hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
標本と文書資料を統合した博物学資料に基づく日本の哺乳類学黎明期の解読

国内外に所蔵されている日本産哺乳類標本のうち,第二次世界大戦以前に収集されたものとそれらが採集,あるいは収蔵された経緯や関わった人物に関する文書書類について調査を行った.その結果,明治から第二次世界大戦終結の1945年までの間を,3つの哺乳類学発展期として位置づけることができた.これらは11890年以前までの,主に来日した外国人研究者により収集されたもので,海外の博物館に送られたもの,2来日した外国人商人が雇用した日本人が採集法や標本作成法を学んで収集し,欧米の博物館や国内の個人収集家により収蔵されたもの,3日本人が独立して収集活動を行い,研究され国内外の博物館に収められているもの,となる.当該年度は代表者が英国自然史博物館(ロンドン市)を訪問し,明治時代に外国人ナチュラリストが国内から送り出した標本について調査を行った.ラベル情報などをもとにこれらをリスト化し,特にマルコム・アンダーソンが国内で行った調査に注目して,その旅程と収集した標本の質・量的な観点から分析した.アンダーソンはこの時代に日本の哺乳類に関してもっとも精力的かつ網羅的に標本収集を行った人物であることは明らかであるが,そのコレクションの全貌はまだ理解されていなかった.今回の調査により,食虫類・齧歯類などについてのリストを作成し,標本の状態を確認することができたことは意義深い.また同博物館の動物学図書室に保管されている,明治時代に日本から送られた書状・標本の送り状などを調査し,特に横浜で標本商を営んでいたアラン・オーストンに関する情報を収集した.その結果オーストンが日本で雇用していた採集人による小笠原・琉球列島・中国海南島といった地域での調査の様子が少しずつ明らかになっている.これを受けて横浜開港資料館を訪問し,オーストンの貿易会社で雇用された人物の記録を調査し,その成果の一部を学術誌に報告した.研究分担者はライデン自然史博物館(オランダ・ライデン市)を訪問し,シーボルトにより国内から送り出された鯨類標本についての調査を行った.シーボルトにより収集された日本の哺乳類はライデン自然史博物館の研究者によって調査・研究がなされ,日本の哺乳類が世界に紹介されるきっかけとなった.鯨類に関してはシーボルト標本による命名が現在の分類と合致しないものがあるため,実物標本の観察による確認作業を行った.当該年度は代表者の調査補助者が英国自然史博物館を訪問し,明治から昭和初期にかけて採集された翼手類・霊長類・食肉類などの標本について調査を行った.また標本に付随するラベル情報のリスト化,および台帳情報の記録により,調査標本の二次データを取得した.国内調査としては,千葉県我孫子市所在の山階鳥類研究所を訪問し,同時代に収集された標本に関する調査を行った.過去2年間のデータと上記データを統合して,本研究課題で予定していた情報収集は完了したこととなる.一方文献調査としては,動物学雑誌創刊号から1920年度までの巻号について目を通し,哺乳類関連の文献を抽出した.以上の結果を総括して,明治から昭和初期における日本産哺乳類の収集の歴史に3つの時期に分けることができると考えられた.第一期は明治維新から1890年までの時期で,このころはまだ哺乳類の研究自体が日本人研究者により行われることがなかったため,欧米から訪問したお雇い外国人や採集人の手により全国的な収集が行われた時期である.標本は欧米の博物館に送られ,外国人の手によって研究が行われた.第二期は在日外国人によって日本人助手を伴う大規模な調査計画が立てられた時期で,1890年代から1910年代が該当する.この時代を主に先導した在日外国人として,横浜の貿易商アラン・オーストンがある.彼は欧米からの日本産動物標本の購入依頼に対して,多くの日本人採集人を育成し,全国的また南洋諸島やアジア大陸にまで手を広げて収集活動を行った.彼の協力を得て,東京大学では脊椎動物に関する研究が促進され,次第に自国の動物を研究する者が増加していくこととなる.第三期は1920年以降となる.哺乳学は鳥類学にやや遅れをとりつつ,この時代から日本人による本格的な哺乳類相の研究が始まり,戦後の哺乳類学の発展へと下地を作っていくこととなった.国内外に所蔵されている日本産哺乳類標本のうち,第二次世界大戦以前に収集されたものとそれらが採集,あるいは収蔵された経緯や関わった人物に関する文書書類について調査を行った.その結果,明治から第二次世界大戦終結の1945年までの間を,3つの哺乳類学発展期として位置づけることができた.これらは11890年以前までの,主に来日した外国人研究者により収集されたもので,海外の博物館に送られたもの,2来日した外国人商人が雇用した日本人が採集法や標本作成法を学んで収集し,欧米の博物館や国内の個人収集家により収蔵されたもの,3日本人が独立して収集活動を行い,研究され国内外の博物館に収められているもの,となる.当該年度は研究代表者が森林総合研究所(つくば市)・山階鳥類研究所(我孫子市)・北海道大学植物園博物館(札幌市)を訪問し,明治から昭和初期に捕獲された哺乳類標本に関する調査を行った.標本に付随するラベルから採集者の情報をリスト化し,当該する博物館に保管されるに至った経緯について議論した.特に森林総合研究所に保管される中国海南島産モグラに関しては,標本ラベルの情報に基づいて重点的に調査を行い,このモグラが大正時代に日本人により捕獲されたこと,

およびそれが海南島固有のモグラであるハイナンモグラのタイプ標本と同じシリーズに属することを明らかにした.これによりハイナンモグラの記載論文に記録されている英国人採集者は,中国からイギリスへの標本移動の仲立ちをするのにかかわっただけであり,真の採集者を特定することに成功したといえる.これらの情報を紡ぎ合わせるためにも重要であるのは,明治から昭和初期に報告された哺乳類に関する論文情報の整理である.当該年度はこの時代に情報発信の場として利用された「動物学雑誌」に掲載されたすべての哺乳類論文をデータ抽出し,デジタルファイルとして保管した.これは今後の調査を進めていくうえで,極めて重要なツールとして利用していく予定である.研究協力者の一人河合は本来本調査に海外滞在研究者として参加する予定であったが,諸事情により急遽帰国し日本で生活することとなった.そこでアメリカへ一度派遣して,スミソニアン自然史博物館およびフィラデルフィア自然史博物館に存在する日本産哺乳類の標本に関して調査を行うこととなった.現在データを整理中であるが,明治時代に日本に滞在したP.L.Jouyが収集したコレクションについての分析が進められる予定である.初年度予定していた調査が十分に行えなかったため,24年度は積極的にデータ収集に努めたが,まだ若干の遅れを取り戻せていない状況である.その理由として代表者の経常業務である博物館展示が年末から年度末にかけて重なったことと,例年にも増して標本個体の受け入れが多かったことがある.当該年度に代表者および分担者が所属する国立科学博物館は,東京都新宿区に所在した新宿分館から茨城県つくば市の新施設への移転作業を行った.移転作業は当初見積もりよりもかなり立て込んだ作業となり,そのため出張の時間確保などが困難であった.国内資料については予定していた調査内容をほぼ完了したと考えているが,ヨーロッパに所在する標本に関してはまだ小哺乳類と一部の鯨類に関する情報のみ得られている状況である.25年度に代表者が一回出張し,データを完全なものにしたい.目的の達成度は遅れ気味であるが,海外での博物館調査によって未解析のデータは蓄積されているので,今後データ解析を進めていく予定である.研究初年度は代表者および分担者の出張などの時間確保ができなかったため,当初予定していた国内の博物館資料調査がまだ完結していない.そのため国内資料の調査を早めに行う.さらに代表者と分担者がヨーロッパの博物館調査を行うことによって,研究の推進に努めたいと考えている.国内文献のリスト化については,今年度は動物学雑誌以外のものについて進めていきたい.現在予定している雑誌の一つが明治30年創刊の「日本動物学彙報」であるが,国立科学博物館の図書室がまだ移転作業を終えて整理段階であるため,図書室の整備が完了し次第着手したい.次年度に繰り越す予算は,ヨーロッパの博物館での標本調査のための旅費として支出する.文献や調査データに関してはアルバイトを雇用し,謝金を支出する.昨年度繰り越した予算については国内旅費として使用する予定である.またヨーロッパの博物館調査のための海外旅費を支出する.文献のリスト化においてはアルバイトを雇用し,謝金を支出する.書籍の充実も図っていく予定である.
