hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光化学系I複合体の分子集合装置の精製ならびにその機能と構造の解析

本研究では、緑藻クラミドモナスを材料として、系I複合体の分子集合に必須であるYcf4を含む大きな複合体(以下、分子集合装置と略記)の構造・機能解析を進める。アフィニティーカラムで精製した分子集合装置をショ糖密度勾配超遠心分離で精製後、ゲル濾過カラムクロマトグラフィーと電子顕微鏡を用いた単粒子解析を行い、1500kDa以上の大きな構造体であることを示した。系I複合体が分子集合する過程を明確に示した研究はこれまで殆どなされていない。本研究では、パルスラベル・チェイス実験と、カラムクロマトグラフィー、SDS-PAGEを駆使し、研究を進めた。その結果、系I複合体の周辺部に位置しているPsaG、Kサブユニットが結合することにより、LHCIとPSIコアとの結合が安定化し、系I複合体の分子集合が完結するという過程を示した。より詳細に系I複合体の分子集合過程を研究するためには、PSI-LHCIの構造を知る必要がある。そこで本研究では、PSI-LHCIのアンテナザイズ、LHCIタンパク質のコピー数を生化学的に求めた。クラミドモナスにおけるPSI-LHCIのアンテナザイズを、P700の光酸化とHPLCにより求めた。これらの結果により、アンテナサイズを270-300クロロフィル程度であると決定した。次に、PSI-LHCIにおける、PSIコアに対するLHCIタンパク質のコピー数を求めた。High-TrisとMES-Trisを組み合わせた二種類の電気泳動システムによって、各LHCIタンパク質をシングルスポットとして高度に分離したのち、蛍光色素によって染色し定量した。PSIコアに対して8-9のLHCIタンパク質が結合しており、これはアンテナサイズの結果とも良く一致している。
概日リズム制御因子によるヌクレオソーム形成・維持の分子機構及び生理学的意義の解析

概日リズムとは、睡眠/覚醒やホルモン分泌といった生命現象に観察される約24時間周期の変動であり、生物に内在する分子時計により形成される。分子時計は一連の時計蛋白質により構成され、細胞自律的に制御されている。本研究の目的は、主要な時計蛋白質の一つであるBMAL1によるヌクレオソーム形成・維持の分子メカニズムに注目し解析を行った。本研究は、(1)分子時計標的遺伝子のプロモーターへのヒストンH3.3が日周期的にDepositionされること、(2)この周期的なH3.3のDepositionがBmal1を機能抑制した細胞において阻害されることを見出した。これらの知見は、BMAL1がヒストンH3.3のDepositionの日周性形成に寄与することを示唆している。真核細胞は、DNA高次構造であるクロマチンを有し遺伝情報を安定に維持することで、細胞機能を健全に調節している。クロマチンはコアヒストン(H2A, H2B, H3, H4)各2分子と約147bpのDNAから構成されるヌクレオソームを基本単位とする。コアヒストンをヌクレオソームに組みいれる過程はDepositionとよばれ、ヒストンシャペロンにより調節される。近年、細胞死制御因子DAXXは転写制御に関与するヒストンH3.3に特異的なヒストンシャペロンとして機能することが複数のグループから報告されている。一方で、申請者は質量分析法を用いたスクリーニングによりDAXXを新規のBMAL1結合因子として同定している。また、自身の生化学的な解析の結果からBMAL1がDAXXの機能調節を介してDepositionを制御するという着想に至った。本研究は、(1)分子時計標的遺伝子のプロモーターへのヒストンH3.3が日周期的にDepositionされること、(2)この周期的なH3.3のDepositionがBmal1又はDaxxを機能抑制した細胞において阻害されることを見出した。これらの知見は、BMAL1によるDAXXの機能調節がヒストンH3.3のDepositionの日周性形成に寄与することを示唆している。今後、このH3.3の日周的なDepositionの概日的な遺伝子発現制御における役割を検討していく予定である。
文化政策における文化財保護行政の位置：70年代以降の埼玉県文化行政の分析

文化芸術基本法制定、文化財保護法改正など、文化財の活用が議論される中で、現実には文化施設の統廃合が行われ、文化行政の系譜は必ずしも肯定的に捉えられていない。文化行政の本質を捉え、今後の文化政策における文化財保護の道筋を模索することが求められている。そこで、革新自治体における文化行政のトップランナーであり、かつ文化財保護行政が文化行政の礎を構築していった埼玉県を事例として分析し、文化財保護行政が文化政策総体に与えた影響について明らかにすることが、本研究の目的である。
中国共産党による都市支配の確立と国民意識の形成―１９４５年～１９５３年の東北社会

