hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
文化理解の新たな眼を育むための指導法開発：音楽の生成と気候の関りの学際的視点から

本年度は、ドイツ語文化圏や日本で生活の中で生まれた歌や地域の伝統的な行事にみる歌や音楽について、学際的な分析・考察を行った。気候に関しては日本やドイツ、北欧等を中心に季節の変わり目や日々の変動の大きさに注目した解析も行った。その中から学校教育で活用しうるものを精選し、小学校、中学校の児童生徒を対象に授業実践のプランを検討した。その際に、これまでの研究での授業実践に改めて検討を加え、小学校、中学校、高等学校へと繋がるような系統的な学際的学習の枠組みも提示した。音楽を通じて文化の一端を体験し、歴史や自然等の要素を切り口として音楽の生成や表現をみると同時に、音楽を切り口として背景にある種々の要素をみることができるという、音楽の双方向性を生かして子どもの感性に訴え、自分たちの文化と同時に、自らとは異なる文化観、価値観を受容する力を養うことの実現を図った。この枠組みを基に、将来教員を目指す大学の教員養成課程の学生を対象とした学際的な学習のプランを立てて実践を行い分析と考察を行った。これまでの研究で行ってきた日本やドイツに関する題材との比較の視点から、新たに北欧の季節の行事や季節サイクルも題材として取り入れた。例えば、テーマの一つとした夏至祭に関して、平均気温だけでなく日々の気温の変動や日射も併せて把握することにより、日本とは大きく異なる季節感や季節サイクルについて多様性を含めて具体的に把握し、それらも踏まえた音楽の表現活動を行った。その結果、音楽とその背景にある種々の要素との密接な関わりを体験的に捉えることを通して、文化理解に繋がる成果を得ることができた。平成29年度には、これまで継続して行ってきた研究成果をベースとして、資料の整理、学際的分析を詳細に行うと共に、さらに考察を深めていくための新たな資料の収集を行った。その結果、学校教育における文化理解の学習に資する素材を多数得ることができた。それらの教材化を図り、指導の構想を複数築き、実践の試案を提示することができた。例えば、日本。ドイツ、北欧の季節を歌った民謡や季節の伝統的な行事を取り上げ、季節進行の特徴について、歌や行事の目的や様相、当該の地域の人々のくらしとの関わりを視点にしながら、アジアやヨーロッパの季節サイクルについて比較気候学的に吟味した。そこから、地域文化の特徴の一端を浮かび上がらせることができた。また、民謡については、歌詞に歌われている季節の事象が象徴している事柄や伝統的な季節の行事の由来や文化的な位置づけについても、学際的にも捉えることができた。これらは文化の多様性を知る上で有用な手がかりとなるものである。本年度は、大学の教員養成課程の学生を対象に学際的な学習を実践し、分析と考察を通して学習の可能性と課題を得ることができた。それらを学校教育向けに整理していくことによって、文化理解のための学習の系統的な流れを築くことができるといえる。このようなことから、本研究はある程度成功しているといえる。研究成果を日本音楽教育学会等で発表し、広く社会に発信している。次年度以降、ESDの視点も取り込んだ文化理解のための指導方法について一層考察を深め、小学校から中学校、高等学校へと発展していく系統的な学習指導について具体的に提案していきたい。
社会科学系学部と中小ベンチャー企業との産学連携による実践的経営と地域振興の研究

兵庫県下の地域経済活性化のため、社会科学系大学の産学官連携の取組とその成果を学術的・実証的に分析・検討を行い、中小企業の存立を理論的に体系化した。そのテーマとして、第1に、兵庫県下の中小企業の景況について分析し、企業・経済団体の事業再生についての提言の可能性を模索した。第2に、産業クラスター創生のための理論的基礎について整理した。第3に、地域リーダーとのコラボレーションと、地域の経営資源の可能性を検討した。地域経済活性化および地域資源の活用における文献研究ならびに具体的な事例調査を通して、地域経済活性化の実現には、「企業間連携」「ネットワークの活用」が重要な要因であることが明らかにとなった。地域経済活性化に重要な役割を果たしているのが産業集積を前提とした「異業種交流」、すなわち中小企業の経営革新行動(第二創業)と連動した企業間連携である。これらの理論的なフレームワークに基づいて、地域の中小企業が限られた経営資源を集約させ、また地域資源との併用を通して地域が活性化するという仕組づくりが、地域経済活性化にとって最も重要となるのである。一方、兵庫県下におけるアドック神戸やワット神戸といった地域に密着した産業クラスターとして、中小企業同士の信用を基盤とし、対等な関係を前提にネットワークの有効性を生かした組織のケース・スタディを通じて、中小企業が存立維持を志向し、第二創業(経営革新)を戦略的に進めていく上での企業間連携は有用な手段となっている。中小企業が新しい市場の創造と地域経済の活性化のへの大きな原動力として、コア・コンピタンスを持った中小企業同士の地域密着型産業クラスターへの支援策の強化を提言した。中小企業の存立に関する問題を中小企業経営論・中小企業政策論にわたって検証し、地域活性化のための中小企業と連携の関係につき分析・検討している。地域経済活性化に重要な役割を果たしているのが地場産業等の産業集積を前提とした中小企業の経営革新行動(第二創業)と連動した企業間連携・産業クラスターの形成である。その研究は、地域経済活性化および地域資源の有効活用における文献研究ならびに具体的な事例調査を通して、地域経済活性化の実現には、「企業間連携」「ネットワークの活用」「ソーシャルキャピタルの形成」が重要な要因であることが研究で明らかになった。兵庫県立大学経営学部では、兵庫県商工会連合会・兵庫県中小企業家同友会、神戸商工会議所、尼崎市・尼崎地域産業活性化機構、神戸信用金庫、兵庫県信用保証協会等各経済組織・団体との連携の下、地域活性化のための方策をビジネスモデル化し、アクション・プログラム策定することにより、有効な中小企業政策を検討するとともに産学連携の在り方について検討した。そこで大企業・中小企業・商工団体等との連携を通じた「ビジネスづくり」教育を志向すること、経営の「理論」と「実践」の融合化を図ること、「ビジネスづくり」教育においてフィールドでの調査・分析・診断・助言・戦略策定など「体験を通じた学習」が必要なこと、が明らかとなった。上記の結果をもとに、中小企業は新たな市場創造と地域経済の活性化の核となる大きな原動力として、コア・コンピタンスを持つことが、中小企業同士の地域密着型産業クラスターの存立に重要であることを指摘し、ケース・スタディを通じて、中小企業が存立維持を志向し、第二創業(経営革新)を戦略的に進めていく上で、企業間連携は有効な手段となっていることがわかる。産学連携は、ものづくり企業にまた工学系学部に偏重に傾向があるが、その根底となる各企業の戦略の根幹となるビジネスモデルを形成すること、すなわち「ものづくり」ならぬ「ビジネスづくり」が産学連携の基本であり、地域活性化に連動する方策であり、地域経済政策として有効であることが本研究において実証された。
線維柱帯細胞とシュレム管内皮細胞の相互作用による房水流出機構の解明