適応的グリッド型e-Learning環境のためのポータブルユニット群の開発

現在e-Learningは,学習ニーズの多様化と連動してその活躍の場を広げている.e-Learning環境や教育資源へのアクセスを得るためのインターネット接続については,ユビキタス化に関する研究が盛んに行われている.しかし,利用する情報端末や所属するネットワークが変わる度に使用するソフトウェア類の導入や各種設定を行わねばならず,困難な作業が強いられる場合もある.これらのことから,情報端末やネットワークに関する単なる選択に止まらず,難解な作業等を必要としない学習環境ユビキタスの実現が重要と考えられる.そこで本研究では,学習者に特殊な知識や難しい作業を要求しない「適応的ユビキタスe-Learning環境の実現」を最終ゴールとした.この実現に不可欠な研究として,本申請課題では主に,e-Learning環境を授業目的に合わせて自動生成するシステムの開発を行った.本年度は以下の内容に着手した.・e-Learning環境の基盤システムにMoodleを採用した.新たに基盤構築する手間を省くことと,既存システムの有効利用のためである.・次に学習目的を考慮しながら,e-Learning環境を構成する機能群の候補を精査した.具体的には,既存のMoodleの公開モジュールをその対象とし,検討した.・上記モジュール群の連携の可能性を分析し,連携のためのモジュール設計を行った.・授業目的に適応的にMoodleモジュールを抽出するインタフェースを開発し,必要なモジュールを搭載したMoodle基盤のe-Learning環境を自動生成するプロトタイプを開発した.現在e-Learningは,学習ニーズの多様化と連動してその活躍の場を広げている.e-Learning環境や教育資源へのアクセスを得るためのインターネット接続については,ユビキタス化に関する研究が盛んに行われている.しかし,利用する情報端末や所属するネットワークが変わる度に使用するソフトウェア類の導入や各種設定を行わねばならず,困難な作業が強いられる場合もある.これらのことから,情報端末やネットワークに関する単なる選択に止まらず,難解な作業等を必要としない学習環境ユビキタスの実現が重要と考えられる.そこで本研究では,学習者に特殊な知識や難しい作業を要求しない「適応的ユビキタスe-Learning環境の実現」を最終ゴールとする.この実現に不可欠な研究として,本申請課題では主に,e-Learning環境を構成するポータブルユニット群の開発とそのグリッド化に取り組む.本年度は以下の内容に着手した.1.e-Learningシステムの構成機能群の分析として,具体的なe-Learningシステムについて,システム構成論的な側面と実際の学習過程観察の双方の視点から,その構成機能群の検討整理を行った.2.ポータブルユニット群の設計・開発として,情報端末へのソフトウェア類をインストールできないなど,学習環境を構築することが困難な状況について,実際のe-Learningシステムの使用に際して起こりうるケースを検討整理した.3.学習環境構築が困難な状況の分析として,ケース毎に,学習の成立に必要な最低限の環境を機能群として示し,当該機能間の関係を整理した.現在e-Learningは,学習ニーズの多様化と連動してその活躍の場を広げている.e-Learning環境や教育資源へのアクセスを得るためのインターネット接続については,ユビキタス化に関する研究が盛んに行われている.しかし,利用する情報端末や所属するネットワークが変わる度に使用するソフトウェア類の導入や各種設定を行わねばならず,困難な作業が強いられる場合もある.これらのことから,情報端末やネットワークに関する単なる選択に止まらず,難解な作業等を必要としない学習環境ユビキタスの実現が重要と考えられる.そこで本研究では,学習者に特殊な知識や難しい作業を要求しない「適応的ユビキタスe-Learning環境の実現」を最終ゴールとした.この実現に不可欠な研究として,本申請課題では主に,e-Learning環境を授業目的に合わせて自動生成するシステムの開発を行った.本年度は以下の内容に着手した.・e-Learning環境の基盤システムにMoodleを採用した.新たに基盤構築する手間を省くことと,既存システムの有効利用のためである.・次に学習目的を考慮しながら,e-Learning環境を構成する機能群の候補を精査した.具体的には,既存のMoodleの公開モジュールをその対象とし,検討した.・上記モジュール群の連携の可能性を分析し,連携のためのモジュール設計を行った.・授業目的に適応的にMoodleモジュールを抽出するインタフェースを開発し,必要なモジュールを搭載したMoodle基盤のe-Learning環境を自動生成するプロトタイプを開発した.
