hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薬剤疫学データウェアハウスを用いた医薬品副作用シグナル検知システムに関する研究

本研究は、オーダリングシステムと薬剤疫学データウェアハウスに蓄積された情報から、処方履歴と検査履歴を自動抽出し、投薬と検査結果の遷移の関連を自動的にチェックし、薬剤副作用の可能性をスコアリングする手法を研究し、その成果を医薬品副作用シグナル検知システムとして実装し、評価することを目的とする。本研究は、薬剤疫学の為に特別にチューニングされた薬剤疫学データウェアハウスを用い、従来では時間的に不可能であった検査結果と薬剤併用における医薬品副作用の可能性例を早期に抽出する。本研究の成果により、従来自発報告に頼っていたPMSが、より早期に、より正確に実施できるようになり、ひいては患者を副作用の被害から救済することに繋がる。今までの安全性に関する観察研究では,「何故その問題をとりあげたか?」という理由が必ずしも明確といえない場合があったが、シグナル検出の統計的な方法が実用化されると、仮説の強化・検証、リスクの定量化に向かう研究の筋道は明確化し、観察研究における研究計画が適切なものになると思われる。平成17年度は、前年度に構築した薬剤疫学データウェアハウスの構築を用いて、暫定的に実装されたスコア算定方法がシグナル検知システムとして利用可能かどうかを検証した。また、過去の薬歴データ、検査結果データから、実際にシグナル検知処理を行い、ADR(Adverse Drug Reaction:医薬品副作用)疑い例の抽出を行い、さらに、開発したスコア算定手法を、既知の副作用を有する薬剤の薬歴と投与された患者の検査結果について適応させ、スコア算定方法を検証し、算定方法の精緻化を行った。本研究では、検査結果のヘモグロビン量と、鉄剤、ホルモン剤、抗潰瘍薬等にヘモグロビン量との間に関係性があることが示唆された。その後、薬剤疫学データウェアハウスに蓄積されたデータから、実際にシグナル検知処理を行い、システムのパフォーマンスと精度の測定、シグナル検知されたADR疑い例の検証を行った。本研究は、オーダリングシステムと薬剤疫学データウェアハウスに蓄積された情報から、処方履歴と検査履歴を自動抽出し、投薬と検査結果の遷移の関連を自動的にチェックし、薬剤副作用の可能性をスコアリングする手法を研究し、その成果を医薬品副作用シグナル検知システムとして実装し、評価することを目的としている。平成16年度は、主に薬剤疫学データウェアハウスの構築を行った。次に検査結果の変動、正常域からの開離、薬歴の遷移との関連を暫定的にスコア化する手法を開発した。薬剤疫学データウェアハウス用データベースサーバは、日本電気(株)のExpress5800 110Eiを4台導入し、パラレルサーバとして構築した。OSにはLinux (Debian Sarge, kernel version 2.6)を、デーベースにはMySQLとOracle10gを採用した。構築した薬剤疫学データウェアハウスシステムを病院ATMネットワーク内に設置した。その後、総合病院情報システムと接続し、総合病院情報システムから、最新の患者基本情報、病名、処方、注射、看護、検体検査等のデータを抽出し、薬剤疫学データウェアハウス用に取り込める形にデータを変換し、登録した。登録された検査結果値から標準偏差を計算し、正常域からの開離(異常値)に対する重み付け係数として、標準偏差内のものを0、1SDを超えたものを±1、2SDを超えたものを±2、3SDを超えたものを±3と決定し、この値も登録した。薬歴は、日毎に展開して登録し、薬歴の変動(減量もしくは中止をマイナス、増量もしくは追加処方をプラスとし、薬剤添付文書に記載している通常使用量を1とする値)と、検査結果の重み付け係数の変動の積をもってスコアリングする方式を開発した。平成17年度は、暫定的に実装されたスコア算定方法がシグナル検知システムとして利用可能かどうかを検証する予定である。また、過去の薬歴データ、検査結果データから、実際にシグナル検知処理を行い、ADR(Adverse Drug Reaction:医薬品副作用)疑い例を抽出する予定である。

本研究では、検査結果のヘモグロビン量と、鉄剤、ホルモン剤、抗潰瘍薬等にヘモグロビン量との間に関係性があることが示唆された。その後、薬剤疫学データウェアハウスに蓄積されたデータから、実際にシグナル検知処理を行い、システムのパフォーマンスと精度の測定、シグナル検知されたADR疑い例の検証を行った。
カキ果実の軟化およびエチレン生成誘導要因の解明

