hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミルクスタシスを制御するローカルモノアミンネットワーク

泌乳現象は、哺乳類の繁殖に重要なだけでなく、生物に広く用いられる分泌という生理現象の良いモデルとなる。本研究は、乳腺自体が合成しているモノアミンが泌乳分泌の調節に重要なはたらきをもっていることを明らかにした。とくに、ヒスタミン合成酵素を欠く乳腺は十分に泌乳すること無く産仔を死なせてしまうことがわかった。このほか、乳腺にはモノアミン合成に関わると思われる機能未知の酵素で、ユニークな発現調節がおこなわれる酵素Moxが存在することが明らかとなった。発達した乳腺で発現するモノアミン合成代謝酵素およびそれにより産生されるモノアミン類の機能と作用機構の理解を目的として、泌乳中の乳腺における局所的なミルクスタシス制御に、乳腺由来のヒスタミンやセロトニンがどのように関わっているか、また、発達した乳腺に高発現するノルアドレナリン合成酵素に類似したタンパク質であるDBH-LP2およびその反応産物の機能は何かについて、これらモノアミン合成酵素遺伝子欠損マウスの解析および細胞に発現させた酵素タンパク質の生化学的な機能解析を通じて調べた。(1)ヒスタミン欠乏マウスにおける泌乳分泌不全の解析では、HDC-KOマウスの仔の成長不良が、母親の育仔行動や乳汁の質の変化によるものではなく、過少な乳汁分泌量によるものであり、これには乳腺自体の持つボルモン感受性の低下が主因であることがわかってきた。(2)DBH-LP2タンパクの機能解析研究では、CHO細胞発現系および昆虫細胞発現系を用いて、DBH-LP2タンパク発現細胞を得たが、高発現細胞は得られなかった。DBH発現細胞は得られるが、DBH-LP2発現細胞が得られなかったのは、同分子の水酸化酵素活性の有無によらず、機能がわかっていないC末ドメインの性質によることがわかってきた。このほか、乳腺局所のモノアミンおよび低分子環境の把握のためのマイクロダイアリシス法の確立、および、乳腺腺房細胞のTPH合成に対する細胞接着環境の影響の評価を行うための培養実験系の確立に向けて、実験的アプローチを試みた。発達た乳腺で発現する3つのモノアミン合成/代謝素である、ヒスタミン合成酵素(HDC)、セロトニン合成酵素(TPH)およびノルアドレナリン合成酵素(DBH)の類似酵素DBH-LP2(Moxd1)の乳腺における機能について研究を展開した。その結果、まず、HDC遺伝子欠損マウスにみられる泌乳異常の解析から、正常な泌乳には乳腺上皮におけるHDCの発現が必須であること、また、このHDC機能には既知の細胞膜受容体を介したシグナル伝達系は関与せず、細胞内受容体もしくはHDCのヒスタミン合成以外の機能が関与していることが明らかとなった。次に、TPHによる泌乳制御機構に関しては、HDC/ヒスタミンの働きをTPH/セロトニンが仲介するかどうかという視点から研究を進め、TPH発現の充進がHDC欠損による泌乳異常を仲介しているのではないことが明らかとなった。一方、moxd1発現の研究から、DBHファミリー分子のタンパク質産生量は、C末領域にある特徴的な配列により制御されていることが明らかとなった。この発見は、moxdlの酵素活性領域の高効率発現法の開発を可能にし、moxd1がDBHの有するオクトパミン産生機能を欠くことを実証することができた。さらに、この配列を利用して特定のタンパク質の発現量を負に制御できる技術を開発した。このように、本研究により、モノアミン類が泌乳制御に深く関与する証拠が得られたとともに、タンパク質生産の制御機構に関する薪しい問いを手に入れた。
酸素代謝をターゲットにした新規心不全治療薬の開発

本研究は慢性心不全の運動耐容能改善薬として、ヘモグロビン酸素親和性を下げるRSR13を元に、より効果の高い薬剤を探索する事である。RSR13は、その芳香環がヘモグロビンポケットにはまり込む事により、その効果を発する。RSR13の芳香環の側鎖を大きくすると薬剤効果が大きくなるが、大きくなりすぎるとヘモグロビンは変性した。RSR13の骨格を変更する事でも、薬剤効果が大きくなる事が明らかとなったRSR-13はRSR-13の芳香環がヘモグロビンポケットにはまり込む事で効果を発生する。芳香環の側鎖をメチル基からClとBrに変換した化合物(SO1907)はRSR-13よりヘモグロビン酸素解離曲線を右方移動を認めたが、薬物濃度を低下させるとその効果は低下した。芳香環の側鎖をFに変換するとRSR-13より効果は低下し、IとIやC(CH3)3とC(CH3)3など側鎖を大きくすると溶血を起こした。IとIへの置換では薬物濃度を下げると溶血を認めなかったが、SO1907を超える効果は発しなかった。溶血せず最大効果を発する化合物を検索するため、さらなる検索を行ったがClとIへの置換、BrとIへの置換などがSO1907と同等の効果を持ったのみで、我々の求める効果を発する薬剤は検索できなかった。次にRSR-13の骨格を変えて検討を行った。芳香環の隣の-(NH)-を-(N-CH3)-に変更したところ、RSR-13の薬効は失われた。NHの水素結合が薬効に重要と考えられた。論文的に酸素親和性の低下が期待された、芳香環の隣-(NH)-CO-(CH2)-の-(NH)-CO-(NH)-への変更では、メトグロビンが著明に増加した。-(NH)-CS-(NH)-への変更も同等であった。これらは副作用と考えられ実用化は難しかった。芳香環内の1つのCをNへ置換、-(NH)-CO-(CH2)-の-(NH)-CO-O-への置換も効果を発しなかった。RSR-13の右側の芳香環の側鎖にメチル基を付与したが、効果を発しなかった。芳香環の側鎖である-O-CH2-COOHを-O-CH2-CN4Hに変換したところ、SO1907と同程度のヘモグロビン酸素解離曲線を右方移動を認めた。今後、芳香環の側鎖の変更と、骨格の変更を組み合わせて、薬剤効果発現を研究していく必要がある。RSR13の骨格を変更する事でも、薬剤効果が大きくなる事が明らかとなったヘモグロビンとRSR-13の立体構造情報の検討により、RSR-13は、RSR-13の芳香環がヘモグロビンポケットにはまり込む事により、その効果を発すると予測された。そこで、RSR-13芳香環の置換基の構造を大きくする事でヘモグロビンとの結合が安定化し、薬剤効果が増強すると予測し、芳香環のメチル基をCF3に(SO1905)、CF3とBrに(SO1906)、ClとBrに(SO1907)変換した化合物を合成した。最初に直接ヘモグロビンへの影響を検討するために、25°C、pH7.4の条件下で、ヘモグロビン溶液を用いて、ヘモグロビン酸素解離曲線を求めた。SO1905、1906、1907はいずれもヘモグロビン酸素解離曲線がVehicleに比し、右方移動しており、P50値は上昇した(P50, Vehicle: 4.6mmHg, RSR-13: 20mmHg, SO1905: 8.8mmHg, SO1906: 27mmHg, SO1907: 37mmHg)。さらに、SO1906、1907はRSR-13より右方移動を認め、P50値は上昇し、RSR-13より効果を持つ可能性が示唆された。次に新規合成薬剤の赤血球膜透過性の影響等を加味するため、赤血球浮遊液を用い、37°C、pH7.4の条件下で、同様の実験を行った。赤血球浮遊液でのヘモグロビン酸素解離曲線の右方移動は、SO1905はRSR-13とほぼ同等であり、SO1906、SO1907はRSR-13より、さらなる右方移動、P50値の上昇を認めた(P50, Vehicle: 29mmHg, RSR-13: 60mmHg, SO1905: 58mmHg, SO1906: 83mmHg, SO1907: 86mmHg)。以上より、SO1906、SO1907はRSR-13よりヘモグロビン酸素親和性を下げる事が明らかとなった。ヘモグロビンとRSR-13の立体構造情報の検討により、RSR-13の芳香環がヘモグロビンポケットにはまり込む事により、その効果を発すると予測された。

