の進展を図りつつある。本年度の成果物としては、教育系大学の文化資本形成に関する論文を『上越教育大学研究紀要』に執筆したほか、近年のフランスでサルコジ政権下の新自由主義政策により、学力向上策(進学促進策)と職業専門化が連動する形で強力に推進されてきたことを、学会で発表して論文に執筆し『日仏教育学会年報』に投稿した。本年度は、日仏の人文系大学学部別に作成した職業専門化(仏語:professionnalisation)に関する時系列データベースに基づき、1970年代以降の変容過程に関する分析を進めると同時に、フランスの大学教育現場における文化資本伝達の変容と問題点に関する現地聞き取り調査を実施した。まず前年度に引き続き、行政資料・統計のほか、高等教育機関の編年史等の文献資料を補完し、特に学士課程名称の変化に着目しながら、日仏両国で文科系の比重が低下し職業専門化が進展してきた過程について分析した。その結果を『上越教育大学研究紀要』に論文として執筆した。次にP.ブルデューの文化資本概念が、上記の職業専門化に伴ってどのように議論されてきたかについて、彼自身の1960年代からのテキストに遡って検討し、2010年11月に日仏社会学会で研究発表を行った。その結果、フランスの正統的ブルジョワ階級文化を所与の前提に置かなくても、象徴権力の転換をもたらす文化変動の観点から、日仏両国の教育と社会を比較する可能性に開かれていることを明らかにした。そして11月にフランスで現地調査を実施し、パリ近辺の大学を中心に、主に次の2点について聞き取り調査および文献資料収集を行い、現在の分析課題としている。(1)サルコジ政権下での高等教育改革が進められる中、原則無選抜で人文主義的伝統をもつ大学が停滞し、職業専門化に特化した短期高等教育機関が発展するという、日本とは逆の傾向がみられること。(2)大学の中でも、パリ・ソルボンヌ大学のように職業専門化を伴う再編を率先して引き受けている伝統的な大規模大学と、パリ第8大学サンドニ校、第10大学ナンテール校のように設立当初から職業専門化を導入した形で新設され、その大学固有の特色を生かした独自の発展を遂げようとしている大学がみられること。本年度は、主にフランスの人文系大学学部において職業専門化(仏語:profession nalisation)が進展してきた過程に着目し、行政資料・統計および編年史等の文献資料によるデータベースの補完を行ったほか、パリ市内と近郊の大学教員を対象に現地聞き取り調査を行い、近年の市場化改革に伴う文化資本伝達の変容過程について分析を試みた。

その結果、フランスでは日本とは逆に、開放入学制を原則とする大学が、急激な教育拡大に加えて若年失業の増加を受けて地位低下を起こした一方、短期高等教育機関が第三次産業の進展による就業構造の変化に順応し拡大を続けたことについて、1985年以降の文科系と第三次産業系(サービス系)分野の時系列データを分析し、学会報告と論文執筆を行った。また、教育システムの内部要因として、中等教育段階から供給母体となる普通バカロレア文科取得者の減少が影響していることも明らかになった。さらに、職業専門化の進展過程について、1968年以降に設立された新構想大学が、人的資本、生涯教育等の社会的要請を受けて教育研究における複合ディシプリンを発展させた後、1980年代後半以降には日本と同様にグローバルな知識基盤社会が唱えられる中、伝統的大学が職業専門化を率先して推進するようになったことに着目した分析を行い、学会報告の準備を進めた。他方、前年度に学会報告したP.ブルデューの文化資本概念を用いた説明理論について、市場化に伴う正統的文化の自律性低下に着目した高等教育の文化変動との関わりから論文を執筆・投稿し、『日仏社会学会年報』に掲載された。
生理活性イノシトールリン脂質類の脂肪酸部の役割解明のための全合成

イノシトールリン脂質類が細胞内の情報伝達に深くかかわっていることが、最近次々と明らかにされ、活発に研究が展開されている。本研究では、それらが生体内で活性発現する際に、脂肪酸部がどのような役割をしているのか解明することを目標に、いくつかのイノシトールリン脂質の全合成を検討し、以下のような成果を得た。1.天然ホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸の脂肪酸部を、ベンゾイル及びヘプタノイルにした、水溶性のPIP_3の合成を完成した。これらは、以前合成したステアロイル基を有する油性のPIP_3と、PKCに対して同様の活性を示すことが分かった。2.不飽和結合に影響しないで脱保護できるような保護基として、9-フルオレニルメチル基が優れていることを見いだした。このリン酸保護基は、塩基を作用させることにより、効率よく除去でき、対応するリン酸モノエステルを収率よく与えることが明らかとなった。3.水酸基の保護、選択的脱保護、ならびに光学分割の補助の要求に応える、多機能を有する安息香酸誘導体(PAC_<Lev>基)を考案した。これにより、効率よく保護ができ、脂肪酸エステルなど、他の官能基に影響することなく脱保護ができた。さらに、PAC_<Lev>基により、酒石酸誘導体を用いるジアステレオ選択的アシル化が高い選択性で実現した。4.上記2、3の成果を利用して、不飽和脂肪酸を有するホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸の全合成に成功した。5.上記2の成果により、不飽和型PIP_3の全合成を完成した。6.以上のように合成したイノシトールリン脂質類のスペクトルデータと共に、コンピューターを利用した計算化学を駆使して詳細に検討し、それらの立体構造を明らかにし、今後得られる生物活性の結果と比較することにより、構造一活性相関を解明したい。
[1,n]-双極子活性種の発生法の開発と合成反応への展開

