hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変形に伴って変化するRC造耐震壁の損傷程度と耐震性能評価

本研究では壁のさらなる損傷低減を目的とし,アンボンドプレキャストプレストレストコンクリート(以下アンボンドPCaPC)及び縦スリットの技術を適用した3体の壁試験体で静的載荷実験を行った実験結果を用いて損傷評価を行った。具体的には,製作方法(一体打ち,PCaPC),縦スリットの有無を実験変数として実験を行い,各種限界状態を規定する指標に基づき損傷評価を行った。得られた知見を以下にまとめる。・RC一体打ちで,中央にスリットを設けた試験体では,対角せん断ひび割れや端部での圧壊といった損傷を低減させることができ,縦スリットの損傷低減性能を確認した。・PCaPC化した試験体では,RC一体打ちの試験体と同等のモーメント耐力を有しながら,曲げひび割れやせん断ひび割れといった損傷を大幅に低減させることができ,PCaの損傷低減性能を確認した。また,ファイバーモデルとせん断モデルを組み合わせた数値解析を行い,曲げ破壊するせん断耐力壁24体の終局時変形性能を安全側に再現することができることを確認した.同じモデルで,ひび割れ,降伏,最大耐力時の変形性能も予測し,荷重変形関係の包絡線と履歴復元力特性を十分な精度で再現することができた.以上の結果から,様々な断面形状を有する耐震壁の曲げ破壊時における耐震安全性を確認する手法を提案できた.本研究では,方立壁の損傷低減及び構造性能改善を目指した試験体10体程度の載荷実験を実施した。また,地震後の継続使用性に関する評価方法案を示し,本実験の損傷データに基づき継続使用性評価について考察した。1RC増設壁及びUFCパネルにより補強した2体では,既存部と補強部が終始良好な一体性を示し,総ひび割れ長さや通常補修が必要となる幅0.2mm以上のひび割れ長さも大幅に低減できた。2壁端部に拘束領域を有する2体でも,総ひび割れ長さや通常補修が必要となる幅0.2mm以上のひび割れ長さも大幅に低減された。34体ともコンクリート剥落率はR=1/100radサイクルまでごくわずかであった.当初の研究計画にそって,順調に研究を進めている.計画通り,耐震壁試験体実験2体と要素試験体4体の載荷実験を行った.解析モデルは,ファイバーモデルを用いた曲げ解析による耐震壁の終局状態予測,有限要素法による損傷の進展状況把握であり,おおむね計画通りの進捗状況である.27年度が最終年度であるため、記入しない。建築構造・材料耐震壁の使用限界状態および修復限界状態における損傷評価法については,過去2年間に実験した壁および壁脚要素実験の結果解析を進め,数値モデルを開発する.過去2年間に開発した有限要素モデルを用いて,連層耐震壁モデル実験の結果を追跡する.特に,耐震壁脚部のひび割れ後に引張降伏した鉄筋が圧縮側で座屈,さらに引張破断するなどの終局状態を予測できる方法を提案する.鉄筋付着とコンクリートに関するポストピークモデルを用いることで,耐震壁が損傷するに従って周辺架構への応力伝達機構が変化する様子を捕らえ,せん断滑りやロッキングによって変化するエネルギー消費効果を再現可能な数値モデルをより洗練する.耐震壁の損傷に関しては,昨年行った耐震壁実験の数値モデル解析を進める.東日本大震災で被災した建築物の中には,構造体の損傷がそれほど大きくなかったにも関わらず,非耐力壁の損傷が顕著であったために,修復の予算などを理由に復旧を断念し,取り壊された事例も存在した。こういった状況が発生する背景としては,非耐力壁の変形と損傷に関する情報が現状では極めて少なく,構造計算時に非耐力壁に発生しうる損傷を設計者がイメージしづらいことが考えられる。
ゆらぎ誘起力-効果を用いた反強誘電性液晶のダイナミクスの研究

