hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
造血幹細胞の未分化性を維持する人工骨髄微小環境の構築

造血幹細胞は骨髄微小環境の中で未分化性を維持されている。しかし、我々は未だに造血幹細胞の制御を完全には可能にしていない。我々は、骨髄内におけるアミノ酸濃度の不均一性を見出し、各アミノ酸と造血幹細胞の機能について解析を進めた。その結果、バリン欠損の培養条件下では造血幹細胞は速やかに未分化性を消失し、バリン欠損飼料を長期間マウスに与えることで生体内の造血幹細胞の減少が認められた。さらに、バリン欠損飼料をレシピエントマウスに与える事で放射線照射を行わず造血幹細胞移植が成立するという興味深い結果が得られ、米国科学雑誌Scienceに論文を受理された(Taya et al., 2016)。研究の目的造血幹細胞は骨髄中に存在し、未分化性を保ちつつ生涯にわたり血液細胞を供給しうる組織幹細胞である。申請者は骨髄中に存在する造血幹細胞の休眠状態を分子レベルで解析を行うことにより、造血幹細胞が線虫や冬眠するリスと同じ機構で休眠状態にあることを明らかにした。また、造血幹細胞の冬眠状態に維持にTGF-betaが重要であること,さらに骨髄中の非髄鞘シュワン細胞によるTGF-betaの活性化が造血幹細胞の休眠状態を誘導することを明らかにした。本プロジェクトでは申請者がこれまで報告してきた知見を基に、造血幹細胞を維持する骨髄微小環境の詳細を明らにすることにより、人工骨髄微小環境を構築し、in vitroにおいて造血幹細胞の未分化性を保つ培養法を確立することを目的とする。研究実施計画1)造血幹細胞を増幅させる培養条件として、数十種類の液性因子を造血幹細胞の培養液に加え、造血幹細胞が効率よく増殖する液性因子の条件をスクリーニングする。また、国内外で条件が違う造血幹細胞の培養液を国際基準にするために新しい、培養液の開発を行う。2)人工骨髄を作製するために、ブタの大腿骨をマイクロCTでデータ化し、その後3Dプリンターによりチタン素材の人工骨を作製した。今後、骨髄細胞を循環培養することにより、今回作製した人工骨髄培養器が骨髄そのものの環境を長期に維持できうるか、またその環境で造血幹細胞が維持できうるかを解析する。本研究は人工骨髄微小環境を構築するという目的を達するために、生体内の骨髄環境をマウスおよびヒトにおいて詳細に解析を行ってきた。その詳細な解析から骨髄微小環境に存在する造血幹細胞を生体外で維持できるのではないかという仮説がある。現在までに、申請者は生体内の骨髄環境を理解することでマウスの生体内においてiPS細胞からの造血幹細胞誘導に成功している(2013. Mol Ther).また、骨髄微小環境と造血幹細胞は生体内の概日時計に依存しない仕組みで細胞周期を制御していることも報告している(2014 JNR).さらには、マウスだけではなくヒト造血幹細胞や骨髄微小環境における基礎的な研究を行ってきた(2015 Exp Hematol, 2015 Kimura).これらの報告は全て人工骨髄を構築するために行ってきた研究成果の副産物ではあるものの、とても重要な論文となっている。今後においても幹となる研究に取り組みつつ、副産物研究も産んでいくことにする。また、申請者は工学系研究者と共同研究を行っており、様々なバイオマテリアルを構築する手技を学んだ。具体的には細胞を1つ目的の位置に配置すること、細胞を接着させる足場を平面ではなく様々な構造により培養させることなどを構築している。また、骨はチタニウムと接着することから人工の骨髄を作成する足場をチタニウムにより作成しており、現在はチタニウムにおける3Dプリンターを用いて作成を試みている。造血幹細胞は、骨髄内でCD34- c-Kit+ sca-1+ lineage marker- (CD34-KSL)の分画に高度に濃縮されていることが報告されている。当研究室では、CD34-KSL細胞(造血幹細胞)を、in vitroで1週間、未分化性を維持したまま増殖させることのできる培養系を確立している。しかし、現行の培養系には造血幹細胞を未分化に維持できる時間に限界があることから、生体内の骨髄環境を理解し、人口骨髄を作成することで、生体外においても半永久的な造血幹細胞維持培養系ができると仮定し、研究を行ってきた。我々は現在までに、造血幹細胞を維持する骨髄微小環境の実態を解明するために、イメージング技術を組み合わせることでいつくかの研究成果を報告してきた。具体的には、1)骨髄内における神経系と血管細胞の近傍に造血幹細胞が存在していること。2)神経系がニッチ細胞の候補であることから日内リズムが造血幹細胞に関係していると考えられたらが、以外なことにまったくもって関係しないこと。3)造血幹細胞特異的に蛍光タンパク質を発現するマウスを作成し、最先端な3次元イメージングを用いることで決定的な骨髄微小環境の構造を示した。これらの報告から我々は研究当初の目的をはるかに上回る実績を積み重ねることができた。次年度は人口骨髄を構築するユニットを工学系研究者と共に進めていくことで、最終的な目標を達成したい。骨髄の透明化技術や3次元イメージングの構築を行うことで骨髄全体の構造を解析可能にした。またこの結果から急速に様々な情報を回収することで、加速的に研究が行えることができる。