眼圧の調節は房水産生量と房水流出量のバランスにより保たれている。房水の主要な流出路となる、線維柱帯-シュレム管経路を構成するシュレム管内皮細胞の生理的機能についてはいまだ不明な点が多い。本研究では、房水流出路として眼圧の調節に携わるシュレム管内皮細胞を線維柱帯との相互作用の点から解析する。
リソソーム膜タンパクLAMP2の機能に着目した加齢黄斑変性の初期病態モデルの開発

近年、加齢黄斑変性の治療において抗血管内皮増殖因子(VEGF)薬により脈絡膜新生血管を制御する治療が可能になった。しかし、初期病変として見られる網膜色素上皮細胞(RPE)下に蓄積する「ドルーゼン」と呼ばれる特徴的な老廃物ついては不明な点が多く、明確な介入治療はない。本研究により、加齢黄斑変性におけるリソソーム機能障害の役割が明らかになり、初期病態を制御する新たな分子標的としてLAMP2の機能を検証する。
動脈硬化症・血栓症のリスクとなる遺伝子多型の診断システムの構築

本研究は、血栓形成因子のなかで、最近提唱されている遺伝的危険因子(遺伝子多型)に着目し、候補遺伝子アプローチ法にて血栓症との関連について日本人のデータを蒐集し、個人個人の疾患予測のための遺伝子診断システムを構築することを目的とした。研究の前半で患者の蓄積と検体採取、臨床所見、検査値の整理を行い、ついで主に血小板受容体の遺伝子タイピングを中心に研究を進めた。その結果、血栓形成の初期段階を決定する重要分子であるvon Willebran因子の受容体(GPIb/IX/V)に新たな遺伝子多型を発見し、多型が受容体機能に与える影響を報告した。ついで研究期間の後半では、血小板機能に重要な血小板活性化因子受容体(PAF receptor)やPAF-3cetylhydrolaseの多型についても検討した。PAFを血小板に添加すると遺伝子型AAに比べDDではその凝集能が弱く、この多型の血小板機能への関与が示唆された。タイピングの結果、日本人におけるPAF-R遺伝子多型の出現頻度は、wild typeのホモAAが約75%、ヘテロであるADが23%、mutantのホモDDが3%であることが明らかになった。さらにPAF-AH遺伝子多型(Val279Phe)と血小板機能との関連、および虚血性脳血管障害患者(CVD)と健常者における出現頻度について検討を行ったところ、PAF-AHの酵素活性は、PAF-AH遺伝子多型と対応し、PAF-AH遺伝子多型(Val/Phe)は、PAF-AHの血小板活性化抑制作用を減弱させた。また日本人集団ではPAF-AH遺伝子多型とCVD発症との間に有意な関係あることが示された。両者の関係が血小板活性化抑制作用によるものか、酸化リン脂質の分解による抗動脈硬化作用によるものかについては、更なる検討が必要であるが、欧米における血栓症の主要な危険因子であるAPC抵抗性が我が国には存在しない一方、PAF-AH遺伝子多型のように我が国独自の危険因子の候補が発見された意義は大きい。また虚血性脳血管障害の多型-疾患関連研究として、Connexin37遺伝子多型C1016Tについても検討した。脳血管障害患者ではT alleleの頻度が有意に多く、この多型は脳血管障害の危険因子となり得るが、高血圧を介した機序が推測された。3年間の研究で得られたこれらの成果は今後の血栓症リスクの遺伝子診断を考える上で非常に貴重な知見を提供したといえる。本研究では血栓症のなかでも特に冠動脈疾患、脳血管障害、および糖尿病の代表的合併症である大血管症に注目し、遺伝子型とこれらの発症率、進展度、治療効果や予後動脈硬化の重症度(狭窄度や病変分布)の関係につき研究することを目的としている。具体的には(1)血管作動性物質、(2)脂質代謝関連因子、(3)血液凝固因子、(4)血小板因子など動脈硬化症や動脈血栓症に関係の深い因子で、遺伝子に個体差(遺伝子多型)の認められるものに注目している。

各因子に対して(a)遺伝子型検査(タイピング)(b)血清や血漿中の当該因子活性測定を並行して行い、正常者群と疾患群での遺伝子頻度の違いや、遺伝子型により当該因子の活性に違いがないかを比較検討した。まず平成12年度前半には、主に患者の蓄積と検体採取、臨床所見、検査値の整理を行った。ついで後半には特に血小板受容体の遺伝子タイピングを中心に研究を進めた。その結果、血栓形成の初期段階を決定する重要分子であるvon Willebran因子の受容体(GPIb/IX)に新たな遺伝子多型を発見した。我々は過去にGPIb/IXの別の多型が血栓症の易罹患性と関連することを報告しており、今回の新たな多型の持つ意義を追求することが当面の課題と思われる。現在この新たな多型の機能への影響をin vitroの系で検討している。本研究は血栓症、特に冠動脈疾患、脳血管障害、および糖尿病の代表的合併症である大血管症に注目し、遺伝子型とこれらの発症率、進展度、治療効果や予後動脈硬化の重症度(狭窄度や病変分布)の関係につき研究することを目的としている。具体的には(1)血管作動性物質、(2)脂質代謝関連因子、(3)血液凝固因子、(4)血小板因子など動脈硬化症や動脈血栓症に関係の深い因子で、遺伝子に個体差(遺伝子多型)の認められるものに注目している。各因子に対して(a)遺伝子型検査(タイピング)(b)血清や血康中の当該因子活性測定を並行して行い、正常者群と疾患群での遺伝子頻度の違いや、遺伝子型により当該因子の活性に違いがないかを比較検討した。平成12年度までに患者の蓄積と検体採取、臨床所見、検査値の整理を行い、ついで特に血小板受容体の遺伝子タイピングを中心に研究を進めた。その結果、血栓形成の初期段階を決定する重要分子であるvon Willebran因子の受容体(GPIb/IX/V)に新たな遺伝子多型を発見した。我々は過去にGPIb/IXの別の多型が血栓症の易罹患性と関連することを報告しており、今回の新たな多型の持つ意義を追求することが課題と考えられた。平成13年度は、この新たな多型の機能への影響をCHO細胞を用いたin vitroの発現実験系で検討した。その結果、GPIbα70Leu/Phe多型は、受容体機能に重要と考えられるleucine-rich repeat配列中にあり、しかもconsensus配列であるLeu残基の変異を起こすにもかかわらず、リガンド結合能に影響を与えないことが明らかになった。しかし、数種類の構造依存性のモノクローナル抗体を用いた実験では、70Phcタイブの蛋白は、幾つかのモノクローナル抗体との反応性が低下していた。従ってこの変異は受容体の立体構造に影響を及ぼしていることが示唆された。この成果は国内および国際学会で発表した。今後は、この変異が血栓形成能や易血栓性に与える影響を調べ、さらに血栓症の疾患感受性や出血性素因と関連するかを検討することが急務となった。本研究は、血栓形成因子のなかで、最近提唱されている遺伝的危険因子(遺伝子多型)に着目し、候補遺伝子アプローチ法にて血栓症との関連について日本人のデータを蒐集し、個人個人の疾患予測のための遺伝子診断システムを構築することを目的とした。平成1213年度の研究で患者の蓄積と検体採取、臨床所見、検査値の整理を行い、ついで特に血小板受容体の遺伝子タイピングを中心に研究を進めた。
パプアニューギニア北東岸のサンゴ礁段丘からみた第四紀海面変化と地殻変動の研究

