hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子間相互作用を再現したモデル動物での高脂肪食誘導性脂肪肝発症メカニズムの解明

平成30年度は、遺伝子間相互作用を再現可能な脂肪肝候補遺伝子Iah1のノックアウト(KO)マウスでの脂肪肝形成の証明の準備に着手した。高脂肪食により脂肪肝を呈するSMXA-5の遺伝的背景を持つChr.12コンソミックマウスにおいて、CRISPR/Cas9システムによりIah1遺伝子のゲノム編集を行って、Chr.12コンソミック-Iah1-KOマウス(12-Iah1-KO)を作製した。この胚操作については、連携研究者である大野博士、宮坂博士(名古屋大学大学院医学系研究科)にご協力いただいた。結果、2ラインのKOマウス系統の樹立ができた。この2ラインは異なる変異を持つが、どちらも早期にフレームシフトによるストップコドンの出現を伴っており、mRNAレベルと短タンパク質レベルのいずれにおいてもその発現が欠損していることを確認した。また、用いたゲノム編集用のガイドRNAによるIah1のターゲット以外の遺伝子配列に対するゲノム編集が起こっている確率が低いことをゲノムシークエンスにより確認した。Chr.12コンソミックマウスは、脂肪肝抵抗性タイプのIah1遺伝子座を有しており、脂肪肝が抑制される系統である。しかし、このコンソミックにおいて、Iah1をノックアウトすると、コンソミックが有する他の遺伝子とIah1遺伝子との相互作用により、脂肪肝の抑制が解除されると予想した。そこで、コンソミックと樹立した2つのKOラインの表現型を比較することとした。現在、高脂肪食で12週間の飼育を行い、脂肪肝の形質、血中脂質の解析を進めているところである。予定していたゲノム編集によるChr.12コンソミックマウスにおけるIah1の遺伝子欠損マウスの作出に成功した。3ラインの樹立を目指したが、1つのラインについては繁殖が悪く、実験に用いることは出来なかった。しかし、2ラインについては、オフターゲット効果の検証、繁殖が可能であり、高脂肪食での飼育に取り組んでおり、順調である。2ラインについても、マウス系統の維持としては問題がないものの、高脂肪食での飼育に適応しない個体がおり、成長に問題が生じる個体がある一定の頻度で出現している。この研究で作出したKOマウスの表現型の解析から、Iah1遺伝子の欠損による脂肪肝への影響の有無を明らかにするために、当初の予定よりも実験に用いる個体数を増やし、成長不良な個体については除外する対応をとる予定である。また、Iah1遺伝子の肝臓細胞および脂肪細胞における機能を明らかにするために、細胞株でCIRSPR/Cas9システムを用いたKO株を作製して、マウス個体での組織別の影響についてのデータを得る予定である。細胞株でのCRISPR/Cas9システムによる遺伝子欠損株を作製するにあたり、ベクターの選定に時間がかかったため、支出が次年度にずれこんだため。
優れた言語学プログラム構築のための調査研究

学会・研究会・集中講義等を利用して、言語学専攻・専修を有する大学の教員および学生(学部生、大学院生)に対して聞き取り調査を行った。また国際会議に来日した海外の研究者から、海外(主に欧米)の主要大学における言語学プログラムに関して情報を得た。これらの調査の結果、海外の大学と比較した場合に、日本国内の言語学プログラムについて次のような状況が浮かび上がった。1.多くの大学において、大学院重点化の結果、学部生向けの授業や研究指導から大学院生向けの授業・研究指導にカリキュラムの重心が移り、10年前に比べると学部生用のプログラムの比重が小さくなっている。とりわけ、学部生向けの授業が減少し、大学院生向けの授業と合同になっているところが多い。この結果、学部レベルの教育が不十分であると認識している教員が多い。2.その一方で、大学院の教育が充実しているかというとそういうわけでもない。10年、20年前に比べ、大学院生の数が倍増しており、研究指導にかかる時間が倍増しているものの、大学院生一人ずつの研究指導という意味では、以前より充実しているとは言えない。また、合同の大学院演習や研究発表会に予想以上の時間をとられているという教員も多いようである。3.大学全体の予算削減や、学長や学部長レベルの政策的経費が増えていること等の影響で、講座や教員に対する研究費が削減されてきており、研究図書費が大幅に減少している。大学院生が研究遂行のために必要とする研究図書費用や実験費用を教員の科研費でカバーしているところも少なくない。今年度は学位論文の審査を中心とする指導体制について、言語学専攻の博士課程を持つ8大学(東北大学、東京大学、名古屋大学、金沢大学、京都大学、大阪大学、広島大学、九州大学)の大学院担当教員にアンケートを行った。特に学位論文提出条件について、文部科学省の学位規則を各大学がどのように運用しているか調査した結果、論文博士については、(1)既に刊行された研究書がほとんどである(全大学)、(2)出版が暗默の了解であり、未刊行のものには、審査委員会が出版を条件づけて合格とすることもある(九大)、(3)未刊行の場合は出版時期を明記し、「出版時期未定」では不受理とする(京大)、(4)既刊刊の論文を集めて学位論文とすることも可能であをだ、未刊行の章は学位取得後に学術雑誌等に刊行する義務がある(京大)、ということがわかった。課程博士については、(1)学位取得後1年以内の刊行は困難である(すべての大学)、(2)BookParkによるウェブ販売により1年以内の刊行を推進している(東大、京大、阪大)、(3)査読誌へ掲載されていることが学位論文提出の条件であり、査読論文2本以上(名大、広大、九大、阪大)、査読論文1本以上(東北大、金沢大)という内規を設けている、以上のことがわかった。とりわけ、BookParkによるウェブ販売については、論文タイトル・要旨等をウェブ公開し、比較的安価(4500円)でオンデマンド方法(=注文を受けてから印刷、製本)で販売、研究科が管理会社に払う契約料(5万円/月)も、執筆者が管理会社に払う初期費用(2万円/1論文)も比較的安く、執筆者へ印税が入る(売り上げの10%)、過去の学位論文の公開も可能である、著作権が執筆者にあるため、後日、一般の出版社からの出版も可能である等の利点が多いことがわかった。
腎尿細管の発達過程における有機アニオン輸送体(moatl、OATP-D)の解析

