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環境変動下における泥炭湿原の炭素動態

サロベツ湿原のミズゴケが優占する区域とササが優占する区域で蒸発散と炭素収支を連続観測し,その結果を比較した。無積雪期の蒸発散は,ミズゴケ区の方が多く,ササの侵入により湿原の乾燥化が促進されるという仮説は支持されなかった。無積雪期の炭素収支は,両区ともにプラスであり,大気に対してCO_2シンクとして機能していた。夏季が非常に高温となった2010年には,ミズゴケ区のCO_2吸収量は増加したが,ササ区では低下した。微気象学的方法(渦相関法)を用いて身ミズゴケ区とササ区においてCO_2フラックスの連続観測を行った。その結果,生態系から大気へ蔭CO_2放出(RE)はササ区において有意に大きく,光合成によるCO_2吸収(GPP)との差である正味CO_2吸収速度(NEP)は,ミズゴケ区>ササ区であった。この結果は,チャンバー法による結果と一致しており,高層湿原へのササの侵入により,泥炭湿原のCO_2固定速度が低下することが明らかとなった。また,泥炭の分解の促進に寄与している可能性も示唆された。なお,チャンバー法で測定したメタン(CH_4)放出速度は,ミズゴケ区〉ササ区であり,その差はかなり大きなものであった。ミズゴケ区では亜酸化窒素(N_2O)の吸収が認められた。また,生態学的手法(刈り取り法)により,ミズゴケ区とササ区のバイオマス調査を行い,地上部,地下部,葉面積指数を算出するための基礎データを収集した。水文学的アプローチとして,ミズゴケ区とササ区において,地下水浸透量,溶存態有機炭素濃度(DOC)のモニタリングを行ない,ササ区はミズゴケ区に比べて, 23倍DOC濃度が高いことが明らかとなった。さらに,水文過程に関する面的パラメータとして,航空機レーザデータより地形及び集水過程,衛星合成開口レーダ(SAR)より表層土壌因子,衛生光学センサより相観植生の空間分布情報を構築した。炭素蓄積量の広域推定のための泥炭深測量調査等を行い, GISデータ化を行った。微気象学的方法(渦相関法)を用いて,ミズゴケ区とササ区においてCO_2フラックスの連続観測を継続した。その結果,生態系呼吸(RE),光合成(GPP)ともにササ区の方が大きいが,正味CO_2吸収速度(NEP)に両区で大きな差が認められなかった。チャンバー法による結果は昨年度とほぼ同様であり,メタン(CH_4)放出速度がミズゴケ区でかなり大きかった。その量は,他の湿原に比べても大きいものであった。生態学的手法により,ミズゴケの伸長成長が1生育期間で25mm程度であること,ササは8月下旬に,群落全体では9月下旬にバイオマスのピークが存在し,地下部のバイオマスは地上部の約25倍であることがわかった。水文学的アプローチとして,ミズゴケ区とササ区において,溶存態有機炭素(DOC)を含む水質調査,動水勾配観測,透水試験を行ない,DOC流出量がミズゴケ域よりもササ域で多いことが明らかとなった。また,平坦な泥炭湿地の小集水域における流出を観測し,降雨の約70%は中間流(泥炭表層での浅い地下水流)として流出することを明らかにした。さらに,高含水比で未分解の泥炭を不撹乱で採取できるピートサンプラーの試作を行った。これまで採取した13地点の泥炭堆積構造,および8地点での最深部の炭素年代測定から,大きくサロベツ湿原の南北で泥炭の履歴が異なることなど,地点間の共通性と異質性を明らかにした。これらと地形情報より湿原全体の炭素蓄積量の算出が可能であるとの知見を得た。1.微気象学的方法(渦相関法)を用いて,サロベツ湿原のミズゴケ区とササ区においてCO_2フラックスおよびエネルギーフラックスの連続観測を継続し,CO_2収支およびエネルギー収支を定量化した。2.サロベツ湿原のミズゴケ区,ササ区,および両者の境界(中間区)の3地点で温室効果ガス収支の特性を調査した。温暖化ポテンシャルの主体はCO_2とCH_4だった。CO_2は高温年にササ地点で大きな放出を示した。CH_4放出はミズゴケ区>中間区>ササ区となり,高温多雨年に増加した。3.湿原の物質生産特性の理解に必要な,季節および植生ごとの地上部バイオマスを調査した結果,バイオマスは9月に最大になること,ミズゴケ群落で小さいがスゲ群落とササ群落では差がないことが明らかとなった。4.地下水排水の影響が顕著なササ地域とその影響が小さいミズゴケ地域で地下水流にともなう溶存態炭素フラックスを評価した。

溶存態有機炭素(DOC)の流出量は,ササで32,ミズゴケで17_gC m^<-2>yr^<-1>であり,地下水排水の影響を受けた地域では,泥炭が分解し地下水とともに流出しやすい環境下にあることが示された。5.上サロベツ湿原全域(約1500ha)における泥炭の堆積構造及び堆積開始年代を明らかにし,これに基づいて炭素蓄積量及び蓄積速度を推定した結果,炭素蓄積量は2164 tC ha^<-1>,炭素蓄積速度は22.687.3 gC m^<-2>yr^<-1>となり、世界でも最も炭素蓄積効果の高い地域のひとつであることを明らかにした。
植物病原糸状菌による宿主プラスチド崩壊とデンプン分解の分子メカニズム解明

オオムギに感染する「うどんこ病菌」は、光合成を行わない表皮細胞からのみ炭素源を摂取しなければならない。本菌を接種した表皮細胞においてデンプンを蓄えたプラスチドが侵入部位に集められた後に消失することを見出しているが、そのメカニズムについては不明である。本研究では、新規に同定した本菌のAPEC29タンパク質が宿主細胞内に移行するアミラーゼとして働くこと及びプラスチド包膜が崩壊するメカニズムを明らかにすることを目的としている。本研究により、デンプン分解を中心としたうどんこ病菌の感染戦略が明らかになれば、将来的にうどんこ病菌抵抗性の作物育種につながると期待される。
身体意識を支える神経回路メカニズムの解明

