hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯根膜の初期破壊に関わる非コラーゲン性構造タンパク質について

歯周組織の歯根膜非コラーゲン性タンパク質(NCP)の分離精製、性質を調べることを目的とし、特に初期破壊に関連する110 kDa Stains-all色素陽性のタンパク質(SAPP)に注目した。ブタ乳切歯歯根膜から各種溶液で歯根膜NCPを段階的に抽出して試料とした。110kDa SAPPはマス分析と免疫科学でデコリンであると同定した。へパリンカラムで精製したデコリンの画分には、hPDL細胞の細胞培養法とイライザ法でTGF-b1が存在することがわかった。これにより、炎症性変化で好中球エラスターゼがデコリンを分解すると、それに結合しているTGF-b1が遊離し、組織の修復に働くと考えられた。今まで、歯周組織の初期破壊は、炎症性刺激によって集積されてきた好中球から分泌される好中球エラスターゼが、コラーゲン線維間に存在する非コラーゲン性タンパク質(NCP)を分解することで起こることを示した。また、市販の好中球エラスターゼによる分解実験で、それらのNCPの中で、Stains-all色素陽性のグリコプロテインと思われる110 kDaのタンパク質が分解されることがわかっている。このグリコプロテインをブタ正常歯根膜から変性剤下で分離精製することを試みたが、歯根膜NCPは会合しやすく、不溶化が起こり、ことごとく失敗した。そこで、NCPを組織から分離するのに、生理的食塩水で血清由来のタンパク質を最初に分離、除去し、残った歯根膜固有の組織から塩濃度の高い溶液、次に0.5モルEDTA溶液、さらにpH10のアンモニア溶液でと段階的に抽出した。目的の110kDaのStains-all陽性タンパク質は最後の抽出画分に存在し、このたんぱく質がコラーゲン線維に強固に結合していることを示唆された。この画分の電気泳動後のタンパクバンドを質量分析にかけると、デコリンであることが示唆され、市販のデコリンの抗体を使用して、それを同定することができた。今まで、歯周組織の初期破壊は、炎症性刺激で集積してきた好中球から分泌される好中球エラスターゼが、コラーゲン線維間に存在する非コラーゲン性タンパク質(NCP)を分解することで起こることを示した。また、ブタ正常歯根膜のNCPを市販の好中球エラスターゼによる分解実験を行うと、それらのNCPの中で、Stains-all色素陽性のプロテオグリカンと思われる110 kDaのタンパク質が分解されることがわかった。本年度の研究において、このタンパク質がデコリンであることが同定出来た。さらにデコリンを精製し、ヒト歯根膜由来培養細胞(PDL細胞)に添加すると、ALP活性が上昇することを見つけた。この生理活性物質をELISAにて特定したところ、TGF-b1であることがわかり、それがデコリンに結合していることが判明した。さらにTGF-b1はRANKLで刺激したマウスマクロファージ由来のがん細胞株であるRAW264.7細胞を破骨細胞への分化誘導が促進することを見出した。歯周組織の破壊メカニズムについて、臨床で保存不可と診断された抜去歯を試料として、タンパク質、プロテアーゼの変化を調べたところ、炎症性刺激によって最初に分解されるのはコラーゲン線維ではなく、刺激によって増加する好中球エラスターゼが非コラーゲン性タンパク質(NCP)を分解することから始まることを示した。さらに、それらのNCPの中で、Stains-all色素陽性の110 kDaタンパク質の分解から始まることがわかったので、このタンパク質の同定とその性質を調べることを目的とした。ブタの正常歯根膜から多量に含まれる血液成分を除去した後、歯根膜固有のNCPを種々の溶液を使って段階的に抽出した結果、目的の110kDaのタンパク質はコラーゲン線維にイオン結合していると考えられた。またこのタンパク質が免疫科学的にデコリンと同定出来たので、さらにヘパリンカラムで分画精製し、ヒト歯根膜由来培養細胞(PDL細胞)を使用して生理活性を調べると、ALP活性を上昇させることがわかった。この生理活性物質はELISA法でTGF-b1であることが判明し、それがデコリンに結合していると考えられる結果が得られた。別な実験系として、TGF-b1はRANKLで刺激したマウスマクロファージ由来のがん細胞株であるRAW264.7細胞を破骨細胞に分化誘導することが判明したので、ブタ乳歯の歯根吸収中の組織から吸収部位を分離調整し、TGF-bの活性と破歯細胞の存在との関連を調べた。その結果、両者の相関性が高いことが判明した。これらの結果から、歯根膜組織のコラーゲン線維に結合したデコリンとTGF-bの複合体が永久歯歯胚の刺激で歯根吸収が起こるとき、プロテアーゼ(このプロテアーゼはまだ特定されていないが)によってコラーゲン線維から遊離し、その局所に破歯脂肪を誘導するのではないかと考えられた。

これにより、炎症性変化で好中球エラスターゼがデコリンを分解すると、それに結合しているTGF-b1が遊離し、組織の修復に働くと考えられた。ブタ歯根膜の非コラーゲン性構造タンパク質(NCP)の分離・精製で、歯根膜には血液成分が多量に含まれ、それらのタンパク質が歯根膜NCPの分離を困難にしていることがわかったので、生理的食塩水で丁寧に洗浄し、その後、構造タンパク質でイオン結合していると思われるタンパク群を、高塩濃度溶液で分離し、さらにCaイオンを介して結合していると思われるタンパク群をEDTA溶液で抽出した。目的の110kDaのタンパク質の収量が少ないように思えたので、さらにアルカリ性溶液を使って抽出することで、確実に目的のタンパク質を他のNCPをあまり含まない状態で抽出分離することができた。そのタンパク質は免疫科学的にデコリンであることが証明されたが、そのデコリンのコラーゲン線維に対する結合は他のNCPより強固に結合していることが段階的分離法から示唆された。また、このデコリンを最終的にヘパリンカラムで精製し、このデコリンにはTGF-bが結合していることが判明した。このTGF-bが破骨細胞分化促進に関与していることも明らかになり、好中球エラスターゼにより歯周組織の初期破壊が起こると、デコリンに結合したTGF-bが破骨細胞を誘導し、歯根膜の再生に関与するのではないかと考えられた。医歯薬すでに分離している歯根膜デコリン画分には、コラーゲン由来と思われる分解産物が依然として含まれるので、さらに各種クロマトグラフィーで精製する。デコリンの分子量が既知であるので、コラーゲンとの分離にはゲル濾過法よりもイオン交換クロマトグラフィー、あるいはアフィニテイークロマトグラフィーが適当と思われる。またブタ歯根膜組織から好中球エラスターゼを分離精製し、精製したデコリンに対しての分解過程を調べる。本研究では、110kDaのStains-all陽性のタンパク質がデコリンであることを証明したが、今後の研究ではデコリンを最初に分解するのが、炎症組織中にある3種のプロテアーゼのうちの好中球エラスターゼであることを確認する。さらに本研究ではTGF-bが破骨細胞分化誘導を促進することも分かったので、デコリンTGF-b複合体が歯根膜のNCPの破壊時に組織中に遊離状態になった時に破骨細胞の誘導を含めて、歯根膜細胞にどのように働くのかを調べる。ブタ歯根膜の非コラーゲン性構造タンパク質(NCP)の分離・精製で、歯根膜に含まれる血液成分が多量に含まれ、それらのタンパク質が歯根膜NCPの分離を困難にしていることがわかったので、まず構造タンパク質でイオン結合していると思われるタンパク群を、塩濃度の高い溶液で分離し、その後Caイオンを介して結合していると思われるタンパク群をEDTA溶液で抽出した。そのタンパク質はデコリンであることが免疫科学的に証明されたが、そのデコリンのコラーゲン線維に対する結合の仕方が他のNCPより強固に結合していることが段階的分離法から示唆された。質量分析で歯根膜組織からNCPの構造タンパクを抽出するのに、血清蛋白質ばかりでなく、多数の細胞成分が混入し、それがより一層の分離精製を困難にしていることが分かった。すでに分離している歯根膜デコリン
農地転用メカニズムとしてみた軍港都市の形成と地域社会の応答に関する研究