本年度は、有機アニオン輸送体の腎臓内での局在をさらに詳しく解析し、siRNAの作成を試みた。昨年、不明瞭であったMoat1のポリクローナル抗体の精製をさらに行い、免疫染色を行ったが、やはり特異性に乏しく腎髄質、遠位尿細管に存在するのを確認するのに留まった。再度、別のペプチドを抗原としポリクローナル抗体の作成を試みたが、やはり特異性の向上にはいたらなかった。今後、さらに特異性の高い部分を抗原とした抗体作製を計画中である。レーザーマイクロダイゼッション法による尿細管各部位における有機アニオン輸送体のmRNAの解析は、凍結切片の切り出しにおいて、切片の厚み10μm、直径100μmの試料では安定したRT-PCRの結果が得られた。レーザーの焦点を絞ることによりさらに微小な尿細管単位のRT-PCRにも成功したが安定性をやや欠いた。胎仔、新生仔ラットの腎臓でも良好な結果が得られた。尿細管の部位特定のための染色を行った後のRT-PCRは非常に不安定であった。これは染色過程によるmRNAの損傷が考えられ、今後この段階での操作の簡略化を行いmRNAの損傷を防ぐ必要が認められた。siRNAの作成は、ベクターへ組み込み発現実験を行ったが、有機アニオン輸送体の発現を抑制することができず、siRNAの産生が少ないためと考えられた。別のベクターへの組み込みも施行したが、やはりRNA干渉を得るに至らなかった。siRNAの産生は見られるが、有機アニオン輸送体のmRNAと干渉作用が不十分であったと考えられる。今後は、siRNAの設計を見直し、発現ベクターの改良が必要と考えられた。以上のように、新技術の改良、確立はある程度の進行が得られた。本年度は、有機アニオン輸送体(moat 1、OATP D)の腎臓内での局在について検討し、実験方法の確立を行った。OATP-Dについて、ポリクローナル抗体の精製を行い免疫組織染色で遠位尿細管、集合尿細管に存在することを確認し、新生児ラットでも同様の結果を得た。共焦点レーザーでの解析ではOATP-Dはおもに細胞内および管腔側への発現が確認された。Moat 1についてはポリクローナル抗体の特異性が低く、抗体精製を施行し腎髄質での発現を確認したが特異性が依然として低い。またレーザーマイクロダイゼッション法において、RNAse阻害剤の添加および迅速な検体処理により、凍結切片上のmRNAの損傷度を低く保ち、RT-PCRが可能となる方法をようやく確立した。腎髄質にmoat1、OATP-DのmRNAの存在を確認した。また、レーザーの焦点を絞ることにより尿細管単位の切り出しに成功したが、微少な切片から採取したときのRT-PCRはなお不安定である。さらに新生児ラット、胎児ラットの脆弱な尿細管における損傷の少ない単離法を確立し、微少還流法に成功した。それにより胎児および新生児ラットの尿細管での電解質の移動に関する測定系を確立した。OATP-D、moat1のcDNAを発現ベクターに組み込み、培養細胞への導入を試みたが安定した発現にはいたっていない。siRNAの作成については発現ベクターへの組み込みを施行した。以上のように本年度は実験方法の確立を中心に行った。
敗血症時のエネルギー基質代謝における甲状腺ホルモン系の関与について

重篤な身体的ストレスが加わると血中のT_3/T_4濃度の低下と、ホルモン活性のないrT_3濃度の上昇が同時におこるsick euthyroid syndromeあるいはlow T_3/T_4 syndromeと呼ばれる状態が生じ普遍的な侵襲反応と考えられるが、low T_3/T_4 Syndromeは短期的にはショック耐性を高めるという成績と逆に不利であるという相反する成績が出され結論が得られていない。侵襲時にはエネルギー基質の代謝が変化しタンパク崩壊が生ずるが、我々はlow T_3/T_4 syndromeがこの現象に何らかの関係があるのではないかと考え、そこで侵襲反応として普遍的な現象でありながらその意味がよく分かっていないlow T_3/T_4 syndromeについてエネルギー基質の代謝面からアプローチするのが研究目的で平成6年度の科学研究補助金をうけ、甲状腺全摘除による甲状腺ホルモンの急性低下(2日以内)ラットモデルを作成し、同時に盲腸結紮法による腹膜炎をおこした敗血症ラットによるlow T_3/T_4 syndromeの実験モデルを作成し、この両者の状態におけるエネルギー基質とくに脂質とアミノ酸の代謝についてそれぞれ如何に影響するのかを検討している。この第一段階において、甲状腺摘出ラットの作成に熟練を要し摘出手術中、手術直後の死亡例が多く確定的な成績は未だ得られていない。
銀河団中心部の磁場と重力ポテンシャルの研究

本研究では、銀河団中心部を最先端のX線観測装置で観測することにより、銀河団を満たしている高温ガスの物理状態を精密に測定することにより、銀河間磁場と銀河団重力ポテンシャルの役割を探るものである。本年度の1つ成果は、昨年度と同じように「あすか」衛星で得られたこれまでの膨大なデータの解析結果を論文としてまとめ、発表した。その成果としては、これまで銀河団のイメージ解析によって得られていた高温ガスの放射冷却率が、X線スペクトル解析では約1割にしかならないことがわかった。これは、高温ガスの放射冷却を妨げるような加熱機構を示唆するものである。また、もう1つの「あすか」の成果としては、銀河団の小規模な系である銀河群から熱放射とは別の硬X線放射を検出したことである。この放射は、高エネルギー電子の存在を示唆するものであり、銀河団中で高エネルギーの加速が起きていることを意味する。これは、加熱とも関係がある重要な観測結果であり、論文としてまとめ、発表した。次に、私が提案したChandra衛星に詳細X線撮像観測が実際に行われ、データが手に入った。そして、銀河団の中心部の高温ガスは、温度が1 keV以下のガスからの放射が見つからなかったころ、これまで思っていたよりも密度が非一様であることがわかった。前者は、銀河団中心部では予想よりも放射冷却率が低い可能性がある、とした「あすか」の結果を支持するものである。そして、後者は高温ガスを擾乱する何かメカニズムがあることをはっきりと意味する。そして、その候補として電波銀河からのジェットが浮かび上がってきた。実際に、高温ガスは電波ジェットのあるところでは密度が低くなっている。さらに、我々は電波ジェットが見えていない場所でも高温ガスの泡を見つけた。これは、電波で光らなくなってしまった古いジェットである可能性が高く、電波で観測しているだけでは、ジェットによる加熱を過小評価している可能性が出てきた。そして、時間がたっても高温ガスの音速で泡構造が消されていない、ということから泡は今は磁場で囲まれていることを意味する。よって、銀河団中心部で磁場がかなり重要な役割を果たしている証拠をつかんだといえる。本テーマは、数十から数百もの銀河が狭い領域に集まった銀河団の中心部における物理的描像の研究であり、銀河団を満たすX線高温ガスを最新鋭の装置で観測することにより進める。本年度は、「あすか」で得られた銀河団中心部の描像をさらに確立するために「あすか」で観測された銀河団でデータが公開されているものをすべて解析し、銀河団の中心の温度・アバンダンス・重力ポテンシャルの一般的な様子を調べた。その結果、銀河団中心での低温成分の存在と重元素アバンダンスの増加は、かなり一般的であることがわかってきた。低温成分の量は、単純な放射冷却から予想される量よりもはるかに小さく、磁場とかに関連した何らかの加熱機構の存在を示唆する。さらに、多くの低温銀河団で中心部でのX線輝度分布が「こぶ」状になっていることがわかり、多くの低温銀河団で重力ポテンシャルの2重構造を反映している可能性を示唆する。一方、一部の銀河団では低温成分・重元素増加・「こぶ」状のX線輝度分布がほとんど観測されないこともわかった。こうした銀河団の特徴は中心部で大きな銀河が複数存在することであり、上の3つの性質を示す銀河団が1つの大きな中心銀河しか持たないことと対称的であり、銀河と銀河団ガスとの相互作用を示唆する。現在は、こうして得られた結果をまとめている最中であり、一部は本年度に論文としてまとめている。来年度は、空間分解能の良いChandra(AXAF)衛星による観測データが手に入るので、「あすか」で得られた銀河団中心の描像をさらに解明できるものと思われる。

