hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ブレーン世界描像に基づく超対称大統一理論

1.Horava-WittenがM-理論で考察したようなorbifold S(5E)161/Z_2の場合を考える。その場合、我々の世界および隠れたセクターは、2つの境界面のそれぞれに対応する。超対称性の隠れたセクターでの破れが我々の世界にどう伝わるかを研究するため、一番簡単な余次元が1次元の5次元時空を考える。5次元時空でのヤン・ミルズ場と物質場の結合した一般的な超重力理論と超共形テンソル計算則は、既に我々のグループの最近の仕事により得られていた。今年度は、2つの境界面(すなわち、我々の世界と隠れたセクター)上の種々な物質場やゲージ場と、バルクの超重力場やヤン・ミルズ場との結合を超共形対称性を満たすように決める一般的な方法を明らかにする仕事をした。すなわち、基本的には超重力でない場合にMirabelliとPeskinがやったように、バルクの超重力場やゲージ場や物質場が境界面上で誘起する4次元の超共形超多重項を同定した。これらの超多重項と4次元の純正超多重項とを用いて4次元の超共形不変作用公式を適用すればバルクの場と境界面上の場の任意の結合の作用が書ける。2.上の仕事に加え、我々はBergshoeff-Kallosh-Van Proeyenの「特異時空上の超対称性」の理論を完全にoff-shell定式化する仕事をした。これにより、Randall-Sundrumのブレイン世界シナリオの場合に要求される境界面上のtensionの大きさとバルクの宇宙項の大きさの間の特殊な関係式が、supersymmetryの要請から自然に出てくるformulationを、完全にoff-shell化する事に成功した。またこれとは異なるBagger達のformulationでは、その関係式が超対称性から要求されずファインチューニングに止まることも明らかにした。今年度の研究実績は次の通りである。1.我々の4次元世界が実は、より高次元時空中での3-braneであるという、いわゆるブレーン世界シナリオを真面目に研究する準備として、一番簡単な5次元時空を考え、余分な1次元がオービフオルドS^1/Z_2にコンパクト化した場合の、超共形テンソル計算則(superconfomal tensor calculus)を与えた。特に、バルクの超重力多重項や物質場多重項が境界面上でどういう4次元超共形多重項と同定されるのかを明らかにすることにより、境界4次元面上の物質場とバルク超重力場物質場との超共形対称な結合のさせ方を一般的に明らかにした。またもう一つの論文では、これまでon-shellでしか知られていなかった5次元のテンソル超多重項に対し、ゲージ多重項と非ゲージ多重項の2種類があることを初めて明らかにし、そのoff-shen超共形テンソル計算則を全面的に与えた。2.大統一理論では、通常のHiggs doubletが軽いのに、そのcolored partnerは10^14倍以上も大きな質量をもたねばならないという、いわゆるtriplet-doublet splittingの問題がある。この問題に対して、通常のHiggs doubletだけがPseudo-南部-Goldstone粒子であるため軽くなるのだというアイデアがある。
アジリジン形成反応を利用したヒストリオニコトキシンの不斉全合成研究

ヒストリオニコトキシン(HTX)は南米に棲息するヤドクガエルの皮膚から抽出され、ニコチン性アセチルコリン受容体を非競合的に阻害するアルカロイドである。アザスピロウンデカン骨格や側鎖のエンイン部位などの特異な構造に興味を持ち、HTXの効率的かつ高立体選択的な全合成を目指し本研究に着手した。本年度はデカリン環の特性を利用してHTXの基本骨格を立体選択的に構築した。まず、メチルビニルケトンと2-エトキシカルボニルシクロヘキサノンとのRobinson環化反応によって二環性のエノンとした。次に、数工程で導けるカルボン酸からCurtius転位反応によって、立体的に込んだ四級炭素に結合した窒素官能基を導入した。続いて、得られたデカリン誘導体のメチルカーバメートと同じ面からエポキシ化反応を立体選択的に行い、酸素官能基を導入した。さらにヒドラゾンの還元とジアゼンのシグマトロピー反応によって、3連続不斉中心の制御を行った。ここから二重結合の切断や増反反応を行って、HTXの基本骨格であるアザスピロ骨格を有するエナミンへ収率良く変換できた。続いて、得られたスピロ環化合物のエナミン部分を足がかりとして、側鎖の導入を行った。エナミンに対して、プロパルギル化反応を行った後に、ヨウ化ビニルを経て、薗頭反応によって側鎖であるエンイン部分の構築を完了した。NOE相関の結果より、2位の側鎖の立体化学が望みとは逆であることが分かったが、HTXのすべての炭素骨格を導入した化合物を合成する効率的な経路を確立することができた。ヒストリオニコトキシン(HTX)は南米に棲息する矢毒ガエルの皮膚から抽出され、ニコチン性アセチルコリン受容体を非競合的に阻害するアルカロイドである。アザスピロ骨格や側鎖のエンイン蔀位など小分子ながら興味深い構造を有しており、HTXの効率的かつ高立体選択的な全合成を目指し本研究に着手した。本年度はアジリジンの立体選択的構築、続く開環反応を鍵として、基本骨格であるスピロ環の構築を行った。3エトキシシクロヘキセノンより6工程で側鎖を有するシクロヘキセノールへと導いた。この基質に対して鍵反応であるシスヒドロキシアジリジン形成反応の検討を行った。その結果、N-アミノキナゾロンおよびヨードベンゼンジアセテートによって、シス体のヒドロキシアジリジンを立体選択的に得ることができた。続いてBirch還元によってN-N結合の切断を行ったのちに、ρ-トルエンスルホンアミドに変換し活性アジリジンとした。この基質に対して、シアン化物イオンを用いて、アジリジンの開環反応を行い、側鎖構築の足がかりとなるシアノ基を導入した。続いて酸で処理するとスルホンアミドとアセタール部での分子内環化反応が進行し、HTXの基本骨格であるアザスピロ骨格を有するエナミンへ収率良く変換できた。続いて、ルイス酸存在下アリルシランを作用させると高い選択性でHTXの2位側鎖を導入できた。以上のように、短工程でHTXの基本骨格であるアザスピロ骨格を構築することができたので、来年度は側鎖であるエンイン部を構築し全合成に向けて検討を行う予定である。
スマート社会を支えるブロードバンドエコシステムに関する研究

