hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力/位置連成動作を教示する力学的インタフェースと連成動作学習戦略

身体が動作すべき位置の軌跡とその時に発揮すべき力の軌跡を学習者に提示する方法について研究した.位置については,例えば,ロボットが人の腕の位置を強制的に動かすことにより知覚させられる.しかし,その時,人は力を出す必要がないので,力は知覚できない.力は外界に対して,能動的に自己の身体を動かしてこそ,自身の慣性力も含め,外界から反動として知覚できるものだからである.本研究は,この規範力と規範位置は同時に提示できないという現実に着目した.すなわち,力/位置連成動作に対する新たな学習戦略として,力/位置両者を個別に切り離して学習者に教示を与え,それに基づいて学習者が個別に体得する戦略について検討した.本研究は,力と位置の両者が適切にコントロールされて初めて効果を発揮するような運動(以下「力/位置連成動作」とよぶ)の学習の支援を目的として,随意運動レベルの速さの運動における力の入れ方を提示できる「力/位置連成動作を教示する力学的インタフェース」を開発する.今年度は,まず,「規範力学習のための力学的インタフェース」としてPHANToM-Omniを導入し,これをベースとして,位置/力の計測/提示システムを構築した.すなわち,(1)PHANToM手先位置軌跡を計測できるプログラムを制作した.これを用いて,熟練者や学習者の位置軌跡を測定できるようにした.(2)毛筆に6軸力センサーを組み込み,さらにこれをPHANToM手先に取り付けた電子毛筆を製作した.これからの出力をから手先力が計測でき,もって力軌跡も計測できるプログラムを制作した.次に,このシステムを用いて,3段階位置/力連成教示方法の一例として,以下のプログラムを制作し,その動作確認を行った.(1)位置軌跡教示モード:時刻対応なしで,熟練者の位置軌跡に沿うように,PHANToMが学習者の手先を牽引する.(2)力軌跡教示モード:時刻対応なしで,学習者の現在位置に最近傍な熟練者位置軌跡点を求め,その地点で熟練者が発揮した力を反力として,学習者に返す.(2)位置・力連成教示モード:学習者の運動から反力を計算し,これをフィードバックする.学習者は先の(1)(2)で学習した運動と力が再現できるように自ら動作し,もって位置・力連成軌跡を修得する.(1)二つの教示法,すなわち3軸牽引運筆教示と水平/鉛直分割運筆教示について比較検討した.なお,水平方向,鉛直方向,および,押し込み力を評価対象の物理量とし,これらについて熟練者との間で求めた類似度(相関係数)で評価した.いずれの評価対象の物理量においても,得られた相関係数は二つの教示方式の間で有意差は見られなかった.その理由として以下を考察した.(ア)水平方向に関しては,いずれの教示方式においても,引力を用いていることから,有意差が現れなかったと考えられる.(イ)押し込み力はいずれの教示方式においても相関は低かった.特に,水平/鉛直分割運筆教示では,押し込み力の知覚へと学習者の意識を十分に向けさせられなかったこと,あるいは今回の01.5Nの提示力は,学習者がよく知覚できなかったことなどが考えられる.改善方策としては,第1段階で水平面内の運筆動作を教示し,第2段階で鉛直方向の運筆動作を教示する方式などが考えられる.(2)水平/鉛直分割運筆教示では,押し込み力が十分に教示できなかったにもかかわらず,鉛直方向でも,3軸牽引運筆教示と同等に熟練者に対して高い相関が得られた.このことは,押込み力が分からなくとも押込み量が決定できたことを示唆している.つまり,入り,止め,払い,跳ねなど,書道の基本技法において,水平面内の各線画が知覚できれば,押込みもある程度推測できることを示唆している.逆に,力覚の提示の効果を明らかにするためには,規範動作として,書道の基本技法とは異なる動作を交える必要があると考えられる.(3)経過時間を説明変数にとる一般的な相関係数は,経路長を取った今回の相関係数に比べ,劣った結果となった.このことは,「学習者は,文字の形と線の太さの変化を重視する一方で,動きの遅速を熟練者に合わせようとはしない」という仮説の傍証になると考えられる.ハプティックな感覚だけでなく,重要な感覚である視覚も加えて,ペンに相当するものを把持している手先の位置や力の知覚特性を調べた.すなわち,基本的な動作としてステップ的に速度が変化する参照点の動作を取り上げ,その速度変化知覚の有無に関する丁度可知差異(Just Noticeable Difference, JND)を調べた.具体的には,視覚だけ(V),視覚+能動運動覚(V+A),受動運動覚(Pa),準能動運動覚(Qa),視覚+受動運動覚(V+Pa),視覚+準能動運動覚(V+Qa)というように,視覚と運動覚との間で知覚特性を比較した.ここで,準能動運動覚とは,外的な機械的刺激を感じた時.それに合わせるように能動的に自分の手を動かす枠組みを言う.その結果,仮想ばねを介して伝える形式としたことが大きな要因と考えられるが,視覚が関与する提示方法では速度変化JNDは小さく,高い知覚性能を示した.また,運動覚のPaとQa間で知覚性能を比較すると,準能動的に動かすQaの性能が著しく悪いことが示された.また,「速度変化あり」と認知した際の知覚の情報源も調査した.

その結果,視覚情報が与えられる場合には,付加的に触覚情報が与えられていても,視覚によって「速度変化あり」と認知する傾向が見られ,視覚優位が確認された.また,触覚により「速度変化あり」と認知したときには,肩の外旋に係る運動覚や指先の指腹部に働く圧覚が要因となっている傾向が見られた.身体が動作すべき位置の軌跡とその時に発揮すべき力の軌跡を学習者に提示する方法について研究した.位置については,例えば,ロボットが人の腕の位置を強制的に動かすことにより知覚させられる.しかし,その時,人は力を出す必要がないので,力は知覚できない.力は外界に対して,能動的に自己の身体を動かしてこそ,自身の慣性力も含め,外界から反動として知覚できるものだからである.本研究は,この規範力と規範位置は同時に提示できないという現実に着目した.すなわち,力/位置連成動作に対する新たな学習戦略として,力/位置両者を個別に切り離して学習者に教示を与え,それに基づいて学習者が個別に体得する戦略について検討した.水平/鉛直分割運筆教示方式を実装し,実際に運筆教示実験も行い,改善のポイントを明らかにした.機械工学第1段階で水平面内の運筆動作を教示し,第2段階で鉛直方向の運筆動作を教示する方式について検討する.規範動作として,書道の基本技法とは異なる動作を交える.動作の説明変数として,経過時間をとる方式,および経路長を取る方式について検討を深める.「規範力学習のための力学的インタフェース」PHANToM-Omniをベースとして,位置/力の計測/提示システムを構築した.さらに,このシステムを用いて,3段階位置/力連成教示方法の一例をプログラムとして実装し,その動作確認を行った.必要な物品の中で残金に見合うものがなかったため,次年度に繰り越した.位置軌跡教示,力軌跡教示,位置/力連成軌跡教示のそれぞれについて,効果的な方法を開発する.さらに,それら3種類の教示方法について,効果的な組み合わせ方など,学習戦略についても研究を進める.次年度の予算に合算することで,相応の金額の物品(電子機器)を購入する.3月下旬に海外出張した.その際の旅費を精算し,残額が確定したのが年度末になったため,わずかながら残額29,719円が残った.少額であることから,消耗品として使用するよう,計画している.
固体状態で高効率発光する革新的有機発光材料の創製

