hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
液晶の秩序形成動力学における位相欠陥の運動と統計

ネマチック液晶薄膜において,上面ではダイレクターが面に垂直,下面では平行であるような複合的境界条件をもつ系におけるマクロパターンの形成を数値的に研究した.この系では,バルクの問題を扱う際には無視されてきた「表面項」(系の表面積分に帰着される項)が重要な役割を果たす.従来のモデルは,弾性定数に等方近似を施したものであったが,本研究では,あらたに弾性定数の異方性をとりいれ,かつ,液晶ダイレクタに対する境界条件を容易に変えられるセル動力学モデルを考案した.出発点としては,フランク自由エネルギーとTDGL方程式を考えるのであるが,離散化モデルの構成にあたっては,それをエネルギー表現において行なうのではなく,運動方程式においておこなう点が新しい着想である.表面項,特にK_<24>項とバルクの弾性定数とのかねあいにより,周期的なパターンが成長する.たとえば,厚み4層,典型的なバルク弾性定数(K_1-K_3)/K_3=-0.3,(K_2-K_3)/K_3=-0.5の系でK_<13>/K_3を固定してK_<24>を動かすとK_<24>/K_3=0.35以上で周期的なパターンが現れ,K_<24>の増大とともに周期は短くなる.K_<24>が大きいところでは,周期はK_<24>-K_<13>/2に反比例する.ダイレクタが一様にそろうバルク系の秩序形成過程と違い本研究の対象のような周期的パターンが現れる系では格子の異方性の影響が大きく,その影響を解消するためには表面項の離散化において第2近接相互作用も考慮にいれなければいけないということもわかった.また,厚さ10μm程度のネマチック薄膜において実験的に見出されているboojumをむすぶ紐状領域へのゆがみの集中に関連して,もし,基盤面に一方的な異方性があれば,そのようなパターンが現れることを見出した.ネマチック液晶薄膜において,上面ではダイレクターが面に垂直,下面では平行であるような複合的境界条件をもつ系におけるマクロパターンの形成を数値的に研究した.この系では,バルクの問題を扱う際には無視されてきた「表面項」(系の表面積分に帰着される項)が重要な役割を果たす.従来のモデルは,弾性定数に等方近似を施したものであったが,本研究では,あらたに弾性定数の異方性をとりいれ,かつ,液晶ダイレクタに対する境界条件を容易に変えられるセル動力学モデルを考案した.出発点としては,フランク自由エネルギーとTDGL方程式を考えるのであるが,離散化モデルの構成にあたっては,それをエネルギー表現において行なうのではなく,運動方程式においておこなう点が新しい着想である.表面項,特にK_<24>項とバルクの弾性定数とのかねあいにより,周期的なパターンが成長する.たとえば,厚み4層,典型的なバルク弾性定数(K_1-K_3)/K_3=-0.3,(K_2-K_3)/K_3=-0.5の系でK_<13>/K_3を固定してK_<24>を動かすとK_<24>/K_3=0.35以上で周期的なパターンが現れ,K_<24>の増大とともに周期は短くなる.K_<24>が大きいところでは,周期はK_<24>-K_<13>/2に反比例する.ダイレクタが一様にそろうバルク系の秩序形成過程と違い本研究の対象のような周期的パターンが現れる系では格子の異方性の影響が大きく,その影響を解消するためには表面項の離散化において第2近接相互作用も考慮にいれなければいけないということもわかった.また,厚さ10μm程度のネマチック薄膜において実験的に見出されているboojumをむすぶ紐状領域へのゆがみの集中に関連して,もし,基盤面に一方的な異方性があれば,そのようなパターンが現れることを見出した.ダイレクターが,下の境界では境界に平行,上の境界では垂直であるようなネマチック液晶の薄い系における秩序化過程に関するセル動力学法による数値的研究を行った.急冷後の秩序相の形成過程において,位相欠陥がマクロなパターン動力学を支配することが多くの系で知られているが,この系でも,端が下面に固着したディスクリネーション糸が早期のパターンを支配し,その収縮を通して表面欠陥boojumが形成され,その後の発展はboojumの対消滅過程として記述されることを見いだした.面内の構造因子S(k,t)は広い時間範囲において動的スケール則S(k,t)=〈k〉^<-1>g(k/〈k〉)をみたすが,S(k,t)の1次モーメント〈k〉は単純なベキ変化をしない.これは2次元的な端を持つ糸のパターンが相似性を持たないことに関係している.boojum対が対消滅するまでの対間距離は,時間の1/2乗に比例して減少する.これは2次元系の渦点と同様な対数的相互作用をする事を意味しており,比較的厚い液晶膜の観測事実に一致する.一方,10μm程度以下の薄膜やスメクチック薄膜では紐状のゆがみ(点欠陥を結ぶ紐状の領域にシュリーレンパターンが収縮している)が観測されており,この場合の対間距離は時間に比例して減少する.考えられる原因として,(i)エネルギーの表面頂f_s=-K_<24>∇・

[ψ(∇・ψ)+ψ×∇×ψ]の効果,(ii)上下の表面でのanchoring強度の効果について調べたが,どれも紐状のゆがみを作り出さないことがわかった.anchoringの強さは,boojumの生成率に影響することがわかった.現在その定量的な観測を行っているところである.ネマチック液晶薄膜において,上面ではダイレクターが面に垂直,下面では平行であるような複合的境界条件をもつ系におけるマクロパターンの形成を数値的に研究した.この系では,バルクの問題を扱う際には無視されてきた「表面項」(系の表面積分に帰着される項)が重要な役割を果たす.これまで用いてきたモデルは,弾性定数に等方近似を施したものであったが,本年度の研究では,あらたに弾性定数の異方性をとりいれ,かつ,液晶ダイレクタに対する境界条件を容易に変えられるセル動力学モデルを考案した。出発点としては,フランク自由エネルギーとTDGL方程式を考えるのであるが,離散化モデルの構成にあたっては,それをエネルギー表現において行なうのではなく,運動方程式においておこなう点が新しい着想である。表面項,特にK_<24>項とバルクの弾性定数とのかねあいにより,周期的なパターンが成長する.たとえば,厚み4層,典型的なバルク弾性定数(K_1-K_3)/K_3=-0.5の系でK_<13>/K_3を固定してK_<24>を動かすとK_<24>/K_3=0.35以上で周期的なパターンが表れ,K_<24>の増大とともに周期は短くなる.パターンは,この系特有の表面欠陥であるboojumが配列した構造となっている.K_<24>の小さい(実験的な意味では厚みをかえることにも相当)ときには,その大きさはboojumの核を広げる効果をもつ.ダイレクターが一様にそろうバルク系の秩序形成過程と違い本研究の対象のような周期的パターンが現れる系では格子の異方性の影響が大きく,その影響を解消するためには表面項の離散化において第2近接相互作用も考慮に入れなければいけないということもわかった.
高温無機材料の構造研究

