hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超微小硬度解析による岩石内部の力学的不均質性の定量化

この観察は通常の光学顕微鏡で行われたのだが、それでは圧痕が小さすぎて、よく見えない。そこで、解像度が飛躍的に良い原子間力顕微鏡で観察を行い、やはり試験荷重が軽い圧痕のまわりには破断が起こっていないことを確認した。どのような変形が結晶格子に実際に起こったのかは透過型電子顕微鏡で調べた。そして、圧痕形成に転位が関与していないことがわかった。圧痕部では、電子線回析パターンが歪んでいることから、なんらかの格子変形が起こっていることを明らかにした。さらには高分解能電子顕微鏡法で実際に圧痕部の格子像を撮影することにより、格子は破断を伴うことなく折れ曲がっていることがわかった。すなわち、格子の折れ曲がりが塑性変形を起こすメカニズムである可能性がある。新技術を利用してここまで詳細に圧痕部を調べた研究はこれまで行われたことはない。今後は、これまでの研究を生かして、硬度の岩石内分布を詳細に検討する予定である。本年度は、超微小硬度計で弾性定数(ヤング率)を測定できるかどうか、に重点を置いて調ベた。試料には石英、紅簾石、電気石を使用した。従来、ヤング率はドエルナー・ニックスの方法によって計測されている。本研究でもこの方法で計測を行ったが、加える加重が異なると、得られるヤング率が系統的に変化することがわかった。これの原因について検討した結果、荷重の大きさと試料にかかる圧力が関係しており、ヤング率の系統的な変化はその圧力依存性と関連していることがわかった。荷重が軽いと高い圧力画家仮、重いと低い圧力が試料中に生じていることがわかった。この結果は、一般通念とは逆の結果となってしまった。一回のテストでもこのことは明らかになった。つまり、押せば押すほど試料にかかる圧力は小さくなることが一連の負荷過程で確認された。圧力は荷重÷面積で計算するが、荷重の増加とともに、圧痕の大きさが大きくなる際に、圧痕の大きさの方が有効に大きくなり、荷重が増えた分を追い越してしまった結果である。圧力とヤング率は直線関係にあり、圧力が高くなるほどヤング率は高くなる。荷重を加える速度を三段階で変えてテストを行った。荷重負荷速度を遅くすると到達する圧力が小さくなってしまうが、圧力とヤング率の関係については影響が出ていないことがわかった。この方法で調べられる圧力範囲は5GPaから60GPaくらいまでである。この圧力は、地下150Kmから1800Km位までの圧力に相当するものである。この圧力でヤング率を測定する方法は未だ提案されていない状況で、この方法が果たす役割を認識した。
戦後の先端テクノロジー教材の変遷解明とその成果に基づく理科カリキュラムの体系化

平成30年度は,理科カリキュラム体系化の核心となる教授法の解明に着手することができた。研究課題の目的に照らして,実績の概要を3つに分けて報告したい。1.小学校・中学校のデジタル理科教科書における先端テクノロジーに関する視覚表象を対象として,掲載件数の変化や記述内容の特徴から,先端テクノロジーに関するイメージ研究を行った。これは,デジタル教科書が普及・浸透する将来の理科教育における教材選択の視点を明らかにするうえで意義のある研究であった。2.日本の伝統的自然観に着目した課題解決型学習展開の視点を研究した。その視点とは,1共同体のコンテクスト,2自然のスケールの大きさ,繋がり,3流れ,連続性(時間,生物間),4地域性を活かした自然観を表現するデザイン,5生態系の多面性といった視点であった。この研究は,日本型の理科カリキュラムモデルを構想するうえで,大変重要であった。3.課題解決型学習とコンテクストに基礎を置いた理科学習には多くの共通点があることから,アメリカの化学教科書における「エネルギー」の学習単元を典型事例として,先端テクノロジーに関する教材の選択視点を3つ明らかにした。すなわち,1単元全体でストーリーを生成する視点。発電所(テクノロジー)に関する教材が,化学概念,計算問題,工学的内容との関連のなかで掲載されていることがその好例であった。2国家における基幹産業との関わりを明示する視点。その一例が,日本の化学教科書にはほとんどみられない石炭火力発電とシェールガスを掲載する点にあった。33R'sのような基礎的スキルを育成する視点。課題解決型学習が強調されつつある現代の理科教育で,カリキュラム体系化の原理としての「ストーリー性」を見いだした点が有意義であった。現在までの進捗状況について,以下の3点から「おおむね順調に進展している」と自己評価した。1.当初は,平成31(令和元)年度からわが国にふさわしい先端テクノロジーに関する教育内容・教材を活かした教授法をすすめる予定であった。この研究について,その一部を平成30年度から着手することができた。2.本研究の前半部分は,戦後日本の理科カリキュラムにおける先端テクノロジーに関する教材の変遷解明であった。終戦直後の理科教科書には、先端テクノロジーの学習内容が多数登場していた。これは国際的にユニークな現象であり,歴史的背景から日本の独自性を解明することが必要不可欠であった。この点について解明できただけでなく,『理科教育における化学工業の意義と変遷』及び『初等理科教育』として,研究成果の一部について社会還元することができた。3.いわゆる高度経済成長を実現した195060年代の日本の理科教育では,学習指導要領レベルでテクノロジーを扱うことが示されていた。とりわけ,中学校理科教育では重点化の傾向が顕著であった。しかしながら,なぜ,そのようなカリキュラム編成となったかを示す会議の議事録についてはこれまで研究者の間では残っていないといわれていて,日本の独自性を明らかにするうえで課題が残されていた。今回,調査研究を進める過程で,テクノロジーに関する学習内容が強調された昭和33年版中学校学習指導要領に関する議事録だけでなく,テクノロジーに関する学習内容を減らした昭和44年版中学校学習指導要領に関する議事録を発見することができた。この資料を精査することで,日本の独自性をさらに実証的に解明する展望を開くことができた。令和元年度は,本研究の最終年度である。研究をまとめるにあたり,以下の4点について重点的に推進することとする。1.わが国の理科教育における先端テクノロジーに関する学習内容の歴史的社会的な特質を踏まえつつ,コンテクストベースドアプローチにより,教授法の検討をさらに具体化させる。2.附属学校等において試行授業を行い,児童生徒へのアンケートやインタビューを通してカリキュラムの有効性を明らかにしつつ、わが国にふさわしい先端テクノロジーに関する学習内容の理論化を行う。この理論化を通してわが国にふさわしいカリキュラムを検討する。その際,デジタル理科書における先端テクノロジー教材に関するイメージ調査の研究成果を基にして,実効性を高める。3.これからの理科教育では先端テクノロジーに関する実践的活動がさらに重視されると予見される。そこで,1プログラミング教育との関連性,2創造性の育成,3現代理科学習論の知見に基づいた理科学習における情意的側面の影響といった理科教育の現代的課題をも含み込んだ検証を行う。4.これまでの実態,現在の実態,これからの理論化の3つの視点から総合的な検証を行い,3年半にわたる研究成果を総括し,先端テクノロジーの学習内容に着目したカリキュラムの開発を行う。開発においては,学会発表および学術誌掲載などの情報発信等を通して,科学教育研究者から専門知識の提供を受けて研究の協議を行い,精緻化及び客観化を図る。現在進行中の世界的な科学教育改革は、STEM教育(科学、技術、工学、数学に関する教育)に見られるように、先端テクノロジーに関する学習内容の重視である。一般に、日本において当該議論が活発化しない理由として、教科中心型のカリキュラムの強固さが挙げられる。申請者は、そのような消極的な理由ではないと考えている。すなわち、日本の理科カリキュラムの有する独自性・卓越性にこそ理由があるとの積極的な確信を得ている。例えば、1960年代、理数教育界では世界的に「現代化運動」が広まり、科学概念の獲得を中心とした授業が主流になった。一方、テクノロジーに関する学習内容は消えてしまった。しかし、実際には、当時の理科教科書をよく調べると、日本の理科教育は高度な科学概念だけでなく、当時の先端テクノロジーをも学習内容として選ぶ道をとっていたのである。そして、同時期に高度経済成長を達成したのは、周知の通りである。

