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公法学からの市民社会への学際的・構成主義的接近―リスク・ガバナンス・社会連帯

1990年代以降、「市民社会」論に対する注目が世界的に高まり、「市民社会論のルネッサンス」ともいうべき状況が生まれている。日本における市民社会への注目は、1990年代後半以降の統治システムの構造的変容(「構造改革型」統治システム)とも関連している。本研究は、この「市民社会」に対する、社会構成主義的方法を共通の立脚点とした学際的共同研究である。各年度ごとの研究キーワード(「リスク」「ガバナンス」「社会連帯」)を設定し、シンポジウム・共同研究会等を開催して研究成果をあげた。研究開始初年度にあたる本年度は、研究キーワード「リスク」を中心とした各分担者の個別研究に加えて、全体研究会3回、シンポジウム1回を開催した。市民社会とリスクに関して、第1回研究会における研究分担者桑原の報告(「リスク管理・安全性に関する判断の統制の構造」、第3回研究会におけるゲスト講師若松良樹氏(成城大学)の報告(「予防原則と合理的選択理論の間で」)で問題意識を確認し、また、各論的分野として防災法制(第1回研究会角松報告)、Sunsteinのリスク論(第2回研究会角松報告)、化学物質管理(第3回研究会ゲスト講師小島恵氏)に関する検討を行った。2013年1月13日に神戸大学で開催されたシンポジウム「リスクと市民社会」では、戸田山和久氏(「科学哲学から見たリスク」)、戸部真澄氏(「リスクと市民社会一公法学の視点から」)、小塩隆士氏(「社会保障によるリスク処理とその課題」)の報告と長谷川晃氏、小玉重夫氏のコメントを受け、フロアも交えた活発な議論を含めて、現段階の研究成果を発信したところである。2013年度は研究キーワード「ガバナンス」の下に研究活動を継続し、ルーヴァン・カトリック大学において国際シンポジウムを開催することを予定している。本年度の第2回研究会では、研究協力者Dimitri Vanoverbekeを交え、同シンポジウムについての打ち合わせを行った。以上とは別に、来年度予定す「社会連帯」に関する国際シンポジウムの打ち合わせを兼ね、2013年10月に、研究協力者兪を招いたアジア法に関する研究会を開催した。上記「ガバナンス」国際シンポジウム及び2012年度に開催した「リスク」のシンポジウムに関しては現在とりまとめを進めている。本年度は「社会連帯」を研究キーワードとして、内部研究会4回、国際シンポジウム1回、公開研究会1回、ワークショップ1回を開催した。内部研究会では、各研究分担者がこれまでの研究成果を改めて報告しとりまとめに向けて議論するとともに、西村淳氏(独立行政法人福祉医療機構)報告(「社会保障の権利の基礎としての『貢献』日英比較から見た連帯の基礎」と題する報告)、研究協力者兪珍式氏(全北大学校法学専門大学院教授)の報告(「法で読む韓国社会」)が行われた。2015年3月1日に開催した公開研究会では重田園江氏(明治大学政治経済学部教授)からの「世紀転換期ヨーロッパにおける社会連帯と産業デモクラシー」と題する報告及び研究分担者長谷川貴彦氏(北海道大学)のコメントが行われた。2015年3月11日に共催したワークショップ「キャス・サンスティーン『恐怖の法則』をめぐって」では、研究代表者角松の報告及び若松良樹氏(学習院大学)のコメントが行われた。2014年11月、これまでの研究成果を「現代国家と市民社会の構造転換と法ー学際的アプローチー」としてとりまとめて科学研究費研究成果公開促進費(学術図書)を申請し、2015年4月に内定通知を受けた。26年度が最終年度であるため、記入しない。行政法26年度が最終年度であるため、記入しない。全体研究会を通じて、リスクと市民社会に関する研究会メンバーの問題意識を確認し、今後の個別研究進展へのステップとなった。また、シンポジウム開催を通じて研究成果の一部を社会に還元できた。予定通り2012年度には「リスク」に関するシンポジウム、2013年度には「ガバナンス」に関するシンポジウムを行い、共通の問題意識が深まっている。分担者の個別研究成果も活発である。2013年度は研究キーワード「ガバナンス」の下に、共同研究・分担者個別研究を展開する。ルーヴァン・カトリック大学における国際シンポジウムの開催が研究活動の中核となる。2014年度は「社会連帯」をキーワードとして研究を進め、全北大学での国際シンポジウムと神戸大学でのとりまとめ研究会を予定している。既に実施した2回のシンポジウムの成果をまとめるべく作業中である。また、3年間の研究成果のとりまとめと公表にむけ、現在準備を進めつつある。研究キーワード「ガバナンス」に関係する図書等の購入に加えて、上記国際シンポジウムへの派遣、全体研究会(2回ないし3回を予定、内1回はゲスト講師を招聘)への旅費・謝金、その他資料整理謝金などを支出する。

今年度は、研究活動の中心であるKUルーヴェンでの国際シンポジウムに要する費用を考えて、国内研究会の開催を控えめにしていたが、結果的には同シンポジウムについて他のプロジェクトと連携することになり一部の費用が不要となった。また、来年度の全州大学のシンポジウムのためには次年度使用額を確保しておく必要があると考え、国内の研究会活動を控えめにすることにした。次年度使用額は、3年間の成果のとりまとめに向けた研究会・シンポと、来年度の全州大学のシンポジウムにおいて使用する予定である。
近世過渡期北部九州における城郭の縄張り構造に関する研究