これは、電波で光らなくなってしまった古いジェットである可能性が高く、電波で観測しているだけでは、ジェットによる加熱を過小評価している可能性が出てきた。そして、時間がたっても高温ガスの音速で泡構造が消されていない、ということから泡は今は磁場で囲まれていることを意味する。よって、銀河団中心部で磁場がかなり重要な役割を果たしている証拠をつかんだといえる。
先進国社会における胃腸炎ウイルス適応進化による消毒剤耐性獲得メカニズムの解明

本研究では、ノロウイルスの塩素消毒耐性獲得メカニズムを解明することを目的とした。その結果、繰り返し遊離塩素に曝露することで、マウスノロウイルスの集団が塩素耐性を獲得することが可能であり、それはある特定の株が優占することによって生じる現象であることが確認された。なお、本研究の成果は計3つの学会で発表されたが、そのうち第55回臨床ウイルス学会において本研究の先駆性が認められ、研究代表者は若手奨励賞を受賞した。比較的衛生状態が良いとされる先進国社会においてもノロウイルスによる感染症が数多く発生している。このことは、ノロウイルスが個人の衛生レベルでの対処や地域社会における従来の上下水道設備によっては制御しがたい性質を有していることに起因すると考えられる。本研究では、ノロウイルスの塩素消毒耐性獲得メカニズムを解明することを最終目的としている。平成25年度においては、繰り返し塩素に曝露することでノロウイルス集団が塩素耐性を獲得することが可能か否かを確認するための研究を行うことを目的とした。遊離塩素への繰り返し曝露によるマウスノロウイルスの遊離塩素感受性が遷移する過程を評価したところ、遊離塩素への繰り返し曝露を行ったテスト系でLog reductionが低下する現象が見られた。このLog reductionの値は、サイクルを13回繰り返すことによってさらに低下したが、これは塩素処理を繰り返し受けることにより、比較的高い塩素耐性を有するマウスノロウイルス株が優占してきたものと考えられた。10回目のサイクル後のサンプルについて、カプシドタンパク質遺伝子配列を解析したところ、11カ所に変異が入っていることが確認された。特にN/S領域において比較的多い非同義変異(5カ所)が見られたことから、この2カ所のアミノ酸変異がカプシドタンパク質の安定性及び塩素耐性に影響を与えたことが示唆された。以上のことから、遊離塩素への繰り返し曝露により、比較的塩素耐性の高いマウスノロウイルス集団を取得することに成功したと言える。塩素耐性の高いマウスノロウイルス集団には、カプシドタンパク質遺伝子に3つの変異が入っており、これらのうち非同義変異をもたらした2つの変異が、カプシドタンパク質の安定性及び塩素耐性に影響を与えたことが示唆された。本研究は、上下水道処理における消毒処理が腸管系ウイルスの環境適応による進化へ与える影響を明らかにすることを目的とする。具体的には、全世界で胃腸炎被害をもたらしているノロウイルスと同じカリシウイルス属に属するマウスノロウイルス(murine norovirus: MNV)を使用し、培養→遊離塩素処理→培養のサイクルを繰り返すことで、遊離塩素に対する抵抗性を増したウイルス集団を取得した。その後、取得された遊離塩素抵抗性ウイルス集団の遺伝子配列を解析し、遊離塩素耐性をもたらした遺伝領域とその機能を突き止めることを試みた。その結果、研究初年度では繰り返し遊離塩素処理を受けたウイルス集団が、遊離塩素処理を受けない対照ウイルス集団に対し6倍程度の耐性を得ることが確認された他、繰り返し遊離塩素処理を受ける過程で、ウイルス集団の遺伝子型が遷移している現象が確認された。研究代表者は、本成果により第55回日本臨床ウイルス学会において若手奨励賞を受賞した。研究2年目(最終年度)においては、初年度で得られた現象の再現性を確認する実験を行い、確かに繰り返し遊離塩素処理により遊離塩素耐性ウイルス集団が得られることが確認された。ウイルス集団から遺伝子を抽出し、その配列を解析したところ、初年度と同様に繰り返し遊離塩素処理を受ける過程で遺伝子型の遷移が見られたが、アミノ酸レベルではほとんど変化していないことが確認された。この結果は、遊離塩素耐性はアミノ酸変異によるウイルスカプシドタンパク質の構造安定性によりもたらされたものではなく、他の原理により得られたものであることを示している。すなわち、ウイルス集団の遊離塩素耐性は特定の表現型に依存するものではなく、集団として発揮するものであると言える。土木環境システム本研究ではマウスノロウイルスの塩素耐性株を取得することが第一目標であったが、そもそもそのような株が存在しないことも想定された。結果的に、野生株に比べて明らかに塩素耐性が高い変異株を取得することに成功した他、その塩素耐性がカプシドタンパク質におけるアミノ酸変異に起因することを示唆する実験結果を得るなど、塩素耐性メカニズムの解明という研究課題の達成に最初の1年で大きく近づいたことから、本研究は当初の計画以上に進展していると言える。1年目で得られた変異株の他にも、アミノ酸変異数が異なる株の存在が示唆されていることから、これら複数の変異株をそれぞれ単離し、塩素感受性の違いを評価する。その評価結果をもとに、どのアミノ酸変異が最も遊離塩素耐性に寄与していたかを明らかにする予定である。
「助産ケアの自己評価」に関する測定用具の開発

