hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高性能フェライトを活用した小型広帯域UHFアンテナの開発

アンテナ利得、広い帯域幅のいずれも犠牲にせずにアンテナの小型化を実現するのは容易ではないが、本研究では、高周波特性に優れたフェライトを活用するとともに、携帯端末の筐体および基板グランド面も含む統合的な設計を行うことによって、小型で広帯域・高アンテナ利得のUHFアンテナの実現とマルチバンド化の可能性を追求した。具体的な応用例として、比帯域が40%(通信の場合の2倍)にも及ぶ地上波デジタルTV放送を十分に実用的な特性で受信できる携帯端末内蔵型のアンテナを試作・性能実証を目指した。逆L型のアンテナエレメントを基本形とし、アンテナエレメントを誘電体基板と超高周波まで高透磁率で低磁気損失なフェライト磁性薄板で挟み込んだ構造を採用するとともに、携帯電話端末の基板グランド面にスリットを複数個互い違いに入れることによってグランド側の実効的な長さを延長した構造のアンテナが、広帯域化・小型化・高感度化を同時に満足することを見出した。本アンテナの等価回路はLCRの直並列回路で表現され、複共振が起こることによって広帯域化が実現されること、アンテナエレメントの終端部の構造が複共振の周波数に大きな影響を与えており、この最適化が広帯域化に重要であることが分かった。実際にアンテナ試作して、地上デジタルTV放送帯をほぼ全域所望の特性でカバーできること、実用的に好ましい等方的な指向性であることなどを確認した。この構造のアンテナはUHF帯に加えて、1.8 GHz付近でも共振が起こり、六方晶フェライトなど極めて高周波で低磁気損失なフェライトを装荷すれば、アンテナとして使用できる可能性も電磁界シミュレーションで示された。得られた知見を応用して、高度交通システム(ITS、周波数755765 MHz)の情報受信用アンテナの設計、極軌道衛星からの気象観測データ受信用アンテナの設計・試作・動作実証も行った。携帯無線端末での地上波デジタルTV放送受信などでは、極めて広帯域に対応できるアンテナが求められているが、広帯域化・小型化・高感度化を同時に満足するアンテナの設計・実現は非常に困難である。本研究は、UHF帯で低磁気損失なフェライト磁性体の活用、および筐体や基板グランドも含む統合的な設計によって、小型で広帯域かつ高アンテナ利得のUHFアンテナの実現とマルチバンド化の可能性を追求することを目的としている。平成28年度は、アンテナ基本構造の提案とアンテナ特性向上の方策を明らかにした。小形アンテナを実現する方法として、高誘電率の誘電体のみの装荷は、アンテナのQ値を増大させ、帯域幅を減少する傾向がある。一方、磁性体は誘電率と透磁率の両方を持っているので、磁気損失の影響さえ抑制できれば、大きな波長短縮効果とアンテナ効率の向上が期待できる。アンテナ線を誘電体基板とNi-Zn-Cuフェライ板で挟み込んだ構造のアンテナを提案し、有限要素法での電磁界シミュレーションによってアンテナの電気的特性(VSWR、スミスチャート、リターンロス等)とアンテナ特性(放射パターン、アンテナ利得、帯域幅等)をシミュレーションしてアンテナを設計した。その際、1.UHF帯で低磁気損失なフェライトを活用することでの波長短縮効果によるアンテナの小型化を実現するとともに、フェライトの持つμとεでアンテナ放射部と自由空間とのインピーダンス整合をとった、2.磁気損失の影響を受けにくく、良好なアンテナ利得が得られるアンテナ構造に最適化した、3.基板のグランドパターンにスリットを導入して電流経路の実効長を延長させ、グランド面も含めた全体系でアンテナとして高効率に動作させる設計をした、4.インピーダンス整合回路が不要ですむ設計を行った。実際にアンテナの1次モデルを試作して、実用的なアンテナ特性が実現できることを実証した。平成28年度末時点において、当初、平成28年度に予定していた目的であるアンテナ基本構造を提案するとともに、アンテナ特性向上の方策を明らかにすることについて、特段の問題もなく研究は進捗し、予定通りの成果が得られた。携帯無線端末での地上波デジタルTV放送の受信では、極めて広帯域に対応できる(比帯域の大きい)アンテナが求められている。ところが、広帯域化・小型化・高感度化を同時に満足するアンテナの設計・実現は非常に困難である。本研究では、UHF帯で低磁気損失なフェライト磁性体の活用、および筐体や基板グランドも含む統合的な設計によって、小型で広帯域かつ高アンテナ利得のUHFアンテナの実現とマルチバンド化の可能性を追求することを目的とする。平成29年度には、前年度に実施したアンテナ設計の結果をベースに、マルチバンド化実現のためのデュアルモード動作の可能性を追求した。具体的には、筆者らが既に提案したフェライトを装荷した逆L型アンテナ(アンテナエレメントを誘電体基板とNi-Zn-Cuフェライト板で挟み込んだ構造)について、UHF帯の地上波テレビ放送周波数帯(470-710 MHz)(これを「1次共振」と呼ぶ)に加えて、1GHz超の高い周波数帯においても共振が起こってVSWR(電圧定在波比)が下がって良好なアンテナとして機能する現象(これを「2次共振」呼ぶ)が起こることを確認した。これら共振の発現メカニズムについて調査した結果、1次共振の発現は、ダイポールアンテナの等価回路であるLCR直列接続回路にLとCが並列接続された等価回路で非常に良く説明できること、この等価回路によってもたらされる複共振によってミスチャート上に表示されるインピーダンスの軌跡には滞留部分ができて、非常に広い帯域幅が実現されることが明らかになった。2次共振には当該アンテナのアンテナエレメント終端部が特に大きく影響を与えることが分かった。特段の問題もなく研究は進捗し、予定していた研究成果が得られた。

