hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトPC3遺伝子のクローニングと糖尿病における突然変異の検索

プロインスリン変換酵素であるPC3は、インスリンの生合成に重要な役割を果たしている。したがって、PC3は新たなNIDDMの候補遺伝子として注目されている。本研究では、NIDDMにおけるPC3遺伝子異常を検索する第一歩として、ヒトPC3遺伝子の同定をおこなった。ヒトPC3のcDNAをプローブとしてライブラリースクリーニングをおこなった結果、ヒトPC3遺伝子は14個のエクソンにより構成され、全長は35kb以上の遺伝子であることが判明した。PC2とPC3の遺伝子のエクソン-イントロン構造は高率に一致しており両者が共通の祖先より由来することが考えられた。PC3遺伝子の近傍には適当なCA repeatが同定されなかったため、PC3遺伝子に関しては直接、各エクソンに対しイントロン内に14対のプライマーを設定し、single strand conformational polymorphism(SSCP)法で遺伝子異常の検索をおこなった。その結果、エクソン2(Arg^<53>→Gln^<53>)とエクソン14(Gln^<638>→GLU^<638>)の2ケ所にミスセンス変異を同定した。エクソン2の変異はNIDDMで1%、健常者で2%、エクソン4の変異はNIDDMで24%、健常者で22%で、いずれもNIDDMと健常者でその出現頻度に差はなかった。したがって、一部のNIDDMの原因遺伝子である可能性は否定できないものの、PC3遺伝子がNIDDMの主要原因遺伝子である可能性は低いものと考えられた。しかしながら、今回同定されたPC3遺伝子のエクソン-イントロンの塩基配列の情報を用いて、高度肥満と高プロインスリン血症を呈した英国人女性にPC3異常症が同定された。今後、肥満の原因遺伝子として、PC3遺伝子が注目されるものと思われる。
代替弾力性の変化を考慮した新たな貿易財分類に基づく日本・EUの非関税障壁の研究

平成30年度の研究実績は、主に次の3点である。すなわち(1)中古品(ヴィンテージ財)の特定と税関データによる記述統計の整備、(2)EUにおける排ガス規制が中古自動車に与える影響の実証的分析、(3)貿易を通じた環境関連技術の移転における知的財産権保護と非関税障壁の関係、である。まず(1)では平成29年度に確立した中古品特定方法を採用することで日本、アメリカを中心とした先進諸国から世界への中古品貿易の状況を貿易データを用いて把握することを試みた。日本は特にアジア諸国との取引が活発となっており地域内で様々な中古品が広範囲に取引されていることを示した。次に(2)ではEU通関統計の各財の定義を用いて非新品財を特定した。これによってHS8桁の通関データを利用し、EU諸国の非新品財の輸入額を計算している。本研究の定義による非新品財には21の自動車及び自動車関連部品が含まれている。EUでは1992年から大気汚染の悪化を防止するため自動車の排気ガス規制が段階的に厳格化してきている。これら排気ガス規制強化によりEU諸国の中古自動車の輸入が減少した可能性があり、それが非新品輸入シェアの減少の要因となり得る。そこで、本研究ではグラビティモデルによって排気ガス規制がEU諸国の中古自動車等の輸入に与えた影響を実証的に分析した。これらは、期待どおりEUの排気ガス規制の強化がEU諸国の中古自動車の輸入を減少させているという結果となった。そして(3)では貿易データと特許データを接続させることで、各財にどの程度技術が集約されているかを定量的に分析することが可能となった。本研究では、技術導入国と技術輸出国との間で「知的財産権保護」の水準に差異があった場合、技術移転に負の影響を与える可能性を、操作変数法により明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1、本年度の研究実績(1)貿易財分類表の作成、規格、特許、貿易データを結合するため対照表を作成した。(2)日本-EU間における規格の調整と貿易に関する実証分析、国内規格と国際規格が同等のものとなることで貿易が促進されることが明らかとなった。このことは、両国間の技術的障壁が規格の国際標準化によって達成される可能性を示しており、現在交渉中の日本-EU間のFTAにおいても本議論が進められることが望まれる。(3)技術貿易と知的財産権保護との関係性、輸入国の知的財産権保護に関する法整備が貿易を通じた技術移転の障壁となっていること、そして産業毎に影響の度合いは異なるが、環境関連技術移転は他の技術移転よりも知的財産権保護によって促進されることが明らかにされた。このことは知的財産権保護に関する法整備が遅れている国の政策決定に対して一定のインプリケーションを与えている。2、本年度の計画(1)計量分析用のデータセット作成作業、OECD加盟国、非加盟国(合計130カ国)間の輸入データにより計量分析に用いるデータセットを組む。輸入データはOECDで整備を進めているOECD・BTDIxEデータベースを利用する。(2)財属性(代替弾力性)の違いと国際貿易フロー:世界モデル、本研究で作成した貿易の代替弾力性の違いを考慮した新たな貿易財の分類に基づいた分析結果を先行研究の分析結果と比較する。さらに、Feenstra (1994), Broda and Weinstein (2006)の推計方法を参考に新たに作成した財分類別に代替の弾力性を推計し、先行研究と比較する。(3)日本規格およびEU規格の国際規格との同等性と非関税障壁:日本-EUモデル、本研究で作成した財分類表と非関税障壁データを用いて、日本とEUの非関税障壁をHS6桁レベルで推計する。その上で、非関税障壁削減の効果を定量的に分析する。平成28年度おける4つの計画のうち、3つの計画に関してはほぼ作業が完了しているため「(2)おおむね順調に進展している」を選択した。まず、平成28年度の研究計画であった(1)HS6桁の貿易財を貿易の代替弾力性によってO財、S財、SP財、D財、DP財に分類する、(2)発行済みISO/IEC規格とHS6桁財の対照表作成、の2つに関しては既に作業が完了している。次に、(3)日本とEUの非関税障壁データベースの作成、であるが、国連公表の非関税障壁データが入手可能となったため早急に完成が見込まれる。最後の研究計画であった(4)可変的代替弾力性型関数を使用した推計可能なグラビティモデルの精緻化、であるが、分析モデルとしてはまだ使用できる段階ではないが、基本的なモデルは完成しているため平成29年度の早い段階で研究・分析に導入できると考える。以上の理由から「(2)おおむね順調に進展している」を選択した。1、本年度の研究実績平成29年度は主に以下の3点が研究実績としてあげられる。(1)日本-EU間における規格の調整と貿易に関する実証分析。昨年度の分析により、国内規格と国際規格が同等のものとなることで貿易が促進されることが明らかとなっていた。実証分析の結果の頑健性を確認することで、分析結果をさらに明確なものとした。(2)国際的商標登録と制度的なコストとの関係性。非関税障壁の一つとして、国際的商標登録に関係する「マドリッドプロトコル」の影響を実証分析により確認した。