本年度は、研究計画の確認と分担作業のあり方についての打ち合わせを、学会大会の場やネットを通じて随時実施し、各自、文献調査と現地調査を実施した。主に軍需産業に関連した地域形成についての調査を重点的に実施し、特に軍港候補地であった室蘭と軍需産業の集中した神戸などの調査が進展した。調査においては、軍港計画とその地域社会、ならびに都市の発展過程における近隣農地の生産状況の把握をすすめるため、各種公文書・私文書、地図、統計資料、港湾図面などを収集した。また、軍需産業操業地域と周辺の住生活区域、都市区域について広範な検討を分担者各自が行い、その一部は研究報告2編としてまとめた。そのほか、舞鶴、佐世保、横須賀。呉の関連資料の収集を進めた。調査の進展により取り入れた、4軍港都市と関連する軍港候補地あるいは軍需都市を比較する研究方法が、軍港都市の地域社会の特性を浮かび上がらせることに有効だったことが確認されつつある。これを研究上のよりどころとして、軍港都市の地域社会形成について再検討することで、これまで明らかにできなかった軍港都市の地域形成の特質について、とりわけ農地の転用の点からの検討ができると考える。従来、学界では軍港/非軍港の適格性を巡る議論は、軍事戦略上の配置や地形(水深や地形を含む)あるいは水資源の確保などから行われることが多かったと指摘されているが、本研究では農業生産性や地域社会との関係から読み解く分析視点を提示できればと考えている。軍港都市と軍需都市との比較研究の視点を導入したことで、調査対象が広がり、追加調査と考察に時間を要している。今年は6月に呉市にて、関連研究を行う研究者を交えて調査・研究会を実施する。また、分担者各自で軍港4都市、ならびに軍港候補都市、軍需都市などにかかわる追加調査(文献調査・現地調査)を実施しする。成果発表として、日本建築学会や日本都市計画学会など、学会講演集や審査論文執筆を行う。本年度は、研究計画の確認と分担作業の進め方についての打ち合わせを、神戸大学にて実施するとともに、全般的な資料調査を国会図書館、国立公文書館にて実施した。また、各軍港の個別調査として、佐世保軍港に関しては佐世保地区の巡検、ならびに佐世保市立図書館、佐賀県立図書館にて文献調査を実施した。また、全般的な文献調査を北海道大学付属図書館でも実施した。呉軍港に関しては文献調査を広島県立文書館にて実施した。軍港計画とその地域社会、ならびに都市の発展過程における近隣農地の生産状況の把握が進み、呉・佐世保に関しては資料収集が一定度進んだ。しかし、分析はこれからであり、本研究独自の確度の高い分析視点が必要と考えている。研究分担者メンバー間の研究協議においては、軍港として指定されなかった幻の「室蘭軍港」に注目が集まり、海軍用地確保までされて軍港が指定されなかった事情を、軍事戦略上ではなく、近隣の食糧事情、農地状況の確認を通じて洗い出し、軍港/非軍港の分かれ目を地域社会の視点から解読する重要性を認識した。こうした研究手法はすでに研究分担者の既往研究実績にいくらか蓄積があり、研究資料の収集方法や分析方法の検討を重ねて、次年度の調査に援用する予定である。近年の資料のデジタル化により、ネット環境を通じた文献調査がかなり進んだ。資料所蔵情報のリスト化はもとより、一部は資料そのものがアーカイブス化されていて、現地調査日数と資料複写の手間を削減することができた。このように現地での文献調査・現地調査、ならびに研究打ち合わせ、今後の方向性の検討、すべて順調である。とりわけ、研究分担者間で新たな研究視点の必要性を具体的に確認できたこと、また、その研究手法の検討を共同にて行えていることは重要である。ただ、研究の進展に伴い、研究分担者の不足が認識されるに至った。本年度は、研究計画の確認と分担作業の進め方についての打ち合わせを、室蘭市・札幌市にて実施し、あわせて室蘭市では文献調査と現地調査を、札幌市では資料調査を進めた。また舞鶴市にてても同様の現地調査、資料調査を実施した。舞鶴市は4大軍港のひとつであり、室蘭市は軍港建設が計画されながらものちに計画は解消され、工業都市として発展している。室蘭軍港計画の立ち消えと舞鶴の軍港計画の開始は時期的な関連性があることから、昨年度、比較視点を持つためにも同年度に両都市の調査を実施した。調査においては、軍港計画とその地域社会、ならびに都市の発展過程における近隣農地の生産状況の把握をすすめ、各種公文書・私文書、地図、統計資料などを収集した。具体的には、港湾、水道、要害についての現地調査、明治期から昭和期にかけての文献調査(各資料館、図書館、文書館)、そして研究打ち合わせをおこなった。また、舞鶴軍港についての文献調査は京都市内関連箇所でも進めた。さらに軍需産業を支えた兵庫の企業都市の形成についても調査研究を行った。調査の過程では、研究資料の収集方法や分析方法について研究メンバー相互に検討を重ねて、意思疎通を図りつつ、調査方法の正確さを期した。そして検討を重ねた調査方法を次年度に援用する予定である。