反強誘電性液晶は高速応答・高コントラストディスプレイ用材料として期待され,多種多様な材料が合成されてきた.これに伴い,新しい相および新しい現象が相次いで発見されている.本研究の主な目的はまだ未知な点の多いSmC_α*相転移におけるソフトモードの観測を行なうことである.ただし,このソフトモードは通常の誘電率測定,光散乱法では観測することができない.そこで本研究では,ゆらぎによって誘起されたカー効果の測定および非線型誘電率測定によってその観測を試みた.結果として,実験的にこれらを観測することに初めて成功した.さらに,ランジュバン方程式をガウス近似のもとで解き,理論的にもこのような現象が起こることを示すとともに,実験結果を解析するためのカー効果および非線型誘電応答に対する表式を得た.実験結果をこの表式により解析し,ソフトモードの緩和周波数等の温度依存性を得ることができた.また,ポッケルス効果および線型誘電率からソフトモードに繋がるブランチのブリルアンゾーン中心におけるモード(分極を誘起するので強誘電的モードと呼ばれる)の緩和周波数等の温度依存性も求めた.これらの結果より,温度変化に対して緩和周波数がキュリー・ワイス的な振る舞いをするソフトモードが存在することが確かめられた.さらに,SmA相においてはソフトモードブランチが転移点に近付くと形を変えずに下がってくることが明らかになった.このことは,相転移は各層内で起こり,層間の相互作用は層の相互の分子配向方向を決めるという我々が提案した離散型モデルの正当性を示している.また,本研究の理論に基づいて反強誘電性液晶におけるゆらぎ誘起カー効果および非線型誘電率の解析法が確立された.反強誘電性液晶は高速応答・高コントラストディスプレイ用材料として期待され,多種多様な材料が合成されてきた.これに伴い,新しい相および新しい現象が相次いで発見されている.本研究の主な目的はまだ未知な点の多いSmC_α*相転移におけるソフトモードの観測を行なうことである.ただし,このソフトモードは通常の誘電率測定,光散乱法では観測することができない.そこで本研究では,ゆらぎによって誘起されたカー効果の測定および非線型誘電率測定によってその観測を試みた.結果として,実験的にこれらを観測することに初めて成功した.さらに,ランジュバン方程式をガウス近似のもとで解き,理論的にもこのような現象が起こることを示すとともに,実験結果を解析するためのカー効果および非線型誘電応答に対する表式を得た.実験結果をこの表式により解析し,ソフトモードの緩和周波数等の温度依存性を得ることができた.また,ポッケルス効果および線型誘電率からソフトモードに繋がるブランチのブリルアンゾーン中心におけるモード(分極を誘起するので強誘電的モードと呼ばれる)の緩和周波数等の温度依存性も求めた.これらの結果より,温度変化に対して緩和周波数がキュリー・ワイス的な振る舞いをするソフトモードが存在することが確かめられた.さらに,SmA相においてはソフトモードブランチが転移点に近付くと形を変えずに下がってくることが明らかになった.このことは,相転移は各層内で起こり,層間の相互作用は層の相互の分子配向方向を決めるという我々が提案した離散型モデルの正当性を示している.また,本研究の理論に基づいて反強誘電性液晶におけるゆらぎ誘起カー効果および非線型誘電率の解析法が確立された.本研究では反強誘電性液晶の副次相におけるダイナミクスを解明することを目的とする.平成12年度においては,まず電気光学測定を行なった.その結果,反強誘電性液晶の代表的副次相のSmC_α^*相においてSmA相からの相転移と関係したソフトモードが観測された.Landau-Khalatnikov方程式より実験結果を解析する式を導出し,ソフトモードの緩和周波数の温度依存性を求め,我々の提案した離散モデルを基に考察した結果,SmA相からSmC_α^*相への相転移は3重臨界点に近いことがわかった.また,3次の非線型誘電率測定も行なった.電気光学測定と同様にSmC_α^*相においてソフトモードが観測されたが,さらにSmA相においても転移点近傍ではソフトモードが観測された.共鳴X線散乱測定の結果より,SmC_α^*相は周期が非常に短いSmC^*相的な構造をとっていることがわかっている.したがって,ソフトモードはスメクチックブリルアンゾーンの一般の点に位置し,巨視的分極を生じないため通常観測はできない.しかし,転移点近傍ではゆらぎにより局所的にSmC^*相の構造ができ,非線型誘電率測定によりソフトモードが観測可能になることを本研究により示した.さらに,Langevin方程式を解くことにより,実験結果からソフトモードの緩和周波数を求めることに成功し,SmA-SmC_α^*相転移がソフトモードの凍結により引き起こされることを初めて明確に示した.反強誘電性液晶は高速応答・高コントラストディスプレイ用材料として期待され,多種多様な材料が合成されてきた.これに伴い,新しい相および新しい現象が相次いで発見されている.本研究の主な目的は未知な点の多いSmCa^*相転移におけるソフトモードの観測を行なうことである.ただし,このソフトモードは通常の誘電率測定,光散乱法では観測することができない.そこで本研究では,ゆらぎによって誘起されたカー効果の測定および非線型誘電率測定によってその観測を試みた.

平成12年度にSmA相においてソフトモードを観測することに初めて成功したが,平成13年度は実験結果をランジュバン方程式を基に詳細に解析した.その結果,ソフトモードの緩和周波数等の温度依存性を得ることができた.また,ポッケルス効果および線型誘電率からソフトモードに繋がるブランチのブリルアンゾーン中心におけるモード(分極を誘起するので強誘電的モードと呼ばれる)の緩和周波数等の温度依存性も求めた.これらの結果より,温度変化に対して緩和周波数がキュリー・ワイス的な振る舞いをするソフトモードが存在することが確かめられた.さらに,SmA相においてはソフトモードブランチが転移点に近付くと形を変えずに下がってくることが明らかになった.このことは,相転移は各層内で起こり,層間の相互作用は層の相互の分子配向方向を決めるという我々が提案した離散型モデルの正当性を示している.また,本研究の理論に基づいて反強誘電性液晶におけるゆらぎ誘起カー効果および非線型誘電率の解析法が確立された.
電磁ポテンシャルの導入による回路・電磁界混合解析