国際的商標登録は現地マーケットへの最終財の進出を意味しており、制度的なコストは非関税障壁となり得る。実証分析により、「マドリッドプロトコル」は申請費用を削減させ、国際的商標登録数を増加させたことを明らかにした。(3)中古品(ヴィンテージ財)特定方法の修正。中古品(ヴィンテージ財)特定方法の修正を行った。OECDとの協議の結果、より多くの国のHSコードを反映させられるよう、新たな特定方法を開発した。2、本年度の計画平成30年度は以下の3点を中心に研究を進める。(1)研究成果の報告および論文投稿。現在完了している研究テーマに関しては、研究報告および論文投稿により成果を公表する(日本規格およびEU規格の国際規格との同等性と非関税障壁:日本-EUモデル)。(2)財属性(代替弾力性)の違いと国際貿易フロー:世界モデル。本研究で作成した貿易の代替弾力性の違いを考慮した新たな貿易財の分類に基づいた分析結果を先行研究の分析結果と比較する。さらに、Feenstra (1994), Broda and Weinstein (2006)の推計方法を参考に、新たに作成した財分類別に代替の弾力性を推計し、先行研究と比較する。(理由)平成29年度おける4つの計画のうち、3つの計画に関してはほぼ作業が完了しているため「(2)おおむね順調に進展している」を選択した。まず、平成29年度の研究計画であった(1)計量分析データセット(パネル)の作成、(2)日本規格およびEU規格の国際規格との同等性と非関税障壁:日本ーEUモデル、の2つに関しては既に作業が完了している。次に、(3)国際特許取得が輸入フローに与える影響:D財からDP財へ、S財からSP財への変化、であるが、概ね分析および論文執筆が完了している。最後の研究計画であった(4)可変的代替弾力性型関数を使用した推計可能なグラビティモデルの精緻化、であるが、分析モデルとしてはまだ使用できる段階ではないが、基本的なモデルは完成しているため平成30年度の早い段階で研究・分析に導入できると考える。以上の理由から「(2)おおむね順調に進展している」を選択した。平成30年度の研究実績は、主に次の3点である。すなわち(1)中古品(ヴィンテージ財)の特定と税関データによる記述統計の整備、(2)EUにおける排ガス規制が中古自動車に与える影響の実証的分析、(3)貿易を通じた環境関連技術の移転における知的財産権保護と非関税障壁の関係、である。まず(1)では平成29年度に確立した中古品特定方法を採用することで日本、アメリカを中心とした先進諸国から世界への中古品貿易の状況を貿易データを用いて把握することを試みた。日本は特にアジア諸国との取引が活発となっており地域内で様々な中古品が広範囲に取引されていることを示した。次に(2)ではEU通関統計の各財の定義を用いて非新品財を特定した。これによってHS8桁の通関データを利用し、EU諸国の非新品財の輸入額を計算している。本研究の定義による非新品財には21の自動車及び自動車関連部品が含まれている。EUでは1992年から大気汚染の悪化を防止するため自動車の排気ガス規制が段階的に厳格化してきている。これら排気ガス規制強化によりEU諸国の中古自動車の輸入が減少した可能性があり、それが非新品輸入シェアの減少の要因となり得る。
診断群分類包括評価(DPC)データを用いた周術期薬物治療の有用性に関する研究

周術期に行われる薬物治療の効果を入院期間や合併症の発症を指標とし定量的に評価することを目的とし、診断群分類包括評価制度(DPC)データを用いて、冠動脈形成術、整形外科手術(人工骨頭挿入術など)、腹腔鏡下胆嚢摘出術、肺切除術、膀胱悪性腫瘍手術時に投与される抗菌薬、麻酔薬(全身)、鎮静剤、抗精神病薬、HMG-CoA還元阻害剤、抗凝固薬の影響について、術後合併症、術後入院日数、ICU入院日数、入院日数、転帰等を効果の指標として評価した。その結果、麻酔薬の使用方法によって、一部の指標に影響が見られた。本研究では診断群分類包括評価制度(DPC)データを用いて入院期間を有効性の指標とし、周術期薬物治療の効果について定量的に評価することを目的とした。平成26年度は、術後の入院期間に与える薬物治療を含む種々の周術期の医療行為による影響を探索的に予備調査するため、名古屋市立大学病院のDPCデータを用いて検討を行い、有意に入院期間の短縮に影響を与える複数の要因を、手術件数が多く、かつ基礎疾患の患者ごとのばらつきが少ないと考えられる、大腿骨骨折の手術を対象として検討した。具体的には、入院期間を目的変数とし、投与薬物、投与量、性別、体重、年齢を説明変数する多変量解析を行った。また、厚生労働省保険局より提供される国内全施設を対象としたナショナルDPCデータベースの構造等に関する情報を入手し、解析計画を策定した。本研究では診断群分類包括評価制度(DPC)データを用いて周術期に行われる薬物治療の効果について入院期間を指標とし定量的に評価することを目的とした。平成26年度での予備調査で行った大腿骨骨折手術での入院期間に対する種々の投与薬物の影響に関する検討成果をもとに、平成27年度は、抗菌剤および抗凝固薬の影響について、名古屋市立大学病院のデータを用いて検討した。具体的には、抗菌薬の種類および投与パターンごとの影響を調査した。また、ワルファリンおよび新規傾向抗凝固薬(NOAC)の投与中止および再開のパターンについても影響を調査した。これらの調査から得られた成果をもとに、厚生労働省保険局から提供されるナショナルレセプトデータベースを用いる研究プロトコールを作成した。平成27年度は3年計画の中間年に当たり、平成26年度の予備調査の成果をもとに、大腿骨骨折手術での抗菌剤投与および抗凝固薬投与の影響を調査し、薬剤間での比較および投与パターンでの比較を行うことができた。現時点では1箇所の医療機関でのデータを用いているが、最終年度である平成28年度の研究に繋がる成果を得ることができたことから、おおむね順調に進展していると判断した。本研究では診断群分類包括評価制度(DPC)データを用いて周術期に行われる薬物治療の効果を入院期間や合併症の発症を指標とし定量的に評価することを目的とした。