hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
位置と姿勢を分離した6自由度空間パラレルメカニズムの機構総合

本研究では,出力リンクの位置と姿勢が構造的に分離した6自由度空間パラレルメカニズムを対象とし,これを構成する位置機構および姿勢機構について,その具体的構造と各構造の運動学的特徴を明らかにするとともにその機構総合法を明らかにすることを目的とした.その結果,3つの連結連鎖からなる3自由度空間パラレルメカニズムを位置機構および姿勢機構の候補として,数の総合を行うことによりその具体的構造を明らかにし,連結連鎖による拘束をもとに各構造の出力運動成分を明らかにして位置機構および姿勢機構への適性を示した.次に,仮想対偶を導入した繰返し計算に基づく逆運動学解析法を開発し,具体的に1形式の機構の出力変位特性の解析に適用し,出力節の位置に伴う姿勢変化の様子を少数の特性図により把握することができることを見出すとともに,この機構を位置機構として適用する際に必要な出力変位特性を示した.さらに,位置機構として,5つの回転対偶からなる連結連鎖が静止節と出力節の間に配置された機構を取り上げ,変位解析が単純な式により可能であることを示すとともに,機構定数が作業領域の大きさおよび形状に及ぼす影響を明らかにした.姿勢機構として,5つの回転対偶からなる連結連鎖が静止節と出力節の間に配置された機構を取り上げ,逆変位解析を解析的に行うための式を導出するとともに,特異点を考慮した機構総合を効率的に行う手法を開発し,具体的に設計作業領域内に特異点を含まない機構の総合を行った.以上により,仕様として与えられる作業領域等に適合する6自由度空間パラレルメカニズムを見通し良く設計・運用するために,これを3自由度の位置機構と3自由度の姿勢機構の組合せとして構成して解析・設計を行うための手法の開発と個々の機構の特性を明らかにすることができた.本研究では,出力リンクの位置と姿勢が構造的に分離した6自由度空間パラレルメカニズムを対象とし,これを構成する位置機構および姿勢機構について,その具体的構造と各構造の運動学的特徴を明らかにするとともにその機構総合法を明らかにすることを目的とした.その結果,3つの連結連鎖からなる3自由度空間パラレルメカニズムを位置機構および姿勢機構の候補として,数の総合を行うことによりその具体的構造を明らかにし,連結連鎖による拘束をもとに各構造の出力運動成分を明らかにして位置機構および姿勢機構への適性を示した.次に,仮想対偶を導入した繰返し計算に基づく逆運動学解析法を開発し,具体的に1形式の機構の出力変位特性の解析に適用し,出力節の位置に伴う姿勢変化の様子を少数の特性図により把握することができることを見出すとともに,この機構を位置機構として適用する際に必要な出力変位特性を示した.さらに,位置機構として,5つの回転対偶からなる連結連鎖が静止節と出力節の間に配置された機構を取り上げ,変位解析が単純な式により可能であることを示すとともに,機構定数が作業領域の大きさおよび形状に及ぼす影響を明らかにした.姿勢機構として,5つの回転対偶からなる連結連鎖が静止節と出力節の間に配置された機構を取り上げ,逆変位解析を解析的に行うための式を導出するとともに,特異点を考慮した機構総合を効率的に行う手法を開発し,具体的に設計作業領域内に特異点を含まない機構の総合を行った.以上により,仕様として与えられる作業領域等に適合する6自由度空間パラレルメカニズムを見通し良く設計・運用するために,これを3自由度の位置機構と3自由度の姿勢機構の組合せとして構成して解析・設計を行うための手法の開発と個々の機構の特性を明らかにすることができた.本研究では,従来の6自由度空間パラレルメカニズムにおける,運動解析・機構総合における計算の複雑さ,オーバースペックな設計効果,出力姿勢角範囲の小ささ,といった問題点を解決するために,出力リンクの位置と姿勢が構造的に分離した6自由度空間パラレルメカニズムについて,その具体的構造と各構造の運動学的および力学的特徴を明らかにするとともにその機構総合法を明らかにして,その機構設計の指針を明らかにすることを目的としている.研究の初年度に当たる本年度は,位置・姿勢分離形機構を構成する部分機構である位置機構の構造の総合および運動特性の解析に関する理論的研究を中心に行った.まず,3つの連結連鎖からなる3自由度空間パラレルメカニズムを位置機構の対象として,その具体的構造を数の総合および適用可能なジョイントにより明らかにした.そして連結連鎖により出力リンクに加えられる拘束を求めることにより,空間運動の3軸方向の並進運動成分と3軸まわりの回転運動成分のうち出力運動として取りうる主たる3つの運動成分を個々の機構形式について明らかにした.その結果をもとに運動特性を系統的にまとめ,構造の総合により得られた機構形式を並進3成分,並進2成分+回転1成分,並進1成分+回転2成分,回転3成分の4つのグループに分類した.次に,一般的な3自由度空間パラレルメカニズムの逆運動学解析を行うために,仮想対偶を導入した繰返し許算に基づく手法を開発し,数値シミュレーションを行ってその有効性を確認した.さらに,並進3成分のみを出力運動とする位置機構を新たに見出し,その作業領域,特異点,剛性について理論解析を行うとともに,実験装置を試作して特異点における挙動について実験的に検討を加えた.本研究では,従来の6自由度空間パラレルメカニズムにおける,運動解析・機構総合における計算の複雑さ,オーバースペックな設計結果,出力姿勢角範囲の小ささ,といった問題点を解決するために,出力リンクの位置と姿勢が構造的に分離した6自由度空間パラレルメカニズムについて,その具体的構造と各構造の運動学的特徴を明らかにするとともにその機構総合法を明らかにして,その機構設計の指針を明らかにすることを目的としている.

本年度は,位置・姿勢分離形機構を構成する部分機構である位置機構および姿勢機構について,それぞれ一つの機構を具体的に取り上げて,その運動特性の解析・評価および機構総合法について検討を行った.まず,位置機構について,五つの回転対偶からなる連結連鎖が静止節と出力節の間に配置された機構を取り上げ,その変位解析および特異点解析を行った.機構定数を変えて作業領域の解析を行い,機構定数が作業領域の大きさおよび形状におよぼす影響を明らかにした.次に,姿勢機構については,五つの回転対偶からなる連結連鎖が静止節と出力節の間に配置された機構について,機構定数と特異点の条件の関係を詳細に検討して,この機構の機構定数を特異点に関係するものとそうではなく作業領域などにのみ関係する機構定数に分類し,特異点を考慮した機構総合を効率的に行う手法を開発した.そして,具体的な作業領域を与えた場合について機構総合を実施し,その手法の有用性を確認した.さらに,姿勢機構において機構定数の誤差が存在する場合について,出力節の回転中心の位置誤差および出力節の姿勢誤差の解析式を導出し,機構定数の誤差に対する出力変位誤差の大きさを評価することを可能とした.
