hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
就労移行/準備期にある精神障害者への「主観的健康観/体力促進プログラム」の開発

就労移行/準備期にある精神障害者の体力低下や主観的健康観(自己効力感等)の低下により就労や地域生活の継続を断念せざるを得ない状況が急増し改善法の確立が国内外において、緊急課題となっている(申請者らの先行研究結果や、2018年度の文献研究及び就労支援事業所でのインタビュー調査結果からも予防対策の緊急性が示唆された)。2018年度には、申請者らが開発した既存プログラム「自己効力感促進プログラム」(本プログラムによる、自己効力感等の主観的健康観向上等一定の効果は検証されたが、継続性や、体力向上への課題が残されていた。)に改良を加えるために、1.関連する国内外の文献検討及び、2.研究協力施設での参加観察や関係者らへのインタビュー調査を行った。その後、3.前述した1,2をもとに、改良を加えたプログラムのパイロットスタディ第1段階を(無作為化比較試験は用いずまずは、研究協力への希望があった小集団において)実施した。その結果、1.作業環境(作業姿勢や作業構造、休息の取り方等)から生じる血流障害の改善の必要性、2.血流障害と関連する柔軟性や効果的な休息方法を取り入れた体操の試案、3.筋力や持久力を高める運動処方の検討、4.食習慣との関連性の検討が必要であることが明らかにされた。2019年度には、上記の結果を踏まえたプログラムの作成を行い、再度、パイロットスタディの第2段階を実施する。現在、研究協力施設スタッフのニーズなども踏まえ、プログラムの精度を高めるための準備を行なっている(補助具の検討、測定機器の選択、オリジナル体操の考案、食生活改善のためのリーフレット検討他)本年度が当初の計画より遅れている主たる理由は、以下のとおりである。しかしながら、新たな研究促進要因も得ることができたので次年度につなげたいと考えている。1)研究協力施設の移転整備等のため、プログラム介入計画の変更が必要となった。2)研究協力者の一部に、退所や体調不良等が生じたため。3)改良するプログラム内容(主に健康関連体力を向上させるための効果的な体操の考案と食生活改善の健康教育内容)の検討に時間を要しているためである。(本年度パイロットスタディ第一段階を実施しているが、より簡便で安全に、継続的実施が可能な方法の考案について、引き続き検討する。なお、文献検討等で得た知見に関しての研究報告(論文)を現在作成中である)しかし、2019年2月より、研究協力施設との調整が進み、次年度の介入の見通しがたった。さらに、各施設における参加観察やインタビューの結果から、作業環境から生じる血流障害改善の必要性が確認されたため、具体的な、体操方法や継続するための工夫、必要な計測機器や補助具等の準備計画が明確になった。なお、2018年度の遅れがあるが、今後の研究の進捗状況を鑑み必要である場合は、研究期間の延長も想定したい。2019年度の主たる研究計画は、以下のとおりである。1)介入プログラムの作成(1教育・学習セッション、2エビデンスに基づき作成したオリジナル体操の実施とレコーディング(上記の教育・学習セッションに組み込む)3セルフモニタリングとポジティブフィードバックのための簡便な指導ガイドライン及び視聴覚教材作成の検討)2)パイロットスタディの実施(協力施設での実施・分析・評価)3)実施に伴い必要となる物品の購入と効果的な活用、4)介入プログラムの準備(研究協力者のリクルート、倫理審査申請他)4)成果の公表準備(日本精神障害者リハビリテーション学会等の学会や学会誌への投稿準備)具体的なスケジュールは、以下のとおるである。4-5月:研究会議・物品購入・プログラム修正他。6-8月:プログラム修正・倫理審査・パイロットスタディ実施(データ収集)9-12月:介入プログラムの準備・パイロットスタディの報告書作成他。1-3月:介入プログラムの実施他H29年度の実施概要:平成29年度の計画:29年度主に各研究者らの専門領域(看護学・医学・教育学)からの本研究に関連する国内外の文献研究を行い、既存の介入プログラム(H26-28年度に研究者らにより開発された心理教育プログラム:ランダム化比較研究によりその有用性を検証したもの)の改良に取り組んだ。また下記の手順で第1回目のパイロットスタディ(今回は非ランダム化)を実施した。手順1パイロットスタディの実施希望をいただいた高知県内の社会福祉施設(就労支援事業所)において、パイロットスタディの対象者の募集と割り付けを行った。2改良中のプログラムを持ちた介入(プログラム適用)とデータ収集(一部分析)3データ分析、4研究者らによるプログラム改良について検討した。さらに、上記パイロットスタディの結果から、就労支援を活用しながら地域で生活する精神障害者の食の意味や、看護支援のあり方に関する文献研究を行い学会誌へ公表した。129年度当初の計画では、パイロットスタディを1回実施した後、下記の手順でプログラム介入を実施する予定であった。しかしながら、パイロットスタディの結果、研究者らが開発した既存の心理教育プログラムにおいて加えていなかった食行動に関する教育媒体(パンフレット等の活用し難さや、SST(生活技能トレーニング)の工夫等あ)のさらなる改良が必要であることが明らかにされた。予定されていた介入手順(データ収集):高知県内の社会福祉施設(就労支援事業所)4-5か所において対象者の募集・割りで付けを行う。2性・年齢・疾患で層化した上数を用いて無作為に割り付ける。3プログラムの適用(介入):介入群には、研究者らが作成したプログラムを適用する。