そこで、芳香環の置換基の構造を大きくする事で新規薬剤を合成し、その効果を示す事が可能であった。しかし、現在得られている薬剤は本研究の目的の一つである、低い濃度ではRSR13とほぼ同等の効果しか発揮しない事が明らかとなった。一方、さらに芳香環の置換基を大きくすることをおこなったが、スクリーニング検査でヘモグロビンの変性や赤血球の溶血が起こる事が明らかとなり、未だ十分な効果を発揮する薬剤を合成出来ていない。これまで合成した薬剤のスクリーニング結果とコンピュータで構築したファーマコフォアモデルのドッキングスコアとの比較により、薬剤合成の効率は上がると予想される。これまで、RSR13の芳香環の置換基を変更することで、薬剤を合成してきたが、ヘモグロビンの変性や赤血球の溶血のため、これ以上の効果を得る事は困難となってきている。一方、これまで合成した薬剤のスクリーニング結果とコンピュータで構築したファーマコフォアモデルのドッキングスコアとの比較により、コンピュータ上での薬効予測が可能となってきている。これらの知見を生かし、今後はRSR13の骨格を変更することで、薬剤効果の発揮を目指す。得られた薬剤は引き続き、1次スクリーニング、2次スクリーニング、3次スクリーニングを行い、効果を判定する。もっとも効果が予想された薬剤に対しては、マウス心筋梗塞心不全モデルに投与を行い、運動耐容能に対する評価を行うと共に、運動耐容能改善に対するメカニズムの評価を行う。1. RSR13を出発点とした創薬候補化合物の合成研究:これまで得られた薬剤のスクリーニング結果を生かし、RSR13の骨格の変更を行い、その効果を検討する。これまで得られた芳香環の置換基の変更と組み合わせより効果の高い薬剤を求める。2.候補化合物についてのヘモグロビン酸素親和性に対する効果の検討:1次スクリーニング(大気圧下でのヘモグロビン酸素飽和度の測定)、2次スクリーニング(ヘモグロビン溶液を用い、ヘモグロビンー酸素解離曲線の計測)、3次スクリーニング(ヒト赤血球浮遊液を用たヘモグロビンー酸素解離曲線の計測)を実施する。3.マウス心不全モデルにおける候補化合物運動能に関する効果の検討:マウス心筋梗塞心不全モデルにおいて候補化合物を静注しトレッドミルにての運動耐容能を検討する。心エコー法により心機能に対する効果の検討を行う。運動耐容能改善のメカニズムの検討するため、候補物質静注後の心不全マウスにおける血管拡張能、血管内皮機能、筋肉の生化学的変化、神経機能変化、血液変化などを検討する。4.マウスの生命予後の検討:候補化合物の1ヶ月の連続投与による予後、効果、心機能の判定を行う。5.組織での活性酸素種の増加の有無と抗酸化薬やβ阻害薬併用効果の検討:マウス心筋、骨格筋に対し、8-OHdGの染色等を行い、酸素代謝亢進により引き起こされると予測させる活性酸素による細胞障害の有無を検討する。細胞障害が認められた際には、既存の抗酸化薬が細胞障害抑制に効果があるか検討する。
多変数複素解析学における漸近解析

多変数複素解析学において非常に重要な積分核であるベルグマン核とセゲー核の境界における特異性について研究を漸近解析的に行なった。この研究を二つの場合に分けると、領域の対角線集合上に制限した場合の境界における発散の状況を調べる場合と,対角線集合以外の境界における滑らかさを調べる場合とになる。前者の研究に関しては,C. Feffermanによる強擬凸領域の場合の研究がたいへん有名である.私は,領域のレヴィ形式が退化した場合、すなわち弱擬凸領域の場合についてこの期間に研究を行なったわけであるが,特に,特異点論的なアプローチにより,強い結果を得ることに成功し,さらにそれを発展している.領域の定義関数のニュートン図形というものを定義し,その形状から特異性を決めていくという試みは,振動積分の漸近解析と類似するものである.この背景には,領域を有限型というクラスに制限していることが本質的であり,今後このアプローチにより,このクラスで示されていない多くの問題が解決されることと思われる.二つ目の場合の研究については,Sypmlectic幾何学の言葉を使うとより一般的な状況で研究が進展するのではないかと思われる事例がいくつかみつかった。これらは、楕円型作用素の準楕円性の問題と深い関係がある。昨年度は、これを柱状という形状のもとで研究を行ってきたわけであるが、今年度は、さらに一般的な状況で研究を押し進めた。また、実解析学や微分幾何学との関連からも、ベルグマン核は興味深い研究対象であり、これらの視点からもいくつかの研究を行った。特にベルグマン計量は、非常に有用な計量であり、ベルグマン核の特異性の研究と平行して行った。多変数複素解析学において非常に重要な積分核であるベルグマン核とセゲー核の境界における特異性について研究をおこなった。この研究は、大きく二つに分けて考えることができる。一つは、領域の対角線集合上に制限した場合の境界における発散の状況を調べるもので、もう一つは、対角線集合以外の境界における滑らかさを調べるものである。私は、領域のレヴィ形式が退化した場合、すなわち弱擬凸領域の場合について研究している。特に有限型と呼ばれる領域についての研究において、最近大きな進展があった。それは、「特異点論」との関係が明確になりつつあり、ニュートン図形の形が特異性の形を決めることが、いくつかの例から分かってきたのである。これらは、現在準備中の論文にまとめている。さらに、後者の問題については、レビ形式の退化した集合の形状が非常に境界上の滑らかさと密接に関係していて、Sypmlectic幾何学の言葉を使うとより一般的な状況で研究が進展するのではないかと思われる事例がいくつかみつかった。
プロテアーゼカスケード制御を基盤とした新規歯周病治療法の開発

歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisの産生するタンパク分解酵素gingipainは、歯周病の重要な病原因子と考えられているが、それをターゲットとした歯周病治療薬は、全く存在しない。本研究では、gingipainが惹起する炎症反応を解析するとともに、選択的Factor Xa阻害剤DX-9065aのそれらの炎症反応に対する効果を明ちかにするとともに、P. gingivalisの増殖に対する同薬剤の効果についても検討を加えた。アルギニン特異的システインプロテアーゼRgpは、1nM以上の濃度で歯肉線維芽細胞からのIL-6およびMMP-1の産生を誘導した。DX-9065aは、0.18μM以上の濃度でRgpによるIL-6およびMMP-1の産生誘導を強く阻害した。DX-9065aは、FxaによるIL-6 mRNAの発現誘導およびNF-kBの活性化も強力に阻害した。さらに、DX-9065aはRgPの酵素活性を阻害すること、さらにはRgPおよびP. gingivalis全菌体による血管透過性の亢進作用も強力に阻害した。DX-9065aは、P. gingival;isの増殖を死菌的に阻害した。またその作用は、同菌の産生するRgpの活性を阻害することによって発揮されていることが明らかになった。さらに、歯周病患者の歯肉溝浸出液中には、健常者のそれに比べて有意に高いトリプシン様活性がみられ、それらの活性は、DX-9065aによって強力に阻害された。以上の結果から、DX-9065aはRgpによって惹起される炎症反応だけでなく、歯周病細菌の増殖も選択的に抑える大変ユニークな、新規の歯周病治療薬として有効であることが示唆された。歯周病の病因と活性化血液凝固第X因子(Factor Xa)および歯周病菌Porphyromonas gingivalis由来のプロテアーゼ(gingipains:RgpA,RgpBとKgp)との関連を調べるために、両酵素の炎症惹起作用をinterleukin(IL)-6,IL-8,matrix metalloproteinase(MMP)-1の発現を指標にして歯肉線維芽細胞培養系において検討した。Factor XaおよびRgpA,Bは、IL-6,IL-8,およびMMP-1の産生およびmRNA発現を強力に誘導した。また、両酵素はMMP-1の活性化も誘導した。次に、我々はこれらの炎症惹起活性に対する選択的Factor Xa阻害剤DX-9065aの効果を検討した。その結果、DX-9065aは、Factor XaおよびRgpsによるIL-6,MMP-1の発現誘導を強力に抑制した。また、同薬剤はFactor XaおよびRgpsによる転写因子NF-κβおよびEts-1の活性化を強力に抑制した。さらに、同薬剤は、P.gingivalisの増殖を強力に抑制した。以上の結果から、Factor XaおよびRgpは、その酵素活性による直接的な組織破壊だけでなく、炎症性サイトカインおよびMMPの過剰産生を促して、歯肉局所における炎症を強力に惹起している可能性が示唆された。また、DX-9065aはこれら酵素の炎症惹起作用を抑えるとともに、歯周病菌の増殖も抑えることから、抗炎症作用および抗菌作用を合せ持った新規の歯周病治療薬として有望であることが示唆された。歯周病の病因と活性化血液凝固第X因子(Factor Xa)との関連を調べるために、DNAマイクロアレイを用いて、Factor Xa刺激で歯肉線維芽細胞から誘導される遺伝子のプロファイリングを行なった。humanの2400

遺伝子について解析を行なった結果、刺激後1時間で23種類の遺伝子が強く誘導された。それらの遺伝子についてクラスター解析を行なった結果、神経の発達や伝達に関係する分子(LLGL, GAP-34, syntaxin7, metabotropic glutamate receptor 8)、水やイオンのトランスポーター(Aquaporin 9, rab5)また炎症反応に関わる分子(NF-kB, L-sel ectin)などの発現誘導が認められた。また、unknownの遺伝子の発現誘導も認められた。そこでそれらの分子の一つ(KIAAO263)の発現動態を詳細に検討した。ヒト組織cDNAのマイクロアレイを用いた解析結果から、同分子は脳(特に小脳と海馬)および精巣に強く発現していることが明らかになった。また、northern blot解析の結果、同分子はFXaで刺激した歯肉線維芽細胞に刺激後1時間で強く発現した。またその発現はThrombin、IL-1やTNF-α刺激では誘導されないことからFactor Xa特異的な反応であることが示唆された。現在、この分子の過剰発現マウスおよびこの分子に対する抗体を作成中であり、疾患との関わりを詳細に検討する予定にしている。平成12年度および平成13年度の研究結果から、DX-9065aが炎症惹起活性をもつ血液凝固第十因子Factor Xa(F. Xa)の酵素活性を抑制するとともに、歯周病原細菌の一種である.Porphyromonas gingivalisの産生するシステインプロテアーゼgingipainの酵素活性をも強力に阻害することが明らかになった。本年度は、gingipanおよびFactor Xaによって誘導される遺伝子をDNAマイクロアレイを用いて検索し、両分子の新たな病理活性を探った。歯肉線維芽細胞をgingipain-RおよびFactor Xaとともに培養し、培養1時間後、6時間後、および12時間後に細胞を回収、全RNAを抽出した。ついで、ヒトDNAマイクロアレイキット(第一化学薬品)を用いて、2400遺伝子の発現レベルのプロファイリングを行った。その結果、gingipain-RおよびFactor Xaによって、1時間以内に28遺伝子の発現の増加がみられた。また、発現が誘導された遺伝子群は多岐にわたった。すなわち、gingipain-RおよびFactor Xaは、炎症反応に深くかかわるNF-kBやP-selectionなどとともに、細胞の分化・増殖にかかわる分子(例えば、myelin basic protein)、イオンおよび水チャンネル(例えば、Aquaporin 9)、膵酵素などを誘導することが明らかになった。また、未だ生理活性がわからない分子(IP6K1など)も誘導された。したがって、gingipainやFactor Xaなどのプロテアーゼは、単にたんぱく質を分解するだけでなく、細胞に直接作用して、炎症反応、増殖、分化などにダイナミックに関与していることが明らかになった。今回誘導が確認されたいくつかの分子について、それらの誘導に対するDX-9065aの効果について検討していきたいと考えている。
学術創成のための知識の構造化とネットワーク型知識基盤の構築