従来、学界では軍港/非軍港の適格性を巡る議論は、軍事戦略上の配置や地形(水深や地形を含む)あるいは水資源の確保などから行われることが多かったと指摘されているが、本研究では農業生産性や地域社会との関係から読み解く分析視点を提示できればと考えている。研究視点の打ち立てのを、現地調査を通じて研究分担者相互に確認できており、また、資料のありか、資料のおおよその量、今後検討すべき調査方法について、隔意なき意思疎通ができている。また、調査対象の分担も確認できている。本年度は、研究計画の確認と分担作業のあり方についての打ち合わせを、学会大会の場やネットを通じて随時実施し、各自、文献調査と現地調査を実施した。主に軍需産業に関連した地域形成についての調査を重点的に実施し、特に軍港候補地であった室蘭と軍需産業の集中した神戸などの調査が進展した。調査においては、軍港計画とその地域社会、ならびに都市の発展過程における近隣農地の生産状況の把握をすすめるため、各種公文書・私文書、地図、統計資料、港湾図面などを収集した。また、軍需産業操業地域と周辺の住生活区域、都市区域について広範な検討を分担者各自が行い、その一部は研究報告2編としてまとめた。そのほか、舞鶴、佐世保、横須賀。呉の関連資料の収集を進めた。調査の進展により取り入れた、4軍港都市と関連する軍港候補地あるいは軍需都市を比較する研究方法が、軍港都市の地域社会の特性を浮かび上がらせることに有効だったことが確認されつつある。これを研究上のよりどころとして、軍港都市の地域社会形成について再検討することで、これまで明らかにできなかった軍港都市の地域形成の特質について、とりわけ農地の転用の点からの検討ができると考える。軍港都市と軍需都市との比較研究の視点を導入したことで、調査対象が広がり、追加調査と考察に時間を要している。農業生産に着目する本研究では、踏査することで地形条件などを確認することが重要であることから、4軍港すべての巡検を計画している。さらに4軍港に加え、軍港候補に挙がり海軍用地確保も行った室蘭を研究対象に加えて、室蘭の地域社会を農地転用や食糧事情の観点から分析を行うために、北海道・東北地方に詳しく、また海軍官舎建築に造詣の深い研究分担者を追加し、全員で調査を行う予定である。軍港計画とその地域社会、ならびに都市の発展過程における近隣農地の生産状況の把握をすすめ、個別事例として、舞鶴・室蘭の継続調査、舞鶴・佐世保・横須賀の基礎調査(比較視点を得るためのもの)を行う予定である。また今年度は成果公開に向けた論文執筆を行う。本研究では農業生産性や地域社会との関係から読み解く分析視点を提示できればと考えている。今年は6月に呉市にて、関連研究を行う研究者を交えて調査・研究会を実施する。また、分担者各自で軍港4都市、ならびに軍港候補都市、軍需都市などにかかわる追加調査(文献調査・現地調査)を実施しする。成果発表として、日本建築学会や日本都市計画学会など、学会講演集や審査論文執筆を行う。
不明熱症例に対する全国の多施設共同による症例登録研究

全国17施設の121例の古典的不明熱の症例を検討した。CT検査の普及により、深部膿瘍や固型癌が不明熱の原因となることは著しく減少していた。高齢化の影響もあり、リウマチ性多発筋痛症が9名で最多であった。4名のHIV/AIDS患者を認め、日本でも不明熱の原因として重要と考えられた。この結果から、細菌感染症や悪性腫瘍を重視した従来の不明熱診療から、高齢者に多い膠原病や新興のウイルス感染症に重点をシフトさせる必要性が示唆された。また、白血球数が多いと「悪性腫瘍」の率が多く、少ないと「原因不明」の率が高いなどの関連を明らかにしたほか、古典的不明熱の原因診断においての赤沈検査の重要性を明らかにした。全国の16施設において2011年1月12月に「古典的不明熱(腋窩体温38.0°C以上の発熱を3週間以上の期間に2回以上認め、かつ、3回の外来受診または3日間の入院検査で原因不明)」と診断された18歳以上の患者を対象とし、対象患者のデータを共通の症例報告票に記載し、FAXを用いて集計した。計121例の不明熱患者が登録され、患者年齢の中央値は59歳(19-94歳)であった。原因疾患は、感染症28名(23.1%)、非感染性炎症性疾患37名(30.6%)、悪性腫瘍13名(10.7%)、その他15名(12.4%)、原因不明28名(23.1%)の結果となった。「その他」には薬剤熱などが含まれた。発熱から各施設を受診するまでの日数の中央値は28日であり、診断までに最も日数を要したのは家族性地中海熱の症例であった。血液培養の施行率は86.8%、血中プロカルシトニン値測定の実施率は43.8%、Positron Emission Tomography (PET)の施行率は29.8%であった。CT検査の普及により、深部膿瘍や固型癌が不明熱の原因となることが著しく減少している。高齢化の影響もあり、リウマチ性多発筋痛症が9例で最多であった。原因不明は約2割であり比較的少なかったが、後ろ向き研究のためのバイアスかもしれない。4名がHIV/AIDSによる不明熱を呈しており、日本でも不明熱の原因として重要になっている。本研究により不明熱の鑑別において重視すべき疾患が明らかになった。申請者は平成25年度挑戦的萌芽研究「不明熱症例に対する全国の多施設共同による症例登録研究」において、日本病院総合診療医学会に所属する17施設の121例の古典的不明熱の症例を検討した。4名がHIV/AIDSによる不明熱を呈しており、日本でも不明熱の原因として重要視されている。43.8%の症例で血清プロカルシトニン値が測定され、29.8%でPET検査が施行されていた。また、診療ガイドラインが存在しない状況下で、プロカルシトニンやPETなどの新しい検査が多用されている状況が明らかになった。申請者はこの結果を米国Society of General Internal Medicine 2013 (SGIM, Denver, USA)で国際学会発表を行うとともに、論文発表を行った(Naito T et al. BMJ Open 2013)。また、申請者はこの研究により、平成26年・日本病院総合診療医学会学会賞を受賞するに至った。古典的不明熱の診断に炎症マーカーが有用か否かについては依然として結論が出ていない。これに対して申請者は、血清プロカルシトニン値などの炎症マーカーと不明熱の原因について検討した論文をInternal Medicine誌に投稿し(Naito T et al. Intern Med 2014 )、現在修正中である。この中で、白血球数が多いと「悪性腫瘍」の率が多く、少ないと「原因不明」の率が高いなどの関連を明らかにしたほか、古典的不明熱の原因診断においての赤沈検査の重要性を明らかにした。総合診療、感染症基礎となる不明熱患者の後ろ向き多施設共同臨床試験の解析は終了し、英文学術誌に掲載された。また、検査の有用性の分析として「炎症マーカーと不明熱の関係」の論文を作成中である。これらのデータをもとに、現在前向き研究における収集データの選択を行っている。

上記研究の結果を基に、登録すべきデータの最終確認を行い、2014年7月より多施設前向きデータ収集を開始する予定である。2013年度は主にインターンネットを用いる打ち合わせが行われた。2014年度に海外学会での発表を予定している。また、2014年7月のデータ収集開始前に、研究分担者とのミーティングを行う。データ解析に伴う人件費や、文書校正費が2014年度に使用される予定である。
変形分布制御機構を備えた摩擦/粘性ダンパと滑り基礎の併用による低層軽量構造の制振

