hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨リモデリングにおけるプロトン感知性受容体の役割

骨リモデリングにpHが重要であることは古くから知られているが、その作用機構は不明であった。骨芽細胞および破骨細胞における4種の新規プロトン感知性受容体(OGR1、GPR4、TDAG8、G2A)の役割を明らかにするために、ヒト骨芽細胞およびマウス破骨細胞におけるOGR1の機能を調べた。また、受容体ノックアウトマウスの骨密度を測定した。骨量は骨芽細胞などによる骨形成と破骨細胞などによる骨吸収のバランスによって調節されている。この骨リモデリングにおいて細胞外プロトン(pH)が重要な役割を担っていることは古くから知られているが、その作用機構は不明であった。Gタンパク質共役型受容体OGR1ファミリー(OGR1、GPR4、TDAG8、G2A)は細胞外プロトンを感知するため、pH感知性受容体の骨リモデリングにおける役割を解析した。ヒト初代培養骨芽細胞を用い、細胞外のpH低下(酸性化)が骨芽細胞機能にどのように作用するかを調べた。ヒト骨芽細胞においてどのpH感知性受容体が発現しているかどうかを調べた。ヒト骨芽細胞ではOGR1が優位に発現していた。この細胞で細胞外pHを下げるとCOX-2発現とプロスタグランジンE_2産生が起こった。この応答がpH受容体の中でOGR1を介していることをsiRNAを細胞に導入して調べた。OGR1を介した細胞外pHシグナルが、どのようなシグナル伝達系を介してCOX-2発現を誘導するか、各種阻害剤を用いて調べた。その結果ホスホリパーゼC、プロテインキナーゼCの関与が示唆された。しかしながらこのCOX-2発現が骨芽細胞の機能調節にどのように関与しているのかについては十分に明らかではなく、破骨細胞との関係も含めて現在検討中である。さらに、本研究ではノックアウトマウスを用い、長骨の骨密度を骨密度測定装置により測定した。破骨細胞の機能に影響がある傾向が見られたが、pl{受容体欠損が破骨細胞の機能に直接影響しているかどうかについては現在破骨細胞め培養系を用いて検討中である。ヒト初代培養骨芽細胞ではOGR1が優位に発現しており、細胞外pHを下げるとCOX-2発現とプロスタグランジンE2産生が起こった。阻害剤などを用いた実験によりホスホリパーゼC、プロテインキナーゼCの関与が示唆された。一方、pH受容体が破骨細胞の機能に直接影響しているかどうかについては骨髄細胞をM-CSFおよびRANKLを添加した培養液で分化誘導すると酒石酸抵抗性酸ホスファターゼ(TRAP)陽性の多核細胞が現れる。破骨細胞の分化の進行に伴いOGR1のmRNA発現が上昇した。このため、この破骨細胞分化培養系を用いて破骨細胞への分化誘導に細胞外pHへの影響を調べた。しかし、細胞外pH低下だけでは分化への影響を十分に見ることはできなかった。骨芽細胞の機能と破骨細胞の機能がRANKL/RANK系のような相互に調節しあう関係であるため、骨芽細胞と破骨細胞との共培養系などの実験による検討が今後必要であると考えられる。さらに、pH受容体ノックアウトマウスを用い、長骨の骨密度を骨密度測定装置により測定した。破骨細胞の機能に影響がある傾向が見られたが、個体差および雌雄差が大きくさらに例数を増やした検討が必要である。
亜音速乱流境界層摩擦抵抗低減

超音速乱流境界層における摩擦係数式を基に,温度勾配をもつ低亜音速乱流境界層における摩擦抵抗係数は,Richardson数が十分小さい時は速度分布が指数則でよく近似できることから,平板乱流境界層で用いられているブラジウス則Cf=0.025(Reθ)^(ーm)からの偏差である温度比(Te/Tw)^(1ー〈n+1〉m)(2m+1)/(1+m)が抵抗低減の大きさを表す予測式と,温度分布と速度分布より摩擦係数を求めて得られた実験結果(温度範囲0.89<Te/Tw<0.95,n=0.67)とよく一致し,速度分布クラウザー線図法で得られた摩擦係数は最大8.65%(平板の場合)低減したことを示した.風洞内に置かれた壁面加熱平板乱流境界層における速度分布、温度分布および温度変動分布、さらに速度変動を計測した。速度分布はピトー管、温度分布および温度変動はそれぞれ熱電対と冷線抵抗計、そして速度変動は熱線流速計によって計測した。速度分布に対数則が現れることを確認して、クラウザーチャートを使って壁面せん断応力を計算した。まず、非加熱平板乱流境界層の摩擦係数が従来用いられてきたブラジウスの半経験則に一致することを確認した。また、粘性係数の算出にはサザーランドの式を用いた。加熱平板乱流境界層においては、主流の温度と壁面温度との比が0,94の場合と0.89の場合に摩擦抵抗係数がそれぞれ約3%と5%低下することが確認された。摩擦抵抗低減の定量的評価を行うために、主流と壁面近傍の空気密度比と粘性係数比を与え、壁面温度変化による抵抗係数の変化(ブラジウスの半経験則の乱流境界層内温度分布による補正)を調べた結果、同じ程度の抵抗低減を示す結果が得られた。ただし、温度分布をもつ乱流境界層の速度分布が等温状態の乱流境界層がともにべき乗則であらわされるため、乱流スケールが同じであると仮定している。すなわち、粘性係数と密度の変化を使って摩擦抵抗低減が達成できる範囲があることを理論によって示した。一方、圧力勾配のある乱流境界層において、加熱乱流境界層の速度分布が圧力勾配が小さいところでは共にべき乗則で近似できることを確認した後、摩擦抵抗低減を調べたが実験精度の範囲でほとんど変化を示さなかった。壁面圧力を計測して、乱流バースト現象をとらえられることを確認して、加熱平板乱流境界層における乱流構造の研究を行った。今後、乱流構造の比較を明確にする計画である。超音速乱流境界層における摩擦係数式を基に,温度勾配をもつ低亜音速乱流境界層における摩擦抵抗係数は,Richardson数が十分小さい時は速度分布が指数則でよく近似できることから,平板乱流境界層で用いられているブラジウス則Cf=0.025(Reθ)^(ーm)からの偏差である温度比(Te/Tw)^(1ー〈n+1〉m)(2m+1)/(1+m)が抵抗低減の大きさを表す予測式と,温度分布と速度分布より摩擦係数を求めて得られた実験結果(温度範囲0.89<Te/Tw<0.95,n=0.67)とよく一致し,速度分布クラウザー線図法で得られた摩擦係数は最大8.65%(平板の場合)低減したことを示した.熱線流速計およびピトー管、熱電対および冷線抵抗計によって、それぞれ、空気流の速度と速度変動、平均温度と温度変動を計測した。風洞内に置かれた加熱平板乱流境界層における速度分布、温度分布、および温度変動分布、さらに速度変動分布を計測した。主流と壁面温度比が0.89の場合に摩擦抵抗低減が約5%達成できた。非加熱平板乱流境界層の摩擦係数がブラジウスの半経験式に一致することを確認した後、シリコンラバーヒーターを使って、最大300Wで平板面を加熱した。その結果、低亜音速乱流境界層において壁面近傍境界層内密度分布を形成して摩擦抵抗低減効果を検証することができた。一方、実用問題への適用のため、二次元翼面境界層において密度勾配効果による摩擦抵抗低減を検証した。翼弦長の60%の局所的な乱流境界層では速度分布から平板乱流境界層と同様に摩擦抵抗低減が確認できたが、トータールの抵抗低減はなく実験結果の誤差以内であった。超音速流における摩擦係数予測式を基に,温度勾配をもつ低亜音速乱流境界層における摩擦抵抗係数は,速度分布が指数則でよく近似できることから,平板乱流境界層で用いられているブラジウス則Cf=0.025(Reθ)(ー1/4)からの偏差が予測式であるとして,温度比(Te/Tw)(1ー〈n+1〉m)(2m+1)/(1+m)が抵抗低減の大きさであると予測した式と,温度分布と速度分布より摩擦係数を求めて計算した実験結果(実験した温度範囲では)とよく一致した.実験では,0.89<Te/Tw<0.95の範囲であったので,代入すると(m=0.25,n=2/3), 0.916<(Te/Tw)0.7<0.965となり,この結果を速度分布から得られた摩擦係数を比較すると8.65%(x/L=50%)から2%(x/L=70%)の摩擦抵抗が低減したことを示した.速度分布からクラウザー線図法で得られた摩擦係数をプロットすると予測式と一致した.

