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大変形を伴う電磁流体現象に関する研究

電磁流体現象は、流体と電磁場が相互作用しながら進行する複雑な現象である。従来から広く用いられてきた差分法や有限要素法等のメッシュを要する計算手法は、電磁流体のような大変形を伴う対象への適用が困難であり、先行研究における電磁流体のシミュレーションは表面の変形を無視する等の限定されたモデルによる検証に留まっていた。これに対し、流体・電磁場ともにメッシュを用いず計算することができれば、様々な電磁流体現象への応用が可能な解析手法を確立できると考えられる。本年度は、昨年度までに提案してきた重み付き最小二乗法に基づくメッシュフリー法の有効性の検証を主に行った。昨年度まで、本研究での提案手法の適用範囲は磁気流体現象のみに留まっていた。そこで、本年度には電気流体現象への提案手法の適用を試みた。提案手法により、電気流体現象のベンチマークモデルの数値解析を行った。初期状態において、電位分布の理論解と解析解の相対誤差は0.08 %程度と十分小さく、提案手法による電場解析の定量的な妥当性が確認できる。また、同解析により、水滴が静電応力と表面張力の相互作用により振動している様子が確認できた。また、磁場解析モデルに対して提案手法と従来手法を適用し、提案手法と従来手法の比較検証を行った。検証により、提案手法によって得られた結果が有限要素法で得られた結果と良く一致していること、提案手法における計算時間は有限要素法の場合から見て約2%の増加と同程度であることを確認した。以上の通り、本研究で提案した手法はメッシュを用いることなく有限要素法と同等の精度・時間で計算が実行可能であり、メッシュを用いる従来手法が抱えていた多くの問題点を解決することができる手法であるといえる。したがって、提案手法は大変形を伴う電磁流体現象に対して有効であり、今後様々な電磁流体現象の詳細を解明していく上での有効な手段となると期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの著者の研究では、粒子法と有限要素法を連成させた電磁流体現象のための解析手法を提案し、その有効性を検討してきた。しかし、流体解析に用いる粒子法がメッシュを用いない手法であるにも関わらず、電磁場解析に用いる有限要素法を連成させる以上、解析手法全体としてはメッシュを必要とすることになり、大変形を伴う現象の数値解析においてメッシュに起因する計算破綻が起こり得る点が課題となっていた。これに対し、電磁場解析もメッシュを用いずに行うことができれば、前述の問題は生じなくなると考えられる。本年度に行った研究では、流体・電磁場ともにメッシュフリー法によって計算を行う解析手法を提案した。この手法においては、流体の支配方程式および電磁場の支配方程式はすべて重み付最小二乗法を用いて計算点のみで離散化される。本研究では、前述の手法による電磁流体現象の数値解析を実現するプログラムを自作し、その有効性の検証を行った。まず、流体解析において、振動数の理論解と解析解を比較した結果、解析解の定量的な妥当性を確認できた。また、磁場解析において、永久磁石が生成する磁束密度分布や、交流磁場中の導体に生じる渦電流密度及び電磁力分布の解析結果から、本手法の定性的な妥当性を確認できた。以上の結果を受け、流体と磁場の連成解析例として、2次元の電磁浮遊現象の解析を提案手法により行った。本解析により、溶融金属が電磁力によって浮揚すると同時に、電磁力と表面張力との相互作用によって大変形を伴った振動を行っている挙動が確認でき、提案手法が大変形を伴う電磁流体現象に対する解析手法として有効な手段となり得ると考えられる。本年度に行った研究では、昨年度に提案した流体・電磁場ともにメッシュフリー法によって計算を行う解析手法の定量的な有効性の検証及び3次元モデルでの検証を行った。まず、提案手法による流体解析及び電磁場解析について、理論解との比較による定量的な検証を行った。流体解析の精度検証においては、無重力下での非粘性液滴の振動現象の数値解析を行った。液滴の振動周期の理論解と提案手法による解析結果を比較したところ、相対誤差は0.5 %程度となり解析結果の定量的な妥当性が確認できる。また、電磁場解析の精度検証においては、一様交流磁場下における導体内部の磁場分布の数値解析を行った。無限円柱導体断面に生じる磁場の理論解と解析解を比較したところ、相対誤差が1 %程度となり解析結果の定量的な妥当性が確認できる。続いて、本手法で3次元解析を取り扱うことができるようにプログラムを拡張し、3次元モデルでの検証を行った。解析モデルは、昨年度報告した電磁浮遊現象の2次元解析モデルを周方向に展開して3次元に拡張したものである。初期状態における溶融金属内部において、従来手法である有限要素法で得られた結果と提案手法で得られた電磁力分布の結果はよく一致しており、本手法による3次元動磁場解析の妥当性が確認できる。また、溶融金属が電磁力によって浮揚すると同時に、電磁力と表面張力との相互作用によって大変形を伴った振動を行っていることが確認でき、提案手法は3次元モデルに対しても適用が可能で、大変形を伴う電磁流体現象に対する解析手法として有効な手段となり得ると考えられる。今後は、様々な電磁流体現象の解析に本手法を適用して現象の解明するとともに、現象を応用したデバイスの設計に役立つ水準の解析手法の確立を目指す予定である。

