hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インタフェース技術の脳科学からの知見に基づく高度化

本研究では、機能的MRIを用いた脳機能解析の手法を応用し、インタフェースと対峙した人間の認知的挙動と脳活動の関係を解明し、インタフェース評価へ脳機能解析を適用する手法を構築することを目的として「脳に優しい」インタフェース実現のための方法論の構築を行った。本研究においては、異なる視点からの三つの被験者実験を行い、インタフェースの高度化に対して、脳科学的な知見が有効であることを示すことができた。本研究では、機能的MRIを用いた脳機能解析の手法を応用し、インタフェースと対峙した人間の認知的挙動と脳活動の関係を解明し、インタフェース評価へ脳機能解析を適用する手法を構築することを第一に目的とする。更に、ここで得られた知見に基づき、個人個人の特性に適合する「脳に優しい」インタフェース実現のための方法論の構築を目指している。本年度は、現実的なインタフェースを対象にした脳機能解析手法の応用の可能性を検討するために、自動車運転行動時の脳活動に関する実験を行った。本研究では、脳機能解析が実験的なレベルでの評価に利用可能出るか否かを明らかにすることが目的である。自動車運転行動を対象にしたのは、熟練した被験者を集めやすいためであり、特に本年度はリスク認知という観点に注目して実験を行った。本年度の研究では、MRIで使用可能なペダル(アクセルとブレーキに対応)を試作し、被験者は提示される運転者視点の画像を見て、危険と判断した場合にアクセルを離し、ブレーキを踏むように指示を行った。脳機能解析の結果から、運転時には運転映像における視覚的あるいは視空間的な情報に注目していることが観察された。これらの視空間的な情報処理ネットワークは運転時のリスク認知において重要であると考えられる。更に、事象関連解析による動的なリスク認知活動での脳活動と運転行動特性との相関解析により、上記に述べた情報処理ネットワークの中でも、特にエラー予測のような高次な認知活動や視空間注意が重要であると考えられる。結果として脳機能計測を用いてハザード認知における人間の脳活動を特定でかることを明らかにすることができ、リスク認知を対象とした脳機能解析の有効性を確認できた。本年度は、現実的なインタフェースを対象にした脳機能解析手法の適用の観点で、以下の二つの側面からの研究を行った。最初に、インタフェース操作における適合性の問題に関して、Compatibilityという観点から検討を行った。人間が操作を行う際に、自然だと感じる場合の脳活動を解析することにより、パフォーマンス指標だけでは捉えることが困難な認知的Compatibilityが推定可能であるかどうかに関して検討を行った。本研究では、MRI内で使用することができるロータリー式の操作器を作成し、表示される情報に応じて、値の増加・減少をこの操作器を用いて行わせた。結果として、反応時間等のパフォーマンス指標では明確にCompatibilityを区別することができない場合でも、脳活動から得られる指標を用いることでその区別を行うことができることを示した。もう一つの観点は、スキル獲得に関する脳活動の特徴に関する研究である。明示的でない知識の獲得過程は、人間の認知的挙動として重要なポイントであり、工学的に「技能伝承」とう観点から注目されている。本研究では、第一段階としてメタ解析によりImplicit Learningに関連する脳活動部位を明らかにし、次にそれに関連して、単純化したImplicit Learning過程を使ったfMRIによるイメージングの実験を行った。その結果、これまであまり指摘されていなかったImplicit Learningに特徽的な脳活動部位を明らかにするとこができた。今年度は、「脳に優しいインタフェース」という観点から、人と機械のインタラクションの一形態として注目されているBrain-Machine Interface(BMI)と感情の関係に関しての脳科学的研究を行った。具体的には、感情の想起に伴う脳活動をfMRIとNIRS装置により測定し、その対応付けを行った。本研究では詳細な感情を推定することが日的ではなく、感情を人と機械の間のインタラクションの一つのモダリティとして利用することが目的であるため、感情をNegative, Positiveの二つに大別し、意図的に想起したその状態・が脳活動として弁別可能であるかどうかを検討した。特に本研究では、fMRIによる詳細な計測と、実際的な状況で測定を行うことが出来るNIRS装置での計測を同じ被験者に対して行い、その相関を検討することを主眼として実験を行った。結果として、fMRIによるグループ解析においては、感情想起に伴う脳活動を特定することができたが、実際的な状況で利用することが可能なNIRS装置では、一貫した脳活動のパターンを同定することはできなかった。しかしながら、六名の被験者中一名はfMRIでの賦活パターンとNIRS装置で計測した賦活パターンに類似性を見出すことができ、感情想起によるBMI実現の可能性を示唆する結果であると考えられる。
生体膜機能組込み人工喉モデルによるレトロネーザルアロマ発生メカニズムの解明

当該研究は、咀嚼時に発生する“鼻に抜けるにおい(レトロネーザルアロマ)"の発生メカニズム解明を目指し、咀嚼中の口腔内や咽頭部で起こる生体膜と香気化合物の相互作用を調べられる人工喉機能を、交付研究室開発で稼働中の咀嚼モデル装置に盛り込むことをめざした。香気化合物(967化合物)の食品および生体膜との相互作用の強さについてのデータを整理し、一方、各種食品からの香気放散挙動の把握および人の咀嚼特性の把握を実施し、模擬生体膜として使用可能な素材の特性を検討した。模擬生体膜の状態保持のためには、人工唾液の咀嚼モデル装置内壁面の還流などの課題も提示されたが、模擬生体膜導入が可能であることが示唆された。人工喉装置構築のために、実際の人パネリストの咀嚼・嚥下挙動を把握することを目的として、年齢の異なるパネリストを用い、各種食品を試料として、咀嚼特性ならびに嚥下特性(咀嚼力、咀嚼筋運動量、咀嚼頻度、咀嚼時間、唾液分泌量、唾液分泌速度、呼気流量、呼気流速、嚥下頻度)を把握した。同一食品においても、個々の人パネリストのデータ値のバラツキの大きいことが明らかとなり、とくに、香気化合物が生体内で口腔から鼻腔へと呼気により移動するときの、呼気流量と呼気流速が、測定した項目の中で最も測定範囲の変動が大きかった。さらに、人パネリスト実験で用いた食品試料に含まれる香気成分組成を全香気抽出法(Solvent assisted flavorev aporation法)により測定し、次年度に実施する香気放散量モニター化合物の検出(アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、エステル類、ラクトン類など)に取り掛かり、データ整理の段階にまで至った。また、人工喉装置の核となる生体膜機能部分の構築のために、生体膜(豚咽頭内側粘膜組織)を用い、これに各種食品の香気成分化合物がどのように吸着するかの吸着特性のデータを、23年度に設置完了した香気濃縮装置を用いて収集開始した。測定方法の条件設定(生体膜の表面積量、人工唾液流速、人工唾液流量、暴露香気化合物の暴露方法・暴露量・暴露時間)が絞り込まれた。人工喉装置の設計、本体素材の検討、コンピューター制御様式については、研究協力者と一緒に作業を進めた。24年度に引き続き、人パネリストの咀嚼・嚥下挙動の把握を進めた。様々なパネリストにより、各種食品試料の咀嚼特性および嚥下特性(咀嚼力、咀嚼筋運動量、咀嚼頻度、咀嚼時間、唾液分泌量、唾液分泌速度、呼気流量、呼気流速、嚥下頻度など)のデータを集積した。その結果、研究室開発の既存の咀嚼モデル装置の性能で対応しない範囲のあることも明らかとなり、実際の人パネルに則した咀嚼・嚥下特性を有する装置への改良を進めることとなった。装置に組み込む人工生体膜に関しては、人工生体膜を口腔内部と同等の広い表面積で保持すること、人工生体膜が常に湿度の高い状態に置いたまま咀嚼モデル装置に導入する工夫を施す必要が認められた。また、人工生体膜への香気化合物の吸着特性の測定を進めた。この測定に併行して、多数ある香気化合物の吸着特性を示唆するLogPの値について、既報の値を収集し、コンピューターシミュレーションによる計算値を求め、全部で967化合物の値を整理し、データベースとして使用できるように整えた。香気放散現象の把握においては、食品に存在する様々な成分による影響を把握した。食塩、ショ糖といった調味料成分や、炭酸ガスなどの共存によるアルコール類、アルデヒド類、ケトン類、エステル類、ラクトン類などの香気化合物の放散量がどのように変化し、また人パネリストがその香気強度をどのように知覚しているか測定した。人工喉装置の構築は、咀嚼モデル装置の改良と共に、今後さらに発展することになる。23年度に引き続き、人工喉装置構築のために、実際の人パネリストの咀嚼・嚥下挙動を把握することを目的として、年齢の異なるパネリストを用い、各種食品を試料として、咀嚼特性ならびに嚥下特性(咀嚼力、咀嚼筋運動量、咀嚼頻度、咀嚼時間、唾液分泌量、唾液分泌速度、呼気流量、呼気流速、嚥下頻度)を把握した。

