hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
管内爆発の物理:安全評価のための実験的及び解析的研究

数値解析によるアプローチとしては、管直径が小さい場合に生じる非定常な波面変化を捉え、局所的及び局時的な壁面への負荷の存在が明らかとなった。以上より、実験観察と数値解析の両面から曲がり部を伝播するデトネーション波の波面構造の詳細が解明された。また、衝撃波及びデトネーション波の液相への入射問題へ被害予測を拡張するために、気体・液体の統一解法の完成に向けて、数値解析コードの検討と一部開発に着手した。平成22年度において、衝撃波/デトネーション波と液相との干渉について実験装置を作成し、予備実験を行った。また、解析コードを作成し、その検証を行っているところである。また、平成21年度より継続して行っている曲がり管を伝播するデトネーション波の伝播挙動に関して、実験と数値解析の両面から現象の解明を行った。実験においては可視化技術について改良を重ね、波面に現れる三重点の振る舞いを記録出来るようになり、その時間発展データを用いることでデトネーション波の伝播構造の詳細について検討を行えるようになった。実験で用いた条件としては、曲がり部を有する矩形管の幅を固定し、可燃性気体の初期圧力と曲がり部での曲率半径をパラメターとして数多くの実験を行った。実験的観察に基づきCurved Detonationの伝播特性と安定性を明らかにした。また、数値解析においては、反応特性距離である半反応距離の150倍の管幅を持つ曲がり管でのデトネーションの伝播特性について、曲がり部における曲率半径と反応モデルとして用いた1段階反応モデルにおける活性化エネルギーをパラメターとして伝播特性を明らかにした。出現した燃焼波面の形態は5つに分類され、その特徴はこれまでに示されたことがないものであった。特に、デトネーション波面において外側管壁近傍では過駆動状態のデトネーションが維持され、それよりも内側での管内を伝播するデトネーション波面とは異なる伝播形態を持つことが明らかとなった。この傾向は2つのカテゴリーにおいて現れ、今後の詳細な検討が必要であることが示唆された。本課題のこれまでの成果において、曲がり管内部を伝播する爆轟波の伝播過程に関して実験及び数値解析によって多くの知見を得ており、予混合気体と液相との干渉に関しても予備実験を完了している。よって、これまでの成果の更なる発展を目指し、不均一な混合気体条件下における伝播状態の解明、直接着火過程の理解についても併せて行った。これらの内容については,実験と数値解析において条件を合わせることにより,現象の細部にわたる比較検討を行い,科学的に解明した.特に,実験的観察における画像撮影と波面伝播機構の解明については進展を得た。◎実験的観察事項:曲がり管を伝播するデトネーション波面の連続写真を用いた詳細解明に取り組んだ。混合気体条件によって特性長さが異なることによって波面に現れる非定常機構が異なることについて詳細な検討を行った。また管内でのデトネーション発生(着火現象)の詳細についても可視化を行うことで特性について検討を行った。◎解析的観察事項:曲がり管を伝播するデトネーション波面について非定常解析データから非定常メカニズムの解明と発生条件の特定を行った。
ロボット用パワー超音波モータの非線形特性解析と制御

超音波モータのスタート・ストップ時の過渡応答特性を精密計測するとともに,圧電変換・接触変換を含むモデルを作成することによって,超音波モータの特性を解析する手法を開発した。また,構築したモデルに基づき,超音波モータの非線形制御系を構築し,超音波モータのトルク制御を実現した。さらに、超音波モータを用いた5指ロボットハンドおよび義手、超音波振動子を用いた触覚ディスプレイを開発し、新たなロボットへのアプリケーション例を示した。本研究では超音波モータの非線形性に焦点を当て,計測および数値計算を用いてその非線形動特性解析を行った.計測においては,レーザ・ドップラ速度計を用いて超音波モータの起動・停止時における過渡応答を測定した.ステップ応答計測の結果,印加電圧の周波数がモータの共振周波数に近いほど,モータ回転数の行き過ぎ量は減少し,遅れ時間は増大することを確認した.また,数値解析のためのパラメータ決定を目的としてステータのみの周波数特性を測定し,その共振周波数の振幅依存性は微小であること,ステータを共振点近傍で駆動すると印加電圧とステータ振幅の間に非線形性が生じることを確認した.次に,超音波モータの非線形性を考慮して,その動力学モデルを構築した.圧電素子およびステータを2次遅れ系で近似し,計測結果を考慮して非線形剛性を追加した.また,ロータ・ステータの接触部には離散的にばねおよびダンパを設置し,Coulomb摩擦モデルを導入することで固着・滑り現象を考慮して摩擦力を計算した.構築したモデルを用いて計測時と同様の条件で数値計算を行い,計測結果と比較した.計算結果は,モータの定常回転数および停止時間において計測結果とほぼ定量的に一致し,また起動時における遅れ時間および行き過ぎ量も計測結果と定性的な一致を示した.更に,構築したモデルを用いて超音波モータの動的な摩擦現象を解析した.この結果,モータの起動・停止時において接触部における摩擦力の分布が動的に変化する様子を明らかにし,接触部における動的な磨耗はロータの回転数とほぼ同様の傾向を示すことを明らかにした.昨年度は,超音波モータの非線形性に焦点を当て,計測および数値計算を用いてその非線形動特性解析を行った。この結果,超音波モータの特性は概ね解析可能となったので,今年度は,昨年度までの知見を用いて,新たな超音波モータの制御法に関する基礎的な検討を行った。まず,多自由度超音波モータの構造と制御法の設計は困難であるため,新たに遺伝的アルゴリズムを用いた多自由度超音波モータの設計法を開発した。すなわち,超音波モータの振動子を立方体状三次元要素群により複数個形成し,それぞれの振動子が超音波モータとして適切か否かを判定する。不十分であれば,交配,突然変異,淘汰といった遺伝的オペレーションを行い,最適化を行う。この結果,これまでには設計不可能であったような新たな多自由度超音波モータの振動子形状を得た。また,新たに,回転子を複数個有する多自由度超音波モータの開発も行った。すなわち,これまでの超音波モータでは,二つの固有振動を重畳する制御によって,振動子と回転子の接触部に楕円運動を生成していた。これに対し,本モータでは新たに基本モードとその整数倍の周波数を有する振動を重畳することにより,8の字型の振動を生成した。このような新しい制御法によっても超音波モータは駆動可能であることを明らかにした。さらに,効率向上と摺動損失および磨耗の低減を目指した新たな超音波モータの制御法も提案した。すなわち,基本振動モードに3倍,5倍,...の周波数の振動を重畳すれば,正弦波状ではなく三角波状の振動を形成できることに着目し,三角波状の送りを用いる新たなリニア超音波モータを設計した。また,実際に本モータを試作し,三角波状の駆動が可能であることを確認した。今後は,効率向上と摺動損失および磨耗の低減を確認する予定である。超音波モータは低速高トルク,高保持トルク,静粛などの特徴を持ち,ロボット用パワーアクチュエータとして適している。しかし,起動・停止時の過渡応答特性の計測やモデル化が十分に行われていなかったため,ロボットの高速制御用アクチュエータとしての実用化はいまだ発展途上にある。このため,本研究では,超音波モータの起動・停止時の過渡応答特性を精密計測するとともに,圧電変換・接触変換を含むモデルを作成することによって,超音波モータの特性を解析した。また,構築したモデルに基づき,超音波モータを20個用いた5指ロボットハンドの制御を行ない,超音波モータの高インピーダンス特性などの特徴を最大限に生かした新たなロボットへのアプリケーション例を示す。このために,直径10mmの小型超音波モータを用いたロボットハンドの2号機を試作した。自由度は1号機と同様20であり,質量は300gと軽量である。

