hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｌ型カルシウムチャネルの結合膜局在化におけるジャンクトフィリンの役割

骨格筋のL型カルシウムチャネル(LTCC)は,形質膜と筋小胞体膜が近接する結合膜構造に局在している。この分布は筋収縮に不可欠であるが,その詳細な局在化機構は不明である。本研究では,ジャンクトフィリン(JP)分子が,LTCCの細胞内局在と機能にどのように関係しているかを調べた。骨格筋芽細胞株のJPをノックダウンすると,LTCCの結合膜への局在,カルシウム電流などが阻害された。免疫沈降法およびGSTプルダウン法により,LTCCのCaV1.1サブユニットのC末端に,JP結合部位が存在することが分かった。本研究により,LTCCの正常な機能と局在に,JPが重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究では,骨格筋芽細胞株であるGLT細胞およびC2C12細胞を用いて,L型カルシウムチャネル(LTCC)の結合膜局在化機構とジャンクトフィリン(JP)の関係について検討を行っている。昨年度までに,JP1およびJP2をsiRNAによりノックダウンすると,LTCCの結合膜局在化が阻害されることや,細胞内Ca動態に影響があることを見いだした。本年度はJPとLTCC及びリアノジン受容体(RyR)の物理的な結合について検討を行った。始めに,骨格筋由来のミクロソームを用いて共免疫沈降を行った結果,JP1,JP2,LTCC,RyRが複合体を形成していることが明らかになった。次にJPとLTCCの結合について詳細な検討を行うため,GSTプルダウンアッセイを行った。LTCCの細胞内ドメイン(N末端,I-IIループ,II-IIIループ,III-IVループ,C末端)を,GST融合タンパク質として大腸菌に発現させた。精製したGST融合タンパク質とミクロソームを用いてプルダウンを行った結果,JPはLTCCのC末端に特異的に結合していることが明らかになった。さらに結合部位を絞り込むために,C末端の部分配列をGST融合タンパク質として精製し,同様の実験を行った。その結果,C末端に存在する12アミノ酸残基の領域が,結合に重要な役割を果たしていることを見いだした。また,この部位を点変異によってアラニンに置換すると,JPとの結合が強く抑制された。これらのことから,LTCCがC末端を介してJPと結合していることが明らかになった。前年度までの結果と合わせると,JPはこの結合を介して,LTCCの機能・局在を調節している可能性が高いと考えられる。本研究では,骨格筋芽細胞株であるGLT細胞およびC2C12細胞を用いて,L型カルシウムチャネルの結合膜局在化機構とジャンクトフィリン(JP)の関係について検討を行った。JP1およびJP2をsiRNAによりノックダウンした後,免疫染色法によりLTCCとRyRの局在を決定した。その結果,JP1とJP2をノックダウンした筋管では,LTCCの結合部への集積が阻害された。一方,RyRの結合膜構造への集積はJP2のノックダウンで強く抑制されたが,JP1のsiRNAを導入しても有意な変化は無かった。JP1またはJP2をノックダウンしても,他方のサブタイプの発現量,局在に変化は見られなかった。また,JP1およびJP2をノックダウンしたC2C12由来の筋管でパッチクランプ法による解析を行った結果,JP2を抑制すると,LTCC電流が有意に減少した。しかしゲーティングチャージムーブメントには影響を与えなかった。さらにFluo-4を用いたCa2+イメージング法による検討を行った結果,JP1とJP2のノックダウンにより,電気刺激依存性のCa2+トランジェントを起こす筋管数が有意に減少した。これらの結果から,JPは結合膜構造の維持のみでなく,LTCCとRyRの局在・機能に関与していることが示唆された。また,JP1とJP2がそれぞれ異なるチャネルの局在・機能に影響することから,サブタイプによって生理的役割に違いがある可能性が示唆された。本研究では,骨格筋芽細胞株であるGLT細胞およびC2C12細胞を用いて,L型カルシウムチャネル(LTCC)の結合膜局在化機構とジャンクトフィリン(JP)の関係について検討行っている。またLTCCのCaV1.1サブユニットのC末端に存在する12アミノ酸残基が,JP1との結合に重要であることを明らかにした。本年度は,まずCaV1.1のJP結合部位が,LTCCの細胞内局在に実際に関係しているかどうかを明らかにするための実験を行った。JP結合部位にアラニン変異を導入したCaV1.1サブユニットの発現ベクターを作製した。これをGLT細胞に発現させ,免疫染色法により細胞内局在を調べた。

その結果,変異体は結合膜構造への局在が有意に低下することが明らかになった。この結果はLTCCの正常な局在に,JPとの結合が必要であることを示唆している。次にJP1のCaV1.1結合部位を特定する実験を行った。マウスJP1の各部位をGST融合リコンビナントタンパク質として大腸菌に発現させた。精製したリコンビナントタンパク質と骨格筋ミクロソームを用いて,GSTプルダウンアッセイを行った。その結果,JP1の細胞内部位に存在するアルファヘリックス構造付近が,CaV1.1との結合に重要であることが示唆された。現在,JP1のCaV1.1結合部位をGLT細胞に発現させることで,LTCCの結合膜への局在を阻害することが可能かどうか検討している。薬理学,生理学昨年度まで,GSTプルダウンに用いるリコンビナントタンパク質の可溶化が困難であったが,様々な条件を検討した結果,実験を進めることができた。このため目標としていたJPとLTCCの結合の確認については,順調に成果が得られた。JPとLTCCの結合に関してGSTプルダウンによる検討を行う予定であったが,リコンビナントタンパク質の可溶化が困難であり,当初の目的は達成出来なかった。一方,次年度に検討する予定であったパッチクランプ法やカルシウムイメージング法による生理学的解析については既に一定の結果が得られており,総合的に見ておおむね順調に進んでいると考えられる。LTCCおよびRyRの局在・機能とジャンクトフィリンの関係について検討を行う。JP結合ドメインに変異を導入したLTCC遺伝子を作製し,GLTもしくはC2C12細胞に発現させ,局在の変化を観察する。さらにCaイメージングにより,ECカップリングへの影響を観察する。また,JPのリコンビナントタンパク質を作製し,LTCCとの結合に必要なドメインを決定する。結合部位が特定できた後,その部位だけを細胞に発現させ,LTCCのクラスタリングを抑制するドミナントネガティブとして働くかどうかを確認する。JPとLTCCの結合については,GSTプルダウン法にて解析を行う。これまでLTCCの細胞内ドメインをリコンビナントタンパク質として発現させることが出来なかったが,大腸菌,発現ベクターなどについて新たな組み合わせを検討する予定である。現在既に低温発現系で数種類の目的タンパク質が可溶化できることを確認している。結合部位が特定できた後,その部位に変異を導入したチャネル遺伝子を作製し,GLTもしくはC2C12細胞に発現させ,局在の変化を観察する。研究の進捗状況により,購入を見送った試薬があるため,次年度使用額が生じた。次年度使用額はH26年度の試薬購入費に加え,分子生物学用試薬,電気生理学用試薬などの購入に充てる。次年度の研究費は,計画通り分子生物学用試薬,電気生理学用試薬,カルシウム蛍光指示薬などの試薬類,プラスチックチューブ,シャーレ,チップ,ピペット等の消耗品に使用する予定である。研究の進捗状況により,昨年購入しなかった試薬分の残額があるが,これも消耗品購入に当てる。
直接ＰＣＲ法による法医学的な検査に用いた試料からの個人識別の研究

