hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多核NMRおよび多次元NMR法の開発と天然有機化合物の構造解析への応用

ロングレンジ1H-(31P)-13CおよびH-(13C)-31P相関NMR法のINEPT-HMQC法とdouble-INEPT法に関して、絶対値モードの他、位相検波法の測定法も開発した。31P核を29Si核に変えた、1H-(29Si)-13Cおよび1H-(13C)-29Siロングレンジ相関2次元NMR法に関して、フラボノイドなどのフェノール系天然有機化合物のtert-ブチルジメチルシリルエーテル体を調整し、有効性を検討した。その結果、フェノールをtert-ブチルジメチルシリルエーテル体に誘導し、ロングレンジ1H-(29Si)-13C相関2D-double-INEPT法を適用することにより、シロキシ基の付け根に2J_<C,Si>による相関、オルト位に3J_<C,Si>による相関が観測できた。スピン結合定数の違いを利用し、2.5Hzと1.5Hzに最適化した二つの条件で測定したスペクトルの相関ピークの強度の比較から、2J_<C,Si>による相関と3J_<C,Si>による相関を区別可能であることを明らかにした。フェノールのシリルエーテルの他、エノールのシリルエーテルおよび芳香族カルボン酸のシリルエステル体でも同様にロングレンジの1H-(29Si)-13C相関を得ることが出来ることを明らかにした。開発した手法は、多置換の複雑なフェノール化合物などの構造解析においてフェノール性水酸基の位置を明確に決定できる有望な手法である。開発した三重共鳴2次元NMR法の一般性を調べる目的で他のスピン1/2の多核として77Seについても検討した。ロングレンジ1H-(77Se)-3CおよびH-(13C)-77Se相関NMR法のINEPT-HMQC法とdouble-INEPT法に関しても天然存在比で利用可能である事を明らかにし、機能性化合物であるtetraselenafulvalene類のNMR信号の帰属に有効に活用した。抗酸化物質などの高度に酸化された天然有機化合物のNMRによる構造解析において,^1H-^<13>Cの遠隔結合による明確な相関を得る事は極めて重要である。直接有用な情報が得られにくいフェノール性水酸基やカルボキシル基などの交換性プロトンが存在する官能基に対して,適当な多核(^<15>N,^<29>Si,^<31>Pなど)を含む置換基を導入し,構造解析に有用なNMR情報を得ることを目的とした。はじめに^1H{^<13>C,^<31>P}の三重共鳴のNMR測定法について検討し,2種類の2次元NMR測定法を開発した。一つは^1H-^<31>Pの^nJによる磁化移動と続けて^<31>P-^<13>Cの^nJによる磁化移動を利用するもので,^1H観測で^<13>Cを展開した位相検波2次元NMR法で磁場勾配パルス法を組み込んだ。この^1H-(^<31>P)-^<13>C相関NMRに対して^<13>Cと^<31>P核を入れ替えた^1H-(^<13>C)-^<31>P相関2次元NMR測定法も開発した。NMR測定実験にはdimethyl 2-oxopropylphosphonateおよびdi-o-tolylphosphonoacetic acidethyl esterなどをモデル化合物として利用し,^1H-(^<31>P)-^<13>C相関法では2結合によるスピン結合定数^2J_<H,P>および^2J_<P,C>による相関,あるいは3結合によるスピン結合定数^3J_<H,P>および^2J_<P,C>による相関が得られ,^1H-(^<13>C)-^<31>P相関法では^3J_<H,C>および^2J_<C,P>の相関など,測定条件の設定によって必要な相関が得られることを確認した。^1H-^<29>Si-^<13>Cの三重共鳴のNMR法に関してはスピン結合定数など基本的なNMRパラメータの条件検討とt1ノイズを抑制する方法について検討を行った。ポリフェノール化合物や抗酸化物質には多置換の芳香環が存在する天然有機化合物が多い。それらの化合物ではNMRを用いた構造解析において^1H-^<13>Cの遠隔結合の有益な相関が少なく、明確な構造解析が困難な場合があり、新しい解析手法が必要とされている。フェノール性水酸基やカルボシキル基などに適当な多核(^<15>N,^<29>Si,^<31>Pなど)を含む置換基を導入することにより、多核を介した^1H-^<13>Cの遠隔結合のNMR情報を得る事は極めて有用であると期待されており、多核のX核を利用した^1H-(X)-^<13>Cなどの三重共鳴のNMR法の開発と応用研究を目的とした。昨年度に引き続き、ロングレンジの^1H-(^<31>P)-^<13>CおよびH-(^<13>C)-^<31>P相関NMR法でINEPT-HMQC法とINEPT-INEPT法に関して、磁場勾配パルスの位置と強度、スピンロックパルスの有効性、位相回しの改良を検討し、t1ノイズや不要信号が出ない

2次元相関NMRスペクトルを天然存在比で得られる条件を見い出した。さらに、^<31>P核を^<29>Si核に変えた、^1H-(^<29>Si)-^<13>Cおよび^1H-(^<13>C)-^<29>Si相関2次元NMR法に関して検討した。フェノールのシリルエーテル誘導体における^2J_<C,Si>, ^3J_<C,Si>は2.5-1.0Hz程度と小さな値であるが、磁化移動に利用可能でありt1ノイズを抑えた良好な結果を天然存在比の試料でも得られることを明らかにした。天然有機化合物のモデルとしてellagic acidのテトラ-tert-ブチルジメチルシリルエーテルを調整し、^1H-(^<29>Si)-^<13>Cのロングレンジ相関を測定したところ良好な結果が得られた。開発した三重共鳴2次元NMR法の一般性を調べる目的で他のスピン1/2の多核として^<15>N,^<77>Seについても検討し、天然存在比が低い^<15>Nではさらなる最適化が必要であるが、基本的に天然存在比でこれらの多核も利用可能である事を明らかにした。ロングレンジ1H-(31P)-13CおよびH-(13C)-31P相関NMR法のINEPT-HMQC法とdouble-INEPT法に関して、絶対値モードの他、位相検波法の測定法も開発した。31P核を29Si核に変えた、1H-(29Si)-13Cおよび1H-(13C)-29Siロングレンジ相関2次元NMR法に関して、フラボノイドなどのフェノール系天然有機化合物のtert-ブチルジメチルシリルエーテル体を調整し、有効性を検討した。その結果、フェノールをtert-ブチルジメチルシリルエーテル体に誘導し、ロングレンジ1H-(29Si)-13C相関2D-double-INEPT法を適用することにより、シロキシ基の付け根に2J_<C,Si>による相関、オルト位に3J_<C,Si>による相関が観測できた。スピン結合定数の違いを利用し、2.5Hzと1.5Hzに最適化した二つの条件で測定したスペクトルの相関ピークの強度の比較から、2J_<C,Si>による相関と3J_<C,Si>による相関を区別可能であることを明らかにした。フェノールのシリルエーテルの他、エノールのシリルエーテルおよび芳香族カルボン酸のシリルエステル体でも同様にロングレンジの1H-(29Si)-13C相関を得ることが出来ることを明らかにした。開発した手法は、多置換の複雑なフェノール化合物などの構造解析においてフェノール性水酸基の位置を明確に決定できる有望な手法である。開発した三重共鳴2次元NMR法の一般性を調べる目的で他のスピン1/2の多核として77Seについても検討した。ロングレンジ1H-(77Se)-3CおよびH-(13C)-77Se相関NMR法のINEPT-HMQC法とdouble-INEPT法に関しても天然存在比で利用可能である事を明らかにし、機能性化合物であるtetraselenafulvalene類のNMR信号の帰属に有効に活用した。
ペリ環状反応による機能性カゴ状分子の高選択的合成

