hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アレルギー性鼻炎に及ぼす感染症の影響

アレルギー性鼻炎の病態の根底には、Th1/Th2サイトカイン産生のdysregulationが存在することが指摘されている。スギ花粉症患者ボランティアの末梢血中総Th1細胞、総Th2細胞をケモカイン受容体であるCXCR3ならびにCCR4を指標として、フローサイトメトリーにてスギ花粉飛散後の7月,10月、スギ花粉飛散直前の1月、直後の5月に検討を行った。また、同時に花粉の主要抗原であるCry jに対する特異的Th1細胞のクローン数、Th2細胞のクローン数をELISPOT法により解析した。その結果、末梢血中の総Th2細胞は年間を通じて変動はみられなかったが、総Th1細胞はスギ花粉飛散終了後に増加がみられた。一方、Cry j特異的Th2細胞は、スギ花粉飛散終了後徐々に低下し、飛散直後には約70%までクローンサイズの減少がみられたが、花粉飛散により再び増加がみられた。Cry j特異的Th1細胞クローンは検出率が低く、かつ低値であった。スギ花粉飛散による血中総Th1細胞の増加は、スギ花粉飛散直前、飛散中は急性上気道炎の罹患頻度が多い時期であり、感染により総Th1細胞の増加が誘導された可能性が考えられる。ただ、アレルギー日記から、急性上気道炎罹患時、及びその後に鼻炎症状の改善はみられず、むしろ増悪することが多く、感染に誘導されるTh1細胞、サイトカインは症状の増悪に作用することが示唆された。急性上気道感染のアレルギー性鼻炎に及ぼす影響を検討するため、スギ花粉症患者から花粉シーズンに定期的な鼻汁採取とアレルギー日記の記載依頼を行った。シーズン終了後に、鼻汁中のウイルス遺伝子(インフルエンザウイルス,RSウイルス,ライノウイルス,パラインフルエンザウイルス)の検出を核酸増殖法にて行い、また鼻症状の推移をアレルギー日記からsymptom-medicationスコアとして検討した。その結果、10名のスギ花粉症患から継時的に鼻汁の採取が可能であったが、このうち2名の患者から延べ3回、インフルエンザウイルスあるいはライノウイルス遺伝子が検出された。この検出時に一致して症状スコアの増悪がみられていた。千葉におけるスギ・ヒノキ花粉数とこの増悪した鼻症状との間に関連は認められず、症状の増悪にはウイルス感染が影響していると考えられた。さらに、これらのスギ花粉症患者は、ウイルス遺伝子検出時に上気道感染罹患の自覚はなく、鼻症状の増悪は花粉症の悪化と判断していた。スギ花粉飛散シーズンは、上気道感染の罹患も多い時期であるが、上気道感染が花粉症症状の増悪に影響している可能性が強く示唆される。一方、ウイルス感染の鼻症状増悪の機序を明らかにするべく、B6マウスを用いて卵白アルブミン抗原として実験的鼻アレルギーモデルを作製した。RSウイルス経鼻摂取して気道感染を引き起こし、その後の卵白アルブミン点鼻誘発の影響を検討したところ、RSウイルス感染マウスでは、非感染マウスに比較して著しい強い誘発症状を呈した。この機序についての解析を進めている。アレルギー性鼻炎に及ぼす感染の影響について、これまでの検討を継続すると共に患者末梢血中のTh1,Th2細胞について以下の検討をした。

Cry j特異的Th1細胞クローンは検出率が低く、かつ低値であった。スギ花粉飛散による血中総Th1細胞の増加は、スギ花粉飛散直前、飛散中は急性上気道炎の罹患頻度が多い時期であり、感染により総Th1細胞の増加が誘導された可能性が考えられる。ただ、アレルギー日記から、急性上気道炎罹患時、及びその後に鼻炎症状の改善はみられず、むしろ増悪することが多く、感染に誘導されるTh1細胞、サイトカインは症状の増悪に作用することが示唆された。
窒化アルミニウム薄膜へテロ成長界面の分解メカニズムの解明

ハイドライド気相成長(HVPE)法で、様々な面方位のサファイアおよびSiC基板表面にAlN薄膜を1065°Cで成長後、アンモニア添加した水素雰囲気で最高1450°Cの熱処理を行った。AlN薄膜中の転位を介して水素が界面に拡散し、還元反応により基板が分解し、AlN直下にボイドが形成されるメカニズムを明らかにした。ボイド形成状態の制御により、引き続き成長したAlN厚膜を再現性良く基板から自発分離させることに成功した。サファイア基板上に窒化アルミニウム(AlN)薄膜を成長した試料を、水素を含む気流中で高温熱処理すると、ヘテロ界面のサファイア基板側に空隙(ボイド)が形成される興味深い現象を申請者は既に確認していた。平成21年度はまず、AlN単結晶薄膜とc面サファイア基板のヘテロ界面におけるボイド形成のメカニズムの解明を行った。その結果、水素を含む気流中で高温熱処理を行うと、水素がAlN薄膜中を界面まで拡散してサファイア基板と反応しボイドが形成されること、また、反応により生成されるアルミニウムおよび水のガスがAlN薄膜中の転位を介して表面まで拡散し排出される過程がボイド形成の律速過程であることが分かった。ボイド形成メカニズムの解明により、熱処理温度、AlN薄膜の結晶性および厚み、熱処理時間によってボイド形成量のコントロールが可能となり、様々なボイド形成量にて引き続きAlN厚膜結晶を成長したところ、最適なボイド形成量の場合には成長後の冷却過程でAlN厚膜結晶をボイドを介してサファイア基板より再現性良く分離できた。得られたAlN自立基板の結晶性評価を行い、本研究で得られたAlN基板が深紫外光透過性(吸収端208.1nm)を有すること、10^8cm^<-2>台下限の転位密度を有していることを確認した。AlN基板の作製方法には申請者の手法(ハイドライド気相成長法)以外もあるが、深紫外光の透過性は本手法で得られたAlN基板が現状で最良であり、深紫外発光素子作製用の基板として本AlN基板の使用が期待できる。ハイドライド気相成長(HVPE)法でc面サファイア単結晶基板表面にc面窒化アルミニウム(AlN)単結晶薄膜を成長し、その後、水素を含む雰囲気で高温熱処理することで、AlN薄膜中を界面へ拡散した水素とサファイアが反応・分解し、ボイドが形成されるメカニズムを平成21年度に明らかにした。平成22年度は、このボイドの形成に関わるパラメータの抽出によりボイド形成率を0100%の間で制御可能にした。最適な割合で界面にボイドを形成後、1450°Cで成長したAlN単結晶厚膜をボイドを介して高い再現性で自発分離させてc面AlN自立基板の作製を達成した。平成22年度後半は、報告例の無い、無極性または半極性面を有するAlN自立基板を得ることを目的とし、c面以外のサファイア単結晶基板表面へAlN成長を試みた。その中で、AlN単結晶成長が難しいr面サファイア基板では、水素と窒素の混合雰囲気で表面が部分的に窒化されることがAlNの多結晶成長を誘起していることを明らかにした。この結果に鑑み、AlN成長前にr面サファイア単結晶表面が窒化することを回避するプロセスを構築し、無極性のa面AlN単結晶層の成長を実現した。c面サファイア基板の場合と同様に、a面AlN単結晶薄膜中に水素を拡散させ、界面でサファイアと反応させれば無極性AlN直下にボイドを形成できる可能性がある。つまりボイドを介した無極性a面AlN単結晶厚膜を自発分離させて自立基板作製が可能となると考えられる。平成23年度はこの点を検討する。これまで、c面サファイア単結晶基板上に成長したc面窒化アルミニウム(AIN)単結晶薄膜を、水素を含む雰囲気で高温処理することで、AIN薄膜中を界面まで拡散した水素とサファイアが反応・分解して界面にボイドが形成されるメカニズムを解明した。このボイドを利用したc面(有極性)AIN単結晶厚膜の自発分離を実現し、深紫外光透過性を有するc面AIN自立基板の作製プロセスを確立した。平成23年度はc面サファイア基板上での検討と同様に、r面サファイア単結晶基板表面に成長したa面(無極性)AIN単結晶薄膜中の水素拡散による界面分解(ボイド形成)を調査し、ボイドの形状・密度制御を検討した。r面サファイア基板上では、c面サファイア基板上とは異なるAIN単結晶薄膜の配向様式に起因し、界面に形成されるボイドの形状・密度がc面サファイア基板上とは異なることが分かった。そこで熱処理条件のチューニングを行い、最終的にボイド形状・密度制御を可能とした。また、これまで検討していなかったm面サファイア単結晶基板表面におけるm面(無極性)AIN単結晶薄膜成長も試み、m面AIN単結晶薄膜の成長条件を確立し、界面ボイドの形成を達成した。

