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論文

Effective 3D data visualization in deep shaft construction

稲垣 大介*; 津坂 仁和*; 青柳 和平; 名合 牧人*; 井尻 裕二*; 重廣 道子*

Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2015 (WTC 2015)/41st General Assembly, 10 Pages, 2015/05

In the Horonobe Underground Research Laboratory located in Hokkaido, Japan, "3D geological structure/construction data visualization system" has been employed to facilitate observational construction. Using this system, geological data, measurement data, construction data and prediction analysis results are visualized and integrated comprehensively as the construction proceeds. The planned support pattern was, for instance, examined according to the visualized data. Integrating the data of seismic reflection survey and the grouting results into the system, the estimated distribution of faults were revised and the potential area of support instability was determined; this approach has been proven to be effective, completing the shaft construction without any troubles. In addition, the 3D visualization system allows to share clear and common understanding about geological condition and deformation behavior of rock mass among the construction team members. Thus, the system will contribute to more successful implementation of observational construction in understanding rock mass behavior and ensuring optimal structural support and construction safety.

論文

地下構造物建設における地盤・地質情報の三次元化適用事例

加藤 信義*; 津坂 仁和; 名合 牧人*; 山上 順民*; 松原 誠*; 重廣 道子*; 相澤 隆生*; 亀村 勝美*

地質と調査, (139), p.17 - 22, 2014/04

近年、地質調査業務において、地質情報の高度利用の観点から、土木構造物の設計や施工に携わる人への情報伝達ツールとして地盤・地質情報の三次元化が採用されてきている。これを踏まえて、本稿では、北海道電力による純揚水式発電所の地下空洞と原子力機構による幌延深地層研究計画の地下施設の2つの大規模地下施設の設計・施工の事例において、設計の最適化、施工の効率化, 高度化、そして、安全の確保のために利用した三次元地質構造・施工情報可視化システムの概要とともに、それぞれの事例における同システムの有用性を記述した。

論文

Rock spalling and countermeasures in shaft sinking at the Horonobe Underground Research Laboratory

津坂 仁和; 稲垣 大介; 名合 牧人*; 青木 智幸*; 重廣 道子*

Proceedings of 6th International Symposium on In-situ Rock Stress (RS 2013) (CD-ROM), p.339 - 346, 2013/08

原子力機構は、幌延深地層研究計画において3本の立坑を建設している。深度250m以深の立坑掘削においては、立坑の掘削径以上の幅を有する断層が複数出現したため、立坑壁面岩盤の崩落が頻繁に生じるとともに、覆工コンクリートにクラックが顕著に生じた。本紙面では、3本の立坑のうち、換気立坑(仕上がり内径4.5m)の深度250mから350mまでの施工について報告する。同施工では、詳細な岩盤壁面の観察とともに、3次元レーザースキャナを用いた岩盤壁面の3次元形状の計測を実施した。これにより、立坑掘削に伴う岩盤壁面の崩落位置やその規模を定量的に分析することができた。さらに、同計測結果に基づいて、岩盤崩落を適切に抑制しつつ、経済的な施工を実施するために、事前に設計した4つの支保構造から最適なものを選定し、立坑の施工を実施し、その手順を崩落量に着目した支保構造選定フローとして整理した。ここで適用した手法は、後続する西立坑(仕上がり内径6.5m)の施工における支保構造の選定に使用されている。

論文

Relationship between rock mass properties and damage of a concrete lining during shaft sinking in the Horonobe Underground Research Laboratory Project

津坂 仁和; 稲垣 大介; 名合 牧人*; 亀村 勝美*; 松原 誠*; 重廣 道子*

Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2013 (WTC 2013)/39th General Assembly, p.2014 - 2021, 2013/05

原子力機構は、幌延深地層研究計画において3本の立坑を深度500mまで建設する予定である。深度250m以深の立坑掘削においては、立坑の掘削径以上の断層が複数出現したため、立坑壁面岩盤の崩落が頻繁に生じるとともに、覆工コンクリートにクラックが顕著に発生した。本研究では、3本の立坑のうち、東立坑(内径6.5m)の施工を対象として、岩盤特性と立坑掘削に伴う支保部材の力学挙動の関係を詳細に調査した。掘削対象となった岩盤特性を調査するために、立坑掘削前に実施した湧水対策工のために掘削したボーリングコアの観察と立坑掘削時の壁面観察を実施した。また、実際の施工においては、岩盤崩落を抑制するために、複数の異なった支保構造を構築し、三次元レーザースキャナとコンバージェンス計測を実施して、立坑掘削に伴う崩落量や変形量・変形モードを比較した。これらの結果として、岩盤特性,支保構造,壁面崩落量及び覆工コンクリートの損傷の程度の関係に基づいて、覆工コンクリートの損傷を抑えることを目的とした支保構造の選定ための手順を提案した。本手順は、後続する西立坑(内径6.5m)の深度250m以深の施工における支保構造の選定に使用される予定である。