実験で得られたバルクRichardson数=-0.77×10ー5で浮力効果は極めて小さい.また、渦Dynamicsへの温度勾配の影響について検証すると,ストリークと渦構造の全体像と境界層内渦強度(速度勾配テンソルの第二不変量で定義)を,主流温度と壁面温度の比Te/Tw=0.55の高速流(浮力の影響を無視できる)において低速ストリーク・ヘアピン渦構造を観察して,類似な構造であることが確認された.速度分布はVanDriest変換をして対数則によく一致することが確認された.さらに,Reθ=2000では,Te/Tw=0.55の影響は境界層内渦強度が統計平均80%と小さくなるが,レイノルズ数の影響の方が大きく,渦Dynamicsへの温度勾配の影響は大きくないと結論した.したがって,風洞実験の温度比Te/Tw=0.9では渦力学への影響は非常に小さく予測式がそのまま使用できる.航空宇宙工学平板乱流境界層において、主流の気流と境界層壁面温度比が0.89の実験結果が有意な摩擦抵抗低減が得られた。しかしながら、圧力勾配をもつ乱流境界層においては有意な低減効果は得られなかった。その原因を調べるため壁面圧力変動を計測した。しかしながら、これまでのところバースト現象の特徴が見いだされたが、摩擦抵抗低減機構において状態の変化が明確になっていない。また、圧力勾配がある場合の乱流境界層についても乱流構造の変化についても明確にする必要がある。平板乱流境界層において、気流主流と境界層壁面温度比が0.89まで実験ができ、その時、有意な抵抗低減効果が得られ、低減効果の乱流スケーリング理論予測値(温度補正)と実験値は近いことを確認できた。圧力変動計測と乱流構造の条件付き抽出を継続するとともに、シミュレーションを使った解析も行う。壁面低速ストリークや縦渦群の強さと圧力変動との関係について調査する。また、温度補正乱流境界層スケーリング理論の適用範囲を圧力勾配がある乱流境界層にも拡張するため理論とシミュレーションとの比較を行うことを計画している。抵抗低減効果が極めて小さい結果を示した翼周りの流れについて、その詳細を検討する。具体的には、曲率が大きくシリコンラバーヒーターが装着できなかった翼断面から最大翼厚が小さな翼断面で実験を計画する。また、温度補正乱流境界層スケーリング理論の適用範囲を圧力勾配のある問題に拡張するための理論展開を推進する。圧力変動計測を計画し圧力センサ一式の代金が予定の金額を下回るものを購入した。海外から輸入された物品を購入したが、高速現象に対してはセンサー感度が十分ではなかったが、低速では十分実験可能であることを確認した。摩擦抵抗低減シミュレーションと解析を行うための謝金と研究発表旅費を予定繰越した1,100,607円は、大きなシリコンラバーを複数準備して、新しい実験模型制作費に使用する。また、圧力計測機器も準備する。
日本型高等教育における学生の文化習得過程とその社会的支援に関する研究