なお,1号機では,1指4自由度,5指合計20自由度となっていたが,本ハンドでは,中指の自由度を1自由度省略し,中指は内外転を行えない構造とする代わりに,拇指の自由度を5としてヒト本来の21自由度運動に近い動作生成が可能なような構造になっている。また,本ハンドでは,超音波モータ支持のためのシャフトのねじりを計測する構成の簡易トルクセンサを内蔵している。トルクセンサの分解能は0.032mNmである。今後は特性の評価を行うとともに,超音波モータの効率・耐久性・耐磨耗性候h状のための研究も行う予定である。パワー超音波モータに関して以下の4つの研究成果を得た。ひとつめは、小型多自由度超音波モータの開発である。従来の多自由度超音波モータは小型化が困難である点が問題点のひとつであった。このため、本研究では、縦振動1次モード1つと曲げ振動1次モード2つを用いた小型超音波モータの基本設計を行った。サイズは直径10mm、長さ10mm程度である。試作も行い、基本特性を確認した。本モータは実用レベルのパワーを有する多自由度超音波モータの中では世界最小である。ふたつ目は、超音波モータの進行波に3倍高調波成分を適切な位相差、振幅で入力することにより、波形を三角波に近づけ、磨耗を減少させる手法である。今年度は本手法を用いて超音波モータを設計し、三角波に近い波形が得られることを確認した。今後は磨耗が小さく高寿命であることを確認する予定である。みっつ目は、超音波モータを用いた5指型ロボットハンドである。20個の超音波モータを持つ20自由度ロボットハンドとドライバを製作し、本ハンドにより高度な動作を行えることを確認した。今後はマスターハットと接続し操作性を確認する予定である。4つ目は、超音波振動子を用いた触感ディスプレイである。超音波振動子と力覚提示装置を併用することにより、粗さ感、硬さ感、摩擦感をヒトに提示できることを確認した。今後は触覚センサと併用することにより触感の遠隔伝達が可能であることを確認する予定である。以上のように、パワー超音波モータの特性解析と制御に関する多面的な研究を行い、有効な成果を得た。本年度は最終年度であるので、これまでに行ってきた研究のまとめを行うとともに、本研究の可能性と課題を明確化した。すなわち、まず、超音波モータの駆動制御法の研究に関しては、成果をテクノフロンティアで発表するなどしてその成果を世に広めた。すなわち、これまでに開発した超音波モータの利点・欠点を明確化した。また、超音波モータの駆動制御および解析手法に関しては、超音波モータの非線形駆動特性解析手法についてまとめるとともに、摩擦接触モデルを用いた進行波型超音波モータのトルク制御法についても可能性と課題を明確化した。さらに、ヒトの把持力分布を模倣した超音波モータ用いた義手の開発、小型超音波モータ内蔵型20自由度ロボットハンドの開発についてのまとめを行った。特に、超音波モータを用いた義手は、弾性関節の欠点である外転を防止する外装により,簡単な構造のフィンガを実現しており、1つのアクチュエータ(超音波モータ)により5指15自由度を運動させ,ハンドの把持力を分布させることが可能な指骨部内蔵型なじみ機構および5指リンク型なじみ機構を搭載している。また、物体を包み込むため,フィンガ関節がMP関節, PIP関節, DIP関節の順に回転する設計となっており、物体の形状に応じた安定な把持状態を作り出すため,ヒトと類似した把持力分布で物体を把持することが可能である。
ポリコーム遺伝子群による造血系の制御機構の解明

ボリコーム遺伝子群は、複合体を形成し、染色体の高次構造を介してHox遺伝子群を中心とした遺伝子発現を負に制御する。われわれはポリコーム遺伝子の一種であるrae28の欠損マウスを用いてrae28の造血への関与について検討してきた。その結果、欠損マウスの胎児肝細胞を用いたコロニーアッセイ、移植実験(competition assay)の結果からrae28は造血の維持に必須であることを明らかにした。今年度はさらにrae28欠損幹細胞をマウスにいったん移植し、さらにこのマウスから骨髄細胞を取りだして移植実験を行なった。その結果よりrae28欠損幹細胞は自己複製能力が1/15に低下していることを明らかにした。このことより造血を維持するための造血幹細胞の機能にrae28は重要な働きをしていることが判明した。さらにその機序を探るため造血初期に作用する各種サイトカインに対する反応性をsingle cytokine colony assayを用いて検討した。その結果調べたすべてのサイトカイン(SCF, IL-3, GM-CSF, FLT3L, IL-7, IL-6, TPO)に対する反応性が極度に低下していることが明らかとなった。他のポリコーム遺伝子欠損細胞ではサイトカインに対する反応性は落ちているものの、サイトカインのシグナル伝達系には異常がないことが明らかにされていることから、現在われわれは細胞周期に関与しているタンパクであるサイクリン、サイクリン依存性キナーゼ、それらのインヒビターなどへのrae28欠損の影響について検討中である。ポリコーム遺伝子群(Pc-G)は、複合体を形成し、染色体の高次構造を介してHox遺伝子群を中心とした遺伝子発現を負に制御する。われわれはPc-Gの一つであるrae28の遺伝子欠損マウスを作成して、造血系の解析を進めている。rae28の造血関連組織での発現を検討した。rae28は、胎仔では脾臓、胸腺、肝臓で、成体では脾臓、胸腺及び骨髄で発現していた。特に造血細胞の中でも未分化なLin-Sca1+亜分画細胞に発現が強いことがわかった。胎仔肝(14.5日胚)を用いたLTC-ICアッセイ(3週)では、ホモ接合型で著明な減少を認めた。さらに、致死量の放射線照射マウスに対する胎仔肝細胞による造血再構築能を検討したところ、ホモ接合型の胎仔肝細胞には造血再構築能が欠損していることがわかった。CRU(competitive repopulating unit)アッセイでは、ホモ接合型における単位細胞数あたりのCRUは野生型に比べ約20分の1で、明らかな減少を認めた。また、secondary CFU-Sのコロニー形成は、ホモ接合型で減少が認められ、CFU-Sレベルでの造血幹細胞の自己複製能の低下が示唆された。Pc-Gの下流に位置するHox遺伝子や、造血系の転写制御因子等の遺伝子発現を、胎仔肝(14.5日胚)を用いて検討したが、ホモ接合型で有意に増減している遺伝子は検出されず、現在のところ造血機能低下をきたす機序は不明である。今後は、造血に関わるサイトカインに対する反応性の検討や、rae28遺伝子の強制発現による造血系への影響の検討などをおこなう予定である。
突然変異生成におけるＤＮＡ構造位相と転写・修復・クロマチン構造変換の共役