身体意識とは自分自身の身体に向けられる意識のことであり、その異常は運動障害だけでなく、自己認識に関わる認知機能障害(妄想)や意欲に関わる情動障害(無気力)とも関連する。本研究では、マカクザルの運動前野ー島皮質ー頭頂葉の神経ネットワークに焦点を当て、身体意識の形成に関わると推測される感覚運動ニューロンの活動を記録した。また逆行性越シナプス性に伝播する狂犬病ウイルスの性質を利用し、腹側運動前野と大脳基底核と扁桃体との情動・運動系の神経ネットワークを明らかにした。本研究の成果は、感覚運動制御に関わるネットワークが運動制御に加え、認知や情動制御にも関わることを明らかにした。身体意識とは、自分自身の身体に向けられる意識のことであり、健常時では動作を意図的に制御する過程において重要な役割を持つ。身体意識の異常は、運動障害だけでなく、自己認識に関わる認知機能障害(妄想)や意欲に関わる情動障害(無気力)とも関連することが明らかとなっている。これまでの研究から、腹側運動前野、島皮質、下頭頂小葉の神経ネットワークが身体意識の形成において重要であることが示唆されている。しかし、どのようなニューロン群と神経ネットワークよってそれが支えられているか未解明である。そこで研究課題では神経生理学と神経解剖学の手法を駆使し、この重要な問題に取り組む。神経生理学研究では、行動課題を遂行しているマカクザルの腹側運動前野、島皮質、下頭頂小葉から、多点電極アレイを用いて複数のニューロン活動を記録する。各領野の活動特性から各領野が身体意識を領野特異的にコードする実態を明らかにする。平成27年度は、電気生理学実験室のセットアップが完成した。また新規に製作した課題制御装置を導入した。この装置を用いた課題プログラムを自作し、2頭のマカクザルの訓練に着手した。神経解剖学研究では、腹側運動前野の神経ネットワークに焦点を絞り、狂犬病ウイルスを用いた逆行性越シナプストレーシング法を用いた解析に取り組んだ。腹側運動前野は大脳基底核の運動領域に加え、辺縁系領域から投射を受けることが明らかとなった。大脳基底核の辺縁系領域は島皮質から入力を受ける。身体意識を形成する神経ネットワークには大脳基底核や大脳辺縁系が関与する可能性がある。平成27年度は、電気生理学実験室のセットアップ、課題装置の製作を完了し、2頭のマカクザルの課題訓練を開始する計画を立てていた。この点は当初の計画通りに進展している。次年度以降は、サルの課題訓練を完了し、課題遂行中のニューロン活動を記録する計画である。神経解剖学的解析では、狂犬病ウイルスを用いた逆行性越シナプストレーシング法によって、大脳基底核から腹側運動前野への特異的な投射を同定することに成功した。この成果は、European Journal of Neuroscienceに掲載された。これは計画以上の進展である。さらに、これらの研究と並行してパルマ大学との国際共同研究を行った。実験者がサルの身体にグルーミング体性感覚刺激を加えた時のサルの心拍変動の変化を調べた。これは当初の計画になかった研究だが、島皮質が深く関わる自律神経系の活動やストレス応答について考察するために重要な研究であると判断し着手した。この成果は、Frontiers in Veterinary Scienceを含め2報に掲載された。以上の点を踏まえ、本研究計画は、概ね順調に進展していると考える。身体意識とは、自分の四肢を自分のものと感じ、思い通りに動かしているときの意識である。ヒトでは島皮質・腹側運動前野・下頭頂小葉の損傷によって、こうした意識が障害される。さらに、自分の四肢が他者に支配されている、という妄想を体験する患者の脳では、これら3領域の脳活動が正常群の脳活動と異なっている。このように上記の3脳領域が身体意識と密接に関わると推測できる一方で、身体意識を生み出す脳メカニズムや神経ネットワークについて詳細は分かっていない。そこで本研究課題では、マカクザルをモデル動物として、島皮質・腹側運動前野・下頭頂小葉の正常・異常機能および神経ネットワークについて、電気生理学的・神経解剖学的手法を有機的に組み合わせ解明する。本年度は、神経解剖学的研究を推進した。特に精神神経疾患と深く関連する前頭葉、大脳基底核、大脳辺縁系と腹側運動前野が形成する神経ネットワークについて解析を行い、国内外の学会にて成果を発表した。電気生理学的研究は、サルの島皮質から上肢運動に関わるニューロン、四肢や顔面、全身に受容野を持つ体性感覚ニューロンを記録した。島皮質・腹側運動前野・下頭頂小葉の神経ネットワークが身体意識を形成する機能仮説について国際学会で口頭発表し、総説(日本語)を執筆した。本研究課題では、マカクザルをモデル動物として、島皮質・腹側運動前野・下頭頂小葉の正常・異常機能および神経ネットワークについて、電気生理学的・神経解剖学的手法を有機的に組み合わせ解明する。身体意識の異常は、精神障害のうち特に妄想と密接に関連する。精神疾患は前頭葉、大脳基底核、大脳辺縁系の機能障害があると想定されている。本年度は神経解剖学的研究は、身体意識を形成する大脳皮質の3領域(島皮質・腹側運動前野・下頭頂小葉)のうち、前頭葉に位置するサル腹側運動前野と大脳辺縁系のうち扁桃体との神経ネットワークを解析した。

さらに電気生理学的研究では、サル島皮質から上肢運動に関わるニューロン、四肢や顔面、全身に受容野を持つ体性感覚ニューロンを記録した。身体意識とは、自分自身の身体に向けられる意識のことであり、健常時では動作を意図的に制御する過程において重要な役割を持つ。身体意識の異常は、運動障害だけでなく、自己認識に関わる認知機能障害(妄想)や意欲に関わる情動障害(無気力)とも関連することが明らかとなっている。これまでの研究から、腹側運動前野、島皮質、下頭頂小葉の神経ネットワークが身体意識の形成において重要であることが示唆されている。しかし、どのようなニューロン群と神経ネットワークによって身体意識が形成されるかは未解明である。そこで研究課題では神経生理学と神経解剖学の手法を駆使し、この重要な問題に取り組む。平成29年度は、神経生理学的研究では、島皮質および二次体性感覚野からニューロン活動を記録した。これらの領域からは身体感覚の基盤となる視覚・触覚の多種感覚ニューロン、上肢運動に関わるニューロンが記録された。神経解剖学的研究では、腹側運動前野と扁桃体との神経ネットワークを明らかにするため、狂犬病ウイルスを用いた逆行性越シナプストレーシング法を用いた解析に取り組んだ。扁桃体からは腹側運動前野へ投射する神経経路には、島皮質を経由する腹側経路と帯状回を経由する背側経路があることを初めて明らかにした。身体意識の形成には運動、体性感覚の統合に加えて、運動と情動との統合が重要であることが示唆される。身体意識とは自分自身の身体に向けられる意識のことであり、その異常は運動障害だけでなく、自己認識に関わる認知機能障害(妄想)や意欲に関わる情動障害(無気力)とも関連する。本研究では、マカクザルの運動前野ー島皮質ー頭頂葉の神経ネットワークに焦点を当て、身体意識の形成に関わると推測される感覚運動ニューロンの活動を記録した。また逆行性越シナプス性に伝播する狂犬病ウイルスの性質を利用し、腹側運動前野と大脳基底核と扁桃体との情動・運動系の神経ネットワークを明らかにした。本研究の成果は、感覚運動制御に関わるネットワークが運動制御に加え、認知や情動制御にも関わることを明らかにした。神経生理学的研究では、2頭のマカクザルの課題訓練を完了させる。その後、課題遂行中に腹側運動前野、島皮質、下頭頂小葉から多点電極アレイを用いて複数のニューロンの活動を同時に記録する。これによって各脳領野内の神経回路、情報処理のメカニズムの解明を目指す。神経解剖学的研究では、腹側運動前野の神経ネットワークに焦点を絞り、狂犬病ウイルスを用いた逆行性越シナプストレーシングの研究を続ける。特に扁桃体を含めた大脳辺縁系との神経ネットワークについて明らかにする。今後は、神経解剖学的研究では、島皮質と精神神経疾患に関与する脳領域との神経ネットワークについて明らかにしていく。電気生理学的研究では、島皮質に加え、腹側運動前野と下頭頂小葉から上肢運動、体性感覚、情動的視覚刺激に関わるニューロン活動を記録する。システム神経科学神経生理学研究では、多点電極アレイを入手することが最も肝要だが極めて高価である。当該年度の進捗状況に基づき、多電極アレイを用いるニューロン活動の記録は次年度以降の開始となる見込みである。
化学処理樹皮による海水中のウランの捕集

