hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CFRP航空宇宙構造の内部微小欠陥のモデル化とマルチスケール損傷解析

本研究では,炭素繊維強化プラスティック(CFRP)内に発生する微小欠陥の影響を含んだマルチスケール損傷シミュレーション技術の開発を実施している。本研究では実験的アプローチと解析的アプローチの両面からこの課題に取り組んでいる。実験的アプローチでは,サブマイクロフォーカスX線CT装置によるCFRPの三次元断層画像を元にして繊維うねりを定量化するための画像処理手法を開発した。本手法は,マイクロフォーカスX線CT画像に対する画像解析手法(細線化,微分フィルタなど)と,申請者が本研究課題の開始前に開発したデジタル画像相関法(DIC)を用いた繊維方向算出手法とを組み合わせた手法である。本研究ではこれを三次元織物複合材料の繊維うねりの解析に用い,良好な結果を得た。解析的アプローチでは,繊維うねりを幾何学的な材料不整であるとみなして,これを考慮可能なマルチスケール解析手法を開発した。解析手法は均質化法と摂動法を組み合わせており,繊維うねりを,繊維位置の変化,繊維方向の変化,繊維密度の変化の3つを考慮している。提案した手法は織物複合材料のCFRPモデルに対して適用され,解析手法の妥当性検証を行った。また,本解析手法に結合力要素を導入したマルチスケール損傷解析技術を開発した。本手法は最終年度に実験と比較することによって検証する予定である。また,摂動法を用いた手法をより発展させたものとして,拡張有限要素法(XFEM)を用いて繊維うねりの影響を考慮する手法を着想した。この手法は従来手法に比べてより柔軟な解析が可能になると期待される。これは次年度に定式化,検証を実施する予定である。本研究で開発された手法について,本年度内に1回の学会発表を行った。なお,学術誌への投稿論文を準備中である。代表者は研究期間最終年度直前にJAXAから名古屋大学へ移籍した。これに伴い,新たに数件の講義を担当する必要があった。代表者はこれまで講義の経験が無く,講義準備を一から行う必要があり大変な時間を要し,研究に遅延が生じた。次年度は本研究の最終年度となる。本年度,「実績概要」にも示したとおり,既存の手法を発展させ,拡張有限要素(XFEM)をベースにした繊維よれの解析手法を着想したため,この手法を次年度に定式化を終了し,検証したいと考えている。この手法により,より高精度な繊維よれの影響の解析が可能になるはずである。また,繊維よれを含んだCFRP供試体を作成し,繊維方向及び繊維よれを測定するとともに,これを用いて荷重試験を実施する。また,本年度までに作成した解析手法を用いて,この供試体に対するマルチスケール損傷解析を実施する。ミクロモデルでは繊維よれを考慮して,繊維よれが損傷発生・進展に与える影響を考慮する。解析結果と実験結果を比較することにより,構造要素レベルで本研究で開発する手法の妥当性を検証する予定である。本研究は実験的アプローチと解析的アプローチの両方からこの課題に取り組んでいる。実験的アプローチでは,サブマイクロフォーカスX線CT装置によるCFRPの三次元断層画像を元にして,繊維うねりを定量化するための画像処理手法を開発した。申請者は過去の研究で,デジタル画像相関法(DIC)を断層画像に適用することによって繊維方向を得る手法を開発していた。本研究では,断層画像の二値化と細線化,微分フィルタを組み合わせた,新たな繊維方向計測手法を開発し,これをDIC手法と組み合わせることによって,繊維方向の計測をより高精度化することに成功した。また,うねりを含みやすい条件でCFRPを製作し,JAXA保有のサブマイクロフォーカスX線CT装置を用いて断層画像を取得した。開発した手法を本CFRPに適用し,繊維方向の分布を統計的に得ることができ,繊維方向のバラつきのモデル化が可能になった。解析的アプローチでは,繊維うねりのような幾何学的な材料不整を考慮することが可能なマルチスケール解析手法を開発した。解析手法は,均質化法と摂動法を組み合わせており,繊維のうねりは,理想状態からの節点位置の微小な摂動であるとして,定式化を行った。本研究で定式化した手法では,繊維の位置の変化,位置ずれにより発生する繊維方向の変化,繊維体積密度の変化の三つを考慮することが可能である。本研究では,提案した手法を単純なCFRPモデルに対して適用し,従来手法を用いて解析した結果同士を比較して解析手法の妥当性の検証を行った。本研究によって開発された数値解析手法については,現在,学会発表準備および投稿論文作成を進めており,近く公表する予定である。当初予定において,本年度までには1X線CT断層画像からの繊維方向計測手法の改良と,それを用いた繊維方向取得,2繊維方向のバラつきの数学的モデル化,3マルチスケール解析手法の定式化,妥当性検証まで,を実施する計画であった。現在までの実績において,X線断層画像からの繊維方向計測手法の改良は,既存の研究で開発したDICによる手法と,新たに開発した修了しており,繊維方向のモデル化は,統計的な繊維方向分布モデルとして得ることができた。また,解析モデルについては,均質化法と摂動法を組み合わせてマルチスケール解析手法を定式化し,妥当性を検証することができた。このため,本研究課題については現在までのところほぼ順調に進展していると考えている。

本研究では,炭素繊維強化プラスティック(CFRP)内に発生する微小欠陥の影響を含んだマルチスケール損傷シミュレーション技術の開発を実施している。本研究では実験的アプローチと解析的アプローチの両面からこの課題に取り組んでいる。実験的アプローチでは,サブマイクロフォーカスX線CT装置によるCFRPの三次元断層画像を元にして繊維うねりを定量化するための画像処理手法を開発している。本研究では,申請者が本研究課題の開始前に開発したデジタル画像相関法(DIC)を用いた繊維方向算出手法に,2値化と細線化,微分フィルタを組み合わせ,より検出精度を向上させる手法を開発した。また,繊維束で構成される織物CFRP等に対応するため,境界抽出とDICを組み合わせて繊維束中心を追跡することによる繊維方向を算出する手法を開発した。これらを用いてうねりを含んだCFRP積層板について,JAXA(研究代表者の前所属)所有のサブマイクロフォーカスX線CT撮影を行い,繊維方向分布を統計的に取得し,繊維方向のバラつきを実験的に取得した。解析的アプローチでは,繊維うねりを幾何学的な材料不整であるとみなして,これを考慮可能なマルチスケール解析手法を開発した。解析手法は均質化法と摂動法を組み合わせており,繊維うねりを,繊維位置の変化,繊維方向の変化,繊維密度の変化の3つを考慮している。提案した手法は織物複合材料のCFRPモデルに対して適用され,解析手法の妥当性検証を行った。また,本解析手法に結合力要素を導入したマルチスケール損傷解析技術を開発した。本手法は最終年度に実験と比較することによって検証する予定である。本研究で開発された数値解析手法について,2回の学会発表を行った。なお,学術誌への投稿論文を準備中である。当初の研究実施計画では29年度にはCFRP積層板を用いた試験によってマルチスケール解析技術を検証するとともに,CFRP中の破壊を表現するために結合力要素などの損傷則を導入し,マルチスケール損傷解析を可能とする,というものであった。実際の研究では検証実験を織物複合材料を用いて実施したが,目的通り解析モデルを検証することができた。また,結合力要素のモデルへの導入は完了している。このため,現在の進捗状況では29年度までの計画通りに進捗しているとしてよく,概ね順調に進展していると考えている。実験的アプローチでは,サブマイクロフォーカスX線CT装置によるCFRPの三次元断層画像を元にして繊維うねりを定量化するための画像処理手法を開発した。本手法は,マイクロフォーカスX線CT画像に対する画像解析手法(細線化,微分フィルタなど)と,申請者が本研究課題の開始前に開発したデジタル画像相関法(DIC)を用いた繊維方向算出手法とを組み合わせた手法である。本研究ではこれを三次元織物複合材料の繊維うねりの解析に用い,良好な結果を得た。
広域環境地図生成のためのブロックチェーンを用いた複数ロボット間データ共有システム

