hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リーフ海岸における海浜安定と総合防災に関する研究

2年間に亘る研究であるが、研究計画に基づき、沖縄本島、宮古島・石垣島を対象に海岸災害および海浜の消長に関する調査を実施した。その結果を基に海浜安定に関する考察を進め、さらに総合防災の観点から、災害ポテンシャル図と海浜安定指標図の作成を試みた。具体的内容は以下の通りである。1)沖縄本島、宮古島、石垣島3島海岸の実態調査を実施して砂浜の実態を調べ、海浜流系と地形特性を基に海岸域を区分し、各区分域について過去の災害資料を基に災害地図の作成を試みた。なお、先島に関しては明和8(1771)年の明和大津波と昭和33(1958)年の八重山群島の大地震が著名であり、両地震についてはできるだけ多くの文献資料の収集に努めた。2)上記の各区分海域について、海岸災害を引き起こした台風の経路を調べ、海岸地区毎の危険経路図を作成した。3)各危険経路に対し、気象データを基に危険台風(風速・風向、襲来波に関し最も危険な諸元を有する台風)を推定して各海岸地区での沖波諸元を推算、数値計算によって波浪および海浜流の諸元を求め、波の遡上高、波力、流れの大きさを推定し、現況海岸構造物や海岸近くに位置する構造物等の危険度を検討して災害ポテンシャル図を作成した。4)砂浜海岸については既存の資料を基に海浜流系モデルを作成し、数値シミュレーションによって砂浜の安定性の検討を行って海浜安定指標図を作成したが、海浜形状パラメータについてはさらに検討が必要であるので、継続して研究を進めたい。以後の研究成果について海岸工学論文集等に投稿の予定である。本年度は本研究の初年度であるので,サンゴ礁海岸での諸現象を対象とした研究文献を収集するとともに,沖縄諸島の海岸災害に関する資料を収集した。同時に,沖縄本島の海岸の現地調査を実施して海浜状況を把握するとともに砂浜の消長に関する情報の収集を行い,さらに,過去の気象データを基に,特に沖縄諸島に災害をもたらした台風について詳細な資料を収集した。具体的な内容は以下の通りである。沖縄諸島のうち,本年度は沖縄本島にしぼって北部海岸を皮切りに海岸の実地踏査を実施して砂浜の実態を調べ,海浜流系と地形特性を基に海岸域を区分し,各区分域について過去の災害資料を基に災害地図の作成を試みた。さらに、それぞれの海岸区域について,海岸災害を引き起こした台風の経路を調べ,海岸地区毎の危険経路図を作成した。各経路に対して,気象データよりもっとも危険度の高い諸元を有する仮想台風を想定し,各海岸地区の沖波諸元を推算し,数値計算によって長周期を含めた波浪及び海浜流諸元を求め,波の遡上高,波力,流れの大きさを推定し,現況海岸構造物や海岸近くに位置する構造物等の危険度を検討して災害ポテンシャル図を作成したが,波浪推算や海象諸元の計算については,実測データによる精度検討が必要と思われるので,この点について研究をさらに進める予定である。さらに,砂浜を有する海岸については既存の資料を基に海浜流系のモデルを作成し,数値シミュレーションによって砂浜の安定性の検討を行って海浜安定指標図(素案)を試作したが,現地踏査結果と突き合わせてみると,小規模のポケットビ-チについては再現性に検討すべきところががあり,今後この点の改良に努めていく。なお,本年度の研究成果については,琉球大学工学部紀要および土木学会海岸工学論文集に投稿公表の予定である。本年度は2年継続研究の2年目にあたるので、研究計画に基づき、主として宮古島・石垣島を中心に、昨年度と同様な手法で海岸災害および海浜の消長に関する調査を実施した。なお、本年は計画研究の最終年にあたるところから、2年に亘る研究の取りまとめを行った。

1)本年度対象は先島諸島であるが、宮古島・石垣島両島にしぼって海岸の実態調査を実施して砂浜の実態を調べ、海浜流系と地形特性を基に海岸域を区分し、各区分域について過去の災害資料を基に災害地図の作成を試みた。なお、先島に関しては明和8(1771)年の明和大津波と昭和33(1958)年の八重山群島の大地震が著名であり、両地震についてはできるだけ多くの文献資料の収集に努めた。2)上記の各区分海域について、海岸災害を引き起こした台風の経路を調べ、海岸地区毎の危険経路図を作成した。3)各危険経路に対し、気象データを基に危険台風(風速・風向、襲来波に関し最も危険な諸元を有する台風)を推定して・各海岸地区での沖波諸元を推算、数値計算によって波浪および海浜流の諸元を求め、波の遡上高、波力、流れの大きさを推定し、現況海岸構造物や海岸近くに位置する構造物等の危険度を検討して災害ポテンシャル図を作成した。4)本地域に対しても、昨年同様砂浜海岸については既存の資料を基に海浜流系モデルを作成し、数値シミュレーションによって砂浜の安定性の検討を行って海浜安定指標図を作成したが、海浜形状パラメータについてはさらに検討が必要である。
鳥類キメラによる脊髄神経路の発生学的解析

脊髄神経路の発生学的解析を主たるテ-マとして実験を行っているが、知覚神経路の1次ニュ-ロンである脊髄神経節(DRG)に関して、副次的であるが興味ある実験発生学的結果が得られたので報告する。1.鳥類のDRGは大きな神経細胞で構成されるVL域と小さな神経細胞で構成されるDM域とに分れて発生が進行する。鳥類での証明は未だなされていないが、哺乳類ではDRG内の大きな神経細胞は筋〓錘知覚に、小さな神経細胞は皮膚知覚に関係すると言われる。正常ニワトリ胚と正常ウズラ胚で組織発生を観察した結果、VL域ではニワトリ胚/E5.5,ウズラ胚/E5.0に神経細胞が分化し始め、DM域ではニワトリ胚/E7.5,ウズラ胚/E6.5に細胞が分化し始めていた。ウズラ胚の方がニワトリ胚よりもE0.51.0日程度分化時期が早いことがわかった。2.正常ニワトリ胚と正常ウズラ胚を用いて、次の発生段階の指標である細胞死(cell death)数の計測を行った。腕神経叢レベル・20番目のDRGでの計測値を比較検討することにした。ニワトリ胚・VL域/E6.5ー7.5に細胞死のピ-クが存在し、同・DM域/E9.0に鋭いピ-クが観察された(DM/VL〓2.3)。ウズラ胚・VL域/E5.5ー7.0になだらかなピ-クが存在し、同・DM域/E8.0にピ-クが観察された(DM/VL〓1.7)。3.ニワトリ胚とウズラ胚のDM域細胞死数の違いを利用して、キメラ胚を作製し、細胞死と未梢の関係に対して考察・検討を加えた。ニワトリ細胞DRG/ウズラHost、ウズラ細胞DRG/ニワトリHostいずれの場合にも細胞死数は少なく、量的には未梢組織との適応はしていなかった。ただし、時間的にはHostタイプに適応していることがわかった。Tanaka&Londmesserによるキメラの運動ニュ-ロンに関する実験結果とは異なりキメラの知覚ニュ-ロンは未梢との量的対応はしていないことが予測された。axonの伸長に関してグリア細胞によるguidanceやchemotaxis説などが提唱されているが未だ解明されておらず、種々の事実の積み重ねが続けられている。我々は脊髄内における知覚神経路axonの伸長を、実験発生学的な手法を利用して検討を行っている。ニワトリ-ウズラ移植実験系を用いて、神経管を翼板と基板に半切するかまたは左右軸に半切し、各々を組み合せることにより、脊髄内の上行性線維と後索との親和性の有無および位置のポテンシャルの有無を決定できるものと予測している。今年度実験の結果は、2つのタイプの移植実験より、1)神経管を背腹軸に反転移植を行った。上行性の知覚神経線維は後索を求めて移植接合面で横断し、かつ同側性を選択的に通過することが確認された。2)神経管を左右軸に半切移植して交叉線維の発生学的証明を試みた。

