hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
雌雄交尾器における錠と鍵的対応の進化機構

雌雄交尾器に見られる錠と鍵的対応の進化過程を解明するため,甲虫目オサムシ科の各種を用いて,以下の研究を行った.1)交尾器形態と交尾行動の相関した進化オオオサムシ亜属に特徴的な交尾片は,精子競争における精包の掻き出しに機能している可能性がある.この仮説から予測される交尾片サイズと精包サイズの相関した進化を,22分類群の種間比較解析により検討した.系統的な制約をコントロールするため,核遺伝子5遺伝子座を元にした最尤系統樹を用いて,独立な対比に基づく解析を行った.結果,1)交尾片と精包のサイズは体サイズと比較してそれぞれ3倍および等倍率で進化している;2)交尾片と精包のサイズは正に相関する;3)交尾片と交尾時間は負に相関する,ことが明らかとなった.(論文投稿中)2)精子競争における交尾器の機能オサムシ類の精子競争における精包の掻き出し仮説を検証するため,多回交尾下での精包分布と父性の変化を調べた。マイクロサテライト遺伝子を用いた父性解析の結果,80%の確率で精包の掻き出しが起こり,それは掻き出した雄の父性の獲得に寄与していることが明らかとなった(論文投稿中).3)二型的精子束の進化精子競争によって生じる性淘汰は,交尾器形態以外にも働き,顕著な形質進化を引き起こし得る.オオオサムシ類で発見された二型的精子束が精子競争による性淘汰の影響を受けているかを明らかにするため,種間比較解析により,交尾器形態や交尾行動との相関した進化の検出を試みた.結果,大小の精子束はそれぞれ著しい多様化を示し,大きな精子束のサイズは交尾片長,交尾後保護時間と正に相関した.これは,著しい精包掻き出しが生じる状況で,大きな精子束が有利になるような性淘汰が働いたことを示唆する(論文準備中).生物の種多様性の創出,維持機構を解明する上で,繁殖に関わる形質の進化,特に雌雄問の共進化過程の解明は重要である.なぜなら,共進化により雌雄の形質に密接な対応関係が生じ,結果として他種との交配が妨げられる可能性があるからである.雌雄の交尾器もそのような形質の一つである.実際に多くの動物で,雌雄交尾器に密接な対応が成立していることが知られている.しかし現在まで,雄交尾器の特殊化に関する研究は数多く行われているが,雌雄交尾器の「錠と鍵」的対応をもたらす進化的要因を明らかにした例は少ない.そこで,雌雄交尾器が特殊化し,「錠と鍵」的対応を形成しているアオオサムシを材料として,交尾器のマッチングに関連して生じる,交尾のコスト,利益を測定し,雌雄交尾器の共進化プロセスを明らかにすることを目的として,研究を行った.1.雄交尾器の機能と,雄側の利益アオオサムシの雄交尾器にある「交尾片」の機能を調べるため,これを外科的に切除して,交尾成功への影響を調べてきた.結果,交尾片には,雄交尾器を雌交尾器内で安定させ,確実に精包を形成する機能があることが示された.本年度は,この結果を論文にまとめ,発表した.2.雌交尾器内での精子の移動交尾における雌側の利益,コストを明らかにするための基礎データとして,雌交尾器内で生じる精子の移動の実態を明らかにした.DAPIを用いて受精嚢内の精子を染色した結果,交尾後12時間程度で精子の移動が生じることが明らかとなった.アオオサムシの精子は精包内で精子束を形成するが,受精嚢に移動後もこれは保持され,受精の直前に分解することが,染色画像から示唆された.3.材料収集来年度に実施する交尾実験に備え,秋に出現する未交尾個体を採集し,越冬させている.次年度の5月初旬から春化処理を行い,交尾実験を行う予定である.雌雄交尾器に見られる錠と鍵的対応の進化過程を解明するため,甲虫目オサムシ科の各種を用いて,以下の研究を行った.1)交尾器形態と交尾行動の相関した進化オオオサムシ亜属に特徴的な交尾片は,精子競争における精包の掻き出しに機能している可能性がある.この仮説から予測される交尾片サイズと精包サイズの相関した進化を,22分類群の種間比較解析により検討した.系統的な制約をコントロールするため,核遺伝子5遺伝子座を元にした最尤系統樹を用いて,独立な対比に基づく解析を行った.結果,1)交尾片と精包のサイズは体サイズと比較してそれぞれ3倍および等倍率で進化している;2)交尾片と精包のサイズは正に相関する;3)交尾片と交尾時間は負に相関する,ことが明らかとなった.これは,精子競争における2つの戦略:1)ライバルの精子を排除する;2)交尾した雌を守る(長時間交尾)が,オオオサムシ亜属内で進化し,その間には拮抗的な関係があることを示唆する.(論文執筆中)2)交雑帯における交尾器への選択ルイスオサムシとクロオサムシの交雑帯を横断的に調査し,外部形態,交尾器形態,ミトコンドリア遺伝子頻度に影響する自然選択の程度を,tension zone modelにより解析した,結果,外部形態やミトコンドリア遺伝子に比べて,交尾器形態にはより強い選択圧がかかっていることが明らかとなった.また,交尾器とそれ以外の間ではクラインの位置にズレがあり,これが交尾器形態にかかる方向的な選択によって引き起された可能性を示唆した.(印刷中)3)交尾器形態の多様化

オーストラリアオサムシ属の交尾器はこれまで研究されてこなかったが,非常に特殊で多様な交尾器形態を持つことが明らかになってきた.この多様性の進化プロセスを明らかにするため,外部形態形質に加え,核とミトコンドリアの3遺伝子座を用いて系統解析を行った.結果,オーストラリアオサムシ属内では,比較的シンプルな交尾器から複雑な交尾器への方向的な進化が見られ,またそれは体サイズおよび食性の進化と関連しているようだった.(印刷中)雌雄交尾器に見られる錠と鍵的対応の進化過程を解明するため,甲虫目オサムシ科の各種を用いて,以下の研究を行った.1)交尾器形態と交尾行動の相関した進化オオオサムシ亜属に特徴的な交尾片は,精子競争における精包の掻き出しに機能している可能性がある.この仮説から予測される交尾片サイズと精包サイズの相関した進化を,22分類群の種間比較解析により検討した.系統的な制約をコントロールするため,核遺伝子5遺伝子座を元にした最尤系統樹を用いて,独立な対比に基づく解析を行った.結果,1)交尾片と精包のサイズは体サイズと比較してそれぞれ3倍および等倍率で進化している;2)交尾片と精包のサイズは正に相関する;3)交尾片と交尾時間は負に相関する,ことが明らかとなった.(論文投稿中)2)精子競争における交尾器の機能オサムシ類の精子競争における精包の掻き出し仮説を検証するため,多回交尾下での精包分布と父性の変化を調べた。マイクロサテライト遺伝子を用いた父性解析の結果,80%の確率で精包の掻き出しが起こり,それは掻き出した雄の父性の獲得に寄与していることが明らかとなった(論文投稿中).3)二型的精子束の進化精子競争によって生じる性淘汰は,交尾器形態以外にも働き,顕著な形質進化を引き起こし得る.オオオサムシ類で発見された二型的精子束が精子競争による性淘汰の影響を受けているかを明らかにするため,種間比較解析により,交尾器形態や交尾行動との相関した進化の検出を試みた.結果,大小の精子束はそれぞれ著しい多様化を示し,大きな精子束のサイズは交尾片長,交尾後保護時間と正に相関した.これは,著しい精包掻き出しが生じる状況で,大きな精子束が有利になるような性淘汰が働いたことを示唆する(論文準備中).
アブシジン酸による種子休眠を制御する分子機構の解明