低落差・低温度差エネルギーの総合利用による住居の暖・冷房に関する研究

窓からの日射や生活排熱など、建物が既に持っているエネルギーを有効に利用して暖房(再利用熱暖房又は余得熱暖房)をするには、建物の断熱性向上による熱負荷軽減が鍵である。その内の支配的な要因となる換気負荷に関して、【◯!1】2重窓など、小空間を介して外気につながるトラップ系隙間の風圧変動時の換気特性を解明して、従来の定常風圧法による換気とは著しく異なることを示し、【◯!2】気密化された建物で用いられる、高効率の呼吸型蓄熱式熱回収換気装置の熱特性を明らかにした。建物周辺のふく射環境は、夏冬を通しての室内環境や熱負荷に大きな影響を持ちながら等閑視されてきたが、本研究では、【◯!3】建物の日影の影響も含めて、窓面への長短両ふく射の定量化解析をし、雪面からの反射日射量については、北面はもちろん、南面でも無視し得ないことを示した。また、内外気温差が小さくなる夏期には、多様な低温度差、低落差の冷熱源が存在し、建物の断熱性を増すことによってその有効利用がはかれる。【◯!4】床暖房用の配管にクーリングタワーの冷水を直接送って建物を冷却するのもその1つで、シミュレーション解析によってその効果の検討をし、札幌のRC集合住宅であれば、これのみで十分な冷房効果のあることを確認した。しかし、こうした顕熱除去の1つの問題はそれが効果があればあるほど、室内の相対湿度が高くなることで、本研究では、【◯!5】従来の冷風型除湿器に熱回収換気装置を取付けた改善実験をし、除湿機の飛躍的な効率改善と、その多目的な利用法の検討を行なった。さらに、こうした成果を集約して、伝統的な町家住居にみられるような冷気積層型の開放式冷房空間をつくりだすための検討を、【◯!6】模型実験にて検討し、その気流および換気、熱気の排出性状についての基礎的考察を行った。
共感の反社会性と「いじめ」、偏見、紛争：異分野融合研究による教育モデルの提言

研究計画最終年度として、メンバーが個人の研究を進めるとともに、6月と3月に打ち合わせを行って進捗状況を報告し、共有するとともに、3月に研究会を実施して成果を公表した。さらに、第12回日本感情心理学会セミナー「社会的共生と排斥行動:偏見の心理」を共催した。個別の研究の主要なものは以下の通りである。(1)19世紀末20世紀前半のヨーロッパ系作家(スティーヴン・クレイン、ウィラ・キャザー、=リアリズム小説作家)を分析し、アフリカ系コミュニティがステレオタイプ化されていることを指摘した。(2)人道的介入、多文化共生をめぐる課題へのマスメディアによる影響などをテーマにした論文を執筆し、公表した。(3)小学生、中学生のいじめ場面における罪悪感、不安などの感情と共感性との関係について検討し、学会発表、論文の出版を行った。(4)いじめの収束を早めるための効果的な介入に寄与することを目的とし、「いじり」と呼ばれる行動について、からかいの反応やいじめを強化した経験に着目し、そのメカニズムを明らかにすることを目指した。現在成果を発表するための準備を進めている。(5)日本感情心理学会シンポジウムにおいて倫理問題へ対応することと倫理を研究することをテーマに、指定討論を行った。また、社会的共生と排斥行動をテーマにした特集を学会誌エモーション・スタディーズにおいて編集し、出版した。年間3回(4月、8月、3月)の打ち合わせを行って、研究の進捗状況を共有するとともに、各メンバーが研究の進捗状況、成果を報告するための、開かれた研究会を3回(10月、12月、3月)実施した。さらに、第10回日本感情心理学会セミナー「社会的共生と排斥行動:嫌悪感情とヘイトスピーチ」を共催した。個別の取り組みの主要なものは以下の通りである。(1)19世紀前半のアメリカにおける奴隷制と人種偏見に対する奴隷制廃止論者フレデリック・ダグラスの批判を分析し、宇都宮大学国際学部研究論集第43号(p.91-106)に掲載した。(2)日本社会における民族差別や排斥行動に関する意識や経験についての調査を実施するための先行研究の検討を行った。(3)中学生を対象に、いじめにおける罪悪感、共感性、および援助不安に関する質問紙調査を実施した(2017年度教育心理学会において発表予定)。(4)中学生を対象に、いじり、からかいが、いじめに変わる要因を検討するため、からかいの受け手と周囲の反応に着目した質問紙調査を実施した。(5)学際的、分野融合的研究の成果として、教育モデルを構築する試みの可能性について検討しつつ、感情コンピテンスの発達と人間の心理的傾向を踏まえつつ、ある種の功利主義的道徳判断を修得することの重要性を論じ、宇都宮大学国際学部研究論集第43号(p.63-82)に掲載した。この議論に基づいて、2017年度ヨーロッパ感情哲学会において研究成果の発表を予定している。定期的な打ち合わせと公開の研究会の実施、学会との共催によるセミナーの実施と合わせ、2本の論文を公表し、学会発表の準備を進めるなど、個々の研究の進捗状況も順調である。さらに、第12回日本感情心理学会セミナー「社会的共生と排斥行動II:嫌悪はなぜ拡散するか?」を開催し、宇都宮大学国際学部付属多文化公共圏センターと共催で、異分野融合研究会「多文化共生と社会的排斥」を実施した。(1)19世紀後半20世紀初頭のアフリカ系アメリカ人に関わる歴史や文学を考察した。(2)日本社会における民族差別や排斥行動に関する意識や経験についての調査を実施し、分析を行った。(3)中学生を対象とした共感性と援助不安における調査(平成28年度実施)結果について,日本教育心理学会第59回総会(2017年10月7日)で発表した。(4)いじめの背景要因として,個人が挑発事象を経験した時に,挑発の源泉ではない他の対象に表出する攻撃行動は置き換えられた攻撃(Triggered Displaced Aggression: TDA)の働きに着目し,大学生を対象とする調査を実施した。(5)学際的、分野融合的研究の成果として、感情コンピテンスの発達と人間の心理的傾向を踏まえた教育モデルを構築することを試み、その成果をヨーロッパ感情哲学会において発表した。研究組織としての活動、個々が分担している研究テーマのそれぞれについて、当初の計画がおおむね順調に進んでいる。研究計画の進捗状況共有のための打ち合わせを行いつつ、個々の研究を進めるとともに、日本感情心理学会等と共催で、第12回日本感情心理学会セミナー「社会的共生と排斥行動II:嫌悪はなぜ拡散するか?」を実施し、宇都宮大学国際学部付属多文化公共圏センターと共催で、異分野融合研究会「多文化共生と社会的排斥」を実施した。