提案手法の定量的な有効性の検証及び3次元モデルでの検証を行い、提案手法の定量的な有効性が確認できたと考えられる。しかし、提案手法で取り扱ったモデルの種類が現状では少なく、手法の汎用性を向上させるうえではより多くの電磁流体現象の解析及び検証が必要である。以上の通り、本研究課題はおおむね順調に進展している。電磁流体現象は、流体と電磁場が相互作用しながら進行する複雑な現象である。従来から広く用いられてきた差分法や有限要素法等のメッシュを要する計算手法は、電磁流体のような大変形を伴う対象への適用が困難であり、先行研究における電磁流体のシミュレーションは表面の変形を無視する等の限定されたモデルによる検証に留まっていた。これに対し、流体・電磁場ともにメッシュを用いず計算することができれば、様々な電磁流体現象への応用が可能な解析手法を確立できると考えられる。本年度は、昨年度までに提案してきた重み付き最小二乗法に基づくメッシュフリー法の有効性の検証を主に行った。昨年度まで、本研究での提案手法の適用範囲は磁気流体現象のみに留まっていた。そこで、本年度には電気流体現象への提案手法の適用を試みた。提案手法により、電気流体現象のベンチマークモデルの数値解析を行った。初期状態において、電位分布の理論解と解析解の相対誤差は0.08 %程度と十分小さく、提案手法による電場解析の定量的な妥当性が確認できる。また、同解析により、水滴が静電応力と表面張力の相互作用により振動している様子が確認できた。また、磁場解析モデルに対して提案手法と従来手法を適用し、提案手法と従来手法の比較検証を行った。検証により、提案手法によって得られた結果が有限要素法で得られた結果と良く一致していること、提案手法における計算時間は有限要素法の場合から見て約2%の増加と同程度であることを確認した。以上の通り、本研究で提案した手法はメッシュを用いることなく有限要素法と同等の精度・時間で計算が実行可能であり、メッシュを用いる従来手法が抱えていた多くの問題点を解決することができる手法であるといえる。したがって、提案手法は大変形を伴う電磁流体現象に対して有効であり、今後様々な電磁流体現象の詳細を解明していく上での有効な手段となると期待できる。申請時の研究目的で示したメッシュフリー法の電磁場解析への導入を行い、簡易モデルを用い電磁流体現象のメッシュフリー解析の実施を本年度の研究で行うことができた。導入した手法が、大変形を伴う電磁流体現象の解析手法として有効な手段となり得ることを示すことができたと考えられるが、手法の定量的な検証については不十分であり、今後の課題である。今後は、提案手法を様々な電磁流体現象の数値解析に適用して検証を進め、提案手法の有効性を確認し、更なる改善を行っていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度における研究では、電磁流体現象について2次元のメッシュフリー解析のみを行っているが、実現象との比較を行うためには、3次元解析が必要であると考えられる。今後、3次元モデルでの検証を行うと同時に、他手法による解析結果や理論解などとの比較を通し、本手法の定量的な有効性を確認していく予定である。
過疎地域在住高齢者の社会的ネットワークに関する調査研究

福島県の過疎地金山町を調査地域として選定し、高齢者の生活自立を支援する子世代である30歳代から50歳代の住民に対し、健康づくりや今後の生き方に関するアンケート調査を実施した。その結果は以下のようであった。1.健康づくりのために定期的な健診受診、十分な睡眠休養、気分転換の心がけについては実行率が高いものの、定期的な運動は低かった。2.健康づくりの施策として、運動環境の整備や精神保健事業の充実が高く望まれていた。3.自分の老後について考えている者は、半数以上であり、好きなことを優先する、のんびり気ままに過ごす、近所づきあいを大切にする生き方は高く望まれていた。4.ボランティア活動には6割以上に参加の意思をもっており、興味のある活動内容は、地域活動、環境活動やスポーツレクリエーション活動であり、国際交流活動や児童や障害者を対象とする活動は低調であった。5.世代間交流が重要であると捉えられており、世代間交流を進めるにあたっては餅つきや祭りなどの伝統行事、共同農作業、伝統芸能やむかし遊びなどの企画に高い関心がみられた。生活の質の向上においては、生活の安心と安定、生活の自立が重要であり、とりわけ生活支援は、支援する側と支援される側双方の健康資源が重要となること、また、生活の拠点である地域に根ざした、相互の助け合い支援としてのネットワークを活用しての健康資源の向上への期待は大きく、地域特性を配慮したきめ細やかな施策の取り組みが個人の主体的な取り組みとともに、地域社会の健康実現に肝要といえることを明らかにした。地域で安心して安定した生活を送るためには、地域に根ざした相互の助け合いによる自立支援が重要となる。本研究においては生活自立の支援について福島県の過疎地域在往者の社会的ネットワークから検討することを目的とし、平成14年度には、主として生活自立支援をする側となる30代から50代の住民に対し、健康づくりや今後の生き方に関するアンケート調査を実施した。その結果、(1)健康づくりのために定期的な健診受診、十分な睡眠休養、気分転換の心がけについては実行率が高いものの、定期的な運動は低かった。(2)健康づくりの施策として、運動環境の整備や精神保健事業の充実が高く望まれていた。(3)自分の老後について考えている者が過半数であり、好きなことを優先する、のんびり気ままに過ごす、近所づきあいを大切にする生き方が高く望まれていた。(4)ボランティア活動に6割以上が参加の意思をもっていた。興味のある活動内容は、地域活動、環境活動やスポーツレクリエーション活動であり、国際交流活動や児童や障害者を対象とする活動は低調であった。(5)世代間交流を重要だと捉えており、交流を進めるにあたっては餅つきや祭りなどの伝統行事、共同農作業、伝統芸能やむかし遊びなどの企画に高い関心がみられた。近所づきあいを大切にする生き方、地域内でのボランティア活動への高い参加意欲、世代間交流の重視などは、社会的ネットワークに深く関わっている。これらの視点から高齢化率の高い過疎地域に住む高齢者を支える世代の社会的ネットワークの特徴を追求し地域における新たな社会的ネットワーク構築に資する知見を得たい。生活の質の向上には、生活の安心と安定、生活の自立が重要であり、とりわけ生活支援は支援する側と支援される側双方の健康資源が重要となる。健康の実現は、個人レベルで主体的に取り組む課題である一方で、健康で明るく活力に満ちた社会の創造にむけ、健康水準を向上させ、健康寿命の延伸にむけての行政による支援も不可欠である。地域は人々が生活する場であり、密で継続的な相互接触が可能であり、情報提供や交換が継続的で効率的にできる場である。地域社会の健康実現には、生活の拠点である地域に根ざし、地域特性を配慮した行政による環境整備や資源開発支援が、個人の主体的な取り組みとともに肝要といえる。

これまでの研究より、過疎地域在住高齢者においては、高齢者自身の健康に関する公的サービスへの関心が大きいことが明らかになったことをうけ、将来の高齢者層を形成する、現在の中年層住民に対し健康への意識と実態を把握することを通じ、地域住民の健康資源の拡充に資することを目的としてアンノートを実施した。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)健康状態については、ほぼ9割が健康であると認識していた。(2)健康への配慮については、6割ほどが心がけており、50歳代で急激な増加がみられた。(3)健康づくりのために実行している事柄は、定期的な健康診断の受診、十分な睡眠・休養、気分転換で高く、散歩・スポーツは低かった。健康づくりへの配慮は性別では男性、現職別では、勤め人で低かった。(4)健康づくりの施策として、「運動環境の整備」、「定期検診の実施」、「精神保健」が高く望まれた。(5)自分の老後については、半数以上が何らか考えていた。(6)老後の生き方については、「のんびり気ままに生きる」、「好きなことを優先する」、「近所づきあいを大事にする」への肯定が高く、「子どもからの援助の期待」、「家族がいることが何より幸せ」への肯定は高くなかった。
揚げ過程における混合食用油の泡立ち現象の解析

