hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
群れにおける多様性とコヒーランスの共立機構の解明と感性計算における応用

動物の相互作用が感覚ー運動というだけのもではなく、そこに複数のモダリティーが関与することで一対多の運動とそこからの縮退を実現されることを実験的、理論的に示した。その結果、外部刺激に対する内部予期と調整が実現され、複雑な個の多様性と、全体に寄与する個の操作性、全体としての一貫性、頑健性が実現されるという結論を得た。この事実は、甲殻類や社会性昆虫、群れをつくる魚類などに幅広く認められ、細胞の群れである一個の身体、意識を持つ身体にまで拡張可能であることが示唆された。ミナミコメツキガニやアユの群れに関する実験的研究に関して、密度の高い群れを一個体とみなして移動するか否かに関し、実験的研究を行った。これは来年度も続行する予定である。また群れ密度が高くなると、一個体では忌避する水域へ群れが進行するという経験則を、実験的に確かめた。この結果は内部予期を組み込んだ群れモデルでも説明できることが示された。またアユの群れに関して、群れ内部で激しい乱流的運動があり、各個体はレヴィウォークをしていることが認められた。この結果は極めて重要な新知見である。マルチエージェントして理解される真性粘菌感覚計算の実装について、以下の結果を得た。真性粘菌に対して、人間では錯視をもたらすかニッツァ三角形のパターンを誘引物質として与え、錯視同様のパターンが粘菌変形体の原形質分布に認められることを実験的に示した。またこの結果は、内部予期を含むマルチエージェントとして定義された粘菌モデルにおいても形成されることが示され、内部予期の寄与が確かめられた。内部予期を実装した非同期オートマトンの研究においては、以下の結果を得た。群れに内在すると考えられる非同期性をオートマトンに組み込み、オートマトンでは殆ど認められない臨界的振る舞いが、出現することを示した。すなわち、時間発展規則の局所に対する適用を非同期的とし、かつ非同期的適応と同期的適応の齟齬を調整する規則を付加するとき、その振る舞いが多くの場合、臨界現象的なものとなること、またパーコレーションオートマトンに認められる臨界現象の性格ー密度の時間発展が、指数0.1595でのべき分布ーが、これら非同期調整型オートマトンで認められることが、示された。沖縄県西表島に棲息するミナミコメツキガニの群れ行動に関する、ビデオ撮影、実験を通して、カニの群れが、個の自由と全体の社会性を共立させていりことが明らかとなった。これを実現する機構として、運動の非同期性と内部予測を実装したモデルが構築された。このモデルは、集団内でのゆらぎを担保しながら一方向的運動を実現する。また、群れの大きさに対する相関領域の大きさが一定値を有するというスケールフリー相関現象がムクドリの群れで認められてきたが、ミナミコメツキガにも同じ現象が認められ、なおかつ提案したモデルによって、この現象が簡単に説明されることも示された。ミナミコメツキガには干潮になると砂泥から現れ、干潟を徘徊するが、干潟にある川や池には決して一個体では入らない。しかし集団が大きくなり、個体密度が極度に高くなると、突然水域に侵入し渡河する。この現象は、提案されたモデルで簡単に説明可能となった。また、単にフィールド上での観察にとどまらず、動物行動実験が実施された。様々な個体数の集団を水域の一方の岸に配置し、個体数や個体間距離が接近したとき、集団が渡河する結果を、モデルと実験の両者において認めることができた。稚アユの群れに関してビデオ撮影し、群れ全体の運動と個体の運動とがどのような関係になっているか解析した。その結果、群れ全体は一方向的運動をとるにもかかわらず、各個体は群れ内部で、群れ重心に対して相対的に、ブラウン運動や超拡散と呼ばれる弾道的運動を組み合わせた、最適レヴィ歩行をしていることが判明した。この結果は、定向配列を社会性の原器と考え、その結果群れが形成されるとしてきた従来の学説とは全く異なるものであるのみならず、乱雑な運動と規則的行動という両極端を端成分として結合するという従来のモデルの基盤となるべき点にも変更を加えるものである。庭アリやミナミコメツキガニ、アユや真性粘菌について、異なる知覚モダリティーの重なりなどに起因した、外部刺激と知覚の間の一対多関係を明らかとし、そこに内部予期が潜むことを示唆した。その結果群れ自体が一個の全体性を担うこと、群れが個体間相互認知の場となっていることを明らかにした。この延長上に、内部予期がベイズ推論と逆ベイズ推論の重ねあわせで実装できるモデルを提案し、内部予期の一般化を進めた。また、亜熱帯の干潟に生息するミナミコメツキガニの砂上活動量および他個体への接触頻度は、隣接他個体の視覚的配置の影響を受けることを実験で示した。また、他個体への接近と忌避の選択は、個体によって大きく異なることを明らかにした。臨界状態へと自己組織化する適応的ブーリアンネットワークモデルを提案し、その振舞いについて理論研究を行った。特に、ネットワーク上のダイナミクスに対して平均場近似を仮定し、ネットワークの入力次数分布の時間発展が従うマスター方程式を導出してその定常解を求めることで、定常入力次数分布とネットワーク上のダイナミクスの関係を明らかにした。また、様々なブーリアンダイナミクスに対して数値シミュレーションを行い、その結果と解析解がよく一致することを示した。

真性粘菌変形体に対し誘引忌避混合刺激(好悪の両方を含む刺激に相当)を与える実験により、変形体の混合刺激に対する応答が誘引傾向か忌避傾向かのどちらかに二者択一的に分岐することを見出した。また、この現象に関する遺伝子制御ネットワークモデルを作成し、現象の再現が可能であることを示した。動物の相互作用が感覚ー運動というだけのもではなく、そこに複数のモダリティーが関与することで一対多の運動とそこからの縮退を実現されることを実験的、理論的に示した。その結果、外部刺激に対する内部予期と調整が実現され、複雑な個の多様性と、全体に寄与する個の操作性、全体としての一貫性、頑健性が実現されるという結論を得た。この事実は、甲殻類や社会性昆虫、群れをつくる魚類などに幅広く認められ、細胞の群れである一個の身体、意識を持つ身体にまで拡張可能であることが示唆された。当初、カニの群れとアリの集団などを用いて、群れ内の相互作用に関する実験とモデル構築を進めてきたが、近年研究が進んできた動物の探索戦略に関して、群れ内部の動物の振る舞いを調べたことにより、全く新しい事実が判明した。それは、群れ内部の個体が、他個体とのコミュニケーションを資源として、いわゆる探索と集中的搾取の間のジレンマを解消する戦略をとっているという現象である。すなわち、或る他個体と集中的にコミュニケーションをとるか、多くの多様な個体とコミュニケーションをとるかという問題に関して、動物の群れは、いずれかに決定せず、両者をほどよく取り込む戦略をとっているとデータが得られたのである。このような現象の発見は世界初であったが、多くの有力な国際雑誌が近年、スクール制の確立した研究室以外からの論文を編集者レベルで落とし、査読者に回さないため、出版公表までに手間取った。しかしNatureが新たに導入したオープンアクセスの雑誌、Scientific Reportに受理され、査読者に高評価を得た。また同時期にRoyal Societyが導入したオープンアクセス雑誌Open Scienceへ投稿したアリの論文も査読者に回され高評価を得ている。これらによって予想を上回る進展の客的評価が得られたと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。理論生命科学第一に、現在までの達成度で述べた結果を踏まえて、群れ内部でのコミュニケーションの在り方、コミュニケーションをとる個体の頻度分布や空間分布などを解析する。それによって、各個体が、コミュニケーションを資源として群れ内部でどのように資源調達をおこなっているか、詳細に評価する。昨年、本研究では、ミナミコメツキガニの個体にマーカーを貼り、これによって動画における個体識別の自動化に成功した。これを用いて群れ内部での大量の個体データが得られたため、従来不可能だったデータ解析が可能となった。また、群れが群れ全体を一個の超個体として振舞う環境を用意し、そのような振る舞いに至る前と後とで、群れ内部の個体の運動が、コミュニケーション資源調達に関してどのように変化するかを評価する。これは水辺などの環境を実験室内部に設置することで可能になると考えられえる。第二に、アリの個体間相互作用が、アリの運動像知覚にどのような影響を与えるかを評価する。本研究では、アリが変化する風景に対応し、探索行動を変える実験結果を得てきたが、さらに今後は、アリが運動自体を知覚できるか否か実験的に評価する。運動の知覚には、瞬間のスナップショットではなく、時間の幅が必要となる。
日本国内所在・台湾原住民族資料とその来歴の基礎的研究

