hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グラフ・ネットワーク手法に基づく大規模組合せ最適化問題の解法に関する研究

組合せ最適化問題を解くことの困難さについては、NP困難性等の理論的結果をまつまでもなく、よく知られているところである。したがって、大規模な組合せ最適化問題を解くためには、個々の問題のもつ数学的構造を最大限利用して、計算効率を高めることが要求される。その代表例が、個々の問題に内包されるグラフ・ネットワーク構造である。この可能性をさぐるため、本研究では、グラフ・ネットワークのいくつかの問題に対し、それらの数学的性質を明らかにするとともに、効率良いアルゴリズムの開発を試みた。たとえば、グラフの最小カットを求める新しいアルゴリズムの提案とその実装を行ない、既存のアルゴリズムに比べ、きわめて高性能かつ安定した挙動を示すことを確かめた。さらに、それらを利用して、より一般的な組合せ最適化問題のためのアルゴリズムの研究および開発も行なった。一方、(グラフ・ネットワーク構造をもつとは限らない)広範な組み合わせ最適化問題については、近似解を効率良く求めることに主眼を置いた近似アルゴリズムの重要性が指摘され、とくにメタ・ヒューリスティックと総称されるアニーリング法、遺伝アルゴリズム、タブ-探索などが大きな話題となっている。本研究でも、これらメタ・ヒューリスティックスに着目し、それらを積極的に取り入れた近似アルゴリズムの開発を行なうとともに、メタ・ヒューリスティックス全体について、汎用の問題解決エンジンという立場から、各アプローチの性能評価を試みた。本年度は、3年間の研究の基礎を固めるという意味で、以下の研究を並行して進め、記載の成果を得た。1.グラフ・ネットワークの最適化アルゴリズムに関する研究。我々のこれまでの研究の延長として次の研究を行なった。(a)我々の提案になる最小カットのアルゴリズムの実用性を高めるため、グラフの縮約による簡素化をとり入れ、より高速なアルゴリズムを作り、計算実験を行なった。(b)非線形最適化の双方理論を利用した多品種フローのアルゴリズムの効率を高め、大規模なネットワークへの適用を計った。2.組合せ最適化への適用。NP困難であることが知られているいくつかの問題、とくに、節点数の制約のある多重カット問題に対する近似アルゴリズムの開発、1機械スケジューリング問題や最適配置問題などへの遺伝的アルゴリズムの適用などを行ない、理論的評価とともに実際の計算実験による知見も得た。3.グラフ理論の基本的問題に関する研究。グラフ・ネットワーク手法の開発には、グラフの基本問題についての更なる理解が重要という観点から、グラフの彩色数問題に対する近似アルゴリズムの開発、ネットワークに存在する小さなカットの個数の評価問題などに取組み、従来から知られている結果を改良することができた。以上の成果は、一部を除き、まだ論文にまとめてはいない。次年度以降、研究の更なる展開とともに、その公表に務めたい。平成6年度の研究は、グラフ・ネットワークにおけるこれまでの成果より発展させ、その結果を困難な組合せ最適化問題に対する種々の解法に積極的に取り入れるという方針で進めた。主な成果は次のようにまとめら、一応当初の目的を達成したと考えている。1.グラフの最小重みカットを求める新しいアルゴリズムを提案し、計算実験を行なってその性能を評価した。その結果、新しいアルゴリズムは、これまで実用上最も高速なアルゴリズムとされていたPadbergとRinaidiのものより数倍高速であることが判明した。2.いろいろな形と名前で提案されているメタ・ヒューリスティックスのアルゴリズムを整理し、統一的に理解する作業を進めた。とくに遺伝アルゴリズムについては、動的計画法を内包した新しいアルゴリズムを提案し、スケジューリング問題などに適用し、その効果を実験的に確認した。また、遺伝アルゴリズムの基本ステップの一つである交叉について、その一般理論の構築と評価法についての簡単な理論的ルールを提案し、さまざまな例に適用してその有用性を確かめた。3.ネットワークの多品種フロー問題を解く新しいアルゴリズムとして、非線型計画の双対理論にもとづく緩和法を提案し、計算実験を進めた。

この可能性をさぐるため、本研究では、グラフ・ネットワークのいくつかの問題に対し、それらの数学的性質を明らかにするとともに、効率良いアルゴリズムの開発を試みた。たとえば、グラフの最小カットを求める新しいアルゴリズムの提案とその実装を行ない、既存のアルゴリズムに比べ、きわめて高性能かつ安定した挙動を示すことを確かめた。さらに、それらを利用して、より一般的な組合せ最適化問題のためのアルゴリズムの研究および開発も行なった。一方、(グラフ・ネットワーク構造をもつとは限らない)広範な組み合わせ最適化問題については、近似解を効率良く求めることに主眼を置いた近似アルゴリズムの重要性が指摘され、とくにメタ・ヒューリスティックと総称されるアニーリング法、遺伝アルゴリズム、タブ-探索などが大きな話題となっている。本研究でも、これらメタ・ヒューリスティックスに着目し、それらを積極的に取り入れた近似アルゴリズムの開発を行なうとともに、メタ・ヒューリスティックス全体について、汎用の問題解決エンジンという立場から、各アプローチの性能評価を試みた。
ナノホールアレイを用いた表面プラズモン共鳴法によるメチル化DNAの迅速検知