本研究の目的は、建築基準法で想定している強さを大幅に超えるような過酷な地震動が発生した場合においても、建物内部や構造体に大きな損傷を与えずに、人・財産に致命的な危害を及ぼすことなく建物機能を地震後も維持し続けることを可能とする耐震構造システムをパッシブかつ安定した機構を組み合わせてローコストで提供する技術を開発することである。提案する構造システムは新規に開発した、摩擦力・粘性力を発揮する3種類の構造要素技術を力学的に直列もしくは並列に組み合わせて利用することによって構成される。個々の要素は、摩擦機構内蔵薄板軽量形鋼造耐力壁、リンク式オイル/粘弾性ダンパ、滑り基礎構造である。これらの個別技術の利点を生かし弱点を抑えて組み合わせることにより、上部構造を高靭性・高減衰化するとともに各層・各構面の変形分布を適切に制御することで建物の特定ヶ所への損傷集中を防止する。さらに滑り基礎上に建物を設置することにより、過大な応答加速度の発生を防止し、大地震動の繰り返しに対しても建物の機能を維持し続けるほどに損傷を抑えることが可能である。個々の構造要素の力学特性を明らかにしたのちに、実大振動台実験を通じて構造システムとしての安定性・安全性を明らかにしてきた。2018年度には、振動台実験で認められた顕著な現象につき解析により裏付けるとともに、実大振動台実験では対応の難しい多様な建物への本開発技術の適用範囲への拡張性を解析により検討した2017年度の研究成果として、本研究で開発を目指す構造システムの3種の要素技術について当初の計画通りの成果が得られた。当初は2017年度に予定していた振動台実験は繰り越し研究として2018年度に実施して目的通りの成果が得られた。即ち、上部構造を高靭性・高減衰化するとともに各層・各構面の変形分布を制御することで特定の層への損傷集中を防止するとともに、さらに滑り基礎により過大な応答加速度の発生を防止し、大地震動の繰り返しに対しても建物の機能を維持し続けることを実現できることを明らかにした。本構造システムの汎用性を高めるために、下記の課題につき検討を開始している。実験・解析より、特に過大な地震動の作用する場合には基礎の滑り量が大きくなる可能性があるため、建物基礎の建物周辺との衝突に対する備えの検討を要する。油圧式のリンク機構の設置にあたり、上下層のシリンダを繋ぐリンクチューブの建築計画的な納まりを検討する必要がある。耐震建築としての安全性を評価するために、時刻歴応答計算による場合、時刻歴応答計算を行わない場合それぞれにつき相応しい耐震計算法の進め方を整理する。前年度に繰り越して実施した振動台実験のデータ分析結果を踏まえて、地震動および構造物をそれぞれ適切にモデル化した上で、詳細な地震応答解析を実施する。実験結果と解析結果との整合性を確認した上で、振動台実験では検討できなかった種々の地震動入力と構造特性の組み合わせに対するパラーメータ変動の影響について全員で検討し、提案するシステムの特徴を整理する。提案する構造システムを実用化するためには、建築物に本構造システムを適用した場合の地震時挙動を簡易かつ正確に予測できる耐震計算法・設計法を整備する必要がある。層間変形制御装置が建築物の地震応答に与える利点の一つは、同装置が全層の変形分布を任意に設定できるために地震動に対する建築物の揺れ方を極めて単純化できることである。そのため、1自由度系への縮約を行う現行の耐震計算法(限界耐力計算やエネルギー計算)による地震応答予測の精度を大幅に向上できる点に特長があると考えられる。本研究では、その特長に着目することで、現行の建築基準法・施行令による耐震計算法との整合性を保ちつつ、一般の構造設計者が簡便に利用可能な耐震計算法・設計法をまとめる。提案する構造システムを実用化するために必要となる、高靭性・高減衰・高耐久性耐力パネルの設計、製作、運搬、現場施工法等の生産システムについても関連する実務家と共に検討を行い、経済性を考慮した現実的な生産システムを構築する。最後に、以上の研究成果を総合的に検討する。現在までに全国で観測された膨大な地震動データを利用して、地震動の特性を表す各種指標(計測震度、最大速度、最大加速度など)の違いと建物応答の関係に基づいて統計的に評価を行い、提案する耐震構造システムが地震特性と建物特性の組み合わせに関して安定した地震応答低減効果を発揮することを明らかにする。

2018年度には、振動台実験で認められた顕著な現象につき解析により裏付けるとともに、実大振動台実験では対応の難しい多様な建物への本開発技術の適用範囲への拡張性を解析により検討した2017年度の研究成果として、本研究で開発を目指す構造システムの3種の要素技術について当初の計画通りの成果が得られた。当初は2017年度に予定していた振動台実験は繰り越し研究として2018年度に実施して目的通りの成果が得られた。即ち、上部構造を高靭性・高減衰化するとともに各層・各構面の変形分布を制御することで特定の層への損傷集中を防止するとともに、さらに滑り基礎により過大な応答加速度の発生を防止し、大地震動の繰り返しに対しても建物の機能を維持し続けることを実現できることを明らかにした。本構造システムの汎用性を高めるために、下記の課題につき検討を開始している。実験・解析より、特に過大な地震動の作用する場合には基礎の滑り量が大きくなる可能性があるため、建物基礎の建物周辺との衝突に対する備えの検討を要する。油圧式のリンク機構の設置にあたり、上下層のシリンダを繋ぐリンクチューブの建築計画的な納まりを検討する必要がある。耐震建築としての安全性を評価するために、時刻歴応答計算による場合、時刻歴応答計算を行わない場合それぞれにつき相応しい耐震計算法の進め方を整理する。本研究は、建築物を高靭性化・高減衰化することで建物への地震入力エネルギーを効率的に低減・吸収して、震度7級の地震動に対しても建物をほぼ無損傷にとどめる耐震構造法の開発を目指すものである。1995年の兵庫県南部地震では、人命にかかわる大きな構造損傷が低層の建築物に極めて顕著に発生したため、本研究が当面対象とする建物種別は低層の軽量構造としている。エネルギー吸収性能を高めるためには構造本体の変形能力(靭性)とエネルギー吸収性能(減衰性)を高める必要があり、薄板軽量形鋼造を基本構造としてその枠材と面材との間に摩擦機構を内蔵する耐力壁を新たに開発した。摩擦系の減衰機構は低レベルの外乱の作用に対する振動低減効果が低いため、上部建物にはオイルダンパや粘弾性ダンパも設置する。この時に、エネルギー吸収性能が建物全体で効率的に行われるよう、各層の変形分布を制御するリンク機構を併用する。さらに激しい震度7の地震動の作用に対しては建物全体を摩擦係数0.3-0.4程度の滑り基礎面上に設置することで建物へ作用する地震力そのものを低減する。強風時にも建物が滑らないこと、強震時にも過大な変形・加速度が発生しないこととして、震度7地震動が繰り返して作用する場合にも強震後に建物の継続利用が可能となる。解析的な検討や要素実験により、亜鉛メッキ鋼板とCLT合板の表面を組み合わせて摩擦係数が約0.35の滑り面を実現できた。変形分布制御機構としては油圧式のオイルダンパと機械式の粘弾性ダンパの両者を比較検討した。変形分布制御機構は平面的な捩じれ振動の防止にも適用できるものであるが、今回の研究では3層建物の上下層の変形分布を制御する仕様として利用した。建物全体系の振動台実験は都合により2018年度へ繰り越して実施したが、当初の目標通りの成果を得た。本研究で開発を目指す構造システムは3種類の構造要素(摩擦機構内蔵
ナノ表面での光吸収を利用した発熱と熱輻射の高効率化

