hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イメージングプレートを用いた宇宙線検出器の開発

現在、研究代表者はイメージングプレート(IP)を超重粒子宇宙線検出器として開発している。IPに重粒子線が照射されると、そのエネルギーデポジットの情報は、その照射された位置に保存される。そして後にレーザーでその位置をスキャンすると、その照射位置から輝尽発光現象が起こるので、この輝尽発光を光電子増倍管等のデバイスで捕らえることで、その重粒子のエネルギーデポジットを調べることができる。しかしながら、IPにはフェーディングと呼ばれる現象が存在する。フェーディングとは、重粒子のエネルギーデポジットの情報が時間と共に失われていく現象である。我々はこのフェーディング現象を原理的に解決するために、IPからの即時発光に着目した。即時発光とは、IPに重粒子が照射された瞬間に放射される光である。もしこの即時発光から、重粒子の照射位置を素早く検出することができるのであれば、その位置に選択的にレーザーを照射して、輝尽発光を読み出すことができる。フェーディング現象が起こる前に輝尽発光を素早く読み出すことができれば、原理的にフェーディング現象を克服したことになる。そのため、まず我々はIPに数100MeV程度のAr、Xe等の重粒子を照射し、そこから十分な即時発光が観測できるかを実験により調べた。その結果、照射位置から10cm程度離れた位置に光電子増倍管を置いたとしても、十分な光量が得られることが実験から確認できた。また我々はIPの4隅に光電子増倍管をそれぞれ設置し、即時発光の受光量の差から、照射位置をどの程度の精度で読み出せるかを実験的に調べた。現在のプレリミナリーな結果では1cm程度の位置分解能でその照射位置を割り出すことができることが実験より分かった。もしその位置に選択的にレーザーを照射すれば、原理的にはIPでのエネルギーデポジットを10マイクロメーターの位置分解能で、数秒以内に読み出せる事を証明した。現在、研究代表者はイメージングプレートを超重粒子宇宙線検出器として開発している。現在までの所、以下の様な事が実験により確認されている。1)イメージングプレートにエネルギー(MeV/n)の同じ様々な核種の粒子を垂直に入射して、そのエネルギーデポジットを輝尽発光から検出できるかを試みた。その結果、また誤差は大きいものの、理論通り入射粒子の原子番号の2乗に比例した輝尽発光が得られ、イメージングプレートにより、1発1発の重粒子のエネルギーデポジットを読み出せることが確認できた。2)次に斜めからイメージングプレートに粒子を入射して、そのレスポンスを調べた。まず第一に、斜めから入射した場合には、イメージングプレート上での重粒子のイメージは楕円形になり。この短軸と長軸の比により、その粒子の入射方向を大ざっぱに同定することができることが分かった。3)入射角度と生じる輝尽発光の量は一定の法則に従っており、この法則が入射粒子の種類やエネルギーに依存しない事から、イメージングプレートによってdE/dxの測定が原理的に可能であることを明らかにした。4)イメージングプレートにはフェーディングという特性がある。これは、時間が経つに従って重粒子のエネルギーデポジットの情報が失われてくる現象である。この現象がSRタイプとMSタイプのイメージングプレートでどの様に違っているかを調べた所、新しくフジフィルムで開発されたMSタイプは、照射後200時間程度でフェーディングが2倍程度改善されている事が分かった。5)以上の様に現在フェーディングは随分改善はされたが、精密な重粒子測定を行うには、その特性は十分でない。そこでそのフェーディングの影響を原理的に無くすため、イメージングプレートから出てくる即時発光を利用したシステムを考案した。そのシステムが原理的に機能するかを確かめるために、まず重粒子1発により生じる即時発光の光量を調べてみた。その結果、現在考案中のシステムが原理的に使用可能であることが分かった。

現在のプレリミナリーな結果では1cm程度の位置分解能でその照射位置を割り出すことができることが実験より分かった。もしその位置に選択的にレーザーを照射すれば、原理的にはIPでのエネルギーデポジットを10マイクロメーターの位置分解能で、数秒以内に読み出せる事を証明した。
細胞内輸送小胞の形成におけるGTP結合タンパク質の役割

分泌タンパク質,細胞膜タンパク質,リソソームタンパク質などの細胞内輸送は,あるオルガネラから輸送されるタンパク質を含んで出芽した輸送小胞が,標的オルガネラの膜に融合して,内容タンパク質を受け渡すことにより行われる。この輸送小胞の出芽過程には,様々なGTP結合タンパク質が関与している。本研究では,低分子量GTP結合タンパク質ARFのグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)およびARFのエフェクター,高分子量GTP結合タンパク質ダイナミンおよびそのホモログに関して以下のことを明らかにした。1.ARFの不活性なGDP結合型から活性を有するGTP型への変換を触媒するGEFを3種類(BIG1,BIG2,GBF1)同定した。これらはすべて,ヌクレオチド交換活性に必須なSec7ドメインを有していた。これらのうち,GBF1はシスゴルジネットワークからのCOPIコート小胞の形成に関与することを示した。またBIG2は,トランスゴルジネットワークに存在し,クラスリン/AP-1コート小胞の形成に関与することを示した。2.新奇のARFエフェクターファミリー(GGA1-GGA3)を同定した。これらにはいずれも,N末端側からVHSドメイン,GGAHドメイン,プロリン・リッチ領域,AGEHドメインが存在していた。これらのドメインのうち,GGAHドメインにはGTPを結合した活性型のARFが結合すること,AGEHドメインにはラバプチン5およびγ-シナージンが結合することを明らかにした。また,GGAはいずれもトランスゴルジネットワークに局在し,クラスリンコート小胞の出芽を調節する可能性を示した。3.ダイナミンIIは,これまで細胞膜からのエンドサイトーシスとゴルジ体から輸送小胞の形成の両方に関与する可能性が示されていた。しかし,ダイナミンの変異体を用いた解析から,ダイナミンがゴルジ体から輸送小胞の形成には関与しないことを明らかにした。4.新奇のダイナミンホモログDVLPを同定した。DVLPは分子内および分子間で相互作用し,ホモテトラマーを形成することを示した。細胞内小胞輸送に関与すると考えられる新奇のダイナミン様GTP結合タンパク質について以下のことを明かにした。1.ダイミン・ファミリーに属する酵母のVps1pやDnm1pと高い相同性を示す新奇のGTP結合タンパク質をコードするcDNAをヒト肝臓よりクローニングし、このタンパク質をDVLP(Dnm1p/Vps1p-like protein)と命名した。2.DVLPは736アミノ酸残基からなり、一次構造だけでなく、そのドメイン構成においても、哺乳動物のダイナミンよりもむしろ酵母のVps1pやDnm1pと高い相同性を示した。3.ノーザンブロット法で発現を調べたところ、DVLPはすべての組織に発現しており、細胞にとって基本的な機能を果たす可能性が考えられた。4.間接蛍光抗体法を用いて細胞内局在を調べたところ、DVLPは細胞質全体に広がって存在し、小胞体様の局在を示した。このことから、DVLPは、酵母においてリソソームやエンドソームへの小胞輸送に関与するVps1pやDnm1pとは異なった機能を果たす可能性が示唆された。細胞内小胞輸送に関与すると考えられる低分子量GTP結合タンパク質ADPリボシル化因子(ARF)およびダイナミン様GTP結合タンパク質(DVLP)について以下のことを明かにした。1.細胞内小胞輸送の過程が、SH修飾試薬の一種N-エチルマレイミド(NEM)により阻害されることを発見した。