本研究課題では、抗メチルシトシン抗体を用いたシーケンス選択的なメチル化DNAの迅速な検出に向けた検討を行った。シーケンス選択性を持たせるため、測定対象のメチルシトシンをDNAバルジ領域に配置させ、その後当該2本鎖DNAと抗メチルシトシン抗体とのアフィニティを計測することにより実現させた。一例として、MGMT(癌と関係する遺伝子の1つ)のプロモーター領域のメチル化状態を1塩基レベルで迅速に検出することに成功した。現在、血液や尿などの体液中に含まれる各種生体成分を検出することは、病気の早期発見や診断、さらには治療方針を決定する上で極めて重要である。さらに、個人の遺伝子情報を取得することで、より適切な治療を行う試みが提案され、倫理面での議論は進んでいる。特に近年では、DNAのメチル化による後天的遺伝子発現の変化(エピジェネティクス)が、ガン等の疾患に関与していることが明らかになってきた。しかしながら、シーケンサーによって遺伝情報に関する膨大なデータベースは構築されるものの、その医療応用に関しては広く普及しているとは言い難い。この一因として、現場で誰にでも測定できるような簡便で洗練されたDNAセンサが無いことにある。特にエピジェネティクスに深く関与するシトシンのメチル化検出には、バイサルファイトシーケンシング法以外に有効な測定手法が確立されていない。本研究の目的は、DNAのメチル化状態を迅速検知する新手法の提案、基礎特性評価及びデバイス化を行うことである。従来、抗体を用いる手法ではDNAメチル化の量的情報は得られるものの、位置情報を得られなかったため利用価値が乏しかった。そこで、2本鎖DNAの“歪み"を利用した位置選択的な抗体認識による迅速計測に挑戦する。これにより、測定対象DNA中に含まれる任意領域の迅速なDNAメチル化センシングデバイス開発を目指した。本研究により、測定対象のシトシンがメチル化しているか否かを、非測定対象の影響を受けずに測定可能であることを確認した。これにより、DNAバルジを利用することによって、シーケンス選択的なメチルシトシンのイムノアッセイが可能であることがわかった。本研究では、ナノ構造基板上での表面プラズモン共鳴(SPR)現象を利用し、DNAのメチル化状態を迅速検知する新手法の提案、基礎特性評価及びデバイス化を行うことである。そこで、2本鎖DNAの"歪み"を利用した位置選択的な抗体認識と、SPR法による迅速計測に挑戦する。これにより、測定対象DNA中に含まれる任意領域の迅速なDNAメチル化センシングデバイス開発を目指す。本年度は、ミスマッチ箇所を有する2本鎖DNAとメチル化シトシン結合タンパクとの相互作用を明らかにし、タンパクによる任意領域のメチル化検出法に最適なプローブDNAの探索を行った。ミスマッチ箇所の大きさを1塩基から最大7塩基まで変更し、これに対するタンパク質の相互作用計測を行った。具体的には、先ずマイクロプレートにキャプチャー用の1本鎖DNAを固定化した。その後メチル化シトシンを含有する1本鎖DNAを導入、インキュベーションすることで2本鎖DNAを形成させた。さらにメチル化シトシンと結合するタンパクを導入し、このタンパクを西洋わさびペルオキシターゼで標識することにより検出を行った。用いるキャプチャーDNAの配列を変化させることで形成する2本鎖DNAの構造を変化させた。また検出対象のDNA中に含まれるメチル化シトシンの量及び位置を変化させた。これにより想定される2本鎖DNA構造とタンパク質の相互作用の変化についての知見を得た。当初の計画書通りの実績であるため。平成24年度は、23年度に得た知見を元にSPR測定を開始する。具体的には、金薄膜上にタンパクもしくはDNAを固定化し、この基板上へ導入するDNAもしくはタンパクとの相互作用を、SPRの変化から読み取ることによりメチル化シトシンの迅速検知を実現する。雇用していた非常勤職員が平成23年度途中で退職した。平成24年度から、新規に非常勤職員を雇用予定である。また、非常勤職員が測定に用いるDNAの合成費用、タンパクの購入、SPRデバイスの試作を行う予定であり、これらにも費用が発生する予定である。
臨床用歩行分析支援システムの開発

ヒトの歩行は日常生活のうちでも最も基本的な活動であり、その機能の喪失は直ちに患者の社会生活に多大の影響を与える。従って、歩行機能の回復訓練と分析はリハビリテ-ションにおける重要な課題のひとつになっている。そこでは、歩行障害を正確に分析・評価したり、あるいは、使い易い義肢・装具を設計するため、患者の歩行状態を定量的・客観的に把握することが必要になる。歩行分析では、次の3種類のデ-タを測定するのが一般的である。1)支持期の運動を反映する3方向床反力2)各関節の二次元または三次元角度(または位置)座標3)歩行に関連する筋の活動状態を表す筋電図(EMG)医師・理学療法士はこれらのデ-タのもつ力学的・運動学的あるいは医学的意味を読み取り、有機的に関連づけることが要求される。ところが、歩行運動は、身体各部の運動が三次元空間で複雑に干渉しあう現象である。そのうえ、歩行デ-タは非常に複雑で、かつ大量であり、その意味を読み取ることは容易なことではない。本研究では、歩行分析に知識工学の手法とデ-タベ-ス技術を導入して、医師・理学療法士の理解を知的側面から支援する歩行分析コンサルテ-ション・システムの開発をした。このシステムは、患者の歩容の力学的・運動学的特徴を抽出し、その特徴を生み出す原因を患者の疾患デ-タ(カルテ)と関連づけながら推定することができ、歩行障害の診断と治療にとって有用なル-ツとなる。歩行分析を1)歩容の把握、2)因果関係の推定、3)歩容の評価、4)歩容の予測の4ステップに分け、それぞれの場面で、医師・理学療法士の理解を支援するため、以下のサブシステムからなる知識ベースを構築した。1.患者データ・フレーム...患者毎にID、原波形、歩容(特徴)パラメータをフレーム形式で格納した。2.歩容パラメータに関する知識ベース...歩容パラメータの運動学的・力学的・医学的意味及びパラメータ間の関係を記述した。3.歩行障害に関する医学的知識...歩行疾患を1)神経・筋系障害、2)鎮痛性障害、3)足及び足関節障害、4)膝関節障害、5)股関節障害に大きく分け、更に総計50に細分類した。今後は、疾患毎の特徴項目を追加・ランク付けすると共に、代表的治療法・手術法も付け加える必要がある。4.カルテ・データベース...医師・理学療法士自身によってカルテをデータベース化できるように、チェック・リストを作成した。今後は、マルチ・ウィンドー処理及びマウスによるアイコンまたはメニュー選択方式により応答性を改良して、ヒューマン・インタフェースの充実を図る必要がある。

このシステムは、患者の歩容の力学的・運動学的特徴を抽出し、その特徴を生み出す原因を患者の疾患デ-タ(カルテ)と関連づけながら推定することができ、歩行障害の診断と治療にとって有用なツ-ルとなる。
アルメニア語・ゴート語比較統辞法の研究

