hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
p53癌抑制遺伝子によるヒト発がん抑制の分子機構

ヒト癌の半数以上で遺伝子変異検出されているp53癌抑制遺伝子について、細胞DNAへの傷害あるいはストレスがp53の活性化/安定化をもたらす過程(上流シグナル)、および活性化/安定化されたp53からG1停止、アポトーシスへの過程(下流シグナル)を解析し以下の結果を得た。1.熱ショックストレス後のp53の核での蓄積は翻訳レベルで生じていた(山泉)。2.コドン273をロイシンに変えた人工変異株は転写活性化能を欠くが細胞増殖抑制能を保持していた(山下)。3.テトラサイクリンで野性型p53、またはRbの発現誘導できる細胞株を樹立した。低レベルのp53発現ではG1停止を、高レベルではアポトーシスを誘導できた。一方Rbを骨肉腫細胞株に発現させた場合、分化マーカーの発現がみられた(横田)。4.Fasによってアポトーシス誘導可能な野性型p53発現大腸癌細胞株、および細胞死をともなった分化誘導可能な野性型p53発現口腔扁平上皮癌細胞株を樹立した(高橋)。5.温度感受性p53変異株導入細胞をもちいて解析したところ、Rb発現を欠くがん細胞のG1停止ではp130Rbファミリー蛋白質が重要であった。アポトーシスが誘導される細胞系ではp21に比べ高いMDM2の発現がみられこの比が重要であった(土田)。6.HBVのX蛋白質はp53と結合することなしにp53を細胞質へ移行させp53機能を抑制させる可能性が示された(石田)。なお1996年7月に班会議を1997年3月には外国からの演者を3人加え英語にて公開のシンポジウムを開いた。また班員の所持するp53関連資材の情報交換を行い班員相互の研究がスムースに行える様にした。
放射線高感受性化をきたすミトコンドリア障害関連核内応答遺伝子の同定

14年度ではDNAアレイ法を用いてミトコンドリアDNA非存在下の細胞(ρO細胞)における動態を調べた。ρO細胞と親株143B細胞で遺伝子発現の変化を調べると、調べた2400遺伝子のうちρO細胞で発現が5倍以上上昇している遺伝子は360個存在した。それに対し、発現が1/5以下に下がっている遺伝子は79個にとどまった。また、各遺伝子をカテゴライズし、変化遺伝子群を見ると、分子シャペロン遺伝子群の発現が高まっていることが分かった(過半数が5倍以上)。また、ミトコンドリア関連遺伝子群のなかでは、ミトコンドリア転写因子等の発現が下がり、ミトコンドリア熱ショックタンパク質の発現は全て上昇していた。これらのことよりρO細胞においては、ミトコンドリア関連遺伝子の発現のみならず、核遺伝子の変化、特に分子シャペロン遺伝子の発現が変化することが分かった。15年度ではこれらの結果をRTPCR法により定量PCRを行い各遺伝子発現を詳細に調べた。その結果、ρO細胞では、ミトコンドリアのTCAサイクル系、電子伝達系、及びミトコンドリア輸送タンパク質遺伝子発現の上昇が認められた。これらは、ρO細胞におけるエネルギー代謝減少の代償であると考えられた。さらにρO細胞ではアポトーシス関連遺伝子の上昇を見いだした。これらの細胞にMnSODをベクターのトランスフェクションによる過剰発現を行いROS、脂質過酸化及びアポトーシスを調べると、いずれの細胞とも、ROS、脂質過酸化及びアポトーシスの減少を示した。これらは、ミトコンドリアDNA障害によるアポトーシス関連遺伝子発現変化の重要性、及び、MnSODによりアポトーシスが抑制されることより、その初期イベントがミトコンドリア発生スーパーオキサイド発生にある事を示唆する。癌放射線療法において、細胞の感受性変化は大きな問題となる。しかしながらこの感受性を変化させる機序においてはあまり研究が進んでいない。申請者は核内の遺伝子の他にミトコンドリアの障害、そしてミトコンドリア内スーパーオキサイドディスムターゼ(SOD)の増加によって放射線感受性が変化することを見つけた。そこで放射線感受性の一部はミトコンドリアにより決定されるという仮説を提唱した。一方、ミトコンドリアDNAと欠損細胞では核内DNAの切断の増加および染色体レベルでの異常な増大を認め、これらミトコンドリア変化による放射線感受性の変化が核内のDNAの変化と密接に関連していることを示唆していた。本研究ではこれまでに行った細胞実験系を用い、ミトコンドリアDNA欠損細胞およびマンガンSOD過剰発現細胞に放射線を照射し、DNAアレイ法を用いミトコンドリア変化による放射線応答遺伝子の発現変化を調べることを目的としている。本年度ではDNAアレイ法を用いてミトコンドリアDNA非存在下の細胞(ρO細胞)における動態を理解するよう試みた。それに対し、発現が115以下に下がっている遺伝子は79個にとどまった。申請者は核内の遺伝子の他にミトコンドリアの障害、そしてミトコンドリア内マンガンスーパーオキサイドディスムターゼ(MnSOD)の増加によって放射線感受性が変化することを発見した。

本研究ではこれまでに行った細胞実験系を用い、ミトコンドリアDNA欠損細胞およびマンガンSOD過剰発現細胞に放射線を照射し、DNAアレイ法等を用いミトコンドリア変化による放射線応答遺伝子の発現変化を調べることを目的とした。前年度に行われたDNAアレイ解析により、ρ0細胞においては、ミトコンドリア関連遺伝子の発現のみならず、核遺伝子の変化、特に分子シャペロン遺伝子の発現が変化することが分かった。本年度では、これらの遺伝子を中心にRTPCR法により定量PCRを行い、各遺伝子発現を詳細に調べた。その結果、ρ0細胞では、ミトコンドリアのTCAサイクル系、電子伝達系、及びミトコンドリア輸送タンパク質遺伝子発現の上昇が認められた。これらは、ρ0細胞におけるエネルギー代謝減少の代償であると考えられた。さらにρ0細胞ではアポトーシス関連遺伝子の上昇を見いだした。次に、これらの細胞にMnSODをベクターのトランスフェクションによる過剰発現を行いROS、脂質過酸化及びアポトーシスを調べると、いずれの細胞とも、ROS、脂質過酸化及びアポトーシスの減少を示した。これらは、ミトコンドリアDNA障害によるアポトーシス関連遺伝子発現変化の重要性、及び、MnSODによりアポトーシスが抑制されることより、その初期イベントがミトコンドリア発生スーパーオキサイド発生にある事を示唆する。
分子動力学計算とTRNOE測定による血清アルブミン結合薬物の配座解析

