hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
硬化した筋の回復を加速させる方策　アスリートへの実践的研究

3)においては、フルマラソン後の同一筋内の硬さ変化に差異はないか?を明確にするため大腿直筋内部(近位・筋腹部・遠位)における硬さ変化の比較を行った。筋の硬さが最も硬くなるマラソン1日後において、遠位部は近位部や筋腹部よりも有意に硬いことが明らかとなり、同一筋内でもリカバリーの反応が異なる可能性が高まった。4)においては、これまでも測定してきた機能特性のひとつである筋力や可動域測定はそのままに、文献渉猟の結果からパフォーマンスの指標として垂直跳びを採用し、予備的実験を行なった。その結果、硬さ変化のパターンと同様に顕著な差が見られたため、次年度からの測定に反映する準備が整った。上述のように、本研究はこれまでに蓄積された評価法などの知見を用いて一時的に硬くなった筋が回復する過程の比較/検証に焦点を絞っている。したがって当該年度においては、【研究実績の概要】で述べた4つ全てのテーマの段階的な着手ではなく、4つのテーマを同時並行にて遂行することができた。当該年度対象種目となったフルマラソン競技の大会は、秋から冬にかけて開催されるものが多く、当該年度が明けてから十分な準備期間を設けることができた。これにより、対象となる大会を運営する組織との現場調整にも時間を割けたため、ゴール付近にブースを構えることができた。しがたって、フルマラソン完走直後(60分以内)のデータ取得が可能となっている。スポーツ競技や臨床現場に還元されやすい研究デザインを常に念頭に置くことで複雑化する要因をシンプル化できる。また、これまで測定を行う現場において、データを取得した際に都度行わなければならなかった粗解析を、その場ではなく、後日、解析することが可能になったことも計画の順調な進行に貢献しており、同時並行での遂行を可能にした理由と考える。これらの理由により、全体的には計画通り進行できている。次年度は、当該年度と同じく、上述テーマの1)4)全ての実験を同時並行にて実施し、多くのデータを取得する。リカバリーの過程を検証するために取得する筋の硬さ変化に関する膨大な材質データと、それらの時間依存的な時系列データに加え、骨格筋の機能・形態特性との相互作用検証に必要なパフォーマンス関連項目を測定することで両手技の実施による回復の加速化を多角的に比較/検証する。また、今年度着手した“立位でストレッチングする際の足関節角度を1度刻みで詳細に設定する装置"の運用とマッサージ(圧刺激)によって、アスリートにおけるパフォーマンスへの影響を客観的かつ定量的に明確化する。すでに次年度に対象とするマラソン大会の選定を終え、当該大会を運営する組織との調整を進めている段階であり、今年度と同じ環境設定の確立に向け準備が進んでいる。秋から冬にかけて集中的なデータ取得を行ったあとは、順次、材質特性の位置情報に関するデータ解析に着手する。上述のように、測定を行う現場ではなく、後日解析することが可能になったため次年度末を解析期間に設定する予定である。<理由>年度内下半期の学会にて成果を発表する計画を予定していたが、次年度に開催される国際学会と国内学会での発表の方が知見に沿う内容であることから発表先を変更した。そのため、学会発表に関する旅費等が次年度使用額となった。
イオン液体を反応メディアとする有機電解合成

イオン液体は不揮発性、難燃性で導電性に優れ、しかも再利用可能なことから環境調和型合成プロセスに好適の反応媒体といえる。一方、クリーンな電気エネルギーを用いる有機電解合成には有機溶媒が多用されてきた。イオン液体を電解溶媒に用いれば有機溶媒を使用しない環境調和型有機電解反応プロセスが開発できるはずである。そこで、本研究では、フッ化水素酸塩イオン液体中での様々な有機化合物の電解フッ素化、超音波照射による電解フッ素化の高効率化、イオン液体固定型メディエーターによる電極触媒的脱硫フッ素化、イオン液体中での高分子化合物の電解脱硫黄フッ素化、イオン液体中での環化反応とそのポリマー合成への応用などについて検討し、所期の目的・計画をほぼ達成した。ここで開発した電解合成プロセスは今後、新規医農薬、電池材料・電子材料などの開発に大いに資するものと確信する。本年度はイオン液体を反応メディアとする電解フッ素化、電極触媒反応、光触媒皮応、電解重合反応について検討を行い、ほぼ所期の目的を達成した。(1)イオン液体中での含酸素化合物の電解フッ素化:リチウム二次電池用有機溶媒として有望視されているフッ素化炭酸エステルやカルボン酸エステル類の合成を指向し、HF系イオン液体中での電解フッ素化を検討した結果、EtN_4F・5HF中で鎖状炭酸エステルがフッ素化されることが分かった。ジメチル炭酸エステルに比べ、ジエチル炭酸エステルの方が効率よくフッ素化された。非対称のエチルメチル炭酸エステルではエチル基側が選択的にフッ素化され、これは従来の陽極置換反応の位置選択性と異なり興味深い結果である。カルボン酸エステル類の電解フッ素化も収率は低いものの進行した。また、環状炭酸エステルや環状チオ炭酸エステルの電解フッ素化に成功した。さらに、HF系イオン液体を電解メディアとする各種エーテル類の電解フッ素化を達成し、電解液をそのまま蒸留するだけで相応するフッ素化体を単離することにも成功した。(2)コバルト錯体をメデイエーターとするイオン液体中での電極触媒反応:コバルト錯体のvic-ジブロミドや活性ジブロミドに対する電極触媒効果を検討した。サイクリックボルタンメトリーにより顕著な触媒電流がみられ、コバルト錯体がこれらのジブロミドを触媒的に還元することが示唆された。実際にコバルト錯体を電極触媒としてジブロミドをマクロ電解したところ還元的脱ブロム化が効率良く進行することが明らかとなった。(3)イオン液体中での光触媒TiO_2による有機化合物の分解:イオン液体中でTiO_2によるアゾ色素の分解が促進されることを見いだした。さらに、親水性のイオン液体よりも疎水性イオン液体を用いた方がより促進効果が大きいことが分かり、その機構を考察した。(4)イオン液体中での電解重合:イオン液体中でピロールやチオフェンが通常の有機溶媒中に比べより速く重合が進行し、平滑で電気化学容量が大きく、なおかつ導電性に優れた高分子膜が生成することを見出した。本年度はイオン液体を反応メデイアとする電解脱硫フッ素化やイオン液体がカルボニル化合物やニトロ化合物の電解還元に及ぼす溶媒効果、さらにはフッ化物イオン液体を支持塩とする電解フッ素化について検討を行い、ほぼ所期の目的を達成することができた。(1)ポリフッ化水素酸塩イオン液体中での電解脱硫フッ素化有機溶媒中でのアリールチオメチルカルボン酸エステル類の電解脱硫フッ素化について検討したところ、イオン液体Et_4NF-4HFとジメトキシエタンの組み合わせが最適であり、良収率で脱硫フッ素化体を与えることを見出した。一方、イオン液体Et_3N-3HFとジメトキシエタンの組み合わせでは脱硫が起こらず硫黄の隣接位が選択的にフッ素化された生成物が得られることを見出した。ついでポリフッ化水素酸塩イオン液体中、有機溶媒を用いずに電解脱硫フッ素化を検討したところ、Et_4NF-4HFとEt_3N-3HFの2種類のポリフッ化水素酸塩イオン液体の混合系で電解を行うと脱硫フッ素化体の収率が大幅に向上することを見出した。現在この興味深い溶媒効果について解明中である。(2)イオン液体がケトンやニトロ化合物の還元電位に及ぼす溶媒効果カチオンとアニオンのみから成るイオン液体が電解発生イオン種の反応性に与える影響を明らかにすることはイオン液体の学理を解明する上で極めて重要である。本研究ではイミダゾール環の2位に水素を有するイオン液体を支持塩とする有機溶媒中で芳香族ジケトンや芳香族ジニトロ化合物のCV測定したところ、4級アンモニウム塩や2位に水素を持たない同じ分子構造のイオン液体を支持塩とする有機溶媒中に比べ、第2波目の還元電位が大幅に貴側にシフトすることを見出した。

