hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低消費電力リアルタイム画像認識実現のためのモバイル深層学習技術

本研究では,生物ロギングデバイスのような低コスト小型デバイス上で,ソフトウェアのみで深層畳み込みネットワーク(Deep Convolutional Neural Network, DCNN)を効率的に利用可能とするために,高速化,省メモリ化,高精度化,低消費電力化の観点から研究を行う.DCNNによる高性画像認識が生物ナビゲーションの分析のための小型ロギングデバイス上で利用可能となるならば,カメラからの映像をリアルタイムで認識しながら必要な情報だけ不揮発性メモリに記録,もしくは電波で送信することが可能となる.また,これらとは別に,画像/映像認識技術を応用して,動物行動学研究者と連携して,動物映像の認識を行い,動物行動分析に役立つ結果を得ることも目的とする.本年度は,昨年度までに研究成果を統合的に用いた実アプリケーションの構築を容易化するモバイルコード生成ツールの実装を実施することを目標とした.また,ウミネコ映像と,レスキュー犬の一人称映像から,それぞれの動物の行動を認識することも行う.実際には,iPhoneアプリ開発用のC言語コート生成ツールのChainer2MPSCNNGraphとして実現し,実際にリアルタイムで食事変換を行うアプリケーションの開発に利用した.それにより省メモリな深層学習アプリケーションの実装が可能となった.また,ウミネコ映像に対し,ウミネコの検出とトラッキングを行い,自動的にウミネコが巣に戻った記録を付けることを可能とする技術を開発した.さらに,レスキュー犬の一人称映像と音声を融合して,レスキュー犬の行動を認識するための深層学習ネットワークを提案して,一定の認識精度を実現した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。2017年度は,小型デバイス上でのDCNNによる物体認識の実現のために(1)小型デバイスに適したネットワーク構造の探索,(2)活性化信号のスパース性,重みパラメータのスパース化および線形性に注目した高速化,(3)テンソル分解,直積量子化に基づくパラメータ圧縮による省メモリ化,(4) (1)(3)の手法を統合的に用いた実アプリケーションの構築を容易化するモバイルコード生成ツールの実装を実施した.特に, (4)では,既存の深層学習フレームワークを用いてGPUサーバ上で学習したネットワークモデルを小型デバイス上で高速かつ省メモリ実行可能なC言語もしくはSwift言語コードに変換するツールを開発中で,認識ネットワークに関しては動作を確認した.最終的には,動物用の小型ロギングデバイスでのDCNNによる画像認識の実現を目指すが,1年目は以前より行っていた,スマートフォン上での環境を前提として研究を実施した.2年目も現状ではプログラム可能なロギングデバイスの開発が遅れているため,RasberryPIのような安価な小型IoTデバイスの環境を想定して研究を行うこととする.おおむね予定通り進展しており,特に深層学習ネットワークの自動変換ツールはもう少しで完成するところまで研究が進んだ.自動変換ツールは我々以外にもiOS用はAPPLE社が無償公開しているツールであるCoreMLもあるが,それよりも高速動作可能であることを確認した.また,スマートフォンでの実装に関しては,リアルタイム食事認識や画像スタイル変換システムを実装し,APPストアでiOSアプリとして公開した.本研究に関連して,国内学会での受賞も2件ある.本研究では,生物ロギングデバイスのような低コスト小型デバイス上で,ソフトウェアのみで深層畳み込みネットワーク(Deep Convolutional Neural Network, DCNN)を効率的に利用可能とするために,高速化,省メモリ化,高精度化,低消費電力化の観点から研究を行う.DCNNによる高性画像認識が生物ナビゲーションの分析のための小型ロギングデバイス上で利用可能となるならば,カメラからの映像をリアルタイムで認識しながら必要な情報だけ不揮発性メモリに記録,もしくは電波で送信することが可能となる.また,これらとは別に,画像/映像認識技術を応用して,動物行動学研究者と連携して,動物映像の認識を行い,動物行動分析に役立つ結果を得ることも目的とする.本年度は,昨年度までに研究成果を統合的に用いた実アプリケーションの構築を容易化するモバイルコード生成ツールの実装を実施することを目標とした.また,ウミネコ映像と,レスキュー犬の一人称映像から,それぞれの動物の行動を認識することも行う.実際には,iPhoneアプリ開発用のC言語コート生成ツールのChainer2MPSCNNGraphとして実現し,実際にリアルタイムで食事変換を行うアプリケーションの開発に利用した.それにより省メモリな深層学習アプリケーションの実装が可能となった.また,ウミネコ映像に対し,ウミネコの検出とトラッキングを行い,自動的にウミネコが巣に戻った記録を付けることを可能とする技術を開発した.さらに,レスキュー犬の一人称映像と音声を融合して,レスキュー犬の行動を認識するための深層学習ネットワークを提案して,一定の認識精度を実現した.本年度は,小型デバイス上でのDCNNによる物体認識の実現のために,昨年度までに研究を実施した(1)小型デバイスに適したネットワーク構造の探索,(2)活性化信号のスパース性,重みパラメータのスパース化および線形性に注目した高速化,(3)テンソル分解,直積量子化に基づくパラメータ圧縮による省メモリ化,の成果を用いて,(4) (1)(3)の手法を統合的に用いた実アプリケーションの構築を容易化するモバイルコード生成ツールの実装,(5)マルチスケール認識による入力画像解像度の適応的選択とそれを用いたリアルタイム一人称画像認識システムの実装,を実施する.つまり,2年目の本年度は1年目の研究を踏まえて,より実践的な研究として,小型デバイス上で実際に動作するリアルタイム一人称画像認識システムの実現と評価を目標として,(4)(5)を行う.特に, (4)では,既存の深層学習フレームワークを用いてGPUサーバ上で学習したネットワークモデルを(2)(3)の成果を踏まえて小型デバイス上で高速かつ省メモリ実行可能なC言語コードに変換するツールを開発する予定である.