これにより、各種面方位のサファイア単結晶基板を初期基板に用いた有極性(c面)、無極性(a面,m面)AIN単結晶基板の作製手法を完成させた。また、界面にボイドを形成したAIN単結晶薄膜/サファイア基板構造をGaN単結晶基板の作製に利用し、AIN厚膜を成長した場合のみならず、GaN厚膜単結晶を成長した場合にも成長層が冷却中に自発分離することを確認した。
分子遺伝疫学的解析による痛風の病態解明とゲノムテーラーメイド医療への応用

本研究では、多数例の痛風症例等のゲノムサンプルと臨床データを収集し、全例およびサブタイプ別にゲノムワイドな解析を行った。また、見出された痛風・尿酸関連遺伝子を対象とした分子機能解析を行い、痛風・高尿酸血症の発症リスクを評価した。本研究により、サブタイプ特異的なものを含む10個の関連遺伝子座を見出した。さらに、尿酸排泄輸送体遺伝子ABCG2の機能低下型変異は個人の発症リスクだけではなく、日本人集団としても大きな発症要因であることを見出した。すなわち、遺伝子解析によるハイリスク群のスクリーニングの可能性と、見出されたハイリスク群への遺伝子変異に基づく個別化医療の可能性を見出すことができた。1、大規模分子遺伝疫学解析に適した検体収集による研究リソースの構築として、痛風2,000症例、健康診断サンプル5,000例のゲノムDNAの収集と詳細な臨床データの整理を実施した。2、ゲノムワイド関連解析(GWAS)による痛風関連遺伝子の全容解明を目指した研究を実施している。痛風約950症例と健康診断サンプル約1,200例を用いたGWASの1次スクリーニングの解析結果を踏まえ、新たな痛風約1,000症例と健康診断サンプル約1,300例を用いて、TaqMan解析による2次スクリーニングを実施し、複数の痛風関連遺伝子の同定に成功した(Matsuo H, Yamamoto K, et al. submitted)。また、さらなる大規模な2次スクリーニングを実施できるよう、必要な解析の準備も進めている。1.大規模分子遺伝疫学解析に適した検体収集について、痛風2000例、健康診断サンプル5000例のゲノムDNAの収集と詳細な臨床データの整理を実施した。更に痛風のない無症候性高尿酸血症(AHUA)約1000例を解析出来る体制を整え、AHUAの一部のみが痛風を発症する機序について検討する。2.ゲノムワイド関連解析(GWAS)による痛風関連遺伝子の全容解明を目指した研究を実施している。痛風患者約2000症例と健常者約2500例を用いたGWASを実施し、5つの痛風関連遺伝子領域の同定に成功した(Matsuo H, et al. Ann Rheum Dis: Epub ahead of print)。現在、更なる詳細なGWASを実施している。3.申請者らが最近までに見いだした痛風・高尿酸血症の新規病型分類のコンセプトを取り入れたサブタイプ解析を行うことで、複数の痛風関連遺伝子の同定に成功した(T. Chiba, et al. Arthritis Rheumatol 67:281-287, 2015.他4報)。4.個別化予防・個別化医療の観点からの痛風の早期予防法の開発として、健診参加者約5,000人を対象とした研究で、高尿酸血症の発症にはABCG2変異が環境要因と同様に重要であることを示した(Nakayama A, et al.Sci Rep 4: 5227, 2014)。日本人はABCG2機能低下型変異によるリスクが大きいことを明らかにしており(Sakiyama M, Matsuo H, et al. Drug Metab Pharmacokinet 29:490-2, 2014)、特に本邦における「痛風のゲノムテーラーメイド医療」の重要性が高いことが示された。痛風患者約2000症例と健常者約2500例を用いたGWASを実施し、5つの痛風関連遺伝子領域の同定に成功した(Matsuo H, et al. Ann Rheum Dis: 2016, published in Feb, 2015)。3.申請者らが最近までに見いだした痛風・高尿酸血症の新規病型分類のコンセプトを取り入れたサブタイプ解析を行うことで、複数の痛風関連遺伝子の同定に成功した(T.Chiba, et al. Arthritis Rheumatol 67:281-287, 2015.他4報)。「ゲノム支援班」活動の支援をいただいていることで痛風のゲノムワイド関連解析を進めることが出来ており、日本多施設共同コホート研究(J-MICC STUDY)や理化学研究所等の研究施設の先生方との共同研究を推進させていただくことで、今後も研究を順調に進展できる状況にある。

