hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
昆虫―大腸菌人工共生系による共生進化および分子機構の解明

我々は、チャバネアオカメムシという昆虫において、生存に必須な腸内共生細菌が自然集団で顕著な多型を示すことを発見した。さらに、もとの共生細菌と大腸菌の実験的置換により、正常な感染局在を示し、垂直伝達され、継代維持が可能であり、さまざまな操作実験や分子遺伝学の適用が可能な人工共生系の創出に成功した。この昆虫ー大腸菌人工共生系を用いて、実験進化、ゲノム科学、分子遺伝学などのアプローチを駆使することにより、共生進化の分子機構の解明、共生機構の共通性と多様性の把握、共生進化の初期段階の理解、共生進化のリアルタイムの観察や記載など、共生進化の本質の理解につながる数々の重要な知見を得た。・6種共生細菌ゲノムの完全塩基配列決定:共生細菌Cの4.3Mbのゲノムおよび0.73M,0.5,0.2Mの3つのプラスミドから成る全ゲノム配列を決定した。共生細菌AとCのゲノムを比較すると、遺伝子の塩基配列にそれほど大きな差はないものの、挿入配列の単純化と増加、遺伝子順序(シンテニー)の変化に非常に大きな差があることがわかった.他の5種の共生細菌ゲノムの決定も最終段階にある。・共生細菌の形質転換系、遺伝子破壊系の確立:培養できる共生細菌C, D, E, Fについてトランスポゾン挿入によるGFP発現系統を確立した。・共生細菌フォスミドライブラリー導入大腸菌のスクリーニングによる共生関連遺伝子候補の網羅的取得:共生細菌Cのフォスミドライブラリーを作成し、シーケンシングで挿入領域を特定したクローンを200以上取得し、スクリーニングを開始した。・チャバネアオカメムシに人工共生させた大腸菌の継続的な飼育維持、選抜による実験共生進化解析:次世代シーケンサーによる配列決定技術の急速な進捗及びゲノム進化の加速効果を鑑み、大腸菌系統としてKー12由来のBW25113を使用することにし、ΔmutS突然変異体もBW25113から作成した。BW25113を用いて一連の予備実験を行い,1)細菌の獲得量は接種源となる培養液の濃度に比例し、0.1ODの接種源で3000個程度の細菌を獲得する、2)この条件で大腸菌を獲得させた個体は成虫時におよそ108個の大腸菌を保有している、3)この大腸菌の量は培養を経ずに次世代の接種を行うに十分な量である;等を確認したうえで、本実験を1)体色(より緑色を示すもの),2)成長速度(羽化日数が短いもの),3)体サイズ(胸部幅が広いもの),4)総合力(体色,体サイズ,共生器官の発達具合の3項目の成績が最も良好なもの)の4つの選択基準をもとに開始した。・6種の共生細菌ゲノムの完全塩基配列決定:昨年度までにHiSeqによる概要ゲノム配列を得たが、今年度はさらにPacBioのデータを加え、共生細菌C,D,E,Fについて完全長ゲノム配列の決定に成功した.共生細菌A,Bについても高精度の概要ゲノム配列を取得した.・共生細菌フォスミドライブラリー導入大腸菌のスクリーニングによる共生関連遺伝子候補の網羅的取得:共生細菌Cの全ゲノムの9割以上をカバーする385クローンをスクリーニングし,約30の有望なクローンを得た.これらのうち4つのクローンのオーバーラップ領域上に存在する7つの遺伝子を有力な共生関連遺伝子候補と同定し,遺伝子導入大腸菌を作成するなど詳細な解析を進めた.・大腸菌を人工共生させたチャバネアオカメムシの継続的な飼育維持による実験共生進化解析:特定の基準で選択した大腸菌人工共生カメムシ個体の腸から大腸菌を回収し,次世代への感染源として用いてきたが,想定以上に生残個体が少なく長期間の累代飼育は困難であった.そこでBW25113の∆mutS株をもとの共生細菌と同様に経卵伝達で伝達させて累代飼育する10系列を新たに立ち上げた。現在最も長く累代しているもので6代(1年弱)継続中である.・その他のカメムシ類における共生細菌の多様性や生物機能の探索も進め、チャバネアオカメムシおよび近縁種における共生細菌の垂直伝播のための雌特異的中腸器官の発見(Hayashi et al. 2015 AEM 81, 2603)、クヌギカメムシ類における共生細菌入り卵塊ゼリーの生物機能の解明(Kaiwa et al. 2014 Cur Biol 24, 2465)、17科77属108種310集団のカメムシ類におけるSodalis属共生細菌の検出(Hosokawa et al. 2015 Zool Let 1, 5)などの成果を得た。【6種共生細菌のゲノム解析】培養できないBは単離中腸から、培養できるC, D, E, Fの完全ゲノム配列を決定した。培養できない共生細菌A(4.5 Mb)についても完全決定直前の状況である。【フォスミドライブラリースクリーニング】これまでに105,167個の卵由来の10,623頭の成虫をスクリーニングし、共生細菌Cについてゲノムの91.7%(染色体は90%、プラスミド1は95%、プラスミド2は100%)をカバーする366クローンの1次スクリーニングを完了し、15の候補クローンを選抜した。うち4クローンは互いに大きくオーバーラップしており、約13 kbの共通領域およびその近傍の11遺伝子が候補として浮上した。うち5遺伝子は、予備的に行った共生細菌Dゲノムライブラリーのスクリーニングでも相同領域が良好なパフォーマンスを示した。【大腸菌人工共生進化実験】

