hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気道アレルギー免疫応答に対するスフィンゴリン脂質系の役割の解明

スフィンゴシン1リン酸(S1P)はスフィンゴシンからスフィンゴシンキナーゼにより産生され、S1P受容体(S1PR)に結合して作用するが、呼吸器領域におけるS1PRの役割や実験動物におけるS1PR阻害剤の役割については詳しく分かっていない。今回我々は、マウスの気道上皮細胞にS1PRのサブタイプのうち1から3が発現していることや、S1Pの刺激でヒトの気道上皮細胞から炎症性サイトカインが分泌されることを明らかにした。また、S1PR2の阻害剤であるJTE013の投与により好酸球性の炎症が抑制されることを明らかにした。以上の結果から、JTE013は気管支喘息の治療薬となり得ると考えられる。スフィンゴシン1リン酸受容体(S1PR)は主に炎症細胞に発現しており、炎症細胞ごとにアイソタイプの発現プロファイルが異なることから、どのS1PRのアイソタイプが気管支喘息に関係しているのかを明らかにすることを目的に実験を行った。そのために、OVA喘息マウスモデルを作成して、S1PRの非選択的阻害剤であるFTY720、S1PR1、3拮抗剤であるVPC23019、S1PR2特異的拮抗薬であるJTE013を投与したところ、いずれも同程度に好酸球性炎症が抑制された。樹状細胞にはS1PRの1から5の全てのアイソタイプが発現している為、樹状細胞の遊走能に与えるS1PRのアイソタイプの関係を調べた。そのために蛍光標識した卵白アルブミン(OVA)を貪食したCD11c陽性細胞が領域リンパ節に移動してくるのを蛍光免疫染色で評価したが、その結果、FTY720では遊走能が低下しているが、JTE013では低下しておらず、別の作用機序で喘息を制御している可能性が考えられた。続いて、S1PRの呼吸器領域における局在について、免疫染色により病理学的に評価を行ったところ、肺胞上皮細胞や気道の上皮細胞でS1PR3が高発現しており、S1PR1が中等度に発現していることが明らかとなった。OVA感作、吸入喘息モデルマウスを用いて、同マウスの肺組織の免疫染色を行ったところ、気道上皮細胞にSPHK(Sphingosine kinase)の発現がみられ、二重染色で粘液の主成分であるMUC5ACとSPHKの発現の共在を認めた。非選択的S1P阻害薬のDMSを用いて、OVA喘息モデルマウスにフック内投与を行ったところ、気道内への浸潤好酸球数の減少を認め、肺胞洗浄液中の好酸球ペロキシダーゼ活性(EPO活性)の低下が認められた。DMS投与群のEPO活性を喘息マウスと比較するとDMS群は44.9±19.1%の低下を認めた。病理組織においても、気道炎症の抑制、杯細胞増生の抑制効果がDMSには認められた。また、DMS投与群ではメサコリンに対する気道過敏性も抑制されていた。気道内への好酸球遊走に関与するサイトカインであるIL-4やIL-13の肺胞洗浄液中の濃度も、DMS投与で抑制された。気道内への好酸球浸潤抑制機序として、S1P受容体を介した血管透過性の変化を考慮したが、DMS投与群と非投与群で、血管透過性には差が認められなかった。医歯薬学本年度に予定していた樹状細胞機能への解析、S1PRの免疫染色による局在解析、治療実験が順調に終了したため。喘息モデルマウスの肺組織を用いた免疫染色によって、SPHKの局在を明らかにし、粘液産生細胞に高発現していることを明らかにした。また、喘息モデルマウスに対するS1P受容体拮抗薬であるDMS投与の実験も、当初の予想通りの結果を得ている。本年度の研究で、呼吸器の上皮細胞にS1PRが発現していることが新たに判明したため、上皮細胞がS1P依存性に喘息を制御している可能性が新たに考えられた。

このことを実証するために、ヒト気道上皮細胞をS1Pで刺激し、分泌されてくる炎症性サイトカインをアレイ解析していく予定である。本年度は研究計画書に示した通り、樹状細胞(抗原提示細胞)に焦点を当て、同細胞の抗原提示能に対するS1P受容体の役割を明らかにするため、樹状細胞の抗原輸送能や抗原提示能についてDMS投与マウスと非投与マウスを用いて検討を進めていく。前年度に十分な評価ができなかったSPHKの活性測定を検討するため、前年度予算の一部を本年度に回させていただいた。本年度は抗原提示能を評価するための実験を予定しているため、FITC標識OVAの作成コストやFITC標識OVAを吸入させたマウス肺標本の作製費用を要する。また、抗原提示能を評価するためAutoMACSを用いた抗原提示細胞の単離、培養を行うため、AutoMacs用抗体や、細胞培養費用に毛研究費を使用する予定である。
大電力マイクロ波によるトカマクプラズマ加熱の分光学的診断