申請者は極わずな細胞数しか分離できない造血幹細胞を対象とした細胞内のタンパク質の局在やリン酸化を定量的に解析する技術を開発することにより、骨髄中に存在する造血幹細胞の休眠状態を分子レベルで定義づけた(Yamazaki et al., EMBO J, 2006)。次に申請者はこの技術を利用して、骨髄中おいて造血幹細胞を休眠状態に誘導するタンパク質がTGF-betaであることを明らかにした(Yamazaki et al., Blood, 2009)。さらに、潜在型TGF-betaを活性化させる微小環境こそが造血幹細胞の存在する骨髄微小環境であるという仮説を立て、骨髄組織を定量的に解析する新しい手法を開発することにより、骨髄シュワン細胞が潜在型TGF-betaを活性化させることによって造血幹細胞の細胞周期や休眠状態を制御しているという興味深い事実を明らかにした(Yamazaki et al., Cell, 2011)。また、骨髄を構成している細胞や環境を理解することによ、iPS細胞からテラトーマを利用した機能的な造血幹細胞の誘導等の技術開発にも成功している(Yamazaki et al., submitted)。マウスにおいてはドナーとレシピエントを区別する方法としてLy5.1/5.2システムにより移植後の造血幹細胞の動態を解析できるが、ヒトに関しては困難であった。しかし、ヒトのHLAアリル特異的モノクローナル抗体を作製する技術を開発することにより、ヒト造血幹細胞移植後のドナー細胞の生着率や造血幹細胞の動態を解析することが可能になった(Yamazaki et al., JIM, 2009)。この様に申請者はマウスの実験だけではなくヒト造血幹細胞の研究も視野に研究を進めた。申請者がこれまでに蓄積してきた成果と技術をさらに洗練させ、造血幹細胞が存在する骨髄微小環境の詳細を明らかにし、人工骨髄微小環境の作製を目指し、in vitroにおける造血幹細胞の培養系を構築する基盤を築くことができた。複数の論文を国際的に発信した。造血幹細胞は骨髄微小環境の中で未分化性を維持されている。しかし、我々は未だに造血幹細胞の制御を完全には可能にしていない。我々は、骨髄内におけるアミノ酸濃度の不均一性を見出し、各アミノ酸と造血幹細胞の機能について解析を進めた。その結果、バリン欠損の培養条件下では造血幹細胞は速やかに未分化性を消失し、バリン欠損飼料を長期間マウスに与えることで生体内の造血幹細胞の減少が認められた。さらに、バリン欠損飼料をレシピエントマウスに与える事で放射線照射を行わず造血幹細胞移植が成立するという興味深い結果が得られ、米国科学雑誌Scienceに論文を受理された(Taya et al., 2016)。本研究に関して2年が経過したが、当初の計画の半分以上は達成したといえる。まず、3次元イメージングにおける骨髄微小環境の解析は透明化技術とシートレーザー顕微鏡の組み合わせにより迅速かつ容易に解析が可能になった。また、人工骨髄となるマテリアルに関してはすでに3Dプリンターを用いることにより完成している。残りの研究に関しては現在進行中のであり、次年度には結果が詳細になると考えてる。すでに我々は骨髄構造データをもとにし、3Dプリンターを用いることで人口骨髄培養器を作成している。今後はその培養器により造血幹細胞の長期培養方法を試す予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
固有種ニホンイシガメの遺伝的多様性の解明―種内系統間及び異種間交雑の影響について

日本列島に広く生息する淡水性カメ類の1種である日本固有種ニホンイシガメ(Mauremys japonica)の集団遺伝解析を実施した。マイクロサテライトマーカーによる解析の結果、ミトコンドリアDNAを用いた先行研究結果と概ね一致する傾向がみられた。一方、同じく日本列島に生息するが、国外由来の外来種であるとされるクサガメ(M. reevesii)の日本列島集団および、ニホンイシガメとクサガメの交雑個体についても同様の解析を行った。クサガメは2系統が確認され、それらは中国系統と韓国系統と見られた。山口県の集団は両系統が遺伝的交流をしていることが示唆された。本研究により、日本国内に生息するニホンイシガメとクサガメの両種における遺伝構造が明らかになり、さらに両種の遺伝的変異に基づく地理的分布構造パタンは異なっていた。これは、ニホンイシガメが日本固有種であり、一方のクサガメ日本列島集団は外来起源である、という違いによるものであることが示唆された。2018年度は、野外調査として、島根県の隠岐(島後)にてカメ類の採集を実施した。文献記録ではニホンイシガメが生息しているとされていたが、調査期間中にクサガメや交雑個体が確認されたものの、ニホンイシガメは未確認であった。さらに調査地北米原産の外来種ミシシッピアカミミガメが数多く確認された。したがって、外来種の侵入により、隠岐のニホンイシガメは個体数を急激に減らしていることが考えられた。また、本年度の研究成果の一部について、第6回淡水ガメ情報交換会、北海道爬虫両棲類研究会第7回大会、6th Turtle Evolution Symposiumにおいて研究発表を実施した.ニホンイシガメ(Mauremys japonica)の遺伝的多様性の解明に向け、申請者が本研究課題に取り組む以前に得てきたサンプル地点以外の場所ならびにサンプル数が不足していた場所にて採集調査を試みた。具体的には長崎県壱岐市ならびに島根県西部の両地点にて、調査を実施したので、以下にその詳細を記す。また、研究成果の一部について、学会での発表を行った。2016年6月に長崎県壱岐市にて調査を実施した。捕獲調査を行った4地点の内、全ての地点でクサガメ(M. reevesii)が、1地点でニホンイシガメが捕獲された。また、目視にてミシシッピアカミミガメ(Trachemys scripta elegans)も確認した。これらの内、壱岐島におけるニホンイシガメの生体の捕獲記録は約40年ぶりであった。この発見を踏まえ、得られたニホンイシガメ生体を、壱岐市立一支国博物館の「第30回特別企画展イキものがたり」にて展示した。加えて、その捕獲記録を中心に、壱岐島における淡水性カメ相の自然史をレビューした報告を作成し、現在学術誌に投稿中である。また、同年10月に、島根県で採集調査を実施した。その調査では、ニホンイシガメ9個体に加え、ニホンイシガメとクサガメの交雑に由来すると見られるものが1個体得られた。なお、当初の予定では鳥取県でも調査を実施する予定であったが、10月21日に発生した鳥取県中部地震の影響を考慮し、中止した。また、遺伝子解析等による研究成果の一部について、The 8th World Congress of Herpetology(杭州、中国)にてポスター発表を、第55回日本爬虫両棲類学会大会にて口頭発表を行った。代表者が2017年度より所属機関をうつることに合わせ、2016年度後期に予定していた遺伝子実験等の予定を2017年度以降の実施に延期したために、進捗がやや遅れている。また、野外サンプリング調査に関して、2016年度秋に山陰地方での調査を予定していたが、調査予定地にて震災が発生したことを踏まえ、調査の一部を中止したことも影響した。ニホンイシガメ(Mauremys japonica)の遺伝的多様性の解明に向け,集団遺伝解析を行う必要がある.これまでに入手してきたサンプル地点のうち,特に個体数の少なかった地点の一つである和歌山県において,2017年9月から10月にかけてサンプリング調査を実施した.調査の結果,県中部地域の河川にて,ニホンイシガメを2個体捕獲することができた.同河川においては,クサガメ(M. reevesii)も数多く捕獲されたが,両種の交雑個体は未確認であった.2017年度より,本研究代表者が所属研究機関を移ったが,それに伴い実験環境設備を整える必要が生じた.そこで,これまでに解析を済ませたサンプルに対して,移動先の実験設備(シーケンサーやPCR機等)を用いて,これまでと同様の実験ならびに解析を行った.改めて実験,解析して得られた結果は,これまでのものと違いは見られなかった.そのため,従来通りに,現所属の機器を用いて解析を行うことに問題は無いと判断した.その後,未解析の試料について,特にミトコンドリアDNAのチトクロムb遺伝子やD-loop領域,核DNAのC-mos遺伝子を中心にシーケンス等の解析を行なった.以上の結果より,入手済みの試料における塩基配列データは解析に十分な数得ることができた.本年度の研究成果の一部について,第56回日本爬虫両棲類学会大会(熊本大学),ならびに科研プロジェクト(JSPS科研15K07233)報告会シンポジウム(岡山理科大学)において,口頭発表を実施した.2017年度より研究代表者の所属機関が変更となった.これにより,当初予定していた実験機器が使えなくなったため,進捗が遅れている.