人工的に大腸菌に感染させたチャバネアオカメムシを継続的に累代飼育することで、共生関係の安定化や適応度の上昇をモニターした。限定された研究期間中に進化的な変化が観測できるよう、DNAミスマッチ修復酵素遺伝子mutS欠損大腸菌系統を作成し、この高速進化大腸菌系統&#61508;mutSを感染させた宿主を累代飼育した。特筆すべきことに、すでにいくつかの系統が不安定ながら最高で80%を超える非常に高い羽化率を示しはじめた(大腸菌感染虫の羽化率は通常10%程度かそれ以下)。さらに、それらの大腸菌系統のコロニーは小型で隆起しており、もとの系統の扁平なコロニーとは明らかに異なっていた。【その他】チャバネアオカメムシと他種カメムシ類の間の共生細菌の生態的共有の発見、チャバネアオカメムシおよび近縁種における雌特異的な中腸共生器官の特殊化の発見、ヒメナガカメムシにおける菌細胞共生細菌の同定及び発生過程の解明など。本研究課題は順調に進展しており、ほぼ予定通りの成果が見込まれる状況にある。【6種共生細菌のゲノム解析】すでに共生細菌B-Fの全ゲノム配列は決定済みである。共生細菌Aは培養不可能なこと、偽遺伝子が多いことなどから少し時間がかかったが、概要ゲノム配列は決定済みで、すでにフィニッシングの段階にある。【フォスミドライブラリースクリーニング】共生細菌Cについてはほぼ全ゲノム領域をカバーするスクリーニングが完了し、共生関連遺伝子を含む可能性が高い複数のゲノム領域を同定した。共生細菌Dについても同様のスクリーニングが順調に進捗中である。最終年度までに共生細菌Eについてもスクリーニングを進める予定である。【大腸菌人工共生進化実験】高速進化大腸菌系統ΔmutSを感染させた宿主カメムシを累代飼育していくうちに、すでにいくつかの系統が不安定ながら最高で80%を超える非常に高い羽化率を示すようになり(大腸菌感染虫の羽化率は通常10%程度かそれ以下)、さらに、それらの大腸菌系統のコロニーは小型で隆起しており、もとの系統の扁平なコロニーとは形態的に明らかに変化していた。大変に興味深い結果である。【6種共生細菌のゲノム解析】培養できない共生細菌A, Bは単離中腸から、培養できるC, D, E, Fは培養菌体から完全ゲノム配列を決定した。異なる共生細菌のプラスミドに共通してカロテノイド合成系及びIV型分泌装置の遺伝子がコードされており、共生機能との関連が強く示唆された。【フォスミドライブラリースクリーニング】昨年度までのスクリーニングより共生細菌Cの5遺伝子が候補として浮上したが、これらを含む10 kbの断片を改めて大腸菌に導入したところ良好なパフォーマンスを示した。また、他の5種の共生細菌の相同領域10 kbを大腸菌に導入した場合も概ね良好なパフォーマンスを示した。これら5遺伝子のうち一つのオペロンを形成する3遺伝子を共生細菌Cから欠損させたところ、生存率や体の大きさが有意に減少した。すなわち、これら候補遺伝子が共生関連遺伝子であることが示唆された。【大腸菌人工共生進化実験】高速進化大腸菌系統ΔmutSに感染させたチャバネアオカメムシを継続的に累代飼育したところ、13進化系列の過半数(8系列)において30-80%に達する高い羽化率を示すようになった。
身体活動時系列の生成機序に関する研究

身体活動時系列における活動と休息の持続時間にみられる普遍的な統計的特性を「行動組織化(Behavioral Organization)」と呼ぶ。行動・運動異常をきたす精神疾患・神経疾患を行動組織化を切り口に分類し、その分類と病態との関連性を検討した。さらに、行動組織化の数理モデルの構築・解析を通じて、ヒトの行動様式の制御と破綻のメカニズムを検討し、気分障害および不安障害での行動変調が、行動組織化の数理モデルによって統一的に記述できることを示した。本研究は、ヒトの行動の組織化(ヒトがいかに活動し休息しているか)に関する普遍統計則(Nakamura,T.,etal.Phys.Rev.Lett.99:138103,2007)を切り口に、行動・運動異常をきたす精神・神経疾患を分類し、病態との関連からヒトの行動制御系について考察するとともに、同様の普遍統計則を持つモデル系の解析を通じて身体活動時系列の生成機序を明らかにしようとするものである。平成20年度は下記の疾患の身体活動時系列と臨床情報を収集し、各疾患におけるパラメータの偏位およびパラメータと臨床情報の関連の解析を中心に行った。パニック障害(N=19)、神経性無食欲症(N=12)、緊張型頭痛(N=52)、筋萎縮性側索硬化症(N=25)、パーキンソン病(N=11)の身体活動時系列から、活動期間、休息期間の持続時間の累積確率密度分布を得て、それぞれべき乗分布P(x>a)a^(-Y)および伸張型指数分布P(x>a)exp(・αa^β)にフィッティングし、べき指数Y、αおよびβを算出した。その結果健常対照群(N=11;Y=0.92±0.02,α=1.39±0.03,β=0.58±0.02)に対し、パーキンソン病群(Y=0.84±0.03,α=1.28±0.03,β=0.69±0,03)では有意にαが大きくβが小さかった。他の疾患では健常対照群との有意差は認めなかった。パラメータと臨床情報との関運では、パニック障害群および緊張型頭痛群で、不安(日本語版POMS緊張不安得点)とYの間に有意な正の相関を認めた(それぞれr=0.467,p=0.044;r=0.442,p=0.001)。以上から、活動期間の持続時間分布の偏位がパーキンソン病の運動異常を反映する可能性、休息期間の持続時間分布におけるうつ病患者群とは逆の偏位が、不安に伴う落ち着きのなさな等の行動変化を反映する可能性が示唆された。本研究は、ヒトの行動の組織化(ヒトがいかに活動し休息しているか)に関する普遍統計則(Nakamura, T., et al.Phys.Rev.Lett.99 : 138103, 2007)を切り口に、行動・運動異常をきたす精神・神経疾患を分類し、病態との関連からヒトの行動制御系について考察するとともに、同様の普遍統計則を持つモデル系の解析を通じて身体活動時系列の生成機序を明らかにしようとするものである。平成22年度は、下記の疾患の身体活動時系列と臨床情報を収集し、パラメータの偏位およびパラメータと臨床情報の関連の解析を中心に行った。季節性感情障害(大うつ病性障害、反復性、季節型;大うつエピソードの状態にあるもの)患者(N=14)の身体活動時系列から、活動期間、休息期間の持続時間の累積確率密度分布を得て、それぞれべき乗分布P(x>a)a^(-γ)および伸張型指数分布P(x>a)exp(-αa^β)にフィッティングし、べき指数γ、αおよびβを算出した。その結果健常対照群(N=11;γ=0.92±0.02,α=1.39±0.03,β=0.58±0.02)に対し、季節性感情障害群(γ=0.82±0.03,α=1.31±0.02,β=0.60±0.02)では有意にγが小かった。季節性感情障害では、非季節性の大うつ病性障害に比べて非定型うつ病の特徴(過眠、食欲亢進、神経過敏、鉛様麻痺)を示すことが多いとされ、行動の特徴も異なることが予想されたが、本解析の結果は、非季節性の大うつ病性障害群と同様の結果であり、本解析は非定型うつ病の特徴とされるものとは異なる側面を評価しているものと考えられた。本研究は、行動の組織化(ヒトがいかに活動し休息しているか)に関する普遍統計則を切り口に、行動・運動異常をきたす精神・神経疾患を分類し、病態との関連からヒトの行動制御系について考察するとともに、同様の普遍統計則を持つモデル系の解析を通じて身体活動時系列の生成機序を明らかにしようとするものである。本年度は、筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者の縦断的な身体活動データと臨床情報との比較を行い、病態進行度の定量的評価可能な行動指標について検討した。

