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骨格筋の不活動および老齢性萎縮へのアポトーシスの関与と運動刺激が及ぼす効果

前年度(平成18年度)に明らかになったアポトーシス誘導に関わるシグナル経路である"小胞体ストレス"の活性化に関連した因子を探り、その結果をもとに運動トレーニングが骨格筋に及ぼす効果を検討した.不活動(6ヵ月齢成熟ラットへの2週間の後肢懸垂)と老化(32ヶ月齢老齢ラット)ラットの萎縮ヒラメ筋を用いて変性タンパク質の増加と深くかかわる分子シャペロンタンパク質群(HSP72,HSC73,GRP78,ERp29,Calreticulin)の発現を検討した結果、特にストレス誘導型の分子シャペロンであるHSP72が老化により細胞質レベルで著しく減少することが明らかとなのた.そこで、運動トレーニングとNSP72発現の関連性を検討するために、ラットへのトレッドミル走運動を用いた-過性運動後(1日後、2日後、4日後、7日後)および8週間のトレーニング後(2日後、7日後、10日後、14日後、28日後)にHSP72の発現変化を検討した.その結果、-過性運動では運動1日後でHSP72の発現増加が見られるものの、2日後以降増加は認められなかったのに対して、長期的運動トレーニングではHSP72の発現増加が14日間以上維持され、その変化は筋重量の推移と類似した変化であることが明らかとなった.このような知見は、運動がHSP72の発現増加を介してアポトーシス抑制に有用であるとともに、トレーニングによりその効果が長期的に維持されることを示唆するものであった.本研究は,F1generation of Fischer 344×Brown Norwayラットを用い,不活動(成熟ラット+後肢懸垂)または老齢(32ヶ月齢)ラットにおける骨格筋内アポトーシスの発生および,その誘導に関するシグナル経路を明らかにすることを目的とし検討を行った.成熟コントロールラットと比較して,不活動および老齢ラット嚥骨格筋では,TUNEL染色に陽性反応を示すアポトーシスが筋核/筋衛星細胞に対して顕著に誘導されていること明らかとなった.組織化学的にみると,老齢ラットではDNA断片化に関わる活性型Caspase-3や断片化PARPの局在が高いレベルで見られるものの,このような発現パターンは不活動ラットではほとんど確認されなかった.また,ウェスタンブロッティングを用いた生化学レベルでの分析においても同様に,不活動時と老齢化では異なるシグナルが活性化されており,1)不活動ラットではミトコンドリア膜透過性を制御するBcl-2が著しい低下が起こるが,老齢ラットではこのBcl-2の減少は見られないこと,2)小胞体へのストレス誘導時に活性化されるシグナルであるCaspase-12やCHOP/GADD153などの発現増加は,不活動時には見られず老齢化に特異的な変化であることが明らかになった.このような知見は,骨格筋におけるアポトーシス誘導には萎縮のタイプによって異なるシグナル経路が存在しており,不活動時にはミトコンドリア,老化時には小胞体を介したシグナルが深く関与することが示唆された.前年度(平成18年度)に明らかになったアポトーシス誘導に関わるシグナル経路である"小胞体ストレス"の活性化に関連した因子を探り、その結果をもとに運動トレーニングが骨格筋に及ぼす効果を検討した.不活動(6ヵ月齢成熟ラットへの2週間の後肢懸垂)と老化(32ヶ月齢老齢ラット)ラットの萎縮ヒラメ筋を用いて変性タンパク質の増加と深くかかわる分子シャペロンタンパク質群(HSP72,HSC73,GRP78,ERp29,Calreticulin)の発現を検討した結果、特にストレス誘導型の分子シャペロンであるHSP72が老化により細胞質レベルで著しく減少することが明らかとなのた.そこで、運動トレーニングとNSP72発現の関連性を検討するために、ラットへのトレッドミル走運動を用いた-過性運動後(1日後、2日後、4日後、7日後)および8週間のトレーニング後(2日後、7日後、10日後、14日後、28日後)にHSP72の発現変化を検討した.その結果、-過性運動では運動1日後でHSP72の発現増加が見られるものの、2日後以降増加は認められなかったのに対して、長期的運動トレーニングではHSP72の発現増加が14日間以上維持され、その変化は筋重量の推移と類似した変化であることが明らかとなった.このような知見は、運動がHSP72の発現増加を介してアポトーシス抑制に有用であるとともに、トレーニングによりその効果が長期的に維持されることを示唆するものであった.
適応スライディングモード制御による多関節ロボットの摩擦自動補償制御則開発

1.目標値追従型に修正したスライディンモード制御則を構成し、実際にロボット制御実験に適用した。また目標値追従制御において、内部モデル原理を実現するため、適応手法により目標値モデルを同定して内部モデルとして含ませる適応サーボ系を提案した。さらに、外乱除去制御においても、同様に適応手法により外乱モデルを同定する手法を提案した。また、外乱抑圧を目的とし2自由度系に基づいて強安定なコントローラを有するセルフチューニング制御則の拡張を行った。2.チャタリングについて実験による解析をおこない、チャタリングの原因がロボット関節角速度の推定におけるノイズであり、オブザーバにより角速度推定の改善が効果的であることを明らかにした。また、オブザーバの設計問題について、これがスライディングモード制御則のスライディング超平面の設計問題と双対関係にあることを得て、この結果より伝達関数零点を指定する設計法を求め、スライディングモード制御則に含まれるオブザーバの設計に適用し、設計法が容易であり、実験においても有効であることを示した。3.チャタリングのもう1つの原因となる過大なスライディングモード切換ゲインを避けるため、適応手法を用い摩擦などの不確定外乱項の上界値を同定する適応スライディングモード制御則がある。本研究ではこの適応スライディングモード制御則で用いられる適応則を比例積分型適応則とすることにより、さらにチャタリングが抑制できる制御則を考案し、従来法より収束が改善されることを示した。また、適応スライディングモード制御則にオブザーバを付加した適応オブザーバを用いたスライディングモード制御則にも比例積分型適応調整則を用いる方法を考案し、収束が加速されチャタリング抑制に効果があることを示した。1.スライディングモード制御則をロボット制御に適用する場合に、2つの問題点が存在する。その第1は本来スライディングモード制御は、偏差を0に収束させる制御に対し、ロボット制御では目標値追従が目的であり、スライディングモード制御則をモデル規範型制御に修正して適用しなければならない。第2の問題点は、スライディングモード制御に本質的に存在するチャタリングの抑制である。第1のモデル規範型制御に対しては、モデル追従型とパラメータ追従型の2種類のモデル規範型制御則について、その構造について解析し、通常のスライディングモード制御則との関連を明らかにし、今後、適応則を導入する上での手がかりを得た。さらに、実際にロボット制御実験に適用した。第2の問題点に対しては、実験による解析により、チャタリングの原因がロボット関節角速度の推定におけるノイズであることを明らかにし、従来から提案されていた平滑関数などのチャタリング抑制策はチャタリング抑制には効果がなく、むしろオブザ-バにより、ロボット関節角速度の推定を改善することが効果的であることを明らかにした。さらに、速度推定のためのオブザ-バの設計法として、スライディングモード制御則と双対関係を利用した。Riccati方程式を解く方法を考案した。2.適応制御をロボット制御に適用する場合、制御則計算の高速化が不可欠であるが、高速なパラメータ同定則であるハイブリッド則について、サンプリング間のデータによる積分等を必要としない、さらに高速な同定則を考案し、その収束性、誤差の評価法などを求めた。3.新規に購入したパーソナルコンピュータを用い、ロボット実験制御装置の改良を図った。1.スライディングモード制御則をロボット制御に適用する場合の2つの問題点、すなわち、第1の問題点である、スライディングモード制御則を目標値追従型制御、もしくは、モデル規範型制御に修正することと、第2の問題点である、スライデイングモード制御に本質的に存在するチャタリングの抑制すること、以上の2点について研究を行った。まず、第2の問題点であるチャタリングの抑制について、スライディングモード制御則のゲインを適応則によって同定することによりゲインが過大となることを防ぎチャタリング制御を実現する適応スライディングモード制御則の適用を考察した。