特に,本研究の要である集団遺伝解析について,現所属機関に設置してあるシーケンサーが前所属機関のものよりも古い型であり,作業効率が低下したことが,研究進捗状況が遅れた主因である.なお,以上の背景から,科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)補助事業期間延長承認申請書を提出し,2018年度へ延長して本研究を実施させていただけることになった.日本列島に広く生息する淡水性カメ類の1種である日本固有種ニホンイシガメ(Mauremys japonica)の集団遺伝解析を実施した。マイクロサテライトマーカーによる解析の結果、ミトコンドリアDNAを用いた先行研究結果と概ね一致する傾向がみられた。一方、同じく日本列島に生息するが、国外由来の外来種であるとされるクサガメ(M. reevesii)の日本列島集団および、ニホンイシガメとクサガメの交雑個体についても同様の解析を行った。クサガメは2系統が確認され、それらは中国系統と韓国系統と見られた。山口県の集団は両系統が遺伝的交流をしていることが示唆された。本研究により、日本国内に生息するニホンイシガメとクサガメの両種における遺伝構造が明らかになり、さらに両種の遺伝的変異に基づく地理的分布構造パタンは異なっていた。これは、ニホンイシガメが日本固有種であり、一方のクサガメ日本列島集団は外来起源である、という違いによるものであることが示唆された。2018年度は、野外調査として、島根県の隠岐(島後)にてカメ類の採集を実施した。文献記録ではニホンイシガメが生息しているとされていたが、調査期間中にクサガメや交雑個体が確認されたものの、ニホンイシガメは未確認であった。さらに調査地北米原産の外来種ミシシッピアカミミガメが数多く確認された。したがって、外来種の侵入により、隠岐のニホンイシガメは個体数を急激に減らしていることが考えられた。また、本年度の研究成果の一部について、第6回淡水ガメ情報交換会、北海道爬虫両棲類研究会第7回大会、6th Turtle Evolution Symposiumにおいて研究発表を実施した.2017年度より申請者の所属機関が変わったため、新たな所属先での実験系の構築が必要になる。特に遺伝子解析に関して、研究計画当初に予定していた研究解析が出来るように、早急にその体制を築きあげたい。それに関連して、フリーザー等の実験関連備品や各種消耗品についても新たに購入することを検討する。2017年度は遺伝子解析を中心に研究を実施する予定である。特に、入手済みのサンプルを用いて、主にマイクロサテライトによる解析を行う。これらによりまとまったデータが得られた部分から、学会や研究論文として発表準備を進めていく。試料を保管する冷凍庫などの設備については,2017年度に購入,設置を行なった.一方で,解析に必要な試料については十分な数,確保することができた.2018年度は,遺伝子解析,特にマイクロサテライト解析を実施する.得られた結果をまとめ,学術論文としての発表を目指す.当初の研究計画では2016年度の春から秋にかけ野外調査を行い、その後秋から冬の間に遺伝子解析実験等の室内での作業を予定していた。しかし、代表者が2017年度より所属機関が変更になることが2016年後期に決まった。
サーミスタによる生体の熱伝導率測定法と悪性脳腫瘍の進展範囲の同定に関する研究

癌の温熱療法を行う場合、腫瘍部の温度を45°C程度に保持することが必要である。そのための加熱法の選定あるいは生体内の温度分布の予想を行うには腫瘍部および正常組織部の熱伝導率を知る必要がある。この熱伝導率には血流による熱移動をも含むのでいわば見かけの熱伝導率であるが、生体の構成部位あるいは腫瘍の種類によって大きく異なっており、測定データがほとんどないのが現状である。本研究は、第一に、サーミスタを利用して生体の見かけの熱伝導率を測定する方法を開発すること、第二に、生体の熱伝導率のデータを蓄積すると同時に、患部の大きさの判定あるいは温熱療法による治療効果の判定を行う方法を検討することを目的として研究を行い次のような成果が得られた。生体内にセンサー等を挿入するにはできる限り小さくし、しかも温度変化に対する感度がよく、センサー表面は耐食性に優れたものであることが必要であるが、試行錯誤の結果、外径0.5mmでポリイミド被服のサーミスタを作成することができた。また、サーミスタの発熱および被覆材やリード線への熱移動状況をモデル化し、熱伝導率測定原理を確定した。このセンサーおよび試作した電気回路の作動状態を確認するため、通常の液体および酢酸ナトリウム水和塩過冷却液等の熱伝導率を測定し、良好な結果を得た。また、生体の例として生きた犬の筋肉、肝臓などの内臓に対しても測定を試みることができた。さらに温熱療法への適用について検討した。
L函数の微分と保型形式の研究