本研究では、各種構造解析手段を駆使して高温無機材料、特にアモルファス相(ガラス及溶融液体)の構造を原子レベルで明確にすることを目的とした。また、高温その場観察のための装置開発と、その装置を利用した測定とを同時進行的に行った。特に、最近双方で独自に開発した高温NMR装置の相互利用により、多核種でのNMR測定から高温無機材料の構成元素の局所構造を明らかにすることを主要目標にした。時期が限られていたこともあり、最終的に、以下に述べる3点を重点課題とした。1.高温NMR装置の開発と、それを用いたケイ酸塩融体中のナトリウムイオンの局所構造の研究各種組成のケイ酸塩融体について1700°Cまでの温度下で^<23>Na核のNMRスペクトルを得た。特に、ナトリウムケイ酸塩、ナトリウムアルミノケイ酸塩について重点的に測定を行った。高温溶融状態でのナトリウムのNMR化学シフト値は、大きな組成依存性を示し、塩基性が増加するとともにプラス方向へのシフトが見られた。このことは、ナトリウムに配位している酸素イオンの電子状態の変化に対応するものである説明できる。また、構造既知の結晶の化学シフト値と比較することによりナトリウムイオンの配位数を見積もった。結晶の化学シフト値も同配位数のもので比較すると、融体と同様な組成依存性を見せ、それを考慮にいれるとナトリウムイオンの配位数は7程度であることが見積もられた。また、ナトリウムのNMR横緩和時間の温度依存性はナトリウムイオンの拡散の活性化挙動と良く一致した。今後、^<27>Al,^<25>Mgなど多核種に拡張することで、多面的にケイ酸塩融体の構造に迫ることができるものと考えている。2.鉄を含むケイ酸塩ガラス、融体の可視-赤外吸収スペクトル測定鉄イオンを大量に含むケイ酸塩ガラスを作成し、可視-紫外吸収スペクトル測定を行った。このテーマの目的とするところは、鉄の濃度の増大とともにFe(II)-O-Fe(III)(II,IIIは2価、3価を意味する)の様に電荷の異なる同一イオン種が隣り合う機会が増し、電荷移動吸収スペクトルが得られる可能性を確かめようとするものであった。時間的制約と、過密な測定器利用スケジュールのため、充分な測定はできなかった。しかし、Fe_3O_4を10mol%含み、窒素気相のもとで調製したガラスのスペクトルは、広く可視部に吸収が見られた。これは、特定の波長でのピークではないが、半導体に見られるバンド巾以上の広い吸収に相当する様に見られた。Fe_2O_3のみを含み空気中で調製したガラスにはこのようなピークは見られなかった。3.スピネルの秩序-無秩序転移の動力学(^<27>Al NMR)スピネル(MgAl_2O_4)は、類似化合物に地球構成物質を含むなど興味深い物質であるが、昇温にともない4配位席と6配位席の間に交換反応を起こし、秩序-無秩序型の構造相転移を引き起こすことが知られている。従来、急冷によって得られる試料によって決定されていた秩序-無秩序度を、今回その場高温NMR法により定量を試みた。最初、6配位席にあるアルミニウムイオンは昇温と共に700°C以上で4配位席と交換し始めることがその場測定により観測され、それぞれの配位席にあるアルミニウムイオンの数を定量することが出来た。さらに温度を上げ、1400°C以上の温度になると4配位の場所に鋭いピークが観測された。このことは、高温領域で4配位席の間で交換反応が非常に早く起こっていることを示唆する。また、天然試料を一定時間700°Cで熱処理し、その後急冷して得た試料の室温でのMAS-NMR測定から、4配位アルミニウムの量(無秩序度)を熱処理時間の関数として得ることができた。現在、解析中であるが反応論的に記述することが可能であると考えている。今後、系統的に温度変化を追うことで、この転移の動力学的性質にせまることができると考えている。本学術共同研究においては、研究期間が非常に短かったこともありいずれのテーマについても、フランス側の共同研究の成立なども含め、継続的な研究交流が今後必要であると考えている。また、これら3テーマ以外に、本共同研究により、水を含む高温-高圧急冷曹長石ガラスの^<17>O NMRによる構造解析の研究の糸口をつけることができた。

高温溶融状態でのナトリウムのNMR化学シフト値は、大きな組成依存性を示し、塩基性が増加するとともにプラス方向へのシフトが見られた。このことは、ナトリウムに配位している酸素イオンの電子状態の変化に対応するものである説明できる。また、構造既知の結晶の化学シフト値と比較することによりナトリウムイオンの配位数を見積もった。結晶の化学シフト値も同配位数のもので比較すると、融体と同様な組成依存性を見せ、それを考慮にいれるとナトリウムイオンの配位数は7程度であることが見積もられた。また、ナトリウムのNMR横緩和時間の温度依存性はナトリウムイオンの拡散の活性化挙動と良く一致した。今後、^<27>Al,^<25>Mgなど多核種に拡張することで、多面的にケイ酸塩融体の構造に迫ることができるものと考えている。2.鉄を含むケイ酸塩ガラス、融体の可視-赤外吸収スペクトル測定鉄イオンを大量に含むケイ酸塩ガラスを作成し、可視-紫外吸収スペクトル測定を行った。このテーマの目的とするところは、鉄の濃度の増大とともにFe(II)-O-Fe(III)(II,IIIは2価、3価を意味する)の様に電荷の異なる同一イオン種が隣り合う機会が増し、電荷移動吸収スペクトルが得られる可能性を確かめようとするものであった。時間的制約と、過密な測定器利用スケジュールのため、充分な測定はできなかった。しかし、Fe_3O_4を10mol%含み、窒素気相のもとで調製したガラスのスペクトルは、広く可視部に吸収が見られた。これは、特定の波長でのピークではないが、半導体に見られるバンド巾以上の広い吸収に相当する様に見られた。Fe_2O_3のみを含み空気中で調製したガラスにはこのようなピークは見られなかった。3.スピネルの秩序-無秩序転移の動力学(^<27>Al NMR)スピネル(MgAl_2O_4)は、類似化合物に地球構成物質を含むなど興味深い物質であるが、昇温にともない4配位席と6配位席の間に交換反応を起こし、秩序-無秩序型の構造相転移を引き起こすことが知られている。従来、急冷によって得られる試料によって決定されていた秩序-無秩序度を、今回その場高温NMR法により定量を試みた。最初、6配位席にあるアルミニウムイオンは昇温と共に700°C以上で4配位席と交換し始めることがその場測定により観測され、それぞれの配位席にあるアルミニウムイオンの数を定量することが出来た。さらに温度を上げ、1400°C以上の温度になると4配位の場所に鋭いピークが観測された。このことは、高温領域で4配位席の間で交換反応が非常に早く起こっていることを示唆する。また、天然試料を一定時間700°Cで熱処理し、その後急冷して得た試料の室温でのMAS-NMR測定から、4配位アルミニウムの量(無秩序度)を熱処理時間の関数として得ることができた。現在、解析中であるが反応論的に記述することが可能であると考えている。今後、系統的に温度変化を追うことで、この転移の動力学的性質にせまることができると考えている。本学術共同研究においては、研究期間が非常に短かったこともありいずれのテーマについても、フランス側の共同研究の成立なども含め、継続的な研究交流が今後必要であると考えている。また、これら3テーマ以外に、本共同研究により、水を含む高温-高圧急冷曹長石ガラスの^<17>O NMRによる構造解析の研究の糸口をつけることができた。
インヒビンレセプターの構造決定とTGFβファミリーのシグナル伝達系に関する研究

