hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
早期大腸腫瘍内のゲノム不均一性からアプローチする大腸がん起源の系統解析

同一腫瘍内で形態および分子レベルの多様性を示す腫瘍のゲノム・エピゲノム異常の全容を、次世代シークエンサーを用いて明らかにした。同一病変内で全エクソームシークエンスを施行したところ共通した遺伝子変異は一部であった。共通した遺伝子変異は発癌の起源となる遺伝子異常であり、癌根本治療の標的となる可能性が示唆された。本研究では早期大腸腫瘍内におけるゲノム・エピゲノム背景の多様性および共通性に着目することで、大腸発癌の起源となる遺伝子異常を同定し、それを標的とした治療法につながる知見を得ることを目的としている。同一腫瘍内、同一個体内で形態および分子レベルの多様性を示す腫瘍検体を用いてSureSelectHumanAll Exon V4、V5キットを用いた全エクソンシークエンス、Ion PGMのCancer Panel、Infinium BeadArrayを用いたメチル化解析を行った。上記解析結果から同一個体内に存在する複数の大腸癌において異なる遺伝子異常を示しており、また同一腫瘍内においても、腫瘍内部位特異的な遺伝子異常が多数存在する一方で共通に認める遺伝子異常や癌部特異的に認める遺伝子変異が存在した。次に腫瘍内の癌部でのみ認める遺伝子変異、同一個体内の腺腫では認めず大腸癌でのみ認める遺伝子変異を抽出、さらにTCGA、ENCODEなどの公開データーベースを用いた絞り込みを行い、約50遺伝子を抽出した。プライマーを設計し、ダイレクトシークエンスにて検証した。ダイレクトシークエンスにて確認された遺伝子変異を多数の大腸癌検体でさらに検証を行った。今後、臨床病理学的因子との相関、またIonPGMを用い、抽出した遺伝子全領域の変異を確認することで発癌をドライブする遺伝子変異の同定、機能解析を行うことを検討している。早期腫瘍内の形態学的かつ遺伝的に異なる領域毎の全エクソンシークエンス、メチル化アレイを施行した。領域間で共通または癌部でのみ認める遺伝子変異を抽出し、Sanger法で確認した。半導体シーケンサを用いたターゲットシークエンスにより多数検体で検証し、臨床病理学的因子との相関を明らかとした。同一腫瘍内で形態および分子レベルの多様性を示す腫瘍のゲノム・エピゲノム異常の全容が明らかとし、今後これらの遺伝子異常を標的とした新規診断・治療への応用が期待できる。消化器病平成25年度は大規模シークエンスを行い、新規遺伝子異常を抽出するまでを予定していた。予定どうり目的の遺伝子異常を同定することができた。今後は抽出した遺伝子異常の機能解析を進める。またエピゲノムの多様性に着目した解析、エピゲノム異常の同定を進める。当初の計画どうり研究はできている。エクソンシークエンスは当初より少ない検体数で目的の遺伝子がいまのところ抽出できているため。今後の研究の進展により、さらに大規模シークエンスの追加が必要な可能性がある。また追加の大規模シークエンスが必要ない場合は検証に用いるIonPGM、機能解析に投入することでより確かな研究成果が得られる。
ロータリエンコーダの精度評価システムに関する研究

試作したロータリエンコーダの精度評価システムの改良と機能の向上を図り、システムの校正精度を確認した。そして、国内外の最高精度のエンコーダの測定を試みた。1.割り出し部の改良(1)2つのアンギュラベアリングを使った構造に改造し、予圧をかけることで回転軸の剛性を向上させた。(2)歯車とステッピングモータを使った割り出し機構からバックラッシのない超音波モータと摩擦駆動方式に改造した。その結果、バックラッシなしで高応答、しかも10秒という微小角の割り出しが可能であることがわかった。2.任意分割数エンコーダの測定プログラムの開発これまでの測定対象エンコーダはシステムの基準エンコーダの分割数と約数の関係にあるエンコーダに限られていたが、任意分割数のエンコーダの測定が可能となった。32400P/Rのエンコーダの信号を分周器に通すことによって、見かけ上任意分割数のエンコーダを作り、測定を行った。その測定精度はこれまでとほぼ同程度であることを確認した。3.基準エンコーダの誤差変化実用の測定条件の範囲内で、基準エンコーダの誤差変化は0.1′′以内であることを確認した。4.統括本システムが実用上0.1′′の校正精度を持つことを確認し、国内外の最高精度の3つのエンコーダ(分割数はそれぞれ32400,36000,225000)の測定を行った。その結果、いずれも±0.3′′±0.5′′の精度をもつエンコーダであることを確認した。また、カップリングを使用するタイプのものは±0.2′′程度の誤差が避けられず、今後のエンコーダ測定に際し、カップリングの特性が重要な課題であることもわかった。
大強度パルス中性子に対応した中性子干渉光学素子の開発と分光器への応用