さらに、この原因が細胞質に由来する因子に起因すること、この細胞質因子が6種類存在するARF(ARF1ARF6)のうちのARF1であり、ARF1がNEMにより修飾されるために輸送小胞の形成が阻害されることを明かにした。2.蛍光抗体法により調べたところ、ARF6が、エフェクター分子の一種であるホスホリパーゼDとエンドソームやリソソームで共局在し、これらの細胞小器官の機能を調節する可能性を示唆した。3. DVLPは生理的な塩濃度条件下では4量体を形成し、低塩濃度条件下ではさらに大きな集合体を形成することを明かにした。この現象はダイナミンにも見られることから、DVLPもダイナミンと同様に輸送小胞の形成に関与すると考えられた。また、酵母two-hybridシステムを用いて解析し、4量体を形成するためのドメイン間の相互作用を明かにした。分泌タンパク質や細胞膜タンパク質の細胞内輸送は、あるオルガネラから輸送されるタンパク質を含んで出芽した輸送小胞が、標的オルガネラの膜に融合して、内容タンパク質を受け渡すことにより行われる。この輸送小胞の出芽過程には、様々なGTP結合タンパク質が関与している。本研究では、低分子量GTP結合タンパク質のARFおよび高分子量GTP結合タンパク質のダイナミンに関して以下のことを明らかにした。1. ARFの不活性なGDP結合型から活性を有するGTP型への変換を触媒するグアニンヌクレオチド交換因子を3種類(BIG1、BIG2、GBF1)同定した。これらはすべて、ヌクレオチド交換活性に必須なSec7ドメインを有していた。これらのうち、GBF1はシスゴルジネットワークからのCOPIコート小胞の形成に関与することを示した。またBIG1とBIG2は、トランスゴルジネットワーク(TGN)に存在することを示した。2.他の研究者らはダイナミンIIがTGNに存在して、ここからのクラスリンコート小胞の形成に関与する可能性を示していた。しかし本研究において、様々な状況証拠を積み重ねることによりこの可能性を否定し、ダイナミンIIは細胞膜からのエンドサイトーシスにのみ関与することを示した。3.ダイナミン様タンパク質として昨年度同定したDVLPが、細胞内で4量体を形成することを示した。また、この4量体形成の際の起こるDVLP分子内および分子間の相互作用の機構を解明した。分泌タンパク質,細胞膜タンパク質,リソソームタンパク質などの細胞内輸送は,あるオルガネラから輸送されるタンパク質を含んで出芽した輸送小胞が,標的オルガネラの膜に融合して,内容タンパク質を受け渡すことにより行われる。この輸送小胞の出芽過程には,様々なGTP結合タンパク質が関与している。本研究では,低分子量GTP結合タンパク質ARFのグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)およびARFのエフェクターに関して以下のことを明らかにした。1.ARFの不活性なGDP結合型から活性を有するGTP型への変換を触媒するGEFを3種類(BIG1,BIG2,GBF1)同定した。これらはすべて,ヌクレオチド交換活性に必須なSec7ドメインを有していた。
出現頻度の偏った母集団の希少事象の認識のための通信路符号化モデルの構築

統計モデルでは希少な事象に対する性能は低くなりがちである。本研究では、意味のある希少な事象として、音メディアにおける表現に着目した。ここでは、表現を文脈から期待される標準的な特徴からの逸脱によって生起するものであると仮定する。これに基づき、楽器の演奏表現や声優の演技表現、音声の強調表現など様々な表現コーパスを整備した。この研究を通し、表現といわれるものの一部は、高い技術を持った生成者が意図的に行う逸脱である。したがって希少ではあるが、局所的(例えば一曲内など)には、ある程度繰り返して生成されることがわかり、階層的確率モデルで表現するのが適切であることがわかった。今年度は、音楽情報処理に関しては、演奏表現の処理のために、逸脱と表現の関係を様々なレベルで明らかにした。特に、擦弦楽器の様々な演奏表現に対応できるような音符内状態推定の手法と、音声波形の音量軌跡をアーティキュレーションと呼ばれる局所的な音量変動による音符内での表現と、ダイナミクスと呼ばれる音符間にわたる大域的な表現に分離する手法を確立した。これらの研究を通じて、演奏表現ごとにさまざまに変化し、従来は上手く扱えなかった希少現象を無限混合正規分布を用いてモデル化することで、扱えるようにした。これらの研究より、印象的な表現(「よい」表現)は、高い技術を持った演奏者が意図的に行う逸脱であり、希少ではあるが、ある程度繰り返して用いられる(生成される)ことがわかった。話者識別に関しては、ラジオ番組の話者を区別し話者ラベルを付与する、ダイアライゼーションに取り組んだ。一定の性能を示す手法は実現したが、希少現象が扱えないことよりも、話者識別においては、たいていのタスクで学習データが十分ではないことが問題であることが明らかになった。地道な取り組みが評価され、3月の情報処理学会全国大会では、学生奨励賞を受賞した。音楽だけでなく、音声における表現という現象を解明するために、アニメーションの同一キャラクターを演じる異なる声優間での話者変換の研究を行った。第3話者コーパスを利用した変換という新しい手法を提案することで、異なるテキストを学習データとした話者変換を実現し、3月の情報処理学会全国大会では、学生奨励賞を受賞した。この研究では、一般的なイメージとは異なり、声の高さや発声方法などを大きく変化させる「表現」自体に、声優の個性がでるわけではなく、主として声質に個性が表れており、声質を変換することで一定の話者変換性能が達成された。今年度は、当初計画していた中の音楽情報処理に関する研究で目覚ましい進展があった。具体的には、擦弦楽器の発音現象をカオスでモデル化したことである。擦弦楽器の研究に関して、申請時に進めていた音色のモデル化に加えて、音量、リズムのモデル化を実施した。いずれも、演奏者の動作と弦の振動が元になっている現象である。音色に関しては、従来は、線形システムに微分方程式を組み合わせて事変とするようなモデル、もしくは、確率過程としてモデル化されていた。その現象に対し、試行的に整備していた演奏コーパスに基づいて、分析合成を行い、様々な主観評価実験を行った結果を仔細に検討した。その結果、音色に対する知覚的な影響が非常に大きい発音部は、カオスでモデル化するのが最適であるとの仮説を得た。この仮説をもとに予備実験を行った結果、従来より高品質な合成を得ることができた。この成果については、9月の日本音響学会全国大会で発表し、大きな反響を得て、発表者が学生優秀発表賞を受賞した。この知見に基づき、高品質な擦弦楽器の演奏コーパスを整備した。また、申請時に進めていた音色のモデル化については論文を投稿し採択された。また、擦弦楽器に関しては、日本国内では演奏者のモデル化や物理的なモデル化があまり盛んではない状況である。それに関して、国際的に最先端のスペインのポンペイファブラ大で議論を行い、非常に有益な示唆を受けた。また、音楽情報処理の作曲、編曲の分野で、和音の使用頻度に関して、和音進行に緊張感を与えるような和音の使用については、希少現象としてモデル化することが有効そうであるという新しい知見が得られた。また、音楽情報処理におけるいわゆるミスと演奏意図としてのゆらぎを区別して正しく意図を推定する問題においても、ミスを希少現象としてモデル化することで可能となる見通しが得られた。これまで2年間の研究成果を踏まえて、意図した希少表現のモデル化という観点で本課題のまとめを行った。音楽情報処理については、擦弦楽器の多彩で繊細な表現力の基盤となるアーティキュレーションの分析のための音符内での状態推定についてまとめた。多彩な表現のプリミティブはやはり多彩であり、学習データによる学習は不向きである。しかし、逆に同一の曲内では、局所的に同一のプリミティブが出現する。その現象をsticky HDP-HMMで表現することで、学習データなしに、音符内での状態推定を可能にした。音楽情報処理では、他に、グルーブと呼ばれる、ポピュラー音楽のリズムにおける逸脱現象についてモデル化を試みた。