1.研究の目的本研究は、助産のパラダイムによるケアモデルの構築し、助産ケアの質の根底を高めるために、現実性の高いケアの測定用具を開発することとした。2.研究実施計画1)助産ケアモデルの構築ケアモデルの構築は、質的帰納的研究によりモデルの構成概念を検討し、時間の経過と信頼関係、技術の確実性が検討された。助産ケアの基本は、女性の産む力を引き出すケアであった。妊娠期は親としての準備を支えるために、プロセスの中で、助産師は女性との力関係を調整しながら、女性が健康体験を持てるようなケアを行っていた。分娩期は、妊娠期に女性が思い描いていることを尊重し、できる限り医療介入の少ない分娩経過となるようにケアを行っていた。助産師はそのために、モニタリングとサポートを組み合わせながら行っている様が明らかになった。女性が求めているケアは、女性に寄り添い、時間や情報、気持ちも共有し、女性が自分のことが言えないときには代弁者としての役割を助産師に求められているといえる。2)「自己評価」の測定用具の開発助産ケア概念として、判断技術(情報収集の確かな技術も含む)、信頼関係の深さ、代弁者としての役割、健康場面を作り上げる技術が検討された。これに基づき質問項目の作成し尺度化を行った。まだ、プレテストの段階である。3.研究成果自己評価の測定用具の開発の、第一段階を終了した状況である。今後、臨床の場での応用のために、対象を増やし質問紙の内容妥当性と信頼性の検証を行っていく予定である。1.研究の背景と目的助産師は本来、女性やその家族に対し一貫したケアの提供と同時にそのケアの質と保証と責任を担っている。また助産師はその過程を、出産を生理的現象として捉えると共に人間性あふれる現象として捉え、女性の産む力を引き出すようなケアを行っている。しかし、その過程についての過去の研究では、女性を身体面と心理社会面という側面というように分けて捉えるものが多く、女性が「お産を体験する」という体験の意味から捉えたものがない。そこで本研究の目的は、1)助産ケアモデルの構築を行ない、2)構築された助産ケアモデルより現実適合性の高い測定用具を開発することとした。2.研究計画の進行状況初年度は、先行の助産師の分娩期モニタリングケアの構成要素を抽出した研究と助産師の妊娠期における女性とのケアプロセスの構成要素を抽出した研究と文献検討に基づき、助産ケアの専門家との会議を行い助産ケアの概念枠組みの構築を行った。現在、女性の視点を中心にした女性が自分で産めたという体験となるようなケア、女性の持つ産む力を引き出すケアに焦点をあててモデルを分析中である。助産モデルの独自性を示し、かつ現実適合性の高い枠組みとなるように構築している過程である。また、測定用具の開発に関する質問項目作成についても、概念枠組みとの適合性ならびに項目としての適切性や簡便さ等を、助産ケアの専門家との会議を行ない検討中である。1.研究目的助産ケアのパラダイムによるケアモデルを構築し,助産ケアの質を高めるための現実適合性の高いケアの測定用具を開発することとした。2.研究実施計画1)助産ケアモデルの構築妊娠期・分娩期の助産師のケアを、帰納的質的因子探索型デザインによる記述研究を行なった。妊娠期は助産院の妊婦健康診査場面を参加観察とフィールドノートによってデータ収集した。分娩期は既研究で行った臨床経験5年以上の助産師に半構成型インタビューでデータ-収集をして分析した結果を参考にした。その結果、妊娠期の助産ケアの概念として、妊婦の健康を判断するケア、妊婦が何でもいえるケア、妊婦が自信を持てるケア、妊婦が自己決定できるケア、妊婦が安心できるケアが抽出された。

分娩期の助産ケアの概念としては、産婦の分娩経過の自然性を判断するケア、産婦の限界を判断するケア、産婦の分娩の取り組みを判断するケア、産婦の分娩の確実な進行を判断するケアが抽出された。以上のことから、女性のヘルスプロモーションの視点からの概念構築を行なった。2)測定用具の作成女性のヘルスプロモーションの視点により、理解可能性、処置可能性、意義深さの感覚を基本とし、コンヘレンス感を高める尺度の作成を行なった。その尺度を、助産教育修了した直後の助産師と臨床3年を経過した助産師に調査を行い、信頼性・内容妥当性の検討が今後必要である。3.研究成果助産教育と臨床との現実性があった尺度の開発は、今後の助産教育の一助になると考える。
大学の英語授業におけるコロケーション能力向上を重視したコーパス利用の方法論研究

本研究では、大学の英語授業において、教員ではなく学生自身がどのようにコーパスを利用するのがコロケーション能力を向上させるために効果的であるのかを検討し、その具体的方法を提案することを目的とした。具体的には以下のことを行った。1.平成19年度に引き続き、研究代表者(滝沢)は、「表現セミナー」という名称の授業を名古屋大学において担当し、その中で、コロケーション重視の授業を実践した。(「表現セミナー」はコンピュータ・ラボを使い、各受講生がコーパス検索を行う授業であり、英語の表現能力(作文力、コロケーション力)を向上させることを目標としている。同時に、コーパスの利用方法を知ることにより、授業終了後の自学自習のための方法を身に付けさせる効果もある。)2.朝日新聞社発行の英語学習紙Asahi Weeklyにおいて、隔週で「コーパスで学ぶ本物英語」というテーマで連載を行った(平成19年4月より継続)。内容は、1で述べた「表現セミナー」と密接に連動しており、授業参考資料として用いた。3.熊本学園大学において開催された同大学・外国語学部主催のセミナー「コロケーションと英語教育」で「コロケーション教育の試み」というタイトルの研究発表を行った。発表内容には、「表現セミナー」での実践例が含まれている。更に、『名古屋高等教育研究』(第9巻)に「学問研究に資する英語教育に向けて」という論文を発表した。同論文において、コロケーション重視の英語学習方法に関する私見の一端を示した。1.研究代表者(滝沢)は、「表現セミナー」という名称の授業を名古屋大学において担当し、その中で、コロケーション重視の授業を実践した。(「表現セミナー」はコンピュータ・ラボを使い、各受講生がBritish National Corpusの検索を行う授業であり、英語の表現能力(作文力、コロケーション力)を向上させることを目標としている。)授業終了後、授業評価を行った。4.学習者の母語である日本語のコロケーションがどのようになっているのかを調査する必要があるので、中日新聞のデータベースに茶筌を使って品詞情報を与え、様々な種類のコロケーションを抽出した。1.昨年度に引き続き、研究代表者(滝沢)は、「表現セミナー」という名称の授業を名古屋大学において担当し、その中で、コロケーション重視の授業を実践した。(「表現セミナー」はコンピュータ・ラボを使い、各受講生がBritish National Corpusの検索を行う授業であり、英語の表現能力(作文力、コロケーションカ)を向上させることを目標としている。2.昨年度に引き続き、英語のコーパス(British National Corpus, Bank of English)とを用い、その品詞情報に基づいて様々な種類のコロケーションを抽出した。また、昨年度に引き続き、学習者の母語である日本語のコロケーションがどのようになっているのかを調査する必要があるので、中日新聞のデータベースに茶笙を使って品詞情報を与え、様々な種類のコロケーションを抽出した。3.平成19年4月より、度朝日新聞社発行の英語学習紙Asahi Weeklyにおいて、隔週で「コーパスで学ぶ本物英語」というテーマで連載を行った。この連載は、平成20年度においても継続されている。内容は、1で述べた「表現セミナー」と連動している。
非定常細線加熱法による超イオン電導ガラスの熱伝導率、熱拡散率の測定

