hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハリケーン・カトリーナ災害における環境影響と都市再生

本研究は、2005年夏に米国で発生したカトリーナ災害に関する環境影響の総合的把握と、災害に由来する環境問題への政治的社会的対応について、特に人種関係に留意しつつ明らかにすることを目的として研究を行った。とくに、複合災害の事例として住宅地における石油流出事故、災害廃棄物をめぐる環境正義運動、生態系サービス機能に着目した湿地保全運動、復興過程における住民の居住する権利と都市の防災力向上とのジレンマなどについて実態を把握し、考察を進めた。本研究の課題は、2005年夏に米国で発生したカトリーナ災害に関する環境影響の総合的把握と、災害に由来する環境問題への政治的社会的対応について、特に人種関係に留意しつつ明らかにすることである。本年度は、カトリーナ災害の被害がもっとも深刻であった米国ニューオリンズにて現地調査を2009年2月に行い、環境NPOや市民活動を支援する科学者、被災者などに聞き取り調査を行うとともに、被災地の見学を行った。カトリーナ災害後、ニューオリンズは都市再生を進めているが、直面する課題は山積している。現地調査を通して、それらの課題を整理・分析し、特に重要なトピックを抽出した。それらは1.災害廃棄物、2.複合災害、3.湿地再生の3テーマである。1.大規模災害の発生後、災害廃棄物の処理が都市再生を進める上では重要となるが、カトリーナ災害後、災害廃棄物の処理予定地とされたベトナム系住民がこれに反対したことから、災害廃棄物問題が大きくクローズアップされた。ベトナム系住民による反対運動は成功し、最終的にこの処分場は操業停止とされたが、緊急事態における災害廃棄物をめぐる行政側の対応としては大きな課題を残した事例であった。2.二次災害としての産業災害としては、被災地域に都市部・工業地域が含まれていたため、規模を問わず、多数の石油流出事故が発生した。大規模な石油流出事故の現場では、多数の訴訟が提起され、一部地域は居住不可能となったため企業による汚染地域の買収が実施されている。自然災害でありながらも産業災害の要素をもつ複合災害の一端を確認することができた。3.カトリーナ災害による被害拡大の要因として、湿地環境の破壊が注目されている。災害後、これまでの湿地開発の在り方を見直す議論が進んでいることが確認された。本研究は、2005年夏に米国南部で発生した大規模ハリケーン災害に関する環境影響の総合的把握と、災害に由来する環境問題への政治的社会的対応について、特に人種関係に留意しつつ明らかにすることを目的としている。対象事例であるハリケーン・カトリーナ災害においては、大都市ニューオリンズが壊滅的状況に陥っており、災害の影響は広く深い。そのため昨年度の調査により、(1)災害廃棄物をめぐる紛争、(2)災害対策としての湿地保全をめぐる環境政策上の歴史的転換、(3)石油流出事故という複合災害の発生、といり3点に研究の焦点を絞り、今年度は調査を行った。(1)災害廃棄物をめぐる紛争に関しては、処分場予定地とされたベトナム系コミュニティを中心に調査を行った。その結果、一見、災害弱者にも分類され得るこのアジア系コミュニティが有する潜在的な災害対応能力の高さが明らかとなった。これにより災害廃棄物処分場の閉鎖を導いたこと、さらにその後、従来から市内の廃棄物処分場が集中していたニューオリンズ東部全体で環境正義をもとめる運動が展開されつつあることも明らかとなっており、被災を契機とした環境をめぐる社会関係の変化を指摘できる。(2)湿地保全については、災害前後で大きく認識が変化し、現在策定中のニューオリンズ市の都市開発計画の中においても災害対策として初めて湿地保全が位置づけられたことを確認した。ニューオリンズ都市圏における激甚被災地の背後には湿地が広がっており、湿地を破壊しながら原油・ガス掘削や重化学工業化を推し進めてきた当地において、重大な方針転換であると評価できる。これ以外にも、(3)石油流出事故についても現地調査を行った。近年の災害研究で注目されている「レジリエンス」概念本事例分析にも有効であると感じ、この概念をキーワードとした発表を第40回環境社会学会大会にて行った。本発表をもとにした論文を現在執筆中である。対象事例であるハリケーン・カトリーナ災害においては、大都市ニューオリンズの甚大な被害が注目されたが、その被害拡大の背景には、1物理的な脆弱性を持つ地域における堤防建設と都市開発の関係、2高潮・高波にたいして緩衝作用をもつ湿地破壊と運河建設の歴史などが指摘される。堤防構造上の欠陥という直接的な要因だけではなく、長期的な都市開発において、都市が持つ脆弱性がより高められた結果として、カトリーナ災害が発生したことには留意すべきであることを指摘した。実際に、災害後には湿地保全をめぐる大きな方針転換が行われており、この点は日本における防災体制への重要な示唆を含んでいると言えよう。

ハリケーン・カトリーナは、工業地帯も含めて直撃しており、自然災害によって環境リスクの高い地域のリスクがさらに高まることが明らかになっている。また対象事例においては、石油化学工場周辺にはアフリカ系コミュニティがあるため、自然災害と環境正義との関係についても指摘した。さらに都市再生をめぐる方針、ならびに「ニューオリンズという都市像」をめぐって顕在化した、行政・都市計画家と住民(とくにアフリカ系住民)とのあいだにみられた意識の違いについて指摘し、そこから得られる教訓を指摘した論文を執筆した(現在、印刷中)。予定外であったが、研究機関の最終年度4月に、ハリケーン災害の被災地を含むメキシコ湾岸地帯においてアメリカ史上最大の石油流出事故が発生したため、復興途上にあった地域にこの流出事故かどのような影響をもたらしているのかについても研究を行った。
遺伝性腫瘍の患者に適切な遺伝医療を提供するためのケアネットワークモデルの構築

