hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量産型機械工業の技術的基礎の形成過程に関する日米比較

本研究は、古典的な機械および工作機械の規定をゆるがす機械技術の近年の変化、とりわけ工作機械のNC化をめぐる問題をさしあたり日本での変化を実証的に明らかにしたものである。工作機械のNC化は、複雑な形状の加工を目的として生まれたが、「工作機械=道具または機械を作る機械」という古典的な規定のイメージを超えて、大量生産・大量消費の時代における部品加工と組立の明確な分離を前提にしてはじめて普及した。また旧来の工作機械の生産方法とは明確に区別される生産方法への転換により、世界の工作機械工業の分布を急激に変化させ、日本の工作機械工業を世界的に屈指のものにした。しかし量産型機械部品加工の対極に位置する金型に代表される一品生産での工作機械による精密加工の意義、そこで必要とされる熟練労働力の形成など、工作機械のNC化をめぐる問題は多岐にわたる。本研究では、量産型機械工業の技術的基礎としてのNC工作機械とその生産技術(=河邑論文)、一品生産的精密加工を代表する金型生産の技術的基礎としてのNC工作機械とその業界の問題(=田口論文)、という課題の両極を取り上げ、またその背景となる日本工業の今日的課題(=富澤論文)を分析した。工作機械をめぐる状況はなお変化の過程にあり今後とも充分な追跡研究が必要である。本年度は、研究班の活動の第1年度として課題に関する新規の資料収集に努めたほか、既に収集していた資料の整理とデータベース構築に力を注いだ。備品のうちのコンピュータ関連と謝金の多くはこの目的で使われた。また、研究班としての班会議において各人の分担に関する研究成果の交流と相互検討を行い、こうした成果の一部として、班員の河邑は学位(博士:商学)請求論文「1970年代における日本工作機械産業の成長要因-NC工作機械の発達と普及のメカニズム」を作成した。この論文は日米の工作機械工業の発展過程をその需要要因の分析を中心において解明したものであり、初年度における主要な成果の一部である。本年において残された課題の第1は、工作機械の国際市場の分析、とりわけ東アジア市場の分析である。第2は、大量生産システムのもとで、本来は「機械を作る機械」として定義される工作機械がその概念にかかわるなんらかの変化をとげているか否かの理論的解明である。第3は発展途上国における工作機械自給の可能性の検討である。第2年度においてはこれらの問題点の解明を中心に研究成果を発表することになる。機械工業の基礎的技術である工作機械と金型技術の形成・発展過程に焦点を合わせ、アメリカで形成された量産型機械工業が、NC工作機械の成立とともに日本においてどのような展開をとげたかを明らかにする作業を行った。班員の河邑は、博士学位論文「1970年代における日本工作機械産業の成長要因-NC工作機械の発達と普及のメカニズム-」を簡易製本し、関係する研究者に配布した。また、これまで蒐集した資料・データに基づき定められた分担により研究成果を論文にまとめる作業を行うとともに報告書作成の準備をも行った。
フォトニック結晶の光学、量子光学特性の研究

1.フォトニック結晶中を伝播する光の群速度が非常に遅くなること(群速度異常)によって、光の誘導放出やスクイージング、光第二高調波発生が強く生じることが報告されている。群速度異常によるこれらの現象の増強効果を定量的に解析するため、誘電率の非線形性や波長依存性を取り込んだFDTD法(Finite-Difference Time-Domain method)を用いた解析プログラムを作成した。これまでの解析的な手法では、無限大の結晶といったような極めて限られた構造の結晶しか扱うことができなかった。しかし今回の解析プログラムの作成によって、今まで不可能であった有限で、かつ任意の構造を持つ結晶における、増強効果の大きさを定量的に解析できるようになった。これにより、実際の実験で用いる試料の設計などの際に、大いに役立つことと思われる。2.1で述べた解析プログラムをMPI(Message Passing Interface)を用いて並列化し、その結果、解析時間の大幅な短縮に成功した。並列化の成功により、群速度異常に伴う増強効果の解析以外にも、結晶中での光の分散関係や透過率、局在固有モードの解析など、フォトニック結晶のさまざまな光学特性の数値解析についても、短時間で行うことが可能になった。またMPIによる並列計算は、パソコンをネットワークで接続した小規模な形態でも行うことができるため、従来はスーパーコンピュータが必要であるような解析の場合でも、より身近な環境で実行できるようになった。
EBウイルスの胃がん発生機構の研究

EBウイルス(EBV)による胃がん発症の分子メカニズム解明を目的として研究を行い、以下の結果を得た。1)上皮細胞へのEBV感染は、従来リンパ球で知られていたgp350をリガンドとし、CD21をレセプターとする感染に加えて、これらとは別に、gp350をリガンドとせず、CD21以外の分子をレセプターとする感染が存在することを明らかにした。2)上皮細胞へのEBV感染系を用いて、EBVがコードする小RNA分子EBERはインターフェロン誘導性キナーゼPKRの活性化阻害によりFAS介在性アポトーシスへの抵抗性を賦与することを明らかにした。3)EBERはEBV陽性胃がん、上咽頭がんにおいてインシュリン様増殖因子IGF-1の発現誘導によりオートクライン増殖をサポートすることを、バイオプシー、癌由来細胞株、in vitroのEBV感染系の解析により明らかにした。4)げっ歯類の線維芽細胞を悪性変換する活性があるBARF1遺伝子は、従来ウイルス複製時にのみ発現すると考えられていたが、上咽頭がん、胃がん組織においては潜伏感染遺伝子として普遍的に発現し、発がんに寄与している可能性を明らかにした。5)EBV陽性胃がん、上咽頭がんで発現する膜蛋白質LMP2AはERKの活性化を介して足場消失に伴うアポトーシス(アノイキス)への抵抗性を賦与することを、LMP2AノックアウトEBVを用いた解析により明らかにした。我々は世界で初めて胃上皮細胞へのEBV感染系を確立し、感染細胞においてEBV陽性胃がんと同じEBV遺伝子発現が起こっていることを明らかにした。さらに、EBV感染により胃上皮細胞の不死化、悪性化が起こることを示し、EBVが胃がん発生に直接的な役割を果たしていることを実験的に証明した。本研究は、1)上皮細胞へのEBV感染のメカニズムを明らかにすること、2)4つのEBV遺伝子の内、EBERについてその発がんメカニズムを明らかにすること、を目的とした。1.上皮細胞へのEBV感染は、従来Bリンパ球で知られていたgp350/220をリガンドとし、CD21をレセプターとする感染に加えて、これらとは別に、gp350/220をリガンドとせず、CD21以外の分子をレセプターとする感染が存在することを明らかにした。さらに、後者の感染においてはウイルスのgp25分子が細胞への吸着のリガンドとなっていることを示唆する結果を得た。2.EBERによるアポトーシス抵抗性は、インターフェロンによって誘導されるセリン/スレオニン型キナーゼPKRの活性化阻害によることを、in vitroキナーゼアッセイにより明らかにした。さらにPKRの基質であるeIF2α、IκBαの燐酸化もEBER発現細胞で著しく阻害されていた。3.Three hybrid法によりEBER結合蛋白質の網羅的な検討を行い、現在までに119クローンがEBERに結合することを確認した。EBウイルスがコードする小RNA分子EBERはEBウイルス関連胃がん細胞に普遍的に存在している。我々の一連の研究は、この蛋白質に翻訳されない小RNA分子が発がん活性を担っていることを明らかにした。1.昨年までの研究で、EBERがインターフェロンによるアポトーシス誘導を阻止することを明らかにした。本年度はそのメカニズムについて研究を行った。EBERがインターフェロンによって誘導されるセリン・スレオニン型キナーゼ分子PKRに結合し、その自己リン酸化を阻害すること、変異PKRを用いた実験によりEBERとPKRの結合がPKRのリン酸化阻害に必要であること、を明らかにした。以上の結果、EBERによるアポトーシス阻害がPKRの活性化阻止によることが明らかとなった。2.ヒト上皮由来Intestine407細胞は上皮細胞におけるアポトーシス誘導モデルとして広く用いられている。Cycloheximideと抗Fas抗体処理によるアポトーシス誘導がEBER遺伝子の導入により阻止されること、すなわちEBERが上皮細胞においてアポトーシス阻止に働くことを明らかにした。