具体的には、我が国の保険診療のデータを網羅しているナショナルレセプトデータベースのDPCデータを用いて、冠動脈形成術、整形外科手術(人工骨頭挿入術など)、腹腔鏡下胆嚢摘出術、肺切除術、膀胱悪性腫瘍手術を対象にして、抗菌薬、麻酔薬(全身)、鎮静剤、抗精神病薬、HMG-CoA還元阻害剤、抗凝固薬の影響について、術後合併症、術後入院日数、ICU入院日数、入院日数、転帰、術後の平均継続処方日数(抗菌薬)をアウトカムの指標として薬物治療の効果を評価した。術後合併症としては、感染症(抗菌薬)、せん妄(麻酔薬、鎮静剤、抗精神病薬)、虚血性心疾患および心房細動(スタチン)、虚血性心疾患・出血・塞栓症(抗凝固薬)を指標とした。また、調整因子としては、年齢、性別、既存疾患等の患者背景要因、併用薬、投与量、投与期間、ヘパリン置換の有無(抗凝固薬)、術中出血量を用いた。その結果、麻酔薬の使用方法によって、一部のアウトカムに影響が見られた。一方、抗菌薬の種類および投与パターンによる影響は見られなかった。また、ワルファリンおよび新規経口抗凝固薬(NOAC)の投与中止および再開のパターンについてもアウトカムへの影響は見られなかった。ただし、抗凝固薬については、レセプト上に休薬日や持参薬が反映されない可能性があり、病院情報システムのデータベース等での検討が必要であると考えられた。平成26年度の計画では、術後の入院期間に与える薬物治療を含む種々の周術期の医療行為による影響を、探索的に予備調査するため、名古屋市立大学病院のDPCデータを用いて検討を行い、有意に入院期間の短縮に影響を与える要因を明らかにすることとしていたが、これらの計画は実施できた。加えて、平成27年度以降に予定している厚生労働省保険局より提供される国内全施設を対象としたナショナルDPCデータのデータ構造等を検討することができた。

平成27年度の研究では、大腿骨骨折手術を対象に調査を行ったが、平成28年度は、悪性腫瘍等への手術にも拡大する予定である。また、平成27年度までは名古屋市立大学病院のDPCデータを用いたが、平成28年度は、調査データをナショナルレセプトデータを用いることで、偏りの無い網羅的な調査を行う予定である。レギュラトリーサイエンス平成26年度の実施した名古屋市立大学病院のDPCデータを用いる術後の入院期間に与える薬物治療を含む種々の周術期の医療行為による影響を探索的に予備調査では、該当する患者数が少なく、入院日数に影響を与える要因を絞ることが困難であった。そこで、平成27年度以降は予定通り、国内全施設を対象としたナショナルDPCデータを用いることで、充分な被験者数を確保して、検討を進める予定である。また、検討対象する手術についても、大腿骨骨折以外も検討する予定である。平成27年度は、海外学会での成果発表を予定していたが、学務日程の関係で参加を見送ったため、次年度使用額が生じた。物品費のうち、ソフトウェア契約更新料が当初見積もりより減額されたこと、およびトナーカートリッジ等の消耗品が、当初の予測より少額であったため、次年度使用額が生じた。平成28年度は、調査対象の拡大に伴う消耗品費の増加や成果発表のための海外学会出張費が増加することが見込まれる。そのため、平成27年度からの次年度使用額および平成28年度配分額は全額を使用する予定である。平成27年度は消耗品の使用量が増加することが見込まれるため、次年度使用額は物品費として使用する予定である。
熱帯アジアにおける篤農に学ぶ「土づくり」適正技術

熱帯アジアのタイ、インドネシア、ベトナムの篤農・実践家を訪ね、水田・畑地・ホームガーデンでの、家畜糞やバイオ炭を用いた土づくりの適正技術と実践課題を学んだ。また、カンボジアにおいてバイオ炭を用いた圃場およびポット栽培試験を行った。もみ殻や雑草など身近な有機資材からつくったバイオ炭は、肥料投入を減らしかつ土壌改良効果が期待できることを確認した。その施用は「土づくり」適正技術として周辺農家へ普及可能と考えられた。以上の事例から、持続的生産に向けて、作物残渣などの利用可能なバイオマス、限られた水資源の有効利用、適切な病虫獣害対策といった課題にも取り組む必要があることが示唆された。熱帯アジアの以下の3地域における篤農から土づくりの取り組み、経験・技術的特徴を学び、ベトナムおよびカンボジアの痩せ地土壌への普及の可能性を検討した。1.タイ・チェンマイ県メーリム郡、レインボーファーム:水田の土づくり。籾殻・くん炭・アヒル糞堆肥を用いた有機稲作。品種選択、天然農薬による防除が行われている。2.インドネシア・西カリマンタン州トホ・イリール郡、木炭総合技術開発センター(PPTAT):常畑の土づくり。木炭と養鶏・家畜飼育を組み合わせた畑作。1994年の設置から20年近く粉砕した木炭を堆肥とともに施用している。2013年8月の畑地表層の土壌酸度はpH6.57.0、10cmより下層は5.05.5であった。乾季の水源確保、担当職員の人材育成といった技術継承の課題を確認した。3.ベトナム・フエ市、ドゥクソン寺院附属菜園:ホームガーデンの土づくり。2010年から籾殻くん炭入り有機肥料を用いた野菜生産が続けられている。2014年3月の野菜圃場の土壌酸度は、表層でpH6.57.0、深さ10cm15cmでpH5.56.0であった。茶樹と混栽した区画の酸度はやや低かったが、圃場外(pH4.04.5)に比べると高かった。それぞれの事例において家畜糞、身近にあるバイオマスと炭を組み合わせた有機物投入が継続的に行われていることが確認できた。これらを踏まえて、痩せ地圃場における土づくり技術の実証試験を行うため、カンボジアのシェムリアップ州およびプレアビヒア州の開墾地を視察し、圃場試験の候補地を選定した。特にプレアビヒア州では現地ゴム農園会社の協力が得られ、砂質土壌の貧栄養状態を確認できた。また、カンボジア王立農業大学では、研究協力者によるバイオ炭を用いた土づくり技術の導入試験を開始した。平成26年度は、研究協力者らとともに、ベトナムおよびカンボジアにおいて、農家・民間企業の有機農業・土づくりの取り組みについて追跡調査を行った。1、ベトナム、トゥアティエン・フエ省では、研究協力者の普及活動により、炭入りボカシを活用しながら有機稲作に取り組む農家が30世帯ほどに増えてきた。イネ集約栽培法(SRI)の応用過程で、機械化による労働コストを減らそうとしている。2、同省・バックマー国立公園緩衝地帯において、JICA草の根技術協力事業を通じて炭入りボカシづくりを修得した農家36世帯に対してアンケート調査を行った。多くの農家は、もみ殻くん炭をやいていたが、炭入りボカシを製造・利用している世帯は、生産物販売にも取り組む篤農家に限られていた。資材調達・発酵に手間のかかるため、自給中心の農家は、当該技術を採用していないと理解された。3、同地域内の農業生産企業では、共同研究者の技術協力により、養豚場の豚糞と、精米所からのもみ殻・米糠、キャッサバ工場の残渣等を利用し、炭入りボカシを製造するようになった。有機肥料を必要とする農家との連携が可能になっている。