インヒビンファミリーには下垂体からのFSHの分泌を抑制する物質であるインヒビンとフォリスタチン、FSHの分泌を促進するアクチビンが含まれる。これらの生理活性物質は従来のホルモンと異なり多くのサブタイプを持っているしかしながら、インヒビン関連物質の研究は十分な研究材料が得られず、特にインヒビンはレセプターが不明のため未解決の問題が多い。そこで本研究では以下の課題を明らかにすることを目的として行われた。1.家畜のインヒビンぐアクチビンとフォリスタチンを精製すると共に、ヒトインヒビン類や新しいアクチビンCやEのリコンビナント蛋白質を生産する。2.全てのインヒビンファミリーの特異的測定法を確立し、血中と各組織中の含量を明らかにする。3.精製したインヒビン関連物質を標識し、特異的に取り込む組織・細胞を同定する。それらの細胞・組織を器官培養し、細胞増殖・分化に対するインヒビンファミリーの作用を明らかにする。4.標的器官からインヒビン関連物質の結合タンパク質(BP)とインヒビンレセプターを同定し、それらのタンパク質の構造を決定し、インヒビンの新たなシグナル伝達系を解明する。5.in vivoにおける役割を解明するために、トランスジェニック(Tg)マウスの作成、活性物質の投与による検討、生体の種々の生理的変化に伴う生理活性物質の濃度・変化を明らかにし、活性物質の生物活性を解明する。以上のような当初の目的は、インヒビンに特異的なレセプターの構造決定には至らなかったが、ほぼ達成できた。インヒビンのレセプターの代わりに、90kDaのインヒビン結合蛋白質:F-spondinを卵胞液中に発見した。さらに、インヒビン・アクチビンの前駆体部分の蛋白質がインヒビン・アクチビン結合蛋白質であることを初めて明らかにした。これらの結合蛋白質と既知のTGF一βファミリーレセプターあるいはインヒビン・アクチビンとの相互作用の研究はインヒビンのシグナル伝達の研究に新たな展望を開くと確信する。インヒビンは、1985年、FSHの合成・分泌を特異的に抑制する因子として、卵胞液より単離・精製された。現在までにインヒビンの作用は,多くの研究者により検討され、数多くの研究結果が報告されている.しかし、インヒビンレセプターの同定及び精製は、精力的に行われているにも関わらず、未だに成功した報告は無い。従って,本研究は、ヒツジ及びウシ下垂体からのインヒビンレセプターの同定と精製を行い、更にそのレセプターの構造決定を行うことを目的とした。ヒツジ下垂体からのインヒビン結合蛋白質の同定及び精製では、まず、ヒツジ下垂体から下垂体膜可溶化分画を作製し、そのアフィニティークロマトグラフィーを行った。次に、溶出液に含まれていた蛋白質を、ゲル濾過高速液体クロマトグラフィーにより分子量ごとに分離し、インヒビン結合蛋白質分画を作製した。更に、逆相高速液体クロマトグラフィーを行うことによりインヒビン結合蛋白質を単離し、純度の高いインヒビン結合蛋白質の分離精製を行った。これにより、分子量70kDa,40kDa及び20kDaのインヒビン結合蛋白質が精製され,本研究で目的とされているインヒビンレセプターである可能性が示唆された。次に、ウシ下垂体からのインヒビン結合蛋白質の同定及び精製を行った。ウシ下垂体膜

可溶化分画の8M尿素Bufferを溶出液としたゲル濾過クロマトグラフィーを行った。更に,逆相高速液体クロマトグラフィーを行い、インヒビン結合蛋白質を単離した。以上の蛋白質の精製方法により,ウシ下垂体からもインヒビン結合蛋白質を分離精製することが可能となった。そこで次に、ウシ下垂体から精製された40kDa及び20kDaインヒビン結合蛋白質について,アミノ酸配列の解析を行った。その結果、2つのインヒビン結合蛋白質のアミノ酸組成は全く同一であり、40kDaインヒビン結合蛋白質は、20kDaインヒビン結合蛋白質の2つのサブユニットで構成されていることが示唆された。前年度までの研究では、インヒビンの最も代表的な標的器官である下垂体からのインヒビンレセブターの精製を試みたが、組織が極めて小さいために成功しなかった。そこで、アクチビンの標的細細胞のK562と肝臓細胞でのインヒビンとアクチビンの作用について、検討した。1.コラゲナーゼ灌流法により肝細胞を分散し、プレートへ分注した翌日に3種類のアクチビンを添加して、さらに3日間培養した。各種アクチビンは単独添加では有意なIGF-1分泌抑制が認められなかったが、GH存在下では強力なIGF-1分泌抑制が認められた。活性の強さはアクチビンA>アクチビンAB>アクチビンBの純であった。2.ウシ卵巣中から発見された43kDaインヒビン結合蛋白質(IBP)はアクチビンの前駆体であった。そこで、リコンビナントヒトアクチビンを産生するCHO細胞の培養メディウム中にインヒビン結合蛋白質が存在することが考えられた。疎水クロマト、ゲル濾過クロマト、RP-HPLCによってリコンビナントアクチビン前駆体を精製した。ウシのインヒビンとアクチビンとの結合を見たところ、ウシの43KDa蛋白質より弱い活性であった。前駆体蛋白質に取得異性があるかどうか、今後の検討課題である。3.K562細胞は赤芽球系の腫瘍細胞である。アクチビンはこの細胞に作用して、細胞の分化を促進し、ヘモグロビン産生を誘導することが知られている。インヒビンの単独、あるはアクチビンの併用添加により、K562細胞にインヒビンが作用することを明らかにした。この細胞を大量培養することにより、インヒビンレセプター単離とアクチビンとのクロストークを明らかにする展望が開けた。4.現在、この細胞のインヒビン、アクチビンレセプターの精製と、セカンドメッセンジャーであるSmadの変動について検討している。昨年までは、ウシあるいはヒツジの下垂体からインヒビンのレセプターを分離することを試み、70kDa、44kDa及び22kDaのインヒビン結合蛋白質を検出したが、低分子の2つの蛋白質の構造解析したが、膜蛋白ではなく分泌性の蛋白質であった。70kDa蛋白質は非常に微量であったために、残念ながら構造解析にまでは至らなかった。本年度はアクチビンのレセプターを有するヒト骨髄白血病細胞K562を用いてインヒビンの結合蛋白質の精製を試みた。先ず、精製の前にK562細胞に対してインヒビンが生理的作用を持つかどうか確認した。K562細胞はアクチビンによってヘモグロビンを産生するが、このヘモグロビンを定量的に測定する方法を開発した。アクチビンによって産生されるヘモグロビンはインヒビンやフォリスタチンによって抑制された。
テーラーメイドナノカーボンの自在合成とデバイス化