結果、活動継続期間が発症期間の最も有用な共変量であり、発症経過に伴い指数関数的に減少することが分かった。前年度までの知見から、行動統計則(γ、β)に基づく精神・神経疾患の分類を行った。γの低下は抑うつ気分を伴う気分障害(大うつ病性障害、季節性感情障害)に特異的であり、不安・緊張を主症状とする疾患(パニック障害、緊張性頭痛)や運動機能障害を伴う脳神経疾患(ALS、パーキンソン病:PA)では確認されないことから、気分障害は休息期間分布(γ)で評価可能であり、その変化は、抑うつ気分による行動変調(休息状態から活動状態への移行が生じ難いという側面)を反映していると考えられた。さらに、不安障害では不安・緊張の高まりに伴い、γが増加することから、γは不安障害の客観的評価にも有用であり、その変化は、不安や緊張に伴う落ち着きのなさ等の行動の変容(休息状態であっても容易に活動状態へと切り換わるという側面)を反映していると考えられた。一方、活動期間の変化は、神経疾患のみで確認されたことから(PAで増加、ALSで減少)、神経疾患における運動機能障害を定量化することに有用であると考えられた。さらに、優先性待ち行列モデルに、生理学的欲求や要求等の重要度に基づく行動生起性という概念を導入し、気分障害および不安障害の行動変化を統一的に記述できる数理モデルを構築した。
カルコゲナイド細線導波路を用いた非線形光デバイスの開発とその応用

コンパクトな全光学的非線形デバイスを実現する為に、高非線形カルコゲナイド導波路の微細化が実験的に行われた。電子ビームリソグラフィを用いて、方形誘電体導波路型の細線導波路を実現できた。しかし、導波路コアと基板の接触面積が小さい為に、誘電体コアが所々で剥離し、歩留まりは大変低いものとなった。そこで、多モード干渉(MMI)カプラを持ったマイクロリング共振器が、付着力が強いストリップ装荷導波路を用いて試作された。これらの試作デバイスの線形及び非線形特性が1.06 μmの波長において調べられた。残念ながら、光双安定性は未だ観測されていない。また、速い非線形性と遅い(蓄積される)非線形性を持ったリング共振器の動特性が新しく開発した反復法により調べられた。更に、非線形MMIカプラの連続(cw)光及びパルス光に対する応答が、それぞれビーム伝搬法とモード結合理論を使って数値的に調べられ、多くの知見が得られた。本研究は、高非線形Ag-As-Seカルコゲナイドガラスを用いて、デバイスを構成する基本要素の光導波路を細線化した新しい集積回路型の非線形光デバイスの実現を目指すものである。本年度は、断面寸法が1μm以下のカルコゲナイド細線導波路を作製する技術を確立し、その作製した細線導波路の有効性を示すことを目標とした。本研究に先駆けて、少し断面寸法の大きなストリップ装荷導波路を用いた方向性結合器やリング共振器を実現しているが、これらのデバイスに対して、光導波路への励振効率の改善、リング共振器の線形な共振特性等の詳細な検討を行うと共に、購入したCW波長可変レーザを用いてリング共振器の透過スペクトルの自動測定法を確立した。カルコゲナイドガラスには、超高速で動作する非線形性に加えて、光構造変化に起因すると思われる遅い非線形性が存在するが、その非線形リング共振器に与える影響が不明であった。そこで、この遅い非線形性と早い非線形性が同時に存在する場合の非線形リング共振器の解析法を開発し、実測されたパラメータを用いてその影響を数値的に明らかにした。本題の細線導波路の作製は電子ビームリソグラフィとドライエッチング(RIE)を用いる必要がある。両装置は本学電子工学研究所に設置されており、共同利用できるので当初はそれらを利用する予定でいた。しかし、そのRIE装置の利用は、加工する材料の関係で他の利用者と調整が付かず、断念した。偶然にも古いRIE装置を某所から譲り受けることができ、使用できるよう急遽整備した。現在、最適なエッチングができるように、ガスの種類、投入電力、ガス流量等の条件出しを行っている。来年度は、この研究の遅れを取り戻すべく努力する所存である。本研究は、高非線形Ag-As-Seカルコゲナイドガラスを用いて、デバイスを構成する基本要素の光導波路を細線化して新しい集積回路型の非線形光デバイスの実現を目指すものである。単一モードの細線化導波路の作製に必要なドライエッチング(反応性イオンエッチング:RIE)装置が何とか利用できるようになったので、導波路作製技術を確立し、デバイスに応用することを最優先課題とした。細線化導波路は、下部クラッドのシリコン酸化膜(SiO_2)上にAg-As_2Se_3方形誘電体導波路を形成したものであり、電子ビームリソグラフィとRIEを用いて製作した。先ず、蒸着とフォトドーピングにより、酸化膜上にAg-As_2Se_3膜を堆積する。更にその上に電子線レジストをスピンコートし、必要なパターンに応じて電子ビームで描画する。露光後、現像により電子ビームを照射した部分が取り除かれ、レジスト膜にパターンが転写される。次にRIE装置によりレジスト開口部をエッチングして、基板面に垂直方向に溝を掘りクラッド部を形成する。反応ガスにはCF_4とO_2を用い、導波路作製に最も適した条件(ガス流量、投入電力、エッチング圧力、エッチング速度)を実験的に明らかにした。導波路は綺麗にできるももの、レジストを除去する際、長い導波路の所々で剥離が生じた。方形誘電体導波路の場合、導波路と下部クラッドの接触面積が狭く付着力が弱くなるので、この剥離を防ぐこととはできなかった。