1.樹皮の化学処理条件:樹皮成分中の吸着活性基を増加する目的で、硫化水素、硫化ナトリウム、硫黄および稀硝酸で、からまつ樹皮を処理し、各々の処理樹皮による銅イオンの吸着能を比較した結果、稀硝酸処理が最も効果があり、又硝酸にホルマリンを添加することにより効果が更に改善されることがわかった。以下の実験に使用する吸着剤の製造条件は、樹皮10g当たり3%硝酸150ml、ホルマリン1ml、沸騰水浴中の加熱時間15分とした。2.樹種間の吸着能の差:実験に供した樹種は、すぎ、あかまつ、からまつシベリヤからまつである。吸着能の差を見るために吸着剤1gを人工海水(ウラン濃度3ppb、NaCl2.5%,Mg【Cl_2】0.5%、pH8.3)2l中に懸掻かきまぜて、攪拌時間と吸着量の関係を調べた。すぎ、あかまつ、からまつは、24時間でほぼ最大吸着量に達し、添加ウランの95%を吸着した。シベリヤからまつは前記3者より劣り最大吸着量は添加ウランの85%を示した。3.海水濃度における平衝吸着量:ウラン濃度3ppbにおける平衝吸着量をそれぞれの樹種について測定した。いづれも2mg/g以上の平衝吸着量を示した。吸着能は大きい方から、すぎ、あかまつ、からまつ、シベリヤからまつの順であった。4.粒子内拡散係数:すぎ、あかまつについて粒子内拡散係数を測定した結果、両者共2.0×【10^(-6)】【cm^2】/sの値が得られた。5.天常海水と水工海水との比較:佐渡島沿岸より採取した天常海水と人工海水との比較を2.で示した吸着実験と同じ条件で行った。天然海水からのウラン吸着は、人工海水の9295%であった。6.吸脱着の反復:1NHClを脱着剤として吸脱着の反復を試みた。吸着量は、2回目100%、3回目85%、5回目64%であった。
ヴィザ政策を巡るポリティクスーインドネシア、タイ、オーストラリアの比較研究

一方で経済的な地域統合が進み、他方で、各国社会の経済格差が、経済ナショナリズムを惹起する現代のインド太平洋地域において、ヴィザ政策はどのような戦略的判断、および政治的プロセスを通じて決定されるのだろうか。この問いを明らかにするために、インド太平洋地域において出入国管理政策の中でも、送り出しが主たる政治課題となるインドネシア、受け入れが主たる焦点となるオーストラリア、そして、送り出しと受け入れとの双方が同じレベルで重要となるタイの3カ国における国籍制度、ヴィザ制度の戦略的活用と政治過程を比較研究する。
リプログラミングによるステムセルメモリーT細胞の誘導機構と抗腫瘍免疫応答

ステムセルメモリーT細胞(TSCM)は免疫記憶の根幹を担う重要なメモリーT細胞集団であり、強力な抗腫瘍効果が期待されている。申請者の研究室では試験管内で一旦活性化したT細胞をNotchシグナル分子を発現しているフィーダー細胞(OP9-hDLL1)と共培養することでTSCM様細胞(iTSCM)へと誘導する方法を見出している。本研究ではiTSCMの誘導機構の解明ならびにフィーダー・フリー誘導法の確立を目指す。
不飽和土の圧縮と圧縮による土壌構造の変化に関する研究

近年における農業の機械化の進展は、土壌の過剰圧縮を発生させる傾向のあることが指摘されている。本研究は、圧縮による土壌構造の変化の解明を中心課題とし、実験的手法を用いて土壌の構造性を数量的に表現することにより、圧縮の影響を評価することを目的とした。昭和62年度では、圃場から採取した不攪乱土試料の圧縮による構造変化を検討した。多水分状態での圧縮の影響を明らかにするため飽和した不攪乱土試料を用い、一次元圧縮試験を行った。圧縮による構造変化は、圧縮土の収縮挙動を測定することにより構造性間隙量の変化として評価できることを明らかにした。圧縮による構造変化のメカニズムとして、団粒の配列変化と団粒内の土粒子配列の変化のあることを指摘し、圧縮荷重と不攪乱土試料の圧密降伏応力の関係が構造変化の内容を決定していると考えられた。昭和63年度では、不飽和土としての締固め土の構造と締固め含水比の関係を検討した。締固め土の構造性は、締固め土の収縮挙動の測定により統一的に評価できることが明らかとなり、締固め含水比が大きいと構造性間隙が少ないが、ある締固め含水比より低含水比になると急に構造性間隙が増大し始めることを見いだし、乾燥による団粒の強度増加と関連することを指摘した。平成元年度では、耕耘直後の膨軟な土層が圧縮によりどのように堅密化するかを検討した。土壌水分量と圧縮荷重を変えて一次元圧縮試験を行ったが、車輪トラクタ-の平均的接地圧に近い2kgf/cm^2の圧縮荷重では、土壌水分が塑性限界収縮限界に相当する含水比で構造的な大間隙が最も多くなる傾向のあることが判明した。また30cm土柱の圧縮試験も行い、2kgf/cm^2以下の圧縮荷重でも20cmより深い土層に密度増加が及ぶことが明らかになった。大型農業機械の走行に伴う農地の堅密化の現象を明らかにするため,土壌の初期含水量を変化させた不飽和土の圧縮試験を行った.また,北大農場飼料畑でコーン貫入試験を行い,耕耘直後から収穫までの期間における50cm深さまでのコーン指数の変化を検討した. 1.圧縮試験の供試体(内径7.9cm・高さ5cmのモールドを使用)の作製は,耕耘直後の膨軟な土層状態を再現するため,タップ充填法を用いた. 2.圧縮試験は,ベロフラムシリンダー式の載荷装置による静的な方法(側方拘束の一次元圧縮)を用い,圧縮荷重は0.5, 1, 2, 4, 8Kgf/cm^2の5段階とした.また,供試体の長さ5cm(モールド1箇)と30cm(モールド6箇接続)の2種類について圧縮試験を行った.3.供試体長さ5cmの圧縮試験の結果,土壌の初期含水比が高いほど圧縮後の乾燥密度が増加し,飽和透水係数は減少する傾向を示した.また圧縮後の乾燥密度と飽和透水係数の間には,近似的に負の直線的関係が得られ,圧縮によって排水性が不良となる乾燥密度の値を,供試土別に特定することができた.4.供試体長さ30cmの圧縮試験の結果, ,圧縮による密度増下は地表直下で最も大きく,深さが増すと次第に減少するが, 2Kgf/cm^2以下の低い圧縮荷重であっても20cmより深い層にまで密度増加は及んでおり,車両の繰返し走行により下層土の堅密化が徐々に進行すると予想された.また初期含水比が高いほど,土層全体の密度増加は大きく,供試体長さ5cmの結果との類似性が認められた.