1.分子動力学配座解析プログラムの作成高温分子動力学法による自動配座解析のためのプログラム(C言語使用)を完成させた。このプログラムは、有機分子に関して高温分子動力学法で配座のサンプリングを行いながら、類似構造をクラスタリングし、さらに各クラスタについてエネルギー極小化により構造最適化を行い、再度クラスタリングして重要なエネルギー極小配座を自動抽出するという特徴を持つ。2.人血清アルブミン-Site I結合薬物複合体のTRNOE測定Site I結合薬物として、oxyphenbutazone、ε-dansy1-L-lysine、furosemideの3種を用い、人血清アルブミンとこれら薬物の複合体の調製を行い、北里大学薬学部所有のNMR装置(バリアン、400MHz)を使用し、TRNOEを測定し、各化合物のアルブミン結合立体構造について各々56個の距離情報を得ることができた。3.人血清アルブミン-Site I結合薬物の配座解析作成した分子動力学自動配座解析プログラムを用い、上記3種の薬物分子の高温分子動力学計算(1000K、タイムステップ0.1fs、サンプリング時間1ns)を行い、構造の異なる安定配座をサンプリングした(最安定配座から構造エネルギーが10kcal/molの範囲の配座を収集)。分子動力学計算には当研究室所有のCACheシステム(ソニーテクトロニクス(株))の力場を用い、静電項を除いた-ES力場で行った。各化合物の配座解析からサンプリングされた配座集団から、TRNOEの距離拘束条件を満たす分子配座をそれぞれ選び出した。各化合物に関して選出された配座を基に、さらに化合物間での立体構造上の共通特徴抽出した結果、こららSite I結合薬物では、2つの疎水性原子団と1つの水素結合受容原子団のある決まった空間的配置がアルブミンとの結合に重要であることが示唆された。2.人血清アルブミン-Site I結合薬物複合体のTRNOE測定3.人血清アルブミン-Site I結合薬物の配座解析作成した分子動力学自動配座解析プログラムを用い、上記3種の薬物分子の高温分子動力学計算(1000K、タイムステップ0.1fs、サンプリング時間1ns)を行い、構造の異なる安定配座をサンプリングした(最安定配座から構造エネルギーが10kcal/molの範囲の配座を収集)。配座解析からサンプリングされたコンフォマー集団から、TRNOEの距離拘束条件を満たす配座を選び出した。選出された配座からさらに立体配座を類似性で分類した結果、oxyphenbutazoneでは1個、ε-dansyl-L-lysineでは17個、furosemideでは5個の代表コンフォマーが得られた。現在、ε-dansyl-L-lysineとfurosemideの結合配座を確定させるために、こららSite I結合薬物間での立体構造上の共通特徴抽出を行っている。1.分子動力学配座解析プロクラムの作成高温分子動力学法による自動配座解析のためのプログラム(C言語使用)を完成させた。2.人血清アルブミン-Site I結合薬物複合体のTRNOE測定

3.人血清アルブミン-Site I結合薬物の配座解析作成した分子動力学自動配座解析プログラムを用い、上記3種の薬物分子の高温分子動力学計算(1000K、タイムステップ0.1fs、サンプリング時間1ns)を行い、構造の異なる安定配座をサンプリングした(最安定配座から構造エネルギーが10Kcal/molの範囲の配座を収集)。分子動力学計算には当研究室所有のCACheシステム(ソニーテクトロニクス(株))の力場を用い、静電項を除いた-ES力場で行った。各化合物の配座解析からサンプリングされた配座集団から、TRNOEの距離拘束条件を満たす分子配座をそれぞれ選び出した。各化合物に関して選出された配座を基に、さらに化合物間での立体構造上の共通特徴抽出した結果、こららSite I結合薬物では、2つの疎水性原子団と1つの水素結合受容原子団のある決まった空間的配置がアルブミンとの結合に重要であることが示唆された。
中性子共鳴吸収法による不純物原子研究の新展開

中性子共鳴吸収法として提案される中性子利用は、中性子の共鳴吸収を利用する点での通常の中性子散乱法からかなり異なる。まず、中性子散乱断面積が数barnsであるのに対して、中性子共鳴呼吸断面積は大きいもので数万barnsあり、小さな試料で実験ができる。中性子共鳴呼吸が起こるエネルギーは原子核の種類で異なっており、核種の違いを同定できる。さらに、共鳴呼吸エネルギーの綿巾は原子の動きの大きさに比例する。本研究では、これらの特徴を利用して、微小領域の原子運動、つまり半導体やレーザー発振体や酸化物超伝導体中の原子、を個別的に捕らえ、それぞれの温度変化を研究することを目指していた。新たなる工夫をこらして、(1)不純物の温度測定、(2)不純物原子位置の異常、(3)不純物運動の異方性、(4)鉱物の成分分析等の新しい研究分野を開拓することに成功した。現代物質科学の進展は目覚ましく、これに伴って極めて特徴ある性質をもつ物質が次々と発見されている。しかし、その生産できる物質量、またその物質の中にあって特性を示す物質の領域は極めて小さい物である。現時点での中性子散乱法はその強度の点で、現代物質科学にとって適切なプローブとは言えない。ここでは開発した新しい方法は、中性子がもつ欠点を幾分か解決している。この方法が今後中性子の新しい利用方法として、応用されて、広く物質科学の進展に寄与することを期待している。また、新しいパルス中性子源の反射体や減速材の設計に、eV領域のパルス形状の測定が不可欠であったが、測定できる手段が見当たらず、推測で設計が行われてきた。ここで開発された方法は、この領域のパルス形状測定に利用でき、原研と高エネルギー加速器研究機構で進める中性子の将来計画に極めて有意義な新しい知見を与えることに成功したことを付記する。本研究は、中性子共鳴吸収法を用いて、半導体中の不純物原子の運動、高温超伝導体を構成する原子各々の運動、合金クラスターの極限構造における原子運動、レーザー発光体の中の不純物原子の励起状態等を観測し、通常とは大きく異なった構造下にあると考えられる不純物原子運動とマクロ現象との相関を研究することを目的としている。さらに、非破壊微量分析や内燃機関等の内部温度測定等の工業利用の可能性を探ることを目的としている。平成9年度は、検出能力を著しく向上させた中性子共鳴吸収用γ線検出器システムを新設し、これを用いた中性子共鳴吸収装置を30mの位置に設置した。さらに、不純物原子の運動の温度変化を効率良く行うために、4Kから300Kまでの温度変化が可能なトップロ-デイング型試料冷却装置を作製した(部品を購入し、くみ上げ、総合調整を行った)。これを使い、次のような中性子共鳴吸収法を基礎的研究を行った。1.中性子共鳴吸収法の応用限界のテスト。30mの位置に設置することによって、以前に比べ(以前は9mの位置に設置されていた)、中性子のエネルギー分解能が向上したことが確認された。これによって、1-300eVの中性子共鳴エネルギーを持つ元素に対して、この方法が可能となってきた。このエネルギー範囲の拡張により、Cuが応用範囲内に入り、本研究法の応用物質が著しく拡大してきた。2.超イオン導電体AgI,AgSIの中のAgおよびIのkinetic energyの温度変化の測定。超イオン導電体AgI,AgSIの中では、Agは臨界温度(約400K)以上で、結晶内を動き始める。本装置を応用し、AgとともにIのkinetic energyを区別して、温度測定することに成功した。