(2)人道的介入、多文化共生をめぐる課題へのマスメディアによる影響などをテーマにした論文を執筆し、公表した。(3)小学生、中学生のいじめ場面における罪悪感、不安などの感情と共感性との関係について検討し、学会発表、論文の出版を行った。(4)いじめの収束を早めるための効果的な介入に寄与することを目的とし、「いじり」と呼ばれる行動について、からかいの反応やいじめを強化した経験に着目し、そのメカニズムを明らかにすることを目指した。現在成果を発表するための準備を進めている。(5)日本感情心理学会シンポジウムにおいて倫理問題へ対応することと倫理を研究することをテーマに、指定討論を行った。また、社会的共生と排斥行動をテーマにした特集を学会誌エモーション・スタディーズにおいて編集し、出版した。昨年度と同様に、定期的に打ち合わせを行い研究の進捗状況を共有するとともに、開かれた研究会を4回実施する計画である。さらに、公開のセミナーを共催する予定である。個々の研究テーマについては、以下のように進める予定である。(1)19世紀後半から20世紀初頭における人種科学の発展、人種差別の状況を概観し、同時代の作家たちの反応を分析する。(2)東アジア地域出身の留学生と日本人学生を対象に、民族差別や排斥行動に関する意識や経験についての調査を実施する。(3)いじめにおける罪悪感、共感性、および援助不安に関する質問紙調査を、小学生を対象に実施する。(4)いじりといじめに関して、これまで実施した調査結果をまとめ、2,018年度に調査を行うための準備を行う。(5)教育モデル構築に向けて、検討を継続しつつ、研究授業の実施を計画する。これまでの成果を踏まえ、研究計画の最終年度である2018年度は以下の計画を実施する予定である。これまでと同様に、定期的に打ち合わせを行い研究の進捗状況を共有するとともに、開かれた研究会を実施し、年度末にはまとめの研究会を開催する計画である。(1)20世紀初頭から半ばまでの人種差別・偏見と文学との関係を、アフリカ系アメリカ人への差別を中心に、ヨーロッパ系アメリカ人作家の作品と、アフリカ系アメリカ人作家の作品を分析対象に実施する。(3)小学生を対象とした罪悪感,共感性および援助不安(被害者援助行動)に関する質問調査を実施する予定である。(4)今年度の研究により、平等主義志向性の高い者は,平等な地位構造に対して支持し,地位の格差を縮小しようとすることが分かった。この地位の階層構造や格差に対する意識が影響を及ぼして,地位の低い者に対して置き換えられた攻撃が生じやすくなることを検討するための研究を行う。(5)計画期間を通じて実施た研究の成果を踏まえて、教育モデルを精緻化するとともに、成果を公表するための研究会を実施する。当初計画では1年目に実施を予定していた調査を、次年度に実施することとしたため。対象になる中学校、小学校の状況を踏まえ、調査実施時期を変更することとした。
生命維持機構としてのプロテインC凝固制御系の分子細胞学的研究

本研究では、生命維持に重要なプロテインC凝固制御系のうち、(1)血中Protein S(PS)の抗凝固作用発現機構、(2) Protein C inhibitor(PCI)による臓器細胞の機能制御機構、および(3)炎症性内皮障害を制御する細胞間接着分子の同定、に関する研究を行い、感染時の血中C4BPβの増加がPSの抗凝固作用を低下させ、PCIが臓器固有の機能を制御し、さらに、Cx32が血管内皮の炎症を制御することを明らかにした。【1】APCの骨芽細胞増殖作用の発見:抗凝固作用、抗炎症作用を有する活性化プロテインC(APC)に骨折部位の修復に必要な骨芽細胞増殖作用のあることを発見し,その細胞内増殖作用には血管内皮プロテインC受容体(EPCR)を介するシグナル伝達系が関与することを明らかにした。現在,学術雑誌に投稿中である。【2】TMの抗炎症作用の分子細胞機構の解析:TMの抗炎症作用機構を解析し,エンドトキシン(LPS)による免疫系のCD14、TLR-4系の活性化をTMが阻止することと,そして,この反応にはMAPK系が関与する可能性を示唆した。【3】PSの抗炎症作用の分子細胞機構の解析:抗凝固、抗炎症作用を示すプロテインS(PS)とその抑制因子C4b-binding protein(C4BP)の肝臓における発現動態を解析し,肝細胞におけるPSの産生はLPSが抑制し,LPS刺激で産生されるIL-6がPSの産生を促進することなどを明らかにした。【4】PCIの肝再生制御作用の分子細胞機構の解析:血漿SERPIN蛋白の一つであるプロテインCインヒビター(PCI)は肝増殖因子活性化因子(HGF activator:HGFA)の活性を制御することにより,肝再生を制御調節することを,in vitro実験及びヒトと同様の臓器でPCIを発現するhPCI-TGマウスを用いたin vivo実験により明らかにした。子内容は学術論文として報告した。【1】血中ProteinS(PS)の抗凝固作用発現機構の解析:血中PSの抗凝固作用は肝臓におけるPS及び補体系制御因子C4BPβの発現量に依存すると推定されるが詳細は不明であった。本研究では、その細胞機構を解明するため、エンドトキシン(LPS)感染ラットの肝臓におけるPSとC4BPβの発現動態を解析した。その結果、LPS処理ラットの肝臓類洞内皮細胞と肝実質細胞ではNFκB系を介してPSの発現量が低下した。一方、肝実質細胞ではSTAT系を介してC4BPβの産生量が増加し、また、LPS刺激により単球で産生されるIL-6が同様の機構によりC4BPβの産生量を増加させた。感染時にはこれらの機構により、血中PSの抗凝固作用が低下することが明らかになった。【2】Protein C inhibitor (PCI)による臓器細胞の機能制御機構の解析:血漿SERPIN蛋白質の一つであるPCIは臓器毎に多様な機能を示す。今回、我々はヒトと同様の臓器でPCIを発現するヒトPCI遺伝子導入(hPCI-TG)マウスを用いて検討し、PCIが臓器固有のプロテアーゼやプロテオグリカンの活性を制御して、肝再生、血管透過性、抗腫瘍作用、血管新生などを制御調節することを明らかにした。【3】炎症性内皮障害を制御する細胞間接着分子の同定:ファージディスプレイ法を用いて、炎症内皮細胞に発現する新しい蛋白質としてConnexin32(Cx32)を同定した。Cx32は細胞間相互作用に重要であり、Cx32の発現低下により細胞間相互作用が低下して炎症が亢進し、Cx32の発現増加により炎症を抑制される新しい細胞機能制御機構を明らかにした。
低酸素誘発活性化マイクログリアによるニューロン障害の温度依存的応答

脳損傷時に活性化するマイクログリアは細胞傷害性因子を産生し、脳障害を引き起こす。よって、脳保護を目的とする脳低温療法はそれらの産生を軽減する可能性があり、その機序を活性化マイクログリアの培養系で調べた。その結果、細胞傷害性因子のTNF-α、IL-6および一酸化窒素(NO)は低温下で抑制され、脳低温療法による脳保護効果の一機序に、マイクログリアの細胞傷害性因子抑制が関与することが示唆された。また、高温下ではNO産生のみ増加した。このNO産生の温度依存性変化は、NOが低温下での脳保護効果および高温下での脳障害増悪において、病態把握のための重要なマーカーになりうることを示唆する。【目的】脳損傷後の二次的脳障害発生に脳内一酸化窒素(NO)やサイトカインが関与する。活性化マイクログリアはこれらの産生を介しニューロン障害を引き起こす。よって、脳保護を目的とした脳低温療法はマイクログリアのNOやサイトカイン産生を軽減する可能性がある。本研究では、脳損傷時に増加する内因性のマイクログリア活性化物質、アデノシン三リン酸(ATP)を用い、マイクログリアのNOとサイトカイン産生ならびにそれらの産生に関与するp38 mitogen-activated protein kinase(p38 MAPK)活性化に培養温度変化が及ぼす影響を調べた。【方法】新生仔ラット脳より単離したマイクログリアをATPで刺激し、33-37-39°C下で培養した。培養上清中のNO_2^-とサイトカイン(炎症性: IL-6、抗炎症性: IL-10)濃度(6時間培養後)ならびに細胞内p38 MAPK活性化(15分間培養後)を測定した。【結果】NO_2^-産生は37°Cに比べ33°Cでは低値、39°Cでは高値を示した。IL-6産生は37°Cに比べ33°Cでは低値を示し、39°Cでは差がなかった。IL-10産生は培養温度間で差がなかった。