種々検討の結果、これらの還元電位のシフトは2電子移動により生成するカルボニル基やニトロ基のジアニオンとイミダゾリウムカチオンの2位の水素との水素結合に起因することを初めて明らかにした。(3)フッ化物イオン液体を支持塩とする鎖状および環状含硫黄化合物やホスホン酸エステル類の電解フッ素化を達成した。ジメトキシエタンが電解溶媒として優れていることを見出した。本年度はポリフッ化水素塩イオン液体中での電解フツ素化やプツ素化環状エーテル、環状チアエーテル、さらには環状アシア簡単合成に成功し、ほぼ所期の目的を達成した。1)ポリツッ化水素塩イオン液体中での超音波照射による電解フッ素化イオン液体中では粘性が高いために電極への物質移動が反応律速となるが、超音波照射により物質移動が著しく促進されることを超音波照射下でのCV測定により確認するとともに、電解フッ素化の効率が飛躍的に向上することを見出した。興味深いことにこれまで酸化されやすいイオン液体であるET_3N-3HF中では電解フッ素化が困難とされてきたジフッ素化が超音波照射下で容易に達成できることを見出した。さらに、ポリフッ化水素塩イオン液体中での2-アリールー4-チアソリジノンの電解フッ素化に成功するとともに超音波照射がフッ素化体の収率を向上させるだけでなく立体化学を大きく変化ざせ、トランス異性体が増えることも見出した。2)ポリフッ化水素塩イオン液体を用いるフッ素化複素環化合物の合成ポリフッ化水素塩イオン液体が強酸性であることに着目し、これをプロトン酸触媒兼フッ素源とする無溶媒系でのPrince環化反応による含フッ素複素環化合物の合成を行った。すなわち、溶媒を用いずにイオン液体Et4NF-5HF中で種々のアルデヒドとホモアリルアルコールとを室温で混合攬絆するだけで短時間でPrince環化とフッ素化が起こり、相応する4-フルオロテラヒドロピラン誘導体が高収率で得られことが分かった。本反応ではシメ体のみが得られ高い立体選択性を示した。本反応はホモアリルチオールや窒素上を電子吸引基で保護したホモアリルアミンとのPrince環化にも拡張でき、4位がフッ素化されたチアシクzヘキサンやピペリジン類の合成にも成功した。本方法は従来法に比べ簡便かつ収率も良好であり、しかも溶媒を必要としないことからイオン液体の特徴を示す環境調和型合成プロセスになりうるものと思われる。本年度は下記の研究を行い、ほぼ所期の目的を達成した。1.疎水性イオン液体修飾電極の開発と応用:疎水性の1-ブチルー3-メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスホニウム塩イオン液体による修飾電極を作製し、これを用いることにより、疎水性相互作用による疎水性基質の電極表面への濃縮効果や親水性基質のブロッキング効果が発現することをサイクリックボルタンメトリーにより明らかにした。2. HF塩イオン液体中での含硫黄化合物の電解フッ素化および電解脱硫フッ素化無溶媒系ではHF塩イオン液体のフッ化物イオンの求核性が低くなりフッ素化の効率が低下する。
現場主導の利益管理における会計情報の役割に関する研究

本研究の目的は、現場(製品の製造現場やサービスの提供現場を想定)が主導して利益管理を実践している組織で会計情報がどのように利用されているのかを明らかにすることである。具体的には、ケース・スタディを用いて会計情報の(1)利用主体、(2)適用対象、(3)適用方法について実態調査を実施した。結論として、現場では、マネジャーが主体となって会計情報を利用し、組織コンテクスト(組織成員の能力や成熟度)に応じて、トップの関与が生じる可能性を明らかにした。本研究の目的は現場主導の利益管理において会計情報が役割を果たすにはいかなる要件が必要かを明らかにすることである。具体的には、ケース・スタディを用いて現場の利益管理における会計情報の利用実態を、会計情報の1利用主体別、2適用対象別、3適用方法別に区分して整理した。とくに、最終年度(平成24年度)では、前年度の研究を受けて、引き続き調査を行うとともに、論文のレビューを実施し、まとめを行った。結論として、現場(製品の製造現場やサービスの提供現場を想定)では、マネジャーが主体となって会計情報を利用していることが明らかとなった。適用対象として、作業計画段階・実行段階・評価段階で利益目標の管理を目的として会計情報を利用している。とくにこれまでの研究では、実行段階では会計情報よりも物量情報の有用性が指摘されていたが、現場の従業員を積極的に巻き込んで利益目標の管理を実施ている組織では利益目標の進捗管理として重要な役割を果たしていることが明らかとなった。最後に、適用方法であるが、現場の従業員の会計情報利用に対する成熟度によって異なるといえる。現場の従業員は会計の専門家ではないため会計数値に精通していないことがこれまでも指摘されていたが、ケース・スタディのなかではトップマネジメントが現場へ深く介入することによって、理解を促進させていることが分かった。すなわち、現場のマネジャーがその他の組織成員の理解を促進させることには限界があり、トップ自らが現場で会計情報利用の意義を示すことで、組織成員が積極的に取り組むようになるといえる。研究期間全体を通じた成果としては、これまで組織の現場に焦点を当てた管理会計研究が少なく、新たな知見を示すことができた。とりわけ、日本的経営に代表される現場で会計情報を利用している全員参加型経営のメカニズムを明らかにすることができた。現場レベルを中心に実践されている利益管理で、会計情報がいかなる役割を果たしているのかについてフィールド・スタディを用いて明らかにした。具体的には、誰を対象にし((1)会計情報の利用主体)、どのような作業プロセスに適用しているのか((2)会計情報の適用対象)、そしてそれはどのように実施されているのか((3)会計情報の適用方法)の3点について調査を行った。また、現場レベルへのマネジメント・コントロール概念の拡張という議論を踏まえた考察を合わせて実施した。リサーチサイトはシティホテルK社の宿泊部門であり、現場マネジャーを中心にのべ9名にインタビューを実施した。調査結果から、現場レベルの利益管理では、現場マネジャーが会計情報伝達の中心的な役割を果たし、現場レベルのマネジメント・コントロールの中で従業員の行動を利益目標の達成に仕向けるメカニズムが形成されていることが明らかとなった。現場マネジャーは、会計情報と行動との関連性を実現利益と未実現利益の視点から識別し、従業員の理解を促進する工夫も観察された。また、現場マネジャーは従業員が効率性(利益志向)と柔軟性(顧客志向)のバランスを取れるよう、日常的に監視し、即座に対応策をとるよう行動していることも確認された。これまで、ミニ・プロフィットセンターを中心とした既存研究は会計情報が現場マネジャーの利益意識を醸成する役割があるという指摘に留まっていた。それに対して、本研究の貢献は、現場マネジャーが行動と会計情報との関連性を識別しながら、従業員に対して会計情報伝達の中心的な役割を果たしていることを明らかにしたことである。成果は、日本原価計算研究学会(全国大会)、Management Accounting Research Group Conference(UK)および日本会計研究学会(九州部会)にて発表し、また学術論文としてもまとめている。研究の達成度は、概ね研究計画通りに推移しているといえる。当該年度では、K社へのインタビュー調査を実施し、考察と分析によって現場の利益管理の実態を解明することができた。また、調査結果から新たな課題として現場マネジャーが会計情報と行動の関連性をどのように判断しているのかという点があげられた。この点を次年度以降の追加的フィールド調査によって明らかにしていき、最終的な目標である理論的フレームワーク構築に役立てていく。しかし、当初予定していたリサーチサイト1社について、東日本大震災の影響もあり調査を継続する環境が十分整わずに断念せざるを得なかった。K社からは極めて有用な情報を収集することができたため、情報の不足分を補うことができたと考えている。平成24年度は追加的な調査を行い、最終的に理論的フレームワークを構築することを計画している。本フレームワークによって、現場の利益管理における会計情報が果たす役割について仮説を提示する。

