hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多対多参加方式産学（官）連携モデルの組織デザインとその実証的検証

岩手県大槌町の震災復興に際して【将来を見据えて、産学が新しいアイデアや考え方を提案・実証・地域の賛同者を募り伴走し、そして新しいことを興す】というビジョンの活動である。研究者は5部局にまたがり参加企業は地元企業12社を含む57社であり地元の住民、町行政と連携する者であり技術開発とは異なる「多対多」の構造で「産業の復興・振興」と「生活の復興・振興」の2分野で7個のテーマを推進する組織デザインをした。必要な要件としては以下がある。17つのチームはそれぞれ平等な同僚(ピア)であり指揮命令権が存在するわけではない。2大学研究者が主査であり地域住民の参加もあるプロジェクト連合である。産学公民と異質のステークホルダー間にはコンフリクトが生じやすい。3限られた期間に成果を出さなければならない。それに備えるために、大学と現地側にマネジメント専任をそれぞれ配置した。その役割は1産学ー公民間のコンフリクトの処理、2内部の情報共有、対外的な説明責任としての情報発信、3新規企画、4進捗・管理チーム間調整、5資金配分・管理などであった。この体制で活動したが、課題として以下が認識できた。1被災地には多くの「善意」、「正義」が集中しておりこのコンフリクトマネジメントが必要である。2地元賛同者あるいは承継者の発見できない場合がある。3産学側に被災地の活動を展開するノウハウの蓄積が必要になる。今後も、得難い現場体験を基に社会的な課題解決に向けた「多対多産学連携」について引き続き考察していきたい。経営学産学連携具体的な多対多参加方式産学連携を実践的に構築仕様とするときその検証の場を得ることが必要である。またその際、その組織が目標向って機能敵に推進している組織である必要がある。またその組織全体活動を見据えることができる立場につくことが有効である。この観点で、最適な環境に自らを置くことができた。すなわち、実証すべきプロジェクトが経済産業省の事業として採択され本研究者は運営代表者として目標に向かって活動する中で、最善の組織マネジメントの責任を負う立場で多対多型産学連携の課題抽出や実証を実施できる機会を得ている。平成24年の企画期間を経て本事業は平成25年4月から2年間の活動が可能となる。被災地での復興を主たる課題として産学公民連携を実施するために町役場に本事業の拠点として事務所を開設することができた。活動費の支援もあり高頻度の訪問が可能となっている。具体的な活動目標達成に向けた格好の実践の場を得ている。「なりわいの復興では、林業、水産業、観光を、「暮らしの復興」ではモビリティ、コミュニティ再生、ICT普及を主たるテーマとして設定した。着手できる課題については早々に着手し、一方具体化に向けて、企画の精度を上げるべきプロジェクトについては大槌町住民や事業者との意見交換を繰り返し、ほとんどのプロジェクトが立ちあがってきている。具体的な成果の達成目標に向けた活動を始動させると同時に、組織マネジメント上の課題も顕在化してきており、今後の考察に備えたい。本事業企画段階の課題とそれからの学びについては学会発表を行った。
家計行動の計量経済学的研究のための個票データ作成とその分析

日本経済は第一次オイルショックを契約に低成長時代に移行したが、その前途には急速に進行する高齢化社会が待ち受けている。このような事態に、賃金の年功体系や終身雇用制度の見直し等、産業界の対応が迫られている。そして、労働供給主体としての家計行動パターンを正確に把握する必要が、主婦の社会参加との関係でますます増大している。そこで、家事労働を陽表的に含む家計行動を、計量経済学の手法を用いて研究した。本研究は、昭和60年、62年度の2か年にわたって行われた。第1年次には、グロナウらの論文の吟味、ミシガン大学サーベイ・リサーチ・センターの資料の検討、ニュートン・ラフソン法、ガウス・ニュートン法の非線型推定のためのプログラム開発、等を行った。そして、第2年次では、訪問留置法によるアンケート調査、クロス集計結果の解析、個票データ分析用の磁気テープ作成、そして、その個票データを用いた家事労働の計量分析を完了した。それらは、本報告書と別冊のクロス集計結果として取りまとめた。本研究の目的である家計行動の計量経済学的研究を行うために、関連文献の整理、入手可能な調査資料のサーベイを昨年度中に終了したが、これを踏まえて、本年度は、訪問留置法によるアンケート実査および結果の解析を行った。その準備作業として、全9回からなる研究会を開催し、労働供給関数の特定化,調査票の最終決定,サンプリングならびにクロス集計案の検討・決定,調査の実施,調査結果(単純集計結果,クロス集計結果)の解析,個票データMTの作成(バイナリー仕様、JISコード仕様)を完了した。準備研究会を含む調査研究の概要は次の通りである。第1回研究会(5月14日):岡村による労働供給関数モデルの提示があり、これを検討吟味。第2回研究会(5月28日):前研究会を踏まえて、モデルの修正案が岡村より出され、これを再検討。第3回研究会(7月19日):本田より、アンケート調査票の昨年度案に対する本年度改訂1次案が提起され、これを検討。第4回(8月18日):日本リサーチ(株)の武井氏、大手氏を交え、調査票2次案が検訂された。第5回(9月10日):本田より、調査票最終案が提出され、討議の決果、一部修正の上決定された。その後、9月16日から25日にかけて、アンケート実査が行われた。第6回研究会(9月26日):本田よりクロス集計軸案およびクロス集計案が出され、検討された。アンケートの結果は、第7回研究会(11月22日)に報告され、詳細に検討された。その結果、一部再調査の必要が生じ、翌年1月にこれを実施することになった。第8回研究会(1月26日)において、再調査のための実施要領が検討され、1月29日から2月4日にかけて、再度のアンケート調査が行われた。その結果は、第9回(3月5日)研究会で吟味された。以上によって、アンケート結果の集計,MT作成,解析は完了し、推計結果は近日中に公表の予定である。
分子シャペロンを活用したタンパク質再生反応・分離プロセスの開発

遺伝子工学的に大量生産されたタンパク質は立体構造が形成できずに、不溶性顆粒となる場合が多い。本研究では、タンパク質の立体構造形成を促進する触媒である分子シャペロンを大量に生産し、これを使って不溶性顆粒となったタンパク質から、正しい立体構造を持ち、活性のあるタンパク質を再生させる反応システムを構築することを目的とした。分子シャペロンとしては、大腸菌由来のGroEL/ESを用いた。まず、GroEL/ESを発現用プラスミドに組み込み、大腸菌DH5αにおいて大量発現を行った。GroEL/ESは、カゼイン固定化カラムを使用することで、高純度アフィニティ分離できた。これを用いて、グアニジン変性および熱変性させた酵素(エノラーゼ、DNAse、α-アミラーゼ)の再生反応特性を検討した。その結果、(1)GroEL/ESはATP存在下で再生反応を行う、(2)変性タンパク質に対してモル比で2倍以上のGroEL/ESを加えれば高い再生率を達成できる、(3)再生反応は37°C近傍で最も効率良く進行する、(4)タンパク質濃度を上げてもそれに応じてGroEL/ES量を増加させることで高い再生率を達成できる、(5)37°C以下ではGroEL/ESは安定である、などが明らかになった。そこで、GroEL/ESを活用した再生反応プロセスとして、(1)GroEL/ESをセルロースゲルに固定化して(Formyl-Cellulofineを利用)使用する、(2)再生反応後にGroEL/ESを固定化カゼインによりアフィニティ分離し再生利用する、の二つについて検討した。いずれの場合も、十分な活性を保ちながら繰り返し再生反応が行えるとともに、再生酵素を分離できたことから、その有効性が明かとなった。
気象衛星GMS画像の処理とデータベース化体制の確立による長期間の熱収支の解明