まず、前年度に国際大学GLOCOMディスカッションペーパーとして報告した内容を、報告会での議論を踏まえて精緻化した上で、必要な現行化を行い、『情報法制研究』で論文「ネット中立性規制Ver.4へーネットワーク中立性3.0の世界」として公開した。また、わが国のモバイル市場において近年導入が進んでいるカウントフリーという(海外ではzero-ratingと称される)サービスは、モバイル市場および隣接するコンテンツ・アプリ市場における競争への影響が、欧米での議論においても問題となっているが、その影響を実証的に明らかにするために当該サービスの潜在的インパクトを定量的に評価した。その上で、ネット中立性議論への影響を論じた研究をまとめ、9月に米国で開催された国際学会(TPRC46)で報告し(報告タイトル:"Zero-rating and net neutrality in the mobilemarket: The case of Japan")、有識者と意見交換を行った。これについては、2019年度に論文として投稿・公開すべく準備を行っている。さらに、ブロードバンド・エコシステムを支えるネットワークインフラは持続可能でなければならないが、そのための規制枠踏みについて考察を行い、「持続可能なブロードバンド・エコシステムについてー新たな規制枠組みー」を執筆した(横山彰編著『日本社会の持続可能性と総合政策』に収録)。上記に加え、総務省で開催された「ネットワーク中立性に関する研究会」に2018年10月より有識者として参加しており、これまでの研究知見を踏まえて適宜コメントを行って議論に参画し、「ネットワーク中立性に関する研究会中間報告書」の作成に貢献した。本年度の成果については、書籍以外は全てインターネット上で公開し、幅広く世の中に問うものとなっている。2018年度に予定していたアンケート調査については、総務省の「ネットワーク中立性に関する研究会」の中間報告書の完成を待って実施することとしたため、翌年度に順延しているが、その他についてはほぼ計画通りに進行している。総務省の「ネットワーク中立性に関する研究会」の中間報告書で示された今後のネットワーク中立性ルールに関して、その有効性を確認するためのアンケート調査を実施し、その成果について国際学会での報告を目指すとともに、これまでの研究成果を書籍にとりまとめる準備を行う。ネットワーク中立性問題に関するわが国のこれまでの状況を理論的に整理し、モバイル化が進むことで引き起こされたブロードバンド産業構造の変化の影響とその政策的インプリケーションについて、米国バージニア州で平成28年9月に開催された学会(TPRC2016)で報告し、同様の状況に直面している先進国市場において構築すべき政策フレームワークに関し、諸外国の研究者や政策担当者と意見交換を行った。本報告については報告賞が授与され、高い評価を得たと認識している。海外における関連政策の動向については、ネット調査や主に国内の研究者との意見交換を多用して情報収集に努め、産業構造の違いが政策形成に及ぼす影響について考察を深めた。とりわけ、政権交代により大きな変化が見込まれる米国の状況については、平成28年9月の米国訪問時に日本大使館担当者および現地の研究者と意見交換を行ったことに加え、平成29年2月にコロラド州で開催されたシンポジウム(The Digital Broadband Migration Conference: Evaluating the First Principles of Information Policy)に参加し、FCC前委員長の講演を聴講するとともに、米国の研究者らと意見交換を行うなど、活発に情報収集を行った。ゼロレーティング問題の取り扱いについて大きな課題となる途上国におけるネットワーク中立性政策状況については、文献調査等で情報収集を行った。平成29年度以降も引き続き情報を収集していく予定である。ネットワーク中立性問題に関するブロードバンド利用者のリテラシーについて現状調査を行い、研究会等の場で報告を行った。さらに、同調査ではブロードバンド事業者が行う回線品質制御に関する消費者の評価についての情報も収集しており、これについては平成29年度に報告を行う予定である。平成28年度交付申請書の研究実施計画に沿って概ね進んでいるため。OTT産業とネットワーク事業者とのレイヤ間競争の分析については、リアルテックとよばれるトレンドが進行中の不動産業界について分析を行い、論文として取りまとめた。また、コンテンツ事業との関係をメインテーマとして、著書『OTT産業をめぐる政策分析』をとりまとめた。さらに、これまでの研究結果と統合することでレイヤ間競争を記述する構造モデルのコンセプトを構築し、平成30年1月にPTC'18において報告し、有識者と意見交換を行った。本件については平成30年度において引き続き精緻化を図る予定である。ネット中立性原則の位置づけ調査については、平成28年度に引き続き文献調査を中心に分析を継続していたが、平成29年12月に現実のものとなった米国政府の大きな政策変更に対応するため、年度末にかけて情報収集・分析に多大な労力を傾注した。分析結果については、研究会等で報告し、有識者との意見効果を行い、精緻化を図るとともに、国際大学GLOCOMよりディスカッションペーパー(「ネット中立性規制ver.4へーネットワーク中立性3.0の世界ー」)を作成・公表している。本件については、平成30年度に論文として公刊すべく準備を進めている。ゼロレーティングをめぐる途上国の状況については、前年度に引き続き文献調査を継続している。また、本邦MVNOが同種サービスの導入を始めていることを踏まえ、ネットワーク中立性原則との関係性について論文をとりまとめ情報法制研究誌で報告するとともに、同サービスに対する需要動向を調査するためにコンジョイント法をベースとしたアンケート調査を実施した。調査結果については、ブロードバンド事業者が行う回線品質制御に関する消費者の評価についての情報と合わせ、平成30年度に学会等の場で報告を行う予定である。

本問題に対する議論を先導する米国において大きな政策転換が発生し、産業構造の大きな変化が引き起こされることが予想され、文献調査等において一定の追加作業等が必要となったが、全体としてはおおむね順調に進んでいる。まず、前年度に国際大学GLOCOMディスカッションペーパーとして報告した内容を、報告会での議論を踏まえて精緻化した上で、必要な現行化を行い、『情報法制研究』で論文「ネット中立性規制Ver.4へーネットワーク中立性3.0の世界」として公開した。また、わが国のモバイル市場において近年導入が進んでいるカウントフリーという(海外ではzero-ratingと称される)サービスは、モバイル市場および隣接するコンテンツ・アプリ市場における競争への影響が、欧米での議論においても問題となっているが、その影響を実証的に明らかにするために当該サービスの潜在的インパクトを定量的に評価した。その上で、ネット中立性議論への影響を論じた研究をまとめ、9月に米国で開催された国際学会(TPRC46)で報告し(報告タイトル:"Zero-rating and net neutrality in the mobilemarket: The case of Japan")、有識者と意見交換を行った。これについては、2019年度に論文として投稿・公開すべく準備を行っている。さらに、ブロードバンド・エコシステムを支えるネットワークインフラは持続可能でなければならないが、そのための規制枠踏みについて考察を行い、「持続可能なブロードバンド・エコシステムについてー新たな規制枠組みー」を執筆した(横山彰編著『日本社会の持続可能性と総合政策』に収録)。上記に加え、総務省で開催された「ネットワーク中立性に関する研究会」に2018年10月より有識者として参加しており、これまでの研究知見を踏まえて適宜コメントを行って議論に参画し、「ネットワーク中立性に関する研究会中間報告書」の作成に貢献した。本年度の成果については、書籍以外は全てインターネット上で公開し、幅広く世の中に問うものとなっている。2018年度に予定していたアンケート調査については、総務省の「ネットワーク中立性に関する研究会」の中間報告書の完成を待って実施することとしたため、翌年度に順延しているが、その他についてはほぼ計画通りに進行している。理論モデルの精緻化については、事業者ヒアリングや消費者アンケートを通じて市場の実態調査を行うことで研究を進める。先進国における「ネットワーク中立性」原則の位置づけの調査については、大きな変化が近々にも予想される米国に注目して、現地調査を含めて対応する。途上国の政策状況については、文献調査を継続するとともに、現地調査やヒアリング調査の可能性を追求する。
ラットの実験的根尖病変の形成における神経ペプチドの作用について