1.派遣について:(1)平成4年度には研究代表者・分担者全員をヒュオン半島に派遣し,サンゴ礁段丘の地形・地質学的調査,年代測定用および同位体測定用試料の採取,現成および化石サンゴ群集の解析を行った.調査許可の取得,設営,潜水調査などに関しては,オーストラリア国立大学などの研究協力者による所が大きい.現地調査後,研究代表者はオーストラリア国立大学において,Chappellとともに試料の選別,年代測定のための諸準備,調査結果の図化,今後の調査予定の検討をし,さらにウェリントンにおいてPillansらと調査結果の検討を行った.(2)平成5年度にはサンゴ礁群集解析のための補足調査のために中森を派遣し,別の経費で現地にいた分担者のPandolfiとともにクワンガム川付近での調査を実施した.また,太田をオーストラリア,ニュージーランドに派遣し,分担者と資料の検討のための討論およびワークショップの準備を行った.さらに大村をオーストラリア国立大学に派遣し,研究協力者(質量分析計による年代測定を担当)年代測定に関する討議をおこなった.2.招へいについて:平成5年度にChappell,Berryman,Pillansを招へいし,日本人研究者とともに本研究に関するワークショップを開催し,以下のことを行った.(1)分担課題・分析結果に関する各分担者からの報告と討論,(2)論文執筆の分担の決定とテーマごとに分かれての執筆内容の検討と論文の準備,(3)報告書に掲載する論文の検討と準備,(4)モノグラフ出版の提案と内容および出版計画の検討.3.成果の公表:(1)日本第四紀学会(1993.8),日本地質学会(1993.4)などの学術大会で要旨を発表(太田ほか,大村ほか,中森ほかなど),(2)第3回国際地形学会議(1993.8,カナダ),IGCP274国際集会(1993.9,ベルギー)の招待講演において成果の一部を発表(太田),(3)第8回最近の地殻変動に関する国際シンポジウム(1993.12,神戸)において古地震に関する成果を発表(太田・Chappell),(4)第四紀の自然環境の変遷に関する国際シンポジウム(1993.12,東京)において,太田,Chappell,Berryman,Pillansは本研究の一部を発表,(5)成果を報告書として公表(太田編),(6)報告書に掲載された論文は加筆の上,国際学術誌および国内学会誌に投稿予定,(7)ヒュオン半島のサンゴ礁段丘に関するすべての資料を再整理したモノグラフを1996年に出版する.4.得られた成果:(1)サンゴ礁段丘研究の基礎資料となる大縮尺(1:20,000)の地形学図を延長約70kmにわたる地域について完成した.(2)約53ka以降完新世を含む年代における地震隆起の累積性を明きらかにした.地殻の隆起を伴う巨大地震の再来周期はおよそ13x10^3年で,完新世における隆起時期から,本地域は少なくとも三つの異なる変動区に分かれる.(3)本地域には山崩れが多数存在する.これらの年代および地形・層序的に推定した年代から,特定の時期に山崩れが発生したことがわかり,これらの山崩れは古地震復元の有力な手がかりになることが確認された.(4)年代値の信頼性を検討するための基準を設け,同一試料についてアロファスペクトル法と質量分析計法を併用して年代測定を行った.その結果測定精度が飛躍的に向上し,28kaとされていた段丘IIは33kaに修正され,また段丘IIIAは53kaの形成となった.さらに多数の測定によって段丘IX以降の各段丘の年代が確定する見通しである.(5)現成と化石サンゴ群集の比較によって段丘を構成するサンゴ石灰岩の堆積深度の推定が可能となった.(6)段丘地形と(5)の結果から,個々の段丘が堆積性か侵食性かを識別し,さらに(2)の情報をも加味して,世界的な海水準変化と関連する堆積段丘と,それをきる地震隆起による段丘とを識別することが可能となった.(7)上記の結果を総合して,過去70kaの海面変化曲線を修正した.この曲線は,深海底堆積物に含まれる酸素同位体比の変化とよく調和している.1.派遣について:(1)平成4年度には研究代表者・分担者全員をヒュオン半島に派遣し,サンゴ礁段丘の地形・地質学的調査,年代測定用および同位体測定用試料の採取,現成および化石サンゴ群集の解析を行った.調査許可の取得,設営,潜水調査などに関しては,オーストラリア国立大学などの研究協力者による所が大きい.現地調査後,研究代表者はオーストラリア国立大学において,Chappellとともに試料の選別,年代測定のための諸準備,調査結果の図化,今後の調査予定の検討をし,さらにウェリントンにおいてPillansらと調査結果の検討を行った.(2)平成5年度にはサンゴ礁群集解析のための補足調査のために中森を派遣し,別の経費で現地にいた分担者のPandolfiとともにクワンガム川付近での調査を実施した.また,太田をオーストラリア,ニュージーランドに派遣し,分担者と資料の検討のための討論およびワークショップの準備を行った.さらに大村をオーストラリア国立大学に派遣し,研究協力者(質量分析計による年代測定を担当)年代測定に関する討議をおこなった.2.招へいについて:平成5年度にChappell,Berryman,Pillansを招へいし,日本人研究者とともに本研究に関するワークショップを開催し,以下のことを行った.