1.大規模分子遺伝疫学解析に適した検体収集について、痛風2000例、健康診断サンプル5000例のゲノムDNAの収集と詳細な臨床データの整理を実施した。更に痛風のない無症候性高尿酸血症(AHUA)約1000例を解析出来る体制を整え、AHUAの一部のみが痛風を発症する機序について解析を進めることができた。3.申請者らが最近までに見いだした痛風・高尿酸血症の新規病型分類のコンセプトを取り入れたサブタイプ解析を行うことで、複数の痛風関連遺伝子の同定に成功した(Sakiyama M, et al. J Rheumatol 41:1395-7, 2014.他4報)。4.個別化予防・個別化医療の観点からの痛風の早期予防法の開発として、健診参加者約5,000人を対象とした研究で、高尿酸血症の発症にはABCG2変異が環境要因と同様に重要であることを示した(Nakayama A, et al.Sci Rep 4: 5227, 2014)。日本人はABCG2機能低下型変異によるリスクが大きいことを明らかにしており(Sakiyama M, Matsuo H, et al. Drug Metab Pharmacokinet 29:490-2, 2014)、特に本邦における「痛風のゲノムテーラーメイド医療」の必要性が高いことが示された。本研究では、多数例の痛風症例等のゲノムサンプルと臨床データを収集し、全例およびサブタイプ別にゲノムワイドな解析を行った。また、見出された痛風・尿酸関連遺伝子を対象とした分子機能解析を行い、痛風・高尿酸血症の発症リスクを評価した。本研究により、サブタイプ特異的なものを含む10個の関連遺伝子座を見出した。さらに、尿酸排泄輸送体遺伝子ABCG2の機能低下型変異は個人の発症リスクだけではなく、日本人集団としても大きな発症要因であることを見出した。すなわち、遺伝子解析によるハイリスク群のスクリーニングの可能性と、見出されたハイリスク群への遺伝子変異に基づく個別化医療の可能性を見出すことができた。「ゲノム支援班」活動の支援をいただいていることで痛風のゲノムワイド関連解析を進めることが出来ており、日本多施設共同コホート研究(J-MICC STUDY)や理化学研究所等の研究施設の先生方との共同研究を推進させていただくことで、今後も研究を順調に進展できる状況にある。大規模分子遺伝学解析に適した検体採集をさらに進めて、研究リソースの充実化と研究基盤の構築を目指す。ゲノムワイド解析を含む大規模遺伝子解析は、痛風症例と正常コントロールの比較だけでなく、申請者らが最近までに見いだした新規病型分類のコンセプトを取り入れたサブタイプ解析を併せて実施する。また、1000以上のSNP(一塩基多型)を再現解析可能なカスタムチップを用い、痛風患者と健常者間、および痛風患者と無症候性高尿酸血症患者間でGWASによる比較検討を行う。研究を遂行する上での問題点は現時点ではない。28年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学大規模分子遺伝学解析に適した検体採集をさらに進めて、研究リソースの充実化と研究基盤の構築を目指す。
アジア・アフリカの都市下水の全ゲノム解析による多剤耐性大腸菌プロファイリング

本研究では多剤耐性菌の広がりが特に懸念されるアジア・アフリカの新興国の都市部を対象に,都市レベルの多剤耐性大腸菌のプロファイリングを行うことをその目的とした。何万という人間の糞尿からなる下水試料を全ゲノム解析することで,都市レベルの多剤耐性・病原性パターンの詳細データを創出するとともに,多剤耐性大腸菌のクローン集団の識別とその伝播および環境中への排出実態の解明を目指す。さらに,より効率的で簡便なモニタリングへの挑戦として,多剤耐性大腸菌をいくつかの遺伝的グループに分類し,簡便に多剤耐性大腸菌の存在量を推定することができる新たな遺伝子マーカーの探索を行う。当該年度は,ウガンダのマケレレ大学およびタイのマヒドン大学と当該研究での連携体制の確認を行った。ウガンダのカンパラにて,現地調査を実施し,都市下水および集水域の特性に関する地理情報を収集した。また,セフェム系第3世代,ニューキノロン系,および前者2種およびアミノグリコシド系の3剤耐性を持つ大腸菌株を,当該都市の下水試料からそれぞれ48株づつ採取,さらに同様にし尿処理場し尿汚泥試料からそれぞれ45株づつ採取した。合わせて,これらの試料中の大腸菌および各耐性大腸菌濃度を培養法により測定した。得られた株を純化し,全ゲノム解析に供するための保存株を作成し,DNAの抽出,ライブラリーの作成を開始した。さらに,環境中の薬剤耐性遺伝子の広がり,およびそれらと下水・し尿汚泥試料との関係を検討するために,メタゲノム解析用として,ビクトリア湖の湖水およびビクトリア・ナイル川の河川水のフィルター試料をそれぞれ5試料および4試料採取した。当初の予定通り,アジアおよびアフリカのそれぞれ1都市にて本研究を実施できる体制を整えた。アフリカの1都市であるカンパラにおいて,予定通り現地情報の収集を行うとともに,各大腸菌濃度の測定を行い,必要な数・種類の試料および株の取得を行うことができた。以上より,当該研究は概ね順調に進捗していると考える。すでに取得済みのカンパラ試料からの保存株を用いて,DNAの抽出,生成,ライブラリーの作成を実施し,次世代DNAシーケンサーにて全ゲノム解析を行う。耐性遺伝子解析ツールを用いて,耐性遺伝子・病原性遺伝子を株ごとに検出,全ゲノム解析により多剤耐性能を評価する。合わせて,高解像度での系統樹(遺伝的近縁性)解析を行い,各国の臨床試験にて報告されている多剤耐性大腸菌の危険なクローン集団との類縁関係を評価し,伝播実態を明らかにする。合わせて,第二の対象都市として,アジアのタイ・バンコクを対象に,カンパラでの実施した内容と同等の現地調査を行い,試料・大腸菌株の採取を行い,次世代DNAシーケンサーによる全ゲノム解析,多剤耐性脳の評価,伝搬実態の解明を進める。これらのデータを用いて,高解像度クラスター分析により多剤耐性大腸菌を特定の遺伝的特徴ごとにグループ化することを試みる。グループに独自に共通する遺伝的特徴を標的とした新たな遺伝子マーカーの設計を試みる。

合わせて,第二の対象都市として,アジアのタイ・バンコクを対象に,カンパラでの実施した内容と同等の現地調査を行い,試料・大腸菌株の採取を行い,次世代DNAシーケンサーによる全ゲノム解析,多剤耐性脳の評価,伝搬実態の解明を進める。これらのデータを用いて,高解像度クラスター分析により多剤耐性大腸菌を特定の遺伝的特徴ごとにグループ化することを試みる。グループに独自に共通する遺伝的特徴を標的とした新たな遺伝子マーカーの設計を試みる。当初,DNA抽出,ライブラリー調整ができた試料から順次,次世代DNAシーケンサーによる解析を進める予定だったが,一定程度まとめて調整・解析した方が効率が良いため,一部のみ実施予定だったDNAシーケンシングを次年度に回し,そのための消耗品・解析費を次年度に回すこととした。
食用キク科植物のカルシウムシグナル阻害作用に関与する成分の探索と機能性の解明

キク科植物は、独自の分子骨格を持つ成分を生産することが知られ、特徴的な機能性成分の探索源として有望である。我々は、遺伝子変異酵母株を用いたスクリーニングにより、キク科山菜であるフキノトウとモミジガサに、アレルギーや2型糖尿病などに関わるカルシウムシグナル伝達阻害作用を見出した。そこで本研究では、活性物質を単離同定し、作用発現に関わる分子機構を詳細に解析する。さらに、明らかにした活性物質と機能性の双方に着目して、食用キク科植物の多角的な比較解析を行い、機能性素材としての有用性を発掘・検証する。以上の研究により、キク科植物の新たな活用法を提示するとともに、健康維持やQOL向上に資することを目指す。
食道内腔で発生する高濃度一酸化窒素によるバレット食道・腺癌発生の検討