回路の物理設計を行うためにはその電磁気学的な性質を考慮した回路解析が必要である。しかしながら,従来の数値電磁界解析手法は回路解析との親和性に乏しく、逆に、電磁界を回路素子で表現して回路解析を行う方法では電磁界を見ることができない欠点がある。この解決のため,本研究では電磁ポテンシャルの導入,非線形回路素子の容積の考慮など様々な観点から検討を行い,電磁界解析における回路素子の取り扱いについて新たな手法を提案した。本手法に基づいて,回路シミュレータと電磁界解析手法として知られているFDTD法を結合した所,回路・電磁界混合解析が双方の柔軟性を損なうことなく,効率良く実行できることが確認できた。回路の物理設計を行うためには電磁気学的な性質を考慮した回路解析が必要となる。しかしながら、従来の数値電磁界解析手法は回路解析との親和性が乏しく、また,電磁界を回路素子で表現して回路解析を行う方法では電磁界を見ることができない欠点があった。本研究では、回路、電磁界双方の解析の自由度を最大限に活かす手法の検討を行う。電磁界解析の回路解析への親和性を高めるために、電界、磁界の解析に加えて、電磁ポテンシャルを計算する解析手法の提案を行った。FDTD法を用いて、電界、磁界、ベクトル/スカラポテンシャルを求める方法を検討した。まず、基本方程式として、アンペアの法則、ファラデーの法則、ローレンツゲージdivA+εμdφ/dt=0、E=ーdA/dtーgrad φを用いた。ここで、Aはベクトルポテンシャル、φはスカラポテンシャル、εは誘電率、μは透磁率、Eは電界である。アンペアの法則には電流密度Jが含まれており、これを新たに導入したオームの法則J=σ(ーgrad φ)(J:電流密度、σ:導電率)で置く。FDTD法におけるYeeの格子に対して、ベクトルポテンシャル、スカラポテンシャルを同様に配置する。次に、時間領域において数値積分法を適用し、(電界、スカラポテンシャル)、(磁界、ベクトルポテンシャル)を時間間隔で半ステップずつずらしながら時間応答を求めた。電界、磁界の計算については新たなオームの法則を導入する以外は変更がないため、吸収境界条件には通常のPML(Perfect Matched Layer)を用いた。提案手法を評価するために、通常のオームの法則J=σE(J:電流密度、σ:導電率、E:電界)を用いた方法と提案手法の比較を行った。本年度は(株)半導体理工学センターと共同開発した回路シミュレータFALCONを用いて、回路と電磁界を混合して解析する手法について検討を行った。電磁界解析と回路解析の混合は非線形デバイスで終端された大規模RLC回路を効率良く解析する方法に基づく。この方法では、CMOS回路が含まれる非線形部分と大規模なRLC回路に対応する線形部分を分割し解析を行っている。非線形部分の回路規模は線形部分に比べ非常に小さいことが仮定されており、解析時間は線形部分の解析に依存する。電磁界と回路の混合解析を行うために、上記のRLC回路を電磁界解析におけるFDTD法に対応させて解析を行う方法を検討した。FDTD法における電界、磁界をそれぞれ積分することによって電圧、電流を求め、回路側の応答を得る方法について検討を行った。数値計算を行ったところ、効率良く解析を行うことができた。さらに、電磁界解析において非線形素子の容積を考慮する方法についても検討を行った。従来の電磁界解析法では、素子が非線形となる場合にはその容積を考慮することが困難であったが、提案手法によりこの問題を解決した。昨年度の実施項目として、電磁ポテンシャルを用いた散乱行列の計算法が課題として残されていた。この検討のため、詳細な文献調査を行った。その結果、電磁ポテンシャルが求められても、散乱行列の計算に必要となる電流にはその結果が反映されないことが分った。ゆえに、散乱行列の計算には電磁ポテンシャルは利用できないことが判明した。回路の物理設計を行うためにはその電磁気学的な性質を考慮した回路解析が必要となる。しかしながら、従来の数値電磁界解析手法は回路解析との親和性が乏しく、逆に、電磁界を回路素子で表現して回路解析を行う方法では電磁界を見ることができない欠点がある。本研究では、回路、電磁界双方の解析の自由度を最大限に活かす新たな手法の提案を行った。まず、電磁界解析の回路解析への親和性を高めるために、電界、磁界の解析に加えて、電磁ポテンシャルを計算する手法について検討を行った。しかしながら,電磁ポテンシャルの回路解析に及ぼす影響は非常に小さく,回路及び電磁界解析の結合には利用できないことが分かった。その後,従来研究で開発した回路シミュレータFALCONと電磁界解析を結合する方法について検討を行った。最終年度では電磁界解析部分の効率化を達成するために,近年,並列計算機環境として注目されているXeon Phiを用いた電磁界解析の効率化について検討を行った。しかしながら,Xeon Phiを用いた電磁界解析は,最新のCPUを用いた場合に比べ,演算効率が劣ることが分かった。そこで,方向性を再び変え,最新のCPUを用いていかに回路・電磁界混合解析を行うかについて検討を行った。まず,前年度に非線形素子の容積を考慮する電磁界解析手法の提案を行ったが,これを並列計算機環境に実装する方法について2つの提案を行った。1つめの方法では,共有メモリ型の計算機で有利であるOpenMPを用いた。2つ目の方法では,分散メモリ型の計算機に適したMPIを用いた実装を行った。

さらに,FALCONと電磁界解析を直接結合するために,回路解析に基づいた手法を新たに提案した。そして,OpenMP及びMPIそれぞれのプロトコルを用いてFALCONと直接結合を行い,提案手法の有効性について検証を行った。回路の物理設計を行うためにはその電磁気学的な性質を考慮した回路解析が必要である。しかしながら,従来の数値電磁界解析手法は回路解析との親和性に乏しく、逆に、電磁界を回路素子で表現して回路解析を行う方法では電磁界を見ることができない欠点がある。この解決のため,本研究では電磁ポテンシャルの導入,非線形回路素子の容積の考慮など様々な観点から検討を行い,電磁界解析における回路素子の取り扱いについて新たな手法を提案した。本手法に基づいて,回路シミュレータと電磁界解析手法として知られているFDTD法を結合した所,回路・電磁界混合解析が双方の柔軟性を損なうことなく,効率良く実行できることが確認できた。本年度の実施計画では、FDTD法に基づいた電磁界解析部分を並列化する予定であった。そこで、通常の共有メモリ型の計算機上への実装としてOpenMPを用いた並列化を行ったが、分散メモリ型の計算機間通信を用いる方法については、他の実施項目に多くの時間が必要であり実施できなかった。そこで、次年度、この検討を行う。電子情報工学研究計画では、最終年度は本年度に開発を行ったOpenMPによる並列化ソフトウェアの評価を行うことになっていた。さらに、電磁界解析部分のGPUによる並列化を行うことになっていた。しかしながら、GPUに関する情報を集めたところ、回路解析で用いられているFALCONはGPUとの親和性が乏しいことが分った。FALCONでは数値演算パッケージとして、インテル・マス・カーネルライブラリを用いているが、GPUと共にこのライブラリを使用できないことが分った。そこで、方針を変更してインテル社が提供しているXeon Phiプロセッサの利用を検討する。Xeon PhiはGPUと同様に多くの計算コアを有しているため、演算効率に優れていている特徴を持つ。さらに、インテル・マス・カーネルライブラリの利用も可能であるため、本研究が行う電磁界・回路の混合解析には最適である。それゆ、Xeon Phiプロセッサを搭載したワークステーションを購入し、混合解析ツールの開発を行いその評価を行う。また、本年度実施できなかった分散メモリ型の計算機間通信を用いた電磁界解析部分の並列化についても検討を行う。当初の計画では,新たに提案した数値電磁解析法を用いて散乱行列の計算法の検討を行う予定であった。しかしながら,数値電磁解析法の確認に予想よりも多くの時間が必要であったため,散乱行列については基本的な方法論の検討までで,数値例による確認までは実施できなかった。請求額と使用額で僅かな差が生じたため。実施できなかった散乱行列の計算法については,以下の考えに基づいて次年度実施する。アンペアの法則の方程式に外部電流及び抵抗を接続して解析を行い,時間領域における散乱行列の値を計算する。得られたデータをFFTによって周波数領域に変換する。
mRNAキャッピング酵素の構造と機能