3.EBERトランスジェニックマウスを作製し、脾臓および胸腺でのEBERの発現を確認した。EBER発現による組織変化、病変発生について現在観察中である。EBウイルス(EBV)がコードする小RNA分子EBERはEBV関連胃がん細胞に普遍的に存在している。我々は一連の研究により、このEBERが発がん活性を担っていることを明らかにした。1.胃がん細胞株NUGC3及び上咽頭がん細胞株CNE1ではEBV感染による増殖促進を認める。その機構について解析した結果、EBERにより発現が誘導されるInsulin-like growthfactor (IGF)-1が増殖促進作用をもたらしていること、また増殖シグナルはP13K-Akt経路を介していてIGF-1抗体及びP13K阻害剤により腫瘍細胞の増殖は抑制されることが明らかになった。また上咽頭がん由来のEBV陽性細胞株C666-1においてもIGF-1の発現及び増殖促進作用を認め、さらにヒトEBV陽性胃がん及び上咽頭がん組織においてもIGF-1の高発現を認めた。2.GFP-EBVが持続感染するヒト小腸上皮由来のIntestine 407細胞株を構築し、この細胞株とEBERを発現させたIntestine 407細胞株において、EBERが、PKRとの結合によってPKR経路を阻害UFN-αにより誘導されるアポトーシスに対する抵抗性をもたらしていることが明らかになった。さらにEBV感染細胞株はSCIDマウスにおける顕著な腫瘍増殖能の増強を示した。胃がんの約一割の症例ではすべてのがん細胞にEBウイルス(EBV)が感染している。本研究は、胃がんにおけるEBVの役割解明を目的として研究を行い、以下のことを明らかにした。1.EBERは上皮細胞由来Intestine407細胞においてFAS誘導性のアポトーシスへの抵抗性を誘導した。さらに、EBERがインターフェロンによって誘導される蛋白キナーゼPKRに結合し、PKRの活性化阻害を起こすことを明らかにした。ドミナントネガティブPKRを用いた解析の結果、EBERはPKRと結合しそのキナーゼ活性を阻害することによりFasを介するアポトーシスに対する抵抗性に寄与することが示された。2.EBVがコードするBARF1はげっ歯類の線維芽細胞を悪性変換するなど、がん遺伝子としての活性が知られている。BARF1は従来EBV産生に伴って発現する溶解感染遺伝子群の1つで、大部分のがん細胞では潜伏感染状態にあるためBARF1は発現していないと考えられていた。本研究ではリアルタイムPCR法による解析の結果、BARF1がEBV関連胃がん、上咽頭がんにおいて高いレベルで発現していること、さらに、他の溶解感染遺伝子がほとんどあるいは全く発現していない状態でBARF1が高度に発現していることを明らかにした。以上の結果、BARF1がEBV関連胃がんの発生に深く寄与していることが示唆された。EBVの胃がん発生における役割、さらには発がんの分子メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行った。1.上咽頭がん由来細胞株C666-1はEBV関連の上皮性がん由来で唯一のEBV陽性細胞株である。C666-1細胞の増殖がインシュリン様増殖因子IGF-1抗体により顕著に抑制されることを明らかにした。
超音波駆動波長走査光源とウェーブレット変換処理を用いた実時間フルフィールドＯＣＴ