本研究は食道・胃接合部内腔(EGJ)で発生する高濃度一酸化窒素(NO)が同部位の炎症や発癌に及ぼす影響を評価することを目的とした。モルモットを用いた検討で胃噴門部組織中ミトコンドリアDNAの酸化を認めた。またラットを用いた慢性逆流性食道炎モデルでの検討ではNOがバレット食道発生を促進した。ヒトにおいてEGJ周囲組織は生涯を通じてNOによる酸化ストレスに暴露されることから同部位での発癌に影響を与える可能性が考えられた。【目的】本研究は食道・胃接合部(EG junction)で発生する高濃度一酸化窒素(NO)と同部位に発生するバレット食道・腺癌との関係についてラット動物モデルを用いて検討することを目的とした。【方法】Wistar ratを用いた慢性逆流性食道炎モデル(Tao Zhang, et.al : Dig. Dis. Sci 2006)に生理的範囲内の亜硝酸塩(10 mM)とアスコルビン酸(1%)を8週間投与し、ヒトと同様にEG junctionでNOを発生させた。食道を摘出し組織学的変化から肉眼的・顕微鏡学的に食道炎の程度・面積を評価し更にバレット食道発生率をコントロール群と比較した。また、Muc2、Muc5AC、Muc6の胃または腸型粘液形質とCdx2の免疫染色を施行した。【結果】8週間後の本モデルのおける逆流性食道炎の粘膜傷害部位は粘膜の白濁・潰瘍形成として肉眼的に確認することができたが、バレット上皮の肉眼的な同定は困難であった。硝酸塩投与群における傷害面積、並びに傷害の程度はコントロール群と比較し優位差を認めなかった。また、顕微鏡学的に炎症細胞浸潤の程度を評価したが両郡で明らかな有意差を認めなかったが、両郡においてバレット食道を顕微鏡学的に同定することができた。バレット食道はMuc2, Muc6, Muc5AC, Cdx2が陽性であり、その染色性においてコントロール群と比較しあきらかな差を認めなったが、バレット食道発生率は亜硝酸塩投与群において優位に上昇を認めた(42%vs. 11%, P>0.05 : n=20)。【結語】食道内腔で発生するNOがバレット食道発生に促進的に働くことを示した。ヒトにおいて食道胃接合部は生涯にわたって高濃度のNOに暴露されることから、同内腔で現局性に発生するNOがバレット食道発生、更に発ガンに関係する可能性を示唆する結果とであった。本研究の目的は食道・胃接合部内腔で発生する高濃度一酸化窒素(NO)が同部位の炎症や発癌に及ぼす影響を評価するためにラット・モルモットを用いた動物モデルや培養細胞を用いてその病態を解明することを目的とした。(実験1:胃噴門部炎と発癌への影響)モルモットに硝酸塩を多く含む食餌を与えたことろ、ヒトと同様に硝酸塩の腸肝循環により唾液中の亜硝酸塩が数mMまで増加が認められた。また、吻門部において炎症細胞の浸潤と細胞増殖の更新を認めた。さらに組織中ミトコンドリアDNAの酸化を認めた。同部位で発生したNOがミトコンドリアDNAへの酸化を介した細胞障害を惹起し、DNA変異を引き起こし発癌につながる可能性が考えられた。(実験2:バレット食道発生への影響)ラットを用いた慢性逆流性食道炎・バレット食道モデルを作成し、経口的に亜硝酸塩を投与、食道・胃接合部でNOを発生させたところ(NO群)、コントロール群と比ベバレット食道発生率が有意に高率であった。また、NO群で発生したバレット食道の面積もコントロール群と比較し有意に広範囲であった。しかし両群における逆流性食道炎はNO群で高度であったもののその差は比較的少なくNOによる炎症の促進以外に、細胞の分化誘導に影響を与えた可能性が考えられた。今回の検討で食道・胃接合部内腔で発生する高濃度NOは同部位の炎症、バレット食道発生に影響することを証明した。ヒトにおいて食道・胃接合部は生涯を通じてNOによる酸化ストレスに暴露されることから引き続き発生する発癌に影響を与える可能性が考えられた。
古代北陸道地域の交通・社会システムに関する歴史的・考古学的研究

北東アジアと北陸地域の交流関係を渤海使・遣渤海使の往来を中心に検討し、渤海国研究のデータ収集にも努めた。とくに中国研究者の論文タイトルの検索を利便にするため「渤海国研究論文目録」を作成した。また日本列島沿岸地域の海上交通拠点である津(湊)の役割に注目し、渤海使の往来を中心にして越前国加賀郡(現金沢港周辺地域)の津周辺に活動した家族の生産・生活の特質に焦点を当てた。金沢市畝田・寺中遺跡出土の「天平勝宝四年」銘出挙木簡の検討を通じて、当該地域に津の管理出先機関(郡末端機構)とその運営に関与した郷レベルの住民が、春・夏の「出挙」を軸として相互依存関係を形成していたことを論証した。津や駅と隣接する村落には行政機関や物資の集積を可能にする倉庫などの施設とともに、それを支える人的配置が必要であった。日本海沿岸の各地域には津・駅家を拠点にして多様な交通ネットワークが形成された。また北陸道地域の歴史的前提をなした「高志国」について、越後・越中・越前国成立以前の段階から67世紀にかけて前方後円墳分布と国造分布との関係を比較し、高志国の名称起源は律令制下の越前国足羽郡または越後国古志郡に比定される「高志国造」の「高志国」ではなく、北陸の最北部に位置する「高志深江国造」の支配した「高志」地域名であることを考察した。それは高志国の形成が大和政権の中枢に近い越前国の地から漸次支配領域を北進させたとする定説を再検討し、北方の蝦夷勢力との接点に勢力をもつ在地勢力を「高志深江国造」に任命したと理解する。中央政権と高志深江国をつなぐ交通ネットワークは国造制の段階からすでに整備が進み、その間の臨海拠点は津の機能を具有していた。本研究に重要な資料を提供する金沢港周辺域の遺跡データ(畝田東・西遺跡群)の最新報告書を2006年夏に入手したため、その資料的重要性に鑑み最新資料を組み入れて補充、発展させ、本研究費補助金による成果を中心に次年度、学術書として刊行する予定である。北東アジアと北陸道の関係を渤海使・遣渤海使・渤海国旧跡遺産のデータを中心に検討するため、過去に収集した渤海使・遣渤海使史料を整理しコンピュータ入力を進めるとともに、基礎資料ならびに参考文献の調査・収集を図った。とくに、中国関係学会発行の『文物』『考古』等のバックナンバーを調査し、旧渤海国遺跡に関する調査報告データを収集すると同時に、留学生の助力を得て日文への翻訳作業を進めた。9月には遼寧省大連・黒龍江省ハルビン(黒竜江省博物館)・牡丹江・寧安市(上京龍泉府遺址、同遺址博物館、興隆寺石仏)を中心に現地調査を行い、最新の発掘資料に接することができた。