本研究の目的は法科学試料や法医学予備検査などに使用した試料より直接PCR法を用いてDNA多型を検査し個人識別を行えることである。使用した試料は主に血痕、唾液、精液及びヒト爪などであった。周知のように法医学的な物件鑑定には血痕が最も多い。これらの斑痕のDNAを鑑定するまえに定性試験が欠けない。しかし鑑定試料が少ないときに予備試験で試料を使い尽くすと次のDNA鑑定の試料が確保できなくなる。そこで予備試験で使用した試料をそのまま再利用でDNA鑑定を検討した。血痕、唾液斑および精液斑の定性検査後に15種類のSTR多型のPCR増幅を行い、ほとんどの試料から多型の検出ができた。陳旧血痕から人血の確認試験後に検査で使用した血痕のガーゼ糸を用い、そのまま直接PCRでSTR多型を検査した。実際に血痕から精製されたDNAのSTR多型と比較して直接PCR法の増幅効果と精度を考察した。陳旧血痕から検出されたSTR多型は精製血痕のDNAと比較したところ、全てのローカスで多型が一致した。そこで、直接PCR法を用いて血痕の確認試験で使用した試料より検出されたSTR多型はほぼ方法的に確立されたと考えている。血痕と同様に唾液斑や精液斑についても斑痕の法医学的な予備試験検査後に検査で使用したガーゼ糸を用い、直接PCR法でSTR多型の検査を行い、斑痕から精製したDNAと比較してSTR多型の検出法を確認した。そこで血痕の確認試験や唾液斑、精液斑の検査で使用する検査試薬は直接PCR法によるSTR多型の検出に影響しなかった。STR多型の検査システムとしてキャピラリー電気泳動によるSTR16ローカスの検査とポリアクリルアミドゲル電気泳動の2種類の方法で行い、前者は検出感度が高く、後者は検査に使用する鋳型DNAの量がやや多く、いずれもからも正確に型判定ができた。そのほかにヒト爪は硬組織として法医学の個人識別に重要な試料の一つである。本研究はヒト爪からDNA抽出を行わず直接PCR法でSTR多型が検出できた。法医学では生物試料から個人識別を行う際に常にヒトのものか否かについて鑑定を行う必要がある。特に微量の血痕や唾液などの法科学試料の場合に人血やヒト唾液などの確認実験後に使用された試料の残りからDNA抽出を行わず、直接PCR増幅でDNA多型を検出できることを本研究の目的としている。本年度は血痕および唾液斑などの研究試料を用意し、これらの試料よりDNAを抽出してABI社のAmpFlSTRIdentifiler PCR Amplificationkitを用い、STR多型の確認を行った。その後、陳旧試料を検査する際にこれらのスタンダートパターンを参考して研究の精度と基準を作成した。新鮮の血痕や唾液斑の試料の棉糸1本を用い、直接PCR法よりSTR多型の増幅条件を確認した上、型が検出された。血痕検査の予備試験とヒト血液鑑別試験をそれぞれ行い、使用した試料の残り1本の糸をそのままPCR増幅し、再度STR多型を検出し、型判定ができた。また、室温で30年が保存された陳旧試料や試薬反応で使用した試料の残りから、直接PCR増幅ではSTR多型が検出できなかった試料について“組織の直接PCR法に有効なdigest buffer"及び市販のViagen DirectPCR DNAExtraction Systemを用いて処理してから、血痕糸をPCR増幅チューブに入れ、STR多型の増幅を実施したところ、各STRローカスよりSTR多型のピークが確認できた。犯罪捜査、大規模の自然災害、事故およびテロ事件の際に個人を識別するため、PCR技術の進歩により法医学のDNA鑑定が幅広く応用されている。特に近年、STR多型(Short tandem Repeat polymorphism)キャピラリー電気泳動技術の応用により一回の検査で15種類以上の多型を検出することができ、個人識別能力がより向上されている。しかし、検査試料の少ない場合、有力な証拠をえるため、DNA鑑定を行う前に試料の由来を鑑定することが必要である。いわゆる法医学の予備試験あるいは確認試験では一定の試料を消耗されて、後のDNA鑑定に試料量が不足になることがたびたびある。そこでこれらの定性試験の試料から直接にDNA鑑定を行う研究が必要となる。本研究は通常の法科学資料に使用した予備試験を行い、これらの試料からSTR多型の検出について検討を行った。血痕ガーゼから血液検査の予備試験と人血確認試験(OCヘモキャッチ)法で使用後のすべての糸から直接PCR法で15種類のSTR多型が検出された。陳旧試料も新鮮試料と比較して正確に型判定ができた。唾液斑は予備試験後のガーゼ糸を3本用い、すべての試料よりSTR多型の検出が確認できた。