本研究課題の目的は、超音波偏向器を用いた波長走査光源を実現し、この光源によって高性能のOCT装置を実現することであった。研究開始当初の具体的な目標は、走査幅100nm程度、走査周波数100kHz超のモードホップフリー波長走査光源の構成、高速度画像取得およびパルス発光による高S/N干渉計の構築、ウェーブレット変換を核とする画像解析アルゴリズムの開発、ハードウェアベースでの超高速な画像処理であった。波長走査に関しては、研究開始前、波長走査幅15nm、走査周波数60kHzであった光源の性能をモードホップ無しで走査幅60nm超、走査周波数100kHz超と大幅に向上させることができた。波長走査幅に関しては、使用するアンチリフレクション(AR)コート付きの半導体レーザの基本性能(半値全幅約70nm)に負うところが大きく、半導体レーザの実力を出し切った値といえる。最終年度(H30)には、パルス発光動作を付加し、性能評価を行った。結果、連続発光に比べて、低い平均注入電流で連続発光と同程度の波長走査を行えることが確認された。平均的に低強度でありながら一時的に高強度のパルス発光を行うことで、生体にやさしく、かつ高S/Nの干渉画像が取得できることを示唆している。最後に、厚み150ミクロン程度のガラス板の厚み分布計測により、OCTとしての基本性能評価を行った。広帯域の波長走査によって取得された干渉画像は、空間的に非定常な信号となるが、ウェーブレット変換を用いた信号処理を適用することにより、高精度な計測が行えることを示した。ハードウェアベースでの超高速な画像処理に関しては着手はしたものの、システム構築を行うまでには至らなかった。ただし、信号処理プログラムのモジュール化までは終了した。今後、Simulink上への移植、HDLコードの生成を行い、FPGAに解析システムを実装する必要がある。研究計画に基づき、まず光源の筐体設計と製作を行った。次に、無反射コート半導体レーザと超音波偏光器を組み合わせ、リットマン型の超音波駆動型波長走査光源を構成した。当初の目標は、波長走査幅100nm超、走査周波数100kHz超の光源であり、回折格子への最適なビーム入射角やレーザパワーを検討しつつ、条件を様々変えて実験を行った。しかし、波長走査幅は20nm台で頭打ちとなり、なかなか波長走査幅の拡大が実現できなかった。そこで、構造自体を見直すこととし、リトロー型の外部共振器構造を採用することとした。結果これにより、光の利用効率が向上し、波長走査幅45nmの性能が得られた。今回入手できた無反射コート半導体レーザ出射光の波長帯域が50nm程度であったため、波長走査幅45nmは妥当な値だといえる。波長走査周波数に関しては、超音波偏光器の出力を三角波で変調し、波長を線形にスキャンして干渉信号の観測を行い評価した。周波数が高くなるほど干渉信号は不安定となるものの、光源が100kHz程度まで応答することが確認できた。リトロー型の外部共振器構造を導入し、デバイス本来の性能を十分に引き出すことができた意義は大きい。一方、上記で構成した波長走査光源を用い、CCDカメラによる干渉画像の取得実験も行った。CCDの画像取得タイミングに合わせて、波長を遷移させるタイミング回路を製作し、正常に動作することを確認した。連続ウェーブレット変換を用いた信号処理手法の検討は、シミュレーションによって行い、波長が大きく変化した場合でも、波長の校正なしに誤差のない解析が可能であることを確認した。周波数応答はなんとか目標値に届いたが、結果として得られた波長走査幅が、当初の目標値よりも狭かった。また、光源の性能向上の一環として、パルス発光による出力の向上を目標として掲げていたが、これに関しては、まだ実験での検証が終了していない。また、計画にあるウェーブレット変換による断層画像再生アルゴリズムの検討も終了していない。さらに、平成28年度中に行う予定であった外部発表(国内学会)が遅れ、発表の実施が平成29年5月にずれ込んだ。ただし、その他に関しては、ほぼ計画通りに進んでいるため、おおむね順調に進展していると判断した。研究計画に基づいて、高速度カメラを購入し、光源の波長走査と同期した高速画像取得を行う干渉光学系を構築した。結果、・最高速度2000fpsの高速度カメラを用いて走査波長に同期した高速な画像取得を行い、信号解析に必要な画像の取得時間を従来の6.7(s)から34.4(ms)へと大幅に短縮できることを確認した。・測定物体を顕微鏡のカバーガラスとし、高速撮像した画像データからガラスの厚み分布を算出した。画像処理の手法としては、従来より一般的に用いられているフーリエ変換法と、本研究課題の提案事項としているウェーブレット変換法の2種類の手法を用いた。フーリエ変換法では、マイクロメーターによる接触測定によって得られた値に比べてやや小さめの測定値が得られるとともに、測定のばらつきも大きくなることが確認された。一方、ウェーブレット変換法では、マイクロメーターでの測定値に近い値が計測されるとともに、低ノイズでばらつきの少ない安定した測定が実現できることが確認された。なお、実績とまでは言えないが、回折格子周囲のパラメータを理論的に再検討した結果、さらなる波長走査拡大を実現できる可能性が見つかった。これに関しては、次年度以降実験を通し、詳細に検討していく。得られた成果の一部は、平成29年5月および9月に開催された2つの国際会議で発表済みである。

2年目に予定していた通り、高速度カメラを導入し、走査波長に同期した高速な画像取得を行うことができた。さらに、取得した干渉画像にウェーブレット変換を用いた信号処理を施し、顕微鏡カバーガラスの厚み分布測定を高精度に行うことができた。ただし、光源のパルス発光実現までには至っておらず、パルス発光に関しては、最終年度にずれ込んだ。以上の結果により、研究はおおむね順調に進展している。本研究課題の目的は、超音波偏向器を用いた波長走査光源を実現し、この光源によって高性能のOCT装置を実現することであった。研究開始当初の具体的な目標は、走査幅100nm程度、走査周波数100kHz超のモードホップフリー波長走査光源の構成、高速度画像取得およびパルス発光による高S/N干渉計の構築、ウェーブレット変換を核とする画像解析アルゴリズムの開発、ハードウェアベースでの超高速な画像処理であった。波長走査に関しては、研究開始前、波長走査幅15nm、走査周波数60kHzであった光源の性能をモードホップ無しで走査幅60nm超、走査周波数100kHz超と大幅に向上させることができた。波長走査幅に関しては、使用するアンチリフレクション(AR)コート付きの半導体レーザの基本性能(半値全幅約70nm)に負うところが大きく、半導体レーザの実力を出し切った値といえる。最終年度(H30)には、パルス発光動作を付加し、性能評価を行った。結果、連続発光に比べて、低い平均注入電流で連続発光と同程度の波長走査を行えることが確認された。平均的に低強度でありながら一時的に高強度のパルス発光を行うことで、生体にやさしく、かつ高S/Nの干渉画像が取得できることを示唆している。最後に、厚み150ミクロン程度のガラス板の厚み分布計測により、OCTとしての基本性能評価を行った。広帯域の波長走査によって取得された干渉画像は、空間的に非定常な信号となるが、ウェーブレット変換を用いた信号処理を適用することにより、高精度な計測が行えることを示した。ハードウェアベースでの超高速な画像処理に関しては着手はしたものの、システム構築を行うまでには至らなかった。ただし、信号処理プログラムのモジュール化までは終了した。今後、Simulink上への移植、HDLコードの生成を行い、FPGAに解析システムを実装する必要がある。今後は、まず平成28年積み残しのパルス発光動作による性能向上を確認するとともに、ウェーブレット変換による断層画像再生アルゴリズムの検討を行う。その後は、平成29年度の計画として掲げた高速度画像取得、断層画像再生アルゴリズムのハードウェア実装を予定通り実現する。回折格子周囲のパラメータを理論的に再検討した結果、さらなる波長走査拡大を実現できる可能性が見つかったため、当初の予定にはなかったが、新たに波長帯域の広い半導体レーザを購入し、波長走査帯域拡大に関する実験を行う。幸い、当該半導体レーザは、本研究着手当時に比べて価格が低下してきており、最終年度の予算で何とか用意できる見込みである。残る課題として、今年度着手できなかった光源のパルス発光実現と、ウェーブレット変換処理のハードウェア実装がある。共同研究者と打ち合わせを行いながら研究を進めていく。
NISA（少額投資非課税制度）の政策効果の検証