ディファレンシャルディスプレイを利用した病理標本の分子病態学的研究

癌では、ゲノムの遺伝子異常ほかに発現・代謝異常がある。ただ、治療に結びつく個々の癌の具体的な性格化や病理診断には、こうした「発現・代謝異常」の情報も重要と考えられるが、その方面からの基礎データは全くない。そこで我々は、レーザーマイクロディセクションによる標的病変部の遺伝子学的と発現状況を検討し、この概念の病理診断への応用の可能性を検討した。九州大付属病院での腺癌切除肺を細胞の異型度に合わせて分類し、腺癌細胞はマイクロディセクションにより採取した。これらについて、p53遺伝子(エクソン2-9)をsemi-nested PCR-SSCPを用い遺伝子解析し、p53とその発現制御に関与するMDM2の状況を免疫組織化学的に検討した。肺腺癌118症例のうちp53免疫染色陽性の48症例のなかで、10症例がp53蛋白のへテロの発現が観察された。p53蛋白高発現を認めた10症例中の7例は、低分化型でしばしば線維化した基質を伴っていた。また2症例は癌組織に高低のp53蛋白発現を認め、これらはエクソン7に変異の存在し、遺伝子変異と蛋白発現に相関を持たない症例であった。一方MDM2の免疫組織化学的発現はp53蛋白の発現と逆相関していた(p<0.05)。加えて、検索した全118例でのMDM2発現は、p53遺伝子変異症例では、p53に変異も発現異常も観察されない症例に比べ抑制されていた。これは、肺腺癌でのp53の組織学的にヘテロな安定化の一部は、MDM2の発現低下によって担われていることを示唆する。以上の事は、我々が当初予測したとおり、癌の病態は単純にゲノムの遺伝変異のみに依るものでない事を示しており、本研究は今後予後や対象因子を広げるとともに具体的な性格付け等の解析まで発展させることで、治療に結びつく病理診断の基礎データを与える可能性が明らかとなった。癌病変の遺伝子異常には、ゲノムレベルでの異常ほかにmRNAの発現異常や代謝異常も含まれ、癌の診断にあたって、正常な遺伝子も含めての「発現異常」も併せて論じられるべきであるが、その方面からの診断およびその基準となる遺伝子データの情報は全くない。そのため我々は、治療に結びつく個々の癌の具体的な性格化や病理診断に迫れなかった。こうした背景を踏まえ、レーザーマイクロディセクションによる標的病変部に限定したの遺伝子学的解析を行うと共に解析データの集積とそのカタログ化により新たな病理診断への情報提供を最終目標に本実験を計画した。まず、九州大学腺癌切除肺を4ミリ厚で全割し、1スライスごとにパラフィンブロックを作製し、細胞の異型度に合わせて分類した。腺癌はグロスで、肺異型腺腫様過形成(AAH)はマイクロディセクションにより細胞を採取した。まず、遺伝子型の確認のため、比較的癌において変異の見られるp53、k-rasについてsemi-nestedPCR-SSCPを用い遺伝子解析を行った。p53遺伝子変異は原発巣の約30%に認めた。AAHは軽度異型の4症例にバンドシフトを認めたが、そのうち再現性まで確認が取れたのはまだ1症例である。変異の分布は何れもexon5であった。今後は症例数を増やし、変異のタイプや病理組織学的に多様な症例を収集し、現状ではp53、k-ras等特定の遺伝子型情報との比較をしながら、これに病理形態も加え、実際にmRNAの発現状況について解析を試みその変化を明らかにしていく予定である。
ブラインドサッカーのコーチングシステム構築に向けた言語教示内容の分析

本課題研究は,ブラインドサッカー(全盲)選手と「指導者」,「守備的な言語指示を行うゴールキーパー」,「シュート時の言語指示を行うガイド」を対象に,量的・質的アプローチによる調査である.言語教示内容や指導方法,プレーのイメージ,攻守の起点,シュートエリアや守備エリアについて分析する.平成30年度は,これまで行ってきた日本を代表する選手やゴールキーパー,ガイドへの半構造化インタビュー内容をもとに,継続的に言語内容や言語教示の分析を継続的に実施した.それに加え,日本を代表する指導者に対して,半構造化インタビューを実施した.日本を代表するブラインドサッカーチームのガイドおよび指導者を対象とした半構造化インタビューにより,指導観の開示に着手した.視覚障害者スポーツに関わる晴眼者の視点は,スポーツ指導に携わるコーチたちに様々な示唆を与えている.ジュニアサッカーの指導と並行しているブラインドサッカーのガイド分析では,ガイドとしての意識や言語指示に関する注意について,サッカーやフットサルにおけるコーチングの性質の違いや意思伝達における内容の精査,ゲームにおいて有用な意味生成活動の入念な実施といった競技力向上に関わる基礎的な資料を得ることができた.特に「指導理念」は,両種目の指導経験が相互に補完することで成立していた.なかでもブラインドサッカーにおいて,ガイドは選手の能力や認識の傾向を把握することで,相手が了解可能な内容に変換して情報を伝達していた.次年度に向けて様々な場面を想定し,様々な角度から,継続的に選手やゴールキーパー,ガイド,指導者へ継続的にインタビューを実施することとなっている.なお,研究実施にあたり,日本ブラインドサッカー協会,国内外のアダプテッドスポーツ関係者や研究者と情報交換や進捗状況についての会議を緊密に実施した.本研究を進める上での質的な分析は,必要となる選手ならびゴールキーパー,指導者,ガイドへのインタビュー内容についての継続的な検討を実施した.また,これまでの選手やゴールキーパーの分析に加え,ガイドに対しての基礎的な分析を実施した.ブラインドサッカーにおけるガイドとしての意識や言語指示に関する注意について,サッカーやフットサルにおけるコーチングの性質の違いや意思伝達における内容の精査,ゲームにおいて有用な意味生成活動の入念な実施といった競技力向上に関わる基礎的な資料を得ることができた.量的な分析では,研究協力者の協力により,国内クラブチームにおけるGPSを用いたトレーニング中の活動量や移動距離等を測定することができた.しかしながら,国内クラブチームへ所属選手への活動量等の測定を実施しているが,プレーのイメージや意識に関する調査の進みが遅い.