稀に長さ1cm程度の導波路が得られたので、レーザ光を入射して導波実験を行った。異常分散領域の調整不足と長さ不足のために、スーパーコンティニュームの発生には至らなかった。方形誘電体導波路型の細線化は無理であるので、接触面積の広いストリップ装荷導波路或いはリブ導波路に切り替える必要がある。そこで、これらの導波路の設計を行い、次のステップの準備を行った。基板に方形誘電体導波路を堆積させる細線化は、接触面積が狭いために付着力が弱く、剥離が起こってしまう問題が生じた。そこで、接触面積が広く、且つ標準的なフォトリソグラフィ技術で作製できるストリップ装荷導波路に変更し、リング共振器や方向性結合器等の非線形デバイスの実現を目指した。リング共振器は方向性結合器を利用しており、フォトリソグラフィでは加工精度が低くその所望な特性が達成できないので、方向性結合器の代わりに2x2の多モード干渉(MMI)カプラを用いた。そこで、改めてリング共振器の設計をし直し、色々なカプラ長のリング共振器を作製した。波長可変レーザを用いて、透過パワーの波長依存性を測定し、最適なカプラ長と使用導波路の等価屈折率(規格化伝搬定数)を求めた。試作したデバイスに400ピコ秒パルスを入射させて、非線形実験を行ったが、励振効率が低く、光双安定性は観測されなかった。非線形MMIカプラに連続(CW)光とバルス光を入射したときの入出力特性を、それぞれビーム伝搬法とモード結合理論を用いて数値的に明らかにした。CW励振の場合、入射光強度を増加させていくと、カプラの長さに応じて、2つの出力ポート間で出力が切り替わる多重スイッチングが生ずることを見出し、そのスイッチングパワーを明らかにした。パルス解析では、非線形屈折率効果、4光波混合、モード間の群速度差を考慮してモード結合方程式を導出し、スプリット・ステップ・フーリェ法を用いて数値的に解いた。カプラ長と入射パルス幅を変えたとき、出射パルスの波形がどのように変化するか数値的に調べた。パルス幅がサブピコ秒になると、群速度差と非線形性の相互作用により一種の変調不安定、即ちスペクトルが広がり、時間波形が不安定になることを見出した。また非線形方向性結合器との関連性も明らかにした。各種光デバイスの基本は細線化導波路で、それは下部クラッド上に堆積した方形誘電体導波路である。その導波路の付着力が弱いために、微細加工プロセスの段階で導波路が部分的に剥離すると言う問題が発生した。長さが1cm位の導波路であれば、たまに綺麗な細線化導波路が得られる。しかし、歩留まりが悪く、デバイスに応用するのは困難と判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。方形誘電体導波路では下部クラッドと導波路が接する面積は幅が1ミクロン程度と狭くなり、HMDS塗布による密着性向上処理を行っても、デバイス全面に渡って剥離を完全に防ぐことは難しい。これまでの経験によると、剥離を防ぐには導波路とクラッドの接触面積を大きくすることが最も効果的である。従って、当初目指した方形誘電体導波路は断念し、溝膜導波路を変形したストリップ装荷導波路やリブ導波路に変更し、非線形光デバイスの実現を目指すことにする。
事実・行為・規範をめぐる知識の実践的意義の研究

本研究は、知識や認識の実践的意義を解明し、その社会的、法的、制度的、倫理的なあり方を明らかにすることを研究目的とするものであり、またこれを通じて「自然と人為」という伝統的対比に関する哲学的再検討を行うことを意図するものであった。研究代表者と分担者のそれぞれの研究成果は下記の通りである。松永澄夫は、知識が規範に関わる場合はどういう場合かを考察し、かつ、知識が習慣と制度の中に固定化されてゆくさまを浮き彫りにした。天野正幸は、ギリシャ哲学における「ピュシス」並びに「ノモス」概念をめぐる研究を行い、その現代的意義を考察した。高山守は、まずは「自然」および「生命」の概念を、ドイツ近代思想とりわけヘーゲルの『論理学』の研究ならびに、J.L.マッキーや、B.ラッセル等のイギリス現代の因果論の検討をとおして、根本的に捉え直し、それに基づいて、総じて生きるということ(行為や規範)の意味を問い返した。一ノ瀬正樹は、確率の哲学、曖昧性、歴史認識、ベイズ的認識論、といった分野において、因果性の問題を絡ませながら、知識生成のプロセスをすぐれて実践的なあり方の中において解明してきた。平成15年度から研究に加わった榊原哲也は、「自然と人為」の問題に対して、フッサール現象学の「自然と精神」をめぐる問題群からアプローチを試み、フッサールにおいてはこの問題群が、ディルタイや新カント派の哲学者との思想的対決の中で形成されてきたことを明らかにするとともに、「人為」としての哲学の営みの倫理性を明らかにする試みを、フッサールに即して行った。伊藤美恵子は、カント理論哲学における「自然」と「行為」概念を取り上げ、両概念の関連と理論的基礎について考察した。中真生は、フランス倫理学、特にレヴィナスとナベールの思想研究を通じて、「苦しみ」と「悪」の関係を明らかにすることができた。本研究は、研究課題が示すように、知識や認識の実践的意義を明らかにすること、すなわち、その社会的、法的、制度的、倫理的なあり方を明らかにすることを研究目的とするものであり、またこれを通じて「自然と人為」という伝統的対比に関し、徹底した哲学的再検討を行うことを意図するものであった。この研究過程においては、事実・行為・規範という三つのアスペクトから問題に接近するという方法をとり、具体的に以下のような成果を上げることができた。松永は、事象が変化することについてのあからさまな知識から事象を変化させる技術が始まり、次に変化させる操作的技術が隠れている事象の変化を発見して知識にもたらすように働く、その論理-変わることと変えることとの間にある論理-を解明した。天野は、プラトンの『国家』における「正義」概念を研究し、「ノモス」(法律・社会的慣習)としての正義に対して「ピュシス」(自然の理・自然法)としての正義に着目することを促すプラトンの考え方にどのような意義があるかということを検討した。高山は、フィヒテ、シェリング、ヘーゲルをめぐって、自然と意識との不可分一体の機構を捉えることによって、総じて「和」の基盤が「行為」であることを明らかにし、同時に、「規範」の普遍的意味を考察した。伊藤は、カントの『判断力批判』および『実践理性批判』における「行為」と「技術」の概念を研究し、実践の場面における「行為」と理論的自然認識の場面における「行為」との対照から、後者における「行為」ないし「技術」の特質を明らかにすることを試みた。本研究は、知識や認識の実践的意義を解明し、その社会的、法的、制度的、倫理的なあり方を明らかにすることを研究目的とするものであり、またこれを通じて「自然と人為」という伝統的対比に関する哲学的再検討を行うことを意図するものである。

