hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超並列単一細胞操作技術に基づく均一・安定細胞集団構築システムの開発

細胞核内デリバリを実現するには,穿孔位置を厳密にするための細胞パターニングが必須である.細胞核を金属チタン膜上にパターニングするには,細胞接着性タンパク質を基板上に配置する必要がある.この方法として,マイクロコンタクトプリンティング(PDMSスタンプ)で他基板を位置合わせする技術に取り組んだ.PDMSスタンプが収縮・変形したことから,光を用いたフォトリソグラフィベースでパターニングするように変更した方が良いことを見出した.目的の細胞を回収する方法として,光硬化性ゲルを用いて行うことにした.倒立顕微鏡画像とMATLABによる画像解析によって,一度に顕微鏡画像中の細胞を単一ごとに認識させた.また光硬化性ゲルに光を照射する際に硬化部分を回収することが困難であったが,カバーガラスのカバー部分をPDMSに変更することで,容易に回収した.本研究結果をふまえ,光照射する際のセットアップをPDMSのカバーのものに変更し,顕微鏡画像中の細胞を単一ごとに認識させ,単一細胞周りに光照射させるシステムの構築が可能になった.平成29年度は平成28年度に開発した個別技術の完成度を高める.さらに平成28年度に開発したデバイス(誘電泳動プローブアレイ)を主軸にして,安定細胞スクリーニングシステムを開発する.1.細胞核内への一定量の遺伝子導入システムでは,超並列の細胞核内デリバリー用デバイスと細胞穿孔に必要な光学システムを完成させる.完成後は細胞内デリバリーの評価に移行する.細胞株に加えて,臨床応用に近い初代培養細胞(ヒトから最初に取り出した細胞)を用いて,発現量を評価する.適用範囲を拡大し,細胞種を変えても確実に一定量の遺伝子が導入できる原理を解明する.2.マイクロウェル中の細胞の発現量を時系列的に自動記録し,細胞情報に基づいてマニピュレータアレイでピックアップする「安定細胞スクリーニングシステム」を開発する.個別のデバイスが確立できた後は,これらを連携して自動的に動かせるようにすることが必要となる.それを可能とするために,自動ステージ,画像処理,誘電泳動マニピュレータアレイに対する計測・制御システムを構築する.この計測・制御システムで,自動のXYθステージにて,ウェルアレイをスキャンし,数十時間での細胞の遺伝子発現量データを記録する.10の3乗細胞の時系列データを利用し,上部XYZステージも動作させて,安定細胞のみをピックアップする.平成30年度は平成29年度に開発した個別技術の完成度を高め,統合動作を行うことで,目標とする安定細胞スクリーニングシステムを開発する.1.完成させた光照射システムを用いて,蛍光色素と核酸の細胞内デリバリーを実現する.細胞株に加えて,臨床応用に近い初代培養細胞(ヒトから最初に取り出した細胞)を用いて,発現量を評価する.適用範囲を拡大し,細胞種を変えても確実に一定量の遺伝子が導入できる原理を解明する.2.顕微鏡のタイムラプス機能を利用して,マイクロウェル中の細胞の発現量を時系列的に自動記録する.細胞情報に基づいて「安定細胞スクリーニングシステム」を完成させる.マイクロミラーDMDによる光照射機能を活用して,目的とする細胞のみを取り出す
スマートデバイスで取り組める語彙知識のネットワーク化を促進する自学教材の開発

本研究に先行する科研費プロジェクトによって、個々の単語の知識の復習・強化から始める英単語学習に基づく、英語心内辞書(メンタルレキシコン)のクラスター構造の再構築・変容を促進するオンライン教材Word Cluster Master Program (WCMP)動詞版を開発し、その学習効果を実証した。その成果を踏まえて、WCMP名詞版の開発と学習プログラムの効果検証に取り組んできた。最終年度は、名詞版12ユニットの後半の開発を終了した。学習メニューの構成は次の通りである。「提示」(動画:1コア語とクラスター語の関係把握、2目標語を使った英文ペアの確認)→「自己診断」(関連する意味の単語を選ぶ)→「学習」(意味を確認する、タイプ入力するなど4つ)→「強化」(意味の上で関連する語群に分ける)。併せて、形容詞版の前半のスクリプト作成を終了した。そして、2つの実証研究に取り組んだ。(1)「学習方法の違いで英語心内辞書の構造に差が生まれるか」2つの学習方法がもたらす英語心内辞書構造の違いを明らかにすることとした。学習者は、PC版では「単語クラスター」の習得にPC上で取り組み、Paper版では、PC版と同じ例文を用いた英単語学習に取り組んだ。英単語仕分け課題の解析結果から、両群ともに有意な心内辞書構造の再構築・変容が確認されたが、その質的構造は異なった。(2)「英語心内辞書の構造化における意味と形態の関係」WCMPの実証研究を、形態が類似する英単語(名詞)を増やして行った。WCMPから、6語から構成される「学習クラスター」を4つ選び、事前と事後に大学2年生に単語仕分け課題を課した。事後に、実験群では有意な心内辞書構造の再構築・変容が見られたが、形態が類似する英単語(例:sunとsum)は異なるクラスター内に構造化された。これらの変容は対照群では見られなかった。私たちは、パソコンで取り組める、日本人大学生のための単語の復習・強化から始める、心内辞書の強化・構造化のためのオンライン教材「動詞」版Word Cluster Master Program (WCMP)を、本プロジェクトに先行する科研費によるプロジェクトにおいて開発した。その実証研究から、「動詞」版WCMPの効果と教育的意義を確認できた。本研究では、「動詞」に続いて「名詞」及び「形容詞」についても、WCMP開発に取り組むことを目的とする。そこでは、スマートフォンやタブレット端末という、現在ほとんどの大学生が持つスマートデバイスでも取り組めるものにする。1年目にあたる平成28年度は、まず「名詞」版WCMP開発で採り上げる名詞を決定することとした。WordNet(プリンストン大学)から英語母語話者の心内辞書内の英語「名詞」群の構造の特徴を踏まえて、また「新JACET8000」(大学英語教育学会基本語改訂特別委員会)などを参照しながら、日本人大学生にとって重要度の高い名詞(コア語とクラスター語、合計288語)を選んだ。そして、「名詞」WCMP全12ユニットのうち、前半の6ユニットの学習メニューのためのスクリプトを作成した。学習メニューの構成は次の通り。引き続いて、これらの「名詞」スクリプトについて、デジタル教材化への取り組みを開始した(平成29年度5月完成予定)。関連して、「動詞」12ユニット版WCMPの実証研究を実施した。そして、その解析結果を29年度に発表する。28年度はまた、「動詞」版WCMPについて、2つの学会発表を行い、2つの共著論文を執筆した。本年度は、1.心内辞書内の英語「名詞」群の構造の特徴を踏まえて、日本人大学生にとって重要度の高い名詞(コア語とクラスター語、合計288語)を決定すること(開発で採り上げる名詞の決定)、2.7つのメニューから成る半期用12ユニット分のコンテンツを作成すること(「名詞」WCMP教材開発)、3.開発した「名詞」WCMP教材の学習サイトを、パソコン、スマートフォン、タブレットで取り組める仕様でウェブ上に構築すること(「名詞」学習サイトの構築・オンライン化)、4.「名詞」WCMP教材の学習効果について実証研究を行うこと(「名詞」教材の学習効果検証)を計画した。本年度、デジタル教材で取り上げる名詞群の決定、6ユニット分のスクリプトの作成および3ユニット分のデジタル教材化を終了した。残りのスクリプトの教材化と学習サイトの構築・オンライン化、6ユニット版での実証研究、および後半の6ユニットの教材化は2年目に予定している。これらのことから、本プロジェクトの推進は当初計画よりもやや遅れていると判断する。日本人大学生のための、ステップを踏んだ英単語学習に基づく、英語心内辞書(メンタルレキシコン)の強化とクラスター構造化を促進するオンライン教材Word Cluster Master Program (WCMP)動詞版を本プロジェクトに先行する科研費プロジェクトによって開発し、その学習効果を実証した。その成果を踏まえて、本プロジェクトは、名詞版及び形容詞版WCMPの開発を目的とする。教材は、スマートフォンやタブレット端末という、ほとんどの大学生が日常的に使用するスマートデバイスでも取り組めるものとする。2年目にあたる平成29年度は、名詞版12ユニットの後半(712ユニット。全26コンテンツ)の開発に取り組み、14コンテンツのスクリプトの作成が終了した。