表題の研究を遂行するにあたり、4π-シントン(合成子)として1,3-双極子であるピリジンN-オキシド類(【I】)およびジエンであるシクロペダジエノン類(【II】)を使用したかご状化合物の合成法の確立を企図した。IはN-置換マレイミド類と環化付加、ついで1,5-シグマトロピー転位を生起し、ヘテロジエン誘導体を与える。N-アリール誘導体に本反応を適用して分子内環化反応によるかご状化合物の合成を試みたが、最終段階の分子内付加反応が進行せず現在反応条件等を検討中である。一方、【II】を用いた反応においては各種の非共役ジエンとの熱反応において一次付加体を得ることができた。この付加体は溶融点まで加熱すると脱カルボニルを起こし、ジエン体を与えると同時にジエノフィルのもう一方のオレフィンとの間で分子内環化反応を起こし、Double Diels-Alder(DDA)付加体であるツイステンあるいはイソツイステン誘導体を与える、両異性体の生成比はオレフィン間のメチレン鎖の長さに依存することが判明した。環状非共役ジエンである1,5-シクロオクタジエンでは対称型のかご状分子を単離することができた。これらの結果に基ずきメチレンの一個を硫黄や酸素などのヘテロ原子に置換した非共役ジエンについても検討し、同様にDDA付加体を得ることができた。さらにオレフィンの一部をヘテロクムレンにかえた非共役ジエン類においてはヘテロかご状化合物を得ることができた。本合成反応の最終段階である分子内付加反応は熱許容の反応であるため条件によってはレトロDiels-Alder反応を起こし、ジエン体と付加体との平衡状態で反応が終結する場合がある。この点に関しては経験的力場計算を行い、歪エネルギーの評価により生成物の安定性予測が可能であることが判明した。これらの結果を基礎に機能性分子の構築を行っている。
QOL質問票開発における項目反応理論の応用研究

項目反応理論とは、主に教育学の領域で用いられてきた計量心理学における方法論の1つである。テスト問題の効率的作成において汎用的に用いられている。一方、看護学や公衆衛生学の領域や患者主体の医療現場で唱えられているQOL(生活の質)を計量的に測定する際にはアンケートがよく利用されている。アンケートの質問は安易に作成されているのが現状であり、領域とか次元というものは意識していることもあるが、その中の質問の適切性を検討することはあまりない。本研究では、テスト問題では汎用的にすでに使われている項目反応理論を、QOLのアンケート質問作成へどのように応用できるかを調査研究することをテーマとした。14年度は主として、QOL評価研究において項目反応理論を用いたと思われる先行研究を文献調査し、そのレビュー結果を表にまとめた。国際QOL研究学会(ISOQOL)へも参加し、そこでの応用例についても整理した。また、項目反応理論をわれわれが実施した慢性心不全QOL調査データへ適用し、いくつかの妥当性評価の可能性を事例研究で検討した。計量心理学でよく使われるCronbachのアルファ係数、因子分析の代替として項目反応理論が利用できること、回答選択肢の個数の妥当性を検討できること、不要な質問を同定できる点などが明らかになってきた。さらに、WHOの開発したQOL質問票というのが知られているが、その開発に当たって計量心理学的検討としてどのようなことがなされたかも調査した。15年度の研究活動としては、1)項目反応理論の医学研究への応用例に関する調査、2)WHOQOL-26日本語版及びWHOQOL-OLD(高齢者用の調査票)への項目反応理論の適用例、3)QOL調査を臨床試験に取り込む際の実務的観点からの考察、4)計量心理学及び統計学的観点からの検討、5)QOL講習会による普及活動を実施した。項目反応理論の応用例については、MEDLINEデータベースを用いて最近の3年間について広範に検索した。そのうち入手可能な論文17件に関する内容を要約表にまとめた。第二には、WHO(世界保健機構)が作成中した簡易QOL調査票(WHOQOL-26)の日本語版を例にとり、約1,000名の調査データに項目反応理論を適用して、従来の方法論での結果との一致性などを検討した。また、同じくWHOによる高齢者用QOL調査票(WHOQOL-OLD)についても項目反応理論を適用した。第三には、QOL調査を臨床試験に組み入れる際の実務的観点について、肺がん臨床試験における美際の事例に基づいてポイントを要約して、質問数の削減、領域内一貫性、構成妥当性、回答枝数の適切性、総合点を単純和で求めることの妥当性などの検討に関して、項目反応理論は応用可能であることを見出した。最後に、近年益々重視されつつあるQOL評価法について、医療関係者を対象に初歩的講習会を開催した。

