hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多能性神経幹細胞の増殖と分化の分子機構の解明

発生期神経系では、未分化な神経幹細胞より異なる領域にそれぞれ異なる形態と機能を持つ極めて多くの種類の細胞群が生み出される。本研究では、この神経幹細胞の増殖と分化の分子機構を明らかにすることを目的とした。特に本研究では、幹細胞から特定のニューロンが生み出される機構におけるBasic helix-loop-helix(bHLH)ドメインを持つ転写因子の発現と機能に焦点を当てた研究をおこなった。まず発生期脳におけるbHLH因子Mash1の発現動態および機能を組織学的解析あるいは培養系を用いた解析により詳細に検討した。また、Mash1遺伝子欠損マウスの異常を解析した。その結果、Mash1が神経幹細胞の自己複製から分化へのコミットメントの初期過程を正に制御する重要な因子であることを明らかにした。次に、後脳・脊髄神経管におけるOlig2,Ngn2,Mash1の発現と機能に着目した解析をおこなった。これらbHLH因子はいずれも胎生10.5日(E10.5)のラット神経管腹側において発現を開始し、E12.5では背腹軸に沿って特定の前駆細胞ドメインに発現していた。特にOlig2,Ngn2は運動ニューロンの前駆細胞と考えられる細胞群に特異的に発現していた。また、Ngn2は腹側介在ニューロン群の前駆細胞の一部においても発現が認められた。一方、Mash1は背側介在ニューロン前駆細胞に広く発現し、Olig2とはその発現は一致しなかった。以上の結果より、運動ニューロンの前駆細胞ではOlig2とNgn2が特異的に共発現することが明らかになった。次に電気穿孔法を用いてニワトリ胚神経管におけるbHLH因子の異所発現を試みた。その結果、Olig2とNgn2を共に異所発現することによって、神経管背側に異所的な運動ニューロンマーカー発現細胞が誘導された。一方、Ngn2あるいはMash1単独の異所発現では、運動ニューロンマーカーの誘導は認められなかった。このことは、特定のbHLH因子群の組み合わせによって特定の種類のニューロンの発生が制御されていることを示している。運動ニューロン誘導の機構をさらに詳細に解析した結果、Olig2とNgn2は協調して神経前駆細胞の領域特異性を制御し、さらにNgn2はニューロン分化を促進する機能を持つことが明らかとなった。以上の結果から、脊髄神経管においては複数のbHLH因子がそれぞれ特異的に発現し、その組み合わせによって特定の部位に特定の性質を持つニューロンが生み出されることが明らかとなった。哺乳動物の中枢神経系を構成するニューロンおよびグリアは、いずれも共通の前駆細胞である神経幹細胞より分化する。本研究では、この神経幹細胞の増殖と分化の分子機構をを明らかにすることを目的とした。我々は最近、ラット胎児脳より多能性神経幹細胞を単離・培養する技術を確立し、これを用いてニューロン、グリアが発生・分化する過程を試験管内で再構成することに成功している。

神経幹細胞の分化制御分子の候補として、転写因子であるMash1およびProx1に着目し、その発現動態および機能を組織学的解析あるいは培養系を用いた解析により詳細に検討した。また、Mash1遺伝子欠損マウスの異常を解析した。その結果、Mash1およびProx1が神経幹細胞の自己複製から分化へのコミットメントの初期過程を正に制御する因子であることを明らかにした。さらに、細胞膜受容体分子であるNotchを介したシグナル伝達系が、Mash1の機能を抑制することにより幹細胞の分化を負に制御することを見出した。そこで、この制御に関わるNotchの細胞内情報伝達系の詳細を解析した。その結果、ショウジョウバエdeltex遺伝子の哺乳動物相同遺伝子として単離されたDeltex1(Dtx1)がMash1の転写促進機能に必須なcoactivatorであるp300と直接に相互作用しその機能を阻害する機能をもつことが明らかになった。すなわち、Dtx1は、Notchの下流でMash-1の機能を抑制するシグナルを伝達する新規の情報伝達分子である。以上の結果から、脳神経系の発生の初期過程において、神経幹細胞の増殖・分化の運命選択は、Mash1およびProx1による正の制御ならびにNotchシグナル伝達系による負の制御が働いており、両者のバランスによって巧妙にコントロールされていることが明らかとなった。発生期神経系では、未分化な神経幹細胞より異なる領域にそれぞれ異なる形態と機能を持つ極めて多くの種類の細胞群が生み出される。本研究では、この神経幹細胞の増殖と分化の分子機構を明らかにすることを目的とした。特に本年度は、幹細胞から特定のニューロンが生み出される機構におけるBasic helix-loop-helix(bHLH)ドメインを持つ転写因子Olig2,Ngn2,Mash1の機能を解析した。これらbHLH因子はいずれも胎生10.5日(E10.5)のラット神経管腹側において発現を開始し、E12.5では背腹軸に沿って特定の前駆細胞ドメインに発現していた。特にOlig2,Ngn2は運動ニューロンの前駆細胞と考えられる細胞群に特異的に発現していた。また、Ngn2は腹側介在ニューロン群の前駆細胞の一部においても発現が認められた。一方、Mash1は背側介在ニューロン前駆細胞に広く発現し、Olig2とはその発現は一致しなかった。以上の結果より、運動ニューロンの前駆細胞ではOlig2とNgn2が特異的に共発現することが明らかになった。次に電気穿孔法を用いてニワトリ胚神経管におけるbHLH因子の異所発現を試みた。その結果、Olig2とNgn2を共に異所発現することによって、神経管背側に異所的な運動ニューロンマーカー発現細胞が誘導された。一方、Ngn2あるいはMash1単独の異所発現では、運動ニューロンマーカーの誘導は認められなかった。このことは、特定のbHLH因子群の組み合わせによって特定の種類のニューロンの発生が制御されていることを示している。運動ニューロン誘導の機構をさらに詳細に解析した結果、Olig2とNgn2は協調して神経前駆細胞の領域特異性を制御し、さらにNgn2はニューロン分化を促進する機能を持つことが明らかとなった。
地球深部をアナログとしたFe‐C系高温高圧実験における炭素同位体分別の研究