アンテナ利得、広い帯域幅のいずれも犠牲にせずにアンテナの小型化を実現するのは容易ではないが、本研究では、高周波特性に優れたフェライトを活用するとともに、携帯端末の筐体および基板グランド面も含む統合的な設計を行うことによって、小型で広帯域・高アンテナ利得のUHFアンテナの実現とマルチバンド化の可能性を追求した。具体的な応用例として、比帯域が40%(通信の場合の2倍)にも及ぶ地上波デジタルTV放送を十分に実用的な特性で受信できる携帯端末内蔵型のアンテナを試作・性能実証を目指した。逆L型のアンテナエレメントを基本形とし、アンテナエレメントを誘電体基板と超高周波まで高透磁率で低磁気損失なフェライト磁性薄板で挟み込んだ構造を採用するとともに、携帯電話端末の基板グランド面にスリットを複数個互い違いに入れることによってグランド側の実効的な長さを延長した構造のアンテナが、広帯域化・小型化・高感度化を同時に満足することを見出した。本アンテナの等価回路はLCRの直並列回路で表現され、複共振が起こることによって広帯域化が実現されること、アンテナエレメントの終端部の構造が複共振の周波数に大きな影響を与えており、この最適化が広帯域化に重要であることが分かった。実際にアンテナ試作して、地上デジタルTV放送帯をほぼ全域所望の特性でカバーできること、実用的に好ましい等方的な指向性であることなどを確認した。この構造のアンテナはUHF帯に加えて、1.8 GHz付近でも共振が起こり、六方晶フェライトなど極めて高周波で低磁気損失なフェライトを装荷すれば、アンテナとして使用できる可能性も電磁界シミュレーションで示された。得られた知見を応用して、高度交通システム(ITS、周波数755765 MHz)の情報受信用アンテナの設計、極軌道衛星からの気象観測データ受信用アンテナの設計・試作・動作実証も行った。今後、当初の計画に沿って研究を推進する。平成29年度には、平成28年度に行なったアンテナ設計結果をベースに、マルチバンド化実現のためのデュアルモード動作の可能性を追求する。具体的には、逆F型アンテナのモノポールアンテナ動作による1次共振と、アンテナ導体パッドと基板グランドを容量結合させることによるループアンテナ的挙動での2次共振が効果的に起こるアンテナ構造を考案する。続く平成30年度においては、アンテナエレメント部の長さが45mm以下(スマートフォンに内蔵可能なサイズ)のアンテナを試作して、所望のアンテナ特性(放射パターン、アンテナ利得、帯域幅、マルチバンド動作等)を計測し、目標とするアンテナ性能を実証するとともに、3年間のアンテナの設計・試作・評価を通して、本提案アンテナの基本設計指針を確立する。平成30年度は当該研究の最終年度である。アンテナエレメント部の長さが45mm以下(スマートフォンに内蔵可能なサイズ)のアンテナを試作して、所望のアンテナ特性(放射パターン、アンテナ利得、帯域幅、マルチバンド動作等)を計測し、目標とするアンテナ性能を実証するとともに、3年間のアンテナの設計・試作・評価を通して、本提案アンテナの基本設計指針を確立する。研究が独自で順調に進捗し、情報収集のための旅費が当初予定よりもかからなかったため。
HDL産生におけるABCA1ダイマー化機構の1分子イメージングによる解明

善玉コレステロールとして知られるHDLの産生機構を明らかにすることは、動脈硬化症の予防・治療にとって重要である。本研究では、TIRF顕微鏡を用いた1分子イメージングによって、HDL産生に必須の膜タンパク質ABCA1の挙動を観察し、ABCA1の細胞膜上でのダイマー化にはC末端のロイシンジッパー様モチーフが関与することを明らかにした。このモチーフを欠く変異体の産生するHDLは、野生型のそれと異なる特性を示した。また、ABCA1によるコレステロール排出を阻害する薬剤PSC833存在下では、ABCA1がダイマー化しにくいこと、ABCA1と相同性の高いABCA7は主にモノマーであることを見出した。ABCA1は善玉コレステロールとして知られるHDL産生に必須の膜タンパク質である。体内のコレステロール恒常性維持に重要な働きを担うにもかかわらず、ABCA1がどのようにして細胞内の過剰コレステロールを細胞外のapoA-Iへと受け渡してHDLを産生するのか、その機構には不明な点が多い。本研究代表者らは、HDL産生においてABCA1がダイマーを形成することを見出しているが、ダイマー化のメカニズム、生理的重要性は不明である。本研究においては、全反射照明蛍光(TIRF)顕微鏡を用いた1分子イメージングによって、細胞膜上のABCA1や脂質の挙動を観察し、HDL産生におけるABCA1ダイマー化機構を解明することを目的として解析を行っている。研究初年度にあたる平成27年度には、以下の成果が得られた。まず、ABCA1のC末端領域に存在するロイシンジッパー様モチーフの3つのロイシンをアラニンに置換した変異体ABCA1-3LAを作製したところ、HDL産生能を保持するにも関わらずダイマー化しにくいという結果が得られた。また、ABCA1発現によって培地中に産生されるHDLを回収し、HDL粒子の大きさを蛍光検出ゲルろ過クロマトグラフィー(FSEC)によって分離解析したところ、野生型ABCA1が大小2種類のHDL粒子を産生するのに対し、ABCA1-3LA変異体は主に小さなHDLを産生することを見出した。また、大小各サイズのHDLのピーク部分を分取して電子顕微鏡により観察した。ABCA1のダイマー化はC末端ロイシンジッパー様モチーフだけでは説明できないため、今後は細胞外領域などに注目し、ABCA1ダイマー化機構をさらに詳しく明らかにする。ABCA1のダイマー化機構および生理的重要性についてはまったく不明であったが、研究初年度には、これらに関する重要な知見が得られた。まず、ABCA1のC末端領域に存在するロイシンジッパー様モチーフがダイマー化に一部関与することを明らかにした。ダイマー化しにくいABCA1-3LA変異体タンパク質分子の細胞膜上での拡散係数は、ダイマーを形成して静止する野生型ABCA1より大きくなった。また、野生型ABCA1が大小二種類のHDL粒子を産生するのに対し、ダイマー化しにくい変異体では大きなHDL粒子の産生能が低下し、主に小さなHDL粒子を産生することを見出した。大小二種類のHDL粒子をゲルろ過クロマトグラフィーによって分取して電子顕微鏡観察したところ、それぞれ直径約14 nmと10 nmのディスク状の構造であることが分かった。以上、ABCA1のダイマー化には、C末端領域に存在するロイシンジッパー様モチーフが一部関与する可能性、ABCA1のダイマー化は、大きなHDL粒子を産生するために重要であるという生理的重要性を示唆する結果を得たことから、研究はおおむね順調に進展していると評価した。動脈硬化症を防ぐことは大きな課題であるが、ABCA1がどのように細胞内の過剰なコレステロールを排出してHDL(善玉コレステロール)を産生するのか、解明すべき点は多い。本研究代表者らは、ABCA1がダイマーを形成して細胞膜上で静止することを見出しているが、ダイマー化の機構や生理的意義は不明である。本研究においては、全反射照明蛍光(TIRF)顕微鏡を用いた1分子イメージングや生化学的解析によって、ABCA1と種々の変異体や他のABCタンパク質との挙動の比較、薬剤の影響などを検討した。最終年度には、免疫抑制剤シクロスポリンAの誘導体PSC833がABCA1の分子挙動に与える影響を検討した。PSC833はABCA1によるコレステロール排出活性を阻害するが、その作用機序は不明である。1分子イメージング解析を行ったところ、PSC833がABCA1分子の拡散性を上昇させることを見出し、PSC833はABCA1のダイマー化を抑制してコレステロール排出能を低下させることが示唆された。また、ABCA1よりもコレステロール輸送能の低いABCA7についても1分子解析を行ったところ、ABCA7は高い拡散性を示しダイマー化しないことを見出した。研究期間全体を通しては、ABCA1のC末端に存在するロイシンがABCA1のダイマー化に一部関わることを明らかにした。また、ABCA1は粒径の異なる大小2種類のHDL粒子を産生するが、ダイマー化しにくいABCA1変異体やABCA7は主に小さなHDLを産生することを見出し、ABCA1のダイマー化は大きなHDL産生のために必要な生理機能であることが示唆された。近年、血中HDLの量とともに、サイズや脂質組成などによって分類される質が重要であるという説が受け入れられている。本研究結果は、ABCA1のダイマー化がHDLの質の制御に寄与している可能性を示唆するものである。