脱渋処理したカキ果実では、エチレン生成誘導後、細胞膜の脂質を過酸化するリポキシゲナーゼ遺伝子の発現が増加することで、細胞膜が劣化し、果肉硬度の低下と電解質漏出量の増加、還元型アスコルビン酸含量の減少が認められた。アクアポリン遺伝子発現は樹上軟化と関連が深かった。エチレン生成誘導要因はこれらの因子以外であると思われた。樹上で軟化した果実からcDNAライブラリーを作成し、EST遺伝子情報を獲得した。15の細胞壁分解酵素遺伝子を発現解析すると、5種のペクチン分解酵素と3種のキシログルカン分解酵素の遺伝子が急速な果実軟化に関与していることが示唆された。DNAマイクロアレイを用いた網羅的解析により、カキ`西条'のエチレン生成を誘導しやすい系統では、脂質の過酸化に関与するリポキシゲナーゼの発現量が多いことを見出している。そこで、ドライアイス脱渋処理果を用いて、還元型アスコルビン酸の減少および細胞膜の脂質過酸化や電解質の漏出量を指標とした細胞膜の劣化と、カキ果実のエチレン生成誘導との関連を調査した。その結果、エチレン生成誘導に先立ち、還元型アスコルビン酸の急速な減少と、脂質の過酸化、電解質の漏出量の増加が起こった。これらのことから、ドライアイス脱渋処理によるストレスによって、抗酸化物質であるアスコルビン酸含量の減少とともに、細胞膜の酸化が起こり、膜の機能が低下することで、エチレン生成が誘導されるものと思われた。なお、エチレン生成誘導前に活性酸素種である・OHの発生は認められなかった。さらに、昨年度解析したカキ`西条'2系統を用いてアクアポリン遺伝子を反復解析した結果、DkAQP1がエチレン生成誘導量の大きい系統で高く発現していることを再確認した。あわせて、エチレンに依存する急速な軟化機構の分子メカニズムの理解を進めるため、樹上軟化した`西条'果実由来のcDNAライブラリーから、4701のEST情報を得ることに成功した(アクセッション番号FY982194-FY986894)。そのうち細胞壁分解酵素遺伝子はポリガラクチュロナーゼ;PG・ペクチンメチルエステラーゼ;PME・β-Dガラクトシダーゼ・α-Lアラビノフラノシダーゼ・エクスパンシンなどが含まれていた。さらにペクチン分解酵素遺伝子について発現解析を行うと、DkPG1,DkPG2、DkGal1およびDkArf1が果実軟化に主に関与していることが明らかとなった。急速な軟化機構の分子メカニズムの理解を進めるため、樹上軟化した`西条'果実由来のcDNAライブラリーを作成し、EST情報を解析し、4701のEST情報を得ることに成功した(アクセッション番号FY982194-FY986894)。そのうち細胞壁分解酵素遺伝子の相同性検索の結果、各酵素に関して2種以上のアイソザイムが存在していることが示唆された。さらにペクチン分解酵素遺伝子Dk-PGとDk-PMEについては、エチレン依存型のPG遺伝子が果実軟化に主に関与していることが明らかとなった。アクアポリン遺伝子DkAQP1とDkAQP2の発現解析の結果、DkAQP1が`西条'の樹上軟化と関連が深いことが明らかとなった。また、マイクロアレイ解析の結果アスコルビン酸の代謝系の最終段階の酵素であるL-galactonolactone dehydrogenaseの発現量が樹上軟化しやすい系統で低いことより、アスコルビン酸の軟化に関与する可能性が示唆された。さらに、`守屋'幼果を用いたESR測定の結果より、軟化に伴って果肉中に・OHラジカルの発生が認められた。以上の結果から、カキ果実の軟化にはエチレン生成が必須なことはもとより、エチレン生成を誘導する要因として、アクアポリンを介した水ストレスと、アスコルビン酸による還元能の低下、・OHラジカルの発生などが関与することが示唆された。さらに、それらの要因によって発生したエチレンによって誘導されたDk-PG1が果実軟化に重要な役割を果たしていることが明らかになった。細胞膜の劣化がカキ果実のエチレン生成の誘導要因になっているのかを調査した。カキ`西条'成熟果のドライアイス脱渋を行うと、エチレン生成誘導後、果肉硬度の低下と電解質漏出量の増加、還元型アスコルビン酸含量の減少が認められた。細胞膜の脂質を過酸化するリポキシゲナーゼ(9-LOX)はエチレン生成に応答して増加した。アクアポリン(PIP1)は処理後発現量が減少し、PIP2の発現量に変化はなかった。1-MCP処理による実験も加味した結果、細胞膜の劣化はエチレン生成後に誘導されることが示唆された。なお、細胞膜に存在するアクアポリン遺伝子はエチレン生成誘導とは関連がないように思われた。また、カキ`守屋'

幼果の褐変は、エチレン生成が生体膜劣化(電解質の漏出と・OH様ラジカルの発生)を誘導し、液胞および色素体に局在するポリフェノールとポリフェノールオキシダーゼが溶出し、細胞質内で接触、酸化することで褐変物質が生じることによるものと考えられた。樹上で老化したカキ`平核無'軟化果実において、エンド型キシログルカン転移酵素/加水分解酵素(XTH)と果実軟化の関係を調査するため、樹上軟化した`西条'果実由来のEST情報から新たに5種のXTH遺伝子情報DkXTH3-DkXTH7を取得した。DkXTH1とDkXTH2遺伝子は軟化度2で増加し、軟化度4にもう一度増加した。DkXTH5は軟化度3まで一定の値を推移し、軟化度4に増加した。DkXTH3の発現は軟化度3で最大に、DkXTH4は軟化度2で増加した後一定の値を推移したが、DkXTH6とDkXTH7の発現は軟化度の進行に対して減少傾向を示した。以上の結果より、樹上で老化した`平核無'の果実軟化において、主にDkXTH1とDkXTH2およびDkXTH5の発現が関与しており、特に強いエチレン依存性を示すDkXTH1の発現が重要であることが示唆された。園芸利用学・果樹園芸学本研究は、マイクロアレイ解析の結果から示唆される、果実軟化の引き金としてのエチレンを誘導する前兆の現象を支配する遺伝子候補を特定し、エチレン生成を誘導するメカニズムを解明しようとするものである。平成25年度はこのうちリポキシゲナーゼに着目し、果肉におけるエチレン生成誘導前に脂質過酸化レベルと電解質漏出量が増大することから、リポキシゲナーゼの発現がエチレン生成誘導に関わっている可能性を示した。また、アクアポリン遺伝子も関与していることを再確認した。さらに、エチレン依存タイプの細胞壁分解酵素のエチレン誘導による発現解析も行った。本研究では、マイクロアレイ解析の結果から示唆される、果実軟化の引き金としてのエチレンを誘導する前兆の現象を支配する発現遺伝子候補を特定し、エチレン生成を誘導するメカニズムを解明しようとするものである。平成24年度は、このうちアクアポリン遺伝子発現を解析するとともに、マイクロアレイ結果を解析し、アスコルビン酸の代謝系の最終段階の酵素であるL-galactonolactone dehydrogenaseの発現量が樹上軟化しやすい系統で低いことをみいだした。さらに、ESRを用いた測定でエチレン生成誘導時に・OHラジカルが発生することをみいだした。これらの成果からおおむね順調に進展していると自己評価した。マスタープランにあるように、エチレン生成誘導要因解明のために、カキの幼果および成熟果において、アクアポリン、アスコルビン酸関連酵素、エクステンシン関連遺伝子に着目するとともに、細胞膜の劣化に関連するリポキシゲナーゼについても遺伝子発現解析を進める予定である。具体的には、リポキシゲナーゼについては、平成25年度と同じサンプルを用いて酵素活性と遺伝子発現解析を行う。また、未調査の細胞壁分解酵素についても発現解析を進めエチレン依存性や果肉軟化への関連を確認する。さらに、幼果および成熟果において、膜変性シグナルに関与すると思われるラジカル発生の有無と活性酸素種を特定する。電顕(SEM)を用いてエチレン生成誘導前後の果肉組織観察を行う。
室町期における中国禅の受容に関する文献的・思想的研究