5.圃場におけるコーン貫入試験の結果,深さ25cm以下に存在した堅密な土層は,通常の耕耘方法によっては変化が認められず,春から秋にかけてほぼ一定の極めて大きいコーン指数を示した.6.以上の結果を踏まえて,来年度は圧縮に伴う地中応力の分布と土壌構造の変化の変化について明らかにし,また圃場におけるコーン指数の変化についても継続して検討する予定である.前年度では、不飽和状態における圧縮挙動の基本的な性格について明らかにしたので、本年度は、不飽和圧縮土の構造性を定量的に評価することを試み、土壌水分量と圧縮後の構造との関係について検討した。1.前年度と同じ3種類の供試土を用い、静荷重による側方拘束の一次元圧縮試験を行い、その結果をelogP曲線で整理した。2.不飽和土の圧縮に対して、飽和土の圧縮を検討するため、飽和練返し土の標準圧密試験を行い、同じくelogP曲線で整理した。3.不飽和土と飽和土のelogP曲線を比較すると、同一圧力に対する間隙比は、すべて飽和土より不飽和土で大きい値を示した。4.ある圧力Pにおける不飽和土と飽和土の間隙比の差(△e)が、不飽和圧縮土の間隙の面から見た構造性を反映していると考え、△eを間隙の絶対量(間隙率)に変換した"間隙増加量(△n)"を計算し、この値をもって不飽和圧縮土の定量的な構造指標と見なした。5.農地の現実的な圧縮荷重として、2kgf/cm^2以下を考えると、△nと初期含水比との関係において、△nが最大値を示す含水比領域が存在する傾向が認められ、この含水比領域で農作業を行うことが有利とみなされた。6.上記の含水比領域は、ほぼ塑性限界収縮限界に相当している。7.△nと圧縮土の飽和透水係数との間には、片対数紙上でほぼ正の比例的関係が認められ、構造指標としての△nは、圧縮土の物理性とも良好な対応を示す。次年度(最終年度)では、本研究課題で残された問題点として、不飽和圧縮土の硬度特性について検討し、圃場におけるコーン貫入試験も併行して行う予定である。前年度では、不飽和土の圧縮による構造変化は、飽和土の圧縮荷重と間隙比の関係を基準とみなすと、同一荷重における不飽和土と飽和土の間隙比の差異から評価できることを示した。そこで本年度は、圧縮による土壌構造の変化と土壌水分量の関係を詳細に検討した。その結果、土壌水分量が多いほど圧縮による大間隙の減少が顕著であること、一般的な車輪トラクタ-の平均接地圧に近い2Kgf/cm^2の圧縮荷重に注目すると、大間隙の減少はそれぞれの土壌の塑性限界収縮限界に相当する含水比で最も少なく、この含水比領域で農作業を行うことが望ましいことが明らかになった。また長さ30cmの均一な土柱の圧縮試験を行い、圧縮の影響がどの程度の深さまで及ぶかを検討したが、2Kgf/cm^2以下の圧縮荷重をでも2025cmの深さにまで乾燥密度の増加が生じていることが判明し、繰り返し載荷などの条件下では下層土の堅密化はさらに進行するものと予想された。次に、実際の圃場における土層の堅密化の実態を把握するため、北海道大学農学部付属農場の飼料畑でコ-ン貫入試験を行い、春耕から収穫までの期間中のコ-ン指数の変化を追跡した。春耕前の測定によると、圃場全域において深さ3040cmの下層土のコ-ン指数が非常に大きく(810Kgf/cm^2)、表土よりも下層土で堅密化が進行していることが判明した。春耕直後の測定では、表層10cmまでのコ-ン指数は大きく減少し、膨軟化を示したが、3040cmのコ-ン指数にはほとんど変化が認められず、通常の耕耘方法では下層の堅密な土層の膨軟化は期待できない。また中耕後のトラクタ-車輪の通過部(畝間)のコ-ン指数は、表層10cmでも9Kgf/cm^2の極めて大きい値を示し、畝部との差異は明らかであった。
画像処理併用による雑音環境音声認識の改善に関する研究

