hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
災害救助用群ロボットネットワークシステム

1.群ロボットの協調的行動に基づく被災者発見システムの検討前年度において提案した被災者発見システムによる広域探索方式,およびシステムの基盤となる無線ネットワーク運用方式に関して,群ロボットによる協調的行動の観点からさらに検討を進め,提案方式主張点の整理を行うとともに,シミュレーションによって方式の有効性を確認した.これらの成果は,2件の国際会議:CollaborateCom 2005 (San Jose, USA, Dec.2005), HWISE 2006 (Vienna, Austria, Apr.2006)において発表した(発表予定含む).2.被災者発見システム運用方式の検討被災者発見システム運用上の問題点について2点検討した.第1にシステムを構成するロボット数が増大した場合に生ずるトラヒック輻輳の問題について検討した.この問題に対しては,災害現場をメッシュ化してロボット群をクラスター化する従来方式がある.同方式に対して,ある条件においてロボットの移動を各メッシュ内に制約する制約メッシュ方式を提案し,この結果トラヒック輻輳が低減されることをシミュレーションによって確認した.第2に,各ロボットの位置同定方式について検討した.災害現場においては一部のロボットにおいてGPSを用いた位置同定が困難な場合がある.この場合に使用することのできる位置同定方式を提案し,シミュレーションによってその効果を確認した.以上の成果は,電子情報通信学会通信方式研究会(東北大,Sep.2005)および同研究会(琉球大,Mar.2006)において発表した(発表予定含む).
男性不妊症における精漿プロテインCインヒビター発現低下の意義の解明

プロテインCインヒビター(PCI)は血液凝固制御因子の活性化プロテインC(APC)に特異的な血漿阻害因子で、α1アンチトリプシンなどと相同な構造を有する血漿セリンプロテアーゼインヒビター(SERPIN)ファミリー蛋白質の1つである。また最近では、PCIは精漿中に血漿中の約40倍も高濃度に依存し、男性不妊症患者精漿中では著しく低下していること、また精子の尖体にも存在し、卵との受精に関わっていることが示唆されいる。本年度は、PCI遺伝子の発現調節機序を明らかにするため、ヒトPCI遺伝子の発現調節に関与する遺伝子の5'上流領域(約1.6kb)を単離し、その構造解析を行うとともに、その発現調節領域について検討した。その結果、PCI遺伝子の5'上流にはSP1、AP2、GATA、HNF、C/EBPなどの種々の転写因子が結合するコンセンサス配列が存在することが明らかになった。さらに、PCI遺伝子の5'上流のフランキング領域を種々の大きさに欠落させた遺伝子DNAをエクソヌクレアーゼIIIを用いて作製し、ルシフェラーゼ(Luc)をレポーター遺伝子としてPCIを発現する肝癌細胞であるHepG2における発現調節領域について検討した結果、その肝臓における主要な転写促進活性はSP1および2個のAP2結合部位を含む領域に存在し、さらにPCI遺伝子の上流には少なくとも1個のサイレンサー領域が存在することが明らかになった。現在、このSP1および2個のAP2結合部位を含む領域の肝臓でのPCI発現におけるプロモーターあるいはエンハンサーとしての重要性についてさらに詳細に検討するとともに生殖臓器における転写調節領域について解析を行っている。
腎におけるリン酸輸送担体Npt2a依存的な新規ビタミンD代謝調節機構の解明

本研究では、腎における甲状腺ホルモンT3による新規ビタミンD代謝調節の分子機構を解析した。T3によるビタミンD合成酵素Cyp27bl発現の抑制には甲状腺ホルモン受容体betalおよびVDIRが重要であるが、VDRおよびKIothoは必須ではないこと、さらに、Npt2a欠損マウスを用いた研究においてT3依存的Cyp27bl発現抑制機構にはリン酸輸送担体Npt2aが重要な役割をしていることを明らかにした。これまでに我々は、甲状腺ホルモン(T3)投与による血中リン濃度の上昇は、腎ビタミンD合成酵素(Cyp27b1)遺伝子の発現量および血中1, 25(OH)2D濃度を低下さすたが、リン酸輸送担体Npt2a欠損マウス(Npt2a-KO)では、それら作用を示さないことを見出した。これらの結果から、腎近位尿細管においてNpt2a依存的な新規ビタミンD代謝調節機構が存在し、この機構の破綻によりビタミンD代謝異常が引き起こされる可能性が示唆された。本研究では、腎におけるリン酸輸送担体Npt2a依存的な新規ビタミンD代謝調節機構を解明することを試みた。甲状腺ホルモンT3によるCyp27b1発現抑制にはリン利尿因子FGF-23およびPTH非依存的であることを確認し、腎におけるT3の直接的な転写調節が重要であることを見出した。また、Npt2aを介した細胞内へのリン酸の流入がT3依存的なCyp27b1遺伝子プロモーター活性に影響を与えることを見出した。そこで、ルシフェラーゼ法を用いてT3によるCYP27b1遺伝子転写調節の作用機構を検討した結果、T3はプロモーター上のE-box領域に核内受容体TRbeta 1を介して作用することを見出した。興味深いことに、腎近位尿細管細胞においてその領域は活性型ビタミンDによる負の抑制領域(nVDRE)であった。実際、nVDRE-TK-lucリポーターベクターを用いT3がnVDRE-VDIR-TRbeta 1を介して転写抑制作用を発揮することを明らかにした。現在、これら転写因子の活性化へのリン酸の関与を検討している。本研究では、腎における甲状腺ホルモンによる新規ビタミンD代謝調節機構を解明することを試みた。これまでに我々は、甲状腺ホルモン(T3)投与による血中リン濃度の上昇は、腎ビタミンD合成酵素(Cyp27b1)遺伝子の発現量および血中1,25(OH)2D濃度を低下させることを見出した。ビタミンD受容体VDR欠損マウスおよびKlotho変異マウスで見られるCyp27b1発現上昇はT3投与により低下することを明らかにし、腎におけるT3によるCyp27b1発現抑制にはVDRおよびKlothoは必須ではないことを見出した。また、ルシフェラーゼ法を用いてT3によるCYP27b1遺伝子転写調節の作用機構を検討した結果、T3はプロモーター上の活性型ビタミンDによる負の抑制領域(nVDRE)にbHLH型転写因子VDIRおよび甲状腺ホルモン受容体TR-betalを介して作用することを見出した。興味深いことに、Npt2a欠損マウスにおいては、T3依存的なCyp27b1発現抑制が見られなかった。このことから、T3依存的Cyp27b1発現抑制機構にはNpt2aが重要な役割をしていることが明らかになった。さらに、T3依存的Cyp27b1発現抑制機構には、クロマチンの脱アセチル化およびメチル化が関与することから、Npt2aを介した細胞内へのリン酸の流入は、クロマチン修飾に関与する可能性が示唆された。
術前の呼吸・循環動態安定化に向けた次世代デバイスを用いた実証研究