真核細胞mRNAの5′末端に存在するキャップ構造(m7GpppNm-)の形成には少くとも4種類の一連の酵素活性が関与する.我々は,このうち,キャップ構造の基本骨格(G(5′)pppN-)の形成を触媒するキャッピング酵素を種々の真核生物から精製し,それがmRNAグラニル酸転移酵素(GTase)とRNA5′-トリ木スファターゼ(TPase)の両活性から構成されていることを明らかにしてきた.本年度は,キャッピング酵素の構造と機能をさらに解明するために酵母(Saccharomyces cerevisiae)のキャッピング酵素遺伝子について研究を行い以下の成果を得た.(1)酵母キャッピング酵素はα(52KDa)β(80KDa)2種類のサブユニットから成り, αがGTaseを, βがTRase活性を担う. λgtllを発現ベクターとする酵母染色体遺伝子ライブラリーを酵母キャッピング酵素に対する抗体をプローブにスクリーニングし,ポジティブクローンを得た.epitape selectionを用いて,これがGTase遺伝子を含むことを示した.(2)このクローンは約3.5Kbの酵母DNAが押入されてあり,塩基配列の分析からその中に約52.8kDaと50.9kDaのタンパク質をそれぞれコードしうる2つのopenreading frame(ORF)が存在することを明らかにした.(3)大腸菌内における遺伝子発現の実験から52.8KDaのタンパク質をコードするORFがGTase遺伝子であると同定した.(4)遺伝子の一次構造の解析ならびに酵母GTase mRNAのノザンプロット分析の結果から,酵母キャッピング酵素のα, βサブユニットはそれぞれ独立した遺伝子によってコードされていることが明らかとなった.この事実は, GTaseとTPaseが一本のポリペプチド鎖上にドメインとして存在する動物細胞のキャッピング酵素と比較して興味深い.(5)酵母における遺伝子破壊の実験から, GTase遺伝子は酵母の生育にとって必須であることを明らかとした.真核細胞mRNAの5′末端に存在するキャップ構造(m7GpppNm-)の形成には少くとも4種類の一連の酵素活性が関与する.我々は,このうち,キャップ構造の基本骨格(G(5′)pppN-)の形成を触媒するキャッピング酵素を種々の真核生物から精製し,それがmRNAグラニル酸転移酵素(GTase)とRNA5′-トリ木スファターゼ(TPase)の両活性から構成されていることを明らかにしてきた.本年度は,キャッピング酵素の構造と機能をさらに解明するために酵母(Saccharomyces cerevisiae)のキャッピング酵素遺伝子について研究を行い以下の成果を得た.(1)酵母キャッピング酵素はα(52KDa)β(80KDa)2種類のサブユニットから成り, αがGTaseを, βがTRase活性を担う. λgtllを発現ベクターとする酵母染色体遺伝子ライブラリーを酵母キャッピング酵素に対する抗体をプローブにスクリーニングし,ポジティブクローンを得た.epitape selectionを用いて,これがGTase遺伝子を含むことを示した.(2)このクローンは約3.5Kbの酵母DNAが押入されてあり,塩基配列の分析からその中に約52.8kDaと50.9kDaのタンパク質をそれぞれコードしうる2つのopenreading frame(ORF)が存在することを明らかにした.(3)大腸菌内における遺伝子発現の実験から52.8KDaのタンパク質をコードするORFがGTase遺伝子であると同定した.(4)遺伝子の一次構造の解析ならびに酵母GTase mRNAのノザンプロット分析の結果から,酵母キャッピング酵素のα, βサブユニットはそれぞれ独立した遺伝子によってコードされていることが明らかとなった.この事実は, GTaseとTPaseが一本のポリペプチド鎖上にドメインとして存在する動物細胞のキャッピング酵素と比較して興味深い.(5)酵母における遺伝子破壊の実験から, GTase遺伝子は酵母の生育にとって必須であることを明らかとした.
土砂災害警戒避難システムのソフト化に関する研究

本研究課題は、土砂災害の軽減防止のために、実効性のある警戒避難システムを構築することである。そのサブシステムとして(1)土砂災害に関する気象情報システム、(2)気象条件による警戒・避難情報、(3)崩壊予測システム、(4)警戒避難情報管理システムについて、研究を進めた。各項目の研究成果は、次のようである。(1)土砂災害に関する気象情報システムとして、地上降雨情報についてインターネットを利用してリアルタイムで豪雨を表示するシステムを開発し、その利用実態を調査した。また、地域での気象情報システムの事例について、調査検討した。(2)気象条件による警戒・避難情報については、インターネット警戒避難情報を目的とした土砂災害発生のメソスケール気象条件を明らかにし、短時間降雨予測をもとにした土砂災害基準雨量算定方法を明らかにした。(3)土砂災害予測システムでは、表層崩壊発生予測手法について、データベース構築のための情報取得方法を検討し、事例調査を行った。また、崩土による災害危険範囲の予測モデルを開発した。さらに、広域崩壊予測モデル(統計モデル)と狭域崩壊予測モデル(物理モデル)を組み合わせた新たな土砂災害警戒避難のためのモデルを開発し、事例適用によって検証した。(4)警戒避難情報管理システムとして、本研究グループで土砂災害警戒避難の判定を行うための、双方向の雨量観測情報収集・伝達システムを作成し、事例検証を行った。また、双方向型の警戒避難情報システムを開発した。本年度における研究は、(1)土砂災害データベース作成、(2)気象予測・気象情報伝達、(3)土砂災害予測、(4)センサー・通信システム技術の開発、(5)警戒避難情報管理システムをサブ・テーマとして設定した。各サブ・テーマの研究実績は次のようである。(1)土砂災害のデータベースとして、地域を鹿児島県、高知県、愛媛県重信川流域に設定し、土砂災害発生の「日時・場所・種類・規模」、「発生災害地点に最も近い観測点での発生日の1時間雨量」を項目として、データを収集することとした。県単位で既に整理されているデータについては、研究用に提供を依頼した。(2)気象予測については、中国地方東部における気象パターン(台風・前線)ごとの土砂災害発生予測システムを作成し、ホームページで公開した。(3)土砂災害予測では、広域崩壊予測モデル(統計モデル)、狭域崩壊予測モデル(物理モデル)、を区別し、広域から狭域への切り替えシステムとして整理した。狭域物理モデルを用いて予測するための「物理量(土層厚、透水係数、土質強度定数など)」を簡易に推定する方法を検討した。(4)センサー・通信システムとして、携帯電話を用いて、降雨情報を双方向型で情報を制御、管理し、通信するシステムの作成し、試作を開始した。(5)情報管理システムとして、本研究グループで土砂災害警戒避難の判定を行うための、情報収集・伝達システムのフロー図を検討し、作成した。本年度における研究は、1.土砂災害データベースの構築、2.気象予測・気象情報による警戒情報伝達、3.土砂災害危険度予測、4.双方向型通信システム技術の実用化開発、5.警戒避難情報管理システムをサブ・テーマとして設定した。1.収集された鹿児島県の土砂災害データベースをもとに、危険降雨予測、崩壊発生予測、危険度判定の方法を検討した。2.気象予測による危険情報伝達については、中国地方東部における気象パターン(台風・前線)ごとの土砂災害危険予測システムと同様の方法で、九州南部地域について作成した。また、インターネットを活用したリアルタイムの豪雨表示システムを開発した。3.土砂災害予測では、狭域物理モデルへの「物理量(土層厚、透水係数、土質強度定数など)」の入力情報について、現地簡易貫入試験を用いて簡易に行う方法を開発した。4.センサー・通信システムとして、携帯電話をキー局として、PHSを観測局とする降雨情報を双方向型で制御、管理し、通信するシステムを開発し、実用化に向けて現地試験を開始した。5.情報管理システムとして、本研究グループで土砂災害警戒避難の判定を行うための、情報収集・伝達システムについて、危険現場調査、および行政管理当局、警戒避難実施者等の調査を行い、システムの改良を検討した。最終年度における研究は、