フラーレン・カーボンナノチューブ・グラフェン等のナノカーボンは、その特異な構造・高い安定性・他には見られない光電子物性を持っていることから、近年非常に高い注目を集めている。本研究では、穏和な条件下での有機化学反応を駆使によりフラーレンのσ骨格ならびにπ共役系を自在に切断することによって、これまでに無い三次元π共役系を実現させることを目的として研究を行った。その結果、小分子を内包したフラーレンを自在に合成し、その固体物性を明らかにすることができた。フラーレンは球状に広がるπ共役系に起因して,優れた電子受容体またはエネルギー受容体として働く。このフラーレンと有機色素を連結させた系は精力的に研究され,光誘起電子移動やエネルギー移動についての基礎的な知見から,光電変換素子などへの応用に至るまで数多くの検討がなされてきた。色素-フラーレン連結体は二つのユニット間の距離が短い場合,高速・高効率のエネルギー移動や,電子移動後に生成する長寿命の電荷分離状態など,興味深い物性を示す。そのため,極限まで色素部位を近接させた系として,色素骨格をフラーレン骨格に直接導入した分子について興味が持たれる。本研究ではフラーレンC60の炭素一つが窒素に置き換わったアザフラーレンC59Nを用いると,電子豊富なベンゼン環を直接C59Nに導入できることに着目し,有機色素がC59N骨格に直結した分子の合成を行い,その電子物性および光励起状態からの緩和過程について詳細に検討した。二量体(C59N)2からC59Nカチオン種を発生させることで,有機色素であるBODIPY誘導体(BDP)およびスクアリン誘導体(SQ)を直接C59N骨格に導入した連結体BDP-C59NおよびSQ-C59Nをそれぞれ合成した。色素-C59N連結体のCHCl3溶液での紫外可視吸収スペクトル測定を行ったところ,いずれも紫外領域にC59N骨格由来の吸収を示すのに加えて,可視領域に色素骨格由来の強い吸収を示した。また,その色素由来の吸収はBDPまたはSQに比べ長波長シフトしており,吸収ピークの形状もより幅広くなっている。これはC59N骨格と色素骨格との間に電子的な相互作用があることを示す結果である。有機薄膜太陽電池の研究分野においては、PCBMと呼ばれるフラーレン誘導体が、1995年に合成されて以来、依然として標準的なアクセプター材料としての位置を占めており、更なる光電変換特性の向上のためにはPCBMの性能を上回るフラーレン誘導体の開発が重要である。これまで、PCBMの付加基の構造修飾や多重付加による材料開発が数多く報告されてきたが、PCBMに置き換わるほどの性能発現には至っておらず、従来に無い視点からの材料開発における分子設計指針を提唱することが重要である。従来の1分子の構造修飾に力点がおかれていたフラーレン誘導体の開発に対して、本研究ではダイマー型のフラーレン誘導体に注目し、合成ならびに太陽電池デバイス作製から特性評価までを一貫して検討した。標準的なアクセプター材料であるPCBMを近傍に接合させたダイマー型フラーレン誘導体を合成し、標準的なp型ポリマーP3HTと、代表的な低バンドギャップポリマーPTB7の2種類のドナー材料と組み合わせた有機薄膜太陽電池の作製ならびに評価について検討した。その結果、ダイマー型フラーレン誘導体を用いたデバイスは、P3HTならびにPTB7のどちらの組み合わせにおいても、PCBMを用いたデバイスに匹敵する光電変換効率を示すことがわかった。これまでに報告されているフラーレン誘導体とは異なり、今回のダイマー型フラーレン誘導体は、低バンドギャップポリマーPTB7への適用が可能であり、アクセプター材料の開発において興味深い。また、2つのC60分子の連結様式の違いが、ダイマー型フラーレンの光電変換特性に影響を与えることが明らかとなり、今後の分子設計指針へと発展することが期待される。フラーレン骨格の炭素原子がヘテロ原子に置き換わったヘテロフラーレンは元のフラーレンと全く異なる物性を示すことが期待されるが、その有機化学的な合成例はアザフラーレン(C59N, C69N)に限られている。開口フラーレンはその前駆体として有用であり、事実アザフラーレンは開口C60ケトラクタム誘導体の脱カルボニル化を経由して合成される。新たな開口フラーレンならびにヘテロフラーレンを合成するには、フラーレンの炭素結合を切断する反応の開拓が必要である。しかし、シンプルなフラーレンの外側への付加反応に比べてそのような反応例は極めて少ない。本研究では、特に例の少ない開口フラーレンC70の合成に取り組み、フラーレン骨格上の炭素原子を硫黄原子および酸素原子に置き変える新規骨格変換反応を見出した。まず、開口C60誘導体の合成法を基に、開口C70のビスヘミアセタール体を合成した。次に、この粉末を真空下で加熱して開口部から水分子を脱離させることにより、テトラケトン体を発生させた後、ODCB中でπ電子供与体であるテトラキスジメチルアミノエチレン存在下、単体硫黄との熱反応を検討した。その結果、12員環開口部をもち、フラーレン骨格上の炭素原子の一つが硫黄原子に置き換わったチアフラーレンC69S誘導体が収率41%で生成し、その構造はX線結晶構造解析より明らかとなった。一方、この反応において硫黄を用いない条件を検討したところ、硫黄原子の代わりに酸素原子が挿入された、オキサフラーレンC69O誘導体が生成し、その構造は予備的なX線結晶構造解析より明らかとなった。

