hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エストロゲンシグナルの検出モデル動物の開発と周生期脳インプリンティング機構の解明

今回、エストロゲン結合サイト-ルシフェラーゼ遺伝子を導入し、ジエチルスチルベストロールなど合成エストロゲンを投与し、そのシグナルの誘導について調べ、phenotypingを行った。エストロゲンによって転写活性が個体レベルで検出できる1 lineを得た。周生期におけるエストロゲンについて、in vivo、ex vivoによりシグナル検出を行った。また、シグナルの検出のために、ルシフェリン以外に、蛍光を用いたin vivoイメージングについても検討した。Qdot800やAlexa750を含む様々な波長を持つ蛍光色素をラット新生仔あるいはマウスに取り込ませ、個体in vivoにおけるイメージングを試みた。胎生仔・新生仔期では、精巣からテストステロンが一時的に分泌され、脳に到達し、CYP19(アロマターゼ)によってエストラジオールに変換され、脳の性分化を引き起こすさまざまな変化がmRNA、蛋白合成レベルで起こることが報告されている。そこで、Gene Chip(マイクロアレイ)を用いて周生期の脳において、テストステロンシャワーによって引き起こされるmRNAプロファイルの変動のスクリーニングや、それらが環境化学物質によってどのように変動するか、その影響を調べた。
種々の数学に現れるモジュラーおよび準モジュラー形式の研究とその応用

海外共同研究者であるドイツ,ボンのマックスプランク研究所のDon Zagier氏との,Atkinの直交多項式系に関する共同研究において現れた微分方程式について,そのモジュラーおよび「準モジュラー」(quasimodular)な解を分担者九大小池正夫と調べた.モジュラー解については重さ5分の整数の場合に,古典的なKlein, Ramanujanのモジュラー関数に関係する解を発見した.また準モジュラー解に関連して「extremal」な準モジュラー形式の概念を導入し,その性質について調べた.「深さ」が1および2の場合に,微分方程式を具体的に書き下し,extremal quasimodural formも具体的に漸化式で与えた.係数の数論的観察など,計算機実験によって得られた興味深い知見もあるが証明には至っていない.また準モジュヲー形式の応用として,モジュラー群の尖点形式のフーリエ係数がある素数に関してordinaryであるための条件を,ある種の多項式(モジュラー形式を順次微分して得られる準モジュラー形式を,重さ2,4,6の三つのアイゼンシュタイン級数によって表したときの多項式)の可除性によって記述することにも成功した.Don Zagier氏および井原健太郎氏(現近畿大学研究員)との共同研究で,多重ゼータ値のある関係式の系列を非可換多項式環の導分を用いて解釈し,予想として定式化,証明した.さらにこの関係式と,「複シャッフル関係式」を結び付ける関係式を証明した.この「複シャッフル関係式」を二重ゼータ値の場合に詳しく調べる研究をDon Zagier氏およびHerbert Gangl氏(現Durham大学)と共同で行なった.そこには意外にもモジュラー形式の周期多項式が現れる.副産物としてヤコビの判別式関数のフーリエ係数,いわゆるラマヌジャンのタウ関数について,新しい公式をいくつも得た.海外共同研究者であるドイツ,ボンのマックスプランク研究所のDon Zagier氏との,Atkinの直交多項式系に関する共同研究において現れた微分方程式について,そのモジュラーおよび「準モジュラー」(quasimodular)な解を分担者九大小池正夫と調べた.モジュラー解については重さ5分の整数の場合に,古典的なKlein, Ramanujanのモジュラー関数に関係する解を発見した.また準モジュラー解に関連して「extremal」な準モジュラー形式の概念を導入し,その性質について調べた.「深さ」が1および2の場合に,微分方程式を具体的に書き下し,extremal quasimodural formも具体的に漸化式で与えた.係数の数論的観察など,計算機実験によって得られた興味深い知見もあるが証明には至っていない.また準モジュヲー形式の応用として,モジュラー群の尖点形式のフーリエ係数がある素数に関してordinaryであるための条件を,ある種の多項式(モジュラー形式を順次微分して得られる準モジュラー形式を,重さ2,4,6の三つのアイゼンシュタイン級数によって表したときの多項式)の可除性によって記述することにも成功した.Don Zagier氏および井原健太郎氏(現近畿大学研究員)との共同研究で,多重ゼータ値のある関係式の系列を非可換多項式環の導分を用いて解釈し,予想として定式化,証明した.さらにこの関係式と,「複シャッフル関係式」を結び付ける関係式を証明した.この「複シャッフル関係式」を二重ゼータ値の場合に詳しく調べる研究をDon Zagier氏およびHerbert Gangl氏(現Durham大学)と共同で行なった.そこには意外にもモジュラー形式の周期多項式が現れる.副産物としてヤコビの判別式関数のフーリエ係数,いわゆるラマヌジャンのタウ関数について,新しい公式をいくつも得た.超特異楕円曲線のj不変量の研究で現れた,複素上半平面上の二階の微分方程式について,その様々なモジュラー解及び準モジュラー解を調べた.重さにあたるパラメーターの値によって,合同群のモジューラー形式も解として生じるが,いずれもレベルが小さい合同群である.特に新しく分かったことの一つとして,パラメーターを5分の整数にしたときの解がある.このときはクライン,ラマヌジャンの仕事に現れた有名な関数が解として現れる.これは共形場理論の分類とも関係しており非常に興味深い.これまでと遅い,このモジュラー解の系列は古典的な直交多項式で記述することが出来ない,にも関わらず,漸化的に多項式を定義して解を記述できる.これは今までにない現象であると思われる.別の新しい現象として,準モジュラー解の出現がある.これについては方程式のバリエーションを考えても同様な現象が見られる.小池は準モジュラー形式に「スペシャル」という概念を導入して,代表者と共同でその性質をしらべているが,やはり非常に特殊な形の微分方程式を満たしていることが観察され,楕円曲線など数論的な対象との関連が注目される.「スペシャル」な準モジュラー形式のフーリエ係数は正であることが圧倒的に多い.その内の例としてデイグラフが研究した,楕円曲線のある特殊な被覆の個数の数え上げ母関数があるので,この場合は確かにフーリエ係数に意味がつく.他にもそういう例があれば非常に面白いが今のところ見つかっていない.脇本はアフィンスーパー代数の指標公式のから,種々のモジュラー形式の公式を導いた.超特異楕円曲線のj不変量の研究で現れた、複素上半平面上の二階の微分方程式について、その様々なバリエーションを考えることで興味深い解の系列をいくつか発見した。その中で小池の導入したextremalという準モジュラー形式がこの型の微分方程式を満たしていること、そしてそのフーリエ係数について、正値性やその素因子について数論的な現象が観察された。