3.酸化物超伝導体La2-xBaxCuO4の中の不純物であるBaそして超伝導を実現するCuの温度変化をそれぞれ測定することに成功した。本研究は、中性子共鳴吸収法を用いて、半導体中の不純物原子の運動、高温超電導体を構成する原子各々の運動、合金クラスターの極限構造における原子運動、レーザー発光体の中の不純物原子の励起状態等を観測し、通常とは大きく異なった構造下にあると考えられる不純物原子運動とマクロ現象との相関を研究することを目的としている。さらに、非破壊微量分析や内燃機関等の内部温度測定等の工業利用の可能性を探ることを目的としている。平成10年では、平成9年度で開始した半導体や酸化物超伝導体の中の不純物原子運動の研究を継続し、半導体試料中における不純物運動とマクロな性質との相関に関する基礎実験を行った。また、外力(圧力)を加えた場合の不純物原子運動の変化を追える装置に改造するために、種々の装置改造を行うと共に、この実験に適した圧力セルを設計し、基礎実験を行った。さらに、超イオン伝導体AgIの2成分AgとIについて、高温までそれぞれの原子運動の温度変化を観測し、超イオン伝導のメカニズムを研究した。この結果、AgIは150K当りに、長周期構造は変化しないが、Agの局所構造が変化する相転移を発見した。これは長年AgIで議論されてきたγ-β相転移に対応するものと思われる。この他にも、パルス中性子源のパルス特性をCu等の原子核共鳴を利用して、数100eVまで観測することに成功し、KEKや原研で考えられている大強度中性子源計画に重要な情報をもたらした。平成11年では、平成9-10年度で実施した半導体や酸化物超伝導体の中の不純物原子運動の研究を、数値計算とあわせることによって、継続、発展させるとともに、新しく、不純物運動とマクロな性質との相関に関する基礎実験を行った。特に、平成10年度に試作した高圧セルを用いて、高圧下における不純物原子の運動の基礎研究を行い、その可能性を検証した。また、エンジン等の内部の無接触温度測定や、これまで測定方法がなかった回転体内部の温度測定法を実用化するための基礎研究として、異なった、標準試料をいろいろな場所に置き、同時に温度を無接点に測定することの可能性を探る研究を行った。さらに、この装置が、中性子源の性能を測定する最良の方法であることが明らかとなった。この方法を使えば、eV領域の中性子パルス幅を計ることができる。KEK中性子科学研究施設の2種類の中性子源(熱中性子源、冷中性子源)の中性子パルス幅が世界ではじめて測定され、数値計算とくらべられた。この結果は、現在、原研と共同で進めている素粒子-原子核-物質研究の将来計画である「統合計画」の中性子源設計に大きな貢献をしている。
現代中国における「党国体制」の成立：1950年代人民代表大会開催過程と中国共産党

本研究は人民代表会議の開催過程に着目し、立法権-行政権-司法権と中国共産党との関係を分析することにより、中国共産党による「権威主義化」の実態を検討した。本研究の結果、1949年時点の中国は、多党選挙を形式的に行ったものの、選挙や議会を「正統性」調達や権力の強化に活用し、結果的に「選挙権威主義」体制に接近していたことを実証した。本研究は、1950年代の中国における「立法-司法-行政」のうち、中国共産党によって正統性調達と権威主義体制構築に利用されてきた立法権=人民代表大会に着目し、一次史料と政治学理論の双方を用い、さらに国際的要因も含めて検討することにより、これまでほとんど明らかにされなかった、当時の中国における三権分立と党の関係、これによって導き出される政治体制と、共産党による「党国体制」=独裁化の実態、およびそのための具体的手段を、人民代表大会の開催過程から検討するものである。その際、1940年代に構築された政治体制と比較することにより、1950年代の体制の特質を明らかにするものである。本研究は主に一次史料の収集・整理と、政治学理論と先行研究の精読が中心となることが予定されていた。そこで本年度は、1中国語の新聞・雑誌記事と一次・二次史料の翻訳・整理・解析作業を行った。またこれと同時並行で、2先行研究や政治学理論に関する文献・研究を熟読し、先行研究の整理と問題点の洗い出し、さらに政治学理論の緻密化を行った。さらに、31940年代の政治体制の特質を明らかにした専門書を刊行した。1については、すでに入手済みの一次・二次資料を整理しデータベース化を進めている。また、国内外の資料所蔵状況を網羅し、すでに資料の収集に着手し始めた。2については、特に全体主義・権威主義・民主主義体制に関する理論の緻密化を行っている。また中国研究に関する先行研究の精読も進めている。3については、目に見えた成果として『中国共産党による「人民代表会議」制度の創成と政治過程:権力と正統性をめぐって』(御茶の水書房、2016年)(研究成果公開促進費・学術図書・課題番号15HP5134)を刊行できた。中国の档案資料に関する環境は近年悪化の一途を辿っている。特に本研究との関連で言えば、中華人民共和国外交部档案の公開制限に引き続き、地方档案館も資料調査が困難になっているという情報を得ている。とはいえ、これらは必ずしも悲観する状況ではなく、国内や中国近郊の地域に所蔵する資料、さらには中国ですでに公刊されている資料を解析しつつ、政治学理論を応用しながら検証を行うことは十分に可能である。その中で、中央档案館・中共中央文献研究室編『中共中央文件選集1949年10月ー1966年5月』全50巻(人民出版社、2013年)が今年度に入手出来たことは重要な成果である。その他にも、台湾の国立政治大学国際研究センターが所蔵する、国民党による大陸の政治制度を分析した資料を収集できたことも大きな成果の1つであろう。その他、申請者の研究対象とする河北省について、申請者の研究ネットワークにより、いつでも『河北日報』にアクセスする体制を整え、また石家荘市についても現在『石家荘日報』のマイクロフィルムもしくはデジタルデータを請求中である。なお、政治学理論に関する文献の収集と講読は計画よりも順調に進んでいる。そこで平成28年度は、1関連資料の整理・解析作業、2先行研究の整理と問題点の洗い出し、3以上をまとめた論考の刊行を行った。1に関しては、昨年度入手した『中共中央文件選集』、およびすでに保有していた資料のうち『新華月報』・『新中国資料集成』の整理と分析、データベース化を進めている。2に関しては、比較政治学に関連する文献、中国との比較対象として重要であるソ連の事例に関する研究、民主主義や現代中国研究に関する先行研究を熟読し、政治学理論の緻密化を行った。3に関しては以上の作業を踏まえた上で、第1に人民代表大会を中心とした政治制度史の研究手法に関する論考、第2に1953-54年の人民代表大会の選挙制度に関する研究、第3に中国の議会制度の淵源として、ソ連においていかにして社会主義的解釈に基づく議会制度が誕生し、またそれを中国共産党がいかに引き継いだのかについて考察した論考を発表した。当初の計画通り、1950年代の人民代表会議から人民代表大会へと至る転換過程に関する文献の精査・分析を進めることができた。また、これらについて考察した研究も着実に成果としてあがっている。