小員環のα位にカルバニオンを発生させ,開環させることで1,n-双極子として機能させることを目的に検討を行った.その結果,2-(p-tosylmethyl)cyclopanecarboxylateをアルキリデンもしくはベンジリデンマロネート存在下,アミド塩基であるLiHMDSで処理すると,三員環の開環/マロネート誘導体の付加/分子内マイケル反応/トシルアセテートの脱離がワンポットで進行し,高収率で多官能性のシクロペンテン誘導体が生成するという新規環化反応を見いだした.1,4-双極子前駆体として,イミニウムもしくはホスホニウムを有する三員環化合物の合成は,単離精製が困難であるため,詳細に条件を検討中である.そこで,まず,合成が比較的容易なホスホネートおよびホスフィノイル基を有する基質について,目的の三員環開裂反応がおこるかどうか,また三員環上の置換基がそれに与える影響を検討することにした.三員環上にフェニル基とニトロ基を有するdiethyl ((2-nitro-3-phenylcyclopropyl)methyl)phosphonateを合成し,LDAで処理したところ,目的の環開裂反応が起こった成績体と共に,ニトロ基のα位が脱プロトン化されて開環がおこった基質も生成した.これは生成したアニオンがフェニル基によって安定化されるためであると考え,フェニル基の存在しない基質を合成し反応に付したところ,目的の化合物のみが得られたが,化学収率は20%以下であった.ニトロ基をエステル基に変換した基質を用いたところ,収率が54%にまで向上した.三員環の開環がおこることが分かったので,生成したアニオンを捕捉するために系内にN- methylmaleimideを加えたところ,分解し,少量の原料を回収したのみであった.小過剰の塩基が重合化を促進している可能性があるので,塩基の当量数と共に濃度,温度などの検討を行っている.その他,ニトロ基の代わりにシアノ基,スルホニル基を有する基質の合成にも成功しているので,網羅的に検討を行っている.1,n-双極子前駆体となる電子求引性基を有する三員環化合物の開裂条件の検討を行った.昨年度中に三員環上にエステル基を有するethyl 2-((diethoxyphosphoryl)methyl)cyclopropane-1-carboxylateをLDAで処理すると中程度の収率で開環体が得られることが明らかになったので,本年度は,ホスホリル基をスルホニル基,シアノ基に変換した基質も併せて検討を行った.スルホニル基を有する基質をアミド塩基であるLiHMDSで処理したところ,目的の開環体がE-選択的に86%の収率で得られた.そこで,塩基で処理した後に求電子剤としてケイ皮酸エチルを添加したところ,目的の多官能性五員環成績体が34%の収率で得られた.さらに興味深いことに,dimethyl 2-benzylidenemalonateを求電子剤として用いた場合は,スルホニル基を持たない五員環化合物が74%の収率で得られた.これは,五員環が生成した後にスルホニル基のα位のアニオンがエステル部分を攻撃してビシクロ[3.2.0]ヘプタンとなり,その後スルホニル酢酸エステルの脱離が起こった結果と考え,現在中間体の別経路での合成など,反応機構を明らかにするための検討を行っている.シアノ基を有する基質もLiHMDSによって容易に開裂して開環体が得られた.さらにdimethyl 2-benzylidenemalonateを反応させると,スルホニル基を有する基質よりも化学収率は低いものの同一の環化体が得られた.昨年度中に,trans-ethyl-2-(tosylmethyl)cyclopropane-1-carboxylateをアミド塩基であるLiHMDSで処理して開環させた後にdimethyl 2-benzylidenemalonateを加えると,多官能性シクロペンテン誘導体1-ethyl 3-methyl 2-phenylcyclopent-3-ene-1,3-dicarboxylateが得られるという興味深い反応を見出した.本反応は,2回のマイケル付加が起こって五員環が生成した後にスルホニル基のα位のアニオンがエステル部分を攻撃してビシクロ[3.2.0]ヘプタンとなり,その後スルホニル酢酸エステルの脱離が起こった結果と考えられる.そこでスルホニル基の代わりにシアノ基,ホスフィノイル基,エステル基を検討したところ,同様に反応が進行したが,スルホニル基の場合に最も化学収率が高かった.反応機構に関する情報を得るために,中間体の捕捉を検討したところ,dimethyl 2-(2,2-dimethylpropylidene)malonateを用いた場合に四員環経由でエステル基が転位する前に捕捉された化合物を単離することができた.さらにこの化合物をLiHMDSで処理するとシクロペンテン誘導体に変換された.反応条件を検討したところ,アルキリデンマロネート存在下LiHMDSを加えるという条件で90%程度まで収率が向上し,基質適用範囲も広いことが明らかになった.さらに,三員環上の電子求引基をエステルからニトリルに変換したtrans-2-(tosylmethyl)cyclopropane-1-carbonitrileを用いた場合も同様の形式の反応が起こり,シアノ基を有するシクロペンテン誘導体が得られることも見出した.小員環のα位にカルバニオンを発生させ,開環させることで1,n-双極子として機能させることを目的に検討を行った.

その結果,2-(p-tosylmethyl)cyclopanecarboxylateをアルキリデンもしくはベンジリデンマロネート存在下,アミド塩基であるLiHMDSで処理すると,三員環の開環/マロネート誘導体の付加/分子内マイケル反応/トシルアセテートの脱離がワンポットで進行し,高収率で多官能性のシクロペンテン誘導体が生成するという新規環化反応を見いだした.電子求引性基としてエステル基を有する三員環化合物をアミド塩基で処理することで効率よく開環反応が起こることを明らかにし,さらに適当な求電子剤を加えることで良い収率で多官能性の五員環化合物を得ることに成功した.求電子剤の種類によっては予期せぬ反応を起こすものもあり,反応機構的にも興味深いものであり今後の展開が期待される.このことから一定の成果をあげることができたと考えている.有機合成化学スルホニル基,シアノ基,エステル基などを有する三員環化合物を原料とする五員環形成反応を体系的に検討し,適用範囲を明らかにする.また,反応機構を詳細に検討する.さらにイミニウムもしくはホスホニウム基を有する基質から1,4-双極子化学種を発生させる検討も併せて行う.種々の置換基を有する三員環化合物合成の方法論の開発に成功し,塩基によって処理することで目的の開環反応が起こることを確認できたため,一定の成果をあげることができたと考えている.合成した三員環化合物と塩基,捕捉剤との反応を体系的に検討し,新規環化反応につなげるとともに,そこで得られた知見をもとに,イミニウムもしくはホスホニウムを有する基質から1,4-双極子化学種を発生させることを目的に検討を行う.消耗品購入の都合上,少額の繰り越し金が生じた.消耗品購入にあてる.