DNAは、日光紫外線、放射線、化学物質などの外的な要因、また生体の活動によって生じる活性酸素などの内的な要因により常に損傷を受けている。加えて、DNAに損傷を与える内的な要因として、転写やDNA複製などのDNA代謝に関わるタンパク質の影響も考慮しなければならない。DNA topoisomerase I (TOP1)はDNAに共有結合して一本鎖DNA切断(single strand DNA break; SSB)を入れることで転写やDNA複製の際に生じるDNA構造的位相を解消し、SSBを閉じてDNAから解離する。この一連のTOP1マシナリーが何らかの影響で阻害されることにより様々な問題が生じる。また、「転写と連携した突然変異生成」や各DNA修復系においてTOP1が相関して重要な役割を果たしていることが指摘されているが、どのようなメカニズムでそれぞれが相関しているのか、各DNA修復系にTOP1が直接的に必要であるのかなど全く明らかになっていない。上記を踏まえて、「転写と連携した突然変異生成」の発生と抑制の分子機構についてTOP1の関連性を中心に解析し、その詳細に明らかにすることを本研究課題の目的とする。今年度は昨年度に引き続き「転写と連携した突然変異生成」のメカニズム解析のための「転写を自在に制御した状況下における突然変異を解析する試験系」の構築を試みた。突然変異検出系の標的遺伝子として、転写制御領域を上流に配置して大腸菌gpt遺伝子を用いたDNAコンストラクトを作成した。このコンストラクトをファージベクターに組込み、Tet誘導系の細胞へ導入し、複数のクローンを得た。突然変異検出系の標的遺伝子として、転写制御領域を上流に配置して大腸菌gpt遺伝子を用いたDNAコンストラクトを作成し、このコンストラクトをファージベクターに組込んだ系を作成した。これら由来のDNAを市販のTet誘導系の細胞へ導入し、複数のクローンを得た。Tet誘導系の細胞は2種用いたが、クローンが得られたのは片側のみであった。概ね計画通り進んでいるので、引き続き「転写を自在に制御した状況下における突然変異を解析する試験系」の構築を進める。また、目的のDNAが安定的に導入された市販のTet誘導系の細胞は1種のみであったため、市販のものに加えて新規に自らTet誘導系の細胞を作成し、同様に解析を進める。加えてTOP1タンパク質複合体構成因子およびそのファミリーの相互関係を詳細に明らかにする。当該年度において、次年度分の一部を前倒し請求することで、当該年度に不足する必要試薬等を追加購入した。ここで購入した試薬等は大容量で購入する方が大幅に安く購入でき、また、当該年度残存分の試薬等は次年度にも用いる。この際に前倒し請求した残額により次年度使用額が生じたが、元来次年度に使用予定であったことに加えて、計画自体は問題なく進んでおり、次年度分助成金と合わせて当初の計画に従って使用する。
極低温下の原子気体における空間的非一様な超流動相の理論的研究-微視的立場から-

中性フェルミ原子気体の超流動状態の理論的研究を行った。昨年度は,2成分からなる中性フェルミ原子気体を考え、その粒子数比が異なる状況化においてFulde-Ferrell-Larkin-Ovhinnikov(FFLO)状態と呼ばれる空間振動した超流動状態が弱結合極限において実現し得ることを指摘した。本年度は解析を実際に実験が行なわれている強結合領域へと拡張した。粒子間相互作用を強くすることで,FFLO振動の空間変調が短波長へとシフトしていき,更に強結合極限ではFFLO状態は不安定化し,超流動相とスピン編極した常流動相とが空間的に相分離した状態が実現されることを指摘した。これらの結果は実験結果を良く再現している。また, FFLO状態の間接的な証拠を実験的に得るための方法を理論的に提案した。一方で,中性ボース原子気体の超流動状態についても調べた。近年,大きな磁気的双極子モーメントを持つボース・アインシュタイン凝縮体の研究が活発に行われている。磁気的双極子モーメント同士は長距離相互作用を示し,更に,空間的に異方的な相互作用である。この双極子-双極子相互作用と原子スピンの勾配エネルギーとの競合の結果として,自発的に原子スピンに流れが誘起される(スピン織目構造)。我々はこの事実を,磁気的双極子モーメントが非常に大きな極限からのアプローチを用いて明らかにした。また,局所スピン密度は双極子-双極子相互作用を介して粒子密度と結合している。この結果,この非自明なスピン織目構造は原子密度に大きな空間変調をもたらすことも指摘した。このような非自明なスピン織目構造と原子密度の変調等は,系の幾何学的な対称性等に敏感であり,原子気体を捕獲しているトラップポテンシャルの形状を変化させることで様々なスピン構造を実現することが可能であることを示した。本年度は、中性フェルミ原子気体の超流動状態及びその物性についての理論的研究を行った。2成分からなるフェルミ気体系は、フェルミ縮退温度よりも十分低い温度において超流動相へ転移する。BCS理論によると、2成分の粒子数比が等しい場合にその転移温度が最大となることが指摘されている。我々は、その成分比が非対称な場合において空間的に振動するクーパー対状態が実現することを見いだした。これは、1960年代に超伝導体においてその存在が理論的に予言されたFFLO状態である。この特異な対状態は最初の予言以来40年間ほど様々な物理分野で安定性及びその物性に関する研究が行われてきたが、現在までその存在に関する明確な実験的確証は得られていない。我々は微視的理論に基づく数値計算を行い、その結果として、FFLO対状態でのみ見られる特異な準粒子の低エネルギー状態を見いだした。得られた結果はFFLO対の位相幾何学的な性質にのみ依存しており、系の詳細に依存しないため、中性原子だけでなく様々な物理分野でのFFLO研究に対して重要な知見を与えた。加えて、X線回折及び中性子散乱等の実験を行うことでその特異な準粒子状態を観測することでき、FFLO状態の観測のための確証となり得ることを示した。また、中性ボース気体における超流動相の物性研究を行った。アルカリ原子の持つ超微細スピン自由度を生かしたままボース凝縮相転移が実験的に実現されている。我々は、これまでにスピン1の自由度を持つ系の回転超流動状態について研究してきた。この結果を基盤として、スピン2の自由度を持つ回転ボース凝縮体の基底状態に関する理論的研究を行った。スピン2の系は強磁性・反強磁性相に加えて、サイクリック相という新奇な磁性相を持つことが知られている。我々はこの磁性相において新たな量子渦状態を見いだした。一連の系統的研究により得られた量子渦状態を実験的に観測することで、スピン自由度を持つ系の磁性について特定できるものと期待する昨年度より引き続き、中性フェルミ原子気体の超流動状態及びその物性についての理論的研究を行った。昨年度は、2成分からなる中性フェルミ原子気体を考え、その粒子数比が異なる状況化においてFulde-Ferrell-Larkin-Ovhinnikov(FFLO)状態と呼ばれる空間振動した超流動状態が実現し得ることを指摘した。本年度は、より系統的な研究を行ない、原子間相互作用が弱い引力極限ではFFLO状態が熱力学的に安定であることを示した。また、温度と粒子数比とに対する超流動相図を計算し、低温領域でFFLO状態が安定化し、一方の高温では通常のBCS状態が出現するという多重超流動相図を示した。この多重超伝導相図のトポロジカルな構造は弱結合領域において非常に普遍的であることを示した。また、同様な粒子数比の異なるフェルミ気体系を想定し、その量子渦糸の可視性についても議論した。量子渦は超流動性に基因した直接的な産物である。理論的にはそれは秩序変数の特異点として定義されるが、それが粒子密度分布等の観測量を介して明確に確認可能かどうかは自明ではない。我々は、原子スケールの空間変化を記述可能なBogoliubov-de Gennes方程式を数値解析し、このような渦糸の可視性について議論した。結果として、たとえ粒子数比が異なるような状況においても、全密度分布をスピン成分へ分解することで量子渦糸の可視性が保たれることを指摘した。加えて、準粒子の局所的な状態密度を詳しく解析することで、このような量子渦糸芯近傍の密度分布の特異的振舞いに対する物理的解釈を与えた。