この適応スライディングモード制御則を、第1の問題点である、目標値追従型制御、および、モデル規範型制御に修正した。さらに、昨年度に実際の実験解析により、チャタリングの原因がロボット関節角速度の推定におけるノイズであることから、従来から提案されていた平滑関数などのチャタリング抑制策はチャタリング抑制には効果がなく、むしろオブザ-バにより、ロボット関節角速度の推定を改善することが効果的であることを明らかとなったので、本年度の適応スライディングモード制御にオブザ-バを付加し、速度推定、摩擦外乱推定を行う制御則を考案した。また、速度推定、外乱推定のためのオブザ-バの設計法として、スライディングモード制御則と双対関係を利用した、Riccati方程式を解く方法を用いた。2.前項のオブザ-バを付加した適応スライディングモード制御則を実際にロボット制御に適用し、制御実験を行った。ハイゲイン制御則に依らないで、よく目標値に追従する実験結果を得た。3.昨年度新規に購入したパーソナルコンピュータに対して、ロボット実験制御装置とのインターフェイス、インターフェイスソフトウェアの改良を図った。1.スライディングモード制御則をロボット制御に適用する場合の最も大きな問題点、ずなわち、スライディングモード制御に本質的に存在するチャタリングの抑制について研究を行った。スライディングモード切換制御則の切換ゲインの大きさを摩擦などの不確定外乱項の上界より大きく選ぶと外乱抑制が可能となるが、チャタリングの大きさは切換ゲインの大きさに従う。従って、チャタリング抑制を行うためには不確定外乱項の推定上界値を小さくしなければならない。そのため、上界値を同定して上界を小さく選ぶ方法と、パラメータを同定して既知となる項と上界しか分からない項に不確定項を分割することによりゲインを小さくする方法の2つの適応スライディングモード制御則がある。本研究では、この適応スライディングモード制御則で用いられる適応則を、比例積分型適応則とすることにより、さらにチャタリングが抑制できる制御則を考案した。数学的にも収束性と、従来の方法より収束が早くなることを示した。2.実際のロボット制御においては、エンコーダによりロボット関節角は計測できるが、角速度、角加速度は直接には測定できない。前年度の研究において、差分を用いるよりオブザーバを用いる方がチャタリング抑制にも効果があることを得ているので、本年度においても、前項の適応スライディングモード制御則にオブザーバを付加した適応オブザーバを用いたスライディングモード制御則にやはり比例積分型適応調整則を用いる方法を考案し、数学的な収束性と、収束が加速されチャタリング抑制にさらに効果があることを示した。3.オブザーバを用いることがチャタリング抑制に効果があることが示されているが、その設計法には有効な方法が無かった。
超大レイノルズ数MHD不安定性・乱流シミュレーションのための微視的数値モデル開発

