hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CRISPR-Cas9の改変によるゲノム編集技術の効率化

II型CRISPR-Cas系に関与するRNA依存性DNAヌクレアーゼCas9はガイドRNAと複合体を形成し標的DNAを切断するため、革新的なゲノム編集ツールとして広く利用されている。現在ゲノム編集に利用されているS. pyogenes由来Cas9(SpCas9)と異なりNNNNCという配列をPAMとして認識する小型のB. laterosporus由来Cas9(BlCas9)は新規のゲノム編集ツールとして期待されている。BlCas9にHis6-SUMO-TEVプロテアーゼ認識配列を付加して大腸菌において大量発現させ、NiNTAカラム、イオン交換カラム、ゲルろ過カラムを用いて高純度に精製した。BlCas9のガイドRNAをT7RNAポリメラーゼを用いてin vitro転写し、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動により精製した。精製したBlCas9、ガイドRNA、相補鎖DNA、PAMを含む非相補鎖DNAを混合することによりBlCas9-ガイドRNA-標的DNA複合体を再構成し、ゲルろ過カラムを用いて精製した。精製したBlCas9-ガイドRNA複合体を用いて様々な配列をPAMとしてもつ標的DNAをin vitroにおいて切断し、MultiNAマイクロチップ電気泳動装置を用いて切断産物を定量し、BlCas9によるDNA切断反応の経時変化を詳細に測定した。その結果、BlCas9のPAMに対する嗜好性が明らかになった。さらに、精製したBlCas9-ガイドRNA-標的DNA複合体を用いて結晶化スクリーニングを行った。高純度のBlCas9、ガイドRNA、および、BlCas9-ガイドRNA-標的DNA複合体の大量調製に成功し、結晶化スクリーニングを実施し、さらに、in vitroのDNA切断実験により、BlCas9のPAM特異性を検証できたため。BlCas9-ガイドRNA-標的DNA複合体の結晶化条件の検討を進め、大型放射光施設SPring-8においてX線回折データを測定し、結晶構造を決定する。結晶構造が決定できた際は、in vitroおよびin vivoの変異体解析を行う。さらに、構造情報を基に、PAM特異性の異なるBlCas9改変体を作製する。BlCas9-ガイドRNA-標的DNA複合体の結晶化条件の検討をさらに進め、結晶構造を決定する必要があるため。
小学校教員の理科への苦手意識の解消プロセスの解明

現職教員を対象としたアンケート調査結果から、小学校教員の理科への苦手意識の主たる原因は、教材に関する知識・技能の不足にあること、授業の成功につながる指導法に関する知識・技能の不足にあることがわかった。そこで、教員研修用のモデルプログラムとして、教授レディネスの分析ツール、教材分析ツール、授業設計ツール、授業実践の診断ツールからなる「苦手意識解消ツールボックス」を開発するとともに、教員養成段階から理科指導の苦手意識の増大を防ぐ理科指導法のカリキュラムを開発した。1.教員養成課程の学生と現職小学校教員のもつ理科への苦手意識とその背景を調査し,苦手意識の変化と固定の要因について分析した。その結果,必要な知識や技能の欠如を指導実践の中で補いながら苦手意識が軽減される過程や,効果的な教材教具の準備ができない状態が長期に継続するために苦手意識が固定化する過程などのパターンが明らかになった。これを元に教員カンファレンス(協議会)を行い,調査結果の質的分析を行った。2.理科授業を成功させる知識群の13カテゴリーを元に,開発プログラムの授業展開上の示唆としてチェックリストを作成した。3.1年目に引き続いて,現行学習指導要領での小学校3年から6年の多様な理科授業場面を事例として取り上げ,具体の内容に即して,「成功した理科授業」につながる要因を抽出した。内容は,3年「太陽と地面の様子」4年「空気と水の性質」「金属,水,空気と温度」5年「植物の発芽と成長」6年「てこの規則性」の授業場面を取り上げた。4.苦手意識解消プログラムの初期モデルを,理科授業を成功させる知識群と,「成功した理科授業」につながる要因に基づいて作成した。今年度は,3年「磁石の極と性質」4年「ものの温まり方」「水のゆくえ」5年「振り子」「電磁石の強さ」6年「太陽と月の形」「電気とくらし」の内容を取り上げた。5.苦手意識解消プログラムの初期モデルを,小学校教員養成課程の学生を対象に,試験実施し,評価情報を得た。1.教員養成課程の非理科専攻の学生の理科への苦手意識を調査し,現職小学校教員のもつ理科への苦手意識の傾向と比較し,その共通性と差異性を分析した。2.過去の関連研究レビューから,小学校理科授業を成功に導く教授行為に関して,「学習課題の提示」「内容の取り扱いの工夫」「学習方法の的確な提示」「既習事項の定着化」「授業形態の工夫」「教材教具メディアの利用」「個に応じた指導と評価」「思考の喚起」「生徒の主体性喚起」「学習時間の確保」「生徒との信頼関係」「学びの集団形成」「環境整備」の13カテゴリーを設定し,これらを基本的な枠組みとしてて,「成功した理科授業」に関する知識群を整理した。3.現行学習指導要領での小学校3年から6年の多様な理科授業場面を事例として取り上げ,具体の内容に即して,「成功した理科授業」につながる要因を抽出した。内容は,3年「磁石の極と性質」4年「ものの温まり方」「水のゆくえ」5年「振り子」「電磁石の強さ」「もののとけかた」6年「太陽と月の形」「電気とくらし」「水溶液の性質とはたらき」「燃焼」の授業場面を取り上げた。4.小学校教員養成課程の学生が,上記の内容に即して,「成功した理科授業」につながる要因を認識できていないことを明らかにするために,具体の授業場面を想定した指導法を検討させ言語表現として顕在化させる方法を開発し調査を実施した。平成25年度はこの方法を現職教員にも適用し,結果を比較できるものとした。小学校教員の理科への苦手意識を解消させるプロセスの解明とモデルプログラムの開発を目的とした。まず苦手意識の解消過程について、現職教員を対象に運勢ライン法を適用した調査を行い、若手教員に多く見られる苦手意識の主たる原因が、教材に関する知識・技能の不足にあることと、授業の成功体験につながる指導法に関する知識・技能の不足にあることがわかった。そこで、不足している知識・技能を明らかにして利用可能にすることで、現職教員がOJTで授業実践を通じて苦手意識を克服するためのモデルを開発することとした。主たる手順は、特定の単元の中心場面で、1.教材と指導法で必要な知識・技能を明らかにする、2.教授前の知識・技能の準備度(レディネス)を診断するツールを開発する、3.観察実験を含めて不足している知識・技能を補いつつ授業が設計できるツールを開発する、4.授業後に実践を自己診断し改善の示唆を得るツールを開発する、である。そして、これらを研修用のモデルプログラムとして「苦手意識解消ツールボックス」にまとめた。研究期間に、小学校理科の14単元でモデルプログラムを開発した。開発したツールの概要は、1.「教授レディネスの分析ツール」は、現職教員が授業前の準備度を自己診断するツールで、学習目標、教材、教授学習法、評価法の4側面のチェックリストで構成されている。2.「教材分析ツール」は、観察実験の知識・技能を補うための手順書、ワークシート、教材で構成されている。