本研究では、2014年1月からスタートした少額投資非課税制度(通称NISA)による日本人の資産選択の行動に与える政策効果を検証する。具体的には、NISA導入により、1)新規の証券投資家を増やしたのか(NISAによる新規投資家の証券市場への参入効果の検証)、2)新規の証券投資家を育てたのか(新規投資家の証券市場参入後の行動分析)、という2つの観点から詳細な実証分析を行う。
バリオン間二体相互作用の統一的模型構築に関する研究

バリオン間の相互作用を統一的に記述するため,実験データの解析,大規模数値計算実験,モデル計算等を行った。特に,大規模数値計算実験では,格子QCD理論に基づいた世界で初めて得られた二体系の計算結果を提示した。また,同様の手法を用いることで,他の二体系にも適用可能であることがわかった。一方,非常に長期間の計算を要するため,今後,計算コードの改良を実施することで,これまでに結果が得られていない二体系へ展開することが可能である。本年度の研究遂行は、これまでの研究により構築されているΛp及びΛΛ散乱に関する数値計算実験の更なる進展である。この為まず既存のプログラムの問題点を検討しその改善策を検討した。スーパーコンピュータ(大阪大学核物理研究センター)によるベクトル及び並列化を実施する為と、プログラムの信頼性の検証の為、より自由度の低い系である二中間子散乱系においてプログラム開発を行うことが重要であると判断した。その結果ストレンジネスを含む系としてマルチクォーク状態との関連から、πK散乱に関する散乱長の導出を行った。ここでは散乱長を与える形式をこれまでのΛp散乱と同様に、4点関数と二中間子の質量を与える2点関数の数値実験から評価した。計算時間の短縮の為ノイズ法に修正を加え、さらにベクトル化と並列化を行った。導出過程に用いた手法は同様の形式で二体のバリオン系においても用いることが可能であり、スーパーコンピュータ(SR11000:広島大学)を利用して数値計算実験を行った結果、現実的な計算時間の確保に大変効果的であることが判明した。この結果の中間報告として、第61回日本物理学会年次大会(愛媛大学)にて「格子QCD理論によるπK散乱の散乱長」の題目で講演を行った。また2006年夏に開催される国際会議において詳細な報告を行う予定である。一方二核子系の相互作用に関して非弾性散乱を含むエネルギー領域での検討を行い、二核子系の直接的な評価に加えて、非弾性散乱領域における粒子生成過程に対する初期状態散乱振幅の評価を試みた。これはストレンジネスを持つバリオン・メソン粒子生成過程の研究に資するものである。中間報告としてThe ThirdAsia-Pacific Comference on Few-Body Problems in Physics(タイ王国)にて講演を行った。講演内容はInterational Journal of Modern Physics Aに論文として平成18年度出版されることが決定されている。以上の経過より、次年度はストレンジネスを含む二体のバリオン系にプログラムを拡張し、大規模数値計算実験を行う予定である。平成18年度では、前年度に明らかとなった計算コードの改良と、未計算の散乱系に対する新規のプログラム開発が主な計画であった。ここで、その計算コードの最適化は、利用するスーパーコンピュータに依存するのであるが本研究においては、SR-11000(広島大学)、SX-5(大阪大学)への最適化を行った。その結果、その計算処理量において約4倍程度の処理能力向上を達成した。さらに、高エネルギー加速器研究機構に設置されているSR-11000を利用した研究プロジェクト「KEK大型シミュレーション研究」に本研究の一部が採択された。これら計算処理能力の向上により、前年度に比し、より大規模な計算結果を得ることが可能になり、今年度は新しくπK散乱に関する散乱長に関する大規模数値計算実験を行った。これは、バリオン二体系に比し、作成される計算コードが少量で良く、計算コードの最適化に適していた為である。また、バリオン間二体相互作用模型構築において、K中間子が関与する系は特に重要なものであり、K中間子が関与する散乱系が現在特に注目されている。我々は、アイソスピン(1)=1/2及び3/2の散乱過程に関する散乱長の結果を得た。予備的結果ではあるが、アイソスピンの違いにより伝播関数が異なる時間発展を示すことが明らかとなった。得られた結果等に関して、2006年7月にSao Paulo(Brazil)で開催されたInternational Conference on Few-Body Problems in Physicsにて英語で約20分の講演を行った。また、2007年3月に岡山理科大学で開かれた-学術フロンティア-「粒子線と物質の相互作用に関するシミュレーション科学の新たなる展開を目指す総合研究」研究会において、「Lattice Study of Hadron Scattering」の題目にて英語で25分の講演を行った。今年度得られた結果をもとに、次年度以降ハイペロンを含めたバリオン二体系へのプログラムの拡張を行いたい。本年度はこれまでに得られた結果の中間的結論をまとめる為、大規模数値実験計算により得られた結果を精査し、問題点と改善点を明らかにした。結果に寄与する3種類のdiagram (A, H, X)のうちdiagram Aにおいていわゆるlattice artefactの算出が必要であること、さらに最終的な散乱量を得る為に必要なfittingの手順に関する改良の必要が認められた為、これら必要な改善について検討し再計算を実行した。

その結果、基底状態に加え励起状態も考慮した2 pole fitによる結果は、これまでの1 pole fitと異なることが明らかとなり、他グループとの相違も明確になった。一方、現実の実験値との比較に必要なchiral limitにおける結果において、energy shiftによる外挿で特徴的な事実が存在することが判明したため、分析を再実行した。一方、我々が今年度解析対象としたπK系においては、いわゆるconstituent rearrangement diagramに対応するため、これまでのregge modelの研究から得られている知見を基に、diagram A, H, X間のrelative phaseの検討等を行った。本研究の数値実験で得られた結果とこれまでのモデル計算によって示唆される結論との比較は大変興味深いものであり、今後の課題としたい。バリオン間の統一的模型としての運動量空間に対する改善については、プログラムの整備を実施した。これまで運用してきた計算機環境からの移行がその主なものである。本研究課題の大規模数値計算実験の計算時間確保とモデル構築に関する検討の進捗を改善するため、3名の研究分担者を追加することとした。最終年度となる来年度は、更なる計算時間確保を実施し、精度の向上と計算対象となる系の拡張を行っていきたい。平成20年度は,3人の共同研究者を加えることにより,これまでの研究をさらに発展させ,また得られた結果に対する検討を深めることを目指した。これまでに得られているπK散乱の計算結果は,先行研究がなく他の研究との比較が不可能である。そこで,数値計算ではないモデル計算や他の手法による予測値との比較検討を行った。その結果,I=1/2チャンネルについては,我々の結果はこれら予測値とは異なる振る舞いを示している。そこで,結果に至るプロセスの再検討を行い,異なる要因を探ることとした。その結果,π質量を自然界の値に近づける途中の段階において,その振る舞いは異なっていた。この範囲での計算は,計算時間の不足から大規模数値計算がなされておらず,明確な結論を得るために,今後,得られていない範囲での大規模数値計算の実行が期待されている。一方,他の散乱プロセスにおける散乱長を求めるプログラムの改良のために,計算コードの変更を検討した。ここでも,計算に必要な時間の確保と同時に,コードの最適化が必要である。今年度は,9月に日本物理学会での発表,2月に科学研究費補助金「特定研究」の関連する研究会において招待講演を行った。また,関連する原子核理論分野の研究者と研究会を開催し,クォークの自由度における研究領域と,ハドロンの自由度における研究領域との接点について議論し,今後の研究方針を明確にした。現在,これまでに得られている計算結果とその分析に関して,米国物理学会の学会誌へ論文を投稿中である。
脳卒中リハや腎不全透析患者の栄養・体力評価とADL・QOL改善を目指した運動療法