本研究では、TIRF顕微鏡を用いた1分子イメージングによって、HDL産生に必須の膜タンパク質ABCA1の挙動を観察し、ABCA1の細胞膜上でのダイマー化にはC末端のロイシンジッパー様モチーフが関与することを明らかにした。このモチーフを欠く変異体の産生するHDLは、野生型のそれと異なる特性を示した。また、ABCA1によるコレステロール排出を阻害する薬剤PSC833存在下では、ABCA1がダイマー化しにくいこと、ABCA1と相同性の高いABCA7は主にモノマーであることを見出した。研究2年度目においては、ABCA1の細胞外領域がダイマー化に関与する可能性を検討するため、ABCA1の細胞外領域を他のABCタンパク質と入れ替えた各種変異体を作製し、ダイマー化の検討、HDL再生能、産生するHDLの大きさの評価を行う。また、ABCA1の細胞外領域にコレステロールが蓄積する可能性を検討し、これがダイマー化に関与するかどうかを検討する予定である。細胞生物学、生化学当初の実験計画と多少の変更が生じ、購入する試薬が減ったため。また、当初予定していた海外の学会への参加を見送ったため。次年度には、使用試薬の増加が予想され、物品費に使用する計画である。また、学会への参加が増えるため、旅費にも使用する予定である。
バングラディッシュにおける頬粘膜がんの分子疫学的解析

1.HPVメンブレンアレイシステムの構築各パピローマゲノムは相同性が高く、従来のハイブリダイゼーション法では各々のプローブが他の型のゲノム配列を認識してしまうことが多かった。今回試作したプロトタイプのアレイシステムでは6, 11, 16, 17, 18, 20, 21, 30, 31, 33, 34, 35, 39, 40, 42, 45, 47, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 58, 59, 61型のヒトパピローマウイルスゲノムをバックグラウンドなしに判別することが可能であった。2.HPVメンブレンアレイの検出感度評価細胞当り1ないし2コピーのHPV genomeが存在していることが報告されているSiHa細胞を出発材料としてシステムの感度の評価を行った。SiHa細胞では約100個の細胞が出発材料中に存在していれば、本メンブレンアレイにて検出できることが確認された。この結果は臨床材料を対象とした検索に十分使用可能であると考えられた。3.HPVメンブレンアレイによる臨床材料の解析すでにHPVにより発症していることが明らかとなっている、陰茎部のコンジローマ症例からgenomic DNAを抽出し、本システムによる解析を行った。従来のPCR法にてPCR陽性であった全ての症例でHPV genomeが検出された。さらに従来法では検出できなかった混合感染の検出を行うことができた。4.バングラディッシュサンプルの解析バングラディッシュ頬粘膜癌組織および正常粘膜、計63検体をコンセンサスPCR法あるいはDNAアレイ法にて解析した、全検体がHPV陰性であり、HPVとこれら発がん過程の因果関係は証明されなかった。平成13年度1.標本の病理学的分類およびDNA抽出バングラディッシュBIRDEM病院・Shaheed Suhrawardy病院・ダッカ大学歯科口腔外科にて採取された、口腔がん症例および口腔前がん病変の生検材料21症例を出発材料とした。陰性対照群として同一患者の健常側頬粘膜組織を使用した。症例の内訳は頬粘膜がん4症例、頬粘膜前がん病変5症例、頬粘膜潰瘍12症例であった。定法に従いgenomicDNAを抽出し定量を行った。ヒトパピローマウイルス(HPV)16,17,33型E6領域に対するプライマーを設定し、上記1.のDNAを出発材料としてPCRを行った。8症例を検索した範囲ではHPV遺伝子は検出されなかった。βグロビンの増幅は正常に行われており、本研究で行っている材料の採取法および保存法に問題がないことが確認された。3.p53ダイレクト・シークエンス法の最適化平成14年度に行うp53のシークエンス解析を行う上での実験方法の最適化を現在試行中である。平成13年度の研究費にて購入したシークエンサーを用いて、腫瘍細胞のgenomicDNAを出発材料とし、反応温度、時間およびプライマー設定の最適化を行っている。平成14年度の予定標本数を80症例程度まで増やし、さらに解析を続ける。HPVに関しては上記以外の型についての検討も行っていく。P53の他K-ras、Ha-rasの点突然変異解析の最適化も行っていく。平成14隼度においては、頬粘膜発がんとヒトパピローマウイルス感染の関連についての検索を行うに当たって、網羅的な解析を行うことを目的として、HPVメンブレンアレイシステムの構築を行った。

今回試作したプロトタイプのアレイシステムでは6,11,16,17,18,20,21,30,31,33,34,35,39,40,42,45,47,51,52,53,54,55,56,58,59,61型のヒトパピローマウイルスゲノムをバックグラウンドなしに判別することが可能であった。2.HPVメンブレンアレイの検出感度評価細胞当り1ないし2コピーのHPV genomeが存在していることが報告されているSiHa細胞を出発材料としてシステムの感度の評価を行った。SiHa細胞では約100個の細胞が出発材料中に存在していれば、本メンブレンアレイにて検出できることが確認された。この結果は臨床材料を対象とした検索に十分使用可能であると考えられた。3.HPVメンブレンアレイによる臨床材料の解析すでにHPVにより発症していることが明らかとなっている、陰茎部のコンジローマ症例からgenomic DNAを抽出し、本システムによる解析を行った。従来のPCR法にてPCR陽性でった全ての症例でHPV genomeが検出された。さらに従来法では検出できなかった混合感染の検出を行うことができた。平成15年度においては、平成14年度に構築したHPVDNAアレイシステムの適正化およびこれを用いたバングラデッシュ頬粘膜癌症例の解析を行った。1.HPVDNAアレイシステムの適正化各パピローマゲノムは相同性が高く、従来のハイブリダイゼーション法では各々のプローブが他の型のゲノム配列を認識してしまうことが多かった。平成14年度に試作したプロトタイプのアレイシステムでは6,11,16,17,18,20,21,30,31,33,34,35,39,40,42,45,47,51,52,53,54,55,56,58,59,61型のヒトパピローマウイルスゲノムをバックグラウンドなしに判別することを目標としたが、51型のヒトパピローマウイルスのスポットがクロスハイブリダイゼーションすることが判明した。システムとしての完成度を考慮し51型を本システムから削除した。2.HPVDNAアレイの検出感度評価子宮頚部細胞のサンプルを従来型のnested PCR法における検出法と感度比較を行った。いずれの症例においても検出率に差は認められずHPVDNAアレイではより多くの型に対応できることが明らかとなった。3.HPVDNAアレイによる臨床材料の解析すでにHPVにより発症していることが明らかとなっている、陰茎部のコンジローマ症例からgenomic DNAを抽出し、本システムによる解析を行った。従来のPCR法にてPCR陽性であった全ての症例でHPV genomeが検出された。バングラデッシュ症例漸80症例中、HPVDNAアレイシステムにて陽性と考えられる症例は認められなかった。
セロトニン受容体のアロマテース及びステロイドによる動態制御