益富城塞群の遺構調査は外郭部を完了し、「縄張り図」(1/1000)を作製した。具体的成果として、外郭部の長城型防塁遺構の全容をほぼ掌握した。そして、幾つかピーク地形ごとに独立性の強い曲輪群が林立し、その間の尾根・谷地形に畝状竪堀群・土塁ラインを設けて曲輪群相互を連結させた「城郭群」の形態を成すことを確認した。この形態は、自律性の強い各部隊(複数の領主)が相対的に緩やかに大同団結した姿を窺わせる。確認した事項、すなわち、ごく短期間内に一挙に構築されたと考えられること、畝状竪堀群を横堀・土塁とセットで使用する点で北部九州の在地系城郭の中で最高の技術水準にあることを考え合わせると、研究当初の予見どおり、当遺構が天正14年の九州平定軍の来襲を前に、秋月氏を盟主とする北部九州国人一揆によって構築された可能性が極めて濃厚となった。ここに、城塞群の規模と仕様から、従来、文献史料の面からのみ構築されてきた結果論としての九州平定戦のイメージを大きく見直す必要が指摘できた。すなわち、豊臣軍の来襲を目前に控えた北部九州では秋月氏の下に、結束力などの質の問題は兎も角も、動員力の面では極めて巨大な国衆一揆が結成されており、初戦の戦況次第では九州平定戦は結果論にみるほど円滑に推移する状況になかったことが明らかとなった。加えて、この視点に立って改めて『九州御動座記』などの幾つかの文献史料を見直したところ、豊臣側でも秋月氏の存在を九州屈指の巨大勢力として強く意識していた様子が窺える記述も確認できた。以上の成果の概略は『益富城跡II』調査報告書(嘉穂町教育委員会、今年度末発行予定)に掲載予定である。次に、黒田氏時代に大改修された主郭部に関しては、発掘調査で出土した瓦の整理・分類を行い、鷹取城(益富城と同時期に織豊系縄張り技術で大改修され、黒田領の「境目の城」に取立てられた)の瓦との比較研究を行った。結果、両城は類似した性格を持つにも拘らず、益富城には当時の最新の瓦工集団が、鷹取城には相対的に古式な集団が動員された可能性がみえてきた。しかも縄張りの洗練度の面では、むしろ鷹取城の方が"垢抜け"した最新鋭のプランである。これらの要因について、前者は、支城普請における城持ち大身家臣の自律性の強さが投影されたものであり、後者は、慶長期の築城における縄張り(設計)と普請(施工)がまだ一体の行為として整理・統合されていない状況を示唆するものではないかと考えた。この成果は『城館資料学』3号に掲載した。益富城塞群の遺構調査の進行状況は、雪などの天候不良や想像以上の草木の繁茂に加え、予備踏査段階で確認できなかった新規の遺構の発見によって、今年度予定範囲の8割程度に止まった。それでも対象区域約120万m^2の内の約半分(城塞群の外郭部)の踏査が終了し、該当個所の「縄張り図」(1/1000)の下図を作製した。踏査の具体的成果としては、予備踏査段階で確認していた外郭部の長城型防塁遺構が、さらに長大なものであること、形態から判断してごく短期間の内に一挙に構築されたものであると考えられること、畝状竪堀群を横堀・土塁とセットで使用する点で北部九州の在地系城郭の中で最高の技術水準にあることを確認した。これによって当初の予見どおり、当遺構が、天正14年の九州平定軍の来襲を前に、秋月氏を盟主とする北部九州国人一揆衆によって構築された可能性が濃厚となった。また、本踏査と平行して関連城郭の遺構の確認調査を行った。これによって、益富城塞群外郭部の長城型防塁で一ヶ所だけ確認できた食違虎口が、戦国期北部九州地方の中で唯一のものであること、また、これが北部九州の在地系城郭の虎口プランの発展の限界であったとの予見が強まった。そのほか、全国城郭研究セミナーなどの研究会・報告会にできるだけ積極的に参加し、近年の城郭研究の問題意識や留意点を吸収することに努めた。その中でも、遺跡の年代評価における縄張り研究分野(縄張り構造の分析に基づく年代観)と考古学分野(陶磁器編年に基づく年代観)の間の年代観の隔たりが顕著になりつつある現状や、特に現行の16世紀後期以降の陶磁器編年に傾倒しすぎると危険であると考えられる諸事例に触れたことは、今後の調査・分析を進めるうえで大変参考になった。以上が本年度の研究状況と成果である。益富城塞群の遺構調査の進行状況は、予備踏査段階で確認できなかった新規の遺構の発見によって、予定範囲の7割程度に止まった。それでも対象区域約120万m^2の内の9割(城塞群の外郭部)の踏査が終了し、該当個所の「縄張り図」(1/1000)の下図を作製した。踏査の具体的成果として、外郭部の長城型防塁遺構の全容をほぼ掌握した。そして、幾つかピーク地形ごとに独立性の強い曲輪群が林立し、その間の尾根・谷地形に畝状竪堀群・土塁ラインを設けて曲輪群相互を連結させた、「城郭群」の形態を成すことを確認した。

この形態は、自律性の強い各部隊(複数の領主)が相対的に緩やかに大同団結した姿を窺わせる。前回までの調査で確認した事項、すなわち、ごく短期間の内に一挙に構築されたと考えられること、畝状竪堀群を横堀・土塁とセットで使用する点で北部九州の在地系城郭の中で最高の技術水準にあることを考え合わせると、当初の予見どおり、当遺構が天正14年の九州平定軍の来襲を前に、秋月氏を盟主とする北部九州国人一揆衆によって構築された可能性が極めて濃厚となった。また、現在、黒田氏時代に大改修された主郭部では発掘調査が行われており、大量の瓦が出土している。そこで今年度は、外郭部の調査に平行して出土瓦の整理・分類を行い、益富城と同時期に織豊系縄張り技術で大改修され、黒田氏の「境目の城」に取立てられた鷹取城の瓦との比較研究を行った。その結果、両城は類似した性格を持つにも拘らず、益富城には当時の最新の瓦工集団が、鷹取城には相対的に古式な集団が動員された可能性がみえてきた。しかも縄張りの洗練度からいうと、むしろ鷹敢城の方が"垢抜け"した最新鋭のプランである。これらの要因について、前者は、支城普請における城持ち大身家臣の自律性の強さが投影されたものであり、後者は、慶長期の築城における縄張り(設計)と普請(施工)がまだ一体の行為として整理・統合されていない状況を示唆するものではないかと考えた。この当面の成果は、今年度末に『城館資料学』3号に投稿予定である。そのほか、全国城郭研究セミナーなどの研究会・報告会にできるだけ積極的に参加し、近年の城郭研究の問題意識や留意点を吸収することに努めた。益富城塞群の遺構調査は外郭部を完了し、「縄張り図」(1/1000)を作製した。具体的成果として、外郭部の長城型防塁遺構の全容をほぼ掌握した。そして、幾つかピーク地形ごとに独立性の強い曲輪群が林立し、その間の尾根・谷地形に畝状竪堀群・土塁ラインを設けて曲輪群相互を連結させた「城郭群」の形態を成すことを確認した。確認した事項、すなわち、ごく短期間内に一挙に構築されたと考えられること、畝状竪堀群を横堀・土塁とセットで使用する点で北部九州の在地系城郭の中で最高の技術水準にあることを考え合わせると、研究当初の予見どおり、当遺構が天正14年の九州平定軍の来襲を前に、秋月氏を盟主とする北部九州国人一揆によって構築された可能性が極めて濃厚となった。ここに、城塞群の規模と仕様から、従来、文献史料の面からのみ構築されてきた結果論としての九州平定戦のイメージを大きく見直す必要が指摘できた。すなわち、豊臣軍の来襲を目前に控えた北部九州では秋月氏の下に、結束力などの質の問題は兎も角も、動員力の面では極めて巨大な国衆一揆が結成されており、初戦の戦況次第では九州平定戦は結果論にみるほど円滑に推移する状況になかったことが明らかとなった。加えて、この視点に立って改めて『九州御動座記』などの幾つかの文献史料を見直したところ、豊臣側でも秋月氏の存在を九州屈指の巨大勢力として強く意識していた様子が窺える記述も確認できた。以上の成果の概略は『益富城跡II』調査報告書(嘉穂町教育委員会、今年度末発行予定)に掲載予定である。次に、黒田氏時代に大改修された主郭部に関しては、発掘調査で出土した瓦の整理・分類を行い、鷹取城(益富城と同時期に織豊系縄張り技術で大改修され、黒田領の「境目の城」に取立てられた)の瓦との比較研究を行った。結果、両城は類似した性格を持つにも拘らず、益富城には当時の最新の瓦工集団が、鷹取城には相対的に古式な集団が動員された可能性がみえてきた。しかも縄張りの洗練度の面では、むしろ鷹取城の方が"垢抜け"した最新鋭のプランである。
非可積分ハミルトン系の接続問題の研究

