hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
咬合終末における微細な咬合接触運動の測定に関する基礎的研究

(1)直線座標測定精度の検定3次元測定装置(UMC850、ツアイス社)を用いて、各々3次元座標軸上X、Y、Z軸方向の位置27点でLEDを発光させ、装置にて空間座標値を読み、各座標値から計測距離を算出した。[結果]X,Y,Z軸方向の平均測定誤差は7.7μmであった。(2)3次元座標における精度検定X,Y,Z軸ステージ型較正器(小野測器社)にLEDを設置し、LEDを3次元的に移動させ3次元座標値を測定した。(結果)各軸におけるずれは、X軸:0.05mm(-0.130.13mm)、Y軸:0.02mm(-0.040.04mm)、Z軸:0.02mm(-0.050.05mm)であった。(3)測定器の機械的安定性の検定咬合器上の模型前歯部にLED標識点取り付け、不動状態でのLEDの軌跡を記録した。(結果)X軸:0.037±0.026、Y軸:0.026±0.014、Z軸:0.017±0.012(mm)で3次元的距離は、0.055±0.024(mm)であった。(4)振り子運動駆動装置による動的測定精度検定振り子運動駆動装置にLED標識点を設置し、その運動軌跡を記録した。(結果)30度の角度で繰り返し振り子運動を行った時の、LEDの軌跡を捕捉する性能は安定していた。(5)臨床応用に関する検討正常顎運動者を被験者として、数種類の顎運動を記録した。顎運動軌跡は明瞭に記録でき咬合終末位での観察が可能であった。
キラーT細胞による免疫療法を加えた癌計画的集学治療の研究

上顎癌22例に対して、低濃度化学療法、キラー細胞による免疫療法、放射線療法の癌集学治療を行った。まず患者の末梢血単核細胞(PBMC)を採取した後、同種細胞株とinterleukin-2をを用いてex vivoでこのPBMCからキラー細胞を誘導した。キラー細胞を誘導している間に浅側頭動脈から逆行性に挿入して留置したカテーテルから低濃度化学療法行った。即ちPBMC採取後4あるいは5日目にシスプラチン(20mg/body)あるいはカルボプラチン(100mg/body)を投与し、続いて5日間5-FUを毎日250mg/body注入した。この低濃度化学療法終了の翌日からキラー細胞を35日かけて動注した。これを1コースとして2コース行いCTスキャンにて効果判定後、引き続き40Gyの放射線療法を行った。再びCTスキャンにて治療効果を判定し、手術術式を決定した。15例が低濃度化学療法と養子免疫療法の併用療法にPR以上の効果を示し、40Gy照射後の判定では22例全でPR以上の効果がみられ、13例(55%)がclinical CRを示した。この13例の内11例は組織学的にもCRが確認され、形態的、機能的犠牲は最小ですみ、現在までの経過観察では再発はみられない。histological PRであった2例ではさらに30Gyの術後照射を追加したが、再発した。40Gyの照射後にclinical PRを示した9例では1例に拡大上顎全摘、3例に上顎全摘5例にデンケル手術が行なわれ、7例に再発がみられた。Kaplan-Meier法による全体の5生率は約60%であった。キラー細胞による免疫療法を組み入れた集学治療により約半数において、機能的、形態的犠牲を最小限に抑えられた癌制御ができ、良好なQuality of lifeが得られた。しかし残りの半数では癌制御のためには拡大手術が必要と考えられた。頭頚部扁平上皮癌患者の原発巣支配動脈を介して低濃度抗癌剤(day 1にCDDP20mg/bodyあるいはCBDCA100mg/bodyとday2-6に5FU250mg/body)を与え、予めマイトマイシンC処理した同種癌細胞と混合培養し、続いてrIL-2で活性化した患者末梢血リンパ球(キラーT細胞)を低濃度抗癌剤に続いて動注する。これを2コースおこなって後40Gyの放射線照射を行うという「計画的集学治療プロトコール」を設定し、本一般研究(B)の初年度(平成6年)を含めた期間に上顎癌11例(T2:1,T3:3,T4:7,NO:11,高分化型扁平上皮癌:4,中等度:3,低:3,未分化癌:1)、舌癌5例(T2:2,T3:2,T4:1,N1:4,N2b:1,高分化型:5)、歯肉癌1例(T2NO,高分化型)について本集学治療を施行できた。低濃度抗癌剤として、CDDPは上顎癌に2,舌癌に1,CBDCAは上顎癌に9,舌癌に4,歯肉癌に1例投与した。動注リンパ球数は上顎癌に7.0×10^7から8.1×10^8,舌癌に6.0×10^7から1.3×10^9,歯肉癌に2.9×10^7注入した。

その結果は、抗癌剤+CTL2コース終了時の判定で、partial response(PR)が、上顎癌で6,NCが5,舌癌でPR:3,NC:2,歯肉癌PRであった。更に40Gy照射後の評価では、上顎癌でCR:8,PR:3、舌癌でPR:5例、歯肉癌CRで、全例有効であった。最終的に手術によって効果を確認したが、組織学的CRは上顎癌で5例と歯肉癌であった。また時間的に再生や生存に関するデータのとれる段階ではないが、このCTLを用いた免疫療法の加えられた計画的集学治療の一次効果は良好であると判断された。副作用は骨髄抑制、消化器障害、肝機能障害など、抗癌剤や高線量の放射線治療にみられるものは全く観察されなかった。一次効果については、特に上顎癌で眼球摘出や硬口蓋摘除を免れた例が多く、次年度からは上顎癌症例を中心として経験を重ねる計画である。平成6年度報告で述べたように、低濃度抗癌剤(CDDPあるいはCBDCAと5FU)と試験管内誘導キラー細胞を2ク-ル癌栄養動脈を介して注入し、続いて40Gy放射線照射を行うというプロトコールで観察した原発癌縮小効果は約50%のCRrateであり、高い効果が得られたと判断した。特に上顎癌に対する効果が高く、平成7年度は上顎癌に焦点を合わせて本プロトコールによる治療を行った。本治療を施行でき、効果が判定できた上顎癌症例数は20例に達した。扁平上皮癌19例、未分化癌1例で、T2:2例、T3:7例、T4:11例であった。低濃度抗癌剤とキラー細胞動注2ク-ル終了直後の評価ではCR:0,PR:13,NC:7例,PRrate 65%であった。放射線照射約40Gy後の評価ではCR:12,PR:8、CRrate 60%,CR+PRrate:100%という高い効果を得た。これら上顎癌症例20例中19例に本プロトコールによる治療効果に応じた手術を施行し、組織学的にも上記CRを確認し得た。さらに特記すべきは治療前眼窩内浸潤があり、手術を第一選択とすれば、眼球摘出が適応であった11例の内、10例が摘出を免れ、QOL向上という効果もみられた。次年度は症例の追加と、生存率の解析、QOLの解析を行って、研究成果のまとめを行いたい。上顎癌22例に対して、低濃度化学治療、キラー細胞による免疫療法、放射線療法の癌集学治療を行った。まず患者の末梢血単核細胞(PBMC)を採取した後、同種細胞株とinterleukin-2をを用いてex vivoでこのPBMCからキラー細胞を誘導した。キラー細胞を誘導しいてる間に浅側頭動脈から逆行性に挿入して留置したカテーテルから低濃度化学療法行った。即ちPBMC採取後4あるいは5日目にシスプラチン(20mg/body)あるいはカルボプラチン(100mg/body)を投与し、続いて5日間5-FUを毎日250mg/body注入した。この低濃度化学療法終了の翌日からキラー細胞を35日かけて動注した。これを1コースとして2コース行いCTスキャンにて効果判定後、引き続き40Gyの放射線療法を行った。再びCTスキャンにて治療効果を判定し、手術術式を決定した。15例低濃度化学療法と養子免疫療法の併用療法にPR以上の効果を示し、40Gy照射後の判定では22例全でPR以上の効果がみられ、13例(55%)がclinical CRを示した。この13例の内11例では組織学的にもCRが確認され、形態的、機能的犠牲は最小ですみ、現在までの経過観察では再発はみられない。histological PRであった2例ではさらに30Gyの術後照射を追加したが、再発した。
「量産衣料のデジタル仮縫い工房」開発のためのベーシックパターンモデルの検討