本年度は、高等教育進学者が学生生活を通じて文化資本を形成していく過程について、日仏比較の観点から既存資料と実地調査に基づくデータを収集し、わが国の高等教育における文化習得の特徴を分析することを試みた。フランスの国民教育省や国立学生生活観察研究所(OVE)などの機関が実施している全国学生調査の結果を参照しながら、日本で調査された調査資料を収集するとともに、地方国立大学の上越教育大学と関西の私立大学・短期大学の学生を対象に質問紙によるパネル追跡調査を実施してきた。フランスの全国調査結果からは、社会的出自・性別・地域・専攻分野などによって多様に異なる文化習得状況がみられることを明らかにし、特にドロップアウトが問題になっている初年次において自ら参画する技能習熟を意味する「学生のメチエ(職人仕事)」を身につけることの重要性を指摘し、論文1篇を執筆した。この観点から、日本で実施された学生生活調査の再分析を企てているところである。パネル追跡調査においては、昨年の第2回調査の結果を分析し、調査協力者の相原総一郎氏(大阪薫英女子短期大学)と共同で5月に日本高等教育学会で「大学教育の文化習得効果(2)-1・2年次生のパネル質問紙調査の結果から-」と題する発表を行った。その発表内容については、上越教育大学研究紀要に論文1篇を執筆した。また、9月には日本教育社会学会で「今日の大学生における文化資本形成-学習経験と学生生活に関する質問紙調査の結果から-」と題する発表を行い、同紀要に論文1篇を執筆した。わが国では、社会的出自に規定される傾向の強いフランスとは異なり、大学が文化資本を蓄積する条件となる「必要性への距離」を提供し、文化習得を促す学校効果を有していることを明らかにした。11月には昨年と同じ対象である3年次生に第3回調査を実施した。学籍番号を記入してもらう記名式調査のため、プライバシーの保護に万全に配慮しながら単独でコーディングとパネルデータ入力の作業を行い、2006年3月に第3次報告書(全106頁)を作成し、関係者に配布した。本年度は、高等教育進学者の文化習得過程について、文献資料と現地調査の双方からデータ収集に取り組み、それをもとに第一段階の予備的分析を行った。文献収集に関しては、日本の新制大学・短大における一般教育・教養教育に関するものと、主に米仏の高等教育動向に関する文献資料のリストを作成し、整理を試みた。近年の日仏の動向に関しては、9月20日に日仏教育学会2003年度研究大会において、「大学改革をめぐるフランス的例外と日本的例外-市場化・グローバル化・地方分権化の狭間で-」と題する発表を行い、同学会年報に論文を執筆した。ただ、当初予定していた既存統計の再分析については、次年度の継続課題として残された。調査研究においては、前年度に関西と北陸の7大学・短大で実施した調査の分析結果に基づいて、上越教育大学と関西の私立大学・短期大学の学生を対象に、文化習得に関する第1次パネル調査を計画し、10月に実施して計504名の有効回答を得た。学籍番号の記入をお願いする記名式調査のため、趣旨説明や調査票の管理等のプライバシーの保護に万全に配慮しながら、単独でコーディングとデータ入力の作業を行い、2004年3月に第一次報告書(全82頁)を作成した。前年度調査の分析の継続も並行して行い、特に学習経験の同質性/多様性という関係性に着目して、高等教育進学後の学習性向および文化資本の形成との関わりを分析した。パネル調査の項目につながる内容で、6月28日に上越教育経営研究会で報告を行い、その機関誌および上越教育大学研究紀要に論文2篇を執筆した。本年度は、主に日本とフランスの学生生活に関する既存資料の読解と分析を開始するとともに、昨年より上越教育大学と関西私立大学・短大の学生を対象に、毎年10月に行っているパネル質問紙調査の計画・実施・結果分析に取り組んだ。フランスで国立学生生活観察研究所(Observatoire national de la Vie Etudiante : OVE)が、1994年から3年毎に全国規模の学生生活調査を実施している現状をふまえ、その結果報告書等を入手して今日のフランスの学生における学生生活条件と文化習得状況に関する動向を把握した。それに対比させる形で、日本における既存統計資料に基づくデータの収集・再分析作業を進めているところである。パネル質問紙調査については、昨年10月の第1回調査の結果を分析し、調査協力者の相原総一郎氏(大阪薫英女子短期大学)と共同で7月に日本高等教育学会で「大学教育の文化習得効果-地方と女性の学生に着目して-」と題する発表を行った。12月には北陸社会学研究会で「今日の大学生における文化資本へのアクセス-フランスと日本の異同を視野に入れて-」と題する報告を行った。前者の発表内容については、上越教育大学研究紀要に論文1篇を執筆した。また、9月には一昨年に関西と北陸の学生を対象にした質問紙調査結果のうち、金沢大学文学部の学生について分析したものが同学部FD活動報告書に掲載された。1011月には昨年と同じ対象である2年次生に第2回調査を実施した。学籍番号を記入してもらう記名式調査のため、プライバシーの保護に万全に配慮しながら単独でコーディングとパネルデータ入力の作業を行い、2005年2月に第2次報告書(全105頁)を作成し、関係者に配布した。

本年度は、高等教育進学者が学生生活を通じて文化資本を形成していく過程について、日仏比較の観点から既存資料と実地調査に基づくデータを収集し、わが国の高等教育における文化習得の特徴を分析することを試みた。フランスの国民教育省や国立学生生活観察研究所(OVE)などの機関が実施している全国学生調査の結果を参照しながら、日本で調査された調査資料を収集するとともに、地方国立大学の上越教育大学と関西の私立大学・短期大学の学生を対象に質問紙によるパネル追跡調査を実施してきた。フランスの全国調査結果からは、社会的出自・性別・地域・専攻分野などによって多様に異なる文化習得状況がみられることを明らかにし、特にドロップアウトが問題になっている初年次において自ら参画する技能習熟を意味する「学生のメチエ(職人仕事)」を身につけることの重要性を指摘し、論文1篇を執筆した。この観点から、日本で実施された学生生活調査の再分析を企てているところである。パネル追跡調査においては、昨年の第2回調査の結果を分析し、調査協力者の相原総一郎氏(大阪薫英女子短期大学)と共同で5月に日本高等教育学会で「大学教育の文化習得効果(2)-1・2年次生のパネル質問紙調査の結果から-」と題する発表を行った。その発表内容については、上越教育大学研究紀要に論文1篇を執筆した。また、9月には日本教育社会学会で「今日の大学生における文化資本形成-学習経験と学生生活に関する質問紙調査の結果から-」と題する発表を行い、同紀要に論文1篇を執筆した。わが国では、社会的出自に規定される傾向の強いフランスとは異なり、大学が文化資本を蓄積する条件となる「必要性への距離」を提供し、文化習得を促す学校効果を有していることを明らかにした。11月には昨年と同じ対象である3年次生に第3回調査を実施した。学籍番号を記入してもらう記名式調査のため、プライバシーの保護に万全に配慮しながら単独でコーディングとパネルデータ入力の作業を行い、2006年3月に第3次報告書(全106頁)を作成し、関係者に配布した。
hCRM1トランスジェニックラットを用いたHTLV-1関連疾患動物モデルの開発

制御性T細胞は転写因子であるFoxp3の発現を特徴とするT細胞の亜集団である。これらのT細胞は免疫抑制機能を有しており、免疫寛容の維持に機能している。近年、ヒトT細胞白血病(ATL)細胞において、制御性T細胞の関連分子であるFoxp3やCTLA-4の発現亢進が報告されており、病態との関わりが示唆されている。本研究ではHTLV-1感染ラット細胞株を用いて制御性T細胞関連分子の発現と免疫抑制機能との関連を検討した。IL-2依存性及び非依存性の増殖を示す9及び13種類のHTLV-1感染ラット細胞株を用いて、Foxp3の発現をRT-PCR法及びウエスタンブロット法により確認した。各細胞株の抑制機能を評価するため、CFSEラベルしたラット脾臓T細胞と共培養し、抗CD3抗体による増殖刺激後3日におけるCFSE強度をFACS解析により測定した。その結果、解析に用いた22細胞株のうちIL-2依存性及び非依存性それぞれ10細胞株においてFoxp3及びCTLA-4の発現を認めた。Foxp3発現はIL-2依存性の細胞株において非依存性の状態よりも高かった。Foxp3およびCTLA-4発現細胞株においてT細胞の増殖抑制機能が確認された。本研究により、制御性T細胞関連分子であるFoxp3及びCTLA-4発現とHTLV-1感染細胞株による免疫抑制機能との関連がラットモデルにおいても明らかにされた。このことはヒトとラットHTLV-1感染モデルの相同性を示唆するものと考えられる。本動物モデルは、生体内におけるATLの発症や病態とHTLV-I感染制御性T細胞の機能との関連の解析に有用であると考えられる。hCRM1 Tgラット由来のT細胞においては、Wt由来のものに比べ有意にGag産生か促進されていたにもかかわらず、ラット生体内でのHTLV-1増殖に対するhCRM1の効果は限定的であった。この原因の1つとしてHTLV-1特異的な宿主免疫反応の関与が考えられる。そこで我々はより宿主免疫反応の少ないと思われる感染実験系の確立を試みた。これまでウイルスの感染はヒトHTLV-1感染細胞株であるMT-2を腹腔内に接種する事により行っていた。HTLV-1感染細胞(MT-2)の経口接種によるウイルス感染はMT-2の腹腔接種によるウイルス感染に比べて、免疫学的に寛容である事が報告されている。そこで私は、hCRM1 Tgラットに対してHTLV-1の経口感染を検討した。さらに、感染実験に用いる細胞をこれまで我々が樹立したTgラット由来のHTLV-1感染細胞株の中から培養上清中のウイルス産生量の高いFCCS13-1を選択した。hCRM1 Tgラットに対してFCCS13-1細胞株を経口で移入し、感染ラット血漿中のp19 GagをELISA法により測定し、生体内でのウイルスの増殖をWtラットと比較した結果、Tgラットの方が血漿中のp19量が高い傾向にあった。また、感染後6週までにHTLV-1特異的抗体の産生は見られなかった。HTLV-1特異的抗体の産生か見られていない事からTgラットにおいても経口でHTLV-1感染細胞を移入する事により免疫反応がより軽度な感染実験系を構築できた。今後実験に用いるラットの数を増やし、さらに長期間観察する事によりhCRM1 Tgラットを用いたHTLV-1感染動物モデルとしての妥当性を検討できると思われる。
ＧＰＩアンカー型タンパク質の最終目的地を決定するメカニズム