黒龍江省博物館の渤海資料展示コーナーを中心に、上京城出土の望柱石、忍冬紋長方磚、花紋長方形磚、宝相蓮花紋方磚、文字瓦、板瓦、筒瓦、小型鍍金仏(立像・座像)、将軍鉄甲、開元通宝など、上京城遺址博物館でも舎利函、銅仏、銅鏡、鉄香炉、蓮華瓦当、陶器類を実見し、唐の影響下で高度な文化を形成していた痕跡を目の当たりにしたが、そこには8世紀の日本が渤海使の頻繁な往来に応える形で渤海の都へ遣渤海使を送った意味が存在すると思われる。また、日本海沿岸のうち越後・越中・越前の津・湊に関する遺構・遺物の資料収集を進め、発掘調査報告書の点検や収集を図った。とくに今年は、新潟県埋蔵文化財事業団(新津)・新潟市立歴史博物館・石川県埋蔵文化財センターでの資料収集を進め、古代北陸道の駅・津・村に関する遺跡のうち石川・新潟における現地踏査を行い資料の収集を進めた。これらの活動を通じて遣渤海使と北陸、越前国加賀郡の津・深見駅に関する論文を3編執筆した。昨年度、北東アジアと北陸道の関係を渤海使・遣渤海使・渤海国旧跡遺産のデータを中心に検討し参考文献の収集を進めたのを受けて、本年度は国外研究者による「渤海国研究論文リスト」を作成するとともに、日本列島沿岸域の海上交通の地域的拠点である津(湊)について、渤海使の往来を中心に北陸地域とくに越前国加賀郡(現金沢港周辺地域)の津周辺社会に活動する家族の生産・生活の特質を究明した。そこでは金沢市畝田・寺中遺跡出土の「天平勝宝四年」銘出挙木簡の検討を通じて、当該地域に津の管理出先機関(郡末端機構と推定)とその運営に深く関与した郷レベル住民が春・夏「出挙」を軸として相互依存関係を形成していたことを指摘した(『東アジアの交流と地域諸相』所収、思文閣出版、2006年)が、それは津や駅と隣接する村々において行政機関や物資の集積を可能にする倉庫などの施設とともに、それを支える人的配置の必要なことを示している。日本海沿岸域の各地域には津・駅家を拠点にして多様な交通ネットワークが形成されていたとみられる。次いで、北陸道地域の歴史的前提をなした「高志国」の歴史的性格について、越後・越中・越前国成立以前の段階から67世紀にかけて前方後円墳分布と北陸地域の国造分布との関係を比較し、高志国の名称起源となったのは令制下の越前国足羽郡または越後国古志郡に比定される「高志国造」の「高志国」ではなく、最北部に位置する「高志深江国造」の支配した「高志」地域名であることを推定した。それは高志国の形成は大和政権の中枢に近い令制越前国の地から漸次支配領域を北進させたとする定説に疑問を提示し、北方の蝦夷勢力との接点に勢力をもつ在地勢力を「高志深江国造」に任命したことにより、中央政権と高志深江国をつなぐ交通ネットワークは国造制の段階からすでに整備が進み、その間の臨海部拠点は津の機能を具有していたと理解した(「高志国の成立」『北東アジアの交流と経済・社会』所収、桂書房)。なお、近年発見の相次ぐ各津と周辺域の遺跡データの編集には今しばらくの時間を要する。
船体に生じるクラックのモニタリング・センサーの開発

船舶や海洋構造物の使用中の安全性を確保する方法に構造損傷モニタリングがある。構造損傷モニタリングには異常感知法と,危険予知法とがある。このうち,本研究では異常感知法としてヘルスモニタリングを,危険予知法として犠牲試験片取付け法を取り上げ実験的検討を行った。まずいくつかの亀裂感知センサーと亀裂予知のための犠牲試験片を試作し,次にこれらを小型試験片に設置して疲労試験を行いセンサー特性を調べた。亀裂感知センサーは,導電フィルム,導電塗料,プラスティックとガラス光ファイバーおよびカーボンファイバーを素材とする5種類を試作した。いずれもエポキシ樹脂で部材表面に接着して使用するもので,亀裂はセンサーの電気抵抗変化あるいはレーザー光の強度変化から感知する。疲労試験の結果,各センサーとも亀裂感知可能であることがわかった。また実験結果からセンサーの取扱いと耐久性に関する問題点を指摘した。犠牲試験片は構造部材に取り付けた場合,部材歪みが拡大・伝達されて部材よりも早期に損傷が生じるように設計する。犠牲試験片の損傷時期と損傷の様子から構造部材の損傷時期を予測するものである。試行錯誤の結果最終的に採用した犠牲試験片の本体は,長さ60mm,幅10mm,厚さ0.25mmの中央人工亀裂付き平板試験片である。これを中央の人工亀裂を挟んである長さの間をテフロンフィルムで巻き,さらにその周りをエポキシ樹脂で包み,樹脂の間に本体がサンドイッチされるようにした。樹脂で包んだ後の試験片厚さは約1mmである。この犠牲試験片を平板試験片に接着して疲労試験を行ったところ,片振りおよび両振り荷重下で犠牲試験片として利用できることがわかった。最近、Intelligent構造あるいはSmart構造と呼ばれる知能化構造への関心が高まっている。知能化の一つにヘルスモニタリング構想がある。ヘルスモニアリングとは、人間の神経網を模擬したセンサ網を構造物に張巡らして使用中常時監視し、部材に生じた異常を早期に感知することにより安全性を確保するものである。船舶でも従来から種々のモニタリングは行われているが、モニタリング項目は、環境因子やエンジン関係に限られており、損傷や破壊事象を直接モニタすることはほとんど行われていない。しかし、船舶において損傷や破壊のモニタリングが可能になると、日常点検が容易でない部材の安全性確保や、検査のための稼働停止損失の削減にきわめて有効である。また、経験の乏しい構造部材の設計においては、構造損傷への不安からくる過剰な増厚をモニタリングを行うことで避けることができる。このような観点から本研究では、船体構造に生じるクラック損傷を対象に、導電フィルム・センサ、光ファイバー・センサ、および導電塗料・センサの計3種類を試作した。いずれも部材表面設置型である。次に、各センサを溶接継手模型および平板試験片に設置して低サイクルと高サイクルの疲労試験を行った。その結果、導電フィルム・センサと導電塗料・センサはクラックにより破断し低、高サイクルの両疲労に対して有効であることがわかった。光ファイバー・センサはクラックにより破断しなかったが、これはプラスチックのファイバーを使用したためと考えられる。その後の実験により、ガラスの光ファイバーはクラックにより破断すること、およびプラスチックの場合破断しなくても光強度の変化からクラックを感知できることがわかった。また信頼性工学的検討に基づいて、船舶において部材破壊を直接モニタすることの意義および、センサ設置部材の選定基準を明らかにした。亀裂感知センサーは,導電フィルム,導電塗料,プラステイックとガラス光ファイバーおよびカーボンファイバーを素材とする5種類を試作した。