本研究は、自律移動ロボットの走行のための広域環境地図を生成・更新していくことのできる環境データ取得インフラについて取り組んでいる。特に、ネットワーク化されたロボットやセンサがそれぞれセンサデータを獲得し融合することで、環境地図を拡張・更新していくことができるデータ取得インフラのネットワークやシステム構成について、実験システムの構築を通じて有効な構成法を調査・検討することが目的である。当初予定した研究項目のうち、2018年度は「分散型データ共有・管理システムに関する研究」に中心的に取り組んだ。移動ロボットの行動に活用できる、環境の人頻度地図を対象として、ブロックチェーンの実装方法のひとつであるEthereumを用いて、複数の移動ロボットによる地図情報共有システム構成について検討した。環境の地図情報について、最後に更新されてからの経過時間に応じて、移動ロボットによる地図の再更新に対するインセンティブを考慮した、複数移動ロボットによる地図更新システムと、更新された地図を活用した自律行動を実現するプロトタイプを開発した。これにより環境地図の共有・更新というタスクの実現可能性について示すことができた。さらに大規模なロボットネットワークにおける共有システムの検討のため、ROSおよびEtheremを統合したシミュレータの開発を開始している。また、屋外空間での移動ロボットの地図共有に関する知見を得るために、複数台の移動ロボットがそれぞれ構築した地図を互いに活用した走行実験を行った。地図情報以外のセンサデータ共有も念頭において、スマートフォンなどで取得できる様々なセンサ情報をROSプラットフォームにて統合するためのアプリケーションも開発し、今後の研究に活用することが可能になった。2018年度に当初予定していた研究項目のうち、「分散型データ共有・管理システムに関する研究」については、そのプロトタイプ開発により実現可能性を示すことができた。このプロトタイプは、2019年度に予定していた「システムの持続可能性に関する研究」で検討する、データの価値の評価の一部も含んでおり、特に環境地図においてデータ取得からの経過時間に応じた共有・更新システムとなっている。今後、システムの持続可能性に関する研究をさらに進めるためには、様々なロボットの台数、環境によるシミュレータを開発することが有効であると考え、その開発を始めている。一方、同様に2018年度に予定していた「センサデータの信頼性の担保に関する研究」に関しては、具体的な成果は上がっていない。システムのプロトタイプ開発の過程で、結局はデータの価値の評価は2019年度に予定していたシステムの持続可能性の研究とも内容的に重複していること、その研究のためには前述の通りシミュレータを開発することが必要などの理由で、2019年度の研究にてまとめて実施することが効果的であると考えたためである。これらの研究の進展状況を鑑みて、2018年度に予定した内容がすべて検討できたわけではないが、2019年度の研究に向けた課題の整理と準備を始めることができたことから、おおむね順調に進展していると評価した。2019年度は、「システムの持続可能性に関する研究」というテーマで、データ取得インフラとして持続可能なエコシステムを設計するために、センサデータの価値を評価するための仕組みについて主として検討していく予定である。センサデータの信頼性に関する評価も含むものである。価値の評価項目として、センサデータの量や精度、多様性といったデータ自体の品質、または場所に応じたデータ取得の頻度や重要性といった環境に依存するデータの評価など、様々なインセンティブの付け方が考えられる。後者に関してはすでにプロトタイプは開発しているが、その他の項目も含めてシミュレータにおいて比較検討していく。また、プロトタイプ開発の過程で、複数の移動ロボットにて共有するデータとして、環境地図だけでなく、深層強化学習に基づいて得られた走行ルール自体を共有することが、移動ロボットの知能共有プラットフォームとして有効ではないかという着想を得た。当初の研究計画に加えて、複数ロボットのネットワークにおける走行ルールの学習と共有システムの研究も、合わせて進めていく予定である。

今後、システムの持続可能性に関する研究をさらに進めるためには、様々なロボットの台数、環境によるシミュレータを開発することが有効であると考え、その開発を始めている。一方、同様に2018年度に予定していた「センサデータの信頼性の担保に関する研究」に関しては、具体的な成果は上がっていない。システムのプロトタイプ開発の過程で、結局はデータの価値の評価は2019年度に予定していたシステムの持続可能性の研究とも内容的に重複していること、その研究のためには前述の通りシミュレータを開発することが必要などの理由で、2019年度の研究にてまとめて実施することが効果的であると考えたためである。これらの研究の進展状況を鑑みて、2018年度に予定した内容がすべて検討できたわけではないが、2019年度の研究に向けた課題の整理と準備を始めることができたことから、おおむね順調に進展していると評価した。2019年度は、「システムの持続可能性に関する研究」というテーマで、データ取得インフラとして持続可能なエコシステムを設計するために、センサデータの価値を評価するための仕組みについて主として検討していく予定である。センサデータの信頼性に関する評価も含むものである。価値の評価項目として、センサデータの量や精度、多様性といったデータ自体の品質、または場所に応じたデータ取得の頻度や重要性といった環境に依存するデータの評価など、様々なインセンティブの付け方が考えられる。後者に関してはすでにプロトタイプは開発しているが、その他の項目も含めてシミュレータにおいて比較検討していく。また、プロトタイプ開発の過程で、複数の移動ロボットにて共有するデータとして、環境地図だけでなく、深層強化学習に基づいて得られた走行ルール自体を共有することが、移動ロボットの知能共有プラットフォームとして有効ではないかという着想を得た。当初の研究計画に加えて、複数ロボットのネットワークにおける走行ルールの学習と共有システムの研究も、合わせて進めていく予定である。事務処理の都合により、2018年度使用分の旅費の一部が次年度の執行となった。その他の次年度使用分については、プロトタイプ開発の過程で、研究の進展のためには実環境でのシステム開発よりもシミュレータの開発を優先することにしたため、物品購入に該当する支出が減ったため発生した。繰越分については、2019年度は物品購入だけでなく、旅費交通費としても使用する予定である。
脳神経外科手術への応用を目指した新規ＡＲ型３次元画像診断法の開発