また,これまでのインタビューデータについては,基礎的な分析にとどまっている.研究発表については,国際学会での発表を実施することで,様々な角度から国内外の研究者とディスカッションすることでき,今後の研究発展のための知見を得ることができた.論文投稿については,当初の研究計画よりも収集したデータの編集および分析に時間がかかってしまった.平成30年度までの分析結果では,関連学会での研究発表にとどまり,論文投稿するまでに至らなかった.現在,平成31年度の関連学会への論文投稿に向けて準備を進めている.平成29年度は,質的な分析ではゴールキーパーやフィールドプレーヤーに対して,プレー中の意識について調査を実施することができた.加え,当初よりも早い段階で,韓国代表選手のプレー中の意識やトレーニング中の活動量や移動距離等を測定することができた.平成30年度は,平成29年度の成果を踏まえ,継続的な分析はもとより,日本を代表するガイドにおける分析結果の発表,日本代表を代表する指導者へこれまでのアジアパラ競技大会,ブラインドサッカー世界選手権の振り返りやプレーの指示や実際のプレーの一致等について,インタビュー調査を実施した.また,ブラインドサッカーのトレーニングおけるGPS測定,ゴールキーパー・ガイドのみならずフィールドプレーヤーへの認知的側面に関する調査・測定を実施した.最終年度となる今年度は,国内リーグに関係している選手,指導者,ガイドのゲーム中の指示内容と言語指示に対しての意識や問題点についても引き続き調査を実施し,これまでの研究成果について包括的に分析・検討する.日本ブラインドサッカー協会,アダプテッドスポーツ関係者や研究者と検討を行い,今後の研究を進める上での報告書の作成を行う.これまでの研究発表をもとに関連学会での論文投稿を目指し,国内外の関連学会にて発表および論文を投稿する.本課題研究は,ブラインドサッカー(全盲)選手と「指導者」,「守備的な言語指示を行うゴールキーパー」,「シュート時の言語指示を行うガイド」を対象に,量的・質的アプローチによる調査を用い,言語教示内容や指導方法,プレーのイメージ,攻守の起点,シュートエリアや守備エリアについて分析する.攻守の起点となるゴールキーパー・ガイドとフィールドプレーヤーにおける個々のコミュニケーション意識の違いや言語イメージの共有などを検証し,実際のプレーへの一致や指示後のプレーの変化について検討する.平成29年度は,これまで行ってきた日本を代表するガイドやゴールキーパーへの半構造化インタビュー内容をもとに,言語内容や言語教示の分析を継続的に実施した.それに加え,日本を代表するフィールドプレーヤーに対して,半構造化インタビューを実施した.次年度に向けて様々な場面を想定し,様々な角度から,継続的にインタビューを実施することとなっている.今年度は,「情況についての手がかかり」「ゲーム情況を把握方法」「先読みしてのプレーを展開」の3点に絞り分析を実施した.それらの結果から,フィールドプレーヤーは,自らの感覚のみではなく,コーチやガイド,仲間との共通理解が図られ達成されている.成功・失敗体験や意思疎通方法,ゲームの状況判断の修正等,意識の背景が一部分であるが貴重な知見を得ることができた.

また,国際競技大会なにおける各国のシュート・守備エリアの分析を実施では,研究協力者の協力により,日本の好敵手であり,世界選手権に出場する韓国ブラインドサッカー代表選手のプレーに対する意識やゲーム中の動きについて調査することでき,貴重な資料を得ることができた.研究実施にあたり,日本ブラインドサッカー協会,国内外のアダプテッドスポーツ関係者や研究者と情報交換や進捗状況についての会議を緊密に実施した.本研究を進める上で質的な分析は,必要となるガイドならびゴールキーパーへのインタビュー内容についての継続的な検討を実施した.また,フィールドプレーヤー1名に対して,プレー中の意識について「情況についての手がかかり」「ゲーム情況を把握方法」「先読みしてのプレーを展開」について調査を実施した.量的な分析では,研究協力者の協力により,韓国ブラインドサッカー代表のプレーに対する意識やゲーム中の動きについて調査することが可能となり,プレー中の意識やトレーニング中の活動量や移動距離等を測定することができた.しかしながら,国内クラブチームへ所属選手,スタッフへの基礎的な調査として,日本ブラインドサッカー協会の国内リーグに関係している選手,指導者,ガイドのゲーム中の指示内容と言語指示に対しての意識や問題点については予備調査のまとまりや,世界選手権予選での測定がうまくいかず調査に至らなかった.しかし,ガイドやゴールキーパー,フィールドプレーヤーからのインタビュー調査により,包括的に分析できた部分もあり,今年度の調査に発展できる内容であったと考えられる.研究発表については,国際学会での発表を実施することで,様々な角度から国内外の研究者とディスカッションすることでき,今後の研究発展のための知見を得ることができた.論文投稿については,当初の研究計画よりも収集したデータの編集及び分析に時間がかかり,平成29年度までの分析結果では関連学会に投稿するまでに至らなかった.現在,平成30年度の関連学会への論文投稿に向けて準備を進めている.本課題研究は,ブラインドサッカー(全盲)選手と「指導者」,「守備的な言語指示を行うゴールキーパー」,「シュート時の言語指示を行うガイド」を対象に,量的・質的アプローチによる調査である.言語教示内容や指導方法,プレーのイメージ,攻守の起点,シュートエリアや守備エリアについて分析する.平成30年度は,これまで行ってきた日本を代表する選手やゴールキーパー,ガイドへの半構造化インタビュー内容をもとに,継続的に言語内容や言語教示の分析を継続的に実施した.それに加え,日本を代表する指導者に対して,半構造化インタビューを実施した.日本を代表するブラインドサッカーチームのガイドおよび指導者を対象とした半構造化インタビューにより,指導観の開示に着手した.視覚障害者スポーツに関わる晴眼者の視点は,スポーツ指導に携わるコーチたちに様々な示唆を与えている.
