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大学院教育の国際化にむけて：メンターシップによる院生育成

前研究(「北米式TESOLを通して日本の若手研究者を育成する:可能性と課題」(基盤研究(C)、平成19年22年))では目標事案も達成し、大学院におけるメンターシップ制度の効果を検証すること、またその事について学術論文出版も果たせたが、前研究では英語教授法コースの学生のみを対象としており、後期課程や応用言語学の学生は含まれていなかった。よって本研究では更に門戸を広げ、また新たに応用言語学者でありネイティブ英語話者であるリサ・フェアブラザー准教授を研究メンバーとして迎え入れることで、本制度の更なる充実化を図り、その成果を記録、検証した。平成23年度は、院生の本プロジェクトの認知度が低かったのと、もともとの院進学者が少なかったため、本プロジェクトの定員割れが生じたが、それでも3名の院生が応募してくれ、3名の教員(メンター)が指導にあたり、例年実施してきた院生によるワークショップや修論発表会、メンターとの共同発表なども実現させ、また、東北学院大学の著名な応用言語学者である村野井仁教授をお招きして講演会も開催することができた。坂本はGTRと共同執筆した本プロジェクトのまとめを学術ジャーナルに投稿し、査読を経て修正したものも提出し、現在掲載を待っているところであり、吉田は日本の英語教育改革の取り組みについて、特に2011年に文科省から発表された「国際語としての英語能力向上に関する5つの提言と具体的施策」の具体的内容について検証を行い、中でも、大学入試の改革と国際バカロリアやSSH、イマージョン教育などの新しい教育体制について検証を行った。渡部は3つのテーマ(学生の自己評価&外国語習得状況、CLIL(Content Language Integrated Learning)の語学指導プログラムの効果測定、外国語教員の技能検定試験の開発)について、担当助手の大学院生と調査を行った。和泉は昨年に引き続き、院生との共同研究という形で今回は学習者ではなく現役の英語教師を対象に教師のビリーフを調査する研究を開始した。昨年の成果としては教師用のアンケートを作成し、それを約70名の教師に答えてもらい、現在そのデータを分析中である。フェアブラザーは直接に学生の指導を行うことができなかったが、インタビューデータの文字化と分析を進め、研究の成果は2つの学会で発表し、また論文2本も出版した。TESOLコースの卒業生と一緒に作成した教材も出版され、図書の計画(共著)もPalgrave出版社に提出した。本研究の主旨は国際的外国語教育専門家並びに応用言語学者を育成&輩出することであり、特に下記4点を柱としている:1)大学院生の国内外の学会への参加、2)国際学術誌への投稿の奨励、3)大学院生によるティーチング・リサーチャーとしての学部生への指導制度の導入・充実化、4)研究・就職に関する指導などを図って来た。平成25年度、坂本は、日本人の英語学習者が感じている英語に対する劣等感についての研究の分析を院生と共に進め、9月オランダで開催された多言語学会で発表した。また、11月には応用言語学者ニナ・スパダ教授(トロント大学大学院)を招聘し、本校院生に研究指導をして頂いた。滞在中は"Exploring the contributions of instruction todifferent types of L2 knowledge"と題した講演会も主催、80名程が参加した。吉田は、院生と25年度から高校の英語を英語で教えることを基本とする、ということになっているが、それが実際にどうなっているかについてネット調査を実施し、研究会で共同発表した。渡部は大学院博士前期課程および後期課程で英語教育、応用言語学を専攻する学生の論文集Sophia TESOL Forumの準備を院生らと共に行った。和泉は、革新的英語教育実践に関しての理論的及び実践的探求を院生と進めると共に、特に教師のビリーフに関する研究データを昨年度に引き続き収集した。現在は昨年度に集めたデータと統合した上での分析を進めているところである。フェアブラザーは日本の多言語職場および日本人学生の留学経験という2つのテーマについて調査を行い、院生とデータの分析をし、言語管理理論に関する論文を共同執筆した。院生はさらに辞書の編集のために行った研究に関わった。上記を踏まえ、5人の研究者による、本研究の主旨にならった活動が実践出来ていると言える。本校応用言語学並びに英語教授法(TESOL)専攻の大学院生の国際化を実現すべく、本年度より指導などを図る予定であったが、Graduate Teacher-Researcher Assistantship (GTRA)の定員割れが生じた。これは応用言語学履修生からの応募が皆無だったのと、社会人の学生が増えたため、本務(英語教師など)と勉学の他にGTRAを兼務する余裕が無かったのが理由と考えられる。よってGTRAに志願してくれた学生は、フルタイムのTESOL大学院生3名のみであった。また、本年度は震災の影響か、学生の積極的な学会参加は少なく、移動に消極的だったように思う。また、科研費支給が遅れたりと予測不可な事態も発生し、講演会開催は秋まで未定であった。しかしそんな中、3名のGTRと4名の教員でメンターシップを後期より行うことが出来た(一人のGTRは二名のメンターとの研究を兼務)。吉田は、現在の日本の英語教育の現状と今後の外国語教育政策において学習者のモチベーションについてGTRと調査してきた。渡部は、主に学生たちが大学院で開講されているさまざまな授業で提出した小論文を、一篇の論文として作成出版を行った。和泉は日本人英語学習者を対象にした語学学習に関するビリーフ調査の分析を進め、論文を執筆した。坂本はGTRと文献整理や、論文フォーマッティングなどを行い、その論文は現在査読中である。

フェアブラザーは在外研究中だったため直接学生の指導を行うことができなかったが、本研究に関係する文献検索およびデータ収集を行った。秋には残りの科研費も支給され、加藤学園のマイケル=ボストウィック氏の講演会、GTR二名主催のデータ管理についてのワークショップ、そして院生の中間修論発表会も開催することが出来た。本研究の総括として、8月にオーストラリア国ブリスベン市で開催された国際応用言語学学会に本プロジェクトメンバー全員で参加・発表出来た。本研究員5名から成るシンポジウムAccommodating Japanese English Learnersにて、吉田、渡部、和泉、フェアブラザー、坂本がそれぞれGTRAと携わってきた研究の成果を発表した。その他坂本は引き続きカルガリー大学で開催された言語政策学会において、日本と複言語主義について発表した。また、ブラジルで行ってきた研究成果をまとめた論文がInternational Journal of Bilingual Education and Bilingualism並びにSophia Linguisticaに掲載された。吉田は日本の英語教育改革の取り組みについて、特に2011年に文科省から発表された「国際語としての英語能力向上に関する5つの提言と具体的施策」の具体的内容について検証を行った。中でも、大学入試の改革と国際バカロレアやSSH、イマージョン教育などの新しい教育体制について検証を行った。渡部は国際学術誌への投稿論文の書式等最終確認およびウェブ上での投稿、英語教員の指導技能および知識を測定するためのテストTeacher's Knowledge Test (TKT)の実施、データ分析および研究発表、そして大学院生執筆の学術論文集の編集、出版を行った。和泉は前年度に引き続き今年度も革新的英語教育実践に関しての理論的及び実践的探求を進めると共に、教師のビリーフに関する研究データの分析を進めた。現在論文執筆中である。フェアブラザーはGTRAと共に学会発表準備をした他、書評を執筆した。近日掲載予定である。上智大学大学院外国語学言語学英語教授法コースに携わる教員4名(坂本、吉田、渡部、和泉)によってまずは前研究「北米式TESOLを通して日本の若手研究者を育成する:可能性と課題」(基盤研究(C)、平成19年22年、課題番号:19520506)が計画立案され、その研究の結果浮上した課題にとりかかるべく新たに科学研究費補助金事業の再申請、更新という運びとなった。本研究の研究対象は、前科研で取り上げた英語教授法コース(TESOLコース)と、本校で提供されている応用言語学(前期課程・後期課程)である。前研究で始めたメンターシップ制度をより充実・拡大させ、前研究同様教員一名につき院生一名を公募、研究企画をそれぞれ立ち上げ、毎年度始めにプロジェクト開始となった。前研究では英語教授法コースの学生のみを対象としており、後期課程や応用言語学の学生は含まれていなかった。
NSAID依存のアポトーシス誘導機構解明とアポトーシスを起さないNSAIDの発見

