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浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽の地震時スロッシング理論の実用化

平成20年度23年度の科学研究費助成研究にて開発した浮屋根と液体の非線形性を考慮した円筒液体貯槽のスロッシング解析プログラムを、浮屋根のモデル化に偏心シェル要素や偏心はり要素を採用することにより、実物のポンツーンや補強部材をより忠実にモデル化できるように改良した。改良したスロッシング解析プログラムを利用して、2003年十勝沖地震で多発したシングルデッキ型浮屋根の損傷・沈没の原因究明を試みるとともに、浮屋根の耐震補強法として、内部デッキ板をリブ補強することにより損傷・沈没の原因となった非線形振動モードの発生を抑制する方法を提案し、補強の効果を検証した。本研究は,平成20年度平成23年度科学研究費(課題番号20360256)により実施した「浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽の地震時スロッシング理論の体系化」に関する研究の成果を実用化に向けて発展させることを目的としたものである。具体的には,以下の4項目について研究を行う。(1)これまでに開発してきた液体の運動をポテンシャル理論の解析解で表現し,浮屋根(液面)のモデル化に有限要素法を適用する結合解法を,浮屋根を実物により忠実にモデル化することにより改良し,浮屋根の非線形領域における座屈・崩壊過程の追跡を可能とする高精度のスロッシング解析プログラムコードを開発する。(2)開発したプログラムコードを用いて,浮屋根と液体の非線形性に起因する非線形振動モードの発生と2003年十勝沖地震で多発したシングルデッキ型浮屋根の損傷・沈没事故との因果関係を明らかにする。(3)改正消防法告示に定める浮屋根応力評価式の妥当性を検証し,代替評価式を提案する。(4)長周期地震動に対する浮屋根の効果的な耐震補強法を提案し,補強の効果を検証する。平成24年度には,プログラムコードの開発に集中的に取り組み,シングルデッキ型浮屋根の箱型断面のポンツーンを伸び・曲げ剛性の等価な弾性均質平板要素でモデル化していたこれまでのプログラムコードに代えて,シェル要素を立体的に組み合わせて箱型断面や仕切り板を実現し,補強材を偏心はり要素でモデル化した高精度のプログラムコードを開発した。平成25年度には,このプログラムコードを用いて,2003年十勝沖地震で被災したシングルデッキ型浮屋根貯槽の地震応答解析を行い,浮屋根と液体の非線形性に由来する非線形振動モードの発生が,浮屋根の損傷・沈没事故の原因とされているポンツーン上下リブ板の座屈破壊を誘発する要因となることを指摘した。本研究は,平成20年度平成23年度科学研究費(課題番号20360256)により実施した「浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽の地震時スロッシング理論の体系化」に関する研究を継続し,その成果を実用化に向けて発展させることを目的としたものである。(2)開発したプログラムコードを用いて,浮屋根と液体の非線形性に起因する非線形振動モードの発生と2003年十勝沖地震で頻発したシングルデッキ型浮屋根の座屈・沈没との因果関係を明らかにする。平成24年度(初年度)には,プログラムコードの開発に集中的に取り組み,シングルデッキ型浮屋根の箱型断面のポンツーンを伸び・曲げ剛性の等価な弾性均質平板要素でモデル化していたこれまでのプログラムコードに代えて,シェル要素を立体的に組み合わせて箱型断面や仕切り板を実現し,補強材を偏心はり要素でモデル化した高精度のプログラムコードを開発した。本研究は,平成20年度23年度科学研究費(課題番号20360256)による「浮屋根と液体の非線形性を考慮した大型液体貯槽の地震時スロッシング理論の体系化」の研究を継続・発展させたものであり,その成果は以下のように要約される。(1)平成23年度までの研究で開発した浮屋根と液体の非線形性を考慮した円筒液体貯槽のスロッシング解析プログラム(以下,非線形スロッシング解析プログラムという)では,薄肉箱型断面で構成されるシングルデッキ型浮屋根のポンツーン(浮き室)を,伸び剛性および曲げ剛性の等価な均質シェル要素でモデル化していた。

本研究では,ポンツーン上・下板を偏心シェル要素で,内・外リム板や補強部材を偏心はり要素でモデル化することにより,実物のポンツーンや補強部材の断面特性をより忠実にモデル化できるようにプログラムを改良し,実用化を図った。(2)改良した非線形スロッシング解析プログラムを利用して,2003年十勝沖地震でスロッシングにより損傷・沈没したシングルデッキ型浮屋根を有する円筒石油貯槽の地震応答解析を行い,被害原因の究明を試みた。その結果,液面の有限振幅変位や浮屋根デッキ部の大変形に伴う円周方向0次,2次および3次の非線形振動モードの存在が,ポンツーン上・下板に鋼材の座屈強度を超える過大応力を発生させ,浮屋根の損傷・沈没を招いた可能性を指摘するとともに,これら非線形振動モードのいくつかを見過ごしている改正消防法告示の浮屋根強度算定式はポンツーン応力を過小評価しており,再検討が必要であることを示唆した。(3)シングルデッキ型浮屋根の耐震強度を高める補強法として,内部デッキ板をリブ補強することにより非線形振動モードの発生を抑制する方法を提案し,補強の効果を改良した非線形スロッシング解析プログラムを用いて検証した。工学解析モデルの精緻化に伴い,計算に要する時間が飛躍的に増加し,プログラムの効率化に予想外の労力と時間を費やしたため,本研究の最終目標である浮屋根の効果的な耐震補強法を提案できるまでには至っていない。本研究が目的とする浮屋根の非線形領域における座屈・崩壊過程の追跡には,材料の塑性化を考慮できる弾塑性要素の導入が不可欠であるが,現時点では弾塑性要素を用いたプログラムコードを開発するまでには至っていない。一方,解析モデルの精緻化に伴い,計算に要する時間が飛躍的に増加してきており,プログラムの効率化が新たな課題として浮上してきた本研究の最終目標である浮屋根の効果的な耐震補強法の提案と補強効果の検証に全力を傾注する。補強法としては,ポンツーン断面の補強のほかに,非線形振動モードの抑制効果が期待できる内部デッキの補強を検討し,開発したプログラムコードを用いて補強の効果を検証する。入力地震波としては,2003年十勝沖地震苫小牧波等の既往の観測長周期地震波に加え,南海トラフ巨大地震で想定されている模擬長周期地震波を採用する。研究の成果を報告書としてまとめる。弾塑性要素を用いたプログラムコードの開発を急ぐとともに,ベクトル化,並列化等のプログラム上の工夫を重ねることにより計算の効率化を図る。開発したプログラムコードを用いて,2003年十勝沖地震で浮屋根が沈没したシングルデッキ型浮屋根貯槽の非線形スロッシング解析を行い,浮屋根と液体の非線形性に起因する非線形振動モードの発生と浮屋根の座屈・沈没との因果関係を明らかにするとともに,改正消防法告示に定める浮屋根応力評価式の妥当性を検証し,代替評価式を提案する。さらに長周期地震動に対する浮屋根の効果的な耐震補強法を提案し,補強の効果を検証する。プログラム開発を効率的に進めるために,ベクトル化・並列化機能を備えたFORTRANコンパイラーの最新バージョンの導入とデスクトップ型パソコンの増強を計画している。また8月に北海道大学で開催される日本建築学会の年次大会をはじめ,日本高圧力技術協会ほか関連学協会の講演会等への出張旅費および論文掲載料の支払いを予定している。
日本の政治学研究・教育における情報化への対応に関する実証的研究

