hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生態系および蛋白質モデルにおける進化の力学と論理

1.大規模生態系モデルの絶滅と種分化のダイナミクスレプリケーター方程式系に絶滅の効果を導入することにより、種の多様性を力学変数として扱う一般的モデルを構築した。この系のふるまいは元の系とは大きく異なり、初期状態で多様度が高いと大絶滅を引き起こす。また、さらに侵入・変異の効果をとりいれた系を調べ、以下の結論を得た。(1)自然淘汰圧が強いほど、種間相互作用は共生的となる(2)中立的な変異を導入すると複雑な生態系が出現する(3)そのような生態系は侵入に対して強い抵抗性をもつ(4)共生的な変異体グループが高い適応度を持つことで、変異が固定される(5)その結果、階層的な分類構造が出現する(6)個体数の相対的分布は自然界で典型的に見られるものを再現する2.大自由度生態系モデルの力学系としての構造優占種が自発的に交替する現象に関係する動力学的構造を解析し、この構造が生態系に限らず様々な対称性を持つ系の時間発展に関係するものであることを示した。また、競争的な相互作用が支配的な系において、多様性が維持される新たな機構を提案した。3.蛋白の進化における非天然相互作用の役割βラクトグロブリンはβシート主体の蛋白にもかかわらず、折れたたみの中間状態で非天然的なαヘリックスが蓄積することが知られている。我々が問題としたのは、そのような非天然的中間状態がなぜ進化の過程でも排除されることなく今も残っているかである。格子モデルを用いて自由エネルギー景観を調べたところ、その構造は"funnel構造"とはほど遠く、中間状態が"on-pathway"であることがわかった。この結果より、中間状態が折れたたみ過程で積極的な役割を担っていることが示唆され、そのために進化の過程で保存されてきたと考えられる。1.生態系の進化(1)進化のプロセスには自然選択と種の多様性の維持という相反する要素が欠かせない。ところが、進化の舞台となる生態系の時間発展を力学系とみなしてその性質を調べてみると、多様性が維持される条件は意外に厳しく、単純な生態系モデルを用いた数値実験によれば、種間の相互作用が完全に無相関の場合、最終的に共存できるのは一般的に高々数種程度となることが観察される。そこで本年度は、適当な相関を持った種間相互作用を導入して数値実験を行なうことにより、種間相互作用の持つ相関が多様性の維持にどのように影響するかを調べ、新たな結果を得た。(2)生態系外部からの侵入と中立的突然変異の効果をとりいれた大規模レプリケーター方程式の数値計算を行ない、それらの効果によって引き起こされる大絶滅と生態系の進化のメカニズムを調べた。2.タンパク質の進化折り畳みの過程で非天然的な中間状態をとる一連のタンパクに着目し、格子モデルを使った研究を行なった。一見不合理に見える非天然的な中間状態も、進化の過程で生み出されたタンパクのものである以上、なんらかの役割があると考えられる。自由エネルギー景観を数値的に調べることにより、ある種の天然構造については、いったん非天然的な中間状態を作るほうが、その構造に特異的な構造エントロピーの効果を避けられ、折り畳み過程で誤りが起きにくいという可能性を指摘した。それをもとに、むしろ中間状態を積極的に構成するようにタンパクが進化してきたというシナリオを提案した。1.蛋白質の進化における非天然的相互作用の役割β-lactoglobulinの異常な折れたたみ過程に注目し、格子模型を用いて自由エネルギー構造を調べた。

特に、郷モデルに対して非天然的なhelixを作りやすい相互作用を人為的に導入した場合に、非天然的相互作用が遷移状態を変化させ、天然状態を探索しやすくなる場合があることを示した。計算結果は最近の実験ともよく一致する。この結果より、非天然的相互作用は進化の過程でむしろ積極的に生じたものである可能性が導かれる。2.大規模生態系モデルの進化シミュレーションレプリケータ方程式系に絶滅の効果を組み込むことにより、種数が変動いうる一般的なモデルを構築し、シミュレーションを行なった。非常に大きな種数を持つ初期状態からは系のパラメータに関らず大絶滅が起こり、絶滅後に残る小数種系の頻度が特徴的な分布になることが明らかになった。大きなランダム種間相互作用をもつ系の起源として「生態系融合仮説」を提唱した。また、モデルに中立的種分化のメカニズムを組み込むと、巨大で安定な生態系が生み出されることを示した。これは大規模で複雑な種間相互作用を持つ系は安定に存在しえないという「生態系のパラドックス」に対する反例である。3.生態系モデルの動力学的構造大自由度生態系モデルについて、動力学な構造の解析を行なった。モデル方程式において優占種が自発的に交替する現象に関係する動力学的構造についての解析から、この構造が生態系に限らず様々な対称性を持つ系の時間発展に関係するものであるということを示した。また、競争的な相互作用が支配的な系においては、これまで提案されていたものと大きく異なる仕組みにより多様性が維持される可能性を指摘した。
^<57>Feメスバウアー分光法による遠洋深海性層状チャートの堆積環境の推定

美濃帯中央部、犬山地域に産する遠洋深海性層状チャートを、各層の色調の違いに着目して色ごとに分けて採取し、試料中に含まれる鉄の状態分析を^<57>Feメスバウアー分光法により行った。そして、チャート層の呈する色調と含有される鉄化学種との関連性およびP/T境界直後の遠洋深海の酸化還元環境について考察した。チャート試料中には、赤鉄鉱、黄鉄鉱、針鉄鉱と同定される3種の含鉄鉱物の他に、高スピン3価の鉄及び高スピン2価の鉄が確認された。赤褐色・暗赤色の試料中に赤鉄鉱が含まれる一方で、灰・黒色の試料には赤鉄鉱は含まれず、黄鉄鉱が見られた。全試料を通じて黄鉄鉱と赤鉄鉱が共存する試料は皆無であった。また黄色の試料中には赤鉄鉱の他に針鉄鉱が確認された。このことから、チャートの色調は含有する鉄化学種の違いを反映していることが明らかとなった。次に全鉄量に占める2価の鉄の割合に注目すると、赤色系(赤褐・暗赤)及び黄色の試料では2価の鉄は35%以下であるのに対し、暗色系(灰緑・灰・黒)の試料では65%を越えていた。このような鉄の酸化状態の違う試料が層状に産することは、チャート堆積後の変質によっては説明できず、堆積当時(あるいは直後の続成作用時)の酸化還元環境を反映しているものと考えられる。すなわち、赤色系のチャートは酸化的環境で、暗色系のチャートは還元的環境で堆積したものと推定される。犬山地域のチャート層の色調は大局的には暗色から赤色へと層序学的に変化しているので、P/T境界直後の遠洋深海底は、還元的環境から酸化的環境に変化していったと推定される。また、以上の結果を踏まえて、メスバウアー分光法をもっと古い時代のチャート試料に適用することを試みた。すなわち、ピルバラ地塊のノースポール地域に産する太古代層状チャート中の鉄の状態分析を行った。その結果については現在解析中である。
カルテ開示の目的にかなう看護記録モデルの開発