研究目的我々はこれまで、NSAIDs起因性胃潰瘍(及び小腸潰瘍)の発症にNSAIDsによる胃粘膜細胞死(特にアポトーシス)が必須であること、及びこの胃粘膜細胞死誘導作用がNSAIDsの主作用である抗炎症作用(COX阻害作用)とは無関係であることを見出し報告している。従ってこのアポトーシス誘導の分子機構を解明し、アポトーシス誘導性の弱いNSAIDsを開発する方法を確立することは大変重要である。これまでの研究から、我々はNSAIDs起因性胃潰瘍の発症には、NSAIDsの膜傷害作用による胃粘膜アポトーシスが重要であることを発見した。このことから私は、膜傷害性の少ない薬剤が、副作用の少ない真に安全なNSAIDsであると考えている。そこで、膜傷害(アポトーシス誘導)性の少ないNSAIDs、即ち胃潰瘍(及び小腸潰瘍)副作用の少ないNSAIDsの開発を目指した研究を現在行っている。研究成果(膜傷害性の少ないNSAIDsの発見)我々は既存のNSAIDs(約100種)、自ら合成したNSAIDs(約200種)、製薬企業・他大学ら供与されたNSAIDs(700種)からなるNSAIDsライブラリー(合計1000種以上)を構築している。そこで今回、これらのNSAIDsの膜傷害性を調べ、傷害性の低いものをいくつか選択した。次に選択したNSAIDsの薬理作用を動物実験で確認した。具体的には、胃潰瘍誘発副作用、小腸潰瘍誘発副作用、抗炎症作用を検討した。選択した膜傷害性の少ないNSAIDsが、既存のNSAIDsと同等の抗炎症作用を示すにも関わらず、胃潰瘍誘発副作用、小腸潰瘍誘発副作用が少ないことを見出した。その結果、我々の仮説(膜傷害性を原因とするNSAIDsのアポトーシス誘導作用は、NSAIDsの抗炎症作用には関与しないが、胃潰瘍誘発副作用、小腸潰瘍誘発副作用には関与していること)を支持する結果が得られた。またこのようなNSAIDsは、医薬品として大変有用であると考えられるので、今後有用なNSAIDsに関しては、それをリード化合物としてその誘導体を多数合成し、より膜傷害性の少ないNSAIDsの発見を目指すことを計画している。(1)NSAIDsによるアポトーシス誘導機構の全体像の解明まずカルパインの活性化がミトコンドリア傷害を導く経路を明らかにしようとした。これまでにカルパイン活性化がミトコンドリア傷害を導くメカニズムとしては、カルパインによるBcl-2 family(特にBax,Bid)の切断の関与が示唆されている。そこで、まずイムノブロット法によりどのBcl-2 familyの蛋白質(全部で6種類ある)が切断されているかを確認したところ、Baxの切断を確認した。次にRNA干渉法(siRNA法)などでBax,の発現を抑制させ、NSAIDsによるアポトーシス誘導が抑制されることを見いだした。この結果は、BaxがNSAIDsによるアポトーシス誘導に関与することを示唆している。また我々は、カルパイン阻害剤でBaxの切断が抑制されることも見いだした。これまでの私の実験から、NSAIDsによるアポトーシス誘導はBAPTA-AMにより完全には抑制されないことが分かっている。この事から、NSAIDsによるアポトーシス誘導にはカルシウム非依存的な経路も関与することが考えられる。私はこのカルシウム非依存的な経路として、デスレセプター5(DR5)を介する経路、MAPK経路に注目している。それは、これらの経路はアポトーシス誘導には関与しているものの、カルシウムとの関連が示唆されていないからである。そこで、これらの経路がNSAIDsにより活性化されるかをイムノブロット法などにより調べたところ、その活性化が確認された。

その結果、我々の仮説(膜傷害性を原因とするNSAIDsのアポトーシス誘導作用は、NSAIDsの抗炎症作用には関与しないが、胃潰瘍誘発副作用、小腸潰瘍誘発副作用には関与していること)を支持する結果が得られた。またこのようなNSAIDsは、医薬品として大変有用であると考えられるので、今後有用なNSAIDsに関しては、それをリード化合物としてその誘導体を多数合成し、より膜傷害性の少ないNSAIDsの発見を目指すことを計画している。
波動問題における時間域境界積分法の安定性に関する研究