植物の種子は、発芽しても生きていけない環境では、種子休眠といわれる“種子を発芽させない状態"を維持するが、アブシジン酸(ABA)がこの種子休眠において重要な役割を果たしている。本研究では、種子休眠で重要な働きをするDOG1に注目し、DOG1を介したABAが働く仕組みやそこで働く因子の役割を明らかにすることを研究目的とする。本研究で得られた成果は、穂発芽しにくい農作物の効率的な開発に応用し、農作物の収量増加に寄与することが期待される。
自由な視点での高精細画像取得を可能にする宇宙用メガピクセル分離カメラシステム

我々は、これまで超小型監視カメラシステムを開発し、様々なミッションに提供してきた。このように超小型監視カメラ画像の有効性が認識されるに従って、より高解像度で実時間撮像可能な分離カメラの実現に対する期待が非常に高まっている。本研究では、民生用超小型メガピクセルイメージャーと超小型デジタル伝送システムを組み合わせることで、メガピクセル宇宙用分離カメラシステムを実現することを目的としている。メガピクセル宇宙用分離カメラシステムを構成する主要なデバイスについて宇宙環境適合性評価を行い、超小型分離カメラを構築することに成功した。主要な要素については、小型衛星等を用いて順次軌道上実証する計画である。高解像度分離カメラを構成する最も重要な要素である、高解像度イメージャー及び超小型デジタル無線通信モジュールについて、調査検討を実施し、活用が効果的と思われる民生用デバイスを複数選定した。候補となるデバイスの放射線耐性試験を実施するための評価ボードを開発すると共に、高解像度イメージャーについては放射線照射条件下での画像データの連続取得を、超小型デジタル無線通信モジュールについては、定型データの連続創出を行うことで、放射線耐性評価を行う試験システムを完成させた。この放射線耐性評価システムを用いて、東京工業大学のコバルト60照射室においてガンマ線を照射することにより、Total Ionizing Doseに帯する耐性評価試験を行った。評価を行ったデバイスについては、何れも低軌道で3年程度の体制が確認されたので、放射線医学総合研究所のサイクロトロンを用いてプロトンを照射することによりSingle Event Effectに対する耐性評価を実施した。その結果、高解像度イメージャーに関しては、3年程度の照射に対してSingle Event Effectは発生せず、十分利用可能であることが確認できた。超小型デジタル無線通信モジュールについては、Single Event Latch Upと思われる現象が複数回発生することがわかった。頻度的には高く無いので、分離カメラのような短期間の利用については、問題になる危険性は低いと思われるが、詳細な解析を進めると共にそのメカニズムについて検討を進めつつある。また、超小型デジタル無線通信モジュールについては次年度さらに数種類のデバイスに対象を広げて、検討を進めることを計画している。ソフトウエア論理合成技術についても、従来用いていたイメージャーとFPGA評価基板を組み合わせることで開発及び評価を進めた。本研究では無線伝送モジュールと高解像度イメージャーを組み合わせることで自由な視点を実現する高解像度分離カメラを構築することを目的としているが、高解像度分離カメラを構成する要素のうち無線伝送モジュールについては、放射線環境下で十分な耐性を実現が困難である点や、伝送容量が画像伝送に対して不十分である点などが前年度の研究において懸案となっていた。そのため、選定対象について2.4Gバンドを活用した高速伝送可能なモジュールに広げ、無線伝送モジュールについて、放射線耐性評価を行うためプロトン照射試験並びにガンマ線照射試験を実施した。10種類程度の高速伝送可能なモジュール比較検討を行った結果、活用可能なデバイスを見いだすことができ、高解像度分離カメラに活用することを決めた。今年度の評価試験において選定した無線伝送モジュールと前年度選定を完了した高解像度イメージャーを動作させる周辺回路の設計を進め、超小型分離カメラモジュール全体のシステム設計を行うことで、基板の試作を行った。また、本研究を進める中で、解像度には制限があるが電力消費を非常に抑えることでボタン電池等でも利用可能な超軽量カメラの開発にも成功した。この超小型分離カメラモジュールを動作させ、連続的な高解像度撮像及び伝送を実現するソフトウエア開発を進めた。今回汎用的なプロトコルにもとづくモジュールを活用したので、宇宙用だけでなくIoT等での活用も考えられる。無線伝送モジュールの放射線評価試験の結果と、高解像度分離カメラモジュールの開発について、学会で口頭発表を行い多くの反響を得た。当初計画において2年目に実施を予定していた「システム開発」については無線伝送モジュールと高解像度イメージャーを組み合わせ動作させるための周辺回路も含めた小型分離カメラモジュール全体のシステム設計を実施することができ、目標を達成することができた。モジュール全体で約40mm角という大きさで実現することに成功し、小型化設計としても十分な成果を上げることができたと言うことができる。さらに、また、本研究を進める中で、解像度には制限があるが電力消費を非常に抑えることでボタン電池等でも利用可能な超軽量カメラという派生技術についても成果を上げることができた。本研究では無線伝送モジュールと高解像度イメージャーを組み合わせることで自由な視点を実現する高解像度分離カメラを構築することを目的としているが、高解像度分離カメラを構成する要素のうち、無線伝送モジュールの選定について懸案となっていたが、2.4Gバンドを活用した高速伝送可能なモジュールに広げることで高解像度分離カメラとして十分な放射線耐性を実現するものを選定し、システム全体の構築を行った。また、無線モジュールでの放射線による不具合についてより詳細に調査するために、無線モジュールのほとんどの部分を遮蔽し、構成部品毎に選択的に放射線照射を行う実験を実施し、放射線による不具合のメカニズムについての調査を実施し、貴重な経験を得ることができた。この知見については研究論文として発表すべく現在準備中である。また、前年度試作を行っていた超小型低消費電力のカメラモジュールについては、取得画像の解像度に制限がある点が問題となっていた。この問題について、検討を進め、システム構成はほぼそのまま生かし、基板サイズをほぼ保ちながら、取得画像解像度を3倍に拡張する事に成功した。このことにより、1080p相当の高解像度の分離カメラ画像を、56mm×33mmサイズの基板1枚で取得伝送することが可能になった。また、撮像過程をコントロールするソフトウエアについて衛星搭載計算機との共有化技術を拡充し、シームレスなソフトウエア開発環境を実現する技術を確立し、ソフトウエアの信頼性を向上させることに成功した。