ナノ粒子を用いた光熱変換のテーマでは、窒化チタンナノ粒子は高い光熱変換効率を持つことを計算と実験から明らかにした。ナノ粒子は分散することで直接水と接するため、熱損失なく吸収した光を熱として水に伝達することができる。ナノ粒子の効率の高い光熱変換特性を生かして、太陽熱温水器や太陽光蒸留などの応用が考えられる。ナノ表面による狭帯域な赤外線吸収と熱放射では、従来研究されてきた二次元や三次元の構造ではなく、一次元構造でも狭帯域で波長選択可能な熱放射が実現できることを実験で示した。一次元構造は誘電体多層膜と金属薄膜からなり、試料を加熱してタムモードを励起することで狭帯域熱放射が得られる。平成27年度はナノ粒子を用いて太陽光を吸収して熱に変える光熱変換について主に取り組くんだ。ナノ粒子は水等の液体に分散させることで、吸収した太陽熱を直接水に伝えることができ、伝熱ロスの小さい太陽熱利用システムができることが魅力である。電磁場解析によってナノ粒子に光吸収応答特性を求め、太陽光の吸収が最大になる複素誘電率の条件を明らかにした。その結果を元に、その条件に当てはまる材料の探索を行った結果、窒化チタンナノ粒子が太陽光吸収を最大化する条件に良く合致することを明らかにした。窒化チタンは広帯域なプラズモン共鳴を示すために、太陽光の大部分の波長を吸収できるのである。計算では窒化チタンナノ粒子の太陽光吸収性能が炭素や金のナノ粒子より高いことも分かった。実験では熱プラズマ法で作製した窒化チタンナノ粒子とアセチレン法によって作製された炭素ナノ粒子をそれぞれ水に分散させ、擬似太陽光照射時の水の蒸発と水温上昇を測定した。窒化チタンナノ粒子もしくは炭素ナノ粒子を入れることで、水の蒸発と水温上昇を速くすることができたが、前者のほうが後者より速かった。このことから、同一濃度においては窒化チタンナノ粒子のほうが太陽光吸収効率が高いことが分かり、計算結果を裏付ける実験結果となった。また窒化チタンナノ粒子の分散した水に約8倍に集光した擬似太陽光を照射すると、目視できるほどの水蒸気の発生を確認した。これはナノ粒子周辺の水のみ局所的に加熱され、そこから蒸発が始まったと考えられる。区分に示したとおり、研究はおおむね順調に進んでいると考えている。ナノ粒子を用いた研究では、電磁場計算のコードを作成し、太陽光吸収効率の高いナノ粒子を探索する際の指針としている。また計算結果を実証するために行った実験では、擬似太陽光照射による水の重量変化と水温上昇を計測するための自動測定コードを書き、実験を効率よく行えるようにした。実際に行った実験では、窒化チタンナノ粒子が分散した水では水の水温上昇と蒸発速度が純水に比べそれぞれ2倍及び4倍増加することを確認している。これらの結果から、窒化チタンの太陽光吸収性能が高いことを明らかにした。本欄に概説したことを元に論文執筆を行い、筆頭著者の論文だけで既に3報を出版し、関連する招待講演も2件行った。また今年1月にはプレス発表を行い、8件以上のメディアに取り上げられるなど高い反響を得ている。ナノ粒子を使った光熱変換の研究では、前年度まで研究してきた金属的な遷移金属窒化物だけでなく、半導体であるゲルマニウムナノ粒子も高い光熱変換特性を持ち、太陽光の光熱変換に有用であることを明らかにした。ゲルマニウムナノ粒子の場合、プラズモン共鳴ではなくミー共鳴によって光吸収量が増大する。これらの成果はAdvanced Optical Materialsから発表した。遷移金属窒化物の一つである窒化チタンナノ粒子を使った研究は、前年度の基礎的な研究を発展させることができた。一つは、形状記憶ポリマーに窒化チタンナノ粒子ナノ粒子を添加することで光照射によって発生する熱に応答する形状記憶ポリマーの開発に成功した。本成果はACS Applied Materials & Interfacesに掲載された。また窒化チタンナノ粒子で発生する太陽熱を用いることで、一酸化炭素を酸化させて二酸化酸素を生成することに成功し、論文(RSC Advanced)にまとめた。表面の微細構造によって熱輻射を制御する研究では、モリブデンを用いることで真空中で1000度以上まで加熱できる狭帯域な熱輻射を実証しAdvanced Optical Materialsから発表した。また2次元微細構造を持たない構造による熱輻射の狭帯域化も検討し、タムプラズモンを励起することでそれが達成できることを実験と計算で示した。タムプラズモンは1次元フォトニック結晶上の金属薄膜中に励起されるモードで波数がゼロでも励起できるのが特徴である。タムプラズモンによる熱輻射の制御は本研究が初めてで、Optics Lettersに発表した論文はEditor's Pickに選ばれた。ナノ粒子を用いた光熱変換に関しては、当初検討していなかったミー共鳴の有用性に注目することで、金属ではない高屈折率での材料でも光熱変換を行えることを示し、ゲルマニウムナノ粒子でその実証を行った。ミー共鳴を示す半導体材料は他にもあり。シリコンナノ粒子でもゲルマニウムと同様の光熱変換を確認している。予定していなかった成功した事例は熱輻射の狭帯域化の研究でもあった。波長選択型の吸収体は2次元微細構造で実現できることが知られているため、熱力学のキルヒホッフの定理より熱輻射の波長選択も得られることは想定していた。

