hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属錯体による有機半導体デバイス材料の開発

これまでの研究により電極材料が大気安定性などのOFET特性に大きな影響を与え、安定な界面を形成する金電極が最も安定な特性を与えることが明らかになったが、これをもとにカーボンを電極材料とし用いたトランジスタの作製を試みた。カーボンは金属のような錯形成などを起こさず、その表面は大気中においても比較的安定であることから、上述したような安定な特性を今与えることが期待される。さらにキャリア注入障壁という点においても、カーボンが金属と有機物の中間的存在であることから金属材料よりも低い接触抵抗、すなわち高いパフォーマンスを与えることが考えられる。カーボン電極の作製法としてはディッピングプロセスやレーザー加工によるパターニング作製法など、複数の手法を用いた。ここで用いた手法は安価な伝導性材料であるカーボンペーストを用いており、いずれも真空プロセスを用いないウェットプロセスのみでの作製を実現しており、OFETの大きな利点である安価なデバイス作製に大きく貢献している。またレーザーを用いた電極作製法では2μm程度のチャネル長を有する電極パターニングの作製にも成功しており、デバイスの微細化という利点も有している。このカーボン電極を用いてボトムコンタクト型のペンタセントランジスタの作製を行うと、10^<-1>cm^2/Vsオーダーの比較的高いキャリア移動度が観測された。トランスファーライン法によってこのペンタセントランジスタの接触抵抗を行うと、金電極のものよりも二桁以上低い接触抵抗を示し、また有機電極として知られる(TTF)(TCNQ)電極のものと同程度の接触抵抗を示した。このことからカーボン電極で得られた高いパフォーマンスは低い接触抵抗を実環したことに由来するものと考えられる。また他の有機半導体を用いたトランジスタにおいてもキャリア移動度の比較を行うと、活性層材料種によらず金電極より高いキャリア移動度を与えた。またカーボン電極はp型半導体のみではなく、n型半導体に対しても有効であり、さらにP3HTのようにウェットプロセスにおいても有効であることが示された。有機トランジスタ(OFET)の動作においては、有機半導体と金属電極の界面におけるキャリア注入障壁がそのパフォーマンスを大きく下げることが知られているが、その界面における具体的な評価に関しては報告例が少なく、本研究ではDMDCNQI(2.5-dimethyldicianoquinonediimine)を活性層材料として用いると同時に、各種電極材料を用いることで電極界面のパフォーマンスに与る影響について考察を行った。DMDCNQI薄膜は金、銀、銅、そして有機電極である(TTF)(TCNQ)電極に対しn型のトランジスタ特性を示し、そのキャリア移動度は金電極では0.011cm^2/Vsとn型としては高い値を示した。それに対し一番良いエネルギーマッチングを示す銅電極おいては金よりも二桁近い低いキャリア移動度を示した。これらの結果は金属/有機物界面で起こるポテンシャルシフトによって説明される。これは金表面上のAlq3においてはその界面においてキャリア注入障壁を減らす方向にエネルギーシフトが動き、また銀および銅表面上では逆の方向にエネルギーシフトが働くということが報告されている。このようなポテンシャルシフトがDMDCNQIとの界面においても起きているとすると得られたパフォーマンスも説明され、さらにキャリア移動度が仕事関数のエクスポネンシャルに比例するという報告と合わせて考えると(TTF)(TCNQ)電極ではポテンシャルシフト量はほぼ0であり、これは有機/有機界面ではポテンシャルシフトは起こらないという事実と良く一致する。また一般的にn型のOFETは大気に対して不安定であることら、DMDCNQIトランジスタにおいても空気に対する安定性の評価を行ったところ、金電極では大気暴露による移動度および閾値電圧の変化はほとんど見られなかったのに対し、銀及び銅電極ではそれらの値が一度減少した後、再び大きくなるという特徴的な挙動を示した。これらの結果から大気暴露に対する安定性はこれまで考えられていた活性層材料の化学的性質以上にその電極との界面状態に強く依存することがわかった。
造園業と近代住宅地開発

近代に郊外住宅地が拡大する過程において,造園業が重要な役割を果たしていたこと指摘するとともに,その実態を明らかにすることが本研究の目的である。17・18年度の宝塚市平井・山本地区,京都市右京区宇多野界隈,阪急宝塚線・京阪本線・近鉄大阪線沿線の造園業者に関する資料調査,現地調査,ヒヤリングをもとに,19年度は補足調査と収集資料の分析を行うことで,造園業者がデベロッパーと結びついて住宅地開発に少なからず関わっていたこと,また,郊外住宅において庭園がひとつの郊外文化を象徴する存在となっていたことが把握できた。そこでは,開発の活発化とともに造園業が隆盛する様(例えば電鉄会社が設立する造園部門),郊外住宅の住人と造園業者との密度の濃い交流(例えば出入りの庭師の存在)が見て取れた。つまり,造園業は郊外住宅においてハード面の供給のみならず,文化というソフト面をも担っていたことが明らかとなった。さらに,郊外住宅地の立地に関して,造園業者やその圃場が位置する地域に,住宅地が拡大する傾向が見て取れ,圃場跡が住宅地に変わっていく,あるいは圃場を取り囲むかたちで住宅地化が進むことで,近代住宅の文化と造園業が現実の風景としても重なっていく姿を捉えることができた。19年度はさらに,住宅地の立地と果樹園芸との関係にも注目し,岡山をフィールドに桃畑が住宅地へと転換していく過程と,その過程において桃畑が郊外住宅の良好なイメージとして利用されていたことを明らかにした。こうした果樹畑と住宅地の拡大の関係は岡山以外の各地でも確認できた。これらの成果により,近代の郊外住宅地は,植木畑や果樹園といったかつての郊外風景への憧憬を内包するものであり,その性格ゆえに近代造園業と強く結びつき,拡大し,成熟していったことが指摘できた。フィールドワークによる史料収集とヒヤリングを中心に行った。本年度は研究対象を大阪、阪神間、(奈良)の都市部、およびその周辺の近代住宅地とし、それらの地域の図書館・資料館が所蔵する史料の発掘・個人へのヒヤリングと史料提供の協力を得るための訪問調査を遂行した。具体的には、大阪、奈良については土地会社の関係者、近代に開発された住宅地の住人へのヒヤリング、資料収集、大阪市立図書館、公文書館などでの資料収集である。阪神間については、三大造園業地区として有名な平井・山本(宝塚市)の造園業者を中心にヒヤリング、資料収集を行った。なお、奈良については大阪との関係において調査をすすめている。研究対象地域での調査以外には、国立国会図書館や公文書などに所蔵されている関係書籍、史料なども併せて収集した。本年度の研究作業は大きく2つに整理できる。(1)これまで収集してきた大阪・阪神間の都市部およびその周辺の造園業ならびに住宅地開発関係史料(地図・文書・ヒヤリング)の整理・分析(2)京都市,宝塚市,岡山県の造園業・果樹園芸業と住宅地開発関係史料の発掘と収集(1)の成果としては,対象地域について明治20年前後に陸地測量部によって実測された「仮製2500分1地形図」を基本地図として,明治後期,大正期,昭和初期の地図資料を重ね合わせることで,明治から昭和戦前期までの都市郊外の空間構造変化,土地利用変化を経年的にプロットした。そこから造園業,果樹園芸といった近代に隆盛した産業が,都市周縁・郊外において土地利用や景観の変容を牽引する役割を果たしていたことを空間的に把握することができた。また,文献史料を整理することで,造園業者や果樹園芸業者が土地開発をどのように進めていたのか,それらが後に住宅地開発と結びついていく過程と背景を探った。(2)については,京都市と宝塚市の造園業,岡山県の果樹園芸業の業者組合へアプローチすることで,近代から地域開発に関わっていた業者を拾い出し,史料調査やヒヤリング調査を行った。特に宝塚市に位置する平井・山本地区では,阪神間の郊外住宅地開発とともに発展してきた業者が多く現存し,そこから得られた情報は造園業と郊外開発のメカニズムを解明する有益な手がかりとなった。また,岡山県についても桃・ぶどう栽培が近代以降の郊外の土地利用を大きく変えていく過程を把握することができた。それらの地域の住宅地開発に関わる資料として,土地会社や電鉄会社が所蔵する開発経緯が記載された経理報告書や事業報告書を年代順に整理し,経営の経緯を追い明らかにした。これらの作業と並行して,関連雑誌・論文・新聞資料などの収集も行った。