この高解像度分離カメラについて総合的な機能及び環境試験を実施すると共に、その主要な要素について、2017年度打ち上げ予定の複数のミッションにおいて軌道上実証を実現すべく現在準備を進めている。我々は、これまで超小型監視カメラシステムを開発し、様々なミッションに提供してきた。このように超小型監視カメラ画像の有効性が認識されるに従って、より高解像度で実時間撮像可能な分離カメラの実現に対する期待が非常に高まっている。本研究では、民生用超小型メガピクセルイメージャーと超小型デジタル伝送システムを組み合わせることで、メガピクセル宇宙用分離カメラシステムを実現することを目的としている。メガピクセル宇宙用分離カメラシステムを構成する主要なデバイスについて宇宙環境適合性評価を行い、超小型分離カメラを構築することに成功した。主要な要素については、小型衛星等を用いて順次軌道上実証する計画である。予定していた民生用デバイスの宇宙環境適合性評価については、放射線耐性評価を実施することが出来た。この評価実験を実施するために、民生用の評価基板を開発する過程で、各デバイスを活用する上でのノウハウの蓄積ができ、2年目に予定していたシステム開発の一部を先行的に実施することができた、熱真空環境適合性については、システム構成や小型化した場合の廃熱の影響などもあることから、むしろ、小型化開発を実現した後で実施した方が効果的であると判断し、3年目の総合評価の中で実施することにした。超小型デジタル無線通信モジュールについては、Single Event Latch-Upの危険性が完全には除外できないため、2年目に追加的な評価を実施する計画であるが、実用上危険性は低いので、現状のデバイスをベースとしても開発を進めることができる。以上を総合するとおおむね予定通り実験計画は進行していると判断することができる。2年度まで予定通り研究成果を上げることができているので、3年度は計画通り「総合評価」を実施することを計画している。コンポーネントレベル適合性評価として、メガピクセル宇宙用分離カメラシステムの、コンポーネントとしての宇宙環境適合性について、熱真空試験、振動試験等、小型衛星等での軌道上実証を想定して、総合評価を実施する。また、その性能についてもソフトウエアブラッシュアップすることで総合的に評価することを考える。総合評価の結果を受けて、その成果を広く公表すると共に、小型衛星コミュニティーと連携しつつ、小型衛星等を活用した軌道上実証の可能性について検討を進める。
量子コンピュータによる効率的計算の研究

本研究では、巡回セールスマン問題のような極めて難しい組合せ最適化問題に、状態の重ね合わせ等の、量子計算のメカニズムがどのように応用しうるかについて検討を重ねてきた。多項式時間アルゴリズムが知られていない問題が、量子チューリング機械を用いれば、少ない誤り確率で効率良く解けることを証明することは、量子チューリング機械の計算能力を明らかにする上で非常に重要である。そのような結果が証明できれば、少なくとも、量子並列化機能にによって得られた余分な計算能力を、古典的計算によって達成するのが難しいことが示されたことになる。ところで、ショアが対象とした因数分解の問題は、多項式時間では解けず、しかもNP完全でもないだろうと予想されている。そこで本研究では、量子チューリング機械上で、NP完全な組合せ最適化問題を少ない誤り率で効率良く解けるか否かについて検討を行なった。本研究において申請者は、量子チューリング機械を用いたSAT(論理式の充足可能性判定問題)の解法について研究を行ない、以下のような結果を得た。仮定A:様相の重ね合わせのなかに、ある特定の様相Cが存在することを観測したときに、Cがその重ね合わせ内に存在していれば、そのことを確率1でCの入力サイズに関する多項式時間で観測することができる。定理仮定Aのもとでは、SATを多項式時間で解く量子チューリング機械が存在する。
核磁気共鳴装置を用いたβアミロイドペプチドのリン酸イオンによる凝集抑制機構の解明

申請者らは、βアミロイドペプチド1-40、1-42及び沈殿形成が速いβアミロイドペプチド25-35について、リン酸イオンと塩素イオン共存下でペプチドの凝集速度を比較した結果、リン酸イオン共存下では、塩素イオン共存下に比べ、凝集反応が極端に遅い傾向があることを既に報告している。そこで、本研究では、40残基からなるβアミロイドペプチドの凝集反応をリン酸イオンが抑制している理由を解明するため、リン酸イオンがβアミロイドペプチドと特異的な相互作用をしているか否かを調べ、リン酸イオンが凝集過程のどの段階に影響を及ぼすかを核磁気共鳴装置(NMR)を用いて明らかにすることを目的とした。まず、^<15>N均一ラベル化したアミロイドペプチドを発現するために安定同位体の取り込みの効率のよい大腸菌を選択した。リゾチーム-エンテロキナーゼ-βアミロイドペプチド1-40が発現するように遺伝子構築を行い、形質転換体を得て蛋白質発現を行った。リゾチームのシステイン残基に正電荷を持つアルキル化剤を導入することで、融合蛋白質の溶解度が向上し、変性蛋白質のままイオン交換樹脂により融合蛋白質を粗精製できた。エンテロキナーゼを用いて融合蛋白質を消化し、逆相HPLCにより目的のペプチドを精製後、^<15>Nラベル化したβアミロイドペプチド1-40を得ることができた。ペプチドの溶解性が悪いので、DMSO中で^1H-^<15>N HSQCを測定したところ、シグナルが分離良くわかれたスペクトルがえられ、目的のペプチドの調製が成功したことがわかった。水の含量を20%まで向上させた条件で、リン酸を添加したところ、特別なシグナルの変動はなかった。この結果から、アミロイドペプチドの特定な領域にリン酸イオンは結合せず、凝集過程に何らかの影響を与えていることが明らかとなった。
ニホンザルの道具使用をモデルとした脳の可塑的変化の分子基盤を探る研究