ヤシ油,パーム核油等のラウリン酸型油脂を一般食用油脂である非ラウリン酸型油脂と混合して用いると,揚げ過程において特有の持続的泡立ちを生ずる.本研究では,この泡立ちのメカニズムを明らかにすると共に,併せてエステル交換油の熱安定性を明らかにした.1.食用油脂としてヤシ油,パーム核油,大豆油,トウモロコシ油,米ヌカ油,ナタネ油,綿実油,パーム油,ラードを用いた.2種の油脂を1:1で混合して180°Cに加熱し,揚げ種を入れた時に生ずる泡立ちを比較すると,ヤシ油またはパーム核油と他の油脂を混合した時,激しい特有の持続的泡立ちが観察された.泡立ちの高い混合油を80°C, 30分間のランダム型エステル交換を行って,油脂酸組成は同じであるがトリアシルグルリセロール組成を異にするエステル交換油を調製して,その泡立ちを測定したところ,エステル交換後の泡立ちは著しく減少した.さらに,中鎖酸系としてC8C12,長鎖酸系としてC16C18の単一トリアシルグリセロールを用い,上記と同様に組合せを変えて,混合油とエステル交換油の泡立ちを調べた.中鎖酸系と長鎖酸系の混合油では顕著な泡立ちを生じたが,他の組合せの混合油あるいはエステル交換油では泡立ちはほとんど観察されなかった.以上の結果からヤシ油等を一般食用油脂と混合した時に起る特徴的な持続性泡立ちは,単に脂肪酸組成によって支配されるのではなく,トリアシルグリセロール分子サイズの不均衡によるものであることを明らかにした.2.エステル交換油の熱酸化安定性を, A_<232>,過酸化価物,カルボニル価,酸価,脂肪酸組成,屈折率で測定して混合油の値と比較した.その結果,不飽和酸含量が高い程劣化度が高くなるほか,混合油とエステル交換油ではほとんど差がなかった.ただし屈折率の増加はエステル交換油の方が大きく,重合し易い分子種の生成が示唆された.ヤシ油,パーム核油等のラウリン酸型油脂を一般食用油脂である非ラウリン酸型油脂と混合して用いると,揚げ過程において特有の持続的泡立ちを生ずる.本研究では,この泡立ちのメカニズムを明らかにすると共に,併せてエステル交換油の熱安定性を明らかにした.1.食用油脂としてヤシ油,パーム核油,大豆油,トウモロコシ油,米ヌカ油,ナタネ油,綿実油,パーム油,ラードを用いた.2種の油脂を1:1で混合して180°Cに加熱し,揚げ種を入れた時に生ずる泡立ちを比較すると,ヤシ油またはパーム核油と他の油脂を混合した時,激しい特有の持続的泡立ちが観察された.泡立ちの高い混合油を80°C, 30分間のランダム型エステル交換を行って,油脂酸組成は同じであるがトリアシルグルリセロール組成を異にするエステル交換油を調製して,その泡立ちを測定したところ,エステル交換後の泡立ちは著しく減少した.さらに,中鎖酸系としてC8C12,長鎖酸系としてC16C18の単一トリアシルグリセロールを用い,上記と同様に組合せを変えて,混合油とエステル交換油の泡立ちを調べた.中鎖酸系と長鎖酸系の混合油では顕著な泡立ちを生じたが,他の組合せの混合油あるいはエステル交換油では泡立ちはほとんど観察されなかった.以上の結果からヤシ油等を一般食用油脂と混合した時に起る特徴的な持続性泡立ちは,単に脂肪酸組成によって支配されるのではなく,トリアシルグリセロール分子サイズの不均衡によるものであることを明らかにした.2.エステル交換油の熱酸化安定性を, A_<232>,過酸化価物,カルボニル価,酸価,脂肪酸組成,屈折率で測定して混合油の値と比較した.その結果,不飽和酸含量が高い程劣化度が高くなるほか,混合油とエステル交換油ではほとんど差がなかった.ただし屈折率の増加はエステル交換油の方が大きく,重合し易い分子種の生成が示唆された.植物性食用油脂の混合油の揚げ過程における持続性泡立ち現象のメカニズムを以下のように明らかにした。食用油脂として、大豆油、トウモロコシ油、米ヌカ油、ナタネ油、綿実油、ヤシ油、パーム油、パーム核油、ラードを用いた。泡立ちは、、油脂を180°Cに加熱の後、小麦粉団子を入れた時に生ずる泡の高さで測定した。まず、組み合せを変えて、上記二種の油脂を1:1の割合で混合し、泡立ち現象を調べたところ、ヤシ油あるいはパーム核油と他の油脂を混合した場合、激しい泡立ち現象が観察された。この場合、泡立ちの程度は、それぞれの油脂の混合比が、1:1の時が最も高く、1:1からずれるに従い低くなった。次に泡立ちの高かった混合油(混合比1:1)をエステル交換させ、トリグリセリドの分子種は異なるが、脂肪酸組成が同じ混合油を調製して、その泡立ちを測定したところ、いずれの組み合せにおいても、エステル交換前の混合油に比べてエステル交換後の混合油の泡立ちの強さは著しく減少した。以上の食用油脂の泡立ち現象をさらに深く追求するために、合成油脂(monoacid triglyceride)を用いたモデル系で泡立ちの解析を行った。

中鎖系として、トリカプリリン,トリカプリン,トリラウリンを、長鎖系として、トリパルミチン,トリステアリン,トリオレインを用い、食用油脂の場合と同様に組合せを変えて二種の混合油(混合比1:1)の泡立ちを調べたところ、中鎖系と長鎖系との混合油で顕著な泡立ちを生じたが、他の組合せの混合油あるいはエステル交換油では、泡立ちはほとんど観察されなかった。以上の結果から、混合油の持続性泡立ちは、中鎖系と長鎖系の油脂が混合した場合に起こるが、その程度は、単に脂肪酸組成によって支配されるのではなく、異なる分子種の存在割合によって支配されることが明らかになった。
浸透圧刺激下の抗利尿ホルモン分泌促進機構における脳内ドーパミン系の役割