遺伝性腫瘍を早期発見・早期治療し、遺伝性腫瘍を発症した患者の若年死亡を回避するためには、診療科の枠を超えた情報共有や継続医療の提供のあり方を検討する必要がある。医師や看護師、ハワイ州の病院に勤務するナースプラクティショナーへのインタビューを通して、医療者が遺伝性腫瘍に関する知識を持つことの必要性と、看護職ががん予防介入プログラムを開発・実施・評価することにより地域住民の健康を支援することにつながることが明らかになった。家族性大腸腺腫症患者のケアを行っている看護職の知識や経験の調査結果を統合し、遺伝性腫瘍の患者に適切な遺伝医療を提供するためのケアネットワークモデルを構築する予定である。遺伝性腫瘍は、若年で発症する、多臓器にわたり同時性・異時性にがんを発症する、という特徴をもつため、各診療科にわたって治療を受けるが、その際に散発性のがんととらえられることもあり、診療科を超えての情報共有には限界がある。そこで、本来の研究計画では、「遺伝性腫瘍の患者への診療に携わる機会が多いと予測される外科系外来の医師と看護師を対象に、遺伝診療を充実させるための方略についてインタビュー調査を行う。」としていた。更に研究目的および研究対象を焦点化するため、文献検討および研究者間でのディスカッションを行った。その結果、米国臨床腫瘍学会(American Society of Clinical Oncology: J Clin Oncol 14:1730-6;1996)が提案している、Group1(責任遺伝子が明確に同定されており、検査結果によって医療方針を決めることができるような疾患)と、Group2(責任遺伝子と特定のがんへの易罹患性との関連がかなりの程度明らかになっているが、研究的側面を残す)を区別することが妥当であることが明らかとなった。Group1の代表的な疾患である家族性大腸腺腫症は、大腸内視鏡検査で発見されることが多く、また継続した検査やサーベイランスが必要となるため、内視鏡検査に携わる看護師の役割は重要である。日本消化器内視鏡学会の消化器内視鏡技師の認定資格を取得している看護師が、家族性大腸腺腫症の患者に深くかかわっている可能性が高いことが明らかとなった。Group2の代表的な症候群は、遺伝性大腸がんの1つであるリンチ症候群(遺伝性非ポリポーシス大腸癌)と乳がん・卵巣がん症候群である。現在、乳がん・卵巣がん症候群に関する遺伝子検査(BRCA1/BRCA2)が全国的に実施されてきているが、看護師が深く関わっている施設は限られていることが明らかとなった。遺伝性腫瘍は、若年で発症する、多臓器にわたり同時性・異時性にがんを発症する、という特徴をもつため、各診療科にわたって治療を受けるが、その際に散発性のがんと捉えられることもあり、診療科を超えての情報共有には限界がある。そこで、本研究の計画では、「遺伝性腫瘍の患者への診療に携わる機会が多いと予測される外科系外来の医師と看護師を対象に、遺伝診療を充実させるための方略についてインタビュー調査を行う。」としていた。そこで、今年度は、診断名が明確である遺伝性腫瘍(Group1)の看護を担っている看護師、特に家族性大腸腺腫症の患者への看護を提供している看護師への調査を行うための調査用紙作成のための予備インタビュー調査および文献検討を行った。文献検討および予備調査の結果、家族性大腸腺腫症の治療後に特徴的な排便コントロールに関すること、低血糖症状への対応、定期的な受診行動の促進などが明らかになり、調査内容案が作成された。また、Group2に該当する遺伝性乳がん・卵巣がん症候群に関する遺伝カウンセリングを先駆的に行っている施設の看護師および認定遺伝カウンセラー、家族性腫瘍コーディネーターとの症例検討を開催し、必要とされる看護、サポート内容などを抽出した。遺伝性腫瘍を早期発見し、早期治療を行い、遺伝性腫瘍を発症した患者の若年死亡を回避するためには、診療科の枠を超えた情報共有や継続医療の提供のあり方を検討する必要がある。そこで、日本家族性腫瘍学会学術集会や当学会主催の年1回開催される家族性腫瘍セミナーに参加した医師や看護師にプレインタビューを行った。その結果、遺伝性腫瘍の中でも症候群の場合には、一般診療の患者にまぎれてしまい、時間をかけて丁寧な観察を行わなければ見過ごしてしまうことが多いとの意見が聞かれた。しかしながら、この現状を打破し適切な医療を提供するためには、医療者は遺伝に関する知識を獲得する必要があるという意見も聞かれた。2011年4月にサンアントニオ(アメリカ)で開催されたThe 4th Biennial Scientificmeeting of International Society for Gastrointestinal Hereditary Tumoursに出席し、欧米の医療者と情報交換を行った。

その結果、欧米では、Cancer Prevention Centerと呼ばれる部門があり、多臓器にわたる遺伝性腫瘍を統合して対応しており、患者や遺伝の可能性のある家族に対するケアも行われているとのことであった。遺伝性腫瘍を早期発見・早期治療し、遺伝性腫瘍を発症した患者の若年死亡を回避するためには、診療科の枠を超えた情報共有や継続医療の提供のあり方を検討する必要がある。初めに、日本家族性腫瘍学会や家族性腫瘍セミナーに参加した医師や看護師にプレインタビューを行った。その結果、遺伝性腫瘍は、時間をかけて丁寧な観察を行わなければ見過ごしてしまうこと、遺伝に関する知識の必要性が明らかになった。次に、以前作成した遺伝性腫瘍に関する知識普及のための看護教育プログラムに参加した看護師を対象に、遺伝性腫瘍の患者や家族へのケアを実践するために必要な知識についてフォーカスグループインタビューを実施した。その結果、患者数が少ないため日常診療の中で出会うことが少ない。したがって、外科的治療による身体的変化と生活上の困難、生涯にわたる定期検査の継続への支援、などの継続医療を提供するための知識を必要としていることが明らかになった。さらに、欧米では、Cancer Prevention Centerと呼ばれる部門があり、様々な職種が連携し患者や遺伝の可能性のある家族に対するケアを実施している。そこで、ハワイ州の病院に勤務するナースプラクティショナーを招聘し、乳がん発症のハイリスク者への予防検診、身体診察、カウンセリング、遺伝子検査プログラムの実施とその後のサポートなど、ケアネットワークの実際について講義を受け、日本国内では検討されてこなかった視点での看護独自の戦略の示唆を得ることができた。最終的に、遺伝性腫瘍の代表疾患である家族性大腸腺腫症患者のケアを重点的に行っている看護職を対象に、患者の病態や生活、予防行動などへの理解度や必要としている知識などの調査を実施中である。これらの研究成果を統合し、遺伝性腫瘍の患者に適切な遺伝医療を提供するためのケアネットワークモデルを構築する予定である。医歯薬学研究代表者の所属研究機関の変更に伴い、研究計画書は新たな所属機関の倫理審査に提出することにしたため、本年度は研究計画書の充実化に時間を要した。また、研究代表者の職務内容の変更により、本研究に対するエフォートが極端に減少してしまった。研究代表者の所属研究機関の変更に伴い、平成24年度の研究実施に遅れを生じたため、その影響により平成25年度の最終年度に予定していた研究計画の実施にいたらなかった。昨年の震災の影響により、当初インタビューを予定していた対象者の都合が悪くなったことや、勉強会の講師として依頼していた医療者が震災支援活動で多忙を極め実施できなかったこともあり、計画はやや遅れている。
化学的転写法で形成する極低反射率シリコン表面の物性