ニホンザルは訓練することにより、熊手型の道具を使って遠くにある餌を取るようになる。先行研究から、この訓練の過程では、特定の脳部位の体積が膨張することが明らかとなっている。本研究では、大脳新皮質の神経可塑性の分子基盤を探るため、道具使用訓練を施したサル群と対照個体群間でマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析を行った。定量的RT-PCRやin situハイブリダイゼーション法による解析を行い、道具使用訓練に関連して発現量の変化する因子として、ADAM19, SPON2、WIF1の3つの因子を同定した。これらはいずれもシナプスの形成や可塑性に関係する因子であった。ニホンザルは、一定期間、リンゴやサツマイモなどのエサを報酬として訓練を行うことにより、熊手型の道具を用いて餌を取ることを習得する。これまでのVoxel-based morphometry (VBM)解析による先行研究から、道具使用を学習する過程で、二次体性感覚野(SII)や、上側頭溝(STS)周辺部、頭頂間溝(IPS)周辺部など特定の脳部位で、灰白質や白質の膨張が見られることが報告されている。しかしながら、このような成体霊長類脳での可塑的な脳内変化が、どのような細胞組織レベルの変化を反映した現象であるのか、また、どのような分子機構により可塑的変化が誘発されるのかについては、不明である。本研究では、道具使用に伴う成体霊長類脳での可塑的な脳内変化の分子メカニズムを明らかにするため、網羅的な遺伝子発現解析を行うことから研究を開始した。一定期間、ニホンザルに訓練を施し、熊手型の道具の使用を習得できた実験個体群と、単に餌を摘んで取るだけしかできない対照個体群のSIIおよびIPS部位から脳組織を取り出し、マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析と実験群ー個体群間での発現比較を行った。その結果、細胞増殖因子や、軸索ガイド分子、神経伝達物質受容体をはじめ、様々な因子が学習に伴って変動する候補因子として同定された。得られた候補遺伝子のうち、定量的RT-PCR法で有意差の確認された遺伝子について、さらに齧歯類のマウス、マーモセット、ニホンザル間で大脳皮質における遺伝子発現パターンの比較を行い、可塑性に富む霊長類の大脳皮質でのみ強い発現が見られる因子などを同定した。現在、得られた候補因子の発現ベクターを作製し、機能解析実験を進めている。また、道具使用に関わる神経可塑性との関係が予想されたcadherin遺伝子群の霊長類脳での正常発達における発現パターンを調べ、原著論文として研究成果の発表を行った。本研究では、このような成体霊長類脳での可塑的な脳内変化がどのような分子メカニズムにより生じるのかについて、マイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現解析を行った。一定期間、ニホンザルに訓練を施し、熊手型の道具の使用を学習した実験個体群と、単に餌を摘んで取るだけしかできない対照個体群のSIIおよびIPS部位から脳組織を取り出し、マイクロアレイを用いた遺伝子発現解析と実験群ー個体群間での発現比較を行った。細胞増殖因子や、軸索ガイド分子、神経伝達物質受容体をはじめ、様々な因子が学習に伴って変動する候補因子として同定されたが、定量的RT-PCR法やin situハイブリダイゼーション法を用いた遺伝子発現パターンの解析などを行い、シナプス形成への関与が予想されるSPON2, WIF1, ADAM19の3因子がとくに重要な道具使用関連因子として同定された。さらに齧歯類のマウス、新世界ザルのマーモセット、(道具訓練をしていない)旧世界ザルのニホンザル間で大脳新皮質における遺伝子発現パターンの比較を行ったところ、ADAM19については違いは見られなかったが、WIF1はマーモセットとニホンザルで、またSPON2はニホンザルにおいてのみ発現が見られた。より大脳新皮質が発達した動物種において、より多くの神経可塑性に関連した遺伝子群の発現が見られる可能性が考えられた。これらの結果をまとめ原著論文として発表した。神経生物学マイクロアレイを用いた候補因子の探索、定量的RT-PCRを用いた有意差の確認実験、さらには、主にマウスを用いた子宮内穿孔法による候補遺伝子の遺伝子発現操作による機能解析実験に着手しており、概ね、当初の研究計画どおりに進行している。

これまでに解析候補因子を多数同定しているが、実際に生体内で遺伝子発現を操作して機能解析実験を行うことができる遺伝子の数は限られるため、脳内での遺伝子発現パターンや齧歯類と霊長類間での種間での発現パターンの違いなどの多くの基礎データを収集して、機能解析実験を行う遺伝子の優先順位づけを熟考し、残り1年で最大限の研究成果を得ることができるよう、効果的に研究を進めたい。実験動物を用いた機能解析実験に用いるための遺伝子発現ベクターの作製作業が難航し、完成が予定していた時期よりも遅れたことにより、実験動物(マウス2匹\5649)の購入が新年度にずれ込んだ。また、購入した試薬類の合計金額が、想定していた金額よりも低価だったため、843円の誤差が生じた。これらの理由により、6492円の差額が生じた。3月に予定していた実験動物の購入を4月1日に行い、また4月に新たに研究に用いる試薬を購入したため、2013年度予算は既に消化している。
生理・地域環境・社会経済要因による母子の健康状態への影響構造の解明