2.Prostaglandin(PG)の脳室内投与によるADH分泌はDA受容体阻害薬で抑えられず、逆にDA投与による分泌もPG産生阻害薬投与の影響を受けなかった。従って、DAとPGの双方が浸透圧性ADH分泌に促進的に係わるにせよ、両者の働く系は相互に独立していると考えられる。3.脳室近傍の弓状核に6-OHDAを局所注入し、この領域のcatecholamine(CA)神経を壊すと、浸透圧刺激によるADH分泌が著しく増大した。6-OHDAは視床下部組織のnoradrenalineを減少させた。DA濃度は有意には変わらなかったが、これらの結果は、Tuberohypophysial Dopaminergic神経を含む弓状核領域のCA神経が浸透圧性ADH分泌を抑制することを示唆している。従って、脳室周囲には浸透圧性ADH分泌を促進するCA神経のみならず、抑制するものも存在する、と考えられる。4.弓状核を含む視床下部組織に浸透圧刺激下でADH分泌を抑制する系のあることは、in vitroの実験でも示唆された。本研究は、浸透圧刺激下の抗利尿ホルモン(ADH)分泌促進機構における脳内ドーパミン(DA)神経の役割を解明する為に計画したものである。実験は、科研費交付申請書に記載した通りに行った。まず、[1]ADH分泌の高進に寄与するDA神経の脳室周囲における位置を調べるため、osmoreceptor complexのある第三脳室腹側前部と、ここからの浸透圧情報が投射する室傍核にDAを局所投与し、それらのADH分泌に対する効果を、脳室内投与の場合と比較検討した。その結果、DAのADH分泌促進作用は、室傍核内投与の方が、脳室内投与に比べてはるかに大きいこと、しかし、第三脳室腹側前部への投与は、ADH分泌を変えないことが判明した。従って、室傍核に投射するDA神経はADH分泌の促進に働く可能性があるものの、第三脳室腹側前部に投射するものは、ADH分泌の調節に重要な役割を持たないと考えられた(Acta Endocrinol.1992)。次に、[2]室傍核に投射するDA神経が浸透圧性のADH分泌に働くのかどうか、を調べる為、DA受容体阻害薬ハロペリドール(HL)の両側室傍核内投与の効果を検討した。しかし、HL室傍核投与は浸透圧刺激によるADH分泌に影響しなかった。HLは、脳室内投与の場合にはそれを抑えるので、この結果は、浸透圧刺激によるADH分泌には室傍核以外にある脳室周囲DA神経の関与すること、を示唆している(発表準備中)。[3]浸透圧刺激によるADH分泌は、脳室内にプロスタグランジン(PG)産生阻害薬を与えても、DA受容体阻害薬を与えても抑えられる。しかしDA投与によるADH分泌は、PG産生阻害薬の脳室内投与で影響されなかった。私は、以前、PGの脳室内投与によるADH分泌はDA受容体阻害薬の脳室内投与で抑えられないことを解明しているので、これらの結果は、浸透圧性のADH分泌促進において、脳内のDA系とPG系は相互に独立して機能することを示唆している[Brain Research,印刷中]。
地球温暖化の影響評価に用いる極浅海域まで拡張可能な大気・海洋・波浪結合モデル構築

本研究の目的は,(A)地球温暖化の沿岸域への影響評価に用いる極浅海域まで拡張した大気・海洋・波浪結合モデルの構築し,(B)沿岸部における波浪や流れ(沿岸外力)や塩熱環境場(環境場)の長期的変化を予測することである.(A)大気・海洋・波浪結合モデルの構築波による流れ(Stokes drift)に対する不規則波浪の影響を考慮した海洋・波浪結合モデルの開発を行った.海洋ー波浪間の計算コストを考慮して,不規則波浪に対するStokes driftの定式化を行い,結合モデルに実装した.外洋から沿岸まで空間的にシームレスな結合モデルの構築を行った.(B)沿岸部における沿岸外力・塩熱環境の長期変化予測上記(A)で構築したモデルを用いて,外洋から沿岸域まで空間的にシームレスな海洋流動解析を行った.具体的には,太平洋北西部(和歌山県沖)から和歌山県田辺湾にかけて2段階のネスティンググリッドを導入し,最終ドメイン解像度を100mとした高解像度海洋流動解析を行った.海洋流動解析の実行に向けて,北西太平洋海洋長期再解析データセット(FORA-WNP30;Usui et al., 2017)の解析を行った.気候変動の長期変化予測に向けて,大気・海洋モデルMIROC5の将来気候計算の解析も行った.これら(A)(B)をまとめて,地球温暖化の影響評価に用いる極浅海域まで拡張可能な大気・海洋・波浪結合モデル構築とした.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本特別研究員の博士課程における研究の最終目的は,(A)地球温暖化の沿岸域への影響評価に用い極浅海域まで拡張した大気・海洋・波浪結合モデルの構築し,これを用いて(B)沿岸部における波浪や流れ(沿岸外力)や塩熱環境場(環境場)の長期的変化を予測することである.当該年度における(A)について,波による流れ(Stokes drift)に対する不規則波浪の影響を考慮した海洋・波浪結合モデルの開発を行った.不規則波浪場に対する波浪による流れの生成の定式化を行いモデルに実装することで,風波やうねりの卓越した沿岸域の表現を可能にした.開発したモデルを用いて数100mスケール解像度の沿岸流の再現計算を行い,モデル精度検証を行った.さらに,ネスティンググリッドを導入した外洋から岸近傍までの統一的な再現計算を行うことで,沿岸流動に対する外洋の影響評価を行った.計算対象エリアは和歌山県田辺湾,対象期間は2009年9月23日10月10日とした.沿岸流について得られた結果と白浜海象観測所における同期間の観測データの比較を行うことで,モデルの有意性を示した.(B)については,既存の数値モデルによるシミュレーション結果との比較に向けて,北西太平洋海洋長期再解析データセット(FORA-WNP30:Usui et al., 2017)の解析を行っている.得られた解析結果は,(A)において開発したモデルのシミュレーション結果を比較し,開発したモデルの評価を行う.博士課程における最終目的は,(A)地球温暖化の沿岸域への影響評価に用い極浅海域まで拡張した大気・海洋・波浪結合モデルの構築し,これを用いて(B)沿岸部における波浪や流れ(沿岸外力)や塩熱環境場(環境場)の長期的変化を予測することである.(A)波による流れ(Stokes drift)に対する不規則波浪の影響を考慮した海洋・波浪結合モデルの開発を行った.不規則波浪場に対する波浪による流れの生成の定式化を行いモデルに実装することで,風波やうねりの卓越した沿岸域の表現を可能にした.開発したモデルを用いて数100mスケール解像度の沿岸流の再現計算を行い,モデル精度検証を行った.さらに,ネスティンググリッドを導入した外洋から岸近傍までの統一的な再現計算を行うことで,沿岸流動に対する外洋の影響評価を行った.計算対象エリアは和歌山県田辺湾,対象期間は2009年9月23日10月10日とした.沿岸流について得られた結果と白浜海象観測所における同期間の観測データの比較を行うことで,モデルの再現性の向上が示された.(B)(A)で開発したモデルを用いた将来予測計算は,既存の数値モデルによるシミュレーション結果と比較を行う.モデルの開発と同時並行して北西太平洋海洋長期再解析データセット(FORA-WNP30:Usui et al., 2017)の解析を行い,モデル間比較の準備を行っている.本研究の目的は,極浅海域まで拡張した大気・海洋・波浪結合モデルの構築し,これを用いて外洋から沿岸域を統合的に波浪や流れの長期的変化を予測することである.具体的には,不規則波浪場における波の生成する流れの影響(波・流れ相互作用)を考慮した海洋・波浪結合モデルの構築を行い,外洋から沿岸域までの海洋流動を統合的にシミュレーションする.シミュレーションは,過去再現計算と将来変化予測計算を行う.前者の計算結果は,京都大学防災研究所が所有する和歌山県田辺湾沖にある現地観測塔で得られた現地観測結果と比較を行い,構築したモデルの精度検証を行う.精度検証したモデルを用いて,海洋流動の将来変化予測計算を行う.・不規則波浪場の波による流れを考慮した海洋・波浪モデルの構築外洋から沿岸域までをシームレスにシミュレーションするモデルの構築を行うため,前年度には,沿岸域を対象としたモデルの構築およびモデルの精度検証を行った.