知覚神経線維の上行路のうち、白(前)交連を経て対側の前側索へ達し、上行する繊維がまず発生し、続いて同側の後索を上行する線維が発達して来るのが観察された。実験結果そのものではないが、ニワトリ育種の方の助言により、転卵装置が孵卵に効果を持つことを教えていただき、卵殻に窓を開けた手術胚にも応用して孵卵方法の改良を行った。転卵装置付き孵卵器を購入使用し始めた現在、手術胚の生存率・孵化率を高めることができた。次年度は、細胞移植をも含めた脊髄の発生学的な組織構築とも関連させながら、計画に従って新たな組み合せ移植実験を行い、知覚神経線維と位置のポテンシャルに関する解析を進める計画である。脊髄神経路の発生学的解析を主たるテ-マとして実験を行っているが、知覚神経路の1次ニュ-ロンである脊髄神経節(DRG)に関して、副次的であるが興味ある実験発生学的結果が得られたので報告する。1.鳥類のDRGは大きな神経細胞で構成されるVL域と小さな神経細胞で構成されるDM域とに分れて発生が進行する。鳥類での証明は未だなされていないが、哺乳類ではDRG内の大きな神経細胞は筋〓錘知覚に、小さな神経細胞は皮膚知覚に関係すると言われる。正常ニワトリ胚と正常ウズラ胚で組織発生と観察した結果、VL域ではニワトリ胚/E5.5,ウズラ胚/E5.0に神経細胞が分化し始め、DM域ではニワトリ胚/E7.5,ウズラ胚/E.6.5に細胞が分化し始めていた。ウズラ胚の方がニワトリ胚よりもE0.51.0日程度分化時期が早いことがわかった。2.正常ニワトリ胚と正常ウズラ胚を用いて、次の発生段階の指標である細胞死(cell death)数の計測を行った。腕神経叢レベル・20番目のDRGでの計測値を比較検討することとした。ニワトリ胚・VL域/E6.5ー7.5に細胞死のピ-クが存在し、同・DM域/E9.0に鋭いピ-クが観察された(DM/VL=2.3)。ウズラ胚・VL域/E5.5ー7.0になだらかなピ-クが存在し、同・DM域/E8.0にピ-クが観察された(DM/VL=1.7)。3.ニワトリ胚とウズラ胚のDM域細胞死数の違いを利用して、キメラ胚を作製し、細胞死と未梢の関係に対して考察・検討を加えた。ニワトリ細胞DRG/ウズラHost,ウズラ細胞DRG/ニワトリHostいずれの場合にも細胞死数は少なく、量的には未梢組織との適応はしていなかった。ただし、時間的にはHostタイプに適応していることがわかった。Tanaka&Londmesserによるキメラの運動ニュ-ロンに関する実験結果とは異なりキメラの知覚ニュ-ロンは未梢との量的対応はしていないことが予測された。
相続不動産をめぐる取引の安全と特定相続人の利用利益保護

本年度は相続による権利承継に際して特定の相続人(具体的には被相続人の配偶者)が被相続人の生前から享受していた居住利益を引き続き保護されるために新たに設けられた配偶者居住権および配偶者短期居住権に関して、従前の議論と法制審議会における立法経緯を精査して、その意義と問題点を分析した。その成果を大学院や学部の教育にただちに反映させるとともに、法律家や法曹志望の学生を主な名宛人として改正法の内容を解説する書籍の一部を分担執筆した。同書は令和元年5月中に出版予定である。次に、改正民法899条の2が新設され、相続と登記に関する問題は、今後177条ではなく、同条の適用問題として処理されることになった。これより、いわゆる特定の相続人に特定の財産を「相続させる旨の遺言」(特定財産承継遺言)に関しても、法定相続分を超える部分の取得に関して受益相続人はその旨を登記をしないと第三者に対抗することができないとされた。この改正に伴い、遺産分割後の第三者と登記の問題の構造把握にも影響が生じる可能性があることが指摘されている。そこで、改正前民法における判例法理が今回の改正でどのような影響ないし変容を受けうるのかを考察し、その成果を法律専門家向けの雑誌掲載論文にまとめた。同書も令和元年5月に出版予定である。さらに相続を契機とする占有の性質(他主占有から自主占有への)転換に関する判例法理の展開をフォローし、分析と整理を行った。また賃借権の取得時効に関する判例の総合的検討を行い、残された問題点を解決する際の指針となる考え方を打ち出した。その成果は法律専門家向けの注釈書にそのエッセンスを盛り込む予定である。さいごに、当該研究課題に間接的に影響するものとして、平成29年債権法改正において大きな変容を経験した債権総論分野の内容につき研究会を重ね、その成果を法学に関心を持つ学生一般に向けた教科書や参考書に結実させた。概ね研究計画は順調に進んでいる。もっとも、債権法に加えて相続法改正の動きをフォローする作業に思いのほか時間を要したことから、当初予定していた外国における調査・情報・文献収集があまり進んでおらず、特に遺言の基礎理論に関する外国法・比較法研究を急ピッチで進めることが喫緊の課題である。遺言相続・法定相続の基礎理論に関する比較法研究を進めることを通じて、遺産共有の法律関係につき、その管理処分のあり方をめぐり解釈論・立法論を展開するための基盤となる視点の獲得に努める。あわせて、特に共同相続の場合に生じる共同占有の法律関係を中心として、占有の基礎理論の深化につながる知見を得るために、占有法をめぐる比較法研究も並行して行う予定である。相続登記に関する不動産登記法上の規律と実務運用に対して理論的観点から分析を加えるとともに、現在法制審議会で検討が進められている相続法改正の中間試案の意義と問題点を考察した。とりわけ1.遺言相続と法定相続との関係、2.遺産共有状態において分割前の持分処分等に制約を課すべきか否か、3.遺産分割に関する宣言主義と移転主義のいずれを前面に出すべきか、という基礎理論的な観点を分析の軸に据え、今後の立法論的検討・比較法的研究を進めてゆく上での基本的視座を固めた。研究の成果は、全国の司法書士・土地家屋調査士・民法研究者が集う日本登記法研究会の設立記念研究大会(2017年3月11日)で発表し、多数の実務家・研究者からの反応を得た。相続登記が何代にもわたって行われることなく推移し、所有者不明の土地が続出していることが問題視されている。そこで、遺言相続による権利変動に対抗要件の具備を求める考え方を一層徹底し、法定相続登記を促進するという考慮をまじえ、法定相続分の取得につき遺産分割後も無条件に登記なしに第三者への対抗可能性を認める昭和38年の最高裁判決の妥当性を再検討すべきであるという提言を行った。民法177条の「第三者」の範囲に関する解釈論として、相続の局面では「登記欠缺を主張する正当な利益」を善意無過失者に限定することを通じて紛争の柔軟・適切な事後処理も可能であることから、こうした方向性を採ることの是非を緻密に検討すべきであるという結論を得た。最後に、「法学教室」で連載した8つのテーマに加えて、1.不動産取引における白紙委任状の交付と代理権授与表示に関する論稿と、2.将来債権譲渡の効果に関する論稿を書き下ろし、代理法・債権譲渡法の観点から相続をも含む広く債権・不動産の帰属変動という問題意識から批判的分析を加え、将来の社会を見据えた立法論を提言した。初年度の課題として設定していた問題点の絞り込みと分析にあたっての基本的視座の確定がほぼ予定通りできた。また非常によいタイミングで実務家(司法書士・土地家屋調査士・弁護士)と登記法の研究者との共同研究の場である登記法研究会の設立を実現させるとともに、研究成果の一部をその場で発表するまでに至った。もっとも、今後比較法的研究や歴史的研究等資料の分析に基づく綿密な検証作業が必要になるところ、これは次年度以降の課題である。相続不動産の取引安全を図るために、不動産登記が果たすべき役割を検討した成果を前年度に引き続き論文として発表した。具体的には、民法177条の「第三者」の範囲論の深化・発展を通じて、紛争処理の具体的妥当性を確保しつつ、同時に相続登記の促進にもつながる解決策を提言するにあたり、解釈論的な基礎づけの部分を大幅に補強した。