本研究では,地球コアに含まれる軽元素の主な成分を炭素と想定し,高温高圧実験からFe-C系の状態図について検討した.高圧実験は,出発物質に粉末の鉄と同位体比が既知の粉末のグラファイトを使用し,川井型マルチアンビル装置を用いて514GPa,12002100°Cの条件で反応実験を行った.この実験より鉄の炭化物-固体炭素間における超高温高圧条件での炭素同位体分別を定量化し、炭化物-固体炭素間の炭素同位体分別係数を得ることができた.地球コアを含む地球全体の炭素量の見積もりは地球システムの炭素循環を考えるうえで非常に重要である.しかしながら,地球コアにおける炭素含有量については未だに定量化されていない.本研究では、川井型マルチアンビル装置を用い高温高圧実験を行った.出発物質に粉末の鉄と同位体比が既知の粉末のグラファイト(SP-2; δ13C= -24.45‰)を使用し,514 GPa,12002100 °Cの条件で試料の反応実験を行った.実験の結果,5 GPa, 1200 °Cの条件では炭素を8.4 wt.%含む鉄の炭化物(Fe7C3)を確認することができた.また炭素を多量に含む場合,5 GPa, 1500 °C以上の条件でFe-C系の状態図は液体とグラファイトが共存することが明らかとなった.また,状態図を基にした鉄の炭化物-固体炭素間における超高温高圧条件での炭素同位体分別については5 GPa, 1500 °Cの条件で鉄の炭化物-グラファイト間で3.6‰の同位体分別,10 GPa, 2100 °Cの条件で鉄の炭化物-ダイヤモンド間で2.7‰の同位体分別を示した.先行研究の鉄隕石における鉄の炭化物-固体炭素間の炭素同位体分別係数を加え,Fe-C系の炭素同位体の温度依存性を明らかにした.炭素同位体分別については溶融状態の鉄には選択的に軽い(12Cに富む)炭素が溶け込んでいくことと,2100°Cという超高温条件においても同位体分別が起こることがわかった.以上の結果からマグマオーシャン環境で溶融鉄に炭素が融解し、地球コアが形成されたとすると,12Cに富んだ大量の炭素がコアに存在するのではないかと考察することができる.このことは12Cに富む炭素がすべて有機物起源ではないことを示し,地球深部における炭素循環について,見直すことが必要であるといえる.本研究では,地球コアに含まれる軽元素の主な成分を炭素と想定し,高温高圧実験からFe-C系の状態図について検討した.高圧実験は,出発物質に粉末の鉄と同位体比が既知の粉末のグラファイトを使用し,川井型マルチアンビル装置を用いて514GPa,12002100°Cの条件で反応実験を行った.この実験より鉄の炭化物-固体炭素間における超高温高圧条件での炭素同位体分別を定量化し、炭化物-固体炭素間の炭素同位体分別係数を得ることができた.鉄合金で構成されている地球コアは液体である外核と固体である内核に分けられる.液体である外核においては地震波による密度の計算などにより,純鉄よりも密度が10 %ほど低く,水素・炭素・酸素・珪素・硫黄などの軽い元素の存在が考えられている.これらのうち「炭素」は溶融状態の鉄に融解しやすいことから,地球コアに含まれていると考えられている.しかしながら,地球コアにおける炭素含有量については未だに定量化されていない.地球コアを含む地球全体の炭素量の見積もりは地球システムの炭素循環を考えるうえで非常に重要である.そのためには初期地球における炭素の分布を理解し,地球内部の炭素の存在について考えることが必要であるといえる.そこで,本研究では,地球コアに含まれる軽元素の主な成分を炭素であると考え,高温高圧実験を行い,FeーC系の状態図について検討した.また,合成された鉄の炭化物と固体炭素間の炭素安定同位体分別について理解し,初期地球におけるマグマオーシャン環境からコア形成時の炭素の分布について考察を行った.高圧実験は川井型マルチアンビル装置を用いた.出発物質に粉末の鉄と同位体比が既知の粉末のグラファイトを使用し,514 GPa,12002100 °Cの条件で試料の反応実験を行った.また,状態図を基にした鉄の炭化物-固体炭素間における超高温高圧条件での炭素同位体分別を定量化し、先行研究の鉄隕石における鉄の炭化物-固体炭素間の炭素同位体分別係数を得ることができた.鉄粉と粉末のグラファイトを出発物質とした高温高圧実験を行い、初期地球における全地球炭素循環モデルに重要な基礎データの構築が可能となった。本研究では鉄の炭化物とグラファイトまたはダイアモンド間の炭素同位体の分別を発見した。今後さらに実験を行うことで、炭素循環について解析が可能となる見通しが得られたため。高温高圧実験により鉄カーバイドとグラファイトまたはダイアモンド間の炭素同位体分別を発見したが今後さらに実験の温度圧力範囲を広げ、データの再現性を確認する予定である。さらに核形成時の珪酸塩メルトから鉄メルトの分別を想定した実験を行い、メルト間の炭素同位体の移動を明らかにする。試料準備(出発物質の生成):出発物質はメノウ乳鉢を用いて、エタノール下で鉄粉とグラファイトをすり合わせることで生成する。

高圧実験:前年度に引き続き、高圧実験は岡山大学地球物質科学研究センターが所有する川井型超高圧発生装置を用いて行う。分析・測定:前年度に引き続き、以下の分析・測定を行う。微小X線分析(XRD):合成した試料の相を確認するために、試料をダイヤモンドペーストで研磨し、表面の組織について微小部X線分析を行う。電子線マイクロプローブ分析(EPMA):合成した試料の鉄の含有量を定量的に分析するために、新潟大学所有のEPMAを使用する。同位体分析:炭素安定同位体測定は質量分析計(MAT251)を用い、炭化鉄・鉄-炭素のメルト及び固相について行う。MAT251は非常に微量の二酸化炭素を測定することができる。そこで、測定は結晶単位(マイクロメータースケール)で行い、微細な組織ごとの変化を把握し、同位体分別について検討する。消耗品として石英管・薬品類・液体窒素を購入する。二次イオン質量分析(SIMS):合成した試料のうち同位体比にばらつきが見られるものについては、二次イオン質量分析を行い、さらに細かいスケールの同位体について検討を行う。SIMSに関する設備・機器は北海道大学宇宙化学研究室所有のものを使用する。モデリング:得られたデータを総合的に検討し、地球深部における炭化鉄・鉄-炭素のメルト及び固相炭素の状態を明らかにし、地球内部の様々なリザーバーにおける炭素量を見積もる。成果報告:本研究で得られた成果はカナダモントリオールで開催される第22回ゴールドシュミット学会において発表する予定であり、国際誌にも公表する。
環境水中の超微粒子の液体クロマトグラフィーによる分離とキャラクタリゼーション

