hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
皮下動態制御可能なインスリン分子マシンの開発とハイブリッド人工膵臓への展開

平成29年度では,インスリン(Ins)に修飾するフェニルボロン酸(PBA)誘導体の検討として,3-フルオロ-4-カルボキシフェニルボロン酸を利用した。これをアミド結合を介してInsに修飾し,3-FPBA-Insとした。3-FPBA-Insでは,1分子のInsに約2個のPBA誘導体が導入されていた。これは,平成28年度に,4-カルボキシフェニルボロン酸を利用して調製したPBA-Insと同様の結果であった。血糖降下作用を調査するために,Ins,PBA-Ins,3-FPBA-Insを38 μg/kgの用量でラットに静脈内投与し,血糖値を測定した。血糖降下作用の強さは,Ins>PBA-Ins>3-FPBA-Insの順であり,3-FPBA-Insでは血糖降下作用がほとんど見られなかった。このInsとしての活性の低下は,PBA部位の存在により体内動態が変化したためと予想している。PBA誘導体は赤血球表面の糖鎖と結合することが知られている。静脈投与されたPBA-Insは赤血球と結合し,これが血糖降下作用の減弱を引き起こした要因と考えられる。3-FPBA-Insではフッ素の電子吸引性の効果のため,より強力に赤血球に結合する可能性があり,それが血糖降下作用の大幅な低下につながったものと説明することもできる。今後,赤血球と各種PBA誘導体修飾Insの結合の強さを評価し,血糖降下作用との関連を調査する予定である。平成29年度は「ボロン酸残基およびボロン酸保護基の最適化」の計画を立てており,新たなボロン酸残基を導入したものとして3-FPBA-Insについて検討した。3-FPBA-Insの血糖降下作用は大幅に減弱しており,その原因として赤血球表面の糖鎖と3-FPBAの結合が強すぎたためと考えられた。PBA部位の最適化までには至っていないが,この知見はPBA誘導体の選択が非常に重要であることを示すものである。また,生体内の糖鎖とPBA部位の結合を妨げるボロン酸の保護基の探索として,水晶振動子ミクロバランス法(QCM)の利用を試みた。QCMでは電極表面に吸着する微小重量を評価する方法である。生体内の糖鎖の代替物として,ポリビニルアルコール(PVA)を用い,これをQCM電極上に吸着させた。PVAが吸着したQCM電極をPBA-Ins溶液に浸すと,PBA-Ins吸着に由来する振動数変化が観測された。ここに100 mMマンニトールを共存させると,吸着していたPBA-Insが遊離した。この結果は,マンニトールがPVAとPBA-Insの結合を競合的に阻害したためであり,マンニトールが保護基として機能する可能性を示すものである。平成29年度には,ラットの血糖降下作用などを指標に,PBA誘導体修飾Insと保護基の組合せについて検討する予定であったが,未実施である。平成30年度には,PBA-Insとマンニトールの組合せをはじめ,ボロン酸残基およびボロン酸保護基の最適化に関する情報を引き続き収集していく予定である。PBA誘導体修飾Insとボロン酸残基の保護基を併用して,ラットに皮下投与し,その血糖値のプロファイルからPBAの体内動態における役割,保護基の有用性を評価していく予定である。その際,詳細な血糖値の測定が必要であることから,新たに持続血糖測定器(Continuous Glucose Monitoring: CGM)の利用を試みる。使用するCGMはヒト用で,酵素電極により間質液中グルコース濃度を測定するものであり,その値は血糖値と相関するといわれている。これをラットに適用するため,ラットの背部を剃毛し,そこにセンサーを取り付け,間質液中グルコース濃度を測定する。このシステムでは約15分ごとに持続的に血糖値を評価することができ,より詳細な血糖プロファイルを得ることができると期待される。さらに,PBA部位と赤血球表面糖鎖との結合について情報を収集するため,赤血球凝集反応の利用を試みる。赤血球凝集反応は,赤血球表面糖鎖と結合する部位を複数持つレクチンで引き起こされる。同様に赤血球表面糖鎖と結合するPBAを2つ持つPBA-Insでも,赤血球凝集反応が起こると予想される。予備検討として,赤血球とPBA-Insを混合したところ,赤血球凝集反応が見られた。今後,各種PBA誘導体と赤血球の結合に競合する糖類などを共存させ,その結合力の評価を行う予定である。また,PBA-Insを用いて,アミロイド形成の様子についても調査を行う。Insアミロイドは,Insの連続皮下投与で生じ臨床上問題となる。Insアミロイドが形成される条件において,PBA-Insではアミロイドの形成が遅いことが示されつつある。PBA修飾によるアミロイド形成抑制効果について,メカニズムの解明も含め,引き続き調査を行う。4-カルボキシフェニルボロン酸をインスリン(Ins)のアミノ基に,アミド結合を介して修飾した.残存するアミノ基を定量し,Ins 1分子あたりフェニルボロン酸(PBA)が約2個修飾されたPBA修飾Ins(PBA-Ins)であることを確認した.このPBA-Insを5 IU/kgで糖尿病モデルラットに静脈内投与したところ,血糖降下作用が見られ,その作用は持続する傾向にあった.