中性フェルミ原子気体の超流動状態の理論的研究を行った。昨年度は,2成分からなる中性フェルミ原子気体を考え、その粒子数比が異なる状況化においてFulde-Ferrell-Larkin-Ovhinnikov(FFLO)状態と呼ばれる空間振動した超流動状態が弱結合極限において実現し得ることを指摘した。本年度は解析を実際に実験が行なわれている強結合領域へと拡張した。粒子間相互作用を強くすることで,FFLO振動の空間変調が短波長へとシフトしていき,更に強結合極限ではFFLO状態は不安定化し,超流動相とスピン編極した常流動相とが空間的に相分離した状態が実現されることを指摘した。これらの結果は実験結果を良く再現している。また, FFLO状態の間接的な証拠を実験的に得るための方法を理論的に提案した。一方で,中性ボース原子気体の超流動状態についても調べた。近年,大きな磁気的双極子モーメントを持つボース・アインシュタイン凝縮体の研究が活発に行われている。磁気的双極子モーメント同士は長距離相互作用を示し,更に,空間的に異方的な相互作用である。この双極子-双極子相互作用と原子スピンの勾配エネルギーとの競合の結果として,自発的に原子スピンに流れが誘起される(スピン織目構造)。我々はこの事実を,磁気的双極子モーメントが非常に大きな極限からのアプローチを用いて明らかにした。また,局所スピン密度は双極子-双極子相互作用を介して粒子密度と結合している。この結果,この非自明なスピン織目構造は原子密度に大きな空間変調をもたらすことも指摘した。このような非自明なスピン織目構造と原子密度の変調等は,系の幾何学的な対称性等に敏感であり,原子気体を捕獲しているトラップポテンシャルの形状を変化させることで様々なスピン構造を実現することが可能であることを示した。
医療専門職との連携によるインクルーシブ教育実践カリキュラム構想に関する研究

小学校の特別支援学級在籍の軽度発達障害の子どもたちのより確かな成長を促すカリキュラムづくりを行うために、医療専門職と学校、教員集団が協働し、医療専門職が持つ知識・技能を研修を通して伝え、教員研修に活かすことにより、教員の資質・能力の向上を目指す。それによって授業や行事などに医療の知見を持った教員が様々な教育的ニーズをもった子どもたちに対応するカリキュラム開発を行う。そうして生まれたインクルーシブ教育実践カリキュラムを検証し、通常学級にも在籍している全ての軽度発達障害の子どもたち、さらには、全ての子どもたちへのよりよい指導・支援につながる「チーム学校」としてのカリキュラムの創造を目指す。
口腔外科手術が及ぼすストレスに対する術前経口体液管理療法の開発