固体状態において高効率発する新規有機蛍光材料として、ジアミノビス(スチリル)べンゼン、ジアミノテレフタル酸ジエステル、ビス(電子求引基置換フェ二ル)ビス(電子供与基置換フェ二ル)エテン、スピロビ(2,3-ジアリールインデン)およびケイ素架橋2-アリールインドールを開発することに成功した。発色団ごとに、導入置換基の種類と発光色の相関性について明らかにした。また、いくつかの発光材料について、EL素子用発光材料として有效であることも明らかにした。分子凝集した固体状態において高効率発光する有機発光材料の創製は、有機ELに代表される有機固体発光デバイスの開発につながる実用的課題であるのみならず、有機固体が本質的に内包する濃度消光の克服という学術的難題でもある。この挑戦的課題に対して、今年度はジメトキシビス(3,3,3-トリフルオロプロペン-1-イル)ベンゼンの設計、合成、光物性評価ならびに分子軌道計算による電子構造の解析を行った。その結果、1,4-ジメトキシ-2,5-ビス(トリフルオロプロペニル)ベンゼンが溶液状態、固体状態ともに紫色の可視光発光を示すことを明らかにした。薄膜状態での蛍光量子収率は0.37、ポリ(メチルメタクリレート)フィルムに分散した状態のそれは0.49を記録した。含まれる芳香環がベンゼン環一つからなる発光材料で可視光発光を示す有機固体は他に1例しかなく、この結果は注目に値する。理論計算により、この短い共役系からの可視光発光は、メトキシ基からトリフルオロプロペニル基への分子内電荷移動により生じる一重項励起状態からの発光と帰属できる。続いて、2,5-ビス(ジアリールアミノ)テレフタル酸ジエステルが固体状態で効率良く可視光発光することを明らかにした。窒素上アリール基の置換基を変えることにより、発光色を緑色から黄色に調節できることがわかった。単結晶のX線構造解析により、ジアリールアミノ基二つとアルコキシカルボニル基二つは、それぞれ中央のベンゼン環平面に対して捻れて配置していることがわかった。この捻れにより分子間距離が離れたパッキングをしており、このパッキング様式がデクスター機構によるエネルギー失活を防ぐのに効果的であると考えている。また、蛍光スペクトルのソルバトクロミズムおよび理論計算による電子構造の解析により、発光の由来はアミノ基からアルコキシカルボニル基への分子内電荷移動によるものと帰属できることがわかった。まず、ビス(電子求引基置換フェニル)ビス(電子供与基置換フェニル)エテンの合成と物性評価に取り組んだ。ジフェニルアミノ基をドナーに用いて、アクセプターをシアノ基、ホルミル基、ジシアノエテニル基とするテトラアリールエテン誘導体を、それぞれE体、Z体に分けて合成した。合成したエテン誘導体は、いずれも200°C付近の融点を示し、熱安定性に優れていた。固体発光特性については、アクセプターの電子求引性を上げると粉末状態での発光量子収率は大きく低下することが判明した。その一方、これらの材料をPMMAフィルムに分散すると、シアノ化体やホルミル化体は効率良く緑色および黄色発光した。またジシアノエテニル体は、粉末状態では全く発光しなかったのに対し、フィルム中では赤色材料としては良好な発光効率で固体発光することがわかった。この結果は、これらのエテン誘導体がドーパント発光材料として有用である可能性を示している。続いて、ジアミノテレフタル酸の合成と物性評価を行った。その結果、2,5ービス(ジアリールアミノ)テレフタル酸ジメチルが、固体状態で効率よく緑色から黄色領域で蛍光発光することを明らかにした。また、このテレフタル酸ジメチルが緑色発光ドーパントとして知られるキナクリドンと類似の電子構造を形成していることに着目し、キナクリドンの平面破壊を新しい分子設計指針とする2,5ージアミノー1,4ービス(アロイル)ベンゼンを合成し、発光特性を評価したところ、これらが橙色から赤色の固体蛍光を良好な発光効率で示すことを明らかにした。興味深いことに、これらの赤色発色団は、固体サンプルを調製する際の溶媒の留去速度や再結晶により、異なる光物性を発現することを見つけた。すなわち、モルフォロジーの違いにより発光色が変化するので、ピエゾクロミズムなどが期待できる新規発色団を開発した。2,5-ジアミノ-1,4-ビス(スチリル)ベンゼンを設計、合成し、その光物性を精査した。その結果、アミノ基としてジアリールアミノ基を用い、分子末端のフェニル基上に、電子求引基を導入すると、赤色領域から近赤外領域において高効率で固体蛍光を発することを明らかにした。また、その固体発光性の実用的利用の可能性を探る目的で、EL素子を作成、評価したところ、発光ホストとして用いても、発光ドーパントとして用いても、電流励起によりまずまずの効率で赤色ないし橙色発光することを明らかにした。

続いて、スピロビ(2,3ージアリールインデン)を新規発光材料として設計、合成し、その物性評価を進めた。その結果、この発色団は固体状態において効率よく青色蛍光を発することを明らかにした。また、熱安定性に優れることも見つけ、有機EL用発光材料として有望であることを確かめた。さらに、ケイ素架橋2ーアリールインドールの分子改良と物性評価を進め、ケイ素架橋2ーナフチルインドールが固体状態において効率よく青色蛍光すること、EL素子用発光材料として利用可能であることを明らかにした。また、ドナー・パイ・アクセプター型シラフルオレンを基盤とする発光材料の開発に取り組み、ジフェニルアミノ基をドナー、ジシアノエテニル基をアクセプター、シラフルオレンをパイ電子共役系とするドナー・パイ・アクセプター・パイ・ドナー型分子が固体状態で効率よく赤色発光を示すことを明らかにした。そして、そのジフェニルアミノ基上にポリフルオレン鎖を四つ導入したポリマーの合成にも取り組み、得たポリマーが白色に近い蛍光を効率よく発することを明らかにした。テトラアリールエテン誘導体が発光ドーパントとして有用である可能性を認め、またジアミノテレフタル酸ジエステルが固体発光材料の分子設計指針として有効であることも確かめることができ、研究は概ね順調に進展していると判断できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。概ね順調に成果が出ており、研究計画通りに研究を推進する予定である。
新興国における都市・産業集積の役割：生産性，マークアップと参入退出