術前の高い不安に起因するストレス反応による呼吸・循環系への負荷で生じる心血管系合併症の誘発は問題であり、異常の早期発見と最適な看護実践に繋げるためにリアルタイムで患者の呼吸・循環動態を把握することが求められている。術前の患者の呼吸・循環動態は手術の麻酔導入まで常に変動するため、看護介入の判断や介入による効果について呼吸・循環動態の変動を含めた評価を視覚的に容易に測定できる看護用具が必要である。平成30年度は、リアルタイムで患者の呼吸・循環動態を把握するために開発した非侵襲・非接触型の次世代デバイスの看護用具に関して、臨床にて問題なくデータ測定ができるか検討し準備を行った。臨床で非侵襲・非接触型の次世代デバイスを使用するにあたり、センサーの大きさやソフトウェア等の問題点が明らかとなった。これらの問題点については変更や改良・修正等によって解決することができた。次年度に予定する臨床研究を実施するための研究実施機関への協力依頼を行い、研究の実施に伴う個人情報管理者の選定をはじめ、有害事象等が生じた場合の対応について協力を得ることができた。そして、具体的な研究対象者の選択基準・除外基準、中止基準、予定症例数、研究実施方法等について実施可能な内容となるよう検討し計画書を作成することができた。研究実施機関の倫理審査委員会の審査を受け承認後にデータ収集を開始する予定である。次年度は臨床研究を実施し、研究を展開させていく。開発した非侵襲・非接触型の次世代デバイスの臨床応用として、問題なく使用できる準備を整えることができた。研究実施機関の受け入れをはじめ、具体的な研究方法について計画書を立案できた。研究実施機関の倫理審査委員会の審査を受け、承認後にデータ収集を開始する予定である。令和元年度は研究を実施し、次年度に向けてどのようなリアルタイムに患者の呼吸・循環動態を把握した上で看護介入の判断や介入による効果について検討を進めていく。術前の高い不安に起因するストレス反応に伴う呼吸・循環系への影響を測定するための機器の準備のため、前倒し支払請求を行った。機器の準備ができたことによって研究実施機関への協力依頼や計画書を早期に着手することができた。また、事前に研究実施のシミュレーションを行うことができ機器の使用に伴う問題回避をすることができた。
新超伝導物質(総括斑)

本特定研究は新超伝導物質開発と超伝導発現機構の解明を目的とするため、対象物質および研究技法の異なる5班で構成されている国際的にも珍らしい研究組織である。総括班は、各班にその独自性を発揮させるとともに、本特定研究の統一性を保持するための中枢の役割を果たすものである。60年度は6月29日に第1回総括班会議を開いて本年度実行計画の検討を行ない、9月30日の第2回会議では更に討論を深めるとともに、61年度研究計画の準備作業を行なった。11月18日の第3回会議で61年度研究計画を一応仕上げ、また総括シンポジウム開催の準備作業を行なった。総括班の最重要事業である総括シンポジウムは61年1月2325日の3日間にわたり、一般公募の分担者も加えて開催され、本特定研究活動全体のチェック・アンド・レビューが行われた。なお、本特定研究に対する海外、とくに米国の関心が高く、60年5月米国で開催された超伝導国際会議では本特定研究代表者として中嶋が概要の紹介を乏われて行ない、これが契機となって、1月の総括シンポジウムには、米国の代表的科学者6名がNSFの渡航費援助を受けて参加、講演・討論を行なった。昨年度と同様、総括シンポジウム・レポートを英文で刊行し、本特定研究の成果を広く海外にまで報告する。なお、この総括シンポジウムで分担者大串(鹿児島大)から【Nb_3】Geの自然酸化物が44Kという曽ってない高転移温度をもつ可能性があるとの報告があり、内外に衝撃をあたえた。総括班としては分担者田中(東大)と2名の若手分担者を大串研究室に派遣し、討論を行わせたが、実験方法に問題があることを双方で認めあった。61年2月21日、61年度研究計画を最終的に確認した。
大学教員初任者のためのサポーティブなFDプログラムの開発研究

平成18年度は、昨年度の成果に基づき、以下の2つのFDプログラムを修正・開発し、国立T大学のFDプログラムの一貫として、実施した。(1)新任教員8名への授業コンサルテーションを実施した。実施後アンケートを分析したところ(8名中6名より返送)では、「授業研究会により、自分の授業について気づきがあった」には6名全員が「あてはまる」に回答していた。「授業研究会での議論が役に立った」「授業記録(授業研究会で配布されたもの)が役に立った」「授業研究会の後、授業を改善した」「学生アンケートが役に立った」については4名が「あてはまる」で2名が「どちらかといえばあてはまる」に回答していた。また、自由記述においても概ね良好に評価している回答がみられた。授業への参観・VTR撮影・学生アンケート→授業記録作成・VTR編集・学生アンケート整理→授業研究会(発表・VTR視聴・議論)→授業の把握、授業の改善、参加者間での授業技術の共有化という形の有効性が示された。(2)新任教員への合宿型FDプログラムを実施した。持ち時間15分間での全員の授業発表とそれに対する議論などがおこなわれた。その評価も概ね好評で、例えば「今回のプログラムに参加して、教育への関心が高くなりましたか?」という質問項目(無記名)に受講者8名全員がyesと回答していた。また、同様のプログラムを福祉系専門学校でも実施し検討した。今後、FDのためのFDではなく、さしせまった自身の授業作りの手助けになるようなFD、「FDに参加することによって仕事が楽になる」FDに進化する必要がある。例えば、あるFDプログラムに参加したら、シラバスや授業計画を独りで悩んでつくる手間もはかどるし、シラバス作りとか授業計画などの日常業務を皆で楽しく学びながらおこなえるというような、日常の文脈に根を張ったFDという方向性をさらに豊富にしてゆく必要があろう。平成17年度は、まず第1に大学教員初任者の不安に関する質問紙データについて、因子分析をおこなうことによって整理するとともに、不安高低・サポート高低の組み合わせ別に職務満足度との関連を検討した。その結果、不安が強い際に同僚教員のサポート、先輩教員のサポートが有効であることが示された。さらに、新任教員への個別インタビューもおこなった。第2に、その成果をもとに、国立T大学において、新任教員に対する授業コンサルテーション活動をおこなった。これは、受講学生へのアンケート、授業観察、授業のVTR撮影、詳細な授業報告書の作成、授業研究会をセットにした実践である。その際に、教員へのインタビューやアンケート調査で当該活動の総合的な評価をおこなったところ、概ね良好であった。授業研究会では、新任教員の授業の優れた点・問題点の抽出、その処方箋の提案などがおこなわれた。なお本活動は徳島新聞(平成18年3月12日付朝刊)において紹介された。第3に、国立T大学の新任教員対象の合宿型研修「FD基礎プログラム」における各種講演やワーク、模擬授業の立案と実施等といったプログラム内容を所属部局教員と共同で企画開発、実施し、これの評価についてアンケート調査をおこなった。その結果、プログラムへの評価は概ね良好であり、また、それらのプログラムは、全般的に見て、新任教員における教育の質の向上や授業改善(不安の解消、学生対応、教育への姿勢、教育技術、授業準備、他教員との協力)にある程度結びついていると考えられた。一方で、受講後においても、他教員の授業の参観や、授業の共同開発についてはさほどおこなわれていないので、これらをおこなうことが可能な雰囲気作りが今後の課題と考えられた。