近年、居住地の近隣環境と健康の関係が注目され始めている。本研究では、1近隣の生鮮食料品店数の数とうつ病発症傾向の関連、2近隣の植生指数(NDVI)と母親のBMIについての2点から近隣環境と健康影響との関係を探索的に解析を行った。日本の男性高齢者では居住地から半径500m内の食料品店数が少ない場合うつ発症リスクとなる可能性が示唆された。また、近隣の植生指数(NDVI)と母親のBMIについて有意な関連は見られなかったが、植生指数NDVI算出における要点をまとめ、今後の大規模疫学調査の解析の可能性および問題点の抽出を行った。わが国では低出生体重児の頻度は約10%と1980年代に比較し約2倍に増加し,先進国で最も頻度が高い.これらの解決に向けた将来ビジョンとは,国民の活力向上,いきがい,若者の国際競争力の向上,すなわち,<心身ともに健康でハイパフォーマンス>を発揮できる社会である.そのために,達成すべき課題は,国民ひとりひとりの生産性を左右する心身の健康,現世代の健康のみならず,<次世代の健康>である.本研究では,“母子の健康状態"に地域環境がどのような影響を与えているか,という点に着目し,個人の生活スタイルを含む,地域環境要因が“母子の健康状態"に与える影響構造を明らかにする事を目的としている.平成26年度について以下の項目を実施した.(1)個人生理要因の分析1研究対象者の年齢,出産回数,教育歴等の個人要因を得る.また,医療機関の医師により得られる妊娠初期の体重,身長,生化学指標,血中の化学物質濃度,児の出生体重などの生理要因より,母子の客観的栄養状態を把握した.2所属する研究機関で実施されたコホート調査などの既存データより,分析対象とするデータについて解析を進めた.(2)地域構造要因の分析1居住地域の地域度を表す変数として<可住地人口密度>,居住地域に配されている生鮮食料品店,スーパー,コンビニなどの商業施設に代表される<施設要素>を抽出した.2これらの要素を地理情報システム(GIS)で集計し柏市の小学校区ごとの統計情報を得た.これらの研究成果について,地理情報を用いた,生鮮食料品と高齢化率との解析結果を今夏開催される2015日本建築学会大会で発表予定.また漁港との近接性と食品に含まれる化学物質との分析について9th World congress Developmental origins of healthand diseaseで発表予定である.近年増加するアレルギー,喘息,など人々を取り巻く社会環境,生活環境は大きく変わってきており,それに伴い,環境の汚染や変化が人の健康などに悪影響を及ぼす可能性が多く取り上げられている.子どもの健康を環境汚染から守るために,環境省による「子どもの健康と環境のための全国調査」(通称エコチル調査)が実施されている.これは、主として環境中の化学物質が子供の発育にどのような影響を及ぼすか,という<医学・環境学分野>の大規模全国調査である.本研究では,“母子の健康状態"に地域環境がどのような影響を与えているか,という点に着目し,個人の生活スタイルを含む,地域環境要因が“母子の健康状態"に与える影響構造を明らかにする事を目的としている.平成27年度について,以下の項目を実施した.地域構造要因の分析1居住地域の地域度を表す変数として<可住地人口密度>,居住地域に配されている公民館,公園,学校などの公共施設や生鮮食料品店,スーパー,コンビニなどの商業施設に代表される<施設要素>の抽出,近隣の緑量を衛生写真より抽出した.2これらの要素を地理情報システム(GIS)で集計し小地域ごとの統計情報を得た.3上記の地域環境要因と児の出生体重との関係をロジスティック回帰を用いて分析を行った.研究機関で実施されたコホート調査はおおむね順調に進んでいる.データ整理及び解析方法の検討が進んでおり,本研究の達成度についておおむね順調に進展していると言える.都市と健康の取り組みは世界でも注目され,WHO(世界保健機関)の提言のもと都市の環境が健康に与える影響に対応するため,健康都市の取り組みを世界中で推進している. Global Report on Urban Health(都市部の健康に関するグローバル・レポート:持続可能な開発のために,公平でより健康な都市を)や,Urban HEART(アーバンハート:都市における健康の公平性評価・対応ツール)等の開発がなされている.日本においても2012年に厚生労働省が「健康日本21(第二次)」の中で「健康格差の縮小」や「社会環境の質の向上」を提示している.さらには,2014年に国土交通省が「健康・医療・福祉のまちづくりの推進ガイドライン」を公表するなど,都市と健康への問題提起が強くなされている.近年増加するアレルギー,喘息,など人々を取り巻く社会環境,生活環境は大きく変わってきており,それに伴い,環境の汚染や変化が人の健康などに悪影響を及ぼす可能性が多く取り上げられている.子どもの健康を環境汚染から守るために,環境省による「子どもの健康と環境のための全国調査」(通称エコチル調査)が実施されている.本研究では,“母子の健康状態"に地域環境がどのような影響を与えているか,という点に着目し,個人の生活スタイルを含む,地域環境要因が“母子の健康状態"に与える影響構造を明らかにする事を目的としている.平成28年度は,以下の項目を実施した.近年、居住地の近隣環境と健康の関係が注目され始めている。

本研究では、1近隣の生鮮食料品店数の数とうつ病発症傾向の関連、2近隣の植生指数(NDVI)と母親のBMIについての2点から近隣環境と健康影響との関係を探索的に解析を行った。日本の男性高齢者では居住地から半径500m内の食料品店数が少ない場合うつ発症リスクとなる可能性が示唆された。また、近隣の植生指数(NDVI)と母親のBMIについて有意な関連は見られなかったが、植生指数NDVI算出における要点をまとめ、今後の大規模疫学調査の解析の可能性および問題点の抽出を行った。研究機関で実施されたコホート調査は順調に進んでおり,新規及び既存データも含め個人生理要因の分析対象とするデータの解析が行えている.地域構造要因の分析においても,GIS及び統計情報を用いて順次解析を行っており,上記のように,本研究の達成度について,概ね順調に進展していると言える.今後の研究推進方策について,引き続き実施しているコホート調査より得られた情報を随時追加し解析を進めていく.本年度の目標である社会経済要因の分析を進めると同時に,ここまでに得られた個人生理要因,地域構造要因,社会経済要因の3指標のデータについて,相互に,相関分析や多重ロジスティック回帰分析を実施し“母子の健康状態への地域環境の影響構造"を明らかにする.(1)個人生理要因:妊婦の年齢,出産回数,教育歴等,妊娠初期の体重,身長,生化学指標,血中の化学物質濃度,児の出生体重などの生理要因より母子の客観的栄養状態(2)地域構造要因:対象とした地域の<可住地人口密度>, <施設要素>,(3)社会経済要因:身長,体重,既往歴,居住地域等の情報,生体試料により生化学指標や化学物質濃度の3要素について,相関解析,多重ロジスティック回帰分析などを実施し,“母子の健康状態への地域環境の影響構造"を明らかにする.建築計画予防医学今後の研究推進方策について,引き続き実施しているコホート調査により得られた情報を加え,分析を行っていく.また上記に加え,社会経済要因の分析1社会関係資本(ソーシャル・キャピタル)を代表する要因として,<地域信頼性>,<地域互助性>などの要因,個人の社会活動を計る指標として用いられる,政治,産業,宗教,自治会等のグループへの参加の度合い<垂直的組織参加率>,趣味の会,スポーツクラブ,ボランティアグループなどへの参加の度合い<水平的組織参加率>,経済因子として個人の<等価世帯所得>(家計所得を世帯人数の平方根で除したもの)を,コホート調査質問票より集計する.2個人の集計結果を地域ごとに集計し,地域の指標を得る.また,所得情報より,地域の所得格差要因としてジニ係数を算出する.〈統計解析の実施〉個人生理要因,地域構造要因,社会経済要因の3指標のデータについて,相互に,相関分析や多重ロジスティック回帰分析を順次実施していく.未使用額が生じた理由として,研究計画の精査により,研究代表者自らがデータを整理し実施したため謝金が生じなかったこと及び,予定していた学会の参加がデータ整理上の問題で叶わなかったことなどである.また、物品費の使用額が計画とズレが生じた理由として、新しい統計解析手法を取り入れるために新規の統計ソフトを購入した事などである.
リアルタイム可視化によるプレクストリン相同ドメインの機能解析