なお、残りの12コンテンツは平成30年度5月末日までに作成する予定である。コンテンツの学習メニューの構成は次の通り。「提示」(動画:1コア語とクラスター語の関係把握、2目標語を使った英文ペアの確認)→「自己診断」(関連する意味の単語を選ぶ)→「学習」(意味を確認する、タイプ入力するなど4つ)→「強化」(意味の上で関連する語群に分ける)。本年度は、次の3つの実証研究に取り組んだ。1名詞6ユニット版を用いた、名詞クラスターの構造化に関する研究、2動詞12ユニット完成版を用いた、PCによる学習と「紙」による学習の比較研究、3動詞12ユニット完成版をについて、遅延テストを用いた学習クラスターの定着に関する研究。29年度はまた、動詞12ユニット完成版及び名詞6ユニット版について学会発表(2つ)を行い、1つの共著論文と1つの著書(共著)を執筆した。そして1心内辞書内の概念知識がL1とL2で共有される(可能性が高い)場合は、概念知識を基盤にL2の心内辞書は再構築されることなどを明らかにした。今年度中に名詞版WCMP(全12ユニット、50個のコンテンツ)のスクリプトの作成を終了する予定であったが、12個のコンテンツの作成を終了できなかった。実証研究については、予定していた通り3つ(1動詞12ユニット版の学習効果に関する実証研究、2名詞6ユニット版の学習効果に関する実証研究、3動詞12ユニット版の定着度に関する実証研究)を行うことができた。研究成果を1つの論文および1つの著書(共著)として発表することができた。本研究に先行する科研費プロジェクトによって、個々の単語の知識の復習・強化から始める英単語学習に基づく、英語心内辞書(メンタルレキシコン)のクラスター構造の再構築・変容を促進するオンライン教材Word Cluster Master Program (WCMP)動詞版を開発し、その学習効果を実証した。その成果を踏まえて、WCMP名詞版の開発と学習プログラムの効果検証に取り組んできた。最終年度は、名詞版12ユニットの後半の開発を終了した。学習メニューの構成は次の通りである。併せて、形容詞版の前半のスクリプト作成を終了した。そして、2つの実証研究に取り組んだ。(1)「学習方法の違いで英語心内辞書の構造に差が生まれるか」2つの学習方法がもたらす英語心内辞書構造の違いを明らかにすることとした。学習者は、PC版では「単語クラスター」の習得にPC上で取り組み、Paper版では、PC版と同じ例文を用いた英単語学習に取り組んだ。
メタ認知を用いたチーム協調の分析手法の開発

本年度では実際の現場観察やシミュレータを使ったより実現場に近い実験環境での行動観察データを用い、チーム協調におけるメタ認知の重要性を検討した。具体的には2006年、2007年に行われた北関東セクターを用いたシミュレータ実験および同様のセクターを用いた東京コントロールで行われた実現場の記録データを用い、対空席と調整席という二人一組で構成されるエンルート航空管制官のチーム認知モデルの構築を行った。まず、航空管制官同士の言語的、非言語的インタラクションを記録データより抽出し、それを相互信念に基づくチーム認知を用いた「意図の次元」(インタラクションの理由)とタスク分析に基づく「内容の次元」(インタラクションの内容)を組み合わせたコミュニケーション分析マトリクスにより分析した。これは、インタラクションが行われた空域状況や航空管制官の指示、理由等について管制官の資格を持つ協力者に確認しつつ行った。その結果、対空席と調整席ではその役割の都合上、協調時の主要なメタ認知のあり方が異なることが示唆された。対空席はレーダー画面の監視を行い、トラフィック状況や航空機の現在の指示状態など自身の認知過程に対するメタ認知を行い、また調整席に対し自身の認知状態の補完を求めるインタラクションが多く見られた。一方で、調整席は自身もトラフィック状況や航空機の現在の指示状態などを確認しつつも、対空席の行動を見ながらその認知状態を推測し、その信念の正確さや十分さを補完するインタラクションが多く見られた。また、対空席の考えを確認した上でより良い管制プランを提案、補助するなどの行動も見られた。そしてこの分析結果及び航空管制官の認知モデルに関する先行研究の知見を合わせ、航空管制官のチーム認知モデルの構築を行った。これらの成果は今後予想される管制システムの自動化の際、チーム協調の観点からシステムを評価することに寄与すると期待される。本研究では、チーム構成員自身が自ら行った協調行動のプロセスを説明していくこと、つまりチーム協調プロセスへのメタ認知を通じてチーム協調のメカニズムの解明と評価手法の開発を行っている。本年度では、チーム協調実験を行い、メタ認知に基づくチーム認知モデルの作成を行った。そのため、まず、航空管制シミュレータを用いたチーム協調実験を通じ、協調に関する内省報告データを収集した。そして、その分類システムのカテゴリ、サブカテゴリの定義とチームに関する研究や人間の認知特性に関する研究の知見を統合し、協調におけるメタ認知を整理するモデルを作成した。次に、メタ認知の在り方と協調の関係を検討するため、異なるメタ認知を行わせた実験群(チーム志向型の実験群と自身志向型の実験群)の内省報告の傾向、成績(成功機体数、安全違反時間)、そして発話データを比較した。その結果、チーム志向型のメタ認知的手掛かりでは他の構成員やチーム全体へのメタ認知が引き起こされており、チーム志向型のチームでのみ協調方法の確立に関する発話がなされていた。そして、チーム内の協調パターンの確立や役割分担が行われ、成績の向上が見られた。また、チームの成績が安定して良いチームでは、自分のみならず他の構成員に対するメタ認知、及びメタ認知的活動が活発であることが示唆された。これらのことは、優れたチーム協調を行うためには、自分のみならず、相手やチーム全体など広範囲の主体、内容に対するメタ認知、特にメタ認知的活動を相互に行うことが必要であることを示していると考えられた。そして最後に、チーム協調とメタ認知について得られた知見を基に、メタ認知に基づくチーム認知モデルを完成させた。また、研究成果の一部を海外の学会で発表した。
介護保険施設等に勤務する看護師のエンプロイアビリティに関する研究