古典アルメニア語とゴート語による新約聖書翻訳テクストとギリシア語公認テクストとの比較分析に基づき、アルメニア語およびゴート語とギリシア語との対応関係ないし異同を、条件文、疑問文、等位構造、関係節構造、アルメニア語接続詞t'e, et'e, ziとゴート語接続詞ei, beiの機能、そして談話構造に関して考察した結果、ギリシア語原文への忠実性を最大限に尊重する聖書翻訳にあっても、アルメニア語・ゴート語それぞれに内的かつ自律的な規則の体系のもとに統辞法が管理されていることを明らかにした。また、アルメニア語においてギリシア語原文から逸脱した異訳現象を重要な手がかりとして、中期イラン語、特にパルティア語を中心とする北西イラン方言の統辞法的特徴がアルメニア語統辞法に対して実際に影響を及ぼしたのか、そして及ぼしたとすればそれはどの程度の影響であったのかという問題を、言語学的・文献学的に調査した結果、従来想像されていたほどに強い影響はなかったのではないかとの暫定的な結論を得た。こうした分析結果を受けて、新約聖書ギリシア語を共通の比較の基盤として、アルメニア語とゴート語にそれぞれ固有の統辞法的特徴が安全に比定され、新約聖書福音書のうち特に「マルコによる福音書」をテクスト・サンプルとして、研究成果報告書では等位構造、関係節構造、従属接続詞の機能、動詞接頭辞に対するアルメニア語翻訳の特徴、談話構造等について比較統辞法的な分析と記述を試みた。比較統辞法的な分析のために、新約聖書ギリシア語福音書本文とアルメニア語テキストおよびゴート語テキストを各章節ごとに対照させたテキストを作成し、新約聖書ギリシア語とアルメニア語およびゴート語との間に見られる範疇的逸脱を画定した。動詞組織ではギリシア語の現在・未完了過去・アオリスト未来・完了時制に対して、アルメニア語では現在・未完了過去・アオリスト、ゴート語では現在・過去という単純な区別が対応しており、両言語に存在しない未来には、前者では主に接続法アオリストが、後者では直説法現在ないし希求法現在が用いられること、そしてギリシア語の能動態と中・受動態の区別については、アルメニア語とゴート語の各動詞組織において動詞のクラスや時制あるいは叙法に応じて不均衡な欠如が見られ、特に中・受動態には両言語に固有の対応が講じられていることを明らかにした。ギリシア語の直説法・接続法・希求法に対しては、アルメニア語では直説法と接続法、ゴート語では直説法と希求法の区別しかないために、概してギリシア語希求法にアルメニア語接続法・ゴート語希求法、ギリシア語接続法にアルメニア語接続法・ゴート語希求法ないしはアルメニア語直説法・ゴート語直説法が対応していることを示した。文レベルでは、特に従属節を構造的形式および統辞的機能の観点から分析し、4つの基本的な構造(不定詞節、分詞節、接続詞節、関係詞節)と3つの統辞的機能(名詞節、形容詞節、副詞節)を比較分析の枠組として設定した。今年度は副詞節の基本的な用法のうち特に条件節に焦点を当て、副詞的な分詞による条件表現と明示的な接続詞による第1類から第3類の条件文について、条件節および帰結節における叙法と時制の分布を中心に、アルメニア語とゴート語にそれぞれ固有の特徴を明らかにした。統辞法的分析のために、新約聖書ギリシア語からゴート語訳がなされているパウロ(の名による)書簡の本文とアルメニア語テキストおよびゴート語テキストの対照テキストを作成した。また、新約聖書のアルメニア語訳『ゾフラブ聖書』から「使徒にして神学者福音書記者である聖ヨハネの黙示録」のromanized textをアクセント付きで作成した。ゴート語訳聖書には「黙示録」の翻訳は残っていないが、アルメニア語統辞法研究にとってはきわめて重要な資料であるという理由からである。新約聖書ギリシア語とアルメニア語およびゴート語との間に見られる対応関係およびその異同を節構造に関して考察し、それぞれ独自の統辞法的規則が働いていることを明らかにしようとした。今年度は特に疑問文に焦点を当て、諾否疑問文、否定辞を伴う疑問文、疑問詞を伴う疑問文を中心に据えながら、さらに二重疑問文と従属疑問文をも考察した。

諾否疑問文ではアルメニア語の特徴として、文頭語に置かれる疑問標識(paroyk)は焦点化との関連で捉えるべきこと、否定辞を伴う疑問文ではゴート語のnibaiが否定の返答を強調する修辞的色彩の濃い疑問文に用いられて、アルメニア語にはこうしたニュアンスを示す表現が見られないこと、そして二重疑問文ではアルメニア語で疑問標識が第一選択項にのみ添加されるという特徴は、疑問の対象語が文頭位置もしくはその付近で焦点化されるというアルメニア語的特徴と関連していることを指摘した。最後に、アルメニア語の間接疑問文はゴート語の間接疑問文と同じではなく、直接疑問文と機能的に接触した従属疑問文であることを明らかにして、ゴート語とは統辞類型的に異なっていることを論証した。千種眞一は、古典アルメニア語とゴート語による新約聖書翻訳テクストとギリシア語公認原文との比較分析に基づき、アルメニア語およびゴート語とギリシア語との対応関係ないし異同を、等位構造、関係節構造、特にアルメニア語接続詞t'e, et'e, ziとゴート語接続詞ei, *eiとの比較によるそれらの機能、さらに談話構造に関して詳細に検討した結果、原文への忠実性を最大限に尊重する聖書翻訳テクストであっても、それぞれの言語に内的・自律的な規則体系のもとに統辞法が管理されていることを明らかにした。堂山英次郎は、ギリシア語原文から逸脱したアルメニア語における異訳現象を手がかりとして、中期イラン語、特にパルティア語を中心とする北西イラン方言の統辞法的特徴がアルメニア語統辞法に対して実際に影響を及ぼしたのか、あるとすればどの程度の影響があったのかを言語学的・文献学的に調査・分析した結果、利用可能な資料もかなり限られていて暫定的ではあるが、従来指摘されてきたほど強い影響があった可能性は意外に低いのではないかとの結論を得た。こうした分析結果を受けて、新約ギリシア語を共通の基盤として、純粋にアルメニア語的そして純粋にゴート語的な統辞法的な特徴が比定されうることが明らかになった。また、最終年度における研究成果の報告へ向けて、新約聖書福音書のうち「マルコによる福音書」をテクストサンプルとして、上記の等位構造、関係節構造、従属接続詞の機能、談話構造等について総合的な比較統辞的分析・記述を試みた。
機能性薄膜の形成技術の開発と応用

