hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイブリッドロケットノズル浸食の高精度時系列データ取得と機構解明

燃焼ガスの組成とノズルスロート面積の各履歴を推算する手法の構築:ハイブリッドロケットでは燃料流量が固体燃料のガス化速度で決まるため、直接計測することはできないが、燃焼室圧力、酸化剤流量、および推力等の計測可能なデータから推算することは可能である。このような手法を再現法(Reconstruction Technique)とよぶ。ノズル浸食は再現法のエラー要因になるが、これはノズルスロート面積と再現法のエラーに相関が有ることを意味する。再現法を拡張することでノズルスロート面積を算出する手法(Nozzle Throat Reconstruction Technique、NTRT)を構築し、燃焼中のOF比とノズルスロート面積の各履歴の同時取得に世界で初めて成功した。地上燃焼実験によるノズル浸食データの蓄積:推力2 kN級モータおよび推力100 N級モータを用いて燃焼実験を繰り返し、NTRTを適用してノズル浸食データを蓄積した。スケールが大きく異なる両モータで得られた浸食データは定量的に良い一致を示し、ノズル浸食速度に及ぼす燃焼ガスOF比の影響を広いスケール範囲で取得することが出来た。ノズル浸食抑制材料の選定および評価:ノズル浸食の支配的な機構は酸化であることを念頭に、耐酸化性材料として、繊維強化セラミクス、炭化ケイ素セラミクス、ジルコニア、炭化タングステン、窒化ケイ素セラミクス、SiCコーティングを施したグラファイト、アルミナ、およびC/Cコンポジットを選定し、燃焼実験を実施した。SiCコーティングおよび炭化タングステンが高い耐浸食性を示した。また、耐酸化性に加えて、融点が高いこと、熱伝導率が高いこと、および熱膨張率が小さい材料が適していることが明らかになった。ハイブリッドロケット燃焼実験データの新しい解析手法として、ノズルスロート再現法を開発し、燃焼中の燃料ー酸化剤比とノズルスロート面積の各履歴を同時に取得することに成功した。推力2 kN級モータを用いて、燃料ー酸化剤比を幅広く変えて地上燃焼実験を行い、本再現法を適用した。当量比0.4から1.4の範囲内で、ノズル浸食速度と当量比の関係が得られ、過去に化学反応律速を仮定して予測された数値計算結果と一致する実験結果を示した。また、耐酸化性を念頭にノズル浸食抑制材料を選定し、地上燃焼実験により抑制効果を評価した。結果、グラファイトの表面をSiCでコーティングしたノズルが最も高い浸食抑制効果を示した。研究は当初計画を前倒しで実施しながら順調に進展している。次年度は運用性に優れた小型モータを新たに整備し、100回程度の燃焼実験によりデータの蓄積を進める計画である。並行してローマ大学のD. Bianchiと情報交換を継続し、ノズルスロート浸食機構の解明を目指した研究の具体的手法を詰める。研究目標がほぼ達成されたのを受けて、次年度は、酸化剤に亜酸化窒素を追加して燃焼ガスの組成を更に変化させ、実験データを蓄積する計画である。これにより、当初計画以上の広範囲で燃焼ガス組成条件を変更することが可能となり、更なる研究の進展が期待できる。29年度が最終年度であるため、記入しない。宇宙推進工学燃焼工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
日本女性の生活態度と生活構造の変貎過程

津田塾大学出身者を対象にした調査にもとづき「高学歴女性の生き方」を多面的に分析することを試みた。津田塾大出身の四世代、約400名に対する面接調査を行ない、各ライフステージの問題、人生上の転明、職業生活、結婚生活、家庭状況、老後等について調べた。1920年前後に津田塾を卒業した、いわゆる初期津田をつくった「麹町世代」は極めて特異な性格をもつ。この世代は、出身階級が高く、出身地も大都市が多く、津田への入学以前の時点でミッション・スクール等で英語ないし外国人と接した機会を多くもっていた。啓蒙的で自由主義的な家庭の出身者が多く、父親が牧師のケースも多々あった。父母は娘の進学に対して好意的であり、当時の「女に学問はいらない」という常識とは異なった業績主義的価値観をもっていた。出身者たちは、カリスマ性の強い津田梅子の教育によって大きく影響された。この世代の多くは、大正デモクラシー期に属しており、出身者の多くは留学したり、夫君とともに、当時としては特権的少数者にのみ許された海外生活を満喫していた。戦争が近づくと英語が禁止され、戦時中に津田出身者にとって不幸な時代となる。逆に戦後は、占領軍がアメリカであり、アメリカは自由主義、業績主義、男女平等を旨としていたことが津田出身者に幸する。英語への需要が増え、出身者の多くは英語を使って活躍する。津田出身者の職歴はかなり断続的であるが、印象的なのは、常勤の一般男性からみると不規則な労働が少なくないにもかかわらず、彼女らは仕事に固執し、そこにいきがいを求め続けたという点である。SSMのカテゴリーは、そうした女性の仕事には、うまく適合しない。そうした点は、後の三世代にも薄められた形ではあるが受けつがれている。ただ後の世代には、「麹町世代」のような「価値創出的行為」としての津田進学という性格が希薄となっている点は、残念ながらいたしかたないといえよう。
健康スポーツ系大学生の便秘評価と非侵襲性の微細突起の皮膚刺激が便秘に及ぼす影響