具体的には以下のような成果を上げることができた。松永は、分析という方法の特性を考察しつつ、諸々の技術の伝統性と他方での伝播可能性と普遍性という、二つの対比的事柄の裏側にあるものを明らかにした。天野は、行為の規範としての「フュシス」(自然・自然の理)と「ノモス」(法律・社会的慣習)についてのプラトンの考え方を、『ゴルギアス』・『プロタゴラス』・『国家』・『ピレーボス』・『法律』を手懸りにして詳細に検討した。高山は、ドイツ古典哲学、とりわけ、シェリングおよびヘーゲルをめぐって、「自然」がいかに把握されたかを探求した。人間を包摂する「自然」が、われわれの知および行為の最も根源的な規範となる、と考えうるからである。一ノ瀬は、現代の哲学的な「意思決定理論」の主流と目される「ベイズ主義」について探るため、今年度は「ベイズ主義認識論」の核心である「ベイズ条件づけ」を主題的に取り上げ、それへの代表的批判である「古い証拠の問題」を検討し、英語論文として発表した。榊原は、フッサール現象学における「自然と精神」の問題に取り組み、主として『イデーンII』に基づいて、「精神が自然を構成する」という基本的構図の背後に「精神の基底としての生ける自然」の思想を読み取りうることを明らかにした。伊藤は、カント『純粋理性批判』「超越論的弁証論」の議論に基づいて、自然における対象を個的対象として捉える認識行為の仕組みを解明し、研究論文として発表した。本研究は、知識や認識の実践的意義を解明し、その社会的、法的、制度的、倫理的なあり方を明らかにすることを研究目的とするものであり、またこれを通じて「自然と人為」という伝統的対比に関する哲学的再検討を行うことを意図するものである。松永は、今年度は、人為的秩序の構造を主題にした。その際、特に、評価が、既存の秩序とどう関わり、秩序の変化や新しい秩序の形成にどう絡むのか、これを集中的に考察した。天野は、行為の規範としての「フュシス」(自然・自然の理)と「ノモス」(法律・社会的慣習)についてのプラトンの考え方を、『国家』を手懸りにして詳細に検討した。高山は、ドイツ古典哲学および日本近代思想をめぐって、事実としての自然的生命、ならびに、行為としてのわれわれ人間の生に関し、考察を展開した。一ノ瀬は、認識と行為の双方の実態をなす「不確実性」の問題を主題化するべく、「曖昧性」と「確率」という二つの様相のそれぞれについて、人工妊娠中絶や医療的意思決定などの実践的話題と絡めた英語論文を発表した。榊原は、フッサール現象学における「自然と精神」の問題に取り組み、この問題をめぐる中期フッサールの思索の営みに対し、ディルタイがいかに影響を与えたかを詳細に解明した。伊藤は、カント哲学における判断行為の問題をあつかい、認識判断と趣味判断の区別について、当時の思想状況を顧慮し、またカント哲学における認識論的前提に遡行することによって探究した。本研究は、知識や認識の実践的意義を解明し、その社会的、法的、制度的、倫理的なあり方を明らかにすることを研究目的とするものであり、またこれを通じて「自然と人為」という伝統的対比に関する哲学的再検討を行うことを意図するものであった。最終年度の今年度は、これらの目的を現代の状況と絡めて探究することができた。具体的に以下のような成果をあげることができた。
感度が高い中枢性めまい推定検査の開発のための視覚前庭眼反応の離散的フーリエ解析

「めまい・平衡障害」の原因は診療科の枠組みを超えて多岐にわたる。内耳障害によるめまいが比較的多いが、脳梗塞・出血や変性疾患、奇形や腫瘍など小脳や脳幹を中心とした中枢の障害よるめまいやふらつきもある。血液循環の調節障害、頭痛、精神疾患によるめまいもある。本研究は中枢の平衡機能障害を鋭敏に診断する検査を開発し、これにより臨床の現場において医師が適切に診断し、診療科間で円滑な連携と適切な治療が行えるようになることを目指す。耳鼻咽喉科、神経内科、脳神経外科、精神神経科、総合内科など複数の診療科や病院を受診しても適切な診断がつかないまま医療機関を渡りさまよう、いわゆる『めまい難民』を一人でも多く救う。
地下水硝酸イオンの有機物無添加脱窒処理に関する研究

電位分布が均一となる円筒型リアクターを作製し、外部(ステンレス)円筒を陰極、炭素棒を陽極としてそれぞれ同心円状に配置して用い、微生物を固定した場合としない場合とで種々の操作条件に対する処理水質を比較・検討した。また、電極系内のイオン移動に対する理論的解析を併せて行い、以下の結果を得た。1.炭素電極を用いることにより、陽極での酸素生成が主に二酸化炭素の生成に変わる。したがって、リアクター内部のORPは-200mV以下の嫌気状態となり、+100200mV前後の地下水の処理に際しても脱窒反応が進行しやすい条件となる。2.通電により陰極表面で生成される水素は脱窒反応の電子供与体として利用され、地下水中の硝酸イオンが除去される。硝酸除去量はこれまでの実験条件では電流値が大きいほど大きかった。また、硝酸イオンの除去に伴うpH上昇は1)の陽極における二酸化炭素(及び重炭酸イオン)の生成によって抑制され、結果的に処理水は中和される。電極系内の物質移動に対する理論的検討から、電解質濃度が種々変化した場合の系内電位分布、pH分布、硝酸イオンの移動速度、脱窒速度等の変化量を求めた。特に、無機炭素濃度が数mMになると、脱窒菌固定電極系内のpHはその緩衝作用によってpH10前後から中性付近の値となる。なお、本処理法の最適設計・操作条件については、電極の消費電力量を含めて現在検討中である。
空間概念のメンタルイメージ表現と知的コミュニケーションへのその応用