また代表者はもとの微分方程式の解から生じる特殊多項式について、そのガロア群を調べた。予想としてはすべて対称群になるのではないかと思っているが、それは証明できておらず、部分的結果に留まる。さらに多重ゼータ値、L値の研究を通し、多重アイゼンシュタイン級数を導入、二重ゼータ値の空間の次元について、ザギエ予想の上限版を証明した。これはザギエの結果の別証明であるが、非常に明快に不等式を説明しており、さらなる一般化が望まれる。小池は別に、ラマヌジャンの関係式をトンプソン級数に対して一般化した。脇本はアフィンスーパー代数の指標公式のから、種々のモジュラー形式の公式を導いた。またそれにも関係するが、永友は共形場理論の立場から指標の持つ保型性を論じた。高田はレシェチキン-チュラエフ不変量の計算を古典リー環の場合について行った。ここにもモジュラー形式が現れること、ザギエ-ローレンスの研究におけると同様と思われるが、これは次年度以降の課題として持ち越された。初年度より研究を続けている、以前の超特異楕円曲線のj不変量の研究において現れた複素上半平面上の二階の微分方程式に関連して、extremalな準モジュラー形式という概念を新しく導入したが、そのdepthが1の場合には、前年度報告に述べたような微分方程式との関連以外に、もとの超特異楕円曲線のj不変量に密接に関連するAtkinの直交多項式系を用いても記述が出来ることが発見、証明された。Depth 2以上の場合の数論的性質についての研究をすすめている。準モジュラー形式の応用として、モジュラー群の尖点形式のフーリエ係数がある素数に関してordinaryであるための条件を、ある種の多項式(モジュラー形式を順次微分して得られる準モジュラー形式を、重さ2,4,6の三つのアイゼンシュタイン級数によって表したときの多項式)の可除性によって記述することにも成功した。ここにも超特異楕円曲線のj不変量が現れる。二重ゼータ値の研究において現れたモジュラー形式については、二重ゼータ値のシャッフル関係式とモジュラー形式の周期多項式との関係を詳しく調べ、多くの興味深い結果を得た。また二重アイゼンシュタイン級数のフーリエ係数を計算し、その副産物として、ヤコビの判別式関数のフーリエ係数、いわゆるラマヌジャンのタウ関数について、新しい公式をいくつも得た。永友の研究した共形場理論において、その指標として現れるモジュラー形式には重さが5分の整数のものがあり、それについても上述の微分方程式との関連で興味深い観察が得られている。レベル5のモジュラー曲線の超特異楕円曲線に対応する点が絡んでくるが、一部は予想のままである。海外共同研究者であるドイツ,ボンのマックスプランク研究所のDon Zagier氏との,Atkinの直交多項式系に関する共同研究において現れた微分方程式について,そのモジュラーおよび「準モジュラー」(quasimodular)な解を調べた.モジュラー解については重さ5分の整数の場合に,古典的なKlein, Ramanujanのモジュラー関数に関係する解を発見した.また準モジュラー解に関連して「extremal」な準モジュラー形式の概念を導入し,その性質について調べた.
日本における都市食料政策の確立に関する探索的研究

本研究では、わが国の都市とその周辺地域において発生する「都市における飢餓」に着目し、食料を量と質の各側面でいかに確保するべきかを検討する。1)地域および都市におけるフードシステムの脆弱性のアセスメント手法を確立する。これにより、都市およびその周辺地域でどのような食料アクセス問題が発生しているのかを地図上、あるいは数量によって示す。2)「都市における飢餓」への施策の社会的意義と限界を明らかにする。これにより、フードバンク、子ども食堂、移動販売事業、コミュニティバス事業等などは食料アクセス問題の解決のためにどう機能しているのか明らかにする。3)わが国の特徴にあわせた都市食料政策のあり方を示す。
情報収集を伴う意思決定モデルの動学的分析

本研究の目的は、経済学の多くの分野で用いられている、多期間に渡る主観的情報の収集を伴う意思決定モデルに公理的特徴付けを与えることである。平成30年度は、平成29年度において準備的な結果を得た、予期される消費のタイミングを選好から内生的に導くモデルの公理的分析の精緻化を行った。また、いくつかの研究会に参加し、得られた結果について意見交換を行った。それらを武岡氏(一橋大学)と東氏(岡山大学)との共著論文「Information Acquisition with Subjective Waiting Costs」としてまとめた。本論文ではDekel, Lipman, and Rusitichini (2001, Econometrica)と同じくメニュー上の選好を分析している。関連した研究であるChambers, Liu, and Rehbeck (2018, working paper)はコストを伴う情報収集を分析しているが、彼らは選択対応を分析している点で、本研究とは異なる。最も関連した研究であるde Oliveira, Denti, Mihm, and Ozbek (2017, Theoretical Economics)は情報に関する加法的費用を分析している。本研究では情報を待つ際の割引による費用を分析しており、乗法的費用を分析している点が大きく違う。ドイツのBieleferd大学で行われた国際研究ワークショップにおいて共著論文の研究報告を行った。また平成31年度6月に行われる意思決定理論の国際研究集会であるRisk, Uncertainty, and Decisionでの報告にも採択されている。この論文については現在も改訂中であり、平成31年度中の投稿を目指している。本研究の目的は多期間に渡る主観的情報の収集を伴う意思決定モデルに公理的特徴付けを与えることである。情報収集を伴う意思決定モデルは経済学の多くの分野で利用されている。Hyogo (2007, Jornal of Economic Theroy)は意思決定主体が得る情報は分析者にとって必ずしも観察可能な情報ばかりではないことを指摘し、外部の分析者にとっては直接観察不可能な主観的情報を扱う静学的モデルを分析している。Dillenberger, Lleras, Sadowski, and Takeoka (2014, Journal of Economic Theory)は主観的情報収集を伴う動学的モデルを考察しているものの、Hyogo (2007)と異なり情報収集の費用を無視している。上記の研究を精緻化したモデルを与えることが本研究の目的と言える.平成27年度はさらなる文献の整理と目的で述べた二つのモデルを構築に取り組んだ。文献整理において新たなワーキングペーパーCooke(2016)"Preference Discovery and Experimentation"を知り検討した。Cooke(2016)では主観的状態を学習し、来期の選択の際、今期の選択と整合的である状態のみを予想するという全く新しいタイプのモデルが構築されていた。研究実施計画を修正し、より新しいCooke(2016)のアイデアを拡張したモデルの構築にも取り組んだ。適切な選択対象と関数表現の考察を進めた。研究計画を変更したためHyogo (2007)の一般形のモデルに時間割引率を導入し、情報収集の期間を延ばすと最終的な効用が割り引かれるモデルの導出は平成27年度内には終了しなかった。研究実施計画ではHyogo (2007)の一般形のモデルに時間割引率を導入し、情報収集の期間を延ばすと最終的な効用が割り引かれるモデルの導出を平成27年度内に終える予定であったが、それは完了できなかった。その意味では計画はやや遅れていると言えなくもないが、しかし新たな関連論文Cooke (2016)は主観的情報の収集を考慮するモデルとしてはこれまでにない新たなタイプのモデルであり詳細な検討を要した。そしてその拡張の方向を検討できたことは研究実施計画の適切な変更と考えられ、計画当初は考えていなかった方向への研究の進展の可能性を得たことは大きな前進と考えられる。これらの予定と予期していなかった方向への進展を合わせるとおおむね順調に進展していると言っても良いと考えられる。平成28年度は前年度に行った文献調査を踏まえ、Hyogo (2007)の一般形のモデルに時間割引率を導入し、情報収集の期間を延ばすと最終的な効用が割り引かれるモデルの公理的特徴づけを行った。主観的情報収集を伴う動学的モデルを考察しているものの、Hyogoと異なり情報収集の費用を無視しているDillenberger, Lleras, Sadowski, and Takeoka (2014, Journal of Economic Theory)の結果を補完していると言える。また、Dillenbergerらのモデルにおいて導出されるvon Neumann -Morgenstern関数の値域は特に制限を必要としないが、待つコストを考慮すると値域が0を含まねばならないことが導かれた。この結果は京都大学経済研究所の研究会で報告し、現在論文としてまとめているところである。また、誘惑を伴う意思決定モデルでの情報の活用に関する研究も進めた。誘惑を伴わない通常の意思決定モデルでは、情報を受け取ると意思決定主体はベイズ改訂を行い、その情報を活用して新しい信念を形成する。誘惑を伴う意思決定モデルでは、どのように情報を活用するのかという問題を考え、ベンチマークのケースとして誘惑を伴う意思決定モデルにおけるベイズ改訂の行動的特徴づけを行った。この研究は誘惑の下でのベイズ改訂がどのような行動に顕れるのかを明らかにするものである。現在、結果を精緻化し論文としてまとめているところである。