電磁流体力学(MHD)方程式と、乱流の格子サイズ以下の影響を定性的に反映する現象論的モデル(サブグリッドスケールモデル、SGSモデル)で代替する、ラージ・エディ・シミュレーション(LES)手法によるプラズマ乱流研究を進めた。磁場へのイオン・電子分離効果を表すHall項を取り入れた、Hal MHD方程式による乱流のLESのためのSGSモデルの開発を行い、このモデルを用いた数値シミュレーションを実施した。昨年度までの研究に続き、一様な磁場が印可された一様性Hall MHD乱流のためのSGSモデルを開発した。直接数値シミュレーション(DNS)と、SGSモデルを組み込んだLESの比較から、新たなSGSモデルが非等方性乱流の基本的性質をよく再現することを示した。これらの成果は国際会議で発表した。さらに、Hall項に加えジャイロ粘性項を付加した拡張MHDモデルの一様等方性乱流DNSを実施した。ジャイロ粘性項は速度場に対して高次のローパスフィルター的な作用を及ぼす一方で、渦渡場などに間欠性を高める傾向が表れること、要素構造の一つである電流シート構造に変化が現れることなどの性質があることを示した。この成果は査読付き論文誌に投稿、出版された。この他、交換型・テアリング不安定性の遷移モード(Current Interchange Tearing Mode, CITM)のLESを実施した。前年度にCITMのMHDシミュレーションで成果を上げたのに続き、今年度は、Hall項とジャイロ粘性項を付加したLESを実施し、CITMに対するこれらの効果の影響を調べた。この結果、CITMは反磁性流れの生成と乱流遷移の影響などを受けるものの、交換型不安定性からテアリング不安定性への遷移など、現象の骨格は維持されることが明らかになった。これらの成果を、国際会議で発表した。この研究は、直接数値シミュレーション(DNS)による基礎データの蓄積、基礎データを定性的に再現する現象論的モデルの作成、この現象論的モデルを組み込んだラージ・エディ・シミュレーション(LES)の実施、DNSとLESの比較検証によるSGSモデルの改良、LESの再実行と再検証、というサイクルによる研究プロセスを想定している。このプロセスの中で、DNSの実施は極めて円滑に実施されている。当初想定したパラメータに関するDNSはほぼ完遂され、より広範なパラメータについて調査の範囲を広げつつある。これは、核融合科学研究所の一般共同研究(プラズマシミュレータ利用共同研究)や、学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点(JHPCN)共同研究などの潤沢な計算資源や、これらの共同研究で提供されるコード開発支援およびシミュレーションコード最適化などのサポートの結果である。また、第二点目のSGSモデルについても、研究代表者、協力者、連携協力者の長年の共同研究の蓄積から、着実にモデルの作成が行われた。また、LESの初期段階(上述の研究サイクルの中の最初のLESの実施)も順調である。他方、若干研究の進捗が遅くなりつつあるのは、DNSとLESの比較検証による、SGSモデルの改良である。これは、DNSデータがもたらす拡張MHD乱流のデータが、乱流の間欠性やエネルギースペクトルの冪則の構造などの解析、理解に、当初想定よりも時間を要しているためである。これは、着実に解析を進めることで進捗が図れるものであり、大きな停滞とは考えていない。課題申請時の計画に従って、第一に、SGSモデルを用いた大規模拡張MHD(Hall項、ジャイロ粘性項の一方もしくは両方を含む)の不安定性・乱流LESと、SGSモデルを用いないDNSの対比によるSGSモデルの正当性の検証の実証を進める。また、衝突頻度の低いプラズマの乱流を念頭に、一様一定な磁場が印加されたHall MHD、拡張MHD乱流のDNSおよびLESを実施するとともに、異方性を考慮したSGSモデルの開発改良を続行する。この研究により、本研究内容の、核融合プラズマなどへの応用性を高める。第二に、Ramos型の拡張MHD方程式(これはBraginskii型拡張MHD方程式を包含する)による拡張MHD乱流シミュレーションの実施(シミュレーションコードへの実装やCFL条件の検討)を進める。これについては、近年では粒子(Particle-In-Cell, PIC)法やVlasov/Boltzmann方程式に基づく乱流シミュレーションによる研究も報告が増えつつある現状を踏まえ、拡張MHD方程式に基づく乱流LESの比較対象を、同じ拡張MHD方程式に基づくDNSからPIC法に基づく乱流シミュレーションに代えること、この変更を通じて、従来より正確に運動論的効果をモデル化することも検討する。超大レイノルズ数のプラズマ乱流の研究のため、巨視的なスケールについては電磁流体力学(MHD)方程式を解きつつ、ミクロスケールについては乱流の運動論的性質を定性的に組み込んだ現象論的モデル(サブグリッドスケールモデル、SGSモデル)で代替する、ラージ・エディ・シミュレーション(LES)研究を進めた。ミクロスケールの効果として、磁場の方程式にイオン・電子の分離効果を表すHall項を取り入れた、Hal MHD方程式による乱流のLESのためのSGSモデルの開発を行い、このモデルを用いた数値シミュレーションを実施した。Hall MHD乱流の大規模直接数値シミュレーション(DNS)と、SGSモデルを組み込んだLESの比較から、研究課題代表者らがこれまで開発してきたSGSモデルを改良した新しいSGSモデルが、Hall MHD乱流のエネルギースペクトルなどをよく再現することを示した。この成果は国際会議で発表した。また、査読付き論文誌に投稿中である。さらに大規模なHall MHD乱流のDNSも実施中であり、論文投稿準備中である。さらに、LESの考え方を拡張し、乱れた磁気面による輸送効果を磁気拡散係数モデルとしてモデル化し、このモデルを取り入れたシミュレーションを実施した。

先行研究において、磁気拡散勾配が存在するような状況下での交換型不安定性がテアリング不安定性に遷移する可能性が理論的に提唱されていた。我々のシミュレーションにより、この理論モデル(Current Interchange Tearing Mode, CITM)の発生が起こりえることを、数値的に示すことに成功した。この成果は、国際会議で発表され、また、査読付き論文誌に発表された。新しいSGSモデルの開発は当初予定した以上に順調に進捗した。我々の新しいSGSモデルを用いたLESは、DNSによる磁気エネルギースペクトルを良く再現することがわかった。古典的なSmagorinsky型とよばれるこのSGSモデルにはいくつかの任意定数が存在するが、広範なパラメータサーベイにより、適切なパラメータの絞り込みを行った。このように、このHall MHD用のSGSモデルを組み込んだLESは、実用段階に到達しつつある。平成30年度中にはは、このLES手法を用いて、新たに論文を投稿することが可能となる見込みである。ただし、SGSのパラメータサーベイを含む論文については査読中であり、掲載が決定していないため、この点については進捗評価を留保する必要がある。また、LES手法の応用であるCITMの数値シミュレーションについては、研究着手から当初想定していた研究期間の半分程度で論文の出版に至ることができた。この点で、当初の計画よりも十分に早い進捗を見せている。この研究は、磁場閉じ込め核融合の重要問題であるエッジプラズマの不安定性現象、特に電流の間欠的な放出についての理解を深めるものであり、この分野に重要な貢献ができたものと考えられる。これらを考慮し、現在までの進捗状況は、当初計画以上に進展していると考えられる。電磁流体力学(MHD)方程式と、乱流の格子サイズ以下の影響を定性的に反映する現象論的モデル(サブグリッドスケールモデル、SGSモデル)で代替する、ラージ・エディ・シミュレーション(LES)手法によるプラズマ乱流研究を進めた。磁場へのイオン・電子分離効果を表すHall項を取り入れた、Hal MHD方程式による乱流のLESのためのSGSモデルの開発を行い、このモデルを用いた数値シミュレーションを実施した。昨年度までの研究に続き、一様な磁場が印可された一様性Hall MHD乱流のためのSGSモデルを開発した。直接数値シミュレーション(DNS)と、SGSモデルを組み込んだLESの比較から、新たなSGSモデルが非等方性乱流の基本的性質をよく再現することを示した。これらの成果は国際会議で発表した。さらに、Hall項に加えジャイロ粘性項を付加した拡張MHDモデルの一様等方性乱流DNSを実施した。
脳磁図による運動視知覚に関わる物体視経路と空間視経路の機能評価