人間は世界についての情報をかなり抽象化した形で内的表現しているはずである.このイメージを本研究ではメンタルイメージと呼んだ.具体的には,メンタルイメージの利用されるべき課題として,地図情報の認識/生成や機械組立の説明生成について考え,いくつかのシステムを試作した.地図情報に関しては,地図情報のモデル化,略地図と説明文の自動生成,経路移動シミュレーションなどを試みた.これは主に2次元的な空間概念に関わるものである.経路情報伝達のための地図情報表現としては道路ネットワーク表現を用いた.また,3次元的な空間概念を扱うものとして機械組立を採り上げ,説明と説明図,アニメーション生成などのシステムを試作した.これらでは組立2分木と呼ぶ,機械部品の組み合わせと配置関係の記述法を導入したが,これは人間が言語的に構造を掌握するための定性的な構造情報に,厳密な3次元的な配置と組立構造を決定する手がかりとなりうる特徴情報を加えた表現である.本研究では,物体の位置関係や経路などの空間的な情報を人間に伝達するという問題について考えたわけであるが,現在我々がシステム側の立場として利用できる情報伝達は,通常の言語からはじまってCGやバーチャルリアリティなどまでに広がってきている.表現の多様化はコンテンツ作成の負担増加に直結するため,計算機システムと人間の共同作業が不可欠であるが,そのためにも人間のメンタルイメージと整合のとれる形でのシステム内表現がますます重要性を増すと結論づけられる.本研究では、物体の位置関係や経路などの空間的な情報を人間に伝達するという問題について考えようとしている。現在利用できる情報伝達のための手段としては、通常の言語からはじまってCGやバーチャルリアリティなどまでありえる。重要なのは表現手段よりもむしろそれらの表現で表す情報を誰が生成するのかということである。ここで考えようとしているのは、人間が説明のためのデータを入力するというのではなく、自動生成を仮定している。人間は世界についての情報をかなり抽象化した形で内的表現しているはずである。このイメージを本研究ではメンタルイメージと呼ぶ。人間が他人に道順や場所を教える場合、自分のメンタルイメージを基に説明を生成し、その受け手は、与えられた説明を基に説明者のメンタルイメージを自分の中にも再構成しようと試みるわけである。ここで、説明の良さはその説明で如何に自分のイメージに近いものを相手に想起させうるかということにかかってくる。本年度は、このメンタルイメージの基本的性質を考察するための準備として地図情報の認識/生成や機械組立の説明生成について考え、いくつかのシステムを試作した。地図情報に関しては、地図情報のモデル化、略地図と説明文の自動生成、経路移動シミュレーションなどを試みた。これは主に2次元的な空間概念に関るものである。また、3次元的な空間概念を扱うものとして機械組立の説明と説明図、アニメーションの生成などのシステムを作製している。今後、これらのシステムを用いた実験を基にメンタルイメージの表現方法について検討を進め、そこから得られる知見をシステムへフィードバックしていく予定である。人間は世界についての情報をかなり抽象化した形で内的表現しているはずである.このイメージを本研究ではメンタルイメージと呼んだ.具体的には,メンタルイメージの利用されるべき課題として,地図情報の認識/生成や機械組立の説明生成について考え,いくつかのシステムを試作した.地図情報に関しては,地図情報のモデル化,略地図と説明文の自動生成,経路移動シミュレーションなどを試みた.これは主に2次元的な空間概念に関わるものである.経路情報伝達のための地図情報表現としては道路ネットワーク表現を用いた.また,3次元的な空間概念を扱うものとして機械組立を採り上げ,説明と説明図,アニメーション生成などのシステムを試作した.これらでは組立2分木と呼ぶ,機械部品の組み合わせと配置関係の記述法を導入したが,これは人間が言語的に構造を掌握するための定性的な構造情報に,厳密な3次元的な配置と組立構造を決定する手がかりとなりうる特徴情報を加えた表現である.本研究では,物体の位置関係や経路などの空間的な情報を人間に伝達するという問題について考えたわけであるが,現在我々がシステム側の立場として利用できる情報伝達は,通常の言語からはじまってCGやバーチャルリアリティなどまでに広がってきている.表現の多様化はコンテンツ作成の負担増加に直結するため,計算機システムと人間の共同作業が不可欠であるが,そのためにも人間のメンタルイメージと整合のとれる形でのシステム内表現がますます重要性を増すと結論づけられる.
戦野日本における技術及び工学発展の総合的研究

戦後日本技術史の発達の基本的特徴と分析した結果、次のような結果を得た。(1)まず、戦後日本の技術発達の一つの象徴的存在としての情報技術の発達は、ひとつには通産好善的な重点がおかれハ-ドウェア中心の開発体制が敷かれたことによる。その結果、ハ-ド技術の進展は著るしいが、ソフトの遅れがある。この構造は、実はハ-ドの開発体制自体にみられることであり、いわば日本の技術開発体制に共通してみられる構造的なものである。また、コンピュ-タ・ハ-ドウェアの発達は、戦前まで遅れていた日本の工作機械技術をNC工作機械で発展させることで、一応の克服をえた。しかし、これも単なるコンピュ-タだけの作用でなく、低賃金的労働を基礎にした機械工の熟練と合わさって可能であったといえる。情報化社会としての通信技術とコンピュ-タの組合せでは、右と左が通信の流れが、技術と社会体系によって規定されており、「情勢の流れ」は任意・自由ではない。この点に現在の技術的問題と課題がある。(2)化学技術の発展は、戦後石油化学技術の発達に集的される。この出発は、戦後GHQの政義に出発し、日米間の一方的な経済的強制の枠組みの中で、多量の技術導入によって飛成された。ここには、きわめて大きな矛盾が社会的にも集中し、公害問題を再発させることになった。(3)公害問題の多発は、偶然的なものではなく。戦後日本資本主義の発展構造で形成されたものである。従ってこの解決は、経済的枠組みの手直しと合せて考慮されなければならない。(4)技術発達史上の関係で、軍事技術は浪費的であり、これへの支出からわかったことが日本の経済的繁栄に貢献したことは、理論的にも明らかにされた。(1)今年度は、全体の打合せ会や中間報告会を合せて、3回行ない、研究の基本的問題点の解明と、その研究方法上の討論を行った。さらに第3回目では、研究の進展の早かった電気技術や制御、軍事技術部門を中心に中間報告会を行うことができ、基本的には順調に進行しつつある。(2)電気技術の発達史では、全国の発電所の現地調査デ-タを極力収集した。その上で、発達上の特徴で分析すれば、1950年代前半における水力発電の大規模化と合理化(1952年の自動化率75%)、新鋭火力発電所導入にさいしては、「1号機導入2号機国産型」が復活したこと、エネルギ-消費構造の産業への著しい傾斜、電力消費システムと地域開発(振興)政策の矛盾等が大きな問題として浮かび上がってきた。導入技術の果たした役割と自主的発達との相互関係については、更に分析を進めている。(3)自動化やオ-トメ-ションの進行については、近年の「メカトロニクス論争」の理論的な整理を行った。この問題は、分担者の日野川が引きつづいてまとめている。(4)軍事技術については、分担者の加藤が、とりあえず「軍事技術論の課題と方法」をまとめた。ここでは、近年のハイテクノロジ-と軍事技術の関係を合せて分析しておいた。(5)なお、研究の基本的な方法や今後の課題については、従来の戦後日本技術史研究が、著しく経済的関係に偏っているか、もしくは逆に個人の業績史ないしは回想録的なものに偏していることを確認し、技術の体系すなわち構造や、社会全体および産業全体としてみたとき、どのような関連をもつ体系となっているかを解明すべきことに一致、今後、このような方法で、他の個別部門(土木、機械、化学)において調査を進めつつある。

全体として、こうした方法を確立したことは、今年度の大きな成果であると言える。(1)本年は、まず電子技術情報技術の戦後発展史を分析し、まとめ公表した。この中では、とくに日本の生産技術および機械技術の発達との関連を重視して分析したが、労働形態を変化させつつあることを明らかにできた。同時に、情報技術の現代的進歩は、いわゆる情報化社会論で描かれるような情報の公開や情報万能論とはちがい,むしろ情報の格差を強めつつあることも指摘した。これは、特に国際的な情報関係でみれば、情報の南北格差の問題として現われており、この格差は経済的政治的力関係によって一方向に強力に展開(平定)されつつあることを明らかにした。また生産過程では、制御技術の進歩を著るしく進め、一示においては、明治以来の日本技術の構造的欠陥ともいわれてきた機械工業とくに工作機械技術の押し上げに貢献している。又、他方では、労働形態を変化させ,機械装置体子を一層巨大なものにし,労働と技術の関係を大幅に変化させつつあることも明らかにしえた。(2)全体的な戦後日本の技術発達のみちすじを明らかにする方法の解明もおこなった。この点では、従来の戦後技術史論を越える方法論を提示しえたものと考えている。(3)またこれに関連して、戦後日本の科学技術政策についても分析が進み,日本の特殊性が対米関係において形成されてきたことを解明しえた。(4)次に、技術の発展過程の全体に関わる問題の一つとしての公害関係の研究についても、公害の代表的存在であり,戦後化学工業史上,重要な役割を担ってきた新日本窒素(チッソ)と水俣病の関係を総括的に分析しなおし,詳細な年表を作成した。この点では、現在の研究の最高水準の段階のものを提示することができた。(5)化学工業と技術史関係についてもとくに戦前と戦後発展の関連を解明した。(6)以上の点は、「成果」として刊行する。
鉄代謝とその異常に関する病態生理学的研究