本研究では,フラーレンケージへの窒素原子のドープに起因するフラーレン骨格内部の性質の変化を明らかにするために,C59Nの内部空間に小分子を導入する有機化学的手法を開発した.また,内包小分子として,フラーレンケージ上の窒素原子との相互作用が期待される水分子および相互作用をほぼ無視できる水素分子を選定し,NMRアクティブな内包小分子のプロトン核磁気緩和時間を測定することにより,C59N骨格内部の性質について考察した.小分子内包C59Nを合成するために,(1)小分子内包C60から直接誘導する方法,(2)前駆体の11員環開口部を拡大し,小分子を導入した後,元の大きさの開口部まで閉環し,C59N骨格を構築する方法の2通りの手法を開発した.合成したH2O@(C59N)2,H2@(C59N)2の260&#8211;360 Kの温度範囲においてスピン格子緩和時間T1を測定した.その結果,H2@C59NのT1はH2@C60とほぼ同程度であったにも関わらず,H2O@C59NのT1はH2O@C60の約3倍の値をもつことがわかった.これは,内包された水分子とフラーレン骨格上の窒素原子との間に何らかの相互作用が存在することを示している.H2O@(C59N)2におけるより長い緩和時間の起源を明らかにするために,モデル化合物HC59Nの静電ポテンシャルを理論計算を用いて評価した結果,予想に反し,窒素原子上の静電ポテンシャルは,骨格外部では負に,骨格内部では正に帯電していると示唆された(Figure 2).このことから,窒素原子上の非共有電子対の大部分がフラーレン骨格のπ共役に参画しており,内包水分子の酸素原子は骨格上の窒素原子との間にむしろ引き合うような相互作用が働いていると考えられる.当初の計画通り、小分子を内包したアザフラーレンを合成することができた。さらに、水分子を内包した場合では、外側の反応が加速されるという予想外の結果を見いだしているため。本研究では、フラーレンケージへの窒素原子のドープに起因するフラーレン骨格内部の性質の変化を明らかにするために、C59Nの内部空間に小分子を導入する手法、すなわち、(1)小分子内包C60から直接誘導する方法、(2)前駆体の11員環開口部を拡大し、小分子を導入した後、元の大きさの開口部まで閉環し、C59N骨格を構築する方法の2通りの手法を開発した。合成したH2O@(C59N)2、H2@(C59N)2の1H NMRを測定した結果、C59N骨格に内包された小分子のプロトンシグナルは、C60に比べより強く遮蔽された高磁場領域に観測された。また、H2O@(C59N)2のシグナルの半値幅は1.6 Hzであるのに対し、H2@(C59N)2では4.1 Hzとブロードニングしていることがわかった。そこで、より詳細に内包小分子の挙動を調べるために、260-360 Kの温度範囲においてスピン格子緩和時間T1を測定した。その結果、H2@C59NのT1はH2@C60とほぼ同程度であったにも関わらず、H2O@C59NのT1はH2O@C60の約3倍の値をもつことがわかった。そこで、モデル化合物HC59Nの静電ポテンシャルを理論計算を用いて評価した結果、予想に反し、窒素原子上の静電ポテンシャルは、骨格外部では負に、骨格内部では正に帯電していると示唆された。
不純物添加高結合ニオブ酸カリウム単結晶の育成と分域制御技術の確立

本研究では、UWB無線システム用広比帯域フィルタ材料としての応用を想定し、従来高い電気-機械結合係数(最大で53%と推定されている)を有する圧電材料であるニオブ酸カリウム(KNbO_3: KNとする)単結晶の育成技術の確立と特性評価さらに組成制御、不純物添加などによる特性改善を目的に2年計画で研究を進めた。本研究における主な課題は、(1)KN単結晶の育成は、垂直ブリッジマン(VB)法に着目し、VB法KN単結晶の基本育成技術、大形化技術およびKNウエハ加工技術の検討、(2)高い電気機械結合係数を安定に得るための分域制御技術と相転移点制御技術に関する基礎研究である。本研究によって得られた主な知見と成果は以下である。(1)VB法によるKN単結晶育成およびKNウエハ加工の検討では、まずVB法結晶育成炉を導入し、KN単結晶を育成するために最適な原料組成とその育成工程を確立し、直径1インチKN単結晶育成に成功した。また、直径2インチKN単結晶育成に関する知見を得た。さらに、KN結晶の加工(切断・研磨)に関する知見と基本技術を確立した。(2)KN単結晶の分域制御、電気的特性の評価・解析の検討では、分域制御技術について基礎データと新しい知見を得た。また、相転移点近傍の電気機械結合係数について基礎的データを得た。さらに、不純物添加による相転移点制御に関する新しい知見を得た。本研究開発に関する今後の課題は、(1)直径2インチKN単結晶育成技術確立と高品質化、(2)KN単結晶の相転移点の高温化、(3)KN単結晶の単分域化技術の確立などが挙げられる。本研究では、将来のUWB無線システム用SAWフィルタ材料としての応用を想定し、高電気-機械結合係数圧電材料であるニオブ酸カリウム(KN)単結晶成長技術の確立と特性評価・高品質化を目的として2年計画で研究を進めている。今年度は新規な試みである垂直ブリッジマン(VB)法による単結晶育成技術の確立に重点をおき、結晶成長に関する物性値や特徴が既知で従来の引き上げ法による実績のあるニオブ酸リシュウム(LN)の単結晶と対比させながら研究を進めた。今年度得た成果と知見は以下である。(1)LNおよびKN原料作製に関して、素原料粉末の秤量・混合・成形・仮焼等の各工程を検討し、再現性の良い多結晶原料作製技術を確立した。特にKN単結晶用原料に関しては、吸湿性の高い炭酸カリュウムの扱いに関する多くの知見と貴重なノウハウを取得し、KN結晶育成で特に重要な精密組成制御を可能にした。(2)LN単結晶育成に関しては、大形VB炉のホットゾーンの構築と最適温度分布実現、LNの融点1230°Cの決定、再現性の高い種子付け条件の確定等を行い、直径2インチ単結晶育成技術を確立した。(3)KN単結晶育成に関しては、(2)のLN単結晶育成で確立した基本技術に加えて最適なKN融液組成の決定、使用する白金るつぼの形状と寸法精度、種子結晶の形状と加工方法の最適化等を実現し、直径1インチ単結晶育成に成功した。(4)上記(2)、(3)で育成した単結晶の結晶性については、主にX線トポグラフ評価を行った。その結果、LN単結晶に関しては従来の引き上げ法単結晶を越える均質性が実現されていることが確認された。一方、KN単結晶に関しては、従来唯一の成長方法であった種子を用いた溶液からの結晶成長方法(TSSG法)結晶に比較して、リネージや小傾角境界を多く含むことが判明し、結晶性改善に関しては次年度以降の研究課題とした。本研究では、UWB無線システム用広比帯域フィルタ材料としての応用を想定し、従来高い電気一機械結合係数(最大で53%と推定されている)を有する圧電材料であるニオブ酸カリウム(KNbO_3:KNとする)

単結晶の育成技術の確立と特性評価さらに組成制御、不純物添加などによる特性改善を目的に2年計画で研究を進めた。本研究における主な課題は、(1)KN単結晶の育成は、垂直ブリッジマン(VB)法に着目し、VB法KN単結晶の基本育成技術、大形化技術およびKNウエハ加工技術の検討、(2)高い電気機械結合係数を安定に得るための分域制御技術と相転移点制御技術に関する基礎研究である。本研究によって得られた主な知見と成果は以下である。(1)VB法によるKN単結晶育成およびKNウエハ加工の検討では、まずVB法結晶育成炉を導入し、KN単結晶を育成するために最適な原料組成とその育成工程を確立し、直径1インチKN単結晶育成に成功した。また、直径2インチKN単結晶育成に関する知見を得た。さらに、KN結晶の加工(切断・研磨)に関する知見と基本技術を確立した。(2)KN単結晶の分域制御、電気的特性の評価・解析の検討では、分域制御技術について基礎データと新しい知見を得た。また、相転移点近傍の電気機械結合係数にっいて基礎的データを得た。さらに、不純物添加による相転移点制御に関する新しい知見を得た。本研究開発に関する今後の課題は、(1)直径2インチKN単結晶育成技術確立と高品質化、(2)KN単結晶の相転移点の高温化、(3)KN単結晶の単分域化技術の確立などが挙げられる。
中性子散乱を用いた準結晶の部分動径関数法による高分解能観察