(1)土砂災害に関する気象情報システム、(2)気象条件による警戒・避難情報、(3)崩壊予測システム、(4)警戒避難情報管理システムについて、とりまとめを行った。各項目のとりまとめの研究実績は次のようである。(1)土砂災害に関する気象情報システムとして、地上降雨情報についてインターネットを利用してリアルタイムで豪雨を表示するシステムを開発し、その利用実態を調査した。また、地域での気象情報システムの事例調査を行った。(2)気象条件による警戒・避難情報については、インターネット警戒避難情報を目的とした土砂災害発生のメソスケール気象条件を明らかにし、短時間降雨予測をもとにした土砂災害基準雨量について検討を加えた。(3)土砂災害予測システムでは、表層崩壊発生予測手法について、データベース構築のための情報取得方法を検討し、事例調査を行った。また、崩土による災害危険範囲を予測モデルを開発した。さらに、広域崩壊予測モデル(統計モデル)と狭域崩壊予測モデル(物理モデル)を組み合わせた新たな土砂災害警戒避難のためのモデルを開発し、事例適用を行った。(4)警戒避難情報管理システムとして、本研究グループで土砂災害警戒避難の判定を行うための、双方向の雨量観測情報収集・伝達システムを作成し、事例検証を行った。また、双方向型の警戒避難情報システムの開発を行った。さらに、本研究全体をとりまとめた研究成果を公表するために、出版用目次に基づく文部科学省研究成果刊行助成金申請のための原稿を作成した。
禁教時代のキリシタン集落形成に関する研究

文久2年(1862)の外海地区佐賀領飛地絵図の内容を参考にして、現地で照合することにより、キリシタン禁教時代における少ない家屋数・小墓地・血縁による単位集落構造、及び、明治以降の集落の継続方向とカトリック集落方向の分化過程について明らかにした。また集落に点在する多数の石積み民家を調べることで、近世のネリベイ形式から近代のド・ロ壁形式へ、石積み民家の建築技術が変遷したことを明らかにした。このことで、江戸期にキリシタン集落が存在したことを物的構成から裏付け、石積み集落の文化的景観の顕在化に役立てた。(1)キリシタン集落形成のうち、石積み建造物(ネリベイ建物)について23年度にまとめた。従来、外海のネリベイ建物の由来は不明であったが、幕末期には存在し、明治に入りド・ロ神父以前と以後の2系統に分かれたことを建築技術的変遷として明らかにし発表した。また卒業研究で未発表だが、外海以外の西彼杵半島全体のネリベイ建物の分布調査から、分布が半島の結晶片岩地質層と関連することを突きとめ、先の技術的変遷の考えが正しいことを裏付けた。(2)対象とした石積み建造物のある外海地域は、「長崎市外海の石積集落景観」として国の重要文化的景観に平成24年9月19日選定となり、技術的変遷の研究成果は、24年度報告書「長崎市外海の石積集落景観保存調査報告書」の一部としてまとめられた。(3)文久2年絵図等の照合作業により、幕末期のキリシタン集落における家屋、墓地、道等の位置特定が可能となり、これらの集落構成要素について分析を開始した。まず、家屋と墓地のまとまりについて、佐賀領飛地のキリシタン集落においては家屋群と墓地が小集団的にまとまり集落を形成するが、これは隣接の大村領にない集落形成の特徴であることを明らかにし、24年度論文にまとめた。また、特定できた幕末期のキリシタン墓地の立地分析から、集落の上の林地に小墓地を形成する傾向を明らかにし、明治期になってもこうした小墓地の形成が継承されたことを論文にまとめた。25年度建築学会大会論文で発表する。25年度は、外海地域の文久2年絵図と現在の地図を照合作業することで、絵図記載の家屋、墓地等の集落構成要素や藩領境の現地特定を可能とした。これまであいまいな存在であった禁教時代の集落形成の解明に取り組み、日本建築学会の研究報告等で発表した。また、『新長崎市史第三巻近代編』で、幕末から明治にかけて、キリスト教布教が都市部から周辺部に及ぶ形成過程について、長崎外国人居留地の果たした役割、国際関係と地域形成史の面から明らかにした。照合作業から、大村領では一般的な大集落・大墓地による地区を形成したのに対し、キリシタン集落のあった深堀領では小集落・小墓地による集落を形成し、対照的な様相であったこと。また墓碑年代から大村領では立墓、佐賀領では伏墓のように、当時は全く別々の墓碑景観が存在し、今日のように混在した状況でなかったことが判明した。さらに深堀領の墓地環境は、林地、畑地、辻道の場合が多く、集落上手の林地に墓地をつくるのが典型的で、明治期になっても近世の小墓地形成が続いたことを明らかにした。次に集落の位置確定ができたことから、文久2年絵図(1862)、御境絵図(1844)での家屋数の増減から、街道型、拠点型、開拓型、拡大型という集落形成の動きを把握した。当初の街道集落や拠点集落では比較的大きな辻墓がみられ、後になると小集落・小墓地にまとまる開拓集落が形成された。このように、キリシタン集落地域では初期と後期で立地環境が異なることを明らかにした。以上のように、キリシタン集落形成の独自性についてそれぞれ例証を示し、その集落景観の顕在化をはかり意義付けした。平成23年度研究計画のうち、文献調査については、集落単位に関係する字(あざ)の史料として「西彼杵郡村郷名字帳」(長崎歴史文化博物館収蔵)をデータ化し、字の領域図がないため字図史料(明治昭和前期)を入手し、字図を含めたリストを作成した。このことで、外海地区唯一の史料である草野氏作成の1/2000字図について原資料からの検討もでき、一部に修正作業を加えるまでとなり、次年度からの精度の高い集落単位や集落構成の分析に重要な判断材料になるとみている。絵地図史料調査については、文久2年(1863)絵図の精度の良さから試みた集落図と地籍図とを重ねる手法が、地元の垣内地区の潜伏キリシタン長墓墓碑群の墓地発見や範囲特定に貢献し、調査手法の意義が認められた(2012.1.20朝日新聞等、2012.3「日本キリシタン墓碑総覧」大石一久編集)。