いずれもエポキシ樹脂で部材表面に接着して使用するもので,亀裂はセンサーの電気抵抗変化あるいはレーザー光の強度変化から感知する。疲労試験の結果,各センサーとも亀裂感知可能であることがわかった。また実験結果からセンサーの取扱いと耐久性に関する問題点を指摘した。犠牲試験片は構造部材に取り付けた場合,部材歪みが拡大・伝達されて部材よりも早期に損傷が生じるように設計する。犠牲試験片の損傷時期と損傷の様子から構造部材の損傷時期を予測するものである。試行錯誤の結果採用した犠牲試験片の本体は,長さ60mm,幅10mm,厚さ0.25mmの中央人工亀裂付き平板試験片である。これを中央の人工亀裂を挟んである長さの間をテフロンフィルムで巻き,さらにその周りをエポキシ樹脂で包み,樹脂の間に本体がサンドイッチされるようにした。樹脂で包んだ後の試験片厚さは約1mmである。この犠牲試験片を平板試験片に接着して疲労試験を行ったところ,片振りおよび両振り荷重下で犠牲試験片として利用できることがわかった。
ナノメ-タ-級セラミックス超微粒子の作製と超塑性焼結体への応用

高周波誘導結合型熱プラズマを利用したCVD法により,粒径がナノメ-タ-クラスのBーSic超微粉末を合成した。プラズマ作動ガスにはアルゴン,原料ガスにはモノシラン(SiH_4)あるいは四塩化ケイ素をシリコン源とし,メタンあるいはエチレンを炭素源として用いた。生成粉末は,Fe,Mg,Naなどがスパ-ク発光分析で検出されたが,市販高純度粉末より2桁高純度であった。超微粉末表面の酸化防止,および成形性向上をはかった結果,空気中処理しても含有酸素量1.5W/O以下,生密度50%TDにできた。焼結温度1900°C,加圧力2040MPaでホットプレスした。その結果,理論密度に到達する炭化珪素焼結体を得ることができた。CVD超微粉末は高価であるため,市販のサブミクロン粉末に10W/O添加した混合粉末をホットプレスし完全緻密化させることができた。JIC曲げ試験の試料サイズ(3×4×40mm^3)に切り出した焼結体をスパン間隔30mmで3点曲げ試験を行った結果,室温強度640MN/M^2,1500°Cでの高温強度780MN/M^2であった。実験を重ね改良すれば要に強度向上の可能性がある。荷重/MPaでのビッカッス硬度は2325GPaであった。IF法で計った破壊靭性値は4.5MN/m^<3/2>であった。パルスエコ-法で測定した弾性率およびポアソン比は,それぞれ460GPa,0.15であった。レ-ザ-フラッシュ法で測定した最高の熱伝導率は210W/m・kで,この時の比熱は0.16cal/g°Cであった。熱膨張係数は4.0×10^<-6>/°Cであった。さらに耐熱衝撃性も良かった。バリスタ-効果の現れない直線領域での固有電気低抗値は10^<-2>Ω・cmと低い。電気抵抗と熱伝導が金属に近い性質のため放電加工が可能となった。最大表面粗さが0.03μmと加工精度も良くなった。高純度炭化珪素の焼結現象について理論的考察をした。
占領期分割統治沖縄と日本における米軍の性病対策―ジェンダーの視点から

本年度は、歴史学の一次資料に社会学の質的分析法をもちいて執筆した成果物を刊行することができた。単著2018.04『もうひとつの占領セックスというコンタクト・ゾーン』(インパクト出版会)。これは前年度の成果報告である共著2018.02第5章「セックスというコンタクト・ゾーンー日本占領の経験から」上野千鶴子/蘭信三/平井和子編『戦争と性暴力の比較史へ向けて』(岩波書店)の単著論文にさらに精緻な分析を加えた研究成果である。その他の研究成果:2019年2月「特集シンポジウム『戦争と性暴力の比較史へ向けて』を読む」『立命館言語文化研究』30巻3号(通巻134号)の執筆者リプライと総合討議に掲載。2018年9月関西ジェンダー史カフェ主催による、拙著『もうひとつの占領』の書評セッション。2018年9月書評セッション。2018年に刊行された柳原恵『<化外>のフェミニズム岩手・麗ら舎の"おなご"たち』(ドメス出版2018)の刊行を記念のコメンテーター。2018年7月21日開催『戦争と性暴力の比較史に向けて』(岩波書店)刊行記念シンポジウムで執筆者リプライ。2018年6月30日開催トークセッション。2018年2月に刊行された『戦争と性暴力の比較史へ向けて』(岩波書店2018)を導きの糸として、編者の一人上野千鶴子さんと語った。2018年2月に岩波書店から刊行された『戦争と性暴力の比較史』の刊行を記念して上智大学で行われたシンポジウムの執筆者リプライ。研究成果として単著書籍が2018年4月に予定通り刊行された。2018年度までで単著書籍2冊目を刊行する事が出来て、ようやく日本本土側の占領軍の政策のひとつ性病対策について明らかにすることができた。この成果をふまえ本研究最終年度である本年度はすでに米国立公文書館で入手済の米軍一次資料である占領初期沖縄の資料に基づいて占領初期沖縄の性病対策について明らかにする。占領兵と正式な婚姻の結果渡米した戦争花嫁についても帰納法分析で資料を読み直し研究を進める。ヨーロッパの戦争花嫁との比較分析研究を行う。本年度は海外調査を、2015年11月25日同年11月30日ハワイ大学にて占領期の資料調査をおこなった(国内調査は多数のため省略)。また、2014年度に出版した拙著『パンパンとは誰なのか』の書評会のゲストスピーカーとして、2015年7月2日:立命館大学国際言語文化研究所ジェンダー研究会主催、2015年7月27日:大阪大学大学音人間科学研究科コミュニケーション社会学牟田和恵大学院ゼミ主催にそれぞれ参加した。メディア:研究内容が、2015年4月3日「占領期の性暴力問い直す慰安所、パンパン...相次ぎ研究書」と『京都新聞』朝刊に掲載された。また、2015年8月15日放送NHKBS『戦後ゼロ年』および2015年12月13NHKBSプレミアム『踏まれた草にも花が咲く』において、それぞれ占領期の資料提供者となった。社会・国民への発信:2015年9月27日に米軍占領下の女性への性暴力をテーマとして発信した。主催はアムネスティ・インタナショナル日本北摂グループ/「慰安婦」問題の解決を求める北摂ネットワーク・豊中。また、2015年10月4日京都大学アカデミックディ2015「占領期二都物語☆京都・神戸の平和と人権」にパネル出展した。さらに、2015年11月14日にも、米軍占領下の女性への性暴力について発信した。主催は、性暴力を許さない女の会11月公開講座性暴力を許さない女の会。シンポジウム:2016年3月12日におこなわれたシンポジウム「戦争と性暴力の比較史へ向けて」「占領地におけるパンパの作られかた・語られかたと性暴力」を報告。主催は立命館大学国際言語文化研究所ジェンダー研究会。2015年4月3日「占領期の性暴力問い直す慰安所、パンパン...相次ぎ研究書」と『京都新聞』朝刊に報告者の研究内容が掲載され、占領期の証言者が現れたため、占領期の聞き取り調査を行なえたことによる。目下、その成果を本として執筆中。本研究を遂行するにあたり、今年度は、質的分析法をとりいれる試みを行なった。この分析法は、文化人類学や社会学ではよく使われているが、歴史学にもちいることによって、従来の歴史学研究ではどうしても見落としてしまう事実を深めるのに役立った。【今年度研究業績】(共著)上野千鶴子監修、一宮茂子・茶園敏美編『語りの分析<すぐに使える>うえの式質的分析法の実践』を立命館大学生存学研究センター報告27(2017年3月)/茶園敏美「売春」杉村昌昭・境毅・村澤真保呂編『既成概念をぶち壊せ!』(晃洋書房2016)(書評)2016年4月9日付けwomen's actionnetworkにて一宮茂子『移植と家族』(岩波書店)書評/2016年5月21日付『図書新聞』にてレギーナ・ミュールホイザー著『戦場の性』(岩波書店)書評占領期の生き証人があらわれたことで、研究成果の拙著