非侵襲性の微細突起(マイクロコーン:MC)の皮膚刺激が便秘に及ぼす影響について検討した。対象は研究趣旨に同意が得られた便秘傾向者44名で、MCの皮膚刺激ツールを両耳甲介腔に各自で2カ月間貼付するS群(23名)とプラセボP群(21名)に分け、二重盲検化試験を実施した。日本語版便秘評価尺度(CAS-J)、心理テスト(POMS2)、唾液アミラーゼ活性値(SAA)を比較検討した。CAS-JはS群、P群でそれぞれ有意に低下し、POMS2、SAAはS群に有意に低下が認められた。本研究で使用したMCの皮膚刺激により便秘改善の可能性が考えられる.特にセルフケアの一手段として活用できる可能性を示唆する。近年、大学生の多くは学習環境が高校までに比べて著しく変化するなか、運動不足や栄養的に偏った食生活が顕著となり、不規則かつ不健康な生活習慣に陥っているのが現状である。このような乱れた生活習慣の結果として、便秘などを引き起こしているケースが少なくない。また、健康スポーツ系の大学生にとって、スポーツ活動において規則的な排便習慣を獲得することは競技を行う上で不可欠の要素と考える。そこで本研究では、新たに開発された非侵襲性の微細突起(マイクロコーン)の皮膚刺激を用いて、便秘傾向の健康スポーツ系大学生の便秘に及ぼす影響を検討し、セルフケアを取り入れた新しいヘルスプロモーションを展開するための基盤研究を行うことを目的としている。本年度は常葉大学健康プロデュース学部の大学生(1172名)を対象に深井らがMcMillanら(McMillan et al.Cancer Nursing1989)の考案したスケールを一部改変した日本語版便秘評価尺度(以下CAS-J)を用いて便秘評価を実施した。CAS-Jは各質問項目に傾斜型の3段階のLikert scaleをもうけ、2-0点で得点化し、計16点満点で便秘の程度を評価する。深井らは多くの対象者のCAS-J評価を行った結果、5点以上得点した者は看護上問題視すべき便秘傾向にあると報告している(深井ら.日本看護研究雑誌1997)。CAS-Jと同時に「健康スポーツ系大学生の便秘調査」と題した質問用紙で、主なスポーツ競技名、競技経験年数、学科名、学年、性別、年齢、身長、体重、運動習慣、一日の食事回数、睡眠時間などを記入させ、5点以上の看護上問題視すべき便秘傾向にある学生を抽出した。また、その程度が性差や学年と比較してどうなのか、運動歴や競技別の差がみられるのか等の便秘に関する基礎情報を得た。常葉大学健康プロデュース学部の大学生(1172名)を対象に日本語版便秘評価尺度(CAS-J)を用いて便秘評価を実施した結果、1018名(回収率:約87%)から回答を得ることができた。評価用紙の質問項目の入力作業は終了し、現在は集計作業を行っており、順次データ解析作業に移行する予定でおおむね順調に進展している。平成25年の厚生労働省「国民生活基礎調査の概況」によると便秘の有訴者率(人口1000対)は全体では37.8、男女別だと男性26.0・女性48.7となっており、男女で合計400万人以上の人が便秘を訴え、かつ女性は男性の2倍近くの有訴者率を示している。また近年、大学生の多くは生活環境が高校までに比べて著しく変化するなか、運動不足や栄養的に偏った食生活が顕著となり、不規則かつ不健康な生活習慣に陥って、便秘などを引き起こしていることも考えられる。一方,向野らは機能性便秘患者に対して、耳甲介腔への鍼(はり)刺激で便秘が改善することを報告している。また,鍼の刺激方法や刺激箇所により、体性-自律神経反射を介し、腸管運動に及ぼす効果があると推測されている。しかしながら、鍼による施術は医師とはり師にのみ認められている行為であり、体内に鍼を刺入することから、痛みのイメージ、安全性や衛生面等から利用に慎重になる可能性もある。これらに対して、Hottaらの研究では,身体に刺入しない非侵襲性の皮膚刺激ツールで自律神経反射を起こし、鍼と同等の効果が得られる可能性を報告している。そこで我々は、この非侵襲性の皮膚刺激ツールに着目し、耳甲介腔への鍼刺激に代替することができれば、誰でも、簡便かつ安全な便秘のセルフケアツールの一手段となり得るのではないかと考えた。そこで本研究では、誰でも簡単に実施でき、便秘に対する継続しやすいセルフケア方法を提案するために、非侵襲性の皮膚刺激ツールの耳介への刺激が便秘に及ぼす影響を検討した。事前に日本語版便秘評価尺度(CAS-J:Japanese Version of Constipation Assessment Scale)により抽出された便秘傾向者46名を対象とし、対象者をMicrosoft Excelに発生させた乱数を用いて、微細突起がある皮膚刺激ツールを貼付する突起あり群23名、外見上や素材は全く同じであるが微細突起だけ除去したプラセボ群23名との2群に無作為割付けを行い、比較検討した。測定実施者および皮膚刺激ツールを対象者に配布する者とは別の第3者が、被験者の性別を基に層別無作為割付けを実施した。データの入力作業は終了し、現在は集計作業を行っており、順次データ解析作業に移行する予定でおおむね順調に進展している。

平成25年の厚生労働省「国民生活基礎調査の概況」によると便秘の有訴者率(人口1000対)は全体では37.8、男女別だと男性26.0・女性48.7となっており、男女で合計400万人以上の人が便秘を訴え、かつ女性は男性の2倍近くの有訴者率を示している。一方、向野らは機能性便秘患者に対して、耳甲介腔への鍼(はり)刺激で便秘が改善することを報告している。しかしながら、鍼による施術は医師とはり師にのみ認められている行為であり、体内に鍼を刺入することから、痛みのイメージ、安全性や衛生面などから利用に慎重になる可能性もある。これらに対して、先行研究では身体に刺入しない非侵襲性の皮膚刺激ツールで自律神経反射を起こし、鍼と同等の効果が得られる可能性を報告している。そこで本研究では、非侵襲性の微細突起の皮膚刺激が便秘に及ぼす影響について、二重盲検比較試験を用いて検討することを目的とした。対象は研究趣旨に同意が得られた便秘傾向者44名で基礎疾患で通院している者や現在服薬中の者は除外された。方法は微細突起を耳甲介腔に各自貼付するS群(23名)とプラセボP群(21名)の2群に二重盲検化試験を実施し、日本語版便秘評価尺度(CAS-J)、心理テスト(POMS2)、唾液アミラーゼ活性値(SAA)で比較検討した。結果として、CAS-JはS群,P群でそれぞれ有意に低下した。両群間に有意差はなかったが、S群は介入後にP群に比べ低値となった。POMS2はS群に有意に低下が認められたが、P群に差はなかった。SAAは介入後のS群とP群の差分で有意差が認められた。以上の結果から、非侵襲性の微細突起の皮膚刺激により便秘、POMS2、SAAの改善の可能性が考えられる。また、簡便かつ安全に使用できるため、特にセルフケアの一手段として活用できる可能性を示唆する。非侵襲性の微細突起(マイクロコーン:MC)の皮膚刺激が便秘に及ぼす影響について検討した。対象は研究趣旨に同意が得られた便秘傾向者44名で、MCの皮膚刺激ツールを両耳甲介腔に各自で2カ月間貼付するS群(23名)とプラセボP群(21名)に分け、二重盲検化試験を実施した。日本語版便秘評価尺度(CAS-J)、心理テスト(POMS2)、唾液アミラーゼ活性値(SAA)を比較検討した。CAS-JはS群、P群でそれぞれ有意に低下し、POMS2、SAAはS群に有意に低下が認められた。本研究で使用したMCの皮膚刺激により便秘改善の可能性が考えられる.特にセルフケアの一手段として活用できる可能性を示唆する。今後の研究では日本語版便秘評価尺度(CAS-J)から健康スポーツ系の大学生の看護上問題視すべき便秘傾向にある学生を抽出して、その程度が性差や学年と比較してどうなのか、運動歴や競技別の差がみられるのか等を検討する。さらに、便秘傾向にある学生を対象に、セルフケアを取り入れたヘルスプロモーションとして新たに開発された非侵襲的皮膚刺激ツール(マイクロコーン)を耳甲介腔に貼付して、便秘の臨床的研究を実施する計画である。また発表を通して、本研究で使用したマイクロコーンによる新しいヘルスプロモーションとして推進し、スポーツ科学者、コメディカル等との連携を試みたい。スポーツ医学、公衆衛生学研究打ち合わせ相手の予定が合わず、その分の旅費を使用できなかった。また、データの入力作業がスムーズに行うことができたためスケジュールが短縮され、アルバイトの人数と人件費を抑えられた。学会発表および研究打ち合わせ等に予定が合わず、その分の旅費を使用できなかった。
高次超一様点集合と超収束準モンテカルロ法