看護記録は、保健師助産師看護師法の規定や概念がない。診療報酬の算定要件として看護計画と経過記録が求められ、施設毎に記載内容と様式を決め標準化がなされていない。診療記録開示において看護記録は診療記録に含まれ、また、個人情報として位置づけられた。このような中で、診療記録開示の目的にかなう標準化された看護記録が求められている。本研究では、診療記録開示の目的を踏まえ、アメリカ、イギリスの看護記録の実際と記録指針から、カルテ開示の目的にかなう看護記録モデルの本質を検討し、また、74病院の看護記録の分析と109名の看護記録記載を指導する看護師の指摘から、現状の看護記録をめぐる課題を明らかにした。これらの結果を踏まえて、厚生労働省、関連団体である日本看護協会、日本医療機能評価機構の指針や保健師助産師看護師法、医療法等の法的な記述から看護記録の概念を抽出し、概念モデルを作成した。概念は、看護記録記載の目的と内容を示し、看護記録は、看護者としての倫理・業務上の責務の遂行、質を証明するものと位置づけた。さらに電子カルテ時代、患者を中心に、医療チームメンバーが共同で記載できる標準化された記録として、日本において一般化可能な記録枠組みを選択し、関連団体の指針を活かした構成要素およびその概念から看護記録モデルおよび記載基準を作成した。この基準は全国52の社会保険病院の看護記録記載基準に活かした。基準だけでは、記載内容の標準化は困難である現状から、基準に基づく具体的な記載例を含む看護記録モデルを提示した。このモデルは診療記録開示の目的にかなうしかも記録時間の削減に貢献できる内容をめざした。本研究の目的は、診療情報の提供ならびにその一環として診療記録の開示の目的にかなう看護記録のモデルを開発することである。平成10年度は看護記録モデル開発に必要な基礎資料の収集とその分析を行った。すでに診療情報の開示がなされているアメリカ、イギリス、フランス、ドイツなどでは法律によって情報を知る権利が保証されている。その情報として「健康状態、治療方法とその意義、治療経過、危険度・安全度の可能性に関する情報(ドイツ)」というようにその内容を明示している国と、診療記録そのものにアクセスする権利を保証している国(イギリス、アメリカ)がある。日本は後者の方法によって診療記録開示を推進しようとしている。このことから、アメリカ看護婦協会のStandards of Clinical Nursing Practice(1991年)ならびにイギリス看護協会のStandards for Records and Record Keeping(1993年)が、具体的な看護記録モデル開発に有用であることが明らかになった。また、日本全国137施設から、記載された看護記録を収集した。その病院は特定機能病院から小規模病院まで多様であった。内容分析の結果(1)入院時に患者・家族から得た情報(2)患者の問題(看護婦が解決しなければならないと同定した患者が持つ問題)(3)問題解決のための看護計画(4)入院中の患者の日々の経過あるいは時間軸を中心とした状態と行われた治療・処置に関する記録に大きく分類された。しかし、その名称および構成要素はまさに多様で、名称は類似しているものの一つとして同じものは無い。現状は、患者のための記録というよりは看護婦・士あるいは医療従事者のための記録であり自己決定に基づく医療を推進する上で現状の看護記録は大きな課題を抱え、記載内容とその質に関しても基準を設定する必要性が明らかになった。看護記録モデルとして看護における情報提供・看護記録開示の意義と目的、看護実践における責務、看護記録の概念、目的、記録の重要性、記録のスタンダード:欠くことが出来ない要素、記録と看護倫理からなるモデル開発が示唆された。本研究の目的は診療情報の積極的提供とその一環としての診療記録開示の目的にかなう看護記録モデルを開発することである。患者は看護記録という限定された開示への期待ではなく、病気や治療に関する情報を求め、積極的情報提供への期待VS慎重な対応、また、看護・看護記録に対する認識が薄い事実が明らかになった。

有識者は、詳細な経過記録、論理的な思考過程も含めた記録、患者を中心とした統合診療記録と立場によって異なっていた。看護職者は現状の記録の課題を数多く指摘し、ICの目的にかなう記録という認識より開示に耐える看護記録ガイドラインを求めていた。また、日本看護協会の看護業務基準(1995)に関する看護職者の認識は欠如し、この基準と記録との統合が課題となった。モデルの基本は(1)記録構成要素の標準化(2)看護実践の質向上に貢献(3)国民/患者のニーズに対応(4)IC/患者の自己決定に貢献(5)患者の権利・倫理規範に基づく実践および開示の認識を促すものとする。モデル案はこれらの基本を踏まえ、「看護記録とは、系統的アプローチに基づく個別的な看護実践の一連の記録である。この記録は看護職者の思考と行為を示すものでもある」と定義し、看護職の責務を明確に位置づけ、看護実践の行動指針および実践評価の枠組を基盤に、さらに新看護/医療監視等の要件をもみたすものとする。モデルの構成要素は、記録のポリシー、情報提供・開示の意義/目的、看護実践における責務、倫理、看護記録の概念、標準的な記録の構成要素とその内容からなる試案を作成した。この試案は(1)健康状態や生活環境の査定(基礎情報)(2)ケアの計画(患者の問題を含む)(3)経過記録(実行と評価の記録、医療行為(保助看法第37条)とその結果・反応の記載を含める)を基本とした。この試案に基づく分析結果、系統的アプローチとしての記載内容の質とその一貫性、妥当性に多くの問題が明確になった。また、事例分析の必要性、プライバシー保護の問題、ICに関する患者の行動変容・教育システムの開発なども課題となった。
明末清初における異姓書坊間の広域的連携の研究――覆刻・翻刻を手掛かりに――