新鮮な精液斑(室温で1年間以内)は精液検査の予備試験として酸性ホスファターゼ試験やSMテストを行い、検査後のガーゼ糸1本からもすべての試料においてSTR多型の検査に成功した。ヒト爪からGenPrint Silver STR IIIsystem(Promega社)と15種類のSTR多型(Identifiler, Applied Biosystems)を用いてそれぞれSTR多型の検査を行った。周知のようにヒト爪は法医学的な物件鑑定の試料として特に大規模災害時にもっとも保存しやすい資料の一つであり今回直接PCR法を用いこの2種類のSTR検査より15例の採取試料から型判定ができた。本研究は試料のDNA量を丁寧に測定しSTR多型を検出する最小必要量のDNAを使い、DNA鑑定の技術が確保できた。法医学各法科学試料の予備試験や確認試験などについて試料を整理してその後に直ちに実験を開始した。斑痕試料の法医学的検査は技術上に今まで法医学の実際に使用している手法であるので、当初の予定通りに進展することができた。しかし、試料のDNA定量について少し手間がかかったが、リアルタイムPCR機器の購入で微量のDNA定量に役立ちになり、難問を解決した。STR多型の検査と型判定について普段の研究に使用している方法で、直接PCR増幅の条件に集中して本研究が計画通りに進行ができた。本研究は研究開始の1年前からすでに準備を始めて、研究計画が済んでいて使用設備なども用意できてその上、予備実験も行ったことから初年度に入って順調に実験をスタートできた。更に本研究のポイントとなる微量DNAについて当初血痕や唾液斑などの試料からのDNA濃度の測定は分光光度計で行う予定であったが、この方法では陳旧の試料の場合にはバクテリアなどヒト以外のDNAも一緒に測定されたので本来のDNA濃度が高く評価されることがある。そうするとこれらのDNA濃度を参考して検査するとSTR多型は検出されないことが十分に可能性である。そこで、リアルタイムPCR法の使用により、もっと正確に微量のDNA濃度を把握できて後のSTR多型の検査に大いに役立った。得られた研究データを整理して学術論文をまとめ、国際雑誌に投稿する。研究成績の学会発表も予定している。初年度は主に血痕について直接PCR増幅によりSTR多型の検出を検討した。次年度から血痕及び血痕以外の法科学試料について検討する予定である。法科学試料は長く室温で放置していくと、バクテリアの増殖やDNAの断片化などによりPCR増幅に増幅酵素を阻害するものが増えてSTR多型の検出に困難になることが予測される。そのためにPCR増幅に阻害するものを除去したり、PCR増幅にPCR阻害物質に強いDNA増幅酵素を選択しなければならない。また、STR多型の検出感度の高い検査試薬の選択も重要なポイントとなる。よりPCR増幅の効率のよい増幅酵素の選択やそれと同時にPCR増幅の阻害物質の除去なども工夫する必要があると考えている。現在使用しているABI社のAmpFlSTRIdentifiler PCR Amplification kitのほか、QIAGEN社のInvestigator ESS Plus kitも使用して直接PCR増幅について検討を行う予定である。
技術移転の経済効果

21世紀を控えて,資源や環境の制約の下に,どのように高度技術社会が建設されていくかというパースペクティブを描くためには,世界の平和と経済発展が欠かせない。いわゆる南北問題への適切な対処や先進国間の摩擦回避が不可避であり、先進国から開発途上国への技術移転,先端技術分野での先進国間の技術協力と開発競争が,どのような経済的な効果を持ち得るのかという見通しを得,基礎的な知見を整理することが重要である。以上の認識の下に,できる限り単純化したスキームの上で要因間の関連を論ずるために,本研究では特に数理モデルを介して技術移転の経済効果を論ずるアプローチを採用した。3年間の研究テーマとして,(1)技術移転の諸条件や環境などの調査分析、(2)知的財産権に関わる諸問題,(3)数理モデル作成のための試行的研究を取り上げた。(2)は昨年度までに研究を完了したので,本年度は(1)と(3)に関して,追加的な研究と研究成果の取りまとめを行った。(1)では,高度技術社会における技術移転の意義を根元的に問い直し,2つの成果「高度技術社会における技術移転の意義と展望」,「研究開発の非線型プロセスと技術移転に関する一考察ー高度技術社会における技術開発と技術移転ー」を得た。また、広い意味のソフト技術,特に経営科学的色彩の強い技術移転の具体例として,TQC/TQMの技術移転とCAD/CAM技術の移転を取り上げ,報告書に研究成果を取りまとめた。テーマ(3)の技術を視点に入れた数理モデルを作る方向での研究では,需要関数と生産コストの位置関係によって市場の状況を分類して議論する「技術力と市場競争」モデルを作成し、シミュレーションを通して,技術の向上や投資政策などを様々に変化させたシナリオの上で,提案するモデルの頑健性をチェックした。
地域高齢者における作業ストーリーメイキングを活用したアプローチモデルの開発

「人生90年」時代を迎え,自分らしく生ききるために自ら人生設計していくことが要求される.地域高齢者の自分らしい人生設計の支援のために,作業ストーリーテリング/メイキングを応用したプログラムを発案した.本研究の目的は,この効果をQOLや作業の統制・バランス・満足度などの指標と,高齢者本人の視点の双方から検証することである.本研究の成果は,個人のQOL改善だけでなく,医療・介護費の抑制など社会的な恩恵ももたらすと期待する.「人生90年」時代を迎え,自分らしく生ききるために自ら人生設計していくことが要求される.地域高齢者の自分らしい人生設計の支援のために,作業ストーリーテリング/メイキングを応用したプログラムを発案した.本研究の目的は,この効果をQOLや作業の統制・バランス・満足度などの指標と,高齢者本人の視点の双方から検証することである.本研究の成果は,個人のQOL改善だけでなく,医療・介護費の抑制など社会的な恩恵ももたらすと期待する.
20世紀の建築作品における生成論的研究-建築論研究の新領域構築の試み

本研究は,建築家の遺した図面,草案,言葉,さらに作品成立を基底づける敷地の特性分析を方法として遂行された。これらの分析を通して,20世紀の諸作品の個々の成立契機が明らかになるだけでなく,これらを包括する普遍的な建築的世界の成立様態や,さらにはこうした世界を具現化する建築家自身の実存のありようなど,作品成立において重層的な生成の構造が見出されることが明らかとなった。このことにより,本研究の独自性を裏付ける「生きられた構成のロゴス(人間的実)」への実証的・存在論的な問いの有効性,可能性が改めて確認された。「現地調査訪問による資料収集と作品の調査研究」として下記の研究を遂行した。フィンランド(アルヴァ・アアルト),北米(ルイス・カーン)にて作品,草案群のスライド撮影,スケッチを行うことによる,作品の内部構成,外部構成,および周辺環境の調査分析(前田)。建築家の思索の形成過程をたどる目的のもと,ル・コルビュジエの渡航記録に基づく,トルコ,ギリシアでの現地調査(富永)。これらの成果の一部は,本研究の中間報告として,京都大学にて開催されたシンポジウムにおいて公表された(「建築作品の生成を考える」,平成18年12月22日,於京都大学建築学専攻)。「建築作品の生成過程の分析による実証的・存在論的研究」として,ルドルフ・シンドラーおよびアルヴァ・アールトのステイトメント読解を通して建築家の方法概念を究明するとともに,図面資料としてのアーカイヴを入手,以下の作業によりシンドラー,アールトの住宅作品の形成過程を分析した(前田)。(1)ドローイング(図面,草案)の収集とそのデータベース化。(2)生成過程の整理・分類をとおした分析と解読。フォーム変容過程の分析は精密なダイアグラム作成を通して遂行される。(3)平面図,断面図の変容過程の分析は最終案成立のモーメントを列記することをとおしてなされる。ダイアグラムA(平面図に即して),B(Aを抽象化したもの,フォームの概念に対応する)によるフォーム分析の遂行。ダイアグラムC(主室と外部との相関関係を図式化したもの)によるルーム分析の遂行。(4)模型作成によるフォーム検証,ルーム検証,(5)建築家独自のデザインエレメントの分析(デザイン分析)。各作品研究の成果の比較検証と総合的解釈。建築家独自の方法概念の分析。これらの成果の一部は,日本建築学会近畿支部研究報告集(平成19年3月投稿,6月掲載,発表),および日本建築学会学術講演梗概集(平成19年4月投稿,8月掲載,発表)への論文掲載により公表した。また,「20世紀の主要建築家の「言葉」の収集とその分析による制作の「方法概念」の研究」として,アルド・ファン・アイクのステイトメントより「言葉」を収集,整理・分析し,とくに建築家の制作の方法概念についての鍵語の分析を行った(朽木)。この成果について,日本建築学会計画系論文集へ投稿,掲載が決定した。北米(フランク・ロイド・ライト,ルイス・カーン)にて作品,草案群のスライド撮影,スケッチを行うことによる,作品の内部構成,外部構成,および周辺環境の調査分析(前田,水上),および,模型製作(ルイス・カーン,「ソーク生物学研究所」)による作品の解明(前田)。建築家の思索の形成過程をたどる目的のもと,ル・コルビュジエの渡航記録に基づく,イタリアでの現地調査(富永)。ル・コルビュジエによる1920年代の住宅作品の生成過程の研究に関わる,フランス,スイス方面への現地調査(朽木)。アントニン・レーモンドによる一連の住宅作品の生成過程の研究に関わる,現地及び周辺環境の現地調査(前田,朽木)。これらの成果の一部は,京都大学にて開催された講演(「建築家の思索-存在の言葉と人間の言葉」(前田,最終講義),平成20年3月15日,於京都大学),学会研究報告(前田,朽木,水上,項目11.参照)等において公表された。「建築作品の生成過程の分析による実証的・存在論的研究」として,アントニン・レーモンドのステイトメント読解を通して建築家の方法概念を究明するとともに,図面資料を入手し,以下の作業によりレーモンドの住宅作品の形成過程を分析した(前田)。(4)模型作成によるフォーム検証,ルーム検証,