1.米国ローレンスリバーモア国立研究所における自由電子レーザー大電力マイクロ波(140GHz,パルス出力IGW以上)によるトカマクプラズマの電子サイクロトロン共鳴加熱実験(MT計画)で,この大電力マイクロ波がプラズマ中を伝播し,吸収されるように直接観測するため,シュタルク効果を利用した能動的分光計測法によるマイクロ波電場分布計測システムを開発した。この測定法では,プラズマにヘリウム中性粒子ビームを入射し,生成される準安定原子を対象にしてシュタルク効果によるレーザ誘起蛍を観測し,これより電場強度を決定する。自由電子レーザの開発は米国側が担当した。2.第一年度では,本計測法をトカマクプラズマに適用するため米国側の研究者と十分な研究討議を重ね,このプラズマ中のヘリウム中性粒子ビームの励起・電離過程をレート方程式を用いて数値的に調べた。この結果をもとにして計測システムの設計・製作を行った。最終的に決定した計測システムの概要は次のとうりである。へリウム中性粒子ビームは50keVに加速し,ビーム電流は0.2A以上,それにビーム直径はプラズマ中心で約2cmであること。励起用色素レーザーにはエキシマーレーザー励起方式のものを使用すること。レーザー誘起蛍光の分光検出系は二チャンネルとし,同時に二本の異なった誘起蛍光線を観測できること,等である。3.第2年度では,平成2年度に製作した本電場測定装置を組立て,その動作特性をテストした。ヘリウム中性粒子ビーム装置では,ほぼ設計値どおり加速電圧50kVで中性粒子ビーム電流0.2Aのものが得られた。このビーム中に生成された三重項準安定原子密度をレーザー誘起蛍光法で測定した。また入射レーザーによる迷光を避けるため,レーザー波長(389nm,2^3S→3^3P)とは異なった。カスケード蛍光(3^3S→2^3P)を観測して準安定原子密度が求められることも示された。この結果,目標としたマイクロ波電場の測定が本計測システムにより可能であることが認められた。4.第3年度では,MTX計画の実験進行にあわせて,マイクロ波電場計測を行った。最初に,本計測システムの感度較正をするため,トカマク装置のトロイダル磁場(最高6.5T)だけを印加し,これに45keVの中性粒子ビームを入射していわゆるvxB電場(最高96kV/cm)によるモーショナル・シュタルク効果を観測した。色素レーザーの波長を合わせて禁制励起(381nm,2^3S→3^3D)をおこすと上準位3^3Dからの誘起蛍光(587nm線)が明確に観測され,感度較正ができることを示した。5.次に,トカマク装置の真空中(ブラズマは生成せず)に,全く磁場を印加せずFEL(パルス出力は約1GW,パルス幅は25ナノ秒)だけを入射してマイクロ波電場を同様にして測定した。ただし、FELがトカマク装置内部で強い発光を誘発するので,これを背景光として差し引く処理が必要であった。このようにして求めた光信号と上述のvxB電場によるものとを比較し,最終的にFEL電場強度はピーク値で200kV/cmが得られた。これは,トカマク装置の中心で大電力マイクロ波電場をはじめて局所的に直接測定したもので,このマイクロ波がプラズマによって吸収されるようすを明らかにする上でひとつの基準として役立つものである。6.最後に,トカマクプラズマ中にFELを入射してそのマイクロ波電場分布を測定する予定であったが,FEL大電力発振の開発に,多くの技術的困難克服のため長期間を要したので,実験時間が足らなくなり,加えてトカマク装置の運転が平成4年7月末で打ち切られてしまったので,この測定には至らなかった。しかし,トカマクプラズマでの電子サイクロトロン共鳴加熱実験で,マイクロ波電場分布を直接測定する計測システムをはじめて開発し,実際に1GW程度の大電力マイクロ波電場をトカマク装置の中心で測定できたことは,プラズマによるマイクロ波の吸収測定上で基準として役立ち,日米間の国際共同研究として,大きな意義があったと考えられる。

3.第2年度では,平成2年度に製作した本電場測定装置を組立て,その動作特性をテストした。ヘリウム中性粒子ビーム装置では,ほぼ設計値どおり加速電圧50kVで中性粒子ビーム電流0.2Aのものが得られた。このビーム中に生成された三重項準安定原子密度をレーザー誘起蛍光法で測定した。また入射レーザーによる迷光を避けるため,レーザー波長(389nm,2^3S→3^3P)とは異なった。カスケード蛍光(3^3S→2^3P)を観測して準安定原子密度が求められることも示された。この結果,目標としたマイクロ波電場の測定が本計測システムにより可能であることが認められた。4.第3年度では,MTX計画の実験進行にあわせて,マイクロ波電場計測を行った。最初に,本計測システムの感度較正をするため,トカマク装置のトロイダル磁場(最高6.5T)だけを印加し,これに45keVの中性粒子ビームを入射していわゆるvxB電場(最高96kV/cm)によるモーショナル・シュタルク効果を観測した。色素レーザーの波長を合わせて禁制励起(381nm,2^3S→3^3D)をおこすと上準位3^3Dからの誘起蛍光(587nm線)が明確に観測され,感度較正ができることを示した。5.次に,トカマク装置の真空中(ブラズマは生成せず)に,全く磁場を印加せずFEL(パルス出力は約1GW,パルス幅は25ナノ秒)だけを入射してマイクロ波電場を同様にして測定した。ただし、FELがトカマク装置内部で強い発光を誘発するので,これを背景光として差し引く処理が必要であった。このようにして求めた光信号と上述のvxB電場によるものとを比較し,最終的にFEL電場強度はピーク値で200kV/cmが得られた。これは,トカマク装置の中心で大電力マイクロ波電場をはじめて局所的に直接測定したもので,このマイクロ波がプラズマによって吸収されるようすを明らかにする上でひとつの基準として役立つものである。6.最後に,トカマクプラズマ中にFELを入射してそのマイクロ波電場分布を測定する予定であったが,FEL大電力発振の開発に,多くの技術的困難克服のため長期間を要したので,実験時間が足らなくなり,加えてトカマク装置の運転が平成4年7月末で打ち切られてしまったので,この測定には至らなかった。しかし,トカマクプラズマでの電子サイクロトロン共鳴加熱実験で,マイクロ波電場分布を直接測定する計測システムをはじめて開発し,実際に1GW程度の大電力マイクロ波電場をトカマク装置の中心で測定できたことは,プラズマによるマイクロ波の吸収測定上で基準として役立ち,日米間の国際共同研究として,大きな意義があったと考えられる。米国ロ-レンスバ-モア国立研究所において進められている自由電子レ-ザ-によって発生される大電力マイクロ波を用いたトカマクプラズマの加熱及び電流駆動実験(MTX計画)で、プラズマ中のマイクロ波電場を直接計測することを目的として、シュタルク効果を利用した能動的分光計測の準備をしている。今年度は、2回延べ4名の日本側研究者を米国に派遺して、本計測法に関する研究討議と計測装置の設計の打ち合せを行った。計測法についての研究討議では、このマイクロ波電場によるシュタルク効果の他に、高速のHe粒子ビ-ムがトロイダル磁場を横切るために感ずる静電場(予想値:77kV/cm)、ゼ-マン効果によるスペクトル線の分裂、さらには高速粒子ビ-ムを斜めから観測するために生ずるドップラ効果等の評価を行った。
高齢者と家族の「呼び寄せ介護」をめぐる困難の把握と支援プログラムの開発