本研究は、熱輸送特性の系統的な測定から超イオン電導ガラスの構造的特徴とそのフォノン散乱機構に関する知見を得ることを目的として、非定常細線加熱法による熱伝導率、熱拡散率の測定システムを製作した。これを用いて、AgI-AgPO_3系超イオン電導ガラスの熱輸送特性の測定を行い、以下に示す結果を得た。1.試料セルとして、直系12mm、長さ30mmで上面に試料注入用の窓、側面には細線を貫入するための細孔を開けた円筒形の石英容器を作製した。この中に、直系50μmの白金線を電気溶接により4端子とした加熱および起電力測定用細線をセルの中心軸上に配置されるように封入した。このセル中に試料を充填した後、白金抵抗温度計により温度管理された電気炉中にセットされた。細線への電流は110mA、測定起電力の分解能は0.1μV、測定中の電気炉内の温度変動は0.04°C以下である。このような条件の下での、熱輸送特性の測定精度を水を用いて確認した。1530°Cの温度範囲で熱伝導率で±1%、熱拡散率は±5%以内で文献値と一致した。2.典型的な超イオン電導ガラスである(AgI)_x(AgPO_3)_<1-x>(x=0,0.5)を用いて、熱伝導率と熱拡散率を室温から200°C(ガラス転移点以上)まで測定した。3.ガラス転移点近傍での構造緩和を熱輸送特性の見地から調べるため、本装置を用いて(AgI)_<0.5>(AgPO_3)_<0.5>ガラスの、一定温度での熱拡散率、熱伝導率の時間変化を測定した。4.以上の結果については、日本物理学会1994年度秋の分科会等で発表した。現在、2、3について、さらに実験を継続中である。
最終氷期-間氷期の磁場変動における地球回転変動の影響

1.昨年度までに求めた日本における過去2000年間の磁場強度変動の標準曲線の解析をおこない,世界各地の古地磁気データから計算されたインバージョンモデルから予測される日本付近の磁場変動と比較した.両者は全体的に良い一致を見せるが,本研究による標準曲線のAD500年付近に見られる磁場強度のピークはインバージョンモデルには現れていない.標準曲線から抽出した双極子モーメントの変動は,AD500年付近のピークを除いて世界各地の古地磁気強度データの平均値から得られたものとよく一致する.AD500年付近のピークは,この時期に双極子モーメントの短期的な急増があったことを示唆する.この結果は論文としてまとめられ,Earth and Planetary Science Lettersに発表される予定である.2.昨年度までに得られていた九州の阿蘇・鬼界・姶良カルデラの火砕流堆積物を用いた古地磁気強度測定結果と,それらが示唆する140Ka近傍の新たなエクスカーションイベントの可能性が論文としてまとめられ,Physics of the Earth and Planetary Interiorsに発表された.3.湖底・海底堆積物のもつ堆積残留磁化の獲得メカニズムをより良く理解するために,本年度10月より,実験装置の整っているフランス・パリ地球物理研究所において人工的堆積残留磁化獲得実験をおこなっている.現在,磁場変動を精密に復元する際に問題となり得る堆積残留磁化の伏角誤差や,相対磁場強度をより精度よく求めるための磁化強度規格化ファクターに関する実験をおこなう目的で,実験装置を組み立て,予備実験を開始している.1.昨年度までに求めた日本における過去2000年間の磁場強度変動の標準曲線の解析をおこない,世界各地の古地磁気データから計算されたインバージョンモデルから予測される日本付近の磁場変動と比較した.両者は全体的に良い一致を見せるが,本研究による標準曲線のAD500年付近に見られる磁場強度のピークはインバージョンモデルには現れていない.標準曲線から抽出した双極子モーメントの変動は,AD500年付近のピークを除いて世界各地の古地磁気強度データの平均値から得られたものとよく一致する.AD500年付近のピークは,この時期に双極子モーメントの短期的な急増があったことを示唆する.この結果は論文としてまとめられ,Earth and Planetary Science Lettersに発表される予定である.2.昨年度までに得られていた九州の阿蘇・鬼界・姶良カルデラの火砕流堆積物を用いた古地磁気強度測定結果と,それらが示唆する140Ka近傍の新たなエクスカーションイベントの可能性が論文としてまとめられ,Physics of the Earth and Planetary Interiorsに発表された.3.湖底・海底堆積物のもつ堆積残留磁化の獲得メカニズムをより良く理解するために,本年度10月より,実験装置の整っているフランス・パリ地球物理研究所において人工的堆積残留磁化獲得実験をおこなっている.現在,磁場変動を精密に復元する際に問題となり得る堆積残留磁化の伏角誤差や,相対磁場強度をより精度よく求めるための磁化強度規格化ファクターに関する実験をおこなう目的で,実験装置を組み立て,予備実験を開始している.
英語プロソディの指導力向上のための教員研修プログラムの開発

