hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
安全な杭基礎構造物の実現を目的とした光ファイバセンサ実装技術に関する研究開発

光ファイバに沿ったひずみを分布的に計測できる技術により,コンクリート構造物の健全性,なかでもひび割れ検知に関する研究開発をおこなった。実験や解析を通じて,今までにないモニタリング手法を確立し,構造物へのセンサ実装化技術を評価することができた。杭基礎構造は目視によるひび割れ検知が不可能なため,本技術のような分布型光ファイバセンサが唯一その解決策となるため,それを実験的且つ解析的に解明した意義は大きい。杭基礎モニタリング用光ファイバの仕様検討を行った。まず、従来方式におけるブリルアン散乱光を利用した分布型光ファイバひずみセンサの開発メーカからのヒアリングや文献調査を通じ、センサ用途光ファイバの被覆材料や被覆形状を調査した。その結果、テープ状の光ファイバや凹凸被覆の光ファイバなどが有力候補として挙げられた。そのなかからBOCDA方式の計測原理、耐久性などの観点から、適するものを現在選択中である。また、機関内の関係者、杭基礎メーカなどからのヒアリングや実際の施工状況の見学などを通じ、光ファイバセンサ実装の際の問題点抽出を行った。その結果、施工の容易さならびに施工管理への寄与が期待されることから、まずは既製杭ではなく場所打ち杭への実装が適すると考えられた。来期以降の検証実験に向けたBOCDA方式光ファイバセンサシステムの高度化検討を実施した。予備実験の結果、長期運用に対するシステムの安定性低下が顕在化したため、システムを構成するモジュール(光変調器)と計測制御ソフトウエアの改良に取り組んでいる。また、杭基礎に生じる劣化箇所の位置同定性能の向上を目的に、光相関制御によるブリルアン散乱光の誘導に加えて、パルス制御による方法の併用について検討した。さらに、広い範囲において計測精度を高めるためには光ファイバ内の偏波状態を最適に維持することが重要であるが、そのためには偏波維持ファイバの適用が効果的であることが確かめられた。しかし、低コスト化のためにはシングルモードファイバを利用した偏波維持方法について検討をする必要がある。昨年度候補として選定した偏波面保持型の光ファイバ(PANDA)を実際のBOCDAシステムに接続して基礎特性を測定した。模型レベルの装置での基礎実験の結果,コンクリートに目視レベル以下のひび割れが発生した場合に起こる局所的な歪の変化を捉えられることを確認した。また,杭に発生するひび割れの検知性能を確認するため,柱状のRC試験体を作成し,その表面に光ファイバをエポキシ樹脂を用いて全面的に接着し,試験体を水平にして中央部を加力することで強制的にひび割れを発生させた。その結果,基礎実験同様に,目視レベル以下のひび割れによる局所的な歪の変化を捉えることに成功した。検知できる空間分解能は従来方式(BOTDR)の20倍の5cmであり,光ファイバを貼り付けた部分の任意の位置に発生する変化を数cmの誤差で検知した。杭に過大な応力が発生したとき,構造的に問題を与える前の微小なひび割れによる局所的な歪の変化を捉えることは,杭の安全性の向上に大きく寄与できるものと思われる。さらに,実装性の確認のため,エポキシ樹脂によりコンクリートに接着した光ファイバの耐久性について経時確認を実施中である。システムの高度化としては,前期に問題となった安定性の低下について、光変調器のバイアスコントロールにより改善した。また,測定レンジを拡大するため,前期に検討したパルス制御回路を作製し,空間分解能5cmに対して60mの測定レンジを達成し,杭に適用できるレベルとなった。なお,本方法については,今期中に特許出願を行った。さらに,関数フィッティングなどのソフトウェアの改良を実施して,ブリルアンスペクトルのピークの読取精度向上を図った。BOCDAひずみ計測システムによるコンクリートのひび割れ検知技術の検証を目的に,フィールド実験を実施した。また,ひび割れ幅の定量的同定のために,ひずみ伝達モデルを解析した。従来を上回るBOCDAシステムの高い空間分解能を利用した本技術は,基礎杭に光ファイバを事前に埋め込むことで,目視できない箇所の安全性向上に大きく寄与できる。実フィールドに先立ち実施した室内構造試験によれば,目視レベル以下の1020ミクロン幅のひび割れを検知することができた。実フィールドでは,コンクリート歩道橋の桁下面(約26m長)に光ファイバを設置し,平成20年1月と9月にひずみ計測を実施した。BOCDAシステムによって計測されたひずみ分布結果によれば,事前試験のひび割れ発生箇所で見られた局所的なひずみ変化は確認されなかった。本フィールド試験を通じて,本技術の適用性を確認するとともに,同期間内においてひび割れが発生していないことがわかった。構造体に発生したひび割れ幅を正確に同定するためには,構造体から光ファイバまでのひずみ伝達機構に加えて,センサの空間分解能を考慮する必要がある。そこで,構造体から接着剤,光ファイバまでの応力伝達をモデル化し,センサの信号検知強度が空間分解能内で正規分布している仮定のもと,解析を実施した。この結果は,コンクリート試験体を用いた実験結果と良く一致した。

本モデルにより,構造体のひずみと計測結果の関係が明らかになり,実装方法によって,必要に応じたセンサ感度を調整することができる。本研究を通じて,今までにないコンクリート構造物のモニタリング手法が確立できた。ひび割れのように発生場所がわからない事象に対しては,本技術のような分布型光ファイバセンサが唯一その解決策となるため,それを実験的且つ解析的に解明した意義は大きい。
北極海をめぐる国際政治-地域秩序の形成と発展（国際共同研究強化）