論文

An Observational construction management in the Horonobe Underground Research Laboratory Project

津坂 仁和; 稲垣 大介; 常盤 哲也; 横田 秀晴; 名合 牧人*; 松原 誠*; 重廣 道子*

Proceedings of ITA-AITES World Tunnel Congress 2012 (WTC 2012)/38th General Assembly (CD-ROM), 8 Pages, 2012/05

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町にて幌延深地層研究計画を実施し、堆積岩を対象とした高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる技術の信頼性向上を目指している。同計画では、深度500mの3本の立坑と4つの深度の調査坑道からなる地下研究所を建設中である。掘削対象の岩盤は、一軸圧縮強さが20MPa以下の珪藻質泥岩と珪質泥岩の堆積軟岩であり、その地層境界に厚さ約100mの高透水性の割れ目帯が分布する。このような深度の深い割れ目帯での立坑の掘削では、土木工学的な視点から、さまざまな対策が必要となる。特に、岩盤強度が低いうえに、立坑の掘削径以上の不連続面(断層)と遭遇する場合には、立坑掘削に伴って壁面の崩落現象が生じることが予測された。そのため、壁面の崩落に伴う作業の安全性や工程の遅延を可能な限り抑制するために、情報化施工を実施してきた。本論文では、3本のうち最も先行する換気立坑を対象として、立坑掘削前に実施した立坑周辺の断層分布の予測と実際の断層分布の比較を述べるとともに、実際の断層と遭遇した際の立坑の支保構造の損傷とその対応策について述べた。これらは、現在割れ目帯を後続する東立坑の施工に反映されている。

論文

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:50 パーセンタイル:21.34(Biochemistry & Molecular Biology)

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

論文

Contribution of computational biology and structural genomics to understand genome and transcriptome

郷 通子*; 由良 敬; 塩生 真史*

Frontiers of Computational Science, p.75 - 80, 2007/00

ゲノムプロジェクトと構造ゲノムプロジェクトが急速に進むことにより、生命に関する理解が大幅に変化してきている。現在は生命システムを総合的に理解することができるようになってきた。本論文では計算科学とゲノムプロジェクトの成果との組合せによって得られる、新しい分子生物観を概観する。

論文

Alternative splicing in human transcriptome; Functional and structural influence on proteins

由良 敬; 塩生 真史*; 萩野 圭*; 土方 敦司*; 平島 芳則*; 中原 拓*; 江口 達哉*; 篠田 和紀*; 山口 昌太*; 高橋 健一*; et al.

Gene, 380(2), p.63 - 71, 2006/10

 被引用回数:46 パーセンタイル:26.86(Genetics & Heredity)

選択的スプライシングとは、一つの遺伝子から複数個のタンパク質を生み出す分子機構のことである。この論文でわれわれは、ヒトの完全長cDNAのデータを用いて、選択的スプライシングによってタンパク質の機能と構造にどのような多様性が生み出されているのかを解析した。まず、選択的にスプライスされる部分の長さは、ほとんどの場合タンパク質のドメインよりも短いことを見いだした。短い配列の挿入欠失及び置換によって変化がもたらされるタンパク質には、情報伝達や転写翻訳関連のタンパク質が多いことがわかった。アミノ酸配列に変化がもたらされる部分は、機能部位であることが目立つ。興味深いことに67%の場合では、選択的スプライシングがタンパク質のコア領域に変化をもたらしていることがわかった。このことは選択的スプライシングによって、タンパク質の立体構造に大きな変化がもたらされる可能性が示唆される。選択的スプライシングは、タンパク質の立体構造変化を通してタンパク質ネットワークを調整する機構と考えられる。

論文

Coverage of whole proteome by structural genomics observed through protein homology modeling database