これまでは,主にスマートフォンをターゲットとしてきたが,本年は動物装着に搭載可能な小型IoTデバイス上(主にRasberryPi3を想定)での,高速なDCNNの実行を最終的な目標とする.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
固体高分解能NMRによるリン脂質膜中イオンチャネルペプチドの立体構造解析

本研究では固体高分解能NMRの手法を用いて膜結合イオンチャネルペプチドの三次元構造および配向の決定を行う新しい方法論の確立を目的として研究を遂行し、以下の結果を得た。(1)オピオイドペプチドであるLeu-エンケファリン結晶の三次元区像を精密原子間距離情報を基に決定することを試みた。6種類の精密原子間距離を精密に測定し、この距離情報をペプチド各残基のねじり角に変換した。この時、化学シフトなど方価から得られた二次構造情報を制限条件に加えることにより、ねじれ角の範囲を限定することが可能となり、最終的にユニークな分子の三次元構造を構築することが可能となった。(2)3アミノ酸残基からなるぺプチドN-Pro-Gly-Phe試料においてCーN原子間距離を精密に求め、分子内原子間距離および分子間距離を3-スピン系の取り扱いを行うことで、それぞれを独立に決定すると共に分子内と分子間ベクトルのなす角度を求めることに成功した。(3)ハチ毒の主成分であるメリチンとリン脂質であるDMPCの混合膜を調製し、磁場中で膜分断と融合を起こした結果、この二重膜は膜面を磁場に平行に向けて自発的に磁場配向をすることが判明した。この磁場配向膜中のメリチンの^<13>C化学シフト値を解析した結果、メリチンはαーヘリックスを形成しており、このヘリックスは膜貫通状態であることが判明した。さらにこのヘリクッスは膜面に垂直な対称軸のまわりで回転している動的な状態である事が明らかになった。(4)以上2年間の研究によって膜結合分子の三次元構造や膜に対する配向を決定するシルテムが完成した。今後の展開は分子量の大きなイオンチャネルペプチドやイオンチャネル蛋白質における膜結合構造の決定に、これらの方法をいかに適用していくかを明らかにすることである。来年度は電位依存型イオンチャネル機能を示すメリチンとリン脂質二重膜との相互作用を固体高分解能NMRを用いて明らかにする研究を始めた。中性リン脂質DMPCにモル比で1/10のメリチンを取り込んだ二重膜を調整して、31PNMRスペクトルを測定したところ、二重膜は液晶ゲル相転移点(Tm)以下の温度では膜分断を起こし、Tm以上の温度では膜融合を起こすことが判明した。さらに、膜融合を起こすTm以上の温度では、二重膜は膜面を磁場に平行に磁場配向することが判明した。次に、膜中でのペプチドの構造および配向の情報を得るため部位特異的にカルボニル炭素をC-13で同位体標識したメリチンを固相法により合成し、この試料を取り込んだ二重膜を調整した。この二重膜を磁場に配向させた状態で13CNMRスペクトルを測定したところ、カルボニル炭素の化学シフト値は溶液の値に比べて大きくシフトすることが判明した。そこで化学シフト値の等方値をマジック角度回転の手法を用いて決定し、この値と配向試料で得られた値と比較して配向によるシフト値を求めた。この配向によるシフト値について理論的な検討を行った結果、配向によるシフト値はヘリックスと膜面がなす角度を反映していることが判明した。実験で得られた化学シフト値の配高によるシフト値を検討した結果、メリチンは脂質二重膜面に平行に配向しており、ペプチド鎖の中間に位置するPro残基付近が膜に埋もれていることが判明した。さらに、酸性膜であるDMPGにメリチンを取り込んだところ、メリチンはやはり膜面に平行に配向しているが膜中へのメリチンの挿入はDMPCに比べて浅いことが判明した。

電位依存型イオンチャネル活性を示すメリチンをリン脂質二重膜に組み込んだ脂質二重膜が磁場に配向する性質持つことを利用して、膜結合メリチンの構造・配向・運動性に関する詳細な情報を得る実験を試みた。本年度は昨年度と同様に^<13>Cで同位体標識した特定のカルボニル炭素の化学シフト値の異方成分を決定するため、100Hzの低周波数でのマジックアングル回転の実験を行った。この結果、静止状態では磁場に配向するために得られなかった、異方成分を正確に見積もることに成功した。この情報と昨年度に得られている磁場配向に伴う、化学シフト値の情報を組み合わせることにより、膜結合メリチンが形成しているα-ヘリックスのN端は膜面に対して35度の角度で膜中に挿入し、C端は72度の角度で膜中に挿入していることが判明した。また、メリチンの中央部は膜中に埋もれているが、非常に運動性の高いことが判明した。さらに、電位依存型イオンチャネル活性を示すアラメシチンについても膜結合状態での構造解析を行った。アラメシチンはリン脂質二重膜を磁場配向させる性質を持たないため、DMPCとDHPCの混合系であるバイセルを調製し、この膜にアラメシチンを組み込んだ実験を行った。メリチンの場合と同様の磁場配向性能を示したので、磁場配向に伴う化学シフト値の変化と低速マジックアングル回転による化学シフト異方性の測定を行った。この結果を用いてアラメシチンの膜結合構造を解析した結果、アラメシチンは膜面にほぼ垂直にN端から膜中に挿入された構造であることが判明した。本研究で用いた磁場配向膜はイオンチャネルペプチドの膜結合構造の決定に非常に有用であることが判明した。
極単寿命中間体の多元素系における安定化と高次骨格構築法への展開

カルベン型分子の二原子価欠損型特性と求電子・求核性の両極性(アンビフィリシティ)を段階的に制御して、必要な結合を連続的に形成する研究展開の中で下記の実績を上げた。1,カルベン型分子(カルベノイドおよびカルベン)から発生するオニウムイリドのモデルにエーテル型酸素イリドを設定し、その極短寿命中間体を適度に安定化して合成への適用が可能な中間体へ順化させる多元素効果を、環状アセタールにおける分子内反応として設計し、中・大員環エーテル骨格の高効率で高収束的な炭素骨格の合成手法を開拓した。特に、従来のプロトン性求核試薬に代わりクロロシラン類を環状アセタール由来のエーテル型ビシクロ酸素イリドに作用させると、触媒量のクロロシランで効率良く環拡大反応が進行し、中・大員環エーテル骨格へと変換される事を見出した。2,これまで観測報告がないエーテル性酸素イリドのスペクトル測定を試みた。高エネルギーで短寿命なエーテル性酸素イリドに、スペクトル測定が可能な程度の寿命を持つような安定性を、多元素効果を利用して付与するために、多様な環サイズと適切な置換機基を配置した環状アセタールおよびオルトエステルを持つジアゾカルボニル化合物を設計・合成した。これらジアゾ化合物から不活性容液系でレーザー・フラッシュ・フォトリシス法を用いてカルベンを発生させたが、酸素イリドの分光学的測定は不成功に終わった。だが分光学的成果に代わって、上述の環拡大反応と類似の反応が環状エーテル系よりも効率高く進行することを見出した。
新規含フッ素ポルフィリンおよびポルフィリン誘導体の合成と性質