本科研による研究の大きな目的は、東京大学文学部インド哲学仏教学研究室に寄贈された故瀧田英二氏の蔵書(瀧田文庫)の整理と目録の作成であり、その上でその一部の内容を検討することである。瀧田文庫は、在野の研究家である瀧田英二氏が個人的に収集した禅籍を主とする貴重古籍325点よりなる。2年間にわたり整理作業を進めた結果、その目録を研究成果報告書として作成することができた。目録は、これらの書籍を50音順に並べるとともに、書誌データを記し、従来禅籍関係の最良の目録とされている駒澤大学編『新纂禅籍目録』と較べ合わせて同定の結果を記した。その結果、同目録に記載されていないかなり多数の写本が存することがわかった。例えば、『瞎驢眼』と題された数冊の写本は、大徳寺関係の語録であるが、従来その一部が『大徳寺禅語録集成』に収められて知られていたのみであったが、瀧田文庫にはそれ以外の部分が存することがわかった。全体に江戸時代の禅関係の写本・刊本が中心であるが、原形が室町期にさかのぼる五山版や日本の仏教者の著作もいくつか含まれている。今回は、当初の目的であった内容の検討まで進まなかったが、少なくともそこに進むことのできる準備は整ったといえよう。なお、この作業と関連して、かつて作成した『東京大学文学部印度哲学研究室所蔵和漢古書仮目録』をも見直す作業を行ない、報告書に附載することにした。データは、印刷と同時に、電子データとしても保存されており、今後の活用に資することができる。1、本科研による研究の大きな目的は、東京大学文学部インド哲学仏教学会研究室に寄贈された故瀧田英二氏の蔵書(瀧田文庫)の整理と目録の作成であるが、本年度は末木・木村が中心となって、学生数名の協力のもとに、340部ほどあるその全体について、ひとまずカードを作成し終わった。その内容は、主として江戸時代の禅関係の写本・刊本(内容的には室町期にさかのぼるものが多い)である。カード作成に当っては国書総目録・新纂禅籍目録などによって、他所にある同一書との同定の作業を進めた。しかし、それらの目録に記載のない文献もあり、また書名の記載のない写本もある。甚だ貴重なものと思われるが、その内容の詳しい検討は次年度に持ち越された。また、パソコンといくつかのソフトを購入し、作成されたカードを電子データ化するための準備を進めた(本格的な作業は12年度の予定)。2、研究分担者の佐藤は、江戸時代はじめの禅者で武道の確立者でもある沢庵の著『不動智神妙緑』についての研究を進め、室町期から江戸期にかけての禅思想の変容の研究を進めた。11月には上京して同書の諸本についての検討を末木・木村と共同で行なった。3、中国から日本に影響を与えた禅思想の典型として、『碧巌緑』について、内容の検討と、諸本の研究を進めた。本書は鎌倉期に日本に伝来して以来、しばしば刊行され、瀧田文庫の中にも五山版の一本が存し、その字句の異同の調査を進めた。

目録は、これらの書籍を50音順に並べるとともに、書誌データを記し、従来禅籍関係の最良の目録とされている駒澤大学編『新纂禅籍目録』と較べ合わせて同定の結果を記した。その結果、同目録に記載されていないかなり多数の写本が存することがわかった。例えば、『瞎驢眼』と題された数冊の写本は、大徳寺関係の語録であるが、従来その一部が『大徳寺禅語録集成』に収められて知られていたのみであったが、瀧田文庫にはそれ以外の部分が存することがわかった。全体に江戸時代の禅関係の写本・刊本が中心であるが、原形が室町期にさかのぼる五山版や日本の仏教者の著作もいくつか含まれている。今回は、当初の目的であった内容の検討まで進まなかったが、少なくともそこに進むことのできる準備は整ったといえよう。なお、この作業と関連して、かつて作成した『東京大学文学部印度哲学研究室所蔵和漢古書仮目録』をも見直す作業を行ない、報告書に附載することにした。データは、印刷と同時に、電子データとしても保存されており、今後の活用に資することができる。
東アフリカにおける第三紀霊長類と古環境の研究

人類誕生のプロセスとメカニズムについては万人の関心事であるが,まだまだ謎に包まれた部分が多いため人類学における主要研究課題の一つとなっている.人類発祥の時と場所について中新世後期のアフリカが有望視されてはいるが, 400万年以前の化石標本が皆無に近く,誕生時の人類の姿を想像することすら困難である.したがって人類の起源研究において現在のところ最も重要とされるのはアフリカ中新統に関する古人類学的,地質学的および古生物学的な調査研究である.本調査研究プロゼクトでは1980年以来,北ケニア,バラゴイ西方のナチョラ地域およびサンブル・ヒルズにおいてホミノイド化石の発掘,地質学的および古生物学的調査を行なってきた.その結果1982年にサンブル・ヒルズの第22化石産地から中新世後期に属する大型ホミノイドの左上顎骨化石,同年および1984年, 1986年にはナチョラ地域から大量のケニアピテクス化石の発見,加えてそれらの生息環境に関する多くの所見をえている.ここではこれらについて昭和61年度の現地調査(第4次)と昭和62年度の総括研究の成果を中心に記す.ナチョラ地域およびサンブル・ヒルズには,六つの累層,すなわちナチョラ累層,アカ・アイテパス累層,ナムルングレ累層,ナニャンガーテン累層,コンギアーナグバラット累層,およびティルティル累層が認められ,これらの地域における新生代の火山活動は約2000万年前に始まり約1000万年前まで続いた.その後の300万年間は火山活動が休止し,大規模な傾斜運動や断層運動が起きたが, 700万年前頃再び火山活動が始まり数10万年前まで続いていたと考えられる.ケニアピテクスおよび大型ホミノイドの年代はKーAr年代分析からそれぞれ12.6±0.6ー14.9±0.6Ma, 7.1±0.5ー10.7±0.6Maであり,後者についての古地磁気層序分析からは地磁気逆転の年表(GRTS)のpolarity chron 5(8.98-10.30Ma)に相当するものと推定される.化石ホミノイドの生息環境(古環境)をみると,アカ・アイテパス累層のケニアピテクスについては,出土した珪化木が環在ナイロビ周辺に見られるクロトン属のものであること,ほ乳動物相が森林性であること,らにワニやカメの骨格化石が大量の出土することなどからその環境は湿潤な森林を推定することができる.さらにナムルングレ累層の大型ホミノイド(サンブルホミノイド)の生息環境は,大小2種のヒッパリオンに代表されるようにこの累層からのほ乳動物相は草原性を示しているので,現在のところその環境を開けた疎林から草原の間で比較的乾燥した気候帯と推定される.ケニアピテクスの系統的位置については,最近の分子生物学的研究によりそのホミニド説が疑問視されているが,ナチョラ地域から出土した大量の化石標本からもケニアピテクスのホミニド説には否定的となった.それは犬歯の形態に大きな変異がみられ,オスのものとされる犬歯のサイズは極めて大きく,さらに四肢・体幹骨化石からみても二足歩行への適応がまだみられないことによる.しかし他の歯や顎骨の形態はプロコンスル類に比べ進歩的であるためケニアピテクスはアフリカの現生大型類人猿とホミニドを生み出したホミノイド群であると考えれれる.ユーラシアのラマピテクスとの関係については,切歯管を中心とする下鼻の上顎構造からみて互いに異なり,ユーラシアのラマピテクスはプロコンスル類もしくは古いケニアピテクスから分岐した後に特殊化したものと考えられる.ナムルングレ累層からの大型ホミノイド(サンブル・ホミノイド)は新属,新種であるが,今のところホミニドとするに足る特徴に欠けることからホミノイドの一種としてとどめておかざるをえず,今後の発掘調査により化石標本の追加をし,その本体を追求するこたが肝要であり,それによって人類誕生の謎にアプローチできるものと考えている.人類誕生のプロセスとメカニズムについては万人の関心事であるが,まだまだ謎に包まれた部分が多いため人類学における主要研究課題の一つとなっている.人類発祥の時と場所について中新世後期のアフリカが有望視されてはいるが, 400万年以前の化石標本が皆無に近く,誕生時の人類の姿を想像することすら困難である.したがって人類の起源研究において現在のところ最も重要とされるのはアフリカ中新統に関する古人類学的,地質学的および古生物学的な調査研究である.本調査研究プロゼクトでは1980年以来,北ケニア,バラゴイ西方のナチョラ地域およびサンブル・ヒルズにおいてホミノイド化石の発掘,地質学的および古生物学的調査を行なってきた.その結果1982年にサンブル・ヒルズの第22化石産地から中新世後期に属する大型ホミノイドの左上顎骨化石,同年および1984年, 1986年にはナチョラ地域から大量のケニアピテクス化石の発見,加えてそれらの生息環境に関する多くの所見をえている.