細胞内のカルシウム濃度は細胞外から様々な刺激を受け、時間的にも空間的にも複雑なパターンを形成しながら変化している。遺伝子発現、筋肉の収縮、記憶、学習、免疫細胞の分化、細胞死など多彩な細胞機能がカルシウムのパターンでコントロールされる。しかしながら、どのようにしてそのようなパターンが形成されるのかは不明であった。イノシトール三リン酸(IP3)は細胞外からの刺激と細胞内のカルシウム濃度上昇をつなぐ重要な細胞内メッセンジャーであり、細胞内のカルシウム貯蔵部位からカルシウムを放出する役割を担う。従って、IP3の動きを見ることができれば、その解明につながると考えられていた。クラゲ由来の蛍光性タンパク質であるGFP(グリーンフルオレセント蛋白)とPLCのプレクストリンホモロジードメインを遺伝子操作によって融合した。この融合蛋白を腎臓の培養細胞内に導入し、細胞内での局在を蛍光によってモニターすることでIP3の動きをリアルタイムに観察することに成功した。カルシウム波やカルシウム振動を誘発するような刺激によって、IP3はこれらと同期して細胞内で波のように伝わったり、振動することが発見された。この結果によりIP3自体がパターンを形成し、カルシウム濃度変化のパターンを制御することが明らかになった。また、プレクストリン相同ドメインがそれを含む蛋白のダイナミックな細胞内挙動変化に深く寄与することが示された。本研究の目的は、PHドメインの細胞内動態を直接リアルタイムに可視化することによって、ターゲット分子へのアンカリングがどの様に制御されるのかを明らかにし、その機能を解明することであったが、この目的でのうえでホスホリパーゼC(PしC)δのPHドメインを一つのモデルとした。PLCδPHドメインのアンカリングではPIP_2がターゲットとなるであろう想定されている。また、産物であるIP_3によりPLCδのアンカリングが動的に制御されている仮説がある。また、他のPHドメインについても同様な動的アンカリング制御があることは考えられる。しかし、このようなことが実際に細胞内で起きているかは実際に確かめられていない。本年度は、PLCδのPHドメインについて以下の実験を行った。PHドメインを大腸菌でリコンビナント蛋白質として発現したものを蛍光標識したものを作製した。蛍光標識体を得るため、PLCδのPHドメインをリコンビナント蛋白として大腸菌で発現したものを分離、精製した。これをacrylodan、dapoxyl-bromoacetamideで標識することによって、蛍光色素標識体を作製した。これら蛍光ラベル対はIP3を加えることによってその蛍光強度が変化する事がわかった。このことからPHドメインがIP3を高親和性に結合できること、結合によってコンフォメーション変化が生ずることが明らかになった。また、PHドメインがPIP2に結合することがsuraface plasmon resonanceアッセイによって確かめられた。従って、蛍光標識PHドメインが細胞内でどのような挙動をするかを解析することが可能であることが示唆された。
病気予防診断の為のグラフェンバイオセンサーを利用した高感度皮膚ガスセンサーの開発

2016年に糖尿病の疑いのある患者数が初めて1000万人を超えたと発表され、更に、精神疾患の患者数も増加し続けている。また、がん患者も非常に多く、これらの患者数を減らすことが現代医療における最大の課題である。炭素材料であるグラフェンやカーボンナノチューブを用いたバイオセンサーの感度は、半導体センサーなどに比べ約2桁高く超高感度である。そこで、本研究では、グラフェンを用いた超高感度バイオセンサーを開発し、糖尿病、精神疾患を予防するために血糖値とストレス度、そして、皮膚ガンなどの病巣付近からの皮膚ガスの種類や濃度から病状診断をする、新たな診断技術を開発することを最終的な目標としている。
エコ産業革命の技術・社会構造

1.エコ産業革命の技術構造環境調和型未来都市(エコポリス)の技術構造,及び省エネルギー・省資源型生産技術,環境調和型技術(エコ技術)の現状と展望についての資料収集ならびに解析を前年度に引き続いて行った。産業部門における環境対策では,生産工程での省エネルギーや省資源・環境負荷の低い資源への転換,汚染物質の回収・除去装置の設置等が行われ,いわゆる原単位は減少しているが,生産量の増大により,これらの効果は相殺されている。2.エコ産業革命の社会構造エコ産業革命実現に際しての社会的対応の可能性を検討するために,市民の環境保全意識・行動に関するアンケート調査を継続して行うとともに,事業者を対象にしたアンケート調査を実施した。前者では,民間調査機関との協力により,全国12地点での調査を行った。それらの結果をまとめると,次のようになる。市民の環境保全意識・行動では,社会的・経済的なシステムの変革よりも現在の大量消費型生活スタイルを環境保全型のものへ変換しようという意見が多かった。地域別に見た環境問題への取り組みでは,個人レベルで実施できるエネルギー節約行動等における地域差は小さいが,ゴミ問題・リサイクルに関しては,実施体制や行政制度等の違いによって,地域差が見られた。他方,事業者における環境保全意識・行動では,業種や規模によって環境問題への取り組みやエネルギー節約についての意識・行動が異なっていた。また,地球環境問題の原因としての社会・経済の仕組みに対しては,「それぞれの取り組みによって解決できる」と「社会・経済の仕組みを大きく変えなければならない」とする回答に二分された。
水素終端シリコン単結晶表面の超平坦化加工現象の数値解析

1.材料表面反応現象の第一原理的分子動力学シミュレーションを行うための計算機プロクラムの開発を行った.局所密度汎関数法,擬ポテンシャル,および平面波基底関数を用いた.これをシリコンバルクの物性計算や(001)表面2×1再構成表面の動力学シミュレーションに適用し,定量的信頼性を確認した.2.材料表面反応特性を予測し,反応プロセスの設計指針を与えるための物理量として,局所エネルギーとボンドポピュレーションに着目し,平面波基底関数を用いた場合の解析方法を定式化し,計算プログラムを開発した.3.シリコン単結晶(001)水素終端化表面について,単原子層ステップの存在しない表面と存在する表面の各々について,水分子および水酸基イオンを1個から最大4個作用させた状態の第一原理分子動力学シミュレーセョンを行った.その結果から反応特性を明らかにし,超平坦化加工現象の加工機構について考察した.結果をまとめると,以下のようである.(1)水素終端化表面は化学的に不活性で疎水性であるが,安定に水分子が作用できる位置が存在する.(2)単原子層ステップ端原子付近に水分子が作用すると,ステップ端原子は不安定化し除去加工されやすくなる.(3)水分子よりも水酸化イオンの方が表面との反応性が高い.(4)水素終端化表面単原子層ステップ端に水酸基イオンが作用すると,ステップ端シリコン原子との化合物が形成され,シリコン原子は除去加工される.(5)作用する水酸化イオンの数が増加すると,シリコンの原子間結合の及ぼす影響は大きくなるが,その影響は第1層以下の下層部まで及ぶようになる.1.材料表面反応現象の第一原理的分子動力学シミュレーションを行うための計算機プロクラムの開発を行った.局所密度汎関数法,擬ポテンシャル,および平面波基底関数を用いた.これをシリコンバルクの物性計算や(001)表面2×1再構成表面の動力学シミュレーションに適用し,定量的信頼性を確認した.2.材料表面反応特性を予測し,反応プロセスの設計指針を与えるための物理量として,局所エネルギーとボンドポピュレーションに着目し,平面波基底関数を用いた場合の解析方法を定式化し,計算プログラムを開発した.3.シリコン単結晶(001)水素終端化表面について,単原子層ステップの存在しない表面と存在する表面の各々について,水分子および水酸基イオンを1個から最大4個作用させた状態の第一原理分子動力学シミュレーセョンを行った.その結果から反応特性を明らかにし,超平坦化加工現象の加工機構について考察した.結果をまとめると,以下のようである.(1)水素終端化表面は化学的に不活性で疎水性であるが,安定に水分子が作用できる位置が存在する.(2)単原子層ステップ端原子付近に水分子が作用すると,ステップ端原子は不安定化し除去加工されやすくなる.(3)水分子よりも水酸化イオンの方が表面との反応性が高い.(4)水素終端化表面単原子層ステップ端に水酸基イオンが作用すると,ステップ端シリコン原子との化合物が形成され,シリコン原子は除去加工される.(5)作用する水酸化イオンの数が増加すると,シリコンの原子間結合の及ぼす影響は大きくなるが,その影響は第1層以下の下層部まで及ぶようになる.
重度視力障害患者に対する視機能評価を目的とした新たな光覚測定装置の開発と臨床応用