初年度は,2次元円形領域において波動方程式の時間域境界積分法による解法の安定性について研究を行った.まず,時間域の境界積分法の安定性の問題を周波数域の手法を使って非線形固有値問題に帰着させる方法を考案し,櫻井杉浦法を用いた数値計算手法を開発した.この手法を2次元円形境界上の種々のポテンシャルからなる積分方程式に適用し,時間方向に線形補間を用いたときに数値計算が安定であるようなポテンシャルを特定した.これらを用いて外部Dirichlet問題の数値計算を行い,理論の予測と時間域の数値結果が一致することを確かめた.また得られた安定性解析は,数値解の精度など,安定性以外の特性の理解にも有効であることを示した.次に,得られた安定性解析手法を円形領域の内外におけるtransmission問題に適用した.まず,従来から知られているtransmission問題の積分方程式を修正して,別途特定した「安定なポテンシャル」のみを用いる形に変形した.時間域の数値計算の結果,周波数域において実数の見かけの固有値を持たない積分方程式でも時間域では不安定なものが存在すること,「安定なポテンシャル」を用いて修正した積分方程式を用いると安定な数値計算が可能であること,これらの結果は提案する安定性解析の結果と一致することなどが分かった.さらに円形領域以外でも修正した時間域積分方程式は安定な数値結果を与えることを示した.以上の検討では時間方向のみの半離散化を施した簡略化した安定性解析を用いたが,これを正当化するために空間方向の離散化の影響を検討した.その結果,数値実験で使用した程度の空間方向の離散化においては,空間方向を連続量とみなす安定性解析が有効であることが分かった.最後に同様な検討を2次元弾性体,および3次元波動方程式に対して行い,概ね類似の結果を得た.また,補間法に基づく高速解法の検討も開始した.初年度は,ほぼ当初の研究計画を実行する事ができ,余裕があれば検討するとしたtransmission問題も扱うことができた.さらに,これらの成果をまとめた論文を作成,投稿し,現在軽微な修正を行った原稿の査読中である.また,同論文のpreprintはarXivに掲載済みである.加えて,2年目以後の課題と考えていた弾性体や3次元問題の研究にも着手することができた.以上の成果は当初の予定をはるかに越えて進展していると評価する事ができる.一方,研究成果として,時間方向に離散化された方程式の特性根は,連続系の固有値から予想以上に離れており,摂動と呼べる範囲を越えている事が分かった.また,円形領域のような単純な場合でも,特性根が安定側に移動するか否かの判定を行うためには,今のところ櫻井杉浦法等によって数値計算を行う以外に方法がない.このことは,時間域の境界積分法の安定性のメカニズムが当初思い描いていたシナリオよりも複雑であることを意味している.さらに,櫻井杉浦法を用いた特性根の数値計算において,非常に多数の固有値が求れられ,その信頼性の検討が重要な課題であることが判明した.以上の事を勘案して(2)おおむね順調に進展しているとの判断とした.今後は,2次元波動方程式において,提案する周波数域の安定性解析を任意の境界形状の場合に適用し,その妥当性を検証する必要がある.そこで,任意形状の境界の場合に時間方向に離散化した積分方程式の特性根を求めるプログラムを櫻井杉浦法を用いて開発する事を検討する.そのためにはまず無限級数で書ける特性方程式の積分核を高速計算する方法を確立する必要があり,種々の加速法の適用を検討している.研究対象は外部問題を中心としつつtransmission問題も考慮する.特に,積分方程式や内外の材料定数,時間方向の基底関数などの選択によって安定性の判定にどのような影響があるか,系統的な数値実験を行って検討する予定である.同様な研究は弾性体に対しても行う.次に,安定性の検討を3次元波動方程式に拡張し,提案する周波数域の安定性解析と,従来から行われている時間域の安定性解析に櫻井杉浦法を用いた方法を比較検討して,周波数域の安定性解析の精度や効率について研究する.併せて櫻井杉浦法における固有値の信頼性指標の有用性を調べる.さらに,これらの検討によって,理論的に安定性が保証された定式化について高速解法(補間法及びACA法)と時空法のそれぞれの実装を行い,性能評価を行う.さらに余裕があれば,2次元円形領域の場合について,時間方向の基底関数の選択が特性根の虚部の符号にどのような影響を及ぼすか,理論的な検討をおこなう.なお,当初は2年目からMaxwell方程式についても検討を開始する計画であったが,現在,選点法を用いたMaxwell方程式の境界積分法の研究を別途進めており,Maxwell方程式の時間域解法の研究はこの研究の終了を待って実施することとする.初年度は,2次元円形領域において波動方程式の時間域境界積分法による解法の安定性について研究を行った.まず,時間域の境界積分法の安定性の問題を周波数域の手法を使って非線形固有値問題に帰着させる方法を考案し,櫻井杉浦法を用いた数値計算手法を開発した.この手法を2次元円形境界上の種々のポテンシャルからなる積分方程式に適用し,時間方向に線形補間を用いたときに数値計算が安定であるようなポテンシャルを特定した.これらを用いて外部Dirichlet問題の数値計算を行い,理論の予測と時間域の数値結果が一致することを確かめた.また得られた安定性解析は,数値解の精度など,安定性以外の特性の理解にも有効であることを示した.次に,得られた安定性解析手法を円形領域の内外におけるtransmission問題に適用した.

まず,従来から知られているtransmission問題の積分方程式を修正して,別途特定した「安定なポテンシャル」のみを用いる形に変形した.時間域の数値計算の結果,周波数域において実数の見かけの固有値を持たない積分方程式でも時間域では不安定なものが存在すること,「安定なポテンシャル」を用いて修正した積分方程式を用いると安定な数値計算が可能であること,これらの結果は提案する安定性解析の結果と一致することなどが分かった.さらに円形領域以外でも修正した時間域積分方程式は安定な数値結果を与えることを示した.以上の検討では時間方向のみの半離散化を施した簡略化した安定性解析を用いたが,これを正当化するために空間方向の離散化の影響を検討した.その結果,数値実験で使用した程度の空間方向の離散化においては,空間方向を連続量とみなす安定性解析が有効であることが分かった.最後に同様な検討を2次元弾性体,および3次元波動方程式に対して行い,概ね類似の結果を得た.また,補間法に基づく高速解法の検討も開始した.初年度は,ほぼ当初の研究計画を実行する事ができ,余裕があれば検討するとしたtransmission問題も扱うことができた.さらに,これらの成果をまとめた論文を作成,投稿し,現在軽微な修正を行った原稿の査読中である.また,同論文のpreprintはarXivに掲載済みである.加えて,2年目以後の課題と考えていた弾性体や3次元問題の研究にも着手することができた.以上の成果は当初の予定をはるかに越えて進展していると評価する事ができる.一方,研究成果として,時間方向に離散化された方程式の特性根は,連続系の固有値から予想以上に離れており,摂動と呼べる範囲を越えている事が分かった.また,円形領域のような単純な場合でも,特性根が安定側に移動するか否かの判定を行うためには,今のところ櫻井杉浦法等によって数値計算を行う以外に方法がない.このことは,時間域の境界積分法の安定性のメカニズムが当初思い描いていたシナリオよりも複雑であることを意味している.さらに,櫻井杉浦法を用いた特性根の数値計算において,非常に多数の固有値が求れられ,その信頼性の検討が重要な課題であることが判明した.以上の事を勘案して(2)おおむね順調に進展しているとの判断とした.今後は,2次元波動方程式において,提案する周波数域の安定性解析を任意の境界形状の場合に適用し,その妥当性を検証する必要がある.そこで,任意形状の境界の場合に時間方向に離散化した積分方程式の特性根を求めるプログラムを櫻井杉浦法を用いて開発する事を検討する.そのためにはまず無限級数で書ける特性方程式の積分核を高速計算する方法を確立する必要があり,種々の加速法の適用を検討している.研究対象は外部問題を中心としつつtransmission問題も考慮する.特に,積分方程式や内外の材料定数,時間方向の基底関数などの選択によって安定性の判定にどのような影響があるか,系統的な数値実験を行って検討する予定である.同様な研究は弾性体に対しても行う.次に,安定性の検討を3次元波動方程式に拡張し,提案する周波数域の安定性解析と,従来から行われている時間域の安定性解析に櫻井杉浦法を用いた方法を比較検討して,周波数域の安定性解析の精度や効率について研究する.
日本脳炎ウイルスNS4Aによる病原性誘導機構の解明