制約最適化問題のSAT変換による解法とその並列分散処理に関する研究

制約充足および最適化問題に対するSAT技術と,その並列分散実装に関する研究を進め, 105件の雑誌論文公表, 67件の学会発表を行った.また,世界をリードするソフトウェアを開発した.2008年と2009年のCSPソルバー競技会グローバル制約部門優勝のSugar, 2011年SAT競技会応用UNSAT部門優勝のGlueMiniSat, 2010年と2011年のMax. SAT競技会部分Max. SAT応用部門優勝のQMaxSAT.(1)制約最適化問題と制約充足問題(以下まとめてCSPと呼ぶ),SAT変換に基づく並列SATソルバーによる解法に着目し,実用的規模の問題を高速に解くための手法の研究,実証ソフトウェアの開発,および評価を目的とした(2)既存SAT技術のCSPへの適用について,適用分野の拡大,大規模な問題への対応,高速な求解の実現を研究課題とし,対応する研究グループを組織して研究を進めた制約充足および最適化問題に対するSAT技術と,その並列分散実装に関する研究を進め, 105件の雑誌論文公表, 67件の学会発表を行った.また,世界をリードするソフトウェアを開発した.2008年と2009年のCSPソルバー競技会グローバル制約部門優勝のSugar, 2011年SAT競技会応用UNSAT部門優勝のGlueMiniSat, 2010年と2011年のMax. SAT競技会部分Max. SAT応用部門優勝のQMaxSAT.当初の研究計画に沿い各テーマの研究を進め,以下の主な成果を得た.(A1)SAT変換型CSPソルバーを開発し,国際CSPソルバー競技会のグローバル制約部門で第1位となった.また,2次元Stripパッキング問題への応用研究を行い,未解決問題の解決に成功した.(A2)動的CSPのSAT変換について,得られるSAT問題の系列間に一致制約を導入し,ソフト制約あるいはMax-SAT問題として記述する方法を考案した.(A3)命題時相論理ののSAT変換について,有限モデル検査技術の拡張適用の可能性について検討を行い,予備的な結果を得た.(A4)分散CSPのSAT変換に関連して,分散プランニングおよびメカニズムデザインに関する研究を進め,論文発表を行った(最優秀論文賞1件,最優秀学生論文賞1件).(B1)DPLLに基づくSATソルバーにOrder encoding専用のアルゴリズムを組み込み,高速化を実現する方法を考案した.(B2)モデル生成型定理証明器およびSATソルバーに極小モデル生成機能を付加する方法を考案し,システムの実装および性能評価を行った.(C1,D1)学習節を共有・再利用しながら複数のソルバーが協調的に解く並列ソルバーのプロトタイプを作成し,予備実験を行った.従来型の網羅的な問題分割手法を適用した場合,クライアントの台数増加に伴い性能向上の鈍化が見られるため,これを克服するためにランダムな問題分割と複数の探索戦略を併用する手法を考案し,評価実験によりその有用性を示した.また,学習節の再利用が有効に働くと想定されるMax-CSP/COPについて.ソルバーシステムの開発を進めた.本年度は,CSPのSAT変換(SAT符号化),動的SATに対するラグランジュ分解法の適用,SMT(Satisfiability Modulo Theories),分散制約最適化問題および提携構造形成問題とメカニズムデザイン,極小モデル生成アルゴリズム,極小集合被覆を用いたSAT解の列挙アルゴリズム,組合せテストケース生成への応用,システム生物学における代謝パスウェイ解析への応用,ジョブショップスケジューリング問題への応用,準群の存在問題への応用について研究を進め,19件の査読付論文の公表,10件の学会発表(うち大会優勝賞4件)を行った.また,「最近のSAT技術の発展」についての解説論文9編を全研究者で分担執筆し,人工知能学会誌25巻1号(2010年1月)で公表した.本研究の研究成果の一つであるCSPソルバーSugarは,2009年国際CSPソルバー競技会の全7部門のうち3部門で優勝し,優れた性能を示した.ジョブショップスケジューリング問題への応用では,20年以上未解決であった2問について最適値決定に成功し,ソフトウェア開発という面でも,大きな成果を得た.定期的な研究活動については,全研究者の参加するCSPSAT研究会を3回(7月,11月,3月),CSPSAT講演会を1回(2月)開催し,成果発表・研究交流・情報交換を行った.これらの集会への参加者はのべ79名(海外研究者8名を含む)だった.本年度は,CSPのコンパクトかつ効率の良いSAT符号化(SAT変換),動的SATに対するラグランジュ分解法の適用,SMT(Satisfiability Modulo Theories),分散CSPおよび提携構造形成問題とメカニズムデザイン,新しい学習戦略を採用したSATソルバー,モデル生成型SATソルバー,MaxSAT,ソルバー,組合せテストケース生成問題への応用,システム生物学における代謝パスウェイ解析への応用分散処理プレームワークHadoopを用いた並列SATソルバーについて研究を進め,27件の査読付論文の公表,20件の学会発表(うち招待講演3件)を行った本研究の研究成果の一つであるMaxSATソルバーQMaxSATは,MaxSAT Evaluation 2010に参加し,Partial MaxSAT部門において,参加した全13ソルバー中Industrialで優勝,Craftedで準優勝という優れた成績をおさめた定期的な研究活動については,全研究者の参加するCSPSAT研究会を3回(7月,11月,3月),CSPSAT講演会を1回(11月)開催し,成果発表・研究交流・情報交換を行った.