fをs次元超立方体上定義された被積分関数とする。準モンテカルロ法とは、この超立方体の中にサイズNの点集合Pをとり、Pにおけるfの平均値をもって、fの積分値の数値積分近似とする手法である。Pを一様ランダムにとった場合はモンテカルロ法とよばれ、Nの-1/2乗のオーダーで誤差が減る。古典的な準モンテカルロ法では適切な点配置によりNの-1乗に近い誤差減少を目指す。本研究では、パラメータ付きWAFOMという指標を小さくするような点配置を探索した結果、従来提唱されてきた点集合よりも誤差を小さくするような点集合を発見した。特にs<5といった低次元では顕著な改善が見られた。モンテカルロ積分とは、高次元空間用の関数の積分値を数値的に近似する手法であり、一様乱数を用いる。これに対し、準モンテカルロ法とは、空間内に超一様に点を配置してそこでの関数値を平均することで、より高速で精度の良い数値積分を行う手法である。本研究は準モンテカルロ法における超一様点集合を構成し、また、それが有効にはたらく被積分関数を探すことに主眼をおく。本年度においては、諸科学にあらわれる「多変量正規分布の累積度関数」の数値積分に対し、WAFOMという指標により選出された点集合が、現在広く使われているMathematicaやRなどの標準的アルゴリズムよりも、高速かつ精度よくはたらくことを実験的にしめした。WAFOMの有用性は、2015年7月オーストリアで開催されたMonteCarlo Method 2015にて松本が口頭発表を行い、多変量正規分布における高速性は、研究代表者との共同研究として指導学生森信輔が同会議にて口頭発表を行っている。また、同会議にて、連携研究者原本は、NISTの乱数検定法の問題点と3重検定法を提起した。連携研究者原瀬は、(t,m,s)-netと呼ばれる超一様点集合に対してlinear scramblingをほどこすことによりWAFOM値を減らすことに成功した。得られた点集合は、もとの点集合よりも高速な誤差収束を示している。また原瀬は、擬似乱数発生法SFMTにおいて、項数の少ない関係式の存在という欠点を示した。また、「駒場応用代数セミナー@愛媛」を4月に愛媛大学で開催した。準モンテカルロ法は多変量正規分布の計算にすでに用いられているが、本年度の研究により、従来の超一様点集合や近似積分法にくらべ、我々が提唱しているWAFOM点集合のほうが優位にあることが実験的に確かめられた。また、通常被積分関数の定義域の次元が大きくなる(たとえば8程度)と、準モンテカルロ法のモンテカルロ法に対する優位性が失われてくることが多かったが、今回の研究により定義域の次元が16程度でも準モンテカルロ法がはるかに有利である事例が観察された。(サンプル数Nに対し、モンテカルロ法の誤差の収束のオーダーはO(1/√N)であるが、s=16でも我々の方法はO(1/N)という高速な誤差収束を示している。WAFOM値自体の概念の拡張もすすみ、被積分関数や空間の次元に合わせるためのパラメータつきWAFOMの導入、その数値積分での有効性の実験による裏付けもすすんでいる。従来広く研究されてきたNiederreiterのt値を補うものとしてWAFOMは有効なものであることが示され、研究は順調に進展していると考えられる。モンテカルロ積分とは、高次元空間を定義域に持つ被積分関数の積分を求めるのに、定義域上に一様に分布する有限個の乱数を用い、平均をもって積分の近似とする手法である。これに対し、準モンテカルロ法では、定義域に超一様に配置された点集合を用いることで、収束の速度を速める。本年度においては、超一様性の尺度としてすでに導入されているWAFOMに対し、さらにパラメーターを導入することで、従来扱えなかった比較的高次元(8次元以上)の点集合に対してWAFOMによる点集合の選別を行うことに成功した。次元や点集合のサイズごとにパラメータの値の選択をする必要があるが、次元のみに依存してパラメータを定める方法を開発した。また、WAFOM値の小さい点集合を探索するのに、原瀬が導入した線形スクランブルを用い、かつ、微小な変形により局所最小値を探す山登り法を用いて、ランダムな探索よりも効率よくWAFOM値の小さな点集合を得ることに成功した。得られた点集合は、Genzのテスト被積分関数のうち高階偏導関数が小さいものに対し、従来のSobol点列やNiedereitter-Xing点列よりも高速な収束を見せた。連携研究者原瀬は、広く使われている疑似乱数メルセンヌツイスターよりも高次元均等分布性が高く、周期から計算される理論上階に一致している疑似乱数発生法を開発した。連携研究者原本は、NISTに用いられる疑似乱数検定法の一部に対して、二重検定の二段目の検定における、一段目の検定の近似誤差の与える影響を調べ、二段目の検定の回数に関して上界を与えた。Genzのテスト関数や多変量正規分布の一部について、従来の点集合にくらべて低WAFOM点集合のほうが積分誤差を小さくすることが実験的に確かめられた。一方で、WAFOMの限界として、被積分関数の高階導関数のノルムが大きいときには、低WAFOM点集合の優位性が観察できないことが観察された。多変数の指数関数や三角関数では低WAFOM点集合が優位であり、微分不可能な関数では従来の点集合からの優位性は見られない。