生体の鉄,鉄および鉄蛋白の代謝とその異常の病態生理,輸血などによる過剰鉄状態おける生体の障害,鉄錯体の発癌との関係,炎症性貧血と鉄代謝障害との関連などを解明するには共同研究によるのが有用である.その成績は,昭和63年10月14日(水)学士会館分館において発表と討議とがされたので概要を記す.(1)鉄に関して:血清鉄測定法には改良の余地あること,消化管からの鉄吸収は,粘膜細胞刷子縁Tfレセプターの関与が示唆された.思春期女子の鉄欠乏にはヘム鉄(哺乳動物赤血球から)強化食品の投与が効果的であり.一方白血病細胞の分化,増殖(in vitro)に鉄の影響することが明らかにされた.(2)貯蔵鉄:貯蔵鉄の減少が造赤血球能障害に関係すること.鉄剤内服でも長期間となれば鉄過剰に進展し,ヘモクロマトーシスの確診には血清フェリチン700ng/ml以上,血清鉄飽和率75%以上にしても,肝生検,肝CT値の有用なことが明らかにされた.(3)組識鉄と鉄蛋白:ヘモジデリンからのラジカル産生能が細胞障害を惹起する可能性が示唆され,生体鉄蛋白への鉄の利用に,カコジル酸鉄コロイドの消化管からの吸収が効果的なことが明らかになった.(4)TfとTfレセプター:腫瘍細胞の種類によっては,Tfのとりこみが亢進しながらTfレセプターとは関係の少ないもののあること,赤芽球系コロニー形成能は,鉄欠乏で鉄の添加がそのgrowthとHb産生に働らくこと,血清Tfレセプターの測定は骨髓造血能の把握に有用なこと,骨髓赤芽球の成熟とTfレセプター数には相関のあることが明らかにされた.(5)フェリチンとMDS:RAでは赤血球フェリチンと,酸性フェリチンの増加がみられること,MDSの赤血球では,赤芽球段階でフェリチン,EPOレセプター,Tfレセプター測定の重要なこと,さらに環状鉄芽球がMDSから白血病へ移行する時にみられた. (6)サイトカイことの関係:ILー1が鉄代謝に障害を与え,このことが造血能障害に関与することが示唆された.生体の鉄,鉄および鉄蛋白の代謝とその異常の病態生理,輸血などによる過剰鉄状態おける生体の障害,鉄錯体の発癌との関係,炎症性貧血と鉄代謝障害との関連などを解明するには共同研究によるのが有用である.その成績は,昭和63年10月14日(水)学士会館分館において発表と討議とがされたので概要を記す.(1)鉄に関して:血清鉄測定法には改良の余地あること,消化管からの鉄吸収は,粘膜細胞刷子縁Tfレセプターの関与が示唆された.思春期女子の鉄欠乏にはヘム鉄(哺乳動物赤血球から)強化食品の投与が効果的であり.一方白血病細胞の分化,増殖(in vitro)に鉄の影響することが明らかにされた.(2)貯蔵鉄:貯蔵鉄の減少が造赤血球能障害に関係すること.鉄剤内服でも長期間となれば鉄過剰に進展し,ヘモクロマトーシスの確診には血清フェリチン700ng/ml以上,血清鉄飽和率75%以上にしても,肝生検,肝CT値の有用なことが明らかにされた.(3)組識鉄と鉄蛋白:ヘモジデリンからのラジカル産生能が細胞障害を惹起する可能性が示唆され,生体鉄蛋白への鉄の利用に,カコジル酸鉄コロイドの消化管からの吸収が効果的なことが明らかになった.(4)TfとTfレセプター:腫瘍細胞の種類によっては,Tfのとりこみが亢進しながらTfレセプターとは関係の少ないもののあること,赤芽球系コロニー形成能は,鉄欠乏で鉄の添加がそのgrowthとHb産生に働らくこと,血清Tfレセプターの測定は骨髓造血能の把握に有用なこと,骨髓赤芽球の成熟とTfレセプター数には相関のあることが明らかにされた.(5)フェリチンとMDS:RAでは赤血球フェリチンと,酸性フェリチンの増加がみられること,MDSの赤血球では,赤芽球段階でフェリチン,EPOレセプター,Tfレセプター測定の重要なこと,さらに環状鉄芽球がMDSから白血病へ移行する時にみられた. (6)サイトカイことの関係:ILー1が鉄代謝に障害を与え,このことが造血能障害に関与することが示唆された.
準定常電機プラズマ加速(MPD)アークチャンネル内の流れ場の構造と加速過程