中性子波動を空間的に分割・重ね合わせする素子「ビームスプリッティングエタロン」によるJamin型冷中性子干渉計は、人工多層膜ミラーを用いることで適用波長を長く、装置を大型化し、干渉計の感度を向上させることができる。ビーム分離の大きいエタロンを用いた大型の干渉計の開発を進めた。またミラーとして複数の波長領域に対して反射できる「多色ミラー」を開発しこれを干渉計に組み込み、「多色中性子干渉計」を構築することに成功した。一方中性子スピンエコーは試料のダイナミクスを測定できる準弾性散乱分光装置である。その一種である共鳴スピンエコーでは共鳴スピンフリッパーの振動磁場の周波数が高いほど測定の分解能が向上する。新しく開発した鉄芯入りの電磁石を用いて、従来の20分の1の電力で安全に高周波のスピンエコー装置を組むことに成功した。多層膜冷中性子干渉計を構成する光学素子「ビームスプリッティングェタロン」は斜入射された中性子ビームを空間的2経路に分割する。エタロンには中性子を反射する多層膜ミラーが製膜される。磁気ミラニは中性子をスピン空間で分割し経路の磁気制御を可能にする。パルス中性子に対応できる磁気スーパーミラーを複数種類試作し磁化特性を調べた。また干渉計の高精度の配置手順を確立するため、単色中性子用であるが空間的分離が従来の5倍のエタロンを作成した。干渉計構築の障害になる中性子ミラー製膜時の基板変形を詳細に調べた。またAharonov-Casher効果測定の準備を進めた。既に定常中性子を用いて実効1MHzのMIEZE型スピンエコー装置を実証している。MIEZE型中性子スピンエコー分光装置にイベント駆動型のデータ収集システムを導入し、白色パルス中性子に対応できることを確認した。高い時間分解能(0.1μsec程度)の飛行時間データを長い時間(50msec程度)にわたって到達するパルス中性子全てのデータを取り続けることができる。高分解能スピンエコーでは発散を持つビームによりシグナルのコントラストが低下する。ビームの入射角によってスピン位相差が積算する距離が異なるためである。共鳴スピンエコー法ではスピンフリッパーの量子化軸がビーム進行方向に対して垂直なため、従来型のスピンエコーで用いられるフレネルコイルが適用できず、ビーム発散補正はこれまで不可能とされてきた。今回スピンフリッパー前後に非一様な静磁場を適用することで共鳴スピンエコーのビーム発散効果を補正する手法を提案し、シミュレーションでその可能性を確認した。(1)研究代表者はすでに中性子波動を空間的に分割・重ね合わせする素子「ビームスプリッティングエタロン」を開発し、これを利用したJamin型冷中性子干渉計の開発によって中性子干渉計の長波長化・大型化の可能性を示している。ビームスプリッティングエタロンは中性子多層膜ミラーを高精度光学基板を用いて配置したもので、そのミラーとして白色中性子を反射できるスーパーミラーを利用することで干渉計を白色中性子に対応させることができる。平成20年度には、複数の波長領域に対して反射できる「多色ミラー」を開発しこれを干渉計に組み込み、「多色中性子干渉計」を構築することに成功した[2008年物理学会で発表]。スーパーミラーを用いた干渉計についても実験を開始している。(2)中性子スピンエコーは試料のダイナミクスを測定できる準弾性散乱分光装置である。共鳴スピンフリッパーでは振動数に比例した静磁場が必要だが、高周波化に必要な強磁場を安全に発生させることができなかった。平成20年度には研究代表者らは鉄芯入りの電磁石を用いて、従来の20分の1の電力で安全に高周波のスピンエコー装置を組むことに成功した[2008年偏極中性子の国際会議PNCMIにて発表、投稿中]。さらに高周波化に向けて開発を続けている。
in vitro血管発生再現法を用いた肺組織再構成

我々は、in vitroにおいて肝臓再構成を可能にする「in vitro血管発生再現法」を開発してきた。本技術をヒトiPSC由来肺オルガノイドに応用し、ヒト肺組織の再構成に挑戦する。また、再構成したヒト肺組織の肺表面移植や肺オルガノイド注入移植などの開発を行う。これらの開発により、in vitro、in vivoにおけるヒトiPSC由来肺組織再構成を目指す。本研究の成果は、将来的な肺オルガノイドを用いた移植治療の実現化の礎になると期待される。
耐塩性酵母における細胞膜ナトリウム輸送因子に関する研究

本研究は、耐塩性酵母Zygosaccharomyces rouxiiの耐塩性機構の中心命題である。Na^+排出機構について実施された。本機構に関してNa^+/H^+アンチポーターとNa^+ATPaseを介したルートを想定した。これまでに、分裂酵母からNa^+/H^+アンチポーター遺伝子(sod2)が、出芽酵母からNa^+ATPase酵母(ENA1)がクローニングされていたが、それらの相互関係は不明であり、耐塩性酵母においては全く検討されていなかった。そこで、それらの遺伝子に対する相同遺伝子をZ.rouxiiからクローニングした。Z.rouxiiのアンチポーター遺伝子(Z-SOD2)は791個のアミノ酸をコードしており、その産物は分裂酵母のそれよりも大きく、C末端に余分に親水性アミノ酸に富む流域を含んでいた。さらに、同領域の発現制御における関与を考察した。Z-SOD2は発現が食塩ショックにより上昇せず、構成的な遺伝子であることを確認した。Z-SOD2の遺伝子破壊の結果から、Z-SOD2破壊株で耐塩性の低下を確認し、耐塩性におけるZ-SOD2の重要性を明らかにできた。Z.rouxiiのNa^+-ATPase遺伝子(Z-ENA1)は1094個のアミノ酸をコードしており、産物は出芽酵母それとほぼ同じ大きさであった。Z-ENA1の発現(転写)が食塩ショックにより誘導されたことより、同遺伝子の産物がZ.rouxiiのNa^+排出に関係していることを推察した。本実験により、Z.rouxiiの耐塩性機構と関与して、Na^+/H^+アンチポーターとNa^+-ATPaseの二つの細胞膜Na^+輸送因子を介したルートの作用が明らかにできた。今後、これら二つの遺伝子を利用した非耐塩性生物の耐塩性化実験を実施し、生物の分子育種を試みたいと考える。耐塩性酵母における細胞膜でのナトリウム制御に関する研究はナトリウム排出機構の解明に集中している。現在、申請者は二つの因子、ナトリウム/プロトンアンチポーターとナトリウムATPaseを想定している。前者では、耐塩性酵母Zygosaccharomyces rouxiiのアンチポーター遺伝子のクローニングを終了し、塩基配列の決定もほぼ終えている。これまで明らかにした構造から、報告された非耐塩性酵母の遺伝子と高い相同性を持つが、遺伝子の中にイントロンを含まないこと、タンパク質のカルボキシ末端領域が異なることを明らかにした。ノーザン分析では本遺伝子がZ.rouxiiで発現しており、その発現量が培地食塩濃度に依存することが分かった。このことはZ.rouxiiの塩耐性にとって本遺伝子が重要な機能を果たしていることを示唆している。さらに、染色体サザン分析から本遺伝子と相同性が非常に高い二番目の遺伝子の存在も示唆できた。後者の因子、ナトリウムATPaseについては、これまでこのタンパク質がZ.rouxiiに存在すること自体否定的であったが、本実験で、Z.rouxiiにナトリウムATPaseのものと推察される遺伝子の存在を明らかにした。現在、同遺伝子の一部(アミノ末端領域のみ)をコードしている遺伝子の断片をクローニングできた。これまで決定した塩基配列から、クローニングに利用した塩感受性(非耐塩性)酵母の遺伝子と高い相同性を持つことを明らかにした。現在、遺伝子の全長を含むDNAクローンが取得でき、構造決定を行なっている。上述したように、本遺伝子についてもノーザン分析を行なうことにより本遺伝子と耐塩性との関連を明らかに出来るものと考える。現在、耐塩性酵母の耐塩性機構に関する研究はイオン制御の機構に集中している。特に、酵母細胞からNa^+を排出する機構は上記特性の中心命題と考えられる。