これらは、WAFOMが満たすKoksma-Hlawka型不等式に高階導関数が現れることからの自然な帰結でもある。このように、WAFOMの有用性とその限界がわかってきた。一方、パラメータ付きWAFOMについて、そのパラメータの選択基準について、一つの戦略が定まった。点集合の基底をランダムに与えるという仮定の下で、WAFOMの変動係数(分散の平方根を期待値で割った値)をパラメータから求める公式を得た。低WAFOM点集合が存在するためには、変動係数がある程度大きくならねばならない。この要請と、広い被積分関数に対して近似誤差を小さくする要請をあわせ考えることによって、パラメータの選択基準が得られる。変動係数が極小になるパラメータと極大になるパラメータの平均値を選択することにより、点の数によらず次元のみに依存したパラメータが選択でき、積分実験によれば16変数程度までWAFOMの効果が観察された。一方、16変数を超えるとなめらかな関数でもWAFOMの効果は観測されず、実験的に一つの限界を確認した。モンテカルロ積分とは、s次元超立方体上定義された非積分関数fに対し、その超立方体上に一様ランダムにサンプル点を有限個生成し、fのサンプル点上での値の平均を持って、fの数値積分を近似する手法であり、サンプル点の個数Nに対して誤差がN^{-1/2}のオーダーで収束する。準モンテカルロ法では、サンプル点を「一様ランダム」ではなく、より計画的な配置を選ぶことにより誤差の収束をN^{-1}あるいはそれ以上に高速化させる手法である。本研究では、点集合の一様性の尺度として「パラメータ付きWAFOM」を用い、さまざまな次元、さまざまな関数、さまざまな点集合においてその効果を数値実験により調べた。もっとも顕著な効果が見られたのは空間の次元が2から5と低く、被積分関数が無限回偏微分可能かつ各階偏導関数のノルムが増大しない場合であり、特にs=2,3,4では既存の点集合よりもはるかに誤差収束が速かった。逆に、被積分関数が微分不可能であるばあいには、WAFOMによる選別の効果は見られなかった。次元が大きな場合でも、被積分関数が上述のような性質を持つ場合にはWAFOMによる選別の効果が見られた。関連する研究として、点集合の一様性の尺度であるt-valueを最適にするような生成行列の構造を調べた(梶浦、鈴木との共同研究。)結果として、2元体において生成行列を(I,B,B^2)とするデジタルネットがt-value 0を実現するには、Bの位数が3であることが必要条件であることがわかり、線形漸化式による良いデジタルネットの構成の難しさを示した。ほかに、擬似乱数の検定法に関して、検定法が用いている確率分布の近似公式の誤差により「検定法が正しくなくなる」例を研究した(原本との共同研究。)fをs次元超立方体上定義された被積分関数とする。準モンテカルロ法とは、この超立方体の中にサイズNの点集合Pをとり、Pにおけるfの平均値をもって、fの積分値の数値積分近似とする手法である。Pを一様ランダムにとった場合はモンテカルロ法とよばれ、Nの-1/2乗のオーダーで誤差が減る。古典的な準モンテカルロ法では適切な点配置によりNの-1乗に近い誤差減少を目指す。
ATP イメージングによるアポトーシスにおける細胞内 ATP の意義の解明

カスパーゼに耐性の蛍光ATPバイオセンサーを開発し、アポトーシス細胞内のATPレベルを経時的に追跡する手法を開発した。この手法を用い、カスパーゼ3の活性化後に細胞内ATPレベルが減少する事を明らかにし、ATPの減少に関与する分子を同定した。さらに、細胞内ATPがアポトーシス細胞の細胞膜動態を制御していることを明らかにした。まず、新たに開発したカスパーゼ耐性ATPバイオセンサーを用い、アポトーシスにおける細胞内ATPの動態を計測した。その際に、ミトコンドリア膜電位あるいは細胞表面へのホスファチジルセリン(PS)の露出も同時に計測した。その結果、次に示す知見が得られた。1)細胞質のATP濃度はアポトーシス誘導後もしばらく変化はない。しかし、ミトコンドリア膜電位が消失した後、急激に低下を始め、およそ1時間で枯渇する2)一方で、ミトコンドリア内ATP濃度はミトコンドリア膜電位消失に伴って一旦上昇する。その後、細胞質ATPと同様、1時間程度で枯渇する。3)PSの細胞表面への露出は多くの場合、ATPがほぼ枯渇した後に生じる。以上の知見は、本研究によって初めて明らかにされたものである。2)の知見は予想外であったため、さらに詳細に調べた。その結果、平常時においてミトコンドリアATP濃度はミトコンドリア膜電位依存的に細胞質より低く保たれており、ミトコンドリア膜電位が消失すると細胞質との濃度勾配を形成できなくなるという知見が得られた。続いて、アポトーシスイベントの可視化ツールの開発をおこなった。通常、PSの細胞表面への露出は、アネキシンVというタンパク質を用いて検出する。しかし、アネキシンVはPSのみならずホスファチジルエタノールアミンにも結合する、さらにカルシウムイオンに依存的であるという欠点があった。そこで、イオン非依存的にPSへ特異的に結合するタンパク質であるラクトアドヘリンと赤色蛍光タンパク質の融合タンパク質を作製した。この融合タンパク質を用いることで、イオン非依存的にPSの露出を可視化することに成功した。まず、アポトーシス時においてATPが細胞外に放出される様子を細胞外に提示したATPバイオセンサーを用いてイメージングすることを試みたが、検出することができなかった。おそらく実際に放出されるATP濃度に対してバイオセンサーの感度が低かった、あういは放出されたATPの拡散スピードにバイオセンサーがついていけなかったものと考えられる。今後はより感度良く、かつ応答速度の早いバイオセンサーの開発が望まれる。そこで、発想を変え細胞外へのATPの放出を抑えた際の細胞内部のATP濃度のダイナミクスを計測した。薬剤に寄って細胞外へのATPの放出を抑えた結果、アポトーシス細胞において細胞質ATP濃度の減少が著しく抑制されることが見出された。これによって、アポトーシスの際に細胞内のATP濃度が減少する主原因は、細胞外へのATPの放出であることが明らかとなった。アポトーシスにおけるATP減少に関わる遺伝子が絞り込めたことで、アポトーシスにおけるATP減少の意義を調べる事が可能になると考えられる。次に、アポトソーム形成の可視化を目指し、Apaf・1にCFPおよびYFPを融合したFRETセンサーを構築した。これまでの構造的な研究からアポトソーム形成時にFRET効率の変化が検出できると予想されたが、実際にはFRET効率の変化は全く観察できなかった。Apaf-1の立体構造変化は予想されているよりも小さい可能性が考えられる。前年度までの研究によって、アポトーシスした細胞においてはカスパーゼの活性化後に細胞外へATPが放出されることによって、細胞内のATP濃度が低下することが示唆されていた。本年度は、細胞外へのATP放出を担っているタンパク質分子Pの過剰発現や発現抑制、活性阻害を組み合わせることによって、細胞外へのATP放出がアポトーシスの際の細胞内ATP濃度低下の主要な要因であることを突き止めた。次に、タンパク質分子Pの活性を人為的に調節して、アポトーシスにおける細胞内ATP濃度を調節することで、アポトーシスの進行に細胞内ATP濃度がどのように影響するかを調べた。まず、アポトーシス細胞の主要な表現形であるホスファチジルセリン(PS)の細胞表面への露出は、細胞内ATP濃度によってほとんど影響を受けない事が明らかになった。PSは通常、ATP依存的なトランスロカーゼのはたらきによって細胞膜の内層に局在しているが、この結果はPSの露出は、トランスロカーゼの不活性化ではないことを示している。一方、細胞膜のブレッビングは細胞内ATP濃度に大きく依存した。すなわち、細胞内ATP濃度の減少を早めた場合は、ブレッビングはほとんど起こらず、細胞内ATP濃度の減少を抑えた場合はブレッビングが継続した。また、ブレッビングを抑えた場合は核の断片化も抑制された。本研究によって、タンパク質分子Pはアポトーシス細胞の細胞内ATP濃度を適切なタイミングとスピードで減少させ、ブレッビングと核の断片化を制御していることが示された。アポトーシス時における細胞内ATPの減少に関わる因子の同定は、当初想定していなかった成果である。これによって、より直接「ATPの意義」を問うことが可能となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。