本研究は、1950年代の中国における「立法-司法-行政」のうち、中国共産党によって正統性調達と権威主義体制構築に利用されてきた立法権=人民代表大会に着目し、一次史料と政治学理論の双方を用い、さらに国際的要因も含めて検討することにより、これまで明らかにされなかった、当時の中国における三権分立と党の関係、これによって導き出される政治体制と、共産党による「党国体制」=独裁化の実態、およびそのための具体的手段を、人民代表大会の開催過程から検討するものである。その際、1940年代に構築された政治体制と比較することにより、1950年代の体制の特質を明らかにしようとした。本研究は主に一次史料の収集・整理と、政治学理論と先行研究の精読が中心となることが予定されていた。そこで平成29年度は、1昨年度に引き続き関連資料の収集・整理・解析作業、2先行研究の整理と問題点の洗い出し、3以上をまとめた論考の刊行を行う予定であった。1に関しては、1954年に制定された憲法の制定過程に関する資料、およびその憲法の草案を入手し、解析作業を進めた。特に憲法草案から最終的に可決された憲法に至るまで、どのような変更点があったのか、そこにおける中国共産党の意志について分析している。また、1に関してはその他に、デジタル版の『人民日報』と市レベルの『石家荘日報』を入手しており、順次解析していく予定である。2に関しては、昨年に引き続き比較政治学に関連する文献、中国との比較対象として重要である中東その他いわゆる選挙権威主義体制と言われる国の研究、現代政治中国研究に関する先行研究を熟読し、政治学理論の緻密化を行った。3については平成29年度にはかなわなかたっが、1・2をまとめた論考を近々刊行する予定である。本研究は人民代表会議の開催過程に着目し、立法権-行政権-司法権と中国共産党との関係を分析することにより、中国共産党による「権威主義化」の実態を検討した。本研究の結果、1949年時点の中国は、多党選挙を形式的に行ったものの、選挙や議会を「正統性」調達や権力の強化に活用し、結果的に「選挙権威主義」体制に接近していたことを実証した。上述のように昨今の政治情勢の中、資料収集に関する制約は大きいが、幸いなことに、本年度までに筆者が収集してきた一次資料、上記ネットワークを活用した新聞資料、その他『中共中央文件選集』や主要人物の伝記・回想録などの刊行資料がある。今後はこれらを駆使しつつ、政治学理論あるいは上記の申請者の研究の中で得られたアプローチ方法を応用し、実証的に研究を進めていく。その際、中国の周辺地域からみた政治体制(日本・台湾・香港・米国など)にも所蔵状況に応じて随時調査を進めていく。これにより、周辺地域から見た中国像という視点も可能となっていくであろう。今後は引き続き人民代表大会の開催過程の実情とその結果生まれた政治体制について、マルチな文献を分析しながら検証を行っていく。特に『人民日報』をはじめとした新聞資料、人民代表大会開催や1954年憲法作成に関わった人物の伝記や選集、さらには一次史料の詳細な分析を行っていく。中国近現代政治史次年度使用額が生じた理由は以下のとおりである。すなわち本来申請者は中国への資料調査を見込んでいたのだが、私の研究ネットワークからの情報によれば、現在中国では資料館がクローズされつつあり、利用しづらいとのことであった。そこで今年度に調査旅行に行ってもさほど成果が得られないのではないか、次年度に行ってより成果が得られるのではないかと思い、繰り越しを決断した次第である。
金属表面上に作製した２次元シリコン構造の反応性解明

SPring-8にて、Cu(111)面やCu(410)面とエチレン(C2H4)分子との反応を、シンクロトロン放射光を用いたX線光電子分光(XPS)により調べた。2 eV程度の並進エネルギーを持つC2H4分子線を表面温度300 Kの試料に照射すると、どちらの面においてもC2H4分子が脱水素化して表面に炭素種が生成した。表面温度を500 Kおよび773 KにしてC2H4分子線を照射すると、C1sピークのピーク幅が狭くなり、反応性が高くなることがわかった。さらに、C2H4分子線照射後の低速電子線回折(LEED)パターンを調べると、表面温度300 Kおよび500 Kでは照射前に比べてバックグラウンドが高くなるだけであったが、表面温度773 Kではグラフェン生成を示唆するパターンが観測された。さらにC2H4分子の脱水素化反応の閾値を調べると、Cu(111)面では1.8 eV、Cu(410)面では1.2 eV程度という値が得られた。また、Cu(111)面やCu(410)面、Si(111)面と塩化メチル(CH3Cl)分子との反応を、シンクロトロン放射光を用いたX線光電子分光(XPS)により調べた。1.9 eV程度の並進エネルギーを持つCH3Cl分子線を表面温度300 Kの試料に照射すると、いずれの試料においてもCH3Cl分子の解離反応が起こった。Cu表面とSi表面とでは反応性が異なっており、Cu表面ではCl原子のみが表面に残るのに対し、Si表面では炭素種とCl原子のどちらもが表面に残ることが明らかになった。また、Cu(111)面よりもCu(410)面のほうが反応性が高いことがわかった。さらに、Cu(111)面におけるCH3Cl分子の解離反応の閾値を調べると、1.6 eV程度であった。29年度が最終年度であるため、記入しない。多くの産業分野で使用されているシリコーンの原材料は、銅(Cu)を触媒に用いたシリコン(Si)と塩化メチル(CH3Cl)の直接反応により合成されているが、その機構の詳細はよくわかっていない。本研究ではCu表面に2次元Si構造を作製してその構造並びに反応性を評価し、また反応性についてCu-Si合金と比較することを目的としている。本年度はCuやSiそのものの反応性、そしてCu-Si合金の反応性の評価を行った。1.Cu(410)表面にCH3Cl分子を吸着させてその吸着状態や反応性について調べた。CH3Cl分子はCl端で分子状吸着し、ステップエッジを優先的に占有することを見出した。そしてCu(410)面に吸着したCH3Cl分子の配向が被覆率に依存して変化することがわかった。低被覆率ではC-Cl軸を表面平行方向にしている分子と表面垂直方向にしている分子が共存しているが、被覆率の上昇に伴いC-Cl軸を表面垂直方向にしている分子のみが存在するようになる。また、CH3Cl分子の解離は観測されなかった。2.SPring-8にて、Si(111)、Cu(111)やCu3SiとCH3Cl分子との反応を、Al Kα線を用いたX線光電子分光(XPS)により調べた。0.74eV程度の並進エネルギーを持つ分子線を用いた場合、いずれの試料についても室温では反応が見られず、試料を加熱してもほとんど反応しなかった。一方で、3 eV程度の並進エネルギーを持つ分子線を用いると、室温のSi(111)試料に対してもCH3Clが反応することがわかった。そしてXPSスペクトルの変化から、初めは炭素と塩素の両方が吸着し、ある量を超えると炭素のみが吸着していくことが明らかになった。当初計画していた、Cu単結晶表面上へのSi原子蒸着による2次元Si構造の作製とその表面構造解析は行えていないが、Cu、Si、およびCu-Si合金であるCu3SiとCH3Cl分子線との反応をX線光電子分光(XPS)で調べる予備実験を行うことができ、反応性に関して新たな情報が得られた。Cu単結晶表面上に作製した2次元Si構造とCH3Clとの反応性を理解し、また比較するのに必要となる情報が得られたため、このような評価とした。Cu(410)ステップ表面への一酸化炭素(CO)分子の吸着状態について、昇温脱離法(TPD)と密度汎関数理論(DFT)計算を用いて詳細に調べた。またステップを持たない表面と比較するために、Cu(100)表面におけるCO分子の吸着状態についてもDFT計算を行った。Cu(410)面においてCO分子はステップエッジを優先的に占有すること、そしてステップエッジに吸着したCO分子の脱離ピーク温度はテラスのものより40 K程度高いことを見出した。DFT計算を、分子間反撥を考慮せずに行うと、CO分子がステップエッジを優先的に占有することは説明できるが、脱離ピークの温度差が40 K程度になることは説明できなかった。このことからピーク温度の差は、ステップエッジへの吸着の優位性と吸着分子間反撥の両方に起因することが明らかになった。また、Cu(410)面におけるCO分子の飽和被覆率が過去に報告されているCu(100)面のものよりも大きいことがわかった。