4、カンボジア王立農業大学において研究協力者らは、もみ殻およびヒマワリヒヨドリ由来のバイオ炭を用いた圃場試験を行い、肥料との組み合わせにより砂質土壌の土づくりにも有効であることを明らかにした。5、カンボジアの協力企業においては、もみ殻くん炭の施用が自主的に進められた。次年度より、同社が取り組んでいるコンポントム州の氾濫原における新規開墾地を借りて、バイオ炭およびマメ科緑肥を用いた土づくりの実証試験を行うこととした。平成27年度は、ベトナムおよびカンボジアの研究協力者とともに以下の活動を行い、「土づくり」適正技術の知見と課題について考察した。1、ベトナム中部、トゥアティエン・フエ省バックマー国立公園緩衝地帯において前年度に実施したアンケートおよび参与観察の結果を考察した。炭利用技術を習得した農家のなかで、もみ殻くん炭入りボカシを継続利用している農家は、農産物の販売先の開拓や有機資材の調達について工夫しながら野菜栽培に取り組んでいた。特に、雨除け栽培、畝床でのスプラウト栽培、ホームガーデン内のポット栽培などの栽培技術の工夫がみられた。2、カンボジア、コンポントム州コンポン・スヴァイ郡の氾濫原において圃場実証試験を行い、作物に対する施肥効果と土壌改良効果を調査した。もみ殻くん炭およびヒマワリヒヨドリ由来のバイオ炭を化肥または堆肥と組み合わせて施用した。栽培した水稲は干害および鼠害により処理区間の比較ができなかった。アブラナ科葉菜のBok Choyおよびリョクトウは処理区間の生育に違いがみられ、バイオ炭施用による有効性と土壌改良効果が確認された。

さらに、カンボジア、プルサット州において、もみ殻くん炭を用いてリョクトウを前作し、水稲のポット栽培試験を行った。処理区間の明確な違いは見られなかったが、化肥・堆肥投入を減らす土づくりの方策として、費用節約の効果が認められた。そのほか、篤農家による家畜糞、緑肥、草木炭など身近な有機資材を利用した稲作・野菜・果樹栽培の実践例がみられた。途上地域での農業普及・技術移転に有効であると考えられた。熱帯アジアのタイ、インドネシア、ベトナムの篤農・実践家を訪ね、水田・畑地・ホームガーデンでの、家畜糞やバイオ炭を用いた土づくりの適正技術と実践課題を学んだ。また、カンボジアにおいてバイオ炭を用いた圃場およびポット栽培試験を行った。もみ殻や雑草など身近な有機資材からつくったバイオ炭は、肥料投入を減らしかつ土壌改良効果が期待できることを確認した。その施用は「土づくり」適正技術として周辺農家へ普及可能と考えられた。以上の事例から、持続的生産に向けて、作物残渣などの利用可能なバイオマス、限られた水資源の有効利用、適切な病虫獣害対策といった課題にも取り組む必要があることが示唆された。当初、計画2年目の今年度より、農家圃場試験の反復継続により、土壌改良・土づくりの過程、さらなる技術改良の可能性を現地協力農家とともに学んでいく予定であったが、研究協力者との現地調査の期間を十分に確保することができず、圃場試験を始めるための特定の農家の人材発掘と、その農家に対する技術普及に十分に取り組めなかった。ただし、現地研究協力者による土づくりの取り組みは、各地で自主的に進められており、現地参加農家へのインタビューをまとめることにより、当初の目的が達成できると考えている。熱帯農学ベトナムでは、これまで通り、フエ市近郊およびバックマー国立公園緩衝地帯での有機農家の取り組みを追跡し、彼らによる土づくりの経験・技術を調査する。カンボジアでは、コンポントム州の新規開墾地における圃場試験を通じ、近隣の農村住民との技術交換を試みる。一通り計画していた篤農の圃場を直接訪ね、それぞれの土づくりの技術的特徴を捉えることができた。しかし、現地調査の期間および訪問回数が充分でなく、技術体系の詳細をまとめるまで至らなかった。農家とのコミュニケーションを円滑に行うため、現地協力者(兼通訳・翻訳)ともスケジュール調整を早めに行う必要がある。人件費・謝金は、現地圃場試験の遅れにより支出しなかった。カンボジアのプレアビヒア州では視察の結果、水田造成が困難な地域であったことから、地元農家の協力を得て畑地圃場(砂質シルト)の土づくり実践に取り組むこととしたい。また、ベトナム、フエ省では、フエ農林大学の協力者と検討した結果、当初計画したラグーン砂地における畑作圃場試験は先送りし、研究協力者により既に進行中のフエ市近郊の菜園および水田圃場での実践研究を優先させることにしたい。砂質土壌改良の実践研究は、上のカンボジアの圃場において重点的に行う。初年度に交流した農家からは、さらに技術的知見を学び、水田、常畑、菜園それぞれの土づくり技術を整理して、カンボジアとベトナムの農家との技術交流と実践研究に取り組むこととする。カンボジア王立農業大学の研究協力者が、研究代表者の所属機関に引き続き留学しており、現地派遣のための旅費として使用したい。
光渦による光励起素過程と新奇プラズマ分光・制御法の研究

光渦は近軸ヘルムホルツ方程式の円筒座標系の解であり,らせん状の等位相面を持つ.光渦が3次元のらせん状の等位相面を持つため,光渦中の観測者は3次元のドップラー効果を感じる.本研究では,光渦の特異なドップラー効果を利用して,ビームを横切る方向の流れに感度がある分光法を開発した.この光渦分光法により,ビームを横切るガス流を,光渦のドップラー吸収スペクトルおよび飽和吸収分光のLamb dipの横ドップラーシフトとして検出することに成功した.横ドップラーシフトの位相特異点からの距離に対する依存性は定性的に理論と一致したが,定量的な評価には,横ドップラーシフト検出の更なる精度向上が必要となる.これまで,ドップラー分光で得られる速度の情報が,レーザーの入射方向に制限されることは原理的に避けられないものとして受け入れられてきた.しかし,特異点光学等の分野で利用されている,光渦と呼ばれる螺旋状の等位相面をもつ電磁波の伝搬モードを利用することで,この制限を克服できる可能性がある.平成25年度は,当初計画に沿って空間光位相変調器(SLM)を用いて,トポロジカルチャージの大きな光渦を発生させるための光源を開発した.光源には外部共振器型半導体レーザー(ECDL)を用いた. ECDLの出力を,SLMに表示したホログラムに入射し,光渦を発生させる.ホログラムの再生光を非球面レンズで結像し,ピンホールにより1次の回折光を取り出す.光渦をドップラー分光に用いる場合,回転方向の感度を向上させるには,出来るだけトポロジカルチャージが大きな光渦を用いた方が有利となる.ホログラムを変更することで,試験的にトポロジカルチャージが1から10までの光渦を発生させた.さらに,光渦と平面波を干渉させることで光波断面内の位相変化を確認した.トポロジカルチャージに対応した数の干渉縞が得られており,所望の次数の光渦が生成されていることが確認できた.