まず、ターゲット遺伝子の抑制や過剰発現によって、アポトーシスにおけるATP減少速度が異なる細胞を作製する。これらの細胞のアポトーシス過程を詳細に解析することで、ATPがアポトーシスにおいて減少する意義を明らかにする。24年度が最終年度であるため、記入しない。
触覚センサシステムの開発と視覚チップとのセンサ情報の統合

本研究では,標準となりうる触覚センサシステムの開発を目的に,自由曲面への実装が可能で,法線・接線方向力の検出ができ,分布型で問題となる多数のセンサからの配線問題を解決し局所的な情報処理を行える触覚センサの研究開発と触覚情報処理チップの開発を行なった.また既に開発済みの視覚チップとのデータ様式・インターフェースを共通化することによる視触覚センサ統合処理方式の研究開発を行なった,成果を以下に示す.(1)開発したセンシング素材は,液状であるため複雑な形状表面にも薄い感圧ゴム膜を形成できる.かつ表面のみを用いて全身を柔軟で薄いゴム膜で覆えるため,ロボット内部構造に関わらず装着が可能である.また,従来の感圧ゴムで問題になっていたヒステリシス特性が少なく薄型,軽量で成形・加工性が良く,省電力・廉価である特徴を有する.(2)法線方向力のみでなく接線方向力も検出できる多軸力型のセンサを開発した.これにより多軸力の検出,及び滑りの検出が可能となる.(3)分布型センサで問題となる多数の配線処理と触覚情報処理を行う触覚情報処理用LSIを開発した.これにより局所的情報処理,及びセンサからの多数配線の低減,併せて検出部と制御部のペアによる使い易さの向上をはかる.(4)視覚チップとのインターフェースを共通化することを目的に,視覚チップと触覚チップとのインターフェース方式に関する研究開発を行なった,以上のことから,ロボットの全身を覆うようなセンシティブスキンによるロボット身体の接触状況による外界認識が可能となり,また滑りの検出による把持制御,接触作業における動作制御,人間とロボット等との皮膚感覚を通したインターフェースなど高度なロボット制御への応用が期待される.またウエラブル機器での入力装置など触覚情報の獲得は近未来型自動化機器においてその高性能化には必要不可欠なものであり,その応用が期待される.本研究では,標準となりうる触覚センサシステムの開発を目的に,自由曲面への実装が可能で,法線・接線方向力の検出ができ,分布型で問題となる多数のセンサからの配線問題を解決し局所的な情報処理を行える触覚センサの研究開発と触覚情報処理チップの開発を行なった.また既に開発済みの視覚チップとのデータ様式・インターフェースを共通化することによる視触覚センサ統合処理方式の研究開発を行なった,成果を以下に示す.(1)開発したセンシング素材は,液状であるため複雑な形状表面にも薄い感圧ゴム膜を形成できる.かつ表面のみを用いて全身を柔軟で薄いゴム膜で覆えるため,ロボット内部構造に関わらず装着が可能である.また,従来の感圧ゴムで問題になっていたヒステリシス特性が少なく薄型,軽量で成形・加工性が良く,省電力・廉価である特徴を有する.(2)法線方向力のみでなく接線方向力も検出できる多軸力型のセンサを開発した.これにより多軸力の検出,及び滑りの検出が可能となる.(3)分布型センサで問題となる多数の配線処理と触覚情報処理を行う触覚情報処理用LSIを開発した.これにより局所的情報処理,及びセンサからの多数配線の低減,併せて検出部と制御部のペアによる使い易さの向上をはかる.(4)視覚チップとのインターフェースを共通化することを目的に,視覚チップと触覚チップとのインターフェース方式に関する研究開発を行なった,以上のことから,ロボットの全身を覆うようなセンシティブスキンによるロボット身体の接触状況による外界認識が可能となり,また滑りの検出による把持制御,接触作業における動作制御,人間とロボット等との皮膚感覚を通したインターフェースなど高度なロボット制御への応用が期待される.またウエラブル機器での入力装置など触覚情報の獲得は近未来型自動化機器においてその高性能化には必要不可欠なものであり,その応用が期待される.研究開発は、センサの開発・評価と、センサ制御及び局所情報処理用の触覚チップ(LSI)の開発、および視・触覚チップでの情報処理方式の開発から構成される。(1)センサの開発・評価:液状硬化型感圧素材を開発し、ディピング手法により、3次元自由表面を薄型感圧ゴム膜で被覆するセンシティブスキンを開発する。またセンシング機能として、センシング面の法線方向力のみでなく、従来の面状センサでは実現できなかった接線方向力の検出が行える多軸力センサする。1)新感圧素材の開発として、素材開発に用いる導電粒子の評価、並びに製造方式を検討し、試作を行い感圧素材の実験・評価を行った。導電性粒子、コンポジット材との組合せ、配合を変え素材を試作し、特性評価実験を行った。2)センサ構造の研究開発として、本年度は各種電極構造を用いた接線方向力検出方式の設計・試作を行った。また、センシング面の作成としてモールド成形方法による試作を行った。(2)触覚LSIの開発:ロボット全身等を被覆した場合に問題となる多数のセンサからの配線処理の解決と、局所的情報処理の実行のため、触覚情報処理チップを開発する。本年度は、センサ制御回路の設計として、確実に動作する単純なアナログ回路を多数組み合わせることで機能する回路を構築するためのアナログ回路シミュレーションと設計、及び基本となるアナログ回路の設計・試作を行った。触覚情報処理LSIの開発としては、まず触覚情報処理用LSI回路(8×8アレイ回路)の設計を行い、シミュレーションによりその動作を検証した。(3)視触覚チップでの情報処理方式の開発視・触覚チップのデータ様式・インターフェースを同一とすることにより、視・触覚センサからの情報データを統一的に処理可能な環境の構築を行う。本年度は、視覚チップのデータ構造、各種タイミング及び転送方式等に、触覚チップのデータ出力をあわせるため、概念設計から仕様の検討を行った。

