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中国山西省におけるヒ素発がんの臨床疫学的研究および発がん・悪性化のリスク評価

中国山西省において慢性ヒ素曝露により皮膚色素脱失・沈着および角化などが観察された患者では、血液中に酸化的DNA損傷マーカー(8-OHdG)を確認し、皮膚異常と関連性が高いことを明らかにした。ヒト正常皮膚由来の細胞株(HaCaT)を低濃度のヒ素に曝露しながら長期間培養すると、DNA損傷マーカー(8-ニトログアニン)およびがん幹細胞マーカー(CD44v6)が発現し、腫瘍を形成する能力を獲得した。地下地層にヒ素が含まれる地域では、地下水汚染など、ヒ素の自然環境汚染・ヒトへの健康影響が深刻である。ヒ素による発がんには、慢性炎症が重要な役割を果たすと考えられる。炎症条件下では炎症細胞や上皮細胞から活性酸素・窒素種が生成され、8-ニトログアニンなどの変異誘発性DNA損傷塩基を生成して発がんをもたらすと考えられる。我々は、これまで種々の臨床検体および動物モデルで8-ニトログアニンが発がんに関連して生成されることを明らかにしている。本研究では、中国北部の山西医科大学の医師・研究者と共同で、地下水ヒ素汚染地域の住民を対象とした検診・採血・採尿を行い、井戸水のヒ素濃度の測定を行った。また患者の酸化的DNA損傷の指標である8-oxodGについて、患者の血液・尿を測定・解析した。その結果、ヒ素汚染地下水を長期間飲用し、皮膚病理変化を認めた患者では、血液・尿中で8-oxodGの有意な上昇が認められた。さらに、我々はヒト表皮角化細胞由来HaCaT細胞を用いて、0.05PPM砒素を含む培地中で培養を行い、経時的に免疫染色を行った。その結果、一部のヒ素暴露細胞において明瞭な8-ニトログアニンの生成を認めた。20週間ヒ素暴露した培養細胞は、腫瘍形成能を獲得することが明らかとなり、この細胞をヌードマウスの皮下に移植すると腫瘍を発生し、3週間で直径約10mmに達した。ヒ素暴露による腫瘍組織でのがん幹細胞を解析するため、c-Myc, Racl, CD34, CD44, CD133などのマーカーを用いた解析や、損傷DNA塩基の解析を、現在進めているところである。また、ヒ素慢性中毒モデルマウスを作成し、ヒ素による中枢神経の神経細胞において明瞭な8-ニトログアニンの生成を認めた(J Biomed Sci.2010 17:S7,1-6)。地下地層にヒ素が含まれる地域では、ヒ素の自然環境汚染・ヒトへの健康影響が深刻である。ヒ素中毒では炎症をともなうため、炎症細胞などから活性酸素・窒素種が生成され、8-ニトログアニンなどの変異誘発性DNA損傷塩基を生成して発がんをもたらすと考えられる。昨年に引き続き、中国山西省の地下水ヒ素汚染の疑われる地域の住民を対象とした検診・採血・採尿を行い、本年度は、さらに広範囲の井戸水のヒ素濃度を測定した。対象住民190名から尿・血液を採取し、酸化的DNA損傷の指標である8-oxodGを測定し、皮膚病理変化および生活習慣(喫煙、飲酒、職歴、外出習慣など)との関係を解析した。その結果、長期低濃度ヒ素曝露群(汚染地域に長期居住し、出稼ぎなど対象地域外への外出が少ない女性住民)では、尿中のヒ素濃度と8-oxodG量が高いことが明らかになった。皮膚色素脱落・沈着および角化など病理変化が観察されたヒ素曝露患者では、尿中8-oxodG量が正常対照組の約2.8倍の高値であった。また、ヒ素中毒患者の末梢血徐標本では好中球の核に8-oxodGの強い免疫陽性反応を確認し、皮膚の病理変化との関連性について解析中である。さらに、ヒト表皮角化細胞由来HaCaT細胞を用いて、ヒ素0.05ppmを含む培地中で16週間以上培養し、経時的に8-ニトログアニンおよびがん幹細胞マーカーの免疫染色を行った。その結果、各時期の一部のヒ素暴露皮膚細胞において8-ニトログアニンの生成を認めた。また細胞をヒ素含有培地中で長期培養することにより、腫瘍形成能を獲得させることに成功した。この細胞をヌードマウスに接種し、発生した腫瘍組織を用いてがん幹細胞を解析している。c-Myc,Racl,CD34,CD44,CD133などのマーカーを用いた解析や、損傷DNA塩基の解析を、現在進めているところである。前年に引き続き、中国山西省の地下水ヒ素汚染地域において飲用地下水の採集および地域住民の検診・採血・採尿を行った。採取した血液および尿を用いて酸化的DNA損傷の指標である8-oxodGを測定し、さらに皮膚病理変化を解析した。その結果、長期間ヒ素に曝露された人では尿中のヒ素濃度と8-oxodG量が高いことが明らかになった。

皮膚色素脱落・沈着および角化などの病理変化が観察されたヒ素曝露患者では、末梢血の多核白血球の核に8-oxodGを検出し、皮膚の病理変化との関連性が高いことが明らかになった(Toxicology and Applied Pharmacology, 266:143-149, 2013)。ヒト表皮由来の非癌不死化細胞株HaCaTを用いて解析したところ、ヒ素曝露により細胞増殖が亢進した。また足場非依存性のコロニー形成が増加し、幹細胞マーカーCD44v6の発現が上昇し、悪性化していることが明らかになった。このヒ素処理細胞をヌードマウスに接種したところ腫瘍を形成し、ヒ素の低濃度長期曝露により、ヒト皮膚細胞が腫瘍形成能を獲得することが分かった。腫瘍組織ではp53、NF-kBおよびCD44v6の発現が高く、NF-kBの発現誘導を介したCD44v6の発現が、ヒ素発がんに重要な役割を果たす可能性が示唆された(European Journal of Histochemistry 57:e1, 1-9, 2013)。海外研究協力者の協力による、生活用水のヒ素濃度測定、ヒ素中毒患者の血液、尿および臨床データの収集は順調に進展している。中毒患者の皮膚病理診断用の標本収集と癌病理標本の収集のために、地域の各病院に引き続き協力を求めている。収集試料の解析、培養細胞や実験動物を用いた解析も順調である。24年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き、ヒ素曝露により悪性化した培養細胞とヌードマウスを用いて、ヒ素による発がん・悪性化の機構解明をめざす。また、ヒ素汚染が懸念される地域の地下水ヒ素濃度を調査し、さらに数多くのヒ素中毒患者の標本を収集し、解析を進める。一方、中国では現在、工場などにおける職業性ヒ素中毒が重大な問題になっている。我々はすでに、職業性ヒ素中毒患者の試料を250例収集しており、血液・尿中のヒ素濃度、炎症因子、DNA損傷マーカなどの測定を始めている。生活用水の汚染による低濃度ヒ素曝露の慢性中毒患者と、職業性の比較的高濃度のヒ素曝露による慢性中毒患者を、多方面から比較解析することにより、ヒ素による発がん・悪性化のリスク評価をめざす。
素粒子・原子核反応で生成される粒子の識別に関する研究

