hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極紫外領域における高励起分子イオンの生成・崩壊過程の研究

光吸収に際しておよそ25eV以上のエネルギーが賦与されることにより生じる高エネルギー超励起状態である分子多電子励起状態は、類似した多電子的イオン状態である電離サテライト状態とともに、電子相関を伴う高励起状態の化学の新側面として重要である。本研究では、シンクロトロン放射光を用い、かつ最終崩壊後の断片イオンと中性断片からの発光との同時計測を行うことにより、このような分子高エネルギー励起状態の生成・崩壊過程についてのプロセス的に識別した観測手法を開拓することを目的として研究を行った。本研究は上記の目的に基づき2年度にわたり実験装置の開発と整備につとめ、現有の発光観測系と、同時計測の相手となる断片イオン種についての飛行時間型質量分析器を製作し既存の真空装置内に組み込み、計画装置をたち上げ、さらに質量分析の高分解能化のため電磁型ノズルを購入した。以上の装置を用い、装置系の最終的な整備を行いつつ、水素、窒素等の2原子分子について、研究を行った。窒素分子では解離前駆体である高励起イオンが、これまでほとんど知見が得られていない内側価電子放出に対応することが示され、その真空紫外発光と断片イオンとの同時計数信号の詳細な励起関数を測定するとともに、放射光の偏光軸に対する異方性を調べることに成功し、異なる対称性を持つ状態が生成することを明らかにした。これらは一電子的な高励起イオンと多電子的な解離状態との強い相互作用を示す結果である。これらの結果に対してより詳細な解離的イオン化励起過程を明らかにすべく、発光の分光観測実験を行い、同時計測信号には中性解離断片からの発光だけでなくイオン断片からの発光が多数存在することを確認し、解離前駆体イオンと解離過程の相関を明らかにした。また水素分子では1光子励起によって生成する1電子イオン化1電子励起イオン状態の解離が観測され、その詳細を2次元同時計測スペクトルの取得により明らかにし、その解離断片イオンの運動エネルギー分析を行って解離過程の詳細を明らかにできた。以上の通り本研究は計画調書記載の計画をほぼ遅滞なく遂行することができた。本研究では、シンクロトロン放射光を用い、かつ最終崩壊後の断片イオンと中性断片からの発光との同時計測を行うことにより、このような分子高エネルギー励起状態の生成・崩壊過程についてのプロセス的に識別した観測手法を開拓することを目的とする。平成7年度は上記の目的に基づき実験装置の整備につとめ、発光観測系については現有のものをそのまま用い、同時計測の相手となる断片イオン種についてはこれを質量分析によって選別するための簡易型の飛行時間型質量分析器を製作し発光観測用の真空装置内に組み込み、計測装置をたち上げた。また交付申請書記載の通りの質量分析の高分解能化のため電磁型ノズルを購入した。以上の装置の整備と並行してすでに予備的な実験を窒素分子について開始しており、当初の研究計画・方法に基づく新しい分光研究が十分実現可能な課題でありすでに部分的には達成されていることを証明する新しい実験データの取得に成功している。すなわち窒素分子では解離前駆体である高励起イオンが、これまでほとんど知見が得られていない。

内側価電子放出に対応することが示され、その真空紫外発光と断片イオンとの同時計数信号の詳細な励起関数を測定するとともに、放射光の偏光軸に対する異方性を調べることを新たなテーマに組み込んで成功し、異なる対称性を持つ状態が生成することを明らかにした。これらは一電子的な高励起イオンと多電子的な解離状態との強い相互作用を示す結果である。以上のように本年度の研究計画はほぼ予定通り遅滞なく行われた。光吸収に際しておよそ25eV以上のエネルギーが賦与されることにより生じる高エネルギー超励起状態である分子多電子励起状態は、類似した多電子的イオン状態である電離サテライト状態とともに、電子相関を伴う高励起状態の化学の新側面として重要である。本研究では、シンクロトロン放射光を用い、かつ最終崩壊後の断片イオンと中性断片からの発光との同時計測を行うことにより、このような分子高エネルギー励起状態の生成・崩壊過程についてのプロセス的に識別した観測手法を開拓することを目的として研究を行った。平成8年度は平成7年度に改造・製作によって整備した飛行時間型質量分析器を用い、かつ本年度予算のほとんどを装置の整備と改良とに充当することにより装置系の最終的な整備を行いながら、水素、窒素等の2原子分子について、既に平成7年度に開始している予備的な研究結果を踏まえ、研究を行った。窒素分子では解離前駆体である高励起イオンが、これまでほとんど知見が得られていない内側価電子放出に対応することが示され、その真空紫外発光と断片イオンとの同時計数信号の詳細な励起関数を測定するとともに、放射光の偏光軸に対する異方性を調べることを新たなテーマに組み込んで成功し、異なる対称性を持つ状態が生成することを明らかにした。これらの結果に対してより詳細な解離的イオン化励起過程を明らかにすべく、発光の分光観測実験を行い、同時計測信号には中性解離断片からの発光だけでなくイオン断片からの発光が多数存在することを確認し、解離前駆体イオンと解離過程の相関を明らかにした。また水素分子では1光子励起によって生成する1電子イオン化1電子励起イオン状態の解離が観測され、その詳細を明らかにすべく2次元同時計測スペクトルの取得に成功し、あわせてその解離断片イオンの運動エネルギー分析を行って解離過程の詳細を明らかにできた。以上の通り本年度の計画をほぼ遅滞なく遂行することができた。
樹木生長,担子菌生育,植物組織培養,酵素反応などにおける磁場の影響

本年度の実験実施目的(1)樹木生長、酢酸菌生育、結晶化などにおよぼす磁場の影響について確定的な現象を押さえること。実験と結果および考察(1)酢酸菌を磁場下で培養し、生長量、生成したセルロースの配向性におよぼす磁場の影響をしらべた。昨年度実施した実験の再試験である。昨年度と同様に、対照と比べて、大きな違いは見い出されなかった。際立った現象を押さえることができなかった。この実験を行う対象として酢酸菌が適当でなかったかもしれない。したがって、他の多くの微生物についても検討する必要がある。培養の仕方、磁場の方向(あて方)や強度を考慮することも必要であると考える。(2)アカマツの枝に磁石をまきつけて、生長させた。4月11月。期間終了後、組織観察を行った。しかし、この実験においても、対照と比べて、大きな違いは見い出されなかった。磁場の影響があるようでもあった。したがって、再試験の必要がある。また、樹木の種類をも検討する必要がある。生育のさせ方、磁場の方向(あて方)や強度を考慮することも必要であると考える。(3)物質の結晶化を磁場下で行った。物質として硝酸銀、ショ糖、硫酸鉄を供した。硝酸銀を用いた実験で、磁場下で生成した結晶は対照の結晶とあきらかに外形において異なっていた。しかし、それを定量的には表現できなかった。多くの物質について検討する必要がある。また定量的に表現する方法を考える必要がある。研究の目的(1)樹木生長、担子菌生育、植物組織培養、酵素反応などにおよぼす磁場の影響について確定的な現象を押さえること。(2)影響をあたえる最小の磁場の強さを見つけること。(3)影響の検出法を確立すること。本年度の実験実施目的(1)樹木生長、担子菌生育、植物組織培養、酵素反応などにおよぼす磁場の影響について確定的な現象を押さえること。実験酢酸菌を磁場下で培養し、磁場の影響をしらべた。結果と考察対照と比べて、大きな違いは見い出されなかった。磁場の方向(あて方)や強度を考慮することが必要であると考える。強度は公称3400ガウスであつた。4月11月。
霊長類固有背筋群の機能形態学的研究