第三には、QOL調査を臨床試験に組み入れる際の実務的観点について、肺がん臨床試験における美際の事例に基づいてポイントを要約して、質問数の削減、領域内一貫性、構成妥当性、回答枝数の適切性、総合点を単純和で求めることの妥当性などの検討に関して、項目反応理論は応用可能であることを見出した。最後に、近年益々重視されつつあるQOL評価法について、医療関係者を対象に初歩的講習会を開催した。項目反応理論とは、主に教育学の領域で用いられてきた計量心理学における方法論の1つである。テスト理論と言って、テスト問題の効率的作成において汎用的に用いられている。一方、看護学や公衆衛生学の領域ではアンケートがよく使われる。患者主体の医療で唱えられているQOL(生活の質)を計量的に測定する際にも、このアンケートがよく利用されている。ただ、こうしたアンケートの質問はややもすると安易に作成されているのが現状である。領域とか次元というものは意識していることもあるが、その中の質問の適切性を検討することはあまりない。本研究では、テスト問題では汎用的にすでに使われている項目反応理論を、QOLのアンケート質問作成へどのように応用できるかを調査研究することをテーマとした。本年度は主として、QOL評価研究において項目反応理論を用いたと思われる先行研究を文献調査し、そのレビュー結果を表にまとめた。国際QOL研究学会(ISOQOL)へも参加し、そこでの応用例についても整理した。また、項目反応理論をわれわれが実施した慢性心不全QOL調査データへ適用し、いくつかの妥当性評価の可能性を事例研究で検討した。計量心理学でよく使われるCronbachのアルファ係数、因子分析の代替として項目反応理論が利用できること、回答選択肢の個数の妥当性を検討できること、不要な質問を同定できる点などが明らかになってきた。さらに、WHOの開発したQOL質問票というのが知られているが、その開発に当たって計量心理学的検討としてどのようなことがなされたかも調査した。本年度の研究活動としては次の5つ、1)項目反応理論の医学研究への応用例に関する調査、2)WHOQOL-26日本語版及びWHOQOL-OLD(高齢者用の調査票)への項目反応理論の適用例、3)QOL調査を臨床試験に取り込む際の実務的観点からの考察、4)計量心理学及び統計学的観点からの検討、5)QOL講習会による普及活動を実施した。項目反応理論の応用例については、MEDLINEデータベースを用いて最近の3年間について広範に検索した。その結果71件が選択されたが、内容を精査したところ24件に絞られた。その中で入手可能な論文17件に関する内容を要約表にまとめた。第二には、WHO(世界保健機構)が作成中した簡易QOL調査票(WHOQOL-26)の日本語版を例にとり、約1,000名の調査データに項目反応理論を適用して、従来の方法論での結果との一致性などを検討した。また、同じくWHOによる高齢者用QOL調査票(WHOQOL-OLD)についても項目反応理論を適用した。第三には、QOL調査を臨床試験に組み入れる際の実務的観点について、肺がん臨床試験における実際の事例に基づいてポイントを要約した。第四には、計量心理学及び統計学的観点から項目反応理論の適用範囲を考察した。
細菌感染による過剰反応を制御する生体に備わった分子機構の解析

[研究I]1.B6マウスに1.0mgのstaphylococcal enterotoxin A(SEA)をD-galactosamine(D-GalN)20mgとともに投与すると、24時間後に肝臓の瀰漫性の出血と肝細胞の強度のアポトーシス誘導とともに、肺において瀰漫性の出血を観察した。0.1mgのSEA/D-GalN投与では、24時間後にB6マウスでは肝臓と肺の極軽度の出血のみを認めたが、leukocyte cell-derived chemotaxin 2(LECT2)-/-マウスでは、1.0mg SEA/D-GalN投与B6マウスとほぼ同等の強度の肝、肺病変を来した。1.0mg SEA/D-GalN投与B6マウスの血漿中のLECT2濃度の変動は、約50ng/mlから投与後速やかに減少し、12時間から18時間後まで最低値を示した後72時間後までに正常値まで上昇した。投与後12時間の血漿LECT2濃度の減少と血漿TNF-a、IL-6およびMCP-1濃度の上昇の程度ないし72時間後の致死率は、正の相関を認めた。B6マウスへの1.0mg SEA/D-GalN投与の0.5および6時間後に5.0mgのLECT2を投与すると、生存率の50%の上昇と血漿TNF-a、IL-6の著明な減少を誘導した。2.盲腸の結紮・穿刺による3日後の生存率をB6マウスとLECT2-/-マウスで比較すると前者が約40%高かった。[研究II]東京女子医科大学病院ICUに敗血症性ショックの診断で入室した14名の患者血漿LECT2濃度は、32名の健常成人の濃度よりも有意に低値でありかつ血漿IL-6およびIL-8の有意な上昇を伴っていた。ICU退室直前ないし直後の患者血漿LECT2濃度は、有意に上昇を認めた。以上の結果より、LECT2は、炎症性サイトカインの抑制ないし肝細胞の直接的な庇護作用により生体の強度の異常反応を制御する可能性が強く示唆された。[研究I]1. LECT2の結合性をflow cytometryにて検討したところ、マウスでは、腹腔マクロファージに強い結合を認めた。B細胞および樹状細胞は、休止期細胞では弱い結合であり、LPS刺激後結合性が上昇した。T細胞は、休止期および活性化細胞とも結合を認めなかった。ヒトでは、末梢血中の単球の一部(約20%)に結合を認めた。2. 1)LPSおよびIFN-γ刺激によるマウス腹腔マクロファージの各種サイトカイン産生に対して、LECT2は影響を与えなかった。2)TNF-αが肝細胞株のLECT2産生を誘導することを見出した。[研究II]LECT2結合細胞からcDNAライブラリーを作製中である。[研究III]健常者31名の血漿中LECT2濃度は、19.7±3.4ng/mlであった。性別や年齢による有意差は認めなかった。東京女子医科大学病院ICUに敗血症の診断で入室した19名(平均年齢:59.3歳、男:女=14:5、3名は入室中死亡)の血漿中LECT2濃度は、ICU入室時は、5.3±3.4ng/mlであり、健常者の値と比較し有意に著明な減少を認めた。ICU退室時は、13.2±4.9ng/mlと入室時よりも有意に上昇した。LECT2および入退室時で有意差のあった炎症パラメーターを、matched pair testを用い、個人の変動を検討したところ、LECT2は16名全員がICU退室時の値が入室時より高く、ICU入室時の値が高く、退室時低下する幼若白血球、CRP、IL-6と同様に有意に著明な変動を認めた。以上より、LECT2の受容体は、主としてinnate immunityに関与する細胞に表現されることが示唆された。さらに、ほとんど不明であったヒトの炎症疾患との関連が強く示唆され、血漿中LECT2濃度は、診断的パラメーターとして有用と考えられた。本年度は、LECT2の血漿中の濃度が、ヒトにおける炎症性疾患の重症度と相関があり診断的価値があるかという点を東京女子医科大学ICUに入室した敗血症患者についてさらに詳細に解析した。患者数は、23名となり、うち4名については、ICI入室中に頻回採血し、LECT2血漿中濃度のtime courseを検討した。さらに、敗血症が感染による全身性の炎症という観点から、感染の重症度の指標である血漿中procalcitoninの変動についても、全症例について測定した。23名のデータをまとめ、投稿した。ICU入室時と退出時で有意差のあった各種炎症性パラメーターについて、matched pair testにより個人の変動を検討すると、昨年度の報告と同様に、LECT2の変動は、他のパラメーターの変動とは逆に、ICU入室時に低値を示し、全例が退室時に上昇した。好中球(%)、幼若白血球、CRP、IL-6、procalcitoninと同等の有意な変動を認めた。2つのパラメーターについて、ICU入室時と退出時それぞれの75%確率楕円を引くことによって、パラメーター間の相関を検討した。

その結果、LECT2とCRPの組み合わせは、急性期と回復期を良く区別したが、LECT2とprocalcitoninの組み合わせは、前者の組み合わせと比較し、区別の程度が劣った。また、基礎疾患のLECT2濃度への影響に関して、肝疾患、癌の有無について比較検討したが影響は認めなかった。time courseを追った4名のLECT2とCRPの血漿濃度の変動は、mirror imageを描いた。ヒトの好中球および単球の貧色能に対するLECT2の効果は認めなかった。以上から、本研究によって、LECT2は、CRPと同等にヒトの炎症性疾患の重症度の指標になることが始めて示された。
マルチメディア情報ベース技術に基づく事例画像からの知識獲得