アンドロゲンからエストロゲンへの合成酵素であるアロマテース-P450は、神経細胞に存在しており、脳の性分化に重要な役割を果たす。内側視索前野から分界条床核、内側扁桃体にかけての弓状領域(mPOAM)には、多くの性ステロイドが分布しているが、アロマテース-P450の発現においても、雄優位に性差があることをこれまでに報告してきた。本年度は、特にmPOAM領域に注目し、アロマテース-P450に領域特異性による性質の違いがあることを見いだしたので報告する。本課題では、精巣摘出、副腎摘出を行った雄ラット脳内アロマテースにおける領域特異的な性ステロイドの制御について、in situ hybridization法及び免疫組織化学法を用い、胎生期、新生期及び成獣ラット脳内のmPOAMと扁桃体中心核(CAm)における卵巣由来のアロマテースmRNA及びアロマテース蛋白質発現の比較を行った。精巣摘出処理および副腎摘出処理したラットは、液性情報であるステロイドホルモン(17β-エストラジオール;2μg/rat/day、テストステロン;1mg/rat/day、ジヒドロテストステロン;1mg/rat/day)を各々6日間投与した。mPOAMにおいてこれら全ての性ステロイド投与群は、コントロール群に比べ、アロマテース-P450発現を上昇させたが、一方で、Camでは、その影響が認められなかった。mPOAMやCamにおいてアロマテース蛋白質は、発現していたが、mRNAは、mPOAMにのみ発現が見られ、Camでは、検出されなかった。つまり、生殖腺由来の脳内アロマテース-P450の上昇は、領域特異的であり、そのmRNA発現が異なることからCamにおけるアロマテース-P450は、mPOAMにおけるアロマテース-P450と異なるアイソザイムを持つ可能性が示唆された。また、mPOAMやCamには、ハンチンチン関連蛋白質1(HAP1)が分布することがわかっており、HAP1とステロイドレセプターの共存が認められた。1.セロトニンとステロイドホルモンレセプターの共存関係の解析1)海馬CA1領域に注目し、免疫組織化学法を用いて、エストラジオール(E2)とコルチコステロン(CS)の副腎摘出術(ADX)、生殖腺摘出術(GDX)後の雌雄成獣ラットの脳中グルココルチゴイドレセプター(GR)に対する生殖腺および副腎ステロイドの影響を調べた。ADX群の雄ラットでは、海馬の核内GRが減少し細胞質へ移行したが、雌ラットでは、核内に残存していた。GDX+ADX群雌のGRは、GDX+ADX群の雄と同様に、核及び細胞質に散在して発現しており,これら細胞質のGRは、CSにより再び核内移行することが明らかとなった。更に、海馬のGRに対するADXの性的二形成の影響は、生殖腺のホルモンに起因し、E2投与(2.5、25、200μg/rat/day)の結果より、E2低量投与と投与期間に依存的してGRが核内へ移行するという免疫組織化学的証拠を得た。生殖腺と副腎のクロストークは、海馬のGRを制御する上で重要な役割を果たしうつ病のようなストレスに関連する疾患に大きく関与するものと考えられた。本課題については、論文(研究発表参照)にて発表した。2)中脳背側縫線核(DRN)のセロトニン(5-HT)ニューロンにおいて、雌雄成獣ラットおよびマウスのエストロゲンレセプターα、β(ERα.ERβ)、アンドロゲンレセプター(AR)の共存関係について免疫組織化学法による光学顕微鏡レベルの解析を行った。免疫二重染色では、多くの5-HTニューロンが、特に雌雄マウスのrostral DRNで、ERα及びERβと共存していた。2.セロトニンレセプターの脳内分布成獣ラット雄の内側扁桃体(mAMG)におけるセロトニン2Cレセプター(5-HT2CR)に注目し、精巣摘出(TX)群、TX+ADX群および対照群を免疫組織化学法を用いて光学顕微鏡レベルで比較した。5-HT2CRは、mAMGに豊富に分布しており、その一部は、AR、ERα、ERβと共存していることが認められた。なお、本年度行った上記課題における光学顕微鏡レベルの解析は、プラネトロン画像解析装置を用いて行った。1.セロトニン(5HT)とステロイドホルモン受容体の共存関係について中脳背側縫線核のセロトニンニューロンに注目し、セロトニンとエストロゲンレセプターα(ERα)、エストロゲンレセプターβ(ERβ)、アンドロゲンレセプター(AR)との共存関係における性差及び種差を明らかにする目的で、雌雄成獣ラット及びマウスの5HT、ERα、ERβ、ARを免疫組織化学法により検討した。その結果、免疫二重染色法を用いたマウスでは、5HTとARとの共発現はほとんど見られなかったが、背側縫線核のセロトニンニューロンの前脳や辺縁系に投射する亜核に5HTとERα、ERβが共発現しており、これらのニューロンは、主にエストロゲンで修飾される可能性が示唆された。本課題については、研究発表に示す論文(Neuroscience Research 49,2004,185-196)にて発表した。また、新たにハンチントン病原因遺伝子関連蛋白質であるHAP1が中脳背側縫線核にも存在することを報告しており(研究発表参照)、HAP1がセロトニンやステロイドホルモンの制御を受ける可能性も示唆された。2.セロトニン