例えば、あるFDプログラムに参加したら、シラバスや授業計画を独りで悩んでつくる手間もはかどるし、シラバス作りとか授業計画などの日常業務を皆で楽しく学びながらおこなえるというような、日常の文脈に根を張ったFDという方向性をさらに豊富にしてゆく必要があろう。
地下氷コア解析によるアラスカ永久凍土域の環境動態解明－氷床コア研究法を応用して－

<ガス分析>地下氷コアに含まれるメタンの濃度や安定炭素同位体組成を分析したところ,これらの値が気温の変化(氷の安定酸素同位体組成)と同期して変動していることが明らかになり,この事実は永久凍土表層部におけるメタンの生成量や生成経路と気候との関係性を示唆している.<化学分析>地下氷に含まれるタンスルホン酸が過去の海洋生物由来物質であり,陸域の生物活動の影響を受けることなく保存されていることを確認した.地下氷コア中メタンスルホン酸濃度の変動から,約12700年前の寒冷期(ヤンガードリアス)においては,北極海アラスカ沖のビュフォート海が海氷によって完全に閉じてはいなかったことを明らかにした.その成果は,Earth and Planetary Science Letters誌に掲載された.<宇宙線生成核種分析>地下氷コアのプリズム試料を用いて,地下氷中のベリリウム同位体(10Beと9Be)を分析するための実験手順を開発・検討した.土壌壁に近い地下氷から比較的高濃度の10Beや9Beが検出され,土壌の影響を受けた結果と考えられるので,地下氷の位置(土壌の混入度合い)に応じた分析スキームの開発が必要と思われる.研究成果は,AMS国際会議のプロシーディングとしてNIMB誌に投稿され,現在査読中である.<花粉ゲノム解析>地下氷コアに含まれる花粉の濃度は想定外に低く,通常の分析法の適用が困難であったために,誘電泳動(Dielectrophoresis:DEP)を応用した,凍土融解試料から高効率で花粉粒捕集するためのシステムの開発を進めた.<年代測定>アイスコアに含まれる有機炭素の放射線炭素年代測定結果を解析して,アイスコアの時間スケールを構築した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。当初はアラスカ・ノーススロープ郡Itkillikで地下氷試料を採取する計画であったが,現地の永久凍土露頭が大きく後退したとの情報を受け,急遽予定を変更して,より安全・確実に作業が行えるアラスカ・バローの永久凍土トンネルでサンプリングを行った.水平方向に全長約6メートルの連続地下氷コアを回収し,日本に持ち帰ることに成功した.地下氷コアのサイエンストレンチを行い,氷コアの記載や切り分け作業を行った.氷コアの基礎情報を得るために,水の同位体組成分析(水平方向2.5cm分解能)や放射性炭素年代測定を行ったところ,地下氷は約1150010000年前(放射性炭素年代)に形成されたもので,ヤンガードライアス(YD)と呼ばれる急激な気候変動イベント(亜氷期)の情報を記録していることが明らかになった.<氷構造解析>地下氷の目視観察を行い,全ての試料が単独のアイスウェッジ(氷楔)システムに由来することが明らかになった.<化学分析>水平方向2.5cm分解能で水溶性イオン濃度分析を行ったところ,YDの時期にCl/Na比が海塩比よりも高くなる傾向が見いだされ,その原因を現在調査中である.<宇宙線生成核種分析>地下氷コアに対する宇宙線生成核種分析を行うための予備実験として,CRREL永久凍土トンネルで採取されたアイスウェッジに含まれるBe同位体を分析した.その結果に基づいて,先行研究に乏しいアイスウェッジのBe同位体分析法を検討した.<花粉ゲノム解析>バロー永久凍土トンネル内で採取された土壌試料には,化石花粉がほとんど見当たらず,試料採取地点の再検討などの課題が残った.その一方で,既存のDNA分析法が,年代の古い花粉にも適用可能か検討するため,氷河氷に含まれる化石花粉を利用して実験をおこなった.その結果,4870年前の化石花粉においても,実験条件の僅かな変更で遺伝情報を取得できることがわかった.古環境復元に適した永久凍土地下氷コアを採取することに成功し,氷コア試料の各種分析も順調に進んでいる.<氷構造解析>地下氷の結晶組織観察と,結晶方位分布解析を行った.結晶粒は鉛直方向に伸長し,氷が古いほど結晶粒径が大きくなる傾向が明らかになった.また,氷の年代に比例して,氷結晶主軸(c軸)分布の異方性が強くなる傾向が見受けられた.<化学分析>地下氷コアの水安定同位体比・化学成分を分析した.酸素安定同位体比からはOrder dyrasとおもわれる寒冷期を14kaBP付近に検出した.これは先行研究では低分解能のため検出できなかったが,今回初めて検出でき,地下氷の古環境復元に対する時間分解能が高いことが示唆される.地下氷に含まれるイオン濃度を分析したところ,Na+やCl-は主に海塩起源であることが分かった.<宇宙線生成核種分析>地下氷コアのプリズム試料を用いて,地下氷中のベリリウム同位体(10Beと9Be)を分析するための実験手順を開発・検討した.その成果は,8月のAMS国際会議でポスター発表され,プロシーディングとしてNIMB誌に投稿された.<花粉ゲノム解析>凍土試料について,H28年度に花粉濃度を調べたところ,想定していたよりも低濃度であることが分かった.