これまでの研究成果をもとに、メソ位にフッ素やペルフルオロアルキル基を有するポルフィリンおよびポルフィリン誘導体の新規合成法の開発、それらの化合物の物理化学的性質、立体構造、分子軌道に関する研究、触媒としての有用性などを検討することを目的として研究を進めた。その結果、以下のことが明らかになった。(1)ピロールから出発して3段階で4つの全てのメソ位にトリフルオロメチル基を有するポルフィリン1を合成することができた。(2)OEPとトリフルオロヨードメタンの光化学反応により、メソ位に1つだけトリフルオロメチル基を有するポルフィリン5を選択的に合成することができた。(3)OECとトリフルオロヨードメタンの光化学反応により、δ位にトリフルオロメチル基が1つ導入されたクロリン6を選択的に合成することができた。(4)天然型非対称ポルフィリンであるMeso-IX-DMEとトリフルオロヨードメタンの光化学反応により、トリフルオロメチル基のメソ位一置換体である4つのポルフィリン位置異性体912の混合物が得られた。(5)酸化還元電位の測定および分子軌道のエネルギー計算により、電子吸引基であるトリフルオロメチル基の影響でポルフィリン1、5およびクロリン6のHOMOとLUMO双方が非常に安定化していることがわかった。(6)ポルフィリン5はLUMOがHOMOに比べてより安定化しており、メソ位のトリフルオロメチル基とβ位のエチル基との相互作用により、ポルフィリン環がかなり歪んでいることがわかった。一方、ポルフィリン1は、HOMOとLUMOの安定化の割合がほとんど変わらず、ポルフィリン環に大きな歪みは無く、ほぼ平面構造であることもわかった。有機化学的手法を用いて、ヘム蛋白質の機能と構造に関する多くの情報を得るための一連の研究の一つとして、メソ位にトリフルオロメチル基を有するポリフィリンを合成し、さらに、β位とメソ位双方にトリフルオロメチル基を有するポリフィリンの合成についても検討した。まず初めに、オクタエチルポルフィリン(OEP)とCF_3I光化学反応によってメソ位に1つだけトリフルオロメチル基を有するポルフィリン1(meso-MTFP)を選択的に合成することができた。(収率28%)亜鉛錯体を用いた反応でも同様で、多置換体は確認できなかった。また、2-(1-hydroxy-2,2,2-trifluoroethyl)pyrroleを前駆体として、メソ位に4つのトリフルオロメチル基を有するポルフィリン2(meso-TTFP)の合成も行った。(収率15%)2の酸化還元電位をβ位に4つのトリフルオロメチル基を有するポルフィリン1,3,5,7-tetrakis(trifluoromethyl)-2,4,6,8-tetraethylporphyrin(β-TTFP)のそれと比較したところ酸化電位、還元電位共に200mV程度アノディックシフトしており、HOMO、LUMO共に安定化していることがわかった。1と1-(trifluoromethyl)-2,3,4,5,6,7,8-heptaethylporphyrin(β-MTFP)の場合も同様の傾向であるが、酸化電位の差に対して還元電位の差が大きく、また、エネルギー計算の結果からも1のLUMOがHOMOに比べてより安定化していることがわかった。このような傾向は、環が歪んでいる場合にみられ、メソ位のトリフルオロメチル基とβ位のエチル基との相互作用により、環が部分的に歪んでいるものと思われる。^1H-NMR、^<19>F-NMRなどの結果からもこのことが示唆された。4-ethyl-2-(1-hydroxy-2,2,2-trifluoromethylpyrroleを前駆体としたβ位とメソ位双方にトリフルオロメチル基を有するポルフィリン3の合成についても検討したが3を得るまでには至らなかった。

有機化学的手法を用いた、ヘム蛋白質の機能と構造に関する多くの情報を得るための一連の研究の一つとして、メソ位にトリフルオロメチル基を位置選択的に有する高歪みポルフィリンおよびクロリンを合成し、それらの物理化学的性質と立体構造について調べ検討した。さらに、メソ位にトリフルオロメチル基を位置選択的に有する高歪み天然型ヘムおよびそれを含む再構成ヘム蛋白質の合成についても検討した。昨年度報告した、オクタエチルポルフィリン(OEP)のメソ位に1つだけトリフルオロメチル基を有するポルフィリン1(meso-MTFP)の合成と同様の光化学反応法により、OEPの誘導体であるオクタエチルクロリン(OEC)のγ位に1つだけトリフルオロメチル基を有するクロリン2を選択的に合成することができた。2の酸化還元電位をOECのそれと比較したところ、アノディックシフトした酸化電位の差に対して還元電位の差がわずかに大きく、また、エネルギー計算の結果からも2のLUMOの安定性はHOMOに比べて若干、大きいことがわかった。1と比べるとその割合はかなり小さく、ピロールの還元によりβ位のエチル基による立体障害が小さくなったために、歪みも小さくなったものと思われる。^1H-NMR、^<19>F-NMRなどの結果からもこのことが示唆された。天然型非対称ポルフィリンであるメゾポルフィリン-IX-ジメチルエステル(Meso-IX-DME)に対する同様の反応の場合は、一置換体であることは明らかであるが、4つの位置異性体の混合物が得られたことが電子スペクトルと^<19>F-NMRの結果から明らかになった。これらを分離し、ヘムを得てアポ蛋白質と結合させれば、再構成ヘム蛋白質の合成も可能である。3,4-diethyl-2-(1-hydroxy-2,2,2-trifluoroethyl)pyrroleを前駆体とした全てのメソ位にトリフルオロメチル基を有する高歪みポルフィリン3の合成についても検討したが3を得るまでには至らなかった。
尿路上皮機械センサーを標的とした低活動膀胱に対する新規治療戦略

本年度は、モデル動物の作成を行っている。モデル作成が困難でなかなかデータが蓄積せず、主にコントロールでの実験を行っている。今後、病態モデル作成およびそれに伴う各実験に関しては、次年度以降mの継続して行い、データの蓄積を待って順次解析していく予定である。並行して、ヒトの尿中に存在する微小上皮細胞上に発現している尿路上皮伸展受容器を司る分子の発現と、尿流動態検査における結果との関連をみている。これまでの報告で、膀胱内尿路上皮に発現しているTRPチャネル(TRPV1 TRPV4 TRPA1 TRPM2等)やPiezo1、CXチャネルといった分子が、ヒトの尿中に存在している微小上皮細胞においても、mRNAレベルで発現していることを確認できた。現在はこれらの尿中細胞中に発現している分子と尿流動態検査における各パラメータとの相関を調べている。症例の蓄積を行っている状況ではあるが、膀胱出口部閉塞の程度とこれらの分子の発現の強弱との間に相関関係があることがわかった。これらの結果を、既存の非侵襲的な検査結果(下部尿路症状アンケートや超音波検査における前立腺容積等)と組み合わせることで、尿流動態検査の代わりとなる可能性が示唆され、将来的に侵襲的な尿流動態検査が不要にできることが期待される。ヒトにおいても排尿生理に重要な役割を示している可能性が高いことがわかった。動物実験と並行して、こちらもサンプルの蓄積を待って解析していく予定である。モデル動物作成が容易ではなく、解析に十分なデータがそろっていない。コントロールと合わせて、モデル動物作成を進めると共にデータの蓄積を待って解析を進めていく。購入した試薬などが予定より安く納品できたため若干の繰越金が生じた。今後は、可能であれば追加実験用の試薬購入等に使用していく予定である。
日米摩擦の心理的基礎過程の解明:国家への帰属意識が国際関係の認知に及ぼす影響