ハミルトン系の第一積分の特異性を解析して、非可積分性が起こる構造と解の大域的性質をしらべた。このとき困難な点として、第一積分を構成するとき現れる発散、あるいは標準形への変換で現れる発散を意味づけて議論を行う必要があり、偏微分方程式に対する独立変数に関するボレル総和法やパラメータに関するボレル総和法を証明した。非可積分性の構造の解析に関しては、微分ガロア理論が必ずしも有効でない場合に大域的な非可積分性がおこるケースをしらべた。第一積分の大域情報が十分にわかっていないので結果はまだ改良の余地があり今後の研究が必要である。本年度は,大きな成果として3つを得た。すなわち一般の多変数一階準線形偏微分方程式系の特異摂動パラメータに関するボレル総和可能性を証明した.(芝浦工業大学の山澤氏との共同研究). 2つの特異点をもつハミルトン系のsemi-globalな非可積分性の証明を与えた.(広島大学の佐々木氏との共同研究).進化項を含むロトカボルテラ方程式の解の一意存在とその漸近解析を実行した.(国環研の田中氏との共同研究).これらの成果の意義はボレル総和法を用いた理論展開を行ったことである.具体的には以下の通りである.(1) Borel総和法とモノドロミーについての論文を出版した.(2) 2014年10月に広島大学で数理解析セミナーの研究集会を開催し,また相互に訪問して共同研究を行った.広島大学複素解析セミナーおよび数理解析セミナーで,通年で定期的に講演会を開催して,講演者と研究討論を行った.詳細は広島大学数学専攻のホームページで公開されている.(3) 2014年12月に広島大学で「フックス型方程式の幾何」の研究集会を開催し,研究討論を行った.結果の詳細は,吉野のホームページで公開されている.(4)芝浦工大の山澤氏と多変数フックス型偏微分方程式の解のボレル総和可能性と特異性の研究を実行した.この研究は2014年3月に日本数学会で発表した.(5)国立環境研究所の田中喜成主任研究員と環境リスク評価モデルへの漸近解析理論の応用を行い,進化型3種捕食系を中心に研究し,2014年3月に日本数学会で発表した.(6) 2014年9月に,SpainのValliadrid大学で開催された研究集会で招待講演を行い,モノドロミーの結果について報告を行った.(7)ハミルトン系の非可積分性について共同研究を実施し,その成果は2014年3月に日本数学会で発表した.論文は投稿中である.本年度の研究実績は以下のとおりである.(1) 1階の偏微分方程式に対するparametric Borel総和法に対して前年度に得た結果を不確定特異点をもつ場合に拡張した.(2)合流型大久保方程式でハミルトン系に表示できるものおよびそれの非線形摂動であるハミルトン系に対して,不確定特異点あるいは確定特異点の近傍でのモノドロミーを具体的に計算した.また,不確定特異点が2つ以上あるような線形合流型大久保系に対して,すべての不確定特異点でのモノドロミーを計算した.参考文献:(3)広島大学数理解析セミナーで,通年で定期的に講演会を開催して,講演者と研究討論を行った.詳細は広島大学数学専攻のホームページで公開されている.(4) 2016年3月に広島大学で「複素領域の微分方程式、漸近解析とその周辺」の研究集会を開催し,研究討論を行った.詳細は,広島大学数学専攻内の吉野のホームページで公開されている.(5)国立環境研究所の田中喜成主任研究員と環境リスク評価モデルへの漸近解析理論の応用を行い,進化型3種捕食系を中心に研究した.特に,ボレル総和法との関係を中心に研究した.(6) 2015年9月に,ポーランドのBanach centerで開催された研究集会でボレル総和法に関する招待講演をおこなった.(7)久留米工科大学の佐々木良勝氏と合流型大久保方程式の非線形摂動で特異点が2つあるような場合に,大域的な非可積分性と局所的な可積分性が同時に成立するような例を構成した.この例は研究を継続する.本年度の研究テーマは(1)接続情報の計算と非可積分性への応用.(2) Todor Gramchev氏と無限次元可積分系や非線形シュレディンガー方程式の特異性の研究.(3)生態系への応用として,環境破壊による生態系の機能評価モデルの構築であった.(1)については,合流型大久保方程式のうちハミルトン表示を持つクラスに対して,不確定特異点でのモノドロミーの計算,および非線形摂動であるハミルトン系に対して,不確定特異点でのモノドロミーを計算できた.これらの結果は論文として投稿して受理された.つぎに,合流操作で不確定特異点が2つある場合の線形合流型大久保系のうちハミルトン系に表せるものにたいして,その不確定特異点でのモノドロミーを計算した.この結果は論文を投稿中である.合流型大久保系の非線形摂動のハミルトン系の非可積分性の研究に関しては,不確定特異点が2つある場合に大域的に非可積分であるが,局所的に可積分であるようなハミルトン系の例を構成した.従って,(1)に関しては予定したより大きな成果がえられた.(2)に関しては,共同研究は吉野が中心になって実行した.