本研究では、自立生活が困難になりつつある高齢者が子ども世帯と同近居することを求めて転居する「呼び寄せ」が生じる要因を検討した。1)「呼び寄せ」による転出が多いといわれる地域における5年間の追跡調査研究、2)同地域の住民と同地域から「呼び寄せ」により転出した元住民へのインタビュー調査を行った結果、同居子の有無や別居子との関係性、地域環境要因および転出先の住宅入手可能性との関連が示唆された。平成19年度は、主に資料収集と文献レビューを実施した。大都市近郊において「呼び寄せ老人」が高齢転居者に占める出現割合は2050%と少なくないが、その割合は調査により異なっていた。その理由として、対象地域の違いとともに「呼び寄せ老人」の定義の違い、すなわち単に子との同近居を目的として転居する場合と、健康不安や配偶者との死別を契機に転居し子と同近居を開始する場合とが混在しでいることが挙げられた。日本では、「呼び寄せ」を生じさせる要因に関する実証研究はほとんどみられず、地域特性として人口密度増加率の高さが報告されるのみだった。個人特性との関連を検討したものはみられなかった。「呼び寄せ老人」の転居後の適応やその関連要因に関しては、いくつかの研究がみられた。転居後の適応には、転居後の生活様式とともに、転居前の準備が関連することが指摘されていた。しかしいずれも転居後の思い起こしによる横断研究であり、調査対象者の代表性に限界がみられた。また家族への支援の重要性が指摘されているものの、その負担に関する研究はみられなかった。一方、海外でも、日本の「呼び寄せ」に該当すると考えられる、子や親族からの支援を求めての移動(kinship move)が報告されていた。こうした転居を引き起こす要因に関する縦断的研究では、手段的日常生活動作能力の低下や配偶者との死別、住宅非所有、前住地における居住期間の短さが指摘されていた。ただし、受け入れ側である子の特性は考慮されていなかった。「呼び寄せ老人」の適応に関する研究は調べた限りみられなかった。以上から、高齢者と子の特性を考慮した縦断的研究において「呼び寄せ介護」の予測要因を捉えること、「呼び寄せ老人」と家族のニーズを代表性のある標本で把握すること、適応の関連要因を転居後のみならず転居前要因から明らかにすることが重要であることが示唆された。平成20年度は、「呼び寄せ介護」による転出が多いと指摘される中山間地域のうち、中高齢期の転入とその後の転出が多くみられる別荘地域を対象に、1.縦断的調査による居住継続の実態とその関連要因の把握、2.同地域住民対象のフォーカスグループディスカッション(FGD)および個人へのインタビュー、3.元住民へのインタビュー調査を実施した。1.大規模別荘地を抱える自治体の65歳以上男女を対象に1997年に実施した調査の回答者252名とその家族を対象に、居住継続有無および居住中断理由、居住継続希望等に関する質問紙調査を行った。居住継続割合は約4割で推計による全国平均値と比較して低い傾向がみられた。居住継続/転出の関連要因を初回調査で測定した変数との関連から検討した結果、総合的移動能力が居住継続に負の関連を、私的支援および住居設備の整備度が正の関連を示していた。居住継続者の大多数が将来も居住継続を希望していた。2.居住継続意向や居住継続に重要な条件に関するFGD5回、および7名への個人インタビューを実施した。その結果、居住継続を左右する環境要因として、虚弱化した時点での医療機関や商業施設の利便性、交通機関等移動手段の充実、および近隣住民との関係づくりの機会・場所が、個人要因として同居家族の有無、別居子への介護期待が挙げられた。3.同対象地域から過去5年以内に転出し、現在は子ども宅の近くに居住する2名にインタビューを実施した。転出までのプロセスとして、別荘地における生活利便性の低さおよび別居子への将来的な介護期待が背景にあり、加齢に伴い将来の住まい方を考え始めたことを契機とし、別居子からの遠距離介護への遠慮、将来の独居生活への強い不安感、別居子宅近くに住居を確保できる見通しが転出意思決定要因として挙げられた。呼び寄せ後の生活上の課題として、社会活動性の低下および孤独感が挙げられた。「呼び寄せ介護」をめぐる課題を把握するうえで、「呼び寄せ」が生じる背景要因の把握が重要と考えた。そこで「呼び寄せ」による転出が多いといわれる大規模別荘分譲地を抱える自治体を対象に追跡調査を実施した。平成20年度にも東京都老人総合研究所(当時)が平成9年に実施した調査の有効回答者241名を対象に追跡調査を実施している。しかし回収率が約6割弱と低く、死亡か転出か判明できないケースが全体の約3割みられたため、結果に偏りが生じた可能性が考えられた。そこで今年度は異なる調査手法により再度検討を行った。具体的には、同じ241名全員について自治体の協力を得て1997年8月以降の居住継続・死亡および転出を月単位で12年間把握した。1997年の調査時平均年齢は72歳、男性120名であった。

12年後の居住継続割合はおよそ4割であり、昨年度の調査と同様であった。転出と死亡はいずれも約3割みられた。転出先は首都圏が約6割を占めた。男女別に解析すると、男性では死亡が多く、女性では転出が多いという違いがみられた。女性では男性と比較して有意に転出リスクが高く、居住継続が困難な可能性が示唆された。5年未満の転出をイベント発生とし、死亡および居住継続を打ち切りとする生存分析を行ったところ、「女性」の他、1997年調査時点で「同居子なし」「別居子の支援が多い」「見晴らしの良い環境」「温暖でない環境」「近隣に助け合う人が多くない環境」ほど転出リスクが高かった。データの制約上本研究では「呼び寄せ」転居に限定できなかったが、居住中止の背景に別居子との関係の良好さや地域住民との支援関係の希薄さがある可能性が示唆された。高齢期の居住政策を考えるうえで、今後「呼び寄せ」後の高齢者のニーズ把握や、より一般化可能性の高い標本での居住継続とその関連要因の検討が重要と考えられる。
救急・集中治療領域における脳死患者対応の教育システムに関する研究

わが国の救急医療における脳死には、臓器提供を前提とした「法的脳死」と臓器提供に関わらない「一般的脳死」が存在する。法的に死を意味しない一般的脳死は、施設毎の基準により診断される傾向にあり、その質には大きなばらつきが認められている。終末期の一型である一般的脳死は極めて重要な位置にありながら、均質ではない脳死診断が看過されたまま終末期の議論が展開されることは極めて憂慮される事態である。以上の背景から、脳死判定の手技や脳死下臓器提供を軸とした終末期医療の在り方について、医療従事者に対し広く適用可能な、総合的教育機会を設ける。現代の医学水準に沿った均質な脳死判定の実践と、適切な家族対応を教育することにより、終末期における医学的判断の透明性が確保されることを期待する。強固な医師患者間の信頼関係を通じて、より良い終末期医療の提供するための一助とする。課題1教育プログラムおよび教材の開発初年度は、脳死について系統的な学習を可能とする教育プログラムを開発するための情報収集を行うために、国内外の学会参加やセミナーにおける意見交換を行った。日本における脳死という概念の成り立ち、歴史的な解釈の変遷、脳死判定の実践に必須な知識、わが国における終末期医療について検討した。また、標準的テキスト編纂のために、執筆者選定を行い執筆依頼を行った。課題2学習効果の評価法を確立初年度受講前後の学習効果を測るため試験問題を作成した。テーマ毎に重要事項を選択、試験問題を作成した。手技の評価には自己評価法を用い、適切な手法を開発する。試験的に問題を総覧し改訂の要否を検討する。以上の問題はセミナー開催時に評価試験として用い、学習効果の判定に優れているかどうか意見を募る予定である。令和元年度には上記2項目を達成し、より具体的な成果物を提示していく予定である。学会開催時に行われる脳死判定セミナーの参加者に対して受講前後の試験を実施して正解率の変化について統計学的検討を加えたところ、一定の教育効果がパイロット的に認められた。課題として、教育ツールに一貫する理念の設定、標準化テキストの作成を当初の目標とする。このためには国内外の学会発表を継続し、意見交換を行いながら収斂する。現在講義の講師に対し標準的教科書の執筆を依頼している。今後内容の編集作業を行う予定である。脳死に関する国際的議論は数年前より活発になっており、この進捗についても紹介できる内容としていきたい。令和元年度はこれまで収集した情報を活かし、執筆内容を編集して教科書の編纂に取り組む。脳死の理解とその技術的修得を可能にする内容を目指す。同時に教育効果の評価について専門的指導を受け、より洗練された評価法の開発に努める予定である。