前年度までに設計を行った大規模知識ベースとネットワーク型知識基盤サーバの構築を進め,実際にサービスを行うインターネット・サイトの構築を行った.言語的特徴による意味的類似性といった静的関連のみではなく,原因-結果や,必要-十分といった時間的推移や,条件を含むより複雑な関連性の分析手法を取り入れたことが特徴である.知識基盤ベースは,材料プロセスなどのように数理的な取り扱いが有効な多重スケール解析と環境・社会問題のように自然言語処理を基礎とした知識の可視化とに大別される.材料プロセスの多重スケール解析に関しては,高温での二酸化ケイ素表面における窒素,酸素原子の解離・再結合反応プロセスを対象に,密度汎関数法による表面反応経路の詳細解析,表面における熱拡散,表面反応などのメゾスケール解析,流れ場全体に対する数値解析,を合理的に接合した数値解析を行った.また,知の構造化検索エンジンであるMIMAサーチを用いて,multiscaleをキーワードにもつ論文に関して調査を行い,他分野における解析手法の抽出などを行った.結晶成長・材料評価に関しては,基板上でのナノ粒子形成とコンビナトリアル手法を単層カーボンナノチューブ合成触媒の探索に適用し,基板表面上の単原子層以下の触媒金属から自発形成するナノ粒子が良い触媒となることを発見,更に二元系触媒へも拡張した.構造化知識により"必然の発見"が可能なことを示す例である.水環境問題に関しては,水処理曝気槽内の気泡流の多重スケール解析を行うとともに,水道水の安全性に関わる問題として,社会的に注目を集めているヒト腸管系ウイルの測定法,浄水工程におけるウイルス除去法について最新の知見を整理し,酸洗浄法を用いて水中ウイルスを濃縮してPCR法によりウイルスを検出する方法を開発して有効性を示した.さらに,安全に係わる社会問題解決に対して,分野を超えた知識の活用を図るために,類似性に基づいて解決策に係わる知識を構造化する手法を開発して,知識構造化の活用の方法論を構築した.これらの研究成果に関して,平成18年3月18日に東京大学弥生講堂一条ホールにて「知識の構造化とネットワーク型知識基盤の構築シンポジウムII」を開催して,一般公開した.初年度である本年度は,それぞれの例題における断片的な知見を知識化し,蓄積するフェーズを実行した.材料プロセスの多重スケール解析に関しては,それぞれのスケール間の下位モデルによる力学解析から上位モデルのモデル化とその適用範囲を知識として蓄積した.具体的には,シリコン化合物を対象として,まず分子軌道計算によって分子間相互作用モデルを構築し,それを用いた古典的軌道計算から各種衝突モデルを決定した.さらに,DSMC計算へと適用してモデルの有効性を検証した.また,炭素金属混合クラスターを対象とし,炭素と金属に関する分子軌道計算から分子動力学法ポテンシャルを構築し,新たな形態形成に関する分子動力学法シミュレーションを行った.また,地球環境問題と関係した解析の一例として,液体中に多数の分散相を含む流れに対して,直接数値計算をする手法を開発し,分散相流れのマルチスケール解析を行った.また,先行している材料形態評価に関しては,界面の生成・移動をパラメータとしたモデルの概要をまとめ,実験的にCVDでのパラメータを求めるとともに,形態を解析した.一方,知識構造化における情報処理技術開発の準備として,言語テキストからの知識構築とそのアクセス手法に関する研究や知的方法論の工学における事例の抽象化と枠組みの設計などを進めるにあたり,ゲノム生物学分野での文献から情報抽出するシステムのための背景知識(オントロジー)を整備した.また,水環境問題を具体例として,文献や事例などの知見を整理し,具体的なデータベースを作成するモデルとして検討した.さらに,最終的なネットワークコンテンツへの実装の準備として,論文データベースや実験法データベースを作成,グラフ理論と離散トポロジーを応用した抽象化,構造生成化と可視化の枠組みと併せてプロトタイプ設計,実装を行った.前年度に引き続き各例題での知識の蓄積を続けるとともに,最終的な構造化を見据えて知識間の関連づけに重点をおいて研究を進めた.具体的には,材料プロセスの多重スケール解析に関しては,前年度に構築した多重解析手法を異種分子間の相互作用にまで拡張し,CVDプロセスのシミュレーションを行うとともに,モデルの有効性を検証するためのCVDプロセス可視化実験システムを構築した.さらに,タイトバインディング・オーダーN法の並列化を完成し,200万原子の系における亀裂伝搬の動力学を調べた.材料形態評価に関しては,多結晶膜の非エピタキシャル成長について、実験的要素研究と知識の構造化を進めた.また,分子動力学法による結晶核生成のシミュレーションによって,結晶核成長のメカニズムや多結晶構造を検討した.地球環境問題に関しては,飲料水の微生物学的安全性をとりあげ、水を供給する立場から需要者へ安全性を説明するために必要な知識を構造化することを試みた.また,汚水浄化槽内の多重スケール気泡流の解析のため,壁面近傍せん断流中において微細気泡に働く力の解析(ミクロ),微細気泡発生システムの開発(メゾ),チャネル内における流動構造の計測(マクロ)などを行なった.さらに,地震防災に係わる知識を1000項目に整理・構造化し,コーンツリーに基づく三次元情報可視化ツールを開発した.一方,知識構造化における情報処理技術開発の準備として,自然言語処理技術の援用手法研究と,ユーザインタフェースの段階的ネットワーク化を進めた.また,音声画像通信機器を用いたユーザインタフェースの基礎的研究として,既存のヴァーチャルリアリティ技術を踏み越えるサイバネティック転送に基づくシステム開発を進めた.これらの研究成果に関して,2回のワークショップを通じて一般公開し,討論を行った.材料プロセスと地球環境問題を例題とした多重スケール解析と一部の構造化知識の実装を進めるとともに,ネットワーク型知識基盤エンジンの実装に向けた処理技術の整備を行った.

具体的には,材料プロセスの多重スケール解析に関しては,前年度までの解析を気相/表面反応へと拡張し,CVDプロセスのシミュレーションを行うとともに,非平衡状態における反応確率は全エネルギーのみ関数として表現できることなどを明らかとした.結晶成長・材料評価に関しては,分子動力学法シミュレーションによる解析とあわせ,単層カーボンナノチューブの基板上への高純度CVD合成技術を確立し,また,AlN,TiN,TaN等の金属窒化物の反応性スパッタリングを対象に,実験的要素研究および文献検索の結果を薄膜成長に関する構造化知識コンテンツとして実装した.さらに,タイトバインディング・オーダーN法の解析では,Si(001)面の亀裂伝搬プロセスが電子的なものと弾塑性的なものの両方が,空間スケールおよび時間スケールを異にして現れることを見いだした.水環境問題に関しては,水質浄化手法と関連して,気泡の微細化が水槽内のマクロスケールの流動構準を大きく変化させる現象などを多重スケール解析で明らかとするとともに,水道における病原微生物の挙動や感染リスクの定量的評価手法を整理しかつ,水道水質基準の自然言語を用いたデータベースの構造化を行った.一方,知識構造化における情報処理技術開発として,情報抽出を行うための文構造解析プログラム,基盤オントロジーの整備を行い,テキスト中からの用語抽出プログラムを完成した.また,ユーザより与えられたキーワードに関連する知識ソース群を,その類似性に基づいて最適配置し,視覚化を行うことで,関連する知識全体の構造を俯瞰することを可能とするプロトタイプシステムを実装した.前年度までに準備を進めた知識構造化の要素を本格的に統合し,知識基盤のプロトタイプを作成した.プロトタイプは,材料プロセスなどのように数理的な取り扱いが有効な多重スケール解析と環境・社会問題のように自然言語処理を基礎とした知識の可視化とに大別される.具体的には,材料プロセスの多重スケール解析を気相/表面反応へと拡張し,より合理的な反応モデルを構築した.結晶成長・材料評価に関しては,大規模量子・分子動力学シミュレーションの基盤である量子力学的オーダーN法を開発し,シリコンの亀裂伝播,表面再構成を電子過程から詳細に論じた.さらに,分子動力学法シミュレーションによる解析とあわせ,触媒金属からの単層カーボンナノチューブ合成のメカニズムを明らかにした.また,"平衡論支配の単位構造"と"速度論支配の集合構造"という視点から多様な現象を整理するとともに,ナノ材料プロセスの知識の構造化手法を提案した.水環境問題に関しては,水質浄化手法と関連して,気泡の微細化が水槽内のマクロスケールの流動構造を大きく変化させる現象などをスケール分離型の多重スケール解析で明らかにするとともに,水道における病原微生物の挙動や感染リスクの定量的評価手法を整理し,水道水質基準の自然言語を用いたデータベースの構造化を行った.
社会ネットワーク間の相互作用とイノベーションの組織研究