物体移動を認知する運動視知覚の神経基盤について,脳活動による磁気変化(脳磁図)を捉えて検討した。実際には移動していない刺激を,空間的に異なる位置に交替提示することで運動視が成立する仮現運動(ベータ運動)を観察させて実験を行った結果,運動と関連する脳活動は刺激提示後,約100ミリ秒以内から頭頂部で立ち上がり,その活動の中心が約300ミリ秒後からは側頭部や前頭部へと伝播されることが示された。このことから,運動に関わる脳活動は,空間視に関わる経路と物体視に関わる経路との両経路に関与することが示唆された。平成23年度では,まず,昨年より行ってきた予備実験の結果のまとめを行った。予備実験では,2光点を空間的に離れた位置に提示して,ベータ運動が観察される条件下でのMEGの計測を行った。その結果,ベータ運動観察時のMEGの事象関連磁場には,一次視覚野における顕著な活動電流が認められ,その活動のピークが時間の経過と共に頭頂葉方向へと移動することが示唆された。すなわち,一次視覚野から,いわゆる空間視経路にいたる脳領域の賦活が示唆された。次に,この結果を踏まえ,ベータ運動を観察させる条件として,(1)2光点の点滅刺激が1つの光点移動として明瞭に知覚される最適時相,(2)2光点がほぼ同時に知覚される同時時相,および,(3)2光点が時間的に明確に分離し,継時的に知覚される継時時相,という3条件を設定し,これらの条件下でMEGデータを取得した。その結果,ベータ運動の印象が最も明瞭に得られる最適時相条件では,光点刺激提示後の事象関連磁場によって推定された活動源の電流量ピークが,後頭部V1領域からMT野方向へと両側性に伝播する様子を再度確認することができた。さらに,この最適時相条件では,活動電流量の賦活が刺激提示後100 msから立ち上がり,この賦活は200 ms後には頭頂,中心,側頭葉方向に伝播していくことが示唆された。一方,同時条件や継時条件では,このような傾向が明確には認められなかった。最適時相条件においてのみ認められたこの活動源の電流量変動は,明瞭な運動印象に伴い生起したものと考えられ,“運動"に対応する成分であることが示唆された。平成23年度において行った研究では,ベータ運動を観察させる条件として,仮現運動事態と実際運動事態を比較したデータの詳細な分析,刺激の「形」が変化する条件における実験,および,刺激の「色」が変化する条件における実験を行った。刺激の「形」が変化する条件は単純な幾何学的図形としての円形と四角形により,「色」が変化する条件は白色と赤色を用いて検討した。その結果,1.単純なベータ運動観察下では,運動印象が最も明瞭に得られる最適時相条件において,光点刺激の明滅に同期して後頭部V1領域にMEG応答が惹起され,この応答がMT野と推定される部位に両側性に伝播していく,2.これまでに設定した刺激事態では,運動視経路と思われる領域の賦活は認められるが,物体視経路に相当する領域の賦活はみられない,3.最適な運動が観察される場合のMEG信号による脳の活動源推定では,"運動"に対応した成分が刺激提示後100msから頭頂部を中心に立ち上がることが示唆される,4.この活動源推定による分析では,仮現運動条件では両半球間相互作用が認められないが,実際運動条件では両半球間の相互作用があることが示唆される,さらに,5.このMEG信号による活動源は,交替提示される刺激の色や形を変化させても,運動印象が得られる限り基本的には大きな影響を受けない,ということなどが示された。これらの成果の一部は,2011年8月に開催されたThe 34th European Conference on Visual Perception 2011 (ECVP2011)や,12月に行われた日本基礎心理学会第30回大会などで発表された。平成25年度では,古典的な仮現運動の一つであるベータ運動を提示する条件として,立体刺激に両眼視差情報を付加し,メガネタイプのフィルターをかけて刺激を観察することで,三次元的立体視が成立する物体刺激について予備的検討,および本実験を行った。これまでに行った成果から,(1)単純なベータ運動観察下では,運動印象が最も明瞭に得られる最適条件で,頭頂部から中心部にかけて増大したMEG応答が惹起され,この活動が運動知覚に関連する活動と推定される,(2)最適な運動が知覚される条件では,“運動"に関与する成分が刺激提示後100 msから立ち上がる,(3)このMEG

信号の応答は,刺激の形を変化させた場合,基本的には大きな影響は受けないが大脳半球間に活動差が生ずる可能性がある,(4)形の変化を伴う条件では,側頭部領域においても最適条件での増大するMEG信号が認められる,さらに(5)色の変化を伴う条件では,基本的に形を変化させた条件と同様なMEG活動が認められたものの,“運動"に関与する成分の立ち上がりが刺激提示後100 msよりも速いことが示され,形の変化に伴う運動知覚よりも色の変化に伴う運動知覚の成立がより速いことが示唆された,ということが明らかにされた。これらの成果は,日本視覚学会2014年冬季大会(今井章・星野郁実・田中慶太・高瀬弘樹・内川義則, 2014,両眼立体視刺激によるベータ運動観察時の脳磁界活動日本視覚学会2014年冬季大会, Vision, 26, 54-55.)において発表された。また,単純な事態におけるベータ運動と実際運動とを観察させた事態における研究結果の一部は,電気学会論文誌Cに掲載が決定されており,その後の研究結果についても逐次,国内外の学術雑誌に投稿する予定であり現在,その準備を進めている。平成24年度では,仮現運動の一つであるベータ運動を観察させる条件として,刺激の形が変化する事態,および,色が変化する事態における予備的検討,さらに両眼視差を利用した三次元的立体視が可能な刺激の提示方法についての予備的検討を行った。これまでに行った成果から,(1)単純なベータ運動観察下では,運動印象が最も明瞭に得られる最適条件で,頭頂部から中心部にかけて増大したMEG応答が惹起され,この活動が運動知覚に関連する活動と推定される,(2)最適な運動が知覚される条件では,“運動"に関与する成分が刺激提示後100 msから立ち上がる,(3)このMEG信号の応答は,刺激の形を変化させた場合,基本的には大きな影響は受けないが大脳半球間に活動差が生ずる可能性がある,および(4)形の変化を伴う条件では,側頭部領域においても最適条件での増大するMEG信号が認められる,ということが明らかにされた。これらの成果は,昨年の日本視覚学会2013年冬季大会(今井章・高瀬弘樹・田中慶太・内川義則(2013).脳磁図によるベータ運動の検討ー形の変化による電源活動ーVision, 25, 54-55.)において発表された。また,刺激の色を変化させた事態における予備的検討では,基本的に形を変化させた条件と同様なMEG活動が認められたものの,“運動"に関与する成分の立ち上がりが刺激提示後100 msよりも速いことが示された。このことから,形の変化に伴う運動知覚よりも色の変化に伴う運動知覚の成立がより速いことが示唆される。この点については,さらにデータを積み重ねて検討する必要がある。この色の変化による結果は,今年度の日本生体磁気学会,およびThe 36th European Conference on Visual Perception 2013 (ECVP2013)などにおいて発表する予定である。MEG装置の稼働状態が順調であり,当初の予定通りに実験が進められていること,また,実験データの解析についても順調であるため。25年度が最終年度であるため、記入しない。東京電機大学先端工学研究所におけるMEG装置の稼働が順調なことに加え,ほぼ当初の予定通りに実験が実施できていること,またデータ解析も順調である。平成22年度にスタートした本研究は,22年度に仮現運動についての基礎的な2つの実験を行った。平成23年度には,実際運動との比較データを取得し,形の変化による仮現運動の実験の一部が行われた。平成24年度には,形の変化を伴う実験データの追加と,色の変化による仮現運動の実験の一部が行われた。加えて,立体視が可能な刺激についての予備的検討を行った。
イギリスロマン主義期における百科の思想と出版