単独で無限次元可積分系についてKAM理論に関係した研究結果を整理した.(3)に関しては,研究の途中で大きな問題がおこり,これを克服するため,parametric Borel総和法を用いて理論を再構成している.これは,翌年度に継続して実行する予定である.その他,ポーランドで非線形Klein-Gordon方程式の爆発現象を研究している研究者から共同研究の申し出があり,共同研究を開始した.従って,不測の事態により研究計画の変更があったが,研究はおおむね順調に進捗していると判断する.本年度はBorel総和法、モノドロミーおよびハミルトン系の非可積分性について研究を行い、2編の論文を発表した.最初の論文ではフックス型方程式系の非線形摂動の方程式系にたいしsemi- formal solutionという解のクラスを導入しそのモノドロミーの表示を与えた.2番目の論文では共同研究で2つの特異点を持つハミルトン系の大域的なLiouville非可積分性を証明した.ここでは、ボレル総和法が重要な役割を果たしていることが分かった。他方、環境リスク評価モデルへの漸近理論の共同研究は、進化型3種捕食系を中心に研究したが、研究成果としてまとめるまでの結果を得ることはできなかった.これ以外の研究成果は以下のとおりである.(1)広島大学複素解析セミナーで,通年で定期的に講演会を開催して,講演者と研究討論を行った.詳細は広島大学数学専攻のホームページで公開されている.(2) 2016年8月31日に、リスボン(ポルトガル)で開催された研究集会"Formal and Analytic Solutions of Partial Differential Equations" (FASPDE)で招待講演をおこなった.(3) 2017年2月1日に、トリノ(イタリア)で開催された研究集会“A Life in Mathematics Generalized functions, Microlocal analysis, PDEs and Dynamical systems"で招待講演を行った.(4) 2016年9月15日に日本数学会秋季総合分科会(関西大学)で一般講演を行った.(5) 2016年10月10日に京都大学数理解析研究所で開催された研究集会で招待講演を行った.ハミルトン系の第一積分の特異性を解析して、非可積分性が起こる構造と解の大域的性質をしらべた。このとき困難な点として、第一積分を構成するとき現れる発散、あるいは標準形への変換で現れる発散を意味づけて議論を行う必要があり、偏微分方程式に対する独立変数に関するボレル総和法やパラメータに関するボレル総和法を証明した。非可積分性の構造の解析に関しては、微分ガロア理論が必ずしも有効でない場合に大域的な非可積分性がおこるケースをしらべた。第一積分の大域情報が十分にわかっていないので結果はまだ改良の余地があり今後の研究が必要である。研究計画における主な目的は,(1)合流型超幾何方程式すなわち合流型大久保方程式を対象として接続情報を具体的に求めること,(2) momentBorel総和法を接続問題に応用できるように改良すること(3)生態系モデルのひとつである多自由度進化型ロトカボルテラ系へ(1)と(2)の成果を応用して進化の効果を明らかにするということであった.これらの目的に対し、(1)ではsemi-formal solutionの概念を用いて非線形方程式のモノドロミーを具体的に求めることに成功した.
多機能化金ナノ粒子を用いた地層処分バリア材性能評価手法の創成

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、圧縮ベントナイトや母岩は、処分場から生物圏への放射性核種の移行を遅延させるバリア機能を有することが期待されている。従って、それら材料のバリア性能を評価することが重要な研究課題の一つである。本研究では、このバリア性能を、金ナノ粒子を用いて評価する新たな手法の確立を目標として、3年の研究期間に、課題(1)天然・人工バリア中の多機能化金ナノ粒子の移行挙動研究、課題(2)多機能化金ナノ粒子を用いたバリア材中の化学的雰囲気の原位置測定に関する実験及び考察、を行う計画である。研究初年度の平成30年度は、比表面積の大きな金微粒子の表面を特定の配位子で覆い、任意の粒子サイズで可溶化、安定化を図った多機能化金ナノ粒子を用い、多機能化金ナノ粒子の安定性および天然バリア模擬材料であるケイ砂を充填したカラム中の移行挙動試験を実施した。選定した多機能化金ナノ粒子は金ナノ粒子をポリエチレングリコールで修飾したものである。紫外可視分光法により、これは実験室環境下では安定であることを確認するとともに、ケイ砂を充填したカラム中を透過させると、放射性トレーサであるHTOの移行挙動と比較すると、粒子サイズの大きなものほど移行が遅延すること、またカラム透過後の金ナノ粒子の粒径分布に粒子サイズが大きなものほど顕著な変化が生じていることを確認した。この現象の理解を深めるため、ナノ粒子およびカラムに充填したケイ砂試料表面の電子顕微鏡観察に着手した。本研究では、3年の研究期間に、課題(1)天然・人工バリア中の多機能化金ナノ粒子の移行挙動研究、課題(2)多機能化金ナノ粒子を用いたバリア材中の化学的雰囲気の原位置測定に関する実験及び考察、を行う計画である。初年度の平成30年度は、課題(1)として、多機能化金ナノ粒子の安定性研究およびバリア材料を充填したカラム中の移行挙動試験に着手した。また、課題(2)として、試料透過後の多機能化金ナノ粒子の状態変化を分光法によって分析し、金ナノ粒子の粒径分布変化に関する知見を得た。また、金ナノ粒子の電子顕微鏡観察にも着手したことから、概ね順調に進展していると考えている。研究2年目となる平成31年度は、これまでの研究をさらに進めるとともに、平成30年度後半に着手したカラムを透過した金ナノ粒子およびカラムに充填したケイ砂試料表面の電子顕微鏡観察を精力的に行い、カラム透過時における金ナノ粒子とケイ砂表面の相互作用に関する知見を収集することで、金ナノ粒子のコロイドとしての移行挙動に関する検討を行う。
静脈グラフト及び各種動脈グラフトの血管反応性について

生活様式の欧米化に伴い冠動脈疾患は増加の一途をたどり,開心術における冠動脈バイパス術の比率は半数以上を占めている。冠動脈バイパス術におけるグラフト材料としては大伏在静脈,内胸動脈,胃大網動脈,下腹壁動脈が利用されている。本研究は手術の際に得られた各種グラフトの血管作動性物質に対する反応を検討した。血管収縮性物質に対する反応1.KCl,ノルアドレナリン,エンドセリンに対する収縮は胃大網動脈が最も強く,内胸動脈と下腹壁動脈は同程度であった。2.ドーパミンに対する収縮は内胸動脈が強く,胃大網動脈はそれよりも弱かった。3.ヒスタミンに対しては内胸動脈と下腹壁動脈は同程度の収縮を示したが,胃大網動脈では収縮を認めなかった。4.セロトニンに対しては内胸動脈と下腹壁動脈は同程度の収縮を示したが,胃大網動脈はそれよりも弱かった。血管弛緩性物質に対する反応1.アセチルコリン,ブラジキニンに対する弛緩は胃大網動脈が最も強く,内胸動脈と下腹壁動脈は同程度であった。2.ニトログリセリンに対する弛緩は内胸動脈,下腹壁動脈,胃大網動脈とも同程度であった。3.ドーパミンに対する弛緩は胃大網動脈が最も強かったが,内胸動脈と下腹壁動脈ではほとんど弛緩を認めなかった。内胸動脈の長期開存性については異論のないところである。本研究の結果をふまえ今後胃大網動脈,下腹壁動脈の臨床成績の検討が望まれる。
がん化学療法患者の有害事象に関連する口腔環境因子・口腔細菌の解析