真菌類のGPIアンカー型タンパク質(GPI-AP)には、細胞膜にとどまるものと細胞壁に移行するものとがある。出芽酵母において、GPI脂質のセラミドへの変換を担う遺伝子CWH43を破壊し、GPI-APの細胞壁/細胞膜の存在量を調べたところ、野生型株と比較して細胞壁におけるGPI-AP量が増加しており、GPI脂質のセラミドへの変換はGPI-APの細胞膜から細胞壁への移行抑制に寄与することが明らかになった。また、GPIのグリカン側鎖の構造に関与すると考えられるTED1遺伝子の破壊株においては、細胞膜のGPI-AP量が増加しており、側鎖構造とGPIの脂質部分の変換との関連が見いだされた。GPIアンカー型タンパク質(GPI-AP)の有する脂質の構造の違いがGPI-APの最終目的地(細胞膜あるいは細胞壁)を決定している、という可能性を検証するため、細胞膜にとどまりセラミド型のGPIを有するGas1pと、細胞壁に移行しジアシルグリセロール型のGPIを有するCwp2pを用いて、以下のような実験を行った。GPI-APが細胞膜に留まるか細胞壁に移行するかは、タンパク質のωサイト上流のアミノ酸配列が重要な役割を担っていることが、従来より報告されていた。この報告と、「細胞膜のGPI-APはセラミド型、細胞壁のGPI-APはジアシルグリセロール型」という私たちの提唱する仮説との関連を探るため、ωサイト上流をCwp2pのそれに改変したキメラ型Gas1pの挙動を調べたところ、細胞壁により多く移行することが、平成23年度の研究で明らかになっていた。もし、Cwh43pがωサイト上流の配列を認識して、セラミド変換を行う/行わないを決定し、その結果生じたGPI脂質の種類の違いがGPI-APの最終目的地を決定しているならば、cwh43破壊株ではジアシルグリセロール型のGPI脂質しか生じないため、ωサイト上流の配列を改変した効果はキャンセルされるはずである。しかしながら、cwh43破壊株においても、ωサイト上流改変型Gas1pは依然として細胞壁により多く移行した。このことより、ωサイト上流の配列に応じて細胞壁あるいは細胞膜への局在を決定するメカニズムは、Cwh43pによるセラミド変換とは独立した、別のシステムとして稼働していることが明らかになった。酵母のGPIアンカー型タンパク質の中には細胞膜から細胞壁に移行するものが存在するが、特定のGPI-APが細胞膜に留まるか細胞壁に移行するかについては、タンパク質の種類によってほぼ決まっている。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeにおいて、細胞膜に主に局在するGas1pおよび細胞壁に主に局在するCwp2pのGPIアンカーの脂質の構造を質量分析により調べたところ、前者はセラミド型である一方、後者はジアシルグリセロール型であることを、これまでに明らかにしてきた。GPIの脂質をジアシルグリセロール型からセラミド型へ変換する過程にはCwh43pが関与しているが、GPIの脂質リモデリングにおいて、セラミドへの変換の生理的役割は不明のままである。Gas1pおよびCwp2pの細胞壁/細胞膜の存在比を調べたところ、cwh43破壊株においては両者の細胞壁における存在比が増加していることを見いだした。このことは、Cwh43pによるGPI脂質のセラミド型への変換は、GPI-APの細胞膜から細胞壁への移行を抑制することを示唆する。GPI-APの細胞壁への移行にGPIのホスホエタノールアミンの有無が関係するかを調べるため、ホスホエタノールアミンの除去に関与すると考えられるTED1遺伝子の破壊株において、Gas1pおよびCwp2pの細胞壁/細胞膜の存在比を調べたところ、Cwp2pの細胞壁の存在比が減少していることを見いだした。この存在比の減少は、ted1 cwh43二重破壊株において緩和された。このことは、TED1の欠損がGPIの脂質リモデリングに影響を与えることを示唆する。GPI-APの有する脂質の構造の違いがGPI-APの最終目的地(細胞膜あるいは細胞壁)を決定している、という可能性を検証するため、以下のような実験を行った。GPI-APがセラミド型に変換されると細胞膜に留まるのならば、セラミド変換に関与するcwh43遺伝子破壊株においてはジアシルグリセロール型のGPI-APしか存在しないため、細胞膜に局在するGPI-APが減少していることが期待される。そこで、本来は細胞膜に局在するGPI-APであるGas1pを野生型およびcwh43破壊株の細胞膜より抽出し、イムノブロッティングにより定量したところ、cwh43破壊株では細胞壁のGas1pの相対量が増加傾向を示すことを見いだした。GPI-APが細胞膜に留まるか細胞壁に移行するかは、タンパク質のωサイト上流のアミノ酸配列が重要な役割を担っている。細胞膜のGPI-

APはセラミド型、細胞壁のGPI-APはジアシルグリセロール型という使い分けがなされている可能性を検証するため、細胞膜にとどまりセラミド型のGPIを有するGas1pと、細胞壁に移行しジアシルグリセロール型のGPIを有するCwp2pのωサイト上流の配列を互いに入れ替えたキメラタンパク質を作製し、局在を調べたところ、細胞壁/細胞膜の存在比が逆転することを明らかにした。GPI-APは細胞膜上のマイクロドメインに局在するが、脂質リモデリングが異常になるとマイクロドメイン上に局在できなくなることを、これまでに明らかにしてきた。脂質リモデリングの異常がマイクロドメイン上の複数回膜貫通型タンパク質(例、Tat2p)の局在にも影響するかを調べた結果、脂質リモデリングの変異株においてはTat2pがマイクロドメインに会合できなくなることを、生化学的に明らかにした。交付申請書に記述した研究実施計画におおむね沿った形で研究が進められているため。おおむね今の方向性を保ちつつ、さらなる研究の進展を図る。研究所の放射線施設の一部が節電対応で使用休止となった関係で、平成24年度にはアイソトープを用いた実験を行うことができなかった。そのため、アイソトープおよび関連する実験用品への充当分が次年度使用額となった。平成25年度においては、事業所内の他の放射線施設を使用して、次年度使用額となった研究費を用いてアイソトープ実験を行う予定である。平成23年度の初頭は震災復旧に当たっており実験が不可能であったため、その分で次年度使用額が生じた。今年度はこの分を物品費および実験補助者の謝金に充当し、さらなる研究の加速を図りたい。
抗菌薬の抗菌効果へおよぼす局所麻酔薬の影響