本研究は、英語プロソディの指導に関して、中等教育における効果的な教員研修および教員養成プログラムを開発し、提供するものである。この為に、1)既に開発を行ったプロソディ指導の指針とタスク集の整理、2)音声指導に関する理念や心理言語学的見地の整理、の2点に関しての文献精査を行い、指導項目の精選・指導方法(タスク・活動)の整備に基づいた研修プログラムを開発する。開発したプログラムを中等教育に従事する現職教員を対象に試行し、教員からフィードバックを得た上で改善を施し、最終的にはプロソディの指導のための教員研修(養成)プログラムの公開を予定している。平成29年度には,以前の取り組みであるプロソディ指導内容や指導実例を開発してきたものに加え、研修プログラムとして発展させるために、文献精査を中心として、音声研究や第二言語習得研究のみならず、心理言語学研究、英語教育研究、教育学研究などの先行研究を多角的に捉え、プログラム開発の基盤の構築を行ってきた。平成30年度は、引き続き,指導の指針策定の背景理論の整理を行う必要が生じたため、そちらを優先することとした。背景理論の整理においては、プロソディ指導のミニマムエッセンシャルズを選定する際に、「取り扱わない」要素や項目には何があるのか、そしてその理由は何かを十分に説明することとし、プロソディ指導の指針の策定とプログラム開発が恣意的に行われるものではないことを示すことができた。今後の予定としては、研修プログラムの試行を行い、フィードバックを元に、問題点・課題点を確認を行う。同時に、研修を受けた教員がどのようにそれぞれの教授現場に変化をもたらしたかを観察や聞き取りなどを行って効果検証を行う。また、短期的研修プログラムとしてワークショップ等を開催し、同様にフィードバックを得る予定である。ここまでの活動やタスク案の作成については,概ね順調に進められたが,中等教育学校での実践については,先方の担当者との打ち合わせの中で,授業計画・学校行事などにうまくフィットするように指導計画やタスク配列などを検討してきたため,結果として実践の開始が遅くなってしまった。また、プロソディ指導の指針において、音声学的視点に立つと扱いがなされなかった項目において、その取捨選択の理念や背景について十分な説明を行うこととした。それによって,より慎重に指導計画を立てることができ、指導実践協力者である中等教育学校の担当者自身のプロソディへの理解の深まりを促すことができると考える。それによって、授業の観察・学習者へのアンケート実施などを合わせることで、着実な進展を見込んでいる。平成31年度(令和元年度)については,これまでに実践を協力していただいた中等教育学校において,4年生(高校1年生相当)への指導実践を行う予定である。この生徒に対しては,これまでに経年での指導が実現しており,タスクや指導への反応,またダイアログ等の読み上げタスクなどから実際の音声的向上の確認などを行うことが可能である。また,同時に,担当教員に対する研修や,どのように内容を取り上げるべきなのかという課題を調整して行うことが可能である。その実践を通して扱った活動やタスクについては,ここまでのものをタスク集として公表するべく,とりまとめを行いたい。平成28年度までの研究課題において、英語プロソディの音声学を背景とした理論的整理から、「プロソディ指導に資する3つの原則」を提案し、それに基づいた活動例の提案を行ってきた。平成29年度は,これまで実施してきた指導内容や指導実例についての提案を、学会や教員研修の場などにおいて周知し、啓蒙する活動を行ってきた。これによってプロソディの指導に対する教員の意識の向上を図り、活動内容などの具体的な方策を伝達することができた。その一方で,プロソディ指導の指針とタスクの整備が必要であり、そのために文献精査を中心として、音声研究や第二言語習得研究のみならず、心理言語学研究、英語教育研究、教育学研究などの先行研究を収集してきた。本年度では,これらを多角的に捉え、指導指針の策定と具体的なタスクの整備を行う準備段階を経たと言える。平成29年度には、Phase 1として、教員が知っておくべき、概念的知識・記述的知識・手続き的知識について、理論的背景の整理を行う予定であった。しかしながら、これまでの科研において、音声学中心として知見の整理を中心に行い、活動例の提案を行ってきたPhase 0の段階を継続していたため、Phase 1への移行が十分ではなかった。

開発したプログラムを中等教育に従事する現職教員を対象に試行し、教員からフィードバックを得た上で改善を施し、最終的にはプロソディの指導のための教員研修(養成)プログラムの公開を予定している。平成29年度には,以前の取り組みであるプロソディ指導内容や指導実例を開発してきたものに加え、研修プログラムとして発展させるために、文献精査を中心として、音声研究や第二言語習得研究のみならず、心理言語学研究、英語教育研究、教育学研究などの先行研究を多角的に捉え、プログラム開発の基盤の構築を行ってきた。平成30年度は、引き続き,指導の指針策定の背景理論の整理を行う必要が生じたため、そちらを優先することとした。背景理論の整理においては、プロソディ指導のミニマムエッセンシャルズを選定する際に、「取り扱わない」要素や項目には何があるのか、そしてその理由は何かを十分に説明することとし、プロソディ指導の指針の策定とプログラム開発が恣意的に行われるものではないことを示すことができた。今後の予定としては、研修プログラムの試行を行い、フィードバックを元に、問題点・課題点を確認を行う。同時に、研修を受けた教員がどのようにそれぞれの教授現場に変化をもたらしたかを観察や聞き取りなどを行って効果検証を行う。また、短期的研修プログラムとしてワークショップ等を開催し、同様にフィードバックを得る予定である。ここまでの活動やタスク案の作成については,概ね順調に進められたが,中等教育学校での実践については,先方の担当者との打ち合わせの中で,授業計画・学校行事などにうまくフィットするように指導計画やタスク配列などを検討してきたため,結果として実践の開始が遅くなってしまった。また、プロソディ指導の指針において、音声学的視点に立つと扱いがなされなかった項目において、その取捨選択の理念や背景について十分な説明を行うこととした。それによって,より慎重に指導計画を立てることができ、指導実践協力者である中等教育学校の担当者自身のプロソディへの理解の深まりを促すことができると考える。それによって、授業の観察・学習者へのアンケート実施などを合わせることで、着実な進展を見込んでいる。平成30年度には、遅れていたPhase 1を進めるため、音声研究や第二言語習得研究のみならず、心理言語学研究、英語教育研究、教育学研究などの先行研究における音声学習や指導の検討を進め、プログラム開発の基盤を構築する。これまでの活動例を紹介する活動を通して,教員の知っておくべき,概念的知識・記述的知識の整理が十分ではないことが分かったため,この点での分かりやすさが必要である。また,カリキュラム・シラバス開発や指導技術といった手続き的知識として実践を行うことができるように,概念的知識・記述的知識を昇華したものにする必要がある。平成31年度(令和元年度)については,これまでに実践を協力していただいた中等教育学校において,4年生(高校1年生相当)への指導実践を行う予定である。この生徒に対しては,これまでに経年での指導が実現しており,タスクや指導への反応,またダイアログ等の読み上げタスクなどから実際の音声的向上の確認などを行うことが可能である。また,同時に,担当教員に対する研修や,どのように内容を取り上げるべきなのかという課題を調整して行うことが可能である。
免疫グロブリン様受容体PIRによる免疫監視機構の研究

免疫グロブリン様受容体PIR(Paired immunoglobulin-liker receptor)による自己認識機構ウィルスなどに侵襲された非自己組織と正常自己組織の鑑別は、生体がもつ免疫監視機構の中でも最も重要な識別機構の一つである。自己・非自己認識システムの破綻は、自己免疫疾患など、即座に疾患の発症につながる。とりわけ主要組織適合性抗原であるMHCクラスI分子はこの自己認識システムの主要なマーカーとしての役割を果たしている。これまでその認識機構はCD8+T細胞のT細胞受容体(TCR)やNK細胞上のキラー細胞免疫グロブリン様受容体(KIR)によるものが知られているが、CD8+T細胞やNK細胞以外の、例えばB細胞やDCなど他の免疫担当細胞においてMHCクラスI分子の認識システムの存在は不明であった。一方、PIRは免疫グロブリン様受容体ファミリーに属し、活性化シグナル伝達を担うPIR-Aと抑制性シグナル伝達を行うPIR-Bの受容体ペアである。これまでその生理的リガンドは同定されていなかったが、今回は我々はリコンビナントPIR-B蛋白を作製し、PIR-BがMHCクラスI分子と結合することを明らかにした。またPIR-AもMHCクラスI分子と結合することを明らかにした。さらにB細胞上のPIR-BがMHCクラスI tetramer刺激によりそのチロシンリン酸化が亢進することから、PIR-BがB細胞を恒常的に抑制していることが明らかになった。一方、PIR-B遺伝子欠損マウスではgraft-versus-host disease (GVHD)反応が亢進することから、PIR-Bがallo-MHCクラスIとの反応を抑制していると考えられた。これらの結果からPIRはTCR,KIRと並んで生理的に重要な第3の自己認識機構を担っており、移植免疫において重要な役割を担っていると考えられた。
血管新生阻害剤を用いたラット骨肉腫細胞の肺転移抑制実験