本年度は前年度の研究成果を踏まえて、1950年代初頭の共産党による都市工作と大衆運動の分析を通じて、中共のイデオロギー操作と民衆意識の相互規定性を明らかにし、中共革命における東北都市部の位置付けを検討した。日本国内の研究機関にて資料調査を行っただけでなく、中国上海の華東師範大学の資料センターなどの国外研究機関と公文書館にて資料調査と現地調査も行った。得られた資料を基にして、「三反」「五反」運動に着目して、中共は経済の不正問題をめぐる大衆運動を発動することによって、民衆統合を促進するプロセス、および大衆運動における基層社会と民衆の実態を検討した。「三反」「五反」運動によって、共産党の民衆に対する把握は空前の強力なものとなったと指摘できる。これらの運動はそれ以前の生産競争や増産節約といった生産動員と異なって、党のイデオロギーの浸透を強要する政治動員となっていった。以上のような強化されつつある党の支配に対して、民衆は暴力や人を摘発することが手柄と認められるなどの、抑圧的な政治環境において、運動に巻き込まれていた。暴力と恐怖から逃れるために、積極的に自らレッテルを貼ったり、事実と関係なく罪を認めたりした。さらに、日常生活において、あらゆる贅沢と思われるものを隠匿して、わざと質素な服装を身に付けて、見せるように努力していた。「三反」「五反」運動によって、党の権力は民衆の私生活へ介入して、個人に対する支配の度合いを高めていった一方で、民衆は計算ずくで積極的な振りをしていたことが判明できた。これらの民衆の行動は党の支配に対応する策であり、民衆は中共のイデオロギーを受容したとは限らない。以上の研究成果を第38回歴史人類学会大会で報告した。その内容をまとめて、これから学術雑誌に投稿する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、文献研究とフィールドワークを統合した歴史人類学的手法を採用して、1945年から1950年代初頭まで、つまり国共内戦時期から人民共和国建国初期までの時期を対象として、中国の東北における中国共産党による地域社会の再編、および民衆の対応について、地域社会の特徴に基づき、中共と地方、民衆という双方向的な視点から考察した。平成28年度、日本国内のアジア経済研究所や東洋文庫、東洋史研究所などの機関にて資料調査を行った。そして、海外には、台湾国民党党史館と中央研究院近代史研究中心に赴き、東北における国共内戦及び国民党が中国の東北を接収する史料を調査して収集を行った。また、中国遼寧省档案館、図書館、瀋陽市档案館にて、1945年から1951年まで、共産党が東北における宣伝と教育関係の史料を収集した。同時に聞き取り調査や地方史料の調査も行った。さらに、上海華東師範大学中国当代史研究中心を訪れ、1950年代中国社会変革に関する資料の調査と閲覧を行った。上記の日本国内外の調査で収集してきた資料を分析して、以下の課題を明らかにした。第一に、凝集性を欠くのが東北の地域と民衆の特徴であり、中共革命にとって、伝統的武装勢力の抵抗は弱かったが、逆に利用できる武装勢力を欠いていたと言える。第二に、党と民衆の相互関係において、特に都市の労働者や雑業層のような帰属感の薄い、流動性の高い民衆の取り扱いにくさが顕著であった。中共にとっても民衆の積極的な支持を常に必要としていたわけではなかった。第三に、1949年と1952年を節目とする従来の二段階革命の時期区分は東北の基層社会に当てはめることが難しい。さらに、平成28年度の現地調査と研究の進展によって、今後、1950年代初頭の中共革命の各運動の連続性から1953年以降の基層社会の組織化の進展へ視野を広げて論じる必要がある。積極な資料収集によって、多角的な分析が可能になった。まず、明末清初まで遡り、1945年までに形成された中国東北地域の政治、経済、在地勢力といった特徴を考察した。そして、中国東北における1951年婚姻法の施行と民衆の対応を研究して、その成果を『現代中国』で発表して、さらに中国華東師範大学中国当代史研究中心と京都大学人文科学研究所現代中国研究中心が主催した第五回中国当代史研究会(上海)で口頭発表を行った。さらに、研究成果として、1、「女性解放・婚姻改革から見る中国共産党革命:東北における1950年婚姻法の施行を中心に」『現代中国』90号、2016年9月、65-78頁。2、「中国東北における共産党と都市基層民衆1945-1951」筑波大学博士(文学)学位請求論文、2016年度、175頁。総じて期待以上の成果を上げたと評価することができる。

「三反」「五反」運動によって、共産党の民衆に対する把握は空前の強力なものとなったと指摘できる。これらの運動はそれ以前の生産競争や増産節約といった生産動員と異なって、党のイデオロギーの浸透を強要する政治動員となっていった。以上のような強化されつつある党の支配に対して、民衆は暴力や人を摘発することが手柄と認められるなどの、抑圧的な政治環境において、運動に巻き込まれていた。暴力と恐怖から逃れるために、積極的に自らレッテルを貼ったり、事実と関係なく罪を認めたりした。さらに、日常生活において、あらゆる贅沢と思われるものを隠匿して、わざと質素な服装を身に付けて、見せるように努力していた。「三反」「五反」運動によって、党の権力は民衆の私生活へ介入して、個人に対する支配の度合いを高めていった一方で、民衆は計算ずくで積極的な振りをしていたことが判明できた。これらの民衆の行動は党の支配に対応する策であり、民衆は中共のイデオロギーを受容したとは限らない。以上の研究成果を第38回歴史人類学会大会で報告した。その内容をまとめて、これから学術雑誌に投稿する予定である。平成28年度資料調査によって、1950年代中華人民共和国建国初期、中国共産党による都市社会の再編および民衆の対応に関する貴重な資料を発見することができた。とくに上海華東師範大学の当代史研究中心には東北地域の関連資料が多数所蔵されている。これから、これらの貴重な史料をさらに深堀し、分析した上で、聞き取り調査を行い、1950年代初頭の中国基層社会の変革を民衆側の視点から問い直すことが期待できる。また、平成28年度の研究成果と総合的に分析して、「満洲国」から1950年初頭の中共による基層社会組織化までの長い歴史スパンの中で、政権と民衆の相互関係、基層社会の変革の連続性と断絶性を解明する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
脳梗塞治療薬開発に向けた新戦略－虚血性神経細胞障害における亜鉛シグナルの意義－

脳梗塞時に神経終末から多量に放出される亜鉛が神経細胞死を引き起こすことから、亜鉛は虚血性脳障害の増悪因子の一つと考えられている。本研究では、亜鉛誘導性の神経細胞死の分子機構の解明に取り組み、亜鉛がアポトーシス促進因子Bimの選択的スプライシングを変化させることによりその発現を調節していることを明らかにした。また、亜鉛誘導性の神経細胞死を抑制する低分子化合物を見出し、その作用機序を解明した。亜鉛は脳虚血時の神経細胞障害の増悪因子として考えられているが、その分子機構は十分に解明されていない。申請者は、亜鉛によりアポトーシス促進因子であるBim遺伝子のスプライシンパターンが変化し、アポトーシス活性の最も強いBimSの発現が亢進すること明らかにしたので、その分子機構の解明に取り組んできた。スプライシングが正確に行われるためには、RNA前駆体上のシスエレメントが重要である。そこで、本年度は、昨年度作製したBimミニ遺伝子を用いて、亜鉛応答に関与するシスエレメントの同定を試みた。その結果、エクソン4に隣接したイントロンにあるAGGCTGTGTGTGGCATTTAの配列が亜鉛によるBimSの産生亢進に関与しているintronicsplicing enhancer(ISE)でことを明らかにした。また、このISEにSRタンパク質SRp55が結合することも明らかにした。昨年度、亜鉛によりSRp55の高リン酸化が著しく亢進することを示したが、このリン酸化とBimSの産生亢進との関連性は不明であった。そこで、SRタンパク質のリン酸化に関わるプロテインキナーゼとしてClkやDyrk1Aが報告されていることから、亜鉛によるBimS亢進に対するこれらキナーゼの影響を検討した。その結果、Clk1阻害剤(TG003)およびDyrk1A阻害剤(harmine)が亜鉛誘導性のBimS発現の優先的な亢進を阻害したことから、亜鉛によるBimSの産生亢進にこれらキナーゼの関与が示唆された。しかし、亜鉛により惹起されるSRp55の高リン酸化に対する影響を検討したところ、TG003によりSRp55の高リン酸化が一部阻害されたが、harmineはその高リン酸化に対してほとんど影響を示さなかった。以上の結果から、亜鉛による促進されるSRp55の高リン酸化にはClk1が部分的に関与していると考えられた。本年度は、1)亜鉛によりアポトーシス促進因子Bimのスプライシンパターンが変化する分子機構と、2)ミクログリアの活性化を抑制する化合物の探索、を中心に研究を実施した。1)前年度までの研究で、Bim mRNA前駆体からBimSへの選択的スプライシングは、エクソン4に隣接したイントロンに存在するスプライシングエンハンサー(ISE)にRNA結合タンパク質SRp55が結合することにより起きることを示した。そこで今年度は、亜鉛がSRp55の機能に及ぼす影響を検討した。亜鉛よるSRp55のRNA結合能の変化をUVクロスリンク法などを用いて解析した結果、亜鉛はSRp55の高リン酸化を促進すること、高リン酸化されたSRp55ではRNA結合能が消失することが明らかとなった。また、定常状態ではSRp55は核内に広く局在していたが、亜鉛によりSRp55の局在が変化し、核スペックルが巨大化するのが確認できた。以上より、亜鉛によるBim遺伝子のスプライシングパターン変化は、亜鉛によりSRp55のRNA結合能が低下し、エクソン4を認識できなくなることにより引き起こされていると考えられた。2)脳梗塞の病巣では脳内の免疫担当細胞であるミクログリアの活性化が認められる。我々は、活性化ミクログリアから産生される一酸化窒素(NO)誘導体パーオキシナイトライトにより神経細胞内亜鉛が遊離し、神経細胞死が惹起されることを明らかにしている。それゆえ、活性化ミクログリアにおける誘導型NO合成酵素(iNOS)の発現亢進を抑制することが脳梗塞治療に重要と考え、リポ多糖(LPS)により誘導されるiNOSの発現を抑制する化合物の探索を行い、強いiNOS誘導阻害作用を有する化合物を得た。また、この化合物はLPSにより活性化されるSTATシグナルを阻害することによりiNOS誘導抑制作用を発揮することを明らかにした。また、Bcl-2ファミリーに属するアポトーシス促進因子BH3-onlyタンパク質(PUMA、Bimなど)の発現が脳虚血障害時に亢進すること、これら遺伝子の欠損により神経細胞死が軽減されることなどから、BH3-onlyタンパク質は虚血性神経細胞障害の発症に密接に関与していると考えられている。しかし、現在、亜鉛とBH3-onlyタンパク質との関連性は明らかでない。BH3-onlyタンパク質Bimはスプライシングの違いにより種々のアイソフォーム(BimEL, BimL, BimS)が産生されている。