抗菌薬の抗菌効果へおよぼす局所麻酔薬の影響つまり併用効果について検討する前に、まず歯科口腔外科領域で使用頻度の最も多い局所麻酔薬であるlidocaine単独の抗菌効果について以下の2項目について明らかにした。1、Lidocaineの最小発育阻止濃度2、口腔組織中lidocaine濃度lidocaineの局所麻酔下で外科処置を行った際の口腔組織中濃度の報告は無く、実際の臨床上どの程度の抗菌効果が期待出来るかは不明であることから、口腔組織中濃度の測定を測定した。8万分の1エピネフリン含有歯科用2%キシロカインカートリッジを用い、局所麻酔下にて外科処置を受けた患者を対象とした。得られた口腔組織はpH7.4のリン酸緩衝液を加えhomogenateを得、18時間cold extraction後上清を得て試料とした。Lidocaine濃度はFluorescence Polarization Immuno Assay法にて測定した。口腔組織中lidocaine濃度は歯肉:824.7±275.4(mean±SE(μg/ml))、骨:581.3±109.8、歯根膜:2109.6±958.1、歯髄:49.5±11.5、歯嚢:978.8±283.9であった。
カオス力学系と学習の融合による動的世界に対する適応機構の構築に関する研究

本研究は,動的,複雑に変化する実世界を対象とした実時間の学習問題を取り扱うための理論および実装手法を明らかにすることを目的としたもので,カオス力学系の理論による世界のモチリングと強化学習の理論による探査問題の融合を提案して研究を進め,学習アルゴリズムを開発し,いくつかのロボット学習問題へ応用し有効性を確認することができた.また発展研究として,マルチエージェントの相互学習のダイナミクスに着目し,開発した手法を適用して集団を動的な収束に導く可能性を実験的に明らかにすることができた.当該期間に得られた成果は以下のようにまとめられる.1.学習エージェントの実環境センシングデータを動的な知識として表現する手法として,時系列を力学系として再構築するモデル化に着眼し,時間遅れ座標を用いたアルゴリズムに実装した2.時間遅れ座標による再構成によりセンサ系列のダイナミクスを高次空間上に再構築する表現から,次の時刻の短期未来状態予測として知識を取り出せることを見出し,これを学習機構に与えることで,強化学習を学習法として利用すれば,方策の表現を次元拡張するのみで,コンテクスト依存性を解消し,かつ学習を正しい経験に基づいて行うような学習理論を得ることを示したコンテクストベクトル表現など固定的な長さの過去の履歴によらずに,過去の履歴の動的特徴を知識として蓄えることができることを明らかにし,また学習は予測に依存することなく実際の経験から正しい方策を得ることができることから,この遅れ座標による知識表現はパラメータ依存性を厳しく要求しないことが明らかになった.これによりカオティックな現象を含めて実世界データをダイナミクスの立場で学習する基礎を得た.3.発展研究として,ダイナミクスによる環境同定とその学習を同時に行うシステムが相互に共通環境で作業する場合に,ダイナミクスの形成とそれによる協調行動の自動発生が期待でき,集団での動的環境への適応が起きることを,実験を通じて十分な可能性を確認した.本研究は,動的,複雑に変化する実世界を対象とした,実時間のプランニング・学習問題を取り扱うための,理論および実装手法を,カオス力学系の理論と強化学習の理論の融合によるアプローチにより研究するもので,当該期間に得られた成果は以下のようにまとめられる.1.実環境のセンシングデータを力学系により同定する手法の研究として,ダイナミクスの識別問題に焦点を当てて,カオティックな実環境データを高精度に区別する理論と手法を開発した.具体的には,ある環境,すなわちある特定の動的システムから生成された入力時系列を局所再構成して蓄積しておき,識別したい入力時系列によって再構成により蓄積したシステムを駆動して,その誤り率から区別を行うもので,テストデータとして指尖脈波信号による個体識別へ応用して有効性を確認している.これによりカオティックな実世界データをダイナミクスの立場で識別する基礎を得た.2.上述の力学系の同定を学習に組み入れる手法の研究を進めた.具体的には,局所再構成による短期予測に焦点を当てて,強化学習の政策の表現に,予測出力を導入することでコンテクスト依存性を解消し,かつ学習を正しい経験に基づいて行うような学習理論を得た.3.さらにダイナミクスによる環境同定とその学習を同時に行うシステムが相互に共通環境で作業する場合に,ダイナミクスの形成とそれによる協調行動の自動発生が期待でき,集団での動的環境への適応が起きることを,実験を通じて十分な可能性を確認した.本研究は,動的,複雑に変化する実世界を対象とした実時間の学習問題を取り扱うための理論および実装手法を明らかにすることを目的としたもので,カオス力学系の理論による世界のモチリングと強化学習の理論による探査問題の融合を提案して研究を進め,学習アルゴリズムを開発し,いくつかのロボット学習問題へ応用し有効性を確認することができた.また発展研究として,マルチエージェントの相互学習のダイナミクスに着目し,開発した手法を適用して集団を動的な収束に導く可能性を実験的に明らかにすることができた.当該期間に得られた成果は以下のようにまとめられる.1.学習エージェントの実環境センシングデータを動的な知識として表現する手法として,時系列を力学系として再構築するモデル化に着眼し,時間遅れ座標を用いたアルゴリズムに実装した2.時間遅れ座標による再構成によりセンサ系列のダイナミクスを高次空間上に再構築する表現から,次の時刻の短期未来状態予測として知識を取り出せることを見出し,これを学習機構に与えることで,強化学習を学習法として利用すれば,方策の表現を次元拡張するのみで,コンテクスト依存性を解消し,かつ学習を正しい経験に基づいて行うような学習理論を得ることを示したコンテクストベクトル表現など固定的な長さの過去の履歴によらずに,過去の履歴の動的特徴を知識として蓄えることができることを明らかにし,また学習は予測に依存することなく実際の経験から正しい方策を得ることができることから,この遅れ座標による知識表現はパラメータ依存性を厳しく要求しないことが明らかになった.これによりカオティックな現象を含めて実世界データをダイナミクスの立場で学習する基礎を得た.3.発展研究として,ダイナミクスによる環境同定とその学習を同時に行うシステムが相互に共通環境で作業する場合に,ダイナミクスの形成とそれによる協調行動の自動発生が期待でき,集団での動的環境への適応が起きることを,実験を通じて十分な可能性を確認した.
ナノポアプローブ：チャネル膜タンパク質のナノ空間を利用したナノ環境計測