3.「授業設計ツール」は、成功する理科授業の観点を踏まえた理科授業を成功させる手続きとして、(1)学習目標の設定、(2)授業展開の設計、(3)指導と評価の一体化の3ステップで授業を設計するためのガイドである。そして4.「授業実践の診断ツール」は、授業実践後に授業をふり返り、成功する理科授業の観点の実現度を診断し改善の示唆を得るためのガイドである。理科教育学苦手意識解消プログラムの開発と実証試験にやや遅れが生じている。しかし一部のプログラムは教員養成段階の非理科専攻の学生を対象として試験実施し改善のための評価情報を得ており,3年目の研究には大きな支障のない範囲で進行している。当初の研究実施計画に一部予定していた現職教員に対する面接調査の実施と教員カンファレンスの実施について平成25年度に延期したが,教員養成段階の非理科専攻の学生を対象とした調査とその分析から,当初予定していたよりも詳細で,かつ小学校理科の幅広い内容に即した「苦手意識」の形成要因が抽出されており,平成25年度の調査結果の分析方法の検討も進展していることから,全体としてはおおむね順調に進展していると考えられる。モデルプログラム開発(2年目)と,モデルプログラムの実証試験を進めるとともに,経験豊かな教員によるカンファレンスでの評価意見も十分参考にして,プログラムの改善を進めることで,有効性の高いプログラムを開発する。当初の研究計画が実施されるように年度当初から研究を推進する。教員面接調査を延期したことにより,旅費として,初年度予算のうち2440円が残額となったが,二年度当初の調査で全額を使用する予定で,その後は,二年度の研究費により,研究計画に沿って研究を行う予定である。
肺上皮障害・再生におけるbasigin/EMMPRINの役割とMMP誘導機序

線維化肺、肺がんにおけるbasigin/EMMPRINの役割を中心に検討した。当該施設にて肺がんと診断され手術を施行された患者、臨床的に間質性肺炎の診断がなされ、病理診断目的に胸腔鏡下肺生検を受けた患者を対象に。手術摘出された肺組織のホルマリン固定・パラフィン包埋薄切標本をmicrowave法で抗原賦活化後、抗ヒトEMMPRIN抗体(CHEMICON社,1000倍希釈)を1次抗体とし、Catalyzed Signal Amplification(CSA)法(DAKO社)を用いて免疫染色を施行した。basigin/EMMPRINによる誘導が報告されているMMP-1,-2,3-,-9についても連続切片で同様に免疫染色を施行した。また、以前、我々が作成したBAL液を用いた系を参考に、修正を加え測定方法を新たに確立し、同患者の血清やBAL液を用いて、basigin/EMMPRINの濃度をELISA法にて定量した。臨床的背景とその濃度との関係、病理組織上の免疫組織学的検討が可能である検体については、染色性との関係を明らかにした。以上の結果は、平成18年5月、米国胸部疾患学会にて報告し、Hum Patholに学術論文として掲載された。また、名古屋大学との共同研究において、basigin/EMMPRINのノックアウトマウスの供与を受け、気管支喘息モデルを作成している。ノックアウトマウスにおける気道炎症の程度、各種マトリックスメタロプロテアーゼの発現の有無を詳細に現在分析中である。本結果は、平成19年5月に米国胸部疾患学会にて発表予定である。一方、ラット肺気道上皮細胞を用いてbasigin/EMMPRIN遺伝子の誘導機序に関する検討を行った。基底膜構成成分のひとつであるlaminin-1がその誘導能を有することを明らかにした。一連の成果については、平成19年5月日本呼吸器学会におけるシンポジウム、ミニシンポジウム、また同年5月サンフランシスコで開かれる米国胸部疾患学会において多数の演題を発表予定である。本年度は、線維化肺におけるbasigin/EMMPRINの役割を中心に検討した。当該施設にて臨床的に間質性肺炎の診断がなされ、病理診断目的に胸腔鏡下肺生検を受けた患者30名を対象に。以上の結果は、平成17年5月、米国胸部疾患学会にて報告し、Hum Patholに学術論文として掲載予定である。また、名古屋大学との共同研究において、basigin/EMMPRINのノックアウトマウスの供与を受け、bleomycin肺障害モデルを作成している。ノックアウトマウスにおける線維化の程度、各種マトリックスメタロプロテアーゼの発現の有無を詳細に現在分析中である。

一方、ラット肺気道上皮細胞を用いてbasigin/EMMPRIN遺伝子の誘導機序に関する検討を行っている。基底膜構成成分のひとつであるlaminin-1がその誘導能を有することを明らかにした。本結果は、平成18年5月に米国胸部疾患学会にて発表予定である。本年度は、線維化肺におけるbasigin/EMMPRINの役割を中心に検討した。当該施設にて臨床的に間質性肺炎の診断がなされ、病理診断目的に胸腔鏡下肺生検を受けた患者30名を対象に。手術摘出された肺組織のホルマリン固定・パラフィン包埋薄切標本をmicrowave法で抗原賦活化後、抗ヒトEMMPRIN抗体(CHEMICON社,1000倍希釈)を1次抗体とし、Catalyzed Signal Amplification(CSA)法(DAKO社)を用いて免疫染色を施行した。basigin/EMMPRINによる誘導が報告されているMMP-1,-2,3-,-9についても連続切片で同様に免疫染色を施行した。また、以前、我々が作成したBAL液を用いた系を参考に、修正を加え測定方法を新たに確立し、同患者の血清やBAL液を用いて、basigin/EMMPRINの濃度をELISA法にて定量した。臨床的背景とその濃度との関係、病理組織上の免疫組織学的検討が可能である検体については、染色性との関係を明らかにした。以上の結果は、平成18年5月、米国胸部疾患学会にて報告し、Hum Patholに学術論文として掲載された。また、名古屋大学との共同研究において、basigin/EMMPRINのノックアウトマウスの供与を受け、気管支喘息モデルを作成している。ノックアウトマウスにおける気道炎症の程度、各種マトリックスメタロプロテアーゼの発現の有無を詳細に現在分析中である。本結果は、平成19年5月に米国胸部疾患学会にて発表予定である。現在論文執筆中である。
投動作による投射角修正過程に関する研究-投動作意識と動きに着目して