論文としては完成していないが、平成27年度に終える予定であった待つコストを考慮した情報収集を伴う意思決定モデルの構築を完了し、一定の研究成果を京都大学経済研究所の研究会において発表できたので、遅れていた研究を計画時のスケジュールにまで復帰させることができたと言える。また文献調査を進めることで新しいアイデアを得て、当初計画には無かったが、研究課題にも合致した「誘惑の下でのベイズ改訂の行動的特徴付け」に関する研究が進んだことで計画以上に研究が進展していると言えるだろう。本研究の目的は、経済学の多くの分野で用いられている、多期間に渡る主観的情報の収集を伴う意思決定モデルに公理的特徴付けを与えることである。平成28年度に公理的特徴づけを行なったHyogo (2007)の一般形のモデルに時間割引率を導入し、情報収集の期間を延ばすと最終的な効用が割り引かれるモデルの公理的特徴づけを行なった。平成29年度前半は研究会や学会に参加し、最新の研究成果の情報を集めるとともに、前年度得た結果の検討を行なった。このモデルでは消費を行う時間は外生的な選択対象として与えていた。しかし、検討の過程で予期される消費のタイミングを選好から内生的に導くモデルを武岡氏(一橋大学)と東氏(岡山大学)との共同研究として、分析するに至った。これは前年度の分析よりもはるかに一般的なモデルであり、分析はより困難な証明を必要とし、研究期間を延長することとなった。この選好から消費のタイミングが内生的に導かれるモデルの基本的な公理的特徴付けの定理はすでに得ている。加えて、誘惑を伴う意思決定モデルでの情報の活用に関する研究についても検討を行った。東氏(岡山大学)との共同研究として昨年度よりも大幅に発展させ、主観的状態空間を持つモデルで誘惑のモデルや後悔のモデルを含む一般の意思決定モデルにおける情報の活用に関する分析を行なった。そのようなモデルのクラスを単一確率モデルと名付け、単一確率モデルにおけるベイズ改訂の行動的特徴づけを行った。この研究は後悔や誘惑も含むようなコミットメントへの選好を持つようなモデルでのベイズ改訂がどのような行動に顕れるのかを明らかにする最初の包括的な分析である。上記の2つの分析について、現在、結果を精緻化し論文としてまとめているところである。研究実績の概要でも述べたが、申請時の予想以上の結果を平成29年度は得ることができた。一つは情報収集の期間と消費のタイミングを選好に内生化したモデルの公理的特徴付けである。平成28年度には情報収集期間や消費のタイミングは外生的に選択対象として与えた上で分析している。
ものづくり教育への活用を目的とした簡易プラスチック成形機の開発