また、p38 MAPK活性化は37°Cに比べ33°Cでは低値を示し、39°Cでは差がなかった。【結論】軽度低温は、ATP活性化マイクログリアのNOとIL-6産生ならびにp38 MAPK活性化を抑制した。よって、脳低温療法による脳保護作用の一機序に、活性化マイクログリアのp38 MAPK活性化阻害を介した早期での炎症性反応抑制(NOやIL-6産生抑制)が関与することが示唆された。この早期でのNO産生の温度依存的変化は、脳低温による神経保護および脳高温による神経障害において、NOが重要なマーカーになりうることを示唆する。【目的】炎症性サイトカインや一酸化窒素(NO)は脳障害増悪に関与する。活性化マイクログリアはこれらの細胞傷害性(炎症性)因子産生を介しニューロン傷害を引き起こす。よって、脳保護を目的とする脳低温療法はマイクログリアのサイトカインやNO産生を軽減する可能性がある。本研究では、アデノシン三燐酸(ATP)による活性化マイクログリアのサイトカインとNO産生並びにp38 Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK)活性化に低温・高温が及ぼす影響を調べた。【結果】TNF-α産生は37°Cに比べ33°Cでは低値を示し、39°Cでは差がなかった(培養3時間)。IL-6産生は37°Cに比べ33°Cでは低値を示し、39°Cでは差がなかった(培養6時間)。NO_2^-産生は37°Cに比べ33°Cでは低値、39°Cでは高値を示した(培養6時間)。また、活性化p38 MAPKは37°Cに比べ33°C、39°Cともに低値を示した(培養1分間)。【結論】低温早期では、ATP活性化マイクログリアのTNF-α、IL-6およびNO産生並びにp38 MAPK活性化が低下した。よって、脳低温療法による脳保護効果の一作用機序に、活性化マイクログリアのp38 MAPK活性化阻害を介した早期での炎症性因子抑制が関与することが示唆された。また、高温早期では、マイクログリアのNO産生のみ増加した。このNO産生の温度依存性変化は、NOが低温早期でのニューロン保護効果および高温早期でのニューロン傷害増悪において、病態把握のための重要なマーカーになりうることを示唆する。
羽田空港への将来の航空交通を評価する航空管制シミュレーション環境の設計

昨年度までの研究成果に基づき,NARSIMを所有しているドイツ航空宇宙研究所(DLR)と共同研究契約を締結し,将来の羽田空港に離着陸する航空交通を模擬できる航空管制シミュレーション環境の整備を共同で進めた.そして,将来的な実運用が検討されている新しい管制運用について,航空管制シミュレーション環境で評価するために,DLRと共同で日欧の相互運用性を考慮した効率的で安全かつ環境に優しい新しい管制運用の提案に向けて研究を実施した.次世代航空管制システムの基盤となる学際的研究および研究成果を,書籍,メディア,講演会を通して広く社会に発信した.世界的に増大する航空交通需要に対応するべく、世界規模の航空管制システムの改革に向けた研究開発が現在進行中である。次世代運航の安全性や効率を検証するために、新システムが導入される将来の航空管制システムを模擬し、管制官やパイロットが参加するヒューマンインザループ実験を利用した検証評価が必要不可欠であるが、我が国はこのための航空管制シミュレーション実験施設を有していない。そこで本研究は、学術的な視点から、発着枠の増大が見込まれる羽田空港への到着機を対象とした航空管制シミュレーション環境を設計を目指す。次世代航空管制システムを導入するための検証評価には、以下の条件を兼ね備えたヒューマンインザループ実験設備を設計しなければならない。1)航空管制卓およびコックピットを模擬するユーザーインターフェイスを備えていること。2)次々と提案される次世代の航空管制システムの模擬に対応できる拡張性を備えていること。3)航空管制シミュレーション施設の建設、およびその保守管理にかかるコストを最小にする設計および体制を備えていること。以上の条件を満たす航空管制シミュレーション環境を設計するためには、高度なシステムインテグレーションを実現しなければならない。そこで初年度である平成27年度は、米国のNASAエイムズ研究所とラングレー研究所、およびEUのドイツ航空宇宙研究所(DLR)、オランダ航空宇宙研究所(NLR)、フランス航空大学校(ENAC)、デルフト工科大学で航空管制シミュレーション環境について5回の国際セミナーを開催し、航空管制シミュレーション設備の設計要件および運用や維持管理体制を含めた高度なシステムインテグレーション技術を分析した。そして、東京航空交通管制部および羽田空港事務所における現場の運用環境も分析し、ヒューマンインザシミュレーションの日本の文化や環境への応用を検討した。当初予定していた米国のNASAエイムズ研究所のみならず、ラングレー研究所、およびEUのドイツ航空宇宙研究所(DLR)、オランダ航空宇宙研究所(NLR)、フランス航空大学校(ENAC)、デルフト工科大学におけるシステムインテグレーションを分析することができた。さらに、合計6回の国際セミナーにおいて当該研究課題の紹介および議論を通して、より幅広い視点から航空管制シミュレーション設備の設計要件および運用や維持管理体制を含めた高度なシステムインテグレーション技術を分析することができた。さらに、東京航空交通管制部および羽田空港事務所における現場の運用環境を分析に生かすことができた。羽田空港の将来の航空交通を評価するために必要な、管制官やパイロットが参加するヒューマンインザループシミュレーション実験の環境について、諸外国の航空管制シミュレーション環境と、保守管理も含めた日本で実行可能な体制を模索した。このために、ドイツ航空宇宙研究所、NASAエイムズ研究所、およびNASAラングレー研究所と共同セミナーを開催し、OSI7層モデルに基づいてシミュレーション層、サービス層、インフラ層に分割し、システムアーキテクチャ設計を分析した。そして、サービス層の設計とその保守におけるコスト削減が重要であり、オランダ航空宇宙研究所とドイツ航空宇宙研究所が開発したNARSIMというシミュレーションエンジンの活用が最も有効であると結論づけた。さらに、羽田空港に導入を検討する新しい運航を評価するためには、4卓のレーダー管制卓のシミュレーターと8名のシミュレーションチームが最小単位であると結論づけた。そこで、NARSIMを活用した評価実験を想定し、シミュレーション層の設計に移行するため、ドイツ航空宇宙研究所との共同研究契約を締結した(2017年3月)。今後は、ドイツ航空宇宙研究所の研究チームと共同で、新運用のドイツ主要空港および羽田空港への導入を検討するため、シミュレーション層に特化して航空管制シミュレーション環境を構築する。さらに、さまざまな学術分野を横断して次世代の航空管制システム(人間と自動化システムが協調するシステム)の基盤となる学問を『航空管制科学』と名付け、その成り立ちと研究を社会を書籍『空の旅を科学する人工知能がひらく!?21世紀の航空管制』(2016年9月河出書房新社刊)・インターネット(Web毎日、Wedge、SYNODOSなど)・新聞(毎日新聞,時事通信社)・講演会(ジェイカレッジ,航空技術協会など)を通して広く社会発信した。当該研究課題をドイツ航空宇宙研究所との共同研究としたため、航空管制シミュレーション設計について、契約締結(2017年3月)以降に共同で実施する必要が出てきた。これについては、第3年次に継続して実施したい。そのため、今年度は、第3年次に実施予定であった社会発信を前倒しで実施し、さまざまな学術分野を横断する航空管制科学と航空管制シミュレーションについて、広く社会に発信した。ドイツ航空宇宙研究所(DLR)が所有する航空管制シミュレーション環境とヒューマンインザループシミュレーターであるNARSIMを共同利用し、EUの主要空港および羽田空港への将来の航空交通流を模擬して評価するために、2017年3月に締結したDLRと電子航法研究所との包括的契約を締結した。本契約のもと、羽田空港の将来の航空交通流を評価する航空管制シミュレーション評価を項目に盛り込んだプロジェクト単位の共同研究契約を2017年11月に締結して次期研究テーマを創出し、EUと日本の相互互換性を考慮した次世代航空管制コンゼプトとアプリケーション層の設計を開始した。