本研究はロマン主義期にイギリスで出版された百科辞典を取り上げ、執筆・編集から出版までの営為を、知識の集積への過剰な欲求と連動したロマン主義思想の一つの展開として考察するものである。初年度の研究実績は主に次の3つである。(1)18世紀後半から19世紀半ばにかけてイギリスで出版された百科辞典のテキストをWeb上から収集するとともに、大英図書館において原著にあたり各百科事典の特徴を調査した。(2)『ブリタニカ』初版、および19世紀初頭までに出版された百科辞典において、地理的情報(特に太平洋地域)がどのように収録されているかを調査した。(3)本研究の成果発表および学際研究のプラットフォームとして研究会を組織し、報告会を行った。(1)については、当該時期に発行された主要な百科辞典の重要な版の収集はほぼ終了している。『ブリタニカ』各版については、すでにCDーROM化しているもの、再版であるためWeb上にも収集されていないものなどがあるが、閲覧の利便性を向上させ微細な改変もフォローできるように、今後も収集に努める。(2)については、この時期の百科辞典の記載項目のうち、各百科辞典の編集姿勢が強く反映されると考えられる、地理的情報、特に環太平洋地域の記載を取り上げ、代表者および分担者(深川)により検討・分析を始めた。(3)研究会では代表者がブリタニカ第7版までにおけるハワイの記述への考察、分担者が文化人類学的方法論の整理等を行った。(カルチュラル・グリーン研究会「カルチュラル・グリーンへのアプローチ」2018.12.22於イーグレ姫路)今年度、膨大な百科辞典のテキストを整理し容易に閲覧できる環境を整えたこと、および基本的な同時代情報の整理や先行研究の確認等を済ませたこと、また、大英図書館において『ブリタニカ』出版史史料および太平洋探検に関連する史料を収集できたことなどから、次年度以降の成果発表につながる十分な準備が出来たと考える。これまでの研究により、太平洋地域における『ブリタニカ』の記載が、本研究のテーマ上の意義を見出せるものであること、また1810年代から1820年代までは、イギリス出版史上百科辞典出版競争が激化した時期であり、1816年から出版が始まった、Macvey Napier編集による『ブリタニカ』のSupplement to 5th、およびNapier編集の第7版については、『メトロポリターナ百科辞典』(1817-1845)との比較において重要であることが明らかになった。この点の考察が特に必要であることが判明した点は、重要な成果と考える。今後の研究として、継続してアルバイト等によるテキスト収集を行い、ブリタニカにおけるハワイの記述について、第7版のジョン・バローによる記載内容を中心に多角的に考察する。これに加えて、1810年代から1820年代にかけて、『ブリタニカ』『メトロポリターナ』および『ロンドン百科辞典』の出版競争に絡む、百科辞典の内容の相互関連について、当時のテキスト、草稿類、版権裁判の記録や関係者の動向から考察する。この時期の原資料の一部は大英図書館で収集済みである。次年度には、1810年代、『メトロポリターナ』の趣意書が出された時期のコールリッジについて、キーツを絡めた論考を、国際学会で発表する予定である。また、しかるべき学会誌において、論文発表を行う予定である。

これまでの研究により、太平洋地域における『ブリタニカ』の記載が、本研究のテーマ上の意義を見出せるものであること、また1810年代から1820年代までは、イギリス出版史上百科辞典出版競争が激化した時期であり、1816年から出版が始まった、Macvey Napier編集による『ブリタニカ』のSupplement to 5th、およびNapier編集の第7版については、『メトロポリターナ百科辞典』(1817-1845)との比較において重要であることが明らかになった。この点の考察が特に必要であることが判明した点は、重要な成果と考える。今後の研究として、継続してアルバイト等によるテキスト収集を行い、ブリタニカにおけるハワイの記述について、第7版のジョン・バローによる記載内容を中心に多角的に考察する。これに加えて、1810年代から1820年代にかけて、『ブリタニカ』『メトロポリターナ』および『ロンドン百科辞典』の出版競争に絡む、百科辞典の内容の相互関連について、当時のテキスト、草稿類、版権裁判の記録や関係者の動向から考察する。この時期の原資料の一部は大英図書館で収集済みである。次年度には、1810年代、『メトロポリターナ』の趣意書が出された時期のコールリッジについて、キーツを絡めた論考を、国際学会で発表する予定である。また、しかるべき学会誌において、論文発表を行う予定である。次年度使用額が生じた理由として、旅費が予定より少なくてすんだことが挙げられる。次年度、当初の予定どおり、旅費として使用する。
キャンパス・セクシャル・ハラスメントに対する取り組みの現状と課題