本年度は、ノルウェー防衛研究所に滞在し、現行の北極安全保障環境に関する共同研究を実施した。共同研究の一環として、ノルウェー防衛研究所、オスロ平和研究所、トロムソ大学、アイスランド大学、北海道大学の研究者たちと共に国際セミナーを組織し、米国、中国、ロシアの間のグローバルな大国間政治が北極国際政治に及ぼす影響について討議した。本年度の研究の結果、以下のことが明らかとなった。まず、欧米とロシアとの対立は、北大西洋及び北極海における安全保障環境の悪化をもたらしている。ロシアは2008年以降の軍装備の近代化計画に沿う形で北極海(バレンツ海)における海上の要塞化(Bastion)を着実に前進させつつある。大西洋及び北極海でのこうした動きは、米国との軍事的均衡を確保するというロシアの基本方針の一環であるとみなせる。これに対し、NATOは、対ロシア脅威認識が加盟国間で異なるという問題を抱えつつも、北大西洋における欧米間の海上輸送路の防衛を指揮する司令部を米ノーフォーク海軍基地に新設するとする決定を行うと共に、2018年秋に北大西洋での作戦展開を想定した軍事演習を実施し、ロシアへの警戒態勢を強化している。アイスランドにおいて米軍が空軍基地を再開するか否かが今後の焦点である。米国との軍事的均衡を達成しようとするロシアの立場は、防衛的であるとみなせるが、非NATO北極諸国であるフィンランド、スウェーデンにおいてもセキュリティ・ジレンマを引き起こしており、これら2国をNATOと連携を一層強化させる方向へと作用している。以上を纏めると、北大西洋及び一部北極海における安全保障の悪化は進行しつつあるが、北極諸国の沿岸警備隊協力が一時停止していることを除けば非安全保障領域には安全保障環境の悪化の影響が及んでおらず、北極における協調的な国際関係は継続している。内定年度:2015下記の理由により、交付申請の時期が大幅に変更したため、これまでの研究実績はまだない。当初の計画では、平成29年4月より現地での研究をスタートさせる予定であった。しかし、その後、諸般の事由により、平成29年1月31日をもってかつての勤務先であった日本大学国際関係学部を退職し、平成29年2月1日から北海道大学北極域研究センターへと新たに赴任する運びとなった。これに伴い、改めて平成29年2月14日に北海道大学北極域研究センター長から当該助成事業についての交付内定の通知を受け、その後、交付申請の手続きを2017年3月に行った。交付申請を行うまでの間、所属先の変更によって当初予定していた当該事業の実施計画(特に、渡航時期及び期間)を大幅に変更する必要性が生じ、2017年4月から現地研究をスタートすることが困難となった。開始の時期及び渡航時期に関して、北極域研究センター及び海外受け入れ機関であるノルウェー防衛研究所との間で再調整を行った結果、第1回目の渡航を平成30年3月20日から平成30年6月20日にかけて、第2回目の渡航が平成30年7月20日から平成30年9月20日にかけて、また、第3回目の渡航が平成31年1月5日から平成31年1月30日にかけての期間へと変更することとなった。以上の調整をもって、交付申請手続きを行い、平成29年4月12日に当該科学研究助成事業に対する交付決定通知書を正式にうけた。新しい研究計画に立って研究を進めることができている。本年度は、海外渡航へ向けた準備及び文献調査、インターネットを中心とする情報収集を中心に北極安全保障環境の実態の把握に務めた。文献調査では、安全保障、英国学派、その他国際関係論に関する理論書、軍事兵器の最新動向についての専門書、ロシア、米国を中心とした北極諸国の内政及び外交に関する書物を中心に購入した。情報収集では、毎月毎に本課題に関連する情報を収集し、整理した。この結果、北極では1990年代に形成された地域秩序が現在も正常に機能しており、北極協調体制は維持されているものの、ひきつづき、ウクライナ危機後の米露関係、欧露関係の悪化、ロシア及び北極NATO関係諸国の間の緊張、中国の北極への更なる進出等が、北極の国際政治及び安全保障環境にマイナスの影響を及ぼす可能性があることが依然として高いという見通しが得られた。具体的には、ロシア及び北極NATO関係諸国の間の緊張についていえば、ロシアの北洋艦隊に所属する船隻が32隻に増加し、NATO諸国が警戒を強めている。ただ、北極NATO関係国のうちノルウェーは、NATO軍の活動範囲を北極海へも拡大することを指示しているものの、カナダはこれに反対の立場をとっている。米国はNATO軍の北極配備について立場をあいまいにしており、ロシアの北極への軍事的展開に対してNATO諸国は一枚岩ではない。加えて、2017年6月にロシアは、中国の一帯一路政策の北極海ディメンションであるアイス・シルクロードについて合意した。中国の政治的経済的進出とロシアの軍備拡張が同時に進められており、北極安全保障環境はさらに厳しさを増すと考えられ、北極協調体制の不安定要因は一層高まるものとみられる。昨年度、所属先の変更により当初の研究計画を見直し、当該事業の研究の実施を平成30年に実施する変更を行った(第1回目の渡航を平成30年3月20日から平成30年6月20日にかけて、第2回目の渡航が平成30年7月20日から平成30年9月20日にかけて、また、第3回目の渡航が平成31年1月5日から平成31年1月30日にかけての期間へと変更した)。

本年度は、所属先での公務の都合からこの変更計画に若干の変更を加え、平成30年6月1日から平成30年9月30日(3か月間)、平成30年11月25日から平成30年12月25日(1か月間)、平成31年1月10日から平成31年3月10日(2か月間)とする。開始時期がやや遅れているが、内容面での遅れはない。本年度は、ノルウェー防衛研究所に滞在し、現行の北極安全保障環境に関する共同研究を実施した。共同研究の一環として、ノルウェー防衛研究所、オスロ平和研究所、トロムソ大学、アイスランド大学、北海道大学の研究者たちと共に国際セミナーを組織し、米国、中国、ロシアの間のグローバルな大国間政治が北極国際政治に及ぼす影響について討議した。本年度の研究の結果、以下のことが明らかとなった。まず、欧米とロシアとの対立は、北大西洋及び北極海における安全保障環境の悪化をもたらしている。ロシアは2008年以降の軍装備の近代化計画に沿う形で北極海(バレンツ海)における海上の要塞化(Bastion)を着実に前進させつつある。大西洋及び北極海でのこうした動きは、米国との軍事的均衡を確保するというロシアの基本方針の一環であるとみなせる。これに対し、NATOは、対ロシア脅威認識が加盟国間で異なるという問題を抱えつつも、北大西洋における欧米間の海上輸送路の防衛を指揮する司令部を米ノーフォーク海軍基地に新設するとする決定を行うと共に、2018年秋に北大西洋での作戦展開を想定した軍事演習を実施し、ロシアへの警戒態勢を強化している。アイスランドにおいて米軍が空軍基地を再開するか否かが今後の焦点である。米国との軍事的均衡を達成しようとするロシアの立場は、防衛的であるとみなせるが、非NATO北極諸国であるフィンランド、スウェーデンにおいてもセキュリティ・ジレンマを引き起こしており、これら2国をNATOと連携を一層強化させる方向へと作用している。以上を纏めると、北大西洋及び一部北極海における安全保障の悪化は進行しつつあるが、北極諸国の沿岸警備隊協力が一時停止していることを除けば非安全保障領域には安全保障環境の悪化の影響が及んでおらず、北極における協調的な国際関係は継続している。本年度は、北極安全保障環境の実態の把握のため、北極NATO関係国(NATO加盟国であるノルウェー、米国、カナダ、デンマーク、アイスランドと、非加盟国でありつつNATOと深いつながりのある北極諸国であるフィンランド、スウェーデン)の対北極地域に対する軍備動向および安全保障政策について情報収集を実施するとともに、海外受け入れ研究機関であるノルウェー防衛研究所の協力の下、文献調査、聴聞調査、国際会議への参加、情報収集・分析、研究成果の発表を行う。また、2018年3月20日に予定している在外調査のための準備のための渡航も行う。本年度においても、引き続き北極安全保障環境の実態の把握につとめ、北極NATO関係国(NATO加盟国であるノルウェー、米国、カナダ、デンマーク、アイスランドと非加盟国でありつつNATOと深いつながりのある北極諸国であるフィンランド、スウェーデン)の北極地域に対する軍備動向および安全保障政策について情報収集を実施すると共に、海外受入れ研究機関であるノルウェー防衛研究所の協力の下、文献調査、聴聞調査、国際会議への参加、情報収集・分析、研究成果の発表を行う。
現代アメリカ文学における歴史の概念について