レセプター(5HTR)とステロイドホルモンレセプターとの共存関係について成獣雄ラットを用い、5HT1AR、5HT1BR、5HT2AR、5HT12BR、5HT2CRについて、免疫組織化学法を用いて形態学的に検討した。その結果、攻撃行動や生殖機能に関わり、性分化の中心的領域であると言われる内側扁桃体に、5HT2CRは多く分布していた。次いで、内側扁桃体には、性ステロイドホルモンレセプターも豊富に分布していることから、これらステロイドホルモンレセプターと5HT2CRが同一ニューロンで共存することを確かめるために二重染色を試みた。その結果、ERβを発現しているニューロンに5HT2CRの陽性反応が観察され、同様に、ARを発現しているニューロンにも5HT2CRの陽性反応が観察された。アンドロゲンからエストロゲンへの合成酵素であるアロマテース-P450は、神経細胞に存在しており、脳の性分化に重要な役割を果たす。内側視索前野から分界条床核、内側扁桃体にかけての弓状領域(mPOAM)には、多くの性ステロイドが分布しているが、アロマテース-P450の発現においても、雄優位に性差があることをこれまでに報告してきた。本年度は、特にmPOAM領域に注目し、アロマテース-P450に領域特異性による性質の違いがあることを見いだしたので報告する。本課題では、精巣摘出、副腎摘出を行った雄ラット脳内アロマテースにおける領域特異的な性ステロイドの制御について、in situ hybridization法及び免疫組織化学法を用い、胎生期、新生期及び成獣ラット脳内のmPOAMと扁桃体中心核(CAm)における卵巣由来のアロマテースmRNA及びアロマテース蛋白質発現の比較を行った。精巣摘出処理および副腎摘出処理したラットは、液性情報であるステロイドホルモン(17β-エストラジオール;2μg/rat/day、テストステロン;1mg/rat/day、ジヒドロテストステロン;1mg/rat/day)を各々6日間投与した。mPOAMにおいてこれら全ての性ステロイド投与群は、コントロール群に比べ、アロマテース-P450発現を上昇させたが、一方で、Camでは、その影響が認められなかった。mPOAMやCamにおいてアロマテース蛋白質は、発現していたが、mRNAは、mPOAMにのみ発現が見られ、Camでは、検出されなかった。つまり、生殖腺由来の脳内アロマテース-P450の上昇は、領域特異的であり、そのmRNA発現が異なることからCamにおけるアロマテース-P450は、mPOAMにおけるアロマテース-P450と異なるアイソザイムを持つ可能性が示唆された。また、mPOAMやCamには、ハンチンチン関連蛋白質1(HAP1)が分布することがわかっており、HAP1とステロイドレセプターの共存が認められた。
皮膚線維化疾患特異的環状RNAの発現・機能解析

平成30年度は、全身性強皮症やその他の皮膚線維化疾患の皮膚組織からRNAを抽出し、当初の予定通り過去にヒトで報告数が多い環状RNAの中から、皮膚線維化疾患の病変部皮膚で特異的に発現変化しているものを予備実験よりも対象の環状RNA(10種類以上)、症例数(10例以上)や対象疾患(4つ以上)を増やし、realーtime PCRを用いての同定を試みたが、正常皮膚との間に有意差を得ることができなかった。そこで、「研究が当初計画どおりに進まない時の対応」に記載した通り、強皮症皮膚由来の培養線維芽細胞を用いてアレイを行なった。アレイの結果、正常線維芽細胞に比べて強皮症線維芽細胞で発現が変化しているもののうち、50以上のリードを有しtaqmanシステムで検出できる環状RNAとして、ある環状RNA(X)に注目した。一方、正常線維芽細胞において環状RNA Xをレンチウィルスを用いて強制発現させたところ、I型コラーゲンやCTGFの蛋白発現が抑制された。一方、mRNA発現は変化しなかったためpostーtranscriptionalな変化と思われた。また、強発現により細胞数も減少するため、強皮症線維芽細胞においてfunctionalな環状RNAである可能性が示唆された。すでに平成30年度の研究計画については完了し、平成31年度以降に計画していた血清中環状RNAの解析に進んでいるため。現在、同定された強皮症の疾患特異的・機能的環状RNAの血清中濃度の疾患マーカーとしての有用性を評価するため、血清からRNAを抽出し、特異的環状RNAが実際に血清中にも発現しているかを少数のサンプルを用いてreal-time PCRで確認している。今後、血清中での発現が確認された環状RNAについては多数の患者群で血清環状RNA濃度を測定し、正常対照群や他疾患との比較を行い診断マーカーとしての評価をする。さらに患者群において臨床症状との相関を調べて病勢マーカーとしての評価も行う。具体的には、例えば全身性強皮症においてはスキンスコアや皮膚潰瘍および肺病変・腎病変の有無との相関を調べる。すでに研究室に存在する試薬を使用したため予算の余裕ができた。そのため、来年度は当初よりも症例数やサンプル数を増やした解析が可能になると考える。
総合病院の看護師に対するSBIRTの教育プログラムの有効性と導入課題に関する研究