1.前年度に引続き、セファデックスカラムによるフミン酸の分離法について、溶離条件の系統的検討を行なった。文献でみられる溶離条件の大部分はイオン排除効果や吸着効果のため、正確な分子サイズ分離ができないことが分った。いくつかの溶離条件のもとでフミン酸の溶離挙動を明らかにした。塩化ナトリウム水溶液を移動相とすると、【10^(-3)】M以上ではフミン酸は溶離せず、【10^(-4)】M以下にするとともに排除限界にピークが現われるようになった。pH210の0.1M緩衝液の場合にはpH6以上でフミン酸の溶出が認められたが、吸着効果を示すブロードなピークとなった。pH8のリン酸緩衝液の濃度を下げるとともにピークのシフトが認められ、その挙動を検討し、次の結果を得た。すなわち、リン酸緩衝液(pH79)の濃度を1×【10^(-3)】Mとすることによって、イオン排除効果と吸着効果を押え、サイズ排除効果のみによってフミン酸の分離をすることができることを見出した。この溶離条件を用いてフミン酸の分子サイズ分離を行ない、分子量分布を求めたところ、分子量の最大値は一般にいわれている値よりかなり低く、15000以下であった。2.低濃度フミン酸の分析のため、高性能水系サイズ排除クロマトグラフィーを検討し、環境水中のフミン酸が【10^(-6)】%(10ppb)の低濃度まで分析できる方法を確立した。環境水中のフミン酸の分子量を求めるとともに、微分UVスペクトル法を用いてそのキャラクタリゼーションを実施中である。より詳細な検討のため、環境水中のフミン酸の濃縮法を検討し、ポリウレタンフォームあるいはナイロン粉末により、高度に濃縮できる方法を確立した。
J・フィッシャルトとその時代―文化史的・文体統計論的多重解析の試み

3年間の成果は、日本独文学会の依頼をうけ『ドイツ文学』(No.115;Neue Beitrage zur Germanistik, Bd2)に寄稿した「ある民衆本の作者問題解決の為に-統計手法応用の試み」(独文)に集約されたが、他に統計分析を作者問題に応用した公表論文に、「多変量解析の文献学的応用-『カルストハンス』の事例」(和文、Waseda Blatter)、「人まろが歌」(和文、『一橋論叢』)があり、文体分析に統計的検定や多変量解析を大規模に応用したものとして「クライスト小説群の文体における特異性」(独文)、また印刷中のものに「懊悩と変動-文体統計論からみた『若きウェルテルの悩み』」がある。いずれも従来の人文科学的研究と知見をふまえつつ統計学的方法を応用する、日独の学会においてほとんど類例をみない多角的方法論に立脚し、実験的文体論を展開している。その結果得られた歴史的知見として、宗教改革時代の民衆文献『カルストハンス』の作者として定説化しかけた通称ヴァディアン説は文体分析からは直ちには採り難いこと、対抗宗教改革・価格革命期の所謂「民衆本」の代表作で現今でも愚昧を揶揄する慣用句「シルダの市民」のもととなった『ラーレブーフ』については、文体分析からは当作品がフィッシャルト作とほぼ見てよい前半部と然らざる後半部とに精密には分けられるべきことを指摘し、「オイレンシュピーゲル・ボーテ説」で名高いP・ホネガーの仮説の不備を正した。また『古今集』に「人まろが歌」として収録される7首は総体として柿本人麻呂とはみなせないことを論証した。なお研究の根底に、人文の学における科学性に対する関心、非母語話者として外国文学を研究する場合避けられぬハンディの克服を求める方法論的自覚、「ヨーロッパの膨張」(16世紀)時代に対する人類史的関心がある。前年までの研究によって、文章の長さ(和文は文字数、英独語の文は語数で測る)は一般に対数正規分布に従う傾向があること、機能語(noncontextual)の頻度を変数とする主成分分析や判別分析は作者問題(匿名作品などの著者推定)の解明に有効であることを私は明らかにした。論文2(「『ラーレブーフ』とヨハン・フィッシャルト」)は主成分分析に加えて文長平均のt-testや語頭音字のエントロピーその他を分析した結果、16世紀末に匿名で刊行された表記の諷刺小説が、前半と後半では文体が同一とは見なしがたく、かつ前半部は推敲を経た形であり後半部は未定稿のまま残されたフィッシャルト作品である可能性が高いことを指摘した。この知見はつとにフィッシャルト作者説を唱えたホネッガーの文献学的検証の不備を文体統計論の立場から補うことになる。クライスト小説の文体特性に関するドイツ語論文

1は、上述の二つのテーゼと方法論の一般妥当性を確認するとともに、芥川と太宰の文体分析で問題提起した文長の対数正規性の乱れと自殺に至る精神的懊悩の関係(ないし無関係)性をドイツ語文をデータとして探ろうという副次的意図をひそめるものであったが、クライストとゲーテ、シラー、ホフマン、ヘッベルおよびカフカの短編小説類(計29編)との比較を通じて、文長分布(特に通常は対数正規性を一層顕著にする移動平均)においてクライストは他と異なるヒストグラムを示すこと(此の点は芥川のケースに似ている)、機能語の主成分分析は、総体としてクライストは特にカフカと対蹠的位置にあり、かつクライスト小説7点(特に短い数編は合併して計測)はすべて他の著者による作品群から離れた形で一つのグループを形成することを明らかにした。その結果は布置図によって明示されている。なおフィッシャルトの翻案『ガルガンチュア稗史』の精細な分析、基礎語の語頭音字一致の偶然性を検定する方法による日本語とアジア諸言語の関係調査も目下進行している。本年度は、一橋大学情報処理センター長としてセンター改組、及び「国松文庫」整理という二つの事業の傍ら、年度前半は確率論に基く計量言語学的方法論の検討と応用、年度後半は、16世紀ドイツ言語文化史の潮流に沿った資料整備検討とその統計学的分析を行ない、年度末にドイツ・ベルリーンに出張し、関連研究資料収集に専念した。前者に関する直接の成果としては、弥生時代日本語に関する大野仮説、すなわちタミル語クレオール説は、印欧語等に関しては言語学上の定説と一致する結果をえられる方法、即ち基礎語彙と確率論(二項分布)に基く推計学的方法によって検証する限り、大野仮説は成り立ちがたいことを立証したものである(タミル語圏に隣接するインド亜大陸諸言語についてはなお研究を継続中)。論文の上代日本語の周辺-計量言語学余滴-は、この結果とともに、上代文学に関する別種の仮説を別の統計的方法によって検討した結果を中間報告の形で掲載しているが、これは論文の「人まろが歌」-ひとつの統計的検証の試み-において、集中的に論証している。すなわち古今和歌集に「人まろが歌」として収録されている7首は、柿本人麿の作とは認めがたいことを、相互相関、カイ二乗検定、主成分分析等の統計的手法によって検証したものであるが、資料としては万葉集や拾遺集まで使用し、人麿歌に関する新体・古体の最近の研究成果も参照している。年度後半の研究にあっては、作者問題の解決に極めて有効な手法としての主成分分析や判別分析に加え、数量化III類やコレスポンデンス・アナリシスの手法を、基礎資料としてのルター文書に応用してその効力を計るとともに、散文文長が対数正規分布に従うことを確認。またフィッシャルトと同時代の16世紀言語資料文書(ツィンメルン年代記、ヴィックラム作品等)を統計的分析に適した資料として整備し、逐次、探索的統計分析を積み重ねている。ベルリーン出張では特に往時のユグノー関係資料に注目したが、これはフィッシャルトの思想的傾向との関連による。当年度の研究実績は、日本独文学会『ドイツ文学』(No.115)の特集(言語学から見たテキスト)に依頼をうけ寄稿した「ある民衆本の作者問題解決の為に--統計手法応用の試み」(独文)、および『ワセダ・ブレッター』掲載の「多変量解析の文献学的応用--『カルストハンス』の事例」(和文)として結実した。後者は16世紀前半、前者は16世紀後半の代表的独文テキスト類を対照資料として、未知の作者を究明しようとするものであり、従来の人文科学的研究と知見をふまえつつ統計学的方法を応用する、日独の学会においてほとんど類例をみない多角的方法論に立脚し、実験的文体論を展開している。それによって得られた歴史的知見としては、宗教改革時代の民衆文献『カルストハンス』の作者として定説化しかけた通称ヴァディアン説は文体分析からは直ちには採り難いこと、対抗宗教改革・価格革命期の所謂「民衆本」の代表作で現今でも愚昧を椰楡する慣用句「シルダの市民」のもととなった『ラーレブーフ』の原作者がJ・フィッシャルトである可能性を究明し、文体分析からは当作品がフィッシャルト作とほぼ見てよい前半部と然らざる後半部とに精密には分けられるべきことを指摘し、「オイレンシュピーゲル・ボーテ説」で名高いP・ホネガーの仮説の不備を正した。
材料力学教育を通じた教材と教示方法に関する国際比較研究