術前経口補水液の周術期ストレスに対する効果について,下顎後退術待機患者を対象としてランダム化介入試を行った.術前2時間前までに指定飲料摂取を指示し,飲料によりORS群:2.5%炭水化物飲料のみ,HCHO群:術日朝に低浸透圧12.5%炭水化物飲料,MW群:ミネラルウォーターのみの3群に分け,血清d-ROMs (酸化ストレス)とBAP (抗酸化力)を測定した.結果,BAPは閉創時にORS群とHCHO群がMW群に対し高値を示した.d-ROMsは3群とも術中低下し,術後上昇した.本研究では,術前飲料に含有する低濃度炭水化物が,周術期の抗酸化力低下を予防することが示された.歯科口腔外科手術における術後回復能力強化に繋がるより良い術前経口体液管理療法を検討する目的で,下顎後退術を予定するASA-PS (アメリカ麻酔学会術前全身評価分類) 12の患者を対象とし,周術期の体液バランスとストレスの影響について検討するための介入試験を行っている.対象を術前摂取する飲料により無作為に3群に分けた.すなわち,M群:ミネラルウオーターのみ術前摂取する群,preOp群:炭水化物12.5%液を術当日朝摂取する群、ORS群:炭水化物2.5%液を前夜から入室前まで摂取する群の3群とし,preOp群とORS群は炭水化物摂取量を同量にし,3群とも前日夕食後から翌朝入室2時間前までの経口摂取総量を1500mLとしている.体液バランスは高精度体液分析装置(In Body S10)を使用し,非侵襲的に測定している.ストレスは、採血を行い,抗酸化能,酸化ストレス,インシュリン抵抗性,コルチゾールを測定し,精神的ストレスについてはSTAIを用いた心理テストを行い,周術期の推移を検討する.測定は手術室入室直前,手術中(骨切り直後と閉創後),術後1日目,3日目,および顎間固定が解除され経口摂取が開始された翌日の計6回行い,心理テストは術中を除いて並行して行っている.入室時には胃液量と胃液pHも測定している.これまでに予定症例数の約4割のデータを収集できたが,統計学的検討にはデータ不足と考えているため,対象症例を追加してデータ収集中である.下顎後退術を予定するASAPS-1の患者を対象とし,術前経口補水液の成分の差による周術期の体液バランスとストレスに対する影響ついてランダム化介入試験を実施している.術前夜夕食後から絶食,飲水は翌朝手術室入室2時間前までとし,指定飲料1500mLの経口摂取を指示した.対象を摂取飲料によりORS群:低濃度(2.5%)炭水化物飲料,HCHO群:入室直前に低浸透圧高濃度(12.5%)炭水化物飲料,MW群:ミネラルウォーターの3群に分けた.ORS群とHCHO群の術前炭水化物総摂取量はほぼ同等となるようにした.麻酔方法(プロポフォール,レミフェンタニル),術中輸液,術後の経管栄養は統一し,測定項目は,HOMA-IR(インスリン抵抗性),コルチゾール,酸化ストレス(d-ROMs),抗酸化力(BAP),体液バランスとし,術前,入室前,下顎骨離断後,閉創後,術後1日目,3日目(経管栄養),経口摂取開始翌日に測定している.併せてSTAI-JYZによる心理テストも行い,導入時の胃液量とpH測定も行っている.これまでの成果から,周術期体液バランスは3群ともに著変なく,順調に測定項目のサンプリングを進めている.術前経口補水療法と同等の術前炭水化物負荷によって,下顎後退術での周術期インスリン抵抗性は抑制される可能性が示唆された.これは日本臨床麻酔学会第34回大会で報告した.コルチゾールは術中と術後3日目に低下したが,d-ROMsは術後上昇傾向がみられている.BAPは本研究での測定点すべてで適値に不足した状態が示されているが,ORS群とHCHO群は術中の低下が少なく,MW群より高値を示し,術前経口低炭水化物摂取が抗酸化力低下を予防する可能性が推測される.サンプルは現在までに予定の67割収集できたと考えている.今後,さらに症例を追加する予定である.【目的】口腔外科手術において術前経口補水液に含有する低容量の炭水化物の周術期酸化ストレスへの影響について検討した.【方法】ASA-PS1の下顎後退術sagittal splitting ramus osteotomy(SSRO)待機患者を対象とし,ランダム化介入試験を行った.術前夜夕食後から絶食,飲水は翌朝手術室入室2時間前までとし,指定飲料1500mLの摂取を指示した.飲料によりORS群:2.5%炭水化物飲料,HCHO群:入室直前に低浸透圧12.5%炭水化物飲料,MW群:ミネラルウォーターの3群に分けた.ORS群とHCHO群の前夜からの炭水化物総摂取量はほぼ同量にした.全身麻酔方法(プロポフォール,レミフェンタニル),術中輸液,術後鎮痛,術後栄養は統一した.血清中抗酸化力値(Biological Antioxidant Potential: BAP)と酸化ストレス値(Reactive Oxygen Metabolites derived compounds: d-ROMs),コルチゾール,インスリン抵抗性,体液バランスについて,入室前,骨切り後,閉創後,術後1,3日目,経口摂取開始翌日に測定した.結果は統計学的に検討した.【結果および考察】

3群間の背景的因子に差はなかった.BAPはORS群とHCHO群ともに閉創後値でMW群に対して高かった.術前の炭水化物摂取は抗酸化力の低下を抑える可能性が推測される.また,d-ROMs,コルチゾール,インスリン抵抗性,体液バランスの各測定時において3群間に差がなかったが,入室時と比較して術中低下し術後上昇した.SSROの酸化ストレスや周術期ストレスは,術中プロポフォールやレミフェンタニルにより抑制されたと考えられ,侵襲は大きくなかったと推測される.【結語】下顎後退術周術期ストレスに対して,術前経口補水飲料の低容量の炭水化物摂取は、抗酸化力の低下を予防する.術前経口補水液の周術期ストレスに対する効果について,下顎後退術待機患者を対象としてランダム化介入試を行った.術前2時間前までに指定飲料摂取を指示し,飲料によりORS群:2.5%炭水化物飲料のみ,HCHO群:術日朝に低浸透圧12.5%炭水化物飲料,MW群:ミネラルウォーターのみの3群に分け,血清d-ROMs (酸化ストレス)とBAP (抗酸化力)を測定した.結果,BAPは閉創時にORS群とHCHO群がMW群に対し高値を示した.d-ROMsは3群とも術中低下し,術後上昇した.本研究では,術前飲料に含有する低濃度炭水化物が,周術期の抗酸化力低下を予防することが示された.鶴見大学歯学部附属病院において下顎後退術待機患者を対象としているが,臨床研究を行う環境として十分な協力が得られている.しかし,顎変形症の手術として下顎枝矢状分割術が選択される症例数が過去に比較し減少傾向にあり,予定症例数に達していないため,やや遅れていると判断した.午前に開始する手術症例を対象とするため,対象症例があっても採用できないことがあり,症例数追加の妨げとなっている.歯科麻酔学平成27年度内でデータ収集を続け,成果を検討し,学会発表とともに論文にまとめる予定である.本臨床研究は,鶴見大学歯学部附属病院において下顎後退術を予定する待機患者で,午前中に手術室入室となる症例を対象としている.研究開始後より,適応基準を満たす患者全員に研究の主旨を説明し,同意が得られた患者を対象として登録している.研究参加と撤回は対象自らの自由意思により行われている.現在までのところ撤回事例はなく、順調に執り行われている.従って、予定した介入試験を順調に行うことができている.また、手術日程によりデータ収集等においてマンパワー不足を生じることがあるが,研究代表者笹尾が所属する鶴見大学歯学部歯科麻酔学講座医局員の協力を得て順調に進行できている.これまでに研究対象予定数の約4割を終了しており,データとして保管ができていることから,おおむね進展状況は順調である.消耗品購入で,年度予算で賄える必要最低限に購入したが経費に端数が生じたため,次年度への繰り越しとした.平成26年度はさらに対象を追加し,データ収集と解析を予定する.予定症例数のデータが得られたところで,統計学的に解析し,検討する.その結果から,データの追加収集の必要性について研究分担者と協議し,必要な場合は追加測定を行う.解析結果により研究計画の修正が必要であれば修正する.おおむね研究結果が得られたところで,研究成果を学会で発表し,その後追加修正を加えた後に論文にまとめる予定である.次年度に繰り越された経費は,新年度の補助金を合せて試薬の購入,検体検査料などとして使用予定である.研究開始に当たり,初年度に研究機材と消耗品を購入した.試薬等の消耗品については使用期限があるものがあり,研究の進行に従って追加購入が必要であった.
フィリピンの中産階級と政治-フィリピン民衆革命と8月21日運動を中心に