固有背筋は複雑な形態を示すため、従来その形態と機能的意義との関連が充分には分析されてこなかった。しかしながら、直立二足性に向かうヒトの進化過程で体幹部の姿勢・運動様式の大幅な変更が起こっている以上、その機能転換に伴う形態変化が生じているはずで、ヒトを含む分類群である霊長類についてその機能形態学的分析が待たれていた。この問題について、肉眼解剖学、組織学、運動学の諸側面からの検討を加えることを計画した。肉眼解剖学的研究の材料として、地上での移動行動を生態行動の主要なレパートリーとする2種の霊長類、パタスモンキーとマントヒヒを選び、その固有背筋を肉眼解剖学的に分析し、結果を既報の他種霊長類と比較したが、脊柱起立筋の筋構築は地上性の2種で互いに類似していた。組織学的研究として筋紡錘数の定量を試みた。筋紡錘数の多い筋は関節角度の制御情報を豊富に有することから、関節角度受容器としての機能を担う可能性が指摘されている。このことを指標にして霊長類の種特異的運動様式と形態の連関を検討することで、筋電図的には検索しがたい深部筋における運動適応の問題にアプローチできると考えた。そこで霊長類5種を材料とし、頭頸部固有背筋の筋線強数と筋紡錘数を定量した。結果は、種の生活環境の差異を反映するような種差を示した。運動の面については、ニホンザルの各種姿勢・移動行動時の腰部背柱起立筋の筋活動を検討した。ニホンザルの脊柱起立筋は、坐位、水平四足歩行などでは明瞭な活動性を示さなかった。二足立位姿勢の維持や、二足歩行においては両側性の持続的活動が顕著であった。この活動では歩行に関連した周期的特徴は明瞭には認められず、両側の周期的活動が胸腰結合部の伸展に作用して、体幹の起立を実現するものと考えた。固有背筋は複雑な形態を示すため従来その形態と機能的意義との関連が充分には分析されていなかった。しかしながら、直立二足性に向かう進化過程で体幹部の姿勢・運動様式の大幅な変更が起こっている以上、その機能転換に伴う形態変化が生じているはずで、ヒトを含む分類群である霊長類についてその機能形態学的分析が待たれていた。固有背筋の肉眼解剖学的構造に対する運動様式の反映を検討するために、本年度は特に地上性の移動様式との相関を知るためにパタスモンキーとマントヒヒの記載に重点を置いた。また樹上性霊長類としてテナガザルについても同様の肉眼解剖学的記載を試みた。従来までに蓄積してきた所見とも照合すると、樹上性霊長類では最長筋が弱いことがわかった。このことは、生活場所の差異が固有背筋形態に反映することを示す。また、同じ地上性の移動様式を特徴とするパタスモンキーとマントヒヒを比較すると、筋配置の点からは類似しており、特に胸腰移行部における最長筋の発達など共通点が多いが、両者の間でもより高度に地上性の運動様式に適用したパタスモンキーでは、骨構造の改変による筋の効率化がはかられていることも明らかになった。次に、固有背筋群を構成する個々の筋の機能的役割を知るための一助として筋の組織標本から筋紡錘数を定量することを試みた。

本年度は、チンパンジー、クモザル、ニホンザル、マーモセット、スローロリスの後頭下筋群を含む頚部固有背筋の筋紡錘数を定量した。分析の結果、筋紡錘数はマーモセットで多く、スローロリスで最小であった。このことは固有背筋による頭部運動の特徴と関連づけることができ、種特異的な傾向が認められた。運動学的検討については、既存の三次元運動解析システムによる体幹運動分析の方法の確立と実験動物の調教を行った。昨年度に引き続き、霊長類固有背筋の肉眼解剖学的検討を進めた。本年は、パキスタンモンキーの横突棘筋群に解析を進めるとともに、原猿類のワオキツネザルの脊柱起立筋の分析を行った。パタスモンキーの横突棘筋群の中には、第10、11、12胸椎及び第1腰椎に起始する長い上行腱に起こる短い筋束からなる要素を含んでいた。こうした構造は既報のニホンザルなどにも認められたが、ニホンザルと異なる点として、この腱が脊柱起立筋をおおう腱膜に連続していたことが指摘できる。一方、ワオキツネザルの脊柱起立筋を解析したところ、脊柱起立筋の腰部の構成などパタスモンキーやヒヒと類似していた。特に、横突棘筋の筋束に起始を与える長い上行腱が表層の腱膜と連続することなど、パタスモンキーとの共通点が多かった。同じ原猿類で既報のオオガラゴやスローロリスではこのような特徴は見られなかったので、このことは、ワオキツネザルが平地での四足歩行を移動行動のレパトリ-として有することに関連する可能性がある。また本年度は、特に機能的側面に分析の主眼を置き、ニホンザルについて各種姿勢行動時、移動行動時の脊柱起立筋の筋活動の記録を目指した。記録した行動は、通常の坐位、二足静止立位、垂直にたてたポールへのしがみつき姿勢維持、四足歩行、二足歩行、台上への飛び上がりである。これらの行動時の腰部脊柱起立筋の筋活動を左右両側から記録し、ビデオ記録した行動との対応関係を検討した。その結果、ニホンザルの脊柱起立筋は坐位、水平四足歩行などでは明瞭な活動性を示さなかった。しかし二足立位姿勢の維持や二足歩行などでは両側性の持続的な活動を認めることができた。二足歩行時の活動については、歩行に関連した周期的な特徴は恒常的には認められず、両側の同期的活動が胸腰結合部の伸展に作用して、体幹の起立を実現しているものと考えられた。
西アフリカ内陸イスラム都市の比較研究