日本・アメリカ・ドイツの工業先進国の機械系学科における材料力学カリキュラムの比較を通じて、高専と大学における日本型工学教育の特徴について調査した。この結果、日本、アメリカ、ドイツにおける材料力学において、開設単位や講義時間は日本の高専が最も多いが、学習項目の内容には各国で大きな違いはない。また、教育方法や教科書については、各国それぞれに特徴がみられた。日本では寺子屋型に黒板を使った講義が多く、アメリカやドイツでは、講義中にディスカッションを多く取り入れるとともに、演習の時間も確保している。日本の教科書はドイツと同様に基礎概念について網羅しているが、演習問題はアメリカと比較して少ない。平成25年度は工業高等専門学校および大学における材料力学カリキュラムに関する調査を行った。主として日本国内の国公立の高専と大学機械系学科の材料力学教育について、インターネットに公開されているシラバスの調査を行いデータベースの構築を行った。高専と大学における材料力学科目のシラバス調査を通じて、カリキュラムと教示内容の日本型教育の特徴の認識を目的としている。調査内容は、開講単位数、開講学年、選択、必修の別、講義内容などの学習単元について調査を行い、両者のカリキュラム構成の相違について考察した。機械系科目に占める材料力学の単位数や必修科目数は減少傾向にあるが、現状の単位数の中で具体的な学習単元について調査することで、割愛した学習単元や教示方法についても考察した。合わせて、実際に材料力学を教示している科目担当者への調査を通じて、高専と大学の材料力学教育の現状について、カリキュラム構成の他に学生の学習興味や理解の状況および過去との比較と変遷について把握を行い総合評価とした。また、意識調査の一環として材料力学への興味や理解に関する学生へのアンケートも行った。更に、アメリカとドイツの教育システムについて特に大学教育と工学教育の概要に関して調査をするとともに、具体的な材料力学におけるシラバスや教科書についても一部調査を実施した。教科書については、日本の教科書と比較をすることで、学習内容や教示方法のアプローチ、両者の相違について比較・検討を行った。材料力学のカリキュラム構成について、日本の工業高等専門学校(高専)と大学およびアメリカの大学機械系学科におけるシラバス分析を行った。ここでは、単位の編成、学習項目の内容、成績評価システムに加えて、教科書と教材に関する調査を行い、日米および高専と大学の比較を行った。本研究で調査した教育機関は、機械系学科を有する日本の52高専、42国立大学およびアメリカ30大学である。日本の高専と大学における差異は、主として必修、選択科目を含めた取得単位数に表れ、学習項目や教科書等は共通する内容が多かった。これに対して、日米比較では成績評価と教科書との差異が大きかった。高専では、JABEEや学修単位の導入により多くの高専で成績評価に課題点を含めているがその割合はあまり大きくないため、全体としては試験重視の傾向が強い。日本の大学では、試験重視型と課題の評価ポイントの高い大学で二極化する傾向がある。アメリカの大学は、ABETの影響もあり複数回の試験に加えて、Homeworkの課題や要求される評価項目が高く、通常の講義の占める評価点が、日本の教育機関と比較して高い。また、教科書については日本の教科書と比較してアメリカの教科書の例題数が圧倒的に多く、加えて数字を使った計算問題、写真や3次元のイラストを多く使用している。更に、日本国内で教員と学生を対象とした材料力学カリキュラムと学習内容に関するアンケート調査を行い、学習項目に関する理解と難易度を中心とした両者の意識の格差について考察した。工学教育の分野における国際比較研究としてコアカリキュラムである材料力学教育カリキュラムについて調査した。ここでは、日本、アメリカ、ドイツの機械系学科における材料力学のカリキュラムの比較を通じて、工業高等専門学校と大学における日本型工学教育の特徴について研究を行った。日本では、多くの高専で4単位を必修単位化、大学では、開設単位が同じ4単位でも2単位を必修、残り2単位を選択科目化している大学が多い。また、アメリカの大学の開設単位数の平均値は日本の大学とほぼ同様、ドイツは単位の換算および講義の開設が日米とは異なるが、必修単位として工業力学と組み合わせた単位として構成されることが多い。日本の教育機関では、週に1回の講義を開設しているのに対し、アメリカとドイツにおいては、1週間の間に講義日が2回以上あることが通常である。講義の形態は、日本では寺子屋型に黒板を使った講義が多く、アメリカやドイツにおいては、講義中にディスカッションを多く取り入れるとともに、演習の時間も確保している。また、各国で自学自習の時間やHomeworkの時間が確保されており、特にアメリカでは課題学習に対する成績評価の割合が約30%を占め、他国に対して大きな値を示す。教科書については,章立ての細かさに違いがあるものの、国間格差や教科書の全体を構成している内容に大きな違いはない。アメリカでは、演習問題が多く、教科書の例題に自動車などの題材を取り上げて、具体的な数字を出す計算問題が多い。これに対して、ドイツと日本の教科書は教科書のボリュームが薄くても概念等の基礎についてはおおよそ網羅しているのに対して、演習問題の問題数はそれほど多くない。結果として、日本、アメリカ、ドイツにおける材料力学の学習項目の内容には大きな違いはないが、教育方法や教科書については、各国それぞれに特徴がみられた。