本研究は、音声信号処理と画像処理を併用することにより雑音環境下における音声認識の認識率の向上を目指し研究を行っている。ケプストラム分析法を基とした音声認識を基に簡易的なスペクトラムサブトラクションのような手法により、雑音のためスペクトラムの低レベル部分の変形により認識率が低下してしまうことを改善するため閾値関数を用いた規則的な谷付け法により認識率の改善を図った。さらにその閾値関数を複数用いることや周波数領域で分けることなどにより更なる認識率の改善を図った。しかし、この手法はフレームごとに規則変形を行うためフレーム(時間)方向の連続性は無視しているため、谷の付いたフレームと谷の付かなかったフレ-ムが交互に並ぶ部分があるなどフレーム(時間)方向に変化の不連続な部分が見られた。このような点を改善するため、画像処理などに用いられるウェーブレット変換を用いることにより周波数およびフレームの両領域同時に平滑化などを行うことにより認識率の改善を行った。本年度は、さらに画像処理に用いられる一般的な画像フィルタなどを用いることやウェーブレット変換を用いる方法に重みをつけるなどにより認識率の改善の検討をおこなった。また、口の動きなどの口唇画像データを用いることにより更なる認識率の向上をねらい研究をおこなってきたが、撮影環境や個人差などによる影響が大きい点や通常会話中の口の変化があまり大きくないことなど精度の高い口の動きの抽出が非常に難しい点などから口の動きの安定した特徴抽出が非常に難しく口唇画像による十分有効な認識法の確立までいたらなかった。重要な研究と考えられるため今後も更なる検討を続けて行きたいと考えている。本研究において、本年度は音声信号の処理を中心に研究を行ってきた。従来から音声認識に使用されている手法の一つとしてケプストラム法がある。研究代表者らもこの手法を基に雑音環境下の音声認識の研究を以前から行ってきている。ケプストラム法などの手法はフーリエ変換を基にした解析手法であるため周波数領域における解析が中心になり、時間領域に関しては二の次になっている。また、研究代表者らも雑音の影響によりスペクトラムの谷の部分が埋もれてしまう現象を規則的に谷をつけることにより回復する簡易的なスペクトラムサブトラクションのような手法により認識率の改善を行う研究を行ってきた。しかし、一フレームずつ規則的なスペクトルの変形を行うためフレーム間の情報は無視してきた。このためのフレーム方向に不自然なスペクトルとなってしまっていた。この改善方法として画像圧縮など画像処理に用いられるウェーブレット変換を用いて周波数およびフレームの両領域同時に平滑化を行うことにより改善を行い、認識率を向上させた。しかしまだ条件などにより認識率が向上しない場合があるなど改善の余地があり更なる研究が必要である。また、口の動きなどの画像情報による手法においては口の動きの情報を取り出し変化を見るなどの基礎的な検討を行った。しかし撮影環境や個人差などによる影響が大きく発表できるような手法の確立にいたっていないため更なる研究が必要である。また本年度は、特に研究を行うための研究環境の整備を行った。研究を行っていくため、音声信号や画像信号の入出力システムの構築が必要不可欠であったため基本的な設備環境の整備を行った。これにより音声信号や画像信号をコンピュータへ取り込むことが可能となった。しかし、データ作成時などにおいて収録環境や収録方法などの更なる検討が必要となると考えられる。本研究は、音声信号の処理と画像処理を併用することにより雑音環境下における音声認識の認識率の向上を目指し研究を行っている。音声信号の処理の面では、以前から研究を行っているケプストラム法を基とした簡易的なスペクトラムサブトラクションのような手法で、雑音の影響によりスペクトラムの谷の部分が埋もれてしまう現象を規則的に谷をつけることにより回復し認識率の改善を行ってきた。しかし本手法において一フレームずつ規則的なスペクトルの変形を行うためフレーム間の情報は無視しフレーム方向に不自然なスペクトルとなってしまっていた点を改善するため、画像処理に用いられるウェーブレット変換を用いて周波数およびフレームの両領域同時に平滑化を行うことにより認識率の改善を行ってきた。本年度は、さらなる認識率の向上をねらいスペクトルに規則的に谷を付ける方法の改良と規則的谷を付けた後にウェーブレット変換により平滑化を行う平滑化法の検討とさらに強調法を併用し認識率の改善を試みた。強調法の併用による認識率の向上には更なる検討が必要であるが平滑化によるスペクトルの平坦化などが改善される点や認識率の改善も見られる点から基本的には有効な手法であると考えられる。また、口の動きなど画像データを用いた処理においては、撮影環境や個人差などによる影響が大きく口の動きの安定した抽出が非常に難しく画像情報による本年度の認識法の確立にはいたらなかった。また、口の動きのみによる音声認識は通常会話中の口の変化があまり大きくないことや精度の高い口の動きの抽出などが非常に難しい点などから口の動きなどの画像データのみによる認識法ではなくはじめから音声データの処理と併用した形の認識法の確立を次年度は目指す必要があると考えられる。

しかし、この手法はフレームごとに規則変形を行うためフレーム(時間)方向の連続性は無視しているため、谷の付いたフレームと谷の付かなかったフレ-ムが交互に並ぶ部分があるなどフレーム(時間)方向に変化の不連続な部分が見られた。このような点を改善するため、画像処理などに用いられるウェーブレット変換を用いることにより周波数およびフレームの両領域同時に平滑化などを行うことにより認識率の改善を行った。本年度は、さらに画像処理に用いられる一般的な画像フィルタなどを用いることやウェーブレット変換を用いる方法に重みをつけるなどにより認識率の改善の検討をおこなった。また、口の動きなどの口唇画像データを用いることにより更なる認識率の向上をねらい研究をおこなってきたが、撮影環境や個人差などによる影響が大きい点や通常会話中の口の変化があまり大きくないことなど精度の高い口の動きの抽出が非常に難しい点などから口の動きの安定した特徴抽出が非常に難しく口唇画像による十分有効な認識法の確立までいたらなかった。重要な研究と考えられるため今後も更なる検討を続けて行きたいと考えている。
空間の疲労回復性能.リフレッシュ・アビリティを増幅させる採光方法とその指標化

近年のライフスタイルの変化に対応した良好な住環境を提供すべく、住宅の外的環境との接し方、特に窓や開口・スリット等を用いた自然光の採光方法に関し、特異な形状・仕様、形態の実験的な住宅設計事例が多く見られるようになったが、これらの特異な採光方法と住空間の性能を客観的に評価しうる基準整備が急務である。本研究では、住空間の「休息効果」に関わる性能を、空間の疲労回復性能と呼び、各種の生理計測手法を駆使することによってその定量化を試みた。住空間においては、近年のライフスタイルの変化に対応した良好な住環境を提供すべく、住宅の外的環境との接し方、特に窓や開口・スリット等を用いた自然光の採光方法に関し、特異な形状・仕様、形態の実験的な住宅設計事例が多く見られるようになったが、これらの特異な採光方法と住空間の性能を客観的に評価しうる基準整備が急務である。本研究では、住空間の「休息効果」に関わる性能を、空間の疲労回復性能と呼び、各種の生理計測手法を駆使することによってその定量化を行うことを目的とし、自立接合式のユニットパネルにより四方壁面と天井面を有する単純形状の実験閉空間を構築し、開口部形状・箇所数・形態等を逐次変化させながら、実験空間内部の被験者にパフォーマンステストを行い、ACに示す3種類の生理状態の計測を実施し、この要領で執務-休憩-執務の状態変化にみられる疲労蓄積・回復度合いの推移を計測・抽出した。A)「精神的疲労」の計測...フリッカー値B)「ストレス値」の計測...唾液中アミラーゼの分泌量C)「作業集中度」の計測...瞬目値(瞬目頻度)この結果、疲労回復性能を増大させる居室広さと開口部形状に特異な連関が見られたため、そのうち効果が顕著な2事例において次年度研究計画において追試験を行い、実効的な評価を行うとした。A)「精神的疲労」の計測・・・フリッカー値B)「ストレス値」の計測・・・唾液中アミラーゼの分泌量C)「作業集中度」の計測・・・瞬目値(瞬目頻度)実験条件は、a)床条件(材質・形状)、b)壁面条件(色・高さ)、c)開口条件(位置.形状・採光方法)、d)しつらえ条件の4つの変数条件とし、各ケース下において上記の被験者生理計測ならびに疲労回復性能の条件解析と通じてモデル構築を行った。また22年度後半では、評価モデルの数理基準値の精度検証と実データからのフィードバックを行い、これをもとに任意抽出の実際の住空間における疲労回復性能の評価のケーススタディを行った。進捗状況は交付申請時における研究実施計画に照らしおおむね順調に進んでいるといえる。平成23年度成果実証実験と数理基準抽出及び指標化本研究は、良好な住空間において体感することができる疲労やストレスの解消効果とその実効性に着眼し、新しい評価概念として「空間の疲労回復性能(リフレッシュ・アビリティ)」を定義し、空間ヴォリューム及びその採光方法の制御できる小規模実験空間装置を用い、設定された各状況下における被験者の疲労回復等の生理状態を時系列計測と性能評価基準の数理基準値の策定を行い、実験空間装置において再現できる条件下での性能を増幅させる自然光の採光手法を推定・評価するための解析数理モデルを構築することを目的としている。本研究は、良好な住空間において実感することができる疲労やストレスの解消効果を、住空間に特有の効能としてとらえ、その実効性を人体の生理状態の時系列変化に関連づけて計測し定量化する点において特色を持つものであり、これまでに例をみない休息効果を呈する空間づくり・空間評価手法の提案が可能となることが、最大の期待されるべき成果となる。平成23年度の成果としては、形状変更・拡張された実験閉空間(平成21年度にて構築木材を用いて制作)において、平成22年度に構築済みの最適採光モデルに対し、精度検証とモデルへのフィードバックを行い、実際の住空間における疲労回復性能の評価のケーススタディを行った。