ものづくり教育教材としてプラスチック成形機を開発した.開発した射出成形機は構造がシンプルで持ち運びが可能である.また,成形時に必要となる簡易型の製作プロセスの構築を行った.簡易型には石こうおよびシリコンを用いた.石こう型は脆性的な性質が問題となるため脆性の改善を図った.曲げ試験の結果から水溶性ボンドを混合した石こうは,脆性が改善できた.また,コンクリートを混合した石こうでは,硬化時間が大幅に短縮でき,型製作の所要時間が大幅に削減できた.これらの成果から,本成形機と簡易型製作プロセスを組み合わせれば実習授業や公開講座での有用な教材としての活用が期待できる.平成25年度は,試作した卓上型射出成形機を用いて成形するための型をできるだけ簡便に製作できる方法を模索した.また,石膏の脆さを改善する方法についても検討を行った.さらに,石膏は水分の混入量,硬化温度により硬化後の特性に違いが出ると言われていることから,これらの硬化条件を変化させ,硬化後の石膏の機械的特性について曲げ試験により調べた.成形実験では,2種類のポリエチレン材料(高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレン)の2種類の材料を使って射出成形を行い,成形のしやすさについて比較を行った.各種実験結果から,曲げ強度は水分の混入量が多いほど低下する傾向が見られ,また硬化工程は低温で行う方が最大で20%程度の強度向上が見られた.しかし,石膏の曲げ強さはいくらかの向上が見られても,脆性の改善はほとんど期待できないことが分かった.このため,石膏を単体で型として用いることは難しいと判断し,ガラス繊維や有機繊維の短繊維を石膏に混入することで脆性の改善を試み,短繊維の有無の影響を曲げ試験により調べた.この実験結果から,短繊維混入は曲げ強度向上および脆性改善にある程度の効果があることが確認された.短繊維混入することにより,石膏単体の場合よりも約4倍の強度向上が図られ,さらに最大曲げ強度に至るまでのたわみ量も大幅に向上し,短繊維混入が石膏の脆性改善には最も効果的であることが確認された.材料による射出成形のしやすさについては,粘度が低密度ポリエチレンの方が型内に樹脂を充填しやすいことが確認できた.高密度ポリエチレンを用いた場合は,小学生のような子供では樹脂を型内に充填するのは困難であるとの知見が得られた.ものづくり教育教材としてプラスチック成形機を開発した.開発した射出成形機は構造がシンプルで持ち運びが可能である.また,成形時に必要となる簡易型の製作プロセスの構築を行った.簡易型には石こうおよびシリコンを用いた.石こう型は脆性的な性質が問題となるため脆性の改善を図った.曲げ試験の結果から水溶性ボンドを混合した石こうは,脆性が改善できた.また,コンクリートを混合した石こうでは,硬化時間が大幅に短縮でき,型製作の所要時間が大幅に削減できた.これらの成果から,本成形機と簡易型製作プロセスを組み合わせれば実習授業や公開講座での有用な教材としての活用が期待できる.平成24年度は,ものづくり教育で活用するために前年度までに製作した卓上型射出成形機の試作機を使って操作性および射出特性の評価を行い,改良機の構想,設計,製作を行った.設計した射出成形機は門型構造にして試作機よりも構造的に剛性を上げつつ,持ち運び可能な大きさかつ移動可能な重量(約20kg)になるよう設計している.製作した装置の概要は以下の通りである.動力は手動であり,装置全体の部品点数(金型除く)は約30点程度で比較的シンプルな構造となっている.樹脂の射出はピストンの上下移動により行う.ピストンの上下移動にはラック&ピニオンを用いており,ハンドルレバーを下げることで歯車を介してラックと連結したピストンが下降する構造となっている.樹脂は加熱溶融され金型内へ樹脂を流し込む.1回に射出できる樹脂容量は約20ccで小物パーツ程度の大きさであれば成形が可能である.なお,射出圧力は約10MPa程度まで上げられるようにレバー長さを設定している.材料(樹脂ペレット)はシリンダ背面にあけられた材料投入口から投入できる.シリンダ内に充填された樹脂はシリンダ外周に取り付けられたシリコンラバー製のヒータにより加熱される.ヒータは温度調節器を使って温度管理できるようになっている.現在は改良機の部品加工をほぼ終えて組立て調整を行っているところである.プラスチック材料および成形加工について学習するための教材および公開講座等でものづくりの楽しさを体験できる教材とするための射出成形機の開発を行った.本装置は卓上に設置できる大きさかつ軽量で持ち運びが可能である.プラスチックの加熱には電気ヒーターを用い,射出のための動力は手動である.構造は非常にシンプルであり操作も簡単で,溶融粘度の低いプラスチックを使用すれば小学生の力でも十分射出成形が行えるよう設計している.ネジおよび半球が成形できる金型を用いて射出実験をした結果,金型形状が良好に転写された成形品を得ることができ,本装置の有用性が確認できた.射出成形法では所望形状の空間を有する型が必要であるが,型を簡便に製作するために石膏またはシリコンを用いて簡易型の製作プロセスの構築を行った.また,石膏およびシリコンを型の材料として使う場合の問題点を明らかにし,その改善を図った.石膏型では主にその脆性が問題となったが,水溶性ボンドを混合することで,曲げ試験において降伏点が約2倍向上する結果が得られ,割れに対して改善を図ることが確認された.

また,石膏にセメントを混合させた材料では,材料特性値に変化は見られなかったが,硬化に必要な時間が50%短縮することが可能となり,作業性の改善に有効であることが分かった.これにより,型の製作に必要な時間が180230分であったのが, 6080分まで短縮できることになり,公開講座など限られた時間の中での作業として行える目途が立った.今後,本装置は今年度の授業および開催イベントで活用する予定である.材料加工・工学教育平成25年度は,製作した卓上型射出成形機において,成形は十分行えるようになったと考えている.これにより,公開講座等で活用できるものといえる.しかしながら,成形に必要な型を石膏で製作するプロセスがまだ十分に確立できていない.その理由は石膏が脆く良好な型の製作および製作プロセスがまだ実現していないためである.平成26年度は,まずデモンストレーション等に用いることができる金属型を製作する予定である.そして,昨年度から取り組んでいる成形に用いる石膏型の製作プロセスを確立したいと考えている.また,平成26年度は助成の最終年度であるため,公開講座等で実施できるプラスチック成形の体験プログラムを考案し,実施したいと考えている.できれば,夏以降に実施される本校のイベントで成形を体験できるようにしたい.さらに,これまでに2台の射出成形機を製作してきたが,まだ改善すべき点がいくつか見られる.その一つが,小型軽量化であり,持ち運びを可能とするにはより軽量にしたいところである.そこで,これまでのノウハウを生かし,現在の成形機から約40%の軽量化を目指し,質量10kg前後に軽量化した成形機の製作も行う予定である.平成25年度は,現在製作している射出成形機を早急に完成させ,性能評価および操作性の検証を行う予定である.そして,さらにもう1台の設計製作を行い成形機をものづくり教育で十分活用できる状態まで完成度を高めたい.また,射出成形機の製作と並行して射出成形用の金型を簡便な方法で製作する手法を開発する予定である.具体的には,金属ではなく石膏やセメントを用いて製作可能な金型を考えており,これらの材料を用いて金型を製作する場合の最適な条件(水分,温度,処理時間など)を見い出し,誰もが簡単に造ることができる簡易金型作製プロセスの確立を目指す.当初予定していた支出と比較して,研究協力者の旅費支出は大幅に超過してしまったが,その代わりに,予定していた人件費・謝金の支出がなかったため,差引額としてプラスとなった.平成26年度は,軽量化した成形機の製作するための材料およびヒーター等の部品を購入する予定である.また,石膏の脆性改善のための有機繊維の購入や金型製作のため材料費に充てる予定である.さらに,本研究で得られた成果を発表するため,学会に参加するための旅費も計上している.平成24年度は,当初の予定より研究の進捗が遅れたため,成形機をさらに1台製作するための材料,部品等の購入を行わなかった.このため当初予算に比べて支出額が少なくなり予算が余ることになった.そこで平成25年度は,平成24年度の予算を繰り越して昨年度購入できなかったもう1台の成形機の材料等を購入し製作する予定である.
新しい官能化ニトリルオキシドの開発と合成化学への利用