研究開発は、センサの開発・評価と、センサ制御及び局所情報処理用の触覚チップ(LSI)の開発、および視・触覚チップでの情報処理方式の開発から構成される。(1)センサの開発・評価:本年度開発したセンサは薄型シート状でロボットハンド等に取付,指の接触位置及びその力を計測する。センサは感圧素材と導電性フィルムから構成する。研究ではセンサのモデル化とパラメータ設計を行った。この場合,センサ出力値の十分な精度とS/N比を確保するように設計する必要がある。このために,まずセンサのモデル化を行いシミュレータを開発した.そしてシミュレーション用いて抵抗膜の設計をおこなった。また実際にロボットハンドに装着し把持動作を行わせその有効性を検証した。(2)触覚LSIの開発:ロボット全身等を被覆した場合に問題となる多数のセンサからの配線処理の解決と、局所的情報処理の実行のため、触覚情報処理チップを開発する。本年度は、センサ制御回路の設計として、確実に動作する単純なアナログ回路を多数組み合わせることで機能する回路を構築するためのアナログ回路シミュレーションと設計、及び基本となるアナログ回路の試作・改良を行った。また新たなセンシング方式として抵抗回路網による接触位置及びその力を計測する方式を考案し,検討を行った。(3)視触覚チップでの情報処理方式の開発:視・触覚チップのデータ様式・インターフェースを同一とすることにより、視・触覚センサからの情報データを統一的に処理可能な環境の構築を行う。本年度は、触覚センサチップの試作を触覚チップのデータ出力をあわせるため、設計・検討を行った。本研究では,標準となりうる触覚センサシステムの開発を目的に,自由曲面への実装が可能で,法線・接線方向力の検出ができ,分布型で問題となる多数のセンサからの配線問題を解決し局所的な情報処理を行える触覚センサの研究開発と触覚情報処理チップの開発を行なった.また既に開発済みの視覚チップとのデータ様式・インターフェースを共通化することによる視触覚センサ統合処理方式の研究開発を行なった.成果を以下に示す.(1)開発したセンシング素材は,液状であるため複雑な形状表面にも薄い感圧ゴム膜を形成できる.かつ表面のみを用いて全身を柔軟で薄いゴム膜で覆えるため,ロボット内部構造に関わらず装着が可能である.また,従来の感圧ゴムで問題になっていたヒステリシス特性が少なく薄型,軽量で成形・加工性が良く,省電力・廉価である特徴を有する.(2)法線方向力のみでなく接線方向力も検出できる多軸力型のセンサを開発した.これにより多軸力の検出,及び滑りの検出が可能となる.(3)分布型センサで問題となる多数の配線処理と触覚情報処理を行う触覚情報処理用LSIを開発した.これにより局所的情報処理,及びセンサからの多数配線の低減,併せて検出部と制御部のペアによる使い易さの向上をはかる.
超弦理論における非摂動効果

私の研究の主題であるUSp行列模型は、この世界を支配している4つの相互作用を統一する超弦理論を非摂動、構成的に定義しているであろう行列模型の非自明な背景による展開である。この模型は随伴表現と基本表現からなっている。随伴表現については、IKKT行列模型と同様の考察が可能であるけれど、基本表現の部分はこの模型特有であり、主にこの部分についての研究を行なった。USp行列模型に含まれる基本表現は、以前に我々の研究によって4次元的広がりをもった非可換monopoleとして捉えられた。このmonopoleはYangによって導出されたもので、Dirac monopoleと同様の考察を高次元で行なうことにより得られるもので、自明でないChern指標を持っている。4次元の広がりを持っていることから、時空との対応も示唆されている。我々の解析で得られたこのmonopoleを表すgauge場は、特異点を持っているので、Dirac monopoleに対する'tHooft-Polyakov monopoleのような正則な特異点を持たないgauge場について調べている。6次元時空上での、基本表現のHiggs場を持つSO(5)Yang-Mills模型を用いて、対応するmonopoleの従うべき微分方程式を導きだし、いくつかの数値的検証を試みた。
励起状態における分子間相互作用理論の高度化

周辺の分子環境に応じて光吸収・発光エネルギーを大きく変化させる光機能性蛋白質(ヒト錐体視物質・蛍光タンパク質)について、理論化学計算によりメカニズムを解析した。その結果、色素の電子励起に伴い電荷分布が大きく変化すること、蛋白質が偏った静電ポテンシャルを色素上に形成することを見出し、これらのシナジーにより励起エネルギー準位が変化することを明らかにした。また、いくつかのレチナール蛋白質では、周辺アミノ酸の電子状態が励起エネルギーに寄与することを見出した。このような蛋白質の電子的効果を解析するために、新たに分子軌道の局在化法を開発し、事前に定義した形状や領域に局在化した分子軌道を得ることが可能になった。この方法を応用し、励起エネルギー移動におけるsuper-exchange機構について移動経路の解析を行なった。蛋白質が関与する化学現象を理論計算する手法において、QM/MM法はプラクティカルな理論としての有用性を発揮している。QM/MM法に基づく計算の多くは色素のみをQM部分とし、蛋白質を古典理論により扱っている。特に励起状態においては、これまで蛋白質の電子状態が色素の電子状態や機能に及ぼす影響に関してはあまり研究が行われてこなかった。当該年度では、光生物学において研究対象となる蛍光蛋白質などについて、励起状態における色素と蛋白質の相互作用に関する研究を行った。蛍光蛋白質に関しては赤色蛍光蛋白質DsRed、mKOについて、発光色を決定している色素-蛋白質相互作用を見出した。DsRedでは発光に関わる励起状態において分子内電荷移動の性質があることが分かった。また、蛋白質における色素近傍の蛋白質には電荷を持つアミノ酸側鎖があり、偏った静電ポテンシャルを形成していることが分かった。これらの要因により赤色蛍光蛋白質では静電ポテンシャルにより、蛍光エネルギーが低エネルギーシフトをすることが明らかになった。この系において、周辺アミノ酸の電子状態を考慮するために、これらアミノ酸を量子化学計算モデルに含めた大規模計算を行った。その結果、色素の励起エネルギーは約0.1eV程度減少することが分かった。これは主にアミノ酸における電子状態の分極に起因すると考えられる。同様な研究を、レチナールのオプシンシフトにも応用し、有機溶媒とたんぱく質の効果の差異についても検討を行った。今後、このような効果をより詳細に特徴付ける解析を行う予定である。また、蛍光エネルギーの制御機構は、レチナール蛋白質や、蛍ルシフェリンにも共通しており興味深い。このような原理の解明は同時に発光色制御の指針を与えるものであり、DsRedについての新規ミュータントを提案した。本研究は、光合成・視覚・発光などの光過程において、励起状態における機能発現と分子間相互作用の関わりを、理論的に明らかにするために、分子の励起状態と周辺環境の分子間相互作用理論を高度化することを目的としている。平成22年度においては、昨年度に引き続き、以下の研究を進めた。(1)励起状態における分子間相互作用における量子的効果の評価:これまで励起状態における分子間相互作用はたかだか古典的静電相互作用のレベルで評価されてきた。そこで本研究では大規模な量子化学計算を行うことで、量子的効果について評価を行った。題材には脱プロトン化レチナールシッフ塩基(DPSB)のオプシンシフトを選んだ。量子化学的に取り扱う領域を拡大しながら、DPSBの励起エネルギーが収束する様子を確認した。その結果、点電荷モデルでは全く変化が起きなかったのに対し、DPSBから3Å程度までに存在する蛋白質分子の効果が大きく、メタノール溶液で0.10eV、bR蛋白質で0.25eV程度の赤方シフトが計算された。更に、5Åまで拡大しても効果は0.02eV程度であり、電子的な効果が及ぶ領域を限定することができた。また、本研究で媒体の効果を公平に扱うことができたので、DPSBのオプシンシフトについては構造変化が重要であるとう結論を得ることができた。(2)参照軌道を利用する分子軌道の局在化法の開発:(1)の結論を受けて、周辺アミノ酸の効果を詳細に研究するための手法を考案した。予め定めた参照軌道を用いて、分子軌道をユニタリー変換し、参照軌道によく一致する軌道に変換する方法である。これにより、予め指定した空間領域に局在化する分子軌道をえることができる。この軌道を用いれは、DPSBの電子励起に応答するアミノ酸部位を容易に特定できる。平成23年度においては、昨年度に引き続き、以下の研究を進めた。