その考えに基づく構造はモリブデンの微細構造で実現したが、台湾の陳助教授との共同研究で、1次元の多層膜構造に波数ゼロでタムプラズモンが励起できるという着想を得た。それを利用した波長選択吸収及び波長選択熱輻射ができるという構想にいたり、実験で波長選択吸収及び波長選択熱輻射を実現することができた。このように当初予定していなかった成果を大きく2つ上げることができたため、自己評価は、当初の計画以上に進展している、とした。ナノ粒子を使った光熱変換の研究では、金属的な遷移金属窒化物が高い太陽光吸収特性を持つことを理論計算によって示してきた。また実験では、金属的な遷移金属窒化物の一つである窒化チタンナノ粒子が、実際に高い太陽光吸収特性を持ち、特に液体の蒸発において高い効率を示すことを本科研費の間に示してきた。今回実験で使用している窒化チタンナノ粒子は粒子径が数十ナノメートルと極めて小さい。一方で、窒化チタンナノ粒子が高い光吸収特性の示す要因となっているプラズモン共鳴は粒子の形状は表面の酸化状態などによって大きな影響を受ける。そこで、今年度は透過電子顕微鏡(TEM)で電子エネルギー損失分光(EELS)観察を行うことで、窒化チタンナノ粒子特性並びに表面の酸化状態を調べ、実際に使用している窒化チタンナノ粒子のプラズモン共鳴についてより深い理解を得ることを目的とした。窒化チタンナノ粒子のプラズモン共鳴は数eVの付近にピークとして現れることが予想されたため、実験では京都大学微細解析プラットフォームにあるTEM(モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡/日本電子JEM-ARM200F)を使用した。本TEMはゼロロスピーク近傍の約1eV付近から、EELSスペクトルを測定可能な仕様になっている。測定では、熱プラズマ法によって作製した窒化チタンナノ粒子のEELS観察を行った。予想通り、電子線励起においても光励起と同様のプラズモンピークが観測された、またピーク位置の粒子依存性を調べると、粒子が大きくなるにつれてピーク位置がブルーシフトする現象が見られた。これは通常とは異なる傾向であるが、電磁場シミュレーションから粒子表面に酸化膜がついていることを考慮すると説明でき、実際にTEM内で元素マッピングを行うと酸化膜の存在が確認できた。窒化チタンナノ粒子のプラズモンに関するこのような詳細な解析はこれまで報告がなく、今後外部発表を行う予定である。ナノ粒子を用いた光熱変換のテーマでは、窒化チタンナノ粒子は高い光熱変換効率を持つことを計算と実験から明らかにした。ナノ粒子は分散することで直接水と接するため、熱損失なく吸収した光を熱として水に伝達することができる。ナノ粒子の効率の高い光熱変換特性を生かして、太陽熱温水器や太陽光蒸留などの応用が考えられる。ナノ表面による狭帯域な赤外線吸収と熱放射では、従来研究されてきた二次元や三次元の構造ではなく、一次元構造でも狭帯域で波長選択可能な熱放射が実現できることを実験で示した。一次元構造は誘電体多層膜と金属薄膜からなり、試料を加熱してタムモードを励起することで狭帯域熱放射が得られる。電磁場計算によるナノ粒子の吸収特性の評価から、窒化チタン以外の材料でも太陽光吸収性能の高い材料があることが分かってきた。たとえば窒化タンタルなどの他の遷移金属窒化物である。
有機溶媒中でリパーゼを利用する高選択的な糖質変換反応の開発と応用

リパーゼは有機溶媒中で触媒活性を有し、基質特異性が極めて広い特徴的な酵素である。本研究ではリパーゼを糖質変換反応の触媒として応用することを目的として研究を行った。1.リパーゼを用いる立体選択的増炭反応:新Fisher法の開発アルドースのカルボニル基に対してシアン化物イオンを付加させて生成するシアノヒドリンをリパーゼを触媒として立体選択的にアセチル化して、新しく生成する不斉中心の立体化学を制御する反応を試みた。まず最も単純な糖であるグルセルアルデヒドの2,3位イソプロピリデン保護体をモデル基質として合成した。シアン化物イオン源のアセトンシアノヒドリンとアシル化試薬である酢酸イソプロペニルの存在下でイオン交換樹脂とリパーゼを加えて反応させた。LipasePを触媒とする反応で70%、LipaseFを用いた場合では73%の収率で4炭糖前駆体であるシアノヒドリンアセテートを得た。この反応ではジアステレオマ-が生成するがその光学純度はそれぞれ57%deおよび47%deあった。つぎにグラム陰性菌のリポ多糖に含まれる希少な7炭糖であるglycero-man no-heptoseの合成の為の基質であるmethyl2,3,4-tri-O-benzyl-alpha-D-manno-dialdo-pyranosideをD-mannnoseから4段階で合成し、立体選択的増炭反応を試みた。しかし中間体のシアノヒドリンは生成するものの酵素反応が進行しなかった。種々の反応条件(酵素の種類、溶媒アシル化試薬の濃度など)を検討したが反応は進まず、これは嵩高いベンジル基を多数導入した基質が立体障害のためリパーゼによって認識されなかったものと推定された。2.有機溶媒中リパーゼを用いる糖脂質の得意的ラベル導入反応温和な条件で反応する酵素リパーゼの性質を活かして、酸やアルカリ等の条件下で分解し易い糖脂質へのラベル導入反応を検討した。ダンシルクロリドと6-アミノヘキサン酸を反応させ、得られたダンシルアミノ酸をトリフルオロエタノールとの活性エステルにして蛍光標識化試薬を合成した。牛脳から抽出した中性スフィンゴ糖脂質画分に対してリパーゼを用いたエステル交換反応によって蛍光標識の導入を検討した。蛍光を持つ新しいスポットが生成したが、分析の結果、糖脂質画分に不純物として含まれるコレステロールに蛍光標識が導入せれたものであった。
身体文化の多様な価値を共有するためのスポーツ・アーカイブズのモデル構築