新規AR型3次元画像診断法を提案し試作・試用を計画した本研究は、おもに3つの課題を進行させ順調に進捗してきた。「3次元AR(拡張現実)画像の観察および卓上モデル・術野への投影と手術支援」として、3次元画像による手術シミュレーションと手術用顕微鏡のリンクに加え、神経内視鏡手術とナビゲーションシステムを組み合わせた術野投影型のAR支援手術の可能性につき試用の段階にある。術前のシミュレーションおよび体位設定に用いることで、卓上モデルへ投影し手術手技習得に関する有用性について検討を行っている。実臨床への可能性を探索し、試作システムはさらなるバージョンアップを行った。本システムは、術野から隠れた解剖学的構造がどのような位置に存在するかを直感的に把握することが可能で、若手術者の教育デバイスとして有用性が確認された。「3次元シミュレーション画像から患者個別実体モデルの作成」として、3Dプリントモデルを継続的に作成し、ARシステム下での観察の有用性を検討したが、ARシステムはこれを上回る可能性を見出している。「AR技術を用いた端末レベルでの3次元画像の作成と配布・検証」としては、術前シミュレーション画像をもとに作成した3Dモデルデータと、ARマーカーを用いたレジストレーション実現し、任意の方向からの観察を可能としたうえで、解剖学的構造の理解、内部の透過・透視による直感的な操作が可能な手術支援画像の作製を行った。本システムに用いたシースルー・単独起動型のデバイス「ホロレンズ」は非常に有用なデバイスであったが、視野の広さ・扱えるデータサイズ等に実用レベルの障害があった。発表にあった「ホロレンズ2」ではこれら抽出課題全てが解決される見込みとわかり、開発システムを実装し試用すべく、次年度への研究延長とした。術前の診断時に取得した診療画像(MRI、CT等)から作成した3D画像を手術ナビゲーションにリンクさせ、術野に2次元で投影するナビゲーションシステム標準機能を用いたAR画像の、術者教育のツールとしての有用性を継続的に検討した。本年度は前年度までに新規に開発した、ARシースルーデバイスによる実体モデルへの投影と術前シミュレーションの有用性につき検討を行った。本システムは外科手術手技において重要となる解剖学的構造の3次元的理解に非常に有用であり、実体モデルが正常解剖型の汎用市販品を用いても疾患モデルが再現できるといった大きな利便性を示している。また、前年度より新規にシステム実装を行った内視鏡手術シミュレーションのシースルー表示に関しては、AR型の内視鏡手術を実現した上で、操作性の向上やデバイス上でのプログラム操作を改良し安定的なプログラムを完成させている。今年度の試作システムは通常の観察において有用性が高いことを検証したが、マーカー認識・モデルの簡素化等に大きな工夫・作業を要する為、バージョンアップによる完成を予定することとした。AR型シースルーデバイス「ホロレンズ」を用いた手術支援画像システムの構築をおおむね予定通り行い得たが、研究期間で完成したシステムではいくつかの課題が抽出されている。年度末に発表された「ホロレンズ2」では本研究での抽出課題が解決できる見込みとなり、これを導入する目的もあり研究期間は延長とした。本研究で開発したAR型デバイスは、3Dプリント実体モデルの欠点を補う非常に有用なものとなった。欠点を補うばかりでなく、静的実体モデルでは実現不可能な動的要素を盛り込み改良を加える計画としている。前年度に参入していただいた専門家との連携が本研究に寄与するところは大きく、プログラムの改変から新機能の試作・実装まで、飛躍的なスピードでシステム全体の完成度が向上している。ARシースルーデバイスは、複数台の接続・連携を可能とするが、本機能の実装にはプログラムの完成が必要であり、短期間に改良を継続してきたため次年度に行いたい。引き続きAR画像を用いた手術支援・融合画像誘導下手技の可能性につき検証し本研究計画を完遂する見込みである。最終的に新規AR型3次元画像診断法を完成させるため、本申請課題の研究計画はおもに3つの課題が同時に進行している。「3次元AR(拡張現実)画像の観察および卓上モデル・術野への投影と手術支援」として、3次元画像による手術シミュレーションと手術用顕微鏡にリンクしたナビゲーションシステムを用いた術野投影型のAR画像を用い、実際の手術での動画取得を継続した。手術前に取得したMRI画像、造影CT画像やその他の機能画像を融合した3次元シミュレーション画像を作成し、通常実施される空間的位置情報のポインティングのみでなく、術野全体での3次元画像処理解剖構造を投射させた。体位設定の段階よりこれを用いて、顕微鏡下手術の際により最適となる体位・頭位の設定、開頭範囲の決定に反映し、情報を収集した。また、個人の携帯端末レベルで再現可能なシステムの構築として、モデル化の効率向上と端末上の表現向上を目指したアプリケーションの開発研究を実施した。「3次元シミュレーション画像から患者個別実体モデルの作成」として、前述研究の過程で派生させた3Dプリント用ファイルを排出し、モデル作成を行った。さらに、「AR技術を用いた端末レベルでの3次元画像の作成と配布・検証」として、術前に取得される疾患・患者シミュレーション画像をもとに作成した3次元モデルデータと、最終的には簡易マーカーを用いた位置情報取得用の端末内臓カメラを通じて拡張された空間画像の重ね合わせを実現し、いわゆる仮想空間(VR)ではなく任意の方向性からその3次元情報、隠れた部分に存在する解剖学的構造の把握や距離感、展開される内部の透過・透視による直感的な操作が可能な手術支援画像の作製を目的に、有用なデバイスの選定とプロトタイプのアプリケーションも試作を実施した。