同時に教育効果の評価について専門的指導を受け、より洗練された評価法の開発に努める予定である。平成30年度は教科書執筆を各担当者に依頼し、原稿を受領するまでの期間として経過したため、具体的編集の工程は令和元年度に遂行されることとなった。令和元年度の脳死判定セミナーも予定通り実施される。セミナー参加者の試験結果や総合討論において抽出された課題は、今後教育ツールの内容に十分反映させ、実効性のある最終成果物を目指したいと考えている。
シロイヌナズナのホメオボックス遺伝子ANL2の機能解析

本研究では、トランスポゾンの挿入によりアントシアニン合成の異常になった突然変異体から単離されたANTHOCYANINLESS2(ANL2)遺伝子の機能を明らかにする目的で、アントシアニン蓄積の組織レベルでの観察、anl2変異体の形態観察、ANL2遺伝子およびアントシアニン合成系酵素遺伝子の発現、新規の突然変異体の選抜およびそれらの解析をおこない、以下のような結果を得た。野生型のシロイヌナズナでは、花茎や葉の表側(向軸側)では皮層第1層目に、また、葉の裏側(背軸側)では表皮細胞にアントシアニンが蓄積するのに対し、anl2突然変異体では、葉の裏側の表皮細胞でのみアントシアニンの蓄積が見られ、花茎や葉の表側のように皮層第1層でのアントシアニン蓄積は抑制されていることを見いだした。RT-PCR法によりANL2の発現部位を調べたところ、葉、茎、花芽、根のすべての器官で発現していることを示した。PAL、CHS、DFRの発現をノザン法あるいはRT-PCR法で調べたところ、いずれも野生型と大きな差は見られなかった。anl2変異体では根の表皮細胞と皮層細胞の間に余分な細胞が挿入されるという異常な細胞の並び方を示すことを見いだし、これらの細胞は表皮細胞が余分な並層分裂をおこなうことで形成されることを明らかにした。また、anl2変異体では根毛が異所的に形成されることを見いだした。ANL2が根の表皮細胞と何らかの影響を及ぼしていることが考えられるため、根の根毛の形成が異常な突然変異体ttg、gl2、cpcとの二重変異体等を作成しその表現型を調べ、ttgとの二重変異体において根および根毛の成長が抑制されることを見いだした。高速中性子線により突然変異を誘発させたシロイヌナズナからいくつかの変異体候補を単離しその諸性質を調べいくつかの興味深い変異体が得られた。本実験では、トランスポゾンタギングで単離したANL2遺伝子の機能を解析することを目的とした。ANL2遺伝子はホメオボックスを持つ遺伝子であることがわかっている。さらに、予備的観察においてアントシアニンの蓄積部位が、野生型では葉の表側では第2層の葉肉細胞に蓄積するのに対して葉の裏側では表皮細胞に蓄積すること,またanl2変異体においては、葉の裏側でのアントシアニンの蓄積はそれほど影響されないが葉の表側のアントシアニンの蓄積は抑制されることが示されていた。そこで、この観察をさらに確かなものとするため、科研費で購入したマイクロスライサ-を用い、葉、茎、根の切片を作成しより詳細に観察をおこなった。この観察により、アントシアニンの蓄積に関しては予備的観察結果が裏付けされたと同時に、さらにanl2変異体では根の細胞の並び方が異常になるということが明らかになった。このことはANL2がホメオボックス遺伝子であることと合わせて考えると、ANL2が形態形成に関与した遺伝子であることを示唆している。すなわち、ANL2遺伝子は形態形成の過程を通してアントシアニンの部位特異的な蓄積に関与しているが示唆された。アントシアニン合成系酵素であるカルコンシンターゼの発現をノザン法で調べたところ、野生型とほとんど同程度の発現が見られた。ANL2のmRNAは発現量は低いせいかノザン法で検出できなかったため、RT-PCR法による検出を試み実験条件がほぼ確立した。今後各器官等での発現を調べる予定である。また、5'RACE法により転写開始点を同定し、現在ANL2のプロモーターにGUSをつないだ融合遺伝子を導入した植物を作成中である。

シロイヌナズナのアントシアニン蓄積に関与するホメオボックス遺伝子であるANL2の機能を調べるために、まずRT-PCRによりANL2の発現部位を調べた。ANL2は、葉、茎、花芽、根のすべての器官で発現していた。また、同時にアントシアニン合成系の酵素PAL、CHS、DFRの発現をRT-PCRで調べたところ、いずれも野生型と大きな差は見られなかった。さらに、ttg変異体でのANL2の発現も野生型と差が見られなかったことから、TTG遺伝子とは異なった調節機構で作用していることが示唆された。anl2変異体では根の表皮細胞と皮層細胞の間に余分な細胞が挿入されるという異常な形態を示す。この余分な細胞がどの様に形成されてくるかを明らかにするため、根の連続切片を作成し調べたところ、これらの細胞は表皮細胞が並層分裂することで形成されることが明らかになった。また、ANL2が根の表皮細胞に何らかの影響を及ぼしていることが考えられるため、根の根毛の形成が異常な突然変異体ttg、gl2、cpcとの二重変異体を作成しその表現型を調べたが、両方の表現型を足し合わせたような表現型を示した。ただし、ttgとの二重変異体においては、根および根毛の成長が抑制された。この表現型については現在さらに詳しく調べている。ANL2プロモーター領域約2kbをGUS遺伝子に繋ぎその発現を調べた。GUSの発現は根や葉の維管束部分、葉の水孔部分等で見られたが、発現パターンがすべての形質転換体で必ずしも一定しておらず、さらに解析中である。また、ANL2を過剰発現させた形質転換植物を作成し、その表現型も解析中である。ANL2がどの組織で発現しているかをin situハイブリダイゼーション法で調べたところ、ANL2のシグナルは表皮細胞層と表皮直下の細胞層に特異的に見られ、ANL2が表皮や表皮直下の細胞層で機能していることが明かとなった。Anl2変異体では表皮直下の細胞層でのアントシアニン蓄積が特異的に影響を受けることや根の表皮細胞の分裂が異常になることを考え合わせると、ANL2が表皮や表皮直下の組織の特異性の決定に関与している可能性が考えられた。また、ANL2を過剰発現させどのような表現型を示すかによりその機能を探るため、CaMV35Sプロモーターを用いてANL2が恒常的に発現する形質転換植物の作成を試みた。胚発生の段階で異常になったと思われる形質転換植物が数個体得られたが、それらの形質転換体は正常に発育しないためそれ以上の解析が困難であった。しかし、この結果よりANL2遺伝子が発生や形態形成に重要な働きをしていることが推測された。さらに、高速中性子線により突然変異を誘発させたシロイヌナズナからいくつかの変異体候補を単離しその諸性質を調べた。今後、これらの変異体とanl2変異体との関係、ゲノムプロジェクトにより明かとなっているANL2相同遺伝子とANL2との関係を調べることにより、植物の形態形成におけるANL2の機能が明らかになると思われる。
生活環境の展示保全によるエコミュージアムに関する建築計画的研究