シリコンナノクリスタル層の最表面の価電子帯上端のエネルギーは、化学的転写処理時間と共に下方に移動し、最大約0.4eV低くなることがわかった。一方、シリコンナノクリスタル層の最表面の伝導帯下端のエネルギーは、最大約0.2eV上方にシフトすることがわかった。また、pn接合を形成した後のシリコンナノクリスタル層の伝導帯エネルギーは、ほぼ平坦であることがわかった。これらの結果から、<シリコンナノクリスタル層/pn接合シリコン>構造は、graded band-gap構造を持ち、シリコンナノクリスタル層中で光生成したホールと電子の電荷分離が促進され表面再結合が防止されていることがわかった。シリコンウェーハをH2O2+HF水溶液に浸漬し、それに白金触媒体を接触させる化学的転写法を用いて、単結晶シリコン、多結晶シリコン共に3%以下の極低反射率を得た。断面透過電子顕微鏡写真の観測から、シリコン基板上に200300μmの層厚を持つシリコンナノクリスタル層が形成されていることを確認した。シリコンナノクリスタル層中の空孔率は表面近傍では大きく、深さと共に減少することが分かった。したがって、シリコンナノクリスタル層の屈折率は、表面近傍では空気に近く、界面近傍では結晶シリコンに近くなるため、反射率が極低になると結論した。エリプソメトリーによる解析の結果、シリコンナノクリスタル層は結晶シリコンと異なる屈折率と消衰係数を持つことが分かった。シリコンナノクリスタル層/結晶シリコン構造にpn接合を形成するために、リン珪酸ガラス(PSG)をシリコンナノクリスタル層上にスピンコートしその後約900°Cで加熱処理を施した。加熱処理によってPSGが溶解しシリコンナノクリスタル層の空孔部分にPSGが入り込み、シリコンナノクリスタルと接触しそこで化学結合を形成する結果、表面がパッシベーションされ、高い少数キャリアーライフタイムが得られることが分かった。PSG堆積+加熱後400°Cで水素雰囲気中で加熱処理を行うことによって、少数キャリアーライフタイムはさらに増加した。シリコンナノクリスタル層の形成条件とそのパッシベーション条件を最適化することによって、シリコンナノクリスタル層/シリコン構造を持つ太陽電池の変換効率が向上し、反射防止膜すら必要としない単純構造の太陽電池にもかかわらず、19.5%と高い変換効率が得られた。PSG堆積+水素処理によって、短波長光に対する量子効率が向上し、波長300nmの入射光に対して約60%の量子効率を得た。PSG堆積法+水素処理によって、シリコンナノクリスタル層の表面パッシベーションが効果的に行われることがわかり、これを結晶シリコン太陽電池に利用することによって、反射防止膜すら必要としない単純構造の太陽電池にもかかわらず19.5%という高い変換効率を得た。化学的転写法では、1030秒の短時間処理で表面にシリコンナノクリスタル層が形成され、反射率が3%以下に極低化する。透過電子顕微鏡写真から、表面領域に層厚が約150nmのシリコンナノクリスタル層が形成されており、ナノクリスタル層中の空孔率は表面領域では高く、深さと共に低くなることが分かった。さらに、シリコンナノクリスタル層中のシリコンナノクリスタルはすべて同一の方位(表面垂直方向が(100)方位)を有しており、粒界が存在しないネットワーク構造が形成されていることが分かった。シリコンナノクリスタル層の平均結晶サイズが約4nmであることから、4nmのシリコンナノクリスタルを含むシリコンナノクリスタル層のモデルを構築し光学的解析を行った。平均空孔率は48%と求まり、重量減少から求めた空孔率51%とよく一致した。シリコンバルクと4nmシリコンナノクリスタルの光学的定数(屈折率と消衰係数)は、シリコンバルクとはかなり異なることが分かった。シリコンナノクリスタル層の光学的定数から求めた入射光の吸収確率から、400nm以下の波長の短波長光はほぼすべてシリコンナノクリスタル層によって吸収されることが分かった。これは、シリコンナノクリスタル層を持つ太陽電池で高い光電流密度を得るためには、シリコンナノクリスタル層中で光生成した電子-ホール対を光電流に変換する必要があることを示している。シリコンナノクリスタル層はフォトルミネッセンスを示し量子サイズ効果によってバンドギャップが拡大していることが分かった。バンドギャップは表面近傍では広く、深さと共に狭くなるgraded band-gap構造を持ち、光生成した電子とホールが効率良く分離されることが分かった。さらに、粒界のないネットワーク構造を持つことから再結合が防止されることにより、40mA/cm2以上の高い光電流密度が得られることを見出した。エリプソメトリーを用いる光学的解析、及びフォトルミネッセンス観測から、シリコンナノクリスタル層の物性を解明することができた。光学的解析から、400nm以下の短波長光はほとんどすべてシリコンナノクリスタル層で吸収されていることが分かり、短波長光の量子効率を向上されるためにはシリコンナノクリスタル層のパッシベーションが必須であることを見出した。シリコンナノクリスタル層上にリンケイ酸ガラス(PSG)を堆積して加熱することによって、PSGが融解してシリコンナノクリスタル層中の空孔を埋める結果、シリコンダングリングボンド等の表面準位が消滅することを見出した。400nm以下の短波長光に対する量子効率はパッショベーション処理を施さない場合はほとんどゼロであったが、PSGパッシベーション処理後は6080%にまで向上した。この結果、AM1.5擬似太陽光の照射下、42mA/cm2以上の高い短絡光電流密度が得られた。このPSG処理によって、PSG中のリンがシリコンに拡散して、pn接合が形成される。すなわち、PSGパッシベーション処理はシリコンナノクリスタル層のパッシベーションだけでなく、pn接合が同時に形成される処理である。

シリコンナノクリスタル層中で光生成した電子-ホール対が光電流として有効に利用できる理由として、1.シリコンナノクリスタル層が粒界を持たないネットワーク構造を持つため粒界での再結合が起こらない、2.PSGによってシリコンナノクリスタル表面が効果的にパッシベーションされている、3.シリコンナノクリスタル層がgraded band-gap構造を持つために、ホールが表面側に電子がバルク側にスムーズに移動して再結合が効果的に防止されることによると結論することができた。このように、本研究で見出した知見を用いて結晶シリコン太陽電池を創製することによって、高効率を達成できた。我々が開発した化学的転写法では、シリコンウェーハを過酸化水素水+フッ化水素酸水溶液に浸漬し、ローラーに装着した白金触媒体を接触するだけで瞬時に表面化学反応が起こりシリコンナノクリスタル層が形成される結果、3%以下の極低反射率を得ることができる。シリコンナノクリスタル層の空孔率は、表面領域では約90%と非常に高く、深さと共に単調に減少して界面近傍ではほぼ零となることが、断面TEM観測及び、分光エリプソメトリー解析によってわかった。したがって、シリコンナノクリスタル層の屈折率が表面から深さと共に増加し、表面近傍の屈折率は空気の1に近く、界面近傍の屈折率はシリコンに近くなることによって極低反射率が得られることがわかった。シリコンナノクリスタル層の価電子帯スペクトルをXPS法を用いて観測した。シリコンナノクリスタル層の最表面の価電子帯上端のエネルギーは、化学的転写処理時間と共に下方に移動し、最大約0.4eV低くなることがわかった。一方、ケルビンプローブフォース顕微鏡を用いたシリコンナノクリスタル層の伝導帯の観測では、シリコンナノクリスタル層の最表面の伝導帯下端のエネルギーは、最大約0.2eV上方にシフトすることがわかった。一方、pn接合を形成した後のシリコンナノクリスタル層の伝導帯エネルギーは、ほぼ平坦または表面方向で少し下方にシフトしていることがわかった。したがって、シリコンナノクリスタル層のバンドギャップは量子サイズ効果によって1.7eVであり、この値はシリコンナノクリスタル層のフォトルミネッセンススペクトルから求めたバンドギャップと良い一致を示した。これらの結果から、<シリコンナノクリスタル層/pn接合シリコン>構造は、graded band-gap構造を持ち、シリコンナノクリスタル層中で光生成したホールと電子の電荷分離が促進され表面再結合が防止されていることがわかった。一方、シリコンナノクリスタル層の最表面の伝導帯下端のエネルギーは、最大約0.2eV上方にシフトすることがわかった。
ランダムドット運動知覚の相互作用と:それを媒介する二過程の解析