2冊目がもうすぐできることや、今回は2冊目の拙著で、あらたに質的分析を導入することができた。この質的分析の方法論の本を編者の1人として出版することができた。本年度は、歴史学の資料に社会学の質的分析法をもちいて執筆した成果物を刊行することができた→共著2018.02第5章執筆「セックスというコンタクト・ゾーンー日本占領の経験から」上野千鶴子/蘭信三/平井和子編『戦争と性暴力の比較史へ向けて』(岩波書店)(その他の研究成果)(共著2017.09)第11章執筆「福祉サービスの地域間格差は埋められるか?」上野千鶴子編『障害のある人の母親のという経験ー障害のある人の(母)親を対象にしたアンケート分析からー』京都市身体障害児者父母の会連合会監修・発行(書評2017.10)佐藤文香著『軍事組織とジェンダー自衛隊の女性たち』(2004慶応義塾大学出版会)、佐藤文香監訳『兵士とセックス』(2015明石書店)women's action etworkサイトhttps://wan.or.jp/article/show/7511トークセッション2017.09.24)「もうひとつの占領ーセックスというコンタクト・ゾーン」愛知県立大学*今後はヨーロッパの占領期ジェンダー研究と比較研究を行なう予定。研究成果の共著を2018年2月に刊行できた。さらに単著は2018年度4月に刊行予定。本年度は、歴史学の一次資料に社会学の質的分析法をもちいて執筆した成果物を刊行することができた。単著2018.04『もうひとつの占領セックスというコンタクト・ゾーン』(インパクト出版会)。これは前年度の成果報告である共著2018.02第5章「セックスというコンタクト・ゾーンー日本占領の経験から」上野千鶴子/蘭信三/平井和子編『戦争と性暴力の比較史へ向けて』(岩波書店)の単著論文にさらに精緻な分析を加えた研究成果である。その他の研究成果:2019年2月「特集シンポジウム『戦争と性暴力の比較史へ向けて』を読む」『立命館言語文化研究』30巻3号(通巻134号)の執筆者リプライと総合討議に掲載。2018年9月関西ジェンダー史カフェ主催による、拙著『もうひとつの占領』の書評セッション。2018年9月書評セッション。2018年に刊行された柳原恵『<化外>のフェミニズム岩手・麗ら舎の"おなご"たち』(ドメス出版2018)の刊行を記念のコメンテーター。2018年7月21日開催『戦争と性暴力の比較史に向けて』(岩波書店)刊行記念シンポジウムで執筆者リプライ。2018年6月30日開催トークセッション。2018年2月に刊行された『戦争と性暴力の比較史へ向けて』(岩波書店2018)を導きの糸として、編者の一人上野千鶴子さんと語った。2018年2月に岩波書店から刊行された『戦争と性暴力の比較史』の刊行を記念して上智大学で行われたシンポジウムの執筆者リプライ。研究成果として単著書籍が2018年4月に予定通り刊行された。占領初期沖縄のGHQ資料と、沖縄での聞き取り調査と資料調査から、沖縄においてさらに研究をすすめる。占領期日本においては、インタビュー資料を帰納法でさらに分析した成果を2016年3月12日に行われたシンポジウムで報告したので、その報告をもとに、論文としてまとめる予定。占領期
内包された小分子によるフラーレンπ共役系の物性制御

中空のフラーレン骨格内部に小分子・原子・金属イオン等が閉じこめられた内包フラーレンは従来法では純粋な物質の大量合成が困難である。本研究では、比較的安価に得られる空のフラーレンを原料として、フラーレン骨格に穴を開け、そこから小分子や金属イオンを導入した後、穴を閉じるという、いわば「分子手術」とも言える手法によって、新しい内包フラーレンを有機化学的手法により合成し、新規物性の発現を目指した。13員環開口部をもつ開口C_<60>誘導体に対してNaBH_4を反応させると、開口部が部分的に縮小された化合物が得られた。この反応を利用することによって、開口フラーレン内部にヘリウム原子を35%程度の内包率で閉じ込めることができた。また、小分子を内包させた後に開口部を修復することにより、He, H_2, D_2を内包したC_<60>を合成し、小分子とフラーレン骨格との相互作用を^<13>C NMRを用いて検討した。さらに、水素分子を内包したフラーレンカチオンCHCl_2-H_2@C_<60>^+ならびにアニオンl-octynyl-C_<60>^-を有機溶媒中で発生させ、内包水素分子のNMRシグナルを観測したところ、-2.89ppmならびに-0.60ppmに鋭い一重線が観測された。これは、カチオンやアニオン内部においても、元のフラーレン固有の芳香族性が保持されており、電荷が水素分子の運動には大きな影響を及ぼさないことを示している。一方、8員環の開口部をもつ誘導体と(Ph_3P)_4Pdとの反応を検討したところ、開口部から離れた位置でPdがη^2-錯体を形成していることが判明した。また、数段階の化学反応を用いて、対称性の高い開口フラーレンの新規合成法の開発を行い、その高効率化に取り組んだ。
都市部山岳工法トンネルにおける先受け工の支保メカニズムの解明とその最適施工の研究