申請者は、亜鉛によりBim mRNAのスプライシングパターンが変化し、アポトーシス活性の最も強いBimSの発現が亢進することを報告している。本年度は、この現象の分子機構の解明に取り組み、亜鉛に応答しBimのスプライスング変化を誘導するBim pre-mRNA上のシスエレメントがエクソン4に隣接したイントロンに存在することを明らかにした。また、スプライシングは、pre-mRNAに結合するRNA結合タンパク質(SRタンパク質など)により調節されているが、申請者は亜鉛によりSRタンパク質の中で特にSRp55のリン酸化状態が著しく変化することも明らかにした。これらの結果を基にSRタンパク質のデータベース検索を行ったところ、興味深いことに、今回同定した領域にSRp55の結合部位の存在が推定された。以上のことから、亜鉛によるBim mRNAのスプライシングパターン変化は、亜鉛がSRp55のリン酸化状態を変化させることでエクソン4の排除が促進され、BimSの産生亢進が引き起こされる可能性が示唆された。申請者は、前年度の研究で、亜鉛によるBim遺伝子からBimSの優先的な産生亢進にエクソン4に隣接したイントロン領域が重要であること、亜鉛の曝露によりSRp55の高リン酸化が亢進することを明らかにしていた。本年度は、亜鉛によるBimのスプライシング変化の分子機構をさらに理解するために、1)イントロンに存在すると推察される亜鉛応答に関与するISEとそこに結合する分子の同定、2)亜鉛によるSRp55の高リン酸化の機序の解明、を目的として研究を実施した。その結果、1)に関しては、ESE finderを用いたSRタンパク質の結合部位の検索から、SRp55と強い親和性を示す推定配列がイントロン領域に多数存在することが判明した。そこで、その部位に変異を導入したミニ遺伝子を作製し、スプライシングの解析を行い、亜鉛応答に関連するISEを同定することができた。また、この配列にSRp55が結合することも確認できた。2)に関しては、SRタンパク質のリン酸化への関与が推測されるClkやDyrk1Aの阻害剤を用いた解析から、亜鉛によるBimSの産生亢進にはこれらキナーゼが関与していることが明らかとなった。しかし、Clk阻害剤は亜鉛によるSRp55の高リン酸化を部分的にしか抑制しなかったことから、SRp55の高リン酸化には他のキナーゼが関与している可能性が示唆された。そこで、Dyrk1A阻害剤を含めいくつかキナーゼ阻害剤を使用し、亜鉛によるSRp55の高リン酸化に対する影響を検討したが、Clk阻害剤以外に高リン酸化を抑制するものは認められなかった。それゆえ、亜鉛により惹起されるSRp55のリン酸化の分子機構については未だ解明に至っておらず、今後さらなる検討が必要であると考えている。以上の研究推進状況から判断し、申請者は実験計画がおおむね予定通り進行していると考えている。申請者は、亜鉛によりBimのスプライシングパターンが変化するという新しい現象を発見したことから、本申請課題ではこの分子機構の解明に取り組んでいる。この機構を解析するために、本年度の計画では、1)Bimのスプライシング過程を再現できるBimミニ遺伝子の作製と評価、2)Bimミニ遺伝子の欠失変異体の作製とこの変異体を用いたBim pre-mRNA上の亜鉛応答領域の同定、3)亜鉛によるBimのスプライシング変化に関与するスプライス因子の同定を目標としていた。
統語・意味・談話のインターフェイス研究:文断片や省略の言語間変異と言語獲得の諸相