保型形式論の基本問題である志村-谷山予想を一般化する予想を定式化した。また二次元コホモロジー群を用いて実二次上のヒルベルトモジュラー形式のL函数の特殊値を具体的に計算することが可能であることを示した。セルバーグのゼータ函数の例外的零点と群が合同部分群ではないことの関係について考察した。研究代表者は群cohomologyを用いてL函数の特殊値の比を具体的に計算する方法について研究した。この問題はSL(2,Z)のモジュラー形式についてあざやかな手段と結果を与えた、志村の1959年の論文に起源がある。その後、cohomologyと保型形式の関係については長足の進歩があったが、次元が上がった場合にこの問題を有効に扱った論文はないようである。研究代表者はこの問題に30年以上にわたって、興味を持ち続けてきた。2002年に保型形式とcohomology類の関係を直接与える方法を発見し、それは著書に書いた。(Absolute CM-periods, AMS2003, Chapter V)。これを基にして、ヒルベルトモジュラー形式に対して、計算法を考案し、50頁程度の草稿を執筆した。実際に方法を実行するにはなお技術的困難があったが年度末に至って具体的な結果が得られるようになってきた。また前年度から続いて、雑誌論文の第一項にあげた論文の結果についても、レフェリーの注意もあって、再考した。楕円曲線についての志村-谷山予想を一般化する問題である。多くの場合に、予想は明快に定式化できるが、なお難しい場合も残っている。機会と時間があれば、考察をさらに深めたいと思っている。池田はGross-Prasad予想を定量的に精密化し、保型形式の周期との関係をつけることに成功していたが(雑誌論文の第二項の論文)、さらに一般的な場合に同様の問題を研究した。平賀は局所体上の半単純群の表現論、特に表現のL-packetを研究した。梅田はCapelli等式などの不変式論の基本的問題と等質空間上の不変微分作用素について研究した。1959年に志村五郎は楕円モジュラー形式のL函数の特殊値を一次元cohomology群を用いて計算する興味深い方法を発表した.その後の半世紀でcohomology群と保型形式の関係については長足の理論的進歩があったが,特殊値の具体的計算にcohomology群が使われた例はないようである.吉田はこの問題に40年近く興味を持っていたが,2010年の春になって,実二次体のヒルベルトモジュラー形式について二次元cohomology群を用いた計算が可能であることを発見した.2010年の冬にpreprint server,Math.Arxivに発表した.Cohomology and L-values,1012.4573v1[math.NT]で誰でも見ることができる.この論文は百頁近くおり,この結果を三次体以上に拡張することはできていない.ランキン.セルバーグの積分表示と微分作用素を用いる志村の別の方法(1976年)があり,この方法のほうが一般性があるともいえる.しかしヒルベルトモジュラー形式から構成したcocycleはL函数の特殊値と関係しない成分をもち,cohomologyを使う手法はこの成分についても若干の情報を与える等,かなり目新しい部分がある.以下吉田の研究を説明する.フックス群に対しセルベーグが定義したゼータ函数が知られている.この函数は一変数の整函数で函数等式をみたすが,最も興味ある点は実軸上の有限個の零点を除いて,リーマン予想をみたすことである.この例外的零点についてはセルバーグとランドルが実際に存在することを示している.吉田はまずこの事実の非常に簡単な証明を与えた.フックス群の実例は,商がコンパクトな捩れのない群Gをとり,Gの適当な位数有限な指標の核をとることで得られる.Gが算術的なフックス群のときは例外的零点を与える群は非合同部分群であると予想される.この方向に一歩を進め,Gの指標の核として実際に非合同部分群が得られることを証明した。また同様の方法で古典的なモジュラー群の非合同部分群が構成できることを示した.さらにこの構成法の長所として,この非合同部分群についてのモジュラー形式が簡単に構成できることを示した.商がコンパクトな算術的フックス群が非合同部分群を持つかどうか,明快な結果は知られていなかったようである.セルベーグのゼータ函数の例外的零点との関係でこの問題を解明できたことは興味深いと思う.
東南アジア・オセアニアの沿岸域管理における科学的手法の融合展開に関する企画調査

1)研究代表者らによって開発されてきた衛星リモートセンシングによる陸域-海域統合型沿岸生態環境モニタリング手法や,陸域からの環境負荷評価モデル等を中心に,沿岸環境モニタリング・評価に関する最新の科学的手法を東南アジア・オセアニアの沿岸域に適用展開するための検討を行った.また,沿岸生態環境モニタリング情報を,他の一般的な自然・社会条件に関するデータとともに統合してGIS化することにより,研究者のみならず沿岸域管理担当者にも有益な沿岸環境統合GISモデルを開発することについて基本的な検討を行った.2)統合的沿岸環境管理スキームへの科学的手法の融合展開実現に向けての国際共同研究を具体化するための企画検討を行うべく,フィジーとサモアを対象に予備的調査を平成17年2月下旬から3月上旬にかけて実施するとともに,現地でいくつかのセミナーや会合を開催した.これらによって,両国での国際共同研究立ち上げのための有力なカウンターパートを見いだすとともに,上記の沿岸環境モニタリング手法や沿岸環境統合GIS等を具体的な沿岸域管理担当者レベルさらには地域コミュニティーレベルにおいても継続的に運用可能とするための課題について検討した.1)研究代表者らによって開発されてきた衛星リモートセンシングによる陸域-海域統合型沿岸生態環境モニタリング手法や,陸域からの環境負荷評価モデル等を中心に,沿岸環境モニタリング・評価に関する最新の科学的手法を東南アジア・オセアニアの沿岸域に適用展開するための検討を行った.また,沿岸生態環境モニタリング情報を,他の一般的な自然・社会条件に関するデータとともに統合してGIS化することにより,研究者のみならず沿岸域管理担当者にも有益な沿岸環境統合GISモデルを開発することについて基本的な検討を行った.2)統合的沿岸環境管理スキームへの科学的手法の融合展開実現に向けての国際共同研究を具体化するための企画検討を行うべく,フィジーとサモアを対象に予備的調査を平成17年2月下旬から3月上旬にかけて実施するとともに,現地でいくつかのセミナーや会合を開催した.これらによって,両国での国際共同研究立ち上げのための有力なカウンターパートを見いだすとともに,上記の沿岸環境モニタリング手法や沿岸環境統合GIS等を具体的な沿岸域管理担当者レベルさらには地域コミュニティーレベルにおいても継続的に運用可能とするための課題について検討した.
17世紀英国宮廷仮面劇と市民祝祭劇との連関の可能性について:ヘンリーの場合

宮廷仮面劇と市民祝賀劇とが形成する1つの大きなサククルを考察することにより、それが上演された特定の時期における君主とその家族とを取り囲む演劇的想像力の政治・文化的役割が明らかになる。しかしその役割歯、新歴史主義による仮面劇批判の多くが提出したような一貫した意味を持った王権論におさまるのではなく、むしろそういった仮面劇批判が提出した王権論を裏切るような結果となる。仮面劇と市民祝祭劇の持つ教育的な効果を、当時の政治的な言説をたどることで再検討し、複雑に絡み合った政治的姿勢の読み替えと考える。以上のことを1610年のヘンリー皇子のプリンス・オブ・ウェールズ戴冠に関わるサイクルを通して検証した。その結果少なくとも二つのことが明らかになった。一つは、一般に流布していたヘンリーと父ジェイムズ一世との対立関係を収めようとする面と逆に増幅する要素とが、個々の劇の中で見られるだけでなく、劇ごとにその強調される面が異なっていたということである。従って連続して上演された劇は、それぞれ先行する劇を否定あるいは補強する形で繋がっていた。このことは、ヘンリー皇子のプリンス・オブ・ウェールズの戴冠に関わる劇と、その後のエリザベスの結婚に関する仮面劇と祝祭劇、ヘンリーの死後の、弟チャールズのプリンス・オブ・ウェールズの戴冠に関する劇にまで連続していることが明らかになった。このようなそれに続く祝祭劇群との関わりを見た時にもう一つ別のことが明らかになった。それは市民祝祭劇の衰退と仮面劇の隆盛の過程であった。公的な存在としての君主とその家族の劇中のイメージが仮面劇と市民祝祭劇との間で乖離していくのである。仮面劇のみの上演へと移行する理由をジェイムズやチャールズの個人的嗜好へと安易に還元するのではなく、仮面劇と市民祝祭劇の演劇的想像力が喚起する政治性が重要な意味を持っていたのではないかと推測できる。
トランスクリプトームから紐解く可塑性・適応と体内外生物群集の関係