そのため、調査結果の考察・分析と合わせて、文献のレビューも引き続き実施していく予定である。また、成果を研究会や国内外の学会へ報告することで、他の研究者や実務家からの意見を反映させ、さらに内容を深耕させていく。なお、新たなリサーチサイトの開拓も継続する。現時点でホテル、小売業(スーパー)などの業種で候補があり、今後、研究への協力を仰いでいく予定である。複数の企業の事例についてデータを収集することで、理論的フレームワークの妥当性を向上することができると考えている。当該年度は研究費の繰越が発生した。これは、リサーチサイトが1社減った点および長崎大学より当研究に別途助成を受けた点が理由としてあげられる。次年度では、引き続きフィールドリサーチを計画しており、また研究会や学会への参加に伴う渡航費が発生することから、旅費の支出が大部分を占める予定である。また、文献レビューも行うため、洋書を中心に書籍代も必要となる。さらに、調査データ収集のためのデータ保存媒体や文房具類といった消耗品についても費用の計上が見込まれる。
新しいベクター開発による先天代謝疾患への新世代肝遺伝子治療法の確立

<研究目的>多くの先天代謝疾患の根治療法には、遺伝子治療が母も理想的であり、その開発が非常に期待されている。遺伝子治療の臨床応用を妨げている最大の原因は、既存のベクターでは先天代謝疾患の治療に必要な、高率な遺伝子導入と長期の遺伝子発現という両者を満たすことができないからである。本研究では、アデノ・レトロ・キメラウイルスベクターと細胞性免疫の誘導が起こらないガットレス・アデノウイルスベクターという二つの新しいベクターの開発に取り組み、具体的に臨床応用を目指して、これらのベクターを用いた肝遺伝子導入法を開発することを研究目的とする。<研究実績の概要>1.アデノ・レトロ・キメラウイルスベクターを開発し、機能解析をおこなった。2.ガットレスアデノウイルスベクターを開発し、その特性を解析し、条件の最適化を行った。3.本研究で重要に関連する、肝再生誘導、肝細胞死について研究を進めた。特に、HGF(肝細胞増殖因子)、HB-EGF(ヘパリン結合型増殖因子)の生物学的役割、それらの遺伝子導入による治療戦略の可能性を検討した。4.難治性疾患に対するアデノウイルスベクターと新規遺伝子による治療法の可能性を検討した。<今後の方針>種々の先天代謝疾患動物モデルで、このキメラベクターやガットレスアデノウイルスベクターを用いた肝遺伝子導入による治療効果、並びに副作用などについて詳細に解析し、臨床応用の可能性などを検討していく。<研究の目的と背景>先天代謝疾患への根治療法として遺伝子治療の開発が非常に期待されているが、遺伝子治療が臨床の現場で一般化されるには既存のベクターでは不可能で、高い遺伝子導入効率と導入遺伝子が長期発現するような新たな遺伝子導入ベクターの開発こそが最重要課題である。本研究では、新たな遺伝子導入ベクターを2つ開発し、それによる新世代肝遺伝子治療法を開発し、さらに具体的な臨床応用を考え血友病モデルマウスで臨床応用の可能性を検討することまで行う。<今年度の研究成果>2つの新規の遺伝子導入ベクターを作成した。一つはレトロウイルスの構造遺伝子を発現するアデノウイルスベクターであるキメラウイルスベクターであり、これはin vitroで確かに機能することも確認した。もう一つは免疫原性を克服し生体内での長期発現が可能とさせるため、ヘルパーウイルスを用いて作成することでウイルス構造遺伝子を除いたガットレスアデノウイルスベクターであり、これはin vitroでの機能解析をおこなっている。両者とも作成が複雑で特殊技術を要するものであるため、その最適化もまた強力に進めている。<今後の研究について>今年度は計画通り順調に2つの新規ウイルスベクターを開発、作成することができた。平成13年度は、このベクターをin vivoで肝遺伝子導入を行い、本当に生体内で遺伝子導入効率と長期発現が可能になるかを検討する。そして最終的に血友病モデルマウスにて、高い臨床効果を示すものか、そして人での臨床応用の可能性について検討する。<研究目的>多くの先天代謝疾患の根治療法には、遺伝子治療が最も理想的であり、その開発が非常に期待されている。<今後の方針>

種々の先天代謝疾患動物モデルで、このキメラベクターやガットレスアデノウイルスベクターを用いた肝遺伝子導入による治療効果、並びに副作用などについて詳細に解析し、臨床応用の可能性などを検討していく。
バイオ燃料のデトネーションを含む燃焼機構に関する研究