本研究は3つの調査から成る。調査1は「看護師のエンプロイアビリティ測定尺度試作版ver.1」を用いた介護保険施設等に勤務する看護師を対象とした調査、調査2は精度と実用性をあげた「看護師のエンプロイアビリティ測定尺度試作版ver.2」を用いた病院に勤務する看護師調査、調査3は調査2を実施した病院の看護管理者へのインタビュー調査である。今年度は調査1の結果をさらに検討し、試作版ver.2の作成した。試作版Ver.2は「専門性を発揮する力」「ケアを追求する力」「職場でつながる力」「寛容な対応をする力」の4要素22項目で構成される測定尺度である。また調査2・調査3の調査依頼先の再検討を行った。これは調査を予定していた病院が組織改編により協力不可能となり、新たな協力病院を探す必要が生じたためである。期間延長承認申請書を提出し承認を得た。延長理由は、1調査協力を依頼していた病院の組織改編により協力が得られなくなり、新たな協力病院を得るのに時間を要したこと、2認定看護師養成課程の開校準備と主任教員の兼務、大学院の開校準備、カリキュラムの改訂等、当初予定していなかった業務が増えたこと等による。現在、調査23の研究倫理審査申請中である。7月8月にアンケート調査及びインタビュー調査を実施し、10月までに分析、結果をまとめて報告書を作成する。難渋した調査協力施設も、追加で3施設を得ることがで来ている。本研究は、多様な看護活動の場で通用する実践力すなわちエンプロイアビリティに焦点をあてたものである。エンプロイアビリティとは、雇用の流動性を背景に生まれた経営学用語の一つでキャリア発達に欠かせない能力であり、「企業から雇用され得る能力」「雇用されるにふさわしい能力」のことをいう。看護の活動の場は、病院、施設、訪問系、通所系等に拡大し、これらの場で就労する看護師数も増加している。地域包括ケアシステムの推進も相まって、病院以外の場で活動する看護師の数は今後さらに増加する。看護基礎教育や院内継続教育は病院勤務の看護師を育てる視点から、どのような看護の場でも看護師として雇用されるにふさわしい能力、通用する能力のある看護師を育てる視点へと転換が求められている。本研究の最終目的は、病院、施設、訪問系、通所系等さまざまな現場に勤務する看護師が自らの臨床実践力を評価し、自己研鑽につなげることができる臨床実践力測定尺度を開発することである。初年度となる平成27年度の計画は「介護保険施設等に勤務する看護師のエンプロイアビリティ測定尺度」の試作版を作成し、第1回目の調査を実施することであった。平成27年度の実績として、研究スケジュールの9月までの予定分を終えた。具体的には、1尺度項目の候補収集、2プレテストおよび尺度項目の修正、試作版ver.1の測定尺度作成、3研究倫理審査申請と承認である。これまで取り組んできた研究の結果は、試作版ver.1の測定尺度作成に有用であった。プレテストによりワーディングを行い一部の項目で表現を修正した。所属大学の倫理審査の整備が遅れ、3の申請と承認のために約半年間研究活動が滞った。今後、年度末・年度初を避けた6月7月第1回の調査を実施する予定である。尚、4月の発生した震災の影響を考慮して、全国調査から九州地域7県を除いた調査に規模を縮小する。4月より所属研究機関を変更したため、また移籍先である大学が新設校であったため、機関としての研究環境整備に時間を要し、当該研究活動への着手が計画よりも遅れた。また本研究が機関としての科研費取得第1号であったため、研究を始めるための諸々の手続きが学内での先行ケースとなり、当初想定していたよりも時間を要した。当初の計画では、1年目に試作版ver.1の測定尺度を用いてプレテストを行い、第1回調査の調査紙送付と集計、次年度の学会発表のエントリーまでを行う計画であったが、実際はプレテストを行うまでにとどまった。研究倫理審査の承認判定が1月、郵便料金別納の手続完了が2月末となったため、協力施設や被験者の負担や回収率、結果の信頼性等を考慮して年度末・年度初を避けるため、第1回調査の調査紙送付を6月上旬に変更した。平成27年度に実施予定であった介護保険施設等看護職を対象とした調査を、約6か月遅れの平成28年5月8月に実施した。この調査の目的は、介護保険サービスの現場に勤務する看護師が、自らのエンプロイアビリティ(どの職場でも通用する看護実践力)を評価できる測定尺度(試作版ver1)を作成することである。測定尺度項目原案は、研究者らの「高齢者ケア施設における看護職のエンプロイアビリティの構成要素」を構成概念とした63項目で5件法とした。九州地区を除く全国15種類の介護保険施設等1,735施設に配布した調査紙は2,870、有効回収数は639(回収率22.3%)であった。女性が95%で、50歳代が39.0%ともっとも多く、看護師が69.8%、常勤が81.5%であった。63の調査項目の中から分布に偏りがないこと、介護保険サービスの種類による特徴を示さないこと、項目間で強い相関がないこと等により22項目を採用した。