新規な官能化ニトリルオキシド, (ジエトキシホスホリン)-1__及び(フェニルチオ)アセトニトリルオキシド2__の生成法を先ず開発した. 1__及び2__とモノ置換オレフィンとの環状付加によって3位にリンまたは硫黄官能基, 5位にオレフィン由来の置換基をもつ2-イソオキサゾリン体がレギオ選択的に合成できること,そしてこれらは付加体の脱プロトン化は位置選択的に3位側鎖状に起り,アルキル化,オレフィン化,マイケル付加など種々の化学修飾が可能であることを明らかにした.また,これら2-イソオキサゾリン体の還元的開環反応を利用したβ-ヒドロキシケトン及びα,β-不飽和ケトン類の合成法を確立し, (±)-ジンゲロール, (±)-ヤシャブシケトールやそのジヒドロ体などの天然物の合成へと展開した.また,水酸基をテトラヒドロピラニルエーテルとして保護したアリルアルコール類と1__とのレギオ選択的な環状付加体, 2-イソオキサゾリン体,を水素化分解し,その生成物の脱水閉環により2位にリン官能基をもつフラン体の合成に成功した.この方法はアリルアルコール類を適当に選ぶことによってフラン環の3, 4, 5位に置換基を自由に導入できる.さらに,リン官能基の特性を活用した化学修飾によって2-アルケニルフラン体の合成法を確立し,この方法をオーストラリア産サンゴから単離されたフラノセスキテルペンの合成に適用した.さらに1__とアセチレンアルコール類との環状付加反応によってレギオ選択的に生成したイソオキサゾール体から5位にリン官能基をもつ3(2H)-フラノン体の合成法を確立し,さらに5-アルケニルフラノン体ヘの誘導に成功した.この方法を抗ガン活性を示すゲルパルバリンの合成へ利用した.以上のようにニトリルオキシド1__及び2__は有用な新規合成試剤であることを明らかにした.新規な官能化ニトリルオキシド, (ジエトキシホスホリン)-1__及び(フェニルチオ)アセトニトリルオキシド2__の生成法を先ず開発した. 1__及び2__とモノ置換オレフィンとの環状付加によって3位にリンまたは硫黄官能基, 5位にオレフィン由来の置換基をもつ2-イソオキサゾリン体がレギオ選択的に合成できること,そしてこれらは付加体の脱プロトン化は位置選択的に3位側鎖状に起り,アルキル化,オレフィン化,マイケル付加など種々の化学修飾が可能であることを明らかにした.また,これら2-イソオキサゾリン体の還元的開環反応を利用したβ-ヒドロキシケトン及びα,β-不飽和ケトン類の合成法を確立し, (±)-ジンゲロール, (±)-ヤシャブシケトールやそのジヒドロ体などの天然物の合成へと展開した.また,水酸基をテトラヒドロピラニルエーテルとして保護したアリルアルコール類と1__とのレギオ選択的な環状付加体, 2-イソオキサゾリン体,を水素化分解し,その生成物の脱水閉環により2位にリン官能基をもつフラン体の合成に成功した.この方法はアリルアルコール類を適当に選ぶことによってフラン環の3, 4, 5位に置換基を自由に導入できる.さらに,リン官能基の特性を活用した化学修飾によって2-アルケニルフラン体の合成法を確立し,この方法をオーストラリア産サンゴから単離されたフラノセスキテルペンの合成に適用した.さらに1__とアセチレンアルコール類との環状付加反応によってレギオ選択的に生成したイソオキサゾール体から5位にリン官能基をもつ3(2H)-フラノン体の合成法を確立し,さらに5-アルケニルフラノン体ヘの誘導に成功した.この方法を抗ガン活性を示すゲルパルバリンの合成へ利用した.以上のようにニトリルオキシド1__及び2__は有用な新規合成試剤であることを明らかにした.炭素-炭素結合形成に用いうる官能基を新たにもつニトリルオキシドとして、ホスホノ-及びフェニルチオアセトニトリルオキシドを選び、その生成法の確立と合成化学への展開を行なった。その成果は次のとおりである。1.生成法を種々検討した結果、ホスホノ-及びチオアセトニトリルオキシドは、対応するアルドオキシムのNBSによるブロム化,脱HBr法及びNaOClとの反応によってそれぞれ系中で生成させる方法を確立した。2.両ニトリルオキシドとも、オレフィン親双極子とレギオ選択的に反応して、それぞれ3-ホスホノメチル-及び3-フェニルチオメチルイソオキサゾリン体が生成することを明らかにした。3.リン官能化イソオキサゾリンは3位側鎖上で位置選択的にアニオンが生成し、Horner-Emmones反応による3位側鎖のオレフィン化、及びアルキル化に続くホスホノメチルカルボアニオンの酸化によって3位側鎖のケトンへの変換などに成功した。一方、硫黄官能化イソオキサゾリンも3位側鎖上にのみアニオンを生成し、アルデヒド,α,β-不飽和エステルへの求核付加、またアルキル化などによって3位側鎖が選択的に化学修飾ができ、さらにアルデヒドとの付加体はRaney Niによる還元的開裂反応、ついで脱水反応によって1,4-ペンタジエン-3-オン体へ誘導できることを明らかにした。

4.ホスホノアセトニトリルオキシドとアセチレンアルコールとの反応もレギオ選択的に進み3-ホスホノメチルイソオキサゾールを与え、3位側鎖をアルキル化後、N-O結合の還元的開裂,酸触媒環化によって5-ホスホノメチル-3(2H)-フラノン体へ高収率で変換することができた。このフラノン体をHorner-Emmonsオレフィン化すると(E)-5-(1-アルケニル)フラノン体が主生成物として生成することを見出し、この方法により天然物ガイパルバリンを合成した。
筋スティフネスの分子的メカニズムとその応用

ヒト骨格筋の活動時スティフネス(AS)および安静時スティフネス(PS)を超音波剪断波エラストグラフィーで測定した。その結果、1)等尺性収縮におけるASが収縮張力および太いフィラメントと細いフィラメントのオーバーラップ量に比例すること、2)等張力性収縮におけるASが伸張性条件下では短縮性条件下より小さいこと、3)筋疲労に伴いASと筋電図平均振幅値の関係が筋線維タイプ依存的に変化すること、4)PSが低強度の持続的筋緊張によって増大し、動的筋収縮によって低下することなどが明らかになった。これらは、生体内の筋スティフネスが、主にアクチンーミオシン間の結合に由来することを示唆する。身体運動における骨格筋の機能を評価する上で、筋力、収縮速度などに加え、筋の「硬さ」(スティフネス)は重要な要素となる。しかし、ヒト生体内でこれらを正確に測ることは難しく、活動時筋スティフネス(Active stiffness ; AS)や受動的筋スティフネス(Passive stiffness ; PS)に関する基盤的知識は十分に得られていない。本研究では、超音波せん断波エラストグラフィー(Ultrasonic shear-wave elastography)という先端的手法を用いることにより、ヒト生体内におけるASとPSをさまざまな条件下で測定し、動物モデル実験と合わせて、それらの分子的機構にアプローチすることを目的とする。平成24年度の研究成果は次の通りである。1ヒト生体内での活動時筋スティフネス(AS)の分析前脛骨筋を対象とし、電気刺激により収縮をさせた場合の収縮張力、羽状角、筋束長、ASを測定した。その結果、以下が明らかとなった。(1)電気刺激の効果:筋の電気刺激による発揮筋力とASの間に強い線形の相関が見られた。(2)筋束長の効果:足関節角度を変えて筋を最大強度で電気刺激し、筋束長-AS関係を調べた結果、生体内の可動域では筋束長の増加とともにASが増加することがわかった。(3)筋束長-張力関係との対応:筋束長-AS関係は、筋束長-張力関係とよく一致し、ASが太いフィラメントと細いフィラメントのオーバラップに依存することが示唆された。さらに筋活動レベルを一定にし、筋束長を変えて測定した張力とASの間には強い正の相関が見られた。これらの結果は、ASが収縮中に結合しているクロスブリッジの(時間当たりの)数を反映することを強く示唆するものであり、ASが任意の運動において筋の張力発揮水準を推定するための有用な指標となりうることが判明した。2動物モデルでのASの分析ラット下腿筋トレーニングモデル(Ochi et al., 2007)を用い、微小振動法により生体内でASおよびPSを測定する装置を開発した。骨格筋の機能評価において、筋力、収縮速度などに加え、筋スティフネスは重要な要素となる。筋スティフネスは活動時筋スティフネス(Active stiffness; AS)と安静時筋スティフネス(Passive stiffness; PS)に分けられる。本研究では、超音波剪断波エラストグラフィーを用いることにより、ヒト生体内におけるASとPSをさまざまな条件下で測定し、動物モデル実験と合わせて、それらの分子的機構にアプローチすることを目的とする。平成25年度は主にヒト生体内でのPSの分析を行い、以下のような成果を得た。(1)筋束長とPSの関係:上腕二頭筋を対象とし、肘関節角度をさまざまに変えて筋束長とPSを測定した。その結果、ある一定の長さを超えたときに急速にPSが増大することが判明した。こうして得られる筋束長ーPS関係が、ストレッチングなどの介入によってどのように変化するかを分析中である。(2)持続的筋緊張の効果:僧帽筋および腸肋筋を対象とし、特定の姿勢を長時間維持した場合のAS、およびその前後のPSの変化を測定した。その結果、姿勢保持中には一定のASが持続し、近赤外分光法により評価した筋酸素化レベルの低下に依存して姿勢解除後のPSへのスティフネス回復速度が遅延した。このことは、筋緊張の持続による疲労がPSに影響を及ぼすことを示唆する。(3)一過的な筋活動後のPS:上腕二頭筋を対象とし、一過的な強い筋活動(等尺性筋力発揮)が筋活動後のPSに及ぼす効果を調べた。その結果、筋活動の強さに依存して、筋活動直後のPSが筋活動前のPSより一時的に低値となり、約20分後に元のレベルにまで回復した。このことは、PSが筋の活動状態に依存して急性に変化する成分をもつことを示唆する。その分子機構につき、主にtitinのリン酸化に着目して動物モデルで検討中である。