MRI画像、造影CT画像等の術前取得画像から作詞した3D画像を手術ナビゲーションにリンクさせ、術野に2次元で投影するナビゲーションシステム標準機能を用いたAR画像を体位設定の段階より用いて、顕微鏡下手術の際により最適となる体位・頭位の設定、開頭範囲の決定に反映し、術者教育のツールとして有用性を検討した。本システムは術野の理解に非常に有用であることがわかったが、主な欠点として投影画像が2次元輪郭に限られる点および手術室内で手術時のみに実施が可能な点が挙げられ、本研究で計画した新規AR型画像診断の必要性が強調された。また、本研究の実施過程で排出した3Dプリント用ファイルを用い、実際にモデル作成を行い、比較検討を実施している。3Dモデルの利点は実体感であるものの、顕微鏡下で行う脳神経外科においては不向きであると言わざるを得ない。実体モデルを用いる手術シミュレーションでは顕微鏡を要する上、複数人でのシミュレーションができないといった点は解決されるべきである。また作成の容易さを考え小さなサイズのモデルや病変のみを強拡大したモデルを作成し、脳神経外科領域では実サイズより有用性が高いことを見い出せた。また、AR型の三次元画像診断・観察法を模索しているが、携帯性・汎用性は低下するものの、シースルー型のデバイスに大きな可能性があることがわかり、これを用いたプロトタイプのAR画像表示を開始した。次年度以降に本格開発に向け、本研究への導入を予定している。実際の患者・患部へのAR表示やレジストレーション機能を備えるべく、専門家との連携を開始している。研究期間内の新規AR型3次元画像診断法完成を目指し、本申請課題の研究計画はおもに3つの課題を同時に行ってきた。「3次元AR(拡張現実)画像の観察および卓上モデル・術野への投影と手術支援」として、3次元画像による手術シミュレーションと手術用顕微鏡のリンクに加え、神経内視鏡手術とナビゲーションシステムを組み合わせた術野投影型のAR支援手術の可能性につき検討を継続した。術前のシミュレーションおよび体位設定の段階にもこれを用いて、卓上モデルや術野への投影方法につき検証を試みた。手術の際により最適となる体位・頭位の設定、術野の展開方法等の情報を収集し、実臨床への可能性を探索し、試作システムのバージョンアップに反映させた。同時進行として今年度も、個人の携帯端末レベルで観察可能なアプリケーションを用い、若手術者の教育ツールとしての有用性を評価すべく、その評価方法や評価項目の抽出を行った。「3次元シミュレーション画像から患者個別実体モデルの作成」として、3Dプリントモデルを作成し、これに対する映像投影と精度の検証、有用性の検討を行った。
肺動脈性肺高血圧症における線維性血管閉塞病変に対する治療薬の開発

【背景】肺動脈性肺高血圧症における治療薬の抵抗性に対して、新たな治療ターゲットが社会的に求められている。本研究では、細胞増殖性から線維性へと経時的に発現する閉塞性血管病変の線維化に関わる遺伝子群を新規に同定し、治療抵抗例に対する新たな治療ターゲットを解明したい。【方法】7週雄Sprague-Dawleyラットに血管内皮成長因子阻害剤(Sugen5416)を単回皮下注射した後、3週間低酸素チャンバー内で飼育し、以後は大気中で管理してSugen/Hypoxiaラットモデルを作成した。Sugen投与後5週と8週で、ラットを安楽死させ、肺組織を固定し、組織切片をマッソンエラスティカファンギソン染色により細胞性血管閉塞病変と線維性血管閉塞病変を同定した。さらに、real-time PCR法を用いて、遺伝子発現量の解析を行った。【結果と今後の展望】新生内膜線維性閉塞病変の発現率は、Sugen投与後5週で0.5±0.3%、Sugen投与後8週で5.5±2.1%と有意に増加し(p<0.05 vs 5週PH群)、また閉塞血管面積に対する新生内膜の線維化面積率は、Sugen投与後5週で6.1士0.9%、Sugen投与後8週で14.9±0.5%と有意に増加した(p<0.05 vs 5週PH群)。一方、肺組織の線維化に関わるfibronectin1遺伝子発現はSugen投与後8週で1.48±0.08倍(p<0.05 vs正常対照群)、collagen1の遺伝子発現は1.50±1.0倍(p<0.05 vs正常対照群)に有意に増加し、血管線維化と関連を示した。今後はfibronectin1やcollagen1の発現メカニズムを解明していきたい。肺動脈性肺高血圧症における治療薬の抵抗性に対して、新たな治療ターゲットが社会的に求められている。私たちはこれまでに、ヒトの病理組織に類似した肺高血圧ラットモデルを用いて、治療抵抗性のメカニズムを示すと同時に、治療抵抗性の原因の一つである線維性血管閉塞病変に対する発現予防効果を世界に先駆けて報告した。しかし、線維化発現の機序や線維化に対する治療ターゲットを解明するという課題を残した。本研究において線維化に関わる遺伝子Fibronectin1が肺高血圧モデルの肺組織で上昇しており、その予防効果に関わっている可能性があることが示唆された。今後は、同モデルを用いて閉塞性血管病変のみを採取し、治療抵抗例に対する新たな治療ターゲットを解明したい。肺高血圧モデルにおいて閉塞性血管病変のみを採取することに時間を要している。肺動脈性肺高血圧症(PAH)における治療薬の抵抗性に対して、新たな治療ターゲットが求められている。私たちはこれまでに、ヒトの病理組織に類似した肺高血圧動物モデル(Sugen/Hypoxiaラットモデル)を用いて、肺血管閉塞病変の進行例に対するエンドセリン受容体拮抗薬マシテンタンの治療抵抗性のメカニズムを示すと同時に、治療抵抗性の原因の一つである線維性内膜肥厚病変に対する発現予防効果を世界に先駆けて報告した。しかし線維化発現の機序、線維化に対する治療ターゲットを解明するという課題を残した。本研究において、Sugen/Hypoxiaラットモデルの肺全体の検討では線維化に関わる遺伝子Fibronectin1が有意に亢進しており、マシテンタン予防投与によりその発現が抑制され、線維性内膜肥厚病変の数と内膜線維面積ともに有意に抑制されていた。今後は、同動物モデルを用いて顕微鏡下にレーザーマイクロダイセクション法により、細胞増殖性から線維性へと経時的に発現する閉塞性肺血管病変のみを採取することで、マイクロアレイを用いて新生内膜形成から線維化に関わる遺伝子群を新規に同定し、治療抵抗例に対する新たな治療ターゲットを解明したい。肺高血圧モデルにおいて微細な閉塞性血管病変のみを採取することに時間を要している。一方、肺組織の線維化に関わるfibronectin1

遺伝子発現はSugen投与後8週で1.48±0.08倍(p<0.05 vs正常対照群)、collagen1の遺伝子発現は1.50±1.0倍(p<0.05 vs正常対照群)に有意に増加し、血管線維化と関連を示した。今後はfibronectin1やcollagen1の発現メカニズムを解明していきたい。肺高血圧モデルにおいて閉塞性血管病変のみを採取し、治療抵抗例に対する新たな治療ターゲットを解明したい。肺血管のマイクロダイセクション、mRNA抽出、マイクロアレイを用いて線維化に関わる遺伝子群を新規に同定する。肺組織から血管のみの抽出に時間を費やしており、研究が計画通り進んでいないため。研究代表者である私の臨床の業務の多忙と、予定していた肺高血圧モデルラットの肺細動脈のみを抽出することに想定以上の時間を要しており、研究計画が遅れたため繰越が生じた。今後、病理医や肺動脈性肺高血圧基礎研究に精通した先生方へ助言を仰ぎ、肺細動脈のマイクロダイセクションやmRNA抽出、マイクロアレイに研究費を使用する。肺血管のみの抽出に関して研究支援者等と検討をして、研究を進めていく。肺血管のマイクロダイセクション、mRNA抽出、マイクロアレイ等に使用する予定である。
重症心不全の病態における血管内皮機能障害・活性酸素の寄与