つまり、戦後の理科カリキュラム史において、なぜ(目的)、どのように(方法)、先端テクノロジーに関する学習内容が選ばれてきたのかを明らかにして、日本の理科カリキュラムが有する独自性・卓越性を抽出する研究上のニーズがある。今年度は、戦後日本の理科教材史を中心として研究を進めてきた。終戦直後の理科教科書には、当時の先端テクノロジーの学習内容が多数登場していた。これは国際的にユニークな現象であり、独自の歴史的な背景の解明が不可欠だからである。主に、理科教科書の記述内容、教師用指導書の指導案や留意点、時間配分等の分析を行った。また、科学技術教育関係者が先端テクノロジーの学習内容をどのように捉えていたのか探るため、科学教育雑誌・産業雑誌の記事を分析した。さらに、海外の科学教科書の収集を行った。これまで、純粋自然科学の学問領域のなかでも基礎と応用が密接に関連する化学について、理科教育関係者の意図に着目しながら、教科書における工業教材の変遷を明らかにすることができた。大別して2つの研究成果を得ることができた。一つめは、高等学校化学教科書における化学工業教材の変遷を典型事例に即して明らかにしたことである。二つめは、当該教材選択の意図の一端を明らかにしたことである。その意図は3種に分けることができる。第一に、当該工業が社会に普及・浸透する前の萌芽段階で掲載しようとする「発展可能性」を反映しようとする意図である。ただし、1960年代に発行された教科書執筆者のように、萌芽段階であり、純粋科学の体系に即していないからこそ掲載しない判断もあった。第二に、教科書に記述される時点において、化学工業の枢要な部分をなしているかという「基幹性」を表そうとする意図である。「基幹性」をもたらすものとして、当該工業における「製造法・製品の消長」が関連しており、近年では高付加価値製品の記述が顕著になっている。第三に、化学工業史におけるエピソードを示して人間的な側面を開示しようとする意図である。これらの研究成果は、理科教科書・教師用指導書・学習指導要領・教育雑誌等々の内容分析と、各種白書・業界雑誌・業界新聞等々の記事内容に関する調査から得たものである。また、本申請課題の採択前までに実施してきた事例分析を含めた、日本の工業に関する教材史研究にも依拠したものである。さらに、当初は次年度に予定していた、日本の理科教育実践における学習内容の実態を調べるフィールド研究を試行的に行い、研究成果の一部を報告することができた。1.理科教材史研究:平成29年度は、中学校理科教育におけるテクノロジーに関する教育内容・教材の選択意図とその変遷の解明に着手した。なかでも、1950年代後半の日本の中学校理科教育におけるテクノロジーに関する教育内容の選択要因を対象に研究を進めることにした。
電流分布の不均一性を考慮に入れた新しいコンダクタンスカテーテルシステムの開発

1.単純な形状の心室および胸郭モデルを用いて、カテーテル両端からの通電に対して、心室内腔、心筋、心筋周囲組織に対してどのように電流が不均一に分布するかを数値解析で明らかにした。1)数値解析法の確立と非線形性の解析初年度の検討の結果、心室内の電流分布は偏微分方程式Vxx+Vyy+Vzz=0(心内膜における境界条件:Vn=0電極での境界条件:V=±V0)で記述される。軸対称性を利用して円筒座標に変数変換し、さらにt=log(r)と置くことにより、exp(-2t)Vtt+Vzz=0という方程式に変換できる。このことから、カテーテルからの距離の対数値が等間隔となる離散化を行うことによって、離散化をあまり細かくしなくても数値解析の結果が容易に収束することが明らかになった。この解析によって、不均一な電流分布によって容積と流れる電流の総和との非線形性が明らかになった。2)任意の回転体形状での数値解析任意の形状を回転軸を中心に回転させた図形を用い、電流分布と非線形性を解析できるソフトウェアを開発した。3)カテーテルにおける非線形性の確認(体外での実験的解析)実際のカテーテル(電極間距離1mm、電極幅1mm)で非線形性を確認し、電流の90%が含まれる有効電流半径を求めた。有効電流半径は3.3mmであった。従来の報告値よりも大きいが定量的には本実験が正確であると考えられた。2.コンピュータにより交流電流の発生からRMS値測定までをおこなうディジタルコンダクタンス容積測定装置を開発した。ディジタル化および無線測定により小型化、低消費電力化が可能となり、ラットなどの小動物に植え込んで覚醒動物で連続的に容積信号を測定することが可能となった。交流の周期と同期したデータを標本化することによりデータの加減算のみで2つの周波数のRMS値を計算するアルゴリズムを開発し、実験的にその動作を確認した。1.単純な形状の心室および胸郭モデルを用いて、カテーテル両端からの通電に対して、心室内腔、心筋・心筋周囲組織に対してどのように電流が流れ分布するのか(不均一な電流分布)を理論解析および数値解析で明らかにした。1)問題の定式化心室内の電流分布の問題は、以下のような単純な編微分方程式で記述できる。電極以外:Vxx+Vyy+Vzz=0心内膜における境界条件:Vn=0電極での境界条件:V=±V0当面カテーテルを軸対称とする心室形状を扱うのでカテーテルの方向をz軸として円筒座標に変数変換すると、Vrr+(1/r)Vr+Vzz=0、さらにt=log(r)と置くことにより、exp(-2t)Vtt+Vzz=0という方程式に変換できる。このことから数値解析の際にもカテーテルからの距離の対数値が等間隔となる離散化によって効率的に解析できると考えられた。2)電極形状の与える影響の検討(数値解析)数値解析により電極形状(点状、線状)がその周囲の電流分布に与える影響を数値的に解析した。電極間距離1mm、線上電極長1mmでの検討では電束の90%が含まれる半径は各々10mm、20mmであり電極形状によって大きく影響されることが明らかになった。2.従来のように特別なハードウェアを用いずに、コンピュータおよびアナログ入出力装置のみで交流電流の発生からRMS値測定までをおこない直接に心室容積を算定するコンピュータのアルゴリズムを開発した。