(5)建築家独自のデザインエレメントの分析(デザイン分析)。各作品研究の成果の比較検証と総合的解釈。建築家独自の方法概念の分析。これらの成果の一部は,日本建築学会近畿支部研究報告集(平成20年3月投稿,6月掲載,発表予定),および日本建築学会学術講演梗概集(平成20年4月投稿,9月掲載,発表予定)への論文掲載により公表される予定である。また,「20世紀の主要建築家の「言葉」の収集とその分析による制作の「方法概念」の研究」として,アルド・ファン・アイクのステイトメントより「言葉」を収集,整理・分析し,とくに建築家の制作の方法概念についての鍵語の分析を行った(朽木)。この成果について,日本建築学会計画系論文集へ投稿,掲載が決定した。「現地調査訪問による資料収集と作品の調査研究」として下記の研究を遂行した。フィンランドにてアルヴァ・アアルトの建築作品,草案群のスライド撮影,スケッチを行うことによる,作品の内部構成,外部構成,および周辺環境の調査分析(前田)。建築家の思索の形成過程をたどる目的のもと,ル・コルビュジエの渡航記録に基づく,ドイツ,イタリアでの現地調査(富永)。アルド・ファン・アイクの建築作品の生成過程の研究に関わる,オランダ方面への現地調査(朽木)。フランク・ロイド・ライトの住宅作品の生成過程の研究に関わる,米国での現地及び周辺環境の現地調査(水上)。「建築作品の生成過程の分析による実証的・存在論的研究」として,アルヴァ・アアルトによる建築作品の図面等の資料を入手し,以下の作業により作品の形成過程を分析した(前田)。(1)ドローイング(図面,草案)の収集とそのデータベース化。(2)生成過程の整理・分類をとおした分析と解読。フォーム変容過程の分析は精密なダイアグラム作成を通して遂行される。(3)平面図,断面図の変容過程の分析は最終案成立のモーメントを列記することをとおしてなされる。ダイアグラムA(平面図に即して),B(Aを抽象化したもの,フォームの概念に対応する)によるフォーム分析の遂行。ダイアグラムC(主室と外部との相関関係を図式化したもの)によるルーム分析の遂行。(4)模型作成によるフォーム検証,ルーム検証,(5)建築家独自のデザインエレメントの分析(デザイン分析)。これらの成果の一部は,日本建築学会学術講演梗概集(平成21年4月投稿,9月掲載,発表予定)への論文掲載等により公表される予定である。
箱庭とNIRSを用いた共感の研究

心理療法の1つである箱庭療法においては、セラピストによる「共感的理解」、箱庭を制作するクライエントとそれを黙って見守るセラピストの「関係性」が重要とされている。本研究では、箱庭療法を実験的に再現し、NIRS(近赤外分光法)という簡便な脳計測装置を用いて、クライエントとセラピストの前頭前野の脳活動を計測し、二者間での非言語的コミュニケーション、さらには言語的コミュニケーションにおける共感のあり方を探ると共に、大学生のための「共感」のトレーニングに応用する。さらに、認知症がある方を対象に、前頭葉の活動と視線解析を同時計測し、認知症者における箱庭療法やケアの可能性を模索する。
導電性高分子の分子スケール転写技術の開発