1本研究プロジェクトでは、西アフリカ内陸地域に成立したイスラム都市の実態を明らかにすることを目的に研究を進めてきた。サハラの南の熱帯アフリカ地域は、かつて暗黒大陸と呼ばれた地域であり、「都市」やイスラムのような高度の文明とは無縁の世界と見られがちであった。しかしこの黒アフリカにも、イスラムを媒介として、かなり古く、西ヨ-ロッパよりも古くから、都市文明と呼ぶべきものが成立してきたことを、本プロジェクトを通じてかなりあきらかにできたと思う。2さらに、こうしたイスラム都市を幾つかの類型に分ける作業を通じて、現在のアフリカ社会が、アフリカの伝統社会とイスラムとの出会い、西洋キリスト教世界との出会い、という極めて動的な外部世界との接触を通じて形成されてきたものであることも明らかにできた。このプロセスはインド・中国文明との接触の後、西洋キリスト教世界との出会いを経て、今日に至っている日本社会の形成プロセスとかなり共通するところがあり、アフリカ社会が抱える問題と日本社会が抱える問題には、同じ地平で考え得る問題があることを示し得たことも、大きな成果である。3外国の研究者とも活発な交流を行い、とくに、サハラ南端の伝説的なイスラム都市トンブクトウ在住の学者Sidi Amar氏を、中近東文化センタ-主催の国際会議に招聘できたことは、わが国とこの地域の将来の学術文化交流の点でもその意義は大きかった。4なお研究成果の公表は、論文、図書を通じて順次行われるはずであるが、本部主催の公開講演,国際会議、サマ-・スク-ルなどを通じて口頭でも活発に行われた。
造血幹細胞移植により腫瘍部の免疫寛容を根本的に打破する免疫療法の開発

多くの固形がんは免疫療法に対して抵抗性を示す。これは、腫瘍が免疫抑制環境を構築しているからである。我々は。造血幹細胞を遺伝子工学的に改変することにより、腫瘍部の免疫抑制環境を打破し、強力な腫瘍免疫を誘導する新規免疫治療法の開発を行った。免疫抑制環境の主因である制御性T細胞は自己免疫反応を抑える役目を有するので全身性に減らすことは望ましくない。そこで、低酸素状態などの腫瘍に特徴的な環境下でのみ、制御性T細胞特異的に遺伝子を発現することのできる新たな遺伝子発現システムを構築し、腫瘍部のみで制御性T細胞を特異的に除去し腫瘍免疫を誘導する治療法開発の基盤を確立した。本研究では、造血幹細胞を遺伝子工学的に改変することにより、腫瘍部の免疫抑制性環境を根本的に解除し、強力な腫瘍免疫を誘導する新規免疫治療戦略の開発を行う。具体的には、次の3つのステップで研究を進めている。1)造血幹細胞移植後の腫瘍部での制御性T細胞(Treg)の動態を理解する。2)腫瘍に限局してTreg特異的に自殺遺伝子を発現する新規プロモーターを開発する。3)このコンストラクトを造血幹細胞に導入し、造血幹細胞から分化するTregを腫瘍局所で排除することにより、造血幹細胞移植による腫瘍免疫を持続的に強化する。平成24年度は、第2ステップとして、低酸素状態などの腫瘍に特異的な環境下で、Tregにおいて作動する新規遺伝子発現系を開発した。Foxp3はTregに特異的に発現している転写因子であり、Foxp3遺伝子のプロモーターとエンハンサーを用いることにより、Treg特異的に遺伝子を発現することが可能である。さらに、低酸素状態は、生体では腫瘍や動脈硬化などの病的な部位でしか起こらないことを利用し、低酸素下で遺伝子発現を誘導するHypoxia responsive elementと、正常酸素下で遺伝子発現を抑制するHypoxia-regulated silencer elementを組み合わせたhypoxia誘導配列を作成し、それをFoxp3プロモーター上流に配置した低酸素誘導型のTreg特異的プロモーターを構築した。この新規プロモーターの性能を評価するために、プロモーターの下流にルシフェラーゼ遺伝子を結合したコンストラクトを作成し、Foxp3陽性リンパ球及びFoxp3陰性細胞にレトロウイルスベクターを用いて導入した。正常酸素状態および低酸素状態で培養し、本コンストラクトが低酸素下で制御性T細胞特異的に外来遺伝子を発現することを明らかとした。我々は、自家造血幹細胞移植による新鮮な免疫系の再構築により、抗腫瘍効果を発揮できることを明らかとしてきた。しかし、腫瘍の免疫抑制環境により、抗腫瘍効果はやがて減弱する。そこで、本研究では、造血幹細胞を遺伝子工学的に改変することにより、腫瘍部のみで免疫抑制性環境を根本的に打破し、強力な腫瘍免疫を誘導する新規免疫治療戦略の開発を、次の3ステップで行った。まず、1H23年度は、造血幹細胞移植後の腫瘍部における制御性T細胞(Treg)の動態を解析した。造血幹細胞移植後に、腫瘍内で特徴的にTregが減少することにより腫瘍抑制環境を解除できること、再びTregが集簇して免疫抑制環境を形成することを明らかとした。2H24年度は低酸素状態などの腫瘍に特徴的な環境下で、Treg特異的に遺伝子を発現することのできる低酸素誘導Treg特異的遺伝子発現システムを開発した。具体的には、Treg特異的な転写因子であるFoxp3プロモーターの上流に低酸素応答配列(Hypoxia responsive element)を配置し、さらに正常酸素下で遺伝子発現を抑制する配列(Hypoxia-regulated silencer element)を組み込んだ新たなプロモーターを構築した。3H25年度には、本プロモーターをFoxp3発現陽性EL4細胞に導入すると、正常酸素状態では外来遺伝子を発現しないが、低酸素状態になるとFoxp3依存的に遺伝子の発現を誘導することを確認した。CT26などのFoxp3非発現細胞においては、遺伝子の発現は認められなかった。ついで、本プロモーターをレトロウイルスベクターにより造血幹細胞に遺伝子導入し、マウスに移入することにより、生体内で導入細胞から制御性T細胞が分化することを確かめた。本研究により、腫瘍部のみでTreg特異的を除去し腫瘍免疫を誘導する新たな治療法の基盤を確立した。我々は。我々は、自家造血幹細胞移植による新鮮な免疫系の再構築と、免疫治療による腫瘍特異的免疫反応の腑活を合理的に組み合わせることで、抗腫瘍効果を発揮できることを明らかとしてきた。