江戸時代の日本で互いに血縁関係の無い書坊間で地域を超えた提携が当たり前に行われていたことは周知の事実であるが、近代以前の中国におけるそうした事例は従来あまり知られてはいなかった。しかし、本研究を通して、明末清初にそのような事例が存在することを明らかにすることが出来た。例えば、金陵(現在の江蘇省南京市)の唐氏や周氏の書坊と、建陽(同じく福建省建陽区)の余氏の書坊とは、相互に重刊の権利を認め合う提携関係にあったと認められる。本研究は明末清初の商業出版の2大中心地であった金陵と建陽で同じコンテンツが出版された事例をなるべく多く収集して分析することと、両地の大手書坊の活動時期や歴代主人についての調査を進めることを通じて、明末清初の時期に異なる地域の異姓書坊間に一定の提携関係があったことを明らかにした上で、その実態を把握することを目指すものである。当該年度においては、その第一歩として、先行研究では殆ど認識されていなかった明末における異なる地域の異姓書坊間の提携関係が確かに存在していたことを、査読付学会誌『東方学』第131輯に掲載された単著拙稿「明末の商業出版における異姓書坊間の広域的連携の存在について」において論証した。また、建陽の大手書坊である余氏の刻書活動の実態について、本研究課題の開始前に執筆・校正を終えていた論文の続編にあたる単著拙稿「自新斎系統についてー建陽余氏刻書活動研究(2)ー」を査読無の学内学会誌『山梨大学国語・国文と国語教育』第21号に発表し、研究代表者が萃慶堂系統・双峰堂系統・永慶堂系統・自新齋系統の四つに分類している明末清初の余氏の書坊の活動状況の解明を進めた。また、当該年度内には成果の発表にまでは至らなかったが、国内では国立公文書館内閣文庫・宮内庁書陵部・国文学研究資料館・都立中央図書館・東洋文庫・茨城大学図書館など、海外では台湾国家図書館・台湾大学図書館への出張調査を行って、金陵の唐氏・周氏および建陽の余氏の刊本を中心に、それらの活動状況を把握する上で有用な資料や、相互に覆刻・翻刻を行っている事例、および近い時期の他の書坊における覆刻・翻刻の事例を多数調べ上げて、必要に応じて複写物を入手した。今後それらを整理検討することによって、異なる地域の異姓書坊間の関係がより一層明らかになると見込まれる。まず、成果の発表の面においては、研究実施計画に記した通り、通説に反して明末清初には異姓書坊間の広域的連携が存在したことを唐氏や周氏が刊行した書物の多くが建陽の余氏によって覆刻・翻刻されている事例を通して論証する論文を査読付学会誌に投稿し、年度内に公刊することが出来たので、これに関しては全く計画通り順調に進展した。また、もう一つ研究計画書に記した、建陽の余氏の書坊の活動状況や歴代主人について考察する論文も、本研究課題の開始以前に執筆・校正を終えていた論文の続編として査読無しの学内学会誌で公表した。それらの論文において四系統に分類した余氏の書坊のうち、まだ二つの系統については詳細な考察を公表出来ていないので、その点に関してはまだ課題が残っているが、それについても既に一定の見通しは得られているので、おおむね順調に進展していると言える。また、年度内に成果を発表するには至らない資料の収集の面においては、国内では国立公文書館内閣文庫・宮内庁書陵部・国文学研究資料館・都立中央図書館・東洋文庫・茨城大学図書館などへの出張調査、海外では計画していた台湾台北市の台湾国家図書館・台湾大学図書館などへの出張調査を実施し、それぞれの所蔵する関連漢籍資料を閲覧調査した上で、必要に応じて複写物を入手した。主目的とした金陵の唐氏・周氏および建陽の余氏の刊行した書物およびその覆刻・翻刻本(あるいはその底本)のほか、杭州の容与堂をはじめとする書坊が明末に刊行した「李卓吾先生批評」を銘打つ複数の戯曲刊本について多くの資料を収集し、それらにも覆刻の事例が多々認められることが確認出来たので、この面では当初の計画を上回る知見が得られている。当該年度においては、瀧本弘之編『中国古典文学挿画集成(十)・小説集〔四〕』(遊子館、2017年1月)の解題として、「唐貞予刊本『漢壽亭侯誌』及びその巻頭挿画について」と「『大宋中興演義』と『皇明英烈伝』の王少淮双面連式挿画本をめぐって」の2本の論文を公刊した。前者においては金陵の唐氏世徳堂の第二世代の主人にあたる唐貞予が、先代から提携関係を持っていた周曰校万巻楼仁寿堂の刊行した『三国演義』版本の挿画の構図を踏襲していることを指摘し、かつ両者の図の相違点に着目して、唐貞予刊本の挿画は小説のみならず戯曲の影響も強く受けて作られていたことを明らかにした。

後者においては、周曰校万巻楼仁寿堂が万暦二十年前後に刊行したと推定される、王少淮を画工とする双面連式挿画を持つ二種の講史小説について、版本系統を整理した上で、どちらにも建陽余氏三台舘による覆刻本が存在することを明らかにし、前年度までにも指摘してきた金陵の唐氏・周氏の書坊と建陽の余氏の書坊の間の提携の実態の把握を一層進めることが出来た。このほか、金陵・建陽以外の地域における翻刻・覆刻や版木の継承についても調査を進め、万暦30年代後半に杭州の容与堂という書坊が刊行した書物の覆刻本の様相や、徳山毛利家旧蔵「傳奇四十種」所収『楊東來先生批評西游記』(宮内庁書陵部蔵)の書名が現状のように改刻される前にどのようなものであったのかについて検討を進めてそれぞれ口頭発表を行い、後者については査読誌への論文掲載が内定している。江戸時代の日本で互いに血縁関係の無い書坊間で地域を超えた提携が当たり前に行われていたことは周知の事実であるが、近代以前の中国におけるそうした事例は従来あまり知られてはいなかった。しかし、本研究を通して、明末清初にそのような事例が存在することを明らかにすることが出来た。例えば、金陵(現在の江蘇省南京市)の唐氏や周氏の書坊と、建陽(同じく福建省建陽区)の余氏の書坊とは、相互に重刊の権利を認め合う提携関係にあったと認められる。今後は当該年度の資料収集の成果を活かして、まずは杭州の容与堂を中心とした書坊の手で明末に多数刊行されていた「李卓吾先生批評」を銘打つ戯曲刊本の覆刻の実態についての論考をまとめる。また、研究代表者がこれまでの成果の中で四系統に分類している余氏の書坊のうち、まだ歴代主人やその活動状況に関しての詳細な考察を公表していない双峰堂系と永慶堂系についても、論文をまとめて公表の目途を立てたい。更に、これまでは金陵の唐氏・周氏および建陽の余氏を主たる調査対象として、両者が相互に相手方が地元で刊行した刊本を自らの活動地域で覆刻・翻刻している事例が多々認められることを解明して、活動地域を異にし、同族というわけでもない両者の間に提携関係を認めるべきことを指摘したが、今後はそれらに加えて、建陽の余氏との提携が認められる建陽の楊氏や劉氏の書坊、および金陵の唐氏と関係があった可能性がある建陽の熊氏の書坊に関しても、唐氏・周氏・余氏についてと同様の検討を行いたい。具体的には、当該年度に唐氏・周氏・余氏について行ったように、日本・中国・台湾などの公的機関を中心に出張調査を実施して関連資料を収集した上で、それぞれの活動実態や歴代の主人についての解明を進めつつ、これらの書坊が他の書坊による刊本を覆刻や翻刻している事例がどの程度認められるのかについて考察を深める。その作業によって、単に異なる地域の異姓書坊間に提携関係が存在したということだけではなく、そのような提携が珍しいものだったのか、それとも一般的なことだったのかという問題や、互いに連携を持っていた金陵や建陽の大手書坊が、明末に商業出版が盛んになる蘇州や杭州の書坊とはどのような関係にあったのかなどといった問題について、解明を進めることが見込まれる。28年度が最終年度であるため、記入しない。中国文学、書誌学28年度が最終年度であるため、記入しない。
種々の論理ネットワークのエネルギー関数とその動作解析

