hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高感度・高認識性を有する蛍光プローブによる環境・生体内微量有害重金属イオンの検出

また一方,抗腫瘍性白金錯体,抗リューマチ性金錯体,テクネチウム・レニウムを用いた放射性医薬品など,様々な金属錯体を用いた医薬・診断薬が開発されていることから,本研究では,キノリン部位を有する蛍光性レニウム錯体を合成し,糖分子の有する水溶性と細胞親和性を利用して細胞への取り込みを促進する配位子の開発を行った。さらに,蛍光顕微鏡観察を用いて,細胞への取り込みと細胞内分布を明らかにした。Hg2+に対して,OFF-ON,レシオメトリック型,ON-OFF型のセンサーとなるBQET誘導体の合成に成功した。これらの化合物は有用な水銀イオンセンサーとなることが示されたが,鉄(III)イオンに対しても応答することがわかった。さらなる分子設計により,水銀イオンに対する選択性を向上させることが可能であると期待される。また,亜鉛イオンとの錯形成時に分子の動きが制限され,振動によるエネルギーロスが軽減されることにより効率的に発光する亜鉛蛍光センサーTQDACHの開発にも成功した。金属イオンに配位する窒素原子の配置が制限されることにより亜鉛イオンに対する選択性も向上することがわかり,これらの知見は,他の金属イオンの選択性向上にも重要な示唆を与える。水銀イオンの添加により蛍光応答する化合物の開発に成功した。この化合物は銅イオンに対しても応答するが,さらなる分子設計により,水銀イオンに対する選択性を向上させることが可能であると期待される。また,糖分子の毒性軽減効果により,配位子および金属イオンの毒性をマスクした化合物の開発に成功し,細胞内への効果的な金属導入法を見いだした。平成24年度の研究をさらに発展させ,より感度と選択性に優れた微量有害金属イオンの検出法を開発していく。平成23年度の研究をさらに発展させ,より感度と選択性に優れた微量有害金属イオンの検出法を開発していく。主に化合物合成用試薬・器具類などの消耗品費に充てる。成果発表および研究動向調査のための旅費も計上する。主に化合物合成用誌薬・器具類などの消耗品費に充てる。
熱応力場での界面接合継手の強度評価方法に関する研究

異材継手の強度評価と題した研究は多くあるが,数値計算が主である.本研究では,信頼できる実験方法により異材接合継手の接合強度を熱応力のみにより生じさせ,多くの接合強度の実験値を求めた.熱応力場での界面強度を鋼のサブストレイトの上にレジンをキュアリングで接合した異材継手で測定した.キュアリング温度と剥離温度の温度差(剥離温度差と呼ぶ)を熱応力場での界面強度とした.熱応力場での界面接合強度に及ぼす試験片寸法の影響を実験で求め,統計処理して不偏的なデータを得た.次に,レジンのヤング率を3点曲げ試験におけるたわみと荷重の関係式より求め,レジンの端部角度,異種材料の材料の組み合わせに対して固有値を固有関数論より求めた.次に,異材接合継手の強度が特異応力分布に注目した固有値と仮想き裂先端のエネルギー解放率で取り扱えるか否かを検討した.界面端部における界面上の熱応力分布を数値解析して,熱応力分布がほぼ等しいデータに対して,界面端部に仮想き裂を想定して,エネルギー解放率をJ積分値から求めた.一つの剥離温度差の実験値から剥離限界のエネルギー解放率(Gcr)を計算する.次に,剥離温度差を求めたい試験片の仮想き裂のエネルギー解放率を計算し,Gcrに等しい仮想き裂のエネルギー解放率を与える剥離温度差を予測した.予測値で実験値が説明できるかを実験値と比較検討した.そこ結果,得られたデータが,接合界面強度の予測に有効なパラメータである"仮想き裂先端のエネルギー解放率""で実験値が取り扱えることが示された.異材継手の強度評価と題した研究は多くあるが,数値計算が主である.本研究では,信頼できる実験方法により異材接合継手の接合強度を熱応力のみにより生じさせ,多くの接合強度の実験値を求めた.熱応力場での界面強度を鋼のサブストレイトの上にレジンをキュアリングで接合した異材継手で測定した.キュアリング温度と剥離温度の温度差(剥離温度差と呼ぶ)を熱応力場での界面強度とした.熱応力場での界面接合強度に及ぼす試験片寸法の影響を実験で求め,統計処理して不偏的なデータを得た.次に,レジンのヤング率を3点曲げ試験におけるたわみと荷重の関係式より求め,レジンの端部角度,異種材料の材料の組み合わせに対して固有値を固有関数論より求めた.次に,異材接合継手の強度が特異応力分布に注目した固有値と仮想き裂先端のエネルギー解放率で取り扱えるか否かを検討した.界面端部における界面上の熱応力分布を数値解析して,熱応力分布がほぼ等しいデータに対して,界面端部に仮想き裂を想定して,エネルギー解放率をJ積分値から求めた.一つの剥離温度差の実験値から剥離限界のエネルギー解放率(Gcr)を計算する.次に,剥離温度差を求めたい試験片の仮想き裂のエネルギー解放率を計算し,Gcrに等しい仮想き裂のエネルギー解放率を与える剥離温度差を予測した.予測値で実験値が説明できるかを実験値と比較検討した.そこ結果,得られたデータが,接合界面強度の予測に有効なパラメータである"仮想き裂先端のエネルギー解放率""で実験値が取り扱えることが示された.異材継手の強度評価と題した研究は多くあるが,数値計算が主であり,実験値の報告はほとんどないのが現状である.本研究では,信頼できる実験方法により異材接合継手の接合強度を熱応力のみにより生じさせ,多くの接合強度の実験値を求めることに専念した.平成7年度で行った具体的な実験方法を以下に示す.熱応力場での界面強度を測定する試験片として,鋼のサブストレイトの上にレジンをキュアリングで接合した異材継手を考えて,キュアリング温度から炉内で一様に冷却して,剥離温度を観察し,キュアリング温度と剥離温度の温度差(剥離温度差と呼ぶ)を熱応力場での界面強度のパラメータとした.そして,熱応力場での界面接合強度に及ぼす試験片寸法(レジン厚さ,長さ,幅)の影響を実験で求め,剥離温度差を統計処理して不偏的なデータを得た.そして,熱応力場での界面強度を求める試験方法を確立した.すなわち,レジンを印象材で作成した型に流し込んで目的の試験片寸法が出来た.次に,確立された方法で異材継手を作成し,レジンの高さ,長さ,幅が剥離温度差に及ぼす影響を系統的に調べた.なお,レジンの長さ方向の端部角度を幅方向の端部角度より小さくして,レジンの立体コーナーから剥離することを避けるとともに剥離場所を限定して,実験値の信頼性を増した.次に,レジンのヤング率を3点曲げ試験におけるたわみと荷重の関係式より求めた.この結果を用いて,実験を行ったレジンの端部角度,異種材料の材料の組み合わせに対して固有値を固有関数論より求めた.本研究の目的の一つは界面強度を評価するパラメータを見つけることであるから,解析し易く精度が保証されている二次元解析に適した理想的な形状での実験値を求めた.しかし,実物では立体コーナーが存在するため,立体コーナーから剥離した場合には三次元解析をしなければならず,解析および強度評価を数学的に明らかにしなければならない今後の問題が生じた.