筆者らは、酵母におけるNa^+排出に関係する因子として、Na^+/H^+アンチポーターとNa^+-ATPaseを想定した。前者に関する研究は主に前年度に実施した。後者に関して、耐塩性酵母Zygosaccharomyces rouxiiからNa^+-ATPase遺伝子(Z-ENA1)のクローニングを行った。Z-ENA1は1094個のアミノ酸をコードしており、出芽酵母のものとほぼ同じ大きさであった。同産物中にATPase機能に関係する5個のペプチドモチーフを完全な形で見い出した。また、食塩ショックに依存して、同遺伝子の発現が誘導されることを確認した。Z-ENA1は出芽酵母のNa^+-ATPase遺伝子(ENA1)と高い相同性を示したが、Z.rouxiiの細胞膜H^+-ATPase遺伝子(Z-PMA1)とは低い相同性しか示さなかった。Z-ENA1とほぼ同じと考えられる遺伝子がさらに最低1個存在することが示された。これらのことは、従来のH^+-ATPase以外にZ.rouxiiの細胞膜にはNa^+-ATPaseが存在することを示唆していた。これらのことからZ.rouxiiの耐塩性機構(Na^+排出機構)にNa^+-ATPaseを介したルートが関与していることを明らかにできたと考えている。なお、Z-ENA1について遺伝子破壊実験は実施できておらず今後の課題であり、また同遺伝子を利用した非耐塩性生物の耐塩性化の試みは重要な課題として残っている。
選手雇用地域分散型トップスポーツクラブにおける選手雇用促進の課題と方策

本研究では、トップクラブがその経営において、所属選手の雇用を地域内の様々な組織に依頼し、選手がそれらの組織に所属しながらトップクラブの活動に参加するという選手雇用地域分散型クラブを対象に調査研究を実施した。国内の選手雇用地域分散型クラブの調査結果の分析から、クラブが地域の組織に選手雇用を分散して依頼する際には、大企業/企業ネットワークの影響力の有無が、その方法に違いを生み、大企業/企業ネットワークの影響力を持たないクラブは自ら選手雇用に応じる組織を探す必要があることが示された。同時に、地域活性や地域貢献の文脈から共感を得る中で協力を得ていく必要があることが示された。25年度は、まず、国内の選手雇用地域分散型クラブを抽出するために各種目の国内トップリーグ、ないしはそれに準じるリーグに所属するクラブを対象に、選手雇用地域分散型の実態があるかどうかについて、HP、およびヒアリング調査を通じて把握を行い、リストアップを行った。その上で、これまでも調査を進めてきた岡山県美作市に立地する岡山湯郷ベルへの調査、岩手県釜石市に立地する釜石シーウェイブスに対するフィールドワーク調査、岐阜県に立地する大垣ミナモ女子ソフトボールチーム、飛騨ブラックブルズ女子ハンドボールチーム、岐阜朝日男子ホッケーチームの調査、三重県伊賀市に立地する伊賀フットボールくノ一へインタビュー調査を実施した。これらの多くは、選手雇用地域分散型クラブの中でも自治体が主導するケースであり、調査結果をもとに、データ分析、分析のための理論枠組みの構築を進め、その一部を論文にまとめ発表し、国内外の学会にて発表を行った。各発表では、選手雇用地域分散型クラブが、いかにして、地域の多様なステークホルダーの協力を得てクラブ経営を進めるのかを分析するためには、クラブを支える自治体や大企業に着目する必要性を主張した。行政学・政治学領域のガバナンス研究を参考にした理論枠組みを手掛かりに、分析結果から、クラブが中心となって様々なアクターを巻き込みクラブ経営を進めていく過程と、そうしたクラブの活動が地域における正統性やアカウンタビリティを持てるようにしていくために自治体や大企業が舵取りをしている過程が存在し、それらの相互作用が生まれていること、相互作用の働きが地域分散型選手雇用を採るクラブの安定に重要である、ということが示唆された。次年度以降の研究課題の設定にも寄与しうる内容となった。26年度は、25年度に実施した国内の選手雇用地域分散型クラブのリストアップに従って調査対象をリストアップすると共に、現状は選手雇用地域分散型を採用していないが、過去に採用していたクラブまでをも対象に調査対象をリストアップすることにした。リストアップの方針を変更した理由は、選手雇用を地域に分散させることで経営を安定させようとする方針が最適な方針だと考えられている場合と、そうした選手雇用方針ではチームの強化や良い選手を集めることに弊害を与えるので、なるべく一カ所の職場で雇用したい、プロで雇用したいと考えているケースが多いことが明らかとなったためである。選手雇用地域分散型のクラブでは、女子サッカーで、島根県出雲市に拠点を置くディオッサ出雲FC、岡山県美作市に拠点を置く岡山湯郷ベルの関係者に対して調査を実施した。選手雇用地域分散型を採用した経験があり、現在はプロ主体のクラブ作りをしているクラブとしては長野県松本市に拠点を置く松本山雅FC、鳥取県全域をホームタウンとするガイナーレ鳥取を対象に調査を実施した。調査対象の方針転換のきっかっけは、選手雇用地域分散型を採用している社会人野球チームに対する調査を実施しようと関係者にインタビューをしている中で生まれた。クラブをいかに支えるのか、それをどのような理論枠組みで説明しようとするのかについては25年度からの継続によって整理ができているが、選手雇用地域分散型の経営がどの種目でどのように必要になるのかについては、再度整理を行いながら、クラブ経営研究に位置づけていく必要がある。27年度は、引き続きフィールドでの調査を実施しつつ、26年度までに調査を実施した選手雇用地域分散型クラブや選手雇用を地域に分散させてはいないが地域コミュニティの支援を受けながら経営を行うクラブを対象に、理論的な側面も加味しながらクラブ経営の分析を行った。分析から提示された示唆は次の通りである。地域コミュニティの支援を受けているクラブを分析するにあたり、重要な点は、クラブを主体とした経営だけではなく、自治体の政策や制度設計、地域コミュニティの持つ規範や慣習といった要素を加味すること。自治体の政策や制度設計によって、クラブは補助金を獲得し、選手/スタッフの雇用先を確保し、練習会場や試合会場の提供を受けることができる。また、自治体が政策的に支援を表明することによって地域の経済団体や地縁団体から支援を受けやすくなる。地域コミュニティの持つ規範や慣習とは「お互い様の精神」に代表される日常生活に内在するものである。クラブ経営に重要な関わりを持たないと考えられる一方で、クラブの選手が地域で働き、様々な地域の行事に参加し、クラブとして地域活動を展開する中で、醸成される地域住民の「クラブを応援しよう」という気持ちには、こうした規範や慣習が影響を与えている。「お互い様の精神」が強くある地域では、クラブは地域活動を展開することで支援を受けやすくなるだろうし、クラブが様々な活動を地域において行うことで「お互い様の精神」を発揮する場が増えることになる。選手雇用地域分散型クラブは、経営論の視点、政策論の視点、コミュニティ論の視点をそれぞれ用いながらその成り立ちを分析できる枠組みを構築することが求められることが明らかになり、そのための枠組み構築において、平成27年度の取り組みは、一定の成果を上げることができたと考えている。