2019年より運用が開始する羽田空港に離発着する航空機が飛行する新しい空域および航空路モデルと、現状と将来の交通量に基づくデータモデルを作成し、DLRが所有するヒューマンインザループシミュレーターを利用して模擬できる環境を整えた。さらに、次世代の航空管制システム(人間と自動化システムが協調するシステム)の基盤となる学際的研究と研究成果を、書籍、メディア(ウェブニュース、新聞、雑誌)、企業た大学等での講演を通して発信し、広く社会に還元した。昨年度に刊行した書籍が中国語に翻訳されて出版されるなど、アジアへの成果普及にも貢献した。昨年度までの研究成果に基づき,NARSIMを所有しているドイツ航空宇宙研究所(DLR)と共同研究契約を締結し,将来の羽田空港に離着陸する航空交通を模擬できる航空管制シミュレーション環境の整備を共同で進めた.そして,将来的な実運用が検討されている新しい管制運用について,航空管制シミュレーション環境で評価するために,DLRと共同で日欧の相互運用性を考慮した効率的で安全かつ環境に優しい新しい管制運用の提案に向けて研究を実施した.次世代航空管制システムの基盤となる学際的研究および研究成果を,書籍,メディア,講演会を通して広く社会に発信した.平成27年度の分析結果に基づき、羽田空港への航空管制シミュレーション環境の設計を進める。具体的には、エージェントベースの階層的なモデル化手法やペトリネットモデルなどの数学的手法を適用し、人間(航空管制官とパイロット)、機械、ソフトウェアの情報の流れやユーザーインターフェイスを介した相互作用を模擬するよう、設計を進める。我が国唯一の航空管制科学の研究機関である電子航法研究所の研究員らと連携し、我が国の次世代航空管制システムを模擬できる航空管制シミュレーション環境を設計する。将来の航空管制システムを模擬して評価する実験施設の実現に向けて、学術的な視点から、ドイツ航空宇宙研究所と共同で、発着枠の増大が見込まれるドイツの主要空港および羽田空港への到着機を対象とした航空管制シミュレーション環境を設計する。そのために、ヒューマンファクター、情報科学、認知工学、システム工学、および航空管制科学を応用して、高度なシステムインテグレーションを実現するために分野横断的な研究課題に取り組む。さらに、航空管制システムのみならず、高度に複雑な社会技術系を模擬するシミュレーション環境の設計論の確立に貢献できるよう、引き続き、航空管制科学の幅広い社会還元を行う。海外出張の同行を予定していた研究分担者が、やむを得ない事情で同行できなくなったため、旅費の残額が生じた。
インスリン非依存性糖尿病におけるインスリン受容体およびグルコキナーゼ遺伝子の解析

1)インスリン非依存性糖尿病患者70人と正常人50人を対象にインスリン受容体遺伝子とグルコキナーゼ遺伝子をpolymerase chain reaction(PCR)による遺伝子増幅後、single strand conformation polymorphism(SSCP)解析法により遺伝子解析を行った。グルコキナーゼ遺伝子に関しては、4種類、計6人に遺伝子変異を認めた。しかし3種類はイントロン部分の変異で残りの1種類は第4エクソンの145番目のイノセント変異(アミノ酸置換を伴わない変異)であった。イントロン変異によりアミノ酸配列が異なる場合もあるが、われわれが発見したイントロン変異は、アミノ酸配列の異常(スプライシングの異常)をきたさない変異と考えられた。正常人においては、グルコキナーゼ遺伝子変異は一例も認められなかった。以上の結果から、インスリン非依存性糖尿病患者の約9%にグルコキナーゼ遺伝子の多型は認められるものの、グルコキナーゼの質的な変化をきたすものではないと考えられた(2論文発表済み)。2)グルコキナーゼ遺伝子の上流域は遺伝子の発現を調節している領域であり、この部分の変異は、グルコキナーゼの量的な変化をもたらす可能性がある。そこでわれわれはグルコキナーゼ上流域の約2000塩基対のスクリーニングを行った。糖尿病患者で4パターン、正常人では3パターンを認め、正常人の3パターンは、糖尿病患者のパターンと共通していた。糖尿病患者にのみ認められたパターンが糖尿病発症と直接関連するか今後の検討が必要である(論文準備中)。3)インスリン受容体に関しては現在もなお解析中である。4)現在、ほとんどの遺伝子変異のスクリーニングは前述したPCR-SSCP法を用いて行っている。この方法では解析できる塩基対はせいぜい数百塩基対に限られる。このため、100k塩基対以上もあるインスリン受容体遺伝子をスクリーニングするには22のエクソンをそれぞれPCRにて増幅し、SSCP解析する必要がある。そこでわれわれは、長鎖PCRにて20k塩基対程度を一度に増幅し、その後制限酵素で切断して、その断端を標識後SSCP解析をするという新しいスクリーニング法を開発し、これをPCR-restriction fragment(RF)-SSCP解析法と命名した。この方法そのものは本科研費の研究テーマではなかったが、大きな遺伝子(たとえばインスリン受容体遺伝子)のスクリーニングを簡便に行えるように工夫した結果の副次的産物として誕生した。これはこれまでのPCR-SSCP解析に比べてスクリーニングの効率が現段階でも2050倍程度あり、将来的には数百倍にもなり得る極めて優れた方法である(論文投稿中)。インスリン非依存性糖尿病(NIDDM)の成因遺伝子としていくつかの遺伝子が想定されているが中でもインスリン(IR)受容体遺伝子とグルコキナーゼ(GK)遺伝子の変異が注目されていた。そこで我々はNIDDMにおけるIR受容体遺伝子とGK遺伝子変異のスクリーニングを行った。スクリーニングはsingleーstrand conformation polymorphism(SSCP)法を用いて行った。