我々が開発した単一分子レベルで導電性高分子の長さ・密度・方向・形を任意に制御しながら電極上に構築する新しい分子細線形成技術、電気化学エピタキシャル重合を用いて、金属基板上に高度に合成、配列させた分子細線を絶縁性基板上に金属基板上の構造を乱すこと無く分子レベルで転写する従来に無い新しい方法論"分子スケール転写"を開発した。また、その機構を表面科学的に明らかにすると共に、そのデバイス応用を行った。我々は、単一分子レベルで導電性高分子の長さ・密度・方向・形を任意に制御しながら電極上に構築する新しい分子細線形成技術“電気化学エピタキシャル重合"を開発した。この方法は原料(モノマー)を含む電解質液中で、ヨウ素で表面修飾した単結晶金電極に電圧パルスを印加することにより分子細線を得る分子組織化法である。問題点は電気化学を用いておりモノマーのカチオンラジカル種を作り出さねばならないため、導電性基板を用いねばならない点である。そこで本研究では、電気化学エピタキシャル重合により、導電性基板上に高度に配列させた分子ワイヤを絶縁性基板上に分子レベルで転写する従来に無い新しい方法論“分子スケール転写"を開発し、その機構を表面科学的に明らかにすると共に、高性能の分子ワイヤトランジスターへの応用を図る。本年度は、電気化学エピタキシャル重合を用いて、ヨウ素で表面修飾した原子平坦な金属電極上に分子レベルでモノマーを重合させ、望みの層数を持つポリチオフェンワイヤーの二次元結晶を作成することを目的とした。モノマーとして3-メチル-4-ブチロキシチオフェンを用い電気化学エピタキシャル重合により、レイヤーbyレイヤーで、単一分子レベルで制御しながらポリチオフェン積層構造を構築した。作成した積層構造の表面状態を走査トンネル顕微鏡(3,4層レベルまで)、原子間力顕微鏡(それ以上の層数)を用いて観測したところ、ポリチオフェンワイヤーが単層表面と同様に一軸方向に高度に配向した構造が得られることが分かった。モノマー濃度や印加電圧を最適化し、一方向に配向した平均長さ50nm100nmのポリチオフェンワイヤーから成る大面積二次元結晶に近い構造体を得ることができた。我々は、単一分子レベルで導電性高分子の長さ・密度・方向・形を任意に制御しながら電極上に構築する新しい分子細線形成技術"電気化学エピタキシャル重合"を開発した。そこで本研究では、電気化学エピタキシャル重合により、導電性基板上に高度に配列させた分子ワイヤを絶縁性基板上に分子レベルで転写する従来に無い新しい方法論"分子スケール転写"を開発し、その機構を表面科学的に明らかにすると共に、高性能の分子ワイヤトランジスターへの応用を図る。本年度は、電気化学エピタキシャル重合を用いて、ヨウ素で表面修飾した原子平坦な金属電極上に分子レベルで重合させたポリチオフェンワイヤーの電界効果トランジスタ作成のプロセス技術を開発することを目的とした。電界効果トランジスタとしては、絶縁性基板上に転写したポリチオフェンワイヤーにソース、ドレイン電極を取り付け、その上に誘電体を堆積させその上からゲート電極を取り付けるトップダウン配置のトランジスタを作詞絵する必要がある。このため2種類のトランジスタ作成プロセスの検討を行った。一つは、誘電体に絶縁性高分子を400nm程度の厚さにスピンコートするトランジスタであり、二つ目は、誘電体にイオン液体を用いる電気二重層型のトランジスタである。シャドウマスクを用いた金の真空蒸着による電極作成やそれぞれの誘電体堆積法を開発しいトランジスタを作成した。今後その評価を行う予定である。本年度は、電気化学エピタキシャル重合を用いて、ヨウ素で表面修飾した原子平坦な金属電極上に分子レベルで重合させたポリチオフェンワイヤーの電界効果トランジスタを作成し、ホール移動度の測定を目的とした。

電界効果トランジスタとしては、絶縁性基板上に転写したポリチオフェンワイヤーにシャドウマスクを用いた金の真空蒸着によりゲート長10ミクロンのソース、ドレイン電極を取り付け、その上にイオン液体を浸し、これにゲート電極(白金線)を取り付けるトップダウン配置の電気二重層型のトランジスタを作成した。ホール移動度を測定したところ非常に大きな値が得られ、これは従来発表されたP3HTの電気二重層トランジスタの値を大きく凌駕するものであることが分かった。
CCDによる全天Hαサーベイ-マゼラン雲流の光学的検出

本研究の目的は、新しいアイデイアに基づく観測装置によりHα輝線で全天を深く撮像し、シュミット望遠鏡(写野6度角程度)でもとらえられないような大きな拡がりをもつ天体や構造を検出することである。その第1のターゲットはマゼラン雲流の光学的対応物であるが、その他にも、North Polar Spurや、HIやIRASサーベイ等でみられる銀河系の様々な構造、そして横向き銀河等にみられる銀河面から噴出するガス(例えば名古屋大学の電波天文学のグループによって最近発見されたカリーナ・フレア)なども検出される可能性がある。このために49度角の写野(空間分解能2.9分/素子)を有する超広角CCD撮像装置を製作した。これは、広角カメラレンズにより第1段の結像をしたのち、コリメータ・レンズを置いて平行光にしてHα線用などの狭帯域干渉フィルターを通し、結像レンズによってCCD素子上に再結像させるというものである。この装置にHα線用および近傍の連続光用干渉フィルターを組み合わせ、45度間隔の35観測点で全天をカバーしつつ深く撮像する。まず北半球を平成11年11月ころから東京大学理学部木曽観測所で観測し、平成12年3月から南半球をラスカンパナス天文台(チリ)で観測する計画であった。しかしながら製作を依頼した名古屋大学物理学教室の金工工場に急ぎの製作物が入り、我々の装置は設計段階から大幅に遅れてしまって、年度末になって学外の工場に外注してやっと完成をみた。したがって平成12年の春に装置のテストを繰り返した後、本観測は1年遅れで平成12年11月頃と同13年3月頃に実施する予定である。そして各観測点毎にHα線画像から背景の連続光画像を差し引き、背景光なしのHα輝線画像の全天デイジタルデータベースを構築する。検出された諸構造について電波やX線観測と比較しつつそれらの構造や物理的特性を考察するつもりである。
光周波数コムと狭線幅色素レーザーを利用した超高分解能レーザー分光