1)日本脳炎ウイルスNS4Aの3番目のアミノ酸がイソロイシンである強毒株は神経浸潤毒性が高いことが示唆された。2)国内で分離された日本脳炎ウイルスの約20%がイソロイシン型であったが、その中には強毒でない株も見つかった。3)日本脳炎ウイルスE蛋白質の123番目のアミノ酸をセリンからアスパラギンに置換してもウイルス性状にはほとんど影響はなかった。4)日本脳炎ウイルスの3'非翻訳領域可変領域の短い欠失はウイルス性状に影響しないことが明らかとなった。これまでに申請者らは、野外ブタ血清から強毒性の日本脳炎ウイルス(JEV)を分離し、さらにこの株の強毒性がJEV非構造蛋白質NS4A上の1アミノ酸の違いに起因することを突き止めた(論文投稿中)。これはフラビウイルスの病原性発現にNS4Aが関与することを示す最初の知見である。しかしその作用機序は全くわからない。NS4Aによる病原性誘導機構を解明するため、1)NS4Aが1型インターフェロン経路の活性化に干渉する、2)ウイルス感染時のアポトーシス誘導に関与するかを探る、3)NS4Aと相互作用するウイルス側および細胞側因子を探索する。これらの結果を踏まえ、強毒性を引き起こす1アミノ酸置換がNS4Aの性状・機能に及ぼす影響を調べ、さらにマウス個体を用いてin vivoで検証する。以上により、日本脳炎ウイルスNS4Aによる病原性誘導機構の解明を目指す。本年度申請者は、1型インターフェロン感受性細胞であるヒト肺がん由来A549細胞におけるNS4A蛋白1アミノ酸置換強毒型日本脳炎ウイルスの増殖性を調べてきた。結果としてインターフェロンβの有無に関わらず親株である中度毒性型日本脳炎ウイルスとの間に顕著な差異は確認されなかった(論文投稿中)。このことから、強毒性は1型インターフェロンとは無関係あるいは、in vivoなどより高次での解析でないと差異が検出できない可能性が考えられる。これらのことを踏まえ、次年度は動物への感染実験を行い、感染個体内でのウイルス動態ならびに宿主側の応答について解析を行なう予定である。これまでに申請者らは、野外ブタ血清から強毒性の日本脳炎ウイルスを分離し、さらにこの株の強毒性が非構造蛋白質NS4A上の1アミノ酸の違い(3番目のアミノ酸がValだと弱毒性であるが、Ileだと強毒性になる)に起因することをリバースジェネティクス法により突き止めた(Yamaguchi et al.2011)。平成23年度は以下の研究を行った。1)これまでの病原性解析はウイルスを腹腔接種して評価していたが(神経侵入毒性)、今回は各ウィルスを頭蓋内接種して神経毒性を調べた。すると神経侵入毒性試験で観察された結果と異なり、NS4A上の1アミノ酸置換の有無で致死性に差異は認められなかった。これよりこのNS4A上の1アミノ酸の違いは、ウィルスが頭蓋内に侵入する以前のウイルス動態に影響を及ぼしている可能性が示唆された。2)近年分離される日本脳炎ウイルスはウイルスゲノム中の3'末端に欠失がしばしば観察されるが、その理由およびウイルス性状7に及ぼす影響については不明である。そこでこの部位に様々な欠失および付加変異を導入した組換えウイルスをリバースジェネティクス法により作製し、in vitroでのウイルス増殖能およびマウスに対する病原性(神経侵入毒性)を調べた。しかしながら野生型および変異体間で明らかな差異は認められず、この部位欠失がウイルス性状に大きく影響を与える可能性は否定された。これまでに我々は、遺伝子型I型日本脳炎ウイルス(JEV)の非構造蛋白質NS4AのN末端側から3番目のアミノ酸をバリン(Val)からイソロイシン(Ile)へ置換することにより、マウスに対する病原性が増強することを報告した(Yamaguchi et al. 2011)。しかし本部位がIle(3-Ile型)であるI型JEV株は、我々が配列決定した中ではこれまでMie/40/2004株が唯一であり、データベース上でも国内分離株としては登録がなかった。この理由として、NS4A領域の配列データが蓄積されていないことが考えられた。本年度は国内および国外での3-Ile型株の蔓延状況を把握し、かつMie/40/2004株以外の3-Ile株の性状解析を進めることにより国内に存在するJEVを監視することを目的とし、研究を進めた。1994年から2010年に国内で分離されたI型JEV分離株のNS4A領域の塩基配列を決定したところ、約20%が3-Ile型であった。これらの株は2004年から2008年の間に本州で分離されたものであった。系統樹解析によりその多くが非常に近縁であることがわかった。

3-Ile型株より5株を選択し全塩基配列を決定したところ、うち4株はMie/40/2004株とアミノ酸配列に相違がみられた。哺乳動物由来株化細胞を用いたin vitroでの増殖能は、Mie/40/2004株を含む3-Ile型5株で顕著な差異は観察されなかった。一方、蚊由来培養細胞では株間で大きいもので7倍程度の差異が観察された。マウスへの接種実験ではMie/40/2004株に比べ明らかに病原性の低い株が1株見いだされた。これより、3-IleはJEVを強毒化する絶対的な要因ではないことが明らかとなった。研究予定とは若干異なる方向性に進んではいるが、解析自体は進んでおり、また成果も発表できている。24年度が最終年度であるため、記入しない。我々の見出したNS4A上の病原性規定部位はin vitroでのウイルス増殖性に影響しないが、宿主細胞側の遺伝子発現プロファィルに影響を及ぼす可能性がある。そこで平成24年度は、強毒株・弱毒株間での宿主遺伝子発現動態の解析を進めることにより、NS4Aが宿主細胞側に及ぼす作用およびその機序の解明を目指す。一方この強毒型NS4Aを有する日本脳炎ウイルスは、主要型である遺伝子型I型では我々の保有する株のみが国内で登録されている。そこでこの強毒型がどの程度蔓延しているのか、分子疫学的解析も進めてゆく予定である。
ヒト前立腺がん細胞の骨造生性骨転移機構の解明