初年度である平成13年度には、全国の四年制大学を対象とした、キャンパス・セクシュアル・ハラスメントに対する取り組みの実態について、郵送法による悉皆の質問紙調査を実施し、その時点での全国の最新の現状を把握することができた。郵送調査の結果にもとづき、取り組み実績のある大学を選定し、ガイドラインや規程、そしきを整備した経緯と運用状況、今後の課題について、担当者に聞き取り調査をおこない、より具体的な考察をすすめた。平成14年度には、個別大学への聞き取りを統行するとともに、キャンパス・セクシュアル・ハラスメントに対して先進的に取り組んできた実績のあるカナダおよびアメリカでの聞き取り調査・資料収集をおこなった。今年度は、海外調査の結果を、テープ起こし、翻訳などの作業によって整理するとともに、国際比較の観点から議論し、日本の大学が抱える課題の明確化につとめた。以上、三年間におよぶ調査研究の成果を、データの整理と分析、考察、「提言」という形で、報告書にまとめた。平成13年(2001)年度、以下の調査研究を行った。1)キャンパス・セクシャル・ハラスメント防止・対策のための取り組みの実態を明らかにするために全国の4年制大学すべてを対象に郵送法による質問紙調査を実施した。調査結果については、コンピューターを用いて集計及び分析を行っている.2)より具体的な取り組み状況や直面している課題をさぐるために、個別の大学のききとり調査を行った。本年度は西日本を中心に5大学を訪問し、キャンパス・セクシャル・ハラスメント対策の担当者にインタビューした。3)資料収集及び文献研究平成13年度(科研初年度)に全国四年制大学647校全校を対象に、キャンパス・セクシュアル・ハラスメントに対する取り組み状況についてのアンケート調査を実施した。その結果369大学から回答を得ることができた(回収率57.0%)。この結果と西日本を中心とするいくつかの大学への聞き取り調査を平成14年度に中間報告書として刊行した。調査結果によれば、回答大学の9割近くがすでに防止対策を実施している。とくに国立大学の取り組みは100%である。今日大学においてセクシュアル・ハラスメントへの対策が常識となりつつあると言えるだろう。しかし運用の現状には多くの課題があることもまた明らかになっている。相談体制、研修の実施、話し合いや勧告、調査、処分、被害者救済など、あらゆる段階での運用上の多くの悩みが述べられている。またともすれば形式的な対策にとどまり、必ずしも実効性のある取り組みになっていない場合も少なくないようである。とりわけ防止対策のための予算措置がなされている大学は34.1%にとどまっており、また予算措置がなされている大学においてもその規模には大きなばらつきがみられ、充分な対策を行なうことが困難な状況も明らかになっている。担当教職員の過重な負担もうかがわれる。しかしそうした制約の中で、対策の実効性を高めるためのさまざまな工夫も寄せられている。こうした問題点や工夫をできるだけ早く共有するために、最終年を待たずに中間報告書を刊行した次第である。平成13年度に実施した、全国の四年制大学を対象とした、キャンパス・セクシュアル・ハラスメントに対する取り組みの実態に関する質問紙調査の結果を再検討し、その結果から読み取れる今後の課題を「提言」として整理した。なお、平成14年度に実施した、キャンパス・セクシュアル・ハラスメントに対して先進的に取り組んできた実績のあるカナダおよびアメリカへの聞き取り調査・資料収集の結果を、テープ起こし、翻訳などの作業によって整理するとともに、国際比較の観点から議論し、日本の大学が抱える課題の明確化につとめた。最後に、三年間におよぶ調査研究の成果を、データの整理と分析、考察、「提言」という形で、報告書にまとめた。
酸化数状態が関与するキラル多核錯体の選択的組織化と化学的機能

配位可能な硫黄原子を有する八面体型単核錯体は、構造を保持しながら反応させる金属イオンに依存した硫黄架橋多核錯体を形成する。これら多核錯体では、酸化還元反応で生じる化学種の立体構造や電子状態に興味が持たれる。本研究では、硫黄架橋三核Co(III)錯体について、電気化学的酸化還元反応による化学的性質や立体構造への影響を、分光セル電極を作用電極とした電気化学的手法により追求した。光学活性なL-システインとその誘導体を架橋配位子として用い、類似キラル三核錯体の架橋配位子内置換基が、電気化学的酸化還元反応の分光化学的、立体化学的性質に与える影響について検討した。この結果、三核Co(III)錯体は電気化学的な段階的還元反応性を示し、配位子内にキラル部位を含まない異性体では光学不活性体へと変化する。またジアステレオ異性体の場合、安定な絶対配置を保持する還元反応と、水素結合など付加的な構造的安定化による絶対配置の反転を伴う選択的な還元反応を示した。二核錯体を用いて検討すると、さらに興味深い知見を得ることができた。つまり、二核錯体の再編酸化還元反応は、各錯体中の金属イオンによる異性化よりも速く進行し、再編後の三核錯体の酸化還元挙動が各錯体中のCo(II)イオンによる異性化に依存すると考えられた。さらに、中心金属イオンをMo、Ru、Reとした三核錯体の系でも、空気酸化、Cs(IV)イオンによる化学酸化、電気化学的酸化を試みた。生成した一電子酸化錯体では、中心金属部位に電荷が局在化するのではなく、系全体に非局在化していると考えられた。得られた一電子酸化錯体の立体化学、分光化学的性質、電気化学的反応性なども追求し、酸化手法との関係について明らかにするなど、興味深い結果を得た。また、これら三核錯体を用いて、S-S結合を有するビススルフィド二核錯体の生成経路が明らかにできた。これら多核錯体は、分光化学的、電気化学的、立体化学的に興味深い性質を示すため、酸化還元挙動、特に酸化または還元反応で生じる化学種の立体構造や電子状態に興味が持たれる。本研究では、まず硫黄架橋三核コバルト(III)錯体について、電気化学的酸化還元反応による吸収およびCDスペクトルや立体構造への影響を、セル内の白金メッシュ電極を作用電極とした分光電気化学的手法により追求した。光学活性なL-システインとその誘導体を架橋配位子として用い、類似キラル三核錯体の架橋配位子内置換基が、電気化学的酸化還元反応の分光化学的、立体化学的性質に与える影響についても追求した。このような検討の結果、三核コバルト(III)錯体は電気化学的に還元すると、段階的な還元反応性を示し、配位子内にキラル部位を含まない異性体では光学不活性体へと変化する。またジアステレオ異性体の場合、安定な絶対配置を保持する還元反応と、水素結合など付加的な構造的安定化による絶対配置の反転を伴う選択的な還元反応を明らかとした。単核錯体部位を1つだけ有する二核錯体を用いて検討すると、さらに興味深い知見を得ることができた。つまり、二核錯体中の1つのコバルトが還元されると、二核構造は不安定化して配位子解離を伴い、ただちに酸化生成物の三核コバルト(III)錯体が選択的に形成する。

これらの再編成・酸化反応は各錯体中の金属イオンによる異性化よりも速く進行し、再編成後の三核錯体の酸化還元挙動は各錯体中のコバルト(II)イオンによる難化肱存すると考えられる。配位可能な硫黄原子を有する八面体型単核錯体は、構造を保持しながら反応させる金属イオンに依存した硫黄架橋多核錯体を形成する。これら多核錯体では、酸化還元反応で生じる化学種の立体構造や電子状態に興味が持たれる。本研究では、硫黄架橋三核Co(III)錯体について、電気化学的酸化還元反応による化学的性質や立体構造への影響を、分光セル電極を作用電極とした電気化学的手法により追求した。光学活性なL-システインとその誘導体を架橋配位子として用い、類似キラル三核錯体の架橋配位子内置換基が、電気化学的酸化還元反応の分光化学的、立体化学的性質に与える影響について検討した。この結果、三核Co(III)錯体は電気化学的な段階的還元反応性を示し、配位子内にキラル部位を含まない異性体では光学不活性体へと変化する。またジアステレオ異性体の場合、安定な絶対配置を保持する還元反応と、水素結合など付加的な構造的安定化による絶対配置の反転を伴う選択的な還元反応を示した。二核錯体を用いて検討すると、さらに興味深い知見を得ることができた。つまり、二核錯体の再編酸化還元反応は、各錯体中の金属イオンによる異性化よりも速く進行し、再編後の三核錯体の酸化還元挙動が各錯体中のCo(II)イオンによる異性化に依存すると考えられた。さらに、中心金属イオンをMo、Ru、Reとした三核錯体の系でも、空気酸化、Cs(IV)イオンによる化学酸化、電気化学的酸化を試みた。生成した一電子酸化錯体では、中心金属部位に電荷が局在化するのではなく、系全体に非局在化していると考えられた。得られた一電子酸化錯体の立体化学、分光化学的性質、電気化学的反応性なども追求し、酸化手法との関係について明らかにするなど、興味深い結果を得た。また、これら三核錯体を用いて、S-S結合を有するビススルフィド二核錯体の生成経路が明らかにできた。
細胞増殖性評価による顎骨嚢胞発育の解析