ここではこれらについて昭和61年度の現地調査(第4次)と昭和62年度の総括研究の成果を中心に記す.ナチョラ地域およびサンブル・ヒルズには,六つの累層,すなわちナチョラ累層,アカ・アイテパス累層,ナムルングレ累層,ナニャンガーテン累層,コンギアーナグバラット累層,およびティルティル累層が認められ,これらの地域における新生代の火山活動は約2000万年前に始まり約1000万年前まで続いた.その後の300万年間は火山活動が休止し,大規模な傾斜運動や断層運動が起きたが, 700万年前頃再び火山活動が始まり数10万年前まで続いていたと考えられる.ケニアピテクスおよび大型ホミノイドの年代はKーAr年代分析からそれぞれ12.6±0.6ー14.9±0.6Ma, 7.1±0.5ー10.7±0.6Maであり,後者についての古地磁気層序分析からは地磁気逆転の年表(GRTS)のpolarity chron 5(8.98-10.30Ma)に相当するものと推定される.化石ホミノイドの生息環境(古環境)をみると,アカ・アイテパス累層のケニアピテクスについては,出土した珪化木が環在ナイロビ周辺に見られるクロトン属のものであること,ほ乳動物相が森林性であること,らにワニやカメの骨格化石が大量の出土することなどからその環境は湿潤な森林を推定することができる.さらにナムルングレ累層の大型ホミノイド(サンブルホミノイド)の生息環境は,大小2種のヒッパリオンに代表されるようにこの累層からのほ乳動物相は草原性を示しているので,現在のところその環境を開けた疎林から草原の間で比較的乾燥した気候帯と推定される.ケニアピテクスの系統的位置については,最近の分子生物学的研究によりそのホミニド説が疑問視されているが,ナチョラ地域から出土した大量の化石標本からもケニアピテクスのホミニド説には否定的となった.それは犬歯の形態に大きな変異がみられ,オスのものとされる犬歯のサイズは極めて大きく,さらに四肢・体幹骨化石からみても二足歩行への適応がまだみられないことによる.しかし他の歯や顎骨の形態はプロコンスル類に比べ進歩的であるためケニアピテクスはアフリカの現生大型類人猿とホミニドを生み出したホミノイド群であると考えれれる.ユーラシアのラマピテクスとの関係については,切歯管を中心とする下鼻の上顎構造からみて互いに異なり,ユーラシアのラマピテクスはプロコンスル類もしくは古いケニアピテクスから分岐した後に特殊化したものと考えられる.ナムルングレ累層からの大型ホミノイド(サンブル・ホミノイド)は新属,新種であるが,今のところホミニドとするに足る特徴に欠けることからホミノイドの一種としてとどめておかざるをえず,今後の発掘調査により化石標本の追加をし,その本体を追求するこたが肝要であり,それによって人類誕生の謎にアプローチできるものと考えている.
電気刺激による修飾シクロデキストリンの分子集合状態の制御

可逆的酸化還元能を有するビオローゲン部位あるいはニコチンアミド部位をアルキル長鎖(n=10)で連結した新規なβ-シクロデキストリン誘導体(1、2)を合成した。いずれの誘導体も液体クロマトグラフィーで精製し、NMRにより生成を確認した。誘導体1は、'H NMRにより重水中でメチレン部位の包接が示唆され、さらにNOEよりその包接が確認された。サイクリックボルタンメトリーでは、ビオローゲン部位に起因する2段階の可逆的酸化還元波が観察された。興味深いことに第一波の還元ピーク電流値は第二波の30%程度しかなく、さらに第2波の還元ピーク電流値でも理論的に予想される値の70%程度であった。この大きな電流値の減少は、分子間の包接によるオリゴマー様の超分子の生成による拡散係数の減少、第一波と第二波の大きな電流値の差は包接錯体の安定性の違いによると説明することができた。超分子生成は粘度の増加により確認することができた。さらに、第2波電位における定電位電解により溶液の粘度が減少し、この変化は可逆的であった。誘導体2についてもNMR測定によって非常に安定な包接錯体の生成が認められた。さらに、ニコチンアミド部位による弱い誘起円二色性スペクトルが観察されたことよりこの部位はシクロデキストリンの開口部付近の外部に存在することが明らかとなった。サイクリックボルタンメトリーによる還元波は非可逆であったので電気刺激による検討は行わなかった。以上より、本シクロデキストリン誘導体は、いずれも特異な分子間包接錯体を形成し、電気刺激によって包接状態の変化が観測されたことより、本研究の目的の大部分を達成することができた。今後、酸化還元により大きな粘度変化をするように分子設計をすることが望まれる。ビオローゲン、アゾベンゼンおよびニコチンアミド構造を長鎖のメチレン鎖で連結した3種の修飾シクロデキストリン(それぞれの化合物をA、B、Cと略す。)を合成した。いずれの生成物も再沈に続くカラムクロマトグラフィーによって精製した。得られた生成物はNMRおよびIRによりその構造が確認された。Aは、NMRより数種類のビオローゲン部位のシグナルが共存しているので重水中では安定な包接錯体を形成していると推定された。さらに、NOESYスペクトルよりシクロデキストリン空洞内の水素とビオロゲン部位の水素との交差ピークが観測されたのでビオローゲン部位の包接が確認された。Aのサイクリックボルタンメトリーは可逆な2段波を示したが、第1波および第2波の電流値は理論値の1/3および1/2であった。この減少はビオローゲン部位の包接による電子移動の阻害によると説明された。さらに、水溶液中で電解還元すると溶液粘度の減少が観察された。この減少は、電解前の分子間包接による擬高分子状態がビオローゲン部位の還元による包接錯体の安定度定数の低下により低分子化したためと推定された。これは、包接現象を利用した分子集合状態を制御した初めての例である。BについてもNMRよりアゾベンゼン部位の安定な包接錯体の形成が推定された。アゾベンゼン部位をほぼ完全なシス体にすると包接錯体の安定度は大きく低下すると予想される。光照射により繰り返しシス-トランス異性化するとそれに伴いシス体およびトランス体の溶液の粘度はそれぞれ減少、増加した。Cは、NMRよりニコチンアミド部位の包接が推定された。サイクリックボルタンメトリーよりニコチンアミド部位の還元電流は観察されたが、相当する酸化電流は見られなかった。