現在全国各地で展開されつつあるエコミュージアムの構想について、各種文献により実施主体のリストアップをおこなった。さらに実施している自治体に対しては調査票を送り、その具体的資料を収集した。典型的ないくつかの自治体に関しては、実地訪問調査を行い、実際の運営状況の観察を行うとともに、運営と施設に関する詳細な資料を収集した。現状では、まだ様々な構想が試行的段階にある実情が明らかになった。また、生活環境保全に対する意識の分析を試みた。エコミュージアム構想を進めつつある山村において、住民が集落や町並みに関する地域の文化、自然遺産をどの程度認識し、保存意識を持っているのか、について調査し、地区・年齢・世代などによる違い等を明らかにした。この分析に関しては、日本建築学会で発表を行った。次に、具体的なエコミュージアムの展示施設の特性として、実物大展示による学習が可能であるという点に注目し、実物大展示に対する観覧行為の分析を通じて、展示施設計画の基礎的な知見を得るための調査を行った。具体的には、生活環境資源となる建築物として民家園を取り上げ、その展示空間における観覧行為の実態を観察により捉え、分析をおこなった。通常の公開保存民家の外側からだけの観覧行為と、特別に囲炉裏の火入れ、床上公開などを行った場合の観覧行為の特性の違いを明らかにした。この結果、これら特別な展示手法は、民家の間取りにより少しの差は生じるが、概ね学習効果の高まる観覧行為につながる点を指摘した。
学習機能の導入による制御系の自動設計

ステップ状に変化する入力が印加されるサーボ系において,行き過ぎがなく,かつ速応性の優れた過渡特性を実現するための制御手法としてポジョカスト制御が従来からよく知られている.ところが,この手法はあらかじめ決められた入力に対しオフラインで最適目標値を計算しておくことを前提にしており,実用上からは数々の制約をうけることになる.これに対して,著者等はこれまでに,速度信号をバンバン要素を通して入力端にフィードバックすることによって,入力波形の切替えのタイミングを自動的に求めることを提案した.更にシステムの伝達関数が未知の場合であっても目標値が一定の場合は,フィードバックパスのバンバン素子の高さに関する最適値は,試行を系統的に繰り返すことで学習的に求められることを見い出し,実用化に向けての検討をすすめてきた.以上の結果をふまえ,本制御手法をさらに広く適用しようとする場合,なお残された問題点は,目標値の高さが変化する系においては変化に応じて,そのつどバンバン素子の最適な高さを設定し直さなければならない点である.このプロセスは入力の高さを検出しこれに応じてシステムを調整することに相当し,フィードフォワード的な手法といえる.ところが,今回,モータの最大速度が入力ステップの高さに関する情報を持つことに注目し,速度帰還パスにモータ速度の最大値を記憶させる特性をもたせ,これとバンバン素子のもつ機能とを組み合わせることによって,自動的に最適値が設定できることを見い出した.さらにこの考え方の実用化にあたっては,速度帰還パスに簡単なヒステリシス要素を挿入するだけでよく実現が極めて容易であることも分かった.この考え方をクレーンの振れ止め制御に適用した結果極めて良い制御効果を得ることができた.ステップ状に変化する入力が印加されるサーボ系において,行き過ぎがなく,かつ速応性の優れた過渡特性を実現するための制御手法としてポジョカスト制御が従来からよく知られている.ところが,この手法はあらかじめ決められた入力に対しオフラインで最適目標値を計算しておくことを前提にしており,実用上からは数々の制約をうけることになる.これに対して,著者等はこれまでに,速度信号をバンバン要素を通して入力端にフィードバックすることによって,入力波形の切替えのタイミングを自動的に求めることを提案した.更にシステムの伝達関数が未知の場合であっても目標値が一定の場合は,フィードバックパスのバンバン素子の高さに関する最適値は,試行を系統的に繰り返すことで学習的に求められることを見い出し,実用化に向けての検討をすすめてきた.以上の結果をふまえ,本制御手法をさらに広く適用しようとする場合,なお残された問題点は,目標値の高さが変化する系においては変化に応じて,そのつどバンバン素子の最適な高さを設定し直さなければならない点である.このプロセスは入力の高さを検出しこれに応じてシステムを調整することに相当し,フィードフォワード的な手法といえる.ところが,今回,モータの最大速度が入力ステップの高さに関する情報を持つことに注目し,速度帰還パスにモータ速度の最大値を記憶させる特性をもたせ,これとバンバン素子のもつ機能とを組み合わせることによって,自動的に最適値が設定できることを見い出した.さらにこの考え方の実用化にあたっては,速度帰還パスに簡単なヒステリシス要素を挿入するだけでよく実現が極めて容易であることも分かった.この考え方をクレーンの振れ止め制御に適用した結果極めて良い制御効果を得ることができた.ステップ状に変化する入力が印加される系において、行き過ぎがなくかつ速応性の優れた応答を得るために、入力波形を操作し系の出力が極大になった瞬間に目標値を切り替えて有限時間整定応答を実現する制御手法が従来からポジキャスト法として、よく知られている。この手法は入力波形を直接操作する点でフィードフォワード的な方法といえる。これに対して、本研究者等は速度フィードバックパスにバンバン要素を挿入しこれを通して速度信号を入力にフィードバックすることにより入力波形の切り替えのタイミングが自動的にもとまることを指摘し、さらにフィードバックパスのバンバン素子の高さは、目標値が一定の場合、最適値が試行を繰り返すことで学習的に求まることを見い出し実用化にあたっての検討をすすめてきた。この結果、本制御手法は1個こ入力ルスに対して常に一定角度の回転が対応するステッピングモータの制御に対してきわめて有効であることをあきらかにした。以上の結果をふまえ、本制御手法をさらに広く適用する場合になを残された問題点は、目標値が変化する系の場合、目標値を検出しこれに応じて、そのつどバンバン素子の高さの最適値を設定し直さなければならないという点であった。このプロセスは入力を検出しこれに応じてシステムを調整することに相当しフィードフォワード手法といえる。ところが、今回モータ速度の最大値は入力ステップの高さに関する情報を持つことに注目し速度帰還パスに速度のピークホールド特性をもたせ、これとバンバン素子を組み合わせることによって自動的に最適値が設定できることを見い出し、この考え方をDCサーボモータ制御系に応用した結果優れた補償法であることを確認することができた。
耐pH高活性を備えた新種のプラストシアニンのX線結晶構造解析と構造機能相関