1、平成2年度に行った、「政治学の情報化に関する機関向けアンケ-ト」調査は、政治学教育を行っている全国の法学部・政治経済学部などあわせて164部局に対して実施し、104部局からの回答を得たが、本年度はそれらをコンピュ-タを利用して集計し、集計結果に関する集団的討論を行なったのち、その作業の成果を『政治学教育の情報化に関する機関向けアンケ-ト報告書』として平成3年6月に公刊した。その結果、70%以上の機関ですでに情報化に対応した授業科目を設置済みである、等の知見を得ることができた。なお、同報告書は、日本学術会議政治研連、日本政治学会理事会などに配布した。2、本年度には、「政治学の情報化に関する政治学会会員向けアンケ-ト」調査を、日本政治学会会員全員(1200名弱)を対象として実施し、401名からの有効回答を得た。この調査に関する事前の打ち合わせのため、名古屋で第1回研究会を行い、回答集計後は東京で第2回研究会、さらに報告書作成のための第3回の研究会を名古屋でそれぞれ実施し、必要な討論を行った。その結果、ワ-プロは60%以上、パソコンは40%弱の政治学会会員に普及しているが、パソコンの利用形態はまだワ-プロの域を充分に脱していない、等の興味深い知見を得ることができた。3、上記の作業を経て、平成4年3月には、『政治学教育の情報化に関する政治学会会員向けアンケ-ト報告書』を公刊した。同報告も、日本学術会議政治学研連、日本政治学会理事会などに配布した。1、各研究参加者は、それぞれが担当する部門での「情報化」の歴史と展開について、文献、資料を収集しつつあり、各自が前提的な研究を開始している。この研究への便宜を図るため、購入図書の一部は、各研究参加者の大学に設置することとした。2、各大学部局へのアンケ-ト調査は、政治学教育を行つている全国の法学部・政経学部などの他、各大学付置の政治研究所など、合わせて164学部・研究所に対して実施し、104の機関から有効な回答を得た。これに寄せられた回答の集計と分析のための第1回の研究会、および同調査の報告書作成打ち合わせと次年度に行う日本政治学会各会員へのアンケ-ト調査のための第2回の研究会を、それぞれ名古屋で実施し、必要な討論を行つた。その結果、情報化に対応する教育を行っている部局が72%、コンピュ-タ-を自学部または関連部局に設置しているという部局が88%に上る、等の興味深い知見を得る事が出来た。これらの結果に関する報告書は、平成3年度の科学研究費によって、作成し公表する予定である。3、上記の全国諸大学の各部局に対するアンケ-ト調査の結果をコンピュ-タ-によって集計し、資料として取りまとめるための、ソフトウェアの面での準備作業もほぼ完了した。1、第1回アンケ-ト調査の報告書取りまとめ及び日本政治学会全会員向けの第2回アンケ-ト調査実施のため、前年度に引き続き、文献の補足的収集を行った。2、平成2年度に行った、「政治学の情報化に関する機関向けアンケ-ト」調査は、政治学教育を行っている全国の法学部・政治経済学部などあわせて164部局に対して実施し、104部局からの回答を得ていたが、本年度はそれらをコンピュ-タを利用して集計し、集計結果に関する集団的討論を行ったのち、その作業の成果を『政治学教育の情報化に関する機関向けアンケ-ト報告書』として平成3年6月に公刊した。同報告書は、日本学術会議政治学研連、日本政治学会理事会などに配布した。3、本年度には、「政治学の情報化に関する政治学会会員向けアンケ-ト」調査を、日本政治学会会員全員(1200名弱)を対象として実施し、401名からの有効回答を得た。

この調査に関する事前の打ち合わせのため、名古屋で第1回の研究会を行い、回答集計後は東京で第2回の研究会、さらに報告書作成のための第3回の研究会を名古屋でそれぞれ実施し、必要な討論を行った。その結果、ワ-プロは60%以上、パソコンは40%弱の政治学会会員に普及しているが、パソコンの利用形態はまだワ-プロの域を充分に脱していない、等の興味深い知見を得ることができた。4、上記の作業を経て、平成4年3月には、『政治学教育の情報化に関する政治学会会員向けアンケ-ト報告書』を公刊した。同報告書も、日本学術会議政治学研連、日本政治学会理事会などに配布した。
抗リン脂質抗体症候群患者の抗カルジオリピン抗体の特異性と血栓原性の研究

1.抗リン脂質抗体症候群患者4例より9クローンのモノクローナルβ2-グリコプソテインI(β2-GPI)依存性抗カルジオリピン抗体(aCL)を作成した。すべてIgMクラスであった。2.抗リン脂質抗体症候群患者より作成したモノクローナルaCLの内6クローンと抗リン脂質抗体症候群モデルマウスより作成したモノクローナルaCL1クローンの、β2-GPIのドメイン欠損蛋白への反応性を固相酵素抗体法にて検討した。ヒトモノクローナルaCL、3クローンおよびマウスモノクローナルaCLは、β2-GPIの第4ドメインの関連したエピトープを認識していると考えられた。3.M13ファージのマイナ-コートプロテイン、PIIIのアミノ酸を発現させたランダムペプチドライブラリーより、抗リン脂質抗体症候群患者より作成した3クローンのモノクローナルaCL、EY2C9,EY1C8,および、β2-GPIの第5ドメインを認識するマウスモノクローナル抗体Cof-18に結合するファージを、バニング法にて選択し、クローニングした。そのPIIIのアミノ末端を規定する遺伝子の塩基配列より、そのアミノ酸配列を推定した。3種のモノクローナル抗体にて選択したファージクローンのPIIIアミノ末端のアミノ酸配列には、各々モノクローナル抗体で、共通のモチーフが認められた。4.β2-GPIと同様の立体構造をとると推定される、補体系の調節蛋白であるFactorHのスシドメインのNMR解析結果をもとに、構造予測・構築を解析プログラムを用いて行い、更にドメイン間相互作用を考慮しながら、全体構造を分子動力学的手法により最適化し、β2-GPIの立体構造モデルを構築した。5.得られた全体構造上でどの部分が、β2-GPIに対するモノクローナル抗体のエピトープになり得るかを、ペプチドライブラリーをスクリーニングすることにより得られたペプリドの1次配列、および分子表面の性質から特定した。EY2C9およびEY1C8が認識するペプチドと相同性を有する構造が、β2-GPIの第4ドメイン上に同定された。Cof-18が認識するペプチドと相同性を有する構造が、第5ドメイン上に同定された。これらの結果は、検討した3種のモノクローナル抗体のすでに明らかにされている抗原特異性を説明することができると考えられた。1.抗リン脂質抗体症候群患者4例より9クローンのモノクローナルβ2-グリコプロテインI (β2-GPI)依存性抗カルジオリピン抗体(aCL)を作成した。2.抗リン脂質抗体症候群患者より作成したモノクローナルaCLの内6クローンと抗リン脂質抗体症候群モデルマウスより作成したモノクローナルaCL 1クローンの、β2-GPIのドメイン欠損蛋白への反応性を固相酵素抗体法にて検討した。他のヒトモノクローナルaCL、2クローンは、β2-GPIの第5ドメインに関連したエピトープを認識していると考えられた。残りの1クローンは、認識しているドメインを同定できなかった。3.M13ファージのマイナ-コートプロテイン、pIIIのアミノ末端に、ランダムな7個のアミノ酸を発現させたランダムペプチドライブラリーより、抗リン脂質抗体症候群患者より作成した