(1)分担課題・分析結果に関する各分担者からの報告と討論,(2)論文執筆の分担の決定とテーマごとに分かれての執筆内容の検討と論文の準備,(3)報告書に掲載する論文の検討と準備,(4)モノグラフ出版の提案と内容および出版計画の検討.3.成果の公表:(1)日本第四紀学会(1993.8),日本地質学会(1993.4)などの学術大会で要旨を発表(太田ほか,大村ほか,中森ほかなど),(2)第3回国際地形学会議(1993.8,カナダ),IGCP274国際集会(1993.9,ベルギー)の招待講演において成果の一部を発表(太田),(3)第8回最近の地殻変動に関する国際シンポジウム(1993.12,神戸)において古地震に関する成果を発表(太田・Chappell),(4)第四紀の自然環境の変遷に関する国際シンポジウム(1993.12,東京)において,太田,Chappell,Berryman,Pillansは本研究の一部を発表,(5)成果を報告書として公表(太田編),(6)報告書に掲載された論文は加筆の上,国際学術誌および国内学会誌に投稿予定,(7)ヒュオン半島のサンゴ礁段丘に関するすべての資料を再整理したモノグラフを1996年に出版する.4.得られた成果:(1)サンゴ礁段丘研究の基礎資料となる大縮尺(1:20,000)の地形学図を延長約70kmにわたる地域について完成した.(2)約53ka以降完新世を含む年代における地震隆起の累積性を明きらかにした.地殻の隆起を伴う巨大地震の再来周期はおよそ13x10^3年で,完新世における隆起時期から,本地域は少なくとも三つの異なる変動区に分かれる.(3)本地域には山崩れが多数存在する.これらの年代および地形・層序的に推定した年代から,特定の時期に山崩れが発生したことがわかり,これらの山崩れは古地震復元の有力な手がかりになることが確認された.(4)年代値の信頼性を検討するための基準を設け,同一試料についてアロファスペクトル法と質量分析計法を併用して年代測定を行った.その結果測定精度が飛躍的に向上し,28kaとされていた段丘IIは33kaに修正され,また段丘IIIAは53kaの形成となった.さらに多数の測定によって段丘IX以降の各段丘の年代が確定する見通しである.(5)現成と化石サンゴ群集の比較によって段丘を構成するサンゴ石灰岩の堆積深度の推定が可能となった.(6)段丘地形と(5)の結果から,個々の段丘が堆積性か侵食性かを識別し,さらに(2)の情報をも加味して,世界的な海水準変化と関連する堆積段丘と,それをきる地震隆起による段丘とを識別することが可能となった.(7)上記の結果を総合して,過去70kaの海面変化曲線を修正した.この曲線は,深海底堆積物に含まれる酸素同位体比の変化とよく調和している.パプアニューギニア北東部、ヒュオン半島のサンゴ礁段丘において現地調査(事前・事後の諸調査を含む)によって、以下の資料と知見を得た。1)空中写真判讀と地形調査に基づいて延長約50Kmの海岸地域のサンゴ礁段丘の地形分類図を完成した。2)地震隆起を示す細分された完新世段丘群を従来より多くの場所において確認し、詳細図を作成し、年代測定試料を得た。
微小管の脱配向化によりもたらされる新規細胞変形機構に関する研究

本研究では植物特異的な細胞分裂時の微小管構造「フラグモプラスト」の形成機構を明らかに明らかにするために、新規微小管付随タンパク質「CORD]の細胞生物学的解析を実施しています。まず、北海道大学電子科学研究所とニコンイメージングセンターが共同で開発している二光子CSU顕微鏡を用いた三次元タイムラプスイメージング解析により、CORDの分裂期における細胞内局在を観察しました。結果として、CORDはAnaphaseからTelophaseにかけてフラグモプラストを構成する微小管のマイナス端側に局在することが明らかとなりました。さらにシロイヌナズナにおけるCORDの機能欠損変異体ではフラグモプラストの構造が異常となることを発見しました。この原因をCSU顕微鏡を用いて探ると、CORD機能欠損変異体ではフラグモプラストを形成する微小管が長くなることで野生型と比較してフラグモプラスト全体が幅広くなっていることが明らかとなりました。またフラグモプラストはTelophaseにおいて細胞板を形成するために分裂面に沿って伸長していくことが知られています。CORD機能欠損変異体ではこのフラグモプラストの伸長速度が遅くなる表現型も観察されました。これらの結果はCORDはフラグモプラストを形成する微小管の長さを制御することで、フラグモプラストの伸長を正に制御していることを示唆しています。本年度は、1新規微小管付随タンパク質CORDがAnaphaseからTelophaseにかけてフラグモプラスト上に局在すること、2CORDはフラグモプラストを形成する微小管の長さを制御することでフラグモプラストの伸長を正に制御していることを明らかにしました。二光子CSU顕微鏡を用いたイメージング解析が順調に進み、機能欠損変異体の表現型解析でも新知見が得られているため計画は順調に進展しています。今後はBY-2細胞、ゼニゴケ、シロイヌナズナを用いてCORDの分子的解析を進めることで、細胞分裂時過程におけるCORDの役割およびラグモプラストの形成機構をさらに詳細に解析していく予定です。購入した実験試薬が思ったより安価で予算が余ったため次年度使用額が生じました。次年度において実験試薬およびプライマーの購入に使用いたします。
社会的合意の形成と発展-ゲーム理論的分析

利害の対立や競争、および協力関係の可能性が内在する経済社会において、個人的価値を追求する経済主体が、どのような状況で、いかにして自発的な交渉によって協力関係の実現に合意するかをゲーム理論の方法論を用いて分析した。特に、個人間の社会的合意によって社会制度としての国家がどのように創造、変革されるか、また、経済社会の発展メカニズムと社会制度がどのように関係するかを考察するために、国家の成立と発展過程を分析するための動学ゲームモデルを構築し、モデルの分析を行った。主要結果は、次の通りである。(1)税の徴収と公共財供給を主な機能にもつ国家の成立は、社会的生産力のレベル(社会的共通資本のストック)に依存する。社会的生産力の限界値が存在し、社会的生産力が限界値以下であるときのみ国家の成立が可能である。社会的生産力の限界値は生産技術と人口によって決まる。(2)公共財がフリーライダー(ただ乗り)を許す場合、個人は必ずしも国家に参加するとは限らず、国家の規膜(構成員数)は、参加に関する国家の意思決定機構の形態に依存する。自由参加のルールの下では、各個人は国家に参加する便益とフリーライダーによる便益を考慮し、確率的に参加を決定する。(3)国家の政治システムの変遷と社会資本の蓄積過程の相互依存関係を考察するために、君主制と民主制の二つの特徴的な政治システムを考察した。社会的生産力が低いとき、君主制が国家の政治システムとして合意される可能性があるが、社会的生産力が高く限界値に近い場合、民主制が合意される。また、社会資本のストックは国家の成立とともに増加し、限界値に確率収束する。
ヌクレオチド結合部位の動的構造の解析

1.ジャガイモUDP-グルコースピロホスホリラーゼ(合成酵素)のX線結晶解析を継続することにより、3つのドメインの構造については、ほぼ完全に主鎖の折れたたみを明らかにすることができたが、なおそれらの間をつなぐループを決定するには至っていない。従って、全体の立体構造モデルにおける残基番号は明らかにすることはできていない。現在、重原子置換のデータを入れ直すことによって、さらに詳細な検討に入っているので、ごく近いうちに、全体構造を明らかにすることができるものと期待される。また、大腸菌UDP-グルコースピロホスホリラーゼを大量発現させて、UDP-ピリドキサールを用いた親和標識と部位特異的変異導入の実験を行った。その結果、植物酵素と細菌酵素の間では、全体的な一次構造が相違しているだけでなく、それらの活性部位の構造と触媒反応機構も大きく異なっていることが明らかになった。現在、大腸菌酵素の結晶化を進めており、そのX線結晶解析に入る予定である。2.アデニル酸キナーゼの活性部位アミノ酸を他のアミノ酸に置換することによって、この酵素の基質ヌクレオチドモノリン酸に対する特異性を改変しようという試みをさらに進めるために、本年はその対照として基質特異性の異なるUMP-CMPキナーゼのcDNAをブタ脳から単離して、ヌクレオチド配列順序を決定すると共に、その高発現系を構築した。アデニル酸キナーゼの活性部位を構成するアミノ酸と比較することにより、特徴的なアミノ酸の置換を見いだすことができたので、それを基にして効果的な特異性の改変を実現することができた。改変酵素では、ATPよりもCMPに対する触媒活性が高くなっている。現在、これら改変酵素の結晶化を進めている。
経頭蓋非侵襲光刺激を可能とする光遺伝学ツールの探索