残留応力(熱応力も含まれる)のみに注目した異材接合継手を考案して,熱応力場での接合強度の信頼できるデータを蓄積し,異材接合継手の強度が特異応力分布に注目した固有値と仮想き裂先端のエネルギー解放率で取り扱えるか否かを検討した.研究手順は(1)界面端部における界面上の熱応力分布を数値解析して,熱応力分布がほぼ等しい場合を明らかにした.そして,熱応力分布が等しいデータに対して,界面端部に仮想き裂を想定して,エネルギー解放率をJ積分値から求めた.(2)提案するパラメータである仮想き裂のエネルギー解放率を使用して,一つの剥離温度差の実験値から隔離限界のエネルギー解放率を計算する(Gcrとする).次に,Gcrと剥離温度差を求めたい試験片の仮想き裂のエネルギー解放率を計算し,Gcrに等しい仮想き裂のエネルギー解放率を与える剥離温度差を予測した.そして,予測値で実験値が説明できるかを実験値と比較検討した.(3)軸対称のレジンを作成して,軸対称での剥離温度差に及ぼす試験片寸法の影響を調べた.(4)軸対称での仮想き裂先端のエネルギー解放率を数値解析して,提案する応力分布がほぼ同じときのエネルギー解放率の有効性を実験値の比較により検討した.(5)平成7,8年度で得られたデータを使用して,接合界面強度の予測に有効なパラメータである「特異応力分布に注目した固有値と仮想き裂先端のエネルギー解放率」で実験値が取り扱える範囲を明確にした.(6)学会に論文投稿して,論文に受理された.
家畜における高精度染色体分染法の確立と腫瘍組織の染色体およびDNA解析

1.高精度染色体分染法を確立する目的で、ウシの血液(リンパ球)を用いて、エチジウムブロマイドによる染色体凝集抑制法の条件を再検討した。子ウシ血清とPHAを含むRPMI-1640培地で血液を70時間培養した後、0、5、10、20および40μg/mlエチジウムブロマイドを添加して2時間培養を行った結果、細胞分裂指数は010μg/mlで変化がみられなかった。40μg/mlでは、細胞分裂指数が著しく低下した。10μg/mlエチジウムブロマイドを添加して、2、4および6時間処理した結果、細胞分裂指数に変化はみられなかったが、処理時間の延長に伴って、異常な形態を示す染色体像が増加する傾向が認められた。従って、ウシのリンパ球を用いて高精度染色体分染法を実施する場合には、エチジウムブロマイドを10μg/mlで2時間処理することが最適であることが判明した。エチジウムブロマイドとコルセミドを併用した場合には、細胞分裂指数と細胞分裂中期染色体の割合は増加したが、前期前中期染色体の割合は減少した。2.腫瘍の染色体検査を実施する目的で、イヌの乳腺腫瘍をコラゲナーゼ処理した後に組織培養を実施した。その結果、コラーゲンで表面処理をしたフラスコを用いて培養した場合に組織片の付着が約2倍に増加し、染色体標本作製のために採取された細胞数も著しく増加した.フローサイトメーターを使用した乳腺腫瘍組織のDNA量測定については、現在検討中である。
目標による管理に基づく水道事業体の災害対応業務の確立

本申請研究では、地震発生直後の限られた情報しか得られない情報空白期に着目し、災害初動時における水道事業体の対応方針・目標を明確にした災害対応業務を確立することを目的としている。これらの目標を達成するため、水道管路被害件数予測モデル、応急復旧数値シミュレーション、目標に管理に基づく災害対応業務のモデル化を行った。その上で、目標による管理に基づく配水管網の応急復旧業務の具体的なプランニングプロセスならびに、求められる組織論的機能を示しえた。これらの目標を達成するため、目標による管理に基づく災害対応に関する調査を行うとともに、情報空白期においても対応目標として設定可能となる上水道の応急復旧日数の推定手法を統計学的解析により導出した。まず、ICS (Incident Command System)Protocolsによる災害対応を実践している米国における水道事業における災害対応、システムについて調査するとともに、既往の水道施設に被害が生じた地震災害における被害情報を収集した。これらの情報に対して統計学的解析により、水道管路被害件数予測手法を導出した。また、上水道の応急復旧に関する数値モデルを構築し、数値シミュレーションを実施することで、情報空白期においても活用可能となる上水道の応急復旧日数の推定手法を導出した。今世紀前半での発生が危惧されている東南海・南海地震を対象とし、外部応援復旧人数を政策変数として、構築した手法を用いて応急復旧日数と外部応援復旧人数との関連性について数値解析を行った。その結果、限られた応急復旧に対する人的リソースをいかにマネジメントするのか、その手法の確立、業務の体系化に対する重要性を定量的に示しえた。平成21年度の成果により、目標による管理に基づく災害対応の視点から水道事業体の災害対応業務について分析することが可能となり、目標を明確にした水道事業体の災害対応業務体系の構築に向けて当初の計画のとおり推進できているといえる。これらの目標を達成するため、昨年度(平成21年度)に構築した水道管路被害件数予測モデル、応急復旧数値シミュレーションモデルをベースに、目標に管理に基づく災害対応業務のモデル化を行った。具体的には、東南海・南海地震を対象として、応急給水業務を含めた数値解析モデルを構築し、水道システムの地震被害により得ることができなかった水量としての機会損失量による評価手法を開発した。神戸市水道局との共同研究を実施することにより、ハード・ソフト的な震災対策による機会損失量の低減効果について明らかにした。その結果、水道事業体における目標による管理に基づく災害対応を実践することが、災害後のリスク低減に効果的であることを示しえた。また,水道事業体における目標による管理に基づく災害対応に求められる要件について、情報論的、組織論的観点から明らかにした。また、本研究で構築した手法を用いて、2011年3月11日に発生した東日本大震災における水道システムの被害予測、目標となる応急復旧期間の推定を、災害発生直後に実施しえた。これらのことから、本研究の成果により、水道事業体の効果的な災害対応システムを提案するとともに、災害時の情報提供手法を組み込んだ災害対応支援システムの基礎的なモデルとしてライフライン防災の発展や災害時のリスク低減に大きく寄与することができると考えられる。
プロスタグランジンE2-腎局在樹状細胞による糸球体腎炎発症・進展制御機構の解明