開発経済学や地域経済学の分野で,都市・産業集積はしばしば産業・企業育成の役割を期待されてきた。この研究は中国数十万社とインドネシア数万社の20年前後にわたる企業・事業所データを利用して,集積地と非集積地企業の生産性と価格競争力を比較・分析し,集積の生産性効果といわれてきたものは何であったのか,集積はどのような企業を成長させ,どのような企業を淘汰してきたのかを明らかにする。
談話分析による、認知トレーニングを導入した英語学習タスクの中間言語発達過程の検証

学習者の実際のコミュニケーション活動における中間言語に焦点を充て、教室内でのオーセンティックなコンテクストでの言語習得のための意味交渉に注目し、談話分析を実施し、その量的分析(Nakatani,1998)及び質的分析(Nakatani,1999)を行い、インタラクションの有効な分析手法の開発や、それに基づく成果を検証した。この中で、会話調整(Modified Interaction)が言語習得に必要な条件であるという仮説に基づき検証を重ね、日本での英語学習者も、特定のタスクにおいては、ネゴシエーションにおける会話調整を実施することが確認された。会話調整は、学習者がコミュニケーションにおいて言語理解の困難に直面した時に導入され、学習者に理解可能なインプットを受け取る機会を多く提供する。また、話者がこれらを使用することで、聞き手は互いの理解を促進するために、理解可能なアウトプットを生成する機会を求められる。つまり、コミュニケーションをスムーズに行うための会話調整は、学習者にとって目標言語を習得する重要な要素といえる。この研究では、さらに学習者の意識をネゴシエーション行為に向けた、認知トレーニングの実施への方向づけが示された。具体的には、メタ認知ストラテジーを学ばせ、各タスクの前に、会話調整の構成要素を意識させ、タスク実行中に学習者自らその使用法をモニターし、積極的に使用させるよう導く。またタスク終了後には、ストラテジーノート等を書かせ、振り返りを行い、会話調整行為が定着するよう指導する。つまり、学習者を自立させ、各自が自然に、外国語習得の機会を積極的に求めるようなストラテジーの習得を目指すのである。このようなストラテジートレーニングを導入することで、次第に難易度の高いテーマを扱ったタスクでも、学習者同士がネゴシエーションを使って互いに補完し合い、理解可能なインプット及び、理解可能なアウトプットを経験する機会を豊富に得ることができよう。本年度は、まず予備的研究として、英語学習の教室内で学習者にオーセンティックなタスクを実施させ、談話分析を実施した。学習者の発話内容をオーディオ・テープ及びビデオ・テープで採集しデータとしてコンピューターの音声入カソフトでスクリプトの作成に取り組んだ。こ結果、日本人学習者の発話は、中間言語の発達においてかなり,初期的段階であり、統語的、音声的、語用論的にみて目標言語である英語との隔たりが大きいことが解った。このため、既存の英語音声入カソフトでは十分対応できなかった。特に英語音声入力ソフトを効果的に作動させるためには、映像・音声の入力をデジタル録音するといった改善策が必要であろう。しかしながら、収集したデータを分析した結果、臨場感のあるタスクを上手く実施することで、日本人学習者同士でも英語で十分意味交渉のためのModificd Interectionを実施、言語習得のため談話活動に取り組むことが確認された。これらの結果をもとに第27回九州英語教育学会大分研究大会で口頭発表した。これらの研究から、意味交渉のための認知トレーニングを通常の教室での英語学習に導入すれば、学習者はさらに頻繁に、意図的にModified Interectionを実施することが可能であると推測される。次年度の課題としては、日本人英語学習者が積極的に十分な意味交渉を行うための認知トレーニングの有効な導入方法を検討し、既存の英語教授法と学習効果の比較検証を実施する必要がある。
ニュ-ロコンピュ-タ演算素子としてのリン脂質超薄膜

本年度は、主として次のような課題についての研究を行った。(1)人工ニュ-ロンとしての安定な複合リン脂質薄膜の作成。(2)リン脂質薄膜の非線形特性と、発振現象の関連についての系統的な研究。(3)非線形発振子の集団が示す、大域的な時空間の秩序構造と、それを利用した情報処理。上記いずれの課題においても、予想を上回る大きな成果が得られた。以下、研究成果の一部を紹介したい。油水界面において、リン脂質単分子膜存在下自発的な電位振動を発生させることができることを発見した。電位と界面張力が同期していることも見い出した。このことより、リン脂質の油水界面上の濃度が、周期的に変化し、これが電位振動を引き起こしていることが明らかとなった。界面に於てリン脂質単分子膜の形成・破壊が繰り返されるとして、非線形微分方程式をたてた。この微分方程式を用いることにより、実験で得られた各種の発振パタ-ンを理論的に再現することが可能となった。この油水界面系では、二相間での化学ポテンシャルの差(非平衡性)によって、周期的な張力変動がみられるが、このこと自体重要な事実である。すなわち、化学エネルギ-を、巨視的な力学エネルギ-に変換することができていることになる。実際、界面の巨視的な運動を観察することもできる。単分子膜の非線形粘弾性挙動についても研究をすすめた。その結果、膜の非線形粘弾性挙動は、味覚物質より特異的に変化していることが明らかとなった。
サルコペニア予防・改善のためのテーラーメイド運動処方プログラムの開発