交流電流をソフトウェアで発生し、その周期と同期したデータを標本化することによりデータの加減算のみで2つの周波数のRMS値を計算するアルゴリズムを開発し、実験的にその動作を確認した。1.単純な形状の心室および胸郭モデルを用いて、カテーテル両端からの通電に対して、心室内腔、心筋、心筋周曲組織に対してどのように電流が流れ分布するのか(不均一な電流分布)を数値解析で明らかにした。1)数値解析法の確立と非線形性の解析前年に示したように、心室内の電流分布は偏微分方程式Vxx+Vyy+Vzz=0(心内膜における境界条件:Vn=0電極での境界条件:V=±V0)で記述される。軸対称性を利用して円筒座標に変数変換し、さらにt=log(r)と置くことにより、exp(-2t)Vtt+Vzz=0という方程式に変換できる。このことから、カテーテルからの距離の対数値が等間隔となる離散化を行うことによって、離散化をあまり細かくしなくても数値解析の結果が容易に収束することが明らかになった。この解析によって、不均一な電流分布によって容積と流れる電流の総和との非線形性が明らかになった。2)任意の回転体形状での数値解析任意の形状を回転軸を中心に回転させた図形を用い、電流分布と非線形性を解析できるソフトウェアを開発した。3)カテーテルにおける非線形性の確認(体外での実験的解析)実際のカテーテル(電極間距離1mm、電極幅1mm)で非線形性を確認し、電流の90%が含まれる有効電流半径を求めた。有効電流半径は3.3mmであった。電極形状にもよるが、従来の報告値よりも大きいが定量的には本実験が正確であると考えられた。2.コンピュータにより交流電流の発生からRMS値測定までをおこなうディジタルコンダクタンス容積測定装置を開発した。ディジタル化および無線測定により小型化、低消費電力化が可能となり、ラットなどの小動物に植え込んで覚醒動物で連続的に容積信号を測定することが可能となった。
遺伝子変異陽性肺癌におけるheterogeneityが治療効果に与える影響の解明

多施設共同研究(WJOG8114LTR試験)において腫瘍組織あるいは末梢血検体から抽出した腫瘍由来DNA(tumor-derived, cell-freeDNA;以下、cfDNA)については、EGFR感受性・耐性遺伝子に関する高感度法(digital PCR法)を用いた解析結果を論文投稿し、採択された(Akamatsu H, Koh Y, Lung Cancer 2019)。この中では、治療開始後4週時点でのcfDNA減衰の有無が長期予後に影響する事を示している。一方でcf DNAでの増悪予測はCTなどの画像における増悪に比して感度が優れるという事は示せなかった。解析時点での増悪症例がそれ程多くない事もあり、増悪予測ツールとしてのcf DNAの意義については今後も検討していく余地があると考えている。また、本研究の副次的解析として、exon19欠失の詳細なバリアントについて次世代シーケンサを用いて解析し、これらの差異がEGFR阻害剤の有効性に影響を与えるのかについて検討し現在論文投稿中である。当院で行ってきた前向き観察研究に関しては63例の症例集積が済んでおり、ほぼ全例に対して複数ポイントでの検体採取とDNA抽出を終えた。また1年目の研究実績として、高感度次世代シーケンサーによる検出系確立のため、観察研究に登録された中の12例についてAVENIO ctDNA Surveillance Kitを用い、既に当科で既に確立したdigital PCRとの比較を行った。結果、EGFR遺伝子変異についてそれぞれ12例・11例で変異が検出され、少なくともdigital PCRと同程度の感度を有する事を確認した。今後治療成績との突合せを経て、当初の目的である高感度次世代シーケンサーを用いた解析を予定している。当院での前向き観察研究については予定された80例の症例登録のうち既に63例の登録が済み、うち12例については高感度次世代シーケンサーを用いた検出形の確立を済ましている。本年度も引き続き残りの症例集積を進めていくとともに、まずは前半時点で登録された症例を中心に解析を進めていく。一方で登録症例の中には、現時点の観察期間では十分な増悪が確認されていないものがあることから、こまめなフォローアップが必要である。高感度次世代シーケンサーによる測定系確立が初回の12例で十分確認されたために、次年度使用額が生じている。一方で本年度は残りの症例について、登録時のみならず経時的な測定も予定していることからこれらの費用は本年度中の使用が見込まれる。
ミクロネシア、コスラエ語の辞書作成及び教育プロジェクト