本研究においては、東京大学生産技術研究所において受信されている、GMS-5気象衛星(ひまわり)の高解像度データ(S-VISSR)を用いて、広範囲・高解像度で長期間の熱収支を解明することを目的としている。昨年度の研究では、衛星の位置・姿勢情報をもとにした系統的幾何補正と座標変換を施したデータを毎時間の受信直後に作成し、インターネット(http://weather.is.kochi-u.ac.jp/sat/GAME/)で提供する体制を確立したが、本年度は引き続きリアルタイムのデータ処理を継続するとともに、過去に溯ったデータの品質管理をおこないデータ処理ソフトと保存データの更新をおこなった。このデータはPGM画像データ形式をとっているため、ディスプレイに表示して内容を確認できるとともに、pbmplusなどのユ-ティリティによって簡単に領域の切り出しができる。本年は、その応用として日本付近の気象情報を表す画像を作成し、広く一般に利用開放しているが、1月に2万回以上の利用実績をあげている。また、ネットワークを通じた効率のよいデータ配付方式の検討や、8mmテープによる配付なども行なわれた。
走査ホール素子マグネトメトリーの製作と高温超電導線材の非破壊磁気診断への応用

マイクロホール素子を用いてテープ材料の表面上で2次元的な磁場分布を計測するためのマグネトメトリーを製作した。これを利用して,実用化が有望な銀シースBi系2223相高温超電導テープ線材の表面での磁場分布を測定し、電磁気学的考察に基づいて輸送電流経路を追求し,線材の臨界電流密度J_Cを支配する要因の解明と向上に向けての研究を行った。実験結果の要約を以下に示す。(1)単芯テープ表面における残留磁場分布は超電導コアの形状を反映したほぼ対称的な分布になった。この分布から,超電導コアの内部にはクラック等は存在せず,またコアは均一に形成されていることが分かった。試料に圧延または一軸プレスを施し,人工的にクラックを導入して残留磁場分布への影響を調べた結果,圧延加工の場合にはある条件下ではコア内部で幅方向にクラックが誘発されることが明らかになった。このようなクラックは熱処理によっても修復されないため,最終的にテープの長手方向の電流経路を遮断してJ_Cを低下させると考えられる。(2)単芯テープにおける局所的なJ_C値(電流容量)は超伝導コア内の場所場所で変化し,試料幅方向で考えると端で最も高く中央で最も低くなることが示された。このようなコア内での電流容量の分布は,超電導粒の大きさ及び配向性,不純物異相の割合等の微細構造因子の場所による変化によることが判明した。(3)超電導単芯及び多芯テープ線材に種々の直流電流を通電してテープ表面での自己磁場分布を測定し,超電導コア内での電流分布を研究した結果,電流分布は多芯化によって変化しないことが判明した。この事実は,通電時に生じる磁束線の挙動が多芯化によっても変化しないことを意味し,テープ線の場合には超電導コアの多芯化は必ずしも交流通電損失の低減に結び付かないことが判明した。
股関節疾患にみられる遠隔部の痛みの病態解明に向けた融合型研究とその臨床評価の意義

本研究では,末期股関節疾患にみられる膝関節周囲の関連痛の病態について二分軸索感覚ニューロンに着目して検討した.その結果,股関節と膝関節を同時に支配する二分軸索感覚ニューロンの存在を示唆する所見が認められ,このニューロンの末梢側軸索を介した軸索反射によって神経性炎症が生じることで放出されるカルシトニン遺伝子関連ペプチドが関連痛の発生に関与している可能性が示唆され,関連痛の病態の一端が明らかとなった.本年度は、股関節疾患患者の膝関節周囲に認められる関連痛の発生機序に関する神経解剖学的基盤を明らかにすることを目的に、日本人遺体における大腿神経および閉鎖神経から分岐する股関節枝および膝関節枝の分布状況について検索した。検索対象は日本人遺体11体11肢(男性7体女性4体、平均年齢は75.2±13.9歳)で、大腿三角において大腿神経と閉鎖神経から分岐する股関節枝を肉眼的に剖出し、同定した。次に、大腿神経と閉鎖神経を構成する神経束を遠位に向かって剖出し、膝関節包に進入する関節枝を同定した。その結果、大腿神経から分岐する関節枝には恥骨筋枝から分岐して股関節前内側に達する枝(11肢中5肢)、腸骨筋枝から分岐して股関節前外側に達する枝(11肢中5肢)が認められた。また、閉鎖神経から分岐する関節枝には、閉鎖神経前枝から分岐して股関節前内側に達する枝(11肢中5肢)、閉鎖神経後枝から分岐して股関節前内側に達する枝(11肢中2肢)が認められた。一方、大腿神経から分岐する膝関節枝には、内転筋管内を通過し膝関節内側に達する枝(11肢中4肢)、内側広筋を貫通して膝蓋骨上内側に達する枝(11肢中4肢)、中間広筋深層で膝関節筋に枝を出した後に膝蓋上包に達する枝(11肢中10肢)、外側広筋を貫通して膝蓋骨外側に達する枝(11肢中1肢)が認められた。閉鎖神経から分岐する膝関節枝は認められなかった。そして、11肢中8肢において大腿神経から分岐する股関節枝と膝関節枝が同時に認められた。これらの結果から、大腿神経が股関節と膝関節を同時に支配しており、このような肉眼解剖学的所見は関連痛の発生機序に関与していると仮説されている二分軸索ニューロンの存在を示す所見ではないかと考えられ、股関節疾患患者にみられる膝関節前面の関連痛の発生に関与している可能性が推察される。本研究は、肉眼解剖学的研究と基礎研究を融合することで股関節疾患患者にみられる関連痛の発生機序を解明し、臨床場面における痛みの病態解釈とそれに基づいたリハビリテーションの展開に寄与することを目的としている。本年度は、上記目的達成のための第1段階として日本人遺体における股関節と膝関節を支配する関節枝の分布状況を肉眼解剖学的に検索する予定であった。当初の予定通り11体の日本人遺体における股関節枝および膝関節枝の分布状況について検討することができており、その成果として大腿神経から股関節枝と膝関節枝が同時に分岐する所見が得られている。そして、この所見は、一般に関連痛の発生機序の仮説として知られている二分軸索ニューロンの存在を示す肉眼神経解剖学的所見と考えられ、同様の報告はこれまでにないことから新規性の高い成果であり、また、今後の動物を用いた基礎研究の礎となる成果でもある。したがって、本研究はこれまでおおむね順調に進展しているといえる。本年度は,関連痛の発生に関与すると仮説されている二分軸索感覚ニューロンについて,股関節と膝関節を同時に支配するニューロンが存在するか否か検討した.実験動物には,7週齢のWistar系雄性ラットを用い,各ラットの股関節腔内には逆行性にニューロンの細胞質に取り込まれて青色に発光するFast Blueを,膝関節腔にはニューロンの核に取り込まれて黄色に発光するNuclear Yellowを注入した.そして,Nuclear Yellow注入後48時間経過した後に灌流固定を行い,各ラットの股関節と膝関節の支配髄節にあたる両側のL1L5の脊髄神経節(Dorsal root ganglia,以下,DRG)を摘出,凍結包埋し,20μm厚の凍結横断切片を各DRGにつき9切片作成し,各トレイサーに単独で標識された神経細胞ならびに両者に標識された神経細胞を計数した.また,解析に使用した切片に対してH&E染色像を施し,全神経細胞数を計数し,各DRGにおけるFast Blue標識細胞率,Nuclear Yellow標識細胞率,二重標識細胞率を算出した.その結果,Fast Blue標識細胞率およびNuclear Yellow標識細胞率は,いずれもL3のDRGで最も高く,次いで,L4髄節,L2髄節の順に高かった.そして,二重標識細胞はすべての髄節のDRGにおいて認められ,二重標識細胞率はL3髄節で最も高く,次いで,L4髄節,L2髄節の順に高かった.以上のことから,ラットにおいては股関節と膝関節を支配する二分軸索感覚ニューロンがL3を中心に存在することが示唆された.ただ,本年度の検索においては,これらの二分軸索感覚ニューロンが侵害受容ニューロンであるか否かについては,検討できれおらず,来年度に検索を進める予定である.本年度の成果として,関連痛の発生に関与すると仮説されている股関節と膝関節を同時に支配する二分軸索感覚ニューロンの存在が示唆する所見が得られているものの,これらの二分軸索感覚