既製服を簡便にカスタマイズするシステムの開発を目標に、人が着装した衣服をモデル化し、さらにコンピュータの中で直接操作できる衣服用のパターンモデルを生成することを目的とする.第一段階として身頃部分の着衣形状をモデル化し展開図よりベーシックパターンモデルを作る方法を検討した。女性48名(2035歳)の体幹部の3次元計測データより着衣モデルを生成し、その展開図からベーシックパターンモデルを作り、ランドマークに基づいて相同モデル化した。主成分分析によりベーシックパターンモデルの個人差の分布を解析した結果、展開図を用いたモデリングの妥当性と、定量的に解析できる可能性を確認した。消費者が選んだ好みのデザインの既製服が体型にフィットしない場合に、詳細な計測をすることなく、安価に早くカスタマイズする「量産衣料のデジタル仮縫い工房」の開発を最終目標とする。消費者が店舗で選んだ衣服の標準体型用型紙をデジタルな手法で補正して、特定個人にフィットする型紙に変換し、衣服をカスタマイズすることを考えている。これまでに女性上半身の3次元形状を、衣服設計に必要十分な情報をもつ簡略化した上半身モデル(簡略化上半身モデル)に置き換え、相同モデル化するプログラムを試作した。これを用いて、成人女性55名のデータより簡略化上半身モデルを生成し、主成分分析して個人差をあらわす特徴軸を調べた。この研究を発展させて型紙が補正できるしくみを作りたい。本研究では簡略化上半身モデルを2次元展開し、型紙操作の基本となるベーシックパターンモデルを作成するシステムを作りたい。今年度は以下の3点について検討した。1.上述の簡略化上半身モデルを用いて、これをどのような切り方で2次元展開すると、3次元の体型との関連がわかりやすく、再現性が高い展開図が生成できるか、その方法を検討した。2.展開図を相同モデル化してベーシックパターンモデルとするための、アルゴリズムを検討した。1で作成した展開図を一定のアルゴリズムで相同モデル化し、その形態特性を主成分分析して形態特性を調べることにより、展開図を相同モデル化して統計的に解析することの妥当性を調べた、3.上述の簡略化上半身モデルは、20歳35歳の女性を対象にしたものである。年齢層を広げ、体型のバリエーションを増やすため、40歳代±2歳の日本人女性20名を対象に、人体の3次元形状計測(浜松ホトニクス社製ボディラインスキャナ使用)とマルチン法による寸法計測を行った。計測場所は国立研究開発法人産業技術総合研究所、計測期間は2015年6月8月である。3次元形状である簡略化上半身モデルを2次元に展開する方法を検討し、相同モデル化して統計的に解析する試みを行った。体幹部は複曲面よりなるため、一定の方法で展開した場合も2次元に展開した場合のライン形状が様々である。これをどのように相同モデル化するか、衣服に含まれるゆとり量をどのように考えるかなど、展開図を衣服のベーシックパターンとみなすためにはさらなる検討が必要である。この点を十分に検証することはできなかったが、展開図の展開方法を検討し、その展開図を相同モデル化することにより、衣服パターンの形状特性を統計的に解析できる可能性が明らかになった。また、モデル化する体型のバリエーションを増やすため、人体計測値のデータ数が少ない40歳代女性を対象に人体の3次元形状データおよび、寸法データを計測して追加することができた。初年度の試みとしてある程度の成果を得ることができたと考えている。これまでに試作した上半身の着衣モデルを2次元展開し、型紙操作の基本となる身頃部分のベーシックパターンモデルを作成するために以下の2点を検討した。1.着衣モデルの展開図を衣服パターンと仮定することの妥当性の検証昨年度、展開図を衣服パターンと仮定して相同モデル化することで、パターン形状を定量的に解析できる可能性を確認した。今年度は展開図を衣服パターンと仮定することの妥当性を検証した。平均形状に近い形状のMサイズの着衣モデルを1/2サイズに、体型特徴が顕著な、バストサイズが大きい被験者、小さい被験者、いかり肩、なで肩、円背の被験者の着衣モデルを1/4サイズに縮小して3Dプリンタで実体化したボディを着用基体として用いた。それぞれの着衣モデルの2次元展開図に基づく衣服パターンをCADで試作し、ベーシックな形状の右半身用上衣を試作し、ボディに着装させて目視で適合性を観察した。いずれのボディにおいても、ボディと衣服の間に隙間が生じず、無理なくフィットすることが確認できた。袖底の設定方法、腋線の位置設定など解決する課題があるが、展開図を衣服パターンと仮定することは妥当と考えられる。2.人体の3次元形状より、直接着衣モデルを作成するためのランドマークの設定上半身着衣モデルの展開図より衣服パターン相同モデルを作成するためのメッシュの作り方を検討する過程で、人体と衣服の関係を勘案して、人体上または人体周辺に衣服パターン相同モデルに必要なランドマークを設定することで、短時間で簡便に着衣モデルが生成できる可能性に気付いた。実現すれば、3次元形状から直接ベーシックパターンモデルが生成できると予想している。かつ衣服設計に直接利用できる滑らかな形状のメッシュを切ることもできるであろう。今後の研究の進展に重要と考え、当初の計画にはなかったが、着衣モデル生成用ランドマークの設定方法を検討中である。今年度ベーシックパターンモデルの分類を行う予定であったが、研究実績の概要に記載したように、人体の3次元形状より、直接着衣モデルを作成するためのランドマークの設定を優先的に行うことにした。