その一方で、対照群には同期間に、当該施設での通常の就労支援等のサービスを受けてもらう。2研究者らの学内業務等の都合により、プログラム改良作業と第2回目のプレテスト実施が遅れている。就労移行/準備期にある精神障害者の体力低下や主観的健康観(自己効力感等)の低下により就労や地域生活の継続を断念せざるを得ない状況が急増し改善法の確立が国内外において、緊急課題となっている(申請者らの先行研究結果や、2018年度の文献研究及び就労支援事業所でのインタビュー調査結果からも予防対策の緊急性が示唆された)。2018年度には、申請者らが開発した既存プログラム「自己効力感促進プログラム」(本プログラムによる、自己効力感等の主観的健康観向上等一定の効果は検証されたが、継続性や、体力向上への課題が残されていた。)に改良を加えるために、1.関連する国内外の文献検討及び、2.研究協力施設での参加観察や関係者らへのインタビュー調査を行った。その後、3.前述した1,2をもとに、改良を加えたプログラムのパイロットスタディ第1段階を(無作為化比較試験は用いずまずは、研究協力への希望があった小集団において)実施した。その結果、1.作業環境(作業姿勢や作業構造、休息の取り方等)から生じる血流障害の改善の必要性、2.血流障害と関連する柔軟性や効果的な休息方法を取り入れた体操の試案、3.筋力や持久力を高める運動処方の検討、4.食習慣との関連性の検討が必要であることが明らかにされた。2019年度には、上記の結果を踏まえたプログラムの作成を行い、再度、パイロットスタディの第2段階を実施する。現在、研究協力施設スタッフのニーズなども踏まえ、プログラムの精度を高めるための準備を行なっている(補助具の検討、測定機器の選択、オリジナル体操の考案、食生活改善のためのリーフレット検討他)本年度が当初の計画より遅れている主たる理由は、以下のとおりである。しかしながら、新たな研究促進要因も得ることができたので次年度につなげたいと考えている。1)研究協力施設の移転整備等のため、プログラム介入計画の変更が必要となった。2)研究協力者の一部に、退所や体調不良等が生じたため。3)改良するプログラム内容(主に健康関連体力を向上させるための効果的な体操の考案と食生活改善の健康教育内容)の検討に時間を要しているためである。(本年度パイロットスタディ第一段階を実施しているが、より簡便で安全に、継続的実施が可能な方法の考案について、引き続き検討する。なお、文献検討等で得た知見に関しての研究報告(論文)を現在作成中である)しかし、2019年2月より、研究協力施設との調整が進み、次年度の介入の見通しがたった。さらに、各施設における参加観察やインタビューの結果から、作業環境から生じる血流障害改善の必要性が確認されたため、具体的な、体操方法や継続するための工夫、必要な計測機器や補助具等の準備計画が明確になった。なお、2018年度の遅れがあるが、今後の研究の進捗状況を鑑み必要である場合は、研究期間の延長も想定したい。H30年度の計画について1介入に用いる心理教育プログラムの完成:H29年度のパイロットスタディ結果に基づき、改良した後、第2回のパイロットスタディを行う。2研究協力施設の開拓:
インスリン依存型糖尿病患者の歯周病の臨床的病態調査

【目的】IDDM患者の歯周病の病態を整理し,歯周病に対する治療および管理を確立することを目的とした。【方法】歯周病に対する認識を高めるためIDDM患者を対象に歯周病についての講演を本年度は下記のごとく行い、歯周病についての臨床検査および各種宿主生体防御機能検査・IDDM患者の歯周病の臨床的病態の整理を行った。岡山小児糖尿病協会主催サマーキャンプ(1996年7月)広島もみじの会集会(1996年9月)近畿つぼみの会集会(1996年9月、12月)【結果】1.IDDM患者の歯科検診および口腔内状態1995年から約170名の歯科検診を行い、ほとんど全ての患者に歯周炎の発症を認めた。各種歯周病関連細菌に対する血清IgG抗体価で個体差は大きいが総じて高かった。2.歯周病についての臨床検査および各種宿主生体防御機能検査本院IDDM患者歯周病外来を受診した22名の患者の内レントゲン診査において早期発症型歯周炎と考えられる4名の患者を発見した。患者7名(早期発症型歯周炎4名、歯肉炎3名)の細菌検査では全員から3種の主要歯周病関連細菌を検出した。リンパ球の機能検査において血清中のTNF-αの濃度が高かった。【考察と結論】IDDM患者は、同年代の健常者に比べて、歯周病関連所見が特徴的であり、歯周病をIDDMの合併症と考えることができる。IDDM患者におけるEOP発症のメカニズムは本合併症を解明する鍵となると考えられる。また、血清中のTNF-αの濃度の上昇によって歯周組織の破壊がもたらされた可能性が示唆された。IDDM患者歯周病外来を受診した患者については、定期的検診・メインテナンスを行っているが、今後も広報活動を続けていく必要がある。
オンライン大学で学ぶ女性の学習環境と自己調整学習

本研究では、eラーニング制大学通信教育課程(オンライン大学)で学ぶ女性の学習環境の現状を調査することで、学習阻害要因とその対処としてどのように自己調整学習をしているのかを明らかにすることを目的とする。オンライン大学の学生の約9割は社会人である。特に女性は、仕事に加え、家事・育児・介護も担いながら学習している場合も多いと考えられる。女性の学習環境における問題点と理想、学習時間の確保や学習継続のための方略について検討することで、生涯学習の成功の方法構築をに寄与したい。
高次有機ナノ構造制御を指向した次世代有機EL 材料の創製と機能発現

研究成果の概要(和文):リン光有機ELデバイスは蛍光デバイスと比べて4倍の効率を実現する。我々はこれまでに外部量子効率30%を実現する水色、緑色および白色の高効率有機ELデバイスを開発してきた。高効率の主な要因は新規に開発したリン光材料、特にフェニルピリジン誘導体電子輸送材料の利用である。しかし、依然として高性能有機ELデバイスを実現する電子輸送材料の分子設計指針は一般化されていない。量子化学計算のひとつである密度汎関数法が分子をデザインする強力な手法として知られているが、計算では真空中一分子の構造と光学特性のみを与える。一方、有機ELデバイスではアモルファス分子ガラスが用いられ、固体状態の特性が高効率デバイスを実現するために決定的に重要である。このような観点から、本研究では、4種類の新規電子輸送材料の(1)量子化学計算による値、(2)合成した材料の物性値、および(3)最終的なデバイス特性の3つの関係性を、特にX線単結晶構造解析から得られたパッキング構造に着目して検証した。これらの検証結果を基に固体状態でピリジンの弱いCH/N分子間水素結合により自発的に組織化しうる新しい分子設計指針を見いだすことに成功した。本研究では高次有機ナノ構造制御を指向した次世代有機ELデバイス材料の創製と機能発現を目的としている。2年目である本年は、電子輸送材料の新たな普遍的設計指針を確立することに集中した。まず、ジベンゾフランを中心骨格とした材料を開発、一連の評価を行った結果、ピリジンの窒素位置が2=>3=>4となるにつれて、熱特性が向上するだけでなく、イオン化ポテンシャルが深くなり、電子注入性が増大した。一方、電子オンリーデバイスを作製し、評価したところ、従来材料と異なり、移動度は3位のピリジン誘導体が最も高い結果となった。単結晶X線結晶解析を行った結果、窒素配置によりパッキングが大きく異なることが明らかとなった。すなわち、4位のピリジンはジグザグ構造、3位ではジベンゾフラン部位のスタッキングが見られた。高性能な電子輸送材料を開発するために、これまで得られた単結晶構造を詳細に解析し、典型的な水素結合のパターンを抽出、新たな電子輸送材料BcPyPBを設計・合成した。ターフェニルを中心骨格に、末端に3-ピリジンと4-ピリジンを組み込んだ。3-ピリジンの分子間水素結合により横方向への配列を、4-ピリジンにより縦方向の配列を行い、グラフェン状の2次元シート構造の構築を狙った。基板垂直方向への配列は、π-πスタックを利用、3次元的な自己組織化を狙った。電子オンリー素子から電子移動度を算出したところBcPyPBは既存材料の約10倍の高移動度を示した。多入射角分光エリプソメトリーによる分子配向の検証の結果、BcPyPBは高い配向性を示した。以上の結果から、これまでの知見を元に設計した新たな電子輸送材料は、従来材料よりも高い電子輸送・移動特性を有することが明らかになった。今後のデバイス構造の最適化により、従来材料を凌駕する高性能デバイスの実現が期待される。ピリジンの弱い分子間CH/N水素結合を駆動力として材料分子が自発的に精密かつ強固な高次有機ナノ構造を形成することを利用して、有機ELデバイスに用いられる固体薄膜の電荷移動度と耐久性の向上を目指している。初年度である本年は、ビフェニルを中心骨格としたピリジンの置換位置の異なる一連の電子輸送材料の合成とそれらの特性評価を行った。光学特性、熱物性、青色リン光デバイスの評価を行った結果、材料の化学構造と物性、デバイスにおけるキャリア輸送・注入特性の相関関係を見出した。すなわち、ピリジンの窒素位置が2=>3=>4となるにつれて、熱特性が向上するだけでなく、イオン化ポテンシャルが深くなり、電子注入性と輸送性に優れることが明らかになった。青色リン光素子は最大で100cd/m2で35lm/Wの電力効率を示した。合成した窒素の置換位置が異なる材料を十分時間をかけて繰り返し昇華精製したところ、ピリジンの窒素位置が4位、3位の誘導体の単結晶を得ることができた。