本研究は、従来の普遍文法モデルに内在する問題点を洗い出し、それとは異なる言語機能モデルが必要であることを示した。また、従来のアプローチの問題点を克服できる新しい言語機能モデルを探索するために、豊かなインターフェイスを備え、言語多様性と変異可能性を原理的に説明できる言語獲得モデルの備えるべき特性を明らかにした。特に、言語の変異可能性を予測できる文法モデルを構築するために、各種のWH構文、焦点構文、照応と削除構文について、通言語的に調査した。(1)本研究課題の共同研究を遂行するための基礎作業として下記のことを行った。代表者と分担者により、準備状況と研究計画の確認と、今年度のスケジュールの再確認を行い、生成文法の普遍文法モデルにおける仮説群、インターフェイスの位置づけなどの点検と、従来型モデルが、言語の均一性と同時に言語多様性、言語間差異が予測できるようなモデルかどうかを検証した。(2)共同研究のこれまでの実績を確認し、発展させるために、下記の研究や調査を遂行した。統語論/意味論/談話のインターフェイスに関わる問題として、これまで行って来た共同研究の成果を整理して、今後の課題を明確にした。特に、言語機能モデルの見直しにより、様々な構文で観察される書語多様性と言語普遍性を共に説明するには何が必要かを討議した。更に、言語学文献により、(i)成人文法における言語多様性に関わる言語事実と関連構文の基礎的調査、(ii)本研究の課題である、文断片や省略の言語変異と言語獲得の諸相についての基礎的調査、などを行った。また、(iii)通言語的な変異がどこから来るのかを検討し、従来の普遍文法モデルと言語獲得モデルに内在する仮説群について洗い出した。(3)共同研究の基礎資料を収集するため、大学院生による言語獲得調査を行った。子供の言語獲得に関する基礎資料として、(i)英語と日本語について、子供の発話資料の収集を行った。また、(ii)日本語の言語獲得調査を、保育園、幼稚園等において行った。また、(iii)これらの調査に基づく研究成果について学会発表の支援を行った。言語の均一性と多様性を説明できる言語機能のモデルを構築するために、省略表現や文断片の特異性について、具体的に次の研究を行った。(1)特に、統語-意味、統語-音韻、統語-談話のインターフェイスに関する先行研究について、文献により調査した。(2)省略表現と文断片の持つ諸特性のうち、特に疑問文の応答などに見られる短縮応答の統語的・意味的振る舞いを調査した。(3)省略表現や文断片の特性を説明するためには、どのようなインターフェイスが必要かについて研究した。上記の研究調査のために、下記の研究機関と学会に参加して、研究課題について関係研究者と討議し、研究状況についての情報収集を行った。(1)カリフォルニア大学ロサンジェルス校(UCLA)言語学科を訪問して、Nina Hyams教授、Anoop Mahajan教授、Dominique Sportiche教授、Edward Keenan教授、Carson Schutze准教授などと、研究課題について討議した。(2)南カリフォルニア大学(USC)で開催された学会に参加し、当該分野の研究状況に関して情報収集を行った。(3)東京心理言語学会(TCP)に参加し、言語獲得に関する研究成果について、情報収集を行なった。また、インターフェイス、省略表現、文断片、疑問文とwh-関連構文、言語獲得におけるRoot Infinitive段階等に関する文献について、大学院生を雇いあげて、主要文献リストを作成した。本研究は、従来の普遍文法モデルに内在する問題点を洗い出し、それらの問題点を克服し、妥当なインターフェイスを備え、言語多様性と言語獲得を原理的に説明できる言語獲得モデルの備えるべき特性を明らかにすることをその課題とした。この課題について、本研究では具体的には、次の項目について調査・研究を行った(以下「構文」と呼ぶのは便宜的なものである)。(1)従来型の普遍文法モデルにおける仮説群を整理し、その潜在的な問題点を検討した結果、これまでの言語機能に関する仮説のなかで、特にインターフェイス(統語-意味,統語-談話,音韻-意味,etc.)の特性に関する仮定には、重大な問題があることを明らかにした。(2)言語多様性に関わる事象として、焦点化と談話に係わる言語事象の通言語的な調査を行い、その統語形式と解釈、談話的制約を調査した。また、普遍特性と変異可能性の解明に向けて、従来の普遍文法モデルの問題点を明らかにした。特に、WH構文と焦点化(疑問文の簡略応答や、感嘆文に解釈される名詞表現と焦点化など)、疑問応答における文断片と焦点化について調査し、その普遍特性と変異可能性を明らかにした。また、削除や照応現象が関わる各種構文について、通言語的に調査して、その類型化に向けた研究を行った。(3)言語普遍性と同時に言語多様性(多様な変異可能性)を説明することのできる言語機能の理論と言語獲得モデルが満たすべき条件を示し、豊かなインターフェイスを備えた言語機能のアーキテクチャーが必要であることを明らかにした。
霧島火山群新燃岳における1991年群発地震と火山活動に関する調査研究

霧島火山群・新燃岳において1991年11月13日から微小地震の群発活動が発生した.この群発活動の時間的推移,噴火との関連等を検討するため,常設の地震観測に加えて,地磁気,電気抵抗,地殼変動,熱,火山ガス等の観測調査を行った.群発地震は,1日に200300個の頻度で11月26日まで続き,その後連続微動の発生へと移行した.震源はいずれも新燃岳火口直下の深さ23kmで,マグニチュ-ドは2.0以下と小規模であった.この間,11月19日と23日には数分間の連続微動が発生し,その後約1日程度地震活動の空白が見られた.この微動に対応した表面現象は特に観察されなかったが,24日の13時53分に火口内の東側から水蒸気を噴出した.これに伴う,地震や微動は観測されていない.11月26日以降地震は激減し,かわって振幅の小さな連続微動が発生し始めた.火口内東側に噴出した噴気は,30日頃から増大し,12月1日2日,および4日には微量の火山灰を噴き上げるに至った.こうした活動に対応して,山頂と山麓を結ぶ光波測量では,11月末から12月初めにかけて30ミリ程度の伸びが観測された他,傾斜観測によっても山上がりの傾向が観測され,地磁気観測では地下の温度上昇に伴う地磁気の減少が観測された.12月半ば以降は,地震・微動とも少なくなり,地殼変動も,光波・水準とも変化無し,あるいはやや圧力減少の傾向を示している.しかし,熱消磁は依然として継続しており,地震,微動とも小規模ながら増減を繰り返していることから,今後とも活動の推移に注意していく必要がある.霧島火山群・新燃岳において1991年11月13日から微小地震の群発活動が発生した.この群発活動の時間的推移,噴火との関連等を検討するため,常設の地震観測に加えて,地磁気,電気抵抗,地殼変動,熱,火山ガス等の観測調査を行った.群発地震は,1日に200300個の頻度で11月26日まで続き,その後連続微動の発生へと移行した.震源はいずれも新燃岳火口直下の深さ23kmで,マグニチュ-ドは2.0以下と小規模であった.この間,11月19日と23日には数分間の連続微動が発生し,その後約1日程度地震活動の空白が見られた.この微動に対応した表面現象は特に観察されなかったが,24日の13時53分に火口内の東側から水蒸気を噴出した.これに伴う,地震や微動は観測されていない.11月26日以降地震は激減し,かわって振幅の小さな連続微動が発生し始めた.火口内東側に噴出した噴気は,30日頃から増大し,12月1日2日,および4日には微量の火山灰を噴き上げるに至った.こうした活動に対応して,山頂と山麓を結ぶ光波測量では,11月末から12月初めにかけて30ミリ程度の伸びが観測された他,傾斜観測によっても山上がりの傾向が観測され,地磁気観測では地下の温度上昇に伴う地磁気の減少が観測された.12月半ば以降は,地震・微動とも少なくなり,地殼変動も,光波・水準とも変化無し,あるいはやや圧力減少の傾向を示している.しかし,熱消磁は依然として継続しており,地震,微動とも小規模ながら増減を繰り返していることから,今後とも活動の推移に注意していく必要がある.
ニューラルネットワークの予測性の向上とその定量的構造活性相関解析への応用