本研究では、MPD推進機の電磁気力推力の軸方向加速成分であるブロ-イング力に着目する。ブロ-イング力のみが作用する流れ場は一次元流れ場となる。数値計算から予想される流れ場の構造と実際の流れ場を比較するために、MPDアークチャンネルを制作し、電流分布、電子温度と電子数密度を測定した。推進剤にはアルゴン、水素、窒素を用い、放電時間は1.2msec、放電電流は8kAに設定し、流れ場は磁気レイノルズ数によって分類した。1.アルゴンでは陽極、陰極表面上共に、電流は下流のセグメントに集中しており、両方の分布を比較すると陰極の方が変化が緩やかであった。また、Rm≧5以上の流れでは数値計算で見られるような電流の集中が上流で観察された。電子温度と電子数密度の分布はチャンネルの中間ではほぼ等しく、チャンネルの両端で大きく異なった。数値計算ならびに実験によって得られた物理量を比較すると、チャンネル内のほとんどの領域において定性的な一致が見られた。よって、アルゴンの場合数値計算からおおよそその加速過程を理解することができるものと考えられ、実際の流れ場においてチャンネル入口・出口付近の2つの加速領域が存在することが予想される。2.水素、窒素の場合、放電電流はチャンネル出口付近に集中し、上流域ではほとんど流れなかった。これは二原子分子ガスでは解離反応があり、プラズマ化が遅れるためである。数値計算の結果は実験結果と大きく異なり、さらなるモデル化が必要であることがわかった。3. MPDチャンネル実験はブロ-イング加速を解明する目的で行われたが、電子ホールパラメータが1以上の領域もあり、軸方向の電流成分が存在することから完全なブロ-イング加速の実現にはさらなる実験装置の改良が必要である。本研究では、軸方向加速成分であるブロ-イング力に着目する。ブロ-イング力のみが作用する流れ場は、1次元チャンネル流れとなる。数値計算から予想される流れ場の構造と実際の流れ場を比較するために、軸方向加速成分であるブロ-イング力のみを考慮したMPDアークチャンネル(MC-II)を製作し、電流分布と電子温度、電子数密度を測定した。推進剤にはArとN_2を用い、放電時間は約1.2msec、放電電流値は8kAに設定し、流れ場は磁気レイノルズ数によって分類した。1.陽極、陰極表面上の電流分布とも、電流は下流のセグメントに集中しており、両方の分布を比較すると陰極の方が変化が緩やかであった。また、Rm≧5以上の流れでは数値計算で見られるような電流の集中が上流で観測された。2.チャンネル内で測定された電子温度は約1.0eVで、計算結果のように入口と出口において温度が上昇しており、電流分布と対応している。これは、電子温度分布はジュール加熱に大きく依存するためである。しかし、計算結果のように急激な温度上昇は見られなかった。3.電子数密度は測定値、計算結果とも1.0×10^<14>5.0×10^<14>cm^<-3>の間に存在し、チャンネル中間位置付近まではほぼ一定で、出口付近で上昇している。この領域では電流が集中しており、電離反応が著しく進行していることが推定される。数値計算ならびに実験によって得られた物理量を比較すると、チャンネル内のほとんどの領域において定性的な一致がみられた。よって、数値計算からおおよそのプラズマの加速過程を理解することができるものと考えられ、実際の流れ場においても、計算に見れるような入口と出口において2つの加速領域が存在することが予想される。

数値計算から予想される流れ場の構造と実際の流れ場を比較するために、MPDアークチャンネルを制作し、電流分布、電子温度と電子数密度を測定した。推進剤にはアルゴンと窒素を用い、放電時間は1.2msec、放電電流は8kAに設定し、流れ場は磁気レイノルズ数によって分類した。1.アルゴンでは陽極、陰極表面上共に、電流は下流のセグメントに集中しており、両方の分布を比較すると陰極の方が変化が緩やかであった。また、Rm≧5以上の流れでは数値計算で見られるような電流の集中が上流で観察された。電子温度と電子数密度の分布はチャンネルの中間ではほぼ等しく、チャンネルの両端で大きく異なった。数値計算ならびに実験によって得られた物理量を比較すると、チャンネル内のほとんどの領域において定性的な一致が見られた。よって、アルゴンの場合数値計算からおおよそその加速過程を理解することができるものと考えられ、実際の流れ場においてチャンネル入口・出口付近の2つの加速領域が存在することが予想される。2.窒素の場合、放電電流はチャンネル出口付近に集中し、上流域ではほとんど流れなかった。これは二原子分子ガスでは解離反応があり、プラズマ化が遅れるためである。数値計算の結果は実験結果と大きく異なり、さらなるモデル化が必要であることがわかった。3.MPDチャンネル実験はブロ-イング加速を解明する目的で行われたが、電子ホールパラメータが1以上の領域もあり、軸方向の電流成分が存在することから完全なブロ-イング加速の実現にはさらなる実験装置の改良が必要である。
ミクロとマクロをつなぐ摩擦現象の基礎理論の構築に関する研究

摩擦現象のミクロな起源を明らかにするために、本年度は次の研究を実施した。(1)固体の古典的なモデルの解析計算、および数値シミュレーションに基づく研究前年度、厳密に解ける1次元モデルに基づいて、固体の弾性的な性質とエネルギー散逸の関係を調べたが、本年度はその拡張の下に、3次元的な弾性固体におけるエネルギー散逸のメカニズムの解明を目指して、解析的および数値的な計算を行った。その結果、乱れのない3次元固体の表面の滑り現象においては、通常の様な速度に比例する摩擦(エネルギー散逸)は波数ゼロ付近のマクロなモードにしか起こらないことが分かった。すなわち、固体間の滑り現象における摩擦は、巨視的な乱れのスケール以上でしか起こらない。この結果を拡張することで、固体間滑り摩擦のモデルとして、ランダムな弾性ネットワークを考案した。(このモデルにおける数値計算に基づく解析を現在行っている。)(2)ナノスケール物質での摩擦解明の予備的な段階としての微小結晶における結晶構造、および位相欠陥分布の理論的研究近年、カーボン・ナノチューブなどの微小結晶が、メカニカルなデバイスへの応用の観点から注目されているが、本研究ではそれらの系における摩擦現象解明の予備的な段階として、ナノチューブなどの結晶における位相欠陥の分布を明らかにする研究を行った。(3)固体電子による摩擦の研究固体電子による摩擦のミクロな研究として、超伝導体における渦糸生成によるエネルギー散逸の発生機構を、数値的なシミュレーションによって解析した。本年度は、摩擦現象の基本を記述するための理論構築を行った。その第一は、固体間の摩擦現象の基本であるエネルギー散逸の機構を理解するために、連続弾性体近似を用いた厳密に解ける摩擦のモデルの構築である。最も簡単な系として1次元の周期的変調を持つ弾性体を考え、その弾性体に対して1つの不純物ピンに依るピン止めを導入し、系に初期条件として与えた一様な並進の運動エネルギーの散逸の様子を解析的に調べた。その結果、ピン止め力の弱い領域では動摩擦力が一定となるパラメタ領域が存在することが分かった。また、その際に並進の運動エネルギーが熱エネルギーへと変換される過程の解析も行った。これらの結果は、エネルギー散逸という基本現象を、動摩擦現象に関連させて解析出来る理論的枠組を作った点で、意義が大きいものと考えられる。これらの成果の発展の上に、従来の理論では現象論的に取り入れられていた、エネルギー散逸の微視的理論の観点からの見直しが可能になると考えている。また、第二の成果として、不純物ピンの分布する基盤上に存在する、バネで結合された1次元粒子系モデルにおける摩擦現象の解析を行った。この系については、基盤の不純物分布が周期的で、さらに粒子系の粒子間隔と不整合な場合には、最大静止摩擦力が有限の状態とゼロの状態の間の相転移(Aubry転移)が存在することが知られていた。また、最大静止摩擦力と動摩擦力の速度ゼロ極限の値との間に、トビが存在する(ヒステリシス現象)可能性が指摘されていた。本研究では基盤の不純物分布、および粒子系との相互作用の強さを様々に変化させることによって、これらの現象がコントロール出来ることを見出した。これは、摩擦現象を包括的に理解する上での大きな進歩であると言える。