本研究では、チャネル膜タンパク質(αHL)のナノ空間を利用し、単一に制限されたナノ空間内での物質の物理化学的振る舞いが観測可能な手法について構築を行う。αHLのナノ空間にヘアピンDNAを挿入し、イオン電流計測によりヘアピンDNAがナノ空間内で分子運動する様子が一分子レベルで観測可能である。本研究では、これを利用しナノ空間内の溶液状態をヘアピンDNAの分子運動の変化から読み取る事ができるのではないかと着想し検討を行った。H29年度の研究の結果、同程度の粘性率を持つが粘性のミクロな機序が異なる低粘性液体(グリセロール)と高粘性液体(PEG)を用いてナノポアプローブによりナノ空間内での挙動の解析に成功した。その結果同程度の粘性であるにもかかわらず、ナノ空間内ではhpDNAの運動性が大きく異なることがわかった。この知見を元に、H30年度はナノ空間内でのホフマイスター効果について検討を行った。ホフマイスター効果はタンパク質の溶解への塩の影響として知られており、タンパク質の凝集、変性、酵素活性などの分子レベルにおける影響が近年報告されている。ナノポアプローブを用い、種々のホフマイスター塩の効果をカチオン、アニオンに分けて調べたところ、バルク溶液とは異なるホフマイスター系列が得られた。またこのナノポアプローブシステムを金ナノニードルの先端にセットし、空間分解能を付与する取り組みも行った。本成果は国際会議を含む複数の学会で発表し、粘性評価、ホフマイスター効果に関する論文は現在執筆中であり、金ナノニードル上に脂質二分子膜を形成し、αHLのチャネル電流計測に成功した成果は米国化学会誌のACS Nanoに報告した。本研究では、チャネル膜タンパク質のナノ空間を利用し、単一に制限されたナノ空間内での物質の物理化学的振る舞いが観測可能な手法について構築を行う。α-Hemolysin (αHL)はおよそ直径2 nm x 5 nmのナノ空間を有すマッシュルーム型の膜タンパク質である。10塩基対のヘアピンDNA(hpDNA)はこのマッシュルーム状の形をしたαHLナノポアの上部の空間(vestibule)にちょうど収まり、電圧印加条件下でその空間に留まり分子運動をする。このナノポア内にトラップしたヘアピンDNA(hpDNA)の分子運動の解析からナノ空間内での物理化学的性質、特に粘性と水和の状態について直接観測する方法を構築できるのではないかと考えた。これをナノポアプローブとしてナノ空間内を探索可能なバイオプローブとして応用展開を目指す。H29年度の研究の結果、同程度の粘性率を持つが粘性のミクロな機序が異なる低粘性液体(グリセロール)と高粘性液体(ポリエチレングリコール、PEG)を用いてナノポアプローブによりナノ空間内での挙動を解析した。その結果バルク中では同程度の粘性であるにもかかわらず、ナノ空間内ではグリセロール溶液とPEG溶液でナノ空間内でのhpDNAの運動性が大きく異なることがわかった。本成果を国際会議を含む複数の学会(生物物理学会、日韓シンポジウム、microTAS2017)で発表し、現在論文執筆中である。これまでの予備検討およびH29年度の検討によりhpDNAのポア内での運動をチャネル電流計測から一分子レベルで観測することに成功し、粘性の及ぼす影響がバルク溶液とナノ空間で異なる知見を得た。hpDNAは熱運動、印加電圧、イオン輸送など複数の要因を駆動力にしてポア内で運動をしていると考えられる。この時の運動を詳細に解析すると、3種類の異なる阻害電流が観測でき、これらはhpDNAの異なる3状態を反映している。先行研究およびこれまでの検討から、この3種類の状態はポア内の物理化学的要素を反映したものになることが強く示唆された。そこで本研究計画では、1)グリセロール(水素結合)とポリエチレングリコール(高分子の絡み合い)という粘度は同じであるが異なる粘性溶液を用いたナノ空間内での粘性効果、2)ナノ空間内における水和状態関するホフマイスター系列の検討、に関して研究を推進する。H29年度はプローブの動作確認と粘度に関して検討を行う予定であったが、粘性に関し興味深い結果を得る事ができたので、その結果をまとめつつ、ホフマイスター系列に関して検討を行いホフマイスター系列に関してもナノポアによるプロービングが可能である知見を得た。

またこのナノポアプローブシステムを金ナノニードルの先端にセットし、空間分解能を付与する取り組みも行った。本成果は国際会議を含む複数の学会で発表し、粘性評価、ホフマイスター効果に関する論文は現在執筆中であり、金ナノニードル上に脂質二分子膜を形成し、αHLのチャネル電流計測に成功した成果は米国化学会誌のACS Nanoに報告した。構造水の形成をホフマイスター系列に従って変化させ、構造水の影響がナノ空間内で運動するhpDNAにどのように影響を及ぼすのかについて詳細に調べる。以下のホフマイスター系列(クエン酸イオン>酒石酸イオン>硫酸イオン>酢酸イオン>Cl-> Br->NO3- >ClO3- > I->SCN-)を示す複数のイオンを用い、2状態遷移の速度、阻害電流量に関して網羅的にデータを取得する。ホフマイスター系列はこれまで水を構造化させる能力の順だと考えられてきたが、近年ではタンパク質などの大きな分子とイオンが溶けた水溶液との間の界面の問題であると考えられるようになってきた。そこで本課題では、ホフマイスター系列のイオンを用いナノ空間内でのhpDNAの運動の観察からホフマイスター系列の序列に関し検討を行う。ホフマイスター系列のイオンを用いた場合、イオン電流をきちんと得られないケースが考えられる。その場合は、ホフマイスター系列と逆の効果を示すカオトロピック塩を用いて検討を行う。これらの実験においてもhpDNAの二状態の遷移時間の変化からナノ空間内での動的状態、また阻害電流値の変化からナノ空間内での水和状態を評価する。物品として購入予定であったサーマルサイクラー付属のリアルタイム解析ソフトが年度内に納品困難になったため、次年度納品とした。
ドイツにおける農業環境政策の理論と実際に関する総合的研究