本研究では、濃淡画像のデータベース(具体的にコンピュータ支援画像診断学会が作成した医用X線像データベース)から、スケッチという補助的な画像を仲介として色々の形で利用し、知識を自動的に獲得することを試みる。本年度は、主としてアルゴリズムの形で知識を獲得する方式の基礎実験を行った。2次元の場合については、既に我々が開発したビジョンエキスパートシステムIMPRESSの『手順の集約』と言われる段階を大幅に改善した。3次元画像の場合には、新しいバ-ジョン「3次元IMPRESS」を開発した。また、濃度値特徴量の知識を自動抽出する手順を計画し、実験中である。(1)逐次形集約手順の導入ここでは2次元IMPRESSを対象とし、従来は、(原理像.サンプル対、および、処理手順双方に対して並列型の処理方式)を用いていたの対して、処理手順を導く過程の中が、手順を構成する概ね数段階のサブステップに分解されていることに注目して、このサブステップ毎に与えられた〈原画像・サンプル対〉の全てを考慮して最適の処理を選ぶという、いわば、逐次形の集約方式(厳密に言えば、〈原画像・サンプル対〉に対しては並列型、処理手順に対しては逐次型の処理方式)を開発した。これによって可能な処理手順の探索空間を広げたことになるため、より質の高い処理手順が生成されることが確かめられており、知識獲得の質も向上することが期待される。(2)特徴量による知識獲得特徴量としての知識獲得を実現するために、以下のような方法を検討中である。まず、目的として、〈病巣部の陰影に関する数値的特徴を獲得すること〉を考える。次にスケッチから該当する特徴をになうような濃度値統計量を自動抽出する。
半正定値計画の組合せ最適化への応用と解法の研究

研究実績は以下のとおり.1)藤江と田村は、最大重み安定集合問題の凸緩和の理論を一般化安定集合問題へと拡張し、さらに最大重み安定集合問題での幾つかの結果に対する簡単な証明を与えた。2)室田らは、群論的対称性を持つ半正定値計画問題に対して内点法が求める解も群論的対称性を持つことを示した。3)室田らは、行列の疎性を生かした半正定値計画問題に対する技法を提案した。4)室田と田村は、M凸劣モジュラ流問題を利用することで、ある種の経済モデルの競争均衡の存在判定を効率的に行なうアルゴリズムを構築した。5)田村は、M凸関数最小化問題に対する新たなスケーリング技法とこれを用いた効率的なアルゴリズムを構築した。6)田村と室田は、M2凸関数、L2凸関数といった各種の離散凸関数に対する近接定理を示した。7)田村は2つのL凸関数の合成和として定義されるL2凸関数に対して、合成和を等号で達成するような新たなL凸関数の合成和が存在することを示した。この性質を用いることで、L2凸関数に関する近接性などの諸性質が容易に証明できる。本研究課題では、本年度は2つのテーマを目的とした。第1のテーマは、「元問題と半正定値緩和が一致するような組合せ最適化問題の研究」であり、第2のテーマは、「半正定値計画問題と離散凸解析の関連についての研究」である。第1のテーマについては、無向グラフのパーフェクト性を双向グラフヘと拡張したものに対する一般化安定集合問題がこのような性質を持つことを明らかにした。この成果は田村・藤江によるもので国際的学術雑誌に投稿中である。第2のテーマについては、半正定値計画問題と離散凸解析の関連は明らかになったという状況ではないが、幾つかの成果を得た。まずは代表者の田村が、離散凸解析で中心的役割を演ずるM凸関数の最小化アルゴリズムの提案をした。この成果は、来年度開催される審査付の国際学会(Ninth Conference on Integer Programming and Combinatorial Optimization)に採択され、国際的学術雑誌にも投稿中である。一方、半正定値計画問題に対しては、研究分担者の室田らにより2つの成果を得た。1つは行列の疎性を生かした半正定値計画問題に対する技法の提案であり、もう1つは半正定値計画問題に対する内点法が求める解の群論的対称性についてである。半正定値計画問題は、建築学、理財工学などに応用されるが、これを解くことで得られる解の対称性は建築物の対称性を意味し、第2の成果は工学上重要な意味をもつ。これらの成果は、学術雑誌発表予定である。この他にも、関連する成果として、研究発表にあげたようなものを得た。研究実績は以下のとおり.本研究課題では、本年度は以下のような進展があった。最適化問題とその緩和問題の最適解の距離を見積ることができれば緩和問題の最適解の周辺に実行可能領域を制限し、元の最適化問題を効率的に解くことができる。このような元問題と緩和問題の最適解の距離に関する性質を近接性とよぶ。1)田村と室田は、各種の離散凸関数の最小化問題とスケーリングを用いた緩和問題における最小解の距離を議論し、2つのM凸関数の和で定義されるM2凸関数の近接性を明らかにした。2)田村は2つのL凸関数の合成和として定義されるL2凸関数に対して、合成和を等号で達成するような新たなL凸関数の合成和が存在することを示した。3)室田は、M凸劣モジュラ流問題に対する多項式時間解法を提案した。4)藤江は、半正定値計画のフィルタリングへの応用を念頭におき、線形計画緩和を利用したデザイン法を提案した。これらの成果は、国際会議での発表および学術雑誌への投稿を行なった。上記の2),3)の成果についてはOptimization Methods and Softwareに採択され、掲載予定である。4)の成果は査読付きの国際会議のProceedingsに掲載された。昨年度得られた成果については、田村と室田がそれぞれ米国とドイツで開催された国際会議において発表した。

特に米国で開催されたConference on Integer Programming and Combinatorial Optimizationでの講演はSpringerのLNCSシリーズにProceedingsとして出版された。また、研究発表のリストにあるように昨年度得られた結果の幾つかが掲載または掲載予定となった。
偏微分方程式、変分問題、逆問題の解の総合的研究