低いpH下でも高活性を保つ全く新規な光合成電子伝達である、シダ植物由来プラストシアニン(PC)について、pH4.5での酸化体および還元体のX線構造解析をそれぞれ1.7A、1.8A分解能で行った。その特異な低pH耐性は、中心金属である銅イオンに配位するHis87のイミダゾール環と、すぐ隣に位置するPhe12の芳香環との間のπ-πスタッキング相互作用にあることが判明した。12番目のアミノ酸は全植物由来PCでLeu12であり、このアミノ酸置換が耐pH高活性と特に深く関係することが分かった。なお、全ブルー鋼蛋白質の中でも配位構造にπ-πスタッキング相互作用が見られたのは初めての報告例である(J.Biol.Chem.,1999,in press)。一方、還元の際の構造変化については、電子伝達経路の1つと考えられているTyr83に水素結合しているGIu59が、プロトン化して側鎖がフリップすることが分かった(Submitted toBiochem.)。また、植物の進化に関する知見を得るため、PCの分子進化について検討を加える目的で、高等植物マンテマ由来PCの野生型および変異体(J.Biochem.,1999,in prcss).緑藻UIVa pertusa由来PC(J.Biol.Chem.,1999,in press)、ラン藻由来PCの酸化体および還元体(Biochem.,1999,in press)のX線構造解析を、それぞれ、2.0A、1.75A.1.6A、1.9A、1.8A分解能で解析した。通常PCの4番目と5番目のβ-ストランドの間には半巻きのα-へリックスがあるが、この部分のアミノ酸配列の相同性が著しく低く、ヘリックスの長さがラン藻やシダ植物由来のPCでは長く、Gly49の保存性と関係することが分かった。PCはその電子供与体であるCytochromeb_6/f複合体を酸性パッチ付近で認識する。高等植物および緑藻由来PCで特に酸性パッチの保存性が高く、7残基の酸性アミノ酸で構成されるが、シダ植物およびラン藻類由来PCでは2残基で、しかも塩基性アミノ酸で中和されていた。ラン藻および一部の緑藻では、Cytochrome b_6/f複合体から光化学系Iへの電子伝達過程はPCとチトクロムC_6が相補的な役割を果たす一方で、高等植物ではPCのみが担うことから、進化の過程で酸性パッチの獲得がPCの進化にとって必須であったことが推測された。プラストシアニンは、シアノバクテリアから高等植物にいたる光合成生物に広く分布しており、チラコイド膜のCytb6/f複合体のCytfから電子を受け取り、光化学系I反応中心複合体のP700へ電子を供与する光エネルギー変化反応に必須の水溶性蛋白質である。一般に還元状態でpHが5.0以下になると徐々に電子伝達活性を失い4.0以下では全く失活することが知られている。とこらが、本研究で取り扱ったオシダ由来プラストシアニンは、長野県八千穂村高原地帯に生息するオシダより精製したものであるが、その[Fe (CN)_6]^<3->に対する酸化反応の2次速度定数は、pHが5以下に下げても変化しないどころか、むしろ活性が上がることが判った。つまり、本蛋白質は、「耐酸性を有した新種のプラストシアニン」であることが判明した。オシダDryopteris crassirhizoma由来の新種のプラストシアニンのX線構造解析を1.7Å分解能で行った。その結果、シダ植物由来のプラストシアニンの銅イオンの配位子であるHis37のイミダゾール環とフェニルアルアラニンのベンゼン環との間に「π-πスタッキング相互作用」があることが判明し、これが低いpHでも高活性を保持する原因であることが明らかとなった。金属イオンの配位子に直接スタッキングする例は、全ての金属蛋白質で2例目、また全てのブルー銅蛋白質では初めての報告例であり、8th International Congress on Bioinorganic Chemistry (ICBIC;第8回国際生物無機化学、1997 7/27-8/1、日本横浜)でも高い評価を得た。また、植物の進化に関する知見を得るため、PCの分子進化について検討を加える目的で、高等植物マンテマ由来PCの野生型および変異体(J.Biochem.,1999,in prcss).緑藻UIVa pertusa

由来PC(J.Biol.Chem.,1999,in press)、ラン藻由来PCの酸化体および還元体(Biochem.,1999,in press)のX線構造解析を、それぞれ、2.0A、1.75A.1.6A、1.9A、1.8A分解能で解析した。通常PCの4番目と5番目のβ-ストランドの間には半巻きのα-へリックスがあるが、この部分のアミノ酸配列の相同性が著しく低く、ヘリックスの長さがラン藻やシダ植物由来のPCでは長く、Gly49の保存性と関係することが分かった。PCはその電子供与体であるCytochromeb_6/f複合体を酸性パッチ付近で認識する。高等植物および緑藻由来PCで特に酸性パッチの保存性が高く、7残基の酸性アミノ酸で構成されるが、シダ植物およびラン藻類由来PCでは2残基で、しかも塩基性アミノ酸で中和されていた。ラン藻および一部の緑藻では、Cytochrome b_6/f複合体から光化学系Iへの電子伝達過程はPCとチトクロムC_6が相補的な役割を果たす一方で、高等植物ではPCのみが担うことから、進化の過程で酸性パッチの獲得がPCの進化にとって必須であったことが推測された。
グラフト多孔性膜に担持した抽出試薬による高効率な貴金属精製