持続作用は,次のグルコース負荷試験でも確認された.5 IU/kgのPBA-Insを静脈内投与して3時間後に,グルコースを1 g/kgで腹腔内投与したところ,一度,上昇した血糖値が再び降下した.この再降下は未修飾のInsでは見られなかった.この静脈内投与での血糖降下持続作用は,これまでに発表されたことのない,新規のメカニズムに基づくものと予想される.PBA-Insの持続的な血糖降下作用は,PBA部位と生体内のポリオール化合物との相互作用に由来するものと予想される.まず,PBA-InsのPBA部位が結合能を保持していることを確認するため,水晶振動子ミクロバランス法(QCM)による検討を行った.生体内ポリオールの代替物として,ポリビニルアルコール(PVA)を用い,これをQCM電極上に吸着させた.このQCM電極をPBA-Ins溶液に浸すと,PBA-Ins吸着に由来する振動数変化が観測された.さらに,交互累積膜となるようPVA溶液,PBA-Ins溶液を交互に浸すと,膜が累積していくことが確認された.さらに,これをフルクトース溶液に浸すと累積膜の崩壊が見られた.この結果から,PBA-Insはポリオール成分との結合能を保持し,生体内のポリオール成分と結合している可能性が示された.今後,この結合能と持続的な血糖降下作用の関係について調査する.平成28年度は「課題Iラットを用いたボロン酸修飾インスリンの体内動態の調査」に取り組んだ.PBA-Insは予備検討と同様に調製でき,血糖降下作用を示した.しかし,検討初期,血糖値は大きくばらつき,PBA-Insの血糖降下作用を定量的に評価することが困難であった.この問題を改善するのには,いくつかの実験方法の変更が有効であった.採血は,イソフルラン麻酔下,尾静脈より行っていたが,心臓へのカニュレーションを行い,後頸部から無麻酔下で採血する方法に変更した.血糖値測定は,電気化学的な小型血糖センサーを用いていたものを,色素による吸光度定量法に変えた.用いるラットは,正常ラットから,内因性のInsを考慮せずに済むようにストレプトゾシンを用いた糖尿病モデルラットとした.これら血糖降下作用の評価に適した方法に変更したところで,PBA-Ins静脈内投与での持続的な血糖降下作用が見出された.その機構の調査は新たな研究課題になりうると考えている.今後は,平成28年度に計画していたが,適正に評価できなかったPBA-Insの皮下投与での血糖降下作用,PBAと相互作用するポリオールと共存させたときの血糖降下作用を調べ,PBA-Insの皮下動態について考察する.また,「課題II培養細胞を用いたボロン酸修飾インスリンの細胞内取込み作用の評価」として,繊維芽細胞の培養および脂肪細胞への分化に成功した.脂肪細胞とすることで,皮下脂肪組織のモデルとすることができ,今後のPBA-Insの皮下動態調査に有用と考えている.PBA-Insを,さらに蛍光色素で修飾し,それを脂肪細胞に適用する予定である.平成29年度では,インスリン(Ins)に修飾するフェニルボロン酸(PBA)誘導体の検討として,3-フルオロ-4-カルボキシフェニルボロン酸を利用した。これをアミド結合を介してInsに修飾し,3-FPBA-Insとした。3-FPBA-Insでは,1分子のInsに約2個のPBA誘導体が導入されていた。これは,平成28年度に,4-カルボキシフェニルボロン酸を利用して調製したPBA-Insと同様の結果であった。
黒板の利点・成功事例・阻害要因に基づく電子化黒板の普及モデルと支援システムの開発

本研究は、電子黒板の教育現場への普及を促進するため、従来の黒板の特徴分析、普及の成功事例および阻害要因の分析を通じて、普及モデルを構築することを目的とする。また、そのノウハウを活かして、教室および授業に必要な機能のコントロールを電子黒板により行う支援ツールを開発し、上記の普及に役立てることを目指す。(1)従来の黒板の特徴分析、(2)普及の成功事例の分析、(3)普及の阻害要因の分析の3つの課題に取り組んだ。先行研究の調査や申請者・協力者の大学での実践等から仮説を導き出し、実験的に検証を行った。これらの結果を電子黒板の普及モデルとしてまとめ、このモデルに基づいた支援ツールを実装し、評価を行った。電子化黒板の普及モデルを構築するため、(1)従来の黒板の特徴分析、(2)普及の成功事例の分析、(3)普及の阻害要因の分析の3つの課題に取り組んだ。本年度は、(1)について、(a)速記性・柔軟性、(b)ノートテイキングによる学習効果、(c)視線集中の効果に着目した分析を行った。まず先行研究や普及の成功事例等から仮説を導き出し、次に実践的・実験的にその検証を行った。具体的に、(a)については、(1)プラズマ式ディスプレイとの一体型電子化黒板、(2)プロジェクタによる投影とペン入力装置による電子化黒板、(2)プロジェクタによる投影のみ、(4)従来の黒板の4種類のハードウェアの違いによる有効性の比較検証を行うため、実験を行った。(b)については、受講者の紙へのノートテイキングを取り込み、電子化黒板で共有するソフトウェアの開発・改良を行った。(c)については、受講者の存在感(social presence)、意識の集中、ジョイントアテンションへの効果を検証するため、実験を行った。(2)について、先進的な取り組みをしている韓国の小学校および大学を見学した他、国内の関連団体の事例を収集した。併せて、申請者・研究協力者の大学での実践事例も収集した。(3)について、(2)と同様に、韓国の小学校および大学の実践事例、申請者・研究協力者の実践事例を収集し、聞き取り調査を行った。結果、設置の手間、機器操作の煩わしさ、機器のトラブル、ICTへの抵抗感等の阻害要因が上げられた。以上の分析結果に基づき、教室OSのプロトタイプシステムの設計を始めた。電子黒板の普及モデルを構築するため、(1)従来の黒板の特徴分析、(2)普及の成功事例の分析、(3)普及の阻害要因の分析の3つの課題に取り組んだ。前年度に行った先行研究調査および検証実験の結果をふまえて新たな仮説を導き出し、実践的・実験的にその検証を行った。具体的には、(a)については前年度に引き続き、(1)プラズマ式ディスプレイとの一体型電子黒板、(2)プロジェクタによる投影とペン入力装置による電子黒板、(2)プロジェクタによる投影のみ、(4)従来の黒板の4種類のハードウェアの違いによる有効性の比較検証を行うため、実験を行った。(b)については、受講者の紙へのノートテイキングを取り込み、電子黒板で共有するソフトウェアを開発し、その評価のための実践を行った。(c)については、意識の集中やジョイントアテンション等の効果を実験的・実践的に検証した。(2)について、先進的な取り組みを行っている中学校・高等学校・大学および企業での実践を見学し、併せて関連団体の事例を収集した。(3)について、(2)と同様に、中学校・高等学校・大学および企業の実践事例、申請者・研究協力者の実践事例を収集し、聞き取り調査を行った。以上の分析結果に基づき、電子黒板による授業支援システム(教室OS)のプロトタイプシステムの設計を進めた。本研究は、確かな学力の育成の観点から電子黒板の教育現場への普及を促進するため、従来の黒板の特徴分析、普及の成功事例および阻害要因の分析を通じて普及モデル構築を目指している。そのために、(1)従来の黒板の特徴分析、(2)普及の成功事例の分析、(3)普及の阻害要因の分析の3つの課題に取り組んだ。今年度は、前年度に引き続き、以下の3つの観点から分析・検証を行った。(1)従来の黒板の特徴分析については、(a)速記性・柔軟性、(b)ノートテイキングによる学習効果、(c)視線集中の効果に着目した分析を行った。