そこで、本研究では、造血幹細胞を遺伝子工学的に改変することにより、腫瘍部のみで免疫抑制性環境を根本的に打破し、強力な腫瘍免疫を誘導する新規免疫治療戦略の開発を行う。具体的には以下の3ステップで研究を進める。1)造血幹細胞移植後の腫瘍部での制御性T細胞(Treg)の動態を理解する。2)腫瘍に限局してTreg特異的に自殺遺伝子を発現する新規プロモーターを開発する。3)このコンストラクトを造血幹細胞に導入し、造血幹細胞から分化するTregを腫瘍局所で排除することにより、造血幹細胞移植による腫瘍免疫を持続的に強化する。平成23年度は、造血幹細胞移植後の腫瘍免疫と、免疫抑制環境の主因であるTregの関連を、マウス骨髄移植モデルを用いて検討した。研究成果は以下の通り:(1)造血幹細胞移植後、脾臓ではCD4+細胞中のTregの割合が上昇するのに対し、腫瘍ではTregが明らかに減少しており、造血幹細胞移植が腫瘍の免疫抑制環境を打破できることを明らかとした。(2)造血幹細胞移植後に回復するTregの由来は、移植片に存在するTregが増殖する場合と、造血幹細胞から分化する場合がある。両者の免疫抑制環境構築に果たす役割の違いを明らかとするために、GFP遺伝子改変マウスの骨髄細胞やT細胞を用いて移植を行い、Tregを解析した。脾臓では、40-60%が造血幹細胞から分化したTregであったのに対し、腫瘍では70%が移植片に存在するTregが増殖したものであった。(3)そこで、移植片からTregを除去すると、腫瘍免疫は有意に活性化し抗腫瘍効果は増強されることを明らかとした。本研究では、腫瘍部のみで免疫抑制性環境を根本的に解除し、強力な腫瘍免疫を誘導する新規免疫治療戦略の開発を行うことを目的としている。具体的には、研究実績の概要に示す3つのステップを各年度ごとに行う予定である。本年度は、その第2ステップとして、低酸素状態などの腫瘍に特異的な環境下で制御性T細胞において作動する新規遺伝子発現系を開発する計画である。予定通り、1Foxp3プロモーターとエンハンサーを組み合わせることにより、制御性T細胞特異的な遺伝子発現が可能である、2このFoxp3プロモーター・エンハンサーに、低酸素下で遺伝子発現を誘導するHypoxia responsive elementを組み合わせて、低酸素状態においてTreg特異的な遺伝子発現を可能とする、3さらに、正常酸素下で遺伝子発現を抑制するHypoxia-regulated silencer elementを組み合みあわせて、正常酸素分圧下ではTregでの外来遺伝子発現が抑制される、といった特徴を有する新規プロモーターを開発することに成功し、今年度の研究目標を達成した。このように、研究開始から2年間、研究は計画通りに順調に進んでいる。本研究では、腫瘍部のみで免疫抑制性環境を根本的に打破し、強力な腫瘍免疫を誘導する新規免疫治療戦略の開発を行うことを目的としている。本年度は、その第1ステップとして、造血幹細胞移植後の腫瘍部での制御性T細胞(Treg)の動態を理解するために、(1)造血幹細胞移植後の、脾臓と腫瘍部のTregの動態を解析する、
Β中間子稀崩壊、次世代コライダー、ニュートリノ実験における素粒子現象論の研究

素粒子物理学には、素粒子質量の階層性やフレーバー混合、物質の起源など、多くの未解明の問題がある。本研究では、これらの問題を関係する素粒子実験(B中間子ファクトリー、コライダー、およびニュートリノ実験)の結果をもとに解決を目指し、さらに精度の高い実験をすることにより、素粒子の標準模型を超える背後の理論にどのような手がかりが得られるのかを最新の理論および計算を用いて明らかにした。1)B中間子の稀崩壊の研究では、b→sll、b-s gamma,、B-K Piの崩壊モードを解析をすることによってヴェクトルタイプのクオーク模型(標準模型を超える理論の一つ)のパラメータースペースに強い制限をつけることができた。実験、理論の不定性を考慮すると1σレベルではB-XsllとB-KPIのデータに基づくと理論とCONSISTENTな領域はないが2σでは両者を説明できる領域が存在する。B-Xsllの前後方非対称性を予想して、標準模型に比べどのぐらいのずれが起きうるのかを示した。2)ニュートリノの物理に関しては、レプトジェネシスに基づいて物質生成のシナリオの研究を進めた。特に、重いマヨラナニュートリノの崩壊で生じるレプトン数非対称性(YL)のτμeの割合,Yτ:Yμ:Yeが模型のCPの破れのパラメーターに強く依存していることを示した。この研究結果の一つ結論として、宇宙のバリオン数がもともとは主にτレプトンやμレプトンから生じたというシナリオが理論的には可能になることが本研究で明らかになった。3)コライダー実験で2)のシナリオがどのように具体化するかをZ粒子のレプトンフレーバーを破る崩壊を研究した。超対称性の理論では、GIGAZで検出可能なレベルの崩壊が予測された。
言語間の音韻構造の違いが音声言語の産出・知覚に与える影響に関する研究

本研究の目的は,言語間の音韻構造の違いが音声言語の産出や知覚にどのような影響を及ぼすかについて,実験音声学や言語心理学など様々な方法を用いて検討することである。主な研究成果は次の通りである。"blow"と"below"のように音節の数で対立する英単語の聞き取りは日本語話者にとって困難である。その原因は,子音の間に母音を知覚的に挿入する以外に,弱母音の聞き取りが困難なためである可能性が示唆された。アメリカ英語では歯茎閉鎖音/t d/が"city"ような単語では弾音として発音されるが,日本語話者には正確な聞き取りが困難となる。閉鎖音のまま発音されるほうが日本語話者には聞き取りやすい。本研究の目的は,言語間の音韻構造の違いが音声言語の産出や知覚にどのような影響を及ぼすかについて,多角的な観点から検討することである。計画初年度は以下の課題に取り組んだ。(1)音節構造の異なる単語の聞き取り英語の"blow"-"below"のように音節の数で対立する単語を母語話者が発話した音声を刺激材料とし,聴覚呈示された単語がどちらであったかを回答する知覚同定実験を,日本人大学生を対象に実施した。同時に,上記のような音節数が異なる単語を聞き分ける際に聞き手がどのような知覚的手掛かりを利用しているのかを詳細に検討するため,音声再合成技術を用いて特定の音響特徴量を操作した刺激の連続体を作成し同様の知覚実験を行った。これらの実験結果の一部を日本音声学会国際講演会(2016年1月,東京大学)での招待講演にて発表した。(2)外国語音声の産出や知覚と学習者の属性との関係について英単語の音節構造の聞き取りについて,現役日本人英語教師と一般の日本人大学生を対象に英単語の音節数を同定する課題や英語の文の発話実験を実施し,成績の比較を行った。その結果の一部をICPhS2015(国際音声科学会議,2015年8月,スコットランド)にて発表した。また,アメリカ英語では歯茎閉鎖音/t d/は弾音として発音される(例:"Betty"が「ベリー」のように発音される)が,そのような弾音が日本語話者にはラ行音に誤って知覚される("belly"あるいは"berry"と知覚される)可能性を調査するため,上記のような単語の最小対を実験材料として用い,一般の日本人大学生を対象に知覚同定実験を実施した。その結果,歯茎閉鎖音が弾音として発音されると語彙の混同が生じること,特に/d/と/l/を含む単語の間で混同が生じやすいこと(例:"fading" vs. "failing")が見出された。この結果を日本音声学会第29回全国大会(2015年10月,神戸大学)にて発表した。本年度の研究実施計画では次の3つの課題に取り組むことが挙げられた。(1)音節構造の異なる単語の聞き取り,(2)外国語音声の産出や知覚と学習者の属性との関係,(3)音の長さの獲得に寄与する要因の検討。このうち(1)および(2)については上述の通りの成果を上げることが出来た。(3)については計画通りに進捗したとは言えない。しかし,当初の計画とは異なるものの,その分(1)および(2)により多くの時間を配分することによって,この2つの課題については当初の計画より速く進んでいる部分もある。したがって,研究課題全体としては順調に進展していると評価できる。本研究の目的は,言語間の音韻構造の違いが音声言語の産出や知覚にどのような影響を及ぼすかについて,実験音声学,言語心理学など多角的な方法を用いて検討することである。2016年度は以下の課題に取り組んだ。1.音節構造の異なる単語の聞き取り英語の"blow"-"below"のように音節の数が異なる単語を聞き手がどのように聞き取っているのかを知覚実験により検討した。母語話者(英語話者)と非母語話者(日本語話者)のデータを比較しながら分析することで,音節数が異なる単語の知覚に母語の影響がどのように現れるかについて詳細な検討を始めた。2.非対立的音声変化の聞き取りアメリカ英語では歯茎閉鎖音/t d/が語中で弾音として発音されることについて,日本人英語学習者による発話・聞き取りに関する研究を継続した。英語の弾音の発話については,英語圏滞在経験のある学習者はある程度適切に産出できることが明らかとなったが,弾音の聞き取りも正確に行えるかを検証するため,弾音を含む英単語を刺激音声とした語彙判断課題の実験を行った。その結果,学習者は英語/t d/が弾音ではなく歯茎閉鎖音[t d]として発音された場合のほうが単語を正しく認識する率が高いことが見出された。この成果をアメリカ音響学会・日本音響学会合同会議(2016年11月,ハワイ)での招待講演で発表した。3.非母語話者による日本語特殊拍の聞き取り「瀬戸」「セット」のように促音の有無によって対立する単語を韓国語話者が正確に聞き取れない原因として,促音を韓国語の濃音として聞き取る知覚的同化が生じるためである可能性を探るため,韓国人日本語学習者を対象に知覚実験を行った。その成果を日本音響学会2017年春季研究発表会(2017年3月,明治大学)にて発表した。本研究課題申請時に掲げた目的をおおむね計画通りに遂行している。