ニューロンが侵害受容ニューロンであるかについては検討できておらず,この点については来年度以降の検討課題となっている.したがって,本研究は当初の予定と比べるとやや遅れているといえる.これまでの肉眼解剖学的検討とラットを用いた神経解剖学的検索において、股関節と膝関節を同時に支配する二分軸索感覚ニューロンが存在する可能性が示唆されており、股関節疾患患者における膝関節周囲の関連痛の発生には二分軸索感覚ニューロンの末梢側軸索を介した神経性炎症が関与すると仮説していた。そこで、本年度は、モノヨード酢酸をラットの股関節腔内に投与することで変形性股関節症モデルラットを作製し、前述の仮説について検討した。その結果、MIA投与後2週目より膝関節の圧痛覚閾値の有意な低下が認められた。また、これらのラットの膝関節を採取し、組織学的に検索したところ、炎症の存在を示唆するような細胞浸潤等の所見は認められなかった。つまり、膝関節の圧痛閾値の低下は股関節を起源とした関連痛である可能性が示唆された。次に、患部である股関節を起源とした膝関節周囲の関連痛の発生に神経性炎症が関与しているか否かを検討するため、MIA投与後2週目にラットの膝関節腔内にカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)受容体拮抗薬を投与し、その後の膝関節の圧痛閾値の推移を検討した。その結果、CGRP受容体拮抗薬投与1時間後には膝関節の圧痛閾値の上昇が認められ、投与2時間後ではCGRP受容体拮抗薬投与前と比べて有意に改善した。これらの結果から、股関節にOAが惹起されることで患部の遠隔部である膝関節に関連痛が発生し,そのメカニズムの一端に二分軸索感覚ニューロンを介した軸索反射によって膝関節にCGRPが放出されることが関与している可能性が示唆された.本研究では,末期股関節疾患にみられる膝関節周囲の関連痛の病態について二分軸索感覚ニューロンに着目して検討した.その結果,股関節と膝関節を同時に支配する二分軸索感覚ニューロンの存在を示唆する所見が認められ,このニューロンの末梢側軸索を介した軸索反射によって神経性炎症が生じることで放出されるカルシトニン遺伝子関連ペプチドが関連痛の発生に関与している可能性が示唆され,関連痛の病態の一端が明らかとなった.次年度は肉眼解剖学的研究を継続するとともに、ラットを用いた動物実験を始める予定である。すなわち、これまでに得られた肉眼解剖学的研究所見は関連痛の発生に関与する股関節を膝関節を同時に支配する二分軸索ニューロンの存在を示す所見であると考えられるが、そのような二分軸索ニューロンの存在を直接的に肉眼解剖学的研究により示すことは困難であり、その代替手段としてラットを検索対象とした神経解剖学的研究を進める。具体的には、ラットの股関節と膝関節それぞれに異なる逆行性神経トレイサーを注入した後に、脊髄後根神経節(DRG)おける各神経トレイサーに標識されるニューロンの検索を通して,二分軸索ニューロンを含めた関節枝の神経支配の状況について検討する。そして、得られた結果を平成27年度の結果と比較、照合することで股関節と膝関節を同時に支配する二分軸索ニューロンの存在について明らかにする。次年度は,二分軸索感覚ニューロンに関する検討を継続するとともに,実際にこのニューロンが関連痛の発生に関与しているか否かについて検討を進める予定である.すなわち,関連痛の末梢説では,二分軸索感覚ニューロンの一方の軸索が支配する領域において炎症が惹起されると,他方の軸索に軸索反射が誘起され,その末端で神経性炎症が生じ,カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)やサブスタンスPが放出されることでることで患部の遠隔部に関連痛が発生すると仮説されている.
超臨界地下ボイラの水圧破砕による貯留層形成プロセスの解明に関する研究