本年度は,外洋を対象にモデルの構築およびモデルの精度検証を行った.・外洋の影響を考慮した沿岸域の海洋流動解析(将来変化予測計算)モデルの構築後,モデルを用いて外洋から沿岸域までのスケール差を考慮したシームレスな海洋流動の将来変化予測計算を行う.本年度は,この計算の境界条件として用いる北西太平洋海洋長期再解析データセットFORA-WNP30の解析を行った.また,シミュレーションに地球温暖化による海面上昇の影響を考慮するために,気象庁の提供する潮位・潮位偏差現地観測データの解析を行い,国土地理院の提供する一等水準点観測データの解析を行った.本研究の目的は,極浅海域まで拡張した大気・海洋・波浪結合モデルの構築し,これを用いて外洋から沿岸域を統合的に波浪や流れの長期的変化を予測することである.モデルの構築と並行して,海洋流動の将来変化予測計算の準備を進めることが望ましい.・不規則波浪場の波による流れを考慮した海洋・波浪モデルの構築外洋から沿岸域までのスケール差を考慮したシームレスな数値モデルの構築は,外洋,沿岸域それぞれを対象としたモデルの構築を行い,それらを統合するという手順を踏む.前年度に沿岸域を対象としたモデルの構築,本年度に外洋を対象としたモデルの構築を行い,次年度にそれらを統合する準備が着実になされている.このため,モデルの構築に関して,予定通り,おおむね順調に進展していると言える.また,モデルの構築に不可欠な現地観測データは,京都大学防災研究所の所有する和歌山県田辺湾沖の観測塔における現地観測にて得られている.・外洋の影響を考慮した沿岸域の海洋流動解析(将来変化予測計算)海洋流動の将来変化予測計算には,計算領域の入力データにあたる境界条件が必要となる.境界条件として利用する,北西太平洋海洋長期再解析データセットFORA-WNP30を解析を進めている.また,地球温暖化の影響を考慮した将来変化予測計算をするために,気象庁の提供する潮位・潮位偏差現地観測データの解析と,国土地理院の提供する一等水準点(地盤沈下)現地観測データの解析を行った.モデル構築後の海洋流動将来変化予測計算の準備も着実に進展していると言える.本研究の目的は,(A)地球温暖化の沿岸域への影響評価に用いる極浅海域まで拡張した大気・海洋・波浪結合モデルの構築し,(B)沿岸部における波浪や流れ(沿岸外力)や塩熱環境場(環境場)の長期的変化を予測することである.(A)大気・海洋・波浪結合モデルの構築波による流れ(Stokes drift)に対する不規則波浪の影響を考慮した海洋・波浪結合モデルの開発を行った.海洋ー波浪間の計算コストを考慮して,不規則波浪に対するStokes driftの定式化を行い,結合モデルに実装した.外洋から沿岸まで空間的にシームレスな結合モデルの構築を行った.(B)沿岸部における沿岸外力・塩熱環境の長期変化予測上記(A)で構築したモデルを用いて,外洋から沿岸域まで空間的にシームレスな海洋流動解析を行った.具体的には,太平洋北西部(和歌山県沖)から和歌山県田辺湾にかけて2段階のネスティンググリッドを導入し,最終ドメイン解像度を100mとした高解像度海洋流動解析を行った.海洋流動解析の実行に向けて,北西太平洋海洋長期再解析データセット(FORA-WNP30;Usui et al., 2017)の解析を行った.気候変動の長期変化予測に向けて,大気・海洋モデルMIROC5の将来気候計算の解析も行った.これら(A)(B)をまとめて,地球温暖化の影響評価に用いる極浅海域まで拡張可能な大気・海洋・波浪結合モデル構築とした.
非線形現象を利用した振動制御に関する研究