本研究の目的は、薄膜形成技術及び薄膜を応用した機能性材料を研究開発している第一線の研究者を集結し、相互の技術交流と学際的相互乗り入れを通して、新しい機能性薄膜の研究開発とその形成技術の開発を行うことである。2年間の研究を通して、現在注目されている種々の研究分野において、様々な機能を持つ薄膜が開発された。また、形成技術も多種多様であり、横断的連携によって、当初の目的を達成できたと考えられる。具体的な研究成果の一端は、以下の通りである。1.ガスソ-ス分子線エピタキシャル法が、本研究期間内に急激に発展し、良質でしかも精密制御された超薄膜の形成が可能になった。2.励起プロセスの応用により、ダイヤモンド薄膜や有機材料ー金属の複合膜などの新しい機能を持った薄膜や通常の方法では形成できない薄膜の成長を可能にした。また、高温超伝動薄膜の形成温度の低温化も実現された。3.原子層レベルの積層制御により,薄膜の物性から界面・表面で発現する物性の解明へと進展した。4.ダイヤモンド薄膜の半導体としての応用、有機材料ー金属及び絶縁体ー半導体等の複合薄膜の物性など、機能性薄膜としての可能性を含んだ研究が発展した。本研究により、材料分野及び技術分野と薄膜形成技術の結びつきを、マトリクスの形で把握することができた。これにより、薄膜形成技術の総合的かつ有効な活用を図ることが可能になるとともに,現在未知の分野として残っている領域をマトリクスの空白部分として明らかにすることができた。この空白部分は、新しい可能性を潜在させていると考えられ、今後の発展が期待される。本総合研究の初年度である本年度は各研究者が個々の研究分野(物質形成方法)において、機能性薄膜や新しい物質の薄膜の形成と特性について研究を行ない、研究者間の相互の情報およびデータ交換を行なうことによって各々の発展を図った。そして、平成元年1月に研究会を開き、各分野において研究した薄膜形成方法とその機構および薄膜の特性に関する結果を発表し、活発に討論を行った。各研究者の材料分野はシリコン系半導体、化合物半導体、有機高分子材料、絶縁物および超伝導膜ダイヤモンド、アモルファス材料の多岐にわたっている。また、その薄膜形成技術も真空蒸着法、スパッタ法、分子線エピタキシ法、気相成長法、液相成長法、固相成長法、励起法(高周波、直流放電、光、イオン)等、多岐にわたっており、現在までに開発された薄膜成長技術にとどまらず、新しい芽を多く見い出すことができた。例えば励起プロセスの新しい応用と発展および層状積層埋め込み構造への応用を図る見通しを得た。さらに、研究会では個々の薄膜材料を形成する上での成長の特性および問題点が浮き彫りにされ、各分野の先駆的研究者が相互に薄膜形成技術を横断的に検討し、学際的に議論することができた。この結果、様々な機能性薄膜の可能性を考察できる段階に達した。具体的には、金属誘電体、半導体および超伝導体などの原子層積層構造や埋め込み構造によって、さらにそれらと有機材料との複合化によって、様々な特性が期待できる。来年度は本年度学際的に検討し合った成果(データ、新しい方法)を用いて、各々が対象としている機能性薄膜の開発と基礎的知見の集積を行なう。この目的に沿って、薄膜形成技術およびその評価技術の相互交流をさらに図る。本年度は、前年度において学際的に検討を行なった結果に基づき、機能性薄膜の形成技術をより一層発展させるとともに、新しい薄膜材料の開発や形成技術の他分野への応用を目的として研究を行なった。

具体的には、平成元年度においては各研究分担者相互の連携を深めるとともにその集約として研究会を11月と12月の2回開催し、薄膜形成技術とその成長機構、新しい機能性薄膜の特性等について活発な議論・討論を行なった。各研究分担者の材料分野は、シリコン系半導体、化合物半導体、絶縁物、高温超伝導体、ダイヤモンド、アモルファス材料、有機高分子材料等の多岐にわたった。また、形成方法についても、真空蒸着法、スパッタリング法、分子線エピタキシャル法、気相成長法、液相成長法、各種励起法(高周波、直流放電、光、イオン等)などそれぞれの材料に対して種々の方法が検討された。本年度の学際的交流により発展した新しい芽として、ガスソ-ス分子線エピタキシャル法による半導体薄膜の成長、高温超伝導体へのイオンプレ-ティング法の応用、金属複合膜の開発等がある。特に、半導体薄膜を中心として、形成技術は原子層レベルの成長制御が可能な水準に達し、学問的には薄膜の物性から界面・表面で発現する物性へと発展をみせた。すなわち、薄膜形成技術の進歩により、材料制術と材料設計はサイズ効果、量子力学的効果及び界面・表面物性をふまえた新しい段階へと進展しつつあり、本研究においてもこのことに関する研究が多数行なわれた。本研究により、薄膜形成技術と材料の関係をマトリクスの形で把握することができた。これにより、今後形成技術を総合的かつ有効に活用することができると考えられる。特に、マトリクスの空白部分には、新しい芽を潜在させている可能性があり、今後の検討が重要と考えられる。
電気泳動時間計測を基盤とする単一粒子質量測定法の創成

本研究では、マイクロポア/マイクロ流路/ナノ電極を融合させた新規センサ構造を開発し、大きさや表面電荷密度が既知のナノ粒子を対象に、当該センサデバイスによる1粒子電気泳動時間計測を実施した。まず横電場の印加無しに流路を通るイオン電流計測を実施した結果、粒子通過を示唆する電流パルスシグナルを観測した。一方、横電場を加えた場合は、流路を通るイオン電流が埋め込み電極間の電圧に比例して減少し、粒子通過に伴う流路を通るイオン電流変化と同期した横方向の電流応答が観測された。これにより、埋め込み電極間電流計測を応用した粒子のダイナミクス解析及びその質量分析応用の可能性を実証することができた。本研究では、微小流路内における検体の電気泳動時間計測を基盤とする高感度質量分析法を創成する。そのためにまず、マイクロポア/マイクロ流路/ナノ電極を融合させた新規センサ構造を開発し、1粒子検出のための微小電流測定系並びに電気泳動制御プログラムを立ち上げた。SiO2膜付きSiウエハ上にフォトリソグラフィー法、電子線描画法および高周波マグネトロンスパッタプロセスを用いて、約150nmの電極間距離を有する複数電極ギャップと幅約200nmのマイクロ流路で構成されたデバイスチップを作製した。当該デバイスを用いて、大きさや表面電荷密度が既知のナノ粒子を対象に、当該センサデバイスによる1粒子電気泳動時間計測を実施した。一様な深さの流路で構成されたセンサでは、導入流路部がセンサ部流路に比して顕著に長くなるため、電気泳動や水圧による粒子の泳動が困難であった。そこで、センサ部となるマイクロ流路より深い導入流路を有する2段構造流路設計に変更した。これを用いて、まず横電場の印加無しに流路を通るイオン電流計測を実施した結果、粒子通過を示唆する電流パルスシグナルを観測した。ナノテクノロジー
フィトシスタチンの昆虫生育抑止効果の検証と耐虫イネの分子育種

研究代表者らは、生体防御因子としてのフィトシスタチンの機能の解明、およびその有用性の検索を行った。以下に、これら2点について個別に本年度の研究実績を示す。1.昆虫の生育抑止効果の分子レベルでの解明オオムギのシステイン型プロテイナーゼ(CP)であるアリューレインをプローブに用い、モデル昆虫であるショウジョウバエの遺伝子ライブラリーをスクリーニングした結果、数種の陽性クローンをを得た。このうちの1つの塩基配列を解析したところ、CPをコードするしていることが判明した。この遺伝子DCP1の発現部位を解析するため、DCP1に対するcRNAを合成し、ショウジョウバエの胚およひ幼虫を用いて、in situハイブリダイゼーションを行ったところ、DCP1が消化管において大量に発現していることが明らかとなった。これにより、植物シスタチンの抗虫効果は昆虫消化管CPの阻害による昆虫生育抑止効果である可能性が強く示唆された。続いて、コクゾウの遺伝子ライブラリーを作製し、このDCP1をプローブに用いてスクリーニングを行ったところ、陽性クローンが得られた。現在、その塩基配列を解析している。2.耐虫性イネの分子育種イネのカルスより調製したプロトプラストに、トウモロコシのシスタチン(CC)遺伝子を薬剤耐性遺伝子とともにエレクトロポーレーション法により導入し、薬剤耐性選抜をかねてカルスへと再生させた。再生カルスから、ゲノムサザン分析により、CC遺伝子が導入されたものをさらに選抜し、ついでノーザン分析により、CCmRNAの発現を調べた。現在、発現が認められたカルスについて、植物体への育種を試みている。
In vivo鋳型誘起合成を利用した細胞内シグナル遮断分子の創製と細胞機能制御