これらの集会への参加者はのべ97名(海外研究者11名を含む)だった最終年度として研究開発を行い,33件の学会誌論文・国際会議論文(うち査読付論文32件,ベストペーパー2件)の公表,18件の学会発表(うちベストペーパー1件)を行った.特筆すべき研究開発成果としては以下のものが挙げられる,(1)SATソルバーGlueMiniSatが,SAT2011競技会の逐次型ソルバートラックのApplication部門においてUNSATクラスで1位,SAT+UNSATクラスで2位,さらに並列型ソルバートラックのApplication部門UNSATクラスで2位を獲得という非常に優秀な成績を収めた.(2)MaxSATソルバーQMaxSATが,MaxSAT Evaluation 2011のPartial MaxSAT部門において前年に引き続きIndustrialで1位,Craftedで2位という優れた成績を収めた.その他,以下の研究を進めた:CSPのコンパクトかつ効率的な新しいSAT符号化;値変更コスト付き動的SATおよび動的CSPの解法;複数の背景理論を持つSMTへの部分評価法の導入;分散CSPの応用としての提携構造形成問題とメカニズムデザイン;SATソルバーにおける局所対称性除去手法;極小モデル生成器MiniMGの高速化手法;SAT技術の釣合い型不完備ブロック計画構成問題への応用;擬似ブールソルバーを応用した部分MaxSATソルバーの開発;SATソルバーを利用した極小モデル生成器を用いた代謝パスウェイの解析;GlueMiniSatの技術を応用した並列SATソルバーの開発;セマフォを利用した並列SATソルバーの開発.また,全研究者の参加するCSPSAT研究会を3回,CSPSAT講演会を1回開催し(参加者数のべ93名),第25回人工知能学会全国大会のオーガナイズドセッションrSAT技術の理論,実装,応用」を企画した.
数値解析のV&Vに基づく地盤の変形予測解析の信頼性向上

数値解析による地盤の変形予測について、従来の決定論的な予測ではなく、各種モデル化の不確かさの定量化に基づく確率論的な予測を行い、予測結果の信頼性を向上させるを目的とする。数値解析による地盤の変形予測精度は、模型実験や現場計測事例との比較を通じて数多く検討されているが、変形予測の客観的な精度が保証されておらず、予測精度は実験者と計算者に強く依存している。本研究では、近年機械分野で導入が進んでいる数値解析のV&Vの考え方に基づき、模型実験と数値解析の比較において、各種モデル化の不確かさの定量化に基づいて数値解析の妥当性を確認し、信頼性を高めた精度保証付きの変形予測解析の方法論を提案する。平成30年度には以下を実施した。1)粘性土地盤上の盛土の変形挙動に対する遠心模型実験、室内土質試験および数値解析を実施した。平成29年度に実施した遠心模型実験で得られた結果の応答値のばらつきを整理し、弾塑性モデルと有限要素法を用いた数値解析により、その再現解析を実施した。弾塑性モデルの材料パラメータについては圧密非排水三軸試験を複数回実施し、強度定数などの不確実性を検討した。不確実性を考慮した実験結果と解析結果の比較によって、数値解析手法の妥当性を検討した。その結果、数値解析は実験で得られた天端沈下量をやや過少評価することが明らかとなった。2)適用する数値解析手法の数値計算の正しさの検証を行った。今年度はメッシュサイズに対する解の収束性を確認した。解析には有限変形多孔質体理論に基づく動的有限要素解析手法を適用した。3)液状化地盤上の直接基礎構造物の動的遠心模型実験を実施した。加振後の基礎の沈下量と実験条件の不確実性を評価した。4)落石シミュレーションを通じて、不確実性の評価手法を検討した。これまで、粘性土地盤上の盛土の変形挙動および液状化地盤上の直接基礎構造物を対象として、複数回の遠心模型実験を実施し、実験条件の不確実性を検討した。遠心模型実験については当初の計画をほぼ終了している。また、室内土質試験については一部実施したが、試験装置の不具合が発生したため、さらにデータを蓄積するため平成31年度も引き続き実施する予定である。粘性土地盤上の盛土の変形挙動について、数値解析の正しさの検証と不確実性を考慮した妥当性の確認を計画通りに実施した。データの不足している室内土質試験を昨年度に引き続き実施する。この結果をもとに遠心模型実験の数値解析を再度実施し、数値解析で用いる材料パラメータの不確実性評価手法を確立する。これまでに実施した遠心模型実験、室内土質試験およびこれらの数値解析によるモンテカルロシミュレーションを通じて、不確実性を考慮した数値解析の変形予測に対する妥当性を検討する手法を確立し、信頼性を高めた変形予測解析の方法論を提案する。最後に以上の研究成果を論文としてとりまとめる。本研究では、近年機械分野で導入が進んでいる数値解析のV&V(Verification & Validation)の考え方に基づき、模型実験と数値解析の比較において、各種モデル化の不確かさの定量化に基づいて数値解析の妥当性を確認し、信頼性を高めた精度保証付きの変形予測解析の方法論を提案する。平成28年度には、砂質土地盤上の盛土の地震時挙動に対する遠心模型実験および室内試験を実施した。数値解析が実務で適用されることの多い、液状化地盤上の盛土の地震時挙動を対象とした。遠心加速度は30Gのもと、モータ駆動の振動台を用いて正弦波加振を行い、基礎地盤内の間隙水圧や盛土の沈下量を計測した。上記の実験条件のもと、実験手順を十分に確立し、同一の実験条件で5回程度実験を繰返し、応答値のばらつきを整理した。その結果、種々のパラメータのうち入力加速度が盛土の変形量に与える感度が大きいことを確認した。この入力加速度の影響をより詳細に検討するには、安定的な加振を行うための加振装置が必要であり、その改良について検討した。また、模型実験材料の力学特性を調べるため繰返し三軸試験装置の改良を実施した。当初計画では粘性土地盤上の盛土の構築過程に対する遠心模型実験および室内試験を実施する予定であったが、実験材料等の準備の都合上、平成29年度に実施予定の砂質土地盤上の盛土の地震時挙動に対する遠心模型実験を前倒しして実施した。また、当初計画では同一の実験条件で10回程度実験を繰返し実施する予定であったが、加振装置の不具合もあり5回程度の実施となった。実施回数は少ないものの、実験条件等を確立する上で十分な結果であり、おおむね順調に進展している。