本研究は、1総合病院の看護師がアルコール使用障害などの危険な飲酒に該当する入院患者をスクリーニングし、適切な支援に紹介する一連の方法(SBIRT)について、講習を受け、実践したことによる変化を明らかにすること、2SBIRT導入の課題を明らかにすることを目的とする。平成30年度は、2019年1月に、研究協力機関(総合病院)の看護師を対象としたSBIRTに関する講習を実施し、講習前の質問紙調査を実施した。調査対象となった看護師163名に質問紙を配布し、140名(有効回収率85.9%)の有効回答を分析した。対象者の平均年齢は34.9歳、性別は女性118名、男性18名であった。アルコール依存症の人に関わった経験がある看護師は、138名のうち100名(71.4%)であった。2014年に施行されたアルコール健康障害対策基本法の概要について「知っている」と回答した看護師は、140名のうち14名(10.0%)であった。SBIRTの概要についての知識は、「知っている」と回答した看護師は140名のうち19名(13.6%)であった。SBIRTの実施に関する認識は、重要度の平均4.7、自信度の平均4.0であった。勤務場所における危険な飲酒に該当する患者の割合の認識は、平均約18%であった。アルコールに関連した問題のある患者に対する態度尺度(日本語版AAPPQ)の平均値は、合計105.7、下位尺度の役割適性20.0、役割正当性15.4、役割サポート11.2、モチベーション18.5、仕事に特有の自尊心22.9、仕事満足感16.9であった。看護師の飲酒率は76.3%で、AUDIT-Cの平均2.7、AUDITの平均3.8であった。SBIRTに関する講習と実践に伴う看護師の変化と、SBIRT導入の課題は、3か月後の2019年4月に質問紙調査を実施し、検討する。研究協力機関(総合病院)の共同研究者と連携し、看護師を対象としたSBIRTに関する講習と講習前の質問紙調査を実施した。次年度2019年4月に、講習3か月後の調査を実施する予定である。危険な飲酒に該当する患者に対して、リエゾン精神看護専門看護師が使用するパンフレットは、引用・参考元の四日市アルコールと健康を考えるネットワーク、および久里浜医療センターの許諾を得て、介入に使用されている。現在、リエゾン精神看護専門看護師の要望に合わせて、より分かりやすいパンフレットに修正することを検討している。2019年4月に実施する3か月後の調査結果を含めて、研究の結果を分析し、学会発表と論文により、結果を公表する。本研究の目的は、1アルコール依存症や有害な使用などのアルコール使用障害の患者を早期に発見し、適切な介入や専門治療につなげるアプローチ(SBIRT)を、総合病院の看護師が導入・実践するための教育プログラムを作成することである。また、2教育プログラムの効果を検証し、SBIRTの導入を促進・阻害する要因と課題を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、目的1に該当する教育プログラムを作成し、研究協力機関(一般病院)におけるプログラムの実施に向けて、研究代表者所属機関の倫理委員会の審査を受け、研究許可の承認を得た(承認番号28055)。教育プログラムの主な内容は、アルコール依存症と使用障害の定義と実態、飲酒の心身への影響および健康障害、早期介入により期待される効果、アルコール依存症と診断されるまでの患者の体験談、回復した患者の例、SBIRTの資料と動画教材、病棟などにおけるSBIRT導入の方法、導入に「取り組む理由」、「取り組まない理由」のグループワーク等である。また、アルコール健康障害とSBIRTに関して、看護師に必要な専門知識を総説にまとめた。さらに、研究協力機関(一般病院)の看護部門に、研究の協力およびプログラムの実施について説明を行い、導入しやすいSBIRTの資料の検討と、研究協力機関の倫理委員会で承認を得る手続き、教育プログラムの実施時期(前期実施群、後期実施群)の調整を行っている。SBIRTの教育プログラムの作成と、導入しやすい資料の検討は、看護師へのSBIRTの教育と普及の一助になり、アルコール使用障害の看護の質の向上に寄与し得ると考えられる。また、教育プログラムの実施は、SBIRT導入を促進する知識と技術、自信度と導入の動機づけを向上させると予測される。平成28年度は、総合病院の看護師を対象としたSBIRTの教育プログラムを作成し、研究協力機関(一般病院)におけるプログラムの実施に向けて、研究代表者所属機関の倫理委員会の承認を得た(承認番号28055)。さらに、研究協力機関(一般病院)の看護部門に、研究の協力およびプログラムの実施について説明を行い、導入しやすいSBIRTの資料の検討と、研究協力機関の倫理委員会で承認を得る手続きを開始している。教育プログラムの実施とSBIRT導入後のインタビュー調査は、研究協力機関の倫理委員会の承認後、29年度内を予定している。本研究の目的は、1アルコール依存症や有害な使用などのアルコール使用障害の早期発見と適切な介入(SBIRT)を、総合病院の看護師が導入・実践するための資料、教育プログラムを作成することである。また、2教育プログラムの効果を検証し、SBIRTの導入を促進・阻害する要因と課題を明らかにする。

平成29年度は、研究分担者、および研究協力機関(総合病院)の共同研究者である総看護師長と連携して、SBIRT(screening, brief intervention and referral to treatment)に使用するパンフレットを作成した。パンフレットの内容は、四日市アルコールと健康を考えるネットワークの各種資料、および国立病院機構久里浜医療センターのホームページの資料(平成24年度厚労科研による冊子集)をもとに、病棟で使用しやすく、患者様に分りやすい冊子に編集した。パンフレットの作成に当たり、引用・参考文献の使用について、四日市アルコールと健康を考えるネットワークの許諾を得た。また、久里浜医療センターの許諾を得るための準備を進めている。また、主にSBIRTの導入を予定している病棟の看護師を対象とした教育プログラムを、平成28年度に作成し、その内容の検討と更新を行った。さらに、教育プログラムの実施と調査について、研究協力機関の共同研究者および担当者と打ち合わせを行い、具体的な時期や実施方法の調整を図った。以上の研究計画について、研究協力機関の倫理委員会に申請し、承認を得た。教育プログラムの実施と調査は、病棟再編後の平成30年度から実施する予定となっている。平成29年度は、研究協力機関(総合病院)の共同研究者とも連携して、導入しやすいSBIRTの資料(パンフレット)を作成し、研究協力機関の倫理委員会の承認を得られたこと、具体的な実施方法を計画できた点において、順調に進行したと言える。しかし、教育プログラムの実施と調査については、研究代表者・分担者、研究協力機関のスケジュールが合わず、研究の進行は予定より遅れている。本研究は、1総合病院の看護師がアルコール使用障害などの危険な飲酒に該当する入院患者をスクリーニングし、適切な支援に紹介する一連の方法(SBIRT)について、講習を受け、実践したことによる変化を明らかにすること、2SBIRT導入の課題を明らかにすることを目的とする。平成30年度は、2019年1月に、研究協力機関(総合病院)の看護師を対象としたSBIRTに関する講習を実施し、講習前の質問紙調査を実施した。調査対象となった看護師163名に質問紙を配布し、140名(有効回収率85.9%)の有効回答を分析した。対象者の平均年齢は34.9歳、性別は女性118名、男性18名であった。アルコール依存症の人に関わった経験がある看護師は、138名のうち100名(71.4%)であった。2014年に施行されたアルコール健康障害対策基本法の概要について「知っている」と回答した看護師は、140名のうち14名(10.0%)であった。SBIRTの概要についての知識は、「知っている」と回答した看護師は140名のうち19名(13.6%)であった。SBIRTの実施に関する認識は、重要度の平均4.7、自信度の平均4.0であった。勤務場所における危険な飲酒に該当する患者の割合の認識は、平均約18%であった。アルコールに関連した問題のある患者に対する態度尺度(日本語版AAPPQ)の平均値は、合計105.7、下位尺度の役割適性20.0、役割正当性15.4、役割サポート11.2、モチベーション18.5、仕事に特有の自尊心22.9、仕事満足感16.9であった。看護師の飲酒率は76.3%で、AUDIT-Cの平均2.7、AUDITの平均3.8であった。SBIRTに関する講習と実践に伴う看護師の変化と、SBIRT導入の課題は、3か月後の2019年4月に質問紙調査を実施し、検討する。
睡眠調節に関与する生体リズム調節機構と恒常性維持機構との機能的連関の解明