これまで、日本国内の博物館や資料館などに収蔵されている、台湾の先住民である台湾原住民族の民具、考古資料といった物質文化については、断片的な紹介などはあるものの、包括的な調査研究はなされてこなかった。また、それらがどのような素材であるかについても分析されることはなかった。本研究を実施することで、国内所在資料を網羅的に把握できるようになった。また、それらの素材についても非破壊分析の実施をおこなった。これらの情報を資料化し中国文に翻訳し、台湾の博物館関係者、研究者に提供した。日本国内に所在する台湾原住民族関連資料について、関連文献を収集しデータの集積をおこなった。これまで台湾原住民族の物質文化については、所在地や関連文献の一覧が作成されたことはほとんどなく、有意義な作業であった。これにより、国立歴史民俗博物館などに、未知の資料が収蔵されていることが明らかになり、予想されていたよりも多くの資料が日本国内に保管収蔵されていることが判明した。しかしながら、これらの資料が展示や紹介されることはほとんどない。その理由として、日本国内には台湾原住民族の物質文化についての研究を行っている研究者がほとんどいないため、国内の状況を掌握することがなされてこなかったことがあげられる。しかし、本研究により、国内の状況を詳細に把握することができるならば、台湾の研究者や原住民族自身へと発信することが可能となり、資料を共有することが期待される。これら資料の来歴が明らかになれば、研究者やコレクターの活動を復元することも可能となるであろう。また、台湾に現存していない資料が、日本国内に保管されていることも想定されるため、資料を熟覧し形状や素材などの細部についての情報整理が必要と考えられる。来年度以降は、これまで前述の国立歴史民俗博物館などの、これまで知られていなかった資料について臨地調査を実施し実態を明らかにする予定である。また、日本国内の台湾原住民族研究者や台湾の研究者にも資料について情報を求め、類例や製作・使用された年代や部族についても検討をおこなうことを考えている。文献調査などより確認できた、国内所在の台湾原住民資料の臨地調を実施した。特に大きな発見は国立歴史民俗博物館所蔵の「高山族民俗資料」(310点)である。本年度はこれらの資料について、2014年5月と11月の2回にわたり重点的に調査を実施した。コレクションには、ブヌン族、パイワン族、アミ族、タイヤル族、ヤミ族のものが含まれている。本コレクションは元来、文化庁所蔵であったものが国立歴史民俗博物館所蔵となったことを確認した。なお、本年度は270点の調査を終了した。これらについては、すべて法量、素材などの調書作成、デジタルカメラによる画像撮影をすることができた。このことにより、蛍光X線分析をおこなうことができる、金属器、ガラスの資料についておおかたのめぼしをつけることができた。また、10月には東北歴史博物館所蔵杉山コレクションの中の台湾原住民資料の調査を実施した。これらは、ヤミ族、アミ族、ブヌン族の土器、土製品28点である。この他、10月には東北福祉大学芹沢銈介美術工芸館所蔵台湾原住民資料、東北大学考古学研究室所蔵ヤミ族資料の調査も実施した。各館で作成した調書及び撮影画像については、データを整理し、データベースの作成を行った。これと関連する文献資料の収集も同時に実施した。2014年12月には、台湾へ赴き、国立台湾大学図書館や国立台北芸術大学などで、最新の台湾原住民関係の文献や資料の情報収集をおこなった。最終年度はこれまで継続して実施してきた、国立歴史民俗博物館所蔵「高山族民俗資料」の調査及び非破壊分析をおこなった。また、香川県坂出市鎌田共済会郷土博物館、長野県松本市松本民芸館の台湾原住民族関係資料の調査を実施した。天理大学附属天理参考館の台湾原住民族関係資料について、非破壊分析を試みた。鎌田共済会郷土博物館では、調査成果を山田仁史「台湾サイシャット族の珠裙」、角南聡一郎「宮武辰夫の蒐集と台湾原住民族」にまとめ、館発刊の『郷土博通信』6号に寄稿した。また、最終年度に計画をしていた公開ワークショップを2016年1月23日に、国立民族学博物館にて開催した。発表は、角南聡一郎「日本国内の台湾原住民資料の概要」、山田仁史「松本民芸館所蔵の台湾原住民族資料」山田卓司「日本国内の台湾原住民族資料の材質分析」としておこなった。また当日配布した資料集には、日本文及び中国文の発表要旨を収録した。これは、日本国内だけでなく、台湾の研究者、博物館関係者に向けて調査成果を発信する意味がある。本研究課題を推進することにより、国立歴史民俗博物館蔵「高山族民俗資料」や、東北歴史博物館蔵杉山コレクション中の台湾原住民資料など、これまで知られていなかった資料群の来歴や詳細について調査を実施することができたため。

民俗学物質文化研究新たに確認できた資料について、同様に臨地調査を実施し、データベース化を進める。これらのデータを台湾の台湾原住民研究、博物館関係の研究者に提示し、資料の具体的特徴と歴史的意味について確認を行いたい。文献調査などにより、当初予想してたよりも多くの資料が国内に存在していることを明らかにでき、研究は進展をみた。国内資料として新たに確認できた件数が多く、埼玉県立博物館所蔵資料についての予備調査を実施することができなかった。特に多量の資料が保管されいる、国立歴史民俗博物館について焦点を絞り、臨地調査を実施することで、効率よく研究を遂行することができると考えられる。翌年度は十分な文献調査を経て、埼玉県立博物館所蔵資料の臨地調査を実施する予定である。当所予想していたよりも、文献調査に時間がかかり、データの整理にまで到達しなかった。このため人件費などで残金が生じた。資料について正確な情報を把握できたことにより、臨地調査の時間と経費が想定可能となった。翌年度は文献調査で判明した資料について詳細な調査を実施する計画である。
授業づくりにかかわる教師の力量形成と教師文化の創造的継承