石積み建造物調査については、卒業論文、及び24年度文化的景観計画策定報告書に掲載予定の実績段階であるが、これまで未調査の西彼杵半島北部の石積み建造物調査を実施し、半島中央部の結晶片岩地層地帯と重なる固有の分布構造であることを明らかにした。分布範囲を確認したことで、石積み建造物の種類や特徴が浮き彫りになり、平戸、五島、南シナ海等周辺の石積み文化圏との関連性をみる上で意義がある。また、代表的な石積み建築架構の実測調査により、「西彼杵半島におけるネリベイ建物の技術的変遷について」(日本建築学会九州支部研究報告第51号)として論文をまとめ学会に発表した。柱梁による木造住宅の日本伝統文化の中で、石積みによる住居建築が存在したことを建築技術的に実証したことに意義がある。これらは、近世のキリシタン集落形成との関連性や、地域の文化的景観による地域づくりを進める上で重要である。(1)最終年度の26年度は、外海地域の墓地調査で1年間延長して、墓碑銘と集落のつながりを究めるため「名字」について分析を試みた。試行錯誤の結果、『文久2年絵図』の墓地と家屋について、『明治期字図』の所有者名をあてはめて分析したところ、同姓集団の分布のまとまりが明瞭に表れることが明らかとなった。さらに同集団は近くに墓地を所有したことも明らかになった。このことは禁教時代に小規模集落が形成される元と考えられ、同時代におけるキリシタン集落形成の特徴であったことが導かれた。(2)研究期間全体を通じた研究の成果の具体的内容としては、雑誌論文1編、学会発表5編、図書2点を刊行した。研究の遂行のために、外海町のネリベイ建築、外海町南部の墓地調査、『文久2年絵図』の家屋位置についてリストを作成した。外海の『文久2年絵図』の発見により、これまで不明とされてきた禁教時代のキリシタン集落について、集落を形成する石造の住居、伏墓墓地、社会的まとまりを対象として、現地の遺構等と擦り合わせることにより禁教時代の顕在化であることを明らかにしたことに研究の意義がある。(3)禁教時代のキリシタン集落景観が今日の外海地方に残ることを具体的に実証してきた。このことで、近世において石積みの組積造文化があったこと、檀家制度の集落と対極をなす司祭不在の小規模集落の文化構造が形成されたことが明らかとなり、希少ながら近世日本の歴史的文化遺産として残ることの重要性に光をあてた。都市史、都市計画(1)文献調査は、研究の各課題に応じ進行できている・・・・・キリシタン集落の歴史的な位置付けの必要性から、外国側、日本側の資料の中で位置付けるよう努めている。入手困難なものもあるが、長崎歴史文化博物館、大村市立史料館の南蛮文庫(松田毅一氏寄贈図書)が利用でき、数多くの文献類に接することができている。(2)地籍図データと絵図資料の照合作業(3)石積み建造物・境界構成物の分布図、についてほぼ完了した・・・・・照合作業はパソコン上で作業可能となり、研究作業が独自に進められる環境をつくり、次の(4)(5)(6)の照合作業を24年度から開始している。23年度の推進方策で載せたキリシタン集落形成をテーマとした研究会は、必要に応じ研究交流を進める程度とした。また、石積み建造物のうち、西彼杵半島におけるネリベイ建物の分布図を作成した。境界構成物については、小さくて現地判別等の困難が予想され、境界線の確認はできているので、図面上の照合調査に留めた。(4)痕跡状況調査(5)キリシタン集落と石積み建造物の関係の整理(6)近世から明治期の集落変遷、についてはそれぞれ半分程度完了した・・・・・
アミノ酸の種類が減少した生体分子システムの構築

本研究の目的は、遺伝暗号に焦点をあてた構成的アプローチによって、生命を構成するために20種類のアミノ酸全てが必要かという疑問を追求することにある。また本研究は、生体システムの個々の要素を人工進化させた後に組み合わせることで、再びシステムが構築可能であるか、という、構成的アプローチを支える合成技術の最先端の問題を追及するものでもある。研究代表者は、これまでに、特定のアミノ酸、例えば本来トリプトファンを指定するUGGコドンがアラニンに翻訳されるために、どのような遺伝子からもトリプトファンを含まない19種類のアミノ酸のみによって構成されるタンパク質が翻訳される系を確立している。本研究ではまず、この系を活用し、20種類のアミノ酸からなる野生型MS2の感染タンパク質、複製タンパク質、キャプシド形成タンパク質それぞれに対して、本来トリプトファンに翻訳されるUGGコドンがAlaに翻訳されるような「単純化」遺伝暗号表を用いて変異導入と選択を繰り返し、20種類のアミノ酸からなるタンパク質と同等の活性を持ちかつトリプトファンを含まない変異体を得ることを目標とした。一連の研究の結果、複数のタンパク質について、単純化遺伝暗号によって翻訳された場合には活性を持つ一方、普遍遺伝暗号で翻訳された場合には活性を示さない遺伝子を作成することができた。これらのタンパク質を組み合わせてゆくことで、特定のアミノ酸を含まない生命システムが構築可能であると考えられる。さらに遺伝子を単純化遺伝暗号専用とすることを試みた。まず、各遺伝子について、無細胞タンパク質合成系での発現系を構築した。また、トリプトファンを含まない19アミノ酸からなるタンパク質の合成実験過程において、単純化遺伝暗号専用となる遺伝子を見出すことができた。
三次元仮想空間上でのWeb情報統合に関する研究