視覚的な運動の情報は,空間的に狭い範囲に関しての運動情報の抽出である局所的な検出過程と,その局所情報を空間的に広い範囲にわたって比較・統合する相互作用過程という段階的なプロセスを経て処理されると考えられている.運動の対比現象および同化現象は,この相互作用過程の特性のあらわれであると言える.本研究では,対比および同化現象を手がかりとして,この運動情報処理のプロセスの階層性と並列性を知覚心理学的実験により明らかにすることを目的とした.実験では,運動情報の相互作用に関して,(1)空間的にきわめて狭い範囲で生じ,同化現象を引き起こす相互作用,(2)空間的にやや離れた領域間で生じ,運動の対比現象を引き起こす相互作用,そして(3)同じく空間的にやや離れた領域間で生じ,運動の同化現象を引き起こす相互作用,の3種類を仮定し,確率的ランダムドット刺激を用いてそれぞれの相互作用の分離を試みた.その結果,従来運動の対比・同化現象を説明するのに用いられていた運動方向に関して空間的に拮抗した作用を持つ機構のほかに,空間的に非拮抗的な作用を持つ機構が存在することが新たに示された.これは、近年明らかにされた大脳視覚皮質MT野の神経細胞についての生理学的知見ともよい一致を示している.そして,この空間的に拮抗的な機構と非拮抗的な機構の時間周波数特性について考察を行い,ランダムドット運動知覚の相互作用と,それを媒介する二過程の解析を行った.運動方向のあいまいなランダムドットキネマトグラム(RDK)(テスト刺激)の周囲に,一方向にはっきりと運動して知覚されるRDK(誘導刺激)を付加すると,テスト刺激に対して錯視的な運動知覚が生じる.研究代表者らは,この錯視的な運動の相互作用現象が,RDKの呈示フレーム数・各フレームの呈示時間・フレームごとの移動距離を変化させることによって,加算的にも減算的にも機能することを見いだした.この事実は,RDKに対する視覚系の情報処理が呈示フレーム数・各フレームの呈示時間・フレームごとの移動距離によって異なる下位過程に媒介されている可能性を示唆している.このことをふまえ,RDKの呈示フレーム数・各フレームの呈示時間・フレームごとの移動距離を組織的に変化させ,加算的な相互作用が生じる場合と減算的な相互作用が生じる場合とを定量的に明らかにした.この結果をもとに,運動検出に関与している下位過程の特性を考察した.視覚的な運動の情報は,空間的に狭い範囲に関しての運動情報の抽出である局所的な検出過程と,その局所情報を空間的に広い範囲にわたって比較・統合する相互作用過程という段階的なプロセスを経て処理されると考えられている.運動の対比現象および同化現象は,この相互作用過程の特性のあらわれであると言える.本研究では,対比および同化現象を手がかりとして,この運動情報処理のプロセスの階層性と並列性を知覚心理学的実験により明らかにすることを目的とした.実験では,運動情報の相互作用に関して,(1)空間的にきわめて狭い範囲で生じ,同化現象を引き起こす相互作用,(2)空間的にやや離れた領域間で生じ,運動の対比現象を引き起こす相互作用,そして(3)同じく空間的にやや離れた領域間で生じ,運動の同化現象を引き起こす相互作用,の3種類を仮定し,確率的ランダムドット刺激を用いてそれぞれの相互作用の分離を試みた.その結果,従来運動の対比・同化現象を説明するのに用いられていた運動方向に関して空間的に拮抗した作用を持つ機構のほかに,空間的に非拮抗的な作用を持つ機構が存在することが新たに示された.これは、近年明らかにされた大脳視覚皮質MT野の神経細胞についての生理学的知見ともよい一致を示している.そして,この空間的に拮抗的な機構と非拮抗的な機構の時間周波数特性について考察を行い,ランダムドット運動知覚の相互作用と,それを媒介する二過程の解析を行った.
キャピラリー電気泳動法による臨床検査試料分析の研究

本研究ではフリーゾーンキャピラリー電気泳動法を基本原理とし、未処理溶融化シリカカラムを用いて、電解液の選択、加電圧の調整の研究を行い、前処理を要さない血清蛋白分画分析法の確立を行った。さらにゼロ電位法を基本原理としたLDアイソザイム分析法の確立を行った。血清蛋白分画分析法は20μm(直径)×20cm(有効長)の末処理溶融化シリカカラムで電解液として150mMホウ酸緩衝液・水酸化ナトリウム溶液(pH10.0)を用いて、20mMりん酸-75mM塩化ナトリウム溶液にて血清を11倍に希釈した試料,約0.2nLをキャピラリーカラムに注入し、10kV6.5分の印加で約10分画のできる血清蛋白分画分析法を確立した。これらの蛋白は抗血清を用いたアフィニティカラムの素通り画分を本法で分析することにより、IgG,C3,α-MG,Tf,HP,α-AT,Alb,PreAlbなどと同定された。また、臨床検査現場で一般化されているセルロースアセテート膜電気泳動法(古典的な5分画)と本法の各蛋白画分は良好な相関を認め、1N-NaOH溶液でのカラム洗浄で再現性の良い連続分析を可能とした。LDアイソザイム分析では電解液にLDの基質となるL-乳酸および補酵素であるNADを含んだ25mMトリス緩衝液(pH8.7)を電解液として、25mMトリス緩衝液で5倍に希釈した血清、約1nLを試料として20μm(直径)X50cm(有効長)の未処理溶融化シリカカラムに導入し、10kV,5分間、電圧を印加後、いったん、電圧の印加を止め(ゼロ電位法)、アイソザイム蛋白と電解液中の基質を反応させ、その結果、生ずるNADHを、さらに10kV,30分の印加によりカラム外に排出しLDアイソザイムを分析する方法を確立した。本法は従来の膜電気泳動での報告値と良好な相関を示し、満足される再現性も確認された。これらの方法は従来、自動化が不可能とされた電気泳動法の自動化を可能した。今後、臨床検査の簡易分析法として、その普及に大きな期待がかけられる。キャピラリー電気泳動法は微量試料を前処理なしで迅速に検体の分離が出来るので,検査医学領域での臨床診断えの応用が期待されている。しかし,従来の方法では未知の成分を多く含む血液成分ではよい分離成果が報告されていない。方法として最初に未処理の20μm(直径)x20cm(有効長)フューズトシリカキャピラリーカラムを用いて,検出波長200nm,23°Cで分離を試みた。セルローズアセテート膜による従来の電気泳動と同様なパターンが得られ,200nmの測定の方が,214nmより約3倍の感度が高かった。担体であるキャピラリーカラム