小学生のボール投げでは,ボールの投射角をリリース時の投げ腕(肩:肩峰点と手首を結んだ線)が水平面(地面)となす角度と意識していることから,小学生にボール投げの投射角を指導する場合,リリース時の投げ腕の角度を意識させる必要性が示唆された.中・高生では,ボールの実投射角よりも見積もり投射角が高いことが示唆された.やり投げの投射角は投げ3歩前離地時の水平面上(投げ動作を上から見た)のやりの角度が影響していることなどが示唆された.小学生のボール投げでは,ボールの投射角をリリース時の投げ腕(肩:肩峰点と手首を結んだ線)が水平面(地面)となす角度と意識していることから,小学生にボール投げの投射角を指導する場合,リリース時の投げ腕の角度を意識させる必要性が示唆された.中・高生では,ボールの実投射角よりも見積もり投射角が高いことが示唆された.やり投げの投射角は投げ3歩前離地時の水平面上(投げ動作を上から見た)のやりの角度が影響していることなどが示唆された.本研究では,本学に既設のレーザーによる「リアルタイム投擲測定装置」を用いて,投擲者自身が身体運動感覚として意識した認識投射角度と実投射角度のずれが,どのように修正されていくのかを明らかにすることを目的として,3年間にわたり以下の事項に取り組むこととした.1.ボール投げの投射角,初速度,飛距離の関係.2.ボール投げ時に投擲者が自分の意識した認識投擲角度と実投射角度の相違.3.ボール投げ時に被験者に与えた投射角度の課題に,被験者が投射角を近づけるプロセス-とりわけ被験者の意識と動作解析との関係.4.やり投げの投射角,初速度,飛距離の関係.5.やり投げ時に投擲者が自分の意識した投擲角度と実投射角度の相違.6.やり投げ時に被験者に与えた投射角度の課題に,被験者が投射角を近づけるプロセス-とりわけ被験者の意識と動作解析との関係.以上の研究計画に基づいて,今年度は中学生と高校生を被験者とし,リアルタイム投擲測定装置を用いてボール投げの投射角,初速度,あわせて飛距離を測定した.また,その際,被験者にはリアルタイム投擲測定装置で測定した投射角の情報を与えないでボール投げの認識投射角度を申告させた.この実験によって,投擲能力の低い被験者にとってリアルタイム投擲測定装置を使った測定では,第一センサーと第二センサーの間でボールが落下運動を始めてしまうため,正確な投射角と初速度が測定できない課題が生じた.そのため,事前に与える投射角の課題に,被験者がどのように自分の投射角を近づけるかのプロセスにアプローチするに至らなかった.これは,実験計画時には想定していなかったことで,実験前に投擲練習をさせるなどの妥当性も含め,次年度の課題となった.今年度の実験によって,被験者は,実際の投射角よりも自分の投げた投射角を低く見積もる傾向にあることが示唆された.本研究では,本学に既設のレーザーによる「リアルタイム投擲定装置」を用いて,投擲者自身が身体運動感覚として意識した認識投射角度と実投射角度のずれが,どのように修正されていくのかを明らかにすることを目的として,3年間にわたり以下の事項に取り組むこととした.1.ボール投げの投射角,初速度,飛距離の関係.2.ボール投げ時に投擲者が自分の意識した認識投擲角度と実投射角度の相違.3.ボール投げ時に被験者に与えた投射角度の課題に,被験者が投射角を近づけるプロセス-とりわけ被験者の意識と動作解析との関係.4.やり投げの投射角,初速度,飛距離の関係.5.やり投げ時に投榔者が自分の意識した投擲角度と実投射角度の相違.6.やり投げ時に被験者に与えた投射角度の課題に,被験者が投射角を近づけるプロセスーとりわけ被験者の意識と動作解析との関係.以上の研究計画に基づいて,今年度は,被験者に高校生と大学生のやり投げ男女選手を選び,直前のやり投げ試技によって得られた投射角に基づいて,次の試技の投射角の意図,たとえば「もっと高く投げる」,あるいは「もっと低く投げる」を申告させ,その投擲動作をハイ・スピード・ビデオカメラで撮影し,投擲角意識が投擲中のどの動作によるものかを動作解析によって分析した.その結果,特定の身体動作が投射角コントロールに影響を及ぼしていることが示されなかった,しかし,1試技内で腕の位置が高くなれば,次にタイミングでは低くというように,全体の動作として調整し,いつもだいたい同じ動作にまとめようとしているようであった.次年度は,投擲角度調整と身体動作の関係を更に精査することに加え,投擲動作全体として投射角を調整するメカニズムについてもアプローチする.なお,この研究成果は,2008年7月に開催されるECSS(European College of Sport Science)で発表の予定である.本研究では,本学に既設のレーザーによる「リアルタイム投擲測定装置」を用いて,投擲者自身が身体運動感覚として意識した認識投射角度と実投射角度のずれが,どのように修正されていくのかを明らかにすることを目的として,3年間にわたり以下の事項に取り組んだ.1.ボール投げの投射角,初速度,飛距離の関係.2.ボール投げ時に投擲者が自分の意識した認識投擲角度と実投射角度の相違.3.ボール

投げ時に被験者に与えた投射角度の課題に,被験者が投射角を近づけるプロセス-とりわけ被験者の意識と動作解析との関係.4.やり投げの投射角,初速度,飛距離の関係.5.やり投げ時に投擲者が自分の意識した投擲角度と実投射角度の相違.6.やり投げ時に被験者に与えた投射角度の課題に被験者が投射角を近づけるプロセスーとりわけ被験者の意識と動作解析との関係.以上の研究計画と前年度の研究成果に基づいて,今年度は,被験者に高校生と大学生のやり投げ男女選手を選び,直前のやり投げ試技によって得られた投射角に基づいて,次の試技の投射角の意図,たとえば「もっと高く投げる」,あるいは「もっと低く投げる」を申告させ,その投擲動作をハイ・スピード・ビデオカメラで撮影し,投擲前投擲角意識が投擲中のどの動作によるものかについて,投げの局面毎の投動作から検討した.その結果,投射角は,1)投擲上から見た3歩前の離地時やりの角度,2)投擲上から見た3歩前の接地時やりの角度,3)投擲横から見た3歩前の接地体幹角度,4)投擲上から見たリリース時の体幹角度,5)投擲上から見た2歩前接地体幹角度,6)投擲横から見たリリース時の投げ腕角度などに有意な相関があることが明らかになった.なお,この研究成果は,2009年6月に開催されるECSS(European College of Sport Science)で発表の予定である.
主要組織適合抗原系(MHC)と舌癌発生:ラット舌癌モデルを用いた研究