平成12年度においては、ラットの臼歯を実験的に露出し、歯髄炎および根尖性歯周炎を惹起させて酵素組織学的ならびに免疫組織化学的に検索した。その結果、好中球およびマクロファージの浸潤が冠部歯髄から根尖部歯根膜に波及するとともに、根尖部歯槽骨における酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(TRAP)陽性細胞は増加する傾向にあった。平成13年度では、同様の過程におけるCGRPとSPの局在を検索し、それらが炎症過程において好中球およびマクロファージ、骨系細胞におよぼす影響を検討した。歯髄穿孔後7日:露髄直下の歯髄組織には好中球およびマクロファージが多数認められた。しかし根尖部歯根膜組織には好中球およびマクロファージは僅かしかみられなかった。根尖孔付近すなわち根尖部歯髄および根尖部歯根膜において、他部位と比べてCGRP陽性の細い神経線維の密度が若干増加していた。歯髄穿孔後14日:歯冠側1/2の歯髄組織は壊死に陥り、根尖側1/2の歯髄組織と根尖部歯根膜組織には7日よりも多くの好中球およびマクロファージが認められた。CGRP陽性の神経線維は根尖側1/2の歯髄組織と根尖部病変部において著明に増加しており、網目状に分布していた。歯髄穿孔後28日:歯髄は全体的に壊死に陥り、根尖部には膿瘍が存在し、根尖部歯根膜組織の炎症性細胞浸潤は14日よりも強くなっていた。好中球およびマクロファージは膿瘍周囲を中心に多数存在していた。CGRP陽性の神経線維も14日より密度が増加しており、膿瘍周囲の根尖病変全体に網目状に分布していた。歯髄穿孔後42日:CGRP陽性の神経線維は28日とほぼ同様に分布していた。全実験期間におけるSP陽性神経線維の分布はCGRP陽性神経線維とほぼ同様であったが、比較的密度は疎であった。CGRP、SP陽性神経線維の増加が好中球およびマクロファージと位置的、経時的関連を示したため、CGRPおよびSPは好中球とマクロファージを介して、または直接骨系細胞に作用している可能性が示唆された。近年、CGRPやSPなどの神経ペプチドが骨芽細胞や破骨細胞に作用し、局所における骨代謝の調節に直接関与している可能性が示されている。さらに、炎症時の血管新生、透過性亢進に影響を及ぼし、好中球やマクロファージの走化性および貪食能を高めることが示唆されている。本研究において、平成12年度はラットの臼歯を実験的に露出し、歯髄炎および根尖病変を惹起させて酵素組織学的ならびに免疫組織化学的に検索した。その結果は以下に示す。歯髄穿孔後7日:露髄直下には壊死層がみられ、その下の歯髄組織には強い炎症性細胞浸潤が認められた。根尖部歯根膜組織には軽度の炎症性細胞浸潤がみられ、根尖部歯槽骨には、部分的に吸収が認められた。破骨細胞マーカー酵素である酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(TRAP)陽性細胞は、根尖部の歯槽骨においてわずかに認められた。露髄直下の歯髄組織には好中球およびマクロファージが多数認められた。しかし、根尖部歯根膜組織には好中球およびマクロファージはわずかしかみられなかった。歯髄穿孔後14日:歯冠側1/2の歯髄組織は壊死に陥り、根尖側1/2の歯髄組織と根尖部歯根膜組織には、7日よりも強い炎症性細胞浸潤が認められた。根尖部歯槽骨の吸収は、7日よりも強くなっていた。TRAP陽性細胞は7日より多くみられた。根尖側1/2の歯髄組織と根尖部歯根膜組織には7日よりも多くの好中球およびマクロファージが認められた。歯髄穿孔後28日:根部歯髄は全体的に壊死に陥り、根尖部には膿瘍が存在し、根尖部歯根膜組織の炎症性細胞浸潤と根尖部歯槽骨の吸収は、14日よりも強くなっていた。これらのことから平成13年度は、CGRPやSPの局在を検索し、それらが炎症過程において好中球およびマクロファージ、骨系細胞におよぼす影響を検討していく予定である。

歯髄穿孔後14日:歯冠側1/2の歯髄組織は壊死に陥り、根尖側1/2の歯髄組織と根尖部歯根膜組織には7日よりも多くの好中球およびマクロファージが認められた。CGRP陽性の神経線維は根尖側1/2の歯髄組織と根尖部病変部において著明に増加しており、網目状に分布していた。歯髄穿孔後28日:歯髄は全体的に壊死に陥り、根尖部には膿瘍が存在し、根尖部歯根膜組織の炎症性細胞浸潤は14日よりも強くなっていた。好中球およびマクロファージは膿瘍周囲を中心に多数存在していた。CGRP陽性の神経線維も14日より密度が増加しており、膿瘍周囲の根尖病変全体に網目状に分布していた。歯髄穿孔後42日:CGRP陽性の神経線維は28日とほぼ同様に分布していた。全実験期間におけるSP陽性神経線維の分布はCGRP陽性神経線維とほぼ同様であったが、比較的密度は疎であった。CGRP、SP陽性神経線維の増加が好中球およびマクロファージと位置的、経時的関連を示したため、CGRPおよびSPは好中球とマクロファージを介して、または直接骨系細胞に作用している可能性が示唆された。
ガリウム・ヒ素放射線検出器の開発