本年度は、ロバストニューラルネットワーク法に関し、昨年度の成果を元に、2,4-ジアミノ-6,6-ジメチル-5-フェニルジヒドロトリアジン誘導体のジヒドロ葉酸還元酵素阻害活性の定量的構造活性相関解析を行った。今回は、まず、出力層をシフトすることにより、中間層のニューロン数の調整を行った。この結果、中間層のニューロン数が25個30個の場合に、祖点と背景点が最も良好な関係を保ったので、以下、このニューロン数を用いて解析を行った。今回も入力記述子(π_2、π_3、π_4、MR_2、MR_3、MR_4、Σσ_<3,4>)のシフト検定を行ったが、削除されるものはなかった。ロバストニューラルネットワーク法は、2種類の手法を用いた。1)最初に線形性90%で学習させ、誤差の大きいもの38個を削除、線形性0%(通常のニューラルネットワーク)で学習させる。2)段階的に80%→0%と線形性を減少させて行き、それぞれの段階で誤差の大きいデータの重みを小さくする。この結果、1)の方法の場合、残差自乗和はE=23.27となり、ロバスト法を使用しなかった場合の30.01に比べて著しい改善が見られた。また、2)の方法でも、最終的な平均根残差自乗和、Epは、0.49となり、ロバスト法を使用しなかった場合の0.69に比べてやはり著しい改善を見せた。この他、5層砂時計型ニューラルネットワークを用いた生理活性物質の分類も行い、相応の成果を上げることができた。この結果は、97年の情報化学討論会(熊本)にて発表した。本年度は、薬物の定量的構造活性相関のためのデータを利用して、階層型ニューラルネットワークの予測性の検討、及びその改良に関して様々な試みを行った。1.ロバストニューラルネットワークの開発市川らの入出力関数を利用して、段階的に非線形性を強くしていくニューラルネットワークの開発を行った。具体的には、最初、線形性の強い入出力関数を用いて、誤差の大きいデータの重みを小さくし、徐々に、非線形性を強くしていく。最終的には、通常用いられるシグモイド関数を用いて学習する。このロバスト法を、我々のグループの開発になるシフト検定法と組み合わせて、ニワトリの抗コクシジウム症作用をもつトリアジン誘導体の定量的構造活性相関に応用し、クロスヴァリデーション法により、予測性の改善が証明された。2.学習回数と予測能力の関連に関する検討階層型ニューラルネットワークの学習が過度に進んだ場合、過学習によって、予測能力の低下が起こることに既によく知られていたが、今回、医薬品分子設計分野に特有な構造をもつデータを選択し、予測能力と学習回数の相関性について検討した。その結果、予想とは異なり、非線形関係が期待されるデータに関しては、比較的過学習の起こる確率が小さいことが見いだされた。この他、ニューラルネットワークの定量的構造活性相関への応用に際し、重要な記述子となる疎水性定数の推測法に関する研究に対し、若干の寄与を行った。これらの研究の成果に関しては、1997年3月の日本化学会春期年会(東京・2BZ08)において、依頼講演として発表予定である。本粘度は、ロバストニューラルネットワーク法に関し、昨年度の成果を元に、2,4-ジアミノ-6,6-ジメチル-5-フェニルジヒドロトリアジン誘導体のジヒドロ葉酸還元酵素阻害活性の定量的構造活性相関解析を行った。

今回も入力記述子(π_2、π_3、π_4、MR_2、MR_3、MR_4、Σσ_<3,4>)のシフト検定を行ったが、削除されるものはなかった。ロバストニューラルネットワーク法は、2種類の手法を用いた。1)最初に線形性90%で学習させ、誤差の大きいもの38個を削除、線形性0%(通常のニューラルネットワーク)で学習させる。2)段階的に80%→0%と線形性を減少させて行き、それぞれの段階で誤差の大きいデータの重みを小さくする。この結果、1)の方法の場合、残差自乗和はE=23.27となり、ロバスト法を使用しなかった場合の30.01に比べて著しい改善が見られた。また、2)の方法でも、最終的な平均根残差自乗和、Epは、0.49となり、ロバスト法を使用しなかった場合の0.69に比べてやはり著しい改善を見せた。この他、5層砂時計型ニューラルネットワークを用いた生理活性物質の分類も行い、相応の成果を上げることができた。この結果は、97年の情報化学討論会(熊本)にて発表した。
低コスト高効率ポータブル型ダリウス水車の営農用傾斜水路への適用と設置指針の確立