造血幹細胞移植患者では,その8割に口腔粘膜炎が出現するとされており,発熱性好中球減少症では移植前処置により粘膜障害を受けた消化管への内因性感染症が問題となるが、詳細は不明である。本研究では,入院中の造血幹細胞移植などのがん化学療法患者を対象とし,有害事象である「重症口腔粘膜炎」および「発熱性好中球減少症」発症をその評価対象(アウトカム)として,歯周病原細菌などや様々な口腔環境との関連性を共分散構造分析などにて解析し,項目間の相関関係,因果関係を明確にする。得られた成果はがん支持療法を提言する有用なエビデンスとして,血液疾患患者の有害事象発症予防に関連した診療マニュアルの作成に活用する。
超微形態と独創的実験系によるＲｅｔｔ症候群の「非」神経器官の解析による全病態解明

Rett症候群(RTT)のモデルマウスであるオスのMeCP2遺伝子欠損マウスで観察された、非神経系臓器の形態的変化は、ある生理活性物質分泌異常が原因であると推察し、今回その臓器の培養細胞を用い、再現性に成功した。具体的にはRNAiを用いてMeCP2遺伝子ノックダウン細胞を作製し、生化学的解析により、in vivoでみられた結果を再現できた。この物質の生合成に関与する遺伝子を定量PCRにより解析し、発現変動遺伝子を抽出できた。定量PCRによる解析を網羅的に行わなければならず、最終目標であった真のRTTモデルマウスであるMeCP2遺伝子欠損雌マウスの解析の十分なデータを集めるまでには至らなかった。我々が維持しているRett症候群(RTT)の原因遺伝子であるMeCP2遺伝子のノックアウトマウスで、神経系以外の某器官での光学顕微鏡(光顕)レベルでの形態異常が見出された。我々は、この器官について種々の免疫染色を実施したり、生体から採取した材料にて、この器官を後天的に誘導する生理活性物質をELISAにより定量して、MeCP2遺伝子ノックアウトマウスでの生理的異常も見出した。さらにその器官では生理活性物質の受容体の発現レベルも変化していることが明らかになった。次段階として、この物質の生合成経路に関係する酵素系をqRT-PCRやWestern blotting等で解析し、上記受容体のターゲット遺伝子の発現量についても現在解析中である。神経組織ではない器官の光顕レベルでの異常の新規発見、ならびにMeCP2遺伝子とこの生理活性物質関係が示唆されることから、RTTの病態やMeCP2の分子機能の解明には、非神経器官の解析も有効であると確信し、RTTの脳以外での組織学的・超微形態的な研究発表が国内外でも全くない点から、独創性も価値も高いと判断される。さらに研究を深めることで予想される成果は、RTTの病態とMeCP2遺伝子機構の解明に全く新しい観点からの意義深い成果を生みだすと予想される。我々が維持しているRett症候群(RTT)の原因遺伝子であるMeCP2のノックアウトマウスで、神経系以外の某器官で光学顕微鏡レベルでの形態異常が見出された。我々は、この器官について種々の抗体を用いて免疫染色を実施し、また、マウス生体由来のこの器官の形成を誘導する生理活性物質の定量をELISAにより定量し、MeCP2遺伝子ノックアウトマウスにおける野生型マウスと異なる生理的な異常および産生細胞の超微形態的異常も見出した。さらにその生理活性物質が標的とする器官での受容体の発現レベルも変化していることを明らかにした。平成27年度は、次段階として、表現型に超微形態異常が見られた器官の培養細胞でこの現象を再現するために、RNAi法によるMeCP2遺伝子のノックダウンを試み、成功した。このMeCP2ノックダウン細胞をセルソーターで濃縮し、得られたラインについて生理活性物質の生合成経路に関係する酵素や調節因子等の発現をWestern blottingや定量PCRで解析比較した。神経組織ではない器官の光学顕微鏡レベルでの異常の新規発見、MeCP2遺伝子とこの生理活性物質の産生の関係が大いに示唆されることから、RTT病態やMeCP2の分子機構の解析には、非神経器官の解析も有用であると判断され、RTTの脳以外での組織学的、超微形態的な研究報告が全くないことからも独創性も研究価値も高いと確信している。最終年度はこの内容をまとめ、論文投稿および国内学会発表にて研究成果を報告したい。平成27年度の研究実施計画である培養細胞でのMeCP2遺伝子のノックダウンと、細胞特異的な生理活性物質産生の異常を再現することができた。さらにこの産生物質の生合成経路に関与する酵素群を定量PCRやWestern blottingで解析し、分子生物学的評価においても有意に発現変化した遺伝子候補を絞り込むことができた。Rett症候群(RTT)の原因遺伝子であるMeCP2遺伝子のノックアウトマウスでは、神経系以外の組織で光学顕微鏡レベルでの形態異常を見出した(未発表)。我々は、現在この形態異常がMeCP2遺伝子に因るものであることを証明するための研究を行っている。まずこの某器官の組織標本を作製し、種々の抗体を用いて免疫染色を実施した。さらに、マウスにおけるこの器官を誘導する因子を産生する細胞の形態を観察したところ、光学顕微鏡レベルではなく、電子顕微鏡レベルでの形態異常を見出した。次に、この細胞の存在する臓器に含まれる当該物質をELISAを用いて測定したところ、野生型と比較すると顕著に濃度が低下していた。さらにその物質の受容体を元々形態異常が観察された器官での発現を免疫染色で確認したところ、受容体の発現も低下していることを明らかにした。次年は、上記の現象がin vitroで再現できるかを、表現型に異常が見られた培養細胞種で確認した。RNi法により、MeCP2遺伝子をノックダウンさせて、RTTモデルマウスと類似したMeCP2発現状態を再現した(MeCP2発現は、野生型と比較して80%以上低下した)。このMeCP2ノックダウン細胞をセルソーターで分取し、得られた細胞をライン化することに成功した。得られた細胞については、MeCP2発現のみならず、生理活性物質産生濃度の低下や、生理活性物質産生のパスウェイに関する種々の律速酵素群を定量PCRにて一つ一つしらみつぶしに解析比較している。神経系以外の組織での組織形成異常と、この原因と予想される生理活性物質産生能の低下が関係していると推察されるが、RTTの神経系以外の器官での形態異常は未だ報告がほとんどないことから、独創性も研究価値も高いと確信している。