さらに,郊外住宅地の立地に関して,造園業者やその圃場が位置する地域に,住宅地が拡大する傾向が見て取れ,圃場跡が住宅地に変わっていく,あるいは圃場を取り囲むかたちで住宅地化が進むことで,近代住宅の文化と造園業が現実の風景としても重なっていく姿を捉えることができた。19年度はさらに,住宅地の立地と果樹園芸との関係にも注目し,岡山をフィールドに桃畑が住宅地へと転換していく過程と,その過程において桃畑が郊外住宅の良好なイメージとして利用されていたことを明らかにした。こうした果樹畑と住宅地の拡大の関係は岡山以外の各地でも確認できた。これらの成果により,近代の郊外住宅地は,植木畑や果樹園といったかつての郊外風景への憧憬を内包するものであり,その性格ゆえに近代造園業と強く結びつき,拡大し,成熟していったことが指摘できた。
三量体G蛋白質Gαq/α11遺伝子欠損マウスを用いた小脳シナプス可塑性の解析

本年、申請者は、Gαq/11の遺伝子欠損マウスにおいて小脳LTDが欠損していることを報告した。このことは、小脳LTDに必須である、代謝型グルタミン酸受容体一型に結合する、3量体G蛋白質Gq/G11がLTD誘導に必須といえる。さらにその下流である、IP3依存性カルシウム放出については、小脳Purkinje細胞の樹状突起スパインでの滑面小胞体のみが欠損しているdilute-lethal(dl)mouseで、小脳LTDが欠如していることを明らかにし、プルキンエ細胞の樹状突起スパイン直下の細胞内カルシウムストアーのLTDに必須であることを報告した(Miyata et al.,Neuron,vol 28、233-244、2000)。現在、研究内容をさらに深めるため、細胞内カルシウムストアーからのカルシウム放出を担う、代謝型グルタミン酸受容体一型の下流領域つまり、Gq/G11蛋白が、代謝型グルタミン酸受容体一型の活性化で、IP3依存性のカルシウム放出を来すのかを、その遺伝子欠損マウスにおいて検討しており、今年中には、論文報告の予定である。本年度はGαqのノックアウトマウスにおいて、登上線維、平行線維-プルキンエ細胞のシナプス特性を調べた。結果、ノックアウトマウスは正常と優位差なく、通常のシナプス伝達効率は保たれていた。一方、平行線維のPaired pulse facilitation(PPF),登上線維のPaired pulse depressionにもほぼ変化はなかった。ただし、10-30msのinterpulse intervalのPPFは、優位に減弱していた。一方、LTDの発現はノックアウトマウスで完全に抑制されてされていた。以上のことから、通常のシナプス伝達効率には影響がないが、可塑性にGαqが関わっていることが明らかになった。来年度は、Gαqの上流領域である、mGluR1に着目し,そのシグナル伝達をノックアウトマウスで調べる予定である。
半導体工学・プラズマ物理に現れる双曲・楕円型連立方程式系の数学解析