Transforminggrowthfactor-β(TGF-β)シグナルは,細胞の増殖やアポトーシスなど多くの生命現象に関与する.本研究では,新規なTGF-βシグナル制御法の開発を目指して,(1)TGF-βシグナルの下流のリン酸化タンパク質であるリン酸化Smad2認識分子の創製,および(2)TGF受容体の翻訳後修飾糖鎖に着目したTGF-βシグナルの制御を検討した.(1)では,動的コンビナトリアルケミストリーの手法により,リン酸化Smad2認識分子を開発した.(2)では,コアフコース構造に着目し,その認識分子,および生合成酵素阻害剤の開発に取り組んだ.本研究では,特定のリン酸化タンパク質を認識することで,タンパク質-タンパク質相互作用の制御を可能とする分子の創製を目的としている.申請者の研究室では,特定のリン酸化タンパク質を認識する低分子ペプチド(PRペプチド)の創製に成功しており,この研究では,その分子デザインの改良と共に,これを基盤として種々の機能性分子の創製を行う.本年度は,まず,リン酸基切断活性を持つペプチドの創製を試みた.このようなペプチドを創製することができれば,これをPRペプチドと連結させることで,人口のホスファターゼ様活性を持つ低分子化合物の創製が可能となる.コンビナトリアルケミストリーの手法を用いてジペプチドからヘキサペプチドを合成したところ,驚くべきことに,ジペプチドに比較的強いリン酸切断活性が見られた.さらに詳細に調べたところ,Gly-Argの配列を持つジペプチドにリン酸基切断活性が見られた.続いて,TGF-&#61538;シグナルの制御を目指し,Smadのリン酸化MH2ドメインを認識する分子の創製を試みた.リン酸化されたSmadのC末端の配列を鋳型として,その認識に使われるアミノ酸をランダムにsplitand pool法で連結させたペプチドを作用させて鋳型誘起合成を行うことで,リン酸化されたSmadのC末端の配列を認識するペプチドを創製することとした.そのための鋳型に作用させるライブラリー分子の合成を完了し,現在,鋳型となるリン酸化ペプチドの合成を進めているところである.本研究では,TGF-βのSmad2のリン酸化を介したシグナル伝達の制御分子の開発を目指している.具体的には,リン酸化Smad2(pSmad2)を認識する分子と脱リン酸化活性を持つ分子を探索し,これらを連結することで,pSmad2を特異的に脱リン酸化する分子の開発を行う.昨年までに,脱リン酸化活性を持つジペプチドを見出しており,本年はpSmad2認識分子の開発を目指した.pSmad2認識分子の開発には,当研究室で開発された“鋳型有機合成"を用いた.まず,“鋳型"となるpSmad2のリン酸化部分配列と,アジドを導入したトリペプチドライブラリーおよび,アルキンを導入したトリペプチドライブラリーを合成した.続いて,“鋳型"存在下で,合成したライブラリーを作用させてクリックケミストリーを行った.その結果,“鋳型"存在下で有意に生成量が増加するペプチドライブラリーの組み合わせを見出し,現在,これらのペプチドとpSmad2との親和性を検証中である.加えて,TGF-βのシグナル伝達制御のために,翻訳後修飾糖鎖の構造を認識するペプチドの探索も行っている.TGF-β受容体は糖鎖による翻訳後修飾を受けており,この翻訳後修飾糖鎖からコアフコースと呼ばれる糖を取り除くとシグナルが伝達されなくなる.そこで,このコアフコース含有糖鎖を認識する分子を創製し,この分子を用いてTGF-βシグナルの制御を検討しようと考えた.本年は,そのためにビオチン標識化したコアフコース含有糖鎖の合成および,コントロールとして用いるコアフコースを持たない糖鎖の合成を行い,現在,これらを認識するペプチドを探索中である.また,コアフコース構造の除去もTGF-βのシグナル伝達阻害につながると考え,コアフコースを形成する糖転移酵素であるFUT8の阻害剤の開発も行い,現在までに数μM程度でこの酵素を阻害する化合物を得ている.(1)TGF-βシグナル下流のリン酸化タンパク質であるリン酸化Smad2認識分子の創製TGF-βシグナル下流には複数の伝達経路が存在している.本研究では,Smad2のリン酸化を伴うシグナル伝達経路に着目し,この経路を選択的に制御する分子の創製を目指した.動的コンビナトリアルケミストリーの手法を応用した“鋳型誘起合成"により,リン酸化Smad2のリン酸化配列を認識する分子を創製した.等温滴定型熱量計(ITC)を用いた測定により,得られた化合物は鋳型を認識し,その解離定数は10 μM程度であった.さらに,鋳型との親和性向上を狙い,得られたペプチドをの環化によるし,配座固定の固定を検討した.(2)TGF受容体の翻訳後修飾糖鎖に注目したシグナル制御法の開発N-結合型糖鎖(N-グリカン)とはタンパク質のアスパラギンに結合した翻訳後修飾糖鎖で,還元末端のグルコサミンにα1,6結合で連結したフコースをコアフコースという.TGF-β受容体(TβRII)中のN-グリカンからコアフコース構造を除くとは糖鎖による翻訳後修飾を受けており、この糖鎖が“コアフコース"構造を持たない場合、受容体その活性が大きく低下する.本研究では,コアフコース認識分子を創製し,これを用いた新規TGF-βシグナル制御法の開発を検討した.加えて,コアフコースの生合成酵素であるFUT8の阻害剤の開発も行い,数μM程度で阻害活性を示す化合物を得た.Transforminggrowthfactor-β(TGF-β)