そこでH29年度は,凍土融解試料から花粉粒を効率良く捕集するために,誘電泳動(Dielectrophoresis: DEP)法を利用した花粉粒補足システムの検討を開始した.本研究で検討しているDEP法は,細胞・微生物固有の電気特性を利用して,液体中にある細胞や細菌のみを微小電極上に補足し,土壌粒子のような夾雑物と分離することが可能となる.ロシアの山岳氷河で採取された氷の融解試料1 mLを使用してDEP法での予備実験を行ったところ,菌様の粒子を補足することに成功した.<年代測定>昨年度までの測定結果に加え,さらにアイスコアの年代の解像度を上げるため,新たにサンプリングした植物遺体7点について年代測定を行った.土壌成分濃度の高い地下氷を薄片化する作業に時間を要し(割れやすい),氷構造解析に遅れが生じている.地下氷コアに含まれる花粉濃度が想定していたよりも低く,従来のフィルターろ過による捕集方法が使えず,専用の手法(DEP法)を新たに開発する必要があったため.<ガス分析>地下氷コアに含まれるメタンの濃度や安定炭素同位体組成を分析したところ,これらの値が気温の変化(氷の安定酸素同位体組成)と同期して変動していることが明らかになり,この事実は永久凍土表層部におけるメタンの生成量や生成経路と気候との関係性を示唆している.<化学分析>地下氷に含まれるタンスルホン酸が過去の海洋生物由来物質であり,陸域の生物活動の影響を受けることなく保存されていることを確認した.地下氷コア中メタンスルホン酸濃度の変動から,約12700年前の寒冷期(ヤンガードリアス)においては,北極海アラスカ沖のビュフォート海が海氷によって完全に閉じてはいなかったことを明らかにした.その成果は,Earth and Planetary Science Letters誌に掲載された.<宇宙線生成核種分析>地下氷コアのプリズム試料を用いて,地下氷中のベリリウム同位体(10Beと9Be)を分析するための実験手順を開発・検討した.土壌壁に近い地下氷から比較的高濃度の10Beや9Beが検出され,土壌の影響を受けた結果と考えられるので,地下氷の位置(土壌の混入度合い)に応じた分析スキームの開発が必要と思われる.研究成果は,AMS国際会議のプロシーディングとしてNIMB誌に投稿され,現在査読中である.<花粉ゲノム解析>地下氷コアに含まれる花粉の濃度は想定外に低く,通常の分析法の適用が困難であったために,誘電泳動(Dielectrophoresis:DEP)を応用した,凍土融解試料から高効率で花粉粒捕集するためのシステムの開発を進めた.<年代測定>アイスコアに含まれる有機炭素の放射線炭素年代測定結果を解析して,アイスコアの時間スケールを構築した.・より正確に試料の年代を見積もるために,氷コアに含まれる植物遺体を選別して取り出し,その放射性炭素年代測定を行う.・氷の形成過程・履歴に関する詳細な情報を得るために,氷結晶組織(結晶粒形・サイズ,結晶軸方位分布,気泡の分布等)の分析を進める.・化学分析を進め,今回明らかになったYDの時期にCl/Na比が海塩比よりも高くなる原因を探る.・前年度の予備分析結果に基づき,水平方向2.5cmの分解能で,地下氷コアのBe同位体分析を行う.・今年度は永久凍土試料の選定をし直し,試料からの化石花粉抽出方法の検討・化石花粉中のDNA残存実験等の予備実験を行い,分析方法を定める.・氷の形成過程・履歴に関する詳細な情報を得るために,氷結晶組織の分析を進める.
ウエルシュ菌α毒素の好中球分化抑制による宿主免疫回避機構の解明

宿主は、細菌感染に対して好中球の産生を亢進し対抗するが、一部の細菌感染は致死的である。我々は、ウエルシュ菌が感染したマウスや、α毒素を投与したマウスでは成熟好中球が減少することを発見した。また、本菌の感染は末梢の成熟好中球を減少させた。骨髄細胞をα毒素で処理すると、脂質ラフトが変化し、好中球の分化が抑制された。脂質ラフトの阻害剤を処理した骨髄細胞では、好中球の分化が抑制され、脂質ラフトの阻害がα毒素による好中球の分化抑制に関与することが示唆された。以上の結果より、ウエルシュ菌α毒素は好中球の分化を阻害し宿主免疫を障害する、本菌の新しい免疫回避機構が明らかとなった。ガス壊疽の原因菌の一つであるウエルシュ菌は、一部の患者で好中球減少症を介した敗血症を短時間で引き起こし、抗菌薬の投与で阻止できない極めて予後の悪い感染症を引き起こす。しかしながら、このような劇的な症状の進行を引き起こす機構については解明されていない。我々は、ウエルシュ菌に感染したガス壊疽モデルマウスを用いた検討により、本菌に感染した宿主では骨髄や末梢血で高度に分化した好中球がα毒素依存的に減少することを見出した。また、ガス壊疽モデルマウスの感染局所での好中球の挙動や、α毒素が宿主免疫機能に与える影響を検討したところ、本菌の産生するα毒素により感染局所への好中球の集積が抑制され、これが感染局所での本菌の生存を促進することが示された。これらの結果より、ウエルシュ菌が産生するα毒素は全身で好中球数を低下させることで宿主の免疫機能を障害し、本菌の感染局所での宿主免疫回避に関与することが示唆された。また、マウス大腿骨より採取した骨髄細胞や精製したα毒素を用いた検討により、本毒素が未分化な好中球の分葉核球への分化を特異的に阻害することが判明した。さらに、変異型α毒素(H148G)を用いた検討より、α毒素の好中球に対する分化抑制作用が、本毒素のスフィンゴミエリナーゼ活性やホスホリパーゼC活性に依存することが明らかとなった。以上の結果より、α毒素による好中球の分化抑制が宿主の免疫機能を低下させ、これにより本感染症が劇的に進行する可能性が考えられる。α毒素による好中球の分化抑制の機構を解明するため、本毒素のスフィンゴミエリナーゼ活性やホスホリパーゼC活性と分化抑制作用との関連を検討することを当初の計画としていた。我々は毒素のこれらの活性に注目した検討をさらに進め、好中球の分化抑制がスフィンゴミエリナーゼ活性やホスホリパーゼC活性による脂質ラフトの障害によることを見出した。このように、当初の計画よりさらに進んだ研究成果が得られた。好中球は病原細菌に対する生体防御に関与し、その産生は感染症の進行と密接に関連している。細菌感染時に宿主内では、細菌の細胞壁を構成する種々の因子によりToll様受容体を活性化して好中球の産生が亢進され、病原細菌が除去される。一方で、ある種の細菌感染は宿主免疫を回避して敗血症などの重篤な転帰をとる。ウエルシュ菌によるガス壊疽は、外傷を受けて数時間で発症し、急速な経過をたどる感染症であるが、急速に感染が進行するメカニズムについては不明であった。A型ウエルシュ菌をC57BL/6マウスの下肢骨格筋に感染させ、骨髄での好中球の産生をフローサイトメトリー法による免疫細胞の染色やギムザ染色による細胞の形態変化から解析した。その結果、本菌の病原性に寄与するα毒素依存的に高分化型好中球が特異的に減少することが判明した。同時に、感染マウスの末梢血を観察すると、未分化の幼若な好中球が出現し、α毒素により自然免疫機能が障害されていることを明らかにした。さらに、in vitroにおける骨髄細胞を用いた解析から、α毒素が高分化型好中球の細胞生存率には影響を与えずに高分化型好中球の産生を抑制することを見出し、本毒素が好中球の分化を特異的に阻害することを見出した。今回、ウエルシュ菌感染時に、α毒素がエフェクターとして働いて骨髄好中球の分化を抑制し、宿主免疫系に障害を与える新しい免疫回避機構の存在を明らかにした。この機構は、本感染症の急速な進行を促進すると考えられる。この新しい宿主免疫回避機構の発見により、ウエルシュ菌感染症に対する新規な治療戦略の開発への応用が期待される。今後の検討は以下の方針で行う予定である。