本研究の目的は、1986年のマルコス独裁を倒したフィリピン民衆革命にみられる中産階級の政治勢力の重要性を認識し、中産階級の政治集団の一つである「8月21日運動」を中心に当該政治勢力を組織、イデオロギー、政策プログラム及び具体的活動の観点より記述分析しその政治的役割と意義を考察することであった。平成7年度においては、1983年8月21日のアキノ暗殺から1986年2月の民衆革命を経て1992年5月の大統領選挙までの期間を対象に、「8月21日運動」も参加した中道政治勢力の連合体であるバンディラの同期間における歴史的記述及び分析を行った。平成8年度においては、「8月21日運動」を中心にフィリピン中産階級の政治勢力を構成する諸集団の組織形態、イデオロギー的傾向、政策及び活動について分析し、その政治的役割と意義を考察した。(1)組織形態に関しては、50名以下の小集団が最も多く、100名以上の集団は少ない。(2)イデオロギーに関しては、社会民主主義を標ぼうしているものが最も多く、他に自由民主主義及びキリスト教民主主義を掲げているものが小数存在するが、実際には彼らのイデオロギー指向は表面的なものに過ぎない。(3)包括的政策プログラムを持っている集団は殆どなく、特定の問題に対する関心が強い。(4)集団のメンバーは、中産階級に限定されているものと、限定されていないものがあり、後者の場合上層階級出身者がリーダーとなっていることが多い。(5)政治活動は、多数の集団が特定の問題ごとに連合体を形成することにより行われる。今後の課題は、これまでの研究成果を他の発展途上国の中産階級の研究との比較の文脈に置き、理論的一般化を試みることである。平成7年度の研究計画における目標は、過去数年間にわたるフィリピンでの現地調査を通じて入手した中産階級の政治集団の多くに関する大量のデータをフィリピン政治のより広い分脈に置き、1983年8月21日のアキノ暗殺から1986年2月の民衆革命を経て1992年5月の大統領選挙までの期間を対象に「8月21日運動」を中心としたフィリピン中産階級の政治運動の歴史的記述を行うことであった。これまでのところ、「8月21日運動」も参加した中道勢力の連合体であるバンディラの同期間における歴史的記述及び分析を行った論文をPilipinasNo.24,1995(1996年初旬出版予定)に掲載予定である。この論文は、本研究の中間生産物的位置を占めるものである。この論文の中で明らかにしたことは、以下のことである。(1)マニラの都市中産階級の組織が多数参加した中道勢力の連合体であるバンディラは、実は上層及び下層階級のメンバーも含んだ、階級横断型の組織であった。(2)とはいっても、比較的少人数の多数の組織の連合体であることにおいて、同じく階級横断型である伝統的保守勢力とは異なっていた。(3)また、バンディラ自体は社会民主主義的イデオロギーと政策を掲げていたが、バンディラに結集した集団の多くは、明確なイデオロギーや包括的政策を持っていなかった。この点、強いイデオロギー指向と包括的政策プログラムを持っていた左翼勢力とは大きく異なっていた。(4)革命後、マルコス大統領打倒という共通目標を失ってからは、中道勢力の凝集力は大きく弱まった。バンディラはやがて崩壊し、特定の政治的争点をめぐって数多くのアド・ホックな連合体が組織されては消滅するような状況が現れた。

本研究の目的は、1986年のマルコス独裁を倒したフィリピン民衆革命にみられる中産階級の政治勢力の重要性を認識し、中産階級の政治集団の一つである「8月21日運動」を中心に当該政治勢力を組織、イデオロギー、政策プログラム及び具体的活動の観点より記述分析しその政治的役割と意義を考察することであった。平成7年度においては、1983年8月21日のアキノ暗殺から1986年2月の民衆革命を経て1992年5月の大統領選挙までの期間を対象に、「8月21日運動」も参加した中道政治勢力の連合体であるバンディラの同期間における歴史的記述及び分析を行った。平成8年度においては、「8月21日運動」を中心にフィリピン中産階級の政治勢力を構成する諸集団の組織形態、イデオロギー的傾向、政策及び活動について分析し、その政治的役割と意義を考察した。(1)組織形態に関しては、50名以下の小集団が最も多く、100名以上の集団は少ない。(2)イデオロギーに関しては、社会民主主義を標ぼうしているものが最も多く、他に自由民主主義及びキリスト教民主主義を掲げているものが小数存在するが、実際には彼らのイデオロギー指向は表面的なものに過ぎない。(3)包括的政策プログラムを持っている集団は殆どなく、特定の問題に対する関心が強い。(4)集団のメンバーは、中産階級に限定されているものと、限定されていないものがあり、後者の場合上層階級出身者がリーダーとなっていることが多い。(5)政治活動は、多数の集団が特定の問題ごとに連合体を形成することにより行われる。今後の課題は、これまでの研究成果を他の発展途上国の中産階級の研究との比較の文脈に置き、理論的一般化を試みることである。
固・気・液三相流動層を用いる高効率伝熱機構に関する研究

1.固・液二相静止層内単管周りの融解熱伝達初期水容液濃度が平均熱伝達挙動に及ぼす効果について検討した。その結果、一般に融解初期の平均熱伝達率は初期水容液濃度が低いほど大きいが,融解時間が経過すると,逆の挙動が観察される場合があることがわかった。これは,初期水容液濃度が低いほど,(1)熱拡散係数が小さい,(2)水溶液の粘性が小さい,などの理由に基づくものである。2.固・液二相静止層内管群よりの融解熱伝達単管の場合と異なり,ある融解時間において,平均熱伝達率が一時急激に増大することが判明した。これは可視化観察結果より,融解域の合体に基づく現象であることがわかった。すなわち,単一融解領域内に存在する成層(一般に下部成層の方が上部成層より温度ならびに濃度が高い)が合体することにより,融解域内の温度および濃度が一時的に低下し,かつ成層が消滅して対流が活発になるためである。3.固・気・液三相流動層内単管よりの融解熱伝達初期溶液濃度が平均熱伝達率に及ぼす効果について検討した。その結果,初期濃度が低いほど熱伝達率は大きくなることが判明した。これは,濃度が低い(層内温度が高い)方が熱容量が小さく,また粘性が小さいという物性値の差によるものである。ガラス粒子添加量には最適値が存在することが明らかになった。さらに,粒子の効果につき検討する必要がある。4.固・気・液三相流動層内管群よりの融解熱伝達三段管群の場合の水平方向および垂直方向の熱伝達率分布につき検討した結果,いずれの熱流束および吹き込み空気量においても,管群内の熱伝達率は一様であることがわかった。管群の総熱交換量に対する送風動力割合に関し検討がなされた。約6倍から27倍高い熱伝達率を得た。
日本呉音の母胎方言に関する一探索-呉語との比較