各種の歯原性嚢胞及び歯原性腫瘍の増殖活性を比較するため,増殖細胞核抗原(PCNA)の免疫組織化学的検出を行った。嚢胞裏装上皮については,発育性嚢胞では歯原性角化嚢胞が高いPCNA陽性率を示し,次いで非角化型原始性嚢胞及び石灰化歯原性嚢胞で高かった。含歯性嚢胞では陽性率は一般に低かった。これらの結果は各嚢胞の臨床的な態度とよく相関すると考えられた。しかし,二次的に炎症を伴った発育性嚢胞は種々の程度に陽性率の上昇または低下を示した。歯根嚢胞では炎症の程度によりPCNA陽性率に差があった。歯根嚢胞の上皮の基底細胞が保たれ,上皮下に軽度ないし中等度の炎症があるとき,陽性率は高かったが,炎症がつよく,上皮内への炎症性細胞の浸潤や上皮基底層の障害を伴うとき,陽性率は低かった。扁平化した萎縮性の上皮では陽性細胞は乏しかった。以上より歯根嚢胞では炎症により嚢装上皮は破壊,消失をきたす一方,一部に限局性に残存する上皮が比較的軽度の炎症性刺激により増殖し,上皮の失われた嚢胞壁内面を再裏装することが考えられた。歯原性腫瘍ではエナメル上皮腫が一般に高いPCNA性率を示したが,歯原性角化嚢胞よりは陽性率は低かった。エナメル上皮腫の各型間の陽性率の差は十分明らかでなかったが,基底細胞型の増殖を示す部分ではやや高かった。エナメル上皮線維腫及びエナメル上皮線維象牙質腫の腫瘍上皮のPCNA陽性率は低く,これらの腫瘍の臨床的な発育の緩慢さと対応していた。これらの例では間葉成分にも若干の陽性細胞を認めた。PCNA陽性率は上皮細胞総数に対する陽性細胞数の割合として算定したほか,上皮基底細胞数に対する陽性細胞数の割合としても表現した。後者の算定法はとくに分化傾向の明らかな上皮からなる嚢胞や腫瘍については適切であると考えられた。1)症例の収集と病理組織学的評価:新潟大学歯学部口腔病理学教室で過去25年間の病理組織検査症例から作製した顎骨に発生した嚢胞性病変のデータベースから、各嚢胞30例ずつ無作為に抽出した。2)病理組織学的再検討:選択された全症例のヘマトキシリン・エオジン(HE)染色標本を三人の病理医があらたにそれぞれ病理組織学的診断をおこない、その結果を相互照会して、不一致点をなくし、最終的に統一した診断によって再分類をおこなった。最終的に、各嚢胞性病変に特徴的でかつ免疫組織化学に最適な組織標本を20例ずつを選択した。3)免疫組織化学的染色:フォルマリン固定パラフィン包埋ブロックから、あらたに連続5ミクロン連続切片を作製して、鍍銀染色、PAS染色、マッソン三重染色、アルシアン青、AgNOR等の特殊染色と、PAP法またはABC法を用いた細胞周期マーカー増殖細胞核抗原(PCNA)の免疫染色、さらに、細胞外基質についてはI/II/III/IV/V/VI型コラゲン、ファイブロネクチン、ラミニン、ヘパラン硫酸プロテオグリカン、テネイシンの免疫染色をおこなった。コントロールには、同一標本上のまたは他病変のために切除された正常口腔粘膜をもちいた。

4)免疫染色結果の評価:前記3)の要領で染色された組織標本について、H・E染色及び特殊染色と免疫染色で対比検討し、嚢胞被覆上皮と上皮化結合組織ならびに嚢胞壁外層にわけて、染色結果を評価した。嚢胞上皮はさらに基底層、中間層、表層の三層にわけて評価する。コントロールの口腔粘膜も上皮は基底細胞層、棘細胞層角化層の三層に、粘膜固有層、粘膜下層にわけて評価し、嚢胞の細胞増殖性を相対的に評価した。その結果、PCNA染色は細胞増殖性のマ-カとなりうること、さらに、結合組織改造性の評価にはテネイシンとIII型コラゲンの免疫染色が有効であることが判明した。また、嚢胞性病変のなかでは、歯原性角化嚢胞の被覆上皮細胞がもっとも細胞増殖活性が高く、ついで歯根嚢胞のそれが高いことを確認した。したがって、嚢胞は持続性に活動性を有する発育性の病変であるということが明らかになった。各種の歯原性嚢胞及び歯原性腫瘍の増殖活性を比較するため,増殖細胞核抗原(PCNA)の免疫組織化学的検出を行った。嚢胞裏装上皮については,発育性嚢胞では歯原性角化嚢胞が高いPCNA陽性率を示し,次いで非角化型原始性嚢胞及び石灰化歯原性嚢胞で高かった。含歯性嚢胞では陽性率は一般に低かった。これらの結果は各嚢胞の臨床的な態度とよく相関すると考えられた。しかし,二次的に炎症を伴った発育性嚢胞は種々の程度に陽性率の上昇または低下を示した。歯根嚢胞では炎症の程度によりPCNA陽性率に差があった。歯根嚢胞の上皮の基底細胞が保たれ,上皮下に軽度ないし中等度の炎症があるとき,陽性率は高かったが、炎症がつよく,上皮内への炎症性細胞の浸潤や上皮基底層の障害を伴うとき,陽性率は低かった。扁平化した萎縮性の上皮では陽性細胞は乏しかった。以上より歯根嚢胞では炎症により裏装上皮は破壊,消失をきたす一方,一部に限局性に残存する上皮が比較的軽度の炎症性刺激により増殖し,上皮の失われた嚢胞壁内面を再裏装することが考えられた。歯原性腫瘍ではエナメル上皮腫が一般に高いPCNA陽性率を示したが,歯原性角化嚢胞よりは陽性率は低かった。エナメル上皮腫の各型間の陽性率の差は十分明らかでなかったが、基底細胞型の増殖を示す部分ではやや高かった。エナメル上皮線維腫及びエナメル上皮線維象牙質腫の腫瘍上皮のPCNA陽性率は低く,これらの腫瘍の臨床的な発育の緩慢さと対応していた。これらの例では間葉成分にも若干の陽性細胞を認めた。PCNA陽性率は上皮細胞総数に対する陽性細胞数の割合として算定したほか,上皮基底細胞数に対する陽性細胞数の割合としても表現した。後者の算定法はとくに分化傾向の明らかな上皮からなる嚢胞や腫瘍については適切であると考えられた。
量子スピン液体とその界面の理論的研究