RICH法により粒子識別を行うためには、高い検出効率と高い位置分解能を持った、紫外光の検出器が必要となる。本研究は最近提案された、CsIを陰極面に蒸着した多線式比例計数箱(MWPC)により紫外光を検出する方法を確認すると同時に、高い検出効率を得るための条件を探索することを目的として開始された。まず、有効面積が5×5cm^2の小型のMWPCを製作した。陰極面を矩形の9個のパッドに分割し、その表面に厚さ0.5mumのCsIを真空蒸着した。CsIが紫外光に対して30%近い量子効率を持つことは知られているが、これは真空の環境におかれた時で、実際MWPCで紫外光を検出するためには、チェンバーガス(メタン)中、及び空気に表面が曝された後に、どれだけの量子効率が期待できるのか調べる必要がある。我々はCsIが真空蒸着された陰極面を出来る限り短時間しか空気に曝さない様にすばやく組み立て、1日メタンガスでフローした後、紫外線ランプを用いて量子効率を測定した。その後、約1日空気に曝した後再び量子効率を測定した。空気に曝すことによって量子効率は約半分に落ちることが判った。しかし、表面を50°C程度に暖めながらメタンガスを2日間フローすると。ほぼ元の量子効率に回復する事が判った。今回の研究により、CsIを陰極面に蒸着したMWPCが紫外光の検出に有効である事が確認された。また、大きなMWPCを組立てる際どうしても陰極面を空気に曝すことになるが、それによる量子効率の低下はその後の処理によりほぼ回復可能であることが判った。これにより実用的な大きさを持ったRICH検出器の製作に目処がついた。
漁業と学歴の社会史

日本漁業は縮減傾向にある。こうしたなかで漁業者の水産教育機関で学ぶ意欲は低下し、漁業就業と学歴との結びつきは弱まっている。優位な産業としての遠洋漁業の衰退がその要因にある。近代において遠洋漁業に人材を輩出した水産学校が旧士族層からの支持を得たことや、200カイリ体制の確立まで水産高校がその存在感を発揮したこととは対照的である。ただし今日では、日本の沖合漁業を支えるインドネシア人労働者にとって学歴が重要になっている。技能実習生として来日するには、国公立の水産高校卒業の学歴が求められるためである。産業構造の変容とグローバルな労働力移動が、漁業と学歴との関係に影響を与えることが明らかになった。本研究では、わが国の教育機関が水産業に果たした役割に注目してきた。「戦前」であれば、農商務省の水産政策が教育活動に及ぼした影響などを把握することに努めてきたし、「戦後」であれば、文部省(文部科学省)管轄の水産高校に関して、卒業生の動向に注意をはらって検討を進めてきた。そして、学校の「入口」「出口」と就業先の「入口」の結びつきを社会的評価の観点も踏まえて分析しようとした。また本研究では、既往の研究で得られた手掛かりをもとに、現代にも視野を拡大して、学歴という一つの軸からみえる漁業の姿から、魅力ある漁業の再生に資する要件を表出させたいと考えて研究を進めている。本年度の研究実績の概要であるけれども、前年度までの歴史的な検討を踏まえながらも、具体的な地域・漁業種・水産加工種類に焦点を当て、現状分析を実施した。すなわち、枕崎市におけるかつお節産業における労働者の学歴と職務の相関関係の分析、さらには、外国人労働力との位置関係などに検討の対象をしぼった。加えて、長崎市に本社を置く海外まき網漁業会社を対象として、かつお節産業へのカツオの供給実態や、海外まき網漁船の乗組員の職務分担や技能継承といった労働実態、外国人労働力とのすみわけ、学歴と「出世」の関係など、様々な観点から調査・分析を実施した。この結果、水産加工業においては、学歴と職務との関係には一定の相関が確認できるけれども、漁船漁業においては「縁故」による採用を漁労長が強く望む傾向にあることなどからその相関が弱いことがわかった。また、外国人労働力への依存傾向が強まるなかで、水産加工業では重要な技能は日本人同士による継承関係が残るものの、マルシップ漁船では、幹部職員を除く日本人と外国人船員の間に職務に関する垣根は相当程度低くなっていることが明らかになった。本研究の目的は、漁業と学歴資格の関係から、明治から現代にいたる日本漁業の展開を描き直すことにある。従来、わが国の漁業の展開は、漁獲量や水揚金額の推移、漁船の大型化や新漁法の開発など生産手段の高度化からひも解かれ、「近代化」といった言葉で位置づけられてきた。しかし、それでは漁業の展開を直接担った労働力に対する理解があまりにも不足しているといえる。そこで、本研究では、“漁業"と“近代化"を媒介するものに、労働力ならびにその労働力に付与された学歴の位置づけに注目し、水産業の展開を労働の社会史として説明することを試みることとした。こうした課題設定のもとでおこなわれた研究の一年目となった本年度は、明治期における水産教育の成立と展開過程における、水産教育機関に対する外部評価の実態を把握する方法の追究を主要な課題とした。資料の分析ならびに検討の結果、水産教育機関に対する評価軸として3つの観点を設定することとした。すなわち一つが、管轄の官庁や地方庁が学校の社会的評価をいかに確保しようとしたのかについて、二つが、カリキュラムの内容及び程度の変化について、三つが、入学者の属性についてとした。こうした分析軸の設定によって、蒐集する資料の限定も可能となり、効率よく蒐集作業を進めることが可能となった。また、実際の分析作業も開始しており、かかる3つの視点で水産教育機関の外部評価を把握することが可能であると判断するにいたっている。なお、こうした点については、技術教育学会における報告をおこなっている。そして、後述する通り、漁業経済学会『漁業経済研究』に論文投稿し掲載されるにいたった。本研究の目的は、漁業における学歴資格(以下「学歴」)の意義を検討することで近代から現代にいたる日本漁業の展開過程を労働の側面から描き直すことにある。わが国において学歴は、人材と実社会とを結びつける際のフィルターとして機能することで、「学歴社会」を形成してきた。近代以降の漁業の展開過程を労働の側面から描き出そうとすれば、学歴を無視することはできない。こうした課題設定のもので実施されている本研究は3年目を迎えており、漁業だけではなく、水産加工業にも視野を広げ調査・分析をおこなっている。また、海外との比較のため、インドネシアの事例も調査・分析をおこなった。その結果、平成26年度の研究実績の概要は以下の通りとなった。まず、かつお節産業などの若年労働力の確保が困難な分野では、カツオの生産段階から外国人労働力に依存しており、労働集約型の低い生産性の産業が温存されていた。こうした分野では、品質や労務管理に関係する職域を除いては、すでに日本人の新卒者から就業先として認識されておらず、学歴社会からの分断が発生していた。一方、インドネシアの同分野でも、安価な労働力が豊富であり学歴と就業率が逆相関となっていることから、やはり学歴社会との分断が一つのポイントとなっていた。