前年度に続き、1大学および個人が所蔵する「静的な」スポーツ文化資源の収集・リスト化・デジタルデータ化(追加データ3,933点)、2スポーツ文書史料のうち、ブランデージ・コレクション内の書簡および議事録の管理・分析システムの開発(書簡約100通および3回分の議事録をデータベースに追加し、固有表現の拡大およびそれらの関連を求めるアルゴリズムの改良、実装機能の追加)、3オリンピアンに関する情報のデータベース化の検討(類似DBとの差異化の検証)、4スポーツ文化資源を教育・研究に活用するための海外における実践事例情報の収集、5利活用シーンを想定した教育実践とその検証、6画像データの3D化や「動的な」スポーツ文化資源を展示する技術に関する検討、7スポーツにおける人権保護理論の検討をふまえたモデルの検証、を行った。また、本研究の最終目的は一般市民が「身体文化の多様な価値を共有」を経験する場のモデルを構築することであるため、研究代表者および分担者が所属する大学における3種類の展示会を開催し、研究成果を公表した。これらの3種類の展示会はそれぞれ、1観覧対象を複数世代にまたがる家族に設定する(2018/7/13-7/19「スポーツがつなぐ世界III手のひらに届いたオリンピック」於中京大学名古屋キャンパス)、2競技人口が少なく、身体的経験の共有度が低いスポーツをテーマとする(2018/10/22-11/4「スポーツがつなぐ世界IV燦めきの先にー氷雪に挑む」於中京大学豊田キャンパス)、3民間保有資料のうち映像資料(16mm)を活用する(2019/3/19-4/26「ムーヴィングイメージオリンピックの映像アーカイブズ」於学習院女子大学)、という特徴を持たせ、モデル構築に向けた検証を行った。特に2においては、本研究の課題のひとつである教育における利活用の検討との接合を意識し、来訪者による探索的観覧が可能になるような仕組みを採り入れた。本研究においては、「スポーツはそれが醸成された社会を映す鏡であると同時に、人間の身体を通じて社会に影響を与え、その変容を促すもの(申請書より抜粋)」であり、「このようなスポーツの歴史や現在は、可能な限り多角的に捉えられた『時空間を超えた全体像』として多様な人々の目に触れ、その多様な価値が共有されることを通じ、社会の未来を展望するための『レガシー(遺産)』となり得る(申請書より抜粋)」と考えている。この研究の枠組みにおいて、収集・デジタル化したスポーツ文化財の展示や教育実践における活用は、一般市民が多様な価値を共有する場のモデルとしての適切性や可能性を検証するために欠かせない。現在、2つの拠点大学(中京大学・学習院女子大学)では順調に一般市民向けの展示を開催し、フィードバックを得ている。デジタル・アーカイブとして共有化を図る文化資源の収集・リスト化・デジタル化についてもほぼ順調に進めることができている。さらに利活用を想定した教育実践は複数の共同研究者によって計画以上の多様な場を確保し進めることができている。さらに、本研究により、民間保有のスポーツの文化的資源が本プロジェクトに持ち込まれる事例が生じており、想定を超える望ましい波及効果が得られている。一方で、これらをデジタル・アーカイブ化するための人的・財的資源が追いついていない状況がある。本研究に関わる社会の動向としては、JOCが独自に選手のデータベースを公開したこと、また2019年9月下旬にはJOCによる日本オリンピック・ミュージアムの開設が予定されていることがある。これらの新しい動向を踏まえ、本研究の研究課題において検討する内容を調整する必要性が浮上している。本研究では2016年度の研究開始時から以下の6つの研究課題を設定し、研究を進めてきた。課題1:展示機能の拡張A(デジタル化による展示空間の拡大)、課題2:展示機能の拡張B(大学という展示空間の拡大)、課題3:文書利用機能の拡張(オリンピック史料デジタル・アーカイブの構築)、課題4:教育機能の拡張(オリンピアン・データベースの構築)、課題5:教育機能の補強(オリンピアン教育システムの構築)、課題6:個の尊重と多様性確保のためのモデル検証。最終年度には、これらの課題を統合し、研究成果を社会に還元するための最適な提示方法を検討する。ただし、【現在までの進捗状況】に示したとおり、1新たに得られた民間保有のスポーツの文化的資源のデジタル・アーカイブ化の継続、2社会的動向を踏まえた課題4および課題5の研究内容の調整、を行う。特に2については、秩父宮記念スポーツ博物館を所管するJSC、大日本体育協会時代からの関連資料を保有するJSPO、独自のミュージアムを開設するJOC等の中核的スポーツ組織との連携を図り、スポーツの文化的資源のデジタル・アーカイブ化の促進、利活用するための教育プログラムを開発するなど、今後必要とされる課題を浮き彫りにすることによって、本研究の発展的な終了をめざす。なお、今年度研究期間の後半には、研究代表者が所属する研究機関にスポーツ・ミュージアムが開設される予定である。この施設を新たな研究拠点の一つととらえ、この拠点で本研究の成果として構築された「身体文化の多様な価値を共有するためのスポーツ・アーカイブズのモデル」を提示するとともに、その検証を実施する。これにより、本研究の研究成果を持続的に社会に還元することをめざす。時間的に可能であれば、構築したモデルを教育活動において活用するための教育プログラムの実践を試みる。初年度にあたる2016年度は、主に大学と秩父宮記念スポーツ博物館等が所蔵する「静的」なスポーツ文化資源のリスト化・デジタルデータ化、オリンピアンに関する情報のデータベース化を重視した。

特に、秩父宮記念スポーツ博物館に所蔵された1964年オリンピック東京大会組織委員会の資料は、教育・研究資料としての活用に資する形態でのリスト化・デジタル化が進んでいないことに着目し、特定のテーマに沿ってこれを進めるなど、長期的な視点をもって分類整理を進めるための方法論を検討した。また、国内の「静的」「動的」なスポーツ文化資源のリスト化の際に、何をメタデータとし、どのような情報を入力すべきかについての検討を行った。これにより、国内全般でスポーツ文化資源を統一的に収集・保管し、データを統合することを可能にする方策の検討へと発展させたい。収集・リスト化したスポーツ文化資源の利活用方法の検討においては、以下の2つのアプローチを行った。第一は、公共教育施設、学校、地域等の博物館、商業空間施設などにおいて実施するオリンピック教育やワークショップの教材・資料として効果的に活用する方法の検討である。本年度は、このうち一部について試験的に実施した。第二は、「身体文化の多様な価値の共有」を一般市民が経験する場の設定である。研究代表者および分担者が所属する大学において、実物資料と芸術的資料の2種類に区別した展示を開催した。以上のようなスポーツ文化資源の収集・デジタル化・利活用というモデル全体に対し、人権を尊重し多様な価値を共有するために必要な視点や展示内容・技法の留意点について、文化人類学・法学・スポーツ文化研究という3つの異なる研究領域から検証を行った。本研究においては、「スポーツはそれが醸成された社会を映す鏡であると同時に、人間の身体を通じて社会に影響を与え、その変容を促すもの(申請書より抜粋)」であり、「このようなスポーツの歴史や現在は、可能な限り多角的に捉えられた『時空間を超えた全体像』として多様な人々の目に触れ、その多様な価値が共有されることを通じて、社会の未来を展望するための『レガシー(遺産)』となり得る(申請書より抜粋)」と考えている。この研究の枠組みにおいて、スポーツ文化資源のリスト化・デジタル化を実際に進めながら、国内リストを統合するための仕組みを検討することは必須である。2016年度は、この点で重要な知見を得ることができた。また、スポーツ文化資源の展示、教育実践における利活用は、本研究の成果を公表するだけでなく、一般市民が多様な価値を共有する場のモデルとしての適切性や可能性を検証するために欠かせない。この点においては、計画以上の多様な場を確保して進めることができている。前年度に続き、大学および個人が所蔵する「静的な」スポーツ文化資源の収集・リスト化・デジタルデータ化、オリンピアンに関する情報のデータベース化により、教育・研究に活用するための資料や情報として活用できるよう分類整理した。また画像データの3D化や「動的な」スポーツ文化資源を展示する技術について検討を行った。これらの研究成果を公表し、本研究の最終目的である「身体文化の多様な価値を共有」を一般市民が経験する場として、研究代表者および分担者が所属する大学における2種類の展示会を開催した。
珪酸塩融体の熱伝導とネットワーク構造の相関