また、当該研究成果をふまえて、現在編集作業中の『新注釈民法物権編』の注釈担当部分(「民法177条の『第三者』の範囲」)の原稿を完成させ、既に出版社に提出した。もっとも、この注釈は、分担執筆の書物の一部をなすもので、他の担当者の原稿が未提出のため、公刊に至っていないが、筆者が担当した部分は既に内容的に完成している。次に、理論と実務の架橋を目的とする実務家向けの研究書(→後掲『不動産法論点大系』)の分担執筆において、抵当権と借地権との競合事例における対抗問題を検討した。特に借地権の対抗問題の特殊性に焦点を当て、対抗法理の枠内による処理と権利濫用法理による処理の相違を浮き彫りにし、判例法理の正当化を試みた。さらに研究成果を広く社会一般に還元すべく、かつ民法(債権関係)改正をふまえた内容のアップデートをするため、教科書(リーガルクエスト民法II物権およびI総則(第2版))の改訂を完了した。このほか、新たに共同執筆で刊行する債権総論の教科書の分担執筆原稿を完成させ、この秋の刊行に向けて最終調整作業の段階に入っている。最後に、国会に提出された相続法改正法案において新設される配偶者居住権につき比較法的検討を進め、法案の意義と問題点を考察し、次年度にその成果を公表すべく、研究を進める一方、相続人による取得時効の主張可否の問題についても、新注釈民法の民法162条に係る注釈の担当部分の解説に成果を盛り込みながら、目下執筆作業を鋭意進めている。相続不動産の取引安全と特定相続人の利用利益保護という二つの中心テーマのうち、前者については、すでに論文及び講演の成果を発表するとともに、不動産登記実務との連携を深めるため、実務家(司法書士を中心とする)諸氏との学術交流の基盤を構築し、研究面で大きな刺激を受けている。後者(特定相続人の利用利益保護)の問題についても、新設される長期居住権の問題を取り上げ、比較法研究をふまえたうえで、平成30年秋に改正相続法の概要を執筆・刊行する予定で作業を進めており、比較的順調に成果があがっているといえる。比較法研究に関しても、日本私法学会共催の「第7回東アジア国際シンポジウム」にジェネラルリポーターとして参加し、債権・契約上の地位の移転というテーマに関して中国・台湾・韓国・日本の規律の現状について最新の知見を得るとともに、今後学術的交流を進めるうえで重要な知遇を得た。その後も本研究のテーマである相続に関する情報交換も進めている。しかし、相続法制を対象とする西欧法の現地調査及び最新状況に関する知見を十分に広められていない点が課題であり、平成30年度および平成31年度はこの点に関する情報の収集と分析に特に注力する予定である。本年度は相続による権利承継に際して特定の相続人(具体的には被相続人の配偶者)が被相続人の生前から享受していた居住利益を引き続き保護されるために新たに設けられた配偶者居住権および配偶者短期居住権に関して、従前の議論と法制審議会における立法経緯を精査して、その意義と問題点を分析した。その成果を大学院や学部の教育にただちに反映させるとともに、法律家や法曹志望の学生を主な名宛人として改正法の内容を解説する書籍の一部を分担執筆した。同書は令和元年5月中に出版予定である。次に、改正民法899条の2が新設され、相続と登記に関する問題は、今後177条ではなく、同条の適用問題として処理されることになった。
環境要因の変化が口唇口蓋裂発現頻度に及ぼす影響に関する研究

1。環境要因の変化がヒト口唇口蓋裂の発現率に与える影響についてのモニタリング環境要因の変化がヒト集団に与える影響についてモニタリングするため,東海地区(愛知,阜岐,三重県)のすべてに従来と同様の方法で出産施設に調査協力を依頼し同意の得られた施設を対象に調査を実施した。調査対象数ならびに調査結果は,継続している過去の我々のデ-タと同様に大きな変化はなくヒトの奇形発現に著しく影響を与えるような環境要因の変化はなかったものと推測された。2。口唇口蓋裂の発現に関達した環境要因の検索口唇口蓋裂を発生した父母を対象に口唇口蓋裂発現に関連した環境因子の検索を行うため我々の施設を受診した患者を対象に従来と同様の方式で調査を行った。本年度は新たに83名の患者のデ-タが登録された。1。2。
応力によるキャリア変調機能を備えたフレキシブル材料の創出