本研究の目的は,教師が自らの<授業スタイル>を構築していく過程を,ライフヒストリー的アプローチによって事例研究を積み上げながら明らかにしていくなかで,教師集団における教師文化(あるいはその教師が所属する学校の学校文化)と,個々の教師における授業力量の形成過程との相互作用の関係を問うことにある。なお,本研究のキーワードでもある<授業スタイル>を,教師の授業づくりにかかわる無数の意思決定の集積として暫定的に定義する。さらに<教師文化>とは,その教師が属する学校独自の<組織文化>ともいうべきもので,個々の教師の実践創造や実践研究を支える<暗黙知>的な様相と<形式知>的な様相を併せ持つものとして暫定的に定義した。本年度は,昨年度研究協力を依頼して事例研究のためのデータを蒐集したN小学校(附属)における9名の教師のうち,2名の教師(男性教師1名,女性教師1名。ともに50代前半,在籍年数は18年と23年)のライフヒストリー並びに授業観察の記録をもとに,分析・考察を加えた。これらの事例研究を通して,以下の2つの点が明らかになった。1、師文化>は、教師集団におけるコミュニケーションの様式や道具,人と人との関係のみならず,その学校に通う子どもの学びの様式(スタイル)や規範によっても影響を受けることから,今後は教師の<授業スタイル>と<字校文化>との関係性を視野に入れた研究が必要である。その際<学校文化>とは,個々の学校組織に所属する構成員(教師・子ども)が歴史的に形成・選択・創造・継承しながら,時に変容させていく信念・慣習・伝統・思考法の総体としてとらえることとする。2、N校における学校文化を支える基盤は,自律した学習者へと育つように指導していく,つまり「自律への強制」あるいは「自律のための規律づくり・型はめ」であることが明らかになった。ここで言う「型」とはしつけ糸のような存在であり,いずれはずれていく,あるいははずすことを前提に与えるものであり,したがって,教師は子どもに与える型や自律への強制の場がもつ作用力に対して相当の自覚が要求されるのであり,子どもの育ちの実相をいかに判断して,型の与え方やそのタイミング,子どもに委ねる部分を増やしていく加減に対する自律的判断が問われる。N校においては,自律した学習者という自指す子ども像を描いている一方で,教師たち自身も自律した実践者たることを要請される文化があり,それが大正期より継承されてきたことが浮き彫りになった。なお,本研究の成果は2005年9月24・25日に開催された日本教師教育学会第15回研究大会(@北海道教育大学釧路校)にて発表した。本研究の目的は,教師が自らの<授業スタイル>を構築していく過程を,ライフヒストリー的アプローチによって事例研究を積み上げながら明らかにしていくなかで,教師集団における教師文化(あるいは学校文化)と,個々の教師における授業力量の形成過程との相互作用の関係を問うことにある。ここで言う<授業スタイル>とは教師の授業づくりにかかわる無数の意思決定の集積として暫定的に定義する。さらに<教師文化>とは,その学校独自の<組織文化>ともいうべきものであり,個々の教師の実践創造や実践研究を支える<暗黙知>と<形式知>の様相をなすものとして暫定的に定義する。本年度は申請者が過去8年間にわたって授業研究を行ってきたN小学校(附属)に研究協力を依頼し,了解を得た教師6名を対象としたフィールドワークを行った。N校を研究のフィールドとして選んだ理由としては,(1)教師の異動がほぼなく,本校に着任した教師たちの多くは定年退職を迎えるまで本校において実践を積み重ねていくため,<授業スタイル>の構築過程における教師文化(学校文化)との相互作用がとらえやすいという点,(2)校内研修制度も,文字言語によって定型化された<学校文化=学びの文化/学びの型>も明確には存在せず,しかし個々の教師たちの<授業スタイル>に共通するある種の型が存在することから,個々の<授業スタイル>間の共通性と相違性の両者を研究対象にすることが可能であるという点,が挙げられる。研究方法としては,現在の授業実践の参加観察および実践者への半構造化インタビューに加えて,実践者の過去の実践記録の蒐集・分析という3つの異なる手法を組み合わせたトライアンギュレーションを採用した。研究実施期間は2004年5月2005年3月である。なお,研究協力者の6名の教師の構成は男性5名,女性1名で,N校在籍年数は924年(3050代)である。本年度は,6名の教師の授業実践(研究専門教科ならびに総合学習、朝の会等)を長期継続的に参加観察し,個々の教師の<授業スタイル>の特徴を描き出すことから研究に着手し,事例のデータ収集までを成果とした。

本年度は,昨年度研究協力を依頼して事例研究のためのデータを蒐集したN小学校(附属)における9名の教師のうち,2名の教師(男性教師1名,女性教師1名。ともに50代前半,在籍年数は18年と23年)のライフヒストリー並びに授業観察の記録をもとに,分析・考察を加えた。これらの事例研究を通して,以下の2つの点が明らかになった。1、師文化>は、教師集団におけるコミュニケーションの様式や道具,人と人との関係のみならず,その学校に通う子どもの学びの様式(スタイル)や規範によっても影響を受けることから,今後は教師の<授業スタイル>と<字校文化>との関係性を視野に入れた研究が必要である。その際<学校文化>とは,個々の学校組織に所属する構成員(教師・子ども)が歴史的に形成・選択・創造・継承しながら,時に変容させていく信念・慣習・伝統・思考法の総体としてとらえることとする。2、N校における学校文化を支える基盤は,自律した学習者へと育つように指導していく,つまり「自律への強制」あるいは「自律のための規律づくり・型はめ」であることが明らかになった。ここで言う「型」とはしつけ糸のような存在であり,いずれはずれていく,あるいははずすことを前提に与えるものであり,したがって,教師は子どもに与える型や自律への強制の場がもつ作用力に対して相当の自覚が要求されるのであり,子どもの育ちの実相をいかに判断して,型の与え方やそのタイミング,子どもに委ねる部分を増やしていく加減に対する自律的判断が問われる。N校においては,自律した学習者という自指す子ども像を描いている一方で,教師たち自身も自律した実践者たることを要請される文化があり,それが大正期より継承されてきたことが浮き彫りになった。なお,本研究の成果は2005年9月24・25日に開催された日本教師教育学会第15回研究大会(@北海道教育大学釧路校)にて発表した。
平安中期の都市京都の文化史的研究