我々は、533名の日本人中高齢女性を対象に、生活習慣病発症リスクに対するサルコペニアとメタボリックシンドロームの相互関係について横断的に検討した。その結果、サルコペニアとメタボリックシンドロームの合併は、動脈硬化の指標である脈波伝搬速度および糖尿病リスクであるHbA1cが相乗的に高まることが示された。また動脈硬化リスクに対するADRB3 Trp64Arg遺伝子多型の多様性に体力レベルの違いが影響するかを横断的に検討した結果、体力の低い者はADRB3 Trp64Arg遺伝子多型による動脈硬化リスクの多様性に影響するが、体力の高い者は多型による影響がなくなる可能性が示された。現在のところ日本人を対象としたサルコペニアの関連遺伝子は知られていない.そこで本研究は,日本人におけるサルコペニア関連遺伝子を複数同定するとともに,3か月間のコンバインド・トレーニング(有酸素性運動+レジスタンス運動)を実施し,サルコペニア関連遺伝子多型が運動によるサルコペニア改善効果に及ぼす影響について検証する.本研究の最終的な目標は,サルコペニア関連遺伝子の1塩基多型(SNP)解析から個別化されたサルコペニア予防・改善プログラムを提供する,「テーラーメイド運動処方プログラム」を開発することにある.本年度は、我々がすでに報告した日本人におけるサルコペニア参照値(Sanada et al,Eur J App1 Physiol,2010)から,1)被験者をサルコペニア該当群(50名)と正常群(50名)の2群に分類し,全ゲノム遺伝子多型高密度解析法(HumanOmni1-Quad BeadChip,Illumina社製)を用いて,ヒトゲノム上に点在する約"100万個の一塩基多型"および"6万個のコピー数多型"を分析し,サルコペニアに関連する多型(tagSNP)を抽出する準備が整った.また,これまでに報告されているサルコペニア関連遺伝子多型と今回網羅解析によって得られた複数の遺伝子多型を比較検討し,日本人におけるサルコペニア関連遺伝子を文献レビューにより同定した,本研究の目的は,日本人におけるサルコペニア関連遺伝子を複数同定するとともに,運動介入試験を実施し,サルコペニア関連遺伝子多型が運動によるサルコペニア改善効果に及ぼす影響について検証することである.平成25年度は,間欠的に実施する低負荷パワートレーニングが中高齢者のメタボリックシンドローム関連因子および転倒骨折リスクに及ぼす影響について検討した.被験者は50歳以上の閉経後中高齢女性16名を対象とし,そのうちコントロール群かつ非サルコペニア群(Control N群,5名)とパワートレーニング介入群かつ非サルコペニア群(Training N群,6名)およびパワートレーニング介入群かつサルコペニア群(Training S群,5名)の3群に分類した.その結果、パワートレーニング介入前後の骨格筋指数を比較すると,Control N群およびTraining N群に有意な差は認められなかったが,Training S群では介入後有意な増加が認められた(p<0.05).さらに,介入前後の骨盤骨密度を比較すると,Training N群では有意な差は認められなかったが,Training S群では介入後有意な増加が,Control N群においては有意な低下が認められた(p<0.05).サルコペニアに関連する遺伝子としては,これまでにMTHFR遺伝子やIGF-1遺伝子,ACTN3遺伝子,ビタミンD受容体遺伝子等のSNPが報告されているが,現在のところ日本人を対象としたサルコペニアと関連遺伝子多型に関する研究としては,ACE遺伝子とACTN3遺伝子に限られる.さらに,サルコペニアに関連する遺伝子を網羅的に検討した研究は世界的にも認められない.本年度は,サルコペニア関連遺伝子多型と健康関連指標や体力,食事調査結果との関係について検討した.全ゲノム遺伝子多型高密度解析についてはillumina社製gene chipを用いて,ヒトゲノム上に点在する約“600万個の一塩基多型"を分析し,サルコペニアに関連する多型(tagSNP)を同定した.これらの結果に関しては横断的・縦断的な解析を進めるとともに,海外の学術誌への投稿を目指している.また,サルコペニアと肥満の合併はサルコペニア肥満と呼ばれており,それぞれ個別の影響よりも生活習慣病発症リスクを増大させる.しかし現在のところ,超音波法を用いて評価した部位別サルコぺニアと生活習慣病リスクとの関連を肥満者において調査した研究はみられない.本研究ではサルコペニアとメタボリックシンドロームリスク因子との横断的な関係には,部位による違いが認められ,特に肥満者を対象としたサルコペニアの早期検出には,超音波法による腹部筋厚が有用である可能性が示唆された.

本研究成果は,アメリカスポーツ医学会(2014.05.オーランド)にて発表するとともに,現在PLOSONE誌に投稿準備中である.さらに,予防医療への応用を考えた場合,より簡易な方法でサルコペニアを判別し,サルコペニアをより広く普及させることが望ましいと考えられる.本年度は,4089歳の日本人成人男女526名を対象に,形態計測値を用いたサルコペニア簡易評価法を開発した.その結果,下腿囲はDXA法で評価した体肢筋量と男女ともに有意な相関関係を示すとともに,ROC解析によると男性は34cm(感度88%、特異性91%),女性は33cm(感度76%、特異性73%)で,スクリーニング精度が最も高かった.本研究の成果は,Geriatr Gerontol Int誌に掲載された(Kawakami et al GGI 2014).26年度が最終年度であるため、記入しない。応用健康科学26年度が最終年度であるため、記入しない。網羅解析のシステムの準備は完了しており、日本人におけるサルコペニア関連遺伝子を文献レビューにより同定しているため。介入実験を進行中であり、サルコペニアと関連した転倒・骨折リスクの改善効果が確認されている。この成果は現在、Journal of Strength and Conditioning Research誌に投稿準備中である。研究成果としては、下記の査読付論文を発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。全ゲノム遺伝子多型高密度解析法(Human Omnil-Quad BeadChip, Illumina社製)を用いてサルコペニア関連遺伝子を網羅解析する。今後は、網羅解析におけるサルコペニア関連遺伝子の同定およびコンバインドトレーニングによる介入効果と遺伝子多型との関連について検討していく。前年度において、被験者が十分に確保できなかったため、本年度引き続き被験者を募集し、実験を継続する。その際の被験者謝金等に使用する。介入研究における被験者数が少なかったため次年度に持ち越した。今後、介入研究の被験者数をさらに増やす予定である。被験者謝金等に使用する。
mRNA医薬を成功に導くmRNA安定化技術の開発

本研究は、mRNA医薬として用いる人工mRNAの安定化技術をiPS細胞の作製やゲノム編集に応用することを目的としている。これまで細胞内における人工mRNA分解機構の全容を解明し(Nogimori et al., Nucleic Acids Research 2019)、同定した人工mRNA分解因子OAS3に対する阻害剤を単離することに成功した。本研究では、人工mRNAの分解に関わる因子として同定したRNaseLに対する阻害剤についても検討し、クルクミンが人工mRNAの安定化に有効であることを見出した。さらに第一三共化合物ライブラリーのスクリーニングも実施し、RNaseLを阻害する化合物を新たに単離することに成功した。人工mRNAを細胞内において安定化する化合物を用いてiPS細胞の作製、Crispr-Cas9によるゲノム編集による検証実験を継続した。人工Cas9 mRNAを用いたゲノム編集では、OAS3阻害剤存在下におけるゲノム編集効率の向上が観察されたものの、Cas9プラスミドとの比較ではシグナルが十分とは言えず、引き続き阻害剤の構造最適化を行なった。
1分子蛍光イメージング法を用いた分子シャペロンによる蛋白質折れたたみ機構の解析

シャペロニンGroELはATP存在下でGroESと相互作用しながらタンパク質の折れたたみを助けている。GroELとGroESの結合解離のサイクルがタンパク質の折れたたみとどのように共役しているかを調べるための第一歩として、GroELとGroESをそれぞれ異なる蛍光色素で標識し、1分子蛍光イメージング技術を用いて結合解離を解析した。蛍光色素を選択的に標識するためGrOELの突然変異体(GroEL-D490C)を作製し、このシステインにテトラメチルローダミンマレイミドを反応させた。また、GroESはCy5-SEで標識した。いずれのタンパク質分子も色素分子と1対1に結合するように調製した。蛍光標識したGroELとGroESは、天然の標識していないものと同じタンパク質折りたたみ活性を有していた。GroELとGroESの相互作用の1分子イメージング観察は次のように行った。まずGroELをビオチンを介してガラス基板に固定し、これにATPとGroESそして基質タンパク質の還元ラクトアルブミンを加えた。まず全反射光学顕微鏡で1分子のGroELの位置を確認しておき、次に励起光を変えてGroESがGroELに結合する様子を観察した。その結果GeoESとGroELが結合解離を繰り返す様子を1分子レベルで可視化することに成功した。これは1分子のタンパク質同士の結合解離を可視化した最初の報告である。解析の結果、結合速度定数k_+は1x10^77M^<-1>S^<-1>となった。また、結合時間の分布は単純な指数分布ではなく、GroELとGroESは結合した後に構造変化を起こし、ある中間体を経て解離することが示された。この結果は、GroESが基質タンパク質をGroELの中央部に入れて蓋をし、折りたたみに必要な時間を確保するタイマーとして機能していることを示している。
昆虫における性の決定と発現機構に関する研究