数値解析による地盤の変形予測精度は、模型実験や現場計測事例との比較を通じて数多く検討されているが、変形予測の客観的な精度が保証されておらず、予測精度は実験者と計算者に強く依存している。本研究では、近年機械分野で導入が進んでいる数値解析のV&Vの考え方に基づき、模型実験と数値解析の比較において、各種モデル化の不確かさの定量化に基づいて数値解析の妥当性を確認し、信頼性を高めた精度保証付きの変形予測解析の方法論を提案する。平成29年度には以下を実施した。1)粘性土地盤上の盛土の変形挙動に対する遠心模型実験および室内試験を実施した。数値解析が実務で適用されることの多い、粘性土地盤上の盛土の変形挙動を対象とした。遠心加速度を徐々に増加させ、基礎地盤内の間隙水圧や盛土の沈下量を計測した。上記の実験条件のもと、実験手順を十分に確立し、同一の実験条件で9回実験を繰返し、応答値のばらつきを整理した。その結果、種々のパラメータのうち盛土の質量が盛土の変形量に与える感度が大きいことを確認した。2)模型実験材料の力学特性を調べるため圧密非排水三軸試験を複数回実施し、強度定数などの不確実性を検討した。3)再現性の高い模型実験を行うためには、均質で再現性の高い模型地盤の作成方法が必要である。そこで、空中落下法による地盤作成のためのラインホッパーを製作し、作成条件と地盤の密度とばらつきについて検討した。4)傾斜液状化地盤の遠心模型実験を複数回実施して、実験条件における不確実性を評価した。5)落石シミュレーションを通じて、不確実性の評価手法を検討した。これまで、砂地盤上の盛土の地震時挙動と粘性土地盤上の盛土の変形挙動を対象として、複数回の遠心模型実験を実施し、実験条件の不確実性を検討した。遠心模型実験については当初の計画通りに進行している。一方、室内土質試験については昨年度一部実施したが、さらにデータを蓄積するため平成30年度も引き続き実施する予定である。数値解析による地盤の変形予測について、従来の決定論的な予測ではなく、各種モデル化の不確かさの定量化に基づく確率論的な予測を行い、予測結果の信頼性を向上させるを目的とする。平成30年度には以下を実施した。1)粘性土地盤上の盛土の変形挙動に対する遠心模型実験、室内土質試験および数値解析を実施した。平成29年度に実施した遠心模型実験で得られた結果の応答値のばらつきを整理し、弾塑性モデルと有限要素法を用いた数値解析により、その再現解析を実施した。弾塑性モデルの材料パラメータについては圧密非排水三軸試験を複数回実施し、強度定数などの不確実性を検討した。不確実性を考慮した実験結果と解析結果の比較によって、数値解析手法の妥当性を検討した。その結果、数値解析は実験で得られた天端沈下量をやや過少評価することが明らかとなった。2)適用する数値解析手法の数値計算の正しさの検証を行った。
ドイツ工作連盟の活動の全容解明と関連資料のデータベース構築

本研究は、ドイツにおける建築およびデザインの近代化とその普及に尽力したドイツ工作連盟について、年次報告書、議事録、機関誌及び展覧会などの記録資料を通じて、その活動全般に関するデータベースを構築し、そのことによりドイツ工作連盟の活動理念をあらためて解明することを目的としている。平成1516年度にわたる二年間を研究期間とし、関連資料の現地調査を行い、さらに収集したデータを集計、取りまとめる作業を行った。ドイツ工作連盟に関する典拠資料は、おもにベルリンのドイツ工作連盟資料館(Werkbundarchiv)に保管されており、平成15年8月418日、平成15年10月24日11月5日、および平成16年8月6日20日の三回にわたり現地調査を実施した。当初の研究計画では、平成15年度の一回のみの渡航調査を予定していたが、資料館の所蔵資料が予想を越えた量に及び、さらに追加調査をおこなった。関連資料の収集作業は、ドイツ工作連盟の機関誌『フォルム(Die Form)』(1922年創刊)、「年次報告書(Jahresbericht)」、「理事会、委員会等の議事録」、『ドイツ工作連盟の活動報告(Mitteilungen der DWB)』、などの媒体を中心に、展覧会カタログや、ドイツ工作連盟が出版母体となった刊行物一般を対象とした。これらの資料収集・分析作業にもとづき、以下の点について重点的な記述を行い、報告書を作成した。1)ヴィルヘルムII世親政下のドイツにおける建築・工芸の近代化の様相について-〔第2章〕ドイツ工作連盟の設立をめぐって2)ヴァイマール共和国時代におけるドイツ工作連盟の展覧会・雑誌出版活動について-〔第3章〕ドイツ工作連盟の1920年代3)ドイツ工作連盟と近代建築運動・田園都市運動との関連について-〔第4章〕ドイツ工作連盟によるジードルンク建設について〔第5章〕ドイツ工作連盟のジードルンク各論本研究は、ドイツにおける建築およびデザインの近代化とその普及に尽力したドイツ工作連盟について、年次報告書、議事録、機関誌及び展覧会などの記録資料を通じて、その活動全般に関するデータベースを構築し、そのことによりドイツ工作連盟の活動理念をあらためて解明することを目的としている。