本研究では、トップクラブがその経営において、所属選手の雇用を地域内の様々な組織に依頼し、選手がそれらの組織に所属しながらトップクラブの活動に参加するという選手雇用地域分散型クラブを対象に調査研究を実施した。国内の選手雇用地域分散型クラブの調査結果の分析から、クラブが地域の組織に選手雇用を分散して依頼する際には、大企業/企業ネットワークの影響力の有無が、その方法に違いを生み、大企業/企業ネットワークの影響力を持たないクラブは自ら選手雇用に応じる組織を探す必要があることが示された。同時に、地域活性や地域貢献の文脈から共感を得る中で協力を得ていく必要があることが示された。選手雇用地域分散型を採用していたクラブが、その方針の見直しを行うなど、調査計画段階で想定していなかったことが生じているが、見直しに対応して調査を実施できている。スポーツ経営、スポーツ政策選手雇用地域分散型を採用していたクラブが、その方針の見直しを行っている傾向にある。リーマンショックの発生、その後の景気低迷、昨今の景気回復の兆しが見えるという経緯の中でスポーツクラブ経営を取り巻く環境が変化してきたことがその背景にあると考えられる。最終年度に残りの調査を実施し、スポーツクラブ経営における、選手雇用地域分散型雇用の役割や特徴を明らかにしていきたい。調査は予定よりも遅れている傾向にあるが、分析のための理論枠組みの構築は3年間で想定した目標に近い領域まで進展することができた。理論枠組みの構築により仮説設計が容易になり、今後は順調に調査を進めることができると考えている。金額が大幅にオーバーしないように、交通費(特急利用料)を調整したため。予定に従って調査研究を進めていく。研究遂行上の課題は、選手雇用地域分散型クラブに対して網羅的に実施する予定の質問紙調査への協力をいかにして確保するか、という点にあると考えている。各クラブを統括するリーグに対して調査依頼を行うことが妥当であるのか、各クラブ個別に調査を依頼することが妥当であるのか、第三者に依頼して調査をすることが妥当であるのか、見極めながら進めたい。2014年度以降に政策課題として浮上してきた地方創生の手段としてスポーツが着目される傾向があるのかどうかについて考察するために、関連書籍を購入する。それ以外は従前の計画通り使用する予定である。2013年11月時に2014年度・2015年度の予算の前払い申請を依頼した。最終的に前払い申請する際の想定であった学生アルバイトを利用せずに自前でデータ整理を行ったため、次年度使用額が生じた。1万円未満であるため、この金額をもって、2014年度以降の計画を変更することはなく、従来予算(70万円)に準じて研究を進めていく。
シグナル伝達系からみた癌細胞放射線抵抗性獲得機序の解明と放射線治療法選択への応用

本研究は放射線抵抗性を獲得した細胞を、細胞周期への影響とシグナル伝達系の両面から解析し、これらの因子が放射線抵抗性へ及ぼす影響を解明することを目的とした。この目的を達成するため、昨年度は同一細胞から放射線感受性の高い細胞と、放射線抵抗性の細胞の確立を試みた。しかし、放射線感受性が違う細胞株を分離しても、継代培養を繰り返す経過中、再び感受性が同等に変化して、明らかに感受性の異なる細胞株の樹立は困難であった。そのため、放射線感受性の異なる異種の培養細胞を用いて、培養中の細胞増殖速度とcell cycleの変化を、フローサイトメトリーで経時的に解析した。しかし、細胞の放射線感受性とG1/G2+M期の比率の間に、明らかな関連を見いだすことは出来なかった。本年度は発想を転換した。ヒト線維芽細胞にv-Ha-rasを遺伝子導入し、rasに関連するシグナル伝達系の発現を過剰発現させた細胞を入手した。この細胞はアポトーシスを過剰発現することが知られていた。この遺伝子を過剰発現した細胞と、親細胞の放射線感受性を比較検討した。その結果、遺伝子を過剰発現した細胞は、放射線感受性が親細胞より極めて高くなっていた。放射線感受性が高くなった機序として、遺伝子過剰発現細胞では活性化したERK量の減少が認められるが、PDGFを添加するとERK量が回復することから、燐酸化したERKとAKtが抑制されることが細胞死を高くしていると考えられた。本研究は放射線抵抗性を獲得した細胞を、細胞周期への影響とシグナル伝達系の両面から解析し、これらの因子が放射線抵抗性へ及ぼす影響を解明することを第一の目的とした。また、放射線抵抗性を獲得しない放射線照射法を開発し、癌の放射線治療効果を改善することを第二の目的に研究を行った。本年度は細胞周期の変化により、治療抵抗性を獲得するか否か検討した。まず、7種のヒト悪性腫瘍由来の培養細胞に単層培養でX線照射を行い、コロニー法で生存率を算定した。放射線感受性の高いSKG細胞と放射線抵抗性のRMG細胞に5Gy照射し、生存した細胞を継代培養した。これを繰り返して、同一細胞から放射線感受性の高い細胞と、放射線抵抗性の細胞の確立を試みた。しかし、この方法で得られた放射線感受性が違う細胞も培養を繰り返す中に、再び感受性が同等に変化して、明らかに感受性の異なる細胞株の樹立は困難であった。また、放射線感受性の異なる異種の培養細胞を用いて、培養中の細胞増殖速度とcell cycleの変化を、フローサイトメトリーで経時的に解析した。しかし、細胞の放射線感受性とG1/G2+M期の比率は、放射線感受性との間に明らかな関連は見いだすことが出来なかった。同一培養細胞から放射線感受性の異なる細胞系の確立を目指したが、本年度は目的の達成する事が出来ず、来年度は異なる発想が必要となった。また、異種の放射線感受性の異なる細胞間の比較では、細胞周期が放射線感受性に及ぼす影響は明確にならなかった。
新規脂肪細胞分化調節因子低分子量G蛋白質の解析と生理学的意義の解明