本研究では,まずデトネーションの基礎研究として,火炎からデトネーションに遷移する詳細な機構を明らかにした.これは世界的にも重要な結果である.次に,エタノールの燃焼特性を明らかにし,それがデトネーションエンジンなどにどのように有効であるかを示した.エタノールの場合,ジェット燃料として使われているJP10燃料と同等の推力があることが分かった.また,将来有望なバイオ燃料の一つのヤシ油については,その代替燃料が概ねブタン酸メチルとして確定でき,その代替燃料によってヤシ油の燃料特性などが計算できるようになった.本研究では,まずデトネーションの基礎研究として,火炎からデトネーションに遷移する詳細な機構を明らかにした.これは世界的にも重要な結果である.次に,エタノールの燃焼特性を明らかにし,それがデトネーションエンジンなどにどのように有効であるかを示した.エタノールの場合,ジェット燃料として使われているJP10燃料と同等の推力があることが分かった.また,将来有望なバイオ燃料の一つのヤシ油については,その代替燃料が概ねブタン酸メチルとして確定でき,その代替燃料によってヤシ油の燃料特性などが計算できるようになった.【目的】本研究では、(i)バイオ燃料(エタノールややし油など)の燃焼反応モデルを開発し,(ii)これらの液体燃料に対する蒸発モデルを構築し,(iii)実験を通して,バイオ燃料の火炎とデトネーションの構造を説明できる気-液二相数値解析プログラムを開発することを目的とした.これにより,航空機エンジン内の燃焼,パルスデトネーションエンジン燃焼,液体ロケット燃焼,自動車のエンジン内の燃焼,気-液混合気体の爆発安全性などの機構と問題点が解明できる.【研究実施内容】上記の目的と申請書に掲げた実施内容により,平成21年度は,実験において二相火炎バーナーの改良とデトネーション管のサイズの問題を明らかにすることを予定し,そのための二相デトネーション管の構築ならびに数値解析を中心に研究が進められた.二相デトネーション管はほぼ完成し,詳細の組み立て等ならびに一部の装置の調整などが行われた.二相火炎バーナーについては,平成22年度に実施したい.【研究成果】実験装置は製作・組立で終了しているので,研究成果としては主に数値解析による内容がほとんどである.バイオ燃料によるデトネーションの特性については,エタノールの総括反応モデルを用いて,数値解析した結果,数値解析によるデトネーション速度の予想が,他の研究者による実験値と良く一致していることが確かめられ,2009年12月に行われた燃焼シンポジウム(札幌)で口頭でその成果が報告されている.また,2010年9月に行われる国際会議においても詳細反応モデルによる数値解析結果を発表する予定である.その他,本研究に関連したデトネーションによる研究を発表し,本研究の重要な成果となっている.この場合,燃料を水素にしているが,火炎からデトネーションになる遷移過程が数値的に明らかにされたり,パルスデトネーションエンジンの数値解析や曲がり管内を伝播するデトネーション構造について明らかにしたりした.22年度に予定した実験室の整備と実験装置の組み立て並びにその安全対策はほぼ完了した・年度内に予備実験などを予定していたが,大震災の影響もあり,データが得るまでには至っていない.実験と並行して行われた数値解析は多くの成果を得ている.バイオ燃料として,バイオエタノールとヤシ油を考えているが,バイオエタノールに関しては,その詳細反応モデルの開発ならびに火炎速度や着火時間遅れなどの特性に対する評価がなされ,バイオエタノールの1000の素反応からなる詳細反応機構を簡略化した約200反応機構を開発し,「バイオ燃料の化学反応モデルの数値解析」という題目で学会発表を行っている.また,簡単な1段階のエタノール反応を用いてデトネーションの限界を調べ,「バイオ燃料のデトネーション限界」という題目でも学会発表を行っている・複雑なバイオ燃料に対しては,その反応機構を開発するために非常な労力が必要であるが,今回パームオイルに対して,どのように反応機構を構築したら良いかを研究し,パームオイル燃料に対して代替になる燃料を発見し,200素反応ぐらいに簡略化された反応機構を初めて開発した.この結果は「パームオイルの代替燃料の妥当性」という題目で学会発表がなされている.さらに,デトネーションの基礎と応用に対する研究をその詳細反応機構が小さい水素燃料を使って行い,15件以上の発表をした.その中には,バイオ燃料を使用できると考えられているデトネーション応用のパルスデトネーションエンジンやローテーティングデトネーションエンジンの研究が含まれ,エタノールやパームオイルが応用された場合に,どれだけの性能を出せば良いかなどやどのような点に問題があるかなどの問題点等が明確化された.23年度には,これらの結果をもとに,バイオ燃料の実験との比較やその応用性を明らかにする.23年度には予定していた実験室の整備に手間取り,年度内に安全対策を完了することができず,まだデータが得られていない.今後,安全対策が終了次第,実験を行い,本研究の内容を完了したい.この実験とは別に並行して行われてきた数値解析による研究は順調に進み,実験で得られていないデータを他の研究者のデータを使うことにより,バイオ燃料の燃焼特性を明らかにした.バイオ燃料の内,バイオエタノールについては,Nortonらによる化学反応モデルとLeplatらによるものが,比較的実験結果と良い一致をみることを確認した.また,これまで使っていた計算法による化学反応計算では,解が発散することがあると確認でき,計算法を変える必要があることを見つけた.次に,エタノール/空気による二次元のデトネーション解析を行い,デトネーションの速度が実験と良い一致を示していることを確認した.

また,詳細モデルと1段階総括反応モデルによるデトネーションの構造の比較では,詳細モデルの方が,活性基を計算している分,デトネーション構造が詳細であることが判明した.応用例として,パルスデトネーションエンジンの計算を1段階エタノール/空気の反応機構を用いて行ったところ,比推力で比較すると,ジェット燃料(例えば,JP10など)と同じような比推力を得ることが分かった.これから,エタノールは反応時間などが長いが,将来の航空機燃料として有効であることが理解された.最後に,もう一つのバイオ燃料であるヤシ油の研究では,ヤシ油の化学反応機構を開発するにあたり,複雑な化学種の複合体であるヤシ油の実質的に使用している形であるパームメチルエステルの代替燃料をほぼ確定することができ,直鎖型のメチルエステルが使用できるとした.このパームメチルエステルを今後どのような条件で燃料として用いるべきかなどがこれからの研究課題になる.
Stat3を介する、好中球造血制御機構と白血病発症機構の解明