ヒト肝キメラマウスの活用による複雑な薬物相互作用の定量的予測法の精緻化

本研究では、ヒト肝臓キメラマウスを活用した新たなヒト薬物動態予測系・相互作用リスク評価系の確立を目指して、実験条件の最適化、実験結果の基づくヒトin vivoにおける定量的な薬物動態パラメータ予測のための方法論の構築を行っている。今年度は、昨年度得られた薬物の取り込みトランスポーターの輸送活性ならびに培養期間依存的な輸送機能維持の傾向が、ヒト肝臓キメラマウスを構築する元のヒト凍結肝細胞のロットに依存するか否かを調べるべく、別ロットのヒト凍結肝細胞由来のヒト肝臓キメラマウス由来の肝細胞を用いて、in vitro実験を行った。その結果、薬物のキメラマウス由来肝細胞への取り込み活性及びその培養期間依存性については、一部のトランスポーターの活性変動は見られたものの、全体としてみれば、前ロットとほぼ同一の傾向を示したことから、ヒト肝臓キメラマウスは、少なくとも異なる2ロット由来のものであっても、単離肝細胞は安定的に良好な輸送活性を維持できている可能性が示唆された。また、ヒト肝臓キメラマウス由来の肝細胞をsandwich培養法により胆汁排泄トランスポーターの機能評価を試みたところ、各種薬物について、良好な胆管腔への排出が観察され、ヒト凍結肝細胞では良好な活性を有するロットを見つけることが困難であるのに対して、キメラマウス由来のfreshな細胞がsandwich培養肝細胞のアッセイに適している可能性が考えられた。これまででin vitro実験系において、ヒト肝臓キメラマウス由来のfreshな肝細胞が、ヒト凍結肝細胞よりも安定したトランスポーター輸送活性が得られる傾向にあることが示され、本実験系の有用性を示しつつある。また、in vivo実験においても、ヒトin vivoでは直接測定が困難な胆汁排泄クリアランスの予測系として利用できる可能性を示しており、順調に当初目的の達成に向けて動いている。次年度はさらに複雑な相互作用リスク評価や、代謝・輸送が複雑に関与する薬物の挙動の定量的評価への有用性の検討を行い、本実験系の有用性を総括したい。今後は、トランスポーターが関与すると考えられる薬物間相互作用の定量的リスク評価系への応用や、sandwich培養肝細胞を用いた胆汁排泄クリアランスの予測・胆汁排泄トランスポーターの寄与率評価系の確立を行い、肝胆系輸送全体の予測精度を検証する予定である。加えて、代謝酵素・トランスポーター両方が関与するような複雑な薬物動態挙動を取る薬物の体内動態予測にもチャレンジし、本実験系の新たな有用性を開拓する予定である。ヒト肝臓キメラマウス、もしくはキメラマウス由来の単離肝細胞を用いることで、医薬品の肝胆系輸送の定量的評価や薬物相互作用のリスク評価がどの程度既存の系と比較して改善可能であるかについて総合的に検討することを目標として研究を進めている。本年度は、ヒトとげっ歯類の間で胆汁排泄に種差が存在することが既報の薬物を中心に、ヒト肝臓キメラマウスの一種であるHu-liver TK-NOGマウスを用いてin vivo胆汁排泄試験を実施した。その結果、対照マウス(TK-NOGマウス)における胆汁排泄クリアランスは、キメラマウスと比較して全体的に大きい傾向が見られ、既報の複数の薬物のヒト胆汁排泄クリアランスとの間の相関では、キメラマウスの方が対照マウスと比較して類似の値を示すことが分かった。但し、キメラマウスの胆汁排泄クリアランスは、全体的にはヒトでの報告値の1/21/3程度であり、過小評価していることが示唆された。一方、キメラマウス(PXBマウス)由来単離肝細胞(PXB-cells)の培養日数依存的な肝取り込み能力の変動について、ヒト凍結肝細胞と比較して調べたところ、複数の薬物の取込みクリアランスの間には良好な相関性が観察され、ヒト胆汁排泄クリアランスとの間にも良好な相関関係が認められた。一方、培養時間に依存してOATP1B1基質薬物は、2週間にわたってあまり取り込み活性は低下しないものの、OATP1B3基質は培養後数日後には著しく取り込み活性が低下する。一方、mRNAやタンパクレベルでの発現変動を調べたところ、特にmRNAにおいて培養直後からの顕著な発現低下が認められた。よって、長期培養後の薬物の取込みは、別のトランスポーターによって担われている可能性が考えられ、継続して検討中である。現時点まで、in vivo, in vitro共に主に肝取り込み過程に着目して、ヒト凍結肝細胞等既存の実験系との比較や、マウスin vivoとの胆汁排泄能の種差について検討可能なデータを複数の化合物で得ることができた。両実験において、ヒト胆汁排泄過程を模倣した系としてのキメラマウスの有用性が一部示されたものと考えており、研究は計画通り順調に進行していると考えている。

その結果、薬物のキメラマウス由来肝細胞への取り込み活性及びその培養期間依存性については、一部のトランスポーターの活性変動は見られたものの、全体としてみれば、前ロットとほぼ同一の傾向を示したことから、ヒト肝臓キメラマウスは、少なくとも異なる2ロット由来のものであっても、単離肝細胞は安定的に良好な輸送活性を維持できている可能性が示唆された。また、ヒト肝臓キメラマウス由来の肝細胞をsandwich培養法により胆汁排泄トランスポーターの機能評価を試みたところ、各種薬物について、良好な胆管腔への排出が観察され、ヒト凍結肝細胞では良好な活性を有するロットを見つけることが困難であるのに対して、キメラマウス由来のfreshな細胞がsandwich培養肝細胞のアッセイに適している可能性が考えられた。これまででin vitro実験系において、ヒト肝臓キメラマウス由来のfreshな肝細胞が、ヒト凍結肝細胞よりも安定したトランスポーター輸送活性が得られる傾向にあることが示され、本実験系の有用性を示しつつある。また、in vivo実験においても、ヒトin vivoでは直接測定が困難な胆汁排泄クリアランスの予測系として利用できる可能性を示しており、順調に当初目的の達成に向けて動いている。次年度はさらに複雑な相互作用リスク評価や、代謝・輸送が複雑に関与する薬物の挙動の定量的評価への有用性の検討を行い、本実験系の有用性を総括したい。今後は、代謝酵素や胆汁排泄トランスポーター等の機能にも着目し、マルチステップで成立する薬物の肝胆系輸送・異物解毒能の定量的予測がキメラマウスのin vivo実験、キメラマウス由来肝細胞を用いたin vitro実験により既存の系と比較して、どのような優位性があるかについてさらなる検証を進めていく予定である。さらには、前年度の研究成果を基に、薬物トランスポーターの発現量の培養時間依存的な変動が何によるものかについて原因探索を行うことにより、さらなる系のrefinementを図っていきたいと考えている。今後は、トランスポーターが関与すると考えられる薬物間相互作用の定量的リスク評価系への応用や、sandwich培養肝細胞を用いた胆汁排泄クリアランスの予測・胆汁排泄トランスポーターの寄与率評価系の確立を行い、肝胆系輸送全体の予測精度を検証する予定である。加えて、代謝酵素・トランスポーター両方が関与するような複雑な薬物動態挙動を取る薬物の体内動態予測にもチャレンジし、本実験系の新たな有用性を開拓する予定である。
形式言語,符号および暗号方式の代数的研究