今後、これらの修飾シクロデキストリンについてさらに詳細な物理化学的性質を調べ、分子構造の最適化を検討する予定である。可逆的酸化還元能を有するビオローゲン部位あるいはニコチンアミド部位をアルキル長鎖(n=10)で連結した新規なβ-シクロデキストリン誘導体(1、2)を合成した。いずれの誘導体も液体クロマトグラフィーで精製し、NMRにより純度を確認した。誘導体1は、'H-NMRにより重水中でメチレン部位の包接が示唆され、さらにNOEよりその包接が確認された。サイクリックボルタンメトリーでは、ビオローゲン部位に起因する2段階の可逆的酸化還元波が観察された。興味深いことに第一波の還元ピーク電流値は第二波の30%程度しかなく、さらに第2波の還元ピーク電流値でも理論的に予想される値の半分程度であった。この大きな電流値の減少は分子間の包接によるオリゴマー様の超分子の生成に起因し、第一波と第二波の大きな電流値の差は包接錯体の安定性の違いによると説明することができた。高分子量の超分子生成は粘度の増加によって確認することができた。誘導体2についても1と同様な測定によって包接錯体の生成が認められた。さらに、ニコチンアミド部位の弱い誘起円二色性スペクトルが観察されたことより、この部位は、シクロデキストリンの開口部付近に存在することがわかった。以上より、本シクロデキストリン誘導体はいずれも分子間包接をしていることが明らかになり、本研究の目的の大部分を達成することができた。今後、酸化還元により大きな粘度変化をする材料の分子設計をすることが望まれる。
低温超音波計測によるシリコン結晶の原子空孔濃度絶対値測定の研究

現状の大学の実験室レベルの環境と設備においては,外部汚染を防止したうえでの熱処理によって熱平衡原子空孔を実現することや,熱処理後に十分な速度で熱平衡原子空孔を急冷凍結することは困難であるという結論に足した.そこで,十分な速度での試料急冷を実現するために,現状ブロック状試料の代わりに通常のデバイス製造用300mmウェーハから切り出された厚さの薄い試料でも超音波測定ができるような条件を見出した.それは,これまで測定していたCL[111]という弾性定数ではなく,C11という弾性定数を測定することによる.このように,試料として普通のデバイス製造用ウェーハが使えるようにできたことで,今後の実験においては,実験環境の清浄度や試料の加熱,速やかな冷却などが実現できる半導体製造用のプロセス装置(RTA装置: Rapid Thermal Annealer)が使えるようになった.今後の実験,同じ方針(実験原理)を維持しつつも,半導体ウェーハメーカと協力しながら, RTA装置によって,熱平衡原子空孔を凍結させた試料を作成する事を計画している.現状の大学の実験室レベルの環境と設備においては,外部汚染を防止したうえでの熱処理によって熱平衡原子空孔を実現することや,熱処理後に十分な速度で熱平衡原子空孔を急冷凍結することは困難であるという結論に足した.そこで,十分な速度での試料急冷を実現するために,現状ブロック状試料の代わりに通常のデバイス製造用300mmウェーハから切り出された厚さの薄い試料でも超音波測定ができるような条件を見出した.それは,これまで測定していたCL[111]という弾性定数ではなく,C11という弾性定数を測定することによる.このように,試料として普通のデバイス製造用ウェーハが使えるようにできたことで,今後の実験においては,実験環境の清浄度や試料の加熱,速やかな冷却などが実現できる半導体製造用のプロセス装置(RTA装置: Rapid Thermal Annealer)が使えるようになった.今後の実験,同じ方針(実験原理)を維持しつつも,半導体ウェーハメーカと協力しながら, RTA装置によって,熱平衡原子空孔を凍結させた試料を作成する事を計画している.本研究では,四極子-歪結合定数g_Γの値を実験的に決定することを目的として,雰囲気が制御された等温熱処理によって原子空孔濃度が熱平衡濃度に到達した状況をつくり,これを急冷凍結する.このような熱処理の温度としては,1380,1330,1280,1240,1200,1160,1130°Cを計画している.今年度は,このような高温・長時間熱処理を実施するために,遊休設備として分解・保管されていた熱処理炉の組立てと立上げ実験を行った.炉心管としては,1200°Cまでの熱処理温度に用いる高純度石英管と,それ以上の高温熱処理に用いるシリコンカーバイド炉心管の二種類が準備されているが,今回の立上げ実験は高純度石英管を用いて行った.立上げ実験の結果,炉の運転条件として,1100°C,6時間(密閉窒素雰囲気)が難なく実現できることが実証できた.炉の昇温・降温についても,炉の設計・制作当時の制御性を再現することができた.この条件における熱処理温度の安定性についても±10°Cが実現できた.石英管の耐熱性に関する運転実績から考えて,この立上げ実験の成功は,1200°C,6時間の雰囲気制御熱処理が可能であることを実証したと言える.密閉状態についても,窒素ガス99.9%以上を実現し,外部汚染の侵入の問題を回避するために十分な密閉性が確保されていることがわかった.商業用シリコンウェーハを用いての汚染チェック実験も行った.目視検査の範囲では,金属汚染などによって引き起こされるウェーハ表面のピット欠陥されなかった.さらに高い熱処理温度(1380,1330,1280,1240°C)に対する立上げ実験は,22年度の初めに実施する予定である.最高温度(1380°C)における汚染チェック実験(目視とDLTS法を採用する予定)も合わせて実施する.(1)急冷速度について当初の実験計画では,試料としては,4mm□×6mm長のブロック状結晶を用い,ヒータ線が石英(またはSiC)炉心管を取巻く形式の通常の横型電気炉熱による処理よって高温での平衡原子空孔を実現させ,これを急冷凍結しようとした.しかし結果的には,求められた原子空孔濃度の値は予測された一定の傾向を示さず(バラつきが大きくなり),熱処理条件に根本的な問題があることが判明した.最大の原因は,超音波測定にとっては有利であるが,急冷にとっては不利な形状であるブロック状試料を用いた事と,密閉型であるという点では雰囲気制御が容易であるが,大型になるため装置全体の熱容量が大きい(冷えにくい)ために,必要な急冷速度が得られていなかった事である.こ不具合を見出すことができたのは一つの成果であり,次年度研究に向けての改善方針(下記(3))が見出された.(2)クリーンな熱処理雰囲気の実現について:高温熱処理中に,熱処理雰囲気(アルゴンガス)を媒介として汚染原子が試料中に侵入し,原子空孔の状態を乱している可能性が排除できないのが現状の実験条件である.