23年度に明らかとなった、放散香気量に強く影響する因子呼気流量と呼気流速について、データの補強を目的として年齢層の違うパネリスト(高齢者・若年者)によるデータ採取を行なった。さらに、咀嚼嚥下に用いる試料の特性把握を目的として、食品試料に含まれる香気成分組成を全香気抽出法(Solvent assisted flavor evaporation法)により測定し、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、エステル類、ラクトン類などの検出と分類を行なった。それと、人工喉装置の核となる生体膜機能部分の構築のために、生体膜と香気化合物とのインターラクションの強弱に関連する分配係数値LogPの把握を目的として、各種便覧値からの収集、ならびに化合物構造式からの計算値を求めた。実際の食品からの香気放散データとしては、23年度に設置完了した香気濃縮装置を用いて、脂質含量の異なる試料(乳脂肪量を変えて調製したゲル試料)、気体を含む試料(炭酸濃度を変えて調製した液体試料)からの香気放散量を把握した。以上の諸々データを集約しつつ、従前配備していた咀嚼モデル装置と連携できる人工喉装置の設計、本体素材の検討、コンピューター制御様式については、研究協力者と一緒に作業を進めた。交付決定時に交付額の減額変更の可能性があったため、使用予定備品機器の購入を当初予定のもので遂行できるか、あるいは変更する必要があるのかが決まるまでに時間を要した。最終的には、当初予定のものを発注することが可能となり、設置に漕ぎつけた。購入判断までの期間中は、24年度に予定していた実験内容(人パネリストの咀嚼・嚥下特性把握)を先取りして進めることで、研究を遂行していった。25年度が最終年度であるため、記入しない。23年度に導入した香気濃縮装置の購入納品時期が、当初の計画から非常に遅れたため(地震による減額の可能性があったことによる、最終的にはありがたいことに減額はなく、購入できた)、申請時に予定していた23年度実施予定実験と24年度実施予定実験を入れ替えて行った。24年度には、その香気濃縮装置を用いたデータの採取にこぎつけることができ、当初の実験予定を遂行するに至ったといえる。本交付研究テーマで目的としている人工喉の構築を目指して、人工喉の核となる機能部分の生体膜における各種香気化合物の吸着特性データを、23年度に設置完了した香気成分濃縮装置を用いて、さらに収集する。その後、生体膜代替え機能を有する人工膜の検索作業に取り掛かる。また、実際の人パネリストの咀嚼・嚥下挙動の把握も、23年度に引き続き継続遂行する。咽頭の運動機能が人パネリストによってどのように異なるか、また同一パネリストにおいて、食品の種類によって咀嚼.嚥下時の口腔内器官・咽頭の挙動がどのように異なるか、といったデータを集積する。上記の2系列のデータを統合することにより、人工喉の具体的な設計に入ってゆく予定としている。現段階までで、人パネリストのデータ、食品試料サイドの基本データはある程度出てきているので、今後、これらのデータを基に、人工喉の具体的な設計をきちんと進めていく計画である。中でも、重要な点は、人工喉の核となるモデル生体膜にどの素材を使うかの絞り込みをしていく必要が出てきていることである。現段階では、まだどの素材にするかの絞り込みをするのに必要なデータが出そろっておらず、また、試行する素材の種類も増やして、より良い人工喉を作成するようにしたい。最終年の25年度は、この工程に時間がかかると予想される。具体的な人工喉モデルの装置に至らないとしても、装置の核となる生体膜機能の確立は行っていく予定にしている。
ブランデージ時代のオリンピック・ムーブメントの変容に関する研究