3クローンのモノクローナルaCL、EY2C9, EY1C8, TM1G2に結合するファージを、パニング法にて選択し、クローニングした。そのpIIIのアミノ末端を規定する遺伝子の塩基配列より、そのアミノ酸配列を推定した。EY2C9, EY1C8への結合にて選択したファージクローンのpIIIアミノ末端のアミノ酸配列には、共通のモチーフとしてそれぞれNMXN, LXVTXWが認められた。TM1G2への結合にて選択したファージのpIIIアミノ末端のアミノ酸配列には、共通のモチーフは認められなかったが、ロイシンが多い傾向がみられた。今後、他のモノクローナルaCL、抗リン脂質抗体症候群患者血清より抗原親和性を用いて精製したaCLを用いて抗カルジオリピン抗体によって認識されるアミノ酸配列を検索する。1.抗リン脂質抗体症候群患者4例より9クローンのモノクローナルβ2-グリコプロテインI(β2-GPI)依存性抗カルジオリピン抗体(aCL)を作成した。すべてIgMクラスであった。2.抗リン脂質抗体症候群患者より作成したモノクローナルaCLの内6クローンと抗リン脂質抗体症候群モデルマウスより作成したモノクローナルaCL1クローンの、β2-GPIのドメイン欠損蛋白への反応性を固相酵素抗体法にて検討した。ヒトモノクローナルaCL、3クローンおよびマウスモノクローナルaCLは、β2-GPIの第4ドメインの関連したエピトープを認識していると考えられた。3.M13ファージのマイナ-コートプロテイン、pIIIのアミノ末端に、ランダムな7個のアミノ酸を発現させたランダムペプチドライブラリーより、抗リン脂質抗体症候群患者より作成した3クローンのモノクローナルaCL、EY2C9,EY1C8,および、β2-GPIの第5ドメインを認識するマウスモノクローナル抗体Cof-18に結合するファージを、パニング法にて選択し、クローニングした。3種のモノクローナル抗体にて選択したファージクローンのpIIIアミノ末端のアミノ酸配列には、各々のモノクローナル抗体で、共通のモチーフが認められた。4.β2-GPIと同様の立体構造をとると推定される、補体系の調節蛋白であるFactor HのスシドメインのNMR解析結果をもとに、構造予測・構築を解析プログラムを用いて行い、更にドメイン間相互作用を考慮しながら、全体構造を分子動力学的手法により最適化し、β2-GPIの立体構造モデルを構築した。5.得られた全体構造上でどの部分が、β2-GPIに対するモノクローナル抗体のエピトープになり得るかを、ペプチドライブラリーをスクリーニングすることにより得られたペプチドの1次配列、および分子表面の性質から特定した。EY2C9およびEY1C8が認識するペプチドと相同性を有する構造が、β2-GPIの第4ドメイン上に同定された。Cof-18が認識するペプチドと相同性を有する構造が、第5ドメイン上に同定された。
クロザピン誘発性無顆粒球症・耐糖能異常のメカニズム解明と発現率低下についての検討

Clozapine(CLZ)は治療抵抗性統合失調症に唯一有効な薬剤であり、臨床効果が期待できる反面、無顆粒球症、顆粒球減少、耐糖能異常などの重篤な副作用が出現するため、この薬剤の治療が十分普及しているとは言えない。このため、CLZの安全性向上は急務であるが、その副作用のメカニズムは解明されておらず、予測、回避も困難である。本研究では、これまでに行ってきた薬理遺伝学的手法を用い、CLZ誘発性糖代謝異常、体重増加のメカニズム解明、遅延型免疫反応がCLZ誘発性無顆粒球症、顆粒球減少に関与しているという仮説の検証を目的とした。今年度は、クロザピンを開始する症例、現在内服中の症例についてのサンプリングを行い、データの収集を行った。第28回日本臨床精神神経薬理学会において、統合失調症を対象とした脂質代謝、とくにHDLコレステロールと抗精神病薬についての関連について発表を行った。同様に、抗精神病薬内服中の統合失調症におけるHDLコレステロールと非定型抗精神病薬との関係についてBMC Psychiatry誌に論文を投稿した。今後、クロザピン以外の非定型抗精神病薬も含め検討することを計画している。クロザピンを新たに開始する症例が少なく、サンプリングがやや遅れている。精神医療センター、新潟大学医歯学総合病院にて引き続きサンプリングを継続して行う。現在クロザピン内服中である症例についてもサンプリングを行い、解析を行っていく。今年度は、クロザピンを開始する症例についてのサンプリングを開始し、データの収集を行うとともに、第27回日本臨床精神神経薬理学会において、白血球遊走試験(Leukocyte migration test : LMT)を用いた検討についての発表を行った。今年度にサンプリング予定であったクロザピン開始症例が、5例と少なくサンプリングの進捗がやや遅れている。サンプリング予定であった施設に、新潟大学医歯学総合病院も追加し、サンプリングを継続して行う。また、開始前の症例に加え、現在クロザピン内服中である症例も対象とし、解析を行っていく。サンプリングの収集が今年度計画していた予定症例数に達せず、進捗がやや遅れているためである。サンプリング施設を拡大し、クロザピン開始症例のサンプリングを引き続き行うとともに、すでにクロザピン内服中の症例についてもコントロールとしてサンプリングの対象とする。クロザピン内服開始例、内服中の症例、また非定型抗精神病薬内服例のサンプリングの収集が今年度計画していた予定症例数に達せず、そのため必要な検査項目が目標数に達しておらず、進捗がやや遅れているためである。引き続き、クロザピン症例のサンプリングを行っていく。
火山活動度診断のための新しい熱流計測システムの開発