このため、やや遅れていると評価した。当初予定していなかった計画で時間を要するが、簡便に着衣モデルを試作することで、今後モデル数を増やして、比較的短時間にベーシックパターンモデルの分類を実施できると考えている。消費者が選んだ好みのデザインの既製服の型紙を、詳細な計測をすることなく簡便にカスタマイズできる「量産衣料のデジタル仮縫い工房」の開発を目標とする。本研究では型紙操作の基本となる上半身用のベーシックパターンを生成し、パターンモデル分布と体型の関連を調べる検討を行なった。初年度は、研究の前段階で試作していた成人女性上半身用の着衣モデルを生成するプログラムを用いて、日本人成人女性55名(20から35歳)の上半身着衣モデルを作り、このモデルを2次元展開して衣服設計用のベーシックパターンモデルを生成するための手法を検討をした。上半身着衣モデルの3次元の特徴をよく現し、かつ再現性の高い展開方法を考案すると共に、展開図を相同モデル化してベーシックパターンモデルを生成するためのアルゴリズムを検討した。次年度は3次元プリンターで実体化した1/4サイズの着衣モデル4体に、ベーシックパターンモデルに基づいてトワールで縫製した上衣を試着させて適合性を観察する検討をし、パターンモデルの妥当性を検証した。いくつかの修正点はあるが、展開図より生成したモデルを衣服パターンと仮定することは妥当と考えられた。最終年度では、修正点を配慮してベーシックパターンモデル生成するプロセスを改良すると共に、これを用いて新たにベーシックパターンモデルを生成し、展開図モデルの個人差の分布の特徴を主成分分析により調べる検討をした。この結果、胸囲、背丈、肩の傾斜、胸の傾斜、円背反身などの背面形状、前肩後肩などの肩の位置など、従来の仮縫いでよく修正される型紙の特徴が特徴軸となった。しかし例えばバスト部分の特徴の個人差は前見頃で大きく、後見頃では小さいなど、従来のパターンのグレーディングではカバーされていない特徴を見出すことができた。さらに検討を重ね、今年度中に学会発表、論文投稿などで成果を報告する予定である。既製服を簡便にカスタマイズするシステムの開発を目標に、人が着装した衣服をモデル化し、さらにコンピュータの中で直接操作できる衣服用のパターンモデルを生成することを目的とする.第一段階として身頃部分の着衣形状をモデル化し展開図よりベーシックパターンモデルを作る方法を検討した。女性48名(2035歳)の体幹部の3次元計測データより着衣モデルを生成し、その展開図からベーシックパターンモデルを作り、ランドマークに基づいて相同モデル化した。主成分分析によりベーシックパターンモデルの個人差の分布を解析した結果、展開図を用いたモデリングの妥当性と、定量的に解析できる可能性を確認した。展開図を衣服のベーシックパターンとみなすための検討とその検証実験を行う。併せて、体幹部の3次元形状特性の分布と個人差、同じ対象者のベーシックパターンモデルの分布と個人差の関連を調べる予定である。これにより、型紙操作の基本となるベーシックパターンモデルをタイプ分類するための詳細を検討する。
バイラメラ空間内脱水酵素反応を利用した炭酸カルシウム中空ナノ粒子の気泡塔合成

負に帯電させたリン脂質二分子膜ベシクル(リポソーム)の表面に炭酸脱水酵素分子を共有結合させた。これを異なる脂質二分子膜で被覆したバイラメラリポソームを調製した。リポソーム膜上の二酸化炭素水和反応と脂質膜に吸着させたカルシウムにより、二酸化炭素飽和水を用いた炭酸カルシウム生成反応を促進した。さらに、二酸化炭素含有ガスを連続供給した気液接触反応器(エアリフト型気泡塔)にリポソーム系酵素を触媒として懸濁することにより、炭酸カルシウム粒子を生成させるプロセスを構築した。酵素分子を内包させた二層のリン脂質膜構造をもつリポソーム(バイラメラリポソーム)を調製した。まず,粒子径を最小化した一枚膜のリポソームの調製を検討した。超音波照射法によりリポソームを調製したところ,平均粒子径は小さいが,比較的多分散のリポソームが得られる傾向が認められたため,細孔径30 nmの膜を通過させる方法でリポソーム調製を行った。その結果,平均径が100 nm以下の単分散リポソームが得られた。このリポソームは15 mol%のタンパク質へ共有結合可能な脂質を含有するため,酵素溶液と混合することにより,リポソーム表面に酵素が共有結合された。この際,脂質の分子構造に基づき,酵素分子間の共有結合を抑制して,リポソームと酵素を従来法に比べて高い選択性で結合させることができた。次いで,この酵素ーリポソーム複合体を新たな脂質で内包することにより,バイラメラ構造をもつリポソームを調製した。モデル酵素として,D-アミノ酸酸化酵素を用いてリポソーム内の酵素の反応性を検討した結果,水と親和性の高い分子は外側の脂質膜に対する透過性が低いことがわかった。すなわち,カルシウムイオンのような水溶性の物質は二層の脂質膜間に安定に保持できる可能性が示された。さらに,リポソーム系において,炭酸脱水酵素による炭酸カルシウム生成反応を行うために,リポソーム系を模擬した種々の反応条件で,pH,温度,カルシウム濃度,リポソーム膜の各影響を詳細に検討した。その結果,リポソーム調製時に炭酸カルシウムを生成させないための条件と,リポソーム調製後に炭酸カルシウムの生成を誘導する条件を明らかにすることができた。荷電リポソームとカルシウムイオンとの相互作用についても,荷電脂質量とコレステロール含有量が異なる種々のリポソームの凝集の可逆性に着目して明らかにした。負に帯電させたリポソーム(脂質二分子膜小胞)の表面に,二酸化炭素から炭酸イオンの生成反応を触媒する炭酸脱水酵素を共有結合で固定化し,さらにカルシウムイオンを静電的に結合させた。リポソーム膜に固定化された炭酸脱水酵素は活性を維持していることを確認した。さらに,リポソーム懸濁液中におけるカルシウムイオン濃度を制御することにより,リポソーム同士を安定に分散させた状態でリポソーム表面にカルシウムイオンを吸着させた。カルシウムの吸着はゼータ電位測定で明らかにした。このリポソームを,双性脂質からなるリポソーム膜で包括することにより,バイラメラ構造をもち,内部に炭酸脱水酵素とカルシウムを固定化させたリポソームを調製した。液本体中のカルシウムイオンは,透析法によりバイラメラリポソームから分離除去した。この触媒系を懸濁した溶液と,二酸化炭素飽和溶液を混合して,バイラメラリポソーム系において炭酸カルシウムの生成を誘導した。炭酸カルシウム中空粒子が生成した可能性について,動的光散乱法による粒子径測定や脂質膜透過性の変化等により評価を試みた。以上のように,バイラメラリポソームの特異的な構造を利用して酵素反応と無機微粒子生成反応へ応用するための触媒系を構築できた。この触媒系は,試験管内等の静止液系に加えて,二酸化炭素ガスを通気したエアリフト型気泡塔等の実用的な反応器でも安定な触媒として機能することが期待できる。双性脂質と負に帯電した脂質およびタンパク質のアミノ基への結合部位をもつ脂質を混合して,二分子膜ベシクル(リポソーム)を調製した。このリポソームに炭酸脱水酵素(CAB)を共有結合させ,さらにカルシウムイオンを吸着させることにより,二酸化炭素含有ガスを通気した水溶液中における炭酸イオン生成反応を触媒するとともに炭酸カルシウム粒子の生成を促進した。平成27年度は,外部循環式エアリフト型気泡塔内で安定なリポソーム型触媒の調製と高効率粒子生成プロセスの開発を目的として,リポソーム膜の表面電荷と酵素結合状態に関する詳細な検討とともに,二酸化炭素濃度がリポソーム系CAB反応に及ぼす影響等を明らかにした。その結果,CABに結合する脂質をリポソーム膜に15 mol%導入した場合,他の酵素を結合させた場合に比べて,CAB分子がリポソームの表面に高密度に固定化されることを明らかにした。二酸化炭素ガス飽和水とCABを結合させたリポソーム懸濁液を種々の体積比で混合して,濁度変化に基づいて炭酸カルシウム粒子生成反応速度を測定したところ,二酸化炭素濃度が低い条件下でも,リポソーム膜表面のCABにより粒子生成反応が促進された。さらに.反応系のスケールを大きくして,リポソーム系CAB反応で生成させた粒子を回収した.乾燥させた粒子の質量に基づいて,初期に反応系に供給した二酸化炭素ガスの生成粒子内への回収率を明らかにして,二酸化炭素固定化プロセスとしての有効性を示した。