研究の結果は以下のように要約される。ブランデージ会長時代、オリンピック・ムーブメントの対象は、旧ソ連・東欧諸国の台頭、人種差別問題への積極的な取り組みとアフリカ諸国のIOC加盟などの要因によって拡大した。この状況は、IOCにとって、大会規模縮小問題を深刻化させた。この解決策として、IOCはオリンピズムの観点から「あらゆる差別のない大会への参加」を保障する、オリンピック競技の基準を設けるための議論を行った。この試みの結果、IOCはジェンダー規範にもとづき女性の参加を阻害する論理を転換せざるを得なかった。【実施した研究の内容】平成21年度研究計画における研究目的である<分析レベル1>先行研究が明らかにしてこなかった新事実の発見、<分析レベル2>会長およびIOC事会メンバーなどの見解とその変化の分析、に添って、以下の(1)(4)の作業と分析を実施した。(1)IOC文書史料館におけるIOCの各種会議議事録および公刊された機関誌の収集(8月)、(2)本研究の3つの観点(A.人種、B.女性の参加、C.自然環境保護)から上記(1)の収集史料をデータベース化、(3)データベース化した史料の分析、(4)IOC関係者の書簡等公刊されないレベルの史料の一部の収集と分析。【研究の結果】上記の(1)(3)により、本年度に成果を得ることを計画していた内容として、先行研究における「事実」の確認作業を行うとともに、上記ACに関し、IOC各種会議においては、いつ、どのような議論がなされたかを明らかにすることができた。また、作業と分析の(4)のうち、特に本研究にとって重要であると考えられる当時のIOC会長ブランデージの書簡を中心に検討を進め、女性の参加問題に関する史料の一部(ブランデージ・コレクションBox.No.115)の分析を終了した。この分析の結果、女性競技を制限しないよう要請する文書とそれへの回答を含む7組の往復書簡、女性競技に批判的な見解を示した新聞・雑誌の切り抜き記事、女性競技に対するIOC委員の見解を記録したとみられる書類を発見した。これらの史料から、国際女子スポーツ連盟消滅/解散後の女性競技に対する擁護あるいは批判の論点が明らかになった。【研究成果の意義と重要性】本研究の3つの観点に関し、IOCにおける議論の経過状況やその内容はこれまで明らかにされていない。女性の参加問題についてのIOCにおける戦後の論点は明確化されてこなかった。これらを明らかにした点に、今年度の成果は意義を有する。【実施した研究の内容】本研究は、ブランデージ時代のオリンピック・ムーブメントの変容を「多様性に向けた変容」であると位置づけ、A.人種差別問題、B.女性の参画、C.自然環境保護問題、という3つの観点から明らかにすることを目的としている。平成22年度は(1)IOC文書史料館において昨年度収集したIOC総会およびIOC理事会議事録を中心とする分析、(2)IOC文書史料館における公刊されないレベルの史料の調査・収集の継続(昨年度からの継続)を行った。【研究の結果】上記(1)によって、3つの観点に関するIOC総会およびIOC理事会における審議の実態を明らかにすることができた。上記(2)の分析結果によって、観点Bに関連して1970年前後に行われた性別確認検査導入の是非を問う議論の詳細と導入に至る経緯が新たに明らかになった。この議論と検査導入経緯の背景には、国際的政治情勢等へのオリンピックの社会的影響力(ないし政治によるスポーツの利用)が増したと同時に、スポーツと医学の親和性の強化があったことが示唆された。検査の導入によって、当時の医学界でさえ種々の議論があった「性別」の境界をスポーツ界が独自に設定し、ルール化を図るという状況が生み出されたが、これを可能にしたスポーツ界の論理は、競技の公平・公正であったが、検査の導入や具体的方法を決定する際の判断には、ブランデージをはじめとするIOC委員の強固なジェンダー観が介在していたことが明らかになった。【研究成果の意義と重要性】今年度の研究により、3つの観点について、IOCにおける議論の状況を俯瞰する基礎資料を作成することができた。性別確認検査に関しては、国際的な競技界におけるドーピング検査と同時期の導入でありながら、歴史研究においてはほとんど着目されてこなかった。公刊・非公刊双方の史料を用いてこれを明らかにした点が重要である。ブランデージ時代のオリンピック・ムーブメントの変容を「多様性に向けた変容」であると位置づけ、これをA.人種差別問題、B.女性の参画、C.自然環現保護問題、という3つの観点から明らかにすることを目的としている。研究全体の最終年度にあたる本年度は、初年度以降の分析を俯瞰し、考察を行った。IOC関係会議議事録等の公刊された史料によれば、ブランデージ時代のIOCにとっての最大の課題の1つは、財的・人的理由によるオリンピック大会の規模縮小問題であった。

一方、同時期の国際社会の状況を反映し、戦後のソ連・東欧諸国のスポーツ界における台頭、1960年代以降にアフリカ諸国の独立、女性のスポーツ参加の増大等の要因により、新たなNOCの加盟が増加するとともに、IFからは大会種目の増加要請がなされた。これらは、上述のIOCの課題と完全に矛盾していた。議事録からは、IOC理事会が強力に主導することによって、ようやくバランスが維持されたていた状況がうかがえた。非公刊史料からは、特に女性競技種目の増加に、当時のIOC中枢メンバーのジェンダー規範が根強く影響した一方で、IFやNOCの中には女性の参加を積極的に擁護する動きが見られたことも明らかになった。1970年前後には、IFの要請を抑え続けることは、「あらゆる差別のないオリンピック」を実現不可能にするという、IOCの組織的自覚が促され、「オリンピック競技の基準」を設けることが検討された。この検討とはすなわち、ブランデージ時代の社会におけるムーブメントの理念を見直すことでもあった。基準の実質的明示はキラニン時代を待つこととなったが、70年代以降は、この模索の中で、女性に対する差別もなくさなければならないという論理的転換がなされた。オリンピック・ムーブメントにおける大会規模縮小問題は、1984年ロサンゼルス五輪以降の商業主義化以降の拡大路線との対比において、先行研究も指摘してきた。しかし、この問題がIOC内部にムーブメントの理念とそれを外的に表明するための競技の基準設定という動きをもたらし、その基準が女性の参加を阻む論理と矛盾することが露呈したがために、女性の参加が拡大、ひいては多様化に結びついたという指摘はなされてこなかった。本研究の成果は、この点に意義を有する。
静電塗布法でナノ構造・pn混合比率を制御した高効率有機薄膜太陽電池