1.倉田は次の研究を行なった。(1)2次元の曲がった帯状領域上でのCahn-Hilliardエネルギーに関係する1次元の空間非一様な重みをもつ変分問題の最小解の単調性の崩れを調べた。また、遠方で減衰するbackground metricのもとでのChern-Simons-Higgs理論に現れる非線型楕円型方程式のnon-topologicalな解の変分的構成を行った。(2)Schrodinger作用素のDirichlet第一固有値に関する最小化問題の研究で、形状を球に制限しての最適化問題を論じ、いくつかの場合にその最適位置を決定した。2.分担者の神保は、ギンツブルグ-ランダウ方程式のVortexを持つ非自明な安定解の構成や凸領域での永久電流の非存在性を示した。田中は非斉次項をもったAllen-Cahn方程式や非線型Schrodinger方程式において、複雑なパターンを持った解の変分的構成に成功した。村田は歪積型の楕円型方程式の正値解の構造を明らかにし、歪積型方程式のMartin境界とMartin核の分類理論を完成させた。研究した。3.望月は、Dirac作用素やSturm-Liouville型作用素の内部データからのスペクトル逆問題の研究を行ない、酒井は、移動境界問題として典型的なHale-Shaw流れの境界の形状に関して、初期領域に角がある場合に詳細な研究を行った。研究した。1.倉田は次の研究を行った。(1)2次元の曲がった帯状領域上でのCahn-Hilliardエネルギーに関係する1次元の空間非一様な重みをもつ変分問題の最小解の単調性の崩れをrearrangementの手法とΓ-収束の理論を用いて調べた。(2)Schrodinger作用素のDirichlet第一固有値に関する最適化問題の研究を続け、今回オブスタクルの形をあらかじめ球と指定した場合の最適位置の決定を論じた。2.分担者の神保は、ギンツブルグ-ランダウ方程式の非定常問題の解の特異摂動極限におけるゼロ点運動の特徴つけや慣性多様体の構成を行い、田中は-Δu+u=g(x,u)+f(x)の正値解の存在を示したり、Allen-Cahn方程式を代表するbistableな方程式で1点に集中する遷移層をもつ解の変分的構成に成功した。村田は、リーマン多様体上の放物型方程式に対する初期値問題の非負値解の一意性が成立するための最適十分条件を与えた。3.望月は、Sturm-Liouville作用素のひとつのスペクトルと内部の1点での固有関数の情報からの逆スペクトル問題の一意性を示した。肥田野は、非線型波動方程式の小さい解の時間無限大における挙動を散乱問題および自己相似性の観点から研究した。1.さまざまな2階の非線型楕円型偏微分方程式および変分問題の解の構造の研究を行った.倉田は非有界領域上での典型的な非線型楕円型境界値問題の可解性と領域の幾何学的性質と可解性との関連についての研究を行い,神保はGinzburg-Landau方程式のVortexをもつ解の構成や凸領域上での永久電流の非存在性を研究した.田中は非線形Schrodinger方程式や相転移を記述するAllen-Cahn方程式で空間非斉次な項の影響でのスパイク的な形状や遷移層を持った複雑な解の様子を研究した.2.逆問題に関し,倉田は非線形楕円型境界値問題における最適化問題を考えその最適解の対称性の破れ現象の研究を行い,望月はSturm-Liouville作用素やDirac作用素に対するスペクトル逆問題の研究を行った.3.酒井は移動境界問題の典型的なものとしてHele-Shaw流れの境界の形状を調べた.初期領域の境界上に角がある場合,角の内角が直角より小さいと一定の時間角が同じ内角のままで領域の境界上に存在し続けるが,角の内角が直角より大きいと瞬時に角が消滅することを示した.4.村田實は近年著しく進展した放物型方程式の基本解の評価や楕円型方程式に対する摂動論の研究成果を整備して、歪積型の楕円型方程式の正値解の構造を明らかにし歪積型方程式のMartin境界とMartin核の分解理論を完成させた。
社会関係資本概念を用いた地域における福祉と経済の統合的発展：日瑞国際地域比較分析

本研究は、社会関係資本を分析軸として地域を含めた福祉と経済の統合的発展を検討することを目的とし、具体的には3つの課題【1社会関係資本の地域特性分析、2家族関連諸制度とサービス供給の地域間相違に伴う社会関係資本の質的変化および地域間相違に関する分析、3個別地域の経済発展と社会関係資本の地域特性との関係性分析】がある。社会関係資本の質的相違や変化を説明する背景として家庭に着目する重要性が指摘されていることをふまえ、家族関係や無償労働に作用する福祉供給体制の地域差を検討するとともに、社会関係資本に伴う地域資源の円滑な利用を当該地域の産業集積等と結びつけて検討することで、自律的発展のモデルを分析する。
癌の分子標的療法:分子イメージングによる早期治療効果の評価

本研究の目的は、ブドウ糖代謝、核酸合成、低酸素イメージング、さらにアポトーシスの初期変化など、悪性腫瘍の分子レベルの変化を画像化しうる分子イメージング法を確立し、早期診断に基づく新しい癌の診断・治療システムを開発すること、さらには、これを癌分子標的療法の早期臨床評価と治療戦略に役立てることにある。A431腫瘍細胞をヌードマウスの右側腹部移植後11日目、治療群と対照群に分けた。治療群にはIressa200mg/kg/day、対照群には0.1%Tween80を連続2日間経口投与した。Iressa治療開始時と屠殺時、マウスの体重と腫瘍の大きさを測った。ダブルトレーサー(FDGとFLT)を尾静脈投与後1時間、腫瘍と正常組織を取り出した。そして、組織の放射能を測定し、腫瘍の病理組織学的検討を行った。腫瘍組織においては高いEGFRとKi-67の発現が認められた。腫瘍へのFDG集積が低く、Iressa治療による腫瘍へのFDG集積には有意な変化が認められなかった。しかし、Iressa治療後、腫瘍へのFLT集積は対照群に比べて有意に低下した。またIressa治療後、Ki-67発現陽性細胞数の低下も認められた。本実験において、Iressa治療2日後、腫瘍へのFLT集積とKi-67の発現が低下した。したがって、FLTは腫瘍細胞の増殖能を反映し、Iressaなど癌の分子標的療法の早期治療効果の判断に有用であることが示唆された。
積雪シミュレーションを用いた除雪エネルギーゼロの北方型スマート街区の開発