(1)ヒト視物質とバクテリオロドプシン(bR)の励起状態における蛋白質の量子的効果:昨年度開発した分子軌道の局在化法を用いて、配置間相互作用計算を行い、励起エネルギー変換の起源を、量子的効果を考慮し、アミノ酸レベルの寄与を解析した。その結果、ヒト視物質における周辺蛋白質の寄与はの各錐体においてほぼ等しく、カラーチューニングへの影響は小さかった。しかし、bRでは隣接するπ性アミノ酸残基がCT相互作用により無視できない寄与をすることが分かった。更には、蛋白質の励起波動関数の構造が明らかになり、今後の理論的モデルの構築に重要な情報を得た。具体的には、色素-残基間のCT、残基におけるエキシトンにほぼ限定されることが分かった。(2)励起エネルギー移動におけるトンネリング因子の評価と解析:局在化分子軌道を励起エネルギー移動の解析に応用した。種々のドナー(D)-ブリッジ(B)-アクセプター(A)系についてテストした結果、DやAの準位とBの準位が近接すればBを経由する間接的励起移動が起こりうること、多数のステップを経由する励起移動のトンネリング因子の大きさは、D-A間距離に対して指数関数的に減衰すること、長距離では直接移動や1,2個のBを経由する移動経路が主要になることが明らかになった。(3)光合成色素蛋白質複合体PSII反応中心の励起状態と分子間相互作用:PSIIと紅色細菌の反応中心について励起状態を解析し、光吸収スペクトルを帰属した。また、両者のスペクトルの差異について、色素の空間配置と蛋白質の構造に起源を見出した。
コーパス分析に基づく日本語北海道方言の談話・語用論的研究

本研究では、北海道各地の方言談話資料を収集し、それらを「北海道方言コーパス」として編纂・刊行した。また、「北海道方言コーパス」や他方言談話資料などに基づき、北海道方言における接続詞『そして』の方言的特性や『-らせる』と『-させる』の使役形成語尾の意味的違いについて明らかにした。さらに、日本語の文末接続詞との対照分析の観点から、オーストラリア英語などに見られるfinal but現象の諸問題を詳らかにした。本研究課題は、北海道方言の自然会話のコーパスを作成し、それを基に北海道方言にしばしば見られる接続詞の文末用法について通言語的な視点からの調査・分析を行うものである。本研究の主たる目的は、1.北海道方言の録音とその書き起こしを通してデータ収集を行い、2.近年自然発話を分析する目的で提案された「会話分析(Conversational Analysis)」の手法を用いて、北海道方言の会話データをコーパスという形で編纂し、3.そのコーパスを基に北海道方言に特有な接続表現の用法を記述・分析し、その談話機能について明らかにすることである。これらの研究目標に対する20年度の研究実績は以下の通りである。1.道東方面などへの方言調査や研究補助によるデータ収集によって、道東方言(釧路)、道南方言(寿都)、道央方言(札幌)の自然会話データの収集を行った。2.北海道方言コーパス聞き起こしのためのガイドラインを作成し、現時点ではそれらのデータのうち約3時間30分の聞き起こしを概ね終了した。3.文献調査の結果、近年俄かに英語を始めとする西洋の諸言語において、文末の接続詞用法が新たな問題として注目されつつあることが明らかになった。これらの現象には、日本語の視点、特に北海道方言を始めとする日本語諸方言の視点を導入することによって、当該分野へ新たな貢献が可能であると考え、同様の現象が見られる広島方言の調査を合わせて行った。広島方言調査では、県立広島大学において広島方言研究者及び広島方言話者(学生)から当該現象に関する有益な情報を得ることが出来た。さらに、広島県内において広島方言話者に当該現象に関する極めて重要な方言話者としての直感を聞くことが出来た。来年度は、同様の現象が見られるオーストラリア英語、及び日本語大阪方言に関する調査を合わせて行う予定である。これらの研究目標に対する21年度の研究実績は以下の通りである。1.データ収集については、研究協力者1名と研究補助4名の協力の下、道央方言(札幌、留寿都、夕張)、道東方言(帯広、網走)の自然会話の収集を行った。2.コーパス編纂に関しては、研究協力者・補助らと共に、上述の道央方言・道東方言の約3時間分の録音と昨年度の道東調査旅行で収集した約1時間分の録音の聞き起こしを行った。昨年度終了分と併せると、現在約7時間30分の方言データベースを概ね作成したことになる。3.現在作成中の北海道方言コーパス及び国立国語研究所発行の『全国方言談話データベース:日本のふるさとことば集成』に基づき、接続詞「そして」の北海道方言的特性について、「社会言語科学会第25回大会」(平成22年3月14旧、於慶応大学日吉キャンパス)にて、研究協力者井筒勝信氏と共に口頭発表を行った。また、7月にオーストラリアで行われた「第11回国際語用論学会」(平成21年7月12日17日、於メルボルン大学)に研究協力者と共に参加し、最新の談話・語用論に関する成果を学ぶと共に、北海道方言の「そして」と類似した文末の接続詞用法が見られるオーストラリア英語に関する文献収集や現地調査を行った。本研究課題は、北海道方言の自然会話のコーパスを作成し、それを基に北海道方言にしばしば見られる接続詞の文末用法について通言語的な視点からの調査・分析を行うことを目的としたものである。この研究目標に対する22年度の研究実績は以下の通りである。1.作成中の「北海道方言コーパス」のデータ、一昨年度の広島へ方言調査や昨年度のオーストラリアへの調査旅行などで収集したデータを基に、日本語の文末接続詞との対照分析を通して、オーストラリア英語などに見られるFinal but現象の諸問題を明らかにし、その成果を5月にフランスで行われたInternational Conference on Final Particles(5月27日・28日、於フランス・ルアン大学)で発表した。2.作成中の「北海道方言コーパス」や日常の言語使用から集めたデータを基に、北海道方言における「-らせる」と「-させる」の使役形成語尾の意味的違いについて、「第27回社会言語科学会」(3月19日・20日、於桜美林大学)で発表する予定であった。