平成1516年度にわたる二年間を研究期間とし、平成15年度はおもに、関連資料の現地調査、収集作業をおこなった。ドイツ工作連盟に関する一次資料は、おもにベルリンのドイツ工作連盟資料館(Werkbundarchiv)に保管されており、平成15年8月418日、および平成15年10月24日11月5日の二回にわたり現地調査を実施した。当初の研究計画では、平成15年度は一回のみの渡航調査を予定していたが、資料館の所蔵資料が予想を越えた量に及び、さらに追加調査をおこなった。関連資料の収集作業は、「年次報告書(Jahresbericht)」、「理事会、委員会等の議事録」、「ドイツ工作連盟の活動報告(Mitteilungen der DWB)』、ドイツ工作連盟の機関誌『フォルム(Die Form)』(1922年創刊)などの媒体を中心に、展覧会カタログや、ドイツ工作連盟が出版母体となった刊行物一般を対象とした。今後、各資料・機関誌等に記載された活動内容、掲載論文、展覧会の企画内容等に関する読解作業を進め、ドイツ工作連盟についての従来の研究を補完、また推進し得るデータベースの構築に取り掛かる予定である。そして、最終的に、ドイツ工作連盟の措定した近代建築・モダンデザイン像の解析・検証につなげていきたい。なお、関連資料の収集状況はいまだ完全とはいえず、平成16年度においてもさらなる追加調査(現地調査)が必要になる見込みである。

本研究は、ドイツにおける建築およびデザインの近代化とその普及に尽力したドイツ工作連盟について、年次報告書、議事録、機関誌及び展覧会などの記録資料を通じて、その活動全般に関するデータベースを構築し、そのことによりドイツ工作連盟の活動理念をあらためて解明することを目的としている。平成1516年度にわたる二年間を研究期間とし、平成16年度は平成15年度にひきつづき関連資料の現地調査を行い、さらに収集したデータを集計、取りまとめる作業を行った。ドイツ工作連盟に関する一次資料は、おもにベルリンのドイツ工作連盟資料館(Werkbundarchiv)に保管されており、平成15年8月418日、平成15年10月24日11月5日、および平成16年8月6日20日の三回にわたり現地調査を実施した。当初の研究計画では、平成15年度の一回のみの渡航調査を予定していたが、資料館の所蔵資料が予想を越えた量に及び、さらに追加調査をおこなった。関連資料の収集作業は、「年次報告書(Jahresbericht)」、「理事会、委員会等の議事録」、『ドイツ工作連盟の活動報告(Mitteilungen der DWB)』、ドイツ工作連盟の機関誌『フォルム(Die Form)』(1922年創刊)などの媒体を中心に、展覧会カタログや、ドイツ工作連盟が出版母体となった刊行物一般を対象とした。これらは、これまで知られていなかったドイツ工作連盟の活動を詳細に記録したもので、その内容についてデータベースを構築し、従来の研究を補完、また推進し得る視点を今後抽出していく予定である。そして、最終的に、ドイツ工作連盟の措定した近代建築・モダンデザイン像の解析・検証につなげていきたい。
協働金属触媒によるアルケンの二官能基化反応

平成30年度,私は研究計画に記載した「シナジー型遷移金属協働触媒によるアルケンのダブル官能基化反応」を中心に研究を進めた。特筆すべき成果として,「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」について,ケイ素反応剤とホウ素反応剤を用いるそれぞれの場合において,反応機構の違いを明らかにした。ケイ素反応剤を用いるものについてはChemical Communications誌にて報告し,ホウ素反応剤を用いるものについてもOrganic Letters誌に投稿している。さらに,パラジウム触媒を用いて,2種類の異なるホスフィン配位子を最適化した結果,カルコン類のアリルアリール化反応を実現した。この反応は,銅/パラジウム協働触媒系において用いることのできなかった共役ケトンを用いることができ,アルケンの適用範囲を広げることを達成した。現在,反応機構に関するさらなる検討を行っている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。電子不足アルケンに有機金属反応剤を付加させ,生じたアルキル金属種をさらに炭素求電子剤で捕捉する反応は,入手容易な出発物質から複雑な分子を一挙に合成できるため有用である。しかしながら,通常グリニャール反応剤などの官能基許容性の低い有機金属反応剤を用いて,多段階の操作を必要とする。これに対し,適度な反応性を有する有機金属反応剤と遷移金属触媒との金属交換により生じる有機遷移金属化学種の共役付加によって得られる遷移金属エノラートを用いる手法は簡便で,官能基許容性に優れるが,既報の例において導入できる有機基は,アリル基,プロパルギル基,ベンジル基に限られていたこのような観点から,導入可能な有機基の拡張を目指し,今年度は,研究計画に記載した「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」を中心に研究を進めた。今年度,主に次の2つの成果を得た。まず,反応条件を最適化し,当研究室で過去に開発したHOMSi反応剤を求核剤として用いることで,高い官能基許容性を示す広い基質適用範囲を確立した。導入できる有機基の組み合わせは,アリル基とアリール基だけでなく,アリル基とアルケニル基や,アリル基とアルキル基も可能になり,より多様な化合物を合成できる手法を確立することができた。さらに,本反応条件下では,シアノ基,エステル基,フッ素やシリル保護基が共存可能である。さらに,光学活性不斉配位子を検討し,エナンチオ選択的アリルフェニル化を達成した。