我々は単量体GTP結合蛋白質familyに属する遺伝子guanylate binding protein(GBP)-2が脂肪細胞分化機構の早期に働く新しい分子であることを見出し、その分子機構についての検討した。正常3T3-L1細胞でのGBP-2の発現は、線維芽細胞の段階では極少皆無であるが分化中期から漸増し成熟脂肪細胞に至って高度にupregulateされることをreal time PCR法などにより確認した。次に、GBP-2蛋白及びそのisotypeであるGBP-1蛋白のcDNAを用いて作成した持続活性型(CA)及び優位阻害型(DN)変異体をレトロウィルス発現系を用いて3T3-L1線維芽細胞に発現後、insulin/dexamethasone/IBMXにより分化誘導を行った。GBP-1の野生型及び両変異体あるいはGBP-2の野生型及びCA変異体の発現細胞では、分化後期にかけて中性脂肪滴の蓄積を確認したが、DNGBP-2発現細胞では分化誘導10日後も全く中性脂肪滴の蓄積を認めなかった。DN GBP-2発現3T3-L1細胞では、成熟脂肪細胞のマーカー蛋白群(aP2、adiponectin、GLUT4他)の発現は分化の全過程を通じて高度に阻害されており、PPARγ2及びc/EBPαの発現も高度に阻害されていたが、c/EBPβ及びδの発現には影響を認めなかった。以上より、3T3-L1線維芽細胞へのDN GBP-2発現が何らかの機転でPPARγ2の発現を阻害し、その後の脂肪分化方向へのドライブを障害するため、正常な脂肪細胞分化が消失するものと考えられた。この仮定を確認するために、PPARγを発現させたNIH-3T3線維芽細胞(NIH-3T3/PPARγ)を作成した。この細胞はinsulin/dexamethasone/IBMXに加えてチアソリジン誘導体を添加して分化誘導を行った場合に、成熟脂肪細胞へと分化を示す。NIH-3T3/PPARγ線維芽細胞にDN GBP-2を発現させてチアソリジン誘導体の存在下に分化誘導すると、脂肪分化は障害されなかった。すなわちDN GBP-2発現に先立つPPARγの発現によって、脂肪分化能が回復できることが確認された。またDN GBP-2をPC12細胞に発現させ、nerve growthfactor(NGF)の存在下に分化誘導した場合神経突起の成長は認められず、DN GBP-2の分化抑制効果は間葉系もしくは脂肪細胞の系統に特異的である可能性が示唆された。以上より、GBP-2が転写因子のネットワーク特にPPARγと相互作用することによって、脂肪細胞方向への分化調節に特異的に関与していることを示した。最近我々は単量体GTP結合蛋白質familyに属する遺伝子が、脂肪細胞分化調節機構に関与していることを見出した(以後本蛋白をGP2とする)。我々はまずGP2及びそのisotypeであるGP1のcDNAを用いて持続活性型(CA)及び優位阻害型(DN)変異体を作成し、これらをレトロウィルス発現系を用いて3T3-L1線維芽細胞に発現後、insulin/dexamethasone/IBMXの存在下に分化誘導を行った。その結果GP1の野生型及び両変異体あるいはGP2の野生型及びCA変異体の発現細胞では、分化後期にかけて中性脂肪滴の蓄積を確認したが、DN GP2発現細胞では分化誘導10日後も全く中性脂肪滴の蓄積を認めなかった。次にDN GP2発現3T3-L1細胞及び発現ベクターのみを発現させた3T3-L1細胞を同様に分化誘導し、脂肪分化過程の各段階で抽出したRNAを用いて、real time PCR法により様々な遺伝子の発現様式を検討した。その結果、DN GP2発現3T3-L1細胞では、成熟脂肪細胞のマーカー蛋白群の発現は分化の全過程を通じて高度に阻害されていた。またPPARγ2及びc/EBPαの発現も高度に阻害されていたが、c/EBPβ及びδの発現には影響が見られなかった。次に我々は、PPARγを発現させたNIH-3T3線維芽細胞(NIH-3T3/PPARγ)を作成した。この細胞はinsulin/dexamethasone/IBMXに加えてチアゾリジン誘導体を添加して分化誘導を行った場合に、成熟脂肪細胞へと分化を示すが、同線維芽細胞にDN GP2を発現させてチアゾリジン誘導体の存在下に分化誘導を行った場合には、脂肪分化は障害を受けないことが示された。以上の結果より、GP2が転写因子のネットワーク特にPPARγと相互作用することによって脂肪細胞の分化調節に関与していることが示唆された。

DN GBP-2発現3T3-L1細胞では、成熟脂肪細胞のマーカー蛋白群(aP2、adiponectin、GLUT4他)の発現は分化の全過程を通じて高度に阻害されており、PPARγ2及びc/EBPαの発現も高度に阻害されていたが、c/EBPβ及びδの発現には影響を認めなかった。以上より、3T3-L1線維芽細胞へのDN GBP-2発現が何らかの機転でPPARγ2の発現を阻害し、その後の脂肪分化方向へのドライブを障害するため、正常な脂肪細胞分化が消失するものと考えられた。この仮定を確認するために、PPARγを発現させたNIH-3T3線維芽細胞(NIH-3T3/PPARγ)を作成した。この細胞はinsulin/dexamethasone/IBMXに加えてチアソリジン誘導体を添加して分化誘導を行った場合に、成熟脂肪細胞へと分化を示す。NIH-3T3/PPARγ線維芽細胞にDN GBP-2を発現させてチアソリジン誘導体の存在下に分化誘導すると、脂肪分化は障害されなかった。すなわちDN GBP-2発現に先立つPPARγの発現によって、脂肪分化能が回復できることが確認された。またDN GBP-2をPC12細胞に発現させ、nerve growthfactor(NGF)の存在下に分化誘導した場合神経突起の成長は認められず、DN GBP-2の分化抑制効果は間葉系もしくは脂肪細胞の系統に特異的である可能性が示唆された。以上より、GBP-2が転写因子のネットワーク特にPPARγと相互作用することによって、脂肪細胞方向への分化調節に特異的に関与していることを示した。
非線形偏微分方程式系における解軌道のＰ進解析による複雑性構造解析