1.カイコ,コガタアカイエカ,及びイエバエから,キイロショウジョウバエの性決定・性発現遺伝子Sxl,tra,dsxの相同遺伝子の検出を試みたところ,カイコ以外の種からはSxlに相同な遺伝子の候補クローンが得られたが,それらが実際に性の決定に関与しているかどうかについては解明できなかった。2.RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)法により,カイコのゲノムの物理的地図を作成したところ,Z及びW染色体上のRAPDが数個得られた。性染色体の構造を解析するため,これらのRAPDの塩基配列の解析や,形質遺伝子の連関地図との統合へ向けた解析を行った。3.イエバエのビテロジェニン及びビテロジェニンレセプター,カイコのビテロジェニン,卵特異的タンパク質,貯蔵タンパク質及び雄成虫の触角・複眼に局在するペプチドなど,雌雄で発現パターンの異なるタンパク質等の遺伝子の構造を解析するとともに,内分泌因子による発現の調節や,環境条件に応じた発現パターンの相違などを調査したところ,いくつかの知見が得られた。4.カイコの性決定機構の解析のため,性染色体転座系統や3倍体,4倍体,5倍体などの倍数体個体における性徴の発現や妊性などの調査を行った。5.生殖巣の発達が異常な系統を用いて雌雄モザイク個体を作出し,それらの生殖巣の形態及び生殖細胞の形成状況などを調査した。6.ヤママユガとサクサンの種間雑種を作成してF1の妊性を調査した結果,特定の交配で雌が不妊となることが判明し,その原因をある程度解明した。1.キイロショウジョウバエの性決定・性発現遺伝子Sxl,tra,dsxの相同遺伝子の,カイコ,コガタアカイエカ,イエバエからの検出を試みたところ,コガタアカイエカ,及びイエバエからはSxlに相同な遺伝子の候補クローンが得られたが,カイコからはSxl,traに相同な遺伝子は得られなかった。3.イエバエのビテロジェニン及びビテロジェニンレセプターや,カイコの卵特異的タンパク質,貯蔵タンパク質及び雄成虫の触角・複眼に局在するペプチドなど,雌雄で発現パターンの異なるタンパク質等の遺伝子の構造を解析するとともに,内分泌因子による発現の調節や,環境条件に応じた発現パターンの相違などを調査したところ,いくつかの知見が得られた。4.カイコの性決定機構の解析のため,雌雄モザイク系統や転座系統を作成するとともに3倍体,4倍体,5倍体などの倍数体をも作成し,それぞれにおける性徴の発現などの調査を行った。5.ヤママユガとサクサンの種間雑種を作成してF1の妊性を調査した結果,特定の交配で雌が不妊となることが判明し,その原因をある程度解明した。3.イエバエのビテロジュニン及びビデロジェニンレセプター,カイコのビテロジェニン,卵特異的タンパク質,貯蔵タンパク質及び雄成虫の触角・複眼に局在するペプチドなど,雌雄で発現パターンの異なるタンパク質等の遺伝子の構造を解析するとともに,内分泌因子による発現の調節や,環境条件に応じた発現パターンの相違などを調査したところ,いくつかの知見が得られた。

4.カイコの性決定機構の解析のため,性染色体転座系統や3倍体,4倍体,5倍体などの倍数体個体における性徴の発現や妊性などの調査を行った。5.生殖巣の発達が異常な系統を用いて雌雄モザイク個体を作出し,それらの生殖巣の形態及び生殖細胞の形成状況などを調査した。
技術者と植民地経済-植民地時代台湾農業における総督府技師と台湾人資本との関係-

本年度は、前年度にその重要性を見出した植民地養蚕業を中心として、日本植民地時代台湾農業における総督府技術者の位置付けとその役割の分析を行った。総督府技術者については、前年度および今年度に収集した『台湾総督府公文類纂』の人事記録を用いて、総督府殖産局における養蚕技術者の採用・昇任過程と個々の技術者の役割について解明した。この成果の一部は(名古屋市立大学)『人文社会学部研究紀要』に発表済である。植民地養蚕業については、先行研究も少なく全体像もいまだ不明であるので、主として総督府の刊行物および当時の『台湾日日新報』の記事を読解することによって、養蚕業の全体像解明に取り組んだ。残念ながら現時点ではこちらの成果は刊行できていないが、台湾人地主層や在台日本人の積極的な養蚕への取り組みなどについて、近日中に発表の予定である。また4月と5月に、湊照宏(東大経済院生)・堀内義隆(京大経済院生)と共同研究会を計2回開催し、日本植民地時代の台湾経済における総督府の役割、および植民地農業と工業との関係について討論した。この成果をもとに、6月の日本台湾学会において両名と共同で報告を行った。研究費は、これら分析のための国内資料収集費(旅費、資料購入費およびコピー代等)、共同研究会のための旅費(院生2名の招聘旅費を含む)、そして台湾での調査旅費(8月に訪台)に使用した。台湾では、前年度に引き続き国史館台湾文献館にて『台湾総督府公文類纂』の複写と分析を行った。今回の研究では、最初に台湾総督府の技師組織と主要技師の動向について分祈を行った。分析方法は、総督府の人事について、毎年の『総督府職員録』や『総督府報』での界動記事を用いながら洗い出して整理するものであった。本年度内に台湾総督府の明治・大正時代の技師組織の概要、および主要技師の動向(採用および官職の変遷)については、おおよそ整理できた。本年の成果の一部は「1910年代台湾の地方農政」や「技師から見た植民地時代の台湾鉄道」で発表した。残りの成果については、平成15年度以降において、さらに補足と検討を加えた上で(例えば、主要技師については、総督府赴任前および離任後の動向を加える)、公表の予定である。また昭和前期についても、分析を準備している。研究経費は、本研究に関連する記事をを集めたCD-ROMが発売され(発表と同時に予約購入)、また収集した印刷物資料の整理に好都合なスキャナが販売されたため、予定と相違が生じたものの、いずれも活用できた。備品・消耗品は、これら資料の購入およびその整理に用いた。国内旅費は、資料収集と台湾史研究者との打ち合わせに活用した。ただし、当初予定していた技師の子孫への聞き取りは十分にできなかった。海外旅費は台湾での調査費用に使用した。謝金は翻訳の謝礼として支払った。平成15年度は、当初の研究計画通り、技師組織の研究に加えて、技師と台湾人資本の相互作用による農業経済への影響について、米穀を事例として研究を行う予定である。また平成14年度に十分行えなかった、技師の子孫への聞き取りなどを予定している。本年度は、台湾のSARS騒ぎなど支障もあったが有意義な研究を行うことができた。特筆すべきこととして、植民地時代台湾における養蚕業の発見がある。従来は、米穀にしても糖業にしても台湾経済史研究において着目された農業は「成功」した産業ばかりであった。それ以外も、日本の敗戦による中断などと言い訳の可能なものばかりであった。しかるに、養蚕業は大正期に総督府が専任技師の下で、多額の経費を投じて取り組んだにもかかわらず、台湾人農村社会に定着できなかった、という言い訳不能な「失敗」をしている。よって養蚕業を研究すれば、総督府の種々の施策を台湾人がどうして受け入れなかった、そして失敗を総督府側はどう総括したのかが解明できる。またこの養蚕業の「失敗」と比較することで、米穀や糖業で総督府の施策がなぜ「成功」したのかが、より深く解明できる。しかしながら今まで誰も植民地時代の養蚕業に着目しておらず、拙稿「植民地時代台湾の繊維産業政策」論文が事実上の初言及と言って良い。この養蚕業の解明に力を注いだため、当初の予定であった、米穀を事例としての研究こそ行えなかったが、本科研の課題自体は、精力的に研究を行えた。技師組織や主要技師の動向については、養蚕業に関して(去年、科研費を使って収集した資料を利用しながら)解明を進め、拙稿にも一部発表できた。海外旅費は、台湾では養蚕業に関する総督府文書などの資料収集を行った。消耗費は、記事を集めたCD-ROMの購入であるが、論文執筆に活用できた。来年度は、本年度の分析をもとに、養蚕業ならびに関連産業を事例として総督府技師の施策と台湾人の動向との相互作用の研究を進める予定である。