具体的には,言語間の音韻構造の違いとして本研究で取り上げるのは,(1)音節構造,(2)母音や子音の長さの対立,(3)母音や子音の非語彙的な変化であった。そのいずれにおいても,進度に多少の差はあるものの,データ分析の進展や学会発表など,何等かの形で成果を上げることが出来たと評価できる。本研究の目的は,言語間の音韻構造の違いが音声言語の産出や知覚にどのような影響を及ぼすかについて,実験音声学,言語心理学など多角的な方法を用いて検討することである。具体的には以下の課題に取り組み,一定の成果を得た。1.音節構造の異なる単語の聞き取り英語の"blow"-"below"のように音節の数で対立する単語を母語話者が発話した音声を刺激材料とし,聴覚呈示された単語がどちらであったかを回答する知覚同定実験を,日本人大学生を対象に実施した。同時に,音声再合成技術を用いて特定の音響特徴量を操作した刺激の連続体を作成し同様の知覚実験を行った。最終年度は,これらの結果の一部を,英語母語話者の実験結果と合わせて,Acoustics '17 Boston国際会議および日本英語学会第35回大会公開特別シンポジウムにて発表した。2.外国語の非対立的音声変化の知覚アメリカ英語では歯茎閉鎖音/t d/が語中で弾音(日本語のラ行子音に似た音)として発音されることについて,日本人英語学習者の知覚に関する一連の研究を実施した。弾音を含む英単語を刺激音声とした語彙判断課題の実験を行ったところ,中級英語学習者は英語/t d/が弾音ではなく歯茎閉鎖音[t d]として発音された場合のほうが単語を正しく認識する率が高いことが見出された。最終年度はさらに上級英語学習者を対象に同じ実験を行った。その結果,上級学習者は中級学習者に比べて英語/t d/が弾音として発音された場合でも単語を正しく認識できること,また反応時間が全般的に短いことが見出された。この結果を日本英語学会第35回大会にて発表した。3.非母語話者による日本語特殊拍の知覚韓国人日本語学習者が日本語促音を聞き取る際,韓国語の濃音として知覚的に同化する可能性に関する研究成果を発表した。本研究の目的は,言語間の音韻構造の違いが音声言語の産出や知覚にどのような影響を及ぼすかについて,実験音声学や言語心理学など様々な方法を用いて検討することである。主な研究成果は次の通りである。"blow"と"below"のように音節の数で対立する英単語の聞き取りは日本語話者にとって困難である。その原因は,子音の間に母音を知覚的に挿入する以外に,弱母音の聞き取りが困難なためである可能性が示唆された。アメリカ英語では歯茎閉鎖音/t d/が"city"ような単語では弾音として発音されるが,日本語話者には正確な聞き取りが困難となる。閉鎖音のまま発音されるほうが日本語話者には聞き取りやすい。今後も上述の研究課題に継続的に取り組む予定である。具体的には以下の課題に取り組む。(1)英語において音節数が異なる単語の聞き取りに関する実験データの分析をさらに進め,一定の成果がまとまったところで学会発表を行う。(2)同様に,特定の音響特徴量を操作した刺激の連続体を用いた知覚実験のデータについても解析を進め,学会発表を行うことで他の研究者からフィードバックを得ながら研究をさらに進展させる。(3)英語における歯茎弾音の発話について,これまで収集した日本語話者の発話実験データとの比較を行うため,統制群としてアメリカ英語母語話者を対象とした発話実験を実施する。
共形ゲージ理論のくり込み群による非摂動的解析の研究