東日本大震災の影響で、学会は中止(延期)になったが、その成果については、発表論文集に掲載予定である。3.本科学研究費補助金により行った研究成果を報告書(『コーパス分析に基づく北海道方言の談話語用論的研究』)としてまとめ、刊行した。4. 3年間に渡り、編纂作業を行ってきた「北海道方言コーパス」を電子化ファイルにまとめ、コーパス本編を上記報告書の一部として収録した。
HTLV-1 Tax遺伝子を導入したヒト正常リンパ球の増殖能の解析

HTLV-Iの転写活性化因子であるTax1の、Tリンパ球の増殖に対する作用を、直接、明かにする目的で、我々は、レトロウイルスベクターを用いてヒト末梢血由来プライマリ-Tリンパ球へTax1を導入しその増殖特性を、コントロールベクター導入Tリンパ球との比較に於いて検討した。Tax1導入リンパ球で観察された最も顕著な特徴は、抗原刺激を模擬するOKT3抗体による刺激に対する反応性で、コントロールベクター導入Tリンパ球の5-10倍高い増殖反応がみられた。このとき、IL-2のmRNAは検出されず、抗IL-2レセプター抗体は、ほとんど阻害効果を示さないことにより、この増殖反応は主にIL-2を介さないものであると考えられた。また、IL-3、4の関与についても、その発現パターンより否定的であった。以上の結果は、Tax1が従来考えられていたIL-2/IL-2レセプター系の活性化に伴うオートクライン以外の機構によってTリンパ球の増殖特性を変化させる可能性を示唆するものと考えられる。この高反応性の分子機構を明らかにする目的で、OKT3抗体刺激後の最も早い反応として知られるチロシンキナーゼ-の活性化を検討したところ、Tax1導入リンパ球では、コントロール細胞と比べて抗ホスホチロシン抗体で認識されるタンパクの量的増加が観察された。この結果は、Tax1導入Tリンパ球に於いて何等かのチロシンキナーゼの活性が亢進していることを示すものであり、現在、このチロシンキナーゼの解析を進めている。
非整数階徴分を利用した地殻き裂システムにおける複雑流動挙動のモデル化と工学的展開

本年度は地熱エネルギーならびに物質循環システムの構築において中核となる地殻内複雑流体移動の解明を目的として以下の項目に取り組んだ.・非整数階微分を利用した物質輸送モデルの数値計算とパラメータの決定手法構築非整数階微分を含んだ偏微分方程式による物質輸送モデルは,従来の数学モデルにと比較してより少ない変数で地殻内物質輸送を適切に記述できることが報告されている.詳細な地質情報や物性値の取得なしに物質輸送を再現可能なため,トレーサー試験と連動させることで地熱地域における大域的な流体移動の把握手段として期待されている.本年度は,これまでに開発した一次元移流拡散モデルと微分係数等パラメータ決定法の改良に取り組んだ.一次元移流拡散モデルについては,移流項の離散化方法を見直すことで計算に要する時間を短縮させた.またパラメータ決定プログラムのコードを再構成し,投入する計算条件の設定を容易なものとした.・方程式に含まれるパラメータに対する物理的な意味づけ物質輸送数学モデルに含まれているパラメータを物理的に説明するために,き裂型貯留層モデルを用いた数値計算を行った.計算結果から,一部の微分係数の値にき裂の分布度合いが関与している可能性が示唆されている.本年度は地熱エネルギーならびに物質循環システムの構築において中核となる地殻内複雑流体移動の解明を目的とし,以下の項目1,2に取り組んだ.Fractional Derivative(非整数階微分)を利用した物質輸送モデルは従来の数学モデルに比べてより少ない変数で地殻内物質輸送をより適切に記述できることが報告されている.詳細な地質情報や物性値を入力することなくトレーサー応答を再現可能なため,大域的な物質輸送の把握手段として期待されている.しかしながら,数学モデルを解析的に解ける条件は非常に限られているため,実用化のためには数値計算手法の構築が不可欠である.本年度は,これまでに開発した一次元移流拡散モデルの改良を行った.また,一次元モデルでは表現が困難な物質輸送解析のために円筒座標系・球座標系での数学モデル開発に取り組んだ,地中の一点,ないしはボアホールを起点とする拡散現象をより適切に記述できるため,高レベル放射性廃棄物処分における核種の長期移行予測等への寄与が期待される.2.複雑系流動パラメータの決定手法構築本数学モデルには未決定パラメータ(非整数となる微分の階数など)と実際の物性値との関連は未だ明らかにはされていない.そのため,逐一計算を行い観測されるトレーサー応答を満足するパラメータ群を見いだす必要がある.本年度は開発した移流拡散モデルと非線形計画法に基づく数値最適化手法を組みあわせることで,トレーサー応答を再現できる最適なパラメータ群を自動的に決定する手法の構築に成功した.これまでの目視による重ね合わせに比べてより客観性のあるパラメータ群が取得可能となった.本年度は地熱エネルギーならびに物質循環システムの構築において中核となる地殻内複雑流体移動の解明を目的として以下の項目に取り組んだ.・非整数階微分を利用した物質輸送モデルの数値計算とパラメータの決定手法構築非整数階微分を含んだ偏微分方程式による物質輸送モデルは,従来の数学モデルにと比較してより少ない変数で地殻内物質輸送を適切に記述できることが報告されている.詳細な地質情報や物性値の取得なしに物質輸送を再現可能なため,トレーサー試験と連動させることで地熱地域における大域的な流体移動の把握手段として期待されている.本年度は,これまでに開発した一次元移流拡散モデルと微分係数等パラメータ決定法の改良に取り組んだ.一次元移流拡散モデルについては,移流項の離散化方法を見直すことで計算に要する時間を短縮させた.またパラメータ決定プログラムのコードを再構成し,投入する計算条件の設定を容易なものとした.・方程式に含まれるパラメータに対する物理的な意味づけ物質輸送数学モデルに含まれているパラメータを物理的に説明するために,き裂型貯留層モデルを用いた数値計算を行った.計算結果から,一部の微分係数の値にき裂の分布度合いが関与している可能性が示唆されている.