これに対して、莫大な設備投資・運転資金が必要となるホタテやノリ養殖分野においては、各漁家が「経営者」として生産活動を展開する必要があり、経営に関する知識や能力が重要となっていた。そのため、佐賀県や北海道では、後継者を再教育する場として公立漁業研修所を設置して、大学を卒業して民間企業や公務員として働いていた漁家の子弟、および職業高校の新卒者などを再教育する機関を整備していた。これらのことから、漁業・水産加工業の生産構造や労働環境などは、学歴保持者との関係や教育機関の整備等を規定する要件となっていることが明らかとなった。本研究の目的は、近代から現代にいたる漁業の展開過程に、労働者(漁業就業者や漁業における外国人技能実習生)の姿を重ね合わせ、漁業の発展に彼らが果たした役割を表出させることにあった。その際、彼らが獲得した学歴の位置づけ・役割に注目し、今日にいたる漁業の特質形成・変化を社会史として把握することを目指した。この結果、最終年度にあたる平成27年度の研究実績の概要については、以下の通りとなる。日本漁業の縮減傾向が継続し、産業としての優位性を失うなか、新規漁業就業者は水産高校等といった水産教育機関で学び学歴とともに知識や技能を獲得することを求めなくなりつつあることが明らかとなった。ただ、公立漁業研修所が設置されている北海道の事例はややこの傾向とはことなっていた。ホタテ養殖業やサケ定置網などの比較的経営の安定した漁業を営む経営体は、時間と費用がかかる教育機関での後継者養成に躊躇する様子はなく、結果、県立の漁業就業者養成機関である北海道立漁業研修所は、安定的に生徒の募集ができるようになっていた。日本人にとって漁業就業に学歴が意味を持たなくなる一方、日本漁業に参入しようとする外国人労働者にとっては、漁業就業と学歴が密接に関係していることが明らかとなった。すなわち、日本各地で沖合漁業に従事するインドネシア人技能実習生は、母国でエリートとされる国公立の水産高校等で学歴を得て、日本の漁船に乗船することが“立身出世"の一手段となっており、漁業と学歴との間に強い結びつきが確認できた。なお本年度は、こうした研究成果について、「外国人労働力に支えられた日本漁業の現実と課題ー技能実習制度の運用と展開に必要な視点ー」『水産振興』および「沿岸漁業就業者の安定確保に貢献する北海道立漁業研修所」『漁業と漁協』としてまとめた。日本漁業は縮減傾向にある。こうしたなかで漁業者の水産教育機関で学ぶ意欲は低下し、漁業就業と学歴との結びつきは弱まっている。優位な産業としての遠洋漁業の衰退がその要因にある。近代において遠洋漁業に人材を輩出した水産学校が旧士族層からの支持を得たことや、200カイリ体制の確立まで水産高校がその存在感を発揮したこととは対照的である。ただし今日では、日本の沖合漁業を支えるインドネシア人労働者にとって学歴が重要になっている。技能実習生として来日するには、国公立の水産高校卒業の学歴が求められるためである。産業構造の変容とグローバルな労働力移動が、漁業と学歴との関係に影響を与えることが明らかになった。
まちづくりにおける女性の参加形態とまちづくりの発展過程に関する研究

目的まちづくりが市民の権利として定着していくには、あらゆる階層が参加し、その要求によって、まちづくりの内容が具体的により豊かになることが重要と思われる。本研究は女性の参加する事例をとおして、まちづくりがどのような過程で進展していったか、そのなかで女性が参加していることとの関連を考察しようした。結果まちづくりの形態と参加の形態は様々なレベルでとらえられることがわかった。1、直接まちづくりを意識していないが、こどもの溜まり場づくりや親の溜まり場づくり、老人の世話など、まちに住むひとびとの交流づくりに取り組んでいる活動があり、その中心に女性が存在している。住民間の交流が深まるなかで、すみつづけたという要求となって、まちづくり運動に発展していく例えがみられた。まちづくりすそ野を形成している重要な活動の形態ととらえた。この活動はまちづくりのなかでも、ソフト面の町のひとびとの交流生活づくりとして位置づけられ、女性の生活者としての視点が生かされている。2、まちづくり活動がすぐはじまるわけではなく、直接的な問題(マンションの建設など)が発生するなど、せっぱつまった動機があるところが多い。日当たりが悪くなると、たいがいの主婦が強く反応している。3、運動のなかで、学習等がおこなわれ、地域エゴでなく、住民の権利であり、義務であるという確信がうまれることによって、正義のため、あるいは子どもたのためにという思いが、あらたなエネルギ-源となっていく。4、動機になった運動がおわったあとも、主婦の日常的な活動をいかして、地域づくりにとりくむ新たな活動を継続している事例がある。すぐれた事例が運動の連絡網を通じてひろがり、ささえあっている。まちづくりに参加する女性にヒアリング調査し、次の様な特徴が有ることがわかった。1.参加形態:リ-ダ-が女性の場合と、リ-ダ-は男性であるが、実際の運動に女性が大きく貢献するタイプがある。女性は忙しい夫や地域の人に代って、活動しているが、単に代理でなく、生活者としてのすぐれたアイデアをだし運動をユニ-クなものにするのに貢献している。2.活動の契機:・生協活動やこども文庫活動など、身近な切実な要求から出発して、おとしよりの住みやすさを助ける運動、校区内の環境点検活動などのまちづくりにつながる場合。・自分の隣や近所がマンションになる等の問題を通してまちづくりに参加する場合。・自分の住んでいるまちの歴史や文化に馴染まない開発計画にたいして参加する場合。3.意識:業者や行政との頻繁な接触や、学習などを通じて、まちづくりの権利は住民にあるという自覚が育っている。まちづくり憲章を策定するなど自分の住むまちの価値の再発見・再確認作業認識を強め、またこの闘いは正義の闘いですと言わしめもするほど、まちづくりについて何も分からなかった人々がすなおに、まちづくりに取り組んでいる。・子を育てる立場から、環境破壊に反対したり、こどもに残せる町や環境をという課題につながる活動に発展する例がある。4.運動の広がり:今までのネットワ-クを、あたらしく生じた町壊し、環境破壊の問題にフルにいかして、主婦のネットワ-クと言うべきものを新たに創りだしている例がある。5.組織:委員会形式をとっているところが多い。本研究は女性の参加する事例をとおして、まちづくりがどのような過程で進展していったか、そのなかで女性が参加していることとの関連を考察しようとした。

住民間の交流が深まるなかで、すみつづけたいという要求となって。まちづくり運動に発展していく例がみられた。まちづくりすそ野を形成している重要な活動の形態ととらえた。この活動はまちづくりのなかでも、ソフト面の町のひとびとの交流生活づくりとして位置づけられ、女性の生活者としての視点が生かされている。2、まちづくり活動がすぐはじまるわけではなく、直接的な問題(マンションの建設など)が発生するなど、せっぱつまった動機があるところが多い。日当りが悪くなると、たいがいの主婦が強く反応している。3.運動のなかで、学習等がおこなわれ、地域エゴでなく、住民の権利であり、義務であるという確信がうまれることによって、正義のため、あるいは子どもたちのためにという思いが、あらたなエネルギ-源となっていく。4、動機になった運動がおわったあとも、主婦の日常的な活動をいかして、地域づくりにとりくむ新たな活動を継続している事例がある。すぐれた事例が運動の連絡網を通じてひろがり、ささえあっている。
地下空間の利用に関する地下水制御技術の開発