三次元仮想空間に関連するWWW情報を反映させ,擬人化エージェントを用いて案内するWeb情報統合システムの構築に必要な技術として,三次元仮想空間上のオブジェクトとエージェントのふるまいを記述するスクリプト言語AVSML,人間同士の対話を学習する会話エージェント,話速可変チャットや複数のエージェントを利用した非言語インタフェース, Semantic Web情報生成と利用インタフェース,などを開発した.三次元仮想空間に関連するWWW情報を反映させ,擬人化エージェントを用いて案内するWeb情報統合システムの構築に必要な技術として,三次元仮想空間上のオブジェクトとエージェントのふるまいを記述するスクリプト言語AVSML,人間同士の対話を学習する会話エージェント,話速可変チャットや複数のエージェントを利用した非言語インタフェース, Semantic Web情報生成と利用インタフェース,などを開発した.三次元仮想空間上でWeb情報統合を行うための具体的なプラットフォームとしてVKSC(Virtual Kobe Sanda Campus)システムを実現した.VKSCは関西学院大学神戸三田キャンパスを三次元仮想空間上に構築し,その上でキャラクタエージェントを用いてキャンパス案内をするシステムである.VKSCではインターネット上に公開されている関西学院大学理工学部に関するWeb情報とリンクさせることで,VKSCを構成するオブジェクトやエージェントのふるまいを動的に変化させることが可能である.VKSCを実現するために以下の項目に取り組んだ.(1)VRプラットフォームの構築三次元仮想空間構築ツールであるソリッドスペース社のOmegaSpace上に仮想キャンパスとそのガイドを行うキャラクタエージェントを構築した.さらに音声認識,音声生成モジュールを組み込むことにより,エージェントは利用者と対話的にインタラクションすることが可能になった.エージェントの振る舞いや三次元仮想空間の変化を容易に記述できるようにJavaによる情報提示クラスライブラリを構築した.(2)VR空間とWeb情報の関連付けVKSC内のオブジェクトはインターネット上のWeb情報に応じて動的に変化する.システムがWeb情報を理解可能にするためにSemantic Web技術を用いた.情報提供者が容易にSemantic Web情報を発信できるツールとしてSemantic Wikiシステムを開発した.(3)魅力的なキャラクタエージェントの構築VKSCでは利用者はエージェントによって三次元仮想空間をガイドされる.エージェントが利用者に対してより魅力的な存在となるように,その外見に対する基礎的研究の一つとして,主観年齢推定に関する研究を行った.昨年度構築した三次元仮想空間プラットフォームVKSC(Virtual Kobe Sanda Campus)をベースとしてWeb情報統合システムの構築を進めた.VKSCは関西学院大学神戸三田キャンパスを三次元仮想空間として実現したもので,その上でキャラクタエージェントを用いてキャンパス案内をすることが可能である.またキャンパスの様子はインターネット上のWeb情報と関連付けられており,その変化に応じて,天候やキャンパスの様子が変化する.本年度はさらにその高度化にむけて以下の課題に取り組んだ.(1)VR空間とSemantic Web情報との関連付けこれまではwrapper技術を用いることでHT肌で書かれたWebページからVKSC関連情報を抽出し,それとVKSCとを直接関連付けていた.今年度はWeb情報源と仮想空間の関係を記述するXMLベースのシナリオ言語と,それを解釈処理するシステムを開発した.またSemantic Webで書かれた情報をキャラクタエージェントが対話的に説明するシステムを開発した.(2)リアクティブナビゲーション機能の開発キャラクタエージェントが仮想空間内をガイドする機能について研究を進めた.利用者とエージェント間の認知距離に着目し,利用者の動きに対してどのようなナビゲーションが適切であるのかについて研究した.また,ナビゲーション中におけるエージェントとのインタラクションの観点から,エージェントとの文字対話の認知的効果についても研究を進めた.(3)三次元仮想空間とキャラクタのアピアランス三次元仮想空間のリアリティを高める研究として,VKSCやキャラクタのアピアランスに関する研究を進めた.天候や時間に応じた背景の変化,モーションキャプチャ技術を用いたキャラクタの自然なふるまい,ユーザとの親近感を高めるためのキャラクタの表情などに関して研究を進めた.これまで構築したWeb情報統合のための三次元仮想空間プラットフォームVKSC(Virtual Kobe Sanda Campus)をベースとして,その開発環境の整備と高度化に関する研究をおこなった.1.三次元仮想空間上でWeb情報統合を行うスクリプト言語AVSML(Agent and Virtual Space Markup Language)を設計し,その実装を行った.この言語により,三次元仮想空間上でのオブジェクトやキャラクタエージェントのふるまいとWebページとの関連を容易に記述することが可能になった.その有効性を示すために,防災訓練のためのキャンパス案内システムを開発した.2.三次元仮想空間内におけるエージェントとのインタラクションに関する研究をおこなった.快適なナビゲーションを行うための三次元仮想空間内のエージェントとの距離感の測定を行い,適切な距離感が視線にどのように表れるかについて調査した.またユーザの視線に応じてエージェントが適切な距離になるように自動的に調整する手法に関する研究を行った.3.仮想空間において擬人化エージェントのよりリアルな表現を実現するため,エージェントの顔表現に関する研究を実施した.CGキャラクタにおける顔のメイク表現に対して,評価者がどのような印象をもつのかについてその構造と関連性について明らかにした.ポジショニング分析により5つのメイクタイプと23の形容詞の対応関係を明らかにし,TPOに応じてキャラクタの印象をコントロールできる可能性を示唆した.これまで構築した三次元仮想空間プラットフォームVKSC(Virtual Kobe Sanda Campus)上でのWeb情報統合システムの高度化と評価に関する研究を行った.三次元仮想空間とWeb情報の関連付けはこれまで,wrapperを用いてHTMLにより書かれたWebページから情報を抽出するという半自動的な手法を用いていた.今年度は関連情報をRDFなどのSemantic Web記述言語で記述し,それを関連付ける手法を開発した.このためにRDF情報を容易に記述するためのSemantic Wikiシステムを開発した.またRDF情報を自然言語で検索を行う手法も開発した.