現代アメリカ文学において、物語の構築が時間を構成する行為であるという洞察が共有されていることを手がかりとして、その「物語の時間」が歴史・国家・アイデンティティとは異なる論理で構成されていることを中心として研究した。また、研究の対象とした作家のうち二名の小説の翻訳を刊行した。平成22年度においては、歴史という概念と対峙しつつ、歴史という枠組みからはみ出るような時間のあり方、また、その時間性が伴う、「主体」とは異なる自己のありようを、物語行為がどのように実践し生み出しているのか、という点を中心として研究を行った。まず、歴史という時間のあり方に対抗するような時間性の実践を、物語という行為に見出している小説として、Richard Powersによる1988年の小説Prisoner's Dilemmaに分析を加えた。歴史によって自らが「囚人」とされているという状況からの「出口」を、物語行為による記憶および過去の積極的な改変に見出すPowersのテクストのダイナミクスが、現代アメリカ作家たちによる「外部」という概念の追求の一部を成していることを確認した。さらに、アメリカ合衆国の歴史、およびナショナル・アイデンティティの重要な要素である「ロード」体験に考察を加えた。ロサンゼルスという、しばしば「反ロード」的と形容される都市を舞台とした現代文学のテクストにおいて、アメリカ的な自己を規定する「ロード」という主題がどのように取り扱われているのか、という問題に絞り、Jack Kerouacから始まり、Joan Didion、Richard Powers、多和田葉子らのテクスト群を考察した。直線的な歴史意識、および未来への「開かれ」を前提とした「ロード」の時間性が、現代作家たちのテクストで転覆され変容されていることを論じた。その他、口頭発表の場において検討したのが、ペルー生まれの作家Daniel Alarconの諸作品である。Alarconは単なる移民文学の枠にとらわれることなく、特に小説Lost City Radioにおいて、国家が作り上げる歴史という枠組みに対する批判的な視点から、記憶と忘却という主題を探求している。Alarconの当該小説は、2012年に新潮社より翻訳を出版することが決定している。本研究は、現代アメリカ文学において、物語と時間という観点から、物語行為において実践される時間の様態が「歴史」という時間性を問い直し、時には乗り越えるような試みを見出すことを主眼として行われた。具体的には、ダニエル・アラルコン(ペルー出身)やサルバドール・プラセンシア(メキシコ出身)といった、二十一世紀に入って登場した世代の作家たちにおいて、移民文学にあるようなアイデンティティの探求が主題とはならず、むしろ、特定の国家や集団への帰属というあり方そのものを問い直すような思考が展開され、そのなかで、国家による歴史構築とは異なる時間性が現れていることを、Singaporeで行われた国際学会にて報告した。また、アニー・プルーやリチャード・パワーズなど、典型的な「アメリカ作家」たちが「ロード」を主題とし、かつアメリカ合衆国の歴史構築に抗うように物語を展開していることを、日本アメリカ文学会関西支部例会にて報告した。それらの洞察、平成22年度を含む過去に発表した論文をまとめ、Ourside,Americaというタイトルの単著としての出版契約を、アメリカ合衆国の出版社Continuum Publishingと交わしている。これにより、物語による時間構成をプラグマティックな視点からとらえ、それが現代文学において重要な主題となっていることが、国内外の学会において認知されたものと考える。なお、アラルコンとプラセンシア、およびレバノン出身のカナダ人作家ラウィ・ハージの小説の翻訳を刊行した。
不確実な報酬への行動強化を担うドーパミン細胞の役割の解明

多くの場合一度では成功しない食餌の探索や求愛行動においては、うまくいかない場合にも行動を繰り返すほうが、結局は、生存や子孫繁栄に有利な場合がある。一方、この心理が過度であると非効率的であり、例えばヒトではギャンブル依存などにつながるかもしれない。しかし、このような心理実態を担う神経メカニズムは不明である。本研究は、このような心理を誘導する動物行動モデルにおいて、最新の神経活動計測法を用いてその神経メカニズムを解明する。
腫瘍血管における新しい内皮細胞の探索と新規血管阻害療法の開発

腫瘍の増大には、腫瘍細胞を栄養する血管が必要である。腫瘍血管を阻害することで腫瘍の縮小を目指す血管新生阻害療法が臨床応用されている。しかし、現在応用されている血管新生阻害剤の治療効果は限定的で、新たな治療法の開発が望まれている。腫瘍血管を構築する腫瘍血管内皮細胞は、これまで均一な細胞集団であると考えられていた。しかし腫瘍血管内皮細胞には、未知の多様性が存在し、高い増殖能と薬剤耐性能を示す「幹細胞様」の性質を持った特殊な内皮細胞が存在する可能性が、これまでの研究結果から示唆されている。本研究では、一細胞遺伝子発現解析を通じて腫瘍血管内皮細胞の多様性を解析することで、新たな治療法の開発に挑戦する。
小腸絨毛上皮下線維芽細胞の形態変化による細胞間シグナル伝達の制御