特に昨今の注文住宅の設計計画として需要の高い「縦あるいは横スリット窓」について追試験を行い、実効的な評価を行い、その成果を日本建築学会にて講演・発表を行った。
広域リージョンの戦略的連携による社会的サービス機能の集約・分担と居住地凝集化

広域リージョンの空間計画理論構築に向けた第一歩として,以下の3点を明らかにした。1)QOLを維持したコンパクトな居住地形成にはサブ的サービス拠点を維持する政策が必要であること。2)社会的サービス機能維持のためには,ハードとソフト,行政の縦割り及び横割り,官と民,それぞれの壁の打破が求められること。3)日本では,都市計画制度等を活用した中山間地域の居住地集約化の取組み事例は極めて限られていること。1.「集約化拠点」と「連携」による空間形成のあり方(大貝)では,初年度開発した空間シミュレーター・モデルの精緻化を行い,シナリオ設定によるシミュレーション結果から,居住地凝集化と施設拠点化には,政策による施設維持支援と施設までの移動のしやすさが大きく影響することから,人口減少下の日本の中長期的な都市地域空間形成にはサービス・サブ拠点の維持政策が重要であることを示唆した。2.社会的サービス機能の垂直的・水平的分担の戦略的手法(姥浦)では,ドイツにおける部門別インフラ施設の整備計画と空間計画との関係を調査し,公共サービス維持のために,地域の拠点形成の重要性が認識されていること,その実現のために部門別計画と空間計画との連携が進められていることを明らかにした。また日本における同様の制度として,福岡県,長崎県の大規模集客施設の立地コントロールに着目して調査を行い,調整のための計画は策定されているが,実現とモニタリングに課題があることを明らかにした。3.居住地凝集化の土地利用誘導手法(浅野)では,中山間地域における居住の凝集化を土地利用計画の観点から進める可能性を検討した。中山間地域を広く抱える自治体へのアンケート調査を主とし,具体的土地利用計画の活用として都市マスタープランがあること,少数ではあるが規制誘導手段で居住の凝集化を進める事例があることを示した。また先進的事例における都市マスタープラン記載の特色を,拠点設定,土地利用計画,都市施設の項目毎に明らかにし,担保手段との関係を整理した。4.加えて,広域空間戦略とガバナンスの海外先進事例として,大貝はイングランドの空間計画制度の変遷を明らかにし,広域ガバナンスはリージョンからシティ・リージョンへ空間レベルを変え,官民協働の新たな体制へ移行しつつあることを明らかにした。1.「集約化拠点」と「連携」による空間形成の在り方(大貝担当)では,マルチエージェントモデルを用いて単純化した仮想空間モデルを構築し,人口減少と高齢化の進行に伴う居住地の凝集化と社会的サービス施設の拠点化の中長期的な変化をみるシミュレーターを開発,シナリオ設定によるシミュレーションから,居住地の凝集化と施設の拠点化には,政策による施設維持支援と利用施設までの移動のしやすさが大きく影響すること。そして,人口減少が避けられない我が国において,社会的サービスの提供を維持しつつもコンパクトな空間形成を目指すには,サービスサブ拠点維持の政策が重要であることを示唆した。またEU圏の広域空間計画の先進事例として,イングランド,ウェールズの地域空間戦略とガバナンスについて文献等を元に基礎的知見を得る調査を行った。2.社会的サービス機能の垂直的・水平的分担の戦略的連携手法(姥浦担当)では,ドイツにおける各部門別インフラ施設の整備計画と空間計画との関係について調査を行った。その結果、公共サービスの維持のために、地域における拠点形成の重要性が認識されていること、その実現のために部門別計画と空間計画との連携が進められていることを明らかにした。3.居住地凝集化の土地利用誘導手法(浅野担当)では,行政区域内に中山間地域を多く抱えると考えられる、非可住地面積が200km2以上かつ行政区域の50%以上を占める全国の自治体205市に対して、アンケート調査を行い、居住地凝集化に対する土地利用計画の可能性、実際の計画策定状況や運用状況を尋ねた。その結果、居住凝集化は将来の課題との認識が強く、具体的な計画手法として都市計画マスタープランの活用を挙げる傾向が強いことが分かった。大貝は,当初の研究実施計画に記した手法とは異なるが,マルチエージェントシステムを用いたシミュレータ開発を行い,社会的サービス機能の集約化と分担という観点から,中長期的な広域空間形成条件の提示に向けた知見を得ている。当初予定した方法論とは異なるが,研究の目的の達成に向けて一定の成果を挙げている。姥浦は,ドイツの先進的取組事例のヒアリング調査を実施し,公共サービス維持のために、地域における拠点形成の重要性が認識されていること、その実現のために部門別計画と空間計画との連携が進められていることを明らかにし,自治体間の戦略的連携手法の提示に向けた知見を示している。浅野は,日本の中山間地域を多く抱える自治体へのアンケート調査より,現状の自治体において,居住凝集化は将来の課題との認識が強いこと、具体的な計画手法としては都市計画マスタープランの活用を挙げる傾向が強いことを明らかにしており,居住地凝集化の土地利用誘導手法の提示に向けた課題を明らかにしている。以上のとおり,研究の目的の達成に向けて,各自が各自のテーマで計画的に取り組み,一定の成果を挙げている。また2012年度の建築学会大会都市計画部門のオーガナイズドセッションに各自が各自のテーマで成果を発表予定である。