コスラエ語の辞書作成:子供向けピクチャーディクショナリーは完成し、500冊を印刷した.小学生3年生から5年生向けのジュニアーディクショナリーの製作も完了し、後は印刷をする段階である。教育関係のプロジェクト:コンピュータのスペリング・ゲームソフト1の目発は完了した.また、スペリングゲーム・ソフト2については、データ収集とナレーションの録音が終了し、湘南工科大学・システムコミュニケーション工学科の学生たちによる教育ソフトウェアの製作が進行中である.さらに、オーラル・ヒストリーのデータとビデオ録画を基にした教育教材のカリキュラム関発は湘南工科大学・システムコミュニケーション工学科の学生たちが行う予定である.ドキュメンタリー・ビデオ作成については、湘南工科大学・システム・コミュニケーション工学科の学生たちが撮影したビデオの編集と製作を行う予定である。科研費での3年間に渡るプロジェクトの終了報告をコスラエの教育局長、ワーキング・グループのメンバー、ミクロネシア連邦の文部省の高官であるMr.Jimmy Hicksに対し行い、報告書を渡した。この研究は、従来の危機言語の研究とは異なった方法を取り、少数民族の言葉や文化を守るための新しいスタイルが確立できたことである.この研究方法の特徴は、辞書や教育教材などが実用的であることに重点を置いていることである。研究の進め方は、現地の人たちが必要としているニーズに応えるやり方で行うと共に地元のコミュニティとじっくりコミュニケーションををはかり、実際に使う側の立場に立って辞書作域や教育開発を行うことである。最後にユネスコやLED国際学会で行った研究発表はとても好評であり、各国の危機言語の専門家たちから新しい研究方式であるとの評価を受けた。第1回目(8-9月):必要な機材(コンピュータなど)を設置。現地の小中高教師、校長、コミュニティリーダーの13名からなるワーキンググループを結成した。(来年から学生を参加させる予定)辞書作成にあたり、私、ハフとトレノワ氏(コスラエ州文部省)の2人で言語学のガイドラインを作った。辞書の作成は英語コスラエ語、コスラエ語英語、コスラエ語コスラエ語(母国語辞書)の3種類である。辞書に使用するアルファベットは1970年代に再編成されたものを使用。(将来は日本語コスラエ語、コスラエ語日本語の辞書も作成したいと考えている。)辞書作成の作業は約7500のコスラエ語のリストを集めてスペルや意味のチェックを開始し3分の2まで終了した。それと同時に校正とデータベース化のためのインプットも開始した。データベース化の利点は語彙の修正、訂正、追加が出来ること、ハワイや米国本土に住むコスラエ人たちがインターネットで利用できることや必要な冊数を印刷できることである。また、約7500語以外のコスラエ語についてはコスラエ州文部省の資料(日本語の外来語、薬用の植物、伝統的な建築や道具など)とこれ以外のコスラエ語も調査収集中である。次に他の教育関係における最初のミニプロジェクトは小学校低学年向けの絵付辞書を作成することである。現地の小学生たちに各コスラエ語のアルファベットに沿って絵と文章(コスラエ語)を書いてもらい、それを帰国してから英語と日本語(ローマ字)に訳して原稿を作成した。第2回目(2-3月):小学校低学年向け絵付辞書の原稿の編集と校正を現地で行い終了した。この辞書の試作用として100冊を6月までに製作する予定である。次の教育関係ミニプロジェクトの計画は中学3年生のコスラエ語(国語)の授業のシラバスを作ることになった。内容はコスラエの昔話を集めコンピュータとオーディオを使って教材を作ることである。1回目(H14年7月9月) : 1.コスラエ語の辞書作成について、子供向けピクチャー・ディクショナリーは、パイロット・テスト用として26冊を現地に持っていき、実際に子供たちに使用してもらった。つぎに小学生3年生から5年生までのジュニア・ディクショナリーについては、製作中である。

この辞書はコスラエ語辞典であるが、英語、日本語の単語訳も収録する。2.教育関係のプロジェクトについて、コスラエ語(国語)の授業で使用する教材にコスラエの昔話を取り入れるため、現地の8年生の学生たちに昔話をテープに収録してもらい、それをもとに教材の作成を行う。以上の2つのプロジェクトを行う上で、それぞれ2つのワーキング・グループを発足させ実行している。2回目(H15年2月3月):子供向けピクチャーディクショナリーはパイロットテストの終了と手書きの校正も終了。これからは、校正した部分をコンピュータに入力して、7月末日までに印刷をする予定である。次に小学生3年生から5年生向けのジュニアーディクショナリーについては、AからNまでの手書きの校正が終了。また、コンピュータでのスペリング・ゲームのソフトを作製し、サンプルを現地に持って行き、実際に子供たちに使用してもらった。これからこのソフトの開発と作製も進める予定である。この研究は、少数民族の言葉や文化を守るための新しい方法です。この研究方法の特徴は、実際に現地の人たちが必要としているニーズに応えるやり方で研究を進めます。そのため、とても実用的です。この研究方法については、新しい危機言語研究方式として注目されつつあります。日本言語学会や国際応用言語学会(AILA)での研究発表は好評であり、今年6月のユネスコでも研究発表をすることになっています。1回目(H15年7月9月):コスラエ語の辞書作成:子供向けピクチャーディクショナリーは校正した部分をコンピュータに入力したものを再度、最終校正が終了。小学生3年生から5年生向けのジュニアーディクショナリーについては後半(PからSR)の校正が終了。教育関係のプロジェクト:コンピュータのスペリングゲームソフト1の校正とナレーションの録音が終了。スペリングゲームソフト2のデータ収集とナレーションの録音も終了し湘南工科大学、システムコミュニケーション工学科の学生たちが教育ソフトウェアを製作をする予定。オーラル・ヒストリーのデータとビデオ録画を基に教育カリキュラムの開発を湘南工科大学、システムコミュニケーション工学科の学生たちが行う予定。2回目(H15年2月3月):子供向けピクチャーディクショナリーは完成し500冊を印刷した。小学生3年生から5年生向けのジュニアーディクショナリーの最初の校正も終了。コンピュータのスペリングゲームソフト1が完成した。ドキュメンタリー・ビデオ作成のためにビデオ撮影を行った。ビデオの編集、製作は湘南工科大学、システム・コミュニケーション工学科の学生たちが行う予定。科研費での3年間に渡るプロジェクトが終了した旨の報告をコスラエの教育局長、ワーキング・グループのメンバー、ミクロネシア連邦の文部省の高官であるMr.Jimmy Hicksに対し行い、報告書を渡した。さらに今後の研究についてMr.Hicksとナショナル・ランゲージ・プランニング・ポリシーについて話し合いをした。
高齢人工股関節術後患者の転倒予防支援プログラムの開発