化学ドープや電界効果に頼らず、外力として加えられた応力のみによって、半導体内にキャリア注入を実現するための新材料と新技術の創出を目的として研究を進めている。H29年度は、フレキシビリティの優れた強誘電性ポリマーを用いて、キャリア誘起層には、1次元導体であるカーボンナノチューブ、2次元導体であるグラフェン、3次元導体である導電性高分子PEDOT/PSSを選択し、それぞれへのキャリア注入を検討した。構造としては、強誘電性高分子薄膜層をゲート絶縁層とし、薄膜化されたキャリア誘起層との積層構造からなるトランジスタ構造を作製した。外部電界を印加し、強誘電性ポリマーの分極反転を誘起し、電場オフ時における電気伝導度ならびにゼーベック係数を評価した。その結果、PEDOT/PSSならびにグラフェンにおいて自発分極の方向によって数十%の熱電変調が可能であることが明らかになった。また、PEDT/PSSの膜厚ならびにグラフェンの層数を変えて同様の実験を行ったところ、薄膜化に伴う特性変化がより顕著に見られており、自発分極によって誘起されたキャリアが界面近傍において注入されるということも明らかになっている。さらに、カーボンナノチューブについては、強誘電性ポリマーとのコンポジット化も行った。カーボンナノチューブの配合率、分散性について様々な条件下で試料を作製し、その輸送特性ならびに熱電特性の変化について調査した。特筆すべき点として、複合膜を延伸し、配向性を変化させた際に、ゼーベック係数が2倍程度増加するということを新たに見出すとともに、自発分極によるキャリア注入によって熱電特性が変調可能であることも明らかになった。H29年度においては、高配向強誘電性ポリマーの分極界面を活用した高密度なキャリア注入について、重点的に研究を行った。強誘電性ポリマー中に分散されたカーボンナノチューブ複合膜を一軸延伸延伸し、その配向性を制御した上で、自発分極によるキャリア注入を行った。自発分極によるキャリア注入効果が主たる目的ではあるが、延伸過程によって熱電特性が大きく向上するといった予想外の効果も見いだされたことから、その機構解明に向けた研究について今後検討していく必要があると考えている。また、PEDOT/PSSやグラフェン膜においても電界効果トランジスタ構造によって、自発分極によるキャリア注入を評価することができた。また、初年度ということもあり、試料作製ならびに特性評価に関する装置導入についても順調に進めることができた。分極処理を電極なしに行うことのできるコロナ分極装置を、大面積かつ温度可変環境下で使用できるようにするとともに、分極反転中にホール測定、熱電評価が可能となるシステムを開発することができた。これまで、強誘電性ポリマーの一軸配向複合膜を作製し、延伸倍率を変化させて際に熱電特性が変調されることを見出している。この機構の解明が重要な課題であると認識しており、カーボンナノチューブの伸長効果、配向効果、強誘電性ポリマーの自発分極によるキャリア注入効果についてより定量的な理解が求められる。そこで、今後においては、その機構解明を目的とした界面状態の微視的観察やより詳細な電気的特性評価を進めていきたいと考えている。また、カーボンナノチューブ単体もしくは複数本の熱電特性を評価することで、ボトムアップ的な特性理解についても挑戦したいと考えている。また、グラフェンと強誘電性ポリマーの層状構造を形成し、分極反転によってグラフェン中にキャリア注入が有意に実現され、熱電特性が変調可能であることも明らかにしてきた。H30年度においてはグラフェン層の膜厚依存性に注目し、そのキャリア注入効果についてより定量化を進めていきたいと考えている。

強誘電性ポリマー中に分散されたカーボンナノチューブ複合膜を一軸延伸延伸し、その配向性を制御した上で、自発分極によるキャリア注入を行った。自発分極によるキャリア注入効果が主たる目的ではあるが、延伸過程によって熱電特性が大きく向上するといった予想外の効果も見いだされたことから、その機構解明に向けた研究について今後検討していく必要があると考えている。また、PEDOT/PSSやグラフェン膜においても電界効果トランジスタ構造によって、自発分極によるキャリア注入を評価することができた。また、初年度ということもあり、試料作製ならびに特性評価に関する装置導入についても順調に進めることができた。分極処理を電極なしに行うことのできるコロナ分極装置を、大面積かつ温度可変環境下で使用できるようにするとともに、分極反転中にホール測定、熱電評価が可能となるシステムを開発することができた。これまで、強誘電性ポリマーの一軸配向複合膜を作製し、延伸倍率を変化させて際に熱電特性が変調されることを見出している。この機構の解明が重要な課題であると認識しており、カーボンナノチューブの伸長効果、配向効果、強誘電性ポリマーの自発分極によるキャリア注入効果についてより定量的な理解が求められる。そこで、今後においては、その機構解明を目的とした界面状態の微視的観察やより詳細な電気的特性評価を進めていきたいと考えている。また、カーボンナノチューブ単体もしくは複数本の熱電特性を評価することで、ボトムアップ的な特性理解についても挑戦したいと考えている。また、グラフェンと強誘電性ポリマーの層状構造を形成し、分極反転によってグラフェン中にキャリア注入が有意に実現され、熱電特性が変調可能であることも明らかにしてきた。H30年度においてはグラフェン層の膜厚依存性に注目し、そのキャリア注入効果についてより定量化を進めていきたいと考えている。
組換えAMV逆転写酵素発現系の構築と蛋白質工学による生産性、活性、熱安定性の向上

AMV逆転写酵素はMMLV逆転写酵素よりも熱安定性が高く、鋳型プライマーにより強く安定化された。昆虫細胞を宿主として組換えAMV逆転写酵素を発現させた。変異Asp505→Alaを導入するとAMV逆転写酵素の熱安定性が向上した。平成19年度の成果として、(1)大腸菌を宿主として、AMVRTのαサブユニットとシャペロンタンパク質であるトリガーファクターの融合タンパク質を発現させると、菌体内に可溶性タンパク質として発現した。この融合タンパク質をプロテアーゼで切断し、AMVRTを部分精製した。一方、AMVRTのαサブユニット、βサブユニット、αβサブユニットを単独発現あるいはシャペロンタンパク質と共発現させたが、発現条件に関係なく常に菌体内に不溶性タンパク質として発現した。(2)昆虫細胞を宿主として、AMVRTのαサブユニットを発現させると、細胞内に可溶性タンパク質として発現し逆転写活性を有した。(3)大腸菌を宿主としてモロニーマウス白血病ウイルス逆転写酵素(MMLVRT)を発現させると、菌体内に可溶性タンパク質として発現し逆転写活性を有した。さらに、菌体からMMLVRTを均一になるまで精製した。(4)RIを使用する逆転写活性測定法を用いて、市販のAMVRT(非組換え酵素)と上記MMLVRTについて速度論的解析を行い、両者の熱安定性を比較した。本研究の目的「大腸菌を宿主とした組換えAMVRTの発現系を構築し、さらに蛋白質工学を駆使してAMVRTの生産性、酵素活性、熱安定性を向上させ、実用化につなげること」に照らすと、(1)(3)は発現系の構築、(4)は活性評価に関連する成果であり、特に(1)と(4)は重要である。一方、平成19年度の研究実施計画については、「市販酵素を用いた速度論的解析」は当初計画が達成されたが、「発現法と精製法の構築」は達成されなかった。なお、研究成果(3)と(4)は、論文(1件)および学会(2件)で発表した。本研究の目的は蛋白質工学を用いてトリ骨髄芽球症ウイルス逆転写酵素(AMV RT)の逆転写活性と熱安定性を向上させることである。平成20年度は「(1)組換えAMV RTの生産系の構築」、「(2)蛋白質工学によるAMV RTの性能向上」、「(3)MMLV/AMVキメラ酵素の解析」を実施し、以下の研究実績をあげた。(1)AMV RT・サブユニット遺伝子を昆虫細胞で発現させ、AMV RT・サブユニットを細胞の破砕物の可溶性画分から硫安分画とカラムクロマトグラフィーにより部分精製した。(2)RNase H活性に重要な残基Asp505をAlaに置換した変異型AMV RT・・サブユニット(D505A)を作製した。D505AのT50 (10分間の熱処理により逆転写活性が50%に低下する温度)は、鋳型プライマー非存在下・存在下のいずれにおいても、野生型AMV RT・サブユニットよりも12°C高く、変異による熱安定性の向上が見られた。(3)AMV RTとモロニーマウス白血病ウイルス逆転写酵素(MMLV RT)はともに、Fingers (F)、Palm (P)、Thumb (T)、Connection (C)、RNase H (R)領域をもち、F/T/Pに逆転写活性の活性部位が、RにRNase H活性の活性部位が存在する。F、P、T、RのうちひとつがAMV RT由来で他はMMLV RT由来のキメラ酵素4種(それぞれMRT-AF、MRT-AP、MRT-AT、MRT-ARと命名)を大腸菌を宿主として作製した。これらの逆転写反応の比活性はMMLV RTの0.1%以下であったが、RNase H反応の比活性はMMLV RTの約20%であった。MRT-AF、MRT-AP、MRT-ATだけでなくMRT-ARでも逆転写活性の減少が見られたことから、逆転写酵素ではF/P/TとRとの間で相互作用があり、この相互作用が逆転写活性に影響を与えることが示唆された。
血管内皮前駆細胞を用いたハイブリッド人工血管の開発の基盤技術