本研究では、静電塗布法を用いた有機薄膜太陽電池の特性向上を目的として、酸化亜鉛ナノファイバーの形成技術、膜厚方向でpn混合比率を制御する技術、溶媒蒸発時間制御によるポリマー配向制御などを検討した。酸化亜鉛ナノファイバーでは前駆体溶液中のPVPの分子量と添加量を制御することで、直径30 nm程度の微細な構造の作製に成功した。また、交互間欠静電塗布法を提唱して、パルス電圧で交互に2種類の材料を噴霧することで、任意の比率の薄膜の成膜を可能にした。さらに、溶媒蒸発時間が長いほどポリマーの配向することを初めて明らかにして、高い太陽電池特性につなげた。最終的には本手法を用いて8.6%の変換効率を得た。平成26年度は有機薄膜太陽電池の高効率化・長寿命化に必要な酸化亜鉛ナノファイバーの形状制御とこれを用いた逆型構造の高効率化を検討した。ここでは、ゾル-ゲル法の前駆体溶液(isopropylalchol、monoethanolamine、2-methoxy ethanol、zinc acetate)とpoly(vinylpyrrolidone(PVP)を混合した溶液を用いた。その結果、PVPの分子量が360,000以上で溶液の粘度が十分に高くなり、ファイバー構造の形成が可能であった。当初想定していたパルス電圧の導入では優位な差が得られなかったが、前駆体溶液とPVPの添加比率や濃度が酸化亜鉛ナノファイバーの形状との間に明確な相関関係を見出し、最小で20から30 nmの直径を有するナノファイバーの形成に成功した。また、通常の素子では変換効率が1.88%であったが、ナノファイバー構造を1、3、5分の噴霧時間で形成した場合にはそれぞれ2.03、2.26、2.41%となり、太陽電池特性を向上させることに成功した。通常の素子では初期の変換効率に対して一週間後に21.2%に減少してしまったが、本構造の素子では95.4%と優れた長期信頼性を得た。これに合わせて平成27年度実施予定の交互間欠静電塗布法の装置を構築し、溶媒蒸発時間も計算・実験両面から検討した。交互間欠静電塗布法では、p型材料(P3HT)とn型材料(PCBM)の溶液にそれぞれ印加するパルス電圧のパルス幅を制御することで、両者の混合比率を1090%の範囲で制御することに成功した。一方、溶媒蒸発時間は液滴直径、溶液供給速度、基板温度などから数値計算を用いて見積もった。その結果、液滴蒸発時間が長くなるに従って、有機薄膜太陽電池の変換効率が向上することが分かった。平成27年度は、有機薄膜太陽電池の光捕集効率の向上が可能なグラデーション構造を実現するために、深さ方法にp/n混合比率を制御可能な交互間欠静電塗布法を試みた。具体的には、ガラスキャピラリーの意図しない帯電を抑制するための実験系の改良と最適なパルス電圧の条件などを検討した。最初に溶液に印加するパルス電圧の幅を変化させて、パルス幅が6秒未満の条件ではガラスキャピラリーから噴射する液滴が不安定になることが判明した。また、6秒以上というパルス幅条件で、P3HTとPCBMの溶液にそれぞれ印加する電圧のパルス幅を変化させることで、p/n混合比率を0.44.0まで制御することが可能になった。ここで、別途評価したスピンコート法で成膜したP3TH:PCBM比率の異なるサンプルの紫外可視吸収スペクトルと比較することでp/n混合比率を見積もった。本手法を活用し、有機活性層の上部と下部でそれぞれp/n混合比率を変化させることで、深さ方向でp/n混合比率を制御することに成功し、太陽電池特性も均一に2.11%から2.94%まで向上させることに成功した。また、成膜した有機薄膜の結晶状態を評価するために、ラマンスペクトルやSpring8でのX線解析を行った。最初の段階の評価として、P3HT:PCBMの系を検討した結果、静電塗布法における溶媒蒸発時間とP3HTのエッジオン配向成分の割合に明確な相関関係が得られ、この結果から溶媒蒸発時間が長くなるに従って、有機分子がゆっくりと配向していくことが示唆された。また、太陽電池特性も同様の傾向が得られ、静電塗布法における溶媒蒸発時間が有機薄膜の結晶性及びそれに付随する太陽電池に与える影響を初めて明らかにした。本プロジェクトで最大の目標である深さ方向にp/n混合比率を変化させたグラデーション構造を成膜する技術は基礎的な段階としての技術を確立した。最初の検討として一般的なP3HT:PCBMを用いた系を用いて、p/n混合比率の0.4から4.0までの制御技術や有機薄膜太陽電池を作製する成膜条件は最適化した。その結果、従来のスピンコート法と比較して、発電効率を2.94%まで改善することが可能になった。また、リアルタイムでの吸収スペクトルの測定装置を静電塗布装置に組み込むことを想定していたが、研究の進展に伴い、有機薄膜の成膜中にリアルタイムでラマンスペクトルを評価する方が有機薄膜の結晶状態をより正確に定量化できることが分かった。そのため、ラマンスペクトルの装置を組みこんだ静電塗布装置を組み上げて、その効果を実証した。ラマンスペクトルでは結晶状態とアモルファス状態のラマンスペクトルが変化することから、ピークフィッティングするソフトを作り、P3HTの結晶状態の定量化に成功した。初めに、スピンコート法で熱処理温度を変化させたデバイスで太陽電池特性とラマンスペクトルから見積もった結晶化度の間に相関関係があることが分かった。

また、この結果を活かして静電塗布法においても溶媒蒸発時間が長くなるに従ってP3HTの結晶化が促進する傾向があることを実証した。また、スピンコート法を用いた有機薄膜太陽電池の高効率化も合わせて検討を行い、ZnO層の熱処理温度やMoO3への熱処理酸化、光干渉効果をシミュレーションで検討を行った膜厚の最適化などによって最高で10.1%の高効率化を実現した。以上のことから、平成26年度に実施予定の項目を達成しただけでなく、平成27年度の実施予定の内容についても先駆けて成果をだすことに成功した。以上のことから、現在までの達成度としては、当初の計画以上に進展していると自己評価した。主に静電塗布法における溶媒蒸発時間の制御およびそれを利用した有機薄膜の分子配向評価・太陽電池特性の向上に注力した。また、これまではP3HTを中心に検討を行っていたが、高い発電効率を期待して低バンドギャップポリマーであるPTB7-Thも合わせて評価を行った。P3HTでは、クロロベンゼンとジクロロベンゼンの両方も場合においても、溶媒蒸発時間が長くなると、ラマンスペクトルや紫外可視吸収スペクトルから得られる分子配向の向上、SPring8での微小角入射X線解析から得られるエッジオン比率と結晶子サイズの増大が得られた。また、太陽電池特性も同様の傾向を示しており、溶媒蒸発時間がP3HTの分子配向・グレインサイズ増大に有効なパラメータであり、この知見を活かして静電塗布法を用いた有機薄膜太陽電池の発電効率の向上が可能であった。また、PTB7-Thを用いた系ではラマンスペクトルでは有意な差が観測されなかったが、X線回折から溶媒蒸発時間が長くなることで結晶子サイズが大きくなった。しかし、エッジオン比率はほぼ同程度であったことから、PTB7-Thでは主鎖が分子配向に大きな影響を与えて、分子配向は変化せずに結晶子が大きくなったと結論付けられた。また、溶媒蒸発時間が長くなると太陽電池特性も向上しており、この結晶子サイズの増大がキャリア分離効率の向上を引き起こしたと考えられる。また、太陽電池特性は最高で8.5%を実現した。さらに、成膜しながらラマンスペクトルを測定可能な静電塗布装置を構築して、リアルタイムでのポリマーの分子配向状態を評価可能にした。静電塗布法を用いた太陽電池特性の向上に並行して、一般的なスピンコート法を用いた有機薄膜太陽電池でも、逆型構造のZnOの熱処理温度や光干渉効果を利用した素子構造の最適化、順型構造のMoOxの熱処理が特性向上などを検討して10.1%までの発電効率向上に成功した。本研究では、静電塗布法を用いた有機薄膜太陽電池の特性向上を目的として、酸化亜鉛ナノファイバーの形成技術、膜厚方向でpn混合比率を制御する技術、溶媒蒸発時間制御によるポリマー配向制御などを検討した。酸化亜鉛ナノファイバーでは前駆体溶液中のPVPの分子量と添加量を制御することで、直径30 nm程度の微細な構造の作製に成功した。また、交互間欠静電塗布法を提唱して、パルス電圧で交互に2種類の材料を噴霧することで、任意の比率の薄膜の成膜を可能にした。さらに、溶媒蒸発時間が長いほどポリマーの配向することを初めて明らかにして、高い太陽電池特性につなげた。最終的には本手法を用いて8.6%の変換効率を得た。当初予定した酸化亜鉛ナノファイバーの形状制御は目標値
多核子移行反応を用いた新奇な弱束縛状態の解明