生態学は、気候要因と生物要因の影響を統合理解し、農業や保全において予測し応用しようとする時代にある。特に大気環境変化の危惧から、気候の食物網を介した生物群集構成種への影響は注目されているが、適応進化と可塑的変化(気候順化)を分離し、気候要因と生物要因の同時的な影響を仮説検証した例はない。そこで本研究では、可塑性が体内外の生物群集の多様性維持に寄与するのかを検証する。内部共生菌を持つ植食性昆虫について1昇温時および植物ホストシフト時に起きる可塑的反応2共生菌多様性の宿主とその寄生蜂への作用3昇温後環境への適応の12への影響を、体内外生物群集の多様性、生活史形質、遺伝子発現変動全容から解明する。
帯電現象を考慮したスペースデブリの軌道・観測・低減に関する総合的研究

人工衛星や、国際宇宙ステーションの維持と利用のために、これらに衝突して破壊する恐れのあるスペースデブリに関して、その観測手法、軌道進化、低減に関する総合的工学研究を推進した。京都大学の中高層大気レーダ(MUレーダ)を用いた観測を実施し、回転するデブリから得られるドップラー情報やエコー情報を解析することにより、スペースデブリの軌道、大きさ、スピン状態の推定手法を提案した。地球周辺電磁場の微小デブリの軌道に対する影響の評価を計算機シミュレーションにより実施した。さらに、積極的なスペースデブリの帯電量の制御を行うことで、大気圏再突入によるスペースデブリ除去が可能であることを示した。従来考慮されてこなかった帯電現象に着目して、微小スペースデブリの軌道推移への影響の評価を行った。具体的には、地球周辺電磁場に起因するローレンツ力等を考慮した半径が11000ミクロンの微小デブリを対象とし、数値計算シミュレーションを用いて三次元運動方程式を解くことで、地球周回軌道要素のそれぞれの変動を明らかにした。さらに、10cm程度の小型スペースデブリの観測に適した軌道上に配置された光学センサの概念設計を行うことで、軌道上からの既知デブリの観測可能性、および、軌道決定可能性について検討を実施した。また、デブリの衝突危険の回避に向けて、デブリに装着した小型のビームエミッタによる帯電量制御を通して、軌道高度の低下の可能性について検討を行った。さらに、地上レーダ(京都大学MUレーダ)を用いた実際のスペースデブリの観測を実施し、まずは、MUレーダによるデブリエコーの取得が可能であることを示した。そのうえで、10m程度の大型スペースデブリの軌道決定可能性、スピン状態の推定可能性、形状の推定可能性について基本的な検討を行った。研究課題の計画に沿って、1)地球周辺電磁場の帯電微小デブリの軌道への影響評価、2)人工衛星搭載光学センサによるデブリの観測システムの検討、3)デブリの積極的帯電による軌道高度低下を通した除去の可能性の検討、および、4)地上レーダを用いたデブリの形状・スピン状態推定の概念検討を実施しており、おおむね順調に進展していると判断する。地上からのスペースデブリの観測に向けて、まず、京都大学MUレーダを用いた際の高度に依存したデブリの観測性能を推定した。そのうえで、実際のスペースデブリの観測を実施し、まずは、MUレーダによるデブリエコーの取得が可能であることを示した。さらに、数m程度の大型スペースデブリの軌道決定精度が、次の周回のデブリも観測可能である程度に十分得られることを確認した。また、単一レンジドップラー干渉計法、および、エコー強度法を用いたスピン・形状推定手法の検討を実施したうえで、実際のデブリ観測データから、スピン状態の推定可能性、形状の推定可能性について検討を行った。軌道上からのスペースデブリの観測に向けて、10cm程度の小型スペースデブリの観測に適した軌道上に配置された光学センサの概念設計を行うことで、軌道上からの既知デブリの観測可能性について検討を実施した。スペースデブリの長期的な軌道推移モデルの解明を目指して、従来考慮されてこなかった帯電現象が微小スペースデブリの軌道推移に与える影響に着目をして検討を実施した。具体的には、従来から考慮されている地球・月・太陽重力、地球の高次重力項、大気抵抗、太陽光圧に加えて、地球磁場による力、対流電場による力、共回転電場による力の影響評価を行った。半径が11000ミクロンの微小デブリを対象とし、数値計算シミュレーションを用いて三次元運動方程式を解くことで、地球周回軌道要素、特に、高度低下に対する基本的な影響を明らかにした。デブリの衝突危険の回避に向けて、デブリに装着した小型のビームエミッタによる帯電量制御を通して、軌道高度の低下の可能性について検討を行った。帯電量のオンオフを制御することにより、スペースデブリの広範囲の初期軌道から、最終的に大気圏内に落下させることが可能であることを示した。研究課題の計画に沿って、1)地球周辺電磁場の帯電微小デブリの軌道への影響評価については、従来から考慮されている地球・月・太陽重力、地球の高次重力項、大気抵抗、太陽光圧に加えて、地球磁場による力、対流電場による力、共回転電場による力の影響評価を行い、2)人工衛星搭載光学センサによるデブリの観測システムの検討については、10cm程度の小型スペースデブリの観測に適した軌道上に配置された光学センサの概念設計を行うことで、軌道上からの既知デブリの観測可能性について検討を実施し、3)デブリの積極的帯電による軌道高度低下を通した除去の可能性の検討については、帯電量のオンオフを制御することにより、スペースデブリの広範囲の初期軌道から、最終的に大気圏内に落下させることが可能であることを示し、さらに、4)地上レーダを用いた、数m程度の大型スペースデブリの軌道決定精度が、次の周回のデブリも観測可能である程度に十分得られることを確認し、単一レンジドップラー干渉計法、および、エコー強度法を用いたスピン・形状推定手法の検討を実施した。従って、おおむね順調に進展していると判断する。測位・観測・通信等の生活情報のための宇宙インフラや国際宇宙ステーションの維持と利用を図るために、これらに衝突して破壊する恐れのあるスペースデブリに関して、その観測、軌道進化、除去等の総合的対応に関する工学研究を推進した。京都大学生存圏研究所の地上MUレーダ(Middle and Upper Atmosphere Radar)によるスペースデブリ観測を実施し、デブリの軌道推定精度向上のためのMUレーダ観測運用のための観測パラメタの検討を実施した。