QCDのクォークフレーバー数が、コンフォーマルウインドウと呼ばれる範囲にあると、スケール不変な理論が実現すると考えられている。本研究ではコンフォーマルウィンドウ近傍のQCDに対して、非摂動的繰り込み群を定式化し、そのダイナミクスの解析を行った。具体的には、格子ゲージ理論のシミュレーション結果との比較を念頭にSU(3)QCD、およびSU(2)QCDについてある近似の下ではあるが非摂動的くり込み群方程式を導出し、ベータ関数の評価に加えて、コンフォーマルウィンドウ内でクォーク質量の異常次元の評価を行った。また、スケーリング則についても、カイラルオーダーパラメータに対するくり込み群を用いて考察した。QCDのフレーバー数がコンフォーマルウィンドウと呼ばれる範囲にあると、量子論的にスケール不変な理論が実現する。ウィンドウの境界近傍の理論のダイナミクスは近似的にスケール不変な挙動を示しQCDとは大きく異なる。そのためウォーキングテクニカラー模型と関連して議論される一方、近年は格子ゲージ理論のシミュレーションが精力的に試みられており、大いに関心を集めている。本研究目的のひとつは、コンフォーマルウィンドウ近傍でのダイナミクスについて、ウィルソン流の非摂動的繰り込み群を用いた解析を進めることである。これまでの先行研究として、カラー数とフレーバー数が大きい極限でのくり込み群方程式の定式化、およびそれを用いた非摂動ベータ関数の導出を行った。今年度は格子ゲージ理論のシミュレーション結果との比較を念頭に、コンフォーマルウィンドウ近傍でのカイラルオーダーパラメータの評価を汎関数くり込み群を用いて解析することを課題とした。そのために、多フレーバーQCDをHiggs-Yukawa系に拡張し、コンフォーマルウィンドウでのダイナミクスを評価する方向を考えた。一方、Higgs粒子が発見され、しかもその質量が125GeVとかなり小さいことが分かった。この発見により、Higgs場の有効ポテンシャルの解析からその不安定性やHiggs場によるインフレーションなど議論されている。そこで、今年度はこの両者に共通する基礎的な課題として、Higgs場の有効ポテンシャルの非摂動的評価について考察した。特に、摂動的くり込み群を用いて改善した有効ポテンシャルと、汎関数くり込み群により導出される有効ポテンシャルの関係について考察し、その結果を日本物理学会2013年秋季大会において報告した。今年度は、格子ゲージ理論のシミュレーション結果との比較を念頭に、具体的にSU(3)QCD、およびSU(2)QCDについてのくり込み群方程式を導出し、非摂動的ベータ関数の評価に加えて、コンフォーマルウィンドウや固定点での異常次元の評価を行った。特に、SU(2)QCDに対するくり込み群は、実表現しかないことからSU(N)に対する方程式とは別に考察する必要があり、初めてその結果を導いたものである。また、研究目的に掲げるスケーリング則についても、カイラルオーダーパラメータに対するくり込み群を考察することにより、初歩的ではあるが結果を得た。これらの研究成果については、2012年9月6日、フランスのAussoisで行われた国際会議「Exact Renormalization Group 2012」において発表した。QCDのフレーバー数(クォークの種類)が仮想的にコンフォーマルウィンドウと呼ばれる範囲(SU(3)QCDの場合、概ね1016と予想されている)にあると、量子論的にスケール不変な理論が実現すると考えられる。ウィンドウの境界近傍では近似的にスケール不変な挙動を示し、そのためウォーキングテクニカラー模型と呼ばれる複合Higgs模型と関連して注目される一方、近年は格子ゲージ理論の計算機シミュレーションが精力的に試みられており大いに関心を集めている。これに対し、本研究では、コンフォーマルウィンドウ近傍でのダイナミクスについて非摂動的繰り込み群を用いた解析を進める。スケール不変性の破れはカイラル対称性の自発的破れに起因すると考えられるが、破れが小さい場合には、繰り込み群を用いた方法が特に有効であると考えられるためである。本研究において、非摂動繰り込み群を定式化しそれを用いて非摂動ゲージベータ関数を導出した。その結果、赤外と紫外の固定点が互いに消失することによりスケール不変性が敗れる挙動について明らかにした。更に、シミュレーションとの比較を念頭に、SU(3)およびSU(2)QCDにおいて、非摂動的ベータ関数の評価、固定点での異常次元の評価、クォーク質量のスケーリング則の評価を行った。

一方、標準理論のHiggs粒子が発見され、その質量が比較的軽いことが判明した。そこで、平成25,26年度は、主にHiggs場の有効ポテンシャルの非摂動的評価について考察した。特に、摂動的くり込み群を用いて改善した有効ポテンシャルと、非摂動的くり込み群により導出される有効ポテンシャルの解析的関係や、摂動的繰り込み群によって評価されるHiggs有効ポテンシャルの信頼性について考察を与えた。この考察はQCDのカイラル相構造の解析とも関連しており、今後本研究の課題にも役立つと考えられる。素粒子論今年度は、これまでに得た研究成果をもとに、多フレーバーQCDのコンフォーマルウィンドウの近傍でのオーダーパラメータの評価についての研究を進める予定であった。しかし、ヒッグス粒子の発見に触発されて、また上記の研究の基礎固めという観点から、ヒッグス場の有効ポテンシャルの非摂動的解析について、大学院生との共同研究を始めた。これについては一定の進展が得られたが、そのため当初の研究目的の達成度は当初の計画よりやや遅れている。今年度後半には、国際会議で発表した研究成果についての論文をまとめ投稿し、またその研究の延長として、コンフォーマルウィンドウの近傍でのオーダーパラメータの評価についての研究を進める予定であった。しかし、教務担当のため大学改組関係の運営業務が忙しくなったこと、またヒッグス粒子の発見に触発されて大学院生と新しく始めた共同研究に時間を割いてしまったために、本研究の達成度は当初の計画よりやや遅れている。今後は、ヒッグス場の有効ポテンシャルの評価に関する研究と、多フレーバーQCDのコンフォーマルウィンドウの近傍でのオーダーパラメータの評価についての研究の双方を早急に進める。前者の研究では、標準理論におけるヒッグス場の有効ポテンシャルについて、非摂動的解析を行った結果を得ることを目標とする。後者については、スケール不変性の破れにおける特徴的なスケーリング則について、非摂動的ベータ関数から得られる評価と、直接非摂動的繰り込み群によって得られるオーダーパラメーターのスケーリングとの比較を行う。また、SU(3)QCD、SU(2)QCDにおける結果を、格子シミュレーションの結果と比較する。先ず、この種のスケール不変性の破れにおける特徴的なスケーリング則について、非摂動的ベータ関数から得られる評価と、直接非摂動的繰り込み群によって得られるオーダーパラメーターのスケーリングとの比較を行う。SU(3)QCD、SU(2)QCDにおけるこの結果は、格子シミュレーションの結果と比較できるものである。25年度はさらに、超対称理論におけるコンフォーマルウィンドウとの関係およびそのダイナミクスの理解に向けた研究を進めたい。
自己免疫疾患における核内抗原に対する自己抗体産生機構の解明

全身性強皮症では抗トポイソメラーゼI抗体や抗セントロメア抗体などの自己の核内抗原に対する抗体が産生されるが、その抗核抗体産生機序は未だに不明である。全身性強皮症をはじめとする多くの自己免疫疾患のゲノムワイド解析においてMHC class IIが最も強い疾患感受性遺伝子であることが明らかとなっており、本研究室の研究により、関節リウマチや抗リン脂質抗体症候群などの自己免疫疾患では疾患感受性のHLA class II alleleと自己抗原が細胞表面で複合体を形成することにより自己抗体産生が誘導される可能性が明らかとなってきた。そこで、全身性強皮症においてもHLA class IIと核内抗原が何らかの環境下で複合体を形成し、細胞表面にその複合体が輸送されることにより抗核抗体が産生されるのではないかと考えた。現在までの研究で、核内抗原であるトポイソメラーゼIが疾患感受性の特定のHLA class II分子と結合して細胞表面に輸送されることを確認している。また、細胞分画を細かく分けて解析することにより、核内抗原が小胞体内でMHC class IIと結合していることも分かった。一般的にトポイソメラーゼIは核内に限局しているため、核内から小胞体へのトポイソメラーゼIの輸送機構を明らかにするために検討を行ったが、既知のシャペロン分子やオートファジーの影響だけではトポイソメラーゼIは小胞体内へ輸送されないことが明らかとなった。新たな核内抗原の核外輸送経路を明らかにするため、細胞分画を細かく分けた上でトポイソメラーゼIを免疫沈降して質量分析を行うことで、トポイソメラーゼIがこれまで知られていなかったタンパク質と核外で結合していることが明らかとなり、現在それらのタンパク質との相互作用でトポイソメラーゼIやその他の抗核抗体のターゲットとなる核内抗原がどのような動態をとるのかを確認中である。現在までに核内抗原の核外輸送に関して、既知のシャペロン分子や選択的オートファジーの関与を網羅的に検討し、既知の現象の関与を否定した上で質量分析において新たなシャペロン分子の同定に至り、また新たな自己免疫疾患モデルマウスの作成も同時並行で行うことが出来ているため、研究課題の進捗状況はおおむね良好であると考える。今までの研究で、核内抗原の核外輸送に関わる新たな分子の同定を行った。今後の研究では同定したシャペロン分子と核内抗原との結合の詳細な分子機構の解明、シャペロン分子のトランスジェニックマウスの解析、また実際の全身性強皮症患者組織でのシャペロン分子の発現様式の検討などを行っていく予定である。
手続型モデリングと3Dプリンタを併用した装飾部材の設計支援とその応用に関する研究