これまで前立腺がんが産生するPSAにより、造骨性転移を来すことを明らかにしてきたが、本年度はPSAによる1)造骨性機構と2)骨内における増殖因子活性化機構について実験を行った。1)PSAの造骨性機構への関わりについて、PSA産生前立腺がん細胞のPSA産生阻害を行うまたはセリンプロテアーゼ阻害剤をもちいて、骨芽細胞の増殖や破骨細胞のアポトーシスに関わるかを検討した。PSA産生前立腺がん細胞株LNCaP細胞にPSA遺伝子に対するsiRNA法を用いてPSA産生を阻害し、ヒト骨芽細胞の増殖や破骨細胞のアポトーシスに関わる影響を動物モデルを用いて検討した。癌細胞産生PSA産生は全体の50%程度減少した。しかし、移植ヒト成人骨における骨新生は必ずしも有意な差が出なかった。一方、セリンプロテアーゼ阻害剤を用いた検討ではPSAの骨新生作用は有意に抑制された。この結果より、siRNA法による一時的なPSA産生抑制は3日をピークに減少することより、動物実験におけるPSAの作用を検索するには適さない可能性が示された。2)骨内に貯蔵されているIGFはIGF-binding protein 5と結合しているが、PSAはこのIGF-binding protein 5を分解し、骨内環境においてIGFを活性化することを示した。また、前立腺がんだけでなく、多発性骨髄腫、乳がんの骨転移においても骨内のIGFが重要な役割を果たしていることが示した。以上の結果は、これまで腫瘍マーカーとして考えられていたPSAは癌で産生されることより、精液内に分泌されていたセリンプロテアーゼが腫瘍細胞の周囲に分泌され、骨において腫瘍細胞周囲の骨内に蓄積されているIGFを活性化しがん細胞の生存に利用している事を明らかにした。我々は、これまでに前立腺がんのヒト骨転移モデルを作製し、ヒト前立腺がん培養細胞株の転移がヒト骨特異的であることを明らかにしてきたが、今年度は、このモデルで作製された移植骨の性状を形態学的に検索し、ヒト前立腺がんの骨転移巣と同様に破骨細胞が減少し、また強い骨新生が起こっていることを明らかにした。また、本動物モデルを用いて前立腺がんの骨転移には骨組織内に蓄積されているInsulin-like growth factor I and IIに注目し、マウス皮下に移植したヒト骨組織にはヒトIGFsが蓄積されていることを利用し、マウスIGFには反応しない抗ヒトIGF特異阻害抗体を作製し、前立腺がんの骨転移には骨内に蓄積されているヒトIGFが前立腺がんの転移に重要な役割を果たしており、特に、骨内蓄積されたIGFは前立腺がんの増殖に直接作用するだけでなく、前立腺がんの骨での抗アポトーシスに重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、前立腺がんの造骨性転移機構には前立腺がんの産生するPSAがセリンプロテアーゼとして分化した破骨細胞荷は働かないが、破骨細胞の前駆細胞である単球由来細胞のアポトーシスを高度に誘導することを初めて明らかにした。これまでの研究結果である、破骨細胞の成熟機構を阻害すると前立腺がんの骨転移が強く抑制されること、および前立腺がんの産生するPSAがTGFβの活性化を促進する結果を共に考えると前立腺がんは骨に転移し、成熟破骨細胞を介して骨内に蓄積されたIGFを利用することにより骨内で生存することが可能になると同時に、産生されたPSAがプロテアーゼとして破骨細胞の前駆細胞のアポトーシスを誘導し、結果として前立腺がんに特徴的な強い造骨性形態像を示すものと考えられた。

1)PSAの造骨性機構への関わりについて、PSA産生前立腺がん細胞のPSA産生阻害を行うまたはセリンプロテアーゼ阻害剤をもちいて、骨芽細胞の増殖や破骨細胞のアポトーシスに関わるかを検討した。PSA産生前立腺がん細胞株LNCaP細胞にPSA遺伝子に対するsiRNA法を用いてPSA産生を阻害し、ヒト骨芽細胞の増殖や破骨細胞のアポトーシスに関わる影響を動物モデルを用いて検討した。癌細胞産生PSA産生は全体の50%程度減少した。しかし、移植ヒト成人骨における骨新生は必ずしも有意な差が出なかった。一方、セリンプロテアーゼ阻害剤を用いた検討ではPSAの骨新生作用は有意に抑制された。この結果より、siRNA法による一時的なPSA産生抑制は3日をピークに減少することより、動物実験におけるPSAの作用を検索するには適さない可能性が示された。2)骨内に貯蔵されているIGFはIGF-binding protein5と結合しているが、PSAはこのIGF-binding protein5を分解し、骨内環境においてIGFを活性化することを示した。また、前立腺がんだけでなく、多発性骨髄腫、乳がんの骨転移においても骨内のIGFが重要な役割を果たしていることが示した。以上の結果は、これまで腫瘍マーカーとして考えられていたPSAは癌で産生されることより、精液内に分泌されていたセリンプロテアーゼが腫瘍細胞の周囲に分泌され、骨において腫瘍細胞周囲の骨内に蓄積されているIGFを活性化しがん細胞の生存に利用している事を明らかにした。
モデル脂肪酸化合物を用いた天然脂質の酸化過程の数式化