本研究は、水の臨界点を超える高温高圧環境下における地熱発電システムの開発の基礎となる、水圧破砕技術により造成される貯留層形成プロセスの解明を目的とする。平成12年度は、平成11年度に開発した岩石の破壊解析プログラムを発展させ、水圧破砕き裂進展挙動解析プログラムを作成した。破壊モデルには、平成11年度の実験結果を踏まえた、き裂のすべり変形に伴なうき裂開口のモデルが組み込まれている。本年度の研究において、岩石の封圧下圧縮試験に関する数値計算を行ない、実験結果と比較することにより、数値計算に用いた破壊モデルの妥当性を確認した。本解析プログラムを用いて、地下深部における水圧破砕き裂進展挙動を調べた。計算では、地下深度に比例する地殻応力を与えた。その結果、水圧破砕によるき裂は、地殻応力が小さい場合には開口型で地殻応力の小さくなる方向へ進展し、地殻応力が大きくなるとせん断型で地殻応力の大きくなる方向、すなわち、より深度の大きい方向へと進展することがわかった。また、せん断型のき裂では、高い圧縮応力下にあっても、き裂進展に伴なうき裂面の凹凸の乗り上げにより開口することを示した。このき裂開口は、流体圧力が減少しても閉口しないことから、熱抽出のための流体の通路として有効なものである。従って、せん断型のき裂による貯留層形成は、地熱エネルギ開発において重要な利点となると考えられる。本年度の研究により、貯留層形成に関するシミュレーション・プログラムができ、これを発展させることにより熱抽出を含む設計から運転までの総合シミュレータの開発が可能となった。平成11年度は、小型岩石試験片を用いたすべり変形に伴なう裂開口挙動の測定とき裂要素を用いた有限要素解析プログラムの開発を行なった。小型試験片を用いたせん断すべり実験は、花崗岩よりなる試験片にあらかじめき裂を作成し、このき裂面上のすべり変形に伴なうき裂開口変位を計測した。その結果、き裂開口挙動は、初期にはせん断すべりに伴なうき裂の凸凹の乗り上げによりすべり量の増大とともに増加するが、その後、一定となり、その最大の開口量は平均結晶粒径の1/10程度であり乗り上げ角度は約20度となることがわかった。さらに、実験の前後で破面形状を測定した結果、せん断すべり前後の破面形状のフラクタル次元に強い相関があることを見い出した。実験と並行して、岩石の破壊モデルを組み込んだ有限要素解析プログラムを開発した。破壊モデルは、破壊基準として引張側の破壊基準に修正を加えたクーロンモール型の破壊関数を用いることとした。この破壊関数にき裂進展モデルとして結合力モデルを適用し、破壊の進行に伴なう軟化挙動を模擬する。計算において、き裂は進展に伴なって屈曲することが予想されるため、き裂要素と呼ばれる要素内にき裂を埋め込む特殊な要素を用いてき裂を模擬することとした。以上のモデルを有限要素解析に組み込み、基礎的な計算を行なった。その結果、本解析プログラムを用いて、地下環境下における水圧破砕き裂進展挙動を予測することが可能であることを示した。次年度は、本解析プログラムの細部に改良を加えて、水圧破砕き裂進展挙動を系統的に調査する計画である。
IgA腎症におけるIgA特異的産生亢進サイトカインの研究

平成2年度から平成4年度にわたる研究は、当初の研究計画通り順調に行われた。平成2年度においてはIgA腎症患者とその家族におけるインターロイキン5(IL-5)とインターロイキン6(IL-6)の相互作用を測定した。その結果IL-5とIL-6は単独および併用のいずれの場合もリンパ球培養上清中の各種免疫グロブリンの濃度を有意に上昇させたがIgAに特異的な増加は認められず、従ってこの2つのインターロイキンはいずれもヒトにおいてはIgA特異的産生亢進作用を有しないことが示される。平成3年度は同じく患者とその家族に対してIL-5,IL-6にTGF-βを加えてそれらの相互作用を検討した。その結果従来マウスにおいてIgA特異的産生亢進が報告されたIL-5とTGF-βはヒトにおいてはいずれもそのような特異的作用を有せず、またIL-6との相互作用条件下でもそのような特異的作用を示さないことが明らかとなった。平成4年度はIL-5,IL-6,TGF-βに加えてIL-4との相互作用も同様の対象において検討した。その結果ヒトにおけるIgA産生亢進の特異作用を有するサイトカインはIL-4であることが世界で初めて示された。この特異作用はIL-6の添加によって一層増強されることも示された。これらの成果は平成2年の第11回国際腎臓学会特別講演と第4回アジア太平洋腎臓会議シンポジウム、平成3年の第9回アジア腎臓コロチウム、平成4年の第5回国際IgA腎症シンポジウムと第5回アジア太平洋腎臓会議シンポジウムにてそれぞれ発表され、各種の国際誌または図書の形で出版された。平成2年度は当初の研究計画に基き、IgA腎症患者とその家族におけるインタ-ロイキン5(ILー5)とインタ-ロイキン6(ILー6)の相互作用を測定した。IgA腎症患者10名とその家族19名および健常成人10名について、未梢血リンパ球に種々の濃度のILー5およびILー6を添加した培養群と、あらかじめ調整したIgA特異的スイッチT細胞(Tα4細胞)を添加した培養群を作成し、それぞれの培養群上清中のIgG、IgAおよびIgM濃度をELISA法で測定すると共に、培養群中のTα4細胞数の変化を2カラ-フロ-サイトメトリ-を用いて測定した。有意差の検定は、MannーWhitney's Uーtestによって行った。その結果、ILー5およびILー6は単独および併用のいずれの場合も、培養上清中のIgG、IgA、IgMの濃度を有意に上昇させるが、IgAに特異的な増加は認められず、また両培養群共にTα4細胞の有意な増加は認められなかった。以上の成績から、ILー5とILー6は単独と併用のいずれの場合もin vitroでは免疫グログリン産生をポリクロ-ナルに亢進させるが、IgA特異的産生亢進作用を発現することはないものと判定された。また、これらのサイトカインはいずれもTα4細胞をin vitroで特異的に誘導することはないと結論された。すなわちILー5とILー6は単独、併用いずれの場合もIgA特異的産生亢進をもたらすサイトカインではないことが示される。以上の成果は平成2年7月東京において行われた第11回国際腎臓学会特別講演および平成2年10月北京において行われた第4回アジア太平洋腎臓会議シンポジウムで発表され、それぞれの会議のProceedingsにて印刷中である。平成3年度は、当初の計画に基きIgA腎症患者とその家族におけるIgA産生亢進に及ぼすインタ-ロイチン4,5および6とTGFーβの相互作用を測定した。