これはDFT計算により、ステップエッジに吸着したCO分子が、テラスに吸着したCO分子との反撥を減少するように傾くことができるためだと明らかになった。Spring-8にてCu(410)面やCu(111)面とエチレン(C2H4)分子の反応を、シンクロトロン放射光を用いたX線光電子分光(XPS)により調べた。2 eV程度の並進エネルギーを持つC2H4分子線を照射するとどちらの面でもC2H4が反応して表面に炭素種が生成すること、そしてCu(410)面とCu(111)面ではC1sピークの成長の仕方が異なることがわかった。また試料温度を500 Kにして分子線を照射すると、300 Kの時より反応性は高くなることが明らかになった。またCu表面へシリコン(Si)を蒸着しSi構造を作製し、その構造や反応性を調べるための準備を進めている。当初計画していた、Cu(100)およびCu(410)単結晶表面上へのSi原子蒸着による2次元Si構造の作製とその表面構造解析を行うことは出来なかったため、このような評価としている。現在は、2次元Si構造を作製し、作製したSi構造と塩化メチル(CH3Cl)分子の反応性を調べるための装置の準備を進めている。SPring-8にて、Cu(111)面やCu(410)面とエチレン(C2H4)分子との反応を、シンクロトロン放射光を用いたX線光電子分光(XPS)により調べた。2 eV程度の並進エネルギーを持つC2H4分子線を表面温度300 Kの試料に照射すると、どちらの面においてもC2H4分子が脱水素化して表面に炭素種が生成した。表面温度を500 Kおよび773 KにしてC2H4分子線を照射すると、C1sピークのピーク幅が狭くなり、反応性が高くなることがわかった。さらに、C2H4分子線照射後の低速電子線回折(LEED)パターンを調べると、表面温度300 Kおよび500 Kでは照射前に比べてバックグラウンドが高くなるだけであったが、表面温度773 Kではグラフェン生成を示唆するパターンが観測された。さらにC2H4分子の脱水素化反応の閾値を調べると、Cu(111)面では1.8 eV、Cu(410)面では1.2 eV程度という値が得られた。また、Cu(111)面やCu(410)面、Si(111)面と塩化メチル(CH3Cl)分子との反応を、シンクロトロン放射光を用いたX線光電子分光(XPS)により調べた。1.9 eV程度の並進エネルギーを持つCH3Cl分子線を表面温度300 Kの試料に照射すると、いずれの試料においてもCH3Cl分子の解離反応が起こった。Cu表面とSi表面とでは反応性が異なっており、Cu表面ではCl原子のみが表面に残るのに対し、Si表面では炭素種とCl原子のどちらもが表面に残ることが明らかになった。また、Cu(111)面よりもCu(410)面のほうが反応性が高いことがわかった。さらに、Cu(111)面におけるCH3Cl分子の解離反応の閾値を調べると、1.6 eV程度であった。大型放射光施設SPring-8においてシンクロトロン放射光を用いたXPSにより、Cu、Si、およびCu3SiとCH3Cl分子線との反応を調べ、その反応性、CH3Cl分子の並進エネルギー依存性や基板温度依存性をより詳細に明らかにする。また当初の計画である、Cu単結晶表面へのSi原子蒸着による2次元Si構造の作製、そしてその構造や反応性の評価を行う。当初の計画である、Cu単結晶表面へのSi原子蒸着による2次元Si構造の作製とその表面構造解析を行う。
材料表面マイクロ形状による骨関連細胞の分化と機能の制御