壁面のシラノール基に血清蛋白の吸着が生じる事を発見し,試料蛋白の吸着を高濃度のイオンペァー試薬を含んだ緩衝液で,試料よりも高い等電点にして試料(蛋白)の荷電を変化させ,かつキャピラリーの表面をポリアミンでコーティングして,低pHでシラノールの解離を抑制すると分離が良好な事が分かった。この様に調整した方法でのキャピラリー電気泳動では,血清蛋白を20mMリン酸-75mMNaCl緩衝液(pH7.0)で11倍に希釈して,泳動緩衝液に150mMホウ酸・水酸化ナトリウム緩衝液(pH10.0)で390秒間泳動すると10ピークに分離され,セルローズアセテート膜電気泳動法よりも,繊細に分離され,lgG,C3,α-MG,Tf,Hp,α-AT,Alb,PreAlbなどの各蛋白成分が抗血清を用いたアフィニティーカラムクロマトグラフィーで証明された。各種疾患での泳動パターンは臨床上重要で,今後の日常検査に応用できる知見が得られた。しかし,まだキャピラリーカラムえの血清蛋白吸着は100%阻止できないので,水酸化ナトリウム洗浄によりキャリーオーバを防がざるをえない。検体処理能力も現在用いているセルローズアセテート膜による電気泳動法に比べ劣るので,更に検討が必要である。本研究ではフリーゾーンキャピラリー電気泳動法を基本原理とし、未処理溶融化シリカカラムを用いて、電解液の選択、加電圧の調整の研究を行い、前処理を要さない血清蛋白分画分析法の確立を行った。さらにゼロ電位法を基本原理としたLDアイソザイム分析法の確立を行った。血清蛋白分画分析法は20μm(直径)X20cm(有効長)の未処理溶融化シリカカラムで電解液として150mMホウ酸緩衝液・水酸化ナトリウム溶液(pH10.0)を用いて、20mMりん酸-75mM塩化ナトリウム溶液にて血清を11倍に希釈した試料,約0.2nLをキャピラリーカラムに注入し、10kV6.5分の印加で約10分画のできる血清蛋白分画分析法を確立した。これらの蛋白は抗血清を用いたアフィニティカラムの素通り画分を本法で分析することにより、IgG,C3,α-MG,Tf,HP,α-AT,Alb,PreAlbなどと同定された。また、臨床検査現場で一般化されているセルロースアセテート膜電気泳動法(古典的な5分画)と本法の各蛋白画分は良好な相関を認め、1N-NaOH溶液でのカラム洗浄で再現性の良い連続分析を可能とした。LDアイソザイム分析では電解液にLDの基質となるL-乳酸および補酵素であるNADを含んだ25mMトリス緩衝液(pH8.7)を電解液として、25mMトリス緩衝液で5倍に希釈した血清、約1nLを試料として20μm(直径)X50cm(有効長)の未処理溶融化シリカカラムに導入し、10kV,5分間、電圧を印加後、いったん、電圧の印加を止め(ゼロ電位法)、アイソザイム蛋白と電解液中の基質を反応させ、その結果、生ずるNADHを、さらに10kV,30分の印加によりカラム外に排出しLDアイソザイムを分析する方法を確立した。本法は従来の膜電気泳動での報告値と良好な相関を示し、満足される再現性も確認された。これらの方法は従来、自動化が不可能とされた電気泳動法の自動化を可能した。今後、臨床検査の簡易分析法として、その普及に大きな期待がかけられる。
ICTを活用した肢体不自由児向け支援システムの開発

特別支援教育においてICTの活用は非常に有効な手段であるが,本研究では特に直感的な操作が可能なKinectセンサーを活用することで,肢体不自由を有する児童生徒や特別支援学校の教員・介護職員にとって有用な支援システムの開発を行っており,平成30年度の研究では,Kinectセンサーで開発を行っていた腕トレーニングシステムをベースに,より性能の向上しているKinect V2センサーを用いた自立支援システムへとブラッシュアップを進めた.開発においては,特別支援学校の関係者からの意見を収集し,検討を行いながら実施した.特別支援学校における児童生徒,教員,介護職員といったユーザーの視点から,特に次の点についての開発を進めた.まず,児童生徒一人一人の特性にあわせられることを配慮し,より興味を持てるようにゲームの編集機能を実現した.これは,現在デフォルトとして用意しているゲームをベースにし,そこで利用される画像等を変更することにより,より個々に適した,カスタマイズされた新たなゲームとして追加できる機能である.次いで,教員や介護職員,あるいは保護者などの関係者が,児童生徒の状況を確認,共有できる一つの機能として,ゲーム時の手の距離に関する結果をグラフとして表示する機能を追加した.Kinect V2センサーを用いた自立支援システムのより広範な活用も念頭に,軽度な肢体不自由を有する児童生徒を対象とし,新たなゲームも追加した.また,特別支援学校関係者からの意見より,実装されているゲームの楽しさに関して,対象となる生徒に関しても有効であると考えられることが分かった.従来の研究において,肢体不自由者のためのKinectセンサーを用いた腕トレーニングシステムの開発を行っており,それをベースに,より高性能なKinect V2を用いた自立支援システムとして,プラッシュアップを行いながら開発を進めた.開発に際しては,利用者の分かりやすいインターフェイスとすることが重要であり,特別支援学校関係者のコメント等を意識しながら,ゲーム編集機能やグラフ表示機能,新たなゲームの検討・追加等を行っている.特に,より多くのユーザーが活用出来ることも必要であることも考慮し,従来の対象者として開発を進めていた重度の肢体不自由を有する児童生徒に加え,さらに軽度の肢体不自由を有する児童生徒を想定し開発を行い,現在の自立支援システムのゲームの楽しさに関する有効性を確認できた.他方,Kinectセンサーに関して新しい製品が発表されるとの情報を得たため,新たなICT機器等については,今後の状況を検証しつつ導入することとした.この新しいセンサーの導入により,より高機能な自立支援システムへと改良できることも考えられる.1年目に開発を行ったKinect V2センサーによる自立支援システムを,引き続き改善点等の検討を行い,更なるブラッシュアップにより完成度を向上させる.また,開発に際しては,実際のユーザーからの意見が重要であることから,今後も同様に特別支援学校関係者等からの意見を踏まえた開発を進める予定である.さらにICTを導入する上で,社会の技術の動向にも注視し開発を進めることは重要であるが,ICT機器に関して,特に次年度中に新たなKinectセンサーの発表が予定されているとの情報があり,その有用性を検討するために,新たにそれらも導入しながら検討,開発を進める.そのため,新たなハードウェアに対応した開発の準備も必要になることが考えられるが,Kinect V2センサーを用いたシステムよりも,さらに高性能な自立支援システムを実現できる可能性も考えられる.特別支援教育においてICTの活用は非常に有効な手段であるが,本研究では特に直感的な操作が可能なKinectセンサーを活用することで,肢体不自由を有する児童生徒や特別支援学校の教員・介護職員にとって有用な支援システムの開発を行っており,平成30年度の研究では,Kinectセンサーで開発を行っていた腕トレーニングシステムをベースに,より性能の向上しているKinect V2センサーを用いた自立支援システムへとブラッシュアップを進めた.開発においては,特別支援学校の関係者からの意見を収集し,検討を行いながら実施した.特別支援学校における児童生徒,教員,介護職員といったユーザーの視点から,特に次の点についての開発を進めた.まず,児童生徒一人一人の特性にあわせられることを配慮し,より興味を持てるようにゲームの編集機能を実現した.これは,現在デフォルトとして用意しているゲームをベースにし,そこで利用される画像等を変更することにより,より個々に適した,カスタマイズされた新たなゲームとして追加できる機能である.次いで,教員や介護職員,あるいは保護者などの関係者が,児童生徒の状況を確認,共有できる一つの機能として,ゲーム時の手の距離に関する結果をグラフとして表示する機能を追加した.Kinect V2センサーを用いた自立支援システムのより広範な活用も念頭に,軽度な肢体不自由を有する児童生徒を対象とし,新たなゲームも追加した.また,特別支援学校関係者からの意見より,実装されているゲームの楽しさに関して,対象となる生徒に関しても有効であると考えられることが分かった.従来の研究において,肢体不自由者のためのKinectセンサーを用いた腕トレーニングシステムの開発を行っており,それをベースに,より高性能なKinect V2を用いた自立支援システムとして,プラッシュアップを行いながら開発を進めた.開発に際しては,利用者の分かりやすいインターフェイスとすることが重要であり,特別支援学校関係者のコメント等を意識しながら,ゲーム編集機能やグラフ表示機能,新たなゲームの検討・追加等を行っている.