しかし、グルーブでは、確かに、周期的なリズムからの逸脱はあるが、その逸脱は周期的に生じるものであり、ゆらぎも小さいため、本課題で対象としている逸脱とは異なる種類の逸脱であるとの結論を得た。音声情報処理では、講演などにおける強調現象について取り組んだ。日本語の講演を対象とした場合、うまく強調できているデータはそれほど多くはない。そこで、強調が上手い話者のデータを対象に強調表現を分析したところ、3つのタイプの強調表現が観測された。一つは、強調したい単語のアクセントの部分の高さを通常よりも高くするタイプ。他の二つは、強調したい単語を強く発声する、その単語の前後にポーズをおくというものであった。これらは、組み合わせて用いるというよりは、使い分けている印象であった。しかし、収集したデータが不十分だったため、どのように使い分けているかは不明であった。アクセントに関しては、学習データからアクセント成分を自動で分離し、アクセント成分の強さをモデル化することで、任意の発話音声の任意の単語を強調しているように聞こえるように修正することに成功した。音声・音響・音楽情報処理演奏者の意図から始めた音楽情報処理の研究を、演奏表現に的を絞り、さらに、その本質が「逸脱」にあることに着目し、それらをモデル化する過程で、希少現象のモデル化の方向性を確立させることができたといえる。このモデル化は、無限混合正規分布に基づいている。この無限混合正規分布は、ポワソン過程と関係が深く、この点から、希少現象を効果的にモデル化することで、多彩な表現の取り扱いが可能になったといえる。この点だけとると、当初の予定より進展しているといえるのだが、当初想定した通信路の符号化ではなく、情報源の符号化に近いものとなってしまっている点を差し引いている。しかし、この点については、今年度で分担者を外れることになった理論担当者も当初からたいていの問題は情報源の符号化でモデル化する方が自然である、との指摘と合致しており、符号理論の専門家が分担者から外れることなどを考慮すると、この方向で最終年度のまとめと、次の研究へ展開する方が妥当であるという結論に至った。この経緯において、希少現象といっても、意図的な希少現象と意図的でない希少現象があることが明らかになった。意図的な希少現象という切り口は新奇性が高いものであり、希少現象ではあるが、サンプルを収集しやすい面もあるため、本課題はこの方向でまとめることが妥当であると考えている。また、この方向でまとめることにより、感情などといった主観的なアプローチが主だった「表現」研究の新しい方向の萌芽になると期待される。音楽情報処理については、予定よりはるかに進捗した。特に、希少現象とカオスの関係について発見したことは本課題の目的において想定以上の進捗を実現した。また、演奏意図の推定という問題についても、ミスを希少現象としてモデル化することで、隠れた演奏意図を推定できるという発見があった。
有限生成群の等周指数による巨視的観点からの解析

愛媛大学の尾國新一氏との共同研究においてヒルベルト幾何の粗幾何学的様相について調べた。一般にユークリッド空間内の有界凸領域上には非調和比を用いて距離関数を定めることができる。これをヒルベルト幾何と呼ぶ。この距離空間はその自然な境界の形や滑らかさによって双曲的にもユークリッド的にもなり得る。この観点から、ヒルベルト幾何はある意味で双曲性の一般化であると捉えられる。双曲的な空間やユークリッド空間は粗幾何学的によく調べられていて、特に(粗)幾何学的構造を反映した「良い」境界の存在は重要である。この境界はコロナと呼ばれている。本研究はヒルベルト幾何の自然な境界がいつコロナであるのか調べることを目標としたものである。主結果として、それは有界凸領域が狭義凸であることと必要かつ十分であることがわかった。加えてヒルベルト幾何学が一様可縮かつ粗有限幾何学を持つことを示した。これらにより主結果の系として自然な境界がコロナである場合にはヒルベルト幾何において粗Novikov予想が正しいことが示される。粗Novikov予想とは一様可縮かつ粗有限幾何学を持つ空間においては、粗KホモロジーとRoe環のK群の間の自然な準同型が単射であろうという予想である。また一方で、二次元のヒルベルト幾何に対して漸近次元が2であることを示し、この場合には上の準同型の同型性を主張する粗Baum-Connes予想が正しいことも示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。「双曲空間」と「ユークリッド空間」に対しては粗幾何学的な性質が詳しく調べられているので、それらを含むより一般的な空間がどんな粗幾何学的構造を持つか、という問題は自然なものである。特に、粗幾何学的構造を反映した良い無限遠境界であるコロナの存在は重要である。そこでユークリッド空間の有界凸領域に定義される距離空間である、ヒルベルト幾何に注目し、その粗幾何学的様相を調べた。ヒルベルト幾何はその領域の形(自然な境界の滑らかさ)によってユークリッド的にも双曲的にもなり得ることが知られており、その粗幾何学的構造を調べることは、包括的な研究の第一歩となることが期待される。この問題について尾國新一氏との共同研究で以下の結果を得た。まず任意のヒルベルト幾何は粗幾何学的に「良い」性質を持つことを示し、さらに領域の自然な境界がコロナとなるための必要十分条件を与えた。これらの系として、粗幾何学の重要な予想である粗ノビコフ予想が狭義凸領域上のヒルベルト幾何において正しいことが分かる。この予想は粗幾何学的に良い空間において粗KホモロジーとRoe環のK群の間の自然な準同型が単射であることを予想するものである。協議凸なヒルベルト幾何は一般に、双曲的でもブーゼマン非正曲率空間でもなく、さらにユークリッド空間と擬等長でないので、上述の結果はそのような空間で粗ノビコフ予想が成り立つ初めての例になっている。また、この研究ではコロナの存在とは異なるアプローチとして漸近次元の計算を行った。具体的には二次元の任意のヒルベルト幾何に対して漸近次元が2であることを証明した。その系として、Yuの結果から二次元のヒルベルト幾何では粗ノビコフ予想における準同型がさらに同型であることを主張する、粗バウム・コンヌ予想が正しいことがわかる。ヒルベルト幾何学の粗幾何学的観点からの研究は、Papadopoulosによる「タイヒミュラー空間を有界凸領域として実現し、その上のヒルベルト幾何を調べよ」という問題を通してタイヒミュラー空間の粗幾何学的振る舞いを調べるための一つのアプローチになると考えている。本年度の研究はこのアプローチの基礎的事実を明らかにできたと考えられる。今後の研究方針は、タイヒミュラー空間の複素ユークリッド空間内の擬凸集合への等長埋め込み(ベアス埋め込み)があるという事実から、さらに強くヒルベルト幾何を備えた領域への擬等長同型を探すことである。
神経因性疼痛発症機構の解明