高齢者の転倒には、生物学的、社会・経済的、環境的要因が関連していることが明らかとなっている。2017年度の文献検討において人工関節置換術後患者はこれらに加え、バランス・下肢筋力の不十分さだけでなく人工関節に対する認識が関連していることが予測された。そこで、2018年度は引き続き面接調査にて転倒に関する認識と状況を明らかにし、認識と行動に関する質問紙を作成、生物学的・環境的リスクを問う質問紙調査をもとに自転倒要因について明らかにすることを予定していた。質問紙作成にあたり、過去1年に転倒経験のある人工関節置換術後高齢者へ面接調査を実施した。面接調査から転倒時の状況について【普段から活動している場】が多く、転倒は【普段とは環境が変化していた】ことによって生じていた。転倒に関する認識については、【脱臼の不安】【脱臼予防の遵守】といった入院時に指導を受けている脱臼と関連して認識しており、自身の転倒については【転倒するとおもわない】【動作実施への自信】【日常生活に制限をしていない】と積極的な予防行動につながっていないことが明らかになった。また、転倒後も実際の転倒に関する行動については【つまづきを予防する】【行動を慎重にする】といった一般的な転倒予防を実施にとどまり、身体機能に関連した行動変容にはいたっていないことが明らかとなった。これらの成果の一部について学会で発表を行い、人工股関節に関する現在の動向について情報収集のため関連学会に参加した。面接調査の結果から人工股関節置換術後高齢者の転倒に関する行動的側面として、転倒と人工関節に関する認識・転倒予防行動に関する質問紙を作成した。今後は、転倒者と非転倒者による行動・認識の違い、また、活動状況との関連について明らかにすることで、今後増加する人工股関節術後高齢者の転倒予防介入に関する基礎的資料を提供できると考える。質問紙作成のため面接調査を継続して実施していたが、研究協力施設において対象者が少なくデータ収集に時間を要した。そのため、予定していた質問紙調査実施に遅れが生じている。2019年度は、2018年度に実施予定であった面接調査から作成した質問紙および生物学的・環境的リスク、活動状況を問う質問紙を用いて質問紙調査を実施する。これら面接調査・質問紙調査の結果をもとに人工関節置換術後高齢者の転倒予防に必要な介入について検討を行う本研究の目的は、増加している高齢人工股関節術後患者に対し、転倒予防介入プログラムの作成し検討することである。平成29年度は、高齢人工股関節置換術後患者への質問紙調査から活動状況を明らかにし、転倒リスクの要因について明らかにすることを予定していた。文献検討より転倒発生には生物学的、社会・経済的、環境的要因が関連していること、人工関節術後患者の転倒は、バランス、下肢筋力の不十分さに加え人工関節に対する認識が関連していることが予測された。また、人工股関節置換術に関する患者教育について文献検討を行い、患者教育として脱臼予防・日常生活動作の変更・習得が実施されており、転倒予防に関する教育について明らかではなく、人工股関節の特性をふまえた活動に関する指導が十分でない現状がみられた。これらの研究動向から、予定していた質問紙調査では、人工股関節置換術後患者の行動的側面に関する要因について検討に課題が残ると考えられたため、転倒状況、転倒に対する認識・転倒に関する行動を明らかにする必要があると考え、面接調査を計画した。面接調査結果から転倒要因のうち行動的側面の背景にある人工股関節と転倒に関する質問紙を作成し、質問紙調査を実施することとした。面接調査では転倒経験のある高齢人工股関節全置換術患者の転倒に関する状況と認識を明らかにすることを目的に、倫理審査後、65歳以上75歳未満の過去1年以内に転倒経験のある人工股関節置換術後患者に対して調査を開始した。面接では「転倒による脱臼への不安」、「普段は安全に動作ができているという実感」「自分以外のできごとへの注意」「動作時環境の変化」「転倒は突発的な出来事」といった人工関節と転倒に関する認識がみられた。人工関節術後患者は、人工関節の特性を踏まえた脱臼に対する認識は高いが転倒との関連については認識が低く、転倒予防に関する指導の必要性が示唆された。文献検討の結果、質問紙調査前に面接調査を実施し、転倒状況と認識について明らかにすることを追加したため研究計画の変更が必要であった。そのため、研究計画の見直しに伴う面接調査の準備および所属機関・研究協力施設での倫理審査申請に時間を要した。転倒に関する認識については、【脱臼の不安】

【脱臼予防の遵守】といった入院時に指導を受けている脱臼と関連して認識しており、自身の転倒については【転倒するとおもわない】【動作実施への自信】【日常生活に制限をしていない】と積極的な予防行動につながっていないことが明らかになった。また、転倒後も実際の転倒に関する行動については【つまづきを予防する】【行動を慎重にする】といった一般的な転倒予防を実施にとどまり、身体機能に関連した行動変容にはいたっていないことが明らかとなった。これらの成果の一部について学会で発表を行い、人工股関節に関する現在の動向について情報収集のため関連学会に参加した。面接調査の結果から人工股関節置換術後高齢者の転倒に関する行動的側面として、転倒と人工関節に関する認識・転倒予防行動に関する質問紙を作成した。今後は、転倒者と非転倒者による行動・認識の違い、また、活動状況との関連について明らかにすることで、今後増加する人工股関節術後高齢者の転倒予防介入に関する基礎的資料を提供できると考える。質問紙作成のため面接調査を継続して実施していたが、研究協力施設において対象者が少なくデータ収集に時間を要した。そのため、予定していた質問紙調査実施に遅れが生じている。平成30年度は、面接調査の結果から、転倒要因の行動的側面に関する質問紙を作成し、倫理審査をうけたのち、生物学的・環境的リスクを問う質問紙とあわせて調査を実施する予定である。2019年度は、2018年度に実施予定であった面接調査から作成した質問紙および生物学的・環境的リスク、活動状況を問う質問紙を用いて質問紙調査を実施する。これら面接調査・質問紙調査の結果をもとに人工関節置換術後高齢者の転倒予防に必要な介入について検討を行う平成29年度実施予定としていた質問紙調査が次年度実施となったため、質問紙調査に必要となる旅費・印刷費などにかかる経費使用がなく次年度使用額が生じた。本年度は、情報収集・成果発表のための学会参加費・旅費、面接調査の継続にかかる旅費、謝礼の支出ほか、質問紙調査にかかる旅費・印刷費、データ分析・管理に必要な物品の購入に使用予定である。2018年度実施予定としていた質問紙調査が次年度実施となったため、質問紙調査に必要となる旅費・郵送費・印刷費などにかかる経費使用がなく次年度使用額が生じた。次年度は、面接調査継続に伴う旅費・謝礼の支出ほか、質問紙調査にかかる旅費・郵送費・印刷費に使用する。また、データ分析・管理に必要な物品の購入に使用予定である。
高強度レーザーによるGiga-Gauss級準静的磁場生成と応用

本研究は,集光強度が1e19 W/cm2を超える高出力短パルスレーザーと固体の相互作用を利用して直径百ミクロン程度の小さなコイルに強力な電流を流し,白色矮星や中性子星表層の磁場強度に匹敵する強磁場(B = 10 - 100 kT)を実験室内で生成しようというものである.この前人未到の強磁場の実現によって,これまで天文観測に頼っていた強磁場天体周辺での特異な物理現象(相対論的磁気リコネクション,非線形ゼーマン効果,超臨界密度プラズマ中の光伝搬etc.)の実験的研究が初めて可能になり,宇宙物理学の飛躍的発展に貢献すると期待される.本研究は,集光強度が1e19 W/cm2を超える高出力短パルスレーザーと固体の相互作用を利用して直径百ミクロン程度の小さなコイルに強力な電流を流し,白色矮星や中性子星表層の磁場強度に匹敵する強磁場(B = 10 - 100 kT)を実験室内で生成しようというものである.この前人未到の強磁場の実現によって,これまで天文観測に頼っていた強磁場天体周辺での特異な物理現象(相対論的磁気リコネクション,非線形ゼーマン効果,超臨界密度プラズマ中の光伝搬etc.)の実験的研究が初めて可能になり,宇宙物理学の飛躍的発展に貢献すると期待される.
カルボランアニオンを基盤とした新化学、新概念、新機能、新反応の開拓