単結晶X線構造解析を行ったところ、ピリジンの弱い水素結合に基づく分子間CH/N水素結合の存在を明らかにすることに成功した。また、申請者が過去に開発した材料の単結晶X線結晶構造解析にも成功し、同様にCH/Nの弱い分子間水素結合の存在を明らかにすることができた。申請者は、弱いCH/N分子間水素結合に基づく有機固体薄膜中での分子配向制御を提唱しているが、これはその直接証拠となる結果である。初年度の目標は、(1)3,5-ジピリジルフェニル部位を有する新規電子輸送材料群の開発、(2)リン光有機EL素子材料に必須の機能を損なうことなく、非晶質薄膜と分子間水素結合能の保有を両立する中心骨格の探索を行うの2点であった。初年度には、ビフェニルを中心骨格とする3つの材料を開発し、量子化学計算⇔材料合成⇔固体薄膜物性評価⇔デバイス特性評価の4つの相関関係を明らかとした。これまでに申請者らは、分光エリプソメトリーによる非晶質膜内の分子配向を検証した結果、窒素位置によって分子の配向性が大きく異なることを見出し、機能発現の起源が、ピリジンの弱いCH/N分子間水素結合を駆動力とした分子配向であることを提唱していた。しかしながら、直接証拠を手にしてはいなかった。今回、合成した誘導体の単結晶作製に成功し、X線結晶構造解析を行った。その結果、結晶中で実際にCH/Nの弱い水素結合が見られ、その距離が2.5-3.8オングストロームであることを明らかにした。数種ではあるが、結晶構造が明らかになったことから、分子内の窒素位置を精密設計することで固体薄膜中の分子の配列を精密設計できるようになりつつあり、研究は概ね順調に進展している。今年度は、引き続き、新規材料の開発を行うとともに、開発した材料を用いて高性能有機ELデバイスの創製、キャリア移動度測定、分子間水素結合の実証を行う。有機ELデバイス効率とキャリア移動度を最大にするピリジン窒素の置換位置や中心骨格を丁寧に検討・探索すると共に、引き続き、単結晶X線構造解析による分子間相互作用の検証を行い、高次構造制御に必要な知見を得る。今年度は、(1)有機ELデバイス作製・特性評価、寿命評価、(2) TOFを用いた電荷移動度測定、(3)単結晶X線結晶構造解析を中心に検証を行う計画である。キャリア移動度解析、単結晶X線構造解析には、新規材料のみならず、これまでに開発してきた材料も検討項目に入れ、分子構造と発現機能の関係を多角的に検証する。新たな材料ができ次第、可能な項目を随時検証して柔軟に研究を進めていき、得られた成果を取りまとめ、成果の発表を適時行う。研究費は、新規材料開発に必要な薬品類等の購入、研究成果発表のための旅費、論文発表にかかる経費、研究遂行に必要な書籍類などに用いる予定である。特に多くの予算を有機合成用試薬、ガラス器具、有機ELデバイス作製用の消耗品費に計上する。有機合成用試薬では、有機半導体材料の原料と合成反応に用いる有機金属触媒が必須である上、デバイスと移動度測定を行うには、グラム単位の大量合成が必要になる。本研究では真空蒸着型素子をターゲットにしているが、デバイス作製に必要な電極金属、フィラメント、ルツボ等も必要不可欠である。また、国内外で成果発表を行うために、旅費、滞在費、参加費に使用する。
広帯域センサレス力制御ロボットによる熟練者技能の触覚力覚クラウドシステムの開発