光により神経細胞を操作するという光遺伝学は2005年に最初に報告された。それ以来瞬く間に全世界に広まり、現在では当たり前の技術となっているが、未だ発展途上である。この光遺伝学をさらに発展させるためには、その方法の根幹をなす光感受性の蛋白質(ツール)の開発研究が重要である。光遺伝学の最初の論文では青色光により開口し、陽イオンを透過させるチャネルロドプシン2という緑藻類クラミドモナス由来の微生物型ロドプシンがツールとして用いられた。その後も光遺伝学では種々の微生物型ロドプシンが用いられ、吸収の長波長化、光反応時間短縮、光感受性向上、発現量上昇、膜移行量の向上が変異体作成等により図られてきた。本研究は、新規のツールになりうる微生物型ロドプシンを求めて自然界を探索するというものである。地球上の極限環境の一つである高塩濃度環境から有望な株はまだ得られていない。この研究過程で有望そうな別な種類の極限環境から新規のツールが得られる可能性があることを示唆するデータを得たので、その極限環境の候補地を絞り込んだ。立ち入りが自由な場所ではなく、そこの所有権者突き止めに時間を要したが、、その場所への立ち入りの許可も得られたので、純粋培養を含めた古典的な方法からメタゲノム解析までを含めて準備を整え、試料採取を行う。培養が困難な場合は、ゲノム解析を行い塩基配列の情報を得て、コドンの最適化をした遺伝子を人工合成し、ベクターに組み入れ、大腸菌での発現を試みる。塩基配列の情報を得ることで蛋白質のアミノ酸配列が得られたならば、その配列を従来のものと比較することで長波長化に関与するアミノ酸残基の推測ができる可能性がある。大腸菌での発現も成功しているならば、長波長化関与のアミノ酸の変異体作成も試みる。高塩濃度環境から有望な株はまだ得られていないが、今後も粘り強く続けていく。研究の過程で異なる極限環境での探索が有望であることを示唆するデータを得たので、探索準備に入ったが、候補地の絞り込みに時間を要した。さらにその場所は民間の所有地であり、所有権者の突き止めと許可を得るのに時間を要した。このようなことはよくあることであり、ぎりぎり想定の範囲内と言えるであろう。塩濃度の高い極限環境からの新規の細菌単離は粘り強く継続しながら、有望そうな別の極限環境の探索の準備をさらに進め、何とか年度前半に第一回目の試料採取までもっていき、新規のツールに結びつくような蛋白質又はそのアミノ酸配列情報を得たい。光遺伝学をさらに発展させるためには、その方法の根幹をなす光感受性の蛋白質(ツール)の開発研究が重要である。光遺伝学の最初の論文では青色光により開口し、陽イオンを透過させるチャネルロドプシン2という緑藻類クラミドモナス由来の微生物型ロドプシンをツールとして用いられた。地球上の極限環境の一つである高塩濃度環境から得られる天日塩を入手し、その中からの高度好塩菌の単離から始めている。現時点では有望な株はまだ得られていないが、得られたら、その株を培養、細胞破砕を行い、細胞膜分画の懸濁液を用いて分光学的測定により、吸収極大波長(λmax)と光吸収後に起こす構造変化であるフォトサイクルの速度を求める予定である。さらに研究過程で有望そうな別な種類の極限環境が存在することが分り、その環境探索の準備も進めている。高塩濃度環境から得られる天日塩由来の新規の細菌は得られていないが、簡単に得られるとは考えていなかったので、想定の範囲内である。研究の過程で別な種類の極限環境に探索の場所を広げられる可能性が出てきた。これらを総合すると当初の予定の範囲内であると考えられるため。

この研究過程で有望そうな別な種類の極限環境から新規のツールが得られる可能性があることを示唆するデータを得たので、その極限環境の候補地を絞り込んだ。立ち入りが自由な場所ではなく、そこの所有権者突き止めに時間を要したが、、その場所への立ち入りの許可も得られたので、純粋培養を含めた古典的な方法からメタゲノム解析までを含めて準備を整え、試料採取を行う。培養が困難な場合は、ゲノム解析を行い塩基配列の情報を得て、コドンの最適化をした遺伝子を人工合成し、ベクターに組み入れ、大腸菌での発現を試みる。塩基配列の情報を得ることで蛋白質のアミノ酸配列が得られたならば、その配列を従来のものと比較することで長波長化に関与するアミノ酸残基の推測ができる可能性がある。大腸菌での発現も成功しているならば、長波長化関与のアミノ酸の変異体作成も試みる。高塩濃度環境から有望な株はまだ得られていないが、今後も粘り強く続けていく。研究の過程で異なる極限環境での探索が有望であることを示唆するデータを得たので、探索準備に入ったが、候補地の絞り込みに時間を要した。さらにその場所は民間の所有地であり、所有権者の突き止めと許可を得るのに時間を要した。このようなことはよくあることであり、ぎりぎり想定の範囲内と言えるであろう。高塩濃度環境から得られる天日塩由来の新規の細菌単離を継続する。高塩濃度環境とは別の極限環境に探索の場所を広げられる可能性が出てきたので、探索方法を詰め、具体化する。塩濃度の高い極限環境からの新規の細菌単離は粘り強く継続しながら、有望そうな別の極限環境の探索の準備をさらに進め、何とか年度前半に第一回目の試料採取までもっていき、新規のツールに結びつくような蛋白質又はそのアミノ酸配列情報を得たい。計画は1年単位で立案したものであり、採択後の使用期間が9ヶ月と短かったため。この研究は代表者が一人で進めている研究であるが、単純な繰り返し作業部分などは学部学生と大学院生に手伝ってもらっている。学部学生は就職活動終了後の後期になると作業を担ってもらっているが、特に昨年秋以降、インフルエンザ等により、学部生と院生の作業が滞った。加えて、ここ数年の傾向であるが学生の学力低下が急で、質問応答などに費やす時間増加もあり、残額が多めに出てしまった。初年度も採択決定後の研究期間が短かったことによる残額出たためその残額と合わせた額が残った。学部生と院生の学力及び作業遂行能力低下も著しいので、可能な範囲で受託サービスなどの活用も視野に入れ使用する計画である。
バイオミメティックス材料の分子力学適応評価試験システムの開発