骨格筋の機能を評価する上で、筋の「硬さ」(スティフネス)は重要な要素となる。筋スティフネスは活動時筋スティフネス(Active stiffness; AS)と安静時筋スティフネス(Passive stiffness; PS)に分けられる。本研究では、超音波剪断波エラストグラフィーを用いることにより、ヒト生体内におけるASとPSをさまざまな条件下で測定し、動物実験と合わせて、それらの分子的機構にアプローチすることを目的とする。本年度は以下のような成果を得た。(1)動的収縮時のAS:上腕二頭筋を対象とし、等尺性、等張力性短縮、等張力性伸張の3条件での収縮におけるASを測定した。その結果、発揮筋力とASの比は、等尺性=短縮性<伸張性となり、伸張性収縮ではクロスブリッジ当たりの発揮張力が、他に比べて大きいことがわかった。このような強い分子的ストレスは、伸張性収縮による筋線維の微小損傷と関連すると考えられる。(2)筋疲労がASおよびPSに及ぼす効果:上腕二頭筋および大腿直筋を対象とし、30%MVCの負荷の動的反復運動を疲労困憊まで行ったところ、運動中のASが動作反復回数とともに上昇する被検者と低下する被検者が見られた。運動後のPSに関しても、運動前のPSに比べ、上昇する被検者と低下する被検者が見られ、協同筋間での活動交替や、筋線維組成の違いが影響すると考えられた。(3)筋疲労が協同筋のASに及ぼす効果:そこで、腓腹筋内側頭(MG)、腓腹筋外側頭(LG)、ヒラメ筋(SOL)の3者が協同筋としてはたらく足関節底屈を用い、疲労課題前後で060%MVCまでのランプ収縮を行った際のASと筋電図をそれぞれの筋で測定した。その結果、筋疲労とともにMGのASが上昇すると同時に、SOLのASが低下し、両筋の筋力への寄与率が変化することがわかった。この変化には、筋線維タイプの違いも関連すると思われる。26年度が最終年度であるため、記入しない。筋生理学26年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトを対象とした実験から、筋の長さ-張力関係と長さ-スティフネス関係の間にきわめて強い関連性が見られた。これは新規の知見であり、さまざまな動作における筋の貢献度を探るための基盤が確立されたものと考えている。さらに、筋活動から弛緩に至る過程で、筋スティフネスが複雑な変動を示すことがわかり、新たなサブテーマとなる可能性も浮上している。一方、動物モデルの測定系に関して、軟部組織のコンプライアンスの除去に苦労したため、その確立が予定よりやや遅延した。ヒトを対象とした実験から、安静時筋スティフネス(PS)が筋の受動的伸張に伴ってどのように変化するかが判明した。特に、一定の筋束長を超えたときに急激にPSが増加するという非線形の関係が得られ、この関係を数理的に分析することにより、スタティックストレッチやPNFストレッチなどが筋のPSにどのような効果をもたらすかを調べる基盤が得られるものと考える。さらに、強度の筋活動を行うことで、PSが一過的に筋活動前よりも低値になることが新たに判明した。このことは、PSが単に筋内の結合組織などの構造的要因のみによるものではなく、クロスブリッジや収縮装置の周辺のタンパク質の動的状態にも依存することを示唆しており、動物モデルを用いてその実態の解明を行っている。
「良い界面」の面積率を高めた異方性ナノコンポジット磁石の創製