22項目を因子分析して固有値が2.0以上の4因子を抽出し、「専門性を発揮する力」「ケアを追求する力」「職場でつながる力」「寛容な対応をする力」と命名した。それぞれの因子負荷量は0.47以上、累積寄与率は49.43であった。Cronbachのα信頼係数は0.89であった。22項目は測定尺度項目原案の「高齢者ケア施設における看護職のエンプロイアビリティの構成要素」のカテゴリーから均等に選出されていた。以上のプロセスを経て、22項目4因子で構成される信頼性・妥当性のある簡便な尺度が作成できた。これは平成28年6月に看護系学会にて発表予定で、研究者とのディスカッションを経て、さらに尺度の精度を検討する予定である。1年目が所属大学の開学年にあたり、研究費運用システムや研究倫理審査等が整わず、実質的には10か月程度遅れて研究活動を開始した。これにより調査依頼時期が年度末・年度初めにあたり、半年分程度までしか進捗状況を回復させることしかできなかった。平成28年5月8月に実施した介護保険サービス15種に勤務する看護職を対象とした全国調査の結果を分析し、22項目4因子で構成される「看護職のエンプロイアビリティ(どの職場でも通用する看護実践力)測定尺度(試作版Ver.1)を作成した。この尺度作成に関して、平成29年6月に開催された日本老年看護学会にて発表した。参加者とのディスカッションでは、4因子すなわち「専門性を発揮する力」「ケアを追求する力」「職場でつながる力」「寛容な対応をする力」で構成される信頼性・妥当性のある簡便な測定尺度であることに関して異論はなく、病院看護師のキャリアラダーと比べると「専門性を発揮する力」の質問項目にオリジナリティが高いという意見を得た。また地域包括ケア時代の看護基礎教育において、「これらの看護実践力をどのように教育すべきか」に関して意見交換を行った。現在、さらに看護師の経験がこの尺度にどのように影響するのか、年齢、通算年数、職場継続年数から分析し、看護基礎教育との関係について考察した研究発表を、看護系学会に演題登録している。今後、試作版Ver.1を用いて病院に勤務する看護師を対象とした調査2、および看護管理者を対象としたインタビューの調査3を実施する予定である。現在はこれら調査の準備の段階である。特に調査2では、研究計画段階で協力承諾を得ていた病院での調査が不可能となり、新たな研究協力先を探してきた。病院だけでなく、介護保険サービスや福祉施設等の多様な職場での勤務経験がある看護職が、ある程度の数所属している研究協力病院の協力が必要となる。引き続き、学会参加者やホームページ等の情報から探していく予定である。調査2を予定していた病院の協力を得られなくなったことが、理由にあげられる。調査2では、病院勤務だけの臨床経験の看護職と介護保険サービスや福祉施設等の多様な職場での勤務経験のある病院勤務の看護職との比較が欠かせない。現在、訪問看護と病院との人事交流をシステム化している事例もあるが、施設看護や通所看護等との交流に関する情報は少ない。もう一つの理由に、研究開始当初には予想していなかった認定看護師養成課程開設の準備、大学院開設の準備等の兼務が発生し、当該研究に関するエフォートが減少している点がある。本研究は3つの調査から成る。調査1は「看護師のエンプロイアビリティ測定尺度試作版ver.1」を用いた介護保険施設等に勤務する看護師を対象とした調査、調査2は精度と実用性をあげた「看護師のエンプロイアビリティ測定尺度試作版ver.2」を用いた病院に勤務する看護師調査、調査3は調査2を実施した病院の看護管理者へのインタビュー調査である。
象牙質接着界面における潜在疲労破壊の理論的解析

本研究では,象牙質接着メカニズム,特に象牙質・レジン接着界面における潜在疲労破壊,すなわち負荷荷重と残留ひずみおよび構造変化の関連性について,微小領域からの検討を行った。実験は以下の方法に従った。(1)X線光電子分光分析法(ESCA)を用いて,切削直後の象牙質,表面処理後の象牙質表面,プライマー処理後の象牙質,ボンディング材およびコンポジットレジンの元素・化学結合の分析を行い,疲労破壊した象牙質・レジン接着界面と比較・検討を行った。(2)象牙質・レジン接着界面への荷重の負荷および除荷が及ぼす影響について,超微小硬度計を用いて,象牙質界面の弾性率の変化および残留ひずみ量を解析した。(3)破壊した界面について,微分干渉顕微鏡により検討した。その結果,象牙質処理方法およびボンディング材の違いにより,負荷が加わった際に,異なる変形挙動および構造変化を生じることが示唆された。特に,破折後の象牙質・レジン接着界面について形態学的観察を行った結果,象牙質・ボンディング材の界面で破折する場合とボンディング材・コンポジットレジンの界面で破折する場合など,ボンディング材の弾性率の違いにより破折部位が異なることが明らかとなった。以上の実験結果を有限要素法およびエシェルビーの理論をもとに,生体力学的3次元解析モデルにより検討を加えた結果,前述の実験結果は,本モデルの解析結果とよく一致しており,その有用性が示唆された。本モデルは新しい象牙質接着システムを開発する上で,有用であると考えられる。
超高速度撮影および高精度数値解析を駆使した破壊制御評価法に関する基礎研究

炭素工具鋼SK85、鋳鉄FC200を対象とした三点曲げ破壊実験と、その実験結果に基づいた数値解析を行った。き裂進展に伴い、塑性変形の発生が顕著化した場合、塑性変形に多くのエネルギーが消費され、破壊エネルギーの占める割合は相対的に小さくなる。このような状況ではより高精度の数値解析等を用いないと正確な破壊エネルギー算定が達成できないことが示された。FC200に対する衝突破壊実験・数値解析では、破断加工では動的き裂進展開始条件と入力エネルギー速度の制御が重要との示唆が得られた。まずJIC試験規格レベルの寸法の予き裂試験片からのき裂進展予想シミュレーションを行った。クラッキング加工において求められる安定的なき裂進展の継続は、外力によって試験片に十分なエネルギーが蓄えられて実現すると考えられる。シミュレーションでは、負荷速度を増すことによって試験片に与える外力エネルギーが増し、破壊開始後のき裂進展が安定的に生じえる可能性が示唆された。但し、これらのシミュレーションでは厳密なき裂形状ではない欠陥(先端切欠径&#61554;→0ではない)に対して経路積分計算を用いたき裂進展開始条件を仮定しているため、現実における破壊挙動を実験によって調べる必要がある。そのため、シミュレーション結果に基づき、実験に用いる試験片のき裂先端径を策定している。また、クラッキング加工では外力作用点と材料破断箇所が比較的近い箇所にあるケースも考えられる。三点曲げ破壊試験等がこのケースにあたる。衝撃荷重下の三点曲げ破壊では、動的負荷による試験片への付与エネルギー増が期待される一方で、外力伝達冶具の接触・非接触等の境界条件が破壊挙動に大きな影響を与え、クラッキング加工時の制御のしづらさが懸念される。さらに本現象には外力伝達冶具の材料・形状も影響する恐れがある。そこで三点曲げ衝撃破壊実験とその数値シミュレーションを通じて高速破壊挙動の力学的評価を試みた。外力伝達冶具および試験片支点の接触・非接触の判定は破壊挙動に大きな影響を及ぼし、その妥当な再現なしには正確な破壊挙動の数値シミュレーションはなし得ない事が判明した。また、コネクティングロッド構造についても破壊実験・数値シミュレーションを行い、画像相関を用いた応力拡大係数解析が有効であること、き裂先端前縁向きの再現によって妥当な力学的状態が評価し得ること等が判明している。切断面付近に大きな塑性変形が生じる仕様では,切断後の加工部材形状を制御することが難しくなる.そのため,切断加工ではぜい性,準ぜい性を示す材料を加工対象とすることが多い.本研究では炭素含有率が高い工具用炭素鋼SK85を試験片材料として,実験を行った.加工部材を完全に分離するためには,き裂進展開始前までに相当のエネルギーを部材に与えておく必要がある.初期切り欠き径を大きくすると径先端の応力集中度合いが下がり,き裂進展開始までに多量のエネルギーが部材内に蓄積する.しかし,過剰なエネルギー供給はき裂進展を不安定なものとし,破面のひび・欠けを生じさせる恐れもある.また負荷速度によってもき裂進展開始までの部材へのエネルギー供給量が変化し得る.破壊実験は三点曲げ仕様で行い,初期切り欠き径(直径)を約0.3, 0.5, 0.7mmとした.また負荷速度も準静的荷重(0.025mm/s荷重点変位制御),衝撃荷重(質量1kgのストライカーを約5m/s,20m/sで衝突)に分けて破壊実験を行い,破壊挙動に及ぼす初期切り欠き径,負荷速度の影響を調べた.上記実験の荷重・き裂進展り歴に基づく数値解析を行った.切り欠き径からのき裂進展開始のクライテリアを探るため,半円状切り欠き形状と破壊後のき裂進展挙動(き裂面形成による境界条件の変化)を再現した移動有限要素解析プログラムを作成し,シミュレーションを行っている.得られた変形場からは動的J積分等を評価した.また,コネクティングロッド構造についても数値シミュレーションを行った.複雑形状を有するコネクティングロッドでは破断面に対して一様な引張力を作用させることが容易ではない.そこで引張力が偏在化した際の影響,き裂進展が非対称に生じた際のき裂先端特異応力場の状況を評価した.2014年度に行った工具用炭素鋼SK85製の三点曲げき裂試験片の破壊について,初期切り欠き径,負荷速度に焦点をあてた数値解析を行った.実験と実験結果に基づく生成形シミュレーションの結果から,切り欠き径大寸法化によってある程度,破壊開始時の部材中のひずみエネルギー蓄積量の増大が見込まれること,切り欠き径が大きすぎると切り欠き底の表面粗さの影響が顕在化してき裂進展開始場所がばらつき,その結果,良好な破断加工が適わないこと,準静的負荷よりも高速負荷で破壊を誘起した方が破断面粗さ・加工効率の両面でメリットがあること,初期切り欠き径寸法の設定が破断面粗さだけでなくき裂進展抵抗(き裂進展時の動的J積分値)等にも反映し,破断加工条件設定を大きく左右する因子であることが判明している.さらに,コネクティングロッド破断加工時のロッドの変形・き裂進展の非一様性を考慮した数値解析を行った.ここでは,非等速進展を再現したき裂進展の再現,非対称き裂進展現象の再現を可能としている.