腎局在樹状細胞(RDC)のCD11c+F4/80+PDCA1+という新たな表現型を同定した。さらにこのRDCは炎症メディエーターであるプロスタグランジンE2 (PGE2)の合成に関与する分子(Cox-2やmPGES-1)やその受容体を発現していることが明らかとなり、RDCがPGE2のAutocrine経路を介して自身の機能制御を行なっている可能性が示唆された。腎臓でPGE2発現が上昇することが知られている一側尿細管結紮モデル(UUO)では、腎臓でのRDCは減少していたが、これらのRDCはMHC classIIやIL-12/23p40、IL-23p19の発現が顕著に上昇していた。平成25年度は、1RDC特異的マーカーの探索とPGE2に対する反応性の解析、2PGE2受容体選択的アゴニストを用いた受容体別作用の解析を行なう計画であったが、2の選択的アゴニストを用いた解析はマウスから得られるRDC数が非常に少ないことから困難であると判断した。まず、RDC (CD11c+F4/80+)特異的マーカーの探索を行なった。マウス脾臓由来のClassical-DC (cDC: CD11c+F4/80-B220-PDCA1-)とPlasmacytoid DC (pDC: CD11c+F4/80-B220+PDCA1+)との比較を行なった。各DC表現型をフローサイトメーターにより解析し、またソーティングにより各DCを単離精製し、qRT-PCRを行なった。その結果、マウスpDCがそのマーカー分子であるB220とPDCA1の両方を発現している一方で、驚いたことにRDCはpDCほど高くはないがcDCよりも優位に高くPDCA1を発現していることが明らかとなった。さらに、RDCはTLR4発現がcDCと比べ著しく高い一方で、TLR9発現はpDCと同程度であった。これらのことから、RDCはCD11c+F4/80+B220-PDCA1+という特徴的な表現型を有することを明らかとした。Cox-2やmPGES-1などPGE2合成に関与する分子の発現も確認され、RDCがPGE2のAutocrine経路を介して自身の機能制御を行なっていることが示唆された。また、腎疾患モデルとして一側尿細管結紮モデル(UUO)において、誘導5日目の腎臓にはRDCのみならずcDCやMφを初めとする炎症細胞浸潤が見られることも確認された。平成25年度は、まずRDC (CD11c+F4/80+)特異的マーカーの探索を行なった。その結果、マウスpDCがそのマーカー分子であるB220とPDCA1の両方を発現している一方で、驚いたことにRDCはpDCほど高くはないがcDCよりも優位に高くPDCA1を発現していることが明らかとなり、CD11c+F4/80+B220-PDCA1+という新たなRDCの表現型を同定した。平成26年度では、腎臓内においてPGE2発現の上昇が報告されている疾患モデルとして一側尿細管結紮モデル(UUO)を用い、誘導5日目の腎臓にはcDCやMφが非常に多く浸潤してくる一方、RDCの割合はむしろ減少する傾向にあることを示した。驚いたことにRDCはUUO後にMHC classII分子やIL-12/23p40及びIL-23p19の発現が顕著に上昇していたことから、RDCはUUOにより活性化し発現が上昇したPGE2と協調することで腎臓内で炎症を惹起する役割を担っている可能性が示唆された。同時にPDCA1分子の発現も上昇しており、本研究で同定した新たなRDCマーカー分子PDCA1はRDCの活性化マーカーにもなりうることが示唆された。

腎臓学、免疫学、分子生物学、細胞生物学RDCがTLR4を高発現しており、TLR9もpDCと同程度発現しているなど、表現型の解析やRDC特異的な発現様式としてB220とPDCA1という二つのpDCマーカーによりB220-PDCA1+を同定したが、マウスから得られるRDC数が極端に少ないことからin vitroでのPGE2受容体選択的アゴニストによる刺激実験は困難であった。この問題を解決するために、in vivoでの選択的アゴニストによる刺激実験を行なう予定である。平成25年度の計画であった、PGE2受容体選択的アゴニストによるRDC刺激実験をin vivoにて行なう。これらin vivoでの実験では平成25年度に行なったUUOモデルマウスを同時に組み合わせることで、腎間質傷害時における4つのPGE2受容体機能をそれぞれで明らかにすると共に、UUOによる腎傷害時にPGE2産生が上昇する細胞を同定する。平成25年度では、糸球体腎炎モデルがまだ確立されていなかったことから、既に広く用いられている腎間質傷害モデルマウス(UUO)を用いた。しかしながら、本研究で本来目的としている疾患モデルは糸球体腎炎であるため、MPO-ANCA関連腎炎発症マウスモデルの確立もMPO KOマウスを用いて行なう。間質/糸球体腎炎モデルマウスで腎組織へ浸潤してくる各種炎症細胞をそれぞれ経時的にソーティングにより精製し、各炎症細胞と腎組織細胞がどのように相互作用しているかの解析を行なう。
地域日本語教室における外国人支援者の存在意義と,かれらの「語り」に関する研究