この成果の一部は(名古屋市立大学)『人文社会学部研究紀要』に発表済である。植民地養蚕業については、先行研究も少なく全体像もいまだ不明であるので、主として総督府の刊行物および当時の『台湾日日新報』の記事を読解することによって、養蚕業の全体像解明に取り組んだ。残念ながら現時点ではこちらの成果は刊行できていないが、台湾人地主層や在台日本人の積極的な養蚕への取り組みなどについて、近日中に発表の予定である。また4月と5月に、湊照宏(東大経済院生)・堀内義隆(京大経済院生)と共同研究会を計2回開催し、日本植民地時代の台湾経済における総督府の役割、および植民地農業と工業との関係について討論した。この成果をもとに、6月の日本台湾学会において両名と共同で報告を行った。研究費は、これら分析のための国内資料収集費(旅費、資料購入費およびコピー代等)、共同研究会のための旅費(院生2名の招聘旅費を含む)、そして台湾での調査旅費(8月に訪台)に使用した。台湾では、前年度に引き続き国史館台湾文献館にて『台湾総督府公文類纂』の複写と分析を行った。
潜在的負の熱膨張物質の探索とその特性の顕在化に関する研究

温度上昇に伴い体積が収縮する負の熱膨張物質は,熱膨張係数の制御等に役立つためナノテクノロジーへの応用が期待されている.しかし,負の熱膨張を示す物質は限られていることから,新規の負の熱膨張物質の探索が必要である.本研究では,潜在的に負の熱膨張の特徴をもつ物質においてその特性を顕在化させるための指針を検討した.潜在的な負の熱膨張物質と負の熱膨張物質の構造的違いを明らかにし,また,化学修飾や格子欠陥の重要性を明らかにした.温度上昇に伴い体積が収縮する負の熱膨張物質は,熱膨張係数の制御等に役立つためナノテクノロジーへの応用が期待されている.しかし,負の熱膨張を示す物質は限られていることから,新規の負の熱膨張物質の探索が必要である.本研究では,潜在的に負の熱膨張の特徴をもつ物質においてその特性を顕在化させるための指針を検討した.潜在的な負の熱膨張物質と負の熱膨張物質の構造的違いを明らかにし,また,化学修飾や格子欠陥の重要性を明らかにした.材料の高度な熱膨張率制御のため,熱収縮をする「負の熱膨張材料」の研究が進められているが,広い温度範囲で負の熱膨張特性を示す物質は限られる.本研究では,新たな「負の熱膨張材料」の創出を目指し,研究代表者の提唱による潜在的に負の熱膨張特性を有する物質群の探索と化学修飾による潜在的負の熱膨張特性の顕在化方法の確立を目的とする.本年度は,潜在的に負の熱膨張特性を有する物質の探索の基礎を築くために,フレームワーク構造と強固な化学結合を有し,比較的対称性の高い潜在的負の熱膨張物質ZrV207系化合物を取り上げ,その物性研究を行った.ZrV_2O_7とその陽イオンZr^<4+>をHf^<4+>に置き換えた化合物について,正の熱膨張を示す温度領域における熱容量,格子定数(熱膨張)を測定し,得られた結果の解析からフォノンの状態密度分布を得た.その結果,これらの物質のフォノン状態密度分布には,負の熱膨張を示す物質のフォノン状態密度に見られる特徴が見られることが確認できた.また,構成原子の振動が制限され,負の熱膨張が抑制されるというメカニズムがあることも明らかにした.これらの結果は,潜在的に負の熱膨張特性を有する物質の探索をする上で,重要な結果であるといえる.このほかに,フレームワーク構造を有する他の物質について文献調査を行い,潜在的負の熱膨張物質の候補となり得る物質の検討を行った.また,今後の研究課題を推進するのに必要な物性測定装置の整備を行った.材料の高度な熱膨張率制御のため,熱収縮をする「負の熱膨張材料」の研究が進められているが,広い温度範囲で負の熱膨張特性を示す物質は限られる.本研究では,新たな「負の熱膨張材料」の創出を目指し,研究代表者の提唱による潜在的に負の熱膨張特性を有する物質群の探索と化学修飾による潜在的負の熱膨張特性の顕在化方法の確立を目的とする.本年度は,潜在的に負の熱膨張特性を有する物質の探索の基礎を築くために,フレームワーク構造と強固な化学結合を有し,陽イオンサイトを様々な陽イオンで置換することが可能なA_2B_3O_<12>系化合物をとりあげた.本年度はこのBサイト置換体に注目し,Sc_2W_3O_<12>とSc_2Mo_3O_<12>の固溶体の研究を行った.さまざまな組成の固溶体を合成し,その試料の評価と,室温以上における熱膨張特性について,粉末X線回折測定を行い,全組成範囲において,高温相では負の熱膨張を示すことを明らかにした.一方,低温ではSc_2Mo_O_<12>が正の熱膨張を示す結晶構造になる構造相転移が存在することから,これらの固溶体の相転移温度を調べ,相図の作成を試みた.それらの固溶体試料の低温における熱容量測定を行ったところ,広い組成範囲で,Sc_2Mo_3O_<12>と同様の構造相転移が生じることがわかった.その相転移温度の組成依存を検討した結果,融解温度以下の全温度領域で負の熱膨張を示すSc_2W_3O_<12>でさえも,正の熱膨張を示す結晶構造を潜在的に有する可能性がわかった.この結果は,結晶の安定性と,負の熱膨張の発現との関係に重要な関係があることを暗示し,本研究の目的に対して重要な意義を持つと考えられる.材料の高度な熱膨張率制御を目的に,熱収縮をする「負の熱膨張材料」の研究が国内外で進められている.しかし,広い温度範囲で負の熱膨張特性を示す物質は限られ,実用化が進んでいないのが現状である.実用化を促すために,新たな負の熱膨張材料の創出が求められている.本研究では,負の熱膨張物質の物質設計に関する研究代表者の提唱に基づき,新たな「負の熱膨張材料」の創出を目指し,系統的な負の熱膨張物質および潜在的負の熱膨張物質の物性を検討することにより,負の熱膨張の発現および維持の鍵となるものを探索することを行った.陽イオンによる置換が可能で,フレームワーク構造を有する負の熱膨張物質の一つであるA2B3O12型化合物を母体とし,陽イオンを置換することにより固溶体を作成した.