・フィブロネクチン、コラーゲン上でヒト末梢血中から分離した単核球を培養することで内皮前駆細胞のコロニーが形成し、継続培養により増殖した。・得られた内皮前駆細胞は内皮細胞特異的な1)アセチル化低密度リポプロテインの取り込み2)免疫染色(第VIII因子関連抗原・CD34・Flk-1)で陽性を示し、内皮細胞と推測された。・ELISA法により内皮前駆細胞の組織型プラスミノーゲンアクティベータ・プロスタサイクリン合成能、細胞内一酸化窒素合成酵素量を測定した。この細胞はヒト臍帯静脈内皮細胞と比較すると約半分程度の抗凝固分子を産生および保持していることが分かった。・ラットからの血管内皮前駆細胞の単離は困難であったため、動物種をイヌに変更し、イヌ内皮前駆細胞の単離、ハイブリッド人工血管の作成、in vivo埋入実験を開始した。
ロシア沿海地方における渤海考古学の基礎資料調査

調査経過遺跡踏査:9月16日30日:前半はクラスキノ城跡で沿海地方南部の渤海遺跡を調査し、後半はニキーチン氏の作成したデータベースにより沿海地方北部を踏査し、遺跡の確認をした。遺物の分析:昨年度借用したゴルバトカ城跡とクラスキノ城跡の遺物を実測・写真撮影した後、成分分析と保存処理を実施した。これらの遺物は、11月18日25日に県立歴史博物館で展示した。借用遺物は、11月にウラジオストクからイブリエフ氏を招へいして返却した。土器調査:4月29日5月3日にハバロフスク市考古学博物館を訪問し、沿海地方北部とアムール河中下流域における710世紀代の土器を調査した。また、平成20年2月11日15日には、ウラジオストクの極東工科大学でチエルニヤチノ5遺跡出土土器を調査。調査成果遺跡踏査:沿海地方北部は、南部に比べて遺跡分布が希薄なことを確認した。また、錫・鉛などを産出するダルニエゴルスク付近が、古代の非鉄金属供給地になっていた可能性を確認した。遺物の分析:成分分析で、器種により錫・鉛・銅の成分比が異なることを確認。また、日本製と推定していたクラスキノ城跡出土の石帯が、製作技法の観察から日本製の可能性が低いことを確認した。土器調査:渤海の土器が、8世紀代に粘土紐巻き上げ技法からロクロ使用技法へ技術転換していたことを確認でき、渤海の土器編年を確立する上で重要なてがかりを得ることができた。1研究の経過(平成18年8月25日付交付内定)(1)平成18年9月17日21日:ロシア科学アカデミー極東支部(ウラジオストク市)へ出張し、研究計画と研究協定の締結について協議。あわせて、ゼルカリナーヤ河流域の遺跡を見学し出土土器を調査。(2)平成18年10月1日:ロシア科学アカデミー極東支部と金沢学院大学間の研究協定を締結(3)平成18年12月24日28日:ロシア科学アカデミー極東支部へ本学・保存科学担当の中村講師と出張し、科学分析の対象とする遺物34点を選別。遺跡データベースについて協議。(4)平成19年3月22日29日:ロシア科学アカデミー極東支部研究員のニキーチン氏が、分析遺物34点を持って来日。遺物を平成19年末まで預かり科学分析を実施。データベースの基本データを受け取る。また、東京大学と青山学院大学で渤海関係資料の調査を実施。2研究の成果と平成19年度調査の予定(1)遺跡データベースの作成:ニキーチン氏に基本データの作成を依頼し、約200ヶ所の遣跡に関する位置情報や調査経歴などを入力。平成19年度はデータの補正などを実施すると共に、9月に海岸地帯の渤海遺跡を踏査予定。(2)渤海土器の研究:クラスキノ古城とチェルニアチノ5遺跡出土の土器が研究対象として適当と判断した。平成19年度は5月にハバロフスク市郷土誌博物館で沿海地方北部の土器を調査し、12月にウラジオストクへ出張して土器の実測調査を予定。(3)金属器の分析学的研究:平成18年度は借用手続きを完了し、3月に遺物を受け入れた。平成19年度は34点の遺物を11月までに分析の予定。分析完了後にロシア科学アカデミー極東支部の研究員を招へいし、分析結果を説明すると共に遺物を返却する予定。
双対性を基軸とした超対称ゲージ理論の研究と新たな模型の構築