脳血管障害片麻痺患者や慢性腎不全透析患者などの身体障害者では、目先の障害のみではなく、栄養状態や体力を把握して不備がある場合にはこれらの改善を図りつつ医療を進め、合併症の予防、ADL・QOLの向上を目指す必要がある。しかし、現実の医療では必ずしも栄養状態や体力の把握は十分ではなく、retrospective的にこれらがゴール、転帰を左右する大きな要因になっていることを経験する。今回の研究では当初計画していた栄養状態の把握は患者の同意と協力が得られなかったが、体力などに関しては以下の知見を得た。運動負荷試験は自転車エルゴメーターを用いたが、脳血管障害患者では嫌気性代謝閾値レベルの全身持久力訓練を併用することにより、「酸素不足(酸素欠損)」および「時定数(τon)」(酸素摂取応答)の改善が得られた。また、VO2 peakおよびmax WRの有意な増加、漸増運動中におけるΔVO2/ΔWRの有意な低下(運動耐応能の改善)がみられた。定常負荷とランプ負荷の組み合わせによる運動負荷試験が体力把握に有用であることも示唆された。肢体障害としての脊髄損傷患者によるハンドエルゴメータ負荷では、損傷部位による特性などを明らかにした。他方、腎不全血液透析患者の体力を把握し適切な運動療法を行うためには、運動負荷試験による上記のことなども含めた解析とともに、身体組成(体脂肪量、筋量、骨量、細胞内外の水分量)の解析なども必要と考えているが、未だ症例数は集積されていない。この理由としては、啓蒙活動にもかかわらず透析患者さんは運動療法に対してmotivationを欠除するケースが圧倒的に多いとの印象を受ける。しかし、合併症予防には透析液におけるEndotoxin Filterの使用が多少効果的であった。症例数は少ないが、判明分の最大酸素摂取量と血液所見の関係も報告する。さらに継続研究としたい。脳卒中リハビリ患者や慢性腎不全患者等の障害者では治療効率の向上や健康状態の維持向上のために、体力は勿論、栄養状態も考慮されるべきである。体力面では呼気ガス併用運動負荷試験法を駆使し全身持久力の評価を行い、多方面への臨床応用を考えている。現在判明した点は以下のごとくである。脳卒中片麻痺患者で運動負荷時の酸素摂取応答と運動効率を検討したところ、退院時の最大負荷量および最大酸素摂取量は有意に増大し、△VO_2/△WRは有意に低下、酸素欠損および時定数の有意な低下を認めた。即ち、訓練により自立歩行が可能となる症例では単に持久力のみならず運動効率の有意な改善が示唆された(平成12年リハ医学会発表予定)。腎不全透析患者の運動負荷試験では現在のところ症例数が少なく一定の成績は得られていないが、慢性腎炎からの腎不全の方が糖尿病性腎症からの腎不全よりも運動耐容能が高いことがある、加齢の影響も存在、日常の活動度も関係のためか正常範囲の患者も結構存在と複雑な印象を受けている。なお、研究目的の国内外での位置付け欄で触れた脊髄損傷患者での検討では、損傷部位別による体力の差異(特に呼吸循環器系体力の指標に現われる差異)が明らかとなり、リハビリ医療を進めるにあたり%VO_2、VE、%VCに留意することが実用的であることを示した(神戸大学医学部保健学科紀要)。次年度は所期の研究の継続とともに、患者の栄養状態にっいては体格とともに、bioelectrical impedennce analysisにより体脂肪率・体内水分量などの体構成成分を検討予定である。脳血管障害片麻痺患者において運動負荷試験時のフィジカルフィットネスを検討することは、この障害患者の体力を把握し効率のよい運動療法を行う上で、即ちリハビリテーション医療を進める上で非常に重要である。今年度は特に、酸素摂取応答と運動耐応能について検討した。

患者は29名(平均年齢は55.4±13.2歳。患側下肢のBrunnstrom stageはIIIIVが14名、VVIが15名。発症から76.1±65.1日を経過。)。運動負荷試験は連続呼気ガス分析装置併用下、自転車エルゴメーターで実施した。評価は、入院時と8週後に実施した。この間、通常の療法に加え、嫌気性代謝閾値レベルの全身持久力訓練を併用した。入院当初にみられた「酸素不足(酸素欠損)」および「時定数(τon)」の高値は、8週後には有意に低下した。即ち、運動時における酸素摂取応答の改善が得られた。また、VO2peakおよびmax WRの有意な増加、漸増運動中におけるΔVO2/ΔWRの有意な低下がみられたことは、全身持久力の向上に伴い、運動耐応能が改善したことを示唆するものと考えられた。運動負荷試験時の酸素摂取応答と運動耐応能の変化を観察する手段としては、自転車エルゴメーターによる定常負荷とランプ負荷の組み合わせによる運動負荷試験が有用であることも示唆された。他方、腎不全血液透析患者の体力を把握し適切な運動療法を行うためには、運動負荷試験による上記のことなども含めた解析とともに、身体組成(体脂肪量、筋量、骨量、細胞内外の水分量)の解析なども必要と考えているが、未だ症例数は集積されていない。この理由としては、啓蒙活動にもかかわらず透析患者さんは運動療法に対してmotivationを欠除するケースが圧倒的に多いとの印象を受ける。実際に差し迫った危機感や自覚症状がない限り、運動負荷試験を省いた運動療法の指針のみの説明を希望するなどの患者さんが多い。継続研究としたい。
計算量的に効率のよい秘密分散法の実現に関する研究