日本人被験者を対象とした一連の実験社会心理学的研究によって、国家への帰属意識が、日米両国民に関するステレオタイプ的認知におよぼす影響を調べた。研究1では、大学生および短期大学生325名に、「国家主義」「愛国心」「国際主義」の三次元から成る「国家帰属意識尺度」を施した。そして、これらの各次元を代表する態度項目について、日・米各国民中に意見がどのように分布するかを推定させた。結果は、内集団成員である日本人には、被験者自身の態度を投影した分布認知をするが、外集団成員(アメリカ人)が対象の場合にはその傾向が生じないことを示した。後者の場合はむしろ、被験者の態度に関係なく、大多数の国民が典型的意見に集中していると知覚する、一種の「外集団均質化効果」が見られた。国家主義的態度を例にとると、この態度が強い人は、日米双方の国民が国家主義に集中しているという二分法的知覚を示すが、そうした態度の強くない中庸な被験者は、日本人についてのみ中庸な立場を過大視した。愛国心、国際主義についても同様の結果が得られた。研究2では、1981才の、さまざまな年齢・職業の一般市民372名を対象に同じ方法で実験を行った。結果研究1と同様で、結果の一般化に成功した。日米間のイメージギャップの中でも特に、極化した分布推定という認知傾向およびその規定要因を明らかにした点で、本研究の結果は重要である。この他、ステレオタイプと一貫する情報および矛盾する情報に対する、記憶および判断過程を調べる実験の予備的研究を行い、刺激材料の作成と従属変数の検討を完了した。
相対論的非線形方程式に於けるソリトン

研究代表者は以下の理論的研究を行った:(1)「相対論的非線形Dirac方程式の非相対論的近似として得られる非線形Schr〓dinger方程式の2ソリトン準束縛状態解」非線形Dirac方程式の非相対論的近似として幾つかの補正項を持つ非選択形Schr〓dinger方程式が得られることを示した。そして、その方程式はソリトン解を持ち、2ソリトン間の相対速度があるクリティカルな値以下の場合、2ソリトン間に準束縛状態が形成されることを示した。(2)「外場中の非線形Dirac方程式ソリトンと非線形Schr〓dinger方程式ソリトン及び非線形Schr〓dinger方程式のソリトン解との外場中での振る舞いについて明かにした。これは、屈折率の揺らぎを持つ光ファイバー中の光ソリトンの伝播の問題に関係し、光ソリトン通信の基礎理論及びプラズマ物理への応用を目的としている。(3)「Dirac方程式の無反射ポテンシャル」ローレンツ・ベクトル型の非線形項を持つDirac方程式のソリトン解を用いて構成したポテンシャルは低エネルギーに於て透過性が非常に悪くなることを示し、ローレンツ・スカラー型の非線形Dirac方程式のソリトン解からのみ構成したポテンシャルの無反射性を著しく破ることを示した。研究分担者は以下の研究を行った:不純物を含む非線形LRCはしご回路におけるソリトン波の伝播のコンピュータ・シミュレーションを行った。インダクターとして大きいLを持つものを不純物として入れたときと小さいLを入れたときにおけるソリトンの不安定の動向が明かになった。また、非線形物質における非線形現象を観測するため、イオン結晶内の電子格子相互作用の非線形性を実験的に観測した。
In Situ PCR 法によるPACAPレセプターサブタイプの機能形態学的解析

PACAP(Pituitary Adenylate Cyclase Activating polypeptide)はヒツジの視床下部から抽出されたアミノ酸残基38個のペプチドであり、免疫組織化学法および遺伝子組織化学法によりPACAP含有神経は視床下部のみならず広く脳内に分布していることを我々は明らかにした(Shioda and Nakai,1996)。PACAPに特異的なレセプター(TypeIPACAPレセプター)の_cDNAがクローニングされ、膜7回貫通型のGタンパクカップリング型であることが最近分かった。我々は、このTypeIPACAPレセプターに相補的なプローブおよびそのC-末端に対する特異的抗体を作成しラット脳内を詳細に検索した結果、レセプターを発現している神経細胞は前脳から脊髄に広く分布し、さらに精巣や卵巣にまで広く分布ていることを明らかにした(Shioda et.al.1996)。PCR法により、TypeIPACAPレセプターには5つのSplice variantがあり、そのレセプターサブタイプの組織内分布をin situ PCR法で検出することを目的に研究を行った。現在、in situ PCRの装置を用いて神経細胞の分布過程におけるレセプターサブタイプの発現を小脳でしらべているところであり、とくに小脳の顆粒細胞の分化過程に、ある特定のサブタイプ発現のある可能性のあることを観察している。さらに、サブタイプの遺伝子発現とシグナル伝達機構の連関をしらべ、細胞分化におけるサブタイプ発現の機能的意義を追求することを目的に、実験観察を行っていく予定である。
III－V　ＣＭＯＳ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓの創生