1.野生型及びα毒素欠損型ウエルシュ菌感染モデルマウスより採取した骨髄細胞に含まれる顆粒球・単球系前駆細胞、骨髄芽球、桿状核球、及び分葉核球をそれぞれ定量し、骨髄中での好中球の分化に与える影響を解析する。2.ウエルシュ菌感染モデルマウスより採取した骨髄細胞より好中球を分取し細胞の遊走能や貪食能を評価する。この結果より、ウエルシュ菌感染が好中球の機能に与える影響を評価する。3. α毒素を静脈内投与したマウスより骨髄細胞を採取し、α毒素が骨髄内で好中球の分化に与える影響を解析する。細菌学
転倒リスクが高い高齢者に対する安全・安楽な移乗介助方法の探索

転倒リスクが高い高齢者に対する安全・安楽な移乗介助方法を検討した。場面はトイレ移乗介助とし、移乗はスタンディングマシーンを用いた移乗と、人力による移乗を比較した。健常者を対象とし検証した結果、スタンディングマシーンを用いた移乗では人力による移乗に比べ約2倍の時間を要したが身体的影響は少なく、介助者への気兼ねが少ないと感じていた。人力による移乗では、人間的な温もりを感じていた。転倒リスクのある高齢者を対象とし検証した結果、スタンディングマシーンを用いた移乗では約3倍の時間を要したが身体的影響の差は少なく立位保持の時間が確立された。また、快適な介助方法で介助者への気兼ねが少ないと感じていた。本研究の目的は、福祉機器利用による被介助者のメリットを立証し、転倒リスクの高い高齢者に対する安全・安楽な移乗介助方法を探索することである。平成27年度は、健常者を対象に、従来の人力によるトイレ移乗介助と、福祉機器の1つであるスタンディングマシーンを利用したトイレ移乗介助の介助の違いによる心身への影響の比較を行った。各移乗介助による1生理的指標、2身体にかかる圧力、3介助に要する時間、4主観的評価について調査し、結果を分析した。各移乗方法とも生理的指標の大きな変動はなく、身体的な影響は少なかった。移乗介助に要する時間は、スタンディングマシーン移乗では人力移乗の約2倍の時間を要した。主観的評価では、スタンディングマシーン移乗では「機械的」「事務的」「気を使わない」項目で有意に高値であった。以上のことより、スタンディングマシーンを利用したトイレ移乗介助の際には、タッチングを積極的に行い、不安や抵抗を軽減させる必要がある。福祉機器を利用するメリットとして、1人の介助者で安全に行うことができ、トイレ介助のような羞恥心を伴うケアであっても、被介助者は遠慮なく介助を依頼することにつながることが推測された。以上の結果を踏まえ、次年度以降は、転倒リスクの高い高齢者を対象に、従来の人力によるトイレ移乗介助と、福祉機器の1つであるスタンディングマシーンを利用したトイレ移乗介助の介助の違いによる心身への影響の比較を行う予定である。そして、福祉機器利用による被介助者のメリットを立証し、安全・安楽な移乗方法を確立していく予定である。H27年度に計画していた、健常者を対象に、従来の人力によるトイレ移乗介助と、スタンディングマシーンを利用したトイレ移乗介助の介助の違いによる心身への影響の比較を行うことができた。厚生労働省は平成25年に「職場における腰痛予防対策指針」を19年ぶりに改正した。この改正では移乗介助のときには人力での抱き上げを行わないことを求めており,リフトやスタンディングマシーンといった福祉機器を積極的に活用することが明記されている。しかし我が国では福祉機器の普及率が低い現状にある。福祉機器の活用に伴う被介助者のメリットを明らかにし,福祉機器の正しい活用を提示することで福祉機器の普及率向上につながると考える。本研究の目的は転倒リスクの高い高齢者に対する安全・安楽な移乗介助方法を探索することである。具体的には,1人力によるトイレ移乗介助とスタンディングマシーンを使用した移乗介助の比較検討を行い,2安全・安楽な移乗方法を考案し,3転倒リスクの高い高齢者へ考案した方法での移乗を行い効果の検証を行うことである。平成28年度は転倒リスクのある入院中の高齢者を対象に,人力によるトイレ移乗介助とスタンディングマシーンを使用した場合の被介助者における心理的および身体的影響を検証した。スタンディングマシーンを使用した移乗介助は人力移乗と比較し介助に時間を要するが,移乗方法の違いによる身体的影響は少ない。心理的影響としては普段の介助量が多い人ほど「気遣い」が少なく「安心感がある」ことが明らかとなった。研究協力病院と連携し,転倒リスクのある入院中の高齢者対象に実施することができた。本研究は、転倒リスクが高い高齢者に対する安全・安楽な移乗介助方法を探索することを目的とした。トイレ移乗介助の場面に着目し、移乗介助方法としてスタンディングマシーンを用いた移乗と、人力による移乗を身体的影響(脈拍、血圧、接触圧)、主観的評価、介助時間から比較検討した。スタンディングマシーンといった福祉機器を利用する最大のメリットは介助者の腰痛予防だけでなく、被介助者にも安全・安楽に移乗できることである。福祉機器利用による被介助者の視点からのメリット立証することにより、我が国における福祉機器活用の拡大につながるのではないかと考えた。研究の第1段階として、健常者を対象にトイレ移乗介助におけるスタンディングマシーンを用いた介助方法と人力による介助方法を比較した。その結果、スタンディングマシーンを用いた移乗では人力による移乗に比べ所要時間は約2倍要したが、介助方法の違いによる身体的影響の差は少なかった。主観的評価としてスタンディングマシーン移乗は介助者に対する気兼ねが少ないこと、人力による移乗は人間的な温もりを感じていることが明らかとなり、福祉機器を用いた移乗を行う際はタッチングを有効に取り入れることで精神的負担軽減につながる移乗介助と成り得ることが明らかとなった。研究の第2段階として、転倒リスクスコアにて危険度IIIである転倒リスクのある高齢者を対象として同様に比較検証した結果、介助方法の違いによる身体的影響は少なかった。スタンディングマシーンを用いた移乗では人力による移乗に比べ約3倍の時間を要するが立位保持の時間の確立につながっていた。