今年度、私は、二人の共同研究者とともに、五次元の超対称ゲージ理論に係る新たな物理量を定義することに成功した。今回、五次元のN=1の超対称ゲージ理論について定義したのは、超対称レニエントロピーという物理量である。量子論に於いて、ブラックホールがある場合のように系の一部を観測できない系を考えると、その隠されたことによって失われた情報の量を測定する、エンタングルメントエントロピーという物理量が定義される。これは非局所的な物理量で、オーダーパラメータとしても使われるため、色々な場合でこの量を計算することは意義深い。この量を最も簡単に計算する手法として、replica trickと呼ばれるものがある。これは、系の隠された部分のn重被覆を考え、その系の分配関数として定義されるレニエントロピーという物理量から計算するものである。すなわち、レニエントロピーはエンタングルメントエントロピーのnによる1パラメータ一般化であり、n=1としてそれを再現する。さて、共形対称性を持つ5次元の場の量子論で、隠された部分が3次元の超球面である場合、座標変換によってこの系を、5次元球のn重被覆と考えることが出来る。この上に理論を構成し、分配関数を計算してレニエントロピーを得ることを考えるが、局所化原理による計算は超対称性を必要とする一方、このn重被覆による特異点はその超対称性を破るため、単純には局所化の手法によってはレニエントロピーを得ることは出来ない。この問題について、このn重被覆の円錐的な特異点を解消し、背景場を入れることで超対称性を保ちながら、これを滑らかな多様体へと変形し、replica trickを用いて、レニエントロピーと類似した物理量を定義することが出来る。これが超対称レニエントロピーである。この研究結果をまとめた論文については、当該年度の日本物理学会年次大会にて発表講演を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究について、年度当初、私はその研究計画の第一として、超対称性を備えたゲージ理論における物理量の計算手法の一つであるところの局所化原理について、これを四次元楕円体の上に構成した超対称ゲージ理論に適用することを第一の計画とした。結果、本年度六月にその目標は達せられることとなった。そして、当初の目算通り、その計算結果を物理的に解釈すると、AGT対応と呼ばれる、四次元超対称ゲージ理論と二次元共形場理論との間にあると予想されている対応関係を、直接的な計算によって拡張することが出来ることも明らかになった。このAGT対応は現在、M理論的な見地(M理論の基本的な構成要素の1つであるM5ブレーンを表す実効理論である、6次元(2,0)理論のコンパクト化における極限の取り方からAGT対応は説明される)からの重要性から多く耳目を集めており、畢竟、我々の研究結果も速やかに認知され、その計算結果を引用した研究も、国内外で多く行われている。また私は、これらの結果を踏まえ、また異なる多様体の上に構成された理論に対しても局所化を用いることを計画していた。実際に私が取り組んだのは、結果の応用の一つとして、更に具体的なセットアップを指定した場合である。つまり、四次元楕円体を四次元球面と比した歪み具合をパラメータにとれるよう一般化したのが先の我々の成果なのだが、その歪みを大きくとる極限を考えるものである。この時四次元楕円体は、二次元に広がる平面と、半径の小さい二次元球面とに分かれることが分かっており、次元削減の手法からその二次元平面に広がる超対称ゲージ理論を得ることになる。このセットアップに我々の先の計算結果を応用すると、二次元超対称ゲージ理論に関する知見を得られることが期待される。この研究は現在も進めており、次年度の研究の新たな目標の第一となる。本年度の研究について、我々はまず、AGT対応という四次元超対称ゲージ理論の分配関数と二次元共形場理論の多点関数の間にある非自明な対応関係について、前年度までの研究を更に推し進めるために新たに興味深い状況を考えた。四次元超対称ゲージ理論の分配関数というのは、その四次元超対称ゲージ理論を構成するコンパクト多様体の情報を反映する。我々は前年度、四次元楕円体という、四次元球面にパラメーターつぶんの一般化変形を行ったものに関して、その上に超対称ゲージ理論を構成し、その分配関数を求める方法を考案したのであった。今年度はその、四次元楕円体を変形する新たなパラメータに極端な値を用い、その上の理論の分配関数を計算し、AGT対応での対応の様子を確認した。このAGT対応では、対応する二つの量が、いずれも摂動的な形でしか計算されず、関数としての一致を見ることが難しかったのに対し、我々が新たに考えたこの状況では、その摂動的な式が簡単かつ厳密な式が求められ、それらの厳密な一致も容易に確認できるのである。AGT対応は、M5ブレーンというM理論の基本構成要素の一つであるものが表す六次元N=(2,0)理論というあまり詳しく知られていない理論について、そのコンパクト化に於ける二つの極限の取り方として説明されている。逆に、AGT対応が、六次元N=(2,0)理論の性質を調べる一つの手段であり、我々の結果のように、AGT対応自体を詳しく調べることは、将来的に六次元N=(2,0)理論の研究に関する指針を与えることにも繋がるものである。

なお、この結果は国内外の研究者に注目されるところとなり、国際会議での講演や、研究室での招待講演を行っている。今年度、私は、二人の共同研究者とともに、五次元の超対称ゲージ理論に係る新たな物理量を定義することに成功した。今回、五次元のN=1の超対称ゲージ理論について定義したのは、超対称レニエントロピーという物理量である。量子論に於いて、ブラックホールがある場合のように系の一部を観測できない系を考えると、その隠されたことによって失われた情報の量を測定する、エンタングルメントエントロピーという物理量が定義される。これは非局所的な物理量で、オーダーパラメータとしても使われるため、色々な場合でこの量を計算することは意義深い。この量を最も簡単に計算する手法として、replica trickと呼ばれるものがある。これは、系の隠された部分のn重被覆を考え、その系の分配関数として定義されるレニエントロピーという物理量から計算するものである。すなわち、レニエントロピーはエンタングルメントエントロピーのnによる1パラメータ一般化であり、n=1としてそれを再現する。さて、共形対称性を持つ5次元の場の量子論で、隠された部分が3次元の超球面である場合、座標変換によってこの系を、5次元球のn重被覆と考えることが出来る。この上に理論を構成し、分配関数を計算してレニエントロピーを得ることを考えるが、局所化原理による計算は超対称性を必要とする一方、このn重被覆による特異点はその超対称性を破るため、単純には局所化の手法によってはレニエントロピーを得ることは出来ない。この問題について、このn重被覆の円錐的な特異点を解消し、背景場を入れることで超対称性を保ちながら、これを滑らかな多様体へと変形し、replica trickを用いて、レニエントロピーと類似した物理量を定義することが出来る。これが超対称レニエントロピーである。この研究結果をまとめた論文については、当該年度の日本物理学会年次大会にて発表講演を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の目標として当初から設定していた、四次元楕円体の上への超対称性ゲージ理論の構成と、それに対する局所化原理の適用による計算が、実際に成功したため。AGT対応について、四次元楕円体の歪みを表すパラメータを極端な値にとった状況での対応関係について詳しく考察するという、当初の研究実施計画については達成され、それを論文にまとめることが叶ったため。本研究課題に用いる手法として私が採用している局所化原理は、近年にその用途が拡張されてからまだ日が浅いため、研究を進めるに従い、あるいは世界中の他の研究者たちによる研究に触発されることにより、それを用いることで新たな物理的知見を得ることが出来る状況を発見することが多い。実際、現在行っている、四次元多様体の歪みを大きく取る極限に関する研究も、本年度中に二次元理論に関する研究が進んだことが一つの大きな動機となって、新たに始めたものである。このように、現在多くの研究者が注目しているM理論の構成という目標に際しては、常に最新の研究結果を取り入れ、研究課題を進める指針としていく。我々がこの数年間、研究の対象としてきたAGT対応については、概ねその基礎的な解釈が確立しようとしている。その過程において、超対称ゲージ理論の物理量を定める本質的な情報を引き出す手法それ自体も固まりつっあるものである。
ジェランガムを用いた高齢者向け混合ゼリーの開発