今年度が最終年度となる本研究の目的は「日本呉音の母胎方言がいかなる古代中国語方言であったかをshared innovation(共有される改新)に基づき検討し、六朝期の呉語がその有力な候補の一つであることを言語特徴から実証する」ことであった。日本呉音と比較する呉語のデータは、呉語処衢方言群及び〓州方言群とも本研究の経費による補充・チェック調査を行い、ほぼ万全の状態にもっていくことが出来た。この点は当初の研究計画通りだった。それと平行して当初の目的を達成すべく、呉語諸方言と日本呉音の比較研究を進め、とりわけ之韻及び山攝合口一等韻については綿密な検討をした。それらは成果報告書に掲載した通りである。しかしながら、こと厳密にshared innovationに基づき両者を比較した場合、当初の見込みとは逆に、呉語が日本呉音の母胎方言であるとは必ずしも言えない現象のあることが見いだされてしまった。正式に公刊された論文「呉語処衢方言中三等字読作洪音的現象」の第七章では介音iの脱落が呉語諸方言と日本呉音で平行することを述べ、それが呉語こそまさに日本呉音の母胎方言であるとの最重要根拠と私は考えていた。しかしながらもっとも厳密な立場にたった場合、この特徴も決定的とは言えないことが見いだされた。このあたりについては成果報告書に掲載した「日本呉音と中国語南方方言の比較に関するいくつかの問題-呉語との比較を中心に」に記した。このように「呉語こそ日本呉音の母胎方言である」ことを実証するまでには到らなかったこと及び「中古音-日本呉音-呉語処衢方言(西北片)祖語対照表」が未完成であることを遺憾とする。しかしながらデータの蓄積と方法論的考察については相当の進展があった。今後もさらなる検討を続けたい。(以上745字)今年度が最終年度となる本研究の目的は「日本呉音の母胎方言がいかなる古代中国語方言であったかをshared innovation(共有される改新)に基づき検討し、六朝期の呉語がその有力な候補の一つであることを言語特徴から実証する」ことであった。(以上745字)(1)本年度の最重要課題は「中古音-日本呉音-呉語処衢方言(西北片)祖語対照表」の作成であった。この課題については若干遅れ、遺憾ながら完成させることができなかった。なお、作成の過程で、呉語処衢方言(西北片)以外の呉語諸方言或いは〓語を参照すべき部分が、当初の想定よりも多く存在することが明らかになった。このような部分では随時必要データを補う方向で解決するようにした。(2)「中古音-日本呉音-呉語処衢方言(西北片)祖語対照表」を利用し論文「之韻在日本呉音中的表現」を執筆し、八月に中国上海市で行われた「首届漢語歴史層次国際学術研討会」において口頭発表した。日本呉音における之韻の音形は牙喉音と牙喉音以外で異なり、牙喉音が支脂韻牙喉音と異なる音形を示す一方、舌歯音は支脂韻舌歯音と同じ音形をもっている。このような音韻特徴は、六八世紀中国北方方言において典型的に観察されるものであり、中国語南方諸方言とは一致しない。現代中国語南方諸方言において之韻の白話音が声母を問わず支脂韻と区別されている点から推して、古代南方方言でもそのような区別があったと考えられるからである。つまり、日本呉音と中国語南方諸方言を単純に結びつけることはできない。なお、呉音におけるこのような非南方方言的特徴は之韻ばかりでなく、果攝の音形にも観察される。(3)九月、三月には訪中し、福建師範大学陳澤平教授に本研究に関するレビューを受け、また関連する方言データの補充を行った。

(4)『図書寮本類聚名義抄』、『績溪方言詞典』、『国語学』バックナンバー、『王力古漢語字典』等の関連書籍を購入した。今年度が最終年度となる本研究の目的は「日本呉音の母胎方言がいかなる古代中国語方言であったかをshared innovation(共有される改新)に基づき検討し、六朝期の呉語がその有力な候補の一つであることを言語特徴から実証する」ことであった。日本呉音と比較する呉語のデータは、呉語処衢方言群及び〓州方言群とも本研究の経費による補充・チェック調査を行い、ほぼ万全の状態にもっていくことが出来た。この点は当初の研究計画通りだった。それと平行して当初の目的を達成すべく、呉語諸方言と日本呉音の比較研究を進め、とりわけ之韻及び山攝合口一等韻については綿密な検討をした。それらは成果報告書に掲載した通りである。しかしながら、こと厳密にshared innovationに基づき両者を比較した場合、当初の見込みとは逆に、呉語が日本呉音の母胎方言であるとは必ずしも言えない現象のあることが見いだされてしまった。正式に公刊された論文「呉語処衢方言中三等字読作洪音的現象」の第七章では介音iの脱落が呉語諸方言と日本呉音で平行することを述べ、それが呉語こそまさに日本呉音の母胎方言であるとの最重要根拠と私は考えていた。しかしながらもっとも厳密な立場にたった場合、この特徴も決定的とは言えないことが見いだされた。このあたりについては成果報告書に掲載した「日本呉音と中国語南方方言の比較に関するいくつかの問題-呉語との比較を中心に」に記した。このように「呉語こそ日本呉音の母胎方言である」ことを実証するまでには到らなかったこと及び「中古音-日本呉音-呉語処衢方言(西北片)祖語対照表)が未完成であることを遺憾とする。しかしながらデータの蓄積と方法論的考察については相当の進展があった。今後もさらなる検討を続けたい。
発生工学的手法によるマウス中胚葉誘導機構の解析

マウスBrachyury(T)遺伝子は中胚葉誘導に伴って原条の細胞で発現する遺伝子である。申請者らは中胚葉誘導を遺伝子発現のレベルで理解するために、T遺伝子を中胚葉細胞のマーカー遺伝子として捉えた。これまでにその発現制御機構を胎児性癌細胞P19の分化系で解析し、P19細胞の分化に依存してT遺伝子の発現を制御する配列が-299から-127の配列の中に存在することを明らかにしてきた。本研究では、P19細胞を用いたin vitroの系で示された制御領域が、T遺伝子が発現する原条や脊索の細胞においてもT遺伝子の発現を制御しているかどうかを知るために、5^1上流域を連結したLacZ遺伝子のトランスジェニックマウスを作製した。LacZ遺伝子の時期および組織特異的な発現を解析したところ、5^1上流-2400までの領域を導入した7.5日胚では原条特異的にLacZ遺伝子の発現が見られた。さらに8.59.5日胚でも原条と尾芽で特異的な発現が見られた。一方、-350までの領域を導入した7.59.5日胚でも原条と尾芽でLacZ遺伝子の特異的な発現が見られたが、その発現領域は前後軸のより後ろ側に限定していた。また、いずれの系統においても脊索での発現は観察されなかった。これらの結果は、(1)原条と尾芽での発現に必要な領域は、P19細胞での発現に必要な領域と対応していること、(2)脊索におけるT遺伝子の発現は、原条や尾芽とは違った制御を受けていること、さらに、(3)原条や脊索における発現パターンを修飾する制御配列が-2400から-350の中に含まれている可能性を示している。
化学反応オートマトンにおける決定性計算の研究