基板貼り合せ技術を用いたIII-V-on-Insulator(III-V-OI)基板作製技術を確立することで、III-V-OI基板を用いたInP系細線導波路パッシブデバイスに加えて、高性能光変調器・スイッチ、導波路型受光器の動作実証に世界で初めて成功した。また、III-V-OI基板上へのInGaAs MOSトランジスタの作製技術の確立にも成功した。H22年度においては、基板貼りあわせを用いたIII-V-OI基板の作製プロセスの改善を行った。これまで酸素プラズマによる表面処理後に基板貼りあわせを行っていた。しかし、酸素プラズマンによるInGaAsP層へのダメージがあり、また貼り合わせ強度自身も充分に強くなかった。そこで、原子層堆積法(ALD)を用いたAl2O3膜を介した基板貼り合わせ技術の研究開発を進めた。これにより酸素プラズマ処理を用いずに、従来よりも数倍貼り合わせ強度の大きい基板貼り合わせを実現することに成功した。また酸素プラズマを用いず、Al2O3でInGaAsPをパッシベーションすることで、より低ダメージに基板貼り合わせを実現した。またAl2O3を介した貼り合わせにより、貼り合わせ基板の耐熱性が向上し、結果600度の高温プロセスに耐えるIII-V-OI基板を実現することに成功した。これにより既存CMOSプロセスを用いることが可能になった。改善した貼り合わせプロセスを用いてIII-V-OI基板を用いて、フォトニックワイヤー導波路の作製を進めた結果、直線損失が従来の半分程度の軽減することがわかり、基板貼り合わせの低ダメージ化が有効であることが分かった。また、フォトニックワイヤー導波路に高効率に光を入出力するためのグレーティングカプラの作製を行った。EB直描によりグレーティングを作製した後、導波路を形成してグレーティングカプラを作製した。試料斜め上から光入出力可能な測定系を構築後、光ファイバーへの結合実験を行った。この結果、光ファイバとの結合損失は5dBと良好な特性を得ることに成功し、III-V-OI上でグレーティングカプラの動作実証に成功した。(1) III-V-OI基板形成平成23年度においては、貼り合わせ基板の耐熱性に関する研究を進めた。貼り合わせ基板を高温で加熱した後、貼り合わせ層のフォトルミネッセンスを詳細に評価することで、600度程度の耐熱性があることを明らかにした。また加熱時の劣化要因として、化合物半導体とSi基板の熱膨張係数差が考えられることを、数値計算等を用いた解析により明らかにした。また、アクティブ/パッシブ光素子集積化実現に向けた研究を進めた。貼り合わせ用基板においても、量子井戸活性層へのイオン注入を利用した量子井戸インタミキシングを利用して、発光波長のシフトが可能であることを明らかにした。(2) CMOSコンパチブル微細プロセス技術平成23年度においては、イオン注入法を用いて貼り合わせ基板上に横方向PIN接合構造を形成するための研究を進めた。N型ドーピングとしてSi、P型ドーピングとしてBeをそれぞれイオン注入し、600度でRTAすることで、良好なPIN接合が形成可能であることを明らかにした。(3) III-V細線導波路光素子平成23年度においては、導波路損失低減に向けた研究をすすめた。電子顕微鏡等で解析により導波路側壁ラフネスによる導波損失が大きいことを明らかにし、DUVリソグラフィーやドライエッチング条件の最適化により導波損失が低減可能であることを明らかにした。またMMIカプラを実際に作製し、良好な動作が得られることを実証した。貼り合わせ作製したIII-V-OI基板の耐熱性向上に向けた研究を進めた。Al2O3を堆積する際の温度を200度から350度に変化させたとき、より高温で堆積した方がボイドの発生が抑制されることが分かった。これによりAl2O3からのデガスがボイドの発生原因であることを明確にした。また300度以上の堆積温度でボイドの発生を完全に抑制できることを明らかにした。また、高品質横型PIN接合を低温で形成するためのプロセス技術の研究を進めた。P型ドーピングにおいては、これまでのイオン注入法に代わり、SOGからのZn固相拡散を用いた接合形成をIII-V-OI基板上で実現するための研究を進めた。500度から700度においてZn固相拡散することで、良好なP型ドーピングが可能であることを実験的に明らかにした。また貼り合せIII-V-OI基板に対しても同様のドーピングが可能であることを実証した。III-V細線導波路光素子においては、引き続き、導波路損失を低減するための研究を進めた。EB直描を用いることで導波路側壁ラフネスを低減することで低損失細線導波路を実現した。また、SOGを用いたZn拡散を用いたマッハ・ツェンダー型光スイッチを作製することで、寄生抵抗を大幅に削減することに成功し、低電圧での光スイッチ駆動を実現した。

また、InGaAsP中におけるキャリア誘起屈折率変化を解析することで、Siよりも大きな屈折率変化が得られることを明らかにするとともに、相対的な損失変化が小さいことから、低クロストーク光スイッチがIII-V-OI上で実現可能であることを理論的に示唆するとともに、実験的にも明らかにすることに成功した。またIII-V-OI基板上でのInGaAsナノワイヤトランジスの動作実証にも成功した。(1) III-V-OI基板形成平成24年度においては、貼り合わせIII-V-OI基板の耐熱性向上に向けた研究を進めた。TDS分析等で評価を進めた結果、貼り合わせ界面のAl2O3から発生する水がボイドの原因であることを突き止めた。Al2O3膜の膜厚を薄くし、より高温で成膜することでこのボイドの発生の抑制が可能であることを明らかにし、III-V-OI基板の耐熱性を600度にまで高めることとに成功した。またイオン注入を用いた量子井戸インターミキシングを用いて、多重量子井戸のバンドギャップ制御が可能であることも明らかにした。(2) CMOSコンパチブル微細プロセス技術平成24年度においては、イオン注入法を用いた横型PIN接合の寄生抵抗が、金属配線とP型InGaAsP間のコンタクト抵抗であることを明らかにした。300度の急速加熱処理を施すことでこのコンタクト抵抗を大幅に低減可能であることを明らかにした。(3) III-V細線導波路光素子平成24年度においては、InP系フォトニックワイヤーの導波損失低減に関する研究を進めた。貼り合わせ界面のラフネスをInP/Al2O3層導入により大幅に低減可能であることを明らかにした。またドライエッチングの最適化により側壁ラフネスを低減することで、損失をSi系フォトニックワイヤー並みに低減可能であることを明らかにした。またInGaAsPフォトニックワイヤー光スイッチを作製して、シリコンと比較して1/10程度の低電流でスイッチを駆動可能であることを実験的に世界で初めて明らかにした。(4) III-V CMOS集積化平成24年度においては、III-V-OI基板を用いて、自己整合プロセスによりゲート長を55nmまで縮小したInGaAs MOSトランジスタを実現することに成功した。貼り合わせで作製したIII-V-OI基板の耐熱性について明らかにすることで、Siプロセスで一般的なイオン注入を用いた接合形成が可能であることを分かり、様々なアクティブデバイスが実現可能であることが判明し、今後の素子作製に向けた大きな進展を得ることに成功した。また細線導波路の導波損失の要因を一つずつ明らかにすることで、導波損失は着実に低減しており、これにより良好なMMIカプラの動作を実証することに成功するなど、より複雑なアクティブデバイス実現に向けた道筋を明らかにすることに成功した。貼り合わせ基板上に自己整合プロセスと用いたInGaAs MOSFETを作製して、良好な動作実証を得ることにも成功しており、光電子集積回路実現に向けた研究は順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。III-V-OI基板形成に関しては、これまで貼り合わせ界面で発生するボイドが問題であったが、詳細な分析をすることでその原因を突き止め、これを解決するプロセスの確立に成功した。
X線散乱及び中性子スピンエコー法によるプラスチック結晶の分子配向相関