本研究ではまず、装飾文様を手続的なアプローチによって生成することを試みた。具体的に再現するモチーフとして、メダリオンという文様を取り上げた。メダリオンは西洋のあらゆる装飾でポピュラーなモチーフであることから、汎用性が高いと考えられる。その際、二次元のメタボールを利用し、様々な回転対称の文様を自動生成するアルゴリズムを考案した。そこから得られる二次元の文様を高度マップとしてみなして利用し、高さ情報を持つ立体形状へと変換した。最終的に得られた形状は高解像度の3Dプリンタを用いて出力を行った。完成したレリーフ装飾は複数の美術展で展示を行い、一定の評価を得ることができた。本研究年度においては研究課題遂行の初期段階として以下の項目を実施した。まず装飾部材のデータをどのような形式で生成するのが最も効率的であるかを探るため、立体データ生成のための様々な手法を試みた。その中においても特に、点群データ(ポイントクラウド)として出力した形状をメッシュ変換するのが装飾形状においてはアルゴリズム構築の観点からも効率が良いことが確認できた。これを受けて点群データからメッシュ生成のためのアルゴリズムを複数試み、本研究課題で取り上げる様式の装飾形状に特有のレリーフ構造に適した手法を探った。並行して、装飾モチーフの数理化についても初期段階に着手しており、3Dスキャンも含めて複数の手法により形状の分析を行っているほか、型取りや塗装、さらには3Dプリントした形状の表面処理などについても検討を行った。また、本研究課題では装飾部材の応用面についても検討することにしているため、早期からその準備を行う目的で、手続的に生成した装飾部材を3Dプリントし、実際の室内装飾として使用することを試みた。具体的には本研究年度にオープンした都内のホテルの協力を得て、複数の客室内に3Dプリントしたレリーフパネルを数点設置した。これにより、審美的に耐えうるかどうかも含め、耐久性・安全性など様々な観点からの実験を行っており、それらのデータを得るため長期展示中となっている。本実績については、本研究年度11月に開催された国際会議において発表を行っている。本研究年度においては研究課題の中間段階として以下の項目を実施した。前研究年度より継続して、対象物となる装飾モチーフの生成アルゴリズムの構築を試みているが、特に本研究年度ではモチーフ自身の形状について複数のアプローチによる生成を試みた。これらは、次年度において立体出力およびその応用面と組み合わせて、どのアプローチが適切かを検証することを想定したものである。現時点において概ね予想通りの結果が得られているが、オーバーハング形状をどのように扱うかが今後の課題となっている。また、モチーフ展開方法についても効率的に空間を探索していくアルゴリズムの構築を試みた。装飾部材の3Dプリントについては、研究機関で保有する機材によるプロトタイプとしての造形以外に、外部の業者による代理造形も試み、装飾部材や工芸品として実用品レベルの出力を行っている。これは後述するアウトリーチ活動でも実際に対外的に商業施設での展示に活用されている。また、型取りや塗装などの加工についても実験を行ったが、型取りについては装飾部材自体が薄く精密すぎることから良好な結果が得られず、研究機関の環境下においては難しいことが判明した。本研究年度中の成果発表については、国際会議における招待講演として成果の発表を行っている。また、アウトリーチ活動として、都内の百貨店において開催された美術品展示会において研究成果物を一般向けに展示した。これは発表ではあるが、本研究課題の装飾部材が展示環境下に耐久性・クオリティの面で耐えられるかどうかを検証する目的もあり、他の様々な美術品の中において、十分なクオリティを保つことが可能であることを確認できた。本研究年度においては使用する研究機関保有の3Dプリンタに故障が発生し、部品を海外から取り寄せて交換するために数か月間の遅れが生じた。しかし外部の3Dプリント業者による代理造形出力も併用することで極力遅れを取り戻している。本研究年度における研究実施内容は主に前年度までの成果の応用性について考察するものであり具体的内容は以下の通りである。まず、成果物をシャドウボックス形式のレリーフ装飾パネルとしてマウントし、審美的なアート作品として額装したものを一般美術向けの展覧会において出品を行った。これはアウトリーチ活動として前研究年度に引き続き行っているものであるが、それ以外にも本研究課題の装飾部材が展示環境下に耐久性・クオリティの面で耐えられるかどうかを検証する目的もあり、また、他の様々な一般美術品の中において、デジタル造形物が十分なクオリティを保つことが可能であるかを確認する意味もある。特に本研究年度においては、複数の方式で出力した立体造形モデルを用いたが、一部で形状の変形や破損が見られたことから、劣化しやすい形状の傾向などのデータが得られた。形状生成技法の面においては、いくつかの市販ソフトウェアにおいてディスプレースメントマッピングやリトポロジーの改善がみられていることから、それらを応用することで効率的な形状生成を行うことが確認でき、それを上記成果物へと応用している。これらの成果について、国際会議ADADA2016において口頭発表を行ったが、その結果としてBest Art Paperという賞に選ばれた。また、国際会議SIGGRAPH Asia 2016における審査制アート作品展であるArt Galleryにおいて成果物が採択されたため、前述したレリーフ作品の展示を行った。また、同会議においてArtist Talkとして簡易口頭発表も実施してアルゴリズムの解説を行った。最終的に、これまでの成果と技法についてまとめた論文(査読付き)が採択された。