本研究はソ-シャル・ネットワークの視点からイノベーションの研究を行ったものである。「創造的な摩擦」の理論(Stark 2009)を応用し、制度論と組織化のプロセス、ネットワークの多重性と閉鎖性の概念から、異なるサブ・グループとしてのネットワーク間の相互作用を分析した。文化的なビジネスや社会起業家のネットワークでは、文化的な同質性の高いものとなる一方で、大規模産業集積においては、環境変化が新たな競争を生み出し、周辺部分でリンクの組み換えが起こるなど、イノベーションを生み出すメカニズムが働いていることが明らかとなった。本研究では社会ネットワークを、組織の指揮命令系統のヒエラルキーを超える「ネットワーク組織(organizational networks)」と捉えることにより、経済的な取引の中で起こる組織内から組織間を跨いだ異なるネットワーク間の衝突、協調、調整などによる社会関係構造の変化を研究する。その組織化プロセスを、社会ネットワークのノードの組み換え(recombination)によるイノベーションという視点から捉え、異なる組織化原理の創造的な摩擦(creative friction)のマネジメントとして、組織論と戦略理論分野での理論化及びその実証分析を目的とする。当該年度においては、基本的な理論と応用すべき諸概念の整理、本格的な文献整理、計量及び定性データ収集、それらの分析、理論の再考を進めた。これらは秋に出版予定の叢書に一部含めて公表するが、中でも、heterarchyやbusiness ecosystemの概念を社会ネットワーク分析と結びつけ、どのように応用分析できるのかについての研究が進みつつある意義は大きい。特に、日本及びアメリカでの音楽コンテンツやオーディオ機器産業の分析を進めており、また、産業集積における中小企業ネットワークについては、大規模ネットワークの分析を行っているが、東京都城南地区の企業間関係に関し、ネットワークの組み換えが起こっている。2011年3月から4月に、米国コロンビア大学社会学部をVisiting Scholarとして訪問し、セミナー参加、David Stark及びPeter Bearman教授と広く意見交換を行う予定である。また、ソーシャル・ベンチャーやM&Aと経営統合については情報を集めいており、その他産業における大企業を中心とした水平展開と垂直統合を海外での活動を含め調査を続けている。本年度はこれらのリサーチをさらに本格化させる予定であり、これらの成果の一部は12月に行われたAsia Academy of Managementで発表したが、今後議論を詰めて関連する論文として英文ジャーナルに投稿する予定である。本研究では、社会ネットワークを組織の指揮命令系統のヒエラルキーを超える「ネットワーク組織(organizational networks)」と捉えることにより、経済的な取引の中で起こる組織内から組織間を跨いだ異なるネットワーク間の衝突、協調、調整などによる関係性の変化を研究する。その組織化プロセスを社会ネットワークのノードの組換え(recombination)によるイノベーションという視点から捉え、異なる組織化原理の「創造的な摩擦(creative friction)」のマネジメントとして、組織論と戦略理論分野での理論化及びその実証分析を目的とする。当該年度においては、2011年12月に研究を進める中で、単著『ソーシャル・ネットワークと組織のダイナミクス-共感のマネジメント』を出版した。同時に、翻訳書として、デビッド・スターク著『多様性とイノベーション-価値体系のマネジメントと組織のネットワーク・ダイナミズム』(共訳)を出版した。これらによりheterarchy,organizational cognition,organizational ecology,distributed intelligenceなどの概念を社会ネットワーク分析と結びつけた研究が進みつつある。特に、実証研究としては、オーディオ機器産業の分析及び産業集積における中小企業ネットワークについて、大規模ネットワークの分析及びフィールドワークを行っている。加えて、ソーシャル・ベンチャーやM&Aと経営統合については情報を集めている。また、2011年3月から4月に、米国コロンビア大学社会学部をVisiting Scholarとして訪問し、セミナー参加、David Stark及びPeter Bearman教授らと広く意見交換を行った。本年度はこれらのリサーチをさらに本格化させるべく、これらの成果の一部は2011年7月に行われたEGOS Colloquium及び、2012年2月に行われたManagement and Social Network Conferenceで学会発表を行った。今後これらの発表からのフィードバックを生かし、更に議論を深めて英文ジャーナルに投稿する予定である。平成24年度においては、平成23年12月に単著『ソーシャル・ネットワークと組織のダイナミクス』(有斐閣)及び、翻訳書として、デビッド・スターク著『多様性とイノベーション』(共訳、マグロウヒル/日本経済新聞社)を出版したことで、多くの理論的な解説及び実証的な分析を提示しながら、イノベーションのメカニズムについて、社会ネットワーク分析の視点からの説明を行った。また、実証研究としては、オーディオ産業の分析に関し、平成24年3月に単著論文「日本のオーディオ産業と中小企業の連携ーネットワークと文化の視点から」(学文社)を出版し、日本のオーディオ産業の衰退の理由を創造的な摩擦の欠如によりイノベーションが喚起されなかったことが要因であると、社会ネットワーク分析の計量データ分析から説明した。本年度は分析をさらに深めながら、日本語及び英文での何本かのワーキング・ペーパーとして学術論文を新規に作成・投稿する予定である。また、産業集積における中小企業ネットワークについて、フィールドワークのデータを加え、大規模ネットワークの分析を継続している。