前年度までは、実際の割れ目を含む岩石コアを利用した粘土懸濁液による目詰め実験を行ったが、今年度は、その目詰め過程が可視的に観察できる試験装置を製作し、いくつかのケ-スの実験結果の解析から目詰め過程のメカニズムを考察した。その概要は以下の通りである。(1)2枚のアクリル盤にメッシュを挟み込み、単一の岩盤割れ目内の流路を模した可視的岩盤割れ目モデルを製作した。この装置の一方から懸濁液を注入し、割れ目充填過程の撮影、流量変化、排出濃度変化、排出粒度分布、閉塞粒度分布を測定した。ケ-ス設定としては、自然界の割れ目系の存在状態(走行傾斜、開口幅)を考慮し、粘土粒径分布と装置傾斜を変えることで目詰め状態の変化を計測し、以下の結果を得た。・懸濁液中の粘土粒径が小さい場合には、装置内の目詰めは非常に緩慢となる。これは、粗い成分による一次的なフルイ効果が大きな要素であることを示している。・装置の傾斜は閉塞過程の後期で大きな影響を持つ。これは、水平と高傾斜の場合とでは、重力方向の沈降効果に明かな差異があることを示しており、水平の場合の方が閉塞の進行が早い。(2)既に、フルイ効果と濃集効果を組み込んだ数値シミュレ-タを作成しているが、さらに上記の結果を考慮し、重力による沈降効果を反映するようにプログラムの改修作業を行っている。まだ十分な結果は得られていないが、固液2相流の方向別の疑似関数の考慮により可能であろうと考えている。(3)フィ-ルドにおける粘土グラウト施工時のデ-タに関しては、実際の地下空洞地域のグラウト計画の中で入手し、利用可能なものについて解析を行う予定である。地下空間周辺の地下水の挙動を予想して、制御する技術は、地下空間利用における最も重要な技術課題の一つである。特に割れ目系岩盤の地下水制御は難しく、従来の止水、水抜き技術では解決し難いものが多く、全く発想を異にした地下水制御技術の開発が期待される。本年度の研究は止水材料の基礎物性試験を行うと同時に止水材料の適合性(止水効果・長期安定性)についての室内実験と地下水挙動の解析シミュレ-タの作成を行った。今回は止水材料としてカオリナイト粒状止水材と水ガラス系ケミカル材を用いた。カオリナイトは割れ目系において二つの止水効果作用を考えた結果、沈澱・濃集の相乗作用によって止水効果が促進されることが判明した。これらのデ-タを割れ目系岩盤の透水性および割れ目面粗度を取入れた数値解析シミュレ-ションを行った結果、ほぼ止水材料として良好であると考えられる。一方水ガラス系ケミカル材は固化剤として環境保全上の問題から、過去に用いた工文タイト1号は用いず、有機系の材料を用いた。その結果、ゲル化(膠状)作用の遅速によって止水効果が異ってくることが判明し、とくに水飽和状態の割れ目を考える上でまだ十分な結果はえないが、部分的には非常に効果的であることが予想された。なお二次元モデルとして止水効果を数値解析した結果、割れ目の透水性、水飽和時の温度・水質(各種陽イオン・pHなど)によるゲル化の遅延が止水効果に大きく影響を及ぼすものと考えられる。以上結果でまだ解明されない重要な課題は狭隘な範囲と広域な場合との追究であらう。上記の実験・計測および数値解析を試みたため別紙に記載したような設備備品を購入した。前年度に引続き,三軸型透水試験機を用いて,単一の割れ目面を有するコア中への粘土懸濁液注入を行い,止水効果を検討した。実験では,前年度より懸濁液濃度を小さく抑えた場合の,割れ目内の粘土分の充填状況,流量変化,排出濃度変化を計測した。本年度は特に濾過水中の粘土の粒度分布の時間変化に注目し,実験過程の数段階で粒度測定を行った。その結果,割目が閉塞されて行く途上で,目詰めの不安定性に起因すると考えられる流量の変動が認められ,又,排出粒度分布が次第に小粒径のものに偏って行く傾向がある程度定量的に観測された。後者の現象に関しては比較的予想の容易なものであるが,前者については,微視的な閉塞メカニズムと,更なる実験での検証が必要である。現在,このために,流動の直接観察を目的とした二次元割れ目系岩盤モデル(透明アクリル製)の製作を計画し,幾つかの方法で擬似的な割れ目を二次元的に発生させる準備を行っている。また、上記実験結果は,前年度作成した粘土止水過程のシミュレ-タ(粘土粒子の粒径分布と固液の易動度差を考慮した多成分2次元プログラム)を使い,その基礎計算過程の現象再現性のチェックを試みた。しかし,粒度成分を増やすことによる計算量の非常なる増大,収束性の悪化が起こるため,行列演算に関わる部分を中心に,前年度作成のケミカルグラウト用シミュレ-タのプログラムコ-ドと合わせ,改良に着手している。

この装置の一方から懸濁液を注入し、割れ目充填過程の撮影、流量変化、排出濃度変化、排出粒度分布、閉塞粒度分布を測定した。ケ-ス設定としては、自然界の割れ目系の存在状態(走行傾斜、開口幅)を考慮し、粘土粒径分布と装置傾斜を変えることで目詰め状態の変化を計測し、以下の結果を得た。・懸濁液中の粘土粒径が小さい場合には、装置内の目詰めは非常に緩慢となる。これは、粗い成分による一次的なフルイ効果が大きな要素であることを示している。・装置の傾斜は閉塞過程の後期で大きな影響を持つ。これは、水平と高傾斜の場合とでは、重力方向の沈降効果に明かな差異があることを示しており、水平の場合の方が閉塞の進行が早い。(2)既に、フルイ効果と濃集効果を組み込んだ数値シミュレ-タを作成しているが、さらに上記の結果を考慮し、重力による沈降効果を反映するようにプログラムの改修作業を行っている。まだ十分な結果は得られていないが、固液2相流の方向別の疑似関数の考慮により可能であろうと考えている。(3)フィ-ルドにおける粘土グラウト施工時のデ-タに関しては、実際の地下空洞地域のグラウト計画の中で入手し、利用可能なものについて解析を行う予定である。
超音波振動極小径穴加工に関する研究