平成26年度までに得たリポソームのバイラメラ化に関する知見と統合すると,エアリフト型気泡塔を用いた炭酸カルシウム粒子合成反応プロセスが構築できることを示した。負に帯電させたリン脂質二分子膜ベシクル(リポソーム)の表面に炭酸脱水酵素分子を共有結合させた。これを異なる脂質二分子膜で被覆したバイラメラリポソームを調製した。リポソーム膜上の二酸化炭素水和反応と脂質膜に吸着させたカルシウムにより、二酸化炭素飽和水を用いた炭酸カルシウム生成反応を促進した。さらに、二酸化炭素含有ガスを連続供給した気液接触反応器(エアリフト型気泡塔)にリポソーム系酵素を触媒として懸濁することにより、炭酸カルシウム粒子を生成させるプロセスを構築した。リポソームへの酵素およびカルシウムの固定化,遊離酵素・カルシウムの分離及びバイラメラ構造の形成の多段階の操作を必要とする触媒系の構築ができた。この触媒系の構築は,本研究の目的である中空微粒子生成反応において最も重要な点であることから,順調に進展しているとした。生物反応工学リポソーム表層およびバイラメラ間における炭酸カルシウム層の生成反応を粒子径の変化と合わせてリポソーム膜の強度変化等の機能的な観点から評価する。生成粒子の中空構造についても評価する。さらに,外部循環式エアリフト型気泡塔等を用いて,反応器内の流動特性が触媒機能に及ぼす効果について検討する。本研究課題で特に重要となる,酵素を複合化したバイラメラリポソームの高効率な調製法を明らかにした。さらに,炭酸カルシウム生成反応に及ぼす諸反応条件の影響と脂質膜ーカルシウムイオン間相互作用の特徴を明らかにした。これらの知見は,炭酸脱水酵素-リポソーム系反応の制御において活用できる。炭酸脱水素酵素をリポソーム内に複合化して,炭酸カルシウムの生成反応を検討する。特に,酵素と同時にカルシウムイオンをリポソーム系に安定に保持する手法が重要と考えられる。今後はこの点を含めて検討を行い,構造制御された炭酸カルシウム微粒子の調製へ展開する。
銅含有酵素におけるマルチ銅センターの構造・機能相関

マルチ銅オキシダーゼは呼吸鎖の末端酸化酵素とともに酸素を4電子還元することのできる三核鋼部位を有している。基質から引き抜いた電子を酸素にトランスファーする過程において、活性酸素を系外に放出することなく水にまで変換することがこの酵素群の機能の特徴である。本研究ではまず、マルチ銅オキシダーゼのプロトタイプ酵素であるウルシラッカーゼのアミノ酸配列を初めて決定し、銅結合に関わるアミノ酸を特定した。次いで、ウルシラッカーゼの異種発現に挑戦し、大腸菌を宿主とし封入体を発現させた。また、酵母を宿主とする系の構築にも挑戦し、mRNAに転写させることに成功した。しかし、コドンの使用頻度の問題で、植物酵素を翻訳させることは困難であることが判明したので、大腸菌や酵母での発現に適した人工遺伝子を作成し、発現を試みているところである。一方、肝機能の検査に利用されているビリルビンオキシダーゼについても、酵母を宿主とする発現系に構築に挑戦し、大量発現系の構築に成功した。この組換え体は現在臨床検査に用いられている野生型酵素よりも活性が高く、また、安定性にも優れており、実用レベルに達していた。この異種発現酵素は野生型酵素とは幾分異なる磁気的性性質を示したが、1度ターンオーバーすると、野生型酵素と同じ休止状態に至ることがわかった。次いで、酸素結合部位および酸素の還元にかかわると思われるアミノ酸に変異導入した。タイプ3銅へのヒスチジン残基を配位性のアミノ酸に置換にしたところ、酵素活性は低下するが酵素活性は維持していることが判明した。また、酸素へプロトンを供給すると考えられるアスパラギン酸を変異させたところ、活性部位そのものが形成されないことから、このアミノ酸は構造形成にも寄与していることが判明した。さらに,タイプ1銅部位が空となった変異体を作成し、酸素還元中間体を長時間トラップすることに成功した。ウルシランッカーゼの構造・機能相関を明らかにするために、ウルシの組織を採取し、これから、mRNAを単離した。ついで、逆転写酵素を作用させ、cDNAライブラリーを作成した。一方、ラッカーゼのN末端部分およびトリプシン消化断片のアミノ酸配列を決定し、プライマーを作成した。cDNAをテンプレートとしてPCRを行い、ラッカーゼ遺伝子をコードするcDNA断片を増幅させた。さらに、RACE-PCRを行い、ラッカーゼの全塩基配列を決定した。この情報をもとにして、成熟タンパク質のアミノ酸配列を決定した。ついで、これまで報告されているマルチ銅オキシダーゼのアミノ酸配列との比較を行い、ラッカーゼの活性中心を構成しているアミノ酸を特定した。これらの結果はデータバンクに登録した。まもなく、in pressになる予定である。一方、ラッカーゼからタイプ2銅を選択的に除去した後、嫌気下で、Cu(I)を作用させることによって、三核銅クラスター部分のみが還元状態にある混合原子値ラッカーゼを作成し、酸素との反応を行わせた。その結果、通常の酵素反応過程では検出不可能であった酸素の2電子還元体が時間オーダーで検出できるようになった。このような事実から、酸素への電子移動は距離的に極めて近いタイプ2銅よりも、距離的に離れた位置にあるタイプ1銅からの電子移動の方が早いことが明らかとなった。さらに、ビリルビンオキシダーゼの酸素によるターンオーバー過程を検討し、ラッカーゼとビリルビンオキシダーゼは共通した反応過程をたどることが明らかとなった。うるしの葉からmRNAを採取し,逆転写によってPCRによって合成したラッカーゼのcDNAをクローニングし,塩基配列を決定した。2つのアイソザイムの塩基配列を決定し,ラッカーゼが多形であることを明らかにした。2つのアイソザイムのうち一方のアミノ酸配列は論文として発表した。