光覚測定装置LoVE(Low Vision Evaluator)は、被検者が装用する刺激用ゴーグルは従来型と比較して堅牢となり、また測定ストラテジーの改良により、検査時間はおおむね3分以内へと短縮することが可能となった。このLoVEを用い本研究期間中に以下の知見が得られた。1)ゴールドマン視野検査で湖崎分類Vb以上に相当する末期緑内障患者において、LoVEによる測定結果と残存視野立体角(ステラジアン)が強い相関を持つことが確認された。また中心視野に一部欠損の及んだ緑内障患者においては、ハンフリー視野検査の中心視野閾値と青色光を用いたLoVEの測定結果が相関することが示された。以上より緑内障患者の視機能評価においても本装置が有用であることが明らかとなった。2)小児の検査を目的とし従来型より小型の発光用ゴーグルを開発した。3才から12才までの小児を対象として検査を行い、これにより概ね4歳以上の小児で測定行った場合、再現性のある結果が得られることが判明した。従来の視力や視野検査の難しい小児においても本装置の測定は可能であることが示された。3)硝子体出血を伴った視力手動弁または光覚弁の増殖性糖尿病網膜症患者において、網膜電図のa波およびb波振幅が、LoVEの測定結果と相関することが示された。中間透光体の混濁により眼底の透見が困難な症例においても、LoVEを用いることにより簡便に網膜機能を評価できることが示された。これらの結果から、これまで示した網膜色素変性の視機能評価のみならず、様々な眼疾患においてその機能評価に有用であることが明らかになった。光覚測定装置LoVEの改良を更に進めた。被験者が装用する刺激用ゴーグルは従来型と比較して堅牢となり、また測定ストラテジーの改良により、検査時間はおおむね3分以内へと短縮することが可能となった。LoVEはLED発光に対する被験者の応答を記録するものであるが、これまでは複数の時間と輝度の組み合わせによる刺激を用いるため、その検査結果を間隔尺度として扱う統計処理が困難であった。そのため従来型LoVEを改良し、発光時間を一定として輝度のみを変化させる時間固定型LoVEを作成し、網膜色素変性患者の視機能評価を行うとともに、従来型LoVEの検査結果との比較を行った。時間LoVEにおける発光時間は0.2秒に固定、輝度は1000cd/m^2を0dbとし2.5dB刻みで0.1cd/m^2(40dB)まで呈示可能とした。時間固定型LoVEによる測定結果(LoVE閾値)は視力、残存視野立体角(Steradian)との相関を示し、また従来型LoVEによる測定結果(LoVEスコア)とも高い相関を示した。本装置を用いて網膜色素変性に対する薬物治療効果の評価を行ったが、本研究期間内においては暗順応改善薬(ヘレニエン)内服群と非治療群の間で有意差は認められなかった。時間固定型LoVEは結果解釈の容易さや統計処理の点で優れ、薬剤治療効果の判定などにも有用であると思われる。また両装置間の検査結果の高い相関は、従来型LoVEによる測定も視機能を段階的に評価する基準として適当であることを示唆するものと考えられた。

3才から12才までの小児を対象として検査を行い、これにより概ね4歳以上の小児で測定行った場合、再現性のある結果が得られることが判明した。従来の視力や視野検査の難しい小児においても本装置の測定は可能であることが示された。3)硝子体出血を伴った視力手動弁または光覚弁の増殖性糖尿病網膜症患者において、網膜電図のa波およびb波振幅が、LoVEの測定結果と相関することが示された。中間透光体の混濁により眼底の透見が困難な症例においても、LoVEを用いることにより簡便に網膜機能を評価できることが示された。これらの結果から、これまで示した網膜色素変性の視機能評価のみならず、様々な眼疾患においてその機能評価に有用であることが明らかになった。
数値計算結果を用いた乱流モデルの検証

本研究は実験結果のみでなく、最近の数値シミュレーションデータを用い乱流モデルを構築、検証にあたることである。対象とした乱流モデルは乱流諸量の輸送のモデリングに注目した。研究は次の4項目に分けられる。各々についての研究実績の概要は下のようである。1.既存計算結果の受け入れと解析数値シミュレーションデータとしてはNASA Amesで行われたシミュレーションデータ、特に後方ステップ流れのデータは特に興味があり入手手配をしている。平均量については入手する事ができた。しかし本研究で提案しているモデルの詳細な直接的検証に必要な瞬時結果はこの報告を書いている段階では得られていない。瞬時データは膨大な量でまたバイナリー形式で平均量に比べ扱いは面倒であるが入手は時間の問題である。2.モデルの定式化これまでに非局所乱流輸送モデルを基にした輸送モデルおよび間欠性を直接的に取り入れたものを定式化した。これは他の研究者らが推進しているモデルと少し異なり作業も多くなっている。3.数値シミュレーション結果によるモデルの検証上のモデルに対し発達中、非対称せん断流、後方ステップなど乱流拡散の重要である流れを数種類選びモデルを試した。拡散項のみのアプリオリ検証および一般的k-ε2方程式モデルに組み入れ検証した。4.格子平均シミュレーション独自計算の下準備格子平均シミュレーションについては差分法を用いた計算プログラムを作成しベンチマークとなっている立方体内流れおよび簡単な領域平行平板内流れについての計算を行った。
高強度鋼CFT柱と場所打RC杭をPC鋼棒で緊結したペンシルビル構造システムの開発