多原子分子の電子励起状態間の相互作用や解離のダイナミクスは、励起準位の微小なシフトや広がり、分裂等として現れるため、超高分解能レーザー分光によってこれらを精密に計測する必要がある。このような精密計測には、1 MHz以下の周波数分解能、連続発振で数100 mW以上の高い光出力が要求される。さらに、様々な興味深い分子の計測を行うには、可視全域から近赤外にわたる広い波長範囲の連続発振光を出力する必要がある。本研究では、以上の要求を満たす2つのタイプの高分解能レーザー分光計測システムを実現し、ヨウ素分子とナフタレンの高分解能分光に応用した。分子スペクトルは広い波長領域にわたって複雑なスペクトルを持つため、その精密計測には、高分解能、高周波数精度、広波長範囲で測定可能な分光システムの開発が必要である。本研究では光周波数コムを用いて、これらの要求を満たす超高分解能分光システムを製作した。さらに、ヨウ素分子とナフタレン分子の超高分解能分光を行うことによって、本研究によるシステムの有用性を示した。製作した分光システムは、色素レーザーを分光光源としたヨウ素分子の飽和吸収分光システムと、光周波数コムによる光源の周波数校正システムからなる。光源の色素レーザーは、半値半幅60 kHz以下の狭い線幅を持ち、今回使用した色素では560 - 620 nmの波長範囲で発振可能である。光周波数コムとしては、モードロックTi:Sapphireレーザーを用いた。このモード間隔周波数とオフセット周波数をGPS衛星からの基準信号にロックすることで、高い周波数精度が得られた。周波数校正システムでは、ダブルパス構成の音響光学変調器とを利用して、連続的に高精度な周波数計測が可能となるようにした。この方法によって、掃引する色素レーザーの周波数を、これまで以上に容易かつ高精度で決定することが可能となった。この分光システムを用いて、ヨウ素分子およびナフタレン分子の超高分解能分光計測を行った。さらに、ヨウ素分子の超微細構造スペクトルを広い波長領域にわたって測定し、超微細構造定数の振動状態への依存性を検討した。光源の色素レーザーは、半値半幅200 kHz以下の狭い線幅を持ち、今回使用した色素では560 - 620 nmの波長範囲で発振可能である。周波数校正システムでは、2つのレーザーのビート信号と、バンドパスフィルターを利用した簡単な構成によって周波数マーカーを生成した。この方法によって、掃引する色素レーザーの周波数を容易に、高い精度で決定することが可能となった。この分光システムを用いて、570.1 nmから612.0 nmまで、周波数にして約36 THzにおよぶ範囲のスペクトルを測定し、不確かさおよそ100 kHzで超微細構造スペクトルの絶対周波数を決定した。さらに、各遷移の超微細構造成分の周波数差から、超微細構造相互作用を表す4つの超微細構造定数を求め、振動状態への依存性について検討した。分子の励起状態には、様々な興味深いダイナミクスが存在する。このようなダイナミクスは、遷移線の微小なシフト、広がり、強度異常などとしてスペクトルに現れる。このような微小な変化を測定するには、高分解能、高周波数精度な測定を広い波長範囲で行うことができる分光システムの開発が必要である。さらに、ナフタレン分子のドップラーフリー2光子吸収分光を行うことによって、電子励起状態におけるダイナミクスについて考察を行った。製作した分光システムは、主に、色素レーザーを分光光源としたドップラーフリー2光子吸収分光システム、光周波数コムによる光源の周波数校正システムからなる。光源の色素レーザーは、半値半幅60 kHz以下の狭い線幅を持ち、今回使用した色素では560 nmから620 nmの波長範囲で発振可能である。平成26年度はとくに、ナフタレン分子の基底状態から第一励起状態への遷移について、選択則の異なる複数の遷移を測定し、より詳細な分子定数を求める試みを行った。得られたデータから、励起状態のダイナミクスについて、より詳細な検討を行った。化学反応素過程の基礎研究、環境・生命科学などへの応用研究に関連して、多原子分子の超高分解能レーザー分光による精密計測の重要性が高まっている。

多原子分子の電子励起状態間の相互作用や解離のダイナミクスは、励起準位の微小なシフトや広がり、分裂等として現れるため、超高分解能レーザー分光によってこれらを精密に計測する必要がある。本研究では、この目的のために、サブMHzの高分解能、連続発振で数100 mW以上の高光出力、可視全域から近赤外にわたる広波長域の3項目を満たすレーザー分光計測システムを、光周波数コムと狭線幅色素レーザーを組み合わせて構築した。さらに、実際に多原子分子の超高分解能分光計測を行って有用性を実証した。超短パルスレーザーを、可視から近赤外にわたる波長域を持つ光周波数コムとして利用した。これを、GPS衛星に搭載されたCs原子時計からの基準信号にロックすることにより、安定な周波数の目盛を得た。分光光源としては、連続発振の狭線幅色素レーザーを用いた。これらの組み合わせによって、広い波長域で使用可能な、高分解能かつ高出力な分光計測システムを実現した。とくに、色素レーザーと光周波数コムのビートから周波数マーカーを生成する方法と、ビート周波数を一定に保つことで色素レーザー周波数のゆらぎの情報も得る方法の2つのシステムを開発した。このシステムを用いて、ヨウ素分子およびナフタレンの電子・振動・回転遷移を測定した。分解能は約100kHz、不確かさは数10kHz程度であり、従来と比較して2桁程度の改善を行うことに成功した。このような精密計測には、1 MHz以下の周波数分解能、連続発振で数100 mW以上の高い光出力が要求される。さらに、様々な興味深い分子の計測を行うには、可視全域から近赤外にわたる広い波長範囲の連続発振光を出力する必要がある。本研究では、以上の要求を満たす2つのタイプの高分解能レーザー分光計測システムを実現し、ヨウ素分子とナフタレンの高分解能分光に応用した。本研究の目的は、超高分解能レーザー分光システムを製作すること、および、製作したシステムを利用して多原子分子の電子励起状態におけるダイナミクスを解明することである。前者については、バンドパス・フィルターを使用した周波数マーカーシステムを利用するシステムと、音響光学変調器を利用して周波数の直接測定と分光光源の特性評価を行うシステムの2つのシステムを製作した。これらはその特徴に応じて使い分けることができ、当初の目標を上回る成果であるといえる。また、多原子分子の電子励起状態におけるダイナミクスの解明については、上記2つのシステムを用いてナフタレンの測定を行った。分子定数の精確な決定を行い、コリオリ相互作用のメカニズムを解明したことは、当初の目的を達成したといえる。以上を総合し、当初の目標を上回ったということができる。レーザー分光学本研究は平成26年度末までに一定の成果を挙げたが、より詳細に分子の電子励起状態の研究を行うため、さらに広い波長域にわたるスペクトル測定を進める。また、研究成果の発表を行う。平成25年度においては光周波数コムと単一モード色素レーザーを組み合わせた高分解能レーザー分光システムを組み上げた。
食品状相が性特異的に学習機能を変容する分子基盤