日本では寺子屋型に黒板を使った講義が多く、アメリカやドイツでは、講義中にディスカッションを多く取り入れるとともに、演習の時間も確保している。日本の教科書はドイツと同様に基礎概念について網羅しているが、演習問題はアメリカと比較して少ない。当初予定していたシラバスの調査は、日本とアメリカにおいてほぼ予定通り進行した。ここでは、単位の編成、学習項目の内容、成績評価システムに加えて、日米の多くの高等教育機関で使用されている代表的な教科書と教材に関する調査を行い、日米および高専と大学の比較を行った。また、教員と学生の双方を対象として、材料力学カリキュラムと学習内容について、日本の教育機関におけるアンケート調査を進めた。これは、教科書の目次では平坦化している学習項目について、教える側の狙いと学生の理解とのかい離を理解し、重要事項等の理解を深めることを目的としている。当初予定より遅れている項目としては、ドイツにおける上記調査である。同調査は現在進行中であるが、この調査を実施することで日米独を中心とした材料力学教育に関わる国際比較研究が成立する。工学教育継続して、材料力学のシラバス調査を実施し、カリキュラム構成に関わる国際比較について考察する。ここでは、成績評価を含めて、教示方法、教科書および教材に関する調査を進め、国間相違、特長についてまとめる。更に、アンケート調査についても調査機関を増やして、教員と学生の双方の意識調査を行う。学習項目の重要度と理解について、この調査結果をベースにして、調査結果に裏付けされた、教育効果の向上を念頭に置いたカリキュラム構成について検討を進める予定である。この際、講義を進める上で非常に重要である教科書や教材についても、様々な教育機関の好事例を取り入れた新しい教材開発への発展へと展開を検討している。上記の調査内容についてまとめ、材料力学教育の効果的なカリキュラム構成と教科指導、教科書、教材について考察する。なお、この調査結果と国際比較に関わる考察については、国内外で学会発表を行い公表する。日本国内の52高専と42大学工学部機械系学科における材料力学カリキュラムを評価するため、シラバスや教科書の基本的な調査項目については予定していたおおよその調査を実施することが出来た。具体的な調査項目として、開講単位数、開講学年、選択、必修の別、講義内容などの学習単元について調査を行い、カリキュラム構成の概要と高専および大学間の相違について。その中で教科書については使用教科書の名称について、また全数ではないが教科書を入手して調査を行ったが、具体的なシラバスの内容に照らし合わせた教科書間の比較・検討の部分が一部未実施である。また、並行して行ったアメリカとドイツの教育システムおよびカリキュラム構成の概要について基礎的な調査を実施した。
マラリア原虫スポロゾイド肝細胞侵入関連分子に対する肝細胞側レセプター分子の同定

スポロゾイトにおいて発現される分泌型分子P36pのタンパク質動態を詳細に解析した。肝細胞侵入後にP36pの貯蔵量が減少することから、P36pが細胞侵入に際して分泌されて機能することが示唆され、肝細胞認識/侵入に関わるという知見が強く支持された。P36pと相互作用する肝細胞膜分子は検出できなかったが、メロゾイトの細胞侵入関連分子が新たに6種類、スポロゾイトでも発現していることを見出した。マラリア原虫のヒトへの侵入型であるスポロゾイトは、血流に乗って肝臓に至り、肝細胞内に寄生胞を形成して侵入し、肝細胞期の発育を開始する。スポロゾイトの先端部小器官の一つであるマイクロネームに局在する分子がスポロゾイトの肝細胞侵入に重要な役割を果たすことが、ノックアウト原虫を用いた研究によって明らかにされている。しかし、これらの分子の肝細胞侵入における機能解析は全く進んでいない。本研究は、上記の肝細胞侵入関連スポロゾイト側タンパク質としてすでに同定されているP36p分子が結合する肝細胞表面のレセプター分子を同定することを目的として以下の研究を実施した。まず薬剤選択カセットなく蛍光タンパク質(GFPまたはRFP)を発現するネズミマラリア原虫(P. yoeliiまたはP. berghei)のスポロゾイトを感染蚊の唾液腺から回収を行った。これを肝由来培養細胞(HepG2)に添加し、1時間後の培養肝細胞を材料にFACS法により感染細胞数を解析することで、最適な感染条件の検討を行った。また、P36pに対する単クローン抗体を培養液に添加した場合の寄生に対する阻害効果を検討した。次いでFar western法によってP36pに対する肝細胞側の結合分子の探索を行った。コムギ胚芽無細胞タンパク質合成法を用いてP. yoeliiのP36pタンパク質の全長を発現させた。HepG2細胞の膜画分、細胞質画分をそれぞれSDS-PAGEにより分離し、PVDF膜に転写したものに組換えP36pを反応させた後に、単クローン抗体を用いて組換えP36pに結合させることによって、複数のHepG2由来の結合候補分子の絞り込みを行った。また、マウス肝細胞のプロテオーム解析データを利用して、肝細胞で発現する遺伝子の検索を行った。マラリア原虫のヒトへの侵入型であるスポロゾイトは、蚊の吸血によって刺入されると血流に乗って肝臓に至り、肝細胞内に侵入し、肝細胞期の発育を開始する。本課題は、感染成立の鍵を握るスポロゾイトの肝細胞への侵入の分子機構を明らかにするために、既知の侵入関連原虫分子と相互作用する肝細胞膜上の分子を同定することを目的として実施している。今年度は、ネズミマラリア原虫(Plasmodium berghei)と、ヒト肝臓由養細胞HepG2をモデル系として以下の研究を実施した。スポロゾイトの肝細胞寄生に関与する虫体由来の分泌タンパク質であるP36p,P36およびTRAPについて、N末端側にGSTを融合させた全長の組換えタンパク質を小麦胚芽由来無細胞タンパク合成系を用いて作成した。これらの組換えタンパク質が肝細胞に接着するか否かを解析するため、HepG2の培養上清に作成した標的組換えタンパク質を添加して反応させた後に、抗GST抗体を用いたELISA法を行って結合を検出した。引き続きHepG2細胞を抗原とするfarwestern blotting法によって、肝細胞膜タンパク質のうちP36p,P36,およびTRAPと相互作用する分子の同定を行っている。一方で、赤血球への感染の際に足場(tight junction)形成に関わることが知られているロプトリー貯蔵分子13個についてもRT-PCR法による発現解析を行い、スポロゾイト期においてもこれらの分子が転写されていることを明らかにした。このうちの一つをスポロゾイト期特異的に機能欠損させた遺伝子組換え原虫を作出し、そのスポロゾイトをマウスに感染させたところ、肝臓感染能が大きく損なわれることを見出した。この結果、スポロゾイトのロプトリー貯蔵分子が肝細胞感染に際しても重要な役割を果たすことが明らかとなったので、これらの分子に関しても肝細胞側の相互作用分子の同定を行っている。マラリア原虫の哺乳類への侵入型であるスポロゾイトは、血流に乗って肝臓に至り、肝細胞内に寄生胞を形成して侵入し、肝細胞期の発育を開始する。スポロゾイトの先端部小器官の一つであるマイクロネームに局在する分泌性分子(P36,P36p)が、スポロゾイトの肝細胞侵入に重要な役割を果たすことが明らかにされてきた。本研究は、肝細胞侵入関連スポロゾイト側タンパク質を手がかりとして、相互作用分子を肝細胞膜表面から検索することで細胞侵入機構を解明することを目的として行なった。まずP36,P36pにGSTタグを融合させた組換えタンパク質用いて、肝細胞表面分子と結合しうるか否かについて、ELISA法、far western法により検討したが、特異的なシグナルは得られなかった。