問題にする試料中の原子空孔濃度はおおよそ10^14個/cm^3程度と推定されるが,高温熱処理ではこれと同程度の濃度の重金属汚があり,原子空孔の荷電状態を変えている可能性がる.また,雰囲気中に混入した酸素のために試料表面で酸化が進行し,これに伴い試料中に放出された格子間酸素が原子空孔を消滅(相殺)させている可能性もある.今回の実験では,熱処理炉が設置されているのは半導体用プロセス用のクリーンルームではなく,大学内のごく普通の実験室である.更に,ガス配管類も高純度ガスの使用を前提としたものではないため,熱処理雰囲気の高純度化の点で大きな問題がある.このようなクリーンな熱処理雰囲気が実現されていないことを示唆する実験結果が現実に幾つか得られた.(3)解決策:上記の二つの本質的問題の解決策として,今後はウェーハメーカにてRTP処理を施すことによって熱平濃度結原子空孔を含むシリコンウェーバ(ブロックではなく)を作成し,これを試料として用いる.デバイス製造用のシリコン結晶に含まれる原子空孔は,デバイス特性を大きく左右するため重要視されてきたが,その濃度を測定する方法は存在しなかった.超音波計測法によって観測される低温弾性ソフト化の大きさΔCは原子空孔の濃度[V]に比例する.この比例定数xの値を定められれば,測定されたソフト化の大きさから原子空孔濃度の値を[V]=xΔCとして求める事ができる.この方法を確立するのが本研究の目的である.この実験を成功させるためには,できるだけ高い温度Tの熱平衡原子空孔を実現し,それを急冷凍結する必要がある.このために,本研究では一辺の長さが2-3mmの比較的小さなブロック状試料を採用した.熱処理には,炉内雰囲気(アルゴン)が外界から遮断されるような密閉式横型電気炉を用いた.熱処理温度としては,当初計画のうちの1240°C,1160°Cと1100の場合を試みた.その結果,熱処理によって試料表面が酸化することが判明した.電気炉自体の密閉性と高温部材の純度は実証できているので,雰囲気ガスの純度が低いためか,電気炉のガス配管のつなぎ込みに原因があるものと断定した.これを大学の実験室という状況において解決するのは困難である.急冷処理も,試料の引きだし速度を変えながら試したが,最大の引き出し速度の場合でも未だ原子空孔濃度は飽和していない(凍結しきれていない)もようであり,試料引き出し棒などの熱容量を減らす必要があることが判明した.結果として,現状の実験装置と環境ならびに熱処理条件では,外部汚染を防止しつつ熱平衡原子空孔を実現し,それを急冷凍結することは困難であるという結論に達した.そこで,より本質的かつ合理的である試料急冷を実現するために,現状のブロック状試料から通常のデバイス製造用300mmウェーハから切り出した厚さの薄い試料でも超音波測定ができるような条件を見出した.それは,これまで測定していたC_<L[111]>という弾性定数ではなく,C_<11>という弾性定数を測定ができるようにしたことによる.このように,試料として普通のデバイス製造用ウェーハを使えるようにできたことで,今後の実験においては,高温加熱と速やかな冷却を実現できる半導体製造用のプロセス装置(RTA装置:Rapid Thermal Annealer)がフルに使えるようになった.今後の実験では,同じ方針(実験原理)を維持しつつも,半導体ウェーハメーカと協力しながら,RTA装置によって,熱平衡原子空孔を凍結させた試料を作成する事を計画している.
ギャップ発生にともなう光環境の変化がブナ等の葉の生理機能に与える影響

1.光環境の評価ギャップと林冠下における相対照度(6角から9月まで)は約18%と約7%であった。光量子束密度の日変化はギャップでは数秒間の強い光(サンフレック)が頻繁に照射されるが、林冠下ではサンフレックの頻度は少なく、一日の大半が弱光である。光強度と光の持続時間の関係はギャップでは持続時間の短く、1800μmol/m^2/sec前後の強い光が多く、かつ不安定であるが、林冠下では弱光が数十分単位で続き、ギャップに比べて変化が著しく少なかった。2.葉の光吸収体制の評価ギャップと林冠下に生育する樹木5種の葉のクロロフィル量、クロロフィルa/b比、カロチノイド量、フラボノイド量を調べた。林冠下ではクロロフィル量が多く、クロロフィルa/b比が低い傾向があったことから、集光機能がギャップに比べ発達していると考えられる。カロチノイドは過剰な光を処理し葉を光阻害から守る機能を持っているが、ギャップでこの量が多い。紫外線吸収物質であるフラボノイドはギャップで大きくなる傾向があった。3.下層木の光応答反応の評価光合成が飽和に達するまでの時間は樹種および生育光環境によって非常に異なっている。ギャップではエゾユズリハとブナが反応速度が速く、ウリハダカエデが最も遅かった。林冠下では3樹種とも反応速度が速かった。光合成速度を律速する要因として気孔の開閉度と、ルビスコの活性状態が挙げられる。明らかになったことは弱光下ではルビスコの活性が高い状態になっており、最も高かったのはブナであった。ここで得られた知見はTree Physiologyおよび日本林学会英文誌に投稿受理および印刷された。ブナ林林床における光環境と構成樹木の生理的特性の関連性を以下のような項目に絞って研究した。(1)光の定量的な解析、(2)林内光波長特性、(3)光刺激による光合成誘導過程である。苗場山ブナ天然林で発生した林冠Gapおよび樹冠層が保持されている林床(understory)に、15個の光量子センサーを設置した。1997年8月12日から22日まで10秒間隔で実施した。分光測色計を用いて、林床レベルの分光特性を調べた。結果:(1)GaP(Ch1-5)の光強度の不連続はUnderstoryに比べ、非常に多い。Understoryでは、サンフレック時に1000μmolを超えるが、大半は80-100μmol程度のもので、20分-70分継続することがわかった。曇りの日の光強度の不連続はは、晴れの日の10%程度になり、かつ低いレベルで長時間継続することが多い。(2)波長別光量子量は、クロロフィルa吸収域で8-10%、クロロフィルbで10-14%、カロチノイドは15-20%であった。光合成に利用される波長域の割合はgapが24%で、understoryが21%であった。朝と夕方に比べて昼が多かった。赤外域の割合はunderstoryで多く、朝と夕方に多くなる。(3)100μmol/m^2/sの光量子量が林床植物に照射されると、短時間で光合成は飽和に達するなどの結果が得られ、光合成過程にとって重要であることが分かった。異なる光環境で生育した植物の反応特性は、樹種によって異なる。例えば100μmol/m^2/s照射すると光合成速度はギャップより林冠閉鎖下で生育する樹種の方が高い値を示す。その増加率はウリハダカエデ、エゾユズリハ、ブナの順に大きくなっていく。