本研究では、Al2O3、CaF2、K2O、Na2O等を含む珪酸塩融体の熱伝導率を、申請者らが開発してきた独自の手法で高精度かつ系統的に測定することで、未解決の課題である「珪酸塩融体中のフォノンの伝播に及ぼすネットワーク分断効果」の解明行った。実測された珪酸塩融体の熱伝導率は温度依存性を示さず、非架橋酸素数が増大すると低下す傾向を示した。この関係について、珪酸塩融体構造をモデル化して熱伝導率を導出する手法を考え、その有効性を示した。また、熱伝導率の実測に基づく熱伝導率の推算式も導出した。珪酸塩の融体は金属の精錬あるいは凝固プロセスにおいて重要な役割を担っており、工業的な見地からも高温での融体の構造と伝熱特性の関係を明確にすることは重要な課題である。一般に高温融体の熱伝導率測定は対流や熱放射の影響を大きく受け正確な測定が困難である。そこで、本研究では熱放射や対流の影響をほとんど受けない表面加熱・表面測温短時間レーザフラッシュ法を用いて、珪酸塩融体の熱伝導率測定を実施した。本年度は工業的に利用されている珪酸塩融体の基本的な成分系であるAl_2O_3-CaO-SiO_2系について熱伝導率の測定を行った。熱伝導率の測定結果は測定した範囲では、ほとんど温度依存性がないことが明らかとなった。そこで測定した熱伝導率の平均値と試料組成を用いて、熱伝導率を組成の一次関数としてもとめる実験式を導出した。この式によって計算した推算値と測定値の差は小さく、推算値は測定値をよく表せることが分かった。熱伝導率の推算できる温度範囲は1623Kから1823Kである。珪酸塩のネットワーク構造を表す指標として、珪酸塩ネットワーク構造中の非架橋酸素数と熱伝導率の関係についても検討を行った。非架橋酸素数が増大するに伴い熱伝導率が減少する傾向を示した。しかし、非架橋酸素数が大きくなると熱伝導率は一定の値になる傾向もみられた。そこで、非架橋酸素数を変化させ、珪酸塩のネットワーク構造と熱伝導率の関連を調べるため、Na_2OやB_2O_3などを含む系についての測定を計画し、予備実験を実施した。(3)珪酸塩融体の熱伝導率モデル:平成24年度に構築した3次元モデルの改良をおこなった。珪酸塩融体の構造を2つの部分に分け、一つは非架橋酸素と塩基性酸化物陽イオンが存在するケイ酸塩イオンの間の領域、もう一つは珪酸塩イオンの領域である。二つの領域の体積比は非架橋と架橋酸素イオンの体積比fの高熱伝導率の部分(ケイ酸塩イオン)を低い熱伝導率の部分で囲み、それを隙間なく充填したモデルを用いた。ケイ酸塩イオンの間の熱伝導率は塩基性酸化物のモル比の線形結合とした。その結果、非架橋算数が増大するにつれて、熱伝導率が低下する傾向が良く再現できるようになった。しかし、非架橋酸素の数が多い珪酸塩融体の場合には推算値が実測値からずれており、さらなるモデルの改良が必要である。表面加熱・表面測温短時間レーザフラッシュ法を用いて、CaO-Na2O-SiO2系、あるいはAl2O3-CaO-SiO2にCaF2を添加した場合の熱伝導率を測定した。CaOの割合が多いほど熱伝導率が増加することが明らかとなった。Na2Oの場合にはカチオンNa+と非架橋酸素が結合しシリケートのネットワーク構造が分断される。一方、CaOの添加の場合にはカチオンCa2+と非架橋酸素がイオン結合していると考えられる。このようなシリケートのネットワーク構造の分断状態の差により、CaOの含有量の多い組成の方が高い熱伝導率を示すと考えられる。Al2O3-CaO-SiO2系にCaF2を添加した場合の熱伝導率の変化は有意ではなかった。ただし、本測定では試料中のフッ素が気相中に蒸発してしまうため、フッ素含有量が測定中に大きく変化してしまっていた。本測定におけるフッ素量は2 mass%以下と考えられ、より多くのフッ素を含む試料では熱伝導率に影響を及ぼす可能性はある。これらの測定からも非架橋酸素やその結合状態が熱伝導率に影響を及ぼすことが支持されたが、非架橋酸素の影響を定量的に検討することは容易ではない。そこで、3次元モデルを作り、ネットワークの分断の効果を検討した。クリストバライト(SiO2)構造を単位胞として3次元格子に組み上げてモデル構成した。このモデル中のSi-O-Siの構造を切断した部分を導入した。モデルの上部と下部を一定値に保ち、定常温度分布を数値計算によりもとめ、伝熱量を計算し非架橋酸素の影響を定量的に検討した。

その結果、非架橋酸素量の増大に伴い、熱伝導率が低下する傾向を再現することができた。しかしながら、実測値は計算値より小さくなっており、今後の検討課題である。当初経過うしたようにAl_2O_3-CaO-SiO_2系融体の熱伝導率を測定した。Al_2O_3-CaO-SiO_2系融体の熱伝導率の測定結果は測定した範囲では組成依存性が小さく、またほとんど温度依存性がなかったことを明らかにした。このことから本研究はおおむね順調に進展していると判断している。25年度が最終年度であるため、記入しない。CaO-Na2O-SiO2系の熱伝導率を測定し、CaOの割合が多いほど熱伝導率が増加することが明らかとなった。添加元素の違いにより、シリケートのネットワーク構造の分断状態に差が生じ、CaOの含有量の多い組成の方が高い熱伝導率を示すと考えられる。CaF2をAl2O3-CaO-SiO2系に添加した場合の計測も行い、CaF2の添加により熱伝導率が変化しないことも示せた。さらに、3次元的な珪酸塩のネット枠構造モデルを作り、数値計算により非架橋酸素の影響を定量的に検討することもできた。以上より本研究は概ね順調に進展していると判断している。1.高温珪酸塩融体の熱伝導率測定:珪酸塩融体のネットワークを構造に影響を与えるNa_2O、TiO_2を含む珪酸塩融体の熱伝導率測定を追加し、系統的に組成を変化させた測定を実施する。2.FTIRを用いた珪酸塩ネットワーク構造の評価:FTIRを用いてネットワーク構造の調査も行う。最近のNMRの珪酸塩の構造に関する研究結果も参考にし、FTIRの結果等と組み合わせて考察する。(1)高温珪酸塩融体の熱伝導率測定高温珪酸塩融体中のネットワーク分断状況を系統的に変化させるために、平成24年度は珪酸塩融体としてCaO,SiO2,Al2O3の三元系にネットワークを構造に影響を与えるNa2O、TiO2を含む珪酸塩融体の熱伝導率測定を継続する。さらに、粘性に特異な効果を与えることが最近報告されたアルカリ元素Kの熱伝導率に与える影響についても系統的に組成を変化させた測定を実施する。(2)珪酸塩ネットワーク構造の評価およびモデルの構築最近のNMRの珪酸塩の構造に関する研究結果も参考にし、FTIRの結果等と組み合わせて珪酸塩融体の熱伝導機構について構造との関係から検討を行う。伝熱のモデルに関しては、珪酸塩融体の構造を酸素とシリコンの結合を主な熱の伝播経路として、この結合の状態を3次元的に評価するモデルの検討を継続する。