視覚が健常なFRT患者の内因性概日リズム周期(τ)を、外界の24時間周期に同調している健常対照者のそれと比較した。6名のFRT患者と17名の健常対照者が、強制脱同調プロトコルという特殊な手法により各個人の体内時計の一日の長さ(τ)が算出された。FRT患者のτは、中間型生活者のそれと比較して有意な延長を示したが、夜型生活者との有意な差はみられなかった。本研究の知見は、FRTという難治性の睡眠障害の発症メカニズムにτの延長という概日リズム機能の障害が関与することを示唆するが、睡眠恒常性の異常などの複数の要因が多層的に関与していると考えられる。睡眠はヒトにおける基本的欲求のひとつであり、適切に充足されない場合、心身のさまざまな不調につながる。不充分な睡眠の評価と対策を行うにあたって、個人内・個人間で変動する睡眠の必要量とその規定因子を同定することが重要である。近年、睡眠の量的な調節を行う恒常性維持機構と生体リズム調節機構との機能的連関が指摘されている。本研究では、睡眠調節における生体リズム調節機構と恒常性維持機構との関連を検証することを目的とした。6名のFRT患者と17名の健常対照者(9名の中間型生活者と8名の夜型生活者)が、強制脱同調プロトコル(FD)に従って、7日間、28時間周期の睡眠覚醒スケジュールに導入された。FD前後のコンスタントルーチン法によって測定されたメラトニン位相の差分により各個人のτが算出された。FRT患者のτは、中間型生活者のそれと比較して有意な延長を示したが、夜型生活者では広い分散を示し、FRT患者との有意な差はみられなかった。さらに、FRT患者におけるメラトニン分泌リズムのτは、未治療期の睡眠-覚醒サイクルのτとは有意な相関を示さなかった。本年度は睡眠の回復評価実験の実施に着手した。回復評価実験では、中間型の日周指向性を示す4名の若年健常男性(2026歳)を対象に、12時間の回復睡眠をとらせる睡眠延長プロトコル(SEP)と、SEPによって推定された個人の必要睡眠量の50%に睡眠を短縮する睡眠制限プロトコル(SRP)とを連日行った。消灯時間を12時間に延長したSEP1日目に、平均10.99時間の総睡眠時間(TST)を示し、以降、SEPの進展に伴いTSTが漸減し、おおむね延長5日目から7日目で定常状態となった。SEP最終日のTSTは平均8.52時間で先行研究と近似した値が得られたが、TSTが定常となった延長5日目から最終日までの平均TST(推定必要睡眠量)は8.09時間から9.41時間まで広い分散を示した。この推定必要睡眠量はMEQ得点と有意な相関を示し、夜型ほど短く朝型ほど長いという関係が得られた(r=0.972)。また、推定必要睡眠量に対する延長1日目の相対値は有意ではないものの、夜型ほど高く朝型ほど低いという関係がみられた(r=-0.858)。本結果は、少人数のデータながら、日周指向性という生体リズムの表現型によって必要睡眠量や睡眠回復能力が異なることが示唆するものである。13泊14日からなる睡眠の回復評価実験の準備及び実施を行う上で予想よりも時間がかかったが、すでに着手済で、課題遂行上の問題はないと判断している。実施手法を確立した睡眠の回復評価実験を引き続き実施していき、最終的には対象者数を16名まで増やす。年内を目処に成果をまとめて学術雑誌・学会を通じて発表していく。次年度上半期は実験の実施を中心的に進め、主に人件費・謝金の執行を行う。まとまった成果が得られる時期を秋季以降と想定し、各種解析に必要な物品、人員の手配、学術雑誌への投稿、国内外の学会での成果発表を行い、全体的な執行を進める。
ボワロー詩学の美学的、思想史的研究

今回の研究量申請の狙いは、十余年に及ぶボワロー詩学の研究を、いくつかの点でまとめることにあった。その第1は、総論的な研究の展開で、総論合体の計画のうち約半分について、本年度中に最初の草稿を起草し、現在『詩学』の本文校訂についてのまとめを行っている。この草稿は自分でワープロに入力してあるが、他の部分の研究との相関関係がつよいので、現状ではそのまま公表する形にはなっていない。第2は、詩釈部分のノートをワープロに入力することであるor、これについては本年度はほどんど行う余裕がなかった。第3は、本年度の主たる作業であり、報告書として公表する予定である仕事にあたるものであって、コンピューターによる索引づくりである。本年度新たに外注にだして入力させたテクストで以て、ボワローのすべての著作をフロッピー・ディスクに収録したことになる。当然、それに平行して、索引づくりのためのテクストの加工の作業を行ない、現にそれを継続している。テクストの本体はフランスのもので、縮約形が多いというフランス語の特色のために、テクストの加工に思わぬ時間をとられて、作業は手間どっている。最終的に公表を予定しているものは、『詩索』の用語一覧表及びその全語量の索引、そしてその中から選んだ重要な語量に関して、全著作を対象とするConcordanceである。計画調書に記した通り,本研究は読解と総合的解釈に分れる.本年度主として行ったのは前者であり,後者については来年度にかなりの進展を予定している.本年度行った読解作業について言えば,これも計画調書に記したように,私の読解の仕事そのものが,集約もしくは整理の段階にあり,ノートの形である原稿をワープロに入力することと,読解のための基礎資料としてコンピューターに原テクストを入力してテクストデータベースを作成することが,主たる課題であった.ワープロ入力に関しては,私自身も第4の数の読解を半分近く行ったが,業者に外注した分について言うなら,私のノートが悪筆であるため判読に時間がかかり,期待したほどの分量を消化することはできなかったものの,予定した最低限度(第1の数の読解分)はクリヤしたし,第3の数の3分の1ほどをこなすことができたのは大きな収獲であった.(ただしこれらは決定稿ではない).テクストデータベースの方は,既に同程の仕事を行っている研究者の指導をうけつつ,入力方式を決定し,外注によって,入力作業を精力的に行った結果,ほぼボワローの全作品を入力するなどが立った.このデータベースを利用して,さしあたり語彙索引を作成することを考えているがその他の利用法をさぐることが来年度の仕事になる.今回の研究量申請の狙いは、十余年に及ぶボワロー詩学の研究を、いくつかの点でまとめることにあった。
原料ガスの選択光励起による高品質窒化シリコンの推積と量子界面構造の形成

本研究では光化学反応の選択性を活用して低温(300500°C)で高品質の窒化シリコンを推積し、ゲート絶縁膜として活用しうる優れた量子界面構造を形成することを目的としている。原料にSiH_4とNH_3を用いて、低圧水銀灯を光源とする直接光CVD法により、窒化シリコンを推積する。窒化シリコンの推積における気相反応を「その場観測」し、その解析結果を推積条件にフィードバックすることにより所期の良好な量子界面特性を得た。以下に具体的な結果を示す。[気相反応]推積中の気相反応を時間分析質量分析法により解析した。NH_3/SiH_4ガス組成が小さい場合は気相中にSiH_xラジカルが、中程度のNH_3/SiH_4ガス組成ではSi_xN_yH_zラジカルが、NH_3/SiH_4ガス組成の大きい場合にはNH_2ラジカルが多いことを示した。[量子界面特性]金属/窒化シリコン/シリコン(MIS)構造を形成し、量子界面特性を測定した。気相中にNH_2ラジカルが多く存在する推積条件で窒化シリコンを推積すると、界面準位密度と固定電荷密度とがともに多くなる。気相中にSiH_xラジカルが多くなると窒化シリコン膜の禁制帯幅が減少すると考えられ、量子界面への注入電荷量の増大をまねく。気相中にSi_xN_yH_zラジカルの多い条件で推積すると、界面準位密度は小さくなり、良好な量子界面特性が得られる。[2段階推積]以上の結果をもとに、まず膜厚6nm程度を界面準位密度が最小になる条件で推積し、その後、十分な推積速度の得られる条件で推積する2段階推積により、界面準位密度3×10^<10>cm^<-1>eV^<-1>を示すゲート絶縁膜として有望な窒化シリコン/シリコン量子界面構造を得た。
スペクトル確率法による不確定な外力下での不確定な高次元非線形系の動的応答解析手法