系が弱く束縛した原子核では、強束縛な原子核における“常識"が覆され、これまで考えられなかった奇異な構造を持った弱束縛状態の存在が示唆されている。そのような状態として着目されている不安定核におけるαクラスター構造および安定核の励起状態におけるαガス状態の存在の有無を、移行反応の精密な解析により、観測量を用いて決定することが本研究の目的である。平成28年度は安定核の共鳴状態への移行反応を精密に記述する模型の開発に取り組んだ。共鳴状態などの散乱状態への移行反応に対して、従来用いられてきたpost formと呼ばれる方法(移行反応を終状態相互作用による量子力学的遷移として記述する)を用いると、断面積計算の際の積分が収束しないという問題がある。これを解決するために、新たにprior formと呼ばれる手法(終状態ではなく始状態の相互作用によって移行反応を記述する)を適用する模型の開発に着手した。具体的にはd + 4He --->p + 5He (dは重陽子、pは陽子)という中性子移行反応によって5Heの共鳴状態を生成する反応を、prior formに基づく模型で記述し、断面積が収束することを確かめた。またこの模型で計算した断面積の角度分布が実験値とよく整合することを確認した。この模型は、本研究で対象とする安定核の励起状態におけるαクラスター共鳴状態の分析に適用可能であり、そのための準備が整ったことになる。なお、9月に研究代表者が所属機関を退職し、国外へ異動したことに伴い、科研費応募資格を喪失した。そのため、研究期間を短縮し初年度の6ヶ月間のみ、本研究に従事した。
Ｚｉｐ３タンパク質ネットワーク解明によるシナプトネマ構造構築メカニズムの理解

配偶子の染色体数に異常が生じると、流産や先天性疾患に繋がることがわかっているが、その多くが減数第一分裂における不正確な染色体分配に起因すると考えられている。今回、ヒトと類似の減数分裂機構を有する出芽酵母を用いて、減数第一分裂での正常な染色体分配に必須であるDNA二重鎖切断から交叉型組換えに至る分子メカニズムの解明を目指し、中心的な役割を果たすと推察されるZip3と協調して働く因子の探索を行った。本研究で、DNA二重鎖切断部位に局在する9-1-1がZip3の染色体上局在を促進し、さらにZip3はC末端領域を介して、組換え因子Msh4-Msh5をリクルートすることを見出した。本研究では,減数分裂期の正常な進行に必須である染色体高次構造「シナプトネマ複合体(SC)」の構築メカニズムに迫るため,SC構築において中心的な役割と担うと考えられるZip3周辺のタンパク質間ネットワークを明らかにすることを目的とした.Zip3の変異体株を作製しSC構築に寄与する機能部位を探索したところ,C末端側の168アミノ酸を欠失した場合に,Zip3は染色体上に局在するもののSCの伸張に異常が見られた.またこのC末端領域に依存して,交叉型組換えに必須な因子であるMsh4-Msh5ヘテロ二量体のうちMsh5が減数分裂期染色体に局在することを明らかにした(Msh4はテクニカルな問題で検出できていない).続いて,Zip3のタグ融合型組換えタンパク質を用いて減数分裂期細胞抽出液からプルダウンアッセイを行い,Zip3とMsh5が物理的に相互作用することも確認した.実際にZip3のC末端領域欠失株においては,交叉型組換えの産物が,野生株に比べて有意に減少していた.前年度には,DNA損傷チェックポイントクランプ9-1-1複合体(Dac1-Rad17-Mec3)とZip3の物理的相互作用も確認している.これらの結果から,減数分裂期において,DNA二重鎖切断部位にリクルートされる9-1-1複合体と,DNA二重鎖切断部位で組換えを制御するMsh4-Msh5ヘテロ二量体の間をZip3が仲介していることを明らかにした.配偶子の染色体数に異常が生じると、流産や先天性疾患に繋がることがわかっているが、その多くが減数第一分裂における不正確な染色体分配に起因すると考えられている。本研究では,減数分裂期の完遂に必須である染色体高次構造,シナプトネマ複合体(SC)の構築メカニズムに迫るため,SC構築において中心的役割を担うと考えられるZip3周辺のタンパク質間ネットワークを明らかにすることを目的としている.現在までに,Zip3の変異体株(H80F点変異,1-196および1-314トランケート)について表現型解析を行い,機能部位の絞り込みを進めている.これまでに,いくつかのSC構築因子がZip3のC末端領域に依存して減数分裂期染色体に局在することなど,新たな知見を得た.また,プルダウンアッセイによってZip3と相互作用するタンパク質の同定を行うために,Zip3のタグ融合型組換えタンパク質(数種類のトランケート型も含む)を調製した.Zip3はフルレングスでは可溶性発現の難しいタンパク質であるため,まずは,上述の表現型解析から他因子との相互作用部位だと推測されるZip3 C末端領域(315以降)のみの発現系を構築し,これを用いて,減数分裂期に同調培養した出芽酵母より調製した細胞抽出液からプルダウンを行なった.プルダウン産物はSDS-PAGEにより分離し,ウェスタンブロットで,減数分裂期特異的に発現する複数のタンパク質の抗体を用いて検出を行った.その結果,DNA損傷チェックポイントクランプとして知られる9-1-1複合体(Ddc1-Rad17-Mec3)など,Zip3の新規相互作用タンパク質の同定に成功した.また,質量分析器を用いたタンパク質の同定も現在進行中である.さらに,Zip3のフルレングスでの可溶性発現にも成功したため,今後はさまざまな生化学的実験にも対応できる状態である.これまで可溶性発現しないために生化学的手法での解析がなされてこなかったZip3について,発現系を確立し,相互作用因子の同定を進めつつある点は非常に大きな進展だと評価する.研究目的に挙げている翻訳後修飾の解析に関しては着手できていないため,今後の課題としたい.引き続き,Zip3の相互作用因子の同定を進める.また同定したタンパク質については,各種変異体株を用いて細胞内でのZip3との相互作用関係を明らかにしたい.具体的には,Zip3の上流・下流どちらで機能するのか,Zip3を通じてどのようにSC構築に関わっているのか,さらに,E3リガーゼと推定されているZip3に依存した翻訳後修飾を受けているのか,などについて解析を進める予定である.該当なし
電気伝導と気体透過を使った木材の加工・処理性に関する基礎研究