シグナルは,細胞の増殖やアポトーシスなど多くの生命現象に関与する.本研究では,新規なTGF-βシグナル制御法の開発を目指して,(1)TGF-βシグナルの下流のリン酸化タンパク質であるリン酸化Smad2認識分子の創製,および(2)TGF受容体の翻訳後修飾糖鎖に着目したTGF-βシグナルの制御を検討した.(1)では,動的コンビナトリアルケミストリーの手法により,リン酸化Smad2認識分子を開発した.(2)では,コアフコース構造に着目し,その認識分子,および生合成酵素阻害剤の開発に取り組んだ.TGF-βのシグナル伝達制御分子の開発において,その下流のシグナル伝達分子のひとつであるリン酸化Smad2(pSmad2)認識分子の探索を行っている.そのために必要なライブラリーおよび“鋳型"分子の合成を達成し,これらを用いたスクリーニングも行った.その結果,pSmad2認識分子候補化合物を得ることに成功し,現在その機能評価を行っている.そのため,想定していた程度の成果は得られている.一方で,ここで開発した手法はスクリーニングに非常に時間がかかり,効率的な方法とは言えず,今後,より汎用性の高い方法にするためには,方法論の改良が必要である.また,本年度から,TGF-β受容体の翻訳後修飾糖鎖に着目したシグナル伝達制御にも着手した.このような研究は全く前例が無く,極めて独創的である.現在までにコアフコース含有糖鎖およびコントロールとして用いる糖鎖のビオチン標識体の合成を完了した.これらの糖鎖は分子量1500を超える分子であり,合成に大きな困難を伴が,酵素合成を有効に利用することで,これらの合成を達成でき,一定の成果は得られている.現在,コアフコース含有糖鎖を認識するペプチドのスクリーニングを行っているが,糖鎖特有の柔軟な構造のために,これを認識する分子の探索は難航している.今後,ライブラリーのサイズを大きくするなどの検討を行い,目的の分子を開発する.一方,コアフコース構造の生合成酵素であるFUT8の阻害剤の開発も順調に進んでおり,既に数μMでFUT8を阻害する化合物を得ており,これから,in vivoでの評価を行う.ケミカルバイオロジーpSmad2認識分子の候補化合物として得られたペプチドの機能評価をITCを用いて行う.その結果,良好な結果が得られた場合には,1年目に開発した脱リン酸化活性を持つペプチドと連結してpSmad2に特異的な脱リン酸化分子の開発を目指す.さらに,その分子を細胞系で利用することを検討する.細胞系での利用に当たっては,Western blottingにより抗体を用いてpSmad2を検出する系を構築し,pSmad2の増減を観察する.一方,また,より汎用的に利用可能な鋳型有機合成の手法の開発も併せて検討する.具体的には樹脂上で鋳型有機合成を行い,反応したペプチドのみが環状化して樹脂から切り出されてくる方法論を構築する.これにより迅速な認識分子の探索が可能となると考えている.一方,翻訳後修飾糖鎖の構造に注目したTGF-βシグナルの制御にも力を入れる.合成したコアフコース含有糖鎖に対する認識
戦前期農家経済の実証分析:パネルデータ化の試み

戦前の農家経済調査の個票をデータベース化し、それに基づいて、経済史、農業経済、開発経済学などの学際的なアプローチを用いて総合的に農家経済のあり方を分析した。とりわけ、戦前農家の金融負債の在り方、戦時期の食料集荷統制の在り方などについて具体的に検討を行い、論文として公刊し、学会発表を行った。また、開発経済学との関係で、現在の発展途上国における農家の直面する各種のリスクに対する制度的対応としてどのようなものがあり、それが戦前期の日本農家の制度とどのように類似しているのか等について検討を行った。平成22年度の研究実績としては、農家経済調査資料のデータベース形成に全力を挙げてとり組んだ。具体的には、農家経済調査個票のマイクロ撮影は、46都道府県分を終了した。マイクロ撮影したデータのデジタル化は、32県分が終了している。そのデータをコンピューター上で使えるようなデータ入力は16県、その校正は8県分が済み、さらにできたデータベースを同一家計について連結したパネル化は4府県まで終了している。経済史分野では、斎藤が、家計内の労働分配および家事労働との関係についての研究を行った。また、斎藤と佐藤は、明治民法が農家の家族形成に与えた影響を考察し、論文を発表した。経済発展論分野では、櫻井が、ザンビアにおける農家へのショックがどのように回復するかということを計量経済学的に考察している。具体的には、ザンビアにおける天候の変化(降雨や旱ばつ)が農業生産や家畜保有あるいは消費量にどのような影響を与えるのかを、詳細で頻度の高いパネルデータを作成し、実証を行っている。黒崎も、発展途上国の農家の消費行動の分析を通してリスク回避行動のあり方を分析している。また黒崎は、発展途上国の農業の発展を長期的な視点から分析することも行い、本研究と現代の経済発展論どの関係を模索している。櫻井と黒崎は、その成果を論文として刊行している。計量経済学分野では、北村が、不均一パネルデータの構造に関する基礎研究を行うと同時に、戦間期の金融市場の問題を農業経済との関連で考察している。情報処理分野では、安田が、データの公開を前提としたデータベースの設計と運用に関して研究を行った。平成23年度は農家経済調査のデータベース化に関しては、昭和6年昭和16年の期間について、鹿児島県および補完資料のマイクロフィルム撮影を行い、これによって全都道府県についてのマイクロフィルム撮影が完了した。さらに、5道県(北海道、兵庫、愛媛、佐賀、神奈川)についてのデータ入力を行い、7府県(茨城、新潟、富山、山梨、愛知、島根、福岡)についてはデータベースが完成し、実証研究が可能になった。丸・草処・高島(2012)「昭和恐慌からの農村復興期における農家の資産貯蓄行動-農林省第3期農家経済調査パネルデータによる分析-」では、それら7府県11年分のデータを用いて、農家の資産選択行動を分析し、予備的貯蓄行動があったことを実証した。仙田は、同様のデータを用いて恐慌によって引き起こされた共変量ショックが、農家家計の農地利用、農外労働供給などに及ぼした影響を分析した。また統計資料としては「農家経済調査データベース編成報告書Vol.7京大式簿記マニュアル集成」、「復刻自計式農家経済簿」を刊行した。研究分担者および連携研究者は、各自の研究分野で活発な研究活動を行い、農家経済調査の研究の促進に寄与した。とりわけ、浅見は、戦前期農家経済調査の簿記の変遷を、インセンティブシステム設計の観点から検討した。尾関は、戦前の農家経済調査の資料論的調査を継続した。櫻井は、アフリカ南部ザンビアで集めた月次の農家家計パネルデータを大雨により農作物に大きな被害を受けた農家が、ショック後に生産資本を売却するかどうかを計量経済学的に検定するなど、戦前日本における農家経済との比較が可能になるような実証結果を得た。澤田は、同様の調査をフィリピンに行った。北村は、近年の日本の家計の資産選択行動における学歴効果や所得不平等と所得再分配機能の評価を行うことで、戦前農家経済行動の分析手法を提示した。平成24年度の研究成果は以下のとおりである。農家経済調査のデータベースの形成に関しては、研究代表者の北村が担当し41府県分のデータベースが完成あるいは着手を始めた。経済史の分野では、研究分担者の斎藤が、イエのワーキングスを規定する法と制度が徳川時代と明治以降においてどのように変化したかを集中的に研究し、研究分担者の佐藤との共著論文として刊行した。農業経済の分野では、連携研究者の浅見が、戦前期の農家経済調査個票を用いて、戦前期の農業経営発展の動向に関する経済分析の研究成果をとりまとめた。浅見が編著者となり、連携研究者の仙田が分担執筆者となった「農業経営発展の会計学」を出版した。また仙田は、戦前期の北海道・東北地方・北陸地方で実施された各種の農家調査をもとに、1930年代日本の農家負債に関する基礎的な事実を明らかにした。