2つのアイソザイムの塩基配列はデータバンクに登録した。明らかにしたアミノ酸配列から,銅結合アミノ酸と糖結合部位を決定した。アミノ酸配列をもとにして,2次構造と3次構造モデルを組み立て,分子構造や4つの銅を結合する部位の空間的配置に関する情報を得た。現在は大腸菌による異種発現とゲノムの塩基配列の決定に挑戦している。また,企業との連携においてキノコのラッカーゼの塩基配列を決定し,植物とキノコのラッカーゼのアミノ酸レベルでの相違を明らかにした。一方,不完全糸状菌由来のビリルビンオキシダーゼのミュータントを3種作成し,酸素との反応を行うことによって酸素還元反応についての情報を得た。また,野生型酵素と組換え体の性質について詳細に検討し,両者の休止状態が異なることを明らかにした。これらの成果の一部は印刷中であり,残りについてもまもなく印刷許可が下りる予定である。さらに,異種発現系の再構築に再構築し,臨床検査試薬として組換え体が利用できるかどうか検討しているところである。肝機能の臨床検査薬として利用されている不完全糸状菌Myrotheciumverrucaria由来のビリルビンオキシダーゼを酵母Pichia pastorisで大量発現させることに成功し,組換え体が天然型酵素よりも安定性が高く,ビリルビンの生体存在フォームを選択的に触媒する特異性が高いことを確認した。一方,組換え体の酸素還元部位である三核銅クラスターは天然型酵素と異なる休止形で発現しており,低分子系では観測されたことにない極めて異常なCu(II)由来のシグナルを与えるが,反応のターンオーバーが一回完結すると,組換え体の酸素還元部位は天然型酵素と同じ状態に至ることがわかった。すなわち,休止状態の三核銅部位は,酵素反応中には存在しないフォームで存在していることがわかった。また,ビリルビンオキシダーゼの三核銅部位にのみ銅イオンが入った変異体を作成することに成功し,この変異体の反応から,通常,天然型酵素の反応では観測することの出来ない,酸素還元中間体を検出することに成功し,キャラクタリゼーションを分光学的に行った。また,酸素の還元種にプロトンを供給すると考えられるアミノ酸を変異させたところ,三核銅部位に1個しか銅イオンが入っておらず,このアミノ酸は構造維持と酸素還元反応の両方に必須の極めて重要なアミノ酸であることがわかった。一方,ウルシラッカーゼの異種発現系の構築を行い,大腸菌において封入体として発現させるところまでこぎ着けたが,活性のある組換え体は得られなかった。そこで,コドンの使用頻度を変更した人工遺伝子を作成し,酵母および大腸菌での発現を試みたがmRNAが転写されるにとどまった。
GPCRダイマーのシグナル生成モデル：生細胞１分子観察法による検討

リガンド結合とダイマー形成が共同的に働く事で、G蛋白質共役型受容体(GPCR)がシグナルを生成するという作業仮説の検証を引き続き進めた。GPCRの動的なモノマー・ダイマー変換の意義を検討するために、人工的に、安定ダイマー形成を誘導することを目指した。そのため、まず、複数の会合体形成誘導法について、蛍光1分子観察法でも利用可能かどうかを調べ、その結果、FKBP/FRB/rapamycinシステムを用いることにした。すなわち、FKBPとFRBは、rapamycin(rapamycinアナログ)存在下でのみ、1:1で結合する分子複合体を形成することが知られており、蛍光1分子観察によってもこうした会合体誘導を観察することができた。そこで、まず、このFKBPおよびFRBをGPCRのC末側に結合させた改変受容体、B2AR-FKBPと、B2AR-FRB(B2AR, β2アドレナリン受容体)をそれぞれ作製した。また、これら2つの改変受容体を、同じ細胞に効率的に共発現させるため、2Aペプチドという自己切断型ペプチド配列を用いた発現ベクターを用いた。そこで、これら2つの改変受容体を、同じ細胞内に発現させ、rapamycinアナログ添加による人工安定ダイマーの誘導が可能かどうか、蛍光1分子観察法を用いて調べた。その結果、rapamycinアナログ添加によって、人工的な安定ダイマー形成を誘導することに成功した。ただし、ダイマーの誘導効率が低いので、より効率的に人工ダイマーが誘導できる条件の検討を進めている。具体的には、GPCRとFKBP、もしくはFRBとをつなぐリンカーの長さを長くする、共発現効率を上げる、rapamycinアナログの添加量や時間の最適化等を行う。GPCRの動的なダイマー・モノマー変換の意義を調べるために、人工的に安定ダイマー形成を誘導し、ダイマー・モノマー変換のダイナミクスを制御して調べる。そのため、まず、過去に報告のあった、複数の会合体形成誘導法について、蛍光1分子観察法でも利用可能かどうかを調べた。すなわち、通常の落射蛍光観察時と比べて低い発現量でも、シグナル量の変化をS/Nよく観察できる手法を検討し、FKBP/FRB/rapamycinシステムを用いることにした。そこで、FKBR、もしくはFRBをGPCRの細胞内C末側に結合させた改変GPCRである、B2AR-FKBPと、B2AR-FRBをまず作製した。GPCRは、β2アドレナリン受容体(B2AR)を用いた。これらを同じ細胞に効率よく共発現させるため、自己切断型ペプチドである2Aを介して、二つの分子を一つの発現ベクターに組み込んで用いた。また、ダイマー形成は、GPCRに標識した蛍光色素1分子の蛍光強度の時間変化を追跡し、輝度の階段的退色の回数によって確かめた。その結果、rapamycinアナログ添加時のみ、二段階で退色する蛍光1分子の輝点を観察することができた。すなわち、人工的安定ダイマーの形成を誘導することに成功した。ただし、人工的ダイマーの誘導効率が低いので、高効率でダイマー化誘導ができるよう、リンカー長の調整、共発現効率の調整、rapamycinアナログの添加量と時間などの調整を行っている。具体的には、リンカー長については、FKBP/FRB/rapamycinの分子複合体の大きさと、GPCRダイマーの大きさを考えて適切な長さになるようにする。また、共発現の効率を上げるためには、分子の配列や組み込みの順番を変えたり、シグナルペプチドを変えるなどの方法を検討したりする。FRKB/FRB/rapamycinシステムを用いた、人工安定ダイマーの誘導には成功したが、誘導効率が低い。これを改善するため、GPCRとFKBP、もしくはFRBとをつなぐリンカーの長さの調整、共発現効率の調整、rapamycinアナログの添加量や時間の最適化等を行う。また、人工安定ダイマーの寿命の定量を行い、動的なダイマー形成のダイナミクスがどのように制御されるか、その程度を調べる。高効率で人工安定ダイマー形成を誘導したのちに、活性化した受容体を1分子毎にラベル可能なナノボディと人工安定ダイマーとの二色同時蛍光1分子観察を行い、人工安定ダイマーの活性化状態を調べる。また、二色同時蛍光1分子観察を用いて、人工安定ダイマーへの三量体G蛋白質のリクルート頻度や結合時間の測定、リガンド添加前のcAMP産生量を調べる実験などと組み合わせて、動的なダイマー・モノマー変換の意義の解明を目指す。具体的には、ダイマー形成と受容体の活性化がどのように関連するかを調べることで、動的なダイマー形成がリガンド添加前のGPCRの基礎活性の産生に必要であるという作業仮説を検証する。次に、人工安定ダイマーを誘導したうえで、リガンド添加後のシグナル産生を調べるなど、上記と同様の実験を行い、リガンドシグナル生成における、ダイマー・モノマー変換の意義、特に、動的なダイマー形成の意義の検証を進める。リガンド結合と動的なダイマー形成が組み合わされることで、リガンドシグナルが生じるという仮説を検証することで、リガンド刺激とダイマー形成が共同して生じるシグナル生成の仕組みを解明する。リガンド結合とダイマー形成が共同的に働く事で、G蛋白質共役型受容体(GPCR)がシグナルを生成するという作業仮説の検証を進めた。そのためまず、ダイマー化したGPCRだけを蛍光1分子観察法で細胞内可視化する方法の開発を試みた。これには、BiFC(Bimolecular Fluorescence Cmplementation)という方法を用いた。