ディリクレ・ノイマン混合型境界条件を課した長方形領域においてDrift-diffusion modelを解析した.デバイスに直流電圧を印加した場合,電流が零とは限らない定常解の安定性を示した.直流電圧に対する成果を発展させ,デバイスに交流電圧を印加した場合,DDモデルに時間周期解が一意的に存在して時間的に安定であることを証明した.多成分プラズマの運動を記述するEuler-Poisson方程式を半空間上で考察した.一般化されたボーム条件は,定常解の存在性および安定性のための十分条件であることを解明した.半導体工学・プラズマ物理に現れる双曲・楕円型連立方程式系で与えられるモデルに対する初期値境界値問題の解の挙動を解析することが本研究の目的である.平成24年度は,プラズマが接触する固定壁付近に形成されるシースの数学解析に注力した.プラズマ物理では,シースが形成される為の条件としてBohm条件が提案されている.この条件は,プラズマ中の正イオンが極超音速でシースに流入しなければならないことを意味する.平成23年度までの代表者の研究により,プラズマ中に単一種類の正イオンのみが存在する場合をモデル化した偏微分方程式に対して,Bohm条件は定常解が存在して時間的に安定であるための十分条件であることが示されている.さらに,上述のモデル方程式を用いて,シースとプラズマが遷移している状態を数値的に解析している.その結果,モデル方程式の解は,時間経過とともに定常解と希薄波の重ね合わせに漸近している様子が見受けられている.平成24年度は,この事実を数学的に証明することに取り組んだが,本質的な解決には至っていない.一方,本研究の着想の段階では予想していなかった新たな成果が得られている.工学でプラズマを応用するほとんどの場合は,プラズマ中に複数種類のイオンが混在する.そのため,1990年代にプラズマ物理では,Bohm条件は複数種類のイオンが存在する場合を含む形に一般化されている.平成24年度は,複数種類のイオンに対するBohm条件の数学的正当化にも取り組み,一般化されたBohm条件下でモデル方程式に定常解が存在して時間的に漸近安定であることが証明できた.半導体工学・プラズマ物理に現れる双曲・楕円型連立方程式系で与えられるモデルに対する初期値境界値問題の解の挙動を解析することが本研究の目的である.平成25年度は,プラズマが接触する固定壁付近に形成されるシースの数学解析に注力した.プラズマ物理学ではEuler-Poisson方程式を用いた形式的な議論により,シースが形成される為の条件としてBohm条件が提案されている.この条件は,プラズマ中の正イオンが極超音速でシースに流入しなければならないことを意味する.電子と単一種類の正イオンで構成されるプラズマについては, 1950年頃にH. BohmによりBohm条件が導出されている.一方,工学で利用されるプラズマの多くは,電子と複数種類の正イオンが混在する多成分プラズマであり, K.-U. Riemannはこの多成分プラズマに対してBohm条件を導いている.平成24年度には,多成分プラズマに対するBohm条件に数学的な正当性を与えることを目的として, Bohm条件下でEuler-Poisson方程式の定常解が存在して時間的に漸近安定であることが証明され,シースは定常解に対応することが解明された.平成25年度は,安定性解析におけるBohm条件の必要性を示唆する結果を得た.さらに,前年度までに, Euler-Poisson方程式を用いて,シースとプラズマが遷移している状態を数値的に解析し,モデル方程式の解は時間経過とともに定常解と希薄波の重ね合わせに漸近している様子が確認されている.平成25年度は,この事実を数学的に証明することに取り組み,部分的な成果が得られた.ディリクレ・ノイマン混合型境界条件を課した長方形領域においてDrift-diffusion modelを解析した.デバイスに直流電圧を印加した場合,電流が零とは限らない定常解の安定性を示した.直流電圧に対する成果を発展させ,デバイスに交流電圧を印加した場合,DDモデルに時間周期解が一意的に存在して時間的に安定であることを証明した.多成分プラズマの運動を記述するEuler-Poisson方程式を半空間上で考察した.一般化されたボーム条件は,定常解の存在性および安定性のための十分条件であることを解明した.半導体工学・プラズマ物理に現れる双曲・楕円型連立方程式系で与えられるモデルに対する初期値境界値問題の解の挙動を解析することが本研究の目的である.これまで研究代表者は半導体中の電子流を記述するモデル方程式の時間大域可解性などの問題を一次元領域上で解決してきたが,半導体デバイスの構造を考慮するならば,それらのモデル方程式は多次元有界領域上で解析すべきある.本年度は,比較的易しい放物・楕円型連立系で与えられるモデルに対して,ディリクレ・ノイマン混合型境界条件を課した多角形領域上で定常解の安定性解析を行った.成果としては,安定性の証明で鍵となる電子密度の正値性をエネルギー法で導く事に成功している.プラズマが接触する固定壁付近に形成されるシースの数学解析も行っている.これまでの代表者の研究により, Bohm条件(プラズマ物理で提案されているシースが形成される為の条件)は,プラズマのモデル方程式に定常解が存在して安定であるための十分条件を与えることが示され,数学的な観点からはシースは定常解に対応することが解明されている.

この研究成果を発展させて,シースとプラズマが遷移している状態を解析している.モデル方程式の解は時間経過とともに,定常解と希薄波とよばれる特殊な解の重ね合わせに漸近すると予想できる.代表者と本質的に同様な予想を立て数値実験を行っている論文[J. W. Cipolla and M. B. Silevitch, On the temporaldevelopment of a plasma sheath, J. Plasma Physics vol.25]があり,これを参考にして共同研究者とともに簡易的な数値計算を行ったところ,解は定常解と希薄波の重ね合わせに漸近している様子が見受けられた.プラズマ領域は希薄波に対応すると確信でき,この事実の証明に取り組んでいる最中である.半導体工学・プラズマ物理に現れるモデル方程式に対する初期値境界値問題の解の挙動を解析することが本研究の目的である.これまで研究代表者は半導体中の電子流を記述するモデル方程式の時間大域可解性などの問題を一次元領域上で解決してきたが,半導体デバイスの構造を考慮するならば,それらのモデル方程式は多次元有界領域上で解析すべきある.一般に半導体デバイスの形状は多面体である.さらに,デバイスは一部分のみが電極に接触し,その他の部分では電流の流入流出は起こらない.数学研究でもこのようなデバイスの特殊な構造を反映した境界条件を採用するべきであろう.工学的な数値実験では,デバイスが電極に接する境界に,ドーピング関数および半導体にかけられる電圧から決まるディリクレ境界条件が課され,電極に接しない境界に,電子が半導体の外部に流れ出ないことを意味するノイマン境界条件(スリップ境界条件)が課される.こうした境界条件を採用した結果としては,Gajewski教授がDrift-diffusion model(DDモデル)に対して,電流が零となる定常解の安定性を示しているが,それ以来注目すべき成果は報告されていなかった.本研究では,ディリクレ・ノイマン混合型境界条件を課した直方体領域においてDDモデルを解析し,デバイスに直流電圧をかけた場合に、電流が零とは限らない定常解の漸近安定性を示した.また,半導体デバイスに交流電圧をかけた場合には、時間周期解が存在して,それは時間的に漸近安定であることも証明した.非線形偏微分方程式単一種類の正イオンに対するモデル方程式については,シースとプラズマが遷移している状態を考察した.簡易的な数値解析ではあるが,プラズマ領域は希薄波に対応することが確認され,本研究の根幹となる予想に確信が得られている.さらに,複数種類のイオンに対するモデル方程式を解析して,一般化されたBohm条件の数学的正当化を行った.より正確には,一般化されたBohm条件は,定常解が存在して漸近安定であるための十分条件であることを示した.これは,研究の着想時には予想していなかった新しい成果である.以上より,おおむね順調に進展していると判断できる.単一種類の正イオンに対するEuler-Poisson方程式について,シースとプラズマが遷移している状態を考察した.簡易的な数値解析ではあるが,プラズマ領域は希薄波に対応することが確認され,本研究の根幹となる予想に確信が得られている.
ＨＢ－ＥＧＦによる癌細胞の増殖・悪性化機構の解析