本研究の目的は,秘密分散法を,符号器および復号器に必要な計算量という観点から議論して,新しいタイプの秘密分散法を構成し,性能を解析することであった.本年度は以下の2つの研究成果を得た.第一の成果は,(k,n)しきい値法に関する新しい形の符号化定理を,論文としてまとめたことである.本研究では,任意の情報源から出力される秘密情報をブロックごとに符号化する状況を考え,(k,n)しきい値法が満たすべき性質を従来とは異なる形で定式化し.シェアおよびディーラに必要な一様乱数が満たすべき関係式を導出した.関係式は確率的上極限・下極限という概念を含む不等式の形で記述される.得られた不等式から,シェアサイズの下界と,一様乱数の長さの下界を導出することができる.また,適当な条件のもとで,得られた下界はShamirの方法により達成されることも示される.当該論文はIEEE Transactions on Information Theoryの6月号に掲載される.第二の成果は,複数枚の画像を扱う視覚復号型秘密分散法の一般的な構成法を与えたことである.本研究ではまず,2枚の秘密画像をn枚のシェアに分散符号化し,任意のn-1枚のシェアを重ねたときに1枚の秘密画像が現れ,全部のシェアを重ね合わせたときにもう一枚のシェアが現れる状況を考えた.研究代表者が考案した多項式表現と呼ばれる手法を用いて,2枚の秘密画像のコントラストの間に,ある線形の関係式があり,双方を同時に大きくすることができないことを明らかにした.この解析手法は秘密画像が枚あるときにも適用可能であり,得られた結果は今後国際会議に投稿予定である.秘密分散法は,1つの秘密情報をシェアと呼ばれるn(【greater than or equal】2)個の分散情報に符号化する手法である.特に,(k,n)しきい値法と呼ばれる秘密分散法は,任意のk個のシェアから秘密情報を復元することができる一方で,どのk-1個以下のシェアからも秘密情報が全く漏れないという特徴をもっている.本研究の目的は,秘密分散法を従来とは異なる視点,特に符号器および復号器に必要な計算量という観点から秘密分散法を議論して,新しいタイプの秘密分散法を構成し,その性能を解析することにある.本年度は以下の2つの研究成果を得た.第一の成果は,(k,n)しきい値法に関する新しい形の符号化定理を得たことである.まず,任意の情報源から出力される秘密情報をブロックごとに符号化する状況を考え,(k, )しきい値法が満たすべき性質を定式化した.次に,その定式化のもとで,各シェアと符号化に必要な一様乱数が満たすべき関係式を導出した.得られた関係式から,シェアサイズの下界と,符号化に必要な一様乱数の長さの下界を導出することができる.また,適当な条件のもとで,得られた下界はShamirの方法により達成されることも示された.第二の成果は,(k,n)しきい値型の視覚復号型秘密分散法の復号において,新しいパラダイムを提案したことである.視覚復号型秘密分散法では,秘密情報は白黒2値の画像情報であり,符号化された画像は任意のk枚のシェアを重ね合わせることにより復号される.ところが一般には,復号された画像にはノイズが混入し,もとの画像が知覚しにくいという欠点があった.本研究ではまず,k枚以上のシェアを重ね合わせると,もとの画像がより明瞭に知覚される場合があることを指摘した.また,n枚すべてのシェアを重ね合わせたときに,n→∞のもとで白画素と黒画素の明るさの差が漸近的に最適になるような視覚復号型秘密分散法が構成できることを,k=2,3,4,5の場合に明らかにした.秘密分散法は,1つの秘密情報をシェアと呼ばれるn(【greater than or equal】2)個の分散情報に符号化する手法である.特に,(k, n)しきい値法と呼ばれる秘密分散法は,任意のん個のシェアから秘密情報を復元することができる一方で,どのk-1個以下のシェアからも秘密情報が全く漏れないという特徴をもっている.本研究の目的は,秘密分散法を従来とは異なる視点,特に符号器および復号器の複雑度という観点から秘密分散法を議論して,新しいタイプの秘密分散法を構成し,その性能を解析することにある.第一の成果は,(k, n)しきい値法において,新しい形の符号化定理を確立したことである,本研究では,情報源から出力される秘密情報をブロックごとに符号化する状況を考え,(k, n)しきい値法が満たすべき性質を,確率的上極限・下極限という概念を用いて定式化した.その定式化のもとで,n個のシェアと,符号化に必要な一様乱数のレートが満たすべき関係式を導いた,この関係式も確率的上極限・下極限を用いて表される.本研究で用いた解析手法は,他の場合,例えば情報源符号化やシャノンの暗号システムにも適用可能であるので,非常に有用である.第二の成果は,(k, n)のしきい値型の視覚復号型の秘密分散法において,復号時に黒画素を完全に復号する場合の最適な構成法を明らかにしたことである.

実際,この最適性は,研究代表者が考案した,行列の多項式表現を用いて理論的に示される.視覚復号型秘密分散法において,黒画素を完全に復号することは,復号された画像がより明瞭に見えることを意味するので,その明瞭さが最適となる構成法を与えたことは大いに意味がある.本研究の目的は,秘密分散法を,符号器および復号器に必要な計算量という観点から議論して,新しいタイプの秘密分散法を構成し,性能を解析することであった.本年度は以下の2つの研究成果を得た.第一の成果は,(k,n)しきい値法に関する新しい形の符号化定理を,論文としてまとめたことである.本研究では,任意の情報源から出力される秘密情報をブロックごとに符号化する状況を考え,(k,n)しきい値法が満たすべき性質を従来とは異なる形で定式化し.シェアおよびディーラに必要な一様乱数が満たすべき関係式を導出した.関係式は確率的上極限・下極限という概念を含む不等式の形で記述される.得られた不等式から,シェアサイズの下界と,一様乱数の長さの下界を導出することができる.また,適当な条件のもとで,得られた下界はShamirの方法により達成されることも示される.当該論文はIEEE Transactions on Information Theoryの6月号に掲載される.第二の成果は,複数枚の画像を扱う視覚復号型秘密分散法の一般的な構成法を与えたことである.本研究ではまず,2枚の秘密画像をn枚のシェアに分散符号化し,任意のn-1枚のシェアを重ねたときに1枚の秘密画像が現れ,全部のシェアを重ね合わせたときにもう一枚のシェアが現れる状況を考えた.研究代表者が考案した多項式表現と呼ばれる手法を用いて,2枚の秘密画像のコントラストの間に,ある線形の関係式があり,双方を同時に大きくすることができないことを明らかにした.この解析手法は秘密画像が枚あるときにも適用可能であり,得られた結果は今後国際会議に投稿予定である.
産業廃棄物の地球クローズド利用としての自動車用廃ゴムの木質複合断熱パネル化