本研究は、高強度鋼CFT柱と場所打RC杭をPC鋼棒で緊結した、ペンシルビル構造システムの開発をめざしたものである。研究では、1:超高強度鋼H-SA700を用いたCFT柱部材の開発と、2:PC鋼棒緊結セルフセンタリング型ペンシルビルの地震応答性状の検討、の2点を具体的な研究課題と定めた。高強度鋼CFT柱は、十分な耐震性能を有していた。また、開発したセルフセンタリング型ペンシルビルの復元力特性は、提案した各種算定法から精度良く評価できた。本申請課題に直接関連する研究実績として、国際査読付き論文1編、国内査読付き論文1編、国際会議論文1編、国内の学会大会梗概5編を発表した。これらの研究成果は、超高強度鋼を用いたCFT柱部材の耐震性能に関するもの、場所打ちRC杭の極大地震時応答に関するもの、PC鋼棒で建物と基礎部を連結した耐震機構を検証したものからなり、いずれも申請課題達成に欠くことのできない成果である。超高強度鋼を用いたCFT柱部材の耐震性能に関する研究業績は、国際査読付き論文1編、国内査読付き論文1編、国際会議論文1編であり、平成27年度の研究の中核を成す。当該論文では、超高強度鋼CFT柱の復元力特性および終局挙動を要素実験によって明らかにし、部材の設計法を整理・検討した。場所打ちRC杭の極大地震時応答については、国内の学会大会梗概1編を発表した。ここでは、当該事象解明の手始めとして、遠心力載荷装置を用いた模型振動実験を実施し、杭の損傷を伴う極大地震時の、地盤ー杭ー建物の連成応答性状を検討した。PC鋼棒で建物と基礎部を連結した耐震機構に関しては、国内の学会大会梗概4編を発表した。梗概では、当該耐震機構を模した要素試験を実施するとともに、地震時の架造復元力特性算定法を導きその精度を検証した。なお、申請課題に間接的に関連する研究実績として、国際査読付き論文4編、国内査読付き論文4編、国際会議論文2編、国内の学会大会梗概7編を、いずれも共著者として発表した。研究代表者の所属機関変更に伴い、研究で計画する実験の実施場所等が変更になった。それに伴い、実験計画等の大幅な変更が必要となり、実験の実施に最大半年程度の遅延が生じている。本申請課題に直接関連する研究実績として、国際査読付き論文1編、国内査読付き論文2編、国際会議論文1編、国内の学会大会梗概3編を発表した。これらの研究成果は、超高強度鋼を用いたCFT柱部材の耐震性能を検証したもの、場所打ち杭の極限応答を検討したもの、PC鋼棒で建物を基礎部に連結した耐震機構に関するものに大別される。超高強度鋼を用いたCFT柱部材の耐震性能に関する研究は、国際査読付き論文1編、国内査読付き論文1編、国際会議論文1編を発表した。当該論文は、いずれも柱部材の設計法と終局状態を検討するものである。場所打ち杭の極限応答に関する研究は、国内の学会大会梗概3編を発表した。ここでは、遠心力載荷装置を用いた、地盤ー杭ー建物連成系極限応答を実験的に検討し、その評価に向けた検証を進めた。PC鋼棒で建物を基礎部に連結することで、地震のエネルギーを一時的に建物のロッキング挙動に抱かせ、地震後にPC鋼棒の張力によってこれを元の形に戻すセルフセンタリング耐震機構に関する研究では、国内査読付き論文1編を発表した。論文では、当該機構の実施工に向けた細部検討と、設計法誘導を実施した。提案機構は、PC鋼棒を超高強度二重鋼管CFT柱(上記一つ目の課題に関連)に内蔵させる要素配置、エネルギー消費部材の経済的配置方法、建物作用外力の基礎部への伝達機構(上記二つ目の課題に関連)の提案を実施した。平成27年の研究代表者所属研究機関の移動に伴い、研究計画、特に実験実施設備に変更が生じた。それに伴い、当該年度の研究が最大半年程度遅延しており、平成28年度も当初計画の全ての研究事項を達成するには至らなかった。研究では、1超高強度鋼を用いたCFT柱部材の開発と、2PC鋼棒緊結式ペンシルビルの地震応答性状の検討、の2点を具体的な研究課題と定め、平成27年度平成29年度の3ヵ年で研究を進めた。研究課題1超高強度鋼を用いたCFT柱部材の開発では、建築構造用超高強度鋼H-SA700を用いたCFT柱部材について、その耐震性能を終局状態を実験的に検討した。当該柱部材は、全塑性モーメントを発揮するに十分な靭性を有しており、建築構造部材として適用するに足る十分な耐震性能を有していた。これらの研究結果は、3編の英文ジャーナル(内2編はIF=1.0以上のSCI論文)、3編の全文査読付き日本語論文、2編の国際会議論文として発表した。研究課題2PC鋼棒緊結式ペンシルビルの地震応答性状の検討については、対象建物上部構造の1構面を対象とした準静的載荷実験、RC杭基礎構造建物についての遠心場振動実験、有限要素法による建物の時刻歴応答解析を実施した。高強度鋼CFT柱を用いた上部構造物の復元力特性は、提案した各種算定法から精度良く評価できた。

また、杭部材の損傷が造部構造物の地震応答に与える影響についても、その評価手法の基となる外力伝達機構を明らかにした。更に、建物全体の時刻歴応答解析から、高強度鋼CFT柱を利用する場合の経済的設計手法を提案した。これらの研究結果は、2編の英文ジャーナル(内1編はIF=1.0以上のSCI論文)、3編の全文査読付き日本語論文、2編の国際会議論文として発表した。本研究は、高強度鋼CFT柱と場所打RC杭をPC鋼棒で緊結した、ペンシルビル構造システムの開発をめざしたものである。研究では、1:超高強度鋼H-SA700を用いたCFT柱部材の開発と、2:PC鋼棒緊結セルフセンタリング型ペンシルビルの地震応答性状の検討、の2点を具体的な研究課題と定めた。高強度鋼CFT柱は、十分な耐震性能を有していた。また、開発したセルフセンタリング型ペンシルビルの復元力特性は、提案した各種算定法から精度良く評価できた。本研究は、平成27年度から平成29年度までの3年間を計画する。平成27年度に生じた実験実施時期の遅延等に関しては、平成28年度と平成29年度の研究実施計画をより密なスケジュールに変更することで、これに対応する。平成27年度に発生した研究の遅延は、平成28年度の研究実施を密にすることである程度対応できた。研究最終年度である平成29年度もこれに倣い、当初計画にあるすべての研究事項の達成を図る。建築構造研究代表者の所属機関変更に伴い、実験の実施計画等を大幅に見直したため、研究で計画する実験の実施時期に遅延が生じた。平成27年の研究代表者所属研究機関の移動に伴い、研究計画、特に実験実施設備に変更が生じた。それに伴い、当該年度の研究が最大半年程度遅延しており、平成28年度も当初計画の全ての研究事項を達成するには至らなかった。平成28年度および平成29年度の研究実施計画をより密なものに見直し、平成27年度に実施できなかった実験を行えるよう、研究全体のスケジュールを調整する。次年度使用額については、当該調整によって新たに平成28年度以降実施する実験での使用を計画する。研究最終年度である平成29年度もこれに倣い、当初計画にあるすべての研究事項の達成を図り、計画額全額の消化を進める。