その熱膨張特性および熱容量測定を行った.熱容量測定の結果を基に相図の作成を行い,負の熱膨張を発現する相と正の熱膨張を発現する相の安定性や構造的特徴に対する置換陽イオンの効果を明らかにした.また,負の熱膨張を示しフレームワーク構造を持つZrW2O8への三価陽イオン置換効果についての検討を行った.三価陽イオン置換により生成する高温相由来の構造を有するナノ領域の観察に成功しただけでなく,このナノ領域が三価陽イオン置換をしなくてもZrW2O8にもともと存在することを明らかにした.これは従来進められてきた負の熱膨張発現機構の研究にも影響を与える研究結果であり,今後の進展が期待できる研究成果といえる.また,フレームワーク構造を有する負の熱膨張物質の結晶構造の詳細を検討し,局所的な構造と負の熱膨張の発現との相関についての知見を得た.震災の影響で試料合成や測定に関して支障が出たが,復旧後に実験を急いだ.24年度が最終年度であるため、記入しない。現在扱っている化合物系の研究を推し進めるとともに,他の化合物系についても取り組む.24年度が最終年度であるため、記入しない。
卵巣子宮内膜症と癌性変化(卵巣明細胞癌)におけるHOX遺伝子の役割に関する研究

本年度は昨年までの電気泳動法での発現比較をさらに詳細に検封するために、リアルタイムPCR法を用いて検討した。HOX遺伝子の発現プロファイルを解析するために手術時のインフォームドコンセントのもとで得られた正常卵巣組織、卵巣子宮内膜症組織、および卵巣癌細胞株(明細胞癌および非明細胞癌)、から遺伝子抽出用キットを用いてtotal RNAを抽出し、ランダムプライマーを用いて、逆転写酵素によりcDNAを作成した後、β-actinを内部補正としてリアルタイム法を用いてPCRでのそれぞれの組織でのHOX遺伝子の発現比較を行った。まず、標準曲線を得るために行われたPCR産物を10分の1倍づつ希釈しこれをふたたびテンプレートに用いて、一定量のPCR産物が生成されるまでのPCR回数を解析し、希釈された濃度に対応するシグナル強度を算出しこれを標準曲線とした。さらに測定すべき検体(正常卵巣、卵巣子宮内膜症および癌畑胞)から抽出し合成されたcDNAをリアルタイムPCRを用いて同様に各検体でのシグナル強度を測定しこれを標準曲線上にプロットし、さらにコントロールとなる正常卵巣上皮での値を1として卵巣子宮内膜症や卵巣癌細胞での発現量が相対値により比較できるように検討した。このような方法を用いて詳細に検討すると、卵巣子宮内膜症では正常に比較し、HOXA5,A6,B5,B7,C10,C11,D10において正常卵巣上皮での発現量に比較し5倍から数千倍の発現亢進が認められた。一方卵巣癌においてはHOXA3,A10,A13,B2,B4,B7,B9,B13,C13,に同様の発現亢進が認められた.これらを比較した場合共通の発現異常としてHOXB7があげられ、またこの遺伝子異常はそのどちらにおいても数千倍の強度の発現亢進を認めていることから2つの疾患に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。臨床的に子宮内膜症から卵巣明細胞癌への連続的な変化は組織学的に多数報告されており、このことから何らかの共通の遺伝子異常の存在が示唆され、さらには2つの疾患に共通する臨床態度として病変の周囲組織への湿潤や転移が報告されている。一方HOXの本質的な役割として細胞の位置情報の伝達を行う転写因子としての役割を担っていることが最近明らかになっていることから、2つの疾患に認められる細胞湿潤や細胞の転移といった細胞の位置情報の乱れとHOXB7の異常発現とが何らかの関係を持っている可能性があると考えられた。HOX遺伝子の発現プロファイルを解析するために手術時のインフォームドコンセントのもとで得られた正常卵巣組織をコントロールとして、卵巣癌細胞株(明細胞癌および非明細胞癌)、および子宮内膜症(卵巣チョコレート嚢胞被膜)組織から遺伝子抽出用キットを用いてtotal RNAを抽出し、ランダムプライマーを用いて、逆転写酵素によりcDNAを作成した後、β-actinを内部標準に用いたcomparative RT-PCR法にて解析を行った。それぞれの組織におけるHOX遺伝子の発現量を、遺伝子増幅産物の電気泳動を行いデンシトメトリック分析にてシグナル強度の差を比較し、内部標準のβ-actinの発現量でで除して正常に対する相対比較として求めた。PCR回数は遺伝子増幅の度合いをプロットした対数グラフを用いて標準曲線を描き、比例関係が成り立つ回数にてPCR回数を設定した(β-actinで22回、HOX遺伝子で32回)。HOXAからDにおける4つのクラスター39個の遺伝子におけるHOXの発現は、いずれも正常組織の発現プロファイルとは異なり、また子宮内膜症と明細胞癌でそのプロファイルが非常に類似し(クラスターA,Bにおける発現異常の共通性、および全クラスターにおけるAbd-HOXホモローグであるHOX7-13の異常発現パターンの共通性)、比較対照とした非明細胞癌とは異なっていることが判明した。このことから、HOX遺伝子の機能を考えた場合、良性である子宮内膜症と卵巣明細胞癌で共通の遺伝子変化があることから、両方の病態に共通の異常にHOX遺伝子が関与している可能性が示唆された。これらは両方の病態で認められる細胞浸潤や細胞の転移といった細胞の位置情報の乱れと関係がある可能性がある。また非明細胞癌においても発現パターンは明細胞癌とは異なるが、Abd-HOXの異常が認められ、この部分は卵巣癌の発生進展に何らかの影響がある可能性が示唆された。