主観的評価では、介助量が多い人ほど、快適で介助者への気兼ねが少ない援助と感じていた。これらの結果より、転倒リスクが高い高齢者に対してスタンディングマシーンを使用したトイレ移乗介助は安全・安楽な介助方法と成り得ると考えられる。転倒リスクが高い高齢者に対する安全・安楽な移乗介助方法を検討した。場面はトイレ移乗介助とし、移乗はスタンディングマシーンを用いた移乗と、人力による移乗を比較した。健常者を対象とし検証した結果、スタンディングマシーンを用いた移乗では人力による移乗に比べ約2倍の時間を要したが身体的影響は少なく、介助者への気兼ねが少ないと感じていた。人力による移乗では、人間的な温もりを感じていた。転倒リスクのある高齢者を対象とし検証した結果、スタンディングマシーンを用いた移乗では約3倍の時間を要したが身体的影響の差は少なく立位保持の時間が確立された。また、快適な介助方法で介助者への気兼ねが少ないと感じていた。今後は、研究実施可能な施設との交渉を行い、臨床現場において、従来の人力によるトイレ移乗介助と、福祉機器の1つであるスタンディングマシーンを利用したトイレ移乗介助の介助の違いによる心身への影響の比較を行う予定である。得られたデータの分析を行い、福祉機器利用による被介助者のメリットを立証し、転倒予防の点において、安全・安楽な移乗方法を検証する。次年度は可能な限り対象者を増やし,得られた研究結果の論文投稿を行う。看護学連続心拍変動測定、圧力測定機器の変更を行ったため、予定している金額の使用に至らなかった。研究初年度に購入予定であった連続心拍変動測定、圧力測定機器の変更を行ったため、予定している金額の使用に至らなかった金額分が次年度使用額として生じている。平成28年度計画予定である研究実施施設への旅費、データ収集に必要な物品購入等に使用する。また、研究協力者への謝金を予算に計上している。可能な限りのデータ収集と論文投稿に必要な金額を予算に計上している。
電磁環境からの医療機器の安全安心な使用環境の確立と医療効率向上に関する研究

医療への無線LAN導入手順私案として電磁両立性、導入の利欠点、電磁環境シミュレーションの必要性を小冊子として執筆し、手順私案に基づく病院無線LAN導入経験を英文論文として発表した。またパソコン向け電磁環境シミュレーションソフトを開発改良し、新しい周波数限定型電磁遮へい手法の実効性を確認して学会発表した。無線通信活用例としてRFIDに着目し、医療機器運用管理システムを試作し、学会等で発表した。また手術器具管理システムの導入とデータ解析に参画し、導入効果を学会発表した。近年、無線通信が多用され住宅密集地等での通信相互干渉を危惧する。そこで電力線高速通信(PLC)と医療機器の電磁両立性を検証した。(医療機器・福祉機器・各種設備(電気設備や空調設備)間相互の電磁干渉調査)複数の異なる環境にある病院を対象として具体的な発生源の探索と状況を中心に調査した。調査の結果発生源はある程度特定できたが、測定や照射実験の実施には至らなかった。(医療現場における無線通信の安全な導入に向けた手順の検討)病院もしくは福祉介護等、医療機器を使用する現場への無線通信の安全な導入手順試案を作成し、吟味のうえで日本生体医工学会専門別研究会「医療電磁環境研究会」を通して冊子体として発行した。また、作成した手順および導入事例を集め、11月開催の日本医療福祉設備学会においてシンポジウムセッションを開催し、周知を図った。島根大学医学部附属病院における導入例を参照した医療への無線通信導入の手順及び利欠点に関する論文を投稿し、受理された。さらに平成25年度に開催される国際学会に多角的視点に基づく無線通信基盤導入に関する論文を2件投稿し、いずれも受理された。(電磁環境シミュレーションの開発と実証試験)RFID物品管理システムを想定した電磁環境シミュレーションを実施した。具体的には、RFID物品管理システムで用いられる2種類のアンテナ(開口付導波管アンテナ及び線状ループアンテナ)の近傍電磁界について、有限差分時間領域法(FDTD法)に基づく数値解析を行った。成果は3月開催の国際学会ISMICT2013において発表した。(医療における無線通信技術導入例の実証と導入の利欠点の整理)本研究と別に進めてきたRFIDを用いた医療機器運用管理システムを試作した。必要な機能の確認はできたが、試作段階までの開発となっている。同一周波数帯の異なる2つ以上の規格の無線通信の併存可能性について試験し、共存に向けた問題点等を確認できた。RFIDを例とした無線通信技術導入については、3月開催の国際学会ISMICT2013において特別セッションを開催して発表すると共に試作システムを展示し、評価を得た。○医療機器・福祉機器・各種設備(電気設備や空調設備)間相互の電磁干渉調査:昨年度に続き病院内の具体的な発生源の探索と状況を中心に調査を行ったが、電磁波障害もしくは干渉の測定や照射実験の実施には至らなかった。○医療現場における無線通信の安全な導入に向けた手順の検討:一昨年度に作成した医療現場への無線LANの安全な導入手順試案に加えて導入事例を集め、2件の国際学会発表を行うと共に、論文にまとめ発表した。論文は掲載済みである。○電磁環境シミュレーションの開発と実証試験:非金属の周期構造によるマイクロ波帯の電磁波の遮蔽特性について、シミュレーションを実施した。実験結果との比較には至らなかった。○医療における無線通信技術導入例の実証と導入の利欠点の整理:昨年度に続いてRFIDを用いた医療機器運用管理システムについて、機器に取り付けるタグの性能検査手法の確認試験を行った。また、VoIP技術をナースコールに導入する等の無線LANによる病院内の無線通信技術導入について11月の日本医療福祉設備学会内で特別セッションを開催した。医療・福祉機器と無線通信・電気設備等との電磁干渉調査:電力線高速通信(PLC)を使用した場合の電源に重畳ノイズについて調査すると共に、医療機器に対する影響についての予備調査を実施した。これらの結果は学会において発表すると共に、論文として投稿した。また技術解説書の執筆を依頼され、発刊した。医療現場における無線通信の安全な導入に向けた手順の検討:平成26年8月に発表された「医療機関における携帯電話等の端末使用に関する指針」の作成に協力した。平成24年度に作成した医療現場への無線LANの安全な導入手順案について、指針を加えた形で講演会等において周知活動を行った。電磁環境シミュレーションの開発と実証試験:非金属の周期構造によるマイクロ波帯の電磁波の遮蔽特性について計算機シミュレーションに基づく数値解析を行い、簡便で効率の良い電磁波シールドデバイスを開発するために有用な基礎データを得た。得られた結果は学会で発表した。実験結果との比較には至らなかったが、数値解析によるデータの取得は現在も継続して行っている。医療における無線通信技術導入例の実証と導入の利欠点の整理:「医療機関における携帯電話等の端末使用に関する指針」の報告書に掲載された事例などについて、日本医療福祉設備学会内でのセッションにおいて発表した。