コネクティングロッドのような複雑形状部材のクラッキング加工では,荷重分布の傾きや初期切り欠き径が破壊挙動に大きな影響を及ぼし得ることを明らかにしている.2014年度以前の実験で観察されたき裂進展挙動のばらつきは,この荷重分布の傾き等によって生じ得る.また,2015年度は三点曲げ偏心破壊試験を実施し,この偏心破壊実験の結果に基づく破じん性の変化,き裂進展挙動の評価のため生成形数値シミュレーションと破壊経路予測混合形シミュレーションを行った.偏心率を変えても破壊じん性値には大きな変化はみられなかったが,偏心破壊実験で観察された破壊経路は従来の曲折破壊基準,最大周方向応力や局所対象理論では予測し得ないことが明らかとなった.今後,高脆材の破断加工制御のためにはぜい性金属材の破壊経路予測理論の構築,高精度化が必要である.研究では,初年度(平成25年度後期),試験片材料選定・調達が難航した.その後,試験片材料が決まり,平成26年度は相当量の実験を実施したが.平成27年度においても多回数の実験実施が必須の状況であった.しかし,27年度は8月期から所属大学の改修工事によって実験設備が使用できなくなった.そこで研究完遂のため,この工事終了後(平成28年度)からの研究再開が必要と判断し,期間延長を申請し御承認を頂いている.2015年度の実験内容を踏まえ,今年度は切り欠き・き裂状ノッチからの破壊挙動変化を調べる三点曲げ破壊実験,シャルピー衝撃試験を2種の材料S45CおよびSKS93に対して実施した.シャルピー衝撃試験では材料種によって結果に相違が現れた.S45C材ではき裂状ノッチ試験片を用いて得たシャルピー衝撃値は安定したが,切り欠き端試験片の結果にはばらつきが生じた.切り欠き端からの破面にはシェアリップの生じ方にもばらつきが見られ,この大きな塑性変形を伴う破壊がシャルピー衝撃値にも反映したと考えられる.他方,切り欠き端からの破面は若干の凹凸はあるが比較的安定する傾向がみられた.いずれも衝突速度によるばらつきはあまり見られなかった.SKS93については,破面の凹凸はS45Cより小さくなっており,よりぜい性的破壊挙動を示した.しかし,欠陥端形状や衝突速度いずれに対しても実験結果のばらつきがS45Cより大きくなった.これはSKS93が安定した動的破壊じん性を示しにくいために生じたものと考えられる.その確認のため,SKS93三点曲げき裂試験片を用い,準静的荷重下の三点曲げ破壊試験を行った.この実験では安定した準静的破壊じん性値が得られた.衝突を伴う破壊現象の数値シミュレーションでは衝突体の接触・非接触判定が破壊挙動に及ぼす影響に注視し,数値解析を行った.金属ストライカー(SCM440製)と三点曲げ金属試験片(鋳鉄,SK85製)の衝突実験の高速度撮影では観察空間分解能の関係から衝突部の接触や非接触状態が判定できない.そのため,荷重作用点に接触・非接触判定を組み込んだ数値シミュレーションを行った.その結果,高速衝突においては,1.ストライカー・試験片間では初期衝突後,非接触状態に移行すること,2.偏心衝突時にはこの非接触状態への移行を反映させるとき裂進展方向が力学的に予測可能となること,が判明した.炭素工具鋼SK85、鋳鉄FC200を対象とした三点曲げ破壊実験と、その実験結果に基づいた数値解析を行った。き裂進展に伴い、塑性変形の発生が顕著化した場合、塑性変形に多くのエネルギーが消費され、破壊エネルギーの占める割合は相対的に小さくなる。このような状況ではより高精度の数値解析等を用いないと正確な破壊エネルギー算定が達成できないことが示された。FC200に対する衝突破壊実験・数値解析では、破断加工では動的き裂進展開始条件と入力
粘菌の発生における分化パターンの調節機構