火山活動監視能力を強化するために,噴気地の熱流量モニタリングを目的とした,全く新しい熱流計測装置を開発した.本装置は,氷箱熱流計測の原理を応用し,火山ガスが運ぶ伝導伝熱,対流伝熱および潜熱を電気的に測定する.本装置を用いて現地観測を行ない,氷箱熱流計測法との比較するために,箱根火山に観測定点を設けた.また,噴気地全体からの総放熱量を測定するために,箱根火山に置いて航空機を用いた空中赤外観測を行った.実際の火山で観測を行うことで,本装置の有効性を検証することを期待している.火山活動監視能力を強化するために,噴気地の熱流量モニタリングを目的とした,全く新しい熱流計測装置を開発した.本装置は,氷箱熱流計測の原理を応用し,火山ガスが運ぶ伝導伝熱,対流伝熱および潜熱を電気的に測定する.本装置を用いて現地観測を行ない,氷箱熱流計測法との比較するために,箱根火山に観測定点を設けた.また,噴気地全体からの総放熱量を測定するために,箱根火山に置いて航空機を用いた空中赤外観測を行った.実際の火山で観測を行うことで,本装置の有効性を検証することを期待している.本研究で開発を進めている熱流計測装置の要であるセンサ部について検討を重ねた結果,ペルチェ素子が最適との結論に至った.また,想定される噴気地の熱流量と,バッテリーの容量に基づき,移動観測に用いるセンサのサイズを見積もった.この結果,センサは最大でも5cm×5cm程度で,これまでの氷を用いた観測で測定してきた測定面積と比較してやや小さい.すなわち,本測定は地表面熱的不均質の影響を受けやすいことが分かる.従って,より大きなセンサと大容量バッテリーとを組み合わせた据置きタイプと,小型で多点測定が可能な可搬型とを状況に応じて組み換えるシステムを構築することにした.ただし,ペルチェ素子だけでは,発熱側での十分な放熱性能を得ることが困難であり,これは,活発な噴気地では熱流量測定が難しいことを意味する.この対処策として,センサ上面に冷却ファンや水冷タンクの装着する,あるいは複数のペルチェ素子を重ねるなどの工夫を考えた.このように,センサ部の設計には細心の注意が必要である.そこで,まず,データ記録装置を整備した.本装置は8チャンネルの他項目同時測定が可能であり,熱流量を知るために必要な電流・電圧などの値を任意の時間間隔で測定できる.さらに,通信装置を別途準備することで,観測データのテレメータ化が可能となる.現実の観測では,余剰の5チャンネルを利用して気象観測を同時に行なうことで,観測された熱流変化から気象要因を評価できる.そのため,火山ガスによる腐食に対して耐性の高い,超音波風速計などの気象観測装置も整備した.R素子を用いた熱流計測装置を試作した.本試作機は,基本性能の確認と,未知の課題点を洗い出すことを目的とし,室内での使用(実験など)を前提とした簡易的なシステムである.本装置は,R素子を4枚組み合わせたセンサ部分に熱伝対を埋め込んであり,装置への負荷を電気的に自動調整することで,冷却面温度を一定に保つことができる.このとき,冷却面の反対面に相当する放熱面から,効率的に熱を逃がす必要がある.本年度の中心的課題は,R素子を効率的に冷却させることであった.しかし,実際の噴気地の熱流量を想定した場合,自然放熱だけでは熱を逃がしきれない,すなわち冷却面温度を想定温度に保てない噴気地が存在することがわかった.R素子の冷却方式として,通常,水冷式と空冷式が用いられている.水冷式を採用した場合,ほとんどの噴気地において十分な冷却性能が得られるものの,移動観測,自動観測という目標を達するには,装置が複雑過ぎて困難であることが分かった.空冷式は,装置全体の簡便性・軽量性が確保できるばかりでなく,現実の火山噴気地で予想される熱流量範囲を広くカバーできることが分かった.ただし,冷却のために取り込む外気に,水滴,すなわち周辺の噴気に由来する湯気が,熱流計測の誤差要因として無視できない場合が生じるらしい.これは,吸気口の幾何学的形状を工夫すること,周辺で同時実施する気象観測データに基づいて影響を評価することで対処とした.また,精密機器を腐食性火山ガスから保護する仕組みとして,フッ素コーティングと吸湿剤を組み合わせることの有効性を,実際に温度計測装置を火山地熱域に置いてテストすることで確認した.以上のように,いくつかの課題に直面しながらも,最終的な計測システム像が固まりつつある.本年度はR素子からなるセンサ部に,熱流量を計算するために必要な高精度の直流電力計,および2つの温度センサを組み合わせた装置全体を制作した.前年度からの課題であったシステムの冷却には,軽量で野外での観測に適した空冷式を採用した.室内実験の結果,現実の噴気地の熱流量においても使用可能な冷却性能を実現できることが分かった.ここで,空冷の際にシステム外へと失われる熱量が測定に与える影響が懸念されていた.この問題については,2台の温度センサで実測した値と,あらかじめ計測した平均流量に基づいて補正することで,妥当な値を得ることができた.また,電力計に温度測定チャンネルを組み込むことで,装置の省スペース化を図った.データは外部メモリに記録され,現地回収する仕組みである.システムを組みなおすことで,無線LANなどを用いて記録をテレメータすることも可能である.

ただし,現構成であっても,装置全体の重量が10kgを超えること,防水性能や耐腐食性火山ガス性能が今後の課題として残されている.重量の大半は,R素子の制御系が占める.本装置は実験的装置という位置づけのため,制御系は既存品を流用してコストダウンを図っている.しかし,AC100V仕様であるなどの無駄もある.今後,機能を限定した装置を制作することで,観測システムの軽量化を実現させる.装置軽量化を見越して,腐食性火山ガス成分に乏しい箱根火山大涌谷をテストフィールドに選び,氷を用いた熱流計測定点を設置した.また,ほぼ同時期に,軽飛行機に赤外カメラを搭載して,上空から地表面温度分布を計測した.その結果,2013年1月の群発地震に先行する地表面温度の変化を捉えている.本装置を用いた連続観測が実現すれば,空中赤外観測と合わせて,火山ガス放出量の変化を定量的に示すことができるだろう.装置設計を進めた結果,装置からの放熱機構および装置のエネルギー収支を正しく測定することが本年度の中心的な課題となり,基本設計に変更を加える結果となった.これら課題は解決に向かっているものの,当初目的として掲げていた野外観測に適用可能なシステムの構築には至っていないことから,やや遅れていると評価する.24年度が最終年度であるため、記入しない。実現可能な機器性能が概ね確定したので,測定精度を実験的に確認するとともに,野外観測に適した筐体およびデータ収録システムを構築する.この最終的な観測装置を用いて,草津白根火山や箱根火山を対象としてテスト観測を行なう.また,地温や気温などとの同時観測により,得られた値が実際の火山活動や気象要因とどう関係があるのかを検証する.また,噴火が懸念されるような火山が生じた場合は,そこに装置一式を設置して,データ取得を試みる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
エンドオブライフ期慢性疾患患者の体験理解に基づく生き方支援看護実践指針の開発