またRFIDを用いた手術器具管理システムについて、その内容と使用効果を国際学会において発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。医療情報学26年度が最終年度であるため、記入しない。医療現場への無線通信の導入手順及び利欠点に関する研究では、予定より早く冊子体発行、論文化、国際学会投稿に至った。電磁環境シミュレーションについても成果を得て国際学会の発表を行うことができた。RFIDに関するシステム開発は試作に留まったが、概ね順調である。医療現場における電磁干渉調査は実験に至らず、この面は予定より遅れている。これらを総合的に勘案し概ね順調と評価した。医療現場への無線通信の導入手順及び利欠点に関する研究では、論文化及び国際学会発表に至った。電磁環境シミュレーションについても成果を得て、学会発表の準備を進めている。RFIDに関するシステム開発は試作に留まったが、他技術の医療への導入についてのセッションを開催できたことなど、概ね順調であるといえる。医療現場における電磁干渉調査は実験に至らず、予定より遅れている。今後は医療現場への無線通信導入手順の周知を図ると共に、電磁干渉調査を進めたいと考える。電磁環境シミュレーションはさらに条件を加え実施する。RFIDに関するシステムは現場での実証試験の開始を目標とする。今後は医療現場への種々の無線通信導入手順の周知を図ると共に、電磁干渉調査を進めたい。また電力線高速通信(PLC)の医療での利用の可否を図る上で重要な放射電磁界の測定を行う。平成24年度に成果発表を予定していた国際学会のうち、1件は受理されず、1件は国内で開催れたことにより、旅費に残額が生じた。平成25年度は既に2件の海外での学会発表が決定しており、さらに1件程度受理されれば、これへの旅費等に使用予定である。また、実験機器の作成が年度末になったため、支払いが平成25年度になったものがあり、これへの支払いにも充てる。平成25年度に投稿し3月号に掲載された論文の掲載料について、掲載料の請求は平成25年度にあったため計上したが、クレジットカード払いのみの受け付けであり立替払いとなった。クレジットカードによる立替払いは実際の支払後の請求となるが、実際の支払いが平成26年度になったため。クレジットカードの実際の支払は平成26年5月に行われるため、支払い後に立替払請求を行い執行する。なお今後は掲載料支払いの方法及び時期にも留意して投稿するよう心がける。
上代特殊仮名遣いの書記論的研究

上代特殊仮名遣い研究は、上代日本語の様相の把握だけでなく、文学作品の解釈や、出土文字資料の解読に繋がる研究である。研究自体は隆盛を極めつつも、根本的な部分で未解決の課題が残されており、日本語と、日本の文化を考える上で不可欠な課題であるといえる。本研究は、これまで音韻・音声的に研究されることの多かった上代特殊仮名遣いを、表記・書記の観点をふまえ、再検討するもので、古事記、日本書紀、萬葉集などの写本上に存する資料だけでなく、一次資料である木簡や正倉院文書をも研究対象とし、網羅的で、横断的な上代特殊仮名遣い研究を行う。出土文字資料という最新の知見をふまえ、書くことの本質に迫ることを試みるものである。
Genome-wide scan for footprints of adaptation/selection and phylogeography structure in the two closely related species of  Azuki bean

本研究では、制限酵素部位関連DNA配列を用いてi)アズキおよびその近縁野生種とノラアズキ個体群の進化経路を理解し、ii)局所適応の一因となるゲノム領域を同定することを目的としました。その結果、92の野生アズキ、ノラアズキおよび栽培品種のアズキアクセッションから、232570の高品質全ゲノムSNPsを同定しました。系統発生推論により3種類の異なるグループが検出され、これらのグループとアズキ種の個体群に特異的な割り当ては、種よりもむしろ地理的起源に影響されています。ノラアズキ個体群が隣接する野生個体群の近縁種であるというこの結果は、地理的に近い個体群同士が遺伝的近縁種であることを示しています。
性ホルモンは、変異インスリン分子の膵β細胞毒性に影響するか?

申請者は、常染色体優性遺伝形式を示す糖尿病モデルModyマウス(別名Akitaマウス)の原因遺伝子が、インスリン2遺伝子システイン残基の点突然変異によることを過去に見出している。折りたたみ不全の変異プロインスリンは、小胞体品質管理機構によりゴルジ装置以降へ輸送されず、インスリン分泌不全が起こる。変異プロインスリン発現は、構成性に分泌される分泌型アルカリフォスファターゼの細胞内輸送を阻害し、分泌顆粒の縮小、小胞体様オルガネラ内腔拡大、ミトコンドリア・ライソゾームの膨潤などの膵β細胞変性を引き起こした。以上の所見は、変異プロインスリンの細胞内蓄積が、非特異的にオルガネラ機能不全を引き起こし、共存する正常インスリンの分泌不全もきたしていることを示唆している。その結果Modyマウスは強い耐糖能障害を示すが、その程度は、オスに比しメスでは軽度である。これまでの交配実験結果より、この耐糖能の性差は、X、Y染色体遺伝子、ミトコンドリア遺伝子、インプリント遺伝子などの遺伝情報の違いによるものではなく、性染色体構成の差に依存し、性ホルモンの影響が最も考えられた。しかしModyマウスをSPF、conventional環境下で飼育・比較したところ、耐糖能の性差がSPF環境下で大きく減弱することを認め、性ホルモン以外の要因も考えられた。現在、本マウスの膵β細胞傷害過程を、性ホルモンおよび他の環境要因がどのように修飾するかを研究している。申請者は、常染色体優性遺伝形式を示す糖尿病モデルModyマウス(別名Akitaマウス)の原因遺伝子が、インスリン2遺伝子の点突然変異によることを過去に見出している。本変異は、インスリンA鎖第7番目のシステイン残基をチロシン残基に置換し、A・B鎖間に存在するdisulfide結合の1つを形成できなくする。その結果Modyマウスは強い耐糖能障害を呈するが、その程度は、オスに比しメスでは軽度である。これまでの交配実験の結果より、この耐糖能の性差は、X、Y染色体遺伝子、ミトコンドリア遺伝子、インプリント遺伝子などの遺伝情報の違いによるものではなく、性染色体構成の差に依存し、性ホルモンの影響が最も考えられた。しかし最近、ModyマウスをSPF、conventional環境下で飼育・比較したところ、耐糖能の性差がSPF環境下で減弱することを認め、性ホルモン以外の要因も考えられた。そこで本年はまず、本マウスにおいて、変異プロインスリンが膵β細胞障害やインスリン分泌不全を起こす機序を解析した。その結果、構成性に分泌される分泌型アルカリフォスファターゼの細胞内輸送が、Modyマウス膵β細胞で、正常に比し減少していることを見出した。電顕による膵β細胞の形態学的観察で、分泌顆粒の縮小・小胞体様オルガネラ内腔拡大が糖尿病発症時の4週齢から認められ、さらにミトコンドリアやライゾームの膨潤など細胞変性像が年齢とともに増悪した。以上の所見は、変異プロインスリンの細胞内蓄積が、非特異的オルガネラ機能不全を引き起こし、共存する正常インスリンの分泌不全もきたしていることを示唆している。今後は、膵β細胞障害過程を性差および他の要因がどのように修飾するかを研究していきたい。
大域解析学の総合的研究