前年度に行った先行研究調査および検証実験の結果をふまえて新たな仮説を導き出し、実践的・実験的にその検証を行った。具体的には、(a)については、近年教育現場への普及が進んでいる短焦点プロジェクタによるボード型の電子黒板を用いた検証を行った。(b)については、受講者のノートテイキングの内容を分析し、学習効果との関係を検証した。(c)については、意識の集中やジョイントアテンション等の効果を、前述のボード型の電子黒板を用いて検証した。(2)普及の成功事例の分析については、前年度に引き続き、国内外の関連団体の事例、協力校の事例、申請者・研究協力者の大学での実践事例の分析を行った。これらの分析結果から、成功のための共通要因を導き出して仮説を立て、それに基づいた電子黒板およびその支援システムを実装し、効果検証を行った。(3)普及の阻害要因の分析については、前年度までに分析した電子黒板の普及の阻害になりそうな要因に基づいて仮説を立て、それに基づいた電子黒板およびその支援システムを実装し、効果検証を行った。以上の3つの観点による分析・検証結果を踏まえ、電子黒板の普及モデルとしてまとめた。本研究は、電子黒板の教育現場への普及を促進するため、(1)従来の黒板の特徴分析、(2)普及の成功事例の分析、(3)普及の阻害要因の分析の3つの課題を通じて普及モデル構築を目指す。また、そのノウハウを活かして、教室および授業に必要な機能のコントロールを電子黒板により行う支援システムを開発し、上記の普及に役立てることを目的とする。今年度は前年度に引き続き、目的の3つの分析のうち以下の項目を行った。(1)従来の黒板の特徴分析については、(a)速記性・柔軟性、(b)ノートテイキングによる学習効果、(c)視線集中の効果に着目した分析を行った。具体的には、(a)については、板面への入力方式の違いによる有効性の比較検証等を行った。(b)については、前述の方式の違いが受講者のノートテイキングに与える影響等について分析した。(c)については、意識の集中やジョイントアテンション等の効果を、実際の授業の文脈において分析した。(2)普及の成功事例の分析については、前年度に引き続き、国内外の関連団体の事例を収集し、確かな学力の保障という観点からの分析を行った。また、協力校の事例、申請者・研究協力者の大学での実践事例の分析も引き続き行った。これらの分析結果から、成功のための共通要因を導き出して仮説を立て、実験的に検証した。(3)普及の阻害要因の分析については、前年度までに分析した電子黒板の普及の阻害になりそうな要因に基づいて仮説を立て、実験的に検証した。今年度は、設置の手間と機器操作の煩わしさに着目した検証を行った。また、前述した分析結果に基づき、支援システムの開発を進める。前年度までに開発したシステムの試作版を用い、有効性の評価実験を行った。(1)従来の黒板の特徴分析については、若干計画とは異なるものの国内外の活用の現状をふまえて検証実験の計画を変更し、順調に進めている。(2)普及の成功事例の分析および(3)普及の阻害要因の分析についても、順調に実践事例を蓄積し、分析を進めている。支援システムについても、これら(1)(3)の分析結果をふまえて機能を修正しながら順調に開発を進めている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
集団コンフリクトに伴う態度変容過程

討議集団に生じた意見の不一致が、態度変容に及ぼす影響について検討した。集団討議が態度変容に及ぼす効果としては、討議前よりも態度が極端になる集団成極化現象が知られている。有馬(1990b,1994)は、討議の結果意見が一致しなかった集団において、通常予測される方向とは逆の方向に態度が変容する反成極化現象を見いだした。本研究では、この反成極化現象がなぜ起こるのかについて、自己カテゴリー化理論を援用した仮説をたてた。自己カテゴリー化理論によれば、成極化現象は、集団の典型性に自己を同一視させようとする動機から起こるものである。しかし、反成極化現象に示されるような革新現象は、むしろ、集団のカテゴリーから脱しようとする動機から起こるのではないかと考え、次の実験を行った。大学生187名、短期大学生158名を対象として、国政選挙を模した実験を行った。討議前に、政策に関する意見項目に個人で回答する。その後、「一般的な大学生は政治的に保守的(革新的)であると言われている」というカテゴリー化の教示を行った。討議集団は「保守新党」か、「リベラル新党」のいずれかの政党を選び、政策をまとめる。討議が一つにまとまらなかった場合には二つの党に分かれる。討議後の個人回答と討議前の個人回答の差を態度変容量とした。実験の結果、分裂集団に反成極化現象が見いだされるのは、討議前に自己の態度と同じカテゴリー化が行われた条件であることが示された。以上の結果より、反成極化現象は、自他の差異が明確でない状況で、自己アイデンティティを明確にしようとする過程であることが示唆された。
光の中から音情報を取り出す方法と光波マイクロホンの実用化研究

本研究は、振動膜等の物体を一切使わずレーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(「光波マイクロホン」と総称)を提案し、この方法の技術を確立することを目的とした。光波マイクロホンの性能を改善するための理論的及び実験的検討を行い、レーザ光源と光検出回路の最適化、光情報処理部の構成法、音受信用のレーザビームアンテナの構成法、音による信号回折光の差動検出によるSN比の改善法、等を明らかにした。本研究は、振動膜等の物体を一切使わずレーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(以下,「光波マイクロホン」と総称)の基盤技術の確立を行うことを最終目標とする。特に実用化の視点からはSN比の改善が最重要課題として絞られてきているが、本研究では光波マイクロホンを構成する各主要部(光源、光ビーム(音センサ)部、光検出器、電気信号処理部,等)について、信号増大やSN比改善、高機能化等について理論及び実験の両面から検討する。本年度は、主として光学系(レーザ光源部、音検出部にあたるレーザビーム部、光検出部)の検討を行った。具体的な結果は以下の通りである。(1)レーザ光源と光検出器回路の最適化の検討:信号出力は入射レーザパワーに比例すること、レーザパワー増大(28mW)で従来値より4倍以上の信号強度改善が得られ、逆バイアス電圧を上げればさらに増大できること、等を示した。一方、信号回折光検出について、検出抵抗の上昇により従来値より10倍以上の信号増大が可能なことを示した。ノイズの検討と低減化は今後の課題として残った。(2)音受信用レーザビーム部の構成法による信号増幅の検討:基本要素的な反射形ダブルビームによる音信号増倍効果やレーザビーム間隔と信号強度との関係などを明らかにした。光共振器形の反射光学系による信号増幅の試験も着手したが、本年度は装置の設計試作に留まり、性能試験は今後の課題となった。(3)光学情報処理部の検討:信号増大という視点から、光学情報処理部(受光側の光学システム)を再検討した。光学機器で用いられている各種光学系について光波マイクロホンの光信号処理への適用性、信号増大改善性等を検討したが、従来から用いている標準的なフーリエ光学系が適していることを示した。本研究は、振動膜等の物体を一切使わずレーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(「光波マイクロホン」と総称)の基盤技術の確立を行うことを最終目標とする。特に実用化の視点からはSN比の改善が最重要課題として絞られてきているが、本研究では光波マイクロホンを構成する各主要部(光源、光ビーム(音センサ)部、光検出器、電気信号処理部,等)について、信号増大やSN比改善及び高機能化等について理論及び実験の両両から検討する。本年度は、主として光検出部、光検出回路、音検出用レーザビーム部の検討を行った。主な結果は以下の通りである。(1)2分割光検出器の差動増幅方式の検討:光観測面に生じる時間的位相が反転した2つの回折像を2分割光検出器で測定し、その出力信号を差動増幅にかけSN比改善効果を検証する実験を継続実施した。この方式により、信号が増倍されること、同位相ノイズ(蛍光灯など)をキャンセルできること、これらによりSN比改善が得られること等を示した。(2)光波マイクロホンの光検出に適した信号処理回路の検討:従来の研究では市販汎用回路基板を用いていたが、ここでは光波マイクロホンの検波に適する回路を試作し検出性能の比較測定を行った。2素子差動方式については、レーザノイズの一部低減が確認された。ただし、1素子の通常測定においては決定的なSN比の改善効果は観測されなかったので、継続的な検討が必要である。(3)音受信用レーザビーム部での信号増幅の検討:平面ミラー多重反射方式では10倍程度の信号増大は容易に実現できる。さらに、擬似レーザ共振器形の反射光学系により音信号の増幅の可能性を理論的に考察した。透過ミラーの反射率を上げるほど増幅効果が得られるが、99%反射率ミラーでは実験系が不安定になりやすく、十分な性能が得られなかった。90%反射率ミラーで実験継続中である。本研究は、振動膜等の物体を一切使わずレーザ光により音を直接検出する方法、あるいは光の中から音情報を取り出す方法(以下,「光波マイクロホン」と総称)の開発を目的とするものである。本年度研究では、光波マイクロホンを構成する各部(光源、レーザビーム音受信部、光信号処理部、光検出器部、電気信号処理部)の改善や最適化による信号増大(SN比の改善)の可能性を理論及び実験の両面から検討することにより、光波マイクロホンの実用化基盤技術を確立することを目的とした。