本研究では,地域日本語教室等で支援者として活動する8人の外国出身者を対象に,ライフストーリーインタビューと,実際の支援活動の記録をおこなった。かれらのライフコースとその各段階での学び,また現在の支援活動のあり方を分析することにより,「居場所」としての地域日本語教室の重要性,生活者としての外国人の言語使用状況や自律性を尊重した支援活動の必要性,さらに「ロールモデル」としての外国人支援者の存在意義を明らかにした。地域の日本語教室あるいは外国人支援活動団体において,支援者として活動している外国人(以下,「外国人支援者」)を対象に,聞き取り調査と実際の支援活動の調査をおこなった。調査協力者は,関東・関西・中国地区の外国人支援者計8名である。聞き取り調査では,各調査協力者の来日前から現在までの個人史を聞いた。支援活動の調査では,各調査協力者の通常の支援活動の様子を録音した(可能な場合は録画もおこなった)。これらの調査データを文字化し,大まかな分析をおこなった。聞き取り調査から明らかになったことは,長く日本に滞在するかれらは,自身の経験を解釈し「語りうるもの」としているということ,新たに日本で生活する人たちに,自分の経験を少しでも役立てたいという動機から,現在の支援活動に関わっているということ,さらにそれによって自身と周りの環境を少しずつでも変えていきたいと考えているということである。支援活動の調査から明らかになったことは,学習者と同じ経験をしたかれらだからこそできる支援があり,それは母語を使用することや体験談を交えること,項目の提示順序を変えるといった具体的方法だけでなく,かれらが支援者として存在すること自体が,ロールモデルとなって現在の学習者の精神的支えとなっているということである。今後は,聞き取り調査のデータをコード化して要素を抽出して各調査協力者のライフストーリーを再構成する。さらに,全員のデータを統合してカテゴリー分析をおこない,共通した「語り」の類型を提示する。支援活動調査のデータは会話分析をおこない,援助された活動の種類とその機能,母語使用による援助や問主観性の構築,支援者と学習者の関係性などを明らかにしていく。以上の分析から,外国人支援者の活動実態およびその意義を明らかにし,地域の日本語学習支援およびその他の外国人支援活動のあり方を問い直す一助としたい。地域日本語教室等において支援者として活動している外国出身者を対象に,昨年度おこなった聞き取り調査と学習支援活動の記録をもとに,今年度はそれらのデータの分析をおこない,考察を加えた。聞き取り調査をもとにしたかれらのライフストーリーからは,他者との関係が構築され,「居場所」ができることや「目標」が設定されることが,「ことば」の問題を乗り越えたり,自主的な「学び」に向かっていくのに重要であることがわかった。またかれらのアイデンティティは,そういった他者との関係や生活世界の広がりの中で形成され変化している。したがってかれらが支援活動の意義として考えるのは,参加者が仲間を見つけ,学びあえる「居場所」になること,自ら学びたいものを選びとる「自律性」を尊重する場であることである。また当事者であったかれらが支援活動に関わることの意義は,同じ経験を共有できることと,新しく来日した人にとっての「ロールモデル」になれること,経験から得たことを多数派側や次世代を担う子どもたちに伝えていくことであった。実際の支援活動を分析した結果,学習者と同じ母語を持つ支援者による活動の特徴として,(1)詳細な説明,(2)学習者の言語使用環境に合った説明・提示,(3)学習者からの「適切さ」に関する質問,(4)日本語に関する学習者の自己認識と支援者からのアドバイス,(5)学習者の直面する問題の吐露と支援者からのアドバイス,の5点が見出された。学習者と共通の言語を介さない場合であっても,支援者が日本で生活しながら日本語を身につけてきた経験が生かされており,学習者の既有知識や潜在的言語能力の尊重,学習者の言語使用環境や必要性に即した学習項目の提示となって現れていた。このように当事者であった視点を活かしロールモデルとなれる外国人支援者がさらに増え,日本語母語話者支援者と共に活動を作っていくことが必要不可欠であることを提言した。
日常を科学した単元開発による,科学的リテラシー発達支援プログラムの構築

1,研究目的小学校中学年期、及び生活科から理科への移行に関する科学的リテラシー発達支援プログラムの開発2,研究方法(1)単元開発第3学年においての5つの単元を開発し実践的に研究を推進した。「好きな花をさかせよう」「動物たちのからだを研究しよう」「太陽の光と私たちとのかかわりを調べよう」「くらしに役立つ磁石のちからを感じよう」「電気でつけよう電気であそぼう」(2)科学的思考力の発達を分析4観点(「課題設定する力」「実験観察する力」「データを分析・処理する力」「考察・表現するカ」)に基づき発達を分析3,研究成果生活から理科への移行については、47月段階では、「科学的な学び」と「情意的な学び」とが混在していくことが明らかとなった。そのような過程を経て、9月以降においては、日常の事象から課題意識をもち、科学的に思考しようとする姿に移行していくことになった。つまり、自ら課題を設定し、定量的に実験を遂行して姿が顕著となっていった。これらの様相を、高学年期の思考力とのつながりで考えると、子どもたちの思考力は、設定した4観点をもとにしながら発達していくことが明らかになった。また、同時に、これらの発達を支えるためには、単元開発の視点が重要ともなる。つまり、日常の素材を教材化し、単元開発に結びつけていくことである。科学的リテラシー発達支援プログラムとして「4観点をもとにした発達のつながり」「日常をベースとした単元開発」が重要な要素となるということである。そのため、科学的リテラシーの発達のつながりをもとに、日常を科学することに重点をおいた単元を遂行していくことの価値や必要性が本研究の成果として位置づけられる。
流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明とその制御

本研究は、「流体関連振動」の分野で現在最も重要な研究課題として位置づけられているところの流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明を行ったものである。あわせて構造体の振動を防止するための有効な制御手法の確立を図ったものである。研究の具体的な遂行に当たっては、構造体要素として最も典型的な形状を有する矩形柱を取り挙げて、形状パラメータである矩形柱の縦横比を変化させて、自由振動および強制振動実験を遂行した。その結果以下に示す知見を得た。(1)後流渦の影響を受ける矩形柱後縁付近以外での側面上の変動圧力は、前縁から周期性を持って放出される前縁はく離渦によって生ずる。(2)矩形柱の流力振動を誘起させる前縁はく離渦および後流渦は、前縁はく離渦はT宇型プレート、後流渦はスプリッタプレートによって、それぞれ制御できる。(3)矩形柱に回転振動を発現させる変動モーメントは、後流渦を制御するスプリッタプレートでは、無制御の場合とあまり差異はない。しかし、前縁はく離渦を制御するT字型プレートを設置した場合は、無制御に比べて大幅に減少することから、矩形柱の流力振動は、主に前縁はく離渦によって誘起される。(4)矩形柱の回転振動時における変動モーメントのなす仕事Wは、無次元強制振動周波数S_vに対して正となる領域が存在し、その領域では振動は発散する。しかし、T字型プレートによって前縁はく離渦の発生を抑制した場合には、S_v=0.23までの領域では仕事Wは負となり、振動は収束する。(5)無制御の矩形柱に関して自由振動実験を行った結果、換算流速U_rに対して、振動が収束する低速ねじりフラッタおよび渦励振、そして発散する高速ねじりフラッタの3つのタイプの流力振動が生ずる。(6)無制御の矩形柱に発現する流力振動のうち、後流渦の発生を抑制したスプリッタプレートでは渦励振、T宇型プレートでは低速ならびに高速ねじりフラッタ、および渦励振の発現が抑制でき、流力振動防止には前縁はく離渦の形成を抑制するT字型プレートが最も有効である。本研究は、「流体関連振動」の分野で重要な研究課題として位置づけられている、流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明を行い、あわせて構造体の振動を防止するための有効な制御手法の確立を図ろうとするものである。本年度は主に、風洞並びに水路によるモデル実験を遂行し、流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明に主眼をおいて研究を行った。その結果、以下に示す結論を得た。(1)自由振動装置に取付けた矩形柱は、低速フラッタ、渦励振および高速フラッタの三つの振動パターンを持って振動することがわかった。(2)低速フラッタおよび渦励振振動は、減衰性状を示すが、高速フラッタは発散性状を示すことがわかった。(3)自由振動実験で得られた、三つの振動性状パターンのダンピング特性は、強制振動実験によって得られた、流体が構造体になす仕事量を持って、容易に説明できることがわかった。