1.二値の論理回路網の非同期動作に対するエネルギー関数が存在するための必要十分条件は、論理回路網を高次の神経回路網として表現したとき、対称な重みを持つか、あるいは、そのような対称な回路網から簡単な関係によって導かれることであることを示した。2.多値論理回路網モデルに関するエネルギー関数の存在について検討した。状態の変化が段階的で隣接する状態にのみ遷移できるとした時、状態関数が多重線形であれば、非同期動作のもとでエネルギー関数が存在することを示した。3.多重線形の状態関数の次数が2でその重みが対称であるとき、同期動作の下で回路網の全域状態遷移の周期長は高々2であることを示した。4.大域的状態遷移の構造を解析するための基本的枠組みを整備した。まず二値の論理回路網の非同期動作を考え、二つの回路網の非同期動作に関して、準同型関数を定義する。回路網MがNに準同型でNにエネルギー関数が存在すると、Mにも同じエネルギー関数が存在する。5.同型な論理回路網についてその同型関係を与える写像が距離を保つ時、そのような写像の特徴付けを与えた。6.時間を逆転して状態遷移が進行する逆論理回路網について解析を行った。まず素分解(Prime Decomposition)と呼ぶ論理関数の新しい展開型について明らかにした。7.素分解を使って、論理関数のある変数に対する準逆関数を定義する。非同期動作を考える限りこのような逆論理回路網が存在することは容易に解る。論理回路網を構成する論理関数を各々対応する準逆関数に置き換えれば逆論理回路網が得られることを示した。元の論理回路網とその逆の論理回路網は周期構造が相対的に対応するので一方にエネルギー関数があれば他方にもあることになる。種々の論理ネットワークのエネルギー関数を特徴付けることが本研究の目的である。1)二値の論理回路網の非同期動作に対するエネルギー関数の存在条件やその特徴付けについては、かなり明確になってきた。その結論は、エネルギー関数が存在するための必要十分条件は、論理回路網を高次の神経回路網として表現したとき、対称な重みを持つか、あるいは、そのような対称な回路網から簡単な関係によって導かれることである。2)次いで、多値論理回路網モデルに関するエネルギー関数の存在について検討した。ここでは最初から一般的モデルを想定するのではなく、状態の変化は段階的で隣接する状態にのみ遷移できるとした。これは従来の神経回路網モデルの拡張にもなっている。即ち、各素子の次の状態を定めるには、まず、各素子に付随した状態関数により関数値を求め、その符号によって、高々1の状態変化を定める。我々はまず、多値状態関数がある標準的な多項式で表現されることを示し、その微分を定義した。この状態関数が多重線形であれば、非同期動作のもとでエネルギー関数が存在することがわかった。さらに多重線形の状態関数の次数の2でその重みが対称であるとき、同期動作の下で回路網の全域状態遷移の周期長は高々2であることも示した。これもある種のエネルギー関数の存在によるものである。このネットワークはInfluence systemと呼ばれ、集団の意見分布形成の簡単なモデルと考えられる。種々の論理ネットワークのエネルギー関数を特徴付け、さらにネットワークの動作解析を行うことが本研究の目的である。二値の論理回路網のエネルギー関数の存在条件等に関しては、かなり知見が集積されてきたので、本年度は大域的状態遷移の構造を解析するための基本的枠組みを整備した。まず二値の論理回路網の非同期動作を考え、二つの回路網の非同期動作に関して、準同型関係を定義する。これは全域的状態遷移図を有向グラフと考えた時の遷移枝の集合の包含関係に対応している。これによって、論理回路網の動作の周期構造を把握することができる。ここでは、主として回路網の素子数が同じ場合について考える。

特に、極端な場合として、エネルギー関数が存在する場合と、全状態を巡る最長のパスが存在する場合を取り出すことができる。前者は周期長が1の回路網に対応し次の基本的性質が得られる。即ち、回路網MがNに準同型でNにエネルギー関数が存在すると、Mにも同じエネルギー関数が存在する。後者はGray符号(即ち、{{0,1}^nの円順列で隣り合う記号列のハミング距離が1となるもの)と関連している。さらに、同型な論理回路網についてその同型関係を与える写像が距離を保つ時、そのような写像の特徴付けを与えた。まず論理回路網が同型となる対応を与える二種類の基本的写像を考える。それは変数の否定および変数の組の互換である。これらはいずれも距離を保つ写像である。逆に任意の1対1の距離を保つ写像はこれら二種類の写像の組み合わせによって表現することができる。この結果から、任意の長さのGray符号列を求めることができる。我々は論理回路網の非同期的動作を主として考えて来ているが、それは全体としてその大域的状態遷移図で表現される。その中でも特にネットワークにエネルギー関数が対応する場合を特徴付け、その動作解析を行う事が本研究の目的である。そのため、グラフとしての状態遷移図の特徴を捉え、遷移図間の関係を準同型関係として表現してきた。本年度は特に時間を逆転して状態遷移が進行する逆論理回路網について解析を行った。その為の手段として、またそれ自体の興味もあって、まず論理関数の新しい展開型について明らかにした。すなわち、論理関数の展開型として一般的なシャノン展開に対して、素分解(Prime Decomposition)と呼ぶ、係数の論理関数が相互に直交する展開を導入しその性質を調べた。これらの係数はシャノン展開の係数から簡単に導く事ができる。この表現型の方が準同型関係をより直接的に捉えることができると考えられる。さらにこの素分解を使って、論理関数のある変数に対する準逆関数を定義する。元の論理関数と準逆関数の次数は同じであることを示すことができる。与えられた論理回路網に対し、その大域的状態遷移図の矢印をすべて逆にしたグラフを状態遷移図とする論理回路網を逆論理回路網と呼ぶ。非同期動作を考える限りこのような逆論理回路網が存在することは容易に解る。具体的に論理回路網を構成する論理関数を各々対応する準逆関数に置き換えればよいことを示した。元の論理回路網とその逆の論理回路網は周期構造が相対的に対応するので一方にエネルギー関数があれば他方にもあることになる。
ECEイメージングを用いたトーラスプラズマ表面のMHD不安定性の研究