営農用小水路向けの水力発電システムの開発により,独立電源地域への普及の一助とすることを目的としている.最終年度は,新型発電機を含む水車性能向上と設置コンセプトのまとめおよび低コスト化への部品構成見直しを行った.ポータブル型ダリウス水車は,傾斜小水路に工事を伴わずに簡単に設置できるクロスフロー水車であり,水車上流部で高効率となる特徴がある.本課題では傾斜水路における浅水流での運用を想定しており,水車上流部のみ水面下にあれば生成トルクの低減よりも,上流部以外で生じる抗力の低減効果の方が大きいため水車総合効率が向上することが分かった.また,実用化へ向けた構成部品の再設計を行い,発電機のピッチ円直径をランナ外径の制約に合わせて拡大し,コア数の最適化により前年度より30%程度の水車総合効率を示す結果となった.さらに安定運転のために,自己起動性の悪いダリウス水車が流量低下時に停止に至らないよう負荷コントロールできるシステムを開発した.また翼材料と加工方法の改善により従来より大幅に翼製作の簡易化が実現できた.本課題の設置対象は,独立電源地域の営農用小電力用途であり,流量10L/s以下の条件下で,LED防犯灯,獣害用電気柵への給電,省電力機器用電源,携帯電話充電,バッテリー充電などを想定したシステムが構築できた.これらの成果は,論文化および展示会等で公表し,実用的なシステムとして進展させることのできる状況に至っている.営農用小水路向けの水力発電システムの開発により,独立電源地域への普及の一助とすることを目的としている.今年度は営農用小水路として水田沿いに敷設される傾斜小水路向けダリウス水車の開発を行った.水車の各部品の形状は従来研究の結果に基づき,傾斜水路特有の浅水深に合わせた設計指針をたて,水車ランナを低コストで製作する目途がついた.まずランナの主構成部品である翼の材料および加工方法を見直し,低コスト化と水車性能維持の両立が実現できた.また幅の狭い営農用水路は傾斜がある上に水路高さが低いため,水車の一部が水面上に出る設置形態をとらざるを得ないが,ダリウス水車はクロスフロー型であることから翼の回転方向位置によりトルク係数が異なり,このような流れ場においては小流量の条件下における発電量が増加する傾向があることが分かった.また,市販の発電機では水車との性能マッチングが悪く安定した動作が困難であったため,コアレス型発電機を開発し,性能向上を実現した.発電機のローター(磁石側)およびステーター(コイル側)それぞれにおいて防水構造とし,水車総合効率が高くなる配置および組み合わせを検討した.その結果,LED防犯灯を電気的負荷とした場合に,ちらつきが極めて小さくなり安定した運転ができるようになった.この結果を元に,流量条件の変動による水車運転の不安定を避け高効率運転できるようなアクティブ負荷制御システムを開発する計画である.本課題が追加採択であったため,研究機関が短いことによる研究進展の計画が遅れる可能性があったが,水車開発は概ね計画通り進んだと評価している.成果公表については,論文投稿,学会発表の申し込みが間に合わず,学生の卒業研究発表会にて低コスト化についての口頭発表を行った.営農用小水路向けの水力発電システムの開発により,独立電源地域への普及の一助とすることを目的としている.今年度は水車設置方法の見直しおよび新型発電機開発による水車性能の向上と低コスト化を進めた.ポータブル型ダリウス水車は,傾斜小水路に工事を伴わずに簡単に設置できるクロスフロー水車であり,水車上流部で高効率となる特徴がある.本課題では傾斜水路における浅水流での運用を想定しており,水車上流部のみ水面下にあれば生成トルクの低減よりも,上流部以外で生じる抗力の低減効果の方が大きいため水車総合効率が向上することが分かった.また,発電機の部品を3Dプリンタ利用の簡易構造とすることで設計変更を容易にし,コアレス発電機の極数と線径の最適化を進めた結果,水車とのマッチングの悪い市販発電機と比べて発電量が大幅に向上する結果となった.さらに安定運転のための負荷制御システムを構築し,低コスト化のための翼加工法の改良を進め,独立電源地域の営農用小電力目的の水車システムの確立を進めた.アプリケーションとしては流量10L/s以下を想定した,LED防犯灯,獣害用電気柵への給電,省電力機器用電源,携帯電話充電,バッテリー充電などを想定しており,水車のタンデム化を含めて概ね必要電力を供給できる目途が立ったと言える.また代表的な営農用小水路である水田傍に敷設された傾斜小水路に設置し,水路を溢水しない運転状態において必要電力を取り出す様な設置形態を指針として示している.水車構成部品の改良に伴い発電量の大幅増加,低コスト化への指針が得られた.また傾斜小水路浅水流における設置形態は,下流堰を設けず水車上流部でのみランナが仕事をし,その後は作動流体である水をランナ外へ排出する構造とすることで発電量を増加させるという設置指針が得られた.

また水車周りの流れ場計測により,水車上流流れが均一流とはならず,ランナ回転の影響を受けることが分かり,案内羽根を用いることによる性能向上が見込めることが分かった.研究成果については国内講演会で発表し,次年度に国際会議での発表の上,論文化を進めるめどが立ったため.営農用小水路向けの水力発電システムの開発により,独立電源地域への普及の一助とすることを目的としている.最終年度は,新型発電機を含む水車性能向上と設置コンセプトのまとめおよび低コスト化への部品構成見直しを行った.ポータブル型ダリウス水車は,傾斜小水路に工事を伴わずに簡単に設置できるクロスフロー水車であり,水車上流部で高効率となる特徴がある.本課題では傾斜水路における浅水流での運用を想定しており,水車上流部のみ水面下にあれば生成トルクの低減よりも,上流部以外で生じる抗力の低減効果の方が大きいため水車総合効率が向上することが分かった.また,実用化へ向けた構成部品の再設計を行い,発電機のピッチ円直径をランナ外径の制約に合わせて拡大し,コア数の最適化により前年度より30%程度の水車総合効率を示す結果となった.さらに安定運転のために,自己起動性の悪いダリウス水車が流量低下時に停止に至らないよう負荷コントロールできるシステムを開発した.また翼材料と加工方法の改善により従来より大幅に翼製作の簡易化が実現できた.本課題の設置対象は,独立電源地域の営農用小電力用途であり,流量10L/s以下の条件下で,LED防犯灯,獣害用電気柵への給電,省電力機器用電源,携帯電話充電,バッテリー充電などを想定したシステムが構築できた.これらの成果は,論文化および展示会等で公表し,実用的なシステムとして進展させることのできる状況に至っている.今年度の研究進展で,実用的なシステム構築のめどが立ったため,今後は水車周りの流れ場調査を含めた水車性能計測と部品構造の見直しなどにより,さらなる低コスト化と高性能化を進める計画である.また,フィールド試験により,運転性能,負荷制御方法および耐久性における課題を洗い出し,解決策を検討する予定である.今年度の研究進展で,さらに水車性能を向上させる方策が複数挙がったため,これらを取り込んで高性能化を進める計画である.またメンテナンスコスト低減を含めた低コスト化を進める.現在までに学会発表や展示会発表において行政や産業関係者から,このような極小出力の水車における有効なアプリケーションの相談や提示があったため,これらへの適用も考慮し,制御・耐久性を含めた利用方法の確立を目指す.本課題が追加採択であり,研究機関が申請時と比較して短いことにより使用額が少なくなった.(理由)年度末における水車新構造の立案により,次年度の消耗品が必要と判断したため.(使用計画)未使用となった助成金は,主に次年度の物品購入費に充てる計画である.未使用となった助成金は主に次年度の物品購入費に充てる計画である.
オンライン車群管制の実現に向けた車群走行状態フィードバック推定システムの開発