ガリウムヒ素半導体検出器は、シリコンにつぐ次世代検出器として、注目を集めている。又、ガリウムヒ素はシリコンよりも放射線損傷に強いと予想されており、実際にテストすることは、極めて重要である。昨年度、我々は1cm角で、0.9mm巾のストリップ10本を持つガリウムヒ素ストリップ検出器の製作を行ない、基本特性の測定を行なった。不純物濃度は、2.6×10^<14>cm^<-3>で、逆バイアス40Vでの接合容量は100pFである。18keVガンマ線に対して、分解能は、±4keVであった。本年度は、65MeVの陽子ビ-ムを用いてガリウムヒ素検出器の放射線損傷の実験を、阪大AVFを用いておこなった。1Mradから2Mradの照射を、4つのサンプルに対しておこなった。照射による暗電流の増加は、1ストリップあたり、50100mA/Mradであった。暗電流の増加は△Ileak(A/cm^2)=α_p(65MeV)φ(partides/cm^2)と表わすと、比例係数、α_p(65MeV)で評価することができ、ガリウムヒ素検出器の場合(36)×10^<-17>であった。これを、シリコン検出器での値、11×10^<-17>と比べると、23倍良いことになる。以上、2年間の成果として、我々は、シリコンよりも放射線損傷に強い、放射線検出器の開発に成功した。開発した検出器は、1cm角であり広い応用の可能性を持つものである。又、最小電離粒子の検出にも成功しており、特に、放射線レベル高い所での軌跡検出器として、用いることができる。我々は、ガリウムヒ素が放射線損傷に強いことに注目して、これをマイクロストリップ型にすることにより、放射線レベルの高い環境での軌跡検出器を目的とした、開発研究をおこなった。又、ガリウムもヒ素も奇核であるため、フォティ-ノなどの宇宙暗黒物質用検出器としても、期待できるものである。しかし、ガリウムヒ素を半導体検出器として用いるためには、純度の高い結晶が必要であり、近年ようやく、その可能性が開けてきた。我々は、この研究課題において、1cm角で、0.9mm巾のストリップを10本持つガリウムヒ素ストリップ検出器の試作製作をおこなった。これは、今まで我々が開発研究をおこなってきたダイオ-ドタイプのガリウムヒ素検出器の直接の延長である。このガリウムヒ素ストリップ検出器は、n-GaAs基板上に、98ミクロンの高純度ガリウムヒ素を、エピタキシャル成長させたもので、不純物濃度2.6×10^<14>cm^<-3>を得ることができた。これは、今まで我々が、ダイオ-ドタイプのもので得ていた6.8×10^<14>cm^<-3>を上まわる高純度のものである。1cm角という大きなものに、これだけの純度のものが得られた意味は大きい。得られた成長基板上にTi/Pt/Au電極をはり、ショットキ-バリアを形成し、半導体検出器としての性能を測定した。逆バイヤス電圧40Vにて、接合容量は100pFであり、この時得られている荷電欠損領域は、10μmである。^<241>Amのガンマ-線源を用いてエネルギ-応答を調べたところ、18keVのガンマ-線を検出することが可能で、分解能は±4keVであった。これは、軌跡検出器としての要件を満足している。
侵襲時全身性炎症反応における腸内細菌叢評価、Synbiotics効果に関する研究

重度の肺炎、外傷、熱傷など様々な重症疾患において感染合併症が重篤化すると、多臓器障害をきたし予後不良となる。一連の巨大生体侵襲に対する反応は、全身性炎症反応(Systemic inflammatory response syndrome:SIRS)とよばれ救急医学の重要な研究分野となっている。腸管は、巨大な侵襲をうけたときのターゲットになり、腸内細菌や腸管粘膜免疫バランスの崩壊などがSIRSの進展に影響すると考えられている。我々は、SIRS患者に対して、腸内細菌叢評価と腸管内治療であるSynbioticsの効果について研究を行った。(1)侵襲時は、生体に有用な効果をもたらす菌であるBifidobacteriumとLactobacillusは、健常人と比べると100から1万分の1に有意に減少するが、「病原性」を有するブドウ球菌数は、健常人の100倍程度に増加した。大腸の上皮細胞の主要なエネルギー源である便中の有機酸、特に抗炎症効果のある短鎖脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸)は、有意に減少した。(2)シンバイオティクスにより、腸内細菌叢と腸内環境を保つことができた。また、感染の合併率は、投与群は非投与群と比べて、腸炎(7%vs.46%)、肺炎(20%vs.52%)、菌血症(10%vs.33%)ともに有意に低かった。(3)シンバイオティクス投与患者(50例)においても腸管蠕動不全を呈する患者(5例)では、腸内細菌叢が著しく崩壊し、全例菌血症から死の転帰をとった。以上より、正常細菌叢の崩壊が感染合併症の増加や予後の悪化と関連していると考えられる。対策としては、シンバイオティクスによる正常細菌叢の安定化が、感染合併症を防御する可能性が考えられる。また、腸管蠕動を維持することがSynbioticsの効果を維持するためには必要と考えられる。今後、Synbioticsに関する一層の研究、発展が望まれる。侵襲時全身炎症性反応における腸内細菌叢の評価とSynbioticsの効果について以下の研究をすすめた。(1)侵襲時全身性炎症反応(SIRS)における腸内細菌叢の評価重症外傷、熱傷、感染症患者を対象に、重症SIRS患者の腸内を評価するために便中の腸内細菌叢、腸内環境(特に短鎖脂肪酸)、pHを検討した。その結果、腸内細菌叢において総偏性嫌気性菌、Bifidobacterium、Lactobacillusなどの善玉菌が有意に減少した。それに対して、staphylococcusなどの悪玉菌が有意に増加した。また、腸内環境を保つ短鎖脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸)が有意に減少した。腸内環境を表すpHに関しても有意に増加する傾向がみられた。以上の結果から、人体への多様な侵襲によって、腸内細菌叢、腸内環境が著しく崩れることを明らかにした。(J Trauma.2006Jan;60(1):126-33.)(2)重症SIRS患者におけるSynbioticsの効果について重症SIRS患者にSynbioticsを投与した場合の効果をsynbiotics非投与例と比較した。腸内細菌叢、腸内環境、pHと腸炎、肺炎、菌血症など感染の合併率も同時に評価した。その結果、腸内細菌叢においては、Bifidobacterium, Lactobacillusなどの善玉菌が有意に上昇し、腸内環境においては短鎖脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸)が有意に上昇した。また、感染の合併率もすべて有意に減少することを明らかにした。

以上の結果をもとに、Synbioticsの有効性を、腸内細菌叢、腸内環境、腸管透過性の観点からより詳細に検討している。侵襲時全身性炎症反応における腸内細菌叢の評価とSynbioticsの効果について以下の研究をすすめている。昨年度まで、(1)侵襲時全身性炎症反応(SIRS)における人体への多様な侵襲によって、腸内細菌叢、腸内環境が著しく崩れることを明らかにした。(J Trauma.2006Jan;60(1):126-33.)(2)重症SIRS患者におけるSynbioticsの効果について調べ、腸内細菌叢と腸内環境を保ち、腸炎、肺炎、菌血症などの感染の合併率を低下させることを報告した(第35回Critical Care Congress(米国)発表)本年度は、重症SIRS患者と死亡率の関連性を調査するために、腸内総偏性嫌気性菌数の経時的な変化を検討した。重症SIRS患者を以下の3群に分けた。N群は、ICU入院中の総偏性嫌気性菌数が正常範囲内(便1gあたり10^9個以上)の群である。T群は、総偏性嫌気性菌がいったん正常範囲以下に低下したが、その後正常範囲内に回復した群である。P群は、総偏性嫌気性菌数が正常範囲以下に低下し、その後正常範囲に戻らなかった群である。3群における腸炎、菌血症の発生率、および死亡率を比較検討したところ、多臓器不全による死亡率は、P群は81%であり、N群(16%)、T群(25%)と比べて有意に高値であった。以上より、重症SIRS患者の腸内総偏性嫌気性菌数の持続する減少は高死亡率と関連すると考えられた(第36回Critical Care Congress(米国)発表、Emergency Medicine Specialty Award受賞)侵襲時全身性炎症反応における腸内細菌叢の評価とSynbioticsの効果について以下の研究をすすめている。(J Trauma. 2006Jan; 60 (1): 126-33.)また、持続する総偏性嫌気性菌の減少が死亡率と関連することを示した。(2)重症SIRS患者におけるSynbioticsの効果について調べ、腸内細菌叢と腸内環境を保ち、腸炎、肺炎、菌血症などの感染の合併率を低下させることを報告した。本年度は、重症SIRS患者と腸管運動不全と腸炎の関係について、腸内総偏性嫌気性菌数の経時的な変化を検討した。重症SIRS患者50人を、腸管機能不全のため経腸栄養を中止した群(D群)、腸炎のため中止した群(E群)、経腸栄養群(N群)に分類した。便1g中の総偏性嫌気性菌数はD群(9.1±1.6)、E群(9.2±1.2)において、N群(10.0±0.7)より有意に低値であった(log_<10> counts/g feces;dataas mean±SD)(p<0.05)。菌血症の発生率は、D群(100%),E群(57%)において、N群(3%)より高値であった(p<0.05)。多臓器不全による死亡率は、D群(100%)、E群(71%)においてN郡(8%)より高値であった(p<0.05)。
強磁性窒化物半導体量子構造の物性とスピントロニクスデバイス応用に