立形マシニングセンタの主軸に振動数約75kHz,片振幅約0.5μmの軸方向超音波振動を発する超音波振動装置を取り付け,直径20μmの超硬フラットドリル(市販品)をドリルホルダを介してこの超音波振動装置に固定し,チタン合金(Ti-6Al-4V)およびNi基超耐熱合金(インコネル718)に対して超音波振動極小径穴加工を行った.その結果,どちらの材料とも,今回行った条件下では,超音波振動の有無に関わらず加工途中でドリルが折損した.ステンレス鋼への穴加工で超音波振動の有無に関わらずドリル寿命が短いこととも関連するが,この主な原因として,ドリルの剛性不足が考えられる.超音波振動を付加することによる一番のメリットとしては,極小径穴加工における最大の問題である切りくずの排出性を向上させることであると思われる.このことを利用し,超音波振動を付加した場合,切りくずが排出しやすくなる分,ドリルの溝部を小さくすることができる.つまり,より心厚を厚くしてドリルの剛性を高めることが可能となり,ドリル寿命を延ばすことができると思われる.ドリルの固定方法やドリル形状などの違いが有るため,単純に比較できないが,心厚を上述の市販品のものより数μm厚くしたドリルを自作し,ステンレス鋼への穴加工実験を行ったところ,市販品のドリルを用いた場合よりもドリル寿命が伸びている.しかし,心厚が厚ければ厚いほど良いというわけでもなく,切りくず排出性とドリル剛性の兼ね合いで最適な形状があると思われる.立形マシニングセンタの主軸に振動数約75kHz,片振幅約0.5μmの軸方向超音波振動を発する超音波振動装置を取り付け,直径20μm岬の超硬フラットドリルをドリルホルダを介してこの超音波振動装置に固定し,ステンレス鋼(SUS304)に対して超音波振動極小径穴加工を行った.その結果,主として以下のような結果が得られた.1.切りくず排出性について超音波振動を付加しない場合,切りくず厚さが厚く,長い切りくずが排出される傾向が見られ,切りくずの排出状況は非常に悪いものであると考えられる.一方,超音波振動を付加した場合は,超音波振動を付加しない場合よりも細かく,また,薄い切りくずを排出する傾向が見られ,切りくずの排出性が向上すると思われる.2.切りくずの凝着性について超音波振動を付加しない場合,ドリル刃先に切りくずが凝着するのが見られた.一方,超音波振動を付加した場合は,瞬間的な切削となることで切削温度があまり上昇しないこと,また,断続的な接触状態になることから工具と工作物との間に隙間ができ切削油剤が流入して工作物表面に硫化物などの膜が生成されることなどによるものと思われるが,ドリル刃先への凝着が抑制されることが確認された.3.切削抵抗について超音波振動を付加しない場合,抵抗値は徐々に大きくなり,切りくずつまりのためと思われるが,穴深さ20μm30μmで折損することが多かった.一方,超音波振動を付加した場合は,超音波振動を付加しない場合よりも抵抗値が小さくなり,また,その変化もほぼ横ばいとなり,安定した加工が行われているのがうかがえた.以上のようなことから,超音波振動を付加することにより,更なる加工穴の小径化やより加工の困難な材料への極小径穴加工が可能であると思われる.立形マシニングセンタの主軸に振動数約75kHz,片振幅約0.5μmの軸方向超音波振動を発する超音波振動装置を取り付け,直径20μmの超硬フラットドリル(市販品)をドリルホルダを介してこの超音波振動装置に固定し,チタン合金(Ti-6Al-4V)およびNi基超耐熱合金(インコネル718)に対して超音波振動極小径穴加工を行った.その結果,どちらの材料とも,今回行った条件下では,超音波振動の有無に関わらず加工途中でドリルが折損した.ステンレス鋼への穴加工で超音波振動の有無に関わらずドリル寿命が短いこととも関連するが,この主な原因として,ドリルの剛性不足が考えられる.超音波振動を付加することによる一番のメリットとしては,極小径穴加工における最大の問題である切りくずの排出性を向上させることであると思われる.このことを利用し,超音波振動を付加した場合,切りくずが排出しやすくなる分,ドリルの溝部を小さくすることができる.つまり,より心厚を厚くしてドリルの剛性を高めることが可能となり,ドリル寿命を延ばすことができると思われる.ドリルの固定方法やドリル形状などの違いが有るため,単純に比較できないが,心厚を上述の市販品のものより数μm厚くしたドリルを自作し,ステンレス鋼への穴加工実験を行ったところ,市販品のドリルを用いた場合よりもドリル寿命が伸びている.しかし,心厚が厚ければ厚いほど良いというわけでもなく,切りくず排出性とドリル剛性の兼ね合いで最適な形状があると思われる.
DNA認識による光線力学的療法用光増感剤の活性制御

本研究の目的は、光化学反応をがん治療に応用した光線力学的療法に用いる光増感剤の活性制御である。DNAを静電的相互作用で認識して、その鎖に結合し、光吸収によって一重項酸素を生成可能となる光増感剤のベルベリンとパルマチンを用い、相互作用するDNAの塩基配列の効果を明らかにした。ターゲットとなるDNAの塩基配列によって光増感剤の活性を制御できる可能性が示唆された。次に、これらの光増感剤による活性制御機構を応用し、臨床で用いられている光増感剤のポルフィリン類を用いた活性制御を検討した。電子ドナーを直結したポルフィリンがDNAとの相互作用で分子内電子移動が抑制されることをスイッチとして、活性制御できることを明らかにした。本研究の成果は、テーラーメイド治療を指向したターゲット選択的光増感剤の設計・開発にも応用可能であると考えられる。今年度、DNAに結合した状態で発現する光増感反応による一重項酸素生成活性を検討した。これまでは、DNAをアニオン性ポリマーとして考えていたが、塩基配列の異なるオリゴDNAを用いた実験をアルカロイドのベルベリン、パルマチンを用いて行った。ATのみの配列のとき、最も長い励起寿命の延長(70 psから7 ns)がおき、一重項酸素生成収率も最も増大(0から7%)した。GCのみの配列のDNAは安定性の問題で検討できなかったが、AT配列にGCが入ると励起寿命の延長および一重項酸素生成収率の増大は抑えられた。光増感剤とDNAとの結合定数は、GCにより小さくなった。結合定数の温度変化から結合のエンタルピー変化を求めるとその変化量もGCによっておよそ半分程度まで小さくなった。以上は、GCを含む配列では、光増感剤とDNAの相互作用が弱められることを示している。DNAに結合した一重項酸素からの近赤外発光を時間分解で測定したところ発光の立ち上がりに10μs以上を要することが観測された。コントロールに用いた水溶性ポルフィリンからの一重項酸素生成は励起直後に観測されたため、DNAに結合した光増感剤から溶存酸素へのエネルギー移動は、DNAの立体効果によって抑制されることが明らかとなった。この結果は、これらのアルカロイドが励起三重項から酸素にエネルギー移動している証拠であるとともに10μsの十分に長い励起三重項状態の寿命が光増感剤には求められること示している。これらは、光増感剤の活性制御のために重要な知見である。その後、これらの知見を基に合成の準備を行い、ジアルコキシテトラフェニルポルフィリン誘導体を合成した。今後置換基の導入により、上記の活性制御機能の付与を行う。昨年度設計したポルフィリン系光増感剤から、候補となる分子を合成した。電子ドナーをポルフィリン環に直結させ、光励起状態からの分子内電子移動をDNAとの相互作用で制御する分子である。電子ドナーには、ピレンおよびアントラセンを用いた。合成は、ピロールと芳香族アルデヒドを原料とする定法に従い、カラム精製の後、NMRおよび質量分析で確認した。アントラセンを結合した光増感剤では、酸性条件でポルフィリンが水溶性となる条件を確定し、水溶液中での活性制御を検討した。ポルフィリン環の蛍光が完全に消光され、励起状態が速やかに(ピコ秒のオーダー)で失活されることを確認した。さらに、DNAを添加すると自発的に相互作用し、励起状態の寿命の延長と蛍光強度の増大を確認した。一重項酸素の生成活性もDNAとの相互作用で発現することを明らかにした。DNAには、ATのみのオリゴヌクレオチド、GC配列を含むもの、子牛胸腺由来サンプルを用いたが、配列によらず、一重項酸素の生成活性が発現した。その活性制御機構は、ポルフィリンとDNAとの疎水的および静電的相互作用により電荷移動状態のエネルギーが上昇し、分子内電子移動が抑制された結果、酸素へのエネルギー移動が可能となるものである。以上のように、設計通り、DNAによる光増感剤の活性制御が可能であり、光増感剤の設計・合成法の指針にもなる成果が得られた。ピレン結合ポルフィリンでは、アントラセンのようなはっきりした活性制御は認められなかったが、類似の現象が観測された。また、基礎研究として、ピレンからポルフィリンへ高速の電子移動が起こることを分光学的に確認した。
マウス視覚野形態視領域の解明;活動から遺伝子まで