重症心不全の中でもleft ventricular assist device (LVAD)装着の患者の栄養面の臨床への関わり及び筋量低下の臨床への影響について検討した。術前の栄養状態が悪く、また筋量低下の患者についてはLVAD後の合併症の重症度が高く、LVAD後の経過が不良であることを示した。栄養状態は右心系の圧上昇と密接な関連があることを示し、心不全状態と栄養状態の関連を明らかにした。別の検討で心房細動の心不全に対する負荷について心肺機能検査を用いて解析を行った。栄養状態、筋量低下と予後の予備的検討について論文化。論文化した結果を踏まえて、さらに詳細な検討をすすめる。NOの代謝との関連についてもすすめていく。今回の検討の目的は重症心不全、補助人工心臓下及び心臓移植後における血管内皮障害・活性酸素に焦点を当て、心筋以外の心不全と血管内皮機能の関わりについて検討し、心不全増悪における血管機能、活性酸素の寄与度について評価し、血管内皮機能改善の側面からみた心不全の新たな介入について検索するものである。少しずつ普及しつつある補助人工心臓によって予後改善は見込めるものの、中にはリスクが高いケースもあり、補助人工心臓を挿入することそのもののリスク、または入れた後の血行動態、末梢血流の状態についての詳細な評価は行われていない。血管内皮機能の最も有用な方法としてFlow-mediated dilation法があるが(FMD)、まずは補助人工心臓下においてFMDは何によって規定されるかについて検討を行った。この検討により、補助人工心臓下のリスク評価について、より詳細に行われ、また補助人工心臓下の血流状態がより精確に把握できることが期待される。また血管機能と密接な関連のある一酸化窒素(NO)についても、体内のNOの動態と心不全の病態との関連について検討を行った。中でも今回は呼気中のNOを測定することで、肺血管由来のNOを予測し、病態との関連について検討を行った。実際にNOは生体内では極めて不安定で、なかなか測定が困難とされているが、今回の検討では比較的安定して呼気NOを評価することができ、今までにはない循環マーカーとして役割をはたすことが期待された。詳細な解析までは十分に行えていないが、検討すべき症例については少しずつ数を増やすことができている。研究対象の症例数を少しずつ増やすことにより、より信頼度の高い解析結果を導出できると考えられる。本研究では検査などの整備がまだ進んでおらず、臨床検討も患者のリクルートにとどまっており、経費としてはより次年度に使用機会が偏ってしまったため。
大学からの知識移転の有効性に関する研究：特許情報を用いた発明者データによる分析

現在まで大学の知識移転の分析では産学の研究上の連携について非常に多数の研究が行われている。しかしながら、Stephan (2012)等でその重要性が指摘されているにもかかわらず、博士課程修了者の採用を通じた知識移転の効果やその重要性に着目した研究はほとんど行われていない。本研究では大学院教育を受け、その後発明者となった企業内研究者がその教育水準によってどの程度生産性や発明プロセスに違いが出ているのかを実証的に明らかにする。平成20年度は平成19年度に行った分析の問題点を整理・検討し、因果関係の推定において不十分な個所を修正する作業を行った。具体的には、もともと優秀な学生が大学院に進学する(あるいは日本の場合には、優秀ではない学生が大学院に進学する)という偏った能力保持者の大学院進学をコントロールするために、操作変数として大学院進学時の景気状況を用いることとした。一般的に景気状況が悪い場合には就職機会を延期するために大学院進学率が高まることが想定されるが、本研究の推計では、それを裏付ける結果が定量的に明確に示された。このような大学院進学時の景気状況がその後の発明者の生産性に影響を与える効果は1大学院進学の有無によらず、企業内研究者が追加的に教育期間を延長したことによる効果と2大学院進学によって新たに企業内研究者となるという2つの経路が想定される。本年度の研究では、この点を明確に示したうえで1の大学院進学の有無にかかわらず企業内研究者となったであろう学生があえて大学院進学を選んだ場合の効果を推計した。結果では、大学院の進学は、彼らの発明生産性を1014%高めるだけではなく、科学論文の引用や発明の一般性を高めるなど、探索的な研究をする傾向がみられるという結果を得た。本年度は特許発明者の研究に関する特許データを用いた分析及び新たに分析に用いるデータ構築作業を主に実施した。産学官の知識移転の経路は、共同研究や委託研究が主な経路とされ、それらを通じた知識スピルオーバーの研究は多数の研究が行われている。しかし、産学官での研究者の異動や出向を通じた知識移転に焦点を当てた分析は十分に行われていない。そこで、特許発明者の大学や民間企業への異動や出向が、彼らの発明生産性にどのような影響を与えるのかを発明者データを用いて統計的に分析した。その際、比較対象として企業等での非異動者データを用いた。現時点の暫定的な分析結果では、特許の被引用件数で測った発明生産性は、異動前及び非異動者と比較しても異動数年後に高まること、特に大学等の非営利機関から民間企業への異動者の生産性がとりわけ高くなること等が明らかになった。出向者では、出向終了後に発明生産性が急上昇するが、上昇幅は異動者よりも低いこと、大学への出向者の生産性の上昇が顕著であることを示す結果を得た。データ構築作業では、特許発明者に含まれる日本の博士号取得者の特定作業を行っている。作業用のコードを組み、順次作業を実施している段階である。博士号取得者データの構造の理解と特許発明者データとの接続作業に時間がかかっているが、研究計画段階から予想していたことであり、現在のところ研究の遅延という所までは至っていない。ただ、今後の作業状況では遅延してくることも考えられる。上記データを用いない分析は、想定以上に進展しており、今後もこのペースで研究を進めていく予定である。平成28年度は、前年度から取り組んでいる課程博士、論文博士を含めた博士号取得者のデータベース構築作業に多くの時間を費やした。作業段階として1960年以降の博士号取得者のデータ収集を完了し、特許データベースの発明者情報との接続を開始している。次年度にこのデータを利用した実証分析を進めていく予定である。なお、博士号を取得するかどうかはその研究者の能力に依存するという内生性の問題点については、別途操作変数を見つけることで解決し、追加的な教育効果が個人のイノベーション活動に与える影響を明らかにする予定である。大学・企業間等の組織間の移動者・出向者については、新たに総務省のオーダーメード集計サービスを利用した労働力調査の集計データを利用することで操作変数を構築し、現在推計を進めている。現在のところ、企業間の移動について、操作変数を用いても依然として移動は研究者の研究生産性にプラスの影響を与える効果があることを示唆する結果を得ている。博士号取得者データベースの作成に想定以上の時間を要した。また、組織間移動の分析についても新たに操作変数を作成する作業を追加したために、想定していなかったデータベース構築等のために時間を要している。とはいえ、分析の精度を高めるためには必要な作業であり、やむを得ないと考えている。平成29年度は、発明者サーベイの個票データと収集した博士論文データベースの2つのデータベースを主に氏名をキーとして接続し、その作業を完了した。そのうえで、修士課程や課程博士などの大学院教育を受けることが彼らの就職後の研究生産性や研究プロセスにどのような影響を与えるのかをそれらデータを使って統計的に分析することを行った。