小腸絨毛吸収上皮細胞下でギャップ結合を介してネットワークを形成している線維芽細胞は細胞内cAMP濃度に依存してフラットな形から星状へと可逆的に形態変化するが、フラットな形態の細胞にタッチして機械的に刺激すると細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が隣接した細胞に伝播するのに対し(Ca^<2+>波の伝播)、星状の細胞ではCa^<2+>波の伝播が起こらない。細胞間Ca^<2+>波は非興奮性細胞において、1つの細胞で起こった情報をまわりの細胞につたえることにより、反応の同期、情報伝達の制御に関与していると考えられる。本研究の目的は絨毛上皮細胞下線維芽細胞において形態変化による細胞間シグナル伝達の制御機構を細胞および組織のレベルで明らかにする事であった。Ca波の伝播については、ギャップ結合、IP3受容体、ATP受容体等の関与が考えられていたが、本研究の結果、(1)IP3を注入しても、Ca波は誘起できない。(2)ギャップ結合の阻害剤を添加してもCa波の伝播は阻害できない。(3)フラットな形態の細胞と星状の細胞では、免疫組織化学やフリーズフラクチャーでギャップ結合の大きさや数に有意の差がないこと、が明らかになった。これらより、Ca波の伝播にはギャップ結合や細胞内IP3の上昇は直接的にはあまり関与しておらず、ATPの分泌放出およびその受容体が関与していると思われる。これらの結果はアストロサイトにおけるCa^<2+>波の伝播と非常によく似ており、小腸絨毛下線維芽細胞とアストロサイトとの機能の類似性が示唆された。ATP受容体の種類については、抗P2X抗体、抗P2Y4抗体では免疫染色されず、現在in situ hybridization法でATP受容体の種類の同定中である。生体内で小腸絨毛は各方向に動くことが考えられるので、培養繊維芽細胞をシリコンゴムに培養し、引っ張り刺激を加えた所、タッチによる機械的刺激と同様に、フラットな細胞では、Ca^<2+>波の伝播が生じたが、星状細胞では、この現象は起こらなかった。今後は、ATPの分泌放出に、形態変化に伴うアクチンや中間径フィラメントの再構築が、どのように関与しているかを、調べていく。我々は小腸絨毛吸収上皮細胞下でギャップ結合を介してネットワークを形成している線維芽細胞の培養系を確立し、この細胞が細胞内cAMP濃度に依存してフラットな形から星状へと可逆的に形態変化すること、フラットな形態の細胞を機械的に刺激すると細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が隣接した細胞に伝播するのに対し(Ca^<2+>波の伝播)、星状の細胞ではCa^<2+>波の伝播が起こらない現象を見いだした。本研究の目的は絨毛上皮細胞下線維芽細胞において形態変化による細胞間シグナル伝達の制御機構を、細胞および組織のレベルで明らかにすることであり、本年度はおもに、形態学的手法で研究を進めた。1)ギャップ結合の大きさや数、局在をフリーズフラクチャー法、及び抗コネクシン43抗体を使用した蛍光免疫組織化学にて観察した。その結果、フラットの細胞と星状の細胞で、ギャップ結合の大きさや数に有意の差を認めることはできなかった。`また、コネクシン43のチロシンリン酸化によりギャップ結合が閉じることが知られているので、形態変化に伴うフォスフォチロシン化を免疫組織化学で調べたが、有意の差を観察することができなかった。また、Ca^<2+>波の伝播はギャップ結合を介してのIP3の拡散によるか?それともATPなどの分泌拡散によるものか?を調べる為に、現在、IP3受容体の分布を免疫組織化学で検討している。これらの結果はアストロサイトにおけるCa^<2+>

波の伝播と非常によく似ており、小腸絨毛下線維芽細胞とアストロサイトとの機能の類似性が示唆された。ATP受容体の種類については、抗P2X抗体、抗P2Y4抗体では免疫染色されず、現在in situ hybridization法でATP受容体の種類の同定中である。生体内で小腸絨毛は各方向に動くことが考えられるので、培養繊維芽細胞をシリコンゴムに培養し、引っ張り刺激を加えた所、タッチによる機械的刺激と同様に、フラットな細胞では、Ca^<2+>波の伝播が生じたが、星状細胞では、この現象は起こらなかった。今後は、ATPの分泌放出に、形態変化に伴うアクチンや中間径フィラメントの再構築が、どのように関与しているかを、調べていく。小腸絨毛吸収上皮細胞下でギャップ結合を介してネットワークを形成している線維芽細胞は細胞内cAMP濃度に依存してフラットな形から星状へと可逆的に形態変化するが、フラットな形態の細胞にタッチして機械的に刺激すると細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が隣接した細胞に伝播するのに対し(Ca^<2+>波の伝播)、星状の細胞ではCa^<2+>波の伝播が起こらない。細胞間Ca^<2+>波は非興奮性細胞において、1つの細胞で起こった情報をまわりの細胞につたえることにより、反応の同期、情報伝達の制御に関与していると考えられる。本研究の目的は絨毛上皮細胞下線維芽細胞において形態変化による細胞間シグナル伝達の制御機構を細胞および組織のレベルで明らかにする事であった。Ca波の伝播については、ギャップ結合、IP3受容体、ATP受容体等の関与が考えられていたが、本研究の結果、(1)IP3を注入しても、Ca波は誘起できない。(2)ギャップ結合の阻害剤を添加してもCa波の伝播は阻害できない。(3)フラットな形態の細胞と星状の細胞では、免疫組織化学やフリーズフラクチャーでギャップ結合の大きさや数に有意の差がないこと、が明らかになった。これらより、Ca波の伝播にはギャップ結合や細胞内IP3の上昇は直接的にはあまり関与しておらず、ATPの分泌放出およびその受容体が関与していると思われる。これらの結果はアストロサイトにおけるCa^<2+>波の伝播と非常によく似ており、小腸絨毛下線維芽細胞とアストロサイトとの機能の類似性が示唆された。
異方的超伝導体のギャップ構造とジョセフソン磁束