高齢者の機能低下を考慮した嗜好性の高い、咀嚼しやすい食品の開発は高齢化社会にとって重要な課題である。食品ゲルは咀嚼の必要性が少なく、調理、加工の段階で様々な栄養素の添加が容易であるため、病人、幼児や高齢者等の食事に適している。本報告は、高齢者に不足しがちなカルシウムや、咀嚼の困難な食物繊維を補足するために、高齢者の咀嚼能力に対応した混合ゲルについて、力学的手法により客観測定と主観測定を行った。ゲル化剤としては、温かいゼリーを提供できるよう耐熱性のゲルを形成できるジェランガムを用いた。食物繊維としては、大豆食物繊維とポリデキストロースを用い、カルシウム供給源としては粉ミルクを用いた。大豆食物繊維混合ゼリーの場合、大豆食物繊維の濃度が増加すると、熱的に安定し、破断ひずみの小さいゼリーとなったが、破断応力はある大豆食物繊維の濃度で最大となり、それ以上の大豆食物繊維濃度で減少した。嗜好的には、CaCl_2添加ゼリーが好まれた。ポリデキストロース混合ゼリーの場合、貯蔵弾性率、破断特性値はポリデキストロース濃度を変えても、試料ゼリー間に極端な差は見られなかった。嗜好的には、ポリデキストロース濃度の高いゼリーが好まれた。ミルクゼリーについては、Scheff'の単体格子方格法を拡張する方法で検討した結果、ジェランガムの少ない実験領域では、粉ミルクが少なくパルスイ-トの多いゼリーは滑らかであり、柔らかいと評価された。以上の結果、食物繊維とカルシウムを摂取するためにジェランガムと大豆食物繊維、ポリデキストロースあるいは粉ミルクを用いたゼリーは、機能の低下した老人にとって、極めて有望な食品であることが判明した。高齢者にとって食べやすく、喉越しの良い、嗜好性の高い混合ゼリーの中で、当該年度はゼラチンとジェランガム、水溶性大豆多糖類とジェランガム混合ゼリーの熱および力学測定を行い、その性質およびゲル化機構の解明を目的として実験をすすめてきた。ゼラチンとジェランガム混合ゼリーの降温DSC曲線において、高温側と低温側に二種類の発熱ピークが見られた。その形状は単独ジェランガムやゼラチンと相似であったことより、混合試料のゾルからゲルへの構造変化は、単独ジェランガムや単独ゼラチンと同じシステムで変化するものと推測された。ジェランガムの発熱ピーク温度は単独の場合より高温側にみられた。ジェランガムとゼラチンを混合した場合、水の奪い合いを生じジェランガムの水分はゼラチンに奪われて減少し、高濃度でゲルが形成されると考えられた。5%ゼラチンと1%ジェランガム混合ゼリーの破断強度の実測値と分散系の理論より算出した理論値を比較すると、ゼラチンの混合割合3/4と1/4では実測値は理論値よりも大きく、混合割合1/2では実測値と理論値はほぼ同じであった。ジェランガムあるいはゼラチンの混合割合を低くした場合、混合割合の低い高分子の分散粒子を包含した混合割合の高い高分子の連続相を持つゲル構造を形成し、混合により単独の場合より強固なゼリーを形成すると推測された。この結果は、食素材を少ない量で効率的に利用できることと、滑らかさの程度を自由に調節できるために、誤嚥による健康障害を未然に防止できるゼリーの形成が可能であることを示している。また、食物繊維を手軽に摂取する試みとして、水溶性大豆多糖類をジェランガムに混合した結果、水溶性大豆多糖類のある濃度まで貯蔵弾性率は増加し、それ以上の濃度では減少したが、水溶性大豆多糖類の混合により脆さを調整できるために、嚥下機能にあったゼリーの形成が可能であった。

咀嚼能力や嚥下能力が低下した高齢者にカルシウムや食物繊維を補足させるための混合ゼリーを開発する中で、当該年度は、水溶性大豆多糖類(SDF)添加ジェランガムゼリーの熱および力学的性質の究明を目的として実験を進めてきた。塩無添加、CaCl_2添加ジェランガムにSDFを312%混合したゼリーと、比較のためにゲル化機構の異なるNaCl添加ジェランガムにSDFを混合したゼリーについて検討した。20°Cの貯蔵弾性率(E′)は、塩無添加の場合、あるSDF濃度で最大値を示し、その濃度以上では減少した。低濃度のCaCl_2添加ゼリーでは、塩無添加ゼリーのE′と同様の傾向を示したが、CaCl_2の濃度が増加するとSDF0%でE′はすでに最大となり、SDF濃度が増加すると減少した。CaCl_21mM添加ゼリー以外の破断応力は、SDF濃度に対して変化が小さく、SDF9%までは近似した値となった。このことより、CaCl_2の作用を効率良く得られるSDF濃度は9%までであり、同程度の破断応力で食物繊維の量を必要に応じて変化できることが示唆された。破断ひずみはSDF濃度が増加すると小さくなった。熱特性については、SDF濃度が高くなるに従い降温DSC曲線のピークは高温側にシフトし、SDF濃度の高いゼリーほど高温で凝固し、昇温DSC曲線においてはSDF濃度が高くなるに従いピークは高温側にシフトし、SDF濃度の高いゼリーほど高温で融解した。E′の温度依存性からもDSC測定と同様の結果が得られた。SDF6%の塩無添加ゼリーを基準として。塩およびSDF濃度の異なる9種のゼリーについて官能検査を行った結果、3%SDF添加ゼリーは「硬く」「もろく」「飲み込みやすい」と評価され、12%添加では「付着性」「粘り」があると評価された。以上の結果、CaCl_2添加ジェランガムに水溶性大豆多糖類を添加することにより、テクスチャーおよび熱特性の異なるゼリーが調製できることが示唆された。咀嚼能力や嚥下能力が低下した高齢者にカルシウムや食物繊維を補足させるための混合ゼリーを開発する中で、当該年度は食物繊維であるポリデキストロースを混合したジェランガムゼリーの研究を力学的手法により研究してきた。塩無添加およびCaCl_2添加ジェランガムにポリデキストロース327%混合したゼリーと、比較のためにゲル化機構の異なるNaCl添加ジェランガムにポリデキストロースを混合したゼリーについて検討した。20°Cの貯蔵弾性率および破断応力は、塩無添加の場合、ポリデキストロースの濃度が増加するに従い増加した。CaCl_2添加ゼリーでは、低濃度のCaCl_2の場合あるポルデキストロース濃度で貯蔵弾性率は最大値を示し、その濃度以上では減少したが、その変化は小さいものであった。CaCl_2の濃度が高い場合、ポリデキストロース濃度が増加すると貯蔵弾性率および破断応力は減少した。破断ひずみは、どの系においてもポリデキストロース濃度が増加すると減少し、脆くなった。順位法により塩濃度およびポリデキストロース濃度の異なる8種のゼリーについて官能評価を行った結果、8mMCaCl_2添加ジェランガムに、18%のポリデキストロースを混合したゼリーの総合評価が最も高く、飲み込み易さについては有意差のみられないゼリーが多かった。今回使用したポリデキストロース混合ジェランガムゼリーは、機器測定においては大豆食物繊維添加ゼリーほど試料間に極端な差がみられず、また嗜好的にはポリデキストロースを多く混合したゼリーの方が好まれていた。
乱気流中における飛翔昆虫の安定性と飛翔制御に関する研究