以上の点から,おおむね順調に進んでいると判断する。大貝は,昨年度開発した居住地凝集化と社会的サービス施設の空間シミュレータに新たな要素を加えて,広域空間形成の在り方に対するマクロな示唆を得ることを目指すとともに,EU圏における広域空間計画の先進事例の現地ヒアリング等から,我が国の広域空間戦略と広域ガバナンスの課題を明らかにする。浅野は,都市計画マスタープランの活用事例について、居住地凝集化に向けたマスタープランの活用の仕方、位置づけ方、行政組織内の体制との関係等を明らかにし、現状の課題を多面的に明らかにする。姥浦は,我が国における公共サービスの維持管理のための広域連携の実態について、特に定住自立圏構想に着目してその実態と課題に関する調査・分析を行い,サービス機能の分担・連携手法構築に向けた課題を明らかにする。年度末には,3者の研究成果を持ち寄り,議論を行い,我が国における広域地域空間形成のための計画理論構築に向けた諸課題を整理する。大貝は,今年度予定していた海外調査(EU圏自治体当等へのヒアリング調査)を進捗状況から次年度に回したため,24年度は主に海外旅費(6泊8日:35万×3名)で使用,その他には研究発表・研究打ち合わせ国内旅費,シミュレーション・ソフトウェア購入,資料整理謝金,消耗品等で使用予定。姥浦は,研究発表・研究打ち合わせ国内旅費,資料整理謝金,消耗品等で使用予定。浅野は,自治体へのアンケート調査費用,消耗品等で使用予定。
冷却プラズマ混合系における内部素過程と動的物性の研究

本研究は、プラズマ中の粒子拡散を直接観測する技術を開発し、従来のドップラー分光法が利用できない液相ー固相の相転移近傍におけるプラズマ中の粒子拡散およびプラズマの構造を明らかにすることを目的としている。従来のカルシウムイオンのレーザー冷却実験系に、ストロンチウムのイオン源とレーザー冷却光源を追加することで、独立に温度制御可能な異種イオン混合系を開発した。プラズマを構成する全イオンを可視化するため、同位体分離用の光源も開発し、冷却プラズマ混合実験系の整備を完了した。本研究は,既存のカルシウムイオンレーザー冷却プラズマ実験装置に,新たにストロンチウムイオンのレーザー冷却系を導入することで,これまでは不可能であった「結合状態を制御したプラズマ中のイオン拡散の直接測定」と「非平衡状態を経由したプラズマの相変化の制御」という2つの実験を提案する.平成25年度は,ストロンチウムイオン生成系およびレーザー冷却系を開発し,ストロンチウムイオンのレーザー冷却実験を行った.「ストロンチウムイオン生成」ストロンチウムは反応性が高いため,窒素ガス充填した環境下でタンタルチューブに導入した.真空容器中でタンタルチューブを加熱し,ストロンチウム蒸気を発生させ,イオントラップ中に導入した.ストロンチウム蒸気は,電子ビームを用いた衝突電離によりイオン化され,イオントラップによって閉じ込められる.「レーザー冷却用レーザーの開発」ストロンチウムイオンのレーザー冷却には,422nmおよび1092nmの狭帯域波長可変レーザーが必要となる.本研究では,レーザーダイオードを用いた外部共振器型半導体レーザー(ECDL)を開発し,レーザー冷却実験に用いた.「レーザー冷却実験」新たに作製したイオン源およびECDLを用いて,ストロンチウムイオンのレーザー冷却実験を行った.冷却プラズマの測定には,既存の光子計数レーザー誘起蛍光計測系およびイメージインテンシファイア付カメラを用いた.カメラによる画像計測により,ストロンチウムの冷却プラズマが結晶状態へと相転移することを確認し,今年度開発した実験系が十分な性能を有することを確認した.弱結合プラズマ中ではデバイ遮蔽により電場が遮蔽されるが,強結合プラズマ中ではデバイ遮蔽の近似は成り立たなくなり,遮蔽メカニズムとしてイオン球モデルが用いられる.このようなクーロン相互作用の遮蔽メカニズムの違いにより,弱結合プラズマ中と強結合プラズマ中ではイオンーイオン衝突等の素過程が大きく異なると考えられている.これまでに行った微弱レーザーによるドップラーレーザー誘起蛍光(LIF)計測により,弱結合と強結合の中間的な結合領域で自然広がりの数倍に及ぶ一様広がりを観測しており,イオンーイオン衝突周波数の増大を示唆する結果を得ている.しかし,LIF計測では,微弱なレーザーを用いてもプラズマの状態に与える影響を無視することが出来ず,定量的な評価が難しい状態であった.本研究は,強結合プラズマ中のイオンの拡散を直接観測することで,衝突過程の変化を明らかにすることを目的としている.そのため,プラズマを構成する全粒子の温度を制御しつつ,可視化する必要がある.実験にはカルシウム(Ca)イオンおよびストロンチウム(Sr)イオンの2種イオンからなる純イオンプラズマを用いる.平成25年度には,既存のCaイオン用レーザー冷却実験装置に,Srイオン用レーザー冷却用レーザー(422nmおよび102nm)およびSrイオン用LIF測定系を追加して冷却実験を行い,固相への相転移を画像計測した.プラズマを構成する全粒子を観測するには同位体イオン等の不純物を排除する必要があるため,平成26年度は,Ca(40)およびSr(88)を選択的に生成する光電離レーザー(423nm,461nm,375nm)を開発した.これにより,同位体選択された2種イオンからなる純イオンプラズマの生成および計測系が整備された.今後は,これらを用いたイオン拡散計測実験を,強結合領域において行う.プラズマ物理、プラズマ分光冷却プラズマ混合系実験の基礎となる,ストロンチウムイオンのレーザー冷却系を開発し,正常に動作することを確認しており,研究はおおむね順調に進展していると考えられる.平成25年度に開発したストロンチウムイオン冷却系を既存のカルシウムイオン冷却系と統合し,冷却イオン混合系実験を開始する.また,レーザー誘起蛍光測定系および画像計測系を両イオンの波長に対応させる等の改良を行う.
多核球依存性血管透過性亢進は細胞膜表面でのキニン系活性化に基づくか?