準結晶の研究は、1984年にShechtmanらによって見い出されてから、構造ならびに特性の研究が活発に行なわれてきている。最近に至っては、Al-Cu系やAl-Li系などの合金をさらに多元系にすることにより、非常に良質かつ安定な準結晶が作製されるようになっている。構造の研究においては、電子顕微鏡を使っての研究が主になされており、構造の研究においては、電子顕微鏡を使っての研究が主になされており、構造モデルとの比較により、幾何学的な情報が得られている。ところが、準結晶を構成する原子の種類の位置関係、すなわち化学的な構造の情報はほとんど得られていない。本研究では、中性子回析の特徴を生かし、かつ高分解能の動径分布関数を得ることにより、不足している化学的な構造の情報を得ることを目的とする。試料のAl_<65>Cu_<20>Fe_<15>ならびにAl_<65>Cu_<20>Cr_<15>準結晶は液体急冷法で作製した。中性子回析実験は高エネルギ-物理学研究所のブ-スタ-利用施設に設置してある全散乱分光器(HIT)を用いて行なった。デ-タの集積ならびに構造因子S(Q)の算出は購入した設備備品であるコンピ-タ(PC-286LS)で行なった。準結晶試料の構成原子であるFeなら微にCr原子は、それぞれの試料に同量含まれており、しかもほぼ同じ原子半径子を持つので、準結晶の原子配列において同じサイトを占めていると考えられる。この仮定のもとで中性子回析による高分解能観察を行なうと、中性子に対する干渉性核散乱振幅がbFe=0.954×10^<-12>cmならびにbCr=0.3635×10^<-12>cmと大きく異っているので、2種類の準結晶の動径分布関数の差をとることにより、Fe(もしくはCr)原子のまわりのみの原子分布の情報を得ることができる。この様にして得られたFe(もしくはCr)原子のまわりのFe、AlそしてCu原子の占める位置はかなりrigidに決まっていることが明らかになった。
メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）の多剤耐性化に関与する因子の同定

in vitroで作成した耐性変異株45株の全ゲノム配列を決定し、バンコマイシン耐性(VISA)に関与する遺伝子を網羅的に同定し、その耐性メカニズムを解明した。二成分制御系因子の変異に加えて、rpoB、rpoCなどの制御的遺伝子の変異により、細胞のmetaboliteの流れが変化し、peptidoglycanの産生量が増加することとautolysis活性の低下が頻度の高い耐性メカニズムであった。さらにmetabolismの分岐点にある酵素をコードする数十の遺伝子の変異も同様の効果を持つ。そのため、MRSAのバンコマイシン耐性化は多様な遺伝子変異でおこり、結果的に高頻度に起こりえることを示した。バンコマイシン耐性に寄与する遺伝的因子の網羅的同定を目的として、VISAの前駆体であるhVISAからバンコマイシン耐性変異株を分離し、その全ゲノムシークエンスを行った。その結果、46株全ての株が異なる変異をもつことがわかった。さらに見出された変異遺伝子の解析を行い、これまでにバンコマイシン耐性との関連が報告されている制御因子やRNAポリメラーセの変異の他に、これまでには報告のない、タイコ酸合成経路やピリミジン代謝経路など種々の代謝経路の変異を見出した。その中で最も変異株が多く分離されたcmk遺伝子変異株についてはさらに解析を進め、Cmk活性低下がバンコマイシン耐性を引き起こすこと明らかにした。本研究結果はhVISAが様々な遺伝的経路でVISAを生じることを示す。バンコマイシンは数少ない抗MRSA薬の一つである。黄色ブドウ球菌のバンコマイシン耐性に関与する遺伝子を網羅的に同定する目的で、VISA(Vancomycin-intemediatae S. aureus)の前駆体であるhetero-VISA (hVISA)株からバンコマイシン選択により、46のVISA株を分離し、ゲノムシークエンシングを行った。親株との比較解析により、各耐性変異株のゲノム上には1から6の点変異が存在することを明らかにした。各株に見出されたこれらの点変異は、同じ遺伝子領域に位置するのではなく、総数48もの遺伝子の発現に影響するものであった。ゲノム上に点変異が1つだけ見出された32株に注目して、さらにmutation mapping解析を行った結果、15の新規耐性変異を同定した。この結果はhVISAからVISAへの変換には多様な遺伝的経路による耐性メカニズムがあることを示唆する。hVISAは10の6乗に1つの頻度でVISAを生じる細胞集団である。しかし、これまでその遺伝的組成については明らかにされていなかった。本課題では、hVISAに内包されるVISAの遺伝的多様性を明らかにした。この知見は、一旦hVISAとなった黄色ブドウ球菌は、バンコマイシンに暴露されると、まだ我々の知らない多様な耐性メカニズムによって容易にVISAになることを示している。メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)は多くの抗生物質に耐性を獲得した代表的な病院感染起因菌である。VISAは抗MRSA薬であるバンコマイシンのみならず、テイコプラニン、ダプトマイシンに対しても耐性化を示す。本研究では、VISA株Mu50の抗MRSA薬耐性の遺伝的メカニズムの解明を目的とした。前年度までにVISA耐性化に関与する遺伝子変異の網羅的同定に成功し、15の新規耐性遺伝子を含む32の耐性変異を同定した。本年度は、その中のrpoC変異によるバンコマイシン耐性化の機構を明らかにした。まず、このrpoC変異株は、非常に遅い増殖速度を持ち、高いバンコマイシンMICを示すこと、これらの表現型は薬剤存在下では安定に保持されるが、一旦薬剤を取り除いて増殖させるとすぐに消失・低下する性質をもつことが分かった。この性質は最近見出されたslow VISA(sVISA)と命名されたVISAの新しい表現型と一致した。次に、相補性試験および復帰変異株の解析結果から、この株のrpoC変異がsVISAの発現に関与することを明らかにした。さらに、分離した復帰変異株の全ゲノムシークエンスおよび表現型の解析結果から、このrpoC変異によるsVISAの耐性発現にはペプチドグリカン合成経路の遺伝子の他に、relQの遺伝子機能が関与することを見出した。relQは細胞壁のストレス応答に関与する。従ってsVISAの耐性発現には細胞壁合成促進作用の他に、細胞壁のストレス応答の制御機構が関与していることが明らかとなった。細菌学、分子生物学バンコマイシン耐性に関与する遺伝子の網羅的解析は研究計画通りに遂行できている。結果は予想以上に多くの新規遺伝子変異が同定できており、進行状況は順調である。各遺伝子変異の耐性機構についても順調に解析が進んでいる。バンコマイシン耐性に関与する遺伝子の網羅的解析は研究計画通りに遂行できている。