大気乱流中における昆虫の飛翔性能,特に安定性について研究を行った.乱流発生装置を用いた実験により乱気流中における羽ばたき翼の特性を調べ,回転翼や固定翼と比較した結果,羽ばたき翼の揚力は他の飛行形態よりも安定であることが明らかとなった.また,複数の昆虫が乱流中を飛ぶ場合についても同様に非常に安定であることがわかった.これは羽ばたき翼の揚力がはく離した渦であることに起因しているためであり,外乱に対してきわめて安定である.これは揚力を利用した飛翔と大きく異なる点である.群飛行は気流が乱れている場合は,効果が小さくなるので,トンボのような小型飛翔体にとっては単独で乱気流中で飛翔できることが重要である.乱気流中におけるトンボ(あるいは昆虫)の飛翔について調べるため、風洞に乱流発生装置を設置し、主流の乱れが羽ばたき飛行に及ぼす影響について調べた。特にトンボの羽の前後の位相差と乱れの関係について調べた。また、回転翼との差異についても前年度のデータよりもパラメーターを多くして分析を行った。回転翼の場合は、主流乱れによって流体力が低下すること、羽の角度や回転数にかかわらず性能が低下することが確認された。一方、羽ばたき翼では主流乱れによる影響が小さい。主流乱れの影響は羽の前後位相差にはあまり依存しないことも明らかとなった。ただし、位相差が大きい場合は、推力が支配的になり、一方、羽の位相差が小さい場合は揚力が支配的になる。推力は、翼に作用する揚力にも影響を及ぼすため、乱れが大きい状況ではトンボは羽の位相差を小さくすると予想されるが、この点については実際のトンボの飛翔では未確認である。主流に乱れをいれた乱流解析手法について検討し、精度検証を実施しているが、乱流を正しく入れることにやや課題があり、次年度にさらに改良を行う予定である。大気乱流中における昆虫の飛翔性能,特に安定性について研究を行った.乱流発生装置を用いた実験により乱気流中における羽ばたき翼の特性を調べ,回転翼や固定翼と比較した結果,羽ばたき翼の揚力は他の飛行形態よりも安定であることが明らかとなった.また,複数の昆虫が乱流中を飛ぶ場合についても同様に非常に安定であることがわかった.これは羽ばたき翼の揚力がはく離した渦であることに起因しているためであり,外乱に対してきわめて安定である.これは揚力を利用した飛翔と大きく異なる点である.群飛行は気流が乱れている場合は,効果が小さくなるので,トンボのような小型飛翔体にとっては単独で乱気流中で飛翔できることが重要である.飛翔昆虫が乱気流中において自由に飛翔できることを確認するため,乱流風洞中において羽ばたき翼,固定翼,回転翼の空力特性を実験的に調べた.非定常流れ場を計測するため,時系列PIVを用いて翼周りの非定常渦度場の計測を行った.また,半導体式歪ゲージを用いて非定常流体力の計測を行った.実験結果から以下のことがわかった.羽ばたき翼は流れ場のはく離を利用して飛翔に必要な流体力を得ているため,周囲の流れが乱流になってもその影響を受けにくく,主流の乱れと流体力の相関が小さい.一方,固定翼の場合は低レイノルズ数においても翼周りの循環に起因した流体力を用いているため,周囲の流れが乱流になると流体力が大幅に減少した.ヘリコプターのような回転翼の場合,主流に乱れがない環境では,羽ばたき翼よりもより大きな流体力を発生させることが確認された.しかし,固定翼の場合と同じ理由により,主流が乱れた環境では安定した循環が作れなくなり,流体力が減少することが確認された.また,回転翼と羽ばたき翼では羽の運動速度と飛翔速度の比の最適値が異なり,回転翼の場合は,トンボなどの昆虫に比べて,より早い回転数で羽を運度させる必要があり,生物の骨格や筋肉の状況からすると必ずしも最適ではないことがわかった.これらの知見は今後,昆虫型の小型飛翔対を設計する際に重要な知見である.気象状況が安定しており,気体に搭載可能なモーターの容量が大きい場合は回転翼型が有利である.一方,気象条件が安定しない環境では羽ばたき型の飛翔体が適している.トンボが乱気流中で自由に飛翔する理由を明らかにするため,昆虫型のマイクロエアビークル(MAV)を作成し,さらに風洞気流中に乱気流を生成することにより,乱気流中での特性を評価した.乱流発生装置により主流の乱れと横風を生成し,羽ばたき位相差が突風や乱れの制御にどのように機能しているかについて調べた.位相差が大きい場合は流体力は小さくなるが,飛翔安定性に優れており,翅の位相差を利用して飛翔していることがわかった.一方,位相差が小さい場合は流体力は大きくなるが,主流の変動に対して弱いことが分かった.MAVの飛翔の効率・安定性はトンボとほぼ同等であるが,機体重量を軽減することができないことが課題となった.複数のMAVを用いて群飛翔の性質を調べた結果,乱気流中では群飛行を行っても,乱れがないときのような優位性はなく,乱流中で飛べること自体が重要であることがわかった.複数のMAVが作る流れ場は,主流の乱れと比較して小さいため,乱流中において飛べる機体であれば,特に問題はなかった.

このため,昆虫が群飛行を行う場合,飛行性能の向上よりも捕食相手に対して自分たちの大きさを大きく見せるなど,流体力学的な問題以外の効果が大きい可能性がある.ただし,もっと大きな鳥などの場合は,群飛行に意味がある可能性があり,この点については今後の課題である.流体力学乱流発生装置を改良し、より広い範囲でパラメータサーベイができるようになった。数値解析プログラムを改良し、主流の乱れの影響を解析によって明らかにすることが可能となり、実験では測定が難しい物理量との比較が可能となった。・乱流発生装置の改造による渦スケールや乱れ強度の調整が可能となり,実験パラメータを幅広くとることが可能となった.・小型の回転飛翔体モデルを作成し,羽ばたき飛翔体との定量的な比較が可能となった.・PIV計測及び流体力計測装置の校正システムを再構築し,データの信頼性が向上した.・移動物体・振動物体の数値解析を行い、これまでに得られた知見をもとにより効率のよいMAVを設計するための指針を得る。・上記数値解析と風洞実験によりMAVの飛行時における空力制御方法について検討する。トンボは前翅と後翅の羽ばたき位相差を用いて,流体力を制御し,進行方向を自由に制御していることを明らかにしたが,乱気流中,特に突風が吹いた場合に翅の位相差制御をどのように用いているかについて調べ,昆虫の飛翔安定性について調べる.(1)突風発生装置の開発:乱流発生装置の制御に加え,風洞に横風発生用の2次ダクトを設置し,流れ場の制御を行なうとともに,MAVの翅の羽ばたき位相差を制御し,突風時における羽ばたき位相差による流れ制御を試みる.突風発生装置と翅の位相差を制御するため機構を開発するための計測制御装置(PC及び計測モジュール)を購入する.(2)羽ばたき位相差と流れ場の非定常計測:上記試作機周りの非定常流れ計測を行い,MAVによる位相制御とトンボの飛翔を比較検討し,MAVの飛翔の効率・安定性について検討するMAV作成のための材料費が当初予定より安く入荷できたため。差額分は今年度のMAVの材料費とし、より軽量なMAVの試作を行う。羽ばたき機構の作成(500,000円)乱流発生装置制御装置(400,000円)旅費(300,000円)