多次元p-進近似格子による多重p-進無理数有理近似解析の研究を行い、p-進弱Liouville数を振動数としてもつ多重準周期力学系の離散軌道の再帰性について解析し、軌道が予測不能性を持つことを示した。p-進展開の係数からなる記号列から構成される記号力学系の解析を行い、この力学系の再帰的次元と位相的エントロピーとの間に成立する不等式を導いた。p-進近似格子における最小ベクトル問題(SVP)について、多重p-進無理数有理近似問題(SAP)から得られる理論値とLLLアルゴリズムを用いた実験値との比較検証を行った。これらの実験結果を元に、p-進近似格子のSAP解を秘密鍵とする暗号系の提案を行った。代表者は多次元p-進近似格子を利用し、p-進弱Liouville型無理数の冪からなる多重p-進無理数有理近似解析の研究を行い、多重近似指数と弱Liouville型無理数の有理近似指数との間に成立する不等式関係を導出した。この無理数の冪を振動数としてもつ多重準周期力学系の離散軌道の再帰性について解析し、軌道の予測不能性を導出した。これらの研究結果を国際学会NACA2013で招待講演発表を行い、複数のp-進無理数の組についての一般化された結果については、学術雑誌P-adic num.,Ultrametric Anal. Appl.に掲載予定である。暗号理論の安全性の基礎となるNP困難性をもつ最小ベクトル問題SVPをp-進近似格子において解析し、多重p-進無理数有理近似理論から得られる理論値と、SVPの近似解法であるLLLアルゴリズムによる実験値との比較検証を行った。100未満の多重次元ではLLLが理論値に近い最小ベクトルを導出する有力なアルゴリズムであることが示された。実用化された格子暗号系としてはNTRU暗号が知られているが、本研究では、NTRU暗号の高速化を目的とした暗号システムを提案し、高速性と安全性に関わる数値実験検証を行った。これらの結果についてはNACA2013での複数の一般講演で発表を行い、同Proceedingsに掲載予定である。本研究に関連して、分担者三沢氏はpラプラシアン型偏微分方程式の定性解析についての研究結果をJ. Diff. Eq.に複数論文発表し、分担者和田氏は非線形シュレディンガー方程式の分数冪解についてProc. NAO 2012に論文発表、同マクスウェル型方程式について数学会特別講演で発表した。分担者城本氏は符号理論の研究結果をDesigns Codes Crypt.に論文発表、組み合わせ論の国際学会で招待講演発表を行った。H24年度の本研究ではp-進解析理論の研究とその数理物理分野への応用を目的としていたため、非線形偏微分方程式理論の数学的基礎である関数解析学とp-進数論を融合したp-進関数解析学についての研究を進めた。特に、p-進シュレディンガー作用素のスペクトルについての解析研究では、ポテンシャルに対するシフト変換や拡大変換における固有値の不変性についての結果が得られた。また、代表者はp-進数の連分数展開についてp-進近似格子理論を利用した解析研究を行い、p-進弱Liouville条件の下で最小ノルムベクトルが求められること、すなわち最良近似が得られることを示した。以上の研究結果については、国際研究集会NAO-Asia2012での複数の講演を通して発表した。詳細な研究内容については同Proceedingsに掲載予定である。p-進作用素解析では分数冪作用素、分数冪関数空間の研究が必須である。分担者和田氏は、分数冪関数空間におけるシュレディンガー作用素の詳細な解析研究を行い、複数の学術雑誌にこれらの研究成果を発表している。分担者三沢氏はp-ラプラス型作用素をもつ非線形放物型方程式の解が分数冪型の連続性であるヘルダー連続性をもつことを示し、学術雑誌J.Diff.Eq.に発表した。本研究では複雑性の著しい暗号理論の分野へのp-進解析の応用研究も目指している。この基礎研究として統合数式処理ソフトウエアSAGEを利用した数値解析研究を行い、p-進無理数を実装する研究を通して、p-進Liouville数の指数評価についての数値解析を行った。これらの研究結果は京都大学数理解析研究所研究集会「非線形解析学と凸解析学の研究」で講演発表を行い、同講究録に掲載予定である。分担者城本氏は、これらの暗号理論の基礎的研究となる符号理論についての研究結果を組み合わせ論の国際研究集会での講演、学術雑誌で発表した。平成26年度では代表者は多次元p-進近似格子を利用した多重p-進無理数有理近似解析の研究を行い、多重近似指数とp進弱Liouville型無理数の有理近似指数との間に成立する不等式関係を導出した。

さらに、p-進弱Liouville型無理数の冪を振動数としてもつ多重準周期力学系の離散軌道の再帰性について解析し、再帰的次元のGAP値が正の値を取ることを導くことにより、軌道が予測不能性を持つことを示した。これらの研究結果は、学術雑誌P-adic Numbers Ultrametric Anal. Appl.に掲載された。さらに、代表者はp-進展開の係数からなる記号列から構成される記号力学系の解析を行い、この力学系の再帰的次元と位相的エントロピーとの間に成立する不等式を導いた。p-進展開列がSturm列で、その回転指数がLiouville数の場合には再帰的次元のGAP値が正となり、軌道が予測不能性を持つことを示した。これらの結果は、ICM Satellite Conf. 2014:NAO-2014での招待講演で発表し、詳細は上述の学術雑誌に掲載予定である。代表者はp-進近似格子における最小ベクトル問題(SVP)について、多重p-進無理数有理近似理論から得られる理論値と、LLLアルゴリズムを用いた実験値との比較検証を行い、これらの実験結果に基づいた暗号系の提案を行った。これらの結果は、国際学会NAO2014で講演発表を行い、同会議論文誌に掲載予定である。また、p-進knapsack暗号の提案を国内学会での講演発表を通して行った。本研究に関連して、分担者三沢氏はpラプラシアンを含む偏微分方程式の定性解析結果をJ. Diff. Eq.に発表し、分担者城本氏は符号理論に関わる結果をLinear Algebra Appl.に論文発表し、組み合わせ論の国際学会で基調講演発表を行った。基礎解析代表者のp-進解析理論の研究とその数理物理分野への応用、特に非線形偏微分方程式へのp-進解析への応用について、その基礎研究である離散力学系の再帰性解析研究では、p-進解析の代表的学術雑誌への掲載決定受諾、国際学会での招待講演発表を行うなどの研究成果があった。暗号理論への応用については、安全性の基礎となるNP困難性をもつ最小ベクトル問題(SVP)に関連するp-進格子における数理的及び実験的基礎研究に一連の成果があり、国際学会での発表を行っている。また本研究に関連した非線形偏微分方程式の数理解析研究では、分担者三沢氏は学術雑誌に研究成果発表を行い、和田氏は国際学会誌に研究成果について論文発表、数学会年会で特別講演を行っている。分担者城本氏は、暗号理論の基礎理論である符号理論についての解析研究を進め、研究成果について学術雑誌に論文発表、国際学会で招待講演を行なっている。以上のように代表者、全分担者ともに順調かつ活発な研究活動を行なっている。p-進解析理論の研究とその数理物理分野への応用、特に非線形偏微分方程式へのp-進解析への応用については、その基礎研究である関数解析へのp-進数論の適用研究は進展し、分数冪p-進作用素の固有値解析についての研究結果が得られた。p-進数論解析の基礎研究については新たにp-進近似格子理論を利用して、p-進連分数展開列と最小格子ベクトルとの関連について、p-進弱Liouville数という新たな数概念を導入して解析することができた。また、数式処理ソフトSAGEを活用して、これらの理論結果の数値的実験検証を行うことができた。
高圧下における高温超伝導体の輸送現象