超高齢社会を迎えた日本において、複合的疾患をもって入退院を繰り返し病院で亡くなる慢性疾患患者は多い。本研究は、先行研究において抽出された患者の体験理解に基づく看護実践項目を活用し、臨床看護師が日常の看護実践を通してエンドオブライフ期慢性疾患患者の体験の理解を深め、患者の価値と生き方を反映した医療ケアの提供につなげる看護実践指針を明らかにすることを目的とする。これにより、いつからが終末期かが見極めにくい特徴をもつ慢性疾患患者の経験の連続線上にケアがつながるようになる。また、緩和ケアの拡大、アドバンスケアプランニングの方法論への発展が期待できる。
好気性窒素固定菌を用いたアルギン酸生合成発現制御機構の解析とその物質生産への応用

本研究は、食物繊維やアルギン酸繊維、固定化酵素・菌体の担体などの食品・医薬の原料として使用され、工業的に重要な物質であるアルギン酸に着目し、微生物によるアルギン酸の生産を遺伝子レベルで解析することを目的としている。特に、制御に関する基礎的な研究は大量生産を行なう場合に必要不可欠なものであり、微生物由来のアルギン酸の生産を目標とした合成の遺伝学的研究を行なった。アルギン酸の生産は培地の種類や温度条件などの外的環境により影響を受けることが、Pseudomonas aeruginosaを用いた実験により示唆されているが、本研究では好気性窒素固定菌Azotobacter vinelandiiにおける高生産の誘導および条件の決定を行なった。その結果、窒素源を添加した場合としない場合でアルギン酸の生産に違いがみられた。無窒素培地を用いた場合アルギン酸生産が増大し、全RNAを調製して転写レベルの調節を調べた結果、アルギン酸合成系の遺伝子が転写レベルで増加していることが明らかにされた。Pseudomonas aeruginosaより単離されているアルギン酸の生産および制御に関与する遺伝子をプローブとして、Azotobacter vinelandiiの全DNAとハイブリダイズさせ、相同性を持つ遺伝子を単離した結果、アルギン酸の生産のキ-酵素であると考えられているalgdならびにその制御因子であるalgRlと相同性を有する遺伝子を単離した。単離したalgRl遺伝子はPseudomonas aeruginosaの変異株を相補するが、algD遺伝子には相補能がなかった。今後、得られた遺伝子を改良することで、アルギン酸高生産株の育種が可能となるものと期待している。
各種薬剤による実験動物胎仔頭蓋顔面奇形発生におけるアポトーシス誘導の異常について

1)妊娠後7・8・10・12・13日のWister系ラットにvincristine0.25mg/kg、vinblastine0.25mg/kg、vitaminA150IU/kgを腹腔内注射し、催奇形実験を行った。vitaminA12日投与ラットにおいて小頭症(7.7%)がみられ、vincristine投与による外表異常は8日投与ラット1雄胎仔に無顎症(7.6%)、10日投与ラット1雄胎仔に口蓋裂(9.1%)を認め、8日vitaminA投与ラットで1雌胎仔に口蓋裂(9.1%)を認めた。vinblastine投与群は全く異常胎仔は生じなかった。3)硫酸ビンクリスチンvincristine sulfate・vitaminAの濃度をそれぞれ0.25mg/kg、150IU/kgとして、妊娠7・8・10の各時期のWister系ラットに腹腔内投与、胎齢20日に帝王切開により全胎仔を摘出した。口蓋裂形成ラットを10%formalin液にて固定、48時間以内にパラフィン包埋し、前額断方向に510μmの連続切片作成、hematoxylin-eosinおよび免疫組織染色を施した。抗ラットFas-L(N-20)ポリクロナルおよび抗マウスFas(M-20)ポリクロナルを用い(希釈は1:500,100,1:50)、TUNEL法これと相関性を示す抗ssDNAでの検討を行った。各群抗体別いずれもアポトーシス誘導の発現、局在を知ることはできず、口蓋裂完成期のラットにおいてはアポトーシス細胞のDNA切断時期が一瞬で、すでに完了し、組織形態学的にはプログラム細胞死が示唆されるも、陽性細胞出現なしと考えられた。各種薬剤による実験動物胎仔頭蓋顔面奇形発生のために予備実験として以下の状態を整えた。(1)ウィスター系ラット(クリーン)を用いた交尾実験:実験動物の交尾を実験室で正確に観察記録するのは難しく(当実験室での正確な交尾は実験助手の不眠の観察を要し失敗とした)、交尾(正確度95%)後雌ラットを実験動物業者から入手することとした。また、実験室内感染のためクリーンラットを用いることとした。(2)4種の薬剤の調整、ゲージ・実験機器等の準備:交尾前あるいは妊娠ラットにストレスを与えないようにするために2尾ずつゲージで飼育することとした。妊娠ラットの中にはとくに凶暴化し、腹腔内注射の際に逃げ出したり、かみついたりするものもあり、またラット同志での咬症外傷や新生児の自喰なども見られたため、大型のゲージで最多2尾飼育とすべきと思われた。(3)薬剤による催奇形実験:妊娠7日から14日にわたる各妊娠時期のラットにvinblastine(エクザール)、vincristine(オンコビン)、vitamine A(チョコラA)、ethanolの4薬剤を選択し各薬剤の単一腹腔内注射を行い、胎齢21日目の死亡胎仔数、生存胎仔数、外形異常数および発現部位・発生頻度を実体顕微鏡下に調査する予定であったが、未妊娠、胎仔数の異常に少ないものがあり、新生児の自喰によるデータの誤差を避けるべく本実験からは出産直前の母獣の帝切により胎仔数確認を行うべきと思われた。1)頭蓋顔面領域先天奇形に対し、drug induced modelを作成することにより、胎児手術についての検討をすべく予備実験を行った。2)妊娠Wister系ラットを使用、薬剤は北村ら・磯谷らの報告を参考とし、妊娠後7・8・10・12・13日にvincristine0.25mg/kg、vinblastine0.25mg/kg、vitamineA150IU/kgを腹腔内注射で行った。