現在、工作技術ロボット技術の向上によって、機械部品の製造の自動化が進んでいる。それに伴い、精密機器製品に必要不可欠である精密部品の需要が増加している。そのような精密部品のうち、特に金型や精密ギアなど機械部品の仕上げ工程には、熟練技能者の長年にわたる経験や繊細な力の感覚を用いた高度な技術が必要不可欠となっている。しかしながら、熟練技能者の手作業による生産は、大量生産が困難であり、人件費等が加わることでコストも高くなってしまう。また、社会情勢として、少子高齢化の進行により、熟練技能者の高齢化や継承者の減少により、熟練技能自体が消滅する恐れもある。このような背景より、熟練技能を機械によって再現させるためには、繊細で高度である熟練技能の電子データ化とそれを再現するさせるための高精度な位置決めと力制御をするシステムの構築が必要と考えられる。本年度においては、熟練技能を再現する動作対象として押しつけ動作に着目し、力覚データの獲得と圧縮手法の提案及びその検証を行った。力センサから獲得したデータを用いて短時間フーリエ変換(STFT)による解析を行った。その結果、人間が意図していない動作データの周波数成分をフィルタで除去し、可変サンプリングによるデータ量の圧縮を図った。実測データによる検証から、圧縮データは元データの一定周波数以上の周波数特性を損なわず、データ量を約25分の1まで圧縮することができた。一方、高精度力制御系構築を目的として、非線形摩擦の影響が問題となるACサーボモータ駆動ボールねじシステムを対象とした広帯域高次反力オブザーバを設計した。設計オブザーバを実システムに実装して検証を行った結果、トルク指令信号の単ステップ入力時では,設計オブザーバを用いて高精度かつ高速な推定が可能であると確認できた。しかしながら,階段状ステップ入力では,力を抜いた際の精度に課題が残った。本研究課題を3年間で完遂するために,初年度の平成28年度において、対象する産業用ロボットの各軸の数学モデルと非線形摩擦特性の詳細モデルリングを行った。産業用ロボットのエンドエフェクタとしてボールねじ機構を想定し,エンドエフェクタの周波数特性や非線形摩擦解析結果に基づいて、エンドエフェクタの接触反力に対して広帯域なセンシング技術を考案した。まずは単軸のセンサレス力制御システムを構築し、実機実験に基づいて制御システムの良否を検証する制御システムのハードウェアシステムを構成した。具体的には,制御用パーソナルコンピュータにD/AやA/D変換ボードなどのPCIボードを挿入し、LinuxOSでのリアルタイム制御を可能とするハードウェア設計を行った。次に、シミュレーション解析から作業空間をセンサレス力覚フィードバックの適用範囲や問題点を検証した。反力推定オブザーバの設計においては、押しつけ動作をする材料や道具などの作業環境をばね定数やダンパー定数で表現し、非線形摩擦の影響をディザ信号を重畳することで低減化について検証を行っている。ここで,ディザ信号とは振幅が非線形摩擦力より大きく、実際の指令信号に影響を与えない程度の高周波の正弦波信号である。このディザ信号を常にモータに入力することで、モータには振動的な力が加わり常に動作している状態にある。一方、熟練者技能の再現を図るために熟練者の工作物への道具の当て方や力加減をデータベース化への準備を行った。熟練者の道具の位置や力加減のデータを収集するには道具に力センサや位置を計測する必要がある。これらのハードウェア構成やデータ収集システムを構築してデータ収集の準備が整えている。初年度の平成28年度では,卒業研究テーマとして学生1名を研究協力者として専任し,1年間本課題に対して研究を進めてきた。卒業研究では,主に摩擦力などの非線形特性の影響が顕著に表れるボールねじシステムに対して広帯域反力推定オブザーバの設計方法を検討した。さらに,制御用パーソナルコンピュータにD/AやA/D変換ボードなどのPCIボードを挿入し、LinuxOSでのリアルタイム制御を可能とするハードウェア設計を行った。また、実際に簡単な位置制御実験を行い、実際にロボットをリアルタイムに制御可能であることが確認して,実機実験の準備を整えることができた。また、反力推定オブザーバの設計においては、シミュレーション上で推定した値に対して、真値との振幅比を求め、変換ゲインを計算する必要があるが、入力した反力に対して、反力を推定することができた。今後は、押しつけ動作をする材料や道具などの作業環境をばね定数やダンパー定数で表現し、非線形摩擦の影響をディザ信号を重畳することで低減化について検証を行う。今後は、実機であるボールねじシステムに対して、構成した制御システムを用いて、センシング帯域と推定値をフィードバックさせた場合の制御システム安定性について検討する。平成29年度では,前年度シミュレーション解析により問題点等を改良したセンサレス力覚フィードバック制御系を試作システムに実装し,実機実験にて提案するセンサレス力制御系の検証の準備を行った。力覚フィードバック制御系の対象として,一般的な直線変換機構であるボールねじ機構を用いて作業環境に対する押し付け力とその反力を再現するシステムを構築した。実装前の最終検証として制御対象に非線形摩擦を含んだモデルを対象として広帯域力センシングに着目した高次反力オブザーバを設計している。その際,非線形摩擦として静止摩擦に加え,低速動作時でのストライベック効果を考慮した摩擦モデルを用いている。数値解析により,高速かつ高精度な力覚推定が可能であることが確認できた。さらに、研磨工程を想定した押しつけ動作に対して力および位置の指令データとして解析を行い、それらのデータ量を最小かつ最適化を図るデータ補間アルゴリズムを提案した。

最小データの取得方法として,人間が動作できる周波数より高周波帯域を逓減することで不必要なデータの圧縮を図った。この圧縮手法により元データと圧縮データの間には約20msの遅れが発生することが分かった。そこで,入出力の時間軸を揃えるために群遅延補正を行い,最適化した力覚データとして取り扱うことを可能にした。平成30年度においては,熟練機能最小データから元データへの逆再生の可否を検証する。最終目標としてセンサレス力覚制御系と熟練技能データ獲得の技術を融合した熟練技能の再現する力制御システムを改めて再設計し,試作システムへの搭載を行い評価する。本年度は卒業研究テーマとして学生1名に加え,専攻科1年生の特別研究テーマとして本課題を進めてきた。本課題の熟練技能の再現技術を,広帯域の力センシングと膨大なデータ処理に関する課題に分けて研究を進めた。まず,広帯域の力センシングについては,制御対象としてボールねじ駆動システムにおける力制御系のハードウェア設計と施工により実機実験における検証の準備を整えた。また,ボールねじの可動部位置によって特に低速時に摩擦特性が顕著に変化する制御対象に対して,ストライベック効果を考慮した摩擦モデルを用いて広帯域反力推定オブザーバの設計を行い,数値解析により有用性を検証した。一方,熟練技能データの最適化については,力覚データの取得方法を確立した。本手法として,ボールねじ駆動システムの可動部に設計したスタンドに力センサを取付け,作業環境を模擬した硬化ゴムに押しつけ動作を行った場合の力覚データをデータロガーによる単位変換機能と信号記憶機能を用いて取得した。取得した力覚データを元データとして,人間が動作できる周波数より高周波帯域を逓減することで不必要なデータの圧縮を図れると判断し,ローパスフィルタによるデータ最適化を図った。ローパスフィルタによる高周波ノイズの除去や遅延補正を行うことにより,データ容量を約60%に圧縮することが可能であることを実証した。今後は,押しつけ動作を行う材料や道具などの作業環境をモデル化したばね定数やダンパー定数などを実測により同定し,ボールねじ駆動システムの実機実験における広帯域反力オブザーバの有用性を検証する。さらに,この力覚推定値をフィードバック信号として利用する力制御系の安定性や制御性能とセンシング帯域との関係も明らかにする。現在、工作技術ロボット技術の向上によって、機械部品の製造の自動化が進んでいる。それに伴い、精密機器製品に必要不可欠である精密部品の需要が増加している。そのような精密部品のうち、特に金型や精密ギアなど機械部品の仕上げ工程には、熟練技能者の長年にわたる経験や繊細な力の感覚を用いた高度な技術が必要不可欠となっている。しかしながら、熟練技能者の手作業による生産は、大量生産が困難であり、人件費等が加わることでコストも高くなってしまう。また、社会情勢として、少子高齢化の進行により、熟練技能者の高齢化や継承者の減少により、熟練技能自体が消滅する恐れもある。
富士山の深部低周波地震発生域の揮登性物質の定量化