神経成長因子(NGF)は神経因性疼痛の発症に関与するメディエーターのひとつである。我々は正常ラットから分離した感覚ニューロンは、NGF存在下で培養すると自発的な活動電位を発生することを報告している。この現象はNGFが細胞膜の興奮性を高めることにより生じていると考えられる。そこで本研究ではパッチクランプ法を用い、この自発性活動電位の発生機構の解明を試みた。セルアタッチモードで自発性活動電位が記録された細胞に対し、細胞外Na^+濃度を減少させると自発性活動電位は消失し、過分極が生じた。セルアタッチモードにおいて自発的な活動電位を発生した細胞は発生しなかった細胞に比べ、ホールセルモードで-60mVに電位固定した際の内向き保持電流が有意に大きかった。細胞外Na^+濃度を減少させると内向きの保持電流は減少した。また、自発的な活動電位を発生した細胞は、自発的な活動電位を発生しなかった細胞及びNGF非処置の細胞に比べ定常状態におけるNa^+コンダクタンスが有意に大きかった。更に、自発的な活動電位を発生した細胞では細胞外のNa^+濃度の上昇に伴ったNa^+コンダクタンスの増加の仕方が急峻であった。これらのことは、自発的な活動電位発生がみられる細胞では、内向きの保持電流の原因となるNa^+コンダクタンスが高いために定常的にNa^+が細胞内へ流入し、膜電位の脱分極、更には自発性活動電位の発生が生じていることを示唆している。TRPV1antagonistであるcapsazepine及びBCTCの適用によりNGFによって誘発された自発性活動電位は消失した。このとき細胞膜の過分極も生じていた。更に、自発的な活動電位を発生した細胞においてcapsazepine、BCTC適用により内向き保持電流が減少した。以上の結果はNGFの慢性処置により自発的な活動電位を発生した細胞におけるNa^+コンダクタンスの増加はTRPV1によってもたらされたものであり、TRPV1を介して定常的に細胞内に流入したNa^+が膜の脱分極を引き起こし自発性活動電位を発生させていることを示唆している。(抄録なし)神経成長因子(以下NGF)は神経因性疼痛の発症に関与するとメディエーターの一つであると考えられている。これまでに我々は正常ラットから分離した感覚ニューロンは、NGF存在下で培養すると自発的な活動電位を発生することを報告している。この現象はNGF存在下で培養した感覚ニューロンでのみ記録されることから、NGFが細胞膜の興奮性を変化させることによって生じていると考えられている。そこでパッチクランプ法を用い、この自発的な活動電位の発生の基盤となっているイオン機構の解明を試みた。NGF存在下で培養した細胞をセルアタッチモードで電位固定し、自発的な活動電位発生の頻度を記録した。その後、ホールセルモードで-60mVに電位固定し保持電流の測定を行ったところ、内向きの保持電流が観察された。セルアタッチモードにおいて活動電位を0.2Hz以上の頻度で発生した細胞は、0.2Hz未満であった細胞に比べ、ホールセルモードでの内向き保持電流の振幅が有意に大きかった。このことから自発的な活動電位発生がみられた細胞では、内向きの保持電流の原因となるコンダクタンスが高いために膜電位が脱分極し、活動電位が誘発されていることが示唆された。細胞外Na^+濃度を減少させ、Na^+の駆動力を小さくすると内向きの保持電流は減少した。この結果から、-60mVでの膜電位固定状態における内向きの保持電流はNa^+流入によるものであることが示唆された。さらに細胞外のNa^+濃度の上昇に伴いNa^+コンダクタンスが上昇することも確認された。NGFの慢性処置により、細胞外のNa^+により活性化されるNa^+コンダクタンスを有するチャネルの発現が促進され、このチャネルを介したNa^+の流入が細胞膜の脱分極を引き起こし、自発的な活動電位を誘発することが示唆された。

TRPV1antagonistであるcapsazepine及びBCTCの適用によりNGFによって誘発された自発性活動電位は消失した。このとき細胞膜の過分極も生じていた。更に、自発的な活動電位を発生した細胞においてcapsazepine、BCTC適用により内向き保持電流が減少した。以上の結果はNGFの慢性処置により自発的な活動電位を発生した細胞におけるNa^+コンダクタンスの増加はTRPV1によってもたらされたものであり、TRPV1を介して定常的に細胞内に流入したNa^+が膜の脱分極を引き起こし自発性活動電位を発生させていることを示唆している。本研究は、NGF存在下で培養した感覚ニューロンで記録される自発的な活動電位発生の基盤になっていると考えられるイオン機構の一部を示した実験である。NGFの慢性処置により自発的な活動電位発生がみられた細胞では、内向きの保持電流の原因となるコンダクタンスが高いために膜電位が脱分極し、活動電位が誘発されていること、また内向きの保持電流の形成にはNa^+が関与していることが示された。以上の結果より、NGFの慢性処置によりNa^+コンダクタンスを有するチャネルの発現が促進されることが示唆された。この結果は、NGFによって生じるDRGニューロンの自発性活動電位の発生機序を説明する手がかりとなるものであり、極めて重要な進展と考えている。これまでの実験から、感覚ニューロンにおいてNGFの慢性処置はNa^+コンダクタンスを有するチャネルの発現を促進し、自発的な活動電位を誘発することが示唆された。しかし、NGFによりNa^+コンダクタンスが増加した分子実体を明らかにできていない。今後、分子生物学的手法も用いて、この分子実体を明らかにする予定である。さらにNa^+以外のイオンのコンダクタンスに変化がないかを検討する必要がある。また、NGFによる感覚ニューロンの特性変化と個体レベルでの痛覚感受性増大との関連性を明らかにするため、NGFを用いた新規神経因性疼痛モデルラットの作出も試みる。(抄録なし)
軟弱地盤上の土構造物に発生する地震時変形の予測法と耐震性評価に関する総合研究