妊娠21日の自然分娩を確認後、全新生仔を母獣より分離し、体重測定後、実体顕微鏡を用いて雌雄分類を行い、その外表を詳細に観察した後、10%formalin液にて固定した。固定を行った後、口角と外耳を結ぶ平面で断頭し、実体顕微鏡下に口蓋裂、その他外表奇形の有無の観察を行った。3)妊娠710日目、無顎症、口蓋裂が認められたが、口唇裂は全く認められなかった。vitamineA12日投与ラットにおいて小頭症(死産)(7.7%)、同13日ラットにおいて発育遅延(8.3%)がみられた。vincristine投与して発生した外表異常は妊娠8日投与ラット1雄胎仔に無顎症(7.6%)、1雌胎仔に外性器異常(7.6%)、妊娠10日投与ラット1雄胎仔に口蓋裂(9.1%)を認めた。妊娠8日vitamineA投与ラットで1雌胎仔に口蓋裂(9.1%)を認めた。vinblastine投与ラットに関しては全く異常胎仔は認められなかった。全群において体幹部奇形・四肢奇形・合指は生じてない。4)本実験では催奇形胎仔を発生させるという予備実験としては、手技的にある程度の成果を得ることができたが、口蓋裂以外の頭蓋顔面奇形の研究は今だに少ないため、次回は、妊娠早期において複数の薬剤投与量を数種行い、薬剤毒性による死亡胎がより少なく、奇形発生率の高い口蓋裂以外の頭蓋顔面奇形のモデルを作成、微小形態的・組織学的検討を計画中である。1)本年度の実験計画は一昨年来の実験に引き続き、薬剤毒性による死亡胎がより少なく、奇形発生率の高い頭蓋顔面奇形を作成確立すること、薬剤誘発頭蓋顔面先天異常に対してアポトーシスの概念から口蓋板癒合部など異常発生無位における上皮細胞消失の現象を検討することの2点であった。2)妊娠Wister系ラットを使用。妊娠後10日にvincristine 0.25mg/kgおよび0.4mg/kg、vitamineA 150IU/kgおよび200IU/kgを腹腔内注射で行い、妊娠20日の自然分娩以前の母獣をジエチルエーテル麻酔下に帝王切開して全胎仔を摘出して、体重測定後、実体顕微鏡を用いて雌雄分類・外表観察後、10%formalin液にて固定、断頭し、実体顕微鏡下に口蓋裂の有無の観察を行った。結果として、口蓋裂はvincristine 0.25mg/kg群で1例、vitamineA 150IU/kg群で2例発症し、vincristine 0.4mg/kgおよびvitamineA 200 IU/kgでは口蓋裂は発症せず、死産が4例あった。その他、発育遅延、無顎症、小頭症がそれぞれ1例ずつみられ、体幹部奇形・四肢奇形・合指は生じなかった。3)薬剤誘発モデルの作成が、上記のように十分得られなかったため、この中から口蓋裂例について、口蓋板接触以前と口蓋板癒合期にわけ、HE染色による形態学的観察、アポトーシス関連蛋白であるFas, Fas ligandを用いた免疫組織学的観察、さらにアポトーシス細胞のDNA切断の検出にはTUNEL法(TdT-mediated dUTP-biotin nick end labelling法)を用いてFITC標識の上、蛍光顕微鏡にて観察した。4)薬剤誘発口蓋裂胎仔3例における組織観察において、口蓋裂上皮消失部位にて形態学的に細胞縮小、クロマチン濃縮、細胞縮小に伴う周囲細胞間の胞巣状の間隙、アポトーシス小体が観察された。酵素抗体法によるFas, Fas lgandの検索は染色の不備から行い得なかった。
モチライドの臨床応用を目指したヒト胃におけるモチリン受容体の検討

1.モチライドのヒトにおける生物活性の検定は許可されていないので,意識下のイヌを用いた. EM523は空腹期のみならず,食後においても胃に強力な収縮運動を引き起こした. EM523の食後の胃運動刺激作用は壁内のセロトニン3受容体を介し,コリン作動性神経を介する事が判明した. EM523はコリン作動性神経を介さないでサブスタンスP神経を介して胃の収縮運動亢進させる新しい経路が明らかになった.2. EM523はコリン作動性迷走神経を介して膵島ホルモンの分泌を刺激する事が新たに判明した.3. EM574及びモチリンはヒト胃平滑筋の単離細胞を用量依存性に収縮した. EM574及びモチリンはヒト胃平滑筋条片を用量依存性に収縮させたが,この反応はテトロドトキシン抵抗性であり,平滑筋のモチリン受容体に直接作用する.4.ラジオレセプターアッセイにより,ヒト胃平滑筋にはモチリン受容体の存在が証明され, EM574は用量依存性にモチリンの結合を抑制した.5.オートラジオグラフィーではヒト胃前庭部の平滑筋層にのみモチリンの特異的結合が証明され,それはEM574で用量依存性の置換された.6.ヒト胃平滑筋の細胞膜分画分への125I標識モチリンの結合はきわめて低いので,平滑筋ホモジェネートを用い125I標識モチリンを反応させた後,架橋,可溶化し, SDSゲル電気泳動・オートラジオグラフィーを行った所,モチリンで特異的に結合阻害される分子量の異なる3つのバンドを得られた.その後,ゲル濾過により単一のピークが得られたので,現在タンパクの精製を行っている.1.モチライドのヒトにおける生物活性の検定は許可されていないので,意識下のイヌを用いた. EM523は空腹期のみならず,食後においても胃に強力な収縮運動を引き起こした. EM523の食後の胃運動刺激作用は壁内のセロトニン3受容体を介し,コリン作動性神経を介する事が判明した. EM523はコリン作動性神経を介さないでサブスタンスP神経を介して胃の収縮運動亢進させる新しい経路が明らかになった.2. EM523はコリン作動性迷走神経を介して膵島ホルモンの分泌を刺激する事が新たに判明した.3. EM574及びモチリンはヒト胃平滑筋の単離細胞を用量依存性に収縮した. EM574及びモチリンはヒト胃平滑筋条片を用量依存性に収縮させたが,この反応はテトロドトキシン抵抗性であり,平滑筋のモチリン受容体に直接作用する.4.ラジオレセプターアッセイにより,ヒト胃平滑筋にはモチリン受容体の存在が証明され, EM574は用量依存性にモチリンの結合を抑制した.5.オートラジオグラフィーではヒト胃前庭部の平滑筋層にのみモチリンの特異的結合が証明され,それはEM574で用量依存性の置換された.6.ヒト胃平滑筋の細胞膜分画分への125I標識モチリンの結合はきわめて低いので,平滑筋ホモジェネートを用い125I標識モチリンを反応させた後,架橋,可溶化し, SDSゲル電気泳動・オートラジオグラフィーを行った所,モチリンで特異的に結合阻害される分子量の異なる3つのバンドを得られた.その後,ゲル濾過により単一のピークが得られたので,現在タンパクの精製を行っている.ヒト胃前庭部において、エリスロマイシン誘導体の一つであるEM574のin vitroにおける特徴をモチリンと比較検討することにより評価した。ヒト胃前庭部平滑筋層より作製した筋条片に対し、EM574はモチリンと同様に用量依存性に収縮反応を増強し、それらの効果はアトロビンおよびテトロドトキシンの前処置により影響されず筋直接作用が示唆された。また、コラゲネース処理により得られた単離平滑筋細胞はEM574およびモチリンにより収縮し、それらはほぼ同等の効力を示した。さらに、受容体結合実験で、[^<125>I]モチリンは前庭部平滑筋ホジネートに特異的に結合し、EM574はその結合を特異的に阻害した。また、オートラジオグラフィーの結果、[^<125>I]モチリンの結合部位は平滑筋層に一致して輪状筋層に高い分布を示し、その結合は非標識モチリンおよびEM574により特異的に抑制された。以上の結果より、1)モチリン受容体がヒト胃前庭部平滑筋細胞上に存在し、特に輪状筋に高密度に分布することが示された。2)エリスロマイシン誘導体であるEM574はヒト胃前庭部平滑筋上のモチリン受容体に特異的に結合し、平滑筋細胞に直接作用することが示唆された。3)EM574はヒト胃前庭部において、少なくとも一部は平滑筋細胞上のモチリン受容体に作用し、消化管運動亢進作用を惹起すると考えられた。モチリン受容体の分離・精製をすべく、ヒトおよびウサギ胃前庭部平滑筋を用いた架橋実験を行い、SDSゲル電気泳動、オートラジオグラフィーにより各々3つの異る分子量のバンドが得られた。現在、それらの蛋白の精製を行っている。ヒト胃前庭部(モチリンの生理的作用点と考えられる)において、エリスロマイシン誘導体(モチライド)の一つであるEM574のin vitroにおける特徴をモチリンと比較検討することで評価した。