量子スピン液体とは、磁性絶縁体中の巨視的な数の局在電子スピンが、最低温においても磁気秩序を示さない一方、非自明なトポロジカル秩序を実現する量子相である。このトポロジカル秩序のために、スピン量子数を分数だけ変える励起(スピノン)が基本的な励起となり、スピノンと結合するゲージ場が非閉じ込め状態となる。この量子スピン液体の表面・界面では、トポロジーが変化するために、様々な新しい現象の存在が期待される。本研究課題では、この量子スピン液体の界面での新現象について、場の量子論的手法や数値シミュレーションからその学理を構築し、第一原理計算によって界面での新現象を実験的に検証するための具体的な物質を探索する。
空間構造の形態生成・制御に関する基礎的研究

シェル構造,スペースフレーム,膜構造で代表される空間構造は形態抵抗型構造で設計時における形態決定は重要な課題となっている。本研究では種々の構造性能を満足する構造形態の数理解析法を開発する。構造を表現する3個の基礎概念は力,形,材料であり,これらの概念を定式化したものが構造解析の3個の基礎方程式である。つまり、(a)釣合方程式,(b)適合方程式,(c)構成方程式である。これらの基礎方程式に立脚する形態解析を調べるとともに,構造物の形態解析と創生について基礎事項をもとめた。前述の応用として,ケーブルと剛体構造による張力安定複合構造を取り上げ,次の研究課題に関する理論的考察をおこない,解析法を提案した。(1)安定,不安定の判別法,(2)不安定複合構造の安定化移行過程の追跡法,(3)張力導入の可能性の判別法,(4)張力導入による安定化,(5)応力・変形解析。剛体構造の形状は設計に応じて種々の形状となる。そのため,本研究では,剛体構造の重心位置において自由度を考えるのではなく,剛体構造の表面にある節点とケーブルの両端にある節点のみに変位の自由度を許容する新しい定式化を行っている。付帯条件を効率良く処理するため一般逆行列とボット・ダフィン逆行列を利用している。空間構造は形態抵抗型構造で使用時に形態によって外乱に対する抵抗能力が左右される。そのため,最適形態に関する研究は設計時において形態を決定する際のひとつの基準を与えることになる。さらに,最適形態は種々の環境条件や目標によって異なる形態となることから,形態自身を環境に応じて制御できる形態制御構造の開発が必要である。本研究では,アクチュエータを組み込んだトラス構造をモデルに,アクチュエータの配置理論および構造解析理論を提案している。さらに,振動時の応答制御について解析し,有用性を検討している。構造を表現する3個の基礎概念は力、形、材料であり、これらの概念を定式化したものが構造解析の3個の基礎方程式:(a)釣合方程式、(b)適合方程式、(c)構成方程式である。これらの基礎方程式に立脚する形態生成・制御に関する問題として、次項を定式化し、数値解析法の開発に着手した。1.不安定構造理論に立脚する任意形状シェルの形態生成法任意形状シェルの形状決定法として、吊り下げた膜曲面を反転して得られる逆転曲面を利用する方法がある。本研究では、不安定構造理論を応用することにより、実験と同一プロセスを理論解析で実施する形態生成法を開発し、具体的な解析を実施した。2.形態制御構造の開発空間構造は形態抵抗型構造で使用時の形態によって外乱に対する抵抗力が左右される。本年度は、形態を制約条件とする形態制御構造の基礎事項を整理し、特に、アクチュエータの配置理論を提案した。3.形態を目標とする構造形態解析法機能構造物の開発を目標として、形態を制約条件とする構造形態解析法をBott・Duffin逆行列を利用することにより定式化した。定式化した基礎方程式は高度な非線形方程式で適当な数値解析法の選択が不可欠である。そこで、Newton-Raphson法、最大傾斜法、Newton法、Davidon法を試み、構造形態解析法に利用できる数値解析法の抽出を試みた。4.トラス構造のトポロジー決定法トラス構造では作用する荷重に対して適当なトラス部材の配置が不可欠である。ここでは、最小変位になる部材配置を目標関数とするトポロジー決定法を試みた。

本研究では種々の構造性能を満足する構造形態の数理解析法を開発する。構造を表現する3個の基礎概念は力,形,材料であり,これらの概念を定式化したものが構造解析の3個の基礎方程式である。つまり,(a)釣合方程式,(b)適合方程式,(c)構成方程式である。これらの基礎方程式に立脚する形態解析を調べるとともに,構造物の形態解析と創生について基礎事項をまとめた。前述の応用として,ケーブルと剛体構造による張力安定複合構造を取り上げ,次の研究課題に関する理論的考察をおこない,解析法を提案した。(1)安定,不安定の判別法,(2)不安定複合構造の安定化移行過程の追跡法,(3)張力導入の可能性の判別法,(4)張力導入による安定化,(5)応力・変形解析。剛体構造の形状は設計に応じて種々の形状となる。そのため,本研究では,剛体構造の重心位置において自由度を考えるのではなく,剛体構造の表面にある節点とケーブルの両端にある節点のみに変位の自由度を許容する新しい定式化を行っている。付帯条件を効率良く処理するため一般逆行列とボット・ダフィン逆行列を利用している。空間構造は形態抵抗型構造で使用時に形態によって外乱に対する抵抗能力が左右される。そのため,最適形態に関する研究は設計時において形態を決定する際のひとつの基準を与えることになる。さらに,最適形態は種々の環境条件や目標によって異なる形態となることから,形態自身を環境に応じて制御できる形態制御構造の開発が必要である。本研究では,アクチュエータを組み込んだトラス構造をモデルに,アクチュエータの配置理論および構造解析理論を提案している。さらに,振動時の応答制御について解析し,有用性を検討している。