おもにX上の原始語全体の集合Q(X)が文脈自由言語になるかどうかという問題に関連する種々の言語の決定問題の研究を行った.X上の語uに対して,ある自然数iとX上の原始語vが存在してu=v^iとなるときroot(u)=vと定義する.さらに,X上の言語Lに対してroot(L)={root(u)|u∈L}と定義する.このとき,Lが正規言語あるいは文脈自由言語ならば,root(L)が有限になるかどうかは決定可能である.Lが正規言語のときには,root(L)が正規になるかどうかという問題も決定可能である.しかしながら,Lが文脈自由言語のときは,root(L)が文脈自由あるいは正規になるかどうかを決定する問題は決定不能である.さらに,Lが原始語のみから構成されているかどうかを決定する問題はLが正規言語のときには決定可能であるが,Lが文脈自由言語のときには決定不能である.次に,言語Lに対してdeg(L)={i|q∈Q(X),q^i∈L}と定義する.deg(L)が有限であるかどうかを決定する問題は,Lが正規言語のときは決定可能であるが,Lが文脈自由言語のときは決定不能である.正規言語に対しては「Q(X)に含まれる稠密な正規言語は存在しない」という結果が知られている.文脈自由言語に対しては「Q(X)に含まれる回文のみから構成される稠密な文脈自由言語は存在しない」ことが示されると同時に,一般にLが回文のみから構成される無限文脈自由言語の場合には,deg(L)は概周期的であることも示された.以上の研究のほかに,非決定性有向オートマトンの種々のクラスおよび関連する言語のクラス間の包含関係の研究,ある種のペトリネット言語はプレフィックス・コードを生成するが,それは文脈依存言語のクラスに属すること,またそのペトリネット言語が極大プレフィックス・コードを生成する条件等の研究を行った.分子計算および量子計算の基礎,それらの通信理論および暗号理論への応用の研究も開始した.おもにX上の原始語全体の集合Q(X)が文脈自由言語になるかどうかという問題に関連する種々の言語の決定問題の研究を行った.X上の語uに対して,ある自然数iとX上の原始語vが存在してu=v^iとなるときroot(u)=vと定義する.さらに,X上の言語Lに対してroot(L)={root(u)|u∈L}と定義する.このとき,Lが正規言語あるいは文脈自由言語ならば,root(L)が有限になるかどうかは決定可能である.Lが正規言語のときには,root(L)が正規になるかどうかという問題も決定可能である.しかしながら,Lが文脈自由言語のときは,root(L)が文脈自由あるいは正規になるかどうかを決定する問題は決定不能である.さらに,Lが原始語のみから構成されているかどうかを決定する問題はLが正規言語のときには決定可能であるが,Lが文脈自由言語のときには決定不能である.次に,言語Lに対してdeg(L)={i|q∈Q(X),q^i∈L}と定義する.deg(L)が有限であるかどうかを決定する問題は,Lが正規言語のときは決定可能であるが,Lが文脈自由言語のときは決定不能である.正規言語に対しては「Q(X)に含まれる稠密な正規言語は存在しない」という結果が知られている.文脈自由言語に対しては「Q(X)に含まれる回文のみから構成される稠密な文脈自由言語は存在しない」ことが示されると同時に,一般にLが回文のみから構成される無限文脈自由言語の場合には,deg(L)は概周期的であることも示された.以上の研究のほかに,非決定性有向オートマトンの種々のクラスおよび関連する言語のクラス間の包含関係の研究,ある種のペトリネット言語はプレフィックス・コードを生成するが,それは文脈依存言語のクラスに属すること,またそのペトリネット言語が極大プレフィックス・コードを生成する条件等の研究を行った.分子計算および量子計算の基礎,それらの通信理論および暗号理論への応用の研究も開始した.形式言語の研究をおもに行った.特に文脈自由言語に関連する種々の決定および非決定問題について研究した.X上の語uに対して,ある自然数iとX上の原始語νが存在してu=ν^iとなるとき√<u>=νと定義する.さらに,X上の言語Lに対して√<L>={√<u>|u∈L}と定義する.このとき,たとえばLが文脈自由言語のとき,√<L>が文脈自由か,あるいは正規であるかどうかを決定する問題は決定不能である.また,同じ条件下でLが原始語のみから構成されているかどうかを決定する問題も決定不能である.一方,Lが正規言語の場合は√<L>が有限であるかあるいは正規であるかを決定する問題は決定可能である.これらの問題は「原始語全体からなる言語は文脈自由言語であるか否か?」という未解決の問題と深くかかわっている.

次に,語u=a_1a_2...a_r(ここで各a_iはXの元である)に対してu^R=a_r...a_2a_1と定義する.u=u^Rのとき,uを回文とよぶ.このとき「回文のみから構成される無限文脈自由言語は存在するか?」という問題に対しては,そのような言語は存在しないことが証明された.以上の結果はおもに研究代表者の伊藤正美,分担者の勝良昌司とハンガリーEotovos大学のSandor Horvathの共同研究の結果得られたものである.これらの研究の他に,研究代表者の新しい研究結果としては,非決定性有向オートマトンが受理する種々の言語のクラス間の包含関係の決定がある.これらの結果はハンガリーJozsef Attila大学のImrehBalazsとの共同研究として得られた.また研究代表者と分担者の勝良がハンガリーJozsefAttila大学のZoltan Esikと行った半順序集合上のシャフル演算の研究もある.X上の原始語全体の集合Q(X)が文脈自由言語になるかどうかという問題は未解決であるが,この問題に関連する種々の言語の決定問題の研究を行った.X上の語uに対して,ある自然数iとX上の原始語vが存在してu=v^iとなるときroot(u)=vと定義する.さらに,X上の言語Lに対してroot(L)={root(u)|u∈L}と定義する.このとき,Lが正規言語あるいは文脈自由言語ならば,root(L)が有限になるかどうかは決定可能である.Lが正規言語のときには,root(L)が正規になるかどうかという問題も決定可能である.しかしながら,Lが文脈自由言語のときは,root(L)が文脈自由あるいは正規になるかどうかを決定する問題は決定不能である.さらに,Lが原始語のみから構成されているかどうかを決定する問題はLが正規言語のときには決定可能であるが,Lが文脈自由言語のときには決定不能である.次に,言語Lに対してdeg(L)={i|q ∈Q(X),q^i∈L}と定義する.deg(L)が有限であるかどうかを決定する問題は,Lが正規言語のときは決定可能であるが,Lが文脈自由言語のときは決定不能である.語u=a_1 a_2...a_r (a_i ∈X)に対してu^R=a_r...a_2a_1と定義する.u=u^Rのとき,uを回文とよぶ.このとき「回文のみから構成されている稠密な文脈自由言語が存在するか?」という問題に対しては,そのような言語は存在しないことが示されると同時に,一般にLが回文のみから構成される無限文脈自由言語の場合には,deg(L)は概周期的であることも示された.以上の結果はおもに研究代表者の伊藤正美,分担者の勝良昌司とハンガリーEotovos大学のS.Horvathの共同研究の結果得られたものである.これらの研究の他に,研究代表者とハンガリーSzeged大学のB.Imrehとの共同研究として得られた,可換な非決定性有向オートマトンが受理する種々の言語のクラス間の包含関係の決定およびオートマトンの星型積の研究がある.