マウスの高次視覚領野毎の特異的な視覚応答特性が従来考えられてきた第一次視覚野を経由する視覚経路ではなく、上丘-異なる視床LP核を経由して各高次視覚領野へ投射する視覚経路により作られることを明らかにした。また腹側視覚経路に属すると思われる視覚領野LIおよびPORが視覚刺激の形態変化に応答し、その応答が第一次視覚野除去後も残存することを明らかにした。本研究により、上丘ー視床ー大脳皮質視覚経路からの情報入力が、マウスの高次視覚野の視覚応答特性に強い影響を与えることが明らかになった。1.フラビン蛍光イメージングおよび2光子カルシウムイメージングにより、マウスの高次視覚野の神経の視覚応答特性を明らかにした。2.第一次視覚野破壊後も高次視覚野に刺激に対する反応が確認され、各領野独自の速度応答特性も残存することを明らかにした。3.上丘破壊によって高次視覚野の独自の応答特性が消失することを明らかにした。4.発達過程でストロボ下飼育をおこなったマウスの高次視覚野速度応答特性が著しく阻害され、その動物を通常環境に戻すことにより、正常な速度応答特性に回復することを明らかにした。5. Area LI・PORおよびその側方にある新たに同定された視覚領域の刺激図形の形態・色の変化に対する反応を記録した。6.視覚刺激形態・色変化に対する応答は、第一次視覚野破壊後も保存された。2・3の結果から、高次視覚野の速度応答特性がV1からの入力ではなく、上丘-視床を経由する視覚経路に由来することが明らかになった。このことは、高次視覚野の機能獲得機構の研究に対して、重要な意味を持つ。一般に高次視覚野の反応特性は第一次視覚野からの情報入力に基づくものと考えられてきたが、各高次視覚野の特定の視覚情報処理に特化した機能がどのように獲得されるか、ほとんど解明されていなかった。本研究は、少なくともマウスにおいて、各高次視覚野の応答特性が上丘を介する視覚経路により作られることが明らかになった。5の結果は霊長類においてよく知られている形態視機能を、マウスにおいて初めて明らかにした。6の結果により、その機能が上丘系視覚経路と強く関わっていることがしめされた。これらの結果は、高次視覚野機能の神経基盤の解明に大きく貢献するものである。1.2光子蛍光顕微鏡を用いたカルシウムイメージングによる多細胞同時記録により、マウスの高次視覚野の神経の視覚応答特性を明らかにした。第一次視覚野および高次視覚野の5領野を同定した後、カルシウム蛍光指示薬を注入し、視覚刺激の速度・方向に対する反応特性を明らかにした。全ての高次視覚野は第一次視覚野と比較して早く、またそれぞれ異なる速度応答特性を持っていることが明らかになった。また高い方位および方向選択性を持っていた。これらのデータは、先行して行なっていたフラビン蛍光イメージングおよびユニットレコーディングの結果と一貫性があった。2.発達過程でストロボ下飼育をおこなったマウスの高次視覚野速度応答特性が著しく阻害されることがわかっていたが、その動物を通常環境に戻すことにより、正常な速度応答特性に回復することを明らかにした。3.V1破壊後も高次視覚野に刺激に対する反応が確認され、各領野独自の速度応答特性も残存することを明らかにした。一般的に高次視覚野の反応特性はV1からの入力に基づくものと考えられてきた。4.上丘破壊によって高次視覚野の独自の応答特性が消失することを明らかにした。3・4の結果から、高次視覚野の速度応答特性がV1からの入力ではなく、上丘-視床を経由する視覚経路に由来することが明らかになった。5.2条件弁別行動実験系を確立した。この実験系によりマウスの視覚認知機能を調べることが出来るようになった。国内外の学会にて以上の成果の発表をおこなった。計画では高次視覚野の中でもArea LIの形態に対する反応特性を調べることを目標とした。しかし他の高次視覚野についての知見もこれまでほとんど存在しなかったことから、Area LI以外のより低次と思われる領野に重点をおいて研究を行った。その結果、Area LIについての研究に大きな進展はみられなかったが、高次視覚野についての多くの重要な知見を得ることができた。各高次視覚野の基本的な特性や、その特性の形成機構等が明らかになった。これらの知見や習得された実験技術は、Area LIの研究の基礎となり、またそのまま応用も可能である。特に2光子蛍光顕微鏡による多細胞同時記録を安定して行うことが出来るようになったため、Area LIの活動特性を測定することが可能になった。計画では視覚刺激に用いた図形のデコーディングを行う予定であったが、ただちに行う事ができる。計画では形態視の能力を測定する予定であったが、2条件弁別行動実験系も確立し、予備実験としてマウスの視力を測定した。これを用いて図形弁別学習を行うことが出来るようになった。このようにArea LIの形態視との関わりを明らかにする準備が整った。