そもそもの優秀な学生が大学院に進学するというような内生性の問題については、大学卒業年前年における景気動向をデータでとらえ、操作変数として使用することによりコントロールすることとした。なお、操作変数法での第一段階の大学卒業時点での無業者率は大学生の大学院進学率に統計的に有意にプラスの影響を与えていることを示す結果を得た。分析結果では、大学院進学は、その後の特許の被引用件数で計測した特許生産性や特許出願件数にプラスの影響を与えていることが明らかとなった。また、大学院進学により、特許の後方引用件数から計測した技術分野の多様性が上昇し、また科学論文の引用も同時に高まることを示す結果を得た。このような結果は、大学院への進学がその後の発明者の生産性や発明プロセスにプラスの影響を与えていることを示しているといえる。以上の研究成果を取りまとめた。また、関連する研究の発表も行った。博士号取得者データベース等が完成が遅延したため、全体的に分析が後ろ倒しになっている。ようやく大学院教育の効果を内生性をコントロールした形で実証することができ、今後順調に進んでいくと思われる。現在まで大学の知識移転の分析では産学の研究上の連携について非常に多数の研究が行われている。しかしながら、Stephan (2012)等でその重要性が指摘されているにもかかわらず、博士課程修了者の採用を通じた知識移転の効果やその重要性に着目した研究はほとんど行われていない。本研究では大学院教育を受け、その後発明者となった企業内研究者がその教育水準によってどの程度生産性や発明プロセスに違いが出ているのかを実証的に明らかにする。平成20年度は平成19年度に行った分析の問題点を整理・検討し、因果関係の推定において不十分な個所を修正する作業を行った。具体的には、もともと優秀な学生が大学院に進学する(あるいは日本の場合には、優秀ではない学生が大学院に進学する)という偏った能力保持者の大学院進学をコントロールするために、操作変数として大学院進学時の景気状況を用いることとした。一般的に景気状況が悪い場合には就職機会を延期するために大学院進学率が高まることが想定されるが、本研究の推計では、それを裏付ける結果が定量的に明確に示された。このような大学院進学時の景気状況がその後の発明者の生産性に影響を与える効果は1大学院進学の有無によらず、企業内研究者が追加的に教育期間を延長したことによる効果と2大学院進学によって新たに企業内研究者となるという2つの経路が想定される。本年度の研究では、この点を明確に示したうえで1の大学院進学の有無にかかわらず企業内研究者となったであろう学生があえて大学院進学を選んだ場合の効果を推計した。結果では、大学院の進学は、彼らの発明生産性を1014%高めるだけではなく、科学論文の引用や発明の一般性を高めるなど、探索的な研究をする傾向がみられるという結果を得た。今後、データベースの構築作業を順次進めていく予定である。現在のところ、比較的順調に推移しているが、今後の作業状況によっては遅延してくる可能性がある。その場合には、分析方法を先に検討し、データベース構築出来次第、具体的な統計分析に取りかかれるようにしていく予定である。
合体生成球状トカマクプラズマ加熱の相乗効果

プラズマ合体を用いて生成した高ベータ球状トカマク(ST)プラズマをリコネクション終了後も維持するため、強力な高周波(RF:21MHz,400kW,主に電子を加熱)および中性粒子ビーム(NB:25kV,500kW,主にイオンを加熱)により加熱、電流駆動を行い、これらの相乗的効果を調べることが本研究の目的である。RFのみ、NBのみの場合と比較して、両方を同時に用いた場合、どのような相乗効果があるのか、密度や温度、電流のようなプラズマ応答に加え、波動計測も駆使し、相乗効果の物理を明らかにすることを目指す。平成21年度の実験では、合体生成STプラズマのNB単独加熱、中電力RF単独加熱実験を開始し、平成22年度以降のNB+RF同時加熱実験の比較に用いる基礎データを取得することを目標とした。TORIC全波コードを用いてUTST実験で予測されるHHFW電場分布および吸収分布を計算した結果、高密度では波長が短くなり、中心部への電場集中がより顕著になること、より高温度では吸収がさらに強くなることが予測されているが、この計算は理想化された線形計算なので、実際に起こりえる非線形現象等の影響を実験結果に基づき定量化することが重要な研究課題である。このためRF波動計測に用いる磁気プローブおよび静電プローブを製作し、データ収集系の整備を行った。また、合体過程におけるイオン温度、プラズマ流の2次元測定は極めて重要なので、これらを測定するための分光計測装置の増強を行った。この装置は、本研究で重要となる不純物の挙動を測定することにも使われる。
地中レーダーを用いた巨大津波痕跡のイメージング技術の開発