プラズマエッチングを用いた金型による微細加工技術により、quartzに凸型構造を、polystyreneの培養表面にはpore/pillar凹凸構造を加工することに成功した。この培養皿上で骨芽細胞や破骨細胞などの骨代謝関連細胞の分化誘導培養を行った結果、微細加工を施した培養皿上では細胞増殖能が低下し、骨形成が促進していた。また、足場材料の材質の違いにより破骨細胞の形成能は低下した。骨形成、骨吸収の両面から検討を行った結果、細胞接着面の表面構造を適切な材質を用いて適切な形状に加工することにより、骨代謝関連細胞の機能を制御できる可能性が示唆された。本年度は主に、微細加工技術(プラズマエッチング)を用いた足場材料となる細胞培養容器の作成を目標とした。足場材料の構造の違いにおける細胞の挙動を調べるため、凹凸の培養表面構造(micropillar及びmicropore)を設計し、大阪大学工学部にポリスチレンプレートの作成を依頼した。μm単位の微細な構造設計であり、pillar構造の高さの決定には、プレスする圧力と表面温度、冷却法などの条件を変化させて最適値を見つける必要があり、一様な深さ分布や孔構造を作成するための条件検討を行っている。足場材料の作成とともに、プラズマエッチング法で等間隔にφ1.5μm、h 2μmのpillar(凸型)加工したquartzと未加工のquartzを用いて、骨芽細胞の増殖、分化について検討した。ST2細胞(マウス骨髄由来ストローマ細胞)を用いた細胞増殖能実験では、pillar構造では平面構造と比較して、増殖能が低下することが明らかになった。また、生体骨組織では骨芽細胞を介して破骨細胞が誘導される仕組みに着目し、骨芽細胞による破骨細胞形成誘導因子の遺伝子発現量を調べた。ST2細胞をビタミンD3存在下で培養すると誘導される、破骨細胞形成誘導因子Ranklとその囮受容体Opgの遺伝子発現をReal Time PCR法で解析した結果、pillar構造ではRankl/Opgの発現は有意に低下していた。さらに、破骨細胞の形成についても検討した。pillar構造と平面構造においてマウス脾細胞及び骨髄からM-csf / Ranklを用いて破骨細胞の単培養を行った結果、両構造において、活性化した破骨細胞に特徴的なアクチンリングは形成されたものの、大きさや形態に相違を認めた。先の予備検討において、足場材料の凹凸構造により、骨芽細胞の分化に影響を認めたことから、足場材料の微細構造が骨関連細胞の挙動や因子の発現に影響を与えると考えられる。1.quartz及びpolystyreneプレートを用いた細胞培養実験細胞培養実験は、polystyrene(平面構造)、quarts(平面構造;control)、pillar構造を有するquartz(pillar)の3種類の培養皿を用いて行った。1マウス頭蓋骨由来骨芽細胞用細胞MC3T3細胞を骨分化誘導培地で培養し、骨分化マーカー遺伝子の発現をqPCRで解析したところ、ALP,runx2,collagenの発現に有意差は認められなかったものの、pillar上で培養した場合、controlと比較してOsteocalcinの発現量が有意に上昇している事を確認した。Osteocalcinは骨芽細胞の分化過程において比較的後期に発現するマーカーであり、pillar構造が骨分化を促進する可能性が示唆された。2マウス脾細胞及び骨髄細胞からM-csf/Ranklを用いて破骨細胞の単培養を行うと、pillar上ではcontrolやpolystyrene上と比較して、破骨細胞の形態は比較的小さかった。そこで成熟破骨細胞からRNAを回収し、qPCRで破骨細胞のマーカー遺伝子(Trap,c-Fos,Nfatc1,Ctsk)の発現を解析したところ、quartzとpolystyreneの材質の違いによる有意差は確認できたが、培養表面構造の違いによる有意差は認められなかった。2.微細加工技術を用いた培養皿の作製プラズマエッチングを利用した金型による微細加工ポリスチレンプレートの作成を行った。プレートの作成は大阪大学工学部に依頼し、凹凸の形状を有するピラー付き培養皿の作成に成功した。当初、培養皿に直接金型をプレスする事でピラー付培養皿の作成を試みたが、隙間により熱と圧力が培養皿部分へうまく伝導せず、型通りのプレスができなかった。このため条件検討を重ね、別の手法を用いることにより、pillar/poreの凹凸構造において、中心部および端部で十分な高さを有する培養皿の作成が可能となった。本年度は主に、プラズマエッチングを利用した金型による微細加工技術を用いた培養皿の作製に時間を要した。プレートの作成手順において、当初予定していた方法ではpillar/poreの凹凸微細加工の作成が困難であり、条件検討に時間を要した。培養実験にはこの微細加工培養皿を用いるため、培養表面微細構造が骨芽細胞や破骨細胞などの骨関連細胞の分化能や発現因子に与える影響を検討する細胞培養実験の進捗状況はやや遅れている。H27年度内に微細加工皿の作製方法が確立できたため、今後は解析目的に応じたサイズの培養皿を作製したうえで、pillar構造を有するquartzを用いた培養実験と同様の実験を新規作成培養皿で行い、qPCRを用いた遺伝子解析およびタンパク質レベルでの解析を行う予定である。1. quartz及びpolystyrene培養皿を用いた細胞培養実験活性化され、骨吸収状態におかれた破骨細胞が形成するとされるアクチンリングの形成について調べるため、quarts(平面構造,pillar構造)とpolystyrene培養皿上でマウス脾細胞および骨髄マクロファージから培養破骨細胞の誘導を行った。

その結果、ポリスチレン培養皿や平面構造を有するquartz上で培養した破骨細胞と比較し、pillar構造上で誘導された破骨細胞は、大きさは小さいものの、アクチンリングが形成されることを確認した。2.微細加工技術を用いて作成した培養皿での細胞培養実験プラズマエッチングを用いた微細加工技術を用い、polystyrene培養皿の作成を行った。当初予定した手法ではpillar/poreの凹凸微細構造の作成が困難であったため、別の手法により、中心や端部において十分な高さがみられる凹凸パターンの形成が可能となった。この培養皿を用いて骨芽細胞様細胞株MC3T3細胞にAscorbic acid, βglycerophospahte, Dexamethasoneを用いて骨分化誘導を行い、qPCRでの発現を確認した結果、normal(平面構造)と比較して凹型pore構造を有する培養皿では、骨分化マーカー遺伝子であるAlpの発現が上昇していた。また、マウス骨髄由来間質系細胞ST2に10-8M vitaminD3を添加し、RNAを回収してRanklとOpgの発現を検討した結果、normalと比較して、凸型pillar構造でRanklの発現が、凹型pore構造でOpgの発現が減少していた。凹凸構造パターンの違いにより、骨芽細胞における骨分化及び破骨細胞形成調節因子の発現に差が認められたことから、足場材料の構造の違いが骨代謝関連細胞の機能制御に影響を与える可能性が示唆された。プラズマエッチングを用いた金型による微細加工技術により、quartzに凸型構造を、polystyreneの培養表面にはpore/pillar凹凸構造を加工することに成功した。この培養皿上で骨芽細胞や破骨細胞などの骨代謝関連細胞の分化誘導培養を行った結果、微細加工を施した培養皿上では細胞増殖能が低下し、骨形成が促進していた。また、足場材料の材質の違いにより破骨細胞の形成能は低下した。骨形成、骨吸収の両面から検討を行った結果、細胞接着面の表面構造を適切な材質を用いて適切な形状に加工することにより、骨代謝関連細胞の機能を制御できる可能性が示唆された。微細加工技術を用いた足場材料の作成に要する時間は想定済みである。足場材料の作成と並行して、同様の微細構造をもつquartzを用いて、骨芽細胞の増殖、分化及び破骨細胞の形成について検討を行なった。設計した微細構造をもつ足場材料が作成出来次第、同様の検討を行う事ができるため、おおむね順調に進展していると評価できる。H28年度は、H27年度に得られたプラズマエッチングによる微細加工技術を用い、pillar/pore構造を有する実験目的に応じたサイズの培養皿を作成する。また、quartz、polystyreneプレートを用いて現在までに行った、骨芽細胞破骨細胞を用いた同様の培養実験をpillar/pore培養皿上で行い、骨関連細胞の増殖能、分化能及び石灰化能を定量化し、骨代謝関連因子の発現について検討する。
超音波による骨の密度と弾性定数の非侵襲計測システムの開発