好中球の増殖、分化に必須なG-CSFは細胞内で主にStat3を活性化する。G-CSF刺激で好中球に分化する細胞株32DC13と、これにdominat-negative型Stat3を導入することによりG-CSFで分化せず増殖するようになるdnStat3/32DC13において、G-CSF刺激後に誘導される遺伝子の違いをマイクロアレイを用いて検討し、Stat3がc/EBPαの転写を誘導することを見出した。dnStat3/32DC13にc/EBPαを強制発現させると、好中球へ分化した。しかし、ミエロペルオキダーゼなどの遺伝子発現は回復せず、これらG-CSFにより発現が誘導される遺伝子の一部は、c/EBPα以外により調節されていることが判明した。次にStat3の造血における役割を、血球特異的Stat3欠損マウスを用いて検討した。Stat3が欠損しても好中球系細胞は存在し、(減少ではなく)むしろ増加していた。骨髄細胞を用いたin vitroでのコロニー形成能、細胞増殖能は、Stat3が欠損するとG-CSFに対する反応性がより亢進していた。Stat3欠損細胞では、定常時にも好中球は活性化されており、しかもG-CSFの刺激は増強されていたので、MAPキナーゼの検討を行った。Stat3欠損骨髄細胞においては、Erkの恒常的活性化が見られ、G-CSFで刺激するとその活性化がコントロールマウスと比べ増強した。また、MAPキナーゼの阻害剤を添加すると、G-CSF刺激により増強されていた骨髄細胞のコロニー形成、増殖能がコントロールマウスと同程度まで低下した。これらのことから、G-CSF刺激で活性化されるStat3は、G-CSFのシグナルを負に制御すること、G-CSFによる好中球造血にはStatではなく、MAPキナーゼを介する経路が主に働いていることが判明した。正常の好中球造血メカニズムの破綻が白血病をきたしたと考えられるため、正常好中球の造血機構の解明を目指した。とくに、顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)は好中球造血に必須なサイトカインであり、その細胞内シグナル伝達は、主にMEK-ERK、JAK-STAT、PI3K-Akt系を介して伝達される。Epo,TPO,IL-7を含む大多数のサイトカインでは、Jak-Statシグナル伝達系が、増殖、機能発現を含めサイトカインのシグナルの大部分を伝達する。G-CSF刺激時には主にStat3が活性化されるため、Stat3の下流に位置し、G-CSFによる好中球の増殖、分化に関与するシグナル伝達物質の同定を行った。G-CSF刺激により好中球に分化する32DCl3細胞と、これにdominant negative formのStatSを導入し、G-CSF刺激で好中球へ分化せず、増殖する32DCl3/DNStat3を、それぞれG-CSFで刺激後発現が変化する遺伝子を、DNA microarrayを用いて比較した。G-CSF刺激後、32DCl3細胞のみで発現が亢進する遺伝子、32DCl3/DNStat3でのみ発現が亢進する遺伝子を複数個クローニングし、G-CSF刺激によるStat3の標的候補遺伝子を同定した。この中でC/EBPαは、32D cloneSではG-CSF刺激後2時間よりmRNAの発現が増加するが、32D/DN-STAT3では発現の変化は認めない。32D/DN-Stat3はG-CSF刺激で未分化な形態のまま増殖する。

そこで、C/EBPα-Tamoxifen受容体融合蛋白を32D/DN-Stat3に導入したところ、G-CSF刺激のみでは分化せず増殖するが、G-CSFに加えTamoxifenで刺激すると、G-CSFによる増殖は抑制され、形態学的に成熟好中球への分化傾向が認められた。また、Gr1の発現も上昇した。このことから、G-CSF刺激時に活性化されるStat3は、C/EBPαの発現を上昇させることにより好中球分化を促進していることが示された。好中球の増殖、分化に必須なG-CSFは細胞内で主にStat3を活性化する。G-CSF刺激で好中球に分化する細胞株32DC13と、これにdominant-negative型Stat3を導入することによりG-CSFで分化せず増殖するようになるdnStat3/32DC13において、G-CSF刺激後に誘導される遺伝子の違いをマイクロアレイを用いて検討し、Stat3がc/EBPαの転写を誘導することを見出した。dnStat3/32DC13にc/EBPαを強制発現させると、好中球へ分化した。しかし、ミエロペルオキダーゼなどの遺伝子発現は回復せず、これらG-CSFにより発現が誘導される遺伝子の一部は、c/EBPα以外により調節されていることが判明した。次にStat3の造血における役割を、血球特異的Stat3欠損マウスを用いて検討した。Stat3が欠損しても好中球系細胞は存在し、(減少ではなく)むしろ増加していた。骨髄細胞を用いたin vitroでのコロニー形成能、細胞増殖能は、Stat3が欠損するとG-CSFに対する反応性がより亢進していた。Stat3欠損細胞では、定常時にも好中球は活性化されており、しかもG-CSFの刺激は増強されていたので、MAPキナーゼの検討を行った。Stat3欠損骨髄細胞においては、Erkの恒常的活性化が見られ、G-CSFで刺激するとその活性化がコントロールマウスと比べ増強した。また、MAPキナーゼの阻害剤を添加すると、G-CSF刺激により増強されていた骨髄細胞のコロニー形成、増殖能がコントロールマウスと同程度まで低下した。これらのことから、G-CSF刺激で活性化されるStat3は、G-CSFのシグナルを負に制御すること、G-CSFによる好中球造血にはStatではなく、MAPキナーゼを介する経路が主に働いていることが判明した。
ブナ林内の林冠木稚樹の地上部-地下部の樹形と光環境との関連性解析

林内の高木、亜高木性稚樹の個体周辺の光環境は、稚樹の林冠層への補充課程での樹形構築に大きな影響を与える。特に広葉樹の稚樹は成長に伴う光環境の変化に応じて可塑的に地上部-地下部の樹形を変化させることが予測される。その際稚樹の耐陰性は、その成長段階における光環境の違いに応じた成長、地上部-地下部の樹形、乾物分配などで定量化されたパラメータによって評価されると考えられる。本研究は太平洋側ブナ天然林を構成する主要高木、亜高木樹種の稚樹を対象にして1)稚樹の耐陰性能力の定量化、2)異なった光条件下における稚樹の成長とアーキテクチュア(樹形)の構築課程に焦点を当てた地上部と地下部根系における樹木の生活史戦略特性の解明、3)異なった光条件下における葉、枝、幹および根系への生産物の分配戦略の解明を目的とする。本研究の調査地として、太平洋側のブナ自然林が広く見られる栃木県塩谷郡高原山、山形県小国町、東大秩父演習林の3ヵ所で行った。対象樹種の7種は、高木および亜高木、耐陰性の異なる高原山でホオノキ、コシアブラ、コバノトネリコ、サワシバ、ヒナウチワカエデ、ヒトツバカエデ、シラキ、小国町でブナ、イタヤカエデ、秩父でイヌブナである。ほぼ均一な土壌条件をもつ場所で樹冠の欠ける部分(ギャップ)と閉鎖林冠下で、1-5mの樹高の稚樹を選定した。それぞれについて樹高、直径(Do,D(1/10)),樹冠サイズ、樹冠の厚さ、幹の傾斜(地際、梢端部)、梢端枝の角度と成長量(5年間)、梢端当年枝の太さ、葉数樹齢および長さ、短枝数、長枝数、生産物分配比(幹、根)、根系の構造の解析を行った。また根系のアーキテクチュア(樹体構築)を線交差法で解析した。光環境は、サンプリングする稚樹の上で魚眼レンズで天空方向を撮影し、開空度を算出した。測定には今回新たに開発したジャイロ上に魚眼レンズ付きカメラを水平にのせた全天空撮影装置を5mのアルミポール上にのせ、地上5mまでの間の全天写真を自由に撮影可能であり、これを使用した。根系の解析から、稚樹の根は深さ50cm以内に広がっており、3つの根系タイプに区分された。1)直根系で水平根は限られ、細根も少ないもの、2)心根系を持ち、側根と細根の量は中間的なもの、および2)表層根系で細根量も多いものに区分された。これらの根系タイプと稚樹の地上部の樹型とは密接な関係があることがわかった。また、地上部のアロメトリー解析から次の3つのタイプの樹型に区分された。1)大きな葉を持ち、直立枝で伸長成長に適応的な樹型、2)同化部を効率的に横に広げ、広い樹冠と、斜行枝で被陰条件下に適応的な樹型、3)両者の中間型林内の高木、亜高木性稚樹の個体周辺の光環境は、稚樹の林冠層への補充過程での樹形構築に大きな影響を与える。本研究は太平洋側ブナ天然林を構成する主要高木、亜高木樹種の稚樹を対象にして1)稚樹の耐陰性能力の定量化、2)異なった光条件下における稚樹の成長とアーキテクチュア(樹形)の構築過程に焦点を当てた地上部と地下部根系における樹木の生活史戦略特性の解明、3)異なった光条件下における葉、枝、幹および根系への生産物の分配戦略の解明を目的とする.本研究の調査地として、太平洋側のブナ自然林が広く見られる栃木県塩谷郡高原山、山形県小国町、東大秩父演習林の3カ所で行った.対象樹種の7種は、高木および亜高木、耐陰性の異なる高原山でホオノキ、コシアブラ、コバノトネリコ、サワシバ、ヒナウチワカエデ、ヒトツバカエデ、シラキ、小国町でブナ、イタヤカエデ、秩父でイヌブナである。ほぼ均一な土壌条件をもつ場所で樹冠の欠ける部分(ギャップ)と閉鎖林冠下で、1-5mの樹高の稚樹を選定した.それぞれについて樹高、直径(Do,D(1/10),樹冠サイズ、樹冠の厚さ、幹の傾斜(地際、梢端部)、梢端枝の角度と成長量(5年間)、梢端当年枝の太さ、葉数樹齢および長さ、短枝数、長枝数、生産物分配比(幹、根)、根系の構造の解析を行った.また根系のアーキテクチュア(樹体構築)を線交差法で解析した.光環境は、サンプリングする稚樹の上で魚眼レンズで天空方向を撮影し、開空度を算出した.測定には今回新たに開発したジャイロ上に魚眼レンズ付きカメラを水平にのせた全天空撮影装置を5mのアルミポール上にのせ、地上5mまでの間の全天写真を自由に撮影可能であり、これを使用した。