実験系を確立することに成功し、あとはMeCP2と何の遺伝子がダイレクトに関係しているかを確定する段階に至った。現在、生理活性物質産生のパスウェイに関する種々の律速酵素群を定量PCRにて一つ一つしらみつぶしに解析比較している段階であるが、十数種類ある律速酵素についてプライマー作製からPCRの実施に予想以上に時間がかかっている。神経系以外の組織での組織形成異常と、この原因と予想される生理活性物質産生能の低下が関係していると推察される。RTTの神経系以外の器官での形態異常は未だ報告がほとんどないことから、独創性も研究価値も高いと確信しているが、上記理由のため海外論文投稿まで至っておらず、研究の進行が遅れていると評価した。ReTT症候群(RTT)のモデルマウスであるMeCP2遺伝子欠損マウス(MeCP2-/y雄マウス)解剖時に観察された、神経系とは全く異なる臓器の形態変化の原因を解明することを目的として本研究を遂行した。肉眼的所見により得られる当該臓器の大きさおよび光学顕微鏡レベルでみられる当該臓器の主要な細胞(A)の形態異常のみならず、その臓器の形態形成を誘導する他の臓器の細胞(B)の電子顕微鏡レベルでのみ観察される超微形態的異常を初めて見出した。そのため生体内で(A)細胞の形態形成を誘導する(B)細胞が産生する生理活性物質(C)の分泌異常が起こっていると推察され、MeCP2遺伝子欠損マウス生体内の生理活性物質(C)を生化学的検査にて評価したところ、有意に濃度が低下していたことが明らかとなった。この現象を、in vitroで再現するため、形態形成を誘導する培養(B)細胞においてRNAi法を用いてMeCP2ノックダウン細胞を作製した。その結果、予想通り培養(B)細胞では、(A)細胞の形態を誘導する生理活性物質(C)の産生が有意に低下していたことを明らかにした。このことから、MeCP2が生理活性物質(C)の産生能を低下させることにより、その結果細胞(B)の形態が変化し、細胞(C)の形態的変化が生じると結論付けた。さらに、この生理活性物質産生低下の直接原因となるMeCP2が結合する遺伝子を特定するために、MeCP2ノックダウン培養(B)細胞から総RNAを抽出し、定量PCRにて生理活性物質(C)の生合成に関わる複数の遺伝子群を定量し、いくつかの変動遺伝子を得た。この定量PCRに予想外に時間がかかり、最終年度の真のRTTモデルマウスであるMeCP2遺伝子欠損雌マウス(MeCP2+/-雌マウス)の作製と表現系・諸臓器形態を比較するという内容に着手はできたが、材料作製の段階にとどまった。Rett症候群(RTT)のモデルマウスであるオスのMeCP2遺伝子欠損マウスで観察された、非神経系臓器の形態的変化は、ある生理活性物質分泌異常が原因であると推察し、今回その臓器の培養細胞を用い、再現性に成功した。具体的にはRNAiを用いてMeCP2遺伝子ノックダウン細胞を作製し、生化学的解析により、in vivoでみられた結果を再現できた。この物質の生合成に関与する遺伝子を定量PCRにより解析し、発現変動遺伝子を抽出できた。
マウスを用いた体内時計と食・栄養との相互関係の解明

医食同源という言葉があるように副作用のない食品で体内時計を操作していきたいという考えは遙か江戸時代から受け継がれてきている。このように現代も医食同源の考え方は生きていると思うものの、社会の進歩や環境の変化で食事だけでは対応できない病気が増えているのも事実である。現代の薬も元をたどれば食材や天然の木根草皮から生まれたものが多いが、今ではコンピューターが設計して、ひとり一人の患者に合わせた薬を創るところまで進んでいる。高度な薬を使わなければならない時は、医療機関でしっかり治療を受けるが、日常的には市販のかぜ薬や胃腸薬を利用して健康維持をはかっている。このような話を聞くと、体内時計に作用薬があってもおかしくないように思われるが現在体内時計を動かすことが出来るのはロゼレムという薬物のみである。この事実を元に、一体どのような食物、栄養物が体内時計に作用し、薬の代わりとなるのかを探ってきた。結果、穀類澱粉、魚油が体内時計に大きく作用することが分かった。さらに、栄養のみならず運動にも目をつけ、"時間運動学"の新規確立をした。時間栄養学と同様に、運動するにあたっても、今までは、健康には運動が最適であるという考えしかもっていなかったが、いつ、どのように運動するかを模索する"時間運動学"こそ、現代の生活に必要不可欠となってきている。しかし、各々のライフスタイルというのはマウスのように一定ではなく、不規則なものなのである。そこで、一週間単位のリズムで時間栄養学、時間運動学を考えてみようと考えたのが週間栄養学、週間運動学なのである。これは科学的にも全く新しいものであるため、辞書にも載っていない新しい言葉になる。この週間栄養学と週間運動学を組み合わせることにより、最適な一週間の生活リズムを作ることが出来ると考えている。栄養学と運動学と体内時計の科学的な連携は現代人の望む健康長寿の実現に必要不可欠な要素であり、双方の理念と方法論を習得し、技術を創造・活用ができることが現代の医療に求められているのだ。平成24年度就職のため辞退(1)1目2回の食餌で、また1日の絶対餌量は一定にし、絶食期間を長(16時間)、短(8時間)くすると、肝臓の遺伝子発現リズムは長い絶食後の食餌の時間側に同調された。食餌量をかえると、位相は食餌量の大きい方の時刻に引っ張られた(Hirao et.al 2010, inpress)。(2)三大栄養素の炭水化物、タンパク質、脂質に着目し、其々の栄養素の制限給餌の同調の影響を調べた結果、栄養素単独では同調効果が弱かったが、澱粉とカゼインを組み合わせた食事が、特に時計遺伝子発現リズムを大きく変化させることがわかった(Hirao et al. 2009, PLOS one)上で、澱粉に着目し、その種類を変化させることによって、時計遺伝子発現リズムに与える効果の違いを検討した。制限給餌にはAIN93-M(通常食)組成の澱粉部分を小麦、米、バレイショをはじめとする様々な食物由来の澱粉で置換した餌を用いた。大きく分けると種実澱粉と根茎澱粉で結果が二極化し、種実澱粉系の方がPer2タンパク発現リズムの位相変化に対して効果的であった。この原因として、澱粉の消化性の違いに着目し、経口投与後の血糖値を測定したところ、種実澱粉系の方が血糖値が高くなり、Per2タンパク発現リズムへの影響と相関が見られた。また、スギ花粉(Cryptomeria japonica pollen ; Cryj1)を抗原として生じる花粉症に着目し、通常(大豆油)食(AIN93M)と魚油食(AIN93M油部分置換)を慢性的に摂食させることにより、その予防と治療効果についての検討も行った。慢性的魚油混餌食を摂取したマウスにおいて、花粉症症状(くしゃみ、鼻かき行動)は大豆油油餌食を摂取したものより低く、INFγ、IL4、IL13の発現とIgE量も同様に低かったことから、魚油が抗アレルギー機能を持つことを示唆した。魚油は代謝関連遺伝子のみならず、アレルギー関連遺伝子にも影響を及ぼすことが分かった。