希土類金属を添加した窒化物磁性半導体層を非磁性の窒化物半導体層で挟んだ多重量子井戸構造において、単層の窒化物磁性半導体層より磁化が増大し、Siを共添加することにより更に磁化が増大することを確認した。磁性層でのキャリア濃度増大の効果と結論された。この構造では磁性原子添加効果により磁場中でのフォトルミネセンス(PL)発光ピークの大きなシフトが観測された。ナノロッド構造とすることにより容易磁化方向の制御が可能であることを示した。量子ディスク構造、円偏光発光ダイオード構造を成長しPL発光を観測した。本年度は、室温強磁性を示す窒化物半導体ベース希薄磁性半導体の特性向上、新規物性・特性探索の観点から、磁性半導体層と非磁性半導体層からなる超格子構造、量子井戸構造、量子ナノロッド構造の分子線エピタキシ(MBE)法による作製と評価を行い、次のような結果を得た。(1) GaGdN/AlGaN超格子構造をMBE成長し、X線回折測定により良質の超格子構造が形成されており、また、XAFS測定のより磁性原子GdがIII族サイトを置換していることが確認された。磁化測定の結果、GaGdN単層より磁気モーメントが増大することが観測された。バンドギャップの大きいAIGaN非磁性層からキャリア(電子)がGaGdN磁性層に流入したことによるキャリア誘起強磁性によるものと理解される。(3) InGaN/GaGdN多重量子井戸(MQW)構造を成長した。バリア層に磁性原子Gdを添加したこの構造では、キャリアが強磁性層(GaGdN)から非磁性層(InGaN)へ移動するためにキャリア誘起強磁性の抑制が起こり、GaGdN単層より小さな磁気モーメントとなることが分かった。室温強磁性を示す窒化物半導体ベース希薄磁性半導体の特性向上、新規物性・特性探索の観点から、磁性半導体層と非磁性半導体層からなる量子井戸構造およびSi共添加構造、ナノロッド/量子ディスク構造の分子線エピタキシ(MBE)法による作製と評価を行い、以下の結果を得た。(1) InGaGdN/GaN多重量子井戸(MQW)構造を成長し、良質のMQW構造が形成されることが分かった。MQW構造では、同じ厚さのInGaGdN単層膜より磁化が増大した。バンドギャップの大きいGaN中のキャリアがInGaGdN層に流れ込むことによるキャリア誘起強磁性と理解される。(2) InGaGdN/GaNMQW構造のGaN層にSiを添加した場合には更に磁化が増加することが確認された。GaN中のキャリアがInGaGdN層に流れ込むことによるキャリア誘起強磁性と理解される。Si添加によりMQW構造が向上することが分かった(Siサーファクタント効果)。(3)自然酸化膜付きSi(001)基板上にGaGdNナノロッドを作製し、二段階・三段階で成長温度を変化させることにより、ナノロッド形状の制御ができることを明らかとした。成長温度が高いほどナノロッドの直径は細く、高さは高く、ナノロッド間の空隙は広くなった。高温成長ナノロッドの上に形成した低温成長ナノロッドの直径は徐々に太くなることを確認した。他方、低温成長から高温成長と変化させて成長ナノロッドの直径は細くなった。(4) GaGdN/AlGaN多重量子ディスクでは、AlGaNバリア層の厚さを厚くするとAlGaNバリア層からGaGdNディスク層に流れ込むキャリアが増え、キャリア誘起強磁性により磁化特性が改善することが明らかとなった。室温強磁性を示す窒化物半導体ベース希薄磁性半導体の特性向上、新規物性・特性探索の観点から、磁性半導体層と非磁性半導体層からなる量子井戸(QW)構造、ナノロッド/量子ディスク構造の分子線エピタキシ(MBE)法による作製と評価を行い、また、スピントロニクスデバイス応用の基盤検討を行い、以下の結果を得た。(1)GaDyN/AlGaN多重量子井戸(MQ)構造を成長し、室温において強磁性的な秩序を観測した。GaDyN単層より強い飽和磁化が観測され、キャリア誘起強磁性によるものと考えられる。さらに、量子井戸層からのフォトルミネセンス(PL発光に加えて、Dy3+の内殻遷移によるPL発光を観測した。(2)GaGdN/GaN多層構造成長によりアスペクト比の大きなナノロッド構造とすることで、形状磁気異方性による成長面に垂直方向磁化の増大を実現した。(3)InGaGdN/GaN多重量子ディスク構造の成長に成功した。室温強磁性ならびに可視域でのPL発光を観測した。これにより強磁性半導体量子ディスク構造からの単一光子発光実現への第1歩を達成した。

(4)Gd濃度の大きなGaGdN層において自然超格子構造の自己形成現象を発見した。(6)トンネル磁気抵抗効果素子の実現を目指して、GaDyN/GaN二重障壁構造を成長し、良質な結晶が得られた。室温強磁性が観測され、各層の厚さと磁性の間に相関のあることが観測された。
植物系バイオマス資源と窒素固定細菌を活用した植物生産系への窒素供給システム構築