カルボランアニオンは1個の炭素と11個のホウ素からなるアニオン性分子である。求核性・塩基性ともに極めて低く、「裸のカチオン」を生成できる可能性が示唆されており、実際にプロトン「超活性化」することで、単分子として世界一強い酸(カルボラン酸)の創製も行われている。そのため金属カチオンにも展開することで、新たな超強酸の化学を切り拓く可能性を秘めているが、それを実現するための修飾化法の開発はいまだ黎明期にある。そこで本研究では、カルボランアニオンを基軸とした、新たな弱配位性アニオン種の設計に取り組んだ。具体的には、1.超原子価結合を利用した新規モノアニオン種の創製、2.多価カチオン種の活性化を志向した新規ジアニオン種の設計を行った。1.に関しては、超原子価ヨウ素の導入によりカルボランアニオンを2つ分子内に持つモノアニオン種をデザインした。本分子はヨウ素がカルボランアニオンの12位ホウ素頂点で挟まれた構造であり、ヨウ素化カルボランアニオンの酸化反応を利用することで合成した。アンモニウム塩のNH伸縮に関して、赤外分光法を用いることでアニオンの配位能評価を行ったところ、カルボランアニオンをはるかに凌駕するアニオン安定性を示すことが確認された。2.に関してはカルボランアニオン同士を直接結合させた二量体分子をデザインした。カルボランアニオンの銅試薬を鍵とする1位炭素頂点上でのホモカップリング反応を行うことで目的物が得ることができた。一般にアニオンにおける価数の増加は求核性・塩基性の増加を招くことが知られているが、本分子はジアニオン型にも関わらずカルボランアニオンと同等のアニオン安定性を有することが明らかとなった。本研究を通じて、カルボランアニオンを基軸とした新たな弱配位性アニオン種の設計指針を得ることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、カルボランアニオンを基盤とした新しい反応論、構造論、理論化学の開拓を行う。初年度ではカルボランアニオンの「極めて安定な弱配位性アニオン種、高い結晶性」という性質に着目し、超高活性カチオン種の化学の展開を計画した。超高活性カチオン種としてジカチオン種を選択し、各種スペクトル解析、計算化学の支援により超高活性カチオン種のデザイン/解析/新反応開発への応用を目指した。具体的にはジカチオン種として、1-ニトロナフタレンのジプロトン化体である1-ニトロナフタレニウムジカチオンに着目した。カルボランアニオンをカウンターアニオンとして用いた場合、種々の溶媒、温度においても沈殿は生じず、単離することができなかった。そこで、(1)沈殿形成反応をエントロピー的に有利にする(2)結晶性を高めることを志向し、当研究室で開発されたカルボランアニオンホモカップリング体である新規ジアニオン種を用いた。化学的耐久性を高めるためにブロモ化したジアニオン種で検討を行ったところ、赤褐色の沈殿がただちに生成し、NMR解析の結果ジカチオン種であることが確認された。ところが液相液相拡散法により単結晶を作成しX線結晶構造解析を行ったところ1-ニトロナフタレンのモノカチオン種であることが明らかになった。DFT計算による最適化構造と結晶構造を比較すると結合角、結合長ともによく一致しており、モノカチオン種が単離できたことが計算化学の結果からも支持された。再結晶過程でジカチオン種からモノカチオン種への失活が起こったと推定され、より酸性度が高い条件で再結晶法を行うことでジカチオン種が単離できることが示唆された。超求電子種は超強酸中の鍵反応中間体として考えられており、これまで実験化学/分光学/計算化学を組み合わせた膨大な研究が行われてきた。一方でX線結晶構造解析はいまだ達成されておらず、確信的な証拠に乏しいのが現状である。今年度はアニオン部分の分子設計に基づき、ジカチオン種を粉末状態で単離することに初めて成功した。また、1-ニトロナフタレンのモノカチオン種のX線結晶構造解析も達成することができた。生成した結晶は目的のジカチオン種ではないものの、ジアニオン種を用いる分子設計戦略の有効性が証明され、超求電子種の単離に近づいたと言える。以上から初年度の目標であった超高活性カチオン種の単離/解析についてはおおむね達成できたと考えている。さらに研究過程で明らかになった多価カチオン安定化に対するジアニオン種の有用性は、多価金属カチオンへも拡張できると考えられる。今後の目標である多様な超高活性カチオン種の単離/解析/応用への準備ができたと考えている。

具体的には、1.超原子価結合を利用した新規モノアニオン種の創製、2.多価カチオン種の活性化を志向した新規ジアニオン種の設計を行った。1.に関しては、超原子価ヨウ素の導入によりカルボランアニオンを2つ分子内に持つモノアニオン種をデザインした。本分子はヨウ素がカルボランアニオンの12位ホウ素頂点で挟まれた構造であり、ヨウ素化カルボランアニオンの酸化反応を利用することで合成した。アンモニウム塩のNH伸縮に関して、赤外分光法を用いることでアニオンの配位能評価を行ったところ、カルボランアニオンをはるかに凌駕するアニオン安定性を示すことが確認された。2.に関してはカルボランアニオン同士を直接結合させた二量体分子をデザインした。カルボランアニオンの銅試薬を鍵とする1位炭素頂点上でのホモカップリング反応を行うことで目的物が得ることができた。一般にアニオンにおける価数の増加は求核性・塩基性の増加を招くことが知られているが、本分子はジアニオン型にも関わらずカルボランアニオンと同等のアニオン安定性を有することが明らかとなった。本研究を通じて、カルボランアニオンを基軸とした新たな弱配位性アニオン種の設計指針を得ることができた。今後は再結晶条件の検討を行い1-ニトロナフタレニウムジカチオンの単結晶作成に取り組む。具体的には過剰の高活性プロトン存在下での結晶生成を実現するために、液体超強酸/弱配位性溶媒の混合系の検討を行う。実施にあたってX線結晶構造解析の測定条件の精査も極めて重要であり、結晶安定化剤の選択、結晶マウント条件、測定温度等の検討も行う。1-ニトロナフタレニウムジカチオンの結晶構造解析が達成できれば他の多価超求電子種の単離/解析にも取り組む予定であり、分光学的手法、計算化学を用いた解析によりターゲット化合物の精査を行う。これと平行してジアニオン種を用いた多価金属カチオンの生成も検討している。極限まで活性化された“裸の多価金属カチオン"の研究はまだ未開拓な分野であるが、今回用いた新規ジアニオン種を用いることでこの課題にアプローチできると考えている。実験化学的手法/分光学的手法/計算化学的手法を基軸にその利活用にむけて展開していきたい。以上が次年度の基本方針であるが、先行研究に極めて乏しく、未知の部分が多いため予想外の進展の可能性が十分に見込まれる。その際は進捗状況をふまえて、柔軟な研究展開を行いたい。28年度が最終年度であるため、記入しない。
RBがん抑制遺伝子の代謝制御機能