時間栄養学と同様に、運動するにあたっても、今までは、健康には運動が最適であるという考えしかもっていなかったが、いつ、どのように運動するかを模索する"時間運動学"こそ、現代の生活に必要不可欠となってきている。しかし、各々のライフスタイルというのはマウスのように一定ではなく、不規則なものなのである。そこで、一週間単位のリズムで時間栄養学、時間運動学を考えてみようと考えたのが週間栄養学、週間運動学なのである。これは科学的にも全く新しいものであるため、辞書にも載っていない新しい言葉になる。この週間栄養学と週間運動学を組み合わせることにより、最適な一週間の生活リズムを作ることが出来ると考えている。栄養学と運動学と体内時計の科学的な連携は現代人の望む健康長寿の実現に必要不可欠な要素であり、双方の理念と方法論を習得し、技術を創造・活用ができることが現代の医療に求められているのだ。平成24年度就職のため辞退
バイオアパタイトセラミックのin vitro生体活性機能と力学的強度

本研究における研究目標は,現在人工骨で有力視されているアパタイトセラミックスの生体環境での生体活性機能により,その表面に反応生成するアパタイト層の析出過程を組織構造と結晶性をキーワードに生体活性機能の把握をテーマとした.アパタイトが析出した材料の力学的特性を破壊抵抗から明確にし,き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.主な成果内容は,以下の通りである.(1)アパタイトセラミックスの生体溶液濃度の異なったin vitro環境下でのアパタイト層の析出過程を連続観察することで,骨結合メカニズムを検証した.(2)これら析出反応メカニズムを材料と生体溶液との化学反応機構から明らかにした.(3)環境溶液による組織構造の変化が力学特性へ及ぼす影響について明確にした.(4)き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.(5)実際の生体内(in vivo)での破壊挙動とそのメカニズムについて明らかにした.(6)アパタイトの活性化機能を利用し,チタン合金などの金属材料表面にコーティングを施すことで骨結合可能なハイブリッドチタン合金の創製を提案した.今後の研究の展開は,実際に長期間埋め込むことを想定した歩行制御プログラムを導入した繰返し荷重付加によるin vitro疲労試験の実施および応力とアパタイト析出の関係について明らかにする.本研究における初年度の研究目標は,現在人工骨で有力視されているアパタイトセラミックスの生体環境での生体活性機能により,その表面に反応生成するアパタイト層の析出過程を組織構造と結晶性をキーワードに生体活性機能の把握をテーマとした.また,アパタイトが析出した材料における力学的特性を破壊抵抗から明確にし,き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.主な成果内容は,以下の通りである.(1)アパタイトセラミックスを常圧焼結法で作製する事を可能とし,核形成誘起を利用したバイオミメティック法を適用することで,生体溶液濃度の変化に対するin vitro環境下でのアパタイト層の析出をその表面に形成させることを可能とした.(2)上述の遂行を,実際のインプラント環境を模擬した流動式擬似体液環境システムにて,雰囲気制御により析出形成されたアパタイト層の表面析出反応を発生過程の空間的,時間的高倍率観察を通じ,析出反応のメカニズムを微細構造観察から明確にした.(3)これら析出層の存在状態を各種分析装置を用い総合的に把握し,生体活性機能に与える影響をin vitro濃度に対する析出反応速度に着目して前述の微細構造との関連性について明確にした.(4)各種in vitro濃度を変化させた析出材における力学的特性を破壊抵抗から明確にし,き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.今後の研究の展開は,実際に長期間埋め込むことを想定し,歩行制御プログラムを導入した繰返し荷重付加によるin vitro疲労試験を実施し,長期間破壊せずに使用できるための疲労データの収集とin vitroが関与する疲労破壊およびメカニズムについて明らかにする.本研究における研究目標は,現在人工骨で有力視されているアパタイトセラミックスの生体環境での生体活性機能により,その表面に反応生成するアパタイト層の析出過程を組織構造と結晶性をキーワードに生体活性機能の把握をテーマとした.アパタイトが析出した材料の力学的特性を破壊抵抗から明確にし,き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.主な成果内容は,以下の通りである.(1)アパタイトセラミックスの生体溶液濃度の異なったin vitro環境下でのアパタイト層の析出過程を連続観察することで,骨結合メカニズムを検証した.(2)これら析出反応メカニズムを材料と生体溶液との化学反応機構から明らかにした.(3)環境溶液による組織構造の変化が力学特性へ及ぼす影響について明確にした.(4)き裂などの損傷を自然治癒することも含めた複雑な生体環境における材料設計の考え方を提案した.(5)実際の生体内(in vivo)での破壊挙動とそのメカニズムについて明らかにした.(6)アパタイトの活性化機能を利用し,チタン合金などの金属材料表面にコーティングを施すことで骨結合可能なハイブリッドチタン合金の創製を提案した.今後の研究の展開は,実際に長期間埋め込むことを想定した歩行制御プログラムを導入した繰返し荷重付加によるin vitro疲労試験の実施および応力とアパタイト析出の関係について明らかにする.
不規則な実働荷重負荷下の散逸エネルギ計測法開発とこれによる疲労損傷発生予知