細胞性粘菌の発生系では、細胞が集合して組織を形成すると、2種類の細胞(予定柄および予定胞子細胞)が組織の大きさに関係なく一定の割合で分化し、それぞれ組織の前後を占める。この分化パターン形成の調節機構を明らかにする目的で研究を行い、次の成果を得た。1.研究分担者のJ.Williamsが開発したアクチン・ベイサル・プロモーターをもつベクターを用いて予定胞子細胞に特異的に発現される遺伝子Dp87の転写を制御するシス領域について調べ、予定胞子細胞に特異的で転写を正に制御する領域が4箇所、予定胞子以外の細胞で転写を負に制御する領域が1箇所、細胞型に関係なく転写量を増大させる領域が1箇所存在することを明らかにした。2.予定柄細胞への分化過程が4つの段階に分画され、それぞれの段階には異なった種類の細胞間シグナルが順次作動することによって段階的に分化が進められていることを明らかにした。従来から柄細胞分化に必要なことが知られていたcAMPは第2段階に、またDIFは第3段階に作用することを見出した。第3段階においてはさらに細胞から分泌される未知の低分子物質がシグナルとして作用し、柄細胞特異的遺伝子ecmAやecmBの発現を誘導した。さらに、第2段階において必要とされるcAMPは第3段階においてecmAおよびecmBの発現を同程度に阻害した。このことは、両遺伝子の示差発現がcAMPによって調節されるとする従来の仮設が誤りであることを示している。一方、第3段階においてprotein kinase A(PKA)の賦活剤である8-Br-cAMPを与えると、ecmBの特異的な発現が誘起される。このことは、ecmA/Bの示差発現にPKAの活性化が関与している可能性を示唆している。ecmB遺伝子の上流域に種々の長さの欠失をもつJ.Williamsの作製した変異株を用いて、ecmBの発現における8-Br-cAMPの作用点を決定する予定である。3.細胞周期依存的な細胞分化・パターン形成の機構について、精度の高い同調培養系と細胞マーカーとしてβ-ガラクトシダーゼを常時発現する形質転換細胞を用いて詳細に検討した。その結果、(1)細胞周期G2期内のPS点(増殖/分化の分岐点)の直前で飢餓処理された細胞はまづ集合中心として機能したのち、移動体形成後はその後部の予定胞子細胞域に選別されること、および(2)PS点直後で飢餓処理された細胞は遅れて集合に参加するが、移動体の前部の予定柄細胞域に選別されることを明らかにした。さらに、細胞周期と細胞分化との相関を探るために、細胞マーカーとしてβ-グルクロニダーゼを常時発現するベクターおよび予定柄あるいは予定胞子特異的遺伝子(ecmA,Dp87など)のプロモーター領域とβ-ガラクトシダーゼとの融合遺伝子をもつベクターの両方とで細胞を形質転換し、これらを合わせもつ二重形質転換株を得た。現在までに、いくつかの株が得られているので、その中から解析に最も適するものを選択中である。4.粘菌細胞の細胞質内遊離カルシュウムを測定するために、クラゲのアポエクオリン遺伝子を形質導入した細胞をつくり、それを用いて発生過程における細胞質カルシュウムイオンの量的変化とサイクリックAMP刺激を与えた場合の細胞質カルシュウムイオンの変化を調べた。その結果、(1)成長期終了後集合期に至る過程で細胞質カルシュウム量が著しく増加すること、および(2)成長期以外の細胞はサイクリックAMP刺激に対して細胞質カルシュウムの一過性の増加を示すことがわかった。また、移動体における予定細胞の分化に伴って、予定柄細胞は予定胞子細胞に比べて二倍量の細胞質カルシュウムを含有するとともに、サイクリックAMP刺激に対して三倍量の反応性を示すことが判明した。

このことは、ecmA/Bの示差発現にPKAの活性化が関与している可能性を示唆している。ecmB遺伝子の上流域に種々の長さの欠失をもつJ.Williamsの作製した変異株を用いて、ecmBの発現における8-Br-cAMPの作用点を決定する予定である。3.細胞周期依存的な細胞分化・パターン形成の機構について、精度の高い同調培養系と細胞マーカーとしてβ-ガラクトシダーゼを常時発現する形質転換細胞を用いて詳細に検討した。その結果、(1)細胞周期G2期内のPS点(増殖/分化の分岐点)の直前で飢餓処理された細胞はまづ集合中心として機能したのち、移動体形成後はその後部の予定胞子細胞域に選別されること、および(2)PS点直後で飢餓処理された細胞は遅れて集合に参加するが、移動体の前部の予定柄細胞域に選別されることを明らかにした。さらに、細胞周期と細胞分化との相関を探るために、細胞マーカーとしてβ-グルクロニダーゼを常時発現するベクターおよび予定柄あるいは予定胞子特異的遺伝子(ecmA,Dp87など)のプロモーター領域とβ-ガラクトシダーゼとの融合遺伝子をもつベクターの両方とで細胞を形質転換し、これらを合わせもつ二重形質転換株を得た。現在までに、いくつかの株が得られているので、その中から解析に最も適するものを選択中である。4.粘菌細胞の細胞質内遊離カルシュウムを測定するために、クラゲのアポエクオリン遺伝子を形質導入した細胞をつくり、それを用いて発生過程における細胞質カルシュウムイオンの量的変化とサイクリックAMP刺激を与えた場合の細胞質カルシュウムイオンの変化を調べた。その結果、(1)成長期終了後集合期に至る過程で細胞質カルシュウム量が著しく増加すること、および(2)成長期以外の細胞はサイクリックAMP刺激に対して細胞質カルシュウムの一過性の増加を示すことがわかった。また、移動体における予定細胞の分化に伴って、予定柄細胞は予定胞子細胞に比べて二倍量の細胞質カルシュウムを含有するとともに、サイクリックAMP刺激に対して三倍量の反応性を示すことが判明した。細胞性粘菌の発生系では、細胞が集合して組織を形成すると、2種類の細胞(予定柄と予定胞子)が組織の大きさに関係なく一定の割合で分化し、それぞれ組織の前後を占める。この分化パターン形成の調節機構を明らかにする目的で研究を行い、次の成果を得た。1)研究分担者のJ.Williamsが開発したアクチン・ベイサル・プロモータをもつベクターを用いて予定胞子特異遺伝子Dp87の転写を制御するシス領域について調べ、予定胞子細胞に特異的で転写を正に制御する領域が4箇所、予定胞子以外の細胞で転写を負に制御する領域が1箇所、細胞型に関係なく転写量を増大させる領域が1箇所存在することを明らかにした。2)予定柄細胞分化の第3段階に作用する細胞から分泌される未知物質の代わりに8-Br-cAMPがecmB遺伝子の発現を誘導することを見出した。この物質がecmB遺伝子上流のいかなるプロモーターに作用するかを明らかにするために、対応研究者の協力を得て、8-Br-cAMPの作用する領域を特定する予定である。3)粘菌細胞の分化や選別・パターンにおいて、細胞周期がどうのような意義をもつかを明らかにするために、J.Williamsから得たβ-galを常時発現する形質転換細胞を低温処理により同調化させ、その挙動を追跡した。
関節リウマチ発症におけるヒトパルボウイルスB19に関する研究

1.B19のレセプターはP抗原とされる。しかし、臨床知見から未知のB19レセプターの存在が推定されていた。我々はRA例の病変部滑膜の免疫系細胞ではP抗原が乏しいにも拘わらずB19DNA/RNA,B19蛋白VP-1存在を認めた。B19はT細胞株、マクロファージ系株に強い結合性を示した。一方、P抗原陽性であるHeLa細胞や、腎、膀胱由来細胞ではB19結合、増殖いずれもが陰性であった。そこでリコンビナントB19粒子をアビジン化しT細胞表面でB19が結合する因子を追求し、該当する蛋白としてp80を見出した。2.P80はKu80であることが判明したが、Ku80はB19が結合性を示す各種細胞株の表面に存在し、また、ヒト骨髄の赤芽球、T細胞、B細胞、マクロファージ系細胞表面にも、更には活性化T細胞表面にも発現していた。一方、P抗原が証明されてもB19が結合しない各種細胞株ではKu80が陰性であった。3.P抗原陽性だが、Ku80陰性でB19感染が成立しないHeLa細胞にKu80遺伝子を導入する(Heka・Ku)。この細胞ではB19の結合と細胞内へのB19 entryが誘導された。4.赤芽球株Ku812 Ep6やヒト骨髄より得た細胞にB19を感染するとB19の著明な増殖を認める。このB19感染時に抗Ku80抗体、あるいはP抗原に対する抗体が併存するとB19の細胞の結合及びB19増殖が強く抑制された。1-4はB19が未報告のレセプターp80を介して感染することを示す。p80単独ではb19増殖は認め難いことからp80はp抗原と共同し(coreceptorとして)B19感染において必須の役割を担うものと考えられる。また、B19が免疫系細胞に持続感染してRA病態を発現するというこれまでの成績を裏付けるものである。
巨大分子とモデル系の超高速ダイナミックス解析