平安中期(九世紀後半から十一世紀中頃まで)の都市京都の特質を文化史的・社会史的に把握するのを目的に,都市の「未開な」社会構造と都市的な文化現象の相関の解明に努力した。まず、中世以前の都市京都では、死体が遺棄され糞尿も垂れ流されており、中世末・近世初頭以後と比較して、その環境は大きく相違していたと想定し、犬がその浄化を担当していたと位置づけた(「中世以前の京都ー都市の生態学」)。また、下女や「孤住」の翁など,都市の下層住民は「家族の破片」しか構成しえず、そのため死体ばかりか、病者・嬰児が路頭に遺棄され、孤児が不断に発生していた事実を発掘した。これは、都市の社会的機能がいちじるしく弱体なためで、そこに平安中期の都市京都の特徴がある。また、病者や、とくに嬰児の遺棄は〈死〉を意味しており、近代とそれ以前の生命観は根底的に異質と判断した(「〈王朝都市〉の病者と孤児」)。当初は、女性の文化現象として、すでに発表した《女性の穢れ》と対比して、「色好み」を究明する予定であったが、これは1991年7月を完成の予定に検討を行なっている。単純な「好色」とは相違し、都市的な「みやび」と相即的な「色好み」は九世紀中葉に発生し、そこには反王権=反身分制という深刻な政治史的意味を見出しうると予想している。なお、これと平行して、都市京都と周辺農村の通関を解明し、都市の政治権力が周辺農村に不可避的に下級宮人を再生産し、それが反転して都市権力に対立し、これが律会制国家の変容の主要な要因であると把握した(「平安京と周辺農村」)。さらに、これらの研究の基礎として、平安中期の社会史・文化史の基礎史科の収集・閲覧に大いに努力した。
児童期におけるトラウマ体験が思春期主体価値形成に与える影響に関する研究

思春期における主体価値形成は、児童期のトラウマ体験によって影響を受ける可能性がある。本研究は、東日本大震災の被災地コホートおよび足立区コホートを追跡し、児童期におけるトラウマ体験、すなわち被災トラウマ、虐待トラウマ、そしてその両方の体験を有した子どもが、これらの体験がなかった子どもと比較し、思春期にどのような主体価値を、どの程度形成するのかを定量的に明らかにすることである。
間葉系幹細胞によるマクロファージ機能抑制機構の解明と新たな脳動脈瘤治療法の開発

マクロファージは脳動脈瘤の発生と増大に大きな役割を果たしている。マクロファージはmicroRNA-21を細胞内外に発現することにより、MMP-9の分泌を促進することが示唆された。ヒト間葉系幹細胞からは多数のmicroRNAが分泌されているが、なかでもマクロファージの機能を抑制する作用を有するmicroRNA-145が高レベルで分泌されていることを明らかにした。間葉系幹細胞から分泌されるexosome内のmicroRNA-145がマクロファージに取り込まれることによって、マクロファージから分泌されるMMP-9が抑制されることが示唆された。本研究では間葉系幹細胞が分泌するexosome内のmicro RNA (miRNA)を網羅的に解析することにより、matrix matalloproteinase (MMP)分泌抑制を担うmiRNAを同定するとともに、マクロファージ細胞からのMMP-9分泌に与える影響を調べた。網羅的なqRT-PCRの結果、間葉系幹細胞からは多数のexosomal miRNAが分泌され、特にmiRNA-145は高い発現を示すことが明らかとなった。培養マクロファージ細胞内だけでなく細胞から分泌されるexosome内では、miRNA-21が高い発現を示すことが明らかとなった。これにより、マクロファージ細胞自身だけでなく周辺細胞におけるMMP-9分泌にもmiRNA-21が関与していることが示唆された。間葉系幹細胞の上清を用いてマクロファージ細胞を培養したところ、有意にMMP-9分泌が抑制された。これにより、間葉系幹細胞由来exosome内のmiRNA-145がマクロファージ細胞に取り込まれ、結果として、マクロファージ細胞からのMMP-9発現が抑制される可能性が示唆された。間葉系幹細胞由来のexosomal microRNAが、マクロファージのMMP-9分泌能に及ぼす影響を解明するため、以下の実験を行った。1)U937単球系細胞を100nMフォルボールエステル(PMA)で分化させて、培養マクロファージとして用いた。ELISA法により、PMA刺激24時間後の上清中のMMP-9の発現が有意に上昇していることを確認した。2)U937細胞をRPMI1640内で一定期間培養し、得られた細胞を用いてqRT-PCRを行った。PMA刺激24時間後、U937細胞内におけるmiRNA-21の発現が有意に上昇していた。また、上清からexosomeを単離しqRT-PCRを行ったところ、細胞内と同様にexosome内でもmiRNA-21の発現が有意に上昇していた。3)一方、間葉系幹細胞をMSCGM-CDTM内で一定期間培養し、得られた間葉系幹細胞ならびに間葉系幹細胞から単離したexosomeを用いてqRT-PCRを行ったところ、細胞内ならびにexosome内においてmiRNA-145の有意な発現の上昇を認めた。培養マクロファージU937の細胞内およびexosome内にはMMP-9の分泌亢進に関わるmiRNA-21が有意に発現していること、間葉系幹細胞の細胞内およびexosome内にはMMP-9の分泌抑制に関わるmiRNA-145が有意に発現していることが明らかとなった。さらに、間葉系幹細胞から分泌されるexosomeを含む上清を用いてマクロファージを培養することにより、マクロファージから分泌されるMMP-9が有意に抑制されることを明らかにした。以上の結果より,研究は概ね順調に進展していると思われる。miRNA-21とmiRNA-145によるMMP-9分泌調節機構について検討する。siRNAを用いた両miRNAの機能抑制ならびに、miRNAプラスミドによる機能強発現がマクロファージからのMMP-9分泌能に及ぼす影響を詳細に検討する。また、間葉系幹細胞からexosome内へと分泌されたmiRNA-145が実際にマクロファージ細胞内へと取り込まれることを証明する。これらが証明されれば、ラット脳動脈瘤モデルを作成しmiRNA-145強発現間葉系幹細胞を用いた、miRNAをターゲットとする新たな脳動脈瘤治療法の解明に努める。次年度の研究費は主に、miRNA-21とmiRNA-145のsiRNAのデザインと作成ならびにmiRNAプラスミドのデザインと作成に使用する。また、実験に用いる間葉系幹細胞は継代回数が少ないものを用いる必要があるため、間葉系幹細胞を適宜購入する。MMP-9の発現の検討は、ELISA法やWestern blotting、quantitative real-time PCR、免疫染色によって行うため、これらの試薬購入に使用する。in vitroの実験終了後に予算的に可能であれば、in vivoの実験を行うため、ラットの購入、飼育費用に用いる。
「文化を作る能力」の進化的・適応的成立基盤に関する研究