特に,より多くのユーザーが活用出来ることも必要であることも考慮し,従来の対象者として開発を進めていた重度の肢体不自由を有する児童生徒に加え,さらに軽度の肢体不自由を有する児童生徒を想定し開発を行い,現在の自立支援システムのゲームの楽しさに関する有効性を確認できた.他方,Kinectセンサーに関して新しい製品が発表されるとの情報を得たため,新たなICT機器等については,今後の状況を検証しつつ導入することとした.この新しいセンサーの導入により,より高機能な自立支援システムへと改良できることも考えられる.1年目に開発を行ったKinect V2センサーによる自立支援システムを,引き続き改善点等の検討を行い,更なるブラッシュアップにより完成度を向上させる.また,開発に際しては,実際のユーザーからの意見が重要であることから,今後も同様に特別支援学校関係者等からの意見を踏まえた開発を進める予定である.さらにICTを導入する上で,社会の技術の動向にも注視し開発を進めることは重要であるが,ICT機器に関して,特に次年度中に新たなKinectセンサーの発表が予定されているとの情報があり,その有用性を検討するために,新たにそれらも導入しながら検討,開発を進める.そのため,新たなハードウェアに対応した開発の準備も必要になることが考えられるが,Kinect V2センサーを用いたシステムよりも,さらに高性能な自立支援システムを実現できる可能性も考えられる.本課題を遂行するにあたり中核となるICT機器に関する新たな製品の情報として,特に重要となる新型センサーの発表があった.そのため,開発システムの性能向上を目的とし,次年度にそれらを導入する計画を考えた.次年度においてはこれらを用いた開発のための環境構築及び導入についての検討を行う予定である.
神経芽腫におけるトポイソメラーゼ活性と制癌剤感受性

2. CPT-11に対する制癌剤感受性: SN-38に対する制癌剤感受性は10-100μg/mlの濃度では7株中6株で有効であった。1μg/mlの濃度では7株中3株で有効であった。3. P糖蛋白染色:4/7株でP糖蛋白染色は陽性であった。3/7株では(±)であった。制癌剤感受性とP糖蛋白の発現とは関連がなかった。5.トポイソメラーゼI含量と制癌剤感受性:トポイソメラーゼI阻害剤であるCPT-11のIC50とFCM測定によるトポイソメラーゼ含量とは関連がみられなかった。6. CPT-11の細胞周期に与える影響とトポイソメラーゼI含量の変化: CPT-11接触後神経芽腫細胞はDNAヒストグラム上G2+M期への集積が見られたが、トポイソメラーゼI含量は特に変化がなかった。7. ADRの細胞周期に与える影響とトポイソメラーゼI含量の変化: ADR接触後神経芽腫細胞はDNAヒストグラム上G2+M期への集積が見られたが、トポイソメラーゼI含量は特に変化がなかった。まとめ:トポイソメラーゼI阻害剤であるCPT-11は神経芽腫に対し殺細胞効果があった。この効果と、細胞内トポイソメラーゼI含量とは関連がなかった。神経芽腫はマス・スクリーニングにより早期例が多くなったとはいえ、未だN-myc増幅を伴うような悪性度の高い例も存在する。本邦では現在A1プロトコールにより進行例の治療を行っているが、難治例のことも多い。新たな薬剤の開発が期待される。トポイソメラーゼI阻害剤であり、植物アルカロイドの一種であるカンプトテシンの誘導体であるCPT-11の神経芽腫に対する抗腫瘍効果について検討した。また薬剤耐性因子との関連についても検討した。1.神経芽腫細胞株の制癌剤感受性(MTT assay):各種制癌剤に対する感受性は、adriamycin 7/7(100%),vincristin 1/7(14%),etoposid 3/7(43%),CPT-11(SN-38)6/7(86%)であった。2.CPT-11(SN-38)に対する制癌剤感受性:SN-38に対する感受性は、100と10μg/mlの濃度では7株中6株に有効であった。1μg/mlでは7株中3株に有効であった。3.P-糖蛋白染色:P-糖蛋白染色は4/7株で(+)であった。MTT assayとの関連では、SK-N-DZはSN-38に対し感受性がなく、P-糖蛋の発現は陽性であった。しかしSK-N-AS,SK-N-BE,GOTO株などではP-糖蛋の発現がみられるにも関わらずSN-38に対し感受性が見られ、両者の関連は明らかでなかった。4.GST-π染色:GST-π染色では、すべての標本で、大部分の細胞が陽性に染色されていた。またMTT assayによるSN-38の感受性の結果とGST-π染色の結果は相関がみられなかった。以上の研究結果よりカンプトテシンは神経芽腫に対して抗腫瘍効果が有ることが分かった。また、adriamycinなどの薬剤耐性に関連するmdr-1遺伝子の関連蛋白であるP-糖蛋の発現とSN-38に対する感受性について検討したが、関連は見られなかった。またCDDPの薬剤耐性に関連するGST-πの発現はすべての細胞で陽性であったが、SN-38には感受性がみとめられた。このことより、カンプトテシン誘導体は耐性因子発現例でも有効であることが判明し、今後の臨床応用が期待された。【目的】神経芽腫細胞に対し、トポイソメラーゼI(トポI)阻害剤であるCPT-11とトポテカンの抗腫瘍効果を実験的に比較検討する。またトポI阻害剤の殺細胞効果と細胞内トポI含量の関係について調べる。