まず共役高分子の光照射によって生成する素励起の振動スペクトルを得るための,ピコ秒時間分解ラマン分光システム,ピコ秒時間分解赤外分光システムを開発した。素励起の共鳴ラマンスペクトルの測定には近赤外域のラマン励起光を用いる必要があるが,この目的のために,ピコ秒近赤外光(波長1053nm)と非同期式時間分解フーリエ変換ラマン分光計を用いる方法を新たに開発した。これを用いて,ポリ(p-フェニレンビニレン)の紫外光励起により生成する光励起種(寿命数百ピコ秒)の共鳴ラマンスペクトルを得ることに成功した。また,可視域のラマン励起光を用いる従来型の装置で,モデル化合物のピコ秒時間分解ラマンスペクトルを得ることにも成功している。現段階では高分子のスペクトルの信号雑音比は十分ではなく,モデル化合物との比較において励起種の明確な同定を行うには至っていないが,ピコ秒時間分解分光によるダイナミックス解析の基礎を作ることができたと考えており,今後もこの方向で研究を継続する予定である。またピコ秒時間分解赤外分光については,可視域と近赤外域のピコ秒パルスの光混合によってピコ秒赤外光を得て,これまで実験的困難のため殆ど報告のない,指紋領域赤外のほぼ全域でピコ秒時間分解分光が可能な測定システムを開発した。これを用いて分子内電荷移動を起こす分子種の電子励起状態のピコ秒赤外スペクトルを得ることに成功しているが,高分子及びそのモデル化合物についてはまだ測定に至っておらず,今後の測定対象と考えている。スペクトルの詳細な解析のためには,モデル分子のラジカル種の振動スペクトルを溶液中で測定することが必要であるが,特にアニオン種の測定は困難で報告が殆どなかった。本研究において,アニオン種を安定に生成する方法を開発することができ,いくつかの芳香族化合物について,の赤外・ラマンスペクトルの測定に成功している。
京都盆地の景域形成と「水みち」の役割に関する研究

本研究は,京都市内を流れる自然河川である賀茂川・鴨川とその水を分流する水路網などの「水みち」の総体を鴨川水系として定義づけた上で,その鴨川水系を基軸として明治以前に形成された水辺景域の構成と,その明治以降の変容を明らかにした.明神川系流域の上賀茂地区と禁裏御用水の水系と園池群を対象とし,池群の存在を支える面的な水系を把握し,水系を構成する水路が水辺景域内の住まいの敷地配置等を含む景域形成に与えた影響を明らかにした.本研究は,京都市内を流れる自然河川である賀茂川・鴨川とその水を分流する水路網などの「水みち」の総体を鴨川水系として定義づけた上で,その鴨川水系を基軸として明治以前に形成された水辺景域の構成と,その明治以降の変容を明らかにした.明神川系流域の上賀茂地区と禁裏御用水の水系と園池群を対象とし,池群の存在を支える面的な水系を把握し,水系を構成する水路が水辺景域内の住まいの敷地配置等を含む景域形成に与えた影響を明らかにした.京都における水みちの構造とアメニティ利用と景域形成を探求するために、京都盆地の洛北の水みちである上賀茂の水系である賀茂川、明神川に焦点をあて、水源・水路網の歴史的な経緯と水供給の起源とマネジメント、水みちの水系と使い方、水路網構造のヒアリングおよび現地調査を行い、水系水路網を認識することができた。主な研究成果は次のとおりである。はじめに、歴史的な文献を収集整理し、上賀茂神社による賀茂六郷への灌漑用水の供給マネジメントのあり方、上賀茂社家町の水路網の起源に関する考察を行ない、古代、中世、近代の水路網構造の変遷について整理した。歴史的にも灌漑用水の目的と神社への利用、神官邸宅への利用が連続して行われていたことを認識することができた。つぎに、上賀茂社家町周辺には、神社境内や庭園の遣水としての利用が現在も残されており、近代以降にも変遷があることを考慮して、水系が全体について、さらに、アメニティ利用について庭園利用に着目して、それらの実態調査と測量方法を検討した。調査の実施を開始し、経過ごとにデータの収集作業と図面など作業結果の整理を行った。これによって導水の技術や庭園構成の存在が明らかとなり、平成20年度へ向けて、遣り水庭園の池の配置と敷地構成、生活と関わる生活景として認識される景観の変遷を整理するための研究のフレームについての検討を行った。また、堀川水系についても検討を加えるために、全体の構成を模型などを利用して、その水みち構成について調査のフレームを検討した。水みちの構造と利用の本質、さらに景域形成を探求するために、前年度に引き続く京都盆地の洛北の水みち(上賀茂水系),そしてこの水系の下流にあたる禁裏御用水周辺,さらに堀川水系に焦点をあて、近代以前から近代における水みちの系をより詳細な実態を把握した.そのためヒアリング調査と古地図や古文書などの史料分析と現地踏査を行い、遣り水庭園の詳細な構成や水の利用に関して,情報を整理した.また、堀川水系における空間構成を明らかにするため、模型やCGを援用して、基礎的な空間実体を明らかにした.湧水から大河川へ至る流域の中で形成される景域を念頭におき,「水みち」が要所で果たす役割として,社寺境内や庭園の遣水としての利用においては,庭の性質にあった水勢に整えるための導水の技術が類型として見出され,集落においては生活と関わる利水形態の類型及び生活景として認識される景観の構成が見出された.ただし,堀川水系や禁裏御用水周辺については,次年度にさらに詳細を把握する余地がある.調査は,現地の測量調査や史的考察を多く含むため,文献を収集して史的情報を読み込む作業やこれらの情報を地理情報として整理する、また模型の作成によって、水道構造の空間的体系を明らかにする作業などに対する謝金と,情報整理のためのPCなどの設備が必要であった.また,幾つかの都市において,水みちと都市に関する周辺情報を収集もしている.情報収集のための詳細な計画・指示に関しては研究代表者の川崎雅史を中心とする議論によって行い,史的研究に関して実績のある研究分担者である出村が作業・分析の指揮を行った.本研究は,京都の小規模河川や水路の総体である「水みち」を対象とし,その中に配置された庭園をはじめとする各種の生活・文化に基づいた利用法や形態を調査し,それらが京都盆地における景域の形成に果たした役割を明らかにすることを目的とする.本年度では,前年度に引き続き堀川水系や禁裏御用水周辺について,詳細の構成および利用実態を把握する.そのためヒアリング調査と古地図や古文書などの史料分析と,現地踏査や簡易測量による空間調査を行い,配置される遣り水庭園の詳細な構成や水の利用に関して,情報を整理した.続いて,流域における治水・利水を含めた周辺のアメニティ利用について,歴史的な文献・資料を用いて,水みち沿線に景域が形成されてきた実態を整理した.具体的には主に以下の2点について明らかにした.A.灌概のための用水網の景域把握灌漑のための利用は,特に前近代においては広範囲に渡り,水を地域に分配し巡らすシステムが発達していたものと考えられる.この水を廻すシステムが景観としてどのように人々の経験と関連してきたのかを,史的記述及び物理的情報を手がかりに明らかにした.また,その他の積極的利水が行われている部分にも着目し,その利水のシステムが景観としてどのように人々の経験と関連してきたのかを,史的記述及び物理的情報を手掛かりに明らかにした.