得られた結果の要約を以下に記す。(1)光学的な音信号増幅方式の検討:(1)光共振形の光波マイクロホンの増幅性能改善効果を実験的に確認した。機材性能により完全な共振状態を達成できなかったため、定量的評価は今後の課題である。(2)2分割型光検出器の出力差動方式による信号増幅効果と信号処理法としての有効性を実験的に明らかにした。(2)2つの光ビームによる相関測定方式の検討:測定音場内で適当な角度で交差させた2つのレーザビーム光学系を用い、両出力信号の相互相関処理により空間分解能が改善されることを確認した。相関値等から音信号に変換再生する方法については今後の課題である。(3)光波マイクロホン光学系におけるノイズ低減の検討:レーザ光源への戻り光や光学系中での反射光の影響などをノイズ低減の視点から検討した。特に、光検出面に生じる反射光干渉縞の影響が大きいことを明らかにし、光波マイクロホンをコンパクト化する場合の対応策を示した。(4)光ファイバ束による音の入射方向分離測定及び指向性制御の検討:音の入射方向により観測面内での光回折像の位置が変わるので、光ファイバ束(又は多分割形の光検出器)を用いることにより音の進入方向毎の分離測定が期待できる。また、全ての検出器出力を1本にまとめれば全指向性の音検出となる。ここでは16chの光ファイバ束を用いて、音の進入方向毎の分離測定(立体録音)及び高指向性化、全指向性化の実現可能性を実験的に明らかにした。
人口減少社会における世代間の自助・共助に関する研究

本年度は、近年のわが国の状況に関して具体的な資料を調べることをまず行った。世代間の居住地選択の影響については、以下のような現象を確認した。例えば、近年重視されている女性の労働参加に関するM字カーブの改善に関して、大都市部では非正規雇用が主であるのに対して、地方部では正規雇用が相対的に多い。その理由としては、通勤時間の違いだけでなく、両親との同居や近接した居住の影響が指摘されるなど、世代間の居住地の差異が労働市場へも大きな影響を与えている。また、近年開発が加速している自動車の自動化についても、今後居住形態に大きな影響を与えることが予想されるので、関連する資料を収集しながら実態を確認する作業を行った。とくに、自動運転の普及は、MaaSと呼ばれる交通システムの統合ないしシェアリング・エコノミーの急激な進展をもたらすと思われる。つまり、現在のように個々の家計が自家用車を保有するのではなく、「無人タクシー」を共有する社会が2030年前後には現出する可能性が高い。これにより、通常の駐車場は不要となり、土地需要が低下し地価の下落が起こる可能性が高い。また、高齢者の病院や買い物のアクセスは保証されることとなる。このような移動技術の変化が世代間の居住地選択へ与える影響も、研究課題の一つと思われる。理論的な分野については、関連する研究をすでに進めていた玉井がTamai and Kamiguchi, 2018を公刊したこともあり、当該論文を中心に他のメンバーと議論をする機会を設けた。また、黒田と宮澤は、わが国の労働市場で課題となっている高齢者の労働期間の伸びが、出生率や孫世代の育児補助へ与える影響などを検討するための世代重複モデルを試作した。相浦は行政区域を跨いだ医療サービスのあり方を理論的に検討しており、今後は世代間の居住地選択への影響について拡張する予定である(Aiura, 2018)。上記の研究実績の概要にも記したように、理論的な研究に関しては準備を進めている。ただし、モデルの設定によって明示的な解が得られない場合もあるため、メンバー間で議論を進めながら、研究目的に可能な限り近い理論的研究を2019年度は目指している。同様に、上記のように、女性の労働問題に関係する世代間の居住地選択の影響を推測可能なデータ等の収集だけでなく、「国土のグランドデザイン2050」や「条件不利地域における集落の現況把握調査」を始めとし、それに関連した都市再生特別措置法の改正および支援措置などに関する国土計画的な資料の収集は概ね予定通り進めている。ただし、初年度に計画していた外資系企業を含む近年の企業立地のデータを収集は2019年度に行うこととした。また、マイクロデータについても、慶応義塾大学のデータベースへのアクセス権は確保しているが、詳細な確認は今後の課題である。それらの作業の進捗を待って、本研究で最終的に行う予定のシミュレーション分析の対象とする政策の具体的候補を抽出したい。理論的研究に関しては、上記のように研究の基本的目的である世代間の居住地選択を中心とした自助・共助の分析について明示的な解が得られるモデルを最終的に構築する必要がある。このため、準備段階では世代重複モデル以外にも静学的な理論モデルをいくつか試作しつつ、研究グループのメンバーを中心に意見交換する機会をより多く設けたい。メンバー各自は、それぞれこれまでの実績から見て、得意とする分析手法にも違いがあるので、共同作業を進めることで、最終的により高度な分析結果を得るよう努めたい。上記のように、より実証的なデータに基づいたシミュレーション分析がもう一方の最終的な目標であることから、そのための利用可能なマイクロデータの存在についての確認作業も、可能な限り早めに行いたい。研究実績の概要にも記したように、本研究にも深く関係する研究テーマで、メンバー各自は以前より個別の研究を進めてきており、それらについて本年度も学会発表や学術誌への投稿を行うことにより、他の研究者からの意見や示唆を可能な限り獲得しながら、上記のような本研究の最終的な成果に活かしていきたい。