第一にArea LIの形態視における役割の評価を行うことが重要だと考えられる。マウスの図形に対する弁別能力はほとんどわかっていない。そこで2条件弁別行動実験によってマウスの図形の弁別能を調べる予定である。それが明らかになった後、Area LIの破壊による図形弁別能力の影響を評価する。Area LIの細胞の活動と刺激に用いる図形との関係を明らかにする必要がある。2光子蛍光顕微鏡による多細胞同時記録が安定して行えるようになったため、Area LIの基本的な応答特性を観察し他の高次視覚野との比較を行う。数十の細胞を同時に記録できるようになったことから、特定の図形刺激に対する反応のデコーディングを行う。また学習によるArea LIの反応特性に変化が見られるか、観察を行う。これらの実験によりArea LIと形態視の関わりが明らかになるであろう。第二に、2つの視覚経路によるArea LIの活動への影響を明らかにする。我々は高次視覚野の特性がV1からの入力よりも上丘系視覚経路からの入力に強い影響を受けていることを明らかにした。そこでArea LIの活動がこの2つの視覚経路にどの様な影響を受けるかの検証を行う。特にArea LIの視覚刺激形態の変化によく応答する特性が、どちらの経路に由来するかは重要な問題である。V1破壊によってもある程度の視覚による弁別能力があるようであるが、2条件弁別行動実験により、形態視におけるV1の影響を評価する。また2光子蛍光顕微鏡を用いた図形刺激に対する反応のデコーディングが確立した後、V1破壊後の図形に対するArea LIの反応も測定する予定である。既存の実験機材の応用により多くの実験が行えたため、前年度初めに計画していた予算よりも使用額が少なく次年度に持ち越すこととなった。今後は2光子蛍光顕微鏡による多細胞同時記録が実験の中心となるため、その測定のための環境をより充実させる必要がある。動物の固定器具やカルシウム蛍光色素注入のための機材等を購入する予定である。多細胞の活動のデコーディングを新たに行うために必要なソフトウェアやコンピューター周辺機器等を購入する予定である。また研究成果の発表を国内・海外の学会等で行う、また共同研究のための打ち合わせのための旅費等に使用する。
画像処理支援による耐熱超合金クリープ疲労機構の定量解析に関する基礎的研究

既存の試験機であるSEMサーボに画像処理システムをハイブリット化した実験システムを構築し、Ni基超合金、Hastelloyxおよび単結晶合金、CMSX-4への高温クリープ疲労過程について詳細な検討を行った。Hastelloy-xでは多数の分布き裂が発生し、連結をくり返しながら進展していくことが判明した。これらの分布き裂を画像処理によって定量評価することに成功し、統計的評価によって、余寿命評価に指針を与えた。一方、今後のエネルギー機器の高効率化に伴ない、単結晶合金をはじめとする先進材料の適用に対する関心が高まっている。そこでデータの収集が望まれているCMSX-4についてクリープ疲労試験を行った。その結果、き裂進展に関する貴重なデータを収集することができた。また、微視組織に注目して詳細な観察を行った結果、ミクロ組織の構造を考慮することによって高温強度を改善することができることがわかった。以上、非常に有意義な研究結果を得ることができた。この成果は、機械学会の論文集へ発表した。SEMサーボにEWSによる画像処理の機能を新たに組み込んで、その場観察システムをハイブッリド化させ、ミクロ変形をも含めた破壊過程の鮮明な把握とリアルタイムでの定量的解析を実施した。さらに、これらの実証的研究成果に基づいて、実機の高効率化設計及び余寿命評価に係わる精密鋳造耐熱超合金の信頼性解析を試みた。すなわち、(1)ミクロ変形を含めた破壊過程のリアルタイムでの定量的解析:エンジニアリング・ワークステーション、EWSによる画像処理機能を新たに組み込んでSEMサーボをハイブッリド化して、高温クリープ疲労下でのミクロ破壊機構をリアルタイムで定量的に解析するシステムを構築。(2)精密鋳造耐熱超合金の破壊過程の比較検討:結晶制御の観点から単結晶材、一方向凝固結晶材そして多結晶材、さらに表面改質の観点から遮熱被膜付き材を比較検討した。(3)設計法と予防システムの構築に係わる信頼性解析:上記の実証的研究成果に基づき信頼性解析を行ない、耐熱超合金製エネルギー機器の寿命設計と健全性の保証に係わる知識を整理した。(1)高温クリープ疲労過程をリアルタイムに把握するために現有設備であるSEMサーボに画像処理機能を組み込んだ。画像処理のためのコンピュータソフトを開発し、クリープ疲労のミクロ破壊解析を可能とした。(2)上述のハイブリット化材料計測システムによって、結晶制御の観点から単結晶および多結晶材のミクロ破壊機構の解析を実施した。単結晶材料として、Ni基超合金のCMSX-4を、多結晶材料としてHastelloy-Xを入手し、それぞれの材料の破壊特性について詳細に検討した。なお、Hastelloy-Xについては精密鋳造耐熱超合金の信頼性解析を実施し、エネルギー機器の健全性保証に係わる知識を整理した。(3)以上、得られた研究成果を、2編の論文にまとめた。(別紙参照)
新翻訳制御RNAの構造と機能

真核生物では、遺伝情報発現における転写と翻訳の場所と時間が異なることから、翻訳制御の重要性が増大する。翻訳制御に関し、ペプチド鎖伸長反応の制御系は不明であったが、筆者は最近、この反応に関与するカイコの伸長因子EF-1(αββ'γ)が、リン酸化により活性型となり、脱リン酸化により不活性型となることを明らかにするとともに、高分子量体F-1(>600K)に結合しているRNA(EF-1RNA)を発見した。本研究は、このRNAの構造と機能を明らかにすることを目的とし、以下の結果を得た。1.EF-1RNAは従来、高分子量体EF-1から調製していたが、HPLCゲル濾過等により、細胞質から同RNAを収率よく調製する方法を確立した。2.この方法により調製したRNAも、EF-1から調製したRNAと同様にEF-1(160K)を高分子量化した。3.EF-1RNAは、EF-1の4種類のサブユニットαββ'γのうち、αサブユニットにのみ結合した。4.EF-1RNAは、コムギ胚芽無細胞系でのタンパク質合成を阻害した。5.EF-1RNAは、EF-1のβサブユニットをリン酸化するβ-kinase活性を阻害した。6.EF-1RNAによるβのリン酸化及びタンパク合成阻害の速度論的解析等から、同RNAにより、βのリン酸化が阻害され、EF-1α・GDPと外部のGTPとの交換反応を触媒するEF-1ββ'γが不活性化され、タンパク合成が阻害されるものと推定した。7.EF-1RNAは、DNA及びRNA合成が盛んなカイコ5令3-4日に多く、フィブロイン合成の盛んな5-7日には減少するので、フィブロイン生合成の制御に関与するものと推定した。8.EF-1RNAの構造は現在解析中である。
大型浮体の弾塑性崩壊挙動の粒子法による再現