ナノコンポジット磁石(NC磁石)はハード磁性相とソフト磁性相をナノオーダーで複合化させた磁石材料で、次世代磁石材料候補として期待されているが、高特性が得られた例はない。最近の理論計算によれば、ハード相の集合組織制御とソフト相の形状制御を両立し、交換結合が強く働く「良い界面」の面積率を高める事ができれば高特性が実現する可能性が示唆されている。本研究では強加工を活用した手法により、「良い方位」を有する界面を増やす事によってNC磁石を高性能化する事を目指して研究を実施した。まず、高圧ねじり加工という手法を使って組織制御を試みた。この方法はディスク状の試料を上下のアンビルで挟み込み、圧力を加えながらねじり加工をするというもので、静水圧応力の作用で脆性材料でも冷間加工できるため、加工集合組織の発達による異方性化が期待できる。さらに、ディスクの円周方向に大きなせん断変形をかける事になるので、その方向にソフト相粒子が引き伸ばされる可能性がある。そこで、Feリッチ組成のNd-Fe-B系合金急冷薄帯を鱗片状粉末に粉砕し、ハンドプレスでディスク状に圧密成形したそのままの試料と、通電加圧焼結で焼成した試料の両方を擬静水圧10GPaで高圧ねじり加工を行った。圧密成形しただけの試料でも高圧ねじり加工後には相対密度90%を超えるバルク試料が得られ、通電加圧焼結した試料と遜色ない密度が得られた。また、得られた試料を組織観察したところ、ソフト相粒子は著しく変形しているものの、ハード相の結晶方位はランダムなままだという事がわかった。さらに詳しく観察すると、ハード相内部には塑性変形を担うと考えられている転位が全く存在せず、他の金属で見られる加工集合組織形成機構が働いていないと考えられる。2年目は、低融点合金を粒界拡散させて熱間加工する手法も平行して実施し、ハード相集合組織化とソフト相形状制御の両立に挑む。研究計画通りに研究が進んでいる。高圧ねじり加工だけでなく、高圧せん断加工実験でも同様の成果が得られるのかを試すとともに、ねじり加工速度(=ひずみ速度)を少し変化させる事でハード相の集合組織化が起きないか検討する。これと平行し、低融点合金(例:Nd-Cu合金)をFeリッチNd-Fe-B系原料粉に混合し、焼結・熱間加工する事で異方性化するかどうかも検討を進め、最終的にハード相集合組織とソフト相形状制御を両立できるプロセスを実現する。2019年8月にスウェーデンで行われる国際会議JEMSに参加するための費用と2019年度分の電子顕微鏡使用料を見込み、初年度予算を一部繰り越す事とした
極低アスペクト比トカマクプラズマの生成と閉じ込め性能改善

核融合プラズマ研究は目下トカマク方式を中心として展開されているが、本研究においては、その性能改善の一つとしてアスペクト比(トーラスプラズマの大半径÷小半径)を1.6程度以下にする極低アスペクト比トカマク(球形トカマク:ST)の可能性を追求することを目的とし、コンパクトトーラス合体を用いてSTの生成を行い、さらに同極性合体および異極性合体の導入による超高ベータ(プラズマ圧力÷磁気圧力)の達成を試た。実験装置としては新たにTS-4装置の製作と整備をおこない、平成13年度初頭にこのTS-4装置を用いた本格実験を開始した。まず、外部トロイダル磁界を変化させた場合に生成される各種の自由境界球状トーラス配位に関して、それらの緩和特性の相互比較を行った。コンパクト逆転磁界ピンチ配位(RFP)からSTに至る各種自由境界配位の同極性合体生成において、端部安全係数qaの大きい(qa>3)いわゆる高q配位のSTは、コンパクトRFPおよびスフェロマクなどqaの小さい(qa<1)、いわゆる低q配位に比しておおよそ3倍のプラズマ減衰時定数を持つこと、合体終了後からの緩和過程においては、低q配位では無力磁界配位であるテーラー状態へ近づく一方、高q配位のSTでは、無力配位へ接近する過程で、テーラー平衡状態とは異なるトロイダル磁束過剰の配位へ緩和していることを指摘した。一方、異極性合体による高ベータ配位生成においては、予め外部トロイダル磁界を付加することによってその安定性向上を図る試みについて研究を行った。この場合、低q領域、高q領域に分けて研究する必要性を指摘し、実験の結果、低q領域においてはこの異極性合体により最終的には内部トロイダル磁界がホローとなるいわゆる反磁性構造の生成が示され、高ベータを有するSTに類似した磁界構造の生成が実現された。結論として、本研究においては、合体生成されたST配位を含む各種コンパクトトーラス配位の磁束緩和過程の特徴を整理し、特に、合体によって内部磁束の増大が可能である条件を明らかにし、さらに、外部トロイダル磁界の増大によってST配位の安定性が格段に向上可能性を指摘して、球状トーラスプラズマの可能性を示した。本研究は、アスペクト比(トーラスの小半径に対する大半径の比)が1.5程度以下の低アスペクト比トカマク(コンパクトトカマク、あるいは球形トカマクとも呼ばれる)において、初期高β(β=プラズマ圧力/磁気圧)プラズマの生成に関して独自な方法を提案して、これによって生成されたプラズマの閉じ込め性能の改善について研究を行うことを目的としている。具体的な高βプラズマ生成法としては、トロイダイル磁界発生用の中心電流導体に沿って、隣接した一対の異極性コンパクトトーラスプラズマを生成して、両者を合体させるというものを提案している。ここで異極性とは、両者のトロイダル方向電流の向きは同じであるが、トロイダル方向磁束の向きは逆向きであることを意味しており(この場合はトカマクと逆磁場ピンチ[RFP])、両者の合体によってトロイダル方向磁界が消滅してその磁気エネルギーが内部熱エネルギーへ転換されて、急速な加熱が達成されるものである。この原理は本研究グループによって原理検証されたものである。本研究における実験装置としてはTS-4装置を用いている。

ここでまず本年度においては、目下磁束保存容器付き固定境界型コンパクトトーラス発生機として活用されている同装置の改良を行った。すなわち、TS-4装置においては従来1台の同軸磁化プラズマガンにて連発式で異極性プラズマを生成して両者の合体を行わせて、高β化についての予備的データを取得してきた。しかしこれによると、最初に生成された方のプラズマの減衰が早くて、後者との対等な合体が困難であることが指摘されてきた。そこで、本年度においては磁束保存容器の両端にそれぞれ同軸磁化プラズマガンを設置して、対面式の衝突合体ができるような装置にすべく改造をおこなった。従来の研究によると、衝突時の接触点において強い外部トロイダル磁界が加わっていると、磁気リコネクション速度が遅くなって、合体完了前にプラズマが減衰してしまうことが判明している。そこで接触点での外部トロイダル磁界を弱くすること目的として、接触点をなるべく中心対称軸より離す工夫をした。具体的にはRFP側生成部出口に金属製の円錐状プラズマ拡大装置を設置して、これによってRFPのリングが大きくなり、外周部において相手のトカマクと接触して合体させることができる。この構成の下で両側のプラズマ生成部の特性を各々計測して、プラズマ生成のタイミングについての基礎特性を調査した。さらにRFP側の電流をトカマク側の2倍程度に出来らようにコンデンサー電源の整備をおこなった。本研究は、トーラスの小手径に対する大半径の比(アスペクト比)が1.5程度以下の低アスペクト比トカマク(球形トカマクとも呼ばれる)に関して、高β・高閉じ込めの達成を目標として実験研究を行うものである。従来高βの達成には、大出力の加熱装置が不可欠といわれており、小型実験装置ではその実施は困難といわれていたが、本研究においてはコンパクトトーラスの異極性合体を用いて磁気リコネクション現象を起こさせ、10MWの加熱によって高β配意の生成に成功している。現在までのところ、実験は主に高β逆磁場配位(FRC)を生成して、それに外部トロイダル磁界を加えることによって端部q値が1と大きく超えるような高β球形トカマクの生成に成功している。この様な方法によって生成された配位は絶対極小磁場配位(MinB)となっていることを確認し閉じ込め改善が達成されていることが推察される。この成果を受け次に、予め外部トロイダル磁界を加えておいて異極性コンパクトトーラス、すなわち一方は球形トカマク、他方は球形逆磁場ピンチ(コンパクトRFP)の合体を試みている。本年度は特に後者の単独生成についての最適条件について実験的検討を実施してその安定生成の条件を調べた。本研究は、互いに反平行の内部トロイダル磁場を有する二つのコンパクトトーラスプラズマを合体させ、その過程で磁気リコネクションによる磁気エネルギーから熱エネルギーへの高速エネルギー変換を起こさせることによって、高効率で高ベータ(=プラズマ圧力/磁気圧力)を有する反磁性領域の球形トカマクを生成する方法を確立して、そのプラズマ閉じ込め性能を評価しようとするものである。本年度はまず、新装置TS-4内に磁束保存容器を設置して、その片側および両側より同軸プラズマ銃で異種性プラズマの放出実験を行い、さらにそのデータを基として、本格的な合体装置へと改善を行った。具体的には、TS-4内部に、1対のフラックスコアー、中心オーミック加熱コイル(OHコイル)兼外部トロイダル磁場発生用コイルアセンブリー、およびTS-4外部に平衡磁場発生用の水冷空心コイル、等を設置した。
播磨国矢野荘における荘園情報化モデルの開発