社会・文化的学習は、環境における不確実性を効果的に低減し、個人が適応的な行動を安価な形で獲得することを促進する。この命題は継時的に安定した対象を学習する(例えば、有毒の食物を避ける技術の獲得など)場合には自明だが、継時的に不安定な変動環境における社会・文化的学習の有効性は自明ではない。社会的学習により獲得された知識は、変動環境の下では、既に時代遅れのものになっている可能性があるからである。本研究はまず、非静止的な環境における社会・文化的学習の適応的な価値を、理論的・実証的に検討した。本研究では、Henrich & Boyd [Evol.Hum.Behav.19(1998)215.]の文化伝達に関するモデルを拡張したコンピュータ・シミュレーションを行い、次の結果を得た。非静止的な環境における個人学習にコストがかかる場合、母集団には、コストのかかる個人学習に携わるメンバーと、個人的情報探索をさぼり他者の探索努力にただ乗りするメンバーが、安定的な比率の基に存在する、混合均衡が生まれる。こうした「生産者-たかり」構造は、社会・文化的な学習の有効性、とくに、社会情報を使う際の「同調バイアス」の有効性を大きく制約する。続いて、本研究では、この命題を、非静止的な不確実環境を実験室に実装した一連の実験により検証した。この結果、上記の命題の正しさが確認された。本研究は、人間および高等霊長類の一部に特有とされる「文化を作る能力」の成立基盤について、適応的な視点から検討を加えようとするものである。近年の霊長類学は、近縁の霊長類においてこれまで「文化的行動」と見なされていた行動パターンの多くが、必ずしもヒトの文化的行動とは連続的につながらない可能性を明らかにしている。例えば、広く知られている、ニホンザルの「芋洗い文化」やチンパンジーの道具使用についても、そうした技術自体が文化的に伝達されるのではなく、他者に刺激された個体が、試行錯誤により技術を個人的に学習しているにすぎないという見方がある。こうした観察は、模倣や社会的学習といった「文化」を支える基礎的な能力が近縁種に広く通有のものではなく、人間(あるいは高等霊長類の一部)に限定された、特殊な認知能力である可能性を強く示唆している。本研究は、こうした、認知能力間の適応的な相互依存関係・ダイナミズムに注目する。具体的には、(a)進化ゲーム・進化シミュレーションと呼ばれる数理解析手法を用いて、摸倣や社会的学習を含むさまざまな「文化的認知特性」間の適応的な相互依存関係を理論的に定式化し、(b)そこから導かれた命題を心理学実験により組織的に検証する。平成14年度は、15年度、16年度の実証的研究の前哨となる、理論モデルの開発を行った。具体的には、不確実環境下でどのような学習戦略が適応的となるかについて、進化ゲームモデルを用いて定式化し、その進化可能性をコンピュータ・シミュレーションにより理論的に検討した。また、文化心理学の視点からこうした理論モデルの妥当性を批判的に吟味した。また、次年度以降の本格的な実証的検討を準備するために、LANによって接続されたネットワーク型移動実験コンピユータ・システムを構築した。このシステムの作動を確認した上で、理論モデルから導かれた命題の予備的に検討するための心理学実験を実施した。

こうした観察は、模倣や社会的学習といった「文化」を支える基礎的な能力が近縁種に広く通有のものではなく、人間(あるいは高等霊長類の一部)に限定された、特殊な認知能力である可能性を強く示している。本研究は、こうした、認知能力間の適応的な相互依存関係・ダイナミズムに注目する。具体的には、(a)進化ゲーム・進化シミュレーションと呼ばれる数理解析手法を用いて、模倣や社会的学習を含むさまざまな「文化的認知特性」間の適応的な相互依存関係を理論的に定式化し、(b)そこから導かれた命題を心理学実験により組織的に検証する。平成15年度は、14年度に開発した理論モデルをもとに、LANによって接続されたネットワーク型移動実験コンピュータ・システムを用いて、一連の心理学実験を実施した。これらの実験から、理論モデルの予測どおり、文化能力の進化について学習コストの負担に関するただ乗り問題が重要となることが確認された。本研究は、人間および高等霊長類の一部に特有とされる「文化を作る能力」の成立基盤について、適応的な視点から検討を加えようとするものである。近年の霊長類学は、近縁の霊長類においてこれまで「文化的行動」と見なされていた行動パターンの多くが、必ずしもヒトの文化的行動とは連続的につながらない可能性を明らかにしている。例えば、広く知られている、ニホンザルの「芋洗い文化」やチンパンジーの道具使用についても、そうした技術自体が文化的に伝達されるのではなく、他者に刺激された個体が、試行錯誤により技術を個人的に学習しているにすぎないという見方がある。こうした観察は、模倣や社会的学習といった「文化」を支える基礎的な能力が近縁種に広く通有のものではなく、人間(あるいは高等霊長類の一部)に限定された、特殊な認知能力である可能性を強く示唆している。平成16年度は、14.15年度に開発した理論モデルと、15年度に実施した心理学実験を基に、それらをさらに修正・拡張した理論的・実験的検討を行った。3年次にわたる一連の検討から、文化能力の進化について学習コストの負担に関するただ乗り問題が重要となり、母集団内にproducer-scrounger均衡と呼ばれる、多型的な進化的安定状態が成立することが確認された。
先天性ミエリン形成異常症の遺伝子解析並びに遺伝子治療に関する基礎的研究