連携研究者の永江は、埼玉県八潮市に所蔵されている食糧供出割当台帳のデータ入力・分析を実施し、戦時期の食糧集荷統制が当時の農村秩序に及ぼした影響に注目し、学会報告を行った。連携研究者の尾関は、戦前日本の農家経済調査の集大成でもある大槻正男の農家経済簿記英訳版の復刻に際し、その資料論的考察を行った。また日本の農家経済調査と1930年代の英国のFarm Household Surveyとの比較研究を進めた。開発経済の分野では、研究分担者の黒崎が、リスクへの対応に焦点を当てた農村家計調査を通じてインド、パキスタンにおけるミクロデータを収集し、研究を行った。研究分担者の櫻井は、ザンビアの農家家計調査データを使い、天候ショックへの農家家計の対処行動を、家畜資産の売買や消費構成の変更の観点から分析した。連携研究者の澤田は、戦前日本の農家の生産・消費行動と市場の不完全性などにつき、開発経済学の視点から接近する基礎研究として、現代のフィリピン農村を対象とした農家調査を実施した。当研究はデータベースの構築を集中的に行っており、編集体制などの充実を計ったこともあり、当初の計画を超えるスピードでデータベースが蓄積されている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は作成したデータベースを用いて、農家経済の諸側面、生産、消費、投資、労働、金融等に関して、多角的な実証研究を行う予定である。とりわけ、消費・投資に関しては、これまで実証研究の蓄積があり、それらとの比較も行う。
東アジアにおける狩猟法の発展に関する実験考古学的研究

本研究は、東アジアにおける狩猟法の進化史を明らかにすることを目的とする。このため、投射実験によって狩猟時に石器に残される衝撃剥離や微細衝撃線状痕の形成パターンと狩猟法との関係を把握することを目指す。実験により、衝撃剥離や微細衝撃線状痕の発生率、衝撃剥離の規模、試料の残存率が、投射速度に応じて変化することが分かった。以上の結果から、衝撃剥離や微細衝撃線状痕の形成パターンと投射速度との間に明瞭な相関があり、この相関に基づいて当時採用されていた狩猟法を同定することが可能であることが明らかとなった。本研究は、東アジアにおける狩猟法の発展を、大規模な投射実験の成果に基づいて明らかにすることを目指す。平成22年度は、投射実験準備を進め、日本列島で後期旧石器時代初頭に出現する台形様石器レプリカの投射実験、台形様石器考古資料の分析をおこなった。実験に当たっては、刺突、手投げ、投槍器を使っての遠隔射撃、弓矢の使用、の各狩猟法で生じる投射速度を復元するため、Praehistorlc Archery社に製作を依頼した改良ボウガンをドイツより手配した。本年度の投射実験により、台形様石器という形態の石器において、狩猟法と衝撃剥離痕の規模、形状、頻度との間に、強い相関があることが明白となった。台形様石器は、刺突のスピード(エネルギー)では、皮を破っても肉を貫通して骨に達することはなく、それゆえ石器に衝撃剥離が生じることはない。これが手投げになると、多くの試料が骨にまで達し、微小な衝撃剥離が生じる。さらに投槍器の速度となると、台形様石器が確実に骨を貫通し、指標的な衝撃剥離が高頻度で発生するようになる。弓の速度に至っては、レプリカが複数片に割れるような大規模な破損が生じてしまうことがわかった。この実験結果と考古資料の分析結果を比較検討すると、後期旧石器時代初頭に登場する台形様石器は、弓を用いたことが明白な中石器時代の台形石器とは異なり、少なくとも弓は用いられていないことが明らかとなった。この結果は、相似した形態の石器であっても、時期によってその狩猟法が違っていたことを明らかにした点で重要である。平成23年度以降、ナイフ形石器、尖頭器、細石刃レプリカといった別形態の石器を用いた投射実験を遂行し、さらに同器種の考古資料を分析することで、東アジアにおける狩猟法発展のプロセスが解明される。本研究は、東アジアにおける狩猟法の発展を、大規模な投射実験の成果に基づいて明らかにすることを目指すものである。平成23年度は、昨年度に引き続き投射実験を進め、そのデータ解析、考古資料の分析をおこなった。実験の結果、各狩猟法と衝撃剥離および微細衝撃線状痕の発生頻度の間に明瞭な相関が認められた。また、衝撃剥離の規模も狩猟法と相関を示し、投槍器や弓矢の速度では衝撃剥離の長さが10mmを超える確率が高くなることが明らかとなった。また、槍先レプリカの残存率も狩猟法と相関関係にあり、特に弓矢の速度では試料の断片化が進み、試料の残存率が低くなることが明らかとなった。ただし、それらの程度は、槍先形態に依存することも、本プロジェクトの投射実験で明瞭となった。例えば、台形様石器やナイフ形石器と呼ばれる槍先形態のレプリカ試料では、衝撃剥離の発生頻度、衝撃剥離規模、残存率が著しく異なり、したがって考古資料を解析する際は、該当する槍先形態の実験結果に基づいて評価することが不可欠であることも明らかとなった。また、東アジア出土考古資料の分析をおこない、本実験で見いだされた衝撃剥離と同様の痕跡を確認した。本プロジェクトで遂行された実験により、狩猟法を復元するために分析すべき重要な属性が明らかとなった。これにより、本実験手法が先史時代の狩猟法を復元する有効な手段となることを確認できた。また、今後より多様な形態の槍先レプリカの投射実験を遂行した場合、東アジア出土考古資料に見出された衝撃剥離が、いかなる狩猟法のもとで形成された痕跡であるのかを解明することができる見通しが立った。本プロジェクトの成果は、ドイツ・マインツ大学で開催した先史時代狩猟具に関する国際シンポジウムで発表した。
トライボロジ現象の動的可視化計測のための超高速サーモマイクロスコープの開発