そこで、それぞれのタンパク質に対するモノクローナル抗体を作成し、スポロゾイト形成段階、唾液腺侵入前後、肝細胞侵入前後でのタンパク質の挙動を詳細に解析した。その結果、P36pはスポロゾイトが蚊の消化管壁で成熟し、体液へと放出された後に合成され先端部に蓄積を始めること、貯蔵量が増え続けた後、肝細胞侵入後にタンパク質量が減少することを見いだし、P36pが肝細胞侵入に際して分泌されて機能することが示唆された。一方で、メロゾイトの赤血球侵入に関わることが示唆されている分泌タンパク質(RON2)を、スポロゾイト時期特異的に遺伝子発現を抑制することに成功し、RON2が唾液腺、および肝細胞侵入に重要な役割を果たすことを明らかにした。この結果は、異なるステージの原虫が異なる宿主細胞に侵入する際に、共通のメカニズムを利用している可能性することを示唆するもので、今後はこの分子の肝細胞側の相互作用分子を探索することで、寄生虫の細胞侵入の分子基盤の解明に繋げられると考えられる。
確率微分方程式とランダムフーリエモード法による乱流混合と化学反応過程の解明

本研究は大筋当初の研究実施計画に基づき,遂行された.以下に研究の進展状況と成果をまとめる.目的(A)確率確率微分方程式によるシミュレーション従来の粒子速度に関する確率微分方程式モデル(円筒座標系での一般化ランジュバンモデル)に加えて,スカラー量に分子混合モデルを導入し,確率密度関数法により,発達した円管内乱流中の軸対称プルームの変動スカラー場の計算を行い,実験と比較した.その際,分子混合モデルとして,Dopazoの決定論的モデルと,修正Curlモデルを試み,両モデルともに,平均濃度と変動濃度rms値の半径方向分布の予測に有効であることをわかった.次に,格子乱流中の2次反応を伴う混合層の変動スカラー場の計算を行い,分子混合モデルとして,二項ランジュバンモデルがスカラー量確率密度関数分布の予測に有効であることを示した.さらに,これまでの速度場のモデルを軸対称乱流噴流場に適用できるように拡張し,Dopazoのモデルにより,保存スカラー場の計算が行われた.その結果,十分な精度でスカラー場の3次モメントまでの予測ができた.目的(B)ランダムフーリエモード法によるシミュレーションまず,格子乱流中におかれた2次元円柱まわりの乱流場をランダムフーリエモード法と急激変形理論および後流渦放出モデルを組み合わせることにより計算する方法を提案し,速度場の2次のモーメント,スペクトル分布などの統計量を実験と比較した.その結果,本方法はよく実験結果を表すことがわかった.また,ランダムフーリエモード法と2粒子対逆拡散モデルあるいは分子混合モデルによる反応性スカラー混合層の数値計算も試みられた.さらに,乱流中の各種鈍頭物体周りの乱流場の計算手法を開発した.また,一様等方性乱流中の物質線の特性も調べられた.本研究は大筋当初の研究実施計画に基づき,遂行された.以下に研究の進展状況と成果をまとめる.目的(A)確率確率微分方程式によるシミュレーション従来の粒子速度に関する確率微分方程式モデル(円筒座標系での一般化ランジュバンモデル)に加えて,スカラー量に分子混合モデルを導入し,確率密度関数法により,発達した円管内乱流中の軸対称プルームの変動スカラー場の計算を行い,実験と比較した.その際,分子混合モデルとして,Dopazoの決定論的モデルと,修正Curlモデルを試み,両モデルともに,平均濃度と変動濃度rms値の半径方向分布の予測に有効であることをわかった.次に,格子乱流中の2次反応を伴う混合層の変動スカラー場の計算を行い,分子混合モデルとして,二項ランジュバンモデルがスカラー量確率密度関数分布の予測に有効であることを示した.さらに,これまでの速度場のモデルを軸対称乱流噴流場に適用できるように拡張し,Dopazoのモデルにより,保存スカラー場の計算が行われた.その結果,十分な精度でスカラー場の3次モメントまでの予測ができた.目的(B)ランダムフーリエモード法によるシミュレーションまず,格子乱流中におかれた2次元円柱まわりの乱流場をランダムフーリエモード法と急激変形理論および後流渦放出モデルを組み合わせることにより計算する方法を提案し,速度場の2次のモーメント,スペクトル分布などの統計量を実験と比較した.その結果,本方法はよく実験結果を表すことがわかった.また,ランダムフーリエモード法と2粒子対逆拡散モデルあるいは分子混合モデルによる反応性スカラー混合層の数値計算も試みられた.さらに,乱流中の各種鈍頭物体周りの乱流場の計算手法を開発した.また,一様等方性乱流中の物質線の特性も調べられた.本研究は大筋当初の研究実施計画に基づき,遂行された.以下に研究の進展状況と成果をまとめる.(1)研究目的(A)確率微分方程式によるシミュレーション従来の粒子速度に関する確率微分方程式モデル(円筒座標系での一般化ランジュバンモデル)に加えて,スカラー量に分子混合モデルを導入し,確率密度関数法により,発達した円管内乱流中の軸対称プルームの変動スカラー場の計算を行い,実験と比較した.その場合,分子混合モデルとしては,Dopazoの決定論的モデルとCurlの修正確率混合モデルを試みた.その結果,2つのどちらの分子混合モデルを使用した場合でも,平均濃度と変動濃度rms値の半径方向分布は実験とよく一致した.また,スカラー確率密度関数の下流方向結果を調べた結果,Curlの修正確率混合モデルの混合効果が比較的大きいことがわかった.今後は,速度場のモデルを軸対称乱流噴流場に拡張し,上記の2種類の物質混合モデルを使用して,2次のオーダーの化学反応過程(A+B→C)の計算を行う予定である.(2)研究目的(B)ランダムフーリエモード法によるシミュレーションまず,格子乱流中におかれた2次元円柱まわりの時空間3次元乱流場をランダムフーリエモード法と急激変形理論(Rapid Distortion Theory)および後流渦放出モデルをを組み合わせることにより計算する方法を提案し,速度場の2次のモーメント,スペクトル分布などの統計量を実験と比較した.その結果,今回提案された方法は非常によく実験結果を表すことがわかった.今後,2次元翼まわりの乱流場に応用し,分子混合モデルとの結合により,そこでの拡散場および化学反応場の計算を行う予定である.なお,2粒子対逆拡散モデルによる反応性スカラー混合層の数値計算も試みられ,実験とある程度合う結果が得られた.