本研究課題の目的は、細胞増殖因子HB-EGFの癌における役割と分子機構の解明並びに新たな分子標的治療法の探索を行うことである。平成23年度は子宮頸癌を例に癌ー癌間質相互作用におけるHB-EGFの役割解析を中心に研究を進め、子宮頸癌の治療にHB-EGF阻害剤とPDGF阻害剤併用の有効性を示した。平成24ー25年度は、癌細胞では増殖促進や悪性化に働くHB-EGFが正常発生過程である心臓弁形成期には増殖抑制作用を示すことを明らかにし、その詳細なメカニズムを解析すると同時に、HB-EGFの増殖促進作用を増殖抑制作用に切り替える新たな癌治療法の可能性を提唱した。本研究課題では、HB-EGFの癌における役割と分子機構の解明、新たな分子標的治療法の探索を目的としているが、平成23年度は癌ー癌間質相互作用におけるHB-EGFの役割解析およびHB-EGF CTFの細胞内移行と分化抑制・腫瘍形成との関わりについて詳細な解析を行った。(1)癌ー癌間質相互作用について癌の悪性化に癌細胞と癌間質との相互作用が重要であることが知られている。子宮頸癌におけるHB-EGFの発現を調べたところ、HB-EGFが癌細胞ではなく癌細胞の周囲に存在する繊維芽細胞で発現していることを明らかにした。子宮頸癌細胞と子宮頸癌組織から分離した癌間質繊維芽細胞(CCF)を用いた共培養系を構築し調べたところ、間質繊維芽細胞はHB-EGFを合成・分泌し子宮頸癌細胞の増殖を促すと同時に癌細胞のPDGF合成を誘導しており、子宮頸癌細胞ではPDGFを合成し間質繊維芽細胞でのHB-EGFの発現を誘導しているという相互依存関係にあることが明らかとなった。また本研究より、子宮頸癌の治療にHB-EGF阻害剤とPDGF阻害剤併用の有効性が示唆された。(2)HB-EGF CTFの細胞内移行と分化抑制・腫瘍形成との関わりについてHB-EGF CTFが細胞内で転写因子NFAT2に結合しNFAT2の核移行を抑制していることを明らかにした。HB-EGF CTFの細胞内移行およびNFAT2結合への責任領域をHB-EGF CTFの変異体を多数作製し、それぞれの責任領域を明らかにした。EGFファミリーの細胞増殖因子であるHB-EGFは生体にとってきわめて重要な因子の一つで、その欠損は広範な異常を示す。HB-EGFの発現の亢進も種々の疾病の原因となり得るが、その中でもとりわけ重要なのは癌との関連である。HB-EGFは種々の癌で高発現し、癌細胞の増殖・浸潤・転移・予後、あるいは抗癌剤耐性と深く関わっており、癌の分子標的として急速に注目が集まっている。しかしながら、HB-EGFの作用機構、癌における役割については、解明すべき問題が多数残されている。本研究課題は、HB-EGFの癌における役割と分子機構の解明を進め、新たな分子標的治療法の開拓を目指すもので、今年度は以下のテーマで研究を進めた。(1)HB-EGF C末端フラグメントの新たな役割:HB-EGFがエクトドメインシェディングを受けるとsHB-EGFとトランスメンブレン領域を含むC末端フラグメント(CTF)を生じる。我々はCTFにこれまで全く知られていなかった破骨細胞分化抑制作用やヌードマウスでの腫瘍形成作用があることを見いだした。今年度はCTFの作用についてさらに深く解析し、CTFが複数の転写因子に結合し、その分解を促進することで、遺伝子発現に影響を与えることを見いだした。(2)HB-EGFが示す増殖促進作用と増殖抑制作用の解析:癌細胞においてsHB-EGFは増殖や細胞運動を強く亢進させる。一方、発生過程の心臓弁ではsHB-EGFは増殖抑制因子として働く。同じ因子がなぜ相反する作用を示すのか、その分子機構を詳細に解析した。その結果、増殖抑制機構にはp38 MAPKおよびJNKが関与することを明らかにした。細胞増殖因子HB-EGFは生体にとってきわめて重要な因子の一つで、その欠損は心臓弁や肺の形成異常、心室の拡張など広範な異常を示す。HB-EGFは種々の癌で高発現し、癌細胞の増殖・浸潤・転移・予後、あるいは抗癌剤耐性と深く関わっており、癌の分子標的として注目が集まっている。本研究課題は、HB-EGFの癌における役割と分子機構の解明を進め、新たな分子標的治療法の開拓を目指すものである。癌細胞においてsHB-EGFは増殖や細胞運動を強く亢進させる。一方、我々の研究で、発生過程の心臓弁ではsHB-EGFは増殖抑制因子として働くことが明らかとなっている。

同じ因子がなぜ相反する作用を示すのか、この理由を明らかにすることは、HB-EGFを高発現する癌の新たな治療法開発に新たな道を拓く可能性がある。この様な考えで、今年度はsHB-EGFによる増殖抑制作用について、詳細な解析を行った。はじめに、マウス胎児由来の将来弁間質細胞となる組織を切り出し、Ex vivoで弁間質細胞の増殖を解析するシステムを確立した。その結果、確立したシステムでもsHB-EGFは増殖抑制を示すことが明らかとなった。樹立した実験系でレトロウィルスを感染させ、弁間質細胞内に外来の遺伝子を発現させる手法を完成した。また確立した手法を用いて、sHB-EGFによる増殖抑制にはp38MAPKおよびJNKが関わっていること、EGFRおよびErbB4が関与していることを明らかにした。また、細胞レベルでより詳細に解析するためにin vivoと同様の性質を維持した弁間質由来細胞株の樹立を試みたが、樹立できた細胞ではsHB-EGFに対する応答性を失っており、目的とする細胞株の樹立はできなかった。今後は弁間質由来細胞にこだわらず、sHB-EGFにより増殖抑制を示す細胞株を探索し、sHB-EGFによる増殖抑制作用に関する解析を目指す。26年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍生物学、細胞生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。癌ー癌間質相互作用については当初予定よりも速いペースで研究が進行し、その成果を論文にまとめることができた(Cancer Res. 71:6633-6664, 2011.)。しかし、HB-EGF CTFの細胞内移行と分化抑制・腫瘍形成との関わりについては、実験で使用していたHB-EGF発現ベクターのエピトープタグが実験結果に影響している可能性が示唆されたために、進行していた実験を一時中断しタグの影響の是非を点検した。結果的には当初計画通り遂行して問題ないことが判明したが、このために6ヶ月遅延が生じた。本研究で実施予定の実験計画「HB-EGFが示す増殖促進作用と増殖抑制作用の解析」に関し、マウス胎仔由来心臓弁片の初代培養間質細胞に対する、レンチウイルスベクターを用いた遺伝子導入系において、当初実験で使用していたエピトープタグ付き発現ベクターでは、遺伝子導入細胞の増殖性測定について、抗タグ抗体と増殖マーカー抗体による二重染色法でその解析を行っていたが、二重染色の結果が不安定であるという問題が生じたため、予定していた実験を一時中断し、別の最適なベクター系を再検討し、その結果、IRES-EGFPベクターを用いることで染色結果が改善されるに至ったが、この検討にかなりの時間を費やした。そのために約6ヶ月の研究の遅延が生じることとなった。但し、すでにその問題は解決し、25年度の研究テーマが進行しているので大きな問題はない。HB-EGF CTFの細胞内移行と分化抑制・腫瘍形成との関わりについては、上記のように進行が予定より遅れているが、方向性としては間違っていないので、スピードアップを計りながら当初の実験計画を進める。(1)HB-EGF C末端フラグメントの新たな役割に関しては、CTFからのシグナルとsHB-EGFを介したEGFRの活性化が腫瘍形成にどのように関わるかを、CTFのみを発現する細胞、CTFとsHB-EGFを発現する細胞を作製し、あるいはそれぞれに対する阻害剤を用いて、CTFとsHB-EGFの相互的役割を解析する。(2)HB-EGFが示す増殖促進作用と増殖抑制作用の解析に関しては、弁間質細胞由来細胞株にヒト卵巣癌細胞
尿発電を用いたウエアラブル尿失禁センサシステムの構築