本研究課題では,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測により,高精度な散逸エネルギ評価システムを構築することを目的とした.本研究で開発した散逸エネルギ評価システムにより,高度な位置補正処理を援用した散逸エネルギ計測の高精度化,および光学計測による変形情報に基づいた散逸エネルギ評価を可能にした.平成30年度には,前年度までに開発した可視光学カメラ,高感度高速型赤外線カメラおよび同期信号発生器を組み合わせた,可視ー赤外同視野・同時計測システムにおけるデータ処理アルゴリズムを高度化させることにより,赤外線サーモグラフィの時系列連続画像における位置補正処理技術の高精度化を実現し,その有効性を実験的に検証した.測定対象物表面に可視域で検出,赤外域で不検出であるランダムパターンを付与し,これに基づく高精度変位分布計測結果を赤外線温度変動分布計測結果とマッチングさせ,熱弾性応力計測および散逸エネルギ計測の高度化を実現した.微小視野を対象に行った,熱弾性および散逸エネルギの顕微計測において,開発した計測システムによる高度な位置補正処理が実現したことで,散逸エネルギ分布計測に基づくき裂先端位置の高精度な同定ならびにき裂先端近傍の実働応力場計測の高精度化が可能となった.これにより,熱弾性応力計測に基づき評価された応力拡大係数範囲は,き裂開口時の応力特異性の変動を主にとらえているため,有効応力拡大係数範囲に近い値を示すことを明らかにした.また,計測システムの高精度化により,最終目標である不規則荷重下での散逸エネルギ計測の実現可能性を確認することができた.本研究課題では,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測により,高精度な散逸エネルギ評価システムを構築することを目的としている.本研究で開発を行っている散逸エネルギ評価システムは,高度な位置補正処理を援用した散逸エネルギ計測の高精度化,および光学計測による変形情報に基づいた散逸エネルギ評価システムの構築であり,両者を組み合わせることにより,ランダム負荷下での散逸エネルギ計測を可能にするものである.初年度である平成28年度には,可視ー赤外同視野・同時計測システムの構築のための準備作業と並行して,赤外線サーモグラフィの時系列連続画像における位置補正処理技術の構築を行い,その有効性について実験的に検証した.微小視野を対象に行う,熱弾性および散逸エネルギの顕微計測においては,計測対象物のわずかな変形でも,計測視野内での対象部位の相対移動量および変位量が大きくなる.このため,顕微計測では,位置補正処理が高精度計測のための必須技術となる.位置補正処理の効果を比較した結果,位置補正処理を施すことにより,熱弾性応力測定による応力分布が有限要素解析結果と同様の分布を示すこと,塑性変形が生じる応力集中部において大きな散逸エネルギを示す分布が得られることなど,顕微計測における位置補正処理の有効性が確認された.さらに,熱弾性応力計測を複合材料に適用した場合には,繊維ー樹脂界面におけるはく離などの損傷による熱弾性温度変動およびその位相に現れる変化を抽出できることが分かった.初年度の重点課題とした,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測による,高精度な散逸エネルギ評価システムの構築においては,可視光学高速度カメラを導入し,これに高感度高速型赤外線カメラおよび同期信号発生器を組み合わせた,可視光ー赤外線同期計測システムの開発を行った.本システムの開発の主要部分の作業はほぼ完了している.これと並行する形で,熱弾性および散逸エネルギの顕微計測における位置補正技術の有用性を実験的に検証した.散逸エネルギの顕微計測は,散逸エネルギ放出メカニズムを解明するうえで重要であり,有益な成果が得られたと考えている.本研究課題では,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測により,高精度な散逸エネルギ評価システムを構築することを目的としている.本研究で開発を行っている散逸エネルギ評価システムは,高度な位置補正処理を援用した散逸エネルギ計測の高精度化,および光学計測による変形情報に基づいた散逸エネルギ評価システムの構築であり,両者を組み合わせることにより,ランダム負荷下での散逸エネルギ計測を可能にするものである.平成29年度には,可視光学高速度カメラ,高感度高速型赤外線カメラおよび同期信号発生器を組み合わせた,可視ー赤外同視野・同時計測システムを完成させて,赤外線サーモグラフィの時系列連続画像における位置補正処理技術の構築を行い,その有効性について実験的に検証した.微小視野を対象に行う,熱弾性および散逸エネルギの顕微計測においては,計測対象物のわずかな変形でも,計測視野内での対象部位の相対移動量および変位量が大きくなる.このため,顕微計測では,位置補正処理が高精度計測のための必須技術となるが,完成したシステムを用いて位置補正処理の効果を比較した結果,位置補正処理を施すことにより,熱弾性応力測定による応力分布計測精度が向上するなど顕微計測における位置補正処理の有効性が確認された.また,散逸エネルギの顕微計測における位置補正技術の有用性についても実験的に検証を行い,可視ー赤外同視野・同時計測システムの導入により散逸エネルギを精度良く計測できることを実証した.

平成29年度には,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測による,高精度な散逸エネルギ評価システムの構築に関しては,可視光学高速度カメラ,高感度高速型赤外線カメラおよび同期信号発生器を組み合わせた,可視光ー赤外線同期計測システムの開発が完了した.また,並行して熱弾性および散逸エネルギの顕微計測における位置補正技術の有用性を実験的に検証した.しかしながら,年度内には,本研究課題の最終目標であった変形情報に基づいた不規則荷重負荷下における散逸エネルギ評価に関する実験的検討を十分に行うことができなかった.研究遂行自体に遅れはなかったが,研究の完成度に関する自己評価で言えば十分に満足なものとはいえなかったので,やや遅れているを選択した.本研究課題では,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測により,高精度な散逸エネルギ評価システムを構築することを目的とした.本研究で開発した散逸エネルギ評価システムにより,高度な位置補正処理を援用した散逸エネルギ計測の高精度化,および光学計測による変形情報に基づいた散逸エネルギ評価を可能にした.平成30年度には,前年度までに開発した可視光学カメラ,高感度高速型赤外線カメラおよび同期信号発生器を組み合わせた,可視ー赤外同視野・同時計測システムにおけるデータ処理アルゴリズムを高度化させることにより,赤外線サーモグラフィの時系列連続画像における位置補正処理技術の高精度化を実現し,その有効性を実験的に検証した.測定対象物表面に可視域で検出,赤外域で不検出であるランダムパターンを付与し,これに基づく高精度変位分布計測結果を赤外線温度変動分布計測結果とマッチングさせ,熱弾性応力計測および散逸エネルギ計測の高度化を実現した.微小視野を対象に行った,熱弾性および散逸エネルギの顕微計測において,開発した計測システムによる高度な位置補正処理が実現したことで,散逸エネルギ分布計測に基づくき裂先端位置の高精度な同定ならびにき裂先端近傍の実働応力場計測の高精度化が可能となった.これにより,熱弾性応力計測に基づき評価された応力拡大係数範囲は,き裂開口時の応力特異性の変動を主にとらえているため,有効応力拡大係数範囲に近い値を示すことを明らかにした.また,計測システムの高精度化により,最終目標である不規則荷重下での散逸エネルギ計測の実現可能性を確認することができた.平成29年度においては,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測による,高精度な散逸エネルギ評価システムを完成させる.これにより,位置補正処理の向上を図り散逸エネルギ計測の精度の更なる向上を目指すとともに,本研究課題の目標である変形情報に基づいた不規則荷重負荷下における散逸エネルギ評価システムの構築を行う予定である.計測システム構築後には,実験室レベルの試験体に対して実験的検討を行う.まず,波形が既知の荷重負荷を与えた場合の散逸エネルギ放出分布を変形情報に基づき求め,結果を従来法と比較する.次に,ロックイン計測可能な変動周波数による不規則荷重負荷の下で同様の実験的検討を行う.また,状況が許せば,実構造物を対象に不規則荷重負荷下における散逸エネルギ評価を実施する.上述のように,平成29年度内において,可視光学画像ー赤外線画像の同視野・同時計測による,高精度な散逸エネルギ評価システムを完成させることはできた.しかしながら,可視画像と赤外線画像の同期と位置補正についての目標精度達成に想定外に時間を要したため,本研究課題の最終目標であった変形情報に基づいた不規則荷重負荷下における散逸エネルギ評価に関する実験的検討を十分に行うことができなかった.そこで,研究の完成度を高めるため,期間を延長して精緻な実験を重ねることにした.ロックイン計測可能な変動周波数による不規則荷重負荷の下で同様の実験的検討を行う.また,状況が許せば,実構造物を対象に不規則荷重負荷下における散逸エネルギ評価を実施する.