核融合炉心プラズマ研究の物理的課題は、電磁流体力学的(MHD)不安定性と拡散の機構解明である。電子サイクロトロン放射(ECE)は強度が電子温度に、周波数が磁場に比例することから、局所的電子温度の連続測定が可能であるので、これらの研究の有効な武器となりうる。本研究は、バル-ニングモード等の局所的MHD不安定性と、異常拡散の機構解明のための乱流の微小構造の観測を目指した、ECEイメージング計測技術の開発である。本研究では、はじめに従来の断面イメージングの方法でトカマクプラズマの部分的鋸歯状崩壊の解明に成功した。次に、表面イメージングの開発に取り組み、4×4のGaAsショットキーバリヤダイオード付きボ-タイアンテナアレイを開発した。表面イメージングは全く新しい計測法であるので、全て自ら開発していかなければならない。本補助金の消耗品費で、新たに複眼レンズ式集光系を開発し、設備備品費で、参照光用高出力ミリ波発振器、ECEイメージングカメラフレームを購入した。前方軸上光式参照光ミキサを試験したが、感度が不十分であった。そこで新たにバックライト方式参照光ミキサを開発した。ここで開発したECEイメージングカメラをCHSトーラスプラズマ装置に取り付け、現在プラズマ実験をしている。
心臓磁界を用いた心筋虚血の早期診断

電流と磁界との間には、密接な関係があるが、心磁図法は心起電力により作られる磁界を記録する方法であるが、電気と磁気は異なる物理的特性を有するため、心磁図法では心電図法で把握し難い心起電力情報を把握し得る可能性がある。磁界勾配から心起電力を推定できるcurrent density map法を用いて、心起電力を表示して臨床的有用性を詳細に検討した報告はみられない。今回の研究では、以下の2つについて検討を行った。1)陳旧性心筋梗塞症における心室再分極相における心筋虚血ベクトルの検出、2)健常50例(健常群)、左室負荷疾患40例(LVO群)、右室負荷疾患15例(RVO群)、陳旧性下壁心筋梗塞症10例(OMI群)、糖尿病30例(DM群)を対象として、current density map法を用いて、心電図法で検出不可能な心起電力を捉えることが可能かどうか検討した。その結果、心磁図の測定により、current density mapを検討することにより、梗塞例では心電図に異常を認めない例においても複数の電流が存在し、心筋虚血の残存を明らかにすることが可能であり、また、心筋梗塞例以外の症例でも、電位変化の検出法である心電図法では捉えられない心起電力を、磁界計測では位置分解能に優れているため早期から検出できる可能性が示唆された。以上のとおり、心電図法で検出されない心臓ベクトルを心磁図法のみに検出でき、心磁図法の臨床的有用性が示唆された。今回、陳旧性心筋梗塞症における心室再分極相における心筋虚血ベクトルの検出に際して、心磁図法の有用性について検討した。陳旧性心筋梗塞症(梗塞群;前壁梗塞15例および下壁梗塞10例)および健常例50例(健常群)について、心磁図を記録した。心磁図は、隣接する2点の磁界勾配から各誘導点の電流ベクトルを求めた。II誘導T波頂点の時相において、前胸部の電流分布のスプライン補間を行い、current density mapを作成して、心起電力について検討した。正常群における電位図、磁界図およびcurrent density mapの検討では、心室再分極相においては、1つの電流dipoleを認めるのみであった。正常例では、全例についてcurrent densityは1個のみ認め、複数個みられた症例はなかった。一方、梗塞群の心室再分極相における電位図では、正常と同じ左下方に向かう1個の電流dipoleしか認めなかったが、磁界図およびcurrent density mapでは、2つの電流dipoleを認めた。梗塞群では心電図で異常を捉えられない電流dipoleを心磁図法のみで9例(36.0%)捉えられた。心筋梗塞症の再分極波は、時間の経過とともに正常化することが、しばしばみられる。今回の検討では、心磁図の測定により、current density mapを検討することにより、梗塞例では、心電図に異常を認めない例においても、複数の電流が存在し、心筋虚血の残存を明らかにすることが可能と思われた。以上のとおり、心電図法で検出されない虚血ベクトルを心磁図法のみに検出でき、心磁図法の臨床的有用性が示唆された。本研究では、健常50例(健常群)、左室負荷疾患40例(LVO群)、右室負荷疾患15例(RVO群)、陳旧性下壁心筋梗塞症10例(OMI群)、糖尿病30例(DM群)を対象として、current density map法を用いて、心電図法で検出不可能な心起電力を捉えることが可能かどうか検討した。

前胸部誘導心電図および心臓磁界計測より心室脱分極相および心室再分極相におけるisopotential mapおよびcurrent density mapを作成して、心起電力について比較検討した。以上より、電位変化の検出法である心電図法では捉えられない心起電力を、磁界計測では位置分解能に優れているため早期から検出できる可能性が示唆された
マウス初期胚におけるJaK2の発現と機能について

細胞増殖や分化のシグナル伝達において、チロシンリン酸化酵素は重要な役割を果たしている。マウス初期胚では、これまで発生の調節に関与するいくつかの成長因子が報告されている(Insulin、IGF-I、EGF、TGF-αなど)。これらの受容体はチロシンリン酸化酵素活性をもち、初期胚のシグナル伝達に関与していると思われるが、その機能は4細胞期以降において明らかにされているだけであり、それ以前の時期、受精後から4細胞期までの発生を調節するチロシンリン酸化酵素についての知見は得られていない。したがって、4細胞期以前の発生を調節するシグナル伝達は成長因子の受容体以外のチロシンリン酸化酵素を介する可能性も考えられる。そこで、受精から4細胞期の発生を調節するチロシンリン酸化酵素を同定し、その機能を明らかにすることにより、マウス初期胚の発生制御機構を解明することを目的として本研究を行った。これまでの実験から、マウス初期胚においてチロシンリン酸化酵素Jak2が発現しており、本来シグナルを伝達するために細胞膜近傍に存在しているJak2が核および染色体に局在するという新規の知見を得たことから、この移行のメカニズムおよび核内での機能を明らかにするための実験を試みた。はじめに、染色体への移行のメカニズムを明らかにするために、2細胞期前期におけるJak2の核内での一様な局在に注目した。一般的に2細胞期前期の核内では精子由来、卵子由来の染色体は別々に分かれて局在している。しかしながら、1細胞期におけるJak2の局在は雌性前核に特異的であることから、精子由来の染色体に移行していることが考えられる。そこで、Jak2が精子由来の染色体に移行する時期を調べた結果、分裂期の中期から後期にかけて移行することが明らかとなった。この時期にはクロマチン構造に大きな変化が起きることが知られていることから、クロマチン構造によりJak2の移行が制御されていることが示唆された。このことは雄性前核やNIH3T3細胞の核を未受精卵に移植した細胞では、Jak2は染色体に蓄積しないことからも確かめられ、Jak2の染色体への蓄積はクロマチン構造の違いに依存していることが示された。つぎに、核内におけるJak2の機能を明らかにするために、DNAのメチル化との関連を検証した。雄性前核のDNAは受精直後に急激に脱メチル化をされる。したがって、雌性前核特異的なJak2の局在はDNAのメチル化に関連している可能性がある。はじめにDNAメチル化が消去される胎生12.5日の始原生殖細胞では核にJak2の局在は認められなかった。また、インプリンティングを獲得する生後5日から20日の卵成長期において、DNAのメチル化とJak2の核局在が同時期に認められることを明らかとした。これらのことから、核に局在するJak2はDNAのメチル化および脱メチル化に関連する機能を持つことが示唆された。多くの癌原遺伝子がそうであるように、チロシンリン酸化酵素は細胞増殖、分化などに関連する必須の機能を有している。本研究では本来シグナル伝達するために細胞膜近傍に存在しているチロシンリン酸化酵素Jak2がマウス初期胚において染色体に局在するという新規の知見を得たことから、この機能を明らかにすることにより、哺乳類初期胚の発生制御メカニズムを解明することを目的としている。これまでにJak2のチロシンリン酸化酵素活性が発生に必須なものであることを特異的なシグナル伝達阻害剤B42により2細胞期G2期に細胞周期が停止することから明らかとした。そこでこのチロシンリン酸化酵素活性がJak2の局在および機能にどのように関与しているかを明らかにするための実験を行った.その結果、Jak2の局在はコントロール群と相違はなく、チロシンリン酸化酵素活性が局在に関与していないことを明らかとした。つぎに転写を阻害することでも同様の時期に細胞周期が停止することから転写活性への影響を調べた。その結果、全体的な転写活性への影響は見られなかった。また、クロマチン構造に影響を与えることで転写制御に関与していることが知られているHistone H3 Lys9のメチル化にも変化は認められなかった。これらのことから、全体的なレベルでの転写、またクロマチン構造の変化による転写制御に対して、Jak2のチロシンリン酸化酵素活性が関与していないことを明らかとした。さらに,Jak2とGFP融合タンパクを作製、導入することで,Jak2の局在機構を明らかにするための実験を行った。Cos7,Nb2,3T3細胞などの培養細胞にコンストラクトを導入し、その蛍光を観察した結果、これらの培養細胞では細胞質のみに局在が認められたが、核への局在は認められなかった。しかしマイクロインジェクション法により導入した胚は核内に蛍光が検出されたことから,Jak2は初期胚特異的に核に局在することを明らかとした。現在、JakとGFP融合タンパク発現ベクターに様々な欠失変異を導入することで、局在や新規の機能に関与するに機能領域の探索を行っている。また、機能的な関与の同定のために発現関始時期の特定を行っている。