アダマンタン誘導体のプラスチック結晶相転移および配向グラスに関する研究は、静的及び動的分子配向相関に関する興味からである。我々は、'だるま'分子であるアダマンタン誘導体のうち、'あたま'が比較的大きな1-ブロモアダマンタン及び、'くび'が長い1シアノアダマンタンを分子配向の典型物質として選びx線及び中性子散乱実験により分子配向相関に関する研究をおこなった。この科学研究費をもちいて、主として、プラスチック相および配向グラス相での分子配向相関の研究のため、温度変化のできる単結晶用x線散漫散乱測定装置を開発し実験を行った。さらに、分子配向の動的挙動については主として中性子飛行時間差法による中性子非干渉性非弾性散乱実験を行った。各年度に取り組んだ具体的な研究テーマは以下のとおりである。1)1-ブロモアダマンタンの分子配向の段階的秩序化による構造相転移の研究。単結晶X線結晶構造解析によるプラスチック相、セミオーダー相、オーダー相の構造比較。2)1-シアノアダマンタンのプラスチック相と配向グラス相の分子配向相関およびダイナミックスの単結晶X線散漫散乱による研究。3)1-シアノアダマンタンのプラスチック相から低温に単結晶のままクエンチして得られた配向グラス結晶を、グラス転移温度直下で保ち、時間的に進行する局所分子回転配向秩序をX線ブラッグ反射および、散漫散乱により追求し、新散漫散乱を(2h,1±δ0)に見いだした。中性子非干渉性非弾性散乱実験により各相のダイナミックッスを調べた。1)Br-アダマンタン結晶オーダー相、セミオーダー相の結晶構造を4軸X線回折計により決定し、プラスチック相については、単位胞内の電子密度分布をマキシマムエントロピー法により得た。電子密度分布によれば、'雪だるま'型分子のBr原子の双極子配列は立方結晶〈100〉方向の等価な6方向にランダムに分布していることを見いだした。一方、アダマンタン'かご'分子は、主軸まわりにほぼ自由配向していることを見いだした。2)オーダー相では、双極子配向により単位胞は、単斜晶系となる。単位胞内の4分子の双極子配向は互いに90度である。これは、予想どおり、Br原子同志のクーロン斥力によりたがいに避けあう力が働いている証拠である。3)然るに、プラスチック相では、Br同志の平均位置は、近づいている。これは、分子同志の配向が動的に動き回り、各Br同志は同時には、かち合わないためである。4)プラスチック相分子配向の動的性質を調べるために、Br-アダマンタンの中性子非干渉性準弾性散乱のエネルギー解析をKEKのLAM80中性子スペクトロメーターをもちいて行なった。その結果プラスチック相では、半値幅0.6meVの特徴的準弾性散乱を観測した。さらに半値幅の波数ベクトル依存性により、分子配向運動は単純な拡散運動では説明できないことが分かった。5)以上の結果を、1992年日本物理学会分科会25a-ZC-3及びアジア結晶学会199216X-3において口頭発表をおこなった。さらに、九州大学分析センター報告1992年10号p41-p49に発表した。1)Br-アダマンタン結晶オーダー相、セミオーダー相の結晶構造を4軸X線回析計により決定し、プラスチック相については、単位胞内の電子密度分布をマキシマムエントロピー法により得、一部国際結晶学会で報告した。しかし、プラスチック相の独立なブラック反射数は、30数個に限られており、位相決定に不確実性が残る。リジッド分子を6方向組み合わせたフレンケルモデル+並進では、充分満足できる位相が決まっていない。2)Br-アダマンタンプラスチク相が、フレンケルモデルで充分説明出来ない理由は、分子配向相関が、回転と並進が結合した構造の重ねあわせと思われる。フレンケルモデル+並進モデルでは、Br同志の平均位置は、近づいている。

これは、分子同志の配向が動的に動き回り、各Br同志は同時には、かち合わないためである。このモデルでも充分正しい位相をあたえない。したがって、回転一並進結合モデルの6方向重ね合わせを考える必要がある。プラスチック結晶では、測定可能なブラッグ反射が50以下に限られているため、できるだけ少ないパラメーターで本質を捕まえるモデルが重要であり、Br-アダマンタンのプラスチック相ではいまた決定的なモデルは、得られていない。3)このため本年度は比較的フレンケルモデルで位相が決定できるCN-アダマンタンのプラスチック相のプラスチック相を平成4年度の科研費で購入したX線4軸解説計結晶構造回析し、さらに単結晶を低温にクエンチし、配向グラス単結晶を得た。配向グラス単結晶状態での結晶内分子配向平均構造の温度変化を4軸X線結晶構造解析により調べた。現在解析中である。4)CN-アダマンタンプラスチック相の配向相関測定のためX線4軸回析計によるX線散漫散乱の測定中である。プラスチック結晶として知られるシアノ・アダマンタンは室温では分子配向が動的に乱れたプラスチック相(立方晶)である。低温にクエンチすると単結晶のまま分子配向が凍結したグラス相が得られた。プラスチック相とグラス相は、ともに立方晶に属す。最終年度は4軸型X線回析計によりX線散漫散乱の測定を単結晶について行い、分子配向相関を調べた。配向グラス状態の温度をグラス転移温度以上の一定温度に保つと、2倍単位胞、4倍単位胞構超格子の逆格子位置に散漫散乱ピークが成長し、分子配向秩序の成長が見られた。プラスチック相や配向グラス相では、シアノ・アダマンタンの分子主軸が結晶の〈100〉等価6方位をランダムに配向する。配向グラス相からの部分分子配向秩序相では、分子の回転配向が層状構造にC軸に沿って↑↓←→と重なる。この部分秩序配向の成長過程は単純指数関数的に進行する。安定秩序相は単斜晶系に属するので立方晶部分配向相は準安定相であり十分時間が経過すると立方対称性はくずれる。立方晶系における分子配向秩序の進行は周囲に歪場をつくる。この歪場は4倍周期構造の超格子位置が高等価逆格子位置程大きい実験事実に反映されている。過冷却配向グラス相の立方晶部分配向回復相のダイナミックスは大変興味ある。中性子非干渉性非弾性散乱をシアノ・アダマンタン配向グラス緩和過程において原研3号アグネスを用いて行い、準弾性散乱領域に続く比較的低エネルギー非弾性散乱強度の分子配向秩序進行に伴う増大を観測した。配向秩序進行に伴う2-6meV領域の低励起モードの増大は、緩和進行が配向秩序化により促進されるにしたがって、配向グラスの障壁の高い局所ポテンシャル歪場が緩和され、低エネルギー励起が可能になることが判明した。
がん患者のニードに基づく多職種コラボレイティブ・ケア・アプローチの開発