海馬は人において、記憶や学習に密接に関係しています。ラットをもちいて、いくつかの海馬に依存した学習機能を解析して、粉状型餌で飼育した場合は、通常の固形型餌で飼育した場合より良い学習成績を示すことがわかりました。電気生理学的および生化学的な解析をした結果、記憶に関係しているAMPA受容体の海馬における機能が、餌を通常型から粉状型にすると良くなることが支持されました。また、粉状型群では海馬のシナプスに余裕が生じた、すなわち、海馬機能に余裕が出来たと思われました。変化の主因がエストロゲンであることを明らかにしました。今年度の目的は、餌の形状によって脳の高次機能が性特異的に変容する事、その機序の1つに海馬のAMPA受容体サブユニットの構成の変化がある事を、ラットを用いて検証した。特に今年度は雌性ラットに焦点をあてた。具体的には、Wistar雌性ラットを離乳直後から餌を通常型(固形=Hard)にした場合と柔らかく(粉状=Powder)した場合にわけ、7ー8週齢で成熟してから以下の実験を行なった。1)行動解析として、高架式十字迷路、受動的回避学習、Morris水迷路を行った。その結果、高架式十字迷路や受動的回避学習には差がなかったが、Morris水迷路では、粉状型で飼育した場合に、良い成績を示した。2)電気生理学的解析として、パッチクランプ法により急性スライスをもちいて、AMPA受容体のサブユニット構成を調べた。その結果、rectification index(RI)が餌を通常型から粉状型にすると約2.0になった。つまり、RIがあがりGluR2-lacking受容体があるということを電気生理学的に示した。3)海馬を摘出し、液体窒素で凍結した。サンプルから定型的に蛋白質を抽出し必要ならシナプトソーム分画にする。サンプルは、SDSーポリアクリルアミドにて電気泳を行い、メンブレンに転写し、化学発光法にて検出した。その結果、粗蛋白では、通常型と粉状型で飼育した場合に差がなかったが、シナプトソーム分画にしたところ、AMPA受容体サブユニットGluR1が刺激依存性にSYNAPSEに挿入されることを確認した。さらに、粉状型で飼育した場合にはAMPA受容体サブユニットGluR2が減少することから、AMPA受容体サブユニット構成が粉状型で飼育した場合には変化する事が生化学的にも明らかとなった。とくに831番目のGluR1のアミノ酸が鍵を握っている可能性が示唆された。今年度の目的は、餌の形状によって脳の高次機能が性特異的に変容する事、その機序の1つに海馬の学習機能に影響することを、ラットを用いて、海馬のシナプスの機能的側面から検証した。今年度は雌性ラットに焦点をあてた。Wistar系雌性ラットを離乳直後から餌を通常型(固形=Hard)にした場合と柔らかく(粉状=Powder)した場合にわけ、7ー8週齢で成熟してから実験を行なった。受動的回避学習は、本来暗室を好み明るい部屋を嫌う習性がラットにあるが、電気ショックを避けるために明るい部屋にとどまるようになる、という海馬依存性の学習課題を行った。海馬の機能はlong-term potentiation(LTP、長期増強)を測定することにより評価した。具体的には膜電位を-60 mVに固定して、テタヌス刺激はpaired刺激で、0 mVの脱分極刺激と、3-10 Hz 90秒間の電気刺激を同時に行った。テタヌス刺激前に、10秒間に1回電気刺激し、その30回(すなわち5分間)の平均を100%として、その後1時間、10秒間に1回電気刺激をして、経過を観察した。受動的回避学習をしていないと、Hard群でもPowder群でも海馬のLTPが誘導出来た。しかし、Hard群では、受動的回避学習を行ってからLTPを誘導すると、もはやLTPは誘導されなかった。一方、Powder群では、受動的回避学習を行ってもLTPを誘導できた。この結果から、Powder群ではシナプスに余裕が生じた、すなわち、海馬機能に余裕が出来たと思われた。その結果、LTPのocclusionがおこらなかったと推察している。今年度の目的は、餌の形状によって脳の高次機能が性特異的に変容する事、その機序の1つに海馬の学習機能に影響することを、ラットを用いて、海馬のシナプスの機能的側面から検証することにあった。海馬の機能はLTPのocclusionを測定することにより評価した。そして意図したように、Powder群ではシナプスに余裕が生じた、すなわち、海馬機能に余裕が出来たことを電気生理学的に証明したので予定通りである。本研究の目的は、餌の形状によって脳の高次機能が性特異的に変容する事、その機序を知るために海馬の学習機能を性特異的に変容する分子基盤に焦点をあてた。本年度はラットを用いて、海馬の学習機能を評価するためにY迷路学習と海馬のシナプスの機能的側面を電気生理学的に検証した。また、海馬の高次機能には性腺ステロイドホルモンが影響するので、エストロゲンの高い発情前期と低い非発情第1日のラットを用いた。

Y迷路学習は、餌などの報酬ではなく、ラットの習性を利用しており、短期的な海馬の記憶が必要とされている。Hard群でもPowder群でも、Y迷路学習には、差がなかった。しかし、受動的回避学習を行ってからY迷路学習をすると、発情前期のPowder群はHard群よりも学習能力が高く、非発情第1日のラットでは、Hard群でもPowder群でも、Y迷路学習には差がなかった。電気生理学的に今年度は、AMPA/NMDA比を計測した。この比は、NMDAを一定と考えれば、比が大きくなった場合はシナプスにAMPA受容体が移行していると考えられる解釈である。その結果、受動的回避学習を行うと、Hard群でもPowder群でも比が大きくなった。しかし、途中、受動的回避学習の成立度合いを観察すると、Powder群ではHard群と比較してAMPA/NMDA比が大きい傾向が認められた。以上、Powderで飼育すると海馬機能に余裕が出来たと思われた。海馬は人において、記憶や学習に密接に関係しています。ラットをもちいて、いくつかの海馬に依存した学習機能を解析して、粉状型餌で飼育した場合は、通常の固形型餌で飼育した場合より良い学習成績を示すことがわかりました。電気生理学的および生化学的な解析をした結果、記憶に関係しているAMPA受容体の海馬における機能が、餌を通常型から粉状型にすると良くなることが支持されました。また、粉状型群では海馬のシナプスに余裕が生じた、すなわち、海馬機能に余裕が出来たと思われました。変化の主因がエストロゲンであることを明らかにしました。すべて予定どおりに進んでいる。特に、餌の形状でAMPA受容体サブユニット構成が変化することを、電気生理学的、かつ、生化学的に明らかにできたことは、大変意義のあることである。今後は餌の形状が海馬を特異的に変容するかどうか、予定通り検証する。生理学次年度は、シナプス機能の解析として、その予備能力ともいえるLTPの誘導について、役割も含めて、行動や生化学的な解析、電気生理学的な解析を行う。消耗品費の節約に務めたため、若干の余剰金が生じたが、匹数を追加する必要が有るため、予定通りとも言える。節約したため消耗品に若干の余裕が出た動物数を追加するために使用する。節約に務めるが消耗品で使用する
歯の硬組織に対するErbium:YAGレーザーの影響について ―特に劣化層形成に関する原因追及―