自動車用化成品部品工場から排出される合成ゴムを合板で挟み込んだ木質パネルおよびゴムチップ-木材チップ複合化ボードを作製した。また木質パネルを用いて建設された床面積約39m^2の実験住宅の熱特性を調べた。1.チップ化したゴムを挿入した木質パネルの熱伝導率は約0.1W/m・Kで,軽軟な木材と同等の断熱性を示した。また、廃棄されたチューブ状のまま合板に挟み込み、パネル内部のゴムの配列と両端の閉鎖の効果を検討した。チューブの状態に関わらず熱伝導率は0.110.13W/m・Kとなり、廃棄された状態で利用してもかまないことがわかった。2.ゴムチップを木材チップと混合し、パーティクルボとして一体化を試みた。ボード密度が0.30.5g/cm^3の範囲で熱伝導率は0.10.18W/m・Kとなり、ほぼ針葉樹並の値を示した。このボードは、壁の断熱材や断熱材を兼ねた天井や床の下地材として利用できる。3.ゴムチップ挿入パネルを用いて建設した床面積38.72m^2の実大モデルハウスの熱特性を測定した。パネル表面と内部に熱電対を配置し、夏期および冬期の温度変化を調べた。簡易的な断熱性の指標として用いられる温度の日較差比は日照の影響を受けた。温度計測データと熱伝導率から各パネルの一日の熱収支を調べた結果、夏期・冬期ともに屋根と日射のない壁面からの熱損失が大きく、総合的な熱収支の向上には上記の部分の断熱性の向上が有効なことがわかった。本研究で作製したゴムチップ挿入パネルとゴムチップ-木材チップ複合パーティクルボードの熱特性は軽い木材並の特性を持ち、また材料中に炭素を固定する効果があることから環境問題の面からも有効であり、産業廃棄物の再利用としての価値が認められた。自動車用化成品部品工場から排出される合成ゴムをチップ化し,これを合板で挾み込んだ木質パネルを作製した。この木質パネルを用いて床面積約35m^2の実験住宅を建設した。木質パネル製作前に面材の外側および内側面に温度センサを埋め込み、建設後の温度の日変化(屋根,壁,床パネル)を冬季に計測した。断熱性の指標となる外気温の変動に対する室温の変動の比は0.3から0.4となった。内壁面が合板で覆われていることから,湿度変動が少なく,調湿作用が大きかった。室温を18°Cに保つための熱収支を試算したところ,約100Mcal/dayとなった。実験住宅に用いた木質パネルおよびゴムを原型(ウインドウないしはボンネットの水切り用パッキング)のまま利用した5種類のパネルについてJIS A 1412に準じる平板比較法による熱伝導率を測定した。チップ化したゴムを挿入した木質パネルの熱伝導率は約0.1W/m・Kで,軽軟な木材と同等の断熱性を示した。廃棄ゴムを原型のまま利用したパネルでは,伝導率が1.2倍(チューブ状の両端を閉じた場合)から2倍(チューブ状の両端を解放のまま)となり,チップ化した場合に比べて熱断熱性はやや劣った。ゴムを挿入しない面材のみのパネルの熱伝導率は,ゴムチップ挿入パネルの約3倍となり,ゴムチップの断熱効果が認められた。1.ゴムチップ挿入パネルの断熱特性廃棄されたチューブ状のまま合板に挟み込み、パネル内部のゴムの配列と両端の閉鎖の効果を検討した。

チューブを直交および平行に配列しても、また端の閉鎖も熱伝導率にはほとんど影響しなかったので、チップ化のコストを要しない廃棄されたチューブ状のまま利用してもかまわない。熱伝導率は0.110.13W/m・kとなり、軽い木材と同等の断熱性を示した。2.ゴムチップ複合パーティクルボードの断熱特性ゴムチップを合板に挟み込むかわりに、木材チップと混合してパーティクルボとして一体化を試みた。ボード密度を0.30.5g/cm^3の範囲で変えた実験の結果、熱伝導率は0.10.18W/m・Kとなり、ほぼ針葉樹並の値を示した。また、密度の増加につれて断熱性は低下した。3.ゴムチップ挿入パネルによる実大モデルハウスの熱特性ゴムチップ挿入パネルを用いて建設した面積38.72m^2の無窓の実大モデルハウスの熱特性を測定した。パネル表面と内部に熱電対を配置し、夏期および冬期の温度変化を調べた。簡易的な断熱性の指標として用いられる温度の日較差比は日照の影響を受けることがわかった。温度計測データと熱伝導率から各パネルの一日の熱収支を調べた結果、夏期・冬期ともに屋根と日射のない壁面からの熱損失が大きく、総合的な熱収支の向上には上記の部分の断熱性の向上が有効なことがわかった。
弱結合散乱粒子のクーロン力による分解反応の機構解明と天体核反応への応用

超新星爆発での元素合成過程の計算に必要な不安定核の放射性中性子捕獲反応断面積を逆反応であるクーロン分解を使って求める事が近年行われているが、その反応機能の扱いは未だ不定性が大きい。本研究の目的は、安定ながら弱く束縛された原子核である重陽子のクーロン分解を高精度で測定し、反応理論の発展に資する事である。そのためには、放出される陽子・中性子のエネルギー・角度分布を広い範囲で且つ高精度に測定する必要があり、既存の磁気分析器では測定不可能であったため、大阪大学核物理研究センターに新たなビームラインおよびスペクトログラフ系を建設した。分析磁石はビームラインマグネットを流用し、既存のワイヤー検出器・中性子検出器を有効活用する事により、低予算ながら、これまでに無い高精度の分解能を持つ陽子-中性子角度相関の詳細なデータが4種の標的(^<12>C,^<40>Ca,^<90>Zr,^<208>Pb)に関して得られた。結果として、軽核と中重核では断面積の大きさを除いて角度・エネルギー分布が非常に良くスケールされるのに対し、^<208>Pbのような重い核と^<90>Zr以下の中重核標的との間ではクーロン歪曲波の影響に明確な違いのある事がわかった。これは、これまでの純粋クーロン分解を仮定した計算から期待される滑らかな標的依存性と大きく異なっており、非常に興味深い。一般には、核力による分解との干渉効果が考えられるが、核力を含む理論計算は格段に難しく、広い角度範囲を覆う計算の実行は困難である。現在、新しいアイディアとしてクーロン・フーリエ変換による方法を試みている。計画初年度である今年度は、次年度の本実験に向けて基本装置の設計と製作を行った。本研究の目的は、重陽子がクーロン力で分解して生成される陽子と中性子を高精度で測定し、反応機構を解明して天体核反応に応用する事である。ここで陽子・中性子測定に必要となる磁気分析器は、角度分解能を損なわないよう収束要素を持たず、陽子・中性子を重陽子ビームと空間的に十分に分離し、かつ広い測定角度範囲をカバーできるものでなければならない。また陽子エネルギーが低いので、多重散乱による分解能悪化を避けるため、粒子軌道を可能な限り真空に保つ必要がある。分析器にはビーム輸送系偏向磁石として設計された双極電磁石を流用する計画であるが、中心軌道を外れる陽子軌道に沿った磁場分布が不明であるので、3次元磁場計算および軌道解析を行い、最適な散乱真空槽の形状を設計した。本年度予算の大部分は真空槽の製作にあてられ、今年度末に納品された。来年度から真空槽の据え付け及びビームラインの構築を行う一方、双極電磁石の実際の磁場測定を行い、実験に取り掛かる予定である。昨年度作成した真空槽を中心に、ビームラインの構築を大阪大学核物理研究センターにおいて行い、実際の実験を行った。陽子・中性子測定に必要となる磁気分析器や陽子飛跡追尾用検出器・中性子検出器および真空装置は、核物理研究センターの既存品を流用した。実験に先立ち、双極電磁石の実際の磁場測定を行い、3次元磁場計算の精度向上を図った。実験は概ね予定通り行われ、低予算ながら、これまでに無い高精度の分解能を持つ陽子-中性子角度相関の詳細なデータが、種々の標的に関して得られた。現在データ解析が進められており、その一部は国内学会・研究会で発表されている。