また,光渦の波長掃引に同期して光渦画像を記録する測定系を構築し,光渦吸収分光計測に必要な2次元吸収分光測定の準備を整えた.平成25年度に,外部共振器型半導体レーザーと空間光位相変調器を用いて,波長可変光渦レーザー光源を開発した.平成26年度は,この光源を用いた光渦ドップラー分光法の研究を開始した.光渦を光源として用いたドップラー吸収分光では,視線方向だけでなく,周方向および径方向のドップラー効果が含まれたドップラースペクトルが得られる.従って,この光渦ドップラースペクトルに含まれる自由度ごとのドップラー効果を分離する方法を確立すれば,1本のレーザーを用いて3自由度を一度に計測することが可能となり,レーザー1本につき1自由度しか測定できなかった従来のドップラー分光法の制限を取り払うことが出来る.我々は,飽和吸収分光法を応用することで伝搬方向のドップラー効果を取り除き,Lamb dip幅の空間依存性から方位角方向のドップラー効果を評価する方法を提案している.プローブレーザーに光渦を用い,ポンプレーザーにはガウシアンビームを用いる.通常の飽和吸収分光で得られるLamb dip幅は,スペクトルに含まれる一様広がりの成分で決まるが,光渦をプローブ光に用いた場合は径方向および方位角方向のドップラー広がりもLamb dipに含まれる.方位角方向のドップラー効果は光渦中心の位相特異点からの距離に反比例するため,特異点近傍のLamb dip幅の空間変化から方位角方向のドップラー効果が得られる.飽和吸収スペクトルの空間変化を調べるため,レーザー波長の掃引に同期させて,プラズマを透過した光渦の画像をビームプロファイラで記録している.ビーム画像の各ピクセルの強度変化から,飽和吸収スペクトルが得られる.ビーム暗点周辺で観測されたスペクトルのLamb dipを比較したところ,空間に依存してスペクトル幅が変化していることが確認できた.このことは,Lamb dipに方位角方向のドップラー効果が含まれていることを示唆している.通常のドップラー分光計測では,光の伝播方向への運動に起因したドップラー効果が観測される.一方,光渦を光源として用いた場合,等位相面がらせん状の3次元構造を持つため,伝播方向だけでなく方位角方向および径方向のドップラー効果が含まれたドップラースペクトルが得られる.従って,この光渦ドップラースペクトルに含まれる自由度ごとのドップラー効果を分離する方法を確立すれば,1本のレーザーを用いて3自由度を一度に計測することが可能となり,レーザー1本につき1自由度しか測定できなかった従来のドップラー分光法の制限を取り払うことが出来る.平成27年度は,光渦を用いた飽和吸収分光法の研究を開始した.プローブレーザーに光渦を用い,ポンプレーザーには平面波のレーザーを用いた.レーザー波長の掃引に同期させたビームプロファイラで,プラズマを透過した光渦の画像を記録し,吸収率分布の掃引波長依存性を調べたところ,共鳴周波数近傍で吸収率が減少する領域が位相特異点周辺を回転する様子が観測された.また,その回転方向がトポロジカルチャージの符号に依存していることも確認された.速度空間中の平面波による励起体積は伝搬方向の速度軸に垂直な平面となるのに対して,光渦の励起体積はトポロジカルチャージに依存して傾いた配位となる.従って,光渦をプローブ光,平面波をポンプ光として飽和吸収分光を行った場合,共鳴周波数の近傍で2つの励起体積はその一部が交差し吸収率が減少する.

例えばトポロジカルチャージが正の場合,方位角速度が負の領域が最初に交差し,波長掃引に伴って交差部分は正の領域へと移動する.実験により得られた吸収率減少部の移動は,速度空間での励起体積の交差部の移動に対応していると考えられる.今後,画像計測の精度を向上させて吸収率の空間変化と励起周波数の関係を詳細に調べることで,方位角方向の速度分布関数が得られると期待できる.当初計画通り,光渦ドップラー分光法の開発を進めている.測定精度向上に必要な問題の洗い出しを進めるとともに,その解決法にも目処がついており,この分光法の実用化に向けた研究は順調に進んでいる.本研究では、等位相面がらせん構造を持つ光渦をプラズマ分光に導入し、従来のドップラー分光法では原理的に測定できなかったビームを横切る方向のガス流に感度を持つ光渦分光法を開発することを目的としている。平成28年度は,光渦を用いた吸収分光および飽和吸収分光によって観測されるスペクトルを理論的に解析するとともに、光渦吸収分光法および光渦飽和吸収分光法を既知のガス流速をもつプラズマに適用し、スペクトルに現れる横ドップラーシフトを理論値と比較した。光渦をプローブ光、平面波をポンプ光に用いた光渦飽和吸収分光では、通常はドップラー効果の影響を受けないLamb dipが横ドップラーシフトの影響で周波数シフトすることが理論解析により明らかになった。光渦飽和吸収分光法を横方向流れ測定に用いる利点として、ドップラー広がりの10分の1以下と線幅の狭いLamb dipを、横ドップラーシフトの検出に用いることで高精度な測定が可能になることがあげられる。一方、欠点としては、Lamb dipの周波数シフトはドップラースペクトルの横ドップラーシフトの半分程度しか無いことがあげられる。これらの理論解析に基づき、光渦吸収分光法および光渦飽和吸収分光法によって観測される横ドップラーシフトを定量的に評価した。通常の飽和吸収分光法によりガス流速を校正したテストプラズマを用い、ガス流に対して垂直な方向から光渦吸収分光および光渦飽和吸収分光を行い、横ドップラーシフトを評価した。その結果、この二つの測定とも位相特異点からの距離に反比例する横ドップラーシフトの分布がみられ、定性的には理論と一致した。一方、定量的には50%程度の誤差が観測される場合もあった。光渦分光法が横方向流れに感度があることは示されたが、実用化に向けて、さらなる測定精度の向上が必要であることが明らかとなった。光渦は近軸ヘルムホルツ方程式の円筒座標系の解であり,らせん状の等位相面を持つ.光渦が3次元のらせん状の等位相面を持つため,光渦中の観測者は3次元のドップラー効果を感じる.本研究では,光渦の特異なドップラー効果を利用して,ビームを横切る方向の流れに感度がある分光法を開発した.この光渦分光法により,ビームを横切るガス流を,光渦のドップラー吸収スペクトルおよび飽和吸収分光のLamb dipの横ドップラーシフトとして検出することに成功した.横ドップラーシフトの位相特異点からの距離に対する依存性は定性的に理論と一致したが,定量的な評価には,横ドップラーシフト検出の更なる精度向上が必要となる.当初計画通り,光渦ドップラー分光法の開発を進めている.測定精度向上に必要な問題の洗い出しを進めるとともに,その解決法にも目処がついており,この分光法の実用化に向けた研究は順調に進んでいる.