まず、YFPなどの蛍光蛋白質を2つの無蛍光の蛋白質部分BiFC_NとBiFC_Cに分けておき、それぞれ目的のタンパク質にタグとして結合させて同じ細胞に発現させておく。目的のタンパク質が数ナノメートル以下に近づいて物理的に相互作用することで、2つの無蛍光の蛋白質部分が蛍光蛋白質として再構成するので、生じた蛍光を観測する事で目的タンパク質が相互作用することを確かめる方法である。この方法を用いて、β2アドレナリン受容体(B2AR)というGPCRのダイマー形成の検出を試みたところ、N末にBiFCタグを導入した場合は蛍光を観察できなかったが、C末にタグを導入した場合には蛍光を観察する事ができた。即ち、ダイマーを形成するB2ARだけをラベルする事ができた。さらに、B2ARダイマーは、C末同士が近く、N末同士は離れている事が示唆された。次に、ダイマーを形成するB2ARの活性化を、活性化したB2ARの構造を認識する抗体様小分子であるナノボディを用いて調べた。有機蛍光色素でラベルしたナノボディと、GPCRダイマーの目印であるBiFCとの二色同時蛍光1分子観察を行った。その結果、刺激前から、GPCRダイマーの一部は活性化した受容体を含んでいることが分かった。さらに、リガンド刺激によって、活性化したダイマーの割合は約3倍に増えたことが分かったことから、リガンド刺激後、ダイマーを形成する受容体が実際に活性化したことを直接確認する事ができた。細胞膜上のダイマー形成だけを特異的に可視化する蛍光1分子プローブである、BiFC化GPCRを作製する事ができた。これを用いることで、ダイマーの相互作用面では、N末同士は遠く、C末同士は近い可能性がある事がわかった。一方で、現在用いているBiFCプローブでは、再構成した蛍光蛋白質分子からの蛍光は暗いうえに明滅が激しく、一回当たりの蛍光寿命も数十ミリ秒と短いため、ダイマー寿命を測定することは難しかった。また、同じダイマーに何回下流のシグナル分子がリクルートしてくるかを数える実験を行うことも難しそうである事がわかった。活性化した受容体特異的に結合する抗体様分子ナノボディを用いた観察では、リガンド刺激前にも細胞膜にリクルートしてくるナノボディの様子を1分子レベルで捉える事ができた。これは、刺激前にも活性化した受容体があることを示している。また、リガンド刺激後には、細胞膜にリクルートしてくるナノボディの数が約2倍に増える様子を捉える事ができた。ダイマーを形成する受容体が活性化しているかどうかを調べるため、BiFC化GPCRとナノボディの二色同時蛍光1分子観察を行い、受容体の活性化を1分子レベルで調べた。その結果、活性化した受容体を含むダイマーの割合は、リガンド刺激添加後に約3倍増えることが分かったことから、ダイマーを形成するGPCRのうち、少なくとも一つの受容体は、リガンド刺激後に確かに活性化していることを直接証明する事ができた。リガンド結合とダイマー形成が共同的に働く事で、G蛋白質共役型受容体(GPCR)がシグナルを生成するという作業仮説の検証を引き続き進めた。
マウス小脳構築の分子メカニズムについての研究

本研究ではマウスの小脳構築の分子メカニズムを遺伝子レベルで明らかにすることを目的とした。Cupidinはグルタミン酸神経伝達系とアクチン細胞骨格系のアダプターとして生後発達中の小脳の後シナプス肥厚部(PSD)に存在する。以下の点を明らかにした。1)小脳初代培養顆粒細胞において、Cupidinはグルタミン酸刺激依存的に後シナプス部のクラスターから消失する。これはグルタミン酸で活性化されるNMDA受容体を介したCa^<2+>流入によって誘導される。2)海馬初代培養細胞における後シナプス形成過程で、Cupidinの細胞内動態は他のPSD蛋白質と関連している。3)アデノウイルスベクターを用いて海馬神経細胞にCupidinを発現させると樹状突起上にマッシュルーム型の棘突起の数が増加するが、N末端とC末端domainのみを発現させると棘突起特異性がなくなり形態が変化する。以上のことから、Cupidinは後シナプスの形態形成に関連してダイナミックな局在変化を示し、刺激依存的な後シナプスの変化にも関わることが示唆された。小脳構築における遺伝子発現プロファイルをAffymetrix GeneChipを用いてDNA microarray解析を行った。12,654遺伝子のうち81.6%がいずれかの小脳発達ステージで発現しており、そのうち2倍以上の発現変化を示すものは897遺伝子あることが分かった。これらを発現パターンや機能によってクラスタリングすることで、小脳形成の遺伝子発現の傾向を明らかにした。
爪先と踵を用いた2足歩行ロボットの研究