農業の粗放化政策としてのECの農業環境政策は、92年のEC農政改革により本格的に成立したが、ドイツのバ-デン・ヴュルテンベルク州はECに先行して州独自の農業環境政策を推進してきた。実際の政策は、(1)ビオトープ・ネットワーク事業、(2)水質保全税、(3)市場負担緩和と農耕景観保全の調整金プログラム(MEKA)である。(1)ビオトープ・ネットワーク事業は農地の縁に生物の生息空間(ビオトープ)を創出して、これをネットワークする事業であり、(2)水質保全税は地下水取水井戸の周囲の農地での肥料、農薬の規制により水質改善を目標とする事業であり、(3)MEKAは農地の環境調和的な利用を面として促進する点数制の総合的事業である。いずれの場合も、これらの措置による農業経営の減収分は、直接所得補償の手法により、税金から補填される。農業環境政策の原理は、環境に対する農業の否定的、肯定的外部効果の両側面にもとづいて構成される。多肥料、多農薬、多耕起、大型機械利用の集約的農業がもたらす地下水汚染、種の多様性の減少、土壌侵食、土壌圧縮などの否定的外部効果を減少させ、肯定的外部効果を増加させるのが、農業環境政策の本質である。一般に環境政策は汚染者が対策コストを負担する汚染者原理に立つが、農業環境政策では、受益者原理に立つ。汚染者の特定が困難なこと、自然的生産ゆえに汚染の発生プロセスの管理が困難なこと、農産物価格支持制度ではコストを消費者に転嫁できないことなどが理由である。環境汚染対策としての農業の粗放化政策により発生する経営の損失が対策コストであるが、このコストは農家の環境不使用の受益者としての国民から、直接所得補償の手法で農家に補填される。上述の実際の農業環境政策がいずれも採用している調整金とは、この意味の直接所得補償なのである。ドイツの農業環境政策の柱は、EC共通の【.encircled1.】粗放化、【.encircled2.】休耕に、州独自のプログラムを加えたものである。本研究の主なフィールドのバーデン・ヴュルテンベルク州では、州独自の施策として【.encircled3.】ビオトープ・ネットワーク事業、【.encircled4.】水源税(Wasserpfennig)、【.encircled5.】市場緩和と農耕景観保全の調整金プログラム(MEKAプログラム)があり、これらを合わせた5本が、農業環境政策の柱である。多肥料、多農薬、多耕起、大型機械利用の集約的農業がもたらす地下水汚染、種の多様性の減少、土壌侵食、土壌圧縮などの否定的外部効果を減少させ、肯定的外部効果を増加させるプロセスを促進するのが、農業環境政策の本質である。一般に環境政策の原理は、環境汚染の原因者が対策コストを負担する原因者原理に立つが、農業環境政策では、受益者が対策コストを負担する受益者原理に立つ。原因者の特定が困難なこと、自然的生産ゆえに汚染の発生プロセスの管理が困難なこと、農産物価格保証制度ではコストを需要者に転化できないことなどが理由である。汚染対策としての農業の粗放化施策により発生する経営の損失が対策コストであるが、このコストは農家の環境不使用の受益者としての国民から、直接所得補償の手法で農家に補填される。上述の農業環境政策がいずれも採用している調整金とは、この直接所得補償である。ビオトープ・ネットワーク事業に関しては、昨秋の九州農業経済学会と今春の農村計画学会で口頭報告済み(予定)であり、水源税に関しては今春の日本農業経済学会で口頭報告予定であり、MEKAプログラムに関しては昨春の日本農業経済学会で口頭報告し、その後速報的な小論文を公刊した。

バーデン・ヴュルテンベルク州とホーエンハイム大学からは資料面の支援を得ている。農業の粗放化政策してのECの農業環境政策は、92年のEC農政改革により本格的に成立したが、ドイツのバ-デン・ヴュルテンベルク州はECに先行して州独自の農業環境政策を推進してきた。実際の政策は、(1)ビオトープ・ネットワーク事業、(2)水質保全税、(3)市場負担緩和と農耕景観保全の調整金プログラム(MEKA)である。(1)ビオトープ・ネットワーク事業は農地の縁に生物の生息空間(ビオトープ)を創出して、これをネットワークする事業であり、(2)水質保全税は地下水取水井戸の周囲の農地での肥料、農薬の規制により水質改善を目標とする事業であり、(3)MEKAは農地の環境調和的な利用を面として促進する点数制の総合的事業である。いずれの場合も、これらの措置による農業経営の減収分は、直接所得補償の手法により、税金から補填される。農業環境政策の原理は、環境に対する農業の否定的、肯定的外部効果の両側面にもとづいて構成される。多肥料、多農薬、多耕起、大型機械利用の集約的農業がもたらす地下水汚染、種の多様性の減少、土壌浸食、土壌圧縮などの否定的外部効果を減少させ、肯定的外部効果を増加させるのが、農業環境政策の本質である。一般に環境政策は汚染者が対策コストを負担する汚染者原理に立つが、農業環境政策では、受益者原理に立つ。汚染者の特定が困難なこと、自然的生産ゆえに汚染の発生プロセスの管理が困難なこと、農産物価格支持制度ではコストを消費者に転嫁できないことなどが理由である。環境汚染対策として農業の粗放化政策により発生する経営の損失が対策コストであるが、このコストは農家の環境不使用の受益者としての国民から、直接所得補償の手法で農家に補填される。上述の実際の農業環境政策がいずれも採用している調整金とは、この意味の直接所得補償なのである。
フランスにおける映画保存機関の国内外での連携・役割分担に関する研究

フランスのフィルム・アーカイブ間に見られる連携および役割分担を調査すべく、地方の映画関連施設の機能に着目し、ポンピドゥー・センター・メッス館(メッス)、シネマテーク・ドゥ・トゥールーズ(トゥールーズ)、ナンシー映像保存所(ナンシー)、ジャン・ヴィゴ協会(ペルピニャン)、シネマテーク・ドゥ・コルス(コルシカ島ポルト・ヴェッキオ)の視察、学芸員へのインタビューを行った。またフランス国外においてフランスの複数のフィルム・アーカイブが協力している好例として、カンボジアのボファナ視聴覚センターに対する支援のあり方を調査した。また最終目的として日本の映画保存活動の強化へとつながる連携のあり方を模索するため、日本国内の重要なアーカイブ、福岡市総合図書館、広島市映像文化ライブラリーを視察し、学芸員へのインタビューを行った。日本の映画保存活動のさらなる効率化・強化を最終目的とする本研究では、映画文化振興の先進国フランスのフィルム・アーカイブ間に見られる連携および役割分担を調査すべく、下記作業を行った。1)フランス国立文化遺産研究所視聴覚部門主催のシンポジウム「Archimages09」に参加した。同部門が設立された経緯とシンポジウムのコンセプトを事前にホームページや関連文献から調査し、実際に参加することによって、シンポジウムのプログラム構成やその意義を検討した。2)フランス初の国立美術館分館であるポンピドゥー・センター・メッス館を視察した。都市メッスの変遷およびポンピドゥー・センター分館建設の経緯を事前にホームページや関連文献から調査し、メッス館の内部見学や学芸員へのインタビューにより、詳しい現状や今後の展望について調査した。3)近年の日本の映画保存事情を把握すべく、日本国内の主要映画保存機関である福岡市総合図書館の映画部門と広島市映像文化ライブラリーを視察した。各館内見学および学芸員への質問を通して、各館が行う活動の意義や問題点を知ることができた。4)来年度に計画している、フランスの映画保存機関による対外的な映画保存振興活動についての調査と関連して、カンボジアのボファナ視聴覚センターを視察した。館内見学と学芸員へのインタビューを通して、同センターの活動、およびそれにしてフランスの映像保存機関が行っている全面的なサポートの現状を調査した。日本の映画保存活動のさらなる効率化・強化を最終目的とする本研究では、映画文化振興の先進国フランスのフィルム・アーカイブ間に見られる連携および役割分担を個々の事例とともに研究すべく、下記作業を行った。1)フランスで唯一の国立地方アーカイブであるシネマテーク・ドゥ・トゥールーズ(トゥールーズ)を見学し、国立機関として、地方機関としての性質をそなえた同機関の活動内容について調査した。2)スチル写真の収集にも力を入れているナンシー映像保存所(ナンシー)を見学し、小規模な同機関の周辺地域における役割や、中央のアーカイブとの連携のあり方について、調査した。3)近年「シネマテーク・ユーロ=レジオナル(欧州・地方シネマテーク)」の名を冠するようになったジャン・ヴィゴ協会(ペルピニャン)を見学し、同協会の特殊性を調査するとともに、近年の組織的な変化についても調査した。4)シネマテーク・ドゥ・コルス(コルシカ島)を見学し、保存活動および島内における普及活動にも着目して、同機関の特殊性、近年の変化、そして他の地方アーカイブとのつながりについて調査した。
液状化地盤の流動大変形にともなう被害防止に関する研究