本研究では、エナジーハーベスト技術の有効な活用方法の一つとして「尿発電を用いたウェアラブルなバッテリレス無線尿失禁センサシステム」を実現させることを目的としている。成果として,発電量がおむつ内の尿量に応じて変化する安全で使い捨て可能なおむつ一体型尿発電デバイス及び低電圧から起動可能なパワーマネジメント回路から構成される尿失禁センサを実現し,発電量に応じて本センサより間欠送信される無線信号の間隔から尿失禁のタイミングと失禁量を検出しておむつの取り替え時期を自動で知らせるシステムを構築した.本研究では、エナジーハーベスト技術の有用な活用方法の一つとして「尿発電を用いたウエアラブルなバッテリレス無線尿失禁センサシステム」を実現させ、実用化を目指すことを目的としている。本技術により得られる電力はとても小さく、有効に活用するためには、エネルギー収支のバランスがとれたシステムの構築が重要である。そこで我々は、尿失禁センサシステムの電源として、尿失禁時の排尿を利用した発電を用い、パワーマネジメント回路により、エネルギーの収穫と消費をコントロールした。当該年度では、我々が既に構築してきたシステムを実用化可能な形へと発展させていくために、次に示す2つの内容を実施した。1つ目は、「安全で使い捨て可能な尿発電デバイスの開発」を行った。具体的には、尿発電デバイスの正極電極の選定、および、電極サイズ・おむつ内での電極配置の検討を行った。特に、正極電極として本研究期間前から使用している「スポンジ状炭素電極:スポンジ状シートに炭素粉末を固定させた電極」は、炭素粉末がはがれ落ちるという問題があったため、導電性高分子材料を新たな正極電極の候補とし、複数種類の導電性高分子材料を尿発電デバイスに適用して発電特性評価・比較を行った。その結果、スポンジ状炭素電極と同等、または、それ以上の発電能力が得られる電極材料、電極配置を得た。2つ目は、「低電圧から起動可能なパワーマネジメント回路を利用したおむつ取り替え時期検出機能の開発」を行った。具体的には、パワーマネジメント回路により尿失禁センサから間欠的に送信される無線信号の間隔が、尿発電デバイスの発電量に依存することを確かめた。また、受信機が受信した無線信号の間隔の変化から尿失禁が起こったタイミングと失禁量を検出する手法の検討を行った。当初の計画では、該当年度内におむつ取り替え時期検出機能をシステムに実装する予定であった。しかし現状では、尿失禁が起こったタイミングと失禁量を検出する手法に関して、だいたいの方針は決まっているがもう少し検討の必要があり、本機能のシステムへの実装が終わっていない状態である。また、「尿発電デバイス」と「パワーマネジメント回路や無線機等の回路基板」の両者を接続するコネクタとして、両者が確実に通電し、取り付け易く外れにくい、小型かつおむつの柔軟性に合ったコネクタの検討を行ってきたが、まだ検討を続けている状態である。これらの理由から、区分(3)「やや遅れている」を選択した。本研究では、エナジーハーベスト技術の有用な活用方法の一つとして「尿発電を用いたウエアラブルなバッテリレス無線尿失禁センサシステム」を実現させ、実用化を目指すことを目的としている。当該年度では主に、おむつ取り替え時期検出機能の実装を行った。具体的には以下の2つの内容を実施した。1つ目は、最適なおむつの取り替え時期の検証および取り替え時期判別アルゴリズムの検討を行った。おむつの取り替え時期として好ましいのは、おむつに吸収された尿がおむつから逆戻りし始める時であり、そのタイミングは、失禁回数やおむつに含まれる総失禁量で決定されるものではなく、各失禁当たりの失禁量によりおむつを取り替えるべきタイミングまでの失禁回数が変化することを明らかにした。また、本検証結果を基に、各失禁当たりの失禁量と失禁回数からおむつの取り替え時期を判別するアルゴリズムの検討を行った。2つ目は、尿失禁センサから間欠的に送信される無線信号の間隔が尿発電デバイスの発電量、すなわち、失禁量に依存するという昨年度の研究結果を基に、受信機が受信した無線信号の間隔から尿失禁が起こったタイミングとその時の失禁量を検出する手法を確立し、1つ目で検討したおむつ取り替え時期判別アルゴリズムと共にシステムに実装した。この際、尿発電デバイスの電極として活性炭電極が有効であることを明らかにした。人工尿を用いた実験により、本システムで取り替え時期が正しく検出されることを実証した。大きな理由として、前年度に予定していたおむつ取り替え時期検出機能のシステムへの実装が前年度中に完了しなかったため、本年度に繰り越して行ったことが挙げられる。また、当初の予定では、該当年度内に実際の使用現場における意見収集と使い勝手等の検証実験とさまざまな体位での使用における高効率なアンテナの設計を行う予定であったが、現状では、検討・準備等は進めているがどちらも完了していない状態である。これらの理由から、上記区分を選択した。本研究では、エナジーハーベスト技術の有効な活用方法の一つとして「尿発電を用いたウェアラブルなバッテリレス無線尿失禁センサシステム」を実現させ、実用化を目指すことを目的としている。

本研究期間では、我々が構築してきたシステムを実用化可能な形へと発展させるために以下の内容を実施した。まず、安全で使い捨て可能なおむつ一体型尿発電デバイスに用いる正極電極として活性炭電極や導電性高分子材料が有効であることを示し、特に、正極には活性炭電極を用いて負極であるアルミニウム電極とともにおむつの吸収材の下側に平行に配置することで発電量がおむつ内の尿量に応じて変化する特性を得た。また、パワーマネジメント回路を低電圧から起動可能な回路構成とすることにより、尿発電デバイスの発電特性ばらつきに対する尿失禁センサの応答速度ばらつきを低減させたとともに、本回路を用いた尿失禁センサから間欠的に送信される無線信号の間隔が尿発電デバイスの発電量に依存することを確かめ、送信された無線信号の間隔から尿失禁が発生したタイミングと失禁量を検出する手法を確立した。さらに、本センサを赤ちゃん用および介護用おむつに適用し、それぞれのおむつ構造や吸収特性に応じたおむつ取り替え時期検出手法を検討し、尿失禁の発生タイミングと失禁量からおむつ取り替え時期を自動で検知するシステムを構築し、使い捨てとなる尿発電デバイスと繰り返し使用の回路基板を接続するために必要な取り扱いが簡単なコネクタの試作も行い、実際の使用現場における意見収集を行える形へ近づけた。本研究では、エナジーハーベスト技術の有効な活用方法の一つとして「尿発電を用いたウェアラブルなバッテリレス無線尿失禁センサシステム」を実現させることを目的としている。成果として,発電量がおむつ内の尿量に応じて変化する安全で使い捨て可能なおむつ一体型尿発電デバイス及び低電圧から起動可能なパワーマネジメント回路から構成される尿失禁センサを実現し,発電量に応じて本センサより間欠送信される無線信号の間隔から尿失禁のタイミングと失禁量を検出しておむつの取り替え時期を自動で知らせるシステムを構築した.今後は、まず、尿失禁が起こったタイミングと失禁量を検出する手法を確立させ、おむつ取り替え時期検出機能をシステムに実装する。また、「尿発電デバイス」と「パワーマネジメント回路や無線機等の回路基板」の両者を接続するコネクタを作成する。その後、当初の計画通りの研究を行う。今後は、まず、赤ちゃん用おむつで確立させた本システムの大人用おむつへの適用を完了すると共に、使い捨てとなる尿発電デバイスと繰り返し使用の回路基板(パワーマネジメント回路や無線機等)を接続するために必要な取り扱いが簡単なコネクタの作成を完了させ、実際の使用現場における意見収集と使い勝手等の検証実験を行える形とする。また、これらと並行して、さまざまな体位での使用における高効率なアンテナの設計を行う。電子情報工学
ナノ界面におけるキャリア輸送と光エネルギー変換