不斉配位子として(R,R)-DACH-Ph-Trostを用いると,同反応が収率81%,鏡像体過剰率50%で進行した。これによって通常容易ではない不斉4級炭素の触媒的構築を達成できた。「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」にて,当初予定していた論文投稿には至らなかったが,反応条件検討によりエナンチオ選択的アリルフェニル化反応を予備的に見出しており,研究の質を向上させることができた。さらに,ロジウム触媒の利用によりα,β-不飽和ケトンに対してもアリルアリール化反応が進行することを確認しており,新規合成反応を見つけることができた。これに対し,適度な反応性を有する有機金属反応剤と遷移金属触媒との金属交換により生じる有機遷移金属化学種の共役付加によって得られる遷移金属エノラートを用いる手法は簡便で,官能基許容性に優れるが,既報の例において導入できる有機基は限られていた。このような観点から,導入可能な有機基の拡張を目指し,研究計画に記載した「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」の研究を進めた。1つ目の成果として,光学活性不斉配位子を検討し,エナンチオ選択的なアリルアリール化反応を達成した。不斉配位子として(R)-Binaphaneを用いると,同反応が収率19%,鏡像体過剰率72%で進行した。以前までの検討で,すでにアリル基の導入に関してエナンチオ選択的に進行する触媒を見出しており,今回の結果によって別々に2つの不斉中心を導入することが可能となった。残念ながら,アリル基のエナンチオ選択的な導入に有効であった不斉配位子とを同時に用いる反応に関しては進行せず,二連続不斉中心構築の手法へと展開することは出来なかった。2つ目の成果として,求核剤としてホウ素反応剤を用いるアリルアリール化反応において,系中で9-ボラビシクロ[3,3,1]ノナンとアルケンとのヒドロホウ素化反応によって生じるアルキルホウ素反応剤を用いることが可能であると見出した。これにより,アルケンを出発物として,多様なアルキルホウ素反応剤を合成し,それを本反応に用いてアルケンに対して導入することが可能となる。現在,「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」において,ケイ素反応剤を用いる場合と,ホウ素反応剤を用いる場合とで異なる反応機構で反応が進行していることを示唆する知見が得られており,反応機構に関するデータを集めることに時間がかかり,当初予定していた論文投稿に至らなかった。

平成30年度,私は研究計画に記載した「シナジー型遷移金属協働触媒によるアルケンのダブル官能基化反応」を中心に研究を進めた。特筆すべき成果として,「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」について,ケイ素反応剤とホウ素反応剤を用いるそれぞれの場合において,反応機構の違いを明らかにした。ケイ素反応剤を用いるものについてはChemical Communications誌にて報告し,ホウ素反応剤を用いるものについてもOrganic Letters誌に投稿している。さらに,パラジウム触媒を用いて,2種類の異なるホスフィン配位子を最適化した結果,カルコン類のアリルアリール化反応を実現した。この反応は,銅/パラジウム協働触媒系において用いることのできなかった共役ケトンを用いることができ,アルケンの適用範囲を広げることを達成した。現在,反応機構に関するさらなる検討を行っている。本年度は,まず「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」の論文投稿を行う。現在,エナンチオ選択的なアリル基の導入は達成しているので,アリール基に関してもエナンチオ選択的な導入法を検討し,二連続不斉中心構築の手法へと展開する。次に,基質適用範囲拡大のために他の遷移金属触媒を検討する。銅/パラジウム協働触媒系では,電子求引性基が2つ置換した電子不足アルケンでしか反応が進行しなかった。現在,ロジウム触媒を用いることで,シクロヘキセノンなどのα,β-不飽和ケトンに関してもアリルアリール化反応が進行することを確認しているので,ロジウム触媒を中心に他の遷移金属触媒の検討を行っていく。本年度は,まず「銅/パラジウム協働触媒によるアルケンのアリルアリール化反応」について,ケイ素反応剤を用いる場合と,ホウ素反応剤を用いる場合との2報に分けて論文投稿を行う。次に,基質適用範囲拡大のために,他の反応系を検討する。現在,銅/パラジウム協働触媒を用いる系では,電子求引性基が置換した電子不足アルケンでしか反応が進行しないという問題点がある。そこで,光触媒による一電子移動を経由する反応等を用いることで,電子豊富なアルケンでも新規な二官能基化反応の検討を行っていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
スーパーコンピュータを用いた強非線形音響波の伝播過程の解析