ヒトにおける主要組織適合抗原系(MHC、ヒトではHLA抗原)と、特定の疾患との相関を示す数多くの報告がある。この抗原系とある種の病気との相関の仕組みについては、イ)抗原系が免疫応答の個体差を左右している、ロ)この抗原系に構造が似ている異物に対しては免疫寛容が成立し免疫応答が起こり難い、ハ)この抗原系が病原となる物質又は病原体の受容体になる、などが考えられている。事実、自己免疫疾患の多くがHLAとの相関が認められている。しかしながら、悪性腫瘍の発生との相関についてはかなり多くの研究努力が払われてきたにもかかわらず、ごく一部の癌について軽い相関が見られているに過ぎない。そこでわれわれは舌癌好発系(Dark-Agouti=DA)および嫌発系(Wistar/Furth=WF)の2系統のラットを舌癌モデルとして用いて、MHCと舌癌発生との関連の有無を明確にするために本研究を萌芽的研究として実施した。近年、ラット第20番染色体上のマイクロサテライトの多形性を検索するマーカー遺伝子のプライマーが比較的数多く(約150種)開発されてきたのでこれらのプライマーを利用して、RT-1系(MHC)がまとまって座位をしめている第20番染色体上に発癌に関わるQTLの存在の有無を検索した。まず、上記の舌癌モデルの(DAxWF)F2ラット(雌雄130匹)を用い4NQO誘発舌癌についての発癌実験を行いラットの舌に生じた舌癌の最大径を指標にQTL解析を行った結果、D20Rat60に近接してLODスコアが2.7のQTL(suggestive level)が見つかった。このQTLの座位はRT-1系がまとまっている部位からは少し離れており、TNF(tumor necrosis factor)geneの座位にかなり近い部位であった。そこで上記とは別にF1ラット(雌雄88匹)を作成し、4NQO誘発舌癌発生実験を行い、舌に発生した癌組織からDNAを抽出し、TNFgeneのLOH(loss of heterozygocity)の頻度を調べたところ、高頻度(37%)に見られた。今後は、RT-1遺伝子群やTNFgeneなどを含む候補遺伝子を指標に、第20番染色体に在を占める遺伝子と発癌感受性との関わり合いをより精緻にチェックする必要があると思われた。我々は我々の開発した4-nitroquinoline 1-oxidc(4NQO)誘発ラット舌癌モデルを用いて舌癌発癌を促進または抑制する複数の遺伝子を見出すことができた。さらに主要組織適合抗原系(MHC)遺伝子群が座位をしめる20番染色体について、精査を試みている。現在までのところ、腫瘍壊死因子(TNF)遺伝子の座位に近接してsuggestiveなQTLの存在が分かっている。今後さらに、発生した舌癌組織からDNAを抽出し、LOHの有無やその他の分子生物学的変動を検索し、本遺伝子の舌癌発生における関与の意義を追求する予定である。
大規模ケーブルロボットにおける懸垂系動力学計算と高精度位置姿勢制御

大規模ケーブルロボットは,大空間での重量物の搬送や懸垂物の位置決めが,比較的簡単な機構で実現できることから,近年,競技場でのアクティブカメラや大型天文台の懸垂機構として利用されている.しかし大規模ケーブルロボットでは,ワイヤ自重による撓(たわ)みと振動により懸垂物の正確な位置姿勢制御が困難となる.そこで本研究ではこれまでのケーブルロボットでは検討されていなかった,ケーブルの撓みや振動を表現できる懸垂系の動力学計算手法を検討し,これを制御装置に組み込むことで大規模ケーブルロボットにおける高い精度の位置姿勢制御が実現できることを示した.従来のケーブル動力学モデルにおいては,ケーブルは柔軟連続体であり,そのモデル化は偏微分方程式を基礎とするか,もしくはケーブルの有限要素モデルを考えることが普通であった.しかし,これらのモデルに基づく計算を大規模ケーブルロボット懸垂物の制御に用いるには計算コストが大きすぎる.申請者はこの動力学計算法としてケーブルを単純な有限要素モデルで表現し,マルチボディダイナミクスとした場合の動力学計算をおこなった.この計算結果は実際のケーブルの挙動とよく一致することを確認している.しかしこのような計算手法はケーブル挙動の実際の時間より大幅に計算時間を要することから,実時間制御にこの動力学計算手法を用いることはできない.そこで,H23年度までにケーブル静力学モデル(カテナリー曲線)と懸垂物の動力学を組み合わせた,ケーブル動力学の簡易計算法を開発し,計算精度も十分であることをシミュレーションおよび実験で確認してきた.H24年度研究では,このケーブル動力学簡易計算手法を利用して懸垂物の高精度位置・姿勢制御を実現する方策を検討した.ひとつの方法として懸垂物の位置・姿勢を測定し,目標とする動作軌道とのずれをフィードバックすることが考えられる.しかし一般に大規模3次元空間内での懸垂物の正確な位置姿勢測定は簡単ではない.この研究では,ケーブル張力とケーブル長さ,およびケーブル引き出し点でのケーブル傾き角から懸垂物位置姿勢と推定する方法と,懸垂物に取り付けた慣性センサ,すなわち加速度センサとジャイロセンサの情報とケーブル長さから懸垂物位置姿勢を推定する方法の2つを提案し,それらの有効性を確かめた.大規模ケーブルロボットは,大空間での重量物の搬送や懸垂物の位置決めが,比較的簡単な機構で実現できることから,近年,競技場でのアクティブカメラや大型天文台の懸垂機構として利用されている.しかし大規模ケーブルロボットでは,各ケーブルはワイヤ自重により撓(たわ)み,これにより懸垂物の正確な位置姿勢制御が困難となる.また,撓んだケーブルの運動は振動を生じることになり,制御はさらに難しい問題となる.そこで本研究ではこれまでのケーブルロボットでは検討されていなかった,ケーブルの撓みや振動を表現できる懸垂系の動力学計算手法を検討し,これを制御装置に組み込むことで大規模ケーブルロボットにおける高い精度の位置姿勢制御を実現することを目的とした.ケーブルロボットの高精度制御のためには,ケーブルを含む懸垂系の動力学モデルを確立したうえで,これを制御に利用することが重要である.しかし,有限要素モデルなど従来の柔軟ケーブルのモデル化手法は,制御で用いることを考えると計算コストが非常に大きい.そこで,複数ケーブルと懸垂物の動力学計算を高速におこなう新たな手法を開発した.また,懸垂物の位置と姿勢を推定する手法を確立した.具体的には,計算の容易な静力学モデルと懸垂物の剛体力学モデルを組み合わせることで,質量と弾性を考慮しケーブルの揺れや撓みを含むケーブル運動を表現できるモデル化に成功した.これはケーブル形状をカテナリー曲線で表し,懸垂物との接続点で力学拘束条件を満足するように運動方程式を解く手法となっている.これにより極めて低い計算コストでワイヤの弛みと1次モード振動を正確に表現できることがわかった.また,ケーブルの傾き角とケーブル張力により,懸垂物の位置と姿勢を推定し,これを制御に用いることで,精度の良い懸垂物制御が実現できるようになった.大規模ケーブルロボットは,大空間での重量物の搬送や懸垂物の位置決めが,比較的簡単な機構で実現できることから,近年,競技場でのアクティブカメラや大型天文台の懸垂機構として利用されている.しかし大規模ケーブルロボットでは,ワイヤ自重による撓(たわ)みと振動により懸垂物の正確な位置姿勢制御が困難となる.そこで本研究ではこれまでのケーブルロボットでは検討されていなかった,ケーブルの撓みや振動を表現できる懸垂系の動力学計算手法を検討し,これを制御装置に組み込むことで大規模ケーブルロボットにおける高い精度の位置姿勢制御が実現できることを示した.大規模ケーブルロボットは,大空間での重量物の搬送や懸垂物の位置決めが,比較的簡単な機構で実現できることから,近年,競技場でのアクティブカメラや大型天文台の懸垂機構として利用されている.しかし大規模ケーブルロボットでは,各ケーブルはワイヤ自重により撓(たわ)み,これにより懸垂物の正確な位置姿勢制御が困難となる.また,撓んだケーブルの運動は振動を生じることになり,制御はさらに難しい問題となる.そこで本研究ではこれまでのケーブルロボットでは検討されていなかった,ケーブルの撓みや振動を表現できる懸垂系の動力学計算手法を検討し,これを制御装置に組み込むことで大規模ケーブルロボットにおける高い精度の位置姿勢制御を実現することを目的とした.ケーブルロボットの高精度制御のためには,ケーブルを含む懸垂系の動力学モデルを確立したうえで,これを制御に利用することが重要である.しかし,有限要素モデルなど従来の柔軟ケーブルのモデル化手法は,制御で用いることを考えると計算コストが非常に大きい.