また、黒田と宮澤は、わが国の労働市場で課題となっている高齢者の労働期間の伸びが、出生率や孫世代の育児補助へ与える影響などを検討するための世代重複モデルを試作した。相浦は行政区域を跨いだ医療サービスのあり方を理論的に検討しており、今後は世代間の居住地選択への影響について拡張する予定である(Aiura, 2018)。上記の研究実績の概要にも記したように、理論的な研究に関しては準備を進めている。ただし、モデルの設定によって明示的な解が得られない場合もあるため、メンバー間で議論を進めながら、研究目的に可能な限り近い理論的研究を2019年度は目指している。同様に、上記のように、女性の労働問題に関係する世代間の居住地選択の影響を推測可能なデータ等の収集だけでなく、「国土のグランドデザイン2050」や「条件不利地域における集落の現況把握調査」を始めとし、それに関連した都市再生特別措置法の改正および支援措置などに関する国土計画的な資料の収集は概ね予定通り進めている。ただし、初年度に計画していた外資系企業を含む近年の企業立地のデータを収集は2019年度に行うこととした。また、マイクロデータについても、慶応義塾大学のデータベースへのアクセス権は確保しているが、詳細な確認は今後の課題である。それらの作業の進捗を待って、本研究で最終的に行う予定のシミュレーション分析の対象とする政策の具体的候補を抽出したい。理論的研究に関しては、上記のように研究の基本的目的である世代間の居住地選択を中心とした自助・共助の分析について明示的な解が得られるモデルを最終的に構築する必要がある。このため、準備段階では世代重複モデル以外にも静学的な理論モデルをいくつか試作しつつ、研究グループのメンバーを中心に意見交換する機会をより多く設けたい。メンバー各自は、それぞれこれまでの実績から見て、得意とする分析手法にも違いがあるので、共同作業を進めることで、最終的により高度な分析結果を得るよう努めたい。上記のように、より実証的なデータに基づいたシミュレーション分析がもう一方の最終的な目標であることから、そのための利用可能なマイクロデータの存在についての確認作業も、可能な限り早めに行いたい。研究実績の概要にも記したように、本研究にも深く関係する研究テーマで、メンバー各自は以前より個別の研究を進めてきており、それらについて本年度も学会発表や学術誌への投稿を行うことにより、他の研究者からの意見や示唆を可能な限り獲得しながら、上記のような本研究の最終的な成果に活かしていきたい。
植物成分の量的改変を可能にするRNAサイレンシングの制御系の開発

RNAサイレンシングを利用した遺伝子発現の制御により植物の代謝産物量を改変する観点から、植物の生活環におけるRNAサイレンシングの時間的・空間的な動態を解析した。レポーター遺伝子を導入したダイズ植物体を用いた解析により、RNAサイレンシングの植物体の生長過程における誘導と拡大、および、生殖の過程におけるリセットが各世代で起きること、ならびに、これらの現象の多様性に、植物間で保存された機構に加え、その植物に特有の構造的要因が関与することを明らかにした。植物の持つ特定の遺伝子の発現量をさまざまな段階に制御する系を作出することが可能になれば、植物の産生する代謝産物の含量を自在に制御する道が拓ける。こうした観点から、本研究では、遺伝子特異的な発現抑制であるRNAサイレンシングの程度を制御する方法を開発することを目指して研究を行っている。その第一段階としてRNAサイレンシングの動態を詳細に解析した。緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子のRNAサイレンシングを起こしているダイズ系統を対象として、単一の植物に由来する後代の植物集団において、個体内、個体間、および世代間でのGFP遺伝子のRNAサイレンシングの起き方をGFP蛍光ならびにGFP遺伝子のmRNA量を指標にして解析した。その結果、GFP遺伝子のRNAサイレンシングは、この植物の生活環を通して一定の程度で起きているのではなく、発生段階のある段階で起き、発生の進行に伴い、植物体の他の部位において続いて誘導されるという様式によって誘導範囲が拡大し、やがては全身的にRNAサイレンシングが起きる状態に近づくことが明らかになった。また、遺伝的に同一と考えられる個体の間においてもGFP遺伝子のRNAサイレンシングの起き方、すなわち、RNAサイレンシングが誘導される発生段階、ならびに、mRNAの減少程度に差異が見られた。これらのことからRNAサイレンシングの起き方が個体間ならびに世代間で異なるものになる機構の存在が想定された。一方、RNAサイレンシングの強度を制御するためのアプローチとして、RNAサイレンシングの経路に存在する酵素の遺伝子の発現制御を行うことができるartificial microRNAを産生する遺伝子を作成し、この遺伝子を導入した植物体を作出している。RNAサイレンシングの強度を制御し、植物の代謝産物の含量を最適化することを念頭に置き、RNAサイレンシングの動態に関する解析を行っている。これまでに、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を導入したダイズにおいて、この遺伝子のRNAサイレンシングが起きている個体を得て、その後代の植物集団に関するRNAサイレンシングの起き方に関して解析を行った。その結果、RNAサイレンシングが発生段階のある時点で起き、発生の進行に伴って誘導範囲が拡大し、やがては全身的なRNAサイレンシングへと進行することを見出した。RNAサイレンシングの起き方が、同一な遺伝的背景を持ったダイズ系統においても、個体間ならびに世代間で異なるため、あらたに生殖の過程でのRNAサイレンシングの伝達、および生殖後の植物体の生長過程でのRNAサイレンシングの誘導に焦点を当て、同一家系の植物体集団を用いて解析を行った。その結果、生殖の過程でRNAサイレンシングが起きなくなることを見出し、いったんRNAサイレンシングがリセットされることを確認した。さらに、生殖後の胚の発生過程において種子中の組織がRNAサイレンシングの広がりを阻害していることを示唆する結果を得た。また、同一家系内でRNAサイレンシングの程度が顕著に異なる個体を見出した。この結果から転写後のRNA分解によるサイレンシングを起こした状態から、転写抑制へと推移した可能性が考えられた。RNAサイレンシング経路の酵素遺伝子に関するartificial microRNAを産生する遺伝子を導入したダイズ個体を自殖してホモ化するとともに、標的遺伝子のmRNA量の減少等を確認した。緑色蛍光タンパク質遺伝子のRNAサイレンシングが起きているダイズを材料として解析を行い、生殖過程を経ることにより、この現象がリセットされること、ならびに、その機構として受精後の胚発生の過程でRNAサイレンシングを誘導を阻害する機構の存在が示唆された。後者の知見は当初予想しなかった結果であった。一方、RNAサイレンシング経路の抑制について、解析用の材料を作出することができた。これらのことから、概ね計画どおりに進展していると考えている。RNAサイレンシングを利用して特定の遺伝子の発現制御を行い、植物の形質を改変する分子育種の観点から、RNAサイレンシングが植物体内でどのように誘導され、細胞、組織、世代間で伝達されるのかといった問題を解明することを目指した研究を行ってきた。このようなRNAサイレンシングの植物体内での動態を明らかにする目的から、モデル系として、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子のRNAサイレンシングを起こしたダイズ植物体を用いた解析を行った。GFP遺伝子のRNAサイレンシングの個体内での広がりを蛍光顕微鏡等を用いてGFP蛍光の有無を指標にして解析した。その結果、これまで見出していたようにRNAサイレンシングの起き方には個体間ならびに世代間での違いがあるものの、RNAサイレンシングが発芽後に個体内の一部の組織において誘導され、その後、個体内で広がり、全身的にRNAサイレンシングが誘導されるといった現象が、異なる個体間で共通に起きるものであることを確認することができた。また、RNAサイレンシングが、初めに起きた限られた部位から、組織内で徐々に連続的に広がる現象と、離れた組織へ不連続的に広がる現象が見られた。このようなRNA分解によるRNAサイレンシングを起こした個体に加え、プロモーターのメチル化ならびに低分子RNA産生を伴うサイレンシングを起こした個体が見出された。RNAサイレンシングの個体内での広がりは、組織における広がりの状況から、植物体内を移動するRNA因子を介して誘導されるものと推察された。また、RNAサイレンシングの強度に影響する要因として、そのような因子の集積が関与することが想定された。RNAサイレンシングの強度に影響する要素として、植物体内を移動するRNA因子の集積を示唆する結果を得ることができた。