(1)筋条片収縮実験:胃前庭部平滑筋層より作製した筋条片に対し、EM574はモチリンと同様に用量依存性の収縮反応を惹起し、これらの収縮はアトロピン及びTTX抵抗性であり筋直接作用が示唆された。(2)単離平滑筋細胞収縮実験:コラゲネース処理により単離した平滑筋細胞は、EM574およびモチリンにより用量依存性に収縮し、用量反応曲線はほぼ同等であった。(3)ラジオレセプターアッセイ:^<125>I標識モチリンを用いて、胃平滑筋のホモジネートにおける結合実験を行った結果、EM574は特異的に^<125>I標識モチリンのホモジネートへの結合を阻害し、その阻害効果はモチリンに近似したものであった。(4)オートラジオグラフィー:ヒト胃前庭部の凍結切片によるオートラジオグラフィーを行った結果、平滑筋層にのみ^<125>I標識モチリンの特異的結合が認められ、これはモチリン同様EM574によっても置換された。このことからモチライドもモチリン同様、平滑筋上のモチリン受容体に結合して作用することが示唆された。また、縦走筋に比べ輪状筋の方が受容体の密度が高い傾向がみられた。モチリン受容体の分離精製・構造決定(架橋実験):ヒト胃平滑筋の細胞膜画分への^<125>I標識モチリンの結合が認められなかったため、ラジオレセプターアッセイ同様、平滑筋ホネジネートを用い^<125>I標識モチリンを反応させた後、架橋・可溶化し、SDSゲル電気泳動・オートラジオグラフィーを行った結果、モチリンで特異的に結合阻害される分子量の異なる3つのバンドが得られた。その後ゲル濾過により単一のピークが得られ、現在タンパクの精製を行っている。
奇形発現におけるteratogenとgoneの相互作用-抗てんかん薬とてんかん-

てんかん女性の児に高頻度に認められる先天性奇形は親のテンカン(の遺伝子)より、抗てんかん薬(AED)により規定される可能性が高いことを明らかにした。主なAED催奇性はprimidone(PRM),valproate(VPA),phenytoin(PHT)の順で高く、AEDを併用すると奇形発現頻度は増加する。Mephobarbitalの入った多剤併用、VPA+CBZ,PHT+PRMの併用で奇形発現が著しく増加する。AEDによる奇形発現機序としてPHT,PBC,CBZ,PRMなどの併用でAEDの活性代謝産物は増加し、VPAは解毒に関わる酵素(epoxidehydrolase,glutathione S-transferaseなど)活性を濃度依存性に抑制することを明らかにした。児のAEDの代謝酵素(P-450など)活性と解毒に関わる酵素(epoxidehydrolase,glutathione S-transferase,P-53など)活性は遺伝的に規定されているため、児のこれらの酵素活性が妊娠初期に判明すると奇形発現の予測が可能となる。この問題は、現在、米国と共同研究中であり、今後も検討すべき課題である。妊娠初期にAEDを中断、もしくは妊娠前から断薬可能な症例を判定することが重要なため、てんかんの予後、断薬の基準などについても検討したが、成人に関しての信頼性のある基準設定は困難であった。機能的奇形に関しては、動物を用いてAEDの神経伝達系への効果も検討しているが、臨床で使用されてきたテストバッテリ-が十分な感度がないために児の精神運動発達上の欠陥をとらえ切れていない可能性があることを指摘した。以上の結果をもとに、妊娠可能女性てんかん患者の治療指針を提案した。1.臨床的研究結果前方視的に観察したてんかん妊婦の児968症例を対象に検討し、以下の結果を得た。症侯性てんかんに比較し、本態性てんかんの母の児に奇形発現が多いが、抗てんかん薬(AED)で補正すると差異は無くなる。従って、臨床的には「てんかん」の遺伝(子)と奇形の発現に直接的な因果関係は否定される可能性が高い。今後は、本態性てんかんを細分類し、更に厳密に検討する予定であり、可能であればてんかんの遺伝子を同定し、直接的関連性の有無を検討したい。現在、DNA分離を準備中である。2.遺伝的に規定された薬物代謝に関する研究結果AEDが奇形発現のinitiatorとしてより重要であることが本研究から判明した。また、ある特定のAED併用が奇形発現率を高めることから、AEDのmaternal compoundだけでなく、AEDの活性代謝産物であるepoxide体、valproate(VPA)の4-en VPAも奇形発現に関与しているものと考えられた。4-en VPA濃度と奇形発現の関連は現在検討中であるが、epoxide体産生には遺伝的に規定されるepoxide hydrolase活性(EH活性)が関与する。そこで、ラジオアイソトープを使用せず、羊水細胞中のEH活性の測定法をほぼ開発した。この方法を用いて現在、正常妊婦の羊水細胞中のEH活性を測定中であり、これとてんかん妊婦(奇形児出産の有無により2分)の活性とを比較することにより奇形予知の可能性を追求する予定である。3.遺伝子関連EH活性を規定する遺伝子が米国で解明されつつあり、今後はそれとの関連も追求すべく、現在、国際共同研究を組織しつつある。EH活性を規定する遺伝子と奇形発現の関連を検討するため、同じ両親から出生し、しかも奇形を有する子どもと奇形のない子どものいる5家系を集め、DNAを抽出し、EH geneを米国と共同で検索中である。