対象は腎生検によって診断された末治療のIgA腎症患者15例とその家族31名で、対照としてIgA沈着を伴わない慢性増殖性糸球体腎炎患者10例と健常成人10名を同時に測定した。方法は末梢血よりわれわれの既報による方法でIgA特異的スイッチT細胞であるT_<α4>細胞を取り出し、これをB細胞と培養して上記の各種インタ-ロイキンを添加し、上清中に産生されるIgAはレ-ザ-・ネフェロメトリ-で、培養系中に増加するIgAーbearingリンパ球は3カラ-・フロ-サイトメトリ-で測定した。有意差の検定にはMannーWhitneyのUtestを使用した。その結果、インタ-ロイキン4,5および6とTGFーβの単独添加群ではILー4添加群においてIgA産生が最も亢進し、これらのサイトカインを相互に組み合せた系においてはILー4とILー6の組み合せが最も強くIgA産生能を亢進させた。ILー5およびTGFーβにはIgA産生亢進効果が認めらなかった。以上の成績から、ヒトにおいてはマウスでの知見とは異ってILー54TGFーβにはIgA特異的産生亢進作用が認められず、ILー4単独あるいはILー4とILー6の組み合せがIgA産生を亢進させることが示された。すなわち現時点においては、IgA腎症の患者およびその家族においてIgAの差産亢進をもたらしているサイトカインはILー4またはILー4とILー6の組み合わせであることが強く示唆された。平成4年度は当初からの研究計画ならびにそれ以前の2年間の研究成果に基いて、ヒトにおけるIgA特異的産生亢進サイトカインの同定を試みる。すなわち従来から検討を行って来たIL-5、IL-6、TGF-βに加えてIL-4とリンパ球の相互作用を上記各種のサイトカインの添加および非添加条件下で検討した。対象はIgA腎症患者16名とその家族39名および健〓成人16名であった。分離精製したヒト末〓血リンパ球およびそこから濃縮したB細胞とTα4細胞(IgA特異的スイッチT細胞)に種々の濃度の上記サイトカインを相互に組み合せたものを添加して培養し、7日間の培養後にIgAを細胞表面に出現させたB細胞をクローサイトメトリーで測定し、培養上情中のIgG,IgA、IgM(一部の症例ではIgEも)をELISAにて測定した。その結果ヒトにおいてはIL-4がIgEと共にIgAも特異的に産生亢進させることが示された。このIL-4の効果はIL-6との協同添加によってさらに増強されたが、LL-5およびTGF-βにはそのような協同増強作用は認められなかった。以上の成績からヒトにおいてはIL-4がIgA特異的産生亢進作用を有するサイトカインであって、従来マウスにおいて報告されて来たIL-5とTG-βにはそのような作用が認められないことが明らかになり、今後ヒトにおけるIgA腎症の研究にはIL-4とIL-6の関与をさらに追求する必要があることが示された。以上の成果は平成4年の第5回国際IgA腎症シンポジウムと第5回アジア太平洋腎臓会議において報告され、それぞれの会議のProceedingsにて印刷中である。
アト秒パルスラジオリシスによる超高速熱化・緩和過程に関する研究

本研究では、世界で最も短いアト秒(1000兆分の1秒以下)オーダーの高エネルギー電子ビームを発生させ、超高速時間分解分光法「アト秒パルスラジオリシス」を構築し、これを用いて電子ビームによって引き起こされる超高速反応を観測することにより、イオン化直後の出発活性種を探索して熱化・緩和過程を明らかにし、量子ビームの応用展開に資することを目的とする。平成30年度は、極短パルス電子ビームの時間領域測定の確立および量子ビーム誘起化学反応初期過程の解明を特に四塩化炭素中の反応について行った。極短パルス電子ビームの時間領域測定では、フォトカソードRF電子銃加速器からのパルス圧縮されたフェムト秒電子ビーム(エネルギー35 MeV、電荷量<1 nC/pulse)を利用した。光伝導アンテナによりコヒーレント遷移放射のテラヘルツ電場の検出を行った。結像光学系、アンテナへのレーザー光学遅延、アンテナの移動により、テラヘルツ波の時間・空間分解計測系の構築に成功した。本結果は、ダブルデッカーパルスラジオリシスの電子ビーム照射により生成する擬自由電子の時間領域分光にも有効である。四塩化炭素における量子ビーム誘起化学反応初期過程の解明では、Lバンド電子線加速器を用いたナノ秒パルスラジオリシスおよびフォトカソードRF電子銃加速器を用いたフェムト秒パルスラジオリシスを利用した。両手法の測定波長340 nmおよび480 nmの結果を比較することにより、光励起とは異なる反応過程があることを明らかにした。フェムト秒パルスラジオリシスでは、340 nmでは、480 nmのダイナミクスに対応しそうな減衰と、480 nmの減衰より大きな時定数の増大が観測され、ナノ秒パルスラジオリシスで観測している過渡種は反応初期の100 ps程度までで観測されている過渡種とは異なることが直接観測により示された。平成30年度は、極短パルス電子ビームの時間領域測定の確立および四塩化炭素における量子ビーム誘起化学反応初期過程の解明を行っており、おおむね順調に進展している。極短パルス電子ビームの時間領域測定では、増幅されたフェムト秒レーザーと電子ビームの他己相関測定の系を構築しており、アト秒パルスラジオリシスの構築やレーザーによる従来よりも短い時間構造の電子ビーム発生のための変調等にも有用な技術であり、今後は拡張を行う事ができる状態にある。コヒーレント遷移放射のテラヘルツ電場の時間空間分解測定の可能性は、電子ビームの周辺の電場分布を明らかにするだけでなく、テラヘルツ時間領域分光による擬自由電子による過渡的な複素屈折率変化を得るための手法としても期待できる。四塩化炭素における量子ビーム誘起化学反応初期過程の解明では、電子ビーム照射と光励起による反応過程の違いを示すことができた。ナノ秒パルスラジオリシスでは、捕捉剤を用いた実験で、水素引抜反応であることと、その想定される過渡種についても明らかにすることができた。フェムト秒パルスラジオリシスでは、100 ps程度までの超高速ダイナミクスの直接観測に成功し、また、1.2 nsまでの拡散とクーロン力が支配する反応ダイナミクスの計測に成功した。平成31年度は、アト秒赤外-テラヘルツ領域パルスラジオリシスを構築し、極性液体や非極性液体を対象に広範な波長領域でアト秒パルスラジオリシスを実施する。アト秒赤外-テラヘルツ領域パルスラジオリシスを構築するために、ダブルデッカーパルスラジオリシスを構築する。この手法では、1つのレーザーパルスを分岐し、空間的・時間的に分離した一対の電子ビーム(ダブルデッカー電子ビーム)を利用する。この電子ビーム対の一方を分析光に変換し、他方をイオン化源として用い、パルスラジオリシスを行う。シングルフェムト秒電子ビームにこの手法を適用し、分析光源とイオン化源のジッターレスを実現し、アト秒赤外-テラヘルツ領域パルスラジオリシスを構築する。テラヘルツ分光については、平成30年度に開発した時間領域分光も検討する。水・アルコール等の極性液体やアルカン等の非極性液体を対象に、広範な波長領域でアト秒パルスラジオリシスを実施し、熱化電子の前駆体やカチオンラジカルの前駆体を直接測定することにより、これらの短寿命活性種の熱化・緩和過程を明らかにする。また、テラヘルツ領域で熱化電子の前駆体を直接観測することにより、熱化過程をより詳細に解明し、放射線化学初期過程の新しいスキームを構築する。平成29年度は、極短パルス電子ビームの発生方法とパルス幅計測方法の確立と高度化を実施した。それに加えて、現状のフェムト秒パルスラジオリシスにプローブ分子を用いて、種々の直鎖アルカン中でイオン化直後に超高速電子移動する擬自由電子によるラジカルアニオン生成を観測した。極短パルス電子ビームを利用するためには、再現性良く極短パルス電子ビームを発生させる必要がある。まず、加速器磁気レンズ等各種装置のアライメント最適化を行った。