積雪寒冷都市において風雪環境を改善することにより屋外除雪エネルギーを最小化し、屋内建築エネルギーと一体化した「北方型スマート街区」を開発した。風洞実験装置を用いた風雪シミュレーションにより、積雪寒冷都市である札幌都心部を対象に、街区空間形態の違いによる、冬季の屋外歩行空間における積雪の歩行への影響を評価し、歩道と車道を含めた屋外公共空間における積雪量と、その除雪エネルギー量を示した。さらに、街区空間形態ごとに街区内の屋内建築エネルギー量を把握し、屋内と屋外を合わせた街区全体のエネルギー消費量を低減する北方型スマート街区の空間像として、基壇部型高層建築の有用性を明らかにした。本研究は、冬季のエネルギー消費が大きく、その削減が課題の積雪寒冷都市において、屋外空間での除雪エネルギーの負担が無く、二酸化炭素排出量を低減させる、北方型スマート街区のモデルを開発する。平成25年度繰越研究では、都市デザインにおいてマイクログリッドによる雪処理エネルギー(雪処理E)と地区エネルギー(地区E)を考慮した、北方型スマート街区の開発を目的とした。積雪寒冷都市の中でも積雪が多く人口密度が高い、札幌市都心部の4街区を対象とした。現況更新型は、風洞実験では歩道に大きな吹きだまりが見られ、歩道全体の積雪量が最も多い。強風点は最も少ない。地区全体の積雪量が多く、雪処理Eは2番目に大きい。熱負荷の小さい業務・商業が多く、年間負荷と消費量が最も小さい。雪処理Eは大きいが地区Eは小さい。壁面統一型は、歩道に大きな吹きだまりが見られ、歩道の積雪量は2番目に多い。強風点は比較的少ない。雪処理Eは地区全体の積雪量と対応し最も大きい。地区Eは年間負荷と消費量が比較的大きい。地区の複合化により雪処理E、地区Eともに最も大きい。上層SB型(壁面後退2m)は、歩道の吹きだまりが少なく、地区全体の積雪量も少ない。SBにより歩道に流入する風量が増し強風点は多い。雪処理Eは地区全体の積雪量に対応して3番目に大きい。地区Eは年間負荷と消費量が2番目に小さい。屋外OS型は、歩道やOSの積雪量が少ない。街区建築の高層化で強風点は多い。地区全体の積雪量が最も少なく、雪処理Eも最も小さい。高層アトリウム型は、歩道での積雪量が最も少ないが、OSの積雪量は最も多い。強風点は最も多い。高層化により歩道に流入する風が強い。雪処理Eは積雪量と対応し2番目に小さい。地区Eは年間負荷と消費量が最も大きい。最後に、稚内駅における積雪実測調査により、風洞実験データとの整合性が確認できた。平成26年度繰越研究では、都市デザインにおいてマイクログリッドによる雪処理エネルギーと、地区エネルギーを考慮した、北方型スマート街区を開発した。北方型スマート街区において、建築物の配置を建築物が矩形となる基本型と、建築物に凹凸がある雁行型で比較検討した。基本型の長所として3点あげられる。1上層部のセットバックにより、敷地周辺と前面道路において、雪の吹きだまりが抑制される。2基本型は、敷地内の雪処理エネルギーが減少する。3建築物を敷地境界線から2mセットバックすることで、雪の吹きだまりの空間を確保し、公共歩道上での堆雪を回避できる。短所として、特定の風向により建築物による剥離風が強まり、局所的に雪の吹きだまりを生じることが、明らかとなった。北方型スマート街区では、街区内に駐車場も配置する必要があることから、その除雪量および堆雪スペースの確保も課題となる。過去5年間の気象データと除雪頻度をもとに、必要な堆雪スペースを導き出す方法を明らかにした。上記の基本型の建築物で構成される北方型スマート街区をモデルとした場合、駐車台数150台あたり、最大16台最低8台の堆雪スペースが必要となることを明らかにし、計画における駐車場必要台数に応じた、堆雪スペース面積の確保条件を示した。本研究は順調に進展しており、研究成果を日本建築学会および日本都市計画学会に発表する。平成27年度研究では、積雪寒冷都市の中でも積雪が多く、人口密度が高い札幌市都心部において、高層高容積街区におけるオープンスペース(以下、OS)の利用実態について明らかにした。それらの結果に基づいて、北方型スマート街区における積雪寒冷期を対象とした、オープンスペースのデザインガイドラインを開発した。なお、冬期で積雪のない寒冷期と、積雪のある積雪寒冷期に分けた。1寒冷期:歩行動線は最短経路以外にもOS全体に分散するため、自由な動線を確保する。着座場所は日当りのある箇所に多く、都心OSで日照を得られるよう周辺の建物を配置する。例えば、タワー型では高層部を後退させ、着座場所は主要な動線に沿うことが望ましい。2積雪寒冷期:積雪は歩行を妨げる要因となる。建物間や広場通過の最短経路は除雪や融雪をする。周辺の建物は歩行者の動線を確保するために、建物際や入口に雪の吹きだまりを形成しない形態とする。

例えば、建物の壁面を揃えた立面が望ましい。一方、積雪は立止りや雪遊びなど積雪寒冷期特有の利用行動を促す。都心OSでは、雪を残すように動線計画や堆雪スペースを確保する。3両期間共通:建物間や広場を通過する最短経路は、両期間を通して歩行者が多い。積雪寒冷期でも除雪により最短経路を確保する。その際、地区周辺からの動線や建物の入口などの配置を考慮する。これら都心OSのデザインガイドラインは、雪の吹きだまりや風雪の影響を低減し、雪処理エネルギーと地区エネルギーを削減する、北方型スマート街区デザインに反映される。本研究は、冬季のエネルギー消費の削減が課題の積雪寒冷都市において、屋外公共空間での除雪エネルギーの負担および二酸化炭素排出量を低減させる、北方型スマート街区モデルを開発する。平成28年度では、積雪寒冷都市における冬期の都心の屋外公共空間の利用行動と屋外環境、空間構成の関係を明らかにし、それらを考慮したデザインガイドラインの提案を行った。研究成果は以下の3点である。1)積雪実測調査と風雪シミュレーションの積雪状況を比較して、両者の吹き溜まりが形成されやすい場所が同様であり、整合性が確認できた。風雪シミュレーションを用いて、建築形態により形成される吹き溜まりの傾向を把握し、空間構成と積雪環境との関係性を明らかにした。さらに、北方型スマート街区モデルごとに除雪エネルギーを導き出した。2)札幌市都心部にある、北3条広場、アスティ45ビル、札幌エルプラザ、の3カ所において、屋外利用行動調査により、利用行動と下記に示す気象条件との関係をそれぞれ明らかにした。天候との関係を見ると、雪の日でも歩行人数は減少しない。気温との関係では、気温の低下に伴い歩行人数が減少した。風速および日射との関係は見られなかった。積雪との関係では、積雪時には着座が見られない。歩行人数は減少するが、雪遊びをする人が見られ、利用行動が多様になる。3)積雪寒冷都市における屋外公共空間のデザインガイドラインを開発した。1交差点付近や入口付近での立止りが多いため、積雪を低減するピロティや庇等の建築形態、ロードヒーティングの敷設が有効である。特に、街区の辺や角では重要である。2建物間の屋外公共空間では、積雪寒冷期でも最短経路でのロードヒーティングの敷設や除雪が有効である。それらの経路に、雪の吹き溜まりや風の吹き降ろしなどを発生させないよう、隣接する建築は基壇部を持つ構成や出入り口に庇を設けるなどのデザインが有効である。平成29年度では、積雪寒冷都市における冬期の都心の屋外公共空間の利用行動と屋内外公共空間の空間構成の関係を明らかにし、それらを考慮した公共空間のデザインガイドラインの提案を行った。1)積雪寒冷期では、温暖期に比べて全体的に屋外公共空間での滞留行動は減少するが、堆雪スペース周辺では局所的に雪遊びや写真撮影などの滞留行動が見られた。
光触媒と高密度焦点式超音波を併用した新しい癌治療法の確立