本研究では,音響衝撃波が形成される過程とその伝播過程を,スーパーコンピュータを用いて解析することを主目的とした。つまり,数学的には,音響マッハ数がO(1)でかつ音響レイノルズ数が十分に大きいという仮定のもとに,オイラーの方程式系に対する初期値境界値問題を解くことになる。数値解析のための差分法としては、オッシャーのスキームを利用した。研究実績(実施結果)を以下に記す。1。強非線形の鋸歯状型平面波の伝播とそれにともなう非線形現象については,その研究成果を既に第12回非線形音響学国際シンポジウムで発表しており,その内容はプロシーディングスとして出版されている。この研究結果に対して,さらに衝撃波形成前には音響流が発生しないことの証明,波の飽和現象の解析等を加えて,論文にまとめて,現在アメリカ音響学会誌に投稿中である。2。無限に広い平面壁にはめ込まれた円形ピストンが運動することによって放射される強非線形音響波の伝播過程が解析された。この研究では、ピストン近傍における波の回折と強非線形効果の結合した現象を調べることを目的とする。研究成果は,第13回非線形音響学国際シンポジウムで発表することになっており,プロシーディングスの出版も予定されている。3。大振幅の球の脈動による球面衝撃波の形成と発展の過程が数値的に調べられた。既に公表されている弱非線形球面音響波の理論解析の結果との比較検討がなされ,現在論文として投稿準備中である。4。強非線形の平面N型波の形成と伝播についても,前記の鋸歯状型の強非線形波動で用いた方法がそのまま適用できる。現在研究進行中。いずれの場合においても,強非線形音響波は既知の弱非線形音響波といちじるしく異なる伝播特性を持つことが判明した。1。2。3。4。現在研究進行中。
次世代超高強度・高延性・耐熱マグネシウム合金の開発

高強度・高延性Mg-HRE基合金の開発を目的として、Mg-8Gd-4Y合金(wt.%)の機械的性質やミクロ組織に及ぼすAlやZn添加量の影響を調べた。0.5wt.%のAlを添加することで、鋳造材の結晶粒径は微細化する。また、Znの添加により、押出し加工中の動的再結晶は抑制される。押出し材の強度特性は、未再結晶粒が多いほど向上することから、AlとZnを同時に添加することで、Mg-8Gd-4Y(wt.%)合金に高い強度と延性を付与できることがわかった。Mg-Gd-Y-Al基合金押出し材に高強度と高延性を付与するためには、結晶粒微細化剤として働くAl2Gdや強化相として有効なβ'相・LPSO相の微細かつ高密度な分散が必要である。平成28年度は、上述のAl2Gdやβ'相・LPSO相が微細かつ高密度に分散するための合金組成や熱処理条件を把握するために、以下の系統的な研究を行った。[鋳造材の結晶粒径や第2相の種類・サイズ・体積率に及ぼすAl添加量の影響]:Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金に、0.21.0%のAlを添加した合金を溶製し、鋳造材の結晶粒径や第2相の種類・サイズ・体積率に及ぼすAl添加量の影響を調べた。Al添加量を増やすにつれ、結晶粒微細化剤として働くAl2Gdの体積率が増え、鋳造材の結晶粒径は顕著に微細化する。Al添加量が0.5%の場合、Al2Gdの直径を10μm以下に抑えることに成功し、鋳造材の結晶粒径を100μm以下にまで微細化できることが分かった。[鋳造材の結晶粒径や第2相の種類・サイズ・体積率に及ぼすZn添加の影響]:鋳造材の結晶粒径や第2相の種類・サイズ・体積率に及ぼすZn添加の影響を調べるため、Mg-Gd-Y-Al-Mn合金に00.5%のZnを添加した合金を溶製した。Znを添加した合金は、Al2Gdを核としてもLPSO相が形成する。また、Znを含むLPSO相は溶体化処理後でも固溶せず、高温でも安定であることが分かった。[検討合金の時効硬化特性に及ぼすAl添加量やZn添加の影響]:Mg-Gd-Y-(Zn)-(Al)-Mn合金に溶体化処理を施し、200°Cでの時効硬化特性を調べた。Al添加量を増やすとAl2Gdの体積率が増加するため、時効硬化特性は若干低下する。Znの添加でも、時効硬化特性は低下するが、AlとZnを含むMg-Gd-Y-Zn-Al-Mn合金でも、△HV=約40の十分な時効硬化を示した。当初計画した実験・観察をバランスよく行い、鋳造材の結晶粒径や第2相の種類・サイズ・体積率、時効硬化特性に及ぼすAl添加量やZn添加の影響を系統的に調べた。各研究項目の達成度は、以下の通りである。[鋳造材の結晶粒径や第2相の種類・サイズ・体積率に及ぼすAl添加量の影響]:微細なAl2Gdが分散し、鋳造材の結晶粒径を十分に微細化できるAl添加量の最適値を明らかにした。[鋳造材の結晶粒径や第2相の種類・サイズ・体積率に及ぼすZn添加の影響]:十分な体積率のLPSO相が分散するためには、Znの添加が有効であることを明らかにした。またZnを含むLPSO相は高温でも安定的に存在することを発見し、Znの添加が良好な高温特性の付与に有効である可能性を示した。さらに、Znを添加すると、Al2GdがLPSO相の核として働くため、AlとZnの同時添加が、高温でも安定なLPSO相の体積率を増やし、高強度・耐熱性を付与できる可能性も示した。[検討合金の時効硬化特性に及ぼすAl添加量やZn添加の影響]:△HV=約40の十分な時効硬化を付与できるAlとZn添加量を明らかにした。上述のように、平成28年度には、鋳造材の結晶粒径を微細化でき、Al2Gdやβ'相・LPSO相が微細に分散する合金組成を明らかにしたことに加え、平成29年度にて検討する押出し加工時の変形メカニズムやヘテロ構造型Mg合金押出し材の機械的性質もすでに調べ始めており、押出し材の結晶粒微細化メカニズムやヘテロ構造形成メカニズム、押出し材の強化メカニズムに関しても、具体的な成果を得ている。Alの添加は、押出し加工時の再結晶を促進することがわかった。Al添加量の増加に伴い、押出し材の再結晶率も増加するため、延性は向上した。Mg-8Gd-4Y-0.5Zn(wt.%)合金に1%のAlを添加することで、破断伸びは9%から17%まで増加した。一方、Al添加量の増加に伴い、強度特性は低下した。押出し材の結晶粒径は、Alの添加量に関係なく2μm程度であることから、Mg-Gd-Y基合金押出し材の高強度化には、未再結晶粒が必要であることがわかった。また、Mg-Gd-Y基合金押出し材の高強度化には、Znの添加が必須であることも見出した。Mg-8Gd-4Y-1Al(wt.%)