典型的な擬二次元有機超伝導体K-(ET)_2Cu(NCS)_2のジョセフソン磁束フロー抵抗の面内磁場方位依存性を調べたところ、明瞭な四回対称性を見出した。K-(ET)_2Cu(NCS)_2はd波超伝導体であることから、磁束フロー抵抗の面内異方性と超伝導ギャップ構造との関係に興味がもたれる。ジョセフソン磁束フロー抵抗の磁場,温度,電流依存性を系統的に調べることにより、フロー抵抗の面内異方性と超伝導ギャップ構造の関係を検討した。強相関電子系において、BCS超伝導体とは異なるギャップ構造をもつ異方的超伝導体が発見されており、そのギャップ構造は比熱、NMR、STM、熱伝導率等により実験的に調べられてきた。しかしこれらの実験手法を圧力下で行うことは難しいことから、圧力下で超伝導ギャップ構造を決定するための実験手法の確立が強く望まれている。このような背景のもと、申請者は異方的超伝導体における磁束フロー抵抗の磁場方位依存性とギャップ構造の関係を明らかにすることを目的としている。そのために、すでにギャップ構造が明らかにされている有機超伝導体κ-(ET)_2Cu(NCS)_2の磁束フロー抵抗の磁場方位依存性を詳細に測定し、ギャップ構造と磁束ダイナミクスとの関係を調べる。19年度は、ロックイン増幅器等を購入し、測定系の整備に努めた。また、物質・材料研究機構にて、κ-(ET)_2Cu(NCS)_2の磁束フロー抵抗の磁場方位依存性を様々な温度で調べた。これまでの実験から超伝導状態で見出されていた磁束フロー抵抗の四回対称性は常伝導相でも僅かに残っていることが明らかとなった。この成果は9月にスペインで行われた国際会議(ISCOM2007)および近畿大学で行われた物理学会で発表された。現時点で磁束フロー抵抗の四回対称性の起源は明らかに出来ていないが、今後は磁束フロー抵抗の磁場強度依存性も詳細に検討し、磁束ダイナミクスの散逸の起源についての検討を行う予定である。しかしこれらの実験手法を圧力下で行うことは難しく、しかも圧力下で異方的超伝導がしばしば出現することから、圧力下で超伝導ギャップ構造を決定するための実験手法の確立が強く望まれている。このような背景のもと、申請者は異方的超伝導体における磁束フロー抵抗の磁場方位依存性とギャップ構造の関係を明らかにすることを目的として、すでにギャップ構造が明らかにされている有機超伝導体κ-(ET)_2Cu(NCS)_2の磁束フロー抵抗の磁場方位依存性を詳細に測定し、ギャップ構造と磁束ダイナミクスとの関係を調べてきた。20年度は、19年度に整備した測定系を駆使して本格的な測定を開始した。物質・材料研究機構において、κ-(ET)_2Cu(NCS)_2の磁束フロー抵抗の磁場方位依存性を様々な磁場強度で調べた。これまでの実験から13テスラの強磁場で見出されていた磁束フロー抵抗の四回対称性は、8テスラ以下の磁場でほとんど消失してしまうことが新たに明らかとなった。四回対称性消失の理由として、磁場誘起の磁束スメクチック液晶相-磁束液体相転移の可能性を検討している。また、見出された四回対称性は、κ-(ET)_2Cu(NCS)_2のギャップ構造を仮定することで定性的に理解できることが分かった。今後は、磁束フロー抵抗とギャップ構造についての理論的および定量的な検討が必要であると思われる。
生体触媒を利用したシアリル糖鎖誘導体のハイブリッド合成

酵素法を利用したシアル酸誘導体の大量合成法:シアル酸は、N-アセチルマンノサミンとピルビン酸から酵素的に合成可能である。酵素法の問題点の1つである大過剰のピルビン酸の除去について検討した。その結果、ピルビン酸デカルボキシラーゼが問題解決の有効な手段となることを見い出した。この方法は大量スケールで容易に実施可能である。現在、効率のよいデカルボキシラーゼ生産菌をスクリーニングしており、未同定細菌や酵母の一種を見い出している。KDN関連化合物合成への応用を検討中である。2.3-デオキシ-D-マノン-2-オクチュロソン酸(KDO)アルドラーゼの合成化学的利用:土壌サンプルをスクリーニングすることにより、グラム陽性菌の一種、Aureobacterium barkeri KDO-37-2株から新規KDOアルドラーゼ(EC4.1.2.23)を得た。このものの基質特異性、反応の立体化学を検討し、新規含フッ素アナログの合成に成功した。なお、この研究は、米国Scripps研究所C.-H.Wong教授との共同研究である。3.糖脂質合成に有用な長鎖光学活性beta-ヒドロキシ酸誘導体の合成:従来光学分割に多大の労力を費やしていた長鎖光学活性beta-ヒロドキシ酸およびフッ素アナログを、簡便に調製することに成功した。リパーゼや酵母の一種Saccharomycescerevisiae、Pichia farinosaなどの生体触媒を用いることによって不斉炭素を導入し、さらに有機合成によって必要な炭素骨格を構築した。
オートファジーによる核と小胞体の分解の分子基盤と生理機能の解明

オートファジーは真核生物に保存された細胞内成分の分解機構である。オートファジーは特定のタンパク質やオルガネラに対しては、レセプタータンパク質を介してそれらを選択的に分解する。最近我々は出芽酵母を用いて、核や小胞体がオートファジーによって選択的に分解されること(ヌクレオファジーおよびERファジー)を明らかにし、それぞれの分解を媒介するレセプターとしてAtg39およびAtg40を同定した。本年度はヌクレオファジーおよびERファジーの分子機構の解析に取り組んだ。ERファジーの誘導条件においてAtg40がオートファゴソーム形成部位に集積し、多量体化することを明らかにした。またAtg40の集積・多量体化はオートファゴソーム形成と共役して起こること、オートファゴソーム膜上のAtg8との相互作用に依存することなどが明らかとなった。さらにAtg40の多量体化により小胞体膜の変形が引き起こされることが示唆された。これらの結果から、Atg8との相互作用を介したAtg40の集積・多量体化により、オートファゴソームに隔離される小胞体断片の形成が駆動される可能性が示唆された。ヌクレオファジーの分子機構の解析では、ヌクレオファジーに重要な2つの因子を新たに同定した。また、Atg39を介したヌクレオファジーで分解される核内タンパク質の探索にも取り組んだ。オートファゴソームに隔離される核由来の小胞を粗精製し、この構造体に含まれる主要な核内タンパク質を複数同定することに成功した。ERファジーの分子機構について、オートファゴソーム形成とAtg40の多量体化、小胞体膜の変形との関係性が明らかになってきたため。またヌクレオファジーで分解される核内タンパク質を網羅的に同定する手法が確立し、主要な分解基質を決定することが出来たため。ERファジーの分子機構の解析を引き続き行い、Atg40を介した小胞体膜変形のERファジーにおける重要性を明らかにする。またヌクレオファジーへの関与が示唆された因子について、それらの作用機序を明らかにする。同定したヌクレオファジーの主要な分解基質について、それらが選択的に分解されているのか、またその分子機構などを解析する。
癌細胞の浸潤・転移の制御調節に関わる血液凝固関連因子の分子細胞学的研究

従来から血液凝固線溶系因子が癌細胞の浸潤・転移能を高め、また、癌細胞は組織因子や第Xa因子様の凝固促進物質を産生することが知られており、癌の浸潤・転移に血液凝固線溶系因子が大きな影響を及ぼすことが示唆されていたが、その分子機構は明らかでなかった。この背景の下、本研究で、我々は血液凝固因子のプロトロンビンがトロンビンと同程度の強さでメラノーマ細胞、骨肉腫由来癌細胞などの増殖、遊走(Boyden chember測定法)、マトリックス浸潤(マトリゲル内浸潤測定法)を高めることを見出した。この作用に対して、トロンビン阻害物質のヒルジンはトロンビン作用を特異的に阻害したが、プロトロンビンの作用には影響を及ぼさないことから、プロトロンビンはトロンビンとは異なる機構でメラノーマ細胞や骨肉腫細胞の増殖、遊走、浸潤活性を高めることが明らかになった。トロンビンはそのセリンプロテアーゼ活性によってメラノーマ細胞のトロンビン受容体を限定分解し、細胞内にシグナルを伝達して細胞の増殖活性、運動性、細胞周囲基質の分解性を高めるのに対して、プロトロンビンは分子内のGlaドメインを介してメラノーマ細胞の膜(インテグリン)に結合して細胞を活性化し、癌細胞の機能を高めることが示唆された。また、トロンビン、プロトロンビンは共に癌細胞でのuPAの産生を促進し、分泌されたuPAによるプラスミノゲンの活性化と続くメタロプロテアーゼの活性化を促進することが明らかになったが、この作用機構もトロンビンとプロトロンビンでは異なることが示唆された。この結果から、凝固因子が癌細胞の運動性に転移浸潤に大きな影響を及ぼすことが証明された。
保育士・教員養成における音声・歌唱教育に資する乳幼児音声の分析的研究