(4)水路による流れの可視化実験から、矩形柱の振動性状の相違によって、前縁はく離渦、後縁二次渦、並びに後流渦の形成メカニズムは、かなり異なることがわかった。(5)渦励振振動現象の発生は、後流渦、低速および高速フラッタ振動現象は、前縁はく離渦が、それぞれ深く係わっていることがわかった。(6)構造体(矩形柱)が振動を開始すると、前縁はく離、並びに後流渦が強化され、その結果、フィードバック力が構造体に作用し、振動を強めることがわかった。(7)前縁はく離渦は、後縁渦の形成、並びに構造体に生ずる非定常流体力の発生に、極めて深く関連していることがわかり、流体・構造体連成振動現象の発現を抑制する手掛りを得ることができた。本研究は、「流体関連振動」の分野で重要な研究課題として位置づけられているところの流体・構造体連成振動現象のフィードバック発現機構の解明を行い、あわせて構造体の振動を防止するための有効な制御手法の確立を図ろうとするものである。本年度は主に、自由振動実験を遂行して確立した空力振動不安定現象を抑制する制御手法の有効性の評価検討を行ったものである。その結果、以下に示す結論を得られた。(1)辺長比B/H=3(B:流れ方向の辺長、H:流れと直角方向の辺長)なる前縁はく離渦型矩形柱においては、低風速フラッタ、渦励振および高速フラッタの空力振動が生じ、高速フラッタは発散振動する。(2)完全はく離型から前縁はく離渦型に移行する辺長比B/H=2.4なる矩形柱においては、渦励振フラッタの空力振動が生じ、フラッタは発散振動する。(3)辺長比B/H=0.7の完全はく離矩形柱においては渦励振のみが発現し、振動は収束する。(4)矩形柱が振動を開始すると、後流渦は強化されてフィードバック現象によって側面変動圧が増大し、発散振動を引き起こす。(5)渦励振現象は後流渦を抑制するスプリッタプレートを矩形柱後面に取付けることによって完全に抑制できる。(6)矩形柱前面にT字型プレートを取付けることによって、前縁はく離渦および後流渦の発生が防止されて、すべての空気振動を抑制できる。
誘電率傾斜機能材料の電力機器絶縁への応用に関する研究

本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。1.大規模なFGM創製に実績のある遠心分離法を採用し,アルミナ粒子を充填したエポキシ樹脂を用いて数cmサイズの円柱状ε-FGM試料の創製を行った。2.不定形アルミナ粒子よりも球形アルミナ粒子を充填材として使用することにより,最大充填率の向上と,それに伴う誘電率の変化範囲の拡大を確認した。3.遠心時間・回転速度,アルミナ粒子条件,材料の混合比,脱泡条件などを変えながら様々な創製条件でε-FGM試料の創製を行い,創製条件と誘電率分布の関係を明らかにした。4.様々な充填率で均質に充填されたペレット状材料の熱拡散率をレーザフラッシュ法による実測で求めた。この熱拡散率を元に熱伝導率とアルミナ充填率の関係を実験的に検証した。これらのデータを下に,様々な傾斜具合のアルミナ傾斜エポキシ樹脂の熱抵抗を数値的に計算し,傾斜具合と熱抵抗との関係を定量的に示した。5.全固体変電所の高電圧接続器などでは,その接続部に固体/固体界面が表れ,電気絶縁上の弱点となる可能性が高い。FGM試料でモデル化した固体/固体界面を模擬し,傾斜の有無や傾斜具体と界面の雷インパルス絶縁特性を測定し,それらの間の関係を検討した。その結果,FGMを採用することにより,絶縁特性は向上するが,界面の凹凸の影響がかなり大きいことを示した。6.任意の傾斜を持つFGM創製方法の開発を援用するために,遠心分離過程をシミュレートして,事前に充填率分布を予測できるシミュレーションコードの開発を行った。本シミュレーションプログラムでは,充填材粒径の累積頻度分布を忠実に再現したこと,粘性力の充填率依存性を組み入れたことなどの改良で,数値的に求めた充填率分布は,実験的に創製したFGMの充填率分布を精度良くし再現できることを示した。本年度は,来年度に要求されるモデルスペーサの形状や寸法を考慮しながら,誘電率が傾斜したアルミナ充填エポキシ樹脂(以下,ε-FGMと略す)の創製条件を見出すための研究を行った。得られた主な成果は以下のとおりである。1.【アルミナ充填エポキシ樹脂の創製】大規模なFGM創製に実績のある遠心分離法を採用し,数cmサイズの円柱状ε-FGM試料の創製を行い,さらに試料を切削・研磨することにより円柱形や台形のような簡単な形状のε-FGMスペーサを試作した。2.【誘電率の変化範囲拡張】昨年度までに使用していた不定形アルミナ粒子ではなく,球形アルミナ粒子を充填材として使用することにより,最大充填率の向上と,それに伴う誘電率の変化範囲の拡大を確認した。3.【創製条件と誘電率特性】遠心時間・回転速度,アルミナ粒子条件,材料の混合比,脱泡条件などを変えながら様々な創製条件でε-FGM試料の創製を行い,創製条件と誘電率分布の関係を明らかにした。以上の結果に基づいて,来年度計画しているε-FGMスペーサの電気的・熱的・機械的特性試験に必要な誘電率の傾斜を持ったモデルスペーサの作成が可能であることを確認した。本年度は,昨年度に見出したε-FGMの創製条件に基づいて創製したFGMの熱的特性,電気的特性を調べると共に,遠心分離過程のシミュレーションコードの開発の3項目について研究を行った。

FGMの熱的特性を検討するために,様々なアルミナ充填率の傾斜を持ったFGMの熱伝導率,ならびに熱抵抗を検討した。先ず,様々な充填率で均質に充填されたペレット状材料の熱拡散率をレーザフラッシュ法による実測で求めた。この熱拡散率を元に熱伝導率とアルミナ充填率の関係を実験的に検証した。これらのデータを下に,様々な傾斜具合のアルミナ傾斜エポキシ樹脂の熱抵抗を数値的に計算し,傾斜具合と熱抵抗との関係を定量的に示した。全固体変電所の高電圧接続器などでは,その接続部に固体/固体界面が表れ,電気絶縁上の弱点となる可能性が高い。FGM試料でモデル化した固体/固体界面を模擬し,傾斜の有無や傾斜具体と界面の雷インパルス絶縁特性を測定し,それらの間の関係を検討した。その結果,FGMを採用することにより,絶縁特性は向上するが,界面の凹凸の影響がかなり大きいことを示した。任意の傾斜を持つFGM創製方法の開発を援用するために,遠心分離過程をシミュレートして,事前に充填率分布を予測できるシミュレーションコードの開発を行った。本シミュレーションプログラムでは,充填材粒径の累積頻度分布を忠実に再現したこと,粘性力の充填率依存性を組み入れたことなどの改良で,数値的に求めた充填率分布は,実験的に創製したFGMの充填率分布を精度良くし再現できることを示した。今後は,これらの結果を元に,高電圧接続器など,全固体変電所の構築に必要な基礎技術へのFGM適用性を検討していく予定である。
電子-分子衝突で生成する中性ラジカルの革新的計測法の開発