遺伝子解析については、Gaucher病において、日本人特有の754Aの遺伝子変異を明かにした。しかしながら、遺伝子変異と臨床型との相関は明かではなかった。また、異染性脳白質変性症においても、日本人特有の1070Aの変異を明かにした。そして本症の遺伝子変異は、Caucasianのそれとは異なることを示した。さらにニーマンピック病の欠損酵素であるスフィンゴミエリナーゼの全長cDNAをクローニングした。治療については、異染性白質症患者の皮膚線維芽細胞を用い、レトロウイルスにアリルスルファターゼcDNAをヒト未分化神経芽細胞腫にトランスフェクションさせることにより、酵素活性を正常の約70%にまで上昇させることに成功した。またtrkAのcDNAをヒト未分化神経芽細胞腫にトランスフェクシションさせることにより、その分化誘導をきたし神経再生への可能性を明かにした。さらにGaucher病で欠損しているglucocerebrostdase-cDNAをレトロウイルスベクターに組み込みマウス骨髄細胞にトランスフェクションさせたところ効率よくしかも長期間にわたりcDNAが発現し、また酵素活性が維持できたことから遺伝子治療が本症に臨床的に応用ができることを明かにした。ミエリン形成異常症の内、特に本研究では異染性脳白質変性症の日本人に於ける遺伝子解析を行った。又脳変性疾患の一つであるゴーシェ病についても検討を加えた。ゴーシェ病は、日本でも最も頻度の多いリピドーシスであるが、その遺伝子型に関しては十分に明かにされていない。我々は、18例の日本人ゴーシェ病患者の遺伝子型を検討した。まず6433C(C->T変異、444Leu->Pro)の変異NciI siteによる制限酵素で同定した。また我々が日本人症例で新たに見出した3548A(T->A、213Phe->Ile)は、その部位を選択的にPCRで増幅後、再度この変異をもつ座位にVspI siteを生じる様なmsmatch primerにてPCRを行い、変異をもつ場合、制限酵素で消化されることからこの変異の同定を行った。6433Cの変異は、日本ゴーシェ病の全alleles中約40%に見出し、又3548Aの変異は20%に見出した。従って日本人ゴーシェ病の変異allelsはこの2つの変異で60%を占めた。しかしいずれの変異もゴーシェ病のタイプI,II,IIIに見られ、臨床型と遺伝子型での相関は明かでなかった。また欧米人と比較しても特徴は異っている。一方、日本人異染性脳白質変性症患者10例の遺伝子解析では445A(Gly->Asp)の変異は3例でホモザイゴウスに見られ、1例でヘテロが見られ、いずれも乳幼児型であった。欧米人に多い609Aは乳幼児型に1例見出し、又1070A(G->A,245Gly->Arg)1070の変異を若年型の症例のヘテロに見出した。また対立する座位でのexon8での2330T(C->A,Thr409->Ile)の変異が見出され、この変異はスプライスアクセプターサイトとなりmRNAのレベルでは22塩基のdeletionをきたす極めて興味ある変異を見出した。以上日本人MLD患者の遺伝子変異は、欧米人とは異なる変異であり日本人患者では、比較的特有の変異が見出された。異染性白質変性症の日本人の遺伝子解析を行ったところ、Caucasionにみられる609A,2381Tの変異は認められなかった。445Aは、3例でhomoallelicに、2例でheteroallelicに認められた。さらに新しい変異である1070Aの変異がheteroallelicに認められた。以上より日本人異染性白質変性症は変異は、Caucasianのそれとは異なることが示唆された。異染性白質変性症の遺伝子治療の可能性を検討するため、レトロウイルスベクター(MFGベクター)にアリルスルファターゼA cDNAを組み込み患者皮膚線維芽細胞にtransfectionさせたところ、酵素活性は正常の約70%まで上昇した。よって本症の遺伝子治療の可能性が示唆された。クラベ病の脱髄の成因を明らかにするため培養神経細胞にサイコシンを添加し、この形態的変化を検討したところ、ミトコンドリアの膨化を認めた。以上より、本症の脱髄の成因として呼吸鎖リン酸化反応の障害による細胞内骨格の破壊が推定された。
海洋性油糧微生物由来のドコサペンタエン酸合成系を導入した出芽酵母の創製

本研究は、ドコサペンタエン酸(DPA)生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株より全く未知であるDPA合成酵素遺伝子群を単離すること、単離したDPA合成酵素遺伝子群の出芽酵母におけるポリシストロニックな発現を実現することを目的として行った。DPA生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株は、細菌(特にサイクロバクター属細菌LB004株)との混合培養によって増殖が活性化されるが、DPAが検出できなくなるトラブルに見舞われた。凍結保存していた寒天片中のL59株細胞のゲノムDNAを得た後、次世代シークエンサーを用いて、L59株のドラフトゲノムDNA配列を決定することを試みている。本研究は、ドコサぺンタエン酸(DPA)生産海洋性ラビリンチュラ微生物のDPA合成機構の解明を最終目標とし、1)DPA合成に関与する遺伝子(群)の単離、及び2)出芽酵母におけるDPA合成酵素遺伝子群のポリシストロニックな発現を実現することを目指している。当初は、既知のポリケチド合成酵素(PKS)様高度不飽和脂肪酸(PUFA)合成酵素遺伝子の情報を基に縮合プライマーをデザインし、RT-PCR法及びRACE法により目的の遺伝子の増幅を試みる予定であった。しかし、DPA合成に関与する遺伝子(群)の単離について、まずDPA生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株よりゲノムDNAを抽出、次世代シークエンサーを用いてドラフトゲノムDNA配列を決定し、その配列を解析することによって、DPA合成酵素遺伝子群を構成すると予想される各構成酵素をコードする遺伝子領域を確認することとした。L59株は細菌(特にサイクロバクター属LB004株)との混合培養によって増殖が活性化されるが、その状態で抽出されたゲノムDNAは、L59株とLB004株の混合物である。そこで、昨年度サイクロバクタ-属LB004株の培養特性を調べ、L59株への影響がなるべく低くなる培養条件を引き続き検討した。しかし、検討した条件でもL59株の生長は遅く、L59株菌体を充分得ることは難しく、L59株の純粋培養できる可能性は現時点では低いことが解った。L59株とLB004株の菌体混合物の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィーで分析したところ、DPAが検出されなくなった。現在、原因を検討中である。本研究は、ドコサペンタエン酸(DPA)生産海洋性ラビリンチュラ微生物のDPA合成機構の解明を目標とし、1)DPA合成に関与する遺伝子(群)の単離と発現、及び2)出芽酵母におけるDPA合成酵素遺伝子群のポリシストロニックな発現を実現することを目標といている。今年度は以下について検討した。i)DPA生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株の脂肪酸組成の変動;一般に、DPAをはじめとする高度不飽和脂肪酸(PUFA)は、培養環境によって変動する。L59株は細菌(特にサイクロバクター属LB004株)との混合培養によって増殖が活性化させる。まず、L59株用寒天培地にLB004株を塗布して25°Cで培養し、そこにL59株を移植し更に25°Cで培養した。2日後、菌株をループで寒天培地から回収した菌株塊を10%メタノール性塩化アセチル溶液に懸濁し、そのヘキサン抽出物をガスクロマトグラフィーで分析した。その結果、同方法で菌体の脂肪酸組成を分析すできることがわかった。また、DPAが増加する条件を明らかにするために、培養温度を変えて脂肪酸組成を調べている。ii)サイクロバクター属LB004株の培養特性;L59株は細菌(特にサイクロバクター属LB004株)との混合培養によって増殖が活性化されるが、その状態で抽出されたゲノムDNAには、L59株とLB004株のものが混ざってしまう恐れがある。そこで、細菌LB004株のクロラムフェニコール感受性を確認した。LB004株は10μg/mL以上では生えないことが解った。よって、培養条件記録書には、クロラムフェニコール200μg/mLを含む培地で培養することによってL59株を純粋化できるとあるが、もう少し低い濃度でL59株を純粋化できる可能性があることが解った。本研究は、ドコサペンタエン酸(DPA)生産海洋性ラビリンチュラ微生物のDPA合成機構の解明を最終目標とし、1)DPA合成に関与する遺伝子(群)の単離、及び2)出芽酵母におけるDPA合成酵素遺伝子群のポリシストロニックな発現を実現することを目指している。当初は、既知のポリケチド合成酵素(PKS)様高度不飽和脂肪酸