1998年以来行われてきた北海道東部太平洋沿岸の巨大津波痕跡研究において,未だ不明確であった根室地域において,2008年6月,根室市西尾建設(株)の協力を得て,根室市南部沼中央の沿岸低地でメガトレンチを掘削し,過去5500年間に堆積した泥炭層中に16層の巨大津波堆積物の層序が確認された.翌2009年11月,第一産業(株)の協力を得て,南部沼西部,桂木採石場において,幅100mにも達するメガトレンチ断面における巨大津波堆積物の側方層相変化を観察することが出来た.2010年11月,我々はこれら2つのメガトレンチの側壁上面に地中レーダー探査測線を設定し,巨大津波堆積物の側方層相変化をイメージングすることを試み,その実用性を検討した.今回のGPR探査にはSensors & Software社のpulseEKKO100(200MHzアンテナ)とNoggin 250MHzを併用して行った.この際,観測点間隔はpulseEKKO100が0.25m,Noggin 250MHzが0.05mとした.探査深度は湿原環境の場合約68m以浅と限定されたが,記録の解像度は15-20cmと高く層相のイメージは可能となった.1998年以来行われてきた北海道東部太平洋沿岸の巨大津波痕跡研究において,未だ不明確であった根室地域において,2008年6月,根室市西尾建設(株)の協力を得て,根室市南部沼中央の沿岸低地でメガトレンチを掘削し,過去5500年間に堆積した泥炭層中に16層の巨大津波堆積物の層序が確認された.翌2009年11月,第一産業(株)の協力を得て,南部沼西部,桂木採石場において,幅100mにも達するメガトレンチ断面における巨大津波堆積物の側方層相変化を観察することが出来た.2010年11月,我々はこれら2つのメガトレンチの側壁上面に地中レーダー探査測線を設定し,巨大津波堆積物の側方層相変化をイメージングすることを試み,その実用性を検討した.今回のGPR探査にはSensors & Software社のpulseEKKO100(200MHzアンテナ)とNoggin 250MHzを併用して行った.この際,観測点間隔はpulseEKKO100が0.25m,Noggin 250MHzが0.05mとした.探査深度は湿原環境の場合約68m以浅と限定されたが,記録の解像度は15-20cmと高く層相のイメージは可能となった.我々のGPR探査研究の目的は沿岸低地の浅層地下構造を実験的にイメージングし,この地に残され跡や津波痕跡調査へのGPRの応用の可能性を検証することにある.今年度は霧多布湿原と南部沼湿原カナダSensors&Software社のpulseEKK0100を使用して実施した.今回は100MHzと200MHzの送テナを併用して探査を実施した..Noggin 250MHzも部分的に併用した.この際,送受信アンテナ間隔1m,測点間隔0.25mの条件で反射法調査を行った.なお,堆磁波速度はCommon mid-point観測結果から求めた.さらに,GPR記録の地形補正を行うためにVRS-Hを用いて位置決めを実施した.探査実験の結果,100MHz,200MHzでは67m程度のイメージングが出来,現在の湿原表層を覆(層厚13m),さらにその下位の海浜層も読み取ることができた.これは湿原環境でのGPR探査の意味する.さらに,泥炭層を透過し地表から下位の前浜上部外浜堆積物(浜堤堆積物)の堆積構造に成功した.これにより,汀線の後退によって湿原環境が広がっていった過程が読み取れた.ここでの反射面に着目するならば,複数枚の反射面が認められ,これらは堆積構造の反映と考えられる.泥隙が多く,含水率が高いものの,比較的均質であり,反射面を生じる要因は存在しない.よって,こ炭と砂(もしくは火山灰層)の物質境界で生じた反射面と考えてよいであろう.一般にGPR記録の垂直解像度は物質内の伝搬速度によって規定され,湿潤砂では100MHzで27-34cmでは13.5-17cmが基準値である.泥炭層では,これよりもやや大きめの数値を示すと考えられ,100MHzcm,200MHzで20-25cmがこの条件でのGPR探査記録の解像度の精度限界と推定される.本年度は,2009年11月,湿原表面が乾燥した時期を狙って,根室市南部沼において探査実験を試みた.各測線長は50400mで,その結果,100MHz,200MHzでは67m程度のイメージングが出来,現在の湿原表層を覆う泥炭層(層厚13m),を詳細に読み取ることができた.さらに,泥炭層を透過し地表から下位の前浜上部外浜堆積物の堆積構造のイメージングに成功した.これにより,汀線の後退によって湿原環境が広がっていった過程が明確に読み取れた.Noggin 250MHzでは,より高精度のイメージングに成功した.これらの成果は,湿原環境での地中レーダー探査の有効性を意味している.さらに根室市の第一産業(株)の協力を得て,南部沼西部,根室市桂木地区にある採石場において大規模な湿原断面を観察する機会を得た.この結果,以下の4点が明確となった.

・沖積層基底の海進面(不整合面)が反射面として明確にトレースできた.・NS13層の津波堆積物がNOGGINで明確に捕らえられた.これによって,非破壊(掘削無し)で津波堆積物をトレースできることが実験的に証明された.・露頭で見えていた地震性土石流堆積物が反射面で捕らえられた.特に,泥炭層下位の海浜堆積物の堆積構造が地中レーダー記録で明確に捕らえられた成果は意義深く,これに基づき,南部沼地域の過去5500年間の海面変動が既存のレーダー記録から読み取れる可能性が高いと考えられる.北海道東部太平洋沿岸の巨大津波痕跡にいて,未だ不明確であった根室地域において,2008年6月,根室市西尾建設(株)の協力を得て,根室市南部沼中央の沿岸低地でメガトレンチを掘削し,過去5500年間に堆積した泥炭層中に16層の巨大津波堆積物の層序が確認された.翌2009年11月,第一産業(株)の協力を得て,南部沼西部,桂木採石場において,幅100mにも達するメガトレンチ断面における巨大津波堆積物の側方層相変化を観察することか出来た.これを受けて,2010年11月,我々はこれら2つのメガトレンチの側壁上面に地中レーダー探査測線を設定し巨大津波堆積物の側方層相変化をイメージングすることを試み,その解像度と探査深度を検証した.今回のGPR探査にはSensors&Software社のpul seEKKO100(200MHzアンテナ)とNoggin 250MHzを併用して行った.この際、観測点間隔はpulseEKKO100が0.25m, Noggin 250MHzが0.05mとし,探査探度は湿原環境の場合表層から約6m以浅と限定されたが,記録の解像度は15-20cmと高く,大まかな層相のイメージは可能となった.今回の探査実験を総括すると,以下の3点が明確となった.(1)沖積層基底の海進面(不整合面)が反射面として明確にトレースできた(2)層厚が1mを越えるNS13層の津波堆積物がpulseEKKO100(200MHzアンテナ)とNoggin 250MHzで明確に捕らえられた.これによって,湿原地域において非破壊で侵食痕や津波堆積物をトレース可能であることが今回の実験で証明された(3)特に泥炭層下位の海浜堆積物の堆積構造を,地中レーダー記録で明確にイメージング出来た成果は,今後の更なる技術的発展が見込めると考えられる
サブスタンスPの皮膚における起痒作用の神経機序

1.サブスタンスPの引っ掻き行動惹起作用:サブスタンスPをICR系マウスの吻側背部に皮内注射すると、注射部位を後足で引っ掻く行動を用量依存的に惹起した。ヒトの種々の痒みがカプサイシンの処置で抑制されるが、サブスタンスPの作用も、カプサイシンの前処理で抑制された。また、ヒトにおけるサブスタンスPの起痒作用がコンパウンド48/80前処理で抑制されるとの報告があるが、サブスタンスPの引っ掻き行動惹起作用がコンパウンド48/80の前処理で抑制された。サブスタンスPの引っ掻き行動惹起作用が肥満細胞欠損マウスでも観察され、タキキニンNK1受容体遮断薬L-668,169で抑制された。これらの結果は、サブスタンスPの引っ掻き行動惹起作用に肥満細胞が必ずしも必須でなく、サブスタンスPの作用点の一つとしてサブスタンスPのNK1受容体が関与する可能性を示唆する。2.サブスタンスPの一次感覚神経に対する直接作用:ICR系マウスの培養一次感覚神経にサブスタンスPを投与すると、約30%の神経細胞で細胞内Caイオン濃度の増加が観測された。サブスタンスPのこの作用が、L-668,169の存在下では観察されなかった。また、RT-PCR法を用いて、ICR系マウスの後根神経節(一次感覚神経の細胞体が分布)にNKI受容体mRNAが発現している可能性を明らかにした。これらの結果から、一次感覚神経にNK1受容体が発現しており、サブスタンスPがNK1受容体に直接作用する可能性が考えられる。以上の結果から、(1)サブスタンスPの皮内注射により惹起されるマウスの引っ掻き行動が痒みに起因する行動である可能性、(2)サブスタンスPの引っ掻き行動惹起作用の作用点は、肥満細胞以外にも存在する可能性、及び(3)サブスタンスPが一次感覚神経に発現するNK1受容体に直接作用する可能性が考えられる。
亜鉛プロテアーゼの基質分解機構と反応中での亜鉛の役割に関する構造研究