これまでに約50例のNIDDM患者と正常人50例を対象に行った結果IR受容体の第17エクソンには約10%の多形性が認められたが、正常人にも同様な頻度で認められ、これはいままでの報告と一致した。さらに第12エクソンに多型を認め、その患者の家人(母および弟)にも同様な変異が確認された(第35回糖尿病学会にて発表)。さらにGK遺伝子のスクリーニングには、12種類のすべてのエクソンを調べた結果、70例のNIDDM中、4種類合計6例の変異を発見した。正常人50人には1例も変異を認めなかった。塩基配列を決定した結果4種類中3種類はイントロンに、残りの1種類は第4エクソンの144番目のコドンがCCC→CCGに変異していたが、イノセント変異であった。今回のスクリーニングの結果からは直接GKの活性に変化を与えると考えられる変異を認めなかったが、NIDDM患者の約8%にGK遺伝子に“傷"がついていることが明らかとなり今後mRNAをも含めた研究が必要と思われる。(第36回糖尿病学会発表予定、論文投稿中)。さらにGK遺伝子の上流域のー190ー480の塩基配列を特異的に増幅し、SSCPで解析した結果NIDDM患者では5/22人、正常人では2/19とNIDDM患者で2倍以上も高い変異のあることが明らかとなった。現在この部分の塩基配列を決定中で、その部分に結合するトランス因子が明らかとなれば、GK遺伝子の制御の解明に大きな貢献となる(第36回糖尿病学会でデータ発表予定)と考えられる。Polymerase chain reaction(PCR)による遺伝子増幅後、single strand conformation polymorphism(SSCP)分析法により、われわれは、インスリン非依存性患者70人と正常人50人においてグルコキナーゼ遺伝子とインスリン受容体遺伝子の遺伝子解析を行った。グルコキナーゼ遺伝子に関しては、4種類、計6人にグルコキナーゼ遺伝子変異を認めた。しかし、3種類はイントロン部分で残りの1種類は第4エクソンの146番目のインセント変異(アミノ酸置換を伴わない変異)であった。イントロン変異によりアミノ酸配列が異なる場合もあるが、われわれが発見した変異はスプライシングの異常をきたさない変異と考えられた。以上の結果からインスリン非依存型糖尿病患者の約9%にグルコキナーゼ遺伝子の多型は認められるものの、グルコキナーゼの質的な変化をきたすものではないと考えられた(現在、論文投稿中)。インスリン受容体に関しては、現在もなお解析中である。1)インスリン非依存性糖尿病患者70人と正常人50人を対象にインスリン受容体遺伝子とグルコキナーゼ遺伝子をpolymerace chain
誤りの可視化を用いた知識の体系化支援システムの開発

本研究では,知識の体系化という汎用性が高く,有用な領域における支援を目的とした.学習した知識を有用なものとするためには,知識間を構造化する必要がある.本研究では構造の一つである階層構造に着目した学習の支援を行った.支援システムとして,学習者にコンセプトマップを用いた階層構造を構築させ,誤っている場合はシステムが診断し,誤りの可視化という形でフィードバックを与えるシステムを実装した.特に,先行研究で扱えなかった目に見えない抽象的な概念の誤りを,オブジェクト指向プログラミングの継承関係に基づいて誤りの可視化を行った.本システムの利用を通して階層構造の構築スキルの向上が確認された.本研究では,知識の体系化という汎用性が高く,有用な領域における支援を目的とした.学習した知識を有用なものとするためには,知識間を構造化する必要がある.本研究では構造の一つである階層構造に着目した学習の支援を行った.支援システムとして,学習者にコンセプトマップを用いた階層構造を構築させ,誤っている場合はシステムが診断し,誤りの可視化という形でフィードバックを与えるシステムを実装した.特に,先行研究で扱えなかった目に見えない抽象的な概念の誤りを,オブジェクト指向プログラミングの継承関係に基づいて誤りの可視化を行った.本システムの利用を通して階層構造の構築スキルの向上が確認された.本研究の目的は,「学習者自身に知識を体系化させ,誤りが含まれる場合は学習者に可視化して自ら修正させることで知識体系の洗練を促進する」といった一連の過程を支援するシステムの開発である.体系化とは,さまざまな概念間を関連付け,全体の構造を理解することであり,その理解には学習者自身が知識の体系化を行うことが効果的であるが,初学者は誤った知識の体系化を行うため修正作業が重要となる.本研究では修正への動機づけとして,個別診断および誤りの可視化を行うシステムを開発を目的とする.システムで実現する機能は「知識の体系化のためのコンセプトマップ生成インタフェイス」「体系化された知識の診断機能」「診断結果に基づく誤りの可視化機能」とした.さらに,教育現場での普及を目的としているため,その要件として「Webアプリケーションであること」「タブレットPCやスマートフォンで操作できること」「教室内において持ち込んだサーバーで構築するWifi環境で動作すること」を上げた.平成25年度は,これらの要件・機能を満たしたシステムを実装した.さらに,階層性のあるコンセプトマップ構築を対象とする.分野については,中学校理科教育における植物・動物の階層性,小学校理科教育における節足動物(昆虫含む)の階層性,大学教育におけるオブジェクト指向プログラミングの階層性,を対象とした.平成25年度は中学理科教育における植物の階層性,大学教育におけるオブジェクト指向プログラミングの階層性を実現した.さらに,大学教育におけるオブジェクト指向プログラミングの領域では実践を行い,効果を測定した結果,有効であることがわかった.最終年度は研究の更なる発展と成果のまとめおよび報告を行った.具体的には,前年度作成していたオブジェクト指向プログラミングにおけるクラス構造のアイデアを利用した知識の構造と誤りの可視化フィードバックシステムにおいて,インタフェイスの改善を行い,実践を行った.学習者自身が知識を体系化することは容易ではなく,また体系化された知識に関しては認知的に効果の高いフィードバックが必要となる.本研究では,オブジェクト指向プログラミングにおけるクラス設計を行わせることで学習者の知識の体系化を支援し,さらに誤ったクラス設計についてはそのクラス設計に基づいたコーディング画面をシステムで可視化し,誤った場合は無駄の多いコーディングが行われている様を可視化することで自らのクラス設計を振り返せることを支援した.本システムの利用を通して,学習者の知識の体系化が洗練されたことがわかった.また,本実践を通じて次の課題として,知識を体系化するためにはどのような観点で構築するかを学習者に考えさせることが重要であるという知見を得た.本知見は今後の研究課題である.本結果は,国際会議であるInternational Conference on Human Computer Interactionにて発表するとともに電子情報通信学会論文誌,Vol.J980-D,No.1にて掲載された.さらに,講義中に学習者の知識を体系化させ,講義中に収集し,学習者にフィードバックするともに,即時の講義修正を可能とするシステムも開発し,実際に講義において本年度も活用した.研究機関を通じて,知識の体系化のための方法論と支援システムを複数開発し,実際の運用,および評価,対外的な発表を行うことができた.学習工学当初の予定では小学校領域における節足動物の領域についての実現・実践を目的としたが,これは達成できていない.しかし,平成26年度に開発・実践を予定していたオブジェクト指向プログラミングを対象とした知識の体系化についてのソフトウェアの開発を行い,実践を行えた.それ以外の点ではほぼ計画どおりである.既に現場での実践が可能であるシステムが複数開発できている.また,大学教育においては実験的に実践できている.そこで,平成26年度は小中学校での実践,および大学における本格的な実践を目的とする.大学においては実践できる科目は既に確保できており実践を行う.小中学校においては当初予定した小中学校ではなく,新たな協力者の元に中学校での実践を行う予定である.本年度予定していた小学校,中学校での現場実践を平成26年度に延期し,代わりに大学における試用実践を行ったため,タブレットPCの購入を行わなかったためである.タブレットPCの購入および謝金の利用,成果の発表のために用いる.