B.庭園林泉の遣水としての水みちの景域把握庭園内部では,様々に水の流し方,溜め方が工夫されており,設計意図が形に表れているために人との関わりが比較的把握しやすい.加工された水みちにあり方とアクティビティの実態を詳細に観察して関係を明らかにし,系における役割を考察した.以上の各要素が,ひとつながりの水みちの系の中に位置づけられている構造を示し,それぞれの要素の接続の工夫を明らかにした.
乱流の素過程と渦構造の形成

1.一様等方性減衰乱流のシミュレーション。渦管、渦層などの局在渦構造のモデル化のために、構造間の相互作用の局所性を定量的に評価した。"しゃへいされたストレイン"を用いて渦度生成項、エネルギー散逸項について局所度関数を定義しデータベースを解析したところ、渦管間の相互作用の有効距離はTaylorのマイクロスケールの程度であることがわかった。この結果を、Tennekesの乱流モデルと関係付けて議論した。また、ヘリカル分解法による渦度場の観察から、渦層から渦管への遷移過程は右巻-左巻の成分の相互作用によって引き起こされることを見い出し、完成した渦管の周囲の(dipoleをなす)高エネルギー散逸領域が、各旋回成分と対応していることをつきとめた。2.3次元ポアゾイユ流の直接シミュレーションコードの開発。数値スキームは基本的にはKimらと同じ手法であるが、モード数を有効に使うため、aliasing項を取り除く際ずらした格子点を用いた。この結果、ミニマル流に対してFACOM-VP2600でおよそ100時間程度で定常な統計量が得られることが見積もりができた。臨界を超えたレイノルズ数において予想される非線形平衡解に落ちつくことを確かめ、亜臨界レイノルズ数でミニマル流を得ることを試みている。現在まで、運動量や応力の時間発展、特に壁方向に対する輸送を調べた。今後は、渦運動等との相関なども調べる予定である。3.曲がり管内流のシミュレーション。円形断面の曲がり管の定常解を求めた。これまでの研究では曲率の小さな場合に限った研究が行われてきたが、本研究では理論的に可能なすべての曲率に対して解を求め、4渦解の存在範囲を特定することができた。これに続いて捩率の影響を考慮して定常解を求める研究を行った。その結果新しい知見として、捩率のある値に対して管断面流量が最小値を取ることが判明した。さらに曲板管の流れに対して分岐理論による研究が進行中である。
言語変化と複雑適応体系-英語の史的発達に基づいて

本研究では、私が十数年間行なってきた、語彙拡散による英語史上の音韻、形態、統語、意味、語彙変化の研究を、複雑適応体系に内在する基本原理である淘汰、自己組織化、相転位、頑強さ、ネットワークの観点から統合した。(1)動的方言論と複雑適応体系、(2)語義体系とスモールワールドネットワーク、(3)S字曲線を辿る変化、加速的拡大効果及び語の頻度、(4)曖昧性と頑強性という構成のもと統合的に研究を行い、語彙拡散による変化が言語進化の基本的機構であることを論じた。著書Language Evolution and Complex Adaptive Systemとして、Peter Langより2011年出版予定である。WordNetからの名詞114648語、動詞11306語、Thesaurus of Old English (TOE)からの名詞18265語、動詞7161語について、同義語、多義語、頻度、hypernym、初例および最終例の年代を盛り込んだdatabaseを完成させた。データに基づき、単語間の距離と群を形成する単語数を測定し、単義語に多義語が加わることにより、語義間の意味が緊密になるsmall-world networkが形成されることを明らかにした。small-worldになる度合いはWordNetよりTOEのほうが高く、多義語と同義語の相互関係により決定されることを統計的に示した。また語の頻度が高い程、語彙の樹状構造のより上部を構成し、この構造は歴史的に頑強であり、small-world networkの基盤となることを実証した。他方、起源が新しい語であればある程、単義語が多くなり、頻度が低くなり、樹状構造の周辺部を構成する。個々の単語のレベルからさらに進めて語義全体の中でのsmall-world networkの研究は、これまでほとんど解明されていない人間の脳神経のsmall-world networkを解明する鍵となることを示唆した。英語における文法化を言語の起源にまで遡り、言語の進化という枠組みの中でその全体像を研究した。文法形態素、つまり機能語、屈折語尾は語彙語幹に由来し、時代と共にますます多くの文法化された形態が累積し、言語はますます複雑化することを明らかにした。文法化を引き起こすのは人間が生来持った能力であり、これは人類以外の認知能力にまで遡ると考えられる。このような能力の顕現として、英語史上の動詞的範疇(時制、相、法、態)、名詞的範疇(格、性、冠詞)、語順の発達、複文の発達の中に文法化を探った。最も重要なのは、OEでの回帰的埋め込み文の出現と、その結果生じたVO語順である。それにより、節の談話的構成から厳密な統語的構成への変化が起こり、それと共に進行形、過去、過去分詞形、助動詞の迂言的用法、迂言的do、定冠詞が生じたことを明らかにした。更に文法化が起こるのは頻度の高い語であり、多くの場合本来の内容語の意味も保持していることを明らかにした。そして文法化は話し手による頻度の高い内容語の隠喩的な意味変化により引き起こされ、文法化が起こる語と共におこる頻度の高い単語から除除に使用が拡大することを、膨大なOE,ME,EModE,PresEのコーパスを用いて実証した。英語史上のデータに基づき、知覚における曖昧性の排除と語順の進化について研究した。英語のようなSVOの語順を示す言語では、動詞Vは多義性を示すことが多く、目的語Oに起こる名詞とのあらゆる結合を考慮するため、Vの位置で一時的な意味の曖昧性が生ずる。他方、日本語のようなSOV語順を示す言語では、目的語が動詞の前に起こることから、動詞の意味の曖昧性が起こることはない。従って言語が誕生した折の語順は動詞の意味に曖昧性の起こらないSOV語順であったことを明らかにした。前頭葉前部は連続的関係、結合的関係を司る重要な機能を担い、その注意喚起機能、意図機能が言語処理に用いられる。言語の連続的、結合的関係は、表象によるコミュニケーションがその基盤にあり、表象を習得するには概念との関係のみならず、他の表象あるいは概念とのおびただしい数の関係を学ぶ必要がある。連続的、結合的関係は複雑であればあるほど、前頭葉前部への負荷が大きくなる。このような負荷により生ずる曖昧性を排除するため、語順進化は起こったことを主張した。