学会発表としては、平成24年6月にイタリアでのSociety for the Advancement of Socio-Economicsにて、オーディオ産業のネットワーク分析に関し、イノベーションの視点から発表し、世界中から集まる先端研究者との色々な交流や意見交換を行う予定である。また、これらの研究成果を生かし、「ソーシャル・ネットワークと戦略」についての単著を執筆中であり今後広く社会に還元する計画である。本研究では、異なるネットワーク間の衝突、協調、調整などによるノードのリンクの組換え(recombination)をイノベーションという視点から捉え、異なる組織化原理の「創造的な摩擦(creative friction)」として、理論化及び実証分析を目的とする。単著『ソーシャル・ネットワークと組織のダイナミクス』並びに、翻訳書として、『多様性とイノベーション』(共訳)を出版した。実証研究としては、オーディオ産業の分析及び産業集積におけるネットワークについて分析及びフィールドワークを行っている。成果の一部はEGOS Colloquium及びManagement and Social Network Conferenceで学会発表を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。理論的なフレームワークの整理が進んだことで、今後は一層の広範な文献調査、データ収集・分析を行う。また、単著として、『ネットワークと戦略のダイナミクス』(仮題)を執筆中であり、英文ジャーナルへの投稿も準備中である。
日本における旧石器時代の貝塚の検討とその自然環境

琉球列島に焦点を当て、人間による環境改変を遺跡から出土する貝類を通して検証することを考えた。その材料として、陸産のオキナワヤマタニシとマングローブ林の大型ウミニナ類を取り上げた。オキナワヤマタニシでは,現在の人間の影響の少ない山原の森林に生息する群は、大型で、殻口は薄い。一方人間による改変を強く受けた石灰岩地の林や海岸部の林に生息する群は、小型で、殻口は厚い。同種でありながら、本種はこのような変異を示す。遺跡から出土した本種のサイズは、縄文時代相当期から中世相当期まで、遺跡立地に現生している群のサイズより、明らかに大型であった。つまり,本種のサイズから本格的な農耕の始まる13-14世紀頃まで沖縄諸島における遺跡周辺は、現在の原生的な自然林と類似した森林が成立しており、その後、人間により森林が改変されたことが示された。同時に、オキナワヤマタニシの出土等に基づいて沖縄諸島における縄文時代晩期相当期に焼畑農業が存在したのではないか、という指摘に関しては否定的であった。琉球列島から確認される大形ウミニナ類の時代ごとの遺跡からの出土傾向をまとめた.その結果、マドモチウミニナの分布域では変化がなかったが、センニンガイでは13世紀頃に沖縄諸島から、17世紀頃に八重山諸島から、同時にキバウミニナは沖縄諸島において17世紀以降に絶滅したことが明らかとなった。この2種の絶滅は、マングローブ林の人間による改変に起因すると考えられた。2種の絶滅の時間的差は、センニンガイかマングローブ林の最奥部(陸との境界域)に生息するので、マングローブ林の陸側からの開発が最初に生じ、その後にマングローブの林縁に生息するキバウミニナに改変の影響が及んだものと考えられる。いずれも、農業の開始による耕地拡大や土壌流出が至近要因と言えよう。
半導体ナノ細線中アンドレーエフ束縛状態の量子コヒーレント操作

スパッタエッチングとその場蒸着により、インジウム砒素半導体ナノワイヤに接触抵抗の低い超伝導電極を取り付け、高い電子移動度を有する電界効果型のナノワイヤデバイス作製法を確立した。低温では超伝導電流や多重アンドレーエフ反射、シャピロステップを観測している。特にピンチオフ近傍では、量子細線の特性であるファブリペロー干渉、コンダクタンスの量子化を観測した。さらに超伝導電流が流れる条件を用いてトランズモン型ナノワイヤ超伝導量子ビットを試作した。ナノ細線中のアンドレーエフ束縛状態を利用した量子コンピューティングを実現するため、本年度は量子ビット作製に必須となる低抵抗のナノ細線超伝導トランジスタ作製法を確立した。電極との電気的接触は超伝導量子デバイスの特性を決める重要な要素であることから、ナノ細線材料としては電極とオーミックな接触が報告されている高移動度のInAsナノワイヤを用いた。しかしながら、InAsナノワイヤ表面には自然酸化膜が存在するため、安定的にデバイスを作製することがこれまで非常に困難であった。そこで、本研究では独自のアイデアとして酸化膜層のエッチングにアルゴンスパッタを採用し、酸化膜除去から電極作製まで超高真空一貫で行うシステムとプロセスの開発を行った。これにより、低抵抗、高移動度のデバイスを歩留まり良く作製することが可能となった。室温でデバイス動作確認の後、希釈冷凍機を用いて低温での特性を評価した。その結果、量子化抵抗以下のデバイスでは、InAsナノワイヤ中を流れる超伝導電流と多重アンドレーエフ反射を観測し、マイクロ波を照射することで、ジョセフソン接合系で観測されるシャピロステップ、多重アンドレーエフ反射の生じる系で報告されている分数段のシャピロステップをそれぞれ観測した。さらに、異なる長さを有するデバイスを測定することでナノワイヤの超伝導コヒーレンス長を求め、量子ビットを構成するための最適なデバイス長を見積もった。本年度は量子コヒーレント操作のための高周波測定装置の整備を行い、量子ビットとしての動作確認を目指した。まず、既存の希釈冷凍機にマイクロ波用の超伝導線信号ラインを追加した。その際に熱ノイズの低減を目的として減衰器とアイソレータ、信号増幅用に低温アンプを追加し、58GHz帯の-100dBm程度の微弱な入力信号に対しても試料の応答信号を検出できるように装置を改良した。次に量子ビット動作確認のため、トランズモン型のナノワイヤ超伝導量子ビットの作製法を確立した。トランズモンは電荷型量子ビットを改良した構造であり、電荷揺らぎ効果の抑制が可能となっている。特に、コプラナウェーブガイドと直接結合させて検出する方法であることから、従来のSQUID検出測定と比べて簡便な構造とプロセスで済むメリットがある。作製したトランズモン型ナノワイヤデバイスを低温(40mK)で透過測定し評価を行った。未だ超伝導量子ビットの動作に必要な共鳴吸収スペクトルの観測には至っていないものの、超伝導から常伝導状態への透過スペクトル変化を観測した。量子ビット動作の重要なパラメータとなる超伝導電流は、電極間隔距離に非常に敏感であるので、今後はそれらの調整を行いながら検出を目指したい。この他、InAsナノワイヤ内での表面散乱の影響が指摘されていることから、p型のInPで伝導層を保護したコアシェルInAsナノワイヤのデバイス作製も行っている。これまでに電界効果移動度の向上を観測しており、材料置き換えによる信号検出も期待している。
光受容に関与するタンパク質の分子進化