昨年度制作した実験機を改良した。検証実験の際に明らかとなった問題点として、足底のカセンサからの情報を伝達するためのケーブルが頻繁に断線したことが挙げられる。そこで、足平の部材を加工して改良し、ケーブル配線のための空間の確保を実現し、ケーブルの断線を防止する構造とした。本研究の有用性を示すためには検証実験は必要不可欠である。上記した実験機の改良により検証実験時における故障(断線)が減り、今年度も数多くの検証実験を実施することができた。また、「2足歩行制御の基礎技術となり、爪先と踵を用いた歩行への応用が期待される内容の研究」を行い、研究成果として発表した。この研究成果は、本研究だけでなく、一般的な2足歩行制御にも使用できる内容であり、有用性が高く非常に意味のあるものである。そして、今年度予定していた「不整地に適応するための制御の提案」を行った。この提案手法は検証実験にて有効性を確認し、研究成果として国際会議にて発表した。また、この提案手法は不整地適応の効果だけでなく「着地時の衝撃吸収」の効果も含む有用性の高い手法である。さらに、次年度に予定していた「坂道や階段での歩行への理論の拡張」に関する研究発表も行った。「不整地に適応するための制御の提案」により、不整地歩行における安定性が向上し、「坂道や階段での歩行への理論の拡張」に関する軌道計画手法により、よりさまざまな環境に適応した歩行が可能となる。不整地や階段における安定な歩行の実現は、2足歩行ロボットの実用化のためには必要不可欠である。・具体的研究実施内容基本的な構造の2足歩行ロボットに制作した爪先関節と踵関節を取り付け、本研究のための実験機を制作した。そして、実験機を動作させるための制御プログラムと研究に用いるシミュレーションプログラムを作成した。安全性を考慮しシミュレーションにて十分に検証を行った後、本実験機を用いた実験を行い、十分な動作を確認した。実験機制作中は、「2足歩行制御の基礎技術となり、爪先と踵を用いた歩行への応用が期待される内容の研究」を行い、研究成果として学術論文および国内会議にて発表した。そして、実験機制作後は今年度予定していた「歩幅の増加と歩行速度の向上を目的とした歩行パターンの提案亅を行った。また、研究の進捗状況が予定より早かったため、次年度に予定していた「不整地に適応するための制御の提案」も行った。これらの提案手法は、実験にて有効性を確認し、研究成果として国際会議にて発表した。・意義および重要性本研究の有用性を示すためには実験的検証は必要不可欠であり、実験機の完成は非常に意味があることである。特に制作した爪先と踵に能動関節を持つ2足歩行ロボットの実験機は、他になく実験機としての存在意義が非常に高い。また、「2足歩行制御の基礎技術となり、爪先と踵を用いた歩行への応用が期待される内容の研究」にて行った歩行安定化制御等の研究は、今後の本研究だけでなく、一般的な2足歩行制御にも使用できる内容であり、有用性が高く非常に意味のあるものである。そして、「歩幅の増加と歩行速度の向上を目的とした歩行バターンの提案」により、従来以上の2足歩行性能を発揮することが可能となった。さらに、「不整地に適応するための制御の提案」により、不整地歩行における安定性が向上した。基本性能の向上とより安定な不整地歩行の実現は、2足歩行ロボットの実用化のためには必要不可欠である。
加齢によるストレス脆弱性に基づく情動の調節機構解明

老齢ネズミを用いて加齢によるストレス脆弱性と情動の変化に関わる脳内機構について検討した。老齢個体は不安様行動が多く、記憶機能の低下等を示した。さらに、慢性ストレス負荷によって老齢個体の不安様行動はより増加し、ストレスホルモンも増加した。しかし、若齢個体ではそのような変化が観察されなかった。老齢個体の行動特性およびストレス刺激に対する脳神経活動分布から前頭前野や扁桃体、縫線核などの関与が推測され、加齢による神経伝達物質濃度の増減が認められた。これらの結果は、加齢によるストレス脆弱性の亢進に基づいて生じる情動の発現調節機構の一端を示している。本研究課題は、加齢により形成されるストレス脆弱性を反映する脳内機構を解明することを目的としている。平成21年度の研究では、若齢ラットおよび老齢ラットのストレス場面における情動行動の解析、血中コルチコステロン濃度の測定、前頭前野および扁桃体における神経伝達物質量の測定を行った。若齢ラットに比べて老齢ラットは、オープンフィールドテスト、高架式十字迷路テスト、社会相互作用テストにおいて移動活動量が低下し、かつ不安様行動が亢進していることが見出された。また、老齢ラットは、恐怖条件付けテストにおいて、最初に呈示した音刺激に対する恐怖反応が大きく、消去過程での恐怖反応は減弱していたことから、情動認知機能が低下している可能性が示唆された。血中コルチコステロン濃度については、急性ストレス負荷前および急性ストレス負荷後のいずれにおいても、老齢ラットと若齢ラットの間に差はなかった。不安や恐怖反応との関連が深い前頭前野や扁桃体などにおける神経伝達物質量を測定したところ、老齢ラットは若齢ラットに比べて扁桃体においてセロトニン放出量が多く、かつグルタミン酸放出量が少ないことを見出した。また、若齢ラットに対して前頭前野にセロトニン神経毒を投与し、老齢ラットと同様に前頭前野のセロトニン神経機能を減弱させたところ、扁桃体グルタミン放出量の低下が認められ、かつ不安や情動記憶が亢進していることが示唆された。これらの結果は、加齢により形成されるストレス脆弱性を反映する脳内機構が前頭前野や扁桃体における神経伝達物質放出機能の低下に基づいている可能性を示唆した点で重要である。これまでに加齢によってストレスに対する脆弱性が亢進し、不安傾向が増加すること、また、その背景としてストレス刺激に対する認知機能の低下がある可能性を示唆する結果を得てきた。今年度は、C57BL/6J系マウスの若齢個体と老齢個体について網羅的行動テストバッテリーを用いた行動解析を行った。網羅的行動テストバッテリーは、被験体の一般的健康状態や神経学的所見から不安様行動、社会的行動、痛覚感受性、うつ様行動、聴覚性驚愕反応、プレパルス抑制、学習・記憶機能などをとらえる複数の行動テストから構成され、このテストバッテリーを用いそ若齢個体と老齢個体が様々な新奇環境ストレス場面においてどのような対処行動を示すのかを詳細に検討することによって行動・脳機能の加齢による変化を多面的に捉えた。行動解析の結果、老齢マウスは、握力や運動機能が低下するなど身体的機能の衰えが見られた。また、新奇環境下における活動性の低下、不安様行動の増減が認められ、ストレス事態に対する対処行動の加藤による変化がテスト場面依存的であることが示唆された。さらに、強制水泳場面では、老齢個体の不動時間が短く、浸水ストレスに対して過剰な反応を示している可能性が示唆された。老齢個体ではプレパルス抑制や作業記憶の低下が観察されたことから、注意力や認知機能の低下がストレス場面において積極的な対処行動を行うことを妨げている可能性が推察された。一方、社会的行動や痛覚感受性については加齢による変化が認められなかった。これらの知見から加齢によって亢進するストレス脆弱性の背景にある行動的・脳機能的特徴が明らかになった。
オブジェクト指向GISによる地盤DBと微動記録の融合に基づく名古屋地盤構造の解明