大域的解析学は解析学、幾何学にまたがる一分野であり、その中心的問題は年々変って行くものである。ここ数年は場の理論から派生した研究が盛んであるが、本年度は以下のような成果を得たので報告する。(1)スピンを考慮した方程式がDirac方程式やWeyl方程式である。井上はこれらの基本解をスーパー空間上の古典力学に考えることにより構成した。より一般的には、偏微分方程式系をスーパー空間上に表現し直して考察する新しい方法を生み出した。これは、偏微分方程式の研究にあらわれるHeisenbergの不確定性のみならず、行列構造の持つ非可換性を扱うために、Grassmann変数を導入して配位空間を拡げ、値域をも新しく拡大することによる。(2)村田は放物型偏微分方程式正値解の一意性がいかなる状況下で成立するか、或いは成立しないかを調べている。(3)離散群論から大域解析学への貢献は大鹿による。(4)伊藤は常微分方程式特にHamilton形式を用いた力学系の研究を行い、大域解析学への貢献をした。(5)盛田は力学系から大域解析学への貢献、特に熱力学形式にのっとった研究を押し進めた。
多孔質材料のマルチスケール確率応力解析および信頼性設計法に関する研究

本研究では,先端不均質材料のうち,特に多孔質材料内部の空孔形状や含有率のばらつきの影響を調査し,それを考慮した設計法について研究した.まず,マルチスケール有限要素法とモンテカルロ法により,想定されるばらつきがみかけの材料特性に及ぼす影響を調査し,当該解析の必要性を示した.また,摂動法を用いた効率的解析法を提案した.加えて,複合材料も含めた一般材料について,非一様なばらつきの場合も解析し,本解析の重要性を示した.さらに実験結果と比較し,解析結果の妥当性を示した.この成果に基づき多孔質材料構造物の信頼性設計法について基礎的検討を行い,本研究で示した微視的ばらつきの影響を考慮する必要性を示した.本年度は,研究計画に則り,(1)非一様な微視的ばらつきを考慮した二次元多孔質材料のマルチスケール確率応力解析法の開発,(2)三次元的な空孔分布を有する多孔質材料のマルチスケール確率応力解析の実行およびそれらの数値的検証及び(3)光造形装置による非一様な微視的ばらつきを有する二次元多孔質材料試験片および三次元的な空孔分布を有する多孔質材料試験片の試作を試みた.具体的には,(1)については申請者らが開発を行ってきた摂動法に基づく手法による確率応力解析手法を開発し,(2)非一様なばらつきを有することにより三次元的な空孔分布を有する解析モデルについて確率応力を実施した.また,あわせてモンテカルロシミュレーションにより得られた結果と比較した.この結果により,提案手法による非一様な微視的ばらつきを有する多孔質材料のマルチスケール確率応力解析の実施可能性が明らかとなった.本年度の成果の最も重要な意義は,非一様な微視的ランダム変動が,多孔質材料の微視的応力状態のばらつきに及ぼす影響を明らかとした点である.また,当該問題について申請者らが開発した手法の有効性を数値的に示し,今後の研究遂行に利用可能であることを示した.一方,(3)については,前年度に引き続き多孔質材料の作成および実験により確率均質化特性に関する実験的データの取得を継続して行ったものの,非一様な微視的ばらつきに対する評価が可能となるまでには至らなかった.今後,引き続き実験データの取得を試みる必要がある.平成25年度は,研究計画に則り,三次元多孔質材料の試験片作製及び力学的評価とマルチスケール確率応力解析法の拡張を行った.まず実験面について,本年度の当初計画では,事前に導入済みの光造形装置を用いた三次元造形により試験片を作成予定であったが,機器のトラブル等の問題,及び造形物の強度面の不十分さに鑑み,新たに溶融積層型の三次元造形装置を急遽導入し,造形物の力学的評価を行った.具体的には,有孔試験片の孔形状や配置のばらつきを考慮した試験片の引張試験および確率シミュレーションを再度実施し,本造形手法を用いた場合についてこれまでの確率応力解析法の有効性を検証した.さらに,マイクロスコープ等により造形物の詳細な観察を行い,数値モデルへの反映について検討を行った.シミュレーション面では,樹脂構造物において考慮すべき熱的影響について検討を行った.また,これまでの規則的な微視的変動に加え,例えば介在物や空孔の非周期的なランダム変動を考慮可能なマルチスケール応力解析手法について検討を行った.具体的には,微視的な介在物や空孔の幾何学的変動が微視的応力状態に及ぼす影響は材料の平均的な特性に及ぼす影響より大きいことを示し,当該研究の必要性を示すと共に,既存の解析手法の問題点を明らかにした.昨年度より課題となっていた非一様微視的ばらつきを考慮した問題に関し,現在有孔試験片の強度に関する実験および解析について実施しており,来年度は計画通りこれらを考慮した三次元造形物の信頼性設計法について検討を行う予定である.また,上記の通り従来の解析手法の問題点が明らかとなったため,新たな手法を開発し適用可能性を検証する予定である.本研究では,先端不均質材料のうち,特に多孔質材料内部の空孔形状や含有率のばらつきの影響を調査し,それを考慮した設計法について研究した.まず,マルチスケール有限要素法とモンテカルロ法により,想定されるばらつきがみかけの材料特性に及ぼす影響を調査し,当該解析の必要性を示した.また,摂動法を用いた効率的解析法を提案した.加えて,複合材料も含めた一般材料について,非一様なばらつきの場合も解析し,本解析の重要性を示した.さらに実験結果と比較し,解析結果の妥当性を示した.この成果に基づき多孔質材料構造物の信頼性設計法について基礎的検討を行い,本研究で示した微視的ばらつきの影響を考慮する必要性を示した.本年度は,研究計画に則り,(1)多孔質材料のマルチスケール確率応力解析手法(空孔が二次元一様分布する場合)の開発,(2)モンテカルロシミュレーションによる多孔質材料のミクロ応力確率特性評価及び(3)光造形装置による二次元多孔質材料試験片の試作及び実験を行った.具体的には,(1)については申請者らが開発を行ってきた摂動法に基づく手法により確率応力解析を実施し,(2)のモンテカルロシミュレーションにより得られた結果と比較した.