1)直根系で水平根は限られ、細根も少ないもの、2)心根系を持ち、側根と細根の量は中間的なもの、および2)表層根系で細根量も多いものに区分された。これらの根系タイプと稚樹の地上部の樹型とは密接な関係があることがわかった。また、地上部のアロメトリー解析から次の3つのタイプの樹型に区分された。1)大きな葉を持ち、直立枝で伸長成長に適応的な樹型、2)同化部を効率的に横に広げ、広い樹冠と、斜行枝で被陰条件下に適応的な樹型、3)両者の中間型.林内の高木、亜高木性稚樹の個体周辺の光環境は、稚樹の林冠層への補充課程での樹形構築に大きな影響を与える。特に広葉樹の稚樹は成長に伴う光環境の変化に応じて可塑的に地上部-地下部の樹形を変化させることが予測される。その際稚樹の耐陰性は、その成長段階における光環境の違いに応じた成長、地上部-地下部の樹形、乾物分配などで定量化されたパラメータによって評価されると考えられる。本研究は太平洋側ブナ天然林を構成する主要高木、亜高木樹種の稚樹を対象にして1)稚樹の耐陰性能力の定量化、2)異なった光条件下における稚樹の成長とアーキテクチュア(樹形)の構築課程に焦点を当てた地上部と地下部根系における樹木の生活史戦略特性の解明、3)異なった光条件下における葉、枝、幹および根系への生産物の分配戦略の解明を目的とする。本研究の調査地として、太平洋側のブナ自然林が広く見られる栃木県塩谷郡高原山、山形県小国町、東大秩父演習林の3ヵ所で行った。対象樹種の7種は、高木および亜高木、耐陰性の異なる高原山でホオノキ、コシアブラ、コバノトネリコ、サワシバ、ヒナウチワカエデ、ヒトツバカエデ、シラキ、小国町でブナ、イタヤカエデ、秩父でイヌブナである。ほぼ均一な土壌条件をもつ場所で樹冠の欠ける部分(ギャップ)と閉鎖林冠下で、1-5mの樹高の稚樹を選定した。それぞれについて樹高、直径(Do,D(1/10)),樹冠サイズ、樹冠の厚さ、幹の傾斜(地際、梢端部)、梢端枝の角度と成長量(5年間)、梢端当年枝の太さ、葉数樹齢および長さ、短枝数、長枝数、生産物分配比(幹、根)、根系の構造の解析を行った。また根系のアーキテクチュア(樹体構築)を線交差法で解析した。光環境は、サンプリングする稚樹の上で魚眼レンズで天空方向を撮影し、開空度を算出した。測定には今回新たに開発したジャイロ上に魚眼レンズ付きカメラを水平にのせた全天空撮影装置を5mのアルミポール上にのせ、地上5mまでの間の全天写真を自由に撮影可能であり、これを使用した。根系の解析から、稚樹の根は深さ50cm以内に広がっており、3つの根系タイプに区分された。1)大きな葉を持ち、直立枝で伸長成長に適応的な樹型、2)同化部を効率的に横に広げ、広い樹冠と、斜行枝で被陰条件下に適応的な樹型、3)両者の中間型
非ユークリッド空間上の大域的制御とその応用について