本年度は天然脂質に近い化合物を合成し、特に分子サイズと酸化の関連性を検討した。第1に脂肪酸をオレイン酸とし、エチレングリコールエステルおよびエリスリトールエステルを調製した後、これに市販のグリセロールエステルを加え、各々の酸化過程を比較した。オレイン酸に結合する化合物の分子サイズはエチレングリコール、グリセロール、エリスリトールの順に大きくなるが、オレイン酸が1つ結合したモノエステルでは分子サイズが大きくなるにつれ酸化速度が遅くなることを見出した。これらの結果はリノール酸を用いても同様であり、脂肪酸に寄らないことを示した。一方、オレイン酸が2つ結合したジエステルになるとエリスリトール系が最も酸化が早く、次いでエチレングリコール系、グリセロール系となり、酸化速度と分子サイズに相関が認められなかった。エリスリトール-オレイン酸ジエステルの場合、2つオレイン酸は直線的に並んだ4つの結合部位の最初と最後、すなわち両端に結合している。よってエステル全体の構造がコの字状になり分子同士の絡み合いの頻度が他のエチレングリコールやグリセロール系よりも起こりやすくなるため、酸化が促進するものと示唆された。これらの結果から脂質の酸化過程ではその構造上の特徴を考慮する必要があることが判明したが、本研究ではこれらのモデル化までには至らなかった。次に2つの結合部位を持つエチレングリコールにオレイン酸とリノール酸を結合させた場合の酸化過程を検討した。各々の酸化過程はオレイン酸、リノール酸の単体時よりも遅くなるものの、昨年度までに結果を得ているそれらを混合した時の酸化挙動と同じであった。つまり、オレイン酸はリノール酸が酸化している時はその酸化速度が早くなるが、リノール酸の酸化終了と共に酸化速度が遅くなった。このことより同じ分子内に存在する異種脂肪酸はその酸化過程において互いに干渉していることが示唆された。初年度の課題として以下の3点について検討した。1)高度生理活性を有する脂肪酸の酸化過程脂肪酸化合物の酸化過程の数式化するためには脂肪酸の酸化過程が明らかでなければならない。脂肪酸化合物の合成に用いられる脂肪酸の1つに高度生理活性を有する共役リノール酸(以下、CLA)があるが、その酸化過程は十分に解明されていない。そこでCLAの酸化過程を検討した。その結果、CLAの酸化過程はリノール酸と同様の酸化過程であることが明らかとなった。しかし、その温度依存性は著しく、活性化エネルギがリノール酸と比較すると高かった。このことは報告されている研究と合致し、それらを裏付けるものとなった(論文印刷中)。2)オレイン酸グリセリドの酸化速度天然脂質のほとんどはグリセリドであるが、脂肪酸結合数によってモノ、ジ、トリの3種類に分けられる。これらの酸化速度は経験的に知られているものの十分ではない。そこで脂肪酸をオレイン酸に限定し、各々の酸化過程から酸化に及ぼす影響を検討した。酸化はモノ、ジ、トリの順番で進行した。これよりグリセリド中の遊離の水酸基が影響しているものと考えた。それを検証するため脂肪酸にグリセリンを混合させ酸化過程を測定した。当初、酸化速度はグリセリン含量に依存すると予想していたが、酸化速度の差異は認められず、グリセリン中の遊離の水酸基は酸化に影響を及ぼさないことが明らかとなった。3)エチレングリコールーオレイン酸化合物の合成およびその酸化速度2)の研究より、グリセリドの酸化過程にはその分子のコンフォメーションが影響しているものと予想した。そこでグリセリンの代わりに結合部位が2つのエチレングリコールとオレイン酸の合成物を調製した。合成した脂肪酸化合物の酸化速度は脂肪酸とグリセリドの中間に位置し、脂肪酸に結合するものの分子の大きさが酸化速度に影響することが示唆された(論文準備中)。
希土類量子磁石の磁気特性向上と量子ダイナミクスの解明

希土類錯体を基盤とし、ミリ秒程度の遅い磁化緩和過程を示す「単分子磁石」を対象に、遅い磁化緩和発現の機構解明と分子設計に基づく希土類錯体合成を行った。希土類金属イオンであるCe(III)、Nd(III)、Tb(III)、Dy(III)、Er(III)、Yb(III)を中心金属として用い、それぞれの電子構造に最適な分子構造を発案し、それらの錯体が単分子磁石として振る舞うことを実験的に証明した。特にCe(III)を基盤とする単分子磁石の合成は世界初のものである個々の分子が磁石として振舞う単分子磁石(Single Molecule Magnet,SMM)を研究対象とし,その設計指針の開拓を目指した研究を行った.希土類金属イオンを含むSMMについての研究は2004年以降盛んに行われている.分子の磁気モーメントを一方向に保持するための強い磁気異方性の発現について,大きな全角運動量を有するf金属イオンの利用が有効であるため,希土類金属イオンに注目が集まっているのである.2010年から2011年にかけ希土類イオンを含むSMM研究は世界的に加速されているが,磁気特性,特に磁気異方性の制御に関して明確な指針を明示した例はほとんどない.そこで,本年度は重希土類イオン全般を対象とし,磁気異方性発現の詳解と,分子設計による制御を目指した研究を展開した.常磁性の三価の重希土類イオンとしてTb,Dy,Ho,Er,Tm,Ybが知られている.この順に4f電子が増加し電子構造も変化するため,それぞれについて理論的な考察を行いながら分子設計を行った.個々の金属イオンにおけるStark副準位の電子雲の空間的広がりに着目し,金属イオンが異方的な結晶場中におかれた際に生じる結晶場からの静電反発を精密に考察し,それぞれの副準位の相対的な安定化・不安定化を検討した.Ising性の強い副準位が安定化されるときに分子全体として容易軸型異方性が発現すると仮定し,等構造の一連の錯体について磁気特性を測定し,比較検討を行った.その結果,SMM特性の発現につながる容易軸型磁気異方性の有無と金属イオンの配位構造の間に明確な相関を見出した.これは偶然によらず,分子設計によって磁気異方性設計の可能性を明確に示すものであり,今後のSMM設計の指針を与える結果でもある.また,この指針を軽希土類イオンに応用することにより,世界初の軽希土類単分子磁石Ce(III)-SMMの合成にも成功した.本課題研究においては希土類金属イオンを一原子だけ含む金属錯体を対象に、その磁気的特性、特に磁気異方性に由来する遅い磁化緩和と、その結果としての単分子磁石としての挙動を解明することを目的としている。研究開始時より様々な錯体の合成とその磁気特性の解明に成功してきたが、本年度は軽希土類イオンを中心元素として含む錯体を主な対象に研究を進めた。遅い磁化緩和の要因として、大きな全角運動量に基づく大きな磁化ベクトルが異方的な結晶場中で特定の方向を向うとする特性(磁気異方性)があげられる。全角運動量を構成する成分として軌道角運動量とスピン角運動量の二つが重要であるが、軽希土類においてはこれらの角運動量ベクトルは逆を向いて小さくなるのに対し、重希土類においては同じ方向を向いて大きくなる。つまり、重希土類においてはより大きな全角運動量、つまり磁化が得られるため、従来は重希土類を対象にした分子磁性の研究が行われてきた。結晶場の異方性を個々の希土類金属イオンに対して最適になるように設計することで単分子磁石の設計を行ってきたのであるが、昨年度よりこの手法を軽希土類に応用し、世界で初となるセリウム(III)の単分子磁石の合成に成功している。この手法を拡張し、本年度は、まだほとんど例のないセリウム(III)やネオジム(III)を中心金属とする単分子磁石をそれぞれ数例ずつ合成することに成功した。これらの錯体について構造解析と磁化特性の測定を行い、構造と磁気特性の相関を明らかにすることに成功した。個々の分子が磁石として振舞う単分子磁石(Single Molecule Magnet, SMM)を研究対象とし,その設計指針の探索と磁気異方性の評価法開拓を目指した研究を展開している.20年ほど前にMn12核クラスター錯体を対象として開始されたSMMの研究ではあるが,希土類金属イオンを含むf金属錯体へと研究の対象がシフトしてまもなく10年が経とうとしている.分子設計に基づく磁気異方性の制御・強化によりSMMを構築する手法がある程度定着してきているが,結晶場の構造と磁気異方性の相関が必ずしも認知されているとはいえず,合目的的な分子設計の指針を確立するためには合成研究と理論研究のさらなる進展が望まれているところである.2012年度以降も希土類イオンを含むSMM研究は世界的に加速されており,アメリカ化学会誌J. Am. Chem. Soc.やドイツ化学会誌Angew. Chem. Int. Ed.あるいは王立化学会誌Dalton Trans.など重要性の高い論文誌に掲載される新規希土類SMMの件数は年間数十件に達している.研究の方向性として,1磁気特性の向上,2磁気構造の解明,3これまでとは異なる金属を用いた新規SMMの開発が模索されており,筆者らもこれらの方向性を踏まえながら研究を遂行した.