これにより仮想空間上の擬人化エージェントと自然言語のやり取りでWeb情報を検索することが可能になる.2.擬人化エージェントの説明機能三次元仮想空間上の擬人化エージェントがWeb情報をユーザに効果的に説明できることは重要である.今年度はバーバルとノンバーバルインタフェースの観点から効果的な説明機能に関する研究を進めた.バーバルインタフェースに関しては,効果的な説明を人間が教授し,擬人化エージェントが学習するというWizard of Oz法に基づく手法を開発した.またノンバーバルインタフェースに関しては,タイプ速度が表現可能な話速可変チャットを開発し,引き込みの観点からその効果を評価した.さらに,複数のエージェントが説明の効果にどのような影響を与えるのかを,人間の社会的関係の議論するバランス理論の観点から評価を行った.
各種動物の肺クララ細胞の細胞骨格ーその発生と機能ー

細胞骨格は形態形成や分泌、食作用を含めた細胞運動に重要な働きをもっている。クララ細胞で発見された多量の線維もこの細胞機能の発現に重要であると考えられた。主として界面活性剤を含む溶液を灌流する方法を用いて線維の分布、線維の性質、線維の発生学的側面についての知見を得た。線維はラット、マウス、モルモット、ハムスターのほか、ヒト、牛、豚においても発見された。ラット等において線維は細胞膜と密接な相関をもっていた。無処理のクララ細胞において細胞膜直下に均一な領域があり、ここには細胞内小器官が存在しないが、この領域の存在が多量の線維によるものであることを明らかにした。ヒト肺には予想以上の多量の線維が存在していた。線維はしばしばBundleを形成しており、一部は接着装置と結合していた。ヒトクララ細胞には滑面小胞体が少なく、線維のこの小器官との関連は少ないことが示唆された。線維の性質についてはHeavy meromyosinと免疫組織化学の手法を用いて調べ、大部分の線維はアクチンであったが核周囲にはサイトチラチンが存在していた。ビメンチン、デスミン、ニューロフィラメント、GFAPの存在は否定された。ラットを用いて胎生後期から出生直後の肺クララ細胞を観察した。胎生期のクララ細胞は大量のグリコーゲンを有しており、線維はほとんど観察されなかった。出生直後よりグリコーゲンは急速に消失し、分泌顆粒が出現するようになり、線維の存在も確認できた。細胞骨格はもとより細胞が形を成した時より存在するものではあるが、出生後特に増加したものであるかを調べるために、In situ hybridization法によりアクチン遺伝子の発現時期を検討している。クララ細胞内の線維は細胞の成熟と共に増加し、主として顆粒分泌等の機能に重要な役割をもつものと結論づけられた。クララ細胞は肺の終末細気管支において,きわめて多数存在し,肺の機能上,非常に重要な役割を果たしていると考えられる.細胞内には,薬物代謝を担う滑面小胞体が多量に含まれているほか,細胞の表層近くには,気道に分泌される電子密度の高い顆粒が含まれている.著者が,ラットで発見したクララ細胞における多量の線維は,これらの細胞内小器官と共存しており,その機能発現に重要な役割を持つことが考えられた.この線維の普遍性を調べるために,各種ほ乳類の肺を検索したところ,マウス,ハムスター,モルモットにおいても,その存在が確かめられた.また,これらの線維成分を同定するために,肺を界面活性剤を含む溶液で潅流した後,凍結切片を作成し, HEAVY MEROMYOSINでラベルした.この方法により,クララ細胞に存在する大部分の線維はHEAVYMEROMYOSINと結合し,アクチンであることが判った.一部,ラベルされない線維を同定するためにサイトケラチン,ビメンチン,デスミン等の中間径フィラメント成分に対する抗体を使ってBIOTIN化抗体+PEROSIDASE BIOTIN-ANIDINCOMPLEXによる免疫組織化学的な染色を試みたところ,抗サイトケラチン抗体によって反応が陽性となり,その存在が示された.ビメンチン,デスミンは存在しなかった.サイトケラチンは多種のポリペプチドよりなるが,それぞれのサイトケラチンについてモノクローナル抗体をつかって検索している.線維と細胞内小器官の相互作用を検討する目的で,液化プロパン急速凍結器を購入し,凍結置換法, FREEZE-ETCHING法の標本を得て観察している.また線維の形成の過程を知るために,胎生期から新生児期のラット肺を観察したり,プロモベンゼン処理後クララ細胞が再生していく際の線維の形成をとらえる予定である.

クララ細胞は終末細気管支を中心として広く気道を構成する上皮に存在している。細胞内には滑面小胞体、電子密度の高い顆粒が含まれ薬物代謝や気道内への蛋白質の分泌作用が示唆されている。ラットで発見されたこの細胞内の線維は、この細胞機能の検索に重要な手がかりを与えてくれる。前年度、これらの線維がマウス、モルモット、ハムスターにも存在し、大部分はアクチンであること、一部はサイトケラチンであること、また前年度から今年度にかけてビメンチン、デスミン、ニューロフィラメント、GFAPの存在しないことを免疫組織化学的な方法で明らかにした。今年度、更に詳しく分布を調べるため、ヒト、牛、豚について検索した。材料はそれぞれ岡山大学病院病理部及び屠殺場より提供を受けた。動脈より界面活性剤を含む溶液をペリスタポンプにより潅流し標本を作成し電子顕微鏡観察した。ヒト肺のクララ細胞は不正形の核をもち細胞内線維は牛、豚より多くマウスやラットのクララ細胞に類似していた。線維はしばしば太いBundleを形成し核周囲や核と細胞膜の間を走っていた。一部は接着装置と結合していた。これらの線維の形成時期についてラットを用いて発生学的検索を行なったところ、胎生後期のクララ細胞は大量のグリコーゲンを有しており線維はほとんど観察されなかった。生直後からグリコーゲンは急速に消失し分泌顆粒も観察されるようになり線維の存在も確認できた。ヒトクララ細胞中に滑面小胞体はきわめて少なく線維or多量に存在することは、線維のこの小器官との関連は薄いと思われ、むしろクララ細胞は生直後から成熟することが知られているので、顆粒分泌機能を含めたこの細胞の成熟に関与していると考えられた。この線維が機能発現に伴って特に増加したものか調べるため、胎生後期から経時的にIn situ hybridizationを行ないアクチン遺伝子の発現を検討中である。