本研究は数値解析,遠心模型実験および現場計測結果の分析により先受け工の変位抑制効果と切羽安定効果の力学メカニズムを究明し、先受け工の最適設計手法の確立に寄与することを目的とする.まず、地盤の不連続体挙動を取り扱うことの出来る個別要素法に連続体としての機能を付与させ、連続体挙動から破壊現象に至るまでを統一的に表現できるCEM(Contact Element Method)を用いて、先受け工法採用時の切羽の安定・崩壊特性、切羽周辺地盤の変形特性を明らかにした.次に、切羽掘削過程を表現する最も有効な方法は実際の掘削機械を模擬した模型掘削ロボットを開発し,これを実施工に対応させて適用することであるが,従来このような開発・適用は行われていない.したがって,掘削工法の違いによる先受け工法の沈下抑制効果の差異などについて,十分な知見は得られていない.そこで、遠心模型実験に使用できる切羽掘削ロボットを開発することにより,先受け工法の一つであるパイプルーフ工法採否の各場合における砂質地盤の変位特性について,掘削工法を変化させることによって定量的に明らかにした.ロボットはロードヘッダを模擬して作成されており,その動きはプログラムにより3次元的に自動制御される.したがって.リングカット工法と全断面掘削工法の掘削工法の違いなどが地盤挙動にどのように影響するかを明らかにすることができた.また,実施工における先受け工法の効果を明らかにするために、地質の異なる断面において先受け鋼管の応力測定を現場で行い、応力の絶対値や応力分布のパターンが異なることを明らかにした.打設間隔や打設範囲の妥当性を考慮し、工事の安全・品質を確保しつつ地質に応じた補助工法採用の最適化について検討した.本研究は数値解析,遠心模型実験および現場計測結果の分析により先受け工の変位抑制効果と切羽安定効果の力学メカニズムを究明し、先受け工の最適設計手法の確立に寄与することを目的とする.まず、地盤の不連続体挙動を取り扱うことの出来る個別要素法に連続体としての機能を付与させ、連続体挙動から破壊現象に至るまでを統一的に表現できるCEM(Contact Element Method)を用いて、先受け工法採用時の切羽の安定・崩壊特性、切羽周辺地盤の変形特性を明らかにした.次に、切羽掘削過程を表現する最も有効な方法は実際の掘削機械を模擬した模型掘削ロボットを開発し,これを実施工に対応させて適用することであるが,従来このような開発・適用は行われていない.したがって,掘削工法の違いによる先受け工法の沈下抑制効果の差異などについて,十分な知見は得られていない.そこで、遠心模型実験に使用できる切羽掘削ロボットを開発することにより,先受け工法の一つであるパイプルーフ工法採否の各場合における砂質地盤の変位特性について,掘削工法を変化させることによって定量的に明らかにした.ロボットはロードヘッダを模擬して作成されており,その動きはプログラムにより3次元的に自動制御される.したがって.リングカット工法と全断面掘削工法の掘削工法の違いなどが地盤挙動にどのように影響するかを明らかにすることができた.また,実施工における先受け工法の効果を明らかにするために、地質の異なる断面において先受け鋼管の応力測定を現場で行い、応力の絶対値や応力分布のパターンが異なることを明らかにした.打設間隔や打設範囲の妥当性を考慮し、工事の安全・品質を確保しつつ地質に応じた補助工法採用の最適化について検討した.本研究では,トンネル施工時における切羽周辺地盤の挙動を取り扱う上で,補助工法(先受け工法)導入時における従来の研究手法の問題点をあげた.また,現場への適用を目指した実験手法として掘削手順を考慮した遠心場における模型実験の必要性を示し,トンネル掘削ロボットの開発,実験を行い,実験結果の妥当性を検討した.要旨をまとめると以下の通りである.(1)従来の研究手法である重力場における模型実験とCEM(Contact Element Method)解析に基づいて先受けの有無による地盤挙動の違いについて検討し,さらにこの実験装置および実験手法の問題点を挙げ,掘削手順を考慮することのできるトンネル掘削ロボットの必要性を明らかにした.(2)本研究において設計したトンネル掘削ロボットを開発した.また,このトンネル掘削ロボットを用いた重力場における模型実験を行い,掘削手順の違いによる切羽の崩壊形状の違いを挙げ,掘削手順を考慮することの必要性について明らかにした.さらに,重力場における模型実験の限界を示し,遠心場における模型実験の必要性を示した.(3)ロボットを用いた遠心場における模型実験について検討し,先受けの有無による地盤挙動の違いについて明らかにした.また,実験により得られた値を既往の研究によって示されている切羽安定評価式に代入することによって,遠心場における模型実験が十分に現場に適用できることを明らかにした.都市部山岳トンネル工法の施工時に周辺環境に影響を与えないために先受け工法を採用する場合について,その効果を明らかにするための遠心模型実験と3次元数値解析を行った.その成果は以下の通りである.(1)CMOSカメラ4台による変位計測技術を確立した。すなわちドラム型遠心模型実験において、先受け工法の効果を明らかにするためにはトンネル掘削時の地盤変位を高精度で計測する必要がある.そこで撮影倍率34140倍、焦点距離約1cmのマイクロスコープカメラ(撮影素子はCMOSカメラ)を2cmの等間隔に4台配置して変位計測する手法を確立した.

その際,CMOS自体に映像記録システムがないためにCMOS1台につき録画用のビデオカメラを1台必要とするが,遠心実験装置内に計4台のビデオカメラを設置するスペースがないので、チャンネルスイッチャー(8チャンネル)を用い,CMOSの映像を一つにまとめそれをDVに記録すると同時に映像を無線により実験装置外のテレビに転送し,実験中の地盤挙動を観測しながら実験を行うことを可能にした.(2)先受けがない場合と先受けがある場合について,遠心模型実験中の地盤にロボットでトンネルを掘削しその際の地盤変位をCMOSカメラにより計測することが出来た.先受け工法の効果に関する分析は現在行っているところであるが,これによりトンネル掘削中の先受けおよび地盤の挙動を高精度で把握することが可能となり,次年度の実験成果に期待が持てる状況にある(3)3次元有限要素解析により先受けがある場合とない場合におげる地盤の応力、変位を解析し先受けの効果をある程度明らかにすることが出来た.その際トンネルの掘削、支保の建設、先受けの建設について施工順序を考慮している.地盤は弾性体と仮定しているものの、地盤の剛性,先受けの剛性,土かぶりの値等を変化させたパラメトリック解析をすることにより,先受けの効果について今後検討して行く予定である.本年度の研究では遠心模型実験に使用できる切羽掘削ロボットにより,先受け工法の一つであるパイプルーフ工法採否の各場合における砂質地盤の変位特性について,掘削工法を変化させることによって定量的に明らかにすることが出来た。ロボットはロードヘッダを模擬して作成されており,その動きはプログラムにより3次元的に自動制御される.したがって,リングカット工法や全断面掘削工法など種々の掘削工法の違いが地盤挙動にどのように影響するかを明らかにできた。実験で得られた成果の大要は以下のとおりである.1)トンネルの施工手順を考慮できるロードヘッダを模擬したプログラム自動制御式トンネル模型掘削ロボットにより、先受け工のある遠心場実験を行うことが出来た.2)本実験条件では,先受け工があればそれがない場合に比べて変位が1/4程度に抑制されることが認められた.3)最終掘削状態が同一であれば,地盤の沈下および水平変位の値は掘削手順に影響されないことを確認した.3)先受け工の存在する場合において,核残し掘削による地盤変位量は全断面掘削時に比べて非常に少ないことが認められた.4)掘削の進捗に伴う変位増加特性を調べた結果,小さな核の存在でも沈下抑制に相当効果のあることが判明した.一方、3次元有限要素法を用いたトンネル掘削解析を行い、先受け工が存在しない場合と存在する場合の地表面沈下量を比較し、先受け工の地盤変位抑止効果を定量的に明らかにすることが出来た。