本研究の目的は、真菌由来血管新生阻害剤(FR118487)の骨肉腫に対する抗腫瘍効果、抗肺転移効果を調べることである。【実験方法】移植腫瘍には奈良県立医大より供与されたラット骨肉腫C-SLMを用いた。5週齢のFischer344系雄ラット30匹の皮下に移植した。移植後1週目にFR118487を浸透圧ポンプを用い投与した。各群10匹とした(1群:コントロール、2群:0.5mg/kg/day,3群:1.0mg/kg/day)。投与期間は2週間とした。体重、移植腫瘍サイズの測定を毎週行った。移植後6週目に屠殺し移植腫瘍を摘出しその重量を測定した。さらに肺表面の転移の有無を観察した。【結果】腫瘍は全例に生着した。コントロール群ではラットの体重は順調に増加した。2群、3群では移植後1週間はコントロール群と同様に体重は増加したがFR118487投与の2週間は減少した。その後体重は増加に転じたがコントロール群と比較して測定の各週において有意に低かった。皮下移植の腫瘍のサイズはコントロール群と比較して2群、3群では有意にその増殖がドースデペンデントに抑制されていた。摘出腫瘍の重量も1群と比べ2群、3群では有意に低い値を示した。摘出肺表面の結節の有無を観察したが、明らかな転移は見られなかった。【考察】FR118487の骨肉腫に対するin vivoでの抗腫瘍効果を報告した研究はない。本研究でFR118487のラット骨肉腫に対する抗腫瘍効果が確認された。今後の臨床応用が期待される。肺転移については肉眼的にコントロール群においても明らかな転移結節を見つけることは出来なかった。真菌由来血管新生阻害剤の問題点として組織毒性がしられている。FR118487投与によりラットの体重増加が抑制されることが分かった。臨床応用の際の問題になると考えられる。ラット骨肉腫細胞の肺転移抑制実験のための予備研究として以下の実験を行った。これらの成果をふまえ本実験を遂行する予定である。1.担癌マウス作製、病理組織学的検討樹立した骨外ユーイング肉腫株をヌードマウスに移植し病理学的検討を行った。移植腫瘍は原発腫瘍に類似していた。ビメンチン、neuron-specific enolase,サイトケラチンが陽性であった。2.血管系マーカーによる血管内皮細胞の観察グロームス腫瘍に対しFactor VIII、CD34を用いて免疫組織学的検討を行った。3. MMPについての基礎実験マトリックス分解酵素は癌細胞の浸潤転移の際に重要な機能を営んでいる。本実験系の技術的基礎検討として、以下の検討を人体材料でおこなった。ヒト炎症性腸疾患を材料に各物質(MMP-1,MMP-2,MMP-8,MMP-9,TIMP-1,TIMP-2)の発現パターンを検討した。(1)プローブ作製MMP-1,MMP-2, I型プロコラーゲンのcDNAから定法にしたがい試験管内転写法でセンス、アンチセンス双方のcRNAを合成した。MMP-1,MMP-2, I型プロコラーゲンについて実施した。

潰瘍底の周囲に形成される肉芽組織部位にMMP-2, I型プロコラーゲンがつよくみとめられた。以上、本年度において、形態解析の技術的検討をおこない、手技的にも、解析方法的にも安定したものであることを確認した。又共同研究者の大谷は腫瘍組織におけるMMPの知見につきPathology Internationalへ報告した。1.骨肉腫肺転移経路の検討肺転移抑制の研究の一助として多中心性骨肉腫の剖検所見より転移経路を検討した。15歳男子:左大腿骨、脛骨に多発性の病巣を有していた。腸骨、第4腰椎椎体にも病変がとらえられた。当初肺転移巣はみられなかった。骨生検術で、核異型を示す大小不同の腫瘍細胞並び著明な類骨の増殖がみられた。多中心性骨肉腫と診断した。化学療法を行うも腫瘍の抑制効果はみられず胸椎・頸椎、頭蓋骨にも腫瘍の進展がみられ、診断から6カ月目で肺転移巣が出現し死亡した。剖検時、腰椎椎体に病巣が観察された。肺門リンパ節の両側、横隔膜にも多数の転移巣がみられた。転移巣はミクロ的に骨芽細胞型骨肉腫の像を呈しており原発巣と同様な所見であった。リンパ節転移、リンパ管内の腫瘍塞栓が観察された。気道周囲は腫瘍により圧迫されていた。肺門リンパ節には正常なリンパ組織も一部残っていた。ほとんどが腫瘍組織と類骨に置換されていた。その他の臓器への転移はみられなかった。特異な点は肺門リンパ節転移を伴うリンパ管への腫瘍細胞の著明な浸潤を認めたことである。骨肉腫の場合は通常血行転移が主であると言われているが本症病巣の多発化の機序として左大腿骨遠位部を主病巣とする血行性転移の他にリンパ性の転移形式が考えられた。本検討はPathology Research and Practiceに投稿中である。2.間質細胞のMMPの発現と癌転移の関連を調べた。
時間発展型マルチフィジックス問題における形状最適化の検証