本研究では,機械システムの運動や振動の制御に対する,非線形現象の積極的な利用法を提案した.以下,対象とした非線形現象と制振法および非線形現象を利用した運動制御法の内容を具体に示す.1.ベルト駆動系に発生する共振とその制御ベルト駆動系はベルトの溶接痕やプーリの偏心などによって様々な共振現象を発生するが,非線形連成効果を巧みに利用することにより,一度にそのすべての共振を抑える手法を提案し,理論的ならびに実験的にその有効性を示した.2.磁気浮上物体に生じる係数励振とその制御非対称な非線形ばね支持力を受ける物体に発生する係数励振振動に対する,非線形連成効果を用いたアクティブな動吸振器による安定化制御法を提案した.係数励振の場合,1/3次分数調波共振の場合とは異なり,パッシブな動吸振器では安定化不可能であることを理論的に指摘し,アクティブな制御法によりその安定化が可能であることを理論的ならびに実験的に明らかにした.3.劣駆動マニピュレータに対する運動制御高周波加振によって,静的に不安定な平衡状態を安定化できることが動的安定化現象として以前から知られている.本研究では動的安定化現象の非線形特性を適切に操作することにより,フィードバック制御することなく,劣駆動マニピュレータの劣駆動リンク先端の位置決めを行う手法を提案し,実験によりその有効性を確認した.本研究では,機械システムの運動や振動の制御に対する,非線形現象の積極的な利用法を提案した.以下,対象とした非線形現象と制振法および非線形現象を利用した運動制御法の内容を具体に示す.1.ベルト駆動系に発生する共振とその制御ベルト駆動系はベルトの溶接痕やプーリの偏心などによって様々な共振現象を発生するが,非線形連成効果を巧みに利用することにより,一度にそのすべての共振を抑える手法を提案し,理論的ならびに実験的にその有効性を示した.2.磁気浮上物体に生じる係数励振とその制御非対称な非線形ばね支持力を受ける物体に発生する係数励振振動に対する,非線形連成効果を用いたアクティブな動吸振器による安定化制御法を提案した.係数励振の場合,1/3次分数調波共振の場合とは異なり,パッシブな動吸振器では安定化不可能であることを理論的に指摘し,アクティブな制御法によりその安定化が可能であることを理論的ならびに実験的に明らかにした.3.劣駆動マニピュレータに対する運動制御高周波加振によって,静的に不安定な平衡状態を安定化できることが動的安定化現象として以前から知られている.本研究では動的安定化現象の非線形特性を適切に操作することにより,フィードバック制御することなく,劣駆動マニピュレータの劣駆動リンク先端の位置決めを行う手法を提案し,実験によりその有効性を確認した.本年度は,非線形現象の利用方法の基礎的な考察をおこない,振動現象の制御に応用を試みた.まず共振動現象は,理論的にはシステムを支配する振幅方程式によってその発生メカニズムが表現できることに注目し,制御入力による振幅方程式の変形によって共振現象の制御を理論的に試みた.本年度に考案された制御手法は,係数励振を利用したものであり,非対称ばね支持系に生じる係数励振動の安定化と回転ベルトに生じる共振現象の安定化に関して理論的な考察を行い,模型実験によって提案した制御手法の妥当性を確認した.以下具体的に2つの共振現象の特徴とその安定化について具体的に示す.1.対称ばね支持系に生じる係数励振の安定化について非対称復元力を受けるシステムはその変位に関する2次の非線形性に起因して,周期的に剛性が変化する系と等価になる.したがって固有振動数の2倍近傍で加振入力が入る場合,係数励振が生じる.このような共振現象に対して,振り子状の動吸振器を主系に接続しその慣性力の効果を利用して制御を行った.振り子を主系の固有振動数と等しくすると,慣性力はその2倍の振動数で主系に影響を与える.この効果がもともとの係数励振の効果を相殺するように制御入力の位相を設定することにより,主系に生じる係数励振を安定化する方法を理論的に提案した.また,模型実験によりその有効性を確認した.2.回転ベルト系に生じる共振現象の安定化についてベルトの溶接跡によって回転ベルトは周期的なインパルス入力を受ける.この周期がベルトの固有周期の整数倍のとき共振が生じることを模型実験により指摘した.またそのメカニズムを平均化法を用いて理論的に明らかにした.下部のベルトを横方向にベルトの固有振動数と同じ振動数で励振することにより上部ベルトに固有振動数の2倍で張力変動を生じさせ,その位相の適切な調整による安定化手法を提案した.また模型実験によりその有効性を確認した.本年度は,昨年度提案した非対称非線形復元力を受けるシステムに生じる係数励振現象の安定化制御法のロバスト性を理論的ならびに実験的に議論した。さらに、高周波加振による倒立振り子に対するフィードバック制御を用いない安定化法について、分岐理論を用いた解析により、その特性と構造物に生じる座屈現象との対応付けを行い、安定化のメカニズムとその非線形特性を理論的に明らかにし、さらに実験によりその妥当性を確かめた。以下具体的に内容を示す。1.非対称ばね支持系に生じる係数励振の安定化について昨年度は係数励振の効果を相殺するための手法として吸振器の振動数を主系のそれと等しくし結果的に、主系に作用する係数励振の効果を弱める非線形制御法を提案したが、本年度はフィードバックゲインの大きさと安定化に対する効果に関して理論的ならびに実験的に検討を行った。

2.高周波加振による倒立振り子の安定化について高周波加振によって静的に不安定な倒立振り子の安定化が達成できるが、その力学構造は電磁弾性座屈のそれと一致し、亜臨界ピッチフォーク分岐によって理論的な理解が可能であることを明らかにするとともに、高周波加振の方向が重力方向と一致していない場合に発生する現象は、ピッチフォーク分岐の摂動によって説明できることを理論的ならびに実験的に明らかにした。本年度は,ベルト駆動系に発生する共振現象の安定化制御法および自励振動機械に対する可変振幅制御のための制御法さらに2次の非線形性の存在による係数励振現象に対するオートパラメトリック動吸振器の適用可能性を検討した.1.ベルト駆動系についてベルト駆動系にはベルトの溶接痕やプーリの偏心などによって様々な共振現象が発生するが,非線形連成効果を巧みに利用することにより,一度にそのすべての共振を抑える手法を提案し,理論的にその有効性を示した.2.自励振動機械について近年様々な機械システムの駆動用途に利用される自励振動現象は,もともと電気回路の発振現象として知られていたため,機械システムに発生する同様な現象に対する機械システム特有の効果を考慮に入れた解析はあまり行われてこなかった.本研究ではクーロン摩擦の影響が自励振動の発生条件に重要な役割を果たすことを理論的に指摘しそれを実験的に確かめた.3.係数励振に対するオートパラメトリック動吸振器の効果について著者らのこれまでの研究で,オートパラメトリック動吸振器が1/3次分数調は共振の安定化に効果があることが明らかにされた.本年度は同種の吸振器が係数励振の安定化に効果があるか否かを理論的ならびに実験的に示した.すなわちオートパラメトリック吸振器は係数励振を安定化できず,さらにカオスを引き起こすことが明らかになった.
損傷の法医学的診断に関する細胞生物学的研究