太陽光エネルギーの有効利用を目指し、そのカギを握る技術を“ナノ界面におけるキャリア輸送"の観点からとらえ、具体的に、光エネルギー変換技術として、電気を直接取り出す有機薄膜太陽電池と水を光分解することで水素を化学エネルギーとして取り出すことができる水分解光触媒を取り上げ、それぞれの技術で求められているナノ界面キャリア輸送の制御と最適化について理論化学・計算化学的アプローチに基づいて研究を行った。有機薄膜太陽電池におけるキャリア再結合速度、水分解光触媒のキャリア緩和とキャリア拡散に関する電子論的要因を明らかにした。平成27年度は有機薄膜太陽電池効率を左右する分子パラメータとその制御による高効率化を理論的に研究を進めた。まず電子ドナーであるP3ATの側鎖長と側鎖形状(Regioregularity)が効率に与える影響を解析した。P3ATの側鎖長および側鎖形状の変化が薄膜中のP3ATの主鎖構造や、P3ATと電子アクセプター(PCBM)間距離、P3ATマトリックス中のPCBMの凝集度を変化させ、その結果、電荷移動状態のエネルギーおよび電荷再結合の反応速度定数が変化することを通して光電変換効率が変化することを見出した。対応する実験研究ではP3ATの側鎖長や側鎖の形状によりヘテロ界面における分子形状や分子集合体のモルフォロジーが変化するため、再結合速度が変化することが実証されており、今後、再結合速度の電子論的要因に注目し、ドナー分子とアクセプター分子の分子軌道の広がりによる再結合速度の定量づけを検討する。また低分子Diketopyrrolopyrrole (DPP)誘導体ドナーの理論的解析を行い、光電変換効率の高い誘導体では光吸収と同時に電荷分離が起きる界面電荷移動型光遷移が顕著に現れていることを明らかにした。さらにDPP誘導体の種類を増やし、高分子系にも応用し、界面電荷移動型光遷移が効率に与える影響の普遍性と重要性を検証した。本研究課題では、分子が吸着した固体表面や分子集合体がつくるナノ界面に光が照射され生成するエキシトン(電子ー正孔対)の特異性による光エネルギー変換の過程を理論的に解析することを目的としている。平成27年度は有機ドナー/有機アクセプター界面における光誘起キャリア移動と光エネルギー変換の過程について新たな知見が得られ、今後これらナノ界面におけるキャリア輸送と光エネルギー変換についての理論計算手法開発の展望が見えた。平成28年度はペロブスカイト型酸窒化物BaTaO2Nのキャリア拡散の改善に向け、バンド内熱緩和に注目したBaTaO2Nのキャリア緩和時間計算を行った。水分解光触媒反応による水素生成のため、可視光応答性を持つ材料の実用化が求められている。BaTaO2Nは価電子帯上端・伝導体下端が水の酸化還元電位を挟みながら可視光応答に適したバンドギャップを持つため注目されている。これまでの実験で犠牲試薬下での水素生成および酸素生成反応が確認されており、水全分解反応の達成には主にキャリア拡散に関する物性の改善が必要であると考えられる。本研究では、ペロブスカイト型酸窒化物のアニオン原子の配列に注目し、第一原理計算に基づくキャリア緩和時間の計算によって、BaTaO2Nの構造とキャリア拡散特性の関係を考察した。ペロブスカイト型酸窒化物はアニオン原子の配列によって電子状態が変化することが報告されているため、trans型とcis型でキャリアの緩和時間を計算し、比較検討を行った。BaTaO2Nのキャリア緩和はおよそ10100 fs程度のスケールで起こること、またtrans型とcis型の結果を比較すると、特に価電子帯上端近傍でキャリアの緩和時間が大きく異なることが明らかとなった。BaTaO2Nの伝導帯下端、価電子帯上端を構成する軌道はそれぞれTaの5d軌道、OおよびNの2p軌道であることから、アニオンの原子配列がキャリア拡散に影響を与えることが明らかになった。本研究課題では、光触媒や太陽電池で用いられる材料のナノ界面に光が照射され生成するエキシトンの特異性による光エネルギー変換の過程を理論的に解析することを目的としている。平成28年度は水分解光触媒として期待されているペロブスカイト酸窒化物について、エキシトンが解離して生成したキャリアのバンド内緩和過程について新たな知見が得られ、今後の材料設計についての理論的指針に関する展望が見えた。平成29年度は、可視光応答型の水分解光触媒として期待されているLaMgxTa1-xO1+3xN2-3xについて、第一原理計算を用いてバンド構造の組成依存性を調べ、バンド端位置やキャリア拡散の観点から,組成と活性の相関を明らかにした.LaMg2/3Ta1/3O3とLaTaO2Nの固溶体であるLaMgxTa1-xO1+3xN2-3xは,可視光照射下での水の完全分解が報告された光触媒材料である.その活性はx = 1/3で最大となることから,組成xの増加によるポジティブな要因とネガティブな要因とのトレードオフがあることが示唆された.