海洋開発新時代に向けた構造設計援用・流体構造連成シミュレータの開発

国土の狭い我が国においては,人工島,メガフロートなどの沿岸地域の開発を積極的に行う時代(海洋開発新時代)にあり,津波・高潮・防波浪などの極限事象に対しても安全・安心な沿岸構造物を創造していく必要がある.特に,暴波浪時に流体力が作用する構造物の挙動を正確に評価することが必要となるため,流体解析手法としては飛沫,砕波などの離散表現に優れている粒子型解法(SPH法)を選択し,構造解析には実績のあるFEMを用いた新規の連成シミュレータを構築した.高精度・高効率な連成シミュレータの構築を目標とし,流体解析手法として採用したSPH法においては圧力評価の精度向上を目的とした安定化手法を提案し,また構造解析用FEMにおいては縮約化法を導入することで動的過渡応答解析の高速演算を可能とした.以上の基礎検討の結果を踏まて,SPH-FEMの双方向に連成させた新たなハイブリット型流体構造連成解析法を提案した.国土の狭い我が国においては,人工島,メガフロートなどの沿岸地域の開発を積極的に行う時代(海洋開発新時代)にあり,津波・高潮・防波浪などの極限事象に対しても安全・安心な沿岸構造物を創造していく必要がある.特に,暴波浪時に流体力が作用する構造物の挙動を正確に評価することが必要となるため,流体解析手法としては飛沫,砕波などの離散表現に優れている粒子型解法(SPH法)を選択し,構造解析には実績のあるFEMを用いた新規の連成シミュレータを構築した.高精度・高効率な連成シミュレータの構築を目標とし,流体解析手法として採用したSPH法においては圧力評価の精度向上を目的とした安定化手法を提案し,また構造解析用FEMにおいては縮約化法を導入することで動的過渡応答解析の高速演算を可能とした.以上の基礎検討の結果を踏まて,SPH-FEMの双方向に連成させた新たなハイブリット型流体構造連成解析法を提案した.沿岸地域の社会インフラを安全・安心に開発あるいは管理していくために,水害を念頭においた新規の流体・構造連成シミュレータを開発することを目標にした研究である.水害時には砕波,飛沫などに伴い自由表面が激しく変動することが予想されるため,流体解析としては粒子型解法(SPH法)を選択し,構造解析には非線形解析の実績がある有限要素法(FEM)を用いたハイブリット型の連成シミュレーション技術の開発を進めた.以下に2009年度に実施した研究内容を整理する.1.非圧縮流れにおいて,圧力に対して陽的,陰的に処理する2種類のSPH法の性能を評価し,高速化には陽的解法,信頼性には陰的解法を選択することが妥当であることを確認した.2. 3Dの広範囲の流域シミュレーションを実施するために,オープンソースSPHソフトであるSPHysicsを用いた一連のシステムを開発した.特に,数値地図から粒子型解法用の解析モデルを半自動化で作成することに成功した.3.圧力を陰的に処理するSPH法に対して独自に開発を進め,2D解析用のオリジナルツールを整備した.圧力項の安定化にはポアソン方程式のソース項に高次項を導入することが良いことを確認した.4.安定化した圧力値を用いた内製SPH法ツールとFEMを融合させた流体・構造連成解析を開発した.まだ,一方向連成の時差式解法ではあるが,流体力を受ける構造振動解析が実施できることを確認した.2010年度には双方向の連成解析法へと発展させたうえで,3D解析ツールへと拡張を行なう予定である.また,実用化に向けた高速化を行なうことを検討している.沿岸地域の社会インフラを安全・安心に開発あるいは管理していくため,水害を念頭においた新規の流体・構造連成シミュレータを開発することを目標にした.水害時には砕波,飛沫などに伴い自由表面が激しく変動することが予想されるため,流体解析としては粒子型解法(SPH法)を選択し、構造解析には非線形解析の実績がある有限要素法(FEM)を用いたハイブリット型の連成シミュレーション技術の開発を行った.2009年度は主にSPH法の改良に注力し,以下の成果を得た.・圧力のみを陰的にISPH法の枠組みにおいて,圧力が不自然に振動するといった問題点に対する解決策を提案した.(同種の解法であるMPS法で開発されたポアソン方程式のソース項の改良をISPH法へと導入)・安定化した圧力値を用いた内製ISPH法ツールとFEMを融合させた流体・構造連成解析のベースを開発した.2010年度は前年度の成果を受け,更なる高精度化・高速化を図った.・構造FEM解析部における解析の局速化を目的とし,KSMOR法という新しい縮約化技術を導入し,通常のFEMの精度を確保したまま,1040倍程度の高速化を可能とした.・2009年度に開発した流体・構造連成解析ツールにおける構造解析部の機能強化を行い,大変形までを統合的に解析可能なシミュレータへと発展させた.以上,当初に設定した水害対策の検討支援ツールに資する流体・構造連成解析の基礎を構築することができた.また,流体解析のみについては3次元化まで対応済みであり,構造力に作用する流体力を精緻に予測可能であることを確認した.