本研究では、損傷に伴う細胞死をapoptosisとnecrosisという2つの細胞死機構に基づき細胞生物学的に検討した。新規に考案・作製した電子温度制御発熱装置を用い、ラット肝を37°C、50°C、65°C5分間、過熱し、損傷肝を作製した後、所定時間生存させた。これら損傷肝組織について、組織化学染色、TUNEL法によるapoptosis染色、抽出DNAの電気泳動等により損傷肝組織の細胞死を生存時間毎(経時的)に解析した。各々温度ともapoptosisの出現は経時的(生存時間に対して)二峰性を示した。第一のapoptosisは、37°Cでは損傷部全域に認められた。しかし、50°C及び65°Cでは損傷の辺縁部から始まり、中心部に向かって進展し、HE染色において核の凝縮が損傷部と正常の境界領域に顕著であり、37°Cの所見とは明らかな相違を示した。これは損傷辺縁におけるapoptosisが温度の直接的影響によることを示すものと考えられる。第二のapoptosisも、いずれの温度においても、損傷の辺縁部から中心部に向かって進展し、その時間経過は、好中球の損傷部位への浸潤にほぼ同調していた。TUNEL法でapoptosisが著明な肝組織から抽出したDNAをアガロース電気泳動法により分析するとラダーが検出され生化学的にもapoptosisが確認された。損傷組織におけるnecrosisは、時間的、部位的にもapoptosisとほぼ同様のパターンで出現し、受傷後1012時間(第二のapoptosisのピーク)まではnecrosisとapoptosisがほぼ同程度に認められた。しかし、24時間後にはapoptosisを起こした細胞は貧食により消失し、necrosisのみからなる損傷像となった。損傷組織におけるapoptosisとnecrosisは、その出現パターンから好中球に由来するTNF-αの作用によるものと考えられ、実際損傷部位の好中球におけるTNF-αの産生が免疫電顕法により確認された。以上のごとく本研究では、損傷における細胞死にはapoptosisが大きく関与することを細胞生物学的に明かにした。受傷組織の細胞死に至る過程では、生体防御の観点から、壊死巣と健常組織との境界に位置する細胞がapoptosis(programmed cell death)に陥る可能性がある。従って、本研究ではapoptosisとnecrosis(accidental cell death)2つの異なった細胞死機構による損傷の細胞生物学的検討を行った。損傷組織の作製:我々が考案・作製したPID温度制御方式発熱装置の発熱体(T-type)を麻酔下に開腹されたラット肝に刺入し、50°C、5分加熱したのち閉腹、障害肝を経時的に摘出した。損傷肝の病理組織学的及び免疫組織学的検討:H-E染色での病理組織学的検討の結果、加熱処理3時間後に摘出した肝では、発熱体刺入部位の周囲に小出血及び好中球の遊走を伴う凝固壊死の所見が見られる。さらに、加熱処理から摘出までの時間を延長させるに伴い、凝固壊死巣の狭小化がみられ、3日後の摘出肝では、狭小化した壊死巣の周辺部に繊維芽球の出現を伴う肉芽形成の開始を認める。また、DNAのフラグメント化をアポプ・タグ(in situ apoptosis検出用キツト)用いる免疫組織学的検討の結果、加熱処理6時間後に摘出した肝では、凝固壊死巣周辺に多数のapoptosis染色陽性核を有する細胞の出現をみる。

さらに、加熱処理から摘出までの時間を延長させるに伴い、apoptosis染色陽性核を有する細胞の数が減少し、2日後の摘出肝では、もはやapoptosis染色陽性核を有する細胞が認められなくなった。損傷組織の生化学的検討:損傷肝上のアポトーシス陽性細胞群を正確に切り出すことは不可能であり、アポトーシス細胞のラベル化を含め、DNAラダーの正確な検出法を検討している。本研究では、損傷に伴う細胞死をapoptosisとnecrosisという2つの細胞死機構に基づき細胞生物学的に検討した。新規に考案・作製した電子温度制御発熱装置を用い、ラット肝を37°C、50°C、65°C5分間加熱し、損傷肝を作製した後、所定時間生存させた。これら損傷肝組織について、組織化学染色、TUNEL法によるapoptosis染色、抽出DNAの電気泳動等により損傷肝組織の細胞死を生存時間毎(経時的)に解析した。各温度ともapoptosisの出現は経時的(生存時間に対して)二峰性を示した。第一のapoptosisは、37°Cでは損傷部全域に認められた。しかし、50°C及び65°Cでは損傷の辺縁部から始まり中心部に向かって進展し、HE染色において核の凝縮が損傷部と正常の境界領域に顕著であり、37°Cの所見とは明らかな相違を示した。これは損傷辺縁におけるapoptosisが温度の直接的影響によることを示すものと考えられる。第二のapoptosisも、いずれの温度においても損傷の辺縁部から中心部に向かって進展し、その時間経過は、好中球の損傷部位への浸潤にほぼ同調していた。TUNEL法でapoptosisが著明な肝組織から抽出したDNAをアガロース電気泳動法により分析するとラダーが検出され、生化学的にもapoptosisが確認された。損傷組織におけるnecrosisは、時間的、部位的にもapoptosisとほぼ同様のパターンで出現し、受傷後1012時間(第二のapoptosisのピーク)まではnecrosisとapoptosisがほぼ同程度に認められた。しかし、24時間後にはapoptosisを起こした細胞は貧食により消失し、necrosisのみからなる損傷像となった。損傷組織におけるapoptosisとnecrosisは、その出現パターンから好中球に由来するTNF-αの作用によるものと考えられ、実際損傷部位の好中球におけるTNF-αの産生が免疫電顕法により確認された。以上のこどく本研究では、損傷における細胞死にはapoptosisが大きく関与することを細胞生物学的に明かにした。
海洋性プランクトンの進化過程を解明するための数値流体力学手法の開発