本研究では力学負荷が可能な生体微視構造計測と分子構造解析の最新技術を取り入れて生命体材料の機能発現メカニズム解明,バイオミメティックス材料創成支援さらにはバイオミメティックス材料の機能評価を行うことを目的とした分子力学適応評価試験システムの構築を行った.本研究では繰り返し引張り圧縮負荷装置,および分子レベルの細胞分子形態計測が可能な原子間力顕微鏡装置,および分子力学解析が可能なワークステーションを用いて,実験および解析両面から生命体分子の力学適応機能解明を試みた.骨格筋,平滑筋および骨芽細胞に繰返し引張り圧縮負荷を加えることで生命体分子固有の機能とされる力学負荷に適応した自己組織化・形態変化過程を観察した.シリコン薄膜上に着床した細胞が繰り返し力学負荷によって圧縮方向,つまり引張り負荷方向に直角な方向に回転する応答を示すことが分かった.細胞/分子レベルでの自己組織化,力学適応再構築,不均質および能動的運動という生命体の持つ基本的な機能を備えた人工生命体材料の開発が望まれている.つぎに,走査型原子間力プローブ顕微鏡による分子レベルでの形態・力学計測技術と分子/量子生物学に基づくコンピュータシミュレーション技術を融合することで,生命体分子材料の力学モデルを構築し,生命体材料の中で行われる形態形成・自己組織化のメカニズム解明を行った.研究では,筋細胞ユニット(アクトミオシン系分子モーター)および骨細胞のユニットとしてのコラーゲン・ハイドロキシアパタイト複合分子の分子構造解析,分子動力解析を行った.本研究によりアクトミオシン系分子の滑り運動発現,および骨基本分子の形成・分解発現に関する基礎的知見を得た.以上の研究成果は日本機械学会講演論文集および論文集に発表・掲載された.本研究では力学負荷が可能な生体微視構造計測と分子構造解析の最新技術を取り入れて生命体材料の機能発現メカニズム解明,バイオミメティックス材料創成支援さらにはバイオミメティックス材料の機能評価を行うことを目的とした分子力学適応評価試験システムの構築を行った.本研究では繰り返し引張り圧縮負荷装置,および分子レベルの細胞分子形態計測が可能な原子間力顕微鏡装置,および分子力学解析が可能なワークステーションを用いて,実験および解析両面から生命体分子の力学適応機能解明を試みた.骨格筋,平滑筋および骨芽細胞に繰返し引張り圧縮負荷を加えることで生命体分子固有の機能とされる力学負荷に適応した自己組織化・形態変化過程を観察した.シリコン薄膜上に着床した細胞が繰り返し力学負荷によって圧縮方向,つまり引張り負荷方向に直角な方向に回転する応答を示すことが分かった.細胞/分子レベルでの自己組織化,力学適応再構築,不均質および能動的運動という生命体の持つ基本的な機能を備えた人工生命体材料の開発が望まれている.つぎに,走査型原子間力プローブ顕微鏡による分子レベルでの形態・力学計測技術と分子/量子生物学に基づくコンピュータシミュレーション技術を融合することで,生命体分子材料の力学モデルを構築し,生命体材料の中で行われる形態形成・自己組織化のメカニズム解明を行った.研究では,筋細胞ユニット(アクトミオシン系分子モーター)および骨細胞のユニットとしてのコラーゲン・ハイドロキシアパタイト複合分子の分子構造解析,分子動力解析を行った.本研究によりアクトミオシン系分子の滑り運動発現,および骨基本分子の形成・分解発現に関する基礎的知見を得た.以上の研究成果は日本機械学会講演論文集および論文集に発表・掲載された.近年,生命体材料の分子構造計測技術および計算科学解析技術の進歩は著しいものがある.本研究では,力学負荷と分子レベルの形態計測が可能な実験装置,および分子力学解析が可能な並列計算を行うことで生命体分子の機能発現メカニズム解明,バイオミメティックス材料創成支援,さらにはバイオミメティックス材料の機能評価を行うことを目的とした分子力学適応評価試験システムの構築を行っている.この力学負荷装置は,生命体材料が持つ機能の中でもその原理解明への要求が高い力学負荷に対応した自己組織化・自己修復のメカニズム解明を主目的とする.将来的には.マイクロマシンに利用できる能動的収縮運動機能を持つ人工材料,生命体との力学的適合性の高い医療用材料,例えば人工骨,人工歯および人工関節,あるいは損傷回復機能を持つ高機能分子材料などの開発のための基礎的知見が得られるものと考える.本年度の研究では,(1)培養した生体細胞(筋および骨細胞)を用いた繰返し引張り圧縮負荷下の自己適応組織化の過程観察のための試験装置の制作,(2)細胞(骨格筋)の培養とその力学負荷に対する自己増殖・形態形成適応に関する基礎実験,(3)筋細胞の基本ユニットであるサルコメアを構成するアクチン(F-アクチン)およびミオシン頭部S1の集合分子,および骨細胞を構成するコラーゲンおよびハイドロキシアパタイト融合分子について分子力学,分子動力学解析を行った.(1)では油圧サーボアクチュエータと制御ユニットを購入し,シリコン板と膜を重ね合せた培養装置とそれを取り付ける治具の設計制作を行った.つぎに,(2)では骨格筋細胞の力学負荷試験を行い,繰り返し引張りの方向に対して90度方向に細胞が回転する形態変化を起こすことが確認された.(3)では,ミオシン頭部S1にATPあるいはADPが結合した場合と全く結合の無い場合の比較を行い,滑り運動を誘起することと関連すると思われる原子揺らぎ,柔軟特性の変化についての知見を得た.以上のように,本年度は,力学負荷計測装置を完成させ予備的実験を行い,さらに,分子/量子生物学に基づくコンピュータシミュレーション技術の展開を行った.次年度以降は,さらに,生命体分子材料の力学モデルの構築手法の確立による生命体材料の形態形成・自己組織化のメカニズム解明を目指す.