PGAM1,2は、RBによる解糖系制御を介在する最重要の分子であることが判明し、この遺伝子群の転写制御機構も明らかになった。PGAMは、RBによる分化制御を介在することも明らかになった。RB不活性化によるメバロン酸経路の亢進は、コレステロールおよびその代謝物の合成を高め、細胞中の活性酸素のレベルを下げることが示唆された。同時に、RB不活性化は、アンドロゲン受容体の核移行を亢進すること、この現象が、コレステロール合成の阻害によって抑制されることを見出した。Lipidome解析によって、RB不活性化は、脂肪酸伸長・不飽和化酵素群の発現亢進によって脂質の組成におおきな影響を与えることが示唆された。RBがん抑制遺伝子産物の不活性化は、大半の種類の腫瘍において、発がん時よりもむしろ悪性進展時において頻繁である。また、その帰結は、未分化性誘導、薬剤耐性出現、代謝リプログラミングや炎症の惹起など、従来知られた細胞周期制御の破綻では説明できない事象群であることが判ってきた。本研究では、RBの細胞周期制御以外の機能を探索するために我々が開発した実験系を用い、がん進展制御標的としての新規RB不活性化シグナチャーを探索した。また、これまでの研究においてRBの新規標的として同定した遺伝子群のうち、メバロン酸経路関連遺伝子群、解糖系制御に関わるPGAM1,2そしてグルタミン経路制御に関わるIDH1が、RB不活性化によって誘導される未分化状態維持に必要な代謝フローの形成に関わることを見出しており、この臨床的意義を探索した。まずRB不活性化によるメバロン酸経路の亢進は、コレステロールおよびその代謝物の合成を高め、おそらくこれらの代謝物の被酸化能によって細胞中の活性酸素のレベルを下げること、がん細胞の悪性化と密接に関わるとされるlipid dropletの主要な成分であるエステル化体コレステロールの蓄積を誘導する可能性が示唆された。一方、PGAM1,2は、RBによる解糖系制御を介在する最重要の分子であることが判明し、この遺伝子群の転写制御機構も明らかになった。13C標識グルタミンを用いたトレーサー解析によって、IDH1あるいはIDH2を介する還元的カルボキシル化がRB不活性化によって誘導された未分化状態において亢進することが判明した。この臨床的意義を探索中である。また、これまでの研究においてRBの新規標的として同定した遺伝子群のうち、メバロン酸経路関連遺伝子群、脂肪酸伸長・不飽和化酵素群、解糖系制御に関わるPGAM1,2が、RB不活性化によって誘導される未分化状態維持に必要な代謝フローの形成に関わることを見出しており、本計画では、この機構と臨床的意義を探索した。RB不活性化による脂質の構成の変化を観察し、脂肪酸の伸長・不飽和化に大きな影響が出ることが判明。その機構として、RBによるELOVL6とSCD1の転写制御が浮かび上がった。RBの不活性化による細胞の未分化性獲得に脂肪酸の伸長・不飽和化が重要な役割を果たすことも明らかになった。一方で、RBと解糖系の関係もより詳細に解析した。RBによってPGAM1,2が正に転写制御される機構が明らかになった。また、RBとPGAM1,2の関係が、筋分化や脂肪細胞への分化などにおいて必須であることも判明した。まずRB不活性化によるメバロン酸経路の亢進は、コレステロールおよびその代謝物の合成を高め、おそらくこれらの代謝物の被酸化能によって細胞中の活性酸素のレベルを下げることが示唆された。Lipidome解析によって、RB不活性化が脂質の組成に与えるインパクトを観察した。RB不活性化は、脂肪酸伸長・不飽和化酵素群の発現亢進によって脂質の組成におおきな影響を与えることが示唆された。PGAMはまたRBによる分化制御を介在することも明らかになった。また、その帰結は、未分化性誘導、薬剤耐性出現、代謝リプログラミングや炎症の惹起など、従来知られた細胞周期制御の破綻では説明できない事象群である。本研究では、がん進展制御標的として新規RB不活性化シグナチャーを探索した。また、これまでにRBの新規標的として同定した遺伝子群のうち、メバロン酸経路関連遺伝子群、脂肪酸伸長・不飽和化酵素群、解糖系制御に関わるPGAM1,2が、RB不活性化によって誘導される未分化状態維持に必要な代謝フローの形成の機構と臨床的意義を探索した。PGAM1,2は、RBによる解糖系制御を介在する分子であることが判明し、この遺伝子群の転写制御機構も明らかになった。PGAM1は、C/EBP転写因子群とKDM5A脱メチル化酵素を介して、PGAM2はMEF2転写因子群を介して、転写制御を受けることを明らかにした。