多様体上の非線形制御系の大域的な制御の諸問題について,以下を明らかにした.(1)動的補償器を用いることで,連続制御則による大域漸近安定化法を提案した.(2)大域漸近可制御性が一般化制御Lyapunov関数の存在性を意味することを示した.(3)我々が提案した一般化制御Lyapunov関数から導かれる不連続制御則が,加法的な外乱に対してロバストであることを示した.(4)最適制御問題において,動的計画法からHamilton-Jacobi-Bellman方程式を導出し,さらにその粘性解が半凹関数となる十分条件を示した.多様体上の非線形制御系の大域的な制御の諸問題について,以下を明らかにした.(1)動的補償器を用いることで,連続制御則による大域漸近安定化法を提案した.(2)大域漸近可制御性が一般化制御Lyapunov関数の存在性を意味することを示した.(3)我々が提案した一般化制御Lyapunov関数から導かれる不連続制御則が,加法的な外乱に対してロバストであることを示した.(4)最適制御問題において,動的計画法からHamilton-Jacobi-Bellman方程式を導出し,さらにその粘性解が半凹関数となる十分条件を示した.多様体上の非線形制御系の大域漸近安定化問題について,以下を明らかにした.1.従来法では連続制御則では大域漸近安定化不可能である系について,動的補償器を用いることで連続制御則による大域漸近安定化を実現するためのある十分条件を示した.また,制御Lyapunov関数を拡張した一般化制御Lyapunov関数を新しく定義し,それを用いて上記の連続な大域漸近安定化制御則のある設計法を提案した.さらに,ある可制御系に限定されるが,上記の大域漸近安定化制御則を設計するアルゴリズムを提案した.2.非線形制御系について,任意の初期状態から目標状態へと収束させる不連続制御則が存在することを大域漸近可制御性と呼ぶ.本研究では,多様体上の制御系においてもある一般化制御Lyapunov関数の存在性が大域漸近可制御性を導くことを明らかにした.3.制御系に加法的に加わる外乱・モデル誤差についてのある大域漸近安定化制御則のロバスト性について考察した.具体的には,ある一般化制御Lyapunov関数が存在する多様体上の非線形制御系について,大域漸近安定性が加法的な外乱に対してロバストであるためのある必要条件を明らかにした.ここで外乱に対してロバストであるとは,任意の大きさの外乱に対して,目標状態を大域漸近安定化可能な時不変で状態について不連続な状態フィードバック制御則が存在することを意味する.多様体上の非線形制御系の大域制御問題を扱っている.多様体上の制御系には一般には大域的な座標が存在しない.そのため,従来のユークリッド空間上での最適制御問題の手法が数学的に厳密に適用できるかは自明ではない,本研究では,多様体上の制御系の最適制御問題について考察し,以以下を明らかにした.1.動的計画法とHamilton-Jacobi-Bellman方程式(以下HJB方程式)の解について最適制御問題の主要な方法の一つである動的計画法は,ユークリッド空間上の制御系においてはHJB方程式に帰結されることが知られている.また,その解は粘性解と呼ばれる通常の解を拡張した解の定義が必要になることが知られている.本研究では,非ユークリッド空間である多様体上の制御系について,同様の観点から最適制御問題を考察し,動的計画法からHJB方程式を導出し,それについて粘性解を定義できることを明らかにした.2.最適制御問題の値関数の半凹性について最適制御問題の目的は最適制御則を求めることである.その導出に有用な値関数について考察した.ユークリッド空間上の制御系の場合と同様に,多様体上の制御系についても,値関数の存在性を保証する十分条件を明らかにし,また値関数が半凹関数と呼ばれるある連続関数になるための十分条件を明らかにした.
多自由度ロボットアームに対する非干渉適応制御方式の研究

多自由度ロボットアームの高精度な制御方式としては,非線形フィードバックを施し,線形化した上で制御性能を改善する方式がよく取られるが,動特性がたえず変動するシステムであるため,動特性を推定しない制御方式では要求を満足させるのに限界がある.ここでは,パラメータ概畧値を用いて近似非干渉系を実現し,近似的に分割された線形1自由度アームに対し,適応制御手法を用いて制御性能向上を図る,分散形適応制御方式による多自由度ロボットアームの制御方式について研究をおこなった.以下でその研究内容について述べる.1.多自由度マニピュレータの非干渉適応制御方式について上述したように,パラメータ概畧値を用いて非干渉化をおこない,得られた近似非干渉アームに対し,適応制御手法を用いて制御系を構成する手法について検討した.また,結果を熊本テクノポリス財団電子応用機械技術研究所設置の6自由度マニピュレータ実験装置に適用し,精度・速度について検討した.結果の1部は1987年11月計測自動制御学会九州支部講演会(同予稿集,〓223)で報告している.2.適応アルゴリズムの改善について適応制御手法の応用時における問題点は,計算時間が過大となる点にある.この点について,ロバスト性を保持しつつ,演算時間短縮効果があるアルゴリズムについて検討し, 2, 3の提案をおこなった.3.適応制御系設計手法について従来よく用いられているMRACの代りに非最小位相系に適用可能な極配置系を,適応オブザーバを用いて構成する手法を検討し,重みつき最小二束法(連続)を用いた場合における閉ループ系の安定性を理論的に証明した.多自由度ロボットアームの高精度な制御方式としては,非線形フィードバックを施し,線形化した上で制御性能を改善する方式がよく取られるが,動特性がたえず変動するシステムであるため,動特性を推定しない制御方式では要求を満足させるのに限界がある.ここでは,パラメータ概畧値を用いて近似非干渉系を実現し,近似的に分割された線形1自由度アームに対し,適応制御手法を用いて制御性能向上を図る,分散形適応制御方式による多自由度ロボットアームの制御方式について研究をおこなった.以下でその研究内容について述べる.1.多自由度マニピュレータの非干渉適応制御方式について上述したように,パラメータ概畧値を用いて非干渉化をおこない,得られた近似非干渉アームに対し,適応制御手法を用いて制御系を構成する手法について検討した.また,結果を熊本テクノポリス財団電子応用機械技術研究所設置の6自由度マニピュレータ実験装置に適用し,精度・速度について検討した.結果の1部は1987年11月計測自動制御学会九州支部講演会(同予稿集,〓223)で報告している.2.適応アルゴリズムの改善について適応制御手法の応用時における問題点は,計算時間が過大となる点にある.この点について,ロバスト性を保持しつつ,演算時間短縮効果があるアルゴリズムについて検討し, 2, 3の提案をおこなった.3.適応制御系設計手法について従来よく用いられているMRACの代りに非最小位相系に適用可能な極配置系を,適応オブザーバを用いて構成する手法を検討し,重みつき最小二束法(連続)を用いた場合における閉ループ系の安定性を理論的に証明した.
マルチスケール有限要素解析の活用による木材の材料特性推定および降伏条件式の提案

有限要素法(FEM)による木材の応力解析や,大変形加工の再現は困難である.このような問題を解決するため,本研究では,木材に対して,空隙や年輪などの周期構造を代表体積要素としてモデル化することによって,均質化法に基づくマルチスケールFEM解析を適用し,「(a)仮想材料試験による簡易的な直交異方性パラメータの取得方法」,および「(b)木材の空壁構造を考慮した新たな降伏条件式」を検討する.また,圧縮試験やねじり試験などの実験も行い,提案手法の妥当性を検証する.本検討によって,木材の大変形加工を,有限要素解析にて再現するにあたっての基盤を確立する.有限要素法(FEM)による木材の応力解析や,大変形加工の再現は困難である.このような問題を解決するため,本研究では,木材に対して,空隙や年輪などの周期構造を代表体積要素としてモデル化することによって,均質化法に基づくマルチスケールFEM解析を適用し,「(a)仮想材料試験による簡易的な直交異方性パラメータの取得方法」,および「(b)木材の空壁構造を考慮した新たな降伏条件式」を検討する.また,圧縮試験やねじり試験などの実験も行い,提案手法の妥当性を検証する.本検討によって,木材の大変形加工を,有限要素解析にて再現するにあたっての基盤を確立する.
太陽活動変化に対する成層圏の力学的応答