【対象と方法】【結果】2)神経芽腫細胞のトポテカンに対する感受性は、全ての細胞でIC_<50>は1×10^3nM以下であった。3)SN-38とトポテカンの神経芽腫に対するIC_<50>は相関がみられたが、トポテカンの方がIC_<50>は低値であった。4)トポI含量とSN-38,トポテカンの抗腫瘍効果は、TGW,SK-N-DZを除き相関がみられた。【まとめ】神経芽腫細胞に対し、SN-38とトポテカンはほぼ同様の殺細胞効果を示した。トポI含量と抗腫瘍効果との関連は明らかでなかった。
配位高分子錯体においてゲスト分子集団が示す協同現象の解明と機能性材料への展開

結晶性高分子亜鉛錯体[Zn_4O(O_2CC_6H_4CO_2)_3]_n(IRMOF-1)は,極めて均一なジャングルジム型ミクロ孔を提供し,多くのゲスト分子を吸着することが知られている.本研究グループでは,これらミクロ孔に閉じ込められた凝縮相(分子集合体)が,熱異常を伴う状態変化を示すことを世界ではじめて見出した.本研究課題では,この協同現象を熱測定, NMR,電気伝導率およびX線回折等を用いて,熱力学および分光学的見地から総合的に攻究し,その発現機構の微視的理解を目指した.さらに,この現象を利用した新しい機能性材料への展開についても検討を行った.結晶性高分子亜鉛錯体[Zn_4O(O_2CC_6H_4CO_2)_3]_n(IRMOF-1)は,極めて均一なジャングルジム型ミクロ孔を提供し,多くのゲスト分子を吸着することが知られている.本研究グループでは,これらミクロ孔に閉じ込められた凝縮相(分子集合体)が,熱異常を伴う状態変化を示すことを世界ではじめて見出した.本研究課題では,この協同現象を熱測定, NMR,電気伝導率およびX線回折等を用いて,熱力学および分光学的見地から総合的に攻究し,その発現機構の微視的理解を目指した.さらに,この現象を利用した新しい機能性材料への展開についても検討を行った.テレフタル酸を架橋配位子に持つ高分子亜鉛錯体(IRMOF-1)は、研究室レベルでは、通常一回の合成で1グラム程度の収量が見込める。しかし、本研究課題で測定を予定している熱容量測定には10グラムオーダーの試料が必要となる。そこで、今年度は断熱型熱量計を用いた熱容量測定に供するため、IRMOF-1の大量合成(10グラムオーダー)を試みた。当初、比較的収率の高い還流法を用いたが、得られた試料の結晶性がやや低いため、収率は落ちるが、高い結晶性を持つ試料が得られるバッチ法において、収率向上を目指した合成条件の検討を行った。その結果、窒素気流下で試料を取り扱うことにより、収率が向上することがわかった。この方法を用いて熱測定用試料の合成を行った。今後、得られた試料を用いて熱測定を進める予定である。イオン伝導材料への展開を視野に入れ、IRMOF-1にNaIやKSCNの非水溶媒溶液を含浸した試料について、電解質溶液のナノ空間への吸蔵の可能性を検討した。その結果、電解質溶液に含浸後、真空乾燥した試料の細孔体積は、用いた電解質溶液のイオン濃度にほぼ比例して減少したことから、ナノ細孔内への電解質吸蔵の可能性が示唆された。さらに、IRMOF-1のナノ空間に閉じ込められたゲスト分子集団が示す相転移挙動をダイナミックに検出するために、遅い分子運動を捉えることのできるホルダー付サンプルロッド(東陽テクニカ社製)を組み込んだ誘電率測定システムの構築を行った。昨年度、大量合成したIRMOF-1を用い、ゲスト分子としてベンゼンおよびシクロヘキサンについて精密熱容量測定を行い、各ゲスト分子のIRMOF-1細孔内での相転移挙動を明らかにした。また、固体NMR測定(スピン-格子緩和時間)によって、IRMOF-1細孔中でのゲスト分子の動的挙動が明らかとなった。このように、ゲスト分子を吸蔵したIRMOF-1の微視的ならびに巨視的性質が明らかとなってきたことをうけ、両者の間の関係をより詳細に議論すべく、当初の研究計画にはなかった分子動力学(MD)計算を用いてゲスト分子の動的挙動と局所構造のより詳細な検証を行った。その結果、ゲスト分子として細孔内部に取り込まれたベンゼンは、室温付近で液体のように拡散運動を行うが、ある温度より低温ではIRMOF-1細孔内に局在化するという実験結果を再現することができ、ゲスト分子がIRMOF-1格子内で擬似液体として振舞うことが明らかとなった。また、イオン伝導材料への展開を視野に入れ、IRMOF-1細孔内にLi^+イオンを導入する目的でLiCl、Li_2CO_3、LiNO_3の各アセトン溶液中にゲストフリーのIRMOF-1を浸漬したところ、LiClのみが細孔中に取り込まれたことが分かった。そこでペレット成形したLiCl導入IRMOF-1粉末の複素インピーダンス測定を行なった。その結果、ゲストフリーのIRMOF-1とは若干異なる挙動が観測されたが、装置の信頼できる測定限界を超えるインピーダンスを示しており、伝導率の見積りには至らなかった。主にベンゼン以外の種々の分子吸蔵体の相転移機構について,熱力学的見地から検討を行なった.ベンゼン類似体およびクロロメタン類について,DSC測定により熱物性の吸着量依存性を調べたところ,2つの相転移を示すものが多く見られた.これらの相転移のうち,高温側の相転移は吸蔵量に依存することから,その発現には主としてゲスト分子間の相互作用が支配していると考えられる.一方,低温側の転移温度は,吸蔵量による依存性が小さく,分子吸蔵をすることでホスト格子自体が何らかの変化を起こしている可能性も考えられた.しかしながら,これらの相転移機構については不明な点が多いため,今後断熱型熱量計による精密な測定による現象の解明が必要である.また、分子動力学計算により,細孔内に吸着したベンゼン分子の二体相関関数について検討するとともに,拡散挙動の吸着量依存性についても検証を行った.