刈草(植物遺体)からの集積培養により、セルロースを炭素源として窒素固定を安定して発現する細菌集団を構築した。この培養系はセルロース分解および窒素固定を同時に発現し、次世代シークエンスによる16S rRNA遺伝子解析から11種の主要細菌種で構成されることを明らかにした。また、主要細菌の配列と一致する5種の窒素固定細菌を分離し、系統解析によりAzoarcus属、Pseudomonas(Azomonas)属、Azospira属、Azospirillum属、Rhizobium属に分類されることを明らかにした。これらは植物内生(共生)窒素固定細菌として知られており、分離源の植物との関連が示唆された。街路樹等の剪定枝葉や刈草のみを原料とした堆肥化の初期過程において細菌による窒素固定が生じていることを見出し、セルロースを唯一の炭素源とした無窒素培地にこの試料を添加したところ、セルロース分解に伴って窒素固定が進行することを発見した。この培養系は同じ培地で継代してもセルロース分解および窒素固定活性が安定して継続していた。そこで、この継代している機能性微生物集団培養系の細菌群集構造を明らかにするとともに構成する細菌の分離培養を目的として、以下の結果を得た。解析は、まず、セルロースを唯一の炭素源とした無窒素培地にて継代している培養系の細菌群集構造を調査するため、培養物からDNAを抽出し、nifH遺伝子および16S rRNA遺伝子のPCR-DGGE解析を行った。次に培養系からの構成細菌種の分離のため、選択培地を用いた窒素固定細菌およびセルロース分解細菌の分離を行い、同定のため16S rRNA遺伝子を解析した。窒素固定活性の確認はアセチレン還元法を用いて行った。その結果、培養系のnifH遺伝子および16S rRNA遺伝子のPCR-DGGE解析の結果、この培養系には複数の窒素固定細菌およびセルロース分解細菌の存在が推定され、細菌群集構造は安定していた。また、培養系を構成する細菌種を分離した結果、窒素固定細菌として2種類の細菌が分離され、16S rRNA遺伝子配列解析の結果、Azoarcus属およびPseudomonas属の細菌と推定された。また、nifH遺伝子のPCR-DGGE解析によりこの2種は培養系の主要な構成種であったが、これら以外の窒素固定細菌も存在していた。刈草等を原料とした堆肥化の初期過程において細菌による窒素固定が生じていることを見出し、セルロースを唯一の炭素源とした無窒素培地にこの試料を添加したところ、セルロース分解に伴って窒素固定が進行することを発見した。この培養系(以下CD/NF培養系)は同じ培地で継代してもセルロース分解および窒素固定活性が安定して継続していた。そこで、この機能性微生物集団培養系の細菌群集構造を明らかにするとともに構成する細菌の分離培養を行った。CD/NF培養系から直接DNAを抽出し、16S rRNA遺伝子およびnifH遺伝子のPCR-DGGE解析により、培養系内の主要な細菌および主要な窒素固定細菌の群集構造を調査した。次に、16S rRNA遺伝子のクローンライブラリ法によって、培養系を構成する主要な細菌種を推定した。さらに、選択培地を用いて細菌を分離し、分離菌株の16S rRNA遺伝子およびnifH遺伝子のPCR-DGGE解析とCD/NF培養系のそれが一致する菌株を特定した。培養系のDGGEパターンの結果から、16S rRNA遺伝子では12本、nifH遺伝子では少なくとも5本の主要なバンドが認められた。また、16S rRNA遺伝子のクローンライブラリのシークエンス結果からもCD/NF培養系の主要な構成細菌として、窒素固定細菌およびセルロース分解細菌の近縁種の存在が推察され、DGGE解析の結果と一致していた。さらに、分離菌株のうち、nifH遺伝子の主要バンドと一致したものは、Azoarcus sp.、Pseudomonas sp.、Azospira sp.の3種が得られた。これらの細菌種は植物内生窒素固定細菌として知られる細菌であることから、CD/NF培養系には、植物内生窒素固定細菌とセルロース分解細菌とが共存している可能性が示された。植物遺体の分解過程において内生窒素固定細菌およびセルロース分解細菌の共存関係の解明のため、この共存系を構成する窒素固定細菌およびセルロース分解細菌の特定および分離を目的としていた。結果的に構成する細菌種のうち主要な窒素固定細菌を特定することができたため、ほぼ目的を達成していると考えられる。イネ科植物に存在するセルロース分解・窒素固定活性を持つ細菌群を調査し、その群集構造を明らかにすることを目的に研究を実施した。鹿児島の草地に生育する主な8種類のイネ科植物を試料として、その茎・根を表面殺菌・細断した後、セルロースのみを炭素源とする無窒素液体培地に接種した。セルロース分解および窒素固定活性を示す培養について継代培養を行った。

この培養系から直接DNAを抽出し16S rRNA遺伝子を対象としたDGGE解析、次世代シークエンスによる細菌群集構造の解析、選択培地を利用した主要細菌の分離を行った。供試したイネ科植物のうち、キンエノコロの根からセルロース分解・窒素固定活性を持つ培養系を得た。DGGEによる細菌群集構造解析の結果、本培養系は継代を行っても安定して存在する複数種の細菌によって構成されることが確認された。次世代シークエンスを用いた細菌群集構造解析により、本培養系には13種程度の細菌が優占種として存在し、複数の窒素固定細菌とセルロース分解細菌が共存していることが示唆された。また、本培養系の細菌群集構造とこれまでに解析してきた刈草堆積物から得られた培養系とを比較した結果、主要な構成細菌のうち4種の細菌が共通していた。さらに、本培養系の主要細菌の分離を行った結果、Azospillirum lipoferumの近縁種と推定される細菌が得られ、窒素固定能を示すことを明らかにした。したがって、本培養系においてセルロース分解細菌と共存可能な窒素固定細菌として、植物内生窒素固定細菌が存在することが推測された。以上の結果から、刈草堆積物に存在したセルロース分解・窒素固定を同時に行う細菌群と同様の機能を持つ細菌群が生育中の植物体にも存在し、一部の細菌種は一致することが示唆された。植物枯死後の内生窒素固定細菌およびセルロース分解細菌の共生関係の解明のため、この共生系を構成する窒素固定細菌およびセルロース分解細菌の分離・培養を行い、これらの細菌を特定することを目的としていた。結果的に構成する多くの細菌種を特定することができたため、ほぼ目的を達成していると考えられる。植物遺体中で生残した内生窒素固定細菌の植物への接種による共生系構築の確認を行うため、内生窒素固定細菌の植物遺体中での生残状況を確認するとともに、イネ科植物を栽培して内生窒素固定細菌の再共生実験を行う。また、共生系を構成する細菌の中には培養困難な種が存在していたため、非培養法による分子生態学的手法を用いて、その特性を明らかにする。土壌微生物学枯死植物体残渣中で生残した内生窒素固定細菌の植物への接種による共生系構築の確認するため、内生窒素固定細菌が枯死植物体残渣中での生残状況を確認するとともに、イネ科植物を栽培して内生窒素固定細菌の再共生実験を行う。
有機塩素系化合物の中枢神経障害の作用機序解明