これらの受容体はチロシンリン酸化酵素活性をもち、初期胚のシグナル伝達に関与していると思われるが、その機能は4細胞期以降において明らかにされているだけであり、それ以前の時期、受精後から4細胞期までの発生を調節するチロシンリン酸化酵素についての知見は得られていない。したがって、4細胞期以前の発生を調節するシグナル伝達は成長因子の受容体以外のチロシンリン酸化酵素を介する可能性も考えられる。そこで、受精から4細胞期の発生を調節するチロシンリン酸化酵素を同定し、その機能を明らかにすることにより、マウス初期胚の発生制御機構を解明することを目的として本研究を行った。これまでの実験から、マウス初期胚においてチロシンリン酸化酵素Jak2が発現しており、本来シグナルを伝達するために細胞膜近傍に存在しているJak2が核および染色体に局在するという新規の知見を得たことから、この移行のメカニズムおよび核内での機能を明らかにするための実験を試みた。はじめに、染色体への移行のメカニズムを明らかにするために、2細胞期前期におけるJak2の核内での一様な局在に注目した。一般的に2細胞期前期の核内では精子由来、卵子由来の染色体は別々に分かれて局在している。しかしながら、1細胞期におけるJak2の局在は雌性前核に特異的であることから、精子由来の染色体に移行していることが考えられる。そこで、Jak2が精子由来の染色体に移行する時期を調べた結果、分裂期の中期から後期にかけて移行することが明らかとなった。この時期にはクロマチン構造に大きな変化が起きることが知られていることから、クロマチン構造によりJak2の移行が制御されていることが示唆された。このことは雄性前核やNIH3T3細胞の核を未受精卵に移植した細胞では、Jak2は染色体に蓄積しないことからも確かめられ、Jak2の染色体への蓄積はクロマチン構造の違いに依存していることが示された。つぎに、核内におけるJak2の機能を明らかにするために、DNAのメチル化との関連を検証した。雄性前核のDNAは受精直後に急激に脱メチル化をされる。したがって、雌性前核特異的なJak2の局在はDNAのメチル化に関連している可能性がある。はじめにDNAメチル化が消去される胎生12.5日の始原生殖細胞では核にJak2の局在は認められなかった。また、インプリンティングを獲得する生後5日から20日の卵成長期において、DNAのメチル化とJak2の核局在が同時期に認められることを明らかとした。これらのことから、核に局在するJak2はDNAのメチル化および脱メチル化に関連する機能を持つことが示唆された。
頭頚部外科手術におけるメス切開の力学的解析

1.研究目的外科手術における皮膚切開は、一般に経験的に評価している。本研究では切開時の力学的な解析を行うに当たり、切開を行う場合の2方向の力を計測可能なセンサを具備した、2軸センシングメスの作製と、切開時に皮膚にかける張力の計測も可能な2軸張力測定装置の作製も行った。さらにこれらのセンサ付きメスによって切開の力学的解析を行うことが本研究の目的である。2.2軸センシングメスおよび2軸張力センサの作製センシングメスあるいは張力センサでは、平行平板の金属薄板が機械的な力により微小なひずみを生じた時、ひずみが電気信号に変換されて力を検出しうるという原理を応用したものである。このセンサをメスと張力計測用の器具に取り付け実験した。3.結果1)牛肉のすね肉を対象として2軸のセンシングメスおよび2軸張力センサを使用して切開を行った。切開方向として、すね肉の筋繊維の走行に沿った平行切開と、筋繊維の方向に直角切開の2方向で基礎的な実験を行った。その結果繊維に平行な切開は直角の切開よりも弱い力で切開されることが分かった。2)切開の際張力センサで切開方向と直角の張力をかけた場合、張力をかけない場合よりも小さい力で切開された。3)切開を開始すると同時に垂直方向の力が加わり、切開が進むにつれて水平方向に引く力が加わり、垂直方向とほぼ同等の力が加わった。4)以上の基礎実験の結果を踏まえて、実際のヒトの頭頚部手術時に行った皮膚切開では、皮膚にかける拇指と示指の張力はほぼ等しかった。5)切開に関しては最初にメスを垂直方向に押し込む力が上昇し、次いで水平方向に引く力が上昇した。切開時の力は皮膚では大きく、脂肪組織では小さいことが分かった。メスによる切開は諸手術の最も基本的な手技である。本研究の目的はメスによる切開の力学的な解析を行うことにある。このために2つの視点から解析を行う必要がある。1つは2方向の力センサーを装備した外科用メスを用いて切開時の2方向の力を分析すること、他の1つは切開部位にかける張力を切開と同時に測定することである。切開時の力の測定には平行平仮によるひずみゲージを内蔵した力センシングメスを、また張力の測定には力センシングメスと同じひずみゲージを内蔵した力センサーを作製し力学的に計測する必要がある。以上のセンサーを使用することによって外科手術における切開の力学的測定を行い、さらに切開の際に必要な条件についても検討を行うことが可能となる。方法:予備実験として新鮮な牛肉を2軸力センシングメスを用いて切開するが、この時筋線維に垂直と水平の2方向の力を測定した。基礎実験には鶏の肉についても同様に切開を行った。さらに切開方向に直角に張力を掛けることにより、張力と切開力との関係を検討した。また力センシングメスの力と伸展する張力とを同時にモニターにスーパーインポーズし、切開経過と張力との関係をコンピュータにより記録しこの結果を分析した。考察・まとめ:切開開始時の垂直方向の押し込む力と引きながら切ることと、皮膚を伸展させる張力の重要なことが証明された。1.研究目的前年度の基礎実験に続いて、実際に外科手術時に皮膚切開を行う場合の力学的な測定を行い、皮膚切開所時における適切な条件、あるいは切開部位による力学的相違、また皮膚組織の相違による切開力の違いについて計測した。