平成12年度におもに行った研究は,ある種のペトリネット言語の研究である.A=(P,T,δ,μ_0)を正値初期マーキングμ_0をもつペトリネットとする.Aが受理するT上の言語をL(A)={u:∀u'(u=u'u",u',u"∈T^*,u"∈T^+),δ(μ_0,u'):正値,〓≠δ(μ_0,u'):非正値}と定義すると,あきらかにL(A)はプレフィックス・コードになる.問題は,如何なるときにL(A)が極大プレフィックス・コードになり,また如何なる構造をもつかである.あるペトリネットAに対してC=L(A)となるプレフィックス・コードCをCPN言語とよぶ.さらにCが極大プレフィックス・コードであるときmCPN言語とよぶ.前年度の研究では,C^2がmCPN言語ならばCは極大ブロック・コードであることが判明した.本年度の研究では,この結果の一般化をこころみ以下のような結果が得られた:A,Bを極大プレフィックス・コードとする.もしもABがmCPN言語ならば,A,Bともに極大ブロック・コードである.すべての極大プレフィックス・コードがmCPN言語である訳ではない.mCPN
高齢化社会における組税・社会保障制度

1991年度の合計特殊出生率は1.53まで下落しており、わが国の人口の高齢化は予想を上回るスピ-ドで伸展している。これにともない、公的年金や老人医療への支出は急速に増加する。このような需要の増加を如何に賄うか、すなわち租税や社会保障の制度をどのように改革するか、また財源を如何に調達するかといった問題は、今後のわが国が直面する重要な課題である。本研究では、これらの問題をまず公的年金の長期的な財政収支バランスのシミュレ-ションの分析とその背後の負担と便益の構造を明らかにすることから取り扱った。その結果では、保険料の大幅な引き上げ、国庫負担の拡大、あるいは給付レベルの引き下げ、などの制度改革を実施しければ、人口の高齢化により公的年金制度の財政収支は危機的な状況に陥ることが判った。そこで、さまざまな改革を実施した場合の経済的な影響を分析した。その結果では、租税と社会保障負担を含めた国民の公的負担は高齢化にともない、大幅に上昇せざるを得ないが、負担をどの世代に求めるかにより世代間の対立を生み出しかねないことが明らかになった。特に、一昨年提案された政府の改革案の影響をシミュレ-ションした結果では、より新しい世代ほど負担が重くなり、得られるベネフィットが小さくなることが判った。このような公的年金の質的な低下が予想されるので、それを補完するシステムとして、本研究でつぎに、個人年金の需要構造の分析を行い、その普及のためには税制を用いることが有効であることを示した。さらに、経済ストック化と税制の関わりを分析し、土地資産に対する課税の高齢化による財政需増大を賄う財源としての有効性と地価抑制に対する効果とを明らかにした。近年のわが国経済の特徴は、急速な人口の高齢化の進展、および株価や地価の高騰によるストック化の進行にある。本年度の研究では、この2つの側面と税・年金制度との関わりを理論的・実証的に分析した。経済のストック化の進行は、国および地方の税収に多大な影響を与えた。特に近年の自然増収は過去に例を見ないほど大きく、その資金的な余裕は高齢化社会への移行過程で再び大きな政府への指向を生み出す恐れがある。そこで、近年の税収予測の失敗の原因を分析した(跡田・後藤:税収予測と税収の構造変化)。また、個人の危険回避による租税回避的な行動についても主に理論的側面から検討した(池田:Tax Evasion with Heterogeneous Risk Attitudes)。一方、人口の高齢化の進展とともに、わが国ではマクロの貯蓄率が急速に低下している。これは、順調なマクロ経済の推移とは対象的な現象である。この背景にある問題として、本年度は規制の問題とストック化の問題に注目し、分析を行った。前者については、規制が行われる場合の効率性のロスに着目し、その問題点を明らかにした(池田:Tax Incidence with Regulated Public Utilities)。後者については、地価高騰によるキャピタルゲインが消費・貯蓄に与える影響を明らかにし、税制の問題点を明らかにした(日本経済のマクロパフォ-マンスと貯蓄)。なお、現段階ではまだ論文として公表していないが、本年度のプロジェクトとしては社会保障制度のなかでも特に年金制度の問題を取り上げ、公的年金制度の財政収支モデルを構築し、そのシミュレ-ションを踏まえて、制度の抱えている問題点を明らかにした。さらに、個人年金の果たすべき役割を検討した。
超早産児に対する個別化した強化母乳栄養の臨床的検討

在胎28週未満で出生した超早産児に対し行われる強化母乳栄養(human milk fortification、以下HMF)では、母親の母乳中の栄養素(とくに蛋白質)の個人差や変動が多く、その結果蛋白質摂取不足により、出生後の発育不良(子宮外発育不全)を回避できないことがしばしばである。今回の検討によって、BUNを指標としたadjustable HMFと母乳分析により目標蛋白質摂取量に近似させるtargeted HMFの二種類の蛋白質の個別化強化はともに子宮外発育不全を回避できることや、これらの方法には有意な差がないことが示された。個別化強化母乳栄養は超早産児の予後向上に寄与する可能性がある。これまで一般的に行われてきた母乳強化栄養(human milk fortification; HMF)は、母乳中のmacronutrientのvariabilityを考慮せず単純に規定量の母乳強化パウダーを添加するというものであった。しかし、実際の母乳分析の結果をみると、摂取されたmacronutrientは必要量を下回っており、とくに蛋白質摂取量でその傾向は著しい。そのため、対象ごとに強化母乳パウダーを添加しても蛋白質が不足する場合に、蛋白質のみをさらに強化する方法(individualized HMF)が提案されている。individualized HMFは、蛋白質の代謝の目安として血中尿素窒素(BUN)を指標にさらに添加する蛋白質量を調節するadjustable fortificationと、母乳中の蛋白量を測定し目標摂取量に対してさらに不足する蛋白質量を添加するtargeted fortificationがある。平成26年度は、個別強化に用いるための蛋白質製剤が新生児に安全に使用できるかどうかについて、森永乳業の支援を受けて検討した。8種類の乳清蛋白製剤について成分分析および細菌学的検討を行った結果、PeptigenIF-3090(Aria Foods)が最も細菌学的に安全性が高いことが明らかとなった。そこで、今後はこの製剤を使用することとした。次年度より対象をリクルートする予定である。Individualized HMFは、蛋白質の代謝を目安として血中尿素窒素(BUN)を指標にさらに添加する蛋白質を調整するadjustable fortificationと、母乳中の蛋白質を測定し目標摂取量に対してさらに不足する蛋白質量を添加するtargeted fortificationがある。8種類の乳清蛋白製剤について成分分析及び細菌学的検討を行った結果、Peptigen IF-3090(Aria Foods)が最も細菌学的に安全性が高いことが明らかとなった。平成27年3月25日に、昭和大学医学部医の倫理委員会にて本研究の申請が承認された。平成27年度より対象患者のリクルートを開始した。