本研究の目的は,すべり・転がり接触,およびフレッティング状態下の接触面およびその近傍における,摩擦・磨耗による発熱による温度分布,および応力状態変化による熱弾性温度変動を,ミリ秒オーダーで高速に可視化計測できる赤外線計測システムを試作するとともに,これを用いて摩擦・磨耗,フレッティング疲労による材料の破壊メカニズムを解明することにある.赤外線計測システムの試作およびこれを用いた実験的検討を行った結果,以下の研究成果を得た.1.高速赤外線サーモグラフィを基礎に,物体の接触部およびその近傍の温度分布,および応力分布を高速かつ高精度に計測・評価できる赤外線計測システムを構築した.2.接触状態にある二つの物体の一方に赤外線透過材料を用いて,接触面の熱弾性温度変動計測を行うことにより,接触応力分布のその場可視化計測を行った.その結果,平面接触および球面対平面のHertz接触における接触応力分布を精度良く定量的に計測できることが明らかになった.3.フレッティングき裂発生・進展評価システムを構築し,フレッティングき裂発生の初期段階における接触面の状態および応力分布のその場計測を行った.その結果,フレッティング疲労き裂発生時における摩擦係数の変化,固着・部分すべり状態の発生,およびこれらに起因する応力分布の変化を詳細に計測することが可能となった.本研究の目的は,すべり・転がり接触,およびフレッティング状態下の接触面およびその近傍における,摩擦・磨耗による発熱による温度分布,および応力状態変化による熱弾性温度変動を,ミリ秒オーダーで高速に可視化計測できる赤外線計測システムを試作するとともに,これを用いて摩擦・磨耗,フレッティング疲労による材料の破壊メカニズムを解明することにある.赤外線計測システムの試作およびこれを用いた実験的検討を行った結果,以下の研究成果を得た.1.高速赤外線サーモグラフィを基礎に,物体の接触部およびその近傍の温度分布,および応力分布を高速かつ高精度に計測・評価できる赤外線計測システムを構築した.2.接触状態にある二つの物体の一方に赤外線透過材料を用いて,接触面の熱弾性温度変動計測を行うことにより,接触応力分布のその場可視化計測を行った.その結果,平面接触および球面対平面のHertz接触における接触応力分布を精度良く定量的に計測できることが明らかになった.3.フレッティングき裂発生・進展評価システムを構築し,フレッティングき裂発生の初期段階における接触面の状態および応力分布のその場計測を行った.その結果,フレッティング疲労き裂発生時における摩擦係数の変化,固着・部分すべり状態の発生,およびこれらに起因する応力分布の変化を詳細に計測することが可能となった.平成9年度には、高速赤外線サーモグラフィを基礎としたサーモマイクロスコープ計測システムを構築するとともに,これを用いた接触応力分布計測,フレッティング疲労時における接触部近傍の温度分布計測,研削温度計測を行った.これまでに得られた研究成果を以下に示す.(1)高速赤外線サーモグラフィを基礎に,これに温度分布データ処理装置を付加し,接触部およびその近傍の温度分布の高精度計測が可能なシステムを構築した.(2)接触状態にある二つの物体の一方に赤外線透過材料を用いた場合に、接触面の温度分布が赤外線サーモグラフィにより透過材料越しに計測できることを応用して,同手法を接触応力に起因する熱弾性発熱による温度分布計測に適用し,接触応力分布のその場可視化計測法の開発を行った.スタンプ型の平面接触および球面と平面のHertz点接触における接触応力分布の計測を行った.その結果,平面接触においては接触応力の発生部位を鮮明に可視化計測することができ,荷重振幅の違いによる応力変動値の違いも定量化できることが明らかとなった.さらに,球面と平面の点接触における接触応力分布計測においては,Hertz理論に良く符合する接触応力分布の計測結果を得た.(3)構築した計測システムを用いて,フレッティング疲労き裂発生時の接触部近傍の温度分布を詳細に計測することにより,フレッティングき裂発生の初期段階における接触面の状態および応力分布の評価を行った.その結果,フレッティング疲労き裂発生時の摩擦係数の変化,スティックスリップ条件の発生,およびこれに起因する応力分布を詳細に計測することが可能となり,その結果は数値シミュレーションによる計測とよく一致した.平成10年度には,高速赤外線サーモグラフィを基礎としたトライボロジ現象のその場計測システムを構築するとともに,これを用いた接触応力分布計測,すべり接触摩耗時の高速温度分布計測に関する検討を行った.これまでに得られた研究成果を以下に示す.(1)高速赤外線サーモグラフィを基礎に,これに近接拡大光学レンズ,温度分布の高速データ取り込み装置および処理装置を付加し,接触部およびその近傍の温度分布の高速・高精度計測が可能なシステムを完成させた.(2)接触状態にある二つの物体の一方に赤外線透過材料を用いることにより,接触面の温度分布を赤外線サーモグラフィにより直接その場計測する手法を用いて,すべり接触摩擦・摩耗時の温度分布の計測を行った.まず,PEEK対サファイアのすべり接触摩擦・摩耗状態において,潤滑状態からすべり摩擦,摩耗状態に至る過程において,摩擦係数と接触面の温度分布の関係について調べ,摩擦係数の増大に伴う温度上昇およびPEEKの摩耗による自己潤滑作用を確認した.次に,ベアリング鋼対サファイアのすべり接触摩耗時における接触面の温度分布を,毎秒1200フレームで高速画像計測した.その結果,摩耗が起こっている領域内で,持続時間1/1200秒の瞬間的な発熱を記録し,摩耗時の閃光温度上昇を計測できる可能性があることを確認した.

(3)赤外線透過材料を用いて接触面の熱弾性温度変動を赤外線サーモグラフィにより透過材料越しに計測する,赤外線による接触応力分布その場計測法の精度改善に関する検討を行った.特に,球面対平面のHertz点接触において,変動圧縮負荷の下で接触面積が変化する場合における接触応力分布の計測精度改善手法の開発を行った.その結果,Hertz理論に良く符合する接触応力分布の計測結果を得て,接触応力分布の定量計測を行うことが可能であることを明らかにした.平成11年度には,高速赤外線サーモグラフィを基礎としたトライボロジ現象のその場計測システムを用いて,接触応力分布計測,およびフレッティング疲労き裂発生・進展時における応力分布のその場計測に関する検討を行った.得られた研究成果を以下に示す.(1)高速赤外線サーモグラフィ,近接拡大光学レンズ,赤外線計測データを高速で処理できるロックイン信号処理装置による熱弾性応力評価システム,および電気油圧サーボ試験機にフレッティング・リグを付加した試験装置から構成される,フレッティングき裂発生・進展評価システムを構築した.(2)フレッティングき裂発生・進展評価システムを用いて,フレッティングき裂発生およびき裂進展時における応力分布の計測を行った.ポリカーボネート試験片および円筒接触面を有するポリカーボネート接触片を用いて,フレッティング状態下の試験片および接触片の応力分布のその場計測を行った.この時,ポリカーボネートの透明性を利用して,フレッティングき裂発生および進展状態,および試験片と接触片の接触状態の観察を,赤外線応力計測と同時に実施した.接触片に負荷した荷重の増大に従って,フレッティング特有の接線カの作用に起因する応力集中部位が見られた.また,この応力集中が最も顕著な位置から,フレッティング疲労き裂が発生することを確認した.(3)接触片に赤外透過材料を使用して,フレッティング状態における接触面近傍の温度分布を接触片越しに直接計測した.これにより,熱弾性応力計測法を試験片の接触面における応力変動の計測に適用した.その結果,フレッティング疲労き裂発生に,接触片の三次元的な接触による応力分布の影響が見られることが明らかとなった.4)接触面の熱弾性温度変動を赤外線透過材料越しに計測することによる,接触応力分布その場計測法の精度改善に間する検討を行った.変動圧縮負荷の下で接触面積が変化する球面対平面のHertz点接触において,新しい赤外線データ処理手法を用いることにより,接触応力分布を精度良く計測できることを実験的に示した.