そこで平成23年度の研究において,複数ケーブルと懸垂物の動力学計算を高速におこなう新たな手法を開発した.具体的には,通常のケーブルの運動は多くの場合それほど複雑なものでなく,瞬間で見れば静力学を基礎とするカテナリー曲線に近似できるという事実から,これを基礎とし計算の容易な静力学モデルと懸垂物の剛体力学モデルを組み合わせることで,質量と弾性を考慮しケーブルの揺れや撓みを含むケーブル運動を表現できるモデル化に成功した.これはケーブル形状をカテナリー曲線で表し,懸垂物との接続点で力学拘束条件を満足するように運動方程式を解く手法となっている.これにより極めて低い計算コストでワイヤの弛みと1次モード振動を正確に表現できることがわかった.精密な動作制御のためには懸垂物の状態測定が必要である.これまで懸垂物の位置姿勢測定においては,主に光学式カメラを用い,懸垂物にマーカーを取り付けてその位置を測定していた.このとき,懸垂物動作制御に必要な高速性と十分な測定精度が得られず,また,光学式カメラでは懸垂物が障害物の陰になったとき計測できない問題もあり,特に大規模ケーブルロボットの動作制御用としては適してなかった.そこで,H24年度に提案した,実時間制御に用いるための懸垂物位置姿勢情報取得方法では,直接位置,姿勢を測定するのではなく,懸垂物の運動状態と関連する物理量を計測し,懸垂物位置姿勢を推定する方法を採用した.その一つはケーブル張力とケーブル長さ,およびケーブル引き出し点でのケーブル傾き角から懸垂物の位置姿勢を推定する方法であり,もう一つは懸垂物に取り付けた慣性センサとケーブル長さから懸垂物位置姿勢を推定する手法である.懸垂物が3次元空間を動作するときの実時間位置姿勢推定では,これらの推定手法においても,ケーブルの動力学的な振動と弛みを表現する動力学計算手法が必要であり,H23年度に開発した計算手法を組み込んだ.懸垂物の1軸方向のみの単純な動作軌道計測と,動作終端での姿勢計測であれば,レーザー距離計を用いた高精度計測が可能であることから,これを正しい値として,提案の2つの方法での懸垂物位置姿勢推定結果と比較することとした.この結果,前者の方法では,10m程度の移動範囲内の位置精度で1030mm程度の誤差があるものの,懸垂物移動中も安定して位置推定できること,また,後者の慣性センサを用いる手法は,懸垂物が移動する初期においては10mm以内程度の位置誤差であるが,計測時間が長くなるにつれ,主に温度ドリフトの影響により,計測推定精度が相当低下することがわかった.従来のケーブル動力学モデルとしては,ケーブルは柔軟連続体であり,そのモデル化は偏微分方程式を基礎とするか,もしくケーブルの有限要素モデルを考えることが普通であった.しかし,これらの計算法を制御に用いるには計算コストが大きすぎる.例えば申請者はこの動力学計算法としてケーブルを単純な有限要素モデルで表現し,マルチボディダイナミクスとした場合の動力学計算をおこなった.この計算結果は実際のケーブルの挙動とよく一致することを確認している.
量子領域の固有ジョセフソン接合における渦糸と電荷ダイナミクス

高温超伝導体は2次元超伝導層と絶縁帯層が交互に一次元的に積み重なった固有ジョセフソン接合系と見なすことができる。この系の最もユニークな点は超伝導層の厚みが極めて薄くデバイ遮蔽長と同程度となるために各超伝導層での電荷の帯電効果が顕著に現れることである。このためにその電磁レスポンスは従来のジョセフソン接合系とは大きく異なることが最近の理論、実験の両面からの研究で明らかになりつつある。本研究では高温超伝導体のサブミクロン幅の微小固有ジョセフソン接合系を作製してこの系における帯電効果をさらに増幅させそれを実際に観測することを目的とした。本研究ではまず高温超伝導体で最も異方性の強い系の一つであるBi2212を微細加工した10μm程度の幅の試料でのジョセフソン磁束のダイナミクスの研究を行った。試料にできるだけ平行に磁場を書け数十Ghz帯のマイクロ波を照射しスラックスフロー状態を作り出した。その結果フラックスフロー状態でのマイクロ波応答にステップを観測できいわゆるシャピロステップがはじめて観測された。これによりコヒーレントなフラックスフローが起こっていることが明らかになった。また微細加工技術を確立し現在さらに小さな量子領域でのジョセフソン接合を作製することを目指した。また異方的超伝導体の超伝導ギャップ構造を熱伝導により明らかにした。特に準2次元的な電子構造を持つ3種類の物質(i)スピントリプレット超伝導体Sr_2RuO_4(ii)重い電子系超伝導体CeCoIn_5(iii)有機超伝導体k-(ET)_2Cu(SCN)_2の超伝導ギャップの構造を決定できた。また高温超伝導体の渦糸の電子構造とダイナミクスをNMRとマイクロ波より研究しどちらも従来の超伝導体とは大きく異なっていることを明らかにした。このためにその電磁レスポンスは従来のジョセフソン接合系とは大きく異なることが最近の研究で明らかになりつつある。本研究では高温超伝導体のサプミクロン幅の微小固有ジョセフソン接合系を作製してこの系における帯電効果をさらに増幅させることを目的とした。本年度の研究ではまずBi2212を微細加工した10μm程度の幅の試料でのジョセフソン磁束のダイナミクスの研究を行った。また微細加工技術を確立し現在さらに小さな量子領域でのジョセフソン接合を作製することを目指している。特に準2次元的な電子構造を持っ3種類の物質(i)スピントリプレット超伝導体Sr_2RuO_4(ii)重い電子系超伝導体CeColn_5(iii)有機超伝導体κ-(ET)_2Cu(SCN)_2の超伝導ギャップの構造を決定できた。