北海道産広葉樹林材20樹種とカラマツ材の電気伝導率を,木材構成要素と細胞壁の量および形態に関係する因子と関連づけて考察した.その結果, 1)樹種による電気伝導率の相違に,構成要素率の影響を認めず, 2)含水率一定のとき,電気伝導率と細胞壁量との間に相関関係がない.また, 3)細胞壁の電気伝導率について,樹種間にバラツキを認め, 4)カラマツ樹幹内の部位による電気伝導率のバラツキには,細胞壁率とミクロフィブリル傾角が寄与する.他方, 5)電気伝導率への単位体積当りの含有水分量の関与は,樹種の相違とほぼ無関係で,細胞壁量との間に高い相関関係を認めた.したがって,細胞壁の質的構成を考慮する必要性を一部には認めるものの,電気伝導率は,含水率だけでなく細胞壁量をも的確に示すことを明らかにした.広葉樹林の透過に関係する組織・構造を空気透過率を使って評価することを試み,広葉樹林では道管が,針葉樹材では仮道管が主要な空気透過経路であるとしても, 1)粗大空隙率,管孔体積,管孔径と分布などと空気透過率との間に相関関係がなく, 2)カラマツ材の空気透過率は樹幹内部位による大きなバラツキを認めた.一方,簡単な2要素モデルを透過経路に適用すれば, 1)管孔径分布,せん孔の構造,チロースなどによる道管閉そくなど,透過経路にかかわる組織・構造を類型化し, 2)道管の閉そくがなければ,道管の径や数が,透過性を使って十分に評価でき,さらに, 3)空気透過率から道管と仮道管壁孔の閉そく率を求めることの可能性を示唆した.すなわち,空気透過率は透過経路の樹種による構造的相違を敏感に反映しており,組織・構造の総合的な評価指標として位置づけられることを明かにした.及水と乾燥の速さを,上記物理的指標と組織・構造とに関係づけた結果,三次元的物質移動の仕組みとその経路を構成する構造との相互関係を総合的に考察する必要性を認めた.北海道産広葉樹林材20樹種とカラマツ材の電気伝導率を,木材構成要素と細胞壁の量および形態に関係する因子と関連づけて考察した.その結果, 1)樹種による電気伝導率の相違に,構成要素率の影響を認めず, 2)含水率一定のとき,電気伝導率と細胞壁量との間に相関関係がない.また, 3)細胞壁の電気伝導率について,樹種間にバラツキを認め, 4)カラマツ樹幹内の部位による電気伝導率のバラツキには,細胞壁率とミクロフィブリル傾角が寄与する.他方, 5)電気伝導率への単位体積当りの含有水分量の関与は,樹種の相違とほぼ無関係で,細胞壁量との間に高い相関関係を認めた.したがって,細胞壁の質的構成を考慮する必要性を一部には認めるものの,電気伝導率は,含水率だけでなく細胞壁量をも的確に示すことを明らかにした.広葉樹林の透過に関係する組織・構造を空気透過率を使って評価することを試み,広葉樹林では道管が,針葉樹材では仮道管が主要な空気透過経路であるとしても, 1)粗大空隙率,管孔体積,管孔径と分布などと空気透過率との間に相関関係がなく, 2)カラマツ材の空気透過率は樹幹内部位による大きなバラツキを認めた.一方,簡単な2要素モデルを透過経路に適用すれば, 1)管孔径分布,せん孔の構造,チロースなどによる道管閉そくなど,透過経路にかかわる組織・構造を類型化し, 2)道管の閉そくがなければ,道管の径や数が,透過性を使って十分に評価でき,さらに, 3)空気透過率から道管と仮道管壁孔の閉そく率を求めることの可能性を示唆した.すなわち,空気透過率は透過経路の樹種による構造的相違を敏感に反映しており,組織・構造の総合的な評価指標として位置づけられることを明かにした.及水と乾燥の速さを,上記物理的指標と組織・構造とに関係づけた結果,三次元的物質移動の仕組みとその経路を構成する構造との相互関係を総合的に考察する必要性を認めた.電気伝導率を、北海道産広葉樹材20樹種とカラマツ材の構成要素率,細胞壁率,および比重との関係で検討した。その結果、(1)樹種による電気伝導率の相違に、構成要素率の影響を認めず、(2)含水率一定のとき、壁率や比重と電気伝導率との間に相関関係がない。また、電気伝導率への含水率の関与は比重と無関係で、(3)単位体積当たりの水分量が一定のとき、細胞壁量を示す指標と電気伝導率との間に極めて高い相関関係を認めた。また、(4)広葉樹材細胞壁の電気伝導率は樹種間にバラツキが見られた。そこで、カラマツ材を使って各年輪ごとに電気伝導率を求めたところ、(5)電気伝導率の樹幹内分布はおおよそ比重の分布と対応するものの、未成熟材部でのバラツキにはミクロフィブリル傾角が寄与することがわかった。以上のことから、細胞壁の質的構成を考慮する必要性を一部に認めるにしても、電気伝導率が細胞壁量を的確に示すことが明らかである。空気透過率が道管の材中体積割合と径,管孔配列,および比重との関係で検討され、各因子と真の空気透過率との間に相関関係が認められなかった。

一方、広葉樹材の模式的空気透過径路にPettyの2要素モデルを使い、1)Klinkenberg式に基づいて求めた道管半径【r_l】と実測値【r_v】を比較し、2)単位横断面積当たりの道管数と半径の実測値から道管の比透過率を算出し、比透過率の実験値とを比較した。その結果、1)の検討で20樹種が【r_l】>>【r_v】,【r_l】≒【r_v】,および【r_l】<<【r_v】の3グループに分けられた。この3グループのそれぞれが道管径のバラツキ、せん孔の構造、チロースなどによる道管閉そくなど、透過径路にかかわる構造を的確に反映していることが明らかになった。また、2)の検討で、広葉樹材の道管閉そく率が簡単に算出できることを明らかにした。次年度では上記の成果をもふまえ、通導・透過径路モデルを提示し、材質指標確立に資する。
内陸地震活動の総括的評価に関する研究

本年度は2年目であるので,主として各地域毎についての共同解析,総括的評価法の研究を進めた。各グル-プ,大学においては一次デ-タの総合処理,波形解析が進められている。国立大学観測網地震カタログの順次進められ,これに基づく内陸地震の発震機構の決定および標準方式による発震機構の表示方式の検討が行なわれた。これは将来我国における統一的な方式による発震機構の表示が各観測研究機関に採用されるきっかけとなるかも知れない。この点については全国マップグル-プと気象研究所との共同研究も行なわれた。1)北海道,東北地方北大,東北大,弘前大の共同作業により発震機構の総括的研究を行ない広域応力場と局地的応力場の差異について検討した。2)関東地域とその周辺房総沖を含む地域での太平洋,フィリピン海プレ-ト内および境界地震の発震機構の判別,比較を行った。3)中部地域地殻内地震とフィリピン海プレ-ト内の地震のかかわり合いについての研究を行った。4)近畿・中国東部・中部北西部・大阪湾地域多数の地震についての発震機構を求め応力場の情報を面的にカバ-するに足るだけの結果をえた。5)紀伊半島地域微小地震の配列の時空間フィルタ-による解析による潜在断層の検出を試みた。6)四国地域内陸地震とプレ-ト内地震のP軸がそれぞれ東西,および南北になる傾向がきわめて強いが,局所的な例外もありその検討を行った。7)中国西部,九州北部地域島原半島,雲仙岳周辺の地震活動,発震機構の詳細な研究を行った。中国西部ではフィリピン海プレ-トの折れ曲がりと地震発生機構からみた応力場の関係の研究を行った。以上地域毎の応力場の詳細な変化と広域的な応力場の比較検討が行なわれ,内陸地震活動の総括的評価の基礎固めができた。
財政困難下の米国大学における学生支援職の変化と戦略に関する理論的・実証的研究