そこで,これらの要因を明らかにすることを目的に,第一原理計算を用いて各組成におけるバンドギャップ・キャリア有効質量・バンド端位置などの物理量を求め,それらと組成xとの相関を調べた.組成xの増加にともなってバンドギャップは拡大し,x = 01/2(酸窒化物)とx = 2/3(酸化物)のあいだで特に大きく変化した.いずれ組成xにおいて伝導帯はTaの5d軌道,価電子帯はアニオンの2p軌道で構成されており,伝導帯下端位置がほぼ一定であるのに対し,価電子帯上端位置は組成xの増加(= Nの含有率の減少)にともなって低下した.また,電子のキャリア有効質量は組成xとともに単調に増加しており,正孔の有効質量もx > 1/6で単調に増加した.キャリア有効質量はバンド分散の程度を示すものであり、伝導帯においてはTa 5d間の軌道の重なりの減少、価電子帯においてはO 2pとN 2pとの混成の減少がバンド分散の減少を引き起こしていると考えられる.バンド端位置の観点からは、組成xの増加が酸素生成活性の向上に寄与することが予想されるが、キャリア有効質量の観点からは、組成xの増加は不利なものであることから、中間的な組成での活性が高くなると結論した.太陽光エネルギーの有効利用を目指し、そのカギを握る技術を“ナノ界面におけるキャリア輸送"の観点からとらえ、具体的に、光エネルギー変換技術として、電気を直接取り出す有機薄膜太陽電池と水を光分解することで水素を化学エネルギーとして取り出すことができる水分解光触媒を取り上げ、それぞれの技術で求められているナノ界面キャリア輸送の制御と最適化について理論化学・計算化学的アプローチに基づいて研究を行った。有機薄膜太陽電池におけるキャリア再結合速度、水分解光触媒のキャリア緩和とキャリア拡散に関する電子論的要因を明らかにした。有機太陽電池高効率化指針の重要なものの1つとして、光吸収した直後における電子/正孔対の再結合抑制が考えられる。そのため、有機系材料の高誘電率化に向けて、孤立単分子に対する量子化学計算に基づいた、新規高誘電率有機材料の理論設計を計画している。高伝導性チオフェン系分子のパイ共役性を広げることで、ドナー/アクセプター分子の比誘電率が向上し、典型的なP3HT/PCBM系に比べて再結合抑制が可能な有機薄膜太陽電池系の理論設計が可能となると期待される。ペロブスカイト酸窒化物のキャリア緩和に関する物性の詳細な考察、特にどのような材料の振動構造が緩和を引き起こすのか、また材料特有の欠陥を含む場合、欠陥準位へトラップされるキャリア寿命の予測へ研究展開する必要がある。29年度が最終年度であるため、記入しない。理論化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
哺乳類網膜におけるゲートの分子機構と活動リズムの位相反応への作用解析

哺乳類は、網膜で受容する光刺激が概日リズムの中枢である脳の視交叉上核(SCN)に伝えられて概日リズムの位相を変化させることで環境の明暗周期に同調している。最近、申請者らは、網膜において光応答リズムで観られるゲート機構が存在することを発見した。本研究では哺乳類の網膜におけるゲート機構の分子機構および活動リズムの同調機構に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。網膜の概日時計は環境光とSCNからの概日リズム刺激の両者で制御されている可能性があり、その二つの因子を分離して検討する必要がある。我々は初年度に、マウスでは網膜概日リズムは環境光よりもSCNによる同調機構が優位であることを発見した。さらに、網膜概日時計は副腎コルチコステロンを介してSCNに制御され、網膜神経節細胞の概日時計を制御していることが示唆できた。最終年度では、これらの網膜時計による光応答性リズムの制御機構を解明するため網膜特異で気にBmal1KOマウスを作成し、そのリズムが網膜の時計により直接制御されていることを明らかにした。さらに、日内変動する神経伝達物質関連および光受容体関連遺伝子を網羅的に探索したところ、GABAA受容体サブユニットの遺伝子を発見した。そのプロモーターが直接概日発現制御に関与していることを見出し、光誘導性のcFosや光受容体とも共発現していた。実際、網膜特異的Bmal1KOマウスではその遺伝子発現の概日リズムは消失していた。さらに、薬理学的手法によりそのGABA受容体が昼間発現上昇することで、主観的昼における光感受性を抑制している可能性を示唆できた。全体を通して、網膜の概日リズムはSCNにより副腎グルココルチコイドを介して概日制御され、GABAシステムにより光感受性リズムが生み出されていることが判明した。これらの結果を学会や研究会で発表した。現在論文投稿中である。我々は、B6マウスを用い、時差ボケ実験を行ってこの二つの因子を分離した。明暗周期の急速なシフト後、SCN背側部の概日リズムはゆっくりとしたシフトを示すため時差ボケが生じる。この際、環境光刺激とSCNからの同調刺激が脱同期するため、分離が可能となる。結果、網膜におけるcFosの発現誘導リズムの再同調の速度はSCNのリズムを反映する活動リズムの再同調スピードと一致した。これは網膜概日リズムのシフトでは環境光よりもSCNによる同調機構が優位であることを示す。さらに、SCNによる網膜の光感受性リズム形成の責任因子を探索するため、副腎除去(ADX)を行った。するとリズムが減衰した。さらに、コルチコステロン(CORT)投与によりその減衰が回復した。さらに網膜の時計遺伝子の発現リズムもADXにより減衰しCORT投与で回復した。これらから網膜概日時計は副腎CORTを介してSCNに制御されていることが推測された。次にCORTが制御する網膜概日時計の局在を免疫染色により検討したところ、RGCにおけるCORT受容体GRとPer1の共発現が判明した。これは網膜cFos発現に見られる光応答リズムがRGCの概日時計により形成されることを示唆する。現在論文投稿準備中である。平成29年度の計画では「光による網膜概日時計の制御における光受容器を明らかにする」ため、光受容器(Opn4とOpn5)をノックアウトしたマウスを作成し、光応答リズムへの寄与を明らかにすることを目的としたが、現在CRISPR/Cas9システムを用いたノックアウトマウスの作製が未だ途中で思った通り進んでいない。しかし、2つ目の計画「光刺激以外による網膜概日時計の制御機構を明らかにする」段階はSCNが副腎のコルチコステロンを介して網膜の時計遺伝子の発現を制御していることが分かり順調に進んでいる。さらに、3つの計画である「光感受性リズムが網膜概日時計による直接的制御かSCNによる間接的制御かを解明する」ためにはその二つの因子を分離して検討する必要があったが、我々は時差ボケ実験を行ってこの二つの因子を分離し、SCNによって網膜概日時計が制御され、その概日時計が網膜における光応答性リズムを生みだすというメカニズムを明らかにできた。また、平成30年度の網膜特異的Bmal1ノックアウトマウスの作製も順調で平成30年度に解析できる見通しである。