また、こうした現象が植物体全体におけるRNAサイレンシングの誘導効率に影響するものと想定された。これらのことに基づき、特定の組織における、見かけ上は細胞自律的に起きていると考えられるRNAサイレンシングの誘導の制御を全身的な制御を確立する上での重要な焦点として明確化することができたことによる。RNAサイレンシングの誘導を量的に制御し、特定の遺伝子のmRNA量を調節することを介して植物の形質を改変することを念頭に置き、RNAサイレンシングの植物体における動態、ならびに、その個体間や世代間での差異を明らかにする研究を行ってきた。そのモデル系となる研究材料として、主に緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を導入したダイズを用いて研究を行った。一般にRNAサイレンシングの植物体内における広がりには、維管束を介して広がる機構と細胞間で広がる機構が想定されていた。本研究においてGFP蛍光の消失を観察した結果は、これらの機構と矛盾しないものであった。このことをさらに検証するため、蛍光トレーサーを組織に注入し、時間の経過に伴う広がりを観察したところ、GFP遺伝子のサイレンシングの広がりと同様な様式での連続的な広がりが検出され、RNAサイレンシングの広がりに関与する可動性のシグナルの存在が仮定された。可動性シグナルとして想定可能な低分子RNAに焦点を当て、RNAサイレンシングに伴って産生した低分子RNAと遺伝子領域との対応を解析した結果、低分子RNAの産生箇所は遺伝子領域において不均等に分布することが明らかになった。また、シグナルの移動を検証する目的から接ぎ木を活用した実験を行ったところ、サイレンシングを起こす領域の拡大と矛盾しない観察結果が得られたが、師管液の滞留の影響等に関する更なる検証が必要であると考えられた。サイレンシングの植物体内での広がりに関する観察結果、ならびに、組織学的な解析によって確認した維管束の連結に関する形態的特徴に基づき、組織間が限られた数の維管束で連結されていることが、GFP遺伝子のサイレンシングの植物体内での広がりの制限要因となりうるものと示唆された。RNAサイレンシングを利用した遺伝子発現の制御により植物の代謝産物量を改変する観点から、植物の生活環におけるRNAサイレンシングの時間的・空間的な動態を解析した。レポーター遺伝子を導入したダイズ植物体を用いた解析により、RNAサイレンシングの植物体の生長過程における誘導と拡大、および、生殖の過程におけるリセットが各世代で起きること、ならびに、これらの現象の多様性に、植物間で保存された機構に加え、その植物に特有の構造的要因が関与することを明らかにした。
メタマテリアル完全光吸収体の構造最適化と高効率放熱デバイスへの応用