筆者らはこれまでTb(III)やDy(III)など重希土類イオンに着目し,磁気異方性制御のための方法論の確立を目指し研究を遂行して来たが,2012年度は対象金属イオンを希土類イオン全体に拡大し,磁気異方性発現のメカニズム解明と合目的的な分子設計の指針確立を目指し研究を展開した.希土類金属を基盤とし、ミリ秒程度の遅い磁化緩和を示す「単分子磁石」を対象に、合理的な物質設計の指針作成と、磁化緩和のメカニズムの解明を目指して研究を進めている。希土類系の単分子磁石は主にテルビウム以降の重希土類を用いて合成がなされてきたが、セリウムやネオジムなどの軽希土類においても適切な分子設計を施せば、単分子磁石の合成が可能であることを見出している。本年度は結晶学的に等構造なZn(II)-Ln(III)-Zn(II)直線状三核錯体(Ln = Ce, Nd, Tb, Dy)を対象に、単分子磁石特性の詳細の解明を目指した研究を進めた。これらの単分子磁石において磁化が緩和する過程は複数存在し、バイアス磁場の強度や温度の違いにより異なる過程が優位になる。Tb錯体、Dy錯体を対象に、その緩和過程の詳細を検討した。希土類系単分子磁石について様々な磁化緩和過程が共存することが知られていたが、2013年にMITのLongらにより、トンネル緩和過程、直接過程、ラマン過程、オーバック過程の4つの過程を考慮するモデルが提唱された。筆者らの錯体は単分子磁石特性に優れるため、このようなモデルの検証に適している。まず、Field-induced SMMとして振る舞うTb錯体について、極低温、零磁場中では基底副準位間の早いトンネル緩和、1000 Oe以上の磁場中で直接過程、510 K付近の中温域はラマン過程、それ以上の高温域ではオーバック過程により磁化が緩和していることが見出された。しかしながら、このようなモデルによる解析の矛盾点も見出し、新たなモデル構築の重要性を指摘することができた。次に、Dy単分子磁石は零磁場中でも遅い緩和を示すことを見出し、トンネル過程、ラマン過程とオーバック過程の三つの過程が重要であることを明らかにした。希土類金属イオンを基盤とする超常磁性錯体「単分子磁石」を対象に、ミリ秒程度の遅い磁化緩和現象の詳細について、金属イオンの配位構造の異方性と磁化の異方性の相関という視点より解明を進めた。希土類金属イオンLn(III)は軌道角運動量Lとスピン角運動量Sの総和として表される全角運動量Jを持ち、大きな磁化を示す。長さJを持つ磁化ベクトルの向きは磁気量子数Jzにより量子化されており、各Jz副準位はそれぞれ固有の電子雲形状を持つことが知られている。そのため、異方的な結晶電場中において特定の方向を向いたJz副準位を相対的に安定化させることにより、特定の方向に磁化の向きを固定することが可能となる。これまで様々な形状の希土類錯体を合成し、その結晶場の異方性と遅い磁化緩和の発現の相関を、磁気特性の詳細な測定を基に解明し報告してきた。本年度は直線状にZn(II)-Ln(III)-Zn(II)が配列した三核錯体と、クラウンエーテルとLn(III)よりなる単核錯体を対象に研究を進めた。Zn(II)-Ln(III)-Zn(II)錯体について、分子構造の直線性と単分子磁石挙動の良否の相関を解明した。Ln(III)イオンに配位している原子に着目すると、最も負電荷の高いフェノキソ酸素がLn(III)をサンドイッチする構造がより強い磁気異方性を誘発する。
野田宇太郎文学資料の調査と耽美派文学の研究

「文学散歩」の創始者野田宇太郎は昭和59年7月20日74歳で死去し、その遺言によって膨大な文学資料(図書・雑誌・肉筆原稿・書簡など)は一括して故郷の福岡県小郡市に寄贈され、62年11月小郡市立図書館内に「野田宇太郎文学資料館」としてオ-プンした。しかし市の予算僅少のため、常勤の専門員を置くことができず、非常勤のアルバイトで細々と整理されつつある。そこで今回科学研究費補助金の交付によって、これら貴重な野田文学資料のうち、第一年目は野田宇太郎あての封書約1200通、葉書約600通を通読し、複写をし、写真撮影し、宛名など封書の表書、差出人などの裏書を記録した。内容は「新風土」「文芸」「藝林間歩」「文学散歩」など高踏的な雑誌編集に関する文学者との交流、全国にまたがる文学散歩全集執筆のための取材・調査のものである。その主な文学者を挙げると、秋元松代、安倍能成、荒木精之、安西均、石田幹之助、泉井久助、石中象治、伊藤桂一、伊藤信吉、乾直恵、伊良子正、犬童進一、市河三善、宇野浩二、牛島春子、江頭彦造、伊吹六郎、大江満雄、大木実、大久保利謙、太田慶太郎、小田嶽夫、岡野他家夫、会津八一、嘉治隆一、河井酔茗、蒲原有明、北川冬彦、北原菊子(白秋夫人)、太田正雄(木下杢太郎)、木俣修、木村毅、木村荘八、木村艸太、国木田治子、栗山理一、幸田文、小堺昭三、後藤明生、小堀杏奴、斎藤茂吉、酒井黙禅、坂本浩、佐々木信網、颯田琴次、渋沢秀雄、島本久恵、新川和江、鈴木信太郎、薄田泣菫遺族、関良一、瀬戸内寂聴、高木健夫、瀧川政次郎、谷口吉郎、谷中安規、戸板康二、中河与一、西脇順三郎、日夏耿之介、火野葦平など列挙のいとまない。目下これらの書簡を解読し、内容を巌密に記録する作業を始めねばならない。時間が不足し、未だこれらの書簡から文学史上の重大な発見はないが、作家の伝記研究では新しい発見があると思われる。
心筋細胞集団ネットワークを用いた薬剤性心機能障害予測システムの開発