光触媒チタニアシリカ水溶液と高密度焦点式超音波照射(HIFU)を併用すると、HIFUの強度と照射時間、またチタニアシリカ粒子(TiS)の濃度に比例して殺細胞効果が高くなることが確認できた。HIFUによってTiSが励起され、活性酸素により癌細胞破壊されていると考えられた。In vivoにてTiS+HIFU群で組織内の出血を病理学的に確認し、HIFUとTiSを併用することで大きな相乗効果が得られた。また、細胞質内にTiS複合体粒子の取り込みが認められ、細胞内にHIFUにより細胞膜に一過性にソノポレーションが関与していると予想される。マイクロバブルの添加によってさらに効果的な殺細胞効果が確認できた。本研究課題では超音波の特殊な効果に着目し、微小気泡化チタニア・シリカ水溶液と高密度焦点式超音波(以下HIFU)を併用による新しいがん治療法の確立を目指した。実験に使用する酸化チタンを加工したチタニア・シリカ水溶液は、酸化チタンと酸化ケイ素が結合した過酸化結合を有するチタニア・シリカ複合体からなる高分散性の水溶液光触媒の各濃度における細胞への毒性試験を行った。その結果、チタニア・シリカ複合体が溶液中で均一に分散し、沈殿しにくく、細胞毒性は認められなかった。また、HIFUとチタニア・シリカ複合体の併用でがん細胞の殺傷効果のデータを得ることができた。細胞はヒトリンパ腫細胞株U937を用いた。培養液は10%FBSを添加したRPMI1640を使用し、細胞濃度が1×106cells/mlに調節した。96wellの細胞培養用プレートに1wellあたり細胞浮遊液180μlと、コントロール群、超音波照射群ではPBS20μlを、酸化チタン投与群では酸化チタンを20μl加えた。また、チタニア・シリカ水溶液の高速攪拌法による微小気泡化を試みた(6000回転)。平成26年度の実験では、前年度に引き続きチタニア・シリカ水溶液のナノバブル化・マイクロバブル化の作成方法の開発を続けた。チタニア(酸化チタン)・シリカ材料等を軽量容器Vialに分注し、容器本体を高圧のパーフルロロカーボンガスで満たし、超高速振動装置を用いて50006000回/分で激しく攪拌して作った。[In vitro実験では専用の超音波発振素子と駆動装置を設計し、その性能試験を実施、癌細胞への影響を検討(生存率、アポトーシス、機械的細胞破壊の程度、ApopNexinTMFITC Apoptosis Detection Kit(CHEMICAL INTERNATIONAL)、など)。当初、予想していた測定しなければならない細胞数と条件の数が多く、計画していたサンプル数は10倍までに膨らんでしまった。この問題に対応する為に簡易的に細胞の生死判定ができるTC20自動セルカウンターと一度に数十個のサンプルデータを検知できる吸光マイクロリーダーを購入した。また、実験から得られる膨大な細胞形態の画像データを効率的に解析する為のWinRoofソフトウェアーと附属の専用のパソコン(NECノートパソコン)を急遽、購入した。ナノバブルとマイクロバブルの発生メカニズムと細胞への影響を光学的に記録する手段としてLeicaの倒立型顕微鏡(DMi1MC120)を使うことで実験を効率的に進めることができた。チタニア・シリカ・バブル専用の光学式顕微鏡・高速ビデオカメラ・専用容器を併用した独自のシステムを組立組み立てることができた。現段階ではまだ最適な超音波条件(周波数、強度、Duty比、Burst rate、照射時間など)の発見には至っては以ないが、今後、さらに多くのサンプル数を解析することでチタンと気泡の最適の条件設定が可能になると予想される。ナノバブル測定システムの確立に関してはチタニア・シリカバブルのスタンダードとなる大きさ、固さ、負電荷の微小気泡をつくり、均一で安定な製剤を製造しブラウン運動解析方法で測定する(NanoSightレーザー散乱イメージング法、測定は外注予定).ナノ粒子レベルの粒子径、粒子数、ナノバブル直径の測定に成功した。しかし、上記と同様の理由で、今後さらに多くのサンプル数の解析が必要である。細胞とナノバブルの関係・メカニズムの解明に多くの情報を収集しない限りは現段階では特別の要因を断定することはできない。今後はチタニア・シリカ・バブル製剤と超音波照射を併用し、各種の腫瘍細胞(脳腫瘍、卵巣がん、膵癌、悪性黒色素腫、悪性リンパ腫など)の傷害効果を検討し、腫瘍局所へのバブル化抗癌剤の集積を確認する予定である。その後、本課題の最終年度に予定してる動物実験における酸化チタン・ナノバブルの動物体内での動態と分布を検討する。動物実験を行うために必要なデータは現在までに50%達成できている。当初予定の成果はおおむね取得することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。

超音波治療当初の目標であるチタニア・シリカ水溶液のバブル化に成功した。また、昨年問題となったバブルの測定方法問題もほぼ解決した。しかし、昨年までに使用していた顕微鏡ではバブルの観測データが膨大になったので、解析するまでに多くの時間を要した。さらに実験データの収集と解析を効率するための高性能な顕微鏡と解析ソフトウエアを使うことで、実験の効率化を図りる予定である。今までにデータと今年度の前半のデータを解析し、必要なチタニア・シリカ溶液からバブルを作成する最適条件を決め、細胞実験を終了した後に動物実験へと進める方針である。微小気泡化チタニア・シリカ水溶液と高密度焦点式超音波(以下HIFU)を併用による新しいがん治療法の開発に必要な基礎実験を本年度行った。当初から予定した、チタニア・シリカ水溶液の毒性試験を行った結果、チタンAタイプとPタイプの比較では、明らかにPタイプに強度の毒性が認められた。一方、チタンAタイプは試験した各濃度では細胞毒性は認められなかった。HIFUとチタニア・シリカ水溶液(非バブル化)の基礎実験で超音波単独群に比べ、チタンの併用でがん細胞の死滅が多く認められ、毒性試験と超音波の影響に関する当初の目標に達することができた。チタニア・シリカ水溶液のバブル化実験に関しては、現段階ではバブルの生成を確認することができなかった。各種の溶解液と濃度を試みるも、今回使用した顕微鏡ではバブルを検知することはでききなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに使用してた旧式の顕微鏡ではがん細胞とチタニア・シリカ水溶液バブルを詳細に観察することができず、限界に達していたので、細胞の培養と動物実験の準備が大幅に遅延してた。この為の全体的に予算の執行が起こることが原因で次年度へ移行する形となった。今年度に新たに顕微鏡を購入した顕微鏡を引き続き使うことで遅れていた実験を飛躍的に進められると予想する。当初の目標であるチタニア・シリカ水溶液のバブル化は現段階で生成に至っていない。バブルの測定方法に問題があるのか、最初からバブルの生成に至っていないか、本年度のデータからは判断がつかず、今後も追加実験を行う必要がある。現在、使用している顕微鏡ではバブルの観測が困難で、多くの時間が要する。今後は高性能な顕微鏡を新たに購入しすることで、実験の効率化を図りる予定である。一方、チタニア・シリカ水溶液のバブル化を容易にするために、原液を希釈する溶液に工夫が必要と思われる。次年度は粘度が高い溶液でバブルが生成しやすい対策を講じる予定である。次年度使用額は主に癌細胞の培養用の消耗品とチタニア・シリカのナノバブルとマイクロバブルの作成費用に使われる予定でさる。また、その他の細胞への影響を検討する為の蛍光色素や試薬に使う。次年度使用額は当初予定の動物実験費には使われない。現在、使用している旧式の顕微鏡ではがん細胞とチタニア・シリカ水溶液バブルを詳細に観察することができず、限界に達している。この問題を解決するには新しい顕微鏡(新偏光フィルタと新しい光源)に切り替える必要がある。
構造性能評価における鉄骨骨組の終局変形限界に関する確率論的研究