本研究は、2000年以降とくに学費高騰が著しい米国の大学において、その影響を強く受けている学生支援に関する専門職(学生支援職)の変化と厳しい環境下を生きるための戦略を理論的・実証的に明らかにすることを目的としている。具体的には、次の3点を行うことを予定してきた。(1)米国の学費に関する国内の先行研究を概観し、近年学費高騰が著しい地域の州政府議会や大学の関連資料を探り、現状を整理する。(2)学生支援職に関する先行研究の検討を行い、理論的文献の渉猟をしたうえで、それを援用しながら戦略に関する分析を行う。(3)学生支援職に起きている経年的な変化を先行研究の結果と突き合わせながら、インタビュー調査で明らかにする。これまで(1)(2)を中心にすすめてきたものの、妊娠による体調不良・医師による安静指示があり、(3)については行えていない。また、当初は平成30年度が研究課題の最終年度であり、(3)を含めた最終的なまとめをする予定であったが、産前・産後休暇および育児休暇を取得したため、研究の進展はなかった。平成30年6月より産前・産後休暇および育児休暇を取得したため。令和元年度は調査会社等の活用も視野に入れながら、速やかに事例調査を進めることを予定している。これまでの調べでは、州財政の高等教育への支出は回復傾向を見せているものの、リーマン・ショック以前のレベルには戻っていないこと、州財政が逼迫しているところではもちろん、複数の大学で学生支援職のポストが削減・統合されていることが明らかとなった。一方で、アカデミック・アドバイジングが維持されている傾向や、学生支援への支出を増加することで学生の卒業率を上げることができているという傾向も見られた。したがって、全体的に削減傾向にあるものの、部分的には維持・補填されているところもあり、とくに教学に近い部分では維持・補填されている傾向があるのではないかということが推察された。そこで今後は高等教育への財政支出が厳しい州をいくつか取り上げ、高等教育機関への影響、とくに学生支援職についてより具体的にどのような変化があったかをインタビュー調査等から明らかにしていきたい。最終年度となる令和元年度は以下の計画を進めることを予定している。(1)これまで進めてきた内容を踏まえ、州財政の逼迫が高等教育に何をもたらしてきたのか、研究の大枠を再度整理する。(2)保留となっていた訪米調査を進め、集めた資料およびインタビュー結果から具体的な高等教育機関への影響の事例分析を行う。(3)財政的な圧力によって浮き彫りとなる高等教育機関内の状況について、教員と職員、教学と学生支援等の軸の対比から学生支援職の位置づけや戦略について、理論的見地も踏まえて考察を行う。(4)学会発表した内容や調査結果をまとめ、論文を作成する。平成28年度は主に(1)と(2)について研究を進めてきた。(1)については、日本学術振興会のJSPS海外学術動向ポータルサイトや、米国の高等教育に関する情報サイトを手がかりに、最新の情報を集め、各種研究所等の報告書を渉猟した。さらに、論文レンタルサイトを活用し、関連論文を収集し、読み進めた。また日本高等教育学会や日本教育社会学会に参加し、近い関心を持つ他の研究者と情報交換をし、近年の動向について確認をした。米国の研究者と交流をする機会ももったが、平成28年度は政権が変わったことで先行きが見えにくく、情報が得にくいときがあった。今後も随時情報収集を続けることで、動向を確認していく所存である。(2)については、社会学の理論に関する文献を読み、理論的枠組みの検討し、今後の学会発表に向けた準備を進めている。本研究では大学職員論について理論的な見地からの検討を行うことを一つの意義と捉えている。次年度の訪問調査先についても、これまで集めた資料や米国の研究者と連絡を取りながら具体的な検討を進めているところである。平成28年度は、次の2点を目標としてきた。(1)米国の州財政や大学に関する統計資料の収集・整理を行い、先行資料を渉猟する。それを基に問題意識の整理とレビュー論文の作成をする。(2)社会学の理論に関する文献を読み、理論的枠組みの検討を行う。それをふまえて、訪問調査の準備を進め、学会発表準備を行うことである。(1)については、米国の大学に関する書籍や州財政・大学システム理事会、その他米国高等教育に関する統計資料を広く収集し、2000年以降の経過について整理している。大学職員、学生支援職にかかわる専門職団が刊行している論文集や高等教育関連の学会誌の関連論文を収集し、先行研究のレビューを行っている。これらをふまえて、訪問調査地域と大学(および調査対象者)の検討を行なっているところである。(2)については、これまで集めた資料から問題意識の整理を行い、まとめているところである。

社会学関連の理論についても検討を重ね、分析枠組みの検討を行っている。当初の計画に沿って進めており、問題意識の整理のためのレビュー論文は現在作成中である。また日本高等教育学会や日本教育社会学会に参加し、近い関心を持つ他の研究者と情報交換をし、近年の動向について確認をした。米国の研究者と交流をする機会ももったが、平成28年度は政権が変わったことで先行きが見えにくく、情報が得にくいときもあった。そのため、計画以上には進まなかったが、おおむね順調に進んでいると判断した。平成29年度は現状のまとめとして、第29回アメリカ教育学会で発表を行った。発表は、米国の大学における州財政困難が州立大学にどのような影響を及ぼしているのか、なかでも学生支援部門への影響はどのようになっているか、The Chronicle of Higher EducationやInside Higher Edなどの各種高等教育関連のウェブサイト他、日本学術振興会の海外学術動向ポータルサイトに掲載された内容、また個別大学が公表している情報を収拾し、まとめることで、事例調査選定に役立てることを目的とした。結論としては、州財政の高等教育への支出は回復傾向を見せているが、リーマン・ショック以前のレベルには戻っていないこと、州財政が逼迫しているところではもちろん、そのレベルに限らず、複数の大学で学生支援のポストが削減・統合されていることが明らかとなった。州立大学に留まらず、連邦政府や州からの経常補助がないとされる私立大学においても、同様の傾向が見られた。一方で、アカデミック・アドバイジングが維持されている傾向や、学生支援への支出を増加することで学生の卒業率を上げることができているという傾向も見られた。また、とくにコミュニティ・カレッジにおいては連邦政府も学生支援に資金を拠出している例も見られた。そのため、全体的に削減傾向にはあるものの、部分的には維持・補填されているところもあり、とくに教学に近い部分では維持・補填されている傾向があるのではないかということが推察された。平成29年度は、先行研究のまとめを受け、訪米調査を行い、事例調査を進める予定としていた。しかし、妊娠による体調不良および医師による安静指示のため、訪米調査は実施できなかった。とはいえ、学会発表を行ったことで有益な助言をいただき、現状をある程度まとめることができたため、研究資料の作成を進めることはできた。本研究は、2000年以降とくに学費高騰が著しい米国の大学において、その影響を強く受けている学生支援に関する専門職(学生支援職)の変化と厳しい環境下を生きるための戦略を理論的・実証的に明らかにすることを目的としている。具体的には、次の3点を行うことを予定してきた。(1)米国の学費に関する国内の先行研究を概観し、近年学費高騰が著しい地域の州政府議会や大学の関連資料を探り、現状を整理する。(2)学生支援職に関する先行研究の検討を行い、理論的文献の渉猟をしたうえで、それを援用しながら戦略に関する分析を行う。(3)学生支援職に起きている経年的な変化を先行研究の結果と突き合わせながら、インタビュー調査で明らかにする。これまで(1)(2)を中心にすすめてきたものの、妊娠による体調不良・医師による安静指示があり、(3)については行えていない。
電源域における地震動の時空間分布特性に関する研究