我々は、これまでに脊椎動物の視物質遺伝子が5種のサブグループに分類できることを示してきた。そこで、本年度はこれまでの成果を発展させ、早く高等脊椎動物と分岐した軟骨魚類のアブラツノザメ、緑桿体を持つカエル、夜行性のヤモリから再び昼行性に習性が変化したと考えられているミドリヤモリ、原策動物のナメクジウオ等の視物質遺伝子を検索し、視物質をコードすると考えられる遺伝子断片を得て、それらの視物質遺伝子の系統関係を議論した。カエル網膜から単離された2種のカルシウム結合タンパク質、S-モジュリンおよびs26に対する抗体を作成し、S-モジュリンは桿体に、s26は錐体に存在していることを明らかにした。また、最も早く分岐したヤツメウナギのS-モジュリン類似タンパク質に関して、翻訳領域全長を含むcDNAをクローニングし、全アミノ酸配列を明らかにした。得られた一次構造からS-モジュリン類似タンパク質の分子進化を理解するとともに、大腸菌中での大量発現を行った。様々な脊椎動物に対して、光受容に関与する機能性タンパク質(アレスチン・視物質キナーゼ・フォスフォジエステラーゼ・グラニル酸シクラーゼ)のそれぞれをコードするcDNA断片の検索を行った。推定されるアミノ酸配列から系統関係を調べたところ、何れのタンパク質とも2種のサブグループに分類できることが示唆された。また、それぞれのcDNAをプローブとしたin situ hybridizationにり、それら2種のサブグループが基本的に桿体と錐体に存在するタンパク質をコードしていることが予想された。
サクロ・モンテの劇場―礼拝堂装飾の展開と変遷

本研究は単独で2018年度から4年間、イタリア北西部の主要なサクロ・モンテ群の礼拝堂装飾の全体像と、装飾に携わった芸術家たち(彫刻家や画家)の全体的把握、彼らのサクロ・モンテ間の移動の有無、影響関係等を解明し、解明結果をできる限り視覚的、図式的に明示することを目的としている。同研究の独自性は、サクロ・モンテごとに個別に紹介・研究されてきた礼拝堂群の装飾家たちを、「サクロ・モンテの芸術家(工房)」という視点で包括的に捉え直そうとする点にある。また、その創造性は、サクロ・モンテ間の装飾上の影響関係を明確にするとともに、これまで日本では殆ど紹介されたことがないイタリア北西部の近世美術の担い手たちに光を当てようとする点にあると言える。以上のような目的を達成するため、2018年度は当初の予定通り、ピエモンテ州のヴァラッロのサクロ・モンテとボルゴセージア(モントリゴーネ)のサクロ・モンテ・ディ・サンタンナの現地踏査による礼拝堂装飾の調査・写真撮影と文献収集・閲覧を行った。また、ヴァラッロのサクロ・モンテの初期に活躍した最も重要な作家と言えるガウデンツィオ・フェッラーリの1956年以来となる展覧会が、最新の研究成果を反映させる形でヴェルチェッリとヴァラッロ、ノヴァーラの三都市を会場として開催されていたため、それら三会場とミラノのサンタ・マリア・デッレ・グラツィエ聖堂内の同作家の作品、並びに展覧会場に展示されていたガウデンツィオの影響を受けた画家たちの作品なども併せて実見・許された範囲での写真撮影を行い、最新の図録等を入手するよう努めた。以上のように、2018年度の現地踏査は、上記の研究目的の達成のためには不可欠な調査であったと言える。本研究の補助金申請の段階から、万一採択いただけた場合には、1年目は複数の研究課題(挑戦的萌芽研究(単独)と基盤研究(C)(分担))を同時進行で進めることになることが想定されていた。それゆえ、本研究の1年目は達成できないような無理な目標設定は行わず、海外における現地踏査は1回とし、可能な範囲での写真撮影や関連文献・資料の収集・閲覧等を進める計画を立てていた。しかし、比較的緩やかな目標設定ではあったものの、勤務先での授業や学生指導、その他多数の担当業務、また、最終年度を迎えていた他の科研費研究課題の研究成果の論文や翻訳等による公開、また、所属大学が進める地域連携活動の一環でもある地元の総合文化誌等への寄稿や連載執筆のための調査・研究にも多くの時間を費やさねばならず、文献収集も十分に行いえたとは言えず、さらに、入手できた資料や文献を精読する時間も確保できなかったと言えるため、遺憾ながら以上のような自己評価となった。今年度以降も当初の研究目的・課題達成のため、遅れを取り戻しながら、申請時の研究計画に従って調査・研究を進めていく予定である。2019年度は、現地の管理財団や研究者等の協力を得ながら2度の現地踏査を実現したい。そしてピエモンテ州のクレアとオルタ(半ば調査済)、ベルモンテ、グラーリア、オローパのサクロ・モンテ群の現状確認や写真撮影、関連資料・文献の収集・閲覧を何としても実施する予定である。また、可能であれば口頭か論文による中間報告を行いたい。次いで2020年度も2度の現地踏査を実現し、ピエモンテとロンバルディア州のドモドッソラ、ガッリアーテ、モンタ、ヴァレーゼ、アローナ、グィッファのサクロ・モンテ群の現状確認と写真撮影、関連資料・文献の収集・閲覧を実施したい。また口頭か論文による成果報告も実現する予定である。さらに最終年度の2021年度も2度の現地踏査を実現し、残ったロンバルディア州のオッスッチョとチェルヴェーノの礼拝堂装飾の調査・写真撮影、関連資料・文献の収集・閲覧を実施する。また最終研究年度であるため、口頭や論文等による研究成果報告を行うのは言うまでもない。