32人の対象患者が入院し、17例が研究にエントリーした。そのうち、13例が研究終了した。個別強化により、研究終了時の体重SDは、研究開始時と比較して有意に増加した。無作為抽出により、targeted fortification群が5例、adjustable fortification群が8例であった。Targeted fortification群とadjustable fortification群で患者背景の群間差は認めなかった。研究開始時から研究終了時の体重、身長、そして頭囲のSD変化に、両群間の差は認めなかった。ただし、両群とも症例数が少ないため、平成28年度は引き続き対象患者のリクルートを行っていく予定である。平成26年7月よりNICU内でカルバペネム耐性菌(CRE)の保菌者が急増した。それに伴い、切迫早産の母体搬送や極低出生体重児の入院を制限する必要があり、対象患者数を確保することが困難となる可能性が高くなった。そのため、対象患者の範囲を超早産児(在胎28週未満)から、極低出生体重児まで拡大することとした。諸外国の先行研究では、極低出生体重児を対象にしており対象を拡大することに問題はない。研究対象拡大を昭和大学医学部医の倫理委員会に提出し、平成27年3月25日付で本研究が承認された。平成27年度より、研究対象者のリクルートを開始した。32例の対象患者が入院し、適応基準を満たした17例が研究にエントリーした。そのうち転院の2例、人工乳栄養の1例、現在研究中の1例をのぞく13例が研究を終了している。出生体重、在胎週数の中央値(25th ;75th )はそれぞれ、917g(779g;1150g)、27.0週(26.0週;31.1週)であった。出生体重、身長、頭囲SDの中央値(25th;75th)はそれぞれ、-0.9 (-1.8;0.1)、-0.8(-2.0;-0.2)、-0.1(-0.7;0.5)であった。個別強化開始時から研究終了時の体重、身長、頭囲のSD変化(ΔSD)の中央値(25th;75th)はそれぞれ、0.9(0.6;1.5)、0.3(-0.4;0.8)、0.6(0.2;1.0)であった。このうち、体重が有意な増加を示した(p<0.01)。個別強化は、adjustable fortification群が5例、targeted fortification群が8例であった。患者背景および身体発育に群間差は認めなかった。

ただし、両群とも数が少なく、平成28年度は引き続き患者のリクルートを行っていく予定である目的:極低出生体重児を対象に個別化強化母乳栄養法をtargeted human milk fortification群(TF群)とadjustabale human milk fortification群(ADJ群)に無作為に振り分け両群の修正40週時点の体格を比較した。対象と方法:TFは1週間毎の母乳分析値をもとに強化母乳から得られる蛋白質摂取量が4g/kg/dayとなるように乳清蛋白質を添加する方法で、ADJはBUNを1週間毎に測定し9mg/dLを下回る場合には強化母乳に乳清蛋白質を0.40.8g/dL添加する方法である。両群ともearly aggressive nutrition後に母乳強化添加物であるHMS-2による通常の強化母乳栄養を開始し授乳量が120ml/kg/dayに達した時点でTF群と群に振り分け修正37週まで個別強化栄養を行った。修正40週の体格は在胎期間別出生時体格値をもとに標準偏差(SD)で検討した。なお、本研究が導入される1年前の通常の母乳強化栄養で哺育された群を対照として個別強化栄養法群19例(ST群)とも比較検討した。結果(中間解析):1TF群、ADJ群はそれぞれ13名で、両群の臨床的背景や個別化強化導入日齢に差はなかった。2検討期間中の両群の蛋白質摂取量はそれぞれ3.9g/kg/day、4.0g/kg/day、エネルギー摂取量はともに121kcal/kg/dayでほぼ推奨値に合致していた。3修正40週時点の体重、身長、頭囲のSD値は両群で差はなく、またともに明らかな発育遅滞はなかった。4個別化強化群ではSTD群に比べて身長SD値が有意に高かった。結論:個別化強化母乳栄養法のTFとADJの発育与える効果に差はないが、ともに通常強化では遅れがちな身長の発育を抑制し正期産児レベルのfat freemassを維持できる可能性が示唆された。本研究を開始直後約1年間にわたり申請者のNICU内で耐性菌によるアウトブレイクが発生したため対象となる極低出生体重児の入院数を制限せざるを得ず、3年間で十分な対象数が確保できなかった。現状の強化母乳栄養法ではとくに蛋白質の摂取不足が著しい。この理由は、母乳中の蛋白質含有量を規定値として強化母乳栄養による栄養摂取量を想定してためである。実際の母乳中の蛋白質含有量は泌乳期や個人差などによって大きく変動する。そこで個別化した母乳強化が検討されている。個別化した母乳強化法には、母乳分析の結果を基にして不足分を強化するtargeted fortificationと蛋白質の需要と供給のバランスについてBUNを指標として補充するadjustable fortificationがある。いずれの方法もNICU入院中の成長は従来の強化法に比べて良好であると報告されているものの、両者を比較検討した報告はない。そこで我々は、極低出生体重児を対象に授乳量が120ml/kg/dayに達した時点でtargeted fortificationおよびadjustable fortificationに無作為に振り分け比較検討した。
経年航空機構造の再新生補修とヘルスモニタリング

経年航空機構造の健全性回復という観点から,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生のための補修技術開発が望まれている.本研究では経年航空機構造に生じた微小損傷を軽量でかつ高強度の繊維強化複合材パッチで補修し,ヘルスモニタリング機能を付与することによって,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生補修技術を開発するために,仮想現実構造試験システムおよび補修効果同定システムを実現し総合的検証を実施した。研究成果を要約すると以下の通りである.1.貫通疲労き裂を有する航空機機体構造パネルを片面から複合材パッチで接着補修したモデルを対象とし,数値計算法としてミンドリン板理論と高次板理論に基づく二次元FEMならびに領域分割法に基づく三次元FEM/BEMを用いた航空機機体構造パネル内の疲労き裂進展のシミュレーション法を開発した.2.複合材パッチ内の面内ひずみを計測情報とした,接着補修機体構造パネル内を進展する疲労き裂およびその進展に伴って生じた接着はく離の先端位置および先端形状の高精度同定法を開発した.3.パッチ表面に多点のゲージ部を有するファイバーブラック格子(FBG)センサーを設置したひずみ計測センサーシステムを開発した.4.数理計画法を基礎とした複合材パッチの形状最適設計システムを開発した.5.仮想現実構造試験システムおよび補修効果同定システムに関して,実用性,有用性を含めた総合的見地から検討し,今後の実用化における指標を提示した.経年航空機構造の健全性回復という観点から,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生のための補修技術開発が望まれている.