肝臓から抽出したGSTの各種isozymeに対する効果を検討した結果、治療濃度のPHT,PB,CBZ,ZNSは検討したすべてのGSTs(1-1,2-2,3-3,4-4,7-7)活性を抑制しなかった。高濃度(治療濃度の10倍)では、PHTはGST1-1,7-7を抑制し、PBはGST3-3のみを抑制した。VPAはGST3-3以外を濃度依存性に抑制した。3.抗てんかん薬によるEH,GSTs抑制の意義VPAによるEH,GSTs活性抑制は毒性を有するAED代謝産物(ex:epoxides)の解毒過程を抑制し、結果として毒性が高まり、奇形発現に至るものと考えられる。この結果はVPAとCBZ併用による箸しい頻度の奇形発現はVPAがCBZのepoxides分解を抑制し、CBZはVPAから4-en VPAへの代謝を促進することが関与する可能性を示し、一方、各個体の薬物代謝能力(EH活性、GSTs活性)を規定する遺伝要因も奇形発現に関与することを示す。1.てんかんに関連する遺伝子より形態的奇形発現には抗てんかん薬(AED)がより重要であることを明らかにし、催奇性の高いAEDとそれぞれのAEDの奇形を発現する可能性のある投与量を臨床的に明らかにしてきた。2.妊娠前にAEDを中止できれば問題はないが、成人での断薬の基準設定は現時点では困難であると判明した。3. AED併用による奇形発現の増加は、1) p-450活性を高めるAEDの組み合わせにより毒性を有するAED代謝産物(epoxide体、4-en valproateなど)が増加すること4. Epoxidehydrolase,glutatione S-transferaseなどの解毒に関する酵素、p-450などのAEDの代謝に関する酵素活性は遺伝的に規定されている。従って、両親のこれらの酵素活性値と児の奇形発現率の関連が判明すると妊娠前診断が可能となる。この点については現在米国の研究者と共同研究中である。5.機能的な奇形は臨床的には大きな問題はなかったが、本年度の動物実験でAEDは脳内神経伝達物質(dopamine,serotonin,acetylcholineなど)を著しく変動させることが判明した。AEDは胎盤を通過するので、胎児脳でもAEDにより同様な変動が起こる可能性があり、より鋭敏なテストバッテリ-を用いて臨床的に再検討する必要がある。
概念形成過程の実践的研究と一体化した物理概念調査紙群の開発

本研究は,高校・大学初年次における物理学習者の概念形成過程を授業実践に基づいて研究し,それと一体化した形で,日本の教育課程に合致した概念調査紙群を開発することを目的とする。具体的には,複数の高校・大学での授業実践の中で概念形成過程を調査し,多数の生徒・学生が共有する素朴概念を高校物理の単元に沿って分類する。次に,調査で明らかになった学習者の素朴概念や概念形成過程をベースに新たな概念調査紙の設問項目を作成し,実践でのフィードバックを取り入れながら調査紙の精度を高めていく。また,現代テスト理論を用いて,学習者の概念理解度および設問項目難易度の指標を確立する。
低繰り返し回数と高拘束圧下におけるレキ混じり砂質土の液状化強度特性

1995年兵庫県南部地震(阪神・淡路大震災)により、埋立て地である神戸ポートアイランドにおいて、従来液状化を起こしにくいとされてきたレキを含むマサ土が著しい液状化を起こした。本研究では、このマサ土の液状化特性について以下の知見を得た。まず、神戸ポートアイランドで採取されたマサ土の再構成試料に対する非排水単調三軸圧縮・伸張試験、さらに不撹乱試料に対する非排水単調三軸圧縮試験を行なった。再構成試料については、粒度調整した粒度構成の異なる2種類のマサ土試料を使用し、供試体作成法については現位置での堆積環境の最も近いと考えられる水中落下法・湿潤締固め法の2つの方法を用いた試験シリーズを行なった。再構成試料の試験シリーズについては以下の知見を得た。供試体作製方法の違いによる挙動の相違については、同一間隙比でかつ供試体作製方法が異なる供試体ではせん断初期における挙動は大きく異なるが定常状態は一致する。また、拘束圧の違いによる挙動の相違については、圧密応力が異なっても圧密終了時の間隙比が等しければ定常状態時の応力状態は一致する。さらに、載荷モードの違いによる挙動の相違については、圧縮側と伸張側の破壊包絡線の傾きは異なり、定常状態時の軸差応力は圧縮側のほうが伸張側の2倍以上となる。変相状態においては、湿潤締固め法で作製した供試体に比べ水中落下法で作製した供試体の方が平均有効主応力は小さくなる。収縮的挙動と膨張的挙動について初期状態比で考えると、初期状態比が2程度で収縮的挙動と膨張的挙動に分かれる。不撹乱試料の試験シリーズについては、以下の知見を得た。不撹乱試料の非排水三軸せん断特性は、主に拡張的挙動を示した。また、不攪乱試料の試験結果においては、間隙比と定常状態時の平均有効主応力の関係が、各不攪乱試料の粒度分布が異なるため非常にばらついている。次に、油圧サーボ式載荷装置を用いた、一定振幅正弦波および地震ランダム波形を入力可能な大型三軸試験装置により、室内試験を行なった。まず、密な飽和豊浦砂の非排水繰返し三軸試験を行ない、本試験装置より得られる試験結果の検証を行なった。さらに、密な飽和豊浦砂に対して非排水不規則地震波載荷三軸試験を行ない、地震波形特性が液状化特性に及ぼす影響を調べた。次に、マサ土に対して非排水繰返し三軸試験および非排水不規則波載荷試験を行なった。今回試験した密度においては、低繰返し回数域において密な豊浦砂よりも液状化しやすい傾向にあることが確認された。また、マサ土に限っては地震波形の特性による液状化特性の違いが顕著に表れなかった。

また、マサ土に限っては地震波形の特性による液状化特性の違いが顕著に表れなかった。礫とシルトの混じった砂の動的性質を調べるため、中型の三軸試験装置を作製した。サンプルの大きさは直径15cm、高さ30cmで、載荷は油圧サーボ式でランダムな経時変化をする動的荷重を軸方向に加えることが可能である。現在のところ、試験装置の試運転を終え、豊浦標準砂を用いた予備的な実験を実施中である。神戸地震の際に得られた地震波形を載荷重の経時変化に変換して載荷実験を行っているが、衝撃タイプの地震動であるため、一様振幅な荷重に直すと3-5回の繰り返し載荷に相当することが示されている。今後は神戸地震の際に各地で得られた波形を用い、また礫混じりの砂の試料に対して実験を継続する予定である。1995年に発生した兵庫県南部地震により、神戸の埋立地において従来液状化しにくいとされてきた粒径分布が良く礫を含んだマサ土が液状化し、甚大な地盤被害を引き起こした。そこで礫を含むマサ土の液状化特性を調べるため、まず三軸圧縮試験装置による三軸圧縮・伸張試験、さらに大型三軸圧縮試験装置による繰り返し三軸圧縮試験を行なった。まず礫を含む2種類の粒径分布をもつマサ土の調整試料に対する三軸圧縮・伸張試験結果より、2種類の粒径分布のマサ土の定常状態・準定常状態の様態、相異なる供試体作成法により供試体を作成し試験を行なうことにより、粒子構造が非排水せん断挙動に及ぼす影響などを明らかにし、現位置における埋立てマサ土の粒子構造について議論を行なった。また、震害を受けた神戸の埋立地から採取されたマサ土の凍結不撹乱試料に対する三軸圧縮試験も行ない、上記の再構成試料に対する試験結果と比較し粒度分布が定常状態・準定常状態に及ぼす影響について検討を行なった。大型三軸圧縮試験装置による繰り返し三軸圧縮試験においては、兵庫県南部地震の際記録されたさまざまな不規則地震波形が飽和砂の液状化強度にどのような影響を及ぼすか、規則的な正弦波形に基づく液状化強度曲線と比較検討し補正係数について議論を行なっている。さらに礫を含むマサ土の液状化強度曲線を求め、礫分の存在が液状化強度に及ぼす影響について検討を行なっている。