その後、磁気パルス圧縮器における、電磁石磁場設定とパルス幅の関係を比較的広いパラメータ空間でシミュレーションを行い、実際にパルス幅測定実験も行った。その結果、アクロマティック条件が適した条件である事が実験的に示され、更にアクロマティック条件の中でも、極めて狭い範囲に最適な条件が存在することが分かった。また、極短パルス電子ビームのパルス幅測定方法は、必ずしも確立されていなかったので、我々の加速器と発生する電子ビーム、設置場所に適したパルス幅測定方法を確立した。シリコンボロメータとMCT検出器の2種類の異なる波長帯域の検出器を用いて同時計測したことにより、最短3 fsの電子パルスが測定可能な測定系を構築し、11 fsの電子パルスを実測することに成功した。フェムト秒パルスラジオリシスを用いて、代表的な無極性溶媒であるドデカン中で、従来観測されていた電子の前駆体である擬自由電子が、他の直鎖アルカンでも同様に観測される事が分かった。平成29年度は、極短パルス電子ビームの発生方法とパルス幅計測方法を確立した。物性測定面では、フェムト秒パルスラジオリシスにプローブ分子を用いて、種々の直鎖アルカン中でイオン化直後に超高速移動する擬自由電子によるラジカルアニオン生成を観測しており、おおむね順調に進展している。極短パルス電子ビームをパルスラジオリシス等に利用するためには、極短パルス電子ビーム発生の理論的な裏付けと、実際に再現よく発生させる必要がある。磁気パルス圧縮器における、電磁石磁場設定とパルス幅の関係を比較的広いパラメータ空間でシミュレーションを行い、実際にパルス幅測定実験も行い、パルス圧縮の最適条件を探索した。また、極短パルス電子ビームのパルス幅測定方法は、必ずしも確立されておらず、我々の加速器と発生する電子ビーム、設置場所に適したパルス幅測定方法を確立した。現在までに最短3 fsまでの電子パルスが測定可能な測定系を構築し、11 fsの電子パルスを実測することに成功している。フェムト秒パルスラジオリシスを利用した物性測定の課題では、ドデカン中で、従来観測されていた電子の前駆体である擬自由電子が、他の直鎖アルカンでも同様に存在している事が分かった。本研究では、世界で最も短いアト秒(1000兆分の1秒以下)オーダーの高エネルギー電子ビームを発生させ、超高速時間分解分光法「アト秒パルスラジオリシス」を構築し、これを用いて電子ビームによって引き起こされる超高速反応を観測することにより、イオン化直後の出発活性種を探索して熱化・緩和過程を明らかにし、量子ビームの応用展開に資することを目的とする。平成30年度は、極短パルス電子ビームの時間領域測定の確立および量子ビーム誘起化学反応初期過程の解明を特に四塩化炭素中の反応について行った。極短パルス電子ビームの時間領域測定では、フォトカソードRF電子銃加速器からのパルス圧縮されたフェムト秒電子ビーム(エネルギー35 MeV、電荷量<1 nC/pulse)を利用した。光伝導アンテナによりコヒーレント遷移放射のテラヘルツ電場の検出を行った。結像光学系、アンテナへのレーザー光学遅延、アンテナの移動により、テラヘルツ波の時間・空間分解計測系の構築に成功した。本結果は、ダブルデッカーパルスラジオリシスの電子ビーム照射により生成する擬自由電子の時間領域分光にも有効である。四塩化炭素における量子ビーム誘起
「日書」よりみた地域文化と中国文明

戦国楚の地域文化の一つとして発生した「日書」が、秦漢帝国を媒介にして、ある意味で普遍的な占卜文化として流通してゆく歴史的過程を明らかにした。またその過程で「日書」が前漢武帝期頃から弛緩・解体し始め、他の占書の中に組み込まれてゆく状況も明らかにした。このような「日書」の歴史的性格は、戦国晩期以降の郡県制の発達と連動するものであり、出張が多かった地方の郡県少吏にとって「日書」が必要不可欠な占いであったことを明らかにした。(1)「日書」研究を通じて、戦国楚において一地域文化として発生した「日書」が、秦による楚の征服を通じて秦に受け継がれ、さらにその秦を倒した前漢にも受け継がれ、その占卜文化は漢の広範な地域に広がってゆく過程を、中国文明との関わりにおいて明らかにする。(2)それと同時に、秦漢帝国の成立は先秦諸国の地域文化を消滅させていったにもかかわらず、それらの地域文化を吸収してそれを全国的な文化として再編・展開させていった側面との関わりで、占卜文化の拡大の局面についても明らかにする。これを要するに、秦漢帝国と地域文化の間の二重関係の中で、戦国楚・秦・漢の占卜文化の局面を具体的に検証する。200年4月6日4月10日、中国の武漢大学簡帛研究センター(主任、陳偉教授)で行われた「出土数術文献国際学術研討会」に出席し、放馬灘秦簡「日書」の再検討の共同作業に従事した。甲・乙両種発見されている当該竹簡は、「日書」のほとんどが楚文化圏から出土しているのに対して秦本土で発見された「日書」として注目されており、その甲種の写真と釈文、および乙種の一部の釈文が公表されている。このたびその全テクストが中国の中華書局から刊行されるのに伴い、その準備作業として研討会が招集されたのである。出席者は中国の李零・陳松長・劉楽賢等の各氏の他に、韓国の尹在碩氏、台湾の劉増貴氏、アメリカの夏徳安氏(ドナルド・ハーパー)、フランスの馬克(カリノフスキー)氏等。また本年度は睡虎地秦簡や張家山漢簡「二年律令」等の秦漢律の田律(土地制度や農業関連法規)と習俗の関係について分析した。張家山漢簡の田律に「日書」に酷似する断片記事がみえ、田律と土功(土木工事)の忌日の間に密接な関係のあったことを窺わせる。そこで「日書」から土功関係の記事を集成し、それらの占法原理を解明し、それが田律にどのような影響を与える可能性があるのかを検討した。その成果の一部は、メトロポリタン史学会(首都圏大学東京、2009年4月18日)で「中国古代の「日書」にみえる時間と占卜」と題して発表し、また夏期に中国社会科学院歴史研究所で発表する予定である。先に睡虎地秦簡田律と秦暦・楚暦の問題から秦楚間の暦法の差異に注目し、占領者の秦が占領地の楚地に秦律を適用するさいの暦法の影響を指摘したが、今回、この問題をさらに青川木牘「為田律」や「二年律令」田律と「日書」に見える土功の禁忌の関係から具体的に検討した。その結果、「二年律令」田律の中から「日書」の土功の禁忌と見紛うばかりの律文が検出され、土功に関する田律が在地社会の習俗と密接な関係をもっていたことが明らかになった。またそれは近年発見の「月令詔条」からも傍証され、そこでは土功の禁忌などが時期を特定されて設定され、それを管理する側が地方官であった。すると、地域ごとに習俗を異にする場合、法もまた地域的変容を余儀なくされることがあった。そうした地域的に適用される法の申請を許す規定が、「二年律令」置吏律(第219簡第220簡)だったことを明らかにした。その成果は、2009年4月18日にメトロポリタン史学会第5回大会シンポジウム「時の支配と時間意識」(首都大学東京・南大沢キャンパス)で「中国古代の「日書」にみえる時間と占卜」として口頭発表し、また2009年8月12日、中国社会科学院歴史研究所で行われた第1回中日学者中国古代史論壇のシンポジウムで「秦漢田律考-以与習俗的関聨為主-」で口頭発表した。それらの内容は、さらに「中国古代の「日書」にみえる時間と占卜」(『メトロポリタン史学』第5号、pp.3-23、2009年12月)として発表した。(1)「日書」は巫風豊かな戦国楚国の地に発生し、秦がこの楚を征服すると、秦は楚文化の一つとしての「日書」の占卜文化を受け継いだ。