本研究課題は,海洋プランクトンの進化過程を解明するための数値流体力学手法を確立することを目標にしたものであるが,この目標はほぼ達成することができたと考えている.海洋プランクトンの中でも特に多様な形態を示す放散虫に焦点をあてて,その進化過程を流体力学的な視点から検討した.特に,数値流体力学的な解析を行うために必要な形態解析の手法については,骨格構造の幾何学的な特徴を抽出する方法や骨組構造を解析する方法などが確立された.さらに,これらの方法を用いて行われた数値流体力学解析では,進化が進むにつれて,形態がより流体力を分散させる構造に近づいていく様子が明らかになった.球に近い形状をもつ放散虫やふたつの主刺をもつ放散虫(パンタネリウム)の形態の多面体幾何学的な特徴を解析する方法が確立した.マイクロX線CTで取得したプランクトンの骨格データをもとに作成した3D模型を観察して,その幾何学的な情報を平面グラフに落としこむことによって,より詳細な形態の記載に成功している.この方法を用いることで,より実践的な海洋プランクトン周辺の流体場の数値シミュレーション方法が確立しつつある.成果の一部として昨年3月に国際会議で発表した内容は,論文として古生物学の国際誌に投稿中である.その後の発展については,学会発表を行なっている(例えば,「中生代放散虫パンタネリウムの外層殻を構成する殻孔枠数の多様性」).本研究の進展によって,これまでは全く明らかにされなかったパンタネリウムの骨格構造の詳細が解明された.さらに,この情報を効率よく流体解析ソフトと連携するための手法を検討している.これと並行して紡錘状の放散虫ミリフススについて,流れ場シミュレーションを行っている.進化とともにその外形を変化しているが,この外形の変化によって流れ場に乱流が発生しづらくなっていることが明らかになった.紡錘形の放散虫についても,放散虫周辺の流れ場についての数値シミュレーション手法が確立したと考えている.これらと並行して,実際の流体実験による検証を行うべく,模型作成の作業を開始した.現在は試作品製作を行っている.海洋プランクトンの一種である放散虫について,1)形状情報の取得,2)幾何学モデルの構築,3)骨格構造をもとにした形状周りの流れ解析という手続きの確立に成功した.形状情報の取得については,球形もしくは球形に近似できる形状をもつ放散虫骨格の3次元データから自動的に殻孔の数とそれぞれの殻孔の中心の分布を得るアルゴリズムの構築に成功した.幾何学モデルの構築については,得られた殻孔中心の分布情報から,その骨格構造を近似するモデルを構築することに成功した.さらにその構造の起源をチューリング・パターンに求め,チューリング・パターンと球形の放散虫がもつ骨格構造との関係の端緒を掴んだ.この部分はさらに深く掘り下げて,海洋プランクトンの骨格構造が発生するメカニズムの研究に発展させたいと考えている.骨格構造をもとにした形状周りの流れ解析は, Mirifususと呼ばれる放散虫の周辺での流れ場を解析することに成功した.形状によって異なる流れ場が発生することまでは掴めたものの,進化がどのような最適化原理によるものではったのかは不明なままである.上記の成果を最終年度に国際学会・国内学会で発表した.成果の一部はすでに論文として投稿されており,1編は受理されている.上記1)から3)の流れは,「数理プランクトン学」(プランクトンの骨格構造を数理科学的に理解する総合科学)を実践する具体例に位置づけられる.今後は,骨格構造の進化がどのような最適化の原理で行われているのかを数理科学的に掘り下げる作業が期待される.本研究課題は,海洋プランクトンの進化過程を解明するための数値流体力学手法を確立することを目標にしたものであるが,この目標はほぼ達成することができたと考えている.海洋プランクトンの中でも特に多様な形態を示す放散虫に焦点をあてて,その進化過程を流体力学的な視点から検討した.特に,数値流体力学的な解析を行うために必要な形態解析の手法については,骨格構造の幾何学的な特徴を抽出する方法や骨組構造を解析する方法などが確立された.さらに,これらの方法を用いて行われた数値流体力学解析では,進化が進むにつれて,形態がより流体力を分散させる構造に近づいていく様子が明らかになった.有限体積法を用いた軸対称2次元流れ場を計算するシステムを構築することができた.これによって,軸対称な形状を持つプランクトンの流れ場を計算することが可能になった.システムを軸対称な形状に特化したのは,そのシステムがうまく機能しているかが確認しやすいためである.さらに,軸対称構造をもつ放散虫骨格の2次元画像を画像処理することで,放散虫骨格の軸対称3次元流れ場を計算することができるようになった.現在は数種について,流れ場解析が終了している.これにより,3次元解析に進む準備ができた.3次元データを用いた流れ場解析の結果の精度が検証できるためである.現在は3次元データの使用に着手している.公表された論文は1編だった.本研究課題の直接的な成果は含まれていないが,準備的に行っていた幾何学的な形態解析手法が盛り込まれており,本研究課題から予想される成果が含まれたものとみなすことができる.さらに,放散虫の研究において幾何学を用いることの重要性が指摘できたという意味でも本研究課題に繋がるものであったと考えられる.3月に国際学会で今年度の成果を発表してきた.

放散虫の生態や放散虫を用いた地質学がメインの学会だったので,本研究課題のような数理科学的・数理工学的なアプローチは斬新に感じられたようである.平成24年度および平成25年度の目標は,「絶滅した種について,その生態や絶滅した理由を推定することができるようになる」と「実際の骨格データを用いたメッシュ生成法および数値計算法が確立され,3次元データが取得可能なすべての対象に対して同様の計算が可能になる」であった.前者は平成25年度の課題として残っているが,後者については一部の放散虫についてではあるが,ほぼ確立できたと言って良い.手法が更に広い範囲で適用可能になるような仕組みを完成できなかった点で,「やや遅れている」とした.申請時に述べた平成23年度の目標は,「数種類の海洋性プランクトンの骨格データを取得する.実際の骨格データを用いたメッシュ生成法および数値計算法が確立される」および,「取得したデータが示す骨格がどのような流体力学的特色を持っているのかが判明する.それがプランクトンの生態とどのように関係しているのかが判明する」である.この文面を100%と考えると,現在の状況は80%程度である.3年計画の目標から見た達成度は30%程度と考えている.ひとつめの目標について:骨格データの取得には成功している.しかし,メッシュ生成法と数値計算法が確立できたのが軸対称形状のみであり,任意の形状ではない.そのため,目標の80%と考えている.現在の状態を任意形状に拡張することは,手続きとしては大きな違いはないので,今年度の初めで速やかに完成させたい.ふたつめの目標について:軸対称な形状を持つ幾つかの骨格についてはその流体力学的な特色が解りつつある.しかし,データの量が少ないために生態との関係までは理解できていない.そのため,こちらも達成度は一年目の目標の80%程度である.いずれの場合も,現在までは致命的な困難に対峙しているわけではないので,今後研究のペースを上げて,2年目は申請時に設定した目標に到達できるようにしたい.次年度繰越が発生したのは,スケジュールの都合で研究発表の機会を得ることができなかったためである.今年度は研究発表の機会を増やし,これまで得られている成果を公表していく予定である.今年度はより計算手法を一般化するための技術を開発する一方で,流体実験による検証を行うべく模型の準備をしていくことを考えている.次年度の主な目標は,平成23年度に検討した数値計算手法を簡単な形状をもつ放散虫骨格に応用して計算結果を得ること,および,複数の放散虫骨格について計算結果を比較することである.既に放散虫骨格の計算結果が揃い始めているので,今後はこれらのデータから骨格デザインの戦略が何なのかを検討する作業を行うことになる.さらに,この結果を公表する準備も行う.データ取得が遅れている放散虫骨格の3次元データについては,研究協力者との打ち合わせを多く行いながら効率良く作業を進めていく予定である.データ取得が遅れている理由のひとつに,どのようなデータが揃えば研究が速やかに遂行されるのかが不明瞭であったことと,そのデータが揃えられるのかどうかについての議論が足りなかったことが挙げられる.このあたりを改善させてゆく予定である.6月に最新の研究成果の発表をオランダで行う予定である.また模型製作のために必要な3Dプリンタの消耗品を購入する予定である.これまで同様,研究補助のためにアルバイトを雇用する.使用計画はおおむね平成23年度と同様である.