本研究の目的は、大都市直下で起こるような地震を対象とし、断層近傍の地震動の時空分布がどの様な特性を有し、また、それが震源や伝播経路、地盤の不整形性や増幅特性などの当該地盤の性質の何に大きく影響されるのかを明らかにすることであった。ここでは、断層近傍特有の地盤震動について、特に衝撃的地震動の面から過去の歴史地震の記述をまず洗い出し、次いで阪神大震災の土木構造物被害を対象とした撃力による被害形態の詳細な調査、検討を行った。衝撃的地震動の観測を進めるのと並行して、この地震動をシミュレートする手法を開発し、断層近傍の地震荷重の合理的な設定法を確立するとともに、これを防災計画、防災対策のための地震動推定へ応用した。具体的には、震源パラメータおよび震源近傍における塑性域での構成関係を与えることにより、FEMを主体として解析法によって時刻歴波形をシミュレートし、衝撃的な地震動の生成の可能性について理論的な検討を行った。また、断層諸元や地表面地震記録など数多くのデータが揃っている兵庫県南部地震を対象に、神戸地域の地盤データをできる限り多く収集し、震源で生成された波動の伝播特性を詳細に追跡した。理論的考察と並行して、圧電型加速度トランスデューサ、専用アンプおよびディジタルレコーダを組み合わせて衝撃的地震動観測用地震計を構成し、現象の把握に勤めた。本研究の目的は、大都市直下で起こるような地震を対象とし、断層近傍の地震動の時空分布がどの様な特性を有し、また、それが震源や伝播経路、地盤の不整形性や増幅特性などの当該地盤の性質の何に大きく影響されるのかを明らかにすることである。ここでは、断層近傍特有の地盤震動について、特に衝撃的地震動の面から過去の歴史地震の記述をまず洗い出し、ついで阪神大震災の土木構造物被害を対象とした撃力による被害形態の詳細な調査、検討を行った。平成9年度に行なった研究実績の概要は以下の通りである。(1)断層モデルに基づく地震動のシミュレーション震源パラメータおよび震源近傍における塑性域での構成関係を与えることにより、FEMを主体として解析法によって時刻歴波形をシミュレートし、衝撃的な地震動の生成の可能性について理論的な検討を行った。(2)地盤構造モデルの構築と増幅度の決定断層諸元や地表面地震記録など数多くのデータが揃っている兵庫県南部地震を対象に、神戸地域の地盤データをできる限り多く収集し、これもとに不整形性を取り入れた地盤モデルを作成した。これにより、震源で生成された波動の伝播特性を詳細に追跡した。(3)地震計の構成と観測(1),(2)の理論的考察と平行して、圧電型加速度トランスデューサ、専用アンプおよびディジタルレコーダを組み合わせて衝撃的地震動観測用地震計を構成した。そして、特に内陸型の地震に的を絞り、地震が発生しやすい茨城県笠間市の岩盤において観測を始めた。本研究の目的は、大都市直下で起こるような地震を対象とし、断層近傍の地震動の時空分布がどの様な特性を有し、また、それが構造物の応答にどのように影響するのかを明らかにすることである。ここでは、まず断層近傍特有の地震動シミュレーションを行ない、断層のパラメータが表層の地震動に及ぼす影響について検討した。FEM断層モデルを用いて地震動の破壊力学的再現を行ない、断層破壊過程と震源近傍における強震動特性の関係を調べた。この手法を用いれば、複雑な震源過程を破壊の伝播、すべり時間関数、食い違い量などを仮定せずに断層面上での応力降下の特性を与えるのみでうまく再現できることになる。

最大ぜん断強度に達するまでのすべり量は地震動成分に大きな影響を及ぼさないこと、断層の最終的な食い違い量は、応力降下を規定する各種パラメータの内、応力降下量によってほぼ決まるが、地震波の振幅や周期は臨界変位量と破損応力降下量の影響を強く受けて変動すること、臨界変位量が小さければ、時間幅が非常に短く、しかも大振幅のパルス波が発生する可能性があること、表層のS波速度が基盤のS波速度と破壊伝播速度に比して極めて小さい場合、断層各部からの地震波の干渉が複雑になり、長周期パルスが発生し易いこと、などがわかった。さらに、特に衝撃的地震動の面から過去の歴史地震の記述をまず洗い出し、次いで阪神大震災の土木構造物被害を対象とした撃力による被害形態の詳細な調査、検討を行った。この結果、ごく短周期の衝撃的な地震動が存在する可能性を完全に否定できないこと、既存の地震計が対象としない数十Hz以上の高周波成分が入射された場合、地震記録上にはその名残は存在するものの、その振幅レベルはかなり小さくなるため、他の記録の中に埋もれてしまうこと、などがわかった。
大脳皮質拡延性抑制動物モデルを用いた、片頭痛随伴症状の悪心嘔吐発生機序の解明

片頭痛は反復性の激烈な頭痛発作を主症状とするだけでなく、光過敏や音過敏、アロディニアといった感覚症状や悪心嘔吐などの自律神経症状を特徴的な随伴症状とする複雑な疾患である。これら随伴症状のうち悪心嘔吐は片頭痛の急性期に発生し、その症状は強烈であり、片頭痛患者のQOLはさらに阻害される。片頭痛の発症メカニズムそのものが未だ十分確立されていないが、三叉神経血管系及び大脳皮質拡延性抑制(Cortical Spreading Depression, CSD)との関与が最も有力だといわれていることより、随伴症状の発生にもCSDが関わっている可能性が推測される。そこで、本研究では、片頭痛の特徴的な随伴症状の一つである悪心嘔吐に焦点をあて、片頭痛発症時における悪心嘔吐発生メカニズムについて、CSD動物モデルを用いて明らかにすることを目的とした。今年度は、CSD誘発2時間後に還流固定し、取り出したラットの脳切片における神経細胞活性化の指標であるc-Fosタンパク発現を痛覚伝導路の一次中継核である三叉神経脊髄路核尾側亜核および上部頚髄と、悪心嘔吐発生メカニズムに関わる延髄最後野および孤束核において免疫組織学的手法を用いて検討した。その結果、コントロール群と比較して、CSD誘発群では三叉神経脊髄路核尾側亜核および上部頚髄、延髄最後野および孤束核におけるc-Fos発現が有意に増加していた。これにより、CSDは痛覚伝導路だけでなく悪心嘔吐中枢への伝達経路も活性化させることが示唆された。最適な抗体の選択、および免疫染色の条件確立に時間がかかったため。平成31年度は、CSDを介した悪心嘔吐を誘発する化学的入力、神経性入力の検討、行動学的検討を行う予定である。(理由)実験の進捗状況が遅れているため、使用する動物数や薬品類、設備備品類が少なかったため。(使用計画)実験動物、物品購入に使用する予定である。