プラズマエッチングを利用した半導体微細加工の精密化に対する要求は日々高度になっており、プラズマ制御に必要な種々の反応素過程に対するデータの蓄積が進められている。プラズマ中では様々な化学種が生じているが、反応に主として関与するのはフッ素原子ラジカルなどの電気的に中性なラジカルである。しかしながら、イオンとは異なり電場による操作が不可能な中性ラジカルの計測は難しく、その生成に関する知見が著しく欠如しているのが現状である。そこで本研究では、電子衝撃分光技術と共鳴多光子イオン化法を組み合わせ、電子衝突で生成する中性ラジカル種の新規状態分析法を開発する。
医用画像バイオメトリクスによる患者誤認防止システムの開発

2018年度は、山口大学医学部附属病院で撮影された619名、各2回の胸部、腹部、骨盤部の位置決めX線CT画像を収集し、本研究で用いる臨床画像のデータベースを構築した。また、これらの画像は全て研究代表者が所属する大阪大学および臨床画像の提供元である山口大学医学部附属病院の倫理審査委員会によって本研究に用いることの承認を得た。また、以下の開発と基礎検討を行った。(1)位置決めX線CT画像の特徴量抽出・比較アルゴリズムの開発位置決めX線CT画像を用いた画像マッチングアルゴリズムを構築し、画像データベースから100名のランダムサンプリングにて動作を確認した。まず、位置決めX線CT画像の幾何学変化をDICOMタグの情報を利用して自動補正した。次に、個人を識別する特徴量の抽出を行った。抽出した特徴量は、位置決めX線CT画像上に分布する人体の特徴点を抽出できており、特に肋骨、脊椎、骨盤骨などの骨格に多く分布する結果となった。本特徴点を中心とする関心領域をテンプレート・マッチング技術にて比較画像の類似点探索により対応点を求めた。対応点間の有効性を評価し、本人同士であれば有効点数が多いことを利用して、画像ペアが本人か別人かを判定した。(2)開発アルゴリズムの基礎検討本人ペアおよび別人ペアにおける比較演算を行い、良好な結果を示した一方で、寝台上に仰臥位となる際の姿勢の変化を反映した本人ペアを別人ペアに誤判定してしまうエラーを確認した。エラーを抑制し、本アルゴリズムの認証精度を高めるために、特徴点の数と関心領域の大きさについて検討を行った。本研究の成果について"医用画像情報学会平成30年度春季大会(2019年1月、京都)"にて口述発表を行った。研究に用いる臨床画像データベースが構築できた。個人識別のためのアルゴリズムの開発も申請時の計画通りに進行し、ほぼ順調に研究が進んでいる。2019から2020年度にかけては、2018年度に構築した画像データベースを用いて、開発した位置決めX線CT画像のマッチングアルゴリズムの評価および改良を行う。特に、画像マッチングは多くの計算時間を要するため、アルゴリズムの最適化および高速化を行う必要がある。以上の結果をまとめ、研究成果を原著論文として国内外に向けて報告を行う予定である。2018年度に英文校閲費用に充てるべく前倒しして使用したが、業者キャンペーン割引により未使用額が生じた。未使用額は2019年度の旅費に充てることとしたい。
高齢者脊椎固定術において確実な骨癒合を実現する機能性間葉系幹細胞シートの創生

超高齢社会を迎えた我が国において、高齢者の脊椎固定術が増加している。高齢者は若年者に比べ骨癒合が遷延することから高齢者の骨癒合促進は極めて重要である。間葉系幹細胞分離技術と細胞積層技術、成長因子アンカーリング技術を用いて機能性間葉系幹細胞シートを作製した。マウス後側方固定術(PLF)モデルに移植し、骨癒合促進能を検討した。ヒト間葉系幹細胞を分離後、3継代行った細胞を実験に用いた。200万個のヒト骨髄間葉系細胞をコラーゲンシートに播種し積層を行った。積層後10 ug BMP-2をコラーゲンシートに吸着後移植した群、細胞シートおよび10 ug BMP-2含有コラーゲンゲルを投与した群、細胞シートのみを移植した群を作製した。PLFモデルを作製したのみの群をコントロールとして用いた。細胞シート群ではコントロールに比べ新生骨量、骨塩量の増加が認められたが、椎体間の骨癒合は認められなかった。10 ug BMP-2をコラーゲンシートに吸着後移植した群、細胞シートおよび10 ug BMP-2含有人工コラーゲンゲルを投与した群では椎体間の骨癒合が認められたが、、細胞シートおよび10 ug BMP-2含有コラーゲンゲルを投与した群で最も高い新生骨量、骨塩量が認められた。本研究結果から細胞シートとBMP-2含有人個コラーゲンゲルの併用により椎体間の骨癒合が促進できることが示唆された。しかし、機能性間葉系幹細胞シートの作製にはBMPとコラーゲンの親和性を向上させる必要があった。間葉系幹細胞シートとBMPによる椎体間骨癒合促進に成功しており、おおむね順調に進展していると考えられる。コラーゲンとBMPの親和性を向上させるべく、コラーゲン材料の最適化およびコラーゲンアンカーの最適化を行う予定である。フローサイトメトリーを用いて3継代行った細胞の表現型を解析した。その結果、98%以上はCD45-CD90+陽性であった。コラーゲン膜に200万個のヒト骨髄間葉系細胞を播種し積層を行った。単層培養を行ったものをコントロールとして用いた。積層細胞から産生される栄養因子を検討するためにBMP2, BFGF, TGFB , VEGF mRNAの発現をリアルタイムPCRを用いて検討した。2日間培養後、ヒト骨髄間葉系幹細胞の積層が認められた。また、積層細胞では単層培養細胞に比べ有意にBMP2,TGFB,VEGFの発現が高かった。特にBMP2の発現は単層細胞に比べ60倍高かった。次に、積層細胞シートとbFGFを4°Cで30分間反応させ積層細胞シートへのbFGF吸着を行った。積層細胞シート単体およびbFGF吸着積層細胞シートをマウスPLFモデルに移植した。積層細胞シート単体およびbFGF吸着積層細胞シートはいずれも骨形成を促進したがbFGFを吸着した積層細胞シートは高い骨形成促進作用を有していた。しかし、骨癒合促進は十分ではなかった。ヒト骨髄間葉系細胞積層シートの作製に成功し、後側方固定術における骨形成促進作用を明らかにした。

間葉系幹細胞シートとBMPによる椎体間骨癒合促進に成功しており、おおむね順調に進展していると考えられる。骨癒合促進を加速するために骨形成タンパクBMP-2との併用や積層細胞数の増加などを検討する予定である。コラーゲンとBMPの親和性を向上させるべく、コラーゲン材料の最適化およびコラーゲンアンカーの最適化を行う予定である。動物飼育数に軽微な差が生じた。来年度動物実験に使用する予定である。
血圧変動性増大の動物モデルの同定と病態解明および治療手段の探索