最大光合成量は逆にギャップのほうが3樹種とも高い値を示し、その増加率は、ブナ、エゾユズリハ、ウリハダカエデの順で大きくなった。1.光環境の評価ギャップと林冠下における相対照度(6月から9月まで)は約18%と約7%であった.光量子束密度の日変化はギャップでは数秒間の強い光(サンフレック)が頻繁に照射されるが、林冠下ではサンフレックの頻度は少なく、一日の大半が弱光である.光強度と光の持続時間の関係はギャップでは持続時間の短く、1800μmol/m^2/sec前後の強い光が多く、かつ不安定であるが、林冠下では弱光が数十分単位で続き、ギャップに比べて変化が著しく少なかった。2.葉の光吸収体制の評価ギャップと林冠下に生育する樹木5種の葉のクロロフィル量、クロロフィルa/b比、カロチノイド量、フラボノイド量を調べた.林冠下ではクロロフィル量が多く、クロロフィルa/b比が低い傾向があったことから、集光機能がギャップに比べ発達していると考えられる.カロチノイドは過剰な光を処理し葉を光阻害から守る機能を持つているが、ギャップでこの量が多い.紫外線吸収物質であるフラボノイドはギャップで大きくなる傾向があった.3.下層木の光応答反応の評価光合成が飽和に達するまでの時間は樹種および生育光環境によって非常に異なっている.ギャップではエゾユズリハとブナが反応速度が速く、ウリハダカエデが最も遅かった.林冠下では3樹種とも反応速度が速かった.
矯正歯科医の知識を実装した抜歯に関する最適治療計画の予測システムの開発

矯正歯科医は、治療計画を立案する際に便宜抜歯に関する意思決定-1)矯正歯科治療において、歯を抜くべきか否か、2)歯を抜くのであればどの歯を抜くべきか-を行なう。矯正歯科医が持つ知識および思考態度を数学的に表現して実装し、最適な治療計画を予測するシステムを開発した。また、最適な治療計画を予測するシステムを最適化することで、矯正歯科医が本意思決定を行う際に寄与する要素を定量的に明らかにし、専門家の思考シミュレーションを可能にした。矯正歯科医による治療計画立案時の便宜抜歯に関する判断を行う数理モデルのプロトタイプを作成した。対象とした判断は、便宜抜歯をするか否か、そして抜歯するならどの歯を抜くのかという2つのステップにより成り立つ。各ステップに対して小数理モデルを開発し2段構成で実現した。客観的評価尺度で改善が認められた177名の矯正歯科治療を受けた患者の資料(口腔模型、側面位(正面位)エックス線規格写真、パノラマエックス線写真、診療録)を収集した。収集した資料から、矯正歯科医の判断に影響を与えると思われる特徴変量44個と実施された治療情報を抽出した。それぞれの小数理モデルに対して以下の手法に従い最適化した。抽出された特徴変量の組み合わせを探索的に決定し特徴ベクトルVRawを生成した。各特徴変量に対して矯正歯科医の知識・判断処理を非線形関数により実装し、VRawに適用して特徴ベクトルVNLを得た。1症例をテストデータ、残りの症例をモデルが保持する知識とした特徴ベクトル空間でのテンプレートマッチング処理によりモデル出力を決定した。評価は、各症例がテストデータとなるように繰り返し行い、モデル出力と入力症例に対応する治療情報が一致した数の、モデル総数に対する割合(一致率)を計算して行った。各小数理モデルに対して、特徴ベクトルの定義方法(VrawまたはVNL)、テンプレートマッチングの距離計算時の重み係数、モデル出力決定時の多数決処理に関して一致率を指標として最適化した。結果として、矯正歯科医が便宜抜歯に関する一連の判断を行う際に考慮する29の特徴変量が明らがとなり、82%の一致率が得られた。本研究で行われた数理モデル化は、事実に基づくものであるためある判断に対するEvidenceを担保する上で有用であるだけでなく、専門家の知識・判断を数学的に記述するため、専門家育成のための教育に役立つ。矯正歯科医が治療計画立案時に行なう、2ステップで構成される便宜抜歯に関する最適な判断(便宜抜歯をするか否か、そして抜歯するならどの歯を抜くのか)を予測する数理モデルを開発した。昨年度に作成したプロトタイプの性能を改善するために、今年度はそれぞれのステップに対応する数理モデルの最適化パラメータの組み合わせを詳細に設定し最適化した。1.便宜抜歯をするか否かを予測するモデルについては、客観的評価尺度で改善が認められた188症例データから顎顔面形態を表現する27の特徴変量を抽出した。そして、1000通りの特徴変量の組み合わせ、予測時の着目の強度を示す重み係数を8000通り,出力を決定する論理のパターンを7通り、の合計5,600万通りの数理モデルを生成し、実際に行なわれた治療方法(抜歯・非抜歯)との一致率を指標として最適化した。最適化されたモデルでは、25変量が採用され90.4%の一致率が得られた。2.最適な抜歯部位を予測するモデルについては、客観的評価尺度で改善が認められた193症例データから21の特徴変量を抽出し、1で記述したものと同様の条件で最適化を行なった。最適化の指標については、複数の選択肢が発生する可能性があるため、3名の熟練の矯正歯科医が行なった判断のうち2名以上の判断が合致した抜歯部位の判断との一致率を用いた。最適化されたモデルでは19変量が採用され、80.6%の一致率が得られた。そして、本研究プロジェクトで開発されたモデルを用いて専門家の判断のシミュレータを作成して、歯学部の学部学生教育への応用を検討し、本成果を生体医工学シンポジウム2008にて発表した。本研究で開発された数理モデル化手法は、医療においてEvidenceを担保する上で有用であるだけでなく、専門家の知識・判断を定量的に記述するため、専門家育成のための教育に役立つことも明らかとなった。
熱応力下疲労き裂停留の判定基準導出に関する研究