予備的な結果では、クーロン歪曲波の影響は^<208>Pbのような重い標的と^<90>Zr以下の中重核標的との間で明確な違いがあり、軽核と中重核では断面積の大きさを除いて角度分布は非常に良くスケールされるという予想外の振舞いが観測された。今後はシミュレーションによるデータ精度の系統的評価を行い、また新しいアイディアに基づく理論的枠組みのヒントも得られているので、理論解析方法の開発も平行して進めて行く予定である。昨年度の実験で得られたデータの詳細な解析を行った。本研究の目的は、重陽子がクーロン力で分解して生成される陽子と中性子を高精度で測定し、反応機構を解明して天体核反応に応用する事である。測定結果の系統的な精度は中性子検出器の効率で支配されるため、^7Li(p, n)^7Be反応を用いた実験的な較正の他に、最新の中性子反応データを用いた検出効率のシミュレーションを行う等、特に入念な解析を行った。また、磁気分析器の詳細な3次元磁場データから陽子軌道の解析を行い、エネルギーの絶対値および散乱角度の系統的精度の検討を行った。その結果、これまでに無い高精度の分解能を持つ陽子-中性子角度相関の詳細なデータが、種々の標的に関して得られ、クーロン歪曲波の影響は^<208>Pbのような重い標的と^<90>Zr以下の中重核標的との間で明確な違いがあり、軽核と中重核では断面積の大きさを除いて角度分布は非常に良くスケールされる事がわかった。これは、純粋なクーロン分解を仮定した計算から期待される滑らかな標的依存性と大きく異なっており、非常に興味深い。一般には、核力による分解との干渉効果が考えられるが、核力を含む理論計算は格段に難しく、広い角度範囲を覆う計算の実行は困難である。本研究では新しいアイディアとして、歪曲波の平面波展開と制動放射行列要素の解析解を組み合わせた計算方法を提案し、実験結果の傾向を説明する事を試みた。
ゲルの体積相転移に伴う大変形ダイナミクスの研究

本研究では高分子ゲルの膨潤・収縮ダイナミクスの研究を行った。ゲルの体積相転移ダイナミクスにおける線形領域での膨潤収縮過程はMIT田中豊一氏らのゲルネットワークの共同拡散理論によく説明されている。しかし、近年研究が進められている高速収縮ゲルのメカニズムや膨潤相から収縮相への温度ジャンプによる収縮過程における表面スキン層の形成、それに起因すると考えられている収縮の停滞と内部パターン形成などはゲル相転移ダイナミクスの基本的未解決問題である。本研究では、従来の理論では考慮されていなかったゲル内部での溶媒拡散と内部応力の結合を取り入れた「応力拡散カップリングモデル」を用い、これらの未解決問題に取り組んだ。この応力と拡散の結合は高分子混合系の粘弾性相分離において近年、その重要性が認識されて来ているもので、ゲル系の膨潤相収縮相の相分離ダイナミクスにおいても同様にこの結合が非常に重要である。このモデルを用い、有限要素法とラグランジュ描像に基づく非線形弾性体のダイナミクスのシミュレーションを行った。その結果、共同拡散モデルでは再現出来ていない収縮過程の複雑なパターン形成(バンブー、表面スキン層)を再現した。このゲルの複雑な内部パターン形成の起源が、ゲル内部での溶媒拡散と応力との密接な連係にあることをシミュレーションで示した。特にゲル表面に不透水相の出現することが実験で観測される収縮停滞の起源であることををシミュレーションにより示した。また、本研究で行ったシミュレーションの結果から実験でしばしば見られる表面に生成されるバブル状の形状の条件としてこのスキン層の出現が不可欠であることが分かってきた。本研究ではゲルの体積相転移での膨潤・収縮の大変形ダイナミクスの研究を行った。従来のゲル体積相転移ダイナミクスの研究では「ゲルの弾性エネルギー」と「溶媒と高分子ネットワークの混合のエントロピーに起因する項」とから成る自由エネルギー汎関数を考え、それを最小とするような運動によりゲルの膨潤ダイナミクスを考えていた。本研究では高分子ネットワークに由来する弾性応力場と溶媒の流れとの動的な結合(応力拡散カップリング:溶媒の流れによって高分子ネットワークの歪み(応力場)が引き起こされ、その応力場自体が溶媒の流れを支配するという動的結合が高分子(粘)弾性体のダイナミクスにおいては非常に重要であると考え、応力拡散カップリングを取り入れたゲルの膨潤を記述する運動方程式を構築し、まず応力拡散カップリングモデル線形解析を行った。さらに、その方程式を有限要素法を用いて解くためのメッシュ(Delaunay三角形(2次元)、Delaunay四面体(3次元)要素による空間分割)を自動生成するプログラムを開発した。また有限要素法を用いて、応力拡散カップリングモデルを解くためのプログラムの開発を現在行っている。本年度はまず、二次元系でのゲルの体積相転移を3接点有限要素法、6接点有限要素法で取り扱えるプログラムの開発を行い、まだ予備試験の段階ではあるがチューブ状のゲルの体積相転移の実験で観測されている収縮過程に伴うバンブー状パターンを再現出来た。