本研究では、がん患者のニードを元に、看護師が中心となり、適宜他の医療スタッフと連携をとりながら患者の個別的なニードに対処する介入法を開発し、その有用性を検討した。対象は術後乳がん患者とし、27名の参加を得た。最も取り扱われる頻度が高かったニードは再発不安で46%であり、家族との関係23%と続いていた。介入前後のアウトカムの比較においては、再発不安(P=0.19)と医療に対する満足感(P=0.18)に関しては有意な変化はみられなかった。本研究では、患者ニードの把握に基づいた個別的な包括的ケアを提供可能とするような支援システム、中でもわが国の医療システムを考え、看護師と医師との協働による、多職種コラボレイテイブ・ケア・アプローチを開発することを目的とする。SCNS-SF34は、がん患者のニードを評価するために開発された34項目から構成される自己記入式の調査票であり、がんに関連して生じる5つの次元のニード(1.身体状態および日常生活、2.医学的な情報、3.ケアや援助、4.心理的側面、5.対人関係におけるコミュニケーションに対するニード)を評価可能である。具体的な手順としては、まずback translationの手法にて、日本語版を作成した。2. SCNS-SF34日本語版の標準化調査に際しては、適格患者を対象として、文書にて本研究の目的、方法などについて説明を行うとともに、本研究への参加に同意が得られた場合は、同意書に参加者本人の署名をしてもらった。本研究では、患者ニードの把握に基づいた個別的な包括的ケアを提供可能とするような支援システム、中でもわが国の医療システムを考え、看護師と医師との協働による、多職種コラボレイティブ・ケア・アプローチを開発することを目的とする。平成22年度は、計量心理学的手法にて、前年度に作成された、がん患者のニードの評価方法であるThe short-form Supportive Care Needs Survey(SCNS-SF34 : 1.身体状態および日常生活、2.医学的な情報、3.ケアや援助、4.心理的側面、5.対人関係におけるコミュニケーションに対するニード、の5つの下位尺度)日本語版の標準化を行った。なお、調査に際しては、適格患者を対象として、文書にて本研究の目的、方法等について説明を行うとともに、本研究への参加に同意が得られた場合は、同意書に参加者本人の署名をしてもらった。本研究では、患者ニードの把握に基づいた個別的な包括的ケアを提供可能とするような支援システム、中でもわが国の医療システムを考え、看護師と医師との協働による、多職種コラボレイティブ・ケア・アプローチを開発することを目的とした。最終年度は、がん患者のニード評価方法The short-form Supportive Care Need Surveyを用いて抽出された乳がん患者のニードを元に、多職種によるコラボレイティブ・ケア・モデルとして、看護師が中心となり、適宜他の医療スタッフと連携をとりながら、患者の個別的なニードに対処する介入法の有用性を検討する臨床試験を実施した。対象は術後乳がん患者で化学療法あるいは内分泌療法受療中の成人患者とし、27名の参加を得た。対象者の平均年齢は55+10歳(範囲32-72歳)であり、78%が既婚者、93%が12年以上の教育経験を有し、22%がフルタイムで就労していた。がんの臨床病期はII期が最も多く52%を占め、I期の37%が続いていた。がん治療に関しては、抗がん剤治療を受けているものが最も多く78%であり、内分泌療法55%、ハーセプチン12%と続いていた(重複回答)。実際の介入テーマは患者との話し合いで決定されたが、平均1.6個、中央値で2個のニードが取り扱われた。最も取り扱われる頻度が高かったものは再発不安で46%であり、家族との関係23%、がん治療による副作用20%、疼痛20%と続いていた。原則として介入(面接)の回数は計4回とし、介入を通して自身のニードの解決に結びつくような問題解決技法が学べるような内容も含めた。一方、一部感情状態やQOLについては有意な改善が認められた。

研究計画では、平成23年度までにSCNS-SF34日本語版の標準化を終えるとともにその関連要因や心理的苦痛および生活の質との関連の強さを検討する予定であり、現時点ではこれらを達成できているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。患者の個別的なニードを評価し、それを介入の標的とした看護師と精神科医が協働するコラボレイテイブケアモデルを作成し、パイロット研究の後、その有用性を検証するための臨床研究を実施する。
高分子電解質の孤立高分子鎖コンフォメーション解析

本研究では、高分子電解質であるDNAの単一鎖でみられる凝縮転移のコンフォメーション解析を行った。DNAのコンフォメーション変化は、荷電状態変化を伴い、両者の相関については未解明な部分が多い。直鎖状DNA分子が多価カチオン共存下で膨潤状態から単分子凝縮状態へ転移するDNA凝縮は、蛍光顕微鏡下での転移挙動の解析により、分子鎖全域に渡り不連続に生じる場合と、分子内相分離状態を経て転移が生じる場合に分類される。後者の転移の終状態では、DNAのリン酸基の負電荷がほぼ完全に中和されていることが電気泳動光散乱によって明らかとなっている。しかし、転移領域でのコンフォメーション変化と荷電状態変化との相関は未解明で、適切な実験方法も提案されていなかった。本研究では、蛍光顕微鏡下でDNAの自由溶液電気泳動を行い、コンフォメーション解析と荷電状態解析を同時に行った。その結果、転移領域で膨潤状態のDNAは一定の残留電荷を帯びたままであるが、凝縮鎖においてはブラウン運動解析によりほぼ完全な電荷中和が達成されていることが示された。これより、DNAのコンフォメーション変化と荷電状態変化との相関が解明された。また、遺伝子治療において治療用遺伝子を細胞内に導入する際に用いられるプラスミドDNAは、環状超らせん構造という複雑な構造を持つため、直鎖状DNAとは大きく異なるコンフォメーション変化を誘起する。本研究では、環状超らせんDNAについてもカチオン性物質添加時のコンフォメーション解析を行い、新しい折りたたみ機序を提案した。高分子電解質であるDNAは、多価カチオンの添加によりコンフォメーションを膨潤状態から単分子凝縮状態へ変化させる。従来、光散乱実験ではこの転移に伴う連続的な散乱曲線が得られていたが、蛍光顕微鏡下の転移挙動解析より、この転移は分子鎖全域に渡り不連続に生じる場合と、分子内相分離状態を経て転移が生じる場合の2種類に分類できることが判明した。しかし、転移領域でのコンフォメーション変化と荷電状態変化の相関は未解明であり、適切な実験方法も提案されていない状況にあったため、本研究では蛍光顕微鏡下でDNAの自由溶液電気泳動を行い、コンフォメーションと荷電状態を同時解析し、転移領域での両者の相関を解明することを計画した。これまでに倒立型蛍光顕微鏡のステージに固定可能な電気泳動チャンバーを作製し、DNAの自由溶液電気泳動に必要な仕様が備わっていることを確認した。この電気泳動チャンバーを用いてDNAの膨潤鎖と凝縮鎖が共存する転移領域にて蛍光顕微鏡観察を行った結果、膨潤鎖では一様な泳動が観察され、凝縮鎖ではブラウン運動が観察された。単一DNA凝縮体の粒径は透過電顕観察や動的光散乱実験から100-200nmであると報告されているが、蛍光顕微鏡下では単一DNA分子の凝縮鎖は輝点として観察される。そこで凝縮鎖に対応する輝点のブラウン運動について軌跡のビデオ画像解析を行い、DNA凝縮体の流体力学的半径を導出した。ブラウン運動を示す粒子の平均二乗変位は時間に比例し、その傾きよりブラウン粒子の拡散係数が得られ、Stokes-Einsteinの式より流体力学的半径が得られる。解析の結果、DNA凝縮体の流体力学的半径は50-110nmであった。この解析が可能であることは凝縮鎖についてはほぼ完全な電荷中和が達成されているからであり、DNA凝縮ではコンフォメーションのみならず、荷電状態も大きく異なることを示唆する。
粘性マスダンパー付き免震建物の最適設計手法開発と振動台実験による有効性の検証