平成14年度の研究は前年度の継続として遂行された.研究の進展状況は以下の通りである.目的(A)確率微分方程式によるシミュレーション前年度に引き続き,確率密度関数法により,円管内乱流中の軸対称点源ブルームの計算を行った.また,本年度新たに,円管内乱流中の壁面上軸対称線熱源からの熱拡散場を計算した.分子混合モデルとしてはDopazoのモデルを使用した.計算結果は温度の二次モーメントまで実験とよく一致することを確認した.さらに,これまでの速度場のモデル(主流方向に一様な乱流場に対する円筒座標系での一般化ランジュバンモデル)を軸対称乱流噴流場に適用できるように拡張し,分子混合モデルとしてDopazoのモデルにより,保存スカラー場の計算が行われた.その結果,十分な精度でスカラー場の3次モーメントまでの予測ができた.これらの結果は順次学会などで公表する予定である.また,今後は2次反応乱流場の計算を行う予定である.目的(B)ランダムフーリエモード法によるシミュレーション本年度はランダムフーリエモード法と急激変形理論を組み合わせることにより,乱流中の各種鈍頭物体周りの乱流場をシミュレートする手法を開発した.この方法では,大スケールと小スケールの渦運動の重ね合わせで乱流場を表現する.大スケールの渦の運動をスカラーポテンシャル乱流場によりモデル化し,小スケールの渦運動を物体周りの渦度の変化を表した理論式によりモデル化した.この方法により,対称翼周りの乱流場をシミュレートし,従来の結果と矛盾のない統計量の変化が計算された.今後は,分子混合モデルとの結合により,物体周りの拡散場および化学反応場の計算を行う予定である.さらに,ランダムフーリエモード法の応用として,一様等方性乱流中の物質線の特性も調べられた.
海外生産比率を高める我が国中小企業の現地における特許戦略の問題点とその解決策

本研究室では,公開特許公報から特許出願情報データベースを構築し,2004年から2011年までの出願について解析できる。また,本研究では企業の特許出願の方策を診断できる枠組である,特許出願方策マトリクスを提案した。そして,実際にデータベースからこのマトリクスの各領域に属する企業を抽出し,特許出願方策に関して質問するアンケート調査を行った。調査結果から,知財戦略によって価値獲得するためには,研究・開発,特許出願,特許利用は整合性をもってマネジメントされなければならず,中小企業が特許などによって持続的に価値獲得できる能力,すなわち知財マネジメント力を向上させる支援制度が重要であると結論づけた。本研究では毎年日本国内で出願される特許明細書のページ数と出願人の出願頻度(年間出願件数)の2つのパラメータを用い,国内企業の特許出願の方策を4つの領域に分類している。企業は,特許明細書のページ数,年間出願件数ともに少ない領域に属する企業(少ページ中小企業型),特許明細書のページ数は多いものの,年間出願数は少ない領域に属する企業(多ページ中小企業型),特許明細書のページ数は少ないものの,年間出願件数は多い領域に属する企業(少ページ大企業型),年間出願件数ともに多い領域に属する企業(多ページ大企業型)の4つのタイプに分類される。当初の計画(申請書類)では,これらの企業について,「活用できる特許取得のための明細書作成方法に関する意識・実態調査」を平成24年度(2年目)に実施する予定でいたが,昨年度の研究実績で述べたように,1年前倒しして23年度にこれを実施した。アンケートの大項目は,1.研究開発と自社技術の特許化について,2.特許出願状況について,3.特許出願書類(明細書および図面等)の作成方法について,4.特許活用状況について,5.特許庁による特許出願の支援制度の利用状況について,6.代理人による特許出願の有効性について,7.まとめおよび自由記述,である。この23年度に行ったアンケート調査の実施は年度末に近かったため,その年度内に解析やまとめ,予備調査等はできなかった。そのため,24年度については主としてこれらのことを行った。アンケートを解析した結果,前述した大項目ごとに,また前述した4タイプ企業群ごとに明細書作成方法に関する意識および実態に違いがあることが判明した。特許出願の方策については,予め,これら4タイプの企業のうち少ページ中小企業型のものが最も良くないことが予想されたが,アンケートの結果にもこのことが如実に現れていた。我が国中小企業の知財マネジメントの状況について,「特許出願における資本的および人的資源の状況」および「特許支援制度利用における問題点」という2つの視点からまとめた。特許出願における資本的および人的資源の状況という視点からは次の様な結論を得た。我が国において特許出願している企業でも知財管理や特許出願を専門に行う部署や人員を有している割合はそれほど高くなく,知財戦略性に乏しい。また,中小企業はより惨憺たる状況で,特許先行技術調査さえ十分に実施されないままに特許出願され,その上に特許出願書類は拒絶査定通知を受けることを前提にして作成されていない品質の悪いものであった。また,特許支援制度利用における問題点という視点からは次の様な結論を得た。特許出願専門の部署や人員を有することができる企業では,部署や人員が特許出願に係る業務ばかりではなく,自社製品関連市場において,新製品や製品機能と関連付けながら今後どのような技術が必須特許と成り得るのかといったことも把握することが必要である。それにはマーケティング部門との連携,もしくは知財部門の人員がマーケティングに関する知識を併せ持つ必要がある。また,研究・開発部門は,その情報を今後どのような知識的技術を創造していくのかを決定するための基盤にしなければならない。すなわち,知財戦略によって価値獲得するためには,研究・開発,特許出願,特許利用は整合性をもってマネジメントされなければならない。しかしながら,専門の部署や人員を持つことが難しい中小企業では,経営者がこれを実行できる能力を有することが必要となる。知財マネジメントができない中小企業の経営者を弁理士や中小企業診断士などの外部コンサルタントが知財活用や技術指導の面で支援する仕組みとこのような特許支援を組み合わせれば,中小企業の知財マネジメント力向上に大きく貢献できる。前回までの研究結果で活用できる特許出願書類の最低必要ページ数は12.8ページであるという結果を導いた。この特許出願書類のページ数と年間出願件数の2つのパラメータを用い,企業が有効に活用できる特許を取得するための特許出願の方策を4つの領域に分類した。これらのうち,特許出願書類のページ数,出願頻度ともに少ない領域に属する企業の多くは,意味を為さない,あまり活用できない特許出願をしていることが予想される。これらの企業は言わば,「知的財産における中小企業(知的財産中小企業)」であり,特許マインドなど知的財産に対する意識が乏しい,もしくは資金的な制限から,特許出願の方策が十分に立てられていない企業であると定義できる。