一方、軌道上の人工衛星に搭載した光学観測装置を想定した場合の軌道推定の精度について、検討を実施した。スペースデブリの形状推定については、MUレーダによる観測を実施し、回転するデブリから得られるドップラー情報を用いた時間周波数解析手法、および、レーダーエコー情報を用いた散乱断面積変動解析手法を用いることで、スペースデブリの大きさ、スピン状態、形状の推定に取り組んだ。また、計算機シミュレーションにより、MUレーダによるデブリ観測を検証するために、FDTD(Finite-Difference Time-Domain)手法によるプログラム開発を実施した。レーダー方程式等により、MUレーダによる静止軌道付近にあるデブリの観測可能性について検討を実施した。さらに、地球周辺電磁場の微小デブリの軌道に対する影響の評価を計算機シミュレーションにより実施し、破砕現象に起因するデブリの軌道進化についての検討を実施した。人工衛星や、国際宇宙ステーションの維持と利用のために、これらに衝突して破壊する恐れのあるスペースデブリに関して、その観測手法、軌道進化、低減に関する総合的工学研究を推進した。京都大学の中高層大気レーダ(MUレーダ)を用いた観測を実施し、回転するデブリから得られるドップラー情報やエコー情報を解析することにより、スペースデブリの軌道、大きさ、スピン状態の推定手法を提案した。地球周辺電磁場の微小デブリの軌道に対する影響の評価を計算機シミュレーションにより実施した。さらに、積極的なスペースデブリの帯電量の制御を行うことで、大気圏再突入によるスペースデブリ除去が可能であることを示した。1)地球電磁場の帯電微小デブリの軌道への影響評価に関しては、より長期的な軌道進化予測を実施し、観測が不可能な微小デブリの存在領域の検討を通した軌道モデルを構築することを目標とする。2)人工衛星搭載光学センサによるデブリの観測システムの検討に関しては、微小デブリの軌道モデルに準拠して、未知デブリの観測の可能性を検討する。3)デブリの積極的帯電による軌道高度低下を通した除去の可能性の検討については、広範な軌道パラメタに対応した、帯電制御則の構築を目指す。4)地上レーダを用いたデブリの形状・スピン状態推定の概念検討に関しては、実際の観測を実施することで、観測データを増やし、デブリの軌道・スピン・形状推定の手法の確立と精度の向上を目指す。1)地球電磁場の帯電微小デブリの軌道への影響評価に関しては、整備した軌道進化計算用のシミュレーションプログラムを用いて、長期的な軌道進化予測を実施し、観測が不可能な微小デブリの存在領域の推定をしつつ、デブリの軌道モデルを構築することを目標とする。2)地上レーダを用いたデブリの形状、スピン状態推定の概念検討に関しては、単一レンジドップラー干渉計法、および、エコー強度法の双方の長所を組み合わせることで、よりスピン・形状推定手法の精度の向上を目指す。3)地上レーダを用いたデブリの軌道推定手法に関しては、軌道要素が既知のデブリの観測を通して、MUレーダの観測パラメタの最適化とともに、軌道推定アルゴリズムの高度化を目指す。
カーネル法による辞書学習の拡張と画像特徴量抽出への応用

本年度はカーネル法を用いた系列データ解析手法の開発を進めた。事象の発生時刻を表す点が時間軸上で散発的に存在している場合、連続的な関数と異なり、積分によって正定値カーネルを定義することができない。そのため点列に対する正定値カーネルが多数提案されているが、それを多チャネル上の点列に拡張するための一般的な手法を提案した。この研究成果は2018年6月に国際論文誌Neural Networksに掲載された。評価実験では1次元上の点列を対象としたが、クリギングで行われるのと同様、2次元以上の空間に存在する点集合への自然な拡張が可能である。たとえばカラー画像において色空間を表現するためには少なくとも3チャネルが必要である。また、近年ではレーザー計測により奥行き情報が加わった画像も存在しており、自動運転などへの応用がある。このため本研究で提案された多チャネル点列上の正定値カーネルは画像処理において多様な利用が可能である。また、Nystrom近似によってカーネル行列の低次元表現を得ることで画像特徴量の獲得に使うことが期待される。近年の生物学研究においては光遺伝学の利用が著しく進展しており、たとえば神経科学においてはカルシウムイメージングによって得られるカルシウムイベントが神経細胞における活動電位の発生と対応するとみなされ、脳活動を解析するための重要な手段となっている。本研究はそのような画像や動画に対してカーネル法による分析を可能にするものである。手法の開発と実験環境の構築が共に進んでおり、論文発表も行えている。今後、提携関係にある研究者から多様な画像データの提供を受け、実データに適用可能な実践的手法の開発に向けて研究を進めていく。近年、深層学習を用いた画像処理の研究が急速に進んでおり、カーネル法や辞書学習は精度の点で劣りがちであるが、大規模データが取得できない状況などにおいて優位であることを示したい。辞書学習による特徴学習を正定値カーネルを用いて非線形に拡張するにあたっては、数ベクトルの内積がカーネルの計算に置き換わるため、実用的な時間内で処理を終わらせるためには反復回数を削減する必要がある。本年度は線形の辞書学習について、低次元空間への射影を近似で置き換えることによる高速化の研究を進めた。また、カーネル辞書学習の評価実験の対象として適切であると考えられる時系列データの整備を進めた。カーネル辞書学習ではデータ間の類似度を表現する正定値カーネルを選択する必要があるが、評価実験に使用するデータに対して適切なカーネルとして何が適切であるかを明らかにするため、ガウス過程回帰の誤差を評価基準として比較実験を行った。要素技術である辞書学習の高速化が実現し、また実験に使用する時系列データの整備が進められており、おおむね順調に進展していると言える。マーク付き点過程からの標本として表せるデータに対して適用可能な新たな正定値カーネルを開発した。点過程からの標本に対する正定値カーネルはすでに存在するが、これをR-convolution kernelの枠組みを利用してマーク付き点過程に自然な形で拡張した点に特徴がある。この手法は1次元の点過程に限らず、任意の次元の空間に対する点過程について利用できるため、時系列データや画像、動画に至るまで対象となる。剽悍実験ではマーク付き点過程の標本とみなせるデータの一例である神経細胞の活動記録(多チャネルからのスパイク系列)に対して提案手法を適用し、視覚野に与えられた刺激の内容を推定した結果、既存手法を上回るパフォーマンスを得た。研究の目標はカーネル法によって辞書学習を非線形に拡張することであるが、それにはモデルの次元の決定が重要となる。辞書学習においてはテンプレート数(辞書サイズ)の選択が重要なステップである。これは機械学習において一般に課題となるモデル選択に相当し、過学習が生じないよう、適切な値に設定しなくてはならない。テンプレート数選択を自動で行うため、訓練データを分割し、それぞれを用いて学習した結果の辞書がどれだけ安定化するかに基づいて評価を行う方法を開発した。これを実装し、実データを用いて実験を行った。モデル選択は辞書学習をカーネル法と組み合わせた場合にも重要な課題であり、アカデミックな関心の対象であり、また実用上も有益であると考えられる。研究の遂行のためにはカーネル法と辞書学習の両方について実験環境を整備する必要があり、現在はそれぞれの標準的な手法を実行するための実装を進めている。特にカーネル法における代表的な手法のひとつであるカーネルリッジ回帰、辞書学習における代表的なアルゴリズムであるKSVDを共に含むフレームワークの実装を進めている。