本研究では、車群走行する複数台の車両の車間距離及び速度を、計測機器が搭載された一部の車両から動的に推定する試みを行った。推定システムはアンセンティッドカルマンフィルタ(UKF)、パーティクルフィルタ(PF)とし、状態空間モデルに含まれるパラメータも同時推定するデュアルUKF (DUKF)、デュアルPF(DPF)も適用した。数値計算の結果、いずれの手法でも6台程度の車群の車間距離と速度を高い精度で推定可能なことが明らかとなった。本研究の目的は,「車群の安全を見守る車群管制の実現」を念頭におき,車群を構成するすべての車両の速度,車間距離という車両状態量を動的に推定するための,車群走行状態フィードバック推定システムを構築することである。平成24年度は,推定システムを伝統的な拡張カルマンフィルタ(以下,EKFと略す)や,ニューラルカルマンフィルタ(以下,NKFと略す)を用いて構築した。しかし,数値計算の結果,EKFでは十分な精度が確保されず,NKFでは推定値が不安定になるなどの問題があったため,これらに代わる手法として,アンセンティッドカルマンフィルタ(以下,UKFと略す)及びパーティクルフィルタ(以下,PFと略す)を用いて動的推定システムの定式化を行った。平成25年度は,UKF及びPFで定式化を行った動的推定システムのパフォーマンスを数値計算により実証する試みを行った。この結果,以下の成果を得ることができた。1)まず,最小構成単位である3台の車群の車間距離及び速度を,UKF及びPFを用いて推定することを試みた。データは,仮想のシミュレーションデータ及びテストコースの実測データとした。この結果,UKF,PFいずれも,従来の手法に比べて非常に精度の高い推定結果を得ることができた。2)次に,1)の数値計算の対象よりも,車両台数の多い(6台)ケースで,車間距離と速度の推定を試みた。推定器は,今回もUKF及びPFとした。この結果,PFの方がUKFよりも精度の高い推定を行えること,また,観測する車両がどの位置に存在していてもPFは安定した推定結果を与えることが明らかとなった。ただし,UKF及びPF単独でもまだ推定精度が確保されないケースがある可能性もあるため,今後推定システムの改良を継続することとする。本研究の目的は,「車群の安全を見守る車群管制の実現」を念頭におき,車群を構成するすべての車両の速度,車間距離という車両状態量を動的に推定するための,車群走行状態フィードバック推定システムを構築することである.平成24年度は,この推定システムをカルマンフィルタをベースに再構築することを目標とした.得られた研究成果は以下の通りである.1)ニューラルカルマンフィルタ(以下,NKFと略す)を用いて推定システムを構築し,数値計算を通じてそのパフォーマンスを検証した結果,速度の推定精度は高くばらつきも小さかったが,車間距離の推定は不安定でばらつきが多かった.NKFは,安定的な推定値を得るためのパラメータ同定が難しいことが明らかとなり,NKFに代わる手法が必要であるとの認識が得られた.2)NKFに代わる手法として,パーティクルフィルタ(以下,PFと略す)及び,アンセンティッドカルマンフィルタ(以下,UKFと略す)を用いてシステムを構築する試みを行った.この結果,PF,UKFいずれの手法でも,本研究課題での定式化が可能であることが示された.また,簡易的なデータで数値計算を行った結果,NKFに比べて安定的な推定値が得られることを確認し,さらにその推定精度も高く安定していることが明らかとなった.3)NKF,UKF,PFは伝統的な拡張カルマンフィルタ(以下,EKFと略す)で課題とされていた,状態方程式及び観測方程式の非線形性が失われるという問題を克服する手段として有用性が高いことが期待されているが,本研究課題でもこの特徴を確認することができた.平成25年度以降,様々な状況での車群状態の動的推定を行うためのツールをPF,UKFをベースに確立することができたことは大きな成果である.本研究の目的は,「車群の安全を見守る車群管制の実現」を念頭におき,車群を構成するすべての車両の速度,車間距離という車両状態量を動的に推定するための,車群走行状態フィードバック推定システムを構築することであった.平成24年度は,推定システムを伝統的な拡張カルマンフィルタ(以下,EKF)や,ニューラルカルマンフィルタ(以下,NKF)を用いて構築したが十分な精度や安定性を確保できなかったため,これに代わり,アンセンティッドカルマンフィルタ(UKF)やパーティクルフィルタ(以下,PF)を用いてシステムのプロトタイプを構築した.平成25年度は,UKF及びPFで定式化した推定システムを数値計算で実証する試みを行い,3台や6台で構成される車群に対して,EKFやNKFよりも精度が高く安定した推定が実現できることを確認した.これは仮想のデータでも現実のテストコースで取得したデータでも同様の結果であった.

平成26年度はさらに,推定システムに含まれる追従モデルのパラメータもUKFやPFで同時推定するシステム(デュアルフィルタ)へ拡張し,デュアルUKF(以下,DUKF)及びデュアルPF(以下,DPF)を適用してさらに精度の向上を目指した.この結果,定常的な走行だけでなく,車群構成車両の一部の車両の急減速という突発的な状況に対しても推定精度が高いことが示された.さらに,DUKF,DPFを用いてモデルパラメータも同時推定することにより,更に推定精度が高くなることが明らかとなり,提案した手法の有用性が十分高いことが示された.交通予防安全工学、人間工学2年目である平成25年度には,動的推定の新たな手法として注目されているアンセンティッドカルマンフィルタ(UKF)及びパーティクルフィルタ(PF)による車間距離と速度の動的推定を実践することができた。車群を構成する車両の台数やシミュレーション時間,追従状況等のパラメータを変えて数値計算を多く実践し,様々な状況下でUKFとPFのパフォーマンスを検証することができたため,当初の計画以上に進展していると評価できる。当初は,PF及びUKFの理論を理解し,プログラムコード化の入り口までを平成24年度内の実施項目と想定していた.しかしながら,連携研究者である北海道大学中辻隆教授から有益なアドバイスを頂き,計算プログラム自体を完成させることまで実施できた.また,簡易的なデータではあるが数値計算を進め,この結果,PFやUKFのパフォーマンスの高さを確認することもできた.このような理由から,当初の計画以上に進展していると自己評価できる.実際に生じる追従現象を想定すると,UKFやPF単独でも推定精度の向上には限界があることが明らかとなりつつある。そこで,モデルのパラメータも同時推定する,Dual-UKFやDual-PFの利用を検討し,さらなる推定精度の向上に努める予定である。また,状態方程式と観測方程式にニューラルネットワークを用いるUKFやPF,アンセンティッドパーティクルフィルタ(以下,UPFと略す)を用いる手法の適用も視野に入れる予定である。平成24年度は,有用性の高いPFやUKFによる推定システムの定式化に成功した.この成果をベースに,平成25年度以降は以下の計画で研究を実施する予定である.平成25年度は,まず,車両台数を3台より多い台数に拡張して推定を試みると同時に,長時間の走行に対して推定が可能かを検証する.また,特にPFによる推定の場合,データが負の値になることを避けるためデータを正規化するなどして,推定精度の向上を検討する.さらに,車群内に予期せぬインシデントが発生した場合の推定精度を検証する.
実大建物による屋根瓦に作用する風力に関する研究