なお、切開時に力センシングメスと張力センサの拇指と示指にかける力とを同時にモニタにスーパーインポーズし、さらにコンピュータおよびビデオに記録しこれらの結果を分析した。耳鼻咽喉科領域では通常の皮膚切開と異なり、皮下組織や脂肪の少ない骨面に接している部位の皮膚切開や、直接的な切開でなく曲線の切開を余儀なくされる場合も多い。そこで今回はヒト皮膚切開の実際の力学的解析を行った。2.対象と方法前年度に作製した2軸センシングメスおよび2軸張力センサを使用して、頭頸部の手術症例における皮膚切開の力学的解析を行った。なお手術の前にインフォームドコンセントにより本人あるいは家族から承諾を得てある。3.結果1)ヒトの頭頚部の手術時に行った皮膚切開では、皮膚にかける張力は拇指と示指にかける張力はほぼ等しかった。2)切開に関して最初にメスを垂直方向に押し込む力が上昇し、次いで水平方向に引く力が上昇した。3)頚部の皮膚切開ではまず皮膚の切開が行われ、皮下の脂肪組織が次に切開される。この場合皮膚では力が大きく、脂肪組織では切開力は小さいことが分かった。4)耳後部の比較的皮膚層が薄く骨に接している部位では皮膚、筋膜、骨膜の順に切開の力が分離して計測された。
静水圧変化に基づく静脈血行変動の循環調節系への影響

本研究の目的は、地上実験で用いられる微小重力環境の代表的な模擬手法であるheaddown tiltと水浸法について、その妥当性を静脈血行動態を指標にして再検討することにある。立位行動をとる猿のみならず四つ足動物の猫においても、head down tiltにより起こる下肢からの血液の移動は、肝静脈付近の下大静脈に貯溜し、静脈還流量は増加しなかった。CアームX線透視装置による血管造影において、下大静脈は胸腔内に入る手前で偏平し、head down tiltした際にはこの部分が吸気位でほぼ閉塞した。また、自然呼吸下でhead down tiltした際には、腹腔内圧は明らかな上昇を示すが胸腔内圧は有意な変化を示さず、胸腔内圧と腹腔内圧の圧格差が大きくなることも確認された。すなわち、自然呼吸下でhead down tiltした際の肝臓付近の静脈圧の上昇および下大静脈血流量の低下は、下大静脈が横隔膜を貫いているcentral tendon付近の静脈のコラップスにより引き起こされ、この静脈のコラップスは胸腔内圧と腹腔内圧の圧格差が大きくなることにより生じる"vascular waterfall"現象に起因していることが明らかとなった。一方、水浸法において下大静脈血流量は、水浸時明らかに上昇した。胸腔内圧は明らかに上昇し、腹腔内圧は有意な変化を示さなかった。すなわち、胸腔内圧と腹腔内圧の圧格差は、水浸時減少し"vascular waterfall"現象は生じず、下肢から胸腔内への静脈還流量は増加することが明らかとなった。以上の成績から、模擬微小重力環境として用いられるhead down tiltと水浸法では得られる成績は大きく異なり、実験目的に応じた模擬手法を選択するべきであり、得られた成績はその特性を考慮して解析する必要があることが明らかとなった。Head downtilt時の静脈血行動態はhead up tilt時の単なる逆の反応ではないことが明らかとなった。立位行動をとる猿のみならず四つ足動物の猫においても、head down tiltにより起こる下肢からの血液の移動は、下大静脈が横隔膜を貫いているcentral tendonの部分が抵抗となり肝静脈付近の下大静脈に貯溜し、静脈還流量は増加しなかった。この横隔膜部分の抵抗増加は胸腔内圧が陰圧であることにより生じる形態学的な要因により起こることが推察されたので、CアームX線透視装置により血管造影を行ない、下大静脈の形状変化について検討を行なった。自然呼吸下、水平状態で透視しながら造影剤を注入すると、下大静脈は胸腔内に入る手前で扁平し、head down tiltした際にはこの部分が吸気位でほぼ閉塞しいた。人口呼吸器下で同様に検討すると、head down tiltした際の横隔膜と肝臓に囲まれた部分の下大静脈の閉塞は吸気位、呼気位とも無く、明らかに血液が胸腔内に流入していた。また、自然呼吸下でhead down tiltした際には腹腔内圧が上昇し、胸腔内と腹腔内圧の圧格差が大きくなることも確認された。すなわち、自然呼吸下でhead down tiltした際の肝臓付近の静脈圧の上昇および下大静脈血流量の低下は、下大静脈が横隔膜を貫いているcentral tendon付近の静脈のコラップスにより引き起こされ、この静脈のコラップスは胸腔内圧と腹腔内圧の圧格差が大きくなることにより生じる“vascular waterfall"に起因していることが明らかとなった。
局所的な力の応答に基づく耐震壁フレーム構造の破壊過程の解明