この分子レベルの機能解明を基に,非晶質と単原子結晶との中間に位置付けられる不均質・高機能分子材料としての人工生命体材料開発の基礎技術の蓄積ができるものと考える.本研究では生体微視構造計測と計算科学分野での分子構造解析の最新技術を取り入れて生命体材料の機能発現メカニズム解明,バイオミメティックス材料創成支援さらにはバイオミメティックス材料の機能評価を行うことを目的とした分子力学適応評価試験システムの構築を目指している.本年度は昨年度購入した繰り返し力学負荷装置,および分子レベルの細胞分子形態計測が可能な原子間力顕微鏡装置(既存装置),および分子力学解析が可能なワークステーションを用いて,実験および解析両面から生命体分子の機能解明を試みるものである.本年度は骨格筋細胞および骨芽細胞に繰返し負荷を加えることで生命体分子固有の機能とされる力学負荷に適応した自己組織化・形態変化過程を観察した.細胞は,ラットの骨格筋細胞およびラットの骨芽細胞を用い,シリコン薄膜上に着床した細胞が繰り返し力学負荷によって圧縮方向,つまり引張り負荷方向に直角な方向に回転する応答を示すことが分かった.さらに,自由電子レーザー研究所においてレーザー照射を行い,細胞の受ける損傷・機能喪失について実験計測を行った.筋細胞は引張り圧縮方向から回避するように細胞長手方向を回転させることが分かった.細胞増殖・コロニー生成を行う特性があることが推察される.現在,細胞/分子レベルでの自己組織化,力学適応再構築,不均質および能動的運動という生命体の持つ基本的な機能を備えた人工生命体材料の開発が望まれている.この細胞増殖メカニズムは代替筋の開発と生体内埋め込みにおいて重要な情報と考える.本研究では,走査型原子間力プローブ顕微鏡による分子レベルでの形態・力学計測技術と分子/量子生物学に基づくコンピュータシミュレーション技術を融合することで,生命体分子材料の力学モデルを構築し,生命体材料の中で行われる形態形成・自己組織化のメカニズム解明を行うことを目指している.本年度は筋細胞ユニット(アクトミオシン系分子モーター)および骨細胞のユニットとしてのコラーゲン・ハイドロキシアパタイト複合分子の分子構造解析,分子動力解析を行った.本研究によりアクトミオシン系分子の滑り運動発現,および骨基本分子の形成・分解発現に関する基礎的知見を得た.以上の研究成果は日本機械学会講演論文集および論文集に発表・掲載された.本研究では力学負荷が可能な生体微視構造計測と分子構造解析の最新技術を取り入れて生命体材料の機能発現メカニズム解明,バイオミメティックス材料創成支援さらにはバイオミメティックス材料の機能評価を行うことを目的とした分子力学適応評価試験システムの構築を行った.本研究では繰り返し引張り圧縮負荷装置,および分子レベルの細胞分子形態計測が可能な原子間力顕微鏡装置,および分子力学解析が可能なワークステーションを用いて,実験および解析両面から生命体分子の力学適応機能解明を試みた.骨格筋,平滑筋および骨芽細胞に繰返し引張り圧縮負荷を加えることで生命体分子固有の機能とされる力学負荷に適応した自己組織化・形態変化過程を観察した.
テラヘルツ時間領域分光法によるエンジニアリングウッドの非破壊総合材質診断

昨年度までで、テラヘルツ時間領域分光システム(透過)を設計・試作し、このシステムによって含水率の異なるいくつかの樹種および合板に用いられることの多いベイマツ材のテラヘルツ時間領域スペクトルを測定した。さらに複数の接着剤を用いて接着した合板の測定が完了した。今年度はこれらの結果から、合板の層数・接着剤の種類および密度を同時に推定する手法を開発した。これは合板の周波数0.1THzにおける吸収係数と屈折率の散布図をSupport vector machineを用いて分類することによって達成することが出来た。また合板の0.1THzによる屈折率は密度と高い相関関係にあった。また、本手法により(木材の強度特性に大きく寄与する)セルロースミクロフィブリル角(MFA)も推定可能であることを示した。具体的にはX線回折法によって得られたMFAと試料の複屈折性に相関があることを見出した。加えて、木材中の水分子の誘電率の推定を試みた。これにより木材中水分子の誘電率虚数部は含水率にともなって線形に変化することを見出した。これらの成果をJournal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Wavesに投稿し受理された。また、H30年度計画であった反射方式による信号検出方式の導入が完了した。現在このシステムによって測定したスペクトル情報から(これまでに得られた知見を援用して解析することで)合板内の接着不良箇所を非破壊で検出することを試みている。上記の成果を国際学会IRMMW-THz2018および2018 SWST/JWRS International Conventionで発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、テラヘルツ時間領域分光計測システムの開発を行った。名古屋大学において、数百フェムト秒オーダの時間幅をもったパルス発振レーザ、光伝導アンテナ、および特注試料ホルダー、光学ベンチを主たる構成要素とするテラヘルツ時間領域分光システム(透過・反射方式)を設計・試作した。テラヘルツビームスポットは1.0mmを達成することができた。また、十分なSN比を得ることが出来た。その後設計したシステムを用いて、木材試料の測定を試みた。いくつかの測定データ数・ステージ速度を検討し、木材にもっとも適した測定条件を決定した。その後、合板に用いられることの多いベイマツ材を複数用意し、そのテラヘルツスペクトルを測定した。ベイマツ単板(厚さ3mm)から50枚の試料を切り出し(20mm×20mm)、気乾状態でテラヘルツ時間領域分光測定に供した。試料の重量および寸法をテラヘルツスペクトル測定前と測定後に行った。木材の繊維方向とテラヘルツ波の偏光方向の角度が0°および90°となるようスペクトルを測定した。試料が無い状態の透過スペクトルをリファレンススペクトルとした。テラヘルツスペクトル測定後、試料を105°Cで48時間乾燥させて全乾状態とし、得られた全乾重量とスペクトル測定時の重量および寸法から、試料の全乾密度および含水率を算出した。各種演算によって算出した周波数領域0.1-0.2Hzにおける複素屈折率平均値から、Hashinらの報告にならい含水率および密度の同時予測を試みた。その結果単一樹種であっても、その全乾密度および含水率が十分な精度で予測できることが分かった。また、木材は複屈折性を持つことが知られているが、本設計システムにおいても試料の繊維方向に対する偏光方向の角度によって、複素屈折率が変化することが確認できた。平成28年度の研究計画である「装置の設計」・「計測精度の評価」を完了した。これによりテラヘルツビームスポット、SN比ともに木材の材質推定に十分な値を達成した。また、いくつかの測定データ数・ステージ速度を検討し、木材にもっとも適した測定条件を決定した。また、本システムによる「ラミナの含水率、密度、繊維走行の非破壊推定」についてもベイマツ単板について測定・解析が完了している。テラヘルツスペクトルから各種演算によって算出した周波数領域0.1-0.2Hzにおけるベイマツ材の複素屈折率平均値を用い、Hashinらの報告にならい含水率および密度の同時予測を試みたところ、ベイマツ材の全乾密度および含水率を十分な精度で予測できることが示された。今後は様々な樹種で同様の実験を行い、より高い精度での予測方法を探索するためいくつかの異なる有効媒質理論を用いる予定である。これらまでの成果を、第67回日本木材学会大会(福岡大会)においてポスター発表を行った。また、平成29年度日本分光学会年次講演会でも発表する予定である。これらのことから、研究はおおむね順調に進展しているといえる。昨年度までで、テラヘルツ時間領域分光システム(透過・反射方式)を設計・試作し、このシステムによって含水率の異なるいくつかの樹種および合板に用いられることの多いベイマツ材のテラヘルツ時間領域スペクトルを測定した。今年度はこれらの結果から複数樹種の含水率・密度・繊維走向を同時に推定する手法を開発した。特に、繊維走向の予測では、木材の複屈折性および二色性の両方を加味してフィッティングを行うアルゴリズムを提案した。またこのフィッティングをもとに得られた屈折率・吸収係数の最大値・最小値から、含水率・密度を推定することでより高い予測精度が得られることを見出した。これらの成果をもとに学会報告を行った。また、様々な樹種および含水率の複素屈折率データおよび複素屈折率から、エンジニアリングウッドの一種である合板の反射スペクトルのシミュレーションを行った。