人工衛星による観測から太陽常数の変動幅は約0.1%しかなく、これにより気候の変化を引き起こす事は難しいことが近年明らかになってきた。一方、紫外線領域では3-8%と大きな変動があり、太陽活動が変化すると成層圏の循環が変化しうる。しかしこの過程は高度に非線形であるため観測データの解析、単一のモデル実験からだけではそのプロセスを同定することは難しい。本研究では、世界気候変動研究計画の副プログラムであるSPARC計画の「中層大気大循環モデル国際比較計画」の「太陽活動の影響の比較実験」の一部として大気大循環モデルの共同実験、特にベルリン自由大学と共同実験を行い、その結果を観測データを比較し、北半球の冬季に太陽活動の影響が成層圏界面から地面付近まで伝播するプロセスについて詳しく調べた。成層圏における太陽放射による大気の加熱にはオゾンの生成消滅が密接に関係しており、関連する化学成分の変動を理解することが重要である。このため気象研究所の光化学気候モデルに、観測された太陽スペクトルの変化、風を与えて太陽活動のオゾンに及ぼす影響を調べた。この結果、太陽放射の変動とそれにともなうオゾンの変化によって成層圏界面付近に生み出された循環場の変動が、1)プラネタリー波と帯状平均流の相互作用を通して、冬の高緯度対流圏に伝わる。2)プラネタリー波と帯状平均流の相互作用の結果引き起こされた夏から冬半球への平均子午面流(ブリュワードブソン(BD)循環)の変化を通し赤道域の上昇流に影響する。という二つの過程を通じて対流圏、地表に及ぶことがモデル実験、データ解析により明らかになった。また、この二つのプロセスにより、北大西洋振動やインドモンスーンに対する太陽活動の影響のメカニズムを説明することができた。「中層大気大循環モデル国際比較計画(GRIPS)」の「太陽活動の影響の比較実験」結果とベルリン自由大学が行った赤道域の中層大気の東西風を現実に近づくように補正したモデル実験の結果をベルリンを訪問して共同で解析した。この結果、モデルの応答は成層圏界面付近の循環場の再現性に大きく依存している可能性が明らかになった。また、同大学から共同研究者の招聘を行い太陽活動の変化により成層圏界面付近で生み出された変化が、波と平均流の相互作用を通じて北半球の冬の高緯度の地表に及ぶプロセスを共同して調べた。米国大気研究センターとマックスプランク気象研究所を訪ね光化学モデルに対する情報の収集を行った。そして、気象研究所3次元光化学輸送モデルを太陽紫外線のスペクトル変化を反映し長期間の輸送に耐えられるよう改善した。このモデルを用い、太陽活動による子午面循環の変化を気象場のデータ同化で取り入れた上で、オゾン・メタン・フロン等の分布における太陽活動極大期と極小期との差を調べた。その結果、太陽紫外線の増加に伴い上部成層圏においてはオゾンが2-5%増加する一方、中間圏ではオゾン・メタン・フロンの減少傾向が見られた。太陽11年周期変動に伴う紫外線およびオゾンの変動の力学的な効果と放射的な効果を評価するために、力学加熱固定モデルと、大循環モデルを用いて実験を行った。この結果、低緯度、中緯度の成層圏界面付近に最大値を持つ上部成層圏の昇温域は放射効果であることが確認できた。さらに、観測で見られる低緯度下部成層圏の弱い昇温は力学効果であることがわかった。以上の研究成果を発表する為にIUGG,AGU等の国際集会に参加する一方、GRIPS,SOLICE,SPARCの会議に参加し太陽活動の影響に関する国際な共同研究の推進に寄与した。ベルリン自由大学との共同研究成果の一部は米国地球物理学連合の雑誌に論文として出版された。「中層大気大循環モデル国際比較計画(GRIPS)」で集められた大気大循環モデル実験結果、特にベルリン自由大学と共同で実施した実験結果について、観測データと比較し、北半球の冬季に太陽活動の影響が成層圏界面から地面付近まで伝播するプロセスについて詳しく調べた。

その結果、成層圏界面付近で生み出された平均流の変化がプラネタリー波と相互作用をすることによって増幅し、その効果が波の上下伝播の変化を通して下方に伝わっていくこと、成層圏の影響が対流圏へ伝わるには対流圏内部の波の南北伝播が変化する必要があること、本研究で見出した「太陽活動周期で北大西洋変動の空間パターンが変化する」現象も太陽周期による成層圏と対流圏の結合の違いから説明できることが分かった。また、太陽周期による上部成層圏での波と平均流の相互作用の変化は平均子午面流の変動を引き起こし、赤道域対流圏界面付近の温度場が変化し熱帯域の積雲対流活動が変化するというもう一つのプロセスがあることが分かった。さらに、このメカニズムにより古気候のデータから示されているインドモンスーンと太陽活動の関係がうまく説明できることを示した。米国大気研究センターとマックスプランク気象研究所を訪問し太陽周期変動の影響の実験について情報を得ると共に、気象研究所の3次元化学輸送モデルに観測された気象場と太陽紫外線スペクトル変化を与えて化学物質がどのように太陽周期変動の影響を受けているのかを調べた。例えば、成層圏では水酸基ラジカルが数ヶ月のタイムラグを伴う負の応答、メタンは数ヶ月から数年のタイムラグを伴う正の応答を示すが中間圏では応答が逆であることが分かった。これらの成果は日本気象学会やEGU, AGUなどの学会での発表のほかモデル国際共同実験に関連したGRIPSやSPARCのワークショップで発表し参加各メンバーとの議論を行い国際的な共同研究の進展を計った。
ランダムスピン系のグリフィス相における緩和現象

正方格子上の±Jイジング模型のグリフィス相(ランダムな系の相転移温度とランダムでない系の相転移温度の間の温度範囲)において、モンテカルロ・シミュレーションを行い、以下のような解析を行なった。1.いろいろな温度、+ボンドの濃度において、個々のスピンの自己相関関数を計算し、その長時間での振舞いより各スピンの緩和時間を評価し、次のような結果を得た。(1)緩和の遅いスピンがフラストレーションのないところにクラスターを形成している。(2)緩和時間は、希釈系と同様の分布をしているようである。(3)緩和時間分布の温度依存性は、緩和時間から定義したクラスターの有効サイズが温度に依存した係数と幾何学的大きさの積で表されることを示唆している。(4)+ボンドの濃度が増え、フラストレーションが減ると大きいクラスターが増え、緩和時間も長くなる。2.ランダム・スピン系において、異なるスピン間の時間相関関数を用いて、緩和モードおよびその緩和時間を近似的に計算する方法を提案した。正方格子上の±Jイジング模型のグリフィス相に適用し、次のような結果を得た。(1)この計算法で得られた緩和モードとその緩和時間から、個々のスピンの自己相関関数の長時間での振舞いを良く再現することができる。これは、この方法の有効性を示している。(2)緩和時間の長い緩和モードは空間的に局在しており、クラスターとして緩和していることを示している。(3)緩和時間の分布、緩和モードの振幅の分布等は、クラスター的描像に基づく理論の予想と良く合っている。このほか、ペンローズ格子上のイジング模型の秩序化過程を調べ、エネルギー障壁が分布している系において準安定状態が秩序化過程へどのような影響を与えるかを、蜂の巣格子の場合と比較して、明らかにした。