このような方法を用いて詳細に検討すると、卵巣子宮内膜症では正常に比較し、HOXA5,A6,B5,B7,C10,C11,D10において正常卵巣上皮での発現量に比較し5倍から数千倍の発現亢進が認められた。一方卵巣癌においてはHOXA3,A10,A13,B2,B4,B7,B9,B13,C13,に同様の発現亢進が認められた.これらを比較した場合共通の発現異常としてHOXB7があげられ、またこの遺伝子異常はそのどちらにおいても数千倍の強度の発現亢進を認めていることから2つの疾患に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。臨床的に子宮内膜症から卵巣明細胞癌への連続的な変化は組織学的に多数報告されており、このことから何らかの共通の遺伝子異常の存在が示唆され、さらには2つの疾患に共通する臨床態度として病変の周囲組織への湿潤や転移が報告されている。一方HOXの本質的な役割として細胞の位置情報の伝達を行う転写因子としての役割を担っていることが最近明らかになっていることから、2つの疾患に認められる細胞湿潤や細胞の転移といった細胞の位置情報の乱れとHOXB7の異常発現とが何らかの関係を持っている可能性があると考えられた。
衝撃荷重を受ける構造物の定着構造に関する研究

平成6年度,平成7年度の2年間において,衝撃荷重を受けるコンクリート表面を防護する種々のメタルライナー取付構造物の耐荷力特性や変形能,破壊性状及びエネルギー吸収能などに関する基礎的な研究を行い,優れたメタルライナーの形状及び定着形式を明らかにして,以下のような成果を得た.まず,種々の形状と定着定式を持つメタルライナーの実験データを整理し,衝撃荷重特性とエネルギー吸収特性を明らかにした.その結果,十字リブを持ったメタルライナーを鉄筋でアンカーする形式が最も有利であることが分かった.その後,有限要素法を使い,メタルライナー,アンカーボルトを含む定着構造とコンクリート躯体をモデル化して,弾塑性解析を行い,静的な実験結果と比較した.概ね,静的な挙動をシミュレートできるモデルが開発された.次に,研究室に導入されている衝撃解析用有限要素法プログラムDyna3D (LS-Dyna)を用いて,衝撃実験の供試体と条件をモデル化して解析し,実験結果と比較検討し,衝撃荷重や衝撃挙動を解明するための妥当な解析モデルを開発できた.衝撃体としては,鉄,コンクリート及び岩石をモデル化した.そして,開発した解析モデルを使い,種々の条件の定着部のパタメトリック解析を行い,設計法確立のための基礎データを作成した.さらに,解析結果より得られた結果と実験から得られた衝撃荷重の場合のエネルギー吸収能の関係を使って,エネルギー吸収能を判定条件にする新しい定着構造の設計法を確立した.さらに,メタルライナーの硬度変化に着目した,衝撃荷重履歴を推定する手法も作成した.平成6年度,平成7年度の2年間において,衝撃荷重を受けるコンクリート表面を防護する種々のメタルライナー取付構造物の耐荷力特性や変形能,破壊性状及びエネルギー吸収能などに関する基礎的な研究を行い,優れたメタルライナーの形状及び定着形式を明らかにして,以下のような成果を得た.まず,種々の形状と定着定式を持つメタルライナーの実験データを整理し,衝撃荷重特性とエネルギー吸収特性を明らかにした.その結果,十字リブを持ったメタルライナーを鉄筋でアンカーする形式が最も有利であることが分かった.その後,有限要素法を使い,メタルライナー,アンカーボルトを含む定着構造とコンクリート躯体をモデル化して,弾塑性解析を行い,静的な実験結果と比較した.概ね,静的な挙動をシミュレートできるモデルが開発された.次に,研究室に導入されている衝撃解析用有限要素法プログラムDyna3D (LS-Dyna)を用いて,衝撃実験の供試体と条件をモデル化して解析し,実験結果と比較検討し,衝撃荷重や衝撃挙動を解明するための妥当な解析モデルを開発できた.衝撃体としては,鉄,コンクリート及び岩石をモデル化した.そして,開発した解析モデルを使い,種々の条件の定着部のパタメトリック解析を行い,設計法確立のための基礎データを作成した.さらに,解析結果より得られた結果と実験から得られた衝撃荷重の場合のエネルギー吸収能の関係を使って,エネルギー吸収能を判定条件にする新しい定着構造の設計法を確立した.さらに,メタルライナーの硬度変化に着目した,衝撃荷重履歴を推定する手法も作成した.平成6年度の研究により以下のことを明らかにした。1.3種の定着構造の静的実験結果と衝撃載荷実験結果と比較し、衝撃力の荷重履歴の違いによって吸収エネルギーや変位履歴にはほとんど違い出ないことを検証した。2.実験結果を比較して、メタルライナーの定着構造のエネルギー吸収能を静的荷重の場合と衝撃荷重の場合の関係を明らかにした。すなわち、静的なエネルギー吸収能が分かれば、衝撃荷重を受けたときのエネルギー吸収能を推定できるようにした。3.衝撃解析用有限要素法プログラムDyna3Dを用いて、衝撃実験の供試体と条件をモデル化して解析し、実験結果と比較検討し、衝撃荷重を推定できる妥当な解析モデルを開発した。4.Hertzの接触理論を衝撃に応用した理論式に実験から得られた係数を乗ずることにより、精度のよい衝撃力を推定できることを、3.の結果と比較しながら明らかにした。当初に計画した研究目的の内、メタルライナーの吸収エネルギー特性については、静的及び動的について、ほぼ明らかにできた。また、衝撃力の算定に関しては、メタルライナーに重錘がぶつかる場合については、非線形の衝撃解析プログラム用の解析モデルを開発するとともに、Heltzの理論を応用した簡易推定モデルも確立した。しかし、コンクリート面に直接、重錘がぶつかる衝撃解析は、コンクリートの構成則とクラックのモデル化が難しく、今の所成功しておらず、今後の問題点として残されている。平成7年度においては,平成6年度に引き続いて,衝撃荷重を受けるコンクリート表面を防護する種々のメタルライナー取付構造物の耐荷力特性や変形能,破壊性状及びエネルギー吸収能などに関する基礎的な研究を行い,以下のような成果を得た.まず,有限要素法を使い,メタルライナー,アンカーボルトを含む定着構造とコンクリート躯体をモデル化して,弾塑性解析を行い,静的な実験結果と比較した.その後,メタルライナーのアンカーボルトやリブの寸法を変えたパラメトリック解析を行い,定着構造の静的強度特性を明らかにした.次に,研究室に導入されている衝撃解析用有限要素法プログラムDyna3D(LS-Dyna)を用いて,衝撃実験の供試体と条件をモデル化して解析し,実験結果と比較検討し,妥当な解析モデルを開発した.衝撃体としては,鉄,コンクリート及び岩石をモデル化し,衝撃荷重や衝撃挙動を説明できるようになった.そして,開発した解析モデルを使い,種々の条件の定着部のパタメトリック解析を行い,設計法確立のための基礎データを作成した.

さらに,解析結果より得られた結果と実験から得られた衝撃荷重の場合のエネルギー吸収能の関係を使って,エネルギー吸収能を判定条件にする新しい定着構造の設計法を確立した.さらに,メタルライナーの硬度変化に着目した.衝撃荷重履歴を推定する手法も作成した.