地震被害と地盤構造は密接に関係している。しかし地盤の動的物性値に関するデータは量的にも質的にも不足している。従って既往の地盤資料を有効活用するとともに、地震観測記録や微動測定記録などの観測データと相互補完することが重要となる。そこで本研究では、既存の地盤資料をデータベース化して有効活用する地盤モデリングGISを構築し、新たに実施した常時微動記録を融合させて、都市内の地盤構造を構築することを試みた。まず、既往の地盤資料を収集・データベース化し、問題をオブジェクト指向分析した上で、動的地盤モデル構築用の地理情報システム(GIS)を構築した。これにより、名古屋市内の任意の場所での地層断面図の推定、速度構造の推定、重複反射解析による地盤増幅特性の推定といった一連の動作をインタラクティブに行えるようにした。これと併せて、国土数値情報に基づく地盤増幅度の推定式も作成し、地盤データが不十分な地域での方策を検討した。さらに、名古屋市内の計三百数十カ所において常時微動実測を実施し、市内全域での地盤震動特性に関するデータベースを構築した。H/Vスペクトルの周期特性と名古屋市内の地盤構造に基づいて、地盤特性を7つのカテゴリーに分類した上で、微動の卓越周期と地盤モデリングGISにより推定された周期との相関を分析し、両者がおおむね対応していることを明らかにした。また、レーリー波の水平/上下のモード比のピーク周期とS波重複反射解析の卓越周期との相関を理論的に分析した上で、微動H/Vスペクトルの卓越周期から深部地盤の深度推定を試みた。本研究により、名古屋市の地震被害想定の精度が向上し、名古屋圏の適切な防災計画に結びつけることが可能となり、さらには、耐震基準の性能規定化後の地震荷重設定における地盤の増幅特性の適切な評価にも貢献できる。平成8年度は,既に保有している名古屋地盤図の標準貫入試験データベースに加え、地層境界の等高線のディジタイジング及びデータベース化,PS検層データの収集,未公開の地盤データベースの収集並びにデータベース化を行った.また,従来より構築中の地震防災GISを整備拡充し,これらの地盤データベースに基づいて名古屋市内全域の地層断面を推定するシステムを構築した.この際に,有限要素法の自動三角形要素分割手法を準用した地層境界深さ推定のための補間ルーチンを利用した.また,収集したPS検層データと標準貫入試験データベースとの回帰分析を行い,任意地点での速度構造を推定する手法を確立した.これらのデータは,地層オブジェクト,ボーリングオブジェクト,などといった形でオブジェクト化した.一方,市内の小学校を対象として常時微動実測を実施した.対象とする実測の数が膨大となるので,平成8年度はが耐震診断を実施した43校の小学校について常時微動実測を行った.1秒計及び5秒計による微動実測記録から水平・上下スペクトルなどを利用して,短周期とやや長周期の地盤の卓越振動数を推定した.さらに,推定結果を上記データベースを用いて当該地盤直近のボーリングデータから推定した卓越振動数と比較し,地盤モデルによる説明の可能性を検討した.平成9年度は、平成8年度に構築した名古屋地域の地盤資料データベースをもとに、PS検層データと標準貫入試験データ、地質年代データとの回帰分析に基づいてS波速度構造や密度構造の推定式を作成した。また、国土数値情報の地形、表層地質の岩石区分、標高と、地震基盤に対する地震動増幅度との回帰分析を行い、国土数値情報に基づいて速度および加速度の増幅度を推定する回帰式を作成した。これにより任意の地点において利用できるデータの質に応じて何らかの形で地盤の増幅特性を推定することが可能となった。一方、平成8年度に引き続いて市内の小学校を対象として常時微動実測を実施した。

平成9年度は、平成8年度に実施した43校の微動実測に加えて、残りのすべての名古屋市立小学校(約220校)を対象に常時微動実測を行った。これで、平成8年度と合わせて市内全260校での実測を終えた。ここでは、1秒計及び5秒計による微動実測記録から水平・上下スペクトルなどを利用して、短周期とやや長周期の地盤の卓越振動数を推定した。さらに、特定地点24時間常時微動実測を行い、地震観測記録などと比較することにより実測記録の分析法が評価結果に与える影響を把握した。さらに、微動から推定された卓越振動数を上記地盤データベースを用いて推定した卓越振動数と比較し、推定した地盤モデルによる説明の可能性を検討した。その結果、やや長周期域の振動特性については深層地盤構造との相関が高いことが明らかとなった。地震被害と地盤構造は密接に関係している。しかし地盤の動的物性値に関するデータは量的にも質的にも不足している。従って既往の地盤資料を有効活用するとともに、地震観測記録や微動測定記録などの観測データと相互補完することが重要となる。そこで本研究では、既存の地盤資料をデータベース化して有効活用する地盤モデリングGISを構築し、新たに実施した常時微動記録を融合させて、都市内の地盤構造を構築することを試みた。まず、既往の地盤資料を収集・データベース化し、問題をオブジェクト指向分析した上で、動的地盤モデル構築用の地理情報システム(GIS)を構築した。これにより、名古屋市内の任意の場所での地層断面図の推定、速度構造の推定、重複反射解析による地盤増幅特性の推定といった一連の動作をインタラクティブに行えるようにした。これと併せて、国土数値情報に基づく地盤増幅度の推定式も作成し、地盤データが不十分な地域での方策を検討した。さらに、名古屋市内の計三百数十カ所において常時微動実測を実施し、市内全域での地盤震動特性に関するデータベースを構築した。H/Vスペクトルの周期特性と名古屋市内の地盤構造に基づいて、地盤特性を7つのカテゴリーに分類した上で、微動の卓越周期と地盤モデリングGISにより推定された周期との相関を分析し、両者がおおむね対応していることを明らかにした。また、レーリー波の水平/上下のモード比のピーク周期とS波重複反射解析の卓越周期との相関を理論的に分析した上で、微動H/Vスペクトルの卓越周期から深部地盤の深度推定を試みた。本研究により、名古屋市の地震被害想定の精度が向上し、名古屋圏の適切な防災計画に結びつけることが可能となり、さらには、耐震基準の性能規定化後の地震荷重設定における地盤の増幅特性の適切な評価にも貢献できる。