矢野荘は現相生市を中心に存在した東寺領荘園である。この地域は、鎌倉期南北朝期の検注帳を始めとして、現地の様相がよく分かる史料が東寺百合文書・教王護国寺文書を中心に遺され、1609年の検地帳や旧公図も現地に遺され、地番図も作成されるなど、調査に利用できる資料が非常に豊富である。本研究においては、下地中分後の領家方、若狭野雨内地区と荘域の北端である能下地区で調査を行った。若狭野雨内地区の調査では、検注帳に見える中世地名の現地比定を行うと共に、主要な3つの溜池による灌漑のあり方を確認することができた。特に現地で「稲垣さん」と呼ばれ、中世地名の「イガキモト」との関連が想定できる石積み遺構に関しては、矢野荘の開発領主である秦氏の祖先、秦河勝にまつわる伝承を確認した。中世矢野荘の開発の実態について窺い知れる興味深い事例といえよう。能下地区の調査においては、小字地名との対照から、従来おおむね相生市域に対応していると考えられていた矢野荘域が、市域を越えて北側のたつの市にも及んでいたことを確認することができた。また、集落における聞き取りや現地踏査によって、三濃山求福教寺と能下地区との関わりについて知見を得ることができた。いずれの調査もGISを用いた。Windowsソフト「QGIS」、Androidアプリ「野外調査地図」や「地図ロイド」を利用し、紙の地図では細かすぎて書き込めないよう情報も、地図を拡大することによって容易に書き込める、作成したデータをファイルで書き出すことによって、調査成果をスムーズに集約できるという有用性を確認することができた。また、容易に過去の地形図や空中写真をインフォーマントに提示できるため、聞き取りをスムーズに行うことが出来た。この内、「地図ロイド」に関しては制作者の方に依頼してベクターデータの読み込みに対応していただいたため、生徒が調査に用いるアプリとして、非常に有用であることを確認することができた。
自己組織化による動的微細構造表面を用いた海洋付着生物の接着制御

本研究の目的は生物の動的表面微細構造に着目し低環境負荷型の新規防汚技術を開発する事である。水中におけるマイクロリンクル表面でのフジツボ付着期幼生を用いた付着実験を行った。その結果、マイクロリンクルを発生させる為の硬い表面(ポリイミド膜)の厚みが小さいほど付着数が減少する傾向が見られた。これはポリイミド膜が薄い場合には、下地のシリコーンラバーの柔らかさが影響した為に着生が忌避された為と推察される。また付着後のフジツボ幼稚体に対してマイクロリンクルを発生させた。その結果、幼稚体の接着面はマイクロリンクルに追従しマクロな剥離は見られなかった。幼稚体の剥離には圧縮よりも引張による変形が有効である事が推察される。実際の生物表面は微細構造がある上に柔らかい。表面の弾性的・幾何的特徴の変化と付着生物の付着挙動の関係調べる為、弾性率の異なるポリブタジエンを用いて作製した表面微細構造上にてフジツボ付着期幼生を用いた付着実験を行った。その結果いずれの微細構造においても弾性率の低下に従い付着数は減少した。またハニカム状多孔質表面微細構造の場合には、20マイクロメートル付近のサイズを境に付着が大幅に減少する傾向がある事がわかった。さらに付着生物のサイズ効果を確かめる為、フジツボ付着期幼生より一桁サイズが小さい付着珪藻を用いた付着実験をいくつかの表面微細構造上にて行った。その結果、長期間(1ヶ月以上)ピラー状の構造表面において培養した場合、ピラー間の間隔が狭いほど付着数は減少し粘液量も減少する傾向にある事がわかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。フジツボに代表される付着生物は船舶や取水路などの海中構造物に対し深刻な汚損被害をもたらしている。既存の防汚技術の多くは毒性による殺生作用によるものかバブルや音波を発生させるといったエネルギー消費型のものである。本研究では低毒性・低エネルギー消費型の新規防汚技術の開発を目指す。これまでに申請者はフジツボをモデル付着生物に用いソフトマター等を用いた防汚材料の研究を行ってきた。また最近は自己組織化的プロセスにより作製される表面微細構造が付着生物に示す抗付着メカニズムを見出してきている。本研究では生物表面に見られる動的な凹凸構造に着目し、動的マイクロリンクル構造上での付着生物の付着挙動を詳細に調べ、環境負荷の少ない新規防技術の創出を試みる。本年度はフジツボの付着期幼生を用いたマイクロリンクル構造上での付着実験系の構築を行った。また水中での付着実験を行う際にマイクロリンクルが発生する界面において硬いレイヤーと柔らかなレイヤーの間に水が入り剥離が起こる問題が生じる為、接着性を高めるなど水中実験に耐えうるマイクロリンクルサンプルの開発を行った。さらに実際の生物微細凹凸構造の防汚効果を確かめる為、サメ肌レプリカサンプルを作製し、その表面での付着実験を行った。その結果、硬いレプリカ表面では防汚効果はみられず、微細構造の種類以外に付着生物のサイズや基板の弾性率についても考慮する必要があることが示唆された。また材料設計の指針を得る為にフジツボ付着期幼生の微細構造について電子顕微鏡による観察と検討を行った。マイクロリンクル作製実験の結果、当初の予想に反しマイクロリンクルを構成するフィルムとその支持体との接着性が安定しない事が明らかとなった。研究遂行上、接着性を安定させる条件を見つける事がマイクロリンクルを安定して発生させる為に不可欠であることから、マイクロリンクル作製の追加実施が必要となった。フジツボ付着期幼生を用いた水中におけるマイクロリンクル上での付着実験を行う。その為、付着後のリンクル表面におけるフジツボの培養系を確立し微細構造表面での成長・剥離実験を行う。