これにより、合板の各層からのシグナルのピーク時間および強度を見積もることが出来た。また、実際に合板を測定し2層目までの情報を取得できる可能性を見出した。さらに研究を進める過程で、本手法により(木材の強度特性に大きく寄与する)セルロースミクロフィブリル角(MFA)も推定可能であることが示唆された。そこで、X線回折手法(Silviscan)によってMFAや結晶化度および密度などを測定したスギ試料をテラヘルツ時間領域分光システムによって測定した。得られたテラヘルツパルスからテラヘルツ領域複素屈折率を算出し、これを多変量解析することによって上記性質の定量分析を行ったところ、いくつかの性質を高い精度で推定することが出来た。平成29年度の研究計画である「THz-TDSによる接着層状況の推定」を遂行した。平成28年度までに蓄積したデータから、より高い精度で木材の各種性質(密度・含水率・繊維走向およびMFA)を推定するアルゴリズムを開発した。また、様々な樹種および含水率の複素屈折率データおよび複素屈折率から、エンジニアリングウッドの一種である合板の反射スペクトルのシミュレーションを行った。現在はラミナを様々な樹脂で接着し(メラミン樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート系、レゾルシノール系接着剤等を利用)、これらのTHz-TDS測定を行っている。複素屈折率の虚数部を周波数領域で展開(スペクトル表示)し、各接着剤特有の吸収ピークを見出すとともにこれを多変量解析することによって、接着剤に関する判別分析(例えば、物質の同定や存在量の多寡を数値表現しうるSoft independent modelling of class analogy:SIMCA)を行い、その予測精度を確認する予定である。これらまでの成果を、平成29年度日本分光学会年次講演会、日本木材学会中部支部大会および第68回日本木材学会大会で発表した。これらのことから、研究はおおむね順調に進展しているといえる。昨年度までで、テラヘルツ時間領域分光システム(透過)を設計・試作し、このシステムによって含水率の異なるいくつかの樹種および合板に用いられることの多いベイマツ材のテラヘルツ時間領域スペクトルを測定した。さらに複数の接着剤を用いて接着した合板の測定が完了した。今年度はこれらの結果から、合板の層数・接着剤の種類および密度を同時に推定する手法を開発した。これは合板の周波数0.1THzにおける吸収係数と屈折率の散布図をSupport vector machineを用いて分類することによって達成することが出来た。また合板の0.1THzによる屈折率は密度と高い相関関係にあった。また、本手法により(木材の強度特性に大きく寄与する)セルロースミクロフィブリル角(MFA)も推定可能であることを示した。
太陽風を利用した宇宙推進システム実現を目的とした研究

磁気プラズマセイルは宇宙機に搭載した超伝導コイルとプラズマ噴射により強い磁場を形成し,その磁場を帆として惑星間空間中の太陽風(高速のプラズマ流)を受けることで推力を得る.プラズマ噴射により形成された(磁場インフレーションされた)磁気圏と太陽風の干渉を理想電磁流体力学に基づいてシミュレーションし,磁気プラズマセイルの推力発生メカニズムについての解析を実施した,噴射プラズマ流のAflven Mach数と磁気プラズマセイルの推力の関係を調べた結果,噴射プラズマ流のAlfven Mach数が1を超えると磁気プラズマセイルは推力を得られなくなることが明らかとなった.この結果は磁気プラズマセイルが推力を得る為には電磁流体波(MHD波)が太陽風から宇宙機にまで伝わる必要があることを示している。すなわち,太陽風から宇宙機への運動量伝達プロセスにおいてMHD波が重要な役割を果たしていることが明らかにした.磁気プラズマセイルの推進性能についての評価を行った.推進性能の評価には,太陽風運動量の推力への返還効率と推力の噴射プラズマの運動量に対する比率,2つのパラメータを導入した.磁気プラズマセイルが推力を得る為には亜音速の噴射プラズマ流を磁場形成に用いる必要があるが,このような条件では高い推進効率が発揮できないことが示された.明らかにした推力発生メカニズムを基に,推進効率を改善する方法について検討を行った.磁場形成に用いる噴射プラズマの噴射方向を太陽方向に限定することで,噴射プラズマ流の運動量をも推力として利用する方法について検討を行った.シミュレーションにより磁気プラズマセイルとしての推力に加えて噴射プラズマ流による推力も推進に利用できることが示されたが,推進効率の改善は数割程度であることも示された.理想電磁流体力学(ldeal MHD)に基づいた数値計算コードの改良を行った。具体的には、一般座標を導入することで幅広い空間スケールにおけるシミュレーションに対応させ、ベクトル化に対応したコーディングを行うことで高速化を図った。また、電磁流体シミュレーションに特有の問題である数値的▽・Bの誤差に対処すべく、ProjectionスキームとPowellのSource項を導入した。改良した計算コードを用いて磁場インフレーションの解析を行った。磁場インフレーションは、宇宙機からのプラズマ噴射により磁気圏を大きく膨張させる技術であり、磁気プラズマセイル実現の鍵となる技術である。過去の磁場インフレーションの解析に対して指摘されていた問題点を解決すべく、問題設定・条件設定を工夫することで物理的に整合性の取れた流れ場・磁場の解を得ることに成功した。得られた結果より、磁場インフレーションにより形成される流れ場・磁場が太陽の周囲に形成される太陽風と惑星間星間磁場の構造に極めて近いものであることを示した。太陽風との干渉も含めた、磁気プラズマセイル全系のシミュレーションを開始した。太陽風Bow shockと磁気圏の形成、及び磁気圏内部のTermination shock形成のシミュレーションに成功した。これらシミュレーションにより得られた結果は、磁気プラズマセイル周りに太陽圏と良く似た流れ場が形成されることを示している。すなわち,太陽風から宇宙機への運動量伝達プロセスにおいてMHD波が重要な役割を果たしていることが明らかにした.磁気プラズマセイルの推進性能についての評価を行った.推進性能の評価には,太陽風運動量の推力への返還効率と推力の噴射プラズマの運動量に対する比率,2つのパラメータを導入した.磁気プラズマセイルが推力を得る為には亜音速の噴射プラズマ流を磁場形成に用いる必要があるが,このような条件では高い推進効率が発揮できないことが示された.明らかにした推力発生メカニズムを基に,推進効率を改善する方法について検討を行った.磁場形成に用いる噴射プラズマの噴射方向を太陽方向に限定することで,噴射プラズマ流の運動量をも推力として利用する方法について検討を行った.シミュレーションにより磁気プラズマセイルとしての推力に加えて噴射プラズマ流による推力も推進に利用できることが示されたが,推進効率の改善は数割程度であることも示された.