屋根瓦に作用する風力を把握することは,屋根瓦を含めた住宅の耐風性能設計および屋根瓦の飛散による二次的被害防止のために重要である.しかし,屋根瓦に作用する風圧力を縮尺模型による風洞実験で測定することは,実験相似則などの解決しなければならない問題があり,容易ではない.そのため,現在まで屋根瓦の耐風設計用の資料は十分に整っているとはいえない.そこで,本研究ではまず耐風設計用の資料充実のため,実大の瓦および建物を用いて自然風中において屋根瓦の表裏に作用する風圧測定を実施した.風圧測定にはJ形瓦とF形瓦を用い,瓦の位置,風向角による風圧,風力変化について検討した.その結果,以下のことが明らかとなった.(1)J形瓦とF形瓦の風向に対する各風力係数の定性的な変化は類似している.(2)屋根に対し斜風となる場合,大きな浮き上げ力が瓦に作用する.(3)ピーク風力に対して平均風力は極めて小さく,瓦に作用する風力は変動成分が支配的である.(4)瓦に作用する外圧と内圧の風圧変動は低振動数側では相関が高いが,高振動数側では相関が低減する.また,この高振動数領域では内圧のパワーは外圧のそれと比べて十分小さい.また,瓦の静的載荷実験により作用する荷重と瓦先端に生じる変位との関係について調査し,先の風力測定結果と併せて浮上りが発生する風速を推定した.さらに,本研究により瓦の飛散予測において以下のような課題が明らかとなった.(1)屋根瓦は周辺の瓦による拘束を受けるため作用する風力は空間的な相関を考慮して評価する必要があり,風力の空間相関を実測により明らかにする必要がある.(2)浮上り時の風力は静止時のそれと異なり浮上りの状態に依存すると考えられる.そのため,瓦にばたつきが生じて飛散にいたるまでの検討を行うためには,浮上り時風力の変化を明らかにする必要がある.屋根瓦に作用する風力を把握することは,屋根瓦を含めた住宅の耐風性能設計および屋根瓦の飛散による二次的被害防止のために重要である.しかし,屋根瓦に作用する風圧力を縮尺模型による風洞実験で測定することは,実験相似則などの解決しなければならない問題があり,容易ではない.そのため,現在まで屋根瓦の耐風設計用の資料は十分に整っているとはいえない.そこで,本研究ではまず耐風設計用の資料充実のため,実大の瓦および建物を用いて自然風中において屋根瓦の表裏に作用する風圧測定を実施した.風圧測定にはJ形瓦とF形瓦を用い,瓦の位置,風向角による風圧,風力変化について検討した.その結果,以下のことが明らかとなった.(1)J形瓦とF形瓦の風向に対する各風力係数の定性的な変化は類似している.(2)屋根に対し斜風となる場合,大きな浮き上げ力が瓦に作用する.(3)ピーク風力に対して平均風力は極めて小さく,瓦に作用する風力は変動成分が支配的である.(4)瓦に作用する外圧と内圧の風圧変動は低振動数側では相関が高いが,高振動数側では相関が低減する.また,この高振動数領域では内圧のパワーは外圧のそれと比べて十分小さい.また,瓦の静的載荷実験により作用する荷重と瓦先端に生じる変位との関係について調査し,先の風力測定結果と併せて浮上りが発生する風速を推定した.さらに,本研究により瓦の飛散予測において以下のような課題が明らかとなった.(1)屋根瓦は周辺の瓦による拘束を受けるため作用する風力は空間的な相関を考慮して評価する必要があり,風力の空間相関を実測により明らかにする必要がある.(2)浮上り時の風力は静止時のそれと異なり浮上りの状態に依存すると考えられる.そのため,瓦にばたつきが生じて飛散にいたるまでの検討を行うためには,浮上り時風力の変化を明らかにする必要がある.本研究は,白然風中で実大の瓦および建物を用い,屋根瓦の表裏に作用する風圧を測定し,その特性を明らかにするものである.研究計画に基づき,平成13年度は主に測定冶具および実大供試体の設計および設置を行った.また供試体設置後,測定を開始した.2階建てユニットハウスの上に切妻の木造小屋組を設計し,片側に和瓦,反対側に平板瓦を葺いた.この実大実験用建物を屋外のターンテーブル上に設置し,建物を回転させることにより屋根に対する風向を変化させた.風圧測定を行う瓦は、実物大圧力計測用模型をFRPを用いて7体作成した.模型重量は実物の瓦と同じになるよう鉛板で調整した.各模型の圧力測定点は内径3mmのPPチューブによる測定孔を瓦表面に4点,瓦裏面に4点設置し,ビニールチューブを介して多点風圧計により風圧を測定した.風向風速測定は計測建物の北側約10mに観測ポールを設置して行った.風向測定は高さ10mに設置した矢羽型風向計により,風速の測定は高さ10,7.5,5および2.5mに設置した三杯型風速計により行った.実測期間は,2001年11月より開始した.現在までに得られたデータにより,計測地点の風性状および屋根瓦に作用する風圧の解析を行った.観測期間内の10m高さにおける10分間平均風速の最大値は10.4m/sであった.また,風速5m/s以上の風のうち約70%は北寄りの嵐であった.

屋根瓦に作用する風圧は,得られたデータより平均外圧計数,平均内圧計数,変動外圧計数および変動内圧計数を求め,さらに平均風力計数,変動風力計数を求め,これらにより評価を行った.屋根瓦に作用する風力を把握することは,屋根瓦を含めた住宅の耐風性能設計および屋根瓦の飛散による二次的被害防止のために重要である.しかし,屋根瓦に作用する風圧力を縮尺模型による風洞実験で測定することは,実験相似則などの解決しなければならない問題があり,容易ではない.そのため,現在まで屋根瓦の耐風設計用の資料は十分に整っているとはいえない.そこで,本研究ではまず耐風設計用の資料充実のため,実大の瓦および建物を用いて自然風中において屋根瓦の表裏に作用する風圧測定を実施した.風圧測定にはJ形瓦とF形瓦を用い,瓦の位置,風向角による風圧,風力変化について検討した.その結果,以下のことが明らかとなった.(1)J形瓦とF形瓦の風向に対する各風力係数の定性的な変化は類似している.(2)屋根に対し斜風となる場合,大きな浮き上げ力が瓦に作用する.(3)ピーク風力に対して平均風力は極めて小さく,瓦に作用する風力は変動成分が支配的である.(4)瓦に作用する外圧と内圧の風圧変動は低振動数側では相関が高いが,高振動数側では相関が低減する.また,この高振動数領域では内圧のパワーは外圧のそれと比べて十分小さい.また,瓦の静的載荷実験により作用する荷重と瓦先端に生じる変位との関係について調査し,先の風力測定結果と併せて浮上りが発生する風速を推定した.さらに,本研究により瓦の飛散予測において以下のような課題が明らかとなった.(1)屋根瓦は周辺の瓦による拘束を受けるため作用する風力は空間的な相関を考慮して評価する必要があり,風力の空間相関を実測により明らかにする必要がある.(2)浮上り時の風力は静止時のそれと異なり浮上りの状態に依存すると考えられる.そのため,瓦にばたつきが生じて飛散にいたるまでの検討を行うためには,浮上り時風力の変化を明らかにする必要がある.