血圧変動性の増大は、心血管疾患の危険因子であり、心不全や腎不全の増悪因子である可能性や認知症等との関連も指摘されている。本研究の目的は、血圧変動性増大に関して、モデル動物を開発して、機序と病態生理の解析および治療介入手段の検索へ展開することである。血圧変動性増大と関連する一つの因子として、食塩摂取量の増加が想定されており、食塩摂取量増加と心血管・腎疾患の発症進展の間をつなぐ因子として、血圧変動性増大が、両者の間に介在する可能性がある。平成30年度の研究として、食塩摂取増加に伴い血圧変動性が増大する食塩感受性動物モデルの開発を試みた。特に、食塩摂取増加に第二の因子が加わることにより、血圧変動性が食塩感受性になるとの仮説のもとに、第二の因子の同定を試みた。ウイスター系ラットを対象に、慢性実験テレメトリーシステムを用いて、腹腔内に留置した送信器より大動脈の圧波形をモニターし、15分毎の血圧値の変動係数を用いて評価した。ラットを8%高食塩食で飼育したところ、若干の血圧上昇が観察されたが、血圧変動性の増大は観察されなかった。第二因子の候補として、アンジオテンシンII(Ang II)を想定して以下の実験を行った。我々が開発した血圧変動性増大モデル・Ang II持続投与(240 pmol/kg/分)モデルに、利尿薬ヒドロクロロチアジドを投与したところ、血圧値が低下したが変動性は変化しなかった。次に、血圧変動を増加させない低用量のAng II(24 pmol/kg/分)を持続投与しつつ、8%高食塩食で飼育したところ、若干の血圧上昇が観察され、血圧変動性の増大傾向がみとめられたが顕著な変化ではなかった。以上より、ウイスター系ラットの血圧変動性は、食塩非感受性と考えられ、Ang II持続投与ラットの変動性増大は、非感受性(体液量非依存性)であると想定された。以下の理由により、「おおむね順調に進展している」と判断した。1)血圧変動性増大モデル動物作成を試みて、変動性増大の機序解明の研究を進展させた。2)本研究成果に関連して特許を出願した。3)本研究成果を国内の総会で発表した。研究1)血圧変動性増大モデルの作成および評価:複数の内因性および外因性因子を組み合わせてラットに投与(暴露)し、無麻酔無拘束下に連続圧波形を記録して血圧変動性を評価する。連続圧波形の記録には、テレメトリーシステムを用いて、腹部大動脈に挿入したカテーテルより直接計測する。連続モニタリングの血圧データより、種々の時間軸(1拍毎1日毎)の血圧変動性を評価し、以下の項目を明確にする:1血圧変動性パラメータのなかで疾患病態(心肥大、心筋線維化、蛋白尿、認知機能)と密接に関連する変動性の指標、2モデルの相違による血圧変動性の量的質的相違、3ヒトの血圧変動性を考察するうえで最適なモデル。研究2)血圧変動性増大の機序と病態生理の解析:アンジオテンシンII(Ang II)持続投与ラットおよび研究1)で同定したモデルを対象に、血圧変動性の増大機序と病態生理を、生理学的および形態学的研究により明確にする。研究3)血圧変動性増大の治療手段探索:Ang II投与ラットおよび研究1)で同定したモデルを対象に、血圧変動性増大に対する薬剤の抑制効果を観察する。投与予定の薬剤は、生活習慣病用薬、心血管疾患治療薬、降圧ペプチドとその分解酵素阻害薬である。血圧変動性増大抑制効果が観察された薬剤やペプチドについて、その作用機序を調べる。しかし、変動性増大の機序や病態生理の理解が不十分であり治療手段が明確でない。テレメトリーシステムを用いてラット大動脈の圧波形をモニターし、24時間の血圧変動を15分毎の血圧値の変動係数を用いて評価した。まず、新たな血圧変動性増大モデルの作成を目的に、種々の内因性または外因性因子の投与(暴露)を試みた。その結果、内因性生理活性物質ノルアドレナリン(NA)の持続皮下注により、血圧変動性が増大することを見出し、同ラットが新規モデルとして有用であることが判明した。一方、我々は、アンジオテンシンII(Ang II)持続投与により、血圧変動性増大ラットを作成可能であることを報告した。本研究では、Ang II投与モデルを対象に、血圧変動性増大の機序解明と治療方法の探索も試みた。Ang II投与群、Ang II+利尿薬ヒドロクロロチアジド(HCTZ)投与群、Ang II+アゼルニジピン(AZL)投与群、および対照群の4群を作成して比較した。Ang II投与により、血圧が有意に上昇し血圧値の変動係数(CV)も2倍以上に増加した。Ang II+HCTZ投与群では、血圧上昇が有意に抑制されたが、変動性低下は観察されなかった。一方、Ang II+AZL投与群では、血圧のみでなく変動性増大も有意に抑制された。以上より、Ang IIによる血圧変動性の増大は、体液量非依存性に生じていること、および変動性増大には長時間作用型カルシウム拮抗薬が有効であることが示された。以下の理由により、「当初の計画以上に進展している」と判断した。