高温超伝導体は2次元超伝導層と絶縁帯層が交互に一次元的に積み重なった固有ジョセフソン接合系と見なすことができる。この系の最もユニークな点は超伝導層の厚みが2-3オングストロームと極めて薄く超伝導層のc軸方向のデバイ遮蔽長と同程度となることである。このために各超伝導層での電荷の帯電効果が顕著に現れることが期待出来る。この様な理由のためその電磁レスポンス特に高周波マイクロ波応答は従来のジョセフソン接合系とは大きく異なることが最近の研究で明らかになりつつある。本研究では高温超伝導体のサブミクロン幅の微小固有ジョセフソン接合系を作製してこの系における帯電効果をさらに増幅させることを目的とした。このような微小接合では2次元面の面積が小さい効果によって超伝導クーパー対の遮蔽効果が完全に起こらなくなりクーロンブロッケイドの効果が現れる。本研究ではまずBi2212を微細加工した10μm程度の幅の試料でのジョセフソン磁束のダイナミクスの研究を行った。収束イオンビーム微細加工装置を用いて作製した微小ジョセフソン素子に端子をつけマイクロ波を照射しながら電流-電圧特性を測定して電磁レスポンスの研究を行った。その結果フラックスフロー状態でのマイクロ波応答にステップを観測でき電流-電圧特性に平坦な部分が現れた。これはいわゆるシャピロステップのフラックスフロー状態でのはじめての観測であり、これによりコヒーレントなフラックスフローが起こっていることが明らかになった。このことはジョセフソン素子においてジョセフソンボルテックスの高速駆動による電磁波発信の可能性を開くものであり応用上も重要であると考える。また微細加工技術を確立しさらに小さな量子領域でのジョセフソン接合を作製することを目指した。しかしながら当初目指した量子領域の試料を作るには至っておらず残念ながら今後の課題となった。
脂肪細胞における活性酸素の役割と肥満:細胞外SODを中心として

細胞外スーパーオキシドジスムターゼ(EC-SOD)は、唯一の分泌型SODアイソザイムであり、細胞外SOD活性の主要部分を占める。一方、EC-SODが白色・褐色両脂肪組織に存在し、ともに核にも局在することを免疫組織染色を用いて明らかにした。EC-SODのC末端にあるヘパリン結合ドメインの一次構造(-R-K-K-R-R-R-)が核タンパク質の核移行シグナル(NLS)によく似ていることから、EC-SODの核移行へのこのドメインの関与を検討した。マウスEC-SOD遺伝子のN末端(分泌シグナル)、あるいはC末端を改変したミュータント遺伝子を作製した結果、脂肪前駆細胞である3T3-L1細胞またはCOS-1細胞を用いた一過性発現系で、ヘパリン結合ドメインが核移行シグナルとして働き、EC-SODは選択的に核へ運搬されていることを確認した。次に、EC-SODが分泌後に細胞に取り込まれ、核に移行する可能性を検討した。野性型EC-SOD遺伝子をCHO-K1細胞に導入することで強発現細胞を作製し、リコンビナントEC-SODリッチのコンディションドメディウム(CM)を得た。3T3-L1細胞を用いてEC-SODリッチCM中のリコンビナントEC-SODの細胞内分布を蛍光抗体法で観察した。3T3-L1細胞は20分ほどでEC-SODの取り込みが認められた。取り込みは2時間後まで増加し、その後プラトーになった。2時間後に細胞を集め、細胞質画分と核画分に分画し、ウエスタンブロットを行ったところ、細胞内に取り込まれたEC-SODの核への移行が観察された。ヘパリン結合ドメインに点変異を導入しアルギニンをグリシンに変異させたもの(NLS変異型)では、EC-SODの細胞への取り込み自体が起こらなかった。これらの脂肪細胞の結果から、EC-SODのC末端に存在するヘパリン結合ドメインは、分泌されたEC-SODの細胞内取り込みと、その後の核移行で2とおりの役割を果たしていることが明らかになった。さらに、活性酸素(H_2O_2)の添加によってEC-SODの核移行が促進することも観察し、EC-SODは組織の酸化ストレスに応じてその分布を自ら調節している可能性が示唆された。マウス3T3-L1細胞は、インスリンなどの刺激により細胞内に脂肪滴を蓄積して脂肪細胞様に分化するモデル系としてよく用いられている。この細胞にアダプタータンパク質SH2-Bの野生型及び変異型cDNAを発現させたところ、脂肪細胞への分化に変化がみられた。すなわち、野生型のSH2-Bbを発現させた細胞では、通常のtime course(インスリン刺激後6・8日)でほとんどの細胞が脂肪滴を貯えて脂肪細胞に分化したが、一方、SH2ドメインに変異を導入したdominant negative型のSH2・Bbを発現させた細胞では脂肪細胞に分化したものはわずかであった。これらのことは、SH2・Bがインスリン受容体の下流で、脂肪細胞への分化のシグナル伝達に重要な役割を果たしている可能性を強く示唆する。2.EC-SODがWAT、褐色脂肪組織のいずれにも核に局在することを免疫組織染色を用いて明らかにした。