本研究では、まず三陸はるか沖地震・釧路沖地震・兵庫県南部地震などで発生した地盤変状被害に対し事例研究を施した。次に、三軸圧縮試験・中空ねじりせん断試験・リングせん断試験装置を用いて砂質土の変形メカニズム解明のための実験を行った。その結果、それぞれの土構造物ごとに変形を支配する特有のメカニズムが存在し、解析を行う際それらを的確に抽出し対処することが望ましいことがわかった。特に、兵庫県南部地震で被害を受けた神戸ポートアイランドで採取されたレキ粒径を含む砂質土に対しては三軸圧縮試験を実施した結果、堆積構造によって変形特性が異なること、5%程度の大きなひずみを与えた後で除荷をすると一挙に間隙水圧が上昇し容易に液状化が発生すること等が判明した。地盤の動的挙動に関しては振動台による模型実験を実施し、特に埋設菅の浮き上がりについてはその量が周辺地盤のまわりこみに大きく依存していることを見い出し、それを抑制するための工法を案出しモデル実験でその検証を行った。地盤の側方流動の変形解析法については、一般式をエネルギー原理に基づいて誘導し、種々の境界条件を有する問題に適用できるようにした。この解析法により、矢板で防御された河川敷が盛土荷重によってどのように変形するのかを考察した。その結果、地盤の広い範囲を網羅した地盤の流動についてこの解析法の有効性が検証された。地盤の水平流動に関しては、室内の振動台を用いたモデル実験を行い、流動の発生条件とメカニズムにつき基本的考察を行った。同時に液状化した地盤の流動量とその分布を求める数値解析法を考察した。その結果、変形以前の幾何学的地盤形状によって最大可能変位量がどの位になるのか、又、どのような因子によって実際の変位量が決まるのかが、ある程度明らかになった。一方、室内の三軸装置を用いたエレメント実験を行い、ニット質砂の応力-ひずみ特性を調べ、流動時の残留強度特性を検討した。最後に、阪神大震災で生じた港湾地域での水平流動量を現地調査し、変形発生の特性を調べた。その結果、岸壁が3m移動した場合、その影響は内陸側に約100mにおよび敷地内に水平変位が波及していくことが明らかとなった。又、岸壁の近傍にある橋梁の橋台にも影響を及ぼし、落橋の原因になることが明らかになった。地盤の動的挙動に関しては振動台による模型実験を実施し、特に埋設管の浮き上がりについてはその量が周辺地盤のまわりこみに大きく依存していることを見い出し、それを抑制するための工法を案出しモデル実験でその検証を行った。
磁場を利用した非接触型オートラジオグラフィ技術の開発

オートラジオグラフィ法は、放射性同位元素(RI)を含む試料をイメージングプレート(IP)等に密着させ、その濃度分布を可視化する手法である。この手法は植物研究分野においても広く利用されているが、厚みや複雑な構造を持つ被写体を撮像する場合、IPへの接触がうまくできず像がぼけてしまっていた。上記の問題を解決するため、試料とIPとの間に距離がある場合でも感度や分解能が低下しないオートラジオグラフィ技術の開発を行う。具体的には、RIが放出するベータ線の進行方向を磁場で制御することで、これを実現する。本研究は、植物における様々な元素の集積箇所や生理機能の解明研究等への貢献が期待される。
貝殻のミューゼオミクス：博物館の収蔵標本を活かすための実験的研究

本研究の目的は、実験的研究を通じて、博物館に収蔵された標本の新しい活用法を模索するものである。具体的には、(1)貝殻からDNAを抽出する実験、(2)次世代シーケンサを用いて博物館の標本からDNA抽出を効率的に行うための実験、(3)様々な年代、保存状態の標本を対象としたDNAの適正な保存条件の検討を行う。本研究では、微細構造、殻層ごとに実験を行う点が特に重要である。そして、以上の結果をもとに、標本を大規模に破壊することなく博物館の古い標本からDNA情報を取得するための技術を高める。
メソトレキセートがヒト骨肉腫細胞に対するLymphokine Activated Killer活性におよぼす影響

(1)メソトレキセート(MTX)投与によるヒト骨肉腫細胞上のHLAclass-I,II発現量の変化.(2)MTXによる骨肉腫細胞に対するLAK感受性の変化.上記の条件で培養したNOS-I細胞をtarget cellとして,LAK細胞に対する感受性を比較検討した.健常成人男性より末梢血液を採取し,Ficoll法により単核球を採取した.単核球を20U/mlのrecombinant Interleukin-2を含んだ培養液で3日間培養しLAK細胞を誘導した.LAK活性は各割合でE:T比をふり4時間^<51>Cr遊離法で測定した.その結果LAK活性は,target cell上のHLA class-1の発現量と逆相関するように,高濃度のMTXで培養したNOS-1細胞程高かった.この結果から骨肉腫細胞は、抗癌剤であるMTXに暴露されるとLAK細胞の腫瘍細胞障害活性に対する感受性が亢進することが判明した.さらにこれには腫瘍細胞上のHLA class-1抗原の発現量が関与しているものと推定された.(1)メソトレキセート(MTX)投与によるヒト骨肉腫細胞上のHLAclass-I,II発現量の変化.(2)MTXによる骨肉腫細胞に対するLAK感受性の変化.上記の条件で培養したNOS-I細胞をtarget cellとして,LAK細胞に対する感受性を比較検討した.健常成人男性より末梢血液を採取し,Ficoll法により単核球を採取した.単核球を20U/mlのrecombinant Interleukin-2を含んだ培養液で3日間培養しLAK細胞を誘導した.LAK活性は各割合でE:T比をふり4時間^<51>Cr遊離法で測定した.その結果LAK活性は,target cell上のHLA class-1の発現量と逆相関するように,高濃度のMTXで培養したNOS-1細胞程高かった.この結果から骨肉腫細胞は、抗癌剤であるMTXに暴露されるとLAK細胞の腫瘍細胞障害活性に対する感受性が亢進することが判明した.さらにこれには腫瘍細胞上のHLA class-1抗原の発現量が関与しているものと推定された.
脳血管障害後の回復機序検証: リーリン欠損モデルおよび中枢－骨格筋の相互的作用