実大円柱構造物まわりの流れに関するLES解析

実大円柱まわりの流れは、縮尺相似則の問題から通常の風洞実験や流体計算で再現するのは困難である。本研究では、大規模計算機の利用により細かい解像度を確保した上で、実大スケールの円筒形構造物まわりの複雑な流れを再現するための解析手法の検討を行った。その結果、精度良く再現できる計算条件・モデルを示すとともに、得られた解析結果から、これまでの実験的考察では得られなかった円柱近傍の複雑な流れ特性を明らかにした。本研究では,超高速計算機を用いて大規模計算を実施し,非常に高いレイノルズ数域における円筒形構造物まわりの流れを再現する解析手法の検討を目的とする。本年度は,まず,基礎研究で用いられている乱流モデルの調査を行った。また,既存の解析コードをベクトル、並列(共用メモリ型)計算向けに改良を行うとともに,今後の検討で必要となる計算条件の解への影響について検討を行った。さらに,円柱から流れが層流剥離し,その直後に乱流に遷移し,円柱に再付着する超臨界域の流れ現象に着目し,既往の研究結果との比較により,本計算結果の再現性を検討した。得られた知見を以下に示す。これまでの研究により,高レイノルズ域の流れは,周方向の解像度が解に大きく影響を与えると考えられてきた。本研究により,スパン方向の解像度も解に大きく影響を与え,従来に比べ非常に細かい格子を採用する場合に,これまで再現が困難であった超臨界域におけるストローハル数(渦放出周波数)の急激な増加が再現できることが明らかとなった。円柱近傍の流れを考察した結果,流れが円柱表面から剥離するのと同時に三次元化し、その後円柱に再付着し,円柱表面に沿って流れ,後方で再剥離する現象が確認できた。特に,剥離点がスパン方向に変化するとともに剥離バブルがスパン方向に分裂し,崩壊する現象が認められた。これらの結果は,既往の可視化実験の結果とよく対応している。以上より,スパン方向に解像度を確保した本解析条件で,これまで再現が困難であった,超臨界域の流れ現象が再現できるものと考えられる。本研究では、超高速計算機を用いて大規模計算を実施し、非常に高いレイノルズ数域における円筒形構造物まわりの流れを再現する解析手法の検討を目的とする。本年度は、昨年度構築した解析手法・条件の下で、乱流モデルの違いによる超臨界域流れの影響に関する考察を行った。さらに、レイノルズ数を変化させたときの超臨界域で見られる剥離バブルの形成について、得られた計算結果に基づき考察を行った。超臨界域の流れは円柱から剥離した流れが再付着するため、その近傍では平均場としては正の風速(主流と同じ方向の流れ)になるものと考えられる。しかしながら、ダイナミックス・マゴリンスキーモデルを用いた場合、空力特性は実験結果と良い対応を見せたが、再付着現象が再現されなかった。一方、ダイナミック・ミックスモデルを用いた計算結果は、再付着点近傍で風速が増加するとともに平均的に正の風速が再現された。ダイナミック・ミックスモデルを用いた計算結果を考察した結果、超臨界域の円柱まわりの流れは、円柱から層流剥離し、剥離点後方では死水域を呈する。その後、再付着点近傍で急激に乱流に遷移する。再付着点はスパン方向にランダムに点在し、淀み点である再付着点を中心とした流れの発散が生じる。この流れの発散により剥離バブルはスパン方向に乱されるものと考えられる。また、レイノルズ数の増加に伴い、流れが再付着する淀み点の間隔がスパン方向に広がるとともに、その付近の流れの発散の風速が急増し、剥離バブルは崩壊していく。剥離バブルが消滅すると、せん断層が傾き、円柱の背後で渦の巻き込みが認められる。
心不全伸展過程における性ホルモンの役割

1.心肥大モデル(マウス)の作成心肥大における性ホルモンの関与を検討するにあたり、いくつかの心肥大モデルを作成中である。心肥大の原因にはいくつかの異なったものがあり、各々において、その心肥大の伸展過程、メカニズムに差異があると考えられる。従って心不全伸展過程における性ホルモンの役割も、それぞれ異なる可能性がある。(1)圧負荷による心肥大大動脈縮窄術による心肥大。圧較差、約50-80mmHgで25-35%程度の心重量の増加を4-6週間で得る。(2)容量負荷による心肥大現在二つのモデルを作成中。一つは前下降枝の結札による心筋梗塞モデルとカテーテルを用いた大動脈弁損傷による大動脈弁閉鎖不全モデル(3)心肥大に関与するシグナルの直接刺激による心肥大モデルβ刺激薬(イソプロテレノール、30μg/g/day)、α1刺激薬(フェニレフリン、100μg/g/day)、アンギオテンシンII(50ng/g/day)をminiosmotic pumpを用い2週間の持続投与。2.血行動態の測定(1)左室内圧の測定(2)心エコーによる計測壁厚、左室内径、%FS、およびLV massの測定を行っている。現時点では、心不全のモデルの作成、基礎データ収集段階であり、今後、卵巣摘出モデルおよび摘出後のエストロゲン治療群、雄におけるエストロゲン投与の効果を検討していく予定である。圧負荷による左室肥大モデル作成のため、大動脈縮窄術のトレーニングを行っている。性ホルモンの影響をいくつかのグループ間で比較検討するために、一定の状態を常に作成する必要がある。具体的には、術後46週にて25-35%程度の心肥大が得られ、その肥大が各々のマウス間でばらつきが最小となるよう、つまり一定の圧較差が得られる必要がある。さらにその死亡率が23割以内になる程度の大動脈縮窄となるようモデルを作成している。圧測定に用いるカテーテル(1.4F、ミラーカテーテル)を購入し、右頚動脈よりカテーテルを挿入し、上行大動脈圧と左室圧を測定し、その圧較差もしくは収縮期左室内圧の計測を行っている。マウスの体格に伴い大動脈径が異なるため、その縮窄程度を変える必要がある。現在までのところ30g前後のマウスで26G針程度の内腔を保つよう縮窄を作成すると,圧較差が40-80mmHg程度となり、27G針程度では死亡数が多く(8割以上)、25G針程度では充分な圧較差が得られないという結果が得られている。しかし,26G針程度の内腔にても死亡率が34割と高く、又、圧較差にばらつきが多くテクニックの安定を要する。さらに、メス、オス、また個体間で体格(体重)が異なるので、25g、35gと異なったマウスにおいても同様に至適な縮窄の程度をみつけていく必要がある。
膜動現象を制御するイノシトールリン脂質脱リン酸化酵素の肺発達・成熟における役割