1)ノルアドレナリン持続投与ラットが、血圧変動性増大モデル動物であることを発見して、変動性増大の機序解明の研究を進展させた。2)上記発見について、特許を出願した。3)本研究成果の論文がEur J Pharmacolに受理されて掲載された。4)本研究成果を国内の総会で発表した。血圧変動性の増大は、心血管疾患の危険因子であり、心不全や腎不全の増悪因子である可能性や認知症等との関連も指摘されている。本研究の目的は、血圧変動性増大に関して、モデル動物を開発して、機序と病態生理の解析および治療介入手段の検索へ展開することである。血圧変動性増大と関連する一つの因子として、食塩摂取量の増加が想定されており、食塩摂取量増加と心血管・腎疾患の発症進展の間をつなぐ因子として、血圧変動性増大が、両者の間に介在する可能性がある。平成30年度の研究として、食塩摂取増加に伴い血圧変動性が増大する食塩感受性動物モデルの開発を試みた。特に、食塩摂取増加に第二の因子が加わることにより、血圧変動性が食塩感受性になるとの仮説のもとに、第二の因子の同定を試みた。ウイスター系ラットを対象に、慢性実験テレメトリーシステムを用いて、腹腔内に留置した送信器より大動脈の圧波形をモニターし、15分毎の血圧値の変動係数を用いて評価した。ラットを8%高食塩食で飼育したところ、若干の血圧上昇が観察されたが、血圧変動性の増大は観察されなかった。第二因子の候補として、アンジオテンシンII(Ang II)を想定して以下の実験を行った。我々が開発した血圧変動性増大モデル・Ang II持続投与(240 pmol/kg/分)モデルに、利尿薬ヒドロクロロチアジドを投与したところ、血圧値が低下したが変動性は変化しなかった。次に、血圧変動を増加させない低用量のAng II(24 pmol/kg/分)を持続投与しつつ、8%高食塩食で飼育したところ、若干の血圧上昇が観察され、血圧変動性の増大傾向がみとめられたが顕著な変化ではなかった。以上より、ウイスター系ラットの血圧変動性は、食塩非感受性と考えられ、Ang II持続投与ラットの変動性増大は、非感受性(体液量非依存性)であると想定された。以下の理由により、「おおむね順調に進展している」と判断した。1)血圧変動性増大モデル動物作成を試みて、変動性増大の機序解明の研究を進展させた。2)本研究成果に関連して特許を出願した。3)本研究成果を国内の総会で発表した。研究1)血圧変動性増大モデルの作成および評価:複数の内因性および外因性因子を組み合わせてラットに投与(暴露)し、無麻酔無拘束下に連続圧波形を記録して血圧変動性を評価する。連続圧波形の記録には、テレメトリーシステムを用いて、腹部大動脈に挿入したカテーテルより直接計測する。連続モニタリングの血圧データより、種々の時間軸(1拍毎1日毎)の血圧変動性を評価し、以下の項目を明確にする:1血圧変動性パラメータのなかで疾患病態(心肥大、心筋線維化、蛋白尿、認知機能)と密接に関連する変動性の指標、2モデルの相違による血圧変動性の量的質的相違、3ヒトの血圧変動性を考察するうえで最適なモデル。研究2)血圧変動性増大の機序と病態生理の解析:アンジオテンシンII(Ang II)持続投与ラットおよび研究
高圧条件における繰返しせん断に及ぼす粒子破砕の影響

近年、海底地盤に注目が高まっている。特に地震による海底地すべりで大きな津波が発生している可能性があることから、これら高圧条件での地盤特性を把握することは非常に重要である。これまでの研究で高圧条件下における砂の力学的性質を大きく支配するのは粒子の破砕特性であることが報告されている。これまで粒子破砕を定量化する様々な試みが行われているが、大きく粒子の形状が変わるような破砕に関するものがほとんどであった。本研究のような硬い粒子を用いた非排水繰返し実験では破砕が生じにくく、これまでその評価が難しかった。これまで不明確であった繰返し強度と粒子破砕の関係について明らかにしたい。日本近海は海溝が存在することから水深の深い場所が多く,これまで諸外国に比べ海底の開発が進んでいなかった。しかし,近年では,海底資源開発や海底地すべりの問題等により,日本においても海底地盤の特性が注目されている。この海底地すべりの発生は,地震が誘因となっていることが多いと考えられる。これらのことから,筆者らは高圧条件での繰返しせん断実験を実施してきた。豊浦砂を用いた繰返しせん断の結果,拘束圧の増加に伴い,繰返しせん断強度が低下する傾向が見られた。これは,粒子破砕による影響と考え,せん断後の試料を用いて粒子破砕の検討を行った。本研究では,従来用いられている質量による粒度分布を用いた粒子破砕量の評価ではなく,粒子画像を用いた粒子個数に基づく粒度分布によって粒子破砕の検討を行った。本研究で用いた試料は,繰返しせん断実験後の豊浦砂である。繰返しせん断の後,実験装置より取り出した供試体を半割し,上中下の3箇所から試料採取を行った。粒子画像の取得は,Morphologi G3(MalvernPanalytical instruments)を使用して行った。38mm3のさじにすりきりで採取した試料に対して, 1粒毎の粒子画像を取得した。このように取得した粒子画像から面積円相当径を求め,その粒径とした。試験前と比較するといずれの条件においても細粒分含有率は増加しており,拘束圧が増加するとそれに伴い細粒分含有率も増加する傾向にあることが分かった。また,同一拘束圧時には繰返し応力の増加に伴い細粒分含有率が増加する傾向が認められた。以上より,粒子画像を取得し,粒子個数による粒度分布を求めれば,微小な粒子破砕であっても評価できる可能性があることが分かった。今後は他の材料について同様の分析を行う予定である。研究実績の概要に記載した通り,予定していた豊浦砂の粒子画像撮影を実施し,粒子破砕について傾向を把握することができたことから,おおむね順調に進展していると判断した。また,細粒分を含む砂質材料の繰返しせん断試験を実施した。2019年度はこの試料を用いて粒子画像撮影を行う。粒子画像の撮影については,細粒分を20%程度含むタービダイト砂の模擬試料を用いた繰返しせん断実施後の試料について行う。撮影条件は2018年度実施した豊浦砂と同様であるが,粒子数が非常に多くなり,粒子が重なるなど撮影が困難になることが予想されるため,採取する体積を減少させる必要があると考えられる。これについては事前にデモ撮影を行うことにより検討を行う。昨年度の結果より,粒子破砕については供試体の中央部が最も多いと考えられたため、本年度は供試体中央部の試料を主に分析する予定である。また,繰返し回数やせん断変形量などによっても粒子破砕量は変化すると考えられることから,これらの影響についても検討していきたい。

38mm3のさじにすりきりで採取した試料に対して, 1粒毎の粒子画像を取得した。このように取得した粒子画像から面積円相当径を求め,その粒径とした。試験前と比較するといずれの条件においても細粒分含有率は増加しており,拘束圧が増加するとそれに伴い細粒分含有率も増加する傾向にあることが分かった。また,同一拘束圧時には繰返し応力の増加に伴い細粒分含有率が増加する傾向が認められた。以上より,粒子画像を取得し,粒子個数による粒度分布を求めれば,微小な粒子破砕であっても評価できる可能性があることが分かった。今後は他の材料について同様の分析を行う予定である。研究実績の概要に記載した通り,予定していた豊浦砂の粒子画像撮影を実施し,粒子破砕について傾向を把握することができたことから,おおむね順調に進展していると判断した。また,細粒分を含む砂質材料の繰返しせん断試験を実施した。2019年度はこの試料を用いて粒子画像撮影を行う。粒子画像の撮影については,細粒分を20%程度含むタービダイト砂の模擬試料を用いた繰返しせん断実施後の試料について行う。撮影条件は2018年度実施した豊浦砂と同様であるが,粒子数が非常に多くなり,粒子が重なるなど撮影が困難になることが予想されるため,採取する体積を減少させる必要があると考えられる。これについては事前にデモ撮影を行うことにより検討を行う。昨年度の結果より,粒子破砕については供試体の中央部が最も多いと考えられたため、本年度は供試体中央部の試料を主に分析する予定である。また,繰返し回数やせん断変形量などによっても粒子破砕量は変化すると考えられることから,これらの影響についても検討していきたい。