本研究では経年航空機構造に生じた微小損傷を軽量でかつ高強度の繊維強化複合材パッチで補修し,ヘルスモニタリング機能を付与することによって,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生補修技術を開発するために,仮想現実構造試験システムおよび補修効果同定システムを実現し総合的検証を実施した。研究成果を要約すると以下の通りである.1.貫通疲労き裂を有する航空機機体構造パネルを片面から複合材パッチで接着補修したモデルを対象とし,数値計算法としてミンドリン板理論と高次板理論に基づく二次元FEMならびに領域分割法に基づく三次元FEM/BEMを用いた航空機機体構造パネル内の疲労き裂進展のシミュレーション法を開発した.2.複合材パッチ内の面内ひずみを計測情報とした,接着補修機体構造パネル内を進展する疲労き裂およびその進展に伴って生じた接着はく離の先端位置および先端形状の高精度同定法を開発した.3.パッチ表面に多点のゲージ部を有するファイバーブラック格子(FBG)センサーを設置したひずみ計測センサーシステムを開発した.4.数理計画法を基礎とした複合材パッチの形状最適設計システムを開発した.5.仮想現実構造試験システムおよび補修効果同定システムに関して,実用性,有用性を含めた総合的見地から検討し,今後の実用化における指標を提示した.経年航空機構造の健全性回復という観点から、新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生のための補修技術開発が望まれている.本研究では経年航空機構造に生じた微小損傷を軽量でかつ高強度の繊維強化複合材パッチで補修し、ヘルスモニタリング機能を付与することによって、新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生補修技術を開発する.そのために本年度は、損傷の拡大進展のシミュレーション法および損傷の実時間同定手法の研究を実施した.1.損傷の拡大進展のシミュレーション法の研究貫通き裂を有するアルミニウム合金平板を片面からGFRP複合材パッチで接着補修したモデルを対象として、ミンドリン板理論と高次板理論に基づく二次元FEMおよび領域分割法に基づく効率的三次元FEMを開発し、温湿環境下でのき裂進展のシミュレーション法の検討を行った.さらに、圧電繊維内蔵アクチュエータ層を挿入した複合材パッチによる接着補修を考え、圧電繊維内蔵アクチュエータ層を駆動させた場合について圧電繊維内蔵アクチュエータ層の挿入位置および複合材パッチの大きさや形状の補修効率に及ぼす影響について検討した.2.損傷の実時間同定手法の研究複合材パッチ内のひずみを計測情報として、アルミニウム合金パネル内のき裂の位置と大きさを同定する手法を検討した.ひずみの計測点位置および計測点数についての検討を行い、その同定精度を定量的に評価することで、本同定方法の妥当性を検証した.経年航空機構造の健全性回復という観点から,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生のための補修技術開発が望まれている.本研究では経年航空機構造に生じた微小損傷を軽量でかつ高強度の繊維強化複合材パッチで補修し,ヘルスモニタリング機能を付与することによって,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生補修技術を開発する.そのために本年度は,損傷の拡大進展のシミュレーション法,損傷の実時間同定手法の研究およびひずみ計測センサーシステムの研究を実施した.1.損傷の拡大進展のシミュレーション法の研究貫通疲労き裂を有するアルミニウム合金平板を片面からGFRP複合材パッチで接着補修したモデルを対象とし,数値計算法としてミンドリン板理論と高次板理論に基づく二次元FEMおよび領域分割法に基づく三次元FEMを用いた,アルミニウム合金平板内の疲労き裂進展のシミュレーション法を開発した.さらに,き裂先端の詳細な形状の模擬をも可能とする,BEMおよびBEMにFEMを併用した疲労き裂進展のシミュレーション法の検討を行った.2.損傷の実時間同定手法の研究複合材パッチ内のひずみを計測情報として,アルミニウム合金パネル内を進展する疲労き裂の形状

同定法を検討した.ひずみの計測点配置,計測面位置および計測誤差の同定精度に及ぼす影響を評価し,本同定法の妥当性と有効性を明らかにした.3.ひずみ計測センサーシステムの研究複合材パッチに光ファイバーレーヤーを埋め込むひずみ計測センサーシステムについて予備的検討を行った.経年航空機構造の健全性回復という観点から,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生のための補修技術開発が望まれている.本研究では経年航空機構造に生じた微小損傷を軽量でかつ高強度の繊維強化複合材パッチで補修し,ヘルスモニタリング機能を付与することによって,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生補修技術を開発する.そのため本年度は,損傷の拡大進展のシミュレーション法,複合材パッチの形状最適設計システムおよびひずみ計測センサーシステムの研究を実施した.1.損傷の拡大進展のシミュレーション法の研究貫通疲労き裂を有するアルミニウム合金平板を片面からGFRP複合材パッチで接着補修したモデルを対象として,航空機がさらされる温度,湿度環境条件下でのアルミニウム合金平板中の疲労き裂進展および接着層中のはく離進展に関する信頼性の高いシミュレーション法の検討を行った.2.複合材パッチの形状最適設計システムの研究複合材パッチの形状最適設計システムおよび複合材パッチ補修構造を対象とした仮想現実構造試験システムを開発した.3.ひずみ計測センサーシステムの研究アルミニウム合金パッチの表面に,複数のゲージ部を有する多点型のブラッグ格子ファイバーセンサーを設置したひずみ計測センサーシステムを実現し,接着補修されたアルミニウム合金平板中を進展する疲労き裂の先端位置および先端形状の同定を可能とする補修効果同定システムを開発した.経年航空機構造の健全性回復という観点から,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生のための補修技術開発が望まれている.本研究では経年航空機構造に生じた微小損傷を軽量でかつ高強度の繊維強化複合材パッチで補修し,ヘルスモニタリング機能を付与することによって,新機構造と同等の構造安全性と構造寿命を与える再新生補修技術を開発する.本年度は,4ヶ年計画の研究の最終年度であり,ひずみ計測センサーシステムの研究を完成させ,さらに仮想現実構造試験システムおよび補修効果同定システムについて総合的見地から検討・評価を行った.1.ひずみ計測センサーシステムの研究アルミニウム合金パッチの表面にひずみゲージを設置したひずみ計測センサーシステムに関するこれまでに得られた知見を基礎として,パッチ表面に多点のゲージ部を有するファイバーブラック格子(FBG)センサーを設置したひずみ計測センサーシステムを完成させた.さらに,このひずみ計測センサーシステムを用いて,パッチ表面での面内ひずみを計測し,被補修機体構造パネル内を進展した疲労き裂およびその進展に伴って生じた接着はく離の先端位置および先端形状の同定を行った結果,良好な同定結果が得られることを明らかにした.