本研究では,申請者がこれまでに取り組んできた定常問題における形状最適化を非定常問題へ展開する.実際には,熱弾性場,あるいは熱対流場などの連成場問題に対して,時間発展型のマルチフィジックス問題における合理的な形状最適化の解法を提案し,その妥当性を検証することを目的とした.平成30年度の主な研究実績は次の通りである.1.本課題の予備研究として連成場でない粘性流れ場問題を取り上げた.非定常一様流中に置かれた孤立物体に生じる抗力・揚力の時間履歴が目標値になるような孤立物体の形状決定問題,あるいは抗力の最小化,揚力の最大化を目的とした孤立物体の形状決定問題の解法を提案し,数値解析例を通じてその解法の妥当性を検討した.得られた研究成果を雑誌論文へ投稿した.2.非定常熱弾性場における熱変形に関して,(a)任意時間内における熱変形が最小となるように形状と決定する剛性最大化問題,(b)熱変形の時間履歴が目標値になるような形状を決定する熱変位時間履歴規定問題に対して検討を行った.(b)の熱変位時間履歴規定問題では,実際の熱変位時間履歴と目標の熱変位時間履歴との二乗誤差最小化を目的汎関数に設定した形状最適化問題の定式化を行った.定式化に基づいて,形状修正の感度関数の導出,FreeFem++を利用した解析プログラムの開発を行って,簡単な数値解析結果より,解法の妥当性を確認した.研究成果を口頭発表した.3.非定常自然対流場問題に対して,ある部分領域での流速時間履歴が目標値になるような形状を決定する流速時間履歴規定問題に関して検討を試み,基礎的な研究成果を口頭発表した.平成30年度から令和3年度の4年間において,具体的な問題として, (1)熱弾性場における熱変形分布などの状態変数の時間履歴をコントロールする形状決定問題,(2)熱対流場における流速・温度分布の時間履歴をコントロールする形状決定問題,(3)熱弾性場,熱対流場における多目的形状最適化等を取り上げ,問題の定式化,形状修正のための感度関数の理論的導出,およびその感度関数を用いた数値解析を行って,提案する解法の妥当性について検証することを目的としている.1.非定常熱弾性場問題においては,(1-a)熱変形が最小となるように形状と決定する剛性最大化問題,(1-b)熱変位の時間履歴が目標値になるような形状を決定する熱変位時間履歴規定問題に対して検討を行い,基礎的な研究成果が得られつつある.具体的には,この二つの問題に対して,問題の定式化を行い,随伴変数法を使用して形状修正のための分布系感度関数を理論的に導出した.その後,解法のアルゴリズムを提案した.実際の解析手順は,感度関数を評価するための通常の非定常熱伝導場・熱弾性場解析,随伴非定常熱伝導場・熱弾性場解析,および形状修正解析の合計5つの有限要素解析ステップによって繰り返す解析である.最後に,二次元問題のプログラムを開発し,数値解析を行って提案する解法の妥当性を検証した.2.非定常自然対流場問題においては,部分領域での流速時間履歴が目標値になるような形状を決定する流速時間履歴規定問題,あるいは部分領域における流速最大化問題に対して検討を試みた.問題の定式化を行い,形状修正の感度関数の導出,解析プログラムの開発を行い,簡単な数値解析結果より解法の妥当性を検証した.熱弾性場問題では,非定常の指定する時間域変化に対して,得られる剛性最大化形状の違い,あるいは熱変位時間履歴規定による形状の違いについて検討を行う.自然熱対流場問題では,流速時間履歴規定と散逸エネルギー最小化の多目的形状最適化の解法について検討を行う.これまでに得られた研究成果について,国内,国際会議において口頭発表,および雑誌論文として発表することを計画している.本研究では,申請者がこれまでに取り組んできた定常問題における形状最適化を非定常問題へ展開する.実際には,熱弾性場,あるいは熱対流場などの連成場問題に対して,時間発展型のマルチフィジックス問題における合理的な形状最適化の解法を提案し,その妥当性を検証することを目的とした.平成30年度の主な研究実績は次の通りである.1.本課題の予備研究として連成場でない粘性流れ場問題を取り上げた.非定常一様流中に置かれた孤立物体に生じる抗力・揚力の時間履歴が目標値になるような孤立物体の形状決定問題,あるいは抗力の最小化,揚力の最大化を目的とした孤立物体の形状決定問題の解法を提案し,数値解析例を通じてその解法の妥当性を検討した.得られた研究成果を雑誌論文へ投稿した.2.非定常熱弾性場における熱変形に関して,(a)任意時間内における熱変形が最小となるように形状と決定する剛性最大化問題,(b)熱変形の時間履歴が目標値になるような形状を決定する熱変位時間履歴規定問題に対して検討を行った.(b)の熱変位時間履歴規定問題では,実際の熱変位時間履歴と目標の熱変位時間履歴との二乗誤差最小化を目的汎関数に設定した形状最適化問題の定式化を行った.定式化に基づいて,形状修正の感度関数の導出,FreeFem

++を利用した解析プログラムの開発を行って,簡単な数値解析結果より,解法の妥当性を確認した.研究成果を口頭発表した.3.非定常自然対流場問題に対して,ある部分領域での流速時間履歴が目標値になるような形状を決定する流速時間履歴規定問題に関して検討を試み,基礎的な研究成果を口頭発表した.平成30年度から令和3年度の4年間において,具体的な問題として, (1)熱弾性場における熱変形分布などの状態変数の時間履歴をコントロールする形状決定問題,(2)熱対流場における流速・温度分布の時間履歴をコントロールする形状決定問題,(3)熱弾性場,熱対流場における多目的形状最適化等を取り上げ,問題の定式化,形状修正のための感度関数の理論的導出,およびその感度関数を用いた数値解析を行って,提案する解法の妥当性について検証することを目的としている.1.非定常熱弾性場問題においては,(1-a)熱変形が最小となるように形状と決定する剛性最大化問題,(1-b)熱変位の時間履歴が目標値になるような形状を決定する熱変位時間履歴規定問題に対して検討を行い,基礎的な研究成果が得られつつある.具体的には,この二つの問題に対して,問題の定式化を行い,随伴変数法を使用して形状修正のための分布系感度関数を理論的に導出した.その後,解法のアルゴリズムを提案した.実際の解析手順は,感度関数を評価するための通常の非定常熱伝導場・熱弾性場解析,随伴非定常熱伝導場・熱弾性場解析,および形状修正解析の合計5つの有限要素解析ステップによって繰り返す解析である.最後に,二次元問題のプログラムを開発し,数値解析を行って提案する解法の妥当性を検証した.2.非定常自然対流場問題においては,部分領域での流速時間履歴が目標値になるような形状を決定する流速時間履歴規定問題,あるいは部分領域における流速最大化問題に対して検討を試みた.問題の定式化を行い,形状修正の感度関数の導出,解析プログラムの開発を行い,簡単な数値解析結果より解法の妥当性を検証した.熱弾性場問題では,非定常の指定する時間域変化に対して,得られる剛性最大化形状の違い,あるいは熱変位時間履歴規定による形状の違いについて検討を行う.自然熱対流場問題では,流速時間履歴規定と散逸エネルギー最小化の多目的形状最適化の解法について検討を行う.これまでに得られた研究成果について,国内,国際会議において口頭発表,および雑誌論文として発表することを計画している.理由:当初の計画では,高性能を有する計算機を購入し,熱弾性場問題のみに関して,大規模な数値解析を実施する予定をしていた.しかしながら,高性能計算機を利用して大規模で複雑な解析を行うよりも,比較的簡単な熱弾性場問題および熱対流場問題に対して,形状最適化理論そのものの検証,その理論に基づくプログラム開発,数値解析によって,提示する解法の基本的な妥当性の検証を優先した.そこで,本年度は,高性能数値計算機の購入を一旦保留し,熱弾性場および熱対流場に対する最適化理論の構築,解析プログラムの開発,および数値解析を実施した.その結果として,次年度使用額が生じた.使用計画:上記に関連して,大規模数値計算機1台で数値解析を実施するか,あるいは,複数の中規模数値計算機によって数値解析を実施するか検討を行って,いずれかの解析方法を決定して計算機を購入する予定である.