本研究では,1)赤外吸収メタマテリアルにおいて,その光吸収効率を最大限に高めるための最適な構造を洗い出し,実際にそれを試作することと,2)それを極限的な効率を持つ熱放射デバイス(放熱デバイス)に応用することを目的とした研究を実施している.具体的には,古典電磁気学に基づく固定観念を捨てて,数理学的最適化アルゴリズムを駆使してメタマテリアルに最適な構造を自動かつ網羅的に洗い出し,その光学機能の限界を追求する.そして,設計したメタマテリアル構造を実際に試作し,実験を通してその有効性を検証する.今年度は, 1)赤外メタマテリアル吸収体の試作・特性評価と2)自動最適化アルゴリズムに基づく,赤外メタマテリアル吸収体構造の最適設計プログラムの開発を中心に研究を行った.メタマテリアル吸収体の試作・特性評価においては,計算機が生み出す構造を網羅的に試作・評価するために,高いスループットを持つ加工プロセスの開発を行った.そこで,ターゲットを光リソグラフィで対応できるマイクロメートルサイズの構造に限定し,マスクレスリソグラフィ法を利用したトップダウン技術を応用して,光吸収メタマテリアルを効率よく試作できる一連の加工プロセスを立ち上げた.そして,この加工装置を利用して,光吸収メタマテリアルを試作し既設設備の赤外分光器を用いてその特性を評価した.自動最適化アルゴリズムに基づくトポロジー最適化手法を,メタマテリアル吸収体の設計という目的に合わせて最適化させたソフトウェアの開発に着手した.まず有限要素法を用いて光吸収メタマテリアルの構造の光吸収特性を計算し,既知の結果と比較することで計算精度の確認と計算時間の短縮化を追求した.その結果使用する物質の波長分散特性を正確に導入することが計算精度を保つ上で重要であることを確認した.これらの計算で得た知識を元に,トポロジー最適化プログラムを開発中である.赤外吸収メタマテリアルの加工技術を開発し実際にそれを用いた試料の作製も行っている.またメタマテリアルの構造最適化プログラムについても,研究開始当初は実験結果と計算結果が大きく食い違うという問題に直面したが,その原因が使用している物資の分散特性の精度不足であることを突き止め,それを改善することで計算結果と実験結果とが高い精度で整合するようになった.最適化プログラムの開発は現在進行中であるが,現時点では概ね順調に研究は進んでいる.令和元年度は,6月頃までをめどにトポロジー最適化手法を組み込んだメタマテリアル構造の自動設計プログラムを完成させ,それが生み出す構造を,昨年度に開発した加工技術で網羅的に試作しながらその光学特性を評価し,その結果を再度設計プログラムにフィードバックさせる.この一連のループを繰り返すことで,極限の赤外吸収特性を持つメタマテリアルを実現する.さらに,光吸収特性と光輻射特性は表裏遺体であり,高い光吸収特性を持つ物体は高効率な熱輻射(赤外線輻射)物体でもある.試作した高効率赤外吸収メタマテリアルをホットプレート等で加熱し,そこからの赤外輻射を測定することで,高効率な熱放射デバイス(すなわち放熱デバイス)としての機能を評価する.本研究では,1)赤外吸収メタマテリアルにおいて,その光吸収効率を最大限に高めるための最適な構造を洗い出し,実際にそれを試作することと,2)それを極限的な効率を持つ熱放射デバイス(放熱デバイス)に応用することを目的とした研究を実施している.具体的には,古典電磁気学に基づく固定観念を捨てて,数理学的最適化アルゴリズムを駆使してメタマテリアルに最適な構造を自動かつ網羅的に洗い出し,その光学機能の限界を追求する.そして,設計したメタマテリアル構造を実際に試作し,実験を通してその有効性を検証する.今年度は, 1)赤外メタマテリアル吸収体の試作・特性評価と2)自動最適化アルゴリズムに基づく,赤外メタマテリアル吸収体構造の最適設計プログラムの開発を中心に研究を行った.メタマテリアル吸収体の試作・特性評価においては,計算機が生み出す構造を網羅的に試作・評価するために,高いスループットを持つ加工プロセスの開発を行った.そこで,ターゲットを光リソグラフィで対応できるマイクロメートルサイズの構造に限定し,マスクレスリソグラフィ法を利用したトップダウン技術を応用して,光吸収メタマテリアルを効率よく試作できる一連の加工プロセスを立ち上げた.そして,この加工装置を利用して,光吸収メタマテリアルを試作し既設設備の赤外分光器を用いてその特性を評価した.自動最適化アルゴリズムに基づくトポロジー最適化手法を,メタマテリアル吸収体の設計という目的に合わせて最適化させたソフトウェアの開発に着手した.まず有限要素法を用いて光吸収メタマテリアルの構造の光吸収特性を計算し,既知の結果と比較することで計算精度の確認と計算時間の短縮化を追求した.その結果使用する物質の波長分散特性を正確に導入することが計算精度を保つ上で重要であることを確認した.これらの計算で得た知識を元に,トポロジー最適化プログラムを開発中である.赤外吸収メタマテリアルの加工技術を開発し実際にそれを用いた試料の作製も行っている.またメタマテリアルの構造最適化プログラムについても,研究開始当初は実験結果と計算結果が大きく食い違うという問題に直面したが,その原因が使用している物資の分散特性の精度不足であることを突き止め,それを改善することで計算結果と実験結果とが高い精度で整合するようになった.最適化プログラムの開発は現在進行中であるが,現時点では概ね順調に研究は進んでいる.令和元年度は,6月頃までをめどにトポロジー最適化手法を組み込んだメタマテリアル構造の自動設計プログラムを完成させ,それが生み出す構造を,昨年度に開発した加工技術で網羅的に試作しながらその光学特性を評価し,その結果を再度設計プログラムにフィードバックさせる.

この一連のループを繰り返すことで,極限の赤外吸収特性を持つメタマテリアルを実現する.さらに,光吸収特性と光輻射特性は表裏遺体であり,高い光吸収特性を持つ物体は高効率な熱輻射(赤外線輻射)物体でもある.試作した高効率赤外吸収メタマテリアルをホットプレート等で加熱し,そこからの赤外輻射を測定することで,高効率な熱放射デバイス(すなわち放熱デバイス)としての機能を評価する.メタマテリアルの試作においてスパッタリング装置で使用する金ターゲットの購入費を予算に上げていたが,今年度中は装置内に残っていたターゲットで実験が行えたので購入せずに済んだ.次年度は新しいターゲットの購入が必須でありその購入費として予算を執行する計画である.また分担者の方でも最終的にメタマテリアルの最適化設計に必要となる計算機のスペックを見積もり直した所次年度予算では不足することが判明したたため,初年度のソフトウェアの開発は既存の計算機設備を活用することとし,次年度予算を合算して必要な設備を導入することにした.
ラジカル連鎖機構による脂肪族炭素-水素結合の直接アリール化反応の開発

本研究の目的は,少量のオキシラジカル前駆体と塩基,溶媒のみを用いて,アミン・アミド・アルコール・エステル・アセタールのような脂肪族化合物と脱離基を持つ芳香族化合物の間で置換反応を起こさせることで,脂肪族化合物の特定のC-H結合の直接アリール化体を得る簡便な反応系を構築することである.ラジカルの高い反応性を活かして,他の方法では容易に起こらない反応を進行させるという意味で科学的に意義深く,また有機合成反応としての実用性も備えた価値ある手法となると期待される.本研究の目的は,少量のオキシラジカル前駆体と塩基,溶媒のみを用いて,アミン・アミド・アルコール・エステル・アセタールのような脂肪族化合物と脱離基を持つ芳香族化合物の間で置換反応を起こさせることで,脂肪族化合物の特定のC-H結合の直接アリール化体を得る簡便な反応系を構築することである.ラジカルの高い反応性を活かして,他の方法では容易に起こらない反応を進行させるという意味で科学的に意義深く,また有機合成反応としての実用性も備えた価値ある手法となると期待される.
線形計画法を援用した新しい区間演算方式に関する研究