富士山における詳細な地震波速度構造が得られ,成果を国際誌1編(Nakamichi et al., 2007)と和書内の論文1編(中道,2007)にて公表した.また,富士山にて実施された稠密地震観測に関する概要を紀要(渡辺他,2008)に公表した.一連の研究にて低周波地震発生域の直下に地震波低速度域が明らかになり,富士山のマグマがこの領域の下部から供給されていることを示唆された.この低周波地震震源域では,P波速度、S波速度およびその比(Vp/Vs)がいずれも異常に低くなっていることが示され,この領域にはマグマではなく二酸化炭素を含む水が存在していることを示唆している.低速度と低Vp/Vsのある領域は比抵抗探査から低比抵抗領域でもあることが指摘されている.そこで,地震波速度と比抵抗の変化から存在する流体の種類と量を調べるために,まずは比抵抗と流体の種類と量の関係について述べた文献調査をして比較検討をおこなった.流体推定として比抵抗を用いる利点は以下の通りである.地震波速度からは低速度の原因がマグマか水であるかは明確にいうことが難しいが,比抵抗の場合は水とマグマでは比抵抗値が大きくことなり,比抵抗値から水かマグマの判別がつきやすいことが挙げられる.比抵抗と流体量の関係式として修正アーチー式(Glover, et. al.,2000)を検討した.そして,質の高い地震波速度構造と比抵抗構造が得られている東北地方の文献を検討したところ,東北地方での深部低周波地震の発生域の比抵抗値と地震波速度を用いて,発生域に水とマグマがどの割合で含まれているかを正確に見積もることはできなかった.したがって,富士山についても地震波速度と比抵抗から深部低周波地震発生域の流体の種類と量を正確に見積もることは現時点では難しいと思われ,今後の課題となった.高密度地震観測データから富士山における詳細な地震波速度構造が得られ,成果を研究発表の欄において記載の通り国際誌1編(Nakamichi et al., 2007)と国内誌1編(中道,2007)にて公表した。低周波地震発生域の直下に地震波低速度域が明らかになり,富士山のマグマがこの領域の下部から供給されていることを示唆された.この低周波地震震源域では,P波速度、S波速度およびその比がいずれも異常に低くなっていることが示され,この領域にはマグマではなく二酸化炭素を含む水が存在していることを示唆している.また,富士山を含めた南部フォッサマグマやフィリピン海プレート北端部の地震波速度構造も明らかになった.伊豆半島を含めたフィリピン海プレートが陸側のプレートに衝突していて,逆断層でスライスされたフィリピン海プレートが陸側のプレートに縮合している様子が鮮明に描写された.地震波速度の連続性から富士山の直下ではフィリピン海プレートが裂けてなくなっているのではないことも明らかになった。また,より正確な速度構造を求めるのに必要な有限波長トモグラフィーのためのソースコード作成に着手した.平成19年度はトモグラフィーソフトのソースコード作成と,得られた速度構造を用いて低周波地震発生域における揮発性物質の定量的見積を行う.富士山における詳細な地震波速度構造が得られ,成果を国際誌1編(Nakamichi et al., 2007)と和書内の論文1編(中道,2007)にて公表した.また,富士山にて実施された稠密地震観測に関する概要を紀要(渡辺他,2008)に公表した.一連の研究にて低周波地震発生域の直下に地震波低速度域が明らかになり,富士山のマグマがこの領域の下部から供給されていることを示唆された.この低周波地震震源域では,P波速度、S波速度およびその比(Vp/Vs)がいずれも異常に低くなっていることが示され,この領域にはマグマではなく二酸化炭素を含む水が存在していることを示唆している.低速度と低Vp/Vsのある領域は比抵抗探査から低比抵抗領域でもあることが指摘されている.そこで,地震波速度と比抵抗の変化から存在する流体の種類と量を調べるために,まずは比抵抗と流体の種類と量の関係について述べた文献調査をして比較検討をおこなった.流体推定として比抵抗を用いる利点は以下の通りである.地震波速度からは低速度の原因がマグマか水であるかは明確にいうことが難しいが,比抵抗の場合は水とマグマでは比抵抗値が大きくことなり,比抵抗値から水かマグマの判別がつきやすいことが挙げられる.比抵抗と流体量の関係式として修正アーチー式(Glover, et. al.,2000)を検討した.そして,質の高い地震波速度構造と比抵抗構造が得られている東北地方の文献を検討したところ,東北地方での深部低周波地震の発生域の比抵抗値と地震波速度を用いて,発生域に水とマグマがどの割合で含まれているかを正確に見積もることはできなかった.したがって,富士山についても地震波速度と比抵抗から深部低周波地震発生域の流体の種類と量を正確に見積もることは現時点では難しいと思われ,今後の課題となった.
大出力レーザービームの縦電場による電子加速

レーザーのエネルギー密度はマイクロ波のような電磁波に比べ格段に大きいため,これを加速器へ利用する研究が行われつつある.この研究の目的は,大出力レーザービームの有限性から導出される縦電場に電子を共鳴的に相互作用させ,電子加速を実現することであった.以下に本研究で得られた成果を示す.・これまでスカラー場として扱われてきたガウス型レーザービームの全電磁場成分を,ベクトル的な取り扱いによる計算から導出できた.・ビームの軸上で縦電場成分が最大となるTMモードを使って電子加速を実現した.・この縦電場成分と相互作用する電子は加速され,正味のエネルギー利得はビームの横電場成分とウエスト幅の積で与えられる.・最大出力が10^<14>ワットの炭酸ガスレーザーを利用すると,電子エネルギー利得は約数十MeVとなり,現存の線形加速器を凌ぐ加速勾配となる.レーザーの縦電場による電子加速の機構を明らかにしたことによってコンパクトな新方式加速器の研究・開発に新たな可能性を示すことができたことは,この研究分野において大きな意味を持っている.この研究成果は,日本物理学会のジャーナル誌(J.Phy.Soc.Jpn.)1994年3月号に掲載予定である.レーザーのエネルギー密度はマイクロ波のような電磁波に比べ格段に大きいため,これを加速器へ利用する研究が行われつつある.この研究の目的は,大出力レーザービームの有限性から導出される縦電場に電子を共鳴的に相互作用させ,電子加速を実現することであった.以下に本研究で得られた成果を示す.・これまでスカラー場として扱われてきたガウス型レーザービームの全電磁場成分を,ベクトル的な取り扱いによる計算から導出できた.・ビームの軸上で縦電場成分が最大となるTMモードを使って電子加速を実現した.・この縦電場成分と相互作用する電子は加速され,正味のエネルギー利得はビームの横電場成分とウエスト幅の積で与えられる.・最大出力が10^<14>ワットの炭酸ガスレーザーを利用すると,電子エネルギー利得は約数十MeVとなり,現存の線形加速器を凌ぐ加速勾配となる.レーザーの縦電場による電子加速の機構を明らかにしたことによってコンパクトな新方式加速器の研究・開発に新たな可能性を示すことができたことは,この研究分野において大きな意味を持っている.この研究成果は,日本物理学会のジャーナル誌(J.Phy.Soc.Jpn.)1994年3月号に掲載予定である.この研究の目的は、レーザービームの有限性から導出される縦電場に電子を共鳴的に相互作用させ、電子加速を実現することであった.そのために、レーザーの全電磁場成分を求め、ビームの進行方向に存在する縦電場を理論的に導出することが必要であった.これまでの研究では、ビームの電場は近軸近似を用いたスカラー場として計算されてきたが、本研究では、霜田の方法を用いて、ベクトル的に全電磁場成分を尊出した。以下に本研究の成果を示す。(1)縦電場のTMモードにおける基本モードでは、ビームの軸上で縦電場が最大となり、横電場成分はゼロとなることが示された.(2)ビームの軸上で縦電場と相互作用する電子は加速され正味のエネルギーを得る.特にレイリー長の範囲内では、エネルギー利得が最大となり、その値は横電場の大きさとビームのウエスト長の積で与えられる.(3)軸から離れた位置で、レーザービームと相互作用する電子が加速位相に乗っていれば、横電場の影響は小さい.しかし、減速位相に乗っている電子はビームの外側へほうり出されてしまう.(4)現在、利用可能なCO_2レーザーの出力は10^<14>W程度である.このビームを利用すると縦電場強度は約10^7V/cmとなる.この電場と相互作用する電子のエネルギー利得は約数十MeVとなるが、これは現在の線形加速器のエネルギー利得を凌いでいる.レーザーのエネルギー密度は電磁波に比べ格段に大きいため、これを加速器へ利用する研究が行なわれつつある.本研究もその一つであり、レーザーの縦電場による電子加速の機構を明らかにしたことによって、新方式加速器の可能性を示したことは、この研究分野において大きな意味を持っている.レーザーのエネルギー密度はマイクロ波のような電磁波に比べ格段に大きいため,これを加速器へ利用する研究が行われつつある.この研究の目的は,レーザービームの有限性から導出される縦電場に電子を共鳴的に作用させ,電子加速を実現することであった.以下に本研究の成果を示す.・これまでスカラー場として扱われてきたガウス型レーザービームの全電磁場成分を,ベクトル的な計算から導出できた.・ビームの軸上で縦電場成分が最大となるTMモードを使って電子加速を実現した.・この縦電場成分と相互作用する電子は加速され,正味のエネルギー利得はビームの横電場成分とウエスト幅の積で与えられる.・最大出力が10^<14>ワットの炭酸ガスレーザーを利用すると,電子のエネルギー利得は約数十MeVとなり,現在の線形加速器を凌ぐ加速勾配となる.レーザーの縦電場による電子加速の機構を明らかにしたことによって,コンパクトな新方式加速器の研究・開発に新たな可能性を示すことができたことは,この研究分野において大きな意味を持っている.
多地点における地電位差同時連続観測による地震予知の研究