日本語環境にある乳幼児の音声の分類とそれらの音響分析の結果により,乳幼児音声(喃語を含む)のリズムと抑揚についての知見を得た。加えて,乳幼児音声の「うた度」を評定する聴取実験の結果を分析し,「うた度」の高い音声の特徴を抽出した。以上のように乳幼児音声の分析をおこなった結果をもとに,保育士・教員養成において乳幼児音声をめぐって感得すべき,あるいは配慮すべき点について検討し,論文にまとめた。保育・教育のために必要な乳幼児音声の理解の基となる乳幼児音声の科学的な分析をおこなうべく、まず初年度である本年は、これまで採録してきた乳幼児音声と新たに入手した音声データベースのそれぞれ評定および音響分析をおこなった。これについてまず、母子コミュニケーションの中で表現された、3拍-2拍と聴き取られる唱えことば様の音声の分析結果について発表をおこなった。喃語期の一歳児が音声をひとかたまりにして唱えことばのように発音する時に、どのような韻律的特徴を帯びるかを視覚化し、解説した。このうちリズムに関してはすでに論文に著しており、本年度の発表では抑揚について主にとりあげて解説し、喃語期の一歳児の唱えことば様の音声が豊かで法則性に則った抑揚を持つことを実証した。次に、喃語期の初期と後期として12ヶ月と17ヶ月の音声を取り上げ、この時期の1秒程度の音声の評定をおこない、今後知覚実験をおこなうためのデータ作りをおこなっている。特にこの哺語期の音声をことばになる音声としてとしてのみとらえるのではなく、声が出ることを遊ぶ、あるいは歌う音声としての視点を加える。さらに、乳幼児音声データベースの音声の、上記と同じ12ヶ月と17ヶ月の音声から2音・3音と聴き取られる音声をピックアップし、これらについて韻律的特徴に基づく分類の方法を模索している。保育・教育のために必要な乳幼児音声の理解の基となる乳幼児音声の科学的な分析をおこなうべく、本年度(2年目)は、日本語の単語発話として頻出する3音の音声に注目し、3音がほぼ等時の音声を乳幼児音声データベースの8ヶ月齢、12ヶ月齢、17ヶ月齢、20ヶ月齢の音声から抽出し、「ことば(日本語)」と比較して分類した。分類の結果分かったことは以下の点である。1.喃語期初期の3音は、1音1音が促音によって短く切られたり、長音によって延ばされたりする特殊拍を含む音声が多いが、その後月齢をおって順次、短い言語様の3音音声が増えていっていた。2.促音や長音等特殊拍を含む3音の音声は,2語文以上を発話している時点でも継続して発声されていた。喃語期の短い3音音声は、初期には少なく徐々に増えていることから、ことばとして発声している音声と考えられる。また、特殊拍を含む音声が20ヶ月齢になっても無くならないことから、この音声はことばではなく「うた」や「音声の表現拡大(唱えことば)」であるとみられる。これらの知見から、乳幼児の音声発達の実態は、言語発達としてみるだけでは解明がむずかしく、言語として発せられる以外の音声の実態を解明する必要があることがわかった。自発的に歌うことの実態を明らかにすべく、喃語期の乳幼児の音声を分類し、それらについて音響的な分析をおこなった。具体的には、乳幼児の音声のうち、3音と聞き取られる音声について、そのリズムと抑揚の特徴を明らかにした。この3音の延ばし位置(リズム)は最終音の引き延ばしが比較的多く、これはつくりうたを分析した以前の研究結果に通じるものであった。次に、喃語期の乳幼児の音声における「うた度」を問う印象評定に基づく分析をおこない、それらのリズムと抑揚の特徴を示した。3音の長さが比較的等しい喃語音声を題材として、その音声の「うた度」の印象評定をおこなった。この聴取テストの結果、うた度が高いとされた上位10位と下位10位では「旋律のパタンが異なる」、「うたと聞かれる音声では音の長さが長い」などが明らかになり、また前者ではピッチが高めでピッチレンジが広い傾向が認められた。本研究で明らかになった、歌うことのはじまりにおける音声的特徴は、音声・音楽教育における教材論や指導法の問題点を指摘する基礎的資料とすることができる。乳幼児音声データの8ヶ月、12ヶ月、17ヶ月の音声について分類、分析をおこない、リズムについての分析結果を論文にまとめることができた。また4件の発表と3件の講演等をおこなった。同データの「うた度」に関する調査もおこなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。すでに20ヶ月についてはデータの整理ができており、次年度は20ヶ月と24ヶ月の幼児音声のリズムについて分析する予定である。また、同データについては、さらに「うた度」を指標に解析するため、これまでの聞き取りで得られた特徴的な音声についてソナグラムを中心とした分類を実施する。

これらにより抽出された「うた度」の高い音声について、再関き取り調杏も進める予定である。これらを、学会発表並びに論文のかたちで公表する予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
マイカ細片急速凍結レプリカ法で捉える滑り運動中の蛋白質分子構造の変化