PGAMは、RBによる分化制御(筋分化、脂肪分化)を介在することも明らかになった。胃がん症例においてPGAM1の機能喪失変異が見つかり、また、同疾患細胞株におけるPGAM1の強制発現が自己複製能の阻害を示す事から、PGAM1が胃がんのがん抑制遺伝子として機能することが示された。RB不活性化によるメバロン酸経路の亢進は、コレステロールおよびその代謝物の合成を高め、細胞中の活性酸素のレベルを下げることが示唆された。同時に、RB不活性化は、アンドロゲン受容体の核移行を亢進すること、この現象が、コレステロール合成の阻害によって抑制されることを見出した。Lipidome解析によって、RB不活性化が脂質の組成に与えるインパクトを観察した。RB不活性化は、脂肪酸伸長・不飽和化酵素群の発現亢進によって脂質の組成におおきな影響を与えることが示唆された。PGAM1,2は、RBによる解糖系制御を介在する最重要の分子であることが判明し、この遺伝子群の転写制御機構も明らかになった。PGAMは、RBによる分化制御を介在することも明らかになった。Lipidome解析によって、RB不活性化は、脂肪酸伸長・不飽和化酵素群の発現亢進によって脂質の組成におおきな影響を与えることが示唆された。その理由は、概要に記載したとおり、メバロン酸経路、解糖系、グルタミン経路の三つの課題で、それぞれ、研究の顕著な進展があったからである。我々は、本研究以前に、最先端・次世代研究開発支援プログラムによる支援を受け、Flux Analyzer等、代謝研究に必要な機器をそろえ、経験を蓄積するとともに、大阪大学や千葉大学との共同研究によって研究技量の拡充を行ってきた。また、RBの細胞周期非依存的機能に関しては、15年以上の研究歴があり、様々な要因が重なって本年度の成果に結びつけることができたのだと思う。今後は、メバロン酸経路の亢進と活性酸素レベルの関係を解明すべく、酸化コレステロールの測定を行う。RBと脂肪酸伸長・不飽和化酵素群の関係は、RBによるELOVL6とSCD1の制御に依存する可能性が示唆されたので、生化学的、遺伝学的にこれを検証する。RB-PGAM経路の生物学的意義を探索するため、13Cフラックス解析によって、RBによる中心代謝制御の全容を解明する。28年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍分子生物学平成27年度は、臨床的にfidelityの高いモデルにおいて、RBの細胞周期非依存的、とりわけ代謝制御における機能に注目する。若年p53-/-; Rbflox/floxマウスより分離した乳腺および前立腺上皮細胞の初期培養を行い、cre recombinaseを導入する。これによって腫瘍原性とスフェア形成能を獲得した細胞群を樹立した成功した。マイクロアレーおよびRNAシーケンス法によってこのコンテクストにおけるRB標的を決定したので、検証と臨床的意義の探索を行う。
火星表面探査ミッション実現へ向けた流体構造連成解析による新型パラシュートの提案

パラシュートの流体構造連成(FSI)解析に向けて、昨年度までにアイソジオメトリック離散化を用いた圧縮性流体解析、気体透過係数の算出等を行った。これにより、多くの隙間が設けられたドローグパラシュート(リボンパラシュート)をより少ない格子点で表現することが可能となった。今年度はそれらを更に発展させ、実問題としてドローグパラシュートを対象とした、付加質量効果の把握およびFSI解析を行った。圧縮性流体領域で使用されるドローグパラシュートは、開傘後の早い段階では加速度的に落下する。一般に加速度を伴う運動では、周囲の流体が追従する付加質量効果が知られている。本研究では傘部を剛体として扱った時の付加質量を算出した。その結果、パラシュートが上向きの加速度を持つ場合は、下向きの加速度を持つ場合と比較して、付加質量効果が非常に小さい結果となった。これはパラシュートがおおよそ半球型の形状をしており、加速方向の影響を受けたと考えられる。FSI解析においては、流体と構造の両方がマッチする初期条件を準備することが重要となる。ドローグパラシュートのような加減速を伴うパラシュートに対しては、これまで非圧縮性流体領域用に確立されていた初期条件の推定方法が有効ではないことがわかった。本研究では、付加質量効果を考慮した新たな初期条件の推定手法を確立した。得られた初期条件を用いて、2種類のペイロード(宇宙船)質量におけるFSI解析を行い、ドローグパラシュートの動的特性を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、火星表面探査に向けた超音速パラシュートの紐の流体場への影響を考慮した流体構造連成(FSI)解析手法の確立と性能評価である。パラシュートは、火星での使用実績のあるdisk-gap-band (DGB)パラシュートを対象とした。FSI解析に先立ち、構造解析と流体解析によってパラシュート形状のアップデートを行った。解析条件は、マッハ数1.4-2.0とした。また、より現実的な形状を再現するために、本研究で構造・流体解析共に基底関数にNURBS (Non-Uniform Rational B-spline)と呼ばれる曲線・曲面モデリング手法を用いた。最初は動圧相当の圧力を用いた構造解析によって変形形状を解析し、それを用いて流体解析を行った。その後、流体解析によって得られた傘部前後の圧力差を用いて、再度構造解析を行い、流体分布の影響を考慮したパラシュート形状を解析した。本研究で対象とするパラシュートはdisk-gap-band (DGB)パラシュートと呼ばれ、diskとbandで構成される。このband部は、流れに対してほぼ水平であるため圧力差を見積もることが難しい。そこで、小さめの圧力差を仮定した構造解析によりパラシュートの流体中の形状を概算した。その後、流体解析により圧力差を算出し、再度構造計算を行った。この結果から、band部に与えた圧力差が十分妥当であったことと、この圧力変化には、パラシュート全体の形状感度が低いこともわかった。なお、本解析結果は次年度予定している流体構造連成解析の初期条件として重要な役割を果たす。本研究のうち、特に流体解析は、ライス大学への6ヶ月の留学中に行った。また、7月に行われた計算工学分野で最も大きい国際学会へは当学会より助成金を得て発表を行った。さらに、本解析はJSTの科学技術の「美」パネル展の優秀作品として表彰された。パラシュートにはギャップと呼ばれる隙間が設けられている。通常、ギャップを通過する流体を解像して、計算を行う。この計算では計算量が膨大になるため、これまで非圧縮性流体領域におけるパラシュートに対するhomogenized modeling of geometric porosity (HMGP-FG)と呼ばれる傘部の気体透過モデルが提案されている。本モデルは、流体用の高い解像度のメッシュを使用せずに、パラシュート傘部の布や穴から流出する流速を見積もる。しかし、適用可能範囲は非圧縮流体に限定されており、disk-gap-bandパラシュートやドローグパラシュートのような圧縮性流体領域で使用されるパラシュートには使用できない。そこで、昨年圧縮性流体領域で使用可能な気体透過モデルの構築を行った。この解析では、一般的な有限要素法で用いられる要素間がC0連続の基底関数が使用された。しかし、実際のパラシュート形状は滑らかであり、より現実的な形状を再現するために、本研究では構造・流体解析共に基底関数にnon-uniform rational B-splines (NURBS)を用いた。今回対象とするドローグパラシュートの航行条件はマッハ数0.3-0.7程度である。そのため、衝撃波が形成されず比較的安定した計算を行うことができる。また、ドローグパラシュートはギャップの数が多いため、気体透過モデルの解析に適している。本研究では、マッハ数を0.3に固定し、高度を10,000, 20,000, 35,000 ftの3条件で解析を行った。複数条件による解析結果から、航行条件によらない気体透過モデルのパラメータを算出した。本年度は流体解析の手法を有限要素法からアイソジオメトリック解析に発展させたことが大きな成果である。アイソジオメトリック解析では矩形のパラメトリックスペースが利用されるため計算格子の生成が困難であった。さらに品質の悪い格子では、時間刻み幅に対する制約が大きくなり、解析を安定に行うことが難しい等全体を通して新しい手法特有の問題の解決が必要であった。