合成酵素遺伝子の情報を基に縮合プライマーをデザインし、RTーPCR法及びRACE法により目的の遺伝子の増幅を試みる予定であったが、DPA生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株よりゲノムDNAを抽出、次世代シークエンサーを用いてドラフトDNA配列を決定し、その配列を解析することによって、DPA合成酵素群をコードする遺伝子領域を確認することにした。L59株は細菌(特にサイクロバクター属細菌LB004株)との混合培養によって増殖が活性化される。混合培養した菌体の脂肪酸組成をガスクロマトグラフィーで分析したところ、DPAが検出できない事態となった。寒天培地上での培養や液体培地での培養等、様々な培養条件を検討したが、改善に至っていない。菌株保存機関に菌株L59株の再分譲を依頼中であるが、未だ入手できていない。また、寒天ブロック片として保存してあったL59株菌体を入手し、そこからゲノムDNAの調製を試みている。分子生物学平成25年度に、海洋性油糧微生物であるドコサペンタエン酸(DPA)生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株よりゲノムDNAを抽出し、ゲノム配列の決定を行い、その結果を基にドコサペンタエン酸合成に関与する遺伝子の単離を行う予定であったが、L59株の培養がうまくいかなくなってしまい、それに伴いゲノムDNAの調製も予定通りできなくなってしまった。DPA生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株は産業技術総合研究所(産総研)で単離された菌株であり、同菌株を単離した産総研の研究者から譲渡してもらう予定であった。しかし、東日本大震災の際に産総研も被害を受け、施設が停電になったため、超低温フルーザーに保存してあった凍結菌株がダメージを受けてしまった様で、復活出来ない旨の連絡があった。幸いにも当菌株は特許微生物寄託センターに寄託してあったため、同センターより分譲して頂き、実験を開始することが出来る様になった。上記の様な理由により、実験は遅れている。平成25年度は、海洋性油糧微生物であるドコサペンタエン酸(DPA)生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株を実験材料として用い、ゲノムDNAの抽出、次世代シークエンサーを用いた全ゲノム配列の決定、DPA合成に関与する遺伝子群のクローニングと出芽酵母での発現を試みる予定であった。しかし、L59株の培養がうまくいかなくなってしまったため、実験を思うように進めることができなかった。今年度は、培養条件を検討し、早期にゲノムDNAの抽出、次世代シークエンサーを用いた全ゲノム配列の決定を行う予定である。L59株とLB004株との混合培養によって得られる菌体混合物から得るゲノムDNAと、LB004株単独で培養して得た菌体から得るゲノムDNAをそれぞれ解析し、L59株のゲノムDNAのドラフト情報を得ることを試みる。また再度、特許微生物寄託センター(NITE)より分譲してもらい、実験を進めることも考えている。平成24年度は、産総研で単離したDPA生産海洋性ラビリンチュラ微生物L59株を実験材料として用い、ドコサペンタエン酸(DPA)合成に関与する遺伝子群のクローニングと大腸菌での発現を試みる予定であった。菌株の入手が遅くなったため、当初の予定を変更して実施する。当初は、これまでに得られているPKS様PUFA合成酵素遺伝子の情報を基に縮合プライマーをデザインし、RT-PCR法及びRACE法により目的の遺伝子の増幅を試みる予定であった。
粉体層の低速度衝突に対する応答についての実験的研究

大気中で粉体を自由落下させることにより小惑星表面を模擬した粉体層を作った。作成した粉体層の空隙率や表面粗さを測定し、特に、空隙率と表面粗さの定量的な関係を求めた。粉体試料は、フライアッシュ(典型的直径が2μmの粒子)、グラファイト(45μm以下)、鉄(6μm以下)である。これらを目開き4590μmのふるいをもちいて、高さ10cm程度の位置から、2cm四方・深さ6mmの容器の中に堆積するように自由落下させた。落下速度は、グラファイト粒子について高速度ビデオを用いて125コマ毎秒の撮影を行い求めた。それによればふるい下13cmで37cm毎秒程度であった。直径1km以上の小惑星表面からの脱出速度よりは小さいので、惑星間塵の衝突などで小惑星表面にできたクレーターから放出された塵が表面にふたたび降り積もるときの速度として現実的数値となっていることが確かめられた。作成した粉体層の空隙率は、質量を測定し、また、粉自体の密度を用いることにより求めた。鉄粒子層の空隙率は73%、フライアッシュとグラファイトでは8689%であった。また、表面粗さは、それぞれの粉体層について以下のように値付けを行った。まず、レーザー共焦点粗さ計により、水平方向に1μm間隔で表面の高さを測定した。次に、1μm四方のそれぞれの平面素について、その法線ベクトルの方向と鉛直方向のなす角を求めた。この角度の平均値をもって、それぞれの表面の「粗さ」を表すこととした。鉄粒子層で61°、フライアッシュとグラファイトでは約70°となり、空隙率が大きいほど粗さの大きい表面ができることもわかった。大気中での低速度衝突実験を行い、衝突体の密度や直径と、できたクレーターの大きさの関係を調べた。また、高速度ビデオを用いて、粉体放出の連続画像を取得し、予備的な解析を行った。その結果を、従来のスケーリング則と比較した。粉体試料は、かんらん岩粒子180-212μm、と発泡スチロール球粒子2mm直径のものを用意した。また、それぞれの粒子からなる粉体層の密度、あるいは空隙率を測定しておいた。設備の高速度ビデオカメラを用いて、用意した粉体層への固体衝突体の低速度衝突を、250コマ毎秒で記録した。衝突体としては、発泡スチロールから鉛まで、密度を3桁程度変化させたものを用意した。衝突速度は、4m/sに固定した。できたクレーターの直径と深さを測り、そこから、放物面を仮定して体積を求めた。その結果は、高速度衝突実験でもとめられたスケーリング則から推測される体積とくらべて1桁から2桁小さいものになっていた。放出物の初速度は、画像を1コマ1コマ追跡して、粒子の軌跡を求め、空気抵抗を無視することで求めた。これで求まる速度は2次元速度であるため、現象が軸対象に起こっていることを仮定して、3次元速度を推定した。この粒子速度分布と、やはり高速度衝突実験で求められたスケーリング則をつかって算出される速度分布-すなわち、ある速度以上をもつ粒子の総体積-を比べてみると、今回の結果のほうが、やはり1桁から2桁小さくなっていた。発泡スチロールとかんらん岩粒子について、従来のスケーリング則からのずれという観点では結果に大きな差異は見られなかった。
新非線形媒質からの超短パルスレーザー誘起共鳴振動によるTHZ電磁波発生と反応制御