1.辺縁漏洩試験ヒト大臼歯にV級窩洞を形成し,業者指示に従ってコンポジットレジンを充填した。60°C-37°C-4°C-37°Cを1サイクルとする温度負荷を3,000回与えた後に、色素浸透試験を行い評価した。レーザーによって形成された窩洞とタービンによって形成した窩洞の辺縁漏洩の程度に、顕著な差は認められなかった。いずれの形成手段においても、エナメル質窩縁より象牙質窩縁に漏洩の出現する傾向が強かった。また、使用するボンディングシステムによって漏洩に若干の差はあるものの、統計学的な有意差を認めなかった。2.生活歯髄反応ビーグル犬に300mJ-1Hzあるいは400mJ-1Hzで象牙質まで達する窩洞を形成した。レーザー照射後、2週間,3週間,4週間,5週間,6週間,12週間後の歯髄反応について光学顕微鏡による病理学的検討を行った。レーザー照射後、2週目から象牙芽細胞層に変化がみられたものもあり、3週目では歯髄充血・炎症反応が認められた。出力の強い400mJの方が、より顕著な反応を示していた。5週目では象牙芽細胞層の配列の乱れや刺激象牙質の形成が2,3週目より多かった。また、空胞変性や好酸性に強染している部分も認められた。Erbium:YAGレーザーにおける刺激象牙質形成など、歯髄の変化が認められたとの報告は少ないが、今回の条件下では歯髄に対して何らかの影響を与えているものと思われた。今回は高い出力であったため、今後、臨床に即した出力における歯髄変化などについて検討していく所存である。エネルギーを変仕させることによって切削効率が変化することは周知の事実であるが、パルス幅がどのような影響を与えるのかは未知数であった。そこで、歯の硬組織に対するErbium:YAGレーザーの影響について、象牙質にレーザーのパルス幅を変化させた際の歯質の変化について調べた。新鮮抜去牛歯の唇面象牙質を用い、パルス幅は200μsecから50μsecまで100μsec単位で変化させた。照射回数は毎秒一回照射する条件で、一発だけ照射した場合と同一部位に十回あるいは十五回繰り返し照射した場合について比較した。1.照射するパルス幅の違いは、切削効率いう形で現れた。ロングパルス1になるに従って形成される窩洞は浅くなった。言い換えればショートパルスの方が切削効率は高かった。2.一回の照射でははっきりとした差は認めなかったが、同一部位に十回以上繰り返し照射することによって切削効率が明らかに違うことが判明した。3.ショートパルスはロングパルスと比触して窩洞周囲の象牙質に対して物理的な変化を与える傾向にあった。窩洞に沿って走るクラックは、ショートパルスになるほど顕著となる傾向にあった。一方、ロングパルスは基質的な変化が大きいように思われた。4.いずれの照射条件においても、レーザーの影響を受けた層は存在していた。以上のことより、Erbium:YAGレーザーのパルス幅は、窩洞形成に影響を与えることと、ショートパルスになるにしたがって接着性修復が困難になる可能性が示唆された。このような現象はレーザー光線が発生する初期の段階でのピーク値が異なることに起因するものと考えられた。
ポリゲルミルイオンラジカルの合成とその機能性材料への応用

鎖状およびネットワークポリゲルマンの合成方法として、従来のクロロゲルマンのアルカリ金属による縮重合反応の他、ヨウ化サマリウム(II)の還元反応を利用する14族元素ポリマー合成の全く新しい方法を開発した。ヨウ化サマリウム(II)を用いる方法は実験的に安全で収率がよいことなど極めて有用な方法であることがわかった。合成した高分子領域ポリゲルマンを用いて、(1)非線形光学素子および(2)マイクロパターンとしての機能性材料としての有用性の検討をした。非線形光学素子として現在検討されているのはポリ(ジアセチレン)に代表されるπ共役系高分子が大部分である。メーカーフリンジ法でポリゲルマンの三次の非線形光学素子としての可能性を検討したところ従来にない優れた値(10^<-11>-10^<-12>esu)を得た。また、ポリゲルマンは紫外線に極めて敏感であることや一定の熱では骨格転移をおこしゲルマカーボンを生成することを利用してマイクロパタ-ニングの実験を行った。その結果、分解能数μmをもつパターンが得られた。従来の方法が湿式法であるのに対し本法は乾式法であることなども考慮するとポリゲンマンの機能性材料として有用性が期待出来る。
無線センサを用いた構造振動計測技術と振動解析アルゴリズムの開発

本研究では,社会基盤構造物に対する効果的な維持管理を実現するため,無線センサネットワークによる振動計測を利用して高精度に構造物の健全性を評価するシステムの構築に必須となる要素技術の開発を行った.本研究期間においては具体的には,1)センサハードウェアに求められる要求性能を明らかにする,2)無線センサで計測されたデータの解析アルゴリズムを開発し,数値シミュレーションと実験でその妥当性を示すことを目的とした.まず,センサハードウェアに求められる要求性能を,振動計測解像度の観点から明らかにするため,大学構内の建物の振動計測をし,常時微動と地震応答の振動レベルを明らかにした.次いで鉄道高架橋の振動レベルを調べるため,RC高架橋に速度計を設置し,列車運行時の構造振動を計測した.これにより,列車通過時の交通振動および常時微動の振動レベルが明らかになった.常時微動は非常に小さく無線センサネットワークで計測することが容易でないことが分かったため,地震応答や交通振動を計測し解析する仕組みを考案し,実計測データを用いてその妥当性を検討した.鉄道橋交通振動応答の解析では,構造性能評価の指標となる固有振動数とコヒーレンス関数が推定できることを示した.次いで,本解析手法を無線センサであるIntel Imote2に実装し,固有振動数などの指標を自律的に推定できることを示した.更に,同定された固有振動数やモード形などの振動特性から,損傷の有無など構造性能を推定するための構造逆解析法を構築した.既往の方法は損傷前後の振動特性を比較して損傷を検出するものであったため,過去に振動計測されていない既存構造物への適用が不可能であったが,本研究では既知付加質量を利用することで損傷前振動計測データを必要としない構造解析法を構築した.数値シミュレーションと構造模型実験により本解析法の有効性を示した.本研究では,社会基盤構造物に対する効果的な維持管理を実現するため,無線センサネットワークによる振動計測を利用して高精度に構造物の健全性を評価するシステムの構築に必須となる要素技術の開発を行った.本研究期間においては具体的には,1)センサハードウェアに求められる要求性能を明らかにする,2)無線センサで計測されたデータの解析アルゴリズムを開発し,数値シミュレーションと実験でその妥当性を示すことを目的とした.まず,センサハードウェアに求められる要求性能を,振動計測解像度の観点から明らかにするため,大学構内の建物の振動計測をし,常時微動と地震応答の振動レベルを明らかにした.次いで鉄道高架橋の振動レベルを調べるため,RC高架橋に速度計を設置し,列車運行時の構造振動を計測した.これにより,列車通過時の交通振動および常時微動の振動レベルが明らかになった.常時微動は非常に小さく無線センサネットワークで計測することが容易でないことが分かったため,地震応答や交通振動を計測し解析する仕組みを考案し,実計測データを用いてその妥当性を検討した.鉄道橋交通振動応答の解析では,構造性能評価の指標となる固有振動数とコヒーレンス関数が推定できることを示した.次いで,本解析手法を無線センサであるIntel Imote2に実装し,固有振動数などの指標を自律的に推定できることを示した.更に,同定された固有振動数やモード形などの振動特性から,損傷の有無など構造性能を推定するための構造逆解析法を構築した.既往の方法は損傷前後の振動特性を比較して損傷を検出するものであったため,過去に振動計測されていない既存構造物への適用が不可能であったが,本研究では既知付加質量を利用することで損傷前振動計測データを必要としない構造解析法を構築した.数値シミュレーションと構造模型実験により本解析法の有効性を示した.