前年度に引続き弟子屈、浦河、鷹巣、岩泉、大船渡、会津、阿武隈、佐渡、木更津、大島、徳島、中村、鹿屋、那覇1地点で地電位差連続観測を実行した。その上、前年度の研究により最も有望と思われた弟子屈を含む地域での重点的調査を局地的、広域的見地から実施した。局地的には、弟子屈チャンネル2(弟子屈-虹別測線)に出現し釧路沖の地震活動と関連するらしい地電位差異常変化の性質を検討する為に、虹別中学校の校庭にN-S、E-W各方向に複数短基線観測網を設置し、6月-10月の期間同時観測を行った。その結果、問題の異常変化は短基線観測網にも同時に出現することが分かり、少なくともNTT電極やNTT回線からのノイズではないことが確められた。又、近傍の地質調査、電棚の漏電テスト等も実施したがノイズ源を同定することはできなかったので、これらの異常変化の少なくとも一部が前兆シグナルである可能性は高い。広域的には、地下電気伝導度分布調査のため、7月-11月の期間、青森県(地電位差観測11地点、地磁気観測5点)においても行われた。これらの結果は現在解析中であるが、本邦の地下電気伝導度分布の研究について抜本的貢献が期待される。一方、7月には伊豆東方沖に群発地震活動がおき、伊東沖の海底噴火をもたらしたが、伊豆大島NTT長基線観測網では著しい前兆的地電位差異常変化が記録された。このような変化は、1987年以降すでに2回起こった群発活動の前にも観測されており、今後伊豆東方沖群発地震の予知に役立つ可能性が認められる。前年度に引続き弟子屈、浦河、鷹巣、岩泉、大船渡、会津、阿武隈、佐渡、木更津、大島、徳島、中村、鹿屋、那華1、地点で地電位差連続観測を実行したその上、前年度の研究により最も有望と思われた弟子屈を含む地域での重点的調査を局地的、広域的見地から実施した。局地的には、弟子屈チャンネル2(弟子屈-虹別測線)に出現し釧路沖の地震活動と関連するらしい地電位差異常変化の性質を検討する為に、虹別中学校の校庭にN-S,E-W各方向に複数短基線観測網を設置し、6月-10月の期間同時観測を行った。その結果、問題の異常変化は短期線観測網にも同時に出現することが分かり、少なくともNTT電極やNTT回線からのノイズではないことが確められた。又、近傍の地質調査、電柵の漏電テスト等も実施したがノイズ源を同定することはできなかったので、これらの異常変化の少なくとも一部が前兆シグナルである可能性は高い。一方、7月には伊豆東方沖に群発地震活動がおき、伊東沖の海底噴火をもたらしたが、伊豆大島NTT長期線観測網では著しい前兆的地電位差異常変化が記録された。このような変化は、1987年以降すでに2の回起こった群発活動の前にも観測されており、今後伊豆東方沖群発地震の予知に役立つ可能性が認められる。
ニコチン生合成の分子制御機構

タバコでは遺伝的にニコチン生合成能が低い突然変異株が育種されており、ニコチン生合成に関与する2つの遺伝子座Nic1とNic2が遺伝学的に同定されている。我々のこれまでの研究によりnic1またはnic2変異をもつタバコでその遺伝子発現が抑制されている2つの遺伝子(PMTとA622)のcDNAがクローニングされた。PMTはニコチン生合成経路の初発酵素プトレッシンN-メチル基転移酵素をコードしており、A622もニコチン生合成経路の酵素遺伝子である可能性が強い。PMTとA622のmRNAレベルは野生林(Nic1Nic2)の根で一番高く、nic1、nic2、nic1nic2の遺伝子型をもつ変異株の順に低下する。これらのことから、Nic1とNic2はニコチン生合成の調節遺伝子である可能性が示唆された。また、ジャスモン酸をタバコに処理するとニコチン含量が上昇することが最近明かとなった。本研究ではこうした研究成果を踏まえて以下点を明らかにした。1)ノザン解析並びにPMT遺伝子とA622遺伝子のプロモーター領域とGUSレポーター遺伝子をアグロバクテリウムを用いた形質転換実験により、両遺伝子(プロモーター)は根の未分化領域の皮層を中心に、内皮、内鞘で発現しており、Nic調節遺伝子により発現制御され、ジャスモン酸により発現誘導され、さらにこの誘導効果はエチレンにより阻害されることを発見した。2)PMT遺伝子とA622遺伝子の発現制御領域を比較したところ、共通のDNA配列を見いだした。この配列は上記の両遺伝子に共通な発現制御を担うシス配列である可能性がある。我々のこれまでの研究によりniclまたはnic2変異をもつタバコでその遺伝子発現が抑制されている2つの遺伝子(PMFとA622)のcDNAがクローニングされている。PMTはニコチン生合成経路の初発酵素プトレッシンN-メチル基転移酵素をコードしている。PMTとA622のmRNAレベルは野生株(Nic1Nic2)の根で一番高く、nicl、nic2、niclnic2の遺伝子型をもつ変異株の順に低下する。タバコの片方の祖先種であるNicotiana sylvestrisのゲノミックライブラリーから3種のPMT遺伝子と1種のA622遺伝子をクローニングしている。これら4種の遺伝子の5'上流約1kbをβ-glucuronidase(GUS)レポーター遺伝子に繋げ、Agrobacterium rhizogenesのbinary transformationsystemを用いてN.sylvestrisに導入し、形質転換毛状根を得た。一部の植物についてはA.tumefaciens LBA4404株を用いて形質転換植物体を作出している。現在、得られた形質転換毛状根や形質転換個体のGUS活性をしているが、いずれのプロモーターも根組織で発現し、葉などの地上部では発現しないことが判明した。これらの結果を確認するために、大腸菌内でタバコのPMTとA622を大量発現させ、ポリクローナル抗体を作製することを試みた。A622に対する良好な抗体を作製することができた。PMTはニコチン生合成経路の初発