由良 敬; 山口 昌太*; 郷 通子*

Journal of Structural and Functional Genomics, 7(2), p.65 - 76, 2006/06

ゲノム塩基配列から推定される全ORFがコードするタンパク質の立体構造をホモロジーモデリング法により可能な限り推定しデータベース(FAMSBASE)を構築してきた。現在FAMSBASEには368724ORF由来のタンパク質の立体構造が格納されている。FAMSBASEに格納されているタンパク質立体構造の年次変化を調べることで、全生物の全タンパク質の立体構造がいつ判明するかが推定できる。その結果原核生物の全タンパク質立体構造は15年後に、真核生物の全タンパク質立体構造は25年後にホモロジーモデリングが可能になることがわかった。

論文

Large-scale identification and characterization of alternative splicing variants of human gene transcripts using 56 419 completely sequenced and manually annotated full-length cDNAs

武田 淳一*; 鈴木 豊*; 中尾 光輝*; Barrero, R. A.*; 小柳 香奈子*; Jin, L.*; 本野 千恵*; 秦 裕子*; 磯貝 隆夫*; 永井 啓一*; et al.

Nucleic Acids Research, 34(14), p.3917 - 3928, 2006/00

 被引用回数:33 パーセンタイル:40.47(Biochemistry & Molecular Biology)

56 419本のヒト完全長cDNAにもとづく選択的スプライシング解析の結果をここに報告する。6877遺伝子から少なくとも、18 297個の選択的スプライシングの産物があらわれることがわかった。このうちタンパク質のアミノ酸配列まで影響が及ぶ場合は6005個存在する。6005個のうち3015個の場合はタンパク質アミノ酸配列モチーフに変化が見られ、2982個の場合は細胞内局在部位決定モチーフに、1348個の場合は膜貫通部位決定モチーフに影響が及ぶ。今まで知られていない選択的スプライシングのパターンとして、2つの遺伝子が1つになってしまう例などがあった。これらのデータは選択的スプライシング解析の基礎となっていくであろう。

論文

Enlarged FAMSBAS; Protein 3D structure models of genome sequences for 41 species

山口 晶大*; 岩舘 満雄*; 鈴木 栄一郎*; 由良 敬; 川北 重恒*; 梅山 秀明*; 郷 通子*

Nucleic Acids Research, 31(1), p.463 - 468, 2003/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:71.54(Biochemistry & Molecular Biology)

拡大FAMSBASEは全ゲノムが判明している41生物種がもつすべてのタンパク質のホモロジーモデリング結果を格納したリレーショナルデータベースである。モデルはFAMSによって構築した。拡大FAMSBASEには各種の検索方法が備わっている; タンパク質名,キーワード,タンパク質と相互作用する低分子名,アミノ酸配列の一致度など。これらのモデルはタンパク質と他の分子との相互作用を研究するよい出発点となる。ドラッグデザインのもととしても利用可能である。現在本データベースには18万以上のタンパク質立体構造が格納されている。本データベースはhttp://famsbase.bio.nagoya-u.ac.jp/famsbase/から利用可能である。

論文

モジュールにもとづくゲノム機能予測; 3Dキーノート

由良 敬; 郷 通子*

蛋白質 核酸 酵素, 47(8), p.1090 - 1096, 2002/06

全ゲノム配列が判明している生物種は70種を越えている。生物の全ゲノム配列がわかったことへの感激は急速に減り、もう普通のことになってしまった。ゲノム配列を決定する技術はここ数年ほどで格段に進んだが、ゲノムの中の情報を抽出する方法はどの程度進歩したのであろうか。4種類の塩基の羅列から生命活動における意味を抽出することができるようになって、われわれは初めてゲノムを「解読」したことになる。この重要な問題へのひとつのアプローチを紹介する。

口頭

Systematic detection of protein regions affected by alternative splicing

塩生 真史*; 由良 敬; 土方 敦史*; 中原 拓*; 篠田 和紀*; 山口 昌太*; 高橋 健一*; 郷 通子*

no journal, , 

選択的スプライシングは、一つの遺伝子から複数個のタンパク質を生み出す機構である。ヒトの30%から70%の遺伝子が選択的スプライシングを受けていると考えられている。本発表では、この遺伝子産物の変化が蛋白質にどのような影響を与えているのかを、系統的に調べ上げた結果を発表する。