研究の基礎資料としての局部座屈、曲げ座屈、横座屈現象を含む部材、骨組の耐力、変形能力を及び各座屈現象の連成を考慮した部材、骨組の耐力、変形能力を、部材細長比、断面形状、材料特性、補剛材剛性などを変数として弾塑性数値解析によって明らかにし、それらを設計式の形にまとめた。素材の機械的特性及び部材断面が持つ不確定性も考慮に入れた弾塑性数値解析を行い、耐力と変形能力のばらつきと不確定性との関係を把握し、解析結果と実験結果から耐力と変形能力に関する算定式を信頼性指標との関係で提示した。また接合部破断要因を素材、設計ディテール別に整理して、破断が生じるクライテリアを変形性能との関係で明らかにし、部材、接合部レベルでの性能限界に対応したクライテリアとなる変形限界を塑性率として提示した。また、骨組に要求される変形性能との関連で、接合部、部材に要求される変形性能をその終局状態に関連する要因のばらつきを考慮して、骨組の変形能力確保の観点から数値解析で明らかにした。破断挙動を含む部材終局状態再現実験装置を開発し部材の耐力、変形能力の基本的な挙動を実験で確認しこれまで数値解析で求めてきた各種の設計式あるいは算定式の適用性について検証した。部材で構成される構造システムの評価法への応用を行い,確率変数を多く含む骨組の評価法にも有効であることを確認した.研究の基礎資料としての局部座屈、曲げ座屈、横座屈現象を含む部材、骨組の耐力、変形能力を及び各座屈現象の連成を考慮した部材、骨組の耐力、変形能力を、部材細長比、断面形状、材料特性、補剛材剛性などを変数として弾塑性数値解析によって明らかにし、それらを設計式の形にまとめた。部材で構成される構造システムの評価法への応用を行い,確率変数を多く含む骨組の評価法にも有効であることを確認した.局部座屈、曲げ座屈、横座屈現象を含む耐力、変形能力を及び各座屈現象の連成を考慮して部材細長比、断面形状、材料特性、補剛材などとの関係を弾塑性数値解析で明らかにした。また,解析結果に基づき,耐力と変形能力に関する算定式を提示した。さらに、素材の機械的特性が持つ不確定性も考慮に入れた弾塑性数値解析を行い、耐力と変形能力の統計量を提示するとともに,これまでの実験結果の不足しているところの追加実験を行い実験結果との対応も検討しその不確定要因への考察を行った。最終的に,解析結果と実験結果から耐力と変形能力に関する算定式を信頼性指標との関係で提示した。接合部の破断に関しては、破断を決定する要因を素材、設計ディテール別に整理して、破断が生じるクライテリアを変形性能との関係で明らかにし、部材、接合部レベルでの性能限界に対応したクライテリアとなる変形限界を塑性率として提示した。また、骨組に要求される変形性能との関連で接合部、部材に要求される変形性能をその終局状態に関連する要因のばらつきを考慮して算定した。破断挙動を含む接合部の実験を分解架構形式で行うための実験計画を策定し,実験試験体と載荷・測定装置の基本設計を終了した.試験体は,両端固定の逆対象曲げ載荷形式とし,梁スパンと板要素の幅厚比をパラメータとした.載荷装置は,大変形時の梁の軸方向変形を拘束しないような境界条件とし,従来行われている載荷形式の問題点を解決できるような装置とした.局部座屈、曲げ座屈、横座屈現象を含む部材、骨組の耐力、変形能力を及び各座屈現象の連成を考慮した部材、骨組の耐力、変形能力を、部材細長比、断面形状、材料特性、補剛材剛性などを変数として弾塑性数値解析によって明らかにし、それらを設計式の形にまとめた。素材の機械的特性及び部材断面が持つ不確定性も考慮に入れた弾塑性数値解析を行い、耐力と変形能力のばらつきと不確定性との関係を把握するとともに,これまでの実験結果の不足しているところの追加実験を行い、実験結果との対応も検討し、その不確定要因への考察を行った。

接合部の破断に関しては、局部座屈と延性亀裂発生に起因する破断との関係を数値解析で明らかにして、破断が発生する領域を局部座屈発止限界との関係で提示した。また接合部破断要因を素材、設計ディテール別に整理して、破断が生じるクライテリアを変形性能との関係で明らかにし、部材、接合部レベルでの性能限界に対応したクライテリアとなる変形限界を塑性率として提示した。また、骨組に要求される変形性能との関連で、接合部、部材に要求される変形性能をその終局状態に関連する要因のばらつきを考慮して、骨組の変形能力確保の観点から数値解析で明らかにした。破断挙動を含む接合部実験を分解架構形式で行うための実験装置を開発し、基本的な挙動を実験で確認した。次年度この実験装置を用いて、これまで数値解析で求めてきた各種の設計式あるいは算定式の適用性について検証する。本年度は破断挙動を含む部材終局状態再現実験装置を開発し部材の耐力、変形能力の基本的な挙動を実験で確認しこれまで数値解析で求めてきた各種の設計式あるいは算定式の適用性について検証した。また新たに開発した繰り返し裁荷可能な分解架構実験装置で接合部の実験を行い破断に関するクライテリアを検証した。それらのクライテリアは前年までの結果に基づいており、局部座屈、曲げ座屈、横座屈現象及び破断を含む部材、骨組の耐力、変形能力を各座屈現象の連成を考慮した部材、骨組の耐力、変形能力を、部材細長比、断面形状、材料特性、補剛材剛性などを変数として弾塑性数値解析により定式化して、それらを設計式の形にまとめたものである。さらに素材の機械的特性及び部材断面が持つ不確定性も考慮に入れた弾塑性数値解析を行い、耐力と変形能力のばらつきと不確定性との関係を把握し,これまでの実験結果の不足しているところの追加実験を行い、実験結果との対応を基本として、不確定要因への考察を行った。最終的に,解析結果と実験結果から耐力と変形能力に関する算定式を信頼性指標との関係で提示した。