特定の金属化学種と相互作用するように分子設計された抽出試薬を用いることによって,分離材料に高い金属選択性を与えることができる。本研究では,精密ろ過膜として工業利用されている多孔性中空糸膜(細孔径は0.4 μm,膜厚は1 mm)を基材膜とし,放射線グラフト重合法によって疎水性の高分子鎖を細孔表面に付与し,疎水性膜を作製した。多孔性基材に付与されたグラフト鎖は,その片端が細孔表面に固定され,別の片端が自由に伸びているためフレキシブルな環境を提供する。このグラフト鎖の作り出す空間を金属イオンの抽出相として利用し,高効率に貴金属イオンを精製できることを実証した。本研究麺は、多孔性基材の細孔表面に長さ1μm程度の疎水性グラフト鎖(接ぎ木高分子)を付与し、溶媒抽出法で用いられている抽出試薬である塩化トリーオクチルメチルアンモニウム(Aliquat 336)を担持した。多孔性基材に付与されたグラフト鎖は,その片端が細孔表面に固定され,別の片端が自由に伸びている。このゲラフト鎖のつくりだす空間を貴金属イオンの抽出相として利用した。多孔性基材とじて,細孔径0.4μmの多孔性膜(精密濾過用に市販されている中空糸膜)を採用した。まず,この多孔性中空糸膜に電子線を照射してラジカルを生成させ,エポキシ基を有するモノマー(ここではグリシジルメタクリレート)に浸漬することによって細孔表面にグラフト鎖を付与した。つぎに,グラフト鎖へ高密度にAliquat 336を担持するために,ヒトロキシペンチルアミノ基およびオクタデシルアミノ基をグラフト鎖へ等モル導入した。得られた膜を抽出試薬溶液に浸漬し,グラフト鎖へAliquat 336を担持した。ヒトロキシペンチルアミノ基は,正電荷をもっAliquat 336を静電的に引き寄せてグラフト鎖空間へ取り込み,オクタデシルアミノ基はAliquat 336を疎水性相互作用によりグラフト鎖空間へ保持する役割を分担する。パラジウム水溶液をAliquat 336担持多孔性膜に透過させたところ,03mol-Pd/kgのAliquat 336を回収できた。また,担持されたAliquat 336の大部分がパラジウムの吸着に寄与していることがわかった。細孔表面に付与したグラフト鎖が,Aliquat 336のもつ金属吸着能力を損なうことなく、高密度に抽出試薬を配列できるフレキシブルな環境を提供したためでる。本研究では,精密ろ過膜として工業利用されている多孔性中空糸膜(細孔径は0.4μm,膜厚は1mm)を基材膜とし,放射線グラフト重合法によって疎水性の高分子鎖を細孔表面に付与し,疎水性膜を作製した。このグラフト鎖の作り出す空間を金属イオンの抽出相として利用した。抽出試薬が分子内に荷電基を有している場合,反対の電荷をもつ官能基をグラフト鎖へ導入することによって,抽出試薬とグラフト鎖との間に静電相互作用が生じ,抽出試薬をグラフト鎖間に担持できる。これまで,リン酸基およびアミノ基を有する抽出試薬をグラフト鎖間へ高密度に担持した。しかしながら,tri-n-octylphosphine oxide(TOPO)のように中性の抽出試薬は,グラフト鎖間へ取り込むことができず,細孔の目詰まりの原因となった。そこで,多孔性膜へ付与したグラフト鎖の上部を親水化し,下部を疎水化することによって,TOPOを担持する空間をつくるとともに目詰まりを防ぐことを考えた。親水基としてはジオール基を,疎水基として,オクタデカンチオール(C_<18>H_<37>S-)基を採用した。グラフト鎖上部に配置したジオール基は,細孔内部に凝集したTOPOとグラフト鎖との結合を弱める効果があり,TOPO担持後に純水を透過させることによって容易にTOPOが除去され,高い透水性を達成した。C_<18>H_<37>S基は,グラフト鎖間へ浸透したTOPOと疎水性相互作用することによって,TOPOをグラフト鎖間に安定に保持した。モデル金属を膜に透過させると,担持したすべてのTOPOが金属を配位したことから,高効率に金属を捕捉できることがわかった。

特定の金属化学種に配位する官能基と炭素鎖から成る分子(抽出試薬)を多孔体の細孔表面へ保持することによって,多孔体に高い金属選択性が与えられ,金属回収用材料として利用できる。本研究では,多孔性膜の細孔表面へ疎水性の高分子鎖をブラシ状に付与し,疎水性相互作用によって高分子鎖間へ抽出試薬を保持して,貴金属や希土類元素の回収に適用した。これまで,精密ろ過膜として利用されている多孔性中空糸膜を基材とし,溶媒抽出法で用いられている抽出試薬,塩化トリーオクチルメチルアンモニウム(Aliquat 336),トリーオクチルホスフィンオキシド(TOPO),ジ(2-エチルヘキシル)リン酸(HDEHP)を担持した分離膜を作成して,貴金属の高速回収を実証した。今年度は,液体透過性能および物理強度を向上させるため,シート状の多孔体(厚さ2mm,平均細孔径1.0μm,空孔率75%)を基材として採用した。また,操作の単純化のため,シートを直径13mmのディスク状に切り出して,市販の化学分離用カートリッジに充填した。HDEHPを担持したシートの透水性能は,HDEHPを担持した多孔性中空糸膜の10-30倍向上した。また,担持量および金属の吸着容量は,多孔性中空糸膜と同等以上であった。これは,ブラシ状に付与された高分子鎖がつくりだす空間に高密度に抽出試薬を担持できたためである。HDEHPを担持したシートを海水中の希土類元素の濃縮に適用した。500mLの海水を20分で処理できた。本シートの適用によってpptレベルの希土類元素を迅速に濃縮できたことから,簡便な濃縮操作を実現する新しい分離材料として期待できる。
走行列車から軌道の力学状態を推定する手法の理論的検討