基礎の液状化による構造物の大変形と機能喪失を軽減することが、研究目的である。河川堤防などの盛土を対象として、基礎の地盤改良によって液状化そのものを防止することが実際的ではない状況を想定して、代替索の研究を行った。そこでは液状化の発生そのものは許容しつつ、洪水を防止するという堤防の機能を保全する程度に、変形を軽減することを目標とした。変形、とくに沈下の軽減のために、盛土法尻の地中に自立矢板壁を設けることを考えた。振動台上に設けたゆる詰め砂地盤上に盛土模型と矢板を設置し、加振時の応答や変形を計測した。その結果、まず次のようなことが観測された。1)比較的高周波数で加振した場合、法尻の矢板は盛土基礎の地盤の側方流動を妨げ、その結果、盛土の沈下は軽減される。ただし、法尻付近からの噴砂があること、基礎地盤の圧密体積収縮が存在することのため、沈下を完全に抑制することは出来ない。2)低周波加振では、矢板の変位振幅が著しくなり、盛土との間に亀裂が開いて、そこから大量の噴砂が起こる。その結果盛土もはなはだしく沈下し、矢板壁の効果が失われた。上記2の問題は重大であるので、対策として矢板頭部に抑え盛土をあぶせ、噴砂を妨げる工夫をした。そして新たに実験を行ない、盛土沈下が軽減されることを確かめた。別の工夫として、矢板に排水促進機能を付加する手法がある。これは地中に発生した過剰間隙水圧を速やかに消散させ、基礎の地盤に剛性を回復させ、大変形を防止することを目的としている。実験結果によれば、盛土から見て矢板外側に排水機能を付けても影響範囲が小さく、あまり効果が無かった。しかし内側に排水材を設置すると、上述の噴砂口付近の剛性が保たれ、一種の栓になって噴砂が抑制、沈下が軽減された。さらに盛土天端から矢板壁を二列挿入して上端をタイロッドで結合する工夫も実験した。ある程度の効果はあるものの、法面が防護されていないので崩れやすく、その結果矢板の変形と天端沈下も大きくなることがわかった。地震時の地盤の液状化に伴う土構造物の変位・変形は、構造物に要求されている機能を大なり小なり阻害喪失させる。対策の基本は液状化そのものの防止であるが、たとえば河川堤防のような線状長大な施設では経済的にも機能的にも完璧な液状化防止は不必要である。むしろ、ある程度の液状化発生は許容しつつ機能保持と迅速復旧が可能な程度に、堤体変形を抑制することが望ましい。本研究では振動台上に堤体及びゆる詰め砂地盤の模型を造成し、加振して液状化を発生させ、堤体の変形を観察した。それによって、堤防基礎の液状化層が大変形することが、堤体自身の変形の主因であることを見い出した。次に対策の実験に移り、堤防模型の法尻に地中矢板壁を設置し、これの曲げ剛性によって液状化層の変形と側方への流動とを拘束することを試みた。得られた知見は次のようである。

1)堤体直下の液状化層の側方変位は、鉛直軸に沿って正弦曲線半波長のような形状で分布する。2)液状化層が厚いほど、堤体の沈下は著しい。3)基盤の非液状化層まで貫入するような矢板壁を設置することにより、堤体の沈下をかなり抑制することが可能である。4)但し、基礎の砂層がきわめてゆるい場合には振動による砂の締固め効果(揺すり込み沈下)が甚だしく、矢板壁の効果が薄い.5)揺すり込み沈下を抑制するには、フトンカゴなどを設置して法尻付近の噴砂を妨げるとともに、排水促進材料によって基礎の液状化状態を速やかに終了させることが有望である。基礎の液状化による構造物の大変形と機能喪失を軽減することが、研究目的である。河川堤防などの盛土を対象として、基礎の地盤改良によって液状化そのものを防止することが実際的ではない状況を想定して、代替策の研究を行なった。そこでは液状化の発生そのものは許容しつつ、洪水を防止するという堤防の機能を保全する程度に、変形を軽減することを目標とした。変形、とくに沈下の軽減のために、盛土法尻の地中に自立矢板壁を設けることを考えた。振動台上に設けたゆる詰め砂地盤上に盛土模型と矢板を設置し、加振時の応答や変形を計測した。その結果、まず次のようなことが観測された。1)比較的高周波数で加振した場合、法尻の矢板は盛土基礎の地盤の側方流動を妨げ、その結果、盛土の沈下は軽減される。ただし、法尻付近からの噴砂があること、基礎地盤の圧密体積収縮が存在することのため、沈下を完全に抑制することは出来ない。2)低周波加振では、矢板の変位振幅が著しくなり、盛土との間に亀裂が開いて、そこから大量の噴砂が起こる。その結果盛土もはなはだしく沈下し、矢板壁の効果が失われた。上記2の問題は重大であるので、対策として矢板頭部に抑え盛土をかぶせ、噴砂を妨げる工夫をした。そして新たに実験を行ない、盛土沈下が軽減されること確かめた。別の工夫として、矢板に排水促進機能を付加する手法がある。これは地中に発生した過剰間隙水圧を速やかに消散させ、基礎の地盤に剛性を回復させ、大変形を防止することを目的としている。実験結果によれば、盛土から見て矢板外側に排水機能を付けても影響範囲が小さく、あまり効果が無かった。しかし内側に排水材を設置すると、上述の噴砂口付近の剛性が保たれ、一種の栓になって噴砂が抑制、沈下が軽減された。さらに盛土天端から矢板壁を二列挿入して上端をタイロッドで結合する工法も実験した。ある程度の効果はあるものの、法面が防護されていないので崩れやすく、その結果矢板の変形と天端沈下も大きくなることがわかった。