粘性マスダンパーを免震構造物に導入するための基礎的検討として、(1)実物ダンパーの加力実験、(2)数値解析によるダンパーの具体的な設計事例、の2点を研究した。実験ではリアルタイムハイブリッドシミュレーション手法を用い、ダンパーについては動的アクチュエータを用いた動的加力実験で、ダンパーを導入する免震建物部分は数値解析で並行して実験および計算を実施した。その結果、ダンパーを建物モデルに入れた場合の挙動と同じ変位を実験で与え、非線形性能について把握した。数値解析では4種類のダンパー設計変数を最適設計手法を利用して決定しつつ、一般的なダンパーとの比較検討を通して、粘性マスダンパーの優位性を論じた。本年度は、本研究計画の中で数値解析に関する一連の検討を行った。まず数値解析を行うにあたって、免震建物モデルの設定を実在の免震建物などを参考に作成し、それに対する事前解析による検討から設定モデルの妥当性を検討した。その上で、本研究の骨子である粘性マスダンパーの解析モデルを作成するとともに、最適設計手法を行うためのプログラム製作を行った。その後、複数種類の地震動に対する粘性マスダンパー付き免震建物の応答特性を、一般的なオイルダンパーを用いた場合の応答特性との比較しながら検討した。まず最適設計手法を用いる前段階として、3種類のダンパーパラメーターに対するパラメトリックスタディを実施し、粘性マスダンパーの大まかな特性把握を目指した。ただしパラメトリックスタディの結果は芳しく無く、結果としては最適設計手法を用いざる負えないことを立証する結果となった。最適設計手法を用いた検討では、逐次二次計画法を用いた最適設計手法を3種類の設計変数と3種類の制約条件、そして1つの目的関数に関する最適設計問題を立て、それらを製作したプログラムで解いた。その結果、逐次二次計画法における利点である非線形性に対する頑強性から最適解は求めることができたが、弱点である多峰性の問題も浮かび上がり、結果として最適設計解が複数種類導出される結果となった。以上の結果について、実務設計者からの意見も取り入れつつ、実現可能である設計解を選定することができた。ただし、最適設計手法については今回試行した逐次二次計画法のほかに遺伝的アルゴリズムを用いた手法も考えられ、次年度はまずそれを試行し、最適設計解についてのより明確な解を模索していく。計画における解析部分について、その解析プログラムはすでに製作が修了しており、その結果についても一定の成果が得られたものと判断している。ただし、得られた最適設計解については改善の余地があることも本年度実施したパラメトリックスタディ結果より明らかになっており、まずは本研究の基盤となる数値解析結果についてより深い知見が必要であると判断した。そのため、本年度で終了する予定であった数値解析を来年度前半でも続けて実施することを鑑み、「おおむね順調に進展している」と判断した。本年度は、本研究計画の中でも実物ダンパーの開発・製作を行った。1年目で構築した数値解析手法と最適設計手法を用いて、さまざまな条件における数値解析を行った。それらの結果の中から、実験装置の規模を考慮して実現可能なサイズのダンパー諸元を決定し、それらについての開発・製作を行った。製作に関しては、国内メーカーとの数度の打ち合わせ、試作品の製作結果から、数値解析では最初考慮していなかった材料的な非線形挙動が強く示されることがわかり、非線形挙動を考慮した数値解析を別途行った。その結果、1年目の解析結果とは多少異なる結果が得られたものの、実験実施を優先し実現可能なダンパーの製作を行い、そのダンパーを完成させた。なお数値解析の結果では、1年もの解析結果と比べて本ダンパーの適用範囲がより限定されたものになることが示されてたが、研究全体の意義については失われていないものと判断している。また実験におけるダンパーと実験装置の取り付け冶具の設計および製作、また実験のための予備解析を行った。これらの予備解析から、本研究における実験結果の意義として、新たなダンパーの実際の動的特性の把握、そして想定している性能のダンパー実現性の検証があげられる。実験装置の準備として、もう一点新たに研究への導入として、リアルタイムハイブリッドシミュレーション手法の導入も検討し、その有用性および実現可能性を確認することができた。この手法では、動的実験部分と数値解析部分を同時進行で実施して、それぞれの結果を補完しあうことができる。ダンパーの開発については、すでに納品されて本年度はそれについての実験を開始しているところである。これらの実験についても計画通りに進んでおり、1年目および2年目の数値解析結果と併せて、進捗状況としてはおおむね順調であると判断している。本年度は、本研究計画の中でも実物ダンパーの加力実験と数値解析によるダンパーの具体的な設計事例を行った。実験ではリアルタイムハイブリッドシミュレーション手法を用い、ダンパーについては動的アクチュエータを用いた動的加力実験で、ダンパーを導入する免震建物部分は数値解析で並行して実験および計算を実施し、それぞれの結果を補完しあうことで小規模な実験施設で実建物をほぼ模擬した挙動を実験部分に与える手法である。リアルタイムハイブリッド実験は本研究で検討したダンパーの非線形特性に追随できるように、アクチュエータの制御にデジタルフィルタなどの処理を加える工夫を施すために小規模アクチュエータでの事前実験を行い、その後大型アクチュエータでの実験を実施した。その結果、大型動的アクチュエータでは想定したよりも大きな摩擦やノイズなどの不確定要素により、計画していた実験より小振幅での実験結果を得るにとどまったものの、提案したダンパーの非線形挙動の把握には成功した。