酵素プトレッシンN-メチル基転移酵素をコードしており、A622もニコチン生合成経路の酵素遺伝子である可能性が強い。PMTとA622のmRNAレベルは野生株(Nic1Nic2)の根で一番高く、nic1、nic2、nic1nic2の遺伝子型をもつ変異株の順に低下する。これらのことから、Nic1とNic2はニコチン生合成の調節遺伝子である可能性が示唆された。また、ジャスモン酸をタバコに処理するとニコチン含量が上昇することが最近明かとなった。本研究ではこうした研究成果を踏まえて以下点を明らかにした。1)ノザン解析並びにPMT遺伝子とA622遺伝子のプロモーター領域とGUSレポーター遺伝子をアグロバクテリウムを用いた形質転換実験により、両遺伝子(プロモーター)は根の未分化領域の皮層を中心に、内皮、内鞘で発現しており、Nic調節遺伝子により発現制御され、ジャスモン酸により発現誘導され、さらにこの誘導効果はエチレンにより阻害されることを発見した。2)PMT遺伝子とA622遺伝子の発現制御領域を比較したところ、共通のDNA配列を見いだした。この配列は上記の両遺伝子に共通な発現制御を担うシス配列である可能性がある。
探究的な算数・数学の授業における推測の段階に関する研究

推測の段階と正当化の段階から成る探究的な算数・数学の授業を考案する際には,推測の段階のデザインが重要になると考えられるので,それをアブダクションの観点から理論的・実践的に検討した。その結果,主として,(1)図式的推論と代数的推論の視座の重要性,(2)この二つを視座とした授業分析による推測の段階の様相の明確化とそれらの指導への示唆の導出,(3)図式的推論を視点とした授業の有効性,という成果を得ることができた。本研究は,探究的な算数・数学の授業を考案することを最終的なねらいとしている。探究的な算数・数学の授業とは,推測の段階と正当化の段階のサイクルから成る授業であり,子どもが能動的にそのような思考を行う授業のことである。推測の段階では,アブダクションが重要な役割を担っているけれども,そのとらえ方や意義,機能が明確になっているとは言い難い。これらの点を明確にすることが,算数・数学の授業を考案する際の基盤となるであろう。そこで本研究は,探究的な算数・数学の授業における推測の段階に焦点を当て,アブダクションを観点とした算数・数学の授業の分析を行うことで探究的な授業における推測の段階への示唆を得,それに基づいた授業の構成及び実践的検討を行うことを目的とする。本年度は,この研究の一環として,主に文献解釈・授業分析によって推測の段階の分析を行った。特に,アブダクションの提唱者であるパースの「図式的推論」の概念に基づいて,実際の数学の授業(因数分解)を記号論的に考察することにより,次の二点を明らかにした。一つは,図式的推論における観擦の段階で,「受け入れられない経験」が生じるときがあり,そのような経験によってアブダクションが生じ,推測の段階を乗り越えて正当化の段階へと進む契機となりうるということである。したがって,受け入れられない経験が,探究的な算数・数学の授業においては重要な位置を占めるということが示唆される。二つは,受け入れられない経験によって生じるアブダクションには,変容と翻訳という二つの種類があり,それぞれの特徴が異なるということである。前者は,図式的推論にける実験の段階を見直し,図式に対する解釈を変えることであり,後者は,図式的推論における図式そのものを見直し,新しい表現を導入することである。これらの特徴をふまえ,推測の段階を構成する必要があることが示唆される。本年度は,この研究の一環として,分数の乗法・除法の授業の非参与観察を行った。分数の乗法・除法は,中学校以降における代数的内容につながる重要な内容であることが指摘されている。ここでは,直接的に代数的内容を指導するわけではないが,代数的推論を育成することが可能であると考えられている。とりわけ,その授業における推測の段階における代数的推論がどのような様相であるのかを記号論とアブダクションの観点から分析し,分数の乗法・除法の児童の理解と代数的推論が密接な関係にあり,代数的推論を促すことが重要であることを見いだした。さらには,推測の段階における示唆について検討した。本研究は,探究的な算数・数学の授業を考案することを最終的なねらいしている。推測の段階では,アブダクションか重要な役割を但っているけれども,そのとらえ方や意義,機能が明確になっているとは言い難い。そこで本研究は,探究的な算数・数学の授業における推測の段階に焦点を当て,アブダクションを観点とした算数・数学の授業の分析を行うことで探究的な授業における推測の段階への示唆を得,それに基づいた授業の構成及び実践的検討を行うことを行うことを目的とする。本年度は,この研究の一環として,昨年度に非参与観察を行った小学校における分数の乗法・除法の授業の分析を質的に進めた。また,中学校における連立方程式の授業の質的分析も進めた。

その際,小学校では,推測の段階におけるアブダクションと連動して働くと考える「代数的推論」に,中学校では,アブダクションが働くと考える「図式的推論」に着目した。その結果,以下のような成果を得ることができた。分数の乗法・除法については,1つの例から一般化する際に,その例が複雑であり,その特徴の知覚を構造化することが重要であること,そしてそのような例に対して演繹的に説明すること,演繹的な説明については図を用いた説明も考慮することなどを指摘した。また,連立方程式については,図式的推論の観点から,実験が進まないときにアブダクションが促進されること,図式的推論の進展と目的意識の変化との相互作用が重要であることなどを指摘した。
極限的断層近傍地震動を受ける剛体及び建物のロッキング振動と転倒限界の解明