我々は初年度に、マウスでは網膜概日リズムは環境光よりもSCNによる同調機構が優位であることを発見した。さらに、網膜概日時計は副腎コルチコステロンを介してSCNに制御され、網膜神経節細胞の概日時計を制御していることが示唆できた。最終年度では、これらの網膜時計による光応答性リズムの制御機構を解明するため網膜特異で気にBmal1KOマウスを作成し、そのリズムが網膜の時計により直接制御されていることを明らかにした。さらに、日内変動する神経伝達物質関連および光受容体関連遺伝子を網羅的に探索したところ、GABAA受容体サブユニットの遺伝子を発見した。そのプロモーターが直接概日発現制御に関与していることを見出し、光誘導性のcFosや光受容体とも共発現していた。実際、網膜特異的Bmal1KOマウスではその遺伝子発現の概日リズムは消失していた。さらに、薬理学的手法によりそのGABA受容体が昼間発現上昇することで、主観的昼における光感受性を抑制している可能性を示唆できた。全体を通して、網膜の概日リズムはSCNにより副腎グルココルチコイドを介して概日制御され、GABAシステムにより光感受性リズムが生み出されていることが判明した。これらの結果を学会や研究会で発表した。現在論文投稿中である。これまでの計画通り、網膜の神経伝達物質関連因子で昼夜で変動する因子を網羅的に探索し同定する。特に主観的昼に発現が高まる抑制性因子などに着目する。平成29年度の研究でコルチコステロンが網膜の時計遺伝子を制御することは判明したが、その概日時計がどのようにして同定した神経伝達物質関連因子の日内変動を制御しているかを今後検討する。Per1遺伝子のpromoterにはグルココルチコイド受容体制御配列が存在するが、同定因子をコードする遺伝子のpromoterへのE-boxなどの直接的な時計タンパク質の制御も含めて一連の制御機構の機序を明らかにする。また、網膜特異的Bmal1ノックアウトマウスを用いて網膜におけるc-Fos発現誘導や行動リズムにおける光位相反応やを解析することで、光位相反応における網膜の概日時計の重要性を検証する。さらに、そのマウスは網膜の光感受性リズムがなくなると考えられるが、Opn4Opn5ノックアウトマウスでの光応答反応や、光照射による行動リズムの位相変化への影響やその時のSCNの反応なども検証することで、網膜の光感受性のリズム(ゲート機構)が行動リズムの光位相反応および光不応期(Dadzone)に及ぼす影響を明らかにする。またこれらのマウスにおける視覚行動実験を実施し、見え方への影響も検証する。網羅的な遺伝子発現解析において運よくトライアル試薬や既存の試薬等を用いて実施できたため試薬費用が削減できた。また購入予定であったクロマトグラフィーは平成29年度直接経費の当初の申請額より低かったために購入を断念し、サーマルサイクラーは民間企業からの助成金によりオークションで購入したため機器費用として使用しなかった。
鉄筋コンクリート柱部材の耐震補強・補修工法に関する研究

本研究は,既存のRC柱の補修・補強工法について検討するものである.過去の地震等により,コンクリート示方書が見直され,既存のRC柱の補修・補強が急務とされていた時期に,兵庫県南部地震が発生してたことを契機として,補修・補強工法が検討され,各方面で急ピッチで施工が行われてきた.研究代表者らは,これまで標準的な補修・補強工法としては採用されてこなかったものの,現場施工上検討によっては新素材による補修・補強工法が有効であることから,これについて実験的に検討した.素材としては,これまで建築構造などで実績のある炭素繊維シート(以下CFSという)を用いた.巻き立てに用いたCFSは,材質も軽く重機を必要としないことから施工性に優れ,強度的にも十分であるため,補強材料として着目したものである.従来,CFSはせん断補強に対する有効性が確認されているが,ここでは,曲げ補強にCFSを用いる可能性を検討した.この場合,柱基部への定着強度により補強後の性状が異なることから,CFS定着時にフーチング基部のCFS上に塑性変形を許容する鋼板を接着し,さらにその鋼板を高力アンカーボルトで固定する方法を考案した.要素試験の結果,定着用部材としてL字型鋼材を用いることにより,L字型定着用鋼材の塑性変形が変形能を高め,もって柱部材としての靱性を高めるのに効果的であることがわかった.そこで,このような形式の定着部を採用して柱試験体を補強し,これの変位制御による繰り返し載荷試験を実施した.実験の結果,履歴吸収エネルギー等の比較により無補強試験体に比べ,十分な曲げ補強効果があると同時に十分な靱性を確保できることが明らかとなった.本研究は,既存のRC柱の補修・補強工法について検討するものである.過去の地震等により,コンクリート示方書が見直され,既存のRC柱の補修・補強が急務とされていた時期に,兵庫県南部地震が発生してたことを契機として,補修・補強工法が検討され,各方面で急ピッチで施工が行われてきた.研究代表者らは,これまで標準的な補修・補強工法としては採用されてこなかったものの,現場施工上検討によっては新素材による補修・補強工法が有効であることから,これについて実験的に検討した.素材としては,これまで建築構造などで実績のある炭素繊維シート(以下CFSという)を用いた.巻き立てに用いたCFSは,材質も軽く重機を必要としないことから施工性に優れ,強度的にも十分であるため,補強材料として着目したものである.従来,CFSはせん断補強に対する有効性が確認されているが,ここでは,曲げ補強にCFSを用いる可能性を検討した.この場合,柱基部への定着強度により補強後の性状が異なることから,CFS定着時にフーチング基部のCFS上に塑性変形を許容する鋼板を接着し,さらにその鋼板を高力アンカーボルトで固定する方法を考案した.要素試験の結果,定着用部材としてL字型鋼材を用いることにより,L字型定着用鋼材の塑性変形が変形能を高め,もって柱部材としての靱性を高めるのに効果的であることがわかった.そこで,このような形式の定着部を採用して柱試験体を補強し,これの変位制御による繰り返し載荷試験を実施した.実験の結果,履歴吸収エネルギー等の比較により無補強試験体に比べ,十分な曲げ補強効果があると同時に十分な靱性を確保できることが明らかとなった.本研究は.既存のRC柱の補修,補強工法について検討するものである.過去の地震等により,コンクリート示方書が見直され,既存のRC柱の補修,補強が急務とされている.そこで研究代表者らは,新素材による補修・補強工法について実験研究を実施すると共に線形骨組地震応答解析システムにハイブリッド実験を組み込んだサブストラクチャーハイブリッド実験システムによる実験の準備を進めている.本年度は,線形骨組地震応答解析システムにハイブリッド実験を組み込んだサブストラクチャーハイブリッド実験システムの開発と平行して炭素繊維シート(以下CFSという)を用いたRC柱の巻き立て補強実験を実施した.巻き立てに用いたCFSは,材質も軽く重機を必要としないことから施工性に優れ,強度的にも十分であるため補強材料として着目し,基礎的性状把握のため,変位制御による繰り返し載荷試験を実施した.従来,CFSは,主にせん断補強に用いられてきたが,ここでは,曲げ補強にCFSをL字型に定着することを試みた.この場合,柱基部への定着強度により補強後の性状が異なることから,CFS定着時にフーチング基部のCFS上に鋼板を接着し,さらにその鋼板を高力アンカーボルトで固定する方法を考案した.実験の結果,履歴吸収エネルギー等の比較により無補強試験体に比べ十分な曲げ補強効果があることがわかった.今後,サブストラクチャーハイブリッド実験システムを用いて,さらに詳細検討をする予定である.本研究は、既存のRC柱の補修・補強工法について検討するものである。過去の地震等により、コンクリート示方書が見直され、既存のRC柱の補修・補強が急務とされていた時期に、兵庫県南部地震が発生してたことを契機として、補修・補強工法が検討され、各方面で急ピッチで施工が行われてきた。研究代表者らは、これまで標準的な補修・補強工法としては採用されてこなかったものの、現場施工上検討によっては新素材による補修・補強工法が有効であることから、これについて実験的に検討した。素材としては、これまで建築構造などで実績のある炭素繊維シート(以下CFSという)を用いた。