神経細胞においてカルシウムイオンは、活動電位の発生や神経伝達物資の放出、シナプス形成、機能の統合、壊死などの機能における細胞内シグナリングに重要な役目を果たす。細胞内カルシウムイオンは、細胞膜カルシウムチャンネルを通過する細胞外カルシウムイオンと、細胞内ストアから放出されるカルシウムイオンによって調整されている。製造業やサービス業で使用される有機溶剤のなかには、ヒトや動物実験において中枢神経抑制を示す臨床症状を呈する。新生仔ラット脊髄後根神経節細胞を取りだし、ホールセル状態として電圧固定として、電位依存性のカルシウム電流を測定した。トリクロロエタンおよびトリクロロエチレンで、カルシウム電流が可逆的に抑制されていた。電流固定では、活動電位の閾値の変化と考えられる周期性の変化が観察できた。カルシウム電流ばかりでない電位依存性陽イオンチャンネルへの影響が関与していることがわかった。細胞内カルシウムのうち、細胞内カルシウム貯蔵部位からのものをカルシウムイオン蛍光指示薬Fluo-3を用いて観測した。今回、ERのライアノジンレセプターを修飾するカフェインや、脊髄後根神経節に存在すると考えられるヌクレオチドレセプターのリガンドであるATPを用いて実験を行った。カフェインを投与すると、細胞内カルシウムが上昇するが、これがトリクロロエチレンで抑制された。同様にATP刺激においても、1-ブロモプロパン、2-ブロモプロパンは細胞内カルシウム上昇を抑制していた。いずれも濃度の依存的であるが、細胞外カルシウムイオン流入によるカルシウム電流の抑制ほどではなかった。これらの有機溶剤は、細胞膜蛋白質ばかりでなく、細胞内にも浸透し急性毒性として作用することが示唆された。有機溶剤の神経抑制作用は、さまざまな経路を通して細胞内器官にはたらき、活動電位の変化や神経伝達物資の放出を修飾していると考えられる。今回、神経細胞レベルでCa2+、Na+、Na+の動態を観察し、有機溶剤の陽イオン動態に対する影響を解明した。Ca2+は神経細胞の電気活動や神経伝達物質放出、その他細胞活動に重要な役割を果たすが、神経活動電位では、Na+、K+なども重要であり、細胞膜カルシウムイオンチャンネ、ナトリウムイオンチャンネル、カリウムイオンチャンネルへ有機溶剤がどのようにその開閉に影響を調べることによって、神経伝達物質の放出というシナプスで起る重要な生理機能への影響を解明することを試みた。有機溶剤は、産業衛生の場で中枢神経抑制を中心とした急性、慢性毒性の報告があり、その物質特性から細胞膜あるいは、膜蛋白質に作用すると考えられ、現在までにも神経組織、神経束における電気生理的活動が調べられてきた。有機溶剤は、陽イオンチャンネルに抑制的に作用し、それぞれのイオンチャンネルによってすこしづつ作用の程度が異なっていた。またカルシウムイオンチャンネルにおいては、一過性のチャンネル開口を促進するように働くような現象が観察された。本法によって神経電気生理学的データを神経細胞レベルでの解明が可能となり、慢性中毒や他の神経毒性をもつ物質への作用機序の解明に役立つものと考える。脳スライスを用いてシナプスを介した神経細胞間の情報の伝達への影響を調べるための予備実験として、脳スライスの作成、スライスへのパッチクランプの応用を行った。本年度以降はこの実験を発展させていき、有機溶剤の単一細胞への影響、膜蛋白質への影響から神経組織への影響を解明して行く予定である。有機塩素系化合物(以下有機溶剤)は、中枢神経、末梢神経の抑制症状をおこすことが知られている。イオンチャンネルの開閉に対する有機溶剤の影響をパッチクランプ法を用いて測定し、神経抑制症状の本体を解明しつつある。昨年度から引き続き、トリクロロエチレンを調べ、本年度はさらに代替溶剤であるブロモプロパンの影響を調べた。実験は新生仔ラットの中枢神経から単離した細胞を用いる。電気生理学的記録にはパッチクランプ法を用い、イオンチャンネルの活性、活動電位の発生を記録する。

(1)有機溶剤(有機塩素化合物、ブロモプロパンなど)の種類を変えて、電位依存性イオンチャンネルへの影響を調べるとともにそれぞれのイオンチャンネルの特異的阻害薬を同時投与して、抑制効果の変化を観察する。(2)脳スライスを用いて、中枢神経における細胞間の情報伝達を行う活動(長期増強作用など)への影響を観察する。トリクロロエチレン、トリクロロエタンの神経細胞Caチャンネルは、濃度依存的に抑制を起し、電位依存性チャンネルで明らかになった。また、一部の細胞では、トリクロロエチレン投与初期に一過性のカルシウム電流増強作用があった。この抑制作用は、DHPなどのイオンチャンネル阻害剤とは競合的にははたらなかないようである。代替有機溶剤であるブロモプロパンでも同様に手法を用いて神経細胞への影響を調べているが、トリクロロエチレンほどの抑制作用はないようである。他の有機溶剤や他の化学物質でも同様の実験が行えるような素地が整った。ラット海馬スライス標本を用いて、短期記憶に関連すると考えるLTPへの影響を調べた。トリクロロエチレンなどによるLTPの抑制が測れるようになってきている。今後、データを確実にとれるように工夫が必要である。トリクロロエチレンによる神経細胞の活動電位の抑制が、神経細胞の電位依存性カルシウムチャンネルを抑制することによるカルシウム電流減少と細胞内カルシウム貯蔵部位からのカルシウム放出抑制によることを明らかにした。パッチクランプ法では、ステップパルス刺激による電位依存性カルシウムチャンネルの活性化にトリクロロエチレンが抑制的に働き、細胞外カルシウム流入によるカルシウム電流の抑制がわかった。細胞内カルシウムの上昇は、細胞外カルシウムイオンのほかに、細胞内カルシウム貯蔵部位、たとえばERから、細胞内シグナリングを経てカルシウムの放出と再吸収を起こすことによって調整されている。今回、ERのライアノジンレセプターを修飾するカフェインを用いて実験を行った。細胞内カルシウムをカルシウムイオン蛍光指示薬Fluo-3を用いて観測した。カフェインを投与すると、細胞内カルシウムが上昇するが、これがトリクロロエチレンで抑制された。濃度の依存的であるが、細胞外カルシウムイオン流入によるカルシウム電流の抑制ほどではなかった。細胞内カルシウムイオンの測定では、10^<-3>10^<-4>mole/L7080%の抑制を示すが、それ以下の濃度では抑制がはっきりしなかった。一方、カルシウム電流の抑制は、同程度の濃度付近にIC50があった。その他、1-ブロモプロパン、2-ブロモプロパンでも同様に結果を得た。これらの有機溶剤は、細胞膜蛋白質ばかりでなく、細胞内にも浸透し作用することが示唆される。
ナノスケール強磁性ドメインを利用した巨大磁気抵抗効果の微小磁場制御