本研究は、音速や減衰定数に比較してより基本的な物理量である弾性定数と密度を音速((弾性定数/密度)の平方根)と固有音響インピーダンス((弾性定数/密度)の平方根)を同時に測定することによって算出し、骨の診断を行うシステムの開発を目指して行ったものである。本年度は、昨年度に改良を行った漏洩表面擬似縦波速度測定システムに固有音響インピーダンス測定システムを組み込んで密度と弾性定数の計測システムを構成した。また、装置の再現性などを評価して改良を行った。1.密度と弾性定数の測定実験漏洩表面擬似縦波による音速測定と縦波による固有音響インピーダンス測定を組み合わせて、密度と弾性定数を計測するシステムを構成した。2.装置の評価と改良固体試料について音速等の計測を行い、装置の再現性などを評価した。その結果、従来システムによる計測値との間に差が生じたため原因を検討し改良を行った。まず位相測定を安定させるため、90度移相器に替えて安定した直交出力が可能な発振器を導入した。また種々の固体試料についての計測結果について比較検討したところ、試料の音速測定値の比は試料によらずほぼ一致しており、何らかの基準試料を用いて補正できる可能性を見出した。ヒトの骨について非侵襲計測を行った結果は、固体試料の場合に比べてばらつきが大きく、骨の表面に対する超音波送受信部の距離や角度の調整を短時間にかつ正確に行うためのシステム、調整されていることを確認するためのシステムが必要であることが明らかとなった。本研究は、音速や減衰定数に比較してより基本的な物理量である弾性定数と密度を音速=(弾性定数/密度)^<1/2>と音響インピーダンス=(弾性定数×密度)^<1/2>を同時に測定することによって算出し、骨の診断を行うシステムの開発を目指して行ったものである。本システムは、表面波の一種である漏洩表面擬似縦波の音速測定と音響インピーダンス測定とを組み合わせたもので、本年度は、これまでの基礎研究の成果を踏まえ実用に向けた研究を進めるため、効率良く、精度良く計測できる様に装置の改良を行った。1.直交検波回路の導入漏洩表面擬似縦波速度は、骨表面を伝搬する漏洩表面擬似縦波の伝搬距離を変化させて、伝搬距離の変化に伴う検出信号の位相変化を計測して算出する。これまでの基礎研究においては、まず、受信用の超音波トランスジューサの位置を移動させながら、各トランスジューサ位置で受信した超音波信号波形を計算機上に取り込み、次に、各超音波信号波形を計算機で複素フーリエ変換して位相を求めていたため、測定から漏洩表面擬似縦波速度の算出までに時間がかかっていた。そこで、複素フーリエ変換を行わずに効率よく位相の検出を行うようにするため、直交検波回路を導入し装置の改良を進めた。2.漏洩表面擬似縦波速度の測定実験上記1により製作したシステムを用いて検出信号の位相を測定することが可能か確認するため基礎実験を行った。また、測定の自動化・効率化に向け、計測・制御プログラムの検討を行った。
階段関数的メッシュ生成法を用いた数値計算法の基礎的研究と自由境界問題への応用

「侵入」と「阻止」という相反する効果によって引き起こされる複雑な生物個体群の生息パターンを前年度に引き続いて数値解析の観点から扱った。特に、「阻止」という現象をモデル化する際に「吸収効果」も広い意味での「阻止」の一つとして考える事によって「分離・融合」という興味深い現象を昨年度発見しそれに対する数値的検証と数学解析を行った。内容としては、新しい数値計算法である階段関数的メッシュ生成法を用い且つ扱う数理モデルには非線形双曲型方程式(Riemann問題)が含まれている事に留意して研究を遂行した結果、以下の実績が得られた。1.空間1次元の初期値問題では、サポートの「分離・融合」及びその繰り返し現象即ち「生物の住み分けパターン」の挙動が数値的に再現され、更に空間2次元への数学的拡張性も得られた。2.空間1次元の初期境界値問題では両境界値を時間に関して定数とおいた場合には、その定常解の存在と一意性が数学的に示された。これを近似する差分法の収束性も得られた。3.数値計算としては、空間1次元の初期境界値問題では昨年度まで両境界値の振幅も周期も同期させていたが、今年度は振幅のみを変え周期を同じにした。すると十分時間が経過するとサポート(住み分けパターン)の発生場所が左右に振動するという数値結果が得られた。新しい現象である可能性が期待でき、現在検証中である。本研究では、生物個体群ダイナミクスの一つである「侵入」と「阻止」という相反する効果によって引き起こされる複雑な生息パターンの出現を数値解析の観点から扱った。そのためには新しい数値計算法である階段関数的メッシュ生成法が必要であり、それについて研究を遂行した。本年度は空間1次元の場合について考察した。扱う数理モデルには非線形双曲型方程式(Riemann問題)が含まれていることに留意して研究を遂行し、以下の実績が得られた。1.扱うRiemann問題が区間毎に流量が変化する交通流モデル方程式の拡張になっていることが得られた。これによって、問題の困難さは特にエントロピー条件に起因していることが分かり、現在、解決の糸口が見つかりつつある。しかもそれは数学的に十分解決されていないことが分かり、新しい方向に向けての発展が期待できることにもなった。2.階段関数的メッシュ生成法による計算法を以下の項目を踏まえてアルゴリズムの理論を構築しつつある。・各時刻毎に生成される空間メッシュは不等間隔メッシュになるということ。・不等間隔メッシュ上でのRiemann問題に対する数値解法であること。・数値的安定性、収束性が保証されること。3.区分的空間一様な数値定常状態と思われる数値解を初期値として再度計算を行いその結果を吟味するために多倍長計算法の技術をワークステーションに準備した。4.「侵入」と「阻止」が引き起こす定常住み分けパターンについて、その第一段階として、1種モデルによる住み分けパターンの「分離と併合」に関する数学的結果が得られた。そのキイポイントは数値計算結果と特殊解の構成によるものであった。「侵入」と「阻止」という相反する効果によって引き起こされる複雑な生物個体群の生息パターンを数値解析の観点から扱った。特に、「阻止」という現象をモデル化する際に「吸収効果」も広い意味での「阻止」の一つとして考える事によって「分離・融合」というより興味深い現象を発見する事ができた。これが本年度の新しい成果であるとともに萌芽研究として新しい方向性も得る事ができた。更にこれらの現象を再現する新しい数値計算法である階段関数的メッシュ生成法については、扱う数理モデルには非線形双曲型方程式(Riemann問題)が含まれている事に留意して研究を遂行し、以下の実績が空間1次元において得られた。1.初期値問題で構成したRiemann問題の差分化をある条件下では初期境界値問題にも適用できる事が数学的に得られた。即ちエントロピー条件を満足させる事が可能となった。2.初期値問題では、サポートの「分離・融合」及びその繰り返し現象即ち「生物の住み分けパターン」の挙動が数値的に再現され、その現象の正当性も数学的に証明された。3.初期境界値問題に対する数値結果では、境界からの流入効果の周期性とその振幅に関して以下の数学的に興味深い現象が得られた。・ある値を対称にして振幅を一定とした時、長周期の場合にはサポート(住み分けパターン)は「分離・融合」を繰り返すが、短周期にすると分離現象が現れない。・一方、その値を若干小にして振幅を一定とした時、周期を短くしてもサポートは分離したままで融合しない。4.階段関数的メッシュ生成法を用いた数値計算法の収束性の証明が可能になりつつある。