細胞膜イノシトールリン脂質(ホスホイノシタイド(PI))は、低分子GタンパクRabファミリーと共に、エンドサイトーシス、オートファジーなどの細胞内小胞輸送に必要である。形質膜・細胞内小器官膜に局在する3'-リン酸化PIの合成酵素(PI3Kなど)及び分解酵素(ホスファターゼ)はPIターンオーバーを駆動することによって小胞輸送に関与するが、代謝酵素分子の実体と局在は十分に明らかとなっていない。当該研究はクラスII型PI3Kによって産生されたPI(3)P、PI(3,4)P2の3'-ホスファターゼを探索し、14種からなるMyotubularinファミリーに属するMyotubularin-related protein-4 (MTMR4)に着目した。MTMR4がエンドリソソーム・オートファジー系のPI(3)Pレベルを負に調節するMTMRアイソフォーム"である可能性が高いと考え、ヒト肺上皮腺がん細胞A549を用いてMTMR4の細胞内局在および細胞機能を詳細に解析した。その結果、MTMR4は、分子内にPI(3)Pに結合するFYVEドメインを有し、主に後期エンドソーム及びオートファゴソームに局在していた。MTMR4ノックダウンにより、PI3P陽性小胞の出芽・融合プロセスが障害され、後期エンドソーム及びリソソーム数の減少、ならびにPI3P陽性初期エンドソーム及び後期エンドソームの肥大化が観察された。また飢餓状態のMTMR4ノックダウン細胞において、後期エンドソーム/オートファゴソームとリソソームとの融合が障害され、アンフィソーム及びオートリソソーム形成が著しく減弱した。更に飢餓ストレス応答転写因子・TFEBの核移行が阻害され、それに伴うリソソーム関連遺伝子群の発現抑制が見られた。これらの結果から、MTMR4はエンド-リソソーム及びオートファジー経路の機能に必須であることが示された。当初の計画通り、2年目は主にIn vitro細胞モデルを利用した研究に取り組んだ。使用する細胞種として、1)KOマウス由来II型肺胞上皮(AECII)細胞、2)ヒト肺胞上皮由来A549細胞(RNA干渉法によるノックダウン実験)の2種を選択した。両細胞種ともに平行して検討を行ったが、2の実験系において有益な進展が見られたことから、こちらに主眼を置いて取り組んだ。当該年度に得られた知見を、1の系でも確認し、さらに推進していく必要がある。ヒト肺上皮腺がんA549細胞モデルを用いたin vitro実験系において、MTMR4はエンドリソソーム・オートファジー系細胞内クリアランス制御に必須な3'-イノシトールリン脂質ホスファターゼであることが明らかとなった。最終年度はこの成果を踏まえて、当初の計画通り"AECII細胞において、MTMR4欠損がひきおこすエンドリソソーム・オートファジー系機能異常が、AECII細胞の分化・増殖異常及び間葉系細胞過形成をきたす機構"を明らかにする。既に樹立しているII型肺胞上皮特異的MTMR4コンディショナルKOマウスにおける肺胞形成異常およびブレオマイシン誘発肺線維化発症の機序を明確にすることを目標とする。そのために必須の実験手法は、KOマウス由来のII型肺胞上皮細胞を純度よくFACSソーティングにより単離・培養を行い、リソソーム・オートファジー機能に関わる転写因・TFEBの核移制御におけるMTMR4の機能的役割を、i) GFP-TFEB核移行イメージング、ii)リソソーム膜上でのmTORリン酸化調節機序をWBおよび免疫染色により検討、iii)TFEBターゲット遺伝子(リソソーム・オートファジー関連遺伝群)の網羅的解析(DNAマイクロアレイ、qPCR法)等を行い、リソソーム構築・分解酵素群発現、活性調節機構を解析する。すでに上記実験手技の多くは適切な条件検討を終わらせており、すぐに取りかかることが出来る。細胞膜イノシトールリン脂質(ポリホスホイノシタイド(PPI))は、低分子GタンパクRabとともに細胞内小胞輸送を精妙に制御する。形質膜・細胞内小器官膜に局在するPPIの合成・分解酵素群は、PPIレベルの調節を介して小胞輸送を制御するが、代謝酵素分子の実体と局在は十分に明らかとなっていない。我々はこれまでにイノシトール環3位をリン酸化するPPI合成酵素“クラスII型PI3キナーゼα酵素(PI3K-C2α)"が血管内皮において成長因子受容体内在化・その後のエンドソームへの輸送とシグナリングに必須であることを明らかにしてきた。本研究課題では、PI3K-C2αと連関して機能するPPI特異的な3位脱リン酸化酵素MTMRxを同定し、MTMRx全身性および臓器特異的ノックアウト(KO)マウスを作成した。MTMRx全身性KOマウスは肺発達・成熟の異常を呈し、出生直後に死亡する。本研究課題では、MTMRx-KOマウスの病態生理機構を探究して肺発達・成熟におけるMTMRxの役割を細胞・分子レベルで解明することを目的とした。当該年度において、エンドリソソーム・オートファジー系におけるMTMRxの機能的役割を明らかにするために、ヒト肺上皮細胞由来A549細胞(II型肺胞上皮'AECII'細胞モデル)も用いたin vitro解析を行った。

その結果、MTMRxはA549細胞において後期エンドソームおよびオートファゴソームに存在し、PI(3)Pレベルを負に調節することによってエンドリソソーム・オートファジー機能を制御していることを明らかにした。また、この過程にMTMRxによる転写因子TFEBの核移行制御が関与することを同定した。これらのことから、我々が見出したMTMRxはエンドリソソーム・オートファジー系の重要な制御因子である可能性が非常に高いと判断された。当初研究課題申請時の計画通り、当該年度では主にin vitro細胞系を中心とした解析を行った。現在、得られたこれらの成果は原著論文として国際雑誌に投稿中である。細胞膜イノシトールリン脂質(ホスホイノシタイド(PI))は、低分子GタンパクRabファミリーと共に、エンドサイトーシス、オートファジーなどの細胞内小胞輸送に必要である。形質膜・細胞内小器官膜に局在する3'-リン酸化PIの合成酵素(PI3Kなど)及び分解酵素(ホスファターゼ)はPIターンオーバーを駆動することによって小胞輸送に関与するが、代謝酵素分子の実体と局在は十分に明らかとなっていない。当該研究はクラスII型PI3Kによって産生されたPI(3)P、PI(3,4)P2の3'-ホスファターゼを探索し、14種からなるMyotubularinファミリーに属するMyotubularin-related protein-4 (MTMR4)に着目した。MTMR4がエンドリソソーム・オートファジー系のPI(3)Pレベルを負に調節するMTMRアイソフォーム"である可能性が高いと考え、ヒト肺上皮腺がん細胞A549を用いてMTMR4の細胞内局在および細胞機能を詳細に解析した。その結果、MTMR4は、分子内にPI(3)Pに結合するFYVEドメインを有し、主に後期エンドソーム及びオートファゴソームに局在していた。MTMR4ノックダウンにより、PI3P陽性小胞の出芽・融合プロセスが障害され、後期エンドソーム及びリソソーム数の減少、ならびにPI3P陽性初期エンドソーム及び後期エンドソームの肥大化が観察された。