リポタンパク質であるリーリン(reelin)は正常な脳形成、特に大脳皮質6層構造の形成に必要な分子である。ホモ結合型(-/-)リーラーマウス(reeler)では皮質6層の構造が逆転することから、本研究では皮質機能解析に用いた。ホモ結合型リーラーマウスに加えて、皮質特異的にリーリン下流をノックアウト可能なfloxed Dab1マウスを用いて、それらのマウスでは、ワイルドタイプ(WT)マウスに比べて大脳皮質錐体細胞での必要な電気刺激閾値が高い事を証明した。またその刺激閾値が層構造由来である事を示した。さらに、ヘテロ結合型(rl/-)リーラーマウスでの上肢把握運動学習がWTに比べて遅い事、運動学習によって引き起こされる運動領域可塑性が制限されている事を明らかにした。制限される原因としては皮質の抑制性神経異常(シナプスの長期増強が起きない可能性)が考えられた。ヘテロ結合型では前頭葉の抑制性神経数が半減しており(Schizophr Res. 100(1-3):325-33, 2008)、精神分裂症のモデルとしても使用されている。精神分裂症・躁鬱患者において、特に細かな高次運動機能に制限が見られる事は多数報告されている。以上を考慮すると、リーリンは皮質運動領域可塑性制御のkey playerと成り得るタンパク質と考えられる。今後はリーリン分泌神経細胞、リガンド、下流Dab1を含む細胞内シグナルなどに着目する。最後に、脳梗塞後の上肢運動療法(リハビリテーション)に伴う神経可塑的変化が感覚神経に依存しているのかを明らかにする為に梗塞モデルの作成と感覚神経障害モデルを確立した。現在、順行性と逆行性トレーサーで代償神経回路形成解析、また免疫染色による筋神経筋接合部、筋組織解析と後根神経節の構造解析を行っている。脳血管障害後の運動機能回復の鍵を握るのは大脳皮質運動野の代償的な可塑性である。本申請では、この可塑性における巨大分泌リポタンパク質リーリン(reelin)の機能に注目している。リーリンは発達期の大脳皮質6層形成に必須のタンパクであり、またその発現は成体においても認められる事から脳可塑性との関連も指摘されている。リーリン欠損モデルおよび中枢ー骨格筋の相互的な作用に着目した運動野可塑性変化を検討する。1:「非損傷マウス大脳皮質でのリーリンの働き」梗塞モデルでのリーリン関与を調べるために、まず非損傷リーリン欠損マウスでの大脳皮質機能について調べた。リーラーホモ接合型(リーラー-/-)では、大脳皮質で上肢を動かす際に必要な電流閾値がWTよりも2-3倍高い事が分かった。この生理学的手法で得られた結果は、皮質特異的にリーリン下流をノックアウトしたfloxed Dab1マウスでも同じく得られた。皮質で必要な電流閾値は小脳異常がないfloxed Dab1マウスでも有意に高い事から、リーラー-/-の小脳異常によるものではない事がわかる。また、リーラー-/-とfloxed Dab1マウスで共に電流閾値は層構造特異的である事を示した。リーラー-/-での骨格筋収縮に必要な皮質からの電気刺激値の差はリーラー-/-の中枢神経層構造異常の他にも、骨格筋の神経支配の違いによる可能性が考えられた。そこで、筋電図と上肢筋の神経筋接合部の形態・アセチルコリン受容体の構成成分と筋組織を調べた結果、末梢神経には異常がない事が明らかになった。2:「脳梗塞後の反復把握運動療法(リハビリテーション)に伴う運動神経可塑的変化が感覚神経に依存しているのかの解明」新たな梗塞モデルの作成を終え、感覚神経障害モデルを確立中である。1.概ね順調に進展している本申請課題では、リーリン欠損マウスを用いた皮質電気刺激閾値に関しての実験は終了した。非損傷リーラー-/-マウスを用いた実験では、大脳皮質で上肢を動かす際に必要な電流閾値がWTよりも2-3倍高い事を示した。その生理学的手法で大脳皮質で観察された現象は、皮質特異的にリーリン下流をノックアウト可能なfloxed Dab1マウス(皮質層構造がリーラー-/-と類似している)でも観察された。従い、皮質で必要な電流閾値はリーラー-/-小脳異常は関係がない事を示した。また、リーラー-/-とfloxed Dab1マウスで共に層特異的に電流閾値は変化した。末梢神経異常の可能性を調べた結果、異常がない事を明らかにした。これらの結果は2018年3月にBrain structure and functionで報告した。2.概ね順調に進展している新たな梗塞モデルの作成は確立できたと考えている。感覚神経障害モデルを確立中であり、組織学的手法を用いた解析を進める。

またその刺激閾値が層構造由来である事を示した。さらに、ヘテロ結合型(rl/-)リーラーマウスでの上肢把握運動学習がWTに比べて遅い事、運動学習によって引き起こされる運動領域可塑性が制限されている事を明らかにした。制限される原因としては皮質の抑制性神経異常(シナプスの長期増強が起きない可能性)が考えられた。ヘテロ結合型では前頭葉の抑制性神経数が半減しており(Schizophr Res. 100(1-3):325-33, 2008)、精神分裂症のモデルとしても使用されている。精神分裂症・躁鬱患者において、特に細かな高次運動機能に制限が見られる事は多数報告されている。以上を考慮すると、リーリンは皮質運動領域可塑性制御のkey playerと成り得るタンパク質と考えられる。今後はリーリン分泌神経細胞、リガンド、下流Dab1を含む細胞内シグナルなどに着目する。最後に、脳梗塞後の上肢運動療法(リハビリテーション)に伴う神経可塑的変化が感覚神経に依存しているのかを明らかにする為に梗塞モデルの作成と感覚神経障害モデルを確立した。現在、順行性と逆行性トレーサーで代償神経回路形成解析、また免疫染色による筋神経筋接合部、筋組織解析と後根神経節の構造解析を行っている。2.当初の予定通りの実験計画で推進する。脳梗塞後の回復過程を追い、脳損傷後の代償神経形成における感覚神経の役割を示すため神経トレーサーを用いて皮質脊髄路と皮質間の運動系シナプス経路の構築と、上肢筋と脊髄間のシナプス経路を検証し、神経可塑的変化における感覚神経の重要性および、脳・脊髄・骨格筋の連動性・双方向性の存在を検討する。
脱ファスト化へシフトするアパレル産地の構造分析