メダリオンは西洋のあらゆる装飾でポピュラーなモチーフであることから、汎用性が高いと考えられる。その際、二次元のメタボールを利用し、様々な回転対称の文様を自動生成するアルゴリズムを考案した。そこから得られる二次元の文様を高度マップとしてみなして利用し、高さ情報を持つ立体形状へと変換した。最終的に得られた形状は高解像度の3Dプリンタを用いて出力を行った。完成したレリーフ装飾は複数の美術展で展示を行い、一定の評価を得ることができた。本研究年度においては次の理由により研究実施の若干の遅れが生じている。まず、当該研究年度より研究代表者の所属研究機関が変更となったため、機器類の設置場所の確保など、研究環境整備のために期間を要し、そのために機器類の使用が遅れることとなった。また、所属研究機関の変更、および使用する機器の販売代理店の都合により、保守業者が変更となったため、使用機器類のセットアップに遅れが生じた。今後は造形アルゴリズムの構築を継続するとともに、3Dプリントを含めた総合的な完成度の向上を目指し、装飾部材としての応用性を探る実験を試みる。また、関連学会や見本市等の視察を通じ、上記研究計画の遂行に必要な資料収集を行うと同時に、得られた成果については国内外での発表を目指す。具体的発表形態は学会発表や論文執筆等に加え、発表予定の関連学会に併設されるアート系公募展等での審美的造形物としての発表なども考えられる。また、アウトリーチ活動として、当該研究年度中に都内の美術品展示会において成果物の展示を複数回行うことを予定している。デザイン学本研究年度での成果を受けて、点群データとして装飾部材を生成することが効率的であると判明したため、今後は装飾部材を点群として数理的に出力するためのアルゴリズム開発が主体となる。以上の項目に加え、SIGGRAPH等の関連学会の視察を通じ、上記研究計画の遂行に必要な資料収集を行うと同時に、得られた成果については国内外での発表を目指す。研究機関保有の3Dプリンタに故障が発生したため、その修理によって研究に遅れが生じ、3Dプリンタの造形素材など消耗品の購入数が当初の予定よりも少なくなっている。これらの消耗品については当初の予定通り購入しても修理のため年度内に使用しきれないほか、使用期限があるため無駄になってしまう可能性がある。そのため購入を次年度に見送ることとした。また型取については実験の結果、良好な結果が得られないことが判明し、再検討が必要となったことから当初予定していた材料の購入を見送っている。
竜巻による列車事故減災を目指した非定常空気力の解明

実験、理論モデルおよび数値シミュレーションにより、竜巻に遭遇した列車が受ける空気力を明らかにした。その結果、以下のことが明らかになった。1)空気力は、竜巻中の列車位置に応じて変化する。2)中間車両に加わる空気力は、竜巻の理論モデルを用いてほぼ推定することができる。3)コア半径にかかわらず最大風速が一定と仮定すると、コア半径が列車長の0.8倍の時にヨーイングモーメントが最大になる。4)走行経路が竜巻中心から逸れると、列車に加わる空気力は急激に減少する。本研究の目的は、竜巻に遭遇した時に列車が受ける空気力を明らかにすることである。本年度は、竜巻状気流発生装置、模型列車走行装置、横風発生装置から成る実験装置の製作を行い、その性能確認を行うとともに、数値計算プログラムの開発を進めた。まず、アイオワ州立大学で開発されたものを参考に、竜巻状気流発生装置を設計製作した。本装置により発生させた流れ場をPIV法(粒子イメージ流速計測法)により測定したところ、最大旋回風速7.6 m/s、コア半径120 mmの竜巻状の気流が生成されていることを確認した。次に、竜巻状気流発生装置と組み合わせる模型列車走行装置を製作した。縮尺40分の1の列車模型の表面には72点の圧力測定孔を設け、内蔵したセンサーで非定常圧力を測定できるようにしてある。走行試験の結果、列車模型が全長7 mの区間を最大速度5 m/sで走行できることを確認した。さらに、竜巻による空気力と一方向からの横風による空気力を比較するために、模型列車走行装置と組み合わせる横風発生装置も製作した。性能評価の結果、最大風速5 m/sのほぼ均一な気流が生成されていることがわかった。以上の実験装置を用いて、竜巻状流れのスワール比が0.79の場合について、竜巻の中心を列車が通過する際の空気力を測定した。その結果、横力の作用方向が通過途中で反転すること、揚力は渦中心に近づくにつれ最大になること等がわかった。さらにこれらの傾向は、理論モデル(ランキン渦モデル)から予想されるものと一致することも明らかにした。また、数値計算プログラムの開発に関しては、竜巻状の流れ場を再現するために必要な計算領域、境界条件等の検討を進めた。本研究の目的は、竜巻に遭遇した列車が受ける空気力を明らかにすることである。本年度は、昨年度製作した竜巻状気流発生装置、模型列車走行装置を用い、生成した竜巻状気流の検証、及びその中を走行する列車に加わる空気力の解明を進めるとともに、理論モデルの構築とその検証を主に行った。まず、竜巻の構造を決定する重要なパラメータであるスワール比と流れ場の関係をPIV法(粒子イメージ流速計測法)により調べ、スワール比が大きくなると、1セル渦(全域が上昇流の渦)から2セル渦(中心部に下降流がある渦)へ変化することを確認した。次に、3両編成の列車を竜巻状気流の中心に突入させ、中間車両に加わる空気力を測定した。その結果、昨年度測定した1両編成の列車に比べ、特にヨーイングモーメントの変動が小さいことがわかった。竜巻中に静止させた列車の周りの流れをPIV法により測定したところ、1両編成の列車においては車両側面に渦が発生しており、そのためヨーイングモーメントの変動が中間車両に比べて増大したと推定された。また、竜巻をランキン渦(回転方向の速度成分が、渦の内域では中心からの距離に比例、外域では距離に反比例する渦)とし、車両側面に働く空気力が気流速度の車両に対する垂直成分の二乗に比例すると仮定した、中間車両に加わる空気力の推定モデルを構築した。このモデルから得た竜巻中を横切る列車に加わる空気力の波形と3両編成の実験結果を比較したところ、定性的に良い一致が得られた。さらに、本モデルにより、線路から竜巻中心までの距離と列車に加わる空気力の大きさの関係を調べたところ、竜巻中心から離れるにつれ空気力は急激に減少することがわかった。また、渦径にかかわらず最大風速が一定と仮定して竜巻の渦径と空気力の大きさの関係を調べたところ、渦径が列車長の0.8倍のときにヨーイングモーメントが最大になることがわかった。実験に関しては、列車が通過する地表近くの竜巻の流れ場を竜巻状気流発生装置により再現できることが確認できた。さらに、その中を通過する列車に加わる空気力も、昨年度の1両編成に加え3両編成の中間車両の実験を実施し、その性状を明らかにすることができた。ほぼ計画通りに進展していると考える。一方、数値シミュレーションは竜巻状気流を再現することはできたものの、車両に加わる空気力を算定できるところまでは進まなかった。しかし、当初の予定にはなかった、理論モデルによる空気力の推定が定性的によく一致することがわかり、これを用いて竜巻の渦径や線路から竜巻中心までの関係等を明らかにすることができた。以上、計画通り進まなかったところもあるが、予定外に明らかに出来たところもあり、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。本年度は、昨年度までに製作した竜巻状気流発生装置、模型列車走行装置を用い、生成した竜巻状気流の中を走行する列車に加わる空気力の解明を進めるとともに、中間車両に加わる空気力の理論モデルの検証、数値シミュレーション法の開発と検証を主に行った。まず、竜巻の構造を決定する重要なパラメータであるスワール比と列車に加わる空気力の関係を実験により調べた。