申請時当初、二つの研究計画;1臨床分離株Mu50の細胞壁肥厚化・構造変化に関与する因子の同定、2in vitroで分離したVISA株を用いたバンコマイシン耐性に関与する遺伝子の網羅的解析を同時に進めて行く予定であったが、これまでの研究成果により、2について予想外に多くの新規遺伝子変異が同定できたので、これらの新規耐性機構の解明を主に進めて行く予定である。本年度は特にタイコ酸合成経路の遺伝子変異とrpoC遺伝子変異についての耐性機構の解明を行っていく予定である。申請時当初、二つの研究計画;1臨床分離株Mu50の細胞壁肥厚化・構造変化に関与する因子の同定、2in vitroで分離したVISA株を用いたバンコマイシン耐性に関与する遺伝子の網羅的解析、を同時に進めて行く予定であったが、24年度研究成果により、2について予想外に多くの新規遺伝子変異が同定できたので、これらの新規耐性機構の解明を主に進めて行く予定である。出席した国内外の学会開催地が勤務地近辺であったため、予定していたほど費用がかからなかったため。新規耐性機構解明に向けて、耐性変異遺伝子の機能解析を、分子生物学的、生化学的手法により行う。そのための、オリゴヌクレオチド作製、試薬類等の購入に使用する。そのための、オリゴヌクレオチド作製、抗体作製、試薬類、解析用ソフト等の購入に使用する。
加齢にともなう動脈硬化の進展はヒトとして必然か　ーネパール住民調査を通してー

平成30年度は、ネパールの首都Kathmanduに隣接する都市Patan市の住民を対象に測定調査を実施した。20才以上の都市住民、男性391名(52±15才)、女性919名(51±14才)から血圧、動脈硬化指標(AVI、API)等のデータを得た。平均の収縮期血圧は、男性134±20 mmHg、女性131±21 mmHgで、拡張期血圧は男性81±12 mmHg、ジョセウィ78±11 mmHgであり、収縮期血圧については、男女ともに平成28・29年度に測定した山村住民より明らかに高かった。収縮期血圧は男女とも年齢と有意な正の相関関係があったが、拡張期血圧は有意な関係は認められなかった。動脈硬化指標のAVIとAPIともに男女とも年齢と有意な関係にあり、都市住民では加齢とともに収縮期血圧が上昇し、そのひとつの要因として加齢にともなって動脈の硬化も進行するためであると思われる。測定した男性2391名、女性919名のうち、男性160名と女性338名が降圧剤をはじめ何らかの薬剤を服用していた。そこで今後は、薬剤の服用の有無別に分けて分析し、また過去2年間に測定した山村住民のデータとの比較・分析を行い、研究課題に対する検討を行う。動脈が硬化すると血圧が上昇する。日本では高血圧者が最も多いと言われている。一方、ネパールの田舎をはじめ工業先進国化する以前の社会では、加齢にともなう血圧の上昇や高血圧者が認められない集団が多数存在する。平成28年度は、ネパールにおいて1987年に総合的調査を開始し、高血圧者が極めて稀で、加齢に伴う血圧上昇も認められず、肥満、糖尿病など生活習慣病がほとんど認められない丘陵地農村Kotyang村(標高8001,200m、Kavrepalanchok District, Panchikal, Municipality 12)において農民の血圧、動脈硬化の指標である中心動脈指数(AVI)、上腕動脈指数(API)、上腕囲などの測定、生活習慣調査などを実施した。動脈硬化指数は2084歳の男性111名、女性97名から得られた。収縮期血圧と拡張期血圧が最も高かったのは男性が150mmHgと100mmHg(42歳)、女性が150mmHgと102mmHg(53歳)で、収縮期血圧と拡張期血圧の平均値は、男性が109±13mmHgと68±10mmHg、女性が105±14mmHgと68±10mmHgであった。年齢と血圧の相関は男性では全く有意ではなく、女性では収縮期・拡張期とも有意(p<0.01)であった。動脈硬化指数のAVIとAPIは、日本人のより明らかに低く、男性では年齢と有意な関係は認められず、女性では血圧同様に有意な関係にあった。加齢とともに動脈の硬化が進行するかどうかは男女で異なる結果が得られ、今後さらに詳しい分析を行うとともに、さらに調査地を変えた測定調査を行い、さらなる検討が必要である。ネパールでは2015年4月に大きな被害をもたらした地震が発生した。上記の丘陵地農村のほとんどの世帯が家屋全壊や半壊の被害を受けたが、それでも平成28年度は、上記の丘陵地農村で人数は予定より少ないながらも当初の計画どおり測定調査を実施できた。平成28年度は、Tribhuvan大学医学部教育病院のSashi Sharma教授と相談し、平成29年度のKthmanduの近郊農村の調査地を選定する予定であった。しかし、Sharma教授が推薦する都市近郊農村は、ネパール地震の影響でまだ調査が受け入れられる状況になかった。都市近郊の農村の調査地については、Sharma教授と電子メールで相談する。日本では加齢とともに血圧が高くなり、生活習慣病のうち高血圧疾患が最も多。一方、ネパールの田舎をはじめ工業先進国化する以前の社会では、加齢にともなう血圧の上昇や高血圧者がほとんど認められない集団が多数存在する。血圧は動脈が硬化すると上昇すると言われているが、工業先進国化する以前の社会に居住する集団において動脈が加齢とともに硬化していくか、あるいはそのことがヒトとして自然かどうかは不明である。平成29年度は10月11月と平成30年2月3月の2回、それぞれ約3週間ネパールへ渡航し、現地調査を実施した。前者の調査地は、前年度と同じKavre Palanchok郡Panchikhal市のAnaikotの5つの山村農村部集落(標高8001200m)であった。後者の調査地は、ネパールのトリブバーン大学医学部教育病院のSashi Sharma教授と相談してPanchikal市に隣接するNagar-Palika市にあるPanitarとJudigaunの2つの平地農村部(標高600700m)とした。測定。調査項目は、血圧、動脈硬化の指標である中心動脈指数(AVI)と上腕動脈指数(API)、形態(身長、体重、上腕囲)、生活習慣調査などであった。本年度は山岳地農民421名、平地農民406名から測定値を得た。これに前年度の297名のデータを加えると総計1,124名となる。現在、測定データを地域・性別に整理し、分析を行っている。平成27年4月に発生したネパール地震の被害を受けた地域にも関わらず、平成28年度と29年度のネパール現地調査で、総計1,124名から測定データを得ることができた。