今年度は、1国内周辺産地の構造分析の一環として、高知県内のアパレル企業調査ならびに工場見学、2脱ファスト化の実態分析の一部として、日本ファッション産業協議会へのヒアリング調査を実施し、並行して国会図書館、JETRO資料室、京都大学等、関係各所での資料収集・情報分析を行った。また、調査・資料収集と並行して、アジア政経学会、日本国際経済学会、日本地域経済学会の大会に参加し、本研究に関連する研究報告へのコメントや研究者間での意見交換を行った。今年度の活動を通じて、1のテーマについては、グローバル化進展により困難に陥る国内産地の再評価がアパレル業界から進み、新たな認証の試みがなされていること、その中から、ブランド企業と縫製企業との関係や国内企業の対応状況が明らかになった。同時に、深刻な労働力不足の中で、外国人技能実習生の受入が一層進み、肝心の生産の担い手の確保が喫緊の課題になっている状況も再認識することができた。それと関連して、入管法改正問題を受けて、外国人問題に関する新聞社のインタビューにも対応した。一方、2のテーマからは、国内産地の危機的状況の中、官民一体でファッション業界の現状認識を踏まえた組織的取り組みが開始されたことや、新たに国産認証が立ち上がり、トレーサビリティを踏まえた独自の認証システムが構築されたこと、そのような中で当事者内での拡がりが業種面・地域面で広がりつつあることが新たに確認できた。と同時に、同認証についての認知度を拡げるべく、ルールの浸透や消費者向けプロモーションが求められていることが浮かび上がってきた。以上を踏まえ、最終年度である次年度は、産地の現状の構造分析の掘り下げとともに、新たな認証に関わる産地・企業への実態調査を行い、全体の総括を図りたい。初年次に立案した当初計画では、本年度は以下の2つの柱に沿って調査研究を実施する予定であった。1ファスト化に直面する国内アパレル産地の現状分析のうち、国内周辺産地の構造分析に着手し、アパレル・ファッション関連企業・団体調査を通じて、ファスト化の影響調査を行う。2脱ファスト化の取り組みの発掘・評価のうち、フェアトレード/エシカル・ファッションの視点を有し、オリジナルなブランド・流通ネットワークを通して新展開を図る企業調査・関連業者調査基本的には、上記の線に沿って研究を進めるとともに、関連するデータ収集と前年度の補足調査も実施してきた。確かに、2については、企業調査の実施の前提である業界団体での調査・情報収集にとどまったものの、具体的な調査対象企業の選定に入ることができた。以上の点と次年度の計画へのスムーズな移行を踏まえれば、おおむね順調に進んでいると判断できる。次年度が最終年度であるため、産地の現状の構造分析の掘り下げとともに、新たな認証に関わる産地・企業への実態調査を行う。特に、1の柱については、国内中核産地と周辺産地の比較分析を行い、国内産地の全体像を解明する。あわせて、2の柱である脱ファスト化の取り組みの発掘・評価について、産地・企業レベルで新たな認証の浸透・意義・課題を浮き彫りにし、グローバル化・ファスト化で危機に陥る国内産地の再生に向けた課題を提起した。以上を踏まえ、収集したデータ分析をベースに本研究に関連する研究報告・論文執筆等を通じて成果公表を図り、全体の総括を図る予定である。本研究課題は、ファストファッションに象徴されるグローバル化の下での産業空洞化・産地の縮小再編に苦悩している全国のアパレル産地に光を当て、グローバル化・ファスト化、さらには外国人技能実習生をはじめとする外国人労働力の受入拡大のもたらす問題を構造的に解明するとともに、その打開策として、近年注目されているフェアトレードやエシカルファッション、国産認証等の新潮流を掘り起こすことにある。初年度である2017年度は、本研究テーマのファストファッション・アパレル産地に関する文献や、その背景にあるグローバル化に関する文献、国内産地の構造変化を象徴的に表す技能実習生等の外国人労働者問題に関する文献等の収集に重点を置いた。その上で、アパレル産地に関する各種調査を含む研究動向のサーベイを行い、あわせて行政ならびに中小企業団体の公表情報の収集を基に、産地動向に関する基礎情報の収集を進めていった。一方、新潮流の発掘については、和装需要の不況で悩む京都・西陣の繊維産地等、次年度以降の調査候補地域の視察を行うとともに、高知県を中心に外国人技能実習生の受入に関する最新動向をゼミ学生とともに共同調査した。この作業を基に、次年度以降に予定している調査対象地域の絞り込みと、行政、中小企業団体、関連企業等に対する具体的な調査内容の検討に着手した。こうした活動と並行して、関連学会・研究会に参加し、関係者との意見交換を行った。当初の研究計画では、初年度は研究テーマに関連した情報収集・研究動向のサーベイと、具体的な調査地域の絞り込みを最大の課題に掲げていたことから、その点では順調に進展していると考えられる。一方、先進地域での具体的な調査が課題として残されたため、その点では進行度合いは概ねであると判断できる。

今年度の活動を通じて、1のテーマについては、グローバル化進展により困難に陥る国内産地の再評価がアパレル業界から進み、新たな認証の試みがなされていること、その中から、ブランド企業と縫製企業との関係や国内企業の対応状況が明らかになった。同時に、深刻な労働力不足の中で、外国人技能実習生の受入が一層進み、肝心の生産の担い手の確保が喫緊の課題になっている状況も再認識することができた。それと関連して、入管法改正問題を受けて、外国人問題に関する新聞社のインタビューにも対応した。一方、2のテーマからは、国内産地の危機的状況の中、官民一体でファッション業界の現状認識を踏まえた組織的取り組みが開始されたことや、新たに国産認証が立ち上がり、トレーサビリティを踏まえた独自の認証システムが構築されたこと、そのような中で当事者内での拡がりが業種面・地域面で広がりつつあることが新たに確認できた。と同時に、同認証についての認知度を拡げるべく、ルールの浸透や消費者向けプロモーションが求められていることが浮かび上がってきた。以上を踏まえ、最終年度である次年度は、産地の現状の構造分析の掘り下げとともに、新たな認証に関わる産地・企業への実態調査を行い、全体の総括を図りたい。初年次に立案した当初計画では、本年度は以下の2つの柱に沿って調査研究を実施する予定であった。1ファスト化に直面する国内アパレル産地の現状分析のうち、国内周辺産地の構造分析に着手し、アパレル・ファッション関連企業・団体調査を通じて、ファスト化の影響調査を行う。2脱ファスト化の取り組みの発掘・評価のうち、フェアトレード/エシカル・ファッションの視点を有し、オリジナルなブランド・流通ネットワークを通して新展開を図る企業調査・関連業者調査基本的には、上記の線に沿って研究を進めるとともに、関連するデータ収集と前年度の補足調査も実施してきた。確かに、2については、企業調査の実施の前提である業界団体での調査・情報収集にとどまったものの、具体的な調査対象企業の選定に入ることができた。以上の点と次年度の計画へのスムーズな移行を踏まえれば、おおむね順調に進んでいると判断できる。2018年度は、引き続き研究動向のサーベイを継続するのと並行して、前年度の準備を元に、全国のアパレス産地の中でも、先進産地と周辺産地の一部での調査を着手する。あわせて、東京に拠点を置く業界団体での実態調査を開始する。その上で、調査研究成果の公表準備に取りかかることにしたい。次年度が最終年度であるため、産地の現状の構造分析の掘り下げとともに、新たな認証に関わる産地・企業への実態調査を行う。特に、1の柱については、国内中核産地と周辺産地の比較分析を行い、国内産地の全体像を解明する。あわせて、2の柱である脱ファスト化の取り組みの発掘・評価について、産地・企業レベルで新たな認証の浸透・意義・課題を浮き彫りにし、グローバル化・ファスト化で危機に陥る国内産地の再生に向けた課題を提起した。以上を踏まえ、収集したデータ分析をベースに本研究に関連する研究報告・論文執筆等を通じて成果公表を図り、全体の総括を図る予定である。当初は初年度に産地調査の実施を予定していたが、2017年6月より本務校における担当教員の事情を背景に管理職業務の代替任務が生じたため、調査実施が中断されることになった。
大規模非線形系に対する高性能振動解析システムおよび最適モデルの実験的推定法の開発