本研究は,RC耐震壁や枠組組積造壁などの耐震壁フレーム構造を対象に,壁の面内に作用する局所的な力に基づいて,その破壊過程や終局域の性能を解明すること,これらを定量的に評価する方法を提示することを主要な目的とする,実験的,解析的研究である.平成18年度は,前年度までに実施したRC耐震壁の実験およびその考察から明らかとなった知見に基づいて,本構造の終局性能を評価するための力学モデルを構築した.具体的には,耐震壁の危険断面におけるせん断挙動と曲げ挙動の相関に基づき,壁斜め方向に形成される圧縮ストラットの有効幅を決定することで,その終局耐力を評価する方法を提示した.さらに,上記の概念は耐震壁の簡便な数値解析モデル(トラス置換モデル)に合理的に適用することが可能であるため,その手順を導くことで,新たな数値解析モデルを併せて提示した.本数値解析モデルを用いて,平成16年度に実施したRC耐震壁の破壊実験の数値シミュレーションを実施した結果,試験体の終局性能を良好に評価できた.また,本年度はRC耐震壁に加えて,RC門型フレームにブロック壁を設置した,いわゆる枠組組積造壁の静的破壊実験を実施した.本実験では柱の曲率分布(反曲点位置)に基づいて,門型フレームを構成する柱のせん断力負担比率を実験的に抽出した.その結果,ブロック壁を設置しない純フレームでは両柱の反曲点はおよそ柱高さの中央に位置するのに対し,ブロック壁を設置した場合には反曲点位置が大きく変動することを確認した.圧縮側柱では反曲点位置が低下し,引張側柱では上昇するため,両柱のせん断力分布および同一の柱でも高さ方向のせん断力分布が変化する.結果,柱の負担せん断力は圧縮側柱脚部と引張側柱頭部で局所的に増大し,本実験で用いた試験体の場合,ブロック壁の設置により最大で(設置しない場合に対して)1.3倍を超えるせん断力が作用した.一方,本研究で継続して検討してきた力の計測システムについても改良を加え,より合理的なシステムとして構築する詳細を提示し,有限要素法解析,検証実験を通してその有効性を確認した.本研究は,RC造耐震壁を対象に,(1)耐震壁の面内に分布する局所的な力(理想的には応力),とくにせん断力と軸力の平面的な分布を捉え,破壊過程との関係を解明すること,加えて,(2)局所的な力の分布に基づき動的な効果(曲げ,せん断強度の上昇,靭性能の低下など)を詳細に説明すること,(3)以上の結果に基づき耐震壁の耐力低下域を含む合理的な数値解析モデルを堤示すること,を目的とする実験的,解析的研究である.平成16年度は,1970年以前に建設された6層程度のRC造建物を構成する連層耐震壁の脚部を模擬した縮尺1/3の試験体を設計,製作し,静的破壊実験を実施した.試験体には,従来用いられてきたような試験区間の上下を剛なスタブで拘束するタイプ(従来型試験体)と,危険断面位置での局所的なせん断力・軸力を計測するため基礎を4分割したタイプ(力計測試験体)の2種類を計画した.後者の試験体では,せん断型の2軸ロードセル4台を用いて力の計測を行った.実験結果より,(1)従来型試験体と力計測試験体はともに曲げ降伏後あるいは曲げ降伏機構形成途中にせん断破壊し,計画時の破壊機構を実現できたこと,(2)力計測試験体の破壊経過,破壊機構,荷重-変形関係,ひび割れ幅などは従来型試験体の実験結果を概ね再現しており,基礎を分割した影響は大きくなく,力の計測方法が妥当であること,(3)力計測試験体より,RC造耐震壁は損傷が大きくなるに従って耐震壁面内に作用するせん断力と軸力が圧縮側に推移すること,(4)圧縮側柱近傍のせん断力負担割合は,終局時には全せん断力の7割程度にまで達すること,などを確認した.本研究は,耐震壁構造を対象に,壁の面内に作用する局所的な力を実験的に捉えることによって,その破壊過程や終局域の性能を解明すること,これらを定量的に評価する方法を提示ことなどを目的とする,実験的,解析的研究である.平成17年度は,平成16年度に実施したRC造耐震壁の実験結果について引き続き検討するとともに,解析的な評価を加えた.実験結果より,耐震壁の損傷が進行するに従って危険断面に作用するせん断力が圧縮側に推移することは昨年度報告した通りであるが,さらにせん断力の重心位置が断面中立軸位置や圧縮域の重心位置と密接な関係があることを確認した.上記の関係は耐震壁の性能とくに曲げによる損傷の影響を考慮したせん断性能を評価するための重要な指標となり得ることから,耐震壁の性能を単純な数値解析モデルで評価できる可能性を指摘した.しかしながら,本モデルの構築には実験結果より得られた危険断面位置での局所力に加え,耐震壁全体の力の分布を評価する必要があるため,有限要素解析を実施し実験データを補足するデータを作成することを計画した.現在までに本解析により昨年度の実験を概ね再現できることを確認しているが,データの収集途中であり来年度も継続する.

一方,昨年度の実験より,既存のせん断型ロードセルの剛性が試験体の剛性と比較して必ずしも十分でなかった結果を受け,圧縮引張型ロードセルを複数組み合わせることで合理的に高剛性を確保できる荷重検出システムの設計,製作を行った.本システムは来年度の実験に適用することを計画している.また,先述の有限要素解析より比較的実験再現性のよい解析データが得られたことを受け,来年度はRC造耐震壁に加えて,より複雑な挙動を示すことが予想されるRC造枠組組積造壁に研究対象を拡大し,本構造の局所的な力の計測実験を実施する計画に変更した.これに伴い,本年度は来年度の試験体を設計,製作するとともに,力の計測実験の妥当性を検証するための基礎データを実験的に収集した.本研究は,RC耐震壁や枠組組積造壁などの耐震壁フレーム構造を対象に,壁の面内に作用する局所的な力に基づいて,その破壊過程や終局域の性能を解明すること,これらを定量的に評価する方法を提示することを主要な目的とする,実験的,解析的研究である.平成18年度は,前年度までに実施したRC耐震壁の実験およびその考察から明らかとなった知見に基づいて,本構造の終局性能を評価するための力学モデルを構築した.具体的には,耐震壁の危険断面におけるせん断挙動と曲げ挙動の相関に基づき,壁斜め方向に形成される圧縮ストラットの有効幅を決定することで,その終局耐力を評価する方法を提示した.さらに,上記の概念は耐震壁の簡便な数値解析モデル(トラス置換モデル)に合理的に適用することが可能であるため,その手順を導くことで,新たな数値解析モデルを併せて提示した.本数値解析モデルを用いて,平成16年度に実施したRC耐震壁の破壊実験の数値シミュレーションを実施した結果,試験体の終局性能を良好に評価できた.また,本年度はRC耐震壁に加えて,RC門型フレームにブロック壁を設置した,いわゆる枠組組積造壁の静的破壊実験を実施した.本実験では柱の曲率分布(反曲点位置)に基づいて,門型フレームを構成する柱のせん断力負担比率を実験的に抽出した.その結果,ブロック壁を設置しない純フレームでは両柱の反曲点はおよそ柱高さの中央に位置するのに対し,ブロック壁を設置した場合には反曲点位置が大きく変動することを確認した.圧縮側柱では反曲点位置が低下し,引張側柱では上昇するため,両柱のせん断力分布および同一の柱でも高さ方向のせん断力分布が変化する.結果,柱の負担せん断力は圧縮側柱脚部と引張側柱頭部で局所的に増大し,本実験で用いた試験体の場合,ブロック壁の設置により最大で(設置しない場合に対して)1.3倍を超えるせん断力が作用した.一方,本研究で継続して検討してきた力の計測システムについても改良を加え,より合理的なシステムとして構築する詳細を提示し,有限要素法解析,検証実験を通してその有効性を確認した.