TbとCeは従来通常の固相反応では123構造に入らない特育な希土類元素として知られてきた。しかしBa位置をSrに置き換え、イオンの大きさにミスマッチを埋めるためにCuを部分的にMoに置き換えることで可能になった。つまり、RSr_2Cu_<3->xMoxO_7を,x=0.3にする事でRがY,Laの化合物と,RがCeとLu以外の全ての希土類元素の化合物で合成できることが我々の研究協力者ゆよって示された。この化合物系は,R=La,Pr,Ndを除くと全て30K近辺の転移温度(T)を持つ超伝導体であった。この中で特にTb(イオン半径1.04A)はCeと同様に価数揺動元素として知られているが、123構造に入れることができたのはこれが始めてである。このTb-123系を中心に圧力効果を調べた、超伝導転移温度は圧力で上昇し、静水圧では直線的な変化で、約0.4K/kbarの圧力係数である。しかし,準静水圧効果は静水圧効果の倍くらいある。しかし,60kbar以上で飽和する傾向がみらる。Tbを他の希土類元素で置き換えた試料では、Dyを境にして,希土類元素のイオン半径を小さい化合物では圧力係数が大きく,イオン半径の大きな化合物では圧力係数が半分近くに小さくなるのがわかる。これをYB(CM)O系の圧力効果と比較すると,圧力効果が大きいという点で、CuOチェーンにdisorderがある系と類似性が高い。従って,これもMoがCulサイトに入ることを示唆している。圧力によるTcの増加はこのdisorderのチェーンからCuO_2面への電荷移動によって起こされたものと考えれる。これはYBCO系と同じ変化であろう。Tbの圧力誘起価数変化の有無は今の実験データだけでは明らかにならなかった。今後高圧下のホール係数の実験の積み重ねで系統性を明らかにしたい。
格子量子色力学による未発見ハドロン探索

物質の最小構成要素はクォークである。但し、重いクォークから構成される物質は、多くが未発見である。そこで、4番目に重いチャームクォークを含む複合粒子を対象に、質量スペクトルを数値シミュレーションにより調べた。本研究により得られたチャームクォーク1つを含むバリオン質量スペクトル値は、実験値と一致した。他方、チャームクォークを2つ含むΞcc(3520)バリオン質量値は、報告されている実験値とは有意に異なる。本計算により、既存の実験値は誤りであり、真の値は100 MeV程度高い事を示した。また、他のチャームクォークを2つ及び3つ含む未発見バリオンに対する質量予言値を2%の精度で決定した。昨年度に引き続き、格子量子色力学シミュレーションを用いて、未発見ハドロンの性質解明を進めた。このクォークの中で4番めに重いチャームクォークを含む複合粒子のスペクトルを計算した。本シミュレーションは物理点直上で行われたため、大変現実世界に近い結果が得られた。本シミュレーションにより、既存の粒子に加え、未発見ハドロンの存在を示した。また、その質量スペクトルを予言した。本研究で予言された未発見ハドロンは、現在稼働中のLHC実験や現在計画中のBELLE2実験等での発見が期待される。本研究成果を踏まえ、さらに現実に近いシミュレーションを実行すべく、コード開発を進めた。現在のシミュレーションは、有限の格子間隔に起因する系統誤差が有る。また、格子サイズは3fmであり、格子サイズの有限性による誤差も存在する。これらの誤差は約1%と小さい。ただし、統計誤差も同程度の大きさである。より現実に近い計算結果を得るためには、有限格子間隔及び有限格子サイズによる系統誤差削減が必須となる。前者に関しては、ゲージ場を滑らかにするアルゴリズムを採用し、誤差の低減に努める。このアルゴリズムを用いた計算コードを開発した。後者については、物理的に大きなサイズの格子を用いることで回避する。上記に加え、この新しいアルゴリズムを使用したシミュレーションの準備計算をした。ゲージ配位生成を行い、期待通りゲージ場が滑らかになる事を確認した。本研究の目的は、格子量子色力学(QCD)に基づく数値計算により、未発見ハドロンの性質を定量的に決定する事である。世界初となる物理点直上の極めて現実に近いシミュレーションによるチャームクォークを含むバリオンの検証及び実験への予言を目指す。研究目的達成のため、今年度は、まず、チャームクォーク1つを含むバリオン質量を計算した。得られた結果を実験値と比較し、本計算の正当性を確認した。本計算手法の確立は、格子QCDによる検証及び予言の基礎付けを与えるものであり、重要である。本研究により得られたチャームクォーク1つを含むバリオン質量スペクトル値は、実験値と2シグマの範囲で一致した。これにより、計算結果の正当性が確定できた。また、計算精度は2%に達しており、本計算手法の有効性が確認できた。この結果を踏まえ、次にチャームクォークを2つ含むバリオン質量計算を実行した。チャームクォークを2つ含むバリオンは、Ξcc(3520)のみが実験的発見を報告されている。ただし、この発見を報告している実験グループは1つのみであり、他の実験グループからは否定的な結果が報告されている。Ξccの存在は未だ確定していない。本研究により、Ξccの質量値として3603(15)(16) MeVを得た。この値は、報告されている実験値3520 MeVとは有意に異なる。本計算により、既存の実験値3520 MeVは誤りであり、真の値は100 MeV程度高い事を示した。また、Ξccに加え、チャームクォークを2つ及び3つ含む他の未発見バリオンに対する質量予言値を2%の精度で決定した。世界初となる物理点直上の極めて現実に近いシミュレーションによるチャームクォークを含むバリオンの検証及び実験への予言を目指した。研究目的達成のため、まず、チャームクォーク1つを含むバリオン質量を計算した。

この結果を踏まえ、次にチャームクォークを2つ含むバリオン質量計算を実行した。チャームクォークを2つ含むバリオンは、Ξcc(3520)のみが実験的発見を報告されている。ただし、この発見を報告している実験グループは1つのみであり、他の実験グループからは否定的な結果が報告されている。Ξccの存在は未だ確定していない。本研究により、Ξccの質量値として3603(15)(16)MeVを得た。この値は、報告されている実験値3520 MeVとは有意に異なる。本計算により、既存の実験値3520 MeVは誤りであり、真の値は100 MeV程度高い事を示した。また、Ξccに加え、チャームクォークを2つ及び3つ含む他の未発見バリオンに対する質量予言値を2%の精度で決定した。加えて、さらなる計算精度向上を目指し、新たなコードセット開発を進めた。素粒子理論計画通り、格子量子色力学を用いて、実験的に未発見であるハドロンに対する予言を与える事ができた。より現実的なシミュレーションを目的としたコード開発も順調に進んだ。チャームバリオン質量スペクトルに関して、研究目的を2%の精度で達成できた。チャームクォーク1つを含むバリオン質量スペクトル及びチャームクォークを2つ含むΞcc(3520)の検証は順調に実行された。加えて、チャームクォークを2つ及び3つ含む他の未発見バリオンに対する質量予言値も決定できた。より現実的な予言を目指す。コード開発をさらに進め、有限格子間隔による系統誤差を削減する。可能であれば、連続極限値を求める。さらなる精度向上に努める。現在の計算精度は2%である。既存のチャームクォーク1つを含むバリオン質量実験値は、より高精度に求められている。格子QCDシミュレーションをさらに進め、実験精度に迫りたい。また、研究対象をチャームバリオン1体系から2体系への拡張を試みる。多体系になると計算精度が落ちるため、有意なシグナルが得られるかどうかは自明ではない。試行錯誤し、多体系の性質解明に挑む。大規模計算機付属の一時領域にシミュレーションデータを保持可能であったため、当初予定されていたストレージ購入を見送った。ストレージを購入する。本研究は、次年度が最終年度であるため、これまで使用してきた大規模計算機付属の一時領域は次年度で使用を終了する。データ恒久保持のため、ストレージを購入し、データを一時領域からストレージに移す。平成25年度は、平成24年度に導入できなかったストレージを購入し、格子QCDシミュレーションを進める。本来、ストレージ機器は平成24年度に導入予定であった。しかし、タイ洪水の影響でストレージ機器が高騰し、当初計画通りの導入が困難になった。そこで、平成24年度は大規模計算機付属の一時領域にシミュレーションデータを保持した。このデータをストレージに移し、データ保持を確定する。その上で、チャームバリオン計算の精密化を進める。
ビス止め湾曲重ね板構造の強度計算方法の確立