大型浮体は大型港湾施設,石油ガス生産のための中継基地,空港などのインフラ設備として利用されうる.このような大型浮体の極限荷重下でのリスク評価は工学者に課される重要な課題である.極限荷重には例えば数万年に一回生じうる極限波浪や津波などが含まれる.本研究ではこのような極限荷重を再現するために非線形手法である粒子法を適用し,構造物の非線形挙動を含む構造要素と連成させることで,大型浮体の極限海象中の挙動解明を試み,開発した手法を縮尺模型を用いた水槽試験により検証した.緊張係留された大型ブイの係留の極限海象下の挙動,超大型浮体の流力弾塑性挙動,洋上大型風車の異常荷重作用時の崩壊挙動を対象とした.平成26年度中は(1)粒子法と有限要素法の連成による解析ツールの整備,(2)縮尺模型実験の設計,(3)縮尺模型を用いた崩壊実験の試行,を行った.(1)については粒子法の一手法であるSPHを用いた公開コードであるSPHysicsと自作の有限要素梁モデルを連成させて崩壊挙動解析ツールの作成を行った.従来から知られている大型浮体の流力弾性応答と比較して,おおむね妥当な応答が評価可能であることを確認した.さらに,商業用の有限要素法ソフトウェアであるABAQUSとSPHの連成も試みた.現段階では安定性の問題があることがわかり,十分な精度が得られているとは言い難いが,将来の発展に大きな可能性がある.検証のためのブイ模型を製作し、二次元水槽において実験を行った。この結果の一部を日本船舶海洋工学会の講演会において発表した。(2)については大型浮体の崩壊事象を簡易化した上で得られた解析解を元に,実験模型に要求される力学的相似についての検討から,縮尺模型の設計を行った.解析解によれば構造剛性と静水圧による復原力係数の比から得られる特性距離を相似にすること,縦曲げ強度を相似にする必要があることが判明し,この考察から二弾性体の中間に崩壊メカニズムを埋め込む設計を考案した.崩壊メカニズムにはヒンジと直径5mmの丸棒状の犠牲試験片を用いる.(3)については(2)で開発した設計を元に模型製作を行い,大阪大学地球総合工学専攻の所有する二次元水槽において試行的に水槽実験を実施した.この結果,開発した設計に基づいた縮尺模型について,波高が低い範囲では弾性体として挙動すること,さらに大型浮体の弾塑性崩壊現象を再現するために適当であることがわかった.この実験結果に基づいて対外論文をとりまとめている.平成27年度中に開催されるHydroelasticity国際会議で公表予定である.大型浮体は大型港湾施設,石油ガス生産のための中継基地,空港などのインフラ設備として利用されうる.このような大型浮体の極限荷重下でのリスク評価は工学者に課される重要な課題である.極限荷重には例えば数万年に一回生じうる極限波浪や津波などが含まれる.本研究ではこのような極限荷重を再現するために非線形手法である粒子法を適用し,構造物の非線形挙動を含む構造要素と連成させることで,大型浮体の極限海象中の挙動解明を試み,開発した手法を縮尺模型を用いた水槽試験により検証した.緊張係留された大型ブイの係留の極限海象下の挙動,超大型浮体の流力弾塑性挙動,洋上大型風車の異常荷重作用時の崩壊挙動を対象とした.具体的には流体力評価の際に,粒子法プログラムであるSPHysicsを用いた.構造部分には大たわみ・微小ひずみの仮定の元で,線状構造物のための動的な有限要素梁モデルに基づく解析法を開発し,ふたつの解析方法を連成させることで緊張係留されたブイの極限海象中の応答を解析した。リンギングとして知られる,青波の下での衝撃荷重に起因する係留索張力の過渡振動応答を再現した。また,緊張係留されたブイモデルについて実験による検証を行った。次に多数の小浮体の非線形流体力学相互干渉効果を考慮して、各浮体に作用する荷重を求めた。各小浮体は梁でつながれており、全体として流力弾性挙動するとして浮体応答を解析した。浮体の一部には塑性変形する機構をモデル化した.実験模型による水槽実験を行い,別途開発したポテンシャル理論に基づいた解析方法も検証に用いて,大型浮体の極限海象中の崩壊現象の特性を明らかにした.さらに,大型洋上風車についてブレードのピッチ制御に失敗した場合の異常荷重をFASTと称されるプログラムでモデル化し,洋上大型風車のタワー基部の崩壊挙動シミュレーションを実施した.大型浮体は大型港湾施設,石油ガス生産のための中継基地,空港などのインフラ設備として利用されうる.このような大型浮体の極限荷重下でのリスク評価は工学者に課される重要な課題である.極限荷重には例えば数万年に一回生じうる極限波浪や津波などが含まれる.本研究ではこのような極限荷重を再現するために非線形手法である粒子法を適用し,構造物の非線形挙動を含む構造要素と連成させることで,大型浮体の極限海象中の挙動解明を試み,開発した手法を縮尺模型を用いた水槽試験により検証した.緊張係留された大型ブイの係留の極限海象下の挙動,超大型浮体の流力弾塑性挙動,洋上大型風車の異常荷重作用時の崩壊挙動を対象とした.交付申請時は平成26年度中は「SPHと梁FEMを用いた弾塑性数値シミュレーション法の開発」と「同シミュレーション法のブイ模型による二次元水槽での検証」を予定していた。

数値シミュレーション方法の開発については,連成計算コードの開発を実施し,簡単な対象構造物に関して基本的な機能についての動作を確認した.実験との比較を行い、概ね波浪中の非線形振動を再現できることを示した。一方で長時間シミュレーションに課題を残した。以上から、平成26年度中に予定した項目を概ね達成できたといえる.また,大型浮体の崩壊現象を再現するための実験模型の設計・開発を先行して行い,縮尺模型を製作した上で,すでに試行的に崩壊実験を行い,設計について確認を行っている.本研究の目的は粒子法と有限要素法を連成させた流力弾塑性手法を確立することであり,そのために必要な数値シミュレーションツールの整備と実験についてそれぞれ基本的な項目を達成できたと考えている.以上から本研究は順調に進展していると評価できる.さらに,縮尺模型を用いた実験については,元々は平成27年度に予定していたものでもあるので,一部を先行して実施できたといえる.海洋構造力学平成27年度中は前年度に開発した縮尺模型を用いて,流力弾塑性応答特性(極限海象中での崩壊特性)が把握できるようなパラメトリックな実験を行う必要があると考えている.得られた特性が数値シミュレーションで再現できれば,目的を達成することができるので,実験と数値シミュレーションの展開を行いたい.実験については荷重条件を変えるなどしてケース数を増やした実験を実施する.荷重条件を換えるほかに支持浮体の形状を変更する,浮体の曲げ剛性を変更するなどのケースが考えられ,今後慎重に最も有効な方法を検討して,崩壊特性を把握する.数値シミュレーションについては計算機の容量を増やし、計算対象中の粒子の数を増加させることでより大型の浮体の解析が実行できる.大型構造物への拡張を行い,実験に対応するパラメトリック計算を行い,数値シミュレーションツールの確立を進めていく.
一般技能教育の拡大と技術進歩、経済成長の関係についてのマクロ経済分析

近年の技術革新によって生じた急激な産業構造の変化は、流動的な労働市場に適応できる汎用的な労働技能の重要性を高め、これに伴い、大学を中心とした一般技能教育の拡大をもたらしてきた。しかし、各国の一般技能教育の発展程度には大きなバラつきがあり、とりわけヨーロッパ諸国では高等教育における一般技能教育の不足が指摘されている。本研究では、一般技能の汎用性という側面に着目し、一般技能の蓄積が労働市場の流動化を通じて経済成長に与える影響について解析的、かつ、数量的な分析を行う。