知的財産中小企業が自社の価値獲得増大のために特許出願の方策を改善するためには,年間出願件数を増やすことは経済的理由から現実的ではないので,ページ数を増やすことが得策の一つであると考えられる。今年度上述の4つの領域ごとに,2004年から2010年までの出願者数の増減を調査したところ,ページ数が多い2つの領域の出願者数が年々増加し,逆にページ数が少ない2つの領域は減っていることがわかった。このことは一見,知的財産中小企業の特許出願書類が改善され,ページ数が12.8ページを超える,良質な書類が増加しているように見えた。しかしながら,この原因はページ数が多い外国企業の日本国内での出願が増えたことによるものであった。すなわち,我が国中小企業の特許出願に対するモチベーションは下がり続け,イノベーション活性化に繋がらず,一方で外国企業特許が国内で台頭し始めていることがわかった。また,計画書(本申請の研究機関は3年であり,今年度は初年度にあたる)では,前述した4領域ごとの特許活用状況のアンケート調査を平成24年度に実施する予定であったが,前倒しし,今年度実施した。現在解析中である。前述したように,「活用できる特許取得のための明細書作成方法に関する意識・実態調査」を平成24年度(2年目)に実施する予定でいたが,昨年度の研究実績で述べたように,1年前倒しして23年度にこれを実施したためである。24年度が終わった現在,研究の達成度はほぼ予定どおりである。現在おおよその解析は終え,論文としてまとめているところである。論文化の過程で,特許戦略において弱小である企業の特許出願に対する認識や状況についてより詳細な情報を得るとともに,改善策を提案する上で,アンケートを実施した企業への個別のインタビューが必要になることが考えらえる。このインタビューは24年度に実施する予定であったが,25年度の実施を予定している。また,昨年今後の研究の推進方策で述べたように,24年度は日本国内における海外企業の特許出願方策の傾向について,公開特許公報DVDから構築したデータベースから解析する予定でいた。これについては予定どおり実施し,おおよその傾向がつかめている。計画書では,前述した4領域ごとの特許活用状況のアンケート調査は平成24年度に実施予定であったが,前倒しし,今年度実施したためである。各領域の特許活用の状況を調査するため,調査題目を「活用できる特許取得のための明細書作成方法に関する意識・実態調査」としたアンケート調査を行った。アンケートに先立ち,2010年のDVD公開特許公報に収録されている企業(発明者が株式会社,有限会社および個人のもの)を,年間出願件数と出願書類の平均ページ数からどの領域に含まれるか解析した。そして4領域の合計3,208の宛先についてアンケート調査票を送付した。アンケートは2012年1月7日に送付し,同月27日を回答期限とした。
ラジオコントロール模型を用いた小型ボートの安全性評価法の開発

高速航走時の急旋回に伴う転覆現象を含む急旋回時安全性能評価法を構築するためには,実現象を計測し,その発生条件および状態を把握する必要がある。しかし,実艇での試験は,操船者を危険にさらす可能性がある。模型船で実艇の運動を再現出来れば(一般には縮尺影響があり,現象の発生条件やその程度が異なる),設計段階において模型試験による安全性の確認が可能となる。本研究では,模型船を用いた自由航走試験システムの開発を行い,危険な運動の計測と運動性能評価法の提案を試みた。平成25及び26年度は,昨年度開発したラジオコントロール模型船による6自由度運動解析システムを用いて、実在するオフショア・フィッシングボートの縮尺模型を作製し、平水中および波浪中での高速旋回時の運動計測を実施し、転覆に至るような不安定運動および発生条件の解明を行うことが目標である。本年度は,高速旋回時に発生する動的不安定性の一つであるスピン現象(spinoutと呼ばれる)について、ラジオコントロール模型を用いてこの現象を再現し、その発生状態、運動の特徴を調査した.実験結果から、旋回運動突入時の船速を速くする、または舵角を大きくすると、スピン現象が発生しやすくなる傾向がわかり,発生条件を整理することができた.また,発生メカニズムを調査した結果、このスピン現象は、転舵と同時に船首が下がることで船体に働く横力の作用点が船首側に移動し,旋回させる回頭モーメントが船体に働き発生することが明らかとなった。高速航走時の急旋回に伴う転覆現象を含む急旋回時安全性能評価法を構築するためには、実現象を計測し、その発生条件および状態(運動)を把握することが重要である。しかし、このような運動計測実験を実艇で実施した場合,操船者を危険さらす可能性がある。一方で、もし模型船によって実艇の運動を再現することが出来れば(一般的には縮尺の影響があり、現象の発生条件やその程度が異なることがある)、設計段階において模型試験により安全性の確認が可能となる。そこで本研究では,模型船を用いた自由航走試験システムの開発を行い、安全性能評価法を構築するための基礎となる様々な条件下の運動計測を行うとともに、このデータに基づき運動性能評価法を提案する。一方で、模型船を用いた自由航走試験システムの縮尺影響を補正する方法についても検討し、模型船を用いた実艇の性能評価法についても検討する。H24年度においては上記目標のうち、運動計測システムを搭載した自由航走模型船(自由航走試験システム)を設計し製作し、このシステムを用いた高速急旋回試験を実施し,基礎データの取集を行った。一方で模型試験データと実艇試験データとを比較検討し、縮尺影響を確認するとともに、この影響を補正する方法として空中プロペラを用いた縮尺影響補正法を試み、その可能性を確かめた.高速航走時の急旋回に伴う転覆現象を含む急旋回時安全性能評価法を構築するためには,実現象を計測し,その発生条件および状態を把握する必要がある。しかし,このような運動を実艇で計測する場合,操船者を危険さらす可能性がある。一方で,もし模型船によって実艇の運動を再現出来れば(一般的には縮尺の影響があり,現象の発生条件やその程度が異なることがある),設計段階において模型試験によって安全性の確認が可能となる。そこで本研究では,模型船を用いた自由航走試験システムの開発を行い,危険な運動の計測を行うとともに,このデータに基づき運動性能評価法の提案を試みる。平成24年度は,運動計測システムを搭載した自由航走模型船(自由航走試験システム)を設計し製作し,このシステムを用いた高速急旋回試験を実施し,基礎データの取集を行った。一方で模型試験データと実艇試験データとを比較検討し,縮尺影響を確認するとともに,この影響を補正する方法として空中プロペラを用いた縮尺影響補正法を試み,その可能性を確かめた。平成25年度は,高速旋回時に発生する動的不安定性の一つであるスピン現象について,自由航走模型船を用いてこの現象を再現し,その発生状態,運動の特徴を調査した。平成26年度は,前年度に引き続き不安定現象の計測精度を向上させるとともに,申請者がこれまでに開発した水槽試験に基づく滑走艇の不安定現象発生予測法との比較を行い,両者の妥当性を確認した。また,水槽試験データに基づきその発生メカニズムを調査した結果,この現象は,転舵と同時に船首が下がることで船体に働く横力の作用点が船首側に移動し,旋回させる回頭モーメントが船体に働き発生することを示した。なお,今年度予定していた模型船の作成については,現在使用している船型のデータ蓄積を優先し,新規作成ではなく既存の模型の修繕および改良を実施した。船舶海洋工学本年度は,平水中における高速旋回時の不安定現象の計測を実施し,これまで本学で開発してきた水槽試験法を援用して,その発生条件やメカニズムを明らかにすることができた.