本研究の目的は、これまでの研究で開発してきた化学反応系の計算モデルである化学反応オートマトン(CRA)について、決定性計算の性質を明らかにし、化学反応系の設計手法の開発に貢献することである。CRAは、化学反応系における反応系列の性質を明らかにするため、多重集合書き換え系による言語受理モデルとして定義されている。CRAの決定性計算の性質を明らかにすることは、計算理論・化学反応設計論の両側面から重要な課題である。2018年度は、望ましい挙動の実現するCRAの合成・分解を実現するためのアルゴリズムについて考察を行った。従来の計算理論において、入力とそれに対応する出力を規定した"変換器"に関する多くの研究結果の蓄積がある。そこでの結果とCRAとの比較や応用を目指すため、まず、CRAに出力機能を付加した化学反応変換器(CRT: Chemical Reaction Transducer)を定義した。CRTを2つのCRTに分解する手法の1つとして"Serial decomposition"を定義した。ここでは、片方のCRTの出力をもう一方の入力として受け取ることで、2つのCRTを接続し、元のCRTの振る舞いを1ステップごとに模倣することを要求している。また、CRTがSerial decompositionできるための十分条件を示した。また、1ステップごとの模倣は要求せず、入出力が元のCRTと一致するような分解手法をCRTの"Factorization"として定義した。ここでは、任意のCRTがpartially balanced languageという単純な構造を含むような変換器にFactorizationできることを示している。前年度の報告で示した「今後の研究の推進方策」において示した、望ましい挙動を実現するCRAの合成・分解のための理論の構築について、必要な枠組みを構築し、それらの性質の一部を解明することができた。しかし、これらの決定性モデルにおける性質についてはまだ明らかにすることができていない。また、分解においてどれだけCRTが簡素化することができるかを考察することも、今後の課題である。来年度においては、CRA・CRTの合成・分解理論において決定性モデルの性質を明らかにする。また、CRAの理論におけるモデルの複雑さを比較するための尺度を導入し、合成・分解においてモデルの複雑さがどのように変化するかについても検討を行う。これらにより、望ましい挙動を実現するCRAを効率的に合成するための理論を模索する。2016年度は、まず逐次的に反応を適用するようなCRAにおける決定性の定義を行なった。このモデルについて、空の入力を許す場合(λ-DCRAsq)と許さない場合(DCRAsq)の計算能力を考え、様々な言語クラスとの比較を行った。具体的には、(i)λ-DCRAsq・DCRAsqとも非決定性CRAsqの計算能力より真に劣る、(ii)λ-DCRAsq・DCRAsqとも文脈自由言語族とは比較不可能であることなどを示した。λ-DCRAsqがDCRAsqによって模倣できるという意外な結果についても示した。また、早稲田大学の横森貴氏との共同研究として、決定性と関連があると思われる"可逆性"のCRAについても定義を行なった。計算理論における可逆性は、一般的には「ある計算状況へ1ステップで到達することのできる計算状況は唯一である」という概念であり、逆決定性とも捉えることができる。DCRAの場合と同様に、空の入力を許す場合(λ-RCRAsq)と許さない場合(RCRAsq)を定義し計算能力を考えた。結果として、(iii)λ-RCRAsq・RCRAsqとも非決定性CRAsqの計算能力より真に劣る、(iv) DCRAsqとRCRAsqは比較不可能であることなどを示した。さらに決定性かつ可逆性のCRA(DRCRA)についても、その計算能力を明らかにした。これらの定義と結果は、次年度以降の研究計画における、種々のアルゴリズムの開発や、多重集合書き換え系における計算量クラスの研究のために有用であると考えられる。研究計画における(1)モデルの開発については、逐次性CRAにおいて自然な形で決定性計算の定義を行うことができたが、並列性CRAに関する決定性計算についてはまだ考えられていない。これは来年度以降の課題として進めていく予定である。また、当初の計画にはなかった可逆性CRAについて、横森貴氏の協力を受け、結果を得ることができた。(2)計算能力の解明については、当初の計画通り、決定性CRAの計算能力を明らかにすることができている。2017年度は、前年度に定義を行った決定性CRAと可逆性CRAについて、さらなる考察を行った。

決定性CRAについて、空の入力を許す場合(λ-DCRAsq)と許さない場合(DCRAsq)の計算クラスを、可逆性CRAについて、空の入力を許す場合(λ-RCRAsq)と許さない場合(RCRAsq)の計算クラスを取り上げた。さらに、決定性かつ可逆性CRAについても、空の入力を許す場合(λ-DRCRAsq)と許さない場合(DRCRAsq)の計算クラスを考察した。特にDRCRAsqについては、Angluin (1982)によって定義されているZero-Reversible Regular Languages (revREG)のクラスを包括していることを示した。revREGは正例からオートマトンの遷移規則を極限学習できるクラスとして知られており、DRCRAsqにおける極限学習を考える際の足がかりにすることができると期待される。また、DRCRAsqには一般の正則言語ではない言語が含まれていることも示した。研究計画における(1)決定性CRAの基本的性質の解明については、当初の計画にはなかった可逆性CRAとの比較等を行うことができた。しかし、決定問題や閉包性についてはまだ明らかにすることができていない。これらにおける結果は、CRAにおけるアルゴリズム開発において必要であると考えられるため、来年度以降の課題として進めていく予定である。(2)種々のアルゴリズムの開発については、正例から極限学習できるクラスであるrevREGとの類似性から、決定性CRAにおける極限学習の可能性を考察することができた。これは次年度におけるアルゴリズムの開発において、有用であると考えられる。本研究の目的は、これまでの研究で開発してきた化学反応系の計算モデルである化学反応オートマトン(CRA)について、決定性計算の性質を明らかにし、化学反応系の設計手法の開発に貢献することである。CRAは、化学反応系における反応系列の性質を明らかにするため、多重集合書き換え系による言語受理モデルとして定義されている。CRAの決定性計算の性質を明らかにすることは、計算理論・化学反応設計論の両側面から重要な課題である。2018年度は、望ましい挙動の実現するCRAの合成・分解を実現するためのアルゴリズムについて考察を行った。従来の計算理論において、入力とそれに対応する出力を規定した"変換器"に関する多くの研究結果の蓄積がある。そこでの結果とCRAとの比較や応用を目指すため、まず、CRAに出力機能を付加した化学反応変換器(CRT: Chemical Reaction Transducer)を定義した。CRTを2つのCRTに分解する手法の1つとして"Serial decomposition"を定義した。ここでは、片方のCRTの出力をもう一方の入力として受け取ることで、2つのCRTを接続し、元のCRTの振る舞いを1ステップごとに模倣することを要求している。また、CRTがSerial decompositionできるための十分条件を示した。