また飢餓状態のMTMR4ノックダウン細胞において、後期エンドソーム/オートファゴソームとリソソームとの融合が障害され、アンフィソーム及びオートリソソーム形成が著しく減弱した。更に飢餓ストレス応答転写因子・TFEBの核移行が阻害され、それに伴うリソソーム関連遺伝子群の発現抑制が見られた。これらの結果から、MTMR4はエンド-リソソーム及びオートファジー経路の機能に必須であることが示された。当初の計画通り、2年目は主にIn vitro細胞モデルを利用した研究に取り組んだ。使用する細胞種として、1)KOマウス由来II型肺胞上皮(AECII)細胞、2)ヒト肺胞上皮由来A549細胞(RNA干渉法によるノックダウン実験)の2種を選択した。両細胞種ともに平行して検討を行ったが、2の実験系において有益な進展が見られたことから、こちらに主眼を置いて取り組んだ。当該年度に得られた知見を、1の系でも確認し、さらに推進していく必要がある。最終年度における研究計画は、当初の計画通りMTMRxノックアウトマウス由来のAECII細胞、線維芽細胞および内皮細胞を用いたエンドリソソーム・オートファジー系によるAECIIの細胞分化・増殖制御メカニズムを解析する。すでに、FACSを用いた細胞単離法は確立しており、現在種々の実験項目を順次進めている。
大きな損傷を受けた鉄筋コンクリート柱の補修後の耐震性能向上に関する研究

平成30年度の課題は,【大きな損傷を受けたRC柱の材料的・構造的な補修効果の検討】であり,実施した内容および得られた成果を以下に記述する.平成29年度の「材料的な補修」に基づく研究成果を応用することにより,「材料・構造的な補修」を施したアンボンド型鋼繊維補強コンクリート(SFRC)柱の繰り返し二軸曲げ載荷下での耐震性能向上(補修効果の向上)を目指した.ここでは,「構造的な補修」としてコンクリートと軸方向鉄筋との間の付着を切ったアンボンド型の補修を採用した.実験的ならびに解析的な観点から補修効果に関する検討を行い,最終年度に実施する「大きな損傷を受けたRC柱に対する補修後の耐震性能向上の検証と最適な補修法の最終提案」へと繋げた.平成30年度は,研究協力者2名と大学院生1名も研究に従事した.研究内容および成果は以下のようである.(1)材料的・構造的な補修を施したRC柱の補修効果に関する実験的検証(水野)平成29年度の研究成果に加え,「材料・構造的な補修」を施したアンボンド型SFRC柱の繰り返し二軸曲げ載荷実験を実施し,大きな損傷を受けたRC柱のポストピーク大変位領域にまで及ぶ補修効果を考察し,柱基部の塑性ヒンジ部分の合理的な補修法を検討した.ここでは,かぶりコンクリートの剥離状況,軸方向鉄筋の座屈長さ,座屈高さ,ライズ比(座屈高さ/座屈長さ),破断状況および耐荷特性を平成29年度の研究成果と比較した.最終年度に検討する「合理的な補修法の提案」に関する基礎的な資料を得た.(2)大きな損傷を受けるRC柱の解析的検証(水野・伊藤)三次元有限要素解析を実施することにより,大きな損傷を受けるRC柱の塑性ヒンジ化部分でのコンクリートの劣化挙動および軸方向鉄筋の座屈挙動を実験結果と比較・考察した.最終年度に実施する,大きな損傷を受けたRC柱の補修効果に関する解析的な検証の基礎資料を得た.本研究課題の進捗状況について,自己点検による評価を行うと,以下の理由により,研究は「おおむね順調に進展している.」と判断する.【1.座屈した軸方向鉄筋の取り替え基準に基づく補修を施したRC柱の耐震性能に関する実験的検証】大きな損傷を受けたRC柱の軸方向鉄筋の余剰耐力に関するデータを整理・考察することにより,座屈した軸方向鉄筋の「取り替え基準」を提案した.さらに,ライズ比(座屈高さ/座屈長さ)ー余剰耐力関係に基づいた「取り替え基準」を用いて,大きな損傷を受けたRC柱に対して異なる鉄筋補修を施し,RC補修柱の耐震性能(補修効果)について実験データを基に検証した.ここでは,1)重ね合わせ溶接により鉄筋補修を施した中間補強筋付きRC柱,2)突合せ溶接により全面的に鉄筋補修を施した中間補強筋付きRC柱およびボンド型RC柱,3)突合せ溶接により部分的に鉄筋補修を施したアンボンド型SFRC柱,の二方向繰り返し実験を実施することにより,各種要因の違いによる補修効果について多くの知見を得た.【2.大きな損傷を受ける鉄筋コンクリート柱の三次元有限要素解析】軸圧縮力下で大変位領域まで繰り返し載荷を受けるRC柱の変形挙動に関する解析的な検討を行った.ここでは,RC柱の一方向繰り返し曲げ載荷実験結果と三次元有限要素解析結果とを比較・考察することにより,大変位領域にまで及ぶRC柱内部のコンクリートおよび軸方向鉄筋の繰り返し変形挙動を精度良く解析的に再現する上で必要となるモデル化(コンクリートの圧縮強度の繰り返し劣化など)について詳細に検討した.本研究結果より,1)精度の高い変形挙動解析を実施するためには,コンクリートの繰り返し劣化および軸方向鉄筋の座屈の再現が重要となる,2)ひび割れ発生後のコンクリート圧縮強度の劣化特性を導入することにより,荷重ー変位履歴曲線を概ね再現できる,ことが確認された.研究の最終年度(令和元年度)では,研究課題として【大きな損傷を受けたRC柱に対する補修後の耐震性能向上の検証と最適な補修法の最終提案】を全員により行う.3年間を通した研究成果のまとめを,以下の内容に対して行う.(1)多方向からの異なる載荷,例えば,繰り返し二軸曲げなどにより大きな損傷を受けたRC柱内部の座屈した軸方向鉄筋の「余剰耐力」を実験的および解析的な観点から整理・検討することにより,実寸大RC柱内部の軸方向鉄筋の取り替えの「要・不要」を特定する基準を策定する.また,軸方向鉄筋の取り替え方法(例えば,突き合わせ溶接または機械的な継ぎ手による方法など)を検討することにより,継ぎ手部を含めた軸方向鉄筋の破断を防止する方法を提案する.(2)大きく損傷を受けたコンクリート部分の補修方法(例えば,部分的なはつり・コンクリートの打設)も検討することにより,「材料的な補修」の観点より最大耐力とポストピーク領域での耐荷特性を最大限に修復・回復させるため方策を特定する.ここでは,ポストピーク大変位領域までのRC柱の靭性率およびエネルギー吸収能を向上させるという観点より,横拘束筋間隔と最適な材料特性との関係を明確にする.(3)最終的に,「材料的ならびに構造的な補修」の観点より補修部分をアンボンド型鋼繊維補強コンクリート化することにより,内部コンクリートの破壊および軸方向鉄筋の座屈・破断など大きな損傷を受けたRC柱に対して「最適な補修法」を特定・提案する.(4)上記(1)(3)の研究成果を基に,想定外の大規模地震時においても大きな損傷を受けたRC柱に対して的確な補修を施すことにより合理的に「補修後の耐震性能を向上」させる補修プロセスを提案する.