X線結晶解析により明らかになったN末端側活性ドメインとC末端部βヘリックスドメインから成るセラライシン亜鉛プロテアーゼの構造に基づく部位特異的変異実験を行い、各ドメインの構造と機能の関係について検討した。N末端側活性ドメイン中の亜鉛配位子のうち、コンセンサス配列HEXXHXXGXXH(X:任意残基)中にあって活性残基Glu177の隣にある亜鉛配位子His176をLeuに変異させると酵素は活性を失うことが分かった。その原因として、配位構造の変化と亜鉛イオン周辺の電荷分布の変化の二つが考えられる。ロイシンは亜鉛配位子にはなれないために、恐らく配位構造が三方両錐型五配位から変形四面体型四配位へと変化するであろうし、変異によって疎水性が増し亜鉛およびその周辺の正電荷が減少して切断されるペプチド結合を構成するカルボニル基の電荷分布も変化して水の酸素による求核攻撃も起りにくくなるであろうから、酵素が失活すると考えられる。一方、C末端側βヘリックス構成ドメインには、前六残基のカルシウム結合配列と後三残基のβ鎖配列からなる九残基コンセンサス配列GGXGXDXUX(U:かさ高い疎水性残基で通常はロイシン)の繰り返しが存在し、Ca^<2+>イオンがカルシウム結合ループに結合してフォールディングが完成して成熟酵素になることが結晶構造から考えられた。そこで、ドメイン中央の規則的βヘリックス形成に寄与するAsp356或いはAsp365をアラニンに変異させてCa^<2+>イオンが結合できなくすると酵素は活性を失った。これらの位置は、活性亜鉛から約40離れていて活性部とは直接的接触はない。しかし、これらの残基の変異で酵素が失活したことから、Ca^<2+>イオンの結合によるβヘリックス形成がセラライシン・ファミリーに属する亜鉛プロテアーゼ酵素の成熟化に繋がることが明らかになった。
船体構造部材の静的および動的強度に関する研究

近年に建造された船舶の損傷調査の結果,主要な損傷は静的荷重による板構造の座屈,繰返荷重による疲労き裂の発生と伝播および波浪衝撃荷重による構造部材の凹損に大別され,なかでも疲労による損傷が最も多いことが判明した.これらの損傷を防ぐため,先ずパネルの座屈強度をとり上げ,一般的な荷重として5種類の面内荷重の組合せに対する座屈相関式を導びき,船級協会の提案式と比較検討した.さらに,限界強度状態に至る迄の座屈,塑性を含む非線形挙動を詳細に検討するために,板および防撓板の理想化要素を開発し,初期不整を有し面内荷重と横荷重を受ける場合を検討した.また,水圧も圧縮荷重を受ける並列補強材付き矩形板の最終強度と補強材の最小剛比を求める簡易式を提案した.船体骨組構造の最終強度に関しては塑性崩壊と座屈崩壊に基づく確率論的最終強度解析法を開発した.疲労強度に対しては,マイナー則を用いづに直接にランダム荷重を負荷する実験と計算とを併用することによってランダム荷重下での疲労寿命を推定する方法を提案した.波浪衝撃強度に対しては,被衝撃面の剛性をシリーズ的に変化させたモデルを用いて水面落下試験を実施し,被衝撃面の剛性と衝撃荷重の時刻歴との相関を究明した.さらに,被衝撃面の動的な構造応答を解析する手法を開発した.近年に建造された船舶の損傷調査の結果,主要な損傷は静的荷重による板構造の座屈,繰返荷重による疲労き裂の発生と伝播および波浪衝撃荷重による構造部材の凹損に大別され,なかでも疲労による損傷が最も多いことが判明した.これらの損傷を防ぐため,先ずパネルの座屈強度をとり上げ,一般的な荷重として5種類の面内荷重の組合せに対する座屈相関式を導びき,船級協会の提案式と比較検討した.さらに,限界強度状態に至る迄の座屈,塑性を含む非線形挙動を詳細に検討するために,板および防撓板の理想化要素を開発し,初期不整を有し面内荷重と横荷重を受ける場合を検討した.また,水圧も圧縮荷重を受ける並列補強材付き矩形板の最終強度と補強材の最小剛比を求める簡易式を提案した.船体骨組構造の最終強度に関しては塑性崩壊と座屈崩壊に基づく確率論的最終強度解析法を開発した.疲労強度に対しては,マイナー則を用いづに直接にランダム荷重を負荷する実験と計算とを併用することによってランダム荷重下での疲労寿命を推定する方法を提案した.波浪衝撃強度に対しては,被衝撃面の剛性をシリーズ的に変化させたモデルを用いて水面落下試験を実施し,被衝撃面の剛性と衝撃荷重の時刻歴との相関を究明した.さらに,被衝撃面の動的な構造応答を解析する手法を開発した.昨年度に引き続き以下の研究を行った。1)限界強度状態に至る迄の座屈,塑性を含む非線型挙動を詳細に解析するために、矩形板及び防撓板の理想化構造要素を開発し、初期撓みと溶接接残留応力を有し、面内荷重と横荷重を受ける場合を検討した。2)水圧と圧縮荷重を受ける並列補強材付長方形板の最終強度及びそれに対する補強材の最小剛比の簡易推定法を提案した。提案式は実験結果と比較的良い対応をすることを確認した。3)疲労強度に対しては、昨年度に提案したマイナー則によらない疲労寿命推定法を用いて指数分布ランダム荷重下での疲労強度線図を作成し、DOEおよびAWS規格からマイナー則を用いて求められる疲労強度線図と比較検討をした。4)船体横骨組構造の最終強度に関しては、座屈崩壊を含め塑性崩壊に基づく確率論的最終強度の解析をを開発した。5)衝突等の衝撃強度に関しては、衝突時に受ける衝撃力の推定法を開発した。また、双胴船模型の水面落下試験を行ない衝撃面の剛性及び固有振動数が衝撃圧の大きさ・時刻歴に及ぼす影響を検討した。さらに、弾性衝撃応答を理論的に解析する手法を開発し、衝突時及び水面衝撃時の構造部材の衝撃応答を求めた。