地震工学をはじめとする広範な工学分野において,計算機の処理の能力の向上により,構造物の挙動の精緻な解析が可能となってきている.しかし,工学的問題においては不確定性が不可避な因子も多く,例えば,地震動特性や構造物の強度に不確定性を見込むことは本質的な問題である.地震応答解析の場合,入力波の不確定性の程度が大きく,また,非線形応答解析の場合,部材の非線形挙動が応答に与える影響も大きく,モンテカルロ法の計算量が膨大になったり,近似誤差が蓄積して実用的な精度を確保できない等の問題を有することも多い.本研究は,そのための効率的かつ実用的な解析手法の開発を目指すものである.最終年度である19年度には,従来の検討に基づき,地震動波形の不確定性を含めた表現手法の整理を行い,ウェーブレット表現の有用性とウィグナー分布に対する優位性を整理した.この成果を援用し,解析信号ウェーブレットを用いることで,構造物の非線形応答の時間周波数特性を考慮して入力地震動を合成する手法も定式化した.また,不確定性を有する構造物の地震応答解析で用いる際に入力波の違いの影響を考慮するための手法として,地震波形の時間周波数特性に基づく類似性の評価手法についてもとりまとめた.以上の成果に基づき,実際の強震記録における不確定性の表現やその類似性の検討を行い,適切な結果を得た.また,断層パラメタの不確定性を考慮した上で波形を合成する具体的な手法の開発も行い,その成果をとりまとめた.なお,これらの成果の一部は国際的な学術論文誌へ投稿されている.(656文字)地震工学をはじめとする広範な工学分野において,計算機の処理の能力の向上により,構造物の挙動の精緻な解析が可能となってきている.しかし,工学的問題においては不確定性が不可避な因子も多く,例えば,地震動特性や構造物の強度に不確定性を見込むことは本質的な問題である.地震応答解析の場合,入力波の不確定性の程度が大きく,また,非線形応答解析の場合,部材の非線形挙動が応答に与える影響も大きく,モンテカルロ法の計算量が膨大になったり,近似誤差が蓄積して実用的な精度を確保できない等の問題を有することも多い.本研究は,そのための効率的かつ実用的な解析手法の開発を目指すものである.17年度は,地震動の不確定性のモデル化のための基礎資料とするため,複素ウェーブレット関数を用いたウェーブレット解析手法を用いて,実際の強震記録を用いて,本震や複数の余震の強震観測記録に基づく解析をおこなった.これにより,本震と余震の類似性などについての基礎的な地圏を収拾した.また,スペクトル確率手法についても,これまでに開発した手法に基づいて非線形動的問題へ適用可能なプログラムを構築した.不確定性を有する地震波を入力として,バイリニア降伏特性等の非線形挙動を示す構造系を対象とした数値シミュレーションを実施し,解析の安定性等について検討した.解析は,線形系及び非線形性の弱い系を対象として行い,この計算結果に基づき,適用範囲やアルゴリズムの有効性についての知見を得た.不確定性や非線形性の強い問題においては従来の手法を適用するだけでは十分な精度が得られないことが明らかになり,新たな対処法を高じる必要が認められた.そのための検討も行い,最終的な方法論は確立していないが,対処法の概ねの方向性については提案をすることができ,その有効性について,予備的な検討を行うことができた.(774文字)地震工学をはじめとする広範な工学分野において,計算機の処理の能力の向上により,構造物の挙動の精緻な解析が可能となってきている.しかし,工学的問題においては不確定性が不可避な因子も多く,例えば,地震動特性や構造物の強度に不確定性を見込むことは本質的な問題である.地震応答解析の場合,入力波の不確定性の程度が大きく,また,非線形応答解析の場合,部材の非線形挙動が応答に与える影響も大きく,モンテカルロ法の計算量が膨大になったり,近似誤差が蓄積して実用的な精度を確保できない等の問題を有することも多い.本研究は,そのための効率的かつ実用的な解析手法の開発を目指すものである.18年度は,地震動の不確定性のモデル化のため,複素ウェーブレット関数を用いたウェーブレット解析手法を用いて,実際の強震記録を用いて,本震や複数の余震の強震観測記録に基づく解析をおこなった.これにより,本震と余震の類似性などについての定量的に評価する手法を定式化した.特に,時間周波数平面上での解像度が優れるが2次形式となるWigner分布と解像度は低いが一次形式で表現できるという利点を有するウェーブレットによる表現法の比較を行い,後者の利便性を確認した.また,スペクトル確率手法による非線形動的問題への適用について数値解析に基づく基礎資料とするため,モンテカルロ法によるばらつきの評価を行い,その定量的な検討のため,情報量の概念を用いた整理を行うと共に,学習理論による波形剛性手法を用いて,その最適化を図る手法についても検討した.これらの成果は,最終年度の数値シミュレーションに反映される.(675字)地震工学をはじめとする広範な工学分野において,計算機の処理の能力の向上により,構造物の挙動の精緻な解析が可能となってきている.

しかし,工学的問題においては不確定性が不可避な因子も多く,例えば,地震動特性や構造物の強度に不確定性を見込むことは本質的な問題である.地震応答解析の場合,入力波の不確定性の程度が大きく,また,非線形応答解析の場合,部材の非線形挙動が応答に与える影響も大きく,モンテカルロ法の計算量が膨大になったり,近似誤差が蓄積して実用的な精度を確保できない等の問題を有することも多い.本研究は,そのための効率的かつ実用的な解析手法の開発を目指すものである.最終年度である19年度には,従来の検討に基づき,地震動波形の不確定性を含めた表現手法の整理を行い,ウェーブレット表現の有用性とウィグナー分布に対する優位性を整理した.この成果を援用し,解析信号ウェーブレットを用いることで,構造物の非線形応答の時間周波数特性を考慮して入力地震動を合成する手法も定式化した.また,不確定性を有する構造物の地震応答解析で用いる際に入力波の違いの影響を考慮するための手法として,地震波形の時間周波数特性に基づく類似性の評価手法についてもとりまとめた.以上の成果に基づき,実際の強震記録における不確定性の表現やその類似性の検討を行い,適切な結果を得た.また,断層パラメタの不確定性を考慮した上で波形を合成する具体的な手法の開発も行い,その成果をとりまとめた.なお,これらの成果の一部は国際的な学術論文誌へ投稿されている.(656文字)