本研究は「1細胞単位」で任意に構成できる細胞集団ネットワークの応答性を解析するオンチップ・セロミクス計測技術を用い、心機能障害の形成過程および薬剤性心機能障害の有無を予測できる全く新しい薬剤性心機能障害予測システムの開発を目的とした。研究実施計画では心機能障害を形成する薬物にAdriamycin(ADR)を用いる予定だったが、ADRよりも少量で心機能障害を誘発し、安価でもあるDaunorubicin(DNR)に薬物を変更して本研究計画を実施した。細胞実験では、まずラット心臓由来H9c2株化細胞を用いてDNRの毒性試験を行った。その結果、濃度依存的にH9c2細胞が死滅していくことを確認した。次に、新生仔ラット初代心筋細胞の分散培養に対してDNRを低濃度で12時間暴露し、心筋細胞の拍動間隔を評価した結果、経時的な拍動間隔の延長が示された。さらに、心筋拍動細胞を結合させネットワークを形成したオンチップ培養細胞集団でも同様の検討を行った。しかし、DNR暴露後12時間以内に全ての心筋細胞が死滅してしまうことや、計測できた拍動間隔時間のばらつきも大きく十分なデータが得られなかった。一方、動物実験ではラットを対象にDNRを種々の濃度で投与した。マウスにADRを投与した予備実験を参考に本検討を行ったが、薬物の投与量や投与間隔などに関する最適条件が定まらず、本研究期間内で薬物誘発心毒性モデルを作成することは困難であった。今後も動物実験および細胞実験の詳細な検討を行わなければならないが、動物実験と細胞実験を関連づけながら心機能障害の整合性を評価する基礎データをライブラリー化し、情報を整理することにより、in vitroにおける心機能障害の形成過程および薬剤性心機能障害の有無を予測できる薬剤性心機能障害予測システムが開発できると期待している。
スキージャンプ・初期飛行局面における姿勢変化が流体特性に及ぼす影響

平成30年度は,実際のスキージャンプ競技会中に撮影したテイクオフ動作のビデオ映像を対象に数値流体解析を行った.宮の森ジャンプ競技場で行われた競技会の成年組参加者45名のうち,予選を通過した30名の選手を対象とした.飛距離成績の高かった5名と,それを除く25名の中からランダムに選出した10名の計15名を解析対象とした.動作分析により関節角度を求め,前年度までに構築した流体解析のフレームワークを活用して流体解析を行った.具体的には,スキージャンパーの3次元アニメーションは,選手およびスキー板の表面形状データと関節角度情報からCGアニメーション用アプリケーションを用いて制作した.数値流体解析では,非圧縮性流体を仮定し、基礎方程式として連続の式とNavier-Stokes方程式とした。並列計算において高い計算効率を得られる直交格子積み上げ法を用い、離散化手法には有限体積法を適用した。移動境界問題に対する計算方法として、本研究ではEuler的手法とLagrange的手法の混成法である、Lagrangian-Eulerian Interpolationを用いた。計算結果より,飛距離成績と流体特性の関係性について分析した.まず,揚抗比と体幹迎角(体幹の長軸と気流方向のなす角度)を時系列グラフで表したところ,計測開始時刻における揚抗比の大きさが飛距離に比例する傾向が見られた.次に時系列データをもとにして体幹迎角と揚抗比の関係を調べたところ,飛距離成績が高い選手ほど低迎角での揚抗比が大きく,飛距離成績が低い選手ほど全体的に揚抗比が小さいことが確認された.また,飛距離成績と空気の流れの関係性を調べるために飛距離の差が明確である3選手の初期姿勢時の流線を可視化したところ,頭頂部付近での剥離の度合いと飛距離が反比例することが認められた.平成27年度は、「初期飛行局面の姿勢変化の撮影」と「スキージャンプ用スキー板の表面形状データの取得」および「非定常空力シミュレーションのフレームワークの構築」に取り組み、数値流体解析に必要なデータの収集を行った。初期飛行局面の姿勢変化の撮影では、札幌・宮の森ジャンプ競技場で開催された競技会において、同期した2台のビデオカメラを用いて動作撮影を行った。初期飛行局面の動作範囲である助走路終端(カンテ)から約10mまでの区間の動作を記録した。今後、この映像を用いて三次元動作分析を行い、関節角度を取得する。次に、スキージャンプ用スキー板の表面形状データの取得では、現役選手が使用するスキー板をレーザースキャナで計測した。既に取得済みの同一選手の体表面形状データと結合し、スキージャンパー系のモデルを完成させた。このモデルは、身体の各関節および足部とスキー板の間の関節に可動性を設定し、任意姿勢を形成できる。最後に、非定常空力シミュレーションのフレームワークの構築では、計算効率の向上と非定常解析の可能性を模索した。ここでは、直交格子積み上げ法を採用し、身体の姿勢変化に柔軟に対応できる計算格子の構築を試みた。本年は、この手法を用いて、踏切動作を対象に非定常空力シミュレーションを試みた。結果、高い計算効率を有する非定常解析を実現でき、今後の研究ツールとして活用できることを確認した。今年度の取り組み課題は、数値流体解析に必要なデータの収集であった。この点において、十分なデータ収集に成功した。初期飛行局面の動作撮影では、競技会中の動作撮影に成功し、現在、三次元動作分析作業を行っている。しかし、この工程に多くの時間が費やされてしまうことが、本手法の限界でもある。今後、モーションセンサ等の計測装置を導入し、時間短縮のための動作分析手法を検討する必要がある。スキー板の形状データの取得についても、既に体表面形状を計測している選手が使用するスキー板をスキャニングすることができた。コンピュータ上で身体形状とスキー板を結合させ、スキージャンパー系のディジタル・ヒューマンモデルを完成させた。これによって、初期飛行局面を含む、スキージャンプ試技の助走から着地までの一連動作の解析を可能となった。非定常空力シミュレーションのフレームワークの構築では、計算格子の構築において、直交格子積み上げ法と呼ばれる、流れ場を階層型の等間隔直交格子で離散化して解く計算アルゴリズムを採用した。この手法では、空間はキューブと呼ばれる立方体領域の分割と、キューブ内を等間隔に分割したセル分割の二段階で離散化される。等間隔直交の簡潔な計算アルゴリズムを保ちつつ、物体まわりに計算格子を密に配置することで詳細な解析を行えるため、並列計算において高い計算効率を得られる。また、壁面の境界条件には、Lagrangian-Eulerian Interpolationを用いた。本手法の計算精度の検証を行い、高い計算効率を有する高精度の非定常解析を実現できることを確認した。平成28年度は、これまでの研究成果の論文化と数値流体解析用の動作データの計測を行った。先ず、これまでに行った踏切動作の流体解析結果を学術論文としてまとめJournal of Biomechanicsに投稿し、査読を経て掲載が決定した。この論文では、踏切動作中のスキージャンパー周辺の気流状態とジャンパーが受ける空気力の関係を示した。本報告では、体幹や上肢の姿勢が空力的に重要な意味を含むことを示した。先行研究において飛行局面における空力解析は多く報告されているが、姿勢変化を伴う踏切動作中の気流状態や空力解析の報告例はなく、本報告が世界初の報告事例となった。また、今年度は、モーションセンサを用いた動作計測を試みた。昨年度はビデオカメラによって撮影された映像データから動作分析を試みたが、撮影範囲が限定される問題があった。