本年度は解析・実験の両面から課題に取り組んだ.まず解析については,これまでに研究代表者(飯井)と分担者(渡邊;以下両名あわせて申請者ら)が解析的手法により導いてきた「熱応力下疲労き裂が停留傾向を示す」という事実を一歩進め,厚肉円筒(円筒平均半径肉厚比R_m/W=1)の場合に疲労き裂の停留が過渡最大K値範囲ΔK_<max><下限界応力拡大係数範囲ΔK_<th>により判定できるとした場合に,無次元停留き裂深さに材料,初期円筒-流体温度差によらない上限値のようなものが存在することを示した.またこの上限値が構造パラメータにより定まることを示した.次に実験については,疲労き裂停留試験は時間のかかる試験であることより,自作した大容量高速試験機を用いて解析と対応する熱応力と等価な機械荷重を繰り返し負荷し,ASTM E647に準拠し疲労き裂停留に対応する応力拡大係数範囲を計測した.なおこの実験はき裂の閉口が下限界近傍で生じない結果純粋な材料定数が得られるとされていることから,K_<max>一定試験法により実施した.これまでに荷重履歴によってはこれが材料定数であるはずのΔK_<th>に影響を及ぼすというデータが知られているが,熱応力と等価な機械荷重の場合にはΔK_<th>に影響をほとんど及ぼさないことが試験した材料については確認できた.以上データ数は少ないながら,ひとまず熱応力下疲労き裂停留判定基準として過渡最大K値範囲ΔK_<max><ΔK_<th>を採用できるという結果が得られた.以上本研究の成果として,繰り返し熱応力下疲労き裂の停留判定をΔK_<th>により行うことが可能であり,しかも厚肉円筒中環状き裂の場合には無次元停留き裂深さに材料,初期円筒-流体温度差によらない上限値のようなものが存在することがわかったので,例えば熱応力が支配的であるプラント機器の検査中発見された環状き裂については評価不要とする等,今後の保守計画の合理化へ寄与していくことが期待される.本年度は解析・実験の両面から課題に取り組んだ.まず解析については,これまでに研究代表者(飯井)と分担者(渡邊;以下両名あわせて申請者ら)が解析的手法により導いてきた「熱応力下疲労き裂が停留傾向を示す」という事実を一歩進め,厚肉円筒(円筒平均半径肉厚比R_m/W=1)の場合に疲労き裂の停留が過渡最大K値範囲ΔK_<max><下限界応力拡大係数範囲ΔK_<th>により判定できるとした場合に,無次元停留き裂深さに材料,初期円筒-流体温度差によらない上限値のようなものが存在することを示した.またこの上限値が構造パラメータにより定まることを示した.次に実験については,疲労き裂停留試験は時間のかかる試験であることより,自作した大容量高速試験機を用いて解析と対応する熱応力と等価な機械荷重を繰り返し負荷し,ASTM E647に準拠し疲労き裂停留に対応する応力拡大係数範囲を計測した.なおこの実験はき裂の閉口が下限界近傍で生じない結果純粋な材料定数が得られるとされていることから,K_<max>一定試験法により実施した.これまでに荷重履歴によってはこれが材料定数であるはずのΔK_<th>に影響を及ぼすというデータが知られているが,熱応力と等価な機械荷重の場合にはΔK_<th>に影響をほとんど及ぼさないことが試験した材料については確認できた.以上データ数は少ないながら,ひとまず熱応力下疲労き裂停留判定基準として過渡最大K値範囲ΔK_<max><ΔK_<th>を採用できるという結果が得られた.以上本研究の成果として,繰り返し熱応力下疲労き裂の停留判定をΔK_<th>により行うことが可能であり,しかも厚肉円筒中環状き裂の場合には無次元停留き裂深さに材料,初期円筒-流体温度差によらない上限値のようなものが存在することがわかったので,例えば熱応力が支配的であるプラント機器の検査中発見された環状き裂については評価不要とする等,今後の保守計画の合理化へ寄与していくことが期待される.本年度は既存の疲労き裂進展試験設備にて熱応力相当機械荷重を負荷(具体的には,K値制御)できるように改造する作業を完了した.すなわち,既存設備では定荷重試験にしか対応できなかったので,これをK値制御可能とするためにオンラインでクリップゲージ信号をパソコンに取り込み,その後パソコン上でき裂長さに換算後,負荷したいK値と先ほどのき裂長さをもとに必要機械荷重をパソコンにてリアルタイム計算の上,試験機に出力できるようなシステムに既存設備を改造した.そしてその後SS400鋼に対し,解析と対応する熱応力と等価な機械荷重を繰り返し負荷し,ASTM E647に準拠し疲労き裂停留に対応する応力拡大係数範囲を計測したところ,これが材料定数ΔK_<th>(下限界応力拡大係数範囲)とほぼ等しいことが確認できた.なおこの実験はき裂の閉口が下限界近傍で生じない結果純粋な材料定数が得られるとされていることから,K_<max>一定試験法により実施した.これまでに荷重履歴によってはこれが材料定数であるはずのΔK_<th>に影響を及ぼすというデータが知られているが,熱応力と等価な機械荷重の場合にはΔK_<th>に影響をほとんど及ぼさないことが試験した材料については確認できた.

以上まだデータ数は少ないながら,ひとまず熱応力下疲労き裂停留判定基準として過渡最大K値範囲ΔK_<max><ΔK_<th>を採用できるという見通しが得られた.来年度はさらに多くの材料について試験を行うことにより,本年度に得られた知見の一般性を検証していく予定である.本年度は解析・実験の両面から課題に取り組んだ.まず解析については,これまでに研究代表者(飯井)と分担者(渡邊;以下両名あわせて申請者ら)が解析的手法により導いてきた「熱応力下疲労き裂が停留傾向を示す」という事実を一歩進め,厚肉円筒(円筒平均半径肉厚比Rm/W=1)の場合に疲労き裂の停留が過渡最大K値範囲ΔK_<max><下限界応力拡大係数範囲ΔK_<th>により判定できるとした場合に,無次元停留き裂深さに材料,初期円筒一流体温度差によらない上限値のようなものが存在することを示した.またこの上限値が構造パラメータにより定まることを示した.次に実験については,疲労き裂停留試験は時間のかかる試験であることより,自作した大容量高速試験機を用いて解析と対応する熱応力と等価な機械荷重を繰り返し負荷し,ASTM E647に準拠し疲労き裂停留に対応する応力拡大係数範囲を計測した.なおこの実験はき裂の閉口が下限界近傍で生じない結果純粋な材料定数が得られるとされていることから,K_<max>一定試験法により実施した.これまでに荷重履歴によってはこれが材料定数であるはずのΔK_<th>に影響を及ぼすというデータが知られているが,熱応力と等価な機械荷重の場合にはΔK_<th>に影響をほとんど及ぼさないことが試験した材料については確認できた.以上データ数は少ないながら,ひとまず熱応力下疲労き裂停留判定基準として過渡最大K値範囲K_<max><ΔK_<th>を採用できるという結果が得られた.以上本研究の成果として,繰り返し熱応力下疲労き裂の停留判定をΔK_<th>により行うことが可能であり,しかも厚肉円筒中環状き裂の場合には無次元停留き裂深さに材料,初期円筒-流体温度差によらない上限値のようなものが存在することがわかったので,例えば熱応力が支配的であるプラント機器の検査中発見された環状き裂については評価不要とする等,今後の保守計画の合理化へ寄与していくことが期待される.