EC-SODのヘパリン結合ドメイン(C末端近傍)の一次構造(-R-K-K-R-R-R-)が核タンパク質の核移行シグナル(NLS)によく似ていることから、EC-SODの核移行へのこのドメインの関与を検討した。マウスEC-SOD遺伝子のN末端(分泌シグナル)、あるいはC末端を改変したミュータント遺伝子を作成し、COS細胞を用いた一過性発現系で、ヘパリン結合ドメインが核移行シグナルとして働き、EC・SODは選択的に核へ運搬されていることを確認した。細胞外スーパーオキシドジスムターゼ(EC-SOD)は、生体の活性酸素代謝に重要な役割をもつSODの分泌型アイソザイムである。EC-SODは細胞外液中のSOD活性の主要部分を占める一方、組織中ではヘパリン親和性によって血管壁、結合組織や脂肪組織などに存在し、さらに一部の組織では細胞核に蓄積するなど、多様な分布を示す。我々は、ヘパリン結合ドメインが塩基性アミノ酸からなることに注目し、これが核移行シグナル(NLS)として働くことを世界に先駆けて明らかにした。次に、EC-SODが分泌後に細胞に取り込まれ、核に移行する可能性を検討した。野性型EC-SOD遺伝子をCHO-K1細胞に導入することで強発現細胞を作製し、リコンビナントEC-SODリッチのコンディションドメディウム(CM)を得た。脂肪前駆細胞である3T3-L1細胞を用いてEC-SODリッチCM中のリコンビナントEC-SODの細胞内分布を蛍光抗体法で観察した。3T3-L1細胞は20分ほどでEC-SODの取り込みが認められた。取り込みは2時問後まで増加し、その後プラトーになる。2時問後に細胞を集め、細胞質画分と核画分に分画し、ウエスタンブロットを行ったところ、細胞内に取り込まれたEC-SODの核への移行が観察された。ヘパリン結合ドメインに点変異を導入しアルギニンをグリシンに変異させたもの(NLS変異型)では、EC-SODの細胞への取り込み自体が起こらなかった。これらの脂肪細胞の結果から、EC-SODのC末端に存在するヘパリン結合ドメインは、分泌されたEC-SODの細胞内取り込みと、その後の核移行の2とおりの役割を果たしていることか明らかになった。さらに、活性酸素の添加によってEC-SODの核移行が促進することも観察し、EC-SODは組織の酸化ストレスに応じてその分布を自ら調節している可能性が示唆された。
対話的可視化可聴化に基づく音声コミュニケーション研究支援環境

本課題では、周期性に基づく干渉を排除した音声パラメタの表現に基づいて、音声の分析・処理・合成のための信号処理基盤を構築した。この過程で、我々が開発し、音声処理のデファクトスタンダードとなっているSTRAIGHTとは独立な新たなアルゴリズムを開発し、オープンソースとして公開した。また、STRAIGHTに関しては、学術的研究を支援するためのツール群を整備した。加えて、音声処理に革命を起こした深層学習に基づくWaveNetの応用基盤を確立した。[研究の目的]代表者ならびに分担者の有する音声分析変換合成技術を基盤として、音声コミュニケーションを研究するための基盤となる対話的可視化機能を有する研究支援環境を構築することを目的とする。[研究実施計画]多数の特許に縛られているSTRAIGHTおよび関連技術の知財から完全に独立した原理に基づく音声合成技術の実現という挑戦的な目標の一つは、研究計画の初年度においてすでに基盤が構築された。その基盤の一つは、代表者が英国Googleのグループとの協力により開発したYANG vocoderというオープンソースとして、2017年1月に公開された。また、その研究から派生した新しい複数のアルゴリズムと、それを応用した音声の対話的可視化および可聴化機能を有する音声コミュニケーション研究支援環境も、基盤となるサブシステムを実装し、試験するに至っている。このシステムは、SparkNGとして、公開され、内外の会議やワークショップでの発表とデモでの体験の提供により、大きな関心を呼んでいる。特に、SparkNGの重要な構成要素である音声生成シミュレータの拡張のために導入した藤崎らによる古典的な声帯音源モデルのアンチエリアシング化は、多くの波及効果をもたらす発見につながった。また、分担者の開発するWORLDも、STRAIGHTおよび関連技術の知財から完全に独立した原理に基づく音声合成技術のもう一つの有力なオープンソースのシステムとして、公開されている。WORLDそのものは対話的研究支援環境を追求してはいないが、オープンソースとして公開されたことにより、実際の商用システムにも利用されるに至っている。これらの成果は、システムの構築に活かされるとともに、内外の学会・研究会で発表された。また、前述の波及効果から生み出された成果2件が、来年度の国際会議への投稿にいたっている。本課題の提案時には、分担者の森勢によるWORLDのみが、STRAIGHTおよび関連技術の知財から完全に独立した原理に基づく音声合成技術として存在していた。ここに、代表者が英国Googleにおいて得た発想に基づくYANG vocoderが加わったことは、当初の想定を大きく超える出来事である。YANGvocoderは、音声の基本周波数分析の高度化の要請に基づいて開発された分析方法を中心としているが、その際に背景となる瞬時周波数の導出を見直すことにより、さらに新しい方法の発明に至った。これらの方法は、それぞれが高い精度を有するだけではなく、両者を組み合わせることにより、更に高精度の分析を可能とする特徴を有する。さらに、高速な計算方法を開発したことにより、対話的研究支援環境との親和性の高い実装が可能になった。また、これも計画の開始時には想定していなかったことであるが、開発環境として用いているMATLABに実時間の音声処理を可能にする拡張が行われた。これらにより、研究支援環境の基盤の整備が大きく進んだ。さらに、対話的音声研究・教育用支援環境であるSparkNGの音声生成シミュレータに、声帯音源としてFujisaki-Ljungqvistモデルを加える際のアンチエリアシング処理用に発明した余弦級数が、前述のYANGvocoderとは別の新たな分析法につながるなど、予想しなかった発展があった。このように多数の予想を超える発明/発見により、総合的には、当初の計画以上に進展していると判断する。[研究目的]代表者ならびに分担者の有する音声分析変換合成技術を基盤として、音声コミュニケーションを研究するための基盤となる対話的可視化機能を有する研究支援環境を構築することを目的とする。[研究成果]音声研究のデファクトスタンダードとなっているものの特許などのしばりのあった音声分析変換合成技術STRAIGHTを置換えることができる新たな技術であるYANGvocoderとWORLDをオープンソースとして公開し、利用を支援するための可視化を含む対話的環境を構築してきた。その一つは、音声生成知覚研究支援環境SparkNGという形で、平成29年度にオープンソースのプラットフォームであるGitHubで公開するに至った。また、それらの支援環境の利用を促進するための資料の整備を進め、内外の学会/研究会において成果の普及を図ってきた。その結果、声楽の教育、言語聴覚士の教育、音楽療法や幸福を追求するオレンジテクノロジーへの応用など、当初の計画を超える範囲に展開がはかられつつある。また、WORLDは、企業などでの開発が容易なC言語でのライブラリを提供していることもあり、急速に普及が進みつつある。平成29年度末には、当初想定していなかった、聴覚研究用の全く新たな試験信号を発明した。この発明を背景として基盤となるツールの整備を進めるとともに、複数の研究会で発表して普及に務めた。また、国際的にも重要な成果であることから、旗艦国際会議に投稿するに至っている。このように、本課題は短期間で当初想定した以上の予想外の成果を生み出している。