一方、当初の計画では首都Kathmandu近郊の平地農村部を調査地を予定していたが、地震からの復興が遅れていたため、トリブバーン大学医学部教育病院のSashi Sharma教授と相談して、今回のNagar-Palika市にあるの2つの平地農村部(Panitar、Judigaun)で調査できた。平成28年度と29年度の計3回の現地調査で課題に答えられる測定データは得られたものと考えられる。平成30年度は、ネパールの首都Kathmanduに隣接する都市Patan市の住民を対象に測定調査を実施した。20才以上の都市住民、男性391名(52±15才)、女性919名(51±14才)から血圧、動脈硬化指標(AVI、API)等のデータを得た。平均の収縮期血圧は、男性134±20 mmHg、女性131±21 mmHgで、拡張期血圧は男性81±12 mmHg、ジョセウィ78±11 mmHgであり、収縮期血圧については、男女ともに平成28・29年度に測定した山村住民より明らかに高かった。収縮期血圧は男女とも年齢と有意な正の相関関係があったが、拡張期血圧は有意な関係は認められなかった。動脈硬化指標のAVIとAPIともに男女とも年齢と有意な関係にあり、都市住民では加齢とともに収縮期血圧が上昇し、そのひとつの要因として加齢にともなって動脈の硬化も進行するためであると思われる。測定した男性2391名、女性919名のうち、男性160名と女性338名が降圧剤をはじめ何らかの薬剤を服用していた。そこで今後は、薬剤の服用の有無別に分けて分析し、また過去2年間に測定した山村住民のデータとの比較・分析を行い、研究課題に対する検討を行う。平成29年度は、今回測定調査を実施した丘陵地農村で測定人数を増やすとともに、さらにこの村の近くにある他の村での測定調査を行う。また都市近郊農村での測定調査を模索する。ネパールの丘陵地農村(計7つの集落)や平地農村部(2つの集落)に居住する住民の延べ1,124名から測定データを得た。平成30年度は、得られたデータを地域・性別に整理し、分析を行う。特に、課題が「加齢にともなう動脈硬化の進展はヒトとして必然か」を検討することであり、年齢および血圧と中心動脈指数および上腕動脈指数との関係について、詳しく分析を行う。その成果は、学術雑誌に投稿して公表する予定である。
軽量角形鋼管による耐震天井構造の開発

本研究は,建築物の天井脱落事故を未然に防ぐための安全性能評価システムの構築と,適用規模に応じた新しい吊り天井構造を開発することを目的として実施したものである。安全性能評価システムには,無線技術によるMEMS高感度三軸加速度計を用い,既存の吊り天井構造において,振れ止めブレース等の耐震部材が想定通り適切な配置で施工されているかを定量的に検査するシステムの開発を行った。また,天井ふところが3mを超える大型の天井構造を対象とした特殊加工軽量形鋼による新しい天井構造を提案し,実験によりその耐震性能を検討した。建築物の天井脱落事故を未然に防ぐための安全性能評価システムの構築と適用規模に応じた新しい吊り天井構造を開発することを目的として,当該年度は,軽量角形鋼管を用いた特定天井を対象とした大型の天井構造の実大加力実験を行った。また,これらの試験体における常時微動計測を実施し,その振動特性を調査した。試験体は天井ふところ3m規模のブレース逆ハ配置天井仕様における鉛直補強材の効果を確認するための試験体を3体と,そのブレース逆ハ配置との比較のために行ったブレースV字配置の試験体1体について実験を行い,耐力特性を比較した。その結果,いずれの試験体も圧縮を受けるブレース部材の座屈によって最大耐力が決まり,提案する仕様におけるブレース1構面あたりの最大耐力は22.3kNであることが確認された。また,鉛直補強材の無いものに比べて鉛直補強材がある場合には,最大で約2.5倍の耐力となることが確認された。これは鉛直補強材の配置は構造躯体側に対し直角三角形のトラス構造が成立するために,各部材が効率的に軸力で抵抗するためであり,これらの試験結果から,鉛直補強部材の有効性が検証された。また,天井ふところが3.5mを超える場合の仕様として,2段ブレースの仕様を提案し,天井ふところ4mのモデルと5mのモデルに対する実大加力実験を行い,天井構造の耐力特性を確認した。当該年度で得られた研究成果を以下に示す。1)鉛直補強材の効果および耐力特性を確認した。2)逆ハとV字ブレース配置に対する耐力特性を確認した。3)1段ブレースと2段ブレースの耐力特性を確認した。天井ふところ3m5mの天井構造及び在来天井取付仕様を提案し,それらの耐力特性を実大加力実験により確認した。また,これらの試験体の常時微動計測を実施,基礎的な振動特性を把握した。天井材の落下は人的被害の危険性が高いため,その耐震性能を十分に把握し,天井材が落下しないように対策を練ることが重要である。本研究課題では,建築物の天井脱落事故を未然に防ぐための安全性能評価システムの構築と適用範囲に応じた新しい吊り天井構造を開発することを目的としている。当該年度は,実建築物における天井構造の振動計測を実施し,その特性を検証した。また,コンクリートスラブに対する取り付けのための接合部要素実験を実施し,あと施工アンカーを用いて斜めにブレース材を固定する金物を提案し,その基礎的な力学特性について検討した。このとき施工時の品質管理が重要となるため,打音検査にかわる定量的な評価方法として,衝撃加振加速度記録による非破壊検査方法について検討を行った。また,在来型の吊り天井の斜め部材の接合金物に関しては施工性が重視されるため,耐震性と施工性を総合的に再検証する必要がある。そこで,在来型の吊り天井における斜め部材上端接合金物の特性を把握するための接合部要素実験を実施し,脱落防止と施工性に配慮するためにの金物の性能評価試験を実施した。1)実建築物における天井構造の振動計測を実施し,その特性を確認した。2)コンクリートスラブへの取り付けのための接合部要素に対する非破壊試験および破壊試験を実施し,その特性を確認した。3)在来型吊り天井における斜め部材上端接合金物の特性を把握する実験を実施し,その力学特性を確認した。前年度に計画通りに大型の天井構造の実大加力実験を実施することができ,本年度は,それらを用いた実建築物における常時微動計測を実施することができた。そして,天井構造の基礎的特性を把握するとともに,安全性能評価システムの構築において重要となる非破壊試験法について検討することができたため。また,天井ふところが3mを超える大型の天井構造を対象とした特殊加工軽量形鋼による新しい天井構造を提案し,実験によりその耐震性を検討した。H27年度は提案する軽量角形鋼管による天井構造システムにおいて,水平加力実験により,鉛直補強材の効果および耐力特性を把握した。また,逆ハとV字ブレース配置に対する耐力特性を確認し,天井ふところが3.5mを超える場合の仕様として,2段ブレースの仕様を提案し,1段ブレースと2段ブレースの耐力特性を確認した。