また、ヴァラッロのサクロ・モンテの初期に活躍した最も重要な作家と言えるガウデンツィオ・フェッラーリの1956年以来となる展覧会が、最新の研究成果を反映させる形でヴェルチェッリとヴァラッロ、ノヴァーラの三都市を会場として開催されていたため、それら三会場とミラノのサンタ・マリア・デッレ・グラツィエ聖堂内の同作家の作品、並びに展覧会場に展示されていたガウデンツィオの影響を受けた画家たちの作品なども併せて実見・許された範囲での写真撮影を行い、最新の図録等を入手するよう努めた。以上のように、2018年度の現地踏査は、上記の研究目的の達成のためには不可欠な調査であったと言える。本研究の補助金申請の段階から、万一採択いただけた場合には、1年目は複数の研究課題(挑戦的萌芽研究(単独)と基盤研究(C)(分担))を同時進行で進めることになることが想定されていた。それゆえ、本研究の1年目は達成できないような無理な目標設定は行わず、海外における現地踏査は1回とし、可能な範囲での写真撮影や関連文献・資料の収集・閲覧等を進める計画を立てていた。しかし、比較的緩やかな目標設定ではあったものの、勤務先での授業や学生指導、その他多数の担当業務、また、最終年度を迎えていた他の科研費研究課題の研究成果の論文や翻訳等による公開、また、所属大学が進める地域連携活動の一環でもある地元の総合文化誌等への寄稿や連載執筆のための調査・研究にも多くの時間を費やさねばならず、文献収集も十分に行いえたとは言えず、さらに、入手できた資料や文献を精読する時間も確保できなかったと言えるため、遺憾ながら以上のような自己評価となった。今年度以降も当初の研究目的・課題達成のため、遅れを取り戻しながら、申請時の研究計画に従って調査・研究を進めていく予定である。2019年度は、現地の管理財団や研究者等の協力を得ながら2度の現地踏査を実現したい。そしてピエモンテ州のクレアとオルタ(半ば調査済)、ベルモンテ、グラーリア、オローパのサクロ・モンテ群の現状確認や写真撮影、関連資料・文献の収集・閲覧を何としても実施する予定である。また、可能であれば口頭か論文による中間報告を行いたい。次いで2020年度も2度の現地踏査を実現し、ピエモンテとロンバルディア州のドモドッソラ、ガッリアーテ、モンタ、ヴァレーゼ、アローナ、グィッファのサクロ・モンテ群の現状確認と写真撮影、関連資料・文献の収集・閲覧を実施したい。また口頭か論文による成果報告も実現する予定である。さらに最終年度の2021年度も2度の現地踏査を実現し、残ったロンバルディア州のオッスッチョとチェルヴェーノの礼拝堂装飾の調査・写真撮影、関連資料・文献の収集・閲覧を実施する。また最終研究年度であるため、口頭や論文等による研究成果報告を行うのは言うまでもない。次年度使用額(今年度未使用額)が生じたもっとも大きな理由としては、現地における滞在期間が限られ、現地での文献調査・収集が思うに任せず、帰国後も最終年度を迎えた他の研究課題の遂行や勤務先での多忙な業務のために文献調査・収集の時間を確保できず、年度内に思うように文献を収集できなかったことが挙げられる。また、他の科研補助金(挑戦的萌芽研究)による研究課題の現地踏査地と本研究の踏査地に重なる部分があり、交通費や宿泊費等を他の研究課題の補助金から支出できたため、その分が未使用額となった。さらに、当初想定されたを調査先や協力先への謝金等が発生せず、未使用となったことも理由として挙げられる。また、持参する手土産代(謝礼の一部)などは自費で賄っていることも理由と考えられる。
Wavelet変換を用いたリアルタイム残余耐震性能判定装置の開発

本研究では,高次モードが卓越するような中・高層建物を対象に,加速度計を建物に配して,計測結果から地震直後に建物の残余耐震性能を判定する手法を開発した。本手法では,計測結果にWavelet変換を適用し,計測結果のモード分解を試みるものであり,建物の実観測記録および鉄骨フレームを用いた振動台実験で有用性を確認した。また,建物の性能評価においては,建物のロッキング振動を分離する必要があることが分かった。本研究では、各建物に数台の安価な加速度センサーを配置し、その加速度センサー計測値から、機械的に建物の地震時の応答を計測し、地震後の残余耐震性能をリアルタイムで判定する技術の確立を目的としている.特に本研究では、中高層建物への適用を目指し、高次モードの影響をWavelet変換を用いて分離する手法の開発を目的としている。本年度はまず、Wavelet変換を用いた性能曲線の定式化について検討を行った。同式を用いて,橋梁の計測結果について性能曲線を作成し,その有効性を確認した。また,横浜国立大学建築学棟の各階にITKセンサーを設置し,ネットワーク配線で良好に地震応答が計測できること,およびネットワークトラフィックに致命的な負荷は与えないことを確認した。横浜国立大学建築学棟の応答を計測し,性能曲線を作成するためには,各センサーの適切な設置位置を決定する必要がある。実建物ではねじれのような立体振動を少なからず生じるが,ねじれ振動による回転応答により,加速度計の設置位置によって作成される性能曲線が異なる可能性がある。そこで,コンピュータ内に構築した建築学棟モデルの解析より立体振動が性能曲線に与える影響を検討した。その結果,加速度計は重心に置くのが良く,重心に置けない場合は,各階で複数個の加速度計を設置し,それぞれの加速度計の支配面積に応じて重量比を設定すると精度よい性能曲線が得られることが分かった。また,加速度計の設置階は,およそ2階に1つでも充分な精度を得られるが,それ以上計測階を粗にすると誤差が大きくなることが分かった。平成20年度は、まず平成19年度に立案した実験計画を元に、2質点でかつ、2次モードも比較的卓越する試験体の製作を行い、振動台実験を行った。実験では、まず加速度計により計測した加速度と、それを2階積分して求めた性能曲線を作製し、平成19年度に定式化したWavelet変換により各モードに分解した。一方、実験では直接各層の応答変位も計測できるため、計測した変位を用いて性能曲線を別途作成し、それを2階積分により作成した性能曲線と比較することにより、積分誤差の影響を検討した。また、試験体は鋼板を用いた板ばねによる、単純なモデルとし、試験体数は全部で6体である。材料に鋼板を用いたため、材料特性が安定しており、特に弾性範囲では試験体の挙動は数値解析により比較的精度よく追跡できる。まずは弾性応答において、その数値解析から求めた性能曲線と、Wavelet変換によって分解した各モードの性能曲線を比較することにより、Wavelet変換によるモード分解の精度が充分高いことを確認した。更に試験体の塑性化後の応答から、Wavelet変換を用いる前は、高次モードの影響で、性能曲線から優位な情報を得ることが困難であることが分かった。さらに、Wavelet変換を適用することにより、非線形領域においても安定した応答を得ることが出来ることを確認した。さらに、応答結果の評価に重要な等価質量比に関しても、1次モードに対しては、計測結果から求めた等価質量比は解析結果とほぼ一致した。しかし、2次モードに関しては、ばらつきが大きい結果となった。平成20年度7月より,建築学棟は耐震補強工事が実施された。しかし,その前半年間の計測から,10波の比較的大きな地震時の応答記録が観測されている。本年度も10波程度の応答が観測された。Wavelet分解による精度を検討すると共に,補強効果や建物の劣化を検討するため,耐震補強前後の記録に対して,提案する手法に併せて,弾性応答に対する既往の減衰・周期推定手法を適用して,建物の周期および減衰定数の変遷の検討を行った。その結果,Wavelet変換の精度は充分使用に耐えること,建物の周期は耐震補強に併せて,耐震壁を増設した方向では周期が短くなり,逆に雑壁を撤去した方向では周期が長くなっていることを確認した。さらに,観測結果をリアルタイムでインターネットで公開するシステムを構築し運用を開始した。また,建物の耐震性能を判定するためには,建物基部でのロッキング応答を取り除く必要があることが分かった。さらに,本年度利用可能となるIT変換部分とセンサー部分分離型IT計測器を用いて,加速度センサーの代わりに熱電対およびひずみゲージを接続し,建物全体の環境状況を含めた常時モニタリングシステムの試用を開始した。また,建物周辺の自由地盤を掘削し,1m程下に3方向加速度計を埋設し,建物基部と建物周辺地盤の地震動の比較を開始した。これにより,建物への実効入力を検討することが出来る。これまでに既に5波程度の地震動を観測することが出来た。