加えて、音声処理に革命を起こした深層学習に基づくWaveNetの応用基盤を確立した。平成29年度は最終年度であるため、平成28年度に得られた画期的成果を対話的研究支援環境の構成要素として実装し、GitHubなどの媒体を介してオープンソースとして公開することを目指す。併せて、これらの成果の社会還元のため、従来のチャンネルである学会/研究会などに加え、SNSを通じた情報の流通ならびに利用者との交流の枠組みの形成に努める。最初の二つは、和歌山大学に用意した、英文および日本語での情報発信を目的とするポータル機能を有するサイト。後の二つは、成果公開用のソフトウエアのGitHubへのリンク。聴覚メディア処理28年度に当初予想を大きく超える複数の発明が生じたため、それらの発明のシステムとしての実現を重点的に進めた。そのため、新たなシステムを用いた被験者による評価実験を、28年度ではなく新しいシステムが出来上がる29年度に行うこととした。その結果、次年度使用額が生じた。新しい対話的音声研究支援環境を構築し、この次年度使用額を利用して、その新しいシステムの被験者を用いた実験を遂行する。
大都市域の震災シミュレーションに基づく地震リスク低減戦略の策定に関する研究

本研究では,「大都市域の震災シミュレーションに基づく地震リスク低減戦略の策定に関する研究」という課題の下に,「大地震が起きたときに何が起きうるのか」について信頼できる情報を提供しうるシステムを構築し,これを基に地震リスクの低減戦略を策定することを目的とした.以下に本研究で行ったこと及び得られた成果を列挙する。(1)マルチエージェントを使った避難行動推定シミュレーションの高度化を第一の目標とし,複雑な大型地下駅にも適用できるよう避難経路モデル自動構築モデュールの改良を行った.(2)CAEの考え方に倣って,地震時の建物挙動に関する高精度な地震の数値シミュレーションを実施して,家屋の耐震補強の意志決定や防災意識向上を意図した可視化の効果を提示した.(3)都市インフラの震動シミュレーション例として,SPH法を用いた土構造物の崩壊解析を行い,様々なインフラ構造物への応用が可能であることを示した.(4)木造軸組建物の地震による倒壊と,それに伴う人的被害発生のメカニズムを解明するための一連の手法を開発した.(5)住宅性能に関する情報の非対称性が及ぼす影響について分析し,この問題を解決しうる性能照査型契約の役割に関して理論的検討を行った.(6)被災地の復興状況を統計データから把握するために整備すべき復興指標の概念と,その算定に必要な統計データベース構築の必要性について整理するとともに,従来提案されてきたRIが有する問題点を指摘した上で復興チャートを提案した.本研究では,「大都市域の震災シミュレーションに基づく地震リスク低減戦略の策定に関する研究」という課題の下に,「大地震が起きたときに何が起きうるのか」について信頼できる情報を提供しうるシステムを構築し,これを基に地震リスクの低減戦略を策定することを目的とした.以下に本研究で行ったこと及び得られた成果を列挙する。(1)マルチエージェントを使った避難行動推定シミュレーションの高度化を第一の目標とし,複雑な大型地下駅にも適用できるよう避難経路モデル自動構築モデュールの改良を行った.(2)CAEの考え方に倣って,地震時の建物挙動に関する高精度な地震の数値シミュレーションを実施して,家屋の耐震補強の意志決定や防災意識向上を意図した可視化の効果を提示した.(3)都市インフラの震動シミュレーション例として,SPH法を用いた土構造物の崩壊解析を行い,様々なインフラ構造物への応用が可能であることを示した.(4)木造軸組建物の地震による倒壊と,それに伴う人的被害発生のメカニズムを解明するための一連の手法を開発した.(5)住宅性能に関する情報の非対称性が及ぼす影響について分析し,この問題を解決しうる性能照査型契約の役割に関して理論的検討を行った.(6)被災地の復興状況を統計データから把握するために整備すべき復興指標の概念と,その算定に必要な統計データベース構築の必要性について整理するとともに,従来提案されてきたRIが有する問題点を指摘した上で復興チャートを提案した.高度化・複雑化が進んでいる都市の防災能力を高めることは安全な生活の実現のために必要不可欠である.地震時における被害の実態は,地震動の特性はもとより,都市の構成要素でもある地盤や構造物などの地域性にも大きく依存している.したがって,都市の地震時における防災能力を向上させるためには,都市全体の地震時の挙動を正確に,そして効果的に把握しなければならない.そのためには,「災害時に何が起きうるのか」について信頼できる情報を提供し,行政だけではなく,企業体・個人の防災意識を高め,積極的・自発的な防災活動への取り組みを喚起することが必要となる.本研究では,まず「大地震が起きたときに何が起きうるのか」について信頼できる情報を提供しうるシステムを構築し,これを基に地震リスクの低減戦略を策定することを目指す.本年度は,断層破壊過程,地震波生成プログラムを改良し,都市内構造物の応答解析のための基盤入力地震動を設定するとともに,建物崩壊をシミュレートできるDEM(個別要素法)プログラムを開発し,種々の建物モデルに対してシミュレーションを行うとともに,地震時の人的被害を定量的に算定する方策について検討した.また,1995年の兵庫県南部地震や1999年の台湾集集地震による物的被害が経済活動に与えたインパクトに関する情報を時系列的に収集するとともに,社会経済被害の算定までのプロセスについて検討を行った.さらに,本研究で開発しようとする技術が耐震改修・補強や地震保険加入へのインセンティブになるようなシステムとなるために,そしてそれを人に分かりやすい知見として提供するためにはどのような所に力点を置いてシステム開発を行うべきかを明らかにした.地震リスクを低減するためには、まず耐震補強のインセンティブになりうる技術を開発しなければならない。そのために、都市全体の震動シミュレーション技術、木造家屋の震動シミュレーション技術を開発した。GIS/CADデータ等の都市デジタルデータから構築した仮想現実都市と数値シミュレーションを有機的に組み合わせることにより、想定した地震シナリオについて震災の諸過程を予想・想定することができる。具体的には、1)GIS/CADデータから構築された仮想現実都市、2)断層から地表までの地震動の生成過程をシミュレーションする地震動シミュレータ、3)鋼構造・コンクリート構造・土構造・建築構造物などの構造物応答をシミュレーションする解析ツール、4)人の動きなどを踏まえ災害をシミュレーションする災害シミュレータから成なる分かりやすい高度震災情報を提供する統合地震シミュレータを構築した。また、3次元個別要素法と3次元有限要素法を用い、物理的側面から地震時の住宅の破壊挙動シミュレーションを行い、建物倒壊のメカニズムを定量的に評価した。在来軸組構法の木造建築物を対象として、細部の部材や構造までも考慮した解析モデルに対し、その動的かつ非線形な力学挙動を再現することで、社会技術における地震情報の視覚化の役割と有効性を明示した。