平成29年度に導出したレール軸力推定式では,レールたわみをEulerばりで表し,道床から作用する拘束力(道床横抵抗力)をレールに沿って連続的に分布する線形バネで近似した.これらの近似が軸力推定に及ぼす影響を調べるために,精緻な数値軌道モデルを構築した.具体的には,レールたわみにせん断変形の影響を考慮したTimoshenkoばりモデルを採用し,拘束力をまくらぎ離散支持モデルで表現した.さらに,道床横抵抗力に非弾性履歴特性を加味した.以上のモデル化の下,軸力作用に伴う軌道通り変位(横たわみ)の擬似測定データを,数値シミュレーション結果にノイズを付加して作成し,軸力推定法を適用した.その結果,Eulerばりによるレールたわみ近似や,連続バネによる道床横抵抗力の近似などは,軸力の推定結果に影響しないことがわかった.さらに,道床横抵抗力に空間的バラツキを設定したが,平均値の1/2程度の変動幅であれば,如何なる波長の変動成分であっても推定結果には影響しないことがわかった.なお,道床横抵抗力における非弾性特性についてのみ,軸力推定で用いる通り変位に関するスペクトル比を下方へ平行移動させる効果が認められた.ただし,スペクトル比の切片の値は軸力推定では用いないため,結果には影響を及ぼさないことがわかった.続いて,気温と日射によるレール温度変化をシミュレートし,これによる日夜の軸力変動と,それに伴う通り変位の変化の再現解析を実施した.これにより,レール設定時(敷設時)からの長期間にわたる軌道変形履歴を求め,得られた擬似測定データより軸力推定を試みた.その結果,本推定で必要となる測定のうち,2回目を最も軌道座屈の危険性が高まる真夏の正午過ぎに設定した場合,当該時刻の作用軸力が比較的精度良く推定できることを見出した.ほぼ当初計画のとおり,レール軸力推定式の導出の際に用いた簡易軌道モデルと,実軌道が有する様々な条件との乖離が,レール軸力の推定結果に及ぼす影響について明らかにすることができた.さらに,その結果,一年間のうち最もレール軸力が大きくなり座屈の危険性が増す真夏の正午過ぎにおける軸力が,本推定法により比較的精度良く推定可能であることがわかった.このことは,レール軸力の把握が最も必要とされる状況下において,本手法が有効に機能することを示唆する結果であり,本年度に得た最大の成果である.なお,当初計画では,鉄道事業者の協力の下,軌道通り変位測定区間を対象に,レール軸力の相対変動を連続測定し,さらに,まくらぎの引き抜き試験より道床横抵抗力を測定する予定としていた.しかし,本測定に適う線区の選定が困難とのことで,測定は実現できていない.そのため,現在は過去の測定データなど,入手可能なデータの提供について,検討を依頼中である.以上のとおり,実測データについては現場の制約などもあり,必ずしも順調に進捗してはいないが,研究の中心となる精緻な軌道モデルに基づく軸力推定法の適用可能性に関する検討自体は,当初の想定以上の成果を得ることができた.よって,平成30年度についてはおおむね当初計画どおり順調に進展していると判断した.列車に搭載した検測装置による通り変位測定では,10m弦正矢と呼ばれるデータに変換したものが出力される.計画当初では,当該データから通り変位データを復元する手法を検討して,そこから道床横抵抗力を求める手法の構築を予定していた.しかし,これまでの研究により,軸力推定に用いるレール通り変位データには,S/N比の比較的大きな波数範囲である12(1/m)のものを使用することが適切であるとの結論を得た.なお,10m弦正矢データでは1.25(1/m)前後の波数成分が欠落するため,当該測定データから12(1/m)の波数範囲の通り変位データを復元することはできない.そのため,平成29年度には,検測装置より通り変位データを直接抽出する場合を前提に検討を行った.なお,平成30年度に行った研究により,軌道の様々な条件がレール軸力推定に及ぼす影響を明らかにすることができた.その際にはレール軸力を軌道長手方向に一定と仮定していた.しかし,実際には日陰・日向の各区間で軸力が大きく変動することが過去の研究で確認されており,その様な条件下での推定可能性についても検討する必要がある.その他,レール種別(50kgNと60kgレール)を始め,通り変位の測定区間長や,初期通り変位の大きさや波形(標準偏差や距離相関)などが推定精度に及ぼす影響などが,未検討事項となっている.そこで,最終年度となる本年度は,レール軸力推定法の実用化において重要と考えられるこれらの未確認事項について,数値実験を通してさらなる検討を行う.また,同様に道床横抵抗力推定への影響についても調べる.加えて,鉄道事業者が保有する軌道検測データを提供いただき,それを対象とした本推定法の適用可能性について検討する.左右レールとまくらぎとの連成を考慮した軌道モデルを対象に,レール軸力推定式を軌道のつり合い条件式のFourier変換から導出した.この式は,二つの時刻において測定された通り変位に関するスペクトル比が,その時の軸力を係数に含む波数の4次関数で与えられることを示すものである.また,軌道モデルにより数値実験を行い,本手法によって理論上軸力推定可能であることを確認した.次に,通り変位測定データのノイズ除去について,ベイズ推定法に基づくものを幾つか検討した.その結果,粒子法による推定法が最適であるとの結論を得た.

具体的には,連続する二つの通り変位測定時刻における軸力と道床横剛性を未知量として,これらに様々な値を設定した場合の上述の4次関数と,ノイズを含む通り変位データに関するスペクトル比との適合度を評価して,未知量の事後確率分布を求め,その期待値より推定を行った.数値実験を通して,軌道管理上要求される精度を確保し得る通り変位やノイズレベルおよび粒子数について調べた.その結果,比較的大きな通り変位を有する軌道であれば,現在の測定精度下でも軸力推定可能であることがわかった.なお,現在は10m弦正矢と呼ばれる量を測っている.このスペクトルは波長5m以下の通り変位成分を破棄しているが,当該成分がノイズの影響を受けにくく,10m弦正矢ではなく通り変位自体の測定が望ましいことがわかった.また,上述の手法により軸力と道床横剛性とが推定された場合を前提として,通り変位データから弾性たわみ成分を除去した初期通り変位を求める手法を,ベイズ推定法に基づき構成した.また,一旦初期通り変位が得られれば,軌道のつり合い方程式より道床横抵抗力分布が評価可能であることもわかった.数値実験を通し,提案法により適切に推定可能であることを確認した.当初計画のとおり,レール軸力および,軌道の初期通り変位とバラストからまくらぎに作用する道床横抵抗力分布とを対象とした推定法の定式化を終えた.なお,測定データに含まれるノイズへの対処法について,当初は変分ベイズ因子分析と呼ばれる手法が有力と考えていた.しかし,定式化も含め検討した結果,同じベイズ推定法の一つである粒子法が最適であるとの結論に至った.ただし,当該法の下で,軌道管理上要求される精度を確保し得る通り変位やノイズレベルなどを明らかにすることができ,当初の目的を達成できた.以上より,H29年度についてはおおむね当初計画どおり順調に進展していると判断した.平成29年度に導出したレール軸力推定式では,レールたわみをEulerばりで表し,道床から作用する拘束力(道床横抵抗力)をレールに沿って連続的に分布する線形バネで近似した.これらの近似が軸力推定に及ぼす影響を調べるために,精緻な数値軌道モデルを構築した.具体的には,レールたわみにせん断変形の影響を考慮したTimoshenkoばりモデルを採用し,拘束力をまくらぎ離散支持モデルで表現した.さらに,道床横抵抗力に非弾性履歴特性を加味した.以上のモデル化の下,軸力作用に伴う軌道通り変位(横たわみ)の擬似測定データを,数値シミュレーション結果にノイズを付加して作成し,軸力推定法を適用した.その結果,Eulerばりによるレールたわみ近似や,連続バネによる道床横抵抗力の近似などは,軸力の推定結果に影響しないことがわかった.さらに,道床横抵抗力に空間的バラツキを設定したが,平均値の1/2程度の変動幅であれば,如何なる波長の変動成分であっても推定結果には影響しないことがわかった.なお,道床横抵抗力における非弾性特性についてのみ,軸力推定で用いる通り変位に関するスペクトル比を下方へ平行移動させる効果が認められた.ただし,スペクトル比の切片の値は軸力推定では用いないため,結果には影響を及ぼさないことがわかった.続いて,気温と日射によるレール温度変化をシミュレートし,これによる日夜の軸力変動と,それに伴う通り変位の変化の再現解析を実施した.これにより,レール設定時(敷設時)からの長期間にわたる軌道変形履歴を求め,得られた擬似測定データより軸力推定を試みた.