省エネ化・省資源化の実現に向けた限界設計の追求という最近の技術動向のもとで,設計段階における振動解析の必要性と重要性がより一層増大している.そのためには,より精密で実機に近い大規模自由度モデルに対する高精度の解析が不可欠である.そこで,拘束モードを利用する低次元化法を基盤として,システム内に不可避的に含まれる多種多様な非線形性をも考慮できる実用的な振動解析システムの開発を行った.省エネ化・省資源化の実現に向けた限界設計の追求という最近の技術動向のもとで,設計段階における振動解析の必要性と重要性がより一層増大している.そのためには,より精密で実機に近い大規模自由度モデルに対する高精度の解析が不可欠である.そこで,拘束モードを利用する低次元化法を基盤として,システム内に不可避的に含まれる多種多様な非線形性をも考慮できる実用的な振動解析システムの開発を行った.省エネ化・省資源化の実現に向けた限界設計の追求という最近の技術動向のもとで,設計段階における振動解析の必要性と重要性がより一層増大している.限界設計の実現のためには,より精密で実機に近い大規模自由度モデルに対する高精度の解析が不可欠である.しかしながら,現在のところ,システム内に不可避的に含まれる多種多様な非線形性をも考慮できるような実用的な振動解析システムは皆無に等しい.そこで本年度は,大規模非線形系に対する高性能な振動解析手法となる可能性の高い拘束モードを利用する低次元化法を発展させ,いくつかの具体例に適用してその有効性を検証した.実施項目は次の通りである.1.本手法の根幹である低次元化法を一部見直し,近似解計算・安定判別の両面で,従来よりも高精度の低次元化法を開発した.また,周波数応答解析において,低次元モデルの精度に対する影響の大きなモード座標を適切に選択する手法を開発した.これにより,本低次元化法の信頼性と計算能率の向上を実現することができた.2.機能的には,安定判別を含む定常周期振動の周波数応答解析および過渡応答解析を可能にした.また,定常周期振動に対しては,主共振だけでなく分数調波共振の解析をも可能にした.3.非線形特性については,連続非線形性だけでなく,機械システムにしばしば現れる局所的に強い非線形性の代表例であるガタの取扱いを可能にした.4.上記の理論的検討に基づき.汎用性と拡張性の高い振動解析システムの実現を目指して.多種多様な解析モデルに適用可能な共通性の高いメインプログラムを作成した.また.具体的な適用例として,非線形支持されたはり構造物の曲げ振動および非線形軸受で支持された回転軸のふれ回り振動を取扱った.以上の成果により,局所的に強い非線形性を有する大規模系への本低次元化法の適用範囲が拡大するとともに,計算コストの大幅な低減が実現された.省エネ化・省資源化の実現に向けた限界設計の実現のためには,より精密で実機に近い大規模自由度モデルに対する高精度の解析が不可欠である.しかしながら,システム内に不可避的に含まれる多種多様な非線形性をも考慮できるような実用的な振動解析システムは皆無に等しく,研究代表者らが開発した拘束モードを利用する低次元化法はその問題を解決する有力な手法である.本年度は以下の項目について実施した.1.実拘束モードを用いて低次元化を行う場合,非比例減衰系やジャイロ効果が作用する回転軸系に対しては,減衰行列の完全な対角化が不可能であるため,計算能率向上のために非対角項を無視する必要があり,これが解の精度低下の原因となっていた.そこで,複素拘束モードを利用する方法を提案し,より高精度な結果が得られることを確認した.2.前年度まで,局所的に強非線形性を有し大部分は線形である系を対象としていたが,現実的には局所的な強非線形性に加えて大域的に比較的弱い非線形性が分布していることが多い.このような系に対する本低次元化法の適用を図り,その有効性を確認した.その際モード座標と物理座標との変換手続きの効率化を実現することで,高速かつ高精度な解析が可能となった.3.3次元樹状構造物のような特に自由度の大きな系においては,低次元モデルを利用して振動解析に多くの時間を要することがある.この対策として,調和バランス法を適用しその有効性を検討した.4.上記の理論的検討に基づき,汎用性と拡張性の高い振動解析システムの実現を目指して,共通性の高いプログラムを作成した.5.排気系の管内における流体の非線形性に起因する非線形圧力波を具体例に,多自由度集中系へのモデル化による解析を行うとともに,実験機を製作しモデル化の妥当性の検証を行った.以上の成果により,大規模非線形性系への本低次元化法の適用範囲の拡帳が実現された.機械システムに対して省エネ化・省資源化のための限界設計を実現するには,実機に近い大規模自由度モデルを用いた高精度の事前解析が不可欠である.しかしながら,システム内に不可避的に含まれる多種多様な非線形性をも取り扱える高性能な振動解析法は皆無に等しい.そこで,本研究課題では,拘束モードを用いた低次元化法を基盤とする実用的な振動解析システムの開発を目指している.本年度の実施項目は次の通りである.1.ジャイロ効果が作用する回転軸系のような非比例減衰系に対しても高精度な解析を可能とするために,複素拘束モードを利用する低次元化法を新たに開発し,その有効性を具体例により確認した.

2.昨年度までに定式化した低次元化法では,対象系のすべての固有振動数と固有モードを求める必要があるが,大規模自由度系でこれを実現するのは一般に困難である.この問題を克服するために,全系の特性に及ぼす影響の大きい比較的少数の低次モードを用いて,それ以外の高次モードの影響を高精度で消去する方法を提案した.さらに,このようにして構成された低次モードのみからなるモデルに対して従来の低次元化法を適用すると,必要最小限のモードのみを抽出することが可能となる.このような二段階の低次元化により,計算効率の飛躍的向上とそれに伴う適用規模の大幅拡大とを実現した.3.低次元モデルに対する解析法として,昨年度に引き続いて増分調和バランス法の適用を検討し,計算効率向上のために抽出されたモードに対応して近似解のフーリエ級数の次数を適切に設定する方法を提案した.4.排気系における管内流体の非線形性に起因する非線形圧力波を対象として,最適モデル推定法の検証を解析および実験の両面から行った.具体的には,サイドブランチ型消音器と膨張型消音器を有する配管系の多自由度集中系へのモデル化を行い,その妥当性を確認するとともに,消音器の最適設計法を提案した.