現在までに、磁場を印加した半導体にフェムト秒レーザーを照射することにより、非常に強い強度をもったテラヘルツ電磁波を発生することに成功している。このテラヘルツ電磁波はX線を用いない透過技術の発展に大きく貢献するものと考えられるばかりでなく、新たな通信領域の開発など、様々な潜在的可能性を秘めている。しかし、現状では未だにミリワットクラスの電磁波を発生させることが出来ているだけで、実用化のためにはより大きな出力をもった放射源を開発することが必要がある。そこで、本年度はこのテラヘルツ電磁波の発生機構の詳細をを解明するため、真空漕内で清浄表面を調製し、フェムト秒チタンサファイヤレーザー励起により、清浄表面からのテラヘルツ電磁波の発生とその放射強度の温度特性を検討した。試料にはInAs(100)を用い、Arイオンスパッタリングの後、600°Cで数回のアニールを行い、RHEEDにより清浄化されていることを確かめた。清浄表面からテラヘルツ電磁波の強度は、清浄前の強度の約23倍の強度を示した。さらに、温度依存性を測定したところ、テラヘルツ電磁波の強度が温度により大きく変化することがわかった。THz領域に振動準位をもつ新非線形物質側鎖の選択的解離を行うにあたって、我々はモード同期チタンサファイアレーザー共振器内にTHz発生用半導体デバイスとして可飽和ブラツグ反射鏡を用いた高出力THz電磁波光源の研究開発を行った。可飽和ブラッグ反射鏡は単一量子井戸を内部に含む半導体により構成された誘電体多層膜からなる。誘電体多層膜コーティングは光学的に高反射率特性を示し、単一量子井戸は入射光パルスによりTHz電磁波発生に必要な非線形分極を生じさせる。そして、可飽和ブラッグ反射鏡をモード同期レーザー共振器内に設置したとき、共振器内の高いレーザー光強度により、高出力のTHz電磁波が発生される。本研究で用いたモード同期チタンサファイアレーザーは、180fsパルスが波長768nmで得られ、またこの時、共振器内に配置した可飽和ブラッグ反射鏡への照射強度はレンズ等による集光を行わず8.3MW/cm^2以上得られた。そして、可飽和ブラッグ反射鏡の表面から表れるTHz電磁波は液体ヘリウム温度に冷却されたlnSbボロメータへ伝達され測定される。スペクトルは偏光マイケルソン干渉計からのフーリエ変換より得られる。本研究の結果、周波数0.66THzにスペクトルのピークがある、平均出力23nWのTHz電磁波の発生に成功した。本研究において、我々は超短パルスレーザー共振器内に可飽和ブラッグ反射鏡を用いた極めてシンプルに光学的デザインされたTHz電磁波発生の手法を提案し実現した。本研究で用いた可飽和ブラッグ反射鏡は、安価で小型化が容易な半導体ミラーであり、このような工学的実現容易なシステムはモード同期固体レーザーに幅広く応用されると考えられる。さらなる、共振器の光学配置の最適化により、本システムの新非線形物質強励起選択的解離実験への応用も実現されるであろう。分子の大振幅振動や結晶のフォノン振動はテラヘルツ領域にあることは良くしられていることだが、簡便な光源があまりないために、この分野の研究はあまり進んでいない。そこで、まず、簡便で高強度のテラヘルツ光源の探索を行った。昨年度は、800nmの超短パルス光をガリウムヒ素に照射することにより、テラヘルツが発生し、磁場を加えることにより、強度が増加することを見出した。本年度はインジウムヒ素について行った。チタンサファイアレーザーの800nm(70fs,80MHz)の光をドープしていないインジウムヒ素の基板に45度の角度で照射し、インジウムアンチモンのボロメーターで検出したところ、テラヘルツの電磁波の発生が確認された。レーザーの入射方向と平行に磁場を加えたところ、以前報告したガリウムヒ素と同様にテラヘルツ放射の増強が確認された。マイケルソン干渉計でこのテラヘルツ放射の分光を行ったところ、1THzと0.7THzにピークを有するスペクトルがえられた。次にテラヘルツ放射の偏光の磁場依存性について検討した。0.25テスラの磁場下では、テラヘルツ放射はほぼ円偏光となっていたが、それより、高い磁場下ではほぼ直線偏光となった。反対方向の磁場を加えたところ、位相は逆転した。現在、テラヘルツ発生機構の詳細について検討している。
プレストレス集成材床板の湿度変化に伴う力学性状変化に関する研究

プレストレス集成材床板は,集成材を並べ横締めすることにより一体化した床板である。横締めは、プレストレス鋼棒により行われるが、プレストレス力は木材の圧縮クループ、および湿度変化による木材の膨張・収縮により時間経過と共に変化する。したがって、実際の木橋として用いる場合、周囲環境化に対応した再プレストレス導入等においてその変化量を確認する必要がある。本研究では、集成材床板模型を恒温恒湿室に設置し、湿度変化によるプレストレス力変化量を求め、その結果に基づき床板模型の載荷実験を行い、プレストレス変化による床板のたわみおよびひずみの力学性状を実験的に確認した。湿度を30%60%90%および90%60%30%と10日間づつ変化させ、プレストレス力の変化を鋼棒に貼付したひずみゲージで測定した。集成材床板模型の含水率は、それと同種の小試験片の重量を測定することにより推定した。湿度を30%から増加させたケースでは、30日目でプレストレス力が初期値に対し約40%増加し、また、湿度を90%から減少させたケースでは、30日目で初期値に対し約90%減少した。この結果より、実験室内という限定された状況下でではあるが、実橋においても湿度変化はプレストレス力にかなりの影響を及ぼすものと考えられる。この結果に基づきプレストレス床板模型の載荷実験を行った。実験は、床板中央1点載荷とし、中央断面幅員方向のたわみ分布とひずみ分布を測定した。幅員方向のたわみ分布は、載荷点で最大となり縁端部へ向かい徐々に減少していくが、プレストレス力を減少させていくとたわみ分布の変化割合が増加する傾向が見られた。今回の実験で用いた床板模型では、所要のプレストレス力の40%から50%付近で急激に床板の一体性が保持できなくなる結果となった。今後は、理論的な研究によりプレストレス床板の力学特性を検討するつもりである。今年度は、プレストレス床板模型の湿度変化に伴うプレストレス変化量と集成材立方体供試体を対象に塗装面の違いによる含水量変化の違いを検討した。1.プレストレス変化5層集成材(幅3cm,高さ13cm,長さ80cm)14枚を2本の鋼棒で締め付け、恒温・恒湿室を利用で湿度を変化させプレストレス変化量を調べた。低湿度から高湿度へと高湿度から低湿度へ変化させ30日間測定を行った結果、湿度30%60%90%と10日づつ変化させた場合。30日目にプレストレス量は初期値の約140%に達し、湿度90%60%30%と変化させた場合、30日目に初期値の約20%となった。プレストレス床版ではプレストレス力により床板全体の剛性が保たれ、したがってプレストレス変化量の把握は設計条件となる。通常、プレストレスは木材のクリープおよび鋼棒のレラクセーションにより減少するが、湿度変化に伴うプレストレス変化も考慮すべきであるとの実験結果となった。2.塗装面の影響角材4枚を接着した立方体の木口面・板目板・柾目面をそれぞれ接着剤で被覆した供試体を製作し、恒温・恒湿室内で湿度変化させ重量変化を比較した。接着剤の被覆によりその面からの水分の吸湿・脱湿が拘束され、木材に対する塗装面の影響を定量的に確かめられた。板目面・柾目面を被覆したものは全く被覆しない供試体とほぼ同じ重量変化率を示し、塗装による効果はほとんど期待できないことがわかった。