まず、モルモットにおける血漿キニン系の詳細を明らかにする研究を行った。キニン系の3因子のうち、ハ-ゲマン因子に付いては、既に一次構造についても報告しているので、残りのプレカリイクレインと高分子キニノーゲンのcDNAを、モルモット肝のcDNAライブラリーからクローニングし、ヌクレオチド配列を解析した。前者については解読を終了したが、後者については現在70%が終了している状態である。一方、この3因子をモルモット血漿から精製し、その活性化機構を解析した。ヒトの場合、活性型ハ-ゲマン因子とカリクレインとによる相互活性化が主要なものであるが、モルモットの場合には活性型ハ-ゲマン因子によるプレカリクレインの活性化が一方向性に進むいわゆるカスケード型活性化が主要な機構であった。この違いを説明するために、ヒトとモルモットのハ-ゲマン因子とプレカリクレインの活性化に必要な限定水解部位近傍のアミノ酸配列を持つペプチドを合成して酵素学的な解析を行い、その理由を明らかにした。この様に、モルモット血漿キニン系の活性化機構も明らかになったので、それぞれの因子に対する抗体をウサギに作成した。これらの抗体を用いて、モルモット多核白血球膜状にこれらの因子が結合しているか否かを観察したが、今までのところ結合を確認できる明瞭な結果を得ることができていない。そこで、多核球依存性血管透過性亢進反応におけるキニン系の役割を解析することを一時中断し、以前から興味を持っていたクジラのキニン系について検討した。クジラ血漿中には、ハ-ゲマン因子とプレカリクレインが欠損しているのに高分子キニノーゲンは存在していた。クジラ肝のハ-ゲマン因子遺伝子を解析したところ、複数の点突然変異により偽遺伝子化していた。本研究では、多核球とキニン系とが連動して血管透過性を亢進しているか否かを検討するが、この際、モルモットを実験動物として使用する。これは、キニン系3因子の一つであるハ-ゲマン因子ついて、モルモット分子の構造解析が、蛋白及びcDNAレベルでヒト分子と同様に進んでいるためである。そこで、本年度は残りの2因子のうちまずプレカリクレインについて同様の解析を行った。プレカリクレイン分子をモルモット血漿より精製し、その部分アミノ酸配列を決定すると共に、活性化を受ける際の限定水解部位を同定した。次に、モルモット肝からcDNAライブラリーを作成し、そこからプレカリクレインの全長をコードするcDNAをクローニングして、全塩基配列とそれに基づくアミノ酸配列を決定した。これと平行して、精製プレカリクレインをウサギに感作して抗体を作成し、IgG分画を調整した。次に、第3の因子である高分子キニノーゲンについては、これをモルモット血漿より精製し、ヤギに対して抗体を作成し、IgG分画を調整した。一方、ラット高分子キニノーゲンcDNAを入手し、これにジゴキシゲニンを標識してハイブリッド法用のプローブを調整した。現在、モルモット肝cDNAライブラリーから高分子キニノーゲンcDNAのクローニングを進めている。次年度は、主としてキニン系各因子に対する抗体を用いて、本研究のゴールである多核球との連携作用解明を進める計画である。
スペクトル確率有限要素/境界要素法による動的解析手法の開発

本研究では,構造物の地震応答解析等の動的解析において,種々のパラメタの不確実性による影響を効率よく評価する数値解析手法を開発することを目的として,以下の成果を得た.(1)スペクトル確率有限要素法の連続体の非線形動的問題への適用を図った.具体的には,線形系,超弾性系,および,バイリニア降伏特性等を有する系を対象として,理論的な検討に基づき,適用範囲などの整理及び定式化を行った.(2)非線形問題のためのプログラムも作成し,数値シミュレーションによる解析の安定性や適用範囲の検討,モンテカルロシミュレーションとの比較による精度の検討等を行った.以上の検討により,提案する手法がモンテカルロシミュレーションなどに比較して非常に高速であること等が示された.ただし,非線形性の影響が強い問題については精度が低下する場合もみられ,適用性に限界があることも示された.(3)スペクトル確率境界要素法について基礎的な理論の検討を行い,2次元弾性波動場を対象とした数値シミュレーション,精度の検証を行った.モンテカルロシミュレーションとの比較により,提案手法が十分の精度を有していること,計算時間の大幅な短縮が実現できること,などが示された.(4)非ガウス性の不確定問題に対する適用法について検討し,対数正規分布の問題に対する適用法を提案し,その性能を検証し,モンテカルロシミュレーションとの比較により,高い解析,計算時間の短縮が実現できることを示した.(5)さらに,非線形問題への適用性をあげるための方法論として,モンテカルロシミュレーションと,提案手法のハイブリッド化についても基礎的な検討を行い,その有用性を指摘できた.(703文字)本研究では,構造物の地震応答解析等の動的解析において,種々のパラメタの不確実性による影響を効率よく評価する数値解析手法を開発することを目的としている.そのために,1990年代に開発され,広く用いられるようになってきているスペクトル確率手法とよばれる手法を適用した有限要素法および境界要素法の構築を行う.初年度である本年度には,スペクトル確率有限要素法の連続体の非線形動的問題への適用を図った.具体的には,線形系,超弾性系,および,バイリニア降伏特性等を有する系を対象として,理論的な検討に基づき,定式化を行った.また,非線形問題のための数値計算用プログラムを作成し,数値シミュレーションによる解析の安定性や適用範囲の検討を行うとともに,モンテカルロシミュレーションとの比較による精度や計算効率の比較等の検討を行った.これらの検討より,提案する手法がモンテカルロシミュレーションなどに比較して非常に高速であること等が示された.ただし,非線形性の影響が強い問題については精度が低下する場合もみられ,適用性に限界があることも示された.これにより,今後の課題とすべき点も明らかになったといえる.また,スペクトル確率境界要素法についても基礎的な理論の検討を行い,2次元弾性波動場を対象とした基礎的な数値シミュレーションを行った.計算結果を,モンテカルロシミュレーションによる結果と比較し,計算量が少なく効率的な計算が可能となること,計算精度も高く,十分な適用性が認められることなどを示した.(643字)本研究では,構造物の地震応答解析等の動的解析において,種々のパラメタの不確実性による影響を効率よく評価する数値解析手法を開発することを目的として,以下の成果を得た.(1)スペクトル確率有限要素法の連続体の非線形動的問題への適用を図った.具体的には,線形系,超弾性系,および,バイリニア降伏特性等を有する系を対象として,理論的な検討に基づき,適用範囲などの整理及び定式化を行った.(2)非線形問題のためのプログラムも作成し,数値シミュレーションによる解析の安定性や適用範囲の検討,モンテカルロシミュレーションとの比較による精度の検討等を行った.以上の検討により,提案する手法がモンテカルロシミュレーションなどに比較して非常に高速であること等が示された.ただし,非線形性の影響が強い問題については精度が低下する場合もみられ,適用性に限界があることも示された.(3)スペクトル確率境界要素法について基礎的な理論の検討を行い,2次元弾性波動場を対象とした数値シミュレーション,精度の検証を行った.モンテカルロシミュレーションとの比較により,提案手法が十分の精度を有していること,計算時間の大幅な短縮が実現できること,などが示された.(4)非ガウス性の不確定問題に対する適用法について検討し,対数正規分布の問題に対する適用法を提案し,その性能を検証し,モンテカルロシミュレーションとの比較により,高い解析,計算時間の短縮が実現できることを示した.(5)さらに,非線形問題への適用性をあげるための方法論として,モンテカルロシミュレーションと,提案手法のハイブリッド化についても基礎的な検討を行い,その有用性を指摘できた.(703文字)