2.空間1次元の初期境界値問題では両境界値を時間に関して定数とおいた場合には、その定常解の存在と一意性が数学的に示された。これを近似する差分法の収束性も得られた。3.数値計算としては、空間1次元の初期境界値問題では昨年度まで両境界値の振幅も周期も同期させていたが、今年度は振幅のみを変え周期を同じにした。すると十分時間が経過するとサポート(住み分けパターン)の発生場所が左右に振動するという数値結果が得られた。新しい現象である可能性が期待でき、現在検証中である。
微小振動測定に基づく伝統的木造建築の構造性能評価手法に関する研究

伝統的木造建築の保存活用には定期的な修理が必要不可欠である。そのため、修理工事要否を適切に評価し、構造部材の経年劣化及び損傷状況を解体や破壊を加えることなく把握できることが求められている。微小振動測定は、建物の常時微動を計測することにより基礎的な振動特性を把握する手法であり、非破壊検査手法としての活用が期待されている。本研究は、上述の研究背景を受け、「微小振動測定を用いた伝統的木造建築の構造性能評価手法の研究」を目的として実施した。現地調査また既往研究の整理を通して、建物種別の微動時1次固有振動数の分布性状及び建物形状との相関性を考察し、また微小振動測定と構造解析結果の比較から微動時1次固有振動数を活用した耐力推定に関する検討を行った。伝統的木造建築物を対象とした既存木造建築物に関して,微小振動測定による実測調査手法を適用した構造性能評価の方法を構築することを目的として本研究を行った.本年度は,研究環境の整備を行い,「(1)木質構造の建物種別による微小振動測定結果の蓄積」と「(2)木質構造の構造健全時における建物種別の微小振動時1次固有振動数推定手法」の研究課題に着手した.(1)に関して,新たに研究報告された文献資料の蓄積と,申請者が行った測定結果を合わせ,既に構築していたデータベースの再整理を行った.今年度は,調査対象地域に選定している鎌倉地域の建長寺法堂・仏殿をはじめとして,新潟県佐渡妙宣寺五重塔,徳島県美馬市の伝統的建造物群保存地区の商家を行った.また,今後耐震改修を目的としている寺院本堂の実測調査も行っている.この本堂に関しては,改修計画の立案に伴い,耐震診断・限界耐力計算・数値解析モデルによる地震応答解析を予定しているので,来年度着手する部材劣化・損傷状況把握の課題に対する足掛かりとする.(2)に関しては,蓄積したデータを建物種別に分類し構造的特徴との相関性を検討した.その結果,建物高さや平面形状との相関性を認めることができたが,文献調査から得られる構造的特徴の情報は限られるため,詳細な分類が困難であった.来年度には,建築年代から構法を分類し構造的特徴を推定することで,さらに細分化した分類を検討する.本年度の実績から,研究環境の整備を滞りなく完了し,来年度に行う研究課題着手のための基礎を構築することができた.文化財建造物の半数を占める伝統的木造建築物は,定期的な修理や補修が必要不可欠である.本研究は,そうした伝統的木造建築物の適切な修理時期の判断と現状保有される構造性能評価のため,微小振動測定を活用した評価手法の構築とその適用範囲を明らかにすることを目的にしている.昨年度と本年度の活動から,本堂(土壁)1棟,仏殿(板壁)3棟,二重門3棟,唐門1棟,五重塔1基,伝統民家2棟の現地調査を行うことができた.それぞれ常寺微動測定及び人力加振試験結果,構造情報が十分に調査できた事例に関しては建物重量と荷重変形関係を求めることができた.建物重量は,部材寸法調査と既往研究資料を参考に材積を算出して求めた.荷重変形関係は,水平耐力要素を柱-梁接合部の回転めり込み剛性・柱の転倒復元力・土壁(全面壁・垂壁)に特定し,既往研究で提案される理論式や経験式,また実験値を使用して求めた.また一方,既往研究で蓄積される微小振動測定の結果を収集し,伝統的木造建築物の建物種別による分類と建物高さ,重量,屋根仕様,壁仕様と微小振動特性との相関性を検討した.本研究で行った測定の結果は,概ね既往研究が示す傾向と類似しており,新たな蓄積として活用できると考えられる.建物基本情報と微小振動特定の相関性について,建物高さと1次固有振動数との間に良好な相関関係を認めることができた.建物重量,屋根仕様,壁仕様との相関性は,蓄積量が未だ少なく明瞭な傾向を明らかにするまでには至らなかったが,系統的に分類した1次固有振動数の分布範囲を特定することができた.建築年・築年数との相関性においては,劣化の影響を抽出し分析することを検討したが,傾向を明らかにするまでには至らなかった.また実例を用いた劣化評価の分析については,実例を調査することができなかったため,劣化評価に関する成果は十分に蓄積できなかった.木造が有する非線形性について,水平耐力要素の加算から求めた荷重変形関係と,微小振動時1次固有振動数から算定される微動時初期剛性との比較から,微小振動時1次固有振動数から大変形挙動を把握するための推定式を検討した.今後,特に耐震補強や実大実験を行う建物を対象にして,推定式の妥当性や,劣化評価に関する知見を示さなければならない.

本研究の成果から,微小振動測定に基づく伝統的木造建築物の構造性能評価に関する基礎的な資料を蓄積することができた.今後さらに,壁仕様や仕上げ材に分類した事例を収集し,伝統民家や在来住宅に適用するための資料を蓄積する必要がある.