その結果,拡散係数はアレニウス型の温度依存性を示すが、いずれの吸着量においても10-10 m2s-1付近に変曲点が存在し、2種類の異なる活性化過程が存在することが明らかとなった。各過程における活性化エネルギーの差はほぼ2-3kJmol-1であり,ベンゼン分子のinter-cavity diffusionとintra-cavity diffusionとのエネルギー障壁に相当することが明らかとなった.つまり,この障壁を乗り越えるのに必要な温度において,相転移が発現すると考えられる.今後,ゲスト分子に由来する協同現象のUniversalityを検証すべく,IRMOF-1以外の結晶性多孔質配位高分子錯体においても相転移現象の有無を調べる必要がある.IRMOF-1は水に弱いという欠点があり,簡易なインピーダンス測定が困難であったため,水に強い配位錯体高分子であるAl(OH)(OOCC6H4COO)(以降MIL-53)をホストとして用い,リチウム塩水溶液に含浸することでリチウムイオンを含むイオン対の細孔への導入を試みた.しかしながらリチウム塩の有為な吸着は見られず,伝導率も極めて低いままであった.本研究課題において,結晶性多孔質配位高分子錯体への金属イオンの導入が可能であることが明らかとなったので,今後,他のホスト物質に対して,電解質の導入とそれによるイオン電導度の発現の可能性について,展開していく必要性が示唆された.
塩害環境下で疲労を受けるRC構造物に対する耐久性評価手法の開発

塩害環境下で疲労を受ける鉄筋コンクリート構造物の耐久性評価を可能とすることを目指して、剛体ばねモデルによる構造解析と物質移動解析を連成した数値シミュレーションを開発した。従来の二次元解析を三次元解析に拡張し、物質移動を再現するためのトラスネットワークモデルを実装した。また、鉄筋表面の要素に初期ひずみを付与するシステムを新たに開発し、腐食による体積膨張に伴うひび割れ進展をシミュレーション可能なものにした。電食試験により鉄筋に腐食を導入した模擬試験体の引抜き載荷実験を併せて実施し、本研究で開発した数値解析システムが実験結果を良好に再現可能であることを確認した。平成26年度は、主に既存の剛体ばねモデル(RBSM)解析システムへの物質移動モデルの導入を軸に研究を推進した。本研究は、疲労と鉄筋腐食を同時に受けるコンクリート構造物に対する耐久性評価を目的としており、そのためには、疲労および鉄筋腐食に伴うひび割れの発生、腐食を発生させる物質の移動現象、鋼材の腐食反応を連成させた解析システムの構築が必須である。疲労によるコンクリートのひび割れ発生現象については、離散解析手法のひとつであるRBSMに時間依存型構成モデルを導入した既存の構造解析により、高い再現性をすでに得ているため、まずはじめに取り組むべき課題は、物質移動モデルの導入であった。塩化物イオン、酸素、水等の腐食発生物質の移動現象をモデル化するため、コンクリート要素内およびコンクリート要素境界面に、新たなトラス要素を配置したモデルを作成した。前者がひび割れ以外の部分の物質等価現象、後者がひび割れ内の物質移動現象に相当するものである。塩水を模擬した境界条件をコンクリート外面に境界条件として与え、コンクリート中の塩化物イオン分布の時間的変化をFickの拡散則と比較した結果、解析結果が理論値とほぼ整合することを確認した。また、コンクリートに模擬ひび割れを与えたケースも解析した結果、塩化物イオン濃度がひび割れ部に局所化する現象が解析的に得られた。以上のことから、構築したモデルにより、ひび割れを有するコンクリート中の物質移動現象を良好に再現することができることが確認された。平成27年度は、前年度までに開発した物質移動ー力学挙動連成解析モデルに対して、腐食に伴う膨張ひずみを鉄筋要素に導入する手法を開発した。具体的には、鉄筋要素とコンクリート要素の界面に「腐食生成物要素」を新たに導入し、鉄筋の腐食量から算出される膨張ひずみを初期ひずみとして解析に入力するシステムを構築した。電食試験による鉄筋腐食とかぶりコンクリートのひび割れ性状に関する既往の実験に対して、本モデルによる再現解析を実施した。その結果、かぶり厚の変化に伴うひび割れパターンの変化を良好に再現できることを確認した。また、腐食が発生した鉄筋コンクリートの力学性状に対する再現性を確認するため、腐食導入後の異形鉄筋の引抜き性状に対する再現解析を併せて実施した。その結果、腐食ひび割れの発生でかぶりコンクリートの拘束効果が低減されることにより、異形鉄筋の引抜き強度が低下することが解析で再現可能であることがわかった。平成27年度は本研究期間3年のうちの2年目であるが、本研究での主な開発項目である「物質移動モデルの開発と力学挙動との融合」「腐食膨張モデルの導入」「鋼材腐食反応モデルの導入」のうち、2つを完成させることができた。「腐食膨張モデル」は、既存のモデルに如何に鉄筋腐食を新たに組み込むかが成功の鍵であることを考えると、腐食後の力学性状が再現可能であることを確認できたことは、目標達成に向けて着実に進んでいるものと評価できる。以上から、「(2)おおむね順調に進展している。」とした。平成28年度は、鉄筋腐食が生じたコンクリート構造物の力学性能を評価可能な解析システムを開発し、数値シミュレーションを実施した。また、鉄筋腐食を再現した模擬試験体を作製し、腐食鉄筋の引抜き挙動に関する実験的検討を行った。物質移動と体積変化による初期応力を再現可能な三次元解析システムを用いて、コンクリート中の異形鉄筋の腐食過程におけるひび割れ進展性状に関する数値シミュレーションを実施した。また、腐食した異形鉄筋の付着・引抜き破壊メカニズムを解明すべく、腐食による体積膨張導入後の引抜き破壊シミュレーションを併せて実施した。既往の実験結果と比較した結果、本研究で開発した解析システムにより、鉄筋腐食により導入されるコンクリートひび割れを精度良く再現可能であることが分かった。また、腐食により異形鉄筋の引抜き耐力が低下することを確認することができた。実験では、電食試験によりコンクリート中の異形鉄筋に質量減少率で20%程度の腐食を導入した模擬試験体を作製し、引抜き試験を実施した。その結果、腐食により異形鉄筋の引抜き耐力が低下することを実験的に確認するとともに、解析結果よりも実験における引抜き耐力が大幅に低下したことから、本検討範囲内においては、腐食ひび割れの影響のみならず、異形鉄筋のフシ形状の消失が付着性状に大きく影響を及ぼすことがわかった。塩害によるコンクリート構造物の腐食は世界中で起こり得る、インフラ構造物の代表的な劣化形態である。とりわけ、インフラの老朽化問題が昨今の大きな課題となっている我が国では、コンクリート構造物の鉄筋腐食に対する健全性評価、維持管理手法の開発が望まれている。本研究の成果は、鉄筋腐食が生じたコンクリート構造物を再現し、その力学性能を高い精度で予測することを可能とするものであり、その社会的意義は極めて高いものと考えられる。