近年の生物学研究においては光遺伝学の利用が著しく進展しており、たとえば神経科学においてはカルシウムイメージングによって得られるカルシウムイベントが神経細胞における活動電位の発生と対応するとみなされ、脳活動を解析するための重要な手段となっている。本研究はそのような画像や動画に対してカーネル法による分析を可能にするものである。手法の開発と実験環境の構築が共に進んでおり、論文発表も行えている。今後は関連する分野を研究する国内外の研究者との情報交換を積極的に行い、研究を効率的に進めていく予定である。また画像特徴量については近年発展が著しい深層学習の分野において得られたものとの比較検討を行う計画である。画像データについては深層学習による認識の精度が爆発的に向上しているため、本研究による手法だけでは必ずしもstate-of-the-artな認識性能が得られるとは限らない。しかし深層学習はデータサイズが限られている場合には限界があることも指摘されているため、特徴量選択への利用は有効であると考えられる。そこでカーネル法と辞書学習の組み合わせによって得られるパターンを深層学習の初期値として使用すること、ないし基礎的な特徴量として使用することを検討している。今後、提携関係にある研究者から多様な画像データの提供を受け、実データに適用可能な実践的手法の開発に向けて研究を進めていく。近年、深層学習を用いた画像処理の研究が急速に進んでおり、カーネル法や辞書学習は精度の点で劣りがちであるが、大規模データが取得できない状況などにおいて優位であることを示したい。開発手法を人手で評価するにあたり、人件費が必要とされる予定であったが、本年度は高速化に主眼を置いて研究を行ったため、次年度にまわすこととした。研究に使用する機材の一部(GPU)の入手が遅れたため、残りの機材の購入を先送りした。開発手法の評価を人手で行うための人件費として使用する。
仮想現実空間内での「しぐさ」と「相互作用」による情報検索法の研究

仮想空間の構築が容易になってきたことから、それを利用して「情報を検索」する技術を研究開発してきた.没入型仮想空間を利用した情報検索には、主に4つの基盤技術が必要である.(1)データベースの空間化と視覚化(2)没入型仮想空間の構築(3)ユーザを代表して空間内を移動するアバターの制御(4)マルチメディアデータベース(1)については、関係データベースの空間化について研究し、空間OLAPモデルを提案した.また、オブジェクトデータベースを例にとり、それを半自動的に視覚化する手法を提案し、一部実装した.(2)については、3次元仮想空間を実際に作り、ヘッドマウントディスプレイとデータグローブを装者したユーザがあたかもその空間内に入り込めるシステムを試作した.しかし、ユーザの動きを感知するセンサの精度や装着するヘッドマウントディスプレイ・データグローブがわずらわしく、現在の装置では没入型仮想空間の利用は実際的でないとの結論を得た.その代わり、人間の動きを忠実にまねるアバターをコンピュータ・グラフックスで作り、それをアニメーションにより制御することを考えた.そのため、人間のアニメーション作成技術を開発した.一方、データとしては画像やビデオも考えられるので、それらをデータベース化するためのモデル化技術と検索技術とを研究した.仮想空間の構築が容易になってきたことから、それを利用して「情報を検索」する技術を研究開発してきた.没入型仮想空間を利用した情報検索には、主に4つの基盤技術が必要である.(1)データベースの空間化と視覚化(2)没入型仮想空間の構築(3)ユーザを代表して空間内を移動するアバターの制御(4)マルチメディアデータベース(1)については、関係データベースの空間化について研究し、空間OLAPモデルを提案した.また、オブジェクトデータベースを例にとり、それを半自動的に視覚化する手法を提案し、一部実装した.(2)については、3次元仮想空間を実際に作り、ヘッドマウントディスプレイとデータグローブを装者したユーザがあたかもその空間内に入り込めるシステムを試作した.しかし、ユーザの動きを感知するセンサの精度や装着するヘッドマウントディスプレイ・データグローブがわずらわしく、現在の装置では没入型仮想空間の利用は実際的でないとの結論を得た.その代わり、人間の動きを忠実にまねるアバターをコンピュータ・グラフックスで作り、それをアニメーションにより制御することを考えた.そのため、人間のアニメーション作成技術を開発した.一方、データとしては画像やビデオも考えられるので、それらをデータベース化するためのモデル化技術と検索技術とを研究した.本年度は小規模なプロトタイブを試作し,以下の研究を行った.・情報検索のための「しぐさ」の基礎的研究データベースの検索においては,問合せ言語を用いるのが一般的である.問合せ言語を用いると,利用経験の少ない利用者にとって所望のデータを自由に検索ことは困難である.そこで,この研究では人間が日常生活で物を探したり,指し示す「しぐさ」をピックアップし,データベースに対する操作との対応付けした.この対応関係を利用して,コンピュータグラフィックスを用いて視覚化されたデータの集合に対して「しぐさ」を用いて検索できるように,バーチャルリアリティシステムを整備した.・「しぐさ」によって定義される操作に対するリアクションの研究上で定義された「しぐさ」に従って,データベースに対する操作を利用者は定義する.利用者によって入力された操作に対するシステムの出力を決め,実装した.たとえば,利用者がバーチャルリアリティ機器を通して画面上のデータに「触れる」という「しぐさ」によってデータを指定すると,そのデータを表現する画面上のメタファ(立体図形として表現)の色が変わるという出力が画面上で得られる.・各種データの3次元空間表現コンピュータグラフィックスを用いて空間データを視覚化するだけでなく,非空間データも取り扱う.非空間データを空間データと同様に視覚化するために立体図形というメタファを用いた.メタファで表現されたデータに対する「しぐさ」による検索を一般的に論じるために,R^*-treeというインデックスを用いた.そしてデータに対する操作をインデックスに関する操作に抽象化した.そして,メタファを用いて抽象化されたデータに対する抽象的な操作を表す「しぐさ」を用いて利用者はデータの検索ができるようになった.本研究では,検索すべき情報が存在する空間(情報空間と呼ぶ)を仮想現実空間として表現する機能を持った仮想現実空間データベースシステムにおいて,検索技術を追求する.仮想現実空間データベースシステムで扱うべき情報空間の種類及びデータの種類は多様である.情報空間の次元数は,情報空間内のデータは,広がりの無い点であったり,広がりを持った領域であったりする.昨年度までの研究では,これら多様なデータをすべて凸包の集まり(凸包複体)として一様に表現するデータ表現モデルの研究を行なってきた.本年度は,本データ表現モデルを実際のオプジェクトデータベースシステム上に実装し,次の研究成果を得た.広がりを持ったデータのためのインデックスとして,広くR^*-treeが用いられてきた.データが凸であるという性質によって,CPU負荷は増えるものの,ディスクからのデータ読み込みを押さえるようなR^*-treeによる領域検索方式の研究を行なった.本方式では,データの点データをあらかじめクラスタリングし,検索時には,点データのみを先に読み込むことで,検索対象のしぼり込みを行なう.●視点移動型可視化インターフェイスの実装データベース検索結果は,凸包の集まりである.個々の凸包の頂点には位置の情報があるから,0,1,2,3次元の凸包は,3次元のコンピュータグラフィックスによって可視化できる.本研究では,描画プリミティブとして,点,線分,凸な面,凸な立体の4種類を備えた可視化インターフェイスの実装を行なった.その結果,マウス等のデバイスによって視点移動する機能及び描画プリミティブを半透明で描画する機能機能が、データベース検索結果をより正確に把握するために有効であるとの知見を得た.