口頭

真核生物遺伝子産物の多様性を生み出している選択的スプライシングのタンパク質立体構造への影響

由良 敬; 郷 通子*

no journal, , 

ヒトゲノム塩基配列の読み取り完了により、ゲノムにコードされている遺伝子の数が予想よりもかなり少ないことが明らかになった。遺伝子数の予想と実際のギャップをきっかけとして、トランスクリプトームデータに関心が集まり、ヒトでは、1つの遺伝子から少なくとも2.7種類のmRNAが選択的スプライシングによって産出されていることがわかってきた。選択的スプライシングによって部分的に異なるmRNAが産出されれば、ひとつの遺伝子から部分的に構造が異なるタンパク質が翻訳され、プロテオームの多様性を生み出すことが期待される。そこでわれわれは選択的スプライシング産物がタンパク質の立体構造と機能にどのような差異を生み出しているかを、トランスクリプトームデータと構造プロテオームデータの比較から推定した。その結果、選択的スプライシングがタンパク質単体の構造及び機能を多様化している割合は、30%程度と推定できた。70%はタンパク質単体の構造を破壊している可能性が高いことがわかってきた。この結果は、選択的スプライシングによる遺伝子の機能多様化に関して、従来の考え方を大きく変更する必要に迫られることを意味する。

口頭

高精度傾斜計による立坑掘削に伴う岩盤挙動のモニタリング

名合 牧人*; 井尻 裕二*; 木ノ村 幸士*; 里 優*; 重廣 道子*; 國丸 貴紀

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、地下深部に数キロメートル四方にわたって処分用の坑道を掘削し、数十年間かけて建設・操業を行うため、広域を対象とした岩盤挙動の長期モニタリングは重要な課題の1つである。しかし、大深度のボーリング孔を用いたモニタリング手法では、広大な領域内に数多くの大深度ボーリング孔が必要となりコストが多大となる。そこで、地表付近で測定が可能な高精度傾斜計を用いた岩盤挙動のモニタリング手法を開発することを目指して、高精度傾斜計の適用試験の計測結果、及び弾性解析との比較結果について報告する。

口頭

高精度傾斜計による岩盤挙動のモニタリング手法の開発

井尻 裕二*; 名合 牧人*; 木ノ村 幸士*; 杉原 豊*; 重廣 道子*; 里 優*; 國丸 貴紀

no journal, , 

本研究は、深地層研究所建設に伴う岩盤挙動をモニタリングする技術を開発することを目的として、地表面近傍に設置した高精度傾斜計の計測結果及びシミュレーション解析結果について報告するものである。高精度傾斜計は、建設に伴う掘削やコンクリート打設の影響を捉えているだけでなく、地震,気圧・潮汐変動や地上での重機の移動の影響まで捉えており、非常に感度よく岩盤の挙動を捉えていることがわかった。また、弾性解析により、建設に伴う岩盤変形挙動の計測結果から地盤の剛性を同定する手法が有効であることを示した。さらに、水-応力連成解析より高透水ゾーンでは傾斜変位の速度が大きく変位モードも変化することから、傾斜計の湧水現象のモニタリングへの適用性を示した。

口頭

植物オルガネラmRNAにおけるエディティング部位とタンパク質立体構造の関係

由良 敬; 郷 通子*

no journal, , 

植物のオルガネラでは、DNAからmRNAへの転写後に、mRNAの塩基が酵素によって変換される場合がある。RNAエディティングとよばれるこの現象では、大部分のRNAエディティングは、mRNA上に一見ランダムに存在し、タンパク質の機能部位とは関係がないアミノ酸残基を編集する。このことからRNAエディティングは、一部の例外を除いて、タンパク質の機能には影響がないと考えられている。そこでわれわれは、今までに報告されているRNAエディティング部位を集め、mRNAとタンパク質のどのような部位が編集されるかを調べた。データを収集した結果、植物のオルガネラでは、365遺伝子中に1923部位のRNAエディティングを見いだすことができた。タンパク質の立体構造がわかっている場合(755部位)において、RNAエディティングによって変化するアミノ酸残基は、タンパク質立体構造形成に重要なヘリックスやコア構造を構成アミノ酸残基である場合が非常に多いことが判明した。タンパク質は立体構造を形成して初めて機能することより、このことはRNAエディティングが立体構造を通してタンパク質の機能に間接的に影響を及ぼしていることを意味する。