本年度における研究成果は,1)水平軸回りの問題である「剛体の転倒限界に関する研究」,2)鉛直軸回りの問題である「偏心を有する建物の物理パラメター同定」に関する研究,の2つに分けられる.以下,それぞれについて詳述する.1)前年度で構築した剛体の転倒限界理論の妥当性を検証するために,木製ブロックを用いた模型実験を行った.模型実験は自由振動実験と1サイクル正弦波加振実験の2段階に分けて行った.自由振動波形の周期,および回転角の各ピークとの関係から,本試験体の幅高さ方向の質量分布がほぼ一様であることを確認し,理論構築時に設けた仮定にほぼ適合することを確認した.そこで,時刻歴応答解析より得られる自由振動波形とのフィッティングから試験体の反発係数を推定し,それを用いて1サイクル正弦波加振時における転倒限界加速度振幅を推定した.1サイクル正弦波加振実験結果との比較から,提案手法により算出・補正した転倒限界加速度振幅との相対誤差は約10%15%であることを確認した.2)前年度で構築した物理パラメター同定手法を二軸偏心建物に適用できるように拡張し,1階と最上階の観測データのみによる同定を可能とした.この手法では,既知情報として与えた水平方向1次のモード形に基づいて全階の水平方向1次モード応答を推定し,それらを同定に用いる応答データとしている.そのため,懸念される問題点として,近接モードの影響によるモード応答の推定誤差の増大,およびそれに伴う同定精度の低下が挙げられ,この点については今後の課題とする.構築した同定手法の精度を検証するために,入力方向と振幅レベルを実験変数として小型模型実験を行った.入力方向に対する依存性や振幅依存性が若干認められたものの,試験体の設定値に対する同定値の相対誤差は概ね10%以内に収まり,本手法が概ね良好な精度を有することを確認した.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。本年度における主な研究成果は以下の2点に要約される.1)剛体のロッキングおよび転倒限界に関する既往研究の多くは,実験および時刻歴応答解析に基づく数値解析による検討が主であり,転倒限界に関する理論的な研究は少ない.また,その多くは対象モデルと入力に関するパラメトリックスタディであるため,数値的安定性や多大な計算負荷などの問題点を孕んでいる.これらの問題点に対して,「断層近傍地震動の主要部分のダブルインパルスへの置換」という方法を導入することで,剛体のロッキング挙動を単純な自由振動の組み合わせとして表現し,転倒限界に関する理論的な取り扱いを容易にした.さらに,力学的エネルギーの平衡則・角運動量保存則を用いることでロッキング応答および転倒限界入力レベルを閉形表現で見出すことに成功した.これらの成果により,既往研究において懸念されていた数値的安定性や計算負荷の問題が解消され,さらに,入力振動数と転倒限界入力レベルとの関係性(共振・非共振時の差違)が理論的に説明することが可能となった.2)剛性偏心を有する建物を対象とした安定的かつ簡便な物理パラメター同定手法を構築した.本手法は,FFT等により容易に得られるフーリエ変換のみを用いているため,同定に際して高度な数学的知識や経験を必要としない.従って,使用性という観点では有利な手法であると言える.また,信頼性の高いモード情報(1次固有円振動数)に基づき,同定に使用するデータを選定しているため,安定した同定結果を得ることが可能となった.なお,数値実験・模型実験を通して同定精度が良好であることを確認した.本年度では,研究課題を遂行するにあたり,「断層近傍地震動の主要部分のダブルインパルスへの置換」という方法を導入することで,剛体のロッキング応答および転倒限界に関する新たな理論を展開した.本理論では入力をインパルス信号として置換しているため,応答は単なる自由振動の組み合わせとして表現され,転倒限界に関する理論的な取り扱いが容易となっている.さらに,入力振動数と応答振動数の非共振状態における,ロッキング応答の閉形解を導出することに成功した.この点は既往研究との大きな相違点であるとともに優位な点である.さらに本年度では,研究実施計画で述べたように,鉛直軸回りの問題である捩れ振動を伴う建物のシステム同定に関する理論を展開した.この手法では,フーリエ変換のみを用いているため,従来の手法のように同定に際して高度な数学的知識や経験を必要とせず使用性に優れていると言える.また,同定に使用するデータをモード情報に基づき選定しているため,安定した同定精度を有する手法となっている.以上の成果が得られたという点で,研究は当初の計画以上に進展していると言える.また,これらの成果は日本建築学会や日本建築学会近畿支部研究発表会,査読付き国際専門誌'Frontiers in Built Environment'にて発表した.本年度における研究成果は,1)水平軸回りの問題である「剛体の転倒限界に関する研究」,2)鉛直軸回りの問題である「偏心を有する建物の物理パラメター同定」に関する研究,の2つに分けられる.以下,それぞれについて詳述する.1)前年度で構築した剛体の転倒限界理論の妥当性を検証するために,木製ブロックを用いた模型実験を行った.模型実験は自由振動実験と1サイクル正弦波加振実験の2段階に分けて行った.自由振動波形の周期,および回転角の各ピークとの関係から,本試験体の幅高さ方向の質量分布がほぼ一様であることを確認し,理論構築時に設けた仮定にほぼ適合することを確認した.

そこで,時刻歴応答解析より得られる自由振動波形とのフィッティングから試験体の反発係数を推定し,それを用いて1サイクル正弦波加振時における転倒限界加速度振幅を推定した.1サイクル正弦波加振実験結果との比較から,提案手法により算出・補正した転倒限界加速度振幅との相対誤差は約10%15%であることを確認した.2)前年度で構築した物理パラメター同定手法を二軸偏心建物に適用できるように拡張し,1階と最上階の観測データのみによる同定を可能とした.この手法では,既知情報として与えた水平方向1次のモード形に基づいて全階の水平方向1次モード応答を推定し,それらを同定に用いる応答データとしている.そのため,懸念される問題点として,近接モードの影響によるモード応答の推定誤差の増大,およびそれに伴う同定精度の低下が挙げられ,この点については今後の課題とする.構築した同定手法の精度を検証するために,入力方向と振幅レベルを実験変数として小型模型実験を行った.入力方向に対する依存性や振幅依存性が若干認められたものの,試験体の設定値に対する同定値の相対誤差は概ね10%以内に収まり,本手法が概ね良好な精度を有することを確認した.平成29年度の研究では,「ダブルインパルス入力に対する剛体の転倒限界」に関する理論展開および「剛性偏心を有する建物を対象とした物理パラメター同定手法」の構築において,当初の計画以上に進展した.しかし,「ダブルインパルス入力に対する剛体の転倒限界」に関する研究は数値実験に留まっており,実験的に理論の妥当性を検証していない.また,「剛性偏心を有する建物を対象とした物理パラメター同定手法」に関する研究では,各次モードが近接している場合や二軸偏心の場合等を想定しておらず,検討不十分な点がある.以上のことを踏まえ,平成30年度の研究では,「ダブルインパルス入力に対する剛体の転倒限界理論」の模型実験による精度検証および「剛性偏心を有する建物を対象とした物理パラメター同定手法」の二軸偏心建物への拡張とその実験的検証を行う.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。