仮想現実空間では、空間内で行動する「アバター」と呼ばれるものがユーザーを代表して行動する。アバターは、ユーザーの代表であるから、必ずしも人間の姿・形をしている必要はない。しかし、一方では、人間の姿形をしており、行動も人間に似ている「ロボット」であることが望ましい。人間の行動を計算機上でシミュレーションするのはいわゆるアニメーションである。今年度の主な研究成果の一つは、ヒューマン・アニメーションにおいて、(空間内の)人間の行動がより現実の人間の行動に近くなるように動力学を使った制御を導入したアニメーション手法を開発したことである。仮想空間の構築が容易になってきたことから、それを利用して「情報を検索」する技術を研究開発してきた.没入型仮想空間を利用した情報検索には、主に3つの基盤技術が必要である.(1)データベースの空間化と視覚化(2)没入型仮想空間の構築(3)ユーザを代表して空間内を移動するアバターの制御(4)マルチメディアデータベース(1)については、関係データベースの空間化について研究し、空間OLAPモデルを提案した.また、オブジェクトデータベースを例にとり、それを半自動的に視覚化する手法を提案し、一部実装した.(2)については、3次元仮想空間を実際に作り、ヘッドマウントディスプレイとデータグローブを装着したユーザがあたかもその空間内に入り込めるシステムを試作した.しかし、ユーザの動きを感知するセンサの精度や装着するヘッドマウントディスプレイ・データグローブがわずらわしく、現在の装置では没入型仮想空間の利用は実際的でないとの結論を得た.その代わり、人間の動きを忠実にまねるアバターをコンピュータ・グラフックで作り、それをアニメーションにより制御することを考えた.そのため、人間のアニメーション作成技術を開発した.一方、データとしては画像やビデオも考えられるので、それらをデータベース化するためのモデル化技術と検索技術とを研究した.
熱・エネルギー吸収を考慮したゴム系免震・制振デバイスの高精度性能

本研究では、まず、数種類の配合が異なるゴムを対象として様々なひずみ・温度・振動数レベルでゴムの応力-ひずみ関係を把握する材料試験を行った。次にゴムのひずみ依存性をモデル化するための自由エネルギー関数の形と、振動数・温度依存性を柔軟に再現できる粘弾塑性モデルを組合せた構成モデルを提案した。次いで、本構成モデルを導入した積層ゴム支承の性能予測システムを開発した。最後に熱伝導問題との弱連成解析を行ったものの、現状では数値計算が不安定であり今後この点を改善していく必要がある。ゴム材料は,大ひずみ下において,速度・温度依存性や最大経験ひずみ依存性,永久変形,ハードニングなど複雑な力学挙動を示し,精度の高い構成モデルは未だ確立されていない.本研究では,主としてゴムの有するエネルギー吸収性能を対象として,体系的な材料試験を基に,超弾性要素と複数の粘塑性要素を並列化する高精度な構成モデルを構築した.具体的には,まず,温度・載荷速度をパラメータとし,これらに対するゴムの力学特性(応力-ひずみ関係)の依存性を把握するための材料試験を行った.対象としたのは,免震・防振に使われるカーボン補強天然ゴム5種類であり,既設の振動台を利用して単純せん断変形を与えるための装置を開発し,温風装置および冷風装置を用いて温度を制御して,広範囲な条件化での応力-ひずみ関係を把握した.続いて,試験結果を基に,超弾性ダメージモデルと,粘弾塑性モデルを組合わせる汎用的な構成モデルを構築した.超弾性要素では,既往のOgden型準弾性モデルを用い,Mullins効果を含めた応力の進展方向を再現し,一方,粘弾塑性要素では,一次元の粘塑性モデルを変形勾配テンソルの乗算分解と熱力学の第二法則を基に有限ひずみの構成モデルに拡張し,さらに新たな等方硬化則を導入して,広範囲なひずみ域でのエネルギー吸収性能を再現している.さらに,本モデルでは,エネルギー吸収性能のひずみレベルへの依存性を表すため,粘弾塑性部の自由エネルギーに物質対数ひずみの不変量を導入することを提案し,実験結果と良い対応を得ることができた.最後に,本モデルの有限要素法への適用を想定し,提案した構成モデルの応力積分法を示し,さらにそれに整合した接線係数を導出した.H19年度の研究では,ゴム材料を応用した免震・制振デバイスの極限的な大変形解析を目的とし,そのシミュレーションに適した解析手法について検討した。具体的には,メッシュフリー法を選択し,大変形解析のためのプログラムを開発するとともに,近似解の精度と,計算時の安定性について評価を行った。その結果,メッシュフリー法は,従来の有限要素法と比較して若干手間がかかるものの,極限的な大変形領域まで解析可能であることを確認した。ただし,計算過程で収束が不安定になる場合があり,今後,この点を改善していく必要がある。また,有限要素法でもメッシュの配置を工夫することである程度解析が可能であることから,今後は両手法により性能予測システムを構築し,本研究で構築してきたエネルギー吸収性能を再現可能な構成モデルを導入していくつもりである。平成20年度は,まず,ゴムが有するひずみ依存性および振動数依存性を把握するための動的材料実験を追加で実施した.次いで,実験で得られた結果を再現するために,これまで提案したゴムの粘弾塑性モデルにおいて,ひずみレベルに応じて粘弾性から弾塑性に徐々に変化する挙動が再現できるよう拡張した.さらに,本モデルを,免震デバイスの3次元有限要素モデルに組み入れ,デイバイスのエネルギー吸収性能を再現できる解析システムを構築した.本システムにより,ゴムを応用した免震・制振デバイスは,ベースとなるゴムの力学特性さえ把握すれば,エネルギー吸収性能を含む耐震性能を解析的に把握することが可能となった.加えて,本研究では,固体の解析と熱伝導解析との連成を試みたものの,現状では,収束において不安定性がみられた.今後この点について改善していくつもりである.