口頭

真核生物の遺伝子構造とタンパク質立体構造・機能の関係

由良 敬; 塩生 真史*; 郷 通子*

no journal, , 

選択的スプライシングによって、アミノ酸配列が部分的に異なるタンパク質が一つの遺伝子から発現し、生命現象のさまざまな調節にかかわっていることがわかってきている。遺伝子にイントロンが存在し、どのイントロンとエクソンの境界をスプライシングするかを選択することで、選択的スプライシングは実現している。では、選択的スプライシングによってもたらされるアミノ酸配列の変化を、タンパク質はどのようにして構造と機能に反映させ、生命現象の多様性をもたらしているだろうか。タンパク質の立体構造は、アミノ酸配列上連続で平均13残基からなるコンパクトな部分構造(モジュール)で構成される。多くのタンパク質で、モジュール構造と遺伝子のイントロン・エクソン構造とに、ある種の対応関係が見られている。このことから選択的スプライシングは、タンパク質立体構造におけるモジュールの欠失置換をもたらしていると考えられる。本講演では、モジュール構造と遺伝子構造の対応関係にはじまり、mRNAに見られる選択的スプライシングが、タンパク質のモジュール構造にどのような変化を及ぼすことで、タンパク質機能の多様性がもたらされるのかを議論する。

口頭

放射線グラフト重合法によって機能化した多孔性ポリマーシートを用いる放射性核種迅速分析法

浅井 志保; 間柄 正明; 鈴木 大輔; 篠原 伸夫; 斎藤 恭一*; 須郷 高信*; 高見 実智己*; 白石 久二雄*

no journal, , 

イオン交換基を持つ高分子鎖を付与した多孔性高分子膜の連続孔に試料溶液を透過させると、イオン交換基と溶液中のイオンとが効率よく接触するため、高速透過時も高い回収率を保持できる。本研究では、放射線グラフト重合法を用いてイオン交換基を持つ高分子鎖を多孔性ポリマーシートの細孔表面に付与し、得られたシートをディスク状に裁断してイオン交換カートリッジを作製した。さらに、本カートリッジを尿中U分析へ適用するため、Uの精製に最適な吸着及び溶出条件を決定した。本カートリッジを採用した場合、コンディショニングからU溶出までに要した時間は約20分であり、高濃度の塩(52mg/mL-試料溶液)を含む試料であっても、迅速にUを精製できることがわかった。

口頭

生体試料分析に応用できるアクセス制限型分離材料の開発

芝原 隆二*; 浅井 志保; 萩原 京平*; 高見 実智己*; 白石 久二雄*; 梅野 太輔*; 篠原 伸夫; 須郷 高信*; 斎藤 恭一*

no journal, , 

生体試料中の無機イオンを分析するためには、試料中に共存するタンパク質を排除し、無機イオンを選択的に吸着する必要がある。本研究では、多孔性高分子膜の細孔表面に、放射線グラフト重合法によって高分子鎖を付与し、高分子鎖の上部に水酸基を、下部に陰イオン交換基を配置してタンパク質を排除し、かつ無機イオンを吸着させることを試みた。タンパク質及び無機イオンのモデルとして、アルブミン(分子量66,000)及びリン酸イオン(分子量100)を用い、タンパク質排除能及び無機イオン吸着性能を評価した。リン酸イオンの吸着量は、陰イオン交換基の導入量に伴って増大した。一方、アルブミンは陰イオン交換基及び水酸基の導入量に関係なくほとんど吸着しなかった。したがって、サイズの大きいアルブミンが高分子鎖上部の水酸基によって排除されることを確認できた。

口頭

幌延URLにおける人工バリア性能確認試験CIM(3次元モデル、ICTの導入・活用)による計画・施工・計測データ管理の適用事例

白瀬 光泰*; 名合 牧人*; 中山 雅; 大野 宏和; 佐ノ木 哲*; 重廣 道子*

no journal, , 

日本原子力研究開発機構は、幌延深地層研究センター地下施設の深度350mに位置する調査坑道において、実物大の模擬人工バリアを対象に人工バリア定置後の過渡期の現象に着目した熱・水・応力・化学連成現象を評価するための検証データの取得を目的とした人工バリア性能確認試験を実施している。本稿では、人工バリア性能確認におけるICT、3次元モデルの導入・活用などのCIM(Construction Information Modeling)による計画・施工及び計測データ管理に関する適用事例について報告する。

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