厚さ23cm,幅1020cm程度の長尺板材を構成要素として、複数枚重ねてビス止めしてえられる湾曲シェル構造は、少ない費用で大きな面積をカバーすることのできる優れた構法であるが、その強度性能の発現機構には不明な点も多い。本研究では、模型実験と数値解析的手法で、本構造の強度性状ならびに変形挙動を解析した。模型実験では、長さ200450cm、厚さ23mmのスプルース材長尺薄板を湾曲させ、スパンを120400cmで両端をピン固定した。支持端の一方は、スライド・ガイドの上に載せ、ロードセルを介して支え水平分力を測定した。5層までの湾曲ビス止め構造に対して、全て長尺の試験体を用いたもの、奇数層のみ長尺材で、ビス位置に直交層相当の板材を介したもの、前記のものにさらにスペーサーを入れ隙間を埋めたものの3種類の構造の力学変形特性を詳しく調べた。これにより、ビス止めによる重ね梁では、一体構造のものに比べて、3層構造で75%、5層構造で38%程度の剛性しか発揮できないことが判明した。また、スペーサーを入れたものは入れないものに比べて大きな強度増強効果を発揮することが明らかとなった。スペーサーを欠くと、個々の層が薄いので、負荷時に座屈現象が発生するのが原因であると思われた。構造体として出来上がったシェル構造に対しては、既存の有限要素法によっても解析することが可能であるが、自重で曲がるような薄板を湾曲させて固定し、これに負荷したときの効果を内包するような解析はむずかしい。本研究では、幾何学的非線形性を考慮した、ニュートン・ラプソン法による大変形対応の有限要素法プログラムを作成し検討した。荷重-たわみ曲線、たわみ形状、モーメント分布等に関して、実験結果をかなり良く再現できることが判明した。これらのことから本手法が、ビス止め湾曲重ね板構造の解析にかなり有望なものであることが明らかとなった。厚さ12cm,幅1020cm程度の長尺板材を構成要素として、複数枚重ねてビス止めしてえられる湾曲シェル構造は、少ない費用で大きな面積をカバーすることのできる優れた構法であるが、その強度性能の発現機構には不明な点も多い。今年度は、実寸の1/20程度の二次元模型実験で、本構造の変形挙動を解析した。長さ20cmほどの長尺薄板を湾曲させ、スパンを120160cmで両端をピン固定した。ただし、支持端の一方は、水平分力を測定するためにスライド・ガイドの上に載せ、ロードセルを介して支えた。この状態を1層構造と呼ぶ。曲面シェル構造に発展させることを考慮して、間に直交層に相当する同厚のスペーサーを置き、次の薄板をビス止めし、これを3層目と考え、5層構造までの実験を試みた。ビス止めには3mm径の丸ネジを用いた。ビス止め箇所は全長を10等分して行った。スパン中央で負荷し、荷重点の鉛直変位ならびに鉛直荷重、および支持端での水平反力を測定した。また、各ビス止め区間中央表裏に貼ったひずみゲージを用いて各層のひずみを測定した。板長とスパンの組み合わせによって、変形パターンは異なった。一般的に、まず頂点が凹み、形状がM字型となる段階で、端部からスパンの1/4付近を境として、内側の領域は下側へ窪んでゆき、外側の領域は外へ押し出されるように膨らんでゆく。

つぎに外側の領域は内側へ引きずられるように変形するようになり、それに伴い曲率の最大箇所も外側へ移動してゆき、最終的にその近辺での破壊の発生が観察された。得られた荷重-ひずみ曲線より、層数が増えると剛性が増していくことがわかるが、ひずみゲージで測定した各層の変形挙動、とくに応力の分担状況は複雑で、本構造による耐力の発現機構の解明は次年度に持ち越された。変形挙動に関しては、有限要素法による大変形解析プログラムの開発を試み、ある程度の再現性があることが確かめられた。前年度に引き続き、薄板のモデルを用いた模型実験を中心とした実験を行った。前年度の実験で模型実験ではより長いスパンが必要となることが判明したため、厚さ23mm、長さ5000mmのスプルース材の試験体を用意した。これを用いて、スパン4mほどの模型実験を行った。試験体の両端はピン支持としたが、片側にはロードセルを配置して、水平分力を測定できるようにした。5層までの湾曲ビス止め構造に対して、全て長尺の試験体を用いたもの、奇数層のみ長尺材で、ビス位置に直交層相当の板材を介したもの、前記のものにさらにスペーサーを入れ隙間を埋めたものの3種類の構造の力学変形特性を詳しく調べた。これにより、ビス止めによる重ね梁では、一体構造のものに比べて、3層構造で75%、5層構造で38%程度の剛性しか発揮できないことが判明した。また、スペーサーを入れたものは入れないものに比べてかなりの効果を発揮することが明らかとなった。スペーサーを欠くと、個々の層が薄いので、負荷時に座屈現象が発生するためと考えられた。この実験に加えて、土台部を十字型に直交させた支持台を準備し、3次元的なモデルに対しても、若干の知見を得ることができた。一体の構造体としてのシェル構造に対しては、既存の有限要素法によっても解析することが可能であるが、自重で曲がるような薄板を湾曲させて固定し、さらにこれに負荷したときにどのような効果が得られるかの解析はむずかしい。ここでは、幾何学的非線形性を考慮した、大変形対応の有限要素法プログラムを作成し、実験結果がどの程度まで再現できるかを検討した。使用したメソッドはニュートン・ラプソン法である。荷重-たわみ曲線、たわみ形状、モーメント分布等、実験値をかなり良く再現できることが判明した。材料中の軸力の分布は、実験値よりも、計算値の方が正しいものと考えられた。以上より本手法が、ビス止め湾曲重ね板構造の解析にかなり有望なものであることが明らかとなった。