磁場誘起相転移を起こすペロフスカイト酸化物薄膜を、非常に大きな飽和磁化を持つ高透磁率軟磁性体薄膜で挟み込んだサンドイッチ構造の薄膜を作成し、微少磁場によって大きな磁気抵抗変化を生み出す物質の創製と、新たな物理現象の発現をねらった。本研究では、そのような物質探索を行う際に、軟磁性材料としてFeTaC、Feナノ基結晶を選んだ。この物質では、スパッタ法によりアモルファス化した薄膜を作成した後、真空中で熱処理し、アモルファス内にFeの微結晶を析出させることによって高透磁率軟磁性体を実現することができる。我々の研究の特徴の一つは、スパッタとして従来のマグネトロンスパッタに加えて高周波コイルをもつヘリコンスパッタを用いたことである。ヘリコンスパッタでは、従来のスパッタに比べて高密度プラズマをたてることができるので、ターゲットと基板の間隔を長くとれることや、低圧スパッタが可能であり、高品位の膜の作成が可能であると言われている。現在までに、ターゲットが含むFe,Ta,Cの比や、スパッタ時のArガス圧、スパッタパワー、高周波コイルのパワーなどの最適条件を見いだすためにかなりの時間を費やした。しかし、残念ながら、アモルファスではなく、最初からFeが結晶化している膜しか得られていない。これは、ヘリコンスパッタの特徴がかえってマイナスに働いてしまった可能性もあるが、低圧、低スパッタパワーの条件では、結晶性が悪くなる傾向がみられており、現在も継続して最適条件の探求を行っている。ただし、比較のために作成したCrの薄膜では、ロッキングカーブのFWHMで0.2度というかなり高品位な(002)配向をもった薄膜を作成することに成功した。Fe/Cr多層膜は、最初に巨大磁気抵抗効果が見いだされた物質であり、今後、この高配向Cr膜とFeTaCの多層膜も研究対象にする予定である。
構造システムの振動減衰性能のエネルギー的評価法に関する基礎研究

本研究の目的は,動特性の異なる複数の構造要素を有する構造物の振動減衰性能を,構造要素間の連成性に着目して,エネルギー的に評価する方法論を確立することである.種々の構造物について数値解析などを行い,構造システム挙動における各構造要素のエネルギー分布を検討して振動減衰性能との関連を明確にすると同時に,減衰要因を考慮した減衰マトリクス評価法についても研究を進めた.主な成果を要約すると以下のとおりである.1.多々羅大橋を対象に,ERAに基づく実験モード解析,有限要素法に基づく理論モード解析,部分構造法に基づく減衰解析を行い,長大斜張橋システムの連成振動特性と振動減衰性能との関連を解明した.2.桁の内部減衰と支承の摩擦減衰を考え,エネルギー的評価法に基づいて桁橋のモード減衰の評価式を誘導するとともに,その妥当性を実橋減衰データ,模型振動実験データとの比較から考察した.また,2主桁合成桁橋の減衰性能につき,振動実験データにERAを適用して高精度同定を行った後,エネルギー的に評価した減衰と比較することで,減衰評価法の妥当性を確認した.さらに,2主桁橋と4主桁橋との比較で,コンクリート床版,鋼主桁,鋼補剛材といった構造要素のモード減衰に占める割合を算出し,合成桁構造と減衰性能の関係など,減衰メカニズムを明らかにした.3.2本の主ケーブルを2次ケーブルで連結したシステムについてエネルギー的減衰解析を行い,実験結果との比較から,非線形挙動も含め,2次ケーブルの役割を明らかにした.4.中層ビルに対する履歴ダンパーの制震性能を非線形地震応答解析からエネルギー的に評価し,異なる地震波に対するロバスト性能について解明した.5.構造物の有限要素モデルに対応した減衰マトリクス,それと等価な複素剛性マトリクスを構築する方法を検討した.成果を得るに至っていないが,今後も検討を続ける予定である.本研究の目的は,動特性の異なる複数の構造要素を有する構造物の振動減衰性能を,構造要素間の連成性に着目して,エネルギー的に評価する方法論を確立することである.種々の構造物について数値解析などを行い,構造システム挙動における各構造要素のエネルギー分布を検討して振動減衰性能との関連を明確にすると同時に,減衰要因を考慮した減衰マトリクス評価法についても研究を進めた.主な成果を要約すると以下のとおりである.1.多々羅大橋を対象に,ERAに基づく実験モード解析,有限要素法に基づく理論モード解析,部分構造法に基づく減衰解析を行い,長大斜張橋システムの連成振動特性と振動減衰性能との関連を解明した.2.桁の内部減衰と支承の摩擦減衰を考え,エネルギー的評価法に基づいて桁橋のモード減衰の評価式を誘導するとともに,その妥当性を実橋減衰データ,模型振動実験データとの比較から考察した.また,2主桁合成桁橋の減衰性能につき,振動実験データにERAを適用して高精度同定を行った後,エネルギー的に評価した減衰と比較することで,減衰評価法の妥当性を確認した.さらに,2主桁橋と4主桁橋との比較で,コンクリート床版,鋼主桁,鋼補剛材といった構造要素のモード減衰に占める割合を算出し,合成桁構造と減衰性能の関係など,減衰メカニズムを明らかにした.3.2本の主ケーブルを2次ケーブルで連結したシステムについてエネルギー的減衰解析を行い,実験結果との比較から,非線形挙動も含め,2次ケーブルの役割を明らかにした.4.中層ビルに対する履歴ダンパーの制震性能を非線形地震応答解析からエネルギー的に評価し,異なる地震波に対するロバスト性能について解明した.5.構造物の有限要素モデルに対応した減衰マトリクス,それと等価な複素剛性マトリクスを構築する方法を検討した.成果を得るに至っていないが,今後も検討を続ける予定である.本研究は,動特性の異なる複数の構造要素を有する構造物の振動減衰性能を,構造要素間の連成性に着目して,エネルギー的に評価する方法論を提案し,一般化することを目的とする.今年度は,種々の構造物について数値解析などを行い,構造システム挙動における各構造要素のエネルギー分布等を検討して振動減衰性能との関連を明確にした.1.斜張橋の減衰性能:多々羅大橋の振動実験データを解析し,連成ケーブル振動の特性を明らかにした.また,斜張橋をケーブルとそれ以外の部分から成る2自由度系モデルとし,部分構造法に基づく複素固有値解析を行って,実験データからの考察と合わせ,斜張橋のモード減衰性状を明確にした.2.高架橋システムの減衰性能:4径間連続2主桁橋を対象に固有振動解析を行い,鋼桁,コンクリート床版,ゴム沓,コンクリート橋脚の各部分構造の振動エネルギー分布,モード減衰寄与率を算出して,高架橋システムの振動減衰性能を明らかにした.解析結果は実橋振動試験結果と非常に良く整合しており,エネルギー的減衰評価法の妥当性を示し得たと言える.3.桁橋の減衰性能に及ぼす支点摩擦の影響:桁橋の減衰要因を桁の内部減衰と摩擦支承の摩擦減衰とに理想化して考え,エネルギー的減衰評価法に基づいて,桁橋のモード減衰比の評価理論式を誘導した.その妥当性を実橋減衰データ,ならびに独自に行った模型振動実験データとの比較から考察している.4.履歴ダンパー付き制震ビルの地震時性能:中層ビルに対する履歴ダンパーの制震性能を非線形地震応答解析からエネルギー的に評価し,異なる地震波に対するロバスト性能についてエネルギー的に解明した.5.ケーブルシステムの減衰性能:2本の主ケーブルを2次ケーブルで連結したシステムについてエネルギー的減衰解析を行い,実験結果との比較から,2次ケーブルの役割を明らかにするとともに,評価法の妥当性を示した.