筆者は、筋収縮における『滑り運動の分子機構』を解明するための微細構造側面からのアプロ-チとして、種々の条件下における、そして最終的には滑り運動中のクロスブリッジの形態を電子顕微鏡で直接観察することを目標として研究を進めてきた。昨年度までに、主としてマイカ細片急速凍結フリ-ズレプリカ法を用いることによりアクチン・フィラメント(AF)に結合したミオシン頭部サグフラグメント-1(S1)の形態が、硬直結合体においては細長くAFの軸と60度ほど傾いて結合しているのに対しATPを加えると短く丸まって見えることを示した。また重メロミオシン(HMM)の形態はスクレオタイドがないときは従来から知られているような洋梨状をしており、ATPを加えたりADPと無機バナジン酸によりATP分解経路中間体の長寿命アナログを形成させた場合には大部分のHMMの頭部は分子中央で強く曲がりしかもその屈曲方向がすべて一定であることを見いだした。一方、化学架橋したアクチン-S1のネガティブ染色像を詳しく観察すると、ATPを加えない場合にはアクチンに架橋されたS1は細長くAFの軸と約60度傾いて結合しているが、ATPを加えると多くのS1が短くなり実は分子内で強く折れ曲がっていることが判明した。以上の結果は、クロスブリッジ(ミオシン頭部)がATP結合により分子内屈曲を起こすことを示す。今年度は、筋収縮の良い試験管内モデルであり実験に滑り運動を起こしていることが知られている超沈殿中のアクトミオシンの姿を観察することにより滑り運動中のミオシン頭部のコンフォメ-ションを調べた。その結果、アクチンと結合している状態が明瞭に観察されたすべてのクロスブリッジにおいて屈曲が認められ、ATP結合型のHMM頭部の形態に類似していた。このことから滑り運動中のミオシン頭部は恐らく、ATPまたはADP・Piを結合し、分子内で強く屈曲していることが推定される。
動物細胞の低タンパク無血清培養と分離型バイオリアクターによる有用物質生産の効率化

遺伝子組換えの宿主として現在広く利用されているChinese hamster ovary(CHO)細胞を対象にしたこれまでの検討から,ホスファチジン酸(PA)やリゾホスファチジン酸(LPA)などのリン脂質が無血清培養下におけるCHO細胞の増殖を促進することが示された.しかしながら,長鎖のアシル基を有するリン脂質は難溶性であり,培地に添加すると沈殿や凝集物の形成が認められることから,細胞にあまり有効に利用されていない可能性が示唆された.そこで本年度は,PAやLPAなどのリン脂質の細胞への効率的な供給方法の開発とこれらのリン脂質が組換えタンパク質生産に及ぼす影響について検討した.まず,リン脂質の新たな供給方法として,リン脂質をTween 80やPluronic F-68とともにマイクロエマルションを形成させる方法を検討した.その結果,リン脂質の溶解度が増大し,培地中での沈殿の形成も抑制できることがわかった.本法により調製したPAも無血清培養下におけるCHO細胞の増殖を促し,PA単独で添加した場合に比べて大きな細胞増殖促進効果が得られたことから,細胞がリン脂質をより有効に利用できるようになったものと考えられる.次に,マイクロエマルション法により調製したPAやLPAを無血清培地に添加し,組換えCHO細胞の培養特性を調べた.これらのリン脂質は,組換え細胞の増殖を促進するだけではなく,細胞1個あたりの組換えタンパク質の生産量を増大させたことから,タンパク質生産を活性化する作用も有することがわかった.したがって,PAやLPAは,無血清培養において細胞増殖のみならず組換えタンパク質生産も促進する因子として活用できる可能性が示唆された.動物細胞培養による有用タンパク質の高効率生産プロセスを構築することを目的として,遺伝子組換えの宿主として現在広く利用されているChinese hamster ovary (CHO)細胞を用いて,1)有用タンパク質の分離精製が容易な低タンパク質無血清培地,および,2)培養のスケールアップが容易な付着性細胞の浮遊化培養技術,を確立するための基礎的な検討を行った.タンパク質含量の少ない無血清培地の開発に関しては,α-MENなどの基本合成培地やこれらにinsulin,transferrinなどを添加した無血清培地にホスファチジン酸(PA)やリゾホスファチジン酸(LPA)などのリン脂質を添加すると,いずれもCHO細胞の増殖が促進されたことから,PAやLPAがCHO細胞の増殖促進因子として利用可能であることを確認した.また,アシル基の異なる種々のPAやLPAを用いてCHO細胞の増殖促進効果を比較したところ,oleoyl基(C18:1)などの不飽和のアシル基を有するPAやLPAが最も顕著な細胞増殖促進効果を有することがわかった.同じoleoyl基を有するdioleoyl-PAと1-oleoyl-LPAを比較すると,これらはほぼ同等の細胞増殖促進効果を有し濃度依存性についてもほぼ一致していることが見出された.また,付着性細胞の浮遊化培養技術の開発に関しては,MTT assayを利用して細胞の浮遊化率を定量的に測定することにより,付着性細胞の浮遊化促進効果を有する物質を探索した.無血清培地を用いて培養中のCHO細胞に,牛血清アルブミン,卵黄リポプロテイン, Pluronic F-68(非イオン性界面活性剤)などを添加すると細胞の浮遊化が促進されることがわかった.遺伝子組換えの宿主として現在広く利用されているChinese hamster ovary(CHO)細胞を対象にしたこれまでの検討から,ホスファチジン酸(PA)やリゾホスファチジン酸(LPA)などのリン脂質が無血清培養下におけるCHO細胞の増殖を促進することが示された.しかしながら,長鎖のアシル基を有するリン脂質は難溶性であり,培地に添加すると沈殿や凝集物の形成が認められることから,細胞にあまり有効に利用されていない可能性が示唆された.そこで本年度は,PAやLPAなどのリン脂質の細胞への効率的な供給方法の開発とこれらのリン脂質が組換えタンパク質生産に及ぼす影響について検討した.まず,リン脂質の新たな供給方法として,リン脂質をTween 80やPluronic F-68とともにマイクロエマルションを形成させる方法を検討した.その結果,リン脂質の溶解度が増大し,培地中での沈殿の形成も抑制できることがわかった.本法により調製したPAも無血清培養下におけるCHO細胞の増殖を促し,PA単独で添加した場合に比べて大きな細胞増殖促進効果が得られたことから,細胞がリン脂質をより有効に利用できるようになったものと考えられる.次に,マイクロエマルション法により調製したPAやLPAを無血清培地に添加し,組換えCHO細胞の培養特性を調べた.これらのリン脂質は,組換え細胞の増殖を促進するだけではなく,細胞1個あたりの組換えタンパク質の生産量を増大させたことから,タンパク質生産を活性化する作用も有することがわかった.したがって,PAやLPAは,無血清培養において細胞増殖のみならず組換えタンパク質生産も促進する因子として活用できる可能性が示唆された.
中小鉄道を対象としたGPSに依存しない簡易軌道異常検知システムの構築