その結果、秦楚の占卜文化の交流による「日書」の第二段を迎え、さらに秦漢統一帝国の成立によって「日書」の占卜文化が全国的に拡大していったことを、「日書」の出土分布状況やそれぞれの占辞の比較から検証することができた。しかし前漢後期あたりから「日書」の統一性が崩れ、占法単位に日者が分岐して行く状況も推測することができた。(2)秦の六国統一にともない、多くの先秦の地域文化は秦の一連の統一政策の下で消えていった。しかし秦の統一以前における諸国固有の地域文化、とくに文字資料から検証される地域文化の一端は、この30年来ようやく具体的に知られるようになっている。それが種々の秦簡であり、あるいは楚簡である。とくに秦に征服される以前の楚の「日書」である九店楚簡と秦の各種「日書」を比較し、さらに特徴ある楚文化の一つの「卜筮祭祷簡」と比較することにより、「日書」発生のプロセスの一端を検証することができた。総じて、前漢帝国における楚文化の影響はつとに指摘されたことであるが、秦によって滅ぼされた先秦文化の中でも、とくに生き延びた楚文化の一端を、「日書」から検証することができた。(3)秦楚の文化交流の中で第二段階を迎えた「日書」文化が、その後の「日書」の基本的な枠組みを生み出したこと、またそれが漢代においてどのように継承されているかを、前漢初期(景帝期)の孔家坡漢簡「日書」との比較において検証することができた。「日書」の占卜文化の広がりは、ややもすれば特殊に見られがちだった楚文化のもつ一種の普遍性を証明することになり、それが全中国に拡大するのは、秦漢帝国という支配体制を媒介することで可能だったことを検証することができた。今年度は研究の総括を行い、かつ一般社会へその成果を発信するため、『占いと中国古代の社会-発掘された古文献が語る-』(単著、東方書店、2011年12月)を刊行した。本書は「日書」を主たる資料として、占いを通じて国家と社会がどのように向かい合っているかを論述したものである。一般書であるが、これで「日書」が中国古代社会でどのような意味をもっていたか、その史料的性格を総括できたと思う。論文「日本秦簡研究現状」(編、武漢大学簡帛研究中心主辮『簡帛』第6輯、上海古籍出版社、2011年11月)は日本において秦簡研究がどのような現状にあるか、序、律令の編纂・継承、司法・刑法、官制、地方行政制度と文書行政、家族制度、算賦・徭役・兵役、田制・農業、牧畜・禁苑、商工業・貨幣、爵制・身分制度、対外関係、地理、学術・思想、日書に分類して総括した。「中国文明と地域文化-日本における秦簡研究の現状-」(『ワセダアジアレビュー』no.9、早稲田大学アジア研究機構、2011年2月)はその内容を簡略に紹介したもの。書評「秦簡のまた一つの大きな発見『嶽麓書院蔵秦簡』(壹)」(『東方』366、2011年8月)は最新の秦簡の嶽麓書院蔵秦簡について紹介したもの。「長江流域文化研究所と簡帛研究」(中国社会科学院簡帛研究中心講演、北京、2011年10月13日)、「「日書」と日者」(首都師範大学講演、北京、2011年10月14日、「尹湾簡〓《元延二年日記》与占」(中国社会科学院歴史研究所・北京師範大学・香港理工大学聯合"第二届中国古文献与伝統文化"「国際学術検討会、於北京師範大学、2011年10月15日)は、日書」と日者の関係、「日書」の史料的性格を中心に講演・発表したもの。
希土類を反応場とした選択的反応への新展開

希土類元素は新しい触媒材料としての利用が注目されている。本研究では、希土類素の触媒化学的側面を明らかにすることを目的して、低原子価な希土類触媒、とりわけ希土類金属の液体アンモニアへの溶解性を利用して調製できる低原子価な金属アミドやバイメタルの触媒作用を検討していく。希土類金属のうちEuとYb金属が液体アンモニアに溶解することはよく知られている。このアンモニア溶液に種々のマトリックス物質を加えることにより、希土類元素はマトリックスによって様々な状態で存在した生成物を与える。そこで本年度は以下の点について検討した。(1)活性炭をマトリックスとして、希土類金属の溶解した液体アンモニア溶液に浸漬すると、活性炭上に高分散した希土類ジアミドやトリアミド、さらに熱処理することによってイミドに変化することがわかった。また、それぞれの状態での希土類元素の反応性を水素化や脱水素反応に対する触媒作用と関連づけながら検討した。(2) Ni/SiO_2,Ag/ZrO_2,Cu/SiO_2などの担持遷移金属をこの液体アンモニア溶液に加えると希土類金属と容易に反応して新規な希土類系のバイメタル触媒が調製できることを見いだした。これらの触媒系においては、二元系にすることによって新たに発現する複合効果によって移行水素化反応に高活性をしめすことを見いだした。
渦列環境を創成する昆虫の羽ばたき飛翔における適応的運動能力の発現メカニズム