計算機自身に数値計算を行うと同時に結果の精度の保証を行わせるという発想とその研究は古くから行われてきた。精度保証付き数値計算と呼ばれるようになったこの分野は、ドイツを中心として近年急速に発展し、今後の数値計算法のあるべき姿として世界的に注目を集めている。区間演算とは、一つの実数値を[下限,上限]のように2つの計算機で表現可能な数で挟んで演算を行う方式であり、計算誤差の把握のみならず一種の集合値演算を行うことが出来、精度保証付き数値計算を支える最も重要な技法の一つである。ところが、一方で評価が悲観的に過ぎ、確かに真の値を含む区間を得られるもののその幅はしばしば非現実的に大きくなってしまうという問題点を抱えている。本研究では、入力変数の線形和をデータメンバとする特殊な演算を定義し、線形計画法を用いることにより区間演算の過大評価の問題を解決し、一般的かつ超高性能な区間演算法を確立した。また、本手法で用いる線形計画法として一般的な単体法を用いた場合、本手法の中で解かれる複数の線形計画問題は共通の制約を数多く持つことから、計算方法を工夫することにより大幅に計算量を削減できることを示した。これにより、線形計画問題の許容解の一頂点を求めるいわゆるPhase-1を完全に省略できる。また、本手法を多くのプログラムに対して素直に適用可能な様に計算機上に実装し、その有効性を確認した。上記のライブラリを用いて、区間演算による値域の評価を基礎とした数多くのアルゴリズムに適用し、その効果を確認した。これにより、理論的には問題なくとも区間演算の過大評価が大き過ぎて実用には難しいと思われていた多くのアルゴリズムが救済されたと考えられる。また、本手法内で使用される線形計画法のアルゴリズム自身の精度保証の問題についても、新たな精度保証付き線形計画法のの開発によって解決することが出来た。本研究の目的は、線形計画法を援用した過大評価の極めて少ない区間演算法を確立し、その有効性を示すことである。この方法は山村のアイデアをヒントにしているが、全く一般的な加減乗除や単項演算の組合せによって書かれる任意の関数に適用可能なものであり、新たな区間演算法の一種であると考えられる。まず最初に、アルゴリズム全体を構築し、細部について理諭的かつ数値実験的に詳細に検討を行なった。それに基づいて、線形計画法として一般的な単体法を用いた場合の共通の制約を利用した計算量を削減や、単体法のPhase-1の省略についても検討を行ない、より効率的なアルゴリズムを得た。更に、線形計画法の計算精度の問題に関する検討を行ない、係数の変化と目的関数の値との関係を明らかにする補題を導入することにより、丸めの向きの制御によって単体法の精度保証が行なえることを明らかにした。これによって、本手法の欠点であるアルゴリズム中に用いられる線形計画法の精度の問題を解決できると考えられ、次年度以降はこれについて検討する。
重度の腐食損傷を受けた鋼桁腹板のせん断耐荷力性能評価と機能回復に関する研究

鋼橋の腐食損傷は、伸縮装置や床版端部からの漏水や橋台天端に堆積する土砂の影響から桁端部に集中しやすい。本研究では、腐食の進行によりウェブと下フランジの首溶接部付近の破断損傷を模擬した試験体を設定し、このモデルに対して、下部欠損のみの回復とウェブ全面の健全回復を各種補修材で補修した試験体を製作し、せん断耐荷力実験を行い、鋼桁腹板の補修・補強による機能回復方法について検討を行った。補修・補強を行った試験体のせん断耐荷力実験の結果、弾性係数の低いウレタン系接着剤を母材と補修材料との間に挿入することで、補修材料の剥離が急激に起らず、耐荷力の回復と高い変形性能の持続が共に得られることが確認された。本研究では、腐食による破断損傷が鋼プレートガーダー腹板のせん断強度特性に及ぼす影響を解明するため、腐食破断損傷を模擬した中型実験供試体を製作し、せん断耐荷力実験を行った。更に、腐食損傷の著しい鋼桁の補修・補強方法について、基礎的な機能回復法の検討を行った。1.せん断耐荷力実験に用いた供試体は、腹板の上下にフランジをすみ肉溶接したI形断面供試体とした。供試体中央には500mmの間隔で垂直補剛材を配置し、垂直補剛材と上フランジの4辺で囲まれた腹板(板厚4.5mm)が腐食破断着目パネルである。実験では、供試体の両側に載荷桁を高力ボルト接合し、2点載荷・2点支持することにより着目パネルにせん断力を与えた。2.供試体は、水平補剛材が無いタイプ(試験体14)と水平補剛材を設置したタイプ(試験体57)を製作した。試験体1と試験体5は健全タイプであり、試験体2は腹板下部に腐食破断損傷を模擬したタイプであり、試験体3は腹板下部から補剛材まで腐食破断損傷が進行した桁を模擬したタイプである。試験体4は腐食により腹板中央部が腐食減厚した桁を模擬したタイプである。試験体6は水平補剛材が著しく腐食し、その上部に腐食破断損傷した桁を模擬したタイプであり、試験体7は腐食により水平補剛材が著しく腐食し、その上部が著しく減厚した桁を模擬したタイプである。3.腐食破断損傷を模擬したせん断耐荷力実験より,腐食破断損傷タイプが鋼桁腹板のせん断強度特性に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった4.腐食損傷の著しい鋼桁に薄鋼板又は高強度炭素繊維を接着剤で接着して供試体を製作し、せん断耐荷力実験を行った。その結果,腐食損傷の著しい鋼桁に鋼板接着補強を行うことにより,静的せん断耐荷力性能が本モデルでは回復することを確認した。本研究では、水平補剛材上部腹板や下フランジ接合部腹板下部に腐食破断損傷を模擬した中型せん断供試体を製作し,その供試体に補修・補強を施し、せん断耐荷力実験を行い、腐食により破断損傷を受けた鋼プレートガーダー腹板の補修・補強による機能回復方法について基本的な検討を行った.1.せん断耐荷力実験に用いた供試体は,腹板の上下にフランジをすみ肉溶接したI形断面桁の中央に500mmの間隔で垂直補剛材を配置し,垂直補剛材と上フランジの4辺で囲まれた腹板(板厚4.5mm)が腐食破断着目パネルとした.載荷実験では、供試体の両側に載荷桁を高力ボルト接合し,2点載荷・2点支持することにより着目パネルにせん断力を与えた.2.補修材料として、1腐食耐久性、2補修の容易性、3施工性の要求性能を満たす補修材として、本研究では薄鋼板(板厚:2.3mm)・高強度炭素繊維(CFと称する)を選定した。なお、薄鋼板は、メッキとナイロン紛体塗装で腐食耐久性を満たすものとした。3.下フランジ接合部腹板下部に腐食破断損傷を模擬した供試体では、薄鋼板及び腹板面にポリウレアを塗布した補修モデルが、健全相当までせん断耐荷力及びせん断座屈強度の回復が見られ、ダクティリティを有していた。4.水平補剛材上部腹板に腐食破断損傷を模擬した供試体では、CFを腹板全面に接着した試験体では、上部欠損試験体と比較してせん断耐荷力が170%回復したが、最大せん断力に到達した直後に補修材の剥離により、せん断耐荷力が急激に低下した。本研究では、腐食の進行によりウェブと下フランジの首溶接部付近の破断損傷を模擬した試験体を設定し、このモデルに対して、下部欠損のみの回復とウェブ全面の健全回復を各種補修材で補修した試験体を製作し、せん断耐荷力実験を行い、鋼プレートガーダー腹板の補修・補強による機能回復方法について前年度の試験結果も踏まえて総合的に検討を行った。1.耐荷力実験に用いた各種補修を施した試験体は以下の通りである。