本研究では,全国120社の地方中小鉄道を対象として,近年急速に進歩した携帯情報端末を用いて営業車両の振動応答を観測し軌道異常を早期検知する,簡便かつ高頻度な常時モニタリングシステムを構築する.まず,列車走行時のレール継目による高周波パルス信号を自動抽出し,加速度積分を相互補完によって,高精度の列車位置同定を実現する.次に,車両力学モデルを用いた振動応答による軌道変状の分析技術の向上を図って,特定軌道構造における変状の発生原因を特定する.さらに,可観測性分析によって,実車で計測可能な変状種類とセンサ配置案を提案し,携帯情報端末のみで前述した応答データ取得及び変状情報把握可能なシステムを実現する.本研究では,地方中小鉄道を対象として,近年急速に進歩した安価な携帯情報端末を用いて営業車両の振動応答を観測し軌道異常を早期検知する,簡便かつ高頻度な常時モニタリングシステムを構築する.本システムは鉄道事業者に僅かの負担をかけて,安全性を向上させ,事故の発生を未然に防ぐと共に,鉄道インフラの維持管理の合理化を図るものである.本年度は,現在広く普及している携帯端末(iPod touch)を利用し,加速度と車内音の計測およびデータ解析を通して列車の位置同定を行う手法を提案した.車内音データから背景雑音を除去することで,レール継目音データの抽出に成功し,列車位置を約5%程度の推定誤差で同定することに実現した.これにより,GPSを使用できない地下区間やトンネル区間においても,車両改造を必要としない簡易な手法で列車位置を同定することが可能となる.また,中小鉄道企業の軌道管理において,波状摩耗と呼ばれる原因不明のレール変状を着目した.本研究では都市高速鉄道に設けられたフローティングスラブ軌道で外軌側に約30cmという長波長の波状摩耗を対象とし,開発した車両力学モデルを用いて,振動応答に基づく軌道変状の解析手法を改良し,実現象の振動特性の再現を行った.このような数値解析の成功は,携帯情報端末を用いて,実用上問題のないレベルの軌道異常検知システムへ提案の準備ができた.地方中小鉄道は,それぞれの沿線地域住民の日常生活の足として通勤通学等に大きな役割を果たしている.しかし,近年その多くは経営環境が厳しく,老朽化が進む施設に対して技術者不足や財政難により十分な維持管理が行われていない状況にあり,安全性の低下が危惧されている.本研究では,全国120社の地方中小鉄道を対象として,近年急速に進歩した安価な携帯情報端末を用いて営業車両の振動応答を観測し軌道異常を早期検知する,簡便かつ高頻度な常時モニタリングシステムを構築する.(1)現在広く普及している携帯端末(iPod Touch)を利用し,列車位置同定はGPS信号に依存しないため,レール継目による高周波パルス信号等の特異信号を多重解像度解析とスパース表現による手法で抽出することにより,加速度と車内音の計測およびデータ解析を通して列車の位置同定を行う手法を提案した.(2)車両と軌道構造物間での相互作用を考慮したモデルを構築し,2つの防振軌道における実現象の振動特性の再現を行い,50 Hz以上の高周波領域における軌道構造が振動特性に与える影響を評価し,軌道振動の対策工を考察した.(3)中小鉄道で出現し易い軌道変状に着目し,開発した車両力学モデルを用いて,振動応答に基づく軌道変状の逆解析手法を改良する.可観測性分析によって,車両の応答から軌道状態を推定可能の数値解析手法を提案し,実車で計測可能な変状種類とセンサ配置案を考案した.本研究では,全国120社の地方中小鉄道を対象として,近年急速に進歩した携帯情報端末を用いて営業車両の振動応答を観測し軌道異常を早期検知する,簡便かつ高頻度な常時モニタリングシステムを構築する.まず,列車走行時のレール継目による高周波パルス信号を自動抽出し,加速度積分を相互補完によって,高精度の列車位置同定を実現する.次に,車両力学モデルを用いた振動応答による軌道変状の分析技術の向上を図って,特定軌道構造における変状の発生原因を特定する.さらに,可観測性分析によって,実車で計測可能な変状種類とセンサ配置案を提案し,携帯情報端末のみで前述した応答データ取得及び変状情報把握可能なシステムを実現する.本年度は,現在広く普及している携帯端末(iPod touch)を利用し,加速度と車内音の計測およびデータ解析を通して列車の位置同定を行う手法を提案した.多重解像度解析またはスパース表現を用いて車内音データから背景雑音を除去することで,レール継目音データの抽出に成功し,列車位置を約5%程度の推定誤差で同定することに実現した.これにより,GPSを使用できない地下区間やトンネル区間においても,車両改造を必要としない簡易な手法で列車位置を同定することが可能となる.また,従来手法では,加減速段階での速度推定に失敗しているが,本研究では加減速段階における速度推定にも成功している.全てのデータ処理は自動的に行って,中小鉄道業者さんに対して,簡易に適用可能となるため,維持管理に係る予算も限られているのが現状で,効率的に軌道管理に役立つ.また,中小鉄道企業の軌道管理において,波状摩耗と呼ばれる原因不明のレール変状を着目した.これはレール表面長手方向に周期的に発生する摩耗で,この上を列車が走行すると振動・騒音が発生する上軌道狂いを助長するため,抑制が求められている.本研究では都市高速鉄道に設けられたフローティングスラブ軌道で外軌側に約30cmという長波長の波状摩耗を対象とし,開発した車両力学モデルを用いて,振動応答に基づく軌道変状の解析手法を改良し,実現象の振動特性の再現を行った.フローティングスラブ軌道の60Hz付近での応答ピークが明瞭に現れていることが明らかになって,全体の曲げモードに起因していることが分かった.

最後に軌道構造が振動特性に与える影響を評価し,軌道振動の対策工を考察する.このような数値解析の成功は,携帯情報端末を用いて,実用上問題のないレベルの軌道異常検知システムへ提案の準備ができた.土木工学平成27年度では,携帯情報端末の計測データを想定して,応答データを受け取り軌道性状に変換するデータ処理を携帯情報端末上に実装する.平成26年度の成果を元に,キャリブレーション手法や異常データの除去,統計処理,低分解能計測値の扱いも実装する.また,Webシステム,携帯情報端末アプリを公開するとともに,国内でも鉄道総合技術研究所の実験線と代表的な中小鉄道事業者に計測を繰り返し,種々の要因に対する相互補正などにより精度確保の方法を開発する.最後に,様々な条件(軌道変状,列車速度等)で走行した場合の計測結果に基づき,推定した軌道変状情報を,鉄道管理者にわかりやすく情報提供していくための具体的方法についても検討する.開発された手法は,鉄道総合技術研究所の構内試験線において検証実験を行っており,共同研究パートナーにつき,実験装置の使用料金を徴収されていなかった.27年度は実装したシステムを利用して国内でシステム試験のための計測をするため,実験費用を支出する予定である.また実証実験を行なうため,携帯情報端末と開発環境を揃えるためのPC ,ソフトウェアを購入する予定である.実証実験に使う外部補助記憶装置をかかる費用,鉄道会社と打ち合わせのための旅費,実証補助にかかる謝金も計上している.国際会議出席,成果を論文に掲載するための論文掲載料も申請している.