蝶の羽ばたき飛翔を神経(制御)系-身体-環境(流場)の動的相互作用により成立する適応的運動能力(運動知能)と捉え,発現メカニズムの解明を目的とする.生体の蝶を用いた実験観測という生物学的アプローチにより,身体機構と可能な動作を調べる.3種類の数値モデルを用いた工学的アプローチにより,渦列流場と翅の構造柔軟性を用いて不安定性を低減し,能動的制御により飛翔を安定化できること,渦との相互作用によりマヌーバが可能なことを示すとともに,流場を精緻に計算して微細で複雑な渦構造を調べている.蝶の羽ばたき飛翔を神経(制御)系-身体-環境(流場)の動的相互作用により成立する適応的運動能力(運動知能)と捉え,発現メカニズムの解明を目的とする.生体の蝶を用いた実験観測という生物学的アプローチにより,身体機構と可能な動作を調べる.3種類の数値モデルを用いた工学的アプローチにより,渦列流場と翅の構造柔軟性を用いて不安定性を低減し,能動的制御により飛翔を安定化できること,渦との相互作用によりマヌーバが可能なことを示すとともに,流場を精緻に計算して微細で複雑な渦構造を調べている.蝶の羽ばたき飛翔は,神経(制御)系-身体-環境(流場)の動的相互作用により成立する運動形態であり,適応的運動能力の発現である.本研究では特に,羽ばたきにより創成される渦列流場という環境を用いて飛翔の安定化とマヌーバという適応的運動を実現するという観点から,蝶が適応的運動能力(運動知能)を発現するメカニズムの解明を目的とする.具体的には,(1)生体の蝶の感覚器(センサ)入力と身体の応答動作との関係(制御),(2)蝶の安定な飛翔とマヌーバを実現する制御機構に環境(流れ場)がどのように影響するか,という2点について生物学的な解析とモデルを用いた工学的な実現を併用するシステム論的アプローチにより調査しているA.生物学的アプローチアサギマダラ蝶を経常的に供給できるようにした.マイクロCTや解剖等により,飛翔に関わる筋肉や骨格,可能な能動的動作を調べ,解剖学的理解を進めた.実験装置を構築して背中を固定した蝶の運動計測,空気力計測,流れの可視化観測実験を行い,蝶の運動と空気力を計測した.それにより,蝶が実現できる運動を調べ,数値シミュレーションの妥当性をチェックした.また,主流速度,迎角の変化に応じ,蝶がどのように動作を変えるかを調べたB.工学的アプローチ3次元数値モデルを構築し,実験観測データと比較して,数値モデルの妥当性や精度を評価した.次に,渦列流場が安定性と挙動に与える影響を解析した。さらに,制御結果が概周期軌道になる制御方法を検討した飛翔安定化およびマヌーバビリティ(状態遷移能力)を探るために2次元数値モデルを構築し,実験計測と数値モデルを対応づけるパラメータを明らかにした.次に,定常羽ばたき飛行の安定性を判別し,パラメータ変化に対する飛翔性能の変化および大域的分岐構造を調べた.さらに,得られた安定飛行状態への遷移ダイナミックスを解析し,効率的な遷移を実現する有用な制御戦略を検討した蝶の羽ばたき飛翔は,神経(制御)系ー身体ー環境(流場)の動的相互作用により成立する運動形態であり,適応的運動能力の発現である.本研究では特に,羽ばたきにより創成される渦列流場という環境を用いて飛翔の安定化とマヌーバという適応的運動を実現するという観点から,蝶が適応的運動能力(運動知能)を発現するメカニズムの解明を目的とする.具体的には,(1)生体の蝶の感覚器(センサ)入力と身体の応答動作との関係(制御),(2)蝶の安定な飛翔とマヌーバを実現する制御機構に環境(流れ場)がどのように影響するか,という2点について生物学的な解析とモデルを用いた工学的な実現を併用するシステム論的アプローチにより調査している.A.生物学的アプローチマイクロCTと解剖により,飛翔に関わる筋肉や骨格,可能な能動的動作を調べ,解剖学的理解を進めた.マイクロCTの画像解析により各飛翔筋を同定し,サイズを計測した.背中を固定した蝶の観測実験を行い,蝶の運動と空気力を計測した.また,自由飛翔する蝶の観測実験を行い,運動を計測し,蝶がどのように自由飛翔するかを調べた.B.工学的アプローチパネル法に基づく3次元数値モデルを改修し,定常的な飛翔を再現するための制御系の構成を検討した.次に,埋め込み境界法を用いて蝶の身体と流体の連成運動を求める3次元数値モデルを構築し,流れ場の構造の同定をすすめ,揚力や推力を生じさせる渦構造などを解析している.さらに,飛翔安定化およびマヌーバビリティ(状態遷移能力)を探るために2次元数値モデルを構築し,大域的分岐構造に基づいて安定飛行状態への遷移ダイナミックスと不安定飛翔状態の関係について調べた.特にはばたき運動の変化に応じて渦構造が変化し,準定常飛翔状態に漸近する例を発見した.この飛翔状態は2つの定常飛行状態の分水嶺解となっていることが示唆される.蝶の羽ばたき飛翔は,神経(制御)系ー

身体ー環境(流場)の動的相互作用により成立する運動形態であり,適応的運動能力の発現である.本研究では,羽ばたきにより創成される渦列流場を用いて飛翔安定化とマヌーバを実現するという観点から,蝶が適応的運動能力(運動知能)を発現するメカニズムの解明を目的とし,下記のように調査した.A.生物学的アプローチ飛翔に関わる筋肉や骨格などの解剖学的理解を進め,マイクロCTの画像解析と解剖により各飛翔筋を同定し,サイズを計測した.背中を固定した蝶の観測実験結果に基づき蝶の運動と空気力を解析した.また,自由飛翔する蝶の観測実験結果から,蝶の自由飛翔を解析した.さらに,固定した蝶に感覚刺激を与えながら運動の様子を観測した.B.工学的アプローチ飛翔安定化のために,3次元渦法(パネル法)の計算コードを修正し,自由飛翔の安定性に関し,羽ばたき飛翔の周期解を得て,平衡点を安定化させる制御を構築し,数値シミュレーションの結果を実験計測と比較した.次に,飛翔安定化およびマヌーバビリティ(状態遷移能力)を探るために2次元数値モデルを構築し,大域的分岐構造に基づいて安定飛行状態への遷移ダイナミックスと不安定飛翔状態の関係について調べた.特にはばたき運動の変化に応じて渦構造が変化し,準定常飛翔状態に漸近する例を発見した.この飛翔状態は2つの定常飛行状態の分水嶺解となっていることが示唆される.さらに,埋め込み境界法を用いて蝶の身体と流体の連成運動を求める3次元数値モデルを構築し,流れ場の構造の同定をすすめ,揚力や推力を生じさせる渦構造などを解析した.C.システム論的アプローチA.による実験計測された生物学的データに基づいて生体の蝶に実在し得る制御系の構成を検討した.その検討を基にB.による数値モデルに制御系を構成し,生体の飛翔実験結果と同様の応答を示した.平成23年度に蝶が例年どおり採集できず,実験手法の開発に必要な蝶が確保できなかったため,それ以降の実験関連の計画に遅延が生じた.それとは直接関係しない研究項目については,概ね順調に進展している.(平成24